JP2007127804A - クリーニング装置、及び、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】経時劣化しにくく、クリーニング効果の高いクリーニング装置、及び、このクリーニング装置を備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】クリーニング部材及び帯電ロールの表面に異物が堆積することを防止し、長期にわたって安定した帯電均一性が得られる画像形成装置を提供する。
【解決手段】帯電ロール１４に付着した外添剤やトナーなどの異物Ｉは、発泡層１００Ｂの表面に構成されているセルＳ内に取り込まれ、セルＳ内に取り込まれた異物Ｉが凝集して適度な大きさの凝集体Ｇになり、凝集体Ｇが、発泡層１００Ｂから帯電ロール１４を介して感光体ドラム１２へ戻り、クリーニングブレード８０で感光体ドラム１２から除去される。このようにして帯電ロール１４のクリーニングを行うクリーニング部材１００は、硬さが２１Ｎ以上４４１Ｎ以下であり、密度が２６ｋｇ／ｍ^３以上、２４０ｋｇ／ｍ^３以下とされている。
【選択図】図３

Description

本発明は、クリーニング装置、及び、画像形成装置に係り、特に、回転駆動される像担持体に接触して回転しつつ像担持体の表面を帯電させる接触帯電方式の帯電ロールをクリーニングするクリーニング装置と、このクリーニング装置を備えた画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式を採用した複写機やプリンタ等の画像形成装置の帯電装置として、スコロトロン帯電器のようなコロナ放電現象を利用したものが多用されてきたが、コロナ放電現象を利用した帯電装置の場合には、人体や地球環境に悪影響のあるオゾンや窒素酸化物の発生が問題となっている。これに対して、導電性の帯電ロールを像担持体に直接接触させて像担持体の帯電を行う接触帯電方式はオゾンや窒素酸化物の発生が大幅に少なく、電源効率も良いことから、最近では主流となっている。

このような接触帯電方式の帯電装置では、帯電ロールが像担持体に常時接触しているため、帯電ロール表面に異物の付着による汚れが発生しやすいという問題がある。画像形成動作を繰り返し行う像担持体の表面は、転写工程の下流側において、転写後の残留トナー等の異物除去を行うクリーニング工程を経た後、帯電工程のエリアへと進入してくるが、クリーニング工程を経てもトナーの一部やトナーの外添剤など、トナーよりも微小な粒子がクリーニングされずに像担持体上に残留し、帯電ロールの表面へと付着してしまう。帯電ロールの表面に付着した異物は、帯電ロールの表面抵抗値にムラを生じさせ、異常放電や不安定な放電となり帯電均一性を悪化させてしまう。

このような問題を改善させるための技術として、帯電ロールの表面にブラシを当接させ、帯電ロールの表面汚れを掻き落とすようなクリーニング方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、ブラシによりクリーニングする場合、ブラシの繊維、基材の硬さから、塑性変形が起きやすく、経時劣化しやすいという問題があった。

また、塑性変形しにくいロール状のクリーニング部材を帯電ロールの表面に当接させるクリーニング方式も提案されている（例えば、特許文献２参照)。しかしながら、クリーニング性能の向上という点では、特許文献２に記載の技術は十分ではなかった。
特開２００２−１９６５６８号公報 特開２００４−３６１９１６号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、経時劣化しにくく、クリーニング効果の高いクリーニング装置、及び、このクリーニング装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載のクリーニング装置は、像担持体に接触しつつ回転して前記像担持体を帯電させる帯電ロールの表面へクリーニング部材を接触させてクリーニングするクリーニング装置であって、前記クリーニング部材は、発泡体であり、密度が２６ｋｇ／ｍ^３以上、２４０ｋｇ／ｍ^３以下、硬さが２１Ｎ以上４４１Ｎ以下であることを特徴とする。

なお、ここでの硬さは、ＥＰ−７０測定方法によるものである。

上記クリーニング部材であれば、塑性変形が起こりにくいため経時劣化しにくく、かつ、良好に帯電ロールをクリーニングすることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のクリーニング装置において、前記クリーニング部材のセル数が２０(個/２５ｍｍ)以上、１２５(個/２５ｍｍ)以下であることを特徴とする。

発泡体であるクリーニング部材は、セル数を上記とすることにより、クリーニング効果の高いセル径とすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のクリーニング装置において、前記クリーニング部材が、前記帯電ロールと共に回転可能なロール状とされていることを特徴とする。

上記構成によれば、クリーニング部材は帯電ロールと共に回転して帯電ロールとの接触位置が移動するので、トナーや外添剤などの異物の付着位置を分散させることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のクリーニング装置において、前記クリーニング部材が、前記帯電ロールの回転により従動回転することを特徴とする。

上記構成によれば、クリーニング部材の駆動源を別途設ける必要がなく、簡易な構成にすることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項３に記載のクリーニング装置において、前記クリーニング部材が、前記帯電ロールの回転により回転するギアを介して所定の速度で回転することを特徴とする。

上記構成によれば、帯電ロールと回転速度を異ならせることができ、接触部分の摩擦によりクリーニング効果を高めることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のクリーニング装置において、前記クリーニング部材が、パット状とされていることを特徴とする。

上記構成によれば、クリーニング部材の構造を簡単にすることができると共に、省スペース化も図ることができる。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のクリーニング装置において、前記クリーニング部材が、前記帯電ロールとの接線方向に移動可能とされていることを特徴とする。

上記構成によれば、移動によりクリーニング部材の帯電ロールとの接触位置が変動するので、トナーや外添剤などの異物の付着位置を分散させることができる。

請求項８に記載の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のクリーニング装置において、前記クリーニング部材が、前記像担持体に接触する接触位置と、前記像担持体と離間する離間位置とへ移動可能とされていることを特徴とする。

上記構成によれば、クリーニングが停止されている間、クリーニング部材を離間位置へ配置することにより、クリーニング部材の変形を防止してクリーニング部材の劣化を抑制することができる。

請求項９に記載の発明は、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のクリーニング装置において、前記クリーニング部材が、前記帯電ロールの軸方向に移動可能とされていることを特徴とする。

上記構成によれば、クリーニング部材と帯電ロールとの摺動により、クリーニング効果を向上させることができる。

請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のクリーニング装置において、前記クリーニング部材が、ウレタン樹脂の発泡体で構成されていることが好ましい。

これは、ウレタン樹脂が、帯電ロールの表面にクリーニング部材との擦れによるキズをつけにくく、また、引き裂き、引っ張りなどに強いく長期にわたり千切れや破損が生じないようにすることができるからである。

請求項１１に記載の画像形成装置は、像担持体及びこの像担持体を帯電させる帯電ロールを有する電子写真方式の画像形成装置であって、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のクリーニング装置を備えている。

上記画像形成装置によれば、経時劣化しにくいクリーニング部材を備えたクリーニング装置によって帯電ロールがクリーニングされるので、長期にわたって、良好な画像を形成することができる。

本発明によれば、クリーニング部材が経時劣化しにくく、かつ、良好に帯電ロールをクリーニングすることができる。

以下、本発明の画像形成装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１には、第１実施形態に係る４サイクル方式のフルカラーの画像形成装置１０が示されている。この画像形成装置１０の内部には、中央よりもやや右上部に、感光体ドラム１２が回転可能に配設されている。この感光体ドラム１２としては、例えば、表面にＯＰＣ等よりなる感光体層が被覆された直径が約４７ｍｍの導電性円筒体からなるものが用いられ、図示しないモータにより、矢印Ｘ方向に約１５０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで回転駆動される。

感光体ドラム１２の表面は、感光体ドラム１２の略真下に配置された帯電ロール１４によって所定の電位に帯電された後、帯電ロール１４の下方に配置された露光装置１６から出射されるレーザービームＬＢによって画像露光が施され、画像情報に応じた静電潜像が形成される。

この感光体ドラム１２上に形成された静電潜像は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の現像器１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋが周方向に沿って配置された回転式現像器１８によって現像され、所定の色のトナー像となる。

このとき、感光体ドラム１２の表面には、形成する画像の色に応じて、帯電・露光・現像の各工程が、所定回数だけ繰り返される。現像工程では回転式現像器１８が回転し、対応する色の現像器１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋが、感光体ドラム１２と対向する現像位置に移動する。

例えば、フルカラーの画像を形成する場合、感光体ドラム１２の表面には、帯電・露光・現像の各工程が、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応して４回繰り返され、感光体ドラム１２の表面には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応したトナー像が順次形成される。トナー像が形成されるにあたって、感光体ドラム１２が回転する回数は、画像のサイズに応じて異なるが、例えば、Ａ４サイズであれば、感光体ドラム１２が３回転することによって、１つの画像が形成される。つまり、感光体ドラム１２の表面には、感光体ドラム１２が３回転するごとに、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応したトナー像が形成される。

感光体ドラム１２上に順次形成されるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、感光体ドラム１２の外周に中間転写ベルト２０が巻き付けられた一次転写位置において、中間転写ベルト２０上に互いに重ね合わせた状態で一次転写ロール２２によって転写される。

この中間転写ベルト２０上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像は、所定のタイミングで給紙される記録用紙２４上に、二次転写ロール２６によって一括して転写される。

一方、記録用紙２４は、画像形成装置１０の下部に配置された給紙カセット２８から、ピックアップロール３０によって送り出されるとともに、フィードロール３２及びリタードロール３４によって１枚ずつ捌かれた状態で給紙され、レジストロール３６によって中間転写ベルト２０上に転写されたトナー像と同期した状態で、中間転写ベルト２０の二次転写位置へと搬送される。

中間転写ベルト２０は、感光体ドラム１２における回動方向の上流側にて中間転写ベルト２０のラップ位置を特定するラップインロール３８と、感光体ドラム１２上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２０上に転写する一次転写ロール２２と、ラップ位置の下流側にて中間転写ベルト２０のラップ位置を特定するラップアウトロール４０と、二次転写ロール２６に中間転写ベルト２０を介して当接するバックアップロール４２と、中間転写ベルト２０のクリーニング装置４４に対向する第１のクリーニングバックアップロール４６と、第２のクリーニングバックアップロール４８と、によって所定の張力で張架されており、所定のプロセススピード（約１５０ｍｍ／ｓｅｃ）で循環移動するように、例えば、感光体ドラム１２の回転に伴って従動される。

ここで、中間転写ベルト２０は、画像形成装置１０の小型化を図るため、中間転写ベルト２０が張架される断面形状が、偏平な細長い略台形状となるように構成されている。

中間転写ベルト２０は、感光体ドラム１２と、帯電ロール１４と、中間転写ベルト２０と、中間転写ベルト２０を張架する複数のロール２２、３８、４０、４２、４６、４８と、中間転写ベルト２０用のクリーニング装置４４と、後述する感光体ドラム１２用のクリーニング装置７８と、で一体的に像形成ユニット５２を構成している。このため、画像形成装置１０の上部カバー５４を開き、像形成ユニット５２の上部に設けられた把手（図示省略）を手で持ち上げることにより、像形成ユニット５２全体を画像形成装置１０から取り外し可能となっている。

一方、中間転写ベルト２０のクリーニング装置４４は、第１のクリーニングバックアップロール４６によって張架された中間転写ベルト２０の表面に当接するように配置されたスクレーパ５８と、第２のクリーニングバックアップロール４８によって張架された中間転写ベルト２０の表面に圧接するように配置されたクリーニングブラシ６０とを備え、これらのスクレーパ５８やクリーニングブラシ６０によって除去された残留トナーや紙粉などは、クリーニング装置４４の内部に回収されるようになっている。

なお、クリーニング装置４４は、揺動軸６２を中心にして、図中反時計周り方向に揺動可能に配置されており、最終色のトナー像の二次転写が終了するまでは、中間転写ベルト２０の表面から離間した位置に退避するとともに、最終色のトナー像の二次転写が終了すると、中間転写ベルト２０の表面に当接するように構成されている。

さらに、中間転写ベルト２０からトナー像が転写された記録用紙２４は、定着装置６４へと搬送され、この定着装置６４によって加熱及び加圧されてトナー像が記録用紙２４上に定着される。その後、片面プリントの場合には、トナー像が定着された記録用紙２４は、排出ロール６６によって画像形成装置１０の上部に設けられた排出トレイ６８上にそのまま排出される。

―方、両面プリントの場合には、定着装置６４により第一面（表面）にトナー像が定着された記録用紙２４を、排出ロール６６によって排出トレイ６８上にそのまま排出せずに、排出ロール６６によって記録用紙２４の後端部を狭持した状態で、排出ロール６６を逆転させるとともに、記録用紙２４の搬送径路を両面用の用紙搬送路７０に切り替え、この両面用の用紙搬送路７０に配設された搬送ロール７２によって、記録用紙２４の表裏を反転した状態で、再度、中間転写ベルト２０の二次転写位置へ搬送して、記録用紙２４の第二面（裏面）にトナー像を転写する。そして、記録用紙２４の第二面（裏面）のトナー像を定着装置６４によって定着させ、記録媒体２４を排出トレイ６８上に排出する。

さらに、画像形成装置１０には、オプションによって、画像形成装置１０の側面に手差しトレイ７４が開閉自在に装着可能となっている。この手差しトレイ７４上に載置された任意のサイズ及び種類の記録用紙２４は、給紙ロール７６によって給紙され、搬送ロール７３及びレジストロール３６を介して、中間転写ベルト２０の二次転写位置へ搬送されることにより、任意のサイズ及び種類の記録用紙２４にも画像を形成することが可能となっている。

なお、トナー像の転写工程が終了した後の感光体ドラム１２の表面は、感光体ドラム１２が１回転する毎に、感光体ドラム１２の斜め下方に配置されたクリーニング装置７８のクリーニングブレード８０によって、残留トナーや紙粉などが除去され、次の画像形成工程に備えるようになっている。

図２に示すように、感光体ドラム１２の下方部には、感光体ドラム１２と接触するように帯電ロール１４が配置されている。この帯電ロール１４は、導電性のシャフト１４Ａの周囲に帯電層１４Ｂが形成されたものであり、シャフト１４Ａは回転可能に支持されている。帯電ロール１４の感光体ドラム１２と反対側の下方部には、帯電ロール１４の表面に接触するロール状のクリーニング部材１００が設けられている。このクリーニング部材１００は、シャフト１００Ａの周囲に発泡層１００Ｂが形成されたものであり、シャフト１００Ａは回転可能に支持されている。

クリーニング部材１００は帯電ロール１４に所定の荷重で押圧され、発泡層１００Ｂが帯電ロール１４の周面に沿って弾性変形してニップ部１０１を形成している。感光体ドラム１２は、図示しないモータによって矢印Ｘ方向に回転駆動され、感光体ドラム１２の回転により帯電ロール１４が矢印Ｙ方向に従動回転する。また、帯電ロール１４の回転によりロール状のクリーニング部材１００が矢印Ｚ方向に従動回転する。

クリーニング部材１００が帯電ロール１４に接触しつつ従動回転することにより、帯電ロール１４の表面のトナーや外添剤などの汚れがクリーニング部材１００側へ移行してクリーニングされる。

次に、クリーニング部材１００の詳細について説明する。

クリーニング部材１００のシャフト１００Ａの材質としては、快削鋼、ステンレス鋼等が使用されており、摺動性などの用途に応じ材質および表面処理方法は適時選択され、導電性を有さない材質についてはメッキ処理など一般的な処理により加工され導電化処理が行われてもよく、もちろんそのまま使用してもよい。また、発泡層１００Ｂを介して帯電ロール１４と適度なニップ圧力で接触するため、ニップ時に撓みのない強度を持った材質またはシャフト長に対して十分剛性をもったシャフト径が選択される。

発泡層１００Ｂは、多孔質の３次元構造を有する発泡体からなる。発泡層１００Ｂは、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリアミド又はポリプロピレン等の発泡性の樹脂又はゴムを材質としたものより選択される。発泡層１００Ｂは、帯電ロール１４との従動摺擦により外添剤などの異物を効率的にクリーニングすると同時に、帯電ロール１４の表面に発泡層１００Ｂの擦れによるキズをつけないために、また、長期にわたり千切れや破損が生じないようにするために、引き裂き、引っ張りなどに強いポリウレタンが特に好ましく用いられる。

ポリウレタンとして特に限定するものではなく、ポリエステルポリオール、ポリーエテルポリエステルやアクリルポリールなどのポリオールと、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネートや４，４−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートなどのイソシアネートの反応を伴っていれば良く、１，４−ブタンジオール、トリメチロールプロパンなど鎖延長剤が混合されていることが好ましい。また、水やアゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリルのようなアゾ化合物などの発泡剤を用いて発泡させるのが一般的である。さらに必要に応じて発泡助剤、整泡剤、触媒などの助剤を加えればよい。

帯電ロール１４に付着した外添剤やトナーなどの異物Ｉは、図３に示すように、発泡層１００Ｂの表面に構成されているセルＳ内に取り込まれ、セルＳ内に取り込まれた異物Ｉが凝集して適度な大きさの凝集体Ｇになり、適度な大きさの凝集体Ｇになると、この凝集体Ｇが、発泡層１００Ｂから帯電ロール１４を介して感光体ドラム１２へ戻り、クリーニングブレード８０で感光体ドラム１２から除去されて、クリーニング装置７８に回収される。これにより、発泡層１００Ｂに異物が堆積せず、クリーニング部材によるクリーニング性能の維持継続がなされていると考えられている。

このようにして帯電ロール１４のクリーニングを行うクリーニング部材１００は、硬さが２１Ｎ以上４４１Ｎ以下であり、密度が２６ｋｇ／ｍ^３以上、２４０ｋｇ／ｍ^３以下であることにより、良好なクリーニング効果を発揮することができる。

ここでの硬さは、ＥＰ−７０測定方法によるものである。測定は、以下のようにして実施される。

＜ＥＰ−７０測定方法＞
・サンプルサイズ：３９０×３９０×５０ｔ
・圧縮治具 ：φ２００円盤
・圧縮方法 ：部分圧縮
・前圧縮 ：有り（元厚みの７５％）
・圧縮量 ：元厚みの２５％（再圧縮）
・手順→まず、サンプルに４．９Ｎの荷重を掛けて厚みを測定し、得られた厚みを元厚みとする。次に、元厚みの７５％圧縮する。除荷した後、再度、元厚みの２５％圧縮し、２０秒後の荷重を測定し、この荷重を硬さ（Ｎ）とする。

また、発泡層１００Ｂのセル数は２０〜１２５個／２５ｍｍであることが好ましく、４０〜８０個／２５ｍｍであることがより好ましく、４５〜７５個／２５ｍｍであることがさらに好ましい。このようなセル数に設定することで、セルの中に外添剤などの異物を取り込みやすく、かつ取り込んだ外添剤などの異物を帯電ロール１４、感光体ドラム１２へ転移させやすくなる。セル数が１２５個／２５ｍｍより多いとセル径が小さい為に外添剤の取り込み性が低下し、逆にセル数が２０個／２５ｍｍより少ないとセル径が大きくなりすぎ、取り込んだ外添剤を帯電ロール１４へ転移させる適度な大きさまで固めることが困難となる。

また、クリーニング部材１００の径はφ８ｍｍ〜φ１５ｍｍ、より好ましくはφ９ｍｍ〜φ１４ｍｍで、発泡層１００Ｂの肉厚が２ｍｍから４ｍｍであることが好ましい。直径が１５ｍｍ以上であるとクリーニング部材１００の周面１箇所あたりの外添剤に接触する回数が減り、またクリーニング回数が減るので、クリーニング性能に対する長期安定性には優れるものの小型化の観点から不利である。直径が９ｍｍ以下であると画像形成装置を小型化できるので優位であるが、周面１箇所あたりの外添剤に接触する回数が増え、またクリーニング回数が増えるので、長期安定性に対し不利となる。

なお、クリーニング部材１００は、図４に示すように、クリーニング部材１００のシャフト１００Ａを、帯電ロール１４と接触する接触位置Ｐ１と、帯電ロール１４から離間する離間位置Ｐ２との間で移動可能とし、クリーニング時には接触位置Ｐ１に配置し、クリーニング時以外には離間位置Ｐ２に配置することもできる。クリーニング時以外には離間位置Ｐ２に配置することにより、発泡層１００Ｂの変形を防止して、劣化を抑制することができる。

また、図５に示すように、クリーニング部材１００を軸方向Ｊに移動させてもよい。この場合には、クリーニング部材１００のシャフト１００Ａの両端部を支持部材１０４で軸方向Ｊに移動可能に保持し、一端部１０５側の支持部材１０４と発泡層１００Ｂとの間にクリーニング部材１００を他端部１０６側へ付勢する弾性部材１０７を取り付け、他端部１０６にカム機構１０８を当接させて回転させ、シャフト１００Ａを軸方向Ｊに往復移動させる。これにより、クリーニング部材１００は、帯電ロール１４の軸方向に移動され、クリーニング部材１００と帯電ロール１４との摺動により、クリーニング効果をより向上させることができる。

次に、帯電ロール１４について説明する。

この帯電ロール１４は、導電性のシャフト１４Ａ上に帯電層１４Ｂとして導電性弾性層、表面層が順次形成されたものである。

帯電ロール１４の径はφ８ｍｍからφ１５ｍｍ、より好ましくはφ９ｍｍからφ１４ｍｍで、帯電層１４Ｂの肉厚が２ｍｍから４ｍｍであることが好ましい。直径が１５ｍｍ以上であると周面１箇所あたりの外添剤に接触する回数が減り、また放電回数が減るので、汚れや帯電性能に対する長期安定性には優れるものの小型化の観点から不利である。直径が８ｍｍ以下であると画像形成装置１０を小型化できるので優位であるが、周面１箇所あたりの外添剤に接触する回数が増え、また放電回数が増えるので、長期安定性に対し不利となる。

この帯電ロール１４であるが、所定の帯電性能を有するものであれば以下の構成に限定されるものでないことは言うまでもない。

シャフト１４Ａの材質としては、快削鋼、ステンレス鋼等が使用され、摺動性などの用途に応じ材質および表面処理方法は適時選択され、導電性を有さない材質についてはメッキ処理など一般的な処理により加工され導電化処理が行われていてもよい。

帯電ロール１４の帯電層１４Ｂを構成する上記導電性弾性層は、例えば、弾性を有するゴム等の弾性材、導電性弾性層の抵抗を調整するカーボンブラックやイオン導電材等の導電材、必要に応じて軟化剤、可塑剤、硬化剤、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、シリカおよび炭酸カルシウム等の充填剤等、通常ゴムに添加され得る材料を加えてもよい。通常ゴムに添加される材料を添加した混合物を、導電性のシャフト１４Ａの周面に被覆することにより形成される。抵抗値の調整を目的とした導電剤として、マトリックス材に配合されるカーボンブラックやイオン導電剤のような、電子及び／又はイオンを電荷キャリアとして電気伝導する材料を分散したもの等を用いることができる。また、上記弾性材は発泡体であってもかまわない。

上記導電性弾性層を構成する弾性材としては、例えばゴム材中に導電剤を分散させることによって形成される。ゴム材としては、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、天然ゴム等、及びこれらのブレンドゴムが挙げられる。中でも、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムおよびこれらのブレンドゴムが好ましく用いられる。これらのゴム材は発泡したものであっても無発泡のものであってもよい。

導電剤としては、電子導電剤やイオン導電剤が用いられる。電子導電剤の例としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック；熱分解カーボン、グラファイト；アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼等の各種導電性金属または合金；酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化スズ−酸化アンチモン固溶体、酸化スズ−酸化インジウム固溶体等の各種導電性金属酸化物；絶縁物質の表面を導電化処理したもの；などの微粉末を挙げることができる。また、イオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩等；リチウム、マグネシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩等；を挙げることができる。

これらの導電剤は、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、その添加量は特に制限はないが、上記電子導電剤の場合は、ゴム材１００質量部に対して、１〜６０質量部の範囲であることが好ましく、一方、上記イオン導電剤の場合は、ゴム材１００質量部に対して、０．１〜５．０質量部の範囲であることが好ましい。

帯電層１４Ｂを構成する上記表面層は、トナー等の異物による汚染の防止のためなどに形成しているものであり、表面層の材料としては、樹脂、ゴム等の何れを用いてもよく特に限定するものではない。ポリエステル、ポリイミド、共重合ナイロン、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、メラミン樹脂、フッ素ゴム、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、セルロース、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体等を挙げることができる。

このうち外添剤汚れの観点から、ポリフッ化ビニリデン、４フッ化エチレン共重合体、ポリエステル、ポリイミド、共重合ナイロンが好ましく用いられる。共重合ナイロンは、６１０ナイロン、１１ナイロン、１２ナイロン、の内のいずれか１種または複数種を重合単位として含むものであって、この共重合体に含まれる他の重合単位としては、６ナイロン、６６ナイロン等が挙げられる。ここで、６１０ナイロン、１１ナイロン、１２ナイロンよりなる重合単位が共重合体中に含まれる割合は、重量比で合わせて１０％以上であるのが好ましい。上記重合単位が１０％以上の場合は、調液性および表面層塗布時における成膜性に優れるとともに、特に繰り返し使用時における樹脂層の磨耗や樹脂層への異物付着が少なく、ロールの耐久性が優れ、環境による特性の変化も少なくなる。

上記高分子材料は単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。また、当該高分子材料の数平均分子量は、１，０００〜１００，０００の範囲であることが好ましく、１０，０００〜５０，０００の範囲であることがより好ましい。

また上記表面層には導電性材料を含有させ、抵抗値を調整することができる。該導電性材料としては、粒径が３μｍ以下であるものが望ましい。

また、抵抗値の調整を目的とした導電剤として、マトリックス材に配合されるカーボンブラックや導電性金属酸化物粒子、あるいはイオン導電剤のような、電子及び／又はイオンを電荷キャリアとして電気伝導する材料を分散したもの等を用いることができる。

導電剤のカーボンブラックとして、具体的には、デグサ社製の「スペシャルブラック３５０」、同「スペシャルブラック１００」、同「スペシャルブラック２５０」、同「スペシャルブラック５」、同「スペシャルブラック４」、同「スペシャルブラック４Ａ」、同「スペシャルブラック５５０」、同「スペシャルブラック６」、同「カラーブラックＦＷ２００」、同「カラーブラックＦＷ２」、同「カラーブラックＦＷ２Ｖ」、キャボット社製「ＭＯＮＡＲＣＨ１０００」、キャボット社製「ＭＯＮＡＲＣＨ１３００」、キャボット社製「ＭＯＮＡＲＣＨ１４００」、同「ＭＯＧＵＬ−Ｌ」、同「ＲＥＧＡＬ４００Ｒ」等が挙げられる。

上記カーボンブラックはｐＨ４．０以下であり、一般的なカーボンブラックに比べ、表面に存在する酸素含有官能基の効果により、樹脂組成物中への分散性がよく、前記ｐＨ４．０以下のカーボンブラックを配合することにより、帯電均一性をよくすることができ、さらに抵抗値の変動を小さくすることができる。

上記抵抗値を調整するための導電性粒子である導電性金属酸化物粒子は、酸化錫、アンチモンがドープされた酸化錫、酸化亜鉛、アナターゼ型酸化チタン、ＩＴＯ等の導電性を有した粒子で、電子を電荷キャリアとする導電剤あれば何れも用いることができ、特に限定されるものではない。これらは、単独で用いても２種類以上を併用することができる。また、本発明を阻害しない限り、何れの粒径であってもよいが、抵抗値調整および強度の点より、好ましくは酸化錫、アンチモンドープがされた酸化錫、アナターゼ型酸化チタンであり、更に、酸化錫、アンチモンドープがされた酸化錫が好ましい。

このような導電性材料によって抵抗制御を行うことにより、表面層の抵抗値は環境条件によって変化せず、安定な特性が得られる。

さらに、上記表面層には、フッ素系あるいはシリコーン系の樹脂が用いられている。特に、フッ素変性アクリレートポリマーで構成されることが好ましい。また、表面層の中に微粒子を添加してもよい。これにより、表面層が疎水性となって帯電ロール１４への異物の付着が防止されるように作用する。また、アルミナやシリカのような絶縁性の粒子を添加して、帯電ロール１４の表面に凹凸を付与し、感光体ドラム１２との摺擦時の負担を小さくして帯電ロール１４と感光体ドラム１２相互の耐磨耗性を向上させることも可能である。

次に、クリーニング部材１００による帯電ロール１４のクリーニング性を評価するためのテストについて説明する。

密度、セル数、硬さの異なるＡ〜Ｐ材で各々構成された発泡層１００Ｂを有するクリーニング部材１００について、クリーニング性のテストを行った。

クリーニング性を評価する方法としては、図１に示す画像形成装置１０において、クリーニング部材１００をつけない状態でプリントテストを行ってあらかじめ帯電ロール１４を汚しておき、次に感光体ドラム１２と帯電ロール１４とクリーニング部材１００だけを設置して感光体ドラム１２を所定回数回転させ、帯電ロール１４表面の変化を測定することとした。このときの測定方法は、帯電ロール１４表面に付着した外添剤による白色度の閾値を設け、白色度が閾値以下の場合を○、閾値を超える場合を×とした。表１にテスト結果を示す。

表１に示す結果により、密度２６ｋｇ／ｍ^３以上、２４０ｋｇ／ｍ^３以下、硬さ２１Ｎ以上４４１Ｎ以下の場合に、クリーニング性能が高いことがわかる。

本実施形態のクリーニング部材１００は、密度及び硬さを上記の範囲としたので、クリーニング性能を高くすることができる。

なお、本実施形態では、クリーニング部材１００を帯電ロール１４による従動としたが、帯電ロール１４の回転により回転するギアを介して回転する構成としてもよい。ギアの大きさ等を調整することにより帯電ロール１４と回転速度を異ならせて、接触部分の摩擦によりクリーニング効果を高めることができる。

また、本実施形態では、クリーニング部材１００をロール状としたが、図６に示すように、帯電ロール１４の軸方向に沿って長尺とされたパット状のクリーニング部材１２０としてもよい。クリーニング部材をパット状とすることにより、簡単な構造にすることができると共に、省スペース化も図ることができる。

また、図７に示すように、パット状のクリーニング部材１２０の長手方向の両端部を、支持部材１２２のスリット１２４に係合させ、帯電ロール１４の軸方向Ｊからみて、帯電ロール１４との接線方向Ｄに移動可能な構成としてもよい。この場合には、スリット１２４を接線方向Ｄに沿った形状とし、クリーニング部材１２０の中央部にスプリング１２６を取り付けて接線方向Ｄに沿って配置する。そして、押圧部材１２８をクリーニング部材１２０のスプリング１２６と逆側の２カ所に当接させて接線方向Ｄへ移動させることにより、クリーニング部材１２０を接線方向Ｄに移動させることができる。この移動により、クリーニング部材１２０の帯電ロールとの接触位置が変動するので、トナーや外添剤などの異物の付着位置を分散させることができる。

また、図８に示すように、支持部材１２２に、クリーニング部材１２０が帯電ロール１４から離れる方向に移動可能なようにスリット１２５を接線方向Ｄと直交する方向Ｅに遊びを有する形状とすると共に、クリーニング部材１２０と帯電ロール１４とがわずかに離間するように、スリット１２５に下側に付勢部材１２７を配置しておいてもよい。この場合には、帯電ロール１４と逆側に押し当て部材１３０を設け、クリーニング時には、押し当て部材１３０の先端が帯電ロール１４側へ移動するように回動させてクリーニング部材１２０を帯電ロール１４へ押し当てる。クリーニング時以外には、押し当て部材１３０をクリーニング部材１２０から離間させて、クリーニング部材１２０を帯電ロール１４から離間させる。このように、クリーニング以外の時には、クリーニング部材１２０を帯電ロール１４から離間させておくことにより、クリーニング部材の変形を防止してクリーニング部材の劣化を抑制することができる。

また、図９に示すように、クリーニング部材１２０を軸方向Ｊに移動させてもよい。この場合には、クリーニング部材１２０の両端の軸部１２１を支持部材１２２で軸方向Ｊに移動可能に保持し、一端部１２１Ａ側の支持部材１２２との発泡部分との間にクリーニング部材１２０を他端部１２１Ｂ側へ付勢する弾性部材１０７を取り付け、他端部１２１Ｂにカム機構１０８を当接させて回転させることにより、軸部１２１を軸方向Ｊに往復移動させることができる。

なお、本実施形態の画像形成装置１０は、回転式現像器１８を用いて感光体ドラム１２へのトナー像の形成を４サイクル繰り返したが、この構成に限定するものではない。例えば、中間転写ベルトの移動方向に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成ユニットを並設する構成であっても、各画像形成ユニットの感光体ドラム、帯電ロール及びロール状スポンジ部材に本発明を適用することが可能である。

本発明の実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置に用いられる帯電ロールとクリーニング部材の周囲の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置に用いられる帯電ロールとクリーニング部材への付着物の除去過程を説明する図である。 クリーニング部材が帯電ロールと当接−離間している状態示す図である。 クリーニング部材が軸方向に移動可能な構成例示す、（Ａ）は上面図、（Ｂ）（Ｃ）は側面図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置に用いられるクリーニング部材をパッド状とした変形例を示す図である。 パッド状としたクリーニング部材が接線方向に移動可能な構成例を示す、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は端面図である。 パッド状としたクリーニング部材が帯電ロールから離間可能な構成例を示す、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）（Ｃ）は端面図である。 パッド状としたクリーニング部材が軸方向に移動可能な構成例を示す側面−図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１２ 感光体ドラム
１４ 帯電ロール
７８ クリーニング装置
１００ クリーニング部材
１００Ｂ 発泡層
１０４ 支持部材
１０８ カム機構
１２０ クリーニング部材
１２２ 支持部材
１２８ 押圧部材
１３０ 押し当て部材
Ｄ 接線方向
Ｇ 凝集体
Ｉ 異物
Ｊ 軸方向

Claims (11)

1. 像担持体に接触しつつ回転して前記像担持体を帯電させる帯電ロールの表面へクリーニング部材を接触させてクリーニングするクリーニング装置であって、
   前記クリーニング部材は発泡体であり、密度が２６ｋｇ／ｍ^３以上、２４０ｋｇ／ｍ^３以下、硬さが２１Ｎ以上４４１Ｎ以下であることを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記クリーニング部材のセル数が２０(個/２５ｍｍ)以上、１２５(個/２５ｍｍ)以下であることを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
3. 前記クリーニング部材は、前記帯電ロールと共に回転可能なロール状とされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のクリーニング装置。
4. 前記クリーニング部材は、前記帯電ロールの回転により従動回転することを特徴とする請求項３に記載のクリーニング装置。
5. 前記クリーニング部材は、前記帯電ロールの回転により回転するギアを介して所定の速度で回転することを特徴とする請求項３に記載のクリーニング装置。
6. 前記クリーニング部材は、パット状とされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のクリーニング装置。
7. 前記クリーニング部材は、前記帯電ロールとの接線方向に移動可能とされていることを特徴とする請求項６に記載のクリーニング装置。
8. 前記クリーニング部材は、前記像担持体に接触する接触位置と、前記像担持体と離間する離間位置とへ移動可能とされていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
9. 前記クリーニング部材は、前記帯電ロールの軸方向に移動可能とされていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
10. 前記クリーニング部材は、ウレタン樹脂の発泡体で構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
11. 像担持体及びこの像担持体を帯電させる帯電ロールを有する電子写真方式の画像形成装置であって、
    請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のクリーニング装置を備えた画像形成装置。

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