JP2008180994A

JP2008180994A - 接触帯電ロールのクリーニング装置、これを用いるプロセスカートリッジ及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2008180994A
Application number: JP2007015330A
Authority: JP
Inventors: Naoki Ota; 直己太田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2007-01-25
Filing date: 2007-01-25
Publication date: 2008-08-07

Abstract

【課題】クリーニングロール製造工程の際にロール表面に残留する切削粉が接触帯電ロール及び／又は感光体へ付着することを防止し、それに伴う局所的帯電不良及び画像欠陥を解消することができるクリーニング装置を提供すること。
【解決手段】感光体に接触した状態で感光体を帯電する接触帯電ロールと、該接触帯電ロールの表面をクリーニングするクリーニングロールとを備え、該クリーニングロールは棒状支持部の外周に発泡樹脂からなる当接部が設けられており、該接触帯電ロールの表面材料に対する該発泡樹脂の摩擦帯電列の極性は、該接触帯電ロールに印加する電圧極性と反対の極性であり、画像形成のため接触帯電ロールへバイアス印加時、クリーニングロールの表面電位（Ｖ₁）は接触帯電ロールの表面電位（Ｖ₂）と同極側にあり、かつ｜Ｖ₁｜≦｜Ｖ₂｜であることを特徴とするクリーニング装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、接触帯電ロールのクリーニング装置、これを用いるプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。特に本発明は、電子写真複写機・レーザービームプリンター等の画像形成装置の接触帯電ロール表面に残留するトナーを除去するために好適に使用できるクリーニング装置、前記クリーニング装置を備えたプロセスカートリッジ、及び画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、感光体（以下、「電子写真感光体」の意である。）の大幅な感度向上と長寿命化により、従来使用されている領域よりさらに高速かつ高画質の領域にその用途が広がってきている。

画像形成装置においては、感光体を用いて、帯電、露光、現像、転写、クリーニングなどの工程を経て画像形成が行われる。画像形成装置のクリーニングシステムには更なる高性能化が望まれており、例えば、特許文献１においては、クリーニング対象物との当接部分がメラミン樹脂発泡体からなるクリーニング部材が提案されている。

また、特許文献２には、像保持体に接触する接触帯電ロール等のロール表面のクリーニングに関して、多孔状スポンジロール（以下「クリーニングロール」という。）のような連続気泡構造を有する樹脂発泡体を連れ周りで接触帯電ロールに接触させ、接触帯電ロール表面に付着した付着物を除去することが開示されている。しかしながら、連続気泡構造を有する発泡樹脂構造のスポンジロール製造工程において、ロールの切削粉が一部ロール上に残留してしまう。画像形成工程においてその切削粉が接触帯電ロールへ転移し、その結果帯電ロール表面の局所的帯電不良を起こし、色点などの画像欠陥を引き起こす故障が発生する。

特開２００３−６６８０７号公報特開平５−２９７６９０号公報

本発明は、上記の諸問題を解決することを目的とする。すなわち、本発明は、クリーニングロール製造工程の際にロール表面に残留する切削粉が接触帯電ロール及び／又は感光体へ付着することを防止し、それに伴う局所的帯電不良及び画像欠陥を解消することができるクリーニング装置を提供することを目的とする。さらに本発明は、このクリーニング装置を用いたプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の上記課題は、以下の達成手段（１）、（４）及び（５）により解決された。好ましい実施態様である（２）、（３）、（６）〜（１３）と共に列記する。
（１）感光体に接触した状態で感光体を帯電する接触帯電ロールと、該接触帯電ロールの表面をクリーニングするクリーニングロールとを備え、該クリーニングロールは棒状支持部の外周に発泡樹脂からなる当接部が設けられており、該接触帯電ロールの表面材料に対する該発泡樹脂の摩擦帯電列の極性は、該接触帯電ロールに印加する電圧極性と反対の極性であり、画像形成のため接触帯電ロールへバイアス印加時、クリーニングロールの表面電位（Ｖ₁）は接触帯電ロールの表面電位（Ｖ₂）と同極側にあり、かつ｜Ｖ₁｜≦｜Ｖ₂｜であることを特徴とするクリーニング装置、
（２）クリーニングロールの発泡樹脂中に、該発泡樹脂よりも該接触帯電ロールとの摩擦帯電性が小さい帯電制御剤を添加することにより、感光体表面帯電中の接触帯電ロール表面電位とクリーニングロール表面電位との表面電位差が、帯電制御剤を添加しない発泡樹脂単体で構成されたクリーニングロールを使用したときの表面電位差と比べ小さくなるように制御した（１）に記載のクリーニング装置、
（３）クリーニングロールの発泡樹脂中に導電剤を添加することにより、感光体表面帯電中の接触帯電ロール表面電位とクリーニングロール表面電位との表面電位差が、導電剤を添加しない発泡樹脂単体で構成されたクリーニングロールを使用したときの表面電位差と比べ小さくなるように制御した（１）に記載のクリーニング装置、
（４）（１）〜（３）いずれか１つに記載のクリーニング装置を具備する画像形成装置、
（５）（１）〜（３）いずれか１つに記載のクリーニング装置を具備するプロセスカートリッジ、
（６）接触帯電ロールに印加する電圧は負極電圧である（４）に記載の画像形成装置、
（７）接触帯電ロールに印加する電圧は負極電圧である（５）に記載のプロセスカートリッジ、
（８）トナー形状係数ＳＦ１が１００〜１４５であるトナーを使用する（４）に記載の画像形成装置、
（９）トナー形状係数ＳＦ１が１００〜１４５であるトナーを使用する（５）に記載のプロセスカートリッジ、
（１０）感光体表面層がシロキサン系樹脂を含有する（４）に記載の画像形成装置、
（１１）感光体表面層がシロキサン系樹脂を含有する（５）に記載のプロセスカートリッジ、
（１２）接触帯電ロールの表面材料がフッ素樹脂又はフッ素ゴムである（４）に記載の画像形成装置、
（１３）接触帯電ロールの表面材料がフッ素樹脂又はフッ素ゴムである（５）に記載のプロセスカートリッジ。

本発明のクリーニング装置は、クリーニングロール製造の際にロール表面に残留する切削粉の接触帯電ロール又は感光体への付着を防止することができ、局所的帯電不良及びそれに伴う画像欠陥の故障を解消できた。さらに本発明によれば、前記クリーニング装置を用いたプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供できた。

（クリーニング装置）
本発明のクリーニング装置は、感光体に接触した状態で感光体を帯電する接触帯電ロールと、該接触帯電ロールの表面をクリーニングするクリーニングロールとを備え、該クリーニングロールは棒状支持部の外周に発泡樹脂からなる当接部が設けられており、該接触帯電ロールの表面材料に対する該発泡樹脂の摩擦帯電列の極性は、該接触帯電ロールに印加する電圧極性と反対の極性であり、画像形成のため接触帯電ロールへバイアス印加時、クリーニングロールの表面電位（Ｖ₁）は接触帯電ロールの表面電位（Ｖ₂）と同極側にあり、かつ｜Ｖ₁｜≦｜Ｖ₂｜であることを特徴とする。

以下、クリーニング装置について図１〜３を参照しながら説明する。
図１は、本発明のクリーニング装置の一実施形態を示す概念図である。また、図２は図１に示されるクリーニング装置における帯電ロール及びクリーニングロールを示す斜視図である。また、図３は、図２に示されるクリーニングロールのII−II線方向の概略断面図である。
図１に示すように、本発明のクリーニング装置１０は、感光体１２に接触した状態で感光体を帯電する接触帯電ロール１４と該接触帯電ロールに接触して回転しながらこれをクリーニングするクリーニングロール１６を有する。本発明において、感光体１２は、円筒形であることが好ましく、接触帯電ロール１４及びクリーニングロール１６もそれぞれ円筒形であることが好ましく、感光体１２の回転にそれぞれ追従して回転するように配置されていることが好ましい。特に、クリーニングロール１６は、接触帯電ロール１４に連れ回りで接触させることが好ましい。
本発明のクリーニング装置は、後述する画像形成装置又はプロセスカートリッジに取り付けられて使用される。

図２及び図３を参照すれば明らかなように、本発明において、クリーニングロールは、芯金など棒状支持部３と、該支持部３の外周面上に形成された発泡樹脂層からなる当接部５とを備える。
支持部３は、円柱状の棒状部材であることが好ましい。支持部３の材質は特に制限されず、例えば金属又は合成樹脂等の材料が使用できる。なお、支持部３が合成樹脂から構成される場合は、導電性物質を含有させて、導電性を付与することが好ましい。支持部３としては、例えば、金属製円柱状シャフトや樹脂製円柱状シャフトが例示できる。

クリーニングロールの発泡樹脂層からなる当接部５は、支持部３の外周面上に略均一な厚さで形成され、その外形は円筒状である。当接部５は、発泡樹脂で構成され、さらに該接触帯電ロールの外周面（保護層）を構成する材料に対する該発泡樹脂を構成する樹脂の摩擦帯電列の極性は、該接触帯電ロールに印加する電圧極性と反対の極性であることを特徴とする。
クリーニングロールの発泡樹脂層の厚さは適宜選択することができるが、１〜５０ｍｍであることが好ましく、１〜１５ｍｍであることがより好ましい。
クリーニングロール全体の半径は２〜１００ｍｍであることが好ましく、２〜４０ｍｍであることがさらに好ましい。

クリーニングロール１６は、接触帯電ロール１４の表面に当接部５が接離自在（図２中の矢印Ａ１又はＡ２方向に移動可能）に設置されることが好ましく、また接触帯電ロールの軸方向（図２中の矢印Ｂ１又はＢ２方向）に往復移動自在に設置されることが好ましい。このように設置することで、クリーニングロールのクリーニング性を向上させることができる。
また、本発明において、クリーニングロール１６と接触帯電ロール１４が当接して設けられており、接離自在とすることなく連れ回りの関係にあることも好ましい。

本発明では、該接触帯電ロールの外表面を構成する材料に対する該クリーニングロール外周を構成する発泡樹脂の摩擦帯電列の極性は、該接触帯電ロールに印加する電圧極性と反対の極性であることを特徴とする。この関係にあるために、クリーニングロールは帯電ロールの表面に残留する異物を逆帯電に基づき効率よくクリーニングすることができる。
また、クリーニングロールに切削粉が残留している場合、この切削粉はクリーニングロールと同極で、逆極側へひきつけられるが、より逆極性の高いクリーニングロール支持体にひきつけられるため、接触帯電ロールへ転移しにくくなる。この転移抑制により、高温高湿や特に低温低湿の条件下においても、局所帯電不良や現像不良に基づく画像欠陥を軽減することができる。その結果、長期に渡って安定した画像を得ることが可能となる。

摩擦帯電列は当業者に公知であり、２つの物質を摩擦帯電させ、正に帯電したものを左に、負に帯電したものを右に順番に並べたものである。帯電列は、電子を放ちやすいもの、あるいは電子を受け取りやすいものの序列である。帯電列の（＋）側から（−）側に向けて、代表的な樹脂を例示すると以下のようである：ウール＞ナイロン＞ポリウレタン＞絹＞木綿＞人体＞ポリエステル＞アクリル＞塩化ビニル＞フッ素樹脂（テフロン（登録商標））

＜接触帯電ロール＞

本発明において使用する接触帯電ロールの表面材料は、帯電列の上で相対的にクリーニングロールの発泡樹脂よりも（−）側にあるものを使用する。接触帯電ロールの表面層を構成する主成分の材料として、フッ素樹脂又はフッ素ゴムが好ましく例示できる。これらのフッ素樹脂又はフッ素ゴムは、強い電子吸引効果により、接触帯電ロールに高い負帯電性をもたらすからである。また、これらのフッ素樹脂又はフッ素ゴム（フッ素化合物成分が多い限りは）は一般に、低表面エネルギー材料であって、トナーやその外添剤自身が付着しにくいか又は付着しても容易に剥離するという特徴が有している。したがって、この観点からも、上述の接触帯電ロールから像担持体への残留トナーの転移に関して、有利である。

フッ素樹脂又はフッ素ゴムの例としては、フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、フッ化アクリル酸エステル及びパーフルオロアクリル酸エステルからなる群から選ばれる少なくとも１種のモノマー由来の重合体を示すことができる。即ち、これらのホモポリマー、２種以上のモノマーからなる共重合体が含まれる。

パーフルオロアクリル酸等の共重合成分が、１０モル％含まれることが好ましく、３０モル％含まれることがより好ましく、５０モル％以上含まれることが特に好ましい。その他の共重合成分として、ビニルピリジンまたはその４級アンモニウム塩化物が例示でき、シリコーン化合物骨格が含まれていてもよい。

本発明に用いられる接触帯電ロールは、その他の成分を含有することもできる。即ち、接触帯電ロールは、その機能を達成するために、(1)適度の半導電性を有していて、像担持体表面と形成するいわゆるニップ領域およびその周辺で、コロナ放電または電荷注入を行う必要がある。また、(2)像担持体の導電性基板が露出したときに基版へのバイアスがリークしてはならない、などの接触帯電部材一般の要件を満たすように、その他の成分を含有することが好ましい。

上記樹脂又はゴム自体は抵抗値が高すぎるので、抵抗を制御するために、像担持体表面層は、カーボンブラック、導電性の金属酸化物などの電子伝導性材料、またはイオン性の低分子もしくは高分子界面活性剤などを含有するのがよい。

また、上記フッ素化合物モノマー等と共重合可能なイオン導電性付与可能なモノマーを用いて、該フッ素化合物モノマー等と共重合した樹脂又はゴムを表面層として用いることもできる。この際、一般に第４級アンモニウム塩などのカチオン性物質は正帯電性付与能力が強いので、スルホン酸金属塩などを活性部分とする低分子または高分子アニオン性界面活性剤やモノマーが好適に用いられる。なお、カーボンブラックによって導電性を制御する場合、ｐＨが低く、負帯電付与能力の高いカーボンが好適に用いられる。また、金属酸化物を用いる場合、適当な溶媒中でのゼータ電位が負であるものが好適である。

本発明の接触帯電ロール部材又は手段は、直流バイアスのみで帯電され、交流が重畳されることがない方が好ましい。この場合、接触帯電ロールは、像担持体には静電吸着力で付着しており、交流を重畳した場合のように、接触帯電部材が周期的に像担持体をたたくことによって帯電音を発生することがない。このような力学的な衝撃や電場交替による激しい分子運動、発熱などがないことから、像担持体の寿命も著しく増大する。なお、直流バイアスは、通常のプリント工程時、及びクリーニング法を行っているときの双方で用いられる。

本発明において使用するクリーニングロールの外周は、発泡樹脂の層により構成される。
発泡樹脂としては、溶融又は流動中の合成樹脂にガスを分散・膨張させ、樹脂を固化させて、気泡を有する樹脂として成形したものが代用的である（三田達監訳、高分子大辞典、丸善、平成６年刊、「発泡体」参照）。合成樹脂として好適なものとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ビスコース、アイオノマー等の熱可塑性樹脂、又はポリウレタン、エポキシ樹脂、フェノール／ユリア樹脂、メラミン樹脂、尿素／ホルムアルデヒド樹脂、ピラニル樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂等の熱硬化性樹脂が例示できる。発泡剤としては、物理的な変化によってガスを発生させる物理的発泡剤も使用できるが、加熱によりガスを発生する化学的発泡剤が好ましい。
原料となる樹脂としては、その硬度や耐久性の点で熱硬化性樹脂も使用できる。このような熱硬化性樹脂としては、ウレタン樹脂やメラミン樹脂が例示でき、ウレタン樹脂が好ましい。

発泡樹脂として、発泡ポリウレタン樹脂を使用する場合、ポリオール成分としては疎水性及び親水性のいかなるポリオールでも使用できるが、経済性、取扱性の点で、ポリプロピレングリコール及びエチレンオキサイド付加体のポリエーテル系のポリオール等の脂肪族ポリオールが好ましく用いられる。
一方、イソシアネート成分としては、２，６−トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、パラフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、パラフェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、３，３−ジメチルジフェニル−４，４’−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）等の芳香族ジイソシアネートが好ましい。中でも経済性、取扱性の点からＭＤＩ、ＴＤＩが好ましく使用される。

発泡樹脂には、その効果を増進するために、上述した構成材料に加えて、その他各種の添加剤を含有させることが好ましい。例えば、発泡樹脂の網目構造中に取り込まれた酸化性物質の影響を低減するための酸化防止剤、劣化防止剤、クリーニングロールと接触帯電ロールとのすべり性を向上させるための潤滑剤等が挙げられる。

発泡樹脂を製造する際には、先ず、発泡させる樹脂、帯電制御剤及びその他の必要な材料（無機粒子、酸化防止剤など）を混合して混合物を得る。
得られた混合物を金型に注入し、加熱硬化させて発泡樹脂を製造する。なお、クリーニングロールは、芯金を中心にセットした円筒状の金型を使用して製造することができる。発泡樹脂を芯金の周囲に形成した後、必要に応じて、発泡樹脂層に切削や研磨などの加工を施してもよい。

また、発泡樹脂がウレタン樹脂フォームの場合、硬質フォームも使用できるが、軟質フォームが好ましく使用できる。硬質フォームでは、小泡が独立気泡をとるが、軟質フォームでは小泡が連続気泡構造となっており、低密度で弾力性に富む。ウレタンフォームの製造には、ワンショット法やプレポリマー法を用いることができる（例えば、槇書店；ポリウレタン参照）。
例えば、ワンショット法ならば、ポリオール、トリレンジイソシアネート、触媒、界面活性剤及び水、並びに必要に応じて帯電制御剤、導電性材料、その他の添加剤を同時に混合撹拌する。起泡した反応混合物を金型に注入し、５０〜９０℃程度で数時間加熱硬化を行うことにより、発泡ポリウレタンの層を芯金の周囲に形成することができる。
また、プレポリマー法では、先ず、ポリオール及びトリレンジイソシアネートからプレポリマーを調製する。次に、得られたプレポリマー、プレポリマー調製時と同じ又は異なるポリオール、触媒、界面活性剤及び水、帯電制御剤又は導電剤、並びに、必要に応じてその他の添加剤を同時に混合撹拌する。そして、この起泡した反応混合物を用い、以降ワンショット法と同様の方法にて発泡樹脂を製造する。

また、発泡樹脂が発泡メラミン樹脂の場合には、一般的には主原料であるメラミン及びホルムアルデヒド等に、触媒及び乳化剤等を配合し、さらに発泡剤を添加して混合する。得られた混合物を、電子線照射、加熱等の方法により硬化させ発泡樹脂を得ることができる。

本発明において、クリーニングロールの外表面を構成する発泡樹脂の摩擦帯電列は該接触帯電ロールの表面材料の摩擦帯電列に対しプラス側にあることが必要である。
接触帯電ロールの表面材料として、クリーニングロール表面の発泡樹脂よりも、摩擦帯電列上でマイナス側の材料を選択すると上記の関係を満たすことができる。
そのような材料選択をした上で、クリーニングロール表面の発泡樹脂層の摩擦帯電列を接触帯電ロールの表面材料の摩擦帯電列に相対的に近づけることが好ましい。
このための一つの手段としては、発泡樹脂中に、該発泡樹脂よりも正帯電性が大きい帯電制御剤を添加することが挙げられる。このような帯電調節剤を添加することにより発泡樹脂の摩擦帯電列上の位置を接触帯電ロールの表面材料に近づけることができる。より具体的には、感光体表面帯電中の接触帯電ロール表面電位に対しクリーニングロール表面電位を同じであるか又はややプラス側になるように調整することができる。この調整は、帯電調節剤の種類と添加量を選択すればよい。
帯電制御剤は公知であり、１以上の帯電制御剤を発泡樹脂中に適当量添加することができる。本発明において、帯電制御剤は一種単独で用いてもよく、２種以上を併用しても良い。

＜帯電制御剤＞
帯電制御剤とは、帯電制御性を有する材料の意味であり、公知のものを使用することができ、各種ナイロン樹脂、ニグロシン等の染料の他に、アゾ系金属錯化合物、サリチル酸の金属錯化合物、極性基を含有するレジンタイプの帯電制御剤が例示できる。

本発明において、クリーニングロールを構成する発泡樹脂層の摩擦帯電列を調節するため、より正帯電性の強い帯電制御剤を添加する。帯電制御剤を添加した発泡樹脂層は、発泡樹脂を形成する際にマトリックス樹脂に帯電制御剤を添加することにより最も簡便に製造できる。
発泡樹脂を形成する際に帯電制御剤を添加する場合は、発泡樹脂の１００重量部に対して、帯電調節剤を１〜６０重量部となるように添加することが好ましく、５〜３０重量部となるように添加することがより好ましい。帯電列上で発泡樹脂よりもプラス側にある材料として、例えば、ナイロン樹脂を帯電制御剤として発泡樹脂の１００重量部に対して、５〜３０重量部添加することが有効である。

本発明のクリーニング装置において、クリーニングロールの発泡樹脂中に、該発泡樹脂よりも正帯電性が大きい帯電制御剤を添加することにより、感光体表面帯電中の接触帯電ロール表面電位に対しクリーニングロール表面電位を同じであるか又はややプラス側になるように制御する。プラス側になる場合、帯電制御剤を添加しない場合よりも、この添加によりプラスの幅が小さくなるように調節する。

本発明のクリーニング装置において、クリーニングロール表面の発泡樹脂中に導電剤を添加し、感光体表面帯電中の接触帯電ロール表面電位に対しクリーニングロール表面電位は同じであるか又は同極側でプラスになる方向に近づけるよう制御することが好ましい。
導電剤としては、カーボンブラックや金属粒子が例示でき、これらを発泡樹脂中に練り込むことにより、クリーニングロールの電荷を中和して徐電するものである。なお、発泡樹脂に導電性を付与するためには、発泡樹脂中にカーボンブラック、金属微粒子、金属酸化物微粒子等の導電性微粒子を添加すれば良い。導電剤の添加量は、発泡樹脂の１００重量部に対して０．１〜６０重量部であり、好ましくは１〜３０重量部である。

図４は、本発明に使用できるクリーニングロールの他の実施形態を示す概略断面図である。
図４に示すクリーニングロールは、支持部３と、該支持部３の外周面上に形成された接着部４と、該接着部４の外周面上に形成された当接部５とを備える。
図４に示すクリーニングロールの支持部３及び当接部５は、図３に示される支持部３及び当接部５と同様の構成とすることができる。また、接着部４は、通常使用される樹脂を用いて構成することができる。このような接着部４を設けることにより、支持部３と当接部５との接着性の向上、またクリーニングロールの弾性を調整することが可能となる。なお、接着部４は、複数の層から構成されていてもよい。

（画像形成装置及びプロセスカートリッジ）
本発明の１つの側面は、画像形成装置に係り、接触帯電ロールをクリーニングするために、前記（１）〜（３）いずれか１つに記載のクリーニング装置を備えていることを特徴とする。
図５及び図６は、本発明の画像形成装置の好適な一実施形態の基本構成を示す模式図である。図５に示す画像形成装置１００は、電子写真感光体１１０と、電子写真感光体１１０を接触方式により帯電させる帯電装置１２０と、帯電した電子写真感光体１１０を露光して静電潜像を形成させる露光装置１３０と、静電潜像を現像してトナー像を形成させる現像装置１４０と、現像装置１４０により電子写真感光体１１０に現像されたトナー像を被転写媒体に転写する転写装置１５０と、転写後の電子写真感光体１１０をクリーニングするクリーニング装置１７０と、定着装置１６０とを備える。本発明の画像形成装置は、帯電装置１２０をクリーニングするために、前記（１）〜（３）いずれか１つに記載のクリーニング装置を備えている。
なお、画像形成装置１００において、電子写真感光体１１０は円筒形状であり、露光装置１３０、現像装置１４０、転写装置１５０及びクリーニング装置１７０は、電子写真感光体１１０の周方向に沿って、この順に配置されている。また、被転写材は搬送ロール１８０により転写装置へ搬送される。

図５及び図６に示すように、像保持体である感光体１１０は、矢印Ｒ１方向に所定の周速度を持って回転駆動される。直接帯電部材としての帯電ロール１２２は、この感光体１１０の外周面に対して所定の押圧力を持って当接しており、本例のものは感光体１１０の矢印Ｒ１方向の回転駆動に伴い矢印Ｒ２方向に従動回転する。帯電ロール１２２は、電源（不図示）によって所定のバイアス電圧が印加されている。このようにして帯電ロール１２２により感光体１１０の外周面全体が所定の電位に均一帯電される。

次いで、この感光体１１０の外周の均一帯電処理面に対して、露光装置１３０からの露光レーザー（レーザー露光路を１３５に示す）により光像露光がなされ、これにより帯電処理面には、目的画像情報に対応した静電潜像が形成される。
この静電潜像は次いで、現像装置１４０において現像剤（トナー）が付着されてトナーが現像される。このトナー像は、不図示の給紙部から搬送ロール１８０により搬送された被記録材に感光体１１０から転写装置１５０によって適切なタイミングで転写される。また、転写装置を経た被記録材は、定着装置１６０へ搬送される。
像転写後の感光体１１０は、感光体クリーニング装置１７０によって転写残りトナー等の付着汚染物の除去を受けて清浄面化されて、繰り返して作像に供される。

図５及び図６において、感光体クリーニング装置は、ブレードクリーニング方式であり、クリーニングブレード１７１の先端エッジ部を感光体１１０の面移動方向に対してカウンタの方向に所定の押圧力を持って当接させてある。このブレード１７１の当接エッジ部によって、感光体１１０はその外周面の転写残りトナーなどが拭掃除去されて感光体１１０面が清浄面化される。クリーニングブレード１７１には一般に製造時に固体潤滑剤であるポリ弗化ビニリデンが塗布されており、装置の初期使用時のいわゆるブレードめくれの発生を防止するようにしている。

本発明の他の１つの側面は、プロセスカートリッジに係り、接触帯電ローラをクリーニングするために、前記（１）〜（３）いずれか１つに記載のクリーニング装置を備えていることを特徴とする。
前述の帯電ロールは、クリーニング装置の底部に設けた凹部に回転自在に軸受支持させて収容配設されており、その近傍に帯電ロールのクリーニング部材としてクリーニングロール１２３が配設されている。なお、本例の画像形成装置は、感光体１１０、帯電ロール１２２、現像装置１４０及び感光体クリーニング装置１７０の４つのプロセス機器を画像形成装置本体に対して一括して着脱自在なプロセスカートリッジ２００として構成し、装置のメンテナンスを簡素化することが好ましい。

以下、像保持体（感光体）１１０について詳述する。図７及び図８はそれぞれ感光体の好適な一例を示す模式断面図である。図７に示す感光体は、電荷発生物質を含有する層（電荷発生層１１５）と電荷輸送物質を含有する層（電荷輸送層１１６）とに機能が分離された感光層１１３を備えるものである。また、図８は、電荷発生物質と電荷輸送物質とを同一の層（単層型感光層１１８）に含有するものである。なお、感光層は、基本的には単層構造であっても、電荷発生層１１５と電荷輸送層１１６とに機能が分離された積層構造であってもよい。積層構造の場合、電荷発生層１１５と電荷輸送層１１６の積層順序はいずれが上層であってもよい。

図７に示す電子写真感光体１１０は、導電性支持体１１２上に下引層１１４、電荷発生層１１５、電荷輸送層１１６及び保護層１１７が順次積層された構造を有するものである。また、図８に示す感光体１１０は、導電性支持体１１２上に下引層１１４、単層型感光層１１８、保護層１１７が順次積層された構造を有するものである。なお、電子写真感光体１１０としては、下引層１１４及び／又は保護層１１７を設けないものでもよい。
感光体１１０の各要素については、特開２００６−９９０４２の段落００７９〜０２３７に説明されている。

また、本発明の画像形成装置において、上記感光体（像担持体）が、最外表面に架橋構造を有する樹脂を含有した保護層を有するものであることが好ましい。
上記保護層によって上記像担持体表面の硬度が高められ像担持体の耐久性が向上する。

ここで、上記保護層としては、架橋構造を持った、フェノール樹脂、シロキサン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂などが使用できるが、架橋構造を有するシロキサン樹脂を含有したものが好ましい。シロキサン樹脂は、導電性微粒子、フッ素樹脂、アクリル樹脂などの潤滑性微粒子を分散させても良く、また、電荷輸送性物質を含有させてもよい。

電子写真感光体１１０は、ライトレンズ系複写機、近赤外光若しくは可視光に発光するレーザービームプリンター、デジタル複写機、ＬＥＤプリンター、レーザーファクシミリ等の画像形成装置に用いることもできる。また、感光体１１０は一成分系、二成分系の現像剤とも合わせて用いることができる。

帯電装置１２０としては、接触帯ロールを使用する。接触型帯電ロールは、帯電補償能力に優れる点で好ましい。
接触帯電方式は、感光体１１０表面に接触させた帯電ロールに電圧を印加することにより感光体１１０表面を帯電させるものである。通常、帯電ロールは外側から抵抗層とそれらを支持する弾性層と芯材とから構成される。さらに必要に応じて抵抗層の外側に保護層を設けてもよい。
これらの帯電ロール１２２を用いて感光体１１０を帯電させるには、帯電ロール１２２に電圧を印加すればよい。印加電圧は、直流電圧又は直流電圧に交流電圧を重畳したものが好ましい。電圧の範囲としては、直流電圧は要求される感光体帯電電位に応じた電圧であることが好ましく、その電圧は負の５０〜２，０００Ｖが好ましく、特に１００〜１，５００Ｖが好ましい。交流電圧を重畳する場合は、ピーク間電圧が４００〜１，８００Ｖ、好ましくは８００〜１，６００Ｖ、さらに好ましくは１，２００〜１，６００Ｖである。交流電圧の周波数は５０〜２０，０００Ｈｚ、好ましくは１００〜５，０００Ｈｚである。
本発明のプロセスカートリッジにおいても、前記の（１）〜（３）いずれか１つに記載のクリーニング装置を使用し、接触帯電ロールに印加する電圧は負極電圧であることが好ましい。

露光装置１３０は特に制限されないが、例えば、感光体１１０表面に、半導体レーザ光、ＬＥＤ光、液晶シャッタ光等の光を、所望の像様に露光できる光学系機器等が挙げられる。光源の波長は感光体の分光感度領域にあるものが使用される。半導体レーザーの波長としては、７８０ｎｍ付近に発振波長を有する近赤外が主流である。しかし、この波長に限定されず、６００ｎｍ台の発振波長レーザーや青色レーザーとして４００〜４５０ｎｍ近傍に発振波長を有するレーザーも利用できる。また、カラー画像形成のためにはマルチビーム出力が可能なタイプの面発光型のレーザー光源も有効である。

現像装置１４０は、例えば、磁性若しくは非磁性の一成分系現像剤又は二成分系現像剤等を接触又は非接触させて現像する一般的な現像装置を用いて行うことができる。そのような現像装置としては、上述の機能を有している限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、上記一成分系現像剤又は二成分系現像剤をブラシ、ロール等を用いて感光体１０に付着させる機能を有する公知の現像器等が挙げられる。
図５及び図６においては、トナー収容部１４６からトナー供給部材１４４により現像剤収容部１４５に搬送されたトナーは、現像剤撹拌及び搬送部材１４２、１４３によって現像剤担持体１４１に搬送される。

現像装置１４０では、種々の現像剤を使用することができる。重合法により形成された球形トナーは、球状（好ましい形状係数：１００〜１４５）で、且つその粒径は非常に均一であるため、被転写媒体への転写効率が高く鮮明な画像を形成することができる。このトナーについては後述する。

転写装置１５０としては特に制限はなく、例えば、ベルト、ロール、フィルム、ゴムブレード等を用いた接触型転写帯電器、コロナ放電を利用したスコロトロン転写帯電器やコロトロン転写帯電器等のそれ自体公知の転写帯電器が挙げられる。これらの中でも、転写帯電補償能力に優れる点で接触型転写帯電器が好ましい。なお、本実施形態においては、上記転写帯電器のほか、剥離帯電器等を併用することもできる。
また、転写の際に、転写装置１５０から感光体１１０に付与される転写電流には、通常直流電流が使用されるが、本実施形態においては更に交流電流を重畳させて使用してもよい。転写装置１５０における設定条件としては、帯電すべき画像領域幅、転写帯電器の形状、開口幅、プロセススピード（周速）等により異なり一概に規定することはできないが、例えば、転写電流としては＋１００〜＋４００μＡ、転写電圧としては＋５００〜＋２，０００Ｖを設定値とすることができる。

定着装置１６０としては特に限定されず、熱ロール定着器、オーブン定着器等の通常使用される装置を使用できる。定着装置１６０により、被転写媒体上に転写したトナー像を定着することができる。

画像形成装置１００は、上述した各装置の他に、例えば、感光体１１０に対して光除電を行う光除電装置を備えていてもよい。
上記光除電装置としては、例えば、タングステンランプ、ＬＥＤ等が挙げられ、該光除電プロセスに用いる光質としては、例えば、タングステンランプ等の白色光、ＬＥＤ光等の赤色光等が挙げられる。該光除電プロセスにおける照射光強度としては、通常、電子写真感光体の半減露光感度を示す光量の数倍〜３０倍程度になるように出力設定される。なお、上記の装置を使用することで、光除電工程等が好適に実施できる。

また、画像形成装置１００は、中間転写方式を採用してもよく、その場合には、中間転写体、上記中間転写体をクリーニングする中間転写体クリーナ等を備える。
できる。

＜トナー＞
画像形成装置１００においては、トナーとして良好な画像を形成することのできる球形トナーを用いた場合でも、クリーニングロール１２３を備えることにより、帯電ロール１２２を好適にクリーニングすることができ、低温低湿や高温高湿の条件下で多数枚の複写を行っても画像ハーフトーン画像上で色点の故障が発生しない。

本発明の画像形成装置又はプロセスカートリッジに使用する球状トナーは、その形状係数ＳＦ１が、１００〜１４５であるものをいう。この球状トナーは、ＳＦ１が好ましくは１００〜１３５の範囲である。なお、形状係数ＳＦ１は次のようにして求められる。まず、スライドグラス上に散布したトナーの光学顕微鏡像をビデオカメラを通じてルーゼックス画像解析装置に取り込み、５０個以上のトナーについて最大長（ＭＬ）と投影面積（Ａ）を測定し、下記式によりＳＦ１を求め、平均値を得たものである。

式中、ＭＬはトナー粒子の最大長を示し、Ａは粒子の投影面積を示す。

上記数式で表される平均形状係数ＳＦの値が１００以上１４５以下、好ましくは１１０〜１３０の範囲内にあるものであれば、特にトナーの製造方法は限定されない。
例えば結着樹脂と着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等を混練、粉砕、分級する混練粉砕法、混練粉砕法にて得られた粒子を機械的衝撃力または熱エネルギーにて形状を変化させる方法、結着樹脂の重合性単量体を乳化重合させ、形成された分散液と、着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の分散液とを混合し、凝集、加熱融着させ、トナー粒子を得る乳化重合凝集法、結着樹脂を得るための重合性単量体と着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の溶液を水系溶媒に懸濁させて重合する懸濁重合法、結着樹脂と着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の溶液を水系溶媒に懸濁させて造粒する溶解懸濁法等により得られるものであってもよい。また上記方法で得られたトナーをコアにして、さらに凝集粒子を付着、加熱融合してコアシェル構造をもたせる製造方法などで製造されたものであってもよい。ただし、形状制御、粒度分布制御の観点から水系溶媒にて製造する懸濁重合法、乳化重合凝集法、溶解懸濁法で製造されたものが好ましく、乳化重合凝集法で製造されたものが特に好ましい。

（実施例１）
＜発泡樹脂層の作製＞
棒状芯金の周囲に、ナイロン樹脂粒子を含有させた発泡ポリウレタン層を形成して、クリーニングロールを作製した。
ポリマーポリオール９０重量部
ポリエステルポリオール８重量部
ニッケルアセチルアセトネート２重量部
アミン系触媒０．１重量部
ナイロン系樹脂ＰＶＤＦ５重量部
を混合し攪拌してポリオール成分を調製し、ジイソシアネート成分と反応させて発泡ポリウレタン層を形成した。

＜接触帯電ロールの製造方法＞
接触帯電ロールは、以下の通りに製造した。
エピクロルヒドリンゴム（エピクロマーＣＧ−１０２：ダイソー社製）１００重量部に対して導電材としてトリフルオロ酢酸ナトリウム０．３重量部、酸化亜鉛５重量部、加硫剤としての２−メルカプトイミダゾリン（アクセル−２２）２重量部をロールミキサーで混練し、金属製シャフト表面にプレス成形し、その後研磨加工して、シャフト表面にゴム弾部材が形成されたロールを得た。このロール表面に以下のようにして表面処理層を形成した。
酢酸エチル１００重量部、イソシアネート化合物（ＭＤ１：大日本インキ社製）２０重量部、アセチレンブラック（電気化学社製）４重量部、及び、アクリルフッソポリマー（ノバフッソ：大日本色材製）２重量部、をボールミルで分散混合して表面処理液を調製した。この表面処理溶液に前記ロールを浸漬した後、１２０℃に保持されたオーブンで１時間過熱し、帯電ロールを得た。

（実施例２）
＜発泡樹脂層の作製＞
発泡樹脂中に添加するナイロン樹脂に替えてニグロシンを添加した以外は実施例１と同様にして棒状芯金の周囲にウレタン発泡樹脂からなるクリーニング層を形成した。
＜接触帯電ロールの作製＞
（実施例１）と同様にして作製した。

（実施例３）
＜発泡樹脂層の作製＞
発泡樹脂中に添加するナイロン樹脂に替えてカーボンブラック１重量部を添加した以外は実施例１と同様にして芯金の周囲にクリーニング層を形成した。
＜接触帯電ロールの作製＞
（実施例１）と同様にして作製した。

（比較例１）
実施例１において添加したナイロン樹脂粒子の替わりに塩化ビニル樹脂を添加した以外は、実施例１と同様にしてクリーニングロールを作製した。接触帯電ロールは（実施例１）と同様である。

（比較例２）
実施例１において添加したナイロン樹脂粒子の替わりに塩化ビニル樹脂を添加した以外は、実施例１と同様にしてクリーニングロールを作製した。
接触帯電ロールは以下の通り作製した。
エピクロルヒドリンゴム（エピクロマーＣＧ−１０２：ダイソー社製）１００重量部に対して導電材としてトリフルオロ酢酸ナトリウム０．３重量部、酸化亜鉛５重量部、加硫剤としての２−メルカプトイミダゾリン（アクセル−２２）２重量部をロールミキサーで混練し、金属製シャフト表面にプレス成形し、その後研磨加工して、シャフト表面にゴム弾部材が形成されたロールを得た。このロール表面に表面処理層を形成した。
表面処理液の調製は以下の通りであった。Ｎ−メトキシメチル化ナイロン１００重量部をメタノールと水の混合溶液に溶解した後、ケッチェンブラック１５重量部を加え、ビーズ型分散機で分散混合した。この表面処理溶液をディッピング手法によりロール上へコーティングし、乾燥、熱処理し、帯電ロールを得た。

実施例１〜３並びに比較例１及び２のクリーニングロールを使用して実技評価を行った。
（画像形成装置）
ＤｏｃｕＰｒｉｎｔ２０５を改造し、高温高湿（２８℃／８５％ＲＨ）及び低温低湿（１０℃／１５％ＲＨ）条件下で各２０，０００枚の走行試験を行い、ハーフトーン画像上での局所的画質欠陥（色点）の発生有無を確認した。
結果を表１に示す。

なお、上記の実施例１又は２において、トナー形状係数ＳＦが１２０である乳化重合凝集法により製造されたトナーを使用した。

本発明のクリーニング装置の好適な一実施形態を示す説明図である。図１に示されるクリーニング装置のクリーニングロールを示す斜視図である。図２に示されるクリーニングロールのII−II線方向の概略断面図である。本発明に使用できるクリーニングロールの他の実施形態を示す概略断面図である。本発明の画像形成装置の好適な一実施態様の基本構成を示す模式図である。本発明のプロセスカートリッジの一実施態様の基本構成を示す模式図である。感光体の好適な一例を示す模式断面図である。感光体の好適な他の一例を示す模式断面図である。

符号の説明

３支持部
４接着部
５当接部
１０クリーニング装置
１２感光体
１４接触帯電ロール
１６クリーニングロール
１００画像形成装置
１１０感光体（像保持体）
１１２導電性支持体
１１３感光層
１１４下引層
１１５電荷発生層
１１６電荷輸送層
１１７保護層
１１８単層型感光層
１２０帯電装置
１２２帯電ロール
１２３クリーニングロール
１３０露光装置
１３５レーザー露光路
１４０現像装置
１４１現像剤担持体
１４２現像剤撹拌及び搬送部材
１４３現像剤撹拌及び搬送部材
１４４トナー供給部材
１４５現像剤収容部
１４６トナー収容部
１５０転写装置
１６０定着装置
１７０感光体クリーニング装置
１７１クリーニングブレード
１７２クリーニング済みトナー回収部
１８０搬送ロール
２００プロセスカートリッジ

Claims

感光体に接触した状態で感光体を帯電する接触帯電ロールと、該接触帯電ロールの表面をクリーニングするクリーニングロールとを備え、該クリーニングロールは棒状支持部の外周に発泡樹脂からなる当接部が設けられており、該接触帯電ロールの表面材料に対する該発泡樹脂の摩擦帯電列の極性は、該接触帯電ロールに印加する電圧極性と反対の極性であり、画像形成のため接触帯電ロールへバイアス印加時、クリーニングロールの表面電位（Ｖ₁）は接触帯電ロールの表面電位（Ｖ₂）と同極側にあり、かつ｜Ｖ₁｜≦｜Ｖ₂｜であることを特徴とするクリーニング装置。
クリーニングロールの発泡樹脂中に、該発泡樹脂よりも該接触帯電ロールとの摩擦帯電性が小さい帯電制御剤を添加することにより、感光体表面帯電中の接触帯電ロール表面電位とクリーニングロール表面電位との表面電位差が、帯電制御剤を添加しない発泡樹脂単体で構成されたクリーニングロールを使用したときの表面電位差と比べ小さくなるように制御した請求項１に記載のクリーニング装置。
クリーニングロールの発泡樹脂中に導電剤を添加することにより、感光体表面帯電中の接触帯電ロール表面電位とクリーニングロール表面電位との表面電位差が、導電剤を添加しない発泡樹脂単体で構成されたクリーニングロールを使用したときの表面電位差と比べ小さくなるように制御した請求項１に記載のクリーニング装置。
請求項１〜３いずれか１つに記載のクリーニング装置を具備する画像形成装置。
請求項１〜３いずれか１つに記載のクリーニング装置を具備するプロセスカートリッジ。
接触帯電ロールに印加する電圧は負極電圧である請求項４に記載の画像形成装置。
接触帯電ロールに印加する電圧は負極電圧である請求項５に記載のプロセスカートリッジ。