JP2010282236A - 画像形成装置およびプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】帯電部材およびクリーニング部材の回転不良がなく、長期に亘って高いクリーニング性を発揮できる画像形成装置および前記画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジの提供
【解決手段】像担持体１２と、像担持体１２に当接しつつ回転し、像担持体１２を帯電させるローラ状の帯電部材１４と、帯電部材１４に常時接触しつつ回転するとともに、表面に弾性層が形成されたローラ状のクリーニング部材１００とを備えてなり、クリーニング部材１００の弾性層１００Ｂの圧縮率５０％における反発荷重が３０ｋＰａ以下である画像形成装置、および前記画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
【選択図】図４

Description

本発明は、画像形成装置およびプロセスカートリッジに関する。

帯電部材を常時清掃できるクリーニング装置として、ローラ状のクリーニング部材を帯電部材に接触させつつ従動させるものが提案された（特許文献１）。また、前記クリーニング装置において、クリーニング部材を帯電部材に特定の食い込み量で食い込こませ、同時にクリーニング部材を駆動手段で駆動してクリーニング部材がスリップするのを防止したものも提案された（特許文献２）。

特開平２−２７２５９４号 特開平８−０６２９４８号

本発明は、長期に亘って高いクリーニング性を発揮できる画像形成装置および前記画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジの提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、像担持体と、前記像担持体に当接しつつ回転し、前記像担持体を帯電させるローラ状の帯電部材と、前記帯電部材に常時接触しつつ回転するとともに、表面に弾性層が形成されたローラ状のクリーニング部材とを備えてなり、前記クリーニング部材の弾性層の圧縮率５０％における反発荷重が３０ｋＰａ以下であることを特徴とする画像形成装置に関する。

前記画像形成装置においては、長期に亘り、クリーニング部材のクリーニング性能が保持される。

請求項２に記載の発明は、前記クリーニング部材が、弾性層の圧縮率が１〜５０％になるように一定の変位量で前記帯電部材に押圧されてなる請求項１に記載の画像形成装置に関する。

前記画像形成装置においては、一定の圧縮率でクリーニング部材を帯電部材に当接させているから、クリーニング部材のクリーニング作用は安定している。

請求項３に記載の発明は、前記クリーニング部材の弾性層がポリウレタン発泡体である請求項１または２に記載の画像形成装置に関する。

ポリウレタン発泡体は三次元構造を有する多孔質の発泡体であるから、帯電部材の表面に付着した外添剤や粉砕トナーをよく取り込み易い上、磨耗にも強い。

請求項４に記載の発明は、前記クリーニング部材の弾性層がポリエーテル−ポリオール型ポリウレタンの発泡体である請求項３に記載の画像形成装置に関する。

前記画像形成装置においては、前記クリーニング部材の弾性層は、ポリエーテル−ポリオール型ポリウレタンの発泡体からなるから強靭である。

請求項５に記載の発明は、ＪＩＳ Ｋ ７３１２に準拠して測定した表面硬度が５０度以上８５度以下である請求項１〜３の何れか１項に記載の画像形成装置に関する。

前記画像形成装置においては、帯電部材は、クリーニング部材および像担持体にニップされることによって適度に変形するから、像担持体の回転が帯電部材を介してクリーニング部材に効果的に伝達されることにより、帯電部材およびクリーニング部材の回転不良が防止される。

請求項５に記載の発明は、像担持体に当接しつつ回転し、前記像担持体を帯電させるローラ状の帯電部材、前記像担持体上に静電画像を形成する露光手段、前記像担持体上に形成された静電画像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段、および前記像担持体上のトナー像を転写体または画像記録媒体に転写後、前記像担持体上に残存したトナーを除去する像担持体クリーニング手段のうちの少なくとも１つを備えてなり、請求項１〜４の何れか１項に記載の画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジに関する。

前記プロセスカートリッジは、画像形成装置に着脱可能であるから、帯電部材などを、前記プロセスカートリッジの側に装着することにより、帯電部材などが消耗、破損したときの交換が容易になる。

本発明によれば、長期に亘って高いクリーニング性を発揮できる画像形成装置および前記画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジが提供される。

図１は、実施形態１に係る画像形成装置の全体的な構成を示す概略断面図である。 図２は、実施形態１に係る画像形成装置の帯電ローラとスポンジ部材の周囲の構成を示す拡大図である。 図３は、クリーニングローラの弾性層に使用される発泡体に加える圧縮荷重を増加させ、次いで減少させたときの荷重−圧縮率曲線である。 図４は、実施形態１に係る画像形成装置の帯電ローラとスポンジ部材との位置関係を示す拡大図である。

１．実施形態１
以下、本発明の画像形成装置の一例であるフルカラー画像装置について説明する。

１−１ 全体的構成
実施形態１に係る画像形成装置１０は、４サイクル方式のフルカラー画像形成装置であって、図１に示すように、内部の中央よりもやや右上部に、本発明における像担持体に相当する感光体ドラム１２が回転可能に配設されている。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２の方向に沿って約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ラ１４によって所定の電位に帯電された後、帯電ローラ１４の下方に配置された露光装置１６によって、レーザービームＬＢによる画像露光が施され、画像情報に応じた静電潜像が形成される。帯電ローラ１４は、本発明における帯電部材に相当する。

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ラ２２によって転写される。中間転写ベルト２０は、転写体の一例である。

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、二次転写ローラ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、ピックアップローラ３０によって送り出されるとともに、フィードローラ３２及びリタードローラ３４によって１枚ずつ捌かれた状態で給紙され、レジストローラ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ラ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ラ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ラ４０と、二次転写ローラ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ラ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ラ４６と、第２のクリーニングバックアップローラ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、帯電ローラ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ラ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ラ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ラ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、排出ローラ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、排出ローラ６６によって排出トレイ６８上にそのまま排出せずに、排出ローラ６６によって記録用紙２４の後端部を狭持した状態で、排出ローラ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ラ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、給紙ローラ７６によって給紙され、搬送ローラ７３及びレジストローラ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、帯電ローラ１４は、感光体ドラム１２の下方において感光体ドラム１２に当接している。帯電ローラ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る。

帯電ローラ１４の感光体ドラム１２と反対側の下方部には、帯電ローラ１４の表面に接触するローラ状のクリーニングローラ１００が設けられている。クリーニングローラ１００は、シャフト１００Ａの周囲に弾性層１００Ｂが形成されたものである。

クリーニングローラ１００と帯電ローラ１４とは、図４に示すように、夫々シャフト１００Ａおよびシャフト１４Ａにおいて１対の導電性軸受け部材１５によって両持ち式に支承されている。なお、図４においては一方の導電性軸受け部材１５のみ支援し、他方の導電性軸受け部材１５は省略した。

導電性軸受け部材１５は、高圧電源からの直流電圧が印加されていると共に、シャフト１４Ａに対してシャフト１００Ａが移動できるように構成され、これにより、クリーニングローラ１００と帯電ローラ１４との軸間距離を調整できる。

クリーニングローラ１００は帯電ローラ１４に所定の反発荷重で押圧され、弾性層１００Ｂが帯電ローラ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図２中の時計回り（矢印２の方向）に回転駆動され、感光体ドラム１２の回転により帯電ローラ１４が矢印４の方向に従動回転する。また、帯電ローラ１４の回転によりローラ状のクリーニングローラ１００が矢印６の方向に従動回転する。

クリーニングローラ１００が従動回転することにより、帯電ローラ１４の表面のトナーや外添剤などの汚れがクリーニングローラ１００によってクリーニングされる。また、帯電ローラ１４とクリーニングローラ１００は、クリーニングローラ１００の接触により帯電ローラ１４の表面を削り取る物理的性質を有している。この物理的性質は、帯電ローラ１４の材質、表面微小硬度、及び弾性率などを調整すると共に、クリーニングローラ１００の材質、発泡体のセル数、及び帯電ローラ１４への喰込量などを調整することにより得られる性質である。これらの物理的性質については後述する。

１−２ クリーニングローラ
クリーニングローラ１００の弾性層１００Ｂは、前述のように、圧縮率５０％、即ち５０％の厚さに圧縮したときの反発荷重が３０ｋＰａ以下であり、好ましくは２０ｋＰａ以下である。前記荷重が３０ｋＰａより大きいと、クリーニングローラ１００と帯電ローラ１４が感光体ドラム１２に不必要に押し付けられるので、クリーニングローラ１００および帯電ローラ１４の少なくとも一方がスリップする。したがって感光体ドラム１２を均一に帯電させることができない上、クリーニングローラ１００のクリーニング作用が阻害され、帯電ローラ１４および感光体ドラム１２にスジ状の汚れが生じて画像に黒線などの不良が生じる。

前記反発荷重は、ＪＩＳ−Ｋ６４００仕様書に基づき、厚み５０ｍｍ、縦幅および横幅３９０ｍｍの材料を用い、直径２００ｍｍの円盤にて垂直方向に１０ｍｍ／ｓの一定速度で圧縮して求めた値である。

弾性層１００Ｂは、また、圧縮率が７５％になるまで荷重を増加させ、次いで荷重を０まで減少させた場合において、荷重を増加させたときの圧縮率２０％における荷重Ｓａ２０と、荷重を減少させたときの圧縮率２０％における荷重Ｓｂ２０とが、Ｓａ２０−Ｓｂ２０≦５ｋＰａを満たすことが好ましい。

弾性層１００Ｂは、通常、発泡材のような弾性材料から構成されるが、弾性材料に圧縮方向の荷重を加えつつ圧縮率、即ちある所定の荷重を加えたときの厚みの当初の厚みに対する割合は、図３に示すようにヒステリシス曲線を描く。

しかし、前記関係式を満たす弾性体１００Ｂは、荷重を加えたときと荷重を除去したときとの圧縮率の差が小さく、言い換えれば、図３に示されるヒステリシスループが小さいから、クリーニングローラ１００の帯電ローラ１４への接触部が非接触部へと回転移動したとき、接触部での圧縮変形が直ぐに回復する。したがって、前記接触部が帯電ローラ１４に再び接触するとき、押し付け力や食い込み量の変化が小さく、荷重の低下も少ない。なお、荷重Ｓａは、ＪＩＳ−Ｋ６４００仕様書に基づき、厚み５０ｍｍ、縦幅および横幅３９０ｍｍの材料を用い、直径２００ｍｍの円盤にて垂直方向に１０ｍｍ／ｓの一定速度で圧縮したときの、圧縮度２０％のときの荷重である。一方、荷重Ｓｂは、前記条件で圧縮度が７５％になるまで圧縮した後、垂直方向に１０ｍｍ／ｓの一定速度で圧縮を解除したときの、圧縮率２０％のときの荷重である。

また、クリーニングローラ１００の回転不良を防止し、良好なクリーニング性を発揮させる上から、クリーニングローラ１００は、弾性層１００Ｂの圧縮率が１〜５０％、特に５〜４０％になるように、帯電ローラ１４に押圧されていることが好ましい。

弾性層１００Ｂの圧縮率が５０％以下であれば、クリーニングローラ１００は帯電ローラ１４に従動して安定に回転できるから、回転不良が発生することがない。また、弾性層１００Ｂの発泡セルが押しつぶされることがないから、外添剤などの汚れが発泡セル内に十分取り込まれる。したがって、帯電ローラ１４に付着した汚れが帯電ローラ１４の表面に擦り付けられることがないから、フィルミングの発生も防止される。一方、弾性層１００Ｂの圧縮率が１％以上であれば、十分なクリーニング性が得られる。

弾性層１００Ｂは、ポリエチレン、ポリアミド、ポリウレタン、およびポリプロピレンなどの各種樹脂材料からなる発泡材が使用でき、外添剤などを効果的に除去できる点、帯電ローラ１４の表面を傷つけることがない点、および長期に亘って千切れや破損が生じない点から、三次元構造を有する多孔質の発泡体が好ましい。

前記発泡体の発泡セル数は、３０〜８０個／２５ｍｍが好ましい。前記発泡セル数を有する発泡材を弾性層１００Ｂとして用いたクリーニングローラ１００は、外添剤などの汚れを弾性層１００Ｂに取り込みやすい故に好ましい。特に引き裂き強さや引っ張り強さに優れている点からポリウレタン発泡体が好ましい。

前記ポリウレタン発泡体として使用されるポリウレタンとしては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリエステル、アクリルポリオール、ポリエーテル−ポリオ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、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−ヘキサメチレン字イソシアネートなどのジイソシアネートとの反応物が使用できる。また、前記ジオールとジイソシアネートとの反応混合物に１，４−ブタンジオールやトリメチロールプロパンなどの鎖延長剤を配合して反応させたものも使用できる。前記反応混合物に、水、アゾビスジカルボンアミドや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配合し、反応混合物中のジオールとジイソシアネートと鎖延長剤とを反応させつつ、発泡させることにより、ポリウレタン発泡体が得られる。前記反応混合物に必要に応じて発泡性をコントロールする発泡助剤、整包剤、触媒などの助剤を配合してポリウレタン発泡体を製造してもよい。

なお、弾性層１００Ｂとしてポリウレタン発泡体を用いる場合には、前記反応組成物中のジオール、ジイソシアネート、発泡剤、発泡助剤の種類や量、および反応を促進させる触媒の選択などにより、発泡体中のセル数やセル密度を制御できる。このようにしてセル数やセル密度を制御することにより、弾性層１００Ｂの圧縮率５０％における反発荷重や、荷重Ｓａと荷重Ｓｂとの差などを所定の範囲内に設定できる。

前記ポリウレタン発泡体に使用されるポリウレタン発泡体としては、 クリーニングローラ１００の外径は８〜１５ｍｍの範囲が好ましく、特に９〜１４ｍｍの範囲が好ましい。

クリーニングローラ１００の外径が前記範囲内であれば、帯電ローラ１４の表面１箇所当りの接触回数が多すぎもせず、少なすぎもしないから、帯電ローラ１４の表面の汚れが効果的に除去される上、十分な長期安定性が得られる。

１−３ 帯電ローラ
以下、帯電ローラ１４について詳説する。

帯電ローラ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。

帯電ローラ１４は、表面のアスカーＣ硬度が５０度〜８５度の範囲であることが好ましく、特に、６０度〜８５度の範囲が好ましい。ここで、アスカーＣ高度は、ＪＩＳ Ｋ ７３１２に従ってＡｓｋｅｒ（商品名）Ｃ型硬度計で帯電ローラ１４の表面の硬度を測定した値である。

帯電ローラ１４の表面のアスカーＣ硬度が５０以上であれば、クリーニングローラ１００が帯電ローラ１４に押圧されることにより、帯電ローラ１４が、クリーニングローラ１００および感光体ドラム１２との接触部において著しく変形することがないから、クリーニングローラ１００のクリーニング性が低下したり、感光体ドラム１２と帯電ローラ１４とのニップ形成が不均一になって感光体ドラム１２に帯電不良が生じたりすることがない。また、アスカーＣ硬度が８５以下であれば、感光体ドラム１２と接触することにより、帯電ローラ１４は十分にニップ変形するから、感光体ドラム１２からの回転力が帯電ローラ１４に十分に伝達される。したがって、回転不良を生じることがない。

帯電ローラ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。

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。

帯電ローラ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ラ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、帯電ローラ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ラ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。

なお、十分な帯電性能を有するのであれば、帯電ローラ１４は、上記の構成には限定されない。

１．実施例１
（１）クリーニングローラの作製
シャフト１００ＡとしてＳＵＳ３０３の直径６ｍｍの丸棒を使用した。

前記シャフト１００Ａ上に、接着剤としてホットメルト接着剤（日進化学（株）製、ＢＲ４３０１）を塗布した。

一方、ポリウレタン発泡体として、ポリエーテル−ポリオール発泡ウレタン（イノアックコーポレーション製、ＲＲ９０）を用い、圧縮率５０％における反発荷重が３０ｋＰａになるようにセル数およびセル密度を適宜調整して弾性層１００Ｂを得た。得られた弾性層１００Ｂを貫通ドリルで中空とし、前記ホットメルト接着剤を塗布したシャフト１００Ａを通し、９０℃のオーブンで加熱して弾性層１００Ｂをシャフト１００Ａに接着した。

次いで、弾性層１００Ｂの外周を円筒研磨機を用いて直系１２ｍｍ、肉厚３ｍｍの円筒状に研磨し、クリーニングローラ１００を得た。
（２）帯電ローラの作製
表１に示す組成を有する混合物をオープンローラで混練りし、混練りした混合物をＳＵＳ４１６の直径８ｍｍの丸棒に厚さ３ｍｍになるように円筒状に被覆した。

次いで、前記混合物で被覆した丸棒を、内径１４．５ｍｍの金型に入れ、１７０℃で３０分間加硫した。

加硫後、前記丸棒を金型から取り出し、直径１４．０ｍｍ、ゴム層の厚みが３ｍｍになるように研磨し、シャフト１４Ａの表面に帯電層１４Ｂが形成された状態の帯電ローラ１４を得た。

シャフト１４Ａの表面に帯電層１４Ｂが形成された状態の帯電ローラ１４に、表２に示す組成を有し、各成分を溶剤中にビーズミルで分散して得られた分散液Ａをメタノールで希釈し、帯電層１４Ｂの表面に浸漬塗布し、１４０度で１５分間加熱乾燥し、厚さ１０μｍの表面層を形成した。

（３）性能評価
Ｄｏｃｕ Ｃｅｎｔｒｅ １４５０（商品名、富士ゼロックス（株）製）のプロセスカートリッジを改造し、上記手順で作製されたクリーニングローラ１００および帯電ローラ１４を装着し、クリーニングローラ１００が５０％の圧縮率で帯電ローラ１４に当接するように導電性軸受け部材１５を調節して軸間距離を調整し、帯電ユニットを作製した。

作製された帯電ユニットをＤｏｃｕ Ｃｅｎｔｒｅ １４５０に装着し、高温、高湿（２８℃、湿度８５％）環境で５０，０００枚印字を行い、その後、低温、低湿（１０℃、１５％）環境で印字テストを行った。画質評価は、５０，０００枚走行後の低温、低湿環境画像について、ハーフトーン画像中での濃度ムラおよび色スジの有無を表３に示す基準に基づいて目視評価した。

帯電ローラ１４の表面の汚れについては、５０，０００枚走行後、帯電ローラ１４の表面を表４の基準に基づいて目視評価した。

結果を表５に示す。

２．実施例２〜５
クリーニングローラ１００の圧縮率を表５に示すように変えた以外は、実施例１と同様に実施した。結果を表５に示す。

３．実施例６
ポリエーテル−ポリオール発泡ウレタンとして、ＲＲ８０（イノアックコーポレーション製）を用い、圧縮率５０％における反発荷重が２０ｋＰａになるようにセル数およびセル密度を適宜調整して弾性層１００Ｂを形成した以外は、実施例１と同様に実施した。結果を表５に示す。

４．実施例７
クリーニングローラ１００の圧縮率を１％に変化させた以外は、実施例６と同様に実施した。結果を表５に示す。

５．実施例８
ポリエーテル−ポリオール発泡ウレタンとして、ＲＲ２６（イノアックコーポレーション製）を用い、圧縮率５０％における反発荷重が７ｋＰａになるようにセル数およびセル密度を適宜調整して弾性層１００Ｂを形成した以外は、実施例１と同様に実施した。結果を表５に示す。

６．実施例９
クリーニングローラ１００の圧縮率を１％に変化させた以外は、実施例８と同様に実施した。結果を表５に示す。

７．実施例１０
帯電ローラ１４の帯電層１４Ｂにおいて、カーボンブラックとしてアサヒ＃６０を４５質量部に減量し、可塑剤のジオクチルフタレートを４０重量部に増量し、アスカーＣ硬度５０の帯電ローラ１４を作製した以外は、実施例１と同様に実施した。結果を表５に示す。

８．実施例１１
クリーニングローラ１００の圧縮率を４０％とした以外は、実施例１０と同様に実施した。結果を表５に示す。

９．実施例１２
帯電ローラ１４の帯電層１４Ｂにおいて、カーボンブラックとしてアサヒ＃６０を６０質量部に増量し、可塑剤のジオクチルフタレートを３０重量部に増量し、アスカーＣ硬度８５の帯電ローラ１４を作製した以外は、実施例１と同様に実施した。結果を表５に示す。

１０．比較例１
ポリウレタン樹脂としてＥＮＤＵＲ（商品名：イノアックコーポレーション製）を用い、弾性層１００Ｂの圧縮率５０％における反発荷重が４３ｋＰａであるクリーニングローラ１００を作製した以外は、実施例１と同様に実施した。結果を表５に示す。

１１．比較例２
クリーニングローラ１００の圧縮率を６０％とした以外は、実施例１と同様に実施した。結果を表５に示す。

１２．比較例３
クリーニングローラ１００の圧縮率を０％とした以外は、実施例１と同様に実施した。結果を表５に示す。

１３．比較例４
帯電ローラ１４の帯電層１４Ｂにおいて、カーボンブラックとしてアサヒ＃６０を４２質量部とし、ジオクチルフタレートを４０重量部としてアスカーＣ硬度４５の帯電ローラ１４を作製した以外は、実施例１と同様に実施した。結果を表５に示す。

１４．比較例５
帯電ローラ１４の帯電層１４Ｂにおいて、カーボンブラックとしてアサヒ＃６０を６３質量部とし、可塑剤のジオクチルフタレートを３０重量部に増量し、アスカーＣ硬度９１の帯電ローラ１４を作製した以外は、実施例１と同様に実施した。結果を表５に示す。

１５．比較例６
クリーニングローラ１００の弾性層１００Ｂとしてメラミン発泡材料を使用した以外は実施例１と同様に実施した。結果を表５に示す。

１６．実施例１３
Ｓａ−Ｓｂ＝５ｋＰａになるように弾性層１００Ｂのセル数およびセル密度を適宜調整してクリーニングローラ１００を作製した以外は、実施例１と同様に帯電ユニットを作製し、評価を行った。結果を表６に示す。

１７．実施例１４〜１７
クリーニングローラ１００の圧縮率を表６に示すように変えた以外は、実施例１３と同様に実施した。結果を表６に示す。

１８．実施例１８
ポリエーテル−ポリオール発泡ウレタンとして、ＥＰ７０ＨＢ（イノアックコーポレーション製）を用い、Ｓａ−Ｓｂ＝３．７ｋＰａになるようにセル数およびセル密度を適宜調整して弾性層１００Ｂを形成した以外は、実施例１３と同様に実施した。結果を表６に示す。

１９．実施例１９
クリーニングローラ１００の圧縮率を１％に変化させた以外は、実施例１８と同様に実施した。結果を表６に示す。

２０．実施例２０
ポリエーテル−ポリオール発泡ウレタンとして、ＲＲ２６（イノアックコーポレーション製）を用い、Ｓａ−Ｓｂ＝１．２ｋＰａになるようにセル数およびセル密度を適宜調整して弾性層１００Ｂを形成した以外は、実施例１３と同様に実施した。結果を表６に示す。

２１．実施例２１
クリーニングローラ１００の圧縮率を１％に変化させた以外は、実施例２０と同様に実施した。結果を表６に示す。

２２．実施例２２
帯電ローラ１４の帯電層１４Ｂにおいて、カーボンブラックとしてアサヒ＃６０を４５質量部に減量し、可塑剤のジオクチルフタレートを４０重量部に増量し、アスカーＣ硬度５０の帯電ローラ１４を作製した以外は、実施例１と同様に実施した。結果を表６に示す。

２３．実施例２３
クリーニングローラ１００の圧縮率を４０％とした以外は、実施例１０と同様に実施した。結果を表６に示す。

２４．実施例２４
帯電ローラ１４の帯電層１４Ｂにおいて、カーボンブラックとしてアサヒ＃６０を６０質量部に増量し、可塑剤のジオクチルフタレートを３０重量部に増量し、アスカーＣ硬度８５の帯電ローラ１４を作製した以外は、実施例１と同様に実施した。結果を表６に示す。

２５．比較例７
ポリウレタン樹脂としてＥＮＤＵＲ（商品名：イノアックコーポレーション製）を用い、弾性層１００ＢがＳａ−Ｓｂ＝５．５ｋＰａであるクリーニングローラ１００を作製した以外は、実施例１３と同様に実施した。結果を表６に示す。

２６．比較例８
クリーニングローラ１００の圧縮率を６０％とした以外は、実施例１３と同様に実施した。結果を表６に示す。

２７．比較例９
クリーニングローラ１００の圧縮率を０％とした以外は、実施例１３と同様に実施した。結果を表６に示す。

２８．比較例１０
帯電ローラ１４の帯電層１４Ｂにおいて、カーボンブラックとしてアサヒ＃６０を４２質量部とし、ジオクチルフタレートを４０重量部としてアスカーＣ硬度４５の帯電ローラ１４を作製した以外は、実施例１３と同様に実施した。結果を表６に示す。

２９．比較例１１
帯電ローラ１４の帯電層１４Ｂにおいて、カーボンブラックとしてアサヒ＃６０を６３質量部とし、可塑剤のジオクチルフタレートを３０重量部に増量し、アスカーＣ硬度９１の帯電ローラ１４を作製した以外は、実施例１３と同様に実施した。結果を表６に示す。

３０．比較例１２
クリーニングローラ１００の弾性層１００Ｂとしてメラミン発泡材料を使用した以外は実施例１３と同様に実施した。結果を表６に示す。

１０ 画像形成装置
１２ 感光体ドラム
１４ 帯電ローラ
１４Ａ シャフト
１４Ｂ 帯電層
１５ 導電性軸受け部材
１８ 回転式現像器
２０ 中間転写ベルト
４４ クリーニング装置
７８ クリーニング装置
１００ クリーニングローラ
１００Ａ シャフト
１００Ｂ 弾性層

Claims (6)

1. 像担持体と、前記像担持体に当接して回転し、前記像担持体を帯電させるローラ状の帯電部材と、前記帯電部材に常時接触しつつ回転するとともに、表面に弾性層が形成されたローラ状のクリーニング部材とを備えてなり、
   前記クリーニング部材の弾性層の圧縮率５０％における反発荷重が３０ｋＰａ以下であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記クリーニング部材は、弾性層の圧縮率が１〜５０％になるように一定の変位量で前記帯電部材に押圧されてなる請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記クリーニング部材の弾性層はポリウレタン発泡体である請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記クリーニング部材の弾性層はポリエーテル−ポリオール型ポリウレタンの発泡体である請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記帯電部材は、ＪＩＳ Ｋ ７３１２に準拠して測定した表面硬度が５０度以上８５度以下である請求項１〜４の何れか１項に記載の画像形成装置。
6. 像担持体に当接しつつ回転し、前記像担持体を帯電させるローラ状の帯電部材、前記像担持体上に静電画像を形成する露光手段、前記像担持体上に形成された静電画像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段、および前記像担持体上のトナー像を転写体または画像記録媒体に転写後、前記像担持体上に残存したトナーを除去する像担持体クリーニング手段のうちの少なくとも１つを備えてなり、請求項１〜５の何れか１項に記載の画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジ。

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