JP2014119624A - 画像形成ユニットおよび画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】像担持体の帯電不良による画像不良の発生を抑制する。
【解決手段】回転可能な像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記像担持体の表面に形成された潜像に現像剤を現像する現像手段と、前記現像剤を印刷媒体に転写する転写手段により転写しきれず前記像担持体に残存した前記現像剤を除去する第１のクリーニング手段と、前記第１のクリーニング手段により除去できず残存した前記現像剤の外添剤を均一に散在させる第２のクリーニング手段とを有し、前記帯電手段は、回転方向に延在する溝を有する弾性層を有し、回転可能な帯電部材と、前記帯電部材の導電層の表面に接触し、表層に発泡セルを有する帯電クリーニング手段とを有し、前記第２のクリーニング手段は、表層に発泡セルを有する回転可能な部材であり、前記帯電クリーニング手段の発泡セル密度を、前記第２のクリーニング手段の発泡セル密度以上とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真プロセスを用いた画像形成ユニットおよび画像形成装置に関する。

従来の画像形成ユニットは、現像剤像が形成される回転可能な像担持体に当接して像担持体に残留した現像剤を除去する第１のクリーニング部材と、像担持体に当接して像担持体を帯電させる帯電部材との間に、第２のクリーニング部材を設け、第１のクリーニング部材をすり抜けた付着物を第２のクリーニング部材で回収するようにしているものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２８２２４７

しかしながら、従来の技術においては、第２のクリーニング部材による付着物の回収が不十分であるとき、付着物が帯電部材に付着してしまうため、像担持体の帯電不良による画像不良が発生してしまうという問題がある。
本発明は、このような問題を解決することを課題とし、像担持体の帯電不良による画像不良の発生を抑制することを目的とする。

そのため、本発明は、回転可能な像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記像担持体の表面に形成された潜像に現像剤を現像する現像手段と、前記現像剤を印刷媒体に転写する転写手段により転写しきれず前記像担持体に残存した前記現像剤を除去する第１のクリーニング手段と、前記第１のクリーニング手段により除去できず残存した前記現像剤の外添剤を均一に散在させる第２のクリーニング手段とを有する画像形成ユニットにおいて、前記帯電手段は、回転方向に延在する溝を有する弾性層を有し、回転可能な帯電部材と、前記帯電部材の導電層の表面に接触し、表層に発泡セルを有する帯電クリーニング手段とを有し、前記第２のクリーニング手段は、表層に発泡セルを有する回転可能な部材であり、前記帯電クリーニング手段の発泡セル密度を、前記第２のクリーニング手段の発泡セル密度以上としたことを特徴とする。

このようにした本発明は、像担持体の帯電不良による画像不良の発生を抑制することができるという効果が得られる。

第１の実施例における画像形成装置の構成を示す概略側断面図 第１の実施例における帯電ローラの抵抗測定の説明図 第１の実施例における帯電ローラの説明図 第１の実施例における帯電ローラの表面の説明図 第２の実施例における帯電ローラの表面の説明図

以下、図面を参照して本発明による画像形成ユニットおよび画像形成装置の実施例を説明する。

図１は第１の実施例における画像形成装置の構成を示す概略側断面図である。
図１において、画像形成装置１００は、電子写真プロセスを用いた画像形成ユニットを備えたものであり、例えばプリンタ、ファクシミリ装置、複写機、複合機等である。
画像形成装置１００は、印刷媒体１８ｂを収容・保管する給紙トレイ２１と、給紙トレイ２１から搬出された印刷媒体１８ｂを挟持して搬送する搬送部材としての搬送ローラ２２、２３、２４と、現像剤像としてのトナー像を印刷媒体１８ａに形成する画像形成ユニット１１０と、印刷媒体１８ａに転写されたトナー像を定着させる定着装置２０とにより構成されている。

また、画像形成ユニット１１０は、回転可能な像担持体としての感光ドラム１１と、帯電ローラ２および帯電クリーニングローラ３を有する帯電装置１２と、露光装置１３と、現像装置１４と、現像ローラ１５と、転写装置１７と、クリーニング部材１９と、ドラムクリーニングローラ１とにより構成されている。
感光ドラム１１は、回転可能なドラム状のものであり、印刷時は図中矢印Ａが示す方向へ回転する。この感光ドラム１１の周辺には、図中矢印Ａが示す方向における上流側から帯電装置１２、露光装置１３、現像装置１４、転写装置１７、およびクリーニング装置１９が順に配設されている。

画像形成装置１００は、画像形成ユニット１１０を２つ以上並べ、各画像形成ユニット１１０に異なる色の現像剤としてのトナーを供給することによりカラー印刷などの複数色印刷が可能になる。
このように構成された画像形成装置１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等で構成された制御部と、メモリ等で構成された記憶部とを備え、記憶部に記憶された制御プログラム（ソフトウェア）に基づいて制御部が画像形成装置１００全体の動作を制御する。

感光ドラム１１は、導電性支持体上に、電荷発生物質およびバインダー樹脂を主成分とする電荷発生層と、電荷輸送物質およびバインダー樹脂を主成分とした電荷輸送層とを積層して構成される。
本実施例では、導電性支持体としてのアルミニウム管の表面にアルマイト処理を用い、電荷発生層には電荷発生物質としてフタロシアニンを用い、またバインダー樹脂としてポリビニルアセタール系樹脂を用いた。電荷輸送層には、電荷輸送物質としてヒドラゾン系化合物を用い、バインダー樹脂としてポリカーボネート系樹脂を用い、さらに酸化防止剤を添加したものを用いた。また、感光ドラム１１の電荷輸送層の膜厚を１５μｍとした。

帯電手段としての帯電装置１２は、感光ドラム１１の表面を帯電させるものであり、回転可能な帯電部材としての帯電ローラ２を備え、その帯電ローラ２が感光ドラム１１と接触（以下、「ニップ」という。）または近接するように配置され、さらに帯電ローラ２の表面をクリーニングするための回転可能な帯電クリーニング手段としての帯電クリーニングローラ３を備えている。
帯電ローラ２は、導電性支持体としての金属シャフト２ｂの表面に導電性弾性層の導電性ゴム層２ａが形成され、必要に応じてその導電性ゴム層２ａの表面に表面処理やコーティングをすることができる。なお、帯電ローラ２の導電性支持体には帯電電圧を印加する帯電電源が接続されている。

帯電ローラ２の導電性ゴム層２ａには、感光ドラム１１との間で適正な放電を得るため、感光ドラム１１と接触するようにゴムや熱可塑性エラストマー、樹脂等を含有する弾性体を用いることができる。導電性ゴム層２ａは、単層に限らず、必要に応じて２層以上の多層構造とし、抵抗の調整や感光ドラム１１の汚染防止、および硬さの調整等を行う。
帯電ローラ２の導電性ゴム層２ａを構成する材料として、例えばエピクロルヒドリンゴム（ＣＯ，ＥＣＯ，ＧＥＣＯ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ，ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ウレタンゴム、シリコーンゴム等、一種または二種以上を混合したものを主成分とするゴム組成物を用いることができる。その中でも、特にエピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）が主成分として用いられることが多い。

導電特性としては、イオン導電性のゴムやエラストマーや樹脂、イオン導電剤、カーボンブラックや金属性酸化物等を用いて所定の導電性を与える。導電性として、電子導電性またはイオン導電性のどちらも用いることが可能であるが、部分的な抵抗ムラが感光ドラム１１の帯電ムラに影響しやすいこともあり、その抵抗ムラを抑制するために、電子導電性よりもイオン導電性のものが用いられることが多い。

また、帯電ローラ２の導電性ゴム層２ａは、抵抗値が１０⁶〜１０⁹Ωとなる抵抗層が望ましい。このときの抵抗測定は、図２に示す方法を用い、抵抗測定器４１には、ハイレジスタンスメータ（アジレント・テクノロジー社製４３３９Ｂ）を用いて測定する。帯電ローラ２には、幅２．０ｍｍ、直径６．０ｍｍのＳＵＳ（ステンレス）材のベアリング４２を接触させ、軸方向にスライドさせながら測定する。帯電ローラ２の抵抗値は、一般的に温度・湿度や測定電圧により異なる値を示すものが多く、ここでは温度２０℃、湿度５０％ＲＨの環境下で帯電ローラ２の芯金側にマイナス５００Ｖの直流電圧を印加して測定する。

帯電ローラ２の導電性ゴム層２ａの硬さは、帯電ローラ２表面と感光ドラム１１表面に微小のギャップを形成し、パッシェンの法則に基づいた放電に寄与する領域を確保する必要があり、感光ドラム１１との間で適正なニップを得るために調整する。
帯電ローラ２の導電性ゴム層２ａの外側表面形状は、切削、研磨工程により、所定の研磨目および表面粗さを形成する。このとき、帯電ローラ２の表面粗さは、印加する電圧や使用環境により多少前後するが、パッシェンの法則により、最大高さＲｙ（準拠：ＪＩＳ Ｂ ０６０１：１９９４）が１μｍから４０μｍ程度の範囲が好ましい。

ここで、帯電ローラ２の導電性ゴム層２ａの外側表面の研磨方法について説明する。
帯電ローラ２の導電性ゴム層２ａの外側表面の研磨方法には、湿式研磨方法と乾式研磨方法とがある。湿式研磨方法は、例えばテープ研磨やフィニッシャ研磨などが挙げられ、また乾式研磨方法は、例えばグラインダー研磨や金属歯での研磨などが挙げられる。
湿式研磨方法で帯電ローラ２の導電性ゴム層２ａの外側表面の研磨を行った場合、図３に示す帯電ローラ２の表面には図中矢印が示す帯電ローラ２の回転方向に延在する溝、すなわち図４に示す縦溝５２ａが形成される。

一方、乾式研磨方法で帯電ローラ２の導電性ゴム層２ａの外側表面の研磨を行った場合、図３に示す帯電ローラ２の表面には帯電ローラ２の長手方向に延在する溝、すなわち図５に示す横溝５２ｂが形成される。
なお、図４および図５は、図３における帯電ローラ２の導電性ゴム層２ａの外側表面の一部の領域５１を拡大した図である。
帯電ローラ２の導電性ゴム層２ａの外側表面には、表面処理やコーティングを行うことができる。表面処理やコーティングにより、感光ドラム１１の汚染防止や導電層の抵抗調整を行うことができる。

本実施例の帯電ローラ２は、導電性支持体として快削鋼（ＳＵＭ）からなる金属製の軸体を用い、導電性ゴム層２ａには主成分としてエピクロルヒドリンゴムからなる弾性体を用いてイオン導電剤を添加して抵抗調整を行った。
また、導電性ゴム層２ａの外側表面は、湿式研磨を行った後、イソシアネート化合物を含む表面処理液を塗布したものを用いた。したがって、導電性ゴム層２ａの外側表面には、帯電ローラ２の回転方向に延びる図４に示す縦溝５２ａが形成される。表面粗さは、帯電ローラ２の軸方向における最大高さＲｙがおよそ１０μｍ、帯電ローラ２の軸方向における凹凸平均間隔Ｓｍをおよそ１００μｍとした。導電層の硬さは、高分子計器社製のマイクロゴム硬度計ＭＤ−１ｃａｐａ（ＴｙｐｅＡ）を用いて測定し、５４度とした。

帯電クリーニングローラ３は、帯電ローラ２の導電性ゴム層２ａの表面に接触し、表層に発泡セルを有するものであり、支持体としての金属シャフト３ｂの表面に弾性層である発泡弾性層としての発泡ゴム層３ａが設けられ、発泡ゴム層３ａの表面にはセル目である発泡セルが形成されている。この帯電クリーニングローラ３は、導電性または非導電性のどちらでも用いることができる。
帯電クリーニングローラ３の発泡ゴム層３ａには、発泡ゴムやウレタンフォーム、メラミンフォームなどの発泡体を用いることができる。

帯電クリーニングローラ３は、帯電クリーニングローラ３表面の線速度（周速度）が帯電ローラ２の周速度とほぼ同等であることが望ましい。
本実施例の帯電クリーニングローラ３は、支持体として快削鋼（ＳＵＭ）からなる金属製の軸体を用い、弾性層にはウレタンフォームを用い、帯電ローラ２に対して所定の周速比で回転させる。
本実施例では、帯電ローラ２の線速度をＶ₂、帯電クリーニングローラ３の線速度をＶ₃としたとき、Ｖ₃＝０．９５×Ｖ₂とした。良好な線速度比（周速比）は、０．８〜１．２である。このように線速度比に制限を設けるのは、線速度比が大きすぎると帯電クリーニングローラ３が帯電ローラ２の表面を傷つけてしまうためである。

露光手段としての露光装置１３は、感光ドラム１１表面に画像情報に対応した光を照射する光源を備えたものであり、本実施例では、露光装置１３としてＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）ヘッドを用いた。
露光装置１３は、感光ドラム１１表面に画像情報に対応した光を照射して露光させることで、露光された部分の帯電電位が小さくなり、感光ドラム１１表面に静電潜像が形成される。

現像手段としての現像装置１４は、感光ドラム１１の表面に形成された静電潜像に現像剤を現像するものであり、現像ローラ１５を備え、その現像ローラ１５が感光ドラム１１と近接または摺接するように配設されている。現像装置１４の内部には、現像剤としてのトナー１６を備え、現像ローラ１５は、その表面にトナー１６が均一に塗布されてトナー層が形成され、表面にトナー層が形成された状態で感光ドラム１１と近接または摺接する。
現像ローラ１５は、導電性支持体上に、導電性の導電層を形成し、必要に応じて導電層の表面に表面処理やコーティングすることができる。また、現像ローラ１５の導電性支持体には、現像電圧を印加する現像電源が接続されている。

本実施例では、導電性支持体として快削鋼（ＳＵＭ）からなる金属製の軸体を用い、導電層には主成分としてウレタンゴムを用い、電子導電剤としてのカーボンブラック（ケッチェンブラック）を添加して抵抗調整を行い、弾性層の外側表面にイソシアネート化合物とカーボンブラック（アセチレンブラック）を含む表面処理液を塗布したものを用いた。
現像装置１４内の現像剤としてのトナー１６は、ベースとなるトナー粒子に外添剤を混合したものを用いることができる。

本実施例では、非磁性一成分の負帯電重合トナーを用い、乳化重合法によって製造されたスチレンアクリル共重合樹脂と着色剤とワックスとを混合して凝集させて生成されたトナー粒子に、外添剤としてのシリカおよび酸化チタンの微粉末を加えて混合したものを用いた。トナー粒子は、円形度として０．９４〜０．９８、粒径は５．５〜７．０μｍ程度のものを用い、外添剤には粒径５０〜２００ｎｍのものを用いた。
現像装置１４は、露光装置１３により感光ドラム１１表面に形成された静電潜像にトナーを搬送してトナー像を形成する。このとき、現像ローラ１５には、現像電源により現像バイアス電圧が印加される。本実施例では、現像バイアス電圧に直流−２５０Ｖを用いた。

転写手段としての転写装置１７は、感光ドラム１１の表面に現像されたトナーを印刷媒体１８ａに転写するものであり、転写ローラ１７ａを備え、転写ローラ１７ａが感光ドラム１１と接触するように配置されている。転写ローラ１７ａは、導電性支持体上に、導電性の弾性層が形成されている。転写ローラ１７ａの導電性支持体には、転写電圧を印加するための転写電源が接続されている。また、転写装置１７には、必要に応じて転写部材としての転写ローラ１７ａをクリーニングするためのクリーニング部材を備えることがある。

本実施例では、転写ローラ１７ａの導電性支持体として快削鋼（ＳＵＭ）からなる金属製の軸体を用い、導電性弾性層には、ゴム発泡体を用い、主成分としてエピクロルヒドリンゴムとアクリロニトリルブタジエンゴムとを混合し、エピクロルヒドリンゴムの配合比により抵抗調整を行い、発泡セル径は５０〜３００μｍでゴムの硬さはアスカーＣで３５度程度のものを用いた。
このように構成された転写装置１７は、感光ドラム１１表面に形成されたトナー像を印刷媒体１８ａに転写させる。

第１のクリーニング手段としてのクリーニング装置１９は、転写装置１７により転写しきれず感光ドラム１１の表面に残存したトナーを除去するものであり、クリーニングブレード１９ａを備えている。クリーニングブレード１９ａは、支持体に弾性体のブレード部材が固着されており、そのブレード部材のエッジ部分が感光ドラム１１に摺接するように配置されている。
本実施例のクリーニング装置１９は、支持体にＳＥＣＣ（電気亜鉛メッキ鋼板）を用い、クリーニングブレード１９ａにはポリウレタン部材を用いた。
クリーニング装置１９は、転写装置１７により印刷媒体１８ａに転写しきれなかった感光ドラム１１のトナー１６をクリーニングブレード１９ａのエッジ部分で掻き落とす。

このようにクリーニング装置１９は、感光ドラム１１に残留したトナー１６のトナー粒子を掻き落とすことができるが、外添剤の一部はクリーニング装置１９をすり抜けて感光ドラム１１に付着したままとなってしまう。クリーニング装置１９をすり抜ける外添剤の量は、トナー１６の種類やクリーニングブレード１９ａ、感光ドラム１１、および温度湿度環境等により左右され、また感光ドラム１１表面にトナー像を形成した部分であるか否かによっても左右される。一般的に、感光ドラム１１の全表面積に対して外添剤の微粒子が感光ドラム１１の表面を覆っている面積の比率は５％以下が望ましく、３％以下でなるべく小さい方がより望ましい。本実施例では、感光ドラム１１の全表面積に対する外添剤が感光ドラム１１の表面を覆っている面積比を平均でおよそ３％になるようにした。

第２のクリーニング手段としてのドラムクリーニングローラ１は、クリーニング装置１９により除去できず感光ドラム１１の表面に残存したトナーの外添剤を均一に散在させるものであり、表層に発泡セルを有する回転可能な部材である。このドラムクリーニングローラ１は、支持体としての金属シャフト１ｂの表面に弾性層である発泡弾性層としての発泡ゴム層１ａが設けられ、発泡ゴム層１ａの表面にはセル目である発泡セルが形成されている。また、ドラムクリーニングローラ１は、導電性または非導電性のどちらでも用いることができる。

ドラムクリーニングローラ１の発泡ゴム層１ａには、発泡ゴムやウレタンフォーム、メラミンフォームなどの発泡体を用いることができる。
ドラムクリーニングローラ１と感光ドラム１１とのニップ状態は、帯電ローラ２と帯電クリーニングローラ３とのニップ状態とは異なり、感光ドラム１１の長手方向に一様に接触している必要がある。なお、ドラムクリーニングローラ１の駆動は、感光ドラム１１との接触による従動駆動であっても良く、また周速比を設けても良い。
本実施例のドラムクリーニングローラ１は、支持体として快削鋼（ＳＵＭ）からなる金属製の軸体を用い、発泡ゴム層１ａにはウレタンフォームを用い、感光ドラム１１に対して所定の周速比で回転させる。

本実施例では、感光ドラム１１の線速度をＶ₀、ドラムクリーニングローラ１の線速度をＶ₁としたとき、Ｖ₁＝０．９５×Ｖ₀とした。良好な線速度比（周速比）は、０．８〜０．９８、または１．０２〜１．２である。このように線速度比を設定するのは、ドラムクリーニングローラ１が感光ドラム１１上に付着した外添剤を分散または感光ドラム１１上に塗布するようにするためである。一方、線速度比が大きすぎるとドラムクリーニングローラ１が感光ドラム１１の表面を傷つけたり、感光層の膜減りが生じたりしてしまうためである。

ドラムクリーニングローラ１は、クリーニング装置１９をすり抜けてきた外添剤を回収、または散在させ、また回収した外添剤を再び感光ドラム１１表面に塗布することにより、感光ドラム１１の表面に付着している単位面積当たりの外添剤を均一化させる。
定着装置２０は、印刷媒体１８ａ上に転写されたトナー像を加熱および加圧して印刷媒体１８ａに定着させるものである。
本実施例では、上述したドラムクリーニングローラ１の発泡セルの密度を２５、５０、１００（個／２５ｍｍ）とし、また帯電クリーニングローラ３の発泡セルの密度を２５、５０、１００（個／２５ｍｍ）とし、それぞれを組み合わせて以下の６種類（Ｎｏ．１〜６）の組み合わせとした。

＜Ｎｏ．１＞
ドラムクリーニングローラ１の発泡ゴム層１ａは、発泡セルの密度がおよそ２５（個／２５ｍｍ）、スポンジの硬さがアスカーＦ３０度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。
帯電クリーニングローラ３の発泡ゴム層３ａは、発泡セルの密度がおよそ２５（個／２５ｍｍ）、スポンジの硬さがアスカーＦ３０度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。

＜Ｎｏ．２＞
ドラムクリーニングローラ１の発泡ゴム層１ａは、発泡セルの密度がおよそ５０（個／２５ｍｍ）、スポンジの硬さがアスカーＦ３０度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。
帯電クリーニングローラ３の発泡ゴム層３ａは、発泡セルの密度がおよそ５０（個／２５ｍｍ）、スポンジの硬さがアスカーＦ３０度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。

＜Ｎｏ．３＞
ドラムクリーニングローラ１の発泡ゴム層１ａは、発泡セルの密度がおよそ１００（個／２５ｍｍ）、スポンジの硬さがアスカーＦ３０度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。
帯電クリーニングローラ３の発泡ゴム層３ａは、発泡セルの密度がおよそ１００（個／２５ｍｍ）、スポンジの硬さがアスカーＦ３０度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。

＜Ｎｏ．４＞
ドラムクリーニングローラ１の発泡ゴム層１ａは、発泡セルの密度がおよそ２５（個／２５ｍｍ）、スポンジの硬さがアスカーＦ３０度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。
帯電クリーニングローラ３の発泡ゴム層３ａは、発泡セルの密度がおよそ５０（個／２５ｍｍ）、スポンジの硬さがアスカーＦ３０度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。

＜Ｎｏ．５＞
ドラムクリーニングローラ１の発泡ゴム層１ａは、発泡セルの密度がおよそ２５（個／２５ｍｍ）、スポンジの硬さがアスカーＦ３０度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。
帯電クリーニングローラ３の発泡ゴム層３ａは、発泡セルの密度がおよそ１００（個／２５ｍｍ）、スポンジの硬さがアスカーＦ３０度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。

＜Ｎｏ．６＞
ドラムクリーニングローラ１の発泡ゴム層１ａは、発泡セルの密度がおよそ５０（個／２５ｍｍ）、スポンジの硬さがアスカーＦ３０度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。
帯電クリーニングローラ３の発泡ゴム層３ａは、発泡セルの密度がおよそ１００（個／２５ｍｍ）、スポンジの硬さがアスカーＦ３０度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。
また、比較例として以下の３種類（比較例１〜３）のドラムクリーニングローラ１の発泡セルの密度と帯電クリーニングローラ３の発泡セルの密度の組み合わせを採用した。

＜比較例１＞
ドラムクリーニングローラ１の発泡ゴム層１ａは、発泡セルの密度がおよそ５０（個／２５ｍｍ）、スポンジの硬さがアスカーＦ３０度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。
帯電クリーニングローラ３の発泡ゴム層３ａは、発泡セルの密度がおよそ２５（個／２５ｍｍ）、スポンジの硬さがアスカーＦ３０度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。

＜比較例２＞
ドラムクリーニングローラ１の発泡ゴム層１ａは、発泡セルの密度がおよそ１００（個／２５ｍｍ）、スポンジの硬さがアスカーＦ３０度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。
帯電クリーニングローラ３の発泡ゴム層３ａは、発泡セルの密度がおよそ２５（個／２５ｍｍ）、スポンジの硬さがアスカーＦ３０度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。

＜比較例３＞
ドラムクリーニングローラ１の発泡ゴム層１ａは、発泡セルの密度がおよそ１００（個／２５ｍｍ）、スポンジの硬さがアスカーＦ３０度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。
帯電クリーニングローラ３の発泡ゴム層３ａは、発泡セルの密度がおよそ５０（個／２５ｍｍ）、スポンジの硬さがアスカーＦ３０度以下のエーテル系ウレタンフォームを用いた。

上述した構成の作用について説明する。
まず、画像形成装置の動作を図１に基づいて説明する。
画像形成装置１００の制御部が上位装置等から印刷動作を指示する信号を受け取ると、印刷動作を開始し、受信した信号を画像情報に変換する。
感光ドラム１１は、図中矢印Ａが示す方向へ回転し、帯電装置１２によりその表面が一様に所定の電位に帯電される。帯電された感光ドラム１１は、露光装置１３により画像情報の信号に応じて光が照射されて表面に静電潜像が形成される。感光ドラム１１の表面に形成された静電潜像に、現像装置１４によりトナー１６が付着され、トナー像が形成される。

感光ドラム１１の表面に形成されたトナー像は、転写装置１７により感光ドラム１１上から印刷媒体１８ａに転写される。トナー像が転写された印刷媒体１８ａは、定着装置２０を通過するときに、トナー像が定着され、画像形成装置１００の外へ搬出される。
一方、感光ドラム１１の表面は、転写装置１７を通過した後、クリーニング装置１９に到達すると、そのクリーニング装置１９により転写されずに感光ドラム１１表面に残留したトナーが掻き落とされる。

クリーニング装置１９において、感光ドラム１１の表面に残留したトナー粒子は一様に回収されるが、外添剤は回収されるものとクリーニング装置１９をすり抜けるものがある。
クリーニング装置１９をすり抜けた外添剤は、ドラムクリーニングローラ１により回収、または散在させられる。
ドラムクリーニングローラ１を通過した感光ドラム１１の表面は、再び帯電装置１２により一様に帯電され、以降、印刷動作が完了するまで上述した動作が繰り返される。

本実施例では、ドラムクリーニングローラ１の発泡セルの密度を２５、５０、１００（個／２５ｍｍ）とし、また帯電クリーニングローラ３の発泡セルの密度を２５、５０、１００（個／２５ｍｍ）とし、それぞれを組み合わせたＮｏ．１からＮｏ．６までのドラムクリーニングローラ１および帯電クリーニングローラ３、および比較例１から比較例３までのドラムクリーニングローラ１および帯電クリーニングローラ３の評価試験を行った。

この評価試験は、Ａ４紙で連続印刷を行い、印刷面積が５％Ｃｏｖｅｒａｇｅ（印刷可能な全領域に対して印刷を行う面積の比）の印刷パターンを１００００枚印刷した毎に、評価画像を印刷し、その評価画像の評価を、印刷面積が５％Ｃｏｖｅｒａｇｅの印刷パターンを６００００枚印刷するまで行う。また、この評価試験は、温度湿度環境を２３±３℃（温度）、５０±１５％ＲＨ（湿度）として行った。

評価画像は、６００ｄｐｉ（ｄｏｔｓ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）で２ｂｙ２のハーフトーン画像、および印刷面積が０％Ｃｏｖｅｒａｇｅの印刷パターンの２種類とした。なお、２ｂｙ２のハーフトーン画像とは、縦方向４ドット分及び横方向４ドット分で形成される１６マスのうち、縦方向２ドットおよび横方向２ドットで形成される４マスの印刷ドットで形成される画像である。
評価基準は、２種類の評価画像において、画像チリ、縦スジ、縦帯の発生が目視で確認された場合を「不良」とし、発生しなかった場合を「良」とした。

ここで、画像チリは、帯電ローラ２上に塊状の外添剤が付着し、感光ドラム１１上に斑点状の帯電不良が発生するために、評価画像に形成される黒点であり、縦スジは、帯電ローラ２上にリング状（帯電ローラ２の回転方向）に外添剤が付着し、感光ドラム１１上にスジ状の帯電不良が発生するために、評価画像に形成される黒スジであり、縦帯は、その黒スジの幅が太くなり帯状になったものである。
また、連続印刷後の帯電ローラ２の抵抗測定を行い、連続印刷開始前と連続印刷終了後の抵抗値を比較し、抵抗値の変化が２倍以上のものを「不良」、２倍未満のものを「良」とした。
上記の評価試験の評価結果を表１に示す。

このように、ドラムクリーニングローラ１のセル密度を帯電クリーニングローラ３のセル密度と比較して同等以下、すなわち帯電クリーニングローラ３の発泡セル密度を、ドラムクリーニングローラ１の発泡セル密度以上にすることにより、画像評価および帯電ローラ抵抗上昇の評価において、良好な評価結果が得られた。
一方、ドラムクリーニングローラ１のセル密度を帯電クリーニングローラ３のセル密度より大きくした比較例１から比較例３は、評価画像において帯電ローラ２の回転周期に相当する画像チリ（黒チリ）の汚れが発生し、評価結果は不良であった。

これは、ドラムクリーニングローラ１に一度回収された外添剤の一部がドラムクリーニングローラ１の発泡セル内で凝集し、凝集した外添剤が感光ドラム１１に塊として塗布され、塗布された外添剤の塊が帯電ローラ２に付着することがあるが、このとき、帯電クリーニングローラ３により清掃されることなく、逆に外添剤の塊が帯電ローラ２表面に押し付けられる状態になり、除去することができなくなった外添剤によるものと考えられる。
また、比較例１から比較例３は、連続印刷終了後の帯電ローラ２の抵抗値が連続印刷開始前の帯電ローラ２の抵抗値の２倍以上になっているのは、帯電ローラ２の表面に付着した外添剤により抵抗値が上昇し、帯電ローラ２の表面に付着した外添剤を除去できていないことを表している。

以上説明したように、第１の実施例では、湿式研磨の帯電ローラを使用する場合、帯電クリーニングローラの発泡セル密度を、ドラムクリーニングローラの発泡セル密度以上にすることにより、ドラムクリーニングローラから吐き出された外添剤が帯電ローラに付着しても、その外添剤を帯電クリーニングローラにより除去することができ、感光ドラムの帯電不良による帯電ローラの回転周期に相当する画像不良の発生を抑制することができるという効果が得られる。

第２の実施例では、研磨方法を乾式研磨にして得られた帯電ローラを備えた画像形成装置とした。第２の実施例における画像形成装置の構成は、帯電ローラの研磨方法を除き、図１に示す第１の実施例における画像形成装置１００と同様である。なお、上述した第１の実施例と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施例の図１に示す帯電ローラ２は、導電性支持体として快削鋼（ＳＵＭ）からなる金属製の軸体を用い、導電性ゴム層２ａには主成分としてエピクロルヒドリンゴムからなる弾性体を用いてイオン導電剤を添加して抵抗調整を行った。

また、導電性ゴム層２ａの外側表面は、乾式研磨を行った後、イソシアネート化合物を含む表面処理液を塗布したものを用いた。したがって、導電性ゴム層２ａの外側表面には、帯電ローラ２の長手方向に延びる図５に示す横溝５２ｂが形成される。表面粗さは、帯電ローラ２の軸方向における最大高さＲｙがおよそ１０μｍ、帯電ローラ２の回転方向における凹凸平均間隔Ｓｍをおよそ１５０μｍとした。導電層の硬さは、高分子計器社製のマイクロゴム硬度計ＭＤ−１ｃａｐａ（ＴｙｐｅＡ）を用いて測定し、５４度とした。

本実施例でも、第１の実施例と同様に、ドラムクリーニングローラ１の発泡セルの密度を２５、５０、１００（個／２５ｍｍ）とし、また帯電クリーニングローラ３の発泡セルの密度を２５、５０、１００（個／２５ｍｍ）とし、それぞれを組み合わせて６種類（Ｎｏ．１〜６）の組み合わせとした。
また、比較例として、第１の実施例と同様に、３種類（比較例１〜３）のドラムクリーニングローラ１の発泡セルの密度と帯電クリーニングローラ３の発泡セルの密度の組み合わせを採用した。

上述した構成の作用について説明する。
本実施例でも、ドラムクリーニングローラ１の発泡セルの密度を２５、５０、１００（個／２５ｍｍ）とし、また帯電クリーニングローラ３の発泡セルの密度を２５、５０、１００（個／２５ｍｍ）とし、それぞれを組み合わせたＮｏ．１からＮｏ．６までのドラムクリーニングローラ１および帯電クリーニングローラ３、および比較例１から比較例３までのドラムクリーニングローラ１および帯電クリーニングローラ３の評価試験を第１の実施例と同様に行った。
上記の評価試験の評価結果を表２に示す。

このように、ドラムクリーニングローラ１のセル密度を、帯電クリーニングローラ３のセル密度と比較して帯電クリーニングローラ３のセル密度の２倍以下、すなわち帯電クリーニングローラ３の発泡セル密度を、ドラムクリーニングローラ１の発泡セル密度の２分の１以上にすることにより、比較例１および比較例３は、第１の実施例の評価結果と異なり、評価画像の評価結果が良好となり、帯電ローラ２の抵抗上昇も２倍以下となり、良好な結果が得られた。

これは、第１の実施例の湿式研磨の帯電ローラ２の導電性ゴム層２ａの外側表面には、帯電ローラ２の回転方向に延びる図４に示す縦溝５２ａが形成されているため、その縦溝５２ａに入った外添剤は除去し難く、第２の実施例の乾式研磨の帯電ローラ２の導電性ゴム層２ａの外側表面には、帯電ローラ２の長手方向に延びる図５に示す横溝５２ｂが形成されているため、その横溝５２ｂに入った外添剤は除去し易いためであると考えられる。
なお、ドラムクリーニングローラ１のセル密度を帯電クリーニングローラ３のセル密度と比較して４分の１以下にした比較例２は、６００００枚までの評価画像の評価結果は良好であったが、帯電ローラ２の抵抗上昇が第１の実施例より良化しているものの２倍以上となり、不良となった。

以上説明したように、第２の実施例では、乾式研磨の帯電ローラを使用する場合、帯電クリーニングローラの発泡セル密度を、ドラムクリーニングローラの発泡セル密度の２分の１以上にすることにより、ドラムクリーニングローラから吐き出された外添剤が帯電ローラに付着しても、その外添剤を帯電クリーニングローラにより除去することができ、感光ドラムの帯電不良による帯電ローラの回転周期に相当する画像不良の発生を抑制することができるという効果が得られる。

なお、第１の実施例および第２の実施例において説明した画像形成装置は、プリンタ、ファクシミリ装置、複写機、または複合機（ＭＦＰ）等の電子写真プロセスを用いた装置とすることができ、また画像形成ユニットは、それらの画像形成装置に含まれる画像形成ユニットとすることができる。

１ ドラムクリーニングローラ
１ａ、３ａ 発泡ゴム層
１ｂ、２ｂ、３ｂ 金属シャフト
２ 帯電ローラ
２ａ 導電性ゴム層
３ 帯電クリーニングローラ
１１ 感光ドラム
１２ 帯電装置
１３ 露光装置
１４ 現像装置
１５ 現像ローラ
１６ トナー
１７ 転写装置
１９ クリーニング装置
２０ 定着装置
２１ 給紙トレイ
２２、２３、２４ 搬送ローラ
１００ 画像形成装置
１１０ 画像形成ユニット

Claims (7)

1. 回転可能な像担持体と、
   前記像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、
   前記像担持体の表面に形成された潜像に現像剤を現像する現像手段と、
   前記現像剤を印刷媒体に転写する転写手段により転写しきれず前記像担持体に残存した前記現像剤を除去する第１のクリーニング手段と、
   前記第１のクリーニング手段により除去できず残存した前記現像剤の外添剤を均一に散在させる第２のクリーニング手段とを有する画像形成ユニットにおいて、
   前記帯電手段は、
   回転方向に延在する溝を有する弾性層を有し、回転可能な帯電部材と、
   前記帯電部材の弾性層の表面に接触し、表層にセル目を有する帯電クリーニング手段とを有し、
   前記第２のクリーニング手段は、表層にセル目を有する回転可能な部材であり、
   前記帯電クリーニング手段のセル密度を、前記第２のクリーニング手段のセル密度以上としたことを特徴とする画像形成ユニット。
2. 回転可能な像担持体と、
   前記像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、
   前記像担持体の表面に形成された潜像に現像剤を現像する現像手段と、
   前記現像剤を印刷媒体に転写する転写手段により転写しきれず前記像担持体に残存した前記現像剤を除去する第１のクリーニング手段と、
   前記第１のクリーニング手段により除去できず残存した前記現像剤の外添剤を均一に散在させる第２のクリーニング手段とを有する画像形成ユニットにおいて、
   前記帯電手段は、
   長手方向に延在する溝を有する弾性層を有し、回転可能な帯電部材と、
   前記帯電部材の弾性層の表面に接触し、表層にセル目を有する帯電クリーニング手段とを有し、
   前記第２のクリーニング手段は、表層にセル目を有する回転可能な部材であり、
   前記帯電クリーニング手段のセル密度を、前記第２のクリーニング手段のセル密度の２分の１以上としたことを特徴とする画像形成ユニット。
3. 請求項１または請求項２に記載の画像形成ユニットにおいて、
   前記帯電クリーニング手段は、回転可能であることを特徴とする画像形成ユニット。
4. 請求項１、請求項２または請求項３に記載の画像形成ユニットにおいて、
   前記第２のクリーニング手段は、支持体に発泡弾性層が形成されていることを特徴とする画像形成ユニット。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像形成ユニットにおいて、
   前記帯電クリーニング手段は、支持体に発泡弾性層が形成されていることを特徴とする画像形成ユニット。
6. 請求項１に記載の画像形成ユニットを備えたことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項２に記載の画像形成ユニットを備えたことを特徴とする画像形成装置。

Images