JP4659443B2

JP4659443B2 - 帯電ローラ用のクリーニングローラ

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Publication number: JP4659443B2
Application number: JP2004344621A
Authority: JP
Inventors: 敏博山本
Original assignee: Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 2004-11-29
Filing date: 2004-11-29
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2024-11-29
Also published as: JP2006154285A

Description

本発明は、例えば複写機（コピー機）、プリンタ、ファクシミリ等の、電子写真の原理を利用して記録用紙に画像又は文字を印刷する画像形成装置に用いられる帯電ローラ用のクリーニングローラに関するものである。さらに詳しくは、この種の画像形成装置において、電子写真感光体の表面電位を一定の電位に帯電させる接触型の帯電ローラにつき、トナーやトナー外添剤等の付着性成分から、帯電ローラの表面を清浄に保つために設置される帯電ローラ用のクリーニングローラに関するものである。

従来から、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置においては、感光体（像担持体）の表面を、帯電装置でコロナ放電により一定電位に帯電させた上で、これに対して記録されるべき画像や文字に対応するパターンがレーザー発振器やＬＥＤで光照射することにより静電潜像として形成される。得られた静電潜像が、現像装置の現像ローラから供給されるトナー（現像剤）により現像され、可視化される。さらに、そのトナー像が記録用紙に転写され、定着されることにより印刷が行われる。

帯電装置はコロナ放電により感光体の表面を帯電させるが、帯電ローラ表面に絶縁物が付着すると、その部分で放電が起こらず、画像不良を起こすため、帯電ローラの表面は設計寿命に到るまで清浄に保たれる必要がある。ところが、帯電ローラが放電すべき相手である感光体は下流の工程で常時トナーに接触するため、帯電ローラはトナーやトナーの流動性及び帯電性を制御するために用いられている外添剤、或いは紙粉等の固体の微粒子に晒される。帯電ローラ自体は感光体にある程度の力で押し付けられており、さらにコロナ放電により発生する吸湿性の窒素酸化物の濃度も高い環境であるため、帯電ローラの表面には、上記絶縁性の微粒子等の異物に晒されている。従って、帯電ローラ表面を清掃する何らかの部材がなければ、印刷を繰り返して印刷枚数を重ねるにつれて、帯電ローラ表面にこれらを主成分とする絶縁物が蓄積され、放電を起こさない部分が成長して、その部分が点状、さらにはスジ状に、意図しないパターンが印刷されてしまう。

従来、帯電ローラを含む接触帯電部材表面のクリーニング部材としては、ブラシ、ブラシローラ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリイミド（ＰＩ）等の硬質樹脂のフィルム（のエッジ）等が使用されてきた。汚れを除去する作用は２つに大別される。１つは接触帯電部材に付着したトナー等を回収するために、スポンジや微細繊維等の柔らかくて捕集性の高いメラミン樹脂発泡体等のパッド部材を用いる方式である（例えば、特許文献１、２及び３を参照）。特許文献３には、クリーニング部材として外周部を多孔性スポンジ部材で構成したクリーニングローラが開示されている。このクリーニングローラは、帯電ローラが感光体の表面から離間されたときに帯電ローラに接触して回転しながら帯電ローラ表面のクリーニングを行うように構成されている。

もう１つは接触帯電部材に付着したトナーと摺接することでトナーを正規極性に帯電し直して感光体面上に吐出する方式である（例えば、特許文献４を参照）。その場合、ポリイミド等からなる可撓性を持つ有機高分子化合物のフィルムを用いることができる。
特開平５−１９５９６号公報（第２頁及び第３頁）特開２００３−６６８０７号公報（第２頁及び第４頁）特開平７―２６１５１８号公報（第２頁及び第５頁）特開平１０―３１９７０２号公報（第２頁及び第５頁）

近年、カラープリンタやカラー複写機が電子写真機器の主流となってきており、印刷一枚あたりのトナー消費量が増大している。消費エネルギー抑制とトナーの保存性の向上の両立を図るため、特にカラー用トナーにおいてはトナーを構成する樹脂に低温で容易に溶融する樹脂を使用し、さらにシリカやチタニアのようなトナーよりも粒子径の小さい外添剤を大量に使用するようになってきている。このため、従来よりもトナー自体が壊れやすいうえ、トナーよりも細かい微粒子に帯電ローラが晒される頻度が増してきている。それに対して、例えば特許文献３に記載の技術では、外周部に多孔性スポンジ部材を有するクリーニングローラを設け、帯電ローラに面接触させてクリーニング効果を向上させているが、物理的作用によるクリーニングには限度があった。さらに、特許文献３にはそのクリーニングローラにトナーとは逆極性の電位を与える高圧電源を設けることも開示されているが、帯電ローラを感光体表面から離間させたときに用いられるものであり、帯電ローラの作動時における帯電ローラ表面の微粒子の付着を十分に抑制できるものではなかった。

一方、感光体自体の性能を向上させることにより、感光体等の交換部品が交換に到るまでの寿命を長くして、消耗品による印刷コストを引き下げるような設計がなされるようになってきている。このように、帯電ローラが微粒子よりなる異物に晒される頻度の増大と部品交換までの印刷枚数の増大の両方に対処するためには、これまで使用されてきたブラシ、ブラシローラ、フィルムのエッジのいずれを取っても十分ではなく、トナーや特に外添剤が帯電ローラ表面上に固着して帯電不良を起こすことが目立って問題となってきている。

本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、帯電ローラ表面における異物の付着を抑制し、異物に晒される頻度の増大と部品交換までの印刷枚数の増大に十分に対応できる耐久性を発揮することができる帯電ローラ用のクリーニングローラを提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明の帯電ローラ用のクリーニングローラは、回転する電子写真感光体に接触する帯電ローラにより電子写真感光体の表面を帯電させた後、露光部で露光して静電潜像を形成し、その静電潜像に現像部よりトナー及びトナーの帯電性及び流動性を調整する外添剤を供給し現像してトナー像を形成し、そのトナー像を記録用紙に転写するように構成した画像形成装置の前記帯電ローラに接触し、トナー及び外添剤を含む異物を除去するためのクリーニングローラにおいて、外周面に前記外添剤を構成する成分を含む吸着性成分が付着されているポリウレタン発泡体により構成され、前記吸着性成分の付着量がポリウレタン発泡体に対し２質量％を越えて５０質量％未満であり、前記吸着性成分がコロイダルシリカであることを特徴とするものである。

本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
請求項１に記載の発明の帯電ローラ用のクリーニングローラは、外周面にトナーの帯電性及び流動性を調整する外添剤の成分を含む吸着性成分が付着されているポリウレタン発泡体により構成され、前記吸着性成分の付着量がポリウレタン発泡体に対し２質量％を越えて５０質量％未満である。このため、クリーニングローラが帯電ローラに接触したとき、クリーニングローラの外周面に付着された吸着性成分がトナーの外添剤、トナー等の異物に親和性を示し、それらの異物がクリーニングローラの外周面に吸着される。従って、帯電ローラ表面における異物の付着を抑制し、異物に晒される頻度の増大と部品交換までの印刷枚数の増大に十分に対応できる耐久性を発揮することができる。

以下、本発明の実施形態について図面に基づき詳細に説明する。
まず、画像形成装置について説明する。図２に示すように、円筒状をなす電子写真感光体（以下、単に感光体ともいう）１１は一定方向（図２では時計方向）に回転するように構成されている。感光体１１の上方位置には帯電ローラ１２を備えた帯電部１３が設けられ、帯電ローラ１２は一定圧力で感光体１１に押圧された状態で回転するように構成され、感光体１１の表面をコロナ放電により一定電位に帯電させるようになっている。感光体１１の回転方向において、帯電部１３の隣接位置には露光部１４が設けられ、その露光部１４において記録されるべき画像や文字に対応するパターンがレーザー発振器やＬＥＤ（発光ダイオード）にて光照射されて静電潜像として形成されるように構成されている。

感光体１１の回転方向において、露光部１４の隣接位置には現像ローラ１５及びトナーカートリッジ１６を備えた現像部１７が設けられ、トナーカートリッジ１６内の現像剤としてのトナー１８及びトナー１８の帯電性と流動性とを調整する外添剤が現像ローラ１５によって感光体１１上に供給されるようになっている。そして、感光体１１上の静電潜像が、現像ローラ１５から供給されるトナー１８により現像され、そのトナー像により可視化される。感光体１１の下方位置には反時計方向に回転する転写ローラ１９を備えた転写部２０が設けられ、感光体１１と転写ローラ１９との間には記録用紙２1が挟着された状態で図中右から左へ送られるようになっている。そして、感光体１１上のトナー像が記録用紙２１に転写される。転写部２０より記録用紙２１の進行方向には定着部２２が設けられ、その定着部２２を構成するヒートローラ２３及び加圧ローラ２４が記録用紙２１を挟んで上下位置に配設され、記録用紙２１に転写されたトナー像を定着し、印刷を完了するように構成されている。感光体１１の回転方向において、転写部２０より進行方向側にはトナー除去部２５が配置され、そのトナー除去部２５を構成する除去用ブレード２６によって掻き取られたトナー１８及び外添加剤等が廃トナーボックス２７に収容されるようになっている。

前記帯電部１３の帯電ローラ１２は回転軸体１２ａを中心にして図２の時計方向に回転するようになっている。帯電ローラ１２に対向する位置にはクリーニングローラ２８がその回転軸２８ａを中心にして図２の反時計方向に回転可能に配設されている。図１に示すように、そのクリーニングローラ２８は帯電ローラ１２より直径が小さく、長さがほぼ同じになるように構成され、帯電ローラ１２に接触して従動回転（共回り）するようになっている。帯電部１３はコロナ放電により感光体１１の表面を帯電させるが、帯電ローラ１２表面に絶縁物が付着すると、その部分で放電が起こらず、画像不良を起こすため、帯電ローラ１２の表面は設計寿命に到るまで清浄に保たれる必要がある。ところが、帯電ローラ１２が放電すべき相手である感光体１１は下流の工程で常時トナー１８、その外添剤等に接触する。そのため、帯電ローラ１２はトナー１８やシリカ（二酸化珪素、ＳｉＯ₂）、アルミナ（酸化アルミニウム、Ａｌ₂Ｏ₃）、チタニア（二酸化チタン、ＴｉＯ₂）等の外添剤、或いは記録用紙２１に基づく紙粉等の固体の微粒子を含む異物に晒されている。帯電ローラ１２自体は感光体１１にある程度の力で押し付けられており、さらにコロナ放電により発生する吸湿性の窒素酸化物の濃度も高い環境であるため、帯電ローラ１２の表面には、上記絶縁性の異物（ダスト成分）等に晒されている。

クリーニングローラ２８は、帯電ローラ１２に常時接触することにより、そのような異物を取り除き、帯電ローラ１２の機能を長時間安定して発揮させるためのものである。そのために、クリーニングローラ２８には次のような特性が要求される。
１）帯電ローラ１２表面に付着されているトナー１８、外添剤等の異物を連続的に除去して、ある程度の大きさ以上の塊に成長させない、十分な研掃性を持つこと。
２）帯電ローラ１２表面には、帯電ローラ１２全体の電気抵抗値を制御したり、帯電ローラ１２を構成するゴム弾力性層中に含まれる可塑剤や加硫剤等の成分のブリードやブルームを抑制し、トナー１８や外添剤が表面から容易に離れるようにするため、薄いコーティング層が形成されている場合が多い。このコーティング層を削らないような適度な摩擦性（摩擦力）を維持すること。
３）クリーニングローラ２８から感光体１１を汚染するような低分子成分を放出しないこと。

係るクリーニングローラ２８は、外周面に前記外添剤の成分を含む吸着性成分が付着されているポリウレタン発泡体により構成されている。吸着性成分を構成する外添剤の成分は、前述のようにシリカ、アルミナ、チタニア等の無機化合物（セラミックス）が代表例として挙げられるが、有機化合物であってもよい。これらの吸着性成分は、１種を単独で、或いは２種以上を組合せて使用することができる。また、吸着性成分は通常分散液として使用される。例えば、シリカについてはコロイダルシリカの分散液、アルミナについてはアルミナゾル、チタニアについてはチタニアゾル等が挙げられる。これらの分散液をポリウレタン発泡体の外周面に付着させる方法としては、浸漬法、スプレー法、ロールコータによる方法等が採用される。浸漬法はポリウレタン発泡体の外周面に分散液を均一かつ十分に付着させることができるため、分散液の均一性が低いスプレー法やロールコータによる方法に比べて好ましい。

そして、吸着性成分をポリウレタン発泡体の外周面に所定量付着させた後、例えば加熱により乾燥することによってポリウレタン発泡体の外周面に付着性成分が付着されたクリーニングローラ２８が得られる。その際の加熱温度は８０〜２００℃であることが好ましく、加熱時間は３０分〜４時間程度であることが好ましい。

吸着性成分の付着量は、ポリウレタン発泡体に対し、２質量％を越えて５０質量％未満である。この付着量が２質量％以下の場合には、吸着性成分の付着量が少なく、異物を十分に吸着することができず、帯電ローラ表面における異物の付着を抑制することはできない。一方、５０質量％以上の場合には、帯電ローラ１２に対する研掃性や摩擦性が過大になり、帯電ローラ１２を傷付け、その機能を阻害する。

上記ポリウレタン発泡体は、ポリオール類、ポリイソシアネート類、触媒及び発泡剤としての水を含むポリウレタン発泡体の原料を反応させ、発泡及び硬化させることにより得られる。ポリオール類としては、ポリエーテルポリオール又はポリエステルポリオールが用いられるが、ポリエーテルポリオールはポリエステルポリオールに比べ、ポリイソシアネート類との反応性が良く、得られるポリウレタン発泡体の歪みが小さく、かつ加水分解しにくいことから、ポリエーテルポリオールを用いることが好ましい。

ポリエーテルポリオールとしては、多価アルコールにプロピレンオキシドを付加重合させた重合体、エチレンオキシドを付加重合させた重合体、プロピレンオキシドとエチレンオキシドとを付加重合させた重合体、或いはそれらの変性体等が用いられる。変性体としては、前記ポリエーテルポリオールにアクリロニトリル又はスチレンを付加させたもの、或はアクリロニトリルとスチレンの双方を付加させたもの等が挙げられる。ここで、多価アルコールは１分子中にヒドロキシル基を複数個有する化合物であり、例えばグリセリン、ジプロピレングリコール等が挙げられる。

これらのポリエーテルポリオールは、末端に第１級のヒドロキシル基を有していることから、ポリイソシアネート類との反応性が高い。ポリエーテルポリオールの平均分子量は２０００〜６０００であることが好ましい。この平均分子量が２０００未満の場合には得られるポリウレタンの発泡体の成形時における安定性が低下し、６０００を越える場合にはポリウレタン発泡体の反発性能が著しく大きくなり、クッション性が低下し、帯電ローラ１２への接触圧が高くなり過ぎる傾向を示す。このポリエーテルポリオールは、原料成分の種類、分子量、縮合度等を調整することによって、ヒドロキシル基の官能基数やヒドロキシル基価を変えることができる。

上記のポリオール類と反応させるポリイソシアネート類はイソシアネート基を複数有する化合物であって、具体的にはトリレ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）、１,５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、トリフェニルメタントリイソシアネート、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）等の芳香族ポリイソシアネート類、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等の脂環族ポリイソシアネート類、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）等の脂肪族ポリイソシアネート類、又はこれらとポリオールとの反応による遊離イソシアネートプレポリマー類、カルボジイミド変性ポリイソシアネート類等の変性ポリイソシアネート類、さらにはこれらの混合ポリイソシアネート等が用いられる。これらのうち、トリレンジイソシアネート及びその誘導体、４,４−ジフェニルメタンジイソシアネート及びその誘導体が好ましく、これらを混合して使用することもできる。

ポリイソシアネート類のイソシアネートインデックスは１００以下又は１００を越えてもよいが、ポリウレタン発泡体の柔軟性をクリーニングローラ２８に適するようにするために、１００〜１１０の範囲であることが好ましい。イソシアネートインデックスが１００未満の場合、ポリウレタン発泡体が柔らかくなって帯電ローラ１２表面のトナー１８等の異物に対する研掃性が低下する。一方、イソシアネートインデックスが１１０を越える場合、ポリウレタン発泡体が硬くなる傾向を示し、帯電ローラ１２の表面を傷付けるおそれがでてくる。ここで、イソシアネートインデックスは、ポリオール類のヒドロキシル基及び発泡剤としての水（ヒドロキシル基として計算）に対するポリイソシアネート類のイソシアネート基の当量比を百分率で表したものである。

次に、触媒はポリオール類とポリイソシアネート類とのウレタン化反応（樹脂化反応）、ポリイソシアネート類と水との泡化反応、尿素化合物とポリイソシアネート類との硬化反応（架橋反応）等の各反応を促進させるためのものである。係る触媒として具体的にはトリエチレンジアミン（ＴＥＤＡ）、ジメチルエタノールアミン、Ｎ,Ｎ´,Ｎ´−トリメチルアミノエチルピペラジン等の３級アミン、オクチル酸スズ（スズオクトエート）等の有機金属化合物、酢酸塩、アルカリ金属アルコラート等が用いられる。また、その他の触媒として、発泡体表面における硬化性を向上させるために、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホリン等のモルホリン系の触媒を用いることもできる。触媒の配合量は、ポリオール類１００質量部当たり０．０５〜０．５質量部程度である。

発泡剤は、ポリウレタンを発泡させてポリウレタン発泡体を得るためのもので、少なくとも化学的発泡剤としての水が含まれる。水は主にポリイソシアネート類と反応（泡化反応）して炭酸ガスを発生する。発泡剤としては、水以外にその他の化学的発泡剤又は物理的（機械的）発泡剤を併用することができる。化学的発泡剤としては、有機酸、硼酸等の無機酸類、炭酸アルカリ金属塩、環状カーボネート類、ジアルキルカーボネート等が挙げられる。これらの化学的発泡剤は、ポリウレタン発泡体の原料成分との反応又は加熱による分解によってガスを発生する。一方、物理的発泡剤としては、ペンタン、シクロペンタン等の炭化水素類、ＨＣＦＣ−２２、１４１ｂ等のハイドロクロロフルオロカーボン類、ＨＦＣ−２４５類、３５６類等のハイドロフルオロカーボン類、空気、窒素ガス、炭酸ガス（二酸化炭素）等のガスが挙げられる。

発泡剤としての水の配合量は、ポリオール類１００質量部当たり１〜７質量部程度であることが好ましい。水の配合量が１質量部未満の場合には泡化反応が不十分となって発泡体のクッション性が損なわれやすくなり、７質量部を越える場合には泡化反応が過剰になって発泡体が柔らかくなり過ぎ、帯電ローラ１２表面の異物に対する研掃性や摩擦性が低下する。

整泡剤はポリウレタン発泡体の原料に通常配合されるもののいずれも使用することができるが、例えばオルガノシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体、シリコーン−グリース共重合体等の非イオン系界面活性剤、又はそれらの混合物、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム等のアニオン系界面活性剤、フェノール系化合物等が挙げられる。整泡剤の配合量は、ポリオール類１００質量部当たり０．１〜２．０質量部程度であることが好ましい。その他ポリウレタンの原料には、ポリアルキレンオキシドポリオール等のセルオープナー、縮合リン酸エステル等の難燃剤、酸化防止剤、可塑剤、紫外線吸収剤、着色剤等を用いることができる。

前記ポリオール類とポリイソシアネート類とのウレタン化反応を行なう場合には、成形用金型を用いるモールド成形法、ポリウレタン発泡体の原料をベルトコンベア上に吐出し、常温、大気圧下で自然発泡し、硬化させるスラブ成形法等のいずれも採用される。また、ウレタン化反応の際には、ワンショット法又はプレポリマー法が採用される。ワンショット法は、ポリオール類とポリイソシアネート類とを直接反応させる方法である。プレポリマー法は、ポリオール類とポリイソシアネート類との各一部を事前に反応させて末端にイソシアネート基又はヒドロキシル基を有するプレポリマーを得、それにポリオール又はポリイソシアネートを反応させる方法である。

このようにして得られるポリウレタン発泡体は、骨格が三次元に網目状に延び、その間には多数のセルが形成され、セルが三次元的に連続して延びる三次元の連通構造を有している。ポリウレタン発泡体のＪＩＳＫ６４００に基づく平均セル径は５０〜７００μｍであることが好ましく、４００〜６００μｍであることがより好ましい。平均セル径が５０μｍ未満のときには骨格部分が多くなり、クリーニングローラ２８が帯電ローラ１２の表面を傷付ける傾向を示し、７００μｍを越えるときにはセルが大きくなって空間部分が増え、トナー１８等の異物に対する研掃性が低下するとともに、クリーニングローラ２８の強度が低下して耐久性が不足する。

また、ポリウレタン発泡体のＪＩＳＫ６４００に基づく密度は２０〜１００ｋｇ／ｍ³であることが好ましい。密度が２０ｋｇ／ｍ³未満の場合にはセルを形成する骨格部分が少なくなって帯電ローラ１２表面のトナー１８等の異物に対する研掃性が低下するとともに、セルが大きくなってクリーニングローラ２８の強度が低下する。一方、密度が１００ｋｇ／ｍ³を越える場合には、セルを形成する骨格部分が多くなってクリーニングローラ２８が帯電ローラ１２を傷付けるおそれがある。以上のようなポリウレタン発泡体は、ハードセグメントとソフトセグメントとにより構成されるポリウレタンの性質に基づいて一定の強度と所要の弾力性を有し、良好な歪み性（復元性）を発揮することができる。

次に、クリーニングローラ２８の製造方法について説明する。
まず、ポリウレタン発泡体を製造する。例えばポリオール類としてポリエーテルポリオールを用い、それに発泡剤としての水、触媒としてのトリエチレンジアミン及びオクタン酸スズを加えて混合した後、ポリイソシアネート類としてのトリレンジイソシアネートを配合し、発泡させてポリウレタン発泡体を調製する。得られたポリウレタン発泡体を板状に裁断し、クリーニングローラ２８の回転軸２８ａを挿入するための孔をあける。そして、ポリウレタン発泡体を吸着性成分の分散液中に浸漬した後、取り出して加熱乾燥する。その結果、ポリウレタン発泡体の外周面に吸着性成分が一定の厚みで付着する。得られたポリウレタン発泡体の前記孔にクリーニングローラ２８の回転軸２８ａを挿入して固着し、その外周面を研磨することによりクリーニングローラ２８が作製される。

さて、作製されたクリーニングローラ２８を使用する場合には、クリーニングローラ２８を画像形成装置の帯電ローラ１２に対向、接触させて配置し、帯電ローラ１２の回転に伴なって従動回転するように配設する。そして、帯電ローラ１２により感光体１１の表面が帯電され、露光部１４で露光されて静電潜像が形成される。続いて、現像部１７で静電潜像がトナー１８により現像されてトナー像が形成され、そのトナー像が転写部２０で記録用紙２１に記録され、定着部２２で定着される。転写部２０でトナー像が記録用紙２１に転写された後、感光体１１表面にはわずかなトナー１８、トナー外添剤等の異物が残存するが、そのような異物は除去用ブレード２６によって掻き取られる。その後、感光体１１は回転して帯電部１３に戻るが、その表面には微量の異物が存在し、帯電ローラ１２に付着する。

このとき、帯電ローラ１２にはクリーニングローラ２８が接触して従動回転している。このクリーニングローラ２８は、前記ポリウレタン発泡体で構成され、外周面に外添剤の成分であるシリカ、アルミナ、チタニア等の吸着性成分がポリウレタン発泡体に対し２質量％を越えて５０質量％未満付着されている。このため、クリーニングローラ２８が帯電ローラ１２に接触したとき、クリーニングローラ２８の外周面に付着された吸着性成分が帯電ローラ１２の表面に存在するトナーの外添剤、トナー等の異物になじみが良く、それらの異物がクリーニングローラ２８の外周面に吸着される。従って、帯電ローラ１２表面の異物が除去され、画像形成装置の作動中に感光体１１から帯電ローラ１２表面へ移行した異物は速やかにクリーニングローラ２８に吸着されて除去され続け、帯電ローラ１２の表面が常に清浄な状態に保持される。

また、クリーニングローラ２８はポリウレタン発泡体により形成されているため、一定の弾力性を有し、適度な摩擦性を発揮することができるものと推測される。しかも、ポリウレタン発泡体は多数のセルを形成する骨格を備えていることから、帯電ローラ１２表面に存在するトナー１８を含む異物を除去して大きな塊に成長させない研掃性を発揮することができると考えられる。従って、設計寿命まで非常に多くの印刷枚数を印刷しても帯電ローラ１２表面を摩耗させることなく、帯電ローラ１２に対するトナー１８、トナー外添剤等の異物の付着を抑制することができる。

以上の実施形態によって発揮される効果について、以下にまとめて記載する。
・本実施形態における帯電ローラ１２用のクリーニングローラ２８は、外周面に外添剤の成分を含む吸着性成分が付着されているポリウレタン発泡体により構成され、前記吸着性成分の付着量がポリウレタン発泡体に対し２質量％を越えて５０質量％未満である。このため、クリーニングローラ２８が帯電ローラ１２に接触したとき、クリーニングローラ２８の外周面に付着された吸着性成分がトナー１８の外添剤、トナー１８等の異物に親和性を示し、それらの異物がクリーニングローラの外周面に吸着される。従って、帯電ローラ表面における異物の付着を抑制し、異物に晒される頻度の増大と部品交換までの印刷枚数の増大に十分に対応できる耐久性を発揮することができる。

・また、吸着性成分としてシリカ、アルミナ又はチタニアを用いることにより、トナーの外添剤、トナー１８等の異物に対する親和性が良く、上記の効果を向上させることができる。

・さらに、クリーニングローラ２８はシリカ、アルミナ、チタニア等のセラミックスを含む吸着性成分が付着されたポリウレタン発泡体により構成されているため、クリーニングローラ２８から感光体１１を汚染するような低分子成分を放出するおそれはない。

以下に、実施例及び比較例を挙げて、前記実施形態をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
厚さ１８ｍｍのポリエーテル系ポリウレタン発泡体（密度７０ｋｇ／ｍ³、平均セル数７０個／２５ｍｍ）の板材に回転軸２８ａを挿入するための直径４．５ｍｍの孔をあけた。一方、吸着性成分として、コロイダルシリカの分散液（日産化学（株）製、スノーテックス、不揮発分３０質量％）を用意した。そして、ポリエーテル系ポリウレタン発泡体の板材をコロイダルシリカの分散液中に浸漬し、ポリエーテル系ポリウレタン発泡体の板材の外面にコロイダルシリカの分散液を付着させた後、引き上げて１２０℃の熱風循環式オーブン内で４時間乾燥させた。乾燥後のコロイダルシリカの付着量は、ポリウレタン発泡体に対して２０質量％であった。

次いで、無電解ニッケルメッキ処理が施された鋼鉄製の回転軸２８ａを用意し、その表面にエチレン−酢酸ビニル系（ＥＶＡ系）ホットメルト接着剤を約１００μｍの厚さに塗布した。この回転軸２８ａを前記ポリウレタン発泡体の孔に挿入し、誘導加熱後冷却し、回転軸２８ａをポリウレタン発泡体内に固定した。そして、ポリウレタン発泡体の外表面を研磨し、外径１０ｍｍ、長さ３１５ｍｍのクリーニングローラ２８を作製した。
（実施例２〜４）
実施例１において、コロイダルシリカの付着量を、実施例２では５質量％、実施例３では１０質量％、実施例４では３０質量％とするほかは実施例１と同様にしてクリーニングローラ２８を製作した。
（実施例５）
実施例１において、吸着性成分としてコロイダルシリカに代え、アルミナゾル（日産化学（株）製、アルミナゾル２００、不揮発分１０質量％）を使用し、アルミナゾルの付着量がポリウレタン発泡体に対し１０質量％となるようにした。そのほかは、実施例１と同様にしてクリーニングローラ２８を製作した。
（比較例１）
メラミン樹脂発泡体（ＢＡＳＦ社製）をクリーニングローラに加工したものを使用した。
（比較例２）
実施例１において、コロイダルシリカの付着を行わないほかは、実施例１と同様にしてクリーニングローラを製作した。
（比較例３及び４）
実施例１において、コロイダルシリカの乾燥後における付着量を、ポリウレタン発泡体に対し比較例３では２質量％、比較例４では５０質量％としたほかは、実施例１と同様にしてクリーニングローラを製作した。
＜評価方法＞
市販のプリンタ〔ＩＰＳｉＯ９０００、（株）リコー製〕のドラムカートリッジ（耐久寿命６万枚）に、実施例１〜５及び比較例１〜４のクリーニングローラを組み込み、１０℃、１５％ＲＨ（相対湿度）の環境において、被覆率（印字濃度）５％の文字パターンを連続して印刷した。そして、５千枚ごとに帯電ローラ１２の表面状態を観察し、マゼンタ２５％ベタ濃度のテストパターンを印刷し、最終的にはこのカートリッジの設計寿命である６万枚までの帯電ローラ１２の表面状態と画像の状態とを観察した。それらの結果を表１に示した。

表１に示したように、実施例１〜５においては、帯電ローラ１２の表面状態には若干白く見える部分が認められたが、全体として良好であり、かつ画像の状態についてはいずれも異常が認められなかった。

これに対し、クリーニングローラにメラミン樹脂発泡体を用いた比較例１では、画像の状態には異常が認められなかったが、帯電ローラ１２の表面には白い外添剤の付着が認められた。クリーニングローラにコロイダルシリカが付着されていないポリウレタン樹脂発泡体を用いた比較例２及びコロイダルシリカの配合量が少ない比較例３では、帯電ローラ１２の表面全体が白く、外添剤が所々白く、濃い筋状に付着しているとともに、画像の状態についても帯電ローラ１２の白い筋に基づく筋が発生した。さらに、コロイダルシリカの配合量が多い比較例４では、画像の状態については異常がなかったが、帯電ローラ１２の表面全体が荒れており、かつ白くなっていた。

なお、前記実施形態は、次のように変更して実施することも可能である。
・クリーニングローラ２８の外周面に付着されるシリカ、アルミナ、チタニア等の吸着性成分として、その画像形成装置の現像部１７で用いられるトナー１８の外添剤と同じものを用いることができる。或いは、そのようなトナー１８の外添剤を含む複数の吸着性成分を組合せて用いることができる。

・シリカ、アルミナ、チタニア等の吸着性成分に、アルキルシラン系カップリング剤等のカップリング剤で表面処理を施し、クリーニングローラ２８の帯電性を制御するように構成することも可能である。

・前記ポリエーテルポリオールの変性体等を用い、ポリウレタン発泡体自体に帯電性を持たせるように構成することもできる。
・クリーニングローラ２８を複数備え、それぞれ帯電ローラ１２に接触させるように構成することも可能である。

さらに、前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
(1) 前記ポリウレタン発泡体は、ＪＩＳＫ６４００に基づく平均セル径が５０〜７００μｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の帯電ローラ用のクリーニングローラ。このように構成した場合、ポリウレタン発泡体の強度を維持し、帯電ローラ表面の異物に対する研掃性や摩擦性を向上させることができる。

(2) 前記ポリウレタン発泡体は、ポリエーテルポリオールを用いて得られるポリエーテル系ポリウレタン発泡体であることを特徴とする上記の技術的思想(1)に記載の帯電ローラ用のクリーニングローラ。このように構成した場合、ポリウレタン発泡体の製造時における反応性が良く、得られるポリウレタン発泡体の歪みを良好にでき、かつ加水分解を抑制することができる。

(3) 前記ポリウレタン発泡体は、密度が２０〜１００ｋｇ／ｍ³であることを特徴とする技術的思想(1)又は技術的思想(2)に記載の帯電ローラ用のクリーニングローラ。このように構成した場合、ポリウレタン発泡体は一定の強度、所要の弾力性及び良好な歪み性を発揮することができる。

(4) 前記ポリウレタン発泡体は、ポリオール類、ポリイソシアネート類、触媒、発泡剤を含有するポリウレタン発泡体の原料を反応させ、発泡及び硬化させて得られるものであることを特徴とする技術的思想(1)から技術的思想(3)のいずれか一項に記載の帯電ローラ用のクリーニングローラ。このように構成した場合、強度、弾力性及び歪み性等の物性の良好なポリウレタン発泡体を容易に得ることができる。

(5) 前記ポリウレタン発泡体のセルは三次元の連通構造を有することを特徴とする技術的思想(1)から技術的思想(4)のいずれか一項に記載の帯電ローラ用のクリーニングローラ。このように構成した場合、帯電ローラに対する研掃性や摩擦性を向上させることができるとともに、弾力性を高めて歪み性を向上させることができる。

実施形態における帯電ローラ及びクリーニングローラを示す斜視図。画像形成装置を示す概略説明図。

符号の説明

１１…電子写真感光体、１２…帯電ローラ、１４…露光部、１７…現像部、１８…トナー、２１…記録用紙、２８…クリーニングローラ。

Claims

回転する電子写真感光体に接触する帯電ローラにより電子写真感光体の表面を帯電させた後、露光部で露光して静電潜像を形成し、その静電潜像に現像部よりトナー及びトナーの帯電性及び流動性を調整する外添剤を供給し現像してトナー像を形成し、そのトナー像を記録用紙に転写するように構成した画像形成装置の前記帯電ローラに接触し、トナー及び外添剤を含む異物を除去するためのクリーニングローラにおいて、
外周面に前記外添剤を構成する成分を含む吸着性成分が付着されているポリウレタン発泡体により構成され、前記吸着性成分の付着量がポリウレタン発泡体に対し２質量％を越えて５０質量％未満であり、
前記吸着性成分がコロイダルシリカであることを特徴とする帯電ローラ用のクリーニングローラ。