(57)【要約】【課題】帯電ローラの外周面を常時クリーンな面に維持して良好な帯電特性を維持することが可能な帯電装置及びこれを備えたプロセスカートリッジ並びに画像形成装置を提供する。【解決手段】矢印Ｂ方向に回転する帯電ローラ１０１と同一方向（矢印Ｃ方向）に当接しながら回転する塗布ローラ１０４と、帯電ローラ１０１の回転方向Ｂの下流側に配設され、帯電ローラ１０１の回転方向（Ｂ方向）と逆方向（矢印Ｄ方向）に回転するクリーニング液回収ローラ１０５とを備えている。そして、帯電ローラ１０１の外周面１０１ｄに塗布されたクリーニング液１０６は、塗布ローラ１０４の回転方向の下流側に配設された回収ローラ１０５によって吸収保持されて帯電ローラ１０１の外周面１０１ｄから回収される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸上に形成された像担持体の表面を帯電させる帯電層と、前記回転軸上で当該帯電層の軸方向両端に取り付けられた当該帯電層より大径の空隙保持部材とを有する帯電ローラを備えた帯電装置において、
前記帯電層の外周面に、当該外周面に付着している異物を当該外周面から離反させるクリーニング液を前記帯電層の外周面の回転軸方向全長に亘って塗布するクリーニング液塗布手段を備え、
当該クリーニング液塗布手段に対して前記帯電ローラの回転方向の下流側に、前記帯電層の外周面の回転軸方向全長に亘って摺接して前記帯電層の外周面に塗布されたクリーニング液を回収するクリーニング液回収手段を備えたことを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
請求項１記載の帯電装置において、
前記クリーニング液塗布手段の塗布部を前記空隙保持部材の外周面に当接するように延設して前記クリーニング液を前記帯電層及び前記空隙保持部材の外周面に塗布すると共に、前記クリーニング液回収手段の回収部を前記空隙保持部材の外周面に摺接するように延設して、前記帯電層及び前記空隙保持部材の外周面に塗布されたクリーニング液を回収するようにしたことを特徴とする帯電装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の帯電装置において、
前記クリーニング液回収手段は、前記帯電ローラの回転軸と平行に配設された回転軸上に形成されたクリーニング液吸収層を前記帯電ローラの帯電層の外周面に圧接しながら回転するクリーニング液回収ローラを有し、当該クリーニング液回収ローラのクリーニング液吸収層に圧接して当該クリーニング液吸収層に保持されているクリーニング液を回収するクリーニング液回収部を有することを特徴とする帯電装置。
【請求項４】
請求項３記載の帯電装置において、
前記クリーニング液回収部は、前記クリーニング液回収ローラの回転軸と平行に配設された回転軸上に形成されたクリーニング液転写層を前記クリーニング液吸収層に圧接しながら回転するクリーニング液転写ローラ部材と、先端面を前記クリーニング液吸収層に 圧接させて前記クリーニング液吸収層から前記クリーニング液を回収する回収ブレード部材と、先端部を前記クリーニング液吸収層に 圧接させて前記クリーニング液吸収層から前記クリーニング液を吸引する吸引部材のいずれか１種のクリーニング液回収部材であることを特徴とする帯電装置。
【請求項５】
請求項４記載の帯電装置において、
前記回収部は、前記クリーニング液転写ローラ部材であり、当該クリーニング液転写ローラ部材は、前記クリーニング液回収ローラの回転方向と同一方向に回転されることを特徴とする帯電装置。
【請求項６】
請求項３乃至５のいずれか１項記載の帯電装置において、
前記クリーニング液回収ローラのクリーニング液吸収層は、発泡体で構成されていることを特徴とする帯電装置。
【請求項７】
請求項６記載の帯電装置において、
前記発泡体は、樹脂で形成されていることを特徴とする帯電装置。
【請求項８】
請求項３乃至７のいずれか１項記載の帯電装置において、
前記クリーニング液回収ローラは、前記帯電ローラの回転方向と逆方向に回転されることを特徴とする帯電装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項記載の帯電装置において、
前記クリーニング液塗布手段は、前記帯電ローラの回転軸と平行に配設された回転軸上に形成されたクリーニング液保持層を前記帯電ローラの帯電層の外周面に当接しながら回転するクリーニング液塗布ローラを有し、当該クリーニング液塗布ローラのクリーニング液保持層に前記クリーニング液を供給するクリーニング液供給手段を有することを特徴とする帯電装置。
【請求項１０】
請求項９記載の帯電装置において、
前記クリーニング液保持層は、樹脂で形成された発泡体で構成されていることを特徴とする帯電装置。
【請求項１１】
像担持体と、当該像担持体の表面を一様に帯電する帯電装置とを有し、当該帯電装置を前記像担持体と一体に構成したプロセスカートリッジにおいて、
前記帯電装置は、請求項１乃至１０のいずれか１項記載の帯電装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１２】
像担持体と、当該像担持体の表面を一様に帯電する帯電装置と、当該帯電装置によって帯電された像担持体表面に、画像情報に応じた光を照射して像担持体表面に静電潜像を形成する露光装置と、当該露光装置によって形成された像担持体表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像化する現像装置を備えた画像形成装置において、
前記帯電装置は、請求項１乃至１０のいずれか１項記載の帯電装置であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に装着される帯電装置に係り、特に、帯電装置の電気抵抗調整部のクリーニングに関するものである。また、本発明は、前記帯電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。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を使用した画像形成装置においては、像担持体表面に静電潜像を形成するに当たり、像担持体表面を一様に帯電する帯電装置が使用されている。
図１０は、従来の電子写真方式の画像形成装置の概略構成図である。図１０について説明すると、１１は表面に静電潜像が形成された像担持体としての矢印方向に回転するドラム状感光体である。１２は、接触あるいは近接配置されて感光体１１の表面を一様に帯電する帯電装置である帯電ローラ、Ｌは原稿の画像情報に対応したレーザ光あるいは原稿の反射光等の露光である。１４は、感光体１１上の静電潜像にトナー１５を付着させるトナー担持体である現像ローラ、１６は、感光体１１上のトナー像を記録媒体１７に転写処理する転写部材である転写ローラである。１８は、転写処理後の感光体１１の表面に残存するトナーを感光体１１の表面から除去するためのクリーニングブレードである。なお、符号１９は感光体上に残留したトナーがクリーニングブレード１８によって除去されクリーニング装置２１内に収容された排トナー、符号２０は、現像ローラ１４及びトナー１５を収容した現像装置を示す。なお、図１０では、他の電子写真方式の画像形成プロセスにおいて通常必要な機能ユニットを図の簡略化のために省略してある。
【０００３】
このような画像形成装置では、次のような手段で画像の形成を行う。
１．帯電ローラ１２が、回転する感光体１１の表面を所望の電位に帯電する。
２．図示しない露光装置からの露光Ｌを感光体１１に照射して、所望の画像に対応する静電潜像を感光体１１上に形成する。
３．現像ローラ１４が、感光体１１上の静電潜像をトナーによって現像し、感光体１１上にトナー像（顕像）を形成する。
４．転写ローラ１６が、感光体１１上のトナー像を、記録媒体１７に転写する。
５．クリーニング装置２１が、転写されず感光体１１の表面に残留したトナーを除去する。
６．転写ローラ１６によって、トナー像を転写された記録媒体１７は、不図示の定着装置へと搬送される。
７．定着装置は、記録媒体１７上のトナー像を加熱及び加圧して記録媒体１７上に定着する。
上記の１から５の手順を繰り返すことによって、記録媒体１７上に所望の画像が形成されていく。
【０００４】
帯電ローラを用いた帯電方式としては、特許文献１に示すように、感光体１１に帯電ローラ１２を接触させる接触帯電方式が知られている。しかしながら、接触帯電方式には以下のような問題がある。
１．帯電ローラ跡（帯電ローラ１２を構成している物質が帯電ローラから染み出し、感光体１１の表面に付着移行するために起こる）が記録媒体１７に形成される。
２．帯電音（帯電ローラ１２に交流電圧を印加したときに感光体１１に接触している帯電ローラ１２が振動するために起こる）が騒音として発生する。
３．感光体１１上の残留トナーが帯電ローラ１２に付着することによる帯電性能の低下（特に上述の染み出しによって、よりトナー付着がおこりやすくなる）を招く。
４．帯電ローラ１２を構成している物質の感光体１１への付着を招く。
５．感光体１１を長期停止したときに帯電ローラ１２の外周面に永久変形が生じる。
【０００５】
このような問題を解決する方法として、帯電ローラ１２を感光体１１に近接させる近接帯電方式が考案されている。例えば、特許文献２おいては、帯電ローラ１２の外周部に感光体１１の表面を帯電する電気抵抗調整層を形成し、この電気抵抗調整層の軸方向両端部に電気抵抗調整部より径の大きなリング状の空隙保持部材を圧入した構造のものが知られている。
この帯電ローラでは、この空隙保持部材と感光体１１とを感光体１１の画像形成に寄与しない両端部で当接させて、電気抵抗調整層と感光体の表面に空隙を形成させ、感光体と電気抵抗調整層とを非接触状態で電気抵抗調整層によって感光体の表面を帯電させようとするものである。
この特許文献２記載のものでは、感光体と電気抵抗調整層とが非接触状態で帯電処理を行うことが可能となるので、上記接触式帯電ローラの欠点を良好に改善することが可能となる。しかしながら、この特許文献２記載のものでは、電気抵抗調整層の表面にトナー等度の異物が付着し、この異物の付着によって、感光体の表面の帯電が不均一になり、異常画像を発生する等の問題が生ずる。
【０００６】
帯電ローラを用いて、感光体表面に静電潜像を形成するために感光体を帯電させる方法としては、ＤＣ帯電方式とＡＣ帯電方式とがあり、ＡＣ帯電方式が現在の主流である。ＡＣ帯電方式は、所望の帯電位に相当するＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した振動電圧を帯電ローラに印加する帯電方式である。
しかし、ＡＣ帯電方式は連続で使用するとオゾンの発生が認められ、さらに、ＡＣ電界により、感光体と帯電ローラとの間の振動電圧によりトナーおよびトナー添加剤等が帯電ローラ表面に電気的、力学的振動により滞留し、帯電ローラ表面汚れ、感光体表面の汚染が進行する。特に、非接触帯電方式では、帯電ローラ表面汚れ、感光体表面汚染の進行、及び帯電ローラ汚れに起因する感光体表面の帯電不均一性は、空隙保持部材と電気抵抗調整層との空隙の不均一性の影響も大きく受ける。
このような帯電ローラの汚染に対して、帯電ローラの外周面にスポンジローラを当接させて、帯電ローラ表面に付着した異物をスポンジローラに転写させて帯電ローラ表面から異物を除去、クリーニングして帯電ローラの帯電不均一性を改善することが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００５−２４８３０公報
【特許文献２】特開２００５−９１８１８公報
【特許文献３】特開２００２−４９２２０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献３記載のものでは、帯電ローラの外周面にスポンジローラを当接させ、帯電ローラ表面に付着した異物をスポンジローラに転写して異物を除去するようにしているために、帯電ローラ表面のクリーニングが不十分になるという問題がある。即ち、帯電ローラの外周面に常時スポンジローラを摺接させるために、スポンジローラに転写された異物が再度、帯電ローラに転写し、帯電ローラ表面のクリーニングが不十分になってしまう場合がある。特に、経時とともに、スポンジローラの異物捕集能力が低下してきた場合には、顕著となる。
本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、帯電ローラの外周面を常時クリーンな面に維持して良好な帯電特性を維持することが可能な帯電装置及びこれを備えたプロセスカートリッジ並びに画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、回転軸上に形成された像担持体の表面を帯電させる帯電層と、前記回転軸上で当該帯電層の両端に取り付けられた当該帯電層より大径の空隙保持部材とを有する帯電ローラを備えた帯電装置において、前記帯電層の外周面に、当該外周面に付着している異物を当該外周面から離反させるクリーニング液を前記帯電層の外周面の回転軸方向で全長に亘って塗布するクリーニング液塗布手段を備え、当該クリーニング液塗布手段に対して前記帯電ローラの回転方向の下流側に、前記帯電層の外周面の回転軸方向で全長に亘って摺接して前記帯電層の外周面に塗布されたクリーニング液を回収するクリーニング液回収手段を備えたことを特徴とする。
また、請求項２の発明は、請求項１記載の帯電装置において、前記クリーニング液塗布手段の塗布部を前記空隙保持部材の外周面に当接するように延設して前記クリーニング液を前記帯電層及び前記空隙保持部材の外周面に塗布すると共に、前記クリーニング液回収手段の回収部を前記空隙保持部材の外周面に摺接するように延設して、前記帯電層及び前記空隙保持部材の外周面に塗布されたクリーニング液を回収するようにしたことを特徴とする。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２記載の帯電装置において、前記クリーニング液回収手段は、前記帯電ローラの回転軸と平行に配設された回転軸上に形成されたクリーニング液吸収層を前記帯電ローラの帯電層の外周面に圧接しながら回転するクリーニング液回収ローラを有し、当該クリーニング液回収ローラのクリーニング液吸収層に圧接して当該クリーニング液吸収層に保持されているクリーニング液を回収するクリーニング液回収部を有することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４の発明は、請求項３記載の帯電装置において、前記クリーニング液回収部は、前記クリーニング液回収ローラの回転軸と平行に配設された回転軸上に形成されたクリーニング液転写層を前記クリーニング液吸収層に圧接しながら回転するクリーニング液転写ローラ部材と、先端面を前記クリーニング液吸収層に圧接させて前記クリーニング液吸収層から前記クリーニング液を回収する回収ブレード部材と、先端部を前記クリーニング液吸収層に圧接させて前記クリーニング液吸収層から前記クリーニング液を吸引する吸引部材のいずれか１種のクリーニング液回収部材であることを特徴とする。
また、請求項５の発明は、請求項４記載の帯電装置において、前記回収部は、前記クリーニング液転写ローラ部材であり、当該クリーニング液転写ローラ部材は、前記クリーニング液回収ローラの回転方向と同一方向に回転されることを特徴とする。
また、請求項６の発明は、請求項３乃至５のいずれか１項記載の帯電装置において、前記クリーニング液回収ローラのクリーニング液吸収層は、発泡体で構成されていることを特徴とする。
また、請求項７の発明は、請求項６記載の帯電装置において、前記発泡体は、樹脂で形成されていることを特徴とする。
また、請求項８の発明は、請求項３乃至７のいずれか１項記載の帯電装置において、前記クリーニング液回収ローラは、前記帯電ローラの回転方向と逆方向に回転されることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項９の発明は、請求項１乃至８のいずれか１項記載の帯電装置において、前記クリーニング液塗布手段は、前記帯電ローラの回転軸と平行に配設された回転軸上に形成されたクリーニング液保持層を前記帯電ローラの帯電層の外周面に当接しながら回転するクリーニング液塗布ローラを有し、当該クリーニング液塗布ローラのクリーニング液保持層に前記クリーニング液を供給するクリーニング液供給手段を有することを特徴とする。
また、請求項１０の発明は、請求項９記載の帯電装置において、前記クリーニング液保持層は、樹脂で形成された発泡体で構成されていることを特徴とする。
また、請求項１１の発明は、像担持体と、当該像担持体の表面を一様に帯電する帯電装置とを有し、当該帯電装置を前記像担持体と一体に構成したプロセスカートリッジにおいて、前記帯電装置は、請求項１乃至１０のいずれか１項記載の帯電装置であることを特徴とする。
また、請求項１２の発明は、像担持体と、当該像担持体の表面を一様に帯電する帯電装置と、当該帯電装置によって帯電された像担持体表面に、画像情報に応じた光を照射して像担持体表面に静電潜像を形成する露光装置と、当該露光装置によって形成された像担持体表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像化する現像装置を備えた画像形成装置において、前記帯電装置は、請求項１乃至１０のいずれか１項記載の帯電装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、帯電層の外周面に、当該外周面に付着している異物を当該外周面から離反させるクリーニング液を前記帯電層の外周面の回転軸方向で全長に亘って塗布するクリーニング液塗布手段を備え、当該クリーニング液塗布手段に対して前記帯電ローラの回転方向の下流側に、前記帯電層の外周面の回転軸方向で全長に亘って摺接して前記帯電層の外周面に塗布されたクリーニング液を回収するクリーニング液回収手段を備えたことによって、帯電ローラの外周面を常時クリーンな面に維持して良好な帯電特性を維持することが可能な帯電装置及びこれを備えたプロセスカートリッジ並びに画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す概略図である。図２は、図１で示す画像形成装置の画像形成部の概略構成を示す概略図である。この実施形態に係る画像形成装置１は、所望の原稿画像からトナー像を形成する画像形成部６０を有している。画像形成部６０は、図１に示すように、表面に感光体層を有する像担持体としてのイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色に対応する分の個数分のドラム状感光体６１を備えている。
さらに、各感光体６１の周囲には、各感光体６１をそれぞれほぼ一様に帯電する帯電装置１００と、帯電された感光体６１にレーザ光Ｌで露光して静電潜像を形成する露光装置７０と、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の現像剤を収容し、感光体６１上の静電潜像に対応するトナー像を形成する現像装置６３と、感光体６１上に転写後残留するトナーを除去するクリーニング装置６４とを備えている。
また、画像形成装置１は、感光体６１上のトナー像を転写するローラ状の１次転写装置６２と、感光体６１上のトナー像が転写される無端ベルト状の中間転写体５０と、中間転写体５０のトナー像を記録紙上に転写する２次転写装置５１と、中間転写体５０のトナー像が転写される記録紙等の記録媒体上のトナー像を定着させる定着装置８０と、を備える。記録媒体は、記録媒体を収納する給紙装置２６、２７の一つから、１枚ずつ搬送経路２８内に搬送ローラでレジストローラ２３まで搬送され、ここで、感光体６１上のトナー像と同期を計って転写位置に搬送される。
【００１３】
図１に示すように、画像形成装置１における露光装置７０は、帯電装置１００により一様に帯電された感光体６１の表面に原稿画像に対応する光線Ｌを照射して、光導電性を有する感光体６１上に静電潜像を形成する。光線Ｌは、蛍光灯、ハロゲンランプ等のランプ、ＬＥＤ、ＬＤ等の半導体素子によるレーザ光線等であっても良い。ここでは、図示しない画像処理部からの信号により感光体６１の回転速度に同期して照射される場合は、ＬＤの素子を用いる。
現像装置６３は、現像剤担持体である現像ローラを有し、現像装置６３内に貯蔵されたトナーを供給ローラで攪拌部に搬送されて、キャリアを含む現像剤と混合・攪拌され、感光体６１に対向する現像領域に搬送される。このときに、正又は負極性に帯電されたトナーは、感光体６１の静電潜像に転移して現像される。現像剤は、磁性又は非磁性の一成分現像剤又はこれらを併せて使用するものであっても良いし、湿式の現像液を用いるものであっても良い。
１次転写装置６２は、感光体６１上に現像されたトナー像を、中間転写体５０の裏側からトナーの極性と反対の極性の電場を形成して、中間転写体５０に転写する。１次転写装置６２は、コロトロン、スコロトロンのコロナ転写器、転写ローラ、転写ブラシのいずれの転写装置であっても良い。その後、給紙装置２６又は２７から搬送されてくる記録媒体
と同期させて、再度２次転写装置５１による転写で記録媒体上にトナー像を転写する。ここで、最初の転写が中間転写体５０ではなく、記録媒体に直接転写する方式であっても良い。
【００１４】
定着装置８０は、記録媒体上のトナー像を、加熱及び／又は加圧して記録媒体上にトナー像を固定して定着させる。ここでは、一対の加圧ローラ８０ｂと定着ローラ８０ａの間を通過させ、このときに熱及び圧力をかけて、トナーの結着樹脂を溶融しながら定着させる。定着装置８０の加圧ローラ８０ｂ及び定着ローラ８０ａは、ローラ状ではなく、ベルト状であっても良いし、ハロゲンランプ等で熱照射により定着させるものであっても良い。
感光体６１のクリーニング装置６４は、転写されずに感光体６１上に残留したトナーを感光体６１上からクリーニングして除去し、次の画像形成を可能にする。クリーニング装置６４は、ウレタン等のゴムによるブレード、ポリエステル等の繊維によるファーブラシ等のいずれの方式であっても良い。
【００１５】
以下、本実施形態に係る画像形成装置１の動作について説明する。
読み取り部３０は、原稿搬送部３６の原稿台上に原稿をセットするか、又、原稿搬送部３６を開いてコンタクトガラス３１上に原稿をセットし、原稿搬送部３６を閉じて原稿を押さえる。そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿搬送部３６に原稿をセットしたときは原稿をコンタクトガラス３１上へと搬送して後、他方コンタクトガラス３１上に原稿をセットしたときは直ちに、第１読み取り走行体３２及び第２読み取り走行体３３を走行する。そして、第１読み取り走行体３２で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２読み取り走行体３３に向け、第２読み取り走行体３３のミラーで反射して結像レンズ３４を通して読取りセンサであるＣＣＤ３５に入れ、画像情報を読み取る。
読み取った画像情報をこの制御部に送る。制御部は、読み取り部３０から受け取った画像情報に基づき、画像形成部６０の露光装置７０内に配設された図示しないＬＤ又はＬＥＤ等を制御して感光体６１に向けて書き込みのレーザ光Ｌを照射させる。この照射により、感光体６１の表面には静電潜像が形成される。
【００１６】
給紙部２５は、多段に備える給紙カセット２６から給紙ローラにより記録媒体を繰り出し、繰り出した記録媒体を分離ローラで分離して給紙路２８に送り出し、画像形成部６０の給紙路に記録媒体を搬送ローラで搬送する。
この給紙部２５以外に、手差し給紙も可能となっており、手差しのための手差しトレイ、手差しトレイ上の記録媒体を手差し給紙路に向けて一枚ずつ分離する分離ローラも装置側面に備えている。レジストローラ２３は、それぞれ給紙カセット２６に載置されている記録媒体を１枚だけ排出させ、中間転写体５０と２次転写装置５１との間に位置する２次転写部に送る。
画像形成部６０では、読み取り部３０から画像情報を受け取ると、上述のようなレーザ書き込みや、現像プロセスを実施させて感光体６１上に潜像を形成させる。
現像装置６３内の現像剤は、図示しない磁極により汲み上げて保持され、現像ローラ６３ａ上に磁気ブラシを形成する。さらに、現像ローラ６３ａに印加する現像バイアス電圧により感光体６１にトナーを転移させて、その感光体６１上の静電潜像を可視化して、トナー像を形成する。現像バイアス電圧は、交流電圧と直流電圧を重畳させている。
次に、トナー像に応じたサイズの記録媒体を給紙させるべく、給紙部２５の給紙ローラのうちの１つを作動させる。また、これに伴って、駆動モータで支持ローラ５３、５４、５５の１つを回転駆動して他の２つの支持ローラを従動回転し、中間転写体５０を回転搬送する。同時に、個々の画像形成ユニットでその感光体６１を回転して感光体６１上にそれぞれ、ブラック・イエロー・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写体５０の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写体５０上に合成カラートナー像を形成する。
【００１７】
一方、給紙部２５の給紙ローラの１つを選択回転し、給紙カセット２６の１つから記録媒体を繰り出し、分離ローラで１枚ずつ分離して給紙路２８に入れ、搬送ローラで画像形成装置１の画像形成部６０内の給紙路に導き、この記録媒体をレジストローラ２３に突き当てて止める。そして、中間転写体５０上の合成カラートナー像にタイミングを合わせてレジストローラ２３を回転し、中間転写体５０と２次転写装置５１との当接部である２次転写部に記録媒体を送り込み、この２次転写部に形成されている２次転写バイアスや当接圧力などの影響によってトナー像を２次転写して記録媒体上に記録する。ここで、２次転写バイアスは、直流であることが好ましい。
画像転写後の記録媒体は、２次転写装置の搬送ベルトで定着装置８０へと送り込み、定着装置８０で加圧ローラによる加圧力と熱の付与によりトナー像を定着させた後、排出ローラ４１で排紙トレイ４０上に排出する。なお、本実施形態においては、画像形成部６０は、プロセスカートリッジを構成している。
本発明によるプロセスカートリッジとしては、少なくとも、感光体６１と帯電装置１００を一体に構成したものであり、それ自体が一体で画像形成装置に着脱自由なものである。そして、本発明によるプロセスカートリッジ３は、感光体６１と帯電装置１００に加えて、図３に示すように、クリーニング装置６４及び現像装置６３を一体に構成するものであっても良い。
【００１８】
クリーニング装置６４は、図３に示すように、固体潤滑剤６４ａを感光体６１の表面に塗布する塗布部材６４ｂと、感光体６１の表面に残存するトナーを除去するクリーニング部材６４ｃ及び補助クリーニング部材６４ｄを備えている。
上述のように、感光体６１上のトナー像が記録媒体に転写された後に記録媒体に転写されずに感光体６１上に残ったトナーは、クリーニング部材６４ｃによって回収される。その後、感光体６１の表面へのトナー及び、トナー構成材料の付着を防止するために、固体潤滑剤６４ａを塗布部材６４ｂで感光体６１上に一様に塗布し滑剤層を形成する。さらに、クリーニング部材６４ｃで回収しきれなかったトナーを補助クリーニング部材６４ｄで回収し、図示しない排トナー回収部へ搬送する。
補助クリーニング部材６４ｄは、ローラ形状、ブラシ形状があり、固体潤滑剤６４ａとしては、ステアリン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩類、ポリテトラフルオロエチレン等、感光体６１上の摩擦係数を低減して、非粘着性を付与できるものであれば良い。クリーニング部材６４ｃは、シリコン、ウレタン等のゴムによるブレード、ポリエステル等の繊維によるファーブラシ等が挙げられる。
【００１９】
次に、本発明による第１実施形態に係る帯電装置１００について説明する。帯電装置１００は、前述のように、露光装置７０からの画像情報に応じた露光Ｌによって静電潜像を形成するために、感光体６１の表面を一様に帯電するものである。
本発明による第１実施形態に係る帯電装置１００は、感光体６１の表面を非接触状態で帯電する帯電ローラ１０１と、後述する帯電ローラの外周面をクリーニングするクリーニング手段１０３を備えている。
帯電ローラ１０１は、図４に示すように、中心に回転軸１０１ａとなる金属等の導電性物質からなる芯金１０１ｂと、この芯金１０１ｂ上に形成される後述する所定の電気抵抗を有する電気抵抗調整層１０１ｃ１及びこの電気抵抗調整層１０１ｃ１の外周に形成されて電気抵抗調整層１０１ｃ１を保護する保護層１０１ｃ２とを有する帯電層１０１ｃと、を備えている。
【００２０】
そして、帯電層１０１ｃの軸方向両端部（図５参照）には、帯電層１０１ｃより大径のリング状のプラスチック材からなる空隙保持部材１０２が回転軸１０１ａ上に帯電層１０１ｃと同軸状に連結して取り付けられている（図５参照）。そして、この帯電ローラ１０１は、その回転軸１０１ａが感光体６１の回転方向（移動方向）（矢印Ａ）に対して直交方向になるように配設され、この空隙保持部材１０２の外周面１０２ａが感光体６１の表面６１ａと当接することによって、後述するように、帯電層１０１ｃの外周面１０１ｃ３と感光体６１の表面６１ａとが所定間隔Ｇだけ離隔して帯電層１０１ｃが非接触状態で対向するようになっている。帯電層１０１ｃに、芯金１０１ｂを通じて所望の電圧が印加されたときに、帯電層１０１ｃの外周面１０１ｃ３に電界が生じて感光体６１の表面６１ａを一様に帯電させる。このような帯電層１０１ｃの外周面１０１ｃ３にトナー、紙粉、部材の破損物等の異物が付着すると、電界がトナー等の異物部分に集中するために優先的に放電が生ずる異常放電を起こす。
逆に、電気的絶縁性の異物が広い範囲に付着すると、その部分では放電が生じないために、感光体６１に帯電斑が生ずる。このために、本発明による帯電装置１００においては、図４に示すように、帯電層１０１ｃの外周面１０１ｃ３の汚染を除去するためのクリーニング手段１０３が配設されている。
クリーニング手段１０３は、帯電層１０１ｃの外周面１０１ｃ３に、帯電層１０１ｃの外周面１０１ｃ３に付着している異物を外周面１０１ｃ３から離反させるクリーニング液１０６を塗布する塗布ローラ１０４と、帯電層１０１ｃの外周面１０１ｃ３に塗布されたクリーニング液１０６を回収するクリーニング液回収ローラ１０５とを備えている。
【００２１】
本発明においては、このクリーニング手段１０３の配設に特徴を有する。このクリーニング手段１０３の第１実施形態について、図４及び図５に基づいて説明する。
図４は、本発明による第１実施形態に係る帯電装置の概略構成を示す断面図、第５図は、図４の塗布ローラ上で切断した断面図である。
本実施形態に係るクリーニング手段１０３は、図４に示すように、矢印Ｂ方向に回転する帯電ローラ１０１と同一方向（矢印Ｃ方向）に当接しながら回転する塗布ローラ１０４と、帯電ローラ１０１の回転方向Ｂの下流側に配設され、帯電ローラ１０１の回転方向（Ｂ方向）と逆方向（矢印Ｄ方向）に回転するクリーニング液回収ローラ１０５とを備えている。さらに、塗布ローラ１０４は、その回転軸１０４ａが帯電ローラ１０１の回転軸１０１ａと平行になるように配設されており、塗布ローラ１０４上に、クリーニング液１０６を収容して塗布ローラ１０４にクリーニング液を供給するクリーニング液供給部１０７を備えている。
【００２２】
塗布ローラ１０４は、中心に位置する回転軸１０４ａとなる芯金１０４ｂの外周上に、後述するように発泡体からなり、クリーニング液を吸収、保持するクリーニング液保持層１０４ｃを有している。このクリーニング液保持層１０４ｃの外周面１０４ｃ１を帯電ローラ１０１の帯電層１０１ｃの外周面１０１ｃ３及び空隙保持部材１０２の外周面１０２ａ（以下帯電ローラの外周面１０１ｄという）と弾性的に当接させている。そして、塗布ローラ１０４は、図５に示すように、回転駆動する感光体６１の回転軸６１ｂに取り付けられた回転ギヤ６１ｃと噛合して回転する帯電ローラ１０１を回転する回転ギヤ１０１ｅと噛合する回転ギヤ１０４ｆによって、所定速度で回転されるようになっている。
そのため、塗布ローラ１０４の回転によって、クリーニング液供給部１０７から所定量のクリーニング液１０６をクリーニング液保持層１０４ｃに吸収保持しながら、帯電ローラ１０１の外周面１０１ｄにクリーニング液１０６を塗布するようになっている。この場合、塗布ローラ１０４の回転速度は、帯電ローラ１０１の回転速度と等速にするか、帯電ローラ１０１の線速度に対して線速度差を生じるようにすることが好ましい。
【００２３】
塗布ローラ１０４は、図５に示すように、両端の軸受部１０４ｄで押圧バネ１０４ｅによって押圧されてクリーニング液保持層１０４ｃが帯電ローラ１０１の外周面１０１ｄに押圧当接して帯電ローラ１０１の外周面１０１ｄの全周面に塗布するようになっている。
この場合、塗布ローラ１０４のクリーニング液保持層１０４ｃは、塗布ローラ１０４の塗布部を構成しており、帯電層１０１ｃの外周面１０１ｃ３だけでなく空隙保持部材１０２の外周面１０２ａにも当接してクリーニング液１０６を塗布するようになっている。このように、帯電ローラ１０１の外周面１０１ｄの全域にクリーニング液１０６を塗布することによって、帯電ローラ１０１の外周面に付着しているトナーや紙粉等の異物を帯電ローラ１０１の外周面１０１ｄから分離、離反させてクリーニング液１０６中に保持する。
このようにして、帯電ローラ１０１の外周面１０１ｄに塗布されたクリーニング液１０６は、塗布ローラ１０４の回転方向の下流側に配設された回収ローラ１０５によって吸収保持されて帯電ローラ１０１の外周面１０１ｄから回収される。回収ローラ１０５は、図４に示すように、帯電ローラ１０１の回転軸１０１ａと平行に配設された回転軸１０５ａとなる芯金１０５ｂ上に発泡体からなるクリーニング液吸収層１０５ｃを有している。そして、クリーニング液吸収層１０５ｃは、回転軸１０５ａの軸受部１０５ｄを押圧するバネ部材１０５ｆによって帯電ローラ１０１の外周面１０１ｄとの当接面を、図４に示すように、弾性的に変形してニップ部Ｎを形成する。
その結果、帯電ローラ１０１の外周面１０１ｄに摺接すると共に、図示しない駆動手段による回収ローラ１０５の帯電ローラ１０１と逆方向への回転によって、クリーニング液１０６を帯電ローラ１０１の外周面１０１ｄから確実に回収することが可能となる。
【００２４】
このようにして帯電ローラ１０１の外周面１０１ｄから回収されたクリーニング液１０６をクリーニング液吸収層１０５ｃに吸収保持した回収ローラ１０５は、クリーニング液吸収層１０５ｃがクリーニング液転写ローラ１０８の外周面１０８ｄに当接されてクリーニング液吸収層１０５ｃ中に保持されているクリーニング液１０６をクリーニング液転写ローラ１０８の外周面１０８ｄに転写する。
クリーニング液転写ローラ１０８は、図４に示すように、回収ローラ１０５の回転軸１０５ａと平行に配設された回転軸１０８ａ上に形成されたクリーニング液転写層１０８ｃを有している。クリーニング液転写層１０８ｃは、回転軸上に平坦な外周面１０８を有する金属或いは樹脂製ドラム状体である。そのため、回収ローラ１０５のクリーニング液吸収層１０５ｃに吸収保持されているクリーニング液をクリーニング液転写ローラ１０８のクリーニング液転写層１０８ｃの外周面１０８ｄを塗布、転写することによって回収ローラ１０５からクリーニング液を回収している。
このようにしてクリーニング液転写ローラ１０８によって転写、回収されたクリーニング液１０６は、転写ローラ１０８の回転によってクリーニング転写ローラ１０８の下方に配設されているクリーニング液受容部１０９に移送されて回収される。クリーニング液受容部１０９に回収されたクリーニング液１０６は、所要のろ過を行って異物を除去してクリーニング液供給部１０７に供給され循環される。
【００２５】
本発明で使用されるクリーニング液１０６としては、紙粉やトナー等を帯電ローラ１０１の外周面１０１ｄから離反させる水や、トナーを膨潤或いは溶解する希薄溶剤等の有機液体等が使用可能であり、特に限定はないが、エタノール、アセトンなどの脂肪族酸素化合物やトルエンなどの芳香族化合物などが好ましい。
本実施形態における塗布ローラ１０４のクリーニング液保持層１０４ｃは、ポリウレタン、塩ビスポンジ、ＰＶＡ、セルロース、メラミン、ポリエチレン等の樹脂製の発泡体（スポンジ）等を芯金１０４ｂ上に一体に成形して形成することができる。特に、吸水性の高いポリウレタン、塩ビスポンジ、ＰＶＡ、セルロース等の連続気泡発泡体で形成する場合には、クリーニング液の吸収、保持性が良好であり好適である。吸水性が低い発泡体では、保持力が小さいため、過剰な水もしくは希薄溶剤が帯電ローラ１０１の外周面１０１ｄに供給された際の回収が困難となるため好ましくない。
同様に、下流に配設されるクリーニング液回収ローラ１０５のクリーニング吸収層１０１０５ｃも、ポリウレタン、塩ビスポンジ、ＰＶＡ、セルロース等の吸水性が高い樹脂製の発泡体を芯金１０５上に一体に成形して形成される。
【００２６】
また、本実施形態に係る帯電装置１００は、帯電ローラ１０１の電気抵抗調整層１０１ｃ１に芯金１０１ｂを通じ電圧を印加する電源を備える。電圧としては、直流電圧だけでも良いが、直流電圧と交流電圧を重畳した電圧が好ましい。電気抵抗調整層１０１ｃ１の層構成が不均一な部分がある場合には、直流電圧のみを印加すると感光体６１の表面電位が不均一になることがある。
重畳した電圧では、電気抵抗調整層１０１ｃ１表面が等電位となり、放電が安定して感光体６１を均一に帯電させることができる。重畳する電圧における交流電圧は、ピ−ク間電圧を感光体６１の帯電開始電圧の２倍以上にすることが好ましい。帯電開始電圧とは、電気抵抗調整層１０１ｃに直流のみを印加した場合に感光体６１が帯電され始めるときの電圧の絶対値である。これにより、感光体６１から電気抵抗調整層１０１ｃへの逆放電が生じ、そのならし効果で感光体６１をより安定した状態で均一に帯電させることができる。
また、交流電圧の周波数は像担持体の周速度（プロセススピード）の７倍以上であることが望ましい。７倍以上の周波数にすることにより、モアレ画像が（目視）認識できなくなる。
【００２７】
また、本実施形態に係る帯電装置１００の帯電ローラ１０１は、図５に示すように、感光体６１に対向した状態で空隙保持部材１０２によって、帯電層１０１ｃの外周面１０１ｄと感光体６１の表面６１ａとの間に、微少間隙Ｇを設けて配設される。この間隙Ｇは、空隙保持部材１０２の外周面１０２ａを感光体６１の画像形成領域Ｓ１から外れた非画像形成領域Ｓ２に当接させて形成する。
感光体６１の感光領域Ｚに空隙保持部材１０２の外周面１０２ａを当接させることにより、感光体表面６１ａの感光層の塗布厚がばらついても、間隙Ｇのばらつきを防止することができる。
帯電ローラ１０１は、図４で示すように、金属等の導電性部材からなる芯金１０１ｂ上に、電気抵抗調整層１０１ｃ１及び保護層１０１ｃ２を芯金１０１ｂと一体に形成されている。電気抵抗調整層１０１ｃ１の形状は、感光体６１の回転に対して常に対向面が変化することができるように、円柱状が好まく、両端をギア又は軸受で回転可能に支持されていることが好ましい。このように、電気抵抗調整層１０１ｃ１は、感光体６１への最近接部から、感光体６１移動方向（矢印Ｂ方向）の上下流に漸次離間する曲面で形成されていると、感光体６１をより均一に帯電させることができる。感光体６１に対向する電気抵抗調整層１０１ｃ１に先鋭な部分があると、その部分の電位が高くなるために優先的に放電が開始され、感光体６１の均一な帯電が困難になる。
【００２８】
従って、円柱状の形状で、曲面を有することで均一な感光体６１の帯電が可能になる。また、電気抵抗調整層１０１ｃ１の放電している表面は強いストレスを受ける。放電が常に同じ面で発生するので、その劣化が促進され、さらに、削り落ちることがある。そのために、電気抵抗調整層１０１ｃ１の全面を放電する面として使用できるのであれば、回転させることで、早期の劣化を防止することで、長期にわたって使用することができる。帯電ローラ１０１の帯電層１０１ｃと感光体６１との間隙Ｇは、空隙保持部材１０２によって１００μｍ以下、特に、５〜７０μｍ程度の範囲にする。これにより、帯電装置１００の作動時における異常画像の形成を抑えることができる。
間隙Ｇが、１００μｍ以上では、感光体６１に到達するまでの距離も長くなることで、パッシェンの法則の放電開始電圧が大きくなり、さらに、感光体６１までの放電空間が大きくなることで、感光体６１を所定の帯電をさせるためには放電による放電生成物が多量に必要となり、これが画像形成後も放電空間に多量に残留し、感光体６１に付着して、感光体６１の経時劣化を促進する原因になる。また、この間隙Ｇが小さいと、感光体６１までの到達距離も短く、放電エネルギーも小さくても感光体６１を帯電させることができる。しかし、帯電層１０１ｃと感光体６１により形成される空間が狭くなり、空気の流れが悪くなってしまう。そのために、放電空間で形成された放電生成物はこの空間内に滞留するために、間隙Ｇが大きい場合と同様に、画像形成後も放電空間に多量に残留し、感光体６１に付着して、感光体６１の経時劣化を促進する原因になる。従って、放電エネルギーを小さくして放電生成物の生成を少なくし、かつ、空気が滞留しない程度の空間を形成することが好ましい。そのために、間隙Ｇは、１００μｍ以下であって、５〜７０μｍの範囲にすることが好ましい。これにより、ストリーマ放電の発生を防止し、放電生成物の生成を少なくして感光体６１に堆積する量を少なくして、斑点状の画像斑・像流れを防止することができる。
【００２９】
ここで、転写後に感光体６１上に残留するトナーは、感光体６１に対向して設けられるクリーニング装置６４によりクリーニングされるが、完全に除去するのは困難であり、極わずかのトナーがクリーニング装置６４を通過し、帯電装置１００へと搬送されてくる。このときに、トナーの粒径が間隙Ｇより大きいと、トナーは回転する感光体６１や帯電層１０１ｃにより摺擦されて熱を帯び、帯電層１０１ｃの外周面１０１ｃ３に融着することがある。このトナーが融着した部分は、感光体６１に近くなるために優先的に放電が生ずる異常放電を起こす。従って、間隙Ｇは、画像形成装置１に用いられるトナーの最大粒径よりも大きいことが好ましい。
また、帯電ローラ１０１は、図５に示すように、帯電装置１００の図示しないハウジングの側板に設けられる軸受部１０１ｆに嵌合され、軸受部１０１ｆは従動しない摩擦係数の低い樹脂で形成され、軸受部１０１ｆに係止された圧縮バネ１１０により感光体６１の表面方向に押圧されている。これにより、機械的振動、芯金の偏位があっても一定の間隙Ｇを形成することができる。
押圧する荷重は、４〜２５Ｎにする。好ましくは、６〜１５Ｎにする。帯電層１０１ｃは、軸受部１０１ｆで固定されていても、回転するときの振動、帯電層１０１ｃの偏心、その表面の凹凸により間隙Ｇの大きさが変動し、間隙Ｇが適正な範囲からはずれる場合があり、このために、経時的には感光体６１の劣化を促進することになる。
【００３０】
ここで、荷重とは、空隙保持部材１０３を通して感光体６１に加わるすべての荷重を意味する。これは、帯電ローラ１０１の両端に設けられる圧縮バネ１１０の力、電気帯電ローラ１０１、塗布ローラ１０４等のクリーニング手段１０３の自重等により調整できる。荷重が小さいと、帯電ローラ１０１の回転時による変動、駆動するギア等の衝撃力による跳ね上がりを抑えることができない。荷重が大きいと、帯電ローラ１０１の回転軸１０１ａと嵌合する軸受部１１０との摩擦が大きくなり、経時的な摩耗量を大きくして変動を促進することになる。従って、荷重を４〜２５Ｎ、好ましくは、６〜１５Ｎの範囲にすることにより、間隙Ｇを適正な範囲にして、放電生成物の生成を少なくして感光体６１に堆積する量を少なくして感光体６１の寿命を延ばし、かつ、斑点状の異常画像・画像流を防止することができる。
空隙保持部材１０２は空隙保持部材１０２の外周面１０２ａが帯電層１０１ｃと高低差を有して間隙Ｇを形成している。この間隙Ｇを形成する方法としては、帯電層１０１Ｃの電気抵抗調整層１０１ｃ１と空隙保持部材１０２の外周面を切削、研削等の除去加工する際に、これらの除去加工を同時加工することにより簡単、確実に形成することができる。その結果、空隙保持部材１０２と電気抵抗調整層１０１ｃ１を同時加工することにより、間隙Ｇを高精度に形成することが可能となる。
この場合に、空隙保持部材１０２の電気抵抗調整層１０１ｃ１と隣接する部分の外周面１０２ａの電気抵抗調整層１０１ｃ１との内接縁の径を、電気抵抗調整層１０２ｃ１の径と同一、もしくは小径に形成することで、空隙保持部材１０２と感光体６１との接触幅が低減され、帯電ローラ１０１と感光体６１との間隙Ｇを高精度にすることができる。
【００３１】
このようにすることによって、空隙保持部材１０２の電気抵抗調整層１０１ｃ１の側端部に形成され易いバリ等の突起が感光体６１に当接することを防止することができ、この側端部を介して隣接する電気抵抗調整層１０１ｃ１が感光体６１に接触してリーク電流が発生してしまうことを防止することが可能となる。
また、空隙保持部材１０２の電気抵抗調整層１０１ｃ１側の端部を小径に加工することによって、この部分の除去加工を行う際の切削刃等の逃げ代（逃げ加工）とすることができる。なお、逃げ代（逃げ加工）の形状は、空隙保持部の端部の外表面が像担持体に当接しないような形状であるならばどのような形状であっても良い。
更に、保護層１０１ｃ２を電気抵抗調整層１０１ｃ１の表面に塗布して形成する際に、マスキングを電気抵抗調整層１０１ｃ１と空隙保持部材１０２の境界で行うことは、ばらつきを考慮すると制御が難しい。そのために、本実施形態においては、電気抵抗調整層１０１ｃ１と空隙保持部材１０２とに段差を形成する際に、電気抵抗調整層１０１ｃ１と同一もしくは、小径に形成された前述の空隙保持部１０２の内接縁まで保護層１０１ｃ２を形成することで、電気抵抗調整層１０１ｃ１上に確実に保護層１０１ｃ２を形成することができる。
【００３２】
空隙保持部材１０２の必要な特性としては、感光体６１との間隙Ｇを環境及び、長期（経時）に渡って安定して形成することであり、そのためには、吸湿性、耐摩耗性が小さい材料が望ましい。また、トナー及び、トナー添加剤が付着しにくいことや、感光体と当接し、摺動するために、感光体を摩耗させないということも重要であり、種々の条件に応じて、適宜選択されるものである。
具体的には、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）およびその共重合体（ＡＳ、ＡＢＳ）等の汎用樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ウレタン、フッ素（ＰＴＦＥ）等があげられる。特に空隙保持部材１０２を確実に固定するためには、接着剤を塗布して接着することができる。また、空隙保持部材は絶縁性材料が好ましく、体積固有抵抗で１０13Ωｃｍ以上であることが好ましい。絶縁性が必要である理由は、感光体６１とのリーク電流の発生を無くすためである。空隙保持部材１０２は、成型加工により成形されたものである。
【００３３】
帯電ローラ１０１の電気抵抗調整層１０１ｃ１は、高分子型イオン導電材料が分散された熱可塑性樹脂組成物により形成されている。電気抵抗調整層１０１ｃ１の体積固有抵抗は１０6〜１０9Ωｃｍであることが望ましい。１０9Ωｃｍを越えると、帯電能力や転写能力が不足してしまい、１０6Ωｃｍよりも体積固有抵抗が低いと、感光体全体への電圧集中によるリークが生じてしまう。
電気抵抗調整層１０１ｃ１に用いられる熱可塑性樹脂は特に限定されるものではないが、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）およびその共重合体（ＡＳ、ＡＢＳ）、ポリアミド、ポリカーボーネート（ＰＣ）等の汎用樹脂であれば、成形加工が容易であり好ましい。その熱可塑性樹脂に分散させる高分子型イオン導電材料としては、ポリエーテルエステルアミド成分を含有する高分子化合物が好ましい。
ポリエーテルエステルアミドはイオン導電性の高分子材料であり、マトリックスポリマー中に分子レベルで均一に分散、固定化される。したがって、金属酸化物、カーボンブラック等の電子伝導系導電剤を分散した組成物に見られるような分散不良に伴う抵抗値のばらつきが生じない。また、導電性部材として、高い印加電圧を掛ける際には、電子伝導系導電剤の場合、局所的に電気の流れやすい経路が形成さるため、像担持体へのリーク電流が発生し、帯電部材の場合、異常画像である白・黒ポチ画像が発生する。ポリエーテルエステルアミドは、高分子材料であるため、ブリードアウトが生じ難い。配合量については、抵抗値を所望の値にする必要があることから、熱可塑性樹脂が２０〜７０重量％、高分子型イオン導電剤が８０〜２０重量％とする必要がある。
【００３４】
更に、抵抗値を調整するために、電解質（塩）を添加することも可能である。塩としては、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム等のアルカリ金属塩、エチルトリフェニルホスホニウム・テトラフルオロボレート、テトラフェニルホスホニウム・ブロマイド等の四級ホスホニウム塩が挙げられる。導電剤は物性を損なわない範囲で、単独若しくは、複数をブレンドして用いても構わない。
導電材料をマトリックスポリマー中に分子レベルで均一に分散させるためには、相溶化剤を添加することにより、導電材料のミクロ分散が可能になるため、相溶化剤を適宜使用しても構わない。その他、物性を損なわない範囲において、酸化防止剤等の添加剤を使用しても構わない。樹脂組成物の製造方法に関しては特に制限はなく、各材料を混合し二軸混練機、ニーダー等で溶融混練することによって、容易に製造できる。
電気抵抗調整層１０１ｃ１としての導電性芯金１０１ｂ上への形成は、押出成形や射出成形等の手段で導電性芯金１０１ｂに前述の導電性樹脂組成物を被覆することによって、容易に行うことができる。導電性芯金１０１ｂ上に電気抵抗調整層１０１ｃ１のみを形成して帯電ローラ１０１を構成すると、電気抵抗調整層１０１ｃ１にトナー及び、トナーの添加剤等が固着して性能低下する場合がある。このような不具合は、電気抵抗調整層１０１ｃ１上に保護層１０１ｃ２を形成することで防止することができる。
【００３５】
保護層１０１ｃ２を形成する材料としては、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等が非粘着性に優れ、トナー固着防止の面で好ましい。また表面層の抵抗調整層上への形成は、上記表面層構成材料を有機溶媒に溶解して塗料を作製し、スプレー塗装、ディッピング、ロールコート等の種々のコーティング方法で行う。膜厚については、１０〜３０μｍ程度が望ましい。
保護層材料としては、一液性、二液性塗料のどちらも使用可能であるが、硬化剤を併用する二液性塗料にすることより、耐環境性、非粘着性、離型性を高めることが出来る。二液性塗料の場合、塗膜を加熱することにより、樹脂を架橋・硬化させる方法が一般的である。しかしながら、抵抗調整層は熱可塑性樹脂のため、高い温度で加熱することができない。二液性塗料としては、分子中に水酸基を有する主剤及び、水酸基と架橋反応を起こす、イソシアネート系樹脂を用いることが有効である。
イソシアネート系樹脂を用いることにより、１００℃以下の比較的低温で架橋・硬化反応が起こる。トナーの非粘着性から検討を進めた結果、シリコーン系樹脂でトナーの非粘着性が高い樹脂であることを確認し、特に、分子中にアクリル骨格を有するアクリルシリコーン樹脂が良好である。
【００３６】
保護層１０１ｃ２中の導電性部材は電気特性（抵抗値）が重要であるため、保護層１０１ｃ２を導電性にする必要がある。導電性の付与方法は、樹脂材料中に導電剤を分散することにより可能である。導電性としては、特に制約を受けるものではなく、ケッチンブラックＥＣ、アセチレンブラック等の導電性カーボン、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボン、酸化処理等を施したカラー用カーボン、熱分解カーボン、インジウムドープ酸化スズ（ＩＴＯ）、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、銅、銀、ゲルマニウム等の金属及び、金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマー等が挙げられる。
また、導電性付与材として、イオン導電性物質もあり、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩化リチウム等の無機イオン性導電物質、更に、エチルトリフェニルホスホニウム・テトラフルオロボレート、テトラフェニルホスホニウム・ブロマイド等の四級ホスホニウム塩、変性脂肪酸ジメチルアンモニウムエトサルファート、ステアリン酸アンモニウムアセテート、ラウリルアンモニウムアセテート等の有機イオン性導電性物質がある。導電剤は、物性を損なわない範囲で、単独若しくは、複数をブレンドして用いても構わない。
また、本実施形態においては、像担持体として、ドラム状の感光体を使用したが、ベルト状の感光体等他の像担持対であっても有効である。
【００３７】
次に、本発明による第２実施形態に係る帯電装置について、図６に基づいて説明する。図６は、本発明による第２実施形態に係る帯電装置の概略構成を示す断面図である。
この第２実施形態に係る帯電装置においては、前述の第１実施形態に係る帯電装置とクリーニング液１０６を回収ローラ１０５から回収する回収手段が異なっている。
即ち、クリーニング液１０６の回収手段として、第１実施形態のクリーニング液転写ローラ１０８に代えて、回収ブレード１１１を使用している。回収ブレード１１１は、金属或いは樹脂製の板状体等からなり、その先端面１１１ａを回収ローラ１０５のクリーニング液吸収層１０５ｃに圧接させて、クリーニング液吸収層１０５ｃ中に保持されているクリーニング液１０６を表面に押出し、それをクリーニング液受容部１０９内に流し込むようにしている。このような回収ブレード１１１を使用することによって、簡単な構造でクリーニング液を回収することが可能となる。
【００３８】
また、本発明による第３実施形態に係る帯電装置について、図７に基づいて説明する。図７は、本発明による第３実施形態に係る帯電装置の概略構成を示す断面図である。
この第３実施形態に係る帯電装置においては、前述の第１実施形態に係る帯電装置とクリーニング液１０６を回収ローラ１０５から回収する回収手段が異なっている。即ち、クリーニング液１０６の回収手段として、第１実施形態のクリーニング液転写ローラ１０８に代えて、クリーニング液１０６を吸引する吸引手段１１２を使用している。吸引手段１１２は、その先端部に回収ローラ１０５のクリーニング液吸収層１０５ｃに圧接させて、クリーニング液吸収層１０５ｃ中に保持されているクリーニング液１０６を吸引するノズル１１２ａを有している。
このノズル１１２ａで吸引されたクリーニング液１０６は、ろ過されて塗布ローラ１０４のクリーニング液供給部１０７に送給される。このような吸引手段１１２を使用することによって、第１及び第２実施形態で使用したクリーニング液受容部１０９を回収ローラ１０５に近接して取り付ける必要がなくなるため、小型化を図ることが可能となる。しかも吸引手段１１２によって、クリーニング液吸収層１０５ｃから保持されているクリーニング液を確実に吸引して回収することが可能となり、回収ローラ１０５による帯電ローラ１０１からのクリーニング液１０６の回収能力を常に維持することが可能となる。
【００３９】
以下、本発明の具体的な実施例及び比較例について説明する。
〈実施例および比較例〉
電気抵抗調整層としてＡＢＳ樹脂（デンカＡＢＳ  ＧＲ−３０００、電気化学工業製）５０重量％、ポリエーテルエステルアミド（ＩＲＧＡＳＴＡＴ  Ｐ１８、チバスペシャリティケミカルズ社製）５０重量％、ポリカーボネート−グリシジルメタクリレート−スチレン−アクリロイトリル共重合体（モディパーＣＬ４４０−Ｇ、日本油脂株式会社製）をポリエーテルエステルアミドとＡＢＳ樹脂の合計１００重量部に対して４．５重量部を混合の後、溶融混練した樹脂組成物をからなる樹脂組成物を、Ｎｉメッキを施したＳＵＭ合金からなる芯金（外径８ｍｍ）上に射出成形によって得られた。
そして、上記、電気抵抗調整層の両端部にリング状の空隙保持部材（高密度ポリエチレン樹脂（ノバテックＰＰ  ＨＹ５４０、日本ポリケム社製）を圧入した。次に、切削加工によって、空隙保持部材の外径を１２．５ｍｍ、抵抗調整部の外径を１２．４ｍｍに同時加工により仕上げた。
以上、４水準の電気抵抗調整層に対して、電気抵抗調整層の両端部にリング状の空隙保持部材（高密度ポリエチレン樹脂（ノバテックＰＰ  ＨＹ５４０、日本ポリケム社製）を圧入した。次に、切削加工によって、空隙保持部材の外径を１２．５ｍｍ、電気抵抗調整部の外径を１２．４ｍｍに同時加工により仕上げた。次いで、電気抵抗調整部の表面に、アクリルシリコーン樹脂（３０００ＶＨ−Ｐ、川上塗料製）、イソシアネート系硬化剤（川上塗料製）、及びカーボンブラック（全固形分に対して３０重量％）からなる混合物をスプレーコーティングすることにより、膜厚約１０μｍの保護層を形成した。
その後、オーブンで８０℃、１時間、塗料樹脂を加熱硬化させ空隙保持部材と電気抵抗調整層との段差が約４０μｍの帯電ローラを得た。
上記方法で得た帯電ローラに対して外周面及び、外周面をクリーニングをする塗布ローラのクリーニング液保持層並びに回収ローラのクリーニング吸収層を、図８に示すように、種々変更し、前述の第１実施形態で示す帯電装置を使用して画像形成を行い、画像形成状態を試験した。
【００４０】
＜実施例１＞
上記方法で得た帯電ローラにおいて、塗布ローラのクリーニング液保持層並びに回収ローラのクリーニング吸収層ともにポリウレタンのローラ形状の連続気泡発泡体を使用し、長さは空隙保持部材まで至っている。外径は、塗布ローラ及び回収ローラともに直径６ｍｍである。また、クリーニング液としては、エタノール水溶液を使用した。
また、塗布ローラ及び回収ローラは、帯電ローラ１０１の駆動に連動してギア駆動で回転させ、回収ローラについては帯電ローラの回転方向に対しては逆回転となっている。なお、塗布ローラと帯電ローラとの線速比は１．５：１である。また、回収ローラのクリーニング液吸収層には、ＡＢＳ樹脂製の転写ローラを食い込ませて使用した。
＜実施例２＞
実施例１における、塗布ローラに含有させるクリーニング液としてアセトンに変更し、試験を行った。
＜実施例３＞
実施例１における、塗布ローラへの含有させるクリーニング液として水に変更し、試験を行った。
＜実施例４＞
実施例１における、塗布ローラへの含有させるクリーニング液として水に変更し、塗布ローラと帯電ローラとの線速比を１：１に変更し、試験を行った。
＜実施例５＞
実施例１における、塗布ローラへの含有させるクリーニング液として水に変更し、塗布ローラと帯電ローラとの線速比を０．７５：１に変更し、試験を行った。
＜実施例６＞
実施例１における、塗布ローラのクリーニング液保持層並びに回収ローラのクリーニング吸収層をそれぞれメラミン、ポリウレタンの発泡体に変更し、試験を行った。
＜実施例７＞
実施例１における、塗布ローラのクリーニング液保持層並びに回収ローラのクリーニング吸収層の材質をそれぞれメラミン、ポリウレタンに変更し、塗布ローラへの含有させるクリーニング液としてアセトンに変更し、試験を行った。
＜実施例８＞
実施例１における、塗布ローラのクリーニング液保持層並びに回収ローラのクリーニング吸収層の材質をそれぞれメラミン、ポリウレタンに変更し、塗布ローラへ含有させるクリーニング液として水に変更し、試験を行った。
＜実施例９＞
実施例１における、塗布ローラのクリーニング液保持層並びに回収ローラのクリーニング吸収層の材質をセルロースに変更し、塗布ローラへ含有させるクリーニング液として水に変更し、さらに塗布ローラの線速比を１：１に変更し、試験を行った。
＜実施例１０＞
実施例１における、塗布ローラのクリーニング液保持層並びに回収ローラのクリーニング吸収層の材質としてメラミンを使用し、試験を行った。
＜実施例１１＞
実施例１における、塗布ローラのクリーニング液保持層並びに回収ローラのクリーニング吸収層の長さを空隙保持部材に達しない領域となるように設定して試験を行った。
＜実施例１２＞
実施例１における、塗布ローラのクリーニング液保持層並びに回収ローラのクリーニング吸収層の長さを空隙保持部材に達しない領域となるように設定し、クリーニング液としてアセトンに変更し、試験を行った。
＜比較例１＞
実施例１において、クリーニング液及び回収ローラを使用せず、塗布ローラのクリーニング液保持層の長さを空隙保持部材に達しない領域となるように設定し、メラミン樹脂からなるクリーニング液保持層を有する塗布ローラのみを使用し（クリーニング液を保持していない状態）、塗布ローラと帯電ローラとの線速比を１：１で試験を行った。
＜比較例２＞
実施例１において、クリーニング液及び回収ローラを使用せず、メラミン樹脂からなるクリーニング液保持層（帯電層及び空隙保持部材に達する長さを有する）を有する塗布ローラのみを使用して（クリーニング液を保持していない状態）、試験を行った。
【００４１】
プロセスカートリッジ及び上記実施例１〜１２及び比較例１、２で得られた帯電装置を感光体とを一体に構成したプロセスカートリッジとして図１に示した画像形成装置に搭載して画像評価を行った。帯電ローラに印加する電圧はＤＣ＝−７００Ｖ、ＡＣ＝２２００Ｖｐｐ（周波数＝２ｋＨｚ）とした。評価環境を２３℃、６０％ＲＨとした。また、所定枚数通紙後のローラ異常画像の有無およびローラの表面状態、さらに空隙保持部材へのトナーの入り込みを確認した。
評価結果を図９に示す。なお、図９中、異常画像、帯電層外周面への異物固着、空隙保持部材外周面への異物固着についての評価については、○：全く認められない、△：やや認められる。×：大いに認められるで表示し、総合判定では、○：良好、△：やや良好、×：不良として表示した。
これらの評価結果から明らかなように、比較例１のものでは、クリーニング液を使用しないため、帯電ローラの帯電層の外周面に付着した異物を充分に除去することができず、４０枚の通紙で異常画像が発生した。しかも、しかも塗布ローラのクリーニング液保持層が空隙保持部材の外周面に達しない長さとなっているため、空隙保持部材の外周面に付着した異物を除去することができず、帯電層と感光体表面との間の間隙が不均一になって異常画像が多発した。
【００４２】
また、比較例２のものでは、塗布ローラのクリーニング液保持層が帯電ローラの帯電層及び空隙保持部材の外周面に当接するもののクリーニング液及び回収ローラを使用しないため、比較例１のものに比べて空隙保持部材の外周面のクリーニング性がわずかに改善されるものの帯電層及び空隙保持部材の外周面のクリーニング性が不十分となり、異常画像が少数の通紙で発生した。
これに対し、本発明による実施例１〜９のものでは、水もしくは希薄溶剤のクリーニング液を使用した塗布ローラが帯電ローラの帯電層の外周面及び空隙保持部材の外周面に付着した異物を剥ぎ取り、回収ローラでクリーニング液と共に異物が回収され、帯電ローラの外周面を良好にクリーニングしている。その結果、異常画像の発生が１２０枚の通紙でも全く認められず、良好な結果を示した。
また、本発明に係る実施例１０のものでは、回収ローラのクリーニング液吸収層としてポリウレタンより硬質のメラミン樹脂を使用したため、実施例６のものに比べて空隙保持部材の外周面に付着する異物のクリーニング特性が若干低下するものの、クリーニング液を使用しない比較例１、２に比べ、異常画像の発生が改良された。
実施例１１及び１２のものでは、帯電ローラの帯電層のみにクリーニング液を塗布して帯電層の異物の除去を図ったが、実施例１、２のものに比べて帯電ローラの空隙保持部材の外周面に付着する異物のクリーニング特性が低下するものの、クリーニング液を使用しない比較例１、２に比べ、異常画像の発生が改良された。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明による一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す概略図である。
【図２】図１で示す画像形成装置の画像形成部の概略構成を示す概略図である。
【図３】本発明による一実施形態に係るプロセスカートリッジの概略構成を示す概略図である。
【図４】本発明による第１実施形態に係る帯電装置の概略構成を示す断面図である。
【図５】図４の塗布ローラ上で切断した断面図である。
【図６】本発明による第２実施形態に係る帯電装置の概略構成を示す断面図である。
【図７】本発明による第３実施形態に係る帯電装置の概略構成を示す断面図である。
【図８】本発明による実施例及び比較例の塗布ローラ、回収ローラの特性を示す表図である。
【図９】本発明による実施例及び比較例の帯電装置を使用した特性評価結果を示す表図である。
【図１０】従来の電子写真方式の画像形成装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  画像形成装置、２  画像形成部、３  プロセスカートリッジ、６１  感光体、６２  １次転写装置、６３  現像装置、６４  クリーニング装置、７０  露光装置、１００  帯電装置、１０１  帯電ローラ、１０１ａ  回転軸、１０１ｃ  帯電層、１０１ｃ１  電気抵抗調整層、１０１ｃ２  保護層、１０１ｄ  外周面、１０２  空隙保持部材、１０２ａ  外周面、１０４  塗布ローラ、１０４ａ  回転軸、１０４ｃ  クリーニング液保持層、１０５  回収ローラ、１０５ａ  回転軸、１０５ｃ  クリーニング液吸収層、１０６  クリーニング液、１０７  クリーニング液供給部、１０８  クリーニング液転写ローラ、１０８ａ  回転軸、１０８ｃ  クリーニング液転写層、１０９  クリーニング液受容部、１１１  回収ブレード、１１２  吸引部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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