(57)【要約】【課題】帯電部材と清掃部材との摩擦帯電による清掃部材の表面電位の上昇を抑制して、白ポチなどの画像不具合の発生を抑制することのできるプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供する。【解決手段】感光体１と、回転可能な帯電部材２と、帯電部材２の表面に付着した付着物を除去する、帯電部材２の表面に接触する発泡弾性体層９２を有する清掃部材９と、を有するプロセスカートリッジ１０において、清掃部材９は、帯電部材２の電気抵抗以上の電気抵抗を有し、かつ、帯電部材２に電圧が印加されて感光体１を帯電させているときの清掃部材９の表面電位をＶ１とし、そのときの帯電部材２の表面電位をＶ２とし、清掃部材９と帯電部材２との間に直流電圧を印加した場合に放電が開始される電圧である放電開始電圧をＶｔｈとしたとき、帯電部材２に電圧が印加されて感光体１を帯電させているときに｜Ｖ１−Ｖ２｜≦｜Ｖｔｈ｜の関係を満たす構成とする。【選択図】図４
2015215519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、
前記感光体に接触し電圧が印加されて前記感光体の表面を帯電させる回転可能な帯電部材と、
前記帯電部材の表面に付着した付着物を除去する、前記帯電部材の表面に接触する発泡弾性体層を有する清掃部材と、
を有し、画像形成装置の装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
前記清掃部材は、前記帯電部材の電気抵抗以上の電気抵抗を有し、かつ、前記帯電部材に電圧が印加されて前記感光体を帯電させているときの前記清掃部材の表面電位をＶ１とし、そのときの前記帯電部材の表面電位をＶ２とし、前記清掃部材と前記帯電部材との間に直流電圧を印加した場合に放電が開始される電圧である放電開始電圧をＶｔｈとしたとき、前記帯電部材に電圧が印加されて前記感光体を帯電させているときに｜Ｖ１−Ｖ２｜≦｜Ｖｔｈ｜の関係を満たすことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項２】
前記発泡弾性体層は、発泡樹脂材料に、該発泡樹脂材料よりも前記帯電部材の表面を構成する材料との摩擦帯電性が小さい帯電制御剤が添加されて構成されていることを特徴とする請求項１に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項３】
前記帯電制御剤は、イオン導電剤であることを特徴とする請求項２に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項４】
前記清掃部材は、支持部と、該支持部の周囲に形成された、最外層に前記帯電部材に接触する前記発泡弾性体層を備えた弾性層と、を有し、その外周面が前記帯電部材に接触するローラ状の部材であり、前記帯電部材の回転に伴い従動して回転することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項５】
前記帯電部材は、導電性支持体と、該導電性支持体の周囲に形成された一層以上の被覆層と、を有し、その外周面が前記感光体に接触するローラ状の部材であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項６】
像担持体と、
前記像担持体に接触し直流電圧が印加されて前記像担持体を帯電させる回転可能な帯電部材と、
前記帯電部材の表面に付着した付着物を除去する、前記帯電部材の表面に接触する発泡弾性体層を有する清掃部材と、
を有する画像形成装置において、
前記清掃部材は、前記帯電部材の電気抵抗以上の電気抵抗を有し、かつ、前記帯電部材に直流電圧が印加されて前記像担持体を帯電させているときの前記清掃部材の表面電位をＶ１とし、そのときの前記帯電部材の表面電位をＶ２とし、前記清掃部材と前記帯電部材との間に直流電圧を印加した場合に放電が開始される電圧である放電開始電圧をＶｔｈとしたとき、前記帯電部材に直流電圧が印加されて前記像担持体を帯電させているときに｜Ｖ１−Ｖ２｜≦｜Ｖｔｈ｜の関係を満たす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、電子写真方式や静電記録方式を用いた画像形成装置にて用いられる帯電部材に付着した付着物を除去する清掃部材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ものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体としての電子写真感光体（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。感光体と、感光体に作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段及びクリーニング手段のうち少なくとも一つと、を一体的にカートリッジ化して画像形成装置の装置本体に対し着脱可能としたプロセスカートリッジも広く用いられている。
【０００３】
このような画像形成装置において、被帯電体としての感光体を帯電させる帯電手段としては、被帯電体に接触して配置される帯電部材を設け、この帯電部材に電圧を印加して被帯電体を帯電させる方式が広く用いられている。この方式は、比較的オゾンの発生量が少なく、また装置の小型化が容易になるなどの利点を有する。特に、ローラ状の帯電部材である帯電ローラが採用されることが多い。
【０００４】
しかし、このような帯電ローラは、感光体に接触している。そのため、感光体に付着している転写残トナーや外添剤などが、感光体と帯電ローラとの接触部（ニップ部）において帯電ローラに転移して、帯電ローラの表面に付着する。これによって、その帯電ローラを長期にわたり使用した場合に、画像に影響を及ぼすことがある。そこで、帯電ローラに付着した付着物を除去する清掃部材が設けられることがある。
【０００５】
特許文献１では、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。
【０００６】
また、特許文献２では、多孔質の弾性部材（スポンジ材）でローラ状に形成された清掃部材を、帯電ローラに接触させて帯電ローラの回転に伴い従動回転させ、帯電ローラの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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−６６８０７号公報
【特許文献２】特開平５−２９７６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述のような清掃部材は、帯電ローラの回転に伴って従動回転する場合であっても、帯電ローラとの接触部で圧縮される際又は元の状態に復元する際などに帯電ローラに摺擦される。そのため、清掃部材が電気絶縁性の場合は、帯電ローラと清掃部材との摺擦により、清掃部材の表面が摩擦帯電し、帯電ローラの表面電位と清掃部材の表面電位との間の電位差が放電開始電圧を超えてしまうことがあることがわかった。これによって、清掃部材の表面から帯電ローラの表面に対して異常放電を起こしてしまい、感光体上の局所的な電位上昇による白ポチ（画像が白く抜ける現象）などの画像不具合が発生することがある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、帯電部材と清掃部材との摩擦帯電による清掃部材の表面電位の上昇を抑制して、白ポチなどの画像不具合の発生を抑制することのできる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である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は本発明に係るプロセスカートリッジ及び画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、感光体と、前記感光体に接触し電圧が印加されて前記感光体の表面を帯電させる回転可能な帯電部材と、前記帯電部材の表面に付着した付着物を除去する、前記帯電部材の表面に接触する発泡弾性体層を有する清掃部材と、を有し、画像形成装置の装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、前記清掃部材は、前記帯電部材の電気抵抗以上の電気抵抗を有し、かつ、前記帯電部材に電圧が印加されて前記感光体を帯電させているときの前記清掃部材の表面電位をＶ１とし、そのときの前記帯電部材の表面電位をＶ２とし、前記清掃部材と前記帯電部材との間に直流電圧を印加した場合に放電が開始される電圧である放電開始電圧をＶｔｈとしたとき、前記帯電部材に電圧が印加されて前記感光体を帯電させているときに｜Ｖ１−Ｖ２｜≦｜Ｖｔｈ｜の関係を満たすことを特徴とするプロセスカートリッジである。
【００１１】
また、本発明の他の態様によると、像担持体と、前記像担持体に接触し直流電圧が印加されて前記像担持体を帯電させる回転可能な帯電部材と、前記帯電部材の表面に付着した付着物を除去する、前記帯電部材の表面に接触する発泡弾性体層を有する清掃部材と、を有する画像形成装置において、前記清掃部材は、前記帯電部材の電気抵抗以上の電気抵抗を有し、かつ、前記帯電部材に直流電圧が印加されて前記像担持体を帯電させているときの前記清掃部材の表面電位をＶ１とし、そのときの前記帯電部材の表面電位をＶ２とし、前記清掃部材と前記帯電部材との間に直流電圧を印加した場合に放電が開始される電圧である放電開始電圧をＶｔｈとしたとき、前記帯電部材に直流電圧が印加されて前記像担持体を帯電させているときに｜Ｖ１−Ｖ２｜≦｜Ｖｔｈ｜の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、帯電部材と清掃部材との摩擦帯電による清掃部材の表面電位の上昇を抑制して、白ポチなどの画像不具合の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】画像形成装置の模式的な断面図である。
【図２】画像形成装置の画像形成部の模式的な断面図である。
【図３】帯電ローラと清掃ローラの断面図である。
【図４】清掃ローラ及び帯電ローラの異なる環境での電気抵抗を示すグラフ図である。
【図５】１５℃／１０％ＲＨ環境での清掃ローラの電気抵抗と帯電動作時の清掃ローラの表面電位との関係を示すグラフ図である。
【図６】帯電ローラの電気抵抗の測定装置の模式図である。
【図７】清掃ローラの電気抵抗の測定装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るプロセスカートリッジ及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１５】
実施例１
１．画像形成装置の全体的な構成及び動作
図１は、本発明の一実施例に係る画像形成装置の模式的な断面図である。本実施例の画像形成装置１００は、電写真方式を用いてフルカラー画像の形成が可能な、中間転写方式を採用したタンデム型のレーザービームプリンタである。
【００１６】
本実施例の画像形成装置１００は、複数の画像形成部として４個の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを有する。これら画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像を形成するものである。本実施例では、これらの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの構成及び動作は、使用するトナーの色が異なることを除いて実質的に同一である。したがって、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用の要素であることを示す符号の末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略して、当該要素について総括的に説明する。
【００１７】
図２は、画像形成部Ｐの縦断面を示す模式図である。画像形成部Ｐは、像担持体としてのドラム形（円筒形）の電子写真感光体（感光体）である感光ドラム１を有する。感光ドラム１は、駆動手段（図示せず）によって図中矢印Ｒ１方向に１００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）で回転駆動される。画像形成部Ｐにおいて、感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿って順に、次の各手段が配置されている。まず、帯電手段としての回転可能なローラ状の帯電部材である帯電ローラ２が配置されている。次に、露光手段（静電潜像形成手段）としての露光装置（レーザースキャナー装置）３が配置されている。次に、現像手段としての現像装置４が配置されている。次に、一次転写手段としてのローラ状の一次転写部材である一次転写ローラ５が配置されている。次に、感光体クリーニング手段としてのドラムクリーニング装置６が配置されている。また、画像形成部Ｐには、帯電部材の清掃手段としてのローラ状の清掃部材である清掃ローラ９が帯電ローラ２に接触して配置されている。本実施例では、帯電ローラ２は、感光ドラム１の表面に所定の押圧力で接触させられており、感光ドラム１の回転に伴って図中矢印Ｒ２方向に従動して回転する。また、本実施例では、清掃ローラ９は、帯電ローラ２の表面に所定の押圧力で接触させられており、帯電ローラ２の回転に伴って図中矢印Ｒ３方向に従動して回転する。
【００１８】
また、画像形成装置１００は、各画像形成部Ｐの各感光ドラム１と接触するように、中間転写体としての無端状のベルト体で形成された中間転写ベルト７を有する。中間転写ベルト７は、複数の支持ローラ（張架ローラ）としての駆動ローラ１１、テンションローラ１２、二次転写対向ローラ１３に所定の張力をもって掛け回されている。中間転写ベルト７は、駆動ローラ１１が図中矢印Ｒ６方向に回転駆動されることで、図中矢印Ｒ７方向に回転（周回移動）する。中間転写ベルト８の内周面側（裏面側）において各感光ドラム１と対向する位置に、上述の一次転写ローラ５が配置されている。一次転写ローラ５は、中間転写ベルト７を介して感光ドラム１に押圧されており、中間転写ベルト７と感光ドラム１とが接触する一次転写部（一次転写ニップ部）Ｎ１を形成している。一次転写ローラ５は、中間転写ベルト７の回転に伴って図中矢印Ｒ５方向に従動して回転する。また、中間転写ベルト７の外周面側（表面側）において二次転写対向ローラ１３に対向する位置に、２次転写手段としてのローラ状の二次転写部材である二次転写ローラ１４が配置されている。二次転写ローラ１４は、中間転写ベルト７を介して二次転写対向ローラ１３に押圧されており、中間転写ベルト７と二次転写ローラ１４とが接触する二次転写部（二次転写ニップ部）Ｎ２を形成している。また、中間転写ベルト７の外周面側においてテンションローラ１２に対向する位置に、中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーニング装置１７が配置されている。中間転写ベルト７は、ポリイミドなどの誘電体樹脂によって無端状に形成されている。
【００１９】
その他、画像形成装置１００には、記録用紙などの記録材Ｓの給搬送手段、トナー像を記録材Ｓに定着させる定着手段などが設けられている。
【００２０】
画像形成時には、回転駆動される感光ドラム１の表面は、帯電ローラ２によって所定の極性（本実施例では負極性）の所定の電位に帯電させられる。本実施例では、帯電ローラ２には、印加手段としての帯電電源（高圧電源）Ｅ１から、帯電電圧（帯電バイアス）として、所定の極性（本実施例では負極性）の直流電圧が印加される。この直流電圧値は、帯電ローラ２と感光ドラム１との間の放電開始電圧以上の値（放電開始電圧よりも感光ドラム１の帯電極性側に感光ドラム１の所望の帯電電位分だけ大きい値）に設定される。この放電開始電圧とは、帯電ローラ２に直流電圧のみを印加して、その印加する直流電圧の絶対値を大きくしていった際に、帯電ローラ２と感光ドラム１との間で放電が生じ始めることで帯電ローラ２に流れる直流電流が急激に増加する点の直流電圧値である。なお、感光ドラム１は、電気的に接地（グランドに接続）されている。
【００２１】
帯電処理後の感光ドラム１の表面は、露光装置３によって各画像形成部Ｐに対応する画像情報に応じて走査露光され、これによって感光ドラム１上に静電潜像（静電像）が形成される。感光ドラム１上に形成された静電潜像は、現像装置４によって現像剤としてのトナーを用いてトナー像として現像される。本実施例では、現像時のトナーの帯電極性（正規の帯電極性）は負極性（マイナス極性）である。現像装置４は、トナーを担持して感光ドラム１との対向部（現像位置）に搬送する現像剤担持体としての現像スリーブ４１を有している。現像スリーブ４１は、図中矢印Ｒ４方向に回転駆動される。現像時に、現像スリーブ４１には、印加手段としての現像電源（高圧電源）Ｅ２から所定の現像電圧（現像バイアス）が印加される。現像電圧としては、直流電圧（直流成分）と交流電圧（交流成分）とが重畳された振動電圧が用いられる。
【００２２】
感光ドラム１の表面に形成されたトナー像は、一次転写部Ｎ１において、一次転写ローラ５の作用により、中間転写ベルト７の表面に転写（一次転写）される。このとき、一次転写ローラ５には、印加手段としての一次転写電源（高圧電源）Ｅ３から、現像時のトナーの帯電極性とは逆極性（本実施例では正極性）の直流電圧である一次転写電圧（一次転写バイアス）が印加される。フルカラー画像の形成時には、上述の動作が各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫにおいて行われ、各感光ドラム１上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像が、順次に重ね合わせるようにして中間転写ベルト７上に転写される。
【００２３】
中間転写ベルト７の表面に形成されたトナー像は、二次転写部Ｎ２において、二次転写ローラ１４の作用によって、記録材Ｓの表面に転写（二次転写）される。上述のような４色のトナーが重畳されて形成された多重トナー像は、このとき一括して記録材Ｓに転写される。記録材Ｓは、二次転写部Ｎ２において、中間転写ベルト７と共に二次転写ローラ１４と二次転写対向ローラ１３との間に挟持されて搬送される。この記録材Ｓが二次転写部Ｎ２を通過する際に、二次転写ローラ１４には、印加手段としての二次転写電源（高圧電源）Ｅ４から、現像時のトナーの帯電極性とは逆極性の直流電圧である二次転写電圧（二次転写バイアス）が印加される。
【００２４】
ここで、画像形成に供される記録材Ｓは、給紙カセット（図示せず）に収納されている。この記録材Ｓは、給送ローラ、搬送ローラ、搬送ガイドなどを有する給搬送手段としての給搬送装置（図示せず）によって、レジストローラ１５に搬送される。そして、この記録材Ｓは、レジストローラ１５によって斜行が矯正された後に、二次転写部Ｎ２に供給される。
【００２５】
トナー像が転写された記録材Ｓは、搬送ガイド１８に沿って定着手段としての定着装置２２に搬送される。記録材Ｓは、定着装置２２において発熱体１９を備えた定着ローラ２０と加圧ローラ２１とによって形成される定着ニップ部を通過する際に、これらのローラ対によって加熱及び加圧されて、その表面にトナー像が定着される。
【００２６】
その後、トナー像が定着された記録材Ｓは、画像形成装置１００の装置本体の外部に排出される。これにより、１枚の記録材Ｓに対する画像形成が終了する。
【００２７】
なお、一次転写時に中間転写ベルト７に転写されないで感光ドラム１の表面に残ったトナー（残留トナー）は、ドラムクリーニング装置６によって感光ドラム１の表面から除去されて回収される。ドラムクリーニング装置６は、感光ドラム１に接触して配置されたクリーニングブレード６１によって、回転する感光ドラム１の表面から残留トナーを除去し、このトナーを廃トナー搬送スクリュー６２によって廃トナー容器（図示せず）に回収する。また、二次転写時に記録材Ｓに転写されないで中間転写ベルト７上に残ったトナー（残留トナー）は、ベルトクリーニング装置１７によって中間転写ベルト７の表面から除去されて回収される。
【００２８】
また、上述のように、画像形成部Ｐには、帯電ローラ２の表面に接触して回転しながら帯電ローラ２の表面をクリーニングする、清掃部材としての清掃ローラ９が配設されている。これにより、感光ドラム１から残留トナーや外添剤などが帯電ローラ２に付着しても、これを清掃ローラ９によって帯電ローラ２の表面から除去することができる。詳しくは後述するように、清掃ローラ９は、表層として発泡弾性体層を有しており、帯電ローラ２の表面に所定の押圧力で接触させられて、帯電ローラ２との間でニップ部を形成している。本実施例では、感光ドラム１の回転に帯電ローラ２が追従して回転し、帯電ローラ２の回転に清掃ローラ９が追従して回転する。そして、清掃ローラ９は、帯電ローラ２に接触するときには発泡弾性体層が圧縮され、また離間するときには発泡弾性体層が弾性復元力により元の形状に復元しようとする。これにより、清掃ローラ９が帯電ローラに接触するときには発泡弾性体層の気孔によって帯電ローラ２の表面に付着した付着物を捕集し、また離間するときには帯電ローラ２の表面に付着した付着物を拭い取るようなクリーニング作用をなす。帯電ローラ２及び清掃ローラ９については、後述して更に詳しく説明する。
【００２９】
本実施例では、感光ドラム１と、これに作用するプロセス手段としての帯電ローラ２、現像装置４及びドラムクリーニング装置６と、清掃ローラ９とは、カートリッジ容器８に一体的に組み込まれて、全体でプロセスカートリッジ１０を構成している。プロセスカートリッジとは、一般には、感光体と、感光体に作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段及びクリーニング手段のうち少なくとも一つと、を一体的にカートリッジ化して画像形成装置の装置本体に対し着脱可能としたものである。本発明においては、プロセスカートリッジには、プロセス手段としての帯電手段を構成する帯電部材と、この帯電部材の表面に付着した付着物を除去する清掃部材と、が含まれる。
【００３０】
また、本実施例の画像形成装置１００の動作は、制御手段としての制御部（制御装置）５０によって統括的に制御される。制御部５０は、演算処理を行う中心的素子であるＣＰＵ、記憶素子であるＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリなどを有して構成される。ＲＡＭには、センサの検知結果、演算結果などが格納され、ＲＯＭには制御プログラム、予め求められたデータテーブルなどが格納されている。例えば、制御部５０は、感光ドラム１などの回転体を駆動する駆動モータ（図示せず）のＯＮ／ＯＦＦ、帯電電源Ｅ１、現像電源Ｅ２、一次転写電源Ｅ３及び二次転写電源Ｅ４のＯＮ／ＯＦＦや出力値などを制御する。
【００３１】
２．帯電ローラ
次に、本実施例における帯電ローラ２について説明する。図３（ａ）は、帯電ローラ２の模式的な断面図である。
【００３２】
本実施例では、帯電部材としての帯電ローラ２は、導電性支持体（芯金、芯材）２１と、該導電性支持体２１の周囲に形成された一層以上の被覆層２２と、を有し、その外周面が被帯電体としての感光ドラム１に接触する、ローラ状の部材である。特に、本実施例では、帯電ローラ２は、被覆層２２が２層構造を有しており、被覆層２２の基層（弾性層）２２ａと表層（抵抗層、保護層）２２ｂとでは材料が異なる。つまり、導電性支持体２１上に、少なくとも基層２２ａとしての弾性層と表層２２ｂとしての抵抗層とを設け、上層の抵抗層に適度な体積抵抗を保持させ、下層の弾性層に被帯電体との当接を適正にするための適度な弾性を保持させる。これにより、感光体などの被帯電体の帯電均一性の向上や感光体などの被帯電体の表面のピンホール、傷などによるリーク防止などを図ることができる。
【００３３】
本実施例では、帯電ローラ２により感光ドラム１を帯電させる際に、帯電ローラ２には、その導電性支持体２１を介して帯電電源Ｅ１から負極性の直流電圧である−１２００Ｖの帯電電圧（帯電バイアス）が印加される。
【００３４】
帯電ローラ２の表層（抵抗層）２２ｂの材料としては、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂、これらの混合物、又はこれらの材料にカーボンブラックや金属酸化物などの導電性粒子を分散したものを用いることができる。本実施例では、帯電ローラ２の表層２２ｂは、主成分としてアクリル樹脂を使用して構成されている。これらの材料は、電子吸引効果により、帯電ローラ２に高い負帯電性をもたらすことができる。帯電ローラ２の表層２２ｂは、例えば、浸漬塗工、スプレー塗工及びローラ塗工などにより形成することができる。
【００３５】
また、帯電ローラ２の基層（弾性層）２２ａの材料としては、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、エピクロルヒドリゴム（ＣＯ、ＥＣＯ）、ウレタンゴム（Ｕ）及びシリコーンゴムなどの合成ゴム、天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンスチレン（ＳＲＳ）、ポリオレフィン系及びポリウレタン系熱可塑性エラストマー、又はこれらの混合物などを用いることができる。本実施例では、帯電ローラ２の基層２２ａは、主成分としてエピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ、ＣＯ）を使用した、イオン導電機構を有する中抵抗材料を主体に構成されている。感光体などの被帯電体と帯電ローラ２とを安定的に当接させるために、弾性層の材料には合成ゴム材料を用いることが好ましい。なお、帯電ローラ２としては、導電性を付与するために、カーボンブラック、グラファイト、金属粉及び金属酸化物などの導電性粉末を弾性材料中に分散した層を有するものを用いることもある。また、所要の低抵抗化のために弾性材料中に比較的多量の導電性微粉末などが配合されることがある。多量の導電性微粉末が配合されると弾性材料の硬度が上がることがあるが、その硬度を所要のものに下げるために比較的多量の軟化油や可塑剤が配合されることがある。帯電ローラ２の基層２２ａは、金型成形などで形成することができる。
【００３６】
帯電ローラ２の電気抵抗（体積抵抗値）は、常温常湿環境（ＮＮ環境）（２５℃／５０％ＲＨ）において、１０６Ω以下が好ましく、１０５Ω以下がより好ましい。帯電ローラ２の電気抵抗がこれより高いと、帯電電圧を印加した際に帯電ローラ２での電圧降下が起こり、感光ドラム１の表面に形成できる電位が低下してしまうことがある。なお、帯電ローラ２の電気抵抗は可及的に小さくてかまわないが、製造上の理由などから通常１０２Ω以上程度である。図４に示すように、帯電ローラ２の電気抵抗（図４では「ｌｏｇ・Ω」で表記）は、環境によって変動する。本実施例では、帯電ローラ２の寿命の全期間を通して、また環境によらず帯電ローラ２の電気抵抗は１０５Ω以下である。
【００３７】
なお、帯電ローラ２の寿命は、予め設定された所望の性能を達成しうる期間を考えればよい。また、環境としては、画像形成装置１００を使用可能な環境を考えればよく、ここでは低温低湿環境（ＬＬ環境）（１５℃／１０％ＲＨ）、常温常湿環境（ＮＮ環境）（２５℃／５０％ＲＨ）、高温高湿環境（ＨＨ環境）（３０℃／８０％ＲＨ））を例示している。後述する清掃ローラ９の電気抵抗に関しても同様である。
【００３８】
ここで、帯電ローラ２の電気抵抗の測定方法について説明する。本実施例では、帯電ローラ２の電気抵抗は、図６に示すような測定系を用いて、導電性基体に帯電部材を接触させて従動回転させて測定を行う動的抵抗測定方法によって測定した。すなわち、帯電ローラ２の導電性支持体２１を、回転駆動用の導電性基体としてのアルミニウム製のシリンダ２０１に当接させる。この状態で、モータ（図示せず）によりシリンダ２０１を回転させて、帯電ローラ２を従動回転させながら、電源２０２から帯電ローラ２の導電性支持体２１に直流電圧５００Ｖを印加する。この時に基準抵抗（１ＫΩ）２０３に流れる電流をテスター２０４で測定し、帯電ローラ２の電気抵抗を計算する。ここでは、帯電ローラ２の導電性支持体２１の両端にかける荷重は、それぞれ５００ｇとした。また、シリンダ２０１の直径は３０ｍｍとした。また、シリンダ２０１の周速度は２３．５６ｍｍ／ｓｅｃとした。
【００３９】
３．清掃ローラ
次に、本実施例における清掃ローラ９について説明する。図３（ｂ）は、清掃ローラ９の模式的な断面図である。
【００４０】
本実施例では、清掃部材としての清掃ローラ９は、棒状の支持部（芯金、芯材）９１と、該支持部９１の周囲に形成された弾性層９２と、を有し、その外周面が帯電ローラ２に接触するローラ状の部材である。そして、弾性層９２は、帯電ローラ２の表面（外周面）に接触する最外層（当接部）として発泡弾性体層を備えている。特に、本実施例では、清掃ローラ９は、支持部９１と、該支持部９１の外周面上に形成された帯電ローラ２に接触する発泡弾性体層９２と、で構成される。弾性層９２は、最外層に発泡弾性体層を有していれば、より内側の層として単数又は複数の他の弾性層を有していてよい。発泡弾性体層９２を構成する発泡弾性体（多孔性の弾性部材）の構造としては、連続気泡構造が例示できる。また、本実施例では、清掃ローラ９は、電気的に浮いている（フロート）。
【００４１】
清掃ローラ９の支持部９１は、円柱状の棒状部材であることが好ましい。支持部９１の材料は、特に制限されず、例えば金属又は合成樹脂などの材料が使用できる。なお、支持部９１が合成樹脂で構成される場合は、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９１としては、例えば、金属製の円柱状シャフトや樹脂製の円柱状シャフトが例示できる。
【００４２】
清掃ローラ９の発泡弾性体層（当接部）９２は、支持部９１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。清掃ローラ９の発泡弾性体層９２は、発泡樹脂材料に、該発泡樹脂材料よりも帯電ローラ２の表面を構成する材料との摩擦帯電性が小さい帯電制御剤（導電剤）が添加されて構成されていることが好ましい。これにより、詳しくは後述するように、清掃ローラ９の電気抵抗を適切に制御することができる。清掃ローラ９の発泡弾性層９２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。また、清掃ローラ９の全体の半径は２〜１００ｍｍであることが好ましく、２〜４０ｍｍであることがより好ましい。
【００４３】
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表的である（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。
【００４４】
導電剤としては、電子導電剤としてのカーボンブラックや金属粒子、イオン導電剤としてのイオン導電性付与可能なモノマーが例示できる。これらを発泡樹脂中に練り込むことにより、清掃ローラ９の電荷を中和して除電することができる。本実施例においては、帯電ローラ２の表面に対する、カーボンブラックや金属粒子の導電剤による摺擦傷などを軽減するために、イオン導電剤を使用することが好ましい。
【００４５】
ここで、清掃ローラ９は、清掃ローラ９の電気抵抗をΩ１とし、帯電ローラ２の電気抵抗をΩ２としたとき、Ω１≧Ω２の関係を満たすように構成する。つまり、清掃ローラ９は、帯電ローラ２の電気抵抗以上の電気抵抗を有するように構成する。清掃ローラ９の電気抵抗が帯電ローラ２の電気抵抗より低いと、帯電ローラ２と清掃ローラ９との間で放電が発生しなくても、帯電ローラ２に印加される帯電電圧に影響を与えてしまうことがある。一方、清掃ローラ９の電気抵抗の上限は、次のように設定する。すなわち、帯電ローラ２に電圧が印加されて感光ドラム１を帯電させているときの清掃ローラ９の表面電位をＶ１とし、そのときの帯電ローラ２の表面電位をＶ２とする。また、清掃ローラ９と帯電ローラ２との間に直流電圧を印加した場合に放電が開始される電圧である放電開始電圧をＶｔｈとする。このとき、帯電ローラ２に電圧が印加されて感光ドラム１を帯電させているときに｜Ｖ１−Ｖ２｜≦｜Ｖｔｈ｜の関係を満たすように設定する。つまり、帯電動作時には、帯電ローラ２の表面電位と清掃ローラ９の表面電位との間の電位差が、放電開始電圧以下に維持されるようにする。この放電開始電圧とは、帯電ローラ２に直流電圧のみを印加して、その印加する直流電圧の絶対値を大きくしていった際に、帯電ローラ２と清掃ローラ９との間で放電が生じ始めることで帯電ローラ２に流れる直流電流が急激に増加する点の直流電圧値である。
【００４６】
本実施例では、上述のように、清掃ローラ９の発泡弾性体層９２は、発泡樹脂材料に、該発泡樹脂材料よりも帯電ローラ２の表面を構成する材料との摩擦帯電性が小さい帯電制御剤（導電剤）が添加されて構成されている。そして、清掃ローラの電気抵抗は、帯電ローラに電圧が印加されて感光ドラムを帯電させているときの帯電ローラの表面電位と清掃ローラの表面電位との間の電位差が、発泡樹脂材料に帯電制御剤が添加されない場合に比べ小さくなるように制御されている。ここで、清掃ローラ９の電気抵抗は、電圧が印加されて感光ドラム１を帯電させているときの帯電ローラ２の表面電位に対して、そのときの清掃ローラ９の表面電位が同じであるか又は同極性側に高くなる方向に制御されることが好ましい。これにより、帯電ローラ２の表面電位により感光ドラム１の表面から帯電ローラ２に付着した帯電電圧とは逆極性の付着物などを、より効率良く清掃ローラ９に捕集することができる。ただし、上述のように、帯電ローラ２の表面電位と清掃ローラ９の表面電位との間の電位差は、放電開始電圧以下になるようにする。
【００４７】
更に説明すると、図４に示すように、清掃ローラ９の電気抵抗値は帯電ローラ２の電気抵抗値以上の値、より好ましくは帯電ローラ２の電気抵抗値よりも高い値とされる。一方、清掃ローラ９の電気抵抗値は、１０１１Ω以下であることが好ましい。
【００４８】
図５に、図４に示す各環境のうち最も電気抵抗が高くなる低温低湿環境（ＬＬ環境）における清掃ローラ９の電気抵抗（図５では「ｌｏｇ・Ω」で表記）に対する、清掃ローラ９の表面電位の関係を示す。図５からわかるように、清掃ローラ９の電気抵抗が１０１１Ωを超えると、帯電ローラ２に印加している帯電電圧の電位よりも清掃ローラ９の表面電位が、帯電電圧の極性と同極性側（本実施例ではマイナス側）に急激に大きくなりやすくなる。そのため、帯電ローラ２の表面電位と清掃ローラ９の表面電位との間の電位差が、放電開始電圧以上になってしまう可能性がある。このように、本実施例では、清掃ローラ９の電気抵抗の上限値は、１０１１Ωであることが好ましい。清掃ローラ９の電気抵抗は、帯電ローラ２の電気抵抗以上であれば、上記上限値以下の任意の値とすることができるが、通常、常温常湿環境（ＮＮ環境）（２５℃／５０％ＲＨ）において、１０９Ω以下が好ましく、１０８Ω以下がより好ましい。このような電気抵抗を有する清掃ローラ９は、導電性を有するものということができる。本実施例では、清掃ローラ９の寿命の全期間を通して、また環境によらず清掃ローラ９の電気抵抗は１０８Ω以下である。
【００４９】
ここで、清掃ローラ２の電気抵抗の測定方法について説明する。本実施例では、清掃ローラ９の電気抵抗は、図７に示すような測定系を用いて測定した。すなわち、清掃ローラ９を導電性基体としてのステンレス製の平板３０１に当接させる。この状態で、測定器３０２により清掃ローラ９の支持部９１に直流電圧１００Ｖを印加して電気抵抗を計測する。測定器３０２としては、ADVANTEST社製のULTRA HIGH RESISTANCE METERを用いた。また、清掃ローラ９の支持部９１の両端にかける荷重は、それぞれ１００ｇとした。
【００５０】
以上、本実施例によれば、清掃ローラ２としてイオン導電系のスポンジローラを用い、その電気抵抗を、帯電ローラ２の電気抵抗以上で、かつ、帯電動作時に帯電ローラ２と清掃ローラ９との電位差が放電開始電圧以下を維持するように設定する。好ましくは、この清掃ローラ２の電気抵抗の設定は、環境によらず、また帯電ローラ２や清掃ローラ９の寿命の全期間を通して維持するようにする。これにより、帯電ローラ２と清掃ローラ９の摩擦帯電による清掃ローラ９の表面電位の上昇を抑制し、白ポチ画像などの画像不具合の発生を抑制することができる。
【００５１】
その他
以上、本発明を具体的な実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。
【００５２】
例えば、上述の実施例では、帯電部材に印加する帯電電圧は直流電圧としたが、これに限定されるものではない。帯電部材に印加する帯電電圧は、交流電圧（交流成分）に直流電圧（直流成分）を重畳した振動電圧であってもよい。この場合、帯電部材に印加する交流電圧のピーク間電圧Ｖｐｐは、帯電部材に直流電圧を印加した場合の放電開始電圧の２倍以上とされる。これにより、ＡＣ放電が発生して、被帯電体の表面電位は、帯電部材に印加する直流電圧に対応する（略同一の）帯電電位に収束する。
【００５３】
また、上述の実施例では、帯電部材が回転体である帯電ローラである場合について説明したが、帯電部材としての回転体はローラ状のものに限らず、ベルト状のものなどであってもよい。例えば、ベルト状の帯電部材は、複数の支持ローラに掛け渡された無端状のベルトで構成することができ、例えば支持ローラの一つがベルトを介して感光体に当接し、支持ローラの他の一つがベルトを介して清掃部材に当接するようにすることができる。
【００５４】
また、上述の実施例では、清掃部材が帯電部材の回転に伴って従動回転する回転体である場合について説明した。清掃部材がこのような従動回転する回転体であることで、帯電部材の表面の傷などの発生を抑制しつつ、帯電ローラを良好にクリーニングすることができて好ましい。しかし、所望により、清掃部材は、帯電部材の表面に対して固定的に配置されるものであってもよい。例えば、帯電部材の表面の移動に伴って帯電部材の表面を摺擦するパッド状、シート状、ブレード状のものが挙げられる。また、清掃部材は、帯電部材との間に周速差を有して回転するなど、回転駆動される回転体であってもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１          感光ドラム
２          帯電ローラ
９          清掃ローラ
９１        支持部
９２        発泡弾性体層
【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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