(57)【要約】【課題】クリーニングロール製造工程時にロール表面に残留する切削粉の帯電部材及び像保持体への付着を防止し、それに伴う局所的帯電不良及び画像欠陥を改善することができるクリーニング装置を提供すること。さらに、局所的帯電不良及び画像欠陥を改善することができる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。【解決手段】感光体に接触した状態で感光体を帯電させる接触帯電ロールと、前記接触帯電ロールに接触可能な前記接触帯電ロールの表面クリーニングを行うクリーニングロールとを備え、前記クリーニングロールは棒状支持部の外周に連続気泡構造を有する樹脂層が設けられており、前記樹脂層の表面に、体積平均粒子径５０〜８００ｎｍの無機粒子を１０〜５０個／１０4μｍ2付着させていることを特徴とするクリーニング装置。【選択図】図１
2008233510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体に接触した状態で感光体を帯電させる接触帯電ロールと、
前記接触帯電ロールに接触可能な前記接触帯電ロールの表面クリーニングを行うクリーニングロールとを備え、
前記クリーニングロールは棒状支持部の外周に連続気泡構造を有する樹脂層が設けられており、
前記樹脂層の表面に、体積平均粒子径５０〜８００ｎｍの無機粒子を１０〜５０個／１０4μｍ2付着させていることを特徴とする
クリーニング装置。
【請求項２】
前記樹脂層の表面に前記無機粒子を供給する手段を備える請求項１に記載のクリーニング装置。
【請求項３】
前記無機粒子の形状係数ＳＦ１が１００〜１３０である請求項１又は２に記載のクリーニング装置。
【請求項４】
前記無機粒子が、シリカ粒子である請求項１〜３いずれか１つに記載のクリーニング装置。
【請求項５】
感光体に接触した状態で感光体を帯電させる接触帯電ロールと、
前記接触帯電ロールに接触可能な前記接触帯電ロールの表面クリーニングを行うクリーニングロールとを備え、
前記クリーニングロールは棒状支持部の外周に連続気泡構造を有する樹脂層が設けられており、
前記樹脂層の表面に、体積平均粒子径３〜１０μｍのスチレン−アクリル酸エステル共重合体粒子を１０〜５０個／１０4μｍ2あらかじめ付着させていることを特徴とする
クリーニング装置。
【請求項６】
前記スチレン−アクリル酸エステル共重合体粒子の形状係数ＳＦ１が１００〜１３０である請求項５に記載のクリーニング装置。
【請求項７】
前記連続気泡構造を有する樹脂層がウレタン樹脂層である請求項１〜６いずれか１つに記載のクリーニング装置。
【請求項８】
前記接触帯電ロールの表面材料がフッ素樹脂又はフッ素ゴムである請求項１〜７いずれか１つに記載のクリーニング装置。
【請求項９】
少なくとも感光体と、前記接触帯電ロールと、該接触帯電ロール表面に付着した現像剤を除去するクリーニング手段とを具備すると共に、画像形成装置に対して脱着可能なプロセスカートリッジであって、
前記クリーニング手段が、請求項１〜８いずれか１つに記載のクリーニング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１０】
少なくとも感光体と、前記感光体の表面を帯電する接触帯電ロールと、前記感光体表面を露光し潜像を形成する露光手段と、前記潜像を現像剤担持体に担持した現像剤で現像する現像手段と、現像像を被転写体に転写する転写手段と、前記接触帯電ロールの残留トナーを除去するクリーニング手段とを具備する画像形成装置であって、
前記クリーニング手段が、請求項１〜８いずれか１つに記載のクリーニング装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
形状係数ＳＦ１が１００〜１４５であり、外添剤として無機粒子を含まないトナーを使用する請求項９に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項１２】
形状係数ＳＦ１が１００〜１４５であり、外添剤として無機粒子を含まないトナーを使用する請求項１０に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はクリーニング装置、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】
電子写真方式の画像形成装置は、感光体（「電子写真感光体」又は「像保持体」ともいう。）の大幅な感度向上と長寿命化により、従来使用されている領域よりさらに高速、高画質の領域にその用途が広がってきている。
【０００３】
画像形成装置においては、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。画像形成装置のクリーニングシステムには高性能化が望まれており、例えば、特許文献１においては、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。
【０００４】
また、特許文献２には、像保持体に接触する接触帯電ロール等のロール表面のクリーニングに関して、多孔状スポンジロール（以下クリーニングロール）のような連続気泡構造を有する樹脂発泡体を連れ周りで接触帯電ロールに接触させ、接触帯電ロール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。しかしながら、連続気泡構造を有する樹脂発泡体を有するロール(スポンジロール)製造工程において、ロールの切削粉がロール上に残留してしまうと、画像形成工程においてその切削粉がロールへ転移し、その結果ロール表面の局所的帯電不良を起こし、色点などの画像欠陥を引き起こす。
【０００５】
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はクリーニングロール製造工程時にロール表面に残留する切削粉の帯電部材及び像保持体への付着を防止し、それに伴う局所的帯電不良及び画像欠陥を改善することができるクリーニング装置を提供することを目的とする。
さらに本発明は、局所的帯電不良及び画像欠陥を改善することができる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】
【０００７】
本発明は以下の手段により解決された。
＜１＞感光体に接触した状態で感光体を帯電させる接触帯電ロールと、前記接触帯電ロールに接触可能な前記接触帯電ロールの表面クリーニングを行うクリーニングロールとを備え、前記クリーニングロールは棒状支持部の外周に連続気泡構造を有する樹脂層が設けられており、前記樹脂層の表面に、体積平均粒子径５０〜８００ｎｍの無機粒子を１０〜５０個／１０4μｍ2付着させていることを特徴とするクリーニング装置、
＜２＞前記樹脂層の表面に前記無機粒子を供給する手段を備える＜１＞に記載のクリーニング装置、
＜３＞前記無機粒子の形状係数ＳＦ１が１００〜１３０である＜１＞又は＜２＞に記載のクリーニング装置、
＜４＞前記無機粒子が、シリカ粒子である＜１＞〜＜３＞いずれか１つに記載のクリーニング装置、
＜５＞感光体に接触した状態で感光体を帯電させる接触帯電ロールと、前記接触帯電ロールに接触可能な前記接触帯電ロールの表面クリーニングを行うクリーニングロールとを備え、前記クリーニングロールは棒状支持部の外周に連続気泡構造を有する樹脂層が設けられており、前記樹脂層の表面に、体積平均粒子径３〜１０μｍのスチレン−アクリル酸エステル共重合体粒子を１０〜５０個／１０4μｍ2あらかじめ付着させていることを特徴とするクリーニング装置、
＜６＞前記スチレン−アクリル酸エステル共重合体粒子の形状係数ＳＦ１が１００〜１３０である＜５＞に記載のクリーニング装置、
＜７＞前記連続気泡構造を有する樹脂層がウレタン樹脂層である＜１＞〜＜６＞いずれか１つに記載のクリーニング装置、
＜８＞前記接触帯電ロールの表面材料がフッ素樹脂又はフッ素ゴムである＜１＞〜＜７＞いずれか１つに記載のクリーニング装置、
＜９＞少なくとも感光体と、前記接触帯電ロールと、該接触帯電ロール表面に付着した現像剤を除去するクリーニング手段とを具備すると共に、画像形成装置に対して脱着可能なプロセスカートリッジであって、前記クリーニング手段が、＜１＞〜＜８＞いずれか１つに記載のクリーニング装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ、
＜１０＞少なくとも感光体と、前記感光体の表面を帯電する接触帯電ロールと、前記感光体表面を露光し潜像を形成する露光手段と、前記潜像を現像剤担持体に担持した現像剤で現像する現像手段と、現像像を被転写体に転写する転写手段と、前記接触帯電ロールの残留トナーを除去するクリーニング手段とを具備する画像形成装置であって、前記クリーニング手段が、＜１＞〜＜８＞いずれか１つに記載のクリーニング装置であることを特徴とする画像形成装置、
＜１１＞形状係数ＳＦ１が１００〜１４５であり、外添剤として無機粒子を含まないトナーを使用する＜９＞に記載のプロセスカートリッジ、
＜１２＞形状係数ＳＦ１が１００〜１４５であり、外添剤として無機粒子を含まないトナーを使用する＜１０＞に記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によりクリーニングロール製造工程時にロール表面に残留する切削粉の帯電部材及び像保持体への付着を防止し、それに伴う局所的帯電不良及び画像欠陥を改善することのできるクリーニング装置を提供することができた。
また、本発明により局所的帯電不良及び画像欠陥を改善することのできるプロセスカートリッジ並びに画像形成装置を提供できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明のクリーニング装置は、感光体に接触した状態で感光体を帯電させる接触帯電ロールと、前記接触帯電ロールに接触可能な前記接触帯電ロールの表面クリーニングを行うクリーニングロールとを備え、前記クリーニングロールは棒状支持部の外周に連続気泡構造を有する樹脂層が設けられており、前記樹脂層の表面に、体積平均粒子径５０〜８００ｎｍの無機粒子を１０〜５０個／１０4μｍ2付着させていることを特徴とする。
また、本発明のクリーニング装置は感光体に接触した状態で感光体を帯電させる接触帯電ロールと、前記接触帯電ロールに接触可能な前記接触帯電ロールの表面クリーニングを行うクリーニングロールとを備え、前記クリーニングロールは棒状支持部の外周に連続気泡構造を有する樹脂層が設けられており、前記樹脂層の表面に、あらかじめ体積平均粒子径３〜１０μｍのスチレン−アクリル酸エステル共重合体粒子を１０〜５０個／１０4μｍ2付着させていることを特徴とする。
以下本発明について詳細に説明する。
【００１０】
＜クリーニング装置＞
本発明は、像保持体に接触可能な接触帯電ロール等のロール表面のクリーニング装置に関するものである。従来、このような像保持体に接触可能な接触帯電ロール部材をクリーニングするために、多孔状スポンジロールのような連続気泡構造を有する樹脂層が設けられたロール（以下、クリーニングロールとも言う。）を、連れ周りで接触帯電ロールに接触させ、該接触帯電ロール表面の付着物を除去することが行われている。
しかし、クリーニングロールの製造工程において研磨粉等の切削粉がクリーニングロール上の樹脂発泡体内部に残留する。クリーニングロール上の切削粉が画像形成工程において接触帯電ロールへ転移すると、ロール表面の局所的帯電不良を起こし、色点などの画像欠陥等を引き起こす。さらに接触帯電ロールから感光体へと切削粉が転移すれば、現像不良を起こし、結果的に画像欠陥を引き起こす。特に帯電履歴によって接触帯電ロールの離型性が低下した場合に、このような切削粉の転移が生じ、連れ周り式のクリーニングロールでは、このような切削粉の除去が困難であった。
【００１１】
接触帯電ロールとクリーニングロールとの摩擦帯電によって電位差が発生し、クリーニングロールの研削粉が帯電するために接触帯電ロール上に飛翔・付着していたが、画像欠陥を防止するためにはこの飛翔・付着を防止することが好ましい。
【００１２】
本発明によればクリーニングロールの研削粉の飛翔・付着が防止され、結果長期に渡って安定した画像を得ることが可能となる。本発明のクリーニングロールの表面には、初期状態及び連続使用状態において少なくとも１つ以上の無機粒子又はスチレン−アクリル酸エステル共重合体粒子が付着している。
該粒子がクリーニングロールと接触帯電ロール間に介在することで接触帯電ロール表面とクリーニングロール表面の摩擦による帯電を低減させ、接触帯電ロール−クリーニングロール間の表面電位差をなくし、クリーニングロール中や表面の研削粉が接触帯電ロール及び感光体表面へ飛翔・付着するのを防止する。結果、帯電部材及び感光体表面に研削粉は付着せず、局所的帯電不良や現像不良に基づく画像欠陥は発生しないため、長期に渡って安定した画像を得ることが可能となる。
【００１３】
図１は、本発明のクリーニング装置の好適な一実施形態を示す説明図である。また、図２は図１に示されるクリーニング装置の第２のロールを示す斜視図である。また、図３は、図２に示される第２のロールのＩＩ−ＩＩ線方向の概略断面図である。
図１に示すように、本発明のクリーニング装置１０は、感光体１２に接触可能な接触帯電ロール１４と該接触帯電ロールに接触可能なクリーニングロール１６を有する。本発明において、感光体１２は、円筒形であることが好ましく、接触帯電ロール１４及びクリーニングロール１６は、それぞれ追従して回転するように配置されていることが好ましい。
【００１４】
＜クリーニングロール＞
図２及び図３を参照すれば、クリーニングロール１６は、棒状の支持部３と、該支持部３の外周面上に形成された当接部５とを備える。
支持部３は、円柱状の棒状の部材である。支持部３の材質は特に制限されず、例えば金属又は樹脂等の材料が挙げられる。なお、支持部３が樹脂から構成される場合には、目的に応じて導電性物質を含有させるなどして、導電性を付与してもよい。支持部３としては、例えば、シャフトが使用される。
【００１５】
当接部５は、支持部３の外周面上に略均一な膜厚で形成され、略円筒状である。当接部５は、連続気泡構造を有する樹脂層で構成され、本発明においては、該樹脂層の表面に無機粒子又はスチレン−アクリル酸エステル共重合体粒子を付着させている。
当接部５の膜厚は目的に応じて適宜選択することができるが、１ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることがより好ましい。
クリーニングロール全体の半径は２ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが好ましく、２ｍｍ以上４０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
【００１６】
＜無機粒子＞
本発明のクリーニング装置はクリーニングロール表面に体積平均粒径５０〜８００ｎｍの無機粒子を１０〜５０個／１０4μｍ2付着させており、接触帯電ロールとクリーニングロールとの間に生ずる摩擦帯電による電位差を抑制する。
【００１７】
本発明に用いる無機粒子は、公知の材料を適宜使用することができ、限定されるものではないが、シリカ粒子、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化硅素、窒化硅素等が挙げられ、中でもシリカ粒子が好ましい。これらの無機粒子は一種単独で用いてもよく、二種以上を併用しても良い。
【００１８】
ここでいうシリカ粒子はＳｉＯ2で表される粉末であり、乾式法および湿式法で製造されたもののいずれも含まれる。また、無水二酸化ケイ素の他、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸亜鉛などいずれでもよいが、ＳｉＯ2を８５重量％以上含むものが好ましい。
これらシリカ粒子の具体例としては種々の市販のシリカがあるが、例えばＡＥＲＯＳＩＬ  Ｒ−９７２、Ｒ−９７４、Ｒ−８０５、Ｒ−８１２（以上アエロジル社製）、タラックス５００（タルコ社製）等を挙げることができる。
【００１９】
本発明において、シリカ粒子は例えば湿式法であるゾルゲル法により得ることができる。湿式法且つ焼成することなしに作製するため、蒸気相酸化法に比べて比重を低く制御することができる。また、疎水化処理工程での疎水化処理剤種、あるいは、処理量を制御することにより更に調整することが可能である。
粒径はゾルゲル法の加水分解、縮重合工程のアルコキシシラン、アンモニア、アルコール、水の重量比、反応温度、撹拌速度、供給速度により自由に制御できる。単分散、球形形状も本手法にて作製することにより達成可能となる。
【００２０】
具体的にはテトラメトキシシランを水、アルコールの存在下、アンモニア水を触媒として温度をかけながら滴下、撹拌を行う。次に反応により作製されたシリカゾル懸濁液を遠心分離を行い湿潤シリカゲルとアルコール、アンモニア水に分離を行う。
湿潤シリカゲルに溶剤を加え再度シリカゾルの状態にし、疎水化処理剤を加え、シリカ表面の疎水化を行う。疎水化剤としては一般的なシラン化合物を用いることができる。次にこの疎水化処理シリカゾルから溶媒を除去、乾燥、シーブすることにより狙いの単分散シリカを得ることができる。またこの様に得られたシリカに対して再度処理しても構わない。
上記シラン化合物は水溶性であるものが使用できる。このようなシラン化合物としては、化学構造式ＲaＳｉＸ4-a（式中、ａは０〜３の整数であり、Ｒは水素原子、アルキル基及びアルケニル基等の有機基を表し、Ｘは塩素原子、メトキシ基及びエトキシ基等の加水分解性基を表す。）で表される化合物を使用することができ、クロロシラン、アルコキシシラン、シラザン、特殊シリル化剤のいずれのタイプを使用することも可能である。
具体的にはメチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、デジルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、Ｎ，Ｏ―ビス（トリメチルシリル）アセトアミド、Ｎ，Ｎ―ビス（トリメチルシリル）ウレア、ｔｅｒｔ―ブチルジメチルクロロシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ―メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β―（３，４―エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ―グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ―メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ―クロロプロピルトリメトキシシランを例示することができ、好ましくはジメチルジメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、メチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、デジルトリメトキシシラン等である。
また、上記シリカとしては、例えば静電潜像現像用トナーに外添剤として添加されているものが使用されている。
【００２１】
＜無機粒子の体積平均粒子径＞
本発明に用いることができる無機粒子の体積平均粒子径は５０〜８００ｎｍであり、６０〜５００ｎｍであることが好ましく、７０〜３００ｎｍであることがより好ましい。
体積平均粒子径が５０ｎｍ未満であると無機粒子が凝集するため接触帯電ロールとクリーニングロールとの間の摩擦による帯電を抑制できない。また体積平均粒子径が８００ｎｍを超えると無機粒子がクリーニングロール表面に定着されず飛翔・付着抑制の効果が得られない。
【００２２】
本発明において、体積平均粒子径とは体積メジアン径を意味し、凝集を生じる場合は粒子の平均一次粒子径を指すものである。体積平均粒子径はレーザー回折式粒度分布測定装置等によって測定することができる。また、走査型電子顕微鏡等で観察される粒子をＬＵＳＥＸ等で画像解析によって面積を算出した後、その面積から算出した等価円直径から体積平均粒子径を算出することできる。その場合は１００個以上の観察により算出することが好ましい。
【００２３】
＜無機粒子の形状係数ＳＦ１＞
本発明に用いることができる無機粒子の形状係数ＳＦ１は１００〜１３０の範囲が好ましく、１００〜１２０の範囲がより好ましい。形状係数ＳＦ１はスライドグラス上に散布した無機粒子の光学顕微鏡像をビデオカメラを通じてルーゼックス画像解析装置に取り込み、５０個以上の無機粒子について下記式のＳＦ１を計算して平均値を求めることにより得た。
【００２４】
【数１】
2008233510.tif 000003
式中、ＭＬは無機粒子の絶対最大長を示し、Ａは粒子の投影面積を示す。
これらは、主に顕微鏡画像または走査電子顕微鏡画像を画像解析装置によって解析することによって数値化される。
【００２５】
＜無機粒子の付着量＞
本発明のクリーニング装置は、初期状態及び連続使用状態において、クリーニングロール表面に無機粒子を１０〜５０個／１０4μｍ2付着させており、１５〜４５個／１０4μｍ2付着させていることが好ましく、２０〜４０個／１０4μｍ2付着させていることがより好ましい。
無機粒子の付着量が１０個／１０4μｍ2より少ないと電位差が大きくなり色点低減効果が少ない。無機粒子の付着量が５０個／１０4μｍ2より多いと、耐電ロール表面のクリーニング性が悪くなり、または接触耐電ロール表面へ粒子が局所的に転移し局所的帯電不良が発生する。
【００２６】
＜無機粒子供給手段＞
無機粒子をクリーニングロール表面に供給することにより初期状態のみならず連続使用状態においてもクリーニングロール表面に付着する無機粒子の量を一定に保つことができる。無機粒子供給手段として、トナーの外添剤として無機粒子を供給しても良いが、本発明のクリーニング装置はクリーニングロール表面に無機粒子を供給する手段（以下、「無機粒子供給手段」とも言う。）を備えることが好ましい。
【００２７】
無機粒子供給手段の例としては、無機粒子が供給可能に保持されている固形化粉末部材（無機粒子を凝集して固形化したもの。）をクリーニングロールに接離自在に設け、クリーニングロールに固形化粉末部材を定期的に接触させることで無機粒子を供給するものが挙げられる（図面なし）。固形化粉末部材の作製方法は特開平１１−０４５０１１号公報を参照することができる。
【００２８】
＜スチレン−アクリル酸エステル共重合体＞
本発明の別の態様として、本発明のクリーニング装置は、クリーニングロール表面にあらかじめ体積平均粒子径３〜１０μｍのスチレン−アクリル酸エステル共重合体粒子を１０〜５０個／１０4μｍ2付着させていることを特徴とする。
本発明に用いるスチレン−アクリル酸エステル共重合体粒子は、スチレン又はその誘導体とアクリル酸エステル又はメタクリル酸エステル（以下、「アクリル酸エステル」及び「メタクリル酸エステル」を「（メタ）アクリル酸エステル」と表記する。）とを共重合させて得られた共重合体よりなる。
本発明において共重合体はランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体及びグラフト共重合体を含み、いずれの共重合体を用いてもよい。
【００２９】
＜スチレン又はその誘導体＞
本発明において、スチレン及び１又は２つ以上の置換基を有するスチレン誘導体を用いることができる。
前記置換基は炭素数１〜６のアルキル基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、カルボキシ基又はこれらの組合せよりなる群から選ばれた少なくとも１つの置換基を指す。
具体的にはスチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−クロルメチルスチレン、ｐ−クロルスチレン、ｐ−ヒドロキシメチルスチレン、２−（ｐ−ビニルフェニル）エタノール、ｐ−ニトロスチレン、ｐ−（２−ニトロエチル）スチレン、ｐ−アミノスチレン、３，４−ジアミノスチレン、ｐ−ビニル安息香酸及び３−ビニルサリチル酸等が挙げられ、中でもスチレンを好ましく用いることができる。
【００３０】
＜（メタ）アクリル酸エステル＞
本発明において、（メタ）アクリル酸エステルは、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸及びグルタコン酸等の不飽和カルボン酸と、水素原子又は炭素数１〜２０の直鎖又は分岐を有するアルキル基との不飽和カルボン酸エステルを指す。
前記アルキル基は、アミノ基、ハロゲン原子及びヒドロキシ基等の置換基を有していてもよい。
本発明において（メタ）アクリル酸アルキルエステルは公知のものを用いることができ限定されるものではないが、具体的には、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸イソブチル、（メタ）アクリル酸ｎ−オクチル、（メタ）アクリル酸ドデシル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸ラウリル、（メタ）アクリル酸ステアリル、（メタ）アクリル酸クロロエチル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸２−アミノエチル、（メタ）アクリル酸Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル等の（メタ）アクリル酸エステルや、マレイン酸ジメチル、フマル酸ジメチル、イタコン酸ジメチル等の不飽和二塩基酸のジアルキルエステル等が挙げられる。
【００３１】
＜スチレン−アクリル酸エステル共重合体粒子の体積平均粒子径＞
本発明に用いることができるスチレン−アクリル酸エステル共重合体粒子の体積平均粒子径は３〜１０μｍであり、４〜８μｍであることが好ましく、５〜６μｍであることがより好ましい。
体積平均粒子径が３μｍ未満であると該粒子自体の凝集性が強くなり、クリーニングロールに凝集固着するため接触帯電ロールとクリーニングロールとの間の摩擦による耐電を制御できない。また体積平均粒子径が１０μｍを超えると、粒子が剥がれやすいため粒子がクリーニングロール表面に定着されず飛翔・付着抑制の効果が得られない。
【００３２】
＜スチレン−アクリル酸エステル共重合体粒子の付着量＞
本発明のクリーニング装置は、初期状態及び連続使用状態において、クリーニングロール表面にスチレン−アクリル酸エステル共重合体粒子を１０〜５０個／１０4μｍ2付着させており、１５〜４５個／１０4μｍ2付着させていることが好ましく、２０〜４０個／１０4μｍ2付着させていることがより好ましい。
スチレン−アクリル酸エステル共重合体粒子の付着量が１０個／１０4μｍ2より少ないと電位差が大きくなり色点低減効果が少ない。スチレン−アクリル酸エステル共重合体粒子の付着量が５０個／１０4μｍ2より多いと、耐電ロール表面のクリーニング性が悪くなり、または耐電ロール表面へ粒子が局所的に転移し局所的帯電不良が発生する。
【００３３】
＜スチレン−アクリル酸エステル共重合体粒子の形状係数ＳＦ１＞
本発明に用いることができるスチレン−アクリル酸エステル共重合体粒子の形状係数ＳＦ１は１００〜１３０が好ましく、１００〜１２０がより好ましい。上記の数値範囲であるとクリーニングに対する効果と、クリーニングロール表面に適度に留まることができるため好ましい。形状係数ＳＦ１の値が上記の数値の範囲内にあるものであれば、特にスチレン−アクリル酸エステル共重合体粒子の製造方法は限定されない。
【００３４】
＜その他の材料＞
本発明において、無機粒子及びスチレン−アクリル酸エステル共重合体粒子の他に、その他の材料としてスチレン−アクリル酸エステル共重合体粒子の他の樹脂粒子や離型剤等を用いることができる。これらの材料は一種単独で用いてもよく、二種以上を併用しても良い。
【００３５】
＜その他の樹脂粒子＞
本発明において、無機粒子及びスチレン−アクリル酸アルキルエステル共重合体粒子の他にも各種樹脂粒子を併用することができる。
樹脂粒子としてはポリオレフィン系樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン及びクロロスルホン化ポリエチレン；ポリビニル及びポリビニリデン系樹脂、例えばポリスチレン、アクリル樹脂（例えばポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコ−ル、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル及びポリビニルケトン；塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体；オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコーン樹脂のようなシリコン樹脂又はその変性品（例えばアルキッド樹脂、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変性品）；フッ素樹脂、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等の重合体又は共重合体；が挙げられる。
【００３６】
＜離型剤＞
離型剤としては、一般に離型剤として使用されている各種ワックスが使用できる。
離型剤の具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等の低分子量ポリオレフィン類；加熱により軟化点を有するシリコーン類；オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、ステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド類；カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、木ロウ、ホホバ油等の植物系ワックス；ミツロウ等の動物系ワックス；モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス等の鉱物・石油系ワックス；脂肪酸エステル、モンタン酸エステル、カルボン酸エステル等のエステル系ワックスなどが挙げられる。本発明において、これらの離型剤は１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
その他グラファイト、二硫化モリブデン、加熱により軟化点を有するシリコーン類、及びそれらの変性物が使用でき、これらを単独で使用するか、あるいは併用しても良い。
【００３７】
＜連続気泡構造を有する樹脂＞
連続気泡構造を有する樹脂は通常良く知られる合成樹脂を原料として構成される。連続気泡構造を有する樹脂としては発泡樹脂が挙げられ、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）。
原料となる樹脂として好適なものとしては、具体的には、ポリエチレン、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、又はウレタン樹脂、ラバー、エポキシ樹脂、フェノール／ユリア樹脂、メラミン樹脂、ピラニル樹脂、シリコーン樹脂及びアクリル樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられ、中でも硬度や耐久性の点で熱硬化性樹脂が好ましく、熱硬化性樹脂の中でもウレタン樹脂、メラミン樹脂等がより好ましい。
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。
【００３８】
発泡樹脂として、発泡ポリウレタン樹脂を使用する場合、ポリオール成分としては疎水性及び親水性のいかなるポリオールでも使用できるが、経済性、取扱性の点で、ポリプロピレングリコール及びエチレンオキサイド付加体のポリエーテル系のポリオール等の脂肪族ポリオールが好ましく用いられる。
一方、イソシアネート成分としては、２，６−トルエ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）、パラフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、パラフェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、３，３−ジメチルジフェニル−４，４’−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）等の芳香族ジイソシアネートが好ましい。中でも経済性、取扱性の点からＭＤＩ、ＴＤＩが好ましく使用される。
【００３９】
発泡樹脂にはその効果を増進するために上述した構成材料に加えてその他各種の添加剤を含有させることが好ましい。例えば、発泡樹脂の網目構造中に取り込まれた酸化性物質の影響を低減するための酸化防止剤、劣化防止剤、クリーニングロールと接触帯電ロールとのすべり性を向上させるための潤滑剤等が挙げられる。
【００４０】
発泡樹脂を製造する際には、先ず、発泡させる樹脂、帯電制御剤及びその他の必要な材料（無機粒子、酸化防止剤など）を混合して混合物を得る。
得られた混合物を金型に注入し、加熱硬化させて発泡樹脂を製造する。なお、クリーニングロールは、芯金を中心にセットした円筒状の金型を使用して製造することができる。発泡樹脂を芯金の周囲に形成した後、必要に応じて、発泡樹脂層に切削や研磨などの加工を施してもよい。
【００４１】
発泡樹脂がウレタン樹脂フォームの場合、硬質フォームも使用できるが、軟質フォームが好ましく使用できる。硬質フォームでは、小泡が独立気泡をとるが、軟質フォームでは小泡が連続気泡構造となっており、低密度で弾力性に富む。ウレタンフォームの製造には、ワンショット法やプレポリマー法を用いることができる（例えば、槇書店；ポリウレタン参照）。
例えば、ワンショット法ならば、ポリオール、トリレンジイソシアネート、触媒、界面活性剤及び水、並びに必要に応じて帯電制御剤、導電性材料、その他の添加剤を同時に混合撹拌する。起泡した反応混合物を金型に注入し、５０〜９０℃程度で数時間加熱硬化を行うことにより、発泡ポリウレタンの層を芯金の周囲に形成することができる。
また、プレポリマー法では、先ず、ポリオール及びトリレンジイソシアネートからプレポリマーを調製する。次に、得られたプレポリマー、プレポリマー調製時と同じ又は異なるポリオール、触媒、界面活性剤及び水、帯電制御剤又は導電剤、並びに、必要に応じてその他の添加剤を同時に混合撹拌する。そして、この起泡した反応混合物を用い、以降ワンショット法と同様の方法にて発泡樹脂を製造する。
【００４２】
発泡樹脂が発泡メラミン樹脂の場合には、一般的には主原料であるメラミン及びホルムアルデヒド等に、触媒及び乳化剤等を配合し、さらに発泡剤を添加して混合する。得られた混合物を、電子線照射、加熱等の方法により硬化させ発泡樹脂を得ることができる。
【００４３】
発泡樹脂には、上述した構成材料に加えて、その他各種の添加剤を含有させることが好ましい。例えば、樹脂の網目構造中に取り込まれた酸化性物質の影響を低減するための酸化防止剤、劣化防止剤、接触帯電ロールとクリーニングロールとのすべり性を向上させるための潤滑剤等が挙げられる。
【００４４】
酸化防止剤、劣化防止剤としては、耐酸化性の向上の目的で一般に画像形成装置の感光体中に添加されるものと同様の酸化防止剤や劣化防止剤を用いることができる。
具体的には、酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール、ヒンダードアミン、パラフェニレンジアミン、アリールアルカン、ハイドロキノン、スピロクロマン、スピロインダノン及びそれらの誘導体、有機硫黄化合物、有機燐化合物等が挙げられ、フェノール系酸化防止剤が比較的よく使用される。
【００４５】
より具体的には、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール、スチレン化フェノール、ｎ−オクタデシル−３−（３’，５’−ジ−ｔ−ブチル−４’−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、２，２’−メチレン−ビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２−ｔ−ブチル−６−（３’−ｔ−ブチル−５’−メチル−２’−ヒドロキシベンジル）−４−メチルフェニルアクリレート、４，４’−ブチリデン−ビス−（３−メチル−６−ｔ−ブチル−フェノール）、４，４’−チオ−ビス−（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、１，３，５−トリス（４−ｔ−ブチル−３−ヒドロキシ−２，６−ジメチルベンジル）イソシアヌレート、テトラキス−［メチレン−３−（３’，５’−ジ−ｔ−ブチル−４’−ヒドロキシ−フェニル）プロピオネート］−メタン等が挙げられる。
これらの酸化防止剤、劣化防止剤は、樹脂発泡体の総重量を基準として、０．０１重量％以上２０重量％以下の範囲で添加されることが好ましい。
【００４６】
上記潤滑剤としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸銅、パルチミン酸マグネシウム、オレイン酸亜鉛等の固体潤滑剤を利用することができる。
【００４７】
樹脂発泡体としては、さらに特開２００３−６６８０７号公報に記載されるように、発泡構造を三次元網目状構造にすることがより好ましい。ここで、「三次元網目状構造」とは、微細なサブミクロンオーダーの繊維状の樹脂がきめ細かく絡み合った状態で三次元的に結びついており、微細なセルが形成された構造をいう。
【００４８】
なお、樹脂発泡体を三次元網目状構造とする場合には、例えば、以下のようにして形成することができる。すなわち、発泡させる樹脂と特定の溶剤に溶解する樹脂とを十分に混練し熱硬化させた後、特定の溶剤に浸漬することで発泡樹脂部分だけが残った三次元網目構造とすることができる。
【００４９】
連続気泡構造を有する樹脂を製造する際には、先ず上述した樹脂及びその他の必要な材料（添加剤、酸化防止剤など）を混合する。得られた混合物を金型に注入し、加熱硬化させて連続気泡構造を有する樹脂を製造する。なお、クリーニングロールは、シャフトがセットされた金型や円筒状の金型を使用して製造することができる。このように、連続気泡構造を有する樹脂の製造と共に所定の形状に形成された場合には、そのままの形状でクリーニングロールとして使用することが可能である。
また、必要に応じて、成型体を切削、研磨するなど加工処理を施すことが行われる。
【００５０】
＜粒子の塗布方法＞
本発明において無機粒子又はスチレン−アクリル酸エステル共重合体粒子は、クリーニングロール表面に無機粒子又はアクリル酸エステル共重合体粒子を付着させる方法は、ディッピングによりまぶす、無機粒子又はアクリル酸エステル共重合体粒子の分散液を塗布して乾燥する等の手段で塗布することができる。
【００５１】
無機粒子又はスチレン−アクリル酸エステル共重合体粒子をクリーニングロール表面に付着させる方法は、クリーニングロール表面に均一な密度で粒子をまぶすことができれば限定されるものではないが、静電流体塗装法、流動浸漬塗装法、静電流動浸漬塗装法などの粉体塗装方法を応用することができる。
例えば静電粉体塗装法とは、スプレーガンで粉末塗料に帯電させ、アースの取れた被塗物に静電気を使って塗布する方法である。また、流動浸漬塗装法は塗料容器の底の部分に多孔板を配置し、多孔板から圧縮空気を送る事により塗料を流動させ、流動している塗料の中に被塗物を浸漬する方法である。これらの粉体塗装方法は有機溶媒や水を用いないため、分散液等の塗料を調製する必要がなく、また、有機溶媒に溶解する樹脂発泡体に無機粉体を塗布することができるため好ましい。
【００５２】
無機粒子又はスチレン−アクリル酸エステル共重合体粒子の分散液を塗布する方法として、ブレードコーティング法、ワイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、浸漬コーティング法、ビードコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法等の通常の方法を用いることができる。
【００５３】
本発明においてクリーニングロール表面は無機粒子又はスチレン−アクリル酸エステル共重合体粒子の他の離型性を有する材料を含有することが好ましい。離型性を有する材料は、樹脂を形成する際に樹脂材料に混合することもできるし、クリーニングロール表面に離型性を有する材料をコーティングすることもできる。
樹脂発泡体を形成する際に離型性を有する材料を添加する場合は、原料となる樹脂１００重量部に対して、１０〜５０重量部添加することが好ましく、１０〜４０重量部添加することがより好ましい。無機粒子の添加量が上記範囲内であると、接触帯電ロールとクリーニングロールとの摩擦帯電を抑制できるため切削粉の接触帯電ロールへの付着が効果的に抑制できる。クリーニングロール表目に離型性を有する材料をコーティングする場合も上記に例示したブレードコーティング法などを用いることができる。
【００５４】
無機粒子の粉体の分散液を調製して塗布する場合、分散液中にフッ素樹脂、アクリル樹脂などの離型性・潤滑性微粒子を分散させたものや、シリコンや、アクリルなどのハードコート剤を使用することができる。具体的には、離型性・潤滑性微粒子としては、上述したものを使用することができる。
【００５５】
さらに、樹脂表面に対し、フッ素系樹脂を成分とする改質樹脂の水性分散液を塗布、あるいは浸漬処理することもできる。
表面層を処理するフッ素系樹脂を必須成分とする改質樹脂の水性分散液について説明する。
フッ素系樹脂としては、テトラフルオロエチレンのホモポリマー又はテトラフルオロエチレンとオレフィン、含フッ素オレフィン、パーフルオロオレフィン、フルオロアルキルビニルエーテルなどとのコポリマー、フッ化ビニリデンのホモポリマー又はフッ化ビニリデンとオレフィン、含フッ素オレフィン、パーフルオロオレフィン、フルオロアルキルビニルエーテルなどとのコポリマー、クロロトリフルオロエチレンのホモポリマー又はクロロトリフルオロエチレンとオレフィン、含フッ素オレフィン、パーフルオロオレフィン、フルオロアルキルビニルエーテルなどとのコポリマーなどが挙げられる。特に、テトラフルオロエチレンのホモポリマー又はコポリマーが好ましく、また、テトラフルオロエチレンのホモポリマーと各種コポリマーを重量比で９５：５から１０：９０で混合して用いることも好ましい。
【００５６】
フッ素系樹脂を必須成分とする改質樹脂は、水性分散液として用いられるが、この水性分散液にはさらにワックス及び／又はシリコーンを含有させることもできる。ワックス及び／又はシリコーンを含有させることにより、フッ素系樹脂が樹脂発泡体内部に浸透することを促進するため好ましい。
ここで、ワックスとしては、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペロトラタムなど、シリコーンとしては、シリコーンオイル、シリコーングリス、オイルコンパウンド、シリコーンワニスなどが挙げられる。
フッ素系樹脂を必須成分とする改質樹脂の水性分散液には、必要によって、フッ素系あるいはその他ノニオン系、カチオン系、アニオン系又は両性界面活性剤、ｐＨ調整剤、溶剤、多価アルコール、柔軟剤、粘度調整剤、光安定剤、酸化防止剤などを混合することもできる。
【００５７】
クリーニングロールの好適な他の実施形態を図４を用いて説明する。図４は、本発明に使用できるクリーニングロールの他の好適な実施形態を示す概略断面図である。
図４に示されるクリーニングロールは、支持部３と、該支持部３の外周面上に形成された接着部４と、該接着部４の外周面上に形成された当接部５とを備える。
図４に示すクリーニングロールの支持部３及び当接部５は、図２に示される支持部３及び当接部５と同様の構成とすることができる。また、接着部４は、通常使用される樹脂を用いて構成することができる。かかる接着部４により、支持部３と当接部５との接着性の向上、またクリーニングロールの弾性を調整することが可能となる。なお、接着部４は、複数の層から構成されていてもよい。
【００５８】
本発明において、離型性を有する材料を少なくとも当接部５の表面に含有していれば良い。また、離型性を有する材料は、接着部４及び当接部５の双方が含有していても良い。また、接着部を有するクリーニングロールを形成後、上述したスプレーコーティング法等により、無機粒子、スチレン−アクリル酸エステル共重合体粒子、離型性を有する材料等をクリーニングロール表面にコートしても良い。
【００５９】
クリーニングロールとしては上記の実施形態に限定されず、例えば無機粒子をその表面に付着した樹脂をシート状に形成し、かかるシート状の樹脂発泡体を、樹脂含有層を形成したシャフト上に巻きつけるなどして構成してもよい。また、シート状の樹脂発泡体を切断した細条を、シャフト上に巻きつけてロール形状に構成してもよい。
【００６０】
＜接触帯電ロール＞
本発明において、接触帯電ロールの表面材料はフッ素樹脂又はフッ素ゴムであることが好ましい。
本発明では、該接触帯電ロールの外表面を構成する材料に対する該クリーニングロール外周を構成する樹脂の摩擦帯電列の極性は、該接触帯電ロールに印加する電圧極性と反対の極性であることが好ましい。この関係にあるために、クリーニングロールは接触帯電ロールの表面に残留する異物を逆帯電に基づき効率よくクリーニングすることができる。
また、クリーニングロールに切削粉が残留している場合、この切削粉はクリーニングロールと同極で、逆極側へひきつけられるが、より逆極性の高いクリーニングロール支持体にひきつけられるため、接触帯電ロールへ転移しにくくなる。この転移抑制により、高温高湿や特に低温低湿の条件下においても、局所帯電不良や現像不良に基づく画像欠陥を軽減することができる。その結果、長期に渡って安定した画像を得ることが可能となる。
【００６１】
摩擦帯電列は当業者に公知であり、２つの物質を摩擦帯電させ、正に帯電したものを左に、負に帯電したものを右に順番に並べたものである。帯電列は、電子を放ちやすいもの、あるいは電子を受け取りやすいものの序列である。帯電列の（＋）側から（−）側に向けて、代表的な樹脂を例示すると以下のようである：ウール＞ナイロン＞ポリウレタン＞絹＞木綿＞人体＞ポリエステル＞アクリル＞塩化ビニル＞フッ素樹脂（テフロン（登録商標））
【００６２】
＜フッ素樹脂及びフッ素ゴム＞
本発明において使用する接触帯電ロールの表面材料は、帯電列の上で相対的にクリーニングロール表面の樹脂よりも（−）側にあるものを使用する。接触帯電ロールの表面層を構成する主成分の材料として、フッ素樹脂又はフッ素ゴムが好ましく例示できる。フッ素樹脂又はフッ素ゴムは、強い電子吸引効果により、接触帯電ロールに高い負帯電性をもたらすからである。また、これらのフッ素樹脂又はフッ素ゴム（フッ素化合物成分が多い限りは）は一般に、低表面エネルギー材料であって、トナーやその外添剤自身が付着しにくいか又は付着しても容易に剥離するという特徴が有している。したがって、この観点からも、上述の接触帯電ロールから感光体への残留トナーの転移に関して有利である。
【００６３】
フッ素樹脂又はフッ素ゴムの例としては、フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、フッ化アクリル酸エステル及びパーフルオロアクリル酸エステルからなる群から選ばれる少なくとも１種のモノマー由来の重合体を示すことができる。即ち、これらのホモポリマー、２種以上のモノマーからなる共重合体が含まれる。
【００６４】
パーフルオロアクリル酸等の共重合成分が、１０モル％含まれることが好ましく、３０モル％含まれることがより好ましく、５０モル％以上含まれることが特に好ましい。その他の共重合成分として、ビニルピリジンまたはその４級アンモニウム塩化物が例示でき、シリコーン化合物骨格が含まれていてもよい。
【００６５】
＜その他の成分＞
本発明に用いられる接触帯電ロールは、その他の成分を含有することもできる。即ち、接触帯電ロールは、その機能を達成するために、（１）適度の半導電性を有していて、感光体表面と形成するいわゆるニップ領域およびその周辺で、コロナ放電または電荷注入を行う必要がある。また、（２）感光体の導電性基板が露出したときに基版へのバイアスがリークしてはならない、などの接触帯電部材一般の要件を満たすように、その他の成分を含有することが好ましい。
【００６６】
上記樹脂又はゴム自体は抵抗値が高すぎるので、抵抗を制御するために、感光体表面層は、カーボンブラック、導電性の金属酸化物などの電子伝導性材料、またはイオン性の低分子もしくは高分子界面活性剤などを含有するのがよい。
【００６７】
また、上記フッ素化合物モノマー等と共重合可能なイオン導電性付与可能なモノマーを用いて、該フッ素化合物モノマー等と共重合した樹脂又はゴムを表面層として用いることもできる。この際、一般に第４級アンモニウム塩などのカチオン性物質は正帯電性付与能力が強いので、スルホン酸金属塩 などを活性部分とする低分子または高分子アニオン性界面活性剤やモノマーが好適に用いられる。なお、カーボンブラックによって導電性を制御する場合、ｐＨが低く、負帯電付与能力の高いカーボンが好適に用いられる。また、金属酸化物を用いる場合、適当な溶媒中でのゼータ電位が負であるものが好適である。
【００６８】
本発明において、接触帯電ロール部材又は手段は、直流バイアスのみで帯電され、交流が重畳されることがない方が好ましい。この場合、接触帯電ロールは、感光体には静電吸着力で付着しており、交流を重畳した場合のように、接触帯電部材が周期的に感光体をたたくことによって帯電音を発生することがない。このような力学的な衝撃や電場交替による激しい分子運動、発熱などがないことから、感光体の寿命も著しく増大する。なお、直流バイアスは、通常のプリント工程時、及びクリーニング法を行っているときの双方で用いられる。
【００６９】
＜プロセスカートリッジ・画像形成装置＞
本発明のプロセスカートリッジは少なくとも感光体と、接触帯電ロールと、該接触帯電ロール表面に付着した現像剤を除去するクリーニング手段とを具備すると共に、画像形成装置に対して脱着可能なプロセスカートリッジであって、前記クリーニング手段が、本発明のクリーニング装置であることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、少なくとも感光体と、前記感光体表面を帯電する接触帯電ロールと、前記感光体表面を露光し潜像を形成する露光手段と、前記潜像を現像剤担持体に担持した現像剤で現像する現像手段と、現像像を被転写体に転写する転写手段と、接触帯電ロールの残留トナーを除去するクリーニング手段とを具備する画像形成装置であって、前記クリーニング手段が、本発明のクリーニング装置であることを特徴とする。
以下本発明のプロセスカートリッジ・画像形成装置について図を用いて例示する。
【００７０】
図５及び図６は、本発明の画像形成装置の好適な一実施形態の基本構成を示す模式図である。図５に示す画像形成装置１００は、感光体１１０と、感光体１１０を接触方式により帯電させる帯電装置１２０と、帯電した感光体１１０を露光して静電潜像を形成させる露光装置１３０と、静電潜像を現像してトナー像を形成させる現像装置１４０と、現像装置１４０により感光体１１０に現像されたトナー像を被転写媒体に転写する転写装置１５０と、転写後の感光体１１０をクリーニングするクリーニング装置１７０と、定着装置１６０とを備える。本発明の画像形成装置は、帯電装置１２０をクリーニングするために、本発明のクリーニング装置を備えている。
なお、画像形成装置１００において、感光体１１０は円筒形状であり、露光装置１３０、現像装置１４０、転写装置１５０及びクリーニング装置１７０は、感光体１１０の周方向に沿って、この順に配置されている。また、被転写材は搬送ロール１８０により転写装置へ搬送される。
【００７１】
図５及び図６に示すように感光体１１０は、矢印Ｒ１方向に所定の周速度を持って回転駆動される。直接帯電部材としての接触帯電ロール１２２は、この感光体１１０の外周面に対して所定の押圧力を持って当接しており、本例のものは感光体１１０の矢印Ｒ１方向の回転駆動に伴い矢印Ｒ２方向に従動回転する。接触帯電ロール１２２は、電源（不図示）によって所定のバイアス電圧が印加されている。このようにして接触帯電ロール１２２により感光体１１０の外周面全体が所定の電位に均一帯電される。
【００７２】
次いで、この感光体１１０の外周の均一帯電処理面に対して、露光装置１３０からの露光レーザー（レーザー露光路を１３５に示す）により光像露光がなされ、これにより帯電処理面には、目的画像情報に対応した静電潜像が形成される。
この静電潜像は次いで、現像装置１４０において現像剤（トナー）が付着されてトナーが現像される。このトナー像は、不図示の給紙部から搬送ロール１８０により搬送された被記録材に感光体１１０から転写装置１５０によって適切なタイミングで転写される。また、転写装置を経た被記録材は、定着装置１６０へ搬送される。
像転写後の感光体１１０は、感光体クリーニング装置１７０によって転写残りトナー等の付着汚染物の除去を受けて清浄面化されて、繰り返して作像に供される。
【００７３】
図５及び図６において、感光体クリーニング装置は、ブレードクリーニング方式であり、クリーニングブレード１７１の先端エッジ部を感光体１１０の面移動方向に対してカウンタの方向に所定の押圧力を持って当接させてある。このブレード１７１の当接エッジ部によって、感光体１１０はその外周面の転写残りトナーなどが拭掃除去されて感光体１１０面が清浄面化される。クリーニングブレード１７１には一般に製造時に固体潤滑剤であるポリ弗化ビニリデンが塗布されており、装置の初期使用時のいわゆるブレードめくれの発生を防止するようにしている。
【００７４】
本発明の他の１つの側面は、プロセスカートリッジに係り、接触帯電ローラをクリーニングするために、本発明のクリーニング装置を備えていることを特徴とする。
前述の接触帯電ロールは、クリーニング装置の底部に設けた凹部に回転自在に軸受支持させて収容配設されており、その近傍に接触帯電ロールのクリーニング部材としてクリーニングロール１２３が配設されている。なお、本例の画像形成装置は、感光体１１０、接触帯電ロール１２２、現像装置１４０及び感光体クリーニング装置１７０の４つのプロセス機器を画像形成装置本体に対して一括して着脱自在なプロセスカートリッジ２００として構成し、装置のメンテナンスを簡素化することが好ましい。
【００７５】
以下、像保持体（感光体）１１０について詳述する。図７及び図８はそれぞれ感光体の好適な一例を示す模式断面図である。図７に示す感光体は、電荷発生物質を含有する層（電荷発生層１１５）と電荷輸送物質を含有する層（電荷輸送層１１６）とに機能が分離された感光層１１３を備えるものである。また、図８は、電荷発生物質と電荷輸送物質とを同一の層（単層型感光層１１８）に含有するものである。なお、感光層は、基本的には単層構造であっても、電荷発生層１１５と電荷輸送層１１６とに機能が分離された積層構造であってもよい。積層構造の場合、電荷発生層１１５と電荷輸送層１１６の積層順序はいずれが上層であってもよい。
【００７６】
図７に示す電子写真感光体１１０は、導電性支持体１１２上に下引層１１４、電荷発生層１１５、電荷輸送層１１６及び保護層１１７が順次積層された構造を有するものである。また、図８に示す感光体１１０は、導電性支持体１１２上に下引層１１４、単層型感光層１１８、保護層１１７が順次積層された構造を有するものである。なお、電子写真感光体１１０としては、下引層１１４及び／又は保護層１１７を設けないものでもよい。
感光体１１０の各要素については、特開２００６−９９０４２の段落００７９〜０２３７に説明されている。
【００７７】
また、本発明の画像形成装置において、上記感光体が最外表面に架橋構造を有する樹脂を含有した保護層を有するものであることが好ましい。
上記保護層によって上記感光体表面の硬度が高められ感光体の耐久性が向上する。
【００７８】
ここで、上記保護層としては、架橋構造を持った、フェノール樹脂、シロキサン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂などが使用できるが、架橋構造を有するシロキサン樹脂を含有したものが好ましい。シロキサン樹脂は、導電性微粒子、フッ素樹脂、アクリル樹脂などの潤滑性微粒子を分散させても良く、また、電荷輸送性物質を含有させてもよい。
【００７９】
電子写真感光体１１０は、ライトレンズ系複写機、近赤外光若しくは可視光に発光するレーザービームプリンター、デジタル複写機、ＬＥＤプリンター、レーザーファクシミリ等の画像形成装置に用いることもできる。また、感光体１１０は一成分系、二成分系の現像剤とも合わせて用いることができる。
【００８０】
帯電装置１２０としては、接触帯電ロールを使用する。接触帯電ロールは、帯電補償能力に優れる点で好ましい。
接触帯電方式は、感光体１１０表面に接触させた接触帯電ロールに電圧を印加することにより感光体１１０表面を帯電させるものである。通常、接触帯電ロールは外側から抵抗層とそれらを支持する弾性層と芯材とから構成される。さらに必要に応じて抵抗層の外側に保護層を設けてもよい。
これらの接触帯電ロール１２２を用いて感光体１１０を帯電させるには、接触帯電ロール１２２に電圧を印加すればよい。印加電圧は、直流電圧又は直流電圧に交流電圧を重畳したものが好ましい。電圧の範囲としては、直流電圧は要求される感光体帯電電位に応じた電圧であることが好ましく、その電圧は負の５０〜２，０００Ｖが好ましく、特に１００〜１，５００Ｖが好ましい。交流電圧を重畳する場合は、ピーク間電圧が４００〜１，８００Ｖ、好ましくは８００〜１，６００Ｖ、さらに好ましくは１，２００〜１，６００Ｖである。交流電圧の周波数は５０〜２０，０００Ｈｚ、好ましくは１００〜５，０００Ｈｚである。
本発明のプロセスカートリッジにおいても、本発明のクリーニング装置を使用し、接触帯電ロールに印加する電圧は負極電圧であることが好ましい。
【００８１】
露光装置１３０は特に制限されないが、例えば、感光体１１０表面に、半導体レーザ光、ＬＥＤ光、液晶シャッタ光等の光を、所望の像様に露光できる光学系機器等が挙げられる。光源の波長は感光体の分光感度領域にあるものが使用される。半導体レーザーの波長としては、７８０ｎｍ付近に発振波長を有する近赤外が主流である。しかし、この波長に限定されず、６００ｎｍ台の発振波長レーザーや青色レーザーとして４００〜４５０ｎｍ近傍に発振波長を有するレーザーも利用できる。また、カラー画像形成のためにはマルチビーム出力が可能なタイプの面発光型のレーザー光源も有効である。
【００８２】
現像装置１４０は、例えば、磁性若しくは非磁性の一成分系現像剤又は二成分系現像剤等を接触又は非接触させて現像する一般的な現像装置を用いて行うことができる。そのような現像装置としては、上述の機能を有している限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、上記一成分系現像剤又は二成分系現像剤をブラシ、ロール等を用いて感光体１０に付着させる機能を有する公知の現像器等が挙げられる。
図５及び図６においては、トナー収容部１４６からトナー供給部材１４４により現像剤収容部１４５に搬送されたトナーは、現像剤撹拌及び搬送部材１４２、１４３によって現像剤担持体１４１に搬送される。
【００８３】
現像装置１４０では、種々の現像剤を使用することができる。重合法により形成された球形トナーは、球状（好ましい形状係数：１００〜１４５）で、且つその粒径は非常に均一であるため、被転写媒体への転写効率が高く鮮明な画像を形成することができる。このトナーについては後述する。
【００８４】
転写装置１５０としては特に制限はなく、例えば、ベルト、ロール、フィルム、ゴムブレード等を用いた接触型転写帯電器、コロナ放電を利用したスコロトロン転写帯電器やコロトロン転写帯電器等のそれ自体公知の転写帯電器が挙げられる。これらの中でも、転写帯電補償能力に優れる点で接触型転写帯電器が好ましい。なお、本実施形態においては、上記転写帯電器のほか、剥離帯電器等を併用することもできる。
また、転写の際に、転写装置１５０から感光体１１０に付与される転写電流には、通常直流電流が使用されるが、本実施形態においては更に交流電流を重畳させて使用してもよい。転写装置１５０における設定条件としては、帯電すべき画像領域幅、転写帯電器の形状、開口幅、プロセススピード（周速）等により異なり一概に規定することはできないが、例えば、転写電流としては＋１００〜＋４００μＡ、転写電圧としては＋５００〜＋２，０００Ｖを設定値とすることができる。
【００８５】
定着装置１６０としては特に限定されず、熱ロール定着器、オーブン定着器等の通常使用される装置を使用できる。定着装置１６０により、被転写媒体上に転写したトナー像を定着することができる。
【００８６】
画像形成装置１００は、上述した各装置の他に、例えば、感光体１１０に対して光除電を行う光除電装置を備えていてもよい。
上記光除電装置としては、例えば、タングステンランプ、ＬＥＤ等が挙げられ、該光除電プロセスに用いる光質としては、例えば、タングステンランプ等の白色光、ＬＥＤ光等の赤色光等が挙げられる。該光除電プロセスにおける照射光強度としては、通常、電子写真感光体の半減露光感度を示す光量の数倍〜３０倍程度になるように出力設定される。なお、上記の装置を使用することで、光除電工程等が好適に実施できる。
【００８７】
また、画像形成装置１００は、中間転写方式を採用してもよく、その場合には、中間転写体、上記中間転写体をクリーニングする中間転写体クリーナ等を備える。
できる。
【００８８】
画像形成装置１００においては、クリーニングロール１２３を備えることにより、接触帯電ロール１２２を好適にクリーニングすることができ、低温低湿や高温高湿の条件下で多数枚の複写を行っても画像ハーフトーン画像上で色点の故障が発生しない。
【００８９】
＜トナー＞
本発明の画像形成装置又はプロセスカートリッジに使用する球状トナーは、その形状係数ＳＦ１が、１００〜１４５であるものをいう。この球状トナーは、ＳＦ１が好ましくは１００〜１３５の範囲である。なお、形状係数ＳＦ１は無機粒子と同様にして得た。また、本発明に使用するトナーは無機粒子等の外添剤を含まないものが好ましい。
【００９０】
トナーの平均形状係数ＳＦ１の値が上記の数値の範囲内にあるものであれば、特にトナーの製造方法は限定されない。例えば結着樹脂と着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等を混練、粉砕、分級する混練粉砕法、混練粉砕法にて得られた粒子を機械的衝撃力または熱エネルギーにて形状を変化させる方法、結着樹脂の重合性単量体を乳化重合させ、形成された分散液と、着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の分散液とを混合し、凝集、加熱融着させ、トナー粒子を得る乳化重合凝集法、結着樹脂を得るための重合性単量体と着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の溶液を水系溶媒に懸濁させて重合する懸濁重合法、結着樹脂と着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の溶液を水系溶媒に懸濁させて造粒する溶解懸濁法等により得られるものであってもよい。また上記方法で得られたトナーをコアにして、さらに凝集粒子を付着、加熱融合してコアシェル構造をもたせる製造方法などで製造されたものであってもよい。ただし、形状制御、粒度分布制御の観点から水系溶媒にて製造する懸濁重合法、乳化重合凝集法、溶解懸濁法で製造されたものが好ましく、乳化重合凝集法で製造されたものが特に好ましい。
【実施例】
【００９１】
以下、本発明を実施例を参照して説明するが本発明はこれに限定されるものではない。
（実施例１）
＜クリーニングロールの作製＞
以下の配合比で調製した樹脂組成物を用いて芯金の周囲に発泡樹脂層を形成することによりクリーニングロールを作製した。
ポリマーポリオール                                                ９０重量部
ポリエステルポリオール                                              ８重量部
ニッケルアセチルアセトネート                                        ２重量部
アミン系触媒                                                    ０．１重量部
ナイロン系樹脂ＰＶＤＦ                                              ５重量部
上記の成分を混合し撹拌してポリオール成分を調製し、ジイソシアネート成分と反応させて発泡ポリウレタン層を形成した。
棒状芯金の周囲に、ナイロン樹脂粒子を含有させた発泡ポリウレタン層を形成して、クリーニングロールを作製した。
該クリーニングロール表面の発泡体樹脂層に無機粉体としてシリカ粒子（体積平均粒子径１４０ｎｍ、形状係数ＳＦ１＝１０２、信越シリコーン社製）を水１００部にビーズ型分散機で分散混合し、得られた分散液をディッピング手法によりクリーニングロール上へ３０個／１０4μｍ2となるように塗布し、乾燥してクリーニングロールとした。
【００９２】
＜接触帯電ロールの製造方法＞
接触帯電ロールは、以下の通りに製造した。
エピクロルヒドリンゴム（エピクロマーＣＧ−１０２：ダイソー社製）１００重量部
トリフルオロ酢酸ナトリウム（導電材）                            ０．３重量部
酸化亜鉛                                                            ５重量部
２−メルカプトイミダゾリン（加硫剤  アクセル−２２）                ２重量部
上記の成分をロールミキサーで混練し、金属製シャフト表面にプレス成形し、その後研磨加工して、シャフト表面にゴム弾部材が形成されたロールを得た。このロール表面に以下のようにして表面処理層を形成した。
酢酸エチル                                                      １００重量部
イソシアネート化合物（ＭＤ１：大日本インキ社製）                  ２０重量部
アセチレンブラック（電気化学社製）                                  ４重量部
アクリルフッソポリマー（ノバフッソ：大日本色材製）                  ２重量部
上記の成分をボールミルで分散混合して表面処理液を調製した。この表面処理溶液に前記ロールを浸漬した後、１２０℃に保持されたオーブンで１時間加熱し、接触帯電ロールを得た。
【００９３】
＜画質評価試験＞
得られたクリーニングロール及び接触帯電ロールを使用して画質評価試験を行った。
ＤｏｃｕＰｒｉｎｔ２０５のプロセスカートリッジを改造し、低温低湿（１０℃／１５％ＲＨ）条件下で２０，０００枚の走行試験を行い、ハーフトーン画像上での局所的画質欠陥（色点）の発生有無を走行試験前後で確認した。なお、画質評価試験にはトナーの形状係数ＳＦ１が１２０である乳化重合凝集法により製造された外添剤を有していないトナーを使用した。
また、該ＤｏｃｕＰｒｉｎｔ２０５改造機にはシリカ粒子をクリーニングロール上へ３０個／１０4μｍ2となるように供給する手段を組み込んだ。
なお色点が発生する枚数を評価の基準とした。基準は以下の通りである。
○：２０，０００枚で発生しない
×：２０，０００枚未満で発生する
結果を表１に示す。
【００９４】
（実施例２）
シリカ粒子をクリーニングロール上へ１０個／１０4μｍ2となるように塗布した以外は実施例１と同様にして画質評価試験を行った。結果を表１に示す。
【００９５】
（実施例３）
シリカ粒子をクリーニングロール上へ５０個／１０4μｍ2となるように塗布した以外は実施例１と同様にして画質評価試験を行った。結果を表１に示す。
【００９６】
（実施例４）
スチレン−アクリル酸エステル共重合体粒子（体積平均粒子径５．６μｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして画質評価試験を行った。結果を表１に示す。
＜画質評価試験＞
得られたクリーニングロール及び接触帯電ロールを使用して画質評価試験を行った。
ＤｏｃｕＰｒｉｎｔ２０５を改造し、低温低湿（１０℃／１５％ＲＨ）条件下で２０，０００枚の走行試験を行い、ハーフトーン画像上での局所的画質欠陥（色点）の発生有無を走行試験前後で確認した。なお、画質評価試験にはトナーの形状係数ＳＦ１が１２０である乳化重合凝集法により製造されたトナーを使用した。該ＤｏｃｕＰｒｉｎｔ２０５改造機はシリカ粒子をクリーニングロール上へ供給する手段を有していない点で実施例１と相違する。結果を表１に示す。
【００９７】
（実施例５）
実施例１と同様にしてクリーニングロール及び接触帯電ロールを作製し、実施例４に用いたシリカ粒子をクリーニングロール上へ供給する手段を有していないＤｏｃｕＰｒｉｎｔ２０５改造機を用いて画質評価試験を行った。結果を表１に示す。
【００９８】
（比較例１）
クリーニングロール表面に粒子を塗布しない以外は、実施例１と同様にして画質評価した。結果を表１に示す。
【００９９】
（比較例２）
シリカ粒子の体積平均粒子径を１μｍとした以外は実施例１と同様にして画質評価した。結果を表１に示す。
【０１００】
（比較例３）
シリカ粒子の体積平均粒子径を１０ｎｍとした以外は実施例１と同様にして画質評価した。結果を表１に示す。
【０１０１】
（比較例４）
クリーニングロール表面に無機粒子を５個／１０4μｍ2付着させたクリーニングロールを用いた以外は比較例３と同様にして実技評価を行った。結果を表１に示す。
【０１０２】
（比較例５）
スチレン−アクリル酸エステル共重合体粒子の体積平均粒子径を２０μｍとした以外は実施例４と同様にして画質評価した。結果を表１に示す。
【０１０３】
（比較例６）
スチレン−アクリル酸エステル共重合体粒子の体積平均粒子径を１μｍとした以外は実施例４と同様にして画質評価した。結果を表１に示す。
【０１０４】
（比較例７）
クリーニングロール表面に無機粒子を６０個／１０4μｍ2付着させたクリーニングロールを用いた以外は実施例１と同様にして実技評価を行った。結果を表１に示す。
【０１０５】
【表１】
2008233510.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明のクリーニング装置の好適な一実施形態を示す説明図である。
【図２】図１に示されるクリーニング装置のクリーニングロールを示す斜視図である。
【図３】図２に示されるクリーニングロールのII−II線方向の概略断面図である。
【図４】本発明に使用できるクリーニングロールの他の実施形態を示す概略断面図である。
【図５】本発明の画像形成装置の好適な一実施形態の基本構成を示す模式図である。
【図６】本発明の画像形成装置の好適な一実施形態の基本構成を示す模式図である。
【図７】感光体の好適な一例を示す模式断面図である。
【図８】感光体の好適な一例を示す模式断面図である。
【符号の説明】
【０１０７】
３      支持部
４      接着部
５      当接部
１０      クリーニング装置
１２      感光体
１４      接触帯電ロール
１６      クリーニングロール
１００      画像形成装置
１１０      感光体（像保持体）
１１２      導電性支持体
１１３      感光層
１１４      下引層
１１５      電荷発生層
１１６      電荷輸送層
１１７      保護層
１１８      単層型感光層
１２０      帯電装置
１２２      接触帯電ロール
１２３      クリーニングロール
１３０      露光装置
１３５      レーザー露光路
１４０      現像装置
１４１      現像剤担持体
１４２      現像剤撹拌及び搬送部材
１４３      現像剤撹拌及び搬送部材
１４４      トナー供給部材
１４５      現像剤収容部
１４６      トナー収容部
１５０      転写装置
１６０      定着装置
１７０      感光体クリーニング装置
１７１      クリーニングブレード
１７２      クリーニング済みトナー回収部
１８０      搬送ロール
２００      プロセスカートリッジ
【図１】
2008233510.tif 000005
【図２】
2008233510.tif 000006
【図３】
2008233510.tif 000007
【図４】
2008233510.tif 000008
【図５】
2008233510.tif 000009
【図６】
2008233510.tif 000010
【図７】
2008233510.tif 000011
【図８】
2008233510.tif 000012