(57)【要約】【課題】画像形成装置の像担持体において、該像担持体に残留する残留トナーのクリーニング性に優れると共に、該像担持体の損傷を大きく低減し、これにより高いクリーニング性および耐久性の双方を併有するクリーニングローラを得る。【解決手段】円筒状の弾性多孔質層１４と、その回転軸となる芯材とを備えるクリーニングローラにおける該弾性多孔質層１４の外周面に、その先端１６ａに面取りを施した短繊維１６を多数植毛させてなる短繊維体１８を形成することでクリーニングローラを構成した。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の弾性多孔質層（１４）と、その回転軸となる芯材（１２）とを備え、画像形成装置の像担持体表面に形成されたトナー像を記録媒体へ転写した後、該像担持体表面に残留するトナーを除去するクリーニングローラにおいて、
前記弾性多孔質層（１４）の外周面に、先端（１６ａ）に面取りを施した短繊維（１６）を多数植毛された
ことを特徴とするクリーニングローラ。
【請求項２】
前記先端（１６ａ）の形状は、面取りにより略球状とされている請求項１記載のクリーニングローラ。
【請求項３】
前記先端（１６ａ）の面取りは、少なくとも前記短繊維（１６）の８０％以上について施されている請求項１または２記載のクリーニングローラ。
【請求項４】
前記短繊維（１６）の前記弾性多孔質層（１４）の外周面からの突出長さは、０．１〜２ｍｍの範囲に設定されている請求項１〜３の何れかに記載のクリーニングローラ。
【請求項５】
前記短繊維体（１８）は、接着層（２０）を介して前記弾性多孔質層（１４）の外周面に固着されている請求項１〜４の何れかに記載のクリーニングローラ。
【請求項６】
前記弾性多孔質層（１４）は、アスカＣ硬度が０．５〜５０°で、かつセル数が３０〜３０００個／２５ｍｍの範囲に設定されている弾性多孔質体からなる請求項１〜５の何れかに記載のクリーニングローラ。
【請求項７】
円筒状の弾性多孔質層（１４）と、その回転軸となる芯材（１２）とを備え、画像形成装置の像担持体表面に形成されたトナー像を記録媒体へ転写した後、該像担持体表面に残留するトナーを除去するクリーニングローラを製造する方法において、
前記弾性多孔質層（１４）の外周面に多数の短繊維（１６）を静電手段により植毛し、
次いで前記短繊維（１６）の先端（１６ａ）に面取りを施すようにした
ことを特徴とするクリーニングローラの製造方法。
【請求項８】
前記先端（１６ａ）の面取りは、火炎やレーザの使用により実施される請求項７記載のクリーニングローラの製造方法。
【請求項９】
前記短繊維（１６）の植毛に先立ち、前記弾性多孔質層（１４）の外表面に接着層（２０）が形成される請求項７または８記載のクリーニングローラの製造方法。
【請求項１０】
前記接着層（２０）は、スプレー塗布によりなされる請求項９記載のクリーニングローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機、レーザプリンタまたはファクシミリその他電子写真方式の画像形成装置等に用いられるクリーニングローラおよびその製造方法に関し、更に詳細には残留トナーのクリーニング性に優れ、像担持体の損傷を低減し得るクリーニングローラおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置は、該装置内に備えた像担持体である感光体上に静電潜像を形成し、それを現像剤（トナー）でトナー像を形成して、そのトナー像を記録媒体に静電的に転写する方式のものが広く採用されている。また、カラーレーザ複写機やカラーレーザプリンタ等の電子写真方式のカラー画像形成装置においては、像担持体上に形成された、例えば４色のトナー像を一旦中間転写体上に静電的に一次転写し、該中間転写体上に形成されたトナー像を記録媒体に二次転写する、所謂中間転写方式のものが普及しつつある。
【０００３】
しかし実際上は、前述した何れの方法においても前記像担持体上に形成したトナー像を完全に転写することは困難である。この原因として、前記記録媒体の表面形状や厚さには様々な種類があり、該記録媒体に付着させる個々のトナー粒子（以下、トナーと云う）に均一に圧接力が働かないこと等が挙げられる。そのため、転写後に前記感光体または中間転写体等の像担持体に残存する残留トナーを除去すると共に、転写効率を高める必要がある。一般に前記像担持体に残存する残留トナーのクリーニング手段としては、ウレタンゴム等の弾性材料からなるクリーニングブレードのエッジを該像担持体に当接させて残留トナーを掻き落とす方式のものが広く用いられていた。
【０００４】
一方、近年の画像形成装置に対する高画質化に対処する一つの方法として、重合法等の採用により使用するトナーの粒子径の微細化および真球度の向上が実施されている。このような微粒径の球形トナーを用いた場合、該トナーの転写時等に掛かる力の均質化し得るため、該トナーの転写効率が高まり、その結果、前述の高画質化を達成し得る。また、前述の転写効率の向上により残留トナー量が減少し、前記クリーニングブレード等のクリーニング手段の簡素化による製造コスト低減も考えられる。
【０００５】
しかるに前述の微粒径の球形トナーの使用によっても、実際に該トナーの転写を完全なものとすることは不可能であり、やはり前記クリーニング手段は必須とされる。更に前記微粒径の球形トナーは、その形状的な特性故、前記クリーニングブレード等のクリーニング手段からすり抜けてしまうため、前記像担持体表面における残留トナーのクリーニング性が低下してしまう問題が指摘される。これは前記クリーニングブレードのエッジに集積した球状の残留トナーの粒径分布が狭く、同程度の粒径を有しているので最密充填され易く、像担持体との摩擦力が大きくなることにより該クリーニングブレードが押し上げられてしまうためである。このため、単に前記クリーニングブレードの圧接力を増加させるだけではクリーニング性を改善は望めず、更に前記像担持体の駆動に必要とされるトルクの増大によって、該像担持体を表面の損傷等により寿命を短縮させてしまう問題が生じる。
【０００６】
そのため、下記の特許文献１または特許文献２に示す如く、前記クリーニングブレードに代えてブラシローラを使用したり、またはクリーニングブレードにフォームローラを組み合わせて使用する方法が提案されている。前記ブラシローラは、ナイロン、ポリエステル樹脂、アクリルまたはポリアミド等の高結晶性高分子からなる短繊維が、前記像担持体に対して略垂直になるように回転支持材であるシャフトの周りに配設されることで形成されており、該短繊維により残留トナーを掻き落とすようにしたものである（［特許文献１］参照）。また前記フォームローラは、ウレタンやシリコーン等の柔軟性とセル構造を備えた高分子樹脂多孔質体をシャフトの周面に配設したものである。このフォームローラは、前記像担持体表面とある程度広い接触面積をもって摺擦する際に、該高分子樹脂多孔質体の外周面に存在する多数の微細セルを形成するセル骨格のエッジ部分により機械的に残留トナーを掻き落とすものである（［特許文献２］参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−２８２８５４号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開２００１−１８８４５２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述の［特許文献１］に係る前記ブラシローラは、トナーを掻き取るブラシ部分である短繊維を像担持体と当接させて使用するため、経時的に短繊維の屈曲変形が次第に大きくなり、所謂毛倒れ状態になってしまう。このような毛倒れ状態になると、前記短繊維の残留トナーに対する力が小さくなってしまい、該残留トナーを掻き落とす力が不足してしまう。これを解決するために、短繊維の剛性を高めると前記像担持体表面に傷を付ける虞があり、また短繊維を太くすると残留トナーが短繊維間をすり抜け易くなり、充分なクリーニング性を得られない問題が指摘されている。
【００１０】
また前記ブラシローラの短繊維は、主にナイロン等の合成樹脂を軸に対して垂直な面で切断して短尺に形成したものが配設されている。この場合、前記ブラシの切断面と周面とがなす略９０°のエッジにより、前記像担持体の表面に傷をつけてしまう欠点が指摘される。特に前記像担持体の表面の耐摩擦性が低い場合、摺擦の回数が多い、すなわち印刷枚数が多い場合または前記ブラシローラの圧接力が高い場合には、該像担持体の寿命が大きく短縮して耐久度が大きく低減してしまう深刻な問題を引き起こす。
【００１１】
更に、前述の［特許文献２］に係る前記フォームローラでは、前記高分子樹脂多孔質体のフォーム本来の柔らかさや、トナーとの極性が近いことにより、セル骨格で機械的に掻き落とされた残留トナーが高分子樹脂多孔質体のセル骨格に付着する。そして、その上に更に残留トナーが付着しながらセル孔に浸入して、表面近くの多くのセル孔に残留トナーが詰まって固くなる、所謂トナー詰まりが発生し、残留トナーを掻き落とせなくなってしまう。前記トナー詰まりが生じると、残留トナーが押しつぶされ摩擦により溶融して像担持体に付着する、所謂トナーフィルミングが発生し、記録媒体への転写効率の悪化に繋がる。これを抑制するため、セル骨格を固くする（前記高分子樹脂多孔質体のフォームを固くする）と、該セル骨格へのトナーの付着は抑制できるが、前記像担持体に傷をつけてしまう難点がある。
【００１２】
【発明の目的】
この発明は、従来の技術に係るクリーニングローラの前記問題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、高画質化をなし得る微粒径の球形トナーを使用した際の残留トナーを好適に除去し得るクリーニング性を有すると共に、像担持体の損傷を低減し得るクリーニングローラおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記課題を克服し、所定の目的を達成するため本発明に係るクリーニングローラは、円筒状の弾性多孔質層と、その回転軸となる芯材とを備え、画像形成装置の像担持体表面に形成されたトナー像を記録媒体へ転写した後、該像担持体表面に残留するトナーを除去するクリーニングローラにおいて、
前記弾性多孔質層の外周面に、先端に面取りを施した短繊維を多数植毛されたことを特徴とする。
【００１４】
前記課題を克服し、所定の目的を達成するため本願の別の発明に係るクリーニングローラの製造方法は、円筒状の弾性多孔質層と、その回転軸となる芯材とを備え、画像形成装置の像担持体表面に形成されたトナー像を記録媒体へ転写した後、該像担持体表面に残留するトナーを除去するクリーニングローラを製造する方法において、
前記弾性多孔質層の外周面に多数の短繊維（１６）を静電手段により植毛し、
次いで前記短繊維の先端に面取りを施すようにしたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
先ず本発明の好適な実施例に係るクリーニングローラおよびその製造方法につき以下に説明する。本発明者は、芯材（シャフト）と残留トナーを掻き落とす能力に優れる短繊維との間に、圧縮変形する弾性多孔質層を設けたクリーニングローラについて、該短繊維の先端を該像担持体の傷付きを抑制し得るよう面取りをして丸みをもたせることで、該クリーニングローラの優れた残留トナーのクリーニング性を損なうことなく、像担持体の損傷を大きく低減し得ることを知見したものである。
【００１６】
実施例に係る前記クリーニングローラ１０は、図１〜図３に示すように、該クリーニングローラ１０の回転軸であるシャフトとしての芯材１２と、該芯材１２を被覆するよう固着される弾性多孔質層１４と、該弾性多孔体層１４の外周面に接着層２０を介して固着的に植毛された多数の短繊維１６からなる短繊維体１８とから基本的に構成される。前記短繊維体１８は、多数の短繊維１６から構成されており、前記クリーニングローラ１０の残留トナーの除去手段、すなわち掻き取りブラシとして機能する部分である。そして前記短繊維１６は、その先端１６ａが略球状とされた構成となっている（図３参照）。
【００１７】
前記芯材１２は、その断面形状が円形に形成された長尺の棒状体であって、クリーニングローラ１０の中心軸と整列させて配置され、該クリーニングローラ１０の回転支持部材として働くものである。前記芯材１２の材質としては、充分な機械的強度を有し、後述［００１８］する該芯材１２の外周面に固着される弾性多孔質層１４を固定・支持し得る機械的強度等を有するものであればよい。例えば前記芯材１２の材質としては、快削鋼等にメッキを施したもの、アルミニウム合金およびステンレス鋼等からなるもの或いは樹脂製の基体にメッキを施して導電性を付与したもの等を使用することができる。また前記芯材１２の断面形状は、円形に限定されず、楕円形、三角形または四角形等の多角形であってもよい。更に、前記芯材１２は中実体またはパイプ状の中空体にかかわらず採用することができる。
【００１８】
前記弾性多孔質層１４は、前記芯材１２の外周面を被覆して形成され、所要の弾力性を示すことで好適なニップ量を発現させる層である。この弾性多孔質層１４は、セル構造を有する弾性多孔質体からなり、この弾性多孔質体としては、例えばウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム、メラミンフォーム、エチレンプロピレン非共役ジエンゴムスポンジフォームまたはクロロプレンゴムスポンジフォーム等が挙げられる。特に、その物性等からウレタンフォームが好適に用いられる。
【００１９】
前記弾性多孔質層１４は、基本的に前記短繊維体１８を前記像担持体に対して圧接する基材としての役割も果たすため、その硬度についてはトナーフィルミングを起こさない程度に設定されている。すなわち前記弾性多孔質層１４に後述［００２６］する接着層２０を介して支持されている短繊維体１８が、前記像担持体に適切な圧接力を付勢しながら当接すると共に、像担持体の表面の微細な凹凸に対応して当接する面的追従性を発現するような弾力性を示す硬さであることが必要とされる。そこで前記弾性多孔質体の硬度としては、アスカＣ硬度で０．５〜５０°、好ましくは０．５〜４０°、更に好ましくは０．５〜３０°の範囲に設定される。このアスカＣ硬度が０．５〜５０°の範囲である場合、トナーフィルミングの発生を充分に抑えることができ、良好なクリーニング性を示す。また、前記弾性多孔質体の硬度が前述した０．５°より小さいと、該弾性多孔質層１４の外周面に備えられる短繊維体１８が充分な圧接力でもって像担持体に当接することができないために、残留トナーの掻き取りを行えずトナーフィルミングを引き起こしてしまう。更に、前記弾性多孔質体の硬度が５０°より大きいと、前記短繊維体１８の面的追従性が悪化し、これによりクリーニング性の悪化や該短繊維体１８をなす短繊維１６の硬度が直接的に像担持体の表面に作用してしまうことによる該像担持体表面の損傷といった問題が発生する。
【００２０】
また前記弾性多孔質層１４に要求される他の物性として、セル数が挙げられる。図５に示すように、短繊維１６の間隔は、前記弾性多孔質層１４のセル１４ａにより調整される。前記セル１４ａの単位当たりの数、すなわちセル数は、３０〜３０００個／２５ｍｍ（１ｉｎｃｈ）の範囲に設定され、より好ましくは４０〜３０００個／２５ｍｍ、更に好ましくは５０〜３０００個／２５ｍｍの範囲に設定される。前述した如く、求められる解像度等の要求により近年好適に使用されるトナーの粒子径は微細化が進んでいるため前記短繊維体１８の植毛間隔によっては、該トナーが該短繊維体１８間に詰まってしまう畏れがある。しかし前記弾性多孔質体のセル数が３０〜３０００個／２５ｍｍの範囲に設定される場合は、該セルが形成された部分には前記短繊維体１８の植毛はなされなくなるため、該短繊維体１８間へのトナー詰まりを低減する効果が期待される。また前記セル数を変化させることにより、前記弾性多孔質体のセルの骨格をなす弾性体素材の物性値の変動によらず得られる弾性多孔質層１４の硬度等もより好適に制御し得る効果も奏する。更に前記弾性多孔質層１４の圧縮永久歪みが小さくすることで、好適なニップ量をもって前記像担持体に当接できるため、クリーニング性の向上も期待できる。
【００２１】
また前記短繊維体１８は、前記弾性多孔質層１４の外周面に接着層２０を介して一様に静電植毛等により立設された複数の短繊維１６から形成されている。前記短繊維１６は、合成樹脂繊維等を短く一定長さに切断したものであり、その一端を弾性多孔質層１４の外周面に予め塗布等された接着層２０に固着され、他端が前記クリーニングローラ１０の半径方向外方に延出するように立設されている。ここで前記短繊維１６は、残留した前記微粒径の球形トナーを効率的に掻き落とすと共に、像担持体に引っ掻き傷等の損傷を与えない程度の硬度であることが要求され、例えばポリアミド、ポリエステル、アクリルおよびレーヨン等の樹脂繊維が用いられている。また、導電性物質等の機能性物質を練りこんで繊維状にしたものや、繊維表面に導電性高分子または無機導電性物質を付着させたもの等の導電性繊維を使用することもできる。
【００２２】
そして前記短繊維１６の長さは、前記微粒径の球形トナーを効率的に掻き落とすべく、前記接着層２０からの突出長さが０．１〜２ｍｍの範囲に設定され、より好ましくは０．１〜１．５ｍｍ、更に好ましくは０．２〜１．５ｍｍの範囲である。この短繊維１６の長さが０．１〜２ｍｍの範囲である場合は、クリーニングローラ１０の使用時において該短繊維１６の毛倒れ状態が抑制され、その結果、残留トナーの掻き落としが充分に達成される。前記短繊維１６の長さが０．１ｍｍより短くなると、残留トナーの掻き取りにより該短繊維１６間に入り込んてしまう該残留トナーの排出が困難となり。その結果、前記短繊維体１８が好適なクリーニング性を失ってトナーフィルタリングを招いていてしまう。また、前記短繊維１６の長さが２ｍｍより長くなると、直立した立設状態の維持が圧接下において困難となり、前述した弾性多孔質層１４の圧縮変形による圧接力の付勢により該短繊維１６が撓曲してしまい、その結果、前記短繊維体１８のクリーニング性や面的追従性が阻害されることになる。なお、前記短繊維１６の太さは特に限定されないが、０．５〜４ｄＴ（デシテックス）の範囲に設定され、より好ましくは０．５〜３ｄＴ、更に好ましくは１〜３．０ｄＴ、特に好ましくは１〜２．５ｄＴの範囲である。前記短繊維１６の太さが０．５〜４ｄＴである場合、像担持体に殆ど引っ掻き傷等をつけることなく、より優れたクリーニング性を発現し得る。
【００２３】
そして、前記弾性多孔層１８の外周面に接着層２０を介して備えられている前記短繊維１６は、一定間隔、すなわち均一に配置することで短繊維体１８を形成することが望ましい。前記弾性多孔質層１４の単位表面積に対する短繊維１６の単位面積当たりの本数は、その太さにもよるが特に限定されず、５０〜１０００本／ｍｍ２の範囲に設定され、より好ましくは７５〜８００本／ｍｍ２、更に好ましくは８０〜６００本／ｍｍ２の範囲に設定される。この本数が前述の５０〜１０００本／ｍｍ２である場合は、残留トナーが前記短繊維１６の間をすり抜けにくくなって充分な掻き落としが可能となり、より優れたクリーニング性の発現が期待できる。また前記短繊維１６は前記弾性多孔質層１４に対して、３０〜９０°の角度をもって立設されるよう構成される。この角度は、より好ましくは５０〜９０°、更に好ましくは７０〜９０°の範囲に設定される。前記短繊維１６が立設する角度が９０°に近いほど、残留トナーの掻き落とし効果が向上する。
【００２４】
前記短繊維１６の先端１６ａは、図３に示すように略球状になるよう面取りがされている。そしてこの略球状に形成された先端１６ａによって、前記像担持体表面への前記短繊維１６の接触は、その接触角が鋭角的なものならず略球状に形成された曲面が接触して、前記像担持体表面に対する負荷、すなわち該像担持体の損傷が抑制されることになる。従って、前記弾性多孔質層１４による像担持体に対する圧接力の付勢を増大させても、前記先端１６ａの略球状形状が該像担持体の損傷を抑制するので、クリーニング性を向上させることが可能である。また、前記短繊維１６の硬度を向上させることによる像担持体の損傷も同様に抑制し得るので、該短繊維１６の硬度を向上させることによる毛倒れ状態を回避し、その結果、クリーニングローラ１０の寿命を延ばす効果も期待できる。本実施例では、前記短繊維１６の先端１６ａの形状として、略球状を採用しているが、本発明に係るクリーニングローラ１０においては特にこれに限定されるものではなく、例えば、短繊維１６の端面と周面がなす角のみを緩くカーブを描くように面取りしたものや、先端１６ａに形成される面と面とがなす稜角が鈍角となるよう形成して、前記像担持体の損傷を抑制する形状であれば好適に採用可能である。
【００２５】
また前記先端１６ａにおける面取り加工は、少なくとも前記短繊維１６の全体の８０％以上について施すことが必要である。前述の如く、前記先端１６ａの面取り等による略球状への形状加工は、前記像担持体表面への損傷を大きく抑制する効果的な手段の１つである。しかし、前記短繊維１６の単位面積当たりの本数は、基本的に残量トナーの掻き取り性能の向上を意図して設定されたものであり、特にその全数について形状加工をする必要性は低い。すなわち、前述の如く、設定された前記短繊維１６の単位面積当たりの本数においては、その本数の８０％以上に対して面取り加工が施されていれば、前記像担持体表面への損傷は抑制し得ると確認された。
【００２６】
前記接着層２０を形成する接着剤としては、公知の接着剤、特に植毛用の接着剤が好適に採用可能であり、例えば、アクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、合成ゴムまたは天然ゴム等を主成分とする接着剤を用いることができる。また、前述の各成分を主成分とする水系接着剤は、前記弾性多孔質層１４を膨潤させることが少ないため好適に使用が可能であり、特にアクリル樹脂の使用が好ましい。例えば前記アクリル樹脂は、非反応性ポリアクリル酸エステル（非架橋型）、反応性ポリアクリル酸エステル（メチロールメラミンを架橋剤として用いる。）または自己架橋型ポリアクリル酸エステルに分けられ、反応型、自己反応型のアクリル樹脂は耐水性、耐アルカリ性および耐溶剤性等に優れるため多用されている。また反応型アクリル樹脂を使用する場合、物性を改良するために官能基としてカルボシキル基、アミド、アミノ基、エポキシ基および／またはヒドロキシル基等を導入してもよい。なお、前記接着層２０については、前記短繊維１６が充分な剛性を持って、または該短繊維１６自体の溶融により（［００３５参照］）前記弾性多孔質層１４の外周面に立設されるのであれば、特に必要とされない。
【００２７】
また、本実施例に係るクリーニングローラ１０においては、前記弾性多孔質層１４、接着層２０および短繊維体１８に導電性を付与するようにしてもよい。このような導電性の付与により、ファンデルワールス力や摩擦帯電による静電気力に加え、電圧印加により静電気力をトナーに対して作用させることができ、感光体や中間転写体等の像担持体上の残留トナーをクリーニングローラ側に移動させたり、クリーニングローラに付着した残留トナーを、逆に他のトナー除去装置側に回収したりする更に優位な使用が可能となる。この場合、前記短繊維体１８が、その軸方向や周方向に対して略一定の電位をとるように、例えば導電性物質を導入し、前記弾性多孔質体１４または接着層２０の何れか一方または両方の体積抵抗率が１０−６〜１０１０Ωｃｍとなるように設定することが好ましく、特に１０−４〜１０８に範囲が好適である。
【００２８】
本発明に係るクリーニングローラを用いた場合、前記短繊維体１８は弾性を示す前記弾性多孔質層１４を介して形成されているため、該短繊維体１８の硬度を高めることができる。従って、前記短繊維体１８の毛倒れ状態を抑制し、残留トナーのクリーニング性を向上と、トナーの目詰まりによるトナーフィルミングおよび像担持体への損傷の回避とを高い水準で両立し得る。また前記弾性多孔質層１４の圧縮変形により前記短繊維体１８は、像担持体表面への優れた面的追従性を示すことで良好なクリーニング性を獲得し得る。更に、前記短繊維１６の先端１６ａを面取り加工することで、前記像担持体への該短繊維１６の先端形状による負荷を低減し、該像担持体の損傷を一層抑制し得るものである。
【００２９】
【製造方法】
次に本発明の好適な実施例に係るクリーニングローラの製造方法につき、図４を参照して以下に説明する。実施例に係る製造方法は、基本的に前記芯材１２を回転軸とし、その外周に形成された円筒状の弾性多孔質層１４の外周面に静電手段により短繊維１６を植毛することで短繊維体１８を形成する短繊維体形成工程Ｓ１と、前記短繊維１６の先端１６ａを加熱することで溶解させ、球状に成形する先端処理工程Ｓ２と、最終工程Ｓ３からなる。そしてこれら３つの工程を経ることで、残留トナーの効率的な掻き取りと、前記像担持体表面への損傷の低減をなし得るクリーニングローラ１０を得ることができる。なお前記芯材１２、弾性多孔質層１４を形成する所要の弾性多孔質体および短繊維１６は準備されているものとする。
【００３０】
前記短繊維体形成工程Ｓ１は、詳細には略円筒形状の弾性多孔質体に対して同軸的に芯材１２を挿通して固定し、弾性多孔質層１４とする弾性多孔質層形成段階Ｓ１１と、該弾性多孔質層１４に外周面に前記短繊維１６を静電植毛する植毛段階Ｓ１２とからなる。前記弾性多孔質層形成段階Ｓ１１は、略円筒形状である弾性多孔質体の軸心に貫通孔を設け、この貫通孔に対して予め固着用接着剤を外周面に塗布した所定長さの芯材１２を同軸的に挿通する段階である。そして前記固着用接着剤を乾燥させることで、前記芯材１２と弾性多孔質体とが固着し、該芯材１２の外周面を被覆する弾性多孔質層１４が形成されたロール体とされる。なお、前記芯材１２を回転軸として支持して該弾性多孔質層１４の外周面を回転させながら研磨することで、セルの露出と該芯材１２を中心軸とした真円度の向上とを達成したロール体を得ることも可能である。また前記弾性多孔質体は、仮芯材を用いてモールド成形等により製造してもよい。
【００３１】
そして植毛段階Ｓ１２は、静電力を利用した静電植毛法により短繊維体１８の形成が行なわれる段階である。具体的には、前記芯材１２として導電性のものを使用した場合は、該芯材１２の外周面に形成された弾性多孔質層１４の周面に、先ず短繊維１６を固着するための植毛用の接着剤をスプレー塗布等により、該弾性多孔質層１４の外周面に均一に接着層２０を形成する。この際、前記接着剤の塗布量は、所望の本数の短繊維１６を固着できる程度、具体的には２０ｇ／ｍ２以上に設定され、より好ましくは２０〜２００ｇ／ｍ２、更に好ましくは４０〜１５０ｇ／ｍ２の範囲に設定される。また前記接着剤の塗布方法は、刷毛塗り、ロールコートまたは浸漬塗布等の公知の方法を用いることができ、例えば、均一に塗布することができて塗布量の制御が容易であり、かつ塗布後に余剰となる接着剤を絞ったりする等の後工程を必要としないスプレー塗布法が好適に採用される。
【００３２】
次に静電植毛機を用いて、前記導電性の芯材１２に高電圧を印可しながら、所定長さの短繊維１６を前記ロール体における弾性多孔質層１４に向けて供給する。そして高圧静電界における静電吸引力を利用し、静電的に弾性多孔質層１４の外周面に前記接着層２０を介して該短繊維１６を植え込む。植毛された前記短繊維１６は、静電植毛法の特性により前記弾性多孔質層１４の外周面に対して略垂直に夫々植毛されているが、前記接着層２０が固化する前に所要の方向に該短繊維１６を傾斜させることも可能である。その後、前記接着層２０を乾燥および／または硬化させることで、前記短繊維１６を弾性多孔質層１４に固着させ、該弾性多孔質層１４の外周面に植毛された多数の短繊維１６からなる短繊維体１８が形成される。前記短繊維１６の供給手法としては、例えば、高電圧を印可している前記芯材１２を軸として、前記弾性多孔質層１４を芯材１２と共に回転させながら該短繊維１６を上方より下方へ供給するダウン法が用いられる。また前述のダウン法に他に、前記短繊維１６を下方より上方へ供給するアップ法、横方向から供給するサイド法、アップ法とダウン法とを組み合わせて同時に行なうアップダウン法等を採用することができる。
【００３３】
なお、ここでは前記芯材１２として導電性の芯材１２を用いたが、導電性を有さない芯材１２を用いる場合は、例えば平板状の電極間に直流高電圧を印加して片側の極板上に電着処理した短繊維１６を載置することで帯電させる方法も採用可能である。具体的には、電界中において電荷を持った前記短繊維１６が、クーロンの法則による静電力を受けて該電界と平行となるよう飛翔する。そして異極に到達した前記短繊維１６は極性を変えて更に逆向きに飛翔することになる。そして、前記電極間に植毛すべき前記弾性多孔質層１４を有するロール体をセットすることで、静電吸引力を利用して飛翔・往復運動している前記短繊維１６が接着層２０を介して前記弾性多孔質層１４の外周面に順次植毛される。
【００３４】
次いで前記短繊維１６の植毛がなされたロール体は、次に先端処理工程Ｓ２を実施される。この先端処理工程Ｓ２は、火炎またはレーザ等の高いエネルギーを用いて前工程Ｓ１において植毛された短繊維１６の先端１６ａを略球状に面取りする工程である。この手法により、前記先端１６ａは瞬時に溶かされ、放冷することで面取りがなされる。前記短繊維１６には、前述したようにナイロン等の熱可塑性樹脂が用いられている。それ故に前記先端１６ａは熱等のエネルギーが加えられると軟化して液体のような挙動を示し、軟化した該先端１６ａは表面張力によりその表面積を小さくしようとして球状となる。この状態で冷却することで、前記先端１６ａの角は面取りされて略球状に形成されることになる。
【００３５】
また本先端処理工程Ｓ２においては、エネルギーの付加を行なう部分（短繊維１６の先端１６ａ）と、付加するエネルギー量と、付加時間等との夫々の制御が必要となる。本実施例においては、前記芯材１２で支持したローラ体を、細く絞った都市ガスの炎の先端から一定距離離間させた位置で周方向に回転させながら、一定スピードで軸方向に横切らせるような方法が採用される。すなわち、前記ローラ体の炎からの離間距離、回転スピードおよび移動スピードを調整すると共に、炎の大きさを制御することで、エネルギーの限定部分への付加、該エネルギーの量および付加時間等の制御が可能となる。また、先端処理工程Ｓ２を前記短繊維体形成工程Ｓ１の後に行なうことにより、前記短繊維１６の先端処理に伴って発生する先端１６ａ同士の融着の防止も期待できる。更に先端処理工程Ｓ２を前記短繊維体形成工程Ｓ１の後に行なうことにより、該先端処理工程Ｓ２により付加されたエネルギーにより、前記短繊維１６および／または弾性多孔質層１４との溶融による固着効果が期待できるため、該短繊維１６の前記接着層２０による固着の増強または該接着層２０の形成なしでの固着が可能となる。
【００３６】
前記最終工程Ｓ３は、前述の２工程Ｓ１およびＳ２を経ることで製造されたクリーニングローラ１０の研磨等の各種後加工および検査等を実施する工程である。この本最終工程Ｓ３を実施することにより、最終製品としてのクリーニングローラ１０が得られる。
【００３７】
【実験例】
次に、前記の製造工程により得られるクリーニングローラのクリーニング性等についての実験例を示す。具体的には、本発明に係るクリーニングローラと、比較例として従来のフォームローラおよび植毛された短繊維の先端が未処理であるクリーニングローラの各種性能を観察・測定し、比較するものである。なお、本発明に係るクリーニングローラは、本実験例に限定されるものではない。
【００３８】
実験例に係るクリーニングローラは、以下にように製造される。所定長さの芯材に厚さ２０μｍ程度になるようにホットメルト接着剤を塗布する。この芯材に弾性多孔質体を固着して弾性多孔質層を形成し、研削して直径１０ｍｍのローラ体を製造する。そして、前記ロール体の周面に植毛用接着剤をスプレー塗布して植毛用接着層を形成し、該接着層を介して静電植毛機で３０ｋＶの電圧をかけて短繊維を植毛する。植毛された前記ロール体を７０℃に設定した熱風循環乾燥炉で３０分間保持して乾燥させ、前記短繊維をロール体に固定して植毛ロール体を得る。次いで、前記植毛ロール体を芯材で支持して６０回転／分の回転速度で周方向に回転させながら、細く絞った都市ガスの炎の先端を１００ｍｍ／秒のスピードで軸方向に移動させ、短繊維の先端処理を行なうことで実験例に係るクリーニングローラを得るものである。得られた実験例および比較例１〜３の各試験片について、目視または各種測定機器を使用してクリーニングローラを通過する残留トナー量、クリーニング不良の有無、ローラの状態および像担持体の傷の有無を夫々観察・測定した。ここで、得られた試験片の面取りされている短繊維の割合は、植毛されたローラの一部を顕微鏡で拡大して１本１本の短繊維の先端状態を観察し、８０〜９５％の範囲にあることを確認した。なお比較例として、実験例と同じ構成で先端処理を施していないもの（比較例１）、後述する弾性多孔質体を使用し、短繊維を植毛しないフォームローラ（比較例２および３）の場合と比較する。
【００３９】
本実験例および比較例では、下記のものを各構成物として用いた。
・芯材：ＳＵＭ２２；直径  ６ｍｍ，長さ  ２５０ｍｍ
・弾性多孔質体：
実験例および比較例１：ポリエステル系軟質ウレタンフォーム（熔解処理済）：（株）イノアックコーポレーション製
；密度  ３０ｋｇ／ｍ３，セル数  ５０個／２５ｍｍ，アスカＣ硬度  ２°
比較例２：メラニンフォーム（メラミン／ホルムアルデヒド樹脂の発泡体）
：（株）イノアックコーポレーション製
；密度  １０ｋｇ／ｍ３，セル数  １５０個／２５ｍｍ，アスカＣ硬度  ５°
比較例３：導電性軟化ウレタンフォーム
：（株）イノアックコーポレーション製
；密度  ５０ｋｇ／ｍ３，セル数  ７０個／２５ｍｍ，アスカＣ硬度  １°
・植毛用接着剤：アクリル系ラテックス（不揮発分約４５％）を１００部をそのまま塗着量が３ｇになるように弾性多孔質体にスプレー塗布する。
・短繊維：ナイロン６６；長さ  ０．５ｍｍ，太さ  １．７ｄＴ
【００４０】
（評価方法）
夫々３本ずつの実験例および比較例のクリーニングローラについて、市販のレーザプリンタのクリーニングローラと取り替えて、黒ベタ画像の連続印刷を行なう。各クリーニングローラの印刷枚数が５万枚ごとに２０万枚まで以下の特性値の観察および測定を行ない、各例における３本の平均値で評価した。
▲１▼クリーニングローラを通過する残留トナー量：所定枚数を出力するごとに、クリーニングローラとクリーニングブレードとの間の感光体上に存在する残留トナー量を測定する。
▲２▼クリーニング不良の有無：所定枚数を出力するごとに、印刷画像の汚れ、にじみ、擦れ、ぼけ等の有無を印刷画像について目視により評価する。
▲３▼ローラの状態：所定枚数を出力するごとに、弾性多孔質層に対するトナーの固着の有無を未使用のローラと目視により比較して評価する。
▲４▼感光体の傷の有無：所定枚数を出力するごとに、感光体における傷の有無を目視により評価した。その結果を表１に示す。
【００４１】
【表１】
2004271897.tif 000003
【００４２】
（結果）
結果を上記の表１に併せて示す。この表１から、実験例は短繊維の先端処理を行なっていない比較例１と比較してローラ通過残留トナー量が若干多いが、問題のない程度のクリーニング性を示すことが判明した。しかし、実験例では、印刷枚数の増加によっても、比較例で発生する感光体の損傷は確認されなかった。
【００４３】
【発明の効果】
以上に説明した如く、本発明に係るクリーニングローラによれば、短繊維体が感光体や中間転写体等の像担持体に当接する際に、弾性多孔質層が圧縮変形するので、該弾性多孔質層に植毛された短繊維体の撓み量は少なく、短繊維の毛倒れが防止することで良好なクリーニング性を示すと共に、クリーニングローラの寿命の向上を図ることができる。また、前記短繊維の先端の面取りを行って該先端の像担持体への負荷を軽減し、該像担持体表面の損傷を抑制することで、該像担持体の寿命の向上し得る。また、本発明に係るクリーニングローラの製造方法によれば、残留トナーのクリーニング性に優れ、像担持体の損傷を極めて低減できるクリーニングローラを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例に係るクリーニングローラを示す斜視図である。
【図２】実施例に係るクリーニングローラを示す縦断面図である。
【図３】実施例に係るクリーニングローラにおける短繊維を拡大して示す縦断面図である。
【図４】実施例に係る簡単な製造工程を示すフローチャート図である。
【図５】実施例に係るクリーニングローラの一部を示す拡大図である。
【符号の説明】
１２  芯材
１４  弾性多孔質層
１６  短繊維
１６ａ  先端
２０  接着層
【図１】
2004271897.tif 000004
【図２】
2004271897.tif 000005
【図３】
2004271897.tif 000006
【図４】
2004271897.tif 000007
【図５】
2004271897.tif 000008