(57)【要約】【課題】帯電ロールなどの帯電部材表面の良好なクリーニング性能を有し、小径の帯電ロールにおいても帯電ロールの回転の阻害を抑制することが可能な帯電部材清掃装置を提供する。【解決手段】画像形成装置に備えられる帯電部材の表面を清掃するための清掃部材として、特定の位置に固定されない移動可能な小片部材を含む帯電部材清掃装置である。【選択図】図１
2009217094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置に備えられる帯電部材の表面を清掃するための清掃部材として、特定の位置に固定されない移動可能な小片部材を含むことを特徴とする帯電部材清掃装置。
【請求項２】
請求項１に記載の帯電部材清掃装置であって、
前記小片部材の形状が、球形状、円柱状および多角柱状のうちの少なくとも１つであることを特徴とする帯電部材清掃装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の帯電部材清掃装置であって、
前記小片部材の材質として、樹脂、ゴムおよび無機物のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする帯電部材清掃装置。
【請求項４】
像保持体と、前記像保持体の表面を帯電させる帯電部材と、請求項１〜３のいずれか１項に記載の帯電部材清掃装置と、を備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項５】
像保持体と、前記像保持体の表面を帯電させる帯電部材と、請求項１〜３のいずれか１項に記載の帯電部材清掃装置と、前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、を備え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、帯電部材清掃装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を採用した複写機やプリンタなどの画像形成装置の帯電装置として、スコロトロン帯電器のようなコロナ放電現象を利用したものが多用されてきたが、コロナ放電現象を利用した帯電装置の場合には、オゾンや窒素酸化物などが発生することがある。これに対して、導電性の帯電ロールなどの帯電部材を像保持体に直接接触させて像保持体の帯電を行う接触帯電方式はオゾンや窒素酸化物などの発生が大幅に少なく、電源効率も良いことから、最近では主流となっている。
【０００３】
このような接触帯電方式の帯電装置では、帯電ロールが像保持体に接触しているため、帯電ロールの表面にトナー成分や紙粉などの付着による汚れが発生しやすいという問題がある。画像形成動作を繰り返し行う像保持体の表面は、転写工程の下流側において、転写後の残留トナーなどの異物除去を行うクリーニング工程を経た後、帯電工程のエリアへと進入してくるが、クリーニング工程を経てもトナーの一部やトナーの外添剤など、トナーよりも小さい粒子がクリーニングされずに像保持体上に残留し、帯電ロールの表面へと付着してしまう。帯電ロールの表面に付着した異物は帯電ロールの表面抵抗値にムラを生じさせ、異常放電や不安定な放電となり帯電均一性を悪化させてしまうことがある。
【０００４】
このような問題を改善するための技術として、帯電ロールの表面に清掃部材として板状のブラシやスポンジを当接させ、帯電ロールの表面汚れを掻き落とすようなクリーニング方式が提案されている。例えば、特許文献１，２では、帯電ロールの表面粗さをトナー径に比して小さくすることが示されており、特許文献３には、帯電ロールの表面の十点平均粗さを３μｍ以上４０μｍ以下にすることが示されており、特許文献４には、帯電ロールの表面の十点平均粗さを３０μｍ以下にすることが示されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１〜４の技術では、帯電ロールと当接するクリーニング部材の表面に異物が除々に堆積していき、目詰まりによってクリーニング性能が低下してしまい、その結果帯電ロールが汚れてしまうという欠点があり、また帯電ロールに対して固定されたクリーニング部材がブレーキとなり、帯電ロールの回転を阻害してしまう問題があった。近年、その問題点を解決すべく発泡体樹脂もしくは発泡体ゴムなどを用いたロールタイプの帯電ロールクリーナが提案されている。
【０００６】
このような発泡体で構成されるロールタイプの帯電ロールクリーナにおいて、帯電ロールに付着した外添剤やトナーなどの付着物がクリーニング部材で除去される際には、まず、発泡体で構成されるクリーニング部材のセル内に外添剤などの異物が取り込まれる。セル内に取り込まれた異物は、凝集して適度な大きさの凝集体になり、適度な大きさの凝集体になると、この凝集体が、セルから吐き出されて帯電ロールを介して像保持体へ戻り、クリーニングブレードなどにより像保持体から除去されるため、クリーニング部材に異物が堆積せず、クリーニング部材によるクリーニング性能の維持継続がなされていると考えられている。
【０００７】
近年、画像形成装置が小型化するとともに帯電ロールの小径化が進み、それに応じてこのロールタイプの帯電ロールクリーナの小径化が進んでいる。この帯電ロールクリーナを支持する金属製の芯材は取り付け剛性を確保するために小径化が困難であるため、ロールタイプの帯電ロールクリーナの小径化においては、発泡体層の厚みを薄くする手法がとられている。帯電ロールクリーナによる帯電ロールのクリーニング性を確保するためには、帯電ロールに対してある一定以上発泡体層を食い込ませる必要があるが、発泡体層の厚みが薄いため、従来よりも高い荷重が帯電ロールにかかることになる。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−１６６７０５号公報
【特許文献２】特開平９−２２２７７６号公報
【特許文献３】特開２００５−２４６７５号公報
【特許文献４】特開平１１−１４３１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、帯電ロールなどの帯電部材表面の良好なクリーニング性能を有し、小径の帯電ロールにおいても帯電ロールの回転の阻害を抑制することができる帯電部材清掃装置、その帯電部材清掃装置を備えるプロセスカートリッジおよび画像形成装置である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、画像形成装置に備えられる帯電部材の表面を清掃するための清掃部材として、特定の位置に固定されない移動可能な小片部材を含む帯電部材清掃装置である。
【００１１】
また、前記帯電部材清掃装置において、前記小片部材の形状が、球形状、円柱状および多角柱状のうちの少なくとも１つであることが好ましい。
【００１２】
また、前記帯電部材清掃装置において、前記小片部材の材質として、樹脂、ゴムおよび無機物のうちの少なくとも１つを含むことが好ましい。
【００１３】
また、本発明は、像保持体と、前記像保持体の表面を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材清掃装置と、を備えるプロセスカートリッジである。
【００１４】
また、本発明は、像保持体と、前記像保持体の表面を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材清掃装置と、前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、を備える画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１によると、本構成を有していない場合に比較して、帯電ロールなどの帯電部材表面の良好なクリーニング性能を有し、小径の帯電ロールにおいても帯電ロールの回転の阻害を抑制することが可能な帯電部材清掃装置を提供することができる。
【００１６】
本発明の請求項２によると、本構成を有していない場合に比較して、帯電ロールなどの帯電部材表面のより良好なクリーニング性能を有し、小径の帯電ロールにおいても帯電ロールの回転の阻害を抑制することが可能な帯電部材清掃装置を提供することができる。
【００１７】
本発明の請求項３によると、本構成を有していない場合に比較して、帯電ロールなどの帯電部材表面のより良好なクリーニング性能を有し、小径の帯電ロールにおいても帯電ロールの回転の阻害を抑制することが可能な帯電部材清掃装置を提供することができる。
【００１８】
本発明の請求項４によると、本構成を有していない場合に比較して、帯電ロールなどの帯電部材表面の良好なクリーニング性能を有し、小径の帯電ロールにおいても帯電ロールの回転の阻害を抑制することが可能なプロセスカートリッジを提供することができる。
【００１９】
本発明の請求項５によると、本構成を有していない場合に比較して、帯電ロールなどの帯電部材表面の良好なクリーニング性能を有し、小径の帯電ロールにおいても帯電ロールの回転の阻害を抑制することが可能な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】
【００２０】
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００２１】
＜帯電装置＞
図１（ａ）は、本発明の実施形態に係る帯電部材清掃装置を備える画像形成装置の一例を示す概略構成図であり、図１（ｂ）は、帯電部材清掃装置と像保持体周囲の拡大図である。帯電装置１は、回転する円筒状の帯電部材である帯電ロール１０と、帯電ロール１０の表面を清掃するための帯電部材清掃装置である帯電ロールクリーナ１２と、を備える。帯電ロール１０は、導電性芯材１４と、導電性芯材１４の外周に形成された帯電層１６とを備える。帯電ロールクリーナ１２は、特定の位置に固定されない小片部材１８と、その小片部材を収容するための収容部材である筐体２０とを備える。小片部材１８は、収容部材である筐体２０内で移動可能である。また、図示しない高圧電源により、帯電ロール１０に電圧が印加される。
【００２２】
図１に示すように、帯電装置１が画像形成装置５に設置されたときに、感光体ドラム２６の横には、感光体ドラム２６と接触するように帯電ロール１０が配置されている。この帯電ロール１０の導電性芯材１４は回転可能に支持されている。帯電ロール１０の感光体ドラム２６と反対側には、帯電ロールクリーナ１２が設けられている。
【００２３】
像保持体である感光体ドラム２６は、図示しないモータによって矢印Ｘ方向に回転駆動され、感光体ドラム２６の回転により帯電ロール１０が矢印Ｙ方向に従動回転する。帯電ロール１０は、回転駆動される感光体ドラム２６に接触して回転しつつ感光体ドラム２６の表面を帯電させる接触帯電方式のものである。
【００２４】
帯電ロールクリーナ１２は、帯電ロール１０とこれに接する感光体ドラム２６とのニップ位置以外の他の構成要素と干渉しない位置に配置されている。帯電ロールクリーナ１２は、帯電ロール１０の表面を清掃するための清掃部材として、特定の位置に固定されない移動可能な小片部材１８を含む。本実施形態では、この小片部材１８を、帯電ロール１０のクリーニング部分の少なくとも一部を覆う筐体２０内に収容している。小片部材１８は、筐体２０内を移動して、帯電ロール１０の帯電層１６の表面に接触するように収容されている。この筐体２０には、帯電ロール１０と筐体２０との間へ小片部材１８が入り込み、帯電ロール１０と筐体２０との隙間で噛みこみが発生することを防止するための、また、小片部材１８が静電付着により帯電ロール１０の表面に付着し、筐体２０外に流出することを防止するための流出防止手段として、帯電ロール１０の回転下流側に流出防止板２２が設けられていてもよい。
【００２５】
帯電ロールクリーナ１２は、小片部材１８が移動して帯電ロール１０の表面に接触するように配置され、小片部材１８が移動して帯電ロール１０の周面に接触する。この小片部材１８と帯電ロール１０表面との摺擦、および帯電ロール１０に静電付着した小片部材１８が流出防止板２２によって強制的に帯電ロール１０表面から除去される際に、帯電ロール１０表面のトナーやトナー外添剤などの付着物がクリーニングされる。また、この小片部材１８の筐体２０への充填量を適切に制御することで、この小片部材１８が筐体２０内で移動可能となるため、帯電ロール１０の回転を阻害することはほとんどない。
【００２６】
また、図１のように、使用時に帯電ロール１０が感光体ドラム２６の上方もしくは横方向に位置する場合は、重力を利用して小片部材１８を帯電ロール１０表面に当て付けることが可能であるが、図２のように、帯電ロール１０が感光体ドラム２６に対して下方に位置する場合、重力では小片部材１８を帯電ロール１０表面に当て付けることができないため、筐体２０内の小片部材１８を撹拌する撹拌手段として撹拌パドル２４などを用いて強制的に小片部材１８を撹拌することで、帯電ロール１０表面に小片部材１８を接触させて、帯電ロール１０の表面をクリーニングすることができる。
【００２７】
小片部材１８を充填する筐体２０は、例えば樹脂製のものであり、射出成形が可能な樹脂材料であればよい。
【００２８】
小片部材１８の形状は、帯電ロール１０表面をクリーニングできればよく特に制限はないが、クリーニング性能、入手しやすさなどの観点から、球形状、円柱状および三角柱、四角柱、五角柱、六角柱などの多角柱状のうちの少なくとも１つであることが好ましい。
【００２９】
小片部材１８の材質としては、帯電ロール１０表面をクリーニングできればよく特に制限はないが、樹脂、ゴムおよびガラス、金属などの無機物のうちの少なくとも１つを含むことが好ましい。小片部材１８としては、使用時の騒音や重量などの観点から樹脂、特に樹脂の発泡体が好ましく、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアミドまたはポリプロピレンなどの発泡性の樹脂またはニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、シリコーンゴムなどのゴムを材質としたものより選択することができる。この小片部材１８は１種類に限定せず、複数種を同時に使用することも可能である。
【００３０】
またこの小片部材１８の径は特に限定するものではないが、省スペースおよび帯電ロール１０表面へのなるべく均一な接触などの観点から、例えばφ０．５ｍｍ以上φ３ｍｍ以下程度の範囲であり、特にφ１ｍｍ以上φ２ｍｍ以下の範囲がより好ましい。
【００３１】
筐体２０内の小片部材１８の充填量は、小片部材１８が筐体２０内で移動可能となるようにすればよく、特に制限はない。
【００３２】
このように、帯電ロール１０の表面を清掃するための清掃部材として、小片部材１８を使用して、この小片部材１８を特定の位置に固定されない移動可能とすることで、帯電ロール１０と清掃部材の接触領域を確保しつつ、帯電ロール１０に対する小片部材１８の圧力を低く抑えることが可能となる。このため、高いクリーニング性を維持したまま、帯電ロール１０が小径であっても帯電ロール１０の回転駆動をほとんど阻害することがない。また、構成が比較的簡単であるため、安価な小片部材を選択することにより、安価な帯電部材清掃装置が得られる。
【００３３】
帯電ロール１０について説明する。
【００３４】
この帯電ロール１０は、導電性芯材１４上に帯電層１６として導電性弾性層、表面層などが順次形成されたものである。
【００３５】
帯電ロール１０の径は好ましくはφ８ｍｍ以上φ１５ｍｍ以下、より好ましくはφ９ｍｍ以上φ１４ｍｍ以下で、帯電層１６の肉厚が１．５ｍｍ以上４ｍｍ以下であることが好ましい。直径が１５ｍｍを超えると周面１箇所あたりの外添剤に接触する回数が減り、また放電回数が減るので、汚れや帯電性能に対する長期安定性には優れるものの小型化の観点から不利である。直径が８ｍｍ未満であると画像形成装置を小型化できるので優位であるが、周面１箇所あたりの外添剤に接触する回数が増え、また放電回数が増えるので、長期安定性に対して不利となる。
【００３６】
この帯電ロール１０であるが、所定の帯電性能を有するものであれば以下の構成に限定されるものでないことは言うまでもない。
【００３７】
導電性芯材１４の材質としては、快削鋼、ステンレス鋼などが使用され、摺動性などの用途に応じ材質および表面処理方法は適時選択され、導電性を有さない材質についてはメッキ処理など一般的な処理により加工され導電化処理が行われていてもよい。
【００３８】
帯電ロール１０の帯電層１６を構成する上記導電性弾性層は、例えば、弾性を有するゴムなどの弾性材、導電性弾性層の抵抗を調整するカーボンブラックやイオン導電材などの導電材、必要に応じて軟化剤、可塑剤、硬化剤、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、シリカおよび炭酸カルシウムなどの充填剤など、通常ゴムに添加され得る材料を加えてもよい。通常ゴムに添加される材料を添加した混合物を、導電性の導電性芯材１４の周面に被覆することにより形成される。抵抗値の調整を目的とした導電剤として、マトリックス材に配合されるカーボンブラックやイオン導電剤のような、電子およびイオンのうち少なくとも１つを電荷キャリアとして電気伝導する材料を分散したものなどを用いることができる。また、上記弾性材は発泡体であってもかまわない。
【００３９】
上記導電性弾性層を構成する弾性材としては、例えばゴム材中に導電剤を分散させることによって形成される。ゴム材としては、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、天然ゴムなど、およびこれらのブレンドゴムが挙げられる。中でも、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムおよびこれらのブレンドゴムが好ましく用いられる。これらのゴム材は発泡したものであっても無発泡のものであってもよい。
【００４０】
導電剤としては、電子導電剤やイオン導電剤が用いられる。電子導電剤の例としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラックなどのカーボンブラック；熱分解カーボン、グラファイト；アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼などの各種導電性金属または合金；酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化スズ−酸化アンチモン固溶体、酸化スズ−酸化インジウム固溶体などの各種導電性金属酸化物；絶縁物質の表面を導電化処理したもの；などの粉末を挙げることができる。また、イオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウムなどの過塩素酸塩、塩素酸塩など；リチウム、マグネシウムなどのアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩など；を挙げることができる。
【００４１】
これらの導電剤は、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、その添加量は特に制限はないが、上記電子導電剤の場合は、ゴム材１００質量部に対して、１質量部以上６０質量部以下の範囲であることが好ましく、一方、上記イオン導電剤の場合は、ゴム材１００質量部に対して、０．１質量部以上５．０質量部以下の範囲であることが好ましい。
【００４２】
帯電層１６を構成する上記表面層は、トナーなどの異物による汚染の防止のためなどに形成しているものであり、表面層の材料としては、樹脂、ゴムなどの何れを用いてもよく特に限定するものではない。ポリエステル、ポリイミド、共重合ナイロン、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、メラミン樹脂、フッ素ゴム、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、セルロース、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体などを挙げることができる。
【００４３】
このうち外添剤による汚れ防止の観点から、ポリフッ化ビニリデン、４フッ化エチレン共重合体、ポリエステル、ポリイミド、共重合ナイロンが好ましく用いられる。共重合ナイロンは、６１０ナイロン、１１ナイロン、１２ナイロン、の内のいずれか１種または複数種を重合単位として含むものであって、この共重合体に含まれる他の重合単位としては、６ナイロン、６６ナイロンなどが挙げられる。ここで、６１０ナイロン、１１ナイロン、１２ナイロンよりなる重合単位が共重合体中に含まれる割合は、質量比で合わせて１０質量％以上であるのが好ましい。上記重合単位が１０質量％以上の場合は、調液性および表面層塗布時における成膜性に優れるとともに、特に繰り返し使用時における樹脂層の磨耗や樹脂層への異物付着が少なく、ロールの耐久性が優れ、環境による特性の変化も少なくなる。
【００４４】
上記高分子材料は単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。また、当該高分子材料の数平均分子量は、１，０００以上１００，０００以下の範囲であることが好ましく、１０，０００以上５０，０００以下の範囲であることがより好ましい。
【００４５】
また上記表面層には導電性材料を含有させ、抵抗値を調整することができる。該導電性材料としては、粒径が３μｍ以下であるものが望ましい。
【００４６】
また、抵抗値の調整を目的とした導電剤として、マトリックス材に配合されるカーボンブラックや導電性金属酸化物粒子、あるいはイオン導電剤のような、電子およびイオンのうち少なくとも１つを電荷キャリアとして電気伝導する材料を分散したものなどを用いることができる。
【００４７】
導電剤のカーボンブラックとして、具体的には、デグサ社製の「スペシャルブラック３５０」、同「スペシャルブラック１００」、同「スペシャルブラック２５０」、同「スペシャルブラック５」、同「スペシャルブラック４」、同「スペシャルブラック４Ａ」、同「スペシャルブラック５５０」、同「スペシャルブラック６」、同「カラーブラックＦＷ２００」、同「カラーブラックＦＷ２」、同「カラーブラックＦＷ２Ｖ」、キャボット社製「ＭＯＮＡＲＣＨ１０００」、キャボット社製「ＭＯＮＡＲＣＨ１３００」、キャボット社製「ＭＯＮＡＲＣＨ１４００」、同「ＭＯＧＵＬ−Ｌ」、同「ＲＥＧＡＬ４００Ｒ」などが挙げられる。
【００４８】
上記カーボンブラックはｐＨ４．０以下であることが好ましい。一般的なカーボンブラックに比べ、表面に存在する酸素含有官能基の効果により、樹脂組成物中への分散性がよく、前記ｐＨ４．０以下のカーボンブラックを配合することにより、帯電均一性をよくすることができ、さらに抵抗値の変動を小さくすることができる。
【００４９】
上記抵抗値を調整するための導電性粒子である導電性金属酸化物粒子は、酸化錫、アンチモンがドープされた酸化錫、酸化亜鉛、アナターゼ型酸化チタン、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの導電性を有した粒子で、電子を電荷キャリアとする導電剤であれば何れも用いることができ、特に限定されるものではない。これらは、単独で用いても２種類以上を併用することができる。また、本実施形態の効果を阻害しない限り、何れの粒径であってもよいが、抵抗値調整および強度の点より、好ましくは酸化錫、アンチモンドープがされた酸化錫、アナターゼ型酸化チタンであり、更に、酸化錫、アンチモンドープがされた酸化錫が好ましい。
【００５０】
このような導電性材料によって抵抗制御を行うことにより、表面層の抵抗値は環境条件によって変化せず、安定な特性が得られる。
【００５１】
さらに、上記表面層には、フッ素系あるいはシリコーン系の樹脂などが用いられている。特に、フッ素変性アクリレートポリマを含んで構成されることが好ましい。また、表面層の中に粒子を添加してもよい。これにより、表面層が疎水性となって帯電ロール１０への異物の付着が防止されるように作用する。また、アルミナやシリカのような絶縁性の粒子を添加して、帯電ロール１０の表面に凹凸を付与し、感光体ドラム２６との摺擦時の負担を小さくして帯電ロール１０と感光体ドラム２６相互の耐磨耗性を向上させることも可能である。
【００５２】
＜プロセスカートリッジ＞
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、像保持体と、像保持体の表面を帯電させる帯電部材と、上記帯電部材清掃装置とを備える。本実施形態のプロセスカートリッジは、必要に応じて、帯電した像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、像保持体の表面に形成されたトナー像を被転写体に転写する転写手段と、転写後の像保持体表面を清掃する像保持体清掃手段とからなる群より選択される少なくとも一種を備えていてもよい。
【００５３】
本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジの一例の概略構成を図３に示し、その構成について説明する。プロセスカートリッジ３は、静電潜像が形成される像保持体としての感光体ドラム（電子写真感光体）２６と、感光体ドラム２６の表面を接触帯電する円筒状の帯電部材である帯電ロール１０と、帯電ロール１０の表面を清掃するための帯電部材清掃装置としての帯電ロールクリーナ１２と、感光体ドラム２６の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段としての現像ロール５２と、感光体ドラム２６の表面に接触して、転写後に感光体ドラム２６に残ったトナーなどを清掃する像保持体清掃手段としてのクリーニングブレード５６とが一体に支持されており、画像形成装置に着脱自在である。画像形成装置に装着されたときには感光体ドラム２６の周囲に、帯電ロール１０、レーザ光あるいは原稿の反射光などにより感光体ドラム２６の表面に静電潜像を形成する潜像形成手段としての露光装置５８、現像ロール５２、感光体ドラム２６表面のトナー像を被転写体である記録紙６２に転写処理する転写手段としての転写ロール５４、クリーニングブレード５６がこの順序で配置されるようになっている。なお、図３では、他の電子写真プロセスにおいて通常必要な機能ユニットは、その記載を省略してある。
【００５４】
本実施形態に係るプロセスカートリッジ３の動作について説明する。
【００５５】
まず、感光体ドラム２６表面に接触された帯電ロール１０に対して電圧を高圧電源（図示せず）から給電することによって、感光体ドラム２６の表面を一様に高電位に帯電する。このとき感光体ドラム２６および帯電ロール１０は図３の矢印方向にそれぞれ回転する。帯電後、感光体ドラム２６表面に露光装置５８により画像情報に応じた画像光（露光）６０が照射されると、照射された部分は電位が低下する。画像光６０は画像の黒／白などに応じた光量の分布であるため、画像光６０の照射によって感光体ドラム２６表面に記録画像に対応する電位分布、すなわち静電潜像が形成される。静電潜像が形成された部分が、現像ロール５２を通過すると、その電位の高低に応じてトナーが付着し、静電潜像を可視化したトナー像が形成される。トナー像が形成された部分に、所定のタイミングでレジストロール（図示せず）により記録紙６２が搬送され、感光体ドラム２６表面のトナー像と重なる。このトナー像が、転写ロール５４によって記録紙６２に転写された後、記録紙６２は、感光体ドラム２６から分離される。分離された記録紙６２は搬送経路を通って搬送され、定着手段としての定着ユニット（図示せず）によって、加熱加圧定着されたあと、機外へ排出される。
【００５６】
プロセスカートリッジ３に設けられた帯電ロール１０には帯電ロールクリーナ１２が設置される。帯電ロールクリーナ１２は、筐体内で小片部材１８が移動して帯電ロール１０の表面に接触するように配置され、小片部材１８が移動して帯電ロール１０の周面に接触することで、帯電ロール１０表面のトナーやトナー外添剤などの付着物がクリーニングされる。
【００５７】
感光体ドラム２６は、少なくとも静電潜像（静電荷像）が形成される機能を有する。電子写真感光体は、円筒状の導電性の基体外周面に必要に応じて下引き層と、電荷発生物質を含む電荷発生層と、電荷輸送物質を含む電荷輸送層とがこの順序で形成されたものである。電荷発生層と電荷輸送層の積層順序は逆であってもよい。これらは、電荷発生物質と電荷輸送物質とを別個の層（電荷発生層、電荷輸送層）に含有させて積層した積層型感光体であるが、電荷発生物質と電荷輸送物質との双方を同一の層に含む単層型感光体であってもよく、好ましくは積層型感光体である。また、下引き層と感光層との間に中間層を有していてもよい。また、有機感光体に限らずアモルファスシリコン感光膜など他の種類の感光層を使用してもよい。
【００５８】
露光装置５８としては、特に制限はなく、例えば、感光体ドラム２６表面に、半導体レーザ光、ＬＥＤ光、液晶シャッタ光などの光源を、所望の像様に露光できるレーザ光学系、ＬＥＤアレイなどの光学系機器などが挙げられる。
【００５９】
現像手段は、感光体ドラム２６上に形成された静電潜像を静電荷像現像用トナーを含む一成分現像剤あるいは二成分現像剤により現像してトナー像を形成する機能を有する。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、トナー層が感光体ドラム２６に接触する方式のものでも、接触しない方式のものでもよい。例えば、図３のように静電荷像現像用トナーを現像ロール５２を用いて感光体ドラム２６に付着させる機能を有する現像器、あるいはブラシなどを用いてトナーを感光体ドラム２６に付着させる機能を有する現像器など、公知の現像器などが挙げられる。現像剤担時体には、通常直流電圧が使用されるが、更に交流電圧を重畳させて使用してもよい。
【００６０】
転写手段としては、紙などに直接転写する方式のものでも、中間転写体を介して転写する方式のものでもよい。例えば、図３に示すような記録紙６２を介して直接接触して転写する導電性または半導電性のロールなどを用いた転写ロール５４および転写ロール押圧装置（図示せず）を用いることができる。また、記録紙６２の裏側（感光体と反対側）からトナーとは逆極性の電荷を記録紙６２に与え、静電気力によりトナー像を記録紙６２に転写するものを用いてもよい。転写ロール５４には、感光体ドラム２６に付与する転写電流として、直流電流を印加してもよいし、交流電流を重畳させて印加してもよい。転写ロール５４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）などにより、任意に設定することができる。また、低コスト化のため、転写ロール５４として単層の発泡ロールなどが好適に用いられる。
【００６１】
定着手段としての定着ユニットとしては、記録紙６２に転写されたトナー像を加熱、加圧あるいは加熱加圧により定着するものであれば特に制限はない。
【００６２】
トナー像を転写する被転写体である記録紙６２としては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンタなどに使用される普通紙、ＯＨＰシートなどが挙げられる。定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、転写材の表面もできるだけ平滑であることが好ましく、例えば、普通紙の表面を樹脂などでコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙などを好適に使用することができる。
【００６３】
＜画像形成装置＞
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電させる帯電部材と、上記帯電部材清掃装置と、像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段とを備える。本実施形態の画像形成装置は、必要に応じて、像保持体の表面に形成されたトナー像を被転写体に転写する転写手段と、転写後の像保持体表面を清掃する像保持体清掃手段とからなる群より選択される少なくとも一種を備えていてもよい。また、本実施形態に係る画像形成装置は、上記プロセスカートリッジを使用するものであってもよい。
【００６４】
図４には、本実施形態に係る画像形成装置の一例として、タンデム方式のフルカラーの画像形成装置５が示されている。この画像形成装置５の内部には、感光体ドラム２６や現像器などを有する画像形成ユニットが、イエロー（６４Ｙ）、マゼンタ（６４Ｍ）、シアン（６４Ｃ）、および黒（６４Ｋ）の各色毎にそろえられている。感光体ドラム２６としては、例えば、表面に有機感光体などを含む感光体層が被覆された導電性円筒体が用いられ、図示しないモータにより、矢印Ｘ方向に例えば約１５０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで回転駆動される。
【００６５】
感光体ドラム２６の表面は、感光体ドラム２６に接触して配置された帯電ロール１０によって所定の電位に帯電された後、露光装置５８から出射されるレーザービームによって画像露光が施され、画像情報に応じた静電潜像が形成される。
【００６６】
この感光体ドラム２６上に形成された静電潜像は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の現像器６６Ｙ，６６Ｍ，６６Ｃ，６６Ｋによって現像され、所定の色のトナー像となる。
【００６７】
例えば、フルカラーの画像を形成する場合、各色の感光体ドラム２６の表面には、帯電、露光、現像の各工程が、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応して行われ、各色の感光体ドラム２６の表面には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応したトナー像が形成される。
【００６８】
感光体ドラム２６上に順次形成されるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、用紙搬送ベルト６８上を搬送される記録紙６２に順番に各色画像形成ユニットの転写ロール５４により転写される。
【００６９】
さらに、トナー像が転写された記録紙６２は、定着装置７０へと搬送され、この定着装置７０によって加熱および加圧されてトナー像が記録紙６２上に定着される。その後、片面プリントの場合には、トナー像が定着された記録紙６２は、排出ロール７２によって画像形成装置５の上部に設けられた排出トレイ７４上にそのまま排出される。
【００７０】
―方、両面プリントの場合には、定着装置７０により第一面（表面）にトナー像が定着された記録紙６２を、排出ロール７２によって排出トレイ７４上にそのまま排出せずに、排出ロール７２によって記録紙６２の後端部を狭持した状態で、排出ロール７２を逆転させるとともに、記録紙６２の搬送径路を両面用の用紙搬送路７６に切り替え、この両面用の用紙搬送路７６に配設された搬送ロール７８によって、記録紙６２の表裏を反転した状態で、再度、用紙搬送ベルト６８の転写位置へ搬送して、記録紙６２の第二面（裏面）にトナー像を転写する。そして、記録紙６２の第二面（裏面）のトナー像を定着装置７０によって定着させ、記録紙６２を排出トレイ７４上に排出する。
【００７１】
なお、トナー像の転写工程が終了した後の感光体ドラム２６の表面は、感光体ドラム２６が１回転する毎に、感光体ドラム２６の斜め上方に配置されたクリーニングブレード５６によって、残留トナーや紙粉などが除去され、次の画像形成工程に備えるようになっている。
【００７２】
画像形成装置５に設けられた帯電ロール１０には帯電ロールクリーナ１２が設置される。帯電ロールクリーナ１２は、筐体内で小片部材が移動して帯電ロール１０の表面に接触するように配置され、小片部材が移動して帯電ロール１０の周面に接触することで、帯電ロール１０表面のトナーやトナー外添剤などの付着物がクリーニングされる。
【００７３】
本実施形態に係る画像形成装置の帯電部材清掃装置以外の構成については、これらに限らず従来から電子写真方式の画像形成装置の各構成として公知の構成が適用できる。すなわち、上記帯電部材清掃装置以外の構成、例えば、帯電部材、潜像形成手段、現像手段、転写手段、像保持体清掃手段、除電手段、給紙手段、搬送手段、画像制御手段などについて、必要に応じて従来公知のものが適宜採用される。これらの構成については、本実施形態において特に限定されるものではない。
【００７４】
また、本実施形態に係る画像形成装置としては、上記構成に限らず、帯電装置以外の構成については例えば感光体を１つのみ有する画像形成装置、像保持体上に保持されたトナー像を中間転写体に順次一次転写を繰り返すカラー画像形成装置など従来公知のものが適宜採用される。これらの構成については、本実施形態において特に限定されるものではない。
【００７５】
＜トナーおよび現像剤＞
本実施形態において用いられる現像剤としては、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤であっても、磁性トナーなどのようにトナー単独で用いられる一成分現像剤であってもよい。
【００７６】
本実施形態において用いられる現像剤には、外添剤として球形のシリカを含むことが好ましい。この理由として、シリカは屈折率が１．５前後であり、粒径を大きくしても光散乱による透明度の低下、特にＯＨＰ表面への画像作製時の光透過性などに影響を及ぼさないことが挙げられる。
【００７７】
一方、一般的なフュームドシリカは比重２．２であり、粒径的にも最大５０ｎｍが製造上から限界となる場合がある。また凝集体として粒径を上げることはできるが、均一分散が困難となる場合があり、安定してシール効果を発揮できない場合がある。
【００７８】
クリーニング性向上のために含有される外添剤の材料として好適なシリカ、特に比重１．３以上１．９以下で球形単分散のシリカは、湿式法であるゾルゲル法により得ることができる。該ゾルゲル法は湿式法で、かつ焼成することなしに製造する方法であるため、蒸気相酸化法などの他の方法に比べ、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、或いは処理量を制御することにより、更に比重を調整することが可能となる。シリカの粒径は、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、水の質量比、反応温度、撹拌速度、供給速度により自由に制御できる。単分散で球形形状のシリカとすることもゾルゲル法にて可能となる。
【００７９】
具体的なシリカの製造方法は以下の通りである。
【００８０】
まず、水およびアルコールの混合溶液に、アンモニア水を触媒とし、温度をかけながらテトラメトキシシランなどのシラン化合物を滴下し撹拌を行う。次に、生成したシリカゾル懸濁液の遠心分離を行い、湿潤シリカゲルとアルコール、アンモニア水とに分離する。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。疎水化処理としては、一般的なシラン化合物など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、目的のシリカを得ることができる。またこのように得られた再度上述のゾルゲル法による処理を行っても構わない。
【００８１】
トナーは特に限定しないが、結着樹脂と着色剤を主成分とし、必要に応じて離型剤などを含有する公知のものである。トナーとして、重合法により作製される重合トナーを用いることが好ましい。トナー形状が不定形であることにより、流動性助剤の添加によっても流動性が十分でないことがあり、使用中の機械的せん断力によるトナー表面の粒子のトナー凹部への移動により、経時的に流動性が低下したり、流動性助剤のトナー内部への埋没が起こることで、現像性、転写性、クリーニング性などが悪化する。また、クリーニングにより回収されたトナーを再び現像機に戻して使用すると更に画質の低下を生じ易い。これらを防ぐためにさらに流動性助剤を増加すると感光体上への汚染、フィルミング、傷などを発生させてしまう。
【００８２】
このため、意図的にトナー形状および表面構造の制御を可能とする手段として、乳化重合凝集法によるトナーの製造方法が提案されている。これらは一般に、乳化重合などの重合法により樹脂粒子の分散液を作製し、他方、溶媒に着色剤を分散させた着色剤粒子分散液を作製し、これらを混合した後、加熱、ｐＨ制御、凝集剤添加などにより上記の樹脂粒子と着色剤とを所望の粒子径になるまで凝集させ、その後凝集粒子を所望の粒子径で安定させ、次いで、樹脂粒子のガラス転移点以上の温度に過熱して融合させてトナーを作製するものである。
【００８３】
乳化重合凝集法で得たトナー粒子は、その粒度分布特性において従来の懸濁重合法などに代表される他の重合法で得たトナー粒子と比較して極めて優れた特性（特に粒度分布が狭く、分級操作を必要としない）を示し、これをトナーとして用いれば高品質の画質を長期にわたり得ることが可能である。また、乳化重合凝集法によるトナーの作製方法は、凝集粒子を樹脂粒子のガラス転移点（Ｔｇ）以上に加熱して融合させることから、その加熱の仕方やｐＨの制御などにより、不定形の形状から、球形の粒子状態のトナーまで様々な形状のトナーを作製することができるため、使用される電子写真システムにおいて、いわゆるポテト形状から球形までの範囲で形状の選択が可能である。
【実施例】
【００８４】
以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００８５】
（実施例１，２）
帯電ロールと帯電ロールクリーナを以下のように作製した。
＜帯電ロール１＞
エピクロルヒドリンゴム１００質量部にイオン導電剤ＰＥＬ−１００（日本カーリット社製）３質量部を添加して十分混練した後、これを押し出し成形後、φ６ｍｍのＳＵＭ−Ｎｉシャフト（硫黄快削鋼にニッケルメッキを施したもの）を挿入し、プレス成形機にて成形、加硫を行った後、研磨によって所望の外径に加工を行い、端部外径φ８．９５ｍｍ、中央部外径φ９．００ｍｍとなるように加工した。その後、この導電性弾性ロール表面に浸漬コーティング方法によって以下の組成、膜厚にてコーティングした。
【００８６】
下記混合物をビーズミルにて分散して得られた分散液Ａを、上記導電性弾性ロールの表面に浸漬塗布した後、１６０℃で３０分間加熱乾燥し、厚さ５μｍの表面層を形成し、帯電ロール１を得た。
高分子材料（フッ素ワニス）：ゼッフルＧＫ−５００（ダイキン工業社製）                                                                  １００質量部
導電性付与材（アンチモンドープ酸化スズ）：ＳＮ−１００Ｐ（石原産業社製）                                                                ４０質量部
硬化剤：コロネート２５０７（日本ポリウレタン工業社製）  ４０質量部
溶剤：２−ブタノン                                    ２００質量部
酢酸ブチル                                      ３５０質量部
【００８７】
＜帯電ロール２＞
エピクロルヒドリンゴム１００質量部にイオン導電剤ＰＥＬ−１００（日本カーリット社製）３質量部を添加して十分混練した後、これを押し出し成形後、φ６ｍｍのＳＵＭ−Ｎｉシャフト（硫黄快削鋼にニッケルメッキを施したもの）を挿入し、プレス成形機にて成形、加硫を行った後、研磨によって所望の外径に加工を行い、端部外径φ８．９５ｍｍ、中央部外径φ９．００ｍｍとなるように加工した。その後、この導電性弾性ロール表面に浸漬コーティング方法によって以下の組成、膜厚にてコーティングした。
【００８８】
下記材料をビーズミルにて分散して得られた分散液Ｂを、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）で希釈し、前記導電性弾性ロールの表面に浸漬塗布した後、１８０℃で３０分間加熱乾燥し、厚さ７μｍの表面層を形成し、帯電ロール２を得た。
高分子材料（飽和共重合ポリエステル樹脂溶液）：バイロン３０ＳＳ（東洋紡績社製）                                                        １００質量部
硬化剤（アミノ樹脂溶液）：スーパーベッカミンＧ−８２１−６０（大日本インキ化学工業社製）                                            ２６．３質量部
導電剤（カーボンブラック）：ＭＯＮＡＲＣＨ１０００（キャボット社製）                                                                    １０質量部
【００８９】
＜帯電ロールクリーナ＞
小片部材として球形状のポリスチレン発泡ビーズ（φ２ｍｍ）を、ＡＢＳ樹脂にて製作したケース内に充填した。ビーズの充填量は、帯電ロールを取り付け、感光体に押し付けられた状態で帯電ロールとケース内壁との空間の９割程度を埋める充填量とし、小片部材が特定の位置に固定されず、ケース内で移動可能となるようにした。また、帯電ロールの回転下流側に流出防止板を設けた。
【００９０】
上記のようにして作製した帯電ロール１，２および帯電ロールクリーナを、画像形成装置（ＤＥＬＬ製Ｃ３１１０ｃｎ）用のプロセスカートリッジにそれぞれ組み込み、ＤＥＬＬ製Ｃ３１１０ｃｎに取り付けた。使用時に帯電ロールが感光体の斜め上方に位置するようにし、帯電ロールの感光体と反対側に帯電ロールクリーナを設置した。連続印字テストを常温常湿環境（２３℃、５５％ＲＨ）下にて実施した。結果を表１に示す。この結果は８０００枚走行した際の帯電ロール表面の付着物量の代用特性として、５ｍｍ幅の金属ベアリングを１００ｇｆで帯電ロールに押し当て、帯電ロールを５ｒｐｍで回転させながら１００Ｖ（ＤＣ）の電圧を印加させた際の帯電ロールの体積抵抗（ｌｏｇΩ）を、２２℃／５５％ＲＨ環境下にて微小電流計（アドバンテストＲ８３４０）を用いて測定した結果（６０点／周の測定を行い、その３周分の測定の平均値）である。なお、表１に示す数値は、走行枚数０と走行後との帯電ロールの体積抵抗差（帯電ロール本体の通電上昇分含む）である。
【００９１】
（比較例１，２）
φ４ｍｍのＳＵＭ２４Ｌ上にＮｉメッキを施したシャフトの上にウレタン樹脂を用いて、外径φ８ｍｍの円筒状の弾性層を形成して、クリーニングロールを作製した。実施例１と同様にして評価した。結果を表１に示す。
【００９２】
【表１】
2009217094.tif 000003
【００９３】
この結果より、実施例１，２では、比較例１，２の従来のロールタイプのクリーニングロールと比較して同等以下の帯電ロールのクリーニング性を得ることができた。このように、小径の帯電ロールにおいてもその回転を阻害することのない、安価な帯電ロールのクリーニング装置を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】（ａ）本発明の実施形態に係る帯電部材清掃装置を備える画像形成装置の一例を示す概略構成図である。（ｂ）本発明の実施形態に係る帯電部材清掃装置を備える画像形成装置における帯電装置と像保持体周囲の拡大図である。
【図２】本発明の実施形態に係る帯電部材清掃装置を備える画像形成装置の他の例を示す概略構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
【図４】本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００９５】
１  帯電装置、３  プロセスカートリッジ、５  画像形成装置、１０  帯電ロール、１２  帯電ロールクリーナ、１４  導電性芯材、１６  帯電層、１８  小片部材、２０  筐体、２２  流出防止板、２４  撹拌パドル、２６  感光体ドラム、５２  現像ロール、５４  転写ロール、５６  クリーニングブレード、５８  露光装置、６０  画像光、６２  記録紙、６４Ｙ，６４Ｍ，６４Ｃ，６４Ｋ  画像形成ユニット、６６Ｙ，６６Ｍ，６６Ｃ，６６Ｋ  現像器、６８  用紙搬送ベルト、７０  定着装置、７２  排出ロール、７４  排出トレイ、７６  用紙搬送路、７８  搬送ロール。
【図１】
2009217094.tif 000004
【図２】
2009217094.tif 000005
【図３】
2009217094.tif 000006
【図４】
2009217094.tif 000007