(57)【要約】【課題】帯電部材表面の付着物を効率的に除去することができ、帯電部材を長寿命化することができる帯電部材清掃部材用芯材を提供する。【解決手段】画像形成装置に備えられる帯電部材の表面に接触して清掃する帯電部材清掃部材に用いるための、少なくとも清掃領域において、長手方向の軸中心に垂直な断面の面積が、前記断面の中心を中心とした外接円の面積より小さい帯電部材清掃部材用芯材である。【選択図】図３
2009217204.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に接触して清掃する帯電部材清掃部材に用いるための、
少なくとも清掃領域において、長手方向の軸中心に垂直な断面の面積が、前記断面の中心を中心とした外接円の面積より小さいことを特徴とする帯電部材清掃部材用芯材。
【請求項２】
請求項１に記載の帯電部材清掃部材用芯材であって、
少なくとも清掃領域において、前記断面の外周と前記外接円の外周とが１点以上６点以下で接していることを特徴とする帯電部材清掃部材用芯材。
【請求項３】
請求項１または２に記載の帯電部材清掃部材用芯材であって、
前記外接円の半径に対する、前記断面の中心から外周までの最短距離の割合が４０％以上９５％以下の範囲であることを特徴とする帯電部材清掃部材用芯材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の帯電部材清掃部材用芯材と、前記芯材の外周に形成された清掃部とを有することを特徴とする帯電部材清掃部材。
【請求項５】
請求項４に記載の帯電部材清掃部材であって、
前記清掃部が、円筒状の弾性発泡層であることを特徴とする帯電部材清掃部材。
【請求項６】
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４または５に記載の帯電部材清掃部材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７】
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４または５に記載の帯電部材清掃部材と、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、帯電部材清掃部材用芯材、帯電部材清掃部材、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】
近年、プリンタや複写機などの画像形成装置の帯電部材として帯電ロールが主流である。帯電ロールは、オゾン発生量が、コロナ放電現象などを利用した帯電装置に比べて少なく、優位である。しかしながら帯電ロールは、トナーや外添剤などがその表面に付着することにより機能低下が発生することがある。そのため近年では、帯電ロールの長寿命化を達成する手段として、帯電ロール表面に付着した付着物を取り除く手段として、弾性発泡層などの清掃部を有するロール状の帯電部材清掃部材が多用されるようになった（例えば、特許文献１参照）。これは、帯電部材清掃部材の弾性発泡層を帯電ロールの周方向に対して均等に当て付ける方式である。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３３０６１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、帯電部材表面の付着物を効率的に除去することができ、帯電部材を長寿命化することができる帯電部材清掃部材用芯材、帯電部材清掃部材、その帯電部材清掃部材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】
【０００５】
本発明は、画像形成装置に備えられる帯電部材の表面に接触して清掃する帯電部材清掃部材に用いるための、少なくとも清掃領域において、長手方向の軸中心に垂直な断面の面積が、前記断面の中心を中心とした外接円の面積より小さい帯電部材清掃部材用芯材である。
【０００６】
また、前記帯電部材清掃部材用芯材の少なくとも清掃領域において、前記断面の外周と前記外接円の外周とが１点以上６点以下で接していることが好ましい。
【０００７】
また、前記帯電部材清掃部材用芯材において、前記外接円の半径に対する、前記断面の中心から外周までの最短距離の割合が４０％以上９５％以下の範囲であることが好ましい。
【０００８】
また、本発明は、前記帯電部材清掃部材用芯材と、前記芯材の外周に形成された清掃部とを有する帯電部材清掃部材である。
【０００９】
また、前記帯電部材清掃部材において、前記清掃部が、円筒状の弾性発泡層であることが好ましい。
【００１０】
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、前記帯電部材清掃部材とを備えるプロセスカートリッジである。
【００１１】
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、前記帯電部材清掃部材と、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】
【００１２】
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、帯電部材表面の付着物を効率的に除去することができ、帯電部材を長寿命化することが可能な帯電部材清掃部材用芯材を提供することができる。
【００１３】
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、帯電部材表面の付着物をより効率的に除去することができ、帯電部材をより長寿命化することが可能な帯電部材清掃部材用芯材を提供することができる。
【００１４】
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、帯電部材表面の付着物をより効率的に除去することができ、帯電部材をより長寿命化することが可能な帯電部材清掃部材用芯材を提供することができる。
【００１５】
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、帯電部材表面の付着物を効率的に除去することができ、帯電部材を長寿命化することが可能な帯電部材清掃部材を提供することができる。
【００１６】
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、帯電部材表面の付着物をより効率的に除去することができ、帯電部材をより長寿命化することが可能な帯電部材清掃部材を提供することができる。
【００１７】
本発明の請求項６によると、本構成を有していない場合に比較して、帯電部材表面の付着物を効率的に除去することができ、帯電部材を長寿命化することが可能であり、良好な画質が得られるプロセスカートリッジを提供することができる。
【００１８】
本発明の請求項７によると、本構成を有していない場合に比較して、帯電部材表面の付着物を効率的に除去することができ、帯電部材を長寿命化することが可能であり、良好な画質が得られる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】
【００１９】
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。
【００２０】
図１は、本実施形態に係る帯電部材清掃部材用芯材を有する帯電部材清掃部材を用いた帯電装置の一例の概略構成を示した側面図である。また、図２は、本実施形態に係る帯電装置の一例の概略構成を示した正面図である。図１の帯電装置１は、画像形成装置に備えられる像保持体の表面を帯電させる帯電部材であって、軸中心に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に接触して帯電ロール１０の表面を清掃するための帯電部材清掃部材であるクリーニングロール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。クリーニングロール１２は、芯材１８と、芯材１８の外周に形成された清掃部である円筒状の弾性層２０とを備える。
【００２１】
帯電装置１において、帯電ロール１０は、像保持体である感光体２２に対して導電性芯材１４の両端部に設置したコイルバネ２４（図２参照）などの弾性部材により感光体２２の表面に押し付けられ、感光体２２に従動する。一方、クリーニングロール１２は、帯電ロール１０の導電性芯材１４とクリーニングロール１２の芯材１８との軸受けの距離でベアリング２６（図２参照）で保持され、クリーニングロール１２は、所定のニップ量で帯電ロール１０に従動する。なお、帯電ロール１０およびクリーニングロール１２はそれぞれ感光体２２、帯電ロール１０に従動させてもよいし、別個に駆動させてもよい。
【００２２】
本実施形態に係る帯電部材清掃部材用芯材は、少なくとも清掃領域において、長手方向の軸中心に垂直な断面の面積が、断面の中心を中心とした外接円の面積より小さい。芯材の例を図３〜図５に示す。図３〜図５に示すように、芯材１８において、長手方向の軸中心に垂直な断面２８の面積が、断面２８の中心３０を中心とした外接円３２の面積より小さい。これにより、帯電ロール１０の周方向に対して、クリーニングロール１２によるクリーニングの圧力の強弱をつけることができ、クリーニング性が向上する。
【００２３】
従来の芯材の断面は円状を有し、弾性層の断面も円状になっている。この場合、クリーニングロールと帯電ロールとが定距離で固定されており、弾性層の厚みが一定であるため、クリーニングロールの回転時に帯電ロールの周方向に対して一定の力しかかからず、クリーニングの圧力に強弱をつけることがほとんどできない。そのため、帯電ロール表面の付着物の除去が十分ではなく、長期使用時に帯電ロールが汚染され、帯電不良が生じ、画質不良が生じる。本実施形態では、クリーニングの圧力に強弱がつけられるよう、芯材１８の断面を円とならない形状にすることで、クリーニングの圧力を可変として強弱をつけ、クリーニング性を向上することができる。
【００２４】
また、円筒状の弾性層の外側表面に切り込みを入れたり、シートを貼り付けたりしてクリーニングの圧力に強弱をつけることも考えられるが、クリーニングの圧力に強弱がつきすぎて、帯電ロールに振動が伝わり、帯電むらが発生してしまう。
【００２５】
円形状ではない芯材１８を有する帯電部材清掃部材によれば、帯電ロール１０の表面のトナーや外添剤などの付着物を効率的に除去することができ、感光体２２表面に対してほぼ均一な帯電が施され、画質上に帯電不良による欠陥などが発生することが抑制され、画質不良を防止することができる。また、帯電部材を長寿命化することができる。
【００２６】
芯材１８の断面２８の形状は、断面２８の面積が外接円３２の面積より小さければよく特に制限はない。すなわち断面２８の形状は、円形状（半径が一定）でなければ、いかなる形状でもよい。断面２８の形状としては、例えば、三角形、四角形、五角形、六角形などの多角形、楕円形、星型などが挙げられる。
【００２７】
ここで、清掃領域とは、帯電ロール１０の帯電層１６と、クリーニングロール１２の弾性層２０とが接触する領域のことを指す。
【００２８】
本実施形態において、少なくとも清掃領域において、断面２８の外周と外接円３２の外周とが１点以上６点以下で接していることが好ましい。断面２８の外周と外接円３２の外周とが６点を超えて接触していると、クリーニングの圧力に強弱をつけることができにくく、クリーニング効果が低下する場合がある。
【００２９】
図３の断面２８が楕円形の例では、断面２８の外周と外接円３２の外周とが２点で接しており、図４の断面２８が三角形の例では、断面２８の外周と外接円３２の外周とが３点で接しており、図５の断面２８が星形の例では、断面２８の外周と外接円３２の外周とが４点で接していることになる。
【００３０】
また、外接円３２の半径Ｒに対する、断面２８の中心３０から外周までの最短距離Ｑの割合（（Ｑ／Ｒ）×１００［％］）が４０％以上９５％以下の範囲であることが好ましく、５０％以上８０％以下の範囲であることがクリーニング効果の点でより好ましい。その割合が４０％未満であると、クリーニングの圧力に強弱がつきすぎて、帯電ロール１０に振動が伝わり、帯電むらが発生する場合がある。また、その割合が９５％を超えると、クリーニングの圧力に強弱をつけることができにくく、クリーニング効果が低下する場合がある。
【００３１】
本実施形態において、帯電ロール１０とクリーニングロール１２との平均ニップ量は通常０．２ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲である。平均ニップ量が０．２ｍｍ未満であると従動せずフィルミングを発生させたり、駆動機構が必要となる場合があり、３ｍｍを超えるとブレーキ作用が働き従動しない場合がある。なお、平均ニップ量とは、帯電ロール１０の導電性芯材１４の中心とクリーニングロール１２の芯材１８の中心との軸間距離、および両部材の半径から求める値である。例として軸間距離が１０ｍｍ、帯電ロール１０の半径が７ｍｍ、クリーニングロール１２の半径が５ｍｍであれば平均ニップ量は２ｍｍとなる。
【００３２】
クリーニングロール１２の芯材１８の材質としては、快削鋼、ステンレス鋼などの金属、樹脂などが使用され、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もよく、もちろんそのまま使用してもよい。また、弾性層２０を介して帯電ロール１０と適度なニップ圧力で接触するため、ニップ時に撓みのない強度を持った材質またはシャフト長に対して十分剛性をもったシャフト径が選択されることが好ましい。
【００３３】
弾性層２０は、多孔質の３次元構造を有する発泡体を含んで構成された円筒状の弾性発泡層であることが好ましい。発泡体を用いることにより、クリーニングの圧力に強弱をつけやすい一方、帯電ロール１０に振動が伝わりにくく、帯電むらが発生しにくい。発泡体としては、ポリウレタン、ポリエチレン、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３元共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、シリコーンゴムなどを材質としたものより選択される。弾性層２０は、帯電ロール１０との従動摺擦により異物を効率的にクリーニングすると同時に、帯電ロール１０の表面に弾性層２０の擦れによるキズをつけないために、また、長期にわたり千切れや破損が生じないようにするために、引き裂き、引っ張りなどに強い、ポリウレタン、ニトリルゴム、エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合ゴム、スチレン−ブタジエンゴムおよびシリコーンゴムのうち少なくとも１つがより好ましく用いられ、ポリウレタンが特に好ましく用いられる。
【００３４】
ポリウレタンとしては特に限定するものではなく、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリエステルやアクリルポリオールなどのポリオールと、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネートや４，４−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートなどのイソシアネートの反応を伴っていれば良く、１，４−ブタンジオール、トリメチロールプロパンなど鎖延長剤が混合されていることが好ましい。また、水やアゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリルのようなアゾ化合物などの発泡剤を用いて発泡させるのが一般的である。さらに必要に応じて発泡助剤、整泡剤、触媒などの助剤を加えてもよい。
【００３５】
本実施形態に係る帯電部材清掃部材は、例えば、図３〜５のような芯材１８に、このように作製した発泡体を接着などにより一体化し、切削や研削などの除去加工によって、最終形状に加工することができる。
【００３６】
芯材１８の外周に形成された清掃部として、円筒状の弾性層２０の他に、芯材から伸びた繊維などを含むブラシ状のものを用いるブラシ方式であってもよい。ブラシ方式であると、クリーニングの圧力に強弱をつけにくいため、円筒状の弾性層を用いるロール方式が好ましい。
【００３７】
次に、帯電ロール１０について説明する。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。
【００３８】
帯電ロール１０の径は好ましくはφ５ｍｍ以上φ１５ｍｍ以下、より好ましくはφ７ｍｍ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箇所あたりの異物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などを小型化できるので優位であるが、周面１箇所あたりの異物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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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；などの微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。
【００４４】
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。
【００４５】
帯電層１６を構成する上記表面層は、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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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２２との摺擦時の負担を小さくして帯電ロール１０と感光体２２相互の耐磨耗性を向上させることも可能である。
【００５５】
＜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、上記帯電部材清掃部材とを備える。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。
【００５６】
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６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（電子写真感光体）２４と、感光体２２の表面を接触帯電する帯電部材としての円筒状の帯電ロール１０と、帯電ロール１０に接触して帯電ロール１０の表面を清掃する帯電部材清掃部材としてのクリーニングロール１２と、感光体２２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２２の表面に接触して、転写後に感光体２２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２２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２２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２２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。前述のように、クリーニングロール１２は、少なくとも清掃領域において、長手方向の軸中心に垂直な断面の面積が、断面の中心を中心とした外接円の面積より小さい。なお、図６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。
【００５７】
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。
【００５８】
まず、感光体２２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２２の表面を一様に高電位に帯電する。このとき感光体２２および帯電ロール１０は図６の矢印方向にそれぞれ回転する。帯電後、感光体２２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２２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２２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２２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。
【００５９】
プロセスカートリッジ３に設けられた帯電ロール１０にはクリーニングロール１２が設置され、高圧電源からベアリング２６に電圧が印加され、クリーニングロール１２が帯電ロール１０と電気的に同極性を有することで、異物をクリーニングロール１２および帯電ロール１０表面に蓄積させることなく移行でき、クリーニングブレード５６で回収させることができるため、帯電部材に付着したトナーなどの異物を長期にわたり、安定的に除去することができる。また、クリーニングロール１２のクリーニングの圧力に強弱をつけることにより、帯電ロール１０表面上に付着、固着などする付着物を効率的に除去することができる。このため、長期にわたり帯電ロール１０に汚れが蓄積することなく、均一帯電性能において優れたものとなり安定した帯電性能が維持できる。
【００６０】
感光体２２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、感光層の上に保護層を有してもよい。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。
【００６１】
露光装置５８としては、特に制限はなく、例えば、感光体２２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。
【００６２】
現像手段は、感光体２２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２２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６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２２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２２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。
【００６３】
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６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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
＜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、上記帯電部材清掃部材と、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。
【００６７】
本実施形態に係る画像形成装置の一例の概略構成を図７に示し、その構成について説明する。画像形成装置５は、静電潜像が形成される像保持体としての感光体２２と、感光体２２の表面を接触帯電する帯電部材としての円筒状の帯電ロール１０と、帯電ロール１０に接触して帯電ロール１０の表面を清掃する帯電部材清掃部材としてのクリーニングロール１２と、レーザ光あるいは原稿の反射光などにより感光体２２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と、感光体２２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２２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と、感光体２２の表面に接触して、転写後に感光体２２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とを備える。画像形成装置５において、感光体２２の周囲に、帯電ロール１０、露光装置５８、現像ロール５２、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ている。前述のように、クリーニングロール１２は、少なくとも清掃領域において、長手方向の軸中心に垂直な断面の面積が、断面の中心を中心とした外接円の面積より小さい。なお、図７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。画像形成装置５の各構成、画像形成時の動作は図６のプロセスカートリッジ３と同様である。
【００６８】
画像形成装置５に設けられた帯電ロール１０にはクリーニングロール１２が設置され、高圧電源６３からベアリング２６に電圧が印加され、クリーニングロール１２が帯電ロール１０と電気的に同極性を有することで、異物をクリーニングロール１２および帯電ロール１０表面に蓄積させることなく移行でき、クリーニングブレード５６で回収させることができるため、帯電部材に付着したトナーなどの異物を長期にわたり、安定的に除去することができる。また、クリーニングロール１２のクリーニングの圧力に強弱をつけることにより、帯電ロール１０表面上に付着、固着などする付着物を効率的に除去することができる。このため、長期にわたり帯電ロール１０に汚れが蓄積することなく、均一帯電性能において優れたものとなり安定した帯電性能が維持できる。
【００６９】
図８には、本実施形態に係る画像形成装置の別の例として、タンデム方式のフルカラーの画像形成装置７が示されている。この画像形成装置７の内部には、感光体２２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２２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。
【００７０】
感光体２２の表面は、感光体２２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。
【００７１】
この感光体２２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。
【００７２】
例えば、フルカラーの画像を形成する場合、各色の感光体２２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２２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。
【００７３】
感光体２２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上に保持された記録紙６２に順番に転写された後、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７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。
【００７４】
―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。
【００７５】
なお、トナー像の転写工程が終了した後の感光体２２の表面は、感光体２２が１回転する毎に、感光体２２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。
【００７６】
画像形成装置７に設けられた帯電ロール１０にはクリーニングロール１２が設置されている。クリーニングロール１２は、図示しない支持部材または筐体などによって回転可能なようにその外周部分で支持されている。高圧電源からベアリングに電圧が印加され、クリーニングロール１２が帯電ロール１０と電気的に同極性を有することで、異物をクリーニングロール１２および帯電ロール１０表面に蓄積させることなく移行でき、クリーニングブレード５６で回収させることができるため、帯電部材に付着したトナーなどの異物を長期にわたり、安定的に除去することができる。このため、長期にわたり帯電ロール１０に汚れが蓄積することなく、均一帯電性能において優れたものとなり安定した帯電性能が維持できる。
【００７７】
本実施形態に係る帯電装置を用いた画像形成装置の帯電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、上記帯電部材清掃部材以外の構成、例えば、帯電手段、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。
【実施例】
【００７８】
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。
【００７９】
（実施例１）
＜クリーニングロールの作製＞
図３のような楕円形（断面の外周と外接円の外周とが２点で接する）の断面形状をした、外接円をφ４ｍｍとした芯材をアルミニウムで作製した。外接円の半径に対する、断面の中心から外周までの最短距離の割合を、８０％とした。その上にウレタン樹脂を用いて、外径φ８ｍｍの円筒状の弾性発泡層を形成して、クリーニングロールを作製した。
【００８０】
＜帯電ロール＞
ＤｏｃｕＰｒｉｎｔ  Ｃ１１００（富士ゼロックス社製）に用いられている帯電ロールを用いた。
【００８１】
＜評価＞
上記で得られたクリーニングロールと帯電ロールを０．８ｍｍ食い込み（ニップ量）に設定して一体保持構造とし帯電ユニットを得た。
【００８２】
このようにして得られた接触帯電ユニットを有するカートリッジを画像形成装置ＤｏｃｕＰｒｉｎｔ  Ｃ１１００（富士ゼロックス社製）に感光体とのニップ荷重を８００ｇｆ（７．８５Ｎ）で装着し、低温低湿下（１０℃、２０％ＲＨ）でＡ４紙１００，０００枚印刷する印刷試験を行い、下記のようにして画質および帯電ロールの汚れを評価した。その結果を表１に示す。
【００８３】
［画質評価］
目視により以下の基準で評価した。
○：良好
△：かすかに濃度むら発生、実用上問題なし
×：濃度むら発生
【００８４】
［帯電ロール汚れ評価］
目視で帯電ロールの汚れを評価した。
◎：汚れなし
○：若干の汚れあり
×：全体的に汚れあり
【００８５】
（実施例２）
図４のような正三角形（断面の外周と外接円の外周とが３点で接する）の断面形状をした、外接円を４ｍｍとした芯材をアルミニウムで作製した。外接円の半径に対する、断面の中心から外周までの最短距離の割合を、５０％とした。その上にウレタン樹脂を用いて、外径φ１２ｍｍの円筒状の弾性発泡層を形成して、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。
【００８６】
（実施例３）
図５のような星形（断面の外周と外接円の外周とが４点で接する）の断面形状をした、外接円をφ４ｍｍとした芯材をアルミニウムで作製した。外接円の半径に対する、断面の中心から外周までの最短距離の割合を、６０％とした。その上にウレタン樹脂を用いて、外径φ１２ｍｍの円筒状の弾性発泡層を形成して、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。
【００８７】
（実施例４）
図３のような楕円形（断面の外周と外接円の外周とが２点で接する）の断面形状をした、外接円をφ４ｍｍとした芯材をアルミニウムで作製した。外接円の半径に対する、断面の中心から外周までの最短距離の割合を、９８％とした。その上にウレタン樹脂を用いて、外径φ１２ｍｍの円筒状の弾性発泡層を形成して、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。
【００８８】
（実施例５）
図３のような楕円形（断面の外周と外接円の外周とが２点で接する）の断面形状をした、外接円をφ４ｍｍとした芯材をアルミニウムで作製した。外接円の半径に対する、断面の中心から外周までの最短距離の割合を、３７％とした。その上にウレタン樹脂を用いて、外径φ１２ｍｍの円筒状の弾性発泡層を形成して、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。
【００８９】
（比較例１）
円形状の断面形状をした、φ４ｍｍとした芯材をアルミニウムで作製した。その上にウレタン樹脂を用いて、外径φ１２ｍｍの円筒状の弾性発泡層を形成して、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。
【００９０】
【表１】
2009217204.tif 000003
【００９１】
実施例１〜５では、帯電ロールには、帯電不良が生じるほどの汚れはなく、画質不良のない良好な画質を得られた。このように、帯電ロール表面の付着物を効率的に除去することができ、帯電ロールを長寿命化することができた。しかし、比較例１では帯電不良が生じる汚れむらによって、画質には濃度むらが生じた。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施形態に係る帯電部材清掃部材を用いた帯電装置の一例の概略構成を示す側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る帯電部材清掃部材を用いた帯電装置の一例の概略構成を示す正面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る帯電部材清掃部材用芯材の一例を示す概略図である。
【図４】本発明の実施形態に係る帯電部材清掃部材用芯材の他の例を示す概略図である。
【図５】本発明の実施形態に係る帯電部材清掃部材用芯材の他の例を示す概略図である。
【図６】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７】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。
【図８】本発明の実施形態に係る画像形成装置の他の例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００９３】
１  帯電装置、３  プロセスカートリッジ、５，７  画像形成装置、１０  帯電ロール、１２  クリーニングロール、１４  導電性芯材、１６  帯電層、１８  芯材、２０  弾性層、２２  感光体、２４  コイルバネ、２６  ベアリング、２８  断面、３０  中心、３２  外接円、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、６３  高圧電源、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】
2009217204.tif 000004
【図２】
2009217204.tif 000005
【図３】
2009217204.tif 000006
【図４】
2009217204.tif 000007
【図５】
2009217204.tif 000008
【図６】
2009217204.tif 000009
【図７】
2009217204.tif 000010
【図８】
2009217204.tif 000011