クリーニング部材、帯電装置、カートリッジ、および画像形成装置
【課題】被クリーニング体への油脂添加物の付着を抑制するクリーニング部材、このようなクリーニング部材を有し帯電性能が安定した帯電装置、このような帯電装置を有し良好な画像形成を行うためのカートリッジ、および画像形成装置を提供する。
【解決手段】クリーニング部材が、回転するロール状の被クリーニング体に当接して従動回転する、発泡性の高分子材料からなる本体と、本体の少なくとも表面部分に含まれた、ＢＥＴ法による比表面積が２５ｍ２／ｇ以上５２５ｍ２／ｇ以下の無機粒子とを有する。
【解決手段】クリーニング部材が、回転するロール状の被クリーニング体に当接して従動回転する、発泡性の高分子材料からなる本体と、本体の少なくとも表面部分に含まれた、ＢＥＴ法による比表面積が２５ｍ２／ｇ以上５２５ｍ２／ｇ以下の無機粒子とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被クリーニング体に付着した付着物を取り除くクリーニング部材、被帯電体に電荷を付与する帯電装置、画像を形成するためのカートリッジ、および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリンタやコピー機を中心とする画像形成装置が広く普及しており、このような画像形成装置を構成する様々な要素に関する技術も広く普及している。画像形成装置の中でも電子写真方式を採用している画像形成装置では、感光体ドラムをはじめとする感光体
を帯電装置を用いて帯電させ、帯電した感光体上に周囲の電位とは電位が異なる静電潜像を形成することによって印刷したいパターンの形成が行われることが多く、このようにして形成された静電潜像は、トナーを含む現像剤で現像された後、最終的に記録媒体上に転写される。最近では、画像形成装置の構成要素のうち感光体や帯電装置などがセットになったカートリッジが市場に出回るようになってきており、使用者は、このカートリッジを画像形成装置に組み込むことで、感光体や帯電装置を含む、複数の構成要素をまとめて画像形成装置に備えることができるので、メンテナンス等が容易である。
【０００３】
帯電装置は、感光体を帯電させるという重要な働きをする装置であり、感光体に直接接触して感光体を帯電させる接触帯電方式の帯電装置と、感光体とは接触せずに感光体近傍でコロナ放電などにより感光体を帯電させる非接触帯電方式の帯電装置との２種類の帯電装置に大別される。非接触帯電方式の帯電装置では、放電によって副次的に、オゾンや窒素酸化物といった、環境に好ましくない影響を与える物質が生成されることがあるため、最近では、接触帯電方式を採用する帯電装置が増えている。
【０００４】
接触帯電方式の帯電装置には、感光体表面と直接接触し、感光体表面の動きに合わせて従動回転して感光体を帯電させる帯電部材が備えられている。感光体の帯電が行われる際には、感光体上のトナーやトナーを構成する核材料がこの帯電部材に付着することが多く、こうした付着物により帯電部材の表面の抵抗（表面抵抗）にばらつきが生じて帯電性能が不安定化することがある。このため、接触帯電方式の帯電装置においては、帯電部材表面をクリーニングする機構を備えることが必要となる。ゴム製のブレードやパッドを帯電部材表面に圧接して付着物を擦り落とすクリーニング方式では帯電部材が磨耗するおそれがあるため、回転する帯電部材に対して当接しながら従動回転するクリーニング部材によって、帯電部材表面をクリーニングする方式を採用する帯電装置が多い（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２２７４１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載の帯電装置のようにクリーニング部材を備えた帯電装置では、クリーニング部材の材料として、帯電部材表面をクリーニングするのに適した硬度や弾性を有した材料であって、しかも帯電部材表面の付着物を除去しやすい多孔質の材料である発泡性の高分子材料が好んで用いられている。こうした発泡性の高分子材料としては、例えば、発泡ウレタン、発泡ポリスチレン、メラミン樹脂発泡体等を挙げることができる。こうした発泡性の高分子材料は、高分子材料の発泡処理の際に、シリコーン系整泡剤をはじめとする油脂添加物が用いられることが多い。発泡性の高分子材料は多孔質の材料であるため、こうした油脂添加物は多孔質の発泡性の高分子材料中に残留しやすく、発泡性の高分子材料で構成されたクリーニング部材が使用される際に、その残留油脂添加物がクリーニング部材から染み出してくることがある。特に、こうした残留油脂添加物の染み出しは、高温度高湿度下にクリーニング部材が長時間放置されたときに顕著に発生する。このようにクリーニング部材から染み出してきた残留油脂添加物は、帯電部材表面に移行して帯電部材表面に付着し、帯電部材の帯電性能を不安定化させる原因となる。
【０００６】
発泡性の高分子材料は、硬度、弾性、および表面形状の点ではクリーニング部材の材料として好ましい性質を多く備えているものの、こうした長所を生かしつつ、帯電部材の帯電性能を維持するにあたっては、さらなる工夫が望まれる。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、被クリーニング体への油脂添加物の付着を抑制するクリーニング部材、このようなクリーニング部材を有し帯電性能が安定した帯電装置、このような帯電装置を有し良好な画像形成を行うためのカートリッジ、および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】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明のクリーニング部材は、
回転するロール状の被クリーニング体に当接して従動回転する、発泡性の高分子材料からなる本体と、
上記本体の少なくとも表面部分に含まれた、ＢＥＴ法による比表面積が２５ｍ２／ｇ以上５２５ｍ２／ｇ以下の無機粒子とを有することを特徴とする。
【０００９】
無機化合物の粒子には、その表面に、シリコーン系整泡剤などの油脂添加物を吸着させる性質がある。このような粒子の存在によってクリーニング部材からの残留油脂添加物の染み出しが充分に防止されるためには、無機化合物の粒子の比表面積が最低でも２５ｍ２／ｇに達していないと、残留油脂添加物が無機粒子に吸着する効果が小さい。しかし、比表面積が大きすぎると、無機粒子の凝集性が高まり、体積および質量の大きな凝集体を形成してクリーニング部材から離脱しやすくなる。離脱した凝集体は、被クリーニング体に付着して被クリーニング体を汚すため、こうした凝集体の形成を抑制するためには、無機化合物の粒子の比表面積が最大でも５２５ｍ２／ｇ以下であることが必要となる。本発明のクリーニング部材は、ＢＥＴ法による比表面積が２５ｍ２／ｇ以上５２５ｍ２／ｇ以下の範囲内に属している無機粒子を有するため、クリーニング部材からの無機粒子の離脱を防ぎながら、クリーニング部材からの残留油脂添加物の染み出しが抑制される。
【００１０】
また、本発明のクリーニング部材において、「上記被クリーニング体が、被帯電体に当接して該被帯電体に電荷を付与する帯電部材である」という形態を採用してもよい。
【００１１】
このような形態によれば、クリーニング部材からの残留油脂添加物の染み出しによって帯電部材の帯電性能が低下することを回避することができる。
【００１２】
また、本発明のクリーニング部材は、「上記本体が、ウレタンを含んだ発泡性の高分子材料からなるものである」という形態を採用してもよい。
【００１３】
クリーニング部材の材料として、ウレタンを含んだ発泡性の高分子材料は簡単に作製できる材料であるが、その発泡処理の際にシリコーン系整泡剤が使用されることが多い。本発明のクリーニング部材は、上述した無機粒子を備えているため、シリコーン系整泡剤がクリーニング部材中に残留していても、その染み出しは充分に回避される。
【００１４】
また、本発明のクリーニング部材は、「上記本体が、シリコーン系整泡剤を含んだ発泡性の高分子材料からなるものである」という形態を採用してもよい。
【００１５】
シリコーン系整泡剤は、発泡処理の際に用いられることが多く、クリーニング部材から染み出す物質の１つの典型である。本発明のクリーニング部材は、上述した無機粒子を備えているため、シリコーン系整泡剤がクリーニング部材中に残留していても、その染み出しは充分に回避される。
【００１６】
上記目的を達成するための本発明の帯電装置は、
被帯電体に当接して回転し該被帯電体に電荷を付与するロール状の帯電部材；および
該帯電部材に当接して従動回転する、発泡性の高分子材料からなる本体と、該本体の少なくとも表面部分に含まれた、ＢＥＴ法による比表面積が２５ｍ２／ｇ以上５２５ｍ２／ｇ以下の無機粒子とを有するクリーニング部材；
を備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の帯電装置は、上述したクリーニング部材を備えているため、クリーニング部材からの残留油脂添加物の染み出しによって帯電部材の帯電性能が低下することが回避されている。
【００１８】
上記目的を達成するための本発明のカートリッジは、
表面に像を保持する像保持体；
上記像保持体に当接して回転し該像保持体に電荷を付与するロール状の帯電部材；および
該帯電部材に当接して従動回転する、発泡性の高分子材料からなる本体と、該本体の少なくとも表面部分に含まれた、ＢＥＴ法による比表面積が２５ｍ２／ｇ以上５２５ｍ２／ｇ以下の無機粒子とを有するクリーニング部材；
を備えたことを特徴とする。
【００１９】
本発明のカートリッジは、上述したクリーニング部材を備えているため、クリーニング部材からの残留油脂添加物の染み出しによって帯電部材の帯電性能が低下することを回避することができる。
【００２０】
上記目的を達成するための本発明の画像形成装置は、
表面に像を保持する像保持体；
上記像保持体に当接して回転し該像保持体に電荷を付与するロール状の帯電部材；
上記帯電部材によって電荷が付与された像保持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像することで現像像を形成する像形成部；および
上記帯電部材に当接して従動回転する、発泡性の高分子材料からなる本体と、該本体の少なくとも表面部分に含まれた、ＢＥＴ法による比表面積が２５ｍ２／ｇ以上５２５ｍ２／ｇ以下の無機粒子とを有するクリーニング部材；
を備えたことを特徴とする。
【００２１】
本発明の画像形成装置は、上述したクリーニング部材を備えているため、クリーニング部材からの残留油脂添加物の染み出しによって帯電部材の帯電性能が低下することを回避することができ、良好な画像形成が実現する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、クリーニング部材から被クリーニング体への油脂添加物の付着を抑制され、良好な画像形成が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２４】
図１は、本実施形態の画像形成装置の全体構成図である。
【００２５】
本実施形態の画像形成装置は、片面出力用のカラープリンタである。
【００２６】
この画像形成装置１０００には、図の矢印Ｂｋ方向，矢印Ｂｃ方向，矢印Ｂｍ方向，矢印Ｂｙ方向にそれぞれ回転する、電子写真方式用の積層型の感光体６１Ｋ，６１Ｃ、６１Ｍ，６１Ｙが備えられている。また、各感光体の周囲には、各感光体を帯電する帯電装置６５Ｋ，６５Ｃ，６５Ｍ，６５Ｙ、帯電された各感光体上にレーザ光の照射によりブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色についての静電潜像を形成する露光部７Ｋ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｙ、各感光体上の静電潜像を各色のトナーを含む現像剤で現像して各色の現像像を形成する現像器６４Ｋ，６４Ｃ，６４Ｍ，６４Ｙが備えられている。この画像形成装置１０００では、上記の、帯電装置６５Ｋ、感光体６１Ｋ、露光部７Ｋ、および現像器６４Ｋは、一体化されてカートリッジ１００Ｋの構成要素となっており、同様に、帯電装置６５Ｃ、感光体６１Ｃ、露光部７Ｃ、現像器６４Ｃの組、帯電装置６５Ｍ、感光体６１Ｍ、露光部７Ｍ、現像器６４Ｍの組、および、帯電装置６５Ｙ、感光体６１Ｙ、露光部７Ｙ、現像器６４Ｙの組が、それぞれ一体化されてカートリッジ１００Ｃ，１００Ｍ，１００Ｙの構成要素となっている。画像形成装置１０００にこれら４つのカートリッジが組み込まれることにより、これらのカートリッジの構成要素である各部が画像形成装置１０００に備えられることとなる。これらのカートリッジ１００Ｋ，１００Ｃ，１００Ｍ，１００Ｙが、本発明のカートリッジの一実施形態に相当する。
【００２７】
また、この画像形成装置１０００には、各感光体上で形成された各色の現像像の転写（１次転写）を受けて１次転写像を運搬する中間転写ベルト５、中間転写ベルト５への各色の現像像の１次転写が行われる１次転写ロール５０Ｋ，５０Ｃ，５０Ｍ，５０Ｙ、用紙への２次転写が行われる２次転写ロール対９、用紙上の２次転写像の定着を行う定着器１０、４つの現像器にそれぞれの色成分のトナーをそれぞれ補給する、４つのトナーカートリッジ４Ｋ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｙ、用紙を蓄えるトレイ１も備えられている。ここで、中間転写ベルト５は、駆動ロール５ａから駆動力を受けながら２次転写ロール９ｂと駆動ロール５ａとに張架された状態で図の矢印Ａ方向に循環移動する。
【００２８】
次に、この画像形成装置１０００における画像形成の動作について説明する。
【００２９】
４つの感光体６１Ｋ，６１Ｃ、６１Ｍ，６１Ｙは、帯電装置６５Ｋ，６５Ｃ，６５Ｍ，６５Ｙによりそれぞれ帯電され、さらに露光部７Ｋ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｙから照射されるレーザ光を受けて各感光体上に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、現像器６４Ｋ，６４Ｃ，６４Ｍ，６４Ｙによってそれぞれの色のトナーを含む現像剤で現像されて現像像が形成される。このようにして形成された各色の現像像は、各色に対応した１次転写ロール５０Ｋ，５０Ｃ，５０Ｍ，５０Ｙにおいて、中間転写ベルト５上に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の順に順次転写（１次転写）されて重ね合わされていき、多色の１次転写像が形成される。そして、この多色の１次転写像は、中間転写ベルト５により２次転写ロール対９まで運搬されていく。一方、このような多色の１次転写像の形成と呼応して、用紙がトレイ１から取り出されて搬送ロール３によって搬送され、さらにレジロール対８によって位置を整えられる。そして、２次転写ロール対９によって、上述の多色の１次転写像が、搬送されてきた用紙に転写（２次転写）され、さらに定着器１０によって用紙上の２次転写像に定着処理が施される。定着処理後、定着像を有する用紙は、送出ロール対１３を通過して、排紙トレイ２に排出される。
【００３０】
以上が、この画像形成装置１０００における画像形成の動作についての説明である。以上の画像形成において、帯電装置６５Ｋ，６５Ｃ，６５Ｍ，６５Ｙは、感光体６１Ｋ，６１Ｃ、６１Ｍ，６１Ｙをそれぞれ帯電させる重要な働きをする装置である。これらの帯電装置は、感光体に直接接触して感光体を帯電させる接触帯電方式を採用した帯電装置であり、それぞれの帯電装置には、各感光体表面と接触し感光体の回転に従動回転して各感光体を帯電させる帯電部材６５０Ｋ，６５０Ｃ，６５０Ｍ，６５０Ｙが備えられている。これらの帯電部材が各感光体に従動回転する際には、各感光体上のトナーやトナーの構成材料が帯電部材に付着することが多い。こうしたトナーやトナーの構成材料が付着した状態では、帯電部材６５０Ｋ，６５０Ｃ，６５０Ｍ，６５０Ｙの表面の抵抗（表面抵抗）にばらつきが生じ、その帯電性能が不安定化するため、帯電装置６５Ｋ，６５Ｃ，６５Ｍ，６５Ｙには、こうした帯電部材６５０Ｋ，６５０Ｃ，６５０Ｍ，６５０Ｙ上の付着物を除去するクリーニング部材６５１Ｋ，６５１Ｃ，６５１Ｍ，６５１Ｙが備えられている。これらのクリーニング部材は、各帯電部材に当接して従動回転するロール状の部材であって、クリーニング部材６５１Ｋの材料としては、発泡性の高分子材料が用いられている。
【００３１】
一般に、発泡性の高分子材料は、帯電部材表面をクリーニングするのに適した硬度や弾性を有する材料であり、また、帯電部材表面の付着物を除去しやすい多孔質の材料でもあるので、クリーニング部材の材料として優れた性質を備えている。こうした発泡性の高分子材料としては、例えば、発泡ウレタン、発泡ポリスチレン、メラミン樹脂発泡体等を挙げることができる。こうした発泡性の高分子材料は、高分子材料の発泡処理の際に、シリコーン系整泡剤をはじめとする油脂添加物が用いられることが多い。発泡性の高分子材料は多孔質の材料であるため、こうした油脂添加物は多孔質の発泡性の高分子材料中に残留しやすく、発泡性の高分子材料で構成されたクリーニング部材が使用される際に、その残留油脂添加物がクリーニング部材から染み出してくることがある。こうした残留油脂添加物の染み出しは、高温度高湿度下にクリーニング部材が長時間放置されたときに顕著に発生する。クリーニング部材から染み出してきた残留油脂添加物は、帯電部材表面に移行して帯電部材表面に付着し、帯電部材の帯電性能を不安定化させる原因となる。
【００３２】
以下では、クリーニング部材６５１Ｋ，６５１Ｃ，６５１Ｍ，６５１Ｙの材料として、発泡ウレタンが用いられている場合を例として話を進める。発泡ウレタンが用いられている場合には、シリコーン系整泡剤が用いられることが多く、その染み出し防止が課題となる。図１のクリーニング部材６５１Ｋ，６５１Ｃ，６５１Ｍ，６５１Ｙには、残留油脂添加物の染み出しを抑制する工夫が凝らされている。以下では、４つのクリーニング部材のうち、ブラックの現像像形成用の帯電装置６５Ｋに備えられたクリーニング部材６５１Ｋを例にとって、残留油脂添加物の染み出しを抑制する工夫について説明する。
【００３３】
図２は、図１に示す、ブラックの現像像形成用の帯電装置に備えられたクリーニング部材の構成を示す模式図である。
【００３４】
図に示すように、クリーニング部材６５１Ｋは、導電性シャフト６５１１Ｋを中心として、多孔質の発泡性高分子材料６５１ｂを主成分とする発泡性高分子層６５１２Ｋが覆った構成を備えている。さらに、この発泡性高分子層６５１２Ｋは、発泡性高分子材料６５１ｂの中に、無機粒子６５１ａが分散した構成となっている。ここでいう無機粒子とは、無機化合物の粒子をさす。本実施形態における無機粒子６５１ａは、ＢＥＴ法による比表面積が、２５ｍ２／ｇ以上５２５ｍ２／ｇ以下の範囲に属するものとなっている。ここで、ＢＥＴ法による比表面積Ｓは、液体窒素温度下において試料となる無機化合物の粒子に窒素ガスを吸着させ、そのときの窒素吸着量から下記の式を用いて算出される比表面積である。なお比表面積の測定は島津製作所製フローソープ２３００を用いた。
Ｓ＝ｎ×（１−Ｐ／Ｐｓ）×Ａ×ｓ
ここで、ｎは窒素吸着量（モル）、Ｐは吸着平衡圧、Ｐｓは窒素ガスの飽和蒸気圧、Ａはアボガドロ数、ｓは窒素分子の占有断面積を表している。なお、吸着されるガスとしては、窒素ガスが最も簡便であるが、他の種類の気体を吸着させることによっても同様にして比表面積を求めることができる。
【００３５】
無機粒子には、その表面にシリコーン系整泡剤などの油脂添加物を吸着させやすいという性質がある。無機粒子としては、例えば、シリカ、コロイダルシリカ（カチオン表面処理コロイダルシリカ、アニオン表面処理コロイダルシリカなど）、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、酸化スズ、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、ペンガラ、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、炭化ケイ素、窒化ケイ素、リン酸三カルシウム、ヒドロキシアパタイト、ハイドロタルサイト粒子などを挙げる事ができる。
【００３６】
このような無機粒子によってクリーニング部材からの残留油脂添加物の染み出しが充分に防止されるためには、無機粒子の比表面積が最低でも２５ｍ２／ｇに達していないと、残留油脂添加物が無機粒子に吸着する効果が小さい。しかし、比表面積が大きすぎると、無機粒子の凝集性が高まり、体積および質量の大きな凝集体を形成してクリーニング部材から離脱しやすくなる。離脱した凝集体は、被クリーニング体に付着して被クリーニング体を汚すため、こうした凝集体の形成を抑制するためには、無機化合物の粒子の比表面積が最大でも５２５ｍ２／ｇ以下であることが必要となる。
【００３７】
図２のクリーニング部材６５１Ｋは、ＢＥＴ法による比表面積が２５ｍ２／ｇ以上５２５ｍ２／ｇ以下の範囲内に属している無機粒子を有するため、クリーニング部材６５１Ｋからの無機粒子の離脱を防ぎながら、クリーニング部材からの残留油脂添加物の染み出しが抑制される。この結果、図１の帯電装置６５１Ｋでは、帯電部材２０が安定した帯電性能を発揮することになる。
【００３８】
以下では、図２に示すクリーニング部材６５１Ｋの製造方法について説明する。
【００３９】
ここでは、図２に示すクリーニング部材６５１Ｋの一例として、直径３ｍｍ、長さ３００ｍｍの円柱状の導電性シャフトを、発泡ウレタンを主成分とする発泡性高分子層が覆った構成を備えているクリーニング部材について説明する。この発泡性高分子層は、無機粒子として、比表面積が、２５０ｍ２／ｇ以上３００ｍ２／ｇ以下の範囲内に属する酸化チタン粒子を有している。
〈酸化チタン粒子の作製〉
・酸化チタンＭＴ−３１０３（テイカ（株）社製） １０質量部
・イソブチルトリメトキシシラン（クラリアント社製） ２質量部
・エタノール １００質量部
以上の成分をフラスコにて混合しながら８０℃加熱還流で反応させた。その後、水洗、ろ過を経て１２０℃で乾燥させ、ピンミルでソフト凝集を解いて酸化チタン粒子を作製した。
【００４０】
作製した酸化チタン粒子の複数のサンプルについて、窒素ガスを吸着させ、窒素吸着量の測定結果からＢＥＴ法を用いて比表面積を算出したところ、いずれのサンプルについても、比表面積は、２５０ｍ２／ｇ以上３００ｍ２／ｇ以下の範囲内に属していた。
〈クリーニング部材の作製〉
・ポリエステルポリオール（商品名：サンエスター２２、三洋化成工業社製）１００質量部
・４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（商品名：ミリオネートＭＴＬ、日本ポリウレタン社製） ３０質量部
・シリコーン含有多元共重合体（Ｍｗ＝２０００、シリコーン含有率７０％） ２質量部
・１，４−ブタンジオール １質量部
・トリメチロールプロパン（商品名：ＴＭＰ、徳山曹達社製） ８質量部
・上述の酸化チタン粒子 １５質量部
ここで、上記のシリコーン含有多元共重合体が、いわゆるシリコーン系整泡剤に相当する。
【００４１】
４０℃にあらかじめ温調した上記の、ポリエステルポリオール、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、シリコーン含有多元共重合体、および酸化チタン粒子をステンレス製ビーカー内で混合し、空気を十分抱き込むようにして１５分間強く攪拌する。一方で、直径３ｍｍ、長さ３００ｍｍの円柱状の導電性シャフトを用意しておいて、その導電性シャフトを直径３０ｍｍの円筒形の金型の中央に配置する。攪拌した上述の混合物内に、硬化反応を開始させるために、１，４−ブタンジオールとＴＭＰを投入して１分間攪拌し、上記の金型の温度を１５０℃に温調しながらこの金型と導電性シャフトとの間に、硬化反応を開始した上記の混合物を注入する。そして、この温度を３０分間維持して加熱硬化を進展させる。硬化後、金型を取り外し、硬化した発泡性高分子層表面を研磨して、発泡性高分子層に酸化チタン粒子を含むクリーニング部材を作製した。
【００４２】
以上では、ブラックの現像像形成用の帯電装置６５Ｋに備えられたクリーニング部材６５１Ｋを例にとって説明を行ったが、残りの３色の現像像形成用の帯電装置に備えられたクリーニング部材６５１Ｃ，６５１Ｍ，６５１Ｙも、図２に示すクリーニング部材６５１Ｋと同様の構成を備えており、同様の製造方法によって製造される。
【００４３】
以下では、クリーニング部材が、無機粒子を有する発泡性高分子層を備えることにより、帯電部材の帯電性能が安定することを具体的な実験データで検証する。
【００４４】
この実験では、発泡ウレタンを有するクリーニング部材を有する帯電装置を画像形成装置に備え付け、所定画像を出力用紙５００枚に出力して出力能力が安定しているのを確かめた後、温度３０℃、湿度８０％の高温度高湿度下に１５時間放置し、その後、Ａ３用紙（富士ゼロックスオフィスサプライ社製Ｐ紙）を使用して、ＹＭＣＫの各色を含む画像密度３０％のハーフトーン画像を出力する。そして、そのハーフトーン画像に、周期的な画質欠陥がどの程度発生しているかをチェックする。ここで、上記のハーフトーン画像とは、１インチ平方当り１５０個の網点で形成された画像を意味する。
【００４５】
周期的な画質欠陥は、帯電部材表面の帯電性能が部分的に低下して感光体表面に帯電ムラが生じたときによくみられる現象であり、ロール状の帯電部材の円周を周期として帯電ムラが発生するために、画質欠陥が周期的に現れることになる。
【００４６】
上述したように、高温度高湿度下に長時間放置された、発泡ウレタンを有するクリーニング部材では、残留油脂添加物の染み出しが起こりやすく、帯電部材表面の帯電性能が低下して筋状の画質欠陥が周期的に現れるようになる。そこで、上記のように、周期的な画質欠陥がどの程度発生しているかをチェックすることより、残留油脂添加物の染み出しによる帯電部材への影響を調べることができる。
【００４７】
周期的な画質欠陥についてのチェック結果は、以下のカテゴリーに分けて評価する。
○ ： 周期的な画質欠陥は発生していない
△ ： 周期的な画質欠陥が少し発生している
× ： 周期的な画質欠陥が顕著にみられる
上記の実験を、下記の画像形成装置によって行う。
（実施例１）
クリーニング部材の発泡性高分子層において、ＢＥＴ法による比表面積が４０ｍ２／ｇの酸化チタン粒子が採用されている図１の画像形成装置１０００。
【００４８】
この実施例２の画像形成装置のクリーニング部材は、上述したクリーニング部材の製造方法の「クリーニング部材の作製」において、上述したクリーニング部材の製造方法で用いられた酸化チタン粒子よりも比表面積が小さい酸化チタン粒子が用いられる点を除き、同様の製造方法によって作製される。
（実施例２）
クリーニング部材の発泡性高分子層において、ＢＥＴ法による比表面積が４５０ｍ２／ｇの酸化チタン粒子が採用されている図１の画像形成装置１０００。
【００４９】
この実施例３の画像形成装置のクリーニング部材は、上述したクリーニング部材の製造方法の「クリーニング部材の作製」において、上述したクリーニング部材の製造方法で用いられた酸化チタン粒子よりも比表面積が大きい酸化チタン粒子が用いられる点を除き、同様の製造方法によって作製される。
（比較例１）
クリーニング部材の発泡性高分子層において、酸化チタン粒子を全く含まない点を除き、図１の画像形成装置１０００と同様の構成を備えた画像形成装置。
【００５０】
この比較例１の画像形成装置のクリーニング部材は、上述したクリーニング部材の製造方法の「クリーニング部材の作製」において酸化チタン粒子を０質量部にする点を除き、同様の製造方法によって作製される。
（比較例２）
クリーニング部材の発泡性高分子層において、ＢＥＴ法による比表面積が１０ｍ２／ｇの酸化チタン粒子が採用されている点を除き、図１の画像形成装置１０００と同様の構成を備えた画像形成装置。
【００５１】
この実施例１の画像形成装置のクリーニング部材は、上述したクリーニング部材の製造方法の「クリーニング部材の作製」において、上述したクリーニング部材の製造方法で用いられた酸化チタン粒子よりも比表面積が小さい酸化チタン粒子が用いられる点を除き、同様の製造方法によって作製される。
（比較例３）
クリーニング部材の発泡性高分子層において、ＢＥＴ法による比表面積が６００ｍ２／ｇの酸化チタン粒子が採用されている点を除き、図１の画像形成装置１０００と同様の構成を備えた画像形成装置。
【００５２】
この実施例４の画像形成装置のクリーニング部材は、上述したクリーニング部材の製造方法の「クリーニング部材の作製」において、上述したクリーニング部材の製造方法で用いられた酸化チタン粒子よりも比表面積が大きい酸化チタン粒子が用いられる点を除き、同様の製造方法によって作製される。
【００５３】
下記表１に、実施例１、実施例２、比較例１〜比較例３の結果を示す。
【００５４】
【表１】
【００５５】
表１において、比較例１、比較例２、および実施例１の中で比較を行ってみると、発泡性高分子層に酸化チタン粒子を含んでいない比較例１では周期的な画質欠陥が顕著にみられるという結果（評価は×）が得られ、酸化チタン粒子の比表面積が１０ｍ２／ｇの比較例２では周期的な画質欠陥が少し発生している（評価は△）という結果が得られているのに対し、比表面積が４０ｍ２／ｇの実施例１では周期的な画質欠陥は発生していない（評価は○）という結果が得られている。比較例１および比較例２では、ハーフトーン画像に、周期的な筋状の画質欠陥が発生していることが観察されており、上記の周期的な画質欠陥は、クリーニング部材からの残留油脂添加物の染み出しが原因であると考えられる。上記の、比較例１、比較例２、および実施例１の中での比較から、酸化チタン粒子が発泡性高分子層中に混在することによって残留油脂添加物の染み出しが抑制されることがわかり、酸化チタン粒子の比表面積としては、実施例１の酸化チタン粒子の比表面積４０ｍ２／ｇと、比較例２の酸化チタン粒子の比表面積１０ｍ２／ｇの中間である２５ｍ２／ｇ以上であると、残留油脂添加物の染み出しを抑制する効果が充分であることが推察される。
【００５６】
また、表１において、比較例３と実施例２とで比較を行ってみると、酸化チタン粒子の比表面積が６００ｍ２／ｇの比較例３では周期的な画質欠陥が顕著にみられるという結果（評価は×）が得られているのに対し、比表面積が４５０ｍ２／ｇの実施例２では周期的な画質欠陥は発生していない（評価は○）という結果が得られている。比較例３では、クリーニング部材からの酸化チタン粒子の凝集体の離脱が観察されており、この離脱は、酸化チタン粒子の比表面積が大きすぎてその凝集性が高まり、体積および質量の大きな凝集体を形成して離脱しやすくなったためであると考えられる。比較例３で発生した周期的な画質欠陥は、離脱した酸化チタン粒子の凝集体が帯電部材表面に付着したことが原因であると推測される。上記の、比較例３と実施例２との比較から、酸化チタン粒子の比表面積としては、実施例２の酸化チタン粒子の比表面積４５０ｍ２／ｇと、比較例３の酸化チタン粒子の比表面積６００ｍ２／ｇの中間である５２５ｍ２／ｇ以下であると、酸化チタン粒子の凝集体の離脱を防ぎながら、残留油脂添加物の染み出しも抑制できると推察される。
【００５７】
以上の表１の結果の考察をまとめると、酸化チタン粒子の比表面積が、２５ｍ２／ｇ以上５２５ｍ２／ｇ以下の範囲内に収まっていると、酸化チタン粒子の凝集体の離脱を防ぎながら、残留油脂添加物の染み出しが充分に抑制されることが結論できる。
【００５８】
なお、以上の説明においては、カラーの片面出力プリンタを例として説明したが、本発明の画像形成装置は、カラーの両面出力プリンタに応用されてもよい。また、モノクロの片面出力プリンタあるいはモノクロの両面出力プリンタに応用されてもよい。また、プリンタ以外にも、コピー機やファックス機に応用されてもよい。
【００５９】
また、以上の説明においては、クリーニング部材は、帯電装置の帯電部材をクリーニングするものであったが、本発明のクリーニング部材は、帯電部材以外の物に適用されてもよい。例えば、中間転写ベルトなどに応用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本実施形態の画像形成装置の全体構成図である。
【図２】図１に示す、ブラックの現像像形成用の帯電装置に備えられたクリーニング部材の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０００…画像形成装置、
１…トレイ、
２…排紙トレイ、
３…搬送ロール、
４…ＣＰＵ、
４Ｋ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｙ…トナーカートリッジ、
５…中間転写ベルト、
５０…ベルト本体、
５０Ｋ，５０Ｃ，５０Ｍ，５０Ｙ…１次転写ロール、
５ａ…駆動ロール、
６１Ｋ，６１Ｃ，６１Ｍ，６１Ｙ…感光体、
６４Ｋ，６４Ｃ，６４Ｍ，６４Ｙ…現像器、
６５Ｋ，６５Ｃ，６５Ｍ，６５Ｙ…帯電装置、
６５０Ｋ，６５０Ｃ，６５０Ｍ，６５０Ｙ…帯電部材、
６５１Ｋ，６５１Ｃ，６５１Ｍ，６５１Ｙ…クリーニング部材、
６５１１Ｋ…導電性シャフト、
６５１２Ｋ…発泡性高分子層、
６５１ａ…疎水性粒子、
６５１ｂ…発泡性高分子材料、
７Ｋ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｙ…露光部、
８…レジロール対、
９…２次転写ロール対、
９ｂ…２次転写ロール、
１０…定着器、
１３…送出ロール対、
１００Ｋ，１００Ｃ，１００Ｍ，１００Ｙ…カートリッジ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被クリーニング体に付着した付着物を取り除くクリーニング部材、被帯電体に電荷を付与する帯電装置、画像を形成するためのカートリッジ、および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリンタやコピー機を中心とする画像形成装置が広く普及しており、このような画像形成装置を構成する様々な要素に関する技術も広く普及している。画像形成装置の中でも電子写真方式を採用している画像形成装置では、感光体ドラムをはじめとする感光体
を帯電装置を用いて帯電させ、帯電した感光体上に周囲の電位とは電位が異なる静電潜像を形成することによって印刷したいパターンの形成が行われることが多く、このようにして形成された静電潜像は、トナーを含む現像剤で現像された後、最終的に記録媒体上に転写される。最近では、画像形成装置の構成要素のうち感光体や帯電装置などがセットになったカートリッジが市場に出回るようになってきており、使用者は、このカートリッジを画像形成装置に組み込むことで、感光体や帯電装置を含む、複数の構成要素をまとめて画像形成装置に備えることができるので、メンテナンス等が容易である。
【０００３】
帯電装置は、感光体を帯電させるという重要な働きをする装置であり、感光体に直接接触して感光体を帯電させる接触帯電方式の帯電装置と、感光体とは接触せずに感光体近傍でコロナ放電などにより感光体を帯電させる非接触帯電方式の帯電装置との２種類の帯電装置に大別される。非接触帯電方式の帯電装置では、放電によって副次的に、オゾンや窒素酸化物といった、環境に好ましくない影響を与える物質が生成されることがあるため、最近では、接触帯電方式を採用する帯電装置が増えている。
【０００４】
接触帯電方式の帯電装置には、感光体表面と直接接触し、感光体表面の動きに合わせて従動回転して感光体を帯電させる帯電部材が備えられている。感光体の帯電が行われる際には、感光体上のトナーやトナーを構成する核材料がこの帯電部材に付着することが多く、こうした付着物により帯電部材の表面の抵抗（表面抵抗）にばらつきが生じて帯電性能が不安定化することがある。このため、接触帯電方式の帯電装置においては、帯電部材表面をクリーニングする機構を備えることが必要となる。ゴム製のブレードやパッドを帯電部材表面に圧接して付着物を擦り落とすクリーニング方式では帯電部材が磨耗するおそれがあるため、回転する帯電部材に対して当接しながら従動回転するクリーニング部材によって、帯電部材表面をクリーニングする方式を採用する帯電装置が多い（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２２７４１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載の帯電装置のようにクリーニング部材を備えた帯電装置では、クリーニング部材の材料として、帯電部材表面をクリーニングするのに適した硬度や弾性を有した材料であって、しかも帯電部材表面の付着物を除去しやすい多孔質の材料である発泡性の高分子材料が好んで用いられている。こうした発泡性の高分子材料としては、例えば、発泡ウレタン、発泡ポリスチレン、メラミン樹脂発泡体等を挙げることができる。こうした発泡性の高分子材料は、高分子材料の発泡処理の際に、シリコーン系整泡剤をはじめとする油脂添加物が用いられることが多い。発泡性の高分子材料は多孔質の材料であるため、こうした油脂添加物は多孔質の発泡性の高分子材料中に残留しやすく、発泡性の高分子材料で構成されたクリーニング部材が使用される際に、その残留油脂添加物がクリーニング部材から染み出してくることがある。特に、こうした残留油脂添加物の染み出しは、高温度高湿度下にクリーニング部材が長時間放置されたときに顕著に発生する。このようにクリーニング部材から染み出してきた残留油脂添加物は、帯電部材表面に移行して帯電部材表面に付着し、帯電部材の帯電性能を不安定化させる原因となる。
【０００６】
発泡性の高分子材料は、硬度、弾性、および表面形状の点ではクリーニング部材の材料として好ましい性質を多く備えているものの、こうした長所を生かしつつ、帯電部材の帯電性能を維持するにあたっては、さらなる工夫が望まれる。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、被クリーニング体への油脂添加物の付着を抑制するクリーニング部材、このようなクリーニング部材を有し帯電性能が安定した帯電装置、このような帯電装置を有し良好な画像形成を行うためのカートリッジ、および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】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明のクリーニング部材は、
回転するロール状の被クリーニング体に当接して従動回転する、発泡性の高分子材料からなる本体と、
上記本体の少なくとも表面部分に含まれた、ＢＥＴ法による比表面積が２５ｍ２／ｇ以上５２５ｍ２／ｇ以下の無機粒子とを有することを特徴とする。
【０００９】
無機化合物の粒子には、その表面に、シリコーン系整泡剤などの油脂添加物を吸着させる性質がある。このような粒子の存在によってクリーニング部材からの残留油脂添加物の染み出しが充分に防止されるためには、無機化合物の粒子の比表面積が最低でも２５ｍ２／ｇに達していないと、残留油脂添加物が無機粒子に吸着する効果が小さい。しかし、比表面積が大きすぎると、無機粒子の凝集性が高まり、体積および質量の大きな凝集体を形成してクリーニング部材から離脱しやすくなる。離脱した凝集体は、被クリーニング体に付着して被クリーニング体を汚すため、こうした凝集体の形成を抑制するためには、無機化合物の粒子の比表面積が最大でも５２５ｍ２／ｇ以下であることが必要となる。本発明のクリーニング部材は、ＢＥＴ法による比表面積が２５ｍ２／ｇ以上５２５ｍ２／ｇ以下の範囲内に属している無機粒子を有するため、クリーニング部材からの無機粒子の離脱を防ぎながら、クリーニング部材からの残留油脂添加物の染み出しが抑制される。
【００１０】
また、本発明のクリーニング部材において、「上記被クリーニング体が、被帯電体に当接して該被帯電体に電荷を付与する帯電部材である」という形態を採用してもよい。
【００１１】
このような形態によれば、クリーニング部材からの残留油脂添加物の染み出しによって帯電部材の帯電性能が低下することを回避することができる。
【００１２】
また、本発明のクリーニング部材は、「上記本体が、ウレタンを含んだ発泡性の高分子材料からなるものである」という形態を採用してもよい。
【００１３】
クリーニング部材の材料として、ウレタンを含んだ発泡性の高分子材料は簡単に作製できる材料であるが、その発泡処理の際にシリコーン系整泡剤が使用されることが多い。本発明のクリーニング部材は、上述した無機粒子を備えているため、シリコーン系整泡剤がクリーニング部材中に残留していても、その染み出しは充分に回避される。
【００１４】
また、本発明のクリーニング部材は、「上記本体が、シリコーン系整泡剤を含んだ発泡性の高分子材料からなるものである」という形態を採用してもよい。
【００１５】
シリコーン系整泡剤は、発泡処理の際に用いられることが多く、クリーニング部材から染み出す物質の１つの典型である。本発明のクリーニング部材は、上述した無機粒子を備えているため、シリコーン系整泡剤がクリーニング部材中に残留していても、その染み出しは充分に回避される。
【００１６】
上記目的を達成するための本発明の帯電装置は、
被帯電体に当接して回転し該被帯電体に電荷を付与するロール状の帯電部材；および
該帯電部材に当接して従動回転する、発泡性の高分子材料からなる本体と、該本体の少なくとも表面部分に含まれた、ＢＥＴ法による比表面積が２５ｍ２／ｇ以上５２５ｍ２／ｇ以下の無機粒子とを有するクリーニング部材；
を備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の帯電装置は、上述したクリーニング部材を備えているため、クリーニング部材からの残留油脂添加物の染み出しによって帯電部材の帯電性能が低下することが回避されている。
【００１８】
上記目的を達成するための本発明のカートリッジは、
表面に像を保持する像保持体；
上記像保持体に当接して回転し該像保持体に電荷を付与するロール状の帯電部材；および
該帯電部材に当接して従動回転する、発泡性の高分子材料からなる本体と、該本体の少なくとも表面部分に含まれた、ＢＥＴ法による比表面積が２５ｍ２／ｇ以上５２５ｍ２／ｇ以下の無機粒子とを有するクリーニング部材；
を備えたことを特徴とする。
【００１９】
本発明のカートリッジは、上述したクリーニング部材を備えているため、クリーニング部材からの残留油脂添加物の染み出しによって帯電部材の帯電性能が低下することを回避することができる。
【００２０】
上記目的を達成するための本発明の画像形成装置は、
表面に像を保持する像保持体；
上記像保持体に当接して回転し該像保持体に電荷を付与するロール状の帯電部材；
上記帯電部材によって電荷が付与された像保持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像することで現像像を形成する像形成部；および
上記帯電部材に当接して従動回転する、発泡性の高分子材料からなる本体と、該本体の少なくとも表面部分に含まれた、ＢＥＴ法による比表面積が２５ｍ２／ｇ以上５２５ｍ２／ｇ以下の無機粒子とを有するクリーニング部材；
を備えたことを特徴とする。
【００２１】
本発明の画像形成装置は、上述したクリーニング部材を備えているため、クリーニング部材からの残留油脂添加物の染み出しによって帯電部材の帯電性能が低下することを回避することができ、良好な画像形成が実現する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、クリーニング部材から被クリーニング体への油脂添加物の付着を抑制され、良好な画像形成が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２４】
図１は、本実施形態の画像形成装置の全体構成図である。
【００２５】
本実施形態の画像形成装置は、片面出力用のカラープリンタである。
【００２６】
この画像形成装置１０００には、図の矢印Ｂｋ方向，矢印Ｂｃ方向，矢印Ｂｍ方向，矢印Ｂｙ方向にそれぞれ回転する、電子写真方式用の積層型の感光体６１Ｋ，６１Ｃ、６１Ｍ，６１Ｙが備えられている。また、各感光体の周囲には、各感光体を帯電する帯電装置６５Ｋ，６５Ｃ，６５Ｍ，６５Ｙ、帯電された各感光体上にレーザ光の照射によりブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色についての静電潜像を形成する露光部７Ｋ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｙ、各感光体上の静電潜像を各色のトナーを含む現像剤で現像して各色の現像像を形成する現像器６４Ｋ，６４Ｃ，６４Ｍ，６４Ｙが備えられている。この画像形成装置１０００では、上記の、帯電装置６５Ｋ、感光体６１Ｋ、露光部７Ｋ、および現像器６４Ｋは、一体化されてカートリッジ１００Ｋの構成要素となっており、同様に、帯電装置６５Ｃ、感光体６１Ｃ、露光部７Ｃ、現像器６４Ｃの組、帯電装置６５Ｍ、感光体６１Ｍ、露光部７Ｍ、現像器６４Ｍの組、および、帯電装置６５Ｙ、感光体６１Ｙ、露光部７Ｙ、現像器６４Ｙの組が、それぞれ一体化されてカートリッジ１００Ｃ，１００Ｍ，１００Ｙの構成要素となっている。画像形成装置１０００にこれら４つのカートリッジが組み込まれることにより、これらのカートリッジの構成要素である各部が画像形成装置１０００に備えられることとなる。これらのカートリッジ１００Ｋ，１００Ｃ，１００Ｍ，１００Ｙが、本発明のカートリッジの一実施形態に相当する。
【００２７】
また、この画像形成装置１０００には、各感光体上で形成された各色の現像像の転写（１次転写）を受けて１次転写像を運搬する中間転写ベルト５、中間転写ベルト５への各色の現像像の１次転写が行われる１次転写ロール５０Ｋ，５０Ｃ，５０Ｍ，５０Ｙ、用紙への２次転写が行われる２次転写ロール対９、用紙上の２次転写像の定着を行う定着器１０、４つの現像器にそれぞれの色成分のトナーをそれぞれ補給する、４つのトナーカートリッジ４Ｋ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｙ、用紙を蓄えるトレイ１も備えられている。ここで、中間転写ベルト５は、駆動ロール５ａから駆動力を受けながら２次転写ロール９ｂと駆動ロール５ａとに張架された状態で図の矢印Ａ方向に循環移動する。
【００２８】
次に、この画像形成装置１０００における画像形成の動作について説明する。
【００２９】
４つの感光体６１Ｋ，６１Ｃ、６１Ｍ，６１Ｙは、帯電装置６５Ｋ，６５Ｃ，６５Ｍ，６５Ｙによりそれぞれ帯電され、さらに露光部７Ｋ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｙから照射されるレーザ光を受けて各感光体上に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、現像器６４Ｋ，６４Ｃ，６４Ｍ，６４Ｙによってそれぞれの色のトナーを含む現像剤で現像されて現像像が形成される。このようにして形成された各色の現像像は、各色に対応した１次転写ロール５０Ｋ，５０Ｃ，５０Ｍ，５０Ｙにおいて、中間転写ベルト５上に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の順に順次転写（１次転写）されて重ね合わされていき、多色の１次転写像が形成される。そして、この多色の１次転写像は、中間転写ベルト５により２次転写ロール対９まで運搬されていく。一方、このような多色の１次転写像の形成と呼応して、用紙がトレイ１から取り出されて搬送ロール３によって搬送され、さらにレジロール対８によって位置を整えられる。そして、２次転写ロール対９によって、上述の多色の１次転写像が、搬送されてきた用紙に転写（２次転写）され、さらに定着器１０によって用紙上の２次転写像に定着処理が施される。定着処理後、定着像を有する用紙は、送出ロール対１３を通過して、排紙トレイ２に排出される。
【００３０】
以上が、この画像形成装置１０００における画像形成の動作についての説明である。以上の画像形成において、帯電装置６５Ｋ，６５Ｃ，６５Ｍ，６５Ｙは、感光体６１Ｋ，６１Ｃ、６１Ｍ，６１Ｙをそれぞれ帯電させる重要な働きをする装置である。これらの帯電装置は、感光体に直接接触して感光体を帯電させる接触帯電方式を採用した帯電装置であり、それぞれの帯電装置には、各感光体表面と接触し感光体の回転に従動回転して各感光体を帯電させる帯電部材６５０Ｋ，６５０Ｃ，６５０Ｍ，６５０Ｙが備えられている。これらの帯電部材が各感光体に従動回転する際には、各感光体上のトナーやトナーの構成材料が帯電部材に付着することが多い。こうしたトナーやトナーの構成材料が付着した状態では、帯電部材６５０Ｋ，６５０Ｃ，６５０Ｍ，６５０Ｙの表面の抵抗（表面抵抗）にばらつきが生じ、その帯電性能が不安定化するため、帯電装置６５Ｋ，６５Ｃ，６５Ｍ，６５Ｙには、こうした帯電部材６５０Ｋ，６５０Ｃ，６５０Ｍ，６５０Ｙ上の付着物を除去するクリーニング部材６５１Ｋ，６５１Ｃ，６５１Ｍ，６５１Ｙが備えられている。これらのクリーニング部材は、各帯電部材に当接して従動回転するロール状の部材であって、クリーニング部材６５１Ｋの材料としては、発泡性の高分子材料が用いられている。
【００３１】
一般に、発泡性の高分子材料は、帯電部材表面をクリーニングするのに適した硬度や弾性を有する材料であり、また、帯電部材表面の付着物を除去しやすい多孔質の材料でもあるので、クリーニング部材の材料として優れた性質を備えている。こうした発泡性の高分子材料としては、例えば、発泡ウレタン、発泡ポリスチレン、メラミン樹脂発泡体等を挙げることができる。こうした発泡性の高分子材料は、高分子材料の発泡処理の際に、シリコーン系整泡剤をはじめとする油脂添加物が用いられることが多い。発泡性の高分子材料は多孔質の材料であるため、こうした油脂添加物は多孔質の発泡性の高分子材料中に残留しやすく、発泡性の高分子材料で構成されたクリーニング部材が使用される際に、その残留油脂添加物がクリーニング部材から染み出してくることがある。こうした残留油脂添加物の染み出しは、高温度高湿度下にクリーニング部材が長時間放置されたときに顕著に発生する。クリーニング部材から染み出してきた残留油脂添加物は、帯電部材表面に移行して帯電部材表面に付着し、帯電部材の帯電性能を不安定化させる原因となる。
【００３２】
以下では、クリーニング部材６５１Ｋ，６５１Ｃ，６５１Ｍ，６５１Ｙの材料として、発泡ウレタンが用いられている場合を例として話を進める。発泡ウレタンが用いられている場合には、シリコーン系整泡剤が用いられることが多く、その染み出し防止が課題となる。図１のクリーニング部材６５１Ｋ，６５１Ｃ，６５１Ｍ，６５１Ｙには、残留油脂添加物の染み出しを抑制する工夫が凝らされている。以下では、４つのクリーニング部材のうち、ブラックの現像像形成用の帯電装置６５Ｋに備えられたクリーニング部材６５１Ｋを例にとって、残留油脂添加物の染み出しを抑制する工夫について説明する。
【００３３】
図２は、図１に示す、ブラックの現像像形成用の帯電装置に備えられたクリーニング部材の構成を示す模式図である。
【００３４】
図に示すように、クリーニング部材６５１Ｋは、導電性シャフト６５１１Ｋを中心として、多孔質の発泡性高分子材料６５１ｂを主成分とする発泡性高分子層６５１２Ｋが覆った構成を備えている。さらに、この発泡性高分子層６５１２Ｋは、発泡性高分子材料６５１ｂの中に、無機粒子６５１ａが分散した構成となっている。ここでいう無機粒子とは、無機化合物の粒子をさす。本実施形態における無機粒子６５１ａは、ＢＥＴ法による比表面積が、２５ｍ２／ｇ以上５２５ｍ２／ｇ以下の範囲に属するものとなっている。ここで、ＢＥＴ法による比表面積Ｓは、液体窒素温度下において試料となる無機化合物の粒子に窒素ガスを吸着させ、そのときの窒素吸着量から下記の式を用いて算出される比表面積である。なお比表面積の測定は島津製作所製フローソープ２３００を用いた。
Ｓ＝ｎ×（１−Ｐ／Ｐｓ）×Ａ×ｓ
ここで、ｎは窒素吸着量（モル）、Ｐは吸着平衡圧、Ｐｓは窒素ガスの飽和蒸気圧、Ａはアボガドロ数、ｓは窒素分子の占有断面積を表している。なお、吸着されるガスとしては、窒素ガスが最も簡便であるが、他の種類の気体を吸着させることによっても同様にして比表面積を求めることができる。
【００３５】
無機粒子には、その表面にシリコーン系整泡剤などの油脂添加物を吸着させやすいという性質がある。無機粒子としては、例えば、シリカ、コロイダルシリカ（カチオン表面処理コロイダルシリカ、アニオン表面処理コロイダルシリカなど）、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、酸化スズ、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、ペンガラ、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、炭化ケイ素、窒化ケイ素、リン酸三カルシウム、ヒドロキシアパタイト、ハイドロタルサイト粒子などを挙げる事ができる。
【００３６】
このような無機粒子によってクリーニング部材からの残留油脂添加物の染み出しが充分に防止されるためには、無機粒子の比表面積が最低でも２５ｍ２／ｇに達していないと、残留油脂添加物が無機粒子に吸着する効果が小さい。しかし、比表面積が大きすぎると、無機粒子の凝集性が高まり、体積および質量の大きな凝集体を形成してクリーニング部材から離脱しやすくなる。離脱した凝集体は、被クリーニング体に付着して被クリーニング体を汚すため、こうした凝集体の形成を抑制するためには、無機化合物の粒子の比表面積が最大でも５２５ｍ２／ｇ以下であることが必要となる。
【００３７】
図２のクリーニング部材６５１Ｋは、ＢＥＴ法による比表面積が２５ｍ２／ｇ以上５２５ｍ２／ｇ以下の範囲内に属している無機粒子を有するため、クリーニング部材６５１Ｋからの無機粒子の離脱を防ぎながら、クリーニング部材からの残留油脂添加物の染み出しが抑制される。この結果、図１の帯電装置６５１Ｋでは、帯電部材２０が安定した帯電性能を発揮することになる。
【００３８】
以下では、図２に示すクリーニング部材６５１Ｋの製造方法について説明する。
【００３９】
ここでは、図２に示すクリーニング部材６５１Ｋの一例として、直径３ｍｍ、長さ３００ｍｍの円柱状の導電性シャフトを、発泡ウレタンを主成分とする発泡性高分子層が覆った構成を備えているクリーニング部材について説明する。この発泡性高分子層は、無機粒子として、比表面積が、２５０ｍ２／ｇ以上３００ｍ２／ｇ以下の範囲内に属する酸化チタン粒子を有している。
〈酸化チタン粒子の作製〉
・酸化チタンＭＴ−３１０３（テイカ（株）社製） １０質量部
・イソブチルトリメトキシシラン（クラリアント社製） ２質量部
・エタノール １００質量部
以上の成分をフラスコにて混合しながら８０℃加熱還流で反応させた。その後、水洗、ろ過を経て１２０℃で乾燥させ、ピンミルでソフト凝集を解いて酸化チタン粒子を作製した。
【００４０】
作製した酸化チタン粒子の複数のサンプルについて、窒素ガスを吸着させ、窒素吸着量の測定結果からＢＥＴ法を用いて比表面積を算出したところ、いずれのサンプルについても、比表面積は、２５０ｍ２／ｇ以上３００ｍ２／ｇ以下の範囲内に属していた。
〈クリーニング部材の作製〉
・ポリエステルポリオール（商品名：サンエスター２２、三洋化成工業社製）１００質量部
・４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（商品名：ミリオネートＭＴＬ、日本ポリウレタン社製） ３０質量部
・シリコーン含有多元共重合体（Ｍｗ＝２０００、シリコーン含有率７０％） ２質量部
・１，４−ブタンジオール １質量部
・トリメチロールプロパン（商品名：ＴＭＰ、徳山曹達社製） ８質量部
・上述の酸化チタン粒子 １５質量部
ここで、上記のシリコーン含有多元共重合体が、いわゆるシリコーン系整泡剤に相当する。
【００４１】
４０℃にあらかじめ温調した上記の、ポリエステルポリオール、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、シリコーン含有多元共重合体、および酸化チタン粒子をステンレス製ビーカー内で混合し、空気を十分抱き込むようにして１５分間強く攪拌する。一方で、直径３ｍｍ、長さ３００ｍｍの円柱状の導電性シャフトを用意しておいて、その導電性シャフトを直径３０ｍｍの円筒形の金型の中央に配置する。攪拌した上述の混合物内に、硬化反応を開始させるために、１，４−ブタンジオールとＴＭＰを投入して１分間攪拌し、上記の金型の温度を１５０℃に温調しながらこの金型と導電性シャフトとの間に、硬化反応を開始した上記の混合物を注入する。そして、この温度を３０分間維持して加熱硬化を進展させる。硬化後、金型を取り外し、硬化した発泡性高分子層表面を研磨して、発泡性高分子層に酸化チタン粒子を含むクリーニング部材を作製した。
【００４２】
以上では、ブラックの現像像形成用の帯電装置６５Ｋに備えられたクリーニング部材６５１Ｋを例にとって説明を行ったが、残りの３色の現像像形成用の帯電装置に備えられたクリーニング部材６５１Ｃ，６５１Ｍ，６５１Ｙも、図２に示すクリーニング部材６５１Ｋと同様の構成を備えており、同様の製造方法によって製造される。
【００４３】
以下では、クリーニング部材が、無機粒子を有する発泡性高分子層を備えることにより、帯電部材の帯電性能が安定することを具体的な実験データで検証する。
【００４４】
この実験では、発泡ウレタンを有するクリーニング部材を有する帯電装置を画像形成装置に備え付け、所定画像を出力用紙５００枚に出力して出力能力が安定しているのを確かめた後、温度３０℃、湿度８０％の高温度高湿度下に１５時間放置し、その後、Ａ３用紙（富士ゼロックスオフィスサプライ社製Ｐ紙）を使用して、ＹＭＣＫの各色を含む画像密度３０％のハーフトーン画像を出力する。そして、そのハーフトーン画像に、周期的な画質欠陥がどの程度発生しているかをチェックする。ここで、上記のハーフトーン画像とは、１インチ平方当り１５０個の網点で形成された画像を意味する。
【００４５】
周期的な画質欠陥は、帯電部材表面の帯電性能が部分的に低下して感光体表面に帯電ムラが生じたときによくみられる現象であり、ロール状の帯電部材の円周を周期として帯電ムラが発生するために、画質欠陥が周期的に現れることになる。
【００４６】
上述したように、高温度高湿度下に長時間放置された、発泡ウレタンを有するクリーニング部材では、残留油脂添加物の染み出しが起こりやすく、帯電部材表面の帯電性能が低下して筋状の画質欠陥が周期的に現れるようになる。そこで、上記のように、周期的な画質欠陥がどの程度発生しているかをチェックすることより、残留油脂添加物の染み出しによる帯電部材への影響を調べることができる。
【００４７】
周期的な画質欠陥についてのチェック結果は、以下のカテゴリーに分けて評価する。
○ ： 周期的な画質欠陥は発生していない
△ ： 周期的な画質欠陥が少し発生している
× ： 周期的な画質欠陥が顕著にみられる
上記の実験を、下記の画像形成装置によって行う。
（実施例１）
クリーニング部材の発泡性高分子層において、ＢＥＴ法による比表面積が４０ｍ２／ｇの酸化チタン粒子が採用されている図１の画像形成装置１０００。
【００４８】
この実施例２の画像形成装置のクリーニング部材は、上述したクリーニング部材の製造方法の「クリーニング部材の作製」において、上述したクリーニング部材の製造方法で用いられた酸化チタン粒子よりも比表面積が小さい酸化チタン粒子が用いられる点を除き、同様の製造方法によって作製される。
（実施例２）
クリーニング部材の発泡性高分子層において、ＢＥＴ法による比表面積が４５０ｍ２／ｇの酸化チタン粒子が採用されている図１の画像形成装置１０００。
【００４９】
この実施例３の画像形成装置のクリーニング部材は、上述したクリーニング部材の製造方法の「クリーニング部材の作製」において、上述したクリーニング部材の製造方法で用いられた酸化チタン粒子よりも比表面積が大きい酸化チタン粒子が用いられる点を除き、同様の製造方法によって作製される。
（比較例１）
クリーニング部材の発泡性高分子層において、酸化チタン粒子を全く含まない点を除き、図１の画像形成装置１０００と同様の構成を備えた画像形成装置。
【００５０】
この比較例１の画像形成装置のクリーニング部材は、上述したクリーニング部材の製造方法の「クリーニング部材の作製」において酸化チタン粒子を０質量部にする点を除き、同様の製造方法によって作製される。
（比較例２）
クリーニング部材の発泡性高分子層において、ＢＥＴ法による比表面積が１０ｍ２／ｇの酸化チタン粒子が採用されている点を除き、図１の画像形成装置１０００と同様の構成を備えた画像形成装置。
【００５１】
この実施例１の画像形成装置のクリーニング部材は、上述したクリーニング部材の製造方法の「クリーニング部材の作製」において、上述したクリーニング部材の製造方法で用いられた酸化チタン粒子よりも比表面積が小さい酸化チタン粒子が用いられる点を除き、同様の製造方法によって作製される。
（比較例３）
クリーニング部材の発泡性高分子層において、ＢＥＴ法による比表面積が６００ｍ２／ｇの酸化チタン粒子が採用されている点を除き、図１の画像形成装置１０００と同様の構成を備えた画像形成装置。
【００５２】
この実施例４の画像形成装置のクリーニング部材は、上述したクリーニング部材の製造方法の「クリーニング部材の作製」において、上述したクリーニング部材の製造方法で用いられた酸化チタン粒子よりも比表面積が大きい酸化チタン粒子が用いられる点を除き、同様の製造方法によって作製される。
【００５３】
下記表１に、実施例１、実施例２、比較例１〜比較例３の結果を示す。
【００５４】
【表１】
【００５５】
表１において、比較例１、比較例２、および実施例１の中で比較を行ってみると、発泡性高分子層に酸化チタン粒子を含んでいない比較例１では周期的な画質欠陥が顕著にみられるという結果（評価は×）が得られ、酸化チタン粒子の比表面積が１０ｍ２／ｇの比較例２では周期的な画質欠陥が少し発生している（評価は△）という結果が得られているのに対し、比表面積が４０ｍ２／ｇの実施例１では周期的な画質欠陥は発生していない（評価は○）という結果が得られている。比較例１および比較例２では、ハーフトーン画像に、周期的な筋状の画質欠陥が発生していることが観察されており、上記の周期的な画質欠陥は、クリーニング部材からの残留油脂添加物の染み出しが原因であると考えられる。上記の、比較例１、比較例２、および実施例１の中での比較から、酸化チタン粒子が発泡性高分子層中に混在することによって残留油脂添加物の染み出しが抑制されることがわかり、酸化チタン粒子の比表面積としては、実施例１の酸化チタン粒子の比表面積４０ｍ２／ｇと、比較例２の酸化チタン粒子の比表面積１０ｍ２／ｇの中間である２５ｍ２／ｇ以上であると、残留油脂添加物の染み出しを抑制する効果が充分であることが推察される。
【００５６】
また、表１において、比較例３と実施例２とで比較を行ってみると、酸化チタン粒子の比表面積が６００ｍ２／ｇの比較例３では周期的な画質欠陥が顕著にみられるという結果（評価は×）が得られているのに対し、比表面積が４５０ｍ２／ｇの実施例２では周期的な画質欠陥は発生していない（評価は○）という結果が得られている。比較例３では、クリーニング部材からの酸化チタン粒子の凝集体の離脱が観察されており、この離脱は、酸化チタン粒子の比表面積が大きすぎてその凝集性が高まり、体積および質量の大きな凝集体を形成して離脱しやすくなったためであると考えられる。比較例３で発生した周期的な画質欠陥は、離脱した酸化チタン粒子の凝集体が帯電部材表面に付着したことが原因であると推測される。上記の、比較例３と実施例２との比較から、酸化チタン粒子の比表面積としては、実施例２の酸化チタン粒子の比表面積４５０ｍ２／ｇと、比較例３の酸化チタン粒子の比表面積６００ｍ２／ｇの中間である５２５ｍ２／ｇ以下であると、酸化チタン粒子の凝集体の離脱を防ぎながら、残留油脂添加物の染み出しも抑制できると推察される。
【００５７】
以上の表１の結果の考察をまとめると、酸化チタン粒子の比表面積が、２５ｍ２／ｇ以上５２５ｍ２／ｇ以下の範囲内に収まっていると、酸化チタン粒子の凝集体の離脱を防ぎながら、残留油脂添加物の染み出しが充分に抑制されることが結論できる。
【００５８】
なお、以上の説明においては、カラーの片面出力プリンタを例として説明したが、本発明の画像形成装置は、カラーの両面出力プリンタに応用されてもよい。また、モノクロの片面出力プリンタあるいはモノクロの両面出力プリンタに応用されてもよい。また、プリンタ以外にも、コピー機やファックス機に応用されてもよい。
【００５９】
また、以上の説明においては、クリーニング部材は、帯電装置の帯電部材をクリーニングするものであったが、本発明のクリーニング部材は、帯電部材以外の物に適用されてもよい。例えば、中間転写ベルトなどに応用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本実施形態の画像形成装置の全体構成図である。
【図２】図１に示す、ブラックの現像像形成用の帯電装置に備えられたクリーニング部材の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０００…画像形成装置、
１…トレイ、
２…排紙トレイ、
３…搬送ロール、
４…ＣＰＵ、
４Ｋ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｙ…トナーカートリッジ、
５…中間転写ベルト、
５０…ベルト本体、
５０Ｋ，５０Ｃ，５０Ｍ，５０Ｙ…１次転写ロール、
５ａ…駆動ロール、
６１Ｋ，６１Ｃ，６１Ｍ，６１Ｙ…感光体、
６４Ｋ，６４Ｃ，６４Ｍ，６４Ｙ…現像器、
６５Ｋ，６５Ｃ，６５Ｍ，６５Ｙ…帯電装置、
６５０Ｋ，６５０Ｃ，６５０Ｍ，６５０Ｙ…帯電部材、
６５１Ｋ，６５１Ｃ，６５１Ｍ，６５１Ｙ…クリーニング部材、
６５１１Ｋ…導電性シャフト、
６５１２Ｋ…発泡性高分子層、
６５１ａ…疎水性粒子、
６５１ｂ…発泡性高分子材料、
７Ｋ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｙ…露光部、
８…レジロール対、
９…２次転写ロール対、
９ｂ…２次転写ロール、
１０…定着器、
１３…送出ロール対、
１００Ｋ，１００Ｃ，１００Ｍ，１００Ｙ…カートリッジ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するロール状の被クリーニング体に当接して従動回転する、発泡性の高分子材料からなる本体と、
前記本体の少なくとも表面部分に含まれた、ＢＥＴ法による比表面積が２５ｍ２／ｇ以上５２５ｍ２／ｇ以下の無機粒子とを有することを特徴とするクリーニング部材。
【請求項２】
被帯電体に当接して回転し該被帯電体に電荷を付与するロール状の帯電部材；および
該帯電部材に当接して従動回転する、発泡性の高分子材料からなる本体と、該本体の少なくとも表面部分に含まれた、ＢＥＴ法による比表面積が２５ｍ２／ｇ以上５２５ｍ２／ｇ以下の無機粒子とを有するクリーニング部材；
を備えたことを特徴とする帯電装置。
【請求項３】
表面に像を保持する像保持体；
前記像保持体に当接して回転し該像保持体に電荷を付与するロール状の帯電部材；および
該帯電部材に当接して従動回転する、発泡性の高分子材料からなる本体と、該本体の少なくとも表面部分に含まれた、ＢＥＴ法による比表面積が２５ｍ２／ｇ以上５２５ｍ２／ｇ以下の無機粒子とを有するクリーニング部材；
を備えたことを特徴とするカートリッジ。
【請求項４】
表面に像を保持する像保持体；
前記像保持体に当接して回転し該像保持体に電荷を付与するロール状の帯電部材；
前記帯電部材によって電荷が付与された像保持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像することで現像像を形成する像形成部；および
前記帯電部材に当接して従動回転する、発泡性の高分子材料からなる本体と、該本体の少なくとも表面部分に含まれた、ＢＥＴ法による比表面積が２５ｍ２／ｇ以上５２５ｍ２／ｇ以下の無機粒子とを有するクリーニング部材；
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
回転するロール状の被クリーニング体に当接して従動回転する、発泡性の高分子材料からなる本体と、
前記本体の少なくとも表面部分に含まれた、ＢＥＴ法による比表面積が２５ｍ２／ｇ以上５２５ｍ２／ｇ以下の無機粒子とを有することを特徴とするクリーニング部材。
【請求項２】
被帯電体に当接して回転し該被帯電体に電荷を付与するロール状の帯電部材；および
該帯電部材に当接して従動回転する、発泡性の高分子材料からなる本体と、該本体の少なくとも表面部分に含まれた、ＢＥＴ法による比表面積が２５ｍ２／ｇ以上５２５ｍ２／ｇ以下の無機粒子とを有するクリーニング部材；
を備えたことを特徴とする帯電装置。
【請求項３】
表面に像を保持する像保持体；
前記像保持体に当接して回転し該像保持体に電荷を付与するロール状の帯電部材；および
該帯電部材に当接して従動回転する、発泡性の高分子材料からなる本体と、該本体の少なくとも表面部分に含まれた、ＢＥＴ法による比表面積が２５ｍ２／ｇ以上５２５ｍ２／ｇ以下の無機粒子とを有するクリーニング部材；
を備えたことを特徴とするカートリッジ。
【請求項４】
表面に像を保持する像保持体；
前記像保持体に当接して回転し該像保持体に電荷を付与するロール状の帯電部材；
前記帯電部材によって電荷が付与された像保持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像することで現像像を形成する像形成部；および
前記帯電部材に当接して従動回転する、発泡性の高分子材料からなる本体と、該本体の少なくとも表面部分に含まれた、ＢＥＴ法による比表面積が２５ｍ２／ｇ以上５２５ｍ２／ｇ以下の無機粒子とを有するクリーニング部材；
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−９６８２３（Ｐ２００８−９６８２３Ａ）
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８０２７１（Ｐ２００６−２８０２７１）
【出願日】平成１８年１０月１３日（２００６．１０．１３）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月１３日（２００６．１０．１３）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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