JP5493890B2 - 画像形成装置用の清掃部材、帯電装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置用の清掃部材、帯電装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置に関する。

例えば、特許文献１には、螺旋状クリーニング部材の外径が、端部コロの外径よりも大きくなるように設定され、コロの周速と螺旋状クリーニング部材の周速度差によりクリーニングするクリーニング部材が開示されている。
また、特許文献２には、帯電ローラに接触して表面を清掃する清掃部と清掃部よりも径が小さい非清掃部を備え、これらが帯電ロールとの対向部で交互に現れるクリーニング部材が提案されている。

特開２００８−０７０５３２号公報 特開２００８−３０４７２９号公報

本発明の課題は、充填部材を備えない場合に比べ、低温低湿環（例えば１０℃１５％ＲＨ）境下において被清掃部材に対する初期の帯電ムラを抑制した画像形成装置用の清掃部材を提供することである。

上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
請求項１に係る発明は、
心棒と、
前記心棒の外周面に、螺旋状に巻かれた帯状の弾性体と、
前記心棒と前記螺旋状に巻かれた帯状の弾性体とで囲まれる螺旋状の空間を螺旋方向に間隔を持って充填する充填部材と、
を備える画像形成装置用の清掃部材。

請求項２に係る発明は、
前記充填部材が、当該充填部材及び前記弾性体によって前記心棒の軸方向全域にわたって被清掃部材に対して接触する領域が前記心棒の周方向の一部に存在するように設けられた請求項１に記載の画像形成装置用の清掃部材。

請求項３に係る発明は、
被帯電体を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材の表面に接触して配置され、当該帯電部材の表面を清掃する清掃部材であって、請求項１又は２に記載の画像形成装置用の清掃部材と、
を備える帯電装置。

請求項４に係る発明は、
前記帯電部材が、直流電流のみを印加する帯電方式の帯電部材である請求項５に記載の帯電装置。

請求項５に係る発明は、
請求項３又は４に記載の帯電装置を少なくとも備え、
画像形成装置に脱着されるプロセスカートリッジ。

請求項６に係る発明は、
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段であって、請求項３又は４に記載の帯電装置を有する帯電手段と、
帯電された前記像保持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
前記像保持体に形成された前記潜像をトナーによってトナー像に現像する現像手段と、
前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、
を備える画像形成装置。

請求項１に係る発明によれば、充填部材を備えない場合に比べ、低温低湿環境下において被清掃部材に対する初期の帯電ムラが抑制される。
請求項２に係る発明によれば、充填部材及び弾性体によって心棒の軸方向全域にわたって被清掃部材に対して接触する領域が心棒の周方向の一部に存在するように、充填部材を設けない場合に比べ、低温低湿環境下において被清掃部材に対する初期の帯電ムラが抑制される。
請求項３に係る発明によれば、充填部材を備えない清掃部材を提供した場合に比べ、低温低湿環境下において被帯電部材に対する初期の帯電ムラが抑制される。
請求項４に係る発明によれば、充填部材を備えない清掃部材を提供した場合に比べ、直流電流のみを印加する帯電方式の帯電部材を採用したときでも、低温低湿環境下において被帯電部材に対する初期の帯電ムラが抑制される。
請求項５、６に係る発明によれば、充填部材を備えない清掃部材を提供した場合に比べ、低温低湿環境下において像保持体に対する初期の帯電ムラに起因する画像濃度ムラが抑制される。

本実施形態に係る画像形成装置用の清掃部材を示す概略斜視図である。 本実施形態に係る画像形成装置用の清掃部材の概略平面図である。 本実施形態に係る画像形成装置用の清掃部材における弾性層を示す拡大断面図である。 本実施形態に係る画像形成装置用の清掃部材の他の例を示す概略斜視図である。 本実施形態に係る画像形成装置用の清掃部材の作用を説明するための模式図である。 本実施形態に係る電子写真画像形成装置を示す概略構成図である。 本実施形態に係るプロセスカートリッジを示す概略構成図である。 図６及び図７における帯電部材（帯電装置）周辺部分を拡大した概略構成図である。 本実施形態に係る帯電装置を示す概略構成図である。 参考例を説明するための模式図である。 参考例における、クリーニングロール（その弾性層）及び帯電ロールの接触／非接触と、帯電ロールの表面電位と、の関係を示すグラフである。 参考例における、クリーニングロール（その弾性層）及び帯電ロールの接触／非接触と、感光体の表面電位と、の関係を示すグラフである。 試験例１の結果を示すグラフである。 試験例２の結果を示すグラフである。

以下、本発明の一例である実施形態について説明する。なお、同じ機能・作用を有する部材には、全図面を通して同じ符号を付与し、その説明を省略する場合がある。

（清掃部材）
図１は、本実施形態に係る画像形成装置用の清掃部材を示す概略斜視図である。図２は、本実施形態に係る画像形成装置用の清掃部材の概略平面図である。

本実施形態に係る画像形成装置用の清掃部材１００（以下、単に清掃部材と称する）は、図１及び図２に示すように、心棒としてシャフト１００Ａと、帯状の弾性体として弾性層１００Ｂと、を備えたロール状の部材である。弾性層１００Ｂは、シャフト１００Ａの表面に螺旋状に巻かれた状態で配置されている。具体的には、弾性層１００Ｂは、例えば、シャフト１００Ａの一端から他端にかけて、シャフト１００Ａの軸を螺旋軸とし、間隔を持って螺旋状に巻き回された状態で配置されている。

また、本実施形態に係る清掃部材１００は、螺旋状に配置された弾性層１００Ｂ（その側面）とシャフト１００Ａ（その外周面）とで囲まれた空間１００Ｃを有しており、この空間１００Ｃもシャフト１００Ａの軸を螺旋軸とし、間隔を持って螺旋状に配置されている。
そして、この空間１００Ｃの一部に、当該空間１００Ｃを充填する充填部材１００Ｄが設けられている。つまり、充填部材１００Ｄは、目的とする空間１００Ｃの一部に、弾性層１００Ｂの側面及びシャフト１００Ａの外周面に密着（必要に応じて接着層を介して密着）し、埋まり込むように設けられている。

以下、各部材について詳細に説明する。
まず、シャフトにについて説明する。
シャフト１００Ａに用いる材質としては、金属（例えば、快削鋼又はステンレス鋼等）、又は樹脂（例えば、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）等）が挙げられる。なお、材質及び表面処理方法等は必要に応じて選択するのが望ましい。
特に、シャフト１００Ａが金属で構成される場合メッキ処理を施すのが望ましい。また、樹脂等で導電性を有さない材質の場合、メッキ処理等の一般的な処理により加工して導電化処理を行ってもよいし、そのまま使用してもよい。

次に、弾性層について説明する。
弾性層１００Ｂは、螺旋状に配置されているが、具体的には、例えば、螺旋角度θが１０°以上６５°以下、螺旋幅Ｒ１が３ｍｍ以上２５ｍｍ以下であることがよい。また、螺旋ピッチＲ２は、例えば、３ｍｍ以上４０ｍｍ以下であることがよい。

ここで、図３に示すように、螺旋角度θとは、弾性層１００Ｂの長手方向Ｐ（螺旋方向）と清掃部材の軸方向Ｑ（シャフト軸方向）とが交差する角度（鋭角）を意味する。
螺旋幅Ｒ１とは、弾性層１００Ｂの長手方向Ｐ（螺旋方向）に対して直交する方向に沿った長さを意味する。
螺旋ピッチＲ２とは、弾性層１００Ｂの長手方向Ｐ（螺旋方向）に対して直交する方向に沿った、隣合う弾性層１００Ｂ間の長さを意味する。
また、弾性層１００Ｂとは１００Ｐａの外力印加により変形しても、もとの形状に復元する材料から構成される層をいう。

弾性層１００Ｂの材料としては、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリアミド、又はポリプロピレン等の発泡性の樹脂、或いは、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、塩素化ポリイソプレンゴム、イソプレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、水素添加ポリブタジエンゴム、ブチルゴム等のゴム材料を１種類、又は２種類以上をブレンドしてなる材料が挙げられる。なお、これらには必要に応じて、発泡助剤、整泡剤、触媒、硬化剤、可塑剤、又は加硫促進剤等の助剤を加えてもよい。

これらの中も、気泡を有する材料（いわゆる発泡体）がよく、特に、擦れによる被清掃部材の表面に傷を付けない、長期に渡り千切れや破損が生じないようにする観点から、引っ張りに強い発泡ポリウレタンであることが望ましい。
ポリウレタンとしては、例えば、ポリオール（例えばポリエステルポリオール、ポリーエテルポリエステルやアクリルポリール等）と、イソシアネート（例えば、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等）と、の反応物が挙げられ、鎖延長剤（１，４−ブタンジオール、トリメチロールプロパン）が含まれたものであってもよい。そして、ポリウレタンの発泡は、例えば、水やアゾ化合物（例えばアゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル等）等の発泡剤を用いて行われるのが一般的である。また、発泡ポリウレタンには、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。

弾性層１００Ｂの構成としては、１層構成でも積層構成でも構わない。具体的には、弾性層１００Ｂの構成としては、例えば、発泡体１層からなる構成でも、ソリッド層と発泡層との２層の構成でも構わない。

次に、充填部材について説明する。
充填部材１００Ｄは、例えば、シャフト１００Ａの軸方向に沿って空間１００Ｃを充填するように一直線状に設けられている。つまり、例えば、充填部材１００Ｄは、シャフト１００Ａの軸方向に沿って弾性層１００Ｂと充填部材１００Ｄとが交互に配列するように、螺旋状に配置された空間１００Ｃの一部を充填して設けられている。
これにより、清掃部材１００は、充填部材１００Ｄを設けない場合には常に被清掃部材に対して非接触な領域が存在するのに対して、弾性層１００Ｂ及び充填部材１００Ｄによってシャフト１００Ａの軸方向全域にわたって被清掃部材に対して接触する領域がシャフト１００Ａの周方向の一部に存在することとなる。

シャフト１００Ａの軸方向に沿って空間１００Ｃを充填するように一直線状に設けられた複数の充填部材１００Ｄを一組としたとき、当該組を一つ設けた形態であってもよいし、シャフト１００Ａの周方向に間隔を持って複数設けた形態であってもよい（本実施形態では一つ設けた形態を示している。）。
但し、この場合、充填部材１００Ｄにおけるシャフト１００Ａの周方向に沿った長さ（上記組が複数有する場合には、その合計の長さ：以下、周方向長さと称することがある）は、例えば、清掃部材１００におけるシャフト１００Ａの周方向に沿った長さ（以下、周方向長さと称することがある）の１／２以下であることがよい。
これは、充填部材１００Ｄにおけるシャフト１００Ａの周方向に沿った長さが大き過ぎると、清掃部材１００が筒形状に近づくことから、螺旋状の弾性層１００Ｂに由来する清掃能力が低下する傾向にあるためである。
なお、上記周方向長さの下限は、充填部材１００Ｄの剥れを抑制する点から、３ｍｍ以上であることがよい。

ここで、充填部材１００Ｄは、シャフト１００Ａの軸方向に沿って空間１００Ｃを充填するように一直線状に設けられる形態に限られず、螺旋状の空間１００Ｃの一部を充填するように設ければよく、例えば、図４に示すように、複数の充填部材１００Ｄが、例えば、格子状となる等、螺旋状の空間１００Ｃを、当該螺旋方向に間隔を持って充填するように配置した形態であってもよい。

但し、充填部材１００Ｄにより充填する領域は、螺旋状の空間１００Ｃを全て充填部材１００Ｄにより埋め込んだと過程した場合における清掃部材１００の外周面面積（弾性層１００Ｂ及び充填部材１００Ｄの表面積）に対して１／２以下となるようにすることがよい。
これは、充填部材１００Ｄにより充填する領域が大きくなり過ぎると、清掃部材１００が筒形状に近づくことから、螺旋状の弾性層１００Ｂに由来する清掃能力が低下する傾向にあるためである。

充填部材１００Ｄは、螺旋状の空間１００Ｃの一部を充填するように設ける、つまり当該空間１００Ｃの一部に埋め込まれる部材であることから、その厚みが弾性層１００Ｂの厚みと同等（±０．５ｍｍ）がよい。

充填部材１００Ｄの材料としては、弾性層１００Ｂの材料と同様なものが挙げられる。充填部材１００Ｄは、弾性層１００Ｂと同じ材料で構成されていてもよいし、異なった材料で構成されていてもよいが、低温低湿環境下において被清掃部材に対する初期の帯電ムラを抑制する観点から、同じ材料で構成されることがよい。

次に、本実施形態に係る清掃部材１００の製造方法について説明する。
本実施形態に係る清掃部材１００の製造方法は、例えば、次の方法が挙げられる。
１）角柱状に成型された弾性層用部材（発泡ポリウレタン等）を準備し、弾性層用部材にドリル等によってシャフト１００Ａを挿入する穴を形成し、次いで、外周表面に接着剤を塗布したシャフト１００Ａを弾性層用部材の穴に挿入した後、弾性層用部材に対して切削加工を施して弾性層１００Ｂを形成して、その後、充填部材１００Ｄとなる部品を螺旋状の空間１００Ｃの一部に埋め込んで清掃部材１００を得る方法。
２）金型により成形された円柱状の弾性層用部材（発泡ポリウレタン等）を準備し、弾性層用部材にドリル等によってシャフト１００Ａを挿入する穴を形成し、次いで、外周表面に接着剤を塗布したシャフト１００Ａを弾性層用部材の穴に挿入して、その後、その後、充填部材１００Ｄとなる部品を螺旋状の空間１００Ｃの一部に埋め込んで清掃部材１００を得る方法。
２）シート状の弾性層用部材（発泡ポリウレタンシート等）を準備し、これに両面テープを貼り付けた後、打ち抜いて短冊を得て、これをシャフト１００Ａに巻き付けて弾性層１００Ｂを形成して、その後、充填部材１００Ｄとなる部品を螺旋状の空間１００Ｃの一部に埋め込んで清掃部材１００を得る方法。

これらの中でも、短冊をシャフトに巻き付けて弾性層１００Ｂを形成し、清掃部材を得る方法が簡便でよい。

なお、充填部材１００Ｄは、弾性層１００Ｂとは別体で設けた形態を説明したが、これに限られず、例えば、弾性層１００Ｂを切削加工により螺旋状に形成する際に、充填部材１００Ｄに該当する領域を残存させて切削加工を施す等を行ったり、弾性層１００Ｂを金型成形する際に、充填部材１００Ｄに該当する領域も同時に金型成形を行ったりすることで、弾性層１００Ｂと一体化させた部材であってもよい。

以上、説明した本実施形態に係る清掃部材１００は、回転に伴い、螺旋状に配置された弾性層１００Ｂが被清掃部材の表面（被清掃面）に対して接触・離間を繰り返して清掃を行い、被清掃部材の表面（被清掃面）を基準にして見ると、弾性層１００Ｂの螺旋幅方向両端部の角部（エッジ部）がシャフト１００Ａの軸方向（螺旋軸方向）に力が付加されて清掃を行う。

ここで、清掃部材１００は、弾性層１００Ｂが螺旋状に配置されていることから、被清掃部材の表面（被清掃面）に対して接触する領域（接触領域）と非接触な領域（非接触領域）とが存在することとなる（図５（Ａ）参照）。この被清掃部材の表面（被清掃面）においては、弾性層１００Ｂとの接触領域では摩擦帯電が生じるのに対して、弾性層１００Ｂとの非接触では摩擦帯電は生じない。すると、清掃開始初期では、被清掃部材の表面（被清掃面）は清掃部材１００軸方向にわたって電位差を有する領域が存在することとなる。つまり、清掃部材１００が回転し、その弾性層１００Ｂが被清掃部材の表面（被清掃面）における清掃部材１００軸方向全域にわたって接触して、被清掃面の電位が均一になるまでの間に、当該被清掃部材の表面（被清掃面）に電位差を有する領域が存在する、即ち帯電ムラが生じることとなる。特に、この帯電ムラは、低温低湿環境下において顕著に生じる。

そこで、本実施形態に係る清掃部材１００では、充填部材１００Ｄにより、シャフト１００Ａと螺旋状に配置された弾性層１００Ｂとで囲まれる空間１００Ｃの一部を充填する。つまり、被清掃部材の表面（被清掃面）に対して接触することがない螺旋状の空間１００Ｃにおいても（図５（Ａ）参照）、充填部材１００Ｄにより被清掃部材の表面（被清掃面）の機会が設けられることとなる（図５（Ｂ）参照）。このため、清掃部材１００が回転し、被清掃部材の表面（被清掃面）における清掃部材１００軸方向全域にわたって接触する時間が短縮される、即ち被清掃面の電位が均一になり、電位差を有する領域が消滅する時間が短縮される。

特に、本実施形態に係る清掃部材１００では、シャフト１００Ａの軸方向に沿って空間１００Ｃを充填するように、一直線状に充填部材１００Ｄを設けていることから（つまり、充填部材１００Ｄ及び弾性層１００Ｂによってシャフト１００Ａの軸方向全域にわたって被清掃部材に対して接触する領域がシャフト１００Ａの周方向の一部に存在するように、充填部材１００Ｄを設けていることから）、弾性層１００Ｂ及び充填部材１００Ｄによってシャフト１００Ａの軸方向全域にわたって被清掃部材に対して接触する領域がシャフト１００Ａの周方向の一部に存在している。つまり、清掃部材１００が一回転する間に少なくとも、弾性層１００Ｂ及び充填部材１００Ｄによって、シャフト１００Ａの軸方向全域にわたって被清掃部材に対して同時に接触する機会、即ち清掃部材１００が被清掃部材が軸方向にわたって非接触領域がない状態で全接触する機会が設けられることになる。

（画像形成装置等）
以下、本実施形態に係る画像形成装置について図面に基づいて説明する。
図６は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。

本実施形態に係る画像形成装置１０は、例えば、図６に示すように、タンデム方式のカラーの画像形成装置である。本実施形態に係る画像形成装置１０の内部には、感光体（像保持体）１２や帯電部材１４や現像装置等が、イエロー（１８Ｙ）、マゼンタ（１８Ｍ）、シアン（１８Ｃ）、及び黒（１８Ｋ）が各色毎にプロセスカートリッジ（図７参照）として備えられている。このプロセスカートリッジは、画像形成装置１０に脱着される構成となっている。

感光体１２としては、例えば、表面に有機感材等よりなる感光体層が被覆された直径が２５ｍｍの導電性円筒体が用いられ、図示しないモータにより、１５０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで回転駆動される。

感光体１２の表面は、感光体１２表面に配置された帯電部材１４によって帯電された後、帯電部材１４より感光体１２の回転方向下流側に、露光装置１６から出射されるレーザービームＬＢ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。

感光体１２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）の各色の現像装置１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋによって現像され、各色のトナー像となる。

例えば、カラーの画像を形成する場合、各色の感光体１２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なわれ、各色の感光体１２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。

感光体１２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、感光体１２と用紙搬送ベルト２０を介して転写装置２２が接する箇所にて、感光体１２の外周に用紙搬送ベルト２０上を搬送される記録用紙２４へ転写される。さらに、感光体１２上からトナー像が転写された記録用紙２４は、定着装置６４へと搬送され、この定着装置６４によって加熱・加圧されてトナー像が記録用紙２４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用紙２４は、排出ロール６６によって画像形成装置１０の上部に設けられた排出部６８上にそのまま排出される。

−方、両面プリントの場合には、定着装置６４により第一面（表面）にトナー像が定着された記録用紙２４を、排出ロール６６によって排出部６８上にそのまま排出せずに、排出ロール６６によって記録用紙２４の後端部を狭持した状態で、排出ロール６６を逆転させるとともに、記録用紙２４の搬送径路を両面用の用紙搬送路７０に切り替え、この両面用の用紙搬送路７０に配設された搬送ロール７２によって、記録用紙２４の表裏を反転した状態で、再度、用紙搬送ベルト２０上へ搬送して、記録用紙２４の第二面（裏面）に感光体１２上からトナー像を転写する。そして、記録用紙２４の第二面（裏面）のトナー像を定着装置６４によって定着させ、記録媒体２４（被転写体）を排出部６８上に排出する。

なお、トナー像の転写工程が終了した後の感光体１２の表面は、感光体１２が１回転する毎に、感光体１２の表面であって、転写装置２２が接する箇所よりも感光体１２の回転方向下流側に配置された清掃ブレード８０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。

ここで、図８及び図９に示すごとく、帯電部材１４は、例えば、導電性シャフト１４Ａの周囲に弾性層１４Ｂが形成されたロールであり、シャフト１４Ａは回転自在に支持されている。帯電部材１４の感光体１２と反対側には、帯電部材１４の清掃部材１００が接触して、帯電装置（ユニット）を構成している。この清掃部材１００として、本実施形態に係る清掃部材１００が用いられる。

帯電部材１４はシャフト１４Ａの両端へ荷重Ｆをかけて感光体１２へ押付け、弾性層１４Ｂの周面に沿って弾性変形してニップ部を形成している。更に、清掃部材１００はシャフト１００Ａの両端へ荷重Ｆ’をかけて帯電部材１４へ押付け、弾性層１００Ｂが帯電部材１４の周面に沿って弾性変形してニップ部を形成することで、帯電部材１４の撓みを抑えて、帯電部材１４と感光体１２の軸方向のニップ部を形成している。

感光体１２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１２の回転により帯電部材１４が矢印Ｙ方向に従動回転する。また、帯電部材１４の回転により清掃部材１００が矢印Ｚ方向に従動回転する。

−帯電部材の構成−
以下、帯電部材の説明をするが、本実施形態では以下の構成に限定されるものではない。符号は省略して説明する。

帯電部材の構成としては、特に限定されるものではないが、例えば、シャフト、弾性層、若しくは弾性層の代わりに樹脂層を有する構成が挙げられる。弾性層は単層構成からなるものであってよく、幾つもの機能を持った複数の異なる層からなる積層構成であってもよい。更には、弾性層の上に表面処理を行ってもよい。

シャフトの材質としては快削鋼、ステンレス鋼等を使用し、摺動性等の用途に応じて材質及び表面処理方法は適時選択するのが望ましい。また、メッキ処理するのが望ましい。導電性を有さない材質の場合、メッキ処理等一般的な処理により加工して導電化処理を行ってもよいし、そのまま使用してもよい。

弾性層は導電性弾性層とするが、導電性弾性層は、例えば、弾性を有するゴム等の弾性材、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等の導電材、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、シリカ又は炭酸カルシウム等の充填剤等、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、導電性のシャフト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等の電子及びイオンの少なくとも一方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等が用いられる。また、弾性材は発泡体であってもかまわない。

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、例えば、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及びこれらのブレンドゴムが好適に挙げられる。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。

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等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、ステンレス鋼等の各種導電性金属又は合金；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等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；などの微粉末が挙げられる。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等の過塩素酸塩、塩素酸塩等；リチウム、マグネシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩等；が挙げられる。

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、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望ましく、一方、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望ましい。

帯電部材の表面は、表面層を形成させてもよい。表面層の材料としては、樹脂、ゴム等の何れを用いてもよく特に限定するものではない。例えば、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適に挙げられる。
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種又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ナイロン等が挙げられる。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、重量比で合わせて１０％以上であるのが望ましい。

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望ましく、１０，０００以上５０，０００以下の範囲であることがより望ましい。

また表面層には導電性材料を含有させ、抵抗値を調整してもよい。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。

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等の電子及びイオンの少なくとも一方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等を用いてもよい。

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」等が挙げられる。
カーボンブラックはｐＨ４．０以下が望ましい。

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、酸化スズインジウム（ＩＴＯ）等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種類以上を併用してもよい。また、何れの粒径であってもよいが、望ましくは酸化錫、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望ましい。

さらに、表面層には、フッ素系あるいはシリコーン系の樹脂が好適に用いられる。特に、フッ素変性アクリレートポリマーで構成されることが望ましい。また、表面層の中に粒子を添加してもよい。また、アルミナやシリカ等の絶縁性粒子を添加して、帯電部材の表面に凹部を付与し、感光体との摺擦時の負担を小さくして帯電部材と感光体相互の耐磨耗性を向上させてもよい。

帯電部材の外径としては８ｍｍ以上１６ｍｍ以下が望ましい。また、外径の測定方法としては市販のノギスやレーザー方式外径測定装置を用いて測定される。

帯電部材のマイクロ硬度は４５°以上６０°以下が望ましい。低硬度化にする為には可塑剤添加量を増量する方法、シリコーンゴム等の低硬度の材料を使用することが考えられる。

また、帯電部材のマイクロ硬度は高分子計器株式会社製ＭＤ−１型硬度計にて測定した値を用いている。

なお、本実施形態に係る画像形成装置では、感光体（像保持体）、帯電装置（帯電部材と清掃部材とのユニット）、現像装置、清掃ブレード（クリーニング装置）を備えたプロセスカートリッジを説明したが、これに限られず、帯電装置（帯電部材と清掃部材とのユニット）を備え、その他必要に応じて、感光体（像保持体）、露光装置、転写装置、及び現像装置、清掃ブレード（クリーニング装置）から選択されるものを備えたプロセスカートリッジとしてもよい。なお、これら装置や部材をカートリッジ化せず、画像形成装置に直接配置した形態であってもよい。

また、本実施形態に係る画像形成装置では、帯電装置として、帯電部材と清掃部材とのユニットで構成した形態を説明したが、つまり、被清掃部材として帯電部材を採用した形態を説明したが、これに限られず、被清掃部材としては、感光体（像保持体）、転写装置（転写部材；転写ロール）、中間転写体（中間転写ベルト）が挙げられる。そして、これら被清掃部材とこれに接触して配置される清掃部材とのユニットを、画像形成装置に直接配置してもよいし、上記同様にプロセスカートリッジのようにカートリッジ化して画像形成装置に配置してもよい。

また、本実施形態に係る画像形成装置は、上記構成に限られず、中間転写方式の画像形成装置等、周知の画像形成装置を採用してもよい。

（試験例）
以下、上記本実施形態に係る歯車の作用効果を確認するための試験例について説明する。
なお、以下、清掃部材を「クリーニングロール」と称し、特に、螺旋状に配置した弾性層を持つものを「スパイラルクリーングロール」、筒状の弾性層を持つものを「筒状クリーニングロール」と称して説明する。また、下記試験例では、帯電部材の一例である帯電ロールを適用している。

−参考例−
図１０に示すように、クリーニングロールと帯電ロールとの接触／非接触で生じる帯電ロールの表面電位差（帯電ムラ）と、これによる感光体表面の帯電電位差について、検証した。なお、図１０中、２００は筒状クリーニングロールを示し、２０１は帯電ロールを示し、２０２は電位計を示す。
まず、筒状クリーニングロール（筒状の弾性層を持つロール）の弾性層を軸方向で半分だけ取り付けたものを、帯電ロールと接触させて回転駆動し、帯電ロール表面の電位を表面電位計で測定した。このとき、帯電ロールのシャフトは接地してある。帯電ロールはφ６シャフトに１．５ｍｍのゴム層を設け、さらに表面をイソシアネート含浸処理したφ９の二層の帯電ロールを用いた。
クリーニングロールはφ４シャフト上に弾性層として肉厚２ｍｍの発泡ウレタン層を設けたφ８のものを用いた。環境は、温度１０℃、湿度１５％の低温低湿下で行なった。また、帯電ロールの回転速度は３２０ｍｍ／ｓとし、８ｓ間駆動させた。
その結果を、図１１に示す。帯電ロール表面において、クリーニングロールの弾性層と非接触の箇所（クリーングロール弾性層非接触領域）は電位が０Ｖであるのに対し、弾性層と接触した箇所（クリーングロール弾性層接触領域）は電位が−８０Ｖとなった。これより、クリーングロールの弾性層との接触摩擦により、帯電ロール表面が帯電することがわかった。

次に、帯電ロールに電圧を印加し、感光体を帯電させ、帯電ロールにおけるクリーニングロールの弾性層が接触した個所（クリーングロール弾性層接触領域）と非接触の個所（クリーングロール弾性層非接触領域）に対応した感光体表面電位を測定した。環境は上記同様であり、帯電時のプロセススピードは１６５ｍｍ／ｓとした。感光体は、φ２４のＡｌシャフト上に、感光層を３４μｍ塗布したものであり、−１３６０ＶのＤＣ電圧を印加した。
その結果を、図１２に示す。帯電ロールにおけるクリーニングロールの弾性層との接触した箇所に対応する感光体表面は−６００Ｖに帯電するのに対し、帯電ロールにおけるクリーニングロールの弾性層が非接触の箇所に対応する感光体表面は−５２０Ｖまでしか帯電しなかった。帯電ロールにおけるクリーニングロールの弾性層との接触した箇所に対応する感光体表面電位が、上記帯電ロールの帯電分−８０Ｖ高い値を示していることがわかる（図１２参照）。また、同じ条件で、ハーフトーン画像（画像濃度３０％）の画出しを行なったところ、帯電ロールにおけるクリーニングロールの弾性層との接触した箇所に対応する部分の画像が、非接触の箇所に対応する部分の画像に比べ低濃度となり、濃度段差が現れることを確認した。

以上から、低温低湿環境下においてクリーニングロールの弾性層の接触領域と非接触領域との間で、帯電ロール（被清掃部材）に対する初期の帯電ムラが生じ、これに起因して、帯電ロール（被清掃部材）により帯電する感光体（被帯電部材）に帯電ムラが生じ、その結果、画像濃度ムラが生じることがわかる。

−試験例１−
φ４シャフト上にシート厚２．４ｍｍ、シート幅６ｍｍのウレタンスポンジシートを、巻き角２６°で螺旋状に巻いて、螺旋状の弾性層を持つスパイラルクリーングロールＡ（比較例相当）を準備した。
一方、スパイラルクリーニングロールＡのシャフト周面の一箇所に、シート厚２．４ｍｍ、軸方向長さ１３ｍｍ、周方向長さ５ｍｍの同材質のウレタンスポンジ片（充填部材）を、シャフトの軸方向に沿って螺旋状の空間を充填するように一直線状に設けたスパイラルクリーニングロールＢ１を準備した（実施例相当：図１及び図２参照）。
また、スパイラルクリーニングロールＡのシャフト周面の一箇所に、シート厚２．４ｍｍ、軸方向長さ１３ｍｍ、周方向長さ５ｍｍの同材質のウレタンスポンジ片（充填部材）を、螺旋状の空間を格子状に充填するように設けたスパイラルクリーニングロールＢ２を準備した（実施例相当：図４参照）。
そして、これらスパイラルクリーニングロールＡ、Ｂ１、Ｂ２を画像形成装置に装着（その帯電部材と接触するように装着）し、低温低湿環境下でハーフトーン画像（画像濃度３０％）の画出しを行なった。
なお、本試験例における、帯電ロール、感光体の諸条件は参考例と同様であり、帯電ロールにはＤＣ電圧（−１３６０Ｖ）を印加した。

その結果を図１３に示す。スパイラルクリーニングロールＡを用いて出力したハーフトーン画像には、スパイラルマーク状に濃淡差が現れ、５枚出力後に消滅した（図１３参照）。一方、スパイラルクリーニングロールＢ１を用いて出力したハーフトーン画像は、１枚目から均一な画像が得られた（図１３参照）。これより、スパイラルロールの隙間の充填部材であるスポンジ片が画像濃度ムラを抑制する効果があることが確認できた。そして、参考例から充填部材であるスポンジ片が、クリーングロールの帯電による電位差を緩和することで、画像濃度ムラを抑制しているものと推測される。
また、スパイラルクリーニングロールＢ２を用いて出力したハーフトーン画像には、スパイラルマーク状に濃淡差が現れ、４枚出力後に消滅した。これにより、同じ充填部材を設けたスパイラルクリーニングロールＢ１、Ｂ２であっても、シャフトの軸方向に沿って螺旋状の空間を充填するように一直線状に充填部材を設けたスパイラルクリーニングロールＢ１の方が、スパイラルロールの隙間の充填部材であるスポンジ片が画像濃度ムラを抑制する効果があることが確認できた。

一方、スパイラルクリーニングロールＡを用いても、直流電圧（ＤＣ）に交流電圧（ＡＣ）を重畳した電圧（ＤＣ＋ＡＣ＝−６００Ｖｄｃ＋２．０ｋＶｐｐ）を帯電ロールに印加してハーフトーン画像を出力した場合には、出力した一枚目のハーフトーン画像にスパイラルマーク状に濃淡差が現れ、２枚出力後に消滅した（図１３参照）。これより、クリーニングロールの弾性層の接触領域と非接触領域との間で、帯電ロール（被清掃部材）に対する初期の帯電ムラが生じ易いのは、ＤＣ帯電方式を採用したときに顕著であり、スパイラルクリーニングロールＢ１（実施例相当）を用いることで、これが抑制されることがわかる。

次に、充填部材としてのポリウレタンスポンジ片を、カーボンを含有させたウレタンスポンジ片に変えた以外はスパイラルクリーニングロールＢ１と同様に作成したスパイラルクリーニングロールＣを準備した。
このスパイラルクリーニングロールＣを、画像形成装置に装着（その帯電部材と接触するように装着）し、低温低湿環境下でハーフトーン画像（画像濃度３０％）の画出しを行なった。なお、本試験例における、帯電ロール、感光体の諸条件は参考例と同様であり、帯電ロールにはＤＣ電圧（−１３６０Ｖ）を印加した。

その結果を図１３に示す。スパイラルクリーニングロールＢ１に比べて劣るものの、１枚目にスパイラルマーク状に濃淡差が現れ、３枚目で消滅した（図１３参照）。これより、スパイラルクリーニングロールにおいて、弾性層と充填部材との材質が異なると、当該弾性層及び被清掃面の接触領域と当該充填部材及び被清掃面の接触領域との帯電レベルが変わり、帯電ムラの抑制効果（画像濃度ムラ抑制効果）が薄れてしまうため、弾性層と充填部材との材質は同じものがよいことがわかる。

なお、図１３中、濃淡差Ｇとは、画像濃度ムラとなっている画像濃度差の程度を示すグレードを意味し、「１」が極軽微に発生（指摘されないと分からないレベル）、「２」が軽微に発生、「３」が顕著に発生を示す。

−試験例２−
φ４シャフト上に肉厚２ｍｍでウレタンスポンジ層（弾性層）を形成した円筒状のクリーニングロールＤ（比較例相当）を準備した。
一方、スパイラルクリーニングロールＡのシャフト周面の一箇所に、シート厚２．４ｍｍ、軸方向長さ１３ｍｍ、周方向長さ１５ｍｍの同材質のウレタンスポンジ片（充填部材）を、シャフトの軸方向に沿って螺旋状の空間を充填するように一直線状に設けたスパイラルクリーニングロールＥを準備した（実施例相当：図１及び図２参照）。
また、スパイラルクリーニングロールＡのシャフト周面の一箇所に、シート厚２．４ｍｍ、軸方向長さ１３ｍｍ、周方向長さ１２．５ｍｍを同材質のウレタンスポンジ片（充填部材）を、シャフトの軸方向に沿って螺旋状の空間を充填するように一直線状に設けたスパイラルクリーニングロールＦを準備した（実施例相当：図１及び図２参照）。

そして、クリーニングロールＡ〜Ｂ、Ｄ〜Ｆを用いて、画像形成装置に装着（その帯電部材と接触するように装着）し、実機によるランニング試験を実施し、感光体のサイクル数（回転数）と帯電ロールの汚染に起因する画像の汚染スジとの関係を評価した。
なお、本試験例における、帯電ロール、感光体の諸条件は参考例と同様であり、帯電ロールにはＤＣ電圧（−１３６０Ｖ）を印加した。

その結果を図１４に示す。スパイラルクリーニングロールＡとＢ１は感光体３００，０００サイクル（３００，０００回転）の間に画像の汚染スジが未発生であり、クリーニング性が良好なことがわかる。
一方、スパイラルクリーニングロールＦは、円筒状クリーニングロールＤよりも良いが、スパイラルクリーニングロールＡとＢ１よりは劣る結果となった。スパイラルクリーニングロールＥは、円筒状クリーニングロールＤよりも良いが、スパイラルクリーニングロールＦよりも劣る結果となった。このため、クリーング性の低下を抑制するためには、スパイラルクリーニングロールの充填部材の周方向長さ（シャフトの軸方向に沿って螺旋状の空間を充填するように一直線状に設けた充填部材の周方向長さ）は、大きすぎないこと（例えばクリーングロールの周方向長さの１／２以下とすること）がよいことがわかる。

なお、図１４中、画像の汚染スジＧとは、画像の汚染スジの程度を示すグレードを意味し、「１」が極軽微な筋（指摘されないと気付かないレベル）が画像内に1本発生、「２」が 極軽微な筋が画像内に数本（５本以内）発生、「３」が軽微な筋が画像内に数本（５本以内）発生、「４」がコントラストの強い筋が画像内に数本又は軽微な筋が画像内全面に発生、「５」がコントラストの強い筋が画像内全面に発生、を示す。

１０ 画像形成装置、１２ 感光体、１４ 帯電ロール、１４Ａ シャフト、１４Ｂ 弾性層、１６ 露光装置、１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋ 現像装置、２０ 用紙搬送ベルト、２２ 転写装置、２４ 記録媒体、５３ 帯電ロール、６４ 定着装置、６６ 排出ロール、６８ 排出部、７０ 用紙搬送路、７２ 搬送ロール、８０ 清掃ブレード、１００ 清掃部材、１００Ａ シャフト、１００Ｂ 弾性層

Claims (6)

1. 心棒と、
   前記心棒の外周面に、螺旋状に巻かれた帯状の弾性体と、
   前記心棒と前記螺旋状に巻かれた帯状の弾性体とで囲まれる螺旋状の空間を螺旋方向に間隔を持って充填する充填部材と、
   を備える画像形成装置用の清掃部材。
2. 前記充填部材が、当該充填部材及び前記弾性体によって前記心棒の軸方向全域にわたって被清掃部材に対して接触する領域が前記心棒の周方向の一部に存在するように設けられた請求項１に記載の画像形成装置用の清掃部材。
3. 被帯電体を帯電させる帯電部材と、
   前記帯電部材の表面に接触して配置され、当該帯電部材の表面を清掃する清掃部材であって、請求項１又は２に記載の画像形成装置用の清掃部材と、
   を備える帯電装置。
4. 前記帯電部材が、直流電流のみを印加する帯電方式の帯電部材である請求項３に記載の帯電装置。
5. 請求項３又は４に記載の帯電装置を少なくとも備え、
   画像形成装置に脱着されるプロセスカートリッジ。
6. 像保持体と、
   前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段であって、請求項３又は４に記載の帯電装置を有する帯電手段と、
   帯電された前記像保持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
   前記像保持体に形成された前記潜像をトナーによってトナー像に現像する現像手段と、
   前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、
   を備える画像形成装置。

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