JP4656228B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置、及びこの画像形成装置に使用される帯電ローラ用クリーニングローラに関する。

電子写真方式の画像形成装置は、静電潜像を担持する静電潜像担持体を有する。画像形成の際は、先ず帯電装置により静電潜像担持体の外周面が所定の電位に均一に帯電された後、露光装置による露光により静電潜像担持体上に静電潜像が形成される。静電潜像担持体上に形成された静電潜像は、現像装置から供給されるトナーにより顕像化し、これにより、静電潜像担持体上にトナー像が形成される。静電潜像担持体上に形成されたトナー像は、直接または中間転写体を介して、用紙等の記録シートに転写される。トナー像が転写された記録シートは、定着装置により加熱および加圧され、これによりトナー像が記録シートに定着される。

帯電装置の一種である帯電ローラは、静電潜像担持体の外周面に接触して配置され、帯電ローラに帯電電圧が印加されることで、静電潜像担持体の外周面が所定の電位に帯電される。帯電ローラは、芯金と、芯金の外周を覆う導電性弾性体層とを有する。導電性弾性体層としては、ソリッド状のゴムまたは樹脂発泡体等が用いられ、カーボンブラック又は金属粉等の添加により導電性が付与される。

帯電ローラの外周面には、静電潜像担持体上のトナーの外添剤またはトナー等の異物が付着することがあり、これに起因して帯電不良が生じると画質が劣化するという問題がある。

このような問題を解消するため、帯電ローラの外周面に付着した異物を除去するためのクリーニングローラを、帯電ローラの外周面に接触して配置する技術が提案されている。

特許文献１〜特許文献３に、帯電ローラ用クリーニングローラを用いる技術が開示されている。

特許文献１の技術は、帯電ローラ用のクリーニングローラの表面をポリウレタンフォーム層で構成し、ポリウレタンフォーム層のセル数を多くする点に特徴を有する。特許文献１の技術によれば、ポリウレタンフォーム層のセル壁面が帯電ローラへ接触する頻度を高めることができ、これにより異物の掻き取り性を向上させることができる。

特許文献２及び特許文献３の技術は、帯電ローラ用のクリーニングローラの表面を、連続気泡構造のメラミン系樹脂層で構成し、メラミン系樹脂層の密度を小さくする点に特徴を有する。特許文献２及び特許文献３の技術によれば、メラミン系樹脂層が優れた柔軟性を有するとともに、掻き取られた異物がメラミン系樹脂層の内部に入り込みやすいことからメラミン系樹脂層の表面のセルに異物が蓄積され難い。そのため、クリーニングローラ又はクリーニングローラ表面の異物により帯電ローラが傷つけられ難くなる。

特開２００６−３３０６１３号公報 特開２００４−３６１９１６号公報 特開２００５−２２７４１１号公報

しかしながら、特許文献１の技術に係るクリーニングローラは、ポリウレタンフォーム層の各セルが非常に小さいため、表面のセルに外添剤等の異物が埋め尽くされやすくなる。そのため、ポリウレタンフォーム層のセルの壁面が帯電ローラの外周面に接触し難くなり、異物の掻き取り性は必ずしも十分に向上しない。また、ポリウレタンフォーム層が独立気泡構造である場合、表面のセルの内部で外添剤が凝集したりセル壁面に固着したりしやすいため、この外添剤の凝集物または固着物により帯電ローラの外周面が傷つけられやすくなる。

また、特許文献２及び特許文献３の技術に係るクリーニングローラは、メラミン系樹脂層の各セルが大きいため、メラミン系樹脂層のセルの壁面が帯電ローラの外周面に接触する頻度が低くなり、異物の掻き取り性が悪くなる。さらに、メラミン系樹脂層が連続気泡構造を有するため、表面のセルの壁面により掻き取られた異物が別のセルを経由してメラミン系樹脂層から抜け出てしまいやすい。また、メラミン系樹脂層の内部に異物が入り込みやすいため、長期間の使用により、メラミン系樹脂層の内部に蓄積された異物が凝集し、これにより異物の回収性能が低下する。

そこで、本発明は、帯電ローラの外周面の損傷を防止しつつ、その外周面に付着したトナーの外添剤等の異物を効率的に回収し、その回収性能を長期間に亘って良好に維持できる帯電ローラ用クリーニングローラ及びこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、
静電潜像を担持する静電潜像担持体と、
該静電潜像担持体の外周面に接触して配置され、上記静電潜像担持体の外周面を帯電する帯電ローラと、
該帯電ローラの外周面に接触して配置され、該帯電ローラの外周面に付着した異物を除去する帯電ローラ用クリーニングローラと、を備えた画像形成装置であって、
上記帯電ローラ用クリーニングローラは、芯金と、該芯金の外周面を覆うポリウレタンフォーム層とを有し、
上記ポリウレタンフォーム層は、１インチ当たりのセル数が４０個以上８０個以下とされ、
上記クリーニングローラの外周面を走査電子顕微鏡により１００倍の倍率で観察し、観察した表面のセルの壁面について開口の面積Ｓ１と全体の面積Ｓを算出して、開口率＝（Ｓ１／Ｓ×１００）により求めた上記ポリウレタンフォーム層のセルの壁面の開口率が、３％以上５０％以下であり、
上記帯電ローラ外周面の付着物の帯電極性を均一にするためのプレ帯電部材が、上記帯電ローラの回転方向において上記帯電ローラ用クリーニングローラよりも上流側に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、帯電ローラ用クリーニングローラのポリウレタンフォーム層のセル数が、４０個／inch以上であるため、帯電ローラとクリーニングローラとのニップ部においてトナーの外添剤等の異物に多数のセルを接触させることができる。また、ポリウレタンフォーム層のセル数は８０個／inch以下であり、各セルがある程度の大きさを有するため、セルに異物が詰まり難い。さらに、ポリウレタンフォーム層のセル壁面の開口率が３％以上５０％以下とされており、これにより、ポリウレタンフォーム層の構造が、独立気泡構造に近い連続気泡構造となる。そのため、一般的な独立気泡構造のポリウレタンフォーム層よりも多くの異物を内部に取り込むことができるとともに、一般的な連続気泡構造と比較すると内部での異物の凝集が生じ難い。したがって、帯電ローラの外周面に付着した異物を効率的に回収し、その回収性能を長期間に亘って良好に維持できる。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。なお、以下の説明では、特定の方向を意味する用語（例えば、「上」、「下」、「左」、「右」、およびそれらを含む他の用語、「時計回り方向」、「反時計回り方向」）を使用するが、それらの使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明は限定的に解釈されるべきものでない。

〔１．画像形成装置〕
図１は、本発明に係る電子写真式画像形成装置の画像形成に関連する部分を示す。画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、およびそれらの機能を複合的に備えた複合機のいずれであってもよい。画像形成装置１は、静電潜像坦持体である感光体１２を有する。実施形態において、感光体１２は円筒体で構成されているが、本発明はそのような形態に限定されるものでなく、代わりに無端ベルト式の感光体も使用可能である。感光体１２は、図示しないモータに駆動連結されており、モータの駆動に基づいて矢印１４方向に回転するようにしてある。感光体１２の周囲には、感光体１２の回転方向に沿って、帯電ステーション１６、露光ステーション１８、現像ステーション２０、転写ステーション２２、およびクリーニングステーション２４が配置されている。

帯電ステーション１６は、感光体１２の外周面である感光体層を所定の電位に帯電する帯電装置としての帯電ローラ２６を備えている。帯電ローラ２６の構成については後に説明する。露光ステーション１８は、感光体１２の近傍又は感光体１２から離れた場所に配置された露光装置２８から出射された画像光３０が、帯電された感光体１２の外周面に向けて進行するための通路３２を有する。露光ステーション１８を通過した感光体１２の外周面には、画像光が投射されて電位の減衰した部分とほぼ帯電電位を維持する部分からなる、静電潜像が形成される。実施形態では、電位の減衰した部分が静電潜像画像部、ほぼ帯電電位を維持する部分が静電潜像非画像部である。現像ステーション２０は、粉体現像剤を用いて静電潜像を可視像化する現像装置３４を有する。現像装置３４は、感光体１２の外周面に対向して配置される現像ローラ４０と、現像剤を収容するハウジング４２とを有する。現像剤としては例えば１成分現像剤が使用される。現像剤を構成するトナーとしては、小粒径のものを使用することが好ましく、これにより、高画質化を図ることができる。具体的に、トナーの平均粒径は４．５μｍ以上７．０μｍ以下であることが好ましい。なお、本明細書でいう平均粒径とは、シスメックス社製のフロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２１００を使用した測定により得られる体積平均粒径を指すものとする。ここで、体積平均粒径とは、次の方法により求められる粒径をいう。先ず、粒子毎に投影面積を算出し、算出された粒子投影面積と同じ投影面積を持つ球を想定して、その球の直径および体積をそれぞれ粒子径および粒子の体積とする。この方法により所定の個数の粒子について粒子径と体積を求めた後、粒子径を横軸とし体積の積算値を縦軸とした体積基準の分布を表し、この体積基準分布の累積値が全体の５０％となる粒径を、体積平均粒径とする。転写ステーション２２は、感光体１２の外周面に形成された可視像を紙やフィルムなどのシート３８に転写する転写装置３６を有する。実施形態では、転写装置３６は円筒形状のローラとして表されているが、他の形態の転写装置（例えば、ワイヤ放電式転写装置）も使用できる。クリーニングステーション２４は、転写ステーション２２でシート３８に転写されることなく感光体１２の外周面に残留する未転写トナーを感光体１２の外周面から回収するクリーニング装置４０を有する。実施形態では、クリーニング装置４０は板状のブレードとして示されているが、代わりに他の形態のクリーニング装置（例えば、回転型又は固定型のブラシ式クリーニング装置）も使用できる。

このような構成を備えた画像形成装置１の画像形成時、感光体１２はモータ（図示せず）の駆動に基づいて時計周り方向に回転する。このとき、帯電ステーション１６を通過する感光体外周部分は、帯電ローラ２６で所定の電位に帯電される。帯電された感光体外周部分は、露光ステーション１８で画像光３０が露光されて静電潜像が形成される。静電潜像は、感光体１２の回転と共に現像ステーション２０に搬送され、そこで現像装置３４によって現像剤像として可視像化される。可視像化された現像剤像は、感光体１２の回転と共に転写ステーション２２に搬送され、そこで転写装置３６によりシート３８に転写される。現像剤像が転写されたシート３８は図示しない定着ステーションに搬送され、そこでシート３８に現像剤像が固定される。転写ステーション２２を通過した感光体外周部分はクリーニングステーション２４に搬送され、そこでシート３８に転写されることなく感光体１２の外周面に残存する現像剤が回収される。

〔２．帯電ローラ〕
帯電ローラ２６は、芯金５０と、芯金５０の外周を覆う導電性弾性体層５２とを有する。導電性弾性体層５２の材料としては、例えばソリッド状のゴム又は樹脂発泡体が用いられ、カーボンブラック又は金属粉等の導電性粒子が添加されることで導電性が付与される。帯電ローラ２６は、感光体１２と平行に、且つ、回転可能に配置されている。帯電ローラ２６は、図示しないモータに駆動連結され、該モータの駆動により図中反時計回り方向に回転するようにしてある。これにより、感光体１２と帯電ローラ２６は、それらの接触部において同一方向に移動する方向（所謂ウィズ方向）に回転する。帯電ローラ２６には、帯電電圧を印加するための電源６８が接続されており、電源６８がオンにされることにより帯電ローラ２６に帯電電圧が印加されると、感光体１２の外周面が所定の電位に帯電される。

帯電ローラ２６の外周面には、感光体１２との接触部において、感光体１２上のトナーの外添剤またはトナー等の異物が付着することがある。このようにして帯電ローラ２６の外周面に付着した異物を除去するため、帯電ローラ用クリーニングローラとしての第１のクリーニングローラ５４と第２のクリーニングローラ６０が、帯電ローラ２６の外周面に接触して配置されている。

〔３．帯電ローラ用クリーニングローラ〕
第１のクリーニングローラ５４は、芯金５６と、芯金５６の外周を覆うポリウレタンフォーム層５８とを有する。ポリウレタンフォーム層５８の具体的な構成については、後に詳述する。第１のクリーニングローラ５４は、帯電ローラ２６と平行に、且つ、回転可能に配置されている。第１のクリーニングローラ５４は、図示しないモータに駆動連結され、モータの駆動に基づいて図中時計回り方向に回転するようにしてある。これにより、帯電ローラ２６とクリーニングローラ５４は、それらの接触部（ニップ部）６６において同一方向に移動する方向（所謂ウィズ方向）に回転する。図２に示すように、ニップ部６６では、帯電ローラ２６上の異物がクリーニングローラ５４により掻き取られる。

クリーニングローラ５４の周速度は、帯電ローラ２６の周速度に応じて決定される。具体的に、帯電ローラ２６の周速度Ｖ_Ａに対するクリーニングローラ５４の周速度Ｖ_Ｂの比率Ｒ（Ｖ_Ｂ／Ｖ_Ａ）は、例えば０．５以上３以下となるように設定される。周速比Ｒ（Ｖ_Ｂ／Ｖ_Ａ）を０．５よりも小さく設定すると、クリーニングローラ５４による帯電ローラ２６上の異物の掻き取り力を十分に確保できない。他方、周速比Ｒ（Ｖ_Ｂ／Ｖ_Ａ）を３よりも大きく設定すると、クリーニングローラ５４のポリウレタンフォーム層５８に過剰な負荷がかかってしまう。なお、クリーニングローラ５４にモータを駆動連結せず、クリーニングローラ５４を帯電ローラ２６に従動させてもよい。その場合、周速比Ｒ（Ｖ_Ｂ／Ｖ_Ａ）は１．０となる。

クリーニングローラ５４は、帯電ローラ２６への接触圧が５Ｎ以上３０Ｎ以下となるように配置される。帯電ローラ２６への接触圧が５Ｎよりも小さいと、クリーニングローラ５４による帯電ローラ２６上の異物の掻き取り力を十分に確保できない。他方、帯電ローラ２６への接触力が３０Ｎよりも大きいと、帯電ローラ２６に過剰な負荷がかかってしまう。

クリーニングローラ５４は、その周方向においてクリーニングローラ５４と帯電ローラ２６との接触ニップ幅が３ｍｍ以上８ｍｍ以下となるように配置することが好ましい。接触ニップ幅を３ｍｍ以上とすることで、クリーニングローラ５４による帯電ローラ２６上の異物の掻き取り力を十分に確保でき、接触ニップ幅を８ｍｍ以下とすることで、帯電ローラ２６にかかる負荷を抑制できる。

帯電ローラ２６へのポリウレタンフォーム層５８の食い込み量は、ポリウレタンフォーム層５８の厚みの５％以上４０％以下とすることが好ましい。食い込み量を５％以上とすることで、クリーニングローラ５４による帯電ローラ２６上の異物の掻き取り力を十分に確保でき、食い込み量を４０％以下とすることで、クリーニングローラ５４のポリウレタンフォーム層５８にかかる負荷を抑制できる。

クリーニングローラ５４の外周面には、掻き取り部材７０が接触して配置されている。クリーニングローラ５４と掻き取り部材７０との接触部では、クリーニングローラ５４のポリウレタンフォーム層５８の内部に含まれた異物の一部が掻き取り部材７０により掻き取られる。これにより、ポリウレタンフォーム層５８の内部に過剰の異物が蓄積されることを防止でき、ポリウレタンフォーム層５８の内部における異物の凝集を抑制できる。ただし、本発明において、掻き取り部材は必ずしも設ける必要はない。掻き取り部材の構成の具体例については後に説明する。

なお、クリーニングローラ５４と帯電ローラ２６との間に、帯電ローラ２６上の異物を静電的にクリーニングローラ５４へ移動させる電界を形成するため、クリーニングローラ５４に所定の電圧を印加するための電源を接続するようにしてもよい。

第２のクリーニングローラ６０は、第１のクリーニングローラ５４と同様、芯金６２と、芯金６２の外周を覆うポリウレタンフォーム層６４とを有する。ポリウレタンフォーム層６４は、第１のクリーニングローラ５４のポリウレタンフォーム層５８と同様の構成を有する。第２のクリーニングローラ６０は、第１のクリーニングローラ５４と同様、帯電ローラ２６と平行に、且つ、帯電ローラ２６に対して所謂ウィズ方向に回転可能に配置されている。実施形態において、第２のクリーニングローラは、帯電ローラ２６の回転方向において第１のクリーニングローラ５４よりも下流側に配置されているが、第１のクリーニングローラ５４よりも上流側に配置するようにしてもよい。また、第２のクリーニングローラ６０の外周面には、第１のクリーニングローラ５４と同様、ポリウレタンフォーム層６４の内部に含まれた異物を掻き取るための掻き取り部材を接触して配置してもよい。さらに、第２のクリーニングローラ６０に代えて、別のタイプのクリーニング部材（固定式または回転式のクリーニングブラシ等）を使用してもよい。ただし、本発明において、帯電ローラ用のクリーニング部材は必ずしも複数設ける必要はなく、第１のクリーニングローラ５４のみを設けるようにしてもよい。

〔４．クリーニングローラのポリウレタンフォーム層〕
図３に示すように、ポリウレタンフォーム層５８は多数のセル（気泡）８０を有する。壁面に開口８２を有するセル８０は、その開口８２を介して別のセル８０に連なっている。セル８０の壁面全体の面積Ｓに対する開口８２の面積Ｓ_１の比率（Ｓ_１／Ｓ×１００）を開口率としたとき、ポリウレタンフォーム層５８のセルの壁面の開口率は、３％以上５０％以下とされている。かかる開口率は、公知のメカニカルフロス法等で製造される一般的な独立気泡構造のポリウレタンフォームの開口率（１％程度）よりも高く、公知の化学的発泡法等で製造される一般的な連続気泡構造のポリウレタンフォームの開口率（６０％程度）よりも低い。すなわち、ポリウレタンフォーム層５８は、独立気泡構造に近い連続気泡構造を有する。そのため、一般的な独立気泡構造のポリウレタンフォーム層よりも多くの異物を内部に取り込むことができるとともに、一般的な連続気泡構造と比較すると内部での異物の凝集が生じ難い。したがって、異物の回収性能を十分に確保でき、その回収性能を長期に亘って良好に維持できる。

その上、ポリウレタンフォーム層５８は、その１インチ当たりのセル数が４０個以上８０個以下とされている。このセル数は、一般的な独立気泡構造のポリウレタンフォームのセル数（１００個／inch程度）よりも少なく、一般的な連続気泡構造のポリウレタンフォームのセル数（２５個／inch程度）よりも多い。すなわち、ポリウレタンフォーム層５８は、クリーニングローラ５４と帯電ローラ２６とのニップ部６６において、一般的な連続気泡構造のポリウレタンフォームよりも多数のセルを異物に接触させることができる。また、ポリウレタンフォーム層５８の各セルが、一般的な独立気泡構造のポリウレタンフォームよりは大きいため、各セルに異物が詰まり難い。

また、ポリウレタンフォーム層５８は、一般的な連続気泡構造のものと同程度に低い硬度を有する。本明細書において、ポリウレタンフォーム層５８の硬度は、ポリウレタンフォーム層５８が、その厚さの表面側３０％分の深さまで（ポリウレタンフォーム層５８の厚みが元の７０％になるまで）所定の押し当て面に押し込まれたときに該押し当て面が受ける単位長さ当たりの荷重の大きさで表す。具体的に、ポリウレタンフォーム層５８の硬度は、２ｇｆ／ｍｍ以上６ｇｆ／ｍｍ以下であることが好ましい。この硬度は、ポリウレタンフォーム層が一般的な独立気泡構造を有する場合の硬度（８．５ｇｆ／ｍｍ程度）よりも小さく、ポリウレタンフォーム層が一般的な連続気泡構造を有する場合の硬度（０．８ｇｆ／ｍｍ程度）よりも大きい。ポリウレタンフォーム層５８の硬度を２ｇｆ／ｍ以上とすることで、ポリウレタンフォーム層５８による異物の掻き取り力を十分に確保でき、これにより、帯電ローラ２６上の異物が、帯電ローラ２６とポリウレタンフォーム層５８とのニップ部６６をすり抜けることを防止できる。ポリウレタンフォーム層５８の硬度を８ｇｆ／ｍ以下とすることで、ポリウレタンフォーム層５８が過剰な力で帯電ローラ２６の外周面を押圧することを防止できる。そのため、帯電ローラ２６上の異物がポリウレタンフォーム層５８により押し潰されて帯電ローラ２６の外周面にフィルミングが生じることを防止できる。

さらに、ポリウレタンフォーム層５８のセルの径の平均値は、１００μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。このセルの径の平均値は、一般的な連続気泡構造のポリウレタンフォーム層のセル径（７００μｍ程度）よりも小さく、一般的な独立気泡構造のポリウレタンフォーム層のセル径（８０μｍ程度）よりも大きい。すなわち、ポリウレタンフォーム層５８は、一般的な連続気泡構造のポリウレタンフォーム層よりも微細なセルを有するため、帯電ローラ２６上の異物に接触する頻度が高く、より確実に異物を掻き取ることができる。

さらにまた、ポリウレタンフォーム層５８は、一般的な独立気泡構造のポリウレタンフォーム層よりも低密度である。具体的に、ポリウレタンフォーム層５８の密度は０．０３ｇ／ｃｍ^３以上０．２ｇ／ｃｍ^３以下であることが好ましい。これにより、ポリウレタンフォーム層５８の柔軟性を十分に確保して、帯電ローラ２６がポリウレタンフォーム層５８により過剰な力で押圧されることを防止できる。

帯電ローラ２６とクリーニングローラ５４との間に所定の電界を形成する場合、ポリウレタンフォーム層５８には導電性が付与される。この場合、ポリウレタンフォーム層５８の体積抵抗率は１０^３Ωｃｍ以上１０^７Ωｃｍ以下であることが好ましい。これにより、ポリウレタンフォーム層５８が適度な導電性を備え、帯電ローラ２６とクリーニングローラ５４との間に適正な電界を形成できる。

〔５．ポリウレタンフォームの製造方法〕
以上の構成からなるポリウレタンフォーム層５８に関して、その材料であるポリウレタンフォームの製造方法について説明する。

本発明に使用されるポリウレタンフォームは、公知のメカニカルフロス法と公知の化学的発泡法とを組み合わせた方法で製造される。

メカニカルフロス法と化学的発泡法は、ポリオールとイソシアネートとを混合して発泡を行う点では共通している。ところが、メカニカルフロス法では、原料として発泡剤を使用せず、不活性ガス等の気泡形成用の気体を混入することにより物理的な発泡を行うのに対して、化学的発泡法では、原料として発泡剤を使用し、イソシアネートと発泡剤との化学反応により化学的な発泡を行う点で相違する。メカニカルフロス法を採用する場合、均質な独立気泡構造のポリウレタンフォームを製造できるが、低密度である連続気泡構造のポリウレタンフォームを製造することが困難である。一方、化学的発泡法を採用する場合、低密度である連続気泡構造のポリウレタンフォームを容易に製造できるが、均質な独立気泡構造のポリウレタンフォームを製造することが困難である。

これらの従来の製造方法に対して、本発明に使用するポリウレタンフォームの製造方法では、メカニカルフロス法で使用されるポリオール、イソシアネート及び気泡形成用の気体に加えて、化学的発泡法で使用される発泡剤が原料として使用され、これにより、気泡形成用の気体の混入による物理的発泡と、イソシアネートと発泡剤の化学反応に伴う化学的発泡とが組み合わされることとなる。そのため、物理的発泡により形成された均質なセル同士が、化学的発泡により繋ぎ合わされ、均質で且つ低密度のポリウレタンフォーム、すなわち、独立気泡構造に近い連続気泡構造のポリウレタンフォームを製造できる。以下、具体的な製造方法について説明する。

本発明に使用されるポリウレタンフォームは、最初から順に原料調整工程、混合工程、加熱工程を経て製造される。

原料調整工程では、ポリウレタンフォームの製造に使用される各原料が調整される。原料としては、ポリオール、イソシアネート、不活性ガス等の気泡形成用の気体、発泡剤、および触媒等の副原料が使用される。

ポリオールとしては、例えば、活性水素基を有する公知のポリオールが単独で又は２種類以上が併せて使用される。具体的に、使用されるポリオールとしては、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール又はポリジエン系ポリオール等が挙げられる。イソシアネートとしては、例えば、トルエンジフェニルジイソシアネート（ＴＤＩ）、ＴＤＩプレポリマー、メチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）、クルードＭＤＩ、ポリメリックＭＤＩ、ウレトジオン変性ＭＤＩ又はカルボジイミド変性ＭＤＩ等の公知の芳香族系、脂肪族系または脂環族系等の各種ポリイソシアネートが使用される。気泡形成用の気体としては、例えば窒素が使用される。発泡剤としては、イソシアネートとの化学反応により気体を発生させる原料が用いられ、具体的には水等が使用される。発泡剤は、混合工程の前に予めポリオールに混合される。触媒としては、例えば、アミン系触媒と有機酸塩系触媒が使用される。アミン系触媒は、主として迅速な化学的発泡を促すために使用され、有機酸塩系触媒は、主としてポリウレタンフォームの骨格を硬化させるために使用される。有機酸塩系触媒としては、所要の加熱によって触媒効果を発揮する感熱性触媒を使用することが好ましい。これにより、ポリウレタンフォームの骨格の硬化を、アミン系触媒が担う化学的発泡よりも遅らせることができ、化学的発泡を確実に起こすことができる。

ポリウレタンフォームの硬度を決定する要因として、例えば、ポリオールの種類とイソシアネートインデックスが挙げられる。なお、本明細書において、イソシアネートインデックスとは、発泡剤の水酸基とポリオールの水酸基の合計モル数Ｍに対する、イソシアネートのイソシアネート基のモル数Ｎの比率Ｎ／Ｍの百分率を指す。ポリウレタンフォームを上述した所望の硬度となるように形成するためには、ポリオールとして、例えば、分子量が１０００〜６０００で且つ官能基数が２〜５であるポリエーテルポリオール又はポリエステルポリオールが好適に使用され、イソシアネートインデックスは９０〜１１０に調整することが好ましい。

発泡剤として水を使用する場合、各原料を混合したときに、水とイソシアネートとの化学反応により二酸化炭素が発生し、これにより気泡（セル）が形成される。微細なセルを有し且つ低密度のポリウレタンフォームを形成するためには、水とイソシアネートとの化学反応により発生する二酸化炭素を、気泡形成用の気体により物理的に生じる気泡（セル）の内部に入り込ませる必要がある。かかる目的を達成するためには、水の混合量を、ポリオール１００質量部に対して０．３〜１．５質量部に調整することが好ましい。

混合工程では、水等の発泡剤が混合されたポリオール、イソシアネート、気泡形成用の気体、および触媒等が混合される。これにより先ず、物理的な発泡が生じ、気泡形成用の気体を核とする均質な気泡（セル）が形成される。その後、ポリオールに含まれる発泡剤とイソシアネートとが化学反応を起こすことで、二酸化炭素等の気体が発生し、この気体が、物理的発泡により形成されたセルに入り込んで、全体的にセルの径が大きくなり、セル同士が繋げられる。これにより、均質でありながら、大きな径を有するセルが形成される。

加熱工程では、混合原料に所要の加熱を行うことで、樹脂化反応を促進させ、ポリウレタンフォームの骨格を硬化させる。加熱工程における加熱温度および加熱時間は、公知のメカニカルフロス法に準じ、ポリウレタンフォームの原料に応じて適宜決定される。

以上に説明した製造方法によれば、メカニカルフロス法で製造されるポリウレタンフォームに比べて、セル壁面の開口率が高いポリウレタンフォームが形成される。そのため、導電性物質等を含有する溶液にポリウレタンフォームを含浸させるとき、ポリウレタンフォームに溶液が浸透しやすいことから、導電性等の機能を容易に付与できる。

このようにして製造されたポリウレタンフォームを、所望の形状に加工し、芯金に固定することで、クリーニングローラ５４が製造される。

続いて、ポリウレタンフォームに導電性を付与する方法について説明する。ポリウレタンフォームに導電性を付与する方法としては、例えば、カーボンブラック、ポリピロール若しくはイオン導電物質等の導電性物質が混合された原料を用いて発泡成形する方法、又は、上記のような導電性物質を含む溶液にポリウレタンフォームを含浸させた後にポリウレタンフォームを加熱乾燥させる方法等が挙げられる。

より好ましくは、カーボンブラックを含む溶液にポリウレタンフォームを含浸させる方法が採用される。かかる方法によれば、導電性付与後においても、ポリウレタンフォームが有する特性が損なわれず、ポリウレタンフォームの電気抵抗値や硬度が環境によって変動することを極力回避できる。上記のカーボンブラックは、広義のカーボンブラックを指す。使用可能なカーボンブラックとしては、例えば、ファーネスブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、及びカラーブラック等の狭義のカーボンブラック、並びにグラファイト等が挙げられる。また、広義のカーボンブラックとして、狭義のカーボンブラック又はグラファイト等の表面にビニル系モノマーを分岐状に重合させてなる高分子材料を使用することもできる。

含浸によりポリウレタンフォームに導電性を付与する具体的な方法について説明する。

先ず、カーボンブラックをバインダとともに水または有機溶剤に混合することで、所定粘度の含浸液を調製する。バインダは、カーボンブラックをポリウレタンフォーム内に付着、固定させるために使用される。バインダとしては、ポリウレタンフォームに固定された後にも弾性を有する材料が好適に用いられ、具体的には例えばゴムのラテックス等が用いられる。含浸液の粘度は特に限定されないが、含浸液をポリウレタンフォームに浸透させやすくする観点から、２５度の温度条件下において８〜１５ｃｐｓ程度であることが好ましい。含浸液の粘度は、例えば、水または有機溶剤とカーボンブラックとの配合比率を調整したり、界面活性剤を添加したりすることにより調整することができる。

含浸液にポリウレタンフォームを含浸させると、含浸液はポリウレタンフォームの表面から内部へ浸透する。含浸方法としては、例えば、ポリウレタンフォームの表面に含浸液を塗布する方法、又は含浸液にポリウレタンフォームを浸す方法等が挙げられる。含浸液は、ポリウレタンフォームの表面から０．０２ｍｍ〜０．１ｍｍ程度の厚み部分に浸透させることが好ましい。含浸液を浸透させる程度の調整は、含浸液を塗布する際に含浸液用の容器から含浸液を絞り出す条件、ポリウレタンフォームのセルの大きさ、含浸液の濃度、又は含浸液の粘度等を調整することによって行う。

以上の含浸液調製方法および含浸方法を用いることにより、ポリウレタンフォーム層５８の硬度の上昇を抑制しつつ、ポリウレタンフォーム層５８に適当な導電性を付与することができる。ポリウレタンフォーム層５８の体積抵抗率は１０^３Ωｃｍ以上１０^７Ωｃｍ以下であることが好ましい。また、ポリウレタンフォーム層５８の硬度に与える影響を低減する観点から、ポリウレタンフォーム層５８の体積抵抗率は１０^４Ωｃｍ以上１０^７Ωｃｍ以下であることがより好ましく、１０^５Ωｃｍ以上１０^７Ωｃｍ以下であることがより一層好ましい。

上記の含浸が終了した後、ポリウレタンフォームを加熱により乾燥させる。これにより、ポリウレタンフォームに浸透した含浸液中の水または有機溶剤が蒸発するとともに、含浸液中のバインダが硬化する。バインダが硬化すると、バインダとともに含浸液に含まれていた導電性物質が、ポリウレタンフォームのセル壁面に固定され、これにより、ポリウレタンフォームに導電性が付与される。なお、ポリウレタンフォームの加熱乾燥は、例えば、１２０度以上１３０度以下の温度で２０分以上３０分以下の時間だけ行われるが、加熱乾燥の条件は、乾燥前のポリウレタンフォームの材質および大きさ、並びに含浸液中のバインダの種類等によって適宜決定される。

クリーニングローラ５４のポリウレタンフォーム層５８に導電性を付与した場合、帯電ローラ２６とクリーニングローラ５４との間に所定の電界を形成することで、帯電ローラ２６のクリーニングに、機械的な作用だけでなく電気的な作用も利用することができる。

具体的に説明すると、帯電ローラ２６の外周面上の付着物（例えばトナー又は外添剤）の大部分が正極性に帯電している場合、帯電ローラ２６とクリーニングローラ５４との間には、例えば、クリーニングローラ５４から帯電ローラ２６に向かって負極性（例えば−３０μＡ以上−１０μＡ以下）の電流が流れるような直流電界（例えば１００ボルト以上１０００ボルト以下の電位差）が形成される。この場合、帯電ローラ２６上の正極性に帯電した付着物が、電界の作用によりクリーニングローラ５４に転移しやすくなり、帯電ローラ２６の外周面を効率的にクリーニングすることができる。ただし、帯電ローラ２６とクリーニングローラ５４との間に形成される電界の構成は特に限定されるものではなく、例えば、交流電界を形成することで、正極性に帯電した付着物だけでなく負極性に帯電した付着物も効率的に回収できるようにしてもよい。

〔６．掻き取り部材〕
続いて、クリーニングローラ５４のポリウレタンフォーム層５８内の異物を掻き取る掻き取り部材の構成について、具体的に説明する。掻き取り部材の形状は特に限定されるものではなく、例えばブレード状、棒状、又はローラ状の掻き取り部材が使用される。

図１に示す実施形態では、ブレード状の掻き取り部材７０が使用されている。このようにブレード状の掻き取り部材７０を使用する場合、掻き取り部材７０の材料は特に限定されないが、例えば、ウレタンゴム等のゴム、又は、ステンレス若しくは鉄等の金属が用いられる。棒状の掻き取り部材を使用する場合も、掻き取り部材の材料は特に限定されず、例えばゴム又は金属を使用することができる。

図４に示す実施形態では、ローラ状の掻き取り部材７２が使用されている。掻き取り部材７２の材料としては例えば鉄が使用されるが、必ずしもこれに限定されるものではない。ローラ状の掻き取り部材７２に使用される鉄以外の材料としては、例えば、アルミニウム、ステンレス若しくは合金等の金属、又は、ウレタン、ＥＰＤＭ若しくはＮＢＲ等のゴムが使用される。また、金属ローラまたはゴムローラの表面がコート層で覆われてなるローラ等、複数の層からなるローラを掻き取り部材７２として使用してもよい。さらに、ブラシ状の表面層を備えたローラを掻き取り部材７２として使用することもできる。

掻き取り部材７２は、クリーニングローラ５４と平行に、且つ、回転可能に配置されている。掻き取り部材７２は、図示しないモータに駆動連結され、該モータの駆動により図中反時計回り方向に回転するようにしてある。これにより、クリーニングローラ５４と掻き取り部材７２は、それらの接触部において同一方向（所謂ウィズ方向）に回転する。

掻き取り部材７２の外周面には、例えば金属からなるスクレーパ７４の先端が接触して配置されている。これにより、クリーニングローラ５４から掻き取られた掻き取り部材７２上の異物が、スクレーパ７４により掻き落とされる。よって、掻き取り部材７２の掻き取り性能を長期に亘って良好に維持でき、これに伴い、クリーニングローラ５４のクリーニング性能の維持を図ることができる。

図４に示す実施形態では、帯電ローラ２６とクリーニングローラ５４との間に電界（例えば２００ボルトの電位差）を形成するだけでなく、クリーニングローラ５４と掻き取り部材７２との間にも所定の電界（例えば１００ボルトの電位差）を形成するように構成することが好ましい。これにより掻き取り部材７２の掻き取り性能を高めることができる。

〔７．プレ帯電部材〕
図５に示すように、帯電ローラ２６の回転方向におけるクリーニングローラ５４よりも上流側に、帯電ローラ２６外周面の付着物の帯電極性を均一にするためのプレ帯電部材７６を設けてもよい。この場合、プレ帯電部材７６に正極性または負極性の所定の電圧を印加することで、帯電ローラ２６上の付着物の帯電極性が正極性または負極性に揃えられ、これにより、付着物がクリーニングローラ５４により回収されやすくなる。

図５に示す実施形態において、プレ帯電部材７６は、基材７７と基材７７に取り付けられたブラシ繊維７８とを有する。基材７７には、導電性を有する材料が使用される。基材７７に使用される具体的な材料としては、例えば、導電性を有するナイロン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、又はビニロン樹脂が挙げられる。ブラシ繊維７８は、基材７７に植設されている。ブラシ繊維７８の材料には、例えば、ナイロン６６若しくはナイロン６等のナイロン樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、又はビニロン樹脂等が用いられる。また、ブラシ繊維７８の材料にはカーボンブラック等の導電性物質が添加されており、これにより、ブラシ繊維７８に導電性が付与されている。ブラシ繊維７８の単糸直径（太さ）は、好ましくは１０μｍ以上５０μｍ以下であり、より好ましくは２０μｍ以上３０μｍ以下である。ブラシ繊維７８の密度は、好ましくは５０ｋＦ／ｉｎｃｈ^２以上４００ｋＦ／ｉｎｃｈ^２以下であり、より好ましくは２００ｋＦ／ｉｎｃｈ^２以上３００ｋＦ／ｉｎｃｈ^２以下である。ブラシ繊維７８のパイル長（基材７７からの突出長さ）は、好ましくは０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、より好ましくは３ｍｍ以上８ｍｍ以下である。ブラシ繊維７８の体積抵抗率は、好ましくは１０^５Ωｃｍ以上１０^１４Ωｃｍ以下であり、より好ましくは１０^６Ωｃｍ以上１０^８Ωｃｍ以下である。

帯電ローラ２６に負極性の電圧を印加する場合、感光体１２上のトナーのうち負極性に帯電したトナーは帯電ローラ２６に付着し難いため、帯電ローラ２６に付着したトナーの多くは正極性に帯電している。しかし、帯電ローラ２６の外周面には、正極性に帯電した付着物だけでなく、帯電量がゼロ又は略ゼロである付着物、及び負極性に帯電した付着物も存在する。よって、プレ帯電部材７６には正極性の電圧を印加することが好ましく、これにより、帯電ローラ２６上の付着物の帯電極性を正極性に揃えることができる。プレ帯電部材７６により帯電極性が正極性に揃えられた帯電ローラ２６上の付着物は、負極性の電圧が印加されたクリーニングローラ５４により効率的に回収される。この場合において、ブラシ繊維７８の体積抵抗率が１０^６Ωｃｍ以上１０^８Ωｃｍ以下であれば、プレ帯電部材７６に印加するバイアスの電流は、１０μＡ以上１００μＡ以下であることが好ましく、４０μＡ以上８０μＡ以下であることが望ましい。

ただし、プレ帯電部材７６には負極性の電圧を印加してもよく、この場合、帯電ローラ２６上の付着物の帯電極性を負極性に揃えることができる。プレ帯電部材７６により帯電極性が負極性に揃えられた帯電ローラ２６上の付着物は、正極性の電圧が印加されたクリーニングローラ５４により効率的に回収される。この場合において、ブラシ繊維７８の体積抵抗率が１０^６Ωｃｍ以上１０^８Ωｃｍ以下であれば、プレ帯電部材７６に印加するバイアスの電流は、−１００μＡ以上−１０μＡ以下であることが好ましく、−８０μＡ以上−４０μＡ以下であることが望ましい。

プレ帯電部材７６を設ける場合のより具体的な実施形態では、導電性ナイロン樹脂からなり、単糸直径（太さ）が２０μｍ、密度が２４０ｋＦ／ｉｎｃｈ^２、パイル長（基材７７からの突出長さ）が５ｍｍ、体積抵抗率が１０^８Ωｃｍであるブラシ繊維７８が使用される。ブラシ繊維７８は、複数密集した状態で基材７７に植設される。ブラシ繊維７８の密集全体の形状は、帯電ローラ２６の長さ方向に延び且つ１０ｍｍの幅を有する角棒状である。また、かかる実施形態では、プレ帯電部材７６と帯電ローラ２６との間に、プレ帯電部材７６から帯電ローラ２６に向かって＋６０μＡの電流が流れるような直流電界（２５００ボルトの電位差）が形成される。これにより、帯電ローラ２６上の付着物が、クリーニングローラ５４により回収される前に均一に正極性に帯電される。さらに、この実施形態では、掻き取り部材７２とクリーニングローラ５４との間、及びクリーニングローラ５４と帯電ローラ２６との間に、掻き取り部材７２からクリーニングローラ５４を経由して帯電ローラ２６へ−３０μＡ以上−１０μＡ以下の電流が流れるような直流電界（各１００ボルトの電位差）が形成される。これにより、上述のようにプレ帯電部材７６により帯電極性が正極性に揃えられた付着物が、クリーニングローラ５４と掻き取り部材７２とによって帯電ローラ２６から良好に除去される。

以上のようにプレ帯電部材７６を設ける場合、プレ帯電部材７６の内部に滞留したトナー等の異物を吐き出すように、プレ帯電部材７６に印加するバイアスを制御してもよい。例えば、帯電ローラ２６のクリーニング時においてプレ帯電部材７６に正極性のバイアスを印加する構成においては、プレ帯電部材７６の内部に滞留する異物の大部分は負極性に帯電しているか又は帯電量がゼロ若しくは略ゼロである。よって、適当なタイミングで、通常時とは逆の極性、すなわち負極性のバイアスをプレ帯電部材７６に印加するように制御することで、プレ帯電部材７６の内部に滞留した異物を帯電ローラ２６上へ吐き出すことができる。かかる異物の吐き出しの終了後、プレ帯電部材７６には再び通常の極性、すなわち正極性のバイアスを印加するように制御すればよく、これにより、帯電ローラ２６上に吐き出された異物は、帯電ローラ２６の回転に伴い再びプレ帯電部材７６との対向部に搬送されると、プレ帯電部材７６により正極性に帯電され、負極性のバイアスが印加されたクリーニングローラ５４により帯電ローラ２６から回収される。

なお、プレ帯電部材の構成は、所望の帯電機能を有していれば必ずしも上記のようにブラシ状である必要はない。例えば、ブレード状のプレ帯電部材を使用してもよく、この場合、プレ帯電部材の材料には、例えば、上記のブラシ繊維７８と同様の材料、又は、ステンレス若しくはアルミニウム等の金属が用いられる。また、回転式のプレ帯電部材を使用することもでき、この場合、例えば、外周面がブラシ状に形成された回転部材または発泡体からなる回転部材が好適に使用される。

以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明において、ポリウレタンフォーム層の製造方法は、必ずしも上述の実施形態に限られず、別の方法でポリウレタンフォーム層を製造することを妨げないものとする。

帯電ローラ用クリーニングローラのポリウレタンフォーム層の好適な物性を確認する試験を行った。具体的に、ポリウレタンフォーム層の物性として、セル数、セル壁面の開口率、硬さ、平均セル径および密度の好適な値を確認した。

画像形成装置としては、コニカミノルタ社製のＭａｇｉｃｏｌｏｒ５５７０の画像形成装置を使用し、適宜改造した帯電ローラ用クリーニングローラを画像形成装置に搭載した。なお、上述の実施形態に係る第２のクリーニングローラ６０と掻き取り部材７０は搭載しなかった。

帯電ローラ用クリーニングローラのポリウレタンフォーム層としては、表１に示す材料１〜材料１４のいずれかの材料からなるものを使用した。これら材料１〜材料１４は、原料としてポリオール、イソシアネート、アミン系触媒、有機酸塩系触媒、水（発泡剤）および整泡剤を使用して、上述の実施形態で説明した方法により製造した。具体的に、ポリオールとしては、ポリエーテルポリオール（商品名 アクトコールＥＤ−３７Ｂ（数平均分子量３０００）；三井武田化学製）を使用した。イソシアネートしては、メチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）（商品名 ミリオネート ＭＴＬ−Ｓ；日本ポリウレタン製）を使用した。アミン系触媒としては、花王製のカオライザー Ｎｏ．２３ＮＰを使用した。有機酸塩系触媒としては、ＰＡＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ製のＥＰ７３６６０Ａを使用した。整泡剤としては、直鎖ジメチルポリシロキサン（商品名 Ｎｉａｘｓｉｌｉｃｏｎｅ Ｌ５６１４；ＧＥＳｉｌｉｃｏｎｅｓ製）を使用した。各原料の使用量は、表１に示す通りである。

材料１〜材料１４の物性値の測定方法について説明する。セル数に関しては、クリーニングローラの表面（軸方向３箇所×周方向８箇所）を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察し、観察箇所毎に１インチ当たりのセルの個数を計測し、それらの平均値を算出した。セル壁面の開口率に関しては、クリーニングローラの外周面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により１００倍の倍率で観察し、観察した表面のセルの壁面について開口の面積Ｓ_１と全体の面積Ｓを算出して、開口率（Ｓ_１／Ｓ×１００）を求めた。硬さに関しては、直径５５ｍｍのアルミニウム製の円板をポリウレタンフォーム層に押し込み、ポリウレタンフォーム層の厚みが元の７０％になったときの単位長さ当たりの押し込み軸方向の反発力を計測し、この計測値（ｇｆ／ｍｍ）を硬さとした。平均セル径は、供給ローラの表面（軸方向３箇所×周方向８箇所）を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察し、観察箇所毎に１０個（合計２４０個）のセルの直径を計測し、それらの計測値より算出した。密度については、クリーニングローラの重量から芯金の重量を減算することでポリウレタンフォーム層の重量を求め、寸法に基づきポリウレタンフォーム層の体積を求めて、それらの重量と体積より密度を算出した。

使用するポリウレタンフォームの材料ごとに１つの実験例（実験例１〜実験例１４）を設定した。全ての実験例において、感光体への帯電ローラの接触圧が５０ｇ／ｃｍとなるように設定し、帯電ローラに印加する帯電電圧は、直流電圧（−６００Ｖ）と交流電圧（ピークトゥピーク電圧：２０００Ｖ、周波数：１５０Ｈｚ）を重畳してなる電圧に設定した。また、全ての実験例において、クリーニングローラの回転方向を帯電ローラに対して所謂ウィズ方向に設定した。各実験例について、帯電ローラへのクリーニングローラの接触圧、帯電ローラの周速度Ｖ_Ａに対するクリーニングローラの周速度Ｖ_Ｂの比率Ｒ（Ｖ_Ｂ／Ｖ_Ａ）、帯電ローラとクリーニングローラとの接触ニップ幅、帯電ローラへのクリーニングローラの食い込み量、及びトナーの平均粒径を表２に示すように設定した。帯電ローラの周速度Ｖ_Ａは、感光体と同速度の１８０ｍ／ｓに設定し、周速比Ｒ（Ｖ_Ｂ／Ｖ_Ａ）は、クリーニングローラの周速度を変化させることで調整した

実験例ごとに、雰囲気温度２３℃相対湿度５３％の環境下で上記の画像形成装置を使用してベタ画像を１０万枚連続プリントし、連続プリント終了後、帯電ローラ上の異物の除去に関する評価と、画質に関する評価を行った。帯電ローラ上の異物の除去に関する評価は、トナーの除去に関する評価と外添剤の除去に関する評価を行った後、それらの評価に基づき総合的に行った。トナーの除去に関する評価は、帯電ローラの外周面に透明の粘着テープ（３Ｍ社製、スコッチ・メンディングテープ）を貼り付けた後、粘着テープを剥がし取り、これにより粘着テープに付着したトナーの量を目視で観察することで行った。トナーの除去に関する評価は、粘着テープに全くトナーが付着せず、粘着テープが透明のままであったものを「Ａ」で表し、粘着テープにトナーが部分的に付着したものを「Ｂ」で表し、粘着テープの全面にトナーが付着したものを「Ｃ」で表した（表２参照）。外添剤の除去に関する評価は、帯電ローラの外周面を目視することにより、帯電ローラの外周面（黒色）に付着している外添剤（白色）の量を観察することで行った。外添剤の除去に関する評価は、帯電ローラの外周面に外添剤が全く付着しなかったか又は外添剤が部分的に付着したものを「Ａ」で表し、帯電ローラの外周面全体が外添剤により薄く覆われたものを「Ｂ」で表し、帯電ローラの外周面全体が外添剤により厚く覆われたものを「Ｃ」で表した（表２参照）。帯電ローラ上の異物の除去に関する総合評価は、トナーの除去に関する評価と外添剤の除去に関する評価の両方が「Ａ」である場合を「Ａ」で表し、一方が「Ａ」で他方が「Ｂ」である場合を「Ｂ」で表し、一方が「Ａ」で他方が「Ｃ」である場合を「Ｃ」で表し、両方とも「Ａ」でない場合を「Ｄ」で表した（表２参照）。画質に関する評価は、ベタ画像の連続プリント中における帯電不良に起因する画像の乱れについて、５万枚プリント時でも発生しなかった場合を「Ａ」で表し、５万枚プリント時までに発生した場合を「Ｂ」で表し、１万枚プリント時までに発生した場合を「Ｃ」で表し、連続プリント初期から５千枚プリント時までに発生した場合を「Ｄ」で表した（表２参照）。以上の評価において、「Ａ」および「Ｂ」を合格基準とする。

表２に示す試験結果について検討する。

材料１〜材料１０を使用した実験例１〜実験例１０については、異物の除去に関する評価および画質の評価がいずれも合格基準を満たしている。これに対して、材料１１〜材料１４を使用した実験例１１〜実験例１４については、いずれも異物の除去に関する評価および画質の評価が悪かった。

実験例１１で評価が悪い理由は、材料１１のセル数（３５個／inch）が他の材料のセル数（４０〜８５個／inch）よりも少ないことから、帯電ローラに接触するポリウレタンフォーム層のセル数が少なく、帯電ローラ上の異物をクリーニングローラにより十分に掻き取れないためであると考えられる。このことから、ポリウレタンフォーム層のセル数は４０個／inch以上であることが好ましいことが分かった。

実験例１２で評価が悪い理由は、材料１２のセル数（８５個／inch）が他の材料のセル数（３５〜８０個／inch）よりも多いことから、クリーニングローラ表面の細かすぎるセルが異物により埋め尽くされてしまい、クリーニングローラ表面のセル内で異物が凝集して、クリーニングローラにより異物が掻き取られる力が低下するためだと考えられる。このことから、ポリウレタンフォーム層のセル数は８０個／inch以下であることが好ましいことが分かった。したがって、ポリウレタンフォーム層のセル数は４０個／inch以上８０個／inch以下であることが好ましい。

実験例１３で評価が悪い理由は、材料１３のセル壁面の開口率（２％）が、他の材料のセル壁面の開口率（３〜５５％）よりも低く、材料１３がほぼ完全な独立気泡構造を有するためだと考えられる。具体的に説明すると、ポリウレタンフォーム層が独立気泡構造を有する場合、クリーニングローラに掻き取られた異物は、ポリウレタンフォーム層の内部に入り込み難く、ポリウレタンフォーム層の表面付近のセル内で凝集したりセル壁面に固着したりしやすい。クリーニングローラの表面に異物の凝集物または固着物が発生すると、それらの凝集物または固着物が帯電ローラの外周面に接触することにより、帯電ローラの外周面が損傷し、これに起因して画質が悪化すると考えられる。このことから、ポリウレタンフォーム層のセル壁面の開口率は３％以上であることが好ましいことが分かった。

実験例１４で評価が悪い理由は、材料１４のセル壁面の開口率（５５％）が、他の材料のセル壁面の開口率（２〜５０％）よりも高いことから、ポリウレタンフォーム層の内部に異物が徐々に蓄積され、クリーニングローラの異物掻き取り力が次第に低下するためだと考えられる。このことから、ポリウレタンフォーム層のセル壁面の開口率は、５０％以下であることが好ましいことが分かった。したがって、ポリウレタンフォーム層のセル壁面の開口率は、３％以上５０％以下であることが好ましい。

また、異物の除去に関する評価と画質に関する評価のいずれも合格基準を満たした実験例１〜実験例１０では、材料の硬さが２〜６ｇｆ／ｍｍである。このことから、ポリウレタンフォーム層の硬さは２ｇｆ／ｍｍ以上６ｇｆ／ｍｍ以下であれば、その他の条件を満たすことで十分なクリーニング性能を確保できることを確認できた。

さらに、異物の除去に関する評価と画質に関する評価のいずれも合格基準を満たした実験例１〜実験例１０では、平均セル径が１００〜５００μｍである。このことから、ポリウレタンフォーム層の平均セル径は、１００μｍ以上５００μｍ以下であれば、その他の条件を満たすことで十分なクリーニング性能を確保できることを確認できた。

加えて、異物の除去に関する評価と画質に関する評価のいずれも合格基準を満たした実験例１〜実験例１０では、ポリウレタンフォーム層の密度が０．０３〜０．２ｇ／ｃｍ^３である。このことから、ポリウレタンフォーム層の密度が０．０３ｇ／ｃｍ^３以上０．２ｇ／ｃｍ^３以下であれば、その他の条件を満たすことで十分なクリーニング性能を確保できることを確認できた。

本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 帯電ローラとクリーニングローラとの接触部を示す拡大断面図である。 ポリウレタンフォーム層のセル構造を示す図である。 ローラ状の掻き取り部材を使用する実施形態を示す図である。 プレ帯電部材を使用する実施形態を示す図である。

符号の説明

１：画像形成装置、１２：感光体、１６：帯電ステーション、１８：露光ステーション、２０：現像ステーション、２２：転写ステーション、２４：クリーニングステーション、２６：帯電ローラ、２８：露光装置、３０：画像光、３２：通路、３４：現像装置、３６：転写装置、３８：シート、４０：クリーニング装置、４２：ハウジング、４４：現像ローラ、５０：芯金、５２：導電性弾性体層、５４：第１のクリーニングローラ、５６：芯金、５８：ポリウレタンフォーム層、６０：第２のクリーニングローラ、６２：芯金、６４：ポリウレタンフォーム層、６６：帯電ローラとクリーニングローラとの接触部（ニップ部）、６８：電源、７０，７２：掻き取り部材、７６：プレ帯電部材、８０：ポリウレタンフォーム層のセル、８２：セル壁面の開口。

Claims (12)

1. 静電潜像を担持する静電潜像担持体と、
   該静電潜像担持体の外周面に接触して配置され、上記静電潜像担持体の外周面を帯電する帯電ローラと、
   該帯電ローラの外周面に接触して配置され、該帯電ローラの外周面に付着した異物を除去する帯電ローラ用クリーニングローラと、を備えた画像形成装置であって、
   上記帯電ローラ用クリーニングローラは、芯金と、該芯金の外周面を覆うポリウレタンフォーム層とを有し、
   上記ポリウレタンフォーム層は、１インチ当たりのセル数が４０個以上８０個以下とされ、
   上記クリーニングローラの外周面を走査電子顕微鏡により１００倍の倍率で観察し、観察した表面のセルの壁面について開口の面積Ｓ１と全体の面積Ｓを算出して、開口率＝（Ｓ１／Ｓ×１００）により求めた上記ポリウレタンフォーム層のセルの壁面の開口率が、３％以上５０％以下であり、
   上記帯電ローラ外周面の付着物の帯電極性を均一にするためのプレ帯電部材が、上記帯電ローラの回転方向において上記帯電ローラ用クリーニングローラよりも上流側に設けられていることを特徴とする画像形成装置。
2. 上記帯電ローラへの上記帯電ローラ用クリーニングローラの接触圧が５Ｎ／ｍ以上３０Ｎ／ｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 上記帯電ローラへの上記ポリウレタンフォーム層の食い込み量が、上記ポリウレタンフォーム層の厚みの５％以上４０％以下であり、
   上記帯電ローラ用クリーニングローラの周方向において上記帯電ローラ用クリーニングローラと上記帯電ローラとの接触ニップ幅が３ｍｍ以上８ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 上記ポリウレタンフォーム層の内部に含まれた異物を掻き出すための掻き出し部材が、上記帯電ローラ用クリーニングローラの外周面に接触して配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 上記帯電ローラ用クリーニングローラとは別のクリーニング部材が上記帯電ローラの外周面に接触して配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 上記帯電ローラと上記帯電ローラ用クリーニングローラは、それらの接触部において同一方向に移動する方向に回転するようにしてあることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 上記静電潜像を顕像化するために使用されるトナーを含み、
   該トナーの平均粒径が４．５μｍ以上７．０μｍ以下とされていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 直径５５ｍｍのアルミニウム製の円板を上記ポリウレタンフォーム層に押し込み、該ポリウレタンフォーム層の厚みが元の７０％になったときに計測される単位長さ当たりの押し込み軸方向の反発力が、２ｇｆ／ｍｍ以上６ｇｆ／ｍｍ以下とされていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 上記セルの径の平均値が１００μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 上記ポリウレタンフォーム層の密度が０．０３ｇ／ｃｍ^３以上０．２ｇ／ｃｍ^３以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の画像形成装置。
11. 上記ポリウレタンフォーム層の体積抵抗率が１０^３Ωｃｍ以上１０^７Ωｃｍ以下とされていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の画像形成装置。
12. 前記ポリウレタンフォーム層は、ポリオールと、イソシアネートと、気泡形成用の気体と、イソシアネートとの化学反応により気体を発生させる発泡剤とを混合して製造されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の画像形成装置。

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