JP7273624B2 - 像担持体用クリーニングローラ及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体用クリーニングローラ及び画像形成装置に関する。

レーザープリンター、複写機、ビデオプリンター、ファクシミリ、これらの複合機等には電子写真方式を利用した各種の画像形成装置が採用されている。電子写真方式を利用した画像形成装置には、高品質の画像を形成することを目的として、所望のように転写若しくは搬送されなかった現像剤又は付着した現像剤を除去するクリーニング装置が設けられることがある。このようなクリーニング装置は、例えば、像担持体すなわち感光体に残存した現像剤、中間転写方式の画像形成装置における中間転写ベルト等に残存した現像剤又はタンデム型カラー画像形成装置における記録体を搬送する転写搬送ベルト（記録体搬送ベルトとも称する。）に付着した現像剤等を除去するのに用いられる。

このようなクリーニング装置には、表面に残存又は付着した現像剤をクリーニングブレード等で掻き落とすクリーニングブレードを備えたブレード方式、表面に残存又は付着した現像剤をその表面に接触又は圧接して受領するクリーニングローラを備えたローラ方式、ブレード方式とローラ方式とを併用する併用方式等がある。

クリーニングローラは、一般に最表面に発泡弾性層を備えており、この発泡弾性層において、長期間のクリーニング性能を維持するために種々の検討がなされている。例えば、特許文献１には、ガラスビーズを含有する発泡弾性層を備えるクリーニングローラが提案されている。このクリーニングローラによれば、独立セル状態を長期間にわたって維持できるため、高い耐久印字性能を発揮することが記載されている。

特開２０１２－２４２４０２号公報

しかしながら、公知の像担持体用クリーニングローラを使用した場合であっても、長期間画像形成を行った場合、記録媒体の搬送方向に微小な白点が連続して発生している場合がある。このため、像担持体用クリーニングローラにおいては、長期間にわたる高品質な画像形成が求められている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、長期間にわたって高品質な画像形成を可能とする像担持体用クリーニングローラ及びそのクリーニングローラを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明者の鋭意検討の結果、白点は、トナーに含まれる微小なシリカ粒子を含む微粒子が像担持体表面に残留していることが原因であることを突き止めた。すなわち、従来の像担持体用クリーニングローラでは現像剤は除去できていたものの、極微小な粒子を除去し切れていない場合があったことがわかった。
そこで、本発明者は、発泡弾性層のセル壁に微粒子の凹凸を有する被覆層を形成して、トナー粒子及びシリカ粒子等の微粒子の両方を除去可能な構造とすることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明は、軸体と、軸体の外周面に形成された発泡弾性層とを備える像担持体用クリーニングローラであって、発泡弾性層のセル径が、５０μｍ以上３００μｍ以下であり、発泡弾性層の少なくともセル壁に、基材樹脂と微粒子とを含む被覆層を備え、被覆層の表面が、微粒子によって形成される凹凸を有し、被覆層の厚さが、５μｍ以上５０μｍ以下であり、微粒子の平均粒子径が、４μｍ以上２５μｍ以下である像担持体用クリーニングローラである。

微粒子は、ウレタン、アクリル、シリコーン、ポリスチレン、エステル系ポリイミド、又は、ポリアミドからなることが好ましい。

像担持体用クリーニングローラの表面のアスカーＣ硬度は、３０以上５０以下であることが好ましい。

被覆層の基材樹脂は、ウレタン樹脂又はシリコーン樹脂であることが好ましい。

本発明の画像形成装置は、静電潜像が形成される像担持体と、像担持体に接触するように配置された本発明の像担持体用クリーニングローラとを備えたものである。

本発明によれば、長期間にわたって高品質な画像形成を可能とする像担持体用クリーニングローラ及び画像形成装置を提供することができる。

本発明の像担持体用クリーニングローラの斜視図である。 本発明の像担持体用クリーニングローラの被覆層を説明するための断面模式図である。 本発明の像担持体用クリーニングローラを備えた画像形成装置の一実施形態を示す概略断面図である。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明するが、以下の実施形態は例示の目的で提示するものであり、本発明は、以下に示す実施形態に何ら限定されるものではない。

［像担持体用クリーニングローラ］
図１は、本発明の像担持体用クリーニングローラの一実施形態を示す斜視図である。
本発明の像担持体用クリーニングローラ１０は、図１及び図２に示すように、軸体１１と、軸体１１の外周面に形成された発泡弾性層１２とを備え、さらに発泡弾性層１２の少なくともセル壁１２ａに、基材樹脂と微粒子１５とを含む被覆層１３を備えるものである。

像担持体用クリーニングローラ１０は、比較的低い硬度を有しており、具体的には、アスカーＣ硬度が３０以上５０以下であることが好ましく、３５以上４８以下であることがより好ましい。アスカーＣ硬度が上記範囲内であることにより、像担持体用クリーニングローラ１０は接触又は圧接する像担持体との十分なニップ幅を確保できる。また、像担持体はもちろん像担持体に残存又は付着している異物、特に現像剤に与えるストレス又はダメージが小さく、像担持体の損傷及び現像剤の破壊が防止され、十分なクリーニング性能を発揮するため、形成される画像の品質を低下させることがない。アスカーＣ硬度（１ｋｇ荷重）はＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して測定することができる。
本発明の像担持体用クリーニングローラ１０のアスカーＣ硬度は、例えば、発泡弾性層１２を形成するシリコーンゴム組成物に含有されるシリコーンゴム、発泡剤、及び微粒子の種類、並びにそれらの配合量等を変更することにより調整することができる。

像担持体用クリーニングローラ１０は、１０４．０Ω以上１０８．０Ω以下（ｌｏｇ値で４．０以上８．０以下）の電気抵抗値を有していることが好ましく、１０６Ω以上１０７Ω以下の電気抵抗値を有していることがより好ましい。電気抵抗値は、像担持体用クリーニングローラ１０を使用する前の電気抵抗値である。電気抵抗値が上記範囲内であることにより、像担持体に残存又は付着している異物、特に現像剤を像担持体から電気的に除去する電気的除去能が高くなってクリーニング性能をさらに向上させることができる。
電気抵抗値は、例えば、電気抵抗計（商品名：ＵＬＴＲＡ ＨＩＧＨ ＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥ ＭＥＴＥＲ Ｒ８３４０Ａ、株式会社アドバンテスト製）を用い、像担持体用クリーニングローラ１０を水平に置き、５ｍｍの厚さ、３０ｍｍの幅、及び、像担持体用クリーニングローラ１０全体を載せることのできる長さを有する金メッキ製板を電極とし、５００ｇの荷重を像担持体用クリーニングローラ１０における軸体１１の両端それぞれに支持させた状態（合計荷重１０００ｇ）にして、軸体１１と電極との間にＤＣ１００Ｖを印加し、１秒後の電気抵抗計の値を読み取り、この値を電気抵抗値とする方法に準拠して、測定することができる。像担持体用クリーニングローラ１０の電気抵抗値は発泡弾性層１２及び被覆層１３に含有される後述する導電性付与剤の含有量によって調整できる。

（軸体）
軸体１１は、好ましくは、導電性を有する、公知の像担持体用クリーニングローラ１０に用いられる軸体１１を用いることができる。軸体１１は、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、及び真鍮からなる群より選択される少なくとも１種の金属で構成されていることが好ましい。このような金属で構成される軸体１１は、一般に、「芯金」の名称でも知られている。

軸体１１は、絶縁性樹脂を含むものであってもよい。絶縁性樹脂は、例えば、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂が挙げられる。軸体１１は、例えば、絶縁性樹脂からなる芯体と、この芯体上に設けられたメッキ層とを備えるものであってよい。このような軸体１１は、例えば、絶縁性樹脂からなる芯体にメッキを施して導電化することにより得ることができる。また、軸体１１は、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂等に導電性付与剤としてカーボンブラックブラック又は金属粉体等を配合した導電性樹脂で形成されたものでもよい。

軸体１１の形状は、例えば、棒状、管状等であることが好ましい。軸体１１の断面形状は、例えば、円形、楕円形であってもよく、多角形等の非円形であってもよい。軸体１１の外周面には、発泡弾性層１２との接着性を向上させるため、洗浄処理、脱脂処理、プライマー処理等の処理が施されていてもよい。

（発泡弾性層）
像担持体用クリーニングローラ１０を構成する発泡弾性層１２は、その内部にセル１４を有する発泡弾性層として軸体１１の外周面に形成されている。発泡弾性層１２がセルを有していると、像担持体用クリーニングローラ１０のアスカーＣ硬度を上記範囲内に調整することができ、十分なニップ幅を確保できるから、像担持体用クリーニングローラ１０が高いクリーニング性能を発揮できる。ここで、発泡弾性層１２に有するセル１４は、発泡弾性層１２を形成可能なシリコーンゴム組成物に含有される発泡剤の発泡又は分解等によって生じる中空領域をいう。発泡弾性層１２に有する複数のセルは、他のセル１４に接することのない若しくは連通することのない状態（独立セル状態と称する。）、他のセル１４に連通している状態（連通セル状態と称する。）、又は、独立セル状態と連通セル状態とが共存する状態のいずれの状態にあってもよく、発泡弾性層１２の内部への現像剤の侵入を防止できる点で独立セル状態にあることが好ましい。

セル１４は、通常、発泡弾性層１２の内部に存在しており、発泡弾性層１２の成形後はその外周面及び端面に開口するセルはほとんど存在しない。後述するゴム組成物を発泡硬化して成る発泡弾性層１２の仕上げ工程等としてその外周面を研削工程、研磨工程及び／又は切削工程等を有すると、発泡弾性層１２の外周面近傍に存在するセル１４は処理後の発泡弾性層１２の外周面に開口する。表面に開口したセル１４は、通常、後述するセル１４の平均セル径とほぼ同一の開口径及び深さを有している。

発泡弾性層１２のセル１４の平均セル径は、５０μｍ以上３００μｍ以下である。平均セル径は、１００μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましく、２００μｍ以上３００μｍ以下であることがより好ましい。平均セル径が上記範囲内であることにより、像担持体用クリーニングローラ１０はクリーニング装置に装着されたときに、像担持体から現像剤を除去しやすくなる。
セル１４の平均セル径は、被覆層１３を備えた像担持体用クリーニングローラ１０を、任意の面で切断したときの切断面において、約２０ｍｍ^２の領域を電子顕微鏡等で観察し、観察視野内に存在する各セルにおける開口部の最大長さを２０点測定して、測定された最大長さを算術平均して得られた平均長さとして、求めることができる。

発泡弾性層１２の発泡倍率は２００％以上３５０％以下であることが好ましく、２５０％以上３００％以下であることがより好ましい。発泡弾性層１２の発泡倍率が上記範囲内にあると、例えば、アスカーＣ硬度を上記範囲内に調整することができ、十分なニップ幅を確保できるから、像担持体用クリーニングローラ１０は高いクリーニング性能を発揮できる。
発泡倍率は、発泡弾性層１２の体積及び質量を常法によって測定し、これらから算出することができる。発泡弾性層１２において、平均セル径及び発泡倍率は、発泡弾性層１２を形成する後述するシリコーンゴム組成物に含有される発泡剤又はシリコーンゴム組成物の硬化条件等により、調整することができる。

発泡弾性層１２の密度は、０．２～０.７（ｇ／ｃｍ^３）であることが好ましく、０．３～０.６（ｇ／ｃｍ^３）であることがより好ましい。密度が上記範囲内にあると、この発明の効果をより一層高めることができる。発泡弾性層１２の密度は、電子密度計（水中置換法 水温２３℃）によって測定することができる。

発泡弾性層１２の形態は特に限定されず、例えば、図１に示されるように軸線方向にわたって均一な外径に調整された、いわゆるストレート形状でもよく、また中央部における外径がその両端部における外径よりも大きくなるように調整された、いわゆるクラウン形状であってもよく、さらに中央部における外径がその両端部における外径よりも小さくなるように調整された、いわゆる逆クラウン形状であってもよい。

発泡弾性層１２の厚さは、特に限定されず、通常、２ｍｍ以上２０ｍｍ以下に調整されることができる。

発泡弾性層１２は、シリコーンゴム組成物を軸体１１の外周面に加熱硬化して形成される。発泡弾性層１２を形成するためのシリコーンゴム組成物は、ゴムと、導電性付与剤と、発泡剤、所望により各種添加剤とを含有するのが好ましい。

シリコーンゴム組成物としては、例えば、付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物が挙げられる。

－付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物－
付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物は、例えば、（Ａ）下記平均組成式（１）で示されるオルガノポリシロキサン、（Ｂ）充填材、（Ｃ）導電性付与剤、（Ｄ）発泡剤を含有するものが好ましい。
Ｒ^１ _ｎＳｉＯ_{（４－ｎ）／２} …（１）
式（１）中、ｎは１．９５以上２．０５以下の正数を示す。また、Ｒ^１は、同一又は異なってもよい、置換又は非置換の一価の炭化水素基を示す。炭化水素基の炭素原子数は、好ましくは１以上１２以下であり、より好ましくは１以上８以下である。

Ｒ^１としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基及びドデシル基等のアルキル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基、ブテニル基及びヘキセニル基等のアルケニル基、フェニル基及びトリル基等のアリール基、β－フェニルプロピル基等のアラルキル基などが挙げられる。また、Ｒ^１は、これらの炭化水素基が有する水素原子の一部又は全部が置換基で置換された基であってもよい。置換基は、例えばハロゲン原子、シアノ基等であってよい。置換基を有する炭化水素基としては、例えば、クロロメチル基、トリフルオロプロピル基、シアノエチル基等が挙げられる。

（Ａ）オルガノポリシロキサンは、分子鎖末端が、トリメチルシリル基等のトリアルキルシリル基、ジメチルビニルシリル基等のジアルキルアラルキルシリル基、ジメチルヒドロキシシリル基等のジアルキルヒドロキシシリル基、トリビニルシリル基等のトリアラルキルシリル基などで封鎖されていることが好ましい。

（Ａ）オルガノポリシロキサンは、分子中に２つ以上のアルケニル基を有することが好ましい。（Ａ）オルガノポリシロキサンは、Ｒ^１のうち０．００１モル％以上５モル％以下（より好ましくは０．０１モル％以上０．５モル％以下）のアルケニル基を有することが好ましい。（Ａ）オルガノポリシロキサンが有するアルケニル基としてはビニル基が特に好ましい。

（Ａ）オルガノポリシロキサンは、例えば、オルガノハロシランの１種若しくは２種以上を共加水分解縮合することによって、又は、シロキサンの３量体若しくは４量体等の環状ポリシロキサンを開環重合することによって得ることができる。（Ａ）オルガノポリシロキサンは、基本的には直鎖状のジオルガノポリシロキサンであってよく、一部分岐していてもよい。また、（Ａ）オルガノポリシロキサンは、分子構造の異なる２種又はそれ以上の混合物であってもよい。

（Ａ）オルガノポリシロキサンは、２５℃における動粘度が１００ｃＳｔ以上であることが好ましく、１０００００ｃＳｔ以上１０００００００ｃＳｔ以下であることがより好ましい。また、（Ａ）オルガノポリシロキサンの重合度は、例えば１００以上であることが好ましく、３０００以上１００００以下であることがより好ましい。

（Ｂ）充填材としては、例えばシリカ系充填材が挙げられる。シリカ系充填材としては、例えば、煙霧質シリカ、沈降性シリカ等が挙げられる。

シリカ系充填材としては、Ｒ^２Ｓｉ（ＯＲ^３）_３で示されるシランカップリング剤で表面処理された、表面処理シリカ系充填材を好適に用いることができる。ここで、Ｒ^２は、ビニル基又はアミノ基を有する基であってよく、例えば、グリシジル基、ビニル基、アミノプロピル基、メタクリロキシ基、Ｎ－フェニルアミノプロピル基、メルカプト基等であってよい。Ｒ^３はアルキル基であってよく、例えばメチル基、エチル基等であってよい。シランカップリング剤は、例えば信越化学工業株式会社製の商品名「ＫＢＭ１００３」、「ＫＢＥ４０２」等として、容易に入手できる。表面処理シリカ系充填材は、定法に従って、シリカ系充填材の表面をシランカップリング剤で処理することにより得ることができる。表面処理シリカ系充填材としては、市販品を用いてもよく、例えば、Ｊ．Ｍ．ＨＵＢＥＲ株式会社製の商品名「Ｚｅｏｔｈｉｘ ９５」等が挙げられる。

シリカ系充填材の配合量は、（Ａ）オルガノポリシロキサン１００質量部に対して１１質量部以上３９質量部以下であることが好ましく、１５質量部以上３５質量部以下であることがより好ましい。また、シリカ系充填材の平均粒子径は、１μｍ以上８０μｍ以下であることが好ましく、２μｍ以上４０μｍ以下であることがより好ましい。なお、シリカ系充填材の平均粒子径は、レーザー光回折法による粒度分布測定装置を用いて、メジアン径として測定できる。

（Ｃ）導電性付与剤の配合量は、（Ａ）オルガノポリシロキサン１００質量部に対して、０．５質量部以上であることが好ましく、１質量部以上であることがより好ましい。また、（Ｃ）導電性付与剤の配合量は、（Ａ）オルガノポリシロキサン１００質量部に対して、１５質量部以下であることが好ましく、１０質量部以下であることがより好ましい。

（Ｄ）発泡剤としては、アゾビス－イソブチロニトリルが挙げられる。（Ｄ）発泡剤の含有量は、（Ａ）オルガノポリシロキサン及び（Ｂ）充填材の合計１００質量部に対して、１２質量部以下が好ましく、０．８質量部以上７．０質量部以下であることが好ましい。

－その他の成分－
（Ａ）から（Ｄ）以外の添加剤を更に含有していてよい。添加剤としては、例えば、助剤（鎖延長剤、架橋剤等）、触媒、分散剤、老化防止剤、酸化防止剤、顔料、着色剤、加工助剤、軟化剤、可塑剤、乳化剤、耐熱性向上剤、難燃性向上剤、受酸剤、熱伝導性向上剤、離型剤、溶剤等が挙げられる。

添加剤の具体例としては、（Ａ）オルガノポリシロキサンより重合度の低いジメチルシロキサンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、シラノール、ジフェニルシランジオール及びα，ω－ジメチルシロキサンジオール等の両末端シラノール基封止低分子シロキサン、シラン等の分散剤が挙げられる。また、添加剤の具体例としては、オクチル酸鉄、酸化鉄、酸化セリウム等の耐熱性向上剤が挙げられる。また、添加剤としては、接着性、成形加工性等を向上させるための各種カーボンファンクショナルシラン、各種オレフィン系エラストマー等を用いてもよい。

発泡弾性層１２は、公知の成形方法によって、加熱硬化と成形とを同時に又は連続して行い、軸体１１の外周面に形成される。ゴム組成物の硬化方法はゴム組成物の硬化に必要な熱を加えられる方法であればよく、また、発泡弾性層１２の成形方法も押出成形による連続加硫、プレス、インジェクションによる型成形等、特に制限されるものではない。例えば、ゴム組成物が付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物である場合には、例えば、押出成形等を選択することができる。

ゴム組成物を硬化させる際の加熱温度は、付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物の場合は、１００℃以上５００℃以下が好ましく、１２０℃以上３００℃以下がより好ましい。加熱時間は数秒以上１時間以下が好ましく、１０秒以上３５分以下がより好ましい。付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物の場合は、例えば、１００℃以上２００℃以下で１時間以上２０時間以下程度の硬化条件が選択される。また、ゴム組成物は既知の方法で発泡硬化させることにより、気泡を有するスポンジ状弾性層を容易に形成することもできる。

発泡弾性層１２の厚さは特に限定されず、０．１ｍｍ以上６ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以上４ｍｍ以下であることがより好ましい。なお、本明細書における厚さは、像担持体用クリーニングローラ１０の軸線方向に垂直な方向の厚さを示す。

発泡弾性層１２の外径は特に限定されず、例えば６ｍｍ以上２５ｍｍ以下であることが好ましく、７ｍｍ以上２１ｍｍ以下であることがより好ましい。

発泡弾性層１２の外周面には、被覆層１３との接着性向上等の目的で、プライマー処理、コロナ処理、プラズマ処理、エキシマ処理、ＵＶ処理、イトロ処理、フレーム処理等の表面処理が施されていてよい。

発泡弾性層１２の形成方法は、例えば、発泡弾性層１２は、シリコーンゴム組成物の押出成形によって形成される。また、発泡弾性層１２は、軸体１１上に形成された弾性体（シリコーンゴム組成物の硬化物）の研削及び研磨等によって形成してもよい。

微粒子の凹凸を十分に形成し得るセル壁を確保する観点から、発泡弾性層１２の比重は、０．２～０．５が好ましい。発泡弾性層１２の比重は、ゴム組成物の種類、並びに、充填剤の種類及び量を選択することによって、調製することが可能である。

（被覆層）
被覆層１３は、基材樹脂と微粒子１５とを含むものであり、被覆層１３の表面は、微粒子１５によって形成される凹凸を有するものである。
－基材樹脂－
基材樹脂としては、像担持体用クリーニングローラ１０の表面の硬度が、２０以上５０以下となるような材質であって、像担持体の表面を傷つけることなく、発泡弾性層１２のシリコーン樹脂と密着性が良いものが好ましく、例えば、アルキッド樹脂、フェノール変性又はシリコーン変性等のアルキッド樹脂変性物、オイルフリーアルキッド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂が挙げられ、これらの中でも、ウレタン樹脂、又はシリコーン樹脂が好ましい。
被覆層１３の厚さは、５μｍ以上５０μｍ以下である。被覆層の厚さが上記範囲であることにより、良好に発泡弾性層１２のセル壁１２ａを被覆することができ、微粒子をほぼ均一に配置できるので、シリカ粒子等の残留微粒子を良好に掻き取ることができる。
ここで、被覆層の厚さは、以下の方法で測定することができる。まず、ＫＥＹＥＮＣＥ社製カラー３Ｄレーザー顕微鏡（ＶＫ－９７００／ＶＫ－８７００）で像担持体用クリーニングローラの表面を観測して画像を撮影する。次に、その観測画像から解析ソフト（形状解析アプリケーションＶＫ－Ｈ１Ａ１／ＶＫ-Ｈ２Ａ１、ＫＥＹＥＮＣＥ社製）を用いて測定する。
なお、被覆層１３は、少なくともセル１４のセル壁１２ａを覆っていればよく、セル１４のエッジ１２ｂを覆っていてもよい。また、セル１４の内部を一部覆っていてもよい。

被覆層１３は、上記基材樹脂の原料となるモノマーを含む樹脂組成物を硬化することによって、形成することができる。

－微粒子－
微粒子１５の平均粒子径は、４μｍ以上２５μｍ以下である。微粒子の粒径は次のようにして求められる。すなわち、ＫＥＹＥＮＣＥ社製カラー３Ｄレーザー顕微鏡（ＶＫ－９７００／ＶＫ－８７００）で導電性ローラ１の表面を観測して画像を撮影する。その観測画像から樹脂ビーズの存在を確認し、解析ソフト（形状解析アプリケーションＶＫ－Ｈ１Ａ１／ＶＫ-Ｈ２Ａ１、粒子解析アプリケーションＶＫ－Ｈ１Ｇ１、共にＫＥＹＥＮＣＥ社製）を用いて、樹脂ビーズの粒径を測定する。
微粒子１５のガラス転移温度Ｔｇは、－５０～３０℃であることが好ましい。硬度が上記範囲であることにより、像担持体の表面を傷つけることなく、像担持体に残留するシリカ粒子等を、微粒子１５が形成する凹凸で良好に除去することができる。
微粒子１５としては、ウレタン、アクリル、シリコーン、ポリスチレン、エステル系ポリイミド、又は、ポリアミドなどが挙げられ、ガラス転移温度Ｔｇが－５０～３０℃であることが好ましく、ガラス転移温度が－５０～－２０℃であるのがより好ましい。

微粒子１５は、被覆層１３を形成するための樹脂組成物１００質量部に対して３質量部以上４５質量部以下の割合で含有されることが好ましく、１５質量部以上２５質量部以下の割合で含有されることがより好ましい。微粒子１５の含有量が上記範囲内であることにより、樹脂組成物の硬化後、微粒子が被覆層の表面に露出するので、微粒子１５で形成される凹凸により、像担持体１５に残留するシリカ粒子を良好に除去することができる。

本発明の像担持体用クリーニングローラ１０の発泡弾性層１２は、比較的硬めであるため、セル１４のエッジ１２ｂで像担持体に吸着又は付着した現像剤を効果的に除去できる。
また、像担持体用クリーニングローラ１０の被覆層１３は発泡弾性層１２の少なくともセル壁１２ａを被覆し、微粒子１５の一部を表面に露出するように含有している。このため、セル壁１２ａ上では、微粒子１５の凹凸が形成され、一方で、発泡弾性層１２のセル１４が独立セル状態を維持できる。
したがって、本発明のクリーニングローラ１０は、セル１４のエッジ１２ｂでは、直径約数十μｍの現像剤を効率よく除去し、被覆層１３で微小なシリカ粒子等を除去することができるので、長期間に及ぶ高いクリーニング性能、すなわち高い耐久性を発揮する。

［像担持体用クリーニングローラの製造方法］
本発明のクリーニングローラ１０は、発泡弾性層１２を形成する工程と、微粒子１５を含む被覆層を形成する工程とを備えた製造方法によって製造することができる。

具体的には、まず、軸体１１の外周面に必要に応じて接着剤又はプライマーを塗布して接着層又はプライマー層を形成する。

次いで、この軸体１１の外周面にシリコーンゴム組成物を配置する。その方法としては、シリコーンゴム組成物に応じて適宜に選択され、例えば、押出機等により軸体１１とシリコーンゴム組成物とを一体に分出して軸体１１の外周面にシリコーンゴム組成物を配置する方法、また、軸体１１を収納する金型にシリコーンゴム組成物を注入して軸体１１の外周面にシリコーンゴム組成物を配置する方法等が挙げられる。これらの中でも、押出機等により軸体１１とシリコーンゴム組成物とを一体に分出しする方法が、作業が容易で、作業を連続して行うことができる点で好ましい。

このようにして軸体１１の外周面にシリコーンゴム組成物を配置した後、この状態を維持しつつ、軸体１１ごとシリコーンゴム組成物を加熱する。シリコーンゴム組成物の加熱は、通常、赤外線加熱炉又は熱風炉等の加熱炉、乾燥機等の加熱機等により、シリコーンゴム組成物に含まれるゴム又は樹脂、例えば、ビニル基含有シリコーン生ゴムが架橋し、かつ、発泡剤が分解又は発泡するのに十分な条件で行われればよい。例えば、付加硬化型導電性シリコーンゴム組成物は、１７０℃以上５００℃程度以下、特に２００℃以上４００℃以下に加熱され、数分以上１時間以下、特に５分以上３０分以下、加熱され、所望により、さらに二次加熱が行われてもよい。二次加熱によって発泡弾性層１２の物性が安定する。二次加熱は、例えば、上記条件で架橋された付加硬化型導電性シリコーンゴム組成物の硬化体を、さらに、押出成形された状態のままで、例えば、１８０℃以上２５０℃以下、好ましくは１９０℃以上２３０℃以下で、１時間以上２４時間以下、好ましくは３時間以上１０時間以下にわたって、又は、金型を用いて、例えば、１３０℃以上２００℃以下、好ましくは１５０℃以上１８０℃以下で、５分以上２４時間以下、好ましくは１０分以上１０時間以下にわたって、再度加熱されることによって、行われる。

このようにして成形された発泡弾性層１２は、その外周面に開口するセルを形成するために、研削工程、研磨工程等が施される。この仕上げ工程においては、外周面に開口するセルの形成に加えて発泡弾性層１２の寸法及び形状を同時に調整することもできる。

次に、被覆層１３を形成する。像担持体用クリーニングローラ１０の発泡弾性層１２の外表面に、所望により、例えば、ディップ法、スプレー法、ロールコート法等によって、被覆層の樹脂組成物を塗布した後に硬化及び／又は架橋して被覆層を形成する。

このようにして像担持体用クリーニングローラ１０を製造することができる。

［画像形成装置］
次に、本発明の像担持体用クリーニングローラを備えた画像形成装置の一実施形態について図３を参照して説明する。

図３に示すように、画像形成装置３０は、静電潜像が形成される回転可能な像担持体３１例えば感光体と、像担持体３１の周囲に配置された、帯電手段３２例えば帯電ローラ、露光手段３３、現像手段４０、転写手段３４例えば転写ローラ及びクリーニング手段３７と、記録体３６の搬送方向下流側に定着手段３５例えば画像形成装置用定着装置とを備えている。画像形成装置３０にはクリーニング手段３７として像担持体用クリーニングローラ１０が配設されている。現像手段４０は、従来の現像手段と基本的に同様に形成され、具体的には、図３に示すように、現像剤収納部４１と、像担持体３１に現像剤４２を供給する現像剤担持体４４と、現像剤担持体４４に現像剤４２を供給する現像剤供給手段４３と、現像剤４２を帯電させる現像剤規制部材４５とを備えている。現像剤４２は、一成分系の現像剤であれば、乾式現像剤であっても湿式現像剤であってもよく、また、非磁性現像剤であっても磁性現像剤であってもよい。

定着手段３５は、記録体３６に転写された現像剤４２（静電潜像）を定着させることができればよく、例えば、発熱可能な定着ローラを備えた熱ローラ定着装置、オーブン定着器等の加熱定着装置、加圧可能な定着ローラを備えた圧力定着装置等を用いることができる。これらの定着装置は無端ベルトを備えた定着装置であってもよい。この定着手段３５は、図３にその断面が示されるように、記録体３６を通過させる開口５２を有する筐体５０内に、定着ローラ５３と、定着ローラ５３の近傍に配置された無端ベルト支持ローラ５４と、定着ローラ５３及び無端ベルト支持ローラ５４に巻き掛けられた無端ベルト５５と、定着ローラ５３と対向配置された加圧ローラ５６とを備え、無端ベルト５５を介して定着ローラ５３と加圧ローラ５６とが互いに当接又は圧接するように回転自在に支持されて成る圧力熱定着装置である。定着ローラ５３、無端ベルト支持ローラ５４及び加圧ローラ５６はそれぞれ、加熱体（図示しない）が内蔵され、加圧ローラ５６はスプリング等の付勢手段（図示しない）によって無端ベルト５５を介して定着ローラ５３に圧接している。無端ベルト５５と加圧ローラ５６との圧接された間を記録体３６が通過することにより、加圧と同時に加熱され、記録体３６に転写された現像剤４２（静電潜像）を定着させることができる。

この発明に係る画像形成装置３０は次のように作用する。まず、画像形成装置３０において、帯電手段３２により像担持体３１が一様に帯電され、露光手段３３により像担持体３１の表面に静電潜像が形成される。次いで、現像手段４０から現像剤４２が像担持体３１に供給され、静電潜像が現像される。次いで、現像剤像は像担持体３１と転写手段３４との間に搬送される記録体３６上に転写される。この記録体３６は定着手段３５に搬送され、現像剤像が永久画像として記録体３６に定着される。このようにして、記録体３６に画像を形成することができる。一方、現像剤像が転写された後の像担持体３１は帯電手段３２の上流側に配設された像担持体用クリーニングローラ１０で外周面に付着又は残存する現像剤が除去される。このとき、クリーニング手段３７としての像担持体用クリーニングローラ１０は、上記のように像担持体３１に対するクリーニング性能を高い水準で発揮する。したがって、像担持体用クリーニングローラ１０との圧接部を通過した像担持体３１の表面は現像剤及び異物の付着がなく、所望の現像剤像が形成されるため、画像形成装置３０は長期間にわたって高品質な画像、例えば前画像の残像のない画像を形成できる。

この発明に係る画像形成装置３０は、上記実施形態に限定されることはなく、本願発明の目的を達成することができる範囲において、種々の変更が可能である。例えば、画像形成装置として、各種の画像形成装置が挙げられ、高速で画像を形成できる画像形成装置が好適に挙げられる。

本実施形態の画像形成装置３０は、電子写真方式の画像形成装置とされているが、この発明において、画像形成装置は、電子写真方式には限定されず、例えば、静電方式の画像形成装置であってもよい。また、画像形成装置３０は、現像手段４０に単色の現像剤４２のみを収容するモノクロ画像形成装置とされているが、この発明において、画像形成装置は、モノクロ画像形成装置に限定されず、像担持体に担持された現像剤像を中間転写体に順次一次転写を繰り返す４サイクル型カラー画カラー画像形成装置であってもよい。カラー画像形成装置としては、例えば、像担持体上像形成装置、各色の現像手段を備えた複数の像担持体を中間転写体や転写搬送ベルト上に直列に配置したタンデム型カラー画像形成装置等が挙げられる。画像形成装置３０は、例えば、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置とされる。

また、画像形成装置３０において、現像剤４２は、一成分系の現像剤が有利に用いられるが、トナーと、鉄、ニッケル等のキャリアとを含む二成分系の現像剤も使用することができる。

以下、本発明について、実施例を挙げて詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。

［実施例１］
以下のようにして、クリーニングローラを作製した。表１及び表２に、各層の樹脂組成物の主要な構成と評価結果を示す。表１及び表２における単位は、質量部である。
（プライマー層の形成）
無電解ニッケルメッキ処理が施された軸体（ＳＵＭ２２製、直径１０ｍｍ、長さ２７５ｍｍ）をエタノールで洗浄し、その表面にシリコーン系プライマー（商品名「プライマーＮｏ．１６」、信越化学工業株式会社製）を塗布した。プライマー処理した軸体を、ギヤオーブンを用いて、１５０℃の温度にて１０分焼成処理した後、常温にて３０分以上冷却し、軸体の外周面にプライマー層を形成した。

（発泡弾性層の形成）
以下の材料を二本ロールで十分に混練して、付加反応型導電性発泡シリコーンゴム組成物（発泡弾性層用樹脂組成物）を調製した。
・ビニル基含有シリコーン生ゴムとシリカ系充填材とを含むシリコーンゴム組成物「ＫＥ－９０４ＦＵ」（信越化学工業株式会社製）５０質量部
・ビニル基含有シリコーン生ゴム「ＫＥ－７７ＶＢＳ」（信越化学工業株式会社製）５０質量部と導電性付与材「ＫＥ－８７Ｃ４０ＰＵ」（信越化学工業株式会社製）６５質量部
・有機系発泡剤「アゾビス－イソブチロニトリル」（第１表において「ＡＩＢＮ」と表記する。） ２．０質量部
・付加反応架橋剤「Ｃ－１５３Ａ」（信越化学工業株式会社製：商品名）３．５質量部
・付加反応触媒としての白金触媒適量
・反応制御剤「Ｒ－１５３Ａ」（信越化学工業株式会社製：商品名） １．０質量部
・有機過酸化物架橋剤「Ｃ－３」（信越化学工業株式会社製：商品名） ５．０質量部
上記発泡弾性層用樹脂組成物で作製した試験片のＪＩＳ Ａ硬度は４０であった。

次いで、プライマー層を形成した軸体と調製した付加反応型導電性発泡シリコーンゴム組成物とを押出成形機にて一体分出し、赤外線加熱炉（ＩＲ炉）を用いて付加反応型導電性発泡シリコーンゴム組成物を２５０℃で１０分間加熱して付加反応型導電性発泡シリコーンゴム組成物を発泡架橋させた。その後、さらに、ギアオーブンを用いて、２００℃で７時間にわたって発泡架橋後の付加反応型導電性発泡シリコーンゴム組成物を二次加熱し、常温にて１時間以上放置した後、円筒研削機で外径１１ｍｍに研削して発泡弾性層を形成した。このようにして実施例１の像担持体用クリーニングローラを製造した。

（被覆層の形成）
以下の材料を用いて被覆層を形成するための被覆層用樹脂組成物を調製した。
・イソシアネート（ＭＤＩ系、商品名「コロネート－ＨＸ」、日本ポリウレタン工業社製） １８質量部
・ポリオール（商品名「ＯＮ－Ｆ４０」、日本ポリウレタン工業社製）１００質量部
（モル比（ＮＣＯ／ＯＨ＝０．９））
・ブロックイソシアネート基を表面に有するポリウレタンビーズとして、「ＲＶ－６００Ｔ」（商品名、根上工業社製、イソシアネート基含有量５質量％、１０％微小圧縮強度１２．２ＭＰａ、平均粒径５μｍ、平均粒径（平均粒径／樹脂層の厚さ）の比０．５、ガラス転移温度３０℃） ５質量部
（ウレタン調製成分１００質量部に対して５．０質量部）
・カーボンブラック（商品名「トーカブラック＃４５００」、東海カーボン社製）
３質量部
・ジブチル錫ジラウレート（商品名「ジ－ｎ－ブチルスズジラウレート」、昭和化学社製） ０．０３質量部

上記被覆層用樹脂組成物を、弾性層の外周面にスプレーコーティング法によって塗布し、１６０℃で３０分間加熱して、層厚２０μｍの被覆層を形成した。このようにして導電性ローラを製造した。

［実施例２］
ポリウレタンビーズの添加量を１０質量部にした以外は、実施例１と同様にクリーニングローラを作製した。

［実施例３］
ポリウレタンビーズの添加量を２０質量部にした以外は、実施例１と同様にクリーニングローラを作製した。

［実施例４］
ポリウレタンビーズの添加量を４０質量部にした以外は、実施例１と同様にクリーニングローラを作製した。

［実施例５］
粒子として、ガラスビーズ（平均粒子径：５μｍ）を用い、添加量を２０質量部にした以外は、実施例１と同様にクリーニングローラを作製した。

［実施例６］
粒子として、エステル系ポリイミドビーズ（平均粒子径：５μｍ）を用い、添加量を２０質量部にした以外は、実施例１と同様にクリーニングローラを作製した。

［実施例７］
粒子として、アクリルビーズ（平均粒子径：５μｍ）を用い、添加量を２０質量部にした以外は、実施例１と同様にクリーニングローラを作製した。

［実施例８］
被覆層の基材としてシリコーン樹脂を用い、さらに、粒子として、シリコーンビーズ（平均粒子径：５μｍ）を用い、添加量を２０質量部にした以外は、実施例１と同様にクリーニングローラを作製した。

［実施例９］
粒子として、ポリアミドビーズ（平均粒子径：５μｍ）を用い、添加量を２０質量部にした以外は、実施例１と同様にクリーニングローラを作製した。

［比較例１］
粒子として、ポリウレタンビーズ（平均粒子径：３μｍ）を用い、添加量を２５質量部にした以外は、実施例１と同様にクリーニングローラを作製した。

［比較例２］
粒子として、ポリウレタンビーズ（平均粒子径：３０μｍ）を用い、添加量を１０質量部にした以外は、実施例１と同様にクリーニングローラを作製した。

（耐久印字性能）
上記実施例及び比較例について、耐久印字性能について評価した。
日本アエロジル株式会社製のアエロジル２００（シリカ粒子）を０．１ｇ、信越化学製のプライマーＮｏ．４を１０ｇ混合撹拌し、１０×１０ｃｍのアルミ板に約０．３ｇ滴下した後、自然乾燥させたものを固着シリカとした。次いでクリーニングローラに５００ｇの荷重をかけ、こすって、アエロジル２００（シリカ粒子）を除去した。このとき、アルミ板上に残っているアエロジル２００を、マイクロスコープで１００倍で写真撮影し、２ｍｍ^２の領域を白黒二値化処理した場合のシリカ粒子に相当する領域の面積求め、その面積を以下の基準に当てはめ、耐久印字性能を評価した。
Ａ：シリカ粒子に相当する領域の面積が３０％以下である
Ｂ：シリカ粒子に相当する領域の面積が３０％より大きく６０％以下である
Ｃ：シリカ粒子に相当する領域の面積が６０％より大きい

（発泡弾性層のセル径）
発泡弾性層のセル径の測定は、上記実施形態で記載した方法で行った。

（発泡弾性層の比重）
比重は以下のようして、測定した。
ＡＬＦＡ ＭＩＲＡＧＥ製の高精度電子比重計ＭＤＳ－３００使用した。まず、発泡弾性層を空気中で約０．２ｇ程度を切り出し、次に、大気中での重さと、水中での重さを測定することにより、比重を算出した。切り出した発泡弾性層の大気中の質量をＷ（ｇ）とし、水中の質量をＷｗ（ｇ）とし、発泡弾性層の比重（ＳＧ）を、ＳＧ＝Ｗ／（Ｗ－Ｗｗ）から算出した。

表１及び表２に示すように、本発明の被覆層を有する像担持体用クリーニングローラは、長期間にわたって高品質な画像形成を提供することができる。

１０ 像担持体用クリーニングローラ
１１ 軸体
１２ 発泡弾性層
１２ａ セル壁
１２ｂ セルのエッジ
１３ 被覆層
１４ セル
１５ 微粒子
３０ 画像形成装置
３１ 像担持体
３２ 帯電手段
３３ 露光手段
３４ 転写手段
３５ 定着手段
３６ 記録体
３７ クリーニング手段
４０ 現像手段
４１ 現像剤収納手段
４２ 現像剤
４３ 現像剤供給手段
４４ 現像剤担持体
４５ 現像剤規制部材
５０ 筐体
５２ 開口
５３ 定着ローラ
５４ 支持ローラ
５５ 無端ベルト
５６ 加圧ローラ

Claims (5)

1. 軸体と、該軸体の外周面に形成された発泡弾性層とを備える像担持体用クリーニングローラであって、
   前記発泡弾性層の平均セル径が、５０μｍ以上３００μｍ以下であり、
   前記発泡弾性層が、表面に開口したセルを有し、
   前記発泡弾性層の少なくとも前記セルのセル壁からエッジに亘って、基材樹脂と微粒子とを含む被覆層を備え、
   前記被覆層の表面が、前記微粒子によって形成される凹凸を有し、
   前記被覆層の厚さが、５μｍ以上５０μｍ以下であり、
   前記微粒子の平均粒子径が、４μｍ以上２５μｍ以下である像担持体用クリーニングローラ。
2. 前記微粒子が、ウレタン、アクリル、シリコーン、ポリスチレン、エステル系ポリイミド、又は、ポリアミドからなる請求項１記載の像担持体用クリーニングローラ。
3. 前記像担持体用クリーニングローラの表面のアスカーＣ硬度が、３０以上５０以下である請求項２記載の像担持体用クリーニングローラ。
4. 前記被覆層の前記基材樹脂が、ウレタン樹脂又はシリコーン樹脂である請求項１から３いずれか１項記載の像担持体用クリーニングローラ。
5. 静電潜像が形成される像担持体と、該像担持体に接触するように配置された請求項１から４いずれか１項記載の像担持体用クリーニングローラとを備えた画像形成装置。

Images