JP2007127805A - クリーニング装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撓みが抑制されると共に回転抵抗も低いクリーニング部材を有するクリーニング装置と、このクリーニング装置を備えた画像形成装置得る。
【解決手段】クリーニングロール１００のシャフト１００Ａには、軸受け１１０に支持される部分（両端部）に、他の部分よりも小径の小径部１０４が形成され、小径部１０４以外の部分が、大径部１０６となっている。小径部１０４によって、回転抵抗を低くできる。大径部１０６によって撓みを抑制できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、クリーニング装置及び画像形成装置に関し、特に、回転駆動される像担持体に接触して回転しつつ、像担持体の表面を帯電させる接触帯電方式の帯電ロールをクリーニングするクリーニング装置と、このクリーニング装置を有する画像形成装置に関する。

従来の画像形成装置において、例えば特許文献１に示すように、像担持体を接触帯電させる帯電ロールに対しクリーニングロールを従動回転させて、帯電ロール上のトナーや異物を除去できるようにした接触式帯電装置が提案されている。

このように、クリーニングロールを従動回転させる構成では、帯電ロールからクリーニングロールに作用する回転駆動力が小さいため、クリーニングロールの回転抵抗を小さくすることが望まれる。回転抵抗を小さくするためには、たとえば、クリーニングロールの回転軸（金属製のシャフトで構成されることが多い）の径を小さくして、軸受けとの摺動抵抗を小さくすることが考えられるが、回転軸を小径にすると、回転軸が撓んでしまい、クリーニングロール全体としても撓むおそれがある。
特開平８−６２９４８号公報

本発明は上記事実を考慮し、撓みが抑制されると共に回転抵抗も低いクリーニング部材を有するクリーニング装置と、このクリーニング装置を備えた画像形成装置を得ることを課題とする。

請求項１に記載の発明では、像担持体を帯電させる帯電ロールの表面に接触し、帯電ロールとの従動回転により帯電ロールをクリーニングするクリーニング部材と、前記クリーニング部材を構成し回転中心となる回転軸と、前記回転軸を回転可能に支持する軸受けと、前記回転軸の少なくとも前記軸受けに支持される部分に形成され、回転軸の他の部分よりも小径の小径部と、を有することを特徴とする。

このクリーニング装置では、回転軸が軸受けに回転可能に支持されたクリーニング部材が、帯電ロールと接触しつつ従動回転することで、帯電ロールをクリーニングする。

クリーニング部材の回転軸の、少なくとも軸受けに支持される部分には、回転軸の他の部分よりも小径の小径部が形成されている。これにより、回転時の摺動抵抗が小さくなるので、回転抵抗も小さくなる。

しかも、小径部は、クリーニング部材の少なくとも軸受けに支持される部分に形成すれば十分であり、他の部分は、小径部が形成されていない大径部とすることができる。大径部により、回転軸の撓みを抑制でき、クリーニング部材全体としても、撓みを抑制できる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記小径部と、この小径部が形成されていない大径部との段差部が、前記軸受けに対して軸方向に接触可能とされていることを特徴とする。

ここで、段差部は、軸受けに常時接触していてもよいが、クリーニング部材（回転軸）が軸方法に移動した場合に接触する（通常は離間している）でもよい。いずれの構成でも、段差部と軸受けとの接触により、軸受けからのクリーニング部材の不用意な離脱を防止できる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記クリーニング部材の前記帯電ロールへの食い込み量をｎ、クリーニング部材の撓みをｔとして、ｔ＜０．２ｎが成り立つように前記小径部の径及び長さが設定されていることを特徴とする。

すなわち、クリーニング部材の撓みが、ｔ＜０．２ｎを満たす範囲に制限されるので、クリーニング部材の帯電ロールに対する接触領域を確実に確保可能となる。

請求項４に記載の発明では、駆動力を受けて回転する像担持体と、前記像担持体に接触して従動回転し、接触帯電により前記像担持体を帯電させる帯電ロールと、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のクリーニング装置と、を有することを特徴とする。

この画像形成装置では、帯電ロールによって像担持体が帯電されるので、像担持体上に、静電潜像を形成可能となる。

また、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のクリーニング装置を有しているので、このクリーニング装置を構成するクリーニング部材の撓みが抑制されると共に回転抵抗も低くなる。

本発明は上記構成としたので、撓みが抑制されると共に回転抵抗も低くなる。

以下、本発明の画像形成装置の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１には、第１実施形態に係る４サイクル方式のフルカラーの画像形成装置１０が示されている。この画像形成装置１０の内部には、中央よりもやや右上部に、感光体ドラム１２が回転可能に配設されている。この感光体ドラム１２としては、例えば、表面にＯＰＣ等よりなる感光体層が被覆された直径が約４７ｍｍの導電性円筒体からなるものが用いられ、図示しないモータにより、矢印方向に沿って約１５０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで回転駆動される。

感光体ドラム１２の表面は、感光体ドラム１２の略真下に配置された帯電ロール１４によって所定の電位に帯電された後、帯電ロール１４の下方に配置された露光装置１６によって、レーザービームＬＢによる画像露光が施され、画像情報に応じた静電潜像が形成される。

この感光体ドラム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）の各色の現像器１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋが周方向に沿って配置された回転式現像器１８によって現像され、所定の色のトナー像となる。

このとき、感光体ドラム１２の表面には、形成する画像の色に応じて、帯電・露光・現像の各工程が、所定回数だけ繰り返される。現像工程では回転式現像器１８が回転し、対応する色の現像器１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋが、感光体ドラム１２と対向する現像位置に移動する。

例えば、フルカラーの画像を形成する場合、感光体ドラム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４回繰り返され、感光体ドラム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順次形成される。トナー像が形成されるにあたって、感光体ドラム１２が回転する回数は、画像のサイズに応じて異なるが、例えば、Ａ４サイズであれば、感光体ドラム１２が３回転することによって、１つの画像が形成される。つまり、感光体ドラム１２の表面には、感光体ドラム１２が３回転するごとに、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。

感光体ドラム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、感光体ドラム１２の外周に中間転写ベルト２０が巻き付けられた一次転写位置において、中間転写ベルト２０上に互いに重ね合わせた状態で一次転写ロール２２によって転写される。

この中間転写ベルト２０上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像は、所定のタイミングで給紙される記録用紙２４上に、二次転写ロール２６によって一括して転写される。

一方、記録用紙２４は、画像形成装置１０の下部に配置された給紙カセット２８から、ピックアップロール３０によって送り出されるとともに、フィードロール３２及びリタードロール３４によって１枚ずつ捌かれた状態で給紙され、レジストロール３６によって中間転写ベルト２０上に転写されたトナー像と同期した状態で、中間転写ベルト２０の二次転写位置へと搬送される。

中間転写ベルト２０は、感光体ドラム１２における回動方向の上流側にて中間転写ベルト２０のラップ位置を特定するラップインロール３８と、感光体ドラム１２上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２０上に転写する一次転写ロール２２と、ラップ位置の下流側にて中間転写ベルト２０のラップ位置を特定するラップアウトロール４０と、二次転写ロール２６に中間転写ベルト２０を介して当接するバックアップロール４２と、中間転写ベルト２０のクリーニング装置４４に対向する第１のクリーニングバックアップロール４６と、第２のクリーニングバックアップロール４８と、によって所定の張力で張架されており、所定のプロセススピード（約１５０ｍｍ／ｓｅｃ）で循環移動するように、例えば、感光体ドラム１２の回転に伴って従動される。

ここで、中間転写ベルト２０は、画像形成装置１０の小型化を図るため、中間転写ベルト２０が張架される断面形状が、偏平な細長い略台形状となるように構成されている。

中間転写ベルト２０は、感光体ドラム１２と、帯電ロール１４と、中間転写ベルト２０と、中間転写ベルト２０を張架する複数のロール２２、３８、４０、４２、４６、４８と、中間転写ベルト２０用のクリーニング装置４４と、後述する感光体ドラム１２用のクリーニング装置７８と、で一体的に像形成ユニット５２を構成している。このため、画像形成装置１０の上部カバー５４を開き、像形成ユニット５２の上部に設けられた把手（図示省略）を手で持ち上げることにより、像形成ユニット５２全体を画像形成装置１０から取り外し可能となっている。

一方、中間転写ベルト２０のクリーニング装置４４は、第１のクリーニングバックアップロール４６によって張架された中間転写ベルト２０の表面に当接するように配置されたスクレーパ５８と、第２のクリーニングバックアップロール４８によって張架された中間転写ベルト２０の表面に圧接するように配置されたクリーニングブラシ６０とを備え、これらのスクレーパ５８やクリーニングブラシ６０によって除去された残留トナーや紙粉などは、クリーニング装置４４の内部に回収されるようになっている。

なお、クリーニング装置４４は、揺動軸６２を中心にして、図中反時計周り方向に揺動可能に配置されており、最終色のトナー像の二次転写が終了するまでは、中間転写ベルト２０の表面から離間した位置に退避するとともに、最終色のトナー像の二次転写が終了すると、中間転写ベルト２０の表面に当接するように構成されている。

さらに、中間転写ベルト２０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によって加熱及び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トレイ６８上にそのまま排出される。

一方、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によって排出トレイ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、中間転写ベルト２０の二次転写位置へ搬送して、記録用紙２４の第二面（裏面）に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、記録用紙２４を排出トレイ６８上に排出する。

さらに、画像形成装置１０には、オプションによって、画像形成装置１０の側面に手差しトレイ７４が開閉自在に装着可能となっている。この手差しトレイ７４上に載置された任意のサイズ及び種類の記録用紙２４は、給紙ロール７６によって給紙され、搬送ロール７３及びレジストロール３６を介して、中間転写ベルト２０の二次転写位置へ搬送されることにより、任意のサイズ及び種類の記録用紙２４にも画像を形成することが可能となっている。

なお、トナー像の転写工程が終了した後の感光体ドラム１２の表面は、感光体ドラム１２が１回転する毎に、感光体ドラム１２の斜め下方に配置されたクリーニング装置７８のクリーニングブレード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。

図２に示すように、感光体ドラム１２の下方部には、感光体ドラム１２と接触するように帯電ロール１４が配置されている。この帯電ロール１４は、導電性のシャフト１４Ａの周囲に帯電層１４Ｂが形成されたものであり、シャフト１４Ａが回転可能に支持されている。

シャフト１４Ａの材質としては、快削鋼、ステンレス鋼等が使用され、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。

帯電ロール１４の帯電層１４Ｂ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、シリカおよび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１４Ａ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、電子及び／又はイオン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。

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、天然ゴム等、及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。

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；を挙げることができる。

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、上記電子導電剤の場合は、ゴム材１００質量部に対して、１〜６０質量部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、０．１〜５．０質量部の範囲であることが好ましい。

帯電層１４Ｂを構成する上記表面層は、トナー等の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、ゴム等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等を挙げることができる。

このうち外添剤汚れの観点から、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％以上であるのが好ましい。上記重合単位が１０％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。

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、１，０００〜１００，０００の範囲であることが好ましく、１０，０００〜５０，０００の範囲であることがより好ましい。

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。

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、電子及び／又はイオン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ることができる。

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。

上記カーボンブラックはｐＨ４．０以下であり、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。

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、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種類以上を併用することができる。また、本発明を阻害しない限り、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。

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。

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が用いられている。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好ましい。また、表面層の中に微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１４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１４の表面に凹凸を付与し、感光体ドラム１２との摺擦時の負担を小さくして帯電ロール１４と感光体ドラム１２相互の耐磨耗性を向上させることも可能である。

また、帯電ロール１４の径はφ８ｍｍからφ１５ｍｍ、より好ましくはφ９ｍｍからφ１４ｍｍで、帯電層１４Ｂの肉厚が２ｍｍから４ｍｍであることが好ましい。直径が１５ｍｍ以上であると周面１箇所あたりの外添剤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以下であると画像形成装置１０を小型化できるので優位であるが、周面１箇所あたりの外添剤に接触する回数が増え、また放電回数が増えるので、長期安定性に対し不利となる。

この帯電ロール１４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。

帯電ロール１４の感光体ドラム１２と反対側の下方部には、帯電ロール１４の表面に接触するロール状のクリーニングロール１００が設けられている。このクリーニングロール１００は、シャフト１００Ａの周囲にスポンジ層１００Ｂが形成されたものであり、シャフト１００Ａが軸受け１１０によって回転可能に支持されている。

クリーニングロール１００は帯電ロール１４に所定の荷重で押圧され、スポンジ層１００Ｂが帯電ロール１４の周面に沿って弾性変形してニップ部１０１を形成している。感光体ドラム１２は、図示しないモータによって図２中の時計回り（矢印２の方向）に回転駆動され、感光体ドラム１２の回転により帯電ロール１４が矢印４の方向に従動回転する。また、帯電ロール１４の回転によりロール状のクリーニングロール１００が矢印６の方向に従動回転する。

そして、このようにクリーニングロール１００が従動回転することにより、帯電ロール１４の表面のトナーや外添剤などの汚れがクリーニングロール１００によってクリーニングされる。

図４に示すように、シャフト１００Ａには、軸受け１１０に支持される部分（両端部）に、他の部分よりも小径の小径部１０４が形成されている。また、小径部１０４が形成されたことで、この小径部１０４以外の部分が、大径部１０６となっている。

小径部１０４と大径部１０６との段差部１０８は、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、通常状態では、軸受け１１０の対向端面１１２と接触するか、もしくはこれらの間に僅かな間隙が構成されるようになっている。したがって、クリーニングロール１００（シャフト１００Ａ）の軸方向への移動は、段差部１０８の対向端面１１２への接触により制限される。

ここで、本実施形態のように、帯電ロール１４が感光体ドラム１２に従動回転し、さらに、クリーニングロール１００が帯電ロール１４に従動回転する構成において、クリーニングロール１００の従動回転性を高めるためには、クリーニングロール１００の慣性モーメントを、帯電ロール１４の慣性モーメントと比較して、より小さくすることが好ましい。そして、図３に示すように、感光体ドラム１２と帯電ロール１４との摩擦によって感光体ドラム１２から帯電ロール１４にトルク（回転モーメント）Ｔ１が作用し、、帯電ロール１４とクリーニングロール１００との摩擦によって帯電ロール１４からクリーニングロール１００にトルクＴ２が作用するため、このトルクが、クリーニングロール１００の回転に対する負荷トルクＴ３よりも大きい必要がある。

クリーニングロール１００の慣性モーメントを小さくするためには、たとえば、シャフト１００Ａを小径化することが考えられるが、小径化によって撓みが生じるおそれがある。また、スポンジ層１００Ｂを薄肉にすると、たとえば帯電ロール１４への食い込み量を確保できなくなる等の不都合が生じる可能性がある。

また、クリーニングロール１００を帯電ロール１４に対して強く押し付けて、食い込みを深くすることも考えられるが、過度に食い込ませると、クリーニングロール１００の帯電ロール１４に対する負荷が大きくなり、帯電ロール１４の感光体ドラム１２に対する従動性を悪化させるおそれもある。

これに対し、本実施形態では、シャフト１００Ａの軸受け１１０に支持される部分（両端部）に、他の部分よりも小径の小径部１０４が形成され、さらに、この小径部１０４以外の部分が、大径部１０６となっている。小径部１０４によって、回転に必要なモーメント（トルク）が低減されるとともに、軸受け１１０との接触面積が小さくなり、軸受け１１０に対するクリーニングロール１００の摺動抵抗が小さくなる。

また、大径部１０６によってシャフト１００Ａの径を確保しているので、シャフト１００Ａの不用意な撓みも抑制できる。これにより、クリーニングロール１００と帯電ロール１４とのニップ部１０１を安定して確保でき、クリーニングロール１００の帯電ロール１４に対するクリーニング不良を防止できる。

さらに、クリーニングロール１００を帯電ロール１４に対して強く押し付ける必要がないので、この点においても、クリーニングロール１００（シャフト１００Ａ）の撓みを抑制できる。

また、本実施形態では、通常状態では図５に示すように、軸受け１１０の内端面１１２とシャフト１００Ａの段差部１０８とが軸方向に接触もしくは対向しており、クリーニングロール１００（シャフト１００Ａ）が軸方向に所定範囲で位置決めされるとともに、この軸方向への移動が制限されようになっている。したがって、クリーニングロール１００の軸方向への不用意な移動や脱落を防止できる。

なお、クリーニングロール１００の軸方向への移動を制限するためには、たとえば図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、小径部１０４が形成されていないシャフト２００Ａを備えたクリーニングロール２００を用意し、軸受け１１０に、シャフト２００Ａの端部と接触して軸方向への移動を制限する制限壁１１０Ｗを設けてもよいが、この制限壁１１０Ｗとシャフト２００Ａとの接触面積が大きいと、摺動抵抗も大きくなる。また、図６（Ｃ）に示すように、スポンジ層１００Ｂの端部１００Ｃを軸受け１１０に接触させて軸方向への移動を制限する構成も考えられるが、スポンジ層１００Ｂと軸受け１１０との接触による摺動抵抗は、一般にシャフト１００Ａと軸受け１１０との摺動抵抗よりも大きい。これに対し、本実施形態ではこのような不都合がなく、通常状態での回転抵抗（摺動抵抗）の上昇を抑制できる。

特に本実施形態において、通常状態で軸受け１１０の内端面１１２とシャフト１００Ａの段差部１０８との間に僅かな間隙が構成されて非接触となるように構成すると、これらの間での摺動抵抗は生じない。これにより、クリーニングロール１００の回転抵抗をさらに小さくすることができる。これに対し、このような隙間が生じないように構成すると、クリーニングロール１００が軸方向に確実に位置決めされることになる。

クリーニングロール１００のシャフト１００Ａの材質としては、快削鋼、ステンレス鋼等が使用されており、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、クリーニングロール１００は、スポンジ層１００Ｂを介して帯電ロール１４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。

スポンジ層１００Ｂは、多孔質の３次元構造を有する発泡体からなる。このスポンジ層１００Ｂ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又はゴムを材質としたものより選択される。スポンジ層１００Ｂは、帯電ロール１４との従動摺擦により外添剤などの異物を効率的にクリーニングすると同時に、帯電ロール１４の表面にスポンジ層１００Ｂ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、引っ張り強さなどに強いポリウレタンが特に好ましく用いられる。

ポリウレタンとして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ればよい。

長期的に安定したクリーニング性を維持するには、帯電ロール１４に付着した外添剤やトナーなどの異物をクリーニングロール１００の発泡体のセル内に取り込み、セル内で回収した異物が凝集して適度な大きさになると、クリーニングロール１００から帯電ロール１４を介して感光体ドラム１２に戻し、感光体ドラム１２をクリーニングするクリーニング装置７８に回収することで、クリーニング性能の維持継続がなされていると考えられている。

そのため、クリーニングロール１００のセル数は４０〜８０個／２５ｍｍであることが好ましく、４５〜７５個／２５ｍｍであることがより好ましい。このようなセル数に設定することで、セルの中に外添剤などの異物を取り込みやすく、かつ取り込んだ外添剤などの異物を帯電ロール１４、感光体ドラム１２へ転移しやすくなる。セル数が８０個／２５ｍｍより多いとセル径が小さい為に外添剤の取り込み性が低下し、逆にセル数が４０個／２５ｍｍより少ないとセル径が大きくなりすぎ、取り込んだ外添剤を帯電ロール１４へ転移させる適度な大きさまで固めることが困難となる。

また、クリーニングロール１００の径（大径部１０６の径）はφ８ｍｍからφ１５ｍｍ、より好ましくはφ９ｍｍからφ１４ｍｍで、スポンジ層１００Ｂの肉厚が２ｍｍから４ｍｍであることが好ましい。直径が１５ｍｍ以上であるとクリーニングロール１００の周面１箇所あたりの外添剤に接触する回数が減り、またクリーニング回数が減るので、クリーニング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９ｍｍ以下であると画像形成装置を小型化できるので優位であるが、周面１箇所あたりの外添剤に接触する回数が増え、またクリーニング回数が増えるので、長期安定性に対し不利となる。

そして、帯電ロール１４及びクリーニングロール１００のシャフト１００Ａの大径部１０６のそれぞれが、上記した径の範囲を満たした上でさらに、クリーニングロール１００の大径部１０６が帯電ロール１４よりも小径とされていることが、クリーニングロール１００の慣性モーメントを小さくする観点から好ましい。たとえば、帯電ロール１４の径をφ１２ｍｍとし、クリーニングロール１００のシャフト１００Ａの大径部１０６の径をφ１０ｍｍとする等である。

また、クリーニングロール１００の帯電ロール１４への喰込量は、クリーニングロール１００の厚さの１０％〜６０％が好ましく、２０％〜５０％がより好ましい。このような範囲に喰込量を設定することで、適切なニップ幅とニップ圧力を得ることができ、帯電ロール１４の表面を微小に削り取りやすくなる。喰込量が１０％より小さいと、ニップ幅とニップ圧力が不足し、帯電ロール１４を微小に削り取ることができない。また、喰込量が６０％より大きいと、クリーニングロール１００を安定して帯電ロール１４に圧接することができず、帯電ロール１４の表面を均一に削り取ることができない。

また、スポンジ層１００Ｂの中に、トナーに外添される外添剤からなる研磨粒子を含有することが好ましい。研磨粒子としては、ＳｅＯ２などが用いられる。このような研磨粒子を含有することにより、クリーニングロール１００によって帯電ロール１４の表面を微小に削り取りやすくなる。

クリーニングロール１００のシャフト１００Ａの小径部１０４の長さに関しては、上記したように少なくとも軸受け１１０に支持される部分が小径部１０４とされていればよいが、小径部１０４が余りに長かったり、細かったりすると、シャフト１００Ａの全体の剛性が低くなって撓みやすくなり、所望の喰込量を確保できなくなる。たとえば、帯電ロール１４への喰込量をｎに設定したとき、スポンジ層１００Ｂの成形精度等によって、実際の喰込量には公差で±０．３ｍｍ程度のバラつきが生じる。特に、マイナス側へのバラつきとシャフト１００Ａの撓みが加わると、さらに喰込量を確保できなくなるおそれがある。本実施形態では、一例として、実際の喰込量が、０．５ｎ以上であれば、クリーニング性を良好に維持できる。かかる観点から、小径部１０４に関して、シャフト１００Ａの撓みをｔとしたときに、ｔ＜０．２ｎが満足されるように、小径部１０４の長さ及び径を設定することが好ましい。

なお、本実施形態では、感光体ドラム１２の下方部に帯電ロール１４を接触させ、この帯電ロール１４の下方部にクリーニングロール１００を接触させる構成であるが、この構成に限定するものではない。例えば、感光体ドラムの上方部に帯電ロールを接触させ、この帯電ロールの上方部にクリーニングロールを接触させる構成でも本発明を適用することが可能である。

なお、本実施形態の画像形成装置１０は、回転式現像器１８を用いて感光体ドラム１２へのトナー像の形成を４サイクル繰り返したが、この構成に限定するものではない。例えば、中間転写ベルトの移動方向に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成ユニットを並設する構成であっても、各画像形成ユニットの感光体ドラム、帯電ロール及びクリーニングロールに本発明を適用することが可能である。

以下に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

＜実施例１＞
実施例１では、上記第１実施形態の構成において、クリーニングロール１００の従動性能を評価した。

具体的には、図７（Ａ）に示すように、φ３０ｍｍの感光体ドラム１２と、φ８ｍｍのシャフト１４Ａに肉厚２ｍｍのゴム層（帯電層１４Ｂ）を設け、全体で径φ１２ｍｍとしたの帯電ロール１４、さらに、小径部がφ４ｍｍ、大径部がφ６ｍｍのシャフト１００Ａ上に、スポンジ層１００Ｂとして肉厚２ｍｍの発泡ウレタン層を設けたクリーニングロールＡ（図５（Ａ）参照）を用いた。

また、比較例として、軸方向全域にわたってシャフト径がφ６ｍｍのシャフト２００Ａを用意し、実施例１と同様にシャフト２００Ａ上に肉厚２ｍｍの発泡ウレタン層を設けたクリーニングロールＢ（図６（Ａ）参照）を設け、これ以外は実施例１と同一構成としたものを用意した。

そして、クリーニングロールＡ、Ｂの従動性能（回り易さ）を比較した。尚、クリーニングロールＡ、Ｂと帯電ロール１４の食込み量は０．７５ｍｍに固定し、気温１０℃の環境を維持した。

従動性能の評価として、図７（Ｂ）に示すように、感光体ドラム１２をモーターで一定のトルクで回転させた時の帯電ロール１４の駆動トルクを、帯電ロール１４（クリーニングロールと一体）の感光体ドラム１２に対する押圧荷重を振って測定した。具体的な測定方法は、クリーニングロール１００、２００と帯電ロール１４の間にシート材１６０を挟みこみ、そのシート材１６０が帯電ロール１４の回転に伴ってクリーニングロールとのニップに引き込まれる力（押圧バネ荷重）をバネ秤で測定した。

結果を図８に示す。この測定では、帯電ロール１４自体の摺動抵抗、クリーニングロールの摺動抵抗が全て込みで帯電ロール１４の駆動トルクとして現れる。すなわち、帯電ロール１４に関するハード的な条件は一定であるので、クリーニングロールの摺動抵抗の差が帯電ロール１４の駆動トルク差として表れ、同じ帯電ロール１４の押圧荷重に対して、帯電ロール１４の駆動トルクが大きい方がクリーニングロールの従動性が良いことを示している。

なお、帯電ロール１４を駆動するのに必要な最小駆動トルクは０．１５ｋｇｆであった。これより、シャフトに小径部１０４を設けた実施例１のクリーニングロールＡの方が従動性が良いことが理解できる。

＜実施例２＞
実施例２では、実施例１と同様の構成で、クリーニングロールＡとクリーニングロールＢを用い、画像形成動作を行なった。帯電ロール１４には−７５０Ｖの直流電圧に、ピーク・トゥピークで１．７ｋｖ（周波数１．３ｋＨｚ）の交流電圧を重畳したバイアスを印可して感光体ドラム１２を帯電させながら、プロセススピード１９４ｍｍ／ｓにて画像形成を行い、感光体ドラム１２の帯電状態を評価した。

その結果、クリーニングロールＡを用いた場合には、１０万枚程度のプリントを行なっても感光体ドラム１２の帯電不良は発生しなかったが、クリーニングロールＢを用いた場合には、約１０万枚のプリント時点で、クリーニングロールＢの回転不良が発生し、その結果、帯電ロール１４の表面にトナーの外添剤等の異物が被膜状に付着（フィルミング）して、感光体ドラム１２の帯電不良が発生した。この結果からも、本発明の実施例のように、小径部１０４が形成されたシャフト１００Ａを備えるクリーニングロールＡを使用することの有用性が理解される。

＜実施例３〜実施例８＞
実施例３〜実施例８では、小径部１０４の長さ及び径が異なるシャフト１００Ａを用意し、シャフト１００Ａの両端から５ｍｍの部分を完全拘束した状態で、長手方向の中央部分およびその近傍を１ｋｇｆ（９．８Ｎ）の押し付け力で押し付けた場合を想定して、その撓みをシミュレーションした。なお、比較対象として、小径部１０４が形成されていない一定の径のシャフト２００も用意し、同様のシミュレーションを行った。

シャフト１００Ａの共通仕様は、以下の通りとした。
・材質 ：ＳＵＳ
・大径部の径 ：φ６ｍｍ
・全長 ：３００ｍｍ
・帯電ロールへの喰込量（ｎ）：０．７５ｍｍ
シャフトの個別仕様と解析結果は、以下の表１に示す通りである。

また、比較対象及び実施例３〜実施例８のシャフトの撓みの状態を、図１０〜図１６に順次示す。これら各図面において、（Ａ）は撓み前、（Ｂ）は撓み後の状態をそれぞれ示している。なお、表１の「撓み量」は、シャフト全体の撓みのうち、最も撓んだ位置での最大撓み量であり、シャフトの長手方向中央において、図１０〜図１６から、撓み量はシャフトの長手方向中央で最大となっていることが分かる。

表１の「評価」において、「◎」は実用上まったく問題がないと考えられるもの、「○」は、「◎」と比較すると撓みはやや大きくなるが実用上の問題は少ない場合もあると考えられるもの、「△」は「○」よりもさらに撓みが大きくなるため、画像形成装置に適用するためには、画像形成時の各種条件等を適切に設定することで実用可能となるもの、をそれぞれ示す。なお、表中の数値の単位は、（ｔ／ｎ）を除き、すべてｍｍ（ミリメートル）である。

この表１から、小径部１０４の径及び長さとしては、ｔ＜０．２２ｎが成立するように設定されていることが好ましく、ｔ＜０．２ｎが成立するように設定されていることがより好ましいといえる。

本発明の第１実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置に用いられる帯電ロールとクリーニング部材の周囲の構成を示す拡大図である。 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置に用いられる帯電ロールとクリーニング部材の周囲の構成をさらに拡大して示す説明図である 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置に用いられるクリーニング部材の端部近傍及び軸受けを拡大して示す説明図である。 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置に用いられるクリーニング部材及び軸受けを示し、（Ａ）は全体図、（Ｂ）は端部拡大図である。 （Ａ）〜（Ｃ）はいずれも、比較のために示すクリーニング部材を示す説明図である。 本発明の実施例に係る感光体ドラム、帯電ロール及びクリーニングロールを示し、（Ａ）は全体構成を示す正面図、（Ｂ）は要部を示す拡大図である。 本発明の実施例及び比較例での測定結果を示すグラフである。 比較対象のシャフトを示す説明図であり、（Ａ）は撓み前、（Ｂ）は撓み後を示す。 本発明の実施例３のシャフトを示す説明図であり、（Ａ）は撓み前、（Ｂ）は撓み後を示す。 本発明の実施例４のシャフトを示す説明図であり、（Ａ）は撓み前、（Ｂ）は撓み後を示す。 本発明の実施例５のシャフトを示す説明図であり、（Ａ）は撓み前、（Ｂ）は撓み後を示す。 本発明の実施例６のシャフトを示す説明図であり、（Ａ）は撓み前、（Ｂ）は撓み後を示す。 本発明の実施例７のシャフトを示す説明図であり、（Ａ）は撓み前、（Ｂ）は撓み後を示す。 本発明の実施例８のシャフトを示す説明図であり、（Ａ）は撓み前、（Ｂ）は撓み後を示す。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１２ 感光体ドラム
１４ 帯電ロール
１４Ａ シャフト
１４Ｂ 帯電層
１６ 露光装置
１８ 回転式現像器
１８Ｙ 現像器
２０ 中間転写ベルト
２２ ロール
２２ 一次転写ロール
２４ 記録用紙
２６ 二次転写ロール
２８ 給紙カセット
３０ ピックアップロール
３２ フィードロール
３４ リタードロール
３６ レジストロール
３８ ラップインロール
４０ ラップアウトロール
４２ バックアップロール
４４ クリーニング装置
４６ クリーニングバックアップロール
４８ クリーニングバックアップロール
５２ 像形成ユニット
５４ 上部カバー
５８ スクレーパ
６０ クリーニングブラシ
６２ 揺動軸
６４ 定着装置
６６ 排出ロール
６８ 排出トレイ
７０ 用紙搬送路
７２ 搬送ロール
７３ 搬送ロール
７４ トレイ
７６ 給紙ロール
７８ クリーニング装置
８０ クリーニングブレード
１００ クリーニングロール
１００Ａ シャフト
１００Ｂ スポンジ層
１０１ ニップ部
１０４ 小径部
１０６ 大径部
１０８ 段差部
１１０ 軸受け
１１２ 内端面
ＬＢ レーザービーム

Claims (4)

1. 像担持体を帯電させる帯電ロールの表面に接触し、帯電ロールとの従動回転により帯電ロールをクリーニングするクリーニング部材と、
   前記クリーニング部材を構成し回転中心となる回転軸と、
   前記回転軸を回転可能に支持する軸受けと、
   前記回転軸の少なくとも前記軸受けに支持される部分に形成され、回転軸の他の部分よりも小径の小径部と、
   を有することを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記小径部と、この小径部が形成されていない大径部との段差部が、前記軸受けに対して軸方向に接触可能とされていることを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
3. 前記クリーニング部材の前記帯電ロールへの食い込み量をｎ、クリーニング部材の撓みをｔとして、ｔ＜０．２ｎが成り立つように前記小径部の径及び長さが設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクリーニング装置。
4. 駆動力を受けて回転する像担持体と、
   前記像担持体に接触して従動回転し、接触帯電により前記像担持体を帯電させる帯電ロールと、
   請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のクリーニング装置と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。

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