JP2007163746A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クリーニング部材の材料に拘わらず、帯電ロールによる像担持体への良好な帯電性と、クリーニング部材による帯電ロールの良好なクリーニング性能を得る。
【解決手段】ニップ部１０１では、スポンジ層１００Ｂの厚みに対して９．０％以上５１．０％以下の最大圧縮量でスポンジ層１００Ｂを帯電ロール１４に当接させるようにする。これにより、スポンジ層１００Ｂの材料や寸法によらず安定した押圧力を得ることができ、帯電ロール１４による感光体ドラム１２への良好な帯電性と、クリーニングロール１００による帯電ロール１４の良好なクリーニング性能を得ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式を採用した複写機やプリンタ等の画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式を採用した複写機やプリンタ等の画像形成装置の帯電装置として、スコロトロン帯電器のようなコロナ放電現象を利用したものが多用されてきたが、コロナ放電現象を利用した帯電装置の場合には、人体や地球環境に悪影響のあるオゾンや窒素酸化物の発生が問題となっている。これに対して、導電性の帯電ロールを像担持体に直接接触させて像担持体の帯電を行う接触帯電方式は、オゾンや窒素酸化物の発生が大幅に少なく、電源効率も良いことから、最近では主流となっている。

このような接触帯電方式の帯電装置では、帯電時に像担持体上にある各種の付着物を吸着してしまい汚染されやすいという不都合があった。これに対し、特許文献１では、帯電ローラにスポンジ層で形成したクリーニングローラを当接させて食い込ませ、従動させることにより帯電ローラの破壊や表面フィルミングを抑制し長期間にわたって帯電ローラ表面の異物を除去できるようにした技術を提案している。

しかしながら、クリーニング部材として用いる材料の硬度や使用するクリーニング部材の肉厚により、クリーニングに必要な押圧力を十分に得られない場合や、逆に押圧力が強くなりすぎてクリーニングした汚れを逆に擦りつけてしまうことによる画質欠陥を生じさせる場合がある。
特開平８−６２９４８号公報

本発明は上記事実を考慮し、クリーニング部材の材料に拘わらず、帯電ロールによる像担持体への良好な帯電性と、クリーニング部材による帯電ロールの良好なクリーニング性能を得ることができる画像形成装置を提供することを課題とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、画像形成装置において、像担持体と、前記像担持体を帯電させる帯電ロールと、弾性層と前記弾性層を支持する支持部材とを含んで構成され前記帯電ロールに当接して該帯電ロールをクリーニングするクリーニング部材と、を備え、前記帯電ロールに接触する部分の前記弾性層の最大圧縮量が前記弾性層の厚みの９．０％以上５１．０％以下であることを特徴とする。

ここで、本発明における最大圧縮量とは、クリーニング部材の弾性層の厚みが、帯電ロールに接触することで、圧縮した場合の最大の圧縮量で、厚みの最大変化量を意味する。

帯電ロールに弾性層を当接させ、該弾性層で帯電ロールを押圧してクリーニングする場合、押圧力が大きすぎてしまうと、汚れを帯電ロールに擦りつけてしまうトラブルが発生する。このため、良好なクリーニング性能を得るためには、クリーニングに必要な押圧力を長期間にわたり確保する必要があり、また、材料の寸法や材料特性のバラツキによらず一定の押圧力を確保しなけらばならない。

このため、請求項１に記載の発明では、帯電ロールに当接させたときの弾性層の最大圧縮量を弾性層の厚みの９．０％以上５１．０％以下とすることで、弾性層の材料や寸法によらず安定した押圧力を得ることができる。このため、帯電ロールによる像担持体への良好な帯電性と、クリーニング部材による帯電ロールの良好なクリーニング性能を得ることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記最大圧縮量が、弾性層の厚みの２５％以下であることを特徴とする。

請求項２に記載の発明では、弾性層の最大圧縮量を、弾性層の厚みの２５％以下とすることで、２倍の安全率を確保し、クリーニング部材の長寿命を得ることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記弾性層がロール状であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記弾性層が板状であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか１項に記載の画像形成装置において、前記弾性層が多孔質弾性層であることを特徴とする。

本発明は上記構成としたので、クリーニング部材の材料に拘わらず、帯電ロールによる像担持体への良好な帯電性と、クリーニング部材による帯電ロールの良好なクリーニング性能を得ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る画像形成装置について説明する。

図１に示す本実施形態の画像形成装置１０は、４サイクル方式のフルカラーレーザプリンタであり、図示のように、装置内には、中央よりもやや右上部に、感光体ドラム１２（像担持体）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、図中反時計回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（帯電部材）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。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（クリーニング部材）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（多孔質弾性層）が形成されたものであり、シャフト１００Ａが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。

また、帯電ロール１４には帯電用の電源が接続されており、直流に交流を重畳したバイアス、または直流バイアスのみが印可されている。一方、クリーニングロール１００へのバイアス印可については特に規定しないが、本発明においては帯電ロール１４のシャフト１４Ａ及びクリーニングロール１００のシャフト１００Ａは同一の軸受けにて回転可能に軸支されており（後述する）、クリーニングロール１００は帯電ロール１４と同電位となっている。

そして、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の表面に付着したトナーや外添剤などの汚れ（異物）がクリーニングロール１００によってクリーニングされる。そしてこの異物がクリーニングロール１００の発泡体のセル内に取り込まれ、セル内に回収され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に戻され、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に回収されることで、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。

このような帯電ロール１４のクリーニング部材としてのクリーニングロール１００について、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が適時選択される。また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、ニップ時の撓みが少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。

また、帯電ロール１４は、導電性のシャフト１４Ａ上に帯電層１４Ｂとして導電性弾性層、表面層が順次形成されたものである。

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。

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。

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。

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。

次に、帯電ロール１４及びクリーニングロール１００の取付構造について詳細に説明する。

図３に示すように、本実施形態では、帯電ロール１４とクリーニングロール１００が一対の軸受け部材１１０を介して単一のフレーム１２０に組み付けられフレーム１２０内に収容されており、さらに感光体ドラム１２もこのフレーム１２０に組み付けられ、それらがユニット化されている。

図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、一つの軸受け部材１１０は、扁平な直方体状（ブロック状）に形成され単一構成とされている。この軸受け部材１１０は、高剛性、高摺動性で耐摩耗性に優れたポリアセタールやポリカーボネート等の合成樹脂材料で形成されている。また、耐摩耗性を更に高めるために、上記の合成樹脂材料にガラス繊維やカーボン繊維等を含有させるようにしてもよい。

軸受け部材１１０には、長手方向（図４の上下方向）に沿って所定の間隔で配置された２つの軸受け孔１１２、１１４が形成されている。一方の軸受け孔１１２には、帯電ロール１４のシャフト１４Ａ端部に設けられた支持部１４ａが回転自在に挿通され、他方の軸受け孔１１４には、クリーニングロール１００のシャフト１００Ａ端部に設けられた支持部１００ａが回転自在に挿通されている。また、図示のように、軸受け孔１１４の内径はシャフト１００Ａ（支持部１００ａ）の軸径よりも大きくされている。

この一対の軸受け部材１１０に、シャフト１４Ａの両端の支持部１４ａが軸支された帯電ロール１４と、シャフト１００Ａの両端の支持部１００ａが軸支されたクリーニングロール１００とは、クリーニングロール１００が帯電ロール１４に所定の荷重で押圧されることにより、クリーニングロール１００のシャフト１００Ａの支持部１００ａが軸受け孔１１４における帯電ロール１４とは反対側の内周面部１１４Ａに当接支持されて、相対位置がほぼ一定に保たれており、前述したように、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ニップ部１０１を形成している（図２参照）。また、このようにクリーニングロール１００のシャフト１００Ａの支持部１００ａを当接支持した軸受け孔１１４は、シャフト１００Ａの支持部１００ａに対して帯電ロール１４への圧接方向（矢印８方向）に自由度を与える形状とされている。

図３に示すように、フレーム１２０は、本体部１２２における帯電ロール１４及びクリーニングロール１００の軸方向に沿った両端部（図３の左右の側端部）に、上記の一対の軸受け部材１１０が取り付けられる一対の取付部１２４が一体的に設けられている。

取付部１２４には、取付部１２４の延出方向に沿ったガイド溝１２６が形成されている。軸受け部材１１０は、このガイド溝１２６にはめ入れられてその先端側に配置されており、ガイド溝１２６にガイドされて取付部１２４の延出方向（感光体ドラム１２に対し接離する方向）に沿って摺動可能とされている。

一対の取付部１２４の外側面側は厚肉とされて先端側が延出されており、その先端部に、感光体ドラム１２を軸支する一対の軸受け部１３２が設けられている。この一対の軸受け部１３２には、軸受け孔１３４が同軸的に形成されており、感光体ドラム１２は、シャフト１２Ａの端部に設けられた支持部１２ａが各軸受け孔１３４に回転自在に挿通されて、帯電ロール１４及びクリーニングロール１００とともにフレーム１２０に組み付けられている。

また、ガイド溝１２６内の基端側には、軸受け部材１１０を感光体ドラム１２側へ付勢する圧縮コイルばね１２８が設けられている。この圧縮コイルばね１２８のばね力で、軸受け部材１１０が感光体ドラム１２側へ付勢され（矢印８の方向）、帯電ロール１４は感光体ドラム１２に圧接している。これにより、感光体ドラム１２が回転すると、感光体ドラム１２の回転に伴って帯電ロール１４が従動回転し感光体ドラム１２を帯電させ、さらに帯電ロール１４の回転に伴ってクリーニングロール１００が従動回転し帯電ロール１４をクリーニングする。

次に、本実施形態の作用について説明する。

図５（Ａ）〜（Ｋ）には、クリーニングロール１００のスポンジ層１００Ｂとして用いられる多孔質弾性体の応力−撓み曲線がそれぞれ示されており、バルク状の多孔質弾性体（ＲＲ８０（（株）イノアックコーポレーション製）を使用）にφ５０ｍｍの金属性の円筒体を押圧し、多孔質弾性体を圧縮させ、この圧縮量（いわゆる最大圧縮量）に対応する応力を計測し、該応力と撓み率（圧縮率ともいう）との関係を求めたものである。

この応力−撓み曲線、いわゆるＳＳカーブ（Ｓｔｒｅｓｓ−Ｓｔｒａｉｎ Ｃｕｒｖｅ）は各材料の特性として固有のものであり、図５（Ａ）〜（Ｋ）にはクリーニングロール１００のスポンジ層１００Ｂとして適用可能な範囲において、剛性や肉厚等、条件を変えている。そして、ＳＳカーブの横軸は、材料の厚さに対する変形の割合（撓み率）であり、撓み量／材料厚さ［％］を示し、縦軸はその時の反発力（反力）を示している。

また、ＳＳカーブでは、多孔質弾性体の最大圧縮量を増やしていく方向（加重方向；撓み率が上昇する方向であり、Ｎｉｐするとき）と最大圧縮量を減らしていく方向（抜重方向；撓み率が減少する方向であり、Ｎｉｐから開放されるとき）とがある。

この加重方向と抜重方向とでは、ヒステリシスがあり、加重方向の方が撓み率に対して応力値が大きくなっているが、後述する、ＳＳカーブの各ポイントを微分して求めた荷重の変化率で加重時と抜重時を見てみると、該変化率においては、両者にほとんど差が生じないため、加重時及び抜重時の数値が用いられる。

帯電ロール１４にクリーニングロール１００のスポンジ層１００Ｂを押圧してクリーニングする場合、良好なクリーニング性能を得るためにはクリーニングに必要な押圧力を長期間にわたり確保する必要がある。その一方で、該押圧力が大き過ぎた場合、帯電ロール１４に汚れを擦りつけてしまうトラブルが発生してしてしまうため、材料の寸法や材料特性のバラツキによらず一定の押圧力を確保する必要がある。

ＳＳカーブの勾配がきつい範囲では、反力に大きな変化が生じるため、僅かな寸法変化（初期状態での部品公差や経時使用における材料のへたりなど）で反力が大きく影響を受けてしまう。このため、図６（Ａ）〜（Ｋ）に示すように、図５（Ａ）〜（Ｋ）に対応して、各ＳＳカーブの各ポイントで微分して求めた荷重の変化率（以下、「変化率」という）を求める（加重側及び抜重側）。そして、該変化率がほぼ０となる（ＳＳカーブでいうと平らな部分）領域でスポンジ層１００Ｂを使用することが望ましい。

ここで、求められた変化率にはバラツキが生じるため、このバラツキを考慮し、該バラツキの上限値δ_ｍａｘを超えない部分をＳＳカーブの平らな部分と判断する。これにより、グラフ中の２つの矢印Ａ、Ｂに挟まれた領域がＳＳカーブの平らな部分ということになる。

具体的には、材料Ａでは撓み率が８．５％以上５８．５％以下、材料Ｂは５．５％以上５２．５％以下、材料Ｃは８．０％以上５２．０％以下、材料Ｄは５．５％以上５１．５％以下、材料Ｅは４．５％以上５４．０％以下、材料Ｆは８．５％以上６１．５％以下、材料Ｇは５．５％以上５１．０％以下、材料Ｈは７．５％以上５３．０％以下、材料Ｉは９．０％以上５６．０％以下、材料Ｊは４．５％以上５２．５％以下、材料Ｋは２．５％以上５６．０％以下の範囲内において、変化率がほぼ０となっている。

これによると、撓み率が９．０％以上５１．０％以下の範囲では、ポリウレタンの種類に拘わらず変化率がほぼ０となることが分かる。つまり、図２に示すように、ニップ部１０１では、スポンジ層１００Ｂの厚みの９．０％以上５１．０％以下の最大圧縮量でスポンジ層１００Ｂを帯電ロール１４に当接させるようにする。

これにより、スポンジ層１００Ｂの材料や寸法によらず安定した押圧力を得ることができ、帯電ロール１４による感光体ドラム１２への良好な帯電性と、クリーニングロール１００による帯電ロール１４の良好なクリーニング性能を得ることができる。

さらに、２倍の安全率を確保し、スポンジ層１００Ｂの厚みの２５％以下の最大圧縮量でスポンジ層１００Ｂを帯電ロール１４に当接させることで、クリーニングロール１００の長寿命を得ることができる。

以上、本発明の実施形態により詳細に説明したが、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の形態が実施可能である。

例えば、本形態では、クリーニング部材としてクリーニングロール１００を用い、シャフト１００Ａの周囲にスポンジ層１００Ｂが形成されたものについて説明したが、ロール状のスポンジに限らず、図７に示すように、板状を成すスポンジ部材１４０を用いても良い。但し、この場合、該スポンジ部材１４０は帯電ロール１４に対向して設けられたホルダー１４２によって固定され、移動不能な状態で配設されることとなる。

さらに、クリーニングロール１００として、シャフト１００Ａの周囲にスポンジ層１００Ｂを形成したが、帯電ロール１４に当接して帯電ロール１４をクリーニングすることができれば良いため、多孔質の有無は関係なく、単なる弾性部材であっても良い。

また、本形態では、感光体ドラム１２の下方部に帯電ロール１４を接触させ、その帯電ロール１４の下方部にクリーニングロール１００を接触させる構成としているが、感光体ドラム１２、帯電ロール１４、及びクリーニングロール１００の位置関係はこれに限定されるものではない。例えば、感光体ドラムの上方部に帯電ロールを接触させ、そ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等にも本発明を適用することができる。更に、帯電ロール１４は感光体ドラム１２に対して、非接触な状態でも、本発明を適用することができる。

また、本発明を適用する画像形成装置については、上述の実施形態のように、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回繰り返して行う４サイクル方式の構成に限定されるものではない。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できる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す構成図である。 図１の画像形成装置に搭載された感光体ドラム、帯電ロール、及びクリーニングロールの構成を示す拡大図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の帯電装置及び感光体の取付構造の構成を示す部分断面側面図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の帯電装置を構成する帯電ロール及びクリーニングロールが軸受け部材に軸支された状態を示す（Ａ）が斜視図、（Ｂ）が側面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の帯電装置を構成するクリーニングロールに適用可能な多孔質弾性体Ａ、Ｂの応力−撓み曲線を示すグラフである。 （Ｃ）、（Ｄ）は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の帯電装置を構成するクリーニングロールに適用可能な多孔質弾性体Ｃ、Ｄの応力−撓み曲線を示すグラフである。 （Ｅ）、（Ｆ）は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の帯電装置を構成するクリーニングロールに適用可能な多孔質弾性体Ｅ、Ｆの応力−撓み曲線を示すグラフである。 （Ｇ）、（Ｈ）は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の帯電装置を構成するクリーニングロールに適用可能な多孔質弾性体Ｇ、Ｈの応力−撓み曲線を示すグラフである。 （Ｉ）、（Ｊ）は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の帯電装置を構成するクリーニングロールに適用可能な多孔質弾性体Ｉ、Ｊの応力−撓み曲線を示すグラフである。 （Ｋ）は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の帯電装置を構成するクリーニングロールに適用可能な多孔質弾性体Ｋの応力−撓み曲線を示すグラフである。 （Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の帯電装置を構成するクリーニングロールに適用可能な多孔質弾性体Ａ、Ｂの荷重変化率を示すグラフである。 （Ｃ）、（Ｄ）は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の帯電装置を構成するクリーニングロールに適用可能な多孔質弾性体Ｃ、Ｄの荷重変化率を示すグラフである。 （Ｅ）、（Ｆ）は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の帯電装置を構成するクリーニングロールに適用可能な多孔質弾性体Ｅ、Ｆの荷重変化率を示すグラフである。 （Ｇ）、（Ｈ）は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の帯電装置を構成するクリーニングロールに適用可能な多孔質弾性体Ｇ、Ｈの荷重変化率を示すグラフである。 （Ｉ）、（Ｊ）は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の帯電装置を構成するクリーニングロールに適用可能な多孔質弾性体Ｉ、Ｊの荷重変化率を示すグラフである。 （Ｋ）は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の帯電装置を構成するクリーニングロールに適用可能な多孔質弾性体Ｋの荷重変化率を示すグラフである。 図２の変形例である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１２ 感光体ドラム（像担持体）
１４ 帯電ロール（帯電部材）
１００ クリーニングロール（クリーニング部材）
１００Ｂ スポンジ層（多孔質弾性層）
１４０Ｂ スポンジ層（多孔質弾性層）

Claims (5)

1. 像担持体と、
   前記像担持体を帯電させる帯電ロールと、
   弾性層と前記弾性層を支持する支持部材とを含んで構成され前記帯電ロールに当接して該帯電ロールをクリーニングするクリーニング部材と、
   を備え、
   前記帯電ロールに接触する部分の前記弾性層の最大圧縮量が前記弾性層の厚みの９．０％以上５１．０％以下であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記最大圧縮量が、前記弾性層の厚みの２５％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. 前記弾性層がロール状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記弾性層が板状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
5. 前記弾性層が多孔質弾性層であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。