JP2007171381A - クリーニング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クリーニングロール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クリーニング装置を得る。
【解決手段】帯電ロール１４の支持部１４ａ及びクリーニングロール１００の支持部１００ａに引張ばね１４０を配設し、該引張ばね１４０を介して、クリーニングロール１００を帯電ロール１４側へ付勢する。そして、引張ばね１４０の付勢力によってクリーニングロール１００のスポンジ層１００Ｂを線圧５．５〜６５［Ｎ／ｍ］で帯電ロール１４の表面へ当接させる。これにより、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、また、設計上の自由度が大きく広がり、ロバスト性も高くなる。
【選択図】図４

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備えられたクリーニング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器として、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器の場合には、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器では、帯電ロールにクリーニング部材を当接させて帯電ロール表面の異物を除去できるようにしているが、クリーニング部材の表面に外添剤やトナーなどの異物が残留している場合、帯電ロールの表面に付着してしまうという問題が生じる。このように帯電ロールの表面に異物が付着すると、帯電ロール表面の抵抗が変化し、帯電不良によるディフェクトが発生してしまう。

このため、特許文献１では、クリーニング部材を繊維で構成するブラシとし、帯電ロールに対して侵入量１〜３ｍｍで当接させ、繊維の撓み変形により帯電ロールの表面の異物を払い除けるようにしている。また、特許文献２では、クリーニング部材をスポンジ材で構成し、圧縮量Ｃで該スポンジ材を帯電ロールの表面に押し付けた状態で当接させ、帯電ロールの表面の異物を払い除けるようにしている。

しかしながら、これらは、帯電ロールとのラップ量を規定しているだけであり、繊維の線径やスポンジ材の硬度によって、帯電ロールに当接する当接力は異なってしまい、クリーニング性にバラツキが生じてしまう恐れがある。
特開平７−１４０７６３号公報 特開平５−２９７６９０号公報

本発明は上記事実を考慮し、クリーニングロール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クリーニング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、クリーニング装置において、 画像を担持する像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電ロールと、前記帯電ロールに当接し、該帯電ロールをクリーニングするクリーニングロールと、を有し、前記クリーニングロールが弾性層を含み、前記弾性層を線圧５．５〜６５［Ｎ／ｍ］で前記帯電ロールの表面へ当接させる当接手段を設けたことを特徴とする。

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に当接して帯電ロールの表面をクリーニングするクリーニングロールの弾性層を、当接手段によって、線圧５．５〜６５［Ｎ／ｍ］で帯電ロールの表面へ当接させるようにしている。

クリーニングロールを正常に機能させるためには、帯電ロールとクリーニングロールの離間距離を適切な範囲（以下、「Ｗｉｎｄｏｗ」という）に設定する必要がある。一般的に、クリーニングロールの弾性層の帯電ロールへの食い込み量が少な過ぎると、クリーニング力の不足によるクリーニング不良、或いはニップ状態の不安定さからくる局所的クリーニング不良が生じる。また、クリーニングロールの従動不良等の原因により、帯電ロールを均一にクリーニングすることができなくなるということもある。

また、クリーニングロールの弾性層の帯電ロールへの食い込み量が多すぎると、ニップ力が強すぎ、帯電ロールの表面に汚れが固着してしまったり、或いはまた、クリーニングロールが抵抗となり帯電ロールの従動不良等が発生し、帯電ロールの汚れが発生したりする。

一方、クリーニングロール及び帯電ロール等の一般的な部品公差や累計公差等を考慮すると、±０．２〜０．３ｍｍ程度のバラツキが発生してしまう。このため、ｗｉｎｄｏｗを食い込み量で規定しようとすると、クリーニングロールの材料の硬度によっては、公差範囲が該ｗｉｎｄｏｗとほとんど重なる状態となり、設計の自由度がほとんど無くロバスト性も得られない。

また、材料によっては、公差がｗｉｎｄｏｗをはみ出してしまう事があり、この場合、クリーニング性、帯電ロールの従動性等がスペックの範囲外となってしまう。

しかし、これを帯電ロールとクリーニングロールの間の線圧で考えると、当接手段として弾性部材、具体的には、バネ部材を用いた場合、その一般公差は±１０％程度であり、該公差範囲は常にＷｉｎｄｏｗ内に収まることとなり、クリーニング性、帯電ロールの従動性等は常にスペックの範囲内となるため、クリーニングロール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、また、設計上の自由度が大きく広がり、ロバスト性も高くなる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のクリーニング装置において、前記当接手段が、前記帯電ロールのシャフト及び前記クリーニングロールのシャフトに掛け渡され前記弾性層を帯電ロール側へ付勢する第１付勢部材であることを特徴とする。

請求項２に記載の発明では、帯電ロールのシャフト及びクリーニングロールのシャフトに第１付勢部材を掛け渡して、クリーニングロールのシャフトを介して、クリーニングロールの弾性層を帯電ロール側へ付勢させることで、該弾性層を所定の当接力で帯電ロールに当接させるようにする。。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のクリーニング装置において、前記クリーニングロールのシャフトを回転可能に支持し、前記像担持体に対してスライド可能とされた軸受け部材と、前記軸受け部材を前記帯電ロール側へ付勢する第２付勢部材と、を含んで構成されたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明では、クリーニングロールのシャフトを回転可能に支持する軸受け部材を、像担持体に対してスライド可能とし、第２付勢部材によって、帯電ロール側へ付勢することで、クリーニングロールの弾性層を所定の当接力で帯電ロールに当接させるようにする。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のクリーニング装置において、前記当接手段が、前記クリーニングロールのシャフトを回転可能に支持する支持部と、前記帯電ロールのシャフトを回転可能かつスライド可能に保持する保持部と、を含んで構成され、前記像担持体に対してスライド可能な支持部材と、前記支持部材を前記帯電ロール側へ付勢する第３付勢部材と、を含んで構成されたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明では、支持部材に、クリーニングロールのシャフトを回転可能に支持する支持部と、帯電ロールのシャフトを回転可能かつスライド可能に保持する保持部と、を設け、該支持部材を像担持体に対してスライド可能としている。そして、この支持部材を第３付勢部材によって帯電ロール側へ付勢することで、クリーニングロールを介して帯電ロールを押圧し、帯電ロールが像担持体から受ける反力によってクリーニングロールの弾性層を所定の当接力で帯電ロールに当接させるようにする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか１項に記載のクリーニング装置において、前記弾性層が発泡体で構成されたことを特徴とする。

本発明は上記構成としたので、クリーニングロール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が一対の軸受け部材１１０を介してフレーム１２０に組み付けられ、フレーム１２０内に収容されており、また、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が形成されている。軸受け孔１１２には、帯電ロール１４のシャフト１４Ａの両端部に設けられた支持部１４ａが回転自在に挿通されている。

帯電ロール１４の下方には、クリーニングロール１００が配置されている。クリーニングロール１００のシャフト１００Ａの両端部に設けられた支持部１００ａは、帯電ロール１４の支持部１４ａよりも短くしており、クリーニングロール１００は軸受け部材１１０の内側に収容される。

そして、帯電ロール１４の支持部１４ａとクリーニングロール１００の支持部１００ａの間に引張ばね（第１付勢部材）１４０を配設し、引張ばね１４０の一端部に形成されたフック１４０Ａを帯電ロール１４の支持部１４ａに引っ掛け、引張ばね１４０の他端部に形成されたフック１４０Ｂをクリーニングロール１００の支持部１００ａに引っ掛けている。この状態で、クリーニングロール１００及び帯電ロール１４は回転可能となっている。

これにより、引張ばね１４０を介して、クリーニングロール１００を帯電ロール１４側へ付勢するようにしている。このため、クリーニングロール１００と帯電ロール１４との相対位置がほぼ一定に保たれ、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が形成される（図２参照）。

一方、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と共にフレーム１２０に組み付けられている。

また、ガイド溝１２６内の基端側（本体部１２２の底部）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。

本発明では、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、帯電ロール１４の支持部１４ａ及びクリーニングロール１００の支持部１００ａに引張ばね１４０を配設し、該引張ばね１４０を介して、クリーニングロール１００を帯電ロール１４側へ付勢するようにしているが、引張ばね１４０の付勢力によってクリーニングロール１００のスポンジ層１００Ｂを線圧５．５〜６５［Ｎ／ｍ］で帯電ロール１４の表面へ当接させる。

クリーニングロール１００を正常に機能させるためには、帯電ロール１４とクリーニングロール１００の距離を適切な範囲（以後ｗｉｎｄｏｗ）に設定する必要がある。一般的に、クリーニングロール１００のスポンジ層１００Ｂの帯電ロール１４への食い込み量が少な過ぎると、クリーニング力の不足によるクリーニング不良、或いはニップ状態の不安定さからくる局所的クリーニング不良が生じる。また、クリーニングロール１００の従動不良等の原因により、帯電ロール１４を均一にクリーニングすることができないという問題も生じる。

また、スポンジ層１００Ｂの帯電ロール１４への食い込み量が多すぎると、ニップ力が強すぎ、帯電ロール１４の表面に汚れが固着してしまったり、或いはまた、ニップ力が抵抗となり帯電ロール１４の従動不良等が発生し、帯電ロール１４の汚れが発生したりする。

図５は、クリーニングロール１００のスポンジ層１００Ｂとして、高硬度ウレタン（４１０〜４９０Ｎ）を用いた場合のスポンジ層１００Ｂの帯電ロール１４への食い込み量と、１０段階のグレードに分けて規定された帯電ロール１４のクリーニング性能との関係を多項式で表し、グラフ化したものである。

これによると、高硬度ウレタンでは、食い込み量が約０．５０〜０．８１ｍｍの範囲において、目標とするクリーニング性能（グレード５以下）が得られることが分かる。この約０．５０〜０．８１ｍｍの範囲が、食い込み量で規定した場合のｗｉｎｄｏｗとなる。また、低硬度ウレタン（１４０〜１７０Ｎ）の場合も高硬度ウレタンの場合と同様、食い込み量で規定した場合のｗｉｎｄｏｗを求めると、約０．５７〜１．００ｍｍとなる。

一方、図６には、クリーニングロール１００のスポンジ層１００Ｂの食い込み量と線圧との関係が示されており、ここではスポンジの材料として、低硬度ウレタン（１４０〜１７０Ｎ）、中硬度ウレタン（２７０〜３３０Ｎ）、高硬度ウレタン（４１０〜４９０Ｎ）、メラミン（２７０〜３３０Ｎ）を挙げている。

ここで、ウレタンの硬度は、スポンジ（３９０×３９０×５０ｔ）に、φ２００の円盤で４．９Ｎの荷重を掛け（いわゆる部分圧縮）、厚みを測定する。この厚みを元厚みとする。該元厚みの７５％を圧縮し、除荷した後、再度、元厚みの２５％を圧縮して、２０秒後の荷重を測定し、硬さ（Ｎ）としている。

図６において、前述したように、スポンジ層１００Ｂの帯電ロール１４への食い込み量でｗｉｎｄｏｗを規定すると、高硬度ウレタンでは、食い込み量が約０．５０〜０．８１ｍｍ、低硬度ウレタンでは、食い込み量が約０．５７〜１．００ｍｍである。

しかし、クリーニングロール１００及び帯電ロール１４等の一般的な部品公差や累計公差等（以下、「製造公差」という）は、±０．２〜０．３ｍｍ程度であるので、この製造公差を考慮すると、該製造公差がｗｉｎｄｏｗをはみ出してしまうこととなる。

したがって、帯電ロール１４とクリーニングロール１００の相対位置をスポンジ層１００Ｂの食い込み量で規定しようとすると、スポンジの材料によっては、製造公差の範囲がｗｉｎｄｏｗとほとんど重なる状態となり、設計の自由度がほとんど無くロバスト性も得られなくなってしまう。

一方、帯電ロール１４に対するスポンジ層１００Ｂの線圧でｗｉｎｄｏｗを規定してみると、例えば、高硬度ウレタンでは、該線圧が３５〜６５Ｎ／ｍ、低硬度ウレタンでは、線圧１１〜２９Ｎ／ｍの範囲となる。バネ材の製造公差は±１０％程度であるため、該製造公差を考慮しても常に要求する線圧の範囲内となり、設計上の自由度が大きく広がり、ロバスト性も高くなることが分かる。

ここで、帯電ロール１４に対するスポンジ層１００Ｂの線圧とクリーニング性能について検討する。図７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、セル径４０〜２００［個／２５ｍｍ］や硬度（２１〜５００Ｎ）を変えたスポンジによる線圧と帯電ロール１４のクリーニング性（ＣＬＮ性）の相関関係が示されている。

これによると、スポンジの線圧が約３〜１５［Ｎ／ｍ］の間は、該ＣＬＮ性が徐々に上がり、約１５［Ｎ／ｍ］以上ではＣＬＮ性は低下する。ここで、ＣＬＮ性の目標レベルは５以下である。このため、スポンジの線圧が３〜６５［Ｎ／ｍ］の範囲であればＣＬＮ性を確保することができる。

一方、クリーニングロール１００は帯電ロール１４に対して従動回転するため、スポンジ層１００Ｂの線圧が小さ過ぎると、クリーニングロール（ＣＬＮ）１００や帯電ロール（ＢＣＲ）１４の従動不良が生じてしまう。これは、ＣＬＮ不足にもつながってしまうこととなる。

このため、クリーニングロール１００を従動回転させるために最低限必要なスポンジ層１００Ｂの線圧を考慮すると、適切な線圧は約５．５〜６５［Ｎ／ｍ］の範囲となる。そして、この線圧であれば、必要なクリーニング性を確保することができると共に、帯電ロール１４やクリーニングロール１００の従動不良も発生しない。

つまり、クリーニングロール１００のスポンジ層１００Ｂを線圧約５．５〜６５［Ｎ／ｍ］で帯電ロール１４の表面へ当接させることで、スポンジ層１００Ｂ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、また、設計上の自由度が大きく広がり、ロバスト性も高くなる。

なお、ここでは、帯電ロール１４の支持部１４ａ及びクリーニングロール１００の支持部１００ａに引張ばね１４０を配設し、該引張ばね１４０を介して、クリーニングロール１００を帯電ロール１４側へ付勢するようにしたが、スポンジ層１００Ｂを線圧５．５〜６５［Ｎ／ｍ］で帯電ロール１４の表面へ当接させることができれば良いため、これにかぎるものではない。

例えば、図８に示すように、引張ばね１４０に替えて、帯電ロール１４の支持部１４ａ及びクリーニングロール１００の支持部１００ａに帯状ゴム（第１付勢部材）１４２を巻掛け、この帯状ゴム１４２によってクリーニングロール１００のスポンジ層１００Ｂを線圧５．５〜６５［Ｎ／ｍ］で帯電ロール１４の表面へ当接させるようにしても良い。

また、図９に示すように、軸受け部材１１０と略平行且つ、軸受け部材１１０の内側に、軸受け部材１４４を配設し、感光体ドラム１２に対してスライド（近接又は離間する）可能とする。この軸受け部材１４４でクリーニングロール１００の支持部１００ａを軸支する。

そして、軸受け部材１４４の下端面と本体部１２２の底部との間に圧縮コイルばね（第２付勢部材）１４６を配設し、軸受け部材１４４を帯電ロール１４側へ付勢する。このように、圧縮コイルばね１４６によって軸受け部材１４４を介して、クリーニングロール１００のスポンジ層１００Ｂを線圧５．５〜６５［Ｎ／ｍ］で帯電ロール１４の表面へ当接させるようにしても良い。

また、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、帯電ロール１４と共にクリーニングロール１００が軸支可能な軸受け部材（支持部材）１４８を設けても良い。この軸受け部材１４８は正面視にて略Ｌ字状を成し、側面視にて中央部には下方へ向かって切欠き部１５０が欠かれている。

切欠き部１５０の奥方は小径となっており、クリーニングロール１００のシャフト１００Ａの支持部１００ａを回転可能に支持する支持部１５０Ａとなっている。また、切欠き部１５０の入口側には、帯電ロール１４のシャフト１４Ａの支持部１４ａを回転可能に保持する保持部１５０Ｂが設けられている。この保持部１５０Ｂでは帯電ロール１４のシャフト１４Ａがスライド可能となっており、帯電ロール１４を感光体ドラム１２に対してスライドさせる。

そして、軸受け部材１４８の下端面と本体部１２２の底部との間に圧縮コイルばね（第３付勢部材）１５２を配設し、軸受け部材１４８を帯電ロール１４側へ付勢することで、軸受け部材１４８を介して、クリーニングロール１００を帯電ロール１４側へ付勢し、帯電ロール１４が感光体ドラム１２から受ける反力によってクリーニングロール１００のスポンジ層１００Ｂを線圧５．５〜６５［Ｎ／ｍ］で帯電ロール１４の表面へ当接させるようにしても良い。

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、スポンジ層１００Ｂは、多孔質の３次元構造を有する発泡体としたが、弾性体であればよく、必ずしも発泡体である必要はない。

また、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、微少な隙間を有する非接触な状態でも、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クリーニング装置を備えた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クリーニング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クリーニング装置を構成する帯電ロール及びクリーニングロールの軸支状態を示す（Ａ）が斜視図、（Ｂ）が側面図である。 本発明の実施形態に係るクリーニング装置を構成するクリーニングロールのスポンジ層の食い込み量とクリーニング性能との関係を示すグラフである。 本発明の実施形態に係るクリーニング装置を構成するクリーニングロールのスポンジ層の食い込み量と線圧との関係を示すグラフである。 本発明の実施形態に係るクリーニング装置を構成するクリーニングロールのスポンジの線圧とクリーニング性との関係を示すグラフである。 図４（Ａ）の第１変形例である。 図４（Ａ）の第２変形例である。 （Ａ）、（Ｂ）は、図４（Ａ）、（Ｂ）の第３変形例である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１２Ａ シャフト
１２ 感光体ドラム（像担持体）
１４Ａ シャフト（帯電ロール用シャフト）
１４ 帯電ロール
１００ クリーニングロール
１００Ａ シャフト（クリーニングロール用シャフト）
１００Ｂ スポンジ層（多孔質弾性層）
１４０ 引張ばね（第１付勢部材、当接手段）
１４２ ゴム（第１付勢部材、当接手段）
１４４ 軸受け部材
１４６ 圧縮コイルばね（第２付勢部材、当接手段）
１４８ 軸受け部材（支持部材）
１５２ 圧縮コイルばね（第３付勢部材、当接手段）
１５０Ａ 支持部
１５０Ｂ 保持部

Claims (5)

1. 画像を担持する像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電ロールと、前記帯電ロールに当接し、該帯電ロールをクリーニングするクリーニングロールと、を有し、前記クリーニングロールが弾性層を含み、
   前記弾性層を線圧５．５〜６５［Ｎ／ｍ］で前記帯電ロールの表面へ当接させる当接手段を設けたことを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記当接手段が、前記帯電ロールのシャフト及び前記クリーニングロールのシャフトに掛け渡され前記弾性層を帯電ロール側へ付勢する第１付勢部材であ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. 前記当接手段が、前記クリーニングロールのシャフトを回転可能に支持し、前記像担持体に対してスライド可能とされた軸受け部材と、前記軸受け部材を前記帯電ロール側へ付勢する第２付勢部材と、を含んで構成されたことを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
4. 前記当接手段が、前記クリーニングロールのシャフトを回転可能に支持する支持部と、前記帯電ロールのシャフトを回転可能かつスライド可能に保持する保持部と、を含んで構成され、前記像担持体に対してスライド可能な支持部材と、前記支持部材を前記帯電ロール側へ付勢する第３付勢部材と、を含んで構成されたことを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
5. 前記弾性層が発泡体で構成されたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のクリーニング装置。

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