JP2007199325A - クリーニングロール及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電ロールのクリーニング性能を向上し、高品質な画像形成を実現する。
【解決手段】帯電ロール１４をクリーニングするクリーニングロール１００では、シャフト１００Ａの外周面に接着固定されるスポンジ層１００Ｂの層厚をｔとし、接着層１００Ｃの層厚をＴとしたときに、０．０５ｍｍ≦Ｔ≦０．２５ｔを満足するように設定する。スポンジ層１００Ｂを所望の強度で接着できるとともに、接着剤の浸透によるスポンジ層１００Ｂの硬度や厚さのばらつきが抑えられるため、帯電ロール１４のクリーニング不良が抑制される。
【選択図】図５

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搭載され、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ロールと、このクリーニングロールを備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式を用い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、近年では、オゾンの排出抑制、装置の小型化、及び高圧電源コストの低減などを図るために、従来のスコロトロン等の非接触型帯電器に替えて、像担持体に接触あるいは近接配置されるローラー帯電器（ＢＣＲ）が用いられている。

このような接触帯電方式の帯電装置では、帯電ロールが像担持体に常時接触しているため、帯電ロール表面に異物の付着による汚れが発生しやすいという問題がある。画像形成動作を繰り返し行う像担持体の表面は、転写工程の下流側において、転写後の残留トナー等の異物除去を行うクリーニング工程を経た後、帯電工程のエリアへと進入してくるが、クリーニング工程を経てもトナーの一部やトナーの外添剤など、トナーよりも微小な粒子がクリーニングされずに像担持体上に残留し、帯電ロールの表面へと付着してしまう。帯電ロールの表面に付着した異物は、帯電ロールの表面抵抗値にムラを生じさせ、異常放電や不安定な放電となり帯電均一性を悪化させてしまう。

そこで、このような問題を改善するために、回転する帯電ロールの表面にロール形状のスポンジ部材等からなるクリーニングロールを接触させ従動回転させることにより、帯電ロール表面の汚れを良好にクリーニングする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、上記のスポンジ部材（発泡材）等で構成される多孔質弾性体については、厚さが１ｍｍよりも薄くなると、芯材への接着固定で接着剤の影響を受けてしまうことから、厚さを１ｍｍ以上にする必要がある。さらに、良好なクリーニング性能を得るための帯電ロールに対する弾性発泡層の喰込量については、弾性発泡層の層厚や材料硬度によって適切な範囲が存在する。
特開５−２９７６９０号公報

しかし、上記のクリーニングロールでは、製造時に発生する接着剤の浸透で弾性発泡層の硬度や厚さが僅かながら変化しており、実際の使用においては接着剤（接着層）もクリーニング性能に影響している。例えば、接着剤塗布厚のムラ（凹凸）が大きくなると、弾性発泡層の硬度や厚さの均一性が崩れてしまい、帯電ロールのクリーニング不良を招いて、像担持体の帯電不良による画像欠陥が現れてしまう。そのため、クリーニング性能の更なる向上と画像品質の向上を図るには、クリーニングロールの接着層についても条件を規定する必要がある。

本発明は上記事実を考慮して、帯電ロールのクリーニング性能を向上することができるクリーニングロール、及びそのクリーニングロールを備えることで高品質な画像形成を実現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、像担持体を帯電させる帯電ロールをクリーニングするクリーニングロールであって、前記クリーニングロールは、芯材と、前記芯材の外周に配置された弾性発泡層と、前記芯材と前記弾性発泡層の間に介在して弾性発泡層を芯材に接着固定する接着層と、を有するとともに、前記弾性発泡層の層厚をｔ、前記接着層の層厚をＴとしたときに、０．０５ｍｍ≦Ｔ≦０．２５ｔを満足することを特徴としている。

本発明では、画像形成において像担持体を帯電させる帯電ロールは、ロール表面に付着した異物がクリーニングロールによってクリーニングされる。そして、このクリーニングロールでは、芯材の外周面に接着層を介して接着固定される弾性発泡層の層厚をｔとし、接着層の層厚をＴとしたときに、Ｔを０．０５ｍｍ以上とすることにより、所望の接着強度が得られ、Ｔを０．２５ｔ以下にすることにより、接着剤の浸透による弾性発泡層の硬度や厚さのばらつきが抑えられ均一性が保たれる。これにより、帯電ロールのクリーニング不良が抑制され、帯電ロールによる像担持体への帯電性能が良好になる。

請求項２に記載の発明は、像担持体を帯電させる帯電ロールをクリーニングするクリーニングロールであって、前記クリーニングロールは、芯材と、前記芯材の外周に配置された弾性発泡層と、前記芯材と前記弾性発泡層の間に介在して弾性発泡層を芯材に接着固定する接着層と、を有するとともに、前記弾性発泡層の層厚ｔが２ｍｍ以上であり、前記接着層の層厚Ｔが０．０５ｍｍ≦Ｔ≦０．５ｍｍであることを特徴としている。

例えば、帯電ロールに食い込んで従動回転するよう構成されたクリーニングロールの場合、弾性発泡層の各部分で圧縮率が変動すると、各部分でのクリーニング性能にバラツキが生じるため、圧縮率を一定にしてクリーニング性能の安定化を図るために、弾性発泡層の厚さは均一にすることが望ましい。そこで、接着層の層厚については、弾性発泡層の圧縮率の変動を抑えるために弾性発泡層の厚みが厚くなっても十分な接着強度が得られる範囲で小さくすることが望ましく、本発明のように、弾性発泡層の層厚ｔが２ｍｍ以上ある場合には、接着層の層厚Ｔは０．０５ｍｍ≦Ｔ≦０．５ｍｍとすることが好ましい。

請求項３に記載の発明は、像担持体を帯電させる帯電ロールをクリーニングするクリーニングロールであって、前記クリーニングロールは、芯材と、前記芯材の外周に配置された弾性発泡層と、前記芯材と前記弾性発泡層の間に介在して弾性発泡層を芯材に接着固定する接着層と、を有するとともに、前記弾性発泡層の層厚ｔが１．５ｍｍ≦ｔ≦３．０ｍｍであり、前記接着層の層厚Ｔが０．０５ｍｍ≦Ｔ≦０．３ｍｍであることを特徴としている。

例えば、弾性発泡層の層厚ｔが、圧縮率を適切な範囲にできる十分な厚みの１．５ｍｍから、設置スペースを縮小するために帯電ロールの外径以下となるよう３ｍｍの範囲とされたクリーニングロールに対しては、本発明のように、接着層の層厚Ｔは０．０５ｍｍ≦Ｔ≦０．３ｍｍとすることが好ましい。

請求項４に記載の画像形成装置は、請求項１〜請求項３の何れか１項記載のクリーニングロールを備えたことを特徴としている。

本発明では、像担持体を帯電させる帯電ロールがクリーニングロールによって良好にクリーニングされるため、帯電不良による画像欠陥が抑えられ、高品質な画像形成を実現することができる。

本発明のクリーニングロールでは、帯電ロールのクリーニング性能が向上し、また本発明の画像形成装置では、高品質な画像形成を実現することができる。

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。

（画像形成装置の構成）
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、矢印方向に沿って所定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、記録媒体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部材である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。

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る。

（帯電ロール及びクリーニングロールの構成）
ここで、本実施形態の帯電ロール（ＢＣＲ）１４とクリーニングロール１００について説明する。

帯電ロール１４は、上述したように、感光体ドラム１２の表面に接触して配設され、直流電圧あるいは直流電圧に交流電圧を印加されて、感光体ドラム１２表面を帯電させるものである。その形状としては、図５（Ａ）に示すように、シャフト１４Ａを構成する芯材の周囲に、帯電層１４Ｂを構成する抵抗弾性層を設けたロール形状であり、抵抗弾性層を、外側から抵抗層１５Ｂとそれらを支持する導電弾性層１５Ａの順に分割した構成とすることも可能である。さらに帯電ロール１４の耐久性や耐汚染性の付与のために、必要に応じて抵抗層１５Ｂの外側に表面保護層１５Ｃを設けることができる。

以下、芯材に弾性層、抵抗層、保護層を設けた場合について、より詳細に説明を行う。

芯材の材質としては導電性を有するもので、一般には鉄、銅、真鍮、ステンレス、アルミニウム、ニッケル等が用いられる。また、金属以外の材料でも、導電性と適度の剛性を有する材料であれば用いることができ、例えば導電性粒子等を分散した樹脂成形品や、セラミックス等を用いることもできる。また、ロール形状のほか、中空のパイプ形状とすることも可能である。

弾性層の材質としては導電性あるいは半導電性を有するもので、一般には樹脂材あるいはゴム材に導電性粒子あるいは半導電性粒子を分散したものである。樹脂材料としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、尿素樹脂、ポリアミド樹脂等の合成樹脂などが用いられ、ゴム材料としてはエチレン−プロピレンゴム、ポリブタジエン、天然ゴム、ポリイソブチレン、クロロプレンゴム、シリコンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、フロロシリコーンゴム、エチレンオキシドゴムなど、または、それらを発泡させた発泡材が用いられる。

導電性粒子あるいは半導電性粒子としてはカーボンブラック、亜鉛、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、クロム、チタニウム等の金属、ZnO-Al2O3、SnO2-Sb2O3、In2O3-SnO2、ZnO-TiO2、MgO-Al2O3、FeO-TiO2、TiO2、SnO2、Sb2O3、In2O3、ZnO、MgO等の金属酸化物や、第４級アンモニウム塩等のイオン性化合物等を用いることができ、これらの材料を単独あるいは２種以上混合して用いても良い。更に必要に応じてタルク、アルミナ、シリカ等の無機充填材、フッ素樹脂やシリコンゴムの微粉等の有機充填材の１種または２種以上を混合しても良い。

抵抗層および保護層の材質としては結着樹脂に導電性粒子あるいは半導電性粒子を分散し、その抵抗を制御したもので、抵抗率としては１０＾3〜１０＾14Ωｃｍ、好ましくは１０＾5〜１０＾12Ωｃｍ、さらに好ましくは１０＾7〜１０＾12Ωｃｍがよい。また膜厚としては０．０１〜１０００μｍ、好ましくは０．１〜５００μｍ、さらに好ましくは０．５〜１００μｍがよい。結着樹脂としてはアクリル樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、メトキシメチル化ナイロン、エトキシメチル化ナイロン、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリビニル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリチオフェン樹脂、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＰＥＴ等のポリオレフィン樹脂、スチレンブタジエン樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、尿素樹脂等が用いられる。

導電性粒子あるいは半導電性粒子としては弾性層と同様のカーボンブラック、金属、金属酸化物や、イオン導電性を発現する第４級アンモニウム塩等のイオン性化合物等の１種または２種以上が混合される。また必要に応じてヒンダードフェノール、ヒンダードアミン等の酸化防止剤、クレー、カオリン、タルク、シリカ、アルミナ等の無機充填剤や、フッ素樹脂やシリコン樹脂の微粉等の有機充填材や、シリコーンオイル等の潤滑剤などの、１種または２種以上を添加することができる。また更に界面活性剤や帯電制御剤等が必要に応じて添加される。

また、これらの層を形成する手段としてはブレードコーティング法、マイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、浸漬コーティング法、ビードコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法等を用いることができる。

クリーニングロール１００は、図５（Ｂ）に示すように、シャフト１００Ａを構成する芯材と、芯材の周面に形成されるスポンジ層１００Ｂを構成する弾性発泡層（多孔質弾性層）と、芯材と弾性発泡層の間に介在する接着層１００Ｃと、を備えており、弾性発泡層が芯材に接着層により接着されて固定されている。

芯材の材質としては、弾性発泡層を支持し、帯電ロール１４へ適度の圧接力で以って接触状態を維持できる程度の剛性を有するものが用いられ、一般には鉄、銅、真鍮、ステンレス、アルミニウム、ニッケル等などの金属の他、樹脂成形品、セラミックス等や、これらに導電性粒子等を分散させたものや、無機フィラーを分散させたものを用いることができる。また、ロール形状のほか、中空のパイプ形状とすることも可能である。

弾性発泡層は、所定のセル密度で形成されたロール状のスポンジであり、例えばエーテル系ウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム、ポリオレフィンフォーム、メラミンフォーム、マイクロポリマー等を用いることができる。

ポリウレタンフォームを例にとり、製造方法について簡単に説明すると、ポリオール、イソシアネート、水、触媒（アミン触媒、金属触媒など）および整泡剤（界面活性剤）を用いて製造され、また、用途によっては顔料などの添加剤が用いられる。そして、これら原料を混合・攪拌すると化学反応が起き、ウレタン樹脂の発泡体を得ることができる。

また、これらの芯材と弾性発泡層の接着には様々な方法があるが、生産性及び安全性の点でホットメルト方を用いることが多い。以下、ホットメルト方を例にとり、接着方法について簡単に説明すると、周面にホットメルト接着剤を厚さが一定となるようにロールコータで塗布した芯材に、軸心部に貫通孔を形成した弾性発泡層（スポンジ）を被せ、加熱溶融することにより瞬間的に接着し自然状態で完全に硬化させる。その後、外径が一定となるよう研磨することにより、芯材の外周に弾性発泡層が所定の接着強度で取り付けられたクリーニングロールを得ることができる。また、ここでの接着層を構成するホットメルト接着剤としては、ＥＶＡ系やポリエステル系、ポリオレフィン系、スチレン・エラストマー系、ポリアミド系等を用いることができる。

また、本実施形態のクリーニングロール１００は、外径をφ１１ｍｍ、シャフト１００Ａの外径をφ７ｍｍとしており、図５（Ｂ）に示すように、スポンジ層１００Ｂの層厚（ｔ）を２．０ｍｍ、接着層１００Ｃの層厚（Ｔ）を０．２５ｍｍとして作製されている。したがって、スポンジ層１００Ｂの層厚（ｔ）と接着層１００Ｃの層厚（Ｔ）の関係は、０．０５ｍｍ≦Ｔ≦０．２５ｔを満足するように設定されている。

（支持構造の構成）
次に、本実施形態に係る帯電ロール１４及びクリーニングロール１００の支持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に示すように、一つの軸受け部材１１０は、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。

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、前述したように、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、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を形成した状態で（図２参照）、軸間距離が一定とされ、圧接方向の相対距離が一定に保たれている。さらに、圧接方向と直交する方向（接触部（ニップ部１０１）の略接線方向）の位置関係も一定とされて、相対位置が一定に保たれており、これによってニップ幅が一定とされている。

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、本実施形態の画像形成装置１０では、画像形成動作時に感光体ドラム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。

上記のように、帯電ロール１４にクリーニングロール１００を接触配置した構成にて、帯電ロール１４の汚染の程度、すなわち、クリーニングロール１００によるクリーニング性能を評価していたところ、図６に示すように、帯電ロール１４の外周面で部分的にクリーニングが不十分となる箇所が確認された。また、クリーニング不良部分Ｓに対応する画像上には、画像欠陥として高濃度の筋状の帯が形成されていた。

このクリーニング不良部分Ｓの原因を調べるために、様々な分析をしていたところ、クリーニングロール１００におけるその対応部分Ｒの一部に、他部と比べて硬度の若干高い箇所が存在した。そこで、この高硬度部分のスポンジ層１００Ｂを取り除いてみたところ、他部と比べて接着剤が多量に付着しており、塗布厚（層厚）が厚くなっていることが判明した。

そこで、接着剤の塗布厚を均一ではなく、多少の凹凸が残るような状態で塗布形成し、この凹凸とクリーニング性の相関を実験により確認した。実験は、スポンジ層の厚さを、１．５ｍｍ、２．０ｍｍ、３．０ｍｍとしてサンプルとなる３種類のクリーニングロールを作製し、各クリーニングロールによる帯電ロールのクリーニング性能を比較評価することで行った。また、スポンジ層には、イノアック社製のポリウレタンフォーム：ＥＰ７０を用い、上記の各層厚に対しシャフト径をそれぞれφ８、φ７、φ６とすることで、各クリーニングロールの外径はφ１１に揃えた。帯電ロールとしては、富士ゼロックス社製の複写機（複合機）：ＤＣＣ４００に用いられている、φ１４（軸受け部径φ８）の帯電ロールを用いた。

上記の複写機に帯電ロール及びクリーニングロールを取り付け、１０ｋｐｖプリントサンプルをとった後、帯電ロール上の汚れとクリーニングロールの接着層との相関を調べた。クリーニングロールのスポンジ層を、接着層を削らないように取り除き、シャフト周面からの接着層の凸部の高さをハイトゲージで測定し、０．２５ｍｍごとに層別した結果の対応表を表１に示す。なお、評価の基準については、帯電ロールを目視でチェックし、接着層の凸部との対応箇所に、筋状の付着が見られない（○）、筋状の付着が見られたり見られなかったりする（△）、筋状の付着がほぼ見られる（×）の３段階とした。また、筋状の付着発生については、凸部又は凹凸は必ずしもスポンジ層の全周に渡って存在していたわけではなく、周上の一箇所に凸部が存在するだけでもその現象が確認された。また、△で示した筋状の付着発生が一定でない場合では、凸部の比較的低いものに対しては筋状付着が現れにくいような観察結果を得た。

以上の評価結果より、スポンジ層の層厚と接着層の凸状部との相関を考察すると、接着層厚がスポンジ層厚のほぼ１／４以下に抑えられている場合に、筋状のクリーニング不良が発生していないことが分かる。これは、接着層が厚くなるのに伴いスポンジ層の実際の層厚が薄くなり、スポンジ層の圧縮率が約５０〜６０％を超えるとクリーニング性の最適範囲から外れてしまう、という従来の知見に対し、それを実現するには接着層も考慮する必要があるということである。したがって、上記の評価結果から、クリーニングロール１００におけるスポンジ層１００Ｂの層厚をｔ、接着層１００Ｃの層厚をＴとすると、０．０５ｍｍ≦Ｔ≦０．２５ｔを満足するように設定することで、更に安定したクリーニング性能が得られるようになる。

以上説明したように、本実施形態のクリーニングロール１００では、シャフト１００Ａの外周面に接着層１００Ｃを介して接着固定されるスポンジ層１００Ｂの層厚をｔとし、接着層１００Ｃの層厚をＴとしたときに、Ｔを０．０５ｍｍ以上とすることにより、所望の接着強度が得られ、Ｔを０．２５ｔ以下にすることにより、接着剤の浸透によるスポンジ層１００Ｂの硬度や厚さのばらつきが抑えられ均一性が保たれる。

また、上述したように、帯電ロール１４に食い込んで従動回転するよう構成された本実施形態のクリーニングロール１００では、スポンジ層１００Ｂの各部分で圧縮率が変動すると、各部分でのクリーニング性能にバラツキが生じるため、圧縮率を一定にしてクリーニング性能の安定化を図るために、スポンジ層１００Ｂの厚さは均一にすることが望ましい。例えば、スポンジ層を厚くすることで、厚さのバラツキ（圧縮率の変動）が比較的容易に抑えられる。

そこで、接着層は上記の範囲内においても、さらに、スポンジ層の圧縮率の変動を抑えるためにスポンジ層の厚みが厚くなっても十分な接着強度が得られる範囲で小さくすることが望ましく、例えば、スポンジ層１００Ｂの層厚（ｔ）が２ｍｍ以上の場合には、接着層の層厚（Ｔ）は０．０５ｍｍ≦Ｔ≦０．５ｍｍとすることが好ましい。また、スポンジ層の層厚（ｔ）が、圧縮率を適切な範囲にできる十分な厚みの１．５ｍｍから、設置スペースを縮小するために帯電ロールの外径以下となるよう３ｍｍの範囲とされたクリーニングロールであれば、接着層の層厚（Ｔ）は０．０５ｍｍ≦Ｔ≦０．３ｍｍとすることがさらに好ましい。これらの設定とすることにより、十分な接着強度が得られるとともに、スポンジ層１００Ｂの硬度や厚さ、圧縮率の均一性が更に高められる。

これにより、帯電ロール１４のクリーニング不良が抑制され、帯電ロール１４による感光体ドラム１２への帯電性能が良好になる。したがって、本実施形態の画像形成装置１０であれば、感光体ドラム１２の帯電不良による画像欠陥が抑えられ、高品質な画像形成を実現することができる。

以上、本発明を上述した特定の実施形態により詳細に説明したが、本発明はそれ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、上述の実施形態では、帯電ロール１４とクリーニングロール１００を共に軸受け部材１１０で支持することによりそれらを圧接状態とし、軸受け部材１１０を圧縮コイルばね１２８で付勢することにより帯電ロール１４を感光体ドラム１２に圧接させる構成としているが、各ロールの支持構造や圧接構造はこれに限定されるものではなく、帯電ロール１４とクリーニングロール１００を個別の軸受け部材で支持し、個別の付勢手段で付勢し圧接させるようにしてもよい。

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の下方部にスポンジ部材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、及びスポンジ部材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スポンジ部材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。

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、及びスポンジ部材に本発明を適用することができる。

本発明の一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。 本発明の一実施形態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の支持構造の構成を示す部分断面側面図である。 本発明の一実施形態に係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斜視図である。 （Ａ）は本発明の一実施形態に係る帯電ロールの断面を示す断面図、（Ｂ）は本発明の一実施形態に係るクリーニングロールの断面を示す断面図である。 クリーニング性能の評価で確認された帯電ロールのクリーニング不良状態を示す説明図である。

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
１００ クリーニングロール
１００Ａ シャフト（芯材）
１００Ｂ スポンジ層（弾性発泡層）
１００Ｃ 接着層

Claims (4)

1. 像担持体を帯電させる帯電ロールをクリーニングするクリーニングロールであって、
   前記クリーニングロールは、芯材と、前記芯材の外周に配置された弾性発泡層と、前記芯材と前記弾性発泡層の間に介在して弾性発泡層を芯材に接着固定する接着層と、を有するとともに、前記弾性発泡層の層厚をｔ、前記接着層の層厚をＴとしたときに、０．０５ｍｍ≦Ｔ≦０．２５ｔを満足することを特徴とするクリーニングロール。
2. 像担持体を帯電させる帯電ロールをクリーニングするクリーニングロールであって、
   前記クリーニングロールは、芯材と、前記芯材の外周に配置された弾性発泡層と、前記芯材と前記弾性発泡層の間に介在して弾性発泡層を芯材に接着固定する接着層と、を有するとともに、前記弾性発泡層の層厚ｔが２ｍｍ以上であり、前記接着層の層厚Ｔが０．０５ｍｍ≦Ｔ≦０．５ｍｍであることを特徴とするクリーニングロール。
3. 像担持体を帯電させる帯電ロールをクリーニングするクリーニングロールであって、
   前記クリーニングロールは、芯材と、前記芯材の外周に配置された弾性発泡層と、前記芯材と前記弾性発泡層の間に介在して弾性発泡層を芯材に接着固定する接着層と、を有するとともに、前記弾性発泡層の層厚ｔが１．５ｍｍ≦ｔ≦３．０ｍｍであり、前記接着層の層厚Ｔが０．０５ｍｍ≦Ｔ≦０．３ｍｍであることを特徴とするクリーニングロール。
4. 請求項１〜請求項３の何れか１項記載のクリーニングロールを備えた画像形成装置。

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