JP2009069699A - 帯電装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無端移動可能な像担持体の被帯電面に対して近接配置された帯電ローラと、この帯電ローラ表面の付着物を除去するローラ状清掃部材を有する画像形成装置において、帯電ローラの着脱に際して、ローラ状清掃部材に溜まったトナーや作業者の手の汚れ等で帯電ローラを汚してしまい、まだ使用できる帯電ローラも上記汚れにて使用できなくなってしまう不具合を解消すること。
【解決手段】帯電ローラ３とローラ状清掃部材４とが別体にて支持部材５に対して着脱可能に構成した。
【選択図】図４

Description

本発明は、帯電装置、該帯電装置を備えたプロセスカートリッジ、該帯電装置を備えた電子写真式複写装置、ファクシミリ、レーザビームプリンタ、プロッタ、複合機、印刷装置等の画像形成装置に関する。

従来、複写機等の画像形成装置に使用する帯電装置として、被帯電面に接触して帯電する帯電ローラ装置が知られており、この接触式帯電ローラ装置を長期に亘って異常画像が発生しないよう、帯電ローラクリーナ接離方式が考案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、接触式の帯電ローラ装置では、帯電ローラに付着する異物は接触して帯電ローラ表面に付着する為、付着力も大きく除去しにくい汚れとなってしまう。

そこで、近年、帯電ローラを被帯電面に非接触状態で近接配置した近接帯電ローラ装置が考案されており、帯電ローラに異物が付着しにくい構成がとられている。しかしながら、この近接帯電ローラ装置においても、長期使用（耐久）に伴い、帯電部材表面に、転写残トナー中に含まれるシリカ等の外添剤や転写紙に含まれる填量等の成分が電気的または機械的に付着し、帯電部材と像担持体との間の空隙のインピーダンスに局部的なムラが生じ、最終的にこれが画像ムラとなって現れる。特に、使用環境の湿度により、付着物が吸湿もしくは脱湿することで、インピーダンスのムラは増徴され、画像ムラも顕著となる。また非接触帯電ローラ方式の利点（異物の付着力が小さい）を活かしたクリーニング方式について開示されたものもある。

しかし帯電ローラの汚れに対する帯電への影響は上記にて述べたように非常に大きく、
帯電ローラとクリーニングローラとが一体的に着脱される構成では、寿命によりクリーニングローラを交換しようとした際にクリーニングローラに溜まったトナーや作業者の手の汚れ等で帯電ローラを汚してしまい、せっかくまだ使用できる帯電ローラも上記汚れにて使用できなくなってしまう。

特開平７−１２８９５６号公報

本発明は上述の事情の下になされたもので、帯電ローラの着脱に際して、ローラ状清掃部材に溜まったトナーや作業者の手の汚れ等で帯電ローラを汚してしまい、まだ使用できる帯電ローラも上記汚れにて使用できなくなってしまう不具合を解消することを課題とする。

前記課題を達成するため請求項１に係る発明は、無端移動可能な像担持体の被帯電面に対して近接配置された帯電ローラと、この帯電ローラ表面の付着物を除去するローラ状清掃部材を有する画像形成装置において、前記帯電ローラと前記ローラ状清掃部材とが別体にて着脱可能に構成されていて、前記ローラ状清掃部材の着脱方向と前記帯電ローラの像担持体の当接方向とが９０度以上の差を以って構成した。
請求項２に係る発明は、無端移動可能な像担持体を帯電させる帯電装置であって、帯電ローラと該帯電ローラを清掃するローラ状清掃部材を備え、前記帯電ローラに対してローラ状清掃部材を単独で着脱可能に構成した。
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の帯電装置において、前記ローラ状清掃部材に対して前記帯電ローラを単独で着脱可能に構成した。
請求項４に係る発明は、請求項２又は３に記載の帯電装置において、前記帯電ローラを支持する支持部材に、前記ローラ状清掃部材の軸部と摺動嵌合可能で前記帯電ローラの軸芯に向かう開放案内溝が設けられ、前記開放案内溝に前記ローラ状清掃部材の軸部が嵌合された状態で両ローラが外接し得るように前記案内溝の深さが設定されていることとした。
請求項５に係る発明は、請求項２乃至４の何れかに記載の帯電装置において、前記ローラ状清掃部材の軸部を保持して前記開放案内溝の外方から前記開放案内溝内へ当該ローラ状清掃部材の軸部を搬送する回動アームを有することとした。
請求項６に係る発明は、請求項２乃至５の何れかに記載の帯電装置において、前記帯電ローラに対する前記ローラ状清掃部材の着脱方向は、帯電ローラの軸長手方向からみた状態で、両ローラの共通接線を境として前記帯電ローラの配置されている側の反対側の領域内であって、かつ、両ローラの接点を中心とした１８０度の範囲内の方向とすることとした。
請求項７に係る発明は、請求項２乃至６の何れかに記載の帯電装置において、前記帯電ローラを支持する支持部材と前記ローラ状清掃部材を支持する支持部材とが一体で構成されていることとした。
請求項８に係る発明は、請求項２乃至６の何れかに記載の帯電装置において、前記ローラ状清掃部材が前記帯電ローラに対し接離可能とした。
請求項９に係る発明は、請求項２乃至８の何れかに記載の帯電装置において、前記ローラ状清掃部材は、表面が多孔質材（フォーム）であることとした。
請求項１０に係る発明は、請求項２乃至９の何れかに記載の帯電装置において、前記ローラ状清掃部材は、表面が多孔質材（フォーム）で該多孔質材は、メラミンフォームであることとした。
請求項１１に係る発明は、像担持体と、帯電装置、現像装置、クリ−ニング装置より選ばれる少なくとも一つの手段を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカ−トリッジにおいて、前記帯電装置は、請求項２乃至１０の何れかに記載の帯電装置であることとした。
請求項１２に係る発明は、帯電装置を有する画像形成装置において、前記帯電装置が請求項２乃至１１の何れかに記載の帯電装置であることとした。

本発明によれば、着脱の必要のあるローラだけが着脱動作のために変位させるので、着脱動作が簡易、単純化されローラの着脱に際して、ローラ状清掃部材に溜まったトナーや作業者の手の汚れ等で帯電ローラを汚してしまい、せっかくまだ使用できる帯電ローラも上記汚れにて使用できなくなってしまう不具合が解消される。

以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態につき説明する。
[１] 画像形成装置の概要
図１において、無端移動可能な像担持体である感光体１のまわりには、矢印Ａで示す該感光体１の回転方向順に、帯電装置２、現像装置６、転写分離装置７、クリーニング装置８が配置されている。また、帯電装置２と現像装置６との間には露光装置９、現像装置６と転写分離装置７との間にはレジストローラ対１０が位置している。

帯電装置２には、感光体１の被帯電面に対して近接配置された帯電ローラ３と、この帯電ローラ３に接触して回転し表面の付着物を除去するローラ状清掃部材４が設けられている。

画像形成に際しては、露光装置９からの光が感光体１の表面に入射して、帯電ローラ３によって一様に帯電された被帯電面が露光されてそこに静電潜像が形成され、それが現像装置６の現像スリーブ６ａによって供給されるトナーにより現像されてトナー像となる。

一方、図示しない給紙カセット内のシート状媒体Ｐは、所定のタイミングで、回転する給紙ローラにより１枚ずつ送り出され、それがレジストローラ対１０で一旦停止されてタイミング調整された後に、感光体１上のトナー像と一致するタイミングで転写分離装置７が設けられている転写部に向けて搬送される。

シート状媒体Ｐは上面側にトナー像が転写され、それが感光体１から分離されて図示しない定着装置へ搬送され、そこで、トナーが定着された後に、排紙トレイへ排出される。一方、転写後に感光体１上に残留するトナー及び紙粉などの異物は、クリーニング装置８に設けられているクリーニングブレード８ａにより除去され、感光体１上に残留する電位は除電ランプにより除かれて次の帯電ローラ２により帯電に備えられる。

[２] 帯電装置
図２は帯電ローラ及びローラ状清掃部材まわりの構成を示している。帯電ローラ３及びローラ状清掃部材４は、帯電ローラ３及びローラ状清掃部材４を支持する支持部材５によって同時に支持されている。

こうすることで帯電ローラ３とローラ状清掃部材４との位置関係が一つの部材で決定されるため容易にかつ正確に位置の規制が可能となる。またローラ状清掃部材４は回動アーム１１によっても支持されている。回動アーム１１の動作構成については後程説明を行う。

図３に示すように、帯電ローラ３及びローラ状清掃部材４は支持部材５で支持され、支持部材５は２点鎖線で示した帯電フレーム１２と、破線で示したローラ状清掃部材用カバー１３によって支持されている。帯電装置２はこれら、帯電ローラ３、ローラ状清掃部材４、支持部材５、帯電フレーム１２、ローラ状清掃部材用カバー１３などからなる。帯電装置２は画像形成装置本体に着脱可能に直接装着され、或いは、プロセスカートリッジを介して画像形成装置本体に装着される。

図４、図５において、支持部材５には下向きに開口する略Ｕ字形の溝５ａが形成されていて、この溝５ａには、帯電ローラ３の芯金３ｂを支持する軸受３ａが嵌合し保持されている。
溝５ａの開口部は軸受３ａの外径よりもやや狭く形成されていて、自重による溝５ａからの帯電ローラ３の落下を防止している。

帯電ローラ３の支持部材５に対する着脱方向は図中、帯電ローラ３の中心Ｏ３を基点とした矢印Ｑで示す下方であり、抜脱の際には、軸受３ａを軸方向に抜くことで、芯金３ｂが溝５ａの開口部を通過可能となり、下方に外すことができる。

一方、支持部材５に保持された帯電ローラ３の斜め左上方には、ローラ状清掃部材４が、支持部材５に形成された開放案内溝５ｂにその芯金４ａ嵌合され案内されるようになっており、支持部材５に支持された帯電ローラ３に対して自重により外接している。かかる自重による当接を可能にするように、開放案内溝の深さが設定されている。

開放案内溝５ｂは芯金４ａを摺動可能とする溝幅を有して外界と開放されているので、ローラ状清掃部材４を開放案内溝５ｂに沿って支持部材５から外すことができる。ローラ状清掃部材４の支持部材５に対する着脱方向は開放案内溝５ｂの方向であり、図中、ローラ状清掃部材４の中心Ｏ４を基点とした矢印Ｒで示す左斜め上方である。

このように帯電ローラ３とローラ状清掃部材４とが別体にて支持部材５に対して着脱可能に構成されている。かかる構成により、寿命によりローラ状清掃部材４を交換しようとした際にローラ状清掃部材４に溜まったトナーや作業者の手の汚れ等で帯電ローラを汚してしまう不具合が発生し難くなり、ローラ状清掃部材４交換後の帯電ローラ３も安定して使用することが可能となるものである。また、帯電ローラ３も単独で外すことができるので、支持部材５全体として一緒に装置本体から外す場合に比べて、ローラ状清掃部材４に溜まったトナーや作業者の手の汚れ等で帯電ローラを汚してしまう不具合が発生し難くなる。

矢印Ｑで示す帯電ローラ３の着脱方向は、感光体１に対する当接方向でもある。ここで、中心Ｏ３を通り、矢印Ｑに対して９０度の角度をもつ補助線Ｓを引いた場合、仮に、ローラ状清掃部材４が矢印Ｑと補助線Ｓで挟まれた９０度の角度範囲で位置設定された場合には、帯電ローラ３を単独で着脱する際に、帯電ローラ３の外周部がローラ状清掃部材４に擦れることとなる。

これを避けるには、ローラ状清掃部材４の着脱方向と帯電ローラの像担持体の当接方向とが９０度以上の差を以って構成する。図４に示した例では、矢印Ｒの方向が矢印Ｑに対して９０度以上の差を以って構成されているので、帯電ローラ３の着脱に際してローラ状清掃部材４と擦れることはない。

このように、帯電ローラ３は像担持体側に着脱するのに対し、ローラ状清掃部材４は帯電ローラ着脱方向とは９０°以上の角度を以って着脱され、ローラ状清掃部材４離脱時にはローラ状清掃部材４が帯電ローラ３に対し擦れることなく離間させることが可能となり、更にローラ状清掃部材４交換後の帯電ローラ３も安定して使用することが可能となるものである。

回動アーム１１は支点軸１４を支点として回動可能である。回動アーム１１は支点の自由端側にローラ状清掃部材４の芯金（軸部）４ａを保持する凹部１１ａを有し、この凹部１１ａに芯金４ａを支持して、開放案内溝５ｂの外方と開放案内溝５ｂ内との間で、芯金４ａを搬送する。

この搬送過程で、芯金４ａが開放案内溝５ｂと該凹部１１ａとの間に挟まれて動かなくなるのを避けるため、凹部１１ａの大きさは開放案内溝５ｂより大きくしておく。また、開放案内溝５ｂの方向は支点軸１４を中心とした円の接線方向となるようにする。

ここで、図６に示すように、帯電ローラ３に対するローラ状清掃部材４の着脱方向は、帯電ローラ３の軸長手方向からみた状態で、両ローラの共通接線Ｕを境として帯電ローラ３の配置されている側の反対側の領域内であって、かつ、両ローラの接点Ｗを中心とした１８０度の範囲内の方向とすることで、着脱時における両ローラの擦れによる影響をなくす。

本例では、ローラ状清掃部材４は帯電ローラ３に対し接離可能に構成したものにしたことで、帯電ローラ３とローラ状清掃部材４との交換タイミングが異なり易い構成のものに対して、一方のローラが他方のローラに対して汚れを転移させるなどの影響を避けることができる。

また、帯電ローラ３の支持部材とローラ状清掃部材４の支持部材とが一体の支持部材５からなることで、帯電ローラ３とローラ状清掃部材４との位置関係を容易にかつ正確に規制が可能となり、クリーニングローラ離脱時の帯電ローラ汚れに対する余裕度を更に高めることが可能となるものである。

＜回動アームの動作構成＞
回動アーム１１の動作構成について説明する。図７において、回動アーム１１はその自由端側に係止部１５を備える。帯電装置２の本体部材２ａにはスライド片１６が摺動可能に嵌合している。本体部材２ａから係止部１５側に突き出たスライド片１５の端部は係止部１５を係止することができる。

本体部材２ａを挿通して裏側に位置するスライド片１５の延長上には、本体部材２ａに形成されたスライド片１５貫通用の穴よりも大径なストッパ１６ａが一体化されており、このストッパ１６ａは伸長性のばね１７により、スライド片１５をフック１５側へ押し出すように付勢している。

この付勢力によるスライド片１５のスライドは、該スライド片１６が係止部１５と係合する位置にてストッパ１６ａにより阻止されている。スライド片１５の先端部はソレノイド１８のプランジャ１８ａと連結されている。ソレノイド１８がオンになると、スライド片１５の先端部は係止部１５に掛からない位置まで退避する。

スライド片１５の先端部の位置は、凹部１１ａが芯金４ａの下方に位置する状態での回動アーム１１の回動位置における係止部１５を係止し得る位置に設定されている。回動アーム１１はその自由端部をばね１９で引かれていて、図７で時計廻りの向きに付勢されている。

この付勢力による回動アーム１１の回動は、係止部１５がスライド片１６に掛かることで停止される。また、係止部１５とスライド片１６との係合が解除された場合には、凹部１１ａが芯金４ａを開放案内溝５ｂから脱出させた位置で、図示しないストッパにより停止される。

ローラ状清掃部材４が帯電ローラ３に正規に当接した状態では、図４に示すように、芯金４ａは、図４に示すように開放案内溝５ｂの底部から少し浮いた位置にあり、凹部５ｂの底部は開放案内溝５ｂの底部よりも若干下の位置で、図７に示すように、スライド片１６が係止部１５を係止し、ばね１９による回動アーム１１の回動を阻止している。通常の画像形成時にはこの状態になっている。

ローラ状清掃部材４交換に際して支持部材５から抜脱する場合には、ソレノイド１８を一時的にオンにする。すると、プランジャ１８ａが引っ込むため、スライド片１６による係止が解除され、ばね１９の付勢力で回動アーム１１は回動し、ローラ状清掃部材４を帯電ローラに対して接触した状態から解除した状態にしかつ開放案内溝５ｂの外側まで運び出した位置で図示しないストッパで回動が停止される。その後は手で掴んで運び出す。この段階では、帯電ローラ３から十分に離間しているので帯電ローラ３を汚すことはない。

この動作では、ローラ状清掃部材４は帯電ローラ３と擦れない所定の方向に、汚れを落下させない速度で、所定の軌跡で正確に移動するので、汚れを帯電ローラに転移させることはない。装着に際しては、ソレノイド１８をオフにした状態で、交換後の新たなローラ状清掃部材４を凹部１１ａで支持させて手動で回動アーム１１を押し下げる。この動作により、やがて、係止部１５がスライド片１６を乗り越えるので、手を離し外力をなくすと係止図７に示す係止状態になる。

このように、帯電ローラ３を汚すおそれのあるローラ状清掃部材４の抜脱時には、機械的な手段で正確に安定した動作をさせるので、帯電ローラ３を汚さない。

なお、かかるローラ状清掃部材４の着脱時には、外装回りの部品も着脱する。例えば、ローラ状清掃部材用カバー１３を図８、図１０に示した位置から図９に示した様に感光体１とは概略逆方向に取り外すとローラ状清掃部材４が現れるので、ローラ状清掃部材４を取り外す。

＜ローラ状清掃部材の材料＞
図１１に示すように、ローラ状清掃部材４として、その表面部４ｂを多孔質材（フォーム）にて構成する。多孔質材としては、熱可塑性エラストマーのポリスチレン系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、一般汎用樹脂のポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、ポリスチレン、ＡＢＳ、エンジニアリングプラスチックスの、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ナイロン等があげられる。中でも、発泡倍率が高く、多くの表面積を持つメラミン発泡樹脂は、付着物除去性に優れる。これにより、多くの汚れ物質を捕集しつつ再付着させない構成とすることができ、クリーニングローラ離脱時の帯電ローラ汚れに対する余裕度を更に高めることが可能となる。

多くの表面積をもつメラミンフォームを表面部４ｂに使用することで、付着物をより多く回収しつつ再付着させない構成とすることが可能となり、クリーニングローラ離脱時の帯電ローラ汚れに対する余裕度を更に高めることが可能となる。

[３] プロセスカートリッジ
図１２に示すように感光体１と、帯電装置２を感光体支持体２１で一体的に支持、画像形成装置本体に着脱自在とするプロセスカ−トリッジ２２を構成している。さらに、現像装置６やクリーニング装置８を付加したプロセスカ−トリッジも可能である。

プロセスカートリッジの場合、その中に構成される部品の一つに異常が発生した場合には、カートリッジ全体を交換する必要があり、まだ寿命内の部品も破棄してしまい、経済的ではない。しかし、前記各例で説明した構成にすることにより、帯電ローラ３やローラ状清掃部材４などを適宜清掃、交換等することにより、帯電部材の汚れによる不具合を長期間に渡り防止でき、プロセスカートリッジの利点（良好な作業性）を生かすことができる。

本発明の帯電装置を備えた画像形成装置の概略構成図である。 帯電ローラ及びローラ状清掃部材まわりの構成を示した図である。 帯電ローラ及びローラ状清掃部材の外装まわりを示した図である。 帯電ローラ及びローラ状清掃部材の着脱方向を説明した図である。 帯電ローラと、回動アームに支持されたローラ状清掃部材の位置関係を示した図である。 帯電ローラに対するローラ状清掃部材の離間方向を説明した図である。 回動アームの付勢及び回動阻止の手段を説明した図である。 ローラ状清掃部材の外装回りの装置構成を説明した図である。 ローラ状清掃部材着脱時の外装回り部品の取り外し状態を示した図である。 帯電装置の断面図である。 ローラ状清掃部材の外観斜視図である。 プロセスカートリッジの外観斜視図である。

符号の説明

１ 感光体
２ 帯電装置
３ 帯電ローラ
４ ローラ状清掃部材
５ 支持部材
５ｂ 開放案内溝
５ａ 溝
６ 現像装置
１１ 回動アーム
１１ａ 凹部
１２ 帯電フレーム
１３ ローラ状清掃部材用カバー
１４ 支点軸
２１ 感光体支持体
２２ プロセスカートリッジ

Claims (12)

1. 無端移動可能な像担持体の被帯電面に対して近接配置された帯電ローラと、この帯電ローラ表面の付着物を除去するローラ状清掃部材を有する画像形成装置において、
   前記帯電ローラと前記ローラ状清掃部材とが別体にて着脱可能に構成されていて、前記ローラ状清掃部材の着脱方向と前記帯電ローラの像担持体の当接方向とが９０度以上の差を以って構成されたことを特徴とする画像形成装置。
2. 無端移動可能な像担持体を帯電させる帯電装置であって、
   帯電ローラと該帯電ローラを清掃するローラ状清掃部材を備え、前記帯電ローラに対してローラ状清掃部材を単独で着脱可能に構成したことを特徴とする帯電装置。
3. 請求項２に記載の帯電装置において、
   前記ローラ状清掃部材に対して前記帯電ローラを単独で着脱可能に構成したことを特徴とする帯電装置。
4. 請求項２又は３に記載の帯電装置において、
   前記帯電ローラを支持する支持部材に、前記ローラ状清掃部材の軸部と摺動嵌合可能で前記帯電ローラの軸芯に向かう開放案内溝が設けられ、
   前記開放案内溝に前記ローラ状清掃部材の軸部が嵌合された状態で両ローラが外接し得るように前記案内溝の深さが設定されていることを特徴とする帯電装置。
5. 請求項２乃至４の何れかに記載の帯電装置において、
   前記ローラ状清掃部材の軸部を保持して前記開放案内溝の外方から前記開放案内溝内へ当該ローラ状清掃部材の軸部を搬送する回動アームを有することを特徴とする帯電装置。
6. 請求項２乃至５の何れかに記載の帯電装置において、
   前記帯電ローラに対する前記ローラ状清掃部材の着脱方向は、帯電ローラの軸長手方向からみた状態で、両ローラの共通接線を境として前記帯電ローラの配置されている側の反対側の領域内であって、かつ、両ローラの接点を中心とした１８０度の範囲内の方向とすることを特徴とする帯電装置。
7. 請求項２乃至６の何れかに記載の帯電装置において、
   前記帯電ローラを支持する支持部材と前記ローラ状清掃部材を支持する支持部材とが一体で構成されていることを特徴とする帯電装置。
8. 請求項２乃至６の何れかに記載の帯電装置において、
   前記ローラ状清掃部材が前記帯電ローラに対し接離可能であることを特徴とする帯電装置。
9. 請求項２乃至８の何れかに記載の帯電装置において、
   前記ローラ状清掃部材は、表面が多孔質材（フォーム）であることを特徴とする帯電装置。
10. 請求項２乃至９の何れかに記載の帯電装置において、
    前記ローラ状清掃部材は、表面が多孔質材（フォーム）で該多孔質材は、メラミンフォームであることを特徴とする帯電装置。
11. 像担持体と、帯電装置、現像装置、クリ−ニング装置より選ばれる少なくとも一つの手段を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカ−トリッジにおいて、前記帯電装置は、請求項２乃至１０の何れかに記載の帯電装置であることを特徴とするプロセスカ−トリッジ。
12. 帯電装置を有する画像形成装置において、
    前記帯電装置が請求項２乃至１１の何れかに記載の帯電装置であることを特徴とする画像形成装置。

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