JP2009288644A - ローラクリーニング装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単で安価な構成で確実なクリーニングを行なうことのできるローラクリーニング装置を提供する。
【解決手段】本発明によるローラクリーニング装置は、クリーニング部材であるクリーニングローラ３３の発泡体３３ｂの軸線Ｈとローラ芯金の軸線Ｓとが非平行であるため、クリーニング部材（クリーニングローラ３３）がクリーニング対象であるローラ部材３１に対して軸方向に揺動するので、クリーニング対象に付着した局所的な汚れを掻き散らすことができ、クリーニング対象であるローラ部材の局部的な汚染を防止することが可能となる。
【選択図】図６

Description

本発明は、ローラ表面に付着した異物を除去するローラクリーニング装置と、このローラクリーニング装置を用いた帯電装置及び画像形成装置に関するものである。

特開２００３−６６８０７号公報 特開２００５−７０７５０号公報 特開２００６−１１３１９９号公報 特開２００７−２１２８２３号公報 特開２００７−００３９５６号公報

電子写真方式による画像形成装置においては、静電潜像担持体（以下、感光体という）の表面に電荷を付与する帯電手段として帯電ローラが広く用いられている。また、その帯電ローラとしては、弾性ローラを感光体に接触させる接触方式、剛体もしくは高硬度のローラ両端にギャップ形成部材を設けて感光体から離間させる（微小ギャップを有する）非接触方式がある。

感光体は帯電ローラにより電荷を付与された後に光書き込みにより潜像が形成され、その後、現像・転写プロセスを経た後、転写残トナーは感光体クリーニング手段によって除去されるのが一般的である。感光体クリーニング手段としては、ポリウレタンゴム等のブレードのみでクリーニングする方式と、クリーニング性を向上させるために感光体表面に潤滑剤を供給する方式も公知である。

帯電ローラは、感光体クリーニング手段を通過する微量なトナーや潤滑剤によって経時で汚染されて帯電機能が低下する。例えば帯電ローラの軸方向一部分のみで汚染が進行した場合には、その汚染部分のみ抵抗が上昇して感光体へ電荷が付与されなくなり、出力画像に黒筋が発生してしまう。

この帯電ローラ汚れを防止するために、帯電ローラのクリーニング装置として、ローラ状のブラシローラなどの繊維により形成された部材や発泡体等の弾性体を当接させて帯電ローラ表面をクリーニングする構成が公知であり、その中の一例としてメラミン系化合物を含んだ発泡体を用いたクリーニング部材が特許文献１〜３等により提案されている。

上記特許文献１においては、クリーニング部材を三次元網目状構造の発泡体とすることで、サブミクロンオーダーの繊維状のメラミン樹脂が像担持体または帯電部材上の微小な凹凸にまで入り込んで汚れを掻き出し、被クリーニング体の表面を常に汚れの無い状態に保つことができるとしている。

しかしながら、上記のようなクリーニング部材を用いても、クリーニング部材の局所的な摩耗等で継続的にトナーや潤滑剤が流入した場合にはクリーニング性能としては十分ではなく、異常画像が発生するという不具合は解消されない。

また、異常画像の発生を防止する方策として、例えば特許文献４では帯電クリーニング部材をカム機構を用いて軸方向に揺動させることが提案されている。また、特許文献５ではリンク機構を設けてクリーニング部材を軸方向に揺動させている。

しかしながら、特許文献４，５の構成は、クリーニング部材の揺動機構として新たな部品が必要となりコストアップを招いてしまう。
本発明は従来のクリーニング手段・クリーニング装置における上述の問題を解決し、簡単で安価な構成で確実なクリーニングを行なうことのできるローラクリーニング装置を提供することを課題とする。

また、クリーニング不良による帯電機能低下を起こすことのない帯電装置及び異常画像を発生させることのない画像形成装置を提供することも本発明の課題である。

前記の課題は、本発明により、芯金部材上に円筒状外形を有するクリーニング部材を設けて構成したクリーニングローラを、クリーニング対象であるローラ部材に当接させて該ローラ部材の表面をクリーニングするローラクリーニング装置において、前記芯金部材の軸線と前記クリーニング部材の軸線とが非平行に設けられていることにより解決される。

また、前記芯金部材の軸線と前記クリーニング部材の軸線とが、前記クリーニングローラの軸方向の中央位置で交差していると好ましい。
また、前記クリーニングローラは、前記芯金部材が軸受を介して付勢されることにより前記ローラ部材に当接され、前記軸受は、前記芯金部材の外径よりも大径の受部を有し、該受部が前記芯金部材の円周面で線接触するように構成されていると好ましい。

また、前記クリーニング対象であるローラ部材が帯電ローラであると好ましい。
また、前記の課題は、本発明により、少なくとも像担持体と帯電ローラとを搭載し、前記帯電ローラのクリーニング装置として請求項１〜４のいずれか１項に記載のローラクリーニング装置を備えるプロセスカートリッジにより解決される。

また、前記の課題は、本発明により、請求項１〜４のいずれか１項に記載のローラクリーニング装置または請求項５に記載のプロセスカートリッジを備える画像形成装置により解決される。

本発明のローラクリーニング装置によれば、芯金部材の軸線とクリーニング部材の軸線とが非平行に設けられているので、クリーニングローラがクリーニング対象であるローラ部材に対して軸方向に揺動するので、クリーニング対象に付着した局所的な汚れを掻き散らすことができ、クリーニング対象であるローラ部材の局部的な汚染を防止することが可能となる。また、安価で簡単な構成で効果的にローラ部材をクリーニングすることができる。

請求項２の構成により、芯金部材の軸線とクリーニング部材の軸線とがクリーニングローラの軸方向の中央位置で交差しているので、軸方向両側への移動量が均一となり、クリーニング対象に片側で当接しつづけることがなく、安定した摺動動作を得ることができる。

請求項３の構成により、芯金部材の触れ回りに追従可能な軸受を実現することができ、クリーニングローラの動作を妨げることがない。
請求項４の構成により、帯電ローラの局部的な汚染を防止することができるため、局所的な帯電不良による異常画像の発生を防止することができる。

請求項５の構成により、帯電ローラの局所的な帯電不良による異常画像が発生することがなく、また、取り扱い性に優れ装置寿命を向上させるプロセスカートリッジを提供することができる。

請求項６の構成により、帯電ローラの局所的な帯電不良による異常画像が発生することがなく、高品位の画像を長期にわたって安定して供給可能な画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明は本発明の最良の形態であって、特許請求の範囲を限定するものではない。
図１は、本発明に係るローラクリーニング装置を備える画像形成装置の一例であるフルカラー複合機の概略を示す断面構成図である。この図に示す画像形成装置１００は、装置本体１２０の上方に原稿読取装置１１０を備えて、複写装置として構成されたものであるが、複写機能の他にもプリンタ及びファクシミリの機能を有するフルカラー複合機である。

装置本体１２０の内部には、４個のプロセスカートリッジ２００（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）、無端状の中間転写ベルト６２、２次転写ローラ６５、プロセスカートリッジにトナーを供給する各色のトナーボトル５９などが配設されている。プロセスカートリッジ２００は、図２に示すように、像担持体１０、クリーニング手段であるクリーニングモジュール２０、帯電手段である帯電モジュール３０、現像手段である現像モジュール５０などを備えている。

中間転写ベルト６２は、各像担持体である感光体１０の上方に位置し、中間転写ベルト６２の下側の走行辺が各感光体１０の周面に当接している。中間転写ベルト６２は、各感光体１０の表面にそれぞれ形成された互いに異なる色のトナー像が重ねて転写される転写材の一例を構成するものである。

各感光体１０上にトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト６２に転写する作像ユニットの構成は、用いるトナーの色が異なるだけで、実質的に全て同一である。感光体１０は図２における時計方向に回転駆動され、このとき帯電電圧を印加された帯電手段である帯電モジュール３０によって感光体１０が所定の極性に帯電される。

帯電後の感光体１０には、図１に示した光書き込み装置４０から出射する光変調されたレーザビームＬが照射され、これによって感光体１０に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像手段である現像モジュール５０によって各色のトナー像として可視像化される。

中間転写ベルト６２を挟んで、感光体１０と反対側に一次転写ローラ６１が配置され、この一次転写ローラ６１に転写電圧が印加されることにより、感光体１０上のトナー像が、回転する中間転写ベルト６２上に一次転写される。トナー像転写後の感光体１０上に付着する転写残トナーはクリーニング手段であるクリーニングモジュール２０によって除去される。クリーニング手段の下流側には感光体１０上に潤滑剤を塗布し、感光体１０表面の磨耗を低減し、クリーニング性を上げるための潤滑剤塗布装置７０を備える。

図１に示すように、装置本体１２０の下部には、例えば転写紙より成る記録媒体を収容した給紙カセットを有する給紙装置１３０が配置され、所定のタイミングで中間転写ベルト６２の部分と、これに対置された二次転写ローラ６５との間に給送される。このとき、二次転写ローラ６５には図示しない電源から所定の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト６２上の合成トナー像が記録媒体に二次転写される。

合成トナー像を二次転写された記録媒体はさらに上方に搬送されて定着装置９０を通り、このとき記録媒体上のトナー像が熱と圧力の作用により定着される。定着装置９０を通過した記録媒体は、排紙ローラ対によって、装置本体１２０上面の排紙部５８に排出される。

本実施形態のように、クリーニング手段、帯電手段、現像手段などの各プロセス手段をそれぞれモジュール化し、プロセスカートリッジ２００を画像形成装置本体から取り外した状態において各プロセスモジュールをモジュール単位で交換できるようにしたので、まだ使えるプロセス手段をプロセスカートリッジの寿命と共に廃棄することによる資源の無駄を防げる。本実施形態によると、ユーザー又はサービスマンはプロセスカートリッジ単位で交換することも、プロセスモジュール単位で交換することもでき、非常に使い勝手がよい。

図２は、プロセスカートリッジ２００の構成を示す断面図である。
図２に示すように、プロセスカートリッジ２００は、プロセスカートリッジ枠体（以下、「枠体」と記すことがある）２１０に、少なくとも像担持体である感光体１０と帯電モジュール３０とを備えている。本例では帯電モジュール３０のほか、クリーニングモジュール２０，現像モジュール５０及び潤滑剤塗布装置７０もプロセスカートリッジに搭載されている。各モジュールについてはそれぞれ後述する。

図３は帯電モジュール３０の斜視図であり、図４は帯電モジュール３０の側面図である。これらの図に示すように、帯電モジュール３０は、感光体１０に対向して配設される帯電部材である帯電ローラ３１、帯電ローラ３１が振動するのを防止する付勢手段であるバネ材３２、帯電ローラ３１の汚れを除去する帯電クリーニングローラ３３、クリーニングローラ３３の軸受３７、帯電クリーニングローラ３３を帯電ローラ３１に当接するよう押圧する付勢手段であるバネ材３８、帯電ローラ３１の端部に付けられ、帯電ローラ３１を帯電モジュール３０のハウジングに支持する支持部材３５、これらを収納するハウジング３９等からなっている。

帯電ローラ３１の奥側端部にはギア４１が固定されており、このギア４１を介して帯電ローラ３１が回転駆動される。帯電クリーニングローラ３３は帯電ローラ３１に連れ回るよう、回転自在に軸支されている。帯電ローラの支持部材３５は、バネ材３２により、ハウジング３９から離間する方向（感光体のドラム軸に向かう方向）へ押圧され、ハウジング３９に形成された規制部材により移動を規制される。

この構成により、帯電モジュール３０のプロセスカートリッジ２００への装着時、帯電ローラ３１は、ローラ両側端部に巻装されたスペーサ部材３４，３４によって感光体１０と適切な距離を保ち、かつ帯電ローラ３１が感光体１０に押圧される。また、帯電モジュール３０の取り外し時には、帯電モジュール３０自体での取り扱いが可能となっている。また、帯電ローラ３１は、駆動機構により駆動させるようにしたが、感光体１０の駆動によって従動するよう構成してもよい。

図５は、帯電ローラ３１の構成を示す断面図である。
本例の帯電部材は帯電ローラとして構成されたものであり、円柱状に形成された導電性の芯金３１１と、その芯金３１１に積層された抵抗層３１２と、ローラ両端部に設けられたスペーサ部材３４とを有している。抵抗層３１２は、中抵抗層３１３及び表面層３１４からなる。

芯金３１１は、例えば、ステンレス鋼やアルミニウムなどの高い剛性と導電性を有する金属材料や、高剛性の導電性樹脂などによって構成される。表面層３１４の体積抵抗率は中抵抗層３１３の体積抵抗率よりも多少高くなっていることが好ましい。

そして、帯電ローラ３１の軸方向の両端部近傍の位置で、帯電ローラ３１の周面にスペーサ部材３４を巻装することで感光体ドラム１０に対して微小ギャップを形成している。スペーサ部材としては、金属や樹脂のフィルム又はテープあるいはリング状部材などを用いることができるが、トナーが固着し難い離型性の高い材料を用いることが好ましい。

次に、本発明のローラクリーニング装置について説明する。なお、ここでは、クリーニング対象のローラ部材として、帯電ローラ３１をクリーニングする場合で説明する。
図６は、帯電ローラ３１に帯電クリーニングローラ３３が当接した状態を模式的に表した図である。帯電クリーニングローラ３３は芯金３３ａ及びメラミン樹脂発泡体３３ｂにより構成されており、円柱形状の芯金３３ａの軸線Ｓに対して筒状のメラミン樹脂発泡体３３ｂの軸線Ｈは傾けて形成されている。すなわち、軸線Ｓと軸線Ｈが非平行に構成されている。また、帯電クリーニングローラ３３は帯電ローラ３１に対して、軸受３７，３７（図７）を介して付勢手段であるバネ３８，３８によって加圧されている。両側のバネ３８，３８は同一のものである。このため、帯電ローラ３１の回転に伴って帯電クリーニングローラ３３は表面の摩擦により連れ回りするが、メラミン樹脂発泡体３３ｂの肉厚に偏差があるため軸方向に揺動する。

具体的には、図６の状態では右側の肉厚に対して左側の肉厚が厚く、かつバネ３８は２つとも同じものを設けている。このため荷重（当接圧）は左側のほうが高くなり、帯電クリーニングローラ３３は右方向に移動する。また図６の状態から帯電クリーニングローラ３３が１／２回転した状態では肉厚の偏差が逆となるため反対方向（図の左方向）に移動する。このため、帯電ローラ３１及び帯電クリーニングローラ３３が回転することによって、帯電クリーニングローラ３３は常に帯電ローラ３１の軸方向で揺動することとなり、局部的な汚れが継続して流入しても軸方向で汚れを掻き散らすこととなり局部的な汚れが発生することはない。したがって、帯電ローラの局部的な汚染による異常画像の発生を防止することができる。

なお、メラミン樹脂発泡体３３ｂの軸線Ｈは、その軸方向中央部Ｃで芯金３３ａの軸線Ｓと交差している。このため、揺動量は左右均等となり、軸方向片側で帯電クリーニングローラ３３が当接し続けることはない。なお、上記ではクリーニング部をメラミン樹脂発泡体で説明したが、帯電ローラ３１を汚染させる物質に応じて適宜ブラシローラ等を選択することができる。

図７は、帯電クリーニングローラ３３を支持する軸受の構成例を示す斜視図及び断面図である。上述したように、帯電クリーニングローラ３３の動きにより芯金３３ａは振れ回る動作となるため、通常の円筒形状の軸受では狙いの動作を得ることができない。このため、図７に示す軸受３７は、芯金３３ａを受ける受部である小径部３７ａが設けられているが、その小径部３７ａの内径は芯金３３ａの外径よりも大きくなっており、この小径部３７ａが芯金３３ａに対し、芯金３３ａの円周面で線接触するように構成されている。

図８は、軸受の別例を示す斜視図及び断面図である。図７の軸受３７は上方が開放された構成であったが、図８の軸受３７Ｂは、円筒形の外形をしており、芯金３３ａは、円筒形軸受の端面から挿入することになる。本例の軸受３７Ｂも、小径部３７ａが芯金３３ａの円周面で線接触するように構成されている。軸受、３７及び３７Ｂは、組立て性の簡便さ、接触部分への異物付着のし易さ等から選択することができる。

このように、本発明によるローラクリーニング装置は、クリーニング部材であるクリーニングローラのクリーニング部（発泡体３３ｂ）の軸線Ｈとローラ芯金の軸線Ｓとが非平行であるため、クリーニング部材（クリーニングローラ３３）がクリーニング対象であるローラ部材に対して軸方向に揺動するので、クリーニング対象に付着した局所的な汚れを掻き散らすことができ、クリーニング対象であるローラ部材の局部的な汚染を防止することが可能となる。なお、クリーニング対象であるローラ部材はここでは帯電ローラ３１で説明したが、本発明によるローラクリーニング装置は帯電ローラのクリーニングに限定されるものではなく、適宜なローラ部材のクリーニングに用いることができるものである。

以下、図２のプロセスカートリッジ２００に搭載した他のモジュール等についての説明を記載する。
図９は、プロセスカートリッジ枠体２１０の構造を示す斜視図である。

プロセスカートリッジ枠体２１０は、図示手前側の側板２２０（第１側板）から奥側の側板２５０（第２側板）まで感光体１０の長手方向に一体的に設けられ、帯電モジュール３０が取り付けられる位置決め板２１１、および潤滑剤塗布装置設置部２７０で構成される。第１側板２２０は、感光体１０のフランジ１３（図１０）から突出した感光体の回転軸１４（図１０）を軸支するための軸受２４４、現像モジュール５０を装着するガイド溝２２３、現像モジュール５０を固定する固定穴２２５，２２６が設けられている。また、この第１側板２２０は、後述するクリーニング手段の保持板２１を当接する当接部としての第１当接面２２１が設けられ、第２側板２５０には同じく第２当接面２５１が設けられている。

図１０は、感光体１０の前側を示す斜視図である。
円筒状の像担持体である感光体１０は、円筒内部の両端にフランジ１３、１５が設けられ、両フランジを貫通する回転軸１４が設けられている。

図１１は、感光体の感光層の構造を示す模式図である。感光体１０は、円筒状のアルミニウム基板１１上に感光層１２を設ける。感光体１０の基板１１は、例えば、アルミニウム、銅、鉄等の金属又はこれらの合金を押し出し、引き抜きなどの加工して円筒状の素管化後、切削、超仕上げ、研摩などの表面処理した円筒状ドラムに形成される。感光層１２の構造は、電荷発生物質を主成分とする層である

感光層１２は、電荷発生層１２１と発生した電荷を感光体表面又は基板１１に輸送する電荷輸送層１２２で構成される。電荷発生層１２１は、電荷発生物質を必要に応じて結着樹脂とともに適当な溶剤中にボールミル、アトライター、サンドミル、超音波などを用いて分散し、これを導電性支持体上に塗布し、乾燥することにより形成される。電荷発生層１２１には、公知の電荷発生材料を使用することが可能であり、その代表として、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、キナクリドン系顔料、キノン系縮合多環化合物、スクアリック酸系染料、フタロシアニン系顔料、ナフタロシアニン系顔料、アズレニウム塩系染料等が挙げられ用いられる。中でもアゾ顔料及び／又はフタロシアニン顔料が有効に用いられる。

また、電荷輸送層１２２は、電荷輸送物質及び結着樹脂を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを電荷発生層上に塗布、乾燥することにより形成できる。また、必要により可塑剤、レベリング剤、酸化防止剤等を添加することもできる。電荷輸送物質には、正孔輸送物質と電子輸送物質とがある。電荷輸送物質としては、例えばクロルアニル、ブロムアニル、テトラシアノエチレン、正孔輸送物質としては、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリ−γ−カルバゾリルエチルグルタメート及びその誘導体、ピレン−ホルムアルデヒド縮合物及びその誘導体、ポリビニルピレン、ポリビニルフェナントレンを挙げることができる。また、感光層１２を保護するために、保護層１２３が感光層１２の上に設けられることもある。保護層１２３にはその他、耐摩耗性を向上する目的でフィラーを添加することもできる。特に、フィラーの硬度の点からは、この中でも無機材料を用いることが有利である。特に、シリカ、酸化チタン、アルミナが有効に使用できる。

図１２は、感光体クリーニングモジュール２０の概略構成を示す、（Ａ）は外観斜視図であり、（Ｂ）は断面図である。
図１２に示すように、クリーニングモジュール２０は、クリーニング手段であるクリーニングブレード２２、これを保持する保持板２１、感光体から回収したトナーが飛散しないようハウジング２６内をシールする入り口シール２３、回収されたトナーを収納するハウジング２６、ハウジング２６内に回収されたトナーを画像形成装置本体１２０内まで搬送する搬送オーガ２５が設けられている。なお、保持板２１は、長手方向の略中間位置において、ネジ２７によりハウジング２６を固定している。

また、保持板２１の両側には位置決めガイド２８として、当接面２２１、２５１に設けられる位置決め用の棒状の突起に対応する穴部２８１と固定ネジ用の穴２８２が設けられている。なお、位置決めには、これに限定するものではなく、例えば、弾性を有する部材を穴又は窪み状にした部分に押し当てるものでもよい。また、固定には、ネジに限定するものではなく、棒状の突起にＥリング等を用いてもよい。

図１３は、クリーニングブレード２２の配置状態を模式的に示す概略図である。
保持板２１へのクリーニングブレード２２の固着は、（Ａ）に示すように、クリーニングブレード２２を保持する保持板２１に対して、保持板２１を当接する当接面２２１が同一方向に配設される。しかし、（Ｂ）に示すように、クリーニングブレード２２を保持する保持板２１に対して、保持板２１を当接する当接面２２１が反対方向となるように配設しても良い。しかしながら、本実施形態では（Ａ）に示すクリーニングブレード２２の固着方向を採用することにより、クリーニングブレードを固着する保持板２１の厚さの変動によってクリーニングブレード２２の感光体１０に当接する状態が変動を無視することができ、その分クリーニングブレード２２の当接状態の精度を高めることができる。

ここでは、クリーニング手段であるクリーニングブレード２２を感光体１０に当接する保持板２１の両端を保持する当接部を面として形成された当接面２２１とした。しかしながら、この構成に限らず、クリーニング手段を感光体１０へ当接状態を決定できるものであれば当接部の形状には限定されないことは明白である。

また、クリーニングブレード２２の材質は、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム等を含むエラストマーを用いる。特に、ウレタンエラストマーが、耐摩耗性、耐オゾン性、耐汚染性の観点から好ましい。また、保持板２１は、クリーニングブレード２２を感光体上に圧接させることによる撓りを抑えて精度良く当接させるため、その断面はＬ字形状とされている。また、その材質は、厚み２．０ｍｍのＳＵＳ鋼板によりなり、強度を持たせている。なお、保持板２１は、鉄板、アルミニウム板、リン青銅等の銅板を用いてもよい。また、クリーニングブレード２２の保持板２１への固着は、保持部２１に接着剤を塗布し貼り合わせ加熱又は加圧して接着している。しかしながら、両面テープや接着剤による固定なども適宜採用できる。

図１４は、クリーニングブレードの当接条件を示す概略図である。本実施形態のクリーニングブレード２２の当接方式は、感光体の回転方向に対してブレードをカウンターに当接するカウンター方式を採用するが、回転方向に対してブレードを順方向に当接するトレーリング方式であってもよい。特に、カウンター方式が好ましく、感光体１０に対するクリーニング性が高い。また、クリーニングブレード２２は、硬度（ＪＩＳ―Ａ）が、６０〜８５°の範囲が好ましい。硬度が６０°未満ではクリーニングブレード２２の変形が大きくトナー等のクリーニングが困難になり、硬度が８５°を越えると感光体１０の摩耗が大きくなり、画像形成装置の寿命を短くする。

さらに、クリーニングブレード２２の当接条件のうち当接圧は、１０〜６０ｇｆ／ｃｍの範囲にあることが好ましい。当接圧が１０ｇｆ／ｃｍ未満では粒径が２μｍ未満のトナーのクリーニングが困難であり、６０ｇｆ／ｃｍを越えるとクリーニングブレード２２先端がめくれたりやバウンディングが生じやすくなり、ビビリ等のクリーニング不良が生じやすくなって、クリーニング性が低下する。クリーニングブレードの弾性率は４．５〜１０ＭＰａ、クリーニングブレード２２の自由長は５〜１２ｍｍ、クリーニングブレード２２の厚さは１〜２ｍｍ、当接角度は５〜２５度、食い込み量は０．１〜２．０ｍｍが好ましい。クリーニングブレード２２の当接角度は、当接位置の接線から５〜２５°以下の範囲になることが好ましい。当接角度が５°未満ではトナーのすり抜けによるクリーニング不良が発生しやすく、２５°を越えるとクリーニング時にブレードまくれが生じることがある。

クリーニングブレード２２の感光体１０への食い込み量は、０．１〜２．０ｍｍの範囲にあることが好ましい。０．１ｍｍ未満では、クリーニングブレード２２と感光体１０の接触する面積が小さく、トナーがすり抜けるクリーニング不良が生じ、２．０ｍｍを越えると感光体１０との摩擦力が大きくなりブレードめくれやバウンディングが生じやすくなる。また、ブレードの振動による鳴き、ビビリ等のクリーニング不良が生ずる。

図１５は、現像モジュールを示す概略図である。また、その断面図は図２に示される。これらの図に示すように、現像モジュール５０内には、感光体１０に近接するように配置されている現像剤担持体である現像スリーブ５１、プロセスカートリッジ２００の外部に設けられたトナーボトルおよび供給手段から現像剤が収納されている現像モジュール５０にトナーを補給する図示しない補給口、補給されたトナーを磁性キャリアと混合・攪拌する混合スクリュー５３，５４、現像スリ−ブ５１に供給された現像剤の量を規制する規制部材５５が配置されている。

また、図１５に示すように、現像モジュール５０は、現像スリーブ５１を回転させる回転軸５１１、プロセスカートリッジ２００に装着するときの位置決めのために現像モジュール本体の上下に突起状に設けたガイド５２１，５２２、搬送時における現像剤を外部への漏洩を防止する仕切板５６１、仕切板５６１によって仕切って現像剤を収納する現像剤収納部５６を設けている。現像剤を収納する現像剤収納部５６に設けた仕切板５６１で封止することで搬送時における現像剤の漏洩を防止し、最初の使用時に、この仕切板５６１を引いてはずすことで、開封されて、現像剤収納部５６から混合・攪拌スクリュー５３へ現像剤を供給する。

現像スリーブ５１では、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体を円筒形に形成してなる現像スリーブが回転駆動機構によって回転することで、内部に設けられた磁極によって現像剤が搬送されるようになっている。現像剤の搬送方向における現像領域の上流側部分に配置されている規制部材５５によって、現像剤チェーン穂の穂高さ、即ち、現像スリーブ５１上の現像剤量を規制する。なお、現像剤は、磁性キャリアとトナーによる二成分現像剤の他、磁性一成分現像剤、非磁性一成分現像剤を適宜選択して使用することができ、この場合、現像スリーブの仕様は変えることで対応することができる。

図１６は、現像モジュールをプロセスカートリッジに位置決め固定する面板を示す概略図である。面板２４０は、感光体１０の回転軸１４を支持する軸受２４４の外周に嵌合し、感光体の軸に対して位置決めされる穴部２４１、現像モジュール５０の現像スリーブ５１のシャフト５１１が挿入される挿入部２４２、面板２４０をプロセスカートリッジ枠体２１０の側板２２０に固定するネジ用の穴２４３が設けられている。

図１７は、プロセスカートリッジ枠体前側の側板に対し、面板により現像モジュールを位置決めしたときの状態を示す図である。感光体１０の回転軸１４は、図１７に示すように、プロセスカートリッジ枠体２１０の側板２２０に設けられた軸受２４４を貫通することで感光体１０の回転軸１４が位置決めされている。面板２４０は、当該軸受２４４の外周に位置決めの穴部２４１が嵌合し、かつ現像スリーブ５１のシャフト５１１に挿入部２４２が挿入されることにより、感光体１０の回転軸１４と現像スリーブ５１の位置が決定される。このように位置決めがなされた後、固定穴２２５、２２６からそれぞれ現像モジュール５０のガイド５２１、５２２が固定され、現像モジュール５０の枠体への固定が行われる。

図１８は、プロセスカートリッジの組み立て図である。
図１８に示すように、プロセスカートリッジ枠体２１０に、側板２２０に設ける軸受２４４に感光体１０のシャフト１４を挿入し、さらに、第２側板２５０の軸受２５４に感光体１０のシャフト１４を挿入して固定する。さらに、クリーニングブレード２２を保持する保持板２１に設けるガイド部２８をプロセスカートリッジ枠体２１０の側板２２０と第２側板２５０に設けられる第１当接面２２１、第２当接面２５１にそれぞれ位置決めして取り付ける。これによって、少ない部品で精度の高い位置決め、ねじれ、たわみの発生の少ない取付が可能になる。

以下、各モジュール、部分の取付について詳述する。
図１９は、第２側板に感光体を装着し、枠体奥側に取り付けた状態を示す図である。感光体１０の回転軸１４は、第２側板２５０の軸受２５４に挿通されて位置決めされた後、カップリング１４１が回転軸１４の端部に取り付けられる。カップリング１４１は、プロセスカートリッジ２００の装着時に、画像形成装置１００本体側に設けられた駆動手段（図示しない）に係合し、感光体１０が回転駆動される。また、クリーニングモジュール２０は、側板２５０の第２当接面２５１に保持板２１が当接され、上述したとおりガイド２８１によりガイドされ、固定穴２８２により固定される。

さらに、現像モジュール５０は、シャフト支持部２５３から現像スリーブ５１のシャフト５１１が挿入し、側板２５０との固定がされる。上述したとおり、第１側板２２０に設けられた第１当接面２２１と、第２側板２５０に設けられた第２当接面２５１とには、クリーニングモジュール２０の保持板２１を固定すべく、位置決めのための突起とネジ用の穴とが設けられる。従って、保持板２１はプロセスカートリッジの両端側、つまりできるだけ長手方向に距離をもって支持できるので、保持板２１を安定的に保持でき、保持板２１に取り付けられたクリーニングブレード２２と感光体１０上への当接状態を精度良く取り付けることができる。

また、感光体１０の回転軸１４を支持する軸受２４４、２５４は、それぞれ第１当接面２２１、および第２当接面２５１の幅内であって、かつ、その近傍にあり、保持板２１を軸受２４４、２５４に向かって固定される。従って、保持板２１と軸受に支持された感光体の回転軸に対する距離、および角度の精度を高めることができ、結果的に、保持板２１により保持されるクリーニングブレード２２と感光体１０との当接状態を精度よく取り付けることができる。また、上述したとおり、保持板２１に強度の高い材料（本実施形態では厚さ２．０ｍｍの鋼板）を使用することにより精度を高めることに寄与する。

また、保持板２１は金属製にして剛性を大きくすることが好ましい。これによって、第１側板２２０と第２側板２５０と、プロセスカートリッジ枠体２１０等の寸法のくるいから、クリーニングブレード２２の保持板２１を両端で固定したときに生ずるねじれ、たわみを規制することができる。また、このように、剛性の高い保持板２１によりクリーニングモジュール２０をプロセスカートリッジ２００に取り付けた後、現像モジュール５０、帯電モジュール３０を取り付けるようにすれば、クリーニングモジュール２０の取り付けによりねじれ、たわみの影響が低減されているため、結果的に、現像モジュール５０、帯電モジュール３０の取り付けを高精度に行うことができる。

図２０は、潤滑剤の塗布装置を示す概略断面図である。
図２及び図２０に示すように、潤滑剤の塗布装置７０は、クリーニングモジュール２０とは別個に設けられ、固形潤滑剤７３、固形潤滑剤７３を感光体１０上へ供給するブラシ等により形成された供給部材７２、更に感光体１０上の薄膜化する膜形成部材である塗布ブレード７１により構成されている。潤滑剤としては、例えば、オレイン酸鉛、オレイン酸亜鉛、オレイン酸銅、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸鉄、ステアリン酸銅、パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸銅、リノレン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩類や、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリトリフルオロクロルエチレン、ジクロロジフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−オキサフルオロプロピレン共重合体等のフッ素系樹脂が挙げられる。特に、感光体１０の摩擦を低減する効果の大きい脂肪酸金属塩であって、脂肪酸としてステアリン酸、金属として亜鉛、又はカルシウムを用いるステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムが一層好ましい。

図２１は、プロセスカートリッジ奥側に配設された駆動系のギヤ列を示す概略図である。
上述したとおり、感光体１０は画像形成装置本体から回転駆動される。感光体１０に設けられた感光体ギア１０ａの回転は、搬送オーガギア２５ａ、２５ｂ、２５ｃにより伝達されて搬送オーガ２５を回転する。搬送オーガ２５は回転駆動されることにより、クリーニングモジュール２０のハウジング２６内に回収された回収トナーをプロセスカートリッジ外に搬送する。さらに、感光体ギア１０ａの回転は、伝達ギア７２ａ，７２ｂにより伝達されて供給部材７２（図２０）を回転駆動することにより、感光体１０表面に潤滑剤を供給する。さらに、感光体ギア１０ｂの回転は、図示しない伝達ギアを介して帯電ローラ３１の奥側端部に装着されたギア４１（図３）に伝達されて帯電ローラ３１を回転駆動することにより、感光体１０表面に均一に帯電を行う。

また、この他に、プロセスカートリッジ２００には、検知手段としては、プロセスカートリッジ２００内の温湿度を検知するための温湿度センサ、感光体１０の電位を検知する電位センサ、現像後の感光体１０上の現像されたトナー量を検知するトナー濃度センサを設けることができる。さらに、例えば、転写前除電装置、クリーニング前除電装置を設けてもよい。本例のプロセスカートリッジ２００は、少なくとも、感光体１０と帯電モジュール３０とが一体に支持されて、画像形成装置１００に着脱可能なプロセスカートリッジ２００である。 本発明のプロセスカートリッジ２００では、感光体１０と帯電モジュール３０との間隙の精度を高くすることで、オゾン、放電生成物の発生を抑えることで、感光体１０の寿命を延ばすことができる。また、クリーニングブレード２２の取付精度を高くすることができ、クリーニング性を向上させ、クリーニング不良の発生を遅らすことができる。さらに、クリーニングブレード２２の装着の精度を高くして歪みを少なくすることで、他のプロセスモジュールの装着における精度を高めることができ、現像モジュール５０の装着、また、感光体１０と現像モジュール５０との間隙の精度を高くすることができ、高品位の画像を得ることができる。また、クリーニングブレード２１の装着時におけるねじれを防止することで、画像形成時におけるブレードのめくれ、ビビリ等の異常音の発生を抑えることができる。また、本発明の画像形成装置１００では、このようなプロセスカートリッジ２００を用いることで、高品位の画像を長期にわたって安定して供給することができる。

以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、クリーニングローラの芯金は金属に限らず、剛性のある適宜な材料を使用可能である。また、クリーニング部（実施例ではメラニン発泡体）を構成する素材も適宜なものを使用可能である。また、発泡体等によるローラに限らず、ブラシローラも使用可能である。さらに、実施例ではクリーニング対象であるローラ部材を帯電ローラとして説明したが、本発明によるローラクリーニング装置は帯電ローラのクリーニングに限定されるものではなく、適宜なローラ部材のクリーニングに用いることができるものである。

プロセスカートリッジに搭載するモジュール等も任意である。また、像担持体（感光体）としてはドラム状に限らず、ベルト状の像担持体も使用可能である。
また、画像形成装置の作像部の構成も任意であり、タンデム式における各色作像ユニットの配置順などは任意である。また、タンデム式に限らず、一つの感光体の周囲に複数の現像装置を配置したものや、リボルバ型現像装置を用いる構成も可能である。また、３色のトナーを用いるフルカラー機や、２色のトナーによる多色機、あるいはモノクロ装置にも本発明を適用することができる。もちろん、画像形成装置としては複写機に限らず、プリンタやファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。

本発明に係るローラクリーニング装置を備える画像形成装置の一例であるフルカラー複合機の概略を示す断面構成図である。 プロセスカートリッジの構成を示す断面図である。 帯電モジュールの斜視図である。 帯電モジュールの側面図である。 帯電ローラの構成を示す断面図である。 帯電ローラに帯電クリーニングローラが当接した状態を模式的に表した図である。 帯電クリーニングローラの軸受を示す斜視図及び断面図である。 軸受の別例を示す斜視図及び断面図である。 プロセスカートリッジ枠体の構造を示す斜視図である。 感光体の前側を示す斜視図である。 感光体の感光層の構造を示す模式図である。 感光体クリーニングモジュールの概略構成を示す外観斜視図及び断面図である。 クリーニングブレードの配置状態を模式的に示す概略図である。 クリーニングブレードの当接条件を示す概略図である。 現像モジュールを示す概略図である。 現像モジュールをプロセスカートリッジに位置決め固定する面板を示す概略図である。 プロセスカートリッジ枠体前側の側板に対し、面板により現像モジュールを位置決めしたときの状態を示す図である。 プロセスカートリッジの組み立て図である。 第２側板に感光体を装着し、枠体奥側に取り付けた状態を示す図である。 潤滑剤の塗布装置を示す概略断面図である。 プロセスカートリッジ奥側に配設された駆動系のギヤ列を示す概略図である。

符号の説明

１０ 像担持体
２０ クリーニングモジュール
３０ 帯電モジュール
３１ 帯電ローラ（帯電部材）
３２，３８ バネ材（付勢手段）
３３ クリーニングローラ
３３ａ 芯金
３３ｂ メラミン樹脂発泡体
３４ スペーサ部材
３５ 支持部材
３７ 軸受
３９ 帯電ハウジング
４０ 光書き込み装置
５０ 現像モジュール
７０ 潤滑剤塗布装置
１００ 画像形成装置
２００ プロセスカートリッジ
Ｈ クリーニング部材の軸線
Ｓ クリーニングローラ芯金の軸線

Claims (6)

1. 芯金部材上に円筒状外形を有するクリーニング部材を設けて構成したクリーニングローラを、クリーニング対象であるローラ部材に当接させて該ローラ部材の表面をクリーニングするローラクリーニング装置において、
   前記芯金部材の軸線と前記クリーニング部材の軸線とが非平行に設けられていることを特徴とするローラクリーニング装置。
2. 前記芯金部材の軸線と前記クリーニング部材の軸線とが、前記クリーニングローラの軸方向の中央位置で交差していることを特徴とする、請求項１に記載のローラクリーニング装置。
3. 前記クリーニングローラは、前記芯金部材が軸受を介して付勢されることにより前記ローラ部材に当接され、
   前記軸受は、前記芯金部材の外径よりも大径の受部を有し、該受部が前記芯金部材の円周面で線接触するように構成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のローラクリーニング装置。
4. 前記クリーニング対象であるローラ部材が帯電ローラであることを特徴とする、請求項１に記載のローラクリーニング装置。
5. 少なくとも像担持体と帯電ローラとを搭載し、前記帯電ローラのクリーニング装置として請求項１〜４のいずれか１項に記載のローラクリーニング装置を備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。
6. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のローラクリーニング装置または請求項５に記載のプロセスカートリッジを備えることを特徴とする画像形成装置。

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