JP2010019980A - クリーニングローラ、帯電装置、プロセスユニット及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電ローラに対して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ローラを提供する。
【解決手段】
像担持体の表面を帯電する帯電ローラ３１に接触してトナーを含む異物を除去するためのクリーニングローラ３３におけるものである。クリーニングローラ３３は、回転可能に軸支されたシャフト３３１と、シャフト３３１周りに設けられたクリーニング部材３３２とを含んで構成されている。前記クリーニング部材３３２の両端側に帯電ローラ３１に当接する弾性部材３３３を設けた。
【選択図】図６

Description

本発明は、帯電ローラに接触してトナーを含む異物を除去するためのクリーニングローラに関し、また、これを備えた帯電装置、及びプロセスユニット、並びに画像形成装置に関する。

複写機やファクシミリあるいはプリンタさらには印刷機などの画像形成装置においては、帯電装置により一様に帯電された感光体などの潜像担持体に対して画像情報に対応した静電潜像が形成され、この静電潜像がトナーなどの現像剤により可視像処理され、可視像がシートなどの記録媒体に転写されて定着されることにより複写出力が得られるようになっている。

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は、コロナ放電を用いる非接触型の帯電装置が多く用いられてきたが、コロナ放電に伴いオゾンや窒素酸化物などのコロナ生成物が発生し、これにより環境悪化を招くとともに、窒素酸化物に基づく硝酸化合物（硝酸アンモニュウム）などの放電生成物が付着することにより帯電特性が悪化するなどの不具合がある。

これに対して、潜像担持体に接触若しくは微少間隙を持たせて近接した表面を有する帯電ローラを用いる接触型の帯電装置においては、オゾンや窒素酸化物の発生が大幅に低減することから近年では帯電装置の主流となっている。

潜像担持体に対して接触あるいは微少間隙を持たせて抵抗調整された弾性体を芯金の周面に設けた帯電ローラが用いられ、帯電ローラに対して帯電バイアスが印加される。

帯電バイアスとしては、直流電圧およびこの直流電圧の放電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有する交流電圧を重畳印加するようになっており、交流電圧の印加により潜像担持体表面の電位が印加された直流電圧の値に収束し、結果として、潜像担持体表面での均一帯電が可能となっている。

しかし、このような接触型の帯電装置においては、帯電ローラは、クリーニング工程を経過した潜像担持体の表面に対向して配置されているが、潜像担持体表面にクリーニング工程後において残留した場合のトナーや紙粉などが付着しやすい状態で設けられている。このため、帯電ローラに部分的な汚損が発生していると表面抵抗値が変化してしまい、結果として、潜像担持体に対する一様な帯電が行えなくなる。

そこで、以下のようなクリーニグローラの技術が提案されている。

例えば、下記特許文献１又は２には、帯電ローラに対して弾性体のクリーニングローラを食い込ませて連れ回りさせることで、帯電ローラの汚損を防止する技術が提案されている。

この技術は、帯電ローラとクリーニングローラの軸間が自由であり、ローラ径のバラツキや経時変化に左右されず線圧(ニップ幅)を一定に出来るメリットがある。また、駆動手段が不要で安価で小型化が可能である。一方、駆動を帯電ローラとクリーニングローラの摩擦力に頼らざるを得ないため、駆動伝達が不安定でスリップするデメリットがある。

また、下記特許文献３又は４には、帯電ローラに対して弾性体のクリーニングローラを食い込ませて且つクリーニングローラを駆動手段を用いて駆動して、帯電ローラとクリーニングローラの線速差により帯電ローラの汚損を防止する技術が提案されている。

この技術によれば、クリーニングローラを駆動手段で駆動しているので、線速の設定が可能となる。しかし、軸間を固定する必要があるため、ローラ径のバラツキや経時変化により線圧(ニップ幅)が変動するデメリットがある。また、連れ回りに比べれば部品点数が増え装置が大型化する欠点もある。
特開２００７−１７１３８１号公報 特開２００７−１４０１６７号公報 特許第３３５６６０３号公報 特開平７−１４０７６３号公報

交流電圧を重畳印加する接触型の帯電装置においては、潜像担持体表面と帯電ローラとの間に微少間隙を設定した場合、この微少間隙内で生じるパルス放電により潜像担持体表面を帯電させることから、潜像担持体表面が常時エッチングされた状態となることが知られている。

帯電ローラによるエッチング現象によって潜像担持体表面が削られてしまうと、潜像担持体表面の感光層の膜厚が減少する膜減り現象が生じ、これに伴い帯電特性の悪化を招き、画像品質の低下を生じることが考えられる。

潜像担持体の膜減り現象を低減するために、潜像担持体表面に対して例えばステアリン酸亜鉛等の固形潤滑剤の塗布により表面に潤滑層を形成して耐摩耗性を高めて保護する方法が近年用いられている。

一方で、固体潤滑剤を塗布することで潜像担持体の膜減り現象は大きく低減するものの、低摩擦化した潜像担持体表面に付着しているトナーや紙粉の一部が潤滑剤とともにクリーニング位置からすり抜けやすくなる。

このように、トナーや紙紛に加えて潤滑剤が帯電ローラに付着するようになったことで、帯電ローラとクリーニングローラに周速差が生じたり（特許文献３又は４）、クリーニングローラの線圧が適正でなかったりすると（特許文献１又は２）、帯電ローラにフィルミングしてしまい、帯電ローラの長寿命化を妨げるという問題がある。

本発明は上記問題点に対し、帯電ローラに対して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ローラ、これを備えた帯電装置、及びプロセスユニット、並びに画像形成装置を提供しようとするものである。

請求項１の発明は、像担持体の表面を帯電する帯電ローラに接触してトナーを含む異物を除去するためのクリーニングローラにおいて、回転可能に軸支されたシャフトと、当該シャフト周りに設けられたクリーニング部材とを含んで構成され、前記クリーニング部材の両端側に前記帯電ローラに当接する弾性部材を設けたものである。

弾性部材が帯電ローラに対して当接することにより、クリーニングローラの帯電ローラに対する摩擦力が高まる。このため、クリーニングローラが帯電ローラに対してスリップすることなく完全等速で回転することが可能になる。

請求項２の発明は、請求項１に記載のクリーニングローラにおいて、前記弾性部材の前記帯電ローラに対する摩擦係数を、前記クリーニング部材の前記帯電ローラに対する摩擦係数よりも大きくしたものである。

これにより、クリーニングローラの帯電ローラに対する摩擦力を効果的に高めることができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のクリーニングローラにおいて、前記弾性部材の外径を前記クリーニング部材の外径よりも大きくしたものである。

これにより、クリーニング部材を帯電ローラに接触させたときに、弾性部材が帯電ローラに対して圧縮されて当接するため、帯電ローラに対する摩擦力を効果的に高めることができる。

請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載のクリーニングローラにおいて、前記弾性部材の前記帯電ローラへの当接部を、軸方向に対して傾斜して形成したものである。

弾性部材を帯電ローラに当接させたとき、弾性部材の当接部が圧縮されることによって、弾性部材が帯電ローラに対して広いニップ幅を形成することができ、帯電ローラに対する摩擦力が高まる。

請求項５の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載のクリーニングローラにおいて、前記弾性部材をゴムで構成したものである。

これにより、弾性部材を安価に製造することができる。

請求項６の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載のクリーニングローラを備えた帯電装置である。

本発明のクリーニングローラを帯電装置に適用可能である。

請求項７の発明は、少なくとも像担持体と当該像担持体表面を帯電する帯電手段とを一体的に有すると共に装置本体に対して着脱可能なプロセスユニットにおいて、前記帯電手段として請求項６に記載の帯電装置を備えたプロセスユニットである。

本発明のクリーニングローラを備える帯電装置を、プロセスユニットに適用可能である。

請求項８の発明は、少なくとも像担持体と、当該像担持体表面を帯電する帯電手段と、前記像担持体表面上にトナー像を形成する現像手段と、前記像担持体表面上に形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、前記像担持体上のトナーを除去するクリーニング手段とを有する画像形成装置において、前記帯電手段として請求項項６に記載の帯電装置を備えた画像形成装置である。

本発明のクリーニングローラを備える帯電装置を、画像形成装置に適用可能である。

請求項９の発明は、請求項８の画像形成装置において、少なくとも前記像担持体と前記帯電手段とを一体的に有すると共に装置本体に対して着脱可能なプロセスユニットを備えたものである。

本発明のクリーニングローラを、プロセスユニットを備える画像形成装置に適用可能である。

本発明によれば、帯電ローラとクリーニングローラとの線圧を所定の線圧に維持しつつ、クリーニングローラを帯電ローラに対してスリップすることなく完全等速で回転させることが可能である。従って、クリーニングローラのクリーニング性を良好な状態で維持することができる。

上記本発明のクリーニングローラを帯電装置に設けることにより、帯電ローラの性能を長期間に亘って良好な状態で発揮させることが可能となる。また、その帯電装置をプロセスユニットや画像形成装置に搭載することによって、長期間に亘って良好な画像形成を実現できる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお以下の説明はこの発明における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、フルカラー画像を形成する画像形成装置の一例を示す断面図である。ここに示した画像形成装置１００は、本体内に並列された４個のプロセスユニット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、プロセスユニット２００にトナーを供給する各色のトナーボトル５９などを備えている。中間転写ベルト６２は、各プロセスユニット２００が有する像担持体としての感光体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に転写する構成は、そのトナー像の色が異なるだけで、実質的に全て同一である。

図２は、本発明の一実施形態であるプロセスユニットの構成を示す概略断面図である。本発明のプロセスユニット２００は、プロセスユニット枠体（以下、「枠体」と記すことがある。）２１０に、感光体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、潤滑剤の塗布装置７０などを備える。

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。クリーニングモジュール２０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潤滑剤の塗布装置７０を備える。

図１に示すように、画像形成装置１００本体内の下部には、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、画像形成装置本体１００の上部の排紙部に排出される。

このようにプロセスユニット化することにより、該プロセスユニットに含まれる上記の部品又は装置に起因する故障が起こった場合、プロセスユニットの交換を行うだけで、早期に現状を回復させることができるため、サービス時間を短縮することができ、メンテナンスの面で有利である。

なお、本実施形態では、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、プロセスユニット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。このため、未だ使用することのできるプロセス手段を、プロセスユニットの寿命と共に廃棄することによる資源の無駄を防ぐことができる。本実施形態によると、ユーザ又はサービスマンはプロセスユニット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３は、上記帯電モジュール３０の構成を示す概略図であり、（Ａ）は外観斜視図であり、（Ｂ）は外観側面図である。帯電モジュール３０は、上記感光体１０に接触もしくは近接して配設される帯電ローラ３１、帯電ローラ３１の端部に固定される図示しないギア、帯電ローラ３１が振動するのを防止するバネ材３２、帯電ローラ３１に接触してトナーを含む異物を除去するためのクリーニングローラ３３、クリーニングローラ３３の軸受３７、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バネ材３８、帯電ローラ３１と感光体１０との間隙を設けるためのスペーサ部材３４、帯電ローラ３１の端部を支持する支持部材３５、これらを収納するハウジング３９からなっている。

クリーニングローラ３３は帯電ローラ３１に対して接近・離間する方向に変位可能となっており、クリーニングローラ３３をバネ材３８で押圧することによって、クリーニングローラ３３と帯電ローラ３１との線圧を所定の線圧に維持することができる。

帯電ローラ３１のギアは、後述の駆動機構により回転駆動され、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。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１０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のプロセスユニット２００への装着時、帯電ローラ３１は、スペーサ部材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を感光体１０に押圧する。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自体での取り扱いを可能とする。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４は、帯電ローラ３１の構造を示す概略図である。この帯電ローラ３１は、中心に金属製芯金による軸部３１１、その外側に中抵抗層３１３と最外層に表面層３１４とを有する本体部３１２からなる構造をしている。軸部３１１は、例えば、直径が８〜２０ｍｍのステンレス、アルミニウムの高い剛性と導電性を有している金属製又は１×１０３Ω・ｃｍ以下、好ましくは１×１０２Ω・ｃｍ以下で高い剛性を有する導電性の樹脂等で構成される。中抵抗層３１３は、１×１０５Ω・ｃｍ〜１×１０９Ω・ｃｍの体積抵抗率で、１〜２ｍｍ程度の厚さにすることが好ましい。表面層３１４は、１×１０６Ω・ｃｍ〜１×１０１２Ω・ｃｍの体積抵抗率で、１０μｍ程度の厚さが好ましい。表面層３１４の体積抵抗率は、中抵抗層３１３の電気抵抗率より高くすることが好ましい。ここで、本体部３１２は、中抵抗層３１３と表面層３１４との２層構造で示したが、特にこの構造に限定されるものではなく、単層でも３層であっても良い。

図４に示す帯電ローラ３１と感光体１０との間隙Ｓは、スペーサ部材３４により１００μｍ以下、特に、２０〜５０μｍの範囲にする。これにより、帯電モジュール３０の作動時における異常画像の形成を抑えることができる。この間隙Ｓは、プロセスユニット２００と帯電モジュール３０を固定するプロセスユニット枠体２１０に嵌合部を設けて調整してもよい。また、帯電ローラ３１は摩擦係数の低い樹脂による軸受に設けるバネ材３２により感光体１０表面方向に押圧されている。これにより、機械的振動、芯金の偏位があっても一定の間隙を形成することができる。

図５は、本発明の特徴部であるクリーニングローラ３３の構成を示す概略図であって、（Ａ）は全体図であり、（Ｂ）は部分断面図である。クリーニングローラ３３は、金属シャフト３３１と、金属シャフト３３１の外周に設けた帯電ローラの汚れを除去する清掃部材としてのクリーニング部材３３２と、クリーニング部材３３２の両端側に設けられ帯電ローラからの駆動を伝達する駆動伝達部材３３３を有する。ここでクリーニング部材３３２は、汚れ除去及び収納の機能に優れたメラミン樹脂発泡体を用いることとするが、上記機能を満たすものであれば多孔性のスポンジ等他の材質でもよい。

駆動伝達部材３３３は、帯電ローラに対する摩擦力が高い部材（摩擦部材）で構成されている。駆動伝達部材３３３の帯電ローラに対する摩擦係数は、クリーニング部材３３２の帯電ローラに対する摩擦係数よりも大きく設定されている。また、駆動伝達部材３３３は、弾力性を有する部材（弾性部材）で構成されている。本発明では耐オゾン性、耐トナー性等を考慮してウレタンゴムを使用しているが、上記機能を満たすものであれば、他のゴムや材料でもよい。

図５（Ｂ）に示すように、駆動伝達部材３３３は、その中央部に金属シャフト３３１を挿嵌するための挿嵌孔３３３ａが形成された環状の部材である。駆動伝達部材３３３の外周面３３３ｂは、軸線Ｌに対して傾斜して形成されている。また、駆動伝達部材３３３の外径Ｄ１は、クリーニング部材３３２の外径Ｄ２よりも大きい。

図６に示すように、クリーニングローラ３３が、ここでは図示されない上記バネ材３８の押圧力を受けて帯電ローラ３１に接触すると、クリーニング部材３３２は帯電ローラ３１の外周面に当接し圧縮される。また、駆動伝達部材３３３の傾斜した外周面３３３ｂも帯電ローラ３１の外周面に当接する。このとき、駆動伝達部材３３３の外周面３３３ｂの帯電ローラ３１との当接部が、圧縮されて弾性変形する。駆動伝達部材３３３が圧縮されることによって、帯電ローラ３１に対して広いニップ幅を形成し、帯電ローラ３１に対する摩擦力を高めることができる。これにより、帯電ローラ３１が回転してクリーニングローラ３３が連れ回りするとき、クリーニングローラ３３は帯電ローラ３１に対してスリップすることなく完全等速で回転することが可能になる。

図７は、プロセスユニット２００の組み立て図を示す。
図７に示すように、プロセスユニット２００は、図示手前側の第１側板２２０を有するプロセスユニット枠体２１０と、図示奥側の第２側板２５０を備える。本発明の実施形態では、これらプロセスユニット枠体２１０と第２側板２５０を用いて、感光体１０、クリーニングモジュール２０等を組み付けるように構成している。以下、各部材の詳細について説明する。

像担持体としての感光体１０は、両端にフランジ１３，１５を配設した円筒状本体部１０ｂを有し、その円筒状本体部１０ｂの両端からは回転軸１４が突出している。

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１０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１００本体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、クリーニングモジュール２０をプロセスユニット枠体２１０及び第２側板２５０に対して位置決めするための位置決めガイド２８として、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。

プロセスユニット枠体２１０は、図示手前側の第１側板２２０と、図示しない帯電モジュール３０を取り付ける位置決め板２１１と、図示しない潤滑剤の塗布装置７０及び粉体潤滑剤を収容する潤滑剤収容部２７０と、感光体１０を組み付けるときに感光体１０を仮置きする仮置き部２３２を一体的に形成して構成されている。

第１側板２２０は、感光体１０の回転軸１４を軸支するための軸受２４４、クリーニングモジュール２０の保持板２１を当接する当接部としての第１当接面２２１が設けられている。また、第１側板２２０には、図示しない現像モジュール５０を装着するためのガイド溝２２３、現像モジュール５０を固定する固定穴２２５、２２６が設けてある。

第２側板２５０には、クリーニングモジュール２０の保持板２１を当接する当接部としての第２当接面２５１、感光体１０の回転軸１４が貫通される軸受２５４、後述する現像スリーブのシャフトが挿入されるシャフト支持部２５３、後述する供給ローラをガイドするガイド溝２５５が形成される。なお、上述した第１側板２２０の第１当接面２２１と、第２側板２５０の第２当接面２５１とにより、クリーニングモジュール２０の保持板２１の感光体１０への当接角度が決定される。

図７を参照して、各部材の組み立て方法を説明する。
まず、第１側板２２０に設けた軸受２４４に感光体１０の一方のシャフト１４を挿入し、次いで、第２側板２５０の軸受２５４に感光体１０の他方のシャフト１４を挿入する。これにより、感光体１０は第１側板２２０及び第２側板２５０によって支持される。次に、クリーニングモジュール２０の保持板２１を、第１側板２２０及び第２側板２５０のそれぞれの当接面２２１，２５１に当接させる。このとき、両方の当接面２２１，２５１に設けた図示しない位置決め用の棒状突起を、クリーニングモジュール２０の両端に設けた位置決めガイド２８の穴部２８１に挿入する。その後、クリーニングモジュール２０の固定ネジ用の穴２８２に挿通させたネジによって、クリーニングモジュール２０をプロセスユニット枠体２１０及び第２側板２５０に固定する。このようにして、各部材を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。

図８は、上記プロセスユニットを組み立てた状態におけるクリーニングモジュール２０の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。本実施形態では、図８（Ａ）に示すように、クリーニングブレード２２を、保持板２１の当接面２２１（又は２５１）に対して当接する面と同じ面に配設している。一方、図８（Ｂ）に示すように、クリーニングブレード２２を、保持板２１の当接面２２１（又は２５１）に対して当接する面と反対側の面に配設してもよい。但し、図８（Ａ）に示すようにクリーニングブレード２２を配設した場合は、保持板２１の厚さに寸法公差が生じても、クリーニングブレード２２の感光体１０に対する接触状態（接触位置）は影響を受けねいため、クリーニング精度を向上させることができるメリットがある。

また、本発明の実施形態では、組付けの際に、保持板２１が当接する当接部として、第１当接面２２１及び第２当接面２５１を設けているが、本発明はこの構成に限られず、クリーニングモジュール２０を感光体１０へ当接位置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１０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。また、それ以外に、両面テープや接着剤による固定なども便宜採用できる。

図９は、クリーニングブレード２２の感光体１０へ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１０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１０は、感光体１０の感光層の構造を示す概略図である。感光体１０は、図１０に示すように、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ている。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電荷発生層１２１と発生した電荷を感光体１０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１１は、プロセスユニット枠体２１０の潤滑剤収容部２７０内に収容された潤滑剤の塗布装置７０を示す概略断面図である。図１１及び図２を参照して、潤滑剤の塗布装置７０の構造を説明する。潤滑剤の塗布装置７０は、感光体１０の回転方向に順方向に回転駆動されて感光体１０上に潤滑剤を供給する供給部材７２と、感光体１０に供給された潤滑剤を薄膜化する膜形成部材７１と、プロセスユニット枠体２１０に設けられ潤滑剤を収納する潤滑剤収納部２７０によって構成される。

本実施例では、供給部材７２は、潤滑剤を供給するためのフィルム７２１を有する構成となっているが、供給部材７２はその構成に限らず、ブラシを金属ローラ表面に設けるなど便宜採用できる。なお、フィルム７２１は、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、スチレン樹脂、アクリル樹脂の中から選択される。ブラシは、同様の樹脂の他、摩耗に強く、強度が高いナイロン等のポリアミド樹脂を用いることができる。また、摩擦帯電を防止するために、導電性粉末としては、アセチレンブラック、ファーネスブラック等のカーボンブラック、黒鉛、または、銅、銀等の金属粉末の導電性粉末を含有させてもよい。具体的には電気抵抗は１０２〜１０８Ω・ｃｍの範囲にすることが好ましい。

上記膜形成部材７１は、塗布ブレード７１１とブレード支持部材７１２とからなっている。塗布ブレード７１１は、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂のエラストマーをブレード状にして用いる。とくに、弾性が高く、摩耗しにくいウレタン樹脂が好ましい。このブレード支持部材７１２は、塗布ブレード７１１を支持する発泡体を配設し、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ウレタン樹脂による発泡体を用いる。特に、ウレタン発泡体が好ましい。これによって、感光体１０を過度に圧接することにより生ずる摩耗を抑え、かつ、潤滑剤の均一な膜を形成することができる。塗布ブレード７１１の感光体１０への当接方式はカウンター方式でもトレーリング方式でも良い。ブレードによるめくれの発生が少なく、潤滑剤を均一に薄膜化できる。当接圧は５〜３０Ｎ／ｍ、当接角度は１０〜３０°の範囲にする。食い込み量等の他の条件は、ブレードの弾性率により適宜決定することができる。ただし、硬度の低い潤滑剤を薄層化するものであり、クリーニングにおけるクリーニングブレード２２の当接条件と比較して当接圧等は低くする。

この塗布装置７０は、潤滑剤収納部２７０にある潤滑剤を供給部材７２のフィルム７２１に乗せて、感光体１０に潤滑剤を供給し、感光体１０に当接された塗布ブレード７１１で潤滑剤を薄層化して塗布する。これによって、感光体１０の摩擦係数を低くすることができ、トナーの転写率を向上させて廃棄するトナー量を減少させることができる。

さらに、感光体１０の表面の摩擦係数を小さくすることによって、クリーニングしにくい球形形状のトナーであってもクリーニングすることができる。また、潤滑剤の薄層形成を塗布ブレード７１１で行うことで、不必要な潤滑剤は塗布ブレード７１１でせき止められ、感光体１０に薄膜を形成する量をできるだけ少なくすることで最小厚さの膜を形成することができる。また、このときに、薄層にならなかった潤滑剤は、塗布ブレード７１１上からこぼれて潤滑剤収納部２７０に戻るので、潤滑剤を長く使用することができる。

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。

また、潤滑剤は、粉体状であって、体積平均粒径が、０．１〜３．０ｍｍの範囲にあるものを用いる。成型した潤滑剤では、ブラシで強く摺擦して粉体状に掻き取り感光体１０に供給しなければならず、ブラシの寿命が短くなり、また、駆動させるための軸、ギアの強度を高くしなければならず、製造上のコスト低減が困難である。粉体状の潤滑剤を用い、また、粉体状潤滑剤の体積平均粒径を小さくすることで、塗布ブレード７１１による薄層化を容易にすることができる。０．１ｍｍ未満では、薄層化されることなく塗布ブレード７１１をすり抜けてしまう。３．０ｍｍを越えると、塗布ブレード７１１でクリーニングされてしまい、薄層化することができない。

図１２は、現像モジュール５０を示す概略図である。また、その断面図は図２に示される。図２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、図示しないトナーボトルから補給されたトナーを収容する現像剤収納部５６、現像剤収容部５６から供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が配設されている。

符号５６１は、搬送時に現像剤収容部５６の現像剤を外部へ漏洩するのを防止する仕切板である。搬送時、仕切板５６１で現像剤収容部５６を封止することで現像剤の漏洩を防止し、最初の使用時に、この仕切板５６１を引いて取り外すことで、開封されて、現像剤収納部５６から混合・攪拌スクリュー５３へ現像剤を供給可能となる。

また、図１２において、符号５１１は、現像スリーブ５１を回転させる回転軸であり、符号５２１及び５２２は、プロセスユニットの組み立て時に、現像モジュール５０を位置決めするためのガイドである。

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１３は、プロセスユニット枠体２１０の第１側板２２０に対し、現像モジュール５０を位置決めしたときの状態を示す図である。
現像モジュール５０は、面板２４０を介して第１側板２２０に取り付けられる。また、面板２４０を裏側から見た状態を図１４に示す。面板２４０は、第１側板２２０に設けた軸受２４４に嵌合可能な穴部２４１と、現像モジュール５０の現像スリーブのシャフト５１１が挿入される挿入部２４２と、面板２４０をプロセスユニット枠体２１０の側板２２０に固定するネジ用の穴２４３が設けられている。また、面板２４０の挿入部２４２は、第１側板２２０に形成したのガイド溝２２３に挿通するように構成されている。

面板２４０の穴部２４１を第１側板２２０の軸受２４４嵌合させると共に、現像スリーブのシャフト５１１を面板２４０の挿入部２４２に挿入することによって、現像モジュール５０（現像スリーブ）は感光体１０に対して位置決めされる。このように位置決めがなされた後、現像モジュール５０のガイド５２１，５２２を、対応する第１側板２２０の固定穴２２５，２２６に取り付け、現像モジュール５０のプロセスユニット枠体２１０への固定が行われる。

図１５は、第２側板２５０に、感光体１０、クリーニングモジュール２０、現像モジュール５０を装着し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（図７参照）、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、プロセスユニット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に係合し、この駆動手段によって感光体１０が回転駆動される。

クリーニングモジュール２０は、第２側板２５０の第２当接面２５１に保持板２１が当接され、上述したとおり穴部２８１によりガイドされ、固定ネジ用の穴２８２に固定ネジを取り付けることにより固定される。また、現像モジュール５０の現像スリーブのシャフト５１１は、第２側板２５０のシャフト支持部２５３に挿入して支持されている。また、供給ローラ５４が、第２側板２５０のガイド溝２５５にガイドされて取り付けられている。

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はプロセスユニットの両端側、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を支持する第１側板２２０及び第２側板２５０の軸受２４４，２５４（図７参照）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と感光体１０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、プロセスユニット枠体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。さらに、本実施形態のように、保持板２１を支持する第１側板２２０と第２側板２５０とは別部材とすることが好ましい。これらを別部材とすることにより、一体的にすることにより生じる成型時からのねじれ、たわみの影響を低減することができ、枠体よりも剛性が高い保持板２１を基準として、第１側板２２０及び第２側板２５０の位置が決定でき、プロセスユニット自体を高精度に組み立てることができる。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をプロセスユニット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。また、このクリーニングモジュール２０をプロセスユニット枠体２１０に装着したときに、クリーニングブレード２２と感光体１０とを高い精度で当接しても、この保持板２１を中心に回転する力が作用する。このため、クリーニングモジュール２０の回転を抑えるために、クリーニングモジュール２０をネジ等の固定部材２５７（図１５参照）によって第２側板２５０に固定する。

図１６は、側板の内側に設けられたギア列を示す概略図である。上述したとおり、感光体１０は装置本体から回転駆動される。感光体１０の回転軸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によって図示しないクリーニングモジュール２０の搬送オーガ２５（図２参照）に伝達され、搬送オーガ２５を回転させる。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ユニット外に搬送する（図７参照）。さらに、感光体ギア１０ａの回転は、供給部材７２ａ，７２ｂ，７２ｃによって図示しない潤滑剤の塗布装置７０の供給部材７２（図２参照）に伝達される。この供給部材７２を回転駆動させることにより、感光体１０表面に潤滑剤が供給される。さらに、感光体ギア１０ａの回転は、帯電部材ギア３７ａ，３７ｂにより伝達されて図示しない帯電モジュール３０の帯電部材３１（図２参照）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。

本実施形態では、潤滑剤を供給する供給部材７２の回転速度は、感光体１０の回転速度よりも早く設定している。したがって、感光体１０表面への潤滑剤塗布量が不足することはない。しかしながら、ギア比を調整することにより、感光体１０の回転速度と供給部材の回転速度を調整し、潤滑剤塗布量を適当になるよう設定することができる。

また、この他に、プロセスユニット２００には、検知手段としては、プロセスユニット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。

本発明によれば、図６において説明したように、クリーニングローラ３３の両端側に、弾性を有し且つ摩擦係数の高い駆動伝達部材３３３を設けたことにより、クリーニングローラ３３の帯電ローラ３１に対する摩擦力が高めることができる。これにより、帯電ローラ３１とクリーニングローラ３３との線圧を所定の線圧に維持しつつ、クリーニングローラ３３を帯電ローラ３１に対してスリップすることなく完全等速で回転させることが可能である。従って、クリーニングローラ３１のクリーニング性を良好な状態で維持することができ、帯電ローラの性能を長期間に亘って良好な状態で発揮させることが可能となる。また、駆動伝達部材３３３は小型で且つ安価な部材の使用が可能である。

さらに、上記本発明のクリーニングローラを帯電装置に設けることにより、帯電ローラの性能を長期間に亘って良好な状態で発揮させることが可能となる。また、その帯電装置をプロセスユニットや画像形成装置に搭載することによって、長期間に亘って良好な画像形成を実現できる。

また、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。図１に示す本発明の実施形態では、本発明の構成を、４つの感光体を備えたいわゆるタンデム型のカラー画像形成装置に適用しているが、１つの感光体に各色のトナー画像を順次形成するいわゆるレボルバ型間のカラー画像形成装置にも適用可能である。また、本発明の構成を、感光体形成したトナー像を紙等の記録材に直接転写する直接転写方式の画像形成装置などにも適用しても、上記本発明の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

本発明の一実施形態である画像形成装置の概略図である。 本発明の一実施形態であるプロセスユニットの構成を示す概略断面図である。 帯電モジュールの構成を示す概略図であって、（Ａ）は外観斜視図であり、（Ｂ）は外観側面図である。 帯電ローラの構造を示す概略図である。 本発明の特徴部であるクリーニングローラの構成を示す概略図であり、（Ａ）は全体の外観図であり、（Ｂ）は要部拡大断面図である。 帯電ローラにクリーニングローラを接触させた状態を示す概略図である。 本発明の一実施形態であるプロセスユニットの組み立て図である。 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状態を示す概略図である。 感光体の感光層の構造を示す概略図である。 潤滑剤の塗布装置を示す概略断面図である。 現像モジュールの構成を示す概略図である。 プロセスユニット枠体に対し、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。 プロセスユニット枠体に対して現像モジュールを取り付けるための面板の構造を示す概略図である。 第２側板に各モジュールを取り付けた状態を示す図である。 ギア系列を示す概略図である。

符号の説明

１０ 感光体（像担持体）
３０ 帯電モジュール
３１ 帯電ローラ
３３ クリーニングローラ
２００ プロセスユニット
３３１ シャフト
３３２ クリーニング部材
３３３ 駆動伝達部材
３３３ｂ 外周面
Ｄ１ 駆動伝達部材の外径
Ｄ２ クリーニング部材の外径
Ｌ 軸線

Claims (9)

1. 像担持体の表面を帯電する帯電ローラに接触してトナーを含む異物を除去するためのクリーニングローラにおいて、
   回転可能に軸支されたシャフトと、当該シャフト周りに設けられたクリーニング部材とを含んで構成され、前記クリーニング部材の両端側に前記帯電ローラに当接する弾性部材を設けたことを特徴とするクリーニングローラ。
2. 前記弾性部材の前記帯電ローラに対する摩擦係数を、前記クリーニング部材の前記帯電ローラに対する摩擦係数よりも大きくした請求項１に記載のクリーニングローラ。
3. 前記弾性部材の外径を前記クリーニング部材の外径よりも大きくした請求項１又は２に記載のクリーニングローラ。
4. 前記弾性部材の前記帯電ローラへの当接部を、軸方向に対して傾斜して形成した請求項１から３のいずれか１項に記載のクリーニングローラ。
5. 前記弾性部材をゴムで構成した請求項１から４のいずれか１項に記載のクリーニングローラ。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のクリーニングローラを備えたことを特徴とする帯電装置。
7. 少なくとも像担持体と当該像担持体表面を帯電する帯電手段とを一体的に有すると共に装置本体に対して着脱可能なプロセスユニットにおいて、
   前記帯電手段として請求項６に記載の帯電装置を備えたことを特徴とするプロセスユニット。
8. 少なくとも像担持体と、当該像担持体表面を帯電する帯電手段と、前記像担持体表面上にトナー像を形成する現像手段と、前記像担持体表面上に形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、前記像担持体上のトナーを除去するクリーニング手段とを有する画像形成装置において、
   前記帯電手段として請求項項６に記載の帯電装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
9. 少なくとも前記像担持体と前記帯電手段とを一体的に有すると共に装置本体に対して着脱可能なプロセスユニットを備えた請求項８に記載の画像形成装置。

Images