JP2010054795A - 画像形成ユニットおよび画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電ローラを静電潜像担持体に接触させる方式の画像形成装置では、帯電ローラ表面に一旦、異物、トナー等が付着すると帯電ムラを発生し、帯電ムラの発生した部分で画像欠陥が生じる。この帯電ローラの付着物を長期にわたって安定して除去するのが難しかった。
【解決手段】静電潜像を担持する感光体ドラム１と、感光体ドラム１の表面を帯電させる帯電ローラ２と、帯電ローラ２の表面をクリーニングするクリーニングローラ２５とを備え、クリーニングローラ２５は、シャフト２５ｂと、その外周に設けられて帯電ローラ２に当接する弾性層２５ａとを有し、クリーニングローラ２５との間に生じる弾性層２５ａの潰し量を０．２ｍｍ以上とし、且つシャフト２５ｂの径に対する潰し量の比率である潰し量の比率を０．１８以下とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、トナーを使用した電子写真方式のプリンタや複写機等の画像形成装置に関する。

帯電ローラを静電潜像担持体に接触させる方式では、帯電ローラ表面に一旦、トナー等の異物が付着すると帯電ムラを発生し、帯電ムラの発生した部分で画像欠陥が生じる。即ち、静電潜像担持体上の微量なトナーがクリーニングブレードにより除去し切れずに通過すると、ブレード下流には帯電部材である帯電ローラが接触しているため、帯電ローラ表面に徐々に汚れが蓄積して行き、経時で異常画像が発生することが多かった。従来、このような不具合に対処する為に、帯電ローラ表面に清掃部材を当接させて、表面の汚れを除去する方法が一般的に用いられていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２１２８７９号公報（第７頁、図３）

しかし、長期間の使用に際し、清掃部材にたまった付着物はそのまま帯電ローラと清掃部材間に存在するため、この付着物により印字画像にスジが発生していた。

本発明による画像形成ユニットは、静電潜像を担持する静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材の表面をクリーニングするクリーニング部材とを備える画像形成ユニットであって、
前記クリーニング部材は、シャフトと、該シャフトの外周に設けられて前記帯電部材に当接する弾性層とを有し、前記クリーニング部材との間に生じる前記弾性層の潰し量が０．２ｍｍ以上であり、且つ前記シャフトの径に対する前記潰し量の比率である潰し量の比率（潰し量／シャフト径）が０．１８以下であることを特徴とする。

本発明によれば、帯電部材に付着する付着物をクリーニング部材に溜め込むことなく除去し続けることができるため、長期にわたって、帯電部材のクリーニング機能を維持することが可能となる。

実施の形態１．
図１は、本発明による実施の形態１の画像形成装置の要部構成を説明するための概略構成図である。

画像形成装置１００は、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の４色を印刷可能なカラー用電子写真式プリンタとしての構成を備えている。同図に示すように、画像形成装置１００の内部には、印刷媒体としての記録紙１４の搬送路に沿って、ブラック（Ｋ）用の画像形成ユニット１０１、イエロー（Ｙ）用の画像形成ユニット１０２、マゼンタ（Ｍ）用の画像形成ユニット１０３、及びシアン（Ｃ）用の画像形成ユニット１０４が配置されている。

これらの４つの画像形成ユニット１０１〜１０４は、使用される現像剤としてのトナーを除いては同じ構成であり、画像形成ユニット本体２０１とトナーカートリッジ２０２とから構成されている。記録用紙１４の搬送方向において、画像形成ユニット１０４の後段には定着装置１０５が配置されている。記録用紙１４の搬送路には記録紙搬送ローラ１５ａ〜１５ｊが配置され、搬送路の最上流に配置された記録紙カセット２２に積層して収納された記録紙１４を所定のタイミングで順次搬送し、搬送路の最下流に位置するスタッカ１０６まで搬送する。

４つの画像形成ユニット１０１，１０２，１０３，１０４の各感光体ドラム１には、転写ベルト１６を介して転写ローラ１７ａ〜１７ｄ（区別する必要がない場合には転写ローラ１７と称す）が圧接するように配置され、転写ベルト１６はドライブローラ１８とアイドルローラ１９によって張架されて駆動され、記録用紙１４を矢印Ｆで示す搬送方向に搬送する。転写ベルトクリーニングブレード２０は、転写ベルト１６に付着する廃トナーを掻き落とし、廃棄現像剤タンク２１は、この廃トナーを収容する。また、各感光体ドラム１の近傍の所定位置には、画像形成装置１００本体に備えられた露光装置としての光学ヘッド３ａ〜３ｄ（区別する必要がない場合には光学ヘッド３と称す）が配設されている。

図２は、トナーカートリッジ２０２を除いた本発明に基づく実施の形態１の画像形成ユニット１０１を光学ヘッド３ａ、転写ローラ１７ａ等と共に示した画像形成ユニットの内部構成図である。

画像形成ユニット本体２０１は、トナーカートリッジ２０２（図１）を着脱自在に装着し、同図に示すように、内部には静電潜像担持体としての感光体ドラム１が回転可能に配置され、感光体ドラム１と同軸上の図示しないギアによって画像形成ユニット外部から矢印Ａ方向に回転駆動される。この感光体ドラム１の周囲には、その回転方向上流側から順に、感光体ドラム１の表面に一定の圧力で接触して連れ回りし、電荷を供給して帯電させる帯電部材としての帯電ローラ２、帯電された感光体ドラム１の表面に、例えばＬＥＤ等の光源による光を照射して静電潜像を形成する光学ヘッド３ａが対向する位置に配設される。尚、この光学ヘッド３ａは、前記したように画像形成装置１００（図１）の本体側に配設されている。

光学ヘッド３ａの下流には、静電潜像が形成された感光体ドラム１の表面に、所定色（ここではブラック）のトナーを付着させて現像を発生させる現像ローラ４、更にその下流には感光体ドラム１上のトナー現像を記録紙１４に転写した際に残留した転写残トナーを除去するクリーニングブレード８が配設されている。

トナーカートリッジ２０２（図１）から、トナー受入開口３２を介して供給された現像剤としてのトナー６は、現像ローラ４に接触または非接触に設定され、図示しない駆動用ギアを介して矢印Ｃ方向に回転する供給ローラ５によって現像ローラ４に供給され、更に現像ブレード７によって現像ローラ４上で均一に薄層化される。

ここで使用されるトナー６は、ポリエステル樹脂（ガラス転移温度Ｔｇ＝４０℃）、着色剤、帯電制御剤、及び離型剤で構成され、外添剤（疎水性シリカ）が添加されており、粉砕法により得られた不定形状の平均粒径８μｍの現像剤を利用する。

帯電ローラ２の周面には、圧接した状態で連れ回りするクリーニング部材としてのクリーニングローラ２５が配設され、帯電ローラ２の周面に付着した付着物を除去する。このクリーニングローラ２５及び帯電ローラ２については、後で詳しく説明する。

図１に示す画像形成ユニット１０１〜１０４の違いは、前記したように使用するトナーの種類であり、本実施の形態において、画像形成ユニット１０１はブラック（Ｂ）トナーを用い、画像形成ユニット１０２はイエロー（Ｙ）トナーを用い、画像形成ユニット１０３はマゼンタ（Ｃ）トナーを用い、そして画像形成ユニット１０４はシアン（Ｃ）トナーを用いている。

ここで、各部材の構成材料について説明する。感光体ドラム１は、導電性支持体と光導電層によって構成される。本実施の形態においては、導電性支持体としてアルミニウムの金属パイプを用い、光導電層として、電荷発生層及び電荷輸送層を順次積層した有機系感光体を用いた。帯電ローラ２は金属シャフトに半導電性エピクロロヒドリンゴム層を被覆して構成され、現像ローラ４は金属シャフトに半導電性ウレタンゴム層を被覆して構成され、供給ローラ５は金属シャフトと半導電性発泡シリコンスポンジ層によって構成され、転写ローラ１７は金属シャフトにウレタンスポンジ層を被覆して構成されている。クリーニングブレード８はウレタンゴム製であり、現像ブレード７はステンレス製である。

図１に示す定着装置１０５は、発熱ローラ１０及び加圧ローラ１２を備え、発熱ローラ１０と加圧ローラ１２の間には圧接部が形成されている。発熱ローラ１０の芯金内には、加熱ヒータとしてのハロゲンランプ１１が配設されている。発熱ローラ１０の近傍には、発熱ローラ１０の表面温度検出手段としてのサーミスタ１３が発熱ローラ１０と非接触で配置されている。

図３は、図２に示す感光体ドラム１、帯電ローラ２、及びクリーニングローラ３の位置関係を示す要部斜視図、図４は、これらの各部材を感光ドラム１の回転軸方向からみた要部側面図、図５は、各ローラの要部拡大図である。

これらの図に示すように、帯電ローラ２は、上記した所定位置で、その回転軸方向が感光体ドラム２の回転軸方向と平行に配置され、その周表面が感光体ドラム１の周表面に一定の圧力で接触して連れ回りし、感光体ドラム２の周表面に電荷を供給する。クリーニングローラ２５は、芯を形成するシャフト２５ｂと帯電ローラ２に接触する弾性層２５ａとから構成されている。弾性層２５ａは円筒形の単発泡のポリウレタンスポンジで構成され、その直径をＤ２とする（図５）。本実施の形態で使用するポリウレタンスポンジの特性を表１に示す。

シャフト２５ｂは鋼材であり、その直径をＤ１とする（図５）。図３に示すように、シャフト２５ｂの両端には、画像形成ユニット本体２０１内において、上下方向にスライド可能に保持された軸受２６が配置され、クリーニングローラ２５を回転自在に支持している。また軸受２６は、以下に説明するように、帯電ローラ２とクリーニングローラ２５の距離を一定に保つことを可能とするためのリミッタとしての機能も備える。

図３、図４に示すように、クリーニングローラ２５は、帯電ローラ２の上方（鉛直方向）で帯電ローラ２と平行に配置され、自重と、両端部の軸受け２６をスプリング２７によって下方（鉛直方向）に付勢する付勢力とにより、帯電ローラ２に圧接している。このとき、一対の軸受け２６の下部面に形成された円弧状の当接部２６ａが、帯電ローラ２のシャフト２ａに直接或いは軸受け（図示せず）を介して当接し、帯電ローラ２とクリーニングローラ２５の距離が所定以上に狭くなるのを防止している。このようにして、帯電ローラ２とクリーニングローラ２５の距離が一定に保たれるとき、図５に示すように、帯電ローラ２に当接するクリーニングローラ２５の弾性層２５ａが一部変形し、一定の潰し量ｔを生じた状態で連れ回りするように構成されている。

尚、ここでいう潰し量ｔとは、図５に示すように、帯電ローラ２との当接により、クリーニングローラ２５の弾性層がつぶされる量であり、ここでは下式で求めることができる。
ｔ＝［（帯電ローラの外径＋クリーニングローラの外径Ｄ２）／２］
−（帯電ローラとクリーニングローラとの軸間） ・・（１）

また図３に示すように、本実施の形態では、クリーニングローラ２５、軸受２６、スプリング２７の位置関係は、クリーニングローラ２５の軸方向において左右対称に配置されている。

尚、ここでは、一対の軸受け２６及びスプリング２７により、帯電ローラ２とクリーニングローラ２５の距離を一定に保つように構成したが、これに限定されることなく、例えば、帯電ローラ２との距離が所定の距離となる位置で、軸受けを画像形成ユニット本体２０１内に固定配置してもよい。また、ここでは、クリーニングローラ２５が帯電ローラ２と連れ回りするように構成したが、これに限定されることなく、例えば、感光体ドラム１を駆動する回転伝達経路から、ギア等の駆動伝達手を介して回転力を直接受けるように構成してもよい。

次に、図１〜図４を参照しながら、画像形成装置１００の動作について説明する。

画像形成プロセスにおいて、感光体ドラム１は、図示しない駆動手段により、矢印Ａ方向（図２）に一定周速度で回転し、感光体ドラム１の表面に接触して設けられた帯電ローラ２は、矢印Ｄ方向に回転しながら、図示しない帯電ローラ用高圧電源によって供給される直流電圧を感光体ドラム１の表面に印加し、その表面を均一に帯電させる。尚、クリーニングローラ２５は、帯電ローラ２と連れ回りして、帯電ローラ２の周表面をクリーニングするが、その動作については後で詳しく説明する。

露光プロセスでは、感光体ドラム１に対向して設けられた光学ヘッド３によって画像信号に対応した光が感光体ドラム１に照射され、光照射部分の電位が光減衰して感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。

次の現像プロセスにおいて、トナーカートリッジ２０２内からトナー受入開口３２（図２）を経由して画像形成ユニット本体２０１内に落下したトナー６は、図示しない供給ローラ用高圧電源によって電圧が印加された供給ローラ５の矢印Ｃ方向への回転によって現像ローラ４に供給される。

図２に示すように、現像ローラ４は、感光体ドラム１に接触して配置されており、図示しない駆動用ギアを介して感光体ドラム１に対して相対速度が速くなるよう矢印Ｂ方向に回転する。更に、図示しない現像ローラ用高圧電源によって電圧が印加され、供給ローラ５より搬送されたトナー６を吸着してこれを矢印Ｂ方向に回転搬送する。現像ローラ４に圧接して配置された現像ブレード７は、現像ローラ４に吸着して搬送されるトナー６を薄層化し、均一な厚さのトナー薄層を形成する。

更に現像ローラ４は、感光体ドラム１上に形成された静電潜像をトナー６によって反転現像する。即ち、感光体ドラム１の導電性支持体（図示せず）と現像ローラ４間には現像ローラ用高圧電源によってバイアス電圧が印加されるように構成されており、現像ローラ４と感光体ドラム１の間には、感光体ドラム１に形成された静電潜像に伴う電気カ線が発生する。このため、現像ローラ４上の帯電したトナー６が、静電気力により、感光体ドラム１の静電潜像上に付着する。これにより静電潜像が現像されて可視像化したトナー像が形成される。

一方、図１において、記録紙カセット２２に収容された記録紙１４は、記録紙搬送ローラ１５ａ及び１５ｂによって記録紙カセット２２から矢印Ｌ方向に取り出され、記録紙搬送ローラ１５ｃ〜１５ｆによって記録紙ガイドに沿って矢印Ｅ方向へ進み、ドライブローラ１８が矢印Ｇ方向に回転することで矢印Ｆ方向へ移動しつつ回転する転写ベルト１６へと送られる。

次の転写プロセスにおいて、転写ベルト１６を介して画像形成ユニット１０１の感光体ドラム１に対向して設けられ、図示しない転写ローラ用高圧電源によって電圧が印加された転写ローラ１７ａによって、記録紙１４上に、感光体ドラム１上に形成されたブラックトナー像を転写する。その後記録紙１４は、転写ベルト１６によって矢印Ｆに沿って進み、転写ロ−ラ１７ｂによって画像形成ユニット１０２で形成されたイエロートナー像が、転写ローラ１７ｃによって画像形成ユニット１０３で形成されたマゼンタトナー像が、更に転写ローラ１７ｄによって画像形成ユニット１０４で形成されたシアントナー像が、順次記録紙１４上に重ねて転写され、矢印Ｈに沿って次段へと搬送される。

次の定着プロセスにおいて、矢印Ｈ方向に搬送された記録紙１４は、発熱ローラ１０と加圧ローラ１２を備えた定着装置１０５によって転写されたトナー像が定着される。発熱ローラ１０の表面近傍には、発熱ローラ１０の表面温度を検出するサーミスタ１３が配置されており、図示しない制御回路の温度制御手段は、サーミスタ１３によって検出された発熱ローラ１０の表面温度に基づいてハロゲンランプ１１を選択的に通電し、発熱ローラ１０の表面温度を制御して所定の温度に維持する。トナー像が転写された記録紙１４は、所定の表面温度に保たれて矢印Ｉ方向に回転する発熱ローラ１０と、これと連れ回りして矢印Ｊ方向に回転する加圧ローラ１２の間へ進む。そこで発熱ローラ１０の熱が記録紙１４上のトナー像を溶融し、更に溶融したトナー像を、発熱ローラ１０と加圧ローラ１２の圧接部で加圧することにより、記録紙１４へ定着する。

トナー像が定着された記録紙１４は、記録紙搬送ローラ１５ｇ〜１５ｊによって矢印Ｋ方向に搬送され、画像形成装置１００の外部スタッカ１０６へ送出される。

尚、図２に示すように、転写後の感光体ドラム１には若干のトナー６が残留する場合があるが、この残留トナー６は、クリーニングプロセスにおいて、クリーニングブレード８によって除去される。クリーニングブレード８は、感光体ドラム１の回転軸方向に沿って平行に配置され、その先端部が感光体ドラム１の表面に当接するように、その根元部分が剛性の高い支持基板に取り付けられて固定される。クリーニングブレード８が感光体ドラム１の表面に当接したままの状態で感光体ドラム１が回転軸を中心に回転するとき、クリーニングブレード８は、感光体ドラム１上から転写されずに残った残留トナー６を感光体ドラム表面から除去する。このクリーニングプロセスを経て感光体ドラム１は繰り返し利用される。

また、連続通紙時の紙間等では、図１に示す画像形成ユニット１０１〜１０４から、帯電不良の一部のトナー６が転写ベルト１６に転写される場合があるが、この一部のトナーは、転写ベルト１６に当接して備えられる転写ベルトクリーニングブレード２０によって除去され、廃棄現像剤タンク２１に廃トナーとして溜められる。これにより、転写ベルト１６は繰り返し利用される。

上記したように、感光体ドラム１上から転写されずに残った残留トナー６は、クリーニングブレード８によって大部分が除去されるが、完全に除去されるわけではなく、感光体ドラム１上から除去されにくい小さな異物、主にトナーの添加剤として使用されるシリカなどは、クリーニングブレード８をすり抜けることがあり、次段の帯電ローラ２の周表面に付着する。この付着物が除去されずに残留する部分が生じると、帯電ローラ２の周表面に付着物がスジ状に残留してしまう。このように付着物が残留する部分では、感光体ドラム１に十分な帯電が行なわれないため、感光体ドラム１の周面に形成された静電潜像にスジ状のムラが発生し、これをトナーで現像したトナー現像にもスジ状のムラが生じてしまう。

次に、本発明による画像形成ユニットが採用する、帯電ローラ２の周表面に付着する付着物を除去するためのクリーニングローラ２５について詳細に説明する。

図３において、帯電ローラ２は、図示しないスプリングによって付勢されて感光体ドラム１の表面に一定の圧力で接触し、これにより感光体ドラム１の回転により連れ回りする。一方、クリーニングローラ２５は、帯電ローラ２の鉛直上方に配置されていることによる自重と、両端部の軸受け２６を、これらの軸受けと画像形成ユニット本体２０１（図２）間に架けられたスプリング２７によって下方（鉛直方向）に付勢する付勢力とにより帯電ローラ２に圧接し、帯電ローラ２の回転により連れ回りする。

図７（ａ）は、クリーニングローラ２５の弾性層２５ａに用いた単発泡ポリウレタンスポンジの構成を模式的に示した模式図であり、同図（ｂ）は、比較のために、連発泡ポリウレタンスポンジの構成を模式的に示した模式図である。

同図（ａ）に示すように、単発泡ポリウレタンスポンジのセル２８は、一つ一つが独立しており、それに対して同図（ｂ）に示す連発泡ポリウレタンスポンジのセル２８´は、互いにつながっている。また、単発泡ポリウレタンスポンジの方がセル２８の壁の部分が多いのでポリウレタンスポンジ自体の硬さが大きく、変形しにくい。更に、同図に矢印で示すように、単発泡ポリウレタンスポンジの場合、進入した異物が内部に入り難く、後述する遠心力等により再び外部に排出されるのに対して、連発泡ポリウレタンスポンジの場合には、異物がどんどん内部に入り込んでしまう特徴がある。

図５に示すように、クリーニングローラ２５が、帯電ローラ２に当接するその弾性層２５ａの一部が変形して一定の潰し量ｔを生じた状態で連れ回りするとき、帯電ローラ２の周表面の付着物を掻き落とす。掻き落とした異物２９は、単発泡のポリウレタンスポンジで構成されクリーニングローラ２５の弾性層２５ａのセル目に一旦入り込む。しかし、単発泡のポリウレタンスポンジの場合には、上記したように、異物２９が深部まで入り込むことがないため、クリーニングローラ２５は、その回転時の遠心力により、容易に帯電ローラ２の接線方向（クリーニングローラ２５と帯電ローラ２が分離する位置での接線方向であり、ここでは略水平方向である）を中心に異物２９を飛ばすことが可能となる。これにより、異物がセル内で詰まったり、セル内に溜り込むことがなく、長期にわたってクリーニングローラの表面が汚れにくい。また、単発泡ポリウレタンスポンジは硬度が高いため、セル２８（図７（ａ））の壁の変形摩擦により発生する力、すなわち帯電ローラ２５の表面を擦る力も大きく、このため異物の掻き落とす力も大きい。

図６は、クリーニングローラ２５が、前記した自重及びスプリング２７による付勢力を受けて、図５に示すように、帯電ローラ２に当接するその弾性層２５ａが一部変形して一定の潰し量ｔを生じた状態で連れ回りするとき、クリーニングローラ２５に発生する荷重の分布を示す図である。

前記したように、本実施の形態では、クリーニングローラ２５、軸受２６、スプリング２７の位置関係は、クリーニングローラ２５の軸方向において左右対称に配置されているため、曲げモーメントはクリーニングローラ２５の中央部で最大となる。この時、シャフト２５ｂの中央部に発生する撓みは、図５に示す潰し量ｔを減少する方向に発生する。そのため、撓みが大きくなると、スポンジの潰し量ｔが中央部で減少してクリーニングローラ全幅で均一でなくなり、クリーニング性能にムラが発生する。

次に、上記構成の画像形成装置を用い、シャフト径Ｄ１及びローラ径Ｄ２がそれぞれ異なるクリーニングローラ２５を試験試料として複数用意し、潰し量ｔを複数段階に設定し、連続印刷の後に評価印刷を行なうクリーニング試験とその結果について説明する。

主な試験条件及び方法は以下の通りである。
（１）連続印刷枚数 ：２００００枚（Ａ４、縦送り）
（２）感光体ドラム１の外径 ：３０ｍｍ
（３）帯電ローラ２の外径 ：１２ｍｍ
（４）帯電ローラ２の硬度 ：ＪＩＳ−Ａ硬度で５５°
（５）クリーニングローラ２５の弾性層２５ａのポリウレタンスポンジの
・硬度 ：１９０Ｎ、
・密度 ：０．０６ｇ／ｃｍ^３
・セル数 ：６０個／２５ｍｍ
（６）感光体ドラム１の周速 ：２．０ｒｐｓ（帯電ローラは連れ周り）
（７）印字パターン
・連続印刷時 ：全面５％濃度パターン
・評価印刷時 ：５０％ハーフトーン

先ず、上記した試験条件及び方法（１）〜（７）のもと、試験試料としてシャフト径（Ｄ１）４ｍｍ、ローラ径（Ｄ２）６ｍｍのクリーニングローラ２５を使用して行ったクリーニング試験１の結果を表２に示す。

同表に示す試験結果によれば、
潰し量ｔ＝０．１ｍｍの場合、連続印刷時に、クリーニングローラ２５による付着物除去自体が行われず、評価印刷において画像上にスジが発生し、
潰し量ｔ＝０．８ｍｍの場合、クリーニングローラ２５の帯電ローラ２に対する荷重過多により、連続印刷の初期から感光体ドラム１への帯電ムラが発生した。
一方、潰し量ｔ＝０．２〜０．７ｍｍの場合、連続印刷時に帯電ローラ２の周表面に付着した付着物を正常に除去することができ、評価印刷時にも異常はみられなかった。

従って、潰し量ｔを０．２〜０．７ｍｍの範囲に設定することによって、帯電ローラ２上の付着物を除去して感光体ドラム１の帯電不良を防止し、帯電不良に起因して印刷画像上に発生する、スジ状の印刷ムラを防止することが可能になる。

次に、上記した試験条件及び方法（１）〜（７）のもと、試験試料としてシャフト径Ｄ１及びローラ径Ｄ２がそれぞれ異なる複数のクリーニングローラ２５を用意して行なったクリーニング試験２の結果を表３に示す。

同表に示す試験結果から、以下の点が認められる。
（Ａ）シャフト径Ｄ１が３ｍｍの場合、クリーニングローラ２５の帯電ローラ２に対する荷重過多により、連続印刷の初期からクリーニングローラ２５のシャフト２５ｂが撓んでクリーニングローラの中央部が帯電ローラ２から離れる接触ムラが発生した。
（Ｂ）潰し量比率α（潰し量ｔ／シャフト径Ｄ１）＝０．１８より大きい場合、クリーニングローラ２５は帯電ローラ２に対して荷重過多となる。そのためクリーニングローラ２５の圧接の影響により、帯電ローラ２によって感光体ドラム１を帯電する際に帯電ムラが発生した。
（Ｃ）シャフト２５ｂに撓みが発生しない場合であっても、潰し量ｔ＝０．１ｍｍの場合、連続印刷の途中でクリーニング不良が発生し、少なくも評価印刷において画像上にスジが発生した。

以上の点から、シャフト径Ｄ１を４ｍｍ以上に設定、且つ潰し量比率αを０．１８以下に設定することにより、シャフト２４ｂの撓みや感光体ドラム１への帯電ムラが発生するのを防ぐことが可能となり、更に潰し量を０．２ｍｍ以上とすることによって、良好なクリーニング性を確保すること可能となる。

尚、クリーニングローラ２５のローラ径（Ｄ２）が１０ｍｍより大きくなると、装置が大型化するため、装置の小型化を目指す際には、１０ｍｍ以下に設定することが好ましい。また、単発泡のポリウレタンスポンジで構成されクリーニングローラ２５の弾性層２５ａの厚みを１ｍｍ以上とすることによって、クリーニングローラの製造が容易となる。更に、クリーニングローラ２５は、そのローラ径（Ｄ２）を帯電ローラ２の外径より小さく設定することにより負荷イナーシャが軽減され、帯電ローラの連れ回り時における、クリーニングローラによる回転負荷を軽減できる。

また、本実施の形態での試験においては、帯電ローラの硬度はＪＩＳ−Ａ硬度で５５°のものを利用したが、発明者等による試験によって、硬度が４５°〜６０°の範囲の帯電ローラを使用した場合においても、同様の結果が得られることが確認できた。また本実施の形態での試験においては、クリーニングローラ２５の弾性層２５ａの硬度が１９０Ｎ、スポンジの密度が０．０６ｇ／ｃｍ^３、スポンジのセル数が６０個／２５ｍｍであったが、発明者等による試験によって、例えば、硬度が１６０〜２２０Ｎの範囲の弾性層を使用した場合においても、硬度が１９０Ｎの場合と同じ結果が得られることが確認できた。更に、本実施の形態での試験においては、帯電ローラ２の外径が１２ｍｍのものを使用したが、これに限定されるものではなく、外径が例えば８．５ｍｍや９ｍｍのものを使用してもかまわない。

以上のように本実施の形態の画像形成装置によれば、潰し量ｔを０．２ｍｍ以上とすることにより、クリーニングローラ２５による帯電ローラ２表面の付着物の掻き落としが可能となり、シャフト径Ｄ１を４ｍｍ以上、且つ潰し量比率αを０．１８以下とすることにより、クリーニングローラ２５の帯電ローラ２に対する荷重過多により、クリーニングローラ２５のシャフト２５ｂが撓んでクリーニングローラの中央部が帯電ローラ２から離れる接触ムラが発生し、帯電ローラ表面の付着物がクリーニングされない状態となって、帯電ローラ２によって感光体ドラム１を帯電する際に帯電ムラが発生するのを防止することができる。

実施の形態２．
図８は、トナーカートリッジ２０２を除いた本発明に基づく実施の形態２の画像形成ユニット１５１と光学ヘッド３ａとを、転写ローラ１７ａ等と共に示した画像形成ユニットの内部構成図である。

この画像形成ユニット１５１が、前記した図２に示す実施の形態１の画像形成ユニット１０１と主に異なる点は、クリーニングローラ２５を覆うハウジング部１５２に隔壁１５３ａ，１５３ｂを設けた点である。従って、この画像形成ユニット１５１を採用する画像形成装置が、前記した実施の形態１の画像形成装置１００（図１）と共通する部分には同符号を付して、或いは図面を省いて説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。尚、本実施の形態の画像形成装置の要部構成は、上記ハウジング部１５２を除いて図１に示す実施の形態１の画像形成装置１００の要部構成と共通するため、必要に応じて図１を参照する。

同図に示すように、隔壁１５３ａ，１５３ｂは、ハウジング部１５２の、帯電ローラ２を介在する対向する内壁部から帯電ローラ２の周表面近傍まで延在するように、且つその上平面の高さ位置Ｂが、帯電ローラ２とクリーニングローラ２５との当接部の高さ位置Ａの０〜２ｍｍ下に位置するように設けられている。尚、ここでは、帯電ローラ２とクリーニングローラ２５との当接部において、潰し量ｔ（図５）が形成されているため、当接部の高さ位置Ａは、当接部の端部、即ち帯電ローラ２とクリーニングローラ２５とが分離する位置とする。

尚、ここでは、対向する内壁部から延在する隔壁１５３ａ，１５３ｂを備える例をあげたが、更に帯電ローラ２の軸方向の両側に位置する内壁部から延在して上平面を面一とする図示しない隔壁を設け、帯電ローラ２の最上部のみが突き出て、クリーニングローラ２５との当接を可能とする開口を形成するように構成してもよい。

前記したように、帯電ローラ２の周表面の付着物は、クリーニングローラ２５によって掻き落とされ、クリーニングローラ２５の回転により帯電ローラ２の接線方向（クリーニングローラ２５と帯電ローラ２が分離する位置での接線方向であり、ここでは略水平方向である）を中心に弾き飛ばされる。弾き飛ばされた異物は、ハウジング部１５２内を浮遊し、その一部は再び帯電ローラ２に付着することになるが、本実施の形態によれば、ハウジング部１５２内に隔壁１５３ａ，１５３ｂを設け、帯電ローラ２の上部を覆っているため、異物が帯電ローラ２に再付着するのを最小限に止めると同時に、隔壁１５３ａ，１５３ｂの上平面を異物溜まりとすることで、浮遊した異物がハウジング内を移動するのを防止する。

尚、隔壁１５３ａ，１５３ｂの上平面の高さ位置Ｂが、当接部の高さ位置Ａより上にあると弾き飛ばされた異物が上平面に堆積せず、逆に上平面の高さ位置Ｂが、当接部の高さ位置Ａより例えば２ｍｍ以上下にあると、隔壁１５３ａ，１５３ｂに覆われることなく、上平面より上方に突き出る帯電ローラ２の周表面の面積が増加するため、帯電ローラ２の周表面に異物が再付着する可能性が高くなる。

以上のように、本実施の形態の画像形成装置によれば、隔壁１５３ａ，１５３ｂを設けることにより、帯電ローラ２から掻き飛ばされた異物が、再び帯電ローラ２に付着するのを抑制し、クリーニングローラ２５による、帯電ローラ２のクリーニング効果を、最良の状態で活用し、維持することが可能となる。

各実施の形態では、プリンタとしての機能を備えた画像形成装置を例にあげて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ファクシミリ装置、複写機、ＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌｓ）等にも適用可能である。

本発明による実施の形態１の画像形成装置の要部構成を説明するための概略構成図である。 トナーカートリッジを除いた本発明に基づく実施の形態１の画像形成ユニットと光学ヘッドとを、転写ローラ等と共に示した画像形成ユニットの内部構成図である。 感光体ドラム、帯電ローラ、及びクリーニングローラの位置関係を示す要部斜視図である。 感光体ドラム、帯電ローラ、及びクリーニングローラの各部材を感光ドラム１の回転軸方向からみた要部側面図である。 感光体ドラム、帯電ローラ、及びクリーニングローラの要部拡大図である。 図５に示すように、クリーニングローラが、その弾性層が変形して一定の潰し量ｔを生じた状態で連れ回りするとき、クリーニングローラに発生する荷重の分布を示す図である。 （ａ）は、クリーニングローラの弾性層に用いた単発泡ポリウレタンスポンジの構成を模式的に示した模式図であり、（ｂ）は、比較のために、連発泡ポリウレタンスポンジの構成を模式的に示した模式図である。 トナーカートリッジを除いた本発明に基づく実施の形態２の画像形成ユニットと光学ヘッドとを、転写ローラ等と共に示した画像形成ユニットの内部構成図である。

符号の説明

１ 感光体ドラム、 ２ 帯電ローラ、 ２ａ シャフト、 ３ａ〜３ｄ 光学ヘッド、 ４ 現像ローラ、 ５ 供給ローラ、 ６ トナー、 ７ 現像ブレード、 ８ クリーニングブレード、 １０ 発熱ローラ、 １１ ハロゲンランプ、 １２ 加圧ローラ、 １３ サーミスタ、 １４ 記録紙、 １５ａ〜１５ｊ 記録紙搬送ローラ、 １６ 転写ベルト、 １７ａ〜１７ｄ 転写ローラ、 １８ ドライブローラ、 １９ アイドルローラ、 ２０ 転写ベルトクリーニングブレード、 ２１ 廃棄現像剤タンク、 ２２ 記録紙カセット、 ２５ クリーニングローラ、 ２５ａ 弾性層、 ２５ｂ シャフト、 ２６ 軸受け、 ２６ａ 当接部、 ２７ スプリング、 ２９ 異物、 ３２ トナー受入開口、 １００ 画像形成装置、 １０１〜１０４ 画像形成ユニット、 １０５ 定着装置、 １０６ スタッカ、 １５１ 画像形成ユニット、 １５２ ハウジング部、 １５３ａ，１５３ｂ 隔壁、 ２０１ 画像形成ユニット本体、 ２０２ トナーカートリッジ。

Claims (14)

1. 静電潜像を担持する静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材の表面をクリーニングするクリーニング部材とを備える画像形成ユニットであって、
   前記クリーニング部材は、
   シャフトと、
   該シャフトの外周に設けられて前記帯電部材に当接する弾性層と
   を有し、
   前記クリーニング部材との間に生じる前記弾性層の潰し量が０．２ｍｍ以上であり、且つ前記シャフトの径に対する前記潰し量の比率である潰し量の比率（潰し量／シャフト径）が０．１８以下である
   ことを特徴とする画像形成ユニット。
2. 前記クリーニング部材の前記シャフト径が４ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の画像形成ユニット。
3. 前記弾性層の厚みが１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成ユニット。
4. 前記クリーニング部材は、ローラ状に形成されて外径が１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像形成ユニット。
5. 前記弾性層が単発泡のポリウレタンスポンジであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の画像形成ユニット。
6. 前記クリーニング部材は、前記帯電部材が回転することにより連れ回ることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の画像形成ユニット。
7. 前記クリーニング部材の前記シャフトを該シャフトの両端部で回転自在に保持し、前記帯電部材の上方で、前記クリーニング部材が前記帯電部材に対して接近又は離間する方向に移動可能に保持された一対の軸受けと、
   前記一対の軸受けをそれぞれ前記帯電部材に向う方向に付勢する一対の付勢部材を備えたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の画像形成ユニット。
8. 前記一対の軸受けは、前記クリーニング部材が所定位置を越えて前記付勢方向へ移動するのを規制する規制手段を備えたことを特徴とする請求項７記載の画像形成ユニット。
9. 前記クリーニング部材の前記シャフトを該シャフトの両端部で回転自在に保持し、前記帯電部材の上方で、前記クリーニング部材が前記帯電部材に対して所定の位置を維持するように固定的に保持された一対の軸受けを備えたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の画像形成ユニット。
10. 前記クリーニング部材のシャフトは、駆動伝達手段を介して直接回転駆動力を受けることを特徴とする請求項９記載の画像形成ユニット。
11. 前記クリーニング部材を覆うハウジング部内において、前記クリーニング部材によって掻き落とされた前記帯電部材の付着物が堆積する平面部を備えたことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の画像形成ユニット。
12. 前記平面部の高さが、前記クリーニング部材と前記帯電部材の当接部の高さに対して、同等か、僅かに低く設定されていることを特徴とする請求項１１記載の画像形成ユニット。
13. 前記帯電部材はローラ状に形成され、前記クリーニング部材の外径が該帯電部材の外径よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の画像形成ユニット。
14. 請求項１乃至１３の何れか一項の画像形成ユニットを備えたことを特徴とする画像形成装置。
    
    
    

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