JP2010091659A - ローラクリーニング装置、帯電装置、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】芯金部材３３１上にクリーニング部材３３２を設けて構成したクリーニングローラ３３を、帯電ローラ３１に当接させて該帯電ローラ３１の表面をクリーニングする。クリーニング部材３３２が弾性体で形成され、当該クリーニング部材両端部における弾性体表面にコート層３３３が設けられている。クリーニングローラ両端に摩擦係数の高いコート層３３３を設けたことにより、帯電ローラとクリーニングローラの線速を等速に駆動伝達することが可能になり、良好なクリーニング性を維持できる。また、駆動伝達はクリーニングローラに設けたコート層３３３で行なうため、部材を追加することなく小型で且つ安価な構成とすることができる。
【選択図】図４

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２００７−１７１３８１号公報 特開２００７−１４０１６７号公報 特開２００６−９８４７６号公報 特許３３５６６０３号公報

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、潜像担持体に接触も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染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。
１）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染を防止する技術が、例えば特許文献１，２に提案されている。この技術のメリットとしては、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。また、駆動手段が不要で安価で小型化が可能である、点などが挙げられる。一方、デメリットとしては、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ことがある。

２）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、例えば特許文献３，４に提案されている。この技術のメリットとしては、クリーニングローラを駆動手段で駆動しているので、線速の設定が可能である、点が挙げられる。一方、デメリットとしては、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。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、などがある。

ところで、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、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ると帯電ローラに潤滑剤が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、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、前記クリーニング部材が弾性体で形成され、当該クリーニング部材両端部における前記弾性体表面にコート層が設けられていることにより解決される。

また、前記クリーニングローラは、クリーニング対象であるローラ部材に対する摩擦係数が前記コート層＞前記クリーニング部材であると好ましい。
また、前記コート層が、ローラ軸方向において画像領域外に設けられると好ましい。

また、前記コート層が絶縁材料であると好ましい。
また、前記コート層がゴムであると好ましい。
また、前記の課題は、本発明により、帯電ローラを有し、前記帯電ローラのクリーニング装置として請求項１〜５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帯電装置により解決される。

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１〜５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１〜５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。
また、前記プロセスカートリッジを装置本体に対して着脱可能に設けると好ましい。

本発明のローラクリーニング装置によれば、クリーニング部材が弾性体で形成され、当該クリーニング部材両端部における弾性体表面にコート層が設けられているので、クリーニング対象であるローラ部材（例えば帯電ローラ）とクリーニングローラの線速を等速に駆動伝達することが可能になり、良好なクリーニング性を維持できる。また、駆動伝達はクリーニングローラに設けたコート層で行なうため、部材を追加することなく小型で且つ安価な構成とすることができる。したがって、クリーニング対象であるローラ部材の性能を長期間良好な状態に維持することができるクリーニングローラを実現できる。

また、そのクリーニングローラを用いた帯電装置においては、帯電ローラに潤滑剤がフィルミングすることを防止でき、帯電ローラの長寿命化を計ることができる。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を提供することができる。

さらに、帯電ローラの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。
また、帯電ローラの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は、後述する帯電部材３１、帯電クリーニングローラ３３、バネ材３２及び３８、スペーサ部材３４、ハウジング３９などを一体にして構成したものである。そして、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の構成を示す概略図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。
この図に示すように、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、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、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、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の奥側端部には図示しないギアが固定されており、後述の駆動機構によりこのギアを介して帯電ローラ３１を回転駆動する。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。なお、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、本発明の特徴部であるクリーニングローラ３３と帯電ローラ３１の構成を示す正面図である。また、図５は、その断面図である。
これらの図に示すように、クリーニングローラ３３は金属シャフト３３１の外周に帯電ローラ３１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の両端にコート膜３３３を設けている。

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。

コート膜３３３は、帯電ローラ３１からの駆動を伝達するというのが最優先の機能であるが、他にも、クリーニング部材３３２が帯電ローラ３１に適正な喰込み量を確保するという機能も重要である。

したがってコート膜３３３は、帯電ローラ３１に対する摩擦力が高く、且つ弾力性を有する材料が望ましく薄膜化することが望ましい。さらに、帯電ローラに当接して使うことを考慮すれば絶縁材料とする必要もあり、且つ耐オゾン性、耐トナー性等も考慮してシリコンゴム、ＥＰＤＭ、ポリウレタンゴムなどの使用が望ましい。しかし、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。コート膜３３３とクリーニング部材３３２は、帯電ローラに対する摩擦係数がコート膜３３３＞クリーニング部材３３２（クリーニングローラのコート膜３３３が設けられていない内側のクリーニング部）となっている。なお、クリーニングローラ両端のコート膜３３３は、画像領域外に設けられている。

このように、クリーニングローラ両端に摩擦係数の高いコート層を設けたことにより、帯電ローラとクリーニングローラの線速を等速に駆動伝達することが可能になり、良好なクリーニング性を維持できる。また、駆動伝達はクリーニングローラに設けたコート層で行なうため、部材を追加することなく小型で且つ安価な構成とすることができる。したがって、帯電ローラの性能を長期間良好な状態に維持することができるクリーニングローラを実現でき、そのクリーニングローラを用いた帯電装置を提供することができる。

図６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、中心の金属製芯金による軸部３１１と、その外側に積層された中抵抗層３１３及び表面層３１４からなる本体部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。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１×１０^３Ω・ｃｍ以下、好ましくは１×１０^２Ω・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、１×１０^５Ω・ｃｍ〜１×１０^９Ω・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、１×１０^６Ω・ｃｍ〜１×１０^１２Ω・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。

帯電ローラ３１と感光体１０との間隙は、スペーサ部材３４により１００μｍ以下、特に、２０〜５０μｍの範囲にする（図３参照）。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。この間隙は、プロセスカートリッジ２００と帯電モジュール３０を固定するプロセスカートリッジ枠体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７は、プロセスカートリッジ２００の枠体の構造を示す概略図である。
この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、および塗布手段７０と粉体潤滑剤を収納する潤滑剤収納部２７０とで構成される。第１側板２２０は、感光体１０のフランジ１３から突出した感光体１０の回転軸１４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、奥側には、感光体１０の回転軸１４が側板２５０に組みつけられるときに、感光体１０を仮置きするための仮置き部２３２が設けられる。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が設けられる。

図８は、プロセスカートリッジ枠体２１０の奥側に取り付けられる側板２５０（第２側板）を示す概略図である。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、現像スリーブ５１のシャフト５１１が挿入されるシャフト支持部２５３、供給ローラ５４をガイドするガイド溝２５５が形成される。なお、上述した側板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９は、このプロセスカートリッジ２００に配置される感光体１０を示す概略図である。円筒状の像担持体である感光体１０は、図９に示すように、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１０は、感光体１０の感光層の構造を示す概略図である。この図に示すように、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、プロセスカートリッジに用いる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１１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１２は、感光体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。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、２５１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、２５１が反対方向に配設していても良い。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の固着方法を採用することにより、クリーニングブレード２２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するの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、２５１とした。しかしながら、この構成に限られず、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。しかしながら、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１３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１４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。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、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１４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１５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１０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１６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１６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１７は、プロセスカートリッジの組み立て図である。プロセスカートリッジ２００は、少なくとも、プロセスカートリッジ枠体２１０に、図示手前側の側板２２０（第１側板）から感光体１０の長手方向に一体的に設けられた位置決め板２１１を用いて、感光体１０と帯電モジュール３０を組み立てるものである。

図１７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を挿入してからプロセスカートリッジ枠体２１０の側板２３０に固定する。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、これにより、クリーニングブレード２２を備える筐体２６が同時に組み立てられる。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１８は、第２側板に感光体１０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。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。

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、両側板２２０、２５０の位置が決定でき、プロセスカートリッジ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。また、このクリーニングモジュール２０をプロセスカートリッジ枠体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、さらに、クリーニングモジュール２０にプロセスカートリッジ２００又は面板２４０、２５０に固定する固定部材２５７を設ける。この固定部材２５７は、ネジ、ピン等で固定するものであってもよい。

図１９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１９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、感光体１０上の潤滑剤を薄膜化する膜形成部材７１と、潤滑剤を感光体１０に供給するフィルム７２１を備え、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、プロセスカートリッジ枠体２１０に設けられ潤滑剤を収納する潤滑剤収納部２７０とからなっている。なお、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。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の当接条件は、感光体１０に当接する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２０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１４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、供給部材７２ａ、７２ｂ、７２ｃにより伝達されて供給部材７２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１０ａの回転は、帯電部材ギアにより伝達されて帯電部材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。

なお、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。

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、クリーニング部及びコート層を構成する素材も適宜なものを使用可能である。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。 帯電モジュールの構成を示す概略図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。 クリーニングローラと帯電ローラの構成を示す正面図である。 その断面図である。 帯電ローラの断面図である。 プロセスカートリッジ枠体の構造を示す斜視図である。 プロセスカートリッジ枠体の奥側に取り付けられる側板を示す概略図である。 感光体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（ａ）及び断面図（ｂ）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
３３ クリーニングローラ
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
３３１ 金属シャフト（芯金部材）
３３２ クリーニング部材（弾性体）
３３３ コート膜（コート層）

Claims (9)

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、
   前記クリーニング部材が弾性体で形成され、当該クリーニング部材両端部における前記弾性体表面にコート層が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. 前記クリーニングローラは、クリーニング対象であるローラ部材に対する摩擦係数が前記コート層＞前記クリーニング部材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。
3. 前記コート層が、ローラ軸方向において画像領域外に設けられ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. 前記コート層が絶縁材料であることを特徴とする、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。
5. 前記コート層がゴムであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のローラクリーニング装置。
6. 帯電ローラを有し、前記帯電ローラのクリーニング装置として請求項１〜５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帯電装置。
7. 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１〜５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。
8. 請求項１〜５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。
9. 前記プロセスカートリッジを装置本体に対して着脱可能に設けたことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。

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