JP2011215481A - クリーニングローラ及びこのクリーニングローラを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】螺旋状の弾性部材を供えた帯電装置のクリーニングローラにおいて、軸方向における帯電ローラの食い込み量を均一とすることにより、帯電ローラの清掃ムラを防いで帯電ムラを防止し、これにより安定した品質の画像を形成する。
【解決手段】像担持体を帯電させる帯電ローラの表面を清掃するクリーニングローラであって、軸状部材と、前記軸状部材に対し不均一な間隔で螺旋状に巻きつけられることにより形成された弾性部材とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は電子写真方式の画像形成装置に関し、特に感光体等の像担持体の表面を帯電する帯電ローラの表面を清掃するクリーニングローラ及びこのクリーニングローラを備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、感光体等の像担持体の表面を帯電するための装置として、像担持体に接触又は近接配置されるローラ帯電装置が知られている。このようなローラ帯電装置では、帯電ローラ表面に微小なトナー等の異物が付着すると、像担持体の帯電不良を生じ、白点等になって画像上に現れる場合がある。また、トナーやトナーに含まれた外添剤等が薄層状に帯電ローラ表面に付着するフィルミングが発生し帯電性能が変化して帯電ムラが発生する場合がある。

そこで、このような帯電不良を防止するため、帯電ローラ表面を清掃するためのクリーニングローラを備えた画像形成装置が知られている。このクリーニングローラは、帯電ローラと同じ長さを有し、帯電ローラに接触して回転することにより、帯電ローラの表面を摺擦して清掃するものである。クリーニングローラの形状は、円筒状の弾性部材に軸が貫通したものや、短冊状の弾性部材を隙間を空けて螺旋状に軸に巻きつけたものが知られている。円筒状の弾性部材は、帯電ローラに対し、ある程度の食い込み量を確保すべく圧接されるため、帯電ローラのトルクが大きくなり、回転不良を生じるという問題がある。一方、螺旋状の弾性部材は、円筒状の弾性部材に比べて帯電ローラとの接触面積が小さくなるため、帯電ローラのトルクを小さくすることができるが、帯電ローラとの単位時間あたりの接触面積が減るので、円筒状のものに比べて清掃能力が劣るという問題がある。

ところで、帯電ローラには、帯電ローラが感光体ドラムの圧接でベンディングすることを考慮して軸方向中央部が両端部よりも太い、いわゆるクラウン形状のものが存在し、このような帯電ローラにあっては、クリーニングローラの食い込み量が軸方向に微妙に異なることから、軸方向において清掃能力が微妙に異なるという問題がある。上述したとおり螺旋状の弾性部材からなるクリーニングローラは、円筒状のものに比べて帯電ローラとの単位時間あたりの接触面積が減るので、食い込み量の違いによる清掃能力の差が現れやすい。クリーニングローラの軸方向において清掃能力が均一でなければ帯電ローラの清掃ムラが生じ、帯電性能が変化して帯電ムラが生じてしまう。

そこで、例えば、特許文献１に記載されているように、帯電ローラとクリーニングローラとの周速差をつけることにより、清掃能力を向上させるという方法が提案されている。

特開２００８−７０５３２号公報

ところが、上述のような帯電ローラとクリーニングローラの周速差をつけるという方法によると、確かに清掃能力は向上するが、やはりクリーニングローラの軸方向における清掃能力が均一でないという問題については解決することができない。

本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、螺旋状の弾性部材を供えた帯電装置のクリーニングローラにおいて、軸方向における帯電ローラの食い込み量を均一とすることにより、帯電ローラの清掃ムラを防いで帯電ムラを防止し、安定した品質の画像を形成することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係るクリーニングローラは、像担持体を帯電させる帯電ローラの表面を清掃するクリーニングローラであって、軸状部材と、前記軸状部材に対し不均一な間隔で螺旋状に巻きつけられることにより形成された弾性部材とを備えたことを特徴とする。

このように軸に対して不均一な間隔で弾性部材を巻きつけることにより、巻きつける際の曲率によって弾性部材の高さが変化し、簡易な構成でクリーニングローラの外径を変化させることが可能となり、帯電ローラの形状に応じた均一な食い込み量を確保することができる。

また、前記弾性部材は、前記軸状部材に対し、両端部より中央部の巻きつけ間隔が密であってもよい。

このように軸に対して中央部の巻きつけ間隔が密となるように弾性部材を巻きつけることにより、クリーニングローラの中央部の巻きつけ曲率が両端部より大きくなり弾性部材の高さが低くなるため、クリーニングローラ外径の中央部を両端部より細くすることができる。

また、前記弾性部材は、非伸縮性の粘着シート上に形成され、前記粘着シートにより前記軸上部材に固定されていることが望ましい。

このように軸状部材に非伸縮性シートにより固定されることにより、軸状部材に巻きつけられた弾性部材の固定されていない外側の面が内側の面に近づこうとするため、弾性部材の高さの変化が出やすくなり、クリーニングローラの外径を変化させやすくすることができる。

更に、前記弾性部材は、発泡部材からなることが望ましい。軸状部材に巻きつけられる際、発砲部材の気泡が圧縮されるため、弾性部材の高さの変化が出やすくなり、クリーニングローラの外形を変化させやすくすることができる。

また、クリーニングローラは、帯電ローラの回転に従動回転するように構成してもよい。このように帯電ローラに従動回転させることにより、簡易な構成で帯電ローラの表面を清掃することができる。

本発明によると、帯電ローラを清掃する螺旋状のクリーニングローラにおいて、弾性部材の軸に対する巻きつけ間隔を不均一にすることにより、巻きつける際の曲率によって弾性部材の高さが変化し、簡易な構成でクリーニングローラの外径を変化させることができる。これにより、帯電ローラの軸方向に均一な清掃能力を確保することができ、帯電ローラの汚れやフィルミングによる帯電不良を防止し、安定した品質の画像を形成することができる。

本発明に係る画像形成装置の概略図である。 本発明に係る帯電装置の断面図である。 本発明の実施形態を示すクリーニングローラの平面図である。 本発明に係るクリーニングローラの弾性部材について、巻きつけ間隔と高さの関係を示したグラフである。 スポンジの巻きつけ間隔と角度について説明した図である。 スポンジの巻きつけ角度と曲率について説明した図である。 スポンジの曲率と高さについて説明した図である。 本発明の別の実施形態を示すクリーニングローラの平面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

１．画像形成装置
図１は、本発明に係る電子写真式画像形成装置の概略を示している。この画像形成装置１００は、図示しない外部の端末装置から送られてくる画像情報に基づいて用紙Pに画像を形成するプリンタであるが、画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、およびこれらの機能を複合的に備えた複合機のいずれであっても良い。

画像形成装置１００は、静電潜像担持体である感光体１０を有する。感光体１０は、例えば円筒状の導電性支持体とその外側に形成された負帯電性のOPC感光層とからなり、図示しないモータにより図中矢印a方向に回転駆動される。感光体１０の周囲には、感光体１０の回転方向に沿って、帯電装置３０、露光装置６０、現像装置７０、転写装置８０、およびクリーニング装置９０が配置されている。

帯電装置３０は円筒形状の帯電ローラ３１と帯電ローラ３１をクリーニングするクリーニングローラ３５を有し、帯電ローラ３１は感光体１０に接触して設けられ、感光体１０に従動回転する。帯電装置３０については後に詳述する。

露光装置６０は、図示しないレーザ素子、ミラー、レンズを備え、画像信号に応じてレーザ光６１を出射し、感光体１０の表面を軸方向に走査する。

現像装置７０は、感光体１０に非接触に備えられた現像ローラ７１と、トナーとキャリアを含む2成分現像剤を備えたハウジング７５とを有する。現像装置はこのような構成のものに限られるものではなく、例えば、現像ローラが感光体１０に接触していてもよく、また、現像剤はトナーのみの一成分であってもよい。

転写装置８０は、感光体１０に押圧された転写ローラ８１を有し、給送部２０から搬送されてきた用紙Ｐの裏側からトナーと逆極性の電圧を印加して用紙Ｐにトナー像を転写する。転写装置は、このような構成に限られるものではなく、例えば、中間転写ベルト上に一次転写した後、用紙にトナー像を二次転写するものでもよく、また、ローラ転写ではなくコロナ転写を用いてもよい。

クリーニング装置９０は弾性部材からなるクリーニングブレード９１を有し、クリーニングブレード９１は、感光体１０の回転方向（図中矢印a）と対抗する方向に感光体１０の表面に圧接されている。クリーニング装置はこのようなブレード方式に限られず、例えばローラやブラシ方式であってもかまわない。

このような構成の画像形成装置１００において、感光体１０が図示しないモータの駆動に基づいて図中矢印a方向に回転すると、帯電装置３０を通過する感光体１０表面が所定電位に帯電され、帯電された感光体１０表面は、画像信号に応じて露光装置６０から射出されるレーザ光６１により露光される。感光体１０の表面には、レーザ光６１の射出により電位の減衰した部分に静電潜像が形成され、この静電潜像は、感光体１０の回転とともに現像装置７０に搬送され、現像ローラ７１により供給されたトナーが静電潜像に付着することにより可視像化される。可視像化されたトナー像は、感光体１０の回転に伴い転写装置８０に搬送され、給紙部２０から搬送されてきた用紙Ｐ上に転写される。更に感光体１０が回転すると、転写装置８０で用紙Ｐにトナー像を転写された感光体１０の表面がクリーニング装置９０に到達し、転写されず残存したトナーを除去される。一方、転写装置８０にてトナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置４０へと搬送され、そこでトナー像を固定され、排紙トレイ５０へ排出される。

２．帯電装置
次に、帯電装置について詳細に説明する。図２は、帯電装置の断面図である。帯電装置は、帯電ローラ３１と、この帯電ローラ３１をクリーニングするクリーニングローラ３５を有する。帯電ローラ３１は、円筒状芯金３１１の周りに導電性弾性体層３１２及び放電ムラを防止するための表層３１３が形成されたものである。帯電ローラ３１は、感光体１０と同じ長さを有して感光体１０の軸と平行に備えられ、図示しない軸受によって感光体１０に圧接して支持されて、感光体１０に従動回転する。帯電ローラ３１は、軸の両端部を支持されて感光体１０に圧接されることから、感光体１０に対して軸方向に均一な圧力が加わるよう、軸方向の中央部分の方が両端部よりもやや太い、いわゆるクラウン形状をしている。

クリーニングローラ３５は、軸３５１と、軸３５１に螺旋状に形成された弾性部材３５２からなる。クリーニングローラ３５は、帯電ローラ３１と同じ長さを有し、図示しない軸受によって帯電ローラ３１に圧接して支持され、帯電ローラ３１に従動回転する。

このような構成の帯電装置において、感光体１０が図示しないモータ駆動により回転すると、感光体１０に接触配置された帯電ローラ３１が従動回転する。帯電ローラ３１に所定の電圧が印加されると、帯電ローラ３１と感光体１０との圧接部近傍にできる微小空隙で放電が発生し、感光体１０の表面を帯電する。上述の通り、転写装置８０を通過した後の感光体１０表面の残存トナーは、クリーニング装置９０にて回収されるが、それでも回収しきれなかった微小なトナーや外添剤等の異物が帯電ローラ３１に到達し、帯電ローラ３１の表面に付着してしまう。この帯電ローラ３１表面に付着した異物は、帯電ローラ３１に従動回転するクリーニングローラ３５により除去される。

３．クリーニングローラ
次に、本発明の特徴部分であるクリーニングローラ３５について詳細に説明する。図３は、クリーニングローラ３５を軸と直交する方向から見た平面図である。クリーニングローラの軸３５１は、直径４ｍｍの金属からなり、軸３５１の周りには、幅５ｍｍ、厚さ３mmの短冊状のウレタンスポンジを不均一な間隔で螺旋状に巻きつけることにより弾性部材３５２が形成されている。ウレタンスポンジは、プラスティックや紙等の非伸縮性の両面粘着シート上に貼付されており、両面粘着シートにより軸３５１に接着固定されている。従って、断面で見ると、クリーニングローラ３５は、軸３５１の上に、粘着層、非伸縮性シート層、粘着層、スポンジ層を形成した構造となる。弾性部材３５２の巻きつけ間隔は、中央部分（図中矢印a）の方が両端部よりも密である。つまり、軸方向において、中央部分は、軸の露出している部分とスポンジ部分との割合が1対1、両端部は、軸の露出している部分とスポンジ部分との割合が２対1となっている。そして、クリーニングローラ３５の外径は、両端部より中央部分の方が約０．６ｍｍ細くなっている。

ここで、巻きつけ間隔とスポンジ高さとの関係について説明する。図４は、厚みと幅の異なる短冊状のスポンジを用いて巻きつけ間隔と高さの関係について実験した結果を示したグラフである。本実験では、スポンジA（厚み（ｔ）２ｍｍ、幅（ｗ）３ｍｍ）、スポンジB（厚み（ｔ）２ｍｍ、幅（ｗ）５ｍｍ）、スポンジC（厚み（ｔ）３ｍｍ、幅（ｗ）５ｍｍ）の3種類のスポンジを使用した。巻き間隔は、軸方向において、スポンジ部と軸の露出している部分の割合を「１：１」、「１：２」、「１：３」とした。「１：１」が最も巻き間隔が密であり、「１：３」が最も巻き間隔が疎である。それぞれ直径４ｍｍの軸に巻きつけて、軸上のスポンジ高さを測定した。図４に示す通り、いずれのスポンジにおいても巻き間隔を疎にするほど、軸上のスポンジ高さが高くなることが分かる。

このように巻きつけ間隔によってスポンジ高さが変化するのは以下の理由による。

まず、スポンジの軸に対する巻き間隔を変化させるには、巻きつけ角度を変化させる必要がある。軸の露出している部分とスポンジ部分との割合が２対1となるようにスポンジAを軸３５１へ巻きつけるには、図５（a）に示す通り、スポンジAの長手方向を軸３５１に対して小さい角度で巻きつける必要がある。軸の露出している部分とスポンジ部分との割合が１対1となるようにスポンジAを軸３５１へ巻きつけるには、図５（ｂ）に示す通り、スポンジAの長手方向を軸３５１に対して、より大きい角度で巻きつける必要がある。このように、スポンジAの軸３５１に対する巻きつけ角度が大きいほど、巻き間隔が密になることが分かる。

次に、スポンジAの軸３５１に対する巻きつけ角度が変化すると、軸を１周するのに要する長さが変わるので巻きつけられたスポンジAの曲率が変わる。図６に示すように、巻きつけ角度の異なるスポンジそれぞれの軸１周分の長さを平面上に環状にして比較すると、スポンジAを軸３５１に対して大きい角度で巻きつけた場合の曲率の方が、小さい角度で巻きつけた場合の曲率よりも大きくなることが分かる。

そして、スポンジAの曲率が変わると高さが変わる。図７（a）に示すように、平坦な状態では、スポンジAの外側の面と内側の面は平行であり、外側の面と内側の面の距離、すなわちスポンジAの厚みは２ｍｍである。これが軸にまきつけられると、図７（ｂ）に示すように、外側の面の長さと内側の面の長さは同じであるため、粘着シートに固定されていない外側の面が内側の面と同じ曲率になろうと軸に近づく方向に力が作用し、その結果、軸上の高さが低くなり厚みが１．６ｍｍになる。更に曲率が大きくなると、図７（ｃ）に示すように、外側の面が更に軸に近づくため軸上の高さが更に低くなり厚みが約１．４ｍｍになることが分かる。

つまり、スポンジ高さは曲率により変化し、曲率は、軸３５１に対するスポンジAの巻きつけ角度により変化し、軸３５１に対する巻きつけ角度により巻き間隔が変化する。言い換えると、スポンジAの軸３５１に対する巻きつけ間隔を変化させると、巻きつけ角度が変化するため、スポンジAの曲率を変化させることができ、スポンジAの軸上の高さを変化させることができるのである。

このように、弾性部材３５２の軸３５１への巻きつけ間隔を変化させることにより、簡易な構成でクリーニングローラ３５の外径を変化させることが可能となる。中央部分の方が両端部よりも密になるようスポンジを巻きつけて弾性部材３５２を形成することにより、中央部の方が両端部よりも外径が小さくなり、中央部が太い、いわゆるクラウン形状の帯電ローラに対して均一な食い込み量を確保することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は以上の形態に限られないことは言うまでもない。

例えば、帯電ローラはクラウン形状で感光体に接触する構成に限られず、ストレート形状で感光体に接触させずに帯電ローラとの間に微小空隙を設ける構成であってもよい。

また、クリーニングローラの軸は金属製ではなく樹脂性であってもよく、弾性部材はスポンジではなくゴムで形成されていても構わない。スポンジのような発砲部材の方が曲率の変化による高さの変化が顕著であるが、ゴムでも同様の効果を得ることができる。また、弾性部材は粘着シートを使わずに接着剤を塗布した軸に巻きつけることにより形成しても構わない。粘着シートがなくても内側の面を固定しながら軸に巻きつけることにより、同様の効果を得ることができる。

更に、クリーニングローラの弾性部材の巻き間隔は、図８のクリーニングローラ３６のように、中央部の方が両端部より疎となるようにしてもよい。軸３６１の中央部が帯電ローラから離れる方向にベンディングした場合などにおいて、クリーニングローラ３６の中央部の方が両端部よりも外径が大きくなるようにすることができ、帯電ローラに対して均一な食い込み量を確保することができる。

１０：感光体
３１：帯電ローラ
３５、３６：クリーニングローラ
３５１、３６１：軸
３５２、３６２：弾性部材

Claims (8)

1. 像担持体を帯電させる帯電ローラの表面を清掃するクリーニングローラであって、
   軸状部材と、
   前記軸状部材に対し不均一な間隔で螺旋状に巻きつけられることにより形成された弾性部材とを備えたことを特徴とするクリーニングローラ。
2. 前記弾性部材は、前記軸状部材に対し、両端部より中央部の巻きつけ間隔が密であることを特徴とする請求項１に記載のクリーニングローラ。
3. 前記弾性部材は、非伸縮性の粘着シート上に形成され、前記粘着シートにより前記軸上部材に固定されていることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載のクリーニングローラ。
4. 前記弾性部材は、発泡部材からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のクリーニングローラ。
5. 像担持体を帯電させる帯電ローラの表面を清掃するクリーニングローラであって、
   軸状部材と、
   前記軸状部材の周面に形成された螺旋状の弾性部材と、
   前記軸状部材と前記弾性部材との間に配置された前記弾性部材と同一の幅の粘着シートとを有し、
   前記弾性部材は前記軸状部材上において不均一な間隔と高さで形成されていることを特徴とするクリーニングローラ。
6. 前記粘着シートは両面に粘着剤を有する非伸縮性のシートであることを特徴とする請求項５に記載のクリーニングローラ。
7. 前記クリーニングローラは、帯電ローラの回転に従動回転することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のクリーニングローラ。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載のクリーニングローラを備えた画像形成装置。

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