JP2013061546A - 清掃部材、これを備えるプロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電ローラ表面に付着した異物を除去することのできる、帯電ローラの清掃部材、これを備えるプロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供する。
【解決手段】本発明の清掃部材は、画像形成装置の帯電ローラを清掃する清掃部材であって、電圧が印加されることによって撓む可撓性を有する圧電性薄膜シートを備え、清掃部材は、圧電性薄膜シートに電圧が印加されていないときに、帯電ローラに接触し、圧電性薄膜シートに電圧が印加されているときに、圧電性薄膜シートの撓みによって帯電ローラから離れる方向に撓むように、配置されていることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、帯電ローラの清掃部材、これを備えるプロセスカートリッジ、及び、画像形成装置に関する。

電子写真複写機やレーザビームプリンタ等の様に、電子写真方式を用いて像担持体の表面にトナー像を形成し、そのトナー像を用紙に転写する画像形成装置では、像担持体として感光体ドラムが用いられている。そして、そのような画像形成装置では、感光体ドラムに対して帯電部材としての帯電ローラが接触されて配置されており、帯電ローラからの放電により感光体ドラムの表面が均一に帯電される。このような帯電ローラを用いた帯電装置には、帯電ローラが感光体ドラムに接触するため、クリーニング装置により除去できなかった現像剤、用紙から生じる紙粉等が、帯電ローラ表面に付着し、帯電ローラ表面が汚れてしまうという問題がある。帯電ローラの表面に上述したような汚れが付着すると、感光体ドラムに部分的な帯電不良が生じ、画質に大きな影響を与える。

そこで、帯電ローラ表面に付着した汚れを清掃するために、特許文献１では、スポンジ等の部材を設け、帯電ローラに付着したトナー等の汚れを拭き取ることが提案されている。また、特許文献２では、高密度化したブラシを清掃部材に用いて、ブラシの先端を帯電ローラ表面に当接させ、長手方向に可動させることにより、清掃効果を増大させることが提案されている。

特開平３−１０１７６８号公報 特開平７−１９９６０４号公報

しかしながら、特許文献１に記載された方式のように、帯電ローラに対しスポンジ等の清掃部材を配置する構成では、スポンジの孔の部分と孔の周囲の骨格の部分とで清掃能力が異なるため、帯電ローラに筋状の汚れが発生する可能性がある。また、スポンジの孔よりも大きな紙粉等の異物は、スポンジ外周部でつれまわることになるため、この部分で帯電ローラに摺擦傷をつけてしまうこともある。

また、特許文献２に記載された方式では、清掃部材が長手方向に可動するため、上述したスポンジの孔の部分と骨格の部分との清掃能力の違いにより発生する帯電ローラの筋状の汚れは発生しない。しかし、清掃部材と帯電ローラとの当接部に紙粉等の異物が滞留した場合、清掃部材が長手方向に可動していても、清掃部材と帯電ローラの間に挟まった異物により、帯電ローラ表面に摺擦傷をつけてしまうことがある。

そのため、上述した異物を除去することが求められている。特に、画像形成装置の更なる小型化を図るため、簡易な構成で異物を除去することが求められている。

そこで、本発明は、帯電ローラ表面に付着した異物を除去することのできる、帯電ローラの清掃部材、これを備えるプロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の清掃部材は、
画像形成装置の帯電ローラを清掃する清掃部材であって、
電圧が印加されることによって撓む可撓性を有する圧電性薄膜シートを備え、
前記清掃部材は、前記圧電性薄膜シートに電圧が印加されていないときに、前記帯電ローラに接触し、前記圧電性薄膜シートに電圧が印加されているときに、前記圧電性薄膜シートの撓みによって前記帯電ローラから離れる方向に撓むように、配置されている
ことを特徴とする。

本発明のプロセスカートリッジは、
画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
像担持体と、
前記像担持体に接触して、前記像担持体表面を帯電させる帯電ローラと、
前記清掃部材と、
を備えることを特徴とする。

本発明の画像形成装置は、
前記プロセスカートリッジと、
前記圧電性薄膜シートに電圧を印加する印加手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、帯電ローラ表面に付着した異物を除去することができる。

本発明を適用した画像形成装置の一例を示す概略断面図 本発明を適用した帯電ローラ清掃部材の配置の一例を示す図 本発明を適用した帯電ローラ清掃部材の動作の一例を示す図 本発明を適用した帯電ローラ清掃部材の配置の一例を示す図 本発明を適用した帯電ローラ清掃部材の構成の一例を示す図 本発明を適用した帯電ローラ清掃部材の動作の一例を示す図 本発明を適用した帯電ローラ清掃部材の配置の一例を示す図 本発明を適用した帯電ローラ清掃部材の動作の一例を示す図

以下、本発明を適用できる帯電ローラの清掃部材を備える画像形成装置を図面に則して詳しく説明する。以下に説明する実施例は、例示的に本発明を説明するものであって、以下に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定の記載がない限りは、本発明の範囲をそれに限定するものではない。

＜実施例１＞
（１−１）画像形成装置の構成の概略
図１に本実施例に係るプロセスカートリッジ（画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジ）を適用した画像形成装置の説明図を示す。本実施例では、図１に示すように、プロセスカートリッジを、画像形成装置本体に設けられた装着部に装着することにより、画像形成装置が構成される。
プロセスカートリッジは、感光体ドラム１、帯電ローラ１７、現像装置７２、クリーニング装置５４、清掃部材を備えており、これらを一体として取り扱えるように、フレームにそれぞれ設けられている。
静電潜像が形成される電子写真感光体である感光体ドラム１（像担持体）は、画像形成
装置の中央部に配置されている。そして、感光体ドラム１の周囲には、以下のプロセス装置が配設されている。
・感光体ドラム１を一様に負極性に放電帯電させる帯電装置
・帯電された感光体ドラム１に画像情報に対応する静電潜像をレーザー露光により形成させる露光装置２
・感光体ドラム１に形成された静電潜像に負極性に帯電したトナーを反転現像させることにより、静電潜像をトナー像に可視像化する現像装置７２
・可視像化されたトナー像を被転写材である記録メディア（用紙など）に転写する転写装置
・感光体ドラム１上の転写残トナーなどを除去するクリーニング装置５４
・転写された記録メディア上のトナー像を永久定着させる定着装置１０
・記録メディアを供給する給紙装置たるカセット

（１−２）画像形成装置の動作の概略
帯電装置は、帯電ローラ１７と、支持部材（不図示）と、ばね部材（不図示）と、帯電バイアス電源とを主要部として備えている。
帯電ローラ１７は、導電性弾性層と高抵抗層とから構成される。導電性弾性層は、芯金と、その周面に設けられた厚さ約３ｍｍのウレタンゴム等とからなる。高抵抗層は、導電性弾性層の周面に設けられた厚さ数μｍの層であり、ウレタンゴムにカーボンブラックを分散させた材料で構成される。
支持部材は、導電性を有しており、帯電ローラ１７を両端部にて回転自在に支持する。
ばね部材は、支持部材を介して、帯電ローラ１７を感光体ドラム１に対して押し付ける。
帯電バイアス電源は、画像形成装置本体に設けられており、ばね部材及び支持部材を介して帯電ローラ１７に電圧を印加する。
帯電ローラ１７は、像担持体と接触して、像担持体表面を帯電させる。具体的には、帯電ローラ１７は、感光体ドラム１に接触して感光体ドラム１の回転と共に従動回転するように設置されている。帯電ローラ１７には、帯電バイアス電源により、約−１０００Ｖの直流電圧が印加される。そして、帯電ローラ１７により、感光体ドラム１上の表面電位は、−５００Ｖの暗電位（ＶＤ）に帯電する。
また、帯電装置は、帯電ローラの表面を清掃する帯電ローラ清掃部材を備える。帯電ローラ清掃部材の構成及び動作については後で詳しく説明する。

感光体ドラム１は、帯電装置によってその表面がＶＤに帯電された後、露光装置により印字情報及び画像情報等に対応する露光を受ける。それにより、感光体ドラム上に静電潜像が形成される。露光された部分の電位は、−１００Ｖの明電位（ＶＬ）となる。

現像装置７２は、仕切り部によってトナー収容部４４と、トナー貯留部４５に区画されている。トナー収容部４４にはトナー搬送部材７３が配置されている。トナー貯留部４５には、現像ローラ４１と、現像剤供給ローラ４２と、現像剤規制ブレード４３が配置されている。
トナー搬送部材７３（攪拌装置）は、トナー収容部４４からトナー貯留部４５にトナーを送り込む。
現像ローラ４１は、直径１６ｍｍのシリコンゴムを基層とし、該シリコンゴムの表面にアクリル・ウレタン系ゴムがコートされた二層構造を有しており、感光体ドラム１の静電潜像に対して現像を行う。
現像剤供給ローラ４２は、現像ローラ４１にトナーを供給する直径１６ｍｍのウレタンスポンジを備えている。
現像剤規制ブレード４３は、金属製であり、現像ローラ４１上のトナー層厚を規制する。
トナー搬送部材７３、現像ローラ４１、及び、現像剤供給ローラ４２は、外部から駆動が掛けられる構成になっている。現像プロセス中は、それらの部材が常に回転し、トナーが感光体ドラム１に供給される。
現像ローラ４１は、感光体ドラム１に接触して現像を行うように設置されている。現像ローラ４１には、現像バイアス電源により、約−３００Ｖの直流電圧が印加される。そして、現像ローラ４１は、感光体ドラム１上に形成された静電潜像に対して反転現像を行い、静電潜像をトナー像に可視像化させる。

転写装置は、直径１２ｍｍのＥＰＤＭスポンジからなる転写ローラ９と、転写ローラ９に電圧を印加する転写バイアス電源とを備えている。転写ローラ９に印加される電圧は、画像形成時に定電圧制御される。転写ローラ９と、感光体ドラム１とが対向する転写位置において、感光体ドラム１上のトナー像は記録メディアに転写される。

給紙装置であるカセット内に収納された記録メディアは、給紙ローラによって感光体ドラム１上の可視像の形成と同期してレジストローラまで供給される。そして、この記録メディアは、レジストローラによって感光体ドラム１上に形成された可視像の先端と同期して、転写ローラ９と感光体ドラム１の間に運ばれる。転写ローラ９には約＋２０００Ｖの直流電圧が印可され、トナー像が記録メディアに転写される。記録メディアに転写されたトナー像は、記録メディアとともに定着装置１０に搬送され、熱と圧力を加えることにより定着され、記録画像となる。
一方、記録メディアが転写装置を通過した後、感光体ドラム１上の転写残トナーは、感光体ドラム１に軽接触するシールシートを通過した後、クリーニング装置５４が有するクリーニングブレード５１により感光体ドラム１上から取り除かれる。クリーニングブレード５１は、ポリウレタンゴムからなるクリーニング部材である。そして、取り除かれたトナーはクリーニング装置５４の廃トナー収容部５３に収容される。その後、感光体ドラム１表面は、次の画像形成に備えるため、再び帯電装置により帯電される。
以上の工程により、一連の画像形成処理は終了する。

（２）発明の特徴となる帯電ローラ清掃部材の構成、及び、その制御方法
図２に、本実施例に係る帯電ローラ清掃部材８０を示す。図２は、帯電ローラ１７の軸に垂直な面によって得られる、帯電ローラ１７と帯電ローラ清掃部材８０の概略断面図である。本実施例では、帯電ローラ清掃部材８０は、電圧が印加されることによって撓む可撓性を有する圧電性薄膜シートを備える。具体的には、帯電ローラ清掃部材８０として、圧電性薄膜シートである、東京センサ（株）製高分子圧電素子（以下ピエゾフィルム）を用いる。ピエゾフィルムの材料は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）であり、厚みは２０μｍである。ピエゾフィルムの表裏の面は銀インク電極が形成されている。なお、本実施例では、帯電ローラ清掃部材８０が圧電性薄膜シート（ピエゾフィルム）である場合について説明するが、帯電ローラ清掃部材８０が、圧電性薄膜シートを含む複数のシートからなる多層構造を有していてもよい。そのため、以下では、帯電ローラ清掃部材と圧電性薄膜シート（ピエゾフィルム）とを区別して記載する。

本実施例において、帯電ローラ清掃部材８０は、一端が自由端となるように台座に固定（支持）されている。具体的には、帯電ローラ清掃部材８０は、固定端から自由端へ向かう方向が、帯電ローラ１７の回転方向と対向するように、台座に固定されている。そして、帯電ローラ清掃部材８０は、ピエゾフィルムに電圧が印加されていないときに、自由端が帯電ローラ１７に（第１の圧力で）接触するように配置されている。これは、帯電ローラ１７に付着したトナーを帯電ローラ清掃部材８０の自由端で掻き取るためである。

ピエゾフィルムに電圧を印加しないで、帯電ローラ１７の停止と回転を繰り返した場合、帯電ローラ清掃部材８０の自由端は常に第１の圧力で帯電ローラ１７と接触する。この
ため、紙粉等の比較的大きな異物がクリーニングブレードをすり抜け、帯電ローラ１７に付着した場合に、この異物が、帯電ローラ１７と帯電ローラ清掃部材８０の間に挟まったままになってしまうことがある。この状態のまま、画像形成動作を繰り返した場合、異物が挟まった部分の帯電ローラ１７の表面が削れてしまい、感光体ドラム１に均一に帯電することができなくなってしまう。

そこで、本実施例では、ピエゾフィルムに電圧が印加されているときに、ピエゾフィルムの撓みによって帯電ローラ１７から離れる方向に撓むように、帯電ローラ清掃部材８０が配置される。
本実施例では、記録メディアへ画像を形成する画像形成処理後に帯電ローラ１７を含む部材を回転させる後回転処理中に、帯電ローラ清掃部材８０のピエゾフィルム両面に直流電圧が印加される。該直流電圧は、図１のバイアス電源３０により印加される。ピエゾフィルムに電圧が印加されることにより、図３に示すように、ピエゾフィルムが縮み（撓み）、帯電ローラ清掃部材８０が帯電ローラとは逆側（帯電ローラ１７から離れる方向）に撓む。そのため、帯電ローラ清掃部材８０が帯電ローラ１７へ与える圧力が下がる。ここでは、ピエゾフィルムに電圧を印加したときに帯電ローラ清掃部材８０が帯電ローラ１７へ与える圧力を第２の圧力（＜第１の圧力）とする。本実施例では、ピエゾフィルムに、２００Ｖの直流電圧が０．５秒周期で繰り返し印加される。
なお、印加電圧の大きさにより帯電ローラ清掃部材８０の撓み量が決まり、電圧を印加する周期や電圧を印加するタイミングにより帯電ローラ清掃部材８０が第１の圧力で帯電ローラ１７に接触する接触時間が決まる。また、上記接触時間の長さにより清掃能力が変化する。そのため、印加電圧の大きさ、電圧を印加する周期、電圧印加タイミングは、帯電ローラの現像剤の付着量、紙粉等の異物の滞留量を鑑みて適宜設定することができる。

以上述べたように、本実施例によれば、圧電性薄膜シートに電圧が印加されているときに、圧電性薄膜シートの撓みによって帯電ローラから離れる方向に撓むように、帯電ローラ清掃部材が配置されている。それにより、帯電ローラ表面に付着した異物を除去することができる。具体的には、帯電ローラ清掃部材が撓むことにより、帯電ローラ清掃部材が帯電ローラへ与える圧力が低下する。それにより、帯電ローラと帯電ローラ清掃部材間に挟まった異物を、帯電ローラと帯電ローラ清掃部材との当接位置を通過させることができる。その結果、帯電ローラ表面に付着した異物は、感光体ドラムに回収され、帯電ローラ表面から除去される。それにより、帯電ローラに摺擦傷がつくことを抑制することができる。
なお、ピエゾフィルムに電圧が印加されている状態において、帯電ローラ清掃部材と帯電ローラは接触していてもよいし、離れていてもよい。帯電ローラ清掃部材と帯電ローラを非接触とすれば、上記異物をより確実に通過させることができる。

＜実施例２＞
実施例１では、帯電ローラ清掃部材が圧電性薄膜シートである場合について説明した。本実施例では、図５に示すように、帯電ローラ清掃部材９０が、圧電性薄膜シート９１と弾性シート９２とを備える場合について説明する。
弾性シート９２は、圧電性薄膜シート９１の両面に電圧が印加されていないときに帯電ローラ１７に（第３の圧力で）接触するように設けられており、仕事関数が画像形成装置に用いられるトナー（現像剤）よりも小さい材料で構成されている。図５に示すように、本実施例では、弾性シート９２として、東レ・デュポン（株）製カプトン（商標）（以下カプトンフィルム）を用いた。カプトンフィルム９２の材料はポリイミドであり、厚みは５０μｍである。
また、圧電性薄膜シート９１として、東京センサ（株）製高分子圧電素子（以下ピエゾフィルム）を用いた。ピエゾフィルム９１の材料は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）であり、厚みは２０μｍである。
本実施例において、ピエゾフィルム９１とカプトンフィルム９２は、両面テープを用いて互いに接着されている。具体的には、電極が形成されたピエゾフィルム９１の１つのフィルム面が、カプトンフィルム９２の帯電ローラ１７側とは反対側のフィルム面に、両面テープを用いて接着されている。

そして、図４に示すように、帯電ローラ清掃部材９０は、ピエゾフィルム９１に電圧が印加されていないときに、カプトンフィルム９２（具体的には、カプトンフィルム９２のフィルム面の一部）が帯電ローラ１７に第３の圧力で接触するように配置される。これは、帯電ローラ１７に付着したトナーをドラムに回収させるためである。具体的には、帯電ローラ１７に付着するトナーは、トナーの劣化等を原因として、電荷を持てなくなったトナーである。カプトンフィルム９２の仕事関数はトナーよりも小さい。そのため、カプトンフィルム９２を帯電ローラ１７に接触させることにより、帯電ローラ１７に付着したトナーに電荷が与えられ、該トナーをドラムに回収させることができる。

また、図４に示すように、帯電ローラ清掃部材９０は、一端が自由端となるように台座に固定されている。具体的には、ピエゾフィルム９１の一端が台座に固定されている。そして、帯電ローラ清掃部材９０は、ピエゾフィルム９１に電圧が印加されていないときに、自由端よりも内側（固定端側）の部分が帯電ローラ１７に２ｍｍ侵入するように配置されている。これは、帯電ローラ１７に付着したトナーに、帯電ローラ清掃部材９０（具体的には、カプトンフィルム９２）をムラなく接触させるために、帯電ローラ清掃部材９０をある程度の当接圧で帯電ローラ１７に当接させる必要があるからである。
なお、図４の例では、固定端から自由端へ向かう方向が、帯電ローラ１７の回転方向と対向するように、帯電ローラ清掃部材９０が台座に固定されているが、帯電ローラ清掃部材の配置はこれに限らない。本実施例では、帯電ローラ清掃部材９０で異物を掻き取ることを目的としていない。そのため、固定端から自由端へ向かう方向が、帯電ローラ１７の回転方向と同じ方向となるように、帯電ローラ清掃部材９０が台座に固定されていてもよい。

本実施例では、後回転処理中に、ピエゾフィルム９１の両面に直流電圧が印加される。ピエゾフィルム９１に電圧が印加されることにより、図６に示すように、ピエゾフィルム９１が縮み（撓み）、帯電ローラ清掃部材９０が帯電ローラ１７とは逆側に撓む。そのため、帯電ローラ清掃部材９０が帯電ローラ１７から受ける圧力が下がる。本実施例では、ピエゾフィルム９１に２００Ｖの直流電圧が０．５秒周期で繰り返し印加される。
なお、印加電圧の大きさ、電圧を印加する周期、電圧を印加するタイミングは、帯電ローラ１７の現像剤の付着量、紙粉等の異物の滞留量を鑑みて適宜設定することができる。

以上述べたように、本実施例によれば、実施例１と同様に、帯電ローラ表面に付着した異物を除去することができる。
なお、図７に示すように、帯電ローラ清掃部材１００の両端を支持する構成であっても同様の効果が得られる。具体的には、図８に示すように、帯電ローラ清掃部材１００は、圧電性薄膜シート１０１と弾性シート１０２とを備える。弾性シート１０２は、その両端が台座で指示されている。そして、圧電性薄膜シート１０１は、台座に固定されておらず、弾性シート１０２の両端の内側部分に張り付けられている。具体的には、圧電性薄膜シート１０１の１つのフィルム面が、弾性シート１０２の帯電ローラ側とは反対側のフィルム面の、台座に固定されていない部分に、貼り付けられている。このような構成の場合、図８に示すように、圧電性薄膜シート１０１に電圧が印加されることにより、帯電ローラ清掃部材１００の両端の内側の部分が帯電ローラとは逆側に撓むため、上述した効果を得ることができる。

８０，９０ 帯電ローラ清掃部材
９１ 圧電性薄膜シート（ピエゾフィルム）

Claims (5)

1. 画像形成装置の帯電ローラを清掃する清掃部材であって、
   電圧が印加されることによって撓む可撓性を有する圧電性薄膜シートを備え、
   前記清掃部材は、前記圧電性薄膜シートに電圧が印加されていないときに、前記帯電ローラに接触し、前記圧電性薄膜シートに電圧が印加されているときに、前記圧電性薄膜シートの撓みによって前記帯電ローラから離れる方向に撓むように、配置されている
   ことを特徴とする清掃部材。
2. 前記圧電性薄膜シートの両面に電圧が印加されていないときに前記帯電ローラに接触するように設けられた弾性シートであって、仕事関数が前記画像形成装置に用いられる現像剤よりも小さい材料で構成された弾性シートを更に備える
   ことを特徴とする請求項１記載の清掃部材。
3. 画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
   像担持体と、
   前記像担持体に接触して、前記像担持体表面を帯電させる帯電ローラと、
   請求項１または２に記載の清掃部材と、
   を備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。
4. 請求項３に記載のプロセスカートリッジと、
   前記圧電性薄膜シートに電圧を印加する印加手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
5. 前記印加手段は、記録メディアへ画像を形成する画像形成処理後に前記帯電ローラを含む部材を回転させる後回転処理中に、前記圧電性薄膜シートに電圧を印加する
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。

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