JP2017009870A - 清掃部材、像保持体装置、帯電装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】弾性部材と被清掃部材との接触部が互いに軸方向で間隔をあけている場合と比して、被清掃部材に対する清掃性能を向上させることができる清掃部材、像保持体装置、帯電装置、画像形成装置を得る。
【解決手段】弾性部材６２は、像保持体３６に対して像保持体３６の軸方向（回転軸方向）に全体的に接触している。そして、弾性部材６２が像保持体３６の外周面に圧縮された状態では、弾性部材６２の像保持体３６に対する接触圧力（押圧力）は、軸方向において大小を繰り返している。
【選択図】図１

Description

本発明は、清掃部材、像保持体装置、帯電装置、及び画像形成装置に関する。

特許文献１の画像形成装置に備えられた画像形成装置用の清掃部材は、芯体と、芯体の外周面に螺旋状に巻き付けられている弾性部材とを備えている。

特開２０１２−１４０１１号公報

弾性部材が被清掃部材である帯電ロールの外周面に圧縮されている状態では、弾性部材と帯電ロールとの接触部が互いに間隔をあけている。

本発明の課題は、弾性部材と被清掃部材との接触部が互いに軸方向で間隔をあけている場合と比して、被清掃部材に対する清掃性能を向上させることである。

本発明の請求項１に係る清掃部材は、外周面に螺旋状の凸部が形成され、被清掃部材に対して前記被清掃部材の軸方向に全体的に接触し、軸周りに回転する前記被清掃部材に接触しながら回転することを特徴とする。

本発明の請求項２に係る清掃部材は、請求項１に記載の清掃部材において、軸部材と、前記軸部材の外周面に螺旋状に巻き付けられ、前記軸部材に巻き付けられた状態で、幅方向の端部の高さが幅方向の中央部の高さより高くなり、幅方向の端部で前記凸部が形成されている弾性変形可能な弾性部材と、を備えることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る像保持体装置は、像を保持する被清掃部材としての像保持体と、前記像保持体を清掃する請求項１又は２に記載の清掃部材と、を備えることを特徴とする。

本発明の請求項４に係る帯電装置は、像保持体を帯電させる被清掃部材としての帯電部材と、前記帯電部材を清掃する請求項１又は２に記載の清掃部材と、を備えることを特徴とする。

本発明の請求項５に係る画像形成装置は、請求項３に記載の像保持体装置と、前記像保持体装置の像保持体を帯電する帯電部材と、帯電した前記像保持体に画像を形成する形成装置と、を備えることを特徴とする。

本発明の請求項６に係る画像形成装置は、像保持体と、前記像保持体を帯電させる帯電部材を備えた請求項４に記載の帯電装置と、帯電した前記像保持体に画像を形成する形成装置と、を備えることを特徴とする。

本発明の請求項１の清掃部材によれば、弾性部材と被清掃部材との接触部が互いに軸方向で間隔をあけている場合と比して、被清掃部材に対する清掃性能を向上させることができる。

本発明の請求項２の清掃部材によれば、断面円状の弾性部材の外周面に螺旋状の凸部を形成する場合と比して、螺旋状の凸部を容易に形成することができる。

本発明の請求項３の像保持体装置によれば、請求項１又は２に記載の清掃部材を備えていない場合と比して、像保持体に保持される像の品質低下を抑制することができる。

本発明の請求項４の帯電装置によれば、請求項１又は２に記載の清掃部材を備えていない場合と比して、像保持体に生じる帯電むらを抑制することができる。

本発明の請求項５の画像形成装置によれば、請求項３に記載の像保持体装置を備えていない場合と比して、出力画像の品質低下を抑制することができる。

本発明の請求項６の画像形成装置によれば、請求項４に記載の帯電装置を備えていない場合と比して、出力画像の品質低下を抑制することができる。

（Ａ）（Ｂ）本発明の実施形態に係る清掃部材を示した断面図である。 （Ａ）（Ｂ）本発明の実施形態に係る清掃部材を示した正面図、及び拡大正面図である。 本発明の実施形態に係る像保持体装置を示した正面図である。 本発明の実施形態に係る像保持体装置、及び帯電装置を示した断面図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置を示した概略構成図である。 本発明の比較例に係る清掃部材を示した断面図である。 （Ａ）（Ｂ）本発明の実施形態に係る清掃部材の変形例を示した正面図、及び拡大正面図である。

本発明の実施形態に係る像保持体装置、帯電装置、画像形成装置の一例を図１〜図７に従って説明する。なお、図中に示す矢印Ｈは装置上下方向（鉛直方向）を示し、矢印Ｗは装置幅方向（水平方向）を示し、矢印Ｄは装置奥行方向（水平方向）を示す。

（全体構成）
図５に示されるように、本実施形態に係る画像形成装置１０には、上下方向（矢印Ｈ方向）の下方から上方へ向けて、記録媒体としてのシート部材Ｐが収容される収容部１４と、収容部１４に収容されたシート部材Ｐを搬送する搬送部１６と、収容部１４から搬送部１６によって搬送されるシート部材Ｐに画像形成を行う画像形成部２０とが、この順で備えられている。

〔収容部〕
収容部１４には、画像形成装置１０の装置本体１０Ａから装置奥行方向の手前側に引き出し可能な収容部材２６が備えられており、この収容部材２６にシート部材Ｐが積載されている。さらに、収容部１４には、収容部材２６に積載されたシート部材Ｐを、搬送部１６を構成する搬送経路２８に送り出す送出ロール３０が備えられている。

〔搬送部〕
搬送部１６には、搬送経路２８に沿ってシート部材Ｐを搬送する複数の搬送ロール３２が備えられている。

〔画像形成部〕
画像形成部２０には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４つの画像形成ユニット１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋが備えられている。なお、以後の説明では、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを区別して説明する必要が無い場合は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを省略して記載することがある。

さらに、画像形成部２０には、各色の画像形成ユニット１８に備えられた像保持体装置５０の像保持体３６に各色の露光光を照射する露光装置４２が備えられている。

また、各色の画像形成ユニット１８には、前述した像保持体３６と、像保持体３６の表面を帯電させる帯電装置４６の帯電ロール３８とが備えられている。さらに、画像形成ユニット１８には、前述した露光装置４２が帯電した像保持体３６の表面を露光して形成された静電潜像を現像してトナー画像として可視化する現像装置４０が備えられている。

また、画像形成部２０には、各色の画像形成ユニット１８によって形成されたトナー画像が一括して転写される無端状の転写ベルト２２と、転写ベルト２２に転写されたトナー画像をシート部材Ｐに転写する転写ロール２４とが備えられている。

さらに、画像形成部２０には、シート部材Ｐ上のトナー画像を加熱・加圧してシート部材Ｐに定着する定着装置３４が備えられている。

このように、帯電した像保持体３６の外周面に画像を形成する形成装置４４は、現像装置４０、転写ベルト２２、及び転写ロール２４を含んで構成されている。

なお、像保持体装置５０、及び帯電装置４６については、詳細を後述する。

（画像形成装置の作用）
画像形成装置１０では、次のようにして画像が形成される。

先ず、電圧が印加された各色の帯電ロール３８は、各色の像保持体３６の表面と接触して像保持体３６の表面を予定の電位で一様にマイナス帯電させる。続いて、外部から入力されたデータに基づいて露光装置４２は、帯電した各色の像保持体３６の表面に露光光を照射して静電潜像を形成する。

これにより、画像データに対応した静電潜像が夫々の像保持体３６の表面に形成される。さらに、各色の現像装置４０は、この静電潜像を現像し、トナー画像として可視化する。また、各色の像保持体３６の表面に形成されたトナー画像は、転写ベルト２２に転写される。

そこで、収容部材２６から送出ロール３０によって搬送経路２８へ送り出されたシート部材Ｐは、転写ベルト２２と転写ロール２４とが接触する転写位置Ｔへ送り出される。転写位置Ｔでは、シート部材Ｐが転写ベルト２２と転写ロール２４とに挟持搬送されることで、転写ベルト２２の表面のトナー画像は、シート部材Ｐに転写される。

シート部材Ｐに転写されたトナー画像は、定着装置３４によってシート部材Ｐに定着される。そして、トナー画像が定着されたシート部材Ｐは、搬送ロール３２によって装置本体１０Ａの外部へ排出される。

（要部構成）
〔像保持体装置の構成〕
次に、像保持体装置５０の構成について説明する。

像保持体装置５０は、図４に示されるように、矢印Ｒ１方向に回転する像保持体３６と、像保持体３６に接し、回転する像保持体３６に従動して回転しながら像保持体３６の外周面を清掃する清掃部材５２と、を備えている。

さらに、像保持体装置５０は、清掃部材５２を回転可能に支持する軸受としての支持部材５６（図３参照）を備えている。

［支持部材］
支持部材５６は、図３に示されるように、図中左右方向に延びる清掃部材５２の両端側に夫々配置されている。支持部材５６は、樹脂材料（例えば、ポリアセタール（ＰＯＭ））で成形さている。そして、夫々の支持部材５６には、清掃部材５２（軸部材６０）を滑らせながら回転可能に支持する円柱状の凹部５６Ａが形成されている。

［清掃部材］
清掃部材５２は、図２（Ａ）（Ｂ）に示されるように、像保持体３６の回転軸方向（図中左右方向）に沿って延びる円柱状の軸部材６０と、軸部材６０に螺旋状に巻き付けられた弾性部材６２と、を備えている。本実施形態では、弾性部材６２は、一例として、弾性変形可能なウレタン樹脂の発泡材が用いられ形成され、両面テープ（図示省略）を用いて軸部材６０の外周面に固定されている。

また、弾性部材６２の長手方向に直交する断面は、軸部材６０に巻き付けられる前の状態で、矩形状とされている。さらに、弾性部材６２の長手方向に直交する断面は、軸部材６０に巻き付けられた状態で、図１（Ａ）に示されるように、弾性部材６２において両側の端部６２Ａは、中央部よりも軸部材６０の径方向（以下単に、「径方向」と言う）に突出している。これにより、清掃部材５２の外周面には、螺旋状の凸部６４が形成されている。そして、清掃部材５２は、装置本体１０Ａに装着された状態で、像保持体３６の外周面に圧縮されるようになっている。なお、弾性部材６２が、像保持体３６の外周面に圧縮されていない状態では、軸部材６０の軸方向（以下「軸方向」）に隣り合う弾性部材６２が互いに離間している。

これに対して、清掃部材５２が装置本体１０Ａに装着され、弾性部材６２が像保持体３６の外周面に圧縮された状態では、弾性部材６２の両側の端部６２Ａが、弾性部材６２の外側に倒れるように変形し、弾性部材６２は、像保持体３６に対して像保持体３６の軸方向（回転軸方向）に全体的に接触している。

ここで、弾性部材６２が像保持体３６の外周面に圧縮されていない部分は、前述したように、弾性部材６２の両側の端部６２Ａは、中央部よりも径方向に突出している。このため、弾性部材６２が像保持体３６の外周面に圧縮された状態では、弾性部材６２の像保持体３６に対する接触圧力（押圧力）は、軸方向において大小を繰り返している。

なお、軸方向に対して直交した断面において弾性部材６２が像保持体３６に接触している部分の周長を周長ＲＯ（図４参照）とする。また、軸方向の一方側で弾性部材６２が像保持体３６と接触している最外点と軸方向の他方側で弾性部材６２が像保持体３６と接触している最外点との距離を軸長ＳＴ（図３参照）とする。そして、周長ＲＯと軸長ＳＴとの積を、有効接触面積Ｍ１とする。弾性部材６２が像保持体３６に対して軸方向に全体的に接触するとは、弾性部材６２と像保持体３６との実際の接触面積が、有効接触面積Ｍ１の９０％以上の場合をいう。

接触面積を求める方法としては、弾性部材６２に有色の粉体（例えばトナー）を、付着させた状態で、像保持体３６の外周面で弾性部材６２を圧縮する。そして、像保持体３６を弾性部材６２から離間させ、像保持体３６に転写された粉体の面積を求める。弾性部材６２の端部６２Ａの倒れ方の度合に差が生じ、弾性部材６２が部分的に像保持体３６に接触していない部位が生じる。この部分の面積を像保持体３６に転写された粉体の外郭から求められる面積（有効接触面積Ｍ１）から減ずることで、接触面積が求められる。具体的には、粉体が転写された像保持体３６の表面を撮像することで得られた画像を、画像処理することで接触面積が求められる。

〔像保持体装置の作用〕
次に、像保持体装置５０の作用について説明する。具体的には、像保持体３６の表面に汚染物が長期に渡って繰り返し付着する状態が続くと、像保持体３６の表面に付着した汚染物が固着（フィルミング）する現象が発生する。この汚染物が固着した像保持体３６の表面を清掃する動作について説明する。

図示せぬモータの回転力が伝達された像保持体３６は、図４に示されるように、矢印Ｒ１方向に回転する。さらに、矢印Ｒ１方向に回転する像保持体３６に従動して、清掃部材５２は、矢印Ｒ２方向に回転する。

ここで、前述したように、弾性部材６２の像保持体３６に対する接触圧力は、軸方向において大小を繰り返している。また、弾性部材６２が軸部材６０に螺旋状に巻き付けられているため、清掃部材５２が回転することで、接触圧力が高い部位及び接触圧が低い部位が、軸方向に移動する。

これにより、像保持体３６の外周面に固着（フィルミング）した汚染物（固着物）を像保持体３６の外周面から剥離させようとする力が大小を繰り返す。このため、清掃部材５２は、像保持体３６の外周面に固着した汚染物を像保持体３６から剥離する。このように、清掃部材５２は、像保持体３６の外周面を清掃する。

〔評価〕
次に、実施例に係る清掃部材５２と、比較例に係る清掃部材２００とを評価したので、この評価について説明する。下記に記載する事項以外については、清掃部材５２と清掃部材２００とで同様である。

［評価仕様］
（１）厚さ３．０〔ｍｍ〕、幅１５〔ｍｍ〕の弾性部材６２を、両面テープ（日東電工社製、Ｎｏ５６０５）を用いて軸部材６０（材質＝ＳＵＭ２４ＥＺ、外径＝φ５．０ｍｍ、全長＝３３８．３ｍｍ）に螺旋状に巻き付けることで、清掃部材５２、２００を製作した。

これらの清掃部材５２、２００を画像形成装置（富士ゼロックス社製ＡｐｅｏｓＰｏｒｔ Ｖ７７７５）に装着した。清掃部材５２、２００において像保持体３６の外周面によって圧縮された圧縮量は、弾性部材６２の幅方向の中央部で、０．５〔ｍｍ〕とした。弾性部材６２の幅方向の中央部での圧縮量を０．５〔ｍｍ〕とすることで、弾性部材６２の幅方向の中央部で像保持体３６を押圧する力を０．１〔Ｎ〕以上とした。

さらに、清掃部材５２については、図１（Ｂ）に示されるように、弾性部材６２が像保持体３６の外周面に圧縮された状態で、弾性部材６２を、像保持体３６に対して軸方向に全体的に接触させた（図１（Ｂ）参照）。清掃部材５２の接触面積は、９５〔％〕となった。

一方、清掃部材２００については、図６に示されるように、弾性部材６２が像保持体３６の外周面に圧縮された状態で、隣り合う弾性部材６２が像保持体３６に対して軸方向に離間するようにした。清掃部材２００の接触面積は、３２〔％〕となった。

［評価試験・評価項目］
清掃部材５２が装着された画像形成装置と、清掃部材２００が装着された画像形成装置とを用いて、室温３０〔℃〕、湿度７５〔ＲＨ％〕の環境下で、Ａ４サイズのシート部材Ｐ（富士ゼロックス社製Ｊ紙）に黒色の画像密度５０％の画像パターンを５０，０００枚印字した。さらに、５０，０００枚印字した後に、Ａ４サイズのシート部材Ｐに黒色の画像密度３０％のハーフトーン画像を印字した。なお、画像密度とは、シート部材Ｐ上のトナーの被覆率である。

（１）清掃性能
像保持体３６のクリーニングむらによる出力画像の濃度むらについて評価した。具体的には、画像密度３０％のハーフトーン画像が形成されたシート部材Ｐに対して、Ｘ−ｒｉｔｅ４０４（Ｘライト社製）を用いてランダムに１０点の画像濃度を測定し、その最大値と最小値の差から清掃性能を評価した。

最大値と最小値との差が０．０５以下の場合を「Ａ」、最大値と最小値との差が０．０５より大きく０．１０以下の場合を「Ｂ」、最大値と最小値との差が０．１０より大きく０．１５以下の場合を「Ｃ」とした。最大値と最小値との差が小さい程、像保持体３６のクリーニングむらが抑制されていることになる。

（２）汚染物の除去性能
前述した清掃性能を評価した後に、夫々の像保持体３６を観察し、トナー等の汚染物の固着状態について評価した。像保持体３６の観察には、共焦点レーザー顕微鏡（ＯＬＳ１１００、ＯＬＹＭＰＡＳ社製）を用いた。

像保持体３６に汚染物の固着が全く見られない場合を「Ａ」、像保持体３６上の汚染物の割合が１〔μｍ^２〕あたり１５〔％〕以下の場合を「Ｂ」とした。割合を求める方法としては、像保持体３６の表面を撮像することで得られた画像を、画像処理することで染物の割合が求められる
［評価結果］
実施例に係る清掃部材５２の清掃性能は「Ａ」となり、清掃部材５２の汚染物の除去性能は「Ａ」となった。

一方、比較例に係る清掃部材２００の清掃性能は「Ｃ」となり、清掃部材２００の汚染物の除去性能は「Ｂ」となった。

〔小括〕
以上の評価結果からも分かるように、清掃部材５２では、弾性部材６２と像保持体３６との接触部が互いに軸方向で間隔をあけている場合と比して、像保持体３６に対する清掃性能が向上する。

また、清掃部材５２では、軸部材６０に短冊状の弾性部材６２を螺旋状に巻き付けることで、螺旋状の凸部６４が形成されている。これにより、例えば、断面円状の弾性部材の外周面に螺旋状の凸部を形成する場合と比して、螺旋状の凸部６４が容易に形成される。

また、像保持体装置５０については、像保持体３６に対する清掃性能が向上することで、像保持体３６に保持される像（静電潜像）の品質低下が抑制される。

また、画像形成装置１０については、像保持体３６に保持される静電潜像の品質低下が抑制されることで、出力画像の品質低下が抑制される。

〔帯電装置の構成〕
次に、帯電装置４６の構成について説明する。

帯電装置４６は、図４に示されるように、矢印Ｒ３方向に回転する帯電部材の一例としての帯電ロール３８と、帯電ロール３８に接し、回転する帯電ロール３８に従動して回転しながら帯電ロール３８の外周面を清掃する清掃部材７２と、を備えている。

また、帯電装置４６は、帯電ロール３８及び清掃部材７２を回転可能に支持する軸受としての支持部材（図示省略）を備えている。

さらに、清掃部材７２は、像保持体３６を清掃する清掃部材５２と同様の構成とされており、軸部材６０と弾性部材６２とを備えている。そして、弾性部材６２が帯電ロール３８の外周面に圧縮された状態では、弾性部材６２は、帯電ロール３８に対して軸方向に全体的に接触している。また、弾性部材６２の帯電ロール３８に対する接触圧力は、軸方向において大小を繰り返している。

〔帯電装置の作用〕
次に、帯電装置４６の作用について説明する。

図示せぬモータの回転力が伝達された像保持体３６は、図４に示されるように、矢印Ｒ１方向に回転する。さらに、矢印Ｒ１方向に回転する像保持体３６に従動して、帯電ロール３８は、矢印Ｒ３方向に回転する。帯電ロール３８は、図示せぬ電源から電圧が印加され、像保持体３６の外周面を帯電する。

また、さらに、矢印Ｒ３方向に回転する帯電ロール３８に従動して、清掃部材７２は、矢印Ｒ４方向に回転する。

ここで、前述したように、弾性部材６２の帯電ロール３８に対する接触圧力は、軸方向において大小を繰り返している。また、清掃部材７２が回転することで、接触圧力が高い部位及び接触圧が低い部位が、帯電ロール３８の外周面において軸方向に移動する。

これにより、帯電ロール３８の外周面に固着した汚染物を帯電ロール３８の外周面から剥離させようとする力が大小を繰り返す。このため、清掃部材７２は、帯電ロール３８の外周面に固着した汚染物を帯電ロール３８から剥離する。このように、清掃部材７２は、帯電ロール３８の外周面を清掃する。

〔小括〕
被清掃部材を像保持体３６とした前述した評価結果からも分かるように、清掃部材７２では、弾性部材６２と帯電ロール３８との接触部が互いに軸方向で間隔をあけている場合と比して、帯電ロール３８に対する清掃性能が向上する。

また、帯電装置４６については、帯電ロール３８に対する清掃性能が向上することで、像保持体３６の外周面に生じる帯電むらが抑制される。

また、画像形成装置１０については、像保持体３６の外周面に生じる帯電むらが抑制されることで、出力画像の品質低下が抑制される。

なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態をとることが可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、軸部材６０に短冊状の弾性部材６２を螺旋状に巻き付けることで、弾性部材６２の像保持体３６及び帯電ロール３８に対する接触圧力が、軸方向において大小を繰り返した。しかし、例えば、図７（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、円筒状の弾性部材１００の外周面に螺旋状の凸部１００Ａを形成することで、接触圧力が、軸方向において大小を繰り返すようにしてもよい。

また、上記実施形態では、画像形成装置１０は、像保持体装置５０及び帯電装置４６を備えたが、画像形成装置１０が、像保持体装置５０及び帯電装置４６の少なくとも一方を備えていればよい。

１０ 画像形成装置
３６ 像保持体
３８ 帯電ロール（帯電部材の一例）
４４ 形成装置
４６ 帯電装置
５０ 像保持体装置
５２ 清掃部材
６０ 軸部材
６２ 弾性部材
６２Ａ 端部
６４ 凸部
７２ 清掃部材
１００ 弾性部材
１００Ａ 凸部

Claims (6)

1. 外周面に螺旋状の凸部が形成され、被清掃部材に対して前記被清掃部材の軸方向に全体的に接触し、軸周りに回転する前記被清掃部材に接触しながら回転する清掃部材。
2. 軸部材と、
   前記軸部材の外周面に螺旋状に巻き付けられ、前記軸部材に巻き付けられた状態で、幅方向の端部の高さが幅方向の中央部の高さより高くなり、幅方向の端部で前記凸部が形成されている弾性変形可能な弾性部材と、
   を備える請求項１に記載の清掃部材。
3. 像を保持する被清掃部材としての像保持体と、
   前記像保持体を清掃する請求項１又は２に記載の清掃部材と、
   を備える像保持体装置。
4. 像保持体を帯電させる被清掃部材としての帯電部材と、
   前記帯電部材を清掃する請求項１又は２に記載の清掃部材と、
   を備える帯電装置。
5. 請求項３に記載の像保持体装置と、
   前記像保持体装置の像保持体を帯電する帯電部材と、
   帯電した前記像保持体に画像を形成する形成装置と、
   を備える画像形成装置。
6. 像保持体と、
   前記像保持体を帯電させる帯電部材を備えた請求項４に記載の帯電装置と、
   帯電した前記像保持体に画像を形成する形成装置と、
   を備える画像形成装置。

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