JP2021089332A - 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】帯電ローラの表面に付着した放電生成物などの付着物をクリーニングローラによって効率的に除去する。【解決手段】回転可能な帯電ローラ１２と、帯電ローラ１２の表面を清掃する回転可能なクリーニングローラ３０と、帯電ローラ１２に対するクリーニングローラ３０の当接圧Ｆを調整可能な当接圧調整機構８０と、が設けられている。そして、当接圧調整機構８０による当接圧Ｆの調整によって、回転状態の帯電ローラ１２にクリーニングローラ３０を当接させた状態でクリーニングローラ３０を従動回転させる第１状態と、回転状態の帯電ローラ１２にクリーニングローラ３０を当接させた状態でクリーニングローラ３０を回転停止させる第２状態と、を切替可能に構成されている。【選択図】図５

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置と、そこに設置される帯電装置と、プロセスカートリッジと、に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、感光体ドラム（像担持体）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を設ける技術が広く知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。
詳しくは、帯電ローラは、感光体ドラムに対して対向又は接触するように配置されていて、所定の帯電バイアスが印加されることで、感光体ドラムの表面を帯電する。そして、その帯電ローラの表面に当接するクリーニングローラによって、帯電ローラの表面が清掃される。

一方、特許文献１には、回転状態の帯電ローラにクリーニングローラを当接させてクリーニングローラを連れ回りさせながらおこなうクリーニング動作と、移動機構によってクリーニングローラを軸方向に移動してクリーニングローラをストッパに嵌合させて回転停止した状態でおこなうクリーニング動作と、を切替える技術が開示されている。
また、特許文献２には、帯電ローラに対してクリーニングローラを接離する技術が開示されている。

従来の技術は、帯電ローラの表面に付着した放電生成物などの付着物をクリーニングローラによって効率的に除去することができなかった。そのため、帯電ローラの表面の付着物を除去しきれずに、画像欠陥などの異常画像が生じてしまっていた。
特に、特許文献１の技術は、クリーニングローラを軸方向に移動するための移動機構を設けているため、装置が高コスト化、大型化してしまっていた。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、帯電ローラの表面に付着した放電生成物などの付着物をクリーニングローラによって効率的に除去することができる、帯電装置、及び、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にある。

この発明における帯電装置は、回転可能な帯電ローラと、前記帯電ローラの表面を清掃する回転可能なクリーニングローラと、前記帯電ローラに対する前記クリーニングローラの当接圧を調整可能な当接圧調整機構と、を備え、前記当接圧調整機構による前記当接圧の調整によって、回転状態の前記帯電ローラに前記クリーニングローラを当接させた状態で前記クリーニングローラを従動回転させる第１状態と、回転状態の前記帯電ローラに前記クリーニングローラを当接させた状態で前記クリーニングローラを回転停止させる第２状態と、を切替可能に構成されたものである。

本発明によれば、帯電ローラの表面に付着した放電生成物などの付着物をクリーニングローラによって効率的に除去することができる、帯電装置、及び、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ができる。

この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。 プロセスカートリッジとその近傍とを示す構成図である。 帯電工程時の感光体ドラムと帯電ローラとクリーニングローラとを軸方向にみた概略図である。 清掃動作時の感光体ドラムと帯電ローラとクリーニングローラとを軸方向にみた概略図である。 （Ａ）帯電工程時の感光体ドラムと帯電ローラとクリーニングローラとを示す図と、（Ｂ）第１状態での清掃動作時の感光体ドラムと帯電ローラとクリーニングローラとを示す図と、（Ｃ）第２状態での清掃動作時の感光体ドラムと帯電ローラとクリーニングローラとを示す図と、である。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

まず、図１及び図２にて、画像形成装置１における全体の構成・動作について説明する。
図１は、実施の形態における画像形成装置１を示す全体構成図である。図２は、図１の画像形成装置１に設置されたイエロー用のプロセスカートリッジ１０Ｙ（作像部）の構成を示す断面図である。
なお、４つのプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫ（作像部）は、作像プロセスに用いられるトナーＴの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、図２ではイエロー用のプロセスカートリッジ１０Ｙのみを代表的に図示する。

図１において、１は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機、２は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、３は原稿Ｄを原稿読込部４に搬送する原稿搬送部、４は原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部、７は用紙等のシートが収容される給紙部、９はシートの搬送タイミングを調整するレジストローラ、を示す。
また、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が形成されるプロセスカートリッジ、１６は各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫの感光体ドラム上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１７上に重ねて転写する１次転写ローラ、を示す。
また、１７は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、１８は中間転写ベルト１７上のトナー像をシート上に転写するための２次転写ローラ、１９は中間転写ベルト１７を清掃する中間転写ベルトクリーニング部、２０はシート上のトナー像（未定着画像）を定着する定着装置、を示す。

以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部３の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部４のコンタクトガラス５上に載置される。そして、原稿読込部４で、コンタクトガラス５上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。

詳しくは、原稿読込部４は、コンタクトガラス５上の原稿Ｄの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。

そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部２に送信される。そして、書込み部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光Ｌ（露光光）が、それぞれ、対応するプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫの感光体ドラム１１（像担持体）上に向けて発せられる。

一方、４つのプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫの感光体ドラム１１（図２参照）は、それぞれ、所定の回転方向（反時計方向）に回転している。そして、まず、感光体ドラム１１の表面は、帯電ローラ１２との対向部で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム１１上には、帯電電位（−９００Ｖ程度である。）が形成される。その後、帯電された感光体ドラム１１の表面は、それぞれのレーザ光Ｌの照射位置に達する。
書込み部２において、４つの光源から画像信号に対応したレーザ光Ｌが各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光Ｌは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。

イエロー成分に対応したレーザ光Ｌは、紙面左側から１番目の感光体ドラム１１（像担持体）の表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム１１の軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電ローラ１２にて帯電された後の感光体ドラム１１上には、イエロー成分に対応した静電潜像（−５０〜１００Ｖ程度の露光電位が形成される。）が形成される。

同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から２番目の感光体ドラム１１の表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から３番目の感光体ドラム１１の表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から４番目の感光体ドラム１１の表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。

その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム１１の表面は、それぞれ、現像装置１３との対向位置に達する。そして、各現像装置１３から感光体ドラム１１上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム１１上の潜像が現像されてトナー像が形成される（現像工程である。）。詳しくは、レーザ光Ｌが照射された画像部の潜像電位（露光電位）と、現像ローラ１３ａに印加された現像バイアス（−５００Ｖ程度である。）と、の電位差（現像ポテンシャル）によって形成される電界によって、トナーＴが潜像に付着する。
その後、現像工程後の感光体ドラム１１の表面は、それぞれ、中間転写ベルト１７との対向部（１次転写ニップ）に達する。ここで、それぞれの対向部には、中間転写ベルト１７の内周面に当接するように１次転写ローラ１６が設置されている。そして、１次転写ローラ１６の位置で、中間転写ベルト１７上に、感光体ドラム１１上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される（１次転写工程である。）。

そして、１次転写工程後の感光体ドラム１１の表面は、それぞれ、クリーニング装置１４（クリーニング部）との対向位置に達する。そして、この位置で、クリーニングブレード１４ａによって感光体ドラム１１上に残存する未転写トナーが機械的に除去されて、除去された未転写トナーがクリーニング装置１４内に回収される（クリーニング工程である。）。なお、クリーニング装置１４内に回収された未転写トナーは、搬送スクリュ１４ｂによってクリーニング装置１４外に搬送されて、廃トナーとして廃トナー回収容器の内部に回収される。
その後、感光体ドラム１１の表面は、潤滑剤供給装置１５、除電装置の位置を順次通過して、感光体ドラム１１における一連の作像プロセスが終了する。

他方、感光体ドラム１１上の各色のトナーが重ねて転写（担持）された中間転写ベルト１７は、図中の時計方向に走行して、２次転写ローラ１８との対向位置（２次転写ニップ）に達する。そして、２次転写ローラ１８との対向位置で、シート（用紙）上に中間転写ベルト１７上に担持されたカラーのトナー像が転写される（２次転写工程である。）。
その後、中間転写ベルト１７の表面は、中間転写ベルトクリーニング部１９の位置に達する。そして、中間転写ベルト１７上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部１９に回収されて、中間転写ベルト１７における一連の転写プロセスが終了する。

ここで、中間転写ベルト１７と２次転写ローラ１８との間（２次転写ニップである。）に搬送されるシートは、給紙部７からレジストローラ９等を経由して搬送されるものである。
詳しくは、シートを収納する給紙部７から、給紙ローラ８により給送されたシートが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ９（タイミングローラ）に導かれる。レジストローラ９に達したシートは、タイミングを合わせて、２次転写ニップに向けて搬送される。

そして、フルカラー画像が転写されたシートは、搬送ベルトによって定着装置２０に導かれる。定着装置２０では、定着ベルトと加圧ローラとのニップにて、カラー画像（トナー）がシート上に定着される。
そして、定着工程後のシートは、排紙ローラによって、装置本体１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセス（印刷動作）が完了する。

次に、図２にて、プロセスカートリッジ１０Ｙについて詳述する。
図２に示すように、プロセスカートリッジ１０Ｙは、像担持体としての感光体ドラム１１と、帯電ローラ１２（帯電装置４０）と、現像装置１３と、クリーニング装置１４と、潤滑剤供給装置１５と、が一体的にユニットとして構成されている。プロセスカートリッジ１０Ｙは、画像形成装置本体１に対して着脱可能（交換可能）に設置されていて、適宜に画像形成装置本体１から取り出されて新品のものに交換されたり修理がされたりすることになる。

ここで、像担持体としての感光体ドラム１１は、負帯電性の有機感光体であって、ドラム状導電性支持体上に感光層等を設けたものである。
感光体ドラム１１は、基層としての導電性支持体上に、絶縁層である下引き層、感光層としての電荷発生層及び電荷輸送層、表面層（保護層）が順次積層されている。
感光体ドラム１１は、駆動モータ（図３参照）によって図２の反時計方向に回転駆動される。詳しくは、駆動モータ６０の駆動が、ギア列６１、６２を介して感光体ドラム１１に入力される。

図２、図３を参照して、帯電装置４０は、帯電ローラ１２、クリーニング部材としてのクリーニングローラ３０、などで構成されている。
帯電ローラ１２は、導電性芯金の外周に中抵抗の弾性層を被覆してなるローラ部材であって、そのローラ主部１２ａ（弾性層が形成された部分である。）が感光体ドラム１１に対して微小な隙間Ｈをあけて対向するように設置されている。
詳しくは、帯電ローラ１２の軸方向両端部には、それぞれ、ローラ主部１２ａよりも外径が大きなギャップ形成部材１２ｂ（大径部）が設置されている。そして、制御部７０によって制御される帯電用の電源７５から帯電ローラ１２に所定の電圧（帯電バイアス）が印加されて、これにより対向する感光体ドラム１１の表面を一様に帯電する。帯電ローラ１２に印加する帯電バイアスとしては、ＤＣ電圧を用いることもできるし、ＤＣ電圧にＡＣ電圧が重畳されたものを用いることもできる。
なお、本実施の形態では、帯電ローラ１２として、芯金の外周に弾性層を被覆したものを用いたが、芯金の外周に樹脂層（非弾性層）を被覆したものを用いることもできる。

帯電装置４０におけるクリーニングローラ３０は、軸部３０ａ上にフェルトや発泡ポリウレタンなどからなる弾性層が形成された回転可能なローラ部材であって、帯電ローラ１２に当接して帯電ローラ１２の表面を清掃するクリーニング部材として機能するものである。なお、本実施の形態において、クリーニングローラ３０は、帯電ローラ１２のローラ主部１２ａを清掃するように構成したが、ギャップ形成部材１２ｂをも清掃できるように構成することもできる。
なお、本実施の形態における帯電装置４０の特徴的な構成・動作については、後で詳しく説明する。

現像装置１３は、主として、感光体ドラム１１に対向する現像ローラ１３ａと、現像ローラ１３ａに対向する第１搬送スクリュ１３ｂと、仕切部材を介して第１搬送スクリュ１３ｂに対向する第２搬送スクリュ１３ｃと、現像ローラ１３ａに対向するドクターブレード１３ｄと、で構成される。
現像ローラ１３ａは、内部に固設されてローラ周面に磁極を形成するマグネットと、マグネットの周囲を回転するスリーブと、で構成される。マグネットによって現像ローラ１３ａ（スリーブ）上に複数の磁極が形成されて、現像ローラ１３ａ上に現像剤Ｇが担持されることになる。現像装置１３内には、キャリアＣとトナーＴとからなる２成分現像剤Ｇが収容されている。現像ローラ１３ａや２つの搬送スクリュ１３ｂ、１３ｃは、現像用モータによって図２の矢印方向に回転駆動される。
このように構成された現像装置１３によって、感光体ドラム１１の表面に形成された静電潜像が現像されて、感光体ドラム１１の表面にトナー像が形成されることになる。

ここで、画像形成装置本体１に設けられたトナー補給部は、交換可能に構成されたトナーボトル３１と、トナーボトル３１を保持・回転駆動するとともに現像装置１３に新品トナーＴを補給するトナーホッパ部３２と、で構成されている。また、トナーボトル３１内には、新品のトナーＴ（図２では、イエローのトナーである。）が収容されている。また、トナーボトル３１の内周面には、螺旋状の突起が形成されている。

なお、トナーボトル３１内の新品トナーＴは、現像装置１３内のトナーＴ（既設のトナーである。）の消費にともない、トナー補給口から現像装置１３内に適宜に補給されるものである。現像装置１３内のトナーＴの消費（トナー濃度）は、現像装置１３内の現像剤Ｇのトナー濃度（現像剤Ｇ中のトナーの割合である。）を磁気的に検知するトナー濃度センサ１３ｅによって検知される。

クリーニング装置１４には、感光体ドラム１１の表面に当接して感光体ドラム１１の表面をクリーニングするクリーニングブレード１４ａと、装置内に回収されたトナーを装置外に搬送する搬送スクリュ１４ｂと、が設置されている。
クリーニングブレード１４ａは、ウレタンゴム等のゴム材料からなり、感光体ドラム１１表面に所定角度かつ所定圧力で当接している。これにより、感光体ドラム１１上に付着する未転写トナー（シートから生じる紙粉、帯電ローラ１２による放電時に感光体ドラム１１上に生じる放電生成物、トナーに添加されている添加剤、等の付着物も含むものとする。）が機械的に掻き取られてクリーニング装置１４内に回収されることになる。なお、本実施の形態において、クリーニングブレード１４ａは、感光体ドラム１１の回転方向（回転方向）に対してカウンタ方向にて感光体ドラム１１に当接している。

図２を参照して、潤滑剤供給装置１５は、感光体ドラム１１に摺接する発泡弾性層が周設されて感光体ドラム１１上に潤滑剤を供給する潤滑剤供給ローラ１５ａ、潤滑剤供給ローラ１５ａ（発泡弾性層）に摺接する固形潤滑剤１５ｂ、潤滑剤供給ローラ１５ａに対して固形潤滑剤１５ｂを付勢する付勢部材としての圧縮スプリング１５ｃ、固形潤滑剤１５ｂや圧縮スプリング１５ｃを収納するホルダ１５ｄ、感光体ドラム１１に当接して感光体ドラム１１上に供給された潤滑剤を薄層化する薄層化ブレード１５ｆ、等で構成される。
潤滑剤供給装置１５は、クリーニング装置１４（クリーニングブレード１４ａ）に対して感光体ドラム１１の回転方向下流側であって、帯電ローラ１２に対して感光体ドラム１１の回転方向上流側に配設されている。また、薄層化ブレード１５ｆは、潤滑剤供給部材としての潤滑剤供給ローラ１５ａに対して感光体ドラム１１の回転方向下流側に配設されている。
そして、潤滑剤供給ローラ１５ａによって感光体ドラム１１の表面に供給された潤滑剤は、薄層化ブレード１５ｆによって、感光体ドラム１１の表面に均一かつ適量に薄層化されることになる。
これにより、感光体ドラム１１との摺接によってクリーニングブレード１４ａのエッジ部が摩耗する不具合などが軽減されることになる。

ここで、図２を参照して、感光体ドラム１１に対向する位置であって、現像装置１３の上流側で帯電ローラ１２（及び、レーザ光Ｌの照射位置）の下流側の位置には、感光体ドラム１１の表面電位を検知する電位センサ５０が設置されている。
また、図１、図２を参照して、中間転写ベルト１７に対向する位置であって、２次転写ローラ１８の上流側で４つの感光体ドラム１１の下流側の位置には、通常の画像形成とは異なるタイミングで作像プロセスによって中間転写ベルト１７上に形成した各色のパッチパターン（段階的に画像濃度が変化するパターンである。）のトナー付着量（画像濃度）を光学的に検知するトナー付着量センサ５５が設置されている。
また、先に図２を用いて説明したように、現像装置１３には、現像装置１３内の現像剤Ｇのトナー濃度を検知するトナー濃度センサ１３ｅが設置されている。
そして、電位センサ５０やトナー付着量センサ５５やトナー濃度センサ１３ｅなどの検知結果に基づいて、適宜に、画像濃度制御（プロセスコントロール）をおこなっている。

詳しくは、通常の画像形成プロセスが開始される前のウォーミングアップ時などに、上述した作像プロセスによって感光体ドラム１１上にパッチパターンを形成する。そして、そのパッチパターンの静電潜像の電位を電位センサ５０で検知する。また、感光体ドラム１１上から中間転写ベルト１７上に転写されたパッチパターンのトナー付着量（画像濃度）をトナー付着量センサ５５によって検知する。さらに、そのときの現像装置１３内のトナー濃度をトナー濃度センサ１３ｅで検知する。そして、制御部７０の演算部で、それらの各検知結果に基づいて、所望の画像濃度のトナー付着量が所定の目標付着量になるように、帯電バイアス、現像バイアス、露光量（書込み部２に印加される印加電圧又は印加電流）、現像装置１３内のトナー濃度、のそれぞれの制御目標値が求められる。そして、この最適な制御目標値（画像濃度条件）に基づいて、その後の画像形成動作時における各装置の印加バイアスやトナー補給量などが制御される。これにより、安定的な画像濃度の画像が形成されることになる。

以下、本実施の形態における帯電装置４０において、特徴的な構成・動作について説明する。
先に図２、図３等を用いて説明したように、本実施の形態における帯電装置４０（プロセスカートリッジ１０Ｙ）には、回転可能な帯電ローラ１２や、帯電ローラ１２の表面を清掃する回転可能なクリーニングローラ３０、などが設けられている。

帯電ローラ１２は、制御部７０によって制御される電源７５から帯電バイアスが印加されて、感光体ドラム１１（像担持体）の表面を帯電するものである。帯電ローラ１２は、帯電装置４０（プロセスカートリッジ１０Ｙ）の筐体に対して回転可能に保持されている。

ここで、本実施の形態において、帯電ローラ１２は、そのローラ主部１２ａが感光体ドラム１１（像担持体）に当接しないように構成されている。
具体的に、図３等を参照して、帯電ローラ１２は、そのローラ主部１２ａが感光体ドラム１１に対して隙間Ｈをあけて対向するように、ローラ主部１２ａよりも外径が大きなギャップ形成部材１２ｂが軸方向両端部にそれぞれ設置されている。ギャップ形成部材１２ｂは、樹脂材料などで形成された略ドーナッツ状の部材であって、その内径部が帯電ローラ１２の軸部に圧入されている。したがって、ギャップ形成部材１２ｂとローラ主部１２ａとの外径差の１／２の値が、帯電ローラ１２（ローラ主部１２ａ）と感光体ドラム１１との隙間Ｈの値となる。また、図示は省略するが、帯電ローラ１２の軸部を回転可能に保持する軸受がスプリングによって感光体ドラム１１に向けて付勢されており、ギャップ形成部材１２ｂが感光体ドラム１１に押し付けられている。
このような構成により、感光体ドラム１１が図２の反時計方向に回転すると、感光体ドラム１１とギャップ形成部材１２ｂとの摩擦抵抗によって、ギャップ形成部材１２ｂとともにローラ主部１２ａが図２の時計方向に回転することになる。すなわち、感光体ドラム１１が回転すると、帯電ローラ１２（ローラ主部１２ａ及びギャップ形成部材１２ｂ）が連れ回りすることになる。

なお、感光体ドラム１１の軸部には、ギア列６１、６２を介して駆動モータ６０の駆動が伝達されるように構成されている。そして、制御部７０による制御によって、駆動モータ６０が稼働されると感光体ドラム１１が図３の矢印方向に回転して、それに連動して帯電ローラ１２が図３の矢印方向に連れ回る（従動回転する）ことになる。
また、ギャップ形成部材１２ｂは、感光体ドラム１１の非画像領域に当接している。すなわち、ギャップ形成部材１２ｂが設置された軸方向（図２の紙面垂直方向であって、図３の左右方向である。）の領域は、画像領域外であって、帯電ローラ１２による帯電領域の領域外になる。これにより、ギャップ形成部材１２ｂが感光体ドラム１１に当接して感光体ドラム１１の表面がダメージを受けてしまったとしても、感光体ドラム１１の表面に形成される画像に影響が及ぶことはない。

また、クリーニング部材としてのクリーニングローラ３０は、軸部３０ａ（芯金）の表面上に弾性層が形成されたローラ部材であって、帯電ローラ１２に対して接離可能に構成されている。
詳しくは、クリーニングローラ３０は、その軸方向両端部がそれぞれ、図２、図３の上下方向に移動可能な保持部材８５（図５参照）に回転可能に保持されている。図５を参照して、接離機構として機能する当接圧調整機構８０は、クリーニングローラ３０（保持部材８５）を帯電ローラ１２に向けて押動可能なソレノイド８１、クリーニングローラ３０（保持部材８５）を帯電ローラ１２から離れる方向に付勢するスプリングなどの付勢部材、保持部材８５に当接してクリーニングローラ３０の離間位置を定めるストッパ、などで構成されている。
このような構成により、制御部７０によって制御される当接圧調整機構８０によって、図２、図３、図５（Ａ）に示すように帯電ローラ１２に対してクリーニングローラ３０が離間したり、図４、図５（Ｂ）、（Ｃ）に示すように帯電ローラ１２に対してクリーニングローラ３０が当接したりすることになる。そして、所定のタイミングで帯電ローラ１２にクリーニングローラ３０を当接させて、帯電ローラ１２の表面をクリーニングローラ３０で清掃している。

ここで、本実施の形態では、図４、図５（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、当接圧調整機構８０は、帯電ローラ１２に対するクリーニングローラ３０の当接圧Ｆを調整可能なものである。また、先に説明したように、本実施の形態において、当接圧調整機構８０は、帯電ローラ１２に対してクリーニングローラ３０を離間可能に構成されている。
そして、当接圧調整機構８０による当接圧Ｆの調整によって、回転状態の帯電ローラ１２にクリーニングローラ３０を当接させた状態でクリーニングローラ３０を従動回転させる第１状態（図４（Ａ）、図５（Ｂ）の状態である。）と、回転状態の帯電ローラ１２にクリーニングローラ３０を当接させた状態でクリーニングローラ３０を回転停止させる第２状態（図４（Ｂ）、図５（Ｃ）の状態である。）と、を切替可能に構成されている。

そして、図４（Ａ）、図５（Ｂ）に示す第１状態でクリーニングローラ３０による清掃動作をおこなったり、図４（Ｂ）、図５（Ｃ）に示す第２状態でクリーニングローラ３０による清掃動作をおこなったりすることになる。
以下、第１状態によって帯電ローラ１２の表面を清掃する動作をおこなう制御を適宜に「第１状態清掃モード」と呼び、第２状態によって帯電ローラ１２の表面を清掃する動作をおこなう制御を適宜に「第２状態清掃モード」と呼ぶことにする。

詳しくは、図５に示すように、本実施の形態における帯電装置４０には、クリーニングローラ３０の軸部３０ａを回転可能に保持する軸受部８５ｂを具備した保持部材８５が設けられている。
この軸受部８５ｂは、保持部材８５の本体であるアーム部分の一部として一体的に形成してもよいし、そのアーム部分とは別部材の軸受として設置してもよい。
また、保持部材８５は、支軸８５ａを中心に回転可能に、帯電装置４０の筐体に支持されている。
また、図示は省略するが、保持部材８５には、クリーニングローラ３０を帯電ローラ１２から離れる方向に付勢するスプリングなどの付勢部材が接続されている。さらに、帯電装置４０の筐体には、その付勢部材によってクリーニングローラ３０が無制限に離間方向に移動しないように、保持部材８５に当接してクリーニングローラ３０の離間位置を定めるストッパが設けられている。

そして、クリーニングローラ３０の軸部３０ａと、保持部材８５の軸受部８５ｂと、のうち少なくとも一方は、相手の部材が接触する部分の一部又は全部が、静摩擦係数が高い材料で形成されている。
詳しくは、本実施の形態において、軸受部８５ｂは、軸部３０ａが接触する部分であって、接離する方向のうち離間方向（図５の上方）の部分（図５において破線で示す高摩擦係数部Ａである。）が、静摩擦係数が高い材料で形成されている。具体的に、軸受部８５ｂの内周面（軸部３０ａに接触する部分である。）の上面（上半分の領域である。）に、表面粗さが粗くなるような表面加工を施したり、高粘性材料をコーティングしたりして、高摩擦係数部Ａを形成している。

また、当接圧調整機構８０は、帯電ローラ１２にクリーニングローラ３０が接離する方向（図５の上下方向である。）に保持部材８５を移動させる移動機構である。
そして、その当接圧調整機構（移動機構）は、プランジャ８１ａのストローク方向（図５の左右方向である。）の移動によって保持部材８５を移動させるソレノイド８１が設けられて、ソレノイド８１に印加する電圧を調整してプランジャ８１ａのストローク量Ｘを増減することでクリーニングローラ３０の当接圧Ｆを調整している。換言すると、ソレノイド８１に印加する電圧を変化させてプランジャ８１ａのストローク量Ｘを制御することで、当接圧調整機構８０によってクリーニングローラ３０を保持する保持部材８５の姿勢（保持角度）が調整される。

詳しくは、ソレノイド８１（当接圧調整機構８０）に電圧を供給する電圧供給部８４（図２参照）は、制御部７０による制御によって、その供給電圧の大きさを調整できるように構成されている。
そして、電圧供給部８４からソレノイド８１への供給電圧Ｖ１が小さくなるように制御された場合には、図５（Ａ）に示すように、離間方向に付勢された保持部材８５によってプランジャ８１ａが左方に押動されて、プランジャ８１ａのストローク量Ｘ（ソレノイド本体からの突出量である。）が最大になる。これにより、クリーニングローラ３０が帯電ローラ１２から離間した状態が維持される。
これに対して、電圧供給部８４からソレノイド８１への供給電圧Ｖ３（＞Ｖ１）が大きくなるように制御された場合には、図５（Ｃ）に示すように、離間方向に付勢された保持部材８５を支軸８５ａを中心に時計方向に回転させるように、プランジャ８１ａが右方に移動しながら保持部材８５を押動して、プランジャ８１ａのストローク量Ｘが小さくなる。これにより、クリーニングローラ３０が帯電ローラ１２に当接することになる。このときの、クリーニングローラ３０の当接圧Ｆ１は小さなものになる。
そして、電圧供給部８４からソレノイド８１への供給電圧Ｖ２（＞Ｖ２）がさらに大きくなるように制御された場合には、図５（Ｂ）に示すように、保持部材８５を支軸８５ａを中心にさらに時計方向に回転させるように、プランジャ８１ａが右方に移動しながら保持部材８５を押動して、プランジャ８１ａのストローク量Ｘがさらに小さくなる。これにより、クリーニングローラ３０が帯電ローラ１２に強く当接することになる。このときの、クリーニングローラ３０の当接圧Ｆ１は大きなものになる（Ｆ１＞Ｆ２）。

以下、図３、図４、図５（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、クリーニングローラ３０の動作について、さらに詳しく説明する。
本実施の形態において、清掃動作（第１、第２状態清掃モード）をおこなうときには帯電ローラ１２に対してクリーニングローラ３０を当接させた状態で帯電ローラ１２を回転させて、清掃動作をおこなわないときには図３、図５（Ａ）に示すように帯電ローラ１２に対してクリーニングローラ３０を離間させる。

第１清掃モード時には、制御部７０によって当接圧調整機構８０を制御して、図４（Ａ）、図５（Ｂ）に示すように、帯電ローラ１２にクリーニングローラ３０を大きな当接圧Ｆ１で当接させる。このとき、感光体ドラム１１が作像プロセス時と同じように駆動モータ６０によって回転駆動されて、それにともない帯電ローラ１２とクリーニングローラ３０とがそれぞれ従動回転する。ここで、保持部材８５の軸受部８５ｂには高摩擦係数部Ａが形成されていて、クリーニングローラ３０は従動回転しにくくなっているものの、大きな当接圧Ｆ１によって帯電ローラ１２との摩擦抵抗（クリーニングローラ３０を従動回転させようとする力である。）の方が大きいため、クリーニングローラ３０は従動回転（連れ回り）することになる。
こうして、帯電ローラ１２の表面に付着した放電生成物（窒素酸化物やオゾンなどである。）などの付着物が、周方向にわたって万遍なく、クリーニングローラ３０によって除去されることになる。しかし、クリーニングローラ３０が連れ回りしながら帯電ローラ１２に接触することになるため、双方のローラ１２、３０の接触部における線速差がなく、線速差がある場合に比べると、ローラ表面のダメージが小さくなる反面、その清掃力は低くなる。したがって、この「第１清掃モード」は、帯電ローラ１２の表面の汚れの程度が小さいときに適した清掃動作となる。

一方、第２清掃モード時には、制御部７０によって当接圧調整機構８０を制御して、図４（Ｂ）、図５（Ｃ）に示すように、帯電ローラ１２にクリーニングローラ３０を小さな当接圧Ｆ２（＜Ｆ１）で当接させる。このとき、感光体ドラム１１が作像プロセス時と同じように駆動モータ６０によって回転駆動されて、それにともない帯電ローラ１２が従動回転するものの、クリーニングローラ３０は回転停止する。詳しくは、保持部材８５の軸受部８５ｂには高摩擦係数部Ａが形成されていて、クリーニングローラ３０は従動回転しにくくなっていて、小さな当接圧Ｆ２によって帯電ローラ１２との摩擦抵抗（クリーニングローラ３０を従動回転させようとする力である。）の方が小さいため、クリーニングローラ３０は従動回転せずに非回転状態となる。
こうして、帯電ローラ１２の表面に付着した放電生成物などの付着物が、周方向にわたって万遍なく、クリーニングローラ３０によって除去されることになる。しかし、クリーニングローラ３０が回転停止した状態で帯電ローラ１２に接触することになるため、双方のローラ１２、３０の接触部における線速差があり、線速差がない場合に比べると、ローラ表面のダメージが大きくなる反面、その清掃力は高くなる。したがって、この「第２清掃モード」は、帯電ローラ１２の表面の汚れの程度が大きいときに適した清掃動作となる。

これに対して、非清掃モード時には、制御部７０によって当接圧調整機構８０を制御して、図３、図５（Ａ）に示すように、帯電ローラ１２からクリーニングローラ３０を離間させる。そして、クリーニングローラ３０が離間した状態で、先に図２等を用いて説明した帯電工程（作像プロセス）がおこなわれることになる。このとき、帯電ローラ１２は、清掃モードによって付着物が除去された状態なので、付着物による異常放電によって画像欠陥などの異常画像が生じる不具合が軽減される。また、クリーニングローラ３０は、清掃モード時以外は帯電ローラ１２に当接していないので、クリーニングローラ３０によって良好な帯電工程が妨げられる不具合が抑止されるとともに、クリーニングローラ３０や帯電ローラ１２の機械的寿命が長期化されることになる。

このように、本実施の形態では、帯電ローラ１２を回転させながらクリーニングローラ３０を連れ回りさせて清掃動作をおこなう第１状態清掃モードと、帯電ローラ１２を回転させながらクリーニングローラ３０を回転停止させて清掃動作をおこなう第２状態清掃モードと、を切替可能に構成しているため、帯電ローラ１２の表面の汚れの程度に応じて最適な清掃モードを選択することが可能になる。
また、第１状態清掃モードと第２状態清掃モードとの切替は、帯電ローラ１２に対するクリーニングローラ３０の当接圧の調整のみでおこなっているため、装置が比較的簡易な構成になり、それほど高コスト化、大型化することはない。特に、本実施の形態では、そのような当接圧調整機構８０による第１状態清掃モードと第２状態清掃モードとの切替を、高摩擦係数部Ａを設けることでさらに単純化している。また、本実施の形態では、高摩擦係数部Ａを必要最小限の範囲（クリーニングローラ３０の帯電ローラ１２との当接による反力で軸部３０ａが押圧される軸受部８５ｂの上面である。）のみに設けているため、装置がさらに低コスト化されることになる。
すなわち、比較的簡易な構成で、帯電ローラ１２の表面に付着した付着物をクリーニングローラ３０によって効率的に除去することが可能になる。

ここで、本実施の形態において、第２状態でクリーニングローラ３０によって帯電ローラ１２の表面を清掃した後に、当接圧調整機構８０による当接圧Ｆの調整によって所定時間Ｔだけ第１状態になるように制御することもできる。
すなわち、第２状態清掃モードを実行した後に、所定時間Ｔだけ第１状態清掃モードを実行することができる。
このような制御をおこなった場合には、第２状態清掃モードにおいて回転停止状態でクリーニングローラ３０の当接面のみで帯電ローラ１２の汚れを拭き取った後に、その汚れた当接面を、クリーニングローラ３０を回転させることで、その位置から移動させることが可能になる（汚れた面を入れ替えることが可能になる）。そのため、次に第２状態清掃モードが実行された場合であっても、その清掃効率が低下しにくくなる。

ここで、本実施の形態では、上述した清掃動作（第１、第２状態清掃モード）は、非画像形成時であって、印刷動作が終了した後におこなわれる。
通常の印刷動作を中断することなく非画像形成時にクリーニングモードをおこなうことで、印刷に関わる生産性の低下を防止することができる。
また、印刷動作が終了した後にクリーニングモードをおこなうことで、印刷動作前にクリーニングモードをおこなう場合に比べて、印刷後の放置時間中に帯電ローラ１２に付着物が強固に付着してしまう不具合を防止することができる。

また、本実施の形態では、累積印刷枚数が所定枚数に達するごとに、又は、帯電ローラ１２の累積駆動時間が所定時間に達するごとに、清掃動作（第１状態清掃モード、第２状態清掃モードのいずれかである。）がおこなわれるように制御している。
具体的に、カウンタ７９（図２参照）によってカウントされた累積印刷枚数が所定枚数に達すると（又は、タイマー７８によって計測された帯電ローラ１２の累積駆動時間が所定時間に達すると）、その最後の一連のジョブ（印刷動作）が終了した後に、清掃モードがおこなわれる。そして、清掃モードがおこなわれると、カウンタ７９の累積印刷枚数（又は、タイマー７８の累積駆動時間）はリセットされるが、そのリセットした回数がカウントされる。そして、そのリセットのカウント回数が所定回数Ｎに達していないうちは清掃モードとして第１状態清掃モードが実行され、リセットのカウント回数が所定回数Ｎに達した後は清掃モードとして第２状態清掃モードが実行される。
これは、帯電ローラ１２の表面の汚れの程度は、累積印刷枚数や累積駆動時間の増加とともに大きくなり、累積印刷枚数や累積駆動時間が小さいうちにはそれ程ひどくならないためである。また、リセットしたカウント回数が少ないうちは、帯電ローラ１２の累積の使用時間が短くて汚れの程度も小さいことから、清掃力の小さな第１状態清掃モードで充分であるためである。これに対して、リセットしたカウント回数が多くなると、帯電ローラ１２の累積の使用時間が長くて汚れの程度も大きいことから、清掃力の大きな第２状態清掃モードを実行する必要があるためである。このような制御をおこなうことで、無駄なく効率的に清掃モードをおこなうことができる。

ここで、本実施の形態において、清掃動作（清掃モード）をおこなうときに、使用環境の変化に応じて、第１状態清掃モードを実行するのか、第２状態清掃モードを実行するのか、の切替の判断をおこなうことができる。
具体的に、帯電装置４０の近傍に設置された温湿度センサ７７（図２参照）によって検知された湿度が高い場合には、湿度が低い場合に比べて、帯電工程時に帯電ローラ１２に流れる電流が大きくなって、帯電ローラ１２の表面が汚れやすくなるためである。そのため、温湿度センサ７７で検知される湿度が所定湿度に達しない場合には第１状態清掃モードを実行して、温湿度センサ７７で検知される湿度が所定湿度に達している場合には第２状態清掃モードを実行することになる。
また、温湿度センサ７７によって検知された温度が低い場合には、温度が高い場合に比べて、帯電工程時に電気抵抗が大きくなることにより帯電ローラ１２に流れる電流が小さくなって、帯電ローラ１２の表面が汚れやすくなるためである。そのため、温湿度センサ７７で検知される温度が所定温度に達している場合には第１状態清掃モードを実行して、温湿度センサ７７で検知される温度が所定温度に達していない場合には第２状態清掃モードを実行することになる。
このような制御をおこなうことで、使用環境の変化に関わらず、効率的に清掃モードをおこなうことができる。

以上説明したように、本実施の形態における帯電装置４０は、回転可能な帯電ローラ１２と、帯電ローラ１２の表面を清掃する回転可能なクリーニングローラ３０と、帯電ローラ１２に対するクリーニングローラ３０の当接圧Ｆを調整可能な当接圧調整機構８０と、が設けられている。そして、当接圧調整機構８０による当接圧Ｆの調整によって、回転状態の帯電ローラ１２にクリーニングローラ３０を当接させた状態でクリーニングローラ３０を従動回転させる第１状態と、回転状態の帯電ローラ１２にクリーニングローラ３０を当接させた状態でクリーニングローラ３０を回転停止させる第２状態と、を切替可能に構成されている。
これにより、帯電ローラ１２の表面に付着した放電生成物などの付着物をクリーニングローラ３０によって効率的に除去することができる。

なお、本実施の形態では、感光体ドラム１１や帯電ローラ１２（帯電装置４０）や現像装置１３やクリーニング装置１４や潤滑剤供給装置１５を一体化してプロセスカートリッジ１０Ｙを構成して、作像部のコンパクト化とメンテナンス作業性の向上とを図っている。
これに対して、これらの構成部材を、プロセスカートリッジの構成部材とせずに、それぞれ単体で画像形成装置本体１に交換可能に設置されるように構成することもできる。このような場合にも、本実施の形態のものと同様の効果を得ることができる。
なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電装置と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置と、像担持体上をクリーニングするクリーニング装置と、のうち少なくとも１つと、像担持体と、が一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されるユニットと定義する。

また、本実施の形態では、帯電ローラ１２を清掃するクリーニングローラ３０として、軸部３０ａ上にフェルトや発泡ポリウレタンなどからなる弾性層が形成されたものを用いたが、クリーニングローラはこのようなものに限定されることなく、例えば、ローラ部が金属材料や樹脂材料で形成されたクリーニングローラを用いることもできる。
また、本実施の形態では、感光体ドラム１１に対して非接触の帯電ローラ１２（ローラ主部１２ａ）が設置された帯電装置４０に対して本発明を適用したが、感光体ドラム１１に対して接触する帯電ローラ（ローラ主部）が設置された帯電装置に対しても本発明を適用することができる。
また、本実施の形態では、保持部材８５の軸受部８５ｂにおいて相手の部材（クリーニングローラ３０の軸部３０ａ）が接触する一部（上面）にのみを静摩擦係数が高い材料で形成した。これに対して、軸受部８５ｂにおいて相手の部材（軸部３０ａ）が接触する全部を静摩擦係数が高い材料で形成することもできるし、軸部３０ａにおいて相手の部材（軸受部８５ｂ）が接触する一部又は全部を静摩擦係数が高い材料で形成することもできるし、軸部３０ａと軸受部８５ｂとのそれぞれにおいて相手の部材が接触する部分の一部又は全部を静摩擦係数が高い材料で形成することもできる。
また、本実施の形態では、クリーニングローラ３０の当接圧Ｆを調整する当接圧調整手段８０としてソレノイド８１を用いたが、当接圧調整機構はこれに限定されることなく、例えば、カムを用いた機構とすることもできる。
そして、それらのような場合にも、本実施の形態のものと同様の効果を得ることができる。

なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

１ 画像形成装置（画像形成装置本体）、
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫ プロセスカートリッジ、
１１ 感光体ドラム（像担持体）、
１２ 帯電ローラ（帯電部材）、
１２ａ ローラ主部、
１２ｂ ギャップ形成部材（大径部）、
３０ クリーニングローラ（クリーニング部材）、
３０ａ 軸部（芯金）、
４０ 帯電装置、
８０ 当接圧調整機構（移動機構）、
８１ ソレノイド、
８１ａ プランジャ、
８５ 保持部材（アーム）、
８５ａ 支軸、
８５ｂ 軸受部、
Ａ 高摩擦係数部。

特開平８−２２０８４８号公報 特開２０１９−４５６６８号公報

Claims (8)

1. 回転可能な帯電ローラと、
   前記帯電ローラの表面を清掃する回転可能なクリーニングローラと、
   前記帯電ローラに対する前記クリーニングローラの当接圧を調整可能な当接圧調整機構と、
   を備え、
   前記当接圧調整機構による前記当接圧の調整によって、回転状態の前記帯電ローラに前記クリーニングローラを当接させた状態で前記クリーニングローラを従動回転させる第１状態と、回転状態の前記帯電ローラに前記クリーニングローラを当接させた状態で前記クリーニングローラを回転停止させる第２状態と、を切替可能に構成されたことを特徴とする帯電装置。
2. 前記クリーニングローラの軸部を回転可能に保持する軸受部を具備した保持部材が設けられ、
   前記軸部と前記軸受部とのうち少なくとも一方は、相手の部材が接触する部分の一部又は全部が、静摩擦係数が高い材料で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
3. 前記当接圧調整機構は、前記帯電ローラに前記クリーニングローラが接離する方向に前記保持部材を移動させる移動機構であって、
   前記軸受部は、前記軸部が接触する部分であって、前記接離する方向のうち離間方向の部分が、静摩擦係数が高い材料で形成されたことを特徴とする請求項２に記載の帯電装置。
4. 前記移動機構は、プランジャのストローク方向の移動によって前記保持部材を移動させるソレノイドを具備して、前記ソレノイドに印加する電圧を調整して前記プランジャのストローク量を増減することで前記当接圧を調整することを特徴とする請求項３に記載の帯電装置。
5. 前記第２状態で前記クリーニングローラによって前記帯電ローラの表面を清掃した後に、前記当接圧調整機構による前記当接圧の調整によって所定時間だけ前記第１状態になるように制御することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の帯電装置。
6. 前記当接圧調整機構は、前記帯電ローラに対して前記クリーニングローラを離間可能に構成されたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の帯電装置。
7. 画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されるプロセスカートリッジであって、
   請求項１〜請求項６のいずれかに記載の帯電装置と前記像担持体とを備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
8. 請求項１〜請求項６のいずれかに記載の帯電装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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