JP4241770B2 - 帯電装置 - Google Patents

Description

この発明は、電子写真方式の画像形成を行う画像形成装置の感光体の表面を均一の電位に帯電させる帯電装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置には、感光体の表面を均一の電位に帯電させる帯電装置が搭載される。帯電装置として、感光体の表面に接触しない非接触式の帯電装置がある。非接触式の帯電装置は、高圧電源が印加された電極からの放電により、感光体の表面を帯電させる。

非接触式の帯電装置として、針電極を用いたものがある。針電極は、複数の針を備えている。複数の針は、感光体の表面に向かって延出し、感光体の表面の移動方向に直交する方向に沿って配列されている。針電極の針のうち高圧電界を発生する部分には、周囲の塵埃が吸着する。これを放置すると、針電極から適正な放電を行うことができなくなる。

従来の帯電装置には、針電極の針を挟んで対向する一対のパッド部材を備え、パッド部材を複数の針の配列方向に沿って移動させることで、パッド部材を複数の針の表面に順次接触させ、針に付着した塵埃を除去しようとするものがある（例えば、特許文献１参照。）。

しかし、従来の帯電装置に備えられるパッド部材は、例えばフェルト等を素材としている。このため、パッド部材に充分な弾力性を与えることができず、針電極の針の先端部が変形を生じ易い。また、針との接触によって切断されたフェルトの繊維が、針の表面に付着して針電極を汚損する。さらに、パッド部材は、針の表面のうち針の配列方向に平行な側面に接触するため、高圧電界の発生によって最も塵埃が付着し易い針の先端部の全面を確実に清掃することができない。

そこで、本願の出願人は、先に、感光体の表面に対向して延出した複数の針を一方向に配列した針電極と、感光体の表面と針電極との間で複数の針の配列方向に沿って移動自在に配置された清掃部材と、を備え、清掃部材の移動時に複数の針のそれぞれの先端部が順に清掃部材の表面から内部に埋没した後に清掃部材の内部から露出する帯電装置を提案している。

この帯電装置は、針電極の複数の針の先端部を順に清掃部材の内部に没入及び抜脱させることで、各針の先端部の全面を清掃部材に接触させて、針の変形や繊維の付着を生じることなく、針の先端部の全面を確実に清掃することができる、という優れた効果を奏するものである。
特開平１１−３３８２６５号公報

しかし、上述の帯電装置では、清掃部材として、ローラと、ローラに圧入された軸体と、からなるものを用いた場合、使用環境の変化及び時間経過によって、清掃部材を移動させた際にローラにクラックが発生する。

ローラにクラックが発生すると、針の清掃効率が低下するとともに、清掃部材の頻繁な交換によって、画像形成効率が低下し、コストが高騰する。

この発明の目的は、針の変形や繊維の付着を生じることなく、針の先端部の全面を確実に清掃することができる帯電装置を提供することにある。

また、この発明の他の目的は、針の清掃効率を向上させることができるとともに、清掃部材の長寿命化を図ることができる帯電装置を提供することにある。

この発明の帯電装置は、上述の課題を解決するために以下のように構成される。

（１）この発明の帯電装置は、針電極、清掃部材及び支持体を備えている。針電極は、複数の針を一方向に配列したものである。清掃部材は、複数の針の配列方向に沿って移動自在に配置されている。支持体は、清掃部材を回転自在に支持する。清掃部材の移動時に複数の針のそれぞれの先端部が順に清掃部材の周面から内部に埋没した後に清掃部材の内部から露出する。清掃部材は、回転部材を有する。回転部材は、複数の針の配列方向に直交する回転軸方向に所定範囲内で移動自在にされ、針の先端部が回転部材の周面に埋没自在にされている。回転部材は、研磨剤を含有した弾性体からなる。回転部材の周面は、回転軸方向に沿った断面において回転軸方向における一方向に傾斜する。清掃部材は、回転部材を回転軸方向に沿って回転部材の外径が大きい方の端部から小さい方の端部へ向けて付勢する弾性部材をさらに有する。

この構成では、清掃部材が移動することで、針電極の複数の針の先端部が、順に清掃部材の内部に没入及び抜脱される。各針の先端部が清掃部材の内部に没入する時、及び、清掃部材の内部から抜脱される時に、各針の先端部の全面が清掃部材に接触し、清掃部材によって各針の先端部の全面が清掃される。

清掃部材は、回転部材を有する。針の先端部は、回転部材の周面から内部に没入及び抜脱される。回転部材が針に対して回転軸方向に移動自在にされているので、清掃部材が配列方向へ移動するのにともなって回転部材が回転軸方向に移動することで、針の先端部が埋没する回転部材の回転軸方向の位置が変位し、回転部材の回転軸方向の単一の位置について針の先端部が複数回没入及び抜脱される頻度が大幅に低下する。回転部材の周面における針が埋没した位置の軌跡が螺旋状になる。回転部材の周面上において、以前に何れかの針が埋没した位置と同じ位置に針が埋没する頻度が大幅に抑制される。このため、針の清掃効率が向上する。また、回転部材の周面の劣化が抑制され、清掃部材の長寿命化が図られる。

（２）この発明の帯電装置では、回転部材は、中心を回転軸方向に貫通する孔部を有し、清掃部材は、回転軸方向に孔部を貫通する軸体をさらに有し、孔部の内径は、軸体の外径より大きいものとすることができる。

この構成では、回転部材の孔部の内周面と軸体の外周面との間に、空隙が設けられる。これによって、回転部材が軸体に対して、回転軸方向に容易に移動自在となる。

（３）この発明の帯電装置は、規制部材をさらに備えたものとすることができる。規制部材は、回転部材の回転軸方向の移動を所定範囲内に規制するように、軸体に配置されている。

この構成では、回転部材の回転軸方向の移動が所定範囲内に規制されるので、針電極の針と対向しない位置へ回転部材が移動することがない。このため、針の先端部は、確実に回転部材に埋没される。

（４）この発明の帯電装置は、規制部材が、軸体の外周面に設けられたリブである構成とすることができる。

この構成では、規制部材が軸体に一体的に形成される。製作段階で規制部材が軸体に形成されるので、規制部材が軸体に対して正確に位置決めされる。このため、針に対する回転部材の回転軸方向の移動範囲が正確に設定される。

（５）この発明の帯電装置は、規制部材が、軸体に取り付けられる止め具である構成とすることができる。

この構成では、規制部材が軸体に、組み立て段階で位置を調整しながら取り付けられる。このため、組み立て段階で、回転部材の針に対する移動範囲が容易に調整される。

（６）この発明の帯電装置は、規制部材の外径が回転部材の外径より小さい構成とすることができる。

この構成では、規制部材の外径が回転部材の外径より小さいので、清掃部材が針電極に対向配置されたときに、規制部材が針電極等と衝突しない。
（７）研磨剤は、針電極の素材よりも低く、針に付着する塵埃よりも高い硬度を有することが好ましい。この構成では、研磨剤は、針の表面に損傷を与えることなく針の表面から塵埃を除去できる。

この発明によれば、以下の効果を奏することができる。

（１）針電極の複数の針の先端部を順に清掃部材の内部に没入及び抜脱させることで、各針の先端部の全面を清掃部材に接触させて、針の変形や繊維の付着を生じることなく、針の先端部の全面を確実に清掃することができる。

また、回転部材を針に対して回転軸方向に移動自在にすることで、針の先端部が埋没する回転部材の回転軸方向の位置を変位させ、針の先端部が回転部材の同じ位置に埋没する頻度を大幅に低下させることができる。このため、清掃部材による針の先端部の清掃効率を向上させることができる。また、回転部材の劣化を抑えることができ、清掃部材の長寿命化を図ることができる。これによって、清掃部材の頻繁な交換による画像形成効率の低下及びコストの高騰を、抑制することができる。

（２）回転部材の内周面と軸体の外周面との間に空隙を設けて、回転部材が軸体に対して回転軸方向に容易に移動自在にすることで、針の先端部が埋没する回転部材の軸方向の位置を変位させ、針の先端部の清掃効率の向上及び清掃部材の長寿命化を図ることができる。

（３）回転部材の軸方向の移動を所定範囲内に規制することで、針電極の針と対向しない位置へ回転部材が移動することを防止することができる。これによって、針の先端部を確実に回転部材に埋没させて、針の先端部の全面を確実に清掃することができる。

（４）規制部材を軸体に対して正確に位置決めすることができるので、針電極の針に対する回転部材の回転軸方向の移動範囲を正確に設定することができる。

（５）規制部材の軸体に対する取付位置の調整が容易であるため、針電極の針に対する回転部材の回転軸方向の移動範囲を容易に調整することができる。

（６）規制部材を軸体の半径方向において回転部材より低くすることで、清掃部材を針電極に対向配置させたときに、規制部材が針電極等と衝突せず、清掃部材を円滑に移動させることができる。

以下に、この発明を実施するための最良の形態について、図面に基づいて説明する。図１は、この発明の実施形態に係る帯電装置１を適用した画像形成装置１００の構成を示す断面図である。画像形成装置１００は、コピアモード、プリンタモード及びＦＡＸモードのうちのいずれかの画像形成モードで、用紙（ＯＨＰ等の記録媒体を含む。）に画像を形成する。各モードはユーザによって選択される。画像形成装置１００では、両面印刷が可能である。

画像形成装置１００は、原稿読取部１０、給紙部２０、画像形成部３０、排紙部４０及び図示しない操作パネル部等を備えている。原稿読取部１０は、装置本体の上部に配置され、プラテンガラス１１、原稿載置トレイ１２及びスキャナ光学系１３等を有する。スキャナ光学系１３は、光源１４、反射ミラー１５Ａ〜１５Ｃ、光学レンズ１６及びＣＣＤ（Charge Coupled Device)１７を有する。光源１４は、プラテンガラス１１に載置された原稿又は原稿載置トレイ１２から原稿搬送路Ｒ上を搬送される原稿に光を照射する。反射ミラー１５Ａ〜１５Ｃは、原稿からの反射光を反射させて光学レンズ１６に導く。光学レンズ１６は、反射ミラー１５Ａ〜１５Ｃによって導かれた反射光をＣＣＤ１７に結像する。ＣＣＤ１７は、反射光に応じた電気信号を出力する。

給紙部２０は、装置本体の下部に配置され、給紙トレイ２１及びピックアップローラ２２を備えている。給紙トレイ２１は、画像形成時に用紙搬送路Ｓ１に給紙すべき用紙を収納する。ピックアップローラ２２は、回転することで、給紙トレイ２１に載置された用紙を用紙搬送路Ｓ１に給紙する。

画像形成部３０は、原稿読取部１０の下方の手差トレイ側に配置されている。画像形成部３０は、レーザスキャニングユニット（以下、ＬＳＵと言う。）３７、感光体ドラム３１及び定着装置３６を有する。感光体ドラム３１の周囲には、帯電装置１、現像装置３３、転写装置３４及びクリーナユニット３５が、感光体ドラム３１の回転方向である図１に示す矢印の方向に沿ってこの順に配置されている。

排紙部４０は、給紙トレイ２１の上方に配置され、排紙ローラ４１、排紙トレイ４２を備えている。排紙ローラ４１は、用紙搬送路Ｓ１上を搬送されてきた用紙を排紙トレイ４２に排出する。排紙ローラ４１は、可逆回転が可能であり、用紙の両面に画像形成を行う際、用紙搬送路Ｓ１上を搬送されてきた表面の画像形成が終了した用紙を挟持した状態で、上記用紙を排出する回転方向とは逆方向に回転して用紙搬送路Ｓ２に搬送する。これにより、用紙の表裏面を反転させて裏面が感光体ドラム３１に対向し、裏面にトナー画像の転写が行われる。排紙トレイ４２は、排紙ローラ４１から排出された用紙を積層して収納する。

操作パネル部に設けられたスタートキーが押下されると、画像形成装置１００は、ピックアップローラ２２を回転させて用紙搬送路Ｓ１に用紙を給紙する。給紙された用紙は、用紙搬送路Ｓ１上に設けられたレジストローラ５１に搬送される。

レジストローラ５１は、用紙の先端部が到達した時には回転を停止している。レジストローラ５１は、用紙の先端部が感光体ドラム３１と転写装置３４との間で感光体ドラム３１上に形成されるトナー画像の先端部に一致するタイミングで回転を開始する。

原稿読取部１０によって読み取られた画像データは、操作パネル部から入力された条件で画像処理が施された後、ＬＳＵ３７にプリントデータとして送信される。ＬＳＵ３７は、帯電器３２によって所定の電位に帯電された感光体ドラム３１の表面に、図示しないポリゴンミラー及び各種レンズを介して上記画像データに基づいたレーザ光を照射して静電潜像を形成する。その後、現像装置３３に設けられたＭＧローラ３３Ａの表面に付着しているトナーが、感光体ドラム３１の表面上の電位ギャップに応じて感光体ドラム３１の表面に引き寄せられて付着し、静電潜像がトナー像に顕像化される。

感光体ドラム３１の表面のトナー像は、転写装置３４によって用紙の表面に転写される。この転写工程後に感光体ドラム３１の表面に残留したトナーは、クリーナユニット３５によって回収される。

転写工程を終了した用紙は、定着装置３６を通過することで熱と圧力が加えられるとともにトナー画像が溶融・固着され、排紙ローラ４１によって排紙トレイ４２に排出される。

図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、帯電装置１の正面断面図及び要部の右側面図である。帯電装置１は、針電極２、ホルダ３、支持体４、清掃ローラ５、操作軸６、ケース７を備えている。帯電装置１は、感光体ドラム３１の上方に配置される。

針電極２は、薄い帯状の金属材料からなり、全長にわたって一定の間隔で下端部から複数の針２Ａが下向きに延出している。複数の針２Ａは、針電極２の長さ方向に平行な配列方向Ｘに沿って配列されている。帯電装置１は、針電極２の長手方向を感光体ドラム３１の軸方向に平行にして配置される。したがって、配列方向Ｘは、感光体ドラム３１の回転軸に平行である。針電極２の長さは、感光体ドラム３１の周面の軸方向の長さよりも長い。

ホルダ３は、樹脂等の絶縁性材料によって構成されており、保持部３Ａ及び端子部３Ｂを備えている。保持部３Ａは、針電極２を保持する。保持部３Ａの長さは、針電極２における複数の針２Ａの配列範囲よりも長い。保持部３Ａは、配列方向Ｘに直交する面内で、図２（Ａ）中にハッチングで示す一定の断面形状を呈する。端子部３Ｂは、図示しない端子を収納する。端子は、図示しない高圧電源と針電極２とを接続する。

支持体４は、下面が開放しており、保持部３Ａの外側に上方から装着される。支持体４の内側面には、突起４Ａ，４Ｂが形成されている。支持体４は、内側の上面と突起４Ａ，４Ｂとの間に保持部３Ａを上下方向に挟み、内側の側面で保持部３Ａを左右方向に挟む。したがって、支持体４は、配列方向Ｘに直交する面内での回転を含む移動を規制されている。

清掃ローラ５は、この発明の清掃部材であり、支持体４の下端部に回転自在に支持されている。清掃ローラ５は、一例として、研磨剤を含有した弾性体である。研磨剤の硬度は、針電極２の素材よりも低く、トナー等の塵埃よりも高く設定されている。清掃ローラ５の周面から内部に針２Ａの先端部が埋没する。

清掃ローラ５を構成する弾性体としては、針２Ａの没入及び抜脱によって容易に切断されることなく弾性変形することを条件に、公知のゴム材料や樹脂材料のなかから好適な材料を実験的に選択することができる。研磨剤は、針２Ａの表面に損傷を与えることなく針２Ａの表面からトナーや塵埃を除去できることを条件に、公知の材料から適宜選択して使用することができ、公知の方法で弾性体に含有させることができる。

操作軸６は、背面側の端部が支持体４の孔部４Ｃの内部に固定されている。操作軸６は、図示しない前面側の端部がホルダ３の前面から突出している。

ケース７は、ホルダ３の全長にわたって、支持体４の外側に装着される。ケース７は、針電極２をシールドする。

端子部３Ｂに収納された端子を介して針電極２に高圧電源が印加されると、針電極２の複数の針２Ａのそれぞれの先端部に印加電界が集中し、この部分に放電を発生し易くなる。これによって、複数の針２Ａのそれぞれから感光体ドラム３１の表面に放電を生じる。この放電によって、感光体ドラム３１の表面が、所定の電位に帯電する。

保持部３Ａは、配列方向Ｘに直交する断面形状が、少なくとも複数の針２Ａの配列範囲内で一定である。支持体４は、上述のように、保持部３Ａの外側に装着されて配列方向Ｘに直交する面内での回転を含む移動を規制されている。したがって、支持体４は、保持部３Ａに案内されて、少なくとも複数の針２Ａの配列範囲内で、配列方向Ｘに往復移動自在にされている。

図３は、清掃ローラ５の清掃動作を示す図である。支持体４に回転自在に支持された清掃ローラ５の周面には、針２Ａの先端部が埋没する。支持体４が配列方向Ｘに沿って移動すると、清掃ローラ５も支持体４とともに移動する。このとき、清掃ローラ５の周面に複数の針２Ａのそれぞれが順次埋没する。清掃ローラ５は、複数の針２Ａから周面に作用する抵抗により、回転しつつ配列方向Ｘに沿って移動する。

清掃ローラ５は、針電極２と感光体ドラム３１の周面との間に配置される。清掃ローラ５の直径は、感光体ドラム３１の周面に接触しない範囲でできるだけ大きくされている。清掃ローラ５が配列方向Ｘに移動する際に、少なくとも１つの針２Ａの先端部が常に清掃ローラ５の周面に埋没する。このため、清掃ローラ５は、配列方向Ｘに移動する際に確実に回転し、針２Ａの先端部による清掃ローラ５の周面の損傷、及び、清掃ローラ５の周面による針２Ａの変形が、最小限に抑えられる。

支持体４における清掃ローラ５の支持位置は、清掃ローラ５の周面に針２Ａの先端から０．５ｍｍ程度の長さの先端部が埋没するように設定されている。清掃ローラ５が支持体４とともに配列方向Ｘに沿って移動すると、針２Ａの先端部が先端から徐々に清掃ローラ５の内部に没入した後、徐々に抜脱されていく。この間に、針２Ａの先端部の全面が清掃ローラ５を構成する弾性体に接触し、弾性体が含有する研磨剤によって研磨される。清掃ローラ５は複数の針２Ａが順に没入及び抜脱される間に回転するため、少なくとも隣接する針２Ａは、清掃ローラ５の周面の異なる位置に埋没する。これによって、針２Ａの先端部の全面が、確実に清掃される。

図４は、帯電装置１の右側面図である。帯電装置１は、上面側に操作軸６を備えている。操作軸６は、ホルダ３の略全長に匹敵する長さにされている。操作軸６の背面側の端部は、支持体４の孔部４Ｃに固定されている。ホルダ３の前端部には、装着部９が形成されている。装着部９は、端子部３Ｂと略同一の外形を呈する。装着部９の背面側には、軸受体８が固定されている。軸受体８には、支持体４と同一の部材が使用されており、軸受体８は、上部に孔部４Ｃを備えている。装着部９の上面には軸受９Ａが形成されている。

操作軸６は、軸受体８の孔部４Ｃ及び装着部９の軸受９を貫通している。操作軸６の前面側の端部には、把手６Ａが装着されている。帯電装置１が画像形成装置１００内に装着されている状態で、端子部３Ｂ、軸受体８及び装着部９は、感光体ドラム３１の表面における画像形成領域Ｗの外側の範囲に位置している。また、支持体４は、清掃を行っていない状態では、感光体ドラム３１の表面における画像形成領域Ｗの外側の範囲内に設定された待機位置に位置している。このため、支持体４、端子部３Ｂ、軸受体８及び装着部９が感光体ドラム３１の表面における画像形成の障害となることがない。

作業者は、帯電装置１の針電極２の清掃時に、把手６Ａを摘んで操作軸６を配列方向Ｘに沿って往復移動させる。これによって、支持体４がホルダ３の保持部３Ａに案内されて配列方向Ｘに沿って往復移動し、支持体４に支持された清掃ローラ５が回転しつつ針電極２の複数の針２Ａを順に表面に埋没させていく。

針電極２の複数の針２Ａの先端部が順に清掃ローラ５の内部に没入及び抜脱する時に、各針２Ａの先端部の全面が清掃ローラ５に接触し、針２Ａの変形や繊維の付着を生じることなく、針２Ａの先端部の全面が確実に清掃される。

また、操作軸６は、支持体４、軸受体８及び軸受９Ａの３点で支持されている。操作軸６を配列方向Ｘに沿って円滑に往復動作させることができる。

清掃部材として必ずしも清掃ローラ５を用いる必要はなく、支持体４に回転自在に支持される回転体であればよい。

図５は、この発明の別の実施形態に係る帯電装置１Ａの右側面図である。この実施形態に係る帯電装置１Ａでは、図２〜４に示した帯電装置１の操作軸６に代えてスクリューネジ６１及び駆動源であるモータ６２を備え、支持体４の孔部４Ｃに雌ねじ部を形成している。スクリューネジ６１には、モータ６２の回転が伝達される。モータ６２は、正逆両方向に回転する。雌ねじ部は、スクリューネジ６１に螺合する。

支持体４は、ホルダ３に対して配列方向Ｘに直交する面内での移動を規制されており、配列方向Ｘの軸周りに回転しない。スクリューネジ６１の回転力は、スクリューネジ６１の軸方向への移動力に変換されて支持体４に伝達される。モータ６２からスクリューネジ６１に正逆両方向の回転を供給することで、支持体４を配列方向Ｘに沿って往復移動させることができる。所定のタイミングでモータ６２を駆動することで、針電極２の清掃を自動的に行うことができる。

小型のモータ６２を帯電装置１Ａに装着し、帯電装置１を画像形成装置１００に装着した時にモータ６２が、画像形成装置１００に設けられた電源に電気的に接続されるようにすることができる。また、モータ６２を画像形成装置１００に取り付け、帯電装置１を画像形成装置１００に装着した時に、スクリューネジ６１の背面側の端部をモータ６２の回転軸に機械的に接続する構成とすることもできる。

図６は、この発明のさらに別の実施形態に係る帯電装置１Ｂの要部を示す図である。この実施形態に係る帯電装置１Ｂでは、清掃ローラ１０５の周長が以下のように所定の長さに設定されていることを除いて、帯電装置１と同様に構成されている。

帯電装置１Ｂでは、針２Ａの先端部の角度は１５°にされ、針２Ａの配列ピッチＰは２．０ｍｍにされている。この実施形態では、支持体４における清掃ローラ１０５の支持位置は、清掃ローラ１０５の周面に針２Ａの先端から１．０ｍｍの長さの先端部が埋没するように設定されている。

針２Ａが清掃ローラ１０５の周面から内部に埋没したときの周面における針２Ａの配列方向Ｘの長さＱは、次のようにして算出される。

Ｑ＝２×１．０×ｔａｎ（１５°／２）＝０．２６３（ｍｍ）
清掃ローラ１０５の周面の周長Ｒは、針２Ａの配列ピッチＰの整数ｎ倍に、配列ピッチＰとは異なる任意の数αを加算した値に設定されている。即ち、周長Ｒは、次の関係式で表される。

Ｒ＝ｎＰ＋α（α≠Ｐ）
具体的にこの実施形態では、清掃ローラ１０５の周面の周長Ｒは、１８．８４ｍｍ（直径６ｍｍ）に設定されている。この周長（Ｒ＝１８．８４ｍｍ）は、この実施形態の配列ピッチ（Ｐ＝２．０ｍｍ）の整数（ｎ＝９）倍に任意の数（α＝０．８４）を加算した値である。

清掃ローラ１０５の周面の周長Ｒが針２Ａの配列ピッチＰの整数ｎ倍であれば、清掃ローラ１０５が１回転したときに、前周回で何れかの針２Ａの先端部が埋没したのと同じ位置に針２Ａが再び埋没することになる。しかし、帯電装置１Ｂでは、清掃ローラ１０５の周面は、複数の針２Ａの配列方向Ｘに沿って移動時に、前周回で針２Ａの先端部が埋没した位置とは異なる位置に針２Ａの先端部が埋没するような周長Ｒとなるような周長に形成されている。このように、帯電装置１Ｂでは、前周回で針２Ａの先端部が埋没した位置とは異なる位置に針２Ａの先端部が埋没するので、針２Ａの全面への清掃ローラ１０５の接触性が増し、針２Ａの先端部の清掃効率が向上する。また、清掃ローラ１０５の周面の劣化が抑制され、清掃ローラ１０５の長寿命化が図られる。

清掃ローラ１０５の周面の周長Ｒは、複数の針２Ａの配列ピッチＰの整数ｎ倍に、針２Ａが周面から内部に埋没したときの周面における針２Ａの配列方向Ｘの長さＱより大きく、配列ピッチＰから針２Ａの配列方向Ｘの長さＱを減算した数より小さい任意の数αを加算した値とすることができる。この場合の周長Ｒは、次の関係式で表される。

Ｒ＝ｎＰ＋α（Ｑ＜α＜Ｐ−Ｑ）
Ｑ＜α＜Ｐ−Ｑの関係が成立するとき、α≠Ｐの関係も成立する。

図７は、清掃ローラ１０５の周面の周長Ｒの違いによる、周回毎の針２Ａの埋没位置を示す説明図である。図７では、矢印１０２で示した行には１周目の針２Ａの埋没位置を示し、矢印２０２で示した行にはα＝Ｑのときの２周目の針２Ａの埋没位置を示し、矢印３０２で示した行にはα＝Ｐ−Ｑのときの２周目の針２Ａの埋没位置を示している。

清掃ローラ１０５の周面の周長Ｒが、複数の針２Ａの配列ピッチＰの整数ｎ倍に、針２Ａの配列方向Ｘの長さＱ以下の数を加算した値であれば、即ち、α≦Ｑであれば、清掃ローラ１０５が１回転したときに、図７において矢印２０２で示す位置より右側の位置に針２Ａの先端部が埋没する。すなわち、前周回で複数の針２Ａのうちの何れかの針２Ａの先端部が埋没した位置と少なくとも一部が重なる位置に針２Ａの先端部が埋没し、針２Ａの先端部の埋没位置が周回毎に連続する。

また、清掃ローラ１０５の周面の周長Ｒが、複数の針２Ａの配列ピッチＰの整数ｎ倍に、配列ピッチＰから針２Ａの配列方向Ｘの長さを減算した数以上の数を加算した値であれば、即ち、α≧Ｐ−Ｑであれば、清掃ローラ１０５が１回転したときに、図７において矢印３０２で示す位置より左側の位置に針２Ａの先端部が埋没する。すなわち、前周回で複数の針２Ａのうちの何れかの針２Ａの先端部が埋没した位置と少なくとも一部が重なる位置に針２Ａの先端部が埋没し、針２Ａの先端部の埋没位置が周回毎に連続する。

しかし、帯電装置１Ｂでは、任意の数αをＱ＜α＜Ｐ−Ｑの範囲内の数とし、清掃ローラ１０５の周面の周長Ｒを、複数の針２Ａの配列ピッチＰの整数ｎ倍に、針２Ａの配列方向Ｘの長さＱより大きく、配列ピッチＰから針２Ａの配列方向Ｘの長さＱを減算した数より小さい任意の数αを加算した値とすることで、図７における領域４０２内に針２Ａの先端部が埋没し、前周回で複数の針２Ａの先端部が埋没した位置と重ならない位置に針２Ａの先端部が埋没する。したがって、針２Ａの全面に清掃ローラ１０５が接触しやすくなり、清掃ローラ１０５による針２Ａの清掃効率を向上させることができる。また、針２Ａの先端部の埋没位置が周回毎に連続しなくなるので、清掃ローラ１０５の周面の劣化を抑制し、清掃ローラ１０５の長寿命化を図ることができる。

図８は、この発明のさらに別の実施形態に係る帯電装置１Ｃの清掃ローラ２０５の正面図である。図９（Ａ）は回転ローラ２０５Ａの側面図であり、図９（Ｂ）は回転ローラ２０５Ａの正面図であり、図９（Ｃ）はシャフト２０５Ｂの側面図であり、図９（Ｄ）はシャフト２０５Ｂの正面図である。この実施形態に係る帯電装置１Ｃは、清掃ローラ２０５の周面が回転軸方向Ｙに所定範囲内で移動自在にされていることを除いて、帯電装置１と同様に構成されている。

清掃ローラ２０５は、回転ローラ２０５Ａ、及び、シャフト２０５Ｂを有する。回転ローラ２０５Ａはこの発明の回転部材に相当し、シャフト２０５Ｂはこの発明の軸体に相当する。針電極２の針２Ａは、回転ローラ２０５Ａの周面に埋没する。

回転ローラ２０５Ａは、配列方向Ｘに直交する回転軸方向Ｙに中心を貫通する孔部２０５Ｈを有する。回転ローラ２０５Ａは、一例として、研磨剤を含有した弾性体である。

シャフト２０５Ｂは、配列方向Ｘに直交する方向（即ち回転軸方向Ｙ）に配置され、孔部２０５Ｈを貫通している。シャフト２０５Ｂは、支持体２０４に回転自在に支持されている。シャフト２０５Ｂが支持体２０４に対して回転軸方向Ｙに移動しないように、支持体２０４より端部側のシャフト２０５Ｂに、例えばＥリング２０５Ｅ，２０５Ｆが取り付けられている。

一例として、回転ローラ２０５Ａの内径Ｌ１は、３．５ｍｍで、公差は０．０ｍｍ〜＋０．５ｍｍとされている。回転ローラ２０５Ａの外径Ｌ２は、６．０ｍｍで、公差は−０．３ｍｍ〜＋０．３ｍｍとされている。シャフト２０５Ｂの外径Ｌ３は、３．０ｍｍで、公差は−０．２５ｍｍ〜＋０．２５ｍｍとされている。

回転ローラ２０５Ａはシャフト２０５Ｂに回転軸方向Ｙに挿着され、回転ローラ２０５Ａは、シャフト２０５Ｂを回転軸として回転自在にされている。シャフト２０５Ｂの外周面と、回転ローラ２０５Ａの孔部２０５Ｈの内周面との間には、空隙が設けられている。この実施形態では、回転ローラ２０５Ａの内径Ｌ１が４．０ｍｍでシャフト２０５Ｂの外径Ｌ３が２．７５ｍｍのとき、半径方向に最大値１．２５ｍｍの空隙が設けられ、回転ローラ２０５Ａの内径Ｌ１が３．５ｍｍでシャフト２０５Ｂの外径Ｌ３が３．２５ｍｍのとき、半径方向に最小値０．２５ｍｍの空隙が設けられる。

シャフト２０５Ｂの外周面と回転ローラ２０５Ａの内周面との間に空隙が設けられているので、回転ローラ２０５Ａはシャフト２０５Ｂに対して回転軸方向Ｙに容易に移動する。また、シャフト２０５Ｂが回転ローラ２０５Ａに圧入されないので、清掃ローラ２０５による針２Ａの清掃時間が経過した場合でも、回転ローラ２０５Ａの周面にクラックが発生しにくくなる。

シャフト２０５Ｂの所定位置には、軸回りに延びるリブ２０５Ｃが設けられている。回転ローラ２０５Ａを挟んでリブ２０５Ｃの反対側のシャフト２０５Ｂの所定位置に、Ｅリング２０５Ｄが取り付けられている。リブ２０５ＣとＥリング２０５Ｄとの間隔Ｋ１は、回転ローラ２０５Ａの回転軸方向Ｙの長さＫ２より、所定寸法大きくなるように設定されている。これによって、回転ローラ２０５Ａは、針２Ａに対して回転軸方向Ｙにリブ２０５ＣとＥリング２０５Ｄとの間で移動自在にされている。

リブ２０５Ｃ、Ｅリング２０５Ｄのそれぞれは、この発明の規制部材に相当する。

回転ローラ２０５Ａが、針２Ａに対して回転軸方向Ｙに所定範囲内で移動自在にされているので、清掃ローラ２０５が配列方向Ｘへ移動するのにともなって回転ローラ２０５Ａが回転軸方向Ｙに移動することで、針２Ａの先端部が埋没する回転ローラ２０５Ａの周面の回転軸方向Ｙの位置が変位し、回転ローラ２０５Ａの回転軸方向Ｙの単一の位置について針２Ａの先端部が複数回没入及び抜脱される頻度が大幅に低下する。このため、針電極２の針２Ａの先端部の清掃効率が向上する。また、回転ローラ２０５Ａの周面の劣化が抑えられる。このため、清掃ローラ２０５の長寿命化が図られる。これによって、清掃ローラ２０５の頻繁な交換による画像形成効率の低下及びコストの高騰が抑制される。

図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）は、この順に、清掃ローラ２０５の組み立て順序を示している。清掃ローラ２０５は、一例として、次のようにして組み立てられる。まず、回転ローラ２０５Ａは、リブ２０５Ｃの反対側からシャフト２０５Ｂに挿着される。次に、回転ローラ２０５Ａを挟んでリブ２０５Ｃと反対側の所定位置に、Ｅリング２０５Ｄが取り付けられる。次に、回転ローラ２０５Ａが挿着されたシャフト２０５Ｂの両端部が、支持体２０４に挿入され、シャフト２０５ＢにＥリング２０５Ｅ，２０５Ｆが取り付けられる。

リブ２０５Ｃがシャフト２０５Ｂに製作段階で一体的に形成されるので、リブ２０５Ｃがシャフト２０５Ｂに対して正確に位置決めされる。このため、針２Ａに対する回転ローラ２０５Ａの回転軸方向Ｙの移動範囲の一方の限界位置が正確に設定される。

また、Ｅリング２０５Ｄがシャフト２０５Ｂに組み立て段階で位置を調整しながら取り付けられることで、組み立て段階で、回転ローラ２０５Ａの針２Ａに対する移動範囲の他方の限界位置が容易に調整される。

したがって、針電極２の針２Ａに対する回転ローラ２０５Ａの移動範囲が正確に設定される。

さらに、リブ２０５Ｃ及びＥリング２０５Ｄの外径がシャフト２０５Ｂの外径より小さいので、清掃ローラ２０５が針電極２に対向配置されたときに、リブ２０５Ｃ及びＥリング２０５Ｄが針電極２等と衝突しない。

Ｅリング２０５Ｄ，２０５Ｅ，２０５Ｆのそれぞれに代えて、Ｃリング、Ｏリング、スナップリング等の円弧状又はリング状を呈する止め具を用いることができる。また、リブ２０５Ｃに代えて、Ｅリング、Ｃリング、Ｏリング、スナップリング等の円弧状又はリング状を呈する止め具を用いることもできる。

また、回転ローラ２０５Ａの孔部２０５Ｈの内周面とシャフト２０５Ｂの外周面との間にベアリング等の滑り部材を設けることで、回転ローラ２０５Ａが針２Ａに対して回転軸方向Ｙに移動自在になるように構成することもできる。

さらに、回転ローラ２０５Ａとシャフト２０５Ｂとを一体的に形成し、清掃ローラ２０５の全体が針２Ａに対して回転軸方向Ｙに移動自在になるように構成することもできる。

図１１は、この発明のさらに別の実施形態に係る帯電装置１Ｄの清掃ローラ３０５の正面図である。この実施形態に係る帯電装置１Ｄは、清掃ローラ３０５の周面が回転軸方向Ｙに沿った断面において回転軸方向Ｙにおける一方向に傾斜し、回転ローラ３０５Ａが回転軸方向Ｙにおける所定の一方向に付勢されていることを除いて、帯電装置１Ｃと同様に構成されている。

この実施形態に係る帯電装置１Ｄでは、清掃ローラ３０５は、回転ローラ３０５Ａ、シャフト３０５Ｂ、及び、弾性部材であるスプリング３０５Ｇを有する。

スプリング３０５Ｇは、回転ローラ３０５Ａを挟んでリブ３０５Ｃと反対側において、シャフト３０５Ｂに挿通されている。スプリング３０５Ｇの一端は、支持体２０４に支持され、スプリング３０５Ｇの他端は、回転ローラ３０５Ａに支持されている。スプリング３０５Ｇは、回転ローラ３０５Ａを、回転軸方向Ｙに沿って規制部材であるリブ３０５Ｃ側へ付勢している。

回転ローラ３０５Ａの周面は、回転軸方向Ｙに沿った断面において、リブ３０５Ｃ側端部の外径がスプリング３０５Ｇ側端部の外径より小さくなる方向に、傾斜している。

針電極２の針２Ａを回転ローラ３０５Ａに埋没させながら清掃ローラ３０５が配列方向Ｘに移動するとき、針２Ａが回転ローラ３０５Ａの周面を押す力によって、回転ローラ３０５Ａは、回転軸方向Ｙに沿って、スプリング３０５Ｇの付勢力に抗してリブ３０５Ｃから離間する方向に移動する。これによって、回転ローラ３０５Ａの周面における針２Ａが埋没した位置の軌跡は、螺旋状になる。

支持体２０４が、保持部３Ａの一端側から、他端側の針２Ａと対向しない位置まで移動したとき、針２Ａが回転ローラ３０５Ａの周面に埋没しなくなるので、回転ローラ３０５Ａはスプリング３０５Ｇの付勢力によって、回転軸方向Ｙに沿ってリブ３０５Ｃに接近する方向に移動する。そして、支持体２０４が保持部３Ａの他端側から一端側へ移動するとき、再び、針２Ａが回転ローラ３０５Ａの周面上を螺旋状の軌跡を描きながら埋没していく。

上述のように、回転ローラ３０５Ａの周面上において、以前に何れかの針２Ａが埋没した位置と同じ位置に針２Ａが埋没する頻度が大幅に抑制される。このため、針２Ａの清掃効率が向上する。また、回転ローラ３０５Ａの周面の劣化が抑制され、清掃ローラ３０５の長寿命化が図られる。

スプリング３０５Ｇに代えて、ゴムなどの弾性部材を用いることもできる。

最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施形態に係る帯電装置１を適用した画像形成装置１００の構成を示す断面図である。 （Ａ）は帯電装置１の正面断面図であり、（Ｂ）は要部の右側面図である。 清掃ローラ５の清掃動作を示す図である。 帯電装置１の右側面図である。 この発明の別の実施形態に係る帯電装置１Ａの右側面図である。 この発明のさらに別の実施形態に係る帯電装置１Ｂの要部を示す図である。 清掃ローラ１０５の周面の周長Ｒの違いによる周回毎の針２Ａの埋没位置を示す説明図である。 この発明のさらに別の実施形態に係る帯電装置１Ｃの清掃ローラ２０５の正面図である。 （Ａ）はシャフト２０５Ｂの側面図であり、（Ｂ）はシャフト２０５Ｂの正面図であり、（Ｃ）は回転ローラ２０５Ａの側面図であり、（Ｄ）は回転ローラ２０５Ａの正面図である。 清掃ローラ２０５の組み立て順序を示す図である。 この発明のさらに別の実施形態に係る帯電装置１Ｄの清掃ローラ３０５の正面図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 帯電装置
２ 針電極
２Ａ 針
３ ホルダ
３Ａ 保持部
４ 支持体
５，１０５，２０５，３０５ 清掃ローラ
２０５Ａ，３０５Ａ 回転ローラ（回転部材）
２０５Ｂ，３０５Ｂ シャフト（軸体）
２０５Ｃ，３０５Ｃ リブ（規制部材）
２０５Ｄ Ｅリング（規制部材）
３０５Ｇ スプリング
６ 操作軸
３１ 感光体ドラム
１００ 画像形成装置
Ｘ 配列方向
Ｙ 回転軸方向

Claims (7)

1. 複数の針を一方向に配列した針電極と、前記複数の針の配列方向に沿って移動自在に配置された清掃部材と、前記清掃部材を回転自在に支持する支持体と、を備え、前記清掃部材の移動時に前記複数の針のそれぞれの先端部が順に前記清掃部材の周面から内部に埋没した後に前記清掃部材の内部から露出する帯電装置であって、
   前記清掃部材は、前記配列方向に直交する回転軸方向に所定範囲内で移動自在にされて前記先端部が周面に埋没自在な回転部材であって研磨剤を含有した弾性体からなる回転部材を有し、
   前記回転部材の周面は、前記回転軸方向に沿った断面において前記回転軸方向における一方向に傾斜し、
   前記清掃部材は、前記回転部材を前記回転軸方向に沿って前記回転部材の外径が大きい方の端部から小さい方の端部へ向けて付勢する弾性部材をさらに有することを特徴とする帯電装置。
2. 前記回転部材は、中心を前記回転軸方向に貫通する孔部を有し、
   前記清掃部材は、前記回転軸方向に前記孔部を貫通する軸体をさらに有し、
   前記孔部の内径は、前記軸体の外径より大きいことを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
3. 前記軸体に、前記回転部材の前記回転軸方向の移動を前記所定範囲内に規制する規制部材が配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の帯電装置。
4. 前記規制部材は、前記軸体の外周面に設けられたリブであることを特徴とする請求項３に記載の帯電装置。
5. 前記規制部材は、前記軸体に取り付けられる止め具であることを特徴とする請求項３に記載の帯電装置。
6. 前記規制部材の外径は、前記回転部材の外径より小さいことを特徴とする請求項３〜５に記載の帯電装置。
7. 前記研磨剤は、前記針電極の素材よりも低く、前記針に付着する塵埃よりも高い硬度を有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の帯電装置。

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