JP4793144B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体の表面を帯電させる帯電ロールをクリーニングするクリーニング装置を備えた画像形成装置に係り、特に帯電ロールを備えたプロセスカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とした画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式を採用した複写機やプリンタ等の画像形成装置の帯電装置として、スコロトロン帯電器のようなコロナ放電現象を利用したものが多用されてきたが、コロナ放電現象を利用した帯電装置では、オゾンや窒素酸化物が発生する場合がある。これに対して、導電性の帯電ロールなどを感光体に直接接触させて感光体の帯電を行う接触帯電方式はオゾンや窒素酸化物の発生が大幅に少なく、電源効率も良いことから、最近では主流となっている。

このような接触帯電方式の帯電ロールを用いた画像形成装置では、例えば、帯電ロールに接触回転して帯電ロールのクリーニングを行う帯電ロールクリーナが配設されている。また、画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジが設けられており、このプロセスカートリッジ内に感光体と帯電ロールと帯電ロールクリーナとを含む構成が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２０００−１６２８５３号公報

この帯電ロールクリーナの寿命は、プロセスカートリッジ内の他の部材の寿命よりも長いため、プロセスカートリッジの交換時期となっても帯電ローラクリーナの機能は十分に発揮できる状態にある。しかしながら、帯電ローラクリーナをプロセスカートリッジ内に収めてしまうと、十分機能できる帯電ローラクリーナもプロセスカートリッジと一緒に交換することになってしまい、コストや廃棄物の増加につながる。さらに、プロセスカートリッジの構成の複雑化にもつながる。

また、帯電ローラに接触回転して帯電ローラの清掃を行う帯電ローラクリーナをプロセスカートリッジ内に含んだとき、画像形成装置本体に装着する前のスペアとしてのプロセスカートリッジにおいても帯電ローラと帯電ローラクリーナが常に接触することになり、帯電ローラにニップ跡が残り、画像ムラが生じることがある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、プロセスカートリッジに装着された帯電ローラクリーナの交換によるコストや廃棄物の増加を防ぐと共に、保管中の帯電ローラクリーナの接触による帯電ロールのニップ跡の発生を抑制することを目的とする。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明に係る画像形成装置は、回転駆動される像担持体と、前記像担持体の表面に接触して回転し、又は近接対向して前記像担持体を帯電させる帯電ロールと、を備え、画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジと、前記画像形成装置本体内に設けられ、前記プロセスカートリッジが前記画像形成装置本体に装着されたときに、前記帯電ロールの表面に接触して前記帯電ロールをクリーニングする帯電ロールクリーナを有するクリーニング装置と、を備えると共に、前記帯電ロールおよび前記帯電ロールクリーナはそれぞれシャフトを有し、前記帯電ロールのシャフトと、前記帯電ロールクリーナのシャフトとの位置決めが可能な位置決め機構を有し、前記位置決め機構は、前記帯電ロールのシャフトを前記帯電ロールクリーナのシャフトに向かって案内する案内溝であることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、像担持体と帯電ロールとを備えたプロセスカートリッジが画像形成装置本体に着脱可能に装着される。画像形成装置本体内には、帯電ロールの表面をクリーニングする帯電ロールクリーナを有するクリーニング装置が設けられており、プロセスカートリッジが画像形成装置本体に装着されると、帯電ロールクリーナが帯電ロールの表面に接触する。これにより、プロセスカートリッジを画像形成装置本体から離脱したときに、プロセスカートリッジと一緒に帯電ロールクリーナを交換する必要がなくなり、コストや廃棄物の増加が防止されると共に、プロセスカートリッジの簡略化・小型化が可能となる。また、帯電ロールクリーナがプロセスカートリッジに含まれないことから、プロセスカートリッジの保管中に帯電ロールと帯電ロールクリーナが接触せず、帯電ロールのニップ跡の発生が抑制され、画像ムラの発生が防止される。

また、プロセスカートリッジを画像形成装置本体に装着したときに、位置決め機構によって、帯電ロールのシャフトと帯電ロールクリーナのシャフトとが位置決めされる。これによって、帯電ロールと帯電ロールクリーナとの位置関係がばらつくことが抑制され、両者のニップ部が不均一となることがなく安定して帯電ロールをクリーニングすることが可能となる。

さらに、案内溝に帯電ロールのシャフトを挿入することによって、帯電ロールのシャフトが帯電ロールクリーナのシャフトに向かって案内される。このため、帯電ロールのシャフトと帯電ロールクリーナのシャフトとを容易に位置決めすることが可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記帯電ロールと前記帯電ロールクリーナとの当接圧力を一定に保つ荷重調整機構を有することを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、荷重調整機構によって帯電ロールと帯電ロールクリーナとの当接圧力が一定に保たれる。これにより、帯電ロールクリーナの帯電ロールへの接触が安定し、帯電ロールクリーナのクリーニング性能を安定化させることが可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置において、前記帯電ロールと前記帯電ロールクリーナとのニップ量を一定に保つニップ量保持機構を有することを特徴としている。

請求項３に記載の発明では、ニップ量保持機構によって帯電ロールと帯電ロールクリーナとのニップ量が一定に保たれる。これにより、帯電ロールクリーナの帯電ロールへの接触が安定し、帯電ロールクリーナのクリーニング性能を安定化させることが可能となる。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記位置決め機構は、前記帯電ロールクリーナのシャフトを受ける軸受部材を支持する弾性部材を有することを特徴としている。

請求項４に記載の発明では、帯電ロールと帯電ロールクリーナとの間に必要以上の当接圧力がかかった時に、軸受部材を支持する弾性部材によって余分な荷重が吸収される構成であり、常に一定の接触圧力を保持できる。また、帯電ロールクリーナのシャフトを軸受部材で受けるときに、軸受部材を支持する弾性部材によって帯電ロールクリーナのシャフトの接触による衝撃が吸収される。このため、帯電ロールクリーナや帯電ロールの損傷などの発生が防止される。

請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の画像形成装置において、前記ニップ量保持機構は、前記帯電ロールのシャフトと前記帯電ロールクリーナのシャフトとの距離を一定に保つ間隔保持部材であることを特徴としている。

請求項５に記載の発明では、帯電ロールのシャフトと帯電ロールクリーナのシャフトとの距離が間隔保持部材によって一定に保たれるので、帯電ロールと帯電ロールクリーナとのニップ量が一定に維持される。

請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記プロセスカートリッジを前記画像形成装置本体に装着した後、前記画像形成装置本体に配設された可動部の動きに応じて、前記帯電ロールと前記帯電ロールクリーナとを接触させる接触機構を有することを特徴としている。

請求項６に記載の発明では、プロセスカートリッジを画像形成装置本体に装着した後、接触機構に設けられた可動部の動きに応じて帯電ロールと帯電ロールクリーナとを接触させることが可能となる。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の画像形成装置において、前記接触機構は、前記帯電ロールクリーナを保持する保持部材を前記帯電ロール側へ移動させる移動手段と、前記可動部の動きを前記移動手段の移動動作に変換する昇降手段と、で構成されていることを特徴としている。

請求項７に記載の発明では、可動部の動きが昇降手段によって移動手段の移動動作に変換され、移動手段によって帯電ロールクリーナを保持する保持部材が帯電ロール側へ移動する。これによって、保持部材がプロセスカートリッジに寄っていき、帯電ロールと帯電ロールクリーナとが接触する。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の画像形成装置において、前記可動部は、前記画像形成装置本体のカバーの開閉に連動して回転することを特徴としている。

請求項８に記載の発明では、画像形成装置本体のカバーを開閉することで、カバーの開閉に連動して可動部が回転する。可動部の回転によって保持部材が移動し、帯電ロールクリーナと帯電ロールとが接触する。カバーを開閉する動作に可動部の回転が連動するため、操作性が良い。

請求項９に記載の発明は、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記帯電ロールクリーナは、表面にスポンジ部材を用いることを特徴としている。

請求項９に記載の発明では、帯電ロールクリーナは、表面にスポンジ部材を用いており、帯電ロールのニップ跡の発生が抑制される。

本発明によれば、プロセスカートリッジと一緒に帯電ロールクリーナを交換する必要がなくなり、コストや廃棄物の増加を防止できると共に、プロセスカートリッジの簡略化・小型化を実現することができる。また、帯電ロールクリーナがプロセスカートリッジに含まれないことから、プロセスカートリッジの保管中に帯電ロールと帯電ロールクリーナが接触せず、帯電ロールのニップ跡の発生を防止でき、画像ムラの発生を抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１には、第１実施形態に係る４サイクル方式のフルカラーの画像形成装置１０が示されている。この画像形成装置１０の内部には、中央よりもやや右上部に、感光体ドラム１２が回転可能に配設されている。この感光体ドラム１２としては、例えば、表面にＯＰＣ等よりなる感光体層が被覆された直径が約４７ｍｍの導電性円筒体からなるものが用いられ、図示しないモータにより、矢印方向に沿って約１５０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで回転駆動される。

感光体ドラム１２の表面は、感光体ドラム１２の略真下に配置された帯電ロール１４によって所定の電位に帯電された後、帯電ロール１４の下方に配置された露光装置１６によって、レーザービームＬＢによる画像露光が施され、画像情報に応じた静電潜像が形成される。

この感光体ドラム１２上に形成された静電潜像は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の現像器１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋが周方向に沿って配置された回転式現像器１８によって現像され、所定の色のトナー像となる。

このとき、感光体ドラム１２の表面には、形成する画像の色に応じて、帯電・露光・現像の各工程が、所定回数だけ繰り返される。現像工程では回転式現像器１８が回転し、対応する色の現像器１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋが、感光体ドラム１２と対向する現像位置に移動する。

例えば、フルカラーの画像を形成する場合、感光体ドラム１２の表面には、帯電・露光・現像の各工程が、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応して４回繰り返され、感光体ドラム１２の表面には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応したトナー像が順次形成される。トナー像が形成されるにあたって、感光体ドラム１２が回転する回数は、画像のサイズに応じて異なるが、例えば、Ａ４サイズであれば、感光体ドラム１２が３回転することによって、１つの画像が形成される。つまり、感光体ドラム１２の表面には、感光体ドラム１２が３回転するごとに、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応したトナー像が形成される。

感光体ドラム１２上に順次形成されるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、感光体ドラム１２の外周に中間転写ベルト２０が巻き付けられた一次転写位置において、中間転写ベルト２０上に互いに重ね合わせた状態で一次転写ロール２２によって転写される。

この中間転写ベルト２０上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像は、所定のタイミングで給紙される記録用紙２４上に、二次転写ロール２６によって一括して転写される。

一方、記録用紙２４は、画像形成装置１０の下部に配置された給紙カセット２８から、ピックアップロール３０によって送り出されるとともに、フィードロール３２及びリタードロール３４によって１枚ずつ捌かれた状態で給紙され、レジストロール３６によって中間転写ベルト２０上に転写されたトナー像と同期した状態で、中間転写ベルト２０の二次転写位置へと搬送される。

中間転写ベルト２０は、感光体ドラム１２における回動方向の上流側にて中間転写ベルト２０のラップ位置を特定するラップインロール３８と、感光体ドラム１２上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２０上に転写する一次転写ロール２２と、ラップ位置の下流側にて中間転写ベルト２０のラップ位置を特定するラップアウトロール４０と、二次転写ロール２６に中間転写ベルト２０を介して当接するバックアップロール４２と、中間転写ベルト２０のクリーニング装置４４に対向する第１のクリーニングバックアップロール４６と、第２のクリーニングバックアップロール４８と、によって所定の張力で張架されており、所定のプロセススピード（約１５０ｍｍ／ｓｅｃ）で循環移動するように、例えば、感光体ドラム１２の回転に伴って従動される。

ここで、中間転写ベルト２０は、画像形成装置１０の小型化を図るため、中間転写ベルト２０が張架される断面形状が、偏平な細長い略台形状となるように構成されている。

一方、中間転写ベルト２０のクリーニング装置４４は、第１のクリーニングバックアップロール４６によって張架された中間転写ベルト２０の表面に当接するように配置されたスクレーパ５８と、第２のクリーニングバックアップロール４８によって張架された中間転写ベルト２０の表面に圧接するように配置されたクリーニングブラシ６０とを備え、これらのスクレーパ５８やクリーニングブラシ６０によって除去された残留トナーや紙粉などは、クリーニング装置４４の内部に回収されるようになっている。

なお、クリーニング装置４４は、揺動軸６２を中心にして、図中反時計周り方向に揺動可能に配置されており、最終色のトナー像の二次転写が終了するまでは、中間転写ベルト２０の表面から離間した位置に退避するとともに、最終色のトナー像の二次転写が終了すると、中間転写ベルト２０の表面に当接するように構成されている。

さらに、中間転写ベルト２０からトナー像が転写された記録用紙２４は、定着装置６４へと搬送され、この定着装置６４によって加熱及び加圧されてトナー像が記録用紙２４上に定着される。その後、片面プリントの場合には、トナー像が定着された記録用紙２４は、排出ロール６６によって画像形成装置１０の上部に設けられた排出トレイ６８上にそのまま排出される。

一方、両面プリントの場合には、定着装置６４により第一面（表面）にトナー像が定着された記録用紙２４を、排出ロール６６によって排出トレイ６８上にそのまま排出せずに、排出ロール６６によって記録用紙２４の後端部を狭持した状態で、排出ロール６６を逆転させるとともに、記録用紙２４の搬送径路を両面用の用紙搬送路７０に切り替え、この両面用の用紙搬送路７０に配設された搬送ロール７２によって、記録用紙２４の表裏を反転した状態で、再度、中間転写ベルト２０の二次転写位置へ搬送して、記録用紙２４の第二面（裏面）にトナー像を転写する。そして、記録用紙２４の第二面（裏面）のトナー像を定着装置６４によって定着させ、記録用紙２４を排出トレイ６８上に排出する。

さらに、画像形成装置１０には、オプションによって、画像形成装置１０の側面に手差しトレイ７４が開閉自在に装着可能となっている。この手差しトレイ７４上に載置された任意のサイズ及び種類の記録用紙２４は、給紙ロール７６によって給紙され、搬送ロール７３及びレジストロール３６を介して、中間転写ベルト２０の二次転写位置へ搬送されることにより、任意のサイズ及び種類の記録用紙２４にも画像を形成することが可能となっている。

なお、トナー像の転写工程が終了した後の感光体ドラム１２の表面は、感光体ドラム１２が１回転する毎に、感光体ドラム１２の斜め下方に配置されたクリーニング装置７８のクリーニングブレード８０によって、残留トナーや紙粉などが除去され、次の画像形成工程に備えるようになっている。

この画像形成装置１０では、感光体ドラム１２の下方部には、感光体ドラム１２と接触するように帯電ロール１４が配置されており、帯電ロール１４の感光体ドラム１２と反対側の下方部には、帯電ロール１４の表面をクリーニングするクリーニング装置９０が設けられている。このクリーニング装置９０には、帯電ロール１４の表面に接触する帯電ロールクリーナとしてのクリーニングロール１００が設けられている。このクリーニングロール１００は、帯電ロール１４の回転に従動して回転するように構成されている。

また、図２に示すように、画像形成装置１０には、画像形成装置本体１１に対して着脱可能なプロセスカートリッジ５２が設けられている。プロセスカートリッジ５２内には、感光体ドラム１２と、帯電ロール１４と、中間転写ベルト２０と、中間転写ベルト２０を張架する複数のロール２２、３８、４０、４２、４６、４８と、中間転写ベルト２０用のクリーニング装置４４と、感光体ドラム１２用のクリーニング装置７８とが一体的に配設されている。また、プロセスカートリッジ５２には、クリーニングロール１００は含まれておらず、画像形成装置本体１１にクリーニングロール１００が装着されている。

このような画像形成装置１０では、画像形成装置本体１１の上部カバー５４を開き、プロセスカートリッジ５２の上部に設けられた把手（図示省略）を手で持ち上げることにより、プロセスカートリッジ５２を画像形成装置本体１１から取り外して交換することができる。また、プロセスカートリッジ５２を画像形成装置本体１１に装着する際には、プロセスカートリッジ５２を画像形成装置本体１１の上部方向から挿入する構成となっている。

図３には、画像形成装置本体１１に装着されるクリーニング装置９０の構成が示されている。図４には、画像形成装置本体１１にプロセスカートリッジ５２を装着したときの帯電ロール１４とクリーニング装置９０の構成が示されている。

図４に示すように、プロセスカートリッジ５２には、帯電ロール１４の周面の一部が長手方向に露出する露出部５２Ａが形成されている。また、クリーニング装置９０に設けられたクリーニングロール１００は、画像形成装置本体１１内で、画像形成装置本体１１に装着されたプロセスカートリッジ５２の露出部５２Ａと対向する位置に配設されている。

図３に示すように、クリーニングロール１００は、シャフト１０１の周囲にスポンジ層１００Ａが形成されたものである。シャフト１０１は、軸受部材１０４に形成された略Ｕ字状の開口からなる案内溝１０６に回転可能に支持されている。案内溝１０６の上部には、案内溝１０６の幅が徐々に拡大されたテーパー面１０６Ａが形成されている。

また、軸受部材１０４の下部と対向する位置に支持板１０８が配設されており、支持板１０８の両端部に上方に突出した突出部１１０が形成されている。突出部１１０には、軸受部材１０４に固着された支軸１１２が回動可能に支持されており、軸受部材１０４が支軸１１２を中心に図中の左右方向に揺動可能となっている。支持板１０８の下部には、画像形成装置本体１１に固定された基台１１４との間に複数のコイルスプリング１１６が設けられている。例えば、コイルスプリング１１６は支持板１０８の４隅に４つ設けられている。

また、軸受部材１０４の回動方向の両側には、画像形成装置本体１１のフレーム１１９との間にコイルスプリング１１８がそれぞれ設けられている。このコイルスプリング１１８の弾性復元力によって、軸受部材１０４が回動したときに元の位置に復帰するような構成となっている。

図４に示すように、帯電ロール１４は、シャフト１５の周囲に帯電層１４Ａが形成されたものであり、シャフト１５がプロセスカートリッジ５２のフレーム（図示省略）に回転可能に支持されている。

ここで、クリーニングロール１００の詳細について説明する。

クリーニングロール１００のシャフト１０１の材質としては、快削鋼、ステンレス鋼等が使用されており、摺動性などの用途に応じ材質および表面処理方法は適時選択され、導電性を有さない材質についてはメッキ処理など一般的な処理により加工され導電化処理が行われてもよく、もちろんそのまま使用してもよい。また、クリーニングロール１００は、スポンジ層１００Ａを介して帯電ロール１４と適度なニップ圧力で接触するため、ニップ時に撓みのない強度を持った材質またはシャフト長に対して十分剛性をもったシャフト径が選択される。

スポンジ層１００Ａは、多孔質の３次元構造を有する発泡体からなり、内部や表面に空洞や凹凸部（以下、セルという。）が存在し、弾性を有している。このスポンジ層１００Ａは、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリアミド、オレフィン、メラミン又はポリプロピレン、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、天然ゴム及びスチレンブタジエンゴム、クロロプレン、シリコーン、ニトリル、等の発泡性の樹脂又はゴムを材質としたものより選択される。これにより、多数のセルを有するスポンジ層１００Ａを安価に製造できる。スポンジ層１００Ａは、帯電ロール１４との従動摺擦により外添剤などの異物を効率的にクリーニングすると同時に、帯電ロール１４の表面にスポンジ層１００Ａの擦れによるキズをつけないために、また、長期にわたり千切れや破損が生じないようにするために、引き裂き、引っ張り強さなどに強いポリウレタンが特に好ましく用いられる。

ポリウレタンとして特に限定するものではなく、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリエステルやアクリルポリールなどのポリオールと、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネートや４，４−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートなどのイソシアネートの反応を伴っていれば良く、１，４−ブタンジオール、トリメチロールプロパンなど鎖延長剤が混合されていることが好ましい。また、水やアゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリルのようなアゾ化合物などの発泡剤を用いて発泡させるのが一般的である。さらに必要に応じて発泡助剤、整泡剤、触媒などの助剤を加えればよい。

クリーニングロール１００のセル数は４０〜８０個／２５ｍｍであることが好ましく、４５〜７５個／２５ｍｍであることがより好ましい。このようなセル数に設定することで、セルの中にトナーや外添剤などの異物を取り込みやすく、かつ取り込んだ外添剤などの異物を帯電ロール１４、感光体ドラム１２へ転移しやすくなる（この現象については後述する）。セル数が８０個／２５ｍｍより多いとセル径が小さい為に外添剤の取り込み性が低下し、逆にセル数が４０個／２５ｍｍより少ないとセル径が大きくなりすぎ、取り込んだ外添剤を帯電ロール１４へ転移させる適度な大きさまで固めることが困難となる。

また、クリーニングロール１００の径はφ７ｍｍからφ１４ｍｍ、より好ましくはφ８ｍｍからφ１３ｍｍで、スポンジ層１００Ａの肉厚が２ｍｍから４ｍｍであることが好ましい。直径が１４ｍｍ以上であるとクリーニングロール１００の周面１箇所あたりの外添剤に接触する回数が減り、またクリーニング回数が減るので、クリーニング性能に対する長期安定性には優れるものの小型化の観点から不利である。直径が７ｍｍ以下であると画像形成装置を小型化できるので優位であるが、周面１箇所あたりの外添剤に接触する回数が増え、またクリーニング回数が増えるので、長期安定性に対し不利となる。

次に、帯電ロール１４の詳細について説明する。

帯電ロール１４は、導電性のシャフト１５上に帯電層１４Ａとして導電性弾性層、表面層が順次形成されたものである。

帯電ロール１４の径はφ７ｍｍからφ１５ｍｍ、より好ましくはφ８ｍｍからφ１４ｍｍに設定されている。直径が１５ｍｍ以上であると周面１箇所あたりの外添剤に接触する回数が減り、また放電回数が減るので、汚れや帯電性能に対する長期安定性には優れるものの小型化の観点から不利である。直径が７ｍｍ以下であると画像形成装置１０を小型化できるので優位であるが、周面１箇所あたりの外添剤に接触する回数が増え、また放電回数が増えるので、長期安定性に対し不利となる。

この帯電ロール１４であるが、所定の帯電性能を有するものであれば以下の構成に限定されるものでないことは言うまでもない。

シャフト１５の材質としては、快削鋼、ステンレス鋼等が使用され、摺動性などの用途に応じ材質および表面処理方法は適時選択され、導電性を有さない材質についてはメッキ処理など一般的な処理により加工され導電化処理が行われている。

帯電ロール１４の帯電層１４Ａを構成する上記導電性弾性層は、例えば、弾性を有するゴム等の弾性材、導電性弾性層の抵抗を調整するカーボンブラックやイオン導電材等の導電材、必要に応じて軟化剤、可塑剤、硬化剤、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、シリカおよび炭酸カルシウム等の充填剤等、通常ゴムに添加され得る材料を加えてもよい。通常ゴムに添加される材料を添加した混合物を、導電性のシャフト１５の周面に被覆することにより形成される。抵抗値の調整を目的とした導電剤として、マトリックス材に配合されるカーボンブラックやイオン導電剤のような、電子及び／又はイオンを電荷キャリアとして電気伝導する材料を分散したもの等を用いることができる。また、上記弾性材は発泡体であってもかまわない。

上記導電性弾性層を構成する弾性材としては、例えばゴム材中に導電剤を分散させることによって形成される。ゴム材としては、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、天然ゴム等、及びこれらのブレンドゴムが挙げられる。中でも、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムおよびこれらのブレンドゴムが好ましく用いられる。これらのゴム材は発泡したものであっても無発泡のものであってもよい。

導電剤としては、電子導電剤やイオン導電剤が用いられる。電子導電剤の例としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック；熱分解カーボン、グラファイト；アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼等の各種導電性金属または合金；酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化スズ−酸化アンチモン固溶体、酸化スズ−酸化インジウム固溶体等の各種導電性金属酸化物；絶縁物質の表面を導電化処理したもの；などの微粉末を挙げることができる。また、イオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩等；リチウム、マグネシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩等；を挙げることができる。

帯電層１４Ａを構成する上記表面層は、トナー等の異物による汚染の防止のためなどに形成しているものであり、表面層の材料としては、樹脂、ゴム等の何れを用いてもよく特に限定するものではない。ポリエステル、ポリイミド、共重合ナイロン、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、メラミン樹脂、フッ素ゴム、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、セルロース、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体等を挙げることができる。このうち外添剤汚れの観点から、ポリフッ化ビニリデン、４フッ化エチレン共重合体、ポリエステル、ポリイミド、共重合ナイロンが好ましく用いられる。

また上記表面層には導電性材料を含有させ、抵抗値を調整することができる。該導電性材料としては、粒径が３μｍ以下であるものが望ましい。また、抵抗値の調整を目的とした導電剤として、マトリックス材に配合されるカーボンブラックや導電性金属酸化物粒子、あるいはイオン導電剤のような、電子及び／又はイオンを電荷キャリアとして電気伝導する材料を分散したもの等を用いることができる。

また、上記表面層には、フッ素系あるいはシリコーン系の樹脂が用いられている。特に、フッ素変性アクリレートポリマーで構成されることが好ましい。また、表面層の中に微粒子を添加してもよい。これにより、表面層が疎水性となって帯電ロール１４への異物の付着が防止されるように作用する。また、アルミナやシリカのような絶縁性の粒子を添加して、帯電ロール１４の表面に凹凸を付与し、感光体ドラム１２との摺擦時の負担を小さくして帯電ロール１４と感光体ドラム１２相互の耐磨耗性を向上させることも可能である。

次に、上記構成の画像形成装置１０の作用について説明する。

図４に示すように、画像形成装置本体１１にプロセスカートリッジ５２を装着する際には、画像形成装置本体１１に設けられた軸受部材１０４の案内溝１０６に沿って帯電ロール１４のシャフト１５を挿入する。案内溝１０６の上方には、案内溝１０６の幅が拡大されたテーパー面１０６Ａが形成されており、シャフト１５をテーパー面１０６Ａに摺動させて挿入することができる。その際、軸受部材１０４が支軸１１２を中心に図中の左右方向に揺動可能であるので、シャフト１５の挿入方向に向けて案内溝１０６が揺動する。このため、シャフト１５を容易に挿入することができる。また、軸受部材１０４が揺動してもコイルスプリング１１８の弾性復元力によって軸受部材１０４が元の位置に復帰する。

シャフト１５を案内溝１０６に挿入すると、帯電ロール１４の帯電層１４Ａとクリーニングロール１００のスポンジ層１００Ａが接触する。その際、クリーニングロール１００が帯電ロール１４に所定の圧力で接触し、ニップ部が形成される。

このような画像形成装置１０では、クリーニングロール１００が画像形成装置本体１１に設けられているので、プロセスカートリッジ５２と一緒にクリーニングロール１００を交換することがなくなり、コストや廃棄物の増加を防止できると共に、プロセスカートリッジ５２の簡略化・小型化が可能となる。また、クリーニングロール１００がプロセスカートリッジ５２に含まれないことから、プロセスカートリッジ５２の保管中に帯電ロール１４とクリーニングロール１００が接触せず、帯電ロール１４のニップ跡の発生を防止できる。これにより、画像ムラの発生を抑制できる。

また、案内溝１０６に沿って帯電ロール１４のシャフト１５を挿入することで、シャフト１５とクリーニングロール１００のシャフト１０１とが位置決めされる。これにより、プロセスカートリッジ５２を画像形成装置本体１１に装着したときに、帯電ロール１４とクリーニングロール１００との位置関係がばらつくことを抑制でき、両者のニップ部が不均一となることを抑制できる。このため、公差のバラツキがあっても安定して帯電ロール１４をクリーニングすることができる。

また、軸受部材１０４の下部の支持板１０８がコイルスプリング１１６で支持されているので、帯電ロール１４のシャフト１５が挿入されるときの接触による衝撃が吸収される。また、帯電ロール１４の自重とコイルスプリング１１６によって帯電ロール１４とクリーニングロール１００との当接圧力が調整されるので、公差のバラツキが吸収され、帯電ロール１４とクリーニングロール１００との当接圧力がほぼ一定に保たれる（定荷重方式）。このため、一定の圧力で帯電ロール１４を安定してクリーニングすることができる。

一方、図５に示すように、軸受部材１０４と支持板１０８との間に複数のコイルスプリング１２０を設けても良い。例えば、軸受部材１０４の底面の４隅にコイルスプリング１２０を設けることができる。これにより、帯電ロール１４のシャフト１５を案内溝１０６に挿入する際に軸受部材１０４が揺動しても、コイルスプリング１２０の弾性復元力によって軸受部材１０４が元の位置に復帰しやすくなる。

また、図６及び図７に示すように、帯電ロール１４のシャフト１５の両端部に、帯電ロール１４とほぼ同じ直径の間隔保持ロール１３０を設けると共に、クリーニングロール１００のシャフト１０１の両端部に、クリーニングロール１００の直径よりやや小さい（例えば直径が２ｍｍ小さい）間隔保持ロール１３２を設けることができる。プロセスカートリッジ５２を画像形成装置本体１１に装着したとき、すなわち、帯電ロール１４のシャフト１５を軸受部材１０４の案内溝１０６に挿入したとき、帯電ロール１４の間隔保持ロール１３０が間隔保持ロール１３２に接触することで、帯電ロール１４とクリーニングロール１００とのニップ量が一定に保たれる（定変位方式）。これにより、クリーニングロール１００による帯電ロール１４のクリーニング性能を安定させることができる。また、公差のばらつきは、軸受部材１０４の支持板１０８を支持するコイルスプリング１１６で吸収することができる。

なお、図６及び図７の構成に代えて、帯電ロール１４の直径より間隔保持ロール１３０の直径を小さくしたり（例えば２ｍｍ小さくする）、また、間隔保持ロール１３０と間隔保持ロール１３２の直径を帯電ロール１４とクリーニングロール１００の直径より小さくしても良い（例えば両者を１ｍｍ小さくする）。これにより、クリーニングロール１００と帯電ロール１４とのニップ量が一定に維持される（定変位方式）。

次に、本発明の第２実施形態の画像形成装置について説明する。なお、第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

図８に示すように、この画像形成装置では、画像形成装置本体１５６に対して着脱可能なプロセスカートリッジ１５０が設けられている。このプロセスカートリッジ１５０の筐体１５１内には、感光体ドラム１２と、この感光体ドラム１２に接触する帯電ロール１４が設けられている。筐体１５１には、帯電ロール１４の周面の一部が長手方向に露出する露出部１５１Ａが形成されている。さらに、筐体１５１内には、感光体ドラム１２の表面をクリーニングするクリーニング装置１５２が設けられ、クリーニング装置１５２のクリーニングブレード１５４が感光体ドラム１２の表面に当接している。

このプロセスカートリッジ１５０には、帯電ロール１４の表面をクリーニングするクリーニングロール１００は設けられておらず、画像形成装置本体１５６にクリーニングロール１００が設けられている。このクリーニングロール１００は、画像形成装置本体１５６に装着されたプロセスカートリッジ１５０の露出部１５１Ａと対向する位置に設けられており、露出部１５１Ａから露出した帯電ロール１４の周面とクリーニングロール１００とが接触するように構成されている。

図９に示すように、画像形成装置本体１５６には、保持部材としての本体側ユニット１６０が設けられており、本体側ユニット１６０にクリーニングロール１００が支持されている。本体側ユニット１６０の上部にプロセスカートリッジ１５０が着脱可能に配置されている。プロセスカートリッジ１５０は、画像形成装置本体１５６の開閉カバー１５８を開いて、図中の左方向から図示しないガイド部に沿って画像形成装置本体１５６内にスライドさせて装着する構成となっている。

本体側ユニット１６０の下部には、画像形成装置本体１５６内で図示しないレールに沿って左右方向（図９中の矢印Ａ方向）にスライド可能な移動手段としてのスライド部材１６２が配設されている。スライド部材１６２の上方に延設されたプレート部１６２Ａの下部には、ギア部（ラック）１６４、１６６がスライド方向に並列に形成されている。

開閉カバー１５８側のギア部１６４には、画像形成装置本体１５６に回転可能に支持されたギア１６８が噛み合っており、ギア１６８に可動部としてのハンドル１７０が固着されている。奥側のギア部１６６には、画像形成装置本体１５６に回転可能に支持されたギア１７２が噛み合っている。ギア１７２の回転軸には昇降手段としてのアーム１７４が固着されており、アーム１７４がギア１７２の回転と一体となって回転する。アーム１７４の先端には、Ｌ字状に折り曲げられた突出部１７４Ａが形成されており、突出部１７４Ａは、本体側ユニット１６０に左右方向に形成された長孔１７６に挿入され、長孔１７６内を移動可能となっている。

また、スライド部材１６２の下方に延設されたプレート部１６２Ｂの上部には、ギア部（ラック）１７８が形成されている。ギア部１７８には、画像形成装置本体１５６に回転可能に支持されたギア１８０が噛み合っている。ギア１８０の回転軸には昇降手段としてのアーム１８２が固着されており、アーム１８２がギア１８０の回転と一体となって回動する。アーム１８２の先端には、Ｌ字状に折り曲げられた突出部１８２Ａが形成されており、突出部１８２Ａが本体側ユニット１６０に左右方向に形成された長孔１８４に挿入され、長孔１８４内を移動可能となっている。

また、スライド部材１６２の奥側（ハンドル１７０と反対側）の端部には磁石１８６が設けられており、この磁石１８６と対向する画像形成装置本体１５６には磁石１８７が設けられている。スライド部材１６２が奥側（ハンドル１７０と反対側）に移動したときに磁石１８６と磁石１８７が吸着することで、スライド部材１６２の移動が規制される。

このような画像形成装置では、開閉カバー１５８を開放し、画像形成装置本体１５６のガイド部（図示省略）に沿ってプロセスカートリッジ１５０を装着した後、ハンドル１７０を上方（矢印Ｂ方向）に回動させる。すると、ハンドル１７０と繋がったギア１６８が矢印Ｃ方向に回転し、それによってギア１６８と噛み合ったギア部１６４を備えたスライド部材１６２が矢印Ａ方向に移動する。スライド部材１６２が矢印Ａ方向に移動すると、ギア部１６６と噛み合ったギア１７２が矢印Ｄ方向に回転すると共に、ギア部１７８と噛み合ったギア１８０が矢印Ｅ方向に回転する。そして、図１０に示すように、ギア１７２の矢印Ｄ方向の回転と共にアーム１７４が回動し、ギア１８０の矢印Ｅ方向の回転と共にアーム１８２が回動し、アーム１７４の突出部１７４Ａが長孔１７６を移動すると共に、アーム１８２の突出部１８２Ａが長孔１８４を移動して本体側ユニット１６０を押し上げる。これによって、本体側ユニット１６０がプロセスカートリッジ１５０へと近接し、クリーニングロール１００が帯電ロール１４に接触する。その後、開閉カバー１５８を閉止することで、プロセスカートリッジ１５０の画像形成装置本体１５６への装着が完了する。

逆に、プロセスカートリッジ１５０と本体側ユニット１６０を離間させる際には、開閉カバー１５８を開放した後、上がっているハンドル１７０を降ろせばよい。これにより、ギア１６８が矢印Ｃと逆方向に回転し、スライド部材１６２が図中の左方向（矢印Ａと逆方向）に移動し、ギア１７２、１８０が図１０と逆方向に回転する。ギア１７２、１８０の回転により２本のアーム１７４、１８２が回動し、本体側ユニット１６０を押し下げる。これによって、プロセスカートリッジ１５０の帯電ロール１４と本体側ユニット１６０のクリーニングロール１００とが離間され、プロセスカートリッジ１５０の交換を容易に行うことができる。

なお、本実施形態では、ハンドル１７０の回転動作によってスライド部材１６２を移動させたが、回転動作に限定するものではなく、可動部の動きに応じてスライド部材１６２を移動させる構成であれば、適宜に設定可能である。

次に、本発明の第３実施形態の画像形成装置について説明する。なお、第１及び第２実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

図１１に示すように、この画像形成装置では、ギア１６８に連結されたハンドル１９０の先端に直角方向にピン１９１が設けられている。また、画像形成装置本体１５６の開閉カバー１９２の内側には、上下方向に突片１９４が設けられており、突片１９４の上下方向にスライド孔１９６が形成されている。ハンドル１９０の先端のピン１９１はスライド孔１９６にスライド可能に係止されており、開閉カバー１９２の開閉に伴ってピン１９１がスライド孔１９６をスライドする構成となっている。また、画像形成装置本体１５６の上方部には、開閉カバー１９２を閉止したときに開閉カバー１９２をロックするストッパ１９８が設けられている。

このような画像形成装置では、画像形成装置本体１５６にプロセスカートリッジ１５０を装着した後、開閉カバー１９２を矢印Ｆ方向に閉止する。これにより、ハンドル１９０の先端のピン１９１がスライド孔１９６を上方に移動して、ハンドル１９０が上方に回動し、ハンドル１９０の回動と共にギア１６８が矢印Ｃ方向に回転する。ギア１６８の回転により、スライド部材１６２が矢印Ａ方向に移動し、ギア１７２が矢印Ｄ方向に回転すると共に、ギア１８０が矢印Ｅ方向に回転する。これによって、図１２に示すように、アーム１７４、１８２が起立して本体側ユニット１６０を押し上げ、プロセスカートリッジ１５０の帯電ロール１４にクリーニングロール１００が接触する。

一方、開閉カバー１９２を開放すると、ハンドル１９０の先端のピン１９１がスライド孔１９６を下方に移動して、ハンドル１９０が下方に回動し、ハンドル１９０の回動と共にギア１６８が矢印Ｃと逆方向に回転する。ギア１６８の回転により、スライド部材１６２が矢印Ａと逆方向に移動し、ギア１７２、１８０が図１２と逆方向に回転する。これによって、図１１に示すように、アーム１７４、１８２が回動して本体側ユニット１６０を押し下げ、プロセスカートリッジ１５０の帯電ロール１４からクリーニングロール１００が離間される。この状態でプロセスカートリッジ１５０を容易に交換することができる。

このような画像形成装置では、開閉カバー１９２の開閉動作に応じて、本体側ユニット１６０が下方又は上方に移動するので、帯電ロール１４とクリーニングロール１００の接触又は離間を簡単な操作によって行うことができる。

なお、図９及び図１０に示す画像形成装置では、本体側ユニット１６０をプロセスカートリッジ１５０側に移動させる構成であったが、この構成に限定するものではない。例えば、カムなどの移動手段を用いてプロセスカートリッジ１５０を本体側ユニット１６０に移動させ、プロセスカートリッジ１５０の帯電ロール１４を本体側ユニット１６０のクリーニングロール１００に接触させる構成とすることもできる。

なお、図１に示す画像形成装置１０は、回転式現像装置を用いて感光体ドラムへのトナー像の形成を４サイクル繰り返して行う構成であったが、この構成に限定するものではない。例えば、中間転写ベルトの移動方向に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成ユニットを並設する構成であっても、本発明を適用することが可能である。

本発明の第１実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。 図１に示す画像形成装置に用いられるプロセスカートリッジを画像形成装置本体から離脱させた状態を示す構成図である。 画像形成装置本体のクリーニングロールと案内溝付近を示す構成図である。 画像形成装置本体の案内溝にプロセスカートリッジの帯電ロールのシャフトを挿入した状態を示す構成図である。 図４に示すクリーニングロールと帯電ロール付近の変形例を示す構成図である。 図４に示すクリーニングロールと帯電ロール付近の他の変形例を示す構成図である。 図６に示すクリーニングロールと帯電ロール付近の斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る画像形成装置に用いられるプロセスカートリッジを示す構成図である。 図８に示すプロセスカートリッジを画像形成装置本体に装着する動作を示す構成図であって、帯電ロールとクリーニングロールが離間した状態を示す構成図である。 図８に示すプロセスカートリッジを画像形成装置本体に装着する動作を示す構成図であって、帯電ロールとクリーニングロールが接触した状態を示す構成図である。 本発明の第３実施形態に係る画像形成装置に用いられるプロセスカートリッジを画像形成装置本体に装着する動作を示す構成図であって、帯電ロールとクリーニングロールが離間した状態を示す構成図である。 図１１に示すプロセスカートリッジを画像形成装置本体に装着する動作を示す構成図であって、帯電ロールとクリーニングロールが接触した状態を示す構成図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１１ 画像形成装置本体
１２ 感光体ドラム（像担持体）
１４ 帯電ロール
１５ シャフト
５２ プロセスカートリッジ
５２Ａ 露出部
５４ 上部カバー
９０ クリーニング装置
１００ クリーニングロール（帯電ロールクリーナ）
１０１ シャフト
１０４ 軸受部材
１０６ 案内溝
１０６Ａ テーパー面
１０８ 支持板
１１０ 突出部
１１２ 支軸
１１６ コイルスプリング（荷重調整機構、弾性部材）
１３０ 間隔保持ロール（ニップ量保持機構）
１３２ 間隔保持ロール（ニップ量保持機構）
１５０ プロセスカートリッジ
１５１ 筐体
１５６ 画像形成装置本体
１５８ 開閉カバー
１６０ 本体側ユニット（保持部材）
１６２ スライド部材（移動手段）
１６８ ギア
１７０ ハンドル（可動部）
１７２ ギア
１７４ アーム（昇降手段）
１７６ 長孔
１８０ ギア
１８２ アーム（昇降手段）
１８４ 長孔
１９０ ハンドル（可動部）
１９１ ピン
１９２ 開閉カバー
１９４ 突片
１９６ スライド孔

Claims (9)

1. 回転駆動される像担持体と、前記像担持体の表面に接触して回転し、又は近接対向して前記像担持体を帯電させる帯電ロールと、を備え、画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジと、
   前記画像形成装置本体内に設けられ、前記プロセスカートリッジが前記画像形成装置本体に装着されたときに、前記帯電ロールの表面に接触して前記帯電ロールをクリーニングする帯電ロールクリーナを有するクリーニング装置と、
   を備えると共に、
   前記帯電ロールおよび前記帯電ロールクリーナはそれぞれシャフトを有し、前記帯電ロールのシャフトと、前記帯電ロールクリーナのシャフトとの位置決めが可能な位置決め機構を有し、
   前記位置決め機構は、前記帯電ロールのシャフトを前記帯電ロールクリーナのシャフトに向かって案内する案内溝であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記帯電ロールと前記帯電ロールクリーナとの当接圧力を一定に保つ荷重調整機構を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記帯電ロールと前記帯電ロールクリーナとのニップ量を一定に保つニップ量保持機構を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記位置決め機構は、前記帯電ロールクリーナのシャフトを受ける軸受部材を支持する弾性部材を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記ニップ量保持機構は、前記帯電ロールのシャフトと前記帯電ロールクリーナのシャフトとの距離を一定に保つ間隔保持部材であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
6. 前記プロセスカートリッジを前記画像形成装置本体に装着した後、前記画像形成装置本体に配設された可動部の動きに応じて、前記帯電ロールと前記帯電ロールクリーナとを接触させる接触機構を有することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記接触機構は、前記帯電ロールクリーナを保持する保持部材を前記帯電ロール側へ移動させる移動手段と、前記可動部の動きを前記移動手段の移動動作に変換する昇降手段と、で構成されていることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記可動部は、前記画像形成装置本体のカバーの開閉に連動して回転することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記帯電ロールクリーナは、表面にスポンジ部材を用いることを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の画像形成装置。

Images