JP5145960B2 - 帯電装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、帯電装置、該帯電装置を備えたプロセスカートリッジ及び電子写真式複写装置、ファクシミリ、プリンタ、プロッタ、複合機、印刷装置等の画像形成装置に関する。

従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において像担持体としての感光体を帯電する帯電装置として、感光体に対して帯電ローラを非接触で帯電する非接触タイプの帯電装置が知られている（例えば特許文献１参照）。また、非接触タイプの帯電装置において、帯電ローラをクリーニングする帯電クリーニング部材を有する帯電装置が知られている（例えば特許文献２参照）。

現像ローラと感光体との間隔が画像品質を高めるために高い精度を必要とするのと同様に非接触ローラ帯電方式における帯電ローラと感光体との間隔についても、非常に高い精度が必要とされる。

従来、ギヤの圧力角によって生じる力に対して、現像ローラの感光体への押圧力の変動を防止する手段について開示した文献がある（例えば特許文献３参照）。このように、ギヤの圧力角によって生じる力に対して、感光体と現像ローラの間隔についての変位等については着目されているが、感光体と帯電ローラの間隔についてギヤの圧力角による影響を阻止する着眼の発明は見当たらない。

一方、現状では、回転駆動される像担持体と所定の間隔を保ち非接触で回転して該像担持体を帯電させる帯電ローラと、前記像担持体側から前記帯電ローラに回転動力を伝える駆動伝達手段と、前記帯電ローラに接して該帯電ローラをクリーニングする帯電クリーニング部材を有する帯電装置において、コロ付き帯電ローラを所定圧で感光体に当てて、感光体表面と帯電ローラ表面の間隔、所謂帯電ギャップを形成している。

特許文献１の図３に示されるように、感光体側からギヤ駆動により回転される構成の帯電ローラがある。かかる構成では従動側の帯電ローラがギヤの圧力角方向に力を受け、この力の方向が、レイアウト上、帯電ギャップを広げる方向と合致し帯電不良、帯電むら等を生ずるおそれがある。

特開２００７−１５５７９７号公報 特開２００６−９８４７６号公報 特許３０７３１０２号公報

本発明は上述の事情の下になされたもので、ギヤ連結された帯電ローラが、ギヤの圧力角方向に受ける力により、帯電ギャップが広がることを格別の部材を設けることなく、簡易に解決する手段を提供することを目的とする。

前記課題を達成するため、請求項１に記載の発明では、回転駆動される像担持体に対して接触又は非接触の関係を保って回転し該像担持体を帯電させる帯電ローラと、
該帯電ローラを該像担持体の回転中心方向へ向けて付勢する付勢手段と、
前記帯電ローラに接して該帯電ローラをクリーニングする帯電クリーニングローラと、
前記帯電ローラが回転動力を伝達される従動ギヤと、を有し、
該従動ギヤが前記像担持体の側に設けたギヤと噛み合い、回転動力を伝達されることにより前記帯電ローラが回転するよう構成された帯電装置において、
前記帯電クリーニングローラは、前記帯電ローラが回転動力を伝達される際に、前記従動ギヤと該従動ギヤに回転動力を伝達するギヤとの噛み合いにより受ける圧力角方向の力による該帯電ローラの変位を阻止可能な位置であって、該圧力角方向の力の該従動ギヤに回転動力を伝達するギヤの中心と該従動ギヤの中心とを結ぶ仮想線方向の分力と、該仮想線に対して直交する方向の分力と、の両方の分力による該帯電ローラの変位を阻止可能な位置に配設した。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の帯電装置において、
前記帯電ローラを支持する軸受を有し、該従動ギヤに回転動力を伝達するギヤの中心と該従動ギヤの中心とを結ぶ仮想線と平行な案内面を有するとともに、該軸受を保持する案内部材を備えた。
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の帯電装置において、
前記帯電ローラと前記帯電クリーニングローラは共通の支持構造により支持されることとした。
請求項４に記載の発明では、請求項１乃至３の何れかに記載の帯電装置において、
前記帯電クリーニングローラの配設位置は、前記圧力角によって発生する力の方向とした。
請求項５に記載の発明では、請求項１乃至４の何れかに記載の帯電装置において、
前記帯電クリーニングローラは前記圧力角によって発生する力の方向に可動であり、かつ、前記圧力角によって発生する力に対抗する向きに付勢されていることとした。
請求項６に記載の発明では、請求項１乃至５の何れかに記載の帯電装置において、
前記帯電クリーニングローラは、前記帯電ローラに対して連れ回りすることとした。
請求項７に記載の発明では、請求項１乃至６の何れかに記載の帯電装置において、
前記帯電クリーニングローラは、前記帯電ローラとの当接部分がメラミン発泡樹脂体であることとした。
請求項８に記載の発明では、プロセスカートリッジは、少なくとも像担持体と、請求項１乃至７の何れかに記載の帯電装置を有することとした。
請求項９に記載の発明では、画像形成装置は、少なくとも像担持体と、請求項１乃至７の何れかに記載の帯電装置、又は請求項８に記載のプロセスカートリッジを有することとした。

本発明によれば、帯電ローラに接して該帯電ローラをクリーニングする帯電クリーニングローラの配置位置を所定の配置にすることにより、帯電クリーニング部材の機能を活かしつつ、簡単に帯電ギャップの広がりを防止することができる。加えて請求項３の発明では、帯電ローラと帯電クリーニングローラは共通の支持構造により支持されることから、帯電クリーニングローラの当接位置を予め調整できるため組み付けが容易となる。

以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態につき説明する。
[１]画像形成装置の概要
本発明を適用した画像形成装置の例を説明する。
図１は画像形成装置であるカラープリンタを概略的に示す縦断側面図、図２は任意の画像ステーションを拡大して示している。これらの図を参照して説明する。カラープリンタ１の本体ケース２内には、プリンタエンジン３、光ビームを出射する光書込装置４、被転写体である記録媒体Ｓを収納する記録媒体収納部である給紙カセット５、トナー画像が転写された記録媒体Ｓを定着処理する定着装置６、トナー画像を転写した後に発生した廃トナーを回収する廃トナー回収容器７等が設けられている。

プリンタエンジン３は、トナー画像を形成し、形成したトナー画像を記録媒体Ｓに転写する部分であり、像担持体であるドラム状をした４つの感光体８（８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８Ｋ）、各感光体８の周囲に配置された帯電装置である帯電ローラ９、現像装置１０、クリーニング装置１１、一次転写ローラ１２、像担持体及び被転写体である中間転写ベルト１３、転写装置である二次転写ローラ１４、クリーニング装置１５等により構成されている。

ここで、本明細書及び図面の記載において、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの添え字は、各々イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの色を示しており、これらの添え字は必要に応じて割愛する。

感光体８は、円筒状に形成されて駆動モータ（図示せず）が連結され、駆動モータからの駆動力により中心軸線回りに回転する。感光体８の外周面には静電潜像が形成される感光層が設けられている。

帯電ローラ９は、感光体８の外周面に当接して配置され、又は、感光体８の外周面と微小な隙間をもって配置されている。この帯電ローラ９に対して電源部（図示せず）から電圧が印加されることにより、帯電ローラ９と感光体８との間でコロナ放電が発生し、感光体８の外周面が一様に帯電される。

光書込装置４は、画像データに応じた光ビームＬｂを出射し、一様に帯電された感光体８の外周面を露光する。この露光により、感光体８の外周面に画像データに応じた静電潜像が形成される。

現像装置１０は、感光体８に対してトナーを供給する。供給されたトナーは感光体８の外周面に形成されている静電潜像に付着し、感光体８の外周面上の静電潜像がトナー画像として顕像化される。

中間転写ベルト１３は、樹脂フィルム又はゴムを基体として形成されたループ状のベルトであり、駆動ローラ１６と入口ローラ１７とテンションローラ１８との回りに巻回され、駆動モータ（図示せず）に連結された駆動ローラ１６が回転駆動されることにより矢印Ａ方向に回転する。入口ローラ１７とテンションローラ１８とは、中間転写ベルト１３が矢印Ａ方向へ回転することにより中間転写ベルト１３との摩擦力によって従動回転する。

一次転写ローラ１２は中間転写ベルト１３の内周面側（ループの内側）に配置されており、これらの一次転写ローラ１２に転写用電圧が印加されることによって各感光体８上のトナー画像が中間転写ベルト１３上に転写される。各感光体８上に形成されたトナー画像は中間転写ベルト１３上に順次転写されて重ね合わされ、中間転写ベルト１３上にはカラーのトナー画像が形成される。

クリーニング装置１１は、トナー画像が中間転写ベルト１３に転写された後の感光体８の外周面をクリーニングする。このクリーニングによって、トナー画像が中間転写ベルト１３に転写された後に感光体８の外周面上に残留しているトナーや紙粉等が廃トナーとして回収される。

中間転写ベルト１３上に形成されたカラーのトナー画像は、中間転写ベルト１３と二次転写ローラ１４とが当接された転写位置に記録媒体Ｐが送り込まれたタイミングで二次転写ローラ１４に転写用電圧が印加されることにより、記録媒体Ｓに転写される。記録媒体Ｐは、給紙カセット５内から給紙されて搬送ローラ１９やレジストローラ２０により搬送され、トナー画像を転写された後に定着装置６に送り込まれる。

トナー画像が転写された記録媒体Ｓは定着装置６内で熱と圧力とを加えられて定着処理され、この定着処理により溶融したトナー画像が記録媒体Ｓに定着される。定着処理が終了した記録媒体Ｓは本体ケース２の上面部に形成されている排紙トレイ２１上に排紙される。

クリーニング装置１５は、カラーのトナー画像が記録媒体Ｓに転写された後の中間転写ベルト１３の外周面をクリーニングする。このクリーニングによって、トナー画像の転写後に中間転写ベルト１３の外周面上に残留したトナーや紙粉等が廃トナーとして回収される。

廃トナー回収容器７は、クリーニング装置１１、１５で回収された廃トナーを貯溜する部分である。廃トナー回収容器７は本体ケース２に対して着脱可能に取付けられており、廃トナー回収容器７内の廃トナーが満杯状態に近付いた場合に本体ケース２から取り外され、空の廃トナー回収容器７が取付けられる。

プリンタエンジン３の構成部材である感光体８と、各感光体８の周囲に配置された本発明による帯電装置とはプロセスカートリッジ２３（２３Ｙ、２３Ｃ、２３Ｍ、２３Ｋ）としてユニット化されている。プロセスカートリッジ２３（２３Ｙ、２３Ｃ、２３Ｍ、２３Ｋ）本体ケース２内に着脱可能に装着される構成となっている。なお、プロセスカートリッジ２３としてユニット化せずに帯電装置を直接画像形成装置本体に構成することも可能である。

感光体８と帯電装置とがプロセスカートリッジ２３としてユニット化した場合には、交換やメンテナンスの作業が容易になり、また、各部材間の位置精度を高精度の維持することができ、形成される画像品質の向上を図ることができる。

本実施の形態では、感光体８と帯電装置（帯電ローラ９と帯電クリーニング部材２４及び駆動伝達手段）とがユニット化されたプロセスカートリッジ２３を例に挙げて説明したが、プロセスカートリッジの構成としては様々のものがあり、現像装置１０、クリーニング装置１１の何れか又は両方をケース内に収納してユニット化したものが挙げられる

図３は、本体ケース２に設けられている側面カバー２６を開放した状態を示す斜視図である。側面カバー２６を開放することにより、プロセスカートリッジ２３や中間転写ベルト１３及び廃トナー回収容器７の交換等やその他のメンテナンスを行うことができる。中間転写ベルト１３とローラ１６、１７、１８とクリーニング装置１５とは、ユニット化されたベルトケース（図示省略）内に収納されてユニット化されている。

[２]帯電装置及びプロセスカートリッジ
（2.1）帯電装置の構成：
本発明に係る帯電装置の概略構成を説明する。図４は図１乃至３で説明した画像形成装置のうち、帯電装置まわりの構成を取り出して示したものである。ここでは、像担持体としてのドラム状をした感光体８、帯電ローラ９、ローラ形状をした帯電クリーニング部材２５及び該感光体８から帯電ローラ９に回転動力を伝える駆動伝達手段としてのインボリュート歯車によるギヤ系列を平面上に展開した状態で示している。

感光体８の軸心に位置する軸８ａは感光体８と一体的に構成され、その両端部が軸受Ｊにより画像形成装置本体又はプロセスカートリッジ２３に支持されている。図４中、軸８ａの右端側にはギヤＧ１が固定されている。このギヤＧ１はモータと連結されたギヤＧ２と噛み合わされている。ギヤＧ２が駆動されることにより、ギヤＧ１と共に感光体８が回転駆動される構成である。或いは、ギヤＧ１、Ｇ２を設けずモータ直結で回転する態様とすることもできる。

図４中、軸８ａの左端側にはギヤＧ３が固定されている。このギヤＧ３は軸８ａを介して感光体８に保持されているので感光体ギヤ（又は像担持体ギヤ）と称される。感光体ギヤＧ３は従動ギヤＧ４と噛み合わされている。従動ギヤＧ４は軸９ａに固定されている。軸９ａは帯電ローラ９の軸心に位置しかつ、該帯電ローラ９と一体的に構成されている。軸９ａの両端部は軸受Ｊを介して画像形成装置本体又はプロセスカートリッジ２３に支持されている。

帯電ローラ９の左右端部であって、外周部にはギャップ部材２７が設けられている。ギャップ部材２７は帯電ローラ９が感光体８に対してギャップΔの間隔をおいて非接触の関係を保って回転し感光体８を帯電するように、該ギャップΔに見合う大きさの外径を有している。

帯電ローラ９は感光体ギヤＧ３から従動ギヤＧ４に至る歯車系列を介して感光体８と連動して駆動される。本例では上記歯車系列は感光体ギヤＧ３と従動ギヤＧ４の２つであるが、別例として、中間ギヤを介在させることもできる。これら歯車系列は感光体８側から帯電ローラ９側に回転動力を伝達する駆動伝達手段である。

本例では、上記のとおり、帯電ローラ９を感光体に非接触とする構成を示しているが、接触する態様ものでも本発明を適用することは可能である。ギャップ部材２７と感光体８との間に周速差によるすべりが生じないように、つまり、ギャップ部材２７が感光体８と同じ周速で回転するように、各ギヤの歯車比が設定される。本例では、感光体８の外径と感光体ギヤＧ３のピッチ円径とを等しくし、また、ギャップ部材２７の外径と従動ギヤＧ４のピッチ円径とを等しくしている。

図４に示した例では、感光体ギヤＧ３と従動ギヤＧ４とが直接噛み合い、感光体８の外径と感光体ギヤＧ３のピッチ円径が等しく、ギャップ部材２７の外径と従動ギヤＧ４のピッチ円径が等しい。ギャップ部材２７を設けない場合は、帯電ローラの外径と従動ギヤのピッチ円径を等しくする。

帯電ローラ９には、該帯電ローラ９に接して該帯電ローラ９をクリーニングする帯電クリーニング部材２５が付帯されている。ここでは、帯電クリーニング部材２５は回転ローラで示しているが、非回転のブロック状をした帯電クリーニング部材２５０（図７、図１９参照）が使用されることもある。何れの場合でも、クリーニングの機能上、帯電ローラ９に接触する構成であり、帯電ローラ９にかかる圧力角による荷重を受け止める。

（2.2）比較例：
図４乃至図６を参照しつつ説明する。駆動伝達手段が図４に示した構成の場合、感光体ギヤＧ３が右回転するときに、これと噛み合う従動ギヤＧ４は左回転となる。感光体ギヤＧ３の歯と従動ギヤＧ４の歯とが接する共通接点Ｐが感光体ギヤＧ３の中心Ｏ１と従動ギヤＧ４の中心Ｏ２を結ぶ線分３３上にあるとき、この共通接点Ｐは感光体ギヤＧ３のピッチ円ｐ３と従動ギヤＧ４のピッチ円ｐ４とが接する共通接点と重なる。また、線分３３と両ピッチ円の共通接線２８は共通接点Ｐで直交する。このとき共通接点Ｐを通り共通接線２８に対して圧力角αをなす方向は、従動ギヤＧ４が感光体ギヤＧ３により連動駆動される際に圧力角によって発生する力Ｆの方向であり、この力Ｆは従動ギヤＧ４を回転させる力であるとともに、帯電ローラ９の軸９ａに作用して、帯電ローラ９を感光体８から離す向きに働く。

圧力角によって発生する力Ｆが帯電ローラ９の軸９ａに作用して帯電ローラ９を感光体８から離そうとする態様について考察する。図６は本発明を適用しない場合における、帯電ローラ９の軸受部の構造を軸方向からみた断面で示している。

図６において、軸９ａを支持する軸受Ｊは可動部材２９に装着されている。可動部材２９は、感光体ギヤＧ３の中心Ｏ１と従動ギヤＧ４（軸９ａ）の中心Ｏ２を結ぶ線分３３と平行な案内面を有する案内部材３０に装着されている。案内部材３０は可動部材２９を、中心Ｏ２が線分３３上を移動するように方向を定めて案内する。

可動部材２９は案内部材３０内部に設けた伸長性のばねからなる付勢手段３１によって中心Ｏ１に近づく向きに付勢され上記案内面に沿って可動である。付勢手段３１の付勢による帯電ローラ９の移動は、ギャップ部材２７が感光体８に当接することにより阻止されている。案内部材３０はプロセスカートリッジを構成するフレーム４１或いは画像形成装置本体を構成するフレームに設けられる。

感光体８が回転を停止している場合、この付勢手段３１による可動部材２９の移動は、帯電ローラ９が感光体８に当接することにより阻止されている。感光体８が右回転する場合、圧力角によって発生する力Ｆが軸９ａから可動部材２９に伝わり、力Ｆは可動方向の分力Ｆｙと線分３３と直交する向きの分力Ｆｘとに分解でき、分力Ｆｘについては案内部材３０により移動が阻止される方向であるので、問題としないが、可動方向に作用する分力Ｆｙに関しては、帯電ローラ９が該分力Ｆｙによって感光体８から離れる方向に力を受けることになる。

付勢手段３１の力が分力Ｆｙを上回る場合には帯電ローラ９が該分力Ｆｙによって感光体８から離れることはないが、付勢手段３１の力を大きくすると感光体の駆動負荷が増したり、軸受Ｊの負担が増すので限界がある。帯電ローラ９の回転負荷が大きくなったりすると帯電ローラ９は感光体８との所定距離より離れることが懸念される。ギャップ部材２７で離間距離を管理する非接触帯電方式では特に精密なギャップ精度が要求されるので帯電ローラ９が変位しないようにしなければならない。

（2.3）本発明の例１：
そこで、本発明では、感光体８に対する帯電ローラ９の連動駆動の際に従動ギヤＧ４と該従動ギヤＧ４に噛み合う駆動側ギヤである感光体ギヤＧ３の圧力角によって発生する力Ｆによる帯電ローラ９の変位を阻止できるように、図７に示すように、帯電ローラ９の背面（力Ｆを受ける面の反対側の面）側で帯電ローラ９に接するようにしてローラ状の帯電クリーニング部材２５或いは非回転ブロック状の帯電クリーニング部材２５０を設け、帯電ローラ９の変位を防止することとした。圧力角の力の方向に設けた帯電クリーニング部材で帯電ローラを受け止めることにより、力Ｆによる帯電ローラ９の感光体８からの離間変位の問題を解消し感光体表面と帯電ローラ表面の間隔を一定にすると共にクリーニング機能も果たすことができる。

ここで、圧力角によって発生する力Ｆの方向について説明を加える。感光体ギヤＧ３と従動ギヤＧ４との噛み合い状態を示した図８において、図５に示した符号と同じ符号は図５で説明したものと同じ意味をもつ。共通接点Ｐは両歯車の回転が進んでも両ギヤの各基礎円に共通の接線として示される作用線３４上を移動する。共通接点Ｐが線分３３上にあるとき、作用線３４は共通接点Ｐで接する両歯車のインボリュート曲線からなる各歯面の共通接線３５と直交する関係にある。

共通接線２８と作用線３４とのなす角及び共通接線３５と線分３３とのなす角は共に圧力角αである。本例において、圧力角αによって発生する力であって帯電ローラ９を感光体８に対して変位させる力Ｆは、感光体ギヤＧ３と従動ギヤＧ４、これら両方のギヤのピッチ円ｐ３、ｐ４の共通接線２８に対する、前記両ギヤの各基礎円の共通接線として示される作用線３４の傾き角の方向上で作用し、その向きは従動ギヤＧ４が従動回転される向き、図７で左に向いている。

帯電クリーニング部材２５、２５０等を設けるに適した、圧力角によって発生する力の方向上のこれら帯電クリーニング部材２５、２５０等の配設位置は、回転軸心方向から見た図７において、帯電ローラ９の中心でもある従動ギヤＧ４の中心Ｏ２を通り、共通接線２８と圧力角αの角度をなす基準線６３上にこれら帯電クリーニング部材２５、２５０等の中心が重なるような位置関係がよく、配設位置は帯電ローラ９の背面（力を受ける側の反対側の面）側の位置であり、該帯電ローラ９に接するように配置するのがよいということになる。ただ、部品の加工、組立上の公差範囲の位置ずれや、感光体まわりに配置される各種部品のレイアウト上の都合から、上記の好ましい位置からずれたとしても、力Ｆの分力作用する範囲に設けるのであれば、帯電ローラの変位を防止することが可能である。

帯電クリーニング部材の配設位置として利用できる、圧力角によって発生する力の分力が作用する範囲は、図７、図８等において、従動ギヤＧ４の中心Ｏ２を通り、力Ｆと直交する共通接線３５の左側の領域であって、帯電ローラ９の周面に接触させる態様の配置が可能な範囲である。この配置可能範囲は、図９において角度θで示した範囲である。

図９において、線分２８０は中心Ｏ２を通り共通接線２８と平行な補助線である。角度θで示した範囲は、中心Ｏ２を通る力Ｆの方向から右回りに９０度及び、該力Ｆの方向から左回りに９０度の範囲、つまり、中心Ｏ２を通る力Ｆの方向に直交しかつ中心Ｏ２を通る共通接線３５で分けられた帯電ローラ９の左半円周部に相当する。角度θの範囲では力Ｆの分力成分があるので、この角度範囲で帯電ローラ９の周面と接するように帯電クリーニング部材２５、２５０等を配置することにより帯電ローラ８の変位を阻止することが可能である。

上記において、角度θの範囲に帯電クリーニング部材２５、２５０等を配置することにより、力Ｆの分力成分を抑えることが可能である。そこで、感光体８の中心Ｏ１と帯電ローラの中心Ｏ２と圧力角を利用して帯電ローラ９上であって帯電クリーニング部材２５、２５０等を配置して効果がある角度θの範囲を容易に知る手段を提供する。

感光体８の中心Ｏ１と帯電ローラの中心Ｏ２を結ぶ線３３から、中心Ｏ２を中心に帯電ローラ９の回転方向（左回り）に帯電クリーニング部材２５、２５０等を帯電ローラ９に接触させて配置できる角度をβとした場合、図８、図９から明らかなように、この角度βと圧力角αとの関係はα＜β＜α＋１８０度で示すことができる。そこで、この角度βの条件を満足する範囲であれば、帯電クリーニング部材の配設位置は上記角度θの範囲におさめることができる。

（2.4）本発明の例２：
帯電クリーニング部材を帯電ローラ９に連れ回りするローラで構成した帯電装置の具体例を説明する。帯電クリーニング部材をローラで構成したことにより、長期に亘って帯電ローラ長手方向全体に安定したクリーニング性を保つことができる。帯電クリーニング部材がローラ状でない場合、帯電ローラと接触する位置が変動しないのに対して、ローラ形状とした場合には、帯電ローラと接触する位置が変わるので、帯電クリーニング部材がローラ状でない場合に比べて寿命が長くなる。
また、本例のように、連れ回りする構成とした場合、帯電クリーニング部材の回転駆動部材を削減でき、安価に帯電装置を提供できる。図１０において、帯電ローラ９は可動部材２９、案内部材３０、付勢手段３１等で支持されており、かかる支持構造については図６に即して説明したのでここでは説明を略す。

帯電クリーニング部材２５は、図４に示したように、軸方向に間隔をおいて配置された２つのギャップ部材２７、２７間に収まる長さを有する。帯電クリーニング部材２５は、帯電ローラ９と同様の支持構造により支持されている。帯電クリーニング部材２５は、従動ギヤＧ４（帯電ローラ９）の中心Ｏ２を通り共通接線２８と圧力角αをなす力Ｆの方向に対して、帯電ローラ９の背面側で帯電ローラ９に当接する配置となっている。

帯電クリーニング部材２５の軸２５ａは軸受Ｊに支持され、軸受Ｊは可動部材３６に保持されている。可動部材３６を案内する案内部材３７の案内面は、従動ギヤＧ４（帯電ローラ９）の中心Ｏ２を通り共通接線２８と圧力角αをなす力Ｆの方向上に軸２５ａの中心が位置するように可動部材３６を案内する。

可動部材３６は、伸長性のばねからなる付勢手段３９によって中心Ｏ２に近づく向き、つまり、力Ｆに対向する向きに付勢されている。この付勢手段３９による付勢力は力Ｆによる帯電ローラ９の変位を生じさせないだけの弾性力を有する。案内部材３７はプロセスカートリッジ或いは画像形成装置本体に設けられている。帯電クリーニング部材２５の配置位置は、図１０に示した例の位置に限らず、前記図９における角度θで示した前記力Ｆの分力を受け得る範囲においても設置可能である。このように構成される帯電装置は画像形成装置に対して着脱可能なプロセスカートリッジと一体化され或いは画像形成装置本体に直接構成される。

本例のように、帯電クリーニング部材２５は圧力角によって発生する力Ｆの方向に可動であり、かつ、付勢手段３９により該力Ｆに対向する向きに付勢されて帯電ローラ９に押圧される構成としたことにより、力Ｆによる帯電ローラ９の変位を防止しつつ、帯電ローラ９のクリーニングを行うことができる。

また、図１１、図１２に示したように、感光体８や、帯電ローラ９を支持する案内部材３０及び帯電クリーニング部材２５が支持される案内部材３７等が設けられるフレーム４０がプロセスカートリッジ２３の一部である場合には、本発明による帯電装置がプロセスカートリッジ２３の一部となり、このプロセスカートリッジ２３ごと画像形成装置に対して着脱可能にすることができる。画像形成装置に対する着脱の態様は図３で例示したように側面カバー２６を開いて行う。なお、プロセスカートリッジ２３は、現像装置１０やクリーニング装置１１を組み込んで一体化することもできる。

本発明の帯電装置をプロセスカートリッジに構成することにより、帯電ローラのクリーニングが行われ、安定した性能を長期に亘り維持可能となることから、長寿命プロセスカートリッジを提供できる。本発明を適用したプロセスカートリッジを画像形成装置に構成することにより、メンテナンスが容易な長寿命画像形成装置を提供できる。また、帯電ローラをクリーニングすることで、安定した性能を長期に亘り維持可能な画像形成装置を提供することができる。以下の例においても同様である。

（2.5）本発明の例３：
帯電クリーニング部材を帯電ローラ９に連れ回りするローラで構成した帯電装置の変形例を説明する。図１３乃至図１６において、帯電ローラ９は図６に即して説明したように可動部材２９、案内部材３０、付勢手段３１等で支持されており、かかる支持構造についての説明は略す。

帯電クリーニング部材２５は、軸２５ａの長手方向両端部でそれぞれ軸受Ｊを介して板状の揺動部材４１に支持されている。揺動部材４１はその自由端部４１ａが半円形の曲面になっている。フレーム４０の上面には自由端部４１ａと嵌合する大きさの半円径をした凹部４０ａが形成されている。また、揺動部材４１のうち、軸受Ｊが保持される位置の近傍部には伸長性のばね４２からなる付勢手段４２の一端側を保持するための凹部４１ｂが形成されている。

帯電クリーニング部材２５をフレーム４０に組み付ける際には、図１３に一点鎖線の矢印で示すように、軸２５ａの長手方向両端部に設けられた各揺動部材４１の自由端部４１ａをそれぞれが対応する凹部４０ａに嵌合させ、かつ、一端側がフレーム４０の座部４０ｂに固定されている付勢手段４２の自由端側を圧縮させて凹部４１ｂに入れる。

こうして図１４、図１５に示すように組み立てられた帯電装置では、帯電クリーニング部材２５は自由端部４１ａを支点として揺動可能となり、帯電クリーニング部材２５は付勢手段４２の弾性により帯電ローラ９に押し付けられ、帯電ローラ９に連れ回り可能である。

付勢手段４２の位置や凹部４０ａの位置及び自由端部４１ａから軸２５ａまでの距離などを適当に設定することにより、付勢手段４２によって帯電ローラ９に押圧される帯電クリーニング部材２５の押圧方向を、従動ギヤＧ４（帯電ローラ９）の中心Ｏ２を通り共通接線２８と圧力角αをなす力Ｆの方向に合致させ、帯電ローラ９の背面側で帯電ローラ９に当接する配置とすることができる。

揺動部材４１や付勢手段４２の組立て作業は、上記したように、各揺動部材４１の自由端部４１ａをそれぞれが対応する凹部４０ａに嵌合させ、かつ、一端側がフレーム４０に固定されている付勢手段４２の自由端側を圧縮させて凹部４１ｂに入れることにより簡単に行うことができる。なお、軸２５ａの長手方向にそれぞれ設けられる揺動部材４１同士を適宜の部材で架橋状に連結すれば、両方の揺動部材４１の位相を合わせることができ、組立て性及び組立て後の安定性が増す。

付勢手段４２による付勢力は力Ｆによる帯電ローラ９の変位を生じさせないだけの力を有する。揺動部材４１や付勢手段４２はプロセスカートリッジ或いは画像形成装置本体に設けられる。帯電クリーニング部材２５の配置位置は、前記力Ｆの分力を受け得る範囲に設置可能である。このように構成される帯電装置は画像形成装置に対して着脱可能なプロセスカートリッジと一体化され或いは画像形成装置本体に直接構成される。プロセスカートリッジ２３に構成した例を図１６に示す。

本例のように、帯電クリーニング部材２５は圧力角によって発生する力Ｆの方向に可動であり、かつ、付勢手段３９により該力Ｆに対向する向きに付勢されて帯電ローラ９に押圧される構成としたことにより、力Ｆによる帯電ローラ９の変位を防止しつつ、帯電ローラ９のクリーニングを行うことができる。

（2.6）本発明の例４：
帯電クリーニング部材を帯電ローラ９に連れ回りするローラで構成し揺動部材と付勢手段により支持した帯電装置の変形例を説明する。前記図１３乃至図１６で説明した前記例では、揺動部材４１はその自由端部４１ａが半円形の曲面になっていてフレーム４０の上面に形成された半円径をした凹部４０ａと嵌合する構成であるが、帯電クリーニング部材２５を帯電ローラ９に連れ回りする際に自由端部４１ａが凹部４０ａから外れる方向に力を受けるため嵌合状態が不安定になるおそれがある。かかる場合には、嵌合部を深くしたり、或いは、適宜の抜け止めを施せばよい。

図１７、図１８に示した例は抜け止めを施した一例である。これらの図に示すように、自由端部４１ａを前記例のように半円形ではなく、半円形よりもより円形に近い形状とすることで先端円径部に隣接する部位をくびれ形状することにより抜け止め機能を果たすように構成した。そして、この自由端部４１ａと嵌合する凹部４０ａの形状も自由端部４１ａと嵌合しかつ途中にくびれ部を有する形状とすることで、自由端部４１ａの形状と合わせて、抜け止め機能を有する構成とした。

このようにくびれ形状にすることにより、揺動部材４１の装着状態が不安定になることが防止される。ただ、上記括れ部の形状が極端であると組立て性に問題が生ずるので、くびれの程度は装着状態の不安定が解消される程度にする。また、揺動部材４１を樹脂等、弾性変形する部材で構成すればよい。その他の構成は前記例３で説明した内容と同じである。なお、前記例３でも述べた、軸２５ａの長手方向にそれぞれ設けられる揺動部材４１同士を架橋状に連結する連結部材を図１８に符号４１ｃで示した。

（2.7）本発明の例５：
これまで述べた各例において、帯電クリーニング部材２５は帯電ローラ９との当接部分をメラミン発泡樹脂体で構成する。メラミン発泡樹脂体で構成することにより、長期に亘って安定したクリーニング性を保つことができ、経時でメラミン発泡樹脂表面が摩耗しても安定したクリーニング性を保つことができる。

（2.8）本発明の例６：
帯電クリーニング部材を非回転のブロック形状に構成した帯電装置の具体例を説明する。図１９において、帯電ローラ９は前記図６で説明したのと同じ構造である可動部材２９、案内部材３０、付勢手段３１等で支持される。かかる支持構造については図６に即して説明したのでここでは説明を略す。

帯電クリーニング部材２５０は、帯電クリーニング部材２５０は、図４に示したように、軸方向に間隔をおいて配置された２つのギャップ部材２７、２７間に収まる長さを有し、前記図７と共に説明したように、また、図１９に示したように、従動ギヤＧ４（帯電ローラ９）の中心Ｏ２を通り共通接線２８と圧力角αをなす力Ｆの方向に対して、帯電ローラ９の背面側で帯電ローラ９に当接する構成及び配置となっている。

帯電クリーニング部材２５０は略直方体状をなし、案内部材４５により移動方向を規制され、後方より付勢手段４６で押圧されることにより、力Ｆの方向に対して、帯電ローラ９の背面側で帯電ローラ９に圧接されている。帯電クリーニング部材２５０は、帯電ローラ９との当接部分をメラミン発泡樹脂体で構成されている。

帯電クリーニング部材２５０を付勢している付勢手段４６による付勢力は力Ｆによる帯電ローラ９の変位を生じさせないだけの弾性力を有する。案内部材４５や付勢手段４６の一端部を保持しているフレーム部材４７等はプロセスカートリッジ或いは画像形成装置本体に設けられている。帯電クリーニング部材２５の配置位置は、前記力Ｆの分力を受け得る範囲に設置可能である。このように構成される帯電装置は画像形成装置に対して着脱可能なプロセスカートリッジと一体化され或いは画像形成装置本体に直接構成される。

本例のように、帯電クリーニング部材２５は圧力角によって発生する力Ｆの方向に可動であり、かつ、付勢手段４６により該力Ｆに対向する向きに付勢されて帯電ローラ９に押圧される構成としたことにより、力Ｆによる帯電ローラ９の変位を防止しつつ、帯電ローラ９のクリーニングを行うことができる。

（2.9） 以上のように、各例において、帯電クリーニング部材をギヤによって力が生じる圧力角方向に設置することで、帯電ローラをクリーニングし、圧力角によって生じる力で感光体表面と帯電ローラ表面の間隔が広がることを防止できる。

本発明の帯電装置を備えた画像形成装置の概略構成図である。 画像形成装置のうち、感光体まわりの帯電装置を含む構成を取り出して示した図である。 画像形成装置の外観を、プロセスカートリッジの着脱態様と共に例示した図である。 感光体まわりに配置される帯電ローラ、帯電クリーニング部材等の構成を説明した展開図である。 帯電ローラに作用する、圧力角により生ずる力を説明した図である。 圧力角により生ずる力が帯電ローラを感光体から離す方向に作用することを説明した図である。 帯電クリーニング部材の配置例を説明した図である。 圧力角により発生する力をギヤの歯形と共に説明した図である。 圧力角により発生する力の分力の及ぶ範囲を説明した図である。 ローラ状をした帯電クリーニング部材の配置例を説明した図である。 帯電装置を含むプロセスカートリッジの部分断面図である。 帯電装置を含むプロセスカートリッジの外観斜視図である。 帯電装置を組立て途上の分解状態で示した図である。 帯電装置を組立て状態で示した図である。 帯電クリーニング部材の配置例を説明した図である。 帯電装置を含むプロセスカートリッジの部分断面図である。 くびれ形状部を有した帯電クリーニング部材の支持構造を説明した図である。 くびれ形状部を有した帯電クリーニング部材の支持構造を説明した斜視図である。 帯電クリーニング部材が非回転のブロック形状の場合を例示した図である。

符号の説明

８ 感光体
９ 帯電ローラ
２３ プロセスカートリッジ
２６ 側面カバー
２７ ギャップ部材
２８、３５ 共通接線
２９、３６ 可動部材
３０、３７、４５ 案内部材
３１、３８、３９、４２、４６ 付勢手段
３２、３３、２８０ 線分
３４ 作用線
４０、４７ フレーム
４０ａ、４１ｂ 凹部
４０ｂ 座部
４１ 揺動部材
４１ａ 自由端部
４１ｃ 連結部材
６３ 基準線
Ａ 矢印
Ｆ 力
Ｇ１、Ｇ２ ギヤ
Ｇ３ 感光体ギヤ（像担持体ギヤ）
Ｇ４ 従動ギヤ
Ｊ 軸受
Ｏ１ （感光体ギヤＧ３の）中心
Ｏ２ （従動ギヤＧ４の）中心
Ｐ 共通接点
ｐ３、ｐ４ ピッチ円
α 圧力角
θ 角度

Claims (9)

1. 回転駆動される像担持体に対して接触又は非接触の関係を保って回転し該像担持体を帯電させる帯電ローラと、
   該帯電ローラを該像担持体の回転中心方向へ向けて付勢する付勢手段と、
   前記帯電ローラに接して該帯電ローラをクリーニングする帯電クリーニングローラと、
   前記帯電ローラが回転動力を伝達される従動ギヤと、を有し、
   該従動ギヤが前記像担持体の側に設けたギヤと噛み合い、回転動力を伝達されることにより前記帯電ローラが回転するよう構成された帯電装置において、
   前記帯電クリーニングローラは、前記帯電ローラが回転動力を伝達される際に、前記従動ギヤと該従動ギヤに回転動力を伝達するギヤとの噛み合いにより受ける圧力角方向の力による該帯電ローラの変位を阻止可能な位置であって、該圧力角方向の力の該従動ギヤに回転動力を伝達するギヤの中心と該従動ギヤの中心とを結ぶ仮想線方向の分力と、該仮想線に対して直交する方向の分力と、の両方の分力による該帯電ローラの変位を阻止可能な位置に配設されることを特徴とする帯電装置。
2. 請求項１に記載の帯電装置において、
   前記帯電ローラを支持する軸受を有し、
   該従動ギヤに回転動力を伝達するギヤの中心と該従動ギヤの中心とを結ぶ仮想線と平行な案内面を有するとともに、該軸受を保持する案内部材を備えたことを特徴とする帯電装置。
3. 請求項１又は２に記載の帯電装置において、
   前記帯電ローラと前記帯電クリーニングローラは共通の支持構造により支持されることを特徴とする帯電装置。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載の帯電装置において、
   前記帯電クリーニングローラの配設位置は、前記圧力角によって発生する力の方向としたことを特徴とする帯電装置。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載の帯電装置において、
   前記帯電クリーニングローラは前記圧力角によって発生する力の方向に可動であり、かつ、前記圧力角によって発生する力に対抗する向きに付勢されていることを特徴とする帯電装置。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載の帯電装置において、
   前記帯電クリーニングローラは、前記帯電ローラに対して連れ回りすることを特徴とする帯電装置。
7. 請求項１乃至６の何れかに記載の帯電装置において、
   前記帯電クリーニングローラは、前記帯電ローラとの当接部分がメラミン発泡樹脂体であることを特徴とする帯電装置。
8. 少なくとも像担持体と、請求項１乃至７の何れかに記載の帯電装置を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
9. 少なくとも像担持体と、請求項１乃至７の何れかに記載の帯電装置、又は請求項８に記載のプロセスカートリッジを有することを特徴とする画像形成装置。

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