JP5423607B2 - クリーニングローラ及びこのクリーニングローラを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は電子写真方式の画像形成装置に関し、特に感光体等の像担持体の表面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及びこのクリーニングローラを備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、感光体等の像担持体の表面を帯電するための装置として、像担持体に接触又は近接配置されるローラ帯電装置が知られている。このようなローラ帯電装置は、コロナ放電による非接触帯電に比べ、発生するオゾンの量が極めて少ないとともに、放電に必要な印加電圧が低いという利点がある。一方、ローラ帯電装置において帯電ローラ表面に微小なトナー等の異物が付着すると、像担持体の帯電不良を生じ、白点等になって画像上に現れる場合がある。また、トナーやトナーに含まれた外添剤等が薄層状に帯電ローラ表面に付着するフィルミングが発生し帯電性能が変化して帯電ムラが発生する場合がある。

そこで、このような帯電不良を防止するため、帯電ローラ表面を清掃するためのクリーニングローラを備えた画像形成装置が知られている。従来のクリーニングローラは、帯電ローラと同じ長さを有する円筒状の弾性部材が帯電ローラに接触して回転することにより、帯電ローラの表面を摺擦して清掃するものである。ところが、円筒状の弾性部材は、帯電ローラに対し、ある程度の食い込み量を確保すべく圧接されるため、帯電ローラのトルクが大きくなり、回転不良を生じるという問題がある。また、生産時において、塊状の弾性部材の原材料から円筒状に弾性部材を切り出す際に無駄が多く、コストがかかるという問題があった。

そこで、例えば特許文献１に示される通り、短冊状の弾性部材を隙間を空けて螺旋状に軸に巻きつけたクリーニングローラが知られている。螺旋状の弾性部材は、円筒状の弾性部材に比べて帯電ローラとの接触面積が小さくなるため、帯電ローラへの負荷が小さくなりトルクを小さくすることができる。また、短冊状の弾性部材は生産時の無駄がなく、一定の大きさの原材料の塊から円筒状よりも多くの枚数を生産することができるので、コストダウンにつながるという利点がある。

特開２００８−３０４７２９号公報

ところが、短冊形状の弾性部材を螺旋状に軸に巻きつけたクリーニングローラにおいては、軸に沿うように曲げられた弾性部材が元の形状に戻ろうとする力がはたらき、時間の経過又は繰り返しの使用により、弾性部材の巻き始めと巻き終わりの両端部が軸から剥がれて浮き上がってしまう。このように弾性部材の両端部が浮き上がると、浮き上がった部分が帯電ローラの回転時に帯電ローラに当たるため、回転ピッチにムラができ、清掃不良が生じる恐れがある。また、浮きあがった端部が帯電ローラとのニップ部に侵入する際に帯電ローラに当接して折れ曲がり、帯電ローラに連れ回されて更に剥がれが進行する恐れもある。両端部の浮きを防止するために、弾性部材の巻き始めと巻き終わり部分を部材などで固定することも可能だが、材料点数が増加することによるコストアップを招くことになり、円筒状から短冊状にすることによるコストダウンの意義を没却してしまう。また、短冊形状の弾性部材を螺旋状に軸に巻きつけるのではなく、特許文献１に示されるように、軸に合わせて弾性部材を成形し、両端部は軸の全周を覆い、その他の部分は螺旋形状となるように加工することも可能であるが、やはり特殊な成型加工が必要なためコストアップにつながってしまう。

本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、軸に螺旋状に巻きつけられた弾性部材を供える帯電装置のクリーニングローラにおいて、弾性部材の巻き始め及び巻き終わりの両端部が軸から剥がれることを防止して、帯電ローラの清掃不良及び清掃ムラによる帯電ムラを防ぎ、もって安定した品質の画像を形成することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係るクリーニングローラは、像担持体を帯電させる帯電ローラに圧接されて帯電ローラの表面を清掃するクリーニングローラであって、軸状部材と、軸状部材に対し間隔を空けて螺旋状に巻きつけられた短冊状の弾性部材とを有し、弾性部材は、巻き始めと巻き終わりの端部を前記軸状部材の軸方向と略平行に切り落とされていることを特徴とする。このように軸と略平行に切り落とされた端部を有することにより、軸から離れる方向にはたらく弾性部材の復元力に対し、軸へ引き寄せる方向の粘着力を大きくすることができ、端部からの剥がれを防止することができる。

また、弾性部材は、端部になるに従って徐々に幅広になっていることが好ましい。これにより軸方向の粘着力を更に大きくすることができる。

本発明によると、帯電ローラを清掃するクリーニングローラであって、螺旋状に巻きつけられた弾性部材の巻き始め及び巻き終わりの端部を軸と略平行となるように切り落とすことにより、簡易な構成で弾性部材の剥がれを防止することができ、帯電ローラの清掃不良及び清掃ムラによる帯電ムラを防いで、安定した品質の画像を形成することができる。

本発明に係る画像形成装置の概略図。 本発明に係る帯電装置の断面図 実施例１に係るクリーニングローラの平面図 実施例１に係る弾性部材終端部の平面図 実施例２に係る弾性部材終端部の平面図 実施例３に係る弾性部材終端部の平面図 実施例４に係る弾性部材終端部の平面図 実施例５に係る弾性部材終端部の斜視図 実施例1と比較例との比較実験結果表 比較例に係る弾性部材終端部の平面図 比較例にかかるクリーニングローラの断面図 比較例にかかるクリーニングローラの断面図 比較例にかかるクリーニングローラの断面図

１．画像形成装置
図１は、本発明に係る電子写真式画像形成装置の概略を示している。この画像形成装置１００は、図示しない外部の端末装置から送られてくる画像情報に基づいて用紙Pに画像を形成するプリンタであるが、画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、およびこれらの機能を複合的に備えた複合機のいずれであっても良い。

画像形成装置１００は、静電潜像担持体である感光体１０を有する。感光体１０は、例えば円筒状の導電性支持体とその外側に形成された負帯電性のOPC感光層とからなり、図示しないモータにより図中矢印a方向に回転駆動される。感光体１０の周囲には、感光体１０の回転方向に沿って、帯電装置３０、露光装置６０、現像装置７０、転写装置８０、およびクリーニング装置９０が配置されている。

帯電装置３０は円筒形状の帯電ローラ３１と帯電ローラ３１をクリーニングするクリーニングローラ３５を有し、帯電ローラ３１は感光体１０に接触して設けられ、感光体１０に従動回転する。帯電装置３０については後に詳述する。

露光装置６０は、図示しないレーザ、ミラー、レンズを備え、画像信号に応じてレーザから光６１を出射し、画像データに応じて感光体１０の表面を軸方向に走査露光する。

現像装置７０は、感光体１０に非接触に備えられた現像ローラ７１と、トナーとキャリアを含む2成分現像剤を収納したハウジング７５とを有する。現像装置はこのような構成のものに限られるものではなく、例えば、現像ローラが感光体１０に接触していてもよく、また、現像剤はトナーのみの一成分現像剤であってもよい。

転写装置８０は、感光体１０に押圧された転写ローラ８１を有し、給送部２０から搬送されてきた用紙Ｐの裏側からトナーと逆極性の電圧を印加して用紙Ｐにトナー像を転写する。転写装置は、このような構成に限られるものではなく、例えば、中間転写ベルト上に一次転写した後、用紙にトナー像を二次転写するものでもよく、また、ローラ転写ではなくコロナ転写を用いてもよい。

クリーニング装置９０は弾性部材からなるクリーニングブレード９１を有し、クリーニングブレード９１は、感光体１０の回転方向（図中矢印a）と対抗する方向に感光体１０の表面に圧接されている。クリーニング装置はこのようなブレード方式に限られず、例えばブラシ方式であってもかまわない。

このような構成の画像形成装置１００において、感光体１０が図示しないモータの駆動に基づいて図中矢印a方向に回転すると、帯電装置３０を通過する感光体１０表面が所定電位に帯電され、帯電された感光体１０表面は、画像信号に応じて露光装置６０から射出されるレーザ光６１により露光される。感光体１０の表面には、レーザ光６１の射出により電位の減衰した部分に静電潜像が形成され、この静電潜像は、感光体１０の回転とともに現像装置７０に搬送され、現像ローラ７１により供給されたトナーが静電潜像に付着することにより可視像化される。可視像化されたトナー像は、感光体１０の回転に伴い転写装置８０に搬送され、給紙部２０から搬送されてきた用紙Ｐ上に転写される。更に感光体１０が回転すると、転写装置８０で用紙Ｐにトナー像を転写された感光体１０の表面がクリーニング装置９０に到達し、転写されず残存したトナーが除去される。一方、転写装置８０にてトナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置４０へと搬送され、そこでトナー像を固定され、排紙トレイ５０へ排出される。

２．帯電装置
次に、帯電装置について詳細に説明する。図２は、帯電装置の断面図である。帯電装置は、円筒形状の帯電ローラ３１と、帯電ローラ３１と帯電ローラ３１に平行に設けられたクリーニングローラ３５を有する。帯電ローラ３１は、芯金３１１の周りに導電性弾性体層３１２及び放電ムラを防止するための表層３１３が形成されたものであり、感光体１０と同じ長さを有して感光体１０の軸と平行に備えられ、図示しない軸受によって感光体１０に圧接して支持され、感光体１０に従動回転する。なお、帯電ローラは感光体に接触する構成に限られず、感光体に接触させずに帯電ローラとの間に微小空隙を設ける構成であってもよい。

クリーニングローラ３５は、軸３５１と、軸３５１に間隔を空けて螺旋状に巻きつけられた弾性部材３５２からなる。クリーニングローラ３５は、帯電ローラ３１と同じ長さを有し、図示しない軸受によって帯電ローラ３１に圧接して支持され、帯電ローラ３１に対し従動回転する。

このような構成の帯電装置において、感光体１０が図示しないモータ駆動により回転すると、感光体１０に接触配置された帯電ローラ３１が従動回転する。帯電ローラ３１に所定の電圧が印加されると、帯電ローラ３１と感光体１０との圧接部近傍にできる微小空隙で放電が発生し、感光体１０の表面を帯電する。転写装置８０を通過した後の感光体１０表面の残存トナーは、クリーニング装置９０にて回収されるが、それでも回収しきれなかった微小なトナーや外添剤等の異物が帯電ローラ３１に到達し、帯電ローラ３１の表面に付着してしまう。この帯電ローラ３１表面に付着した異物は、帯電ローラ３１に従動回転するクリーニングローラ３５により除去される。

３．クリーニングローラ

次に、本発明の特徴部分であるクリーニングローラ３５について詳細に説明する。図３は、クリーニングローラ３５を軸と直交する方向から見た平面図である。クリーニングローラの軸３５１は直径４ｍｍの金属からなり、軸３５１の周りには、幅５ｍｍ、厚さ３mmの短冊状の弾性部材３５２が間隔を空けて螺旋状に巻きつけられている。弾性部材３５２はウレタンスポンジ製であり、図示しない非伸縮性の両面粘着シート３５３上に貼付されて、両面粘着シート３５３により軸３５１に接着固定されている。弾性部材３５２の巻き始めと巻き終わりの両端部は、巻きつけられた状態で軸３５１と平行な端面を有するように、図３にて点線で示す角の部分を切り落とされている。

図４は、クリーニングローラ３５の平面図であり実施例１にかかる弾性部材３５２の一方の端部の形状を示している。図示しない反対側の端部も同様の形状である。上述の通り、弾性部材３５２の端部は一方の角の部分を直線状に、かつ厚みに対して垂直に切り落とされており、端面の厚みはその他の部分と同じ３ｍｍである。直線状に切り落とされた端面３５２aは、軸３５１に巻きつけられた状態で、軸３５１に対し平行に固定されている。このように軸方向と平行に直線状に切り落とされた端面３５２aを有することにより、弾性部材３５２が繰り返しの使用等により端部から剥がれることを防止できる。理由は以下の通りである。

図１０は、比較例にかかるクリーニングローラ３５０の平面図である。本実施例との比較のため、弾性部材３５２０は、軸３５１０に巻きつけられた状態で、軸と直交する方向に切り落とされた端面３５２０bを有する。

図１１乃至１３は、比較例に係るクリーニングローラ３５０の断面図である。図１３に示すように、弾性部材３５２０は、両面粘着シート３５３０によって軸３５１０の曲率に沿うように曲げられて接着されている。巻き始め及び巻き終わりの両端部においては、曲げられた弾性部材３５２０が平面に戻ろうとする力により、法線方向、すなわち軸から離れる方向への復元力Fが生じているが、この弾性部材３５２０の復元力Fが、両面粘着シート３５３０と弾性部材３５２０との粘着力ｆ１及び弾性部材３５２０と軸３５１０との粘着力ｆ２より小さければ剥がれは生じない。ところが、繰り返しの使用等により、粘着力ｆ１又はｆ２が弾性部材３５２０の復元力Fより小さくなってくると、弾性部材３５２０の剥がれが生じる。

図１１は、弾性部材３５２０と両面粘着シート３５３０との粘着力ｆ１が繰り返しの使用等により小さくなり、弾性部材３５２０が両面粘着シート３５３０より剥がれたところを示している。弾性部材３５２０がウレタンスポンジのような発砲部材であれば、気泡により両面粘着シートとの接着面が少なくなるため、粘着力ｆ１が弱くなりやすい。

図１２は、両面粘着シート３５３０と軸３５１０との粘着力ｆ２が繰り返しの使用等により小さくなり、弾性部材３５２が両面粘着シート３５３０と一緒に軸３５１０から剥がれたところを示している。軸３５１０に両面粘着シート３５３０を巻きつける際に軸３５１０に汚れ等があると、軸３５１０と両面粘着シート３５３０との間の粘着力ｆ２が弱くなりやすい。

比較例のように軸と直交する方向に切り落とされた端面３５２０ｂを有する場合は、弾性部材３５２０の巻き始め及び巻き終わり部分における軸方向の接着幅が短く、特に先端部３５２０ｃが鋭角となっているため、軸から離れる方向にはたらく弾性部材３５２０の復元力Fが先端部３５２０ｃに集中してかかってしまい、繰り返しの使用等により軸方向に弾性部材を引き付けておく弾性部材３５２０と両面粘着シート３５３０との間の粘着力ｆ１及び両面シート３５３０と軸３５１０との間の粘着力ｆ２がいずれも小さくなり、剥がれが生じやすい。

そこで、図４に示すように本実施例に係る弾性部材３５２は、巻きつけられた状態で軸方向と平行に切り落とされた端面３５２aを有する。このように巻き始め及び巻き終わり部分を軸と平行に切り落とすことにより、端面３５２aにおける軸方向の接着幅が長くなるため、弾性部材３５２の復元力Fが集中してかかる部分がなくなり、軸方向に広く分散される。弾性部材３５２を軸３５１へ引き付けておく両面粘着シート３５３と弾性部材３５２との粘着力ｆ１又は軸３５１と両面粘着テープとの粘着力ｆ２は端面３５２aの軸方向に長く延在しているので、繰り返しの使用等により小さくなったとしても、軸方向に分散された復元力Fに負けることがなくなり、端面３５２aからの剥がれを防止することができる。

ここで、図９を参照して、本実施例に係るクリーニングローラ３５と比較例に係るクリーニングローラ３５０の端部剥がれについての比較実験結果を説明する。実験は、温度４０℃、湿度９５％で所定時間放置した後の端部の状態を調べたもの、及びヒートサイクル試験後の端部の状態を調べたものである。ヒートサイクル試験とは、６時間をかけて温度を０℃から６０℃まで上昇させ０℃まで下降させるサイクルを１サイクルとし、これを６サイクル行う試験である。本実施例のクリーニングローラ３５及び従来のクリーニングローラ３５０はいずれも直径４ｍｍの金属性の軸に、幅５ｍｍ、厚さ３mmの短冊状の弾性部材を間隔を空けて螺旋状に巻きつけたものである。本実施例のクリーニングローラは、図４のように端部を軸と平行に切り落としたものであり、比較例は図１０のように端部を軸と直交する方向に切り落としたものである。比較例では、温度４０℃、湿度９５％において、２５０時間放置により端部からの剥がれが発見されたが、本実施例では、同環境下で２５０時間放置でも剥がれはなく、５００時間放置、７５０時間、１０００時間放置でも端部からの剥がれは発見されなかった。また、ヒートサイクル試験においても、比較例では剥がれが発生したのに対し、本実施例では剥がれは生じなかった。

本実施例では、弾性部材３５２の端面３５２aを軸３５１と平行に直線状に切り落としたが、切り落とす角度は、厳密な平行に限定されるものではなく、弾性部材３５２を軸３５１に対して３０度程度の角度をもって切り落としたとしても同様の効果を奏することが上記実験により確認されている。

図５は、実施例２に係るクリーニングローラの弾性部材３５４の端部形状を示す平面図である。図示しない反対側の端部も同様の形状である。本実施例に係るクリーニングローラはクリーニングローラの弾性部材の端部形状以外は実施例１に係るクリーニングローラ３５と同じであるため、端部形状についてのみ説明する。

弾性部材３５４は、端部から長さ方向７ｍｍ部分から端部になるに従って徐々に幅広になっている。端部から長さ方向７ｍｍ部分とは、巻き始め又は巻き終わりの最後又は最初の半周分に相当する部分である。弾性部材３５４の端部は、巻きつけられた状態で軸３５１に対し平行に直線状に切り落とされており、切り落とされた端面３５４aの長さは約１０ｍｍである。このように軸と平行に端部を切り落とすことにより、端面３５４aにおける軸方向の接着幅が長くなるため、弾性部材３５４の復元力Fが集中してかかる部分がなくなり、軸方向に広く分散される。弾性部材３５４を軸３５１へ引き付けておく両面粘着シート３５３と弾性部材３５４との粘着力ｆ１又は軸３５１と両面粘着テープとの粘着力ｆ２は端面３５４aの軸方向に長く延在しているので、繰り返しの使用等により小さくなったとしても、軸方向に分散された復元力Fに負けることがなくなり、端面３５４aからの剥がれを防止することができる。

図６は、実施例３に係るクリーニングローラの弾性部材３５６の端部形状を示す平面図である。図示しない反対側の端部も同様の形状である。本実施例に係るクリーニングローラはクリーニングローラの弾性部材の端部形状以外は実施例１に係るクリーニングローラ３５と同じであるため、端部形状についてのみ説明する。

弾性部材３５６は、軸と平行に切り落とされた端面３５６aと、この端面３５６aと９０度以上の角度をもって切り落とされた端面３５６ｂを有する。弾性部材３５６は、軸と平行に切り落とされた端面３５６aを有することにより、端面３５６aにおける軸方向の接着幅が長くなるため、弾性部材３５６の復元力Fが集中してかかる部分がなくなり、軸方向に広く分散される。弾性部材３５６を軸３５１へ引き付けておく両面粘着シート３５３と弾性部材３５６との粘着力ｆ１又は軸３５１と両面粘着テープとの粘着力ｆ２は端面３５６aの軸方向に長く延在しているので、繰り返しの使用等により小さくなったとしても、軸方向に分散された復元力Fに負けることがなくなり、端面３５４aからの剥がれを防止することができる。

更に、弾性部材３５６は、端面３５６ｂを有することにより、端面３５６aと軸に巻きつけられた弾性部材３５６の外側の辺とからなる鋭角の部分３５６ｄが切り落とされた状態となる。鋭角の部分３５６ｄには、軸から離れる方向にはたらく弾性部材３５６の復元力Fが集中してかかってしまい、繰り返しの使用等により剥がれが生じるおそれがある。ところが、このように鋭角の部分３５６ｄを切り落とすことにより、復元力が集中する部分がなくなり、鋭角の部分３５６ｄからの剥がれも生じることがない。これにより繰り返しの使用等による弾性部材３５６端部からの剥がれを防止することができる。

図７は、実施例４に係るクリーニングローラの弾性部材３５８の端部形状を示す平面図である。図示しない反対側の端部も同様の形状である。本実施例に係るクリーニングローラはクリーニングローラの弾性部材の端部形状以外は実施例１に係るクリーニングローラ３５と同じであるため、端部形状についてのみ説明する。

弾性部材３５８は、軸と平行に切り落とされた端面３５８aが円弧状になっている。このように円弧状に切り落とすことにより、弾性部材３５８の復元力Fが集中してかかる部分がなくなり、軸方向に広く分散される。弾性部材３５８を軸３５１へ引き付けておく両面粘着シート３５３と弾性部材３５８との粘着力ｆ１又は軸３５１と両面粘着テープとの粘着力ｆ２は端面３５８aの軸方向に円弧状に延在しているので、繰り返しの使用等により小さくなったとしても、軸方向に分散された復元力Fに負けることがなくなり、端面３５８aからの剥がれを防止することができる。

図８は、実施例５に係るクリーニングローラの弾性部材３５９の端部形状のみを示す斜視図である。図示しない反対側の端部も同様の形状である。本実施例に係るクリーニングローラはクリーニングローラの弾性部材の端部形状以外は実施例１に係るクリーニングローラ３５と同じであるため、端部形状についてのみ説明する。

弾性部材３５９の端面３５９aは、軸と平行に切り落とされており、端部から約７ｍｍの長さ部分が徐々に薄くなっている点のみが実施例１と異なる。本実施例にかかる弾性部材３５９は、端部に向かって徐々に薄くなっているため、弾性部材そのものの復元力Fを小さくすることができる。これにより、繰り返しの使用等による端面３５９aからの剥がれを更に効果的に防止することができる。

以上、本発明に係るクリーニングローラの実施の形態について説明したが、クリーニングローラはこれらの形態に限られるものではないことは言うまでもない。例えば弾性部材はスポンジでなくゴムであってもよい。ウレタンスポンジのような発砲部材においては、気泡により両面粘着シートとの接着面が少なくなるため、接着力が弱くなりがちだが、ゴムであれば両面粘着シートとの接着面に気泡がないため、より強固な接着力を有し、剥がれ防止に好適である。また、弾性部材の厚みや幅も本実施の形態に限られず、端部の形状は、復元力Fのはたらく軸と交差する方向に対し、軸方向の接着面積を広くするものであれば良く、本実施の形態に限られない。

１０ 感光体
３１ 帯電ローラ
３５ クリーニングローラ
１００ 画像形成装置
３５１ 軸
３５２、３５４、３５６、３５８、３５９ 弾性部材

Claims (7)

1. 像担持体を帯電させる帯電ローラに圧接されて帯電ローラの表面を清掃するクリーニングローラであって、
   軸状部材と、
   前記軸状部材に対し間隔を空けて螺旋状に巻きつけられた短冊状の弾性部材とを有し、
   前記弾性部材は、巻き始めと巻き終わりの端部を前記軸状部材の軸方向と略平行に切り落とされていることを特徴とするクリーニングローラ。
2. 前記端部は直線状に切り落とされていることを特徴とする請求項１に記載のクリーニングローラ。
3. 前記弾性部材は、前記端部になるに従って徐々に幅広になっていることを特徴とする請求項１に記載のクリーニングローラ。
4. 前記弾性部材は、前記軸状部材の軸方向と略平行に切り落とされた端部に対し、９０度以上の角度をもって切り落とされた端部を更に有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のクリーニングローラ。
5. 前記弾性部材は、端部にになるに従って徐々に薄くなっていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のクリーニングローラ。
6. 前記クリーニングローラは、帯電ローラの回転に従動回転することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のクリーニングローラ。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載のクリーニングローラを備えた画像形成装置。

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