JP5429095B2 - 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あけて螺旋状に巻きつけられた短冊形状の弾性部材とを有し、短冊形状の弾性部材は、巻き始め及び巻き終わり部分の単位接着面積当たりの体積が、隣接する部分の単位接着面積当たりの体積に比べて小さいことを特徴とする。

このような構成とすることにより、軸に沿うように曲げられた弾性部材の端部が元の平面に戻ろうとする力を小さくし、巻き始め及び巻き始め部分からの剥がれを防止することができる。

弾性部材の巻き始め及び巻き終わり部分は、弾性部材を前記軸状部材に巻きつけた際の約半周分であることが望ましい。約半周分の体積を隣接する部分より小さくすることにより、軸に沿うように曲げられた弾性部材の端部が元の平面に戻ろうとする力を小さくし、端部からの剥がれを防止することができる。

弾性部材は、前記巻き始め及び巻き終わり部分の前記軸状部材上の厚みが、それぞれ短冊状の長さ方向端部に向かって徐々に薄くなっていてもよい。また、前記弾性部材は、前記巻き始め及び巻き終わり部分の前記軸状部材上の厚みが、それぞれ隣接する部分の厚みに比べて均一に薄い部分を有していても良い。このように巻き始め及び巻き終わり部分を薄くすることにより、軸に沿うように曲げられた弾性部材の端部が元の平面に戻ろうとする力を小さくし、端部からの剥がれを防止することができる。

なお、弾性部材は、前記巻き始め及び巻き終わり部分が、前記像担持体の通紙領域外に相対する前記帯電ローラの両端部に相対することが望ましい。厚みを薄くすることにより清掃能力が若干低下することが考えられるため、通紙領域内は通常の厚みを維持することにより確実な通紙領域内の清掃が可能となる。

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部分の単位接着面積当たりの体積を他の部分より小さくすることにより、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 本発明の実施形態を示すクリーニングローラの平面図 本発明の実施例１に係る弾性部材の端部斜視図 本発明の実施形態と従来例との比較実験結果表 本発明の実施例２に係る弾性部材の端部斜視図 本発明の実施例３に係る弾性部材の端部斜視図 従来例にかかるクリーニングローラの断面図 従来例にかかるクリーニングローラの断面図 従来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、非伸縮性の両面粘着シート３５３上に貼付され（図４参照）、両面粘着シート３５３により軸３５１に接着固定されている。

図４は、本実施例にかかる弾性部材３５２の端部形状を示す図である。弾性部材３５２は、その終端から７ｍｍ部分の厚みが斜めに切り落とされている。すなわち、終端になるにつれ徐々に薄くなるように切り落とされている。このように厚みを切り落とされた弾性部材３５２の終端部３５２aは、７ｍｍの長さを有し、これは、軸に巻きつけた際の約半周分に該当する。終端部３５２aは、終端部３５２aと隣接する７ｍｍ長さの部分３５２ｂより体積が小さい、言いかえると、単位接着面積当たりの体積が小さい。終端部３５２aの体積は隣接する３５２ｂの体積の２分の１である。

このように終端部３５２aの単位接着面積当たりの体積を小さくすることにより、弾性部材３５２の剥がれが防止できる。理由は以下の通りである。

図８及び９は、従来例にかかるクリーニングローラ３５０の弾性部材３５２０の端部が繰り返しの使用等により軸から浮いて剥がれる様子を示した図である。図１０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、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８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９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。

そこで、本実施例にかかる弾性部材３５２では、図４に示すように厚みが徐々に薄くなるように斜めに切り落とされた終端部３５２aを有する。終端部３５２aは単位接着面積当たりの体積が小さく、体積が小さいほど、変形した弾性部材が元に戻ろうとする力が小さくなるため、復元力Fを小さくすることができる。弾性部材３５２の終端部３５２aの復元力Fを小さくすることにより、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が繰り返しの使用等により小さくなったとしても、復元力Fより粘着力ｆ１又はｆ２が小さくなることがないため、剥がれを防止することができる。

ここで、図５を参照して、本実施例にかかるクリーニングローラ３５と従来のクリーニングローラ３５０の端部剥がれについて、室温４０℃で放置した際の比較実験結果を説明する。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のように弾性部材３５２の端部の厚みを約半周分斜めに切り落としたものであり、従来品はそのような加工のないものである。従来品では、室温４０℃で２５０時間放置により端部からの剥がれが発見されたが、本実施例においては、同環境下で２５０時間放置で剥がれはなく、５００時間放置、７５０時間放置でも端部からの剥がれは発見されなかった。

図６は、実施例２に係るクリーニングローラの弾性部材３５４の端部形状を示す図である。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の終端から長さ方向７ｍｍ部分の終端部３５４aは、幅５ｍｍ長さ７ｍｍの長方形を上面として均一に０．５ｍｍの厚さとなるように切り落とされている。すなわち、弾性部材３５４の終端部３５４aは、隣接する７ｍｍ長さの部分である３５４ｂの厚みに比べて均一に薄く、体積が６分の１となる。終端部３５４aは単位面積当たりの体積が３５４ｂより小さいため、弾性部材３５４端部の復元力を小さくすることができ、繰り返しの使用等による弾性部材３５４端部からの剥がれを防止することができる。

なお、終端部３５４aは、均一に厚みを薄くすることにより、帯電ローラ３１と当接せず清掃能力がなくなるため、軸３５１に巻きつけた際、感光体１０の通紙領域外であって、かぶりトナーの発生もない部分に相対するように調整することが望ましい。

図７は、実施例３に係るクリーニングローラの弾性部材３５６の端部形状を示す図である。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の終端から長さ方向７ｍｍ部分の終端部３５６aは、その両角が、それぞれ底辺２．５ｍｍ、高さ７ｍｍの直角三角形を上面として均一に０．５ｍｍの厚さとなるように切り落とされている。すなわち、弾性部材３５６の終端部３５６aは、両角の厚みが均一に薄いため、隣接する７ｍｍ長さの部分である３５６ｂより体積が小さくなる。終端部３５６aは単位面積当たりの体積が３５６ｂより小さいため、弾性部材３５６端部の復元力を小さくすることができ、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。

また、実施例２の終端部３５４aは幅５ｍｍX長さ７ｍｍの長方形を上面として、高さを０．５ｍｍ残して均一に切り落としたことにより帯電ローラ３１と当接する部分がなくなったが、実施例３のように両角のみを切り落とすことにより、帯電ローラ３１と当接する部分が残るため、清掃能力を維持しながら剥がれを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、単位接着面積当たりの体積を隣接する部分の体積よりも小さ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 弾性部材
３５３、３５５、３５７ 両面粘着シート

Claims (8)

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あけて螺旋状に巻きつけられた短冊形状の弾性部材とを有し、
   前記短冊形状の弾性部材は、巻き始め及び巻き終わり部分の単位接着面積当たりの体積が、隣接する部分の単位接着面積当たりの体積に比べて小さいことを特徴とするクリーニングローラ。
2. 前記巻き始め及び巻き終わり部分は、前記弾性部材を前記軸状部材に巻きつけた際の約半周分であ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、前記巻き始め及び巻き終わり部分の前記軸状部材上の厚みが、それぞれ短冊状の長さ方向端部に向かって徐々に薄くなっていることを特徴とする請求項１又は２に記載のクリーニングローラ。
4. 前記弾性部材は、前記巻き始め及び巻き終わり部分の前記軸状部材上の厚みが、それぞれ隣接する部分の厚みに比べて均一に薄い部分を有することを特徴とする請求項1又は２に記載のクリーニングローラ。
5. 前記均一に薄い部分は、前記巻き始め及び巻き終わり部分の両角であることを特徴とする請求項４に記載のクリーニングローラ。
6. 前記弾性部材は、前記巻き始め及び巻き終わり部分が、前記像担持体の通紙領域外に相対する前記帯電ローラの両端部に相対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. 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６のいずれかに記載のクリーニングローラ。
8. 請求項１乃至７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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