JP6209955B2 - 帯電装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、帯電装置、及び画像形成装置に関する。

特許文献１には、帯電ロールをクリーニングするクリーニングロールのシャフトを回転可能に支持するとともに、帯電ロールの回転中心とクリーニングロールの回転中心とを通る直線方向に対して異なる方向へ移動可能に案内する支持部材が記載されている。

特開２００７−３３３８０４号公報

本発明の課題は、帯電部材を清掃する清掃性能が低下するのを抑制することである。

請求項１に係る帯電装置は、回転する像保持体に従動して回転し、前記像保持体を帯電させる帯電部材と、芯材と、前記芯材の外周面に螺旋状に巻き付けられる清掃材であって、巻き付けられた状態で前記芯材が延びる方向に対して垂直な断面で見たときの前記芯材の周方向に沿った幅方向の端部の高さが前記幅方向の中央部の高さより所定の寸法だけ高くなる前記清掃材と、を含んで構成され、前記帯電部材に重力方向の上側から前記清掃材が接触し、回転する前記帯電部材に従動して回転して前記帯電部材を清掃する清掃部材と、前記芯材を回転可能に支持し、前記清掃部材を前記帯電部材に上側から自重で接触させた接触状態から前記芯材の上方への移動を許容すると共に、前記芯材の上方への移動を許容する許容量を、前記寸法以下とする支持部材と、を備えることを特徴とする。

請求項２に係る帯電装置は、請求項１に記載の帯電装置において、前記支持部材は、前記接触状態から前記芯材の下方への移動を許容すると共に、前記芯材の下方への移動を許容する許容量を、前記接触状態から前記芯材の上方への移動を許容する許容量と同様とすることを特徴とする。

請求項３に係る画像形成装置は、請求項１又は２に記載の帯電装置と、前記帯電装置に備えられた帯電部材が従動して回転することで帯電する像保持体と、帯電した前記像保持体を露光して静電潜像を形成する露光装置と、前記静電潜像を現像する現像装置と、を備えることを特徴とする。

請求項１の帯電装置によれば、芯材の上方への移動を許容する許容量が、清掃材の幅方向の端部の高さと中央部の高さとの差より大きい場合と比して、帯電部材を清掃する清掃性能が低下するのを抑制することができる。

請求項２の帯電装置によれば、芯材の下方への移動を許容する許容量が、芯材の上方への移動を許容する許容量と同様とされていない場合と比して、帯電部材に清掃むらが生じるのを抑制することができる。

請求項３の画像形成装置によれば、請求項１又は２に記載の帯電装置を備えていない場合と比して、帯電部材の清掃不良に起因する出力画像の画像品質が低下するのを抑制することができる。

本発明の実施形態に係る帯電装置を示した拡大斜視図である。 本発明の実施形態に係る帯電装置に用いられる清掃部材を示した断面図である。 本発明の実施形態に係る帯電装置を示した拡大正面図である。 本発明の実施形態に係る帯電装置を示した正面図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の実施形態に係る帯電装置に用いられる清掃部材の清掃工程を示した工程図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の画像形成部を示した概略構成図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置を示した概略構成図である。

本発明の実施形態に係る帯電装置、及び画像形成装置の一例について図１〜図７に従って説明する。なお、図中に示す矢印Ｙ方向は、鉛直方向であって装置上下方向を示し、矢印Ｘ方向は、水平方向であって装置幅方向を示し、矢印Ｚ方向は、水平方向であって装置奥行を示す。

（全体構成）
画像形成装置１０は、図７に示されるように、第一筐体１２と、第二筐体１４と、画像形成部１６と、媒体搬送部５０と、後処理部６０と、制御部６８と、を含んで構成されている。なお、制御部６８は、画像形成装置１０を構成する各部（画像形成部１６を構成する各部等）の制御を行うようになっている。

また、第一筐体１２と第二筐体１４とは、装置幅方向に並んで配置され、連結機構４４により連結されている。

〔画像形成部１６〕
画像形成部１６は、第一筐体１２の内部に配置され、図６に示されるように、トナー画像を形成するトナー画像形成部２０と、トナー画像形成部２０で形成された画像を記録媒体としてのシート部材Ｐに転写する転写装置３０と、シート部材Ｐに転写されたトナー画像をシート部材Ｐに定着する定着装置４０と、を含んで構成されている。なお、画像形成部１６は、電子写真方式によりシート部材Ｐに画像を形成するようになっている。

［トナー画像形成部２０］
トナー画像形成部２０は、像保持体の一例としての感光体ドラム２１と、帯電装置２２と、露光装置２３と、現像装置２４と、を含んで構成されている。トナー画像形成部２０は、色ごとにトナー画像を形成するように複数備えられている。本実施形態では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の計４色のトナー画像形成部２０が設けられている。また、各色のトナー画像形成部２０は、同様の構造とされ、転写装置３０に備えられたる転写ベルト３１の周回方向において、上流側から、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の順で各色のトナー画像形成部２０の感光体ドラム２１が転写ベルト３１と接するように、トナー画像形成部２０が配置されている。そして、各色のトナー画像形成部２０は、装置幅方向に並んで配置されている。なお、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを区別して説明する必要が無い場合は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを省略して記載することがある。

感光体ドラム２１は、円筒状に形成され、駆動手段（図示省略）によって自軸周りに回転駆動されるようになっている。感光体ドラム２１の外周面には、一例として負の帯電極性を呈する感光層が形成されている。なお、感光体ドラム２１の外周面にオーバーコート層を形成してもよい。

帯電装置２２は、感光体ドラム２１の外周面（感光層）に接触して、回転する感光体ドラム２１に従動しながら回転し、感光体ドラム２１の外周面を負極性に帯電させる帯電部材の一例としての帯電ロール７０を備えている。なお、帯電装置２２については、詳細を後述する。

露光装置２３は、感光体ドラム２１の外周面に静電潜像を形成するようになっている。具体的には、制御部６８を構成する画像信号処理部から受け取った画像データに応じて、変調した露光光Ｌを帯電装置２２により帯電された感光体ドラム２１の外周面に照射するようになっている。そして、露光光Ｌの照射により、感光体ドラム２１の外周面には静電潜像が形成されるようになっている。

本実施形態では、露光装置２３は、光源（図示省略）から照射された光ビームをポリゴンミラーやＦθレンズを含む光走査手段（光学系）で走査しつつ感光体ドラム２１の外周面を露光する構成となっている。

現像装置２４は、トナーＴ（粉体の一例）及びキャリアＣＡを含む現像剤Ｇで感光体ドラム２１の外周面に形成された静電潜像をトナー画像として現像することで、感光体ドラム２１の外周面にトナー画像を形成するようになっている。現像装置２４には、トナーＴを現像装置２４へ補充するためのトナーカートリッジ３９が搬送路（図示省略）を介してつながっている。各色のトナーカートリッジ３９は、露光装置２３に対して上方で、装置幅方向に並んで配置されており、個別に第一筐体１２に対して着脱可能（交換可能）とされている。

転写装置３０は、各色の感光体ドラム２１のトナー画像が転写される無端状の転写ベルト３１を備え、転写ベルト３１は、複数のロール３２に巻き掛けられて姿勢が決められている。本実施形態では、転写ベルト３１は、正面側から見て装置幅方向に長い逆鈍角三角形状の姿勢とされている。

複数のロール３２のうちロール３２Ｄは、モーター（図示省略）の動力により転写ベルト３１を矢印Ａ方向に周回させる駆動ロールとして機能する。また、複数のロール３２のうちロール３２Ｔは、転写ベルト３１に張力を付与する張力付与ロールとして機能する。複数のロール３２のうちロール３２Ｂは、後述する二次転写ロール３４の対向ロールとして機能する。

さらに、転写ベルト３１を挟んで各色の感光体ドラム２１の反対側には、感光体ドラム２１の外周面に形成されるトナー画像を転写ベルト３１に転写する一次転写ロール３３が夫々配置されている。

さらに、転写ベルト３１の鈍角を成す下端側の頂部には、転写ベルト３１に転写されたトナー画像をシート部材Ｐに転写する二次転写ロール３４が接触しており、転写ベルト３１と二次転写ロール３４とで転写ニップＮＴが形成されている。

定着装置４０は、転写装置３０においてトナー画像が転写されたシート部材Ｐに、トナー画像を定着させるようになっている。本実施形態では、定着装置４０は、定着ニップＮＦにおいてトナー画像を加熱しつつ加圧することで、トナー画像をシート部材Ｐに定着するようになっている。

〔媒体搬送部５０〕
媒体搬送部５０は、図７に示されるように、画像形成部１６にシート部材Ｐを供給する媒体供給部５２と、画像が形成されたシート部材Ｐを排出する媒体排出部５４と、を含んで構成されている。さらに、媒体搬送部５０は、シート部材Ｐの両面に画像を形成させる際に用いられる媒体戻し部５８と、転写装置３０から定着装置４０までシート部材Ｐを搬送する中間搬送部５９と、を含んで構成されている。

媒体供給部５２は、画像形成部１６の転写ニップＮＴに対し、転写タイミングに合わせてシート部材Ｐを１枚ずつ供給するようになっている。これに対して、媒体排出部５４は、定着装置４０にてトナー画像が定着されたシート部材Ｐを装置外に排出するようになっている。さらに、媒体戻し部５８は、一方の面にトナー画像が定着されたシート部材Ｐの他方の面に画像を形成する際に、シート部材Ｐの表裏を反転させて画像形成部１６（媒体供給部５２）に戻すようになっている。

〔後処理部６０〕
後処理部６０は、図７に示されるように、第二筐体１４の内部に配置され、画像が形成されたシート部材Ｐを冷却する媒体冷却部６２と、シート部材Ｐの湾曲を矯正する矯正装置６４と、画像を検査する画像検査部６６と、を含んで構成されている。

そして、後処理部６０を構成する各部は、媒体搬送部５０の媒体排出部５４中に配置され、媒体冷却部６２、矯正装置６４及び画像検査部６６は、シート部材Ｐの排出方向の上流側からこの順で配置されている。

（画像形成動作）
次に、画像形成装置１０によるシート部材Ｐへの画像形成工程、及び後処理工程の概要について説明する。

画像形成指令を受けた制御部６８は、トナー画像形成部２０、転写装置３０及び定着装置４０を作動させる。これにより、感光体ドラム２１及び現像装置２４に備えられたる現像ロール（符号省略）が回転され、転写ベルト３１が周回される。さらに、定着装置４０に備えられる加圧ロール４２が回転される共に、定着ベルト（符号省略）が周回される。そして、これらの動作に同期して、制御部６８は、媒体搬送部５０等を作動させる。

これにより、各色の感光体ドラム２１は、回転しながら帯電装置２２によって帯電される。また、制御部６８は、画像信号処理部で画像処理が施された画像データを、各色の露光装置２３に送る。各色の露光装置２３は、画像データに応じて各色の露光光Ｌを出射して、帯電した各色の感光体ドラム２１に露光する。そして、各色の感光体ドラム２１の外周面に静電潜像が形成される。各色の感光体ドラム２１に形成された静電潜像は、現像装置２４から供給される現像剤Ｇによってトナー画像として現像される。これにより、各色の感光体ドラム２１には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のうち、対応する色のトナー画像が形成される。

さらに、各色の感光体ドラム２１に形成された各色のトナー画像は、各色の一次転写ロール３３によって周回する転写ベルト３１に順次転写される。これにより、転写ベルト３１には、４色分のトナー画像が重畳されたトナー画像が形成される。このトナー画像は、転写ベルト３１の周回によって転写ニップＮＴに搬送される。この転写ニップＮＴには、このトナー画像の搬送にタイミングを合わせるように、媒体供給部５２によりシート部材Ｐが供給される。この転写ニップＮＴにおいて転写バイアス電圧が印加されることで、転写ベルト３１からトナー画像がシート部材Ｐに転写される。

トナー画像が転写されたシート部材Ｐは、中間搬送部５９によって転写装置３０の転写ニップＮＴから定着装置４０の定着ニップＮＦに向けて、負圧吸引されながら搬送される。定着装置４０は、定着ニップＮＦを通過するシート部材Ｐに熱及び加圧力（定着エネルギー）を付与する。これにより、シート部材Ｐに転写されたトナー画像がシート部材Ｐに定着される。

定着装置４０から排出されたシート部材Ｐは、媒体排出部５４によって装置外の排出媒体受け部に向けて搬送されつつ、後処理部６０により処理が施される。定着装置４０により加熱されたシート部材Ｐは、まず媒体冷却部６２において冷却される。次に、シート部材Ｐは、矯正装置６４によって湾曲が矯正される。さらに、シート部材Ｐに定着されたトナー画像は、画像検査部６６によって、トナー濃度欠陥、画像欠陥、画像位置欠陥等の有無や程度が検出される。そして、シート部材Ｐは、媒体排出部５４によって第二筐体１４の外部に排出される。

一方、シート部材Ｐの画像が形成されていない非画像面（裏面）に画像を形成させる場合（両面印刷の場合）には、制御部６８は、画像検査部６６を通過したシート部材Ｐの搬送経路を、媒体排出部５４から媒体戻し部５８に切り替える。これによりシート部材Ｐは、表裏反転されて媒体供給部５２に送り込まれる。このシート部材Ｐの裏面には、前述した工程と同様の工程で画像が形成（定着）され、媒体排出部５４によって第二筐体１４の外部に排出される。

（要部構成）
次に、帯電装置２２について説明する。

帯電装置２２は、図４に示されるように、感光体ドラム２１の上方に配置され、感光体ドラム２１の外周面を負極性に帯電させる帯電ロール７０（帯電部材の一例）と、帯電ロール７０の表面を清掃する清掃部材７２とを備えている。さらに、帯電装置２２は、帯電ロール７０、及び清掃部材７２を回転可能に支持する一対の支持部材９０を備えている。

〔帯電ロール７０〕
帯電ロール７０は、装置奥行方向に延びる円柱状とされる軸部材７０Ａと、軸部材７０Ａが貫通する円筒状のロール部材７０Ｂと、を備えている。そして、図４に示されるように、帯電ロール７０は、感光体ドラム２１の上側から感光体ドラム２１の外周面に接触するように配置されている。さらに、帯電ロール７０の軸部材７０Ａは、帯電ロール７０の両端に配置される一対の支持部材９０に回転可能に支持されている。

この構成において、帯電ロール７０は、回転する感光体ドラム２１と従動して回転するようになっている。そして、感光体ドラム２１と従動して回転する帯電ロール７０に図示せぬ電源から電圧が印加されることで、帯電ロール７０が感光体ドラム２１の表面を帯電するようになっている。

〔清掃部材７２〕
清掃部材７２は、図４に示されるように、装置奥行方向に延びる円柱状とされる芯材７４と、芯材７４の外周面に螺旋状に巻き付けられる清掃材７６と、を備えている。そして、清掃部材７２の清掃材７６は、帯電ロール７０の上側から帯電ロール７０の外周面に接触するように配置されている。さらに、清掃部材７２の芯材７４は、清掃部材７２の両端に配置される一対の支持部材９０に回転可能に支持されている。

清掃材７６は、一例として、ウレタン樹脂の発泡材により形成され、芯材７４の外周面に巻き付けられていない自由状態で断面矩形状とされている。さらに、清掃材７６は、両面テープ（図示省略）を用いることで、芯材７４の外周面に固定されるようになっている。

また、清掃材７６が芯材７４に巻き付けられた状態では、図２に示されるように、清掃材７６における幅方向の両方の端部７６Ａは、中央部７６Ｂよりも芯材７４の径方向に突出している（反り立っている）。換言すると、清掃材７６が芯材７４に巻き付けられた状態では、清掃材７６の幅方向の端部７６Ａの高さが、幅方向の中央部７６Ｂの高さより高くなっている。本実施形態では、清掃材７６の端部７６Ａの高さと、中央部７６Ｂの高さとの差は、図２に示すように寸法Ｈである。詳細には、装置奥行方向から見て、芯材７４の中心を通り、水平方向に延びる線Ｒに対する清掃材７６の端部７６Ａの高さ（Ｔ１）と、中央部７６Ｂの高さ（Ｔ２）との差が、寸法Ｈである。

また、清掃部材７２の清掃材７６を帯電ロール７０に上側から接触させた接触状態（以下単に「接触状態」と記載する）では、清掃部材７２の自重で清掃材７６の端部が圧縮され、清掃材７６の中央部７６Ｂと帯電ロール７０（図２の二点鎖線参照）とが接触するようになっている。つまり、接触状態での清掃材７６の圧縮量は、寸法Ｈ以上とされている。

この構成において、清掃部材７２が、回転する帯電ロール７０に従動して回転することで、帯電ロール７０の表面を清掃するようになっている。

〔支持部材９０〕
帯電ロール７０、及び清掃部材７２を回転可能に支持する支持部材９０は、図４に示されるように、清掃部材７２の両端部に夫々配置されている。そして、支持部材９０には、図１、図３に示されるように、芯材７４の両端が挿入される凹部９２が形成されている。

凹部９２は、清掃部材７２と帯電ロール７０の軸間バラツキを許容するため、装置奥行方向（芯材７４の回転軸方向）から見て、上下方向に延びる長穴形状（スロット形状）とされている。これにより、芯材７４の上下方向の移動が許容されている。そして、接触状態から芯材７４の上方への移動を許容する許容量（図１に示す寸法Ｊ）は、前述した寸法Ｈ（図２参照）以下とされている。さらに、接触状態から芯材７４の下方への移動を許容する許容量（図１に示す寸法Ｋ）は、接触状態から芯材７４の上方への移動を許容する許容量（図１に示す寸法Ｊ）と同様とされている。

（作用）
次に、帯電装置２２の作用について、清掃部材７２が、帯電ロール７０の表面に付着したトナー外添剤等の付着物を取り除き、帯電ロール７０の表面を清掃する動作によって説明する。

図５（Ａ）（Ｂ）に示されるように、矢印方向に回転する帯電ロール７０の表面に付着した付着物は、従動して回転する清掃部材７２の清掃材７６の一方の端部７６Ａに押圧されて凝集する。具体的には、付着物は、清掃材７６の一方の端部７６Ａが帯電ロール７０の表面に押されて清掃部材７２の厚さ方向（図５（Ａ）に示すＧ方向）と、幅方向（図５（Ａ）に示すＷ方向）に弾性変形（弾性圧縮）することで清掃材７６に押圧されて凝集する。そして、図５（Ｃ）に示されるように、凝集した付着物は、従動回転する清掃部材７２の清掃材７６の端部７６Ａが復元することで、この復元力により、密な状態からほぐされ、帯電ロール７０の外周面からはじかれる。このように、清掃部材７２が、帯電ロール７０の表面を清掃する。

（まとめ）
ここで、清掃部材７２は、清掃材７６を芯材７４に螺旋状に巻き付けることで構成されている。このため、芯材に円筒状のロール材を被覆する清掃部材と比して、清掃部材７２の外径寸法が部分的にばらつくことがある（変化してしまうことがある）。これにより、回転する帯電ロール７０と従動して回転する清掃部材７２が上下方向に移動（振動）することがある。

しかし、接触状態から芯材７４の上方への移動を許容する許容量（図１に示す寸法Ｊ）は、清掃材７６の端部７６Ａの高さと、中央部７６Ｂの高さの差（図１に示す寸法Ｈ）以下とされている。また、接触状態での清掃材７６の圧縮量は、寸法Ｈ以上とされている。このため、接触状態から芯材７４が上方へ移動した際にも清掃材７６の端部７６Ａと帯電ロール７０とが接触している。これにより、帯電ロール７０を清掃する清掃性能が低下するのが抑制される。

また、清掃部材７２は、清掃材７６を芯材７４に螺旋状に巻き付けることで構成されている。このため、芯材に円筒状のロール材を被覆する清掃部材と比して、ロール材の外表面を切削する切削工程が不要となるため、清掃部材７２のコストが低減される。換言すれば、コストを低減した上で、帯電ロール７０を清掃する清掃性能が低下するのが抑制される。

また、接触状態から芯材７４の下方への移動を許容する許容量（図１に示す寸法Ｋ）は、接触状態から芯材７４の上方への移動を許容する許容量（図１に示す寸法Ｊ）と同様とされている。このため、帯電ロール７０と従動して回転する清掃部材７２が上下方向に移動（振動）した際にも、振幅が凹部９２によって規制され、接触状態から上方への移動量と接触状態から下方への移動量とが同様となり、清掃部材７２が偏って振動するのが抑制される。このため、帯電ロール７０に清掃むらが生じるのが抑制される。

また、画像形成装置１０においては、帯電ロール７０を清掃する清掃性能が低下するのが抑制されることで、出力画像の品質の低下が抑制される。

なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態をとることが可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、清掃材７６は、弾性変形可能なウレタン樹脂の発泡材により形成されたが、この材料に限定されず、清掃材７６が芯材７４に巻き付けられた状態では、清掃材７６の幅方向の両方の端部７６Ａの高さが、中央部７６Ｂの高さよりも高くなる弾性材料であればよい。

１０ 画像形成装置
２１ 感光体ドラム（像保持体の一例）
２２ 帯電装置
２３ 露光装置
２４ 現像装置
７０ 帯電ロール（帯電部材の一例）
７２ 清掃部材
７４ 芯材
７６ 清掃材
９０ 支持部材

Claims (3)

1. 回転する像保持体に従動して回転し、前記像保持体を帯電させる帯電部材と、
   芯材と、前記芯材の外周面に螺旋状に巻き付けられる清掃材であって、巻き付けられた状態で前記芯材が延びる方向に対して垂直な断面で見たときの前記芯材の周方向に沿った幅方向の端部の高さが前記幅方向の中央部の高さより所定の寸法だけ高くなる前記清掃材と、を含んで構成され、前記帯電部材に重力方向の上側から前記清掃材が接触し、回転する前記帯電部材に従動して回転して前記帯電部材を清掃する清掃部材と、
   前記芯材を回転可能に支持し、前記清掃部材を前記帯電部材に上側から自重で接触させた接触状態から前記芯材の上方への移動を許容すると共に、前記芯材の上方への移動を許容する許容量を、前記寸法以下とする支持部材と、
   を備える帯電装置。
2. 前記支持部材は、前記接触状態から前記芯材の下方への移動を許容すると共に、前記芯材の下方への移動を許容する許容量を、前記接触状態から前記芯材の上方への移動を許容する許容量と同様とする請求項１に記載の帯電装置。
3. 請求項１又は２に記載の帯電装置と、
   前記帯電装置に備えられた帯電部材が従動して回転することで帯電する像保持体と、
   帯電した前記像保持体を露光して静電潜像を形成する露光装置と、
   前記静電潜像を現像する現像装置と、
   を備える画像形成装置。