JP2008304764A - クリーニング装置もしくは画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 感光体や帯電ローラに対して所定侵入量にて接触回転する回転部材を有するクリーニング装置において、回転部材の個体差のばらつき、回転部材の位置精度によって清掃能力が低下してしまう。
【解決手段】 回転部材の回転に伴って前記回転部材の前記表面に対する侵入量を変動させる変動手段を有する。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機，レーザービームプリンタ及びプロセスカートリッジなどの画像形成装置に関し、像担持体に接触して像担持体表面を均一帯電処理する接触帯電方式を用いた画像形成装置に関する。

従来、電子写真装置，静電記録装置などの画像形成装置において、画像形成を実行する場合の帯電処理手段としては、例えば引用文献１記載の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非接触式の帯電方式が多く用いられてきた。

しかしながら、コロナ放電装置は像担持体などの被帯電体表面を所定の電位に均一に帯電処理する手段として有効であるが、比較的大きな高圧電源を必要とすることやコロナ放電によるオゾンの発生などの問題点を有している。

この様なコロナ放電装置に対して、最近では例えば引用文献２あるいは引用文献３記載の導電性の帯電部材（ローラ型，ブレード型）を感光体などの像担持体に直接接触あるいは近接させて、その帯電部材に帯電電圧を印加する接触帯電方式が広く利用されている。

例えば、導電性ゴムのローラを像担持体である感光ドラムに接触させ、感光ドラムの回転とともに従動回転させる構成において、ゴムローラの軸となる芯金に電圧を供給することにより感光ドラムを一様に帯電する。

接触帯電方式は、非接触帯電方式であるコロナ放電装置に比べて、被帯電体表面に所望の電位を得るのに必要とされる印加電圧の低電圧化が図れる。また、帯電過程で発生するオゾン量がごく微量であり、オゾン除去フィルターの必要性がなくなるため装置の排気系の構成が簡略化されることなどの長所を有している。

図１に接触式の帯電装置（帯電ローラ）を用いた画像形成装置の一例の概略構成を示した。

１は被帯電体，像担持体としての感光ドラムである。この感光ドラムは矢印の方向に所定の速度（プロセススピード）で回転駆動される。

２はこの感光ドラム１に接触させた帯電装置（帯電ローラ２ａ）である。帯電ローラ２ａは芯金とこの芯金の外周に同心一体にローラ上に形成した導伝ゴム層を基本構成とし、芯金の両端を軸受け部材２ｂで回転自由に保持させると供に、感光ドラム１に所定の加圧力で押圧させている。本実施例の場合はこの帯電ローラ２ａを感光ドラム１の回転駆動に従動して回転する。また、帯電ローラ２ａの芯金には不図示の電源より所定のバイアスが印加され、感光ドラム１表面が帯電ローラ２ａにより所定の極性，電位に均一に帯電処理される。

帯電ローラ２ａで帯電処理された感光ドラム１面は露光手段３によって目的の画像情報に応じて露光を受け、感光ドラム１表面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。その静電潜像が現像装置４によりトナー画像として現像される。

現像装置４で感光ドラム１上に形成されたトナー画像は、転写手段５ａにより中間転写体５ｂあるいは転写材に転写されていく。一方、中間転写体５ｂあるいは転写材に転写されずに感光ドラム１上に残留した転写残トナーは、クリーニングブレード６ａを有するクリーニング装置６により感光ドラム１上から除去回収され、次の帯電工程から始まる作像工程を繰り返す。

ところで、上記帯電ローラ２ａのような接触帯電方式を用いた画像形成装置では、画像形成を繰り返し行なうに伴って、帯電ローラ２ａ表面がクリーニングブレード６ａをすり抜けたトナー，外添剤などにより汚染される虞がある。これら汚染物の抵抗率（１０^１３Ω・ｃｍ以上）は一般に帯電ローラ２ａの抵抗率（１０^５〜１０^７Ω・ｃｍ）よりも高いため、汚染物が付着した帯電ローラ２ａ表面の抵抗が局所的に上昇して抵抗ムラとなる。抵抗ムラを有する帯電ローラ２ａは、汚染物が付着していない部分では感光ドラム１上を所望の電位に帯電処理が可能な反面、汚染物が付着して抵抗が上昇した部分では所望の電位に十分帯電処理することができず、感光ドラム上に帯電ムラを引き起こす原因となる。その結果、帯電ローラ２ａの抵抗ムラ（汚染ムラ）に従って濃度ムラが発生するなどの画像不良を引き起こす。

この汚染物を除去する方法としては、引用文献４記載のように帯電ローラ２ａ表面に対して清掃部材２ｃを必要に応じて当接させる方法が提案されている。清掃部材２ｃとしてはスポンジや微細繊維からなる不織布などの柔らかくて捕集性の高い板状のパット部材を用いている。この清掃部材２ｃを所定の加圧力をもって帯電ローラ２ａ表面に当接させることで、帯電ローラ２ａ表面に付着した汚染物を除去・回収することが可能となる。しかしながら、清掃部材２ｃを常時当接させる方式では、当接位置で清掃部材が変形を進ませてしまい、清掃能力の低下を招く。また、構成が簡易である一方、清掃部材２ｃによる帯電ローラ２ａ表面への損傷や、清掃部材２ｃ表面に汚染物が蓄積することによる清掃能力の低下する虞がある。また、一度清掃部材２ｃ表面に蓄積された汚染物が再度帯電ローラ２ａ表面に押し付けられて再度帯電ローラ２ｃ表面を汚染する虞がある。

そこで、この問題を解決する方法としては、引用文献５記載のように帯電ローラ２ａと弾性ローラ２ｃとの距離が一定になるように当接及び回転駆動する方法（図２、図３参照）が開示されている。

しかしながら、特許文献５のように帯電ローラ２ａと弾性ローラ２ｃとの距離を一定にする構成では、適正な清掃能力を維持するために帯電ローラ２ａ表面に対する清掃ローラ部材２ｃの侵入量を高精度で調整する必要がある。そのため、装置が複雑化してしまう。つまり、清掃ローラ部材２ｃの帯電ローラ２ａに対する侵入量が小さすぎる場合には、帯電ローラ２ａ表面の汚染物を十分に除去することができない。一方清掃ローラ部材２ｃの帯電ローラ２ａに対する侵入量が大きすぎる場合には、帯電ローラ２ａと清掃ローラ部材２ｃの摩擦力が大きくなりすぎるために、帯電ローラ２ａ表面上を損傷してしまう虞がある。

そこで、この問題を解決する方法としては、引用文献６記載のように帯電ローラ２ａに対して鉛直方向から清掃ローラ部材２ｃを自重で当接させ、帯電ローラ２ａの回転駆動に対して清掃ローラ部材２ｃを従動回転させる方法が提案されている。
特開昭６１−４０８２ 特開平３−０１５８６４ 特開昭６１−１７３２７０ 特開平６−２５０５０４ 特開平８−２２７２０８ 特開２００２−２２１８８３

しかしながら、清掃ローラ部材２ｃを帯電ローラ２ａ表面に鉛直方向から自重で当接させる方法では、帯電ローラ２ａ表面の汚染物を除去するために必要な侵入量を清掃ローラ部材２ｃの重量で調整する必要がある。このため、清掃ローラ部材２ｃの重量が個体差によりばらつきが発生する虞がある。その結果、清掃ローラ部材２ｃの帯電ローラ２ａに対する侵入量に個体差が発生してしまい、前述したように侵入量が小さいものでは清掃ローラ部材２ｃの清掃能力が低下してしまう。一方、侵入量が大きいものでは清掃ローラ部材２ｃによる帯電ローラ２ａ表面の損傷が発生してしまう。また、清掃ローラ部材２ｃの長手方向における真直度のばらつきにより、清掃ローラ部材２ｃの帯電ローラ２ａ表面に対する侵入量が局所的に小さくなることによる清掃能力の低下が発生する。そして、低下した部分で帯電ローラ２ａ表面の汚染物が十分除去することができずに、スジ状の帯電不良を起因とした濃度ムラといった画像不良を引き起こす虞がある。また、例えば縦ライン画像などの主操作方向での濃度のばらつきの大きな画像を大量部数印字した場合にも、縦ライン画像部で帯電ローラ２ａ表面の汚染が他の部分に比べて大きくなる。このため、清掃ローラ部材２ｃで十分に清掃できずにスジ状の帯電不良を起因とした濃度ムラといった画像不良を引き起こす虞がある。

そこで、本発明では、像担持体や帯電部材に対して所定侵入量にて接触回転する回転部材を有するクリーニング装置において、回転部材の個体差や回転部材の位置精度の低下に伴う清掃能力の低下を抑制可能なクリーニング装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、トナー像を担持する像担持体の表面、もしくは前記像担持体を帯電する帯電部材の表面をクリーニングする回転可能な回転部材と、クリーニング動作時における前記表面に対する前記回転部材の回転中心との距離を規制する規制手段と、前記回転部材の回転に伴って前記回転部材の前記表面に対する侵入量を変動させる変動手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、像担持体や帯電部材に対して所定侵入量にて接触回転する回転部材を有するクリーニング装置において、回転部材の個体差や回転部材の位置精度の低下に伴う清掃能力の低下を抑制可能なクリーニング装置を提供することができる。

以下、本発明に係る実施例を図面に則して更に詳しく説明する。

図１１は、本発明に係る画像形成装置の実施例の概略構成である。本実施例の画像形成装置は、無端状のベルトを用いた中間転写方式を採用した電子写真方式のフルカラーレーザビームプリンタ（プリンタ）である。また図１１はユーザーが簡単に装着・脱着することが可能なカートリッジタイプである画像形成ユニットの概略構成である。

（プリンタの全体構成）
本実施例のプリンタの全体構成について説明する。

この画像形成装置本体内には、矢印Ｘ方向に走行する無端状の中間転写ベルト５ｂが配設されている。中間転写ベルト５ｂの上方には、ユーザーが簡単に装着・脱着することが可能なカートリッジタイプの４つの画像形成ユニットであるＹ‐ｓｔ、Ｍ‐ｓｔ、Ｃ‐ｓｔ、Ｂｋ‐ｓｔが直列上に配置されている。これらの画像形成ユニットＹ‐ｓｔ、Ｍ‐ｓｔ、Ｃ‐ｓｔ、Ｂｋ‐ｓｔは、ほぼ同様の構成をしており、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成する点が異なる。

まず本実施例で特徴を有する画像形成ユニットの構成について説明する。

（ａ）像担持体
１は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）である。この感光ドラム１は負帯電性の有機光導電体（ＯＰＣ）で、外形３０ｍｍであり、中心支軸を中心に１００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）をもって矢示の反時計方向に回転駆動される。

この感光ドラム１は、アルミニウム製シリンダ（導電性ドラム基体）の表面に、光の干渉を抑え、上層の接着性を向上させる下引き層と、光電荷発生層と、電荷輸送層の３層を下から順に塗り重ねた構成をしている。

（ｂ）帯電手段
２は感光ドラム１の周面を一様に帯電処理する帯電手段としての接触帯電装置（接触帯電器）であり、本実施例は帯電部材としての帯電ローラ（ローラ帯電器）である。

この帯電ローラ２ａの外形は１６．０ｍｍであり、芯金の両端部をそれぞれ軸受け部材２ｂにより回転自在に保持されると共に、押し圧ばねによって感光ドラム方向に付勢して感光ドラム１の表面に対して所定の押圧力をもって圧接させている。（本実施例の場合それぞれ５００ｇｆ（＝４．９Ｎ））帯電ローラ２ａは、感光ドラム１の回転に従動して回転する。感光ドラム１と帯電ローラ２ａとの圧接部が帯電部（帯電ニップ部）である。

この帯電ローラ２ａの芯金には電源より所定の条件の帯電バイアス電圧が印加されることにより回転感光ドラム１の周面が所定の極性・電位に接触帯電処理される。本実施例において、帯電ローラ２ａに対する帯電バイアス電圧は直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。より具体的には、直流電圧；−５００Ｖ，交流電圧；周波数ｆ１ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ１．５ｋＶ、正弦波とを重畳した振動電圧であり、感光ドラム１の周面は−５００（暗電位Ｖｄ）に一様に接触帯電処理される。

この帯電ローラ２ａには、鉛直方向上方から清掃ローラ部材２ｃが当接している。清掃ローラ部材２ｃはクリーニングブレード６ａをすり抜けて帯電ニップ部に到達した転写残トナーやトナーの外添剤の一部が、帯電ローラ２ａ表面に付着して汚染することを防止する。また、清掃ローラ部材２ｃの長手両端部には、清掃ローラ部材２ｃの芯金２３に楕円型のコロ部材２２が取り付けられている。コロ部材２２は帯電ローラ２ａを収納するハウジングに取り付けられたガイド部材２４及び付勢部材２５からなる部材により、帯電ローラ２ａ表面に対して所定の押圧力をもって圧接させている。（本実施例の場合それぞれ２００ｇｆ（＝１．９６Ｎ））コロ部材２２は、帯電ローラ２ａの回転に従動して回転する。清掃ローラ部材２ｃについては、本実施例で最も特徴的な部分であり、詳細については後述する。

（ｃ）情報書き込み手段（潜像形成手段）
３は帯電処理された感光ドラム１の面に静電潜像を形成する情報書き込み手段としての露光装置であり、本実施例は半導体レーザを用いたレーザビームスキャナである。不図示の画像読み取り装置等のホスト処理からプリンタ側に送られた画像信号に対応して変調されたレーザ光を出力して回転感光ドラム１の一様帯電処理面を露光位置においてレーザ走査露光Ｌ（イメージ露光）する。このレーザ走査露光Ｌにより感光ドラム１面のレーザ光で照射されたところの電位が低下することで回転感光ドラム１面には走査露光した画像情報に対応した静電潜像が順次に形成されていく。

（ｄ）現像手段
４は感光ドラム１上の静電潜像に現像剤（トナー）を供給し静電潜像を可視化する現像手段としての現像装置（現像器）であり、本実施例は二成分磁気ブラシ現像方式の反転現像装置である。

４ａは現像容器。４ｂは非磁性の現像スリーブであり、この現像スリーブ４ｂはその外周面の一部を外部に露呈させて現像容器４ａ内に回転可能に配置してある。４ｃは非回転に固定して現像スリーブ４ｂ内に挿設したマグネットローラ、４ｄは現像剤コーティングブレード、４ｅは現像容器４ａ内の底部側に配設した現像剤攪拌部材である。

現像容器４ａ内の二成分現像剤はトナーと磁性キャリアの混合物であり、現像剤攪拌部材４ｆにより攪拌される。本実施例において磁性キャリアの抵抗は約１０^１３Ωｃｍ、粒径は４０μｍである。トナーは磁性キャリアとの摺擦により負極性に摩擦帯電される。

現像スリーブ４ｂは、感光ドラム１との最近接距離（Ｓ−Ｄｇａｐと称する）を３５０μｍに保持して感光ドラム１に近接対向配設してある。この感光ドラム１と現像スリーブ４ａとの対向部が現像部である。この現像スリーブ４ｂの外周面に該スリーブ内のマグネットローラ４ｃの磁力により現像容器４ａ内の二成分現像剤の一部が磁気ブラシ層として吸着保持され、該スリーブの回転に伴い回転搬送される。そして、現像剤コーティングブレード４ｂにより所定の薄層に整層され、現像部において感光ドラム１の面に対して接触して感光ドラム面を適度に摺擦する。現像スリーブ４ｂには電源から所定の現像バイアスが印加される。本実施例において、現像スリーブ４ｂに対する現像バイアス電圧は直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。より具体的には、直流電圧；−３５０Ｖ，交流電圧；周波数ｆ８．０ｋＨｚ、ピーク間電圧１．８ｋＶ、矩形波とを重畳した振動電圧である。

而して、回転する現像スリーブ４ｂの面に薄層としてコーティングされ、現像部に搬送された現像剤中のトナー分が現像バイアスによる電界によって感光ドラム１面に静電潜像に対応して選択的に付着することで静電潜像がトナー画像として現像される。本実施例の場合は感光ドラム１面の露光明部にトナーが付着して静電潜像が反転現像される。

現像部を通過した現像スリーブ４ｂ上の現像剤薄層は引き続く現像スリーブの回転に伴い現像容器４ａ内の現像剤溜り部に戻される。

（ｅ）感光ドラムクリーニング手段
６は、感光ドラム１面上に形成されたトナー画像が１次転写ローラ５ａで中間転写ベルト５ｂ上に転写された後、感光ドラム１面上に残留する転写残トナーをクリーニングするための感光ドラムクリーニング装置である。

感光ドラムクリーニング装置６は、ウレタンゴムなどからなる板状部材であるクリーニングブレード６ａを支持部材によって取り付けている。クリーニングブレード６ａは、そのエッジ部を感光ドラム１表面に進行方向に対してカウンターになるように当接しており、感光ドラム１上の転写残トナーがエッジ部に達すると掻き落とされる。

ここで、クリーニングブレード６ａを感光ドラム１表面に当接する設定条件としては、自由長１０ｍｍ，板厚２ｍｍのクリーニングブレード６ａを、不図示のばねを用いて当接圧５００ｇｆ（＝４．９Ｎ），当接角３０°となるように設定している。

（ｆ）転写手段・定着手段
次に、画像形成装置の構成について説明する。

５は転写装置であり、本実施例は中間転写体方式を採用している。５ｂは中間転写ベルトであり、ポリエチレンテレフタレート，ポリイミドなどの樹脂にカーボンを分散して抵抗を調整したものである。中間転写ベルト５ｂの長手方向の長さは３４０ｍｍである。５ｃは駆動ローラであり、中間転写ベルト５ｂを駆動回転させる。駆動ローラ５ｃの回転方向は、感光ドラム１の進行方向に対して転写ベルト５ｂが同じ方向に進行するように回転駆動している。５ｄはテンションローラであり、駆動ローラ５ｃ，対抗ローラ５ｅの間で中間転写ベルト５ｂを一定のテンションで維持するように調整されている。５ａは１次転写ローラであり、転写ベルト５ｂを介してそれぞれの像形成手段の感光ドラム１に対抗して配置されている。５ｆは２次転写ローラであり、中間転写ベルト５ｂに形成されたトナー像を、２次転写ローラ５ｆまで給紙された転写材Ｐに一括転写する。

１次転写ローラ５ａは、中間転写ベルト５ｂを挟んで感光ドラム１に所定の押圧力をもって圧接させてあり、その圧接ニップ部が１次転写部である。本実施例の１次転写ローラ５ａの押圧力は、５００ｇｆ（＝４．９Ｎ）である。感光ドラム１上のトナー画像が１次転写部に到達している間、１次転写ローラ５ａに電源からトナーの正規帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の１次転写バイアスが印加されることで、中間転写ベルト５ｂ上に感光ドラム１上のトナー画像が静電転写される。本実施例では、１次転写バイアスを＋５００Ｖとした。

２次転写ローラ５ｆは、中間転写ベルト５ｂを挟んで対抗ローラ５ｅに所定の押圧力をもって圧接させてあり、その圧接ニップ部が２次転写部である。本実施例の２次転写ローラ５ｆの押圧力は、１０００ｇｆ（＝９．８Ｎ）である。

２次転写部に搬送された転写材Ｐは、トナー画像を担持・搬送する中間転写ベルト５ｂと２次転写ローラ５ｆの間に挟持されて搬送される。その間、２次転写ローラ５ｆに電源からトナーの正規帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の２次転写バイアスが印加されることで、記録材Ｐ上に中間転写ベルト５ｂ上の４色重なったトナー画像が静電転写される。本実施例では、２次転写バイアスを＋１．５ｋＶとした。

２次転写部を通ってトナー画像の転写を受けた転写材Ｐは中間転写ベルト５ｂから分離されて定着装置８（例えば熱ローラ定着装置）へ搬送されてトナー画像の定着処理を受けて画像形成物（プリント、コピー）として出力される。

一方、中間転写ベルト５ｂ面上に形成されたトナー画像が２次転写ローラ５ｆで記録材Ｐ上に転写された後、中間転写ベルト５ｂ面上に残留する転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置７でクリーニングされる。

（ｇ）清掃ローラ部材
次に本実施例で最も特徴的な部分について説明する。

本実施例では清掃ローラ部材２ｃ（回転部材）として、ブラシローラを採用している。クリーニングブレード６ａをすり抜けた感光ドラム上の転写残トナーや外添剤などが帯電ニップに到達し、その一部が感光ドラム１表面から帯電ローラ２ｃ表面へ移着する。こうした場合に、清掃ローラ部材２ｃは、帯電ローラ２ｃ表面に付着した転写残トナーや外添剤等を除去する役割を担っている。

ブラシローラタイプの清掃ローラ２ｃ部材としては、その製法から大きく分けて２種類のブラシローラが存在する。１つめとしては、平板上の基布に対してブラシを形成する繊維（糸）を織り込み、その後適当な大きさにカットし、スパイラル状に芯金に巻きつけてローラ形状に仕上げる織物型のブラシローラである。２つめとしては、芯金に予め接着剤を塗布しておき、最終的にブラシローラを形成する繊維長とほぼ同じ程度の大きさにカッティングした繊維（糸）を静電気力により芯金に突き刺してローラ形状に仕上げる静電植毛型のブラシローラである。それぞれに長所・短所はあるものの、帯電ローラ２ｃ表面への清掃能力としては大差が無いためどちらを選択しても構わないが、本実施例では前者の織物型のブラシローラを選択した。

ブラシローラのブラシを形成する繊維（糸）の材質としては、ナイロン，ポリエチレンテレフタレート，ポリイミド，レーヨン，トリアセテート，キュプラなど様々な種類がある。帯電ローラ２ａ表面への清掃能力としては、ブラシを形成する繊維（糸）の種類に関わらず大差が無いためどれを選択しても構わないが、本実施例ではコストなどの面からナイロンを選択した。

ブラシを形成する繊維（糸）の長さとしては特に規定されるものではないが、１．０ｍｍから５．０ｍｍの範囲が好ましく、本実施例では３．０ｍｍのものを選択した。ここで、ブラシを取り付ける芯金２３の外形は５．０ｍｍであるため、芯金とブラシを形成する繊維（糸）の長さを併せると清掃ローラ部材２ｃの外形は１１．０ｍｍとなる。

ブラシローラのブラシを形成する繊維（糸）の太さとしては、１．０デニールから５．０デニールの範囲が清掃能力の点から好ましく、本実施例では３．０デニールのものを選択した。

ブラシローラのブラシを形成する繊維（糸）の植毛密度としては、本実施例で用いた繊維（糸）の太さが３．０デニールのものの場合、２２５００本／ｃｍ＾２から３７５００本／ｃｍ＾２の範囲が清掃能力の点から好ましい。本実施例では３００００本／ｃｍ＾２のものを選択した。

図４は、清掃ローラ部材２ｃの両端部に取り付けられたコロ部材２２の取り付け方を示す横断面図及び長手断面図である。本実施例では、コロ部材２２は、清掃ローラ部材２ｃへの侵入量を規制する規制手段となっている。

図４（ａ）は清掃ローラ部材２ｃとしてスポンジローラを用いたものであり、図４（ｂ）は清掃ローラ部材２ｃとしてブラシローラを用いたものである。本実施例ではブラシローラを用いているため図４（ｂ）について説明する。

図４（ｂ）中の記号２１はブラシローラ部を示している。このブラシローラは芯金２３に取り付けられており、外形形状は真円である。また芯金には本実施例の特徴部分であるコロ部材２２が芯金２３の長手方向に対して一定の角度（本実施例では６０°）を持つように斜めに取り付けられている。コロ部材２２は楕円形状をしており、長軸半径が４．５ｍｍ，短軸半径が３．５ｍｍである。また、コロ部材２２の厚みは３．０ｍｍである。即ち、本実施例では、コロ部材２２は、周方向で回転半径が異なっていることにより回転時に帯電ローラ２ａに対する清掃ローラ部材２ｃへの侵入量を変動させる変動手段を兼ねている。また、前述したように、コロ部材２２は帯電ローラ２ａを有するハウジングに取り付けられたガイド部材２４及び付勢部材２５からなる部材により、帯電ローラ２ａ表面に対して所定の押圧力をもって圧接させている。（本実施例の場合それぞれ２００ｇｆ（＝１．９６Ｎ））コロ部材２２は、帯電ローラ２ａの回転に従動して回転する（図５（ｄ）参照）。このようにコロ部材により帯電ローラ２ａとブラシローラの位置を規制することで、ブラシローラの帯電ローラへの侵入量を決めている。

次に、コロ部材２２の効果について説明する。図６（ａ）は比較例として楕円形状のコロ部材２２を有さない清掃ローラ部材２ｃの回転に伴う侵入量の変化を示したものである。この場合、清掃ローラ部材２ｃは、例えば清掃ローラ部材２ｃの自重により帯電ローラ２ａ表面に一定の荷重で当接しており、清掃ローラ部材２ｃの回転による荷重の変化はほとんどないことから侵入量は常にほぼ一定である。ここで、清掃ローラ部材２ｃの侵入量とは、清掃ローラの半径と帯電ローラの半径の和から互いの回転中心間距離を引いた値とする。図６（ｂ）は本実施例の構成で、楕円形状のコロ部材２２を両端部に有する清掃ローラ部材２ｃの回転に伴う侵入量の変化を示したものである。図中０°の場合には、コロ部材２２の長軸方向にコロ部材２２が帯電ローラ２ａ表面に当接しており、清掃ローラ部材２ｃの帯電ローラ２ａ表面への侵入量は、清掃ローラ部材２ｃの半径とコロ部材２２の長軸半径の差分である１．０ｍｍとなる。その後図中９０°の位置までコロ部材２２が回転した場合には、コロ部材２２の短軸方向にコロ部材２２が帯電ローラ２ａ表面に当接する。このとき、清掃ローラ部材２ｃの帯電ローラ２ａ表面への侵入量は、清掃ローラ部材２ｃの半径とコロ部材２２の短軸半径の差分である２．０ｍｍとなる。更に中１８０°の位置までコロ部材２２が回転した場合には、先に述べた図中０°の場合と同じであり、コロ部材２２の長軸方向にコロ部材２２が帯電ローラ２ａ表面に当接し、侵入量は１．０ｍｍとなる。

以上まとめると、図６（ｃ）に示すように、清掃ローラ部材２ｃが回転するに伴って、楕円形状のコロ部材２２を有さない場合には、帯電ローラ２ａ表面に対する清掃ローラ部材２ｃの侵入量が一定である。一方、楕円形状のコロ部材２２を有する場合には、帯電ローラ２ａ表面に対する清掃ローラ部材２ｃの侵入量が１．０ｍｍから２．０ｍｍの間で変化することがわかる。

楕円形状のコロ部材２２を有することにより、清掃ローラ部材２ｃの侵入量が変化することの効果について以下に述べる。図７（ａ）は清掃ローラ部材２ｃの侵入量と、清掃ローラ部材２ｃの長手方向における圧分布のばらつきの関係について示したものである。ここで、帯電ローラ２ａと清掃ローラ部材２ｃ間の長手方向の圧分布測定方法としては、感圧導電性インクを用いた圧力センサを長手方向３０個配列した感圧センサ（ローラ間圧測定システム ニッタ株式会社製）を用いて測定した。図７（ａ）の縦軸には、この測定結果から全体の平均値に対する標準偏差の割合を計算し、圧分布のばらつきを規格化して表示している。この結果から、清掃ローラ部材２ｃの侵入量が小さい時には圧分布のばらつきが大きく、侵入量を大きくしていくに従って圧分布のばらつきが小さくなっていくことがわかる。

図７（ｂ）中の○印は、清掃ローラ部材２ｃの侵入量と、清掃ローラ部材２ｃを有する画像形成装置において１００００枚印字動作を行なった後の帯電ローラ２ｃ上の長手方向汚れムラの関係について示したものである。ここで、帯電ローラ２ｃの長手方向汚れムラの測定方法としては、Ｘ線分析顕微鏡（ＸＧＴ−５０００ 堀場製作所製）を用いて帯電ローラ２ａ上を長手方向に３０点測定を実施した。本実施例で使用しているトナーの中に最も多く含まれる外添剤であるシリカからのケイ素（Ｓｉ）元素の単位時間あたりの強度信号（ｃｐｓ）を測定した。図７（ｂ）の左側縦軸には、この測定結果から、強度信号の最も高いものと最も低いものの差分（汚れムラ指数）を表示している。この値が大きいときには、帯電ローラ２ｃ表面に付着したシリカが長手方向でムラになって付着していることを意味し、帯電不良および帯電不良を原因とした濃度ムラが起こりやすいことを示している。この結果も図７（ａ）の圧分布ばらつきの傾向と同様に、侵入量が小さい時には汚れムラ指数が大きく、侵入量を大きくしていくに従って汚れムラ指数が小さくなっていくことがわかる。

以上の結果を合わせると、清掃ローラ部材２ｃの侵入量を大きくするに伴って、清掃ローラ部材２ｃの圧分布のばらつきが小さくなるとともに、清掃ローラ部材２ｃによる帯電ローラ２ａ表面の汚染物の清掃能力が向上し、汚れムラが小さくなることがわかる。これは、侵入量を大きくすることで清掃ローラ部材２ｃと帯電ローラ２ａの接触面積も侵入量の２乗に比例して大きくなり、局所的な圧分布のばらつきが緩和されるためである。この結果から、清掃ローラ部材２ｃの侵入量を１．５ｍｍ以上にすることで、清掃ローラ部材による帯電ローラ２ａの良好な清掃状態を維持できると考えられるが、実際には前述したように清掃ローラ部材２ｃの重量の個体ばらつきなどもある。このため、侵入量を２．０ｍｍ以上にする必要がある。

一方、侵入量を大きくした場合には、前述したように清掃ローラ部材２ｃによる帯電ローラ２ａ表面への破損といった問題が生じる虞がある。具体的には清掃ローラ部材２ｃと帯電ローラ２ａ間の摩擦力が大きくなりすぎるため、帯電ローラ２ａ表面が摩耗したり傷が入ったりする虞がある。そして、摩耗した部分や傷が入った部分では感光ドラム１への帯電処理能力が低下するため、帯電ムラによる濃度ムラが発生する原因となる。

図７（ｂ）の●印は、清掃ローラ部材２ｃの侵入量と、清掃ローラ部材２ｃを有する画像形成装置において１００００枚印字動作を行なった後の帯電ローラ２ａ上の長手方向表面粗さ（１０点平均粗さＲｚ）について示したものである。この結果から、侵入量が小さい時には表面粗さＲｚは小さが、侵入量が１．７５ｍｍ以上になった場合、侵入量の増加に伴って表面粗さＲｚの大きさも大きくなることがわかる。

つまり図７（ｂ）の結果から、清掃ローラ部材２ｃの侵入量は１．５ｍｍ前後が清掃能力及び破損の上で最も好ましいことがわかるが、清掃ローラ部材２ｃの個体差を含めて考えると、精度を高くして個体差をできる限り小さくする必要がある。ただしこの場合には、清掃ローラ部材２ｃのコストおよび画像形成装置のコストが高くなってしまう。

そこで本実施例は、楕円形状のコロ部材２２を有する清掃ローラ部材２ｃを用いることで、クリーニング動作時に清掃ローラ部材２ｃの進入量は１．０ｍｍから２．０ｍｍの間を準じ繰り返す。（図１０参照）このため、清掃ローラ部材２ｃの個体差を考えなくても、清掃ローラ部材２ｃの清掃能力を安定的に維持するとともに、清掃ローラ部材２ｃによる帯電ローラ２ａ表面の破損を防止することが可能である。ここで、コロ部材２２の周長と帯電ローラ２ａの周長が整数比でないことが重要である。この理由としては、コロ部材２２と帯電ローラ２ａの周長の比が整数倍の場合には、帯電ローラ２ａの各周面における清掃ローラ部材２ｃの侵入量がいつも同じ（位相が同期）になってしまい、帯電ローラ２ａの周方向で汚れムラが発生する虞があるためである。

しかしながら、楕円形状のコロ部材２２で清掃ローラ部材２ｃの侵入量を変化させるだけでは、前述の縦ライン画像などの主走査方向での濃度のばらつきの大きな画像を大量部数印字した場合には汚れムラを発生する虞がある。

そこで、本実施例では清掃ローラ部材２ｃの芯金２３に対して一定の角度（本実施例では６０°）を持つように斜めに取り付けられたコロ部材２２と、帯電ローラ２ａを有するハウジングの一部に固定して取り付けられたガイド部材２４を有する。コロ部材２２は、清掃ローラ部材２ｃと嵌合して固定されており、コロ部材２２の形状がコロ部材２２の回転方向にみて清掃ローラ部材２ｃの回転軸線方向に変位する形状となっている。また、ガイド部材２４はコロ部材２２の外周部と嵌合することでコロ部材２２をガイドしている。この構成により、コロ部材２２が回転することでガイド部材２４により清掃ローラ部材２ｃが帯電ローラ２ａ上をレシプロするような機構になっている。即ち、清掃ローラ部材２ｃの位置が清掃ローラ部材２ｃの回転軸線方向に前後するように変位する。

図８は、コロ部材２２とガイド部材２４によるレシプロ動作を示す模式図である。図８（ａ）の状態からコロ部材２２（あるいは清掃ローラ部材２ｃ）が１８０°回転したものが図８（ｂ）の状態である。コロ部材２２は清掃ローラ部材２ｃの芯金２３に固定して取り付けられており、ガイド部材２４は帯電ローラ２ａを有するハウジングに固定して取り付けられている。よって、コロ部材２２が帯電ローラ２ａに従動回転するに伴って、コロ部材２２は（ａ）から（ｂ）のように変化し、同時に清掃ローラ部材２ｃも（ａ）から（ｂ）の状態に長手方向に移動する。このようにして、コロ部材２２が回転するに伴い（ａ）から（ｂ），（ｂ）から（ａ）の運動を繰り返し、清掃ローラ部材は帯電ローラ２ａ上を往復運動（レシプロ運動）する。本実施例において、清掃ローラ部材２ｃが帯電ローラ２ａ上を実際に動く距離としては、コロの長軸径が９．０ｍｍ，軸芯２３に対する角度が６０°であることから約４．５ｍｍである。

図９は、図７（ｂ）と同様の測定をレシプロ運動の有無に対して比較したものである。この結果から、レシプロ運動を実施したほうがレシプロ運動なしの場合に比較して、どの侵入量においても汚れムラ指数が小さくなっていることがわかる。これは清掃ローラ部材２ｃの回転方向の清掃能力に加え、長手方向にも帯電ローラ２ａ表面の汚れを散らす清掃能力が発揮されるためと考えられる。

以上説明したように、本発明の実施例による画像形成装置によって、清掃ローラ部材の個体差や出力画像のパターンによらず、清掃ローラ部材２ｃの清掃能力を長期にわたり維持可能となった。更に、帯電ローラ２ｃ表面に付着するトナーや外添剤などの汚染物に起因した帯電ムラ・濃度ムラなどの画像不良の発生を防止すると共に、省スペース・低コストな画像形成装置を提供することが可能となる。

なお、本実施例で示した楕円形状のコロ部材２２を有する清掃部材２ｃは、帯電ローラ２ａの清掃ローラ部材２ｃに対する効果に限定されるものではない。

図１２は、感光ドラム１上の転写残トナーなどのクリーニングを行なうクリーニング装置６内に回転型のクリーニングブラシローラ６ｂを有する画像形成装置である。このようなクリーニングブラシローラ６ｂに対しても、本実施例で示した楕円形状のコロ部材２２の侵入量変化およびレシプロ動作の効果は有効であり、安定した転写残トナーのクリーニング性を実現することが可能となる。

図１３は、感光ドラム１周面にクリーニング部材を有さず、転写残トナーを現像器にて回収するクリーナーレスシステムを採用した画像形成装置である。クリーナーレスシステムを実施する場合、転写残トナーの帯電量の制御あるいは感光ドラム１の表面電位の制御を実施するため、帯電補助部材６１ａを有することが一般的である。帯電補助部材６１ａは、感光ドラム１の回転方向に関して転写手段より下流側で、かつ帯電手段よりも上流側に像担持体上に接触して回転可能に配置されている。そして、感光ドラム１上に残留するトナーの帯電量もしくは前記像担持体の表面電位を制御している。このとき、帯電補助部材６１ａとして回転ブラシを使用する場合がある。このような帯電補助部材６１ａに対しても、本実施例で示した楕円形状のコロ部材２２の侵入量変化およびレシプロ動作の効果は有効であり、安定したクリーナーレスシステムを実現することが可能となる。

本実施例では、清掃部材の帯電ローラへの侵入量を変動する変動手段として楕円形のコロ部材を例に説明したが、これに限らず、例えば、清掃部材と帯電ローラとの距離を一定に保持させ、清掃部材の形状を楕円形状にしてもよい。即ち、侵入量が目標とする侵入量に対して増減するようにブラシの長さを周方向で変化させても良い。

また、コロ部材の形状として楕円形状を例に説明したが、これに限らず、回転することで清掃部材の位置を偏心させる形状であればよい。

従来の画像形成装置の概略構成を示す模型図である。 従来のスポンジ部材からなる清掃ローラ部材を有する画像形成装置の概略構成を示す模型図である。 従来のブラシ部材からなる清掃ローラ部材を有する画像形成装置の概略構成を示す模型図である。 本発明の実施例に係る楕円形状のコロ部材を有する清掃ローラ部材の横断面構成及び長手断面構成を示す模式図である。 本発明の実施例に係る楕円形状のコロ部材を有する清掃ローラ部材の保持方法を示す模式図である。 本発明の実施例に係る楕円形状のコロ部材を有する清掃ローラ部材の回転に伴う侵入量の変化を示す模式図である。 （ａ）は清掃ローラ部材の侵入量と長手方向圧分布のばらつきの関係を示す関係図である。（ｂ）は清掃ローラ部材の侵入量と帯電ローラの長手方向汚れムラ及び長手方向表面粗さの関係を示す関係図である。 本発明の実施例に係る楕円形状のコロ部材を有する清掃ローラ部材の回転に伴う往復運動（レシプロ運動）の状態を示す模式図である。 本発明の実施例に係る楕円形状のコロ部材を有する清掃ローラ部材の回転に伴う往復運動（レシプロ運動）有無と帯電ローラの長手方向汚れムラの関係を示す関係図である。 本発明の実施例に係る画像形成装置の像担持体周りの概略構成を示す模型図である。 本発明の実施例に係る画像形成装置の概略構成を示す模型図である。 本発明の清掃ローラ部材を像担持体のクリーニング部材であるクリーニングブラシローラに適応した画像形成装置の像担持体周りの概略構成を示す模型図である。 本発明の清掃ローラ部材をクリーナーレス方式の画像形成装置で用いる帯電補助ローラに適応した画像形成装置の像担持体周りの概略構成を示す模型図である。

符号の説明

１ 感光ドラム
２ 帯電装置
２ａ 帯電ローラ
２ｂ 帯電ローラ保持加圧部材
２ｃ 清掃ローラ部材
２１ 清掃ローラ部
２２ コロ部材
２３ 清掃ローラ部材芯金
２４ コロ部材のガイド部材
２５ コロ部材の加圧部材
３ レーザユニット
４ 現像装置
５ａ １次転写ローラ
５ｂ 中間転写ベルト
５ｆ ２次転写ローラ
６ 感光ドラムクリーニング装置
７ 中間転写ベルトクリーニング装置
８ 定着装置
Ｐ 記録材

Claims (5)

1. トナー像を担持する像担持体の表面、もしくは前記像担持体を帯電する帯電部材の表面をクリーニングする回転可能な回転部材と、クリーニング動作時における前記表面に対する前記回転部材の回転中心との距離を規制する規制手段と、前記回転部材の回転に伴って前記回転部材の前記表面に対する侵入量を変動させる変動手段と、を有することを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記規制手段は、前記回転部材の回転軸に嵌合され、前記表面に当接することで前記距離を規制するコロ部材であると共に、前記コロ部材は、回転半径が周方向で異なることで回転することで前記距離を変動させる前記変動手段を兼ねていることを特徴とする請求項１記載のクリーニング装置。
3. 前記コロ部材の一部と嵌合して前記コロ部材をガイドするガイド部材を有し、前記コロ部材は前記回転部材と嵌合して固定されており、前記コロ部材の形状が前記コロ部材の回転方向にみて前記回転部材の回転軸線方向に変位する形状であって、前記コロ部材が回転することで前記ガイド部材を介して前記回転部材を前記回転部材の回転軸線方向に往復運動させることを特徴とする請求項１または２記載のクリーニング装置。
4. 前記像担持体もしくは前記帯電部材の周長と、前記コロ部材の周長の比が整数倍でないことを特徴とする請求項１から請求項３記載のクリーニング装置。
5. 像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電手段と、前記帯電手段により帯電された前記像担持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像をトナーにて現像すると共に、前記像担持体上の転写残トナーを回収する現像手段と、前記像担持体上に形成されたトナー像を記録材に転写する転写手段と、前記像担持体の回転方向に関して前記転写手段より下流側で、かつ前記帯電手段よりも上流側に前記像担持体の表面に接触して回転可能に配置され、前記像担持体上に残留するトナーの帯電量もしくは前記像担持体の表面電位を制御する帯電補助部材と、を有する画像形成装置において、
   前記帯電補助部材の回転に伴って前記帯電補助部材の前記像担持体の表面への侵入量を変動させる変動手段を有することを特徴とする画像形成装置。

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