JP4118929B2 - 帯電装置 - Google Patents

Description

本発明はクリーニングローラ、特に帯電ローラに付着した外添剤や紙粉を除去するのに好適なクリーニングローラに関するものである。
また、本発明は、上記クリーニングローラを用いた帯電装置にも関するものである。

電子写真方式の画像形成装置においては、感光ドラムを所定の表面電位に帯電させるためローラ帯電方式が利用されている。このローラ帯電方式では、バイアス源に接続された帯電ローラを用い、帯電ローラを感光ドラムに対して従動回転させ、放電により感光ドラムを所定の表面電位に帯電させている。また、感光ドラムに形成された静電潜像を現像する現像剤として球形の重合トナーが広く用いられている。重合トナーを用いた現像システムでは、重合トナーの凝集を防止すると共に流動性を改善するため、現像剤中に数１０ナノミクロン程度の微細なシリカやチタニア等の外添剤が添加されている。

電子写真式画像形成装置においては、トナー像を記録紙に転写する転写工程の後段において、感光ドラム上に残留するトナーを感光ドラムから除去するクリーニング工程が行われ、感光ドラム表面がクリーニングされている。しかしながら、クリーニング工程で除去されなかった外添剤や紙粉が感光ドラム上に残留し、感光ドラムの回転に伴い、これら外添剤や紙粉が帯電工程まで搬送されてしまう。帯電工程に搬送されたトナーや紙粉の一部は、帯電ローラの表面に転移し、帯電ローラの表面を汚してしまう。帯電ローラの表面にトナー粒子や外添剤がフィルミング状態に付着すると、帯電性能に悪影響を及ぼし、感光ドラム表面を所定の電位に帯電できなくなる不具合が生じてしまう。このような不具合を解消するため、多くの画像形成装置では、帯電ローラと接触するようにクリーニングローラを配置し、クリーニングローラにより帯電ローラの表面をクリーニングしている（例えば、特許文献１参照）。

上記特許文献に記載されたクリーニングローラは、ポリウレタンの発泡体の表面にシリカ等を含む吸着性の膜が形成され、当該吸着性膜の吸着力により帯電ローラ表面に残留するトナーや紙粉が除去されている。

特開２００６−１５４２８５号公報

上述したクリーニングローラは、表面に吸着性の膜が形成されているため、帯電ローラ表面に残留する外添剤や紙粉を効率良く除去することが可能である。しかしながら、多数枚コピーすると、クリーニングローラの表面に外添剤や紙粉が蓄積し、吸着性能が徐々に低下してしまい、クリーニングローラとしての機能が果たされなくなってしまう。

本発明の目的は、上述した欠点を解消し、帯電ローラや転写ベルト等の回動体の表面にフィルミングが発生せず、長期間にわたって使用可能なクリーニングローラ及び帯電装置を提供することにある。

本発明による帯電装置に用いられるクリーニングローラは、シャフトと、シャフトの両端にそれぞれ結合され、外部の回動体と接触して回動体から伝達される駆動力をシャフトに伝達するコロと、前記シャフトの軸線方向に沿って螺旋状に設けられ、シャフトの軸線方向に見て所定の外径寸法を有する螺旋状クリーニング部材とを有し、
前記螺旋状クリーニング部材の外径寸法が前記コロの外径寸法よりも大きくなるように設定され、動作中、前記コロの周速度と螺旋状クリーニング部材の外周の周速度との速度差により前記回動体の表面をクリーニングする。

本発明によるクリーニングローラは、帯電ローラや転写ベルト等の回動体に対して従動回転しながら回動体の表面をクリーニングする従動回転型のクリーニングローラである。このため、本発明では、シャフトの両端に動力伝達機構として作用するコロを設けると共に、シャフトの２つのコロ間に帯電ローラや転写ベルト等の表面をクリーニングする螺旋状のクリーニング部材とを設ける。コロが帯電ローラと接触すると、帯電ローラの駆動力がコロに伝達され、コロを介してシャフトに伝達される。そして、シャフトが回転することにより、シャフトに螺旋状に設けた螺旋状クリーニング部材が回転し、帯電ローラ等の表面をクリーニングする。

一方、帯電ローラ表面の移動速度と螺旋状のクリーニング部材の周速度とが同一では、帯電ローラ表面に対するクリーニング作用は極めて小さなものである。そこで、本発明では、帯電ローラ等の表面と螺旋状クリーニング部材との間に移動速度差を形成し、移動速度差により帯電ローラ等の表面に対する拭き取り効果を発揮させ、螺旋状クリーニング部材により表面に付着している異物を除去する。この移動速度差は、螺旋状クリーニング部材のローラ軸線方向に見た外径寸法をコロの外径寸法よりも大きくすることにより達成される。すなわち、クリーニングローラの回転数はコロの外径寸法により規定されるため、螺旋状クリーニング部材の外径寸法をコロの外径寸法よりも大きくすることにより、螺旋状クリーニング部材の周速度は帯電ローラ表面の周速度よりも高速になり、帯電ローラ等の表面移動速度とクリーニング部材との間に相対的な速度差が形成される。この相対的速度差が形成されることにより、帯電ローラ表面に付着した異物は、螺旋状クリーニング部材により拭き取られ、良好なクリーニング性能が発揮されることになる。さらに、本発明では、帯電ローラや転写ベルトとクリーニングローラとの間隔は、コロにより規定されるため、発泡ウレタンスポンジが変形したり毛ブラシが毛倒れする不具合が解消される。
ここで、回動体とは、回転又は走行する各種の部材を意味し、帯電ローラ、搬送ローラやタイミングローラ等の各種ローラだけでなく、転写ベルトや中間転写ベルト等の各種ベルトも含むものである。

通常、帯電ローラは、強制駆動されず、感光ドラムに対して従動回転する。一方、クリーニングローラの負荷トルクが大きい場合、帯電ローラの回転性能を悪化するおそれがある。そこで、本発明では、シャフトに設けたクリーニング部材をシャフト全長にわたって設けるのではなく、螺旋状に設ける。すなわち、螺旋状のクリーニング部材を用いることにより、帯電ローラ表面との間の接触面積が小さくなり、帯電ローラに対する負荷トルクが減少し、帯電ローラの回転性能に悪影響を及ぼすことはない。

本発明による帯電装置に用いられるクリーニングローラの好適実施例は、コロが大きな摩擦係数を有するシリコンゴム又はウレタンゴム材料で構成され、螺旋状クリーニング部材は発泡ウレタンスポンジ又は毛ブラシで構成されていることを特徴とする。シリコンゴム材料は、一般的に大きな摩擦係数を有するので、帯電ローラや転写ベルト等とコロとの間に強い連結力が作用する。この結果、クリーニングローラと帯電ローラ等との間の接触面積が小さくても、帯電ローラも転写ベルトから駆動ローラへ良好な駆動力が伝達される。

本発明による帯電装置は、帯電されるべき感光ドラムよりも上方に配置されると共に感光ドラムに対して従動回転する帯電ローラにより、前記感光ドラムを所定の表面電位に帯電させる帯電装置において、
バイアス源に接続され、感光ドラムを所定の表面電位に帯電させる帯電ローラと、
前記帯電ローラよりも上方に配置され、自重により帯電ローラと接触して帯電ローラから伝達される駆動力により従動回転すると共に帯電ローラの表面に付着した異物を除去するクリーニングローラとを具え、
前記クリーニングローラは、シャフトと、シャフトの両端にそれぞれ結合され、前記帯電ローラと接触して帯電ローラの回転駆動力をシャフトに伝達するコロと、シャフトの軸線方向に見て所定の外径寸法を有する螺旋状クリーニング部材とを有し、前記螺旋状クリーニング部材の外径寸法は前記コロの外径寸法よりも大きくなるように設定され、
前記コロはシリコンゴム材料で構成され、
動作中、前記コロの周速度と螺旋状クリーニング部材の外周の周速度との速度差により帯電ローラの表面をクリーニングすることを特徴とする。

帯電ローラや転写ベルト等の被クリーニング部材の表面とクリーニングローラの外周との間に相対的な移動速度差が形成されているので、動作中に被クリーニング部材表面に付着した異物が拭き落とされ、フィルミング現象等の発生が有効に防止される。特に、シャフトに螺旋状に形成した螺旋状クリーニング部材により被クリーニング部材をクリーニングしているので、負荷トルクが極めて小さいなり、帯電ローラのように従動回転する部材のクリーニングローラとして極めて好適である。

図１は本発明による帯電装置及びクリーニングローラを有する電子写真式画像形成装置の一例を示す線図である。感光ドラム１は矢印方向に沿って同期して回転し、帯電装置２により所定の表面電位に帯電される。次に、露光位置において、画像光により露光され、感光ドラム上に静電潜像が形成される。静電潜像は、現像装置３により現像され、感光ドラム上にトナー像が形成される。トナー像は、転写位置まで移行し、転写装置４により、同期して搬送されてくる記録紙５上に転写される。本例では、転写装置としてベルト転写装置を用いる。ベルト転写装置４は、転写ベルト４ａと、転写ベルトを搬送する駆動ローラ４ｂと、バイアスローラ４ｃと、テンションローラ４ｄとを有する。バイアスローラ４ｃは、バイアス源に接続され、転写ベルト４ａに所定のバイアス電圧を印可する。多数枚コピーすると、転写ベルトの表面には紙粉や外添剤が付着してフィルミングが発生する。そこで、転写ベルト４ａの表面に本発明によるクリーニングローラ６を接触させ、クリーニングローラにより転写ベルト表面を清浄な状態に維持する。

転写後、感光ドラム１はイレーサ７により全面均一除電される。その後、クリーニング装置８により、感光ドラム上に残留するトナーや紙粉等が除去される。クリーニング装置８の後段に、本発明によるクリーニングローラ９を配置し、感光ドラム表面に残留した異物を除去する。この一連の工程により、画像形成の１サイクルが終了する。

次に、帯電装置について説明する。帯電装置２は、帯電ローラ１０を有し、当該帯電ローラにより感光ドラム１の表面を所定の電位に帯電する。帯電ローラ１０は、例えば発泡スポンジの外周面に複数の種々の抵抗値の導電層が積層された帯電ローラを用いる。当該帯電ローラは回転自在に支持にされ、感光ドラム１と接触して従動回転する。帯電ローラ１０には、バイアス源１１が接続されて所定の電位にバイアスされ、コロナ放電により感光ドラム表面を所定の表面電位に均一に帯電する。この際、帯電ローラ１０の表面にシリカ等の外添剤や紙粉等が付着していると、局所的に帯電ムラが発生し、感光ドラム表面を均一に帯電できなくなり、画像品質が低下してしまう。従って、帯電ローラの表面を清浄に維持することは、画像品質を維持するため、極めて重要である。

本発明では、帯電ローラ１０と隣接するようにクリーニングローラ１２を配置し、クリーニングローラ１２により帯電ローラ１０の表面をクリーニングする。クリーニングローラ１２は、フレーム（図示せず）に対して軸受を介して回転自在に支持し、帯電ローラと接触して従動回転する。そして、帯電ローラと接触する間に、帯電ローラに付着した外添剤及び紙粉を帯電ローラの表面から除去する。尚、クリーニングローラは、帯電ローラの鉛直線上以外の角度位置に配置することも可能であり、帯電ローラに対して傾斜するように配置することもできる。

図２Ａ及びＢは本発明によるクリーニングローラの一例を示す線図的斜視図である。クリーニングローラは、金属製のシャフト２０を有し、シャフトの両端に断面が円形の回転体であるコロ２１ａ及び２１ｂを固定する。コロ２１ａ及び２１ｂは、シリコンゴム又はウレタンゴム材料で構成する。シリコンゴム及びウレタンゴムは、大きな摩擦係数及び粘着性を有するため、帯電ローラや転写ベルトとの接触面積が小さくても、帯電ローラや転写ベルトの駆動力がコロに良好に伝達される。尚、コロをシリコンゴムで構成する場合、感光ドラム表面を汚染しないオリゴマーカットシリコンゴムを用いる。シャフト２０のコロ２１ａと２１ｂとの間に螺旋状クリーニング部材２２をシャフトの軸線方向に沿って螺旋状に取り付ける。この螺旋状クリーニング部材２２は、断面が長方形又は正方形等の山状の発泡ウレタンスポンジで構成する。発泡ウレタンスポンジは、弾性変形可能な材料であるから、帯電ローラと接触して帯電ローラの表面に付着した外添剤や紙粉等の異物を拭き落とす作用を果たす。尚、軟質フェルトもウレタンゴムと同様な効果を発揮するため、フェルト材料も螺旋状クリーニング部材として用いることが可能である。

図２Ｂに示す例は、螺旋状クリーニング部材として、シャフト２０の外周面に毛ブラシを螺旋状取り付けた例を示す。この毛ブラシは、基布の表面に多数のパイル毛が植設されており、毛ブラシにより帯電ローラ等の表面に付着した外添剤等を拭き落とすことができる。尚、毛ブラシは、静電植毛によりシャフト２０の外周面上に直接植毛することも可能である。本発明では、螺旋状クリーニング部材２２のシャフトの軸線方向から見た外径寸法をコロ２１の外径寸法よりも大きくなるように設定する。一例として、コロ２１の外径寸法を８ｍｍに設定した場合、螺旋状クリーニング部材２２の外径寸法は８〜１２ｍｍ程度に設定する。このように、螺旋状クリーニング部材２２の外径寸法をコロの外径寸法よりも大きく設定することにより、動作中螺旋状クリーニング部材の先端の周速度が帯電ローラや転写ベルト等のクリーニングされるべき被クリーニング部材の移動速度よりも高速になり、この結果被クリーニング部材表面に付着した外添剤や紙粉等の異物がクリーニングローラにより拭き落とされ、帯電ローラ等の表面を常時清浄な状態に維持することが可能である。尚、クリーニング部材は、シャフトに対して螺旋状に形成されているため、感光ドラム表面はクリーニング部材により間欠的に接触するが、多数回複写動作を行う間にクリーニング部材と当接するため、十分なクリーニング効果が発揮される。尚、螺旋状クリーニング部材の螺旋状をピッチを適切に設定することにより、感光ドラム表面がクリーニング部材と当接する回数又は時間を調整することができる。

図３は、帯電ローラ１０上に本発明によるクリーニングローラが取り付けられた状態を示す側面図である。帯電ローラ１０及びクリーニングローラ１２は共に軸受を介してフレーム（図示せず）に回転自在に支持する。クリーニングローラ１２は、その自重により帯電ローラ１０と当接する。この際、クリーニングローラのコロ２１ａ及び２１ｂが帯電ローラの表面と当接すると共に発泡ウレタンスポンジの螺旋状クリーニング部材２２も帯電ローラと当接する。動作中、帯電ローラの回転駆動力がコロに伝達され、伝達された駆動力はコロを介してシャフトに伝達され、螺旋状クリーニング部材が回転し、帯電ローラ表面に付着した異物を拭き落とす。１回のコピー動作により帯電ローラの表面に付着する異物の量は微量であるから、帯電ローラが回転する毎に螺旋状クリーニング部材が帯電ローラ表面と当接することにより、帯電ローラ表面は常時清浄な状態に維持される。すなわち、帯電ローラが回転する毎にその表面がクリーニングされるため、フィルミングの発生が有効に防止される。

図４は本発明による帯電装置の変形例を示す線図である。図１で用いた部材と同一の構成要素には同一符号を付して説明する。本例では、帯電ローラ１０に対してクリーニングローラ１２を側方に配置し、スプリング３０によりクリーニングローラを帯電ローラに対して押圧する。このように、スプリングによりクリーニングローラを帯電ローラに対して圧着しても、コロが帯電ローラの表面と当接するため、良好なクリーニング性能を発揮する。

本発明は上述した実施例だけに限定されず、種々の変形や変更が可能である。上述した実施例では、帯電ローラ表面をクリーニングするクリーニングローラ及び転写ベルト表面をクリーニングするクリーニングローラとして説明したが、カラー画像形成装置の中間転写ベルト等の各種ベルトの表面をクリーニングするクリーニング装置として用いることが可能である。また、帯電ローラだけでなく、搬送ローラやタイミングローラ等の各種ローラのクリーニングローラとしても利用することが可能である。さらに、本発明によるクリーニングローラをＯＰＣ感光ドラムに対して従動回転するように配置することにより、感光ドラムのフィルミング防止に用いることも可能である。

本発明によるクリーニングローラを具える電子写真式画像形成装置の一例を示す線図である。 クリーニングローラの一例を示す線図的斜視図である。 帯電ローラとクリーニングローラとの連結状態を示す図である。 本発明による帯電装置の変形例を示す線図である。

符号の説明

１ 感光ドラム
２ 帯電装置
３ 現像装置
４ 転写装置
５ 記録紙
６，９ クリーニングローラ
７ イレーサ
８ クリーニング装置
１０ 帯電ローラ
１１ バイアス源
１２ クリーニングローラ
２０ シャフト
２１ａ，２１ｂ コロ
２２ 螺旋状クリーニング部材

Claims (2)

1. 帯電されるべき感光ドラムよりも上方に配置されると共に感光ドラムに対して従動回転する帯電ローラにより、前記感光ドラムを所定の表面電位に帯電させる帯電装置において、
   バイアス源に接続され、感光ドラムを所定の表面電位に帯電させる帯電ローラと、
   前記帯電ローラよりも上方に配置され、自重により帯電ローラと接触して帯電ローラから伝達される駆動力により従動回転すると共に帯電ローラの表面に付着した異物を除去するクリーニングローラとを具え、
   前記クリーニングローラは、シャフトと、シャフトの両端にそれぞれ結合され、前記帯電ローラと接触して帯電ローラの回転駆動力をシャフトに伝達するコロと、シャフトの軸線方向に見て所定の外径寸法を有する螺旋状クリーニング部材とを有し、前記螺旋状クリーニング部材の外径寸法は前記コロの外径寸法よりも大きくなるように設定され、
   前記コロはシリコンゴム材料で構成され、
   動作中、前記コロの周速度と螺旋状クリーニング部材の外周の周速度との速度差により帯電ローラの表面をクリーニングす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、前記螺旋状クリーニング部材は、発泡ウレタンスポンジにより構成されていることを特徴とする帯電装置。