JP5162831B2

JP5162831B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5162831B2
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Inventors: 智保延; 秀明大池
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Description

本発明は、電子写真方式を採用した複写機やプリンタ等の画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式を採用した複写機やプリンタ等の画像形成装置の帯電装置として、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ものが多用されてきたが、コロナ放電現象を利用した帯電装置の場合には、人体や地球環境に悪影響のあるオゾンや窒素酸化物の発生が問題となっている。これに対して、導電性の帯電ロールを像担持体に直接接触させて像担持体の帯電を行う接触帯電方式は、オゾンや窒素酸化物の発生が大幅に少なく、電源効率も良いことから、最近では主流となっている。

このような接触帯電方式の帯電装置では、帯電時に像担持体上にある各種の付着物を吸着してしまい汚染されやすいという不都合があった。これに対し、特許文献１では、帯電ロールの清掃部材として、シャフトから放射線状に延出する複数のブラシで構成された清掃ブラシを設け、帯電ロールに当接させ帯電ロールの破壊や表面フィルミングを抑制し長期間にわたって帯電ロール表面の異物を除去できるようにしている。

しかしながら、画像形成装置のサイズの制約やコストの観点から、清掃部材に小径の金属製のシャフトが用いられる場合がある。この場合、特に顕著になるのが、このシャフトのたわみ量が大きくなるという現象である。

シャフトが両端で支持され、帯電ロールを押圧する場合、清掃ブラシが帯電ロールから受ける反力により清掃部材のシャフトがたわみ、帯電ロールの中央部での食い込み量が低下する。帯電ロールの中央部での食い込み量が減少すると、中央部でのクリーニング性能が低下するという不具合が発生する。

一方、帯電ロールの中央部のクリーニング性を確保するために、ブラシのくいこみを十分確保した状態では、帯電ロールの両端部での食い込みが多大となり、帯電ロールの両端部での抵抗上昇が生じ、プリントサンプル上ですじが発生するなどのトラブルが発生し、また、帯電ロールの寿命が短くなるという問題が発生する。
特開２００２−１９６５６８号公報

本発明は上記事実を考慮し、清掃部材による帯電ロールの良好なクリーニング性能を得ることができる画像形成装置を提供することを課題とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、画像形成装置において、画像を担持する像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電ロールと、前記帯電ロールに当接し、該帯電ロールをクリーニングするクリーニング部材と、を有し、前記クリーニング部材が、スポンジで形成され前記帯電ロールと当接する表層と、前記表層より軟らかいスポンジで構成され表層を支持する内層と、前記内層を支持し、前記表層を前記帯電ロールに当接させる支持部材と、を含んで構成されているとともに、前記内層の軸方向中央部の硬度は軸方向両端部の硬度よりも低くされていることを構成されたことを特徴とする。

帯電ロールの軸方向において、弾性部材との接触状態（ニップ幅）が不均一になると、帯電ロールの汚れを均一に除去することができず、帯電ロールの表面には汚れが残存し、感光体を均一に帯電できなくなり、出力される画質にムラが発生してしまう。このため、帯電ロールの軸方向において、弾性部材との接触状態を均一にする必要がある。

上記の接触状態を不均一にしてしまう原因として、支持部材の強度（ロールの場合は軸の剛性）が影響する。つまり、弾性部材は帯電ロールに押し付けられて使用される為、弾性部材の反力が支持部材へ加わる事となるが、その反力により支持部材が変形をしてしまう。

特に支持部材の長手方向中央部が帯電ロールに対し逃げる様に撓んでしてしまう。この対策として、支持部材の強度を上げる目的で支持部材の厚さや径を増やす方法が考えられるが、クリーニング装置の大きさが大きくなり、コストも高くなってしまう。

このため、請求項１に記載の発明では、帯電ロールと当接する表層を弾性体で形成し、該表層を支持する内層を設け、表層より軟らかい弾性体で構成することで、支持部材の撓み量が内層で吸収され、支持部材の表層への影響をなくし、帯電ロールの接触状態を均一に保つことができる。これにより、帯電ロールの良好なクリーニング性能を得ることができる。また、支持部材の厚さや径を小さくできるため、画像形成装置の小型化を図ることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記支持部材がシャフトであり、前記内層は前記シャフトの外周面に形成され、前記表層は前記内層の外周面に形成されたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記支持部材が板材であり、前記内層は前記板材の上面に形成され、前記表層は前記内層の上面に形成されたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記内層の肉厚を変え、前記表層の外形形状を前記帯電ロールの軸方向に沿った形状とすることを特徴とする。例えば、帯電ロールを像担持体に均一に接触させるため、帯電ロールがクラウン形状（軸方向中央部が端部より太くなっている）となっている場合は、内層の長手方向の中央部を端部よりも薄くする。

請求項５に記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記帯電ロールの軸線に対して、前記支持部材の軸線を交差させることを特徴とする。

請求項５に記載の発明において、帯電ロールの軸線に対して、支持部材の軸線を交差させることで、軸アライメントがずれ、仮に支持部材の中央部が撓んだとしても、クリーニング部材が帯電ロールに巻き付くようになる為、支持部材の軸方向において、ニップ幅を均一にすることができる。これにより、クリーニング部材によるクリーニング性能をさらに向上させることができる。

本発明は上記構成としたので、クリーニングロールによる帯電ロールの良好なクリーニング性能を得ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る画像形成装置について説明する。

図１に示す本実施形態の画像形成装置１０は、４サイクル方式のフルカラーレーザプリンタであり、図示のように、装置内には、中央よりもやや右上部に、感光体ドラム１２（像担持体）が回転可能に配設されている。この感光体ドラム１２としては、例えば、表面にＯＰＣ等よりなる感光体層が被覆された直径が約４７ｍｍの導電性円筒体からなるものが用いられ、図示しないモータにより、矢印方向に沿って約１５０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで回転駆動される。

感光体ドラム１２の表面は、感光体ドラム１２の略真下に配置された帯電ロール１４によって所定の電位に帯電された後、帯電ロール１４の下方に配置された露光装置１６によって、レーザービームＬＢによる画像露光が施され、画像情報に応じた静電潜像が形成される。

この感光体ドラム１２上に形成された静電潜像は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の現像器１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋが周方向に沿って配置された回転式現像器１８によって現像され、所定の色のトナー像となる。

このとき、感光体ドラム１２の表面には、形成する画像の色に応じて、帯電・露光・現像の各工程が、所定回数だけ繰り返される。現像工程では回転式現像器１８が回転し、対応する色の現像器１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋが、感光体ドラム１２と対向する現像位置に移動する。

例えば、フルカラーの画像を形成する場合、感光体ドラム１２の表面には、帯電・露光・現像の各工程が、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応して４回繰り返され、感光体ドラム１２の表面には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応したトナー像が順次形成される。トナー像が形成されるにあたって、感光体ドラム１２が回転する回数は、画像のサイズに応じて異なるが、例えば、Ａ４サイズであれば、感光体ドラム１２が３回転することによって、１つの画像が形成される。つまり、感光体ドラム１２の表面には、感光体ドラム１２が３回転するごとに、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応したトナー像が形成される。

感光体ドラム１２上に順次形成されるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、感光体ドラム１２の外周に中間転写ベルト２０が巻き付けられた一次転写位置において、中間転写ベルト２０上に互いに重ね合わせた状態で一次転写ロール２２によって転写される。

この中間転写ベルト２０上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像は、所定のタイミングで給紙される記録用紙２４上に、二次転写ロール２６によって一括して転写される。

一方、記録用紙２４は、画像形成装置１０の下部に配置された給紙カセット２８から、ピックアップロール３０によって送り出されるとともに、フィードロール３２及びリタードロール３４によって１枚ずつ捌かれた状態で給紙され、レジストロール３６によって中間転写ベルト２０上に転写されたトナー像と同期した状態で、中間転写ベルト２０の二次転写位置へと搬送される。

中間転写ベルト２０は、感光体ドラム１２における回動方向の上流側にて中間転写ベルト２０のラップ位置を特定するラップインロール３８と、感光体ドラム１２上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２０上に転写する一次転写ロール２２と、ラップ位置の下流側にて中間転写ベルト２０のラップ位置を特定するラップアウトロール４０と、二次転写ロール２６に中間転写ベルト２０を介して当接するバックアップロール４２と、中間転写ベルト２０のクリーニング装置４４に対向する第１のクリーニングバックアップロール４６と、第２のクリーニングバックアップロール４８と、によって所定の張力で張架されており、所定のプロセススピード（約１５０ｍｍ／ｓｅｃ）で循環移動するように、例えば、感光体ドラム１２の回転に伴って従動される。

ここで、中間転写ベルト２０は、画像形成装置１０の小型化を図るため、中間転写ベルト２０が張架される断面形状が、偏平な細長い略台形状となるように構成されている。

中間転写ベルト２０は、感光体ドラム１２と、帯電ロール１４と、中間転写ベルト２０と、中間転写ベルト２０を張架する複数のロール２２、３８、４０、４２、４６、４８と、中間転写ベルト２０用のクリーニング装置４４と、後述する感光体ドラム１２用のクリーニング装置７８と、で一体的に像形成ユニット５２を構成している。このため、画像形成装置１０の上部カバー５４を開き、像形成ユニット５２の上部に設けられた把手（図示省略）を手で持ち上げることにより、像形成ユニット５２全体を画像形成装置１０から取り外し可能となっている。

一方、中間転写ベルト２０のクリーニング装置４４は、第１のクリーニングバックアップロール４６によって張架された中間転写ベルト２０の表面に当接するように配置されたスクレーパ５８と、第２のクリーニングバックアップロール４８によって張架された中間転写ベルト２０の表面に圧接するように配置されたクリーニングブラシ６０とを備え、これらのスクレーパ５８やクリーニングブラシ６０によって除去された残留トナーや紙粉などは、クリーニング装置４４の内部に回収されるようになっている。

なお、クリーニング装置４４は、揺動軸６２を中心にして、図中反時計回り方向に揺動可能に配置されており、最終色のトナー像の二次転写が終了するまでは、中間転写ベルト２０の表面から離間した位置に退避するとともに、最終色のトナー像の二次転写が終了すると、中間転写ベルト２０の表面に当接するように構成されている。

さらに、中間転写ベルト２０からトナー像が転写された記録用紙２４は、定着装置６４へと搬送され、この定着装置６４によって加熱及び加圧されてトナー像が記録用紙２４上に定着される。その後、片面プリントの場合には、トナー像が定着された記録用紙２４は、排出ロール６６によって画像形成装置１０の上部に設けられた排出トレイ６８上にそのまま排出される。

一方、両面プリントの場合には、定着装置６４により第一面（表面）にトナー像が定着された記録用紙２４を、排出ロール６６によって排出トレイ６８上にそのまま排出せずに、排出ロール６６によって記録用紙２４の後端部を狭持した状態で、排出ロール６６を逆転させるとともに、記録用紙２４の搬送径路を両面用の用紙搬送路７０に切り替え、この両面用の用紙搬送路７０に配設された搬送ロール７２によって、記録用紙２４の表裏を反転した状態で、再度、中間転写ベルト２０の二次転写位置へ搬送して、記録用紙２４の第二面（裏面）にトナー像を転写する。そして、記録用紙２４の第二面（裏面）のトナー像を定着装置６４によって定着させ、記録用紙２４を排出トレイ６８上に排出する。

さらに、画像形成装置１０には、オプションによって、画像形成装置１０の側面に手差しトレイ７４が開閉自在に装着可能となっている。この手差しトレイ７４上に載置された任意のサイズ及び種類の記録用紙２４は、給紙ロール７６によって給紙され、搬送ロール７３及びレジストロール３６を介して、中間転写ベルト２０の二次転写位置へ搬送されることにより、任意のサイズ及び種類の記録用紙２４にも画像を形成することが可能となっている。

なお、トナー像の転写工程が終了した後の感光体ドラム１２の表面は、感光体ドラム１２が１回転する毎に、感光体ドラム１２の斜め下方に配置されたクリーニング装置７８のクリーニングブレード８０によって、残留トナーや紙粉などが除去され、次の画像形成工程に備えるようになっている。

図２に示すように、感光体ドラム１２の下方部には、感光体ドラム１２と接触するように帯電ロール１４が配置されている。この帯電ロール１４（帯電部材）は、導電性のシャフト１４Ａの周囲に帯電層１４Ｂが形成されたものであり、シャフト１４Ａが回転可能に支持されている。帯電ロール１４の感光体ドラム１２と反対側の下方部には、帯電ロール１４の表面に接触するロール状のクリーニングロール１００（弾性部材）が設けられている。

このクリーニングロール１００の軸芯には、シャフト１００Ａが備えられており、該シャフト１００Ａが回転可能に支持されている。シャフト１００Ａの外周面には、スポンジ１０４が設けられており、硬度の異なる２層構造となっている。スポンジ１０４の表面は、例えば硬度を１２７〜１６６Ｎとし、スポンジ１０４の軸芯側の硬度（例えば、硬度２９．４〜６８．６Ｎ）よりも硬くしている。以下、スポンジ１０４の表面を表層１０４Ａ、スポンジ１０４の内側を内層１０４Ｂという。

尚、本発明で使用している硬度とは、厚み１００ｍｍの測定対象物（本件発明の場合は、スポンジ）を直径２００ｍｍの円柱状の押し部材で押圧して、元の厚みの２５％圧縮時（本件発明の場合は、厚みが７５ｍｍになったとき）の圧力を意味する。

そして、クリーニングロール１００は帯電ロール１４に所定の荷重で押圧され、スポンジ１０４が帯電ロール１４の周面に沿って弾性変形してニップ部１０１を形成している。感光体ドラム１２は、図示しないモータによって図２中の時計回り（矢印２の方向）に回転駆動され、感光体ドラム１２の回転により帯電ロール１４が矢印４の方向に従動回転する。また、帯電ロール１４の回転によりロール状のクリーニングロール１００が矢印６の方向に従動回転する。

また、帯電ロール１４には帯電用の電源が接続されており、直流に交流を重畳したバイアス、または直流バイアスのみが印可されている。一方、クリーニングロール１００へのバイアス印可については特に規定しないが、本発明においては帯電ロール１４のシャフト１４Ａ及びクリーニングロール１００のシャフト１００Ａは同一の軸受けにて回転可能に軸支されており（後述する）、クリーニングロール１００は帯電ロール１４と同電位となっている。

そして、クリーニングロール１００が従動回転することにより、帯電ロール１４の表面に付着したトナーや外添剤などの汚れ（異物）がクリーニングロール１００によってクリーニングされる。そしてこの異物がクリーニングロール１００の発泡体のセル内に取り込まれ、セル内に回収された異物が凝集して適度な大きさになると、クリーニングロール１００から帯電ロール１４を介して感光体ドラム１２に戻され、感光体ドラム１２をクリーニングするクリーニング装置７８に回収されることで、クリーニング性能の維持継続がなされていると考えられている。

このような帯電ロール１４の弾性部材としてのクリーニングロール１００について、シャフト１００Ａの材質としては、快削鋼、ステンレス鋼等が使用されており、摺動性などの用途に応じ材質および表面処理方法が適時選択される。また導電性を有さない材質についてはメッキ処理など一般的な処理により加工され導電化処理が行われてもよく、もちろんそのまま使用してもよい。

また、クリーニングロール１００は、スポンジ１０４を介して帯電ロール１４と適度なニップ圧力で接触するため、ニップ時の撓みが少ない強度を持った材質またはシャフト長に対して十分剛性をもったシャフト径が選択される。

スポンジ１０４は、表層１０４Ａ及び内層１０４Ｂ共に、多孔質の３次元構造を有する発泡体からなる。このスポンジ１０４は、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリアミド又はポリプロピレン等の発泡性の樹脂又はゴムを材質としたものより選択される。また、スポンジ１０４は、帯電ロール１４との従動摺擦により外添剤などの異物を効率的にクリーニングすると同時に、帯電ロール１４の表面にスポンジ１０４の擦れによるキズをつけないために、また、長期にわたり千切れや破損が生じないようにするために、引き裂き、引っ張り強さなどに強いポリウレタンが特に好ましく用いられる。

また、帯電ロール１４は、導電性のシャフト１４Ａ上に帯電層１４Ｂとして円筒状の導電性弾性層、表面層が順次形成されたものである。

シャフト１４Ａの材質としては、快削鋼、ステンレス鋼等が使用され、摺動性などの用途に応じ材質および表面処理方法は適時選択され、導電性を有さない材質についてはメッキ処理など一般的な処理により加工され導電化処理が行われていてもよい。

帯電ロール１４の帯電層１４Ｂを構成する上記導電性弾性層は、例えば、弾性を有するゴム等の弾性材、導電性弾性層の抵抗を調整するカーボンブラックやイオン導電材等の導電材、必要に応じて軟化剤、可塑剤、硬化剤、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、シリカおよび炭酸カルシウム等の充填剤等、通常ゴムに添加され得る材料を加えてもよい。通常ゴムに添加される材料を添加した混合物を、導電性のシャフト１４Ａの周面に被覆することにより形成される。抵抗値の調整を目的とした導電剤として、マトリックス材に配合されるカーボンブラックやイオン導電剤のような、電子及び／又はイオンを電荷キャリアとして電気伝導する材料を分散したもの等を用いることができる。また、上記弾性材は発泡体であってもかまわない。

帯電層１４Ｂを構成する上記表面層は、トナー等の異物による汚染の防止のためなどに形成しているものであり、表面層の材料としては、樹脂、ゴム等の何れを用いてもよく特に限定するものではない。ポリエステル、ポリイミド、共重合ナイロン、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、メラミン樹脂、フッ素ゴム、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、セルロース、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体等を挙げることができる。

また上記表面層には導電性材料を含有させ、抵抗値を調整することができる。該導電性材料としては、粒径が３μｍ以下であるものが望ましい。

また、抵抗値の調整を目的とした導電剤として、マトリックス材に配合されるカーボンブラックや導電性金属酸化物粒子、あるいはイオン導電剤のような、電子及び／又はイオンを電荷キャリアとして電気伝導する材料を分散したもの等を用いることができる。

上記抵抗値を調整するための導電性粒子である導電性金属酸化物粒子は、酸化錫、アンチモンがドープされた酸化錫、酸化亜鉛、アナターゼ型酸化チタン、ＩＴＯ等の導電性を有した粒子で、電子を電荷キャリアとする導電剤あれば何れも用いることができ、特に限定されるものではない。これらは、単独で用いても２種類以上を併用することができる。また、本発明を阻害しない限り、何れの粒径であってもよいが、抵抗値調整および強度の点より、好ましくは酸化錫、アンチモンドープがされた酸化錫、アナターゼ型酸化チタンであり、更に、酸化錫、アンチモンドープがされた酸化錫が好ましい。

このような導電性材料によって抵抗制御を行うことにより、表面層の抵抗値は環境条件によって変化せず、安定な特性が得られる。

さらに、上記表面層には、フッ素系あるいはシリコーン系の樹脂が用いられている。特に、フッ素変性アクリレートポリマーで構成されることが好ましい。また、表面層の中に微粒子を添加してもよい。これにより、表面層が疎水性となって帯電ロール１４への異物の付着が防止されるように作用する。また、アルミナやシリカのような絶縁性の粒子を添加して、帯電ロール１４の表面に凹凸を付与し、感光体ドラム１２との摺擦時の負担を小さくして帯電ロール１４と感光体ドラム１２相互の耐磨耗性を向上させることも可能である。

次に、帯電ロール１４及びクリーニングロール１００の取付構造について詳細に説明する。

図３に示すように、本実施形態では、帯電ロール１４とクリーニングロール１００が一対の軸受け部材１１０を介して単一のフレーム１２０に組み付けられフレーム１２０内に収容されており、さらに感光体ドラム１２もこのフレーム１２０に組み付けられ、それらがユニット化されている。

図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、一つの軸受け部材１１０は、扁平な直方体状（ブロック状）に形成され単一構成とされている。この軸受け部材１１０は、高剛性、高摺動性で耐摩耗性に優れたポリアセタールやポリカーボネート等の合成樹脂材料で形成されている。また、耐摩耗性を更に高めるために、上記の合成樹脂材料にガラス繊維やカーボン繊維等を含有させるようにしてもよい。

軸受け部材１１０には、長手方向（図４の上下方向）に沿って所定の間隔で配置された２つの軸受け孔１１２、１１４が形成されている。一方の軸受け孔１１２には、帯電ロール１４のシャフト１４Ａ端部に設けられた支持部１４ａが回転自在に挿通され、他方の軸受け孔１１４には、クリーニングロール１００のシャフト１００Ａ端部に設けられた支持部１００ａが回転自在に挿通されている。また、図示のように、軸受け孔１１４の内径はシャフト１００Ａ（支持部１００ａ）の軸径よりも大きくされている。

この一対の軸受け部材１１０に、帯電ロール１４のシャフト１４Ａの両端の支持部１４ａとクリーニングロール１００のシャフト１００Ａの両端の支持部１００ａが回転可能に軸支されている。そして、クリーニングロール１００が帯電ロール１４に所定の荷重で押圧されることにより、前述したように、スポンジ１０４が帯電ロール１４の周面に沿って弾性変形しニップ部１０１を形成している（図２参照）。

図３に示すように、フレーム１２０は、本体部１２２における帯電ロール１４及びクリーニングロール１００の軸方向に沿った両端部（図３の左右の側端部）に、上記の一対の軸受け部材１１０が取り付けられる一対の取付部１２４が一体的に設けられている。

取付部１２４には、取付部１２４の延出方向に沿ったガイド溝１２６が形成されている。軸受け部材１１０は、このガイド溝１２６にはめ入れられてその先端側に配置されており、ガイド溝１２６にガイドされて取付部１２４の延出方向（感光体ドラム１２に対し接離する方向）に沿って摺動可能とされている。

一対の取付部１２４の外側面側は厚肉とされて先端側が延出されており、その先端部に、感光体ドラム１２を軸支する一対の軸受け部１３２が設けられている。この一対の軸受け部１３２には、軸受け孔１３４が同軸的に形成されており、感光体ドラム１２は、シャフト１２Ａの端部に設けられた支持部１２ａが各軸受け孔１３４に回転自在に挿通されて、帯電ロール１４及びクリーニングロール１００とともにフレーム１２０に組み付けられている。

また、ガイド溝１２６内の基端側には、軸受け部材１１０を感光体ドラム１２側へ付勢する圧縮コイルばね１２８が設けられている。この圧縮コイルばね１２８のばね力で、軸受け部材１１０が感光体ドラム１２側へ付勢され（矢印８の方向）、帯電ロール１４は感光体ドラム１２に圧接している。これにより、感光体ドラム１２が回転すると、感光体ドラム１２の回転に伴って帯電ロール１４が従動回転し感光体ドラム１２を帯電させ、さらに帯電ロール１４の回転に伴ってクリーニングロール１００が従動回転し帯電ロール１４をクリーニングする。

帯電ロール１４とクリーニングロール１００とは、相対位置がほぼ一定に保たれており、クリーニングロール１００が帯電ロール１４に所定の荷重で押圧されることにより、クリーニングロール１００のシャフト１００Ａの支持部１００ａが、軸受け孔１１４における帯電ロール１４とは反対側の内周面部１１４Ａに当接支持される。

そして、前述したように、スポンジ１０４が帯電ロール１４の周面に沿って弾性変形しニップ部１０１を形成している（図２参照）。また、このようにクリーニングロール１００のシャフト１００Ａの支持部１００ａを当接支持した軸受け孔１１４は、シャフト１００Ａの支持部１００ａに対して帯電ロール１４への圧接方向（矢印８方向）に自由度を与える形状とされている。

次に、本実施形態の作用について説明する。

本発明では、図５（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、クリーニングロール１００のシャフト１００Ａの外周面に設けられたスポンジ１０４を２層構造とし、スポンジ１０４の表面（表層１０４Ａ）の硬度をスポンジ１０４の軸芯側（内層１０４Ｂ）の硬度よりも硬くしている。

図５（Ａ）に示すように、スポンジ２００は帯電ロール１４に押し付けられた状態で使用される為、スポンジ２００の反力がシャフト１００Ａへ加わる事となるが、その反力により、シャフト１００Ａが変形をしてしまう。

帯電ロール１４の軸方向において、スポンジ２００との接触状態（ニップ幅）が不均一になると、帯電ロール１４の汚れを均一に除去することができず、帯電ロール１４の表面には汚れが残存し、感光体ドラム１２を均一に帯電できなくなり、出力される画質にムラが発生してしまう。

このため、図５（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、クリーニングロール１００の軸芯側に軟らかいスポンジで形成された内層１０４Ｂを設けることで、シャフト１００Ａの撓み量を該内層１０４Ｂで吸収することができ、スポンジ１０４の表層１０４Ａへの影響をなくし、帯電ロール１４の接触状態を均一に保つことができる。これにより、帯電ロール１４の良好なクリーニング性能を得ることができる。また、シャフト１００Ａの撓み量を吸収するため、シャフト１００Ａの径を小さくでき、画像形成装置１０の小型化を図ることができる。

なお、ここでは、図２及び図３に示すように、帯電ロール１４のシャフト１４Ａの外周面に、円筒状の帯電層１４Ｂを設けたが、例えば、図６に示すように、帯電層１４Ｂが、軸方向の中央部の外径が端部よりも大きい、いわゆるクラウン形状である場合は、表層１０６Ａと内層１０６Ｂとで構成されるスポンジ１０６をこのクラウン形状に合わせて内層１０６Ｂの肉厚を変え、スポンジ１０６の軸方向の中央部を端部よりも薄くする。

また、ここでは、図５（Ｂ）に示すように、クリーニングロール１００のシャフト１００Ａの外周面に内層１０４Ｂを設け、該内層１０４Ｂの外周面に表層１０４Ａを設けて、スポンジ１０４を２層構造としたが、２層に限る必要はなく、さらに、図７に示すように、スポンジ１０８の長手方向で硬度を変えても良い。

スポンジ１０８の軸方向の中央部の方が、帯電ロール１４から受ける反力が大きいため、スポンジ１０８の軸芯側において、スポンジ１０８の軸方向の中央部１０８Ａの硬度（例えば、硬度２９．４〜４９Ｎ）を端部１０８Ｂの硬度（例えば、硬度４９〜９８Ｎ）よりも低くして（軟らかい材料にして）、該中央部１０８Ａにおいて、帯電ロール１４から受ける反力の吸収率を上げ、スポンジ１０８の表層１０８Ｃ（例えば、硬度１２７〜１６６Ｎ）への影響を小さくする。

また、図８（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、クリーニングロール１００のシャフト１００Ａの軸線Ｐを帯電ロール１４のシャフト１４Ａの軸線Ｑに対して交差させるように配置しても良い。なお、図８はクリーニングロール及び帯電ロールの配置を示しており、（Ａ）は下面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）〜（Ｅ）はそれぞれ（Ｂ）の断面図である。

このように、帯電ロール１４のシャフト１４Ａの軸線Ｑに対して、クリーニングロール１００のシャフト１００Ａの軸線Ｐを交差させることで、仮にシャフト１００Ａの中央部が撓んだ場合でも、スポンジ１０４が帯電ロール１４の表面に巻き付くようになる為、スポンジ１０４の軸方向において、ニップ幅を均一にすることができる。これにより、スポンジ１０４によるクリーニング性能をさらに向上させることができる。

ところで、本形態では、弾性部材として、ロール状のスポンジ１０４について説明したが、これに限るものではない。例えば、図９に示すように、板状を成す層状のスポンジ部材１４０を用いても良い。このスポンジ部材１４０は帯電ロール１４とは別に配設され、帯電ロール１４に対向して設けられたホルダー１４２によって支持されることとなる。

そして、帯電ロール１４と接触するスポンジ部材１４０の上層部１４０Ａの硬度（例えば１２７〜１６６Ｎ）を下層部１４０Ｂの硬度（例えば２９．４〜６８．６Ｎ）よりも高くすることで、図１０（Ａ）に示すように、単層のスポンジ部材２０２と比較して、図１０（Ｂ）に示すように、ホルダー１４２の撓みを下層部１４０Ｂで吸収し、ホルダー１４２の撓みによる上層部１４０Ａへの影響を小さくする。これにより、帯電ロール１４との接触状態を均一に保ち、スポンジ部材１４０によるクリーニング性能を向上させることができる。

また、図６と同様、図１１に示すように、帯電ロール１４がクラウン形状である場合は、スポンジ部材１４０をクラウン形状に合わせて形成する。

さらに、図７と同様、図１２に示すように、スポンジ部材１４４の下層部１４６において、中央部１４６Ａの硬度を両端部１４６Ｂの硬度よりも小さくしても良い。

さらに、ここでは弾性部材として、スポンジを例に挙げたが、帯電ロール１４に当接して帯電ロール１４をクリーニングすることができれば良いため、多孔質の有無は関係ない。

以上、本発明の実施形態により詳細に説明したが、本発明はそれら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形態が実施可能である。

例えば、感光体ドラム１２の下方部に帯電ロール１４を接触させ、その帯電ロール１４の下方部にクリーニングロール１００を接触させる構成としているが、感光体ドラム１２、帯電ロール１４、及びクリーニングロール１００の位置関係はこれに限定されるものではない。例えば、感光体ドラムの上方部に帯電ロールを接触させ、その帯電ロールの上方部にクリーニングロールを接触させる構成等にも本発明を適用することができる。更に、帯電ロール１４は感光体ドラム１２に対して、非接触な状態でも、本発明を適用することができる。

また、本発明を適用する画像形成装置については、上述の実施形態のように、回転式現像器１８を用いて感光体ドラム１２へのトナー像の形成を４回繰り返して行う４サイクル方式の構成に限定されるものではない。例えば、中間転写ベルトの移動方向に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成ユニットを並設する構成であっても、各画像形成ユニットの感光体ドラム、帯電ロール、及びクリーニングロールに本発明を適用することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す構成図である。図１の画像形成装置に搭載された感光体ドラム、帯電ロール、及びクリーニングロールの構成を示す拡大図である。本発明の実施形態に係る画像形成装置の感光体ドラム、帯電ロール及びクリーニングロールの取付構造の構成を示す部分断面正面図である。本発明の実施形態に係る画像形成装置を構成する帯電ロール及びクリーニングロールが軸受け部材に軸支された状態を示す（Ａ）が斜視図、（Ｂ）が側面図である。（Ｂ）、（Ｃ）は、本発明の実施形態に係る画像形成装置を構成するクリーニングロールの作用を示す説明図であり、（Ｂ）は断面正面図、（Ｃ）は断面図であり、（Ａ）は、（Ｂ）を説明するための比較例である。本発明の実施形態に係る画像形成装置を構成するクリーニングロールの作用を示す第１変形例である。本発明の実施形態に係る画像形成装置を構成するクリーニングロールの作用を示す説明図であり、第２変形例である。本発明の実施形態に係る画像形成装置を構成するクリーニングロールの作用を示す説明図であり、第３変形例である。（Ａ）は下面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）〜（Ｅ）はそれぞれ（Ｂ）の断面図である。本発明の実施形態に係る画像形成装置の感光体ドラム、帯電ロール及びクリーニングロールの取付構造の構成を示す第４変形例である。（Ｂ）は、図９のクリーニングロールの作用を示す説明図であり、（Ａ）は、（Ｂ）を説明するための比較例である。本発明の実施形態に係る画像形成装置を構成するクリーニングロールの作用を示す説明図であり、第５変形例である。本発明の実施形態に係る画像形成装置を構成するクリーニングロールの作用を示す説明図であり、第６変形例である。

符号の説明

１０画像形成装置
１２感光体ドラム（像担持体）
１４帯電ロール
１００クリーニングロール（クリーニング部材）
１００Ａシャフト（支持部材、クリーニング部材）
１０４スポンジ（クリーニング部材）
１０４Ｂ内層
１０４Ａ表層
１０６スポンジ（クリーニング部材）
１０６Ｂ内層
１０６Ａ表層
１０８スポンジ（クリーニング部材）
１０８Ｂ端部（内層）
１０８Ａ中央部（内層）
１０８Ｃ表層
１４０スポンジ部材（クリーニング部材）
１４０Ｂ下層部（内層）
１４０Ａ上層部（表層）
１４２ホルダー（支持部材、クリーニング部材）
１４４スポンジ部材（クリーニング部材）
１４６下層部（内層）
１４６Ａ中央部（内層）
１４６Ｂ両端部（内層）

Claims

画像を担持する像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電ロールと、前記帯電ロールに当接し、該帯電ロールをクリーニングするクリーニング部材と、を有し、
前記クリーニング部材が、スポンジで形成され前記帯電ロールと当接する表層と、前記表層より軟らかいスポンジで構成され表層を支持する内層と、前記内層を支持し、前記表層を前記帯電ロールに当接させる支持部材と、を含んで構成されているとともに、前記内層の軸方向中央部の硬度は軸方向両端部の硬度よりも低くされている
画像形成装置。
前記支持部材がシャフトであり、前記内層は前記シャフトの外周面に形成され、前記表層は前記内層の外周面に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記支持部材が板材であり、前記内層は前記板材の上面に形成され、前記表層は前記内層の上面に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記内層の肉厚を変え、前記表層の外形形状を前記帯電ロールの軸方向に沿った形状とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
前記帯電ロールの軸線に対して、前記支持部材の軸線を交差させることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。