(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する像担持体と、前記像担持体に圧接して従動回転し像担持体を帯電させる帯電ロールと、前記帯電ロールに圧接して従動回転し帯電ロールをクリーニングするクリーニングロールと、を備え、
前記クリーニングロールは、両端部が回転可能に支持される芯材と、前記芯材の周面に設けられたロール状の多孔質弾性体からなるクリーニング部材と、を有するとともに、前記クリーニング部材の軸方向の端部側が中央部よりも厚くされているとともにクリーニング部材の外径が軸方向で略均一とされていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記芯材は、軸方向の端部側に中央部よりも外径が小さくされた小径部が設けられ、その小径部を含んで前記クリーニング部材が被覆されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記芯材は、軸方向の中央部から端部側へ向けて外径が除々に小さくなるテーパー状とされていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記クリーニングロールは、前記芯材に前記クリーニング部材が一体成形されて形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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し、特に、回転駆動される像担持体に接触して回転しつつ、像担持体の表面を帯電させる接触帯電方式の帯電ロールと、この帯電ロールをクリーニングするクリーニングロールとを有する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用い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、近年では、オゾンの排出抑制、装置の小型化、及び高圧電源コストの低減などを図るために、従来のスコロトロン等の非接触型帯電器に替えて、像担持体に接触あるいは近接配置されるローラー帯電器（ＢＣＲ）が用いられている。
【０００３】
このような接触帯電方式の帯電装置では、帯電ロールが像担持体に常時接触しているため、帯電ロール表面に異物の付着による汚れが発生しやすいという問題がある。画像形成動作を繰り返し行う像担持体の表面は、転写工程の下流側において、転写後の残留トナー等の異物除去を行うクリーニング工程を経た後、帯電工程のエリアへと進入してくるが、クリーニング工程を経てもトナーの一部やトナーの外添剤など、トナーよりも微小な粒子がクリーニングされずに像担持体上に残留し、帯電ロールの表面へと付着してしまう。帯電ロールの表面に付着した異物は、帯電ロールの表面抵抗値にムラを生じさせ、異常放電や不安定な放電となり帯電均一性を悪化させてしまう。
【０００４】
そこで、このような問題を改善するために、回転する帯電ロールの表面にロール形状のスポンジ部材等からなるクリーニングロールを圧接させ従動回転させることにより、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た技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
ただし、上記のようにスポンジ部材等の多孔質弾性体からなるクリーニングロールを帯電ロールに圧接させる構成では、圧接に伴うクリーニングロールのシャフトの撓み、あるいは、多孔質弾性体の反発力で、帯電ロールに対するクリーニングロールの食い込み量が両端部に比べ中央部で低下し、中央部でのクリーニング能力が低下する問題がある。また、これを改善するために、中央部の食い込み量をクリーニング能力が十分発揮される適正値に設定すると、端部の食い込み量が過大となり、帯電ロールの端部でトナーの外添剤がロール表面に強固に付着する外添剤フィルミングが発生する、あるいは、ロールの表面コート層が磨耗するなどして、帯電ムラが発生してしまう。
【０００６】
これに対し、例えば、スポンジ部材の厚みを軸方向で変化させクリーニングロールの外径を両端部よりも中央部で拡径し、帯電ロールへの食い込み量が軸方向でほぼ均一になるよう構成することにより、上記不具合の改善を図ることも考えられる。
【特許文献１】特開平８−９５３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、一般にスポンジ（多孔質弾性体）は成型性が悪く高い形状精度が得られないことから、上記のような特殊形状のスポンジ部材を用いるクリーニングロールでは、成型後に所望の形状に仕上げるための多大な加工時間を要し、コストアップとなる問題がある。
【０００８】
本発明は上記事実を考慮して、簡単な構成のクリーニングロールで帯電ロールを良好にクリーニングすることができ、高品質な画像形成を実現できる画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、回転する像担持体と、前記像担持体に圧接して従動回転し像担持体を帯電させる帯電ロールと、前記帯電ロールに圧接して従動回転し帯電ロールをクリーニングするクリーニングロールと、を備え、前記クリーニングロールは、両端部が回転可能に支持されるシャフト（芯材）と、前記シャフトの周面に設けられたロール状の多孔質弾性体からなるクリーニング部材と、を有するとともに、前記クリーニング部材の軸方向の端部側が中央部よりも厚くされているとともにクリーニング部材の外径が軸方向で略均一とされていることを特徴としている。
【００１０】
画像形成において像担持体を帯電させる帯電ロールは、ロール表面に付着した異物がクリーニングロールによってクリーニングされるため、帯電性能の低下が抑えられる。このようなクリーニングロールでは、特に装置サイズの制約や低コスト化のためロールを小径化した場合に、帯電ロールへの圧接に伴う芯材の撓みが生じやすくなり、帯電ロールに対するクリーニング部材の食い込み量が軸方向の中央部と端部側とで異なり、上述したような中央部でのクリーニング性能の低下、又は、端部での食い込み過大による帯電ロールへの悪影響を招く。
【００１１】
これに対し、本発明のクリーニングロールでは、軸方向における中央部の食い込み量をクリーニング能力が十分発揮される適正値に設定することで、芯材が撓み帯電ロールに対するクリーニング部材の端部側の食い込み量（変形量）が大きくなっても、そのクリーニング部材の端部側が中央部よりも厚くされていることで、端部側の圧縮率が減少し、変形に対する荷重変化の少ない領域でのクリーニングが可能となる。すなわち、クリーニング部材の端部側では、食い込み量が大きくても低荷重でクリーニングできるようになる。
【００１２】
これにより、クリーニングロールの中央部でのクリーニング能力低下が抑えられるとともに、端部側の過大な食い込み（高荷重）による帯電ロールへの悪影響も抑制され、簡単な構成のクリーニングロールで帯電ロールを良好にクリーニングすることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記芯材は、軸方向の端部側に中央部よりも外径が小さくされた小径部が設けられ、その小径部を含んで前記クリーニング部材が被覆されていることを特徴としている。
【００１４】
本発明では、例えば金属材料や樹脂材料で形成されるクリーニングロールの芯材に対し、切削加工や型成形などで、軸方向の端部側に中央部よりも外径が小さくされた小径部を形成し、その小径部を含んでクリーニング部材を被覆する。このように、芯材の端部側に小径部を高い形状精度で形成することは、クリーニング部材を例えば特殊形状に加工する場合に比べて容易であり、これにより、端部側におけるクリーニング部材の厚さを簡単な構成で厚肉にすることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記芯材は、軸方向の中央部から端部側へ向けて外径が除々に小さくなるテーパー状とされていることを特徴としている。
【００１６】
本発明では、クリーニングロールの芯材を切削加工や型成形などで、軸方向の中央部から端部側へ向けて外径が除々に小さくなるテーパー状に高い形状精度で形成することは容易であり、これにより、端部側におけるクリーニング部材の厚さを簡単な構成で厚肉にすることができる。
【００１７】
また、請求項１に記載の発明について付言すると、前記クリーニングロールは、前記クリーニング部材の外径が軸方向で略均一とされていることを特徴としている。
【００１８】
本発明では、クリーニングロールに形成するクリーニング部材の外径を軸方向で略均一とすることにより、クリーニング部材を型成形によって作製する場合でも、その周面形状を高い形状精度に簡単且つ安価に形成することができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３の何れか１項記載の画像形成装置において、前記クリーニングロールは、前記芯材に前記クリーニング部材が一体成形されて形成されていることを特徴としている。
【００２０】
本発明では、芯材にクリーニング部材を型成形等で一体成形しクリーニングロールを作製することにより、後工程でのクリーニング部材の切削加工が不要となって、製造コストが低減できるとともに、形状精度の高いクリーニングロールを作製することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の画像形成装置によれば、簡単な構成のクリーニングロールで帯電ロールを良好にクリーニングすることができ、高品質な画像形成を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
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。
【００２９】
（画像形成装置の構成）
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、矢印方向に沿って所定のプロセススピードで回転駆動される。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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、記録媒体２４を排出トレイ６８上に排出する。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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部材であるクリーニングロール１００が設けられている。このクリーニングロール１００は、シャフト１００Ａの周囲にスポンジ層１００Ｂが形成されたものであり、シャフト１００Ａが回転可能に支持されている。
【００４７】
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、スポンジ層１００Ｂ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。
【００４８】
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る。
【００４９】
（帯電ロール及びクリーニングロールの構成）
ここで、本実施形態の帯電ロール（ＢＣＲ）１４とクリーニングロール１００について説明する。
【００５０】
帯電ロール１４は、上述したように、感光体ドラム１２の表面に接触して配設され、直流電圧あるいは直流電圧に交流電圧を印加されて、感光体ドラム１２表面を帯電させるものである。また、その形状としては、シャフト１４Ａを構成する芯材の周囲に、帯電層１４Ｂを構成する抵抗弾性層を設けたロール形状であり、抵抗弾性層を、外側から抵抗層とそれらを支持する弾性層の順に分割した構成とすることも可能である。さらに帯電ロール１４の耐久性や耐汚染性の付与のために、必要に応じて抵抗層の外側に保護層を設けることができる。
【００５１】
以下、芯材に弾性層、抵抗層、保護層を設けた場合について、より詳細に説明を行う。
【００５２】
芯材の材質としては導電性を有するもので、一般には鉄、銅、真鍮、ステンレス、アルミニウム、ニッケル等が用いられる。また、金属以外の材料でも、導電性と適度の剛性を有する材料であれば用いることができ、例えば導電性粒子等を分散した樹脂成形品や、セラミックス等を用いることもできる。また、ロール形状のほか、中空のパイプ形状とすることも可能である。
【００５３】
弾性層の材質としては導電性あるいは半導電性を有するもので、一般には樹脂材あるいはゴム材に導電性粒子あるいは半導電性粒子を分散したものである。樹脂材料としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、尿素樹脂、ポリアミド樹脂等の合成樹脂などが用いられ、ゴム材料としてはエチレン−プロピレンゴム、ポリブタジエン、天然ゴム、ポリイソブチレン、クロロプレンゴム、シリコンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、フロロシリコーンゴム、エチレンオキシドゴムなど、または、それらを発泡させた発泡材が用いられる。
【００５４】
導電性粒子あるいは半導電性粒子としてはカーボンブラック、亜鉛、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、クロム、チタニウム等の金属、ZnO-Al2O3、SnO2-Sb2O3、In2O3-SnO2、ZnO-TiO2、MgO-Al2O3、FeO-TiO2、TiO2、SnO2、Sb2O3、In2O3、ZnO、MgO等の金属酸化物や、第４級アンモニウム塩等のイオン性化合物等を用いることができ、これらの材料を単独あるいは２種以上混合して用いても良い。更に必要に応じてタルク、アルミナ、シリカ等の無機充填材、フッ素樹脂やシリコンゴムの微粉等の有機充填材の１種または２種以上を混合しても良い。
【００５５】
抵抗層および保護層の材質としては結着樹脂に導電性粒子あるいは半導電性粒子を分散し、その抵抗を制御したもので、抵抗率としては１０＾3〜１０＾14Ωｃｍ、好ましくは１０＾5〜１０＾12Ωｃｍ、さらに好ましくは１０＾7〜１０＾12Ωｃｍがよい。また膜厚としては０．０１〜１０００μｍ、好ましくは０．１〜５００μｍ、さらに好ましくは０．５〜１００μｍがよい。結着樹脂としてはアクリル樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、メトキシメチル化ナイロン、エトキシメチル化ナイロン、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリビニル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリチオフェン樹脂、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＰＥＴ等のポリオレフィン樹脂、スチレンブタジエン樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、尿素樹脂等が用いられる。
【００５６】
導電性粒子あるいは半導電性粒子としては弾性層と同様のカーボンブラック、金属、金属酸化物や、イオン導電性を発現する第４級アンモニウム塩等のイオン性化合物等の１種または２種以上が混合される。また必要に応じてヒンダードフェノール、ヒンダードアミン等の酸化防止剤、クレー、カオリン、タルク、シリカ、アルミナ等の無機充填剤や、フッ素樹脂やシリコン樹脂の微粉等の有機充填材や、シリコーンオイル等の潤滑剤などの、１種または２種以上を添加することができる。また更に界面活性剤や帯電制御剤等が必要に応じて添加される。
【００５７】
また、これらの層を形成する手段としてはブレードコーティング法、マイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、浸漬コーティング法、ビードコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法等を用いることができる。
【００５８】
クリーニングロール１００は、シャフト１００Ａを構成する芯材と、この芯材の周面に形成されるスポンジ層１００Ｂを構成する多孔質弾性層（ロール状の多孔質弾性体）から形成され、上述したように、帯電ロール１４の表面に接触して配設されている。
【００５９】
芯材の材質としては、多孔質弾性層を支持し、帯電ロール１４へ適度の圧接力で以って接触状態を維持できる程度の剛性を有するものが用いられ、一般には鉄、銅、真鍮、ステンレス、アルミニウム、ニッケル等などの金属の他、樹脂成形品、セラミックス等や、これらに導電性粒子等を分散させたものや、無機フィラーを分散させたものを用いることができる。また、ロール形状のほか、中空のパイプ形状とすることも可能である。
【００６０】
多孔質弾性層は、所定のセル密度で形成されたロール状のスポンジであり、例えばエーテル系ウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム、ポリオレフィンフォーム、メラミンフォーム、マイクロポリマー等を用いることができる。
【００６１】
ポリウレタンフォームを例にとり、製造方法について簡単に説明すると、ポリオール、イソシアネート、水、触媒（アミン触媒、金属触媒など）および整泡剤（界面活性剤）を用いて製造され、また、用途によっては顔料などの添加剤が用いられる。そして、これら原料を混合・攪拌すると化学反応が起き、ウレタン樹脂の発泡体を得ることができる。
【００６２】
（第１の実施形態）
次に、帯電ロール１４及びクリーニングロール１００の支持構造と、第１の実施形態に係るクリーニングロール１００の詳細な構成ついて説明する。
【００６３】
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を介して箱状のホルダー１２０に組み付けられており、このホルダー１２０内に収容されてホルダー１２０とともにユニット化され、感光体ドラム１２に対して所定の位置に配置されている。
【００６４】
図４に示すように、一つの軸受け部材１１０は、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。
【００６５】
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軸受け溝１１２及び軸受け孔１１４が形成されている。軸受け溝１１２は、軸受け部材１１０の上端面を開口した断面Ｕ字状に形成され、半円周面状とされた内周面部の内径が、帯電ロール１４のシャフト１４Ａ端部に設けられた支持部１４ａの軸径とほぼ同じにされている。この軸受け溝１１２には、帯電ロール１４のシャフト１４Ａの支持部１４ａが回転自在に嵌め入れられている。また、軸受け溝１１２は図の上側となる感光体ドラム１２側が開放されていることにより、支持部１４ａを内周面部で当接支持した際に、その支持部１４ａに対して感光体ドラム１２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。一方、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が回転自在に挿入されている。
【００６６】
図３に示すように、ホルダー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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
そして、一対の軸受け部材１１０に、シャフト１４Ａの両端の支持部１４ａが軸支された帯電ロール１４と、シャフト１００Ａの両端の支持部１００ａが軸支されたクリーニングロール１００とは、前述したように、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、スポンジ層１００Ｂが帯電ロール１４の周面に沿って弾性変形しニップ部１０１を形成した状態で（図２参照）、軸間距離が一定とされ、圧接方向の相対距離が一定に保たれている。さらに、圧接方向と直交する方向（接触部（ニップ部１０１）の略接線方向）の位置関係も一定とされて、相対位置が一定に保たれており、これによってニップ幅が一定とされている。
【００７０】
また、図５（Ａ）に示すように、本実施形態のクリーニングロール１００のシャフト１００Ａは、軸方向における端部（支持部１００ａ）側に、中央部１００ｃ側よりも外径が小さくされた小径部１００ｂが形成されて段付き形状とされている。この小径部１００ｂは、例えばシャフト１００Ａが金属材料製の場合には切削加工で形成され、また樹脂材料の場合には型成形で形成される。そしてこのシャフト１００Ａは、末端の支持部１００ａを除く小径部１００ｂを含んでスポンジ層１００Ｂに被覆されており、これにより、スポンジ層１００Ｂは軸方向の端部側が中央部よりも厚くされている。
【００７１】
さらに、スポンジ層１００Ｂは外径が軸方向で略均一となるよう形成されており、このクリーニングロール１００は、シャフト１００Ａにスポンジ層１００Ｂが成形型で一体成形されて作製されている。
【００７２】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００７３】
本実施形態の画像形成装置１０では、画像形成動作時に感光体ドラム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。このように、画像形成において感光体ドラム１２を帯電させる帯電ロール１４は、ロール表面に付着した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ため、帯電性能の低下が抑えられる。
【００７４】
ここで、両端部が支持されたクリーニングロールでは、特に装置サイズの制約や低コスト化のためロールを小径化した場合、高いクリーニング性を得るため帯電ロールに対する中央部の食い込み量を十分確保した状態にすると、シャフトが撓んで端部の食い込み量が大きくなる（図１０参照）。そして特にスポンジ層の肉厚が薄い場合、端部ではスポンジ層の変形量が大きくなり、図６に示す、材料の応力−歪み曲線（ＳＳカーブ）の立ち上がった部分、すなわち変形に応じて荷重が増加する領域で使用されることになるため、帯電ロールに対するクリーニングロール端部での加圧力（圧接力）が大きくなり、フィルミングの発生や帯電ロール表面の磨耗が問題となる。
【００７５】
これに対し、本実施形態のクリーニングロール１００では、軸方向における中央部の食い込み量をクリーニング能力が十分発揮される適正値に設定することで、シャフト１００Ａが撓み帯電ロール１４に対するスポンジ層１００Ｂの端部側の食い込み量（変形量）が大きくなっても、スポンジ層１００Ｂの端部側が中央部よりも厚くされていることで、端部側の圧縮率が減少し、変形に対する荷重変化の少ない領域でのクリーニングが可能となる。すなわち、スポンジ層１００Ｂの端部側では、食い込み量が大きくても低荷重でクリーニングできるようになる。
【００７６】
これにより、クリーニングロール１００の中央部でのクリーニング能力低下が抑えられるとともに、端部側の過大な食い込み（高荷重）による帯電ロール１４への悪影響も抑制され、簡単な構成のクリーニングロール１００で帯電ロール１４を良好にクリーニングできるようになる。したがって、本実施形態の画像形成装置１０であれば、感光体ドラム１２の帯電不良や帯電ロール１４のクリーニング不良による画像欠陥が抑えられ、長期にわたり高品質な画像を形成することができる。
【００７７】
また、本実施形態では、金属材料や樹脂材料等で形成されるクリーニングロール１００のシャフト１００Ａに対し、切削加工や型成形などで、軸方向の端部側に中央部よりも外径が小さくされた小径部１００ｂが形成され、その小径部１００ｂを含んでスポンジ層１００Ｂが被覆されている。このように、シャフト１００Ａの端部側に小径部１００ｂを高い形状精度で形成することは、例えばスポンジ層１００Ｂを特殊形状に加工する場合に比べて容易であり、これにより、端部側におけるスポンジ層１００Ｂの厚さを簡単な構成で厚肉にすることができる。さらに、スポンジ層１００Ｂの外径を軸方向で略均一としていることにより、型成形で作製するスポンジ層１００Ｂの周面形状を高い形状精度に簡単且つ安価に形成することができる。
【００７８】
また、本実施形態では、シャフト１００Ａにスポンジ層１００Ｂを型成形で一体成形しクリーニングロール１００を作製することにより、後工程でのスポンジ層１００Ｂの切削加工が不要となって、製造コストが低減できるとともに、形状精度の高いクリーニングロール１００を作製することができる。
【００７９】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００８０】
図８に示すように、本実施形態のクリーニングロール１３０では、シャフト１３０Ａが軸方向の中央部１３０ｃから端部１３０ａ側へ向けて外径が除々に小さくなるテーパー状に形成されている。またこのシャフト１３０Ａに対しても、第１の実施形態と同様に、スポンジ層１３０Ｂは、外径が軸方向で略均一となるよう一体成形されて形成されている。
【００８１】
このように、テーパー状のシャフト１３０Ａを用いた構成でも、スポンジ層１３０Ｂの端部側を中央部よりも厚くすることが可能であり、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００８２】
また、本実施形態のように中央部が端部側よりも大径とされたテーパー状のシャフト１３０Ａを備えるクリーニングロール１３０、あるいは、樽状等のシャフトを備えるクリーニングロールでは、図９に示すように、クリーニングロール１３０の端部側に対し中央部での帯電ロール１４への圧接力が大きくなる（ＦＣ２＞ＦＣ１≒ＦＣ３）。そのため、端部側の過大な食い込みによる帯電ロール１４への悪影響（帯電ムラ）を抑制しつつ、中央部でのクリーニング能力低下が効果的に抑えられ、帯電ロール１４を良好にクリーニングすることができる。
【００８３】
また、帯電ロール１４を感光体ドラム１２に圧接させる構成では、クリーニングロールと同様に帯電ロール１４が撓み、感光体ドラム１２に対する帯電ロール１４の圧接力が両端部に比べ中央部で低下し、帯電ムラが発生しやすくなる。
【００８４】
これに対し、本実施形態のクリーニングロール１３０を帯電ロール１４に圧接させる構成では、感光体ドラム１２への圧接側とは略反対側に配置されたクリーニングロール１３０からの圧接力を利用して、感光体ドラム１２に対する帯電ロール１４の圧接力を軸方向で略均一にすることも可能であり（ＦＢ１≒ＦＢ２≒ＦＢ３）、これにより、上記の帯電ムラを防止することができる。
【００８５】
また、このようなテーパー状のシャフト１３０Ａについても、切削加工や型成形などで高い形状精度に形成することは容易であり、これにより、端部側におけるスポンジ層１３０Ｂの厚さを簡単な構成で厚肉にすることが可能であり、また、軸方向の中央部が端部側よりも帯電ロール１４への圧接力が大きくされるクリーニングロール１３０を簡単且つ安価に作製することができる。
【００８６】
（実施例１）
比較例としてのクリーニングロールは、図５（Ｂ）及び図１０に示すようなシャフト１０１Ａの形状がストレート形状である。このクリーニングロール１０１では、外径：φ９ｍｍ、シャフト径：φ５ｍｍ、スポンジ層１０１Ｂの肉厚：２ｍｍとし、スポンジ層１０１Ｂの材質：ＲＲクリーニングブレード８０（（株）イノアックコーポレーション製）を使用した。また、帯電ロール１４に対する軸方向の端部での食い込み量を１．０ｍｍに設定し、このとき中央部での食い込み量は約０．３ｍｍである（図７参照）。
【００８７】
そして、このクリーニングロール１０１を富士ゼロックス社製ＤＣＣ４５０に搭載し、連続通紙テストを行ったところ、５万枚通紙した段階で、帯電ロールの両端部５０ｍｍ程度の範囲に対応するＨ／Ｔ画像において、すじ状の画質欠陥が発生した。
【００８８】
これに対し、本実施例のクリーニングロール（図５（Ａ）参照）では、外径：φ９ｍｍ、シャフト径：φ５ｍｍ、シャフト端部の小径部の外径：φ４ｍｍ、スポンジ層の肉厚：２ｍｍ、シャフト端部の小径部５０ｍｍ（図５（Ａ）の寸法Ｌ）に相当する部分のスポンジ層の肉厚：２．５ｍｍとし、スポンジ層は比較例と同じ材質としている。そして、本実施例のクリーニングロールを上記の富士ゼロックス社製ＤＣＣ４５０に搭載し、連続通紙テストを行ったところ、２０万枚通紙を行っても、シャフト端部の小径部５０ｍｍに対応するＨ／Ｔ画像において、すじ状の画質欠陥は見られなかった。
【００８９】
（実施例２）
本実施例のクリーニングロール（図８参照）では、外径：φ９ｍｍ、シャフト中央部径：φ５ｍｍ、シャフト両端部径：φ４ｍｍとし、スポンジ層は実施例１と同じ材質としている。このクリーニングロールを用いて、実施例１と同様に連続通紙テストを行ったところ、２０万枚通紙を行っても、シャフト端部５０ｍｍに対応するＨ／Ｔ画像において、すじ状の画質欠陥は見られなかった。
【００９０】
以上、本発明を上述した第１及び第２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。
【００９１】
例えば、上述の実施形態では、帯電ロール１４とクリーニングロール１００、１３０を共に軸受け部材１１０で支持し、軸受け部材１１０を圧縮コイルばね１２８で付勢することにより帯電ロール１４を感光体ドラム１２に圧接させ、クリーニングロール１００を帯電ロール１４に圧接させる構成としているが、各ロールの支持構造や圧接構造はこれに限定されるものではなく、帯電ロール１４とクリーニングロール１００、１３０を個別の軸受け部材で支持し、個別の付勢手段で付勢し圧接させるようにしてもよい。
【００９２】
また、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、１３０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、１３０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。
【００９３】
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したフルカラーのタンデム構成であっても、各画像形成ユニットの感光体ドラムと、帯電ロール及びクリーニングロールのホルダーに本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の第１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２】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。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る感光体ドラム、帯電ロール、クリーニングロール、及びホルダーの構成を示す部分断面側面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係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斜視図である。
【図５】（Ａ）は本発明の第１の実施形態に係るクリーニングロールの一部を示す拡大断面図、（Ｂ）は従来のクリーニングロールの一部を示す拡大断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るクリーニングロールに用いられたスポンジ層の材料の応力−歪み曲線を示すグラフ図である。
【図７】シャフト径の異なるクリーニングロールに形成されたスポンジ層の中央部と端部の食い込み量の関係を示すグラフ図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るクリーニングロールの一部を示す拡大断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るクリーニングロールの撓み状態、帯電ロールへの食い込み状態と圧接力、及び帯電ロールによる感光体ドラムへの圧接力を模式的に示す模式図である。
【図１０】従来のクリーニングロールの撓み状態、及び帯電ロールへの食い込み状態を模式的に示す模式図である。
【符号の説明】
【００９５】
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
１００Ａ    シャフト（芯材）
１００ａ    支持部
１００ｂ    小径部
１００ｃ    中央部
１００Ｂ    スポンジ層（クリーニング部材／多孔質弾性体）
１３０      クリーニングロール
１３０Ａ    シャフト（芯材）
１３０ａ    端部
１３０ｃ    中央部
１３０Ｂ    スポンジ層（クリーニング部材／多孔質弾性体）
【図１】
0004793116.tif 000002
【図２】
0004793116.tif 000003
【図３】
0004793116.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004793116.tif 000008
【図８】
0004793116.tif 000009
【図９】
0004793116.tif 000010
【図１０】
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