画像形成装置
【課題】良好なクリーニング性能と帯電性能を得る。
【解決手段】帯電ロール１４とクリーニングロール１００を軸受け部材１１０によりそれぞれ回転可能に支持して圧接状態とし、軸受け部材１１０を圧縮コイルばね１２８により付勢することで帯電ロール１４を感光体ドラム１２に圧接させる。また軸受け部材１１０は、帯電ロール１４への圧接によるクリーニングロール１００の撓みで支持部が変位するのに追従し傾くよう構成する。クリーニングロール１００が撓んで支持部が変位すると、軸受け部材１１０は支持部が変位するのに追従して傾動するため、回転抵抗の増加が抑えられて帯電ロール１４に対するクリーニングロール１００の従動性が良好となる。
【解決手段】帯電ロール１４とクリーニングロール１００を軸受け部材１１０によりそれぞれ回転可能に支持して圧接状態とし、軸受け部材１１０を圧縮コイルばね１２８により付勢することで帯電ロール１４を感光体ドラム１２に圧接させる。また軸受け部材１１０は、帯電ロール１４への圧接によるクリーニングロール１００の撓みで支持部が変位するのに追従し傾くよう構成する。クリーニングロール１００が撓んで支持部が変位すると、軸受け部材１１０は支持部が変位するのに追従して傾動するため、回転抵抗の増加が抑えられて帯電ロール１４に対するクリーニングロール１００の従動性が良好となる。
【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又は近接配置されて回転しつつ、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、この帯電ロールのクリーニング部材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、感光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接触させ従動回転させることにより、帯電ロール表面の汚れを良好にクリーニングする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このようなクリーニングロールにおいて、安定したクリーニング性能を得るためには、帯電ロールに対するクリーニングロールの食い込み量をある程度、例えば０．３〜１．０ｍｍ程度、確保することが望ましい。しかし、食い込み量を増やしていくと、帯電ロールの従動回転に対する負荷が増え、帯電ロールがスリップして帯電ムラを生じるという新たな問題が発生する。またこれについては、近年の装置の小型化要求に応えるために、例えば外径≦φ１２と小径化された帯電ロールやクリーニングロールを用いる場合に特に問題となる。接触帯電方式の場合、帯電ロールは、感光体（像担持体）との摩擦及び静電吸着によって回転のための駆動トルク（駆動力）を得ているが、この駆動トルクは、（感光体との摩擦力＋吸着力）×帯電ロール半径によって決まる。そのため、帯電ロールが小径になるほど駆動トルクが小さくなり、スリップが発生しやすくなるわけである。
【０００６】
これに対し、駆動ギア及び従動ギアからなる駆動機構を用いて帯電ロールを感光体と同速駆動させる構成が開示されている（例えば、特許文献２参照）。またこの従来技術では、同様の駆動機構を用いてクリーニングロールを帯電ロールと連れ回る方向へ回転駆動させることにより、クリーニングロールと帯電ロールの間でのスリップの発生を抑え、帯電ロールのクリーニング不良を防止することが提案されている。
【特許文献１】特開５−２９７６９０号公報
【特許文献２】特開８−６２９４８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、帯電ロールやクリーニングロールを回転駆動する場合、ロール外径のバラツキなど考慮すると、帯電ロール、クリーニングロール、及び感光体の各周速を完全に等しくすることは極めて困難であり、実際には数％〜１０％程度の速度差が発生してしまう。そのため、帯電ロールと感光体、あるいは帯電ロールとクリーニングロールの間で、感光体や帯電ロールの表面に付着した汚染物を引き伸ばすような「せん断力」が働き、いわゆるフィルミング（汚染物の薄層状付着）が発生しやすくなる。また、各ロールの駆動機構を設けることによるコストアップと、その設置スペースを確保することによる装置の大型化も問題となる。
【０００８】
一方、駆動トルクを大きくする方法として、感光体への帯電ロールの押し付け荷重（圧接力）を大きくすることが考えられる。しかし、荷重を大きくしすぎると、保管時などに帯電ロールを変形させてしまうおそれがあるため、この押し付け荷重は、帯電ロールの材質等にもよるが、例えば１０Ｎ／３００ｍｍ以下程度に抑えることが望ましい。したがって、この荷重の増加のみで駆動トルクを大きくすることも困難である。
【０００９】
また、特に小径のクリーニングロールでは、圧接力による影響で撓みが生じやすくなり、この撓みによって、クリーニング部材の回転軸の端部（支持部）が軸受け部との間にかじりを起こし、局部的に強く接触するようになるため、回転抵抗が増加して帯電ロールに対する従動性が悪くなり、クリーニング性の低下を招く問題がある。また、クリーニングロールから受ける負荷の増加で、感光体に対する帯電ロールの従動性も悪くなるため、帯電不良も発生しやすくなる。
【００１０】
本発明は上記事実を考慮して、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と、帯電ロールによる被帯電体への良好な帯電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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、被帯電体に接触又は近接配置され回転して被帯電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することにより帯電ロールをクリーニングするクリーニングロールと、前記帯電ロールの支持部及び前記クリーニングロールの支持部のうち少なくともクリーニングロールの支持部を回転可能に支持する支持部材と、前記支持部材を前記帯電ロール側へ付勢して前記クリーニングロールを帯電ロールに圧接させる付勢手段と、を有し、前記支持部材は、前記帯電ロールへの圧接による前記クリーニングロールの撓みで前記支持部が変位するのに追従し傾動可能とされていることを特徴としている。
【００１２】
本発明では、被帯電体に接触あるいは近接配置された帯電ロールは、回転して被帯電体を帯電させる。また、クリーニングロールはその支持部が支持部材に支持され、支持部材が付勢手段により帯電ロール側へ付勢されて帯電ロールに圧接することにより、回転する帯電ロールに従動回転して帯電ロールをクリーニングする。
【００１３】
ここで、クリーニングロールが帯電ロールに圧接することで撓みを生じ、支持部が変位すると、支持部材は支持部が変位するのに追従し傾動する。これにより、支持部が支持部材との間にかじりを起こし、局部的に強く接触することが回避され、回転抵抗の増加が抑えられて帯電ロールに対するクリーニングロールの従動性が良好となり、帯電ロールを良好にクリーニングすることができる。また、クリーニングロールから受ける負荷の増加が抑えられることで帯電ロールの回転性も良好となり、帯電ロールによって被帯電体を良好に帯電性することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、回転する被帯電体に圧接して従動回転することにより被帯電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することにより帯電ロールをクリーニングするクリーニングロールと、前記帯電ロールの支持部、及び、前記クリーニングロールの支持部をそれぞれ回転可能に支持して帯電ロールとクリーニングロールの相対位置を略一定に保持する支持部材と、前記支持部材を前記被帯電体側へ付勢して前記帯電ロールを被帯電体に圧接させる付勢手段と、を有し、前記支持部材は、前記帯電ロールへの圧接による前記クリーニングロールの撓みで前記支持部が変位するのに追従し傾動可能とされていることを特徴としている。
【００１５】
本発明では、帯電ロールとクリーニングロールは、支持部材にそれぞれ回転可能に支持され、帯電ロールにクリーニングロールが圧接した状態で、相対位置が略一定に保持される。そして帯電ロールは、支持部材が付勢手段によって被帯電体側へ付勢されることにより被帯電体に圧接し、被帯電体の回転に伴い従動回転して被帯電体を帯電させるとともに、その回転に伴い従動回転するクリーニング部材によってクリーニングされる。
【００１６】
この構成でも、クリーニングロールが帯電ロールに圧接することで撓みを生じ、支持部が変位した場合に、支持部の変位に追従して支持部材が傾動するため、支持部が支持部材に強く接触することはなく、帯電ロールに対するクリーニングロールの従動不良を防止できる。また、クリーニングロールから受ける負荷の増加抑制で、被帯電体に対する帯電ロールの従動不良も防止できる。
【００１７】
さらに、帯電ロールが圧接力の影響で撓んだ場合、その支持部と支持部材との間の接触圧の上昇で回転抵抗の増加し、従動性が悪くなるが、この帯電ロールの支持部の変位に対しても支持部材が追従して傾動するため、接触圧の上昇が抑えられ、従動性が良好になる。したがって、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と、帯電ロールによる被帯電体への良好な帯電性能が得られるようになる。
【００１８】
またこのように、帯電ロールとクリーニング部材を共通の支持部材で支持することにより、例えばそれらを別部材で個別に支持するような構成に比べ、支持構造や電圧を印加するための給電構造を簡素化することができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の画像形成装置において、前記クリーニングロールの支持部は、前記付勢手段が前記支持部材に付勢力を作用させる作用線よりも軸方向内側に配置されていることを特徴としている。
【００２０】
本発明では、支持部材によって支持するクリーニングロールの支持部を、付勢手段が支持部材に付勢力を作用させる作用線よりも軸方向内側に、すなわち、付勢力が作用する作用点（荷重点）を通りその付勢力の加わる方向に沿った直線よりも軸方向内側に配置することにより、支持部材は、クリーニングロールの撓みによる支持部の変位（傾き）に倣って傾きやすくなる。これにより、特別な傾動機構や電気的手段等を用いることなく、簡単な構成で、支持部材を支持部の変位に追従させて傾動させることができ、クリーニングロール及び帯電ロールの良好な従動性（回転性）を確保することができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、請求項３記載の画像形成装置において、前記帯電ロールの支持部は、前記付勢手段が前記支持部材に付勢力を作用させる作用線上に配置されていることを特徴としている。
【００２２】
本発明では、支持部材によって支持する帯電ロールの支持部を、付勢手段が支持部材に付勢力を作用させる作用線上に、すなわち、付勢力が作用する作用点（荷重点）を通りその付勢力の加わる方向に沿った直線上に配置することにより、この支持部材を介して帯電ロールを被帯電体に圧接させるための圧接力（付勢力）を、帯電ロールに効率よく伝えられるようになる。これにより、被帯電体に対する帯電ロールの圧接状態が軸方向にほぼ均一となって安定するようになり、従動性を更に良好にすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の画像形成装置によれば、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と、帯電ロールによる被帯電体への良好な帯電性能を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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。
【００２５】
（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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
（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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
（支持構造の構成）
次に、本実施形態に係る帯電ロール１４及びクリーニングロール１００の支持構造について詳細に説明する。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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が回転自在に挿入され、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が回転自在に挿入されている。
【００６２】
この一対の軸受け部材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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。また、ガイド溝１２６と軸受け部材１１０との間には、帯電ロール１４及びクリーニングロール１００の軸方向に沿って所定の隙間が設けられており、これにより、軸受け部材１１０は、ガイド溝１２６内で摺動方向に対し傾くことができるようにされている。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
また本実施形態では、軸受け部材１１０に支持されたクリーニングロール１００の支持部１００ａは、圧縮コイルばね１２８が軸受け部材１１０にばね力を作用させる作用線Ｌよりも軸方向内側に、すなわち、ばね力が作用する作用点（荷重点Ｐ）を通りそのばね力の加わる方向に沿った直線よりも軸方向内側に配置されている。さらに、軸受け部材１１０に支持された帯電ロール１４の支持部１４ａは、上記の作用線Ｌ上に、すなわち、圧縮コイルばね１２８のばね力が作用する作用点（荷重点Ｐ）を通りそのばね力の加わる方向に沿った直線上に配置されている。
【００６８】
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。
【００６９】
次に、本実施形態の作用について図５〜図７を参照して説明する。
【００７０】
図５（Ａ）は、感光体ドラム１２と帯電ロール１４の間、及び、帯電ロール１４とクリーニングロール１００の間に作用する駆動トルクと回転負荷の概要を示したものである。
【００７１】
図５（Ａ）に示すように、帯電ロール（ＢＣＲ）１４は、感光体ドラム１２から搬送力を受け、自身の転がり抵抗や軸摺動抵抗による回転負荷を受ける。さらに、クリーニングロール（ＣＬＮ−Ｒ）１００から回転負荷を受けるが、これにはクリーニングロール１００の転がり抵抗と、クリーニングロール１００の軸摺動抵抗が含まれる。なお、これらの他にも回転負荷を形成する力が存在するが、それらについては省略した。
【００７２】
上述の搬送力は、感光体ドラム１２と帯電ロール１４の摩擦力に依存するため、帯電ロール１４及びクリーニングロール１００を感光体ドラム１２に圧接するばね荷重に大きく依存する。一方、このばね荷重が変わると、軸受け部材１１０にかかる荷重が変わり摺動抵抗が変化するので、回転負荷もばね荷重依存性を持つ。そのため、搬送力、回転負荷のばね荷重依存性は図５（Ｂ）に示すようになり、搬送力が回転負荷を超えるばね荷重以上の領域において、帯電ロール１４及びクリーニングロール１００は安定した従動回転をすることがわかる。
【００７３】
この軸受け部材１１０にかかる荷重について、図６を用いて説明する。図６は、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の各々にかかる力を示したものである。
【００７４】
帯電ロール１４とクリーニングロール１００について、それぞれ釣り合いの式は、図６に示すようになり、さらに帯電ロール１４とクリーニングロール１００、並びに軸受け部材１１０を一体とみなしたときの釣り合いの式も図６に示した。
【００７５】
これら３つの釣り合いの式より、帯電ロール１４の軸受け部（軸受け孔１１２）と、クリーニングロール１００の軸受け部（軸受け孔１１４）にかかる荷重をそれぞれ求めると、クリーニングロール１００の軸受け部は、クリーニングロール１００と帯電ロール１４のニップ荷重がそのまま掛かるのに対して、帯電ロール１４の軸受け部には、感光体ドラム１２と帯電ロール１４のニップ荷重、及び、クリーニングロール１００と帯電ロール１４のニップ荷重の差分しか掛からないことがわかる。したがって、帯電ロール１４の軸受けの摺動抵抗に比べて、クリーニングロール１００の摺動抵抗の方が著しく大きいことになり、従動性を考えるにあたっては、このクリーニングロール１００の摺動抵抗について十分に配慮することが必要である。
【００７６】
また、この軸受け荷重のかかり方に対する考察より、帯電ロール１４が、クリーニングロール１００及び感光体ドラム１２により等分布荷重に近い状態で圧接力を得ているの対して、クリーニングロール１００は両端支持で荷重を受けており、撓みやすいこともわかる。
【００７７】
一方、感光体ドラム１２と帯電ロール１４、及び、帯電ロール１４とクリーニングロール１００の間の接触状態を、良好かつ均一ニップに保つためには、両ロールとも、ある程度の厚み、例えば２〜３ｍｍ程度の弾性層が必要になる。外径≦φ１２程度の小径とするためには、芯金の径としては、φ４〜６程度以下のものを使用しなければならないが、このような細い芯金、例えばφ４程度の芯金で、軸方向長さが３００ｍｍ程度の場合、１０Ｎ程度の荷重で圧接すると、ＳＵＳ３０３のようなステンレス合金を用いてもクリーニングロール１００側は中央部で０．５ｍｍ程度撓みを生じることもある。
【００７８】
このように芯金（シャフト１００Ａ）が撓んでしまうと、図７（Ｂ）に示すように、クリーニングロール１００の軸受け部（軸受け孔１１４）において、芯金がかじり状態となるため、摺動抵抗が著しく上昇することになる。なお、このケースでは、図７（Ａ）に示すように、軸受け部材１１０Ａに掛かる力の主要な成分であるばね荷重とクリーニングロール軸荷重が、略同一線上に作用するため、軸受けを傾けるような力は抑制される（帯電ロール軸荷重は、両者に比較して小さい）。
【００７９】
これに対して、荷重点と軸受け面の位置関係を図７（Ｃ）のようにとると、ばね荷重とクリーニングロール軸荷重が離れた点に作用するため、軸受け部材１１０Ｂを芯金の撓み方向に曲げる偶力が生じ、軸受け部材１１０Ｂを適度に傾けることができる。これにより、芯金（支持部１００ａ）と軸受け面１１５が略一致するので、上述した芯金のかじりが抑制され、摺動抵抗の上昇を防止することができる。
【００８０】
以上説明したように、本実施形態では、クリーニングロール１００が帯電ロール１４に圧接することで撓みを生じ、シャフト１００Ａの支持部１００ａが変位した場合に、支持部１００ａの変位に追従して軸受け部材１１０が傾くため、支持部１００ａが軸受け孔１１４との間にかじりを起こし、局部的に強く接触することが回避される。これにより、回転抵抗の増加が抑えられて帯電ロール１４に対するクリーニングロール１００の従動不良を防止できる。また、クリーニングロール１００から受ける負荷の増加抑制で、感光体ドラム１２に対する帯電ロール１４の従動不良も防止できる。
【００８１】
さらに、帯電ロール１４が圧接力の影響で撓んだ場合、シャフト１４Ａの支持部１４ａと軸受け孔１１２との間の接触圧の上昇で回転抵抗の増加し、従動性が悪くなるが、この帯電ロール１４の支持部１４ａの変位に対しても軸受け部材１１０が追従して傾動するため、接触圧の上昇が抑えられ、従動性が良好になる。したがって、クリーニングロール１００による帯電ロール１４の良好なクリーニング性能と、帯電ロール１４による感光体ドラム１２への良好な帯電性能が得られるようになる。
【００８２】
またこのように、帯電ロール１４とクリーニングロール１００を共通の軸受け部材１１０で支持することにより、例えばそれらを別部材で個別に支持するような構成に比べ、支持構造や電圧を印加するための給電構造を簡素化することができる。
【００８３】
また、軸受け部材１１０によって支持するクリーニングロール１００の支持部１００ａを、圧縮コイルばね１２８が軸受け部材１１０にばね力を作用させる作用線Ｌよりも軸方向内側に配置していることにより、軸受け部材１１０は、クリーニングロール１００の撓みによる支持部１００ａの変位（傾き）に倣って傾きやすくなる。これにより、特別な傾動機構や電気的手段等を用いることなく、簡単な構成で、軸受け部材１１０を支持部１００ａの変位に追従させて傾かせることができ、クリーニングロール１００及び帯電ロール１４の良好な従動性を確保することができる。
【００８４】
また、軸受け部材１１０によって支持する帯電ロール１４の支持部１４ａを、上記の作用線Ｌ上に配置していることにより、この軸受け部材１１０を介して帯電ロール１４を感光体ドラム１２に圧接させるための圧接力（ばね力）を、帯電ロール１４に効率よく伝えられるようになる。これにより、感光体ドラム１２に対する帯電ロール１４の圧接状態が軸方向にほぼ均一となって安定するようになり、従動性が更に良好になる。
【００８５】
（実施例の構成）
以下、実施例で用いた帯電ロール１４及びクリーニングロール１００について説明する。本実施例で用いた帯電ロール１４としては、図８（Ａ）に示すように、シャフト１４Ａを構成する金属性の芯金に、帯電層１４Ｂを構成する導電弾性層１５Ａ、抵抗層１５Ｂ、表面保護層１５Ｃをこの順に積層した外径１２ｍｍのロールを使用した。
【００８６】
金属芯金としては、φ８ｍｍのＳＵＳ３０３ステンレス合金を用い、その周囲にエピクロルヒドリンゴムに、カーボンブラック（ＣＢ）を含有させた、厚さ２ｍｍの導電弾性層を被覆し、その外周にエピクロルヒドリンゴムにＣＢとSiO2を含有させた、厚さ０．１ｍｍの抵抗層を被覆した。さらに、最後に表面層として、ナイロン樹脂にＣＢとSiO2を含有させたコート剤を用いて、厚さ５〜５０μｍのコート層を形成した。
【００８７】
また、本実施例で用いたクリーニングロール１００としては、図８（Ｂ）に示すように、シャフト１００Ａを構成する金属性の芯金の周囲に、スポンジ層１００Ｂを構成するポリウレタンフォームを被覆した外径１０ｍｍのロールを使用した。
【００８８】
金属芯金としては、φ６ｍｍのＳＵＳ３０３ステンレス合金を用いた。またポリウレタンフォームとしては、厚さ２ｍｍで、φ５０の円盤状部材を０．５ｍｍ押し込むのに必要な荷重が０．８〜１．５Ｎ程度になるように硬度を調整したエーテル系ポリウレタンを用いた。
【００８９】
（従動性の評価方法）
以下に、従動性の評価方法について説明する。φ３０の感光体ドラム１２と、本実施例の帯電ロール１４及びクリーニングロール１００を図９に示すように配置した。クリーニングロール１００と帯電ロール１４の食込み量は回転負荷へ寄与するが、本実施例では０．７５ｍｍに固定している。また、温度により感光体ドラム／帯電ロール／クリーニングロールの接触状態が変わり、摩擦力が変化するので、一定気温のもとでテストを行った。また、軸受け部材１１０等に用いている合成樹脂は、寸法の温度変化があるので、軸受け部（軸受け孔１１２、１１４）の内径が小さくなり、摺動抵抗が高くなる低温環境（１０℃）にて測定を行った。
【００９０】
従動性能の評価としては、感光体を周速度１６５ｍｍ／ｓで回転駆動したときの、帯電ロールの周速度を、帯電ロールの圧接ばね荷重を変えながら測定することで行った。周速度の測定は、帯電ロール表面に５ｍｍ角程度の反射部材を貼付し、日置電機(株)製の非接触型回転計(ハイタコメータ ３４０３)を用いて、帯電ロールの単位時間当たりの回転数を測定することで行った。
【００９１】
（従動性の評価結果）
図１０（Ａ）、（Ｂ）に示す比較例と、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示す実施例について、従動性の評価を行った。図１２に示すとおり、比較例では、クリーニングロール摺動抵抗による回転が大きく、安定した従動性を得るためには１３Ｎ程度の荷重が必要であった。これに対して、実施例では回転負荷が低減しており、７．５Ｎ程度の荷重で安定した従動性を得ることができた。
【００９２】
以上、本発明を上述した特定の実施形態により詳細に説明したが、本発明はそれ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。
【００９３】
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を共に軸受け部材１１０で支持することによりそれらを圧接状態とし、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、感光体ドラム１２に接触又は近接配置された帯電ロール１４と、帯電ロール１４に圧接して従動回転するクリーニングロール１００とを、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構成等にも本発明を適用することができる。
【００９４】
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、１４０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、１４０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スポンジ部材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。
【００９５】
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、及びスポンジ部材に本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の一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】本発明の一実施形態に係る感光体ドラム、帯電ロール、及びクリーニングロールの支持構造の構成を示す部分断面側面図である。
【図４】本発明の一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が斜視図である。
【図５】（Ａ）は、感光体ドラム、帯電ロール１４、及びクリーニングロールに作用する駆動トルクと回転負荷を説明するための説明図、（Ｂ）は、搬送力及び回転負荷のばね荷重依存性を示すグラフ図である。
【図６】感光体ドラム、帯電ロール１４、及びクリーニングロールにかかる力を説明するための説明図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は、従来の帯電ロール及びスポンジ部材の支持構造に対し、本発明の一実施形態に係る支持構造の改善効果を比較説明するための説明図である。
【図８】（Ａ）は本発明の実施例に係る帯電ロールの断面を示す断面図、（Ｂ）は本発明の実施例に係るクリーニングロールの断面を示す断面図である。
【図９】本発明の実施例に係る感光体ドラム、帯電ロール、及びクリーニングロールの支持構造の構成を示す部分断面側面図である。
【図１０】（Ａ）、（Ｂ）は本発明の比較例に係る帯電ロール及びクリーニングロールの支持部と軸受け部材の構成を示す部分断面側面図である。
【図１１】（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例に係る帯電ロール及びクリーニングロールの支持部と軸受け部材の構成を示す部分断面側面図である。
【図１２】図１０に示した比較例の支持構造と、図１１に示した本発明の実施例に係る支持構造の従動性の評価結果を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００９７】
１０ 画像形成装置
１２ 感光体ドラム（被帯電体）
１４ 帯電ロール
１４Ａ シャフト
１４ａ 支持部
１００ クリーニングロール
１００Ａ シャフト
１００ａ 支持部
１００Ｂ スポンジ層
１１０ 軸受け部材（支持部材）
１１２ 軸受け孔
１１４ 軸受け孔
１２８ 圧縮コイルばね（付勢手段）
【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又は近接配置されて回転しつつ、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、この帯電ロールのクリーニング部材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、感光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接触させ従動回転させることにより、帯電ロール表面の汚れを良好にクリーニングする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このようなクリーニングロールにおいて、安定したクリーニング性能を得るためには、帯電ロールに対するクリーニングロールの食い込み量をある程度、例えば０．３〜１．０ｍｍ程度、確保することが望ましい。しかし、食い込み量を増やしていくと、帯電ロールの従動回転に対する負荷が増え、帯電ロールがスリップして帯電ムラを生じるという新たな問題が発生する。またこれについては、近年の装置の小型化要求に応えるために、例えば外径≦φ１２と小径化された帯電ロールやクリーニングロールを用いる場合に特に問題となる。接触帯電方式の場合、帯電ロールは、感光体（像担持体）との摩擦及び静電吸着によって回転のための駆動トルク（駆動力）を得ているが、この駆動トルクは、（感光体との摩擦力＋吸着力）×帯電ロール半径によって決まる。そのため、帯電ロールが小径になるほど駆動トルクが小さくなり、スリップが発生しやすくなるわけである。
【０００６】
これに対し、駆動ギア及び従動ギアからなる駆動機構を用いて帯電ロールを感光体と同速駆動させる構成が開示されている（例えば、特許文献２参照）。またこの従来技術では、同様の駆動機構を用いてクリーニングロールを帯電ロールと連れ回る方向へ回転駆動させることにより、クリーニングロールと帯電ロールの間でのスリップの発生を抑え、帯電ロールのクリーニング不良を防止することが提案されている。
【特許文献１】特開５−２９７６９０号公報
【特許文献２】特開８−６２９４８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、帯電ロールやクリーニングロールを回転駆動する場合、ロール外径のバラツキなど考慮すると、帯電ロール、クリーニングロール、及び感光体の各周速を完全に等しくすることは極めて困難であり、実際には数％〜１０％程度の速度差が発生してしまう。そのため、帯電ロールと感光体、あるいは帯電ロールとクリーニングロールの間で、感光体や帯電ロールの表面に付着した汚染物を引き伸ばすような「せん断力」が働き、いわゆるフィルミング（汚染物の薄層状付着）が発生しやすくなる。また、各ロールの駆動機構を設けることによるコストアップと、その設置スペースを確保することによる装置の大型化も問題となる。
【０００８】
一方、駆動トルクを大きくする方法として、感光体への帯電ロールの押し付け荷重（圧接力）を大きくすることが考えられる。しかし、荷重を大きくしすぎると、保管時などに帯電ロールを変形させてしまうおそれがあるため、この押し付け荷重は、帯電ロールの材質等にもよるが、例えば１０Ｎ／３００ｍｍ以下程度に抑えることが望ましい。したがって、この荷重の増加のみで駆動トルクを大きくすることも困難である。
【０００９】
また、特に小径のクリーニングロールでは、圧接力による影響で撓みが生じやすくなり、この撓みによって、クリーニング部材の回転軸の端部（支持部）が軸受け部との間にかじりを起こし、局部的に強く接触するようになるため、回転抵抗が増加して帯電ロールに対する従動性が悪くなり、クリーニング性の低下を招く問題がある。また、クリーニングロールから受ける負荷の増加で、感光体に対する帯電ロールの従動性も悪くなるため、帯電不良も発生しやすくなる。
【００１０】
本発明は上記事実を考慮して、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と、帯電ロールによる被帯電体への良好な帯電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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、被帯電体に接触又は近接配置され回転して被帯電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することにより帯電ロールをクリーニングするクリーニングロールと、前記帯電ロールの支持部及び前記クリーニングロールの支持部のうち少なくともクリーニングロールの支持部を回転可能に支持する支持部材と、前記支持部材を前記帯電ロール側へ付勢して前記クリーニングロールを帯電ロールに圧接させる付勢手段と、を有し、前記支持部材は、前記帯電ロールへの圧接による前記クリーニングロールの撓みで前記支持部が変位するのに追従し傾動可能とされていることを特徴としている。
【００１２】
本発明では、被帯電体に接触あるいは近接配置された帯電ロールは、回転して被帯電体を帯電させる。また、クリーニングロールはその支持部が支持部材に支持され、支持部材が付勢手段により帯電ロール側へ付勢されて帯電ロールに圧接することにより、回転する帯電ロールに従動回転して帯電ロールをクリーニングする。
【００１３】
ここで、クリーニングロールが帯電ロールに圧接することで撓みを生じ、支持部が変位すると、支持部材は支持部が変位するのに追従し傾動する。これにより、支持部が支持部材との間にかじりを起こし、局部的に強く接触することが回避され、回転抵抗の増加が抑えられて帯電ロールに対するクリーニングロールの従動性が良好となり、帯電ロールを良好にクリーニングすることができる。また、クリーニングロールから受ける負荷の増加が抑えられることで帯電ロールの回転性も良好となり、帯電ロールによって被帯電体を良好に帯電性することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、回転する被帯電体に圧接して従動回転することにより被帯電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することにより帯電ロールをクリーニングするクリーニングロールと、前記帯電ロールの支持部、及び、前記クリーニングロールの支持部をそれぞれ回転可能に支持して帯電ロールとクリーニングロールの相対位置を略一定に保持する支持部材と、前記支持部材を前記被帯電体側へ付勢して前記帯電ロールを被帯電体に圧接させる付勢手段と、を有し、前記支持部材は、前記帯電ロールへの圧接による前記クリーニングロールの撓みで前記支持部が変位するのに追従し傾動可能とされていることを特徴としている。
【００１５】
本発明では、帯電ロールとクリーニングロールは、支持部材にそれぞれ回転可能に支持され、帯電ロールにクリーニングロールが圧接した状態で、相対位置が略一定に保持される。そして帯電ロールは、支持部材が付勢手段によって被帯電体側へ付勢されることにより被帯電体に圧接し、被帯電体の回転に伴い従動回転して被帯電体を帯電させるとともに、その回転に伴い従動回転するクリーニング部材によってクリーニングされる。
【００１６】
この構成でも、クリーニングロールが帯電ロールに圧接することで撓みを生じ、支持部が変位した場合に、支持部の変位に追従して支持部材が傾動するため、支持部が支持部材に強く接触することはなく、帯電ロールに対するクリーニングロールの従動不良を防止できる。また、クリーニングロールから受ける負荷の増加抑制で、被帯電体に対する帯電ロールの従動不良も防止できる。
【００１７】
さらに、帯電ロールが圧接力の影響で撓んだ場合、その支持部と支持部材との間の接触圧の上昇で回転抵抗の増加し、従動性が悪くなるが、この帯電ロールの支持部の変位に対しても支持部材が追従して傾動するため、接触圧の上昇が抑えられ、従動性が良好になる。したがって、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と、帯電ロールによる被帯電体への良好な帯電性能が得られるようになる。
【００１８】
またこのように、帯電ロールとクリーニング部材を共通の支持部材で支持することにより、例えばそれらを別部材で個別に支持するような構成に比べ、支持構造や電圧を印加するための給電構造を簡素化することができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の画像形成装置において、前記クリーニングロールの支持部は、前記付勢手段が前記支持部材に付勢力を作用させる作用線よりも軸方向内側に配置されていることを特徴としている。
【００２０】
本発明では、支持部材によって支持するクリーニングロールの支持部を、付勢手段が支持部材に付勢力を作用させる作用線よりも軸方向内側に、すなわち、付勢力が作用する作用点（荷重点）を通りその付勢力の加わる方向に沿った直線よりも軸方向内側に配置することにより、支持部材は、クリーニングロールの撓みによる支持部の変位（傾き）に倣って傾きやすくなる。これにより、特別な傾動機構や電気的手段等を用いることなく、簡単な構成で、支持部材を支持部の変位に追従させて傾動させることができ、クリーニングロール及び帯電ロールの良好な従動性（回転性）を確保することができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、請求項３記載の画像形成装置において、前記帯電ロールの支持部は、前記付勢手段が前記支持部材に付勢力を作用させる作用線上に配置されていることを特徴としている。
【００２２】
本発明では、支持部材によって支持する帯電ロールの支持部を、付勢手段が支持部材に付勢力を作用させる作用線上に、すなわち、付勢力が作用する作用点（荷重点）を通りその付勢力の加わる方向に沿った直線上に配置することにより、この支持部材を介して帯電ロールを被帯電体に圧接させるための圧接力（付勢力）を、帯電ロールに効率よく伝えられるようになる。これにより、被帯電体に対する帯電ロールの圧接状態が軸方向にほぼ均一となって安定するようになり、従動性を更に良好にすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の画像形成装置によれば、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と、帯電ロールによる被帯電体への良好な帯電性能を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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。
【００２５】
（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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
（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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
（支持構造の構成）
次に、本実施形態に係る帯電ロール１４及びクリーニングロール１００の支持構造について詳細に説明する。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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が回転自在に挿入され、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が回転自在に挿入されている。
【００６２】
この一対の軸受け部材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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。また、ガイド溝１２６と軸受け部材１１０との間には、帯電ロール１４及びクリーニングロール１００の軸方向に沿って所定の隙間が設けられており、これにより、軸受け部材１１０は、ガイド溝１２６内で摺動方向に対し傾くことができるようにされている。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
また本実施形態では、軸受け部材１１０に支持されたクリーニングロール１００の支持部１００ａは、圧縮コイルばね１２８が軸受け部材１１０にばね力を作用させる作用線Ｌよりも軸方向内側に、すなわち、ばね力が作用する作用点（荷重点Ｐ）を通りそのばね力の加わる方向に沿った直線よりも軸方向内側に配置されている。さらに、軸受け部材１１０に支持された帯電ロール１４の支持部１４ａは、上記の作用線Ｌ上に、すなわち、圧縮コイルばね１２８のばね力が作用する作用点（荷重点Ｐ）を通りそのばね力の加わる方向に沿った直線上に配置されている。
【００６８】
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。
【００６９】
次に、本実施形態の作用について図５〜図７を参照して説明する。
【００７０】
図５（Ａ）は、感光体ドラム１２と帯電ロール１４の間、及び、帯電ロール１４とクリーニングロール１００の間に作用する駆動トルクと回転負荷の概要を示したものである。
【００７１】
図５（Ａ）に示すように、帯電ロール（ＢＣＲ）１４は、感光体ドラム１２から搬送力を受け、自身の転がり抵抗や軸摺動抵抗による回転負荷を受ける。さらに、クリーニングロール（ＣＬＮ−Ｒ）１００から回転負荷を受けるが、これにはクリーニングロール１００の転がり抵抗と、クリーニングロール１００の軸摺動抵抗が含まれる。なお、これらの他にも回転負荷を形成する力が存在するが、それらについては省略した。
【００７２】
上述の搬送力は、感光体ドラム１２と帯電ロール１４の摩擦力に依存するため、帯電ロール１４及びクリーニングロール１００を感光体ドラム１２に圧接するばね荷重に大きく依存する。一方、このばね荷重が変わると、軸受け部材１１０にかかる荷重が変わり摺動抵抗が変化するので、回転負荷もばね荷重依存性を持つ。そのため、搬送力、回転負荷のばね荷重依存性は図５（Ｂ）に示すようになり、搬送力が回転負荷を超えるばね荷重以上の領域において、帯電ロール１４及びクリーニングロール１００は安定した従動回転をすることがわかる。
【００７３】
この軸受け部材１１０にかかる荷重について、図６を用いて説明する。図６は、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の各々にかかる力を示したものである。
【００７４】
帯電ロール１４とクリーニングロール１００について、それぞれ釣り合いの式は、図６に示すようになり、さらに帯電ロール１４とクリーニングロール１００、並びに軸受け部材１１０を一体とみなしたときの釣り合いの式も図６に示した。
【００７５】
これら３つの釣り合いの式より、帯電ロール１４の軸受け部（軸受け孔１１２）と、クリーニングロール１００の軸受け部（軸受け孔１１４）にかかる荷重をそれぞれ求めると、クリーニングロール１００の軸受け部は、クリーニングロール１００と帯電ロール１４のニップ荷重がそのまま掛かるのに対して、帯電ロール１４の軸受け部には、感光体ドラム１２と帯電ロール１４のニップ荷重、及び、クリーニングロール１００と帯電ロール１４のニップ荷重の差分しか掛からないことがわかる。したがって、帯電ロール１４の軸受けの摺動抵抗に比べて、クリーニングロール１００の摺動抵抗の方が著しく大きいことになり、従動性を考えるにあたっては、このクリーニングロール１００の摺動抵抗について十分に配慮することが必要である。
【００７６】
また、この軸受け荷重のかかり方に対する考察より、帯電ロール１４が、クリーニングロール１００及び感光体ドラム１２により等分布荷重に近い状態で圧接力を得ているの対して、クリーニングロール１００は両端支持で荷重を受けており、撓みやすいこともわかる。
【００７７】
一方、感光体ドラム１２と帯電ロール１４、及び、帯電ロール１４とクリーニングロール１００の間の接触状態を、良好かつ均一ニップに保つためには、両ロールとも、ある程度の厚み、例えば２〜３ｍｍ程度の弾性層が必要になる。外径≦φ１２程度の小径とするためには、芯金の径としては、φ４〜６程度以下のものを使用しなければならないが、このような細い芯金、例えばφ４程度の芯金で、軸方向長さが３００ｍｍ程度の場合、１０Ｎ程度の荷重で圧接すると、ＳＵＳ３０３のようなステンレス合金を用いてもクリーニングロール１００側は中央部で０．５ｍｍ程度撓みを生じることもある。
【００７８】
このように芯金（シャフト１００Ａ）が撓んでしまうと、図７（Ｂ）に示すように、クリーニングロール１００の軸受け部（軸受け孔１１４）において、芯金がかじり状態となるため、摺動抵抗が著しく上昇することになる。なお、このケースでは、図７（Ａ）に示すように、軸受け部材１１０Ａに掛かる力の主要な成分であるばね荷重とクリーニングロール軸荷重が、略同一線上に作用するため、軸受けを傾けるような力は抑制される（帯電ロール軸荷重は、両者に比較して小さい）。
【００７９】
これに対して、荷重点と軸受け面の位置関係を図７（Ｃ）のようにとると、ばね荷重とクリーニングロール軸荷重が離れた点に作用するため、軸受け部材１１０Ｂを芯金の撓み方向に曲げる偶力が生じ、軸受け部材１１０Ｂを適度に傾けることができる。これにより、芯金（支持部１００ａ）と軸受け面１１５が略一致するので、上述した芯金のかじりが抑制され、摺動抵抗の上昇を防止することができる。
【００８０】
以上説明したように、本実施形態では、クリーニングロール１００が帯電ロール１４に圧接することで撓みを生じ、シャフト１００Ａの支持部１００ａが変位した場合に、支持部１００ａの変位に追従して軸受け部材１１０が傾くため、支持部１００ａが軸受け孔１１４との間にかじりを起こし、局部的に強く接触することが回避される。これにより、回転抵抗の増加が抑えられて帯電ロール１４に対するクリーニングロール１００の従動不良を防止できる。また、クリーニングロール１００から受ける負荷の増加抑制で、感光体ドラム１２に対する帯電ロール１４の従動不良も防止できる。
【００８１】
さらに、帯電ロール１４が圧接力の影響で撓んだ場合、シャフト１４Ａの支持部１４ａと軸受け孔１１２との間の接触圧の上昇で回転抵抗の増加し、従動性が悪くなるが、この帯電ロール１４の支持部１４ａの変位に対しても軸受け部材１１０が追従して傾動するため、接触圧の上昇が抑えられ、従動性が良好になる。したがって、クリーニングロール１００による帯電ロール１４の良好なクリーニング性能と、帯電ロール１４による感光体ドラム１２への良好な帯電性能が得られるようになる。
【００８２】
またこのように、帯電ロール１４とクリーニングロール１００を共通の軸受け部材１１０で支持することにより、例えばそれらを別部材で個別に支持するような構成に比べ、支持構造や電圧を印加するための給電構造を簡素化することができる。
【００８３】
また、軸受け部材１１０によって支持するクリーニングロール１００の支持部１００ａを、圧縮コイルばね１２８が軸受け部材１１０にばね力を作用させる作用線Ｌよりも軸方向内側に配置していることにより、軸受け部材１１０は、クリーニングロール１００の撓みによる支持部１００ａの変位（傾き）に倣って傾きやすくなる。これにより、特別な傾動機構や電気的手段等を用いることなく、簡単な構成で、軸受け部材１１０を支持部１００ａの変位に追従させて傾かせることができ、クリーニングロール１００及び帯電ロール１４の良好な従動性を確保することができる。
【００８４】
また、軸受け部材１１０によって支持する帯電ロール１４の支持部１４ａを、上記の作用線Ｌ上に配置していることにより、この軸受け部材１１０を介して帯電ロール１４を感光体ドラム１２に圧接させるための圧接力（ばね力）を、帯電ロール１４に効率よく伝えられるようになる。これにより、感光体ドラム１２に対する帯電ロール１４の圧接状態が軸方向にほぼ均一となって安定するようになり、従動性が更に良好になる。
【００８５】
（実施例の構成）
以下、実施例で用いた帯電ロール１４及びクリーニングロール１００について説明する。本実施例で用いた帯電ロール１４としては、図８（Ａ）に示すように、シャフト１４Ａを構成する金属性の芯金に、帯電層１４Ｂを構成する導電弾性層１５Ａ、抵抗層１５Ｂ、表面保護層１５Ｃをこの順に積層した外径１２ｍｍのロールを使用した。
【００８６】
金属芯金としては、φ８ｍｍのＳＵＳ３０３ステンレス合金を用い、その周囲にエピクロルヒドリンゴムに、カーボンブラック（ＣＢ）を含有させた、厚さ２ｍｍの導電弾性層を被覆し、その外周にエピクロルヒドリンゴムにＣＢとSiO2を含有させた、厚さ０．１ｍｍの抵抗層を被覆した。さらに、最後に表面層として、ナイロン樹脂にＣＢとSiO2を含有させたコート剤を用いて、厚さ５〜５０μｍのコート層を形成した。
【００８７】
また、本実施例で用いたクリーニングロール１００としては、図８（Ｂ）に示すように、シャフト１００Ａを構成する金属性の芯金の周囲に、スポンジ層１００Ｂを構成するポリウレタンフォームを被覆した外径１０ｍｍのロールを使用した。
【００８８】
金属芯金としては、φ６ｍｍのＳＵＳ３０３ステンレス合金を用いた。またポリウレタンフォームとしては、厚さ２ｍｍで、φ５０の円盤状部材を０．５ｍｍ押し込むのに必要な荷重が０．８〜１．５Ｎ程度になるように硬度を調整したエーテル系ポリウレタンを用いた。
【００８９】
（従動性の評価方法）
以下に、従動性の評価方法について説明する。φ３０の感光体ドラム１２と、本実施例の帯電ロール１４及びクリーニングロール１００を図９に示すように配置した。クリーニングロール１００と帯電ロール１４の食込み量は回転負荷へ寄与するが、本実施例では０．７５ｍｍに固定している。また、温度により感光体ドラム／帯電ロール／クリーニングロールの接触状態が変わり、摩擦力が変化するので、一定気温のもとでテストを行った。また、軸受け部材１１０等に用いている合成樹脂は、寸法の温度変化があるので、軸受け部（軸受け孔１１２、１１４）の内径が小さくなり、摺動抵抗が高くなる低温環境（１０℃）にて測定を行った。
【００９０】
従動性能の評価としては、感光体を周速度１６５ｍｍ／ｓで回転駆動したときの、帯電ロールの周速度を、帯電ロールの圧接ばね荷重を変えながら測定することで行った。周速度の測定は、帯電ロール表面に５ｍｍ角程度の反射部材を貼付し、日置電機(株)製の非接触型回転計(ハイタコメータ ３４０３)を用いて、帯電ロールの単位時間当たりの回転数を測定することで行った。
【００９１】
（従動性の評価結果）
図１０（Ａ）、（Ｂ）に示す比較例と、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示す実施例について、従動性の評価を行った。図１２に示すとおり、比較例では、クリーニングロール摺動抵抗による回転が大きく、安定した従動性を得るためには１３Ｎ程度の荷重が必要であった。これに対して、実施例では回転負荷が低減しており、７．５Ｎ程度の荷重で安定した従動性を得ることができた。
【００９２】
以上、本発明を上述した特定の実施形態により詳細に説明したが、本発明はそれ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。
【００９３】
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を共に軸受け部材１１０で支持することによりそれらを圧接状態とし、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、感光体ドラム１２に接触又は近接配置された帯電ロール１４と、帯電ロール１４に圧接して従動回転するクリーニングロール１００とを、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構成等にも本発明を適用することができる。
【００９４】
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、１４０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、１４０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スポンジ部材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。
【００９５】
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、及びスポンジ部材に本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の一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】本発明の一実施形態に係る感光体ドラム、帯電ロール、及びクリーニングロールの支持構造の構成を示す部分断面側面図である。
【図４】本発明の一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が斜視図である。
【図５】（Ａ）は、感光体ドラム、帯電ロール１４、及びクリーニングロールに作用する駆動トルクと回転負荷を説明するための説明図、（Ｂ）は、搬送力及び回転負荷のばね荷重依存性を示すグラフ図である。
【図６】感光体ドラム、帯電ロール１４、及びクリーニングロールにかかる力を説明するための説明図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は、従来の帯電ロール及びスポンジ部材の支持構造に対し、本発明の一実施形態に係る支持構造の改善効果を比較説明するための説明図である。
【図８】（Ａ）は本発明の実施例に係る帯電ロールの断面を示す断面図、（Ｂ）は本発明の実施例に係るクリーニングロールの断面を示す断面図である。
【図９】本発明の実施例に係る感光体ドラム、帯電ロール、及びクリーニングロールの支持構造の構成を示す部分断面側面図である。
【図１０】（Ａ）、（Ｂ）は本発明の比較例に係る帯電ロール及びクリーニングロールの支持部と軸受け部材の構成を示す部分断面側面図である。
【図１１】（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例に係る帯電ロール及びクリーニングロールの支持部と軸受け部材の構成を示す部分断面側面図である。
【図１２】図１０に示した比較例の支持構造と、図１１に示した本発明の実施例に係る支持構造の従動性の評価結果を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００９７】
１０ 画像形成装置
１２ 感光体ドラム（被帯電体）
１４ 帯電ロール
１４Ａ シャフト
１４ａ 支持部
１００ クリーニングロール
１００Ａ シャフト
１００ａ 支持部
１００Ｂ スポンジ層
１１０ 軸受け部材（支持部材）
１１２ 軸受け孔
１１４ 軸受け孔
１２８ 圧縮コイルばね（付勢手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被帯電体に接触又は近接配置され回転して被帯電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することにより帯電ロールをクリーニングするクリーニングロールと、
前記帯電ロールの支持部及び前記クリーニングロールの支持部のうち少なくともクリーニングロールの支持部を回転可能に支持する支持部材と、
前記支持部材を前記帯電ロール側へ付勢して前記クリーニングロールを帯電ロールに圧接させる付勢手段と、
を有し、
前記支持部材は、前記帯電ロールへの圧接による前記クリーニングロールの撓みで前記支持部が変位するのに追従し傾動可能とされていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
回転する被帯電体に圧接して従動回転することにより被帯電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することにより帯電ロールをクリーニングするクリーニングロールと、
前記帯電ロールの支持部、及び、前記クリーニングロールの支持部をそれぞれ回転可能に支持して帯電ロールとクリーニングロールの相対位置を略一定に保持する支持部材と、
前記支持部材を前記被帯電体側へ付勢して前記帯電ロールを被帯電体に圧接させる付勢手段と、
を有し、
前記支持部材は、前記帯電ロールへの圧接による前記クリーニングロールの撓みで前記支持部が変位するのに追従し傾動可能とされていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記クリーニングロールの支持部は、前記付勢手段が前記支持部材に付勢力を作用させる作用線よりも軸方向内側に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記帯電ロールの支持部は、前記付勢手段が前記支持部材に付勢力を作用させる作用線上に配置されていることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項１】
被帯電体に接触又は近接配置され回転して被帯電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することにより帯電ロールをクリーニングするクリーニングロールと、
前記帯電ロールの支持部及び前記クリーニングロールの支持部のうち少なくともクリーニングロールの支持部を回転可能に支持する支持部材と、
前記支持部材を前記帯電ロール側へ付勢して前記クリーニングロールを帯電ロールに圧接させる付勢手段と、
を有し、
前記支持部材は、前記帯電ロールへの圧接による前記クリーニングロールの撓みで前記支持部が変位するのに追従し傾動可能とされていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
回転する被帯電体に圧接して従動回転することにより被帯電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することにより帯電ロールをクリーニングするクリーニングロールと、
前記帯電ロールの支持部、及び、前記クリーニングロールの支持部をそれぞれ回転可能に支持して帯電ロールとクリーニングロールの相対位置を略一定に保持する支持部材と、
前記支持部材を前記被帯電体側へ付勢して前記帯電ロールを被帯電体に圧接させる付勢手段と、
を有し、
前記支持部材は、前記帯電ロールへの圧接による前記クリーニングロールの撓みで前記支持部が変位するのに追従し傾動可能とされていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記クリーニングロールの支持部は、前記付勢手段が前記支持部材に付勢力を作用させる作用線よりも軸方向内側に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記帯電ロールの支持部は、前記付勢手段が前記支持部材に付勢力を作用させる作用線上に配置されていることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−１３３０６５（Ｐ２００７−１３３０６５Ａ）
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３２４５５０（Ｐ２００５−３２４５５０）
【出願日】平成１７年１１月９日（２００５．１１．９）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月９日（２００５．１１．９）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]