JP2010060997A - 帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クリーニングローラによる帯電ローラの良好なクリーニング性が得られる帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナー像が形成される像担持体２に接触もしくは近接し、像担持体表面を帯電する帯電ローラ１１と、帯電ローラ１１に接触し、当該帯電ローラ１１に付着したトナーを含む異物を除去するクリーニングローラ１６とを有する帯電装置において、クリーニングローラ１６が回転可能に軸支されたシャフト１６ａと、該シャフト周りに筒状に設けられた弾性体で構成されたクリーニング部材１８と、該クリーニング部材１８の弾性体表面に、一部が常に帯電ローラ１１と接触してクリーニングローラ１６の連れ回りを促すコート膜１９とを設けている。
【選択図】図４

Description

本発明は、トナー像が形成される像担持体に接触もしくは近接し、像担持体表面を帯電する帯電ローラと、該帯電ローラに接触し、当該帯電ローラに付着したトナーを含む異物を除去するクリーニングローラとを有する帯電装置と、その帯電装置を有するプロセスカートリッジと、該帯電装置を備えた画像形成装置に関するものである。

電子複写機、プリンタ、ファクシミリ或いはこれらの少なくとも２つの機能を備えた複合機などとして構成される画像形成装置に、上記形式の帯電装置を採用することは特許文献１等から従来より周知である。この種の画像形成装置においては、帯電装置により一様帯電された感光体などの像担持体に対して画像情報に対応した静電潜像が形成され、この静電潜像がトナーなどの現像剤により可視像処理され、可視像がシートなどの記録媒体に転写されて定着されることにより複写出力が得られるようになっている。

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は、コロナ放電を用いる非接触型の帯電装置が多く用いられてきたが、コロナ放電に伴いオゾンや窒素酸化物などのコロナ生成物が発生し、これにより環境悪化を招くとともに、窒素酸化物に基づく硝酸化合物（硝酸アンモニウム）などの放電生成物が付着することにより帯電特性が悪化するなどの不具合がある。

これに対して、像担持体に接触若しくは微少間隙を持たせて近接した表面を有する帯電ローラを用いる接触型の帯電装置においては、オゾンや窒素酸化物の発生が大幅に低減することから近年では帯電装置の主流となっている。

像担持体に対して接触あるいは微少間隙を持たせて抵抗調整された弾性体を芯金の周面に設けた帯電ローラが用いられ、帯電ローラに対して帯電バイアスが印加される。

帯電バイアスとしては、直流電圧およびこの直流電圧の放電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有する交流電圧を重畳印加するようになっており、交流電圧の印加により像担持体表面の電位が印加された直流電圧の値に収束し、結果として、像担持体表面での均一帯電が可能となっている。

しかし、このような接触型の帯電装置においては、帯電ローラは、クリーニング工程を経過した像担持体の表面に対向して配置されているが、像担持体表面にクリーニング工程後において残留した場合のトナーや紙粉などが付着しやすい状態で設けられている。このため、帯電ローラに部分的な汚損が発生していると表面抵抗値が変化してしまい、結果として、像担持体に対する一様な帯電が行えなくなる。

そこで、帯電ローラに対して弾性体のクリーニングローラを食い込ませて連れ回りさせることで、帯電ローラの汚損を防止する帯電装置が特許文献１、２に提案されている。

かかる帯電装置では、帯電ローラとクリーニングローラの軸間が自由であり、ローラ径のバラツキや経時変化に左右されず線圧(ニップ幅)を一定にできる。駆動手段が不要で安価で小型化が可能である。しかし、駆動を帯電ローラとクリーニングローラの摩擦力に頼らざるを得ないため、駆動伝達が不安定でスリップすることがある。

また、帯電ローラに対して弾性体のクリーニングローラを食い込ませ、且つ、駆動手段を用いてクリーニングローラを駆動し、帯電ローラとクリーニングローラの線速差により帯電ローラの汚損を防止する帯電装置が特許文献３が開示されている。

かかる帯電装置では、クリーニングローラを駆動手段で駆動しているので、線速の設定が可能であるが、軸間を固定する必要があるため、ローラ径のバラツキや経時変化により線圧(ニップ幅)が変動する。さらに、連れ回りに比べれば部品点数が増え装置が大型化する。

特開２００６−３３０５６９号公報 特開２００７−１７１３８１号公報 特許第３３５６６０３号公報

ところで、交流電圧を重畳印加する接触型の帯電装置においては、像担持体表面と帯電ローラとの間に微少間隙を設定した場合、この微少間隙内で生じるパルス放電により像担持体表面を帯電させることから、像担持体表面が常時エッチングされた状態となることが知られている。

帯電ローラによるエッチング現象によって像担持体表面が削られてしまうと、像担持体表面の感光層の膜厚が減少する膜減り現象が生じ、これに伴い帯電特性の悪化を招き、画像品質の低下を生じることが考えられる。

像担持体の膜減り現象を低減するために、像担持体表面に対して例えばステアリン酸亜鉛等の固形潤滑剤の塗布により表面に潤滑層を形成して耐摩耗性を高めて保護する方法が近年用いられている。

一方で、固体潤滑剤を塗布することで像担持体の膜減り現象は大きく低減するものの、低摩擦化した像担持体表面に付着しているトナーや紙粉の一部が潤滑剤とともにクリーニング位置からすり抜けやすくなる。

このように、トナーや紙紛に加えて潤滑剤が帯電ローラに付着するようになったことで、帯電ローラとクリーニングローラに周速差が生じると帯電ローラに潤滑剤がフィルミングしてしまい、帯電ローラの長寿命化を妨げるという問題がある。

本発明は、上記した従来の問題に鑑み、クリーニングローラによる帯電ローラの良好なクリーニング性が得られる帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は、トナー像が形成される像担持体に接触もしくは近接し、像担持体表面を帯電する帯電ローラと、該帯電ローラに接触し、当該帯電ローラに付着したトナーを含む異物を除去するクリーニングローラとを有する帯電装置において、前記クリーニングローラが回転可能に軸支されたシャフトと、該シャフト周りに筒状に設けられた弾性体で構成されたクリーニング部材と、該クリーニング部材の弾性体表面に、一部が常に前記帯電ローラと接触してクリーニングローラの連れ回りを促すコート膜とを設けたことを特徴とする帯電装置を提案する。

なお、本発明は、前記コート膜がクリーニングローラの軸線方向と平行な方向に幅を持った棒状に形成された多数のコート膜片で構成され、該コート膜片は軸線方向に位置をずらし、かつ、常に帯電ローラと接触するように配置されていると有利である。

さらに、本発明は、前記コート膜片をクリーニング部材の表面にらせん状に配置すると有利である。
さらにまた、本発明は、前記帯電ローラの周長が前記クリーニングローラの周長の整数倍としないと有利である。

さらにまた、本発明は、前記コート膜がクリーニングローラの軸線方向に斜めで、かつ、らせん状に配置すると有利である。
さらにまた、本発明は、前記帯電ローラに対する摩擦係数はコート膜がクリーニング部材より大きいと有利である。

また、上記目的を達成するため、本発明は、少なくとも像担持体と、請求項１乃至６の何れに記載の帯電装置とが一体的に組み付けられ、画像形成装置本体に着脱可能に装着されるプロセスカートリッジを提案する。

さらにまた、上記目的を達成するため、本発明は、請求項１乃至６の何れかに記載の帯電装置を具備する画像形成装置を提案する。

本発明によれば、例え潤滑剤が塗布される像担持体に接触または近接させる帯電ローラであっても良好にクリーニングすることができるので、長寿命化な帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することができる。

以下に、本発明を実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１はフルカラー画像を形成できる画像形成装置の一例を示す垂直断面図である。ここに示した画像形成装置は、駆動ローラを含む複数の支持ローラ４に巻き掛けられて矢印Ａ方向に回転駆動される無端状の中間転写ベルト３と、その中間転写ベルト３に対向配置された第１乃至第４のプロセスカートリッジ５Ｙ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｋを有している。各プロセスカートリッジ５Ｙ乃至５Ｋは、それぞれ異なった色のトナー像が形成されるドラム状の感光体として構成された像担持体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋを有し、その各像担持体上に異なった色のトナー像がそれぞれ形成され、その各トナー像が中間転写ベルト３上に重ねて転写される。なお、図１における符号１は、画像形成装置本体を示している。

第１乃至第４のプロセスカートリッジ５Ｙ乃至５Ｋの各像担持体２Ｙ乃至２Ｋ上にトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト３に転写する構成は、トナー像の色が異なるだけで、実質的に全て同一であるため、第１のプロセスカートリッジ５Ｙの像担持体２Ｙにトナー像を形成し、これを中間転写ベルト３に転写する構成だけを説明する。

図２は、第１のプロセスカートリッジ５Ｙの拡大断面図である。ここに示したプロセスカートリッジ５Ｙの像担持体２Ｙは、ユニットケース６に回転自在に支持されていて、中間転写ベルト３（図１に示す）に接触しながら、図示していない駆動装置によって時計方向に回転駆動される。本例の像担持体２Ｙは、比較的薄い円筒状の導電性基体上に感光層を形成し、さらにその感光層の上に保護層を形成したものであるが、複数のローラに巻き掛けられて回転駆動される無端ベルト状の像担持体を採用することもできる。いずれの場合も、像担持体として有機系感光体を用いるのが望ましい。

プロセスカートリッジ５Ｙは、そのケース内にそれぞれモジュール化された帯電モジュール１０、現像モジュール２０、クリーニングモジュール３０と像担持体に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段４０を有している。この帯電モジュール１０には、回転する像担持体２Ｙの表面に接触しながら、矢印方向に回転する帯電ローラ１１を備え、該帯電ローラ１１の表面に帯電電圧が印加され、これによって像担持体２Ｙが所定の極性に帯電される。

帯電後の像担持体２Ｙには、プロセスカートリッジ５Ｙとは別体の図１に示した露光装置６から出射する書き込み光（図示した例では光変調されたレーザ光）が照射され、これによって像担持体２Ｙに静電潜像が形成される。なお、レーザ方式の露光装置に代え、ＬＥＤアレイと結像手段を有する露光装置を用いることもできる。

上述のように像担持体２Ｙに形成された静電潜像は、現像モジュール２０によってイエロートナー像として可視像化される。この現像モジュール２０は、現像ケース２１を有し、この現像ケース２１には、トナーとキャリアを有する二成分系の乾式現像剤が収容されている。また、この現像ケース２１には、現像剤を撹拌する２本のスクリュー２２，２３と、図２における反時計方向に回転駆動される現像スリーブ２４とが配置されている。現像剤がスクリュー２２，２３により撹拌されることにより、トナーは、像担持体２Ｙの帯電極性と同極性である正規の極性に摩擦帯電され、キャリアはその逆の極性に摩擦帯電される。かかる現像剤は、現像スリーブ２４に内設された図示していないマグネットの作用により、現像スリーブ２４の周面に汲み上げられ、該現像スリーブ２４の周面に担持されて、当該現像スリーブ２４の回転方向に搬送され、ドクターブレード２５を通過した現像剤が現像スリーブ２４と像担持体２Ｙの間の現像領域に運ばれる。このとき、現像スリーブ２４には図示していない電源によって、例えば所定の現像バイアスが印加され、像担持体２Ｙに形成された静電潜像（画像部）と、現像ローラ１８との間に、現像スリーブ２４上のマイナス極性のトナーが、その静電潜像に向かう電界が形成される。これにより、現像スリーブ２４上のトナーは、像担持体２Ｙに形成された静電潜像に静電的に移行して付着する。このように、現像モジュール２０は、所定の極性に帯電された像担持体に書き込み光を照射することにより形成された静電潜像に、像担持体の帯電極性と同極性である正規の極性に帯電したトナーを静電的に移行させてその静電潜像をトナー像として可視像化する用をなす。

一方、中間転写ベルト３を挟んでプロセスカートリッジ５Ｙと反対側には、図１に示すように、転写装置の一例である転写ローラ７が配置されている。この転写ローラ７は中間転写ベルト３に接触しながら回転し、かかる転写ローラ７に、像担持体２Ｙ上のトナー像を構成するトナーの帯電極性と逆極性（本例ではプラス極性）の転写電圧が印加され、像担持体２Ｙ上のトナー像が、矢印Ａ方向に回転駆動される中間転写ベルト３上に一次転写される。

一次転写後の像担持体２Ｙに残留するトナーは、クリーニングモジュール３０によって除去される。本例のクリーニングモジュール３０は、像担持体２Ｙを向いた側に開口を有するクリーニングケース３１と、基端部がそのクリーニングケース３１に固定支持され、先端部が像担持体２Ｙの表面に圧接して、該像担持体２Ｙ上の転写残トナーを除去するクリーニングブレード３２と、除去されたトナーを図示していない廃トナーボトルに搬送する搬送オーガ３３とを有している。また、帯電ローラ１１には直流に交流成分の重畳された帯電電圧が印加されているので、クリーニングモジュール３０を通過した像担持体２Ｙが帯電ローラ１１を通るとき、除電と同時に帯電され、次の作像に備える。なお、クリーニングを終えた像担持体２Ｙは潤滑剤塗布手段４０によって該像担持体２Ｙ表面の磨耗を低減し、かつ、クリーニング性を上げる潤滑剤が塗布される。

上述したところと全く同様にして、図１に示した第２乃至第４の像担持体２Ｃ，２Ｍ，２Ｋ上にシアントナー像、マゼンタトナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成され、これらのトナー像がイエロートナー像の転写された中間転写ベルト３上に順次重ねて一次転写され、中間転写ベルト３上に合成トナー像が形成される。

一方、図１に示すように、画像形成装置本体１内の下部には、例えば転写紙より成る記録媒体を給紙する給紙装置５０が設けられ、該給紙装置５０から転写紙が送り出される。送り出された転写紙は、レジストローラ対５１によって、所定のタイミングで支持ローラ４に巻き掛けられた中間転写ベルト３の部分と、これに対置された転写装置の一例である二次転写ローラ８との間に給送される。このとき、二次転写ローラ８には所定の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト３上の合成トナー像が転写紙に二次転写される。

合成トナー像を二次転写された転写紙は、さらに上方に搬送されて定着装置５２を通り、このとき転写紙上のトナー像が熱と圧力の作用により定着される。定着装置５２を通過した転写紙は、画像形成装置本体１の上部の排紙部５３に排出される。また、トナー像転写後の中間転写ベルト３上に付着する転写残トナーはクリーニング装置９によって除去される。

図３は、帯電モジュール１０の構成を示す概略図であり、（Ａ）は外観斜視図であり、（Ｂ）は外観側面図である。
帯電モジュール１０は、図３に示すように、帯電ローラ１１の軸１１ａが支持部材１２に回転自在に支持され、支持部材１２はハウジング１３に移動可能に収納され、かかる移動方向は帯電ローラ１１が像担持体２に接離する方向である。そして、ハウジング１３には支持部材１２を介して帯電ローラ１１を像担持体２に接する方向へ押圧するクッションバネ１４が設けられ、該バネ１４の作用によって支持部材１２がハウジング１３の上縁に圧接されている。また、帯電ローラ１１の両端近くにはスペーサ１５が設けられ、帯電モジュール１０がプロセスカートリッジ５に組み込まれると、スペーサ１５が像担持体２に当接して帯電ローラ１１が僅かに像担持体２から離れる微小ギャップにもって帯電ローラ１１が保持される。この帯電ローラ１１には、押圧バネ１７に押されてクリーニングローラ１６が当接されている。

この構成により、帯電モジュール１０のプロセスカートリッジ５への装着すると、帯電ローラ１１はスペーサ１５によって像担持体２と適切なギャップを保つことができる。また、帯電モジュール１０はプロセスカートリッジ５から取り外せば、帯電モジュール１０自体での取り扱いを可能とする。なお、帯電ローラ１１の回転は駆動機構により駆動させるようにしてもよいし、像担持体２の駆動によって従動するように構成してもよい。

ところで、本実施形態の画像形成装置では潤滑剤塗布手段４０によって該像担持体２表面に潤滑剤が塗布され、その潤滑剤が帯電ローラ１１に付着するようになったことで、帯電ローラ１１とクリーニングローラ１６に周速差が生じ、帯電ローラ１１に潤滑剤がフィルミングしてしまうことで、帯電ローラ１１の長寿命化を妨げるという問題があることは先に説明した。

そこで、かかる問題を解消すべく次のように措置を講じている。
図４は、クリーニングローラ１６の構成を示す概略図である。
クリーニングローラ１６は金属シャフト１６ａの外周に帯電ローラ１１の汚れを除去する清掃部材としてのクリーニング部１８を設けている。さらに、クリーニング部１８の表面には軸方向と平行に複数のクリーニングローラ１１の連れ回りを促すコート膜１９を設けている。

図５は、そのクリーニングローラ１６と帯電ローラ１１の断面図である。
図５において、クリーニングローラ１６は帯電ローラ１１に押圧されクリーニング部１８が弾性変形してニップ部を形成している。このとき、クリーニングローラ１６の周方向がどの位置であっても、少なくとも１ヶ所以上のコート膜１９がクリーニングローラ１６と帯電ローラ１１とのニップ部にあるようにコート膜１９を配置する。

また、帯電ローラ１１の周長をクリーニングローラ１６の周長の整数倍とならないように設定することで、クリーニングローラ１６が１周したときに帯電ローラ１１と同じ位置で接触しない。このため、クリーニングローラ１６のコート膜１９が続けて帯電ローラ１１の同じ位置に接触することによる帯電ローラ１１のクリーニング性低下を防止する。

コート膜１９の配置については、上記のように軸方向に平行にする以外の配置でも、クリーニングローラ１６の周方向がどの位置であっても、少なくとも１ヶ所以上のコート膜１９がクリーニングローラ１６と帯電ローラ１１とのニップ部にあるようにコート膜１９が配置されていれば機能上は問題ない。

したがって、図６では複数のコート膜１９をクリーニングローラ１６の軸線方向に対して斜めで、かつ、らせん状に配置したもので、図７では１本のコート膜１９をらせん状にしているものであり、このように配置することでクリーニングローラ１６の周方向がどの位置であっても、少なくとも１ヶ所以上のコート膜１９がクリーニングローラ１６と帯電ローラ１１とのニップ部に位置することができる。

ここでクリーニング部１８は、汚れ除去及び収納の機能に優れたメラミン樹脂発泡体を用いることが好ましいが、上記機能を満たすものであれば多孔性のスポンジ等他の材質でもよい。

また、コート膜１９は、帯電ローラ１１からの駆動を伝達するというのが最優先の機能であるが、他にも、クリーニング部１８が帯電ローラ１１に適正な喰込み量を確保するという機能も重要である。したがって、コート膜１９は帯電ローラ１１に対する摩擦力が高く、且つ弾力性を有する材料が望ましく薄膜化することが望ましい。さらに、帯電ローラに当接して使うことを考慮すれば絶縁材料とする必要もあり、且つ耐オゾン性、耐トナー性等も考慮してシリコンゴム、ＥＰＤＭ、ポリウレタンゴムなどの使用が望ましい。しかし、上記機能を満たすものであれば他のゴムや材料でもよい。

図８は、帯電ローラ１１の構造を示す概略図である。この帯電ローラ１１は、中心に金属製芯金による軸部１１ａ、その外側に中抵抗層１１３と最外層に表面層１１４とを有する本体部１１２からなる構造をしている。軸部１１ａは、例えば、直径が８〜２０ｍｍのステンレス、アルミニウムの高い剛性と導電性を有している金属製又は１×１０^３Ω・ｃｍ以下、好ましくは１×１０^２Ω・ｃｍ以下で高い剛性を有する導電性の樹脂等で構成される。中抵抗層１１３は、１×１０^５Ω・ｃｍ〜１×１０^９Ω・ｃｍの体積抵抗率で、１〜２ｍｍ程度の厚さにすることが好ましい。表面層１１４は、１×１０^６Ω・ｃｍ〜１×１０^１２Ω・ｃｍの体積抵抗率で、１０μｍ程度の厚さが好ましい。表面層１１４の体積抵抗率は、中抵抗層１１３の電気抵抗率より高くすることが好ましい。ここで、本体部１１２は、中抵抗層１１３と表面層１１４との２層構造で示したが、特にこの構造に限定されるものではなく、単層でも３層であっても良い。

帯電ローラ１１と像担持体２との間隙は、スペーサ部材１５により１００μｍ以下、特に、２０〜５０μｍの範囲にする。これにより、帯電モジュール１０の作動時における異常画像の形成を抑えることができる。この間隙は、プロセスカートリッジ５と帯電モジュール１０を固定するプロセスカートリッジ枠体２１０に嵌合部を設けて調整してもよい。また、帯電ローラ１１は摩擦係数の低い樹脂による軸受に設けるクッションバネ１４により像担持体２表面方向に押圧されている。これにより、機械的振動、芯金の偏位があっても一定の間隙を形成することができる。

図９は、本発明のプロセスカートリッジ５枠体の構造を示す概略図である。
このプロセスカートリッジ枠体２１０は、図示手前側の側板２２０（第１側板）から像担持体２の長手方向に一体的に設けられ、帯電モジュール１０が取り付けられる位置決め板２１１、および塗布手段４０と粉体潤滑剤を収納する潤滑剤収納部２７０とで構成される。第１側板２２０は、像担持体２のフランジ２ｂから突出した像担持体２の回転軸２ａを軸支するための軸受２４４、現像モジュール２０を装着するガイド溝２２３、現像モジュール２０を固定する固定穴２２５、２２６が設けられている。また、奥側には、像担持体２の回転軸２ａが側板２５０に組みつけられるときに、像担持体２を仮置きするための仮置き部２３２が設けられる。また、この第１側板２２０は、後述するクリーニング手段の保持板３４を当接する当接部としての第１当接面２２１が設けられる。

図１０は、プロセスカートリッジ枠体２１０の奥側に取り付けられる側板２５０（第２側板）を示す概略図である。第２側板２５０には、クリーニングモジュール３０の保持板３４を当接する当接部としての第２当接面２５１、像担持体２の回転軸２ａが貫通される軸受２５４、現像スリーブ２４のシャフト５１１が挿入されるシャフト支持部２５３、供給ローラ５４をガイドするガイド溝２５５が形成される。なお、上述した側板２２０の第１当接面２２１と、第２側板２５０の第２当接面２５１とにより、クリーニングモジュール３０の保持板３４の像担持体２への当接角度が決定される。

図１１は、このプロセスカートリッジ５に配置される像担持体２の前側を示す概略図である。
円筒状の像担持体である像担持体２は、円筒内部の両端にフランジ２ｂ、２ｃが設けられ、両フランジを貫通する回転軸２ａが設けられている。

図１２は、像担持体２の感光層の構造を示す概略図である。像担持体２は、円筒状のアルミニウム基板１１２上に感光層１１３を設ける。像担持体２の基板１１２は、例えば、アルミニウム、銅、鉄等の金属又はこれらの合金を押し出し、引き抜きなどの加工して円筒状の素管化後、切削、超仕上げ、研摩などの表面処理した円筒状ドラムに形成されている。感光層１１３の構造は、電荷発生物質を主成分とする層である電荷発生層１２１と発生した電荷を像担持体２表面又は基板１１に輸送する電荷輸送層１２２で構成される。電荷発生層１２１は、電荷発生物質を必要に応じて結着樹脂とともに適当な溶剤中にボールミル、アトライター、サンドミル、超音波などを用いて分散し、これを導電性支持体上に塗布し、乾燥することにより形成される。電荷発生層１２１には、公知の電荷発生材料を使用することが可能であり、その代表として、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、キナクリドン系顔料、キノン系縮 合多環化合物、スクアリック酸系染料、フタロシアニン系顔料、ナフタロシアニン系顔料、アズレニウム塩系染料等が挙げられ用いられる。中でもアゾ顔料及び／又はフタロシアニン顔料が有効に用いられる。

また、電荷輸送層１２２は、電荷輸送物質及び結着樹脂を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを電荷発生層上に塗布、乾燥することにより形成できる。また、必要により可塑剤、レベリング剤、酸化防止剤等を添加することもできる。電荷輸送物質には、正孔輸送物質と電子輸送物質とがある。電荷輸送物質としては、例えばクロルアニル、ブロムアニル、テトラシアノエチレン、正孔輸送物質としては、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリ−γ−カルバゾリルエチルグルタメート及びその誘導体、ピレン−ホルムアルデヒド縮合物及びその誘導体、ポリビニルピレン、ポリビニルフェナントレンを挙げることができる。また、感光層１１２を保護するために、保護層１１４が感光層１１２の上に設けられることもある。保護層１１４にはその他、耐摩耗性を向上する目的でフィラーを添加することもできる。特に、フィラーの硬度の点からは、この中でも無機材料を用いることが有利である。特に、シリカ、酸化チタン、アルミナが有効に使用できる。

図１３は、本発明のプロセスカートリッジに用いるクリーニングモジュール３０の概略構成を示す、（Ａ）は外観斜視図であり、（Ｂ）は断面図である。
クリーニングモジュール３０は、クリーニング手段であるクリーニングブレード３２、これを保持する保持板３４、像担持体２から回収したトナーが飛散しないようハウジング３１内をシールする入り口シール３５、回収されたトナーを収納するハウジング３１、ハウジング３１内に回収されたトナーを画像形成装置本体１内まで搬送する搬送オーガ３３が設けられている。なお、保持板３４は、長手方向の略中間位置において、ネジ３６によりハウジング３１を固定している。 また、保持板３４の両側には位置決めガイド３７として、当接面２２１、２５１に設けられる位置決め用の棒状の突起に対応する穴部３７１と固定ネジ用の穴３７２が設けられている。なお、位置決めには、これに限定するものではなく、例えば、弾性を有する部材を穴又は窪み状にした部分に押し当てるものでもよい。また、固定には、ネジに限定するものではなく、棒状の突起にＥリング等を用いてもよい。

図１４は、本発明のクリーニングブレードの配置状態を模式的に示す概略図である。本発明における保持板３４へのクリーニングブレード３２の固着は、（Ａ）に示すように、クリーニングブレード３２を保持する保持板３４に対して、保持板３４を当接する当接面２２１、２５１が同一方向に配設される。しかし、（Ｂ）に示すように、クリーニングブレード３２を保持する保持板３４に対して、保持板３４を当接する当接面２２１、２５１が反対方向に配設していても良い。しかしながら、本実施形態では（Ａ）に示すクリーニングブレード３２の固着方法を採用することにより、クリーニングブレード３２を固着する保持板３４の厚さの変動によってクリーニングブレード３２の像担持体２に当接する状態が変動するのを無視することができ、その分クリーニングブレード３２の当接状態の精度を高めることができる。

ここでは、クリーニング手段であるクリーニングブレード３２を像担持体２に当接する保持板３４の両端を保持する当接部を面として形成された当接面２２１、２５１とした。しかしながら、本発明はこの構成に限られず、クリーニング手段を像担持体２へ当接状態を決定できるものであれば当接部の形状には限定されないことは明白である。

また、クリーニングブレード３２の材質は、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム等を含むエラストマーを用いる。特に、ウレタンエラストマーが、耐摩耗性、耐オゾン性、耐汚染性の観点から好ましい。また、保持板３４は、クリーニングブレード３２を像担持体２上に圧接させることによる撓りを抑えて精度良く当接させるため、その断面はＬ字形状とされている。

また、その材質は、厚み２．０ｍｍのＳＵＳ鋼板によりなり、強度を持たせている。なお、保持板３４は、鉄板、アルミニウム板、リン青銅等の銅板を用いてもよい。

また、クリーニングブレード３２の保持板３４への固着は、保持部２１に接着剤を塗布し貼り合わせ加熱又は加圧して接着している。しかしながら、両面テープや接着剤による固定なども便宜採用できる。

図１５は、クリーニングブレードの当接条件を示す概略図である。本実施形態のクリーニングブレード３２の当接方式は、像担持体２の回転方向に対してブレードをカウンターに当接するカウンター方式を採用するが、回転方向に対してブレードを順方向に当接するトレーリング方式であってもよい。

特に、カウンター方式が好ましく、像担持体２に対するクリーニング性が高い。
また、クリーニングブレード３２は、硬度（ＪＩＳ―Ａ）が、６０〜８５°の範囲が好ましい。硬度が６０°未満ではクリーニングブレード３２の変形が大きくトナー等のクリーニングが困難になり、硬度が８５°を越えると像担持体２の摩耗が大きくなり、画像形成装置の寿命を短くする。さらに、クリーニングブレード３２の当接条件のうち当接圧は、１０〜６０ｇｆ／ｃｍの範囲にあることが好ましい。当接圧が１０ｇｆ／ｃｍ未満では粒径が２μｍ未満のトナーのクリーニングが困難であり、６０ｇｆ／ｃｍを越えるとクリーニングブレード３２先端がめくれたりやバウンディングが生じやすくなり、ビビリ等のクリーニング不良が生じやすくなって、クリーニング性が低下する。クリーニングブレードの弾性率は４．５〜１０ＭＰａ、クリーニングブレード３２の自由長は５〜１２ｍｍ、クリーニングブレード３２の厚さは１〜２ｍｍ、当接角度は５〜２５度、食い込み量は０．１〜２．０ｍｍが好ましい。クリーニングブレード３２の当接角度は、当接位置の接線から５〜２５°以下の範囲になることが好ましい。当接角度が５°未満ではトナーのすり抜けによるクリーニング不良が発生しやすく、２５°を越えるとクリーニング時にブレードまくれが生じることがある。クリーニングブレード３２の像担持体２への食い込み量は、０．１〜２．０ｍｍの範囲にあることが好ましい。０．１ｍｍ未満では、クリーニングブレード３２と像担持体２の接触する面積が小さく、トナーがすり抜けるクリーニング不良が生じ、２．０ｍｍを越えると像担持体２との摩擦力が大きくなりブレードめくれやバウンディングが生じやすくなる。また、ブレードの振動による鳴き、ビビリ等のクリーニング不良が生ずる。

図１６は、現像モジュール２０を示す概略図である。また、その断面図は図２に示される。図２に示すように、現像モジュール２０内には、像担持体２に近接するように配置されている現像剤担持体である現像スリーブ２４、プロセスカートリッジ５の外部に設けられたトナーボトルおよび供給手段から現像剤が収納されている現像モジュール２０にトナーを補給する図示しない補給口、補給されたトナーを磁性キャリアと混合・攪拌する混合スクリュー２２、２３、現像スリ−ブ２４に供給された現像剤の量を規制する規制部材２５が配置されている。また、図１６に示すように、現像モジュール２０は、現像スリーブ２４を回転させる回転軸５１１、プロセスカートリッジ５に装着するときの位置決めのために現像モジュール本体の上下に突起状に設けたガイド５２１、５２２、搬送時における現像剤を外部への漏洩を防止する仕切板５６１、仕切板５６１によって仕切って現像剤を収納する現像剤収納部２６を設けている。現像剤を収納する現像剤収納部２６に設けた仕切板５６１で封止することで搬送時における現像剤の漏洩を防止し、最初の使用時に、この仕切板５６１を引いてはずすことで、開封されて、現像剤収納部２６から混合・攪拌スクリュー２２へ現像剤を供給する。

現像スリーブ２４では、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体を円筒形に形成してなる現像スリーブが回転駆動機構によって回転することで、内部に設けられた磁極によって現像剤が搬送されるようになっている。現像剤の搬送方向における現像領域の上流側部分に配置されている規制部材２５によって、現像剤チェーン穂の穂高さ、即ち、現像スリーブ２４上の現像剤量を規制する。

なお、現像剤は、磁性キャリアとトナーによる二成分現像剤の他、磁性一成分現像剤、非磁性一成分現像剤を適宜選択して使用することができ、この場合、現像スリーブの仕様は変えることで対応することができる。

図１７は、現像モジュール２０をプロセスカートリッジ５に位置決め固定する面板を示す概略図である。
面板２４０は、像担持体２の回転軸２ａを支持する軸受２４４の外周に嵌合し、像担持体２の軸に対して位置決めされる穴部２４１、現像モジュール２０の現像スリーブ２４のシャフト５１１が挿入される挿入部２４２、面板２４０をプロセスカートリッジ枠体２１０の側板２２０に固定するネジ用の穴２４３が設けられている。

図１８は、プロセスカートリッジ枠体前側の側板に対し、面板により現像モジュールを位置決めしたときの状態を示す図である。像担持体２の回転軸２ａは、プロセスカートリッジ枠体２１０の側板２２０に設けられた軸受２４４を貫通することで像担持体２の回転軸２ａが位置決めされている。面板２４０は、当該軸受２４４の外周に位置決めの穴部２４１が嵌合し、かつ現像スリーブ２４のシャフト５１１に挿入部２４２が挿入されることにより、像担持体２の回転軸２ａと現像スリーブ２４の位置が決定される。このように位置決めがなされた後、固定穴２２５、２２６からそれぞれ現像モジュール２０のガイド５２１、５２２が固定され、現像モジュール２０の枠体への固定が行われる。

図１９は、本発明の一実施形態であるプロセスカートリッジの組み立て図である。本発明のプロセスカートリッジ５は、少なくとも、プロセスカートリッジ枠体２１０に、図示手前側の側板２２０（第１側板）から像担持体２の長手方向に一体的に設けられた位置決め板２１１を用いて、像担持体２と帯電モジュール３０を組み立てるものである。

図１９に示すように、プロセスカートリッジ枠体２１０に、側板２２０に設ける軸受２４４に像担持体２のシャフト１４を挿入し、さらに、第２側板２５０の軸受２５４に像担持体２のシャフト１４を挿入してからプロセスカートリッジ枠体２１０の側板２３０に固定する。さらに、クリーニングブレード３２を保持する保持板３４に設けるガイド部３７をプロセスカートリッジ枠体２１０の側板２２０と第２側板２５０に設けられる第１当接面２２１、第２当接面２５１にそれぞれ位置決めして取り付け、これにより、クリーニングブレード３２を備える筐体２６が同時に組み立てられる。これによって、少ない部品で精度の高い位置決め、ねじれ、たわみの発生の少ない取付が可能になる。

以下、各モジュール、部分の取付について詳述する。
図２０は、第２側板に像担持体２を装着し、枠体奥側に取り付けた状態を示す図である。像担持体２の回転軸２ａは、第２側板２５０の軸受２５４に挿通されて位置決めされた後、カップリング１４１が回転軸２ａの端部に取り付けられる。カップリング１４１は、プロセスカートリッジ５の装着時に、画像形成装置本体側に設けられた駆動手段（図示しない）に係合し、像担持体２が回転駆動される。

また、クリーニングモジュール３０は、側板２５０の第２当接面２５１に保持板３４が当接され、上述したとおりガイド２８１によりガイドされ、固定穴２８２により固定される。さらに、現像モジュール２０は、シャフト支持部２５３から現像スリーブ２４のシャフト５１１が挿入し、側板２５０との固定がされる。

上述したとおり、第１側板２２０に設けられた第１当接面２２１と、第２側板２５０に設けられた第２当接面２５１とには、クリーニングモジュール３０の保持板３４を固定すべく、位置決めのための突起とネジ用の穴とが設けられる。従って、保持板３４はプロセスカートリッジの両端側、つまりできるだけ長手方向に距離をもって支持できるので、保持板３４を安定的に保持でき、保持板３４に取り付けられたクリーニングブレード３２と像担持体２上への当接状態を精度良く取り付けることができる。また、像担持体２の回転軸２ａを支持する軸受２４４、２５４は、それぞれ第１当接面２２１、および第２当接面２５１の幅内であって、かつ、その近傍にあり、保持板３４を軸受２４４、２５４に向かって固定される。従って、保持板３４と軸受に支持された像担持体２の回転軸に対する距離、および角度の精度を高めることができ、結果的に、保持板３４により保持されるクリーニングブレード３２と像担持体２との当接状態を精度よく取り付けることができる。また、上述したとおり、保持板３４に強度の高い材料（本実施形態では厚さ２．０ｍｍの鋼板）を使用することにより精度を高めることに寄与する。

また、保持板３４は金属製にして剛性を大きくすることが好ましい。これによって、第１側板２２０と第２側板２５０と、プロセスカートリッジ枠体２１０等の寸法のくるいから、クリーニングブレード３２の保持板３４を両端で固定したときに生ずるねじれ、たわみを規制することができる。さらに、本実施形態のように、保持板３４を支持する第１側板２２０と第２側板２５０とは別部材とすることが好ましい。別部材とすることにより、一体的にすることにより生じる成型時からのねじれ、たわみの影響を低減することができ、枠体よりも剛性が高い保持板３４を基準として、両側板２２０、２５０の位置が決定でき、プロセスカートリッジ自体を高精度に組み立てることができる。また、このように、剛性の高い保持板３４によりクリーニングモジュール３０をプロセスカートリッジ５に取り付けた後、現像モジュール２０、帯電モジュール３０を取り付けるようにすれば、クリーニングモジュール３０の取り付けによりねじれ、たわみの影響が低減されているため、結果的に、現像モジュール２０、帯電モジュール３０の取り付けを高精度に行うことができる。また、このクリーニングモジュール３０をプロセスカートリッジ枠体２１０に装着したときに、クリーニングブレード３２と像担持体２とを高い精度で当接しても、この保持板３４を中心に回転する力が作用する。このため、クリーニングモジュール３０の回転を抑えるために、さらに、クリーニングモジュール３０にプロセスカートリッジ５又は面板２４０、２５０に固定する固定部材２５７を設ける。この固定部材２５７は、ネジ、ピン等で固定するものであってもよい。

図２１は、潤滑剤の塗布手段を示す概略断面図である。図２及び図２１に示すように、潤滑剤の塗布手段４０は、クリーニングモジュール３０とは別個に設けられ、像担持体２上の潤滑剤を薄膜化する膜形成部材４１と、潤滑剤を像担持体２に供給するフィルム４２１を備え、像担持体２の回転方向に順方向に回転駆動されて像担持体２上に潤滑剤を供給する供給部材４２と、プロセスカートリッジ枠体２１０に設けられ潤滑剤を収納する潤滑剤収納部２７０とからなっている。なお、供給部材４２はその構成に限らず、ブラシを金属ローラ表面に設けるなど便宜採用できる。なお、フィルム７２１は、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、スチレン樹脂、アクリル樹脂の中から選択される。ブラシは、同様の樹脂の他、摩耗に強く、強度が高いナイロン等のポリアミド樹脂を用いることができる。また、摩擦帯電を防止するために、導電性粉末としては、アセチレンブラック、ファーネスブラック等のカーボンブラック、黒鉛、または、銅、銀等の金属粉末の導電性粉末を含有させてもよい。具体的には電気抵抗は１０^２〜１０^８Ω・ｃｍの範囲にすることが好ましい。膜形成部材４１は、塗布ブレード４１１とブレード支持部材４１２とからなっている。塗布ブレード４１１は、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂のエラストマーをブレード状にして用いる。とくに、弾性が高く、摩耗しにくいウレタン樹脂が好ましい。このブレード支持部材４１２は、塗布ブレード４１１を支持する発泡体を配設し、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ウレタン樹脂による発泡体を用いる。特に、ウレタン発泡体が好ましい。これによって、像担持体２を過度に圧接することにより生ずる摩耗を抑え、かつ、潤滑剤の均一な膜を形成することができる。

塗布ブレード４１１の当接条件は、像担持体２に当接する方式はカウンター方式でもトレーリング方式でも良い。ブレードによるめくれの発生が少なく、潤滑剤を均一に薄膜化できる。当接圧は５〜３０Ｎ／ｍ、当接角度は１０〜３０°の範囲にする。食い込み量等の他の条件は、ブレードの弾性率により適宜決定することができる。ただし、硬度の低い潤滑剤を薄層化するものであり、クリーニングにおけるクリーニングブレード３２の当接条件と比較して当接圧等は低くする。

この塗布手段４０は、潤滑剤収納部２７０にある潤滑剤を供給部材４２のフィルム４２１に乗せて、像担持体２に潤滑剤を供給し、像担持体２に当接された塗布ブレード４１１で潤滑剤を薄層化して塗布する。これによって、像担持体２の摩擦係数を低くすることができ、トナーの転写率を向上させて廃棄するトナー量を減少させることができる。

さらに、像担持体２の表面の摩擦係数を小さくすることによって、クリーニングしにくい球形形状のトナーであってもクリーニングすることができる。また、潤滑剤の薄層形成を塗布ブレード４１１で行うことで、不必要な潤滑剤は塗布ブレード４１１でせき止められ、像担持体２に薄膜を形成する量をできるだけ少なくすることで最小厚さの膜を形成することができる。また、このときに、薄層にならなかった潤滑剤は、塗布ブレード４１１上からこぼれて潤滑剤収納部２７０に戻るので、潤滑剤を長く使用することができる。

潤滑剤としては、例えば、オレイン酸鉛、オレイン酸亜鉛、オレイン酸銅、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸鉄、ステアリン酸銅、パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸銅、リノレン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩類や、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリトリフルオロクロルエチレン、ジクロロジフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−オキサフルオロプロピレン共重合体等のフッ素系樹脂が挙げられる。特に、像担持体２の摩擦を低減する効果の大きい脂肪酸金属塩であって、脂肪酸としてステアリン酸、金属として亜鉛、又はカルシウムを用いるステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムが一層好ましい。

また、潤滑剤は、粉体状であって、体積平均粒径が、０．１〜３．０ｍｍの範囲にあるものを用いる。成型した潤滑剤では、ブラシで強く摺擦して粉体状に掻き取り像担持体２に供給しなければならず、ブラシの寿命が短くなり、また、駆動させるための軸、ギアの強度を高くしなければならず、製造上のコスト低減が困難である。粉体状の潤滑剤を用い、また、粉体状潤滑剤の体積平均粒径を小さくすることで、塗布ブレード４１１による薄層化を容易にすることができる。０．１ｍｍ未満では、薄層化されることなく塗布ブレード４１１をすり抜けてしまう。３．０ｍｍを越えると、塗布ブレード４１１でクリーニングされてしまい、薄層化することができない。

図２２は、側板の内側に設けられたギア列を示す概略図である。上述したとおり、像担持体２は装置本体から回転駆動される。像担持体２の回転軸２ａに設けられた感光体ギア１０ａの回転は、搬送オーガギア３３ａ、３３ｂ、３３ｃにより伝達されて搬送オーガ３３を回転する。搬送オーガ３３は回転駆動されることにより、クリーニングモジュール３０のハウジング３１内に回収された回収トナーをプロセスカートリッジ外に搬送する。さらに、感光体ギア２ｄの回転は、供給部材４２ａ、４２ｂ、４２ｃにより伝達されて供給部材４２を回転駆動することにより、像担持体２表面に潤滑剤を供給する。さらに、感光体ギア２ｄの回転は、帯電ローラギアにより伝達されて帯電ローラ１１を回転駆動することにより、像担持体２表面に均一に帯電を行う。

なお、本実施形態では、潤滑剤を供給する供給部材４２の回転速度は、像担持体２の回転速度よりも早く設定している。したがって、像担持体２表面への潤滑剤塗布量が不足することはない。しかしながら、ギア比を調整することにより、像担持体２の回転速度と供給部材の回転速度を調整し、潤滑剤塗布量を適当になるよう設定することができる。

また、この他に、プロセスカートリッジ５には、検知手段としては、プロセスカートリッジ５内の温湿度を検知するための温湿度センサ、像担持体２の電位を検知する電位センサ、現像後の像担持体２上の現像されたトナー量を検知するトナー濃度センサを設けることができる。さらに、例えば、転写前除電装置、クリーニング前除電装置を設けてもよい。

本発明の一実施形態である画像形成装置の構成を示す概略図である。 本発明の一実施形態であるプロセスカートリッジの構成を示す概略断面図である。 本発明の特徴部である帯電モジュールの構成を示す概略図であり、（Ａ）は外観斜視図であり、（Ｂ）は外観側面図である。 本発明の特徴部であるクリーニングローラの一実施形態を示す外観斜視図である。 図４に示すクリーニングローラと帯電ローラの当接を示す説明図である。 本発明の特徴部であるクリーニングローラの他の実施形態を示す外観斜視図である。 本発明の特徴部であるクリーニングローラのさらに他の実施形態を示す外観斜視図である。 帯電部材の構造を示す概略図である。 プロセスカートリッジ枠体の構造を示す概略図である。 本発明のプロセスカートリッジに用いる奥側の面板の構造を示す概略図である。 このプロセスカートリッジに配置される感光体の前側を示す概略図である。 感光体の感光層の構造を示す概略図である。 本発明のプロセスカートリッジに用いるクリーニングモジュール２０の概略構成を示す、（Ａ）は外観斜視図であり、（Ｂ）は断面図である。 本発明のクリーニングブレードの配置状態を模式的に示す概略図である。 クリーニングブレードの当接条件を示す概略図である。 現像モジュールを示す概略図である。 現像モジュールをプロセスカートリッジに位置決め固定する面板を示す概略図である。 枠体前側の側板に対し、面板により現像モジュールを位置決めしたときの状態を示す図である。 本発明の一実施形態であるプロセスカートリッジの組み立て図である。 側板に感光体を装着し、枠体奥側に取り付けた状態を示す図である。 潤滑剤の塗布手段を示す概略断面図である。 側板の内側に設けられたギア列を示す概略図である。

符号の説明

２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋ 像担持体
５Ｙ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｋ プロセスカートリッジ
１０ 帯電モジュール
１１ 帯電ローラ
１６ クリーニングローラ
１８ クリーニング部材
１９ コート層

Claims (8)

1. トナー像が形成される像担持体に接触もしくは近接し、像担持体表面を帯電する帯電ローラと、該帯電ローラに接触し、当該帯電ローラに付着したトナーを含む異物を除去するクリーニングローラとを有する帯電装置において、
   前記クリーニングローラが回転可能に軸支されたシャフトと、該シャフト周りに筒状に設けられた弾性体で構成されたクリーニング部材と、該クリーニング部材の弾性体表面に、一部が常に前記帯電ローラと接触してクリーニングローラの連れ回りを促すコート膜とを設けた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、前記コート膜がクリーニングローラの軸線方向と平行な方向に幅を持った棒状に形成された多数のコート膜片で構成され、該コート膜片は軸線方向に位置をずらし、かつ、常に帯電ローラと接触するように配置されていることを特徴とする帯電装置。
3. 請求項２に記載の帯電装置において、前記コート膜片をクリーニング部材の表面にらせん状に配置したことを特徴とする帯電装置。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載の帯電装置において、前記帯電ローラの周長が前記クリーニングローラの周長の整数倍としないことを特徴とする帯電装置。
5. 請求項１に記載の帯電装置において、前記コート膜がクリーニングローラの軸線方向に斜めで、かつ、らせん状に配置したことを特徴とする帯電装置。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載の帯電装置において、前記帯電ローラに対する摩擦係数はコート膜がクリーニング部材より大きいことを特徴とする帯電装置。
7. 少なくとも像担持体と、請求項１乃至６の何れに記載の帯電装置とが一体的に組み付けられ、画像形成装置本体に着脱可能に装着されるプロセスカートリッジ。
8. 請求項１乃至６の何れかに記載の帯電装置を具備する画像形成装置。

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