JP4923699B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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又は２では、板状のクリーニング部材を帯電ロールに対して接離可能に設け、クリーニング時に帯電ロールに接触させるようにしている。

この装置では、クリーニング部材は帯電ローラの表面上のトナー等を掻き落として感光体ドラム面上に落下させ、別途設けられたクリーニング装置によって感光体ドラム面上に付着したトナー等を回収するというものであるが、帯電ローラの軸方向において、クリーニング部材の同じ箇所が常に接触することとなり、帯電ローラの軸方向においてクリーニング性能にバラツキが生じる恐れがある。
特開平５−２７３８４６号公報 特開平１０−９０９８２号公報

本発明は上記事実を考慮し、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、回転可能に軸支され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手段と、を有し、前記クリーニング手段が、前記帯電ロールと当接するクリーニング部材と、前記クリーニング部材を前記帯電ロールに接離させる接離手段と、前記クリーニング部材を前記帯電ロールの軸方向に沿ってスライド動作させるオシレーション手段と、を備え、前記接離手段が、自重で下方へ移動して前記帯電ロールから離れる前記クリーニング部材を上方へ移動させて該帯電ロールに接触させる第１偏心カムと、前記第１偏心カムを回転させる第１モータと、を含んで構成され、前記オシレーション手段が、前記クリーニング部材の一方の端面に当接してクリーニング部材を前記帯電ロールの軸方向に沿ってスライド動作させる第２偏心カムと、前記クリーニング部材の他方の端面を前記第２偏心カム側へ付勢するバネと、前記第２偏心カムを回転させる第２モータと、を含んで構成されたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明では、帯電ロールと当接するクリーニング部材が、接離手段とオシレーション手段を有し、接離手段によってクリーニング部材を帯電ロールに接離させ、オシレーション手段によってクリーニング部材を帯電ロールの軸方向に沿ってスライド動作させる。

接離手段によってクリーニング部材を帯電ロールに接離させることで、画像形成時はクリーニング部材を帯電ロールから離し、クリーニング時のみクリーニング部材を帯電ロールに当接させることができるため、クリーニング部材が常時帯電ロールに当接している場合と比較して、クリーニング部材の長寿命化を図ることができる。

また、オシレーション手段によってクリーニング部材を帯電ロールの軸方向に沿ってスライド動作させることで、帯電ロールの周方向及び軸方向で摺擦力が作用するため、単にクリーニング部材を帯電ロールの表面に当接させた場合と比較してクリーニング性能を向上させることができる。

また、クリーニング部材が帯電ロールの軸方向に沿ってスライド動作するため、帯電ローラの軸方向において、クリーニング部材の接触する位置が変わることとなり、帯電ローラの軸方向においてクリーニング性能のバラツキを低減させることができる。

ここで、クリーニング部材を帯電ロールに対して接離させる接離手段が、自重で下方へ移動して帯電ロールから離れるクリーニング部材を上方へ移動させ、該帯電ロールに接触させる第１偏心カムと、この第１偏心カムを回転させる第１モータと、を含んで構成されている。つまり、第１偏心カムによってクリーニング部材は上方へ移動して帯電ロールに接触し、自重によって下方へ移動して帯電ロールから離れる。

また、クリーニング部材を帯電ロールの軸方向に沿ってスライド動作させるオシレーション手段が、クリーニング部材の一方の端面に当接してクリーニング部材を帯電ロールの軸方向に沿ってスライド動作させる第２偏心カムと、前記クリーニング部材の他方の端面を前記第２偏心カム側へ付勢するバネと、前記第２偏心カムを回転させる第２モータと、を含んで構成されている。そして、第２偏心カムの回転角度によってクリーニング部材を押圧するストロークが変わり、クリーニング部材を帯電ロールの軸方向に沿ってスライド動作させることができる。

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、前記帯電ロールの回転中に、前記第１モータを駆動させ、前記第１偏心カムを回転させて前記クリーニング部材を帯電ロールに接離させることを特徴とする。

請求項２に記載の発明では、帯電ロールのクリーニング時に、クリーニング部材を帯電ロールに接離させることで、クリーニング時に帯電ロールには振動が加わることとなり、帯電ロールに付着したトナー等を帯電ロールの表面に浮かせることができ、クリーニング性を向上させることができる。

請求項３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、前記クリーニング部材が前記帯電ロールに接触している状態で、前記第２モータを駆動させ、前記第２偏心カムを回転させてクリーニング部材を帯電ロールの軸方向に沿ってスライド動作させることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載の画像形成装置において、少なくとも前記クリーニング部材が前記帯電ロールに当接して、クリーニング部材が位置決めされることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか１項に記載の画像形成装置において、前記帯電ロールが導電性を有するゴムロールであることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜４の何れか１項に記載の画像形成装置において、前記帯電ロールが導電性を有するブラシロールであることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項４〜６の何れか１項に記載の画像形成装置において、クリーニング部材は、該クリーニング部材を支持する第１支持部材に回転可能に支持されたシャフトと、前記シャフトの外周面に設けられたスポンジ層と、を含んで構成されたクリーニングロールであることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の何れか１項に記載の画像形成装置において、前記第１支持部材及び前記第２支持部材が一つの筐体に配設され、クリーニング部材が第１支持部材に対して着脱可能に設けられたことを特徴とする。

請求項８に記載の発明では、クリーニング部材のみの交換が可能となり、大変便利である。

請求項９に記載の発明は、請求項１〜８の何れか１項に記載の画像形成装置において、装置本体の構成部品の稼働状況を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出されたデータが、前記装置本体の動作環境に応じて定めた閾値以上になると、少なくとも前記接離手段を作動させる制御手段と、を有することを特徴とする。

請求項９に記載の発明では、例えば、トナーの使用量から求められる画像密度や帯電ロールの帯電時間など、装置本体の稼働状況を検出手段によって検出し、検出されたデータが、予め定めた閾値以上になると、制御手段によって、少なくとも接離手段を作動させることで、帯電ロールの汚染状態に応じて帯電ロールのクリーニングが行われることとなり、帯電ロールのクリーニング状態を略一定の状態に維持することができる。

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及び図２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３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と接触するようにロール状の帯電ロール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（後述する）。

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を形成する。感光体ドラム１２は、図示しないモータによって図３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。そして、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。

この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。そしてこの異物がスポンジ層１００Ｂ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、スポンジ層１００Ｂ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。

スポンジ層１００Ｂは、円筒状を成し、多孔質の３次元構造を有する発泡体からなる。このスポンジ層１００Ｂ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。スポンジ層１００Ｂ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の表面にスポンジ層１００Ｂ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。なお、クリーニングロール１００のクリーニング部材としてはスポンジ以外にも、ブレード、ブラシ、ウエスなどで構成しても良い。

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４に示すように、本実施形態では、画像形成装置１０の本体内部には、感光体ドラム１２を支持するためのフレーム１４０が設けられており、該フレーム１４０によって感光体ドラム１２が支持可能とされている。フレーム１４０の長手方向の両端部には、軸受け孔１４２Ａが形成された軸支部１４２が互いに対面するように形成されており、該軸受け孔１４２Ａに感光体ドラム１２の両端部が回転可能に軸支されている。軸支部１４２の下部からは、略台形状の係合片１４４が延出しており、係合片１４４の先端部には、係合片１４４が延出方向に沿って切欠き部１４４Ａが切り欠かれている。

また、画像形成装置１０の本体内部には、略箱状の筐体１４６が、感光体ドラム１２の下部に感光体ドラム１２の長手方向に沿って取付可能とされている。この筐体１４６の長手方向の両端部の側壁（第２支持部材）１４８からは、側壁１４８の中央部下側から先端部に架けて断面が略Ｌ字状の外壁１４７が設けられており、外壁１４７の外面の下方中央部には、係合凸部１４７Ａが凸設されている。この係合凸部１４７Ａが切欠き部１４４Ａと係合可能となっている。係合凸部１４７Ａに切欠き部１４４Ａが係合された状態で、感光体ドラム１２と帯電ロール１４及びクリーニングロール１００とが位置決めされる。

ここで、筐体１４６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。

側壁１４８の先端部には、軸受け孔１５０が切り欠かれ、帯電ロール１４のシャフト１４Ａの両端部が回転可能に軸支されるようになっている。

側壁１４８の内側には、側壁１４８と平行に、かつ側壁１４８よりも低く軸板（第１支持部材）１５２が立設しており、この軸板１５２の先端部には、軸受け孔１５４が切り欠かれ、クリーニングロール１００のシャフト１００Ａが回転可能に軸支されるようになっている。

クリーニングロール１００のシャフト１００Ａが軸受け孔１５４に回転可能に軸支され、帯電ロール１４のシャフト１４Ａが軸受け孔１５０に回転可能に軸支された状態で、クリーニングロール１００は帯電ロール１４に当接した状態となる。

なお、図示はしないが、クリーニングロール１００のシャフト１００Ａ又は帯電ロール１４のシャフト１４Ａに当接部材を設け、該当接部材がクリーニングロール１００側又は帯電ロール１４側に当接した状態で、クリーニングロール１００を位置決めするようにしても良い。

ところで、筐体１４６の内部には、図５に示すように（なお、図４は筐体１４６を簡易的に図示したものである）、一方の側壁１４８と軸板１５２の間に、接離手段を構成するステッピングモータ１５６が配設されており、他方の側壁１４８と軸板１５２の間には、オシレーション手段を構成するステッピングモータ１６８が配設されている。

ステッピングモータ１５６は１８０度ピッチで回転可能となっており、シャフト１５８には、クリーニングロール１００よりも若干短い連結シャフト１６０が連結されている。一方、軸板１５２には軸受け孔１５３が形成されており、この軸受け孔１５３によって連結シャフト１６０は回転可能に軸支される。

また、連結シャフト１６０の両端部には、円盤状の偏心カム１６２（図６参照、なお、図６は図５の右側を図示している）が固定されている。一方、クリーニングロール１００のシャフト１００Ａの両端部には、当接リング１６６が固定されており、当接リング１６６の外周面が偏心カム１６２の外周面に当接している。

このため、ステッピングモータ１５６が駆動し、シャフト１５８及び連結シャフト１６０を介して偏心カム１６２が回転すると、この偏心カム１６２の回転角度によって、当接リング１６６を介して、クリーニングロール１００のシャフト１００Ａの高さが変わり、図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、クリーニングロール１００が帯電ロール１４に対して接離する。なお、クリーニングロール１００が帯電ロール１４から離れる場合は、クリーニングロール１００の自重によりクリーニングロール１００が下方へ移動する。

そして、図８（Ａ）に示すように、クリーニングロール１００が帯電ロール１４に接触した状態では、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を形成する（図３参照）。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。

一方、ステッピングモータ１６８は１８０度ピッチで回転可能となっている。また、図６及び図７（なお、図７は図５の右側を図示している）に示すように、シャフト１６８Ａには、円盤状の偏心カム１７０が固定されている。この偏心カム１７０の外周面をクリーニングロール１００のシャフト１００Ａの一端面に当接させる。

また、図５に示すように、シャフト１００Ａの他端面には、コイルスプリング１７２の一端部を当接させ、コイルスプリング１７２の他端部を側壁１４８に当接させて、クリーニングロール１００を偏心カム１７０側へ付勢するようにしている。

このため、ステッピングモータ１６８の駆動で偏心カム１７０が回転すると、この回転角度によって、クリーニングロール１００のシャフト１００Ａを押圧するストロークが変わり、偏心カム１７０を介してシャフト１００Ａがコイルスプリング１７２の付勢力の抗する方向へ押圧され軸方向に沿って移動することとなる（図９（Ｂ）参照）。

そして、この状態から偏心カム１７０が１８０度回転すると、コイルスプリング１７２の付勢力（矢印方向への力）によってクリーニングロール１００が軸方向に沿って元の位置に戻る（図９（Ａ）参照）。このようにして、クリーニングロール１００を帯電ロール１４の軸方向に沿って移動可能としている。

ところで、画像形成装置１０には、図１０に示す制御装置１７４が内蔵されており、検出装置１７６及びステッピングモータ１５６、１６８がそれぞれ接続されている。検出装置１７６では、トナーカートリッジ１７８内に充填されたトナーの残量からトナーの使用量（このトナーの使用量から画像密度が求められる）が検出され、この検出結果は制御装置１７４へ送信されるようになっている。

なお、ここでは、トナーの残量を検出する検出装置１７６を用いたが、帯電ロール１４の帯電層１４Ｂの汚染状態が分かれば良いため、装置本体の構成部品の稼働状況が分かれば良い。このため、トナー使用量を検出する検出装置１７６以外の検出装置１７６を用いても良い。

例えば、検出装置１７６としてタイマー（図示省略）を用い、帯電ロール１４の帯電時間、露光装置１６の露光時間又は感光体ドラム１２の回転時間を測定して、制御装置１７４へ送信するようにしても良い。

また、検出装置１７６としてエンコーダ（図示省略）を用い、現像器１８の回転数を検出し、制御装置１７４へ送信するようにしても良いし、さらに、検出装置１７６としてカウンター（図示省略）を用い、画像形成されたプリントの枚数を検出し、制御装置１７４へ送信するようにしても良い。

ところで、帯電層１４Ｂの汚染状態は、画像形成される際のプロセス速度や環境温度・湿度等によっても異なってくる。このため、プロセス速度や環境温度・湿度を測定し、上記検出装置１７６で検出されたデータと併せて、制御装置１７４へ送信されるようにして、プロセス速度や環境温度・湿度が考慮されたデータ処理が為されるようにしても良い。

つまり、制御装置１７４では、予め（ここではトナー使用量について）閾値を設定し、検出装置１７６によって検出され送信されたデータ（トナー使用量）の累積値が該閾値以上か否かを判断する（後述する）が、この閾値をプロセス速度や環境温度・湿度等の環境状況によって変えるようにしても良い。

次に、本実施形態の作用について説明する。

図５に示すように、本発明では、筐体１４６にステッピングモータ１５６、１６８を配設し、ステッピングモータ１５６によってクリーニングロール１００を帯電ロール１４の径方向に対して接離可能とし、ステッピングモータ１６８によってクリーニングロール１００を帯電ロール１４の軸方向に沿ってスライド動作可能としている。

一例として、図１１で示すフローチャートに基づいて、制御装置１７４によるクリーニングロール１００の制御方法について説明する。

ステップ１００において、検出装置１７６から送信されたトナー使用量の累積値が該閾値以上か否かが判断される。そして、トナー使用量の累積値が閾値以上になるまで繰り返され、トナー使用量の累積値が閾値以上になると、ステップ１０２へ移行する。

ステップ１０２へ移行すると、ステッピングモータ１５６を駆動させ、シャフト１５８を１８０度回転させる。これにより、シャフト１５８を介して連結シャフト１６０が回転し、連結シャフト１６０と一体に偏心カム１６２が回転する。この偏心カム１６２の回転により、当接リング１６６を介して、連結シャフト１６０が上方へ移動する。そして、クリーニングロール１００が帯電ロール１４の表面に当接し、帯電ロール１４の回転によって従動回転することとなる。そして、ステップ１０４へ移行してステッピングモータ１５６の駆動を停止させる。

次に、ステップ１０６において、所定時間経過すると、ステップ１０８へ移行し、ステッピングモータ１６８を駆動させ、シャフト１６４を１８０度回転させて、シャフト１６４と一体に偏心カム１７０を回転させる。これにより、クリーニングロール１００がコイルスプリング１７２の付勢力の抗する方向へ押圧され軸方向に沿って移動する。

つまり、クリーニングロール１００が帯電ロール１４の表面に当接した状態のまま、クリーニングロール１００を帯電ロール１４の軸方向に沿って移動（スライド動作（オシレーション））させる。そして、ステップ１１０へ移行してステッピングモータ１６８の駆動を停止させる。

次に、ステップ１１２において、所定時間経過すると、ステップ１１４へ移行し、ステッピングモータ１５６を駆動させ、シャフト１５８を介して連結シャフト１６０を１８０度回転させて、クリーニングロール１００を帯電ロール１４から離間させる。そして、ステップ１１６へ移行してステッピングモータ１５６の駆動を停止させる。

以上のような制御方法により、クリーニングロール１００を帯電ロール１４に接触させた状態で、ステッピングモータ１６８によってクリーニングロール１００を帯電ロール１４の軸方向に沿ってスライド動作（オシレーション）させることで、帯電ロール１４の周方向及び軸方向で摺擦力が作用するため、単にクリーニングロール１００を帯電ロール１４の表面に当接させた場合と比較してクリーニング性能を向上させることができる。

また、クリーニングロール１００が帯電ロール１４の軸方向に沿ってスライド動作するため、帯電ロール１４の軸方向において、クリーニングロール１００の接触する位置が変わることとなり、帯電ロール１４の軸方向においてクリーニング性能のバラツキを低減させることができる。

一方、ステッピングモータ１５６によってクリーニングロール１００を帯電ロール１４に対して接離させることで、画像形成時はクリーニングロール１００を帯電ロール１４から離し、クリーニング時のみクリーニングロール１００を帯電ロール１４に当接させることができるため、クリーニングロール１００が常時帯電ロール１４に当接している場合と比較して、クリーニングロール１００の長寿命化を図ることができる。

なお、帯電ロール１４の回転中に、クリーニングロール１００を帯電ロール１４に対して接離させても良い。この場合、帯電ロール１４には振動が加わることとなり、帯電ロール１４に付着したトナー等を帯電ロール１４の表面に浮かせることができるため、クリーニング性を向上させることができる。

また、ここでは、クリーニングロール１００が帯電ロール１４に当接している状態で、クリーニングロール１００をオシレーションさせるようにしたが、前述したように、例えば、累積されたトナーの使用量から求められる画像密度や累積された帯電ロールの帯電時間など、装置本体の稼働状況を検出したデータによっては、ステッピングモータ１５６のみを作動させ、該データが閾値以上になると、ステッピングモータ１６８も作動させるようにしても良い。これにより、帯電ロール１４の汚染状態に応じて帯電ロール１４のクリーニングが行われることとなり、帯電ロール１４のクリーニング状態を略一定の状態に維持することができる。

ところで、筐体１４６の軸板１５２に軸受け孔１５４を切り欠き、クリーニングロール１００のシャフト１００Ａを軸支させ、側壁１４８には軸受け孔１５０を切り欠き、帯電ロール１４のシャフト１４Ａを軸支させることで、帯電ロール１４及びクリーニングロール１００を筐体１４６から簡単に取り外しできるようにしている。これにより、クリーニングロール１００のみの交換が可能となり、大変便利である。

なお、本形態では、ステッピングモータ１５６及び偏心カム１６２、或いはステッピングモータ１６８及び偏心カム１７０等を用いたが、クリーニングロール１００を帯電ロール１４に接離させ、或いは軸方向へ移動させることができればよいため、これに限るものではない。例えば、図示はしないが、ソレノイドを用い、ソレノイドに連結されたシャフトをクリーニングロール１００のシャフト１００Ａに直接当接させてクリーニングロール１００を移動させるようにしても良い。

また、ここでは、導電性を有するロール状の帯電ロール１４を用いたが、これに限るものではなく、図１２に示すように、導電性を有するブラシロール１８０を用いても良い。

また、本形態では、クリーニング部材としてクリーニングロール１００を用い、シャフト１００Ａの周囲にスポンジ層１００Ｂが形成されたものについて説明したが、ロール状のスポンジに限らず、図示はしないが、板状を成すスポンジ部材を用いても良い。但し、この場合、該スポンジ部材は帯電ロール１４に対向して設けられたホルダーに固定され、該ホルダーの両端部が筐体１４６の軸板１５２の軸受け孔１５４に支持されることとなる。

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、本形態では、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、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。 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り、上部カバーが開放され像形成ユニットが取り外された状態を示している。 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配置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を示す分解斜視図である。 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を示す部分拡大分解斜視図である。 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を示す部分拡大斜視図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る画像形成装置のクリーニングロールが帯電ロールに接離する動作を示す部分断面正面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る画像形成装置のクリーニングロールが帯電ロールをオシレーションする動作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のクリーニングロールを制御する制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置のクリーニングロールの制御方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の帯電ロールの変形例を示す拡大図である。

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、クリーニング手段）
１００Ａ シャフト（クリーニング部材、クリーニング手段）
１００Ｂ スポンジ層（クリーニング部材、クリーニング手段）
１４６ 筐体
１４８ 側壁（第１支持部材）
１５２ 軸板（第２支持部材）
１５６ ステッピングモータ（第１モータ、接離手段、クリーニング手段）
１６２ 偏心カム（第１偏心カム、接離手段、クリーニング手段）
１６８ ステッピングモータ（第２モータ、オシレーション手段、クリーニング手段）
１７０ 偏心カム（第２偏心カム、オシレーション手段、クリーニング手段）
１７２ コイルスプリング（バネ、オシレーション手段、クリーニング手段）
１７４ 制御装置
１７６ 検出装置
１８０ ブラシロール（クリーニング部材、クリーニング手段）

Claims (9)

1. 画像を担持する像担持体と、回転可能に軸支され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手段と、を有し、
   前記クリーニング手段が、
   前記帯電ロールと当接するクリーニング部材と、
   前記クリーニング部材を前記帯電ロールに対して接離させる接離手段と、
   前記クリーニング部材を前記帯電ロールの軸方向に沿ってスライド動作させるオシレーション手段と、
   を備え、
   前記接離手段が、
   自重で下方へ移動して前記帯電ロールから離れる前記クリーニング部材を上方へ移動させて該帯電ロールに接触させる第１偏心カムと、
   前記第１偏心カムを回転させる第１モータと、を含んで構成され、
   前記オシレーション手段が、
   前記クリーニング部材の一方の端面に当接してクリーニング部材を前記帯電ロールの軸方向に沿ってスライド動作させる第２偏心カムと、
   前記クリーニング部材の他方の端面を前記第２偏心カム側へ付勢するバネと、前記第２偏心カムを回転させる第２モータと、
   を含んで構成されたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記帯電ロールの回転中に、前記第１モータを駆動させ、前記第１偏心カムを回転させて前記クリーニング部材を帯電ロールに接離させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記クリーニング部材が前記帯電ロールに接触している状態で、前記第２モータを駆動させ、前記第２偏心カムを回転させてクリーニング部材を帯電ロールの軸方向に沿ってスライド動作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。
4. 少なくとも前記クリーニング部材が前記帯電ロールに当接して、クリーニング部材が位置決めされることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記帯電ロールが導電性を有するゴムロールであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記帯電ロールが導電性を有するブラシロールであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記クリーニング部材は、該クリーニング部材を支持する第１支持部材に回転可能に支持されたシャフトと、前記シャフトの外周面に設けられたスポンジ層と、を含んで構成されたクリーニングロールであることを特徴とする請求項４〜６の何れか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記クリーニング部材を支持する第１支持部材及び前記帯電ロールを支持する第２支持部材が一つの筐体に配設され、クリーニング部材が第１支持部材に対して着脱可能に設けられたことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の画像形成装置。
9. 装置本体の構成部品の稼働状況を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出されたデータが、前記装置本体の動作環境に応じて定めた閾値以上になると、少なくとも前記接離手段を作動させる制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の画像形成装置。

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