JP5853553B2 - 回転体ユニット - Google Patents

Description

本発明は、外部から駆動力が入力されることで回転駆動する第１回転体と、第１回転体に従動回転する第２回転体とを備えた回転体ユニットに関する。

２つの回転体を備える回転体ユニットとして、例えば、外部から駆動力が入力される駆動受け部および端部周面に設けられた第１ギヤを有する感光体ドラム（第１回転体）と、第１ギヤに噛合し、第１ギヤから駆動力が伝達されることによって感光体ドラムに従動回転するクリーニングローラ（第２回転体）とを備えたものが知られている（特許文献１参照）。

特開２００９−１６２９１１号公報（図８（ａ））

ところで、第１ギヤと第２ギヤの駆動伝達時には、ギヤ歯の公差などによって各ギヤ歯の接触位置（噛み合い位置）が変動するので、これに応じて、第１回転体や第２回転体の駆動トルクが変動する。

前記した従来技術のような構成では、第１ギヤと第２ギヤのギヤ歯にかかる力が大きくなるため、駆動トルクの変動が大きくなり、第１回転体や第２回転体の周速の変動が大きくなる。そのため、例えば、第１回転体が感光体ドラムである場合、感光体ドラムから用紙に転写されたトナー像（画像）に帯状の濃度ムラ（いわゆるバンディング）が生じるおそれがあった。

本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、第１回転体や第２回転体の周速の変動を小さくすることができる回転体ユニットを提供することを目的とする。

前記した目的を達成するため、本発明の回転体ユニットは、外部から駆動力が入力されることで回転駆動する第１回転体と、外周面が第１回転体の外周面と接触し、回転駆動する第１回転体の外周面との摩擦によって従動回転する第２回転体と、第１回転体と一体に回転するように設けられた第１ギヤと、第２回転体と一体に回転するように設けられ、第１ギヤと直接噛み合う第２ギヤとを備えている。
第１ギヤのピッチ円の半径は、第１回転体の外周面までの半径よりも小さく、第２ギヤのピッチ円の半径は、第２回転体の外周面までの半径よりも大きい。

このような構成によれば、第２回転体は、第１回転体の外周面との摩擦によって従動回転するので、第２回転体は第１回転体と同じ周速で回転しようとする。しかし、第１ギヤのピッチ円の半径が第１回転体の外周面までの半径よりも小さく、第２ギヤのピッチ円の半径が第２回転体の外周面までの半径よりも大きいため、第１ギヤと第２ギヤが互いに遊びの範囲内にあるときには、第２ギヤの周速は第１ギヤの周速よりも速くなり、第２ギヤのギヤ歯は、第１ギヤのギヤ歯に追い付いて第１ギヤのギヤ歯の回転方向上流側の面に当たることとなる。その結果、第２ギヤ（第２回転体）にブレーキがかかることとなるので、半径が第２ギヤのピッチ円の半径よりも小さい第２回転体の周速は、半径が第１ギヤのピッチ円の半径よりも大きい第１回転体の周速よりも遅くなる。

以上のような構成においては、第１ギヤと第２ギヤのギヤ歯にかかる力が、従来技術の構成と比較して、小さくなるので、第１回転体や第２回転体の駆動トルクの変動を小さくすることができる。これにより、第１回転体や第２回転体の周速の変動を小さくすることができる。

前記した回転体ユニットにおいて、第１ギヤおよび第２ギヤは、はすば歯車である構成とすることができる。

このような構成によれば、第１ギヤと第２ギヤのギヤ歯にかかる力が小さいことで、第１ギヤ（第１回転体）および第２ギヤ（第２回転体）に作用するスラスト力を小さくすることができる。これにより、回転体を、スラスト力によって当該回転体を支持する壁などに当接させて軸方向に位置決めしつつ、スラスト力が小さいことで回転抵抗が小さくなるので、回転体を良好に回転させることが可能となる。また、スラスト力が小さいことで回転体に不要に強い力がかかることがないので、回転体の摩耗を低減させることができ、回転体の耐久性を向上させることができる。

前記した各回転体ユニットにおいて、第１回転体は、外周面に現像剤像が形成される感光体ドラムであり、第２回転体は、感光体ドラムの外周面に付着した付着物を回収するクリーニングローラである構成とすることができる。

このような構成によれば、クリーニングローラの周速が感光体ドラムの周速よりも遅くなるので、クリーニングローラによって感光体ドラムの外周面に感光体ドラムの回転方向とは逆向きの力を作用させることができる。これにより、クリーニングローラによって感光体ドラムの外周面に付着した付着物を良好に回収する（掻き取る）ことが可能となるので、クリーニング性能を向上させることができる。また、感光体ドラムやクリーニングローラの周速の変動を小さくすることができるので、バンディングを低減することができるとともに、クリーニング性能を安定させることができる。

また、本発明の回転体ユニットは、第２回転体と一体に回転するように設けられ、第１回転体の外周面に摺接して第１回転体の外周面に付着した付着物を回収する、第２回転体の外周面よりも撓みやすい清掃部を有するクリーニング部材を備えていてもよい。
この場合、第１回転体は、外周面に現像剤像が形成される感光体ドラムであり、第２回転体は、クリーニング部材の軸方向両側に少なくとも１つずつ設けられている構成とすることができる。

このような構成によれば、クリーニング部材の清掃部が、例えば、柔軟性を有するブラシなどであっても、本発明を適用することが可能となるため、感光体ドラムの周速の変動を小さくすることができ、バンディングを低減することができる。

また、本発明の回転体ユニットは、第２回転体と一体に回転するように設けられ、第１回転体の外周面に摺接して第１回転体の外周面に付着した付着物を回収する、外周面の摩擦係数が第２回転体の外周面の摩擦係数よりも小さいローラ体を有するクリーニングローラを備えていてもよい。
この場合、第１回転体は、外周面に現像剤像が形成される感光体ドラムであり、第２回転体は、クリーニングローラの軸方向両側に少なくとも１つずつ設けられている構成とすることができる。

これによれば、感光体ドラムの外周面とクリーニングローラの外周面との摩擦力によってクリーニングローラを従動回転させることが難しい構成においても、本発明を適用することが可能となるため、感光体ドラムの周速の変動を小さくすることができ、バンディングを低減することができる。

前記したクリーニングローラを有する回転体ユニットにおいて、クリーニングローラは、少なくとも外周部に発泡弾性体層を有することが望ましい。

このような構成によれば、発泡弾性体層の表面の穴（凹凸）により、感光体ドラムの外周面に付着した付着物をより確実に掻き取ることができるので、クリーニング性能をさらに向上させることができる。

前記したクリーニングローラを有する回転体ユニットは、感光体ドラムの表面を帯電させる帯電手段を備えていてもよい。
この場合、帯電手段は、感光体ドラムの回転方向におけるクリーニングローラの下流側でクリーニングローラに近接して配置されていることが望ましい。

このような構成によれば、クリーニングローラの周速が感光体ドラムの周速よりも遅くなることで、感光体ドラムとクリーニングローラとの間から帯電手段に向けて付着物が飛散することを抑制することができる。これにより、帯電手段の汚れを低減させることができる。

また、前記したクリーニング部材を備える回転体ユニットは、感光体ドラムの表面を帯電させる帯電手段を備えていてもよい。
この場合、帯電手段は、感光体ドラムの回転方向におけるクリーニング部材の下流側でクリーニング部材に近接して配置されていることが望ましい。

このような構成によれば、クリーニング部材の周速が感光体ドラムの周速よりも遅くなることで、感光体ドラムとクリーニング部材との間から帯電手段に向けて付着物が飛散することを抑制することができる。これにより、帯電手段の汚れを低減させることができる。

本発明によれば、第２回転体が第１回転体の外周面との摩擦によって従動回転するとともに、第１ギヤのピッチ円の半径が第１回転体の外周面までの半径よりも小さく、第２ギヤのピッチ円の半径が第２回転体の外周面までの半径よりも大きいので、第１回転体や第２回転体の周速の変動を小さくすることができる。

実施形態に係る回転体ユニットを備えたカラープリンタの概略構成を示す図である。 実施形態に係る回転体ユニットの平面図である。 実施形態に係る回転体ユニットの側面図（ａ）と、第１ギヤと第２ギヤの接触位置を示す拡大図（ｂ）である。 比較例に係る回転体ユニットの側面図（ａ）と、第１ギヤと第２ギヤの接触位置を示す拡大図（ｂ）である。 回転体ユニットの効果の説明図であり、実施形態を示す図（ａ）と、比較例を示す図（ｂ）である。 変形例に係る回転体ユニットの斜視図である。 他の変形例に係る回転体ユニットの側面図である。 ワイヤの汚れを確認した実験結果の写真であり、実施例の結果を示す写真（ａ）と、比較例の結果を示す写真（ｂ）である。 グリッドの汚れに起因する印字への影響を確認した実験結果の写真であり、実施例の結果を示す写真（ａ）と、比較例の結果を示す写真（ｂ）である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、回転体ユニットの一例としてのプロセスユニット１００を備えたカラープリンタ１（画像形成装置）の概略構成について説明した後、プロセスユニット１００（感光体ドラム１２０周り）の詳細な構成について説明する。

また、以下の説明において、方向は、カラープリンタ１を使用するユーザを基準にした方向で説明する。すなわち、図１における右側を「前」、左側を「後」とし、手前側を「左」、奥側を「右」とする。また、図１における上下方向を「上下」とする。

＜カラープリンタ１の概略構成＞
図１に示すように、カラープリンタ１は、本体筐体２内に、用紙Ｓを供給する給紙部３と、供給された用紙Ｓに画像を形成する画像形成部４と、クリーニング部５とを主に備えている。

給紙部３は、本体筐体２内の下部に設けられ、給紙トレイ３１と、用紙押圧板３２と、給紙機構３３とを主に備えている。給紙トレイ３１に収容された用紙Ｓは、用紙押圧板３２によって上方に寄せられ、給紙機構３３によって画像形成部４に供給される。

画像形成部４は、露光装置４１と、プロセスユニット１００と、転写ユニット４３と、定着ユニット４４とを主に備えている。

露光装置４１は、本体筐体２内の上部に設けられ、図示しないレーザ光源やポリゴンミラー、複数のレンズ、複数の反射鏡などを備えている。画像データに基づいてレーザ光源から出射されたレーザ光は、ポリゴンミラーや反射鏡で反射されたり、レンズを通過したりして、各感光体ドラム１２０の表面で高速走査される（鎖線参照）。

プロセスユニット１００は、給紙トレイ３１と露光装置４１の間に配置され、ドロア１１０と、第１回転体の一例としての感光体ドラム１２０と、帯電手段の一例としての帯電器１３０と、現像カートリッジ１４０と、第２回転体の一例としてのクリーニングローラ１５０とを主に備えている。

ドロア１１０は、上部が開口した略箱状をなしており、本体筐体２の前側に設けられたフロントカバー２１を開くことで、本体筐体２に対して前後に着脱可能（引き出し可能）に構成されている。また、感光体ドラム１２０は、４つ設けられて前後に並列配置され、帯電器１３０、現像カートリッジ１４０およびクリーニングローラ１５０は、各感光体ドラム１２０に対応して４組設けられている（一部符号省略）。

各現像カートリッジ１４０は、ドロア１１０に対して着脱可能（交換可能）に構成されており、符号を省略して示す、現像ローラや供給ローラ、層厚規制ブレード、トナー（現像剤）を収容するトナー収容部、アジテータなどを備えている。

転写ユニット４３は、給紙トレイ３１とプロセスユニット１００の間に設けられ、駆動ローラ４３Ａと、従動ローラ４３Ｂと、駆動ローラ４３Ａと従動ローラ４３Ｂの間で張設された無端状の搬送ベルト４３Ｃと、４つの転写ローラ４３Ｄとを主に備えている。搬送ベルト４３Ｃは、外側の面が各感光体ドラム１２０に接しており、その内側には各転写ローラ４３Ｄが各感光体ドラム１２０との間で搬送ベルト４３Ｃを挟持するように配置されている。

定着ユニット４４は、プロセスユニット１００の後方に設けられ、加熱ローラ４４Ａと、加熱ローラ４４Ａと対向配置されて加熱ローラ４４Ａを押圧する加圧ローラ４４Ｂとを主に備えている。

画像形成部４では、感光体ドラム１２０の表面が、帯電器１３０により一様に帯電された後、露光装置４１からのレーザ光の高速走査によって露光されることで、感光体ドラム１２０上に画像データに基づく静電潜像が形成される。そして、静電潜像が形成された感光体ドラム１２０の表面に現像カートリッジ１４０からトナーが供給されることで、静電潜像が可視像化されて感光体ドラム１２０上にトナー像（現像剤像）が形成される。

その後、給紙部３から供給された用紙Ｓが、感光体ドラム１２０と搬送ベルト４３Ｃ（転写ローラ４３Ｄ）の間を搬送されることで、各感光体ドラム１２０上に形成されたトナー像が用紙Ｓ上に順次重ね合わせて転写される。トナー像が転写された用紙Ｓは、加熱ローラ４４Ａと加圧ローラ４４Ｂの間を搬送されることでトナー像が熱定着される。

トナー像が熱定着された用紙Ｓは、本体筐体２内に設けられた搬送ローラ２３および排出ローラ２４によって本体筐体２内から外部に排出され、排紙トレイ２２上に載置される。

クリーニング部５は、給紙トレイ３１と転写ユニット４３の間に設けられ、ベルトクリーニングローラ５１と、回収ローラ５２と、掻き取りブレード５３と、貯留部５４と、バックアップローラ５５とを主に備えている。

カラープリンタ１では、画像形成動作の終了後などに実行されるクリーニング動作のときに、感光体ドラム１２０や搬送ベルト４３Ｃを回転駆動させる。これにより、クリーニングローラ１５０に保持されたトナーなどが感光体ドラム１２０を介して搬送ベルト４３Ｃに吐き出され、搬送ベルト４３Ｃに移動する。その後、搬送ベルト４３Ｃに移動したトナーなどは、ベルトクリーニングローラ５１によって回収され、最終的に貯留部５４に貯留される。

＜回転体ユニットの詳細構成＞
次に、実施形態に係る回転体ユニットの詳細な構成について説明する。
図２に示すように、実施形態に係る回転体ユニット（プロセスユニット１００）は、感光体ドラム１２０と、帯電器１３０（図５（ａ）参照）と、クリーニングローラ１５０と、感光体ドラム１２０およびクリーニングローラ１５０を回転可能に支持するフレーム１６０と、第１ギヤ１７０と、第２ギヤ１８０とを備えている。

感光体ドラム１２０は、外周面１２１に露光によって静電潜像が形成される感光層を有する円筒状の回転体であり、外部（本体筐体２側）から駆動力が入力されることで回転駆動するように構成されている。具体的に、感光体ドラム１２０は、左端にカップリング１２２が設けられており、このカップリング１２２に本体筐体２内に設けられた図示しない駆動入力部材が係合し、駆動入力部材が回転駆動することで回転駆動する。

また、本実施形態において、感光体ドラム１２０は、フレーム１６０、および、プロセスユニット１００が装着された本体筐体２に対して上下、左右、前後方向において位置決めされている。これにより、後述するように、感光体ドラム１２０にスラスト力が作用しても、感光体ドラム１２０は、左右方向に移動しないようになっている。

クリーニングローラ１５０は、感光体ドラム１２０の外周面１２１に付着したトナーや紙粉などの付着物を回収するローラであり、金属製の回転軸１５２をウレタンフォームなどの発泡弾性体からなるローラ体で被覆した構成となっている。このクリーニングローラ１５０は、その外周面１５１が感光体ドラム１２０の外周面１２１と接触するように配設されており、バネ１９０によって回転軸１５２を介して感光体ドラム１２０に付勢されている。このような構成により、クリーニングローラ１５０は、回転駆動する感光体ドラム１２０の外周面１２１との摩擦によって従動回転するようになっている。

また、本実施形態において、クリーニングローラ１５０は、フレーム１６０に回転可能に支持されており、後述するスラスト力が作用したときに左方向に移動し、回転軸１５２の左端部１５３がフレーム１６０に当接することで、フレーム１６０（本体筐体２）に対して位置決めされるようになっている。

第１ギヤ１７０は、感光体ドラム１２０と一体に回転するように、フレーム１６０と感光体ドラム１２０との間で感光体ドラム１２０の左端部に設けられている。この第１ギヤ１７０は、はすば歯車であり、図３に示すように、ピッチ円Ｐ１の半径ｒ１が、感光体ドラム１２０の中心から外周面１２１までの半径ｒ２よりも小さく設定されている。

図２に戻り、第２ギヤ１８０は、クリーニングローラ１５０と一体に回転するように、フレーム１６０とクリーニングローラ１５０との間で回転軸１５２の左端に設けられており、第１ギヤ１７０と直接噛み合っている。この第２ギヤ１８０は、はすば歯車であり、図３に示すように、ピッチ円Ｐ２の半径ｒ３が、クリーニングローラ１５０の中心から外周面１５１までの半径ｒ４よりも大きく設定されている。

図５（ａ）に示すように、帯電器１３０は、電圧の印加によりコロナ放電を発生させるコロナワイヤ１３１と、感光体ドラム１２０の帯電量を制御するグリッド１３２とを有するスコロトロン型の帯電器であり、プロセスユニット１００が本体筐体２に装着された状態において、感光体ドラム１２０の後斜め上方に対向して配置されている。また、本実施形態において、帯電器１３０は、感光体ドラム１２０の回転方向（図示時計回り方向）におけるクリーニングローラ１５０の下流側でクリーニングローラ１５０に近接して、クリーニングローラ１５０の前斜め上方に配置されている。

＜回転体ユニットの作用効果＞
以上説明した実施形態に係る回転体ユニットの作用効果について、前記した従来技術（比較例に係る回転体ユニット）と比較しながら説明する。

ここで、比較例に係る回転体ユニットの構成と動作について簡単に説明する。
図４（ａ）に示すように、比較例の回転体ユニットは、感光体ドラム１２０と、クリーニングローラ１５０と、第１ギヤ１７０’と、第２ギヤ１８０’とを主に備えている。

第１ギヤ１７０’は、感光体ドラム１２０と一体に回転するように設けられ、ピッチ円Ｐ１’の半径ｒ１’が、感光体ドラム１２０の中心から外周面までの半径ｒ２よりも大きく設定されている。また、第２ギヤ１８０’は、クリーニングローラ１５０と一体に回転するように設けられ、ピッチ円Ｐ２’の半径ｒ３’が、クリーニングローラ１５０の中心から外周面までの半径ｒ４よりも小さく設定されている。

このような比較例の回転体ユニットでは、外部から駆動力が入力されると、まず、感光体ドラム１２０と第１ギヤ１７０’が図示時計周り方向に回転駆動を開始する。次いで、図４（ｂ）に示すように、第１ギヤ１７０’のギヤ歯１７１’が第２ギヤ１８０’のギヤ歯１８１’の回転方向上流側の面を押すことで、第２ギヤ１８０’が図示反時計周り方向に回転駆動し、これにより、クリーニングローラ１５０が従動回転することとなる。

比較例の回転体ユニットでは、ピッチ円Ｐ１’の半径ｒ１’が感光体ドラム１２０の半径ｒ２よりも大きく、ピッチ円Ｐ２’の半径ｒ３’がクリーニングローラ１５０の半径ｒ４よりも小さいため、クリーニングローラ１５０の周速が感光体ドラム１２０の周速よりも速くなる。

図３（ａ）に示すように、実施形態に係る回転体ユニットでは、外部から駆動力が入力されると、まず、感光体ドラム１２０と第１ギヤ１７０が図示時計回り方向に回転駆動を開始する。このとき、ピッチ円Ｐ１の半径ｒ１が感光体ドラム１２０の半径ｒ２よりも小さいことで、感光体ドラム１２０の周速が第１ギヤ１７０の周速（ピッチ円Ｐ１上の速度）よりも速くなるため、第１ギヤ１７０のギヤ歯１７１が第２ギヤ１８０のギヤ歯１８１の回転方向上流側の面を押す前に、感光体ドラム１２０の外周面１２１との摩擦によってクリーニングローラ１５０が図示反時計回り方向に従動回転する。

クリーニングローラ１５０は、回転を始めた当初、すなわち、第１ギヤ１７０と第２ギヤ１８０が互いに遊びの範囲内にあって、ギヤ歯１７１とギヤ歯１８１が当接する（噛み合う）前は、感光体ドラム１２０と同じ周速で回転しようとする。しかし、ピッチ円Ｐ１の半径ｒ１が感光体ドラムの半径ｒ２よりも小さく、ピッチ円Ｐ２の半径ｒ３がクリーニングローラ１５０の半径ｒ４よりも大きいため、第２ギヤ１８０の周速（ピッチ円Ｐ２上の速度）は第１ギヤ１７０の周速よりも速くなり、図３（ｂ）に示すように、第２ギヤ１８０のギヤ歯１８１は、第１ギヤ１７０のギヤ歯１７１に追い付いて第１ギヤ１７０のギヤ歯１７１の回転方向上流側の面に当たることとなる。

これにより、第２ギヤ１８０および第２ギヤ１８０と一体に回転するクリーニングローラ１５０に、いわばブレーキがかかることとなる。このとき、第２ギヤ１８０は、第１ギヤ１７０と同じ周速で回転しようとするが、半径ｒ４がピッチ円Ｐ２の半径ｒ３よりも小さいクリーニングローラ１５０の周速は第２ギヤ１８０の周速よりも遅くなり、半径ｒ２がピッチ円Ｐ１の半径ｒ１よりも大きい感光体ドラム１２０の周速は第１ギヤ１７０の周速よりも速くなるため、実施形態の回転体ユニットでは、クリーニングローラ１５０の周速が感光体ドラム１２０の周速よりも遅くなる。

ここで、第１ギヤ１７０と第２ギヤ１８０のギヤ歯１７１，１８１にかかる力をＦとし、第１ギヤ１７０’と第２ギヤ１８０’のギヤ歯１７１’，１８１’にかかる力をＦ’とし、感光体ドラム１２０とクリーニングローラ１５０との摩擦力をμＮ₀としたとき、クリーニングローラ１５０の回転軸１５２に外部（例えば、回転軸１５２を軸支する軸受けなど）からかかる負荷Ｔ_cは、実施形態の回転体ユニットでは、以下の式（１）で示すことができ、比較例の回転体ユニットでは、以下の式（２）で示すことができる（Ｆ，Ｆ’，μＮ₀，Ｔ_cは、正の値とする）。
Ｔ_c＝−Ｆ ・ｒ３ ＋μＮ₀・ｒ４ ・・・（１）
Ｔ_c＝ Ｆ’・ｒ３’−μＮ₀・ｒ４ ・・・（２）

そして、上記式（１），（２）より、ギヤ歯１７１，１８１にかかる力Ｆは、式（３）で示すことができ、ギヤ歯１７１’，１８１’にかかる力Ｆ’は、式（４）で示すことができる。
Ｆ ＝（μＮ₀・ｒ４−Ｔ_c）／ｒ３ ・・・（３）
Ｆ’＝（μＮ₀・ｒ４＋Ｔ_c）／ｒ３’ ・・・（４）

上記式（３）の（μＮ₀・ｒ４−Ｔ_c）は、上記式（４）の（μＮ₀・ｒ４＋Ｔ_c）よりも小さくなり、さらに、半径ｒ３は、半径ｒ３’よりも大きいので、実施形態の回転体ユニットのギヤ歯１７１，１８１にかかる力Ｆは、比較例の回転体ユニットのギヤ歯１７１’，１８１’にかかる力Ｆ’よりも小さくなる。

そして、これによれば、各ギヤ歯１７１，１８１の接触位置（噛み合い位置）がピッチ円Ｐ１，Ｐ２の径方向に変動したとしても、感光体ドラム１２０やクリーニングローラ１５０の駆動トルクの変動を小さくすることができる。これにより、感光体ドラム１２０やクリーニングローラ１５０の周速の変動を小さくすることができるので、例えば、感光体ドラム１２０の周速の変動に起因するバンディングなどを格段に低減することが可能となる。

また、クリーニングローラ１５０の周速が感光体ドラム１２０の周速よりも遅くなることで、クリーニングローラ１５０によって感光体ドラム１２０の外周面１２１に感光体ドラム１２０の回転方向とは逆向きの力を作用させることができる。これにより、クリーニングローラ１５０によって感光体ドラム１２０の外周面に付着したトナーなどを良好に回収する（掻き取る）ことが可能となるため、クリーニングローラ１５０のクリーニング性能を向上させることができる。

特に、本実施形態では、クリーニングローラ１５０のローラ体が発泡弾性体から形成されているので、発泡弾性体の表面の穴（凹凸）により、感光体ドラム１２０に付着したトナーなどをより確実に掻き取ることができる。これにより、クリーニングローラ１５０のクリーニング性能をさらに向上させることができる。

さらに、本実施形態では、前記したとおりクリーニングローラ１５０の周速の変動を小さくすることができるため、クリーニング性能を安定させることができる。

また、第１ギヤ１７０および第２ギヤ１８０は、はすば歯車であるため、図２に矢印で示すように、本実施形態においては、感光体ドラム１２０には右方向にスラスト力が作用し、クリーニングローラ１５０には左方向にスラスト力が作用することとなる。しかし、本実施形態の構成では、ギヤ歯１７１，１８１にかかる力が、比較例のギヤ歯１７１’，１８１’にかかる力よりも小さいため、スラスト力を小さくすることができる。

これにより、フレーム１６０に位置決めされた感光体ドラム１２０に不要に強い力がかかることがないため、感光体ドラム１２０の位置精度の低下を抑制することができる。一方、小さいながらスラスト力が作用することで、クリーニングローラ１５０を左方向に移動させて回転軸１５２の左端部１５３をフレーム１６０に当接させることができるので、クリーニングローラ１５０をフレーム１６０に対して位置決めすることが可能となる。

また、スラスト力が小さいことで回転抵抗が小さくなるので、感光体ドラム１２０やクリーニングローラ１５０を良好に回転させることができる。さらに、スラスト力が小さいことで不要に強い力がかかることがないので、感光体ドラム１２０やクリーニングローラ１５０の摩耗を低減させることができ、感光体ドラム１２０やクリーニングローラ１５０の耐久性（寿命）を向上させることができる。

また、本実施形態においては、帯電器１３０の汚れを低減させることができる。
図５（ｂ）（実施形態の回転体ユニットと区別するため、感光体ドラムとクリーニングローラの符号に「’」を付してある。）に示すように、比較例の回転体ユニットでは、クリーニングローラ１５０’の周速が感光体ドラム１２０’の周速よりも速くなるため、感光体ドラム１２０’とクリーニングローラ１５０’との間から帯電器１３０に向けてトナーなどが飛散しやすく、帯電器１３０にトナーなどが付着して汚れることがある。

一方、図５（ａ）に示すように、本実施形態では、クリーニングローラ１５０の周速が感光体ドラム１２０の周速よりも遅くなることで、感光体ドラム１２０とクリーニングローラ１５０との間から帯電器１３０に向けてトナーなどが飛散することを抑制することができる。これにより、帯電器１３０の汚れを低減させることが可能となっている。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。具体的な構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

前記実施形態では、感光体ドラム１２０の外周面１２１との摩擦によって従動回転するクリーニングローラ１５０を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図６に示すように、クリーニングローラ２５１は、感光体ドラム１２０（第１回転体）の外周面１２１と接するローラ体２５１Ａの外周面の摩擦係数が小さいため、感光体ドラム１２０の外周面１２１との摩擦によっては良好に従動回転できないような構成のものであっても構わない。

この場合、クリーニングローラ２５１の軸方向両側に、第２回転体の他の例としての摩擦車２５２を設けることができる。摩擦車２５２は、外周面の摩擦係数がローラ体２５１Ａの外周面の摩擦係数よりも大きく、クリーニングローラ２５１と一体に回転するように設けられている。

そして、この摩擦車２５２は、外周面（符号省略）が感光体ドラム１２０の外周面１２１と接触するように配設され、回転駆動する感光体ドラム１２０の外周面１２１との摩擦によってクリーニングローラ２５１とともに従動回転するようになっている。回転するローラ体２５１Ａは、その外周面が感光体ドラム１２０の外周面１２１に摺接して外周面１２１に付着したトナーなどを回収する。

なお、図６に示す形態においては、摩擦車２５２が、クリーニングローラ２５１の軸方向両側に１つずつ設けられているが、これに限定されず、それぞれ２つ以上設けられていてもよい。

前記実施形態では、感光体ドラム１２０の外周面１２１に摺接して外周面１２１に付着したトナーなどを回収する部材（クリーニング部材）として、クリーニングローラ１５０を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図７に示すように、クリーニング部材は、軸方向両側に設けられた図示しない摩擦車（第２回転体）と一体に回転する芯部３５１と、芯部３５１から径方向外側に向けて延びる、摩擦車の外周面よりも撓みやすい清掃部の一例としてのブラシ毛３５２とを有するクリーニングブラシ３５０であってもよい。

以上のように、本発明は、図６に示す、外周面の摩擦係数が小さいローラ体２５１Ａを有するクリーニングローラ２５１を備える形態や、図７に示す、撓みやすいブラシ毛３５２を有するクリーニングブラシ３５０などを備える形態においても、適用することができる。これにより、感光体ドラム１２０の周速の変動を小さくすることができるため、バンディングを低減することができる。

なお、図７（または図６）に示した形態においても、帯電器１３０は、感光体ドラム１２０の回転方向におけるクリーニングブラシ３５０（またはクリーニングローラ２５１）の下流側でクリーニングブラシ３５０（またはクリーニングローラ２５１）に近接して配置されていることが望ましい。これによれば、クリーニングブラシ３５０（またはクリーニングローラ２５１）の周速が感光体ドラム１２０の周速よりも遅くなることで、感光体ドラム１２０とクリーニングブラシ３５０（またはクリーニングローラ２５１）との間から帯電器１３０に向けてトナーなどが飛散することを抑制することができるため、帯電器１３０の汚れを低減させることができる。

前記実施形態では、クリーニングローラ１５０のローラ体全体が発泡弾性体から形成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、クリーニングローラは、少なくとも外周部に発泡弾性体層を有する構成であればよく、例えば、ローラ体の表層部のみが発泡弾性体から形成されていてもよい。また、クリーニングローラのローラ体は、ゴムなどから形成されていてもよい。

前記実施形態では、帯電手段としてスコロトロン型の帯電器１３０を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、コロトロン型の帯電器であってもよいし、鋸歯帯電器であってもよい。また、帯電手段は、帯電ローラなどであってもよい。

前記実施形態では、本発明の回転体ユニットが使用される画像形成装置として、カラー画像を形成するカラープリンタ１を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、モノクロ画像のみを形成するプリンタであってもよい。また、画像形成装置は、プリンタに限定されず、例えば、フラットベッドスキャナなどの原稿読取装置を備える複写機や複合機などであってもよい。

上記説明では、第１回転体として感光体ドラム１２０を例示し、第２回転体としてクリーニングローラ１５０や摩擦車２５２を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第１回転体が感光体ドラムである場合、第２回転体は現像ローラや帯電ローラなどであってもよい。

次に、本発明の効果（帯電器の汚れ低減）を確認した実施例について説明する。
本実施例では、実施例のプリンタと比較例のプリンタを用いて、用紙への画像形成（一定濃度のベタ印字）を行い、帯電器（コロナワイヤとグリッド）の汚れに起因するエラーなどの発生の有無を確認した。

より詳細に、実施例のプリンタは、感光体ドラムとの摩擦によってクリーニングローラが従動回転する、本発明の回転体ユニットを備えた前記実施形態のプリンタと同様の構成を有するプリンタである。この実施例のプリンタでは、クリーニングローラの周速が感光体ドラムの周速よりも遅く、周速比（クリーニングローラの周速÷感光体ドラムの周速）は０．８である。

一方、比較例のプリンタは、第１ギヤから第２ギヤに駆動力が伝達されることによってクリーニングローラが従動回転する、従来技術（図４参照）と同様の構成を有するプリンタである。この比較例のプリンタでは、クリーニングローラの周速が感光体ドラムの周速よりも速く、周速比は１．３である。

結果を表１，２および図８，９に示す。なお、表１および図８は、コロナワイヤの汚れの影響や汚れの様子を確認した実験の結果であり、表２および図９は、グリッドの汚れの影響や汚れの様子を確認した実験の結果である。

図８（ａ），（ｂ）に示す写真は、２４００枚（２．４Ｋ）印字した時点における、実施例および比較例のそれぞれについて、コロナワイヤ（全長２５０ｍｍ）の一端から１２０ｍｍの位置を撮影したものである。図８（ｂ）に示す比較例では、コロナワイヤに黒い汚れが付着しているのに対し、図８（ａ）に示す実施例では、コロナワイヤへの汚れの付着がほとんどないことがわかる。

また、上記表１に示すように、１５０００枚（１５Ｋ）の印字中、比較例では、４回の放電エラーが確認されたのに対し、実施例では、放電エラーは確認されなかった。ここで、放電エラーとは、コロナワイヤの汚れによって引き起こされるコロナ放電のエラーであり、本実施例においては、グリッド電流の波形によって確認した。

これらの結果から、実施例は、印字を繰り返しても、コロナワイヤがほとんど汚れないことがわかった。

図９（ａ），（ｂ）に示す写真は、１５０００枚印字した時点における、実施例および比較例のそれぞれについて、印字サンプル（用紙）を撮影したものである。図９（ｂ）に示す比較例では、用紙の縦方向に延びる２本の白い線が現れているのに対し、図９（ａ）に示す実施例では、縦方向に延びる白い線が現れることはなかった。この白い線は、グリッドの汚れによって、帯電ムラが発生したことが原因であると考えられる。

また、上記表２に示すように、比較例では、前記したような白い線（印字不良）が２０００枚（２Ｋ）印字した段階で発生したのに対し、実施例では、１５０００枚印字中、印字不良が発生することはなかった。さらに、比較例では、実験前と比較して、グリッドの厚さが平均６５μｍ厚くなっていたのに対し、実施例では、グリッドの厚さが２６μｍ厚くなるのに留まっていた。

これらの結果から、実施例は、印字を繰り返しても、印字不良が発生するようなグリッドの汚れは生じないことがわかった。

以上より、本発明の回転体ユニットは、従来の構成と比較して、コロナワイヤおよびグリッドの汚れ、すなわち、帯電器の汚れを低減させることができることが確認された。

１００ プロセスユニット
１２０ 感光体ドラム
１２１ 外周面
１２２ カップリング
１３０ 帯電器
１５０ クリーニングローラ
１５１ 外周面
１５２ 回転軸
１７０ 第１ギヤ
１８０ 第２ギヤ
２５１ クリーニングローラ
２５１Ａ ローラ体
２５２ 摩擦車
３５０ クリーニングブラシ
３５２ ブラシ毛
Ｐ１ ピッチ円
Ｐ２ ピッチ円
ｒ１ 半径
ｒ２ 半径
ｒ３ 半径
ｒ４ 半径

Claims (4)

1. 外部から駆動力が入力されることで回転駆動する第１回転体と、
   外周面が前記第１回転体の外周面と接触し、回転駆動する前記第１回転体の外周面との摩擦によって従動回転する第２回転体と、
   前記第１回転体と一体に回転するように設けられた第１ギヤと、
   前記第２回転体と一体に回転するように設けられ、前記第１ギヤと直接噛み合う第２ギヤと、
   前記第２回転体と一体に回転するように設けられ、前記第１回転体の外周面に摺接して前記第１回転体の外周面に付着した付着物を回収する、外周面の摩擦係数が前記第２回転体の外周面の摩擦係数よりも小さいローラ体を有するクリーニングローラと、を備え、
   前記第１ギヤのピッチ円の半径は、前記第１回転体の外周面までの半径よりも小さく、前記第２ギヤのピッチ円の半径は、前記第２回転体の外周面までの半径よりも大きく、
   前記第１回転体は、外周面に現像剤像が形成される感光体ドラムであり、
   前記第２回転体は、前記クリーニングローラの軸方向両側に少なくとも１つずつ設けられていることを特徴とする回転体ユニット。
2. 前記第１ギヤおよび前記第２ギヤは、はすば歯車であることを特徴とする請求項１に記載の回転体ユニット。
3. 前記クリーニングローラは、少なくとも外周部に発泡弾性体層を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転体ユニット。
4. 前記感光体ドラムの表面を帯電させる帯電手段を備え、
   前記帯電手段は、前記感光体ドラムの回転方向における前記クリーニングローラの下流側で前記クリーニングローラに近接して配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転体ユニット。

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