JP2006072067A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 像担持体に近接配置する帯電用ローラが押圧により軸方向に撓むのを防ぎ、像担持体に一様な帯電を行えるようにする。
【解決手段】 画像領域に露光装置３により静電潜像が形成され現像装置４により現像剤像が形成される像担持体２の外周に沿って、像担持体２の表面に近接配置して画像領域を一様に帯電する帯電装置１を備えた画像形成装置において、帯電装置１は、像担持体２の表面に近接配置して画像領域を一様に帯電する帯電部の外側の両端で像担持体２に当接して帯電部の近接距離を一定に保つ当接部１ａと当接部で像担持体方向に押圧する押圧部とを備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像領域に露光装置により静電潜像が形成され現像装置により現像剤像が形成される像担持体の外周に沿って、前記像担持体表面に近接配置して前記画像領域を一様に帯電する帯電装置を備えた画像形成装置に関する。

画像形成装置においては、一般に像担持体である感光体の表面を帯電装置により一様に帯電した後、その一様帯電した像担持体の表面に露光装置により露光して静電潜像を書き込み、その静電潜像を現像装置により現像して像担持体の表面に現像剤像を形成する。その後、像担持体の表面に形成された現像剤像を転写装置により紙等の転写部材に転写して画像を形成している。

像担持体の表面を一様に帯電するための帯電装置としては、帯電用ローラ、帯電用ブラシ、コロトロンなどが用いられ、像担持体の表面に接触する接触型、接触しない非接触型がある。帯電用ローラを用いた非接触型の帯電装置では、芯金の外周に弾性部材を設けた帯電用ローラの両端部にフイルム材をギャップ部材として巻き付け、フイルム材の厚みに相当するギャップを像担持体と帯電用ローラとの間に設ける装置が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
特開２００１−２９６７２３号公報 特開２００１−３５０３２１号公報 特開２００２−１４５１９号公報

しかし、ギャップ部材としてフイルム材を使った上記従来の帯電装置では、絶縁層と接着層からなるテープを帯電用ローラの両端部に巻き付け、帯電用ローラの両端の像担持体に当接するギャップ部材の外側で荷重をかけて押圧するように構成するため、帯電用ローラが撓んでしまうという問題がある。帯電用ローラにより像担持体を一様に帯電するには、帯電用ローラと像担持体との近接距離（ギャップ）を軸方向に一様に保つことが必要であるが、帯電用ローラが撓んでしまうと帯電用ローラの端部付近と中央部で近接距離を一定に保つことができず、一様な帯電を行うことが困難になる。

本発明は、上記課題を解決するものであって、像担持体に近接配置する帯電用ローラが押圧により軸方向に撓むのを防ぎ、像担持体に一様な帯電を行えるようにするものである。

そのために本発明は、画像領域に露光装置により静電潜像が形成され現像装置により現像剤像が形成される像担持体の外周に沿って、前記像担持体表面に近接配置して前記画像領域を一様に帯電する帯電装置を備えた画像形成装置において、前記帯電装置は、前記像担持体表面に近接配置して前記画像領域を一様に帯電する帯電部の外側の両端で前記像担持体に当接して前記帯電部の近接距離を一定に保つ当接部と前記当接部で前記像担持体方向に押圧する押圧部とを備えたことを特徴とする。

前記帯電装置は、両端に段差を形成した段付ローラ基材上の全周を導電性部材により覆うことにより前記当接部を両端に形成し、シート状の部材により前記当接部を構成したことを特徴とする。

前記帯電装置は、ローラにより前記押圧部を構成し、前記帯電装置は、ローラにより前記押圧部を構成して前記ローラを回転駆動することにより、前記近接帯電用ローラを従動回転させることを特徴とし、前記帯電装置は、板バネにより前記押圧部を構成したことを特徴とする。

本発明によれば、像担持体の両端に当接する当接部の対向位置で近接帯電用ローラを像担持体方向に押圧するので、従来のように像担持体に当接する当接部の外側から帯電用ローラを押圧することにより帯電用ローラが軸方向に撓むのを防ぐことができる。さらに、押圧部にローラを用い、当接部の対向位置を同軸の１対のローラ、独立した軸の１対のローラ、あるいは当接部の長さの１つのローラで押圧することにより、それらのいずれかに応じ、それぞれの当接部の押圧力を変えることができ、ギャップ変動を軸方向に対して調整することができる。

また、当接部にシート状の部材を用いることにより、シート状の部材を変えるだけで、簡便に帯電用ローラと像担持体との近接距離（ギャップ）を変えることができ、合わせて押圧部にローラを用いてローラを駆動する構成にすることにより、近接帯電用ローラを従動回転させることができ、近接帯電用ローラの一部にクリーニング部材を配置することにより、確実に近接帯電用ローラをクリーニングすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る画像形成装置の実施の形態を示す横断面図、図２は本発明に係る画像形成装置の実施の形態を示す斜視図、図３は近接帯電用ローラを像担持体に押圧する実施の形態を示す図である。図中、１は近接帯電用ローラ、１ａは当接部、２は像担持体、２ａは除電領域、２ｂは当接領域、３は露光装置、４は現像装置、４ａは現像室、４ｂは現像ローラ、４ｃはトナー規制ブレード、５は転写装置、６は除電装置、７はクリーナー、８は転写部材を示す。

本発明に係る画像形成装置では、図１及び図２に示すように静電潜像が形成される像担持体２の外周に沿って、中央の画像領域を帯電部としてその両端部に当接部１ａを有し当接部１ａの段差（一定の近接距離）で近接配置された帯電部より像担持体２の表面を一様に帯電するための近接帯電用ローラ１、一様帯電した像担持体２の表面に静電潜像を書き込む露光装置３、現像室４ａに現像ローラ４ｂ、トナー規制ブレード４ｃを備え像担持体２の表面に形成された静電潜像をトナーで現像する現像装置４、この現像装置４で現像された像担持体２上のトナー像を紙等の転写部材８に転写する転写装置５、像担持体２及び転写後の像担持体２上に残っているトナーの除電を行う除電装置６、転写後の像担持体２上に残っているトナーを除去するクリーナー７などが配設されている。

近接帯電用ローラ１は、図３（Ａ）に示すように像担持体２の表面に近接配置してその画像領域を一様に帯電する帯電部の外側の両端で当接部１ａが像担持体２に当接して帯電部の近接距離（ギャップ）を一定に保ち、その当接部１ａで像担持体２の方向に押圧部より荷重Ｐで押圧する。例えば図３（Ｂ）に示す従来の装置のように近接帯電用ローラ１の両端の像担持体２に当接する当接部１ａの外側で荷重Ｐをかけて像担持体２の方向に押圧する構成では、当接部１ａが支点となって近接帯電用ローラ１に軸方向の撓みが生じる。そのため、近接帯電用ローラ１の中央部と当接部１ａの近傍では、近接距離（ギャップ）に差が生じて、近接距離を一定に保つことができず、一様な帯電を行うことが困難になる。しかし、図３（Ａ）に示す実施形態では、当接部１ａを直接押圧することにより、近接帯電用ローラ１に対して曲げモーメントが働くことなく、従来の装置に見られる撓みがなくなり、近接距離（ギャップ）が軸方向に対して一定になるため、安定した帯電が可能になる。

図４は本発明に係る画像形成装置の近接帯電用ローラの押圧部及び当接部の他の実施の形態を示す図であり、８は押圧部材、８ａはローラ、９はシート状部材を示す。

近接帯電用ローラ１を当接部１ａで像担持体２の方向に荷重Ｐで押圧する押圧部の構成としては、例えば図４（Ａ）に示すようにゴム等の弾性体からなる同軸の１対のローラ８ａを有する押圧部材８を用い、当接部１ａで像担持体２の方向に押圧する。また、押圧部となる１対のローラ８ａをそれぞれ独立して軸支して当接部１ａで像担持体２の方向に押圧してもよいし、板バネを押圧部材として用い、当接部１ａで像担持体２の方向に押圧してもよい。近接帯電用ローラ１の帯電部の外側の両端で像担持体２に当接する当接部１ａの構成としては、図４（Ｂ）に示すようにシート状部材９を像担持体２に当接させて、外径が一様な近接帯電用ローラ１′に対して当接部１ａの対向位置で１対のローラ８ａにより像担持体２の方向に押圧してもよい。シート状部材９には、導電性でかつ弾性のゴム等が用いられる。この場合、１対のローラ８ａからなる押圧部材８は、回転駆動して近接帯電用ローラ１′を従動回転させる。

図５は近接帯電用ローラの実施形態を示す断面図であり、１ｂはローラ基材、１ｃは導電性部材、１ｄは段付部を示す。近接帯電用ローラ１は、例えば図５に示すように基材１ｂとこの基材１ｂを覆う導電性部材１ｃからなり、基材１ｂを導電性部材１ｃで覆って表層を形成し、当接部１ａが像担持体２に当接することにより中央の画像領域が帯電部として像担持体２の表面と一定のギャップで近接配置される。基材１ｂは、例えばＳＵＳシャフトの芯金を用い、帯電部となる中央の領域の両端、当接部１ａに対応する端部に径を帯電部の径より大きくした段付部１ｄを有するローラシャフトであり、段付部１ｄは、例えばギャップ高さ（段差）になるように旋盤加工により研磨され形成される。導電性部材１ｃは、チューブ状の導電性ゴムや導電性樹脂、例えば導電性スーパーテレチューブ（帝人化成製）などの導電性かつ弾性、熱収縮チューブを用い、基材１ｂに被せて熱を加え収縮させる加工を行う。段付部１ｄにより形成されるギャップ高さ（段差）は、帯電バイアスや導電性部材１の抵抗値などにより、例えば２０μｍ〜１００μｍ程度に形成し、導電性部材１ｃは、ギャップ高さ（段差）より厚い膜厚の導電性かつ弾性チューブを用い、近接帯電用ローラ１の表層を形成する。

本実施形態のような段付ローラ基材１ｂは、旋盤加工により製造可能であり、これを導電性かつ弾性、熱収縮チューブからなる導電性部材１ｃで覆って近接帯電用ローラ１を構成するので、ギャップが従来のギャップテープで形成するものより高精度な近接帯電用ローラ１を造ることができる。また、旋盤加工により段付ローラ基材１ｂを製造した後、熱収縮チューブからなる導電性部材１ｃを被せて熱を加えて加工することにより、出来上がった近接帯電用ローラ１に対し表面研磨等の二次加工を行うことなく、簡単に近接帯電用ローラを造ることができ、製造コストを低減することができる。

本実施形態の近接帯電用ローラ１では、導電性部材１ｃとして、段付ローラ基材１ｂのギャップ高さ（段差）よりも大きい膜厚の導電性かつ弾性チューブを用いて表層を形成することにより、表層が弾性層により形成されたギャップ部（像担持体当接部）が押圧により像担持体２に対してニップを形成して圧接される。しかも、押圧されることでニップ形成による収縮が起こるため、近接距離は段差分よりも近づけることができ、さらに、中央領域の帯電部と両端部に同じ導電性かつ弾性チューブを被せるため、外径の大きい両端部の方が、収縮して完成した後のローラ上の膜厚は薄くなり、逆に帯電部の膜厚が厚くなる。したがって、完成後の近接帯電用ローラの帯電部は、段差よりもさらに近接距離に近づけることが可能となる。

また、近接帯電用ローラ１の段付ローラ基材１ｂにおいて、軸方向に対してほぼ垂直に立ち下がる段付加工をすると、立ち下がりのエッジ部に応力が集中して強度的に弱くなる。そのため、長期印字により段付の立ち下がり部に亀裂が発生し、帯電バイアスが印加される近接帯電用ローラ１の段付ローラ基材１ｂと像担持体２との間でリークが発生する。そこで、ギャップ高さ（段差）より大きい膜厚の導電性部材１ｃを用いることが好ましいが、さらに、当接部１ａに対応する基材１ｂの段付部１ｄから中央領域の帯電部まで径が連続して小さくなるように、例えば斜めに傾斜する形状に形成すれば亀裂の発生を防止することができる。勿論、少なくともエッジ部だけでも面取りするなど直角ではなく所定のＲ（径）や傾斜角、曲線で立ち下がるようにすれば同様に亀裂の発生を防止することが可能であることはいうまでもない。

また、段付ローラ基材１ｂに対してこれを覆う導電性部材１ｃが、長期印字によって微妙に軸方向に移動し、この移動により表層に盛り上がり、凹凸が生じると、ギャップ変動の要因となる。このような移動をなくすためには、基材１ｂの表面にある程度の表面粗さＲｚを有していることが好ましい。この場合、特に、段付ローラ基材１ｂの帯電部において導電性部材１ｃが軸方向に移動し、段付部１ｄが移動しにくいと、段付部１ｄに盛り上がりが生じてギャップ距離が変動する要因となる。このような問題を改善するには、導電性部材１ｃが帯電部において軸方向に移動したとき、それに応じて段付部１ｄでも移動するように、段付ローラ基材１ｂの段付部１ｄの表面粗さＲｚを帯電部の表面粗さＲｚより小さくするのが好ましい。

すなわち、段付ローラ基材１ｂの帯電部の領域と段付の両端部の段差においては、上記実施形態のように中央部に向かって径が小さくし、さらに両端部の面よりも帯電部の面の表面粗さの方を大きくすることにより、長期にわたり画像形成を行った場合であっても、ローラ表層のチューブは外れにくく、亀裂やずれ等の問題も起こらない。これは、帯電部の表面粗さが大きいので、チューブに対して基材であるシャフトがアンカー効果を発揮し、また、段差の端部で径が連続して小さくなり、さらには表面粗さを小さくしているので、万が一若干量チューブがずれた場合であっても、段差でそのずれによる力が集中しないためである。

〔実施例１〕
帯電用ローラは、ＳＵＳシャフトの芯金を用いて、外径を１０ｍｍφ、１１ｍｍφ、１２ｍｍφとし、両端１０ｍｍ程度を残し、その内側、つまり帯電部となる中央の領域を所定の段差ができるように切削加工した。そして、その表層に導電性熱収縮チューブ（導電性スーパーテレチューブ（帝人化成製の市販品））を被覆した。また、導電性スーパーテレチューブは、膜厚が２０μｍ、５０μｍ、７０μｍのものを用いた。これら各膜厚のものをハイレスタ（三菱化学製）を用いて測定したところ、
２０μｍ→１．８×１０⁶ （Ω）
５０μｍ→２．８×１０⁶ （Ω）
７０μｍ→２．６×１０⁶ （Ω）
であった。なお、これらの値は、測定の平均値であり、おおよそ抵抗は、±１０％程度の値で測定されている。測定環境は、実験室環境（２０℃、４０％ＲＨ）であり、ハイレスタの印加電圧は１００Ｖであった。スーパーテレチューブは、ポリエチレンテレフタレート樹脂を主体とした飽和ポリエステル樹脂を特殊加工して作ったものであり、導電剤として導電性カーボンブラックが用いられている。

また、外径１０ｍｍφ、１１ｍｍφ、１２ｍｍφのＳＵＳシャフトに段差の加工をすることなく、その表層に導電性熱収縮チューブ（導電性スーパーテレチューブ（帝人化成製の市販品））を被覆して段差のない帯電用ローラを作り、帯電用ローラと像担持体との近接距離（ギャップ）を保つ当接部に所定の膜厚のＰＥＴフイルムを用いた。

芯金外径、段差、導電性熱収縮チューブ厚み、ＰＥＴフイルムの厚みがそれぞれ〔表１〕に示す６種類の帯電用ローラを、画像形成装置（ＬＰ−９０００：セイコーエプソン（株）製）の感光体カートリッジに用いて画像を形成したところ、いずれも初期画像（ベタ印字で２０％、５０％、８０％濃度）において良好な画像を形成した。帯電用ローラに印加する電圧Ｖ_CRは、
Ｖ_CR＝Ｖ_DC＋Ｖ_AC
＝−６５０＋（１／２）Ｖ_PPｓｉｎ２πｆｔ
Ｖ_PPは振幅で１８００Ｖ、ｆは周波数で１．５ｋＨｚ、ｔは時間
とした。

さらに、実験室環境にて２０％濃度のベタ画像（Ａ４）を５００００枚まで印字し続けて、画像欠陥が起こった場合の最大印字枚数を調べたところ、〔表３〕の結果が得られた。なお、帯電部は、感光ドラムに対し、重力方向で下側に配置されている。ここで、帯電用ローラを上記のギャップを保つようにするためには、帯電用ローラの下側より力を作用させる必要があり、〔表２〕の方法で力をかけた。

〔表２〕の結果より、以下のことが判明した。Ｎｏ．１〜６の帯電装置の場合には、各最大印字枚数あたりから、帯電斑が発生し始めた。特に、印字面の中央部と端部ではその濃淡斑が大きく、目視観察により×と判断した。中央は画像濃度が薄くなる傾向があった。ここで、このカートリッジの状態でキーエンス製のＬＳ−７０００なる隙間測定装置を用いてギャップのバラツキを測定したところ、Ｎｏ．１〜６の帯電用ローラでは、両端部の隙間に対し、中央部の隙間が１２μｍ〜１６μｍも大きくなっていた。つまり、当接部が支点となり、その両端外側よりバネ荷重を掛けて耐久試験を行ったため、帯電用ローラが撓んでしまったと考えられる。このため上記のような画像濃度斑を生じさせてしまった。また、Ｎｏ．７〜１８の帯電用ローラについては、合格（◎）の基準である５００００枚（Ａ４モノクロ印字相当）をクリアすることができた。同じように隙間の測定をしたところ、両端部と中央部の隙間の差はすべてのローラで４μｍ以内に収まっていることが判明した。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、押圧部として、両端の当接部に対応して１対のローラで押圧する構成を示したが、当接部間の長さを有する１つのローラで押圧するように構成してもよい。また、ローラ基材１ｂの両端の段付部１ｄがギャップ高さ（段差）になるように旋盤加工により研磨したが、段付部１ｄに相当する円筒状の部材をローラ基材の両端でその外周面に嵌め込み、または円筒状の部材を軸が貫通して嵌め込むようにようにしてもよい。

本発明に係る画像形成装置の実施の形態を示す横断面図である。 本発明に係る画像形成装置の実施の形態を示す斜視図である。 近接帯電用ローラを像担持体に押圧する実施の形態を示す図である。 本発明に係る画像形成装置の近接帯電用ローラの押圧部及び当接部の他の実施の形態を示す図である。 近接帯電用ローラの実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１…近接帯電用ローラ、１ａ…当接部、２…像担持体、２ａ…除電領域、２ｂ…当接領域、３…露光装置、４…現像装置、４ａ…現像室、４ｂ…現像ローラ、４ｃ…トナー規制ブレード、５…転写装置、６…除電装置、７…クリーナー、８…転写部材。

Claims (6)

1. 画像領域に露光装置により静電潜像が形成され現像装置により現像剤像が形成される像担持体の外周に沿って、前記像担持体表面に近接配置して前記画像領域を一様に帯電する帯電装置を備えた画像形成装置において、
   前記帯電装置は、前記像担持体表面に近接配置して前記画像領域を一様に帯電する帯電部の外側の両端で前記像担持体に当接して前記帯電部の近接距離を一定に保つ当接部と前記当接部で前記像担持体方向に押圧する押圧部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記帯電装置は、両端に段差を形成した段付ローラ基材上の全周を導電性部材により覆うことにより前記当接部を両端に形成したことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記帯電装置は、シート状の部材により前記当接部を構成したことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記帯電装置は、ローラにより前記押圧部を構成したことを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記帯電装置は、ローラにより前記押圧部を構成して前記ローラを回転駆動することにより、前記近接帯電用ローラを従動回転させることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
6. 前記帯電装置は、板バネにより前記押圧部を構成したことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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