JP2006138884A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 良好な帯電特性を得る。
【解決手段】 近接帯電用ローラ１は、像担持体２の表面に近接配置され、その有効帯電領域２ａを一様に帯電するもので、有効帯電領域２ａの外側の両端で当接部１ａが像担持体２に当接して近接帯電用ローラ１の周面と像担持体２との近接距離を一定に保っている。クリーニングローラ９は、両端の当接部１ａの離間距離より長尺で、両端の当接部１ａに当接して像担持体２の方向に所定の押圧力で押圧する。また、クリーニングローラ９は表面が軟質材で形成され、両端の当接部１ａの間の近接帯電用ローラ１の表面領域をクリーニングする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、像担持体と、像担持体の表面に近接配置された導電性の近接帯電用ローラにより像担持体の有効帯電領域を帯電する帯電装置と、有効帯電領域に潜像を形成する露光装置と、潜像を現像剤により現像する現像装置とを備えた画像形成装置に関するものである。

画像形成装置においては、一般に像担持体である感光体表面の有効帯電領域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１参照）。

特開２００１−３５０３２１号公報（図１）

しかし、上記従来の特許文献１に記載の帯電装置では、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しているため、ギャップ部材が支点となって帯電用ローラが軸方向に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）を軸方向に一定に保つことが必要であるが、帯電用ローラが軸方向に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、良好な帯電特性を得ることが困難になる。

一方、上記従来の特許文献１に記載の帯電装置では、帯電用ローラと像担持体とは非接触であるため、像担持体上に残留する現像剤が接触により帯電用ローラに直接付着することはない。しかしながら、その残留現像財が飛散して帯電用ローラに付着することが考えられる。さらに、現像装置から飛散した現像剤や空気中に浮遊する塵芥などが帯電用ローラに付着することも考えられる。これらの場合にも、付着物の有無によって帯電用ローラと像担持体との近接距離が不均一になるため、やはり良好な帯電特性を得ることができない。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、良好な帯電特性を得ることができる画像形成装置を提供することを目的とする。

この発明は、像担持体と、像担持体の表面に近接配置された導電性の近接帯電用ローラにより像担持体の有効帯電領域を帯電する帯電装置と、有効帯電領域に潜像を形成する露光装置と、潜像を現像剤により現像する現像装置とを備えた画像形成装置であって、上記目的を達成するため、帯電装置は、有効帯電領域の外側の両端で像担持体に当接して像担持体に対する近接帯電用ローラの近接距離を一定に保つ一対の当接部と、一対の当接部の離間間隔よりも長い長尺形状を有し、その両端部が一対の当接部にそれぞれ対応するように配置された状態で近接帯電用ローラに対して像担持体の反対側で近接帯電用ローラに向けて押圧されて近接帯電用ローラを一対の当接部を介して像担持体に当接させると同時に、その中央部が一対の当接部に挟まれた近接帯電用ローラの表面領域をクリーニングするクリーナとを備えたことを特徴としている。

このように構成された発明では、有効帯電領域の外側の両端で像担持体に一対の当接部が当接するとともに、クリーナの両端部が一対の当接部にそれぞれ対応するように配置された状態でクリーナが近接帯電用ローラに向けて押圧されて該ローラが一対の当接部を介して像担持体に当接される。このように、本発明では、一対の当接部に対して像担持体に向けた押圧力が直接的に印加されている。このため、従来のように像担持体に当接する一対の当接部の外側から近接帯電用ローラを押圧することにより近接帯電用ローラが軸方向に撓むのを防ぐことができる。その結果、一対の当接部で挟まれた領域（有効帯電領域を含む領域）においては、像担持体に対する近接帯電用ローラの近接距離は一定に保たれ、良好な帯電特性を得ることができる。

また、このようにクリーナは近接帯電用ローラを一対の当接部を介して像担持体に当接させるための押圧機能のみならず、同時に、クリーニング機能を果たしている。すなわち、近接帯電用ローラに向けて押圧されたクリーナの中央部は一対の当接部に挟まれた近接帯電用ローラの表面領域をクリーニングする。したがって、像担持体の有効帯電領域に対向する領域に付着した付着物を除去することができ、これによって良好な帯電特性を得ることができる。さらに、上記したようにクリーナが押圧機能とクリーニング機能とを兼ね備えているため、部品点数を削減できるという利点がある。

また、一対の当接部は近接帯電用ローラの周面に突設され、近接帯電用ローラは回転駆動される像担持体に一対の当接部を介して従動回転し、クリーナはローラ状の回転体でその周面が軟質材により形成され、クリーナの回転軸中心と近接帯電用ローラの回転軸中心との距離は、クリーナの半径と近接帯電用ローラの半径との和より小さい値に設定されている構成としてもよい。

このように構成された発明では、回転駆動される像担持体に一対の当接部を介して従動回転する近接帯電用ローラにより像担持体の有効帯電領域が帯電される。そして、クリーナの回転軸中心と近接帯電用ローラの回転軸中心との距離がクリーナの半径と近接帯電用ローラの半径との和より小さい値に設定され、一対の当接部が近接帯電用ローラの周面に突設されているため、クリーナの表面からの押圧力は近接帯電用ローラの周面よりも距離が近い一対の当接部に印加されることとなる。また、クリーナの表面が軟質材で形成されているため、近接帯電用ローラの周面よりも距離の近い一対の当接部に当接しているにも拘らず、近接帯電用ローラの周面に当接してクリーニングすることが可能になる。この軟質材としては、例えばウレタンスポンジなどを用いることができる。

また、一対の当接部は近接帯電用ローラの周面に突設され、近接帯電用ローラは回転駆動される像担持体に一対の当接部を介して従動回転し、クリーナはローラ状の回転体で、その周面に突設され一対の当接部に当接する一対の突設部と、一対の突設部の間に設けられ、近接帯電用ローラの周面に当接して該近接帯電用ローラの周面をクリーニングするクリーニング部とを備え、クリーナの回転軸中心と近接帯電用ローラの回転軸中心との距離は、突設部の半径と近接帯電用ローラの半径との和より小さい値に設定されているとしてもよい。

このように構成された発明では、回転駆動される像担持体に一対の当接部を介して従動回転する近接帯電用ローラにより像担持体の有効帯電領域が帯電される。そして、クリーナの回転軸中心と近接帯電用ローラの回転軸中心との距離は、突設部の半径と当接部の半径との和より小さい値に設定され、一対の当接部が近接帯電用ローラの周面に突設されているため、クリーナの突設部からの押圧力は一対の当接部に印加されることとなる。なお、押圧力を好適に印加するために、突設部を例えば弾性ゴムなどの弾性を有する材料で形成することが好ましい。また、クリーニング部として、例えばファーブラシなどを用いることができる。

また、近接帯電用ローラは金属で形成されているとすると、経時劣化の少ない長寿命で耐久性に優れた帯電装置を実現することができる。また、近接帯電用ローラは、両端に段差を有する段付部が形成された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形成され、段付部が当接部として該段付部を覆う導電性部材を介して像担持体に当接しているとしてもよい。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明に係る画像形成装置の実施の形態を示す側面図、図２は同実施の形態を示す斜視図である。また、図３は同実施の形態の要部を示す正面図、図４は図３の右側面図である。

本実施の形態では、静電潜像が形成される像担持体２の外周に沿って、中央の有効帯電領域２ａ（図３のハッチング領域）の両端外側に当接部１ａを有し当接部１ａの段差（一定の近接距離）で近接配置された周面より像担持体２の表面を一様に帯電する金属製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像担持体クリーニング部７などが配設されている。また、近接帯電用ローラ１に対して像担持体２の反対側にクリーニングローラ９が配設されている。

近接帯電用ローラ１は、像担持体２の表面に近接配置され、その有効帯電領域２ａを一様に帯電するもので、有効帯電領域２ａの外側の両端で当接部１ａが像担持体２に当接して近接帯電用ローラ１の周面と像担持体２との近接距離（ギャップ）を一定に保っている。クリーニングローラ９は、両端の当接部１ａの離間距離より長尺で、両端の当接部１ａに当接して像担持体２の方向に所定の押圧力で押圧する。また、クリーニングローラ９は表面が軟質材（本実施の形態では例えばウレタンスポンジ）で形成され、両端の当接部１ａの間の近接帯電用ローラ１の表面領域をクリーニングする。像担持体２の回転軸２ｂとクリーニングローラ９の回転軸９ａとは、ギア輪列１０により連結されており、像担持体２を回転駆動する駆動モータ２ｃの回転駆動力がギア輪列１０を介してクリーニングローラ９に伝達されて、クリーニングローラ９が像担持体２と同一方向に回転する。また、近接帯電用ローラ１は当接部１ａを介する摩擦力により像担持体２に従動回転する。

図４に示すように、本実施の形態では、像担持体２の回転軸２ｂの軸中心と近接帯電用ローラ１の回転軸１ｂの軸中心とクリーニングローラ９の回転軸９ａの軸中心とが直線上に並ぶように配設されている。そして、近接帯電用ローラ１の回転軸１ｅの軸中心とクリーニングローラ９の回転軸９ａの軸中心との距離をＬ１とし、クリーニングローラ９の半径をＤ１とし、近接帯電用ローラ１の半径をＤ２とすると、
Ｌ１＜Ｄ１＋Ｄ２
に設定されている。この構成により、クリーニングローラ９が当接部１ａの間の近接帯電用ローラ１の領域に当接し、これによって近接帯電用ローラ１の当接部１ａの間の表面領域がクリーニングローラ９によって確実にクリーニングされる。

一方、クリーニングローラ９が当接部１ａの間の近接帯電用ローラ１の表面領域に当接するため、クリーニングローラ９の押圧力は多少当接部１ａの間の近接帯電用ローラ１の表面領域にも印加されるが、当接部１ａの半径をＤ３とすると、
Ｄ２＜Ｄ３
であるので、クリーニングローラ９の押圧力の大部分が当接部１ａに印加されることとなる。

したがって、本実施の形態によれば、像担持体２に当接する当接部１ａをクリーニングローラ９により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がないため撓みがなくなり、近接距離（ギャップ）が軸方向に対して一定になるため、良好な帯電特性が得られる。また、同時にクリーニングローラ９により近接帯電用ローラ１をクリーニングしているため、良好な帯電特性が安定して得られる。すなわち本実施形態によればクリーニングローラ９が押圧機能とクリーニング機能とを兼ね備えているため、部品点数が増えるのを未然に防止できるという利点がある。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態ではクリーニングローラ９の軟質材としてウレタンスポンジを用いているが、本発明はこれに限られず、他の軟質材を用いてもよい。また、クリーニングローラ９として、例えばクリーニングパッドやファーブラシなどを用いてもよい。図５はファーブラシを用いた形態の正面図、図６は図５の右側面図である。なお、図５、図６では上記実施形態と同一物には同一符号を付している。

図５、図６の形態では、クリーニングローラ９ｂは、両端の当接部１ａに対応する位置に、当接部１ａに当接するように突出して形成されたローラ状でゴムなどの弾性体からなる突設部９ｃと、両突設部９ｂの間に形成されたファーブラシ９ｄとを備えている。そして、突設部９ｃが近接帯電用ローラ１を当接部１ａで像担持体２の方向に押圧し、ファーブラシ９ｄが近接帯電用ローラ１の当接部１ａの間の表面領域に当接して、該領域をクリーニングする。

この形態でも、図６に示すように、像担持体２の回転軸２ｂの軸中心と近接帯電用ローラ１の回転軸１ｅの軸中心とクリーニングローラ９ｂの回転軸９ｅの軸中心とが直線上に並ぶように配設されている。そして、近接帯電用ローラ１の回転軸１ｅの軸中心とクリーニングローラ９ｂの回転軸９ｅの軸中心との距離をＬ２とし、クリーニングローラ９ｂの突設部９ｃの半径をＤ４とすると、
Ｌ２＜Ｄ３＋Ｄ４
に設定されている。この構成により、クリーニングローラ９の突設部９ｃが近接帯電用ローラ１の当接部１ａに確実に当接してこれを押圧する。

一方、ファーブラシ９ｄは近接帯電用ローラ１の周面に当接するだけの寸法を有しており、これによって近接帯電用ローラ１の当接部１ａの間の領域がクリーニングされる。このように、図５および図６に示す形態でも、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、上記実施形態では、近接帯電用ローラ１の周面に設けた段差により当接部１ａを構成しているが、本発明はこれに限られない。図７は当接部の別の形態を示す正面図である。なお、図７では上記実施形態と同一物には同一符号を付している。

図７の形態では、像担持体２の有効帯電領域２ａの外側の両端で像担持体２に当接するシート状部材１１を備えている。このシート状部材１１には、導電性でかつ弾性のゴム等が用いられる。そして、外径が一定の近接帯電用ローラ１に対してクリーニングローラ９により像担持体２の方向に押圧すると、その押圧力はシート状部材１１の配設位置に印加されることとなる。この図７の形態でも、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、図７の形態では、例えばギア輪列１２を介して駆動モータ２ｃの回転駆動力を近接帯電用ローラ１およびクリーニングローラ９に伝達するように構成すればよい。

また、近接帯電用ローラ１の構成は上記実施形態に限られない。図８は近接帯電用ローラの別の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８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帯電部が像担持体２の有効帯電領域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１ｃ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１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（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。

なお、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側面図。 同実施の形態を示す斜視図。 同実施の形態の要部を示す正面図。 図３の右側面図。 ファーブラシを用いた形態の正面図。 図５の右側面図。 当接部の別の形態を示す正面図。 近接帯電用ローラの別の形態を示す断面図。

符号の説明

１…近接帯電用ローラ、１ａ…当接部、２…像担持体、２ａ…有効帯電領域、３…露光装置、４…現像装置、５…転写装置、８…転写部材、９，９ｂ…クリーニングローラ（クリーナ）、９ｃ…突設部、９ｄ…ファーブラシ（クリーニング部）

Claims (5)

1. 像担持体と、前記像担持体の表面に近接配置された導電性の近接帯電用ローラにより前記像担持体の有効帯電領域を帯電する帯電装置と、前記有効帯電領域に潜像を形成する露光装置と、前記潜像を現像剤により現像する現像装置とを備えた画像形成装置において、
   前記帯電装置は、
   前記有効帯電領域の外側の両端で前記像担持体に当接して前記像担持体に対する前記近接帯電用ローラの近接距離を一定に保つ一対の当接部と、
   前記一対の当接部の離間間隔よりも長い長尺形状を有し、その両端部が前記一対の当接部にそれぞれ対応するように配置された状態で前記近接帯電用ローラに対して前記像担持体の反対側で前記近接帯電用ローラに向けて押圧されて前記近接帯電用ローラを前記一対の当接部を介して前記像担持体に当接させると同時に、その中央部が前記一対の当接部に挟まれた前記近接帯電用ローラの表面領域をクリーニングするクリーナと
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記一対の当接部は前記近接帯電用ローラの周面に突設され、
   前記近接帯電用ローラは回転駆動される前記像担持体に前記一対の当接部を介して従動回転し、
   前記クリーナはローラ状の回転体でその周面が軟質材により形成され、
   前記クリーナの回転軸中心と前記近接帯電用ローラの回転軸中心との距離は、前記クリーナの半径と前記近接帯電用ローラの半径との和より小さい値に設定されている請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記一対の当接部は前記近接帯電用ローラの周面に突設され、
   前記近接帯電用ローラは回転駆動される前記像担持体に前記一対の当接部を介して従動回転し、
   前記クリーナはローラ状の回転体で、その周面に突設され前記一対の当接部に当接する一対の突設部と、前記一対の突設部の間に設けられ、前記近接帯電用ローラの周面に当接して該近接帯電用ローラの周面をクリーニングするクリーニング部とを備え、
   前記クリーナの回転軸中心と前記近接帯電用ローラの回転軸中心との距離は、前記突設部の半径と前記当接部の半径との和より小さい値に設定されている請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記近接帯電用ローラは金属で形成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記近接帯電用ローラは、両端に段差を有する段付部が形成された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形成され、
   前記段付部が前記当接部として該段付部を覆う導電性部材を介して前記像担持体に当接している請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。

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