JP4558455B2 - 帯電装置 - Google Patents

Description

本発明は、感光体を帯電させるための帯電ローラを備えた帯電装置に関する。

一般に、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ装置、ファクシミリ装置等の画像形成装置においては、帯電装置により像担持体である感光体の表面が一様に帯電させられた後、画像読取部によって読み取られた画像に基づく光が、露光装置により感光体の表面に照射されて、その画像の静電潜像が形成され、その後、現像装置によりその静電潜像にトナーを付着させトナー像が形成される。

上記帯電装置において使用される方式のひとつとして、コロトロン方式の帯電装置が一般に用いられている。このコロトロン方式の帯電装置は、シールドケース内に、感光体に対向して放電用ワイヤを延設し、当該放電用ワイヤに高電圧を印加することにより、感光体の表面を帯電させるというものである。

しかし、当該コロトロン方式は、感光体表面を均一帯電する手段として有効であるものの、感光体を所定の電位に帯電させるためには、高圧を印加する必要があり、また、帯電動作を繰り返していると、トナー飛散や紙粉等により、帯電装置に設けられた放電用ワイヤが汚れてくる。また、例えば、トナーやグリースに含まれるシリコンと、放電により空気中に発生したオゾンとの反応により、シリカ（ＳｉＯ₂）が発生し、これが放電用ワイヤに付着するといった問題が生じる。この様な汚れを放置しておくと、画像濃度の変化に伴う放電ムラ等が発生し、感光体表面の帯電が不均一となり、結果として、複写画質が低下するとともに、帯電装置の寿命が短くなってしまうという問題が生じてしまう。

そこで、感光体の帯電に必要な印加電圧を低くするとともに、上述のオゾンの発生を低減させるべく、当該コロトロン方式に替えて、帯電ローラを感光体に当接させ、この帯電ローラにバイアス電圧を印加する帯電装置が提案されている。

この様な帯電ローラ方式を使用する帯電装置において、使用される帯電ローラの構成は２種類に大別できる。即ち、導電性を有する軸の周囲に導電性弾性体（例えば、ゴム）を被覆した「ソリッドタイプ」と、上記軸の周囲に、導電性弾性体（例えば、スポンジ等の発砲体）を被覆するとともに、導電性チューブを導電性部材の周囲に被せた「チューブタイプ」が知られている。

いずれのタイプの帯電ローラも、感光体に対向して配置されるとともに、例えば、バネ等の押圧部材を用いて、帯電ローラの長手方向の両端部を付勢することにより、帯電ローラ表面を感光体表面に押圧し、当該帯電ローラ表面を感光体表面に接触させる構成となっている。そして、感光体の回転に従動させて、帯電ローラを回転させるとともに、上記軸に所定の帯電電圧を印加することにより、感光体表面を所定の電位に帯電処理する構成となっている。

ここで、上述の「チューブタイプ」の帯電ローラにおいては、導電性弾性体と導電性チューブを各々別個に選択できるため、帯電性に優れた帯電ローラを設計する際に、好適に使用される。また、導電性弾性体として、スポンジ等の発泡体を使用することにより、帯電ローラの硬度を低くすることが可能になるため、感光体表面との安定した接触を確保できるとともに、バイアス電圧を印加する際の帯電音を防止することができるという利点を有する。

しかし、当該「チューブタイプ」の帯電ローラにおいては、一般に、材料費が高く、また、加工工程が多いために、上述のコロトロン方式の帯電装置に比し、製造コストが高くなるとい問題がある。また、使用済み帯電ローラのリサイクル工程において、導電性弾性体と導電性チューブが密着していると、導電性チューブを導電性弾性体から分離する際（即ち、導電性チューブを交換する際）に、導電性弾性体が損傷する場合がある。従って、使用済み帯電ローラのリサイクルが困難になるとともに、リサイクル工程における分別回収に手間がかかるという問題があった。

そこで、これらの不都合を回避するための帯電装置が提案されている。より具体的には、導電性弾性体、または導電性の軸を、帯電ローラの両端部近傍にのみ設けることにより、材料使用量を少なくした安価な帯電ローラが設けられた帯電装置が提案されている。また、当該帯電装置においては、導電性弾性体と導電性チューブを密着させずに、当該導電性弾性体の外径よりも大きな内径を有する導電性チューブに対して導電性弾性体を挿脱自在に設けることにより、加工コストを低減するとともに、使用済み帯電ローラのリサイクル、および当該リサイクル工程における分別回収を容易にしている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−２３５２９４号公報

ここで、上記従来の帯電装置においては、上述のごとく、導電性チューブは、導電性弾性体の外径よりも大きな内径を有するため、感光体の回転に従動させて、導電性チューブと導電性弾性体を回転させると、導電性チューブが軸方向にスラスト移動する。そうすると、導電性弾性体が、直接、感光体の表面と接触してしまい、感光体の表面が損傷を受け、当該感光体にピンホール等が発生するおそれがある。そこで、上記従来の帯電装置においては、導電性チューブの両端部の外側に、絶縁性の樹脂片からなるストッパーを設けることにより、当該不都合の発生を回避する構成としている。

しかし、この様なストッパーを設けると、帯電ローラの構成が複雑になるとともに、コストアップになるという問題があった。また、当該ストッパーが、感光体に対して、直接、接触してしまうため、帯電ローラと感光体の接触が均一でなくなる場合や、当該ストッパーが、導電性チューブの切断面と接触することにより、導電性チューブの切断面が、摩擦により損傷してしまい、感光体と導電性チューブの接触面積が減少する場合がある。従って、感光体の長手方向における帯電ムラが生じてしまうおそれがある。

そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、ストッパー等の別部材を設けることなく、安価、かつ、簡単な構成で、導電性部材による感光体表面の損傷を防止するとともに、感光体の帯電ムラの発生を回避する帯電装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、軸受部に回転自在に支持された軸と、軸の周囲に被覆された導電性部材と、導電性部材の周囲に被せられた導電性チューブと、を備え、感光体に対向して配置されるとともに、感光体の回転に伴って従動回転する帯電ローラを備える帯電装置において、導電性チューブの本体部の内径が、導電性部材の外径よりも大きく設定されているとともに、導電性チューブの一端部の内径が、導電性部材の外径よりも小さく設定されており、帯電ローラが回転する際に、導電性チューブの一端部が、軸受部と接触し得るものであり、かつ導電性チューブの他端部の内径が、導電性部材の外径よりも大きく設定されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、感光体の回転に伴って、帯電ローラを従動回転させた場合であっても、帯電ローラの長手方向における、導電性チューブの移動を防止することが可能になる。従って、ストッパー等の別部材を設けることなく、安価、かつ、簡単な構成で、導電性部材による感光体の表面の損傷を防止することができる。また、ストッパーと感光体の接触に起因する感光体の長手方向における帯電ムラの発生を回避することができる。更に、ストッパーと導電性チューブの接触に起因する感光体の長手方向における帯電ムラの発生を回避することができる。

また、軸受部から帯電ローラを取り外した状態において、導電性チューブを導電性部材から容易に取り外すことが可能になる。その結果、使用済み帯電ローラのリサイクル処理が容易になるとともに、リサイクル工程における分別回収が容易になる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の帯電装置において、導電性チューブの一端部が、帯電ローラの長手方向の内側から外側にかけて外径が漸減するテーパ状に形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、導電性チューブの一端部に対して、簡易な加工処理を施すのみで、導電性部材による感光体の表面の損傷を防止することができるとともに、感光体の長手方向における帯電ムラの発生を回避することができる。

本発明によれば、安価、かつ、簡単な構成で、導電性部材による感光体の表面の損傷を防止することができる。また、感光体の長手方向における帯電ムラの発生を回避することができる。

以下に、本発明の具体的な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。図１に示す様に、この画像形成装置１は、デジタル複写機であり、画像形成装置本体１ａの下部に配設された給紙部２と、この給紙部２の側方および上方に配設された用紙搬送部３と、この用紙搬送部３の右方に配設された画像形成部４と、画像形成装置本体１ａの上方に配設された画像読取部５を備えている。

給紙部２は、用紙が収容された給紙カセット６を備えており、給紙ローラ７の回転動作により、当該給紙カセット６から用紙が用紙搬送部３側に送り出され、用紙が１枚ずつ確実に用紙搬送部３に給紙されるように構成されている。なお、この給紙カセット６は、画像形成装置本体１ａに対し、着脱自在となるように構成されている。

また、給紙部２には、手差し給紙装置８が設けられており、当該手差し給紙装置８は、手差し給紙トレイ９と、給紙ローラ１０を備えている。手差し給紙トレイ９に載置された用紙は、給紙ローラ１０の回転動作により、当該手差し給紙トレイ９から用紙供給搬送路１１に送り出され、用紙が１枚ずつ用紙搬送部３に給紙されるように構成されている。

用紙供給搬送路１１に給紙された用紙は、用紙搬送部３を経由して画像形成部４に向けて搬送される。この画像形成部４は、電子写真プロセスによって、用紙に所定のトナー像を形成するものであり、所定の方向（図中の矢印Ｒ方向）に回転可能に軸支された像担持体である感光体１２と、この感光体１２の周囲にその回転方向に沿って、帯電ローラ１３、現像装置１４、転写装置（または、転写部材）としての転写ローラ１５、クリーニング装置１６および除電装置１７を備えている。

そして、帯電ローラ１３に所定の電位を印加することにより、感光体１２の表面が一様に帯電処理され、その後、画像読取部５により読み取られた原稿の画像データに基づくレーザ走査ユニット（ＬＳＵ）１８からのレーザビームにより感光体１２上に静電潜像が形成される。次いで、現像装置１４により、上記静電潜像にトナーが付着し、感光体１２の表面にトナー像が形成され、転写ローラ１５により、感光体１２の表面のトナー像が、感光体１２と転写ローラ１５との間に供給された用紙に転写される。

トナー像が転写された用紙（以下、「転写紙」という）は、画像形成部４から定着ローラ対１９に向けて搬送される。この定着ローラ対１９は、画像形成部４の用紙搬送方向の下流側に配置されており、転写紙は定着ローラ対１９を構成する加熱ローラ、および当該加熱ローラに押し付けられる加圧ローラによって挟まれるとともに加熱され、転写紙上にトナー像が定着される。

次いで、画像形成部４から定着ローラ対１９において画像形成がなされた転写紙は、排出手段である排出ローラ対２０によって画像形成装置本体１ａの胴内に設けられた用紙排出部２１に排出され、当該用紙排出部２１に積載される。一方、上記転写後、感光体１２の表面に残留しているトナーは、クリーニング装置１６により除去され、感光体１２の表面の残留電荷は、除電装置１７により除去される。そして、感光体１２は帯電ローラ１３によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われることになる。

次に、本実施形態の帯電装置について、図面を参照しながら説明する。図２は、本発明の実施形態に係る帯電装置周辺の概略構成を説明するための斜視図であり、図３は、本発明の実施形態に係る帯電装置における帯電ローラの構成を説明するための断面図である。

図２に示す様に、本実施形態の帯電装置２２は、被帯電面である感光体１２の表面に対向して配置され、当該感光体１２の表面を帯電させるための帯電ローラ１３と、帯電ローラ１３に対して所定の電圧を印加するための電源５０と、を備えている。

また、帯電ローラ１３は、図２、図３に示す様に、導電性を有する軸２３と、当該軸２３の周囲に被覆された導電性部材である弾性体（以下、「導電性弾性体」という。）２４と、当該導電性弾性体２４の周囲に被せられた導電性チューブ２５により構成されている。

ここで、軸２３は、例えば、鉄、銅、ステンレス、アルミニウム等の導電性を有する金属により構成されており、当該軸２３は、感光体１２の軸芯１２ａと平行に配置されている。また、導電性弾性体２４は、例えば、スポンジやＥＰＤＭ（エチレン・プロピレンゴム）等からなる発砲体により形成されている。また、導電性チューブ２５は、例えば、ナイロンにより構成されており、その肉厚は、５０〜３００μｍに設定されている。なお、帯電ローラ１３の長手方向Ｘにおいて、導電性チューブ２５は、導電性弾性体２４よりも長く設定されており、導電性弾性体２４が露出しないように構成されている。

また、図３に示す様に、軸２３の両端部は軸受部２６、２７に支持されており、帯電ローラ１３が回転自在に支持される構成となっている。そして、当該帯電ローラ１３は、感光体１２の矢印Ｒ方向への回転に伴って従動回転する構成となっている。また、軸２３の左右両端部は、軸受部２６、２７を介して、バネ等の弾性部材２８、２９によって、感光体１２の表面に向けて付勢されており、これにより、帯電ローラ１３の表面を感光体１２の表面に接触させる構成となっている。

また、電源５０は、帯電ローラ１３の軸２３に接続されており、感光体１２の表面を所定の電位に帯電すべく、当該電源５０により、軸２３に対して、直流電圧と交流電圧とが重畳された電圧を印加する構成となっている。

また、図３に示す様に、軸２３と導電性弾性体２４は密着しているが、導電性チューブ２５の本体部２５ｂ、および他端部２５ｃの内径は、導電性弾性体２４の外径よりも大きく設定されており、導電性弾性体２４は、軸２３の方向において、導電性チューブ２５に対して挿脱自在に設けられている。なお、本実施形態においては、導電性チューブ２５の本体部２５ｂ、および他端部２５ｃの内径と、導電性弾性体２４の外形の差は、約０．５〜１ｍｍ程度に設定されている。また、導電性チューブ２５の本体部２５ｂの内径と、他端部２５ｃの内径は略同一に設定されている。

ここで、本実施形態においては、導電性チューブ２５の一端部２５ａの形状に特徴がある。即ち、本実施形態においては、導電性チューブ２５の一端部２５ａが熱収縮されており、当該導電性チューブ２５の一端部２５ａの内径を、導電性弾性体２４の外径よりも小さく設定する構成としている。より具体的には、図３に示す様に、導電性チューブ２５の一端部２５ａが、帯電ローラ１３の長手方向Ｘの内側から外側にかけて外径が漸減するテーパ状に形成されている。

かかる構成において、感光体１２を回転させると、帯電ローラ１３は、感光体１２の回転に伴って従動回転する。この際、帯電ローラ１３が、長手方向Ｘに移動しようとするが、上述のごとく、軸２３と導電性弾性体２４は密着しており、軸２３の両端部は軸受部２６、２７によって支持されているため、軸２３と導電性弾性体２４は、上記長手方向Ｘには殆ど移動しない。

また、上述のごとく、導電性チューブ２５の本体部２５ｂ、および他端部２５ｃの内径は、導電性弾性体２４の外径よりも大きく設定されているため、導電性チューブ２５が、帯電ローラ１３の長手方向Ｘに移動しようとする。

しかし、上述のごとく、導電性チューブ２５の一端部２５ａの内径を、導電性弾性体２４の外径よりも小さく設定している。従って、導電性チューブ２５が、長手方向Ｘのうち、右方向（即ち、図中の矢印Ｘａの方向）に移動しようとする場合は、一端部２５ａの内周面と導電性弾性体２４が、図中のＡの部分において接触するため、導電性チューブ２５が、矢印Ｘａの方向に移動するのを防止することができる。

また、図３に示す様に、帯電ローラ１３が回転する際に、導電性チューブ２５の一端部２５ａ（より具体的には、当該一端部２５ａの切断面）が、軸受部２６と接触し得る構成となっている。従って、導電性チューブ２５が、長手方向Ｘのうち、左方向（即ち、図中の矢印Ｘｂの方向）に移動しようとする場合は、一端部２５ａと軸受部２６が、図中のＢの部分において、接触するため、導電性チューブ２５が、矢印Ｘｂの方向に移動するのを防止することができる。

以上の構成により、感光体１２の回転に伴って、帯電ローラ１３を従動回転させた場合であっても、帯電ローラ１３の長手方向Ｘにおける、導電性チューブ２５の移動を防止することが可能になる。従って、ストッパー等の別部材を設けることなく、安価、かつ、簡単な構成で、導電性弾性体２４による感光体１２の表面の損傷を防止することが可能になる。また、当該ストッパーと感光体１２の接触に起因する感光体１２の長手方向における帯電ムラの発生を回避することが可能になる。更に、当該ストッパーと導電性チューブ２５の接触に起因する感光体１２の長手方向における帯電ムラの発生を回避することが可能になる。

なお、本実施形態においては、帯電ローラ１３が回転する際に、導電性チューブ２５の一端部２５ａが軸受部２６と接触し得るため、導電性チューブ２５の一端部２５ａが摩擦により磨耗する。しかし、当該一端部２５ａは感光体１２の表面と接触しない部分であるため、磨耗した場合であっても、感光体１２の帯電に悪影響を及ぼす（即ち、帯電ムラの原因となる）ことはない。

また、本実施形態においては、導電性チューブ２５において、一端部２５ａのみが熱収縮されており、他端部２５ｃの内径は、導電性弾性体２４の外径よりも大きく設定されている。従って、軸受部２６、２７から帯電ローラ１３を取り外した状態において、導電性チューブ２５を導電性弾性体２４から容易に取り外すことが可能になる。その結果、使用済み帯電ローラ１３のリサイクル処理が容易になるとともに、リサイクル工程における分別回収が容易になる。

また、導電性チューブ２５の一端部２５ａが、帯電ローラ１３の長手方向Ｘの内側から外側にかけて外径が漸減するテーパ状に形成されている。従って、当該一端部２５ａに対して、簡易な加工処理を施すのみで、導電性弾性体２４による感光体１２の表面の損傷を防止することができるとともに、感光体１２の長手方向における帯電ムラの発生を回避することができる。

なお、上記実施形態は、単なる説明例であり、本発明の範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて各構成物品の形状、寸法、材料等を変更することが可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。

例えば、上記実施形態においては、導電性チューブ２５の一端部２５ａを、帯電ローラ１３の長手方向Ｘの内側から外側にかけて外径が漸減するテーパ状に形成する構成としたが、当該一端部２５ａと本体部２５ｂとの境界部分に段差を設ける構成としても良い。

また、上記実施形態においては、帯電ローラ１３は、感光体１２の回転に伴って従動回転する構成としたが、例えば、モータ等の独自の駆動手段により、当該帯電ローラ１３を回転駆動する構成としても良い。

更に、上記実施形態においては、画像形成装置の一例として、デジタル複写機を示したが、ファクシミリやプリンタ等の他の画像形成装置であっても良いことは言うまでもない。

本発明の活用例としては、感光体を帯電させるための帯電ローラを備えた帯電装置が挙げられる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る帯電装置周辺の概略構成を説明するための斜視図である。 本発明の実施形態に係る帯電装置における帯電ローラの構成を説明するための断面図である。

符号の説明

１…画像形成装置、１ａ…画像形成装置本体、２…給紙部、３…用紙搬送部、４…画像形成部、５…画像読取部、１２…感光体、１３…帯電ローラ、２２…帯電装置、２３…軸、２４…導電性弾性体、２５…導電性チューブ、２５ａ…一端部、２５ｂ…本体部、２５ｃ…他端部、２６…軸受部、２７…軸受部、２８…弾性部材、２９…弾性部材、５０…電源、Ｘ…長手方向

Claims (2)

1. 軸受部に回転自在に支持された軸と、前記軸の周囲に被覆された導電性部材と、前記導電性部材の周囲に被せられた導電性チューブと、を備え、感光体に対向して配置されるとともに、前記感光体の回転に伴って従動回転する帯電ローラを備える帯電装置において、
   前記導電性チューブの本体部の内径が、前記導電性部材の外径よりも大きく設定されているとともに、前記導電性チューブの一端部の内径が、前記導電性部材の外径よりも小さく設定されており、
   前記帯電ローラが回転する際に、前記導電性チューブの一端部が、前記軸受部と接触し得るものであり、かつ前記導電性チューブの他端部の内径が、前記導電性部材の外径よりも大きく設定されていることを特徴とする帯電装置。
2. 前記導電性チューブの一端部が、前記帯電ローラの長手方向の内側から外側にかけて外径が漸減するテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。

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