JP5699668B2 - 像担持体ユニット、プロセスカートリッジ、画像形成装置および像担持体ユニットの通電方法 - Google Patents
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Description
特許文献1には、シート搬送装置に用いられる導電性の回転軸用アース装置において、弾性材により形成された芯材と、この芯材の周囲に導電材(布製であり、以下「導電布」ともいう)とを設けて構成されたアース手段を備え、このアース手段の導電面を回転する導電軸表面に付勢し、さらに該アース手段の他の導電面を装置本体のフレームグラウンドに導通している導電部材に接触させて接地した技術が開示されている。
特許文献2には、転写部近傍に配設されて記録媒体の除電を行う除電部材が、シート状の形態をした導電性繊維を基材とする除電布(導電布)を用いて、これを別部材に貼り付け、かつ、別部材との連動によって圧接させアースを取る技術が開示されている。
特許文献2記載の技術では、除電布を別部材に貼り付け、かつ、別部材との連動によって圧接させているため、特許文献1と同様に、導電布の可撓性を積極的に利用しているものではない。
複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置である事務機器は、室内で使用されるため、特に異常音等の騒音は皆無にすることが望まれている。
特許文献5記載の技術では、図2に示されているように、感光体の支持軸(シャフト)に対して導電部材(導電布)の可撓性を利用して撓ませて接触させているものの、図6に示されているように、シャフトを、導電布を取り付けたフランジの外側から内側に向けて挿通・貫通させる構成であり、かつ、シャフトに対して導電布を押し付ける弾性体(押し付け部材)を付加して導電布を保持する部材が、シャフトが貫通することによる弾性体(押し付け部材)の圧縮によってシャフトに導電布を接触させる際の接触力(当接圧)を高め大きくする構成でもなく、本願発明とは構成が異なる。
請求項1記載の発明は、画像形成装置に用いられる回転体の通電機構であって、布状もしくはシート状の導電性部材の一部を通電対象物側に当接させ、前記導電性部材の他部を、前記回転体、該回転体と共に回転する回転シャフトおよび前記回転体を回転可能に支持するシャフトのうちの何れか一つの導電性の被当接部材に対して押し付ける弾性変形可能な押し付け部材の圧縮により当接させることによって、前記導電性部材を介して前記通電対象物と前記被当接部材とを通電し、前記導電性部材は、前記被当接部材を貫通可能とし、かつ、前記被当接部材が貫通したときに前記導電性部材を撓ませて前記被当接部材に当接させる切り込みおよび切り抜き部の少なくとも一方を有する回転体の通電機構を備え、前記回転体が、円筒状の導電性基材上に電子写真感光層、静電記録誘電体層および磁気記録磁性体層の何れか一つを備えた像担持体からなり、前記像担持体の少なくとも一端部に固定されるフランジ部材と、基端部が前記導電性部材と接触し、先端部が前記導電性基材の内壁に固定されると共に前記被当接部材を非接触で貫通可能に構成された金属製導電性部材とを有し、前記被当接部材が、前記フランジ部材の中心部を貫通することにより前記像担持体を回転可能に支持する導電性の前記シャフトからなり、前記フランジ部材の内側には、該内側から前記押し付け部材、前記導電性部材、前記金属製導電性部材がこの順に配置され、かつ、前記金属製導電性部材によって前記押し付け部材および前記導電性部材を挟み込んで前記内側に固定され、前記シャフトが、前記金属製導電性部材側から挿入されて前記導電性部材、前記押し付け部材、前記フランジ部材を貫通した際に、前記導電性部材が撓むと共に前記押し付け部材の圧縮によって前記導電性部材が前記シャフトに当接され、前記導電性基材と前記シャフトとを、前記金属製導電性部材と前記導電性部材との接触を介して導通することを特徴とする像担持体ユニットである。
請求項4記載の発明は、請求項3記載の像担持体ユニットにおいて、前記当接保持部の形状は、前記シャフトの中心線から前記フランジ部材における半径方向の前記内壁面までの距離が、前記像担持体の他端部に向かうにつれて徐々に大きくなるように形成されていることを特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項3記載の像担持体ユニットにおいて、前記シャフトの中心線から前記フランジ部材における半径方向の前記内壁面までの距離をL1、前記フランジ部材における前記導電性部材の取り付け部面から前記シャフトの長さ方向における前記内壁面の始端までの距離をL2とし、前記導電性部材の取り付け部面から前記シャフトの長さ方向における前記内壁面の終端までの距離をL3としたとき、L2<L1<L3を満たすことを特徴とする。
請求項7記載の発明は、請求項6記載の像担持体ユニットにおいて、前記押し付け部材は、少なくともゴムおよびスポンジの何れか一方を含む非金属弾性体であることを特徴とする。
請求項8記載の発明は、請求項7記載の像担持体ユニットにおいて、前記金属製導電部材に対して前記導電性部材を押し付ける押圧部材を有し、前記押し付け部材と前記押圧部材とが、共通化されていることを特徴とする。
請求項9記載の発明は、請求項1ないし8の何れか一つに記載の像担持体ユニットにおいて、前記導電性部材は、ポリエチレンテレフタレート繊維、ナイロン繊維およびポリエステル繊維の少なくとも1つの繊維とニッケルおよび銅とを織り込んだ布状材からなる導電布であることを特徴とする。
請求項11記載の発明は、請求項1ないし9の何れか一つに記載の像担持体ユニットまたは請求項10記載のプロセスカートリッジを具備することを特徴とする画像形成装置である。
請求項1記載の発明によれば、上記構成により、金属同士の摺動を廃止することができることによって、異音の発生の抑制、酸化の抑制による導通不良を防止することができ、接触状態の安定化によって使用や保管状態による影響を受けずに導通を安定することが可能になり、さらには導電性潤滑剤も不要となるため、環境に配慮した安価で小型の安定した像担持体ユニットを実現し提供することができる。
請求項4記載の発明によれば、上記構成により、像担持体にシャフトを挿入する際の挿入をし易くなり、像担持体ユニットを組み立てる際の作業性が向上する。
請求項5記載の発明によれば、上記構成により、導電性部材がシャフトとの軸受け部に噛み込むことや、導電性部材の変形を防止できることにより、安定した導通を確保することができる。
請求項7記載の発明によれば、上記構成により、押し付け部材で布状もしくはシート状の導電性部材(例えば導電布)をシャフトに一定の圧力で押し付けることができることにより、導通を経時にわたって安定して確保することができる。
請求項8記載の発明によれば、上記構成により、押し付け部材と押圧部材とを共通化することにより、押圧部材で布状もしくはシート状の導電性部材(例えば導電布)を押さえ込むことができることにより、導通を経時にわたって安定して確保することができ、かつ、安価で安定した導通を確保した像担持体ユニットを提供することができる。
請求項9記載の発明によれば、搭載する導電布を規定して安定した導通を確保することができる。
請求項11記載の発明によれば、画像形成装置において、請求項1ないし9何れか一つに記載の発明の効果、または請求項10記載の発明の効果を奏することで、ひいては安定した画像品質を提供することが可能になる。
請求項12記載の発明によれば、請求項1の効果を奏する像担持体ユニットの通電方法を実現し提供することができる。
同図に示すように、カラー画像形成装置50は、装置本体としての機枠体をなす本体フレーム51のほぼ中央部に、画像形成部を構成するプロセスカートリッジとして右から左に向けて順に4つのプロセスカートリッジ58K,58C,58M,58Yを並設しており、プロセスカートリッジ58K,58C,58M,58Yの上側には、それぞれの像担持体1K,1C,1M,1Yに潜像を形成するための潜像形成手段・露光手段としての露光装置57を配置している。図示した例では、各像担持体1K,1C,1M,1Yは、感光体からなり、感光体の表面に、ブラックトナー像、シアントナー像、マゼンタトナー像およびイエロートナー像がそれぞれ形成される。
以下、プロセスカートリッジ58K,58C,58M,58Yでは、現像剤として使用されるトナーの色および形成されるトナー像が異なるだけで同様の構成であるため、これらを総括的に説明する際にはその色を表す符号を削除したプロセスカートリッジ58で説明する。同様に、像担持体1K,1C,1M,1Yを総括的に説明する際にはその色を表す符号を削除した像担持体1で説明する。
現像ローラ12等を備えた現像装置は、1成分接触現像器であり、図示しない高圧電源から供給される所定の現像バイアスによって、像担持体1に形成された静電潜像をトナー像として顕像化する。
なお、中間転写ベルト53に付与するベルト張力として、従動ローラ56の両側の軸受部にてばね(図示せず)により加圧している。中間転写ベルト53を張架している上記各ローラは、図示しない一対の中間転写ベルトユニット側板によって中間転写ベルト53の両側より支持されている。
中間転写ベルト53の材質としては、PVDF(フッ化ビニルデン)、ETFE(エチレン−四フッ化エチレン共重合体)、PI(ポリイミド)、PC(ポリカーボネート)、TPE(熱可塑性エラストマー)等にカーボンブラック等の導電性材料を分散させ樹脂フィルム状のエンドレスベルトとしたものが用いられる。
各プロセスカートリッジ58にてこれら色毎のトナー像が順次中間転写ベルト53に転写され、中間転写ベルト53上に単色トナー像を重ね合わせた複数色のカラートナー像が形成される。
なお、2次転写ローラ63としては、例えば直径6mmのSUS等の金属芯金上に、導電性材料によって弾性体を被覆することで構成されているもの、例えばEPDM製の導電性ローラや電子導電タイプのローラ等が用いられる。
なお、クリーニングブレード66aの材質としては、例えばウレタンゴムを使用し、中間転写ベルト53に対してカウンタ当接させている。中間転写ベルト53のクリーニングニップ部に該当する部分およびクリーニングブレード66aのエッジ部の少なくとも一方は、組み付け時に潤滑剤を塗布し、クリーニングニップ部におけるブレード捲れ上がりを防止すると共に、クリーニングニップ部にダム層を形成しクリーニング性能を高めることが好ましい。
また、図1での右側が正面となるよう構成すると共に、シート搬送経路のほぼ中央で分割してその右側を開閉自在なカバーユニット(図示せず)とし、このカバーユニットを開放してシート搬送経路を露出させることができる構成であるため、紙詰まり発生時の解消処理操作もより簡単になる。
図1および図2において、像担持体1は、円筒状をなし、本体フレーム51に設置された図示しない駆動装置により図中矢印方向に回転駆動され、その表面の感光層1Bが帯電ローラ11によって一様な高電位に帯電される。一様に帯電された感光層1Bは、潜像形成手段である露光装置57からの画像情報に基づく光線(例えばレーザ光)Lにより露光される。この露光により電位の減衰した低電位部と初期化による高電位部とからなる静電潜像が感光層1Bに形成される。次いで、当該静電潜像の低電位部(または高電位部)が像担持体1と現像ローラ12との対向位置に至ると、その表面にトナー薄層を担持した現像ローラ12からトナーが像担持体1に移され、像担持体1の表面に可転写画像としてのトナー像(可視像)が形成される。像担持体1の回転が進むと、上記トナー像は図1に示した1次転写ローラ54によって中間転写ベルト53に転写される。このとき、像担持体1上には、中間転写ベルト53に転写されずに残った転写残トナーが存在するが、この転写残トナーはクリーニングブレード13によって像担持体1から除去される。このクリーニングブレード13よりも像担持体1の回転方向下流側には、図示しない除電装置が設けられている。この除電装置では、像担持体1の表面の残留電荷が除去される。除電装置における像担持体1の回転方向下流側には上記帯電ローラ11が設けられており、像担持体1は再び帯電ローラ11によって一様な高電位に帯電される。
先ず、図3、図5および図6を参照して、比較例について説明する。図3は、一般的な像担持体ユニットの外観斜視図である。図5は、像担持体ユニット500の両端部をその長手方向(軸方向)で断面にした図であり、像担持体1、フランジ2、アース板5Xの形状・配置状態を示している。図6は、熱カシメ前にアース板5Xをフランジ2に装着セットした状態を表す斜視図を示している。
図3に示すように、後述する実施形態等の像担持体ユニット10、参考例の像担持体ユニット110、比較例の像担持体ユニット500は、外観形状的には同様であり、円筒状をなす導電性基材1Aの表面に感光層1Bを備えた感光体からなる像担持体1と、像担持体1の一端部に取り付け・固定されたフランジ部材としてのフランジ2と、像担持体1の他端部に取り付け・固定されたギヤ3と、フランジ2およびギヤ3の中心を貫通することにより像担持体1を回転可能に支持する被当接部材としてのシャフト4とからなる。
本比較例では、図5および図6において、像担持体ユニット500の2つの構成部品である像担持体(感光体)1の導電性基材1Aとシャフト4とを金属製の従来のアース板で導通させる金属接点を用いた構成例で説明する。
図7〜図11を参照して、導電布を用いたアース構成の一つである参考例の像担持体ユニット110について説明する。図7は、参考例におけるフランジアッシーの構成およびシャフトの挿入状態を説明する分解斜視図、図8は、像担持体ユニット110の一端部をその長手方向(軸方向)で断面にした図であり、像担持体1、フランジ2、アース板5、導電布6、押圧部材7およびPETシート15の形状・配置状態を示している。図9は、導電布アッシーの構成を説明する図であって、(a)は正面図、(b)は側面図、(c)は背面図である。図10の(a)、(b)は、導電布自体の顕微鏡拡大写真(30倍、100倍)である。図11は、実際に用いた導電布自体の模式図(100倍)である。
図7および図8に示すように、像担持体ユニット110は、図5に示した比較例と同様の、像担持体1と、像担持体1の一端部に取り付け・固定されたフランジ部材としてのフランジ2と、像担持体1の他端部に取り付け・固定されたギヤ3と、フランジ2およびギヤ3の中心部を貫通することにより像担持体1を回転可能に支持する被当接部材としてのシャフト4とを具備し、シャフト4を挿入・貫通可能とし、かつ、シャフト4が貫通したときに自身を撓ませてシャフト4に当接させる切り込み6aおよび可撓性を備えた布状の導電性部材としての導電布6と、その基端部が導電布6と接触すると共にフランジ2に取り付けられ、先端部が導電性基材1Aの内壁に固定される金属製導電性部材・通電(アース)部材としてのアース板5と、アース板5に対して導電布6を押し付ける押圧部材7とから主に構成されている。更に、シャフト4との導通を確保するための手段として導電布6に可撓性をもつ、例えばポリエチレンテレフタレート(以下、「PET」と略記する)シート15等の弾性体を重ねて当接圧を上げることを実施している。
図4に示すように、像担持体ユニット110の周りには、像担持体ユニット110のシャフト4の両端部を支持するフレーム14と、シャフト4を電気的に通電、例えばアース・接地する後述する導通手段とが配設されている。
なお、各ボス固定爪5cに各ボス(図5のフランジ2のボス2c参照)が弾撥的に係合・固定後に、各ボス2cの先端部(頭部)を加熱溶着する熱カシメで固定・保持する加工を追加しても良い。
本参考例で実際に用いた導電布自体の拡大顕微鏡写真を図10(a):30倍、図10(b):100倍に示す。また、図11は、実際に用いた導電布自体の模式図(100倍)を示す。両図から分かるように、導電布は、導電性の繊維が縄状に編まれて繊維束をなし、さらに繊維束が格子状に組まれている。この導電布は、抵抗値が0.01Ω未満で、厚みが0.25mmのものである。
本参考例の導電布6には、中心で交わるように複数(図7および図9の例では8箇所)の切り込み6aが放射状に形成されている。各切り込み6aの端部は、シャフト4の貫通を容易にすべくシャフト4の外径形状の外側近傍に延びて形成されている。
次いで、切り込み6aを含め未加工の導電布6と、両面テープが貼着されると共に貫通孔7aの形成された押圧部材7との貼り付けを行う。最後に、両面テープを介して貼着された導電布6と押圧部材7との貼着体の型抜きを行う。例えば、プレス成形型を用いて、導電布6側からの型抜きを行い、導電布6を形成するための8本の放射状の切り込み6a、2箇所のボス用孔6mおよび外形形状の加工と、押圧部材7の貫通孔7a、2箇所のボス用孔7bおよび外形形状の加工とを同時に行う。以上の工程により、図7および図9に示す導電布アッシー8を得ることができる。
図7および図9等では、導電布6の切り込み6aを分かりやすくするために隙間を持たせて誇張拡大して示しており、実際には切り込み6aの隙間が見えるようになっていないことを付記しておく(以下、同様)。
なお、PETシート15は、導電布6とアース板5との間にシャフト4を貫通可能な状態で存在すればよく、PETシート15を導電布6やアース板5に固定する必要はない。但し、PETシート15の切り込み15aと導電布6の切り込み6aとがずれないように位相を合わせたり、金型、加工工程の簡素化を図るために、上述した導電布アッシー8の加工工程の一部にPETシート15の作製工程を組み込むことや、エンボス等の適宜の位置決め手段を配設したりすることも可能である。
上述したとおり、フランジ2の内側には、該内側から押圧部材7、導電布6、PETシート15、アース板5がこの順に配置され、かつ、アース板5によって押圧部材7、導電布6およびPETシート15を挟み込んでフランジ2の内側に固定される構成である。
上述したように、アース板5によって、PETシート15、導電布6および押圧部材7を挟み込んだ状態でフランジ2に固定され、フランジ2を像担持体1の内側にはめ込み・圧入することで、導電性基材1Aとアース板5とが、またアース板5と導電布6とが、また導電布6とシャフト4とがそれぞれ接触することで、導電性基材1Aとシャフト4とが最終的に導通することが可能となる。この際、アース板5と導電布6の接触方法としては、フランジ2と導電布6との間に押圧部材7を配置し、さらに導電布6とアース板5との間にPETシート15を挟み込み、アース板5でPETシート15と導電布6と押圧部材7とを押さえ込むことで、押圧部材7が弾性的に圧縮変形し、導電布6がアース板5と安定して当接することが可能になる。これにより導通が経時に亘り安定して確保されることとなる。
上記のとおり、アース板5の圧着接点部5bが導電性基材1Aの内壁1Aaに固定されることで導電性基材1Aに導通することとなるから、アース板5の平板部5p(基端部)が、通電(アース)対象物側に相当する。従って、本参考例では、導電布6の一部を通電(アース)対象物側であるアース板5の平板部5pに当接させ、導電布6の他部をシャフト4に撓ませて当接させている構成となる。
また、上記構成および特に図7に示した導電布6の切り込み6a部分とシャフト4との接触状態により、導電布6の切り込み6aにおけるシャフト4との接触部位が適度な剛性を得ることができ、シャフト4の挿入方向Mとは逆方向に倒れにくくなり、またシャフト中心にいくに従いシャフト4との接触部位の幅が小さくなることにより接触圧が低減するので、低負荷の通電、例えばアース構成を得ることができる。このように接触部位の形状が根元が広く先端部にいくに従い細くなっていることで、先端部はシャフト4と柔らかく接触するが、腰は強く折れにくいという利点がある。
そこで、図7〜図9等に示した参考例の問題点を解消した各種実施形態に係る発明を創作するに至った。
図12〜図14を参照して、本実施形態のプロセスカートリッジ58を構成する像担持体ユニット10およびその構成部品等について詳述する。図12は、実施形態1におけるフランジアッシーの構成およびシャフトの挿入状態を説明する分解斜視図、図13は、像担持体ユニット10の一端部をその長手方向(軸方向)で断面にした図であり、(a)はシャフト4挿入前の、(b)はシャフト4挿入後の像担持体1、フランジ2A、アース板5、導電布6および押圧部材7Aの形状・配置状態を示している。図14は、導電布アッシー8Aの構成を説明する図であって、(a)は正面図、(b)は側面図、(c)は背面図である。
実施形態1は、図7〜図11に示した参考例と比較して、フランジ2に代えて、形状が変更されたフランジ2Aを用いる点、押圧部材7に代えて、貫通孔7aの形成されていない押圧部材7Aを用いる点、参考例のPETシート15を除去した点、シャフト4の挿入方向Mを変えて、像担持体ユニット10の他端部側であるアース板5側から挿入するように構成した点が主に相違する。この相違点以外の実施形態1の像担持体ユニット10の構成は、図7〜図11に示した参考例の像担持体ユニット110と同様である。
フランジ2Aは、参考例のフランジ2と比較して、図12および図13に示すように、導電布6および押圧部材7A(後述する導電布アッシー8A)の取り付け座面である取付面2bとフランジ2Aの孔2aとの間には、後述する導電布アッシー8Aの切り込み中央部分がフランジ2Aの孔側2aに撓み・湾曲した際に、導電布アッシー8Aの導電布6の撓み・湾曲した部分および押圧部材7Aの圧縮された部分と当接しこれを収容保持する内壁面を備えた第1の当接保持部としての保持部2dを有している点が主に相違する。この相違点以外のフランジ2Aの構成は、参考例のフランジ2と同様である。保持部2dは、孔2aに連通し、孔2aの半径方向の大きさよりも大きな空間を形成すべく半径方向に延びてリング状に切り抜かれた空間を形成している。以下、保持部2dを含め各断面図において各種保持部は、内壁面で表わすものとする。
すなわち、フランジ2Aは、シャフト4を挿通・支持する上記孔2aと、その内側に設けられ、像担持体1の回転軸線であるシャフト4の中心線4bと直交する面に沿って平行な上記取付面2bと、取付面2bに突出形成された2箇所のボス2cと、上記内壁面を備えた保持部2dとを有しており、これらが熱カシメ可能な電気絶縁性の樹脂で一体的に形成されている。
すなわち、押圧部材7Aは、2箇所のボス用孔7bと、放射状の複数の切り込み7dとを有し、ゴムおよびスポンジの少なくとも一方を含む非金属弾性体からなり、例えば発泡ウレタンゴムなどが用いられる。
上述したとおり、フランジ2Aの内側には、該内側から押圧部材7A、導電布6、アース板5がこの順に配置され、かつ、アース板5によって押圧部材7Aおよび導電布6を挟み込んでフランジ2Aの内側に固定される構成である。
また、上記構成および特に図13(b)に示したように、押圧部材7Aの圧縮変形部分がフランジ2Aの保持部2dに当接して収容保持されるので、導電布6の切り込み6a部分におけるシャフト4との接触部位が適度な剛性を得ることができ、シャフト4の挿入方向Mとは逆方向への倒れの虞がなくなり、またシャフト4中心にいくに従いシャフト4との接触部位の幅が小さくなることにより接触圧が低減するので、低負荷の通電、例えばアース構成を得ることができる。このように接触部位の形状が根元が広く先端部にいくに従い細くなっていることで、先端部はシャフト4と柔らかく接触するが、腰は強く折れにくいという利点がある。
図15を参照して、実施形態1の変形例1について説明する。図15は、変形例1におけるフランジアッシーの構成およびシャフトの挿入状態を説明する分解斜視図である。
変形例1は、実施形態1と比較して、フランジ2Aに代えて、フランジ2A’を用いる点のみ相違する。フランジ2A’は、実施形態1のフランジ2Aと比較して、リング状の空間部を形成する保持部2dの内壁面を半径方向およびシャフト4の長さ方向に切り欠いてリブ形状にした保持部2d’を用いる点のみ相違する。このようなリブ形状にした保持部2d’によっても、保持部2dと同様の効果があることは明らかである。以下に記載する他の実施形態例においても各保持部をリブ形状にすることは可能である。保持部2d’のリブの配置は、導電布アッシー8Aの切り込み部分に位相が合わないようにすることで、シャフト4を挿入した際に導電布アッシー8Aの切り込み部分が撓み・湾曲した時にリブ形状をなす保持部2d’が押圧部材7Aと当接し収容保持することが可能になる。
シャフトに対して感光体が回転する構成においては、導電布がシャフトに対して接触かつ摺動している。導電布は上述したように金属を含む導電性の繊維が布状に編み込まれた状態のものであるので潤滑性は高いが、接触圧を高くすると導電布自身が磨耗する場合もありうる。また、押圧部材による圧縮によってシャフトに対する押圧力(当接圧)が強くなると、シャフトと導電布との間の摩擦力が大きくなり、回転トルクが増加する。回転トルクが増加すると、感光体を回転駆動する低格出力のモータによっては回転トルクが不足して回転しない場合が発生したり、高トルクにも対応するようなモータを実装すると、コストが高くなったり実装空間が大きくなったりして画像形成装置に影響を及ぼすこととなる。また、摩擦力の増加は回転トルクの増加と共に感光体内部の温度上昇を招くことになる。画像形成装置の現像装置においては、温度の上昇によって感光体上のトナーのすり抜け等の清掃性能の劣化や感光体上の白紙部分に付着するトナー量の増加等の現像性能の変化も起こすので、発熱を抑えるためにも接触圧を上げすぎないことが望ましい。
また、押圧部材の変形量が大きくなると、押圧部材そのものの永久変形ないし塑性変形が起こってしまう。すなわち弾性体である押圧部材に力を加えて変形させても、かける力が大きい場合は、力を抜いても元の形に戻らない状態(ヒステリシス状態)になる。そのような状態では、初期的には接触圧が高く導通が安定した状態であっても、時間経過と共に圧力が低下し導通が不安定になる場合もある。以上のことから、接触圧は過度に高く設定しないことが望ましい。
図16は、横軸に上記押圧部材の圧縮率を取り、縦軸に圧力(N)を取って、上記押圧部材の圧縮率と圧力との関係について行った圧縮試験結果のグラフを表している。上記押圧部材としては、発泡倍率が約40倍からなる発泡ウレタンゴム(以下、「スポンジ」ともいう)を用い、寸法公差内および製造ロットでのバラツキを考慮して、一定の大きさの試験片5種類を作製し、これをパラメータとして同一の試験環境条件で行った。5種類の試験片は、同図の下欄に記載しているとおり、一定の大きさのうちの厚みの寸法公差である上限値、中央値、下限値と、異なる製造ロットA,B,Cとの組み合わせで作製した。
図17を参照して、実施形態2について説明する。図17は、実施形態2における像担持体ユニット10の一端部をその長手方向(軸方向)で断面にした図であり、(a)はシャフト4挿入前の、(b)はシャフト4挿入後の像担持体1、フランジ2B、アース板5、導電布6および押圧部材7Aの形状・配置状態を示している。
実施形態2は、図12〜図14に示した実施形態1と比較して、フランジ2Aに代えて、形状が変更されたフランジ2Bを用いる点が相違する。この相違点以外の実施形態2の構成は、図12〜図14に示した実施形態1の像担持体ユニット10と同様である。
それに対して本実施形態2では、導電布アッシー8Aの取り付け面側に保持部2dよりもさらに大きい段差状の保持部2eを設けることで、保持部2eに一種のガイド部材の機能を付与している。そのため、シャフト4を挿入方向Mに挿入する際には、大きい段差のガイド機能を備えた保持部2eに向かって挿入することとなり、仮にシャフト4が挿入すべきフランジ2Bの中心からずれても、最初にガイド的な役割を果たす保持部2eの段差部分に入るので、そのままシャフト4を中心に呼び込むことが可能になる。そのため、シャフト4を挿入する際に入れやすくなり、組立・作業性が向上する。
また、可撓性かつ平板状態の導電布アッシー8Aを円柱形状のシャフト4に接触させたときには、その撓み・湾曲する根元部分でシワが発生し、フランジ部材の取付面から浮き上がる現象が発生し易い。この状態においても導電布アッシー8Aの湾曲の根元部分には保持部2eによって空間を設けているのでシワになった際にも、そのシワをそのまま残すことが可能で無理に押さえ付けることがないので、浮き上がりを防止することが可能である。このような浮き上がりの防止や一部分への圧力の上昇の防止は、導電布6を押さえ込んでいるアース板5との接触を経時に亘って維持することが可能となる。アース板5を固定しているフランジ2Bのボス2c部分でのカシメ部に対する負荷が小さくなり、フランジ2Bにおけるアース板5のカシメの緩みも防止できるようになる。フランジ2Bにおけるアース板5のカシメ部分は、アース板5と導電布6とを確実に密着させるためのものであるから、この部分が緩むと互いの導通が安定しない要因となるが、本実施形態では上述したとおりアース板5のカシメの緩みも経時に亘って防止できるので、安定した導通を経時に亘って確保することができる。
図18を参照して、実施形態3について説明する。図18は、実施形態3における像担持体ユニット10の一端部をその長手方向(軸方向)で断面にした図であり、(a)はシャフト4挿入前の、(b)はシャフト4挿入後の像担持体1、フランジ2C、アース板5、導電布6および押圧部材7Aの形状・配置状態を示している。
実施形態3は、図17に示した実施形態2と比較して、フランジ2Bに代えて、形状が変更されたフランジ2Cを用いる点が相違する。この相違点以外の実施形態3の構成は、図17に示した実施形態2の像担持体ユニット10と同様である。
保持部2eは、保持部2dに連通するその内壁面に傾斜を付けることで、シャフト4を孔2a部の軸受けに挿入した際のそれぞれの隙間が、保持部2dの内壁面とシャフト4との隙間がもっとも狭く、そこから角度を設けた傾斜部に保持部2eおいては、導電布アッシー8Aの取り付け側にいくに従って徐々に隙間が広くなっていく。導電布6に取り付けられた押圧部材7Aの厚みは同じであるので、導電布アッシー8Aがシャフト4の挿入によって押圧部材7Aごと撓み・湾曲した場合に、シャフト4と導電布アッシー8Aの押圧部材7Aが当たる面の距離が変化するので押圧部材7Aのポンジの圧縮率が変化し、シャフト4を挿入する側の導電布アッシー8A側は圧力が少なく、保持部2eから保持部2dへと孔2a側にいくに従って徐々に強くなっていく。このため、シャフト4を挿入する際に受ける抵抗が緩やかになるので、組立の際の作業性が更に良くなる。
図19を参照して、実施形態4について説明する。図19は、実施形態4における像担持体ユニット10の一端部をその長手方向(軸方向)で断面にした図であり、(a)はシャフト4挿入前の、(b)はシャフト4挿入後の像担持体1、フランジ2D、アース板5、導電布6および押圧部材7Aの形状・配置状態を示している。
実施形態4は、図18に示した実施形態3と比較して、フランジ2Cに代えて、形状が変更されたフランジ2Dを用いる点が相違する。この相違点以外の実施形態4の構成は、図18に示した実施形態3の像担持体ユニット10と同様である。
本実施形態4では、保持部2fの内壁面に水平部分が無いので、押圧部材7Aの圧縮変形による圧力の偏差が発生する。従って、押圧部材7Aの圧縮部分を保持する内壁面の傾斜をできるだけ浅くすることで、上記圧力の偏差は小さくなる。押圧部材7Aのスポンジの適正な圧縮力(圧力)は、スポンジの圧縮率に対する圧力の変化の勾配と、安定した導通をとるために必要な導電布6に対する接触圧とから設定される。このような圧力は、ある程度の幅を持っているので、上記形状での面の傾斜はその幅の圧力の範囲で設定すれば良い。そうすれば、適正な圧力の範囲でシャフト4が挿入する部分の大きさを広げることが可能になり、シャフト4の挿入のし易さと接触圧の安定化とを両立することが可能になる。
図20を参照して、実施形態5について説明する。図20は、実施形態5における像担持体ユニット10の一端部をその長手方向(軸方向)で断面にした図であり、(a)はシャフト4挿入前の、(b)はシャフト4挿入後の像担持体1、フランジ2E、アース板5、導電布6および押圧部材7Aの形状・配置状態を示している。
実施形態5は、図19に示した実施形態4と比較して、フランジ2Dに代えて、形状が変更されたフランジ2Eを用いる点が相違する。この相違点以外の実施形態5の構成は、図19に示した実施形態4の像担持体ユニット10と同様である。
図9に示した実施形態4の保持部2fと比べて保持部2faは、孔2aに近い部分ではシャフト4の中心線4bと平行に近い角度になっているので、孔2aに近い保持部2fa付近ではほとんど押圧部材7Aのスポンジの圧縮率が変化しない。すなわち、保持部2faの孔2aに近い部分では、押圧部材7Aのスポンジの狙いの圧縮率の中央値で当接保持させることが可能になる。加えて、保持部2faにおける導電布アッシー8Aの取付面2b側では、曲線の接線とシャフト4の中心線4bとのなす角度が大きくなり、シャフト4外周面との距離が離れるので、押圧部材7Aのスポンジの圧力が低くなり、かつ、開口部を大きくできるのでシャフト4の挿入がし易くなる。このように、本実施形態では、シャフト4挿入後におけるシャフト4が押圧部材4Aの圧縮により受ける抵抗は徐々に変化しながらも、シャフト4の挿入方向Mの保持部2fa入口部分では弱く、保持部2faの孔2a近くでは押圧部材7Aのスポンジの狙いの圧縮率の中央値となるため、各部品の公差の累積の影響が発生しにくく、安定した圧力を維持できることで安定した導通を経時に亘り確保することができる。
図21〜図24を参照して、実施形態6について説明する。図21は、実施形態6を説明するために実施形態3を例にとって像担持体ユニット10の一端部をその長手方向(軸方向)で断面にした図である。図22は、図21のA部の拡大断面図であって、L3>L1>L2の場合の導電布6、押圧部材7Aの形状変化状態を示す断面図、図23は、L3<L1の場合の導電布6、押圧部材7Aの形状変化状態(その1)を示す断面図、図24は、L3<L1の場合の導電布6、押圧部材7Aの形状変化状態(2)を示す断面図である。
実施形態6は、上述した実施形態3を例にとって、フランジ2Cの保持部2dの形状寸法と導電布6および押圧部材7Aの形状変化との関係について規定するものである。
図22において、シャフト4の中心線4bからフランジ2Cにおける半径方向の保持部2dの内壁面までの距離をL1とし、導電布アッシー8Aのフランジ2Cへの取付面2b(フランジ2Cにおける押圧部材7Aの取り付け部面でもある)からシャフト4の長さ方向における保持部2dの始端までの距離をL2とし、導電布アッシー8Aのフランジ2Cへの取付面2bからシャフト4の長さ方向における保持部2dの終端(孔2aとの連通接続部であもある)までの距離をL3とすると、L2<L1<L3を満たすようにフランジ2Cの上記各部の形状寸法を設定するのが望ましい。
保持部2dとは、導電布アッシー8Aの押圧部材7Aがシャフト4の挿入時に圧縮される場所であるので、例えば図13に示した実施形態1のフランジ2Aについては、L2=0となる。
(1)L3>L1の状態の例について、図22を用いて説明する。
導電布アッシー8Aには、導電布6にスポンジなどの弾性体からなる押圧部材7Aが貼り付けられている。その押圧部材7A自身には厚みはあるものの、導電布アッシー8Aにシャフト4を挿入して導電布アッシー8Aの切り込み部分が撓んだ状態においては、撓みの根元付近では屈曲に近い形で変形する場合がある。すると、導電布アッシー8Aのフランジ2Cの取付面2bでは、実際には押圧部材7Aの厚みより直に導電布6の湾曲・屈曲する部分が接近することとなり、導電布6がシャフト4と接触しその先端がシャフト4を回転保持する孔2a周辺に到達しないようにするためには、フランジ2C側には押圧部材7Aの厚みを除いて湾曲・屈曲する根元から導電布6の先端(シャフト4の中心線4bに相当)までの距離が必要となる。
図25に示す導電布6Hは、図13等に示したように複数の放射状の切り込み6aを有する導電布6と比較して、図25に示すように、シャフト4を挿入・貫通可能とし、かつ、シャフト4が貫通したときに導電布6Hを撓ませてシャフト4に接触・当接させる接触部位6fを備えた切り抜き部6eを有する点が主に相違する。接触部位6fは、単純な矩形状をなし、切り抜き部6eの上部から垂れ下がるように導電布6Hに一体形成されている。なお、図25〜図27において、仮想線で示す符号4aの部分は、シャフト4貫通時の断面外形形状としてのシャフト4の外径形状を表している。図26において、符号4cは、シャフト中心を表している。
導電布6Hを始めとして、各種「切り抜き部」を有する導電布では、「切り抜き部」の形状を工夫することにより、シャフト4との接触・当接範囲および当接圧が高精度に調整可能になる点で優れている。導電布6Hによれば、切り抜き部6eとシャフト4との接触部位6f以外の領域が、シャフト4とアース板5の平板部5pと接触することにより、導電布6Hを介してシャフト4とアース板5との導通を確保することができる。
導電布6Jによれば、単純な形状ながらもシャフト4と導電布6Jとの接触点数を増やしたことで、安定した導通確保が可能になる。なお、同図例では各接触部位6f1を中心線4bに関して線対称な位置に設けているが、設置箇所は任意でも良い。
線接触部位6gは、シャフト4が導電布6Kを貫通してシャフト4の外形・外周形状と当接する際に、線接触部位6gがシャフト4の外形・外周形状に倣う態様で重なり合って線接触する形状である。これにより、導電布6Kでは、シャフト4と線接触部位6gとの線接触によって接触面積が拡大したり、湾曲時の無理な変形によるしわを抑制したりして安定した導通を確保することができる。
図25〜図27に示した導電布形状の他に、切り込みと切り抜き部とを組み合わせた形状も構成可能であり、用途に応じて種々の形状を構成し得る。
上記各実施形態および各変形例では、電子写真方式の画像形成装置に用いられる特定の回転体の通電機構、例えばアース機構について例示したが、これに限らず、本発明は、電子写真方式の画像形成装置や、静電記録方式の画像形成装置、あるいは磁気記録方式等の画像形成装置において、通電、例えばアースが必要な回転体に準用できることは無論である。ここで、「電子写真方式、静電記録方式および磁気記録方式による画像形成装置」とは、電子写真感光体、静電記録誘電体、磁気記録磁性体等の像担持体に、電子写真プロセス、静電記録プロセス、磁気記録プロセス等の作像プロセスにより目的の画像情報に応じたトナー画像等の可転写画像を形成・担持させ、その可転写画像を転写バイアスを印加した転写ローラやコロナ放電器等の適宜の転写手段により転写材等のシート状記録媒体側に転写する転写方式の、複写機、ファクシミリ、プリンタ、プロッタ等またはそれら複数の機能を備えた複合機等の画像形成装置を意味する。
2、2A〜2E フランジ(フランジ部材)
2d 保持部(第1の当接保持部)
2e、2f、2fa 保持部(第2の当接保持部)
3 ギヤ
4 シャフト(被当接部材)
4b シャフトの中心線
5 アース板(金属製導電性部材)
5p 平板部(被取付部)
6、6H、6J、6K 導電布(布状の導電性部材)
6a 導電布の切り込み
6e 導電布の切り抜き部
7A 押し付け部材を兼ねる押圧部材
7d 押圧部材の切り込み
8A 導電布アッシー
10 像担持体ユニット
11 帯電ローラ(帯電手段を構成)
12 現像ローラ(現像手段を構成)
13 クリーニングブレード(クリーニング手段を構成)
14 フレーム
16 フランジアッシー
33 導電布アッシー
37 PETシート(弾性体)
50 カラー画像形成装置(画像形成装置)
51 本体フレーム(画像形成装置の装置本体)
58 プロセスカートリッジ
M 当接方向・挿入方向
S シート・シート状記録媒体
Claims (12)
- 画像形成装置に用いられる回転体の通電機構であって、
布状もしくはシート状の導電性部材の一部を通電対象物側に当接させ、前記導電性部材の他部を、前記回転体、該回転体と共に回転する回転シャフトおよび前記回転体を回転可能に支持するシャフトのうちの何れか一つの導電性の被当接部材に対して押し付ける弾性変形可能な押し付け部材の圧縮により当接させることによって、前記導電性部材を介して前記通電対象物と前記被当接部材とを通電し、
前記導電性部材は、前記被当接部材を貫通可能とし、かつ、前記被当接部材が貫通したときに前記導電性部材を撓ませて前記被当接部材に当接させる切り込みおよび切り抜き部の少なくとも一方を有する回転体の通電機構を備え、
前記回転体が、円筒状の導電性基材上に電子写真感光層、静電記録誘電体層および磁気記録磁性体層の何れか一つを備えた像担持体からなり、
前記像担持体の少なくとも一端部に固定されるフランジ部材と、
基端部が前記導電性部材と接触し、先端部が前記導電性基材の内壁に固定されると共に前記被当接部材を非接触で貫通可能に構成された金属製導電性部材とを有し、
前記被当接部材が、前記フランジ部材の中心部を貫通することにより前記像担持体を回転可能に支持する導電性の前記シャフトからなり、
前記フランジ部材の内側には、該内側から前記押し付け部材、前記導電性部材、前記金属製導電性部材がこの順に配置され、かつ、前記金属製導電性部材によって前記押し付け部材および前記導電性部材を挟み込んで前記内側に固定され、
前記シャフトが、前記金属製導電性部材側から挿入されて前記導電性部材、前記押し付け部材、前記フランジ部材を貫通した際に、前記導電性部材が撓むと共に前記押し付け部材の圧縮によって前記導電性部材が前記シャフトに当接され、
前記導電性基材と前記シャフトとを、前記金属製導電性部材と前記導電性部材との接触を介して導通することを特徴とする像担持体ユニット。 - 請求項1記載の像担持体ユニットにおいて、
前記導電性部材が、前記フランジ部材の内側に倒れて前記シャフトに当接することを特徴とする像担持体ユニット。 - 請求項2記載の像担持体ユニットにおいて、
前記導電性部材が前記シャフトに当接した際に、前記フランジ部材は、前記シャフトとの間で前記押し付け部材の圧縮された部分と当接しこれを収容保持する内壁面を備えた当接保持部を有することを特徴とする像担持体ユニット。 - 請求項3記載の像担持体ユニットにおいて、
前記当接保持部の形状は、前記シャフトの中心線から前記フランジ部材における半径方向の前記内壁面までの距離が、前記像担持体の他端部に向かうにつれて徐々に大きくなるように形成されていることを特徴とする像担持体ユニット。 - 請求項3記載の像担持体ユニットにおいて、
前記シャフトの中心線から前記フランジ部材における半径方向の前記内壁面までの距離をL1、前記フランジ部材における前記導電性部材の取り付け部面から前記シャフトの長さ方向における前記内壁面の始端までの距離をL2とし、前記導電性部材の取り付け部面から前記シャフトの長さ方向における前記内壁面の終端までの距離をL3としたとき、L2<L1<L3を満たすことを特徴とする像担持体ユニット。 - 請求項1ないし5の何れか一つに記載の像担持体ユニットにおいて、
前記押し付け部材における弾性変形前の元の厚さに対する弾性変形後の厚さの圧縮率が、0より大きく0.7以下で使用している箇所を、少なくとも一箇所はあることを特徴とする像担持体ユニット。 - 請求項6記載の像担持体ユニットにおいて、
前記押し付け部材は、少なくともゴムおよびスポンジの何れか一方を含む非金属弾性体であることを特徴とする像担持体ユニット。 - 請求項7記載の像担持体ユニットにおいて、
前記金属製導電部材に対して前記導電性部材を押し付ける押圧部材を有し、
前記押し付け部材と前記押圧部材とが、共通化されていることを特徴とする像担持体ユニット。 - 請求項1ないし8の何れか一つに記載の像担持体ユニットにおいて、
前記導電性部材は、ポリエチレンテレフタレート繊維、ナイロン繊維およびポリエステル繊維の少なくとも1つの繊維とニッケルおよび銅とを織り込んだ布状材からなる導電布であることを特徴とする像担持体ユニット。 - 像担持体と、帯電手段、クリーニング手段および現像手段より選ばれる少なくとも一つの手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成されたプロセスカートリッジにおいて、
請求項1ないし9の何れか一つに記載の像担持体ユニットを有することを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項1ないし9の何れか一つに記載の像担持体ユニットまたは請求項10記載のプロセスカートリッジを具備することを特徴とする画像形成装置。
- 円筒状の導電性基材上に電子写真感光層、静電記録誘電体層および磁気記録磁性体層の何れか一つを備えた像担持体と、前記像担持体の少なくとも一端部に固定される絶縁性のフランジ部材と、前記フランジ部材の中心部を貫通することにより前記像担持体を回転可能に支持する導電性のシャフトと、該シャフトを貫通可能な布状もしくはシート状の導電性部材と、基端部が前記導電性部材と接触し、先端部が前記導電性基材の内壁に固定されると共に前記被当接部材を非接触で貫通可能に構成された金属製導電性部材と、前記シャフトを貫通可能であって弾性変形可能な押し付け部材とを用いた像担持体ユニットの通電方法であって、
前記フランジ部材の内側に、前記押し付け部材、前記導電性部材、前記金属製導電性部材をこの順に配置した後、前記シャフトを、前記金属製導電性部材側から挿入して前記導電性部材、前記押し付け部材および前記フランジ部材を貫通させることにより、前記導電性部材を撓ませると共に前記押し付け部材を圧縮させることによって前記導電性部材を前記シャフトに当接させ、前記導電性基材と前記シャフトとを、前記金属製導電性部材と前記導電性部材との接触を介して導通することを特徴とする像担持体ユニットの通電方法。
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