JP2004045977A - 帯電装置用の導電性芯部材、及びこれを用いた接触式の帯電装置、並びに画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決課題】帯電部材を被帯電体に押圧する押圧力によらずに、帯電部材を安定して従動回転させることができ、均一に帯電することが可能な帯電装置を提供することを課題とする。
【解決手段】被帯電体の表面に円筒状導電部材を接触させて、当該円筒状導電部材を回転させることにより、前記被帯電体の表面を帯電もしくは除電する接触式の帯電装置において、前記円筒状導電部材の内部に軸方向に沿って配設される導電性芯部材と、前記導電性芯部材の両端部に回転自在に配設され、かつその外周に弾性層を備えた軸受け部材と、前記導電性芯部材の外周に嵌装され、かつその長手方向の両端部が軸受け部材の外周に嵌合固定された円筒状導電部材とを備えるように構成して課題を解決した。
【選択図】 図１
【解決手段】被帯電体の表面に円筒状導電部材を接触させて、当該円筒状導電部材を回転させることにより、前記被帯電体の表面を帯電もしくは除電する接触式の帯電装置において、前記円筒状導電部材の内部に軸方向に沿って配設される導電性芯部材と、前記導電性芯部材の両端部に回転自在に配設され、かつその外周に弾性層を備えた軸受け部材と、前記導電性芯部材の外周に嵌装され、かつその長手方向の両端部が軸受け部材の外周に嵌合固定された円筒状導電部材とを備えるように構成して課題を解決した。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、電子写真方式を適用した複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはこれらの複合機等、記録用紙、カードなどの記録媒体に画像を記録する画像形成装置に用いられる接触式の帯電装置、及び帯電装置用の導電性芯部材並びに画像形成装置に係り、特に、例えば、感光体ドラム等の被帯電体を帯電する新規な構造の帯電装置用の導電性芯部材、及びこれを用いた接触式の帯電装置、並びに画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記電子写真方式を適用した複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはこれらの複合機等の画像形成装置に用いられる帯電装置としては、外部から電圧を印加した導電性中空体（チューブ）を被帯電体に対して圧接し、当該導電性中空体（チューブ）を従動させて被帯電体を帯電もしくは除電する接触式の帯電装置が、特開平６−２０８２７８号公報や特開平６−２５８９１６号公報、特開平８−１４６７０９号公報、特開平９−１６０３５０号公報、特開平９−２３０６７１号公報などに開示されているように、既に種々提案されている。
【０００３】
上記特開平６−２０８２７８号公報に係る画像形成装置に用いるに適した帯電装置は、被帯電面に当接するローラ状の帯電部材に交流を含むバイアス電圧を印加して被帯電面を帯電させる帯電装置において、前記帯電部材が中空のチューブ状導電性部材からなるように構成したものである。
【０００４】
また、上記特開平６−２５８９１６号公報に係る接触帯電装置は、帯電部材を被帯電体に当接させてこれの帯電を行なう接触帯電装置において、前記帯電部材がチューブ状の当接部材を支持部材により被帯電体に当接させて構成したものである。
【０００５】
さらに、上記特開平８−１４６７０９号公報に係る接触帯電装置は、可動の被帯電体に接触される中空の導電性可撓性チューブから成り、該チューブに帯電電圧が印加され、接触している被帯電体の帯電が行われる接触帯電装置において、前記中空の導電性可撓性チューブ内には、該チューブとは非接触で延びている導電性の回転軸が設けられ、該チューブの両端は、該回転軸に嵌め込まれている導電性のゴムリングに固定され、前記回転軸から導電性ゴムリングを介して導電性可撓性チューブに帯電電圧が印加されると共に、前記導電性可撓性チューブは、１０８ 乃至１０１０Ωの範囲の体積抵抗を有するものであり、前記導電性ゴムリングは、１０２ 乃至１０８ の範囲の体積抵抗を有しているように構成したものである。
【０００６】
又、上記特開平９−１６０３５０号公報に係る接触帯電装置は、被帯電体に対して帯電体を接触させて従動回転し被帯電体を帯電もしくは除電する接触帯電装置において、前記帯電体を導電性チューブで構成し、その両端部に弾性部材を介入させるとともに前記帯電体を押圧手段によって前記被帯電体へ接触させるように構成したものである。
【０００７】
更に、上記特開平９−２３０６７１号公報に係る接触帯電部材は、像担持体に接触配置されるとともに電圧が印加されて前記像担持体を帯電させる接触帯電部材において、前記像担持体に接触配置される支持部材と、該支持部材の外周面を覆う被覆部材と、該支持部材の内側を軸方向に貫通する芯材と、該芯材と前記支持部材との間に介装されて前記支持部材を保持する弾性体と、を備えるように構成したものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記特開平９−１６０３５０号公報及び特開平９−２３０６７１号公報に係る帯電装置の場合には、芯の両端部に配設される弾性部材によって導電性チューブを支持し、当該弾性部材が芯に対して軸受けの機構も兼ねている。そのため、帯電装置を被帯電体に押圧する押圧力によっては、芯の軸受け部分に相当する弾性部材の摺動抵抗が、従動から得られる回転力より大きくなってしまう場合があり、従動回転が妨げられ、均一に帯電することができないという問題点を有していた。逆に、帯電装置の被帯電体に対する押圧力を低減していくと、従動に必要な回転が得られず、又被帯電体との均一な接触も得られなくなり、やはり均一に帯電することができないという問題点を有している。
【０００９】
また、上記特開平６−２０８２７８号公報、特開平８−１４６７０９号公報、特開平９−２３０６７１号公報に係る帯電装置の場合には、弾性部材によって両端部が固定された中空のチューブ状導電性部材が、芯の撓みやチューブ状導電性部材自身の回転触れ等によって中央部が接触しにくいという問題点を有していた。また、それを回避するためには、中空のチューブ状導電性部材の内部に弾性体ブラシ等を、当該中空のチューブ状導電性部材の全周に挿入して、形状を制御したり、芯の径を太くすることが考えられるが、この場合には、コストアップにつながるという新たな問題点が生じる。
【００１０】
さらに、上記特開平６−２０８２７８号公報、特開平６−２５８９１６号公報、特開平８−１４６７０９号公報、特開平９−１６０３５０号公報、特開平９−２３０６７１号公報に係る接触帯電装置の場合には、中空のチューブ状導電性部材が回転するときに、芯スラスト方向へ動く力が働く。これを固定するためには、芯に対してチューブ状導電性部材を固定する固定部品の追加が必要となり、部品点数の増加に伴うコストアップという問題点を有していた。
【００１１】
また更に、上記特開平８−１４６７０９号公報、特開平９−１６０３５０号公報、特開平９−２３０６７１号公報に係る接触帯電装置の場合には、芯と弾性部材が回転摺動しているので安定した導通が得られないため、被帯電体に対して均一な帯電を行うことができないという問題点を有していた。
【００１２】
そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、帯電部材を被帯電体に押圧する押圧力によらずに、帯電部材を安定して回転させることができ、均一に帯電することが可能な帯電装置を提供することにある。
【００１３】
また、この発明の他の目的とするところは、弾性体ブラシを全周に挿入したり、芯部材の径を太くすることなく、帯電部材をその軸方向に沿って一様に接触させることが可能な帯電装置を提供することにある。
【００１４】
さらに、この発明の他の目的とするところは、部品点数の増加に伴うコストアップを招くことなく、帯電部材がスラスト方向に移動するのを防止することが可能な帯電装置を提供することにある。
【００１５】
また更に、この発明の他の目的とするところは、芯部材と帯電部材との安定した導通を得ることができ、被帯電体に対して均一な帯電を行うことが可能な帯電装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載された発明は、図１０（ａ）に示すように、長尺で表面に平面部が形成された導電性シャフトと、前記導電性シャフトの平面部を挟んで当該導電性シャフトの両端部に設けられた円柱状の軸部材とを有することを特徴とする帯電装置用の導電性芯部材である。
【００１７】
上記請求項１に記載された発明では、表面に平面部が形成されているので、長尺なシャフトであっても、帯電装置用の他の機能部品を容易に装着することができる。また、円柱状軸部材の円周曲面を回転運動の摺動面とすることも可能となる。
【００１８】
上記平面部は、導電性シャフトの全長に渡って形成されていても、一部のみに形成されていても良い。また、平面部は、一箇所であっても、複数箇所に分割された互いに平行な面でも良い。更には、互いに平行でない複数の面でも良い。
【００１９】
また、請求項２に記載された発明は、前記軸部材の少なくとも一方は導電性を有することを特徴とする請求項１記載の帯電装置用の導電性芯部材である。
【００２０】
上記請求項２に記載された発明では、導電性シャフトへの給電を容易に行うことができる。
【００２１】
さらに、請求項３に記載された発明は、図１０（ｂ）に示すように、前記導電性シャフトは断面多角形状の中空であって、前記軸部材は中空な前記導電性シャフトの両端部に嵌合固定されていることを特徴とする請求項１記載の帯電装置用の導電性芯部材である。
【００２２】
上記請求項３に記載された発明では、断面多角形状の中空であるので、帯電装置のような両端部を支持して被帯電部材に押し当てる構造であっても、シャフトが撓みにくく、被帯電部材と帯電装置との接触状態を良好に保つことができる。また、帯電装置の小型化、軽量化にも有利である。
【００２３】
又、請求項４に記載された発明は、図１０（ｃ）に示すように、前記導電性シャフトは断面多角形状の中実であって、前記軸部材は円柱状の外径と前記導電性シャフトの断面形状と略等しい内径を有することを特徴とする請求項１記載の帯電装置用の導電性芯部材である。
【００２４】
上記請求項４に記載された発明では、断面多角形状の中実であるので、帯電装置のような両端部を支持して被帯電部材に押し当てる構造であっても、シャフトがより強固に撓みにくく、被帯電部材と帯電装置との接触状態を良好に保つことができる。また、帯電装置の小型化にも有利である。
【００２５】
更に、請求項５に記載された発明は、前記軸部材は、前記導電性シャフトの長尺方向と交わる方向に当該導電性シャフトの表面より突出した円柱状の円周曲面を有することを特徴とする請求項１記載の帯電装置用の導電性芯部材である。
【００２６】
また、請求項６に記載された発明は、被帯電体の表面に円筒状導電部材を接触させて、当該円筒状導電部材を回転させることにより、前記被帯電体の表面を帯電もしくは除電する接触式の帯電装置において、前記円筒状導電部材の内部に軸方向に沿って配設される導電性芯部材と、前記導電性芯部材の両端部に回転自在に配設され、かつその外周に弾性層を備えた軸受け部材と、前記導電性芯部材の外周に嵌装され、かつその長手方向の両端部が軸受け部材の外周に嵌合固定された円筒状導電部材とを備えたことを特徴とする接触式の帯電装置である。
【００２７】
さらに、請求項７に記載された発明は、被帯電体の表面に円筒状導電部材を接触させて、当該円筒状導電部材を回転させることにより、前記被帯電体の表面を帯電もしくは除電する接触式の帯電装置において、前記円筒状導電部材の内部に軸方向に沿って配設される導電性芯部材と、前記導電性芯部材の両端部に回転自在に配設され、かつその外周に弾性層を備えた軸受け部材と、前記導電性芯部材の外周に嵌装され、かつその長手方向の両端部が軸受け部材の外周に嵌合固定された円筒状導電部材と、前記導電性芯部材の軸方向に沿った帯電領域に渡って保持され、前記円筒状導電部材を被帯電体の表面に押圧する導電性弾性部材とを備えたことを特徴とする接触式の帯電装置である。
【００２８】
ここで、上記導電性弾性部材は、例えば、導電性芯部材の軸方向に沿った帯電領域に渡って取り付けられ、当該導電性芯部材から円筒状導電部材が被帯電体と接触する部分にのみ配設される。
【００２９】
又、請求項８に記載された発明は、前記導電性芯部材は、その軸方向の両端部に端部側の外径を小さく設定した段差を有するとともに、前記軸受け部材は、その内周の少なくとも一部に前記導電性芯部材の段差を越えない内径を有し、かつ外周に弾性層を有することを特徴とする請求項２又は３記載の接触式の帯電装置である。
【００３０】
更に、請求項９に記載された発明は、前記導電性芯部材は、その軸方向の両端部が少なくとも円柱状に形成されているとともに、その中間部には、周方向の一部に軸方向に沿った平面を有することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の接触式の帯電装置である。
【００３１】
また更に、請求項１０に記載された発明は、前記導電性芯部材は、その軸方向の両端部が少なくとも円柱状に形成されているとともに、当該円柱状に形成された両端部の少なくとも一方に、前記導電性芯部材を所定の角度で回り止め状態に取り付ける断面Ｄ形状の基準平面が形成されていることを特徴とする請求項５記載の接触式の帯電装置である。
【００３２】
又、請求項１１に記載された発明は、前記円筒状導電部材は、１０５ 〜１０８ Ωの体積抵抗を有するゴム或いは合成樹脂製の中空チューブであり、前記導電性弾性部材は、１０６ Ω以下の体積抵抗を有する金属、合成樹脂、ゴム或いは繊維束からなることを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の接触式の帯電装置である。
【００３３】
更に、請求項１２に記載された発明は、前記円筒状導電部材は、ＥＰＤＭ或いはエピクロルヒドリンゴムに、カーボンブラック或いは金属錯体粉を添加して、１０５ 〜１０８ Ωの体積抵抗に調整したゴムチューブであり、かつその表面をフッ素化合物でシランカップリング処理したことを特徴とする請求項２乃至７のいずれかに記載の接触式の帯電装置である。
【００３４】
また、請求項１３に記載された発明は、円筒状導電部材を像担持体の表面に接触させて、当該円筒状導電部材を回転させることにより、前記像担持体の表面を帯電させる接触式の帯電装置を備えた画像形成装置において、前記接触式の帯電装置は、前記円筒状導電部材の内部に軸方向に沿って配設される導電性芯部材と、前記導電性芯部材の両端部に回転自在に配設され、かつその外周に弾性層を備えた軸受け部材と、前記導電性芯部材の外周に嵌装され、かつその長手方向の両端部が軸受け部材の外周に嵌合固定された円筒状導電部材とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３６】
実施の形態１
図２はこの発明の実施の形態１に係る接触式の帯電装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンタを示すものである。
【００３７】
図２において、０１はタンデム型のフルカラープリンタの本体を示すものであり、このプリンタ本体０１の内部には、大別して、フルカラーの画像形成を行うプリントヘッドデバイス（Ｐｒｉｎｔ Ｈｅａｄ Ｄｅｖｉｃｅ ）０２と、このプリントヘッドデバイス０２の静電潜像担持体としての４つの感光体ドラム１１， １２， １３， １４に画像露光を施す露光装置としてのＲＯＳ（Ｒａｓｔｅｒ Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｃａｎｎｅｒ ）０３と、上記プリントヘッドデバイス０２の各色の現像装置４１， ４２， ４３， ４４に対応する色のトナーを供給する４つのトナーカートリッジ０４Ｙ，０４Ｍ，０４Ｋ，０４Ｃ と、上記プリントヘッドデバイス０２に記録媒体としての記録用紙Ｐを供給する給紙カセット０５と、上記プリントヘッドデバイス０２からトナー像が転写された記録用紙Ｐに対して、定着処理を施す定着装置０６と、この定着装置０６によって片面に画像が定着された記録用紙Ｐを、表裏を反転した状態で、再度プリントヘッドデバイス０２の転写部へと搬送する両面用搬送経路０７と、プリンタ本体０１の外部から所望の記録用紙Ｐを給紙する手差し給紙手段０８と、プリンタの動作を制御する制御回路や、画像信号に対して画像処理を施す画像処理回路等からなるコントローラ０９と、高圧電源回路等からなる電気回路１０とが設けられている。なお、図２中、Ｔ は画像が形成された記録用紙Ｐを排出する排出トイレを示すものであり、この排出トイレＴ は、プリンタ本体０１の上部に一体的に配置されている。
【００３８】
上記プリンタ本体０１の内部に配設される種々の部材のうち、露光装置としてのＲＯＳ０３は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色に対応した画像データに基づいて点灯駆動される４つの半導体レーザや、これら４つの半導体レーザから出射される４本のレーザ光を、偏向走査するためのｆ−θレンズやポリゴンミラー、あるいは複数枚の反射ミラーなどから構成されている。
【００３９】
図３はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型フルカラープリンタのプリントヘッドデバイスを示すものである。尚、図３中の矢印は、各回転部材の回転方向を示している。
【００４０】
このプリントヘッドデバイス０２は、図３に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）用の各感光体ドラム（像担持体）１１， １２， １３， １４を有する画像形成部１， ２， ３， ４と、これら感光体ドラム１１， １２， １３， １４に接触する本発明の実施の形態１に係る一次帯電用の接触式帯電装置２１， ２２， ２３， ２４と、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色のレーザ光３１， ３２， ３３， ３４を照射するＲＯＳ（露光装置）０３（図２参照）と、上記感光体ドラム１１， １２， １３， １４上に形成された静電潜像を、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色のトナーで現像する現像装置４１， ４２， ４３， ４４と、上記４つの感光体ドラム１１， １２， １３， １４のうちの２つの感光体ドラム１１， １２に接触する第１の一次中間転写ドラム（中間転写体）５１及び他の２つの感光体ドラム１３， １４に接触する第２の一次中間転写ドラム（中間転写体）５２と、上記第１、第２の一次中間転写ドラム５１， ５２に接触する二次中間転写ドラム（中間転写体）５３と、この二次中間転写ドラム５３に接触する最終転写ロール（転写部材）６０とで、その主要部が構成されている。
【００４１】
感光体ドラム１１， １２， １３， １４は、共通の接平面Ｍ を有するように一定の間隔をおいて配置されている。また、第１の一次中間転写ドラム５１及び第２の一次中間転写ドラム５２は、各回転軸が該感光体ドラム１１， １２， １３， １４軸に対し平行かつ所定の対称面を境界とした面対称の関係にあるように配置されている。さらに、二次中間転写ドラム５３は、該感光体ドラム１１， １２， １３， １４と回転軸が平行であるように配置されている。
【００４２】
各色毎の画像情報に応じた信号は、電気回路１０（図２参照）に配設された画像処理回路によりラスタライジングされてＲＯＳ０３に入力される。このＲＯＳ０３では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色のレーザ光３１， ３２， ３３， ３４が変調され、対応する色の感光体ドラム１１， １２， １３， １４に照射される。
【００４３】
上記各感光体ドラム１１， １２， １３， １４の周囲では、周知の電子写真方式による各色毎の画像形成プロセスが行なわれる。まず、上記感光体ドラム１１， １２， １３， １４としては、例えば、直径３０ｍｍのＯＰＣ感光体を用いた感光体ドラムが用いられ、これらの感光体ドラム１１， １２， １３， １４は、例えば、１０４ｍｍ／ｓｅｃの回転速度で回転駆動される。上記感光体ドラム１１， １２， １３， １４の表面は、図３に示すように、後に詳述する接触式の帯電装置２１， ２２， ２３， ２４に、約−８４０ＶのＤＣ電圧を印加することによって、例えば約−３００Ｖ程度に帯電される。また、感光体ドラム１１， １２， １３， １４の表面を帯電させるために、この実施の形態では、ＤＣのみ印加の帯電方式をとっているが、ＡＣ＋ＤＣ印加の帯電方式を用いても良い。
【００４４】
その後、感光体ドラム１１， １２， １３， １４の表面には、露光装置としてのＲＯＳ０３によってイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色に対応したレーザ光３１， ３２， ３３， ３４が照射され、各色毎の入力画像情報に応じた静電潜像が形成される。感光体ドラム１１， １２， １３， １４は、ＲＯＳ０３で静電潜像が書き込まれた際に、その画像露光部の表面電位は−６０ Ｖ以下程度にまで除電される。
【００４５】
また、上記感光体ドラム１１， １２， １３， １４の表面に形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色に対応した静電潜像は、対応する色の現像装置４１， ４２， ４３， ４４によって現像され、感光体ドラム１１， １２， １３， １４上にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色のトナー像として可視化される。
【００４６】
この実施の形態では、現像装置４１， ４２， ４３， ４４として、磁気ブラシ接触型の二成分現像方式を採用しているが、この発明の適用範囲はこの現像方式に限定されるものではなく、非接触型の現像方式においてもこの発明を充分に適用することができることは勿論である。
【００４７】
現像装置４１， ４２， ４３， ４４には、それぞれ色の異なったイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）色のトナーと、キャリアからなる現像剤が充填されている。これらの現像装置４１， ４２， ４３， ４４には、図２に示すように、対応する色のトナーカートリッジ０４Ｙ，０４Ｍ，０４Ｋ，０４Ｃ からトナーが補給されると、この補給されたトナーは、オーガー４０１ ，４０２ で充分にキャリアと攪拌されて摩擦帯電される。現像ロール４０３ の内部には、複数の磁極を所定の角度に配置したマグネットロール（不図示）が固定した状態で配置されている。この現像ロール４０３ に現像剤を搬送するオーガー４０２ によって、当該現像ロール４０３ の表面近傍に搬送された現像剤は、現像剤量規制部材４０４ によって現像部に搬送される量が規制される。この実施の形態では、上記現像剤の量は、３０〜５０ｇ／ｍ２ であり、また、このとき現像ロール４０３ 上に存在するトナーの帯電量は、概ね−２０ 〜３５μＣ／ｇ 程度である。
【００４８】
上記現像ロール４０３ 上に供給されたトナーは、マグネットロールの磁力によって、キャリアとトナーで構成された磁気ブラシ状となっており、この磁気ブラシが感光体ドラム１１， １２， １３， １４と接触している。この現像ロール４０３ にＡＣ＋ＤＣの現像バイアス電圧を印加して、現像ロール４０３ 上のトナーを感光体ドラム１１， １２， １３， １４上に形成された静電潜像に現像することにより、トナー像が形成される。この実施の形態では、例えば、現像バイアス電圧のＡＣ成分が４ ｋＨｚ、１．５ ｋＶｐｐで、ＤＣ成分が−２３０Ｖ程度に設定されている。
【００４９】
この実施の形態では、上記現像装置４１， ４２， ４３， ４４において、トナーとして略球形状のトナーである所謂”球形トナー”であって、その平均粒径が３〜１０μｍ程度のものが使用され、例えば、ブラック色のトナーの平均粒径は８μｍ、カラートナーの平均粒径は７μｍに設定される。
【００５０】
次に、上記各感光体ドラム１１， １２， １３， １４上に形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム５１及び第２の一次中間転写ドラム５２上に、静電的に二次転写される。感光体ドラム１１， １２上に形成されたイエロー（Ｙ）およびマゼンタ（Ｍ）色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム５１上に、感光体ドラム１３， １４上に形成されたブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）色のトナー像は、第２の一次中間転写ドラム５２上に、それぞれ転写される。従って、第１の一次中間転写ドラム５１上には、感光体ドラム１１または１２のどちらから転写された単色像と、感光体ドラム１１及び１２の両方から転写された２色のトナー像が重ね合わされた二重色像が形成されることになる。また、第２の一次中間転写ドラム５２上にも、感光体ドラム１３，１４ から同様な単色像と二重色像が形成される。
【００５１】
上記第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ 上に感光体ドラム１１，１２，１３，１４ からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、＋２５０〜５００ Ｖ程度である。この表面電位は、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。この雰囲気温度や湿度は、雰囲気温度や湿度によって抵抗値が変化する特性を持った部材の抵抗値を検知することで簡易的に知ることが可能である。上述のように，トナーの帯電量が−２０ 〜３５μＣ／ｇ の範囲内にあり、常温常湿環境下にある場合には、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ の表面電位は、＋３８０Ｖ程度が望ましい。
【００５２】
この実施の形態で用いる第１、第２の一次中間転写ドラム５１， ５２は、例えば、外径が６０ｍｍに形成され、抵抗値は１０８ Ω程度に設定される。第１、第２の一次中間転写ドラム５１， ５２は、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはＦｅやＡｌ等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層（Ｒ＝１０２ 〜１０３ Ω）が、厚さ０．１ 〜１０ｍｍ程度に設けられている。更に、第１、第２の中間転写ドラム５１， ５２の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ３ 〜１００ μｍの高離型層（Ｒ＝１０５ 〜１０９ Ω）として形成し、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。ここで重要なのは、抵抗値と表面の離型性であり、高離型層の抵抗値がＲ＝１０５ 〜１０９ Ω程度であり、高離型性を有する材料であれば、特に材料は限定されない。
【００５３】
このように第１、第２の一次中間転写ドラム５１， ５２上に形成された単色又は二重色のトナー像は、二次中間転写ドラム５３上に静電的に３次転写される。従って、二次中間転写ドラム５３上には、単色像からイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）色の四重色像までの最終的なトナー像が形成されることになる。
【００５４】
この二次中間転写ドラム５３上へ第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、＋６００〜１２００Ｖ程度である。この表面電位は、感光体ドラム１１， １２， １３， １４から第１の一次中間転写ドラム５１及び第２の一次中間転写ドラム５２へ転写するときと同様に、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。また、転写に必要なのは、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ と二次中間転写ドラム５３との間の電位差であるので、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ の表面電位に応じた値に設定することが必要である。上述のように、トナーの帯電量が−２０ 〜３５μＣ／ｇ の範囲内にあり、常温常湿環境下であって、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ の表面電位が＋３８０Ｖ程度の場合には、二次中間転写ドラム５３の表面電位は、＋８８０Ｖ程度、つまり第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ と二次中間転写ドラム５３との間の電位差は、＋５００Ｖ程度に設定することが望ましい。
【００５５】
この実施の形態で用いる二次中間転写ドラム５３は、例えば、外径が第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ と同じ６０ｍｍに形成され、抵抗値は１０１１Ω程度に設定される。また、上記二次中間転写ドラム５３も第１、第２の一次中間転写ドラム５１， ５２と同様、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはＦｅやＡｌ等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層（Ｒ＝１０２ 〜１０３ Ω）が、厚さ０．１ 〜１０ｍｍ程度に設けられている。更に、二次中間転写ドラム５３の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ３ 〜１００ μｍの高離型層として形成し、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。ここで、二次中間転写ドラム５３の抵抗値は、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ よりも高く設定する必要がある。そうしないと、二次中間転写ドラム５３が第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ を帯電してしまい、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ の表面電位の制御が難しくなる。このような条件を満たす材料であれば、特に材料は限定されない。
【００５６】
次に、上記二次中間転写ドラム５３上に形成された単色像から四重色像までの最終的なトナー像は、最終転写ロール６０によって、用紙搬送路を通る用紙Ｐに３次転写される。この用紙Ｐは、不図示の紙送り工程を経て用紙搬送ロール９０を通過し、二次中間転写ドラム５３と最終転写ロール６０のニップ部に送り込まれる。この最終転写工程の後、用紙上に形成された最終的なトナー像は、定着装置７０によって定着され、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００５７】
ところで、この実施の形態に係る接触式の帯電装置は、被帯電体の表面に円筒状導電部材を接触させて、当該円筒状導電部材を従動回転させることにより、前記被帯電体の表面を帯電もしくは除電する接触式の帯電装置において、前記円筒状導電部材の内部に軸方向に沿って配設される導電性芯部材と、前記導電性芯部材の両端部に回転自在に配設され、かつその外周に弾性層を備えた軸受け部材と、前記導電性芯部材の外周に嵌装され、かつその長手方向の両端部が軸受け部材の外周に嵌合固定された円筒状導電部材と、前記導電性芯部材の軸方向に沿った帯電領域に渡って保持され、前記円筒状導電部材を被帯電体の表面に押圧する導電性弾性部材とを備えるように構成されている。
【００５８】
また、この実施の形態では、前記導電性芯部材は、その軸方向の両端部に端部側の外径を小さく設定した段差を有するとともに、前記軸受け部材は、その内周の少なくとも一部に前記導電性芯部材の段差を越えない内径を有し、かつ外周に弾性層を有するように構成されている。
【００５９】
さらに、この実施の形態では、前記導電性芯部材は、その軸方向の両端部が少なくとも円柱状に形成されているとともに、その中間部には、周方向の一部に軸方向に沿った平面を有するように構成されている。
【００６０】
また更に、この実施の形態では、前記導電性芯部材は、その軸方向の両端部が少なくとも円柱状に形成されているとともに、当該円柱状に形成された両端部の少なくとも一方に、前記導電性芯部材を所定の角度で回り止め状態に取り付ける断面Ｄ形状の基準平面が形成されるように構成されている。
【００６１】
図１及び図４はこの発明の実施の形態１に係る接触式の帯電装置を示す構成図である。
【００６２】
すなわち、この実施の形態に係る接触式の帯電装置２１， ２２， ２３， ２４は、すべて同様に構成されており、これらの接触式の帯電装置２１， ２２， ２３， ２４は、図１及び図５に示すように、大別して、導電性芯部材２１０ と、軸受け部材２２０ と、円筒状導電部材２３０ と、導電性弾性部材２４０ とを備えるように構成されている。
【００６３】
上記導電性芯部材２１０ は、図５に示すように、ステンレスや鉄、アルミニウム等の金属からなり、長尺な断面矩形状（図示例では、断面正方形状）の金属製中空シャフト２１１ と、前記金属製中空シャフト２１１ の両端部に嵌合固定され、軸方向の外側に向けて円柱状に突出した軸部材２１２，２１３ とを有するように構成されている。上記金属製中空シャフト２１１ は、例えば、５ｍｍの幅に設定されている。上記導電性芯部材２１０ の軸部材２１２，２１３ には、中空シャフト２１１ 側の端部に、当該中空シャフト２１１ 側の端部の外径を大きく、軸方向の外側の外径を小さく設定した段差部２１４，２１５ が設けられているとともに、一方の軸部材２１３ の先端部には、断面矩形状の中空シャフト２１１ の一端面２１１ ａと一致した平面からなる断面Ｄ形状の基準面２１６ が設けられている。上記上記導電性芯部材２１０ の段差部２１４，２１５ によって後述するように決定される軸受け部２２１ の間隔は、円筒状導電部材２３０ の自由長と等しいか、あるいは円筒状導電部材２３０ の自由長より若干長く設定され、軸受け部２２１ に円筒状導電部材２３０ を嵌合固定した状態で、当該円筒状導電部材２３０ に若干張力が作用するように構成するのが望ましい。このように構成することにより、軸受け部２２１ に円筒状導電部材２３０ を嵌合固定した状態で、円筒状導電部材２３０ に若干張力が作用し、円筒状導電部材２３０ がスラスト方向に移動する所謂蛇行の発生を防止することが可能となる。
【００６４】
なお、上記導電性芯部材２１０ としては、断面矩形状の金属製中空シャフトをを用いるのが望ましいが、図１（ｃ）に示すように、円柱形状や円筒形状に形成したものを用いても良い。
【００６５】
また、上記軸受け部材２２０ は、図６に示すように、導電性芯部材２１０ の段差部２１４，２１５ に嵌合された状態で取り付けられるように構成されている。この軸受け部材２２０ は、図１及び図５に示すように、導電性芯部材２１０ の段差部２１４，２１５ に嵌合される合成樹脂製の軸受け部２２１ と、当該軸受け部２２１ の外周に圧入及び両面テープによる接着等によって固着されたポロン等の合成樹脂やゴム製のスポンジ状部材からなる弾性層２２２ とから構成されている。さらに、上記軸受け部材２２０ の軸受け部２２１ には、導電性芯部材２１０ の段差部２１４，２１５ に嵌合される段差２２３ が、その内周に形成されている。
【００６６】
さらに、上記円筒状導電部材２３０ は、図１及び図５に示すように、例えば、１０５ 〜１０８ Ωの体積抵抗を有するゴム或いは合成樹脂製の中空チューブであり、例えば、直径（外径）が１０ｍｍ、肉厚が１ｍｍに形成されている。ここでは、この円筒状導電部材２３０ として、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエン３元共重合体）或いはエピクロルヒドリンゴムに、カーボンブラック或いは金属錯体粉を添加して、１０５ 〜１０８ Ωの体積抵抗に調整したゴムチューブを使用しており、かつその表面にはフッ素化合物でシランカップリング処理が施されている。
【００６７】
更にまた、上記導電性弾性部材２４０ は、１０６ Ω以下の体積抵抗を有する金属、合成樹脂、ゴム或いは繊維束からなるように構成されている。この実施の形態では、導電性弾性部材２４０ として、厚さ０．１ｍｍの導電性ＰＥＴからなる薄いシート状の部材を用いており、当該導電性弾性部材２４０ は、図５に示すように、幅の狭い長尺な長方形のシート状に形成されている。この導電性弾性部材２４０ は、導電性芯部材２１０ の回転方向上流側に位置する一側面２１１ａに、両面テープ２４１ による接着等の手段で固着されており、当該導電性芯部材２１０ の一側面から下方に向けて所定の長さだけ突出するように配設されている。上記導電性弾性部材２４０ の長さは、円筒状導電部材２３０ を感光体ドラム１１， １２， １３， １４の表面に押圧する際の押圧力を決定するものであり、適宜設定されるが、当該円筒状導電部材２３０ の内径よりも若干長く設定するのが望ましい。
【００６８】
以上の構成において、この実施の形態に係る接触式の帯電装置においては、次のようにして、帯電部材を被帯電体に押圧する押圧力によらずに、帯電部材を安定して従動回転させることができ、均一に帯電することが可能となっている。
【００６９】
また、この実施の形態に係る接触式の帯電装置においては、次のようにして、弾性体ブラシを用いたり、芯の径を太くすることなく、帯電部材をその軸方向に沿って一様に接触させることが可能となっている。
【００７０】
さらに、この実施の形態に係る接触式の帯電装置においては、次のようにして、部品点数の増加に伴うコストアップを招くことなく、帯電部材がスラスト方向に移動するのを防止することが可能となっている。
【００７１】
また更に、この実施の形態に係る接触式の帯電装置においては、次のようにして、芯と帯電部材との安定した導通を得ることができ、被帯電体に対して均一な帯電を行うことが可能となっている。
【００７２】
すなわち、この実施の形態に係る接触式の帯電装置２１， ２２， ２３， ２４においては、図１、図６乃至図８に示すように、中空チューブからなる円筒状導電部材２３０ の長手方向の両端部に、軸受け部材２２０ が嵌合された状態で固定され、当該軸受け部材２２０ は、導電性芯部材２１０ の軸部材２１２，２１３ に設けられた段差部２１４，２１５ に嵌合された状態で回転自在に取り付けられている。したがって、上記中空チューブからなる円筒状導電部材２３０ は、その長手方向の両端部に配設された軸受け部材２２０ を介して、固定配置された導電性芯部材２１０ に回転自在に取り付けられている。
【００７３】
また、上記接触式の帯電装置２１， ２２， ２３， ２４においては、図１及び図７に示すように、中空チューブからなる円筒状導電部材２３０ の内部に、導電性芯部材２１０ に保持された導電性弾性部材２４０ が配設されており、当該円筒状導電部材２３０ は、被帯電体としての感光体ドラム１１， １２， １３， １４の表面に、導電性弾性部材２４０ によって所定の当接状態で押圧されるようになっている。
【００７４】
そのため、上記接触式の帯電装置２１， ２２， ２３， ２４においては、円筒状導電部材２３０ が感光体ドラム１１， １２， １３， １４の表面に押圧される押圧力を、円筒状導電部材２３０ を感光体ドラム１１， １２， １３， １４の表面に押圧する押圧力によらずに、導電性弾性部材２４０ の当接状態で制御することができ、円筒状導電部材２３０ の感光体ドラム１１， １２， １３， １４表面に対する押圧力を、常に適切な状態に維持することができる。しかも、上記接触式の帯電装置２１， ２２， ２３， ２４においては、円筒状導電部材２３０ の従動回転を、当該円筒状導電部材２３０ の両端部に嵌合固定された軸受け部材を、感光体ドラム１１， １２， １３， １４の表面に押圧することによって行っているため、円筒状導電部材２３０ を被帯電体に押圧する押圧力によらずに、円筒状導電部材２３０ を安定して従動回転させることができ、均一に帯電することが可能となっている。
【００７５】
また、上記接触式の帯電装置２１， ２２， ２３， ２４においては、円筒状導電部材２３０ の内部に配設された導電性芯部材２１０ に、導電性弾性部材２４０ を保持して、当該導電性弾性部材２４０ によって円筒状導電部材２３０ を感光体ドラム１１， １２， １３， １４の表面に押圧しているため、弾性体ブラシを用いたり、芯の径を太くすることなく、円筒状導電部材２３０ をその軸方向に沿って一様に接触させることが可能となっている。
【００７６】
さらに、上記接触式の帯電装置２１， ２２， ２３， ２４においては、円筒状導電部材２３０ の両端部に軸受け部材２２０ を嵌合固定し、当該軸受け部材２２０ を導電性芯部材２１０ に設けられた段差部２１４，２１５ に嵌合して位置決めしているため、当該段差部２１４，２１５ によって位置決めされる軸受け部材２２０ の間隔を、円筒状導電部材２３０ の長さに等しいか、若干長く設定することにより、円筒状導電部材２３０ 自身が有する弾性力等によって、当該円筒状導電部材２３０ がスラスト方向に移動するのを防止することができる。したがって、部品点数の増加に伴うコストアップを招くことなく、円筒状導電部材２３０ がスラスト方向に移動するのを防止することが可能となっている。
【００７７】
また更に、上記接触式の帯電装置２１， ２２， ２３， ２４においては、円筒状導電部材２３０ に対して、導電性芯部材２１０ に所定の電圧を印加することにより、当該導電性芯部材２１０ に帯電領域にわたって保持された導電性弾性部材２４０ を介して、円筒状導電部材２３０ の帯電領域に確実に通電することができ、導電性芯部材２１０ と円筒状導電部材２３０ との安定した導通を得ることができ、感光体ドラム１１， １２， １３， １４に対して均一な帯電を行うことが可能となっている。
【００７８】
このように、上記実施の形態に係る接触式の帯電装置２１， ２２， ２３， ２４の場合には、図１、図７及び図８に示すように、外部から電圧を印加した中空体としての円筒状導電部材２３０ を、被帯電体としての感光体ドラム１１， １２， １３， １４に対し従動させ、被帯電体を帯電もしくは除電する接触式の帯電装置において、中空体の両端部にトラクションコントロール可能な回転駆動機構を持った軸受け部材２２０ が被帯電体に対し接触するため、中空体で不安定となりやすい接触部の摩擦抵抗などにかかわらず安定した従動回転を得られる。又、導電性芯部材２１０ に固定した円筒状導電部材２３０ により円筒状導電部材２３０ が安定して感光体ドラム１１， １２， １３， １４に接触できるので、感光体ドラム１１， １２， １３， １４を安定かつ均一に帯電できる。
【００７９】
また、上記実施の形態に係る接触式の帯電装置２１， ２２， ２３， ２４の場合には、円筒状導電部材２３０ が軸受け部材２２０ を介して、感光体ドラム１１， １２， １３， １４に従動回転するのみであるので、ギアレスで回転速度の安定した良好な従動回転が得られる。
【００８０】
さらに、本発明に比較して、硬度のある中実ロールでは押し付け圧力により安定した従動回転が得られるが、その押し付け圧力により表面付着トナーを押し潰し、被帯電体表面にフィルミングを生じさせたり、微小なスリップにより表面を削ってしまい被帯電体の磨耗や表面キズによる寿命低下を招いてしまう。
【００８１】
また更に、本発明に比較して、トラクションに頼らないギアによる回転駆動はギアピッチの帯電ムラを引き起こしやすいことが周知である。
【００８２】
これに対して、上記実施の形態に係る接触式の帯電装置２１， ２２， ２３， ２４の場合には、残留トナーなどの来ない画像領域外の軸方向端部の領域を自在な圧力で当接させることが可能であるため、安定した回転駆動力を得ることができる。
【００８３】
又、上記実施の形態に係る接触式の帯電装置２１， ２２， ２３， ２４の場合には、回転駆動用構成とニップ部形成機能が分離しているため、ニップ用の押し付け荷重は、弾性層を有する軸受け部材２２０ で独立に最適化が可能であり、不安定な形状の中空体からなる円筒状導電部材２３０ であっても、肝心な帯電ニップ部においては常に一定した当接形状及びその両端の微小ギャップ形状を形成することが可能である。
【００８４】
更に、中空の部材を回転駆動させる場合、左右の圧力差により通常スラスト（軸）方向に力が生じる、所謂蛇行（ウオーク）が発生するが、本発明では、圧力自体が軽いので蛇行力も弱く、さらには芯部材に加工された軸両端部の軸受けの中央側への移動規制となり、円筒状導電部材２３０ の張力と合わせて円筒状導電部材２３０ のスラスト方向への移動阻止機能を果たすため、蛇行を防止できる。
【００８５】
さらに又、上述したが、均一帯電性能を得るために帯電ニップ形状は非常に重要であり、このため、帯電部材には非常に高い外形の寸法制度が求められる。これはそのままコスト高を引き起こし、研磨工程の追加等で生産性をも低下させてしまう。これに対し、本発明は、円筒状導電部材２３０ と組み合わせて、軸受け部材２２０ や導電性弾性部材２４０ を用いることにより、円筒状導電部材２３０ そのものに、高い外径や寸法精度を必要としていない。また、構造自体も簡素であるため量産性も高い。
【００８６】
なお、前記導電性弾性部材としては、例えば、図９に示すように、導電性芯部材２１０ の接着されたスポンジ状の導電性弾性部材を用いても良い。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、帯電部材を被帯電体に押圧する押圧力によらずに、帯電部材を安定して回転させることができ、均一に帯電することが可能な帯電装置を提供することができる。
【００８８】
また、この発明によれば、弾性体ブラシを全周に挿入したり、芯部材の径を太くすることなく、帯電部材をその軸方向に沿って一様に接触させることが可能な帯電装置を提供することができる。
【００８９】
さらに、この発明によれば、部品点数の増加に伴うコストアップを招くことなく、帯電部材がスラスト方向に移動するのを防止することが可能な帯電装置を提供することができる。
【００９０】
また更に、この発明によれば、芯部材と帯電部材との安定した導通を得ることができ、被帯電体に対して均一な帯電を行うことが可能な帯電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の実施の形態１に係る接触式の帯電装置を示す構成図である。
【図２】図２はこの発明の実施の形態１に係る接触式の帯電装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型のカラープリンタを示す構成図である。
【図３】図３はこの発明の実施の形態１に係る接触式の帯電装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型のカラープリンタの画像形成部を示す構成図である。
【図４】図４はこの発明の実施の形態１に係る接触式の帯電装置を示す外観斜視図である。
【図５】図５はこの発明の実施の形態１に係る接触式の帯電装置を示す分解斜視図である。
【図６】図６はこの発明の実施の形態１に係る接触式の帯電装置の部材を示す斜視図である。
【図７】図７はこの発明の実施の形態１に係る接触式の帯電装置の使用状態を示す断面図である。
【図８】図８はこの発明の実施の形態１に係る接触式の帯電装置の使用状態を示す断面図である。
【図９】図９はこの発明の実施の形態１に係る接触式の帯電装置の変形例を示す断面図である。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｃ）はこの発明に係る帯電装置用の導電性芯部材をそれぞれ示す構成図である。
【符号の説明】
２１， ２２， ２３， ２４：接触式の帯電装置、２１０ ：導電性芯部材、２２０ ：軸受け部材、２３０ ：円筒状導電部材、２４０ ：導電性弾性部材。
【発明が属する技術分野】
この発明は、電子写真方式を適用した複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはこれらの複合機等、記録用紙、カードなどの記録媒体に画像を記録する画像形成装置に用いられる接触式の帯電装置、及び帯電装置用の導電性芯部材並びに画像形成装置に係り、特に、例えば、感光体ドラム等の被帯電体を帯電する新規な構造の帯電装置用の導電性芯部材、及びこれを用いた接触式の帯電装置、並びに画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記電子写真方式を適用した複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはこれらの複合機等の画像形成装置に用いられる帯電装置としては、外部から電圧を印加した導電性中空体（チューブ）を被帯電体に対して圧接し、当該導電性中空体（チューブ）を従動させて被帯電体を帯電もしくは除電する接触式の帯電装置が、特開平６−２０８２７８号公報や特開平６−２５８９１６号公報、特開平８−１４６７０９号公報、特開平９−１６０３５０号公報、特開平９−２３０６７１号公報などに開示されているように、既に種々提案されている。
【０００３】
上記特開平６−２０８２７８号公報に係る画像形成装置に用いるに適した帯電装置は、被帯電面に当接するローラ状の帯電部材に交流を含むバイアス電圧を印加して被帯電面を帯電させる帯電装置において、前記帯電部材が中空のチューブ状導電性部材からなるように構成したものである。
【０００４】
また、上記特開平６−２５８９１６号公報に係る接触帯電装置は、帯電部材を被帯電体に当接させてこれの帯電を行なう接触帯電装置において、前記帯電部材がチューブ状の当接部材を支持部材により被帯電体に当接させて構成したものである。
【０００５】
さらに、上記特開平８−１４６７０９号公報に係る接触帯電装置は、可動の被帯電体に接触される中空の導電性可撓性チューブから成り、該チューブに帯電電圧が印加され、接触している被帯電体の帯電が行われる接触帯電装置において、前記中空の導電性可撓性チューブ内には、該チューブとは非接触で延びている導電性の回転軸が設けられ、該チューブの両端は、該回転軸に嵌め込まれている導電性のゴムリングに固定され、前記回転軸から導電性ゴムリングを介して導電性可撓性チューブに帯電電圧が印加されると共に、前記導電性可撓性チューブは、１０８ 乃至１０１０Ωの範囲の体積抵抗を有するものであり、前記導電性ゴムリングは、１０２ 乃至１０８ の範囲の体積抵抗を有しているように構成したものである。
【０００６】
又、上記特開平９−１６０３５０号公報に係る接触帯電装置は、被帯電体に対して帯電体を接触させて従動回転し被帯電体を帯電もしくは除電する接触帯電装置において、前記帯電体を導電性チューブで構成し、その両端部に弾性部材を介入させるとともに前記帯電体を押圧手段によって前記被帯電体へ接触させるように構成したものである。
【０００７】
更に、上記特開平９−２３０６７１号公報に係る接触帯電部材は、像担持体に接触配置されるとともに電圧が印加されて前記像担持体を帯電させる接触帯電部材において、前記像担持体に接触配置される支持部材と、該支持部材の外周面を覆う被覆部材と、該支持部材の内側を軸方向に貫通する芯材と、該芯材と前記支持部材との間に介装されて前記支持部材を保持する弾性体と、を備えるように構成したものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記特開平９−１６０３５０号公報及び特開平９−２３０６７１号公報に係る帯電装置の場合には、芯の両端部に配設される弾性部材によって導電性チューブを支持し、当該弾性部材が芯に対して軸受けの機構も兼ねている。そのため、帯電装置を被帯電体に押圧する押圧力によっては、芯の軸受け部分に相当する弾性部材の摺動抵抗が、従動から得られる回転力より大きくなってしまう場合があり、従動回転が妨げられ、均一に帯電することができないという問題点を有していた。逆に、帯電装置の被帯電体に対する押圧力を低減していくと、従動に必要な回転が得られず、又被帯電体との均一な接触も得られなくなり、やはり均一に帯電することができないという問題点を有している。
【０００９】
また、上記特開平６−２０８２７８号公報、特開平８−１４６７０９号公報、特開平９−２３０６７１号公報に係る帯電装置の場合には、弾性部材によって両端部が固定された中空のチューブ状導電性部材が、芯の撓みやチューブ状導電性部材自身の回転触れ等によって中央部が接触しにくいという問題点を有していた。また、それを回避するためには、中空のチューブ状導電性部材の内部に弾性体ブラシ等を、当該中空のチューブ状導電性部材の全周に挿入して、形状を制御したり、芯の径を太くすることが考えられるが、この場合には、コストアップにつながるという新たな問題点が生じる。
【００１０】
さらに、上記特開平６−２０８２７８号公報、特開平６−２５８９１６号公報、特開平８−１４６７０９号公報、特開平９−１６０３５０号公報、特開平９−２３０６７１号公報に係る接触帯電装置の場合には、中空のチューブ状導電性部材が回転するときに、芯スラスト方向へ動く力が働く。これを固定するためには、芯に対してチューブ状導電性部材を固定する固定部品の追加が必要となり、部品点数の増加に伴うコストアップという問題点を有していた。
【００１１】
また更に、上記特開平８−１４６７０９号公報、特開平９−１６０３５０号公報、特開平９−２３０６７１号公報に係る接触帯電装置の場合には、芯と弾性部材が回転摺動しているので安定した導通が得られないため、被帯電体に対して均一な帯電を行うことができないという問題点を有していた。
【００１２】
そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、帯電部材を被帯電体に押圧する押圧力によらずに、帯電部材を安定して回転させることができ、均一に帯電することが可能な帯電装置を提供することにある。
【００１３】
また、この発明の他の目的とするところは、弾性体ブラシを全周に挿入したり、芯部材の径を太くすることなく、帯電部材をその軸方向に沿って一様に接触させることが可能な帯電装置を提供することにある。
【００１４】
さらに、この発明の他の目的とするところは、部品点数の増加に伴うコストアップを招くことなく、帯電部材がスラスト方向に移動するのを防止することが可能な帯電装置を提供することにある。
【００１５】
また更に、この発明の他の目的とするところは、芯部材と帯電部材との安定した導通を得ることができ、被帯電体に対して均一な帯電を行うことが可能な帯電装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載された発明は、図１０（ａ）に示すように、長尺で表面に平面部が形成された導電性シャフトと、前記導電性シャフトの平面部を挟んで当該導電性シャフトの両端部に設けられた円柱状の軸部材とを有することを特徴とする帯電装置用の導電性芯部材である。
【００１７】
上記請求項１に記載された発明では、表面に平面部が形成されているので、長尺なシャフトであっても、帯電装置用の他の機能部品を容易に装着することができる。また、円柱状軸部材の円周曲面を回転運動の摺動面とすることも可能となる。
【００１８】
上記平面部は、導電性シャフトの全長に渡って形成されていても、一部のみに形成されていても良い。また、平面部は、一箇所であっても、複数箇所に分割された互いに平行な面でも良い。更には、互いに平行でない複数の面でも良い。
【００１９】
また、請求項２に記載された発明は、前記軸部材の少なくとも一方は導電性を有することを特徴とする請求項１記載の帯電装置用の導電性芯部材である。
【００２０】
上記請求項２に記載された発明では、導電性シャフトへの給電を容易に行うことができる。
【００２１】
さらに、請求項３に記載された発明は、図１０（ｂ）に示すように、前記導電性シャフトは断面多角形状の中空であって、前記軸部材は中空な前記導電性シャフトの両端部に嵌合固定されていることを特徴とする請求項１記載の帯電装置用の導電性芯部材である。
【００２２】
上記請求項３に記載された発明では、断面多角形状の中空であるので、帯電装置のような両端部を支持して被帯電部材に押し当てる構造であっても、シャフトが撓みにくく、被帯電部材と帯電装置との接触状態を良好に保つことができる。また、帯電装置の小型化、軽量化にも有利である。
【００２３】
又、請求項４に記載された発明は、図１０（ｃ）に示すように、前記導電性シャフトは断面多角形状の中実であって、前記軸部材は円柱状の外径と前記導電性シャフトの断面形状と略等しい内径を有することを特徴とする請求項１記載の帯電装置用の導電性芯部材である。
【００２４】
上記請求項４に記載された発明では、断面多角形状の中実であるので、帯電装置のような両端部を支持して被帯電部材に押し当てる構造であっても、シャフトがより強固に撓みにくく、被帯電部材と帯電装置との接触状態を良好に保つことができる。また、帯電装置の小型化にも有利である。
【００２５】
更に、請求項５に記載された発明は、前記軸部材は、前記導電性シャフトの長尺方向と交わる方向に当該導電性シャフトの表面より突出した円柱状の円周曲面を有することを特徴とする請求項１記載の帯電装置用の導電性芯部材である。
【００２６】
また、請求項６に記載された発明は、被帯電体の表面に円筒状導電部材を接触させて、当該円筒状導電部材を回転させることにより、前記被帯電体の表面を帯電もしくは除電する接触式の帯電装置において、前記円筒状導電部材の内部に軸方向に沿って配設される導電性芯部材と、前記導電性芯部材の両端部に回転自在に配設され、かつその外周に弾性層を備えた軸受け部材と、前記導電性芯部材の外周に嵌装され、かつその長手方向の両端部が軸受け部材の外周に嵌合固定された円筒状導電部材とを備えたことを特徴とする接触式の帯電装置である。
【００２７】
さらに、請求項７に記載された発明は、被帯電体の表面に円筒状導電部材を接触させて、当該円筒状導電部材を回転させることにより、前記被帯電体の表面を帯電もしくは除電する接触式の帯電装置において、前記円筒状導電部材の内部に軸方向に沿って配設される導電性芯部材と、前記導電性芯部材の両端部に回転自在に配設され、かつその外周に弾性層を備えた軸受け部材と、前記導電性芯部材の外周に嵌装され、かつその長手方向の両端部が軸受け部材の外周に嵌合固定された円筒状導電部材と、前記導電性芯部材の軸方向に沿った帯電領域に渡って保持され、前記円筒状導電部材を被帯電体の表面に押圧する導電性弾性部材とを備えたことを特徴とする接触式の帯電装置である。
【００２８】
ここで、上記導電性弾性部材は、例えば、導電性芯部材の軸方向に沿った帯電領域に渡って取り付けられ、当該導電性芯部材から円筒状導電部材が被帯電体と接触する部分にのみ配設される。
【００２９】
又、請求項８に記載された発明は、前記導電性芯部材は、その軸方向の両端部に端部側の外径を小さく設定した段差を有するとともに、前記軸受け部材は、その内周の少なくとも一部に前記導電性芯部材の段差を越えない内径を有し、かつ外周に弾性層を有することを特徴とする請求項２又は３記載の接触式の帯電装置である。
【００３０】
更に、請求項９に記載された発明は、前記導電性芯部材は、その軸方向の両端部が少なくとも円柱状に形成されているとともに、その中間部には、周方向の一部に軸方向に沿った平面を有することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の接触式の帯電装置である。
【００３１】
また更に、請求項１０に記載された発明は、前記導電性芯部材は、その軸方向の両端部が少なくとも円柱状に形成されているとともに、当該円柱状に形成された両端部の少なくとも一方に、前記導電性芯部材を所定の角度で回り止め状態に取り付ける断面Ｄ形状の基準平面が形成されていることを特徴とする請求項５記載の接触式の帯電装置である。
【００３２】
又、請求項１１に記載された発明は、前記円筒状導電部材は、１０５ 〜１０８ Ωの体積抵抗を有するゴム或いは合成樹脂製の中空チューブであり、前記導電性弾性部材は、１０６ Ω以下の体積抵抗を有する金属、合成樹脂、ゴム或いは繊維束からなることを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の接触式の帯電装置である。
【００３３】
更に、請求項１２に記載された発明は、前記円筒状導電部材は、ＥＰＤＭ或いはエピクロルヒドリンゴムに、カーボンブラック或いは金属錯体粉を添加して、１０５ 〜１０８ Ωの体積抵抗に調整したゴムチューブであり、かつその表面をフッ素化合物でシランカップリング処理したことを特徴とする請求項２乃至７のいずれかに記載の接触式の帯電装置である。
【００３４】
また、請求項１３に記載された発明は、円筒状導電部材を像担持体の表面に接触させて、当該円筒状導電部材を回転させることにより、前記像担持体の表面を帯電させる接触式の帯電装置を備えた画像形成装置において、前記接触式の帯電装置は、前記円筒状導電部材の内部に軸方向に沿って配設される導電性芯部材と、前記導電性芯部材の両端部に回転自在に配設され、かつその外周に弾性層を備えた軸受け部材と、前記導電性芯部材の外周に嵌装され、かつその長手方向の両端部が軸受け部材の外周に嵌合固定された円筒状導電部材とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３６】
実施の形態１
図２はこの発明の実施の形態１に係る接触式の帯電装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンタを示すものである。
【００３７】
図２において、０１はタンデム型のフルカラープリンタの本体を示すものであり、このプリンタ本体０１の内部には、大別して、フルカラーの画像形成を行うプリントヘッドデバイス（Ｐｒｉｎｔ Ｈｅａｄ Ｄｅｖｉｃｅ ）０２と、このプリントヘッドデバイス０２の静電潜像担持体としての４つの感光体ドラム１１， １２， １３， １４に画像露光を施す露光装置としてのＲＯＳ（Ｒａｓｔｅｒ Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｃａｎｎｅｒ ）０３と、上記プリントヘッドデバイス０２の各色の現像装置４１， ４２， ４３， ４４に対応する色のトナーを供給する４つのトナーカートリッジ０４Ｙ，０４Ｍ，０４Ｋ，０４Ｃ と、上記プリントヘッドデバイス０２に記録媒体としての記録用紙Ｐを供給する給紙カセット０５と、上記プリントヘッドデバイス０２からトナー像が転写された記録用紙Ｐに対して、定着処理を施す定着装置０６と、この定着装置０６によって片面に画像が定着された記録用紙Ｐを、表裏を反転した状態で、再度プリントヘッドデバイス０２の転写部へと搬送する両面用搬送経路０７と、プリンタ本体０１の外部から所望の記録用紙Ｐを給紙する手差し給紙手段０８と、プリンタの動作を制御する制御回路や、画像信号に対して画像処理を施す画像処理回路等からなるコントローラ０９と、高圧電源回路等からなる電気回路１０とが設けられている。なお、図２中、Ｔ は画像が形成された記録用紙Ｐを排出する排出トイレを示すものであり、この排出トイレＴ は、プリンタ本体０１の上部に一体的に配置されている。
【００３８】
上記プリンタ本体０１の内部に配設される種々の部材のうち、露光装置としてのＲＯＳ０３は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色に対応した画像データに基づいて点灯駆動される４つの半導体レーザや、これら４つの半導体レーザから出射される４本のレーザ光を、偏向走査するためのｆ−θレンズやポリゴンミラー、あるいは複数枚の反射ミラーなどから構成されている。
【００３９】
図３はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型フルカラープリンタのプリントヘッドデバイスを示すものである。尚、図３中の矢印は、各回転部材の回転方向を示している。
【００４０】
このプリントヘッドデバイス０２は、図３に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）用の各感光体ドラム（像担持体）１１， １２， １３， １４を有する画像形成部１， ２， ３， ４と、これら感光体ドラム１１， １２， １３， １４に接触する本発明の実施の形態１に係る一次帯電用の接触式帯電装置２１， ２２， ２３， ２４と、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色のレーザ光３１， ３２， ３３， ３４を照射するＲＯＳ（露光装置）０３（図２参照）と、上記感光体ドラム１１， １２， １３， １４上に形成された静電潜像を、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色のトナーで現像する現像装置４１， ４２， ４３， ４４と、上記４つの感光体ドラム１１， １２， １３， １４のうちの２つの感光体ドラム１１， １２に接触する第１の一次中間転写ドラム（中間転写体）５１及び他の２つの感光体ドラム１３， １４に接触する第２の一次中間転写ドラム（中間転写体）５２と、上記第１、第２の一次中間転写ドラム５１， ５２に接触する二次中間転写ドラム（中間転写体）５３と、この二次中間転写ドラム５３に接触する最終転写ロール（転写部材）６０とで、その主要部が構成されている。
【００４１】
感光体ドラム１１， １２， １３， １４は、共通の接平面Ｍ を有するように一定の間隔をおいて配置されている。また、第１の一次中間転写ドラム５１及び第２の一次中間転写ドラム５２は、各回転軸が該感光体ドラム１１， １２， １３， １４軸に対し平行かつ所定の対称面を境界とした面対称の関係にあるように配置されている。さらに、二次中間転写ドラム５３は、該感光体ドラム１１， １２， １３， １４と回転軸が平行であるように配置されている。
【００４２】
各色毎の画像情報に応じた信号は、電気回路１０（図２参照）に配設された画像処理回路によりラスタライジングされてＲＯＳ０３に入力される。このＲＯＳ０３では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色のレーザ光３１， ３２， ３３， ３４が変調され、対応する色の感光体ドラム１１， １２， １３， １４に照射される。
【００４３】
上記各感光体ドラム１１， １２， １３， １４の周囲では、周知の電子写真方式による各色毎の画像形成プロセスが行なわれる。まず、上記感光体ドラム１１， １２， １３， １４としては、例えば、直径３０ｍｍのＯＰＣ感光体を用いた感光体ドラムが用いられ、これらの感光体ドラム１１， １２， １３， １４は、例えば、１０４ｍｍ／ｓｅｃの回転速度で回転駆動される。上記感光体ドラム１１， １２， １３， １４の表面は、図３に示すように、後に詳述する接触式の帯電装置２１， ２２， ２３， ２４に、約−８４０ＶのＤＣ電圧を印加することによって、例えば約−３００Ｖ程度に帯電される。また、感光体ドラム１１， １２， １３， １４の表面を帯電させるために、この実施の形態では、ＤＣのみ印加の帯電方式をとっているが、ＡＣ＋ＤＣ印加の帯電方式を用いても良い。
【００４４】
その後、感光体ドラム１１， １２， １３， １４の表面には、露光装置としてのＲＯＳ０３によってイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色に対応したレーザ光３１， ３２， ３３， ３４が照射され、各色毎の入力画像情報に応じた静電潜像が形成される。感光体ドラム１１， １２， １３， １４は、ＲＯＳ０３で静電潜像が書き込まれた際に、その画像露光部の表面電位は−６０ Ｖ以下程度にまで除電される。
【００４５】
また、上記感光体ドラム１１， １２， １３， １４の表面に形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色に対応した静電潜像は、対応する色の現像装置４１， ４２， ４３， ４４によって現像され、感光体ドラム１１， １２， １３， １４上にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色のトナー像として可視化される。
【００４６】
この実施の形態では、現像装置４１， ４２， ４３， ４４として、磁気ブラシ接触型の二成分現像方式を採用しているが、この発明の適用範囲はこの現像方式に限定されるものではなく、非接触型の現像方式においてもこの発明を充分に適用することができることは勿論である。
【００４７】
現像装置４１， ４２， ４３， ４４には、それぞれ色の異なったイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）色のトナーと、キャリアからなる現像剤が充填されている。これらの現像装置４１， ４２， ４３， ４４には、図２に示すように、対応する色のトナーカートリッジ０４Ｙ，０４Ｍ，０４Ｋ，０４Ｃ からトナーが補給されると、この補給されたトナーは、オーガー４０１ ，４０２ で充分にキャリアと攪拌されて摩擦帯電される。現像ロール４０３ の内部には、複数の磁極を所定の角度に配置したマグネットロール（不図示）が固定した状態で配置されている。この現像ロール４０３ に現像剤を搬送するオーガー４０２ によって、当該現像ロール４０３ の表面近傍に搬送された現像剤は、現像剤量規制部材４０４ によって現像部に搬送される量が規制される。この実施の形態では、上記現像剤の量は、３０〜５０ｇ／ｍ２ であり、また、このとき現像ロール４０３ 上に存在するトナーの帯電量は、概ね−２０ 〜３５μＣ／ｇ 程度である。
【００４８】
上記現像ロール４０３ 上に供給されたトナーは、マグネットロールの磁力によって、キャリアとトナーで構成された磁気ブラシ状となっており、この磁気ブラシが感光体ドラム１１， １２， １３， １４と接触している。この現像ロール４０３ にＡＣ＋ＤＣの現像バイアス電圧を印加して、現像ロール４０３ 上のトナーを感光体ドラム１１， １２， １３， １４上に形成された静電潜像に現像することにより、トナー像が形成される。この実施の形態では、例えば、現像バイアス電圧のＡＣ成分が４ ｋＨｚ、１．５ ｋＶｐｐで、ＤＣ成分が−２３０Ｖ程度に設定されている。
【００４９】
この実施の形態では、上記現像装置４１， ４２， ４３， ４４において、トナーとして略球形状のトナーである所謂”球形トナー”であって、その平均粒径が３〜１０μｍ程度のものが使用され、例えば、ブラック色のトナーの平均粒径は８μｍ、カラートナーの平均粒径は７μｍに設定される。
【００５０】
次に、上記各感光体ドラム１１， １２， １３， １４上に形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム５１及び第２の一次中間転写ドラム５２上に、静電的に二次転写される。感光体ドラム１１， １２上に形成されたイエロー（Ｙ）およびマゼンタ（Ｍ）色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム５１上に、感光体ドラム１３， １４上に形成されたブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）色のトナー像は、第２の一次中間転写ドラム５２上に、それぞれ転写される。従って、第１の一次中間転写ドラム５１上には、感光体ドラム１１または１２のどちらから転写された単色像と、感光体ドラム１１及び１２の両方から転写された２色のトナー像が重ね合わされた二重色像が形成されることになる。また、第２の一次中間転写ドラム５２上にも、感光体ドラム１３，１４ から同様な単色像と二重色像が形成される。
【００５１】
上記第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ 上に感光体ドラム１１，１２，１３，１４ からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、＋２５０〜５００ Ｖ程度である。この表面電位は、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。この雰囲気温度や湿度は、雰囲気温度や湿度によって抵抗値が変化する特性を持った部材の抵抗値を検知することで簡易的に知ることが可能である。上述のように，トナーの帯電量が−２０ 〜３５μＣ／ｇ の範囲内にあり、常温常湿環境下にある場合には、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ の表面電位は、＋３８０Ｖ程度が望ましい。
【００５２】
この実施の形態で用いる第１、第２の一次中間転写ドラム５１， ５２は、例えば、外径が６０ｍｍに形成され、抵抗値は１０８ Ω程度に設定される。第１、第２の一次中間転写ドラム５１， ５２は、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはＦｅやＡｌ等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層（Ｒ＝１０２ 〜１０３ Ω）が、厚さ０．１ 〜１０ｍｍ程度に設けられている。更に、第１、第２の中間転写ドラム５１， ５２の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ３ 〜１００ μｍの高離型層（Ｒ＝１０５ 〜１０９ Ω）として形成し、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。ここで重要なのは、抵抗値と表面の離型性であり、高離型層の抵抗値がＲ＝１０５ 〜１０９ Ω程度であり、高離型性を有する材料であれば、特に材料は限定されない。
【００５３】
このように第１、第２の一次中間転写ドラム５１， ５２上に形成された単色又は二重色のトナー像は、二次中間転写ドラム５３上に静電的に３次転写される。従って、二次中間転写ドラム５３上には、単色像からイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）色の四重色像までの最終的なトナー像が形成されることになる。
【００５４】
この二次中間転写ドラム５３上へ第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、＋６００〜１２００Ｖ程度である。この表面電位は、感光体ドラム１１， １２， １３， １４から第１の一次中間転写ドラム５１及び第２の一次中間転写ドラム５２へ転写するときと同様に、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。また、転写に必要なのは、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ と二次中間転写ドラム５３との間の電位差であるので、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ の表面電位に応じた値に設定することが必要である。上述のように、トナーの帯電量が−２０ 〜３５μＣ／ｇ の範囲内にあり、常温常湿環境下であって、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ の表面電位が＋３８０Ｖ程度の場合には、二次中間転写ドラム５３の表面電位は、＋８８０Ｖ程度、つまり第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ と二次中間転写ドラム５３との間の電位差は、＋５００Ｖ程度に設定することが望ましい。
【００５５】
この実施の形態で用いる二次中間転写ドラム５３は、例えば、外径が第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ と同じ６０ｍｍに形成され、抵抗値は１０１１Ω程度に設定される。また、上記二次中間転写ドラム５３も第１、第２の一次中間転写ドラム５１， ５２と同様、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはＦｅやＡｌ等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層（Ｒ＝１０２ 〜１０３ Ω）が、厚さ０．１ 〜１０ｍｍ程度に設けられている。更に、二次中間転写ドラム５３の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ３ 〜１００ μｍの高離型層として形成し、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。ここで、二次中間転写ドラム５３の抵抗値は、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ よりも高く設定する必要がある。そうしないと、二次中間転写ドラム５３が第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ を帯電してしまい、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２ の表面電位の制御が難しくなる。このような条件を満たす材料であれば、特に材料は限定されない。
【００５６】
次に、上記二次中間転写ドラム５３上に形成された単色像から四重色像までの最終的なトナー像は、最終転写ロール６０によって、用紙搬送路を通る用紙Ｐに３次転写される。この用紙Ｐは、不図示の紙送り工程を経て用紙搬送ロール９０を通過し、二次中間転写ドラム５３と最終転写ロール６０のニップ部に送り込まれる。この最終転写工程の後、用紙上に形成された最終的なトナー像は、定着装置７０によって定着され、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００５７】
ところで、この実施の形態に係る接触式の帯電装置は、被帯電体の表面に円筒状導電部材を接触させて、当該円筒状導電部材を従動回転させることにより、前記被帯電体の表面を帯電もしくは除電する接触式の帯電装置において、前記円筒状導電部材の内部に軸方向に沿って配設される導電性芯部材と、前記導電性芯部材の両端部に回転自在に配設され、かつその外周に弾性層を備えた軸受け部材と、前記導電性芯部材の外周に嵌装され、かつその長手方向の両端部が軸受け部材の外周に嵌合固定された円筒状導電部材と、前記導電性芯部材の軸方向に沿った帯電領域に渡って保持され、前記円筒状導電部材を被帯電体の表面に押圧する導電性弾性部材とを備えるように構成されている。
【００５８】
また、この実施の形態では、前記導電性芯部材は、その軸方向の両端部に端部側の外径を小さく設定した段差を有するとともに、前記軸受け部材は、その内周の少なくとも一部に前記導電性芯部材の段差を越えない内径を有し、かつ外周に弾性層を有するように構成されている。
【００５９】
さらに、この実施の形態では、前記導電性芯部材は、その軸方向の両端部が少なくとも円柱状に形成されているとともに、その中間部には、周方向の一部に軸方向に沿った平面を有するように構成されている。
【００６０】
また更に、この実施の形態では、前記導電性芯部材は、その軸方向の両端部が少なくとも円柱状に形成されているとともに、当該円柱状に形成された両端部の少なくとも一方に、前記導電性芯部材を所定の角度で回り止め状態に取り付ける断面Ｄ形状の基準平面が形成されるように構成されている。
【００６１】
図１及び図４はこの発明の実施の形態１に係る接触式の帯電装置を示す構成図である。
【００６２】
すなわち、この実施の形態に係る接触式の帯電装置２１， ２２， ２３， ２４は、すべて同様に構成されており、これらの接触式の帯電装置２１， ２２， ２３， ２４は、図１及び図５に示すように、大別して、導電性芯部材２１０ と、軸受け部材２２０ と、円筒状導電部材２３０ と、導電性弾性部材２４０ とを備えるように構成されている。
【００６３】
上記導電性芯部材２１０ は、図５に示すように、ステンレスや鉄、アルミニウム等の金属からなり、長尺な断面矩形状（図示例では、断面正方形状）の金属製中空シャフト２１１ と、前記金属製中空シャフト２１１ の両端部に嵌合固定され、軸方向の外側に向けて円柱状に突出した軸部材２１２，２１３ とを有するように構成されている。上記金属製中空シャフト２１１ は、例えば、５ｍｍの幅に設定されている。上記導電性芯部材２１０ の軸部材２１２，２１３ には、中空シャフト２１１ 側の端部に、当該中空シャフト２１１ 側の端部の外径を大きく、軸方向の外側の外径を小さく設定した段差部２１４，２１５ が設けられているとともに、一方の軸部材２１３ の先端部には、断面矩形状の中空シャフト２１１ の一端面２１１ ａと一致した平面からなる断面Ｄ形状の基準面２１６ が設けられている。上記上記導電性芯部材２１０ の段差部２１４，２１５ によって後述するように決定される軸受け部２２１ の間隔は、円筒状導電部材２３０ の自由長と等しいか、あるいは円筒状導電部材２３０ の自由長より若干長く設定され、軸受け部２２１ に円筒状導電部材２３０ を嵌合固定した状態で、当該円筒状導電部材２３０ に若干張力が作用するように構成するのが望ましい。このように構成することにより、軸受け部２２１ に円筒状導電部材２３０ を嵌合固定した状態で、円筒状導電部材２３０ に若干張力が作用し、円筒状導電部材２３０ がスラスト方向に移動する所謂蛇行の発生を防止することが可能となる。
【００６４】
なお、上記導電性芯部材２１０ としては、断面矩形状の金属製中空シャフトをを用いるのが望ましいが、図１（ｃ）に示すように、円柱形状や円筒形状に形成したものを用いても良い。
【００６５】
また、上記軸受け部材２２０ は、図６に示すように、導電性芯部材２１０ の段差部２１４，２１５ に嵌合された状態で取り付けられるように構成されている。この軸受け部材２２０ は、図１及び図５に示すように、導電性芯部材２１０ の段差部２１４，２１５ に嵌合される合成樹脂製の軸受け部２２１ と、当該軸受け部２２１ の外周に圧入及び両面テープによる接着等によって固着されたポロン等の合成樹脂やゴム製のスポンジ状部材からなる弾性層２２２ とから構成されている。さらに、上記軸受け部材２２０ の軸受け部２２１ には、導電性芯部材２１０ の段差部２１４，２１５ に嵌合される段差２２３ が、その内周に形成されている。
【００６６】
さらに、上記円筒状導電部材２３０ は、図１及び図５に示すように、例えば、１０５ 〜１０８ Ωの体積抵抗を有するゴム或いは合成樹脂製の中空チューブであり、例えば、直径（外径）が１０ｍｍ、肉厚が１ｍｍに形成されている。ここでは、この円筒状導電部材２３０ として、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエン３元共重合体）或いはエピクロルヒドリンゴムに、カーボンブラック或いは金属錯体粉を添加して、１０５ 〜１０８ Ωの体積抵抗に調整したゴムチューブを使用しており、かつその表面にはフッ素化合物でシランカップリング処理が施されている。
【００６７】
更にまた、上記導電性弾性部材２４０ は、１０６ Ω以下の体積抵抗を有する金属、合成樹脂、ゴム或いは繊維束からなるように構成されている。この実施の形態では、導電性弾性部材２４０ として、厚さ０．１ｍｍの導電性ＰＥＴからなる薄いシート状の部材を用いており、当該導電性弾性部材２４０ は、図５に示すように、幅の狭い長尺な長方形のシート状に形成されている。この導電性弾性部材２４０ は、導電性芯部材２１０ の回転方向上流側に位置する一側面２１１ａに、両面テープ２４１ による接着等の手段で固着されており、当該導電性芯部材２１０ の一側面から下方に向けて所定の長さだけ突出するように配設されている。上記導電性弾性部材２４０ の長さは、円筒状導電部材２３０ を感光体ドラム１１， １２， １３， １４の表面に押圧する際の押圧力を決定するものであり、適宜設定されるが、当該円筒状導電部材２３０ の内径よりも若干長く設定するのが望ましい。
【００６８】
以上の構成において、この実施の形態に係る接触式の帯電装置においては、次のようにして、帯電部材を被帯電体に押圧する押圧力によらずに、帯電部材を安定して従動回転させることができ、均一に帯電することが可能となっている。
【００６９】
また、この実施の形態に係る接触式の帯電装置においては、次のようにして、弾性体ブラシを用いたり、芯の径を太くすることなく、帯電部材をその軸方向に沿って一様に接触させることが可能となっている。
【００７０】
さらに、この実施の形態に係る接触式の帯電装置においては、次のようにして、部品点数の増加に伴うコストアップを招くことなく、帯電部材がスラスト方向に移動するのを防止することが可能となっている。
【００７１】
また更に、この実施の形態に係る接触式の帯電装置においては、次のようにして、芯と帯電部材との安定した導通を得ることができ、被帯電体に対して均一な帯電を行うことが可能となっている。
【００７２】
すなわち、この実施の形態に係る接触式の帯電装置２１， ２２， ２３， ２４においては、図１、図６乃至図８に示すように、中空チューブからなる円筒状導電部材２３０ の長手方向の両端部に、軸受け部材２２０ が嵌合された状態で固定され、当該軸受け部材２２０ は、導電性芯部材２１０ の軸部材２１２，２１３ に設けられた段差部２１４，２１５ に嵌合された状態で回転自在に取り付けられている。したがって、上記中空チューブからなる円筒状導電部材２３０ は、その長手方向の両端部に配設された軸受け部材２２０ を介して、固定配置された導電性芯部材２１０ に回転自在に取り付けられている。
【００７３】
また、上記接触式の帯電装置２１， ２２， ２３， ２４においては、図１及び図７に示すように、中空チューブからなる円筒状導電部材２３０ の内部に、導電性芯部材２１０ に保持された導電性弾性部材２４０ が配設されており、当該円筒状導電部材２３０ は、被帯電体としての感光体ドラム１１， １２， １３， １４の表面に、導電性弾性部材２４０ によって所定の当接状態で押圧されるようになっている。
【００７４】
そのため、上記接触式の帯電装置２１， ２２， ２３， ２４においては、円筒状導電部材２３０ が感光体ドラム１１， １２， １３， １４の表面に押圧される押圧力を、円筒状導電部材２３０ を感光体ドラム１１， １２， １３， １４の表面に押圧する押圧力によらずに、導電性弾性部材２４０ の当接状態で制御することができ、円筒状導電部材２３０ の感光体ドラム１１， １２， １３， １４表面に対する押圧力を、常に適切な状態に維持することができる。しかも、上記接触式の帯電装置２１， ２２， ２３， ２４においては、円筒状導電部材２３０ の従動回転を、当該円筒状導電部材２３０ の両端部に嵌合固定された軸受け部材を、感光体ドラム１１， １２， １３， １４の表面に押圧することによって行っているため、円筒状導電部材２３０ を被帯電体に押圧する押圧力によらずに、円筒状導電部材２３０ を安定して従動回転させることができ、均一に帯電することが可能となっている。
【００７５】
また、上記接触式の帯電装置２１， ２２， ２３， ２４においては、円筒状導電部材２３０ の内部に配設された導電性芯部材２１０ に、導電性弾性部材２４０ を保持して、当該導電性弾性部材２４０ によって円筒状導電部材２３０ を感光体ドラム１１， １２， １３， １４の表面に押圧しているため、弾性体ブラシを用いたり、芯の径を太くすることなく、円筒状導電部材２３０ をその軸方向に沿って一様に接触させることが可能となっている。
【００７６】
さらに、上記接触式の帯電装置２１， ２２， ２３， ２４においては、円筒状導電部材２３０ の両端部に軸受け部材２２０ を嵌合固定し、当該軸受け部材２２０ を導電性芯部材２１０ に設けられた段差部２１４，２１５ に嵌合して位置決めしているため、当該段差部２１４，２１５ によって位置決めされる軸受け部材２２０ の間隔を、円筒状導電部材２３０ の長さに等しいか、若干長く設定することにより、円筒状導電部材２３０ 自身が有する弾性力等によって、当該円筒状導電部材２３０ がスラスト方向に移動するのを防止することができる。したがって、部品点数の増加に伴うコストアップを招くことなく、円筒状導電部材２３０ がスラスト方向に移動するのを防止することが可能となっている。
【００７７】
また更に、上記接触式の帯電装置２１， ２２， ２３， ２４においては、円筒状導電部材２３０ に対して、導電性芯部材２１０ に所定の電圧を印加することにより、当該導電性芯部材２１０ に帯電領域にわたって保持された導電性弾性部材２４０ を介して、円筒状導電部材２３０ の帯電領域に確実に通電することができ、導電性芯部材２１０ と円筒状導電部材２３０ との安定した導通を得ることができ、感光体ドラム１１， １２， １３， １４に対して均一な帯電を行うことが可能となっている。
【００７８】
このように、上記実施の形態に係る接触式の帯電装置２１， ２２， ２３， ２４の場合には、図１、図７及び図８に示すように、外部から電圧を印加した中空体としての円筒状導電部材２３０ を、被帯電体としての感光体ドラム１１， １２， １３， １４に対し従動させ、被帯電体を帯電もしくは除電する接触式の帯電装置において、中空体の両端部にトラクションコントロール可能な回転駆動機構を持った軸受け部材２２０ が被帯電体に対し接触するため、中空体で不安定となりやすい接触部の摩擦抵抗などにかかわらず安定した従動回転を得られる。又、導電性芯部材２１０ に固定した円筒状導電部材２３０ により円筒状導電部材２３０ が安定して感光体ドラム１１， １２， １３， １４に接触できるので、感光体ドラム１１， １２， １３， １４を安定かつ均一に帯電できる。
【００７９】
また、上記実施の形態に係る接触式の帯電装置２１， ２２， ２３， ２４の場合には、円筒状導電部材２３０ が軸受け部材２２０ を介して、感光体ドラム１１， １２， １３， １４に従動回転するのみであるので、ギアレスで回転速度の安定した良好な従動回転が得られる。
【００８０】
さらに、本発明に比較して、硬度のある中実ロールでは押し付け圧力により安定した従動回転が得られるが、その押し付け圧力により表面付着トナーを押し潰し、被帯電体表面にフィルミングを生じさせたり、微小なスリップにより表面を削ってしまい被帯電体の磨耗や表面キズによる寿命低下を招いてしまう。
【００８１】
また更に、本発明に比較して、トラクションに頼らないギアによる回転駆動はギアピッチの帯電ムラを引き起こしやすいことが周知である。
【００８２】
これに対して、上記実施の形態に係る接触式の帯電装置２１， ２２， ２３， ２４の場合には、残留トナーなどの来ない画像領域外の軸方向端部の領域を自在な圧力で当接させることが可能であるため、安定した回転駆動力を得ることができる。
【００８３】
又、上記実施の形態に係る接触式の帯電装置２１， ２２， ２３， ２４の場合には、回転駆動用構成とニップ部形成機能が分離しているため、ニップ用の押し付け荷重は、弾性層を有する軸受け部材２２０ で独立に最適化が可能であり、不安定な形状の中空体からなる円筒状導電部材２３０ であっても、肝心な帯電ニップ部においては常に一定した当接形状及びその両端の微小ギャップ形状を形成することが可能である。
【００８４】
更に、中空の部材を回転駆動させる場合、左右の圧力差により通常スラスト（軸）方向に力が生じる、所謂蛇行（ウオーク）が発生するが、本発明では、圧力自体が軽いので蛇行力も弱く、さらには芯部材に加工された軸両端部の軸受けの中央側への移動規制となり、円筒状導電部材２３０ の張力と合わせて円筒状導電部材２３０ のスラスト方向への移動阻止機能を果たすため、蛇行を防止できる。
【００８５】
さらに又、上述したが、均一帯電性能を得るために帯電ニップ形状は非常に重要であり、このため、帯電部材には非常に高い外形の寸法制度が求められる。これはそのままコスト高を引き起こし、研磨工程の追加等で生産性をも低下させてしまう。これに対し、本発明は、円筒状導電部材２３０ と組み合わせて、軸受け部材２２０ や導電性弾性部材２４０ を用いることにより、円筒状導電部材２３０ そのものに、高い外径や寸法精度を必要としていない。また、構造自体も簡素であるため量産性も高い。
【００８６】
なお、前記導電性弾性部材としては、例えば、図９に示すように、導電性芯部材２１０ の接着されたスポンジ状の導電性弾性部材を用いても良い。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、帯電部材を被帯電体に押圧する押圧力によらずに、帯電部材を安定して回転させることができ、均一に帯電することが可能な帯電装置を提供することができる。
【００８８】
また、この発明によれば、弾性体ブラシを全周に挿入したり、芯部材の径を太くすることなく、帯電部材をその軸方向に沿って一様に接触させることが可能な帯電装置を提供することができる。
【００８９】
さらに、この発明によれば、部品点数の増加に伴うコストアップを招くことなく、帯電部材がスラスト方向に移動するのを防止することが可能な帯電装置を提供することができる。
【００９０】
また更に、この発明によれば、芯部材と帯電部材との安定した導通を得ることができ、被帯電体に対して均一な帯電を行うことが可能な帯電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の実施の形態１に係る接触式の帯電装置を示す構成図である。
【図２】図２はこの発明の実施の形態１に係る接触式の帯電装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型のカラープリンタを示す構成図である。
【図３】図３はこの発明の実施の形態１に係る接触式の帯電装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型のカラープリンタの画像形成部を示す構成図である。
【図４】図４はこの発明の実施の形態１に係る接触式の帯電装置を示す外観斜視図である。
【図５】図５はこの発明の実施の形態１に係る接触式の帯電装置を示す分解斜視図である。
【図６】図６はこの発明の実施の形態１に係る接触式の帯電装置の部材を示す斜視図である。
【図７】図７はこの発明の実施の形態１に係る接触式の帯電装置の使用状態を示す断面図である。
【図８】図８はこの発明の実施の形態１に係る接触式の帯電装置の使用状態を示す断面図である。
【図９】図９はこの発明の実施の形態１に係る接触式の帯電装置の変形例を示す断面図である。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｃ）はこの発明に係る帯電装置用の導電性芯部材をそれぞれ示す構成図である。
【符号の説明】
２１， ２２， ２３， ２４：接触式の帯電装置、２１０ ：導電性芯部材、２２０ ：軸受け部材、２３０ ：円筒状導電部材、２４０ ：導電性弾性部材。
Claims (13)
- 長尺で表面に平面部が形成された導電性シャフトと、前記導電性シャフトの平面部を挟んで当該導電性シャフトの両端部に設けられた円柱状の軸部材とを有することを特徴とする帯電装置用の導電性芯部材。
- 前記軸部材の少なくとも一方は導電性を有することを特徴とする請求項１記載の帯電装置用の導電性芯部材。
- 前記導電性シャフトは断面多角形状の中空であって、前記軸部材は中空な前記導電性シャフトの両端部に嵌合固定されていることを特徴とする請求項１記載の帯電装置用の導電性芯部材。
- 前記導電性シャフトは断面多角形状の中実であって、前記軸部材は円柱状の外径と前記導電性シャフトの断面形状と略等しい内径を有することを特徴とする請求項１記載の帯電装置用の導電性芯部材。
- 前記軸部材は、前記導電性シャフトの長尺方向と交わる方向に当該導電性シャフトの表面より突出した円柱状の円周曲面を有することを特徴とする請求項１記載の帯電装置用の導電性芯部材。
- 被帯電体の表面に円筒状導電部材を接触させて、当該円筒状導電部材を回転させることにより、前記被帯電体の表面を帯電もしくは除電する接触式の帯電装置において、
前記円筒状導電部材の内部に軸方向に沿って配設される導電性芯部材と、前記導電性芯部材の両端部に回転自在に配設され、かつその外周に弾性層を備えた軸受け部材と、前記導電性芯部材の外周に嵌装され、かつその長手方向の両端部が軸受け部材の外周に嵌合固定された円筒状導電部材とを備えたことを特徴とする接触式の帯電装置。 - 被帯電体の表面に円筒状導電部材を接触させて、当該円筒状導電部材を回転させることにより、前記被帯電体の表面を帯電もしくは除電する接触式の帯電装置において、
前記円筒状導電部材の内部に軸方向に沿って配設される導電性芯部材と、前記導電性芯部材の両端部に回転自在に配設され、かつその外周に弾性層を備えた軸受け部材と、前記導電性芯部材の外周に嵌装され、かつその長手方向の両端部が軸受け部材の外周に嵌合固定された円筒状導電部材と、前記導電性芯部材の軸方向に沿った帯電領域に渡って保持され、前記円筒状導電部材を被帯電体の表面に押圧する導電性弾性部材とを備えたことを特徴とする接触式の帯電装置。 - 前記導電性芯部材は、その軸方向の両端部に端部側の外径を小さく設定した段差を有するとともに、前記軸受け部材は、その内周の少なくとも一部に前記導電性芯部材の段差を越えない内径を有し、かつ外周に弾性層を有することを特徴とする請求項２又は３記載の接触式の帯電装置。
- 前記導電性芯部材は、その軸方向の両端部が少なくとも円柱状に形成されているとともに、その中間部には、周方向の一部に軸方向に沿った平面を有することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の接触式の帯電装置。
- 前記導電性芯部材は、その軸方向の両端部が少なくとも円柱状に形成されているとともに、当該円柱状に形成された両端部の少なくとも一方に、前記導電性芯部材を所定の角度で回り止め状態に取り付ける断面Ｄ形状の基準平面が形成されていることを特徴とする請求項５記載の接触式の帯電装置。
- 前記円筒状導電部材は、１０５ 〜１０８ Ωの体積抵抗を有するゴム或いは合成樹脂製の中空チューブであり、前記導電性弾性部材は、１０６ Ω以下の体積抵抗を有する金属、合成樹脂、ゴム或いは繊維束からなることを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の接触式の帯電装置。
- 前記円筒状導電部材は、ＥＰＤＭ或いはエピクロルヒドリンゴムに、カーボンブラック或いは金属錯体粉を添加して、１０５ 〜１０８ Ωの体積抵抗に調整したゴムチューブであり、かつその表面をフッ素化合物でシランカップリング処理したことを特徴とする請求項２乃至７のいずれかに記載の接触式の帯電装置。
- 円筒状導電部材を像担持体の表面に接触させて、当該円筒状導電部材を回転させることにより、前記像担持体の表面を帯電させる接触式の帯電装置を備えた画像形成装置において、
前記接触式の帯電装置は、前記円筒状導電部材の内部に軸方向に沿って配設される導電性芯部材と、前記導電性芯部材の両端部に回転自在に配設され、かつその外周に弾性層を備えた軸受け部材と、前記導電性芯部材の外周に嵌装され、かつその長手方向の両端部が軸受け部材の外周に嵌合固定された円筒状導電部材とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
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| CN103809412A (zh) * | 2012-11-09 | 2014-05-21 | 珠海赛纳打印科技股份有限公司 | 导电弹性体辊、制造方法及其图像形成装置 |
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