JP2005157256A - 電極ユニットおよびそれを用いた作像ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 ａ−Ｓｉドラム内のヒーターに通電するために使用する電極を交換する場合において、ａ−Ｓｉドラムを画像形成装置から取り出す必要がなく、その上、電極の交換が容易な作像ユニット、およびこのような作像ユニットに使用する取り扱いが容易な電極ユニットを提供すること。
【解決手段】 枠体１内に感光体ドラム２を回転可能に保持してなる作像ユニット１００であって、感光体ドラム２の端部側面に導電性の摺動リング４が設けられ、枠体１における摺動リング４に対向する部分に開口部５が設けられ、感光体ドラム２に導電するための電極６を先端部に備えた電極ユニット３が、枠体１の開口部５に挿入されて電極６が摺動リング４に対して摺動可能に接触する位置で、枠体１に対して着脱可能に取り付けられた作像ユニット。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、またはファクシミリ等の画像形成装置において使用することが可能な電極ユニット、およびそれを用いた作像ユニットに関する。より詳細には、本発明は、通電または導電が必要な感光体ドラムを使用する画像形成装置において、交換が容易な電極ユニット、およびそれを用いた作像ユニットに関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、およびこれらの複合機等の画像形成装置は、現在広く普及している。そして、最近の画像形成装置の主流は、高速化、高画素化、フルカラー化が進んだ高性能機へと移行しつつある。

このような画像形成装置における重要な構成部品の一つが感光体ドラムである。感光体ドラムは画像形成に直接関わる部品であり、特に現在の高性能化された画像形成装置では、感光体ドラムの特性によって画像の品質が大きく左右されるため、感光体ドラムの性能自体は勿論のこと、感光体ドラムのメンテナンスの容易さや頻度等も、画像品質の向上、および維持には非常に重要な要素となる。

感光体ドラムは、一般に、金属等の導電性材料を基材とし、その基材の上に感光体を表層として形成させた構成とされている。感光体ドラムによる画像形成の原理を簡単に説明すると、次のようになる。

初めに、画像形成装置内に設けられた帯電器から発生した電荷が感光体ドラムの表層に蓄積する。次いで、感光体ドラムを露光することにより、表層に電荷キャリアを発生させ、先に表層に蓄積させた電荷をこの電荷キャリアによって中和させると、画像の元となる電荷の濃淡（静電潜像）が形成する。そして、この状態でドラム表面の電荷の濃淡に従ってトナーを付着させ、これをシートに転写することにより画像が形成される。

このような画像形成装置に用いる感光体ドラムの種類には、表層を構成する材料によって、有機光半導体（ＯＰＣ）ドラム、砒素−セレン（Ａｓ−Ｓｅ）系ドラム、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）ドラム等がある。これらの感光体ドラムのうち、ａ−Ｓｉドラムは表面硬度が非常に高く、他の感光体ドラムと比較して耐久性、耐劣化性、耐磨耗性、耐傷付き性等に優れているため、特に最近の画像形成装置において採用されることが多くなってきている。

ところが、ａ−Ｓｉドラムは耐久性等には優れているものの、吸湿性があるという欠点を有している。ａ−Ｓｉドラムの吸湿性は、画像形成に悪影響を及ぼすことが知られている。すなわち、ａ−Ｓｉドラムの表面に水分が存在すると、ａ−Ｓｉドラム表面に形成された静電潜像のエッジ部において電位の横流れが生じ、その結果画像流れが引き起こされる。また、画像形成装置内の帯電器の放電等によって窒素と水分とが反応してＮＯｘ等の水溶性のイオン生成物を発生させ、これらのイオン生成物がａ−Ｓｉドラム表面に付着すると空気中の水分が引き寄せられるためａ−Ｓｉドラム表面の水分量がさらに増加し、画像流れを一層助長することになる。

そこで、ａ−Ｓｉドラムを使用した画像形成装置では、通常、ａ−Ｓｉドラムの内部にヒーター等の熱源を設置し、ａ−Ｓｉドラムを外部より常に高温状態に維持することによって、ドラム表面に水分が滞留することを防止している。

ところで、従来のａ−Ｓｉドラムを使用した画像形成装置において、ａ−Ｓｉドラム内に設置したヒーターへの電力供給は、ａ−Ｓｉドラムの端部側面に導電性の摺動リングを設け、この摺動リングに電極を接触させ、ａ−Ｓｉドラム外部の電源からａ−Ｓｉドラム内部のヒーターに通電することによって行われていた（例えば、特許文献１）。

特許文献１のａ−Ｓｉドラムでは、ａ−Ｓｉドラム内にヒーターと感温素子とを内蔵し、ａ−Ｓｉドラムのドラム軸に対し同心円状に配列した複数の摺動リングを介して、ヒーターおよび感温素子が外部電気回路に接続されるように構成されている。
実開平５−４７９７１号公報

特許文献１のような内部にヒーターを備えたａ−Ｓｉドラムにおいては、ドラム側面の摺動リングに接触させる電極が摩耗した場合、これを新たな電極に交換する必要が生じることとなる。ちなみに、この電極の交換サイクルは、通常、シートへの画像形成が５０万枚程度に達すると行われる。

ところが、特許文献１のａ−Ｓｉドラムは、交換時の電極の着脱容易性について考慮されていない。すなわち、特許文献１のａ−Ｓｉドラムでは、電極となるブラシがブラシ取り付けフランジに取り付けられており、このブラシ取り付けフランジを摺動リングに近接させる位置でドラム軸に固定することによって、ブラシと摺動リングとを接触させている。このような構成では電極を新品に交換する場合、一旦ａ−Ｓｉドラムを画像形成装置から取り出し、ドラム軸からブラシ取り付けフランジを外してから電極交換作業を行う必要があり、電極交換やメンテナンス等に非常に手間が掛かる。また、電極交換等の度に画像形成装置からドラムを取り出すと、ａ−Ｓｉドラム表面を不意に傷付けたり、細かな埃等で汚染したりするおそれもあるため好ましいことではない。

さらに、従来のａ−Ｓｉドラムに使用されるブラシは、その先端部の形状を摺動リングの表面形状に合わせるように設計されていた。すなわち、摺動リングの接触表面が平坦面であれば、ブラシの先端部を平面に形成し、摺動リングの接触表面が曲面であれば、ブラシの先端部を摺動リングの接触表面に適合する曲面に形成していた。

ところが、このような先端部の形状を摺動リングの接触表面に合わせたブラシは接触面積が大きいため、摩擦抵抗も大きいという問題があった。この摩擦抵抗の増加は、ブラシと摺動リングとの擦れ音の増大をもたらし、また、摩擦熱によってブラシの先端部が炭化してブラシと摺動リングとの接触不良の原因となることがあった。そして、一旦炭化によってブラシの接触不良が発生すると、ａ−Ｓｉドラムを回転させて先端部を削り出そうとしても、炭化層によってブラシの新しい面の出現が阻害されるため、その都度ブラシを取り外して紙やすり等で炭化した先端部を削るか、新品と交換する必要が生じていた。

従って、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ａ−Ｓｉドラム内のヒーターに通電するために使用する電極を交換する場合において、ａ−Ｓｉドラムを画像形成装置から取り出す必要がなく、その上、電極の交換が容易な作像ユニットを提供することを目的とする。また同時に、このような作像ユニットに使用する取り扱いが容易な電極ユニットを提供することを目的とする。さらに、ａ−Ｓｉドラムとの摩擦抵抗を低減し、接触不良を防止できる電極ユニットを提供することを目的とする。

本発明の作像ユニットの特徴構成は、枠体内に感光体ドラムを回転可能に保持してなる作像ユニットであって、前記感光体ドラムの端部側面に導電性の摺動リングが設けられ、前記枠体における前記摺動リングに対向する部分に開口部が設けられ、前記感光体ドラムに導電するための電極を先端部に備えた電極ユニットが、前記枠体の前記開口部に挿入されて前記電極が前記摺動リングに対して摺動可能に接触する位置で、前記枠体に対して着脱可能に取り付けられた点にある。

この特徴構成の作像ユニットであれば、電極を先端部に備えた電極ユニットを、感光体ドラムを回転可能に保持する枠体に設けられた開口部に着脱可能に挿入することが可能であり、電極ユニットの挿入状態においては電極が摺動リングに対して摺動可能に接触しているので、電極ユニットの電極と摺動リングとを確実に接触させて通電状態を維持することを可能にしている。一方、電極が消耗する等して新たな電極と交換する必要が生じた場合には、電極ユニットを枠体の開口部から抜き取って交換するという簡単な作業のみで目的を達成することができる。このように本構成では、電極の交換等のために感光体ドラムをいちいち画像形成装置から取り出す手間がなくなるので作業者の負担が軽くなり、また、感光体ドラムが画像形成装置外部の環境に曝されることもないので、ドラム表面の傷付きや汚染を防止することができる。

本発明に係る作像ユニットの他の特徴構成では、前記電極ユニットは、前記枠体に取り付けられた状態で前記枠体から突出し、前記電極に接続される導線または導線のコネクタ部を保持する突出部を、その基部に備えることも可能である。

この特徴構成の作像ユニットであれば、電極ユニットを枠体に着脱する際に、突出部が取手の役割を果たすので、特別な工具等を使用しなくても簡単に電極ユニットの交換をすることできる。また、この突出部は、導線または導線のコネクタ部を保持する機能も有しているので、配線類を確実に保持して断線などを防止することができるとともに、通電用の配線が絡まったりすることなく整然とまとめることができる。その結果、コネクタ部の着脱や電極ユニットおよびその周辺の配線の取回しが容易になるという利点がある。

本発明の電極ユニットの特徴構成は、内部に感光体ドラムを保持してなる作像ユニットの枠体に対して着脱可能な電極ユニットであって、前記枠体に対して取り付け可能な取付部を備えた基部と、前記基部の先端側に設けられ、前記枠体の開口部に挿入される挿入部と、この挿入部の先端部から突出する電極と、前記基部の基端側から突出する突出部とを備えた点にある。

この特徴構成の電極ユニットであれば、電極ユニットを枠体に着脱する際に、突出部が取手の役割を果たすので、特別な工具等を使用しなくても簡単に電極ユニットの交換をすることできる。また、電極をユニット化することで、設置スペースを最小限にすることができるという利点もある。

本発明に係る電極ユニットの他の特徴構成では、前記電極は、弾性部材により前記挿入部の挿入方向に付勢可能に構成されることも可能である。

この特徴構成の電極ユニットであれば、電極ユニットの電極が摩耗して長さが短くなっても、弾性部材が挿入方向に電極を付勢しているので、電極を最後まで使用することが可能となり、電極ユニットの交換サイクルを伸ばすことができる。さらに、このような弾性部材を使用することにより、電極を常に一定の力で対象物に押し当てることができるので、安定した通電状態を確保することも可能となる。

本発明に係る電極ユニットの他の特徴構成では、前記電極の先端部を、その先ほど断面積が減少する形状とすることも可能である。

この特徴構成の電極ユニットであれば、電極の先端部が、その先ほど断面積が減少する形状とされているため、電極と感光体ドラムの摺動リングとの接触面積を従来に比べて低減することができ、このため摩擦抵抗を低減することができる。また、摩擦による擦り音も低減することができる。さらに、万一摩擦熱により電極の摺動リングとの接触箇所に炭化が起こったとしても、電極が削れることにより、電極の摺動リングとの接触箇所の周縁部分に炭化していない電極部分が出現するので、電極の導電性が確保される。

本発明に係る電極ユニットの他の特徴構成では、前記電極の先端部を、その先に突出する略球面状または先細にされた略錘体状に形成することも可能である。

この特徴構成の電極ユニットであれば、電極の先端部が、その先に突出する略球面状または先細にされた略錘体状に形成されているため、電極が摺動リングによって削られたときに電極の摺動リングとの接触箇所の周縁部分には常に電極の新しい部分が出現し、この新しい部分が摺動リングと接触することになるので、電極の導電性をより確実なものにすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は以下の実施の形態および図面に記載される構成に限定されるものではなく、当業者が実施し得る範囲において、あらゆる変更が可能である。

図１は、本発明の作像ユニット１００を示す斜視図である。作像ユニット１００は、枠体１、感光体ドラム２、および電極ユニット３を備えている。枠体１は、その内部に感光体ドラム２を回転可能に保持している。感光体ドラム２は、その端部側面に導電性の摺動リング４を有している。また、枠体１の摺動リング４に対向する部分には開口部５が設けられており、この開口部５に電極ユニット３を挿入すると、電極ユニット３の先端部に設けられた電極６が摺動リング４と接触し、感光体ドラム２が導電状態となる。電極６は、例えば、汎用のカーボンブラシを採用することができる。電極ユニット３の電極６と摺動リング４との接触状態は、感光体ドラム２が回転している間も維持される。電極ユニット３は、この電極６と摺動リング４とが接触状態になる位置で、枠体１に対して着脱可能に取り付けることができる。なお、電極ユニット３を枠体１に取り付けた状態では、電極ユニット３は、例えばビス１８等で確実に枠体１に固定することができるので、感光体ドラム２の回転中に電極ユニット３が誤って脱落したりするおそれはない。

このように、本発明の作像ユニット１００では、電極ユニット３の電極６と摺動リング４とを確実に接触させて通電状態を維持することを可能にしている。一方、電極６が消耗する等して新たな電極と交換する必要が生じた場合には、電極ユニット３を枠体１の開口部５から抜き取って交換するという簡単な作業のみで目的を達成することができる。従って、本発明では、電極６の交換等のために感光体ドラム２をいちいち画像形成装置（枠体１）から取り出す手間がなくなるので作業者の負担が軽くなり、また、感光体ドラム２が画像形成装置外部の環境に曝されることもないので、ドラム表面の傷付きや汚染を防止することができる。

図２は、電極ユニット３が枠体１の開口部５に取り付けられた状態にある作像ユニット１００を示す斜視図である。図２に示すように、電極ユニット３は、枠体１に取り付けられた状態で枠体１から突出する突出部７を、電極ユニット３の基部８に備えている。この突出部７は、電極ユニット３を枠体１に着脱する際に、取手の役割を果たすので、電極ユニット３は、ビス１８等による固定を外すだけで、簡単に電極ユニット３の交換をすることができる。

また、突出部７には、電極ユニット３の電極６に接続される導線または導線のコネクタ部１６を保持するパネルカット部９を設けることができる。図２に示すように、このパネルカット部９は、電極６に接続されるコネクタ部１６を填め込み可能であり、これに電源等の外部回路（図示せず）からのコネクタ部１０を接続することにより、両者を接続した状態で確実に保持することができるので、断線等のトラブルを防止することができるとともに、通電用の配線が絡まったりすることなく整然とまとめることができる。その結果、コネクタ部１６の着脱や電極ユニット３およびその周辺の配線の取回しが容易になる。

図３は、（ａ）電極ユニット３および（ｂ）電極ユニット３に用いる電極６の配線を示した斜視図である。電極ユニット３は、枠体１に対して取り付け可能な取付部１１を備えた基部８、基部８の先端側に設けられ、枠体１の開口部５に挿入される挿入部１２、この挿入部１２の先端部から突出する電極６、および基部８の基端側から突出する突出部７を備えている。ここで、電極６は、図３（ｂ）に示すように、例えば、その後端部から導線１３を延ばし、導線１３の先に丸型端子１４を設け、この丸型端子１４にさらに別の導線１５を接続し、コネクタ部１６で終結させる構成とすることができる。図３（ａ）に示す電極ユニット３では、図３（ｂ）に示した電極６が用いられ、電極６の後方のコネクタ部１６を、突出部７に設けたパネルカット部９に通して保持されている様子が示されている。このように、コネクタ部１６がパネルカット部９に保持された状態のままで、電源等の外部回路からのコネクタ部１０を、電極６のコネクタ部１６に接続することができる。

図４は、電極ユニット３における電極６の基部８への取付構造を示す斜視図である。なお、ここでは説明の便宜上、図３に示した電極の配線は省略している。電極ユニット３の電極６は、弾性部材１７により挿入部１２（破線で示している）の挿入方向に付勢可能なように支持されている。弾性部材１７には、コイルバネや弾性ゴム等を使用することができるが、本実施形態では、コイルバネを使用した例を示している。

このように電極６が弾性部材１７によって支持される構成であれば、電極ユニット３の電極６が摩耗して長さが短くなっても、弾性部材１７が挿入方向に電極６を付勢しているので、電極６を最後まで使用することが可能となり、電極ユニット３の交換サイクルを伸ばすことができて、コスト面で有利である。さらに、このような弾性部材１７を使用することにより、電極６を常に一定の力で対象物に押し当てることができるので、安定した通電状態を確保することも可能となる。

なお、本発明の電極ユニット３の構成のように、電極６をユニット化すると、設置スペースを最小限にすることができるので、画像形成装置の小型化、軽量化には有利である。

また、本発明では、電極ユニット３に使用する電極６を、その先端部を、その先ほど断面積が減少する形状することが好ましい。さらに、電極６の先端部を、その先に突出する略球面状または先細にされた略錘体状に形成することが好ましい。このような電極６の具体例を図５に示す。

図５の（ａ）〜（ｄ）は、摺動リング４との接触面積を低減可能なように、先端部を、その先ほど断面積が減少する形状にした電極６の例を示す斜視図である。なお、図５の（ａ）は、電極６の先端部が、断面が略円弧状の曲面に形成されたものであり、（ｂ）は、電極６の先端部が、その先に突出する略球面状に形成されたものであり、（ｃ）は、電極６の先端部が、先細にされた略錘体状に形成されたものであり、（ｄ）は、電極６の先端部が、断面が台形状に形成されたものである。

画像形成装置の作動時において、電極６はその先端部を常時、感光体ドラム２の摺動リング４に接触させた状態で使用される。図５（ａ）〜（ｄ）において、電極６の摺動リング４との接触箇所をそれぞれ２０、２１、２２、２３で示す。電極６には良好な導電性と共に低摩擦性が要求される。このような要求を満たすためには、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、電極６の先端部を、その先ほど断面積が減少する形状に形成し、電極６と感光体ドラム２の摺動リング４との接触面積を低減させることが有効である。これにより、電極６と感光体ドラム２の摺動リング４との間の摩擦抵抗を低減することができる。また、摩擦による擦り音も低減することもできる。さらに、万一摩擦熱により電極の摺動リングとの接触箇所に炭化が起こったとしても、電極が削れることにより、電極の摺動リングとの接触箇所の周縁部分に炭化していない電極部分が出現するので、電極の導電性が確保される。そして、特に、図５（ｂ）および（ｃ）に示すように、電極６の先端部を、その先に突出する略球面状または先細にされた略錘体状に形成すれば、電極６が摺動リング４によって削られたときに電極６の摺動リング４との接触箇所の周縁部分には常に電極６の新しい部分が出現し、この新しい部分が摺動リング４と接触することになるので、電極６の導電性をより確実なものにすることができる。

なお、図５（ａ）〜（ｄ）では、電極６の先端部は、いずれも電極６の中心部（軸心または幅方向中央）から突出するように形成されているが、電極６の中心部からずれた位置から突出するような形状であってもよい。

＜別実施形態＞
（１）上記実施形態の構成において、電極ユニット３の電極６に目盛り等の目印を付けておくと、電極６の残量をメンテナンス作業者に知らせることができるので、より正確な電極交換時期を把握することができる。

（２）上記実施形態では、作像ユニットの感光体ドラムとして、ヒーターが内蔵されたａ−Ｓｉドラムを想定して説明してきたが、有機光半導体（ＯＰＣ）ドラムや砒素−セレン（Ａｓ−Ｓｅ）系ドラムに、本発明の構成を採用することも勿論可能である。この場合、感光体ドラム内にヒーターは必要ではないが、ヒーターの代わりに、感光体ドラムに発生する静電気等を逃がすこと等を目的としてアースを設置し、ａ−Ｓｉドラムの場合と同様に電極ユニットの電極と感光体ドラムの摺動リングとを接触させて通電状態を確保する構成とすることができる。

本発明の作像ユニットを示す斜視図 電極ユニットが枠体の開口部に取り付けられた状態にある作像ユニットを示す斜視図 （ａ）電極ユニットおよび（ｂ）電極ユニットに用いる電極の配線を示した斜視図 電極ユニットにおける電極の基部への取付構造を示す斜視図 摺動リングとの接触面積を低減可能なように、先端部を、その先ほど断面積が減少する形状にした電極の例を示す斜視図

符号の説明

１ 枠体
２ 感光体ドラム
３ 電極ユニット
４ 摺動リング
５ 開口部
６ 電極
７ 突出部
８ 基部
９ パネルカット部
１０ コネクタ部
１１ 取付部
１２ 挿入部
１３ 導線
１４ 丸型端子
１５ 導線
１６ コネクタ部
１７ 弾性部材
１８ ビス
１００ 作像ユニット

Claims (6)

1. 枠体内に感光体ドラムを回転可能に保持してなる作像ユニットであって、
   前記感光体ドラムの端部側面に導電性の摺動リングが設けられ、
   前記枠体における前記摺動リングに対向する部分に開口部が設けられ、
   前記感光体ドラムに導電するための電極を先端部に備えた電極ユニットが、前記枠体の前記開口部に挿入されて前記電極が前記摺動リングに対して摺動可能に接触する位置で、前記枠体に対して着脱可能に取り付けられた作像ユニット。
2. 前記電極ユニットは、前記枠体に取り付けられた状態で前記枠体から突出し、前記電極に接続される導線または導線のコネクタ部を保持する突出部を、その基部に備える請求項１に記載の作像ユニット。
3. 内部に感光体ドラムを保持してなる作像ユニットの枠体に対して着脱可能な電極ユニットであって、
   前記枠体に対して取り付け可能な取付部を備えた基部と、
   前記基部の先端側に設けられ、前記枠体の開口部に挿入される挿入部と、
   この挿入部の先端部から突出する電極と、
   前記基部の基端側から突出する突出部と
   を備えた電極ユニット。
4. 前記電極は、弾性部材により前記挿入部の挿入方向に付勢可能に構成されてある請求項３に記載の電極ユニット。
5. 前記電極の先端部は、その先ほど断面積が減少する形状とされている請求項３または４に記載の電極ユニット。
6. 前記電極の先端部は、その先に突出する略球面状または先細にされた略錘体状に形成されている請求項３または４に記載の電極ユニット。

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