JP2007121892A - 画像形成装置の帯電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電ローラや像担持体を特殊な形状にすることなく、また、部品点数を増加させることもなく、帯電ローラによる像担持体への帯電を像担持体の長手方向に均一化することの可能な画像形成装置の帯電装置。
【解決手段】回転する帯電ローラ２が、回転する像担持体１との間にニップ部Ｎを形成しながら接触して像担持体１の表面を帯電させる画像形成装置の帯電装置であって、帯電ローラ２の回転軸心Ｌ２が、その回転軸心Ｌ２側から像担持体１の回転中心軸Ｌ１を見たとき、回転中心軸Ｌ１に対して所定のねじれ角αを有して交差するように配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転する帯電ローラが、回転する像担持体との間にニップ部を形成しながら接触して前記像担持体の表面を帯電させる画像形成装置の帯電装置に関する。

このような帯電装置は、複写機、プリンタ、ファックスなどの電子写真方式による画像形成装置に使用されるもので、従来においては、スコロトロンやコロトロンなどのコロナ放電器を用いて像担持体の表面を帯電させるのが一般的であった。
しかし、昨今では、発生するオゾンや帯電生成物を抑制するという観点から、帯電ローラを用いた接触式のローラ帯電方式、つまり、帯電ローラの両端部を像担持体側に押圧して帯電ローラを像担持体に接触させ、像担持体との間にニップ部を形成しながら像担持体の表面を帯電させる方式が多用されるようになってきた。

ところが、帯電ローラの両端部を像担持体側に押圧して接触させるため、像担持体に対する押圧力は、帯電ローラの両端部で強く中央部ほど弱くなる傾向にあり、そのため、接触式のローラ帯電方式では、像担持体に対して帯電ムラが発生するという問題がある。
それに加えて、画像形成装置自体に小型化および低コスト化が要求されるため、帯電ローラが小型化し、帯電ローラの芯金が小径化する傾向にあり、芯金が小径になると、芯金のたわみによって像担持体に対する押圧力の差が一層顕著となり、像担持体に対して均一な帯電ができなくなるという問題が生じる。

このような問題点を解消するため、従来、像担持体をクラウン形状にしたもの、つまり、像担持体の外径を中央部ほど大きく両端部に向けて漸次小さくしたものが提案された（例えば、特許文献１参照）。
さらに、芯金を含む帯電ローラ全体をＶ字状にし、そのＶ字状の頂点を像担持体側に向けることによって押圧力を均一化するものや、帯電ローラの長手方向に沿って、中央部ほど厚みが厚く両端部に向けて漸次薄くなる弾性部材を摺接させて、像担持体に対する帯電ローラの押圧力を均一化するものなどが提案された（例えば、特許文献２および特許文献３参照）。

特開平６−２０２５３２号公報 特開平７−１４０７５６号公報 特開平１１−３５２７５１号公報

しかし、特許文献１に記載の従来技術では、像担持体の外径が中央部ほど大きく両端部に向けて漸次小さくなるため、像担持体の表面速度が中央部と両端部で異なり、画像の歪みや倍率不良などを引き起こし、転写時には転写紙への皺の発生が懸念され、さらに、像担持体を特殊な形状にする必要があるため、像担持体のコストアップを招くという問題もある。
特許文献２に記載の従来技術では、帯電ローラを特殊な形状にする必要があるため、帯電ローラのコストアップを招き、さらに、帯電ローラを支持する軸受に偏荷重が作用するため、軸受の偏磨耗、トルクアップ、異常音の発生といった問題もある。
特許文献３に記載の従来技術では、帯電ローラに摺接させるための弾性部材やそれを保持する保持部材が必要となり、部品点数の増加によるコストアップの可能性があり、また、弾性部材が帯電ローラに常時摺接するため、帯電ローラ表面が磨耗により劣化する可能性があり、さらに、帯電ローラ表面にトナーの外添剤などが付着すると、その付着物を弾性部材が押圧して帯電ローラ表面へ固着させるため、帯電ローラの性能低下を招くという問題もある。

本発明は、このような従来の問題点に着目したもので、その目的は、帯電ローラや像担持体を特殊な形状にすることなく、また、部品点数を増加させることもなく、帯電ローラによる像担持体への帯電を像担持体の長手方向に均一化することの可能な画像形成装置の帯電装置を提供することにある。

本発明の第１の特徴構成は、回転する帯電ローラが、回転する像担持体との間にニップ部を形成しながら接触して前記像担持体の表面を帯電させる画像形成装置の帯電装置であって、前記帯電ローラの回転軸心が、その回転軸心側から前記像担持体の回転中心軸を見たとき、前記回転中心軸に対して所定のねじれ角を有して交差するように配置されているところにある。

本発明の第１の特徴構成によれば、帯電ローラの回転軸心が、その回転軸心側から像担持体の回転中心軸を見たとき、回転中心軸に対して所定のねじれ角を有して交差するように配置されているので、帯電ローラが像担持体の周りに多少巻き付くような状態となり、それによって、像担持体に対する帯電ローラの押圧力は、ニップ部に沿って均一化される。
したがって、たとえ帯電ローラにたわみが生じるおそれがあっても、像担持体の回転中心軸に対して、そのたわみ量に応じたねじれ角を有するように予め帯電ローラの回転軸心を配置することにより、像担持体に対する帯電ローラの押圧力を均一化することができ、その結果、帯電ローラや像担持体を特殊な形状にする必要も、また、部品点数を増加させる必要もなく、帯電ローラによる像担持体への帯電を均一化することができる。

本発明の第２の特徴構成は、前記帯電ローラの回転軸心が、その回転軸心側から前記像担持体の回転中心軸を見たとき、前記ニップ部の長手方向のほぼ中央で前記像担持体の回転中心軸と交差するように配置されているところにある。

本発明の第２の特徴構成によれば、帯電ローラの回転軸心が、その回転軸心側から像担持体の回転中心軸を見たとき、ニップ部の長手方向のほぼ中央で像担持体の回転中心軸と交差するように配置されているので、帯電ローラによる像担持体への押圧力が、ニップ部に沿って一層均一化され、像担持体への帯電もより一層均一化される。

本発明の第３の特徴構成は、前記帯電ローラが、前記像担持体の回転中心軸に向けて付勢されているところにある。

本発明の第３の特徴構成によれば、帯電ローラが、像担持体の回転中心軸に向けて付勢されているので、帯電ローラは、より一層確実に像担持体の表面に対して、かつ、その長手方向に沿って均一に押圧され、像担持体への均一化された帯電も確実なものとなる。

本発明による画像形成装置の帯電装置につき、実施の形態を図面に基づいて説明する。
この帯電装置は、複写機、プリンタ、ファックスなどの電子写真方式による画像形成装置に使用されるもので、図１に示すように、画像形成装置における像担持体としての像担持体ドラム１の周囲には、矢印で示す回転方向に沿って、帯電ローラ２、図外の露光装置、現像装置３、転写ローラ４、クリーニング装置５、除電装置６などが配置されている。
そして、帯電ローラ２により像担持体ドラム１が帯電され、帯電された像担持体ドラム１に露光装置により静電潜像が形成され、現像装置３により静電潜像がトナー現像されて、そのトナー像が転写ローラ４により図外の転写紙に転写されて分離される。その後、像担持体ドラム１は、クリーニング装置５により残留トナーが除去されて除電装置６により除電され、このようなサイクルを繰り返すことにより画像形成が実行される。

帯電ローラ２は、図２に示すように、導電性の芯金２ａとその芯金２ａの外周に配置された導電性の弾性体２ｂにより構成され、芯金２ａの両端部が一対の軸受７により回転自在に保持されて、回転軸心Ｌ２周りに回転するように構成されている。
各軸受７は、像担持体ドラム１の回転軸１ａの周りに回動固定自在に構成された軸受ホルダ８に保持され、その軸受ホルダ８と軸受７の間にスプリングなどの付勢手段９が介装され、帯電ローラ２の芯金２ａが、両軸受７を介して像担持体ドラム１の回転軸１ａに向けて弾性付勢されている。
つまり、帯電ローラ２は、像担持体ドラム１の回転中心軸Ｌ１に向けて弾性付勢され、回転中心軸Ｌ１の周りに回転する像担持体ドラム１との間にニップ部Ｎを形成しながら接触して、像担持体ドラム１の表面を帯電させるように構成されている。

帯電ローラ２の回転軸心Ｌ２は、図２の（ｂ）に示すように、その回転軸心Ｌ２側から像担持体ドラム１の回転中心軸Ｌ１を見たとき、像担持体ドラム１の回転中心軸Ｌ１に対して所定のねじれ角αを有して交差し、かつ、ニップ部Ｎの長手方向のほぼ中央において回転中心軸Ｌ１と交差するように構成されている。
そして、帯電ローラ２の芯金２ａを保持する一対の軸受７が、像担持体ドラム１の回転軸１ａの周りに回動固定自在に構成された軸受ホルダ８に保持されているので、両軸受ホルダ８を像担持体ドラム１の回転軸１ａ周りに回動して固定することにより、上述したねじれ角αを適宜調整できるように構成されている。

このねじれ角αに関しては、種々の面から検討を加え、かつ、必要に応じて実験も行ったので、つぎに、ねじれ角αの具体例について言及する。
例えば、像担持体ドラム１の直径が３０ｍｍ、帯電ローラ２（弾性体２ｂ）の直径が１２ｍｍ、芯金２ａの直径が８ｍｍ、帯電ローラ２（弾性体２ｂ）の長さが２２８〜３１２ｍｍ、２つの付勢手段９による荷重が２×３００ｇ、帯電ローラ２の自重が１１０ｇの場合、帯電ローラ２のたわみ量Ａが０．０３ｍｍより大きいと、確認できる程度の帯電ムラが発生する。ただし、このたわみ量Ａは、帯電ローラの回転軸心Ｌ２が像担持体ドラム１の回転中心軸Ｌ１に対してねじれ角αを有することなく、回転軸心Ｌ２と回転中心軸Ｌ１が互いに平行な場合のたわみ量であるため、「Ａ」は図示されていない。
その場合、帯電ムラの発生を回避するには、たわみ量Ａの０．０３ｍｍに対して、帯電ローラ２の水平方向ねじれ長さＢ（図２の（ｂ）参照）が１ｍｍ、像担持体ドラム１の外周における帯電ローラ２の傾斜角度Ｃ（図１参照）が４度弱になるようにねじれ角αを設定するのが目安となる。
したがって、たわみ量Ａが０．１ｍｍであれば、ねじれ長さＢが３ｍｍ、傾斜角度Ｃが１１度程度になるようにねじれ角αを設定することになる。

〔発明の効果〕
本発明によれば、たとえ帯電ローラ２にたわみが生じるおそれがあっても、その帯電ローラ２のたわみ量Ａに応じたねじれ角αを設定することにより、像担持体ドラム１に対する帯電ローラ２の押圧力を均一化し、像担持体ドラム１の帯電ムラをなくして、帯電ローラ２による像担持体ドラム１への均一な帯電を実現することができる。

〔別実施形態〕
つぎに、別の実施形態について説明するが、重複説明を避けるため、先の実施形態で説明した構成部品や同じ作用を有する構成部品については、同じ符号を付すことによってその説明を省略する。

（１）先の実施形態では、像担持体ドラム１を回転駆動し、その像担持体ドラム１への圧接による摩擦力で帯電ローラ２を回転させたり、像担持体ドラム１と帯電ローラ２をそれぞれ別々に回転駆動することになるが、図３に示すように、像担持体ドラム１の回転軸１ａに駆動ギヤＧ１を取り付け、帯電ローラ２の芯金２ａに従動ギヤＧ２を取り付けて、両ギヤＧ１，Ｇ２を交合させるとともに、像担持体ドラム１の回転軸１ａを回転駆動するように構成することもできる。
その場合、帯電ローラ２の従動ギヤＧ２側が、像担持体ドラム１の回転方向の下流側に位置するように配置すると、逆に配置する場合に比べて、ねじれ角αを一定に維持しやすいという利点がある。

ただし、それは像担持体ドラム１の回転軸１ａ周りに回動固定自在な軸受ホルダ８を設けて、ねじれ角αを調整可能に構成した場合のことである。
すなわち、ねじれ角αは、必ずしも調整可能に構成する必要はなく、場合によっては、所定のねじれ角αに設定したまま、角度調整不能にして実施することもできる。
その場合には、帯電ローラ２の従動ギヤＧ２側が、像担持体ドラム１の回転方向の下流側に位置するように配置する必要性はなく、帯電ローラ２の従動ギヤＧ２側が、像担持体ドラム１の回転方向の上流側に位置するように配置することもできる。

（２）先の実施形態では、像担持体１の一例として像担持体ドラムを示したが、例えば、図４に示すように、無端状の像担持体ベルト１を有する画像形成装置においては、その像担持体ベルトを像担持体１として本発明を適用することができる。
その場合、像担持体ベルト１を巻き掛けるローラ１０の回転中心軸Ｌ１が、像担持体１の回転中心軸Ｌ１に相当することになる。

（３）先の実施形態では、帯電ローラ２の回転軸心Ｌ２が、その回転軸心Ｌ２側から像担持体ドラム１の回転中心軸Ｌ１を見たとき、ニップ部Ｎの長手方向のほぼ中央において回転中心軸Ｌ１と交差するように構成した例を示したが、必ずしもニップ部Ｎの長手方向のほぼ中央において回転中心軸Ｌ１と交差するように構成する必要はない。

画像形成装置の要部を示す概略側面図 像担持体ドラムと帯電ローラを示す正面図と平面図 別の実施形態による像担持体ドラムと帯電ローラを示す正面図と平面図 別の実施形態による像担持体ベルトと帯電ローラを示す側面図と平面図

符号の説明

１ 像担持体
２ 帯電ローラ
α ねじれ角
Ｌ１ 像担持体の回転中心軸
Ｌ２ 帯電ローラの回転軸心
Ｎ ニップ部

Claims (3)

1. 回転する帯電ローラが、回転する像担持体との間にニップ部を形成しながら接触して前記像担持体の表面を帯電させる画像形成装置の帯電装置であって、
   前記帯電ローラの回転軸心が、その回転軸心側から前記像担持体の回転中心軸を見たとき、前記回転中心軸に対して所定のねじれ角を有して交差するように配置されている画像形成装置の帯電装置。
2. 前記帯電ローラの回転軸心が、その回転軸心側から前記像担持体の回転中心軸を見たとき、前記ニップ部の長手方向のほぼ中央で前記像担持体の回転中心軸と交差するように配置されている請求項１に記載の画像形成装置の帯電装置。
3. 前記帯電ローラが、前記像担持体の回転中心軸に向けて付勢されている請求項１または２に記載の画像形成装置の帯電装置。

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