JP2007322990A - 帯電装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電ロールの一方の端部から給電するときに、帯電ロールの回転に伴うウォークによる給電不良の発生を防止する。
【解決手段】帯電ロール１４は、導電性のシャフト１０４の周囲に帯電層１０５を備える。シャフト１０４は、軸受１１０に回転可能に支持されている。帯電ロール１４の一方の端部側のフレーム１０８Ａには、金属製の板ばね１１２の一端部が取り付けられ、板ばね１１２の他端部がシャフト１０４の端面に当接している。この板ばね１１２によって帯電ロール１４に給電される。帯電層１０５の外径は、両端部から中央部側へ徐々に大きくなるように形成されており、中央部よりも板ばね１１２とは反対側に外径を最も大きくしたクラウン頂点１０５Ａが形成されている。この帯電ロール１４は、感光体ドラムに押圧された状態で回転する。
【選択図】図２

Description

本発明は、感光体などの像担持体の表面を接触帯電させる帯電ロールを備えた帯電装置、及びこの帯電装置を備えた画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式を採用した複写機やプリンタ等の画像形成装置の帯電装置として、スコロトロン帯電器のようなコロナ放電現象を利用したものが多用されてきたが、コロナ放電現象を利用した帯電装置の場合には、人体や地球環境に悪影響のあるオゾンや窒素酸化物の発生が問題となっている。これに対して、導電性の帯電ロールなどを感光体に直接接触させて感光体の帯電を行う接触帯電方式はオゾンや窒素酸化物の発生が大幅に少なく、電源効率も良いことから、最近では主流となっている。

このような接触帯電方式では、帯電ロールに給電する給電手段が設けられており、給電手段により帯電ロールに所定の電圧が印加される。この給電手段を備えた帯電装置として、例えば図９（Ａ）に示すように、帯電ロール２００の導電性シャフト２０２が軸受２０４に回転可能に支持されており、導電性シャフト２０２の一方の端部に板ばね２０８を当接させ、板ばね２０８を介して帯電ロール２００に給電する構成が提案されている。また、帯電ロール２００の他方の端部には、帯電ロール２００を規制する板状の規制部材２１０が設けられている。このように板ばね２０８を導電性シャフト２０２に当接することにより、安価で部品点数が少ない構成で給電することが可能となる。

しかし、この構成では、帯電ロール２００の端部に板ばね２０８を当接させるため、図９（Ｂ）に示すように、帯電ロール２００が板ばね２０８と反対側にウォークしていった（少しずつ動いていった）場合に、規制部材２１０の磨耗、部品の寸法精度によっては、板ばね２０８から帯電ロール２００が離れてしまい、給電が不安定な状態となり、給電不良が発生する恐れがある。特に、画像形成装置の更なる高速化などにより、帯電ロール２００が高速回転するようになると、ウォークによる移動負荷の増加、部品の磨耗が多くなり、給電不良の発生はさらに高まることが懸念される。

一方、支持部材に回転可能に支持される筒状電極を用いた帯電装置においては、筒状電極のウォークを防止する手段として、筒状電極の中空部に挿通される支持部材の両端部に、端部に向かって広がったテーパー面を形成したものが開示されている（例えば、特許文献１を参照）。しかし、この構成では、支持部材に回転可能に支持される筒状電極のウォークを抑制することはできるが、帯電ロールのウォークを防止するものではない。また、筒状電極では、帯電ロールに比べて感光体への接触帯電が不安定になりやすく、給電不良が発生しやすい。
特開平１１−１５３８９８号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、部品点数を増やすことなく、帯電ロールの回転に伴うウォークによる給電不良の発生を抑制できる帯電装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明に係る帯電装置は、像担持体の表面に接触して回転し、前記像担持体を帯電させる帯電ロールと、前記帯電ロールの一方の端部から前記帯電ロールへ給電する給電部材と、を備え、前記帯電ロールの外径の最も大きい部分が、前記帯電ロールの長手方向の中央部よりも前記給電部材とは反対側に形成されていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、像担持体の表面に接触して回転する帯電ロールが設けられており、帯電ロールの一方の端部から給電部材で給電することにより像担持体の表面が帯電される。帯電ロールは、外径の最も大きい部分が帯電ロールの長手方向の中央部よりも給電部材とは反対側に形成されており、帯電ロールが像担持体と接触して回転したときに、帯電ロールが給電部材と反対側にウォークしにくい。このため、帯電ロールが給電部材から離れて給電が不安定になることが抑制され、給電不良の発生が防止される。

請求項２に記載の発明に係る帯電装置は、像担持体の表面に接触して回転し、前記像担持体を帯電させる帯電ロールと、前記帯電ロールの一方の端部から前記帯電ロールへ給電する給電部材と、前記帯電ロールの両端部に設けられ、前記帯電ロールを前記像担持体に押圧する押圧部材と、を備え、前記押圧部材の押圧力は、前記給電部材側よりも前記給電部材と反対側を大きくしたことを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、像担持体の表面に接触して回転する帯電ロールが設けられており、帯電ロールの両端部に設けられた押圧部材によって帯電ロールが像担持体に押圧されている。そして、帯電ロールの一方の端部から給電部材で給電することにより像担持体の表面が帯電される。押圧部材の押圧力は、給電部材側よりも給電部材と反対側が大きく設定されており、帯電ロールが像担持体と接触して回転したときに、帯電ロールが給電部材と反対側にウォークしにくい。このため、帯電ロールが給電部材から離れて給電が不安定になることが抑制され、給電不良の発生が防止される。

請求項３に記載の発明に係る帯電装置は、像担持体の表面に接触して回転し、前記像担持体を帯電させる帯電ロールと、前記帯電ロールの一方の端部から前記帯電ロールへ給電する給電部材と、前記帯電ロールの表面に当接し、前記帯電ロールを清掃する清掃部材と、を備え、前記清掃部材の前記帯電ロールに対する当接力の最も大きい部分が、前記帯電ロールの長手方向の中央部よりも前記給電部材とは反対側に設けられていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、像担持体の表面に接触して回転する帯電ロールが設けられており、帯電ロールの一方の端部から給電部材で給電することにより像担持体の表面が帯電される。また、帯電ロールの表面に当接する清掃部材が設けられており、清掃部材によって帯電ロールの表面が清掃される。清掃部材は、帯電ロールに対する当接力の最も大きい部分が帯電ロールの長手方向の中央部よりも給電部材とは反対側に設けられているので、帯電ロールが像担持体と接触して回転したときに、帯電ロールが給電部材と反対側にウォークしにくい。このため、帯電ロールが給電部材から離れて給電が不安定になることが抑制され、給電不良の発生が防止される。

請求項４に記載の発明に係る帯電装置は、像担持体の表面に接触して回転し、前記像担持体を帯電させる帯電ロールと、前記帯電ロールの一方の端部から前記帯電ロールへ給電する給電部材と、前記帯電ロールの表面に当接し、前記帯電ロールを清掃するブラシ状清掃部材と、を備え、前記ブラシ状清掃部材は、前記帯電ロールの前記給電部材側に毛倒れするように処理されたことを特徴としている。

請求項４に記載の発明によれば、像担持体の表面に接触して回転する帯電ロールが設けられており、帯電ロールの一方の端部から給電部材で給電することにより像担持体の表面が帯電される。また、帯電ロールの表面に当接するブラシ状清掃部材が設けられており、ブラシ状清掃部材によって帯電ロールの表面が清掃される。ブラシ状清掃部材は、帯電ロールの給電部材側に毛倒れするように処理されているので、帯電ロールが像担持体と接触して回転したときに、帯電ロールが給電部材と反対側にウォークしにくい。このため、帯電ロールが給電部材から離れて給電が不安定になることが抑制され、給電不良の発生が防止される。

請求項５に記載の発明に係る画像形成装置は、回転駆動される像担持体と、前記像担持体と対向する位置に、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の帯電装置と、を有することを特徴としている。

請求項５に記載の発明では、像担持体と対向する位置に、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の帯電装置を有しているので、帯電ロールが像担持体と接触して回転したときに、帯電ロールが給電部材と反対側にウォークしにくい。このため、帯電ロールが給電部材から離れて給電が不安定になることが抑制され、給電不良の発生が防止される。従って、帯電不良による画質劣化の発生を防止することが可能となる。

本発明によれば、部品点数を増やすことなく帯電ロールの回転に伴うウォークを低減でき、給電部材による帯電ロールへの給電不良の発生を抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１には、第１実施形態に係る４サイクル方式のフルカラーの画像形成装置１０が示されている。この画像形成装置１０の内部には、中央よりもやや右上部に、感光体ドラム１２が回転可能に配設されている。この感光体ドラム１２としては、例えば、表面にＯＰＣ等よりなる感光体層が被覆された直径が約４７ｍｍの導電性円筒体からなるものが用いられ、図示しないモータにより、矢印方向に沿って約１５０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで回転駆動される。

感光体ドラム１２の表面は、感光体ドラム１２の略真下に配置された帯電ロール１４によって所定の電位に帯電された後、帯電ロール１４の下方に配置された露光装置１６によって、レーザービームＬＢによる画像露光が施され、画像情報に応じた静電潜像が形成される。

この感光体ドラム１２上に形成された静電潜像は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の現像器１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋが周方向に沿って配置された回転式現像器１８によって現像され、所定の色のトナー像となる。

このとき、感光体ドラム１２の表面には、形成する画像の色に応じて、帯電・露光・現像の各工程が、所定回数だけ繰り返される。現像工程では回転式現像器１８が回転し、対応する色の現像器１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋが、感光体ドラム１２と対向する現像位置に移動する。

例えば、フルカラーの画像を形成する場合、感光体ドラム１２の表面には、帯電・露光・現像の各工程が、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応して４回繰り返され、感光体ドラム１２の表面には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応したトナー像が順次形成される。トナー像が形成されるにあたって、感光体ドラム１２が回転する回数は、画像のサイズに応じて異なるが、例えば、Ａ４サイズであれば、感光体ドラム１２が３回転することによって、１つの画像が形成される。つまり、感光体ドラム１２の表面には、感光体ドラム１２が３回転するごとに、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応したトナー像が形成される。

感光体ドラム１２上に順次形成されるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、感光体ドラム１２の外周に中間転写ベルト２０が巻き付けられた一次転写位置において、中間転写ベルト２０上に互いに重ね合わせた状態で一次転写ロール２２によって転写される。

この中間転写ベルト２０上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像は、所定のタイミングで給紙される記録用紙２４上に、二次転写ロール２６によって一括して転写される。

一方、記録用紙２４は、画像形成装置１０の下部に配置された給紙カセット２８から、ピックアップロール３０によって送り出されるとともに、フィードロール３２及びリタードロール３４によって１枚ずつ捌かれた状態で給紙され、レジストロール３６によって中間転写ベルト２０上に転写されたトナー像と同期した状態で、中間転写ベルト２０の二次転写位置へと搬送される。

中間転写ベルト２０は、感光体ドラム１２における回動方向の上流側にて中間転写ベルト２０のラップ位置を特定するラップインロール３８と、感光体ドラム１２上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２０上に転写する一次転写ロール２２と、ラップ位置の下流側にて中間転写ベルト２０のラップ位置を特定するラップアウトロール４０と、二次転写ロール２６に中間転写ベルト２０を介して当接するバックアップロール４２と、中間転写ベルト２０のクリーニング装置４４に対向する第１のクリーニングバックアップロール４６と、第２のクリーニングバックアップロール４８と、によって所定の張力で張架されており、所定のプロセススピード（約１５０ｍｍ／ｓｅｃ）で循環移動するように、例えば、感光体ドラム１２の回転に伴って従動される。

ここで、中間転写ベルト２０は、画像形成装置１０の小型化を図るため、中間転写ベルト２０が張架される断面形状が、偏平な細長い略台形状となるように構成されている。

また、感光体ドラム１２と、帯電ロール１４と、中間転写ベルト２０と、中間転写ベルト２０を張架する複数のロール２２、３８、４０、４２、４６、４８と、中間転写ベルト２０用のクリーニング装置４４と、後述する感光体ドラム１２用のクリーニング装置７８と、で一体的に像形成ユニット５２が構成されている。このため、画像形成装置１０の上部カバー５４を開き、像形成ユニット５２の上部に設けられた把手（図示省略）を手で持ち上げることにより、像形成ユニット５２全体を画像形成装置１０から取り外し可能となっている。

一方、中間転写ベルト２０のクリーニング装置４４は、第１のクリーニングバックアップロール４６によって張架された中間転写ベルト２０の表面に当接するように配置されたスクレーパ５８と、第２のクリーニングバックアップロール４８によって張架された中間転写ベルト２０の表面に圧接するように配置されたクリーニングブラシ６０とを備え、これらのスクレーパ５８やクリーニングブラシ６０によって除去された残留トナーや紙粉などは、クリーニング装置４４の内部に回収されるようになっている。

なお、クリーニング装置４４は、揺動軸６２を中心にして、図中反時計周り方向に揺動可能に配置されており、最終色のトナー像の二次転写が終了するまでは、中間転写ベルト２０の表面から離間した位置に退避するとともに、最終色のトナー像の二次転写が終了すると、中間転写ベルト２０の表面に当接するように構成されている。

さらに、中間転写ベルト２０からトナー像が転写された記録用紙２４は、定着装置６４へと搬送され、この定着装置６４によって加熱及び加圧されてトナー像が記録用紙２４上に定着される。その後、片面プリントの場合には、トナー像が定着された記録用紙２４は、排出ロール６６によって画像形成装置１０の上部に設けられた排出トレイ６８上にそのまま排出される。

一方、両面プリントの場合には、定着装置６４により第一面（表面）にトナー像が定着された記録用紙２４を、排出ロール６６によって排出トレイ６８上にそのまま排出せずに、排出ロール６６によって記録用紙２４の後端部を狭持した状態で、排出ロール６６を逆転させるとともに、記録用紙２４の搬送径路を両面用の用紙搬送路７０に切り替え、この両面用の用紙搬送路７０に配設された搬送ロール７２によって、記録用紙２４の表裏を反転した状態で、再度、中間転写ベルト２０の二次転写位置へ搬送して、記録用紙２４の第二面（裏面）にトナー像を転写する。そして、記録用紙２４の第二面（裏面）のトナー像を定着装置６４によって定着させ、記録用紙２４を排出トレイ６８上に排出する。

さらに、画像形成装置１０には、オプションによって、画像形成装置１０の側面に手差しトレイ７４が開閉自在に装着可能となっている。この手差しトレイ７４上に載置された任意のサイズ及び種類の記録用紙２４は、給紙ロール７６によって給紙され、搬送ロール７３及びレジストロール３６を介して、中間転写ベルト２０の二次転写位置へ搬送されることにより、任意のサイズ及び種類の記録用紙２４にも画像を形成することが可能となっている。

なお、トナー像の転写工程が終了した後の感光体ドラム１２の表面は、感光体ドラム１２が１回転する毎に、感光体ドラム１２の斜め下方に配置されたクリーニング装置７８のクリーニングブレード８０によって、残留トナーや紙粉などが除去され、次の画像形成工程に備えるようになっている。

この画像形成装置１０では、感光体ドラム１２の下方部には、感光体ドラム１２と接触するように帯電ロール１４が配置されており、帯電ロール１４の感光体ドラム１２と反対側の下方部には、帯電ロール１４の表面に接触するクリーニングロール１００が設けられている。

図２には、帯電ロール１４を備えた帯電装置２が示されている。

帯電ロール１４は、導電性のシャフト１０４の周囲に帯電層１０５が形成されたものである。シャフト１０４は、フレーム１０８の両側に設けられた軸受１１０に回転可能に支持されており、感光体ドラム１２の回転に従動して回転するようになっている（図１参照）。

フレーム１０８は、帯電ロール１４の長手方向全長よりも長く形成されており、軸受１１０より外側で両端部が直角方向に折り曲げられてフレーム１０８Ａ、１０８Ｂを構成している。帯電ロール１４の一方の端部と対向するフレーム１０８Ａには、給電部材としての略Ｕ字状の金属製の板ばね１１２の一端部が取り付けられている。板ばね１１２の他端部の表面はシャフト１０４の端面と当接している。板ばね１１２には、帯電ロール１４に所定の電圧を印加するための電源（図示省略）が接続されている。帯電ロール１４の他方の端部と対向するフレーム１０８Ｂには、シャフト１０４の端面の位置を規制する板状の規制部材１１４が設けられている。

帯電ロール１４は、帯電層１０５の外径が両端部から中央部へ徐々に大きくなるクラウン状に形成されており、帯電ロール１４の長手方向の中央部よりも板ばね１１２とは反対側に、外径が最も大きくなるクラウン頂点１０５Ａが形成されている。本実施形態では、クラウン頂点１０５Ａの位置は、帯電ロール１４の長手方向に対して左右の比がおよそ３：１となるように形成されている。なお、図２は、帯電ロール１４の形状をわかり易くするため、クラウン頂点１０５Ａを誇張して示している。また、シャフト１０４の両端部には、図示しないコイルスプリングが設けられており、帯電ロール１４が所定の押圧力で感光体ドラム１２に押圧されている（図１参照）。

また、図１に示すように、クリーニングロール１００は、回転可能に支持されたシャフトの周囲にスポンジ層が形成されたものであり、帯電ロール１４の回転に従動して回転するように構成されている。

次に、帯電ロール１４の詳細について説明する。

帯電ロール１４は、導電性のシャフト１０４上に帯電層１０５として導電性弾性層、表面層が順次形成されたものである。

帯電ロール１４の径はφ７ｍｍからφ１５ｍｍ、より好ましくはφ８ｍｍからφ１４ｍｍに設定されている。シャフト１０４の径はおよそφ５ｍｍからφ１０ｍｍに設定されており、帯電層１０５の肉厚は、１ｍｍ〜４ｍｍ程度に設定されている。クラウン頂点１０５Ａは、三角形の高さとしておよそ２０μｍ〜１００μｍの間に設定されている。

帯電ロール１４の直径が１５ｍｍ以上であると周面１箇所あたりの外添剤に接触する回数が減り、また放電回数が減るので、汚れや帯電性能に対する長期安定性には優れるものの小型化の観点から不利である。直径が７ｍｍ以下であると画像形成装置１０を小型化できるので優位であるが、周面１箇所あたりの外添剤に接触する回数が増え、また放電回数が増えるので、長期安定性に対し不利となる。

この帯電ロール１４であるが、所定の帯電性能を有するものであれば以下の構成に限定されるものでないことは言うまでもない。

シャフト１０４の材質としては、快削鋼、ステンレス鋼等が使用され、摺動性などの用途に応じ材質および表面処理方法は適時選択され、導電性を有さない材質についてはメッキ処理など一般的な処理により加工され導電化処理が行われている。

帯電ロール１４の帯電層１０５を構成する上記導電性弾性層は、例えば、弾性を有するゴム等の弾性材、導電性弾性層の抵抗を調整するカーボンブラックやイオン導電材等の導電材、必要に応じて軟化剤、可塑剤、硬化剤、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、シリカおよび炭酸カルシウム等の充填剤等、通常ゴムに添加され得る材料を加えてもよい。通常ゴムに添加される材料を添加した混合物を、導電性のシャフト１０４の周面に被覆することにより形成される。抵抗値の調整を目的とした導電剤として、マトリックス材に配合されるカーボンブラックやイオン導電剤のような、電子及び／又はイオンを電荷キャリアとして電気伝導する材料を分散したもの等を用いることができる。また、上記弾性材は発泡体であってもかまわない。

上記導電性弾性層を構成する弾性材としては、例えばゴム材中に導電剤を分散させることによって形成される。ゴム材としては、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、天然ゴム等、及びこれらのブレンドゴムが挙げられる。中でも、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムおよびこれらのブレンドゴムが好ましく用いられる。これらのゴム材は発泡したものであっても無発泡のものであってもよい。

導電剤としては、電子導電剤やイオン導電剤が用いられる。電子導電剤の例としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック；熱分解カーボン、グラファイト；アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼等の各種導電性金属または合金；酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化スズ−酸化アンチモン固溶体、酸化スズ−酸化インジウム固溶体等の各種導電性金属酸化物；絶縁物質の表面を導電化処理したもの；などの微粉末を挙げることができる。また、イオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩等；リチウム、マグネシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩等；を挙げることができる。

帯電層１０５を構成する上記表面層は、トナー等の異物による汚染の防止のためなどに形成しているものであり、表面層の材料としては、樹脂、ゴム等の何れを用いてもよく特に限定するものではない。ポリエステル、ポリイミド、共重合ナイロン、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、メラミン樹脂、フッ素ゴム、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、セルロース、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体等を挙げることができる。このうち外添剤汚れの観点から、ポリフッ化ビニリデン、４フッ化エチレン共重合体、ポリエステル、ポリイミド、共重合ナイロンが好ましく用いられる。

また上記表面層には導電性材料を含有させ、抵抗値を調整することができる。該導電性材料としては、粒径が３μｍ以下であるものが望ましい。また、抵抗値の調整を目的とした導電剤として、マトリックス材に配合されるカーボンブラックや導電性金属酸化物粒子、あるいはイオン導電剤のような、電子及び／又はイオンを電荷キャリアとして電気伝導する材料を分散したもの等を用いることができる。

また、上記表面層には、フッ素系あるいはシリコーン系の樹脂が用いられている。特に、フッ素変性アクリレートポリマーで構成されることが好ましい。また、表面層の中に微粒子を添加してもよい。これにより、表面層が疎水性となって帯電ロール１４への異物の付着が防止されるように作用する。また、アルミナやシリカのような絶縁性の粒子を添加して、帯電ロール１４の表面に凹凸を付与し、感光体ドラム１２との摺擦時の負担を小さくして帯電ロール１４と感光体ドラム１２相互の耐磨耗性を向上させることも可能である。

このような画像形成装置１０では、感光体ドラム１２の表面に接触しながら帯電ロール１４が回転し、帯電ロール１４のシャフト１０４の一方の端面と接触する板ばね１１２で帯電ロール１４が給電されることにより、感光体ドラム１２の表面が帯電される。帯電ロール１４には、外径の最も大きいクラウン頂点１０５Ａが帯電ロール１４の長手方向の中央部よりも板ばね１１２とは反対側の位置に形成されている。これによって、帯電ロール１４が感光体ドラム１２と接触して回転したときに、帯電ロール１４のシャフト１０４が板ばね１１２側に押し付けられ、板ばね１１２と反対側に帯電ロール１４がウォークする（少しずつ動く）ことが抑制される。このため、帯電ロール１４のシャフト１０４が板ばね１１２から離れて給電が不安定になることが抑制され、給電不良の発生が防止される。従って、感光体ドラム１２の帯電不良による画質劣化の発生を防止することができる。

図３は、帯電ロール１４のクラウン頂点１０５Ａの位置を長手方向に沿って変えたときに、クラウン頂点１０５Ａの位置と帯電ロール１４の左側端部（板ばね１１２との接触部）の面荷重との関係を示したグラフである。この実験では、帯電ロール１４のクラウン頂点１０５Ａを外径の小さい部分から５５μｍ大きくし、帯電ロール１４を感光体ドラム１２へ押圧するコイルスプリングの荷重は、左右ともに４００ｇに設定した。また、クリーニングロール１００の帯電ロール１４への食い込み量は左右ともに０．５ｍｍに設定した。また、グラフでは、クラウン頂点１０５Ａの位置は、帯電ロール１４の長手方向右端部を基準（０％）として百分率で示した。すなわち、右５０％が帯電ロール１４の中央部となり、右１００％が帯電ロール１４の長手方向左端部となる。また、図３に示す縦軸の測定結果は、シャフト１０４端部に取り付けたロードセルでの出力値である。

図３に示すように、クラウン頂点の位置が右５０％（クラウン頂点が中央部）のときは、帯電ロール１４の左側端部（板ばね１１２との接触部）の面荷重は０ｇｆ（０Ｎ）であったが、クラウン頂点の位置が右側（板ばね１１２と反対側）にずれるに従って、帯電ロール１４の左側端部（板ばね１１２との接触部）の面荷重が大きくなり、右２５％の位置では７８ｇｆ（７８×０．００９８Ｎ）となることが分かる。従って、本実施形態では、クラウン頂点１０５Ａを帯電ロール１４の右２５％の位置に形成している。

次に、本発明の第２実施形態の画像形成装置について説明する。

なお、第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

図４に示すように、この画像形成装置では、感光体ドラム１２（図１参照）を帯電させる帯電ロール１２２を備えた帯電装置４が設けられている。帯電ロール１２２は、導電性のシャフト１０４の周囲に帯電層１２４が形成されたものであり、帯電層１２４の外径は長手方向にほぼ同じ大きさで形成されている。シャフト１０４は、フレーム１２６の両側に設けられた軸受１１０に回転可能に支持されている。

軸受１１０の両端部には、端部側へ突出する略Ｌ字状のフレーム１２８Ａ、１２８Ｂが形成されており、帯電ロール１２２の一方の端部と対向するフレーム１２８Ａには、板ばね１１２の一端部が取り付けられている。この板ばね１１２の他端部の表面はシャフト１０４の端面と当接している。帯電ロール１２２の他方の端部と対向するフレーム１２８Ｂには、シャフト１０４の端面の位置を規制する板状の規制部材１１４が設けられている。

クリーニングロール１００は、シャフト１０１の周囲にスポンジ層１０２が形成されたものであり、シャフト１０１は、軸受１１０に回転可能に支持されている。クリーニングロール１００は、シャフト１０１の両端部に設けられたコイルスプリング（図示省略）により帯電ロール１２２に圧接され、スポンジ層１０２が帯電ロール１２２に食い込んでいる。その際、符号１０７に示すように、シャフト１０１を斜めに取り付けることで、スポンジ層１０２の帯電ロール１２２に対する圧接力の最も大きい部分が、帯電ロール１２２の板ばね１１２とは反対側の端部付近になるように設定されている。本実施形態では、シャフト１０１を斜めに取り付けることによって、クリーニングロール１００の帯電ロール１２２への食い込み量は、例えば、板ばね１１２側が０．２５ｍｍ、板ばね１１２と反対側が０．７５ｍｍに設定されている。

このような画像形成装置では、クリーニングロール１００の帯電ロール１２２に対する圧接力の最も大きい部分が、板ばね１１２とは反対側端部付近に設けられているので、帯電ロール１２２が感光体ドラム１２に接触して回転したときに、帯電ロール１２２のシャフト１０４が板ばね１１２側に押し付けられ、板ばね１１２と反対側に帯電ロール１２２がウォークすることが抑制される。このため、帯電ロール１２２のシャフト１０４が板ばね１１２から離れて給電が不安定になることを抑制でき、給電不良の発生を防止できる。

なお、本実施形態では、シャフト１０１を斜めに取り付けることで、板ばね１１２とは反対側の端部付近のクリーニングロール１００の圧接力が大きくなるように設定したが、この構成に限定するものではない。例えば、板ばね１１２とは反対側の端部付近のスポンジ層１０２の外径を板ばね１１２側の外径より大きく設定することで、板ばね１１２と反対側の端部付近のスポンジ層１０２の食い込み量を大きくし、帯電ロール１２２への圧接力を大きくすることができる。

図５は、クリーニングロール１００の帯電ロール１２２への食い込み量を、図４中のクリーニングロール１００の左側と右側で変えたときに、食い込み量と帯電ロール１２２の左側端部（板ばね１１２との接触部）の面荷重との関係を示したグラフである。この実験では、帯電ロール１２２のクラウン頂点を中央部に形成し、クラウン頂点の外径を最も小さい部分から５５μｍ大きくし、また、帯電ロール１２２の感光体ドラム１２へのコイルスプリングの荷重は、左右ともに４００ｇに設定した。

図５に示すように、クリーニングロール１００の食い込み量が左側と右側で同じときは、帯電ロール１２２の左側端部（板ばね１１２との接触部）の面荷重は０Ｎであったが、食い込み量を左側より右側（板ばね１１２と反対側）を大きくするに従って、帯電ロール１２２の左側端部（板ばね１１２との接触部）の面荷重が大きくなることが分かる。このため、本実施形態では、クリーニングロール１００の食い込み量は、左側を０．２５ｍｍ、右側を０．７５ｍｍに設定している。

次に、本発明の第３実施形態の画像形成装置について説明する。

なお、第１及び第２実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

図６に示すように、この画像形成装置では、感光体ドラム１２（図１参照）を帯電させる帯電ロール１２２を備えた帯電装置８が設けられている。帯電ロール１２２は、導電性のシャフト１０４の周囲に帯電層１２４が形成されたものであり、シャフト１０４は両端部の軸受１３０に回転可能に支持されている。軸受１３０は、端部側に略Ｌ字状に折り曲げられており、その折曲げ部１３０Ａとフレーム１０８との間に、帯電ロール１２２を感光体ドラム１２に圧接するためのコイルスプリング１３２、１３４が設けられている。

板ばね１１２と反対側のコイルスプリング１３４は、板ばね１１２側のコイルスプリング１３２よりも太く形成されており、板ばね１１２側のコイルスプリング１３２の押圧力よりも板ばね１１２と反対側のコイルスプリング１３４の押圧力が大きくなるように設定されている。これにより、帯電ロール１２２の感光体ドラム１２への圧接力は、板ばね１１２側よりも板ばね１１２と反対側のほうが大きくなる。本実施形態では、例えば、コイルスプリング１３２の荷重は３００ｇ、コイルスプリング１３４の荷重は５００ｇに設定している。

このような画像形成装置では、板ばね１１２側のコイルスプリング１３２の押圧力よりも板ばね１１２と反対側のコイルスプリング１３４の押圧力が大きく設定されているので、帯電ロール１２２が感光体ドラム１２に接触して回転したときに、帯電ロール１２２のシャフト１０４が板ばね１１２側に押し付けられ、板ばね１１２と反対側に帯電ロール１２２がウォークすることが抑制される。このため、帯電ロール１２２のシャフト１０４が板ばね１１２から離れて給電が不安定になることを抑制でき、給電不良の発生を防止できる。

図７は、コイルスプリング１３２、１３４のバネ荷重を図６中の左側と右側で変えたときに、バネ荷重と帯電ロール１２２の左側端部（板ばね１１２との接触部）の面荷重との関係を示したグラフである。この実験では、帯電ロール１２２のクラウン頂点を中央部に形成し、クラウン頂点の外径を最も小さい部分から５５μｍ大きくし、また、クリーニングロール１００の帯電ロール１２２への食い込み量は、左右ともに０．５ｍｍに設定した。

図７に示すように、コイルスプリング１３２、１３４のバネ荷重が左側と右側で同じときは、帯電ロール１２２の左側端部（板ばね１１２との接触部）の面荷重は０Ｎであったが、バネ荷重を左側より右側（板ばね１１２と反対側）を大きくするに従って、帯電ロール１２２の左側端部（板ばね１１２との接触部）の面荷重が大きくなることが分かる。このため、本実施形態では、コイルスプリング１３２、１３４の荷重は、左側を３００ｇ、右側を５００ｇに設定している。

次に、本発明の第４実施形態の画像形成装置について説明する。

なお、第１〜第３実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

図８に示すように、この画像形成装置では、感光体ドラム１２（図１参照）を帯電させる帯電ロール１２２を備えた帯電装置４が設けられている。帯電ロール１２２は、導電性のシャフト１０４の周囲に帯電層１２４が形成されたものであり、帯電層１２４の外径は長手方向にほぼ同じ大きさで形成されている。また、図示しないフレームに支持されたブラシ状清掃部材１４０が帯電ロール１２２の表面に接触するように配設されている。ブラシ状清掃部材１４０は、支持体１４４に所定の長さのブラシ毛１４２が多数植毛されたものであり、これらのブラシ毛１４２には、帯電ロール１２２の板ばね１１２側に毛倒れするように斜毛処理が施されている。斜毛処理は、例えば、ブラシ毛１４２を毛倒れするように癖付けしたり、支持体１４にブラシ毛１４２を予め斜め方向に植設するなどの方法によって行う。

このような画像形成装置では、ブラシ状清掃部材１４０のブラシ毛１４２によって帯電ロール１２２の表面が清掃される。ブラシ毛１４２には、帯電ロール１２２の板ばね１１２側に毛倒れするように斜毛処理が施されているので、帯電ロール１２２が感光体ドラム１２に接触して回転したときに、ブラシ毛１４２の圧力によって帯電ロール１２２のシャフト１０４が板ばね１１２側に押し付けられ、板ばね１１２と反対側に帯電ロール１２２がウォークすることが抑制される。このため、帯電ロール１２２のシャフト１０４が板ばね１１２から離れて給電が不安定になることを抑制でき、給電不良の発生を防止できる。

なお、図１に示す画像形成装置１０は、回転式現像装置を用いて感光体ドラムへのトナー像の形成を４サイクル繰り返して行う構成であったが、この構成に限定するものではない。例えば、中間転写ベルトの移動方向に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成ユニットを並設する構成であっても、帯電ロールに本発明を適用することが可能である。

本発明の第１実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。 図１に示す画像形成装置に用いられる帯電ロールと板ばね付近を示す構成図である。 帯電ロールのクラウン頂点位置と帯電ロールの板ばね側端部の面荷重との関係を示したグラフである。 本発明の第２実施形態に係る画像形成装置に用いられる帯電ロールと、板ばねと、クリーニングロール付近を示す構成図である。 クリーニングロールの食い込み量と帯電ロールの板ばね側端部の面荷重との関係を示したグラフである。 本発明の第３実施形態に係る画像形成装置に用いられる帯電ロールと、板ばねと、帯電ロールを押圧するコイルスプリング付近を示す構成図である。 コイルスプリングのバネ荷重と帯電ロールの板ばね側端部の面荷重との関係を示したグラフである。 本発明の第４実施形態に係る画像形成装置に用いられる帯電ロールと、板ばねと、帯電ロールのブラシ状清掃部材付近を示す構成図である。 従来の画像形成装置の帯電ロールと板ばね付近を示す構成図である。

符号の説明

２ 帯電装置
４ 帯電装置
６ 帯電装置
８ 帯電装置
１０ 画像形成装置
１２ 感光体ドラム
１４ 帯電ロール
１００ クリーニングロール
１０１ シャフト
１０２ スポンジ層
１０４ シャフト
１０５ 帯電層
１０５Ａ クラウン頂点
１０８ フレーム
１０８Ａ フレーム
１０８Ｂ フレーム
１１０ 軸受
１１２ 板ばね（給電部材）
１１４ 規制部材
１２２ 帯電ロール
１２４ 帯電層
１２６ フレーム
１２８Ａ フレーム
１２８Ｂ フレーム
１３０ 軸受
１３２ コイルスプリング
１３４ コイルスプリング
１４０ ブラシ状清掃部材
１４２ ブラシ毛
１４４ 支持体

Claims (5)

1. 像担持体の表面に接触して回転し、前記像担持体を帯電させる帯電ロールと、
   前記帯電ロールの一方の端部から前記帯電ロールへ給電する給電部材と、を備え、
   前記帯電ロールの外径の最も大きい部分が、前記帯電ロールの長手方向の中央部よりも前記給電部材とは反対側に形成されていることを特徴とする帯電装置。
2. 像担持体の表面に接触して回転し、前記像担持体を帯電させる帯電ロールと、
   前記帯電ロールの一方の端部から前記帯電ロールへ給電する給電部材と、
   前記帯電ロールの両端部に設けられ、前記帯電ロールを前記像担持体に押圧する押圧部材と、を備え、
   前記押圧部材の押圧力は、前記給電部材側よりも前記給電部材と反対側を大きくしたことを特徴とする帯電装置。
3. 像担持体の表面に接触して回転し、前記像担持体を帯電させる帯電ロールと、
   前記帯電ロールの一方の端部から前記帯電ロールへ給電する給電部材と、
   前記帯電ロールの表面に当接し、前記帯電ロールを清掃する清掃部材と、を備え、
   前記清掃部材の前記帯電ロールに対する当接力の最も大きい部分が、前記帯電ロールの長手方向の中央部よりも前記給電部材とは反対側に設けられていることを特徴とする帯電装置。
4. 像担持体の表面に接触して回転し、前記像担持体を帯電させる帯電ロールと、
   前記帯電ロールの一方の端部から前記帯電ロールへ給電する給電部材と、
   前記帯電ロールの表面に当接し、前記帯電ロールを清掃するブラシ状清掃部材と、を備え、
   前記ブラシ状清掃部材は、前記帯電ロールの前記給電部材側に毛倒れするように処理されたことを特徴とする帯電装置。
5. 回転駆動される像担持体と、
   前記像担持体と対向する位置に、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の帯電装置と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。

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