JP2009092953A - 帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】感光体ドラムと帯電ローラとの間に微小間隙を形成させる大径部に付着する異物を、回転抵抗を増加させることなく、長期に亘って安定した清掃が可能な帯電装置を提供すること。
【解決手段】大径部１３ａの硬度より低硬度なゴム材で大径部１３ａの軸方向長さより僅かに長い幅で略板状に形成した清掃体２１と、他端側が清掃体２１の上面に止着し清掃体２１を大径部１３ａに付勢する板バネ２３とを備えて清掃部２を構成する。そして、この清掃部２を、清掃体２１の先端が大径部１３ａの回転方向と逆方向に向くように、かつ、帯電ローラ１に形成した大径部１３ａの外周面のうち、感光体ドラム３と大径部１３ａとの当接位置と反対側で、感光体の中心と大径部１３ａの中心とを結ぶ垂直線Ｙ上の位置またはその近傍の位置に、清掃体２１の底面先端部２１ａが位置するように設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に内装される帯電装置、及び、その帯電装置を内装させた画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置に内装される帯電装置において、従来から、感光体を帯電させる帯電ローラ本体の両側に円筒状のギャップ管理部材を挿嵌させ、そのギャップ管理部材を感光体に当接させることで、帯電ローラ本体と感光体との間に、感光体や帯電ローラの汚れを防止させる微小間隙を形成させた帯電装置がある。
また、この帯電装置は、ギャップ管理部材の曲率と略同じ曲率で凹湾曲面が形成されると共に、その凹湾曲面内にシート状の清掃部材を設けたブロック状の加圧部材を備えており、清掃部材を介して、ギャップ管理部材の周面一部と凹湾曲面とを摺接可能に係合させ、圧縮スプリングの段発力でギャップ管理部材を感光体に押圧させている（例えば特許文献１参照）。
特開２００６−２２７５１９公報（第１２頁、図１０）

この従来の帯電装置は、以下の問題点を有していた。
すなわち、上述の帯電装置は、加圧部材の凹湾曲面内にシート状の清掃部材を設けた構成（ドラムブレーキと同じような構成）であることから、清掃部材とギャップ管理部材とが面接触して回転抵抗が増加したり、また、長期に亘る稼動によりシート状の清掃部材が剥離して、ギャップ管理部材と加圧部材の間に巻き込まれる恐れがあったり、また、所定の精度で凹湾曲面を形成させる必要があることから加圧部材の歩留まりの問題（生産性）等があった。
また、清掃部材とギャップ管理部材との間で異物を保持する構成にすると、キャリアなどの高硬度の異物が清掃部材とギャップ管理部材との間に保持されることによって、異物がギャップ管理部材に圧接し、ギャップ管理部材を傷つけてしまうことがあった。また、清掃部材とギャップ管理部材との間に混入した異物が、清掃部材に保持されずに清掃部材とギャップ管理部材との間を通過し、ギャップ管理部材と感光体との当接面の間を通過することにより、帯電部材と感光体との間のギャップ変動を生じさせ、さらに、ギャップ管理部材を傷つけてしまうことがあった。
そこで本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決できる帯電装置、及び、画像形成装置を提供することを目的とする。

上記技術課題を達成するために、本発明にかかる帯電装置及び画像形成装置は、下記の技術的手段を講じた。
すなわち、請求項１にかかる帯電装置は、両端部に大径部が形成され、感光体を一様に帯電させる帯電ローラを、前記感光体と前記大径部とが当接可能に軸着させて前記帯電ローラの中間部と前記感光体との間に微小間隙を形成させると共に、前記大径部に一端部が圧接され前記大径部の回転により前記外周面を清掃させる板状の清掃体を設けたことを特徴とする。
請求項２にかかる帯電装置は、請求項１において、前記清掃体は、その先端が前記大径部の回転方向と逆方向に向くように設けられていることを特徴とする。
請求項３にかかる帯電装置は、請求項１または２において、前記清掃体は、前記大径部より低硬度の部材で構成されていることを特徴とする。

請求項４にかかる帯電装置は、請求項１乃至３の何れか１項において、前記清掃体を前記大径部に付勢させる板バネを備えてなることを特徴とする。
請求項５にかかる帯電装置は、請求項１乃至４の何れか１項において、前記清掃体を支持させるブロック状の支持体が、前記大径部との圧接側と反対側の面に止着されていることを特徴とする。
請求項６にかかる帯電装置は、請求項１乃至５の何れか１項において、前記清掃体は、ゴム材で構成されていることを特徴とする。
請求項７にかかる帯電装置は、請求項１乃至６の何れか１項において、前記帯電ローラを、前記感光体へ付勢させる付勢手段を備えていることを特徴とする。
請求項８にかかるプロセスカートリッジは、請求項１乃至７の何れか１項に記載の帯電装置と前記感光体とを備え、画像形成装置本体に対して着脱可能に一体的に構成されていることを特徴とする。
請求項９にかかる画像形成装置は、請求項１乃至７の何れか１項に記載の帯電装置または請求項８に記載のプロセスカートリッジと、二成分現像剤を用いて前記感光体に形成された潜像をトナー像に現像させる現像装置とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、帯電ローラ本体と感光体との間に微小間隙を形成させる大径部を帯電ローラ本体の両側に設け、その大径部に板状の清掃体を圧接して、大径部の外周面を清掃する構成にしたから、清掃体と大径部とが線に近い面接触となり、清掃体による回転抵抗の増加を防止できる。また、清掃体を板状にしたから、シート状の清掃体のような剥離の恐れを払拭して、長期に亘って安定した清掃性能を維持できる。また、清掃体を簡素な板状にしたから、清掃体の歩留まりが向上できる。

次に、本発明にかかる帯電装置の実施の形態を、添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態にかかる帯電装置は、電子写真方式の画像形成装置において、潜像及びトナー像が形成される感光体ドラム３を一様に帯電させるもので、図１及び図２に示すように、帯電ローラ１と、清掃部２とを備えて構成される。
帯電ローラ１は、金属の丸棒からなる芯金１１と、その芯金１１の両端部を除いた外周面に被着された導電性ゴム材１２と、その導電性ゴム材１２の外径より僅かに大きい所要の外径からなると共に両端部の夫々の長さより短い所要長さの筒状に形成され、芯金１１の両端部に導電性ゴム材１２と隣接するように挿嵌されたギャップ管理部材１３とを備えてなる。このギャップ管理部材１３が両端部に挿嵌されることで、導電性ゴム材１２が被着された被着部１２ａより拡径されて、帯電ローラ１の両端部に大径部１３ａが形成される。

この帯電ローラ１は、大径部１３ａより外方に延出した芯金１１の両端が、潜像及びトナー像が形成される感光体ドラム３に対して接離する方向へスライド可能に、かつ、感光体ドラム３と大径部１３ａとが当接されるように、後述するカートリッジケースａ１に感光体ドラム３と共に軸支されており、感光体ドラム３と大径部１３ａとが当接されることで、導電性ゴム材１２を被着させた被着部１２ａと感光体ドラム３との間に、感光体ドラム３や帯電ローラ１の汚れを防止させる微小間隙Ｃが形成される。この微小間隙Ｃは、帯電性能の兼ね合いから、概ね１００μｍを越えない隙間であることが好適である。
また、帯電ローラ１に電圧が印加されると共に、感光体ドラム３の回転に伴って帯電ローラ１が回転することで、その微小間隙Ｃを介して導電性ゴム材１２を被着させた被着部１２ａに対面した感光体ドラム３が一様に帯電されるようになっている。
清掃部２は、大径部１３ａの硬度より低硬度なゴム材からなり、大径部１３ａの軸方向長さより僅かに長い幅で略板状に形成された清掃体２１と、略Ｌ字アングル状に形成され一方の外面がカートリッジケースａ１に取着された基部２２と、その基部２２の他方の外面に一端側が止着され他端側が清掃体２１の上面に止着された板バネ２３とを備えて構成されている。

この清掃部２は、清掃体２１の先端が大径部１３ａの回転方向（図１において時計方向）と逆方向に向くように（以下、カウンタ方向という）、かつ、大径部１３ａの外周面のうち、感光体ドラム３と大径部１３ａとの当接位置と反対側で、感光体ドラム３の中心と大径部１３ａの中心とを結ぶ垂直線Ｙ上の位置またはその近傍の位置に、清掃体２１の底面先端部２１ａが位置するように、かつ、垂直線Ｙと清掃体２１との挟む角度（以下、当接角θという）が９０°に近い緩斜面状となるように設けられている。この清掃部２は、図３に示すように、帯電ローラ１の両端部に設けられている。
なお、清掃体２１の上面全体を板バネ２３で止着することで、環境変化によってゴム材の硬度が多少落ちても、ある程度の剛性を確保して、当接角θを一定にするから、異物塞き止め能力を最大限発揮できる。この当接角θは、実際の評価から、７５°以上９０°未満が好適であることが知見されている。

さらに、清掃体２１の、大径部１３ａの回転方向上流側に位置する先端部において、大径部１３ａの回転方向上流側の先端面と、その先端部で大径部１３ａに当接している底面とからなる角度を９０度未満とすることで、異物が清掃体２１と大径部１３ａとの間に入り込まないように塞き止めやすくすることができ、なおかつ、大径部１３ａに付着した異物の除去能力を高めることができる。
さらにこの清掃部２は、板バネ２３によって、清掃体２１の底面先端部２１ａと大径部１３ａとが線接触又は線に近い面接触となるように清掃体２１の底面先端部２１ａを大径部１３ａに圧接させるように設けられており、帯電ローラ１を感光体ドラム３に付勢させると同時に、清掃体２１の底面先端部２１ａと大径部１３ａとを常に密着させている。清掃体２１を帯電ローラ１へ押圧させる手段として板バネ２３を用いていることで、従来の圧縮スプリングを用いる構成に比べ機構部の大型化を防止できる。

また、帯電ローラ１を感光体ドラム３へ付勢させる最適な押圧力と、清掃体２１を大径部１３ａへ付勢させる最適な押圧力とが、実際の評価から多少異なっていることが知見されている（帯電ローラ１を感光体ドラム３へ付勢させる最適な押圧力で清掃体２１を押圧すると、清掃体２１と大径部１３ａとの間に仮に異物が入り込むと異物が大径部１３ａに固着する恐れがある）。
したがって、帯電ローラ１を感光体ドラム３に付勢させる手段として、板バネ２３とは別に、帯電ローラ１を感光体ドラム３へ付勢させる付勢手段４（図５参照）を設けて、夫々を独立した構成にすることが極めて好適である。この付勢手段４は、圧縮スプリングを用いた周知構成のもので良い。

また、この付勢手段４の配設位置は、上述した清掃体２１の配設位置と同じ（干渉を防ぐために軸方向にずらしたレイアウト）であるが、付勢手段４の押圧力に板バネ２３による押圧力が加わった力が感光体ドラム３に作用することになり調整が面倒になることから、清掃体２１を図５に示すように配設することが好ましい。
すなわち、清掃体２１の先端がカウンタ方向となるように、かつ、大径部１３ａの水平線Ｘ上の位置またはその近傍の位置に、清掃体２１の底面先端部２１ａが位置するように、かつ、水平Ｘと清掃体２１との挟む角度である当接角θが９０°に近い緩斜面状となるように、清掃部２を設ける。なお、図５は、上述した条件を満たした図中左方に清掃部２を設けたものを例示しているが図中右方に設けても良い。

このように構成された帯電装置は、上述したように、感光体ドラム３と共に、画像形成装置本体に対して着脱可能に形成されたカートリッジケースａ１に内装されている。このカートリッジケースａ１には、本実施の形態にかかる帯電装置で一様に帯電された感光体ドラム３に光照射させて形成させた潜像をトナー像に現像させる現像装置等、感光体ドラム３にトナー像を形成させるための周知の構成部も内装されており、感光体ドラム３、帯電装置を含めたこれらの構成部がカートリッジケースａ１に内装されることで、交換可能なプロセスカートリッジＡを構成させている。
このプロセスカートリッジＡは、例えば、中間転写ベルトを備え、４色分解（４色；シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）によるフルカラータイプの画像形成装置の場合、その配設数はその色数である４つであり、夫々独立して着脱可能に、中間転写ベルトに沿うように並設される。なお、カートリッジケースａ１の形状や、着脱機構自体は周知であり、かかる詳細な説明は省略する。

次に、以上のように構成された本実施の形態にかかる帯電装置の作用・効果を説明する。本実施の形態にかかる帯電装置は、帯電ローラ１に電圧を印加し、その帯電ローラ１が感光体ドラム３の回転に伴って回転することで、その微小間隙Ｃを介して導電性ゴム材１２を被着した被着部１２ａに対面した感光体ドラム３が漸次一様に帯電する。
このとき、現像装置による現像プロセス（潜像をトナー像に現像）によって、トナーやキャリア（トナーを帯電さるための金属粉）等の異物が、感光体ドラム３と大径部１３ａとの間に入ってしまうと、帯電性能の兼ね合いから、概ね１００μｍを越えない程度の微小間隙Ｃが大きくなって帯電性能を低下させてしまう恐れが生じる。しかしながら、大径部１３ａの外周面に圧接した清掃体２１が、大径部１３ａの回転によりその外周面を清掃して微小間隙Ｃを一定に維持するから、帯電性能の低下を防止しつつ、感光体や帯電ローラ１の汚れを防止できる。
しかも、清掃体２１を板状にしたことで、加圧部材の凹湾曲面内にシート状の清掃部２材を設けた従来技術のものと比べ、清掃体２１と大径部１３ａとが線接触又は線に近い面接触となり、清掃体２１による回転抵抗の増加を防止でき、ギャップ管理部材１３と加圧部材の間に清掃体２１が巻き込まれる恐れがない。また、清掃体２１を簡素な板状にしたから、清掃体２１の歩留まりが向上できる。

また、清掃部２をカウンタ方向となるように設けて、清掃体２１に、大径部１３ａの回転方向に巻き込まれる方向（下方向）に力が作用するようにしたから、清掃体２１の、大径部１３ａの回転方向上流側に位置する先端部と、大径部１３ａとの接触面における隙間をなくすことができるので、清掃部２をトレーリング方向（カウンタ方向と逆方向であり、清掃体２１に作用する力も逆方向である）にしたときと比べ、異物が清掃体２１と大径部１３ａとの間に入り込むのを防ぐことができる。
また、仮に、清掃体２１と大径部１３ａとの間を異物が通過しても、清掃体２１と大径部１３ａとが線に近い面接触で異物との接触面積が小さいことから、加圧部材の凹湾曲面内にシート状の清掃部２材を設けた従来技術のものと比べ、清掃体２１や大径部１３ａに傷付く恐れや、異物がフィルミングしてしまう恐れを大幅に低減できる。

また、清掃体２１を大径部１３ａに圧接する部材を板バネ２３にしたことで、従来技術のような圧縮スプリングと比べ、カートリッジケースａ１への取り付け構造を簡素にすることができる（圧縮スプリングの場合、スプリングを案内させるガイドピンやガイド穴が必要となるが、板バネ２３の場合、単純な螺着・鋲着による取り付けが可能）。
なお、上述した実施の形態では、大径部１３ａの硬度より低硬度なゴム材からなる清掃体２１の上面に板バネ２３の一端を止着させたものを例示しているが、図４に示すように、大径部１３ａの硬度より低硬度なゴム材からなる清掃体２１の上面に、その清掃体２１を支持させるブロック状の支持体２４を止着させて、その支持体２４に板バネ２３の一端を止着させても良いものである。この場合、この支持体２４が、環境変化によってゴム材の硬度が多少柔らかくなってもある程度の剛性を確保していることから、支持体２４上面全体を板バネ２３で止着しなくても良い。

［実施例］
次に実施例を説明する。
本実施例にかかる帯電ローラ１は、ＳＵＭ−Ｎｉメッキ（鋼の表面をニッケルメッキ仕上げ）で外径をφ９ｍｍ程度に形成した芯金１１の外周面の両端部を除く部分に、肉圧が１．５ｍｍ、体積固有抵抗値を１×１０^３〜１×１０^８Ω・ｃｍとしたエピクロルヒドリンゴムを被着させて導電性ゴムローラ部（直径φ１２ｍｍ）を形成している。なお、その導電性ゴムローラ部は、ゴム硬度が旧ＪＩＳ−Ａにて７７度ぐらいで、ゴム自体のテストピース硬度が５０度以上のものを使用した。
大径部１３ａを形成するギャップ管理部材１３は、感光体ドラム３の表面硬度よりも低い樹脂で、擦動性の高い材質であるポリアセタール樹脂であり、その外経がφ１２．０８のものを使用し、帯電ローラ１と感光体ドラム３とのギャップは８０μｍになるようにした。
清掃部２は、例えばＦｅ材やリン青銅材等で０．０５〜０．３ｍｍ程度の薄板からなるバネ材で大径部１３ａとの清掃体２１との当接圧が１０〜３０ｇ／ｃｍとなるように調整し、当接角θは７５〜８９°、清掃体２１は、ポリウレタンゴム、ニトリルブタジエンゴム、ＥＰＤＭゴム等のゴム材であり、その稜角部分をＲ面とし、その半径Ｒを３μｍ以下、清掃体２１の各構成面の面粗度（表面粗さ）１０μｍ以下、各構成面同士の真直度１００μｍ以下になっている。

感光体ドラム３は、ポリカーボネート樹脂を基材としたもので、周上の線速度で２５０〜３５０ｍｍ／ｓｅｃ程度で回転しており、帯電ローラ１の端部に露出している芯金１１部分に、−５００〜１０００ｖのＤＣ電圧を印加することで感光体ドラム３の表面を帯電した。
本実施例で用いた現像剤は、トナーとキャリアを有した二成分現像剤であり、トナーは、ポリエステル樹脂を基体としたトナーを粉砕式及び重合法で体積平均粒径７〜１０μｍに形成したものを用い、またキャリアは、鉄粉のごとき磁性体の上に３０〜９０重量％のスチレン分を有するスチレン−アクリル共重合体をコーティングし、５０〜１００μｍの大きさの球形にしたものを用いた。
以上の条件で、帯電性能の低下も無く、感光体や帯電ローラ１の汚れも無い、極めて良好な効果を得ることができる。

以上、本実施の形態、及び、本実施例にかかる帯電装置を説明したが、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。
なお、本実施の形態、本実施例では、帯電装置として説明したが、上述したように、その帯電装置を備えたプロセスカートリッジ、または、そのプロセスカートリッジを用いた画像形成装置でも良い。

本実施の形態にかかる帯電装置を備えたプロセスカートリッジの部分縦断面図である。 本実施の形態にかかる帯電装置の部分平面図である。 本実施の形態にかかる帯電装置の正面図である。 他の態様の帯電装置を備えたプロセスカートリッジの部分縦断面図その１である。 他の態様の帯電装置を備えたプロセスカートリッジの部分縦断面図その２である。

符号の説明

１ 帯電ローラ、１１ 芯金、１２ 導電性ゴム材、１２ａ 被着部、１３ ギャップ管理部材、１３ａ 大径部、２ 清掃部、２１ 清掃体、２１ａ 底面先端部、２２ 基部、２３ 板バネ、２４ 支持体、３ 感光体ドラム、４ 付勢手段、Ｃ 微小間隙、Ａ プロセスカートリッジ、ａ１ カートリッジケース、Ｘ 水平線、Ｙ 垂直線、θ 当接角

Claims (9)

1. 両端部に大径部が形成され、感光体を一様に帯電させる帯電ローラを、前記感光体と前記大径部とが当接可能に軸着させて前記帯電ローラの中間部と前記感光体との間に微小間隙を形成させると共に、前記大径部に一端部が圧接され前記大径部の回転により前記外周面を清掃させる板状の清掃体を設けたことを特徴とする帯電装置。
2. 前記清掃体は、その先端が前記大径部の回転方向と逆方向に向くように設けられていることを特徴とする請求項１記載の帯電装置。
3. 前記清掃体は、前記大径部より低硬度の部材で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の帯電装置。
4. 前記清掃体を前記大径部に付勢させる板バネを備えてなることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の帯電装置。
5. 前記清掃体を支持させるブロック状の支持体が、前記大径部との圧接側と反対側の面に止着されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の帯電装置。
6. 前記清掃体は、ゴム材で構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の帯電装置。
7. 前記帯電ローラを、前記感光体へ付勢させる付勢手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の帯電装置。
8. 請求項１乃至７の何れか１項に記載の帯電装置と前記感光体とを備え、画像形成装置本体に対して着脱可能に一体的に構成されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
9. 請求項１乃至７の何れか１項に記載の帯電装置または請求項８に記載のプロセスカートリッジと、二成分現像剤を用いて前記感光体に形成された潜像をトナー像に現像させる現像装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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