JP2010181464A - 導電性ローラーおよび画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被覆層の伸びを抑制でき画像形成不良を防止できる導電性ローラー及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】軸方向両端部であって端縁３１ａ１から離間した位置の周面３１ａにそれぞれ凹形状３１ａ２を有するローラーシャフト３１と、熱収縮性及び導電性を有するチューブが用いられ、少なくとも凹形状３１ａ２の位置を含む周面３１ａを被覆する被覆層３２とを有する帯電ローラー３を採用する。
【選択図】図３

Description

本発明は、導電性ローラーおよび画像形成装置に関する。

電子写真方式を採用するコピー機やプリンター等の画像形成装置は、例えば帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程等の一連の画像形成プロセスによって、紙等の記録媒体上に、トナーからなる画像を形成する。帯電工程においては、例えば導電性ローラーを所定の帯電ギャップを空けて像担持体の近傍に配置し、帯電バイアスを印加することによって像担持体の表面を一様に帯電させることがなされている。

像担持体を帯電させる導電性ローラーとしては、下記特許文献１に記載の導電性ローラーが知られている。この特許文献１は、軸方向両端部の端縁を含む部位に段を付けたローラーシャフト（ローラー基材）を導電性熱収縮チューブで被覆し、熱を加えて加工することによりローラーシャフトの周面に被覆層を形成する。このように、特許文献１では、出来上がったローラーに対し表面研磨等の二次加工を行うことなく、容易に近接帯電用の導電性ローラーを製造することを特徴としている。

特開２００６−７２０６４号公報

ところで、上記のような導電性ローラーを長期に亘って使用すると、時間の経過と共にダメージが徐々に蓄積され、被覆層が製造時より軸方向に伸びてしまうことがある。被覆層の伸びにより帯電エリア内に密着しない部位（所謂浮き）が現れると、帯電ギャップを一定に維持することができなくなり、像担持体の帯電ムラが生じて、画像形成不良となる。上記導電性ローラーは、段付部を含む周面を導電性熱収縮チューブで被覆しているため熱収縮時に段付部に引っ掛けることができ外れ難くはなるが、上記のような伸びに対する予防が不完全であるという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、被覆層の伸びを抑制でき画像形成不良を防止できる導電性ローラー及び画像形成装置を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するために、本発明は、軸方向両端部であって端縁から離間した位置の周面にそれぞれ凹形状あるいは凸形状を有するローラーシャフトと、熱収縮性及び導電性を有するチューブが用いられ、少なくとも上記凹形状あるいは凸形状の位置を含む上記周面を被覆する被覆層とを有することを特徴とする導電性ローラーを採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、上記ローラーシャフトに上記チューブを被覆し、熱を加えて加工すると、上記チューブが凹形状あるいは凸形状に沿って収縮する。この凹形状あるいは凸形状は、被覆層に対し軸方向の一定の張力を付与するように作用する。このため、被覆層の伸びに対する耐性が向上する。

また、本発明においては、上記凹形状は、周方向に沿って形成されており、上記凹形状に沿って上記被覆層を径方向に締め付ける締付部材を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、締付部材により凹形状に被覆層を締め付けて落とし込むことが可能となるため、凹形状から被覆層が浮いて（剥離して）しまうことが抑制される。したがって、長期に亘って一定の張力を被覆層に付与することが可能となる。

また、本発明においては、上記締付部材は、軸方向において上記凹形状で挟まれたエリアの表面より、径方向に所定高さ突出しているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、締付部材を像担持体の周面に当接して所定の帯電ギャップを形成するギャップ部材として利用することが可能となる。

また、本発明においては、上記凸形状は、周方向に沿って形成されており、上記凸形状が形成されている凸部が、軸方向において上記凸形状で挟まれたエリアの表面より、径方向に所定高さ突出しているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、凸部を像担持体の周面に当接して所定の帯電ギャップを形成するギャップ部材として利用することが可能となる。

また、本発明においては、先に記載の導電性ローラーを有する画像形成装置が得られる。

また、本発明においては、先に記載の導電性ローラーを有し、上記導電性ローラーに電圧を印加すると共に上記締付部材あるいは上記凸部を像担持体の周面に当接させて所定の帯電ギャップを形成しつつ上記像担持体を非接触帯電させる画像形成装置を採用する。

本発明の第１実施形態におけるプリンターを示す概略構成図である。 本発明の第１実施形態における感光体及び帯電ローラーを模式的に示す図である。 本発明の第１実施形態における帯電ローラーの軸方向における部分断面図である。 本発明の第１実施形態における帯電ローラーの要部拡大断面図である。 本発明の別実施形態における帯電ローラーの軸方向における部分断面図である。 本発明の第２実施形態における帯電ローラーの軸方向における部分断面図である。 本発明の第２実施形態における帯電ローラーの要部拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。本実施形態では、本発明に係る導電性ローラーを帯電ローラーとして用いた画像形成装置を例に挙げて説明する。本実施形態の画像形成装置としては、レーザビームプリンター（以下、プリンターと称する）を例示する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態におけるプリンター１を示す概略構成図である。図２は、本発明の第１実施形態における感光体２及び帯電ローラー３を模式的に示す図である。
プリンター１は、図１に示すように、静電潜像及びトナー像を担持する感光体（像担持体）２を有しており、この感光体２の周囲には、感光体２を帯電させる帯電ローラー（導電性ローラー）３と、感光体２に静電潜像を形成する露光装置４と、感光体２の静電潜像をトナーで現像する現像装置５と、感光体２のトナー像を転写する転写装置６と、感光体２をクリーニングするクリーニング装置７とが配置される。

感光体２は、円筒状の導電性基材と、その周面（外周面）に形成された感光層とを有する。この感光体２における導電性基材には、例えばアルミニウム等の導電性の管が用いられ、感光層には、従来公知の有機感光体が用いられる。そして、感光体２は、軸方向において両側面にそれぞれ突設された回転軸２ａが不図示の軸受を介して回転自在に支持され、モータ等の駆動源を有する不図示の回転駆動装置により軸周り（本実施形態では、図１中矢印方向（時計回り））に所定速度で回転する構成となっている。

露光装置４は、例えばレーザ光等により帯電状態の感光体２に静電潜像を書き込む。また、現像装置５は、現像ローラー５ａ、トナー供給ローラー５ｂおよびトナー層厚規制部材５ｃを有している。そして、トナー供給ローラー５ｂによって現像ローラー５ａ上に現像剤であるトナーが供給されるとともに、この現像ローラー５ａ上のトナーがトナー層厚規制部材５ｃによりその厚みを規制されて感光体２の方へ搬送され、搬送されたトナーで感光体２上の静電潜像が現像されて感光体２上にトナー像が形成される。

転写装置６は、転写ローラー６ａを有し、この転写ローラー６ａにより感光体２上にトナー像が転写紙や中間転写媒体等の転写媒体１３に転写される。そして、トナー像が転写媒体１３である転写紙に転写された場合には、転写紙上のトナー像が図示しない定着装置によって定着され、転写紙に画像が形成され、また、トナー像が転写媒体１３である中間転写媒体に転写された場合には、中間転写媒体上のトナー像が更に転写紙に転写された後、転写紙上のトナー像が図示しない定着装置によって定着され、転写紙に画像が形成される。

クリーニング装置７は、例えばクリーニングブレード等のクリーニング部材７ａを有し、このクリーニング部材７ａにより感光体２がクリーニングされて、感光体２上の転写残りトナーが除去されかつ回収される。

続いて、本発明に係る帯電ローラー３の構成について、図３及び図４を参照して詳細に説明する。図３は、本発明の第１実施形態における帯電ローラー３の軸方向における部分断面図である。図４は、本発明の第１実施形態における帯電ローラー３の要部拡大断面図である。
帯電ローラー３は、基材となるローラーシャフト３１と、ローラーシャフト３１の周面３１ａを被覆する被覆層３２と、被覆層３２を径方向に締め付ける締付部材３３と、直流電圧と交流電圧とを重畳したバイアス電圧を印加する不図示のバイアス電源とを有する。この帯電ローラー３は、帯電部となる軸方向中央部の帯電エリア３４において感光体２の周面に対し帯電ギャップＧで近接配置される（図２参照）。

ローラーシャフト３１は、導電性を有する円筒形状の金属材（例えば、ＳＵＭ２２の表面にＮｉメッキを施したもの）から形成される。ローラーシャフト３１には、軸方向両側の側壁３１ｂから軸心と一致するようにそれぞれ回転軸３１ｂ１が突設される。各回転軸３１ｂ１は、図２に示すように、それぞれ軸受３１ｂ２に回転自在に支持されている。各軸受３１ｂ２には、それぞれ付勢装置３１ｂ３が接続されている。付勢装置３１ｂ３は、軸受３１ｂ２を介して回転軸３１ｂ１を感光体２に向けて付勢する付勢力を与える構成となっている。
ローラーシャフト３１は、図３に示すように、軸方向両端部であって端縁３１ａ１から離間した位置の周面３１ａに、それぞれ凹形状３１ａ２を有する。凹形状３１ａ２は、周方向に沿って形成される溝であり、周面３１ａに対して径方向に所定深さ掘り込まれた断面視略Ｕ字形状を有する。

被覆層３２は、熱収縮性及び導電性を有するチューブが用いられ、端縁３１ａ１及び凹形状３１ａ２を含む周面３１ａ全体を被覆する。具体的に本実施形態では、上記チューブとして導電性スーパーテレチューブ（帝人化成社製）を用い、弾性変形させてローラーシャフト３１に被せた後、熱を加えて収縮させる加工を行う。この熱収縮によりチューブが、凹形状３１ａ２を含む周面３１ａに沿って密着することで被覆層３２が形成される。なお、被覆層３２の密着性を向上させるために、凹形状３１ａ２を含む周面３１ａは、ある程度の表面粗さＲｚを有していることが望ましい。

締付部材３３は、凹形状３１ａ２に沿って被覆層３２を径方向に締め付けるものであり、本実施形態ではリング形状のゴム部材からなる。締付部材３３は、図４に示すように、内径側が凹形状３１ａ２に応じた形状、より詳しくは断面視略Ｕ字形状を有する。この締付部材３３は、弾性変形させて凹形状３１ａ２に沿って嵌め込むことで取り付けられる。締付部材３３は、凹形状３１ａ２に被覆層３２を締め付けて落とし込むことで、長期に亘る使用により凹形状３１ａ２から被覆層３２が浮いて（剥離して）しまうことを抑制する。

締付部材３３は、軸方向において凹形状３１ａ２で挟まれた帯電エリア３４の表面３４ａより、所定高さ突出して設けられる。表面３４ａに対する締付部材３３の高さは、例えば１０〜５０μｍ程度とされ、本実施形態では、この締付部材３３を感光体２と当接させることで帯電ギャップＧを形成する。なお、帯電ギャップＧを一定に規制するため、締付部材３３は、所定の硬度を有する部材から構成されることが望ましい。

続いて、上記構成の帯電ローラー３の作用について説明する。
本実施形態の帯電ローラー３は、付勢装置３１ｂ３により感光体２側に付勢され、締付部材３３と感光体２の周面とを圧接させ、帯電ギャップＧを形成する。そして、不図示のバイアス電源から直流電圧と交流電圧とを重畳した電圧を印加された帯電ローラー３は、帯電ギャップＧをおいて感光体２を非接触帯電させる。

本実施形態の帯電ローラー３は、長期に亘る使用により、被覆層３２が軸方向に伸びて帯電エリア３４に浮きが生じ、感光体２の帯電ムラが生じて画像形成不良となることが防止される。すなわち、導電性熱収縮チューブの熱収縮により被覆層３２は、ローラーシャフト３１の両端縁３１ａ１に引っ掛けられ、アンカー効果により軸方向の位置が規制される。この状態で被覆層３２は、軸方向両端部であって端縁３１ａ１から離間した位置の周面３１ａにそれぞれ形成された凹形状３１ａ２に沿って落とし込まれるため、軸方向に所定の張力が付与される。具体的には、図４に示すように、凹形状３１ａ２の位置がその位置を挟んだ両側の周面３１ａの径より小さいために、図中矢印のように凹形状３１ａ２の位置に向かうような軸方向に張力が付与される。さらに、凹形状３１ａ２は、帯電エリア３４を軸方向で挟む位置にあるため、長期使用により帯電エリア３４における被覆層３２が軸方向に伸びても、被覆層３２が軸方向両側に引っ張られて、結果、帯電エリア３４における被覆層３２の浮きが抑制されることとなる。

加えて、本実施形態では、ゴム部材からなる締付部材３３により凹形状３１ａ２に沿って、被覆層３２を締め付けているため、締付による張力も付与されることとなる。また、被覆層３２が軸方向に伸びた場合も、それに応じて締付部材３３が弾性的に作用して当該伸びた分を凹形状３１ａ２に落とし込むという作用も奏するため、長期に亘る安定した張力を付与することが可能となる。また、本実施形態では、締付部材３３を、帯電ギャップＧを形成するギャップ部材として利用することにより、部品点数の低減、組立の容易化を図ることが可能となる。

したがって、上述した第１実施形態によれば、軸方向両端部であって端縁３１ａ１から離間した位置の周面３１ａにそれぞれ凹形状３１ａ２を有するローラーシャフト３１と、熱収縮性及び導電性を有するチューブが用いられ、少なくとも凹形状３１ａ２の位置を含む周面３１ａを被覆する被覆層３２とを有する帯電ローラー３を採用する。これにより、ローラーシャフト３１に上記チューブを被覆し、熱を加えて加工すると、上記チューブが凹形状３１ａ２あるいは凸形状に沿って収縮する。この凹形状３１ａ２あるいは凸形状は、被覆層３２に対し軸方向の一定の張力を付与するように作用する。このため、被覆層３２の伸びに対する耐性が向上する。
したがって、第１実施形態では、被覆層３２の伸びを抑制し、画像形成不良を防止できる帯電ローラー３及びプリンター１を提供することができる効果がある。

なお、第１実施形態の変形例として帯電ギャップＧを形成するギャップ部材を、図５に示す凹形状３１ａ２を避けた位置に巻きつけられた帯状のフィルム部材３５で別途に構成しても良い。この構成によれば、凹形状３１ａ２の深さを考慮してギャップ部材の高さを設定する必要がなくなるため、高精度の帯電ギャップＧを容易に形成することが可能となる。
また、第１実施形態では、凹形状３１ａ２は断面視略Ｕ字形状ではなく、Ｖ字や凹字であってもよい。しかし、Ｕ字（断面視円弧形状）の方が、被覆層３２の応力集中を緩和でき、破けが抑制されるという作用を奏するという利点がある。

（第２実施形態）
続いて、図６及び図７を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。なお、上記実施形態と構成を同じくする部分の説明は割愛する。
図６は、本発明の第２実施形態における帯電ローラー３の軸方向における部分断面図である。図７は、本発明の第２実施形態における帯電ローラー３の要部拡大断面図である。
第２実施形態では、ローラーシャフト３１が、軸方向両端部であって端縁３１ａ１から離間した位置の周面３１ａにそれぞれ凸形状３１ａ３を有する点で、上記実施形態と異なる。

凸形状３１ａ３は、周方向に沿って形成され、周面３１ａに対して径方向に所定高さ突出する形状を有する。また、帯電ローラー３の凸形状３１ａ３が形成されている位置（凸部３６）は、軸方向において帯電エリア３４の表面３４ａより、所定高さ突出している。表面３４ａに対する締付部材３３の高さは、例えば１０〜５０μｍ程度とされ、第２実施形態では、この凸部３６を感光体２と当接させることで帯電ギャップＧを形成する。

上記構成によれば、図７に示すように、凸形状３１ａ３の位置がその位置を挟んだ両側の周面３１ａの径より大きいために、図中矢印のように凸形状３１ａ３の位置に向かうような軸方向に張力が付与される。このため、被覆層３２の伸びに対する耐性が向上する。
したがって、第２実施形態では、被覆層３２の伸びを抑制し、画像形成不良を防止できる帯電ローラー３及びプリンター１を提供することができる効果がある。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、本発明の導電性ローラーを帯電ローラー３に適用した場合について説明したが、本発明はこの例に限定されるものではない。例えば、本発明と同様の課題を有する図１に示される現像装置５の現像ローラー５ａに、本発明の導電性ローラーを適用しても良い。
また、例えば、凹形状３１ａ２あるいは凸形状３１ａ３は、ローラーシャフトの全周に設けられる構成に限定されるものではなく、例えば、周方向に点在していても良い。

１…プリンター（画像形成装置）、２…感光体（像担持体）、３…帯電ローラー（導電性ローラー）、３１…ローラーシャフト、３１ａ…周面、３１ａ１…端縁、３１ａ２…凹形状、３１ａ３…凸形状、３２…被覆層、３３…締付部材、３４…帯電エリア（エリア）、３４ａ…表面、３６…凸部、Ｇ…帯電ギャップ

Claims (6)

1. 軸方向両端部であって端縁から離間した位置の周面にそれぞれ凹形状あるいは凸形状を有するローラーシャフトと、
   熱収縮性及び導電性を有するチューブが用いられ、少なくとも前記凹形状あるいは凸形状の位置を含む前記周面を被覆する被覆層とを有することを特徴とする導電性ローラー。
2. 前記凹形状は、周方向に沿って形成されており、
   前記凹形状に沿って前記被覆層を径方向に締め付ける締付部材を有することを特徴とする請求項１に記載の導電性ローラー。
3. 前記締付部材は、軸方向において前記凹形状で挟まれたエリアの表面より、径方向に所定高さ突出していることを特徴とする請求項２に記載の導電性ローラー。
4. 前記凸形状は、周方向に沿って形成されており、
   前記凸形状が形成されている凸部が、軸方向において前記凸形状で挟まれたエリアの表面より、径方向に所定高さ突出していることを特徴とする請求項１に記載の導電性ローラー。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の導電性ローラーを有することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項３または４に記載の導電性ローラーを有し、
   前記導電性ローラーに電圧を印加すると共に前記締付部材あるいは前記凸部を像担持体の周面に当接させて所定の帯電ギャップを形成しつつ前記像担持体を非接触帯電させることを特徴とする画像形成装置。

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