JP2010181466A - 帯電ローラーおよび画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電ギャップの変動を抑制でき画像形成不良を防止できる帯電ローラー及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】軸方向両端部に感光体の外周面に当接する帯状のギャップ部材３３を有し、ギャップ部材３３により形成される所定の帯電ギャップをおいて感光体を非接触帯電させる帯電ローラー３であって、ギャップ部材３３は、感光体の外周面との間に所定空間Ｘを形成する凹部４０を有するという構成を採用する。
【選択図】図３

Description

本発明は、帯電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、例えば帯電ローラーを像担持体の近傍に配置し、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。

このような帯電ローラーは、例えば下記特許文献１や特許文献２に開示されている。この帯電ローラーは、両端部において帯状のフィルム部材を巻き付けて、あるいは、ローラーシャフトに段付きを形成することにより帯電ギャップを一定に規制するギャップ部材を構成し、像担持体とギャップ部材とを当接させ、直流電圧と交流電圧とを重畳した帯電バイアスを印加することによって像担持体を非接触帯電させる構成となっている。

特開２００７−１２１４８０号公報 特開２００６−７２０６４号公報

上記ギャップ部材を備える帯電ローラーにおいては、非接触帯電中に異物（機内に浮遊するゴミやトナー等）がギャップ部材と像担持体との間に噛み込まれる場合があり、この異物が帯電ギャップを変動させ、画像形成不良の一因である像担持体の帯電ムラを生じさせる問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、帯電ギャップの変動を抑制でき画像形成不良を防止できる帯電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、軸方向両端部に像担持体の外周面に当接する帯状のギャップ部材を有し、上記ギャップ部材により形成される所定の帯電ギャップをおいて上記像担持体を非接触帯電させる帯電ローラーであって、上記ギャップ部材は、上記外周面との間に所定空間を形成する凹部あるいは凸部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、ギャップ部材に異物を落とし込む（逃げ込ませる）所定空間を形成することにより、ギャップ部材と像担持体との間の帯電ギャップの変動を抑制する。

また、本発明においては、上記所定空間は、上記軸方向に対して斜めに形成され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、例えば所定空間が軸方向と平行に形成される場合には像担持体の一部が所定空間に落ち込みガタつくことがあるが、所定空間を軸方向に対して斜めに形成することで像担持体が所定空間に落ち込まず、帯電ギャップを一定に維持することが可能となる。

また、本発明においては、上記所定空間は、上記軸方向における両側端の少なくともいずれか一方まで延在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、所定空間の側端から溜まった異物が排出可能となるため、長期に亘る使用により所定空間に異物が堆積して詰まることが防止される。

また、本発明においては、上記所定空間は、上記軸方向における上記ギャップ部材で挟まれたエリアに対し外側の上記側端まで延在し、且つ、上記外側が、内側よりも上記軸周りの回転方向の後方側となるように形成され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、帯電ローラーが軸周りに回転すると、所定空間に逃げ込んだ異物が慣性力により移動し外側の側端から排出されるため、帯電エリアに異物が入り込むことなく、また、所定空間における異物の詰まりがより確実に防止される。

また、本発明においては、上記所定空間は、周方向において所定間隔で複数設けられ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、周方向全体に亘って異物が逃げ込む所定空間が形成される。

また、本発明においては、上記所定空間は、周方向において千鳥配置され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、ギャップ部材の周方向及び幅方向に亘って所定空間を形成でき、効果的に所定空間に異物を落とし込むことが可能となる。

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

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構成を示す平面図である。 図３における線視Ａ−Ａ断面図である。 本発明の第２実施形態の一例を示す帯電ローラーの平面図である。 本発明の第２実施形態の一例を示す帯電ローラーの平面図である。 本発明の第３実施形態を示す帯電ローラーの平面図である。 本発明の別実施形態を示す帯電ローラーの平面図である。 本発明の別実施形態を示す帯電ローラーの平面図である。

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、本発明に係る帯電ローラーを備え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２に加えて図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の構成を示す平面図である。図４は、図３における線視Ａ−Ａ断面図である。
帯電ローラー３は、軸方向両端部に巻きつけられ感光体２の外周面に当接する帯状のギャップ部材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、ギャップ部材３３の外周面３３ａと感光体２の外周面とを当接させ、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の外周面に対し帯電ギャップＧで近接配置される（図２参照）。

帯電ローラー３は、導電性を有する金属材（例えば、ＳＵＭ２２の表面にＮｉメッキを施したもの）から形成され、その周面（外周面）には、例えば導電性熱収縮チューブを被せて熱加工あるいは導電性塗装材をスプレー塗装することにより抵抗層３１ｃが形成されている。帯電ローラー３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。

帯電ローラー３の円筒部３１の軸方向両端部の周面には、感光体２との帯電ギャップＧを所定の距離（例えば１０〜５０μｍ程度）に規制するためのギャップ部材３３が設けられる。このギャップ部材３３は、例えば円筒部３１に一定膜厚のフィルム部材を巻き付けることにより形成される。
本実施形態におけるギャップ部材３３は、感光体２の外周面との間に、機内に浮遊しているゴミやトナー等の異物が入り込めるだけの所定空間Ｘ（図３及び図４参照）を形成する複数の凹部４０を有している。

凹部４０は、図３に示すように、ギャップ部材３３の周方向に複数所定間隔で設けられ、周方向に沿って千鳥配置される。この配置により凹部４０は、外周面３３ａの全体に略均一な分布で複数の所定空間Ｘを形成する。凹部４０は、外周面３３ａに対し径方向に所定深さ掘り込まれた溝であり、外周面３３ａに対し略円形に開口する。この凹部４０により形成される所定空間Ｘは、少なくともトナーが多数入り込めるだけの容積を有する。本実施形態に用いるトナーとしては、平均粒子径が１μｍ〜１０μｍのものを想定している。

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、ギャップ部材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、感光体２に向かう周方向に同期して回転しつつ帯電ギャップ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、非接触帯電中に異物がギャップ部材３３と感光体２との間に噛み込まれることによる帯電ギャップＧの変動を抑制し、画像形成不良の一因である感光体２の帯電ムラを防止する。すなわち、異物がギャップ部材３３の外周面３３ａに付着する場合、この外周面３３ａには略全体に亘って所定の分布で開口する複数の凹部４０が形成されているため、この異物が複数の凹部４０のいずれかの開口から所定空間Ｘに落とし込まれる頻度（確率）が高まる。凹部４０によって形成される所定空間Ｘは、異物が多数入り込めるだけの容積を有しているため、異物が入り込んでも、異物が外周面３３ａより径方向に突出することがない。このため、異物がギャップ部材３３と感光体２との間に噛み込まれて帯電ギャップＧの変動させることが防止される。
加えて、所定空間Ｘは、周方向に千鳥配置されるため、感光体２の外周面の一部が所定空間Ｘに落ち込むことがない。したがって、感光体２と帯電ローラー３とがギャップ部材３３を当接させつつ回転してもガタつくことがなく、帯電ギャップＧを一定に維持した状態での帯電を行うことが可能となる。

さらに、異物が、凹部４０が形成されない位置の外周面３３ａに付着する場合であっても、次の現象により異物の噛み込みが抑制される場合がある。すなわち、異物は、感光体２とギャップ部材３３との間に挟み込まれる際に該両者からの物理的な力（風圧を含む）を受ける。そして、外周面３３ａに強固に付着している場合を除き、異物は、この力により付着している位置がズレて、その近傍に開口して配置される凹部４０のいずれかに逃げ込む。凹部４０により形成される所定空間Ｘは、上記のように十分な容積を有し、逃げ込んだ異物を径方向に突出させることなく収容するため、結果、異物の噛み込みが防止される。

したがって、上述した第１実施形態によれば、軸方向両端部に感光体２の外周面に当接する帯状のギャップ部材３３を有し、ギャップ部材３３により形成される所定の帯電ギャップＧをおいて感光体２を非接触帯電させる帯電ローラー３であって、ギャップ部材３３は、感光体２の外周面との間に所定空間Ｘを形成する凹部４０を有するという構成を採用することによって、ギャップ部材３３に異物を落とし込む（逃げ込ませる）所定空間Ｘを形成することにより、ギャップ部材３３と感光体２との間の帯電ギャップＧの変動を抑制する。
したがって、第１実施形態では、帯電ギャップＧの変動を抑制でき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。

（第２実施形態）
続いて、図５及び図６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５は、本発明の第２実施形態の一例を示す帯電ローラー３の平面図である。図６は、本発明の第２実施形態の一例を示す帯電ローラー３の平面図である。
第２実施形態では、凹部４０が、周方向に所定間隔で複数形成され、この凹部４０により形成される所定空間Ｘが、ギャップ部材の幅方向（軸方向）に亘って延在し、且つ、軸方向に対して斜めに形成され、外周面３３ａに対して矩形状に開口している点で上記実施形態と異なる。

第２実施形態では、所定空間Ｘがギャップ部材３３の幅方向に亘って形成されるため、異物を落とし込む範囲を広くすることができる。また、第２実施形態では、所定空間Ｘを軸方向に対して斜めに形成することで感光体２が所定空間Ｘに落ち込まず、帯電ギャップを一定に維持することが可能となる。例えば、所定空間Ｘが軸方向と平行に形成される場合には、感光体２とギャップ部材３３とが軸方向において線接触するために、感光体２の外周面の一部が所定空間Ｘに落ち込みガタつくことがある。この場合は、円筒体の外周面に、歯車を当接（圧接）させつつ両者を同期して回転させる場合と同様の状態となり、歯間においては径が小さくなるために、両者の中心間距離（すなわち帯電ギャップＧ）が変動してしまう。対して、凹部４０を軸方向に対して斜めにすると、所定空間Ｘの延在する方向と線接触する方向とが交差し、必ず帯電ギャップＧを維持する径の部位で両者が当接することとなる。したがって、感光体２が所定空間Ｘに落ち込まず、帯電ギャップを一定に維持することが可能となる。

また、図６示す帯電ローラー３においては、所定空間Ｘがギャップ部材３３の両側端３３ｂまで延在している。この構成によれば、所定空間Ｘの側端３３ｂのいずれかから溜まった異物が排出可能となるため、長期に亘る使用により所定空間Ｘに異物が堆積して詰まることが防止される。

（第３実施形態）
続いて、図７を参照して、本発明の第３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７は、本発明の第３実施形態を示す帯電ローラー３の平面図である。
第３実施形態では、凹部４０が、第２実施形態と異なり略ハの字形状となるように軸方向に対して斜めに形成される。より詳しくは、この凹部４０により形成される所定空間Ｘが、軸方向におけるギャップ部材３３で挟まれた帯電エリア３４に対し外側の側端３３ｂまで延在し、且つ、その外側が、内側よりも軸周りの回転方向（紙面下方から上方に向かう回転方向）の後方側となるように形成される。

第３実施形態では、帯電ローラー３の軸周りの回転による慣性力を利用し、所定空間Ｘに逃げ込んだ異物を外側の側端３３ｂから排出させる点と、異物の排出を帯電エリア３４から避ける点で上記実施形態と異なる。すなわち、帯電ローラー３が軸周りに回転すると、所定空間Ｘに逃げ込んだ異物は、回転方向と逆方向に慣性力を受ける。ここで、所定空間Ｘの帯電エリア３４に対し内側が回転方向の前方側とされ、所定空間Ｘの帯電エリア３４に対し外側が回転方向の後方側とされるため、慣性力を受けた異物は、後方側に導かれ、外側の側端３３ｂに向かって移動する。そして、異物が外側の側端３３ｂから外部に排出される。すなわち、異物が帯電エリア３４を避けて排出される。
したがって、第３実施形態によれば、帯電エリア３４に異物が入り込み帯電を阻害することがなく、且つ、所定空間Ｘにおける異物の詰まりが確実に防止され、長期に亘る安定した使用が可能となる。

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、図８に示す如く、上記実施形態を組み合わせた構成であっても良い。図８によれば、凹部４０によって形成される所定空間Ｘが、周方向に所定間隔で千鳥配置され、軸方向に対して傾斜すると共に略ハの字に形成され、側端３３ｂまで延在する構成となっている。
また、例えば、図９に示す如く、凹部４０によって形成される所定空間Ｘが、周方向に沿って形成され、軸方向に列を成す構成であっても良い。

また、上記実施形態においては、凹部４０により所定空間Ｘを形成すると説明したが、凸部により所定空間Ｘを形成する構成であっても良い。

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、３３…ギャップ部材、３３ｂ…側端、３４…帯電エリア（エリア）、４０…凹部、Ｇ…帯電ギャップ、Ｘ…所定空間

Claims (7)

1. 軸方向両端部に像担持体の外周面に当接する帯状のギャップ部材を有し、前記ギャップ部材により形成される所定の帯電ギャップをおいて前記像担持体を非接触帯電させる帯電ローラーであって、
   前記ギャップ部材は、前記外周面との間に所定空間を形成する凹部あるいは凸部を有することを特徴とする帯電ローラー。
2. 前記所定空間は、前記軸方向に対して斜めに形成されることを特徴とする請求項１に記載の帯電ローラー。
3. 前記所定空間は、前記軸方向における両側端の少なくともいずれか一方まで延在していることを特徴とする請求項１または２に記載の帯電ローラー。
4. 前記所定空間は、前記軸方向における前記ギャップ部材で挟まれたエリアに対し外側の前記側端まで延在し、且つ、前記外側が、内側よりも前記軸周りの回転方向の後方側となるように形成されることを特徴とする請求項３に記載の帯電ローラー。
5. 前記所定空間は、周方向において所定間隔で複数設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の帯電ローラー。
6. 前記所定空間は、周方向において千鳥配置されることを特徴とする請求項５に記載の帯電ローラー。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の帯電ローラーを有することを特徴とする画像形成装置。

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