JP2017167185A - 帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】コストを抑える。【解決手段】帯電部材の回転軸に回転可能に配置され、帯電部材に対する感光体の位置及び帯電部材に対するクリーニング部材の位置を制御する位置制御部材とを具備し、位置制御部材は、位置制御部材が第1の回転位置にあるときに、クリーニング部材と帯電部材とが所定距離以上離れるようにクリーニング部材と帯電部材の位置を制御するとともに感光体と帯電部材とが所定距離以上離れるように感光体と帯電部材の位置を制御し、帯電部材は、位置制御部材が第1の回転位置にある場合の方が第2の回転位置にある場合よりも感光体からより退避している位置にあり、クリーニング部材は、位置制御部材が第1の回転位置にある場合の方が第2の回転位置にある場合よりも帯電部材からより退避している位置にあるプロセスカートリッジ。【選択図】図5

Description

本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタ等の画像形成装置に関するものである。ここで、電子写真画像形成装置(以下、画像形成装置)とは、電子写真画像形成方式を用いて記録シートに画像を形成するものである。画像形成装置には、例えば、電子写真複写機、電子写真プリンタ(例えばレーザービームプリンタ、LEDプリンタ等)、ファクシミリ装置及びワードプロセッサ等が含まれる。
従来、画像形成装置においては、プロセスカートリッジを画像形成装置の本体に着脱可能とするプロセスカートリッジ方式が広く採用されている。
例えば、このプロセスカートリッジに含まれるように構成された帯電装置は、接触帯電手段として、感光体表面に対し放電開始電圧以上の電位差を設けて接触させ、感光体表面を任意の電位に帯電する帯電ローラを有する。この帯電装置として、導電性ゴムなどの弾性部材を用いて構成された帯電ローラが用いられることがある。
帯電ローラに用いられる導電性ゴムなどの弾性部材は、製造後からユーザが使用開始するまでの長期間にわたって感光体に当接されたままにされると、変形したり、帯電ローラの添加剤による汚染によって感光体に悪影響を及ぼしたりすることがある。
そこで、従来、離間部材を用いて感光体や帯電ローラなどのプロセス部材を離間状態に維持して出荷する構成が提案されている(特許文献1)。
特開2013−134461号公報
しかしながら、従来提案されている、離間部材を用いてプロセス部材を離間状態に維持して出荷する構成では、あるプロセス部材とそれに接触するプロセス部材の一対を離間させるものである。従って、あるプロセス部材に対し接触するプロセス部材が複数ある場合には、離間部材を離間させるプロセス部材の数だけ配置する必要があり、部品点数の増加や組立の複雑化といったコストアップの問題があった。
従って、本発明の目的は、あるプロセス部材に対し接触するプロセス部材が複数ある場合においても、コストアップを抑えた帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。
上記目的を達成するため、本発明のプロセスカートリッジは、
表面にトナー像が形成される感光体と、
回転軸を有し、前記感光体を帯電する回転可能な帯電部材と、
前記帯電部材をクリーニングするクリーニング部材と、
前記帯電部材の前記回転軸に回転可能に支持され、前記帯電部材に対する前記感光体の位置及び前記帯電部材に対する前記クリーニング部材の位置を制御する位置制御部材とを具備し、
前記位置制御部材は、前記位置制御部材が第1の回転位置にあるときに、前記クリーニング部材と前記帯電部材とが所定距離以上離れるように前記クリーニング部材と前記帯電部材の位置を制御するとともに前記感光体と前記帯電部材とが所定距離以上離れるように前記感光体と前記帯電部材の位置を制御し、
前記帯電部材は、前記位置制御部材が前記第1の回転位置にある場合の方が第2の回転位置にある場合よりも前記感光体からより退避している位置にあり、前記クリーニング部材は、前記位置制御部材が前記第1の回転位置にある場合の方が前記第2の回転位置にある場合よりも前記帯電部材からより退避している位置にあることを特徴とする。
本発明によれば、位置制御部材の回転位置により感光体からの帯電部材の退避位置及び帯電部材からのクリーニング部材の退避位置が制御される。このため、コストを抑えたプロセスカートリッジを提供することができる。
本発明の実施形態における画像形成装置の全体の概略図である。 本発明の実施形態の帯電ローラの構成を示す図である。 本発明の実施形態の帯電クリーニングブラシの構成を示す図である。図3(a)は、帯電クリーニングブラシの長手方向に垂直な断面を示す図であり、図3(b)は、帯電クリーニングブラシの長手方向に沿った断面を示す図である。 本発明の実施形態の離間部材の構成を示す平面図である。 本発明の実施形態のプロセスカートリッジの使用開始前の状態において、離間部材のブラシ当接部と帯電クリーニングブラシの支持部とが当接し、離間部材のドラム当接部と感光体ドラムとが当接する状態を示す図である。図5(a)は、側面図であり、図5(b)は、正面図である。 本発明の実施形態のプロセスカートリッジの使用を開始した後、離間部材のブラシ当接部と帯電クリーニングブラシの支持部とが離間し、離間部材のドラム当接部と感光体ドラムとが離間する状態を示している。図6(a)は、側面図であり、図6(b)は、正面図である。 離間部材の受ける垂直向力の合力が釣り合わない比較例の構成を示す図である。 本発明の実施形態において、帯電クリーニングブラシ、帯電ローラ、感光体ドラムを断面において一直線上に配置にした様子を示す図である。
以下に図面を参照して、本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。
この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施形態に限定する趣旨のものではない。
<第1実施形態>
(画像形成装置の全体構成)
図1は、本実施形態における画像形成装置Aの全体の概略図である。
同図に示すように、画像形成装置Aは、感光体ドラム100(感光体)を有し、感光体ドラム100に対して帯電、露光、現像、転写およびクリーニングの一連の画像形成プロセスを実行して記録材Pに画像を形成する電子写真方式の画像形成装置である。
画像形成装置Aには、感光体ドラム100の周りに帯電ローラ200(帯電部材)、露光装置300、現像装置400、転写装置500、クリーニング装置700が順に配される。
感光体ドラム100は図中の矢印Eの方向に回転し画像形成を行う。感光体ドラム100は、導電性のドラムシリンダ上に絶縁層、電荷発生層、電荷移送層を順に積層した感光体ドラムが用いられている。
帯電ローラ200は、感光体ドラム100に接触し、感光体ドラム100の表面に従動して回転する。帯電ローラ200には所定の帯電バイアスが印加され、ドラムシリンダが接地された感光体ドラム100の表面を暗電位に帯電する。
露光装置300は、画像データに応じて変調されたレーザ光Lをスキャン出力する。帯電ローラ200によって一様に帯電した感光体ドラム100に、露光装置300からレーザ光Lが照射されると静電潜像が形成され、感光体ドラム100の表面電位を明電位に降下させる。
現像装置400には、トナーtを担持する現像ローラ401(現像剤担持体)が設けられている。そして、現像ローラ401は、所定の現像バイアスが印加され、静電潜像が形成された感光体ドラム100の表面に当接し、静電潜像をトナーで可視像化する。
記録材Pは、給紙ローラ10によって感光体ドラム100での静電潜像の形成と同期して、転写装置500に供給及び搬送される。
転写装置500には所定の転写バイアスが印加され、トナー像は感光体ドラム100の表面から記録材Pの表面へ転写される。
トナー像が転写された記録材Pは、定着装置600に搬送され、定着された後、画像形成装置Aの外部に排出される。
一方、転写工程において感光体ドラム100の表面に残留した転写残トナーは、クリーニング装置700のクリーニングブレード701によって除去され、廃トナー容器702へ回収される。
また、感光体ドラム100、帯電ローラ200、クリーニング装置700等は、プロセスカートリッジとして、画像形成装置Aの装置本体に着脱可能である。
(帯電ローラ)
図2は、本発明の実施形態の帯電ローラ200の構成を示す図である。
同図に示すように、帯電ローラ200は、金属製の芯金200a(回転軸)と導電性ゴム部200bからなる。芯金200aの両端部は電気接点を兼ねる軸受200cで回転可能に支持され、芯金200aが軸受バネ200dによって押圧されることで、帯電ローラ200の導電性ゴム部200bが感光体ドラム100と接触する。帯電ローラ200の芯金200aには、軸受200cを介して帯電バイアスが印加される。
(帯電クリーニングブラシ)
クリーニング装置700によって、転写工程後の感光体ドラム100表面の転写残トナーの除去が行われる。しかしトナーよりも粒径が小さい小粒径物質であるトナーの外添剤・感光体ドラム表面の削れ粉などはクリーニング装置700によって除去しきれないことがある。これらの小粒径物質が感光体ドラム100と帯電ローラ200の接触部に搬送された場合に、帯電ローラ200へ付着し正規の帯電性能が得られず感光体ドラム100の表面の暗電位を乱すことある。そこで、帯電ローラ200に付着する小粒径物質を除去し帯電ローラ200の帯電性能を維持するために、帯電ローラ200に対してローラ、ブラシ、シートなどの帯電クリーニングブラシを接触させている。本実施形態では、帯電クリーニングブラシを用いている。
図3は、本発明の実施形態の帯電クリーニングブラシ800(クリーニング部材)の構成を示す図である。
図3(a)は、帯電クリーニングブラシ800の長手方向に垂直な断面を示す図である。図3(b)は、帯電クリーニングブラシ800の長手方向に沿った断面を示す図である。
これらの図に示すように、帯電クリーニングブラシ800は、支持部800a(支持部材)、起毛部800b(ブラシ部)、接着部800c、ブラシバネ800dを有している。そして、剛性を持つ樹脂製の支持部800aと、導電性ブラシである起毛部800bとが接着部800cにより接着されている。支持部800aがブラシバネ800dによって押圧されることによって、起毛部800bが帯電ローラ200の導電性ゴム部200bに接触し、クリーニングを行う。
また、起毛部800bの端部に電気接点を接触させてあり、帯電ローラ200と同電位のバイアスが印加される。
(長期保管による課題)
帯電クリーニングブラシ800を帯電ローラ200に接触させる構成において、プロセスカートリッジを製造後に長期保管した場合に、帯電クリーニングブラシ800の起毛部800bが倒れ変形することが問題である。起毛部800bが変形した帯電クリーニングブラシ800は、帯電ローラ200との当接圧が確保できず、帯電ローラ200の表面に付着した小粒径物質などの汚れを除去することができなくなる。そして、帯電ローラ200の帯電性能が変化し、感光体ドラム100の表面の暗電位が変化することで、ハーフトーン画像において縦スジが発生する。このハーフトーン画像に発生する縦スジを改善することが本発明の一つ目の目的である。
また、同様に感光体ドラム100と帯電ローラ200が接触する構成においても、プロセスカートリッジを製造後に長期保管した場合に、帯電ローラ200の接触部が継続的な圧を受け変形することが問題であった。帯電ローラ200の変形によって、帯電ローラ200の駆動トルクが変調し、帯電ローラ200の周速が変動する。この場合に、感光体ドラム100への帯電性能が変化することになり、感光体ドラム100表面の暗電位が変化し、ハーフトーン画像において横帯が発生する。このハーフトーン画像に発生する横帯を改善することが本発明の二つ目の目的である。
(離間部材)
上記の2つの目的を達成するため、本実施形態の特徴である離間部材について説明する。
図4は、離間部材900(位置制御部材)の構成を示す平面図である。
離間部材900は、帯電クリーニングブラシ800と、帯電ローラ200との間及び帯電ローラ200と、感光体ドラム100との間を離間する。各部材間を離間することにより、変形や汚染を防ぐことができる。なお、正規のクリーニング時に比べて軽圧で帯電クリーニングブラシ800が帯電ローラ200で接触する場合において、問題となるほどの帯電クリーニングブラシ800の変形や汚染が起きないならば、必ずしも完全に離間する必要はない。すなわち、帯電クリーニングブラシ800を帯電ローラ200に接触したまま退避させるだけでも良い。
図4に示すように、離間部材900は、内周に帯電ローラ200の芯金200aを通す貫通穴900aが設けられており、帯電ローラ200の芯金200aの両端に配置される。さらに外周に2つの突起部が設けられており、それぞれ帯電クリーニングブラシの支持部と当接するブラシ当接部900b(第2の当接部)と、感光体ドラム100の表面と当接するドラム当接部900c(第1の当接部)である。ブラシ当接部900b、ドラム当接部900cが各プロセス部材と当接して、帯電クリーニングブラシの起毛部800bと帯電ローラ200の導電性ゴム部200bの当接部と、帯電ローラ200の導電性ゴム部200bと感光体ドラム100の当接部が離間する。なお、以下ではこの2つの当接部のことを、各プロセス部材間という。また、離間部材900の外周の2つの突起部以外の部分は、突起部より周径が突起部に比べて小さくなっており、各プロセス部材が当接する状態において、離間部材が作用することはない。
なお、ブラシ当接部900bは、帯電クリーニングブラシ800の起毛部800b又は起毛部800bへ直接的に力を加えることが可能な支持部800aに当接する。なお、ブラシ当接部900bが、起毛部800bへ他の部材を介して間接的に力を加えることが可能な部材に当接するように構成するようにしても良い。また、ドラム当接部900cは、感光体ドラム100又は感光体ドラム100へ直接的に力を加えることが可能な支持部等に当接する。なお、ドラム当接部900cが、感光体ドラム100へ他の部材を介して間接的に力を加えることが可能な部材に当接するように構成しても良い。
図5は、プロセスカートリッジの使用開始前の状態を示しており、離間部材900のブラシ当接部900bと帯電クリーニングブラシ800の支持部800aとが当接し、離間部材900のドラム当接部900cと感光体ドラム100とが当接する状態(第1の回転位置)を示している。この状態において各プロセス部材は離間している。図5(a)は、側面図であり、図5(b)は、正面図である。
図5に示す状態において、離間部材900のドラム当接部900cには帯電ローラ200を押圧する軸受バネ200dの力が垂直抗力としてかかる。また、離間部材900のブラシ当接部900bには帯電クリーニングブラシ800を押圧するブラシバネ800dの力が垂直抗力としてかかる。このため、離間部材900のドラム当接部900cと離間部材のブラシ当接部900bには摩擦力が発生する。そして、感光体ドラム100を駆動することによって離間部材900のドラム当接部900cにトルクがかかり、離間部材900が回転する。離間部材900が回転することで、離間部材900のドラム当接部900cが感光体ドラム100から離れ、帯電ローラ200と感光体ドラム100と間の離間が解除される。同時に、離間部材900が回転することで、離間部材900のブラシ当接部900bが帯電クリーニングブラシ800の支持部800aから離れ(当接が解除され)、帯電クリーニングブラシ800と帯電ローラ200と間の離間が解除される。離間部材900が回転するための条件は、離間部材900のドラム当接部900cにかかる摩擦力が、離間部材900のブラシ当接部900bにかかる摩擦力よりも大きいことである。なお、第1の回転位置において、離間部材900により、帯電クリーニングブラシ800と前記帯電ローラ200とが所定距離以上離れ、感光体ドラム100と帯電ローラ200とが所定距離以上離れている。
図6は、プロセスカートリッジの使用を開始した後、離間部材900のブラシ当接部900bと帯電クリーニングブラシ800の支持部800aとが離間し、離間部材900のドラム当接部900cと感光体ドラム100とが離間する状態(第2の回転位置)を示している。この状態において各プロセス部材は当接している。図6(a)は、側面図であり、図6(b)は、正面図である。
この場合、離間部材900が受けるトルクは、離間部材900の内周で回転する帯電ローラの芯金200aとの摩擦力だけである。しかし、離間部材900の重量分の垂直抗力しか持たないため摩擦トルクが低く、離間部材900の突起部が離間部材900の回転する範囲を制限する回転止部材1000に到達したところで止まる。
また、カートリッジの輸送などのようにカートリッジに振動が加えられる場合においても、各プロセス部材間が離間した状態を維持する必要がある。
プロセスカートリッジの使用前において、離間部材900には、ブラシバネ800dと
軸受バネ200dとから押圧力を受けることになる。一方、離間部材900のブラシ当接部900b、ドラム当接部900cには、当接により力を受ける。このため、一般に、離間部材900が移動しないためには、この押圧力の向きが、ブラシ当接部900b及びドラム当接部900cから受ける力の合力の向きに平行である必要がある。
図7は、離間部材900の受ける垂直向力の合力が釣り合わない比較例の構成を示す図である。
図7に示す場合には、離間部材900は帯電ローラ200の軸受バネ200dによる力とその反作用である感光体ドラム100との力Fd、また帯電クリーニングブラシのブラシバネ800dからの力Fbが加えられている。この場合、ブラシバネ800dからの力Fbを相殺する向きの力は、離間部材900と感光体ドラム100による摩擦力だけである。このような状態でプロセスカートリッジに大きい振動が加えられた場合に、離間部材900が意図せず回転し各プロセス部材間の離間が解除される可能性がある。つまり、プロセスカートリッジの輸送中などに離間が解除され、プロセス部材同志が接触することになり、汚染や変形が起こりえる。そこで、離間部材900にかかる垂直向力の合力が釣り合うようにする必要がある。
図8に示す通り本実施形態では、帯電クリーニングブラシ800、帯電ローラ200、感光体ドラム100を帯電ローラ200の回転軸に垂直な断面において、一直線上に配置にした。こうすることで、ブラシバネ800dと軸受バネ200dの押圧方向は一直線上になる。つまり、離間部材900の受ける垂直抗力は必ず釣り合うことになり、離間部材900の摩擦力を最大化することができ、離間部材900が移動する力も発生することがない。よって、輸送などによって振動が加えられた場合においても、離間部材900が意図せず回転することが無く、各プロセス部材間が離間した状態を維持することができる。
以上のようにすることで、プロセスカートリッジ製造後に長期保管した場合においても、各部材における汚染や変形が起こらない。また、離間部材が1つであるためコストアップが抑えられる。
<他の実施形態>
本実施形態の基本的構成は、第1実施形態と同様であるので重複する説明を省略し、第1実施形態と異なる部分のみを説明する。なお、第1実施形態と同一又は類似の部分には、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
第1実施形態では、感光体ドラム100の周面と離間部材900とが接触して、感光体ドラム100が回転することで、離間部材900が回転した。
本実施形態では、感光体ドラム100に、離間部材900と対面する位置の一部に突起部(不図示)が設けられている。そして、感光体ドラム100を駆動することによって離間部材900のドラム当接部900cに感光体ドラム100の突起部(不図示)が離間部材900のドラム当接部900cを押圧し、離間部材900にトルクがかかり、離間部材900が回転する。
また他の実施形態として、離間部材900の一部がカートリッジ外部に露出し、動力源によって離間部材900の露出部にトルクを与えるようにしても良い。
このようにして、離間部材900が回転することで、離間部材のドラム当接部900cが感光体ドラム100から離れ、帯電ローラ200と感光体ドラム100との間の離間が解除される。同時に、離間部材900が回転することで、離間部材のブラシ当接部900bが帯電クリーニングブラシの支持部800aから離れ、帯電クリーニングブラシ800と帯電ローラ200との間の離間を解除することになる。
A…画像形成装置
100…感光体ドラム
200…帯電ローラ
200a…心金
200b…導電性ゴム部
200c…軸受
200d…軸受バネ
800…帯電クリーニングブラシ
800a…支持部
800b…起毛部
800c…接着部
800d…ブラシバネ
900…離間部材
900a…貫通穴
900b…ブラシ当接部
900c…ドラム当接部
1000…回転止部

Claims (11)

  1. 表面にトナー像が形成される感光体と、
    回転軸を有し、前記感光体を帯電する回転可能な帯電部材と、
    前記帯電部材をクリーニングするクリーニング部材と、
    前記帯電部材の前記回転軸に回転可能に支持され、前記帯電部材に対する前記感光体の位置及び前記帯電部材に対する前記クリーニング部材の位置を制御する位置制御部材とを具備し、
    前記位置制御部材は、前記位置制御部材が第1の回転位置にあるときに、前記クリーニング部材と前記帯電部材とが所定距離以上離れるように前記クリーニング部材と前記帯電部材の位置を制御するとともに前記感光体と前記帯電部材とが所定距離以上離れるように前記感光体と前記帯電部材の位置を制御し、
    前記帯電部材は、前記位置制御部材が前記第1の回転位置にある場合の方が第2の回転位置にある場合よりも前記感光体からより退避している位置にあり、前記クリーニング部材は、前記位置制御部材が前記第1の回転位置にある場合の方が前記第2の回転位置にある場合よりも前記帯電部材からより退避している位置にあることを特徴とするプロセスカートリッジ。
  2. 前記位置制御部材は、前記感光体又は前記感光体へ直接的に又は他の部材を介して間接的に力を加えることが可能な部材に当接する第1の当接部と、前記クリーニング部材又は前記クリーニング部材へ直接的に又は他の部材を介して間接的に力を加えることが可能な部材に当接する第2の当接部とを有し、
    前記第1の回転位置において、前記第1の当接部は、前記感光体又は前記感光体へ直接的に又は他の部材を介して間接的に力を加えることが可能な部材に当接し、前記第2の当接部は、前記クリーニング部材又は前記クリーニング部材へ直接的に又は他の部材を介して間接的に力の加えることが可能な部材に当接し、
    前記第1の回転位置よりもさらに前記位置制御部材が回転した前記第2の回転位置において、前記第1の当接部及び前記第2の当接部の当接が解除されることを特徴とする請求項1に記載のプロセスカートリッジ。
  3. 前記プロセスカートリッジの使用開始前は、前記位置制御部材は、前記第1の回転位置にあり、前記感光体が回転することで前記位置制御部材が前記第2の回転位置に回転することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のプロセスカートリッジ。
  4. 前記位置制御部材を押圧する押圧手段を有し、前記押圧手段による押圧力の方向は、前記位置制御部材が、前記第1の回転位置にある場合において、前記第1の当接部と前記第2の当接部とが受ける力の合力の向きに平行であることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載のプロセスカートリッジ。
  5. 前記帯電部材の前記回転軸に垂直な断面において、前記感光体、前記帯電部材、前記クリーニング部材は一直線上に位置することを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載のプロセスカートリッジ。
  6. 前記位置制御部材が回転する範囲を制限する回転止部材をさらに有し、
    前記位置制御部材は、前記第1の回転位置から前記第2の回転位置に回転した後、前記回転止部材により回転が止められることを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載のプロセスカートリッジ。
  7. 前記クリーニング部材へ直接的に又は他の部材を介して間接的に力を加えることが可能な部材は、前記クリーニング部材を支持する支持部材であることを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載のプロセスカートリッジ。
  8. 前記帯電部材は、前記第1の回転位置において、前記感光体から離間していることを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか一項に記載のプロセスカートリッジ。
  9. 前記クリーニング部材は、前記帯電部材に接触するブラシ部を有し、
    前記クリーニング部材は、前記第1の回転位置において、前記帯電部材から前記ブラシ部が接触した状態で退避していることを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか一項に記載のプロセスカートリッジ。
  10. 前記第1の当接部と、前記感光体又は前記感光体へ直接的に又は他の部材を介して間接的に力を加えることが可能な部材との間の摩擦力が、前記第2の当接部と、前記クリーニング部材又は前記クリーニング部材へ直接的に又は他の部材を介して間接的に力を加えることが可能な部材との間の摩擦力よりも大きいことを特徴とする請求項1乃至請求項9の何れか一項に記載のプロセスカートリッジ。
  11. 請求項1乃至請求項9の何れか一項に記載のプロセスカートリッジを具備する画像形成装置。
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