JP3591379B2 - 画像形成ユニット及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中心部材を被覆する導電性発泡体と該導電性発泡体を被覆する導電性樹脂体から成る帯電ローラを用いた画像形成ユニット及びそれを用いた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子写真方式の画像形成装置がある。この画像形成装置は、感光体から成る像担持体に光書込みによって潜像を形成し、この潜像をトナー像化（現像）して、その現像したトナー像を用紙に転写して定着させる。
【０００３】
図６は、そのような小型の画像形成装置の外観斜視図であり、例としてタンデム型のカラー画像形成装置を示している。同図に示すカラー画像形成装置１は、例えばデスクトップ型のパソコン用ラックに載置可能な大きさの小型のカラー画像形成装置であり、本体基部２の前面（図の右方）に開閉給紙トレー３を備え、下部に用紙カセット４を着脱自在に備えている。用紙カセット４には、多数枚の用紙が載置・収容されている。
【０００４】
また、上蓋５は、本体基部２の後部上面と共に排紙トレー６を形成しており、この排紙トレー６には上部排紙口７から排出される画像形成済みの用紙が積載される。本体基部２の上面には、前方側面に上蓋開閉スイッチ８が設けられ、更に、液晶表示装置、電源スイッチ、複数のデータ入力キー等からなる操作パネル９が配設されている。
【０００５】
図７は、上記カラー画像形成装置１の内部の構成を示す側断面図である。同図に示すように、カラー画像形成装置１の内部には、略中央に用紙搬送用のベルト１１が、前後に偏平なループ状に配置され、その両端部を駆動ローラ１２と従動ローラ１３に保持されて、図の矢印Ａで示す反時計回り方向に循環移動する。ベルト１１の上循環部に４個の感光体ドラム１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）が用紙搬送方向（図の右から左方向）に多段式に並設されている。
【０００６】
各感光体ドラム１４を夫々取り囲むようにして（以下、代表的に感光体ドラム１４ｄの周囲装置についてのみ符号を付して示す）、クリーナ１５、帯電ローラ１６、光書込みヘッド１７、現像器１８及び転写ブラシ１９が配置されている。感光体ドラム１４ａに対応する現像器１８から感光体ドラム１４ｄに対応する現像器１８まで、各現像器１８には、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックのトナーが夫々収容されている。また、詳しくは後述するように上記の感光体ドラム１４、クリーナ１５、帯電ローラ１６、及び現像器１８は、画像形成ユニットを構成している。
【０００７】
また、上記４個の光書込みヘッド１７は、支持部材２１を介して上蓋５に支持されている。上蓋５は支持軸２０を支点にして図の実線位置と破線５′に示す位置とに開閉する。この上蓋５が破線５′の位置に開成されている状態から実線位置に閉成されると、その閉成に伴われて、光書込みヘッド１７は図の破線１７′に示す位置から後述するように円弧状の軌跡を描いて降下して、帯電ローラ１６と現像器１８の間に装着される。
【０００８】
上記のベルト１１は、下循環部の下流側裏面に押接するテンションローラ２２によって図の矢印Ｂで示す下方に常に付勢されて適度に張力を保っている。ベルト１１の上循環部の上流側端部には、吸着ローラ２３が圧接して、ここに用紙搬入部を形成している。ベルト１１より搬送方向上流側には、待機ローラ対２４、その下方に給紙案内路２５、その下端部に給紙ローラ対２６が配設されている。その給紙ローラ対２６の下方に、用紙カセット４の給紙端が位置しており、この給紙端上方に断面が半円形の給紙コロ２７が配設されている。また、ベルト１１と用紙カセット４の間には、適宜の回路基板を装着した電装部３３が配設され、その回路基板には複数の電子部品からなる制御装置が搭載されている。
【０００９】
図８は、光書込みヘッド１７の装着動作を示す図である。同図に示すように、ベルト１１上に多段式に並設される４個の感光体ドラム１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）にそれぞれ対応する４個の光書込みヘッド１７（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）は、図７に示した上蓋５の支持軸２０を回動中心にして、上蓋５の開閉に伴われて図の二点鎖線で示す夫々異なる円弧状の軌跡３４（３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ）を描いて回動し、上蓋５の開成に伴われて帯電ローラ１６と現像器１８間から脱装され、また、上蓋５の閉成に伴われて帯電ローラ１６と現像器１８間に着装される。すなわち、光書込みヘッド１７は、画像形成ユニットの感光体ドラム１４に対して上下に移動する関係にある。
【００１０】
図９は、上記の画像形成ユニットを詳細に示す拡大側断面図である。同図に示す画像形成ユニット３４は、ドラムユニット３５と現像ユニット３６の２つの副ユニットから構成されている。一方のドラムユニット３５は、上述した感光体ドラム１４と、その左方に配置されたクリーナ１５及び斜め左上に配置された帯電ローラ１６を備え、真上にヘッド係合溝３７を形成されている。上記のクリーナ１５は、感光体ドラム１４に圧接するクリーナ掬いシート３８、掻き取りブレード３９及び廃トナー送出パイプ４１を備えている。
【００１１】
また、上記の感光体ドラム１４は、導電性の金属ローラの表面に光導電体を一様に被着して成り、金属ローラ部が接地され、図の矢印Ｃで示すように時計回り方向に回転する。ドラムユニット３５が単体で外部に取り出されているとき、又は画像形成ユニット３４が外部に取り出されているときは、ドラムカバー４０が図に示す位置から右方に移動して感光体ドラム１４の下面を被覆する。同図は、装置本体（カラー画像形成装置１）に装着されている状態を示しており、ドラムカバー４０が左方に移動して感光体ドラム１４の下面が外部に露出している状態を示している。
【００１２】
光書込みヘッド１７は、図８に示したように上蓋５の閉成に伴われて上から下へ回動して降下し、その先端の露光部が、上記のヘッド係合溝３７に嵌入して、現像器１８と帯電ローラ１６の間に位置決めされる。
【００１３】
帯電ローラ１６は、高圧電源に接続され、白印字状態の帯電電位（一様に印加する初期化電位、プラス極性で印加する方式とマイナス極性で印加する方式がある）を感光体ドラム１４に印加する。これにより感光体ドラム１４の周表面の感光層が例えばマイナス高電位に一様に帯電して初期化される。
【００１４】
光書込みヘッド１７は、レーザー光源又はＬＥＤ光源を備えており、感光体ドラム１４のマイナス高電位に帯電した周表面を画像情報に応じて選択的に露光する。この露光により感光体ドラム１４の表面には電位が減衰したマイナス低電位部が形成され、その低電位部と上記初期化による高電位部とで構成される静電潜像が形成される。
【００１５】
他方の現像ユニット３６は、トナーホッパーを兼ねる現像器１８の内側上部に、クリーナ１５から廃トナー送出パイプ４１を介して送り出される廃トナーを回収するトナー回収袋４２が取り付けられ、下部開口に現像ローラ４３を回転可能に保持している。現像器１８の内部ほぼ全体に、非磁性のトナーが収容され、このトナーに埋没するようにトナー撹拌部材４４が配設され、最下部にスポンジ体から成るトナー供給ローラ４５が現像ローラ４３に圧接して配置されている。現像ローラ４３には、その斜め右上周面に圧接して板バネ状のドクターブレード４６が配設され、下部周面に当接して現像部掬いシート４７が配設されている。
【００１６】
上記構成のカラー画像形成装置１の動作を上述の図６乃至図９を再び用いて簡単に説明する。先ず、電源が投入され、使用する用紙の紙質、枚数、印字モード、その他の指定がキー入力あるいは接続するホスト機器からの信号として入力されると、不図示の駆動機構により給紙コロ２７が一回転して、用紙カセット４に載置収容されている用紙を給紙ローラ対２６を介して待機ローラ対２４へ給送する。待機ロール対２４は回転を一時停止して、一対のローラで形成される挟持部に用紙先端を当接させた状態で搬送タイミングを待機する。
【００１７】
続いて、駆動ローラ１２が反時計回り方向に回転し、従動ローラ１３が従動して同じく反時計回り方向に回転する。これによりベルト１１は、上循環部が４個の感光体ドラム１４に当接して全体が反時計回り方向へ循環移動する。
【００１８】
これと共に各現像器１８及び感光体ドラム１４が印字タイミングに合わせて順次駆動される。感光体ドラム１４は時計回り方向に回転し、帯電ローラ１６は、感光体ドラム１４周面に一様な高マイナス電荷を付与し、光書込みヘッド１７は感光体ドラム１４周面に画像信号に応じて露光を行って低電位部を形成して初期化による高マイナス電位部と露光による低マイナス電位部からなる静電潜像を形成する。現像器１８の現像ローラ４３は、上記静電潜像の低電位部にトナーを転移させて感光体ドラム１４周面上にトナー像を形成（反転現像）する。
【００１９】
最上流の感光体ドラム１４ａ周面上のトナー像の先端が、ベルト１１との対向部に回転搬送されてくるタイミングで、その対向部に用紙の印字開始位置が一致するように、待機ローラ対２４が回転を開始して用紙を用紙搬入部へ給送する。従動ローラ１３と吸着ローラ２３は、給送された用紙をベルト１１と共に挟持して搬送する。用紙は、ベルト１１に吸着され、感光体ドラム１４ａと転写ブラシ１９により形成されている最初の転写部へ搬送される。
【００２０】
転写ブラシ１９は、不図示の転写バイアス電源から出力される転写電流をベルト１１を介して用紙に印加する。この転写ブラシ１９から印加される転写電流により感光体ドラム１４ａ上のマゼンタのトナー像が用紙に転写される。続いて、感光体ドラム１４ｂと転写ブラシ１９により形成されている上流から２番目の転写部においてシアンのトナー像が転写され、更に感光体ドラム１４ｃと転写ブラシ１９により形成されている上流から３番目の転写部でイエローのトナー像が転写される。そして、感光体ドラム１４ｄと転写ブラシ１９により形成されている最下流の転写部でブラックのトナー像が転写される。
【００２１】
このように４色のトナー像を順次転写された用紙は、ベルト１１から分離されて定着器２８に搬入される。定着器２８は、熱と圧とによりトナー像を用紙に定着させる。この画像定着後、用紙は、排紙ローラ対３２によって排紙トレー６上にトナー像を下にして排出される。
【００２２】
ところで、上述の帯電ローラ１６は、従来は比較的硬いゴム質のローラで構成されていたが、近年に至り、軸部材の上を軟質の導電性発泡体（導電性スポンジ）で覆ってローラ形状となし、更にこの上を、導電性樹脂のシートで形成されたチューブで覆ったものが実用化されている。これは、感光体ドラム１４との接触性や帯電時の電気抵抗特性に比較的均一なものが得られるという利点の他に、材質的には硬度の選択幅が広いなどの利点もあり優れた構成とされている。
【００２３】
ところが、ローラ状の導電性発泡体の上にチューブ状の導電性樹脂体を単に被せただけでは、上述した感光体ドラムに接触しながら回転する印字中の初期化帯電の動作時に、チューブ状の導電性樹脂体が徐々にずれ、導電性発泡体が露出して帯電むらが生じたり、ずれたチューブ状の導電性樹脂体が帯電ローラの軸受けなどに食い込まれて回転できなくなるという不具合が発生する。このため、ローラ状の導電性発泡体にチューブ状の導電性樹脂体を接着剤によって固定する方法が採られている。しかしながら、これでも他の不具合が発生した。
【００２４】
図１０（ａ），（ｂ） は、従来のローラ状の導電性発泡体にチューブ状の導電性樹脂体を接着剤によって固定する方法を示す図である。同図（ａ） に示す帯電ローラ１６は、ローラ状の導電性発泡体の全面に接着剤を塗布してチューブ状の導電性樹脂体を接着したものであるが、塗布した接着剤が乾燥するにつれて、両端と中央部分との接着剤の乾燥時間に差が生じ、極めて微視的ではあるが帯電ローラ１６の中央部がへこむという変形が生じてしまい、このため感光体ドラム１４との接触面にギャップが生じて帯電不良となり、用紙の中央を縦に走る画像不良が発生するという問題を有していた。
【００２５】
この問題を解決するために、同図（ｂ） に示すように、チューブ状の導電性樹脂体を帯電ローラ１６の両端の一定の領域Ｄ、Ｄ′のみに限定して接着する方法が提案され採用されている。これは、帯電ローラ１６と感光体ドラム１４とを組み合わせたときに、感光体ドラム１４の画像形成領域Ｅに対応する部分を避け、その外側の非画像形成領域に対応する部分、つまり上記の領域Ｄ、Ｄ′に適宜の絶縁性の接着剤を用いて接着するものである。このように、感光体ドラム１４の画像形成領域Ｅに対応する部分を避けるのは、画像形成領域の対応部内に接着面が入り込むと、接着剤が付いている部分と接着剤が付いていない部分とで、帯電ローラ１６表面の電気抵抗値に差が生じ、帯電むらが発生して、感光体ドラム１４に対する良好な帯電性が得られなくなると考えられたからであった。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようにローラ形状の導電性発泡体の両端部の極めて限られた範囲で接着されているチューブ状の導電性樹脂体は、充分な幅の接着領域が取れないため接着強度が確保できず、内側の導電性発泡体から剥がれて、外側に抜け出てしまい、前述した最初から接着していなかった場合と同様の不具合がしばしば発生した。また、画像形成領域外に実用的な接着強度を確保できる大きな接着領域を設けようとすると、帯電ローラ１６が長くなり、このため画像形成装置全体が大きくなるという近年の機器の小型化という市場の要望に反する好ましくない問題が発生する。
【００３０】
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、帯電ローラが変形せず且つその表面構成が剥離しない画像形成ユニット及びそれを用いた画像形成装置を提供することである。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
先ず、請求項１記載の発明の画像形成ユニットは、表面に画像が形成される画像形成領域と該画像形成領域の外側に位置する非画像形成領域とを有し回転可能な像担持体と、該像担持体の表面を帯電させるべく設けられ、中心部材を被覆し、電気抵抗が９×１０ ５ Ω以下のローラ形状の導電性発泡体と、該導電性発泡体を被覆し、導電剤を含み、表面電気抵抗が１×１０ ５ Ω／□と９×１０ ５ Ω／□の間の範囲にあり、前記像担持体に接触すべきチューブ形状の導電性樹脂体と、から成り、全体の製品硬度がＡｓｋｅｒ−Ｆ９０°以下の硬度である帯電ローラと、を備え画像形成装置に着脱自在に構成された画像形成ユニットを前提とする。そして、上記チューブ形状の導電性樹脂体は、両端部において、上記像担持体の上記非画像形成領域から上記画像形成領域内に所定距離入った位置まで、接着剤により上記ローラ形状の導電性発泡体に接着固定され、接着部と非接着部との抵抗値の関係において高抵抗部の抵抗値が低抵抗部の抵抗値の４倍を超えないように設定されて構成される。
【００３４】
次に、請求項２記載の発明の画像形成装置は、表面に画像が形成される画像形成領域と該画像形成領域の外側に位置する非画像形成領域とを有し回転可能な像担持体と、該像担持体の表面を帯電させるべく設けられ、中心部材を被覆し、電気抵抗が９×１０ ５ Ω以下のローラ形状の導電性発泡体と、該導電性発泡体を被覆し、導電剤を含み、表面電気抵抗が１×１０ ５ Ω／□と９×１０ ５ Ω／□の間の範囲にあり、上記像担持体に接触すべきチューブ形状の導電性樹脂体と、から成り、全体の製品硬度がＡｓｋｅｒ−Ｆ９０°以下の硬度である帯電ローラと、を有する画像形成ユニットを着脱自在に備える画像形成装置を前提とする。そして、上記チューブ形状の導電性樹脂体は、両端部において、上記像担持体の上記非画像形成領域から上記画像形成領域内に所定距離入った位置まで、接着剤により上記ローラ形状の導電性発泡体に接着固定され、接着部と非接着部との抵抗値の関係において高抵抗部の抵抗値が低抵抗部の抵抗値の４倍を超えないように設定されて構成される。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係わるドラムユニットの外観斜視図である。同図に示すドラムユニット５４は、現像ユニットから分離した状態を示している。尚、このドラムユニット５４と合体する現像ユニット及び合体によって形成された画像形成ユニットが装着されるカラー画像形成装置は、図６乃至図９に示した現像ユニット３６及びカラー画像形成装置１と同一である。
【００３６】
このドラムユニット５４に組み込まれている感光体ドラム５５は、このドラムユニット５４が現像ユニットと合体して画像形成ユニットを形成したとき現像ローラに接する側面、つまり図１の斜め右下方向を向く面は露出している。この感光体ドラム５５は、支持軸５６により回転自在に支持されており、画像形成ユニットとして装置本体に装着されたとき装置本体の駆動系と係合するドラムギア５７によって回転駆動される。このドラムユニット５４には、ヘッド係合溝となる部分が遮光カバー５８で覆われており、この遮光カバー５８に隣接して帯電ローラ蓋５９が配設されている。帯電ローラ蓋５９の両端部には開閉接点部材６１ａ及び６１ｂが配設されている。
【００３７】
図２（ａ） は、上記ドラムユニット５４の側断面図であり、同図（ｂ） は、その帯電ローラと支持部の構成を正面から見た断面図、同図（ｃ） は、動作状態を示す図である。同図（ａ），（ｂ） に示すように、ドラムユニット５４が光書込みヘッドと係合していないときは、上部が遮光カバー５８と帯電ローラ蓋５９により覆われている（図１も参照）。一方の帯電ローラ蓋５９は、ユニットフレーム６０に固設されている支持軸６２に回動可能に支持され不図示の付勢部材により反時計回り方向に付勢されて同図（ａ），（ｂ） に示す閉成位置を維持している。他方の遮光カバー５８も、ユニットフレーム６０に固設されている他の支持軸６３に回動可能に支持され不図示の付勢部材により時計回り方向に付勢されて同図（ａ） に示す閉成位置を維持している。
【００３８】
また、帯電ローラ６４は、その回転軸６５を、帯電ローラ蓋５９と一体に形成されている回動軸受６６により支持されて帯電動作位置より上方に持ち上げられ、感光体ドラム５５との当接を解除されている。
【００３９】
このドラムユニット５４が現像ユニットと一体化され、画像形成ユニットとして装置本体に装着され、図２（ｃ） に示す光書込みヘッド６７が、同図（ａ） の矢印Ｆで示すように上方から降下すると、その下端部が帯電ローラ蓋５９の開閉接点部材６１ａ及び６１ｂに当接して帯電ローラ蓋５９を同図（ａ） の矢印Ｇで示すように時計回り方向に回動させると共に遮光カバー５８を同図（ａ） の矢印Ｈで示すように反時計回り方向に回動させる。そして、同図（ｃ） に示すように、光書込みヘッド６７の露光部６８がドラムユニット５４内に進入して感光体ドラム５５の上面に対向し、位置決めされる。
【００４０】
また、これと同時に、すなわち帯電ローラ蓋５９が時計回り方向に回動したことにより、回動軸受６６が帯電ローラ６４の回転軸６５から外れ、このように回転軸６５が回動軸受６６から外れたことにより帯電ローラ６４は自重で同図（ｂ） の破線６４′で示す位置まで落下して、回転軸６５がユニットフレーム６０に固設されている軸受６９に支持される。この状態で帯電ローラ６４は、同図（ｃ） に示すように、感光体ドラム５５の周面に帯電可能に当接する。
【００４１】
光書込みヘッド６７が上方に回動してドラムユニット５４との係合が解除されると、付勢部材の付勢力により遮光カバー５８は時計回り方向に回動し、帯電ローラ蓋５９が反時計回り方向に回動して、その回動軸受６６が帯電ローラ６４の回転軸６５を掬い上げ、同図（ａ） に示すように閉成位置に復帰する。
【００４２】
図３(a) は、本発明に係わるドラムユニットの変形例を説明する側断面図であり、同図(b) は、その動作状態図である。尚、この場合も、このドラムユニット７０と合体する現像ユニット及び合体によって形成された画像形成ユニットが装着されるカラー画像形成装置は、図６乃至図９に示した現像ユニット３６及びカラー画像形成装置１と同一である。
【００４３】
同図（ａ） に示すように、このドラムユニット７０は、図２（ａ），（ｂ） に示したものと同様のユニットフレーム６０、感光体ドラム５５、及び帯電ローラ６４を備えており、上部の蓋部材の構成が図２（ａ），（ｂ） の場合とやや異なる。すなわち、図３（ａ） に示すドラムユニット７０においては、帯電ローラ蓋７１は同図（ａ） の矢印Ｊで示すように上から押されると、水平状態のまま下方に沈下するように構成されており、常には不図示の付勢部材により上方に付勢されて同図（ａ） に示す閉成位置を維持している。
【００４４】
この帯電ローラ蓋７１の端部、つまり感光体ドラム５５の露光部側に、遮光カバー７２がヒンジ７３に支持されて配設される。遮光カバー７２は、上から押されると同図（ａ） の矢印Ｋで示すようにヒンジ７３を支点にして時計回り方向に回動可能であり、常には不図示の付勢部材に付勢されて同図（ａ） に示す閉成位置を維持している。
【００４５】
また、帯電ローラ蓋７１の下面には帯電ローラ軸受７４が固設されており、この帯電ローラ軸受７４に帯電ローラ６４の回転軸６５が支持されている。同図（ｂ） に示す光書込みヘッド７５が、同図（ａ） の矢印Ｌで示すように上方から降下すると、光書込みヘッド７５の露光部支持部材７６が、同図（ｂ） に示すように、遮光カバー７２を回動させて開成し、更に光書込みヘッド７５の押圧部材７７が帯電ローラ蓋７１を押し下げながら、露光部７８がドラムユニット７０内に進入して感光体ドラム５５の上面に対向し、位置決めされる。
【００４６】
これと同時に、上記帯電ローラ蓋７１が光書込みヘッド７５の押圧部材７７によって押し下げられたことにより、回転軸６５を帯電ローラ軸受７４に支持されたまま帯電ローラ６４が降下して感光体ドラム５５の周面に帯電可能に当接する。
【００４７】
一方、同図（ｂ） の状態から、光書込みヘッド７５が上方に回動してドラムユニット７０との係合が解除されると、付勢部材の付勢力により帯電ローラ蓋７１が上方位置に復帰することにより帯電ローラ６４が感光体ドラム５５から離隔し、これと同時に、遮光カバー７２が反時計回り方向に回動して閉成位置に復帰する。
【００４８】
図４(a) は、本発明に係わるドラムユニットの更なる変形例の側断面を模式的に簡略に示す図であり、同図(b) は、その動作状態図である。尚、この場合も、このドラムユニット８０と合体する現像ユニット及び合体によって形成された画像形成ユニットが装着されるカラー画像形成装置は、図６乃至図９に示した現像ユニット３６及びカラー画像形成装置１と同一である。
【００４９】
このドラムユニット８０は、同図（ａ） に示すように、光書込みヘッドと係合していないときは、上部が遮光カバー兼帯電ローラ蓋８１により覆われている。この遮光カバー兼帯電ローラ蓋８１は、ユニットフレーム８２に固設されている支持軸８３に回動可能に支持され、常には不図示の付勢部材により反時計回り方向に付勢されて同図（ａ） に示す閉成位置を維持している。
【００５０】
この遮光カバー兼帯電ローラ蓋８１には、支持軸８３を間に挟んで反対側に遮光カバー兼帯電ローラ蓋８１と一体に形成されている回動軸受８４を備えている。この回動軸受８４に掬い上げられた形で、帯電ローラ６４の回転軸６５が支持されて、帯電ローラ６４は帯電動作位置より上方に持ち上げられ、感光体ドラム５５との当接を解除されている。
【００５１】
工場からの出荷時、在庫期間中、或は画像形成装置を長期間使用せず画像形成ユニットを外部に取り出しておくときは同図（ａ） の状態であり、これにより、帯電ローラ６４が感光体ドラム５５との当接部で塑性変形することがなく、また、感光体ドラム５５の上面が外光で照射されることもない。
【００５２】
この状態から、不図示の光書込みヘッドが同図（ｂ） の矢印Ｍで示すように上方から降下すると、その下端部によって遮光カバー兼帯電ローラ蓋８１が支持軸８３を支点にして時計回り方向に回動して光書込みヘッドの露光部の進入路を開放し、これに連動して、回動軸受８４が支持軸８３を支点にして時計回り方向に回動して帯電ローラ６４の回転軸６５から外れ、支持を解除された帯電ローラ６４は自重で感光体ドラム５５の周面に帯電可能に当接する。
【００５３】
一方、光書込みヘッドが上方に回動してドラムユニット８０が光書込みヘッドとの係合が解除されたときは、付勢部材の付勢力により遮光カバー兼帯電ローラ蓋８１が反時計回り方向に回動し、これに連動して、回動軸受８４が支持軸８３を支点にして反時計回り方向に回動し、帯電ローラ６４の回転軸６５を掬い上げ、同図（ａ） に示す閉成位置に復帰する。
【００５４】
図５(a),(b) は、本発明の画像形成ユニットに用いる帯電ローラ６４を示している。尚、同図(a) は上層部材の接着方法を示す図であり、同図(b) はその電気抵抗を測定する方法を示す図である。同図(a),(b) に示すように、帯電ローラ６４は、中心部材である回転軸６５をローラ形状の導電性発泡体８５で被覆し、更にその上をチューブ形状の導電性樹脂体８６で被覆して形成している。
【００５５】
上記のローラ形状の導電性発泡体８５には電気抵抗が９×１０５Ω以下のものを使用しており、チューブ形状の導電性樹脂体８６には、導電剤を含ませて形成し、表面電気抵抗が１×１０５Ω／□と９×１０５Ω／□の間の範囲にあるものを使用している。そして、帯電ローラ６４全体として製品硬度がＡｓｋｅｒ−Ｆ９０°以下の硬度となるように形成している。
【００５６】
また、上述した感光体ドラム５５は、同図（ａ） に示すように、最大幅の用紙Ｐの画像領域に対応する表面（周面）に画像が形成される画像形成領域Ｎと、この画像形成領域Ｎの外側に位置する非画像形成領域Ｑとを有している。そして、帯電ローラ６４は、その両端部が感光体ドラム５５の非画像形成領域Ｑ内に位置するような長さに形成されている。
【００５７】
上記のチューブ形状の導電性樹脂体８６をローラ形状の導電性発泡体８５に被着させるについては、絶縁性の接着剤を用い、これを適宜に希釈してローラ形状の導電性発泡体８５の両端部に噴霧する。この噴霧する範囲は、同図（ａ） に示すように、感光体ドラム５５の非画像形成領域Ｑから画像形成領域Ｎ内に所定距離Ｒだけ入った位置までである。すなわち、これにより、チューブ形状の導電性樹脂体８６は、両端部において、感光体ドラム５５の非画像形成領域Ｑから画像形成領域Ｎ内に距離Ｒだけ入った位置まで接着剤によってローラ形状の導電性発泡体８５に接着固定される。
【００５８】
このように、従来の感光体ドラム５５の非画像形成領域Ｑに対応する両端部の狭い範囲Ｓのみで接着していた場合に比較すると、「Ｓ＋Ｒ」の広い範囲で接着しているから、ローラ形状の導電性発泡体８５からチューブ形状の導電性樹脂体８６が容易に剥がれるようなことはない。
【００５９】
そして、このように、感光体ドラム５５の画像形成領域Ｎ内に入り込んで絶縁性の接着剤を使用しても、同図（ｂ） に示す測定方法によって測定された電気抵抗が、所定の特性を有していれば画像形成に支障が出ないことが実験の結果判明している。
【００６０】
すなわち、高抵抗計８７の一方の端子を帯電ローラ６４の芯金である回転軸６５に接続し、他方の端子を例えば幅２０ｍｍで適度な長さのシート状金属電極板８８に接続し、このシート状金属電極板８８を帯電ローラ６４の上記ローラ形状の導電性発泡体８５とチューブ形状の導電性樹脂体８６との接着部６４−１、６４−３、及び非接着部６４−２の三ヶ所で、例えば１０ボルトの電圧を印加して電気抵抗を測定する。
【００６１】
接着部６４−１及び６４−３では、絶縁性の接着剤が介在しているので電気抵抗は高く高抵抗部となり、非接着部６４−２では絶縁性の接着剤が介在していないので電気抵抗は低く低抵抗部となる。このとき接着部６４−１又は６４−３と非接着部６４−２とで測定した各抵抗値の関係に、高抵抗部の抵抗値が低抵抗部の抵抗値の４倍を超えないように接着条件を設定すると画像形成に支障が出ないことが判明している。
【００６２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、帯電ローラの抵抗特性を接着部の高い抵抗値が非接着部の低い抵抗値の４倍を超えないように設定することにより、接着部が画像形成領域に入り込んでいても良好な画像形成が出来るようにしたので、芯金を被覆したローラ形導電性発泡体にチューブ形導電性樹脂体を被覆した理想的な形状に帯電ローラを形成してチューブ形導電性樹脂体が容易に剥離しないようにでき、これにより、画質が良く且つ信頼性の高い画像形成装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるドラムユニットの外観斜視図である。
【図２】(a) は図１のドラムユニットの側断面図、(b) はその帯電ローラと支持部の構成を正面から見た断面図、(c) は動作状態を示す図である。
【図３】(a) は本発明に係わるドラムユニットの変形例を説明する側断面図、(b) はその動作状態図である。
【図４】(a) は本発明に係わるドラムユニットの更なる変形例の側断面を模式的に簡略に示す図、(b) はその動作状態図である。
【図５】(a) は本発明の画像形成ユニットにおける帯電ローラのチューブ形導電性樹脂体をローラ形導電性発泡体に接着する形状を示す図、(b) はその電気抵抗を測定する方法を示す図である。
【図６】タンデム型の小型のカラー画像形成装置を示す図である。
【図７】カラー画像形成装置の内部の構成を示す側断面図である。
【図８】カラー画像形成装置における光書込みヘッドの装着動作を示す図である。
【図９】従来の画像形成ユニットを詳細に示す拡大側断面図である。
【図１０】(a),(b) は従来のローラ状の導電性発泡体にチューブ状の導電性樹脂体を接着剤によって固定する方法を示す図である。
【符号の説明】
１ カラー画像形成装置
２ 本体基部
３ 開閉給紙トレー
４ 用紙カセット
５ 上蓋
６ 排紙トレー
７ 上部排紙口
８ 上蓋開閉スイッチ
９ 操作パネル
１１ ベルト
１２ 駆動ローラ
１３ 従動ローラ
１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ） 感光体ドラム
１５ クリーナ
１６ 帯電ローラ
１７ 光書込みヘッド
１８ 現像器
１９ 転写ブラシ
２１ 支持部材
２２ テンションローラ
２３ 吸着ローラ
２４ 待機ローラ対
２５ 給紙案内路
２６ 給紙ローラ対
２７ 給紙コロ
２８ 定着器
２９ 搬出ローラ対
３１ 用紙排紙路
３２ 排紙ローラ対
３３ 電装部
３４ 画像形成ユニット
３５ ドラムユニット
３６ 現像ユニット
３７ ヘッド係合溝
３８ クリーナ掬いシート
３９ 掻き取りブレード
４０ ドラムカバー
４１ 廃トナー送出パイプ
４２ トナー回収袋
４３ 現像ローラ
４４ トナー撹拌部材
４５ トナー供給ローラ
４６ ドクターブレード
４７ 現像部掬いシート
５４ ドラムユニット
５５ 感光体ドラム
５６ 支持軸
５７ ドラムギア
５８ 遮光カバー
５９ 帯電ローラ蓋
６０ ユニットフレーム
６１ａ、６１ｂ 開閉接点部材
６２、６３ 支持軸
６４ 帯電ローラ
６５ 回転軸
６６ 回動軸受
６７ 光書込みヘッド
６８ 露光部
６９ 軸受
７０ ドラムユニット
７１ 帯電ローラ蓋
７２ 遮光カバー
７３ ヒンジ
７４ 帯電ローラ軸受
７５ 光書込みヘッド
７６ 露光部支持部材
７７ 押圧部材
７８ 露光部
８０ ドラムユニット
８１ 遮光カバー兼帯電ローラ蓋
８２ ユニットフレーム
８３ 支持軸
８４ 回動軸受
８５ ローラ形状の導電性発泡体
８６ チューブ形状の導電性樹脂体
８７ 高抵抗計
【発明の属する技術分野】
本発明は、中心部材を被覆する導電性発泡体と該導電性発泡体を被覆する導電性樹脂体から成る帯電ローラを用いた画像形成ユニット及びそれを用いた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子写真方式の画像形成装置がある。この画像形成装置は、感光体から成る像担持体に光書込みによって潜像を形成し、この潜像をトナー像化（現像）して、その現像したトナー像を用紙に転写して定着させる。
【０００３】
図６は、そのような小型の画像形成装置の外観斜視図であり、例としてタンデム型のカラー画像形成装置を示している。同図に示すカラー画像形成装置１は、例えばデスクトップ型のパソコン用ラックに載置可能な大きさの小型のカラー画像形成装置であり、本体基部２の前面（図の右方）に開閉給紙トレー３を備え、下部に用紙カセット４を着脱自在に備えている。用紙カセット４には、多数枚の用紙が載置・収容されている。
【０００４】
また、上蓋５は、本体基部２の後部上面と共に排紙トレー６を形成しており、この排紙トレー６には上部排紙口７から排出される画像形成済みの用紙が積載される。本体基部２の上面には、前方側面に上蓋開閉スイッチ８が設けられ、更に、液晶表示装置、電源スイッチ、複数のデータ入力キー等からなる操作パネル９が配設されている。
【０００５】
図７は、上記カラー画像形成装置１の内部の構成を示す側断面図である。同図に示すように、カラー画像形成装置１の内部には、略中央に用紙搬送用のベルト１１が、前後に偏平なループ状に配置され、その両端部を駆動ローラ１２と従動ローラ１３に保持されて、図の矢印Ａで示す反時計回り方向に循環移動する。ベルト１１の上循環部に４個の感光体ドラム１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）が用紙搬送方向（図の右から左方向）に多段式に並設されている。
【０００６】
各感光体ドラム１４を夫々取り囲むようにして（以下、代表的に感光体ドラム１４ｄの周囲装置についてのみ符号を付して示す）、クリーナ１５、帯電ローラ１６、光書込みヘッド１７、現像器１８及び転写ブラシ１９が配置されている。感光体ドラム１４ａに対応する現像器１８から感光体ドラム１４ｄに対応する現像器１８まで、各現像器１８には、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックのトナーが夫々収容されている。また、詳しくは後述するように上記の感光体ドラム１４、クリーナ１５、帯電ローラ１６、及び現像器１８は、画像形成ユニットを構成している。
【０００７】
また、上記４個の光書込みヘッド１７は、支持部材２１を介して上蓋５に支持されている。上蓋５は支持軸２０を支点にして図の実線位置と破線５′に示す位置とに開閉する。この上蓋５が破線５′の位置に開成されている状態から実線位置に閉成されると、その閉成に伴われて、光書込みヘッド１７は図の破線１７′に示す位置から後述するように円弧状の軌跡を描いて降下して、帯電ローラ１６と現像器１８の間に装着される。
【０００８】
上記のベルト１１は、下循環部の下流側裏面に押接するテンションローラ２２によって図の矢印Ｂで示す下方に常に付勢されて適度に張力を保っている。ベルト１１の上循環部の上流側端部には、吸着ローラ２３が圧接して、ここに用紙搬入部を形成している。ベルト１１より搬送方向上流側には、待機ローラ対２４、その下方に給紙案内路２５、その下端部に給紙ローラ対２６が配設されている。その給紙ローラ対２６の下方に、用紙カセット４の給紙端が位置しており、この給紙端上方に断面が半円形の給紙コロ２７が配設されている。また、ベルト１１と用紙カセット４の間には、適宜の回路基板を装着した電装部３３が配設され、その回路基板には複数の電子部品からなる制御装置が搭載されている。
【０００９】
図８は、光書込みヘッド１７の装着動作を示す図である。同図に示すように、ベルト１１上に多段式に並設される４個の感光体ドラム１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）にそれぞれ対応する４個の光書込みヘッド１７（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）は、図７に示した上蓋５の支持軸２０を回動中心にして、上蓋５の開閉に伴われて図の二点鎖線で示す夫々異なる円弧状の軌跡３４（３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ）を描いて回動し、上蓋５の開成に伴われて帯電ローラ１６と現像器１８間から脱装され、また、上蓋５の閉成に伴われて帯電ローラ１６と現像器１８間に着装される。すなわち、光書込みヘッド１７は、画像形成ユニットの感光体ドラム１４に対して上下に移動する関係にある。
【００１０】
図９は、上記の画像形成ユニットを詳細に示す拡大側断面図である。同図に示す画像形成ユニット３４は、ドラムユニット３５と現像ユニット３６の２つの副ユニットから構成されている。一方のドラムユニット３５は、上述した感光体ドラム１４と、その左方に配置されたクリーナ１５及び斜め左上に配置された帯電ローラ１６を備え、真上にヘッド係合溝３７を形成されている。上記のクリーナ１５は、感光体ドラム１４に圧接するクリーナ掬いシート３８、掻き取りブレード３９及び廃トナー送出パイプ４１を備えている。
【００１１】
また、上記の感光体ドラム１４は、導電性の金属ローラの表面に光導電体を一様に被着して成り、金属ローラ部が接地され、図の矢印Ｃで示すように時計回り方向に回転する。ドラムユニット３５が単体で外部に取り出されているとき、又は画像形成ユニット３４が外部に取り出されているときは、ドラムカバー４０が図に示す位置から右方に移動して感光体ドラム１４の下面を被覆する。同図は、装置本体（カラー画像形成装置１）に装着されている状態を示しており、ドラムカバー４０が左方に移動して感光体ドラム１４の下面が外部に露出している状態を示している。
【００１２】
光書込みヘッド１７は、図８に示したように上蓋５の閉成に伴われて上から下へ回動して降下し、その先端の露光部が、上記のヘッド係合溝３７に嵌入して、現像器１８と帯電ローラ１６の間に位置決めされる。
【００１３】
帯電ローラ１６は、高圧電源に接続され、白印字状態の帯電電位（一様に印加する初期化電位、プラス極性で印加する方式とマイナス極性で印加する方式がある）を感光体ドラム１４に印加する。これにより感光体ドラム１４の周表面の感光層が例えばマイナス高電位に一様に帯電して初期化される。
【００１４】
光書込みヘッド１７は、レーザー光源又はＬＥＤ光源を備えており、感光体ドラム１４のマイナス高電位に帯電した周表面を画像情報に応じて選択的に露光する。この露光により感光体ドラム１４の表面には電位が減衰したマイナス低電位部が形成され、その低電位部と上記初期化による高電位部とで構成される静電潜像が形成される。
【００１５】
他方の現像ユニット３６は、トナーホッパーを兼ねる現像器１８の内側上部に、クリーナ１５から廃トナー送出パイプ４１を介して送り出される廃トナーを回収するトナー回収袋４２が取り付けられ、下部開口に現像ローラ４３を回転可能に保持している。現像器１８の内部ほぼ全体に、非磁性のトナーが収容され、このトナーに埋没するようにトナー撹拌部材４４が配設され、最下部にスポンジ体から成るトナー供給ローラ４５が現像ローラ４３に圧接して配置されている。現像ローラ４３には、その斜め右上周面に圧接して板バネ状のドクターブレード４６が配設され、下部周面に当接して現像部掬いシート４７が配設されている。
【００１６】
上記構成のカラー画像形成装置１の動作を上述の図６乃至図９を再び用いて簡単に説明する。先ず、電源が投入され、使用する用紙の紙質、枚数、印字モード、その他の指定がキー入力あるいは接続するホスト機器からの信号として入力されると、不図示の駆動機構により給紙コロ２７が一回転して、用紙カセット４に載置収容されている用紙を給紙ローラ対２６を介して待機ローラ対２４へ給送する。待機ロール対２４は回転を一時停止して、一対のローラで形成される挟持部に用紙先端を当接させた状態で搬送タイミングを待機する。
【００１７】
続いて、駆動ローラ１２が反時計回り方向に回転し、従動ローラ１３が従動して同じく反時計回り方向に回転する。これによりベルト１１は、上循環部が４個の感光体ドラム１４に当接して全体が反時計回り方向へ循環移動する。
【００１８】
これと共に各現像器１８及び感光体ドラム１４が印字タイミングに合わせて順次駆動される。感光体ドラム１４は時計回り方向に回転し、帯電ローラ１６は、感光体ドラム１４周面に一様な高マイナス電荷を付与し、光書込みヘッド１７は感光体ドラム１４周面に画像信号に応じて露光を行って低電位部を形成して初期化による高マイナス電位部と露光による低マイナス電位部からなる静電潜像を形成する。現像器１８の現像ローラ４３は、上記静電潜像の低電位部にトナーを転移させて感光体ドラム１４周面上にトナー像を形成（反転現像）する。
【００１９】
最上流の感光体ドラム１４ａ周面上のトナー像の先端が、ベルト１１との対向部に回転搬送されてくるタイミングで、その対向部に用紙の印字開始位置が一致するように、待機ローラ対２４が回転を開始して用紙を用紙搬入部へ給送する。従動ローラ１３と吸着ローラ２３は、給送された用紙をベルト１１と共に挟持して搬送する。用紙は、ベルト１１に吸着され、感光体ドラム１４ａと転写ブラシ１９により形成されている最初の転写部へ搬送される。
【００２０】
転写ブラシ１９は、不図示の転写バイアス電源から出力される転写電流をベルト１１を介して用紙に印加する。この転写ブラシ１９から印加される転写電流により感光体ドラム１４ａ上のマゼンタのトナー像が用紙に転写される。続いて、感光体ドラム１４ｂと転写ブラシ１９により形成されている上流から２番目の転写部においてシアンのトナー像が転写され、更に感光体ドラム１４ｃと転写ブラシ１９により形成されている上流から３番目の転写部でイエローのトナー像が転写される。そして、感光体ドラム１４ｄと転写ブラシ１９により形成されている最下流の転写部でブラックのトナー像が転写される。
【００２１】
このように４色のトナー像を順次転写された用紙は、ベルト１１から分離されて定着器２８に搬入される。定着器２８は、熱と圧とによりトナー像を用紙に定着させる。この画像定着後、用紙は、排紙ローラ対３２によって排紙トレー６上にトナー像を下にして排出される。
【００２２】
ところで、上述の帯電ローラ１６は、従来は比較的硬いゴム質のローラで構成されていたが、近年に至り、軸部材の上を軟質の導電性発泡体（導電性スポンジ）で覆ってローラ形状となし、更にこの上を、導電性樹脂のシートで形成されたチューブで覆ったものが実用化されている。これは、感光体ドラム１４との接触性や帯電時の電気抵抗特性に比較的均一なものが得られるという利点の他に、材質的には硬度の選択幅が広いなどの利点もあり優れた構成とされている。
【００２３】
ところが、ローラ状の導電性発泡体の上にチューブ状の導電性樹脂体を単に被せただけでは、上述した感光体ドラムに接触しながら回転する印字中の初期化帯電の動作時に、チューブ状の導電性樹脂体が徐々にずれ、導電性発泡体が露出して帯電むらが生じたり、ずれたチューブ状の導電性樹脂体が帯電ローラの軸受けなどに食い込まれて回転できなくなるという不具合が発生する。このため、ローラ状の導電性発泡体にチューブ状の導電性樹脂体を接着剤によって固定する方法が採られている。しかしながら、これでも他の不具合が発生した。
【００２４】
図１０（ａ），（ｂ） は、従来のローラ状の導電性発泡体にチューブ状の導電性樹脂体を接着剤によって固定する方法を示す図である。同図（ａ） に示す帯電ローラ１６は、ローラ状の導電性発泡体の全面に接着剤を塗布してチューブ状の導電性樹脂体を接着したものであるが、塗布した接着剤が乾燥するにつれて、両端と中央部分との接着剤の乾燥時間に差が生じ、極めて微視的ではあるが帯電ローラ１６の中央部がへこむという変形が生じてしまい、このため感光体ドラム１４との接触面にギャップが生じて帯電不良となり、用紙の中央を縦に走る画像不良が発生するという問題を有していた。
【００２５】
この問題を解決するために、同図（ｂ） に示すように、チューブ状の導電性樹脂体を帯電ローラ１６の両端の一定の領域Ｄ、Ｄ′のみに限定して接着する方法が提案され採用されている。これは、帯電ローラ１６と感光体ドラム１４とを組み合わせたときに、感光体ドラム１４の画像形成領域Ｅに対応する部分を避け、その外側の非画像形成領域に対応する部分、つまり上記の領域Ｄ、Ｄ′に適宜の絶縁性の接着剤を用いて接着するものである。このように、感光体ドラム１４の画像形成領域Ｅに対応する部分を避けるのは、画像形成領域の対応部内に接着面が入り込むと、接着剤が付いている部分と接着剤が付いていない部分とで、帯電ローラ１６表面の電気抵抗値に差が生じ、帯電むらが発生して、感光体ドラム１４に対する良好な帯電性が得られなくなると考えられたからであった。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようにローラ形状の導電性発泡体の両端部の極めて限られた範囲で接着されているチューブ状の導電性樹脂体は、充分な幅の接着領域が取れないため接着強度が確保できず、内側の導電性発泡体から剥がれて、外側に抜け出てしまい、前述した最初から接着していなかった場合と同様の不具合がしばしば発生した。また、画像形成領域外に実用的な接着強度を確保できる大きな接着領域を設けようとすると、帯電ローラ１６が長くなり、このため画像形成装置全体が大きくなるという近年の機器の小型化という市場の要望に反する好ましくない問題が発生する。
【００３０】
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、帯電ローラが変形せず且つその表面構成が剥離しない画像形成ユニット及びそれを用いた画像形成装置を提供することである。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
先ず、請求項１記載の発明の画像形成ユニットは、表面に画像が形成される画像形成領域と該画像形成領域の外側に位置する非画像形成領域とを有し回転可能な像担持体と、該像担持体の表面を帯電させるべく設けられ、中心部材を被覆し、電気抵抗が９×１０ ５ Ω以下のローラ形状の導電性発泡体と、該導電性発泡体を被覆し、導電剤を含み、表面電気抵抗が１×１０ ５ Ω／□と９×１０ ５ Ω／□の間の範囲にあり、前記像担持体に接触すべきチューブ形状の導電性樹脂体と、から成り、全体の製品硬度がＡｓｋｅｒ−Ｆ９０°以下の硬度である帯電ローラと、を備え画像形成装置に着脱自在に構成された画像形成ユニットを前提とする。そして、上記チューブ形状の導電性樹脂体は、両端部において、上記像担持体の上記非画像形成領域から上記画像形成領域内に所定距離入った位置まで、接着剤により上記ローラ形状の導電性発泡体に接着固定され、接着部と非接着部との抵抗値の関係において高抵抗部の抵抗値が低抵抗部の抵抗値の４倍を超えないように設定されて構成される。
【００３４】
次に、請求項２記載の発明の画像形成装置は、表面に画像が形成される画像形成領域と該画像形成領域の外側に位置する非画像形成領域とを有し回転可能な像担持体と、該像担持体の表面を帯電させるべく設けられ、中心部材を被覆し、電気抵抗が９×１０ ５ Ω以下のローラ形状の導電性発泡体と、該導電性発泡体を被覆し、導電剤を含み、表面電気抵抗が１×１０ ５ Ω／□と９×１０ ５ Ω／□の間の範囲にあり、上記像担持体に接触すべきチューブ形状の導電性樹脂体と、から成り、全体の製品硬度がＡｓｋｅｒ−Ｆ９０°以下の硬度である帯電ローラと、を有する画像形成ユニットを着脱自在に備える画像形成装置を前提とする。そして、上記チューブ形状の導電性樹脂体は、両端部において、上記像担持体の上記非画像形成領域から上記画像形成領域内に所定距離入った位置まで、接着剤により上記ローラ形状の導電性発泡体に接着固定され、接着部と非接着部との抵抗値の関係において高抵抗部の抵抗値が低抵抗部の抵抗値の４倍を超えないように設定されて構成される。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係わるドラムユニットの外観斜視図である。同図に示すドラムユニット５４は、現像ユニットから分離した状態を示している。尚、このドラムユニット５４と合体する現像ユニット及び合体によって形成された画像形成ユニットが装着されるカラー画像形成装置は、図６乃至図９に示した現像ユニット３６及びカラー画像形成装置１と同一である。
【００３６】
このドラムユニット５４に組み込まれている感光体ドラム５５は、このドラムユニット５４が現像ユニットと合体して画像形成ユニットを形成したとき現像ローラに接する側面、つまり図１の斜め右下方向を向く面は露出している。この感光体ドラム５５は、支持軸５６により回転自在に支持されており、画像形成ユニットとして装置本体に装着されたとき装置本体の駆動系と係合するドラムギア５７によって回転駆動される。このドラムユニット５４には、ヘッド係合溝となる部分が遮光カバー５８で覆われており、この遮光カバー５８に隣接して帯電ローラ蓋５９が配設されている。帯電ローラ蓋５９の両端部には開閉接点部材６１ａ及び６１ｂが配設されている。
【００３７】
図２（ａ） は、上記ドラムユニット５４の側断面図であり、同図（ｂ） は、その帯電ローラと支持部の構成を正面から見た断面図、同図（ｃ） は、動作状態を示す図である。同図（ａ），（ｂ） に示すように、ドラムユニット５４が光書込みヘッドと係合していないときは、上部が遮光カバー５８と帯電ローラ蓋５９により覆われている（図１も参照）。一方の帯電ローラ蓋５９は、ユニットフレーム６０に固設されている支持軸６２に回動可能に支持され不図示の付勢部材により反時計回り方向に付勢されて同図（ａ），（ｂ） に示す閉成位置を維持している。他方の遮光カバー５８も、ユニットフレーム６０に固設されている他の支持軸６３に回動可能に支持され不図示の付勢部材により時計回り方向に付勢されて同図（ａ） に示す閉成位置を維持している。
【００３８】
また、帯電ローラ６４は、その回転軸６５を、帯電ローラ蓋５９と一体に形成されている回動軸受６６により支持されて帯電動作位置より上方に持ち上げられ、感光体ドラム５５との当接を解除されている。
【００３９】
このドラムユニット５４が現像ユニットと一体化され、画像形成ユニットとして装置本体に装着され、図２（ｃ） に示す光書込みヘッド６７が、同図（ａ） の矢印Ｆで示すように上方から降下すると、その下端部が帯電ローラ蓋５９の開閉接点部材６１ａ及び６１ｂに当接して帯電ローラ蓋５９を同図（ａ） の矢印Ｇで示すように時計回り方向に回動させると共に遮光カバー５８を同図（ａ） の矢印Ｈで示すように反時計回り方向に回動させる。そして、同図（ｃ） に示すように、光書込みヘッド６７の露光部６８がドラムユニット５４内に進入して感光体ドラム５５の上面に対向し、位置決めされる。
【００４０】
また、これと同時に、すなわち帯電ローラ蓋５９が時計回り方向に回動したことにより、回動軸受６６が帯電ローラ６４の回転軸６５から外れ、このように回転軸６５が回動軸受６６から外れたことにより帯電ローラ６４は自重で同図（ｂ） の破線６４′で示す位置まで落下して、回転軸６５がユニットフレーム６０に固設されている軸受６９に支持される。この状態で帯電ローラ６４は、同図（ｃ） に示すように、感光体ドラム５５の周面に帯電可能に当接する。
【００４１】
光書込みヘッド６７が上方に回動してドラムユニット５４との係合が解除されると、付勢部材の付勢力により遮光カバー５８は時計回り方向に回動し、帯電ローラ蓋５９が反時計回り方向に回動して、その回動軸受６６が帯電ローラ６４の回転軸６５を掬い上げ、同図（ａ） に示すように閉成位置に復帰する。
【００４２】
図３(a) は、本発明に係わるドラムユニットの変形例を説明する側断面図であり、同図(b) は、その動作状態図である。尚、この場合も、このドラムユニット７０と合体する現像ユニット及び合体によって形成された画像形成ユニットが装着されるカラー画像形成装置は、図６乃至図９に示した現像ユニット３６及びカラー画像形成装置１と同一である。
【００４３】
同図（ａ） に示すように、このドラムユニット７０は、図２（ａ），（ｂ） に示したものと同様のユニットフレーム６０、感光体ドラム５５、及び帯電ローラ６４を備えており、上部の蓋部材の構成が図２（ａ），（ｂ） の場合とやや異なる。すなわち、図３（ａ） に示すドラムユニット７０においては、帯電ローラ蓋７１は同図（ａ） の矢印Ｊで示すように上から押されると、水平状態のまま下方に沈下するように構成されており、常には不図示の付勢部材により上方に付勢されて同図（ａ） に示す閉成位置を維持している。
【００４４】
この帯電ローラ蓋７１の端部、つまり感光体ドラム５５の露光部側に、遮光カバー７２がヒンジ７３に支持されて配設される。遮光カバー７２は、上から押されると同図（ａ） の矢印Ｋで示すようにヒンジ７３を支点にして時計回り方向に回動可能であり、常には不図示の付勢部材に付勢されて同図（ａ） に示す閉成位置を維持している。
【００４５】
また、帯電ローラ蓋７１の下面には帯電ローラ軸受７４が固設されており、この帯電ローラ軸受７４に帯電ローラ６４の回転軸６５が支持されている。同図（ｂ） に示す光書込みヘッド７５が、同図（ａ） の矢印Ｌで示すように上方から降下すると、光書込みヘッド７５の露光部支持部材７６が、同図（ｂ） に示すように、遮光カバー７２を回動させて開成し、更に光書込みヘッド７５の押圧部材７７が帯電ローラ蓋７１を押し下げながら、露光部７８がドラムユニット７０内に進入して感光体ドラム５５の上面に対向し、位置決めされる。
【００４６】
これと同時に、上記帯電ローラ蓋７１が光書込みヘッド７５の押圧部材７７によって押し下げられたことにより、回転軸６５を帯電ローラ軸受７４に支持されたまま帯電ローラ６４が降下して感光体ドラム５５の周面に帯電可能に当接する。
【００４７】
一方、同図（ｂ） の状態から、光書込みヘッド７５が上方に回動してドラムユニット７０との係合が解除されると、付勢部材の付勢力により帯電ローラ蓋７１が上方位置に復帰することにより帯電ローラ６４が感光体ドラム５５から離隔し、これと同時に、遮光カバー７２が反時計回り方向に回動して閉成位置に復帰する。
【００４８】
図４(a) は、本発明に係わるドラムユニットの更なる変形例の側断面を模式的に簡略に示す図であり、同図(b) は、その動作状態図である。尚、この場合も、このドラムユニット８０と合体する現像ユニット及び合体によって形成された画像形成ユニットが装着されるカラー画像形成装置は、図６乃至図９に示した現像ユニット３６及びカラー画像形成装置１と同一である。
【００４９】
このドラムユニット８０は、同図（ａ） に示すように、光書込みヘッドと係合していないときは、上部が遮光カバー兼帯電ローラ蓋８１により覆われている。この遮光カバー兼帯電ローラ蓋８１は、ユニットフレーム８２に固設されている支持軸８３に回動可能に支持され、常には不図示の付勢部材により反時計回り方向に付勢されて同図（ａ） に示す閉成位置を維持している。
【００５０】
この遮光カバー兼帯電ローラ蓋８１には、支持軸８３を間に挟んで反対側に遮光カバー兼帯電ローラ蓋８１と一体に形成されている回動軸受８４を備えている。この回動軸受８４に掬い上げられた形で、帯電ローラ６４の回転軸６５が支持されて、帯電ローラ６４は帯電動作位置より上方に持ち上げられ、感光体ドラム５５との当接を解除されている。
【００５１】
工場からの出荷時、在庫期間中、或は画像形成装置を長期間使用せず画像形成ユニットを外部に取り出しておくときは同図（ａ） の状態であり、これにより、帯電ローラ６４が感光体ドラム５５との当接部で塑性変形することがなく、また、感光体ドラム５５の上面が外光で照射されることもない。
【００５２】
この状態から、不図示の光書込みヘッドが同図（ｂ） の矢印Ｍで示すように上方から降下すると、その下端部によって遮光カバー兼帯電ローラ蓋８１が支持軸８３を支点にして時計回り方向に回動して光書込みヘッドの露光部の進入路を開放し、これに連動して、回動軸受８４が支持軸８３を支点にして時計回り方向に回動して帯電ローラ６４の回転軸６５から外れ、支持を解除された帯電ローラ６４は自重で感光体ドラム５５の周面に帯電可能に当接する。
【００５３】
一方、光書込みヘッドが上方に回動してドラムユニット８０が光書込みヘッドとの係合が解除されたときは、付勢部材の付勢力により遮光カバー兼帯電ローラ蓋８１が反時計回り方向に回動し、これに連動して、回動軸受８４が支持軸８３を支点にして反時計回り方向に回動し、帯電ローラ６４の回転軸６５を掬い上げ、同図（ａ） に示す閉成位置に復帰する。
【００５４】
図５(a),(b) は、本発明の画像形成ユニットに用いる帯電ローラ６４を示している。尚、同図(a) は上層部材の接着方法を示す図であり、同図(b) はその電気抵抗を測定する方法を示す図である。同図(a),(b) に示すように、帯電ローラ６４は、中心部材である回転軸６５をローラ形状の導電性発泡体８５で被覆し、更にその上をチューブ形状の導電性樹脂体８６で被覆して形成している。
【００５５】
上記のローラ形状の導電性発泡体８５には電気抵抗が９×１０５Ω以下のものを使用しており、チューブ形状の導電性樹脂体８６には、導電剤を含ませて形成し、表面電気抵抗が１×１０５Ω／□と９×１０５Ω／□の間の範囲にあるものを使用している。そして、帯電ローラ６４全体として製品硬度がＡｓｋｅｒ−Ｆ９０°以下の硬度となるように形成している。
【００５６】
また、上述した感光体ドラム５５は、同図（ａ） に示すように、最大幅の用紙Ｐの画像領域に対応する表面（周面）に画像が形成される画像形成領域Ｎと、この画像形成領域Ｎの外側に位置する非画像形成領域Ｑとを有している。そして、帯電ローラ６４は、その両端部が感光体ドラム５５の非画像形成領域Ｑ内に位置するような長さに形成されている。
【００５７】
上記のチューブ形状の導電性樹脂体８６をローラ形状の導電性発泡体８５に被着させるについては、絶縁性の接着剤を用い、これを適宜に希釈してローラ形状の導電性発泡体８５の両端部に噴霧する。この噴霧する範囲は、同図（ａ） に示すように、感光体ドラム５５の非画像形成領域Ｑから画像形成領域Ｎ内に所定距離Ｒだけ入った位置までである。すなわち、これにより、チューブ形状の導電性樹脂体８６は、両端部において、感光体ドラム５５の非画像形成領域Ｑから画像形成領域Ｎ内に距離Ｒだけ入った位置まで接着剤によってローラ形状の導電性発泡体８５に接着固定される。
【００５８】
このように、従来の感光体ドラム５５の非画像形成領域Ｑに対応する両端部の狭い範囲Ｓのみで接着していた場合に比較すると、「Ｓ＋Ｒ」の広い範囲で接着しているから、ローラ形状の導電性発泡体８５からチューブ形状の導電性樹脂体８６が容易に剥がれるようなことはない。
【００５９】
そして、このように、感光体ドラム５５の画像形成領域Ｎ内に入り込んで絶縁性の接着剤を使用しても、同図（ｂ） に示す測定方法によって測定された電気抵抗が、所定の特性を有していれば画像形成に支障が出ないことが実験の結果判明している。
【００６０】
すなわち、高抵抗計８７の一方の端子を帯電ローラ６４の芯金である回転軸６５に接続し、他方の端子を例えば幅２０ｍｍで適度な長さのシート状金属電極板８８に接続し、このシート状金属電極板８８を帯電ローラ６４の上記ローラ形状の導電性発泡体８５とチューブ形状の導電性樹脂体８６との接着部６４−１、６４−３、及び非接着部６４−２の三ヶ所で、例えば１０ボルトの電圧を印加して電気抵抗を測定する。
【００６１】
接着部６４−１及び６４−３では、絶縁性の接着剤が介在しているので電気抵抗は高く高抵抗部となり、非接着部６４−２では絶縁性の接着剤が介在していないので電気抵抗は低く低抵抗部となる。このとき接着部６４−１又は６４−３と非接着部６４−２とで測定した各抵抗値の関係に、高抵抗部の抵抗値が低抵抗部の抵抗値の４倍を超えないように接着条件を設定すると画像形成に支障が出ないことが判明している。
【００６２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、帯電ローラの抵抗特性を接着部の高い抵抗値が非接着部の低い抵抗値の４倍を超えないように設定することにより、接着部が画像形成領域に入り込んでいても良好な画像形成が出来るようにしたので、芯金を被覆したローラ形導電性発泡体にチューブ形導電性樹脂体を被覆した理想的な形状に帯電ローラを形成してチューブ形導電性樹脂体が容易に剥離しないようにでき、これにより、画質が良く且つ信頼性の高い画像形成装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるドラムユニットの外観斜視図である。
【図２】(a) は図１のドラムユニットの側断面図、(b) はその帯電ローラと支持部の構成を正面から見た断面図、(c) は動作状態を示す図である。
【図３】(a) は本発明に係わるドラムユニットの変形例を説明する側断面図、(b) はその動作状態図である。
【図４】(a) は本発明に係わるドラムユニットの更なる変形例の側断面を模式的に簡略に示す図、(b) はその動作状態図である。
【図５】(a) は本発明の画像形成ユニットにおける帯電ローラのチューブ形導電性樹脂体をローラ形導電性発泡体に接着する形状を示す図、(b) はその電気抵抗を測定する方法を示す図である。
【図６】タンデム型の小型のカラー画像形成装置を示す図である。
【図７】カラー画像形成装置の内部の構成を示す側断面図である。
【図８】カラー画像形成装置における光書込みヘッドの装着動作を示す図である。
【図９】従来の画像形成ユニットを詳細に示す拡大側断面図である。
【図１０】(a),(b) は従来のローラ状の導電性発泡体にチューブ状の導電性樹脂体を接着剤によって固定する方法を示す図である。
【符号の説明】
１ カラー画像形成装置
２ 本体基部
３ 開閉給紙トレー
４ 用紙カセット
５ 上蓋
６ 排紙トレー
７ 上部排紙口
８ 上蓋開閉スイッチ
９ 操作パネル
１１ ベルト
１２ 駆動ローラ
１３ 従動ローラ
１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ） 感光体ドラム
１５ クリーナ
１６ 帯電ローラ
１７ 光書込みヘッド
１８ 現像器
１９ 転写ブラシ
２１ 支持部材
２２ テンションローラ
２３ 吸着ローラ
２４ 待機ローラ対
２５ 給紙案内路
２６ 給紙ローラ対
２７ 給紙コロ
２８ 定着器
２９ 搬出ローラ対
３１ 用紙排紙路
３２ 排紙ローラ対
３３ 電装部
３４ 画像形成ユニット
３５ ドラムユニット
３６ 現像ユニット
３７ ヘッド係合溝
３８ クリーナ掬いシート
３９ 掻き取りブレード
４０ ドラムカバー
４１ 廃トナー送出パイプ
４２ トナー回収袋
４３ 現像ローラ
４４ トナー撹拌部材
４５ トナー供給ローラ
４６ ドクターブレード
４７ 現像部掬いシート
５４ ドラムユニット
５５ 感光体ドラム
５６ 支持軸
５７ ドラムギア
５８ 遮光カバー
５９ 帯電ローラ蓋
６０ ユニットフレーム
６１ａ、６１ｂ 開閉接点部材
６２、６３ 支持軸
６４ 帯電ローラ
６５ 回転軸
６６ 回動軸受
６７ 光書込みヘッド
６８ 露光部
６９ 軸受
７０ ドラムユニット
７１ 帯電ローラ蓋
７２ 遮光カバー
７３ ヒンジ
７４ 帯電ローラ軸受
７５ 光書込みヘッド
７６ 露光部支持部材
７７ 押圧部材
７８ 露光部
８０ ドラムユニット
８１ 遮光カバー兼帯電ローラ蓋
８２ ユニットフレーム
８３ 支持軸
８４ 回動軸受
８５ ローラ形状の導電性発泡体
８６ チューブ形状の導電性樹脂体
８７ 高抵抗計
Claims (2)
- 表面に画像が形成される画像形成領域と該画像形成領域の外側に位置する非画像形成領域とを有し回転可能な像担持体と、
該像担持体の表面を帯電させるべく設けられ、中心部材を被覆し、電気抵抗が９×１０ ５ Ω以下のローラ形状の導電性発泡体と、該導電性発泡体を被覆し、導電剤を含み、表面電気抵抗が１×１０ ５ Ω／□と９×１０ ５ Ω／□の間の範囲にあり、前記像担持体に接触すべきチューブ形状の導電性樹脂体と、から成り、全体の製品硬度がＡｓｋｅｒ−Ｆ９０°以下の硬度である帯電ローラと、
を備え画像形成装置に着脱自在に構成された画像形成ユニットにおいて、
前記チューブ形状の導電性樹脂体は、両端部において、前記像担持体の前記非画像形成領域から前記画像形成領域内に所定距離入った位置まで、接着剤により前記ローラ形状の導電性発泡体に接着固定され、接着部と非接着部との抵抗値の関係において高抵抗部の抵抗値が低抵抗部の抵抗値の４倍を超えないように設定されていることを特徴とする画像形成ユニット。 - 表面に画像が形成される画像形成領域と該画像形成領域の外側に位置する非画像形成領域とを有し回転可能な像担持体と、
該像担持体の表面を帯電させるべく設けられ、中心部材を被覆し、電気抵抗が９×１０ ５ Ω以下のローラ形状の導電性発泡体と、該導電性発泡体を被覆し、導電剤を含み、表面電気抵抗が１×１０ ５ Ω／□と９×１０ ５ Ω／□の間の範囲にあり、前記像担持体に接触すべきチューブ形状の導電性樹脂体と、から成り、全体の製品硬度がＡｓｋｅｒ−Ｆ９０°以下の硬度である帯電ローラと、
を有する画像形成ユニットを着脱自在に備える画像形成装置において、
前記チューブ形状の導電性樹脂体は、両端部において、前記像担持体の前記非画像形成領域から前記画像形成領域内に所定距離入った位置まで、接着剤により前記ローラ形状の導電性発泡体に接着固定され、接着部と非接着部との抵抗値の関係において高抵抗部の抵抗値が低抵抗部の抵抗値の４倍を超えないように設定されていることを特徴とする画像形成装置。
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