JP4203254B2

JP4203254B2 - 帯電装置・プロセスカートリッジ・画像形成装置

Info

Publication number: JP4203254B2
Application number: JP2002101534A
Authority: JP
Inventors: 博臣原田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-04-03
Filing date: 2002-04-03
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2022-04-03
Also published as: JP2003295582A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光体等の被帯電体を帯電する帯電装置、該帯電装置を有するプロセスカートリッジ、該帯電装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の画像形成装置では、帯電装置により一様に帯電処理された感光体の表面に原稿の画像情報に基づいて静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置によりトナー像として可視像化し、該トナー像を記録媒体に転写し、定着装置によりトナー像を記録媒体に定着することが行なわれている。
帯電装置としては、タングステン等のワイヤに数ｋVの電圧を印加して１０〜３０ｍｍの空隙を介して感光体表面に帯電を行う帯電チャージャが用いられてきたが、近年、環境にやさしいと言う理由から、金属の芯金に１０４〜１０１２Ωの抵抗値を有したゴム等の中抵抗部材を肉付けしたローラを直接感光体に押し当てて帯電を行う接触式のローラ帯電が主流になっている。
【０００３】
しかしながら、接触式のローラ帯電は、感光体の表面に残ったトナーや紙粉等の不純物が当接部分を通してローラ表面に付着してしまうため、ローラの初期機能を維持するのが難しく、また逆に、帯電体弾性層に含まれている不純物を被帯電体に付着させて汚染することがあった。
その不具合を改善するために、特開昭58-76851号公報、特開平2-148059号公報、特開平4-360167号公報等では、帯電体（帯電ローラ）と被帯電体（感光体）との間に微小な間隙を設けて非接触（あるいは近接）状態での帯電方式（以下、近接帯電方式という）を提案している。
【０００４】
ローラ帯電には、マイナス数百V以上の直流電圧のみを印加するDC帯電方式（以下DCと略す）と、直流電圧に数百V以上の交流電圧を印加するAC重畳帯電方式（以下ACと略す）があり、いずれも帯電チャージャに比べ、オゾン発生量は一桁から二桁少ない。
DCとACとでは、それぞれメリット・デメリットがあり、DCはACと比較してオゾン発生量が一桁少ないという利点があり、ACはDCと比較して感光体表面を均一に帯電し易いという利点がある。市場では、主に均一帯電が容易である点で、ACを採用している機種が多い。
しかしながら、ACによる帯電は、交流電圧の影響で感光体と帯電ローラが振動し、騒音を発生するという不具合がある。この不具合を改善する１つの手段として、感光体への圧接力を強める方法があり、帯電ローラの両端に設けられた軸を加圧（付勢）する方式が採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、帯電ローラの両端の軸を付勢する方式では、帯電ローラの両端部が支点となり、帯電ローラの中央部が感光体から離れる方向へ撓むため、帯電不良を生じやすくなる。
前記近接帯電方式では、図１１に示すように、間隙を保持するための凸部２９ｃが支点となって撓み、間隙の寸法は凸部２９ｃの凸寸法に圧接による撓み量が加わったものとなるため、帯電不良は更に生じやすくなる。図１１において、符号２９は帯電ローラを、２９ａは芯金をそれぞれ示す。
また、撓み量を少なくするためには芯金２９ａの径を太くする必要があり、小径化・軽量化には必然的に限界が生ずる。
また、一般的には付勢手段と、帯電ローラの軸に設けられる付勢力を受けるための軸受等の摺動部材とが別部品となっており、組み立て工数が多い。
さらに、近接帯電方式では、被帯電体と接触している凸部にトナーや紙粉等の汚れが付着してしまい、長期に亘る間隙保持の安定性も十分とは言えなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、近接帯電方式における上記問題点を解消でき、近接帯電方式の利点を十分に活かせることができる帯電装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置の提供を、その主な目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、被帯電体の表面との間に間隙を保持するための環状の凸部を軸方向両側に有する帯電ローラと、該帯電ローラを上記被帯電体へ付勢する付勢手段とを有する帯電装置において、上記付勢手段は、上記凸部を摺動自在に保持する凸部保持部と、該凸部保持部を上記帯電ローラ側に付勢する弾性部材とを有し、上記凸部保持部が上記弾性部材により付勢されて上記凸部を押圧することにより、上記凸部が上記被帯電体へ圧接される、という構成を採っている。
【０００８】
請求項２記載の発明では、被帯電体の表面との間に間隙を保持するための環状の凸部を軸方向両側に有する帯電ローラと、該帯電ローラを上記被帯電体へ付勢する付勢手段とを有する帯電装置において、上記付勢手段は、上記凸部を摺動自在に保持する凸部保持部と、該凸部保持部を上記帯電ローラ側に付勢する弾性部材とを有し、上記凸部保持部に、上記凸部の外周面をクリーニングするクリーニング部材が設けられている、という構成を採っている。
【０００９】
請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載の帯電装置において、上記凸部保持部は、上記凸部を収容する収容孔と、上記凸部の上記帯電ローラ軸方向外側部分又は内側部分と接触可能に設けられ、上記帯電ローラの軸方向への移動を規制する規制部とを有し、上記収容孔は、上記凸部の上記帯電ローラの軸方向の幅よりも広い幅と、上記凸部よりも大きい曲率半径とを有する、という構成を採っている。
【００１０】
請求項４記載の発明では、請求項３記載の帯電装置において、上記凸部保持部は、上記凸部を上記収容孔に対応させて押し込んで嵌め込み可能な開口部を有するとともに、該開口部は、上記凸部を上記収容孔に誘導するためのテーパ状案内面を有する、という構成を採っている。
【００１１】
請求項５記載の発明では、像担持体と、該像担持体の表面に帯電処理を行なう帯電装置とを一体に有するプロセスカートリッジにおいて、上記帯電装置が、請求項１乃至４の何れか１つに記載のものである、という構成を採っている。
【００１２】
請求項６記載の発明では、像担持体と、該像担持体の表面に帯電処理を行なう帯電装置とを有する画像形成装置において、上記帯電装置が、請求項１乃至４の何れか１つに記載のものである、という構成を採っている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１乃至図７に基づいて説明する。
まず、図７に基づいて本実施形態における画像形成装置としての複写機１の構成の概要を説明する。胴内排紙型の複写機１の略中央には画像形成部２が配置され、この画像形成部２のすぐ下方に給紙部３が配置されている。必要に応じ別の給紙装置を下部に増設することができる。
画像形成部２の上方には、排紙収納部４を隔てて原稿を読み取る読み取り部５が配設されている。画像形成部２と読み取り部５の間の空間部が排紙収納部４として形成され、画像形成された記録媒体（以下、用紙という）が排紙収納される。
画像形成部２では、ドラム状の感光体６の周囲に、感光体６の表面に帯電処理を行う帯電装置７、画像情報に基づいて感光体６の表面にレーザ光を照射する露光装置８、感光体６の表面に露光されて形成された静電潜像を可視化する現像装置９、感光体６上で現像されたトナー像を用紙に転写する転写装置１０、転写後感光体６の表面に残留したトナーを除去回収するクリーニング装置１１等がそれぞれ配置されている。
【００１４】
感光体６、帯電装置７、現像装置９、クリーニング装置１１等は装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジ１２として１つのユニットに組み込まれている。トナー像を得た用紙上のトナーを定着処理する定着装置１３が用紙の搬送経路での下流に配置されている。定着装置１３を通過した用紙は排紙ローラ対１４を経て排紙収納部４排紙収納される。
給紙部３においては、給紙カセット１５に用紙１６が収容されており、給紙ローラ１７の回転により、最上のものから順に１枚ずつ送り出され、レジストローラ対１８へと搬送される。用紙はレジストローラ対１８で一旦止められ、斜めずれを修正された後、感光体６の表面のトナー像と用紙の先端との位置関係が所定の位置になるタイミングで回転を制御されるレジストローラ対１８により転写部位へ搬送される。
【００１５】
読み取り部５では、コンタクトガラス１９上に載置される原稿（不図示）の読み取り走査を行うために、原稿照明用光源２０とミラー２１、２２、２３よりなる読み取り走行体２４が往復移動する。この読み取り走行体２４により走査された画像情報は、レンズ２５の後方に設置されているＣＣＤ（電荷結合素子）２６に画像信号として読み込まれる。この読み込まれた画像信号は、デジタル化され画像処理される。
画像処理された信号に基づいて、露光装置８のレーザダイオード２７の発光により感光体６の表面に静電潜像が形成される。レーザダイオード２７からの光信号は、ポリゴンミラー２８やレンズを介して感光体６に至る。
【００１６】
図６に示すように、帯電装置７は、帯電部材としての帯電ローラ２９と、該帯電ローラ２９を感光体６に押圧・付勢する付勢手段３０を有しており、付勢手段３０はプロセスカートリッジ１２の固定部材３１に固定されている。
図１及び図２に示すように、帯電ローラ２９は金属の芯金２９ａの外周面に例えば１０４〜１０１２Ωの抵抗値を有したゴム等の中抵抗層２９ｂを肉付けした構成を有しており、両端部には感光体６の表面との間に放電間隙を保持する凸部２９ｃが環状に形成されている。凸部２９ｃは感光体６と接触しており、感光体６の回転に伴い摩擦力で連れ回りするようになっている。芯金２９ａに電圧を印加することにより感光体６の表面は所定の電位に帯電される。
【００１７】
付勢手段３０は、プロセスカートリッジ１２の固定部材３１にスナップフィット方式で固定される取付固定部３０ａと、該取付固定部３０ａに弾性部材としての２つのバネ部３０ｂを介して支持された凸部保持部３０ｃを有している。取付固定部３０ａ、バネ部３０ｂ及び凸部保持部３０ｃは樹脂により一体成形されている。
筐体への取付部としての取付固定部３０ａの上面両側には、鉤部を有する係合凸部３０ａ―１が形成されており、これに対応してプロセスカートリッジ１２の固定部３１には係合受部（不図示）が形成されている。取付固定部３０ａを該係合受部に押し込むと、係合凸部３０ａ―１が外方へ弾性変形しながら入り込み、該弾性力で上記鉤部が上記係合受部にフィットする。このワンタッチ操作によりプロセスカートリッジ１２における付勢手段３０の取付固定が完了する。
【００１８】
凸部保持部３０ｃは、帯電ローラ２９の凸部２９ｃを収容する収容孔３０ｃ−１を有しており、該収容孔３０ｃ−１は一部が開口されている。帯電ローラ２９は凸部２９ｃの部分を該帯電ローラ２９の軸方向と直交する方向に押し込んで収容孔３０ｃ−１に嵌め込まれる。開口部３０ｃ−４の幅ｄは収容後の帯電ローラ２９が抜けないように凸部２９ｃの外径よりも狭く設定されている。また、開口部３０ｃ−４は外方に拡がるテーパ状の案内面３０ｃ−２を有しており、これにより帯電ローラ２９の押し込みが容易となるとともに、収容孔３０ｃ−１が樹脂の弾性変形性により容易に拡がる。
収容孔３０ｃ−１は凸部２９ｃの幅ｓよりも若干広い収容幅を有しているとともに凸部２９ｃの外径よりも若干大きい径を有しており、その両側には帯電ローラ２９の軸方向のずれを規制する規制部としての側縁３０ｃ−３が環状に形成されている。収容孔３０ｃ−１の内面は凸部２９ｃと接触する摺動面となる。
【００１９】
側縁３０ｃ−３は径方向に突出しており、その突出量は凸部２９ｃの側面に交差する大きさに設定されている。従って、収容孔３０ｃ−１に押し込み挿入された凸部２９ｃはその軸方向両側を側縁３０ｃ−３で規制され、付勢手段３０に対する帯電ローラ２９の軸方向のずれが規制される。上述のように径方向の抜け落ちも規制されているので、凸部２９ｃを収容孔３０ｃ−１に嵌合した後は付勢手段３０と帯電ローラ２９の位置ずれが規制される。従って、作業者は凸部２９ｃを嵌合した後は付勢手段３０のみを持ってプロセスカートリッジ１２の固定部３１に固定するだけでよく、固定作業が容易となる。
【００２０】
すなわち、収容孔３０ｃ−１の径は摺動を可能にするため凸部２９ｃの外径よりも若干大きく設定されており、側縁３０ｃ−３が無い場合には帯電ローラ２９が斜めになった場合付勢手段３０から抜け落ちるため付勢手段３０と帯電ローラ２９を手で保持する必要があるが、本実施形態では帯電ローラ２９が斜めになる状態があっても付勢手段３０と帯電ローラ２９の位置ずれは生じないので、付勢手段３０と帯電ローラ２９を組み付けた後は抜け落ちを気にすることなく、両手でしっかり保持することなく固定することができる。
本実施形態では帯電ローラ２９の凸部２９ｃをそのまま使用しているので、帯電ローラ２９側における軸方向の抜け止めのための特別な追加工も必要ない。
側縁３０ｃ−３は各付勢手段３０において軸方向端部寄り側のみあるいは軸方向中央部寄り側のみ形成しても位置ずれを規制することができる。
この軸方向の抜け止め構成は、上記形状に限らず付勢手段３０と帯電ローラ２９の間において例えば凹凸の係合構成を相対的に設けることによって任意に形成することができる。
【００２１】
図１に示すように、凸部保持部３０ｃには、収容孔３０ｃ−１の摺動面に突出するように、凸部２９ｃ外周面をクリーニングするクリーニング部材３２が設けられている。
図３は、図１におけるＡ１矢視の断面図である。帯電ローラ２９の凸部２９ｃは収容孔３０ｃ−１の内面と摺動するが、中抵抗層２９ｂの外面は側縁３０ｃ−３とは摺動しないようになっている。
図４は図１におけるＡ２矢視の断面図である。この部位で凸部２９ｃの外周面はクリーニング部材３２により汚れを清掃される。クリーニング部材３２の材質としては、スポンジやブラシ、フェルト、ブレード等のトナーや紙粉等の汚れを容易に清掃できるものであればよい。
図５に示すように、付勢手段３０は帯電ローラ２９の各凸部２９ｃに対応して設けられており、付勢手段３０のバネ部３０ｂの弾性変形により付勢力Ｇが凸部２９ｃの部位に作用する。すなわち、帯電ローラ２９は凸部２９ｃを力点として感光体６へ所定の圧力で圧接される。従って、図１０で示したような帯電ローラ２９の撓みは防止され、放電間隙ｇは軸方向全体に亘って均一に保持される。
【００２２】
付勢力Gは、ACによる騒音が抑えられるよう強くする必要があり、騒音レベルを50（ｄB）以下とするためには、G＞VAC/2を満たしていることが好ましい。
付勢手段３０をプロセスカートリッジに具備することで、プロセスカートリッジの小型化・軽量化・部品点数の軽減・リサイクル性の向上・品質の向上が可能である。また、画像形成装置に具備することで、画像形成装置の小型化・軽量化・部品点数の軽減・リサイクル性の向上・品質の向上が可能である。
また、本実施形態における付勢手段３０は、帯電ローラ２９のローラ部を直接回転軸とするため、従来のように帯電ローラに軸部を設ける必要が無く、コストダウンにつながると共に、ローラ部をデータムに取ることにより検査工程にてローラ部の振れや円筒度を直接的に測定できる利点がある。
【００２３】
ＶAC-G（AC重畳帯電-付勢力）特性の測定結果、ならびに従来の付勢構成と本実施形態の付勢構成の初期における感光体と帯電ローラ間の間隙寸法および実通紙ラン20k（20000）枚後の間隙寸法を測定した結果を以下に示す。
１．ＶAC-G特性
図８にその概略を示した。横軸は、交流電圧のピークtoピーク（ピーク間）の電圧幅、縦軸は付勢力である。測定は、リコー製 IPSIO NX410を用い、外部にて50（dB）以上の騒音が有れば“NG”,50(dB)以下であれば“O.K.”とした。
２．間隙の寸法測定（初期と実通紙ラン20k枚後）
（サンプル）
従来の付勢構成、本実施形態の付勢構成
（固定条件）
帯電ローラ：（外径１２ｍｍ）×３４０ｍｍ
帯電ローラ芯金径：８ｍｍ
付勢力：1000gf
凸部寸法：50μm
【００２４】
結果
従来の付勢構成では、図９に示すように、中央部の間隙が最も広がっていることが分かる。初期状態で80μm以上、実通紙ラン20k枚後では凸部に汚れが付着し100μm以上のギャップとなる。それに対し、本実施形態（本発明）の付勢構成では、図１０に示すように、中央部のふくらみは無く、実通紙ラン20k枚後でも安定して間隙を保持していることが分かる。
【００２５】
上記実施形態では付勢手段３０を一体成形による構成としたが、取付固定部３０ａ、バネ部３０ｂ、凸部保持部３０ｃがぞれぞれ別の部品で形成され、一体的に組み立てられた構成としてもよい。バネ部３０ｂは板バネやスプリングを採用することができる。取付固定部３０ａはネジ等により固定する構成であってもよい。
上述のように一体成形で且つスナップフィット固定方式とした場合、部品点数の軽減、製造の容易化、これらに伴うコストダウン、及び固定操作性の向上を図ることができる。
また、付勢手段３０への帯電ローラ２９の固定もワンタッチの押し込み操作でできるので、帯電装置７の組立容易性の向上を図ることができる。
側縁３０ｃ−３は、帯電ローラ２９の凸部２９ｃの少なくとも一側面を係止していなければならない。好ましくは、両側（各付勢手段３０において一側面）から係止している方がよく、更に好ましくは、上記のように凸部２９ｃの両側面を係止しているのがよい。理由は、部品の小型化が可能であり、ローラを嵌める時に開口部３０ｃ−４を押し広げる力が少なく済むためである。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、付勢力を高めても帯電部材が撓むことがなく、放電間隙を均一にでき、帯電不良を抑制できる。また、帯電部材の芯金を大きくする必要がないので、小型化、軽量化を図ることができる。
【００２９】
本発明によれば、帯電部材の長期使用において凸部に紙粉やトナー等の汚れが付着してもクリーニングされ、放電間隙を均一に保持することができるとともに、不純物による被帯電体の汚染を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における帯電手段の正面図である。
【図２】同斜視図である。
【図３】図１のＡ１矢視での断面図である。
【図４】図１のＡ２矢視での断面図である。
【図５】感光体に対する帯電部材の付勢状態を示す断面図である。
【図６】プロセスカートリッジの拡大正面図である。
【図７】画像形成装置としての複写機の概要正面図である。
【図８】 VAC-G特性を示すグラフである。
【図９】従来の付勢構成における間隙寸法と帯電ローラの端部からの距離との関係を示すグラフである。
【図１０】本実施形態における間隙寸法と帯電ローラの端部からの距離との関係を示すグラフである。
【図１１】従来における感光体に対する帯電部材の付勢状態を示す断面図である。
【符号の説明】
６被帯電体としての感光体
１２プロセスカートリッジ
２９帯電部材としての帯電ローラ
２９ｃ凸部
ｇ放電間隙
２０付勢手段
３０ａ取付固定部
３０ｂ弾性部材としてのバネ部
３０ｃ凸部保持部
３２クリーニング部材

Claims

被帯電体の表面との間に間隙を保持するための環状の凸部を軸方向両側に有する帯電ローラと、該帯電ローラを上記被帯電体へ付勢する付勢手段とを有する帯電装置において、
上記付勢手段は、上記凸部を摺動自在に保持する凸部保持部と、該凸部保持部を上記帯電ローラ側に付勢する弾性部材とを有し、
上記凸部保持部が上記弾性部材により付勢されて上記凸部を押圧することにより、上記凸部が上記被帯電体へ圧接されることを特徴とする帯電装置。
被帯電体の表面との間に間隙を保持するための環状の凸部を軸方向両側に有する帯電ローラと、該帯電ローラを上記被帯電体へ付勢する付勢手段とを有する帯電装置において、
上記付勢手段は、上記凸部を摺動自在に保持する凸部保持部と、該凸部保持部を上記帯電ローラ側に付勢する弾性部材とを有し、
上記凸部保持部に、上記凸部の外周面をクリーニングするクリーニング部材が設けられていることを特徴とする帯電装置。
請求項１又は２記載の帯電装置において、
上記凸部保持部は、上記凸部を収容する収容孔と、上記凸部の上記帯電ローラ軸方向外側部分又は内側部分と接触可能に設けられ、上記帯電ローラの軸方向への移動を規制する規制部とを有し、
上記収容孔は、上記凸部の上記帯電ローラの軸方向の幅よりも広い幅と、上記凸部よりも大きい曲率半径とを有することを特徴とする帯電装置。
請求項３記載の帯電装置において、
上記凸部保持部は、上記凸部を上記収容孔に対応させて押し込んで嵌め込み可能な開口部を有するとともに、該開口部は、上記凸部を上記収容孔に誘導するためのテーパ状案内面を有することを特徴とする帯電装置。
像担持体と、該像担持体の表面に帯電処理を行なう帯電装置とを一体に有するプロセスカートリッジにおいて、
上記帯電装置が、請求項１乃至４の何れか１つに記載のものであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
像担持体と、該像担持体の表面に帯電処理を行なう帯電装置とを有する画像形成装置において、
上記帯電装置が、請求項１乃至４の何れか１つに記載のものであることを特徴とする画像形成装置。