JP5602194B2 - 電荷供給部材及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に用いる被帯電体に電荷を与える電荷供給部材及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。

従来、画像形成装置は、像担持体である感光体上に静電潜像を形成するにあたり、予め感光体を所定の電位に帯電させておくことが必要になる。感光体の表面を帯電させる帯電装置としては、電圧が印加される弾性層を表面に有する導電ローラー及び該導電ローラーの軸心を貫通する導電性の軸部を有する帯電部材と、軸部の両端を回転自在に軸支する軸受部と、軸部の一端側に接して導電ローラーに電圧を印加する給電部材とを備えた接触式の帯電装置が知られている。接触式の帯電装置では、感光体に帯電部材を接触させた状態で互いに回転することによって感光体に電荷を与えている。

この帯電装置において、軸部と軸受部との摺動部、或いは軸部と給電部材との接触部に錆が発生すると、回転不良や給電不良が発生し、帯電不良を引き起こすことがある。例えば、用紙に転写されたトナー像を定着するために加熱され、この熱によって用紙に含んでいた水分が装置内で蒸発し、装置内の湿度が高くなり、或いは帯電部材が高湿下に長期間さらされると、導電ローラーに水分が浸み込んでしまうことがある。導電ローラーは、例えば強酸性物質を含有した特殊な材質からなるものが多く、浸み込んだ水が導電ローラーに含有されている強酸性物質を導電ローラーから押し出し、軸部の表面に強酸性物質が付着してしまうことがある。軸部に強酸性物質が付着すると軸部の導電ローラーとの接触部に錆が発生し、導電ローラーとの接触部から軸部の軸受部との摺動部や軸部の給電部材との接触部に錆が移行することをくい止めることは困難であった。

そこで、従来から錆による帯電不良を抑制する関連技術が知られている。例えば特許文献１記載の帯電部材は、導電ローラーと、この導電ローラーに内挿される軸部とを有しており、軸部の導電ローラーの両端部に対向する部分に防錆剤が塗布される。この構成により、軸部の導電ローラーとの接触する部分で発生した錆は、防錆剤によって軸受部との摺動部や給電部材との接触部に移行し難くなっている。

特開２００２−１５６８１０号公報（段落［００２５］、第４図）

しかしながら、特許文献１記載の帯電部材では、導電ローラーに接触する軸部の表面では錆が発生し、また導電ローラーに接触する軸部の表面に錆が万遍なく発生するものではない。従って、軸部の錆が発生した部分では錆によって電気抵抗が大きくなり、錆が発生した部分と錆が発生していない部分において電気抵抗のバラツキが発生するために、帯電部材から感光体に与えられる電荷が不安定となり、感光体を均一に帯電させることが難しくなるという問題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、金属材からなる軸部の錆による被帯電体の帯電不良を抑制する帯電部材等の電荷供給部材及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために第１の発明は、静電潜像をトナー像に現像しトナー像を転写体に転写する画像形成装置に用いられる被帯電体に電荷を与える電荷供給部材であって、前記被帯電体に接触して設けられ前記被帯電体の画像形成領域に対向する第１領域部と、該第１領域部の長手方向の端部に設けられ前記被帯電体の画像形成領域外に対向する第２領域部と、を有し、前記被帯電体に電荷を供給する導電ローラーと、該導電ローラーに内挿される金属材からなり電源から電圧が印加される軸部と、を備え、前記軸部の外周面の前記第１及び第２領域部に対応する部分には、前記軸部よりイオン化傾向が小さい金属をメッキ処理したメッキ領域部が形成されており、前記第２領域部に対応する部分には、部分的にメッキ処理が施されない非メッキ領域部が形成されることを特徴としている。

第１の発明によれば、金属材からなる軸部は、軸部よりイオン化傾向が小さい金属をメッキ処理によって被覆され、軸部の腐食が防止される。また例えば、ローラーに水分が浸み込んで軸部の表面に錆が発生しやすい状態になると、軸部の第２領域部に対応する部分に形成した非メッキ領域部に錆が集中して発生することになり、軸部の第１領域部に対応する部分では錆の発生が抑制される。このために、被帯電体の画像形成領域に対向する軸部の第１領域部では、錆の発生が抑制されるために、ローラーが軸部を介して電源によって一様に印加させられ、被帯電体が均一に帯電する。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を概略的に示す図 実施形態に係る画像形成装置に用いられる帯電部材を示す断面図 実施形態に係る画像形成装置に用いられる帯電部材を示す平面図

以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、この実施形態に限定されない。また発明の用途やここで示す用語等はこれに限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る帯電装置を備えた画像形成装置の構成を概略的に示す図である。画像形成装置１はタンデム型のカラープリンターであり、回転可能である感光体１１ａ〜１１ｄは、感光層を形成する感光材料として、有機感光体（ＯＰＣ感光体）が用いられ、マゼンタ、シアン、イエロー、及びブラックの各色に対応させて配設される。尚、感光体１１ａ〜１１ｄはアモルファスシリコン感光体でもよい。各感光体１１ａ〜１１ｄの周囲に、現像装置２ａ〜２ｄ、露光ユニット１２、帯電装置１３ａ〜１３ｄ及びクリーニング装置１４ａ〜１４ｄが配設される。

現像装置２ａ〜２ｄは、感光体１１ａ〜１１ｄの右方に夫々対向して配置され、感光体１１ａ〜１１ｄにトナーを供給する。帯電装置１３ａ〜１３ｄは、感光体１１ａ〜１１ｄの回転方向に対し現像装置２ａ〜２ｄの上流側であって感光体１１ａ〜１１ｄの表面に対向して配置され、感光体１１ａ〜１１ｄ表面を帯電させる。

露光ユニット１２は、パーソナルコンピューター等から画像入力部（図略）に入力された文字や絵柄などの画像データに基づいて、各感光体１１ａ〜１１ｄを走査露光するためのものであり、現像装置２ａ〜２ｄの下方に設けられる。露光ユニット１２には、レーザー光源、ポリゴンミラーが設けられ、各感光体１１ａ〜１１ｄに対応して反射ミラー及びレンズが設けられる。レーザー光源から出射されたレーザー光が、ポリゴンミラー、反射ミラー及びレンズを介して、帯電装置１３ａ〜１３ｄの感光体回転方向下流側から、各感光体１１ａ〜１１ｄの表面に照射される。照射されたレーザー光により、各感光体１１ａ〜１１ｄ表面には静電潜像が形成され、この静電潜像が現像装置２ａ〜２ｄによりトナー像に現像される。

無端状の中間転写ベルト１７は、テンションローラー６、駆動ローラー２５及び従動ローラー２７に張架されている。駆動ローラー２５は図示しないモーターによって回転駆動させられ、中間転写ベルト１７は駆動ローラー２５の回転によって循環駆動する。

この中間転写ベルト１７に接触するように各感光体１１ａ〜１１ｄが中間転写ベルト１７の下方で搬送方向（図１の矢印方向）に沿って隣り合うように配列されている。軸部及びローラーを有する１次転写ローラー２６ａ〜２６ｄは、中間転写ベルト１７を挟んで各感光体１１ａ〜１１ｄと対向し、中間転写ベルト１７に圧接して１次転写部を形成する。この１次転写部において、転写バイアスが印加された１次転写ローラー２６ａ〜２６ｄによって、中間転写ベルト１７の回転とともに所定のタイミングで各感光体１１ａ〜１１ｄのトナー像が中間転写ベルト１７に順次転写される。これにより、中間転写ベルト１７表面にはマゼンタ、シアン、イエロー、及びブラックの４色のトナー像が重ね合わされたトナー像が形成される。

２次転写ローラー３４は、中間転写ベルト１７を挟んで駆動ローラー２５と対向し、中間転写ベルト１７に圧接して２次転写部を形成する。この２次転写部において、転写バイアスが印加された２次転写ローラー３４によって、中間転写ベルト１７表面のトナー像が用紙Ｐに転写される。転写後に、ベルトクリーニング装置３１が中間転写ベルト１７に残存するトナーを清掃する。

画像形成装置１内の下方には、用紙Ｐを収納する給紙カセット３２が配設され、給紙カセット３２の右方には、手差しの用紙を供給するスタックトレイ３５が配設される。給紙カセット３２の左方には、給紙カセット３２から送り出された用紙Ｐを中間転写ベルト１７の２次転写部に搬送する第１用紙搬送路３３が配設される。また、スタックトレイ３５の左方には、スタックトレイ３５から送り出された用紙を２次転写部に搬送する第２用紙搬送路３６が配設される。更に、画像形成装置１の左上方には、トナー像が形成された用紙Ｐに対して定着処理を行う定着部１８と、定着処理の行われた用紙Ｐを用紙排出部３７に搬送する第３用紙搬送路３９とが配設される。

給紙カセット３２は、装置の外部（図１の紙面の表面側）に引き出すことにより用紙Ｐの補充を可能にしたもので、収納されている用紙Ｐがピックアップローラー３３ｂ及び捌きローラー３３ａにより１枚ずつ第１用紙搬送路３３側に送り出される。

第１用紙搬送路３３と第２用紙搬送路３６とはレジストローラー対３３ｃの手前で合流しており、レジストローラー対３３ｃにより、中間転写ベルト１７における画像形成動作と給紙動作とのタイミングを取って、用紙Ｐが２次転写部に搬送される。２次転写部に搬送された用紙Ｐは、転写バイアスが印加された２次転写ローラー３４によって、中間転写ベルト１７上のトナー像を２次転写され、定着部１８に搬送される。

定着部１８は、ヒータ等により加熱される定着ベルトと、定着ベルトに内接する定着ローラーと、定着ベルトを挟んで定着ローラーと圧接して配設された加圧ローラー等を備え、トナー像が転写された用紙Ｐを加熱及び加圧することにより定着処理を行う。用紙Ｐは、トナー像が定着部１８で定着処理された後、必要に応じて第４用紙搬送路４０で反転させられて用紙の裏面にも２次転写ローラー３４でトナー像が２次転写され、定着部１８で定着処理される。トナー像が定着された用紙は第３用紙搬送路３９を通って、排出ローラー対１９ａにより用紙排出部３７に排出される。

図２、図３は、上記の画像形成装置１に用いられる帯電装置の構成を示す図であり、図２は帯電装置の断面図であり、図３は帯電装置の平面図である。なお、以下の説明では、図１に示す感光体１１ａに対応する帯電装置１３ａの構成及び動作について説明するが、帯電装置１３ｂ〜１３ｄの構成及び動作については帯電装置１３ａと同様であり、説明を省略し、また各色の帯電装置及び感光体を示すａ〜ｄの符号を省略し、必要な場合にはａ〜ｄの符号を付与して説明する。

図２に示すように、帯電装置１３は、電荷供給部材である帯電部材４１が被帯電体である感光体１１の表面に接触して感光体１１を帯電させる接触帯電方式を用いている。

帯電部材４１は、感光体１１の表面に接触して設けられ感光体１１に電荷を供給する導電ローラー４２と、導電ローラー４２に一体に内挿される軸部４３と、軸部４３の表面を被覆するメッキ領域部Ｍａとを有する。

導電ローラー４２は、例えば塩素系の添加剤を含有したヒドリンゴム等で弾性を有するものからなり、圧縮コイルバネ等の付勢部材４５により感光体１１に圧接して設けられ、また、転写手段が１０⁷Ωｃｍ以下である導電性に優れたゴムローラーからなる。従って、導電ローラー４２は、感光体１１の回転にともなって従動回転し、後述する電源４６から軸部４３を介して所定の電圧が印加され、感光体１１の全周を帯電させる。

軸部４３は、導電性を有する材料からなり、例えばＳＵＭ材等の錆が発生しやすいが比較的に安価な鉄材が用いられ、電源４６によって軸方向の一端部から給電される。また、軸部４３は導電ローラー４２の中空部に圧入され導電ローラー４２と一体に構成される。軸部４３を介して導電ローラー４２に電圧が印加されることで、導電ローラー４２に接触する感光体１１の表面が帯電させられる。尚、導電ローラー４２を軸部４３と一体成型して構成してもよく、また導電ローラー４２及び軸部４３を導電性接着剤によって固着してもよい。

メッキ領域部Ｍａは、軸部４３よりイオン化傾向が小さい金属をメッキ処理され、これにより軸部４３の腐食が防止される。例えば軸部４３がＳＵＭ材等の鉄材からなる場合、メッキ領域部Ｍａには、鉄よりイオン化傾向が小さい金属によるメッキ、例えば無電解ニッケルメッキ、銀メッキ、銅メッキ、錫メッキ等が施される。軸部４３の腐食の防止、メッキ領域部Ｍａの導電性、及びメッキ材料のコスト等の観点ではニッケルメッキが優れており、メッキ領域部Ｍａにはニッケルメッキを施すのが好ましい。

図３に示すように、軸部４３の表面にメッキが施される。具体的には、軸部４３には導電ローラー４２が固着され、導電ローラー４２の両端部には図示しない軸受部が配設され、更に軸部４３の一方の端部には電源４６（図２参照）からの接続線（図略）が接触して配設されている。また導電ローラー４２は、感光体１１（図２参照）が画像を形成する領域に対向する第１領域部Ｌａと、第１領域部Ｌａの長手方向の両端部に設けられる感光体１１の画像形成領域外に対向する第２領域部Ｌｂと、を有する。そして、軸部４３表面の、第１領域部Ｌａ及び第２領域部Ｌｂに対応する部分と、軸受部との摺動部、及び電源４６の接続部には、メッキ領域部Ｍａが形成される。

一方、軸部４３表面の第２領域部Ｌｂに対応する部分には、部分的にメッキ処理が施されない非メッキ領域部Ｍｂが形成される。非メッキ領域部Ｍｂは、軸部４３の軸方向において比較的に小さい幅、例えば０．５ｍｍで、軸部４３の全周に亘って形成される。非メッキ領域部Ｍｂでは、軸部４３の表面（軸部材料の地肌）と、固着される導電ローラー４２の表面とが対面している。

上記の構成により、画像形成装置１内の湿度が高くなり、或いは帯電部材４１が高湿下に長期間さらされて、導電ローラー４２に水分が浸み込んで軸部４３の表面に錆が発生しやすい状態になると、軸部４３の第２領域部Ｌｂに対応する部分に形成した非メッキ領域部Ｍｂに錆が集中して発生することになり、軸部４３の第１領域部Ｌａに対応する部分では錆の発生が抑制される。このために、感光体１１の画像形成領域に対向する第１領域部Ｌａでは、錆の影響を受けることなく、導電ローラー４２が軸部４３を介して電源４６によって一様に印加させられ、感光体１１の画像形成領域を均一に帯電させることができる。

上記の非メッキ領域部Ｍｂを有するメッキ処理は、軸部４３の非メッキ領域部Ｍｂに対応する部分にメッキマスク液を塗布（マスキング処理）した後、軸部４３をメッキ液槽に浸漬して行われる。または、軸部４３のメッキ処理後に軸部４３表面の所定の部分をケガキ針等でメッキを剥ぎ取ることにより非メッキ領域部Ｍｂを形成してもよい。尚、非メッキ領域部Ｍｂは、軸部４３の両側の第２領域部Ｌｂに設ける構成に替えて、一方の第２領域部Ｌｂに設けてもよく、また、軸部４３表面の全周に非メッキ領域部Ｍｂを設ける替わりに、軸部４３の半周部分等、軸部４３の周方向において部分的に非メッキ領域部Ｍｂを設けてもよい。

また、上記実施形態では、被帯電体を感光体１１に適用し、電荷供給部材を帯電部材４１に適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、電荷供給部材は、中間転写ベルト１７を挟んで感光体１１に圧接され、電圧が印加されることで感光体１１上に担持されたトナー像を中間転写ベルト１７上に転写する１次転写ローラー２６（転写ローラー）で構成し、被帯電体は中間転写ベルト１７で構成してもよい。この場合、中間転写ベルト１７の画像形成領域に対向する第１領域部Ｌａでは、錆の発生が抑制され、１次転写ローラー２６のローラーが軸部を介して電源によって一様に印加させられ、中間転写ベルト１７の画像形成領域を均一に帯電させることができる。

また、電荷供給部材は、電圧が印加されることで、中間転写ベルト１７上に担持されたトナー像を記録媒体である用紙Ｐに転写する２次転写ローラー３４（転写ローラー）で構成してもよい。また、電荷供給部材は、用紙を担持する搬送ベルトを挟んで感光体に圧接され、電圧が印加されることで、感光体上に形成されたトナー像を搬送ベルト上の用紙に転写する転写ローラーで構成してもよい。さらに、電荷供給部材は、感光体と押圧されてニップ部を形成し、電圧が印加されることで、感光体上に担持されたトナー像をニップ部に搬送された用紙に転写する転写ローラーであってもよい。これらの場合にも上記実施形態と同様の効果を奏する。

以下、本発明の実施形態をさらに具体化した実施例１、２と、比較例１、２を説明する。尚、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。

帯電部材４１の軸部４３に非メッキ領域部Ｍｂを設けた実施例１、２と、軸部４３に非メッキ領域部Ｍｂを設けていない比較例１、２を用いて、試験１及び試験２を行った。試験１では軸部４３に発生した錆の個数を評価し、試験２では軸部４３に発生した錆の個数、及び画像の良否を評価した。

試験１及び試験２に用いた帯電部材４１の導電ローラー４２は、転写手段１０⁶Ωｍの塩素系の添加剤を含有したヒドリンゴムからなり、軸部４３はＳＵＭ２２の引き抜き材からなり、軸部４３表面には３〜６μｍ厚の無電解ニッケルメッキを施した。

試験１では、実施例１及び比較例１は、夫々導電ローラー４２を軸部４３と一体成型して固着したものを用い、一方、実施例２及び比較例２は、夫々導電ローラー４２及び軸部４３を疎水性接着剤によって固着したものを用いた。実施例１及び実施例２では、両端部の第２領域部Ｌｂに対応する軸部４３表面に、夫々幅０．５ｍｍの全周に亘る非メッキ領域部Ｍｂを形成し、一方、比較例１及び比較例２では、非メッキ領域部Ｍｂを形成していない。

上記の各帯電部材４１を４％の塩水に３時間浸漬した後、帯電部材４１から導電ローラー４２を取り除き、軸部４３表面の第１領域部Ｌａにおける錆の個数を目視して計測した。その結果を表１に示す。

表１に示すように、比較例１、２では軸部４３表面の第１領域部Ｌａには多数の錆が発生した。実施例１、２では非メッキ領域部Ｍｂに錆が発生していたが、軸部４３表面の第１領域部Ｌａには錆が発生せず良好な結果が得られた。

試験２では、試験１と同様に、実施例１及び比較例１は、夫々導電ローラー４２を軸部４３と一体成型して固着したものを用い、一方、実施例２及び比較例２は、夫々導電ローラー４２及び軸部４３を疎水性接着剤によって固着したものを用いた。実施例１及び実施例２では、第２領域部Ｌｂに対応する軸部４３表面に、幅０．５ｍｍの全周に亘る非メッキ領域部Ｍｂを形成し、一方、比較例１及び比較例２では、非メッキ領域部Ｍｂを形成していない。

上記の各帯電部材４１を５０℃、９０％の温湿度の環境に１４時間放置し、さらに１０ｋＨｚで１０００Ｖの交流電圧にて７日間通電した後、帯電部材４１を画像形成装置１に組み込み画像の良否を評価した。画像評価後、帯電部材４１から導電ローラー４２を取り除き、軸部４３表面の第１領域部Ｌａにおける錆の個数を目視して計測した。その結果を表２に示す。

表２に示すように、比較例１、２では軸部４３表面の第１領域部Ｌａには錆が発生した。実施例１、２では非メッキ領域部Ｍｂに錆が発生していたが、軸部４３表面の第１領域部Ｌａには錆が発生せず良好な結果が得られた。また、比較例１、２では第１領域部Ｌａに発生した錆によって帯電部材４１に電気抵抗ムラが生じて、感光体１１が均一に帯電されないために、グレー下地の画像上に紋状の画像不良が発生した。実施例１、２では良好な画像が得られた。

本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に用いる被帯電体に電荷を与える電荷供給部材及びそれを備えた画像形成装置に利用することができる。

１ 画像形成装置
１１ａ〜１１ｄ、１１ 感光体（被帯電体）
１３ａ〜１３ｄ、１３ 帯電装置
１７ 中間転写ベルト（被帯電体）
２６ａ〜２６ｄ、２６ 1次転写ローラー（電荷供給部材）
４１ 帯電部材（電荷供給部材）
４２ 導電ローラー
４３ 軸部
４５ 付勢部材
４６ 電源
Ｌａ 第１領域部
Ｌｂ 第２領域部
Ｍａ メッキ領域部
Ｍｂ 非メッキ領域部

Claims (10)

1. 静電潜像をトナー像に現像しトナー像を転写体に転写する画像形成装置に用いられる被帯電体に電荷を与える電荷供給部材であって、
   前記被帯電体に接触して設けられ前記被帯電体の画像形成領域に対向する第１領域部と、該第１領域部の長手方向の端部に設けられ前記被帯電体の画像形成領域外に対向する第２領域部と、を有し、前記被帯電体に電荷を供給する導電ローラーと、
   該導電ローラーに内挿される金属材からなり電源から電圧が印加される軸部と、を備え、
   前記軸部の外周面の前記第１及び第２領域部に対応する部分には、前記軸部よりイオン化傾向が小さい金属をメッキ処理したメッキ領域部が形成されており、前記第２領域部に対応する部分には、部分的にメッキ処理が施されない非メッキ領域部が形成されることを特徴とする電荷供給部材。
2. 前記非メッキ領域部は、前記軸部の全周に所定の幅で形成されることを特徴とする請求項１に記載の電荷供給部材。
3. 前記非メッキ領域部は、前記軸部の表面に部分的にマスキング処理を施した後、前記軸部の表面全体をメッキ処理することにより形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電荷供給部材。
4. 前記非メッキ領域部は、前記軸部の表面全体をメッキ処理した後にメッキを部分的に剥がすことによって形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電荷供給部材。
5. 前記ローラーはゴム材からなり、前記軸部は鉄材からなり、
   前記メッキ領域部にはニッケルメッキが施されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電荷供給部材。
6. 前記被帯電体は静電潜像を担持する感光体であり、
   前記電荷供給部材は、前記感光体の表面に圧接され前記感光体を帯電させる帯電部材であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の電荷供給部材。
7. 前記電荷供給部材は、感光体上に担持されたトナー像を中間転写ベルト、或いは搬送ベルトに担持された記録媒体に転写する転写ローラーであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の電荷供給部材。
8. 前記電荷供給部材は、中間転写ベルト上に担持されたトナー像を記録媒体に転写する転写ローラーであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の電荷供給部材。
9. 前記電荷供給部材は、感光体と押圧されてニップ部を形成し、前記感光体上に担持されたトナー像を前記ニップ部に搬送された記録媒体に転写する転写ローラーであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の電荷供給部材。
10. 請求項１〜請求項９のいずれかに記載の電荷供給部材を備えた画像形成装置。

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