JP6131748B2 - 給電構造、帯電装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、給電構造、帯電装置、画像形成装置に関する。

特許文献１に記載の帯電装置は、中空の弾性材からなるシャフトレスの帯電ローラを所定の従動回転位置に規制する構造になっている。帯電ローラの従動回転位置を決めるための規制部材は、帯電ローラの自由形状より大きな空間を有し、従動回転時に帯電ローラを規制する規制面を有し、かつ、摺動反力で帯電ローラを感光体ドラムに押し付けるようになっている。

特開２００９−３００７６７号公報

本発明の課題は、対象部材との間で軸部材の軸方向に沿って生じる電位差のムラを抑制することである。

本発明の請求項１に係る給電構造は、 回転軸を構成する導電性の軸部材と、前記軸部材が挿入される円筒形状で、電位差が生じる対象部材と対向又は接触する半導電性の円筒部材と、前記軸部材の両端側に配置され、前記対象部材と前記軸部材との間での漏電が生じるのを抑制する抑制部材と、前記円筒部材と接して前記円筒部材に電圧を印加する印加部材と、を備え、前記軸部材の軸方向において、前記印加部材は、前記円筒部材における前記対象部材との間で電位差が必要となる領域全域に対して一部に接触していることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る給電構造は、請求項１に記載の給電構造において、前記抑制部材は、前記軸部材の径方向で前記対象部材と離間し、前記円筒部材は、前記対象部材と対向していることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る帯電装置は、対象部材としての像保持体を帯電させる請求項１又は２に記載の給電構造を備えることを特徴とする。

本発明の請求項４に係る画像形成装置は、像保持体と、前記像保持体を帯電させる請求項３に記載の帯電装置と、帯電した前記像保持体に露光光を照射して静電潜像を形成する露光装置と、前記像保持体に形成された静電潜像をトナー画像として現像する現像装置と、を備えることを特徴とする。

本発明の請求項５に係る画像形成装置は、請求項４に記載の画像形成装置において、前記帯電装置の軸部材の軸方向から見て、前記帯電装置の印加部材は、前記帯電装置の円筒部材を挟んで前記像保持体の反対側に配置されることを特徴とする。

本発明の請求項１の給電構造によれば、請求項１に記載の構成を備えない場合と比して、対象物との間で軸部材の軸方向に沿って生じる電位差のムラを抑制することができる。

また、印加部材が、軸部材の軸方向において円筒部材の全部と接触している場合と比して、円筒部材に生じる回転速度の変動を抑制することができる。

本発明の請求項３の帯電装置によれば、請求項１又は２に記載の給電構造を備えない場合と比して、軸部材の軸方向に沿って像保持体に生じる帯電ムラを抑制することができる。

本発明の請求項４の画像形成装置によれば、請求項３に記載の帯電装置を備えない場合と比して、出力画像の品質の低下を抑制することができる。

本発明の請求項５の画像形成装置によれば、軸部材の軸方向から見て、印加部材が、円筒部材に対して像保持体側に配置されている場合と比して、出力画像の品質の低下を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る給電構造を備えた帯電部材を示し、電圧が印加される状態を説明するのに用いた説明図である。 本発明の実施形態に係る給電構造を備えた帯電部材を示した正面図である。 本発明の実施形態に係る給電構造を備えた帯電部材を示した側面図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置を示した概略構成図である。 本発明の実施形態に係る給電構造を備えた帯電部材の変形例を示した側面図である。

本発明の実施形態に係る給電構造、帯電装置、及び画像形成装置の一例を図１〜図５に従って説明する。なお図中に示す矢印Ｖは装置上下方向であって鉛直方向を示し、矢印Ｈは装置幅方向であって水平方向を示し、矢印Ｄは装置奥行方向であって水平方向を示す。

（全体構成）
図４に示されるように、画像形成装置１０の装置本体１０Ａの内部には、入力される画像データに対して画像処理を行なう画像処理部１２が設けられている。

この画像処理部１２は、入力された画像データをイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色の階調データに処理するようになっている。そして、画像処理部１２によって処理された階調データを受け取って、レーザ光ＬＢ（露光光の一例）による画像露光を行う露光装置１４が装置本体１０Ａ内の中央側に設けられている。

また、露光装置１４の鉛直方向上方には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４つの画像形成ユニット１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋが、水平方向に対して傾斜する方向に間隔をおいて配置され、装置本体１０Ａに着脱可能とされている。この画像形成ユニット１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋで、各色のトナー画像が形成されるようになっている。なお、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを区別して説明する必要が無い場合は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを省略して記載することがある。

一方、各色の画像形成ユニット１６の鉛直方向上方には、各色の画像形成ユニット１６で形成されたトナー画像が多重に転写される一次転写ユニット１８が設けられている。さらに、一次転写ユニット１８の側方（図中右側）には、後述する供給搬送ユニット３０によって搬送経路６０に沿って搬送された記録媒体としてのシート部材Ｐに、一次転写ユニット１８に多重に転写されたトナー画像を転写する二次転写ロール２２が設けられている。

二次転写ロール２２に対してシート部材Ｐの搬送方向下流側には、シート部材Ｐに転写されたトナー画像を熱及び圧力によってシート部材Ｐに定着させる定着装置２４が設けられている。また、この定着装置２４に対してシート部材Ｐの搬送方向下流側には、トナー画像が定着したシート部材Ｐを画像形成装置１０の装置本体１０Ａの上部に設けられた排出部２６に排出する排出ロール２８が設けられている。

一方、露光装置１４の鉛直方向下方及び側方には、シート部材Ｐを供給し搬送する供給搬送ユニット３０が設けられている。

〔画像形成ユニット〕
先ず、画像形成ユニット１６について説明する。

各色の画像形成ユニット１６は、すべて同様に構成されている。そして、各色の画像形成ユニット１６は、回転する円柱状の像保持体３４（対象部材の一例）と、この像保持体３４の外周面を帯電させる帯電装置の一例としての帯電部材３６と、帯電した像保持体３４の外周面に前述した露光装置１４の画像露光によって形成された静電潜像を現像剤（トナー）で現像してトナー画像とする現像装置の一例としての現像器３８と、像保持体３４の外周面を清掃する清掃ブレード（図示省略）とを備えている。現像器３８には、像保持体３４と対向する現像ロール３８Ａが備えられ、現像ロール３８Ａに電圧（現像バイアス）を印加することで、静電潜像が現像剤に含まれるトナーで現像されるようになっている。

なお、像保持体３４、帯電部材３６等については、詳細を後述する。

〔露光装置〕
次に、露光装置１４について説明する。

露光装置１４の筐体１４Ａの内部には、回転多面鏡であるポリゴンミラー３２が配置されている。光源の一例としての半導体レーザ５４から出射されたレーザ光ＬＢ−Ｙ、ＬＢ−Ｍ、ＬＢ−Ｃ、ＬＢ−Ｋは、シリンドリカルレンズ（図示省略）を介してこのポリゴンミラー３２に照射され、このポリゴンミラー３２によって主走査方向に偏向走査されるようになっている。そして、このポリゴンミラー３２によって偏向走査されたレーザ光ＬＢ−Ｙ、ＬＢ−Ｍ、ＬＢ−Ｃ、ＬＢ−Ｋは、結像レンズ及び複数枚のミラー（図示省略）を介して、像保持体３４上の露光位置に、斜め下方から走査露光されるようになっている。

このように、露光装置１４は、斜め下方から像保持体３４上を走査露光するものである。このため、この露光装置１４には、上方に位置する各色の画像形成ユニット１６に備えられた現像器３８等からトナー等の異物が落下する虞が有る。そこで、筐体１４Ａの外周面において上方を向いた部分には、４本のレーザ光ＬＢ−Ｙ、ＬＢ−Ｍ、ＬＢ−Ｃ、ＬＢ−Ｋを、各色の画像形成ユニット１６の像保持体３４上に向けて透過させる透過ガラス４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋが設けられている。

〔一次転写ユニット・二次転写ロール〕
次に、一次転写ユニット１８、二次転写ロール２２について説明する。

一次転写ユニット１８は、各色の画像形成ユニット１６の鉛直方向上方に配置されている。この一次転写ユニット１８は、無端状の中間転写ベルト４２と、中間転写ベルト４２が巻き掛けられ回転駆動して中間転写ベルト４２を矢印Ａ方向に周回させる駆動ロール４６と、中間転写ベルト４２が巻き掛けられ、中間転写ベルト４２に張力を付与する張力付与ロール４８と、張力付与ロール４８の鉛直方向上方に配置されて中間転写ベルト４２と従動回転する電極ロール５０と、中間転写ベルト４２を挟んで各色の像保持体３４の反対側に夫々配置される一次転写ロール５２とを備えている。

これにより、各色の画像形成ユニット１６の像保持体３４上に順次形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー画像が、転写電圧が印加された各色の一次転写ロール５２によって、中間転写ベルト４２上に多重に転写されるようになっている。

さらに、中間転写ベルト４２の外周面に接して中間転写ベルト４２の外周面を清掃する清掃ブレード５６が、中間転写ベルト４２を挟んで駆動ロール４６の反対側に配置されている。また、中間転写ベルト４２を挟んで電極ロール５０の反対側には、中間転写ベルト４２上に転写されたトナー画像を、搬送されるシート部材Ｐに転写する二次転写ロール２２が設けられている。

この構成において、中間転写ベルト４２上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー画像は、中間転写ベルト４２によって搬送される。搬送されるトナー画像は、転写電圧が印加された電極ロール５０と二次転写ロール２２とに挟まれ、後述する供給搬送ユニット３０により搬送経路６０に沿って搬送されてきたシート部材Ｐに二次転写されるようになっている。

〔供給搬送ユニット〕
次に、シート部材Ｐを供給して搬送する供給搬送ユニット３０について説明する。

供給搬送ユニット３０は、装置本体１０Ａ内において露光装置１４の鉛直方向下方に配置され、複数のシート部材Ｐが積載される給紙部材６２を備えている。

さらに、供給搬送ユニット３０は、給紙部材６２に積載された最上位のシート部材Ｐを搬送経路６０へ送り出す給紙ロール６４と、給紙ロール６４によって送り出されたシート部材Ｐを１枚ずつ分離する分離ロール６６と、シート部材Ｐの搬送タイミングを合わせる位置合せロール６８と、を備えている。そして、各ロールが、シート部材Ｐの搬送方向の上流側から下流側に向けてこの順番で配置されている。

この構成において、給紙部材６２から供給されたシート部材Ｐは、回転する位置合せロール６８によって中間転写ベルト４２と二次転写ロール２２とが接触する位置（二次転写位置）へ定められたタイミングで送り出されるようになっている。

一方、供給搬送ユニット３０は、定着装置４４によって一方の面にトナー画像が定着されたシート部材Ｐを、排出ロール２８によって排出部２６にそのまま排出させずに、他方の面にトナー画像を形成するために用いる両面搬送装置７０を備えている。

この両面搬送装置７０は、排出ロール２８から位置合せロール６８に向けてシート部材Ｐの表裏を反転させるようにシート部材Ｐが搬送される両面搬送経路７２と、両面搬送経路７２に沿ってシート部材Ｐを搬送する搬送ロール７４及び搬送ロール７６とを備えている。

（全体構成の作用）
この構成により、以下のようにシート部材Ｐに画像が形成される。

先ず、画像処理部１２から露光装置１４に各色の階調データが順次出力さる。そして、この露光装置１４から階調データに応じて出射されたレーザ光ＬＢ−Ｙ、ＬＢ−Ｍ、ＬＢ−Ｃ、ＬＢ−Ｋは、帯電部材３６によって帯電した像保持体３４の外周面を走査露光する（主走査方向に露光する）。これにより、像保持体３４の外周面には静電潜像が形成される。像保持体３４上に形成された静電潜像は、各色の現像器３８によって現像され、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー画像として可視化される。

さらに、一次転写ユニット１８の一次転写ロール５２によって、像保持体３４上に形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー画像が、周回する中間転写ベルト４２上に多重に転写される。

周回する中間転写ベルト４２上に多重に転写された各色のトナー画像は、給紙部材６２から給紙ロール６４、分離ロール６６、位置合せロール６８によって搬送経路６０に沿って搬送されてきたシート部材Ｐに二次転写ロール２２によって二次転写される。

さらに、トナー画像が転写されたシート部材Ｐは、定着装置４４へと搬送される。そして、トナー画像が定着装置４４によってシート部材Ｐに定着される。トナー画像が定着されたシート部材Ｐは、排出ロール２８によって排出部２６に排出される。

一方、シート部材Ｐの両面に画像を形成させる場合は、定着装置４４によって一方の面（表面）にトナー画像が定着されたシート部材Ｐは、排出ロール２８によって排出部２６にそのまま排出されない。排出ロール２８を逆転させることで、シート部材Ｐの搬送方向が切り替えられる。そして、このシート部材Ｐは、搬送ロール７４、７６により両面搬送経路７２に沿って搬送される。

両面搬送経路７２に沿って搬送されるシート部材Ｐは、表裏が反転されて再度位置合せロール６８へと搬送される。今度は、シート部材Ｐの他方の面（裏面）にトナー画像が転写・定着された後、シート部材Ｐは、排出部２６に排出ロール２８によって排出される。

（要部構成）
次に、像保持体３４、帯電部材３６等について説明する。

〔像保持体〕
円柱状とされる像保持体３４は接地され、像保持体３４の周面には、図２、図３に示されるように、荷輸送層と電荷発生層とを含んで構成される感光膜７８が形成されている。そして、像保持体３４は、図示せぬ駆動源から回転力が伝達されて回転するようになっている。

〔帯電部材〕
帯電部材３６は、像保持体３４との間で電位差を生じさせて像保持体３４の感光膜７８を帯電させる給電構造８０を備えている。

この給電構造８０は、像保持体３４と接触すると共に回転する像保持体３４と従動して回転する帯電ロール８２と、帯電ロール８２を回転可能に支持する抑制部材の一例としての支持部材８８（図２参照）と、帯電ロール８２に電圧を印加する印加部材９０と、を備えている。

また、この帯電ロール８２は、帯電ロール８２の回転軸を構成する導電性の軸部材８４と、軸部材８４が挿入されると共に像保持体３４と接触する円筒形状で半導電性の円筒部材８６と、を含んで構成されている。なお、本明細書において半導電性とは、２０℃における体積抵抗率が１×１０Ωｃｍ以上１×１０^１０Ωｃｍ以下であることを意味する。

軸部材８４の軸方向（以下単に「軸部材軸方向」と記載する、本実施形態では矢印Ｄ方向と同一方向）は、像保持体３４の回転軸方向と同様とされており、この軸部材８４には、例えばクロムモリブデン鋼鋼材（ＳＣＭ材）を円柱状に成形してこれに防錆処理を施した部材が用いられる。軸部材８４が円筒部材８６に挿入された状態で、この軸部材８４の両端側が円筒部材８６から突出するようになっている。

円筒部材８６は、例えば、ＮＢＲ（ニトリル−ブタジエン共重合体ゴム）を主成分とするゴム材料で成形される。また、軸部材軸方向において、円筒部材８６の長さは、図２に示されるように、像保持体３４の感光膜７８の長さより短くされ、円筒部材８６の外周面は、感光膜７８に接触している。さらに、円筒部材８６の内周面は軸部材８４の外周面と密着して、円筒部材８６は軸部材８４と一体となって回転するようになっている。

支持部材８８は、軸部材８４の両端側に夫々配置されている。そして、夫々の支持部材８８は、円筒部材８６から突出した軸部材８４の両端側全体を軸部材８４の径方向から覆っている。さらに、支持部材８８は、円筒部材８６よりも抵抗値が大きくいなるように、例えば、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）で成形され、像保持体３４と軸部材８４との間で生じるリーク電流（漏電）を抑制するようになっている。

また、夫々の支持部材８８を像保持体３４側に向けて付勢するばね部材９６が、支持部材８８を挟んで像保持体３４の反対側に夫々配置されている。これにより、円筒部材８６の外周面が像保持体３４の外周面に押圧されるようになっている。

一方、印加部材９０は、図２、図３に示されるように、板面で円筒部材８６の外周面と接触する板ばねとされている。さらに、給電構造８０は、この印加部材９０に電力を供給する電源部９４が備えられ、電源部９４から供給された電力により印加部材９０が円筒部材８６に電圧を印加するようになっている。

また、印加部材９０は、図２に示されるように、円筒部材８６における軸部材軸方向の一部に接触している。さらに、図３に示されるように、軸部材軸方向から見て、印加部材９０は、帯電ロール８２（円筒部材８６）を挟んで像保持体３４の反対側に配置されている。

ここで、軸部材軸方向から見て、印加部材９０と円筒部材８６との接点から軸部材８４までの距離Ｋに、軸部材８４から像保持体３４までの距離Ｌを加えた距離が、印加部材９０と円筒部材８６との接点から像保持体３４までの距離Ｍよりも短い場合に、印加部材９０が、帯電ロール８２を挟んで像保持体３４の反対側に配置されているとする（図３参照）。

（要部構成の作用）
次に、帯電部材３６を用いて像保持体３４を帯電させる工程について説明する。

像保持体３４は、図示せぬ駆動からの回転力が伝達されて回転する。また、像保持体３４の回転に従動して帯電ロール８２が回転する。

さらに、電源部９４が印加部材９０に電力を供給し、印加部材９０が帯電ロール８２に電圧を印加する。印加部材９０よって帯電ロール８２に印加された電圧は、帯電ロール８２を介して像保持体３４へ印加される。

ここで、印加部材９０よって帯電ロール８２に印加された電圧は、図１の矢印で示されるように、円筒部材８６における印加部材９０側の部分、軸部材８４、及び円筒部材８６における像保持体３４側の部分にこの順番で電流が流れた後に、像保持体３４へ電流が流れる。途中で導電性の軸部材８４を介することで、電圧における軸部材８４で軸部材方向でのバラツキが抑制される。

これにより、円筒部材８６と像保持体３４との間で電位差を生じさせる際に、軸部材軸方向に沿って生じる電位差のムラが抑制される。

また、円筒部材８６から突出した軸部材８４の両端側を回転可能に支持する支持部材８８は、円筒部材８６よりも抵抗値が大きくされている。このため、印加部材９０よって帯電ロール８２に印加された電圧によって生じる電流は、支持部材８８ではなく円筒部材８６内を流れる。これにより、帯電部材３６を小型化して、軸部材８４が像保持体３４に近接した場合であっても円筒部材８６から突出した軸部材８４の両端側から像保持体３４へのリーク電流（本来流れないはずの場所・経路で漏れ出す電流）が抑制される。

（まとめ）
前述したように、軸部材８４の両端側を円筒部材８６よりも抵抗値が大きくされる支持部材８８で支持し、円筒部材８６と接触する印加部材９０が、帯電ロール８２（円筒部材８６）に電圧を印加する。これにより、帯電部材３６を小型化した場合であっても、像保持体３４との間で生じるリーク電流を抑制した上で、像保持体３４との間で軸部材軸方向に沿って生じる電位差のムラが抑制される。なお、軸部材８４に直接電圧を印加することも考えられるが、この場合には、軸部材８４を延長しなければならなくなる。

また、軸部材軸方向から見て、印加部材９０は、帯電ロール８２（印加部材９０）を挟んで像保持体３４の反対側に配置されている。このため、印加部材９０よって帯電ロール８２に印加された電圧が途中で導電性の軸部材８４に印加されることで、印加部材９０が帯電ロール８２に対して像保持体３４側に配置されている場合と比して、軸部材軸方向に沿って生じる電位差のムラが効果的に抑制される。

また、軸部材軸方向に沿って生じる電位差のムラが抑制されることで、像保持体３４において軸部材軸方向に沿って生じる帯電ムラが抑制される。

また、像保持体３４において軸部材軸方向に沿って生じる帯電ムラが抑制されることで、出力画像の品質の低下が抑制される。

また、印加部材９０は、円筒部材８６における軸部材軸方向の一部に接触しているため、円筒部材８６における軸部材軸方向の全部に接触している場合と比して、当たりが強い部分、又は当たりが弱い部分が生じて帯電ロール８２の回転速度が変動してしまうのが抑制される。

なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態をとることが可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、帯電部材３６が給電構造８０を備えたが、電極ロール５０、一次転写ロール５２、又は現像ロール３８Ａが、給電構造８０を備えてもよい。

また、上記実施形態では、支持部材８８は、円筒部材８６よりも抵抗値が大きくされているが、支持部材において軸部材８４と像保持体３４との間の部分だけが、円筒部材８６よりも抵抗値が大きい部材で成形されていてもよく、軸部材８４から像保持体３４へのリーク電流が抑制される構成であればよい。

また、上記実施形態では、印加部材９０に板ばねを用いたが、図５に示されるように、印加部材１００が回転する帯電ロール８２に接して従動回転するロール部材等であってもよい。

１０ 画像形成装置
１４ 露光装置
３４ 像保持体（対象部材の一例）
３６ 帯電部材（帯電装置の一例）
３８ 現像器（現像装置の一例）
８０ 給電構造
８４ 軸部材
８６ 円筒部材
８８ 支持部材（抑制部材の一例）
９０ 印加部材

Claims (5)

1. 回転軸を構成する導電性の軸部材と、
   前記軸部材が挿入される円筒形状で、電位差が生じる対象部材と対向又は接触する半導電性の円筒部材と、
   前記軸部材の両端側に配置され、前記対象部材と前記軸部材との間での漏電が生じるのを抑制する抑制部材と、
   前記円筒部材と接して前記円筒部材に電圧を印加する印加部材と、を備え、
   前記軸部材の軸方向において、前記印加部材は、前記円筒部材における前記対象部材との間で電位差が必要となる領域全域に対して一部に接触している給電構造。
2. 前記抑制部材は、前記軸部材の径方向で前記対象部材と離間し、
   前記円筒部材は、前記対象部材と対向している請求項１に記載の給電構造。
3. 対象部材としての像保持体を帯電させる請求項１又は２に記載の給電構造を備える帯電装置。
4. 像保持体と、
   前記像保持体を帯電させる請求項３に記載の帯電装置と、
   帯電した前記像保持体に露光光を照射して静電潜像を形成する露光装置と、
   前記像保持体に形成された静電潜像をトナー画像として現像する現像装置と、
   を備える画像形成装置。
5. 前記帯電装置の軸部材の軸方向から見て、前記帯電装置の印加部材は、前記帯電装置の円筒部材を挟んで前記像保持体の反対側に配置される請求項４に記載の画像形成装置。

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