JP6300061B2 - 帯電装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、感光体ドラム等の像担持体に対して非接触で対向する帯電ローラが設置された帯電装置と、それを備えたプロセスカートリッジと、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置と、に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、感光体ドラム（像担持体）の強度を向上させるために、感光体ドラムの内部に貫通軸を設置する技術が知られている（例えば、特許文献１等参照。）。
詳しくは、特許文献１等において、円筒状の感光体ドラムの軸方向両端部にはそれぞれフランジ（感光体フランジ）が圧入されている。また、このフランジには、貫通穴部（中心孔）が形成されている。そして、貫通軸（感光体支持軸）は、感光体ドラムの内部を貫通して、両端のフランジの貫通穴部にそれぞれ圧入されている。
このように内部に貫通軸が設置された感光体ドラムは、貫通軸が設置されていないものに比べて、撓みに対する強度が向上することになる。

また、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、帯電ローラと感光体ドラム（像担持体）との接触による劣化を防止することなどを目的として、感光体ドラムに対して非接触で対向するように帯電ローラを設置する技術が知られている（例えば、特許文献２等参照。）。

特許文献１等の従来の像担持体（感光体ドラム）は、その内部に貫通軸が設置されているため、撓みに対する強度が向上する効果が大いに期待できる。
しかし、像担持体に当接する当接部材の当接力が大きかったり、当接部材の数が多かったり、外径が小さく軸方向の長さが長い像担持体が使用されたりした場合に、その撓みに対する強度が充分でないことがあった。
そして、そのように撓みが生じやすい像担持体に対して、非接触で対向するように帯電ローラを配設してしまうと、像担持体に対する帯電ローラのギャップが長手方向にわたって不均一になり、像担持体の表面の帯電電位にムラが生じて画像濃度ムラが発生してしまうことがあった。特に、像担持体の外形が小さくて、像担持体の内部に貫通軸を設置できない場合などには、像担持体がさらに撓みやすくなるため、無視できない問題になっていた。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、像担持体に対して非接触で対向するように帯電ローラを配設した場合に、画像形成装置本体に設置された像担持体に撓みが生じてしまっても、像担持体の表面の帯電電位にムラが生じにくい、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にある。

この発明の請求項１記載の発明にかかる帯電装置は、像担持体に対して非接触で対向する帯電ローラと、帯電ローラの長手方向両端部において前記像担持体に当接するように配設されて、前記像担持体に対する前記帯電ローラのギャップを形成するギャップ形成部材と、を備え、前記帯電ローラは、前記ギャップ形成部材が前記像担持体に当接する部分から当該帯電ローラの表面までの前記ギャップが形成される方向の距離が、前記ギャップ形成部材との境界部から長手方向中央部側に向けた所定の範囲では一定になり、それ以外の範囲では画像形成装置本体に設置された状態の前記像担持体の撓み形状に合わせて前記ギャップが長手方向にわたって所定範囲内になるように長手方向両端部側から長手方向中央部に向けて連続的に減少するように形成されたものである。

本発明によれば、像担持体に対して非接触で対向するように帯電ローラを配設した場合に、画像形成装置本体に設置された像担持体に撓みが生じてしまっても、像担持体の表面の帯電電位にムラが生じにくい、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ができる。

この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。 作像部を示す構成図である。 帯電装置を長手方向にみた図である。 画像形成装置に設置された状態の感光体ドラムと帯電ローラとを示す図である。 変形例１としての、帯電装置を長手方向にみた図である。 変形例２としての、画像形成装置に設置された状態の感光体ドラムと帯電ローラとを示す図である。 図６において、感光体ドラムと帯電ローラとのギャップが形成された部分を示す拡大図である。 変形例３としての、画像形成装置に設置された状態の感光体ドラムと帯電ローラとを示す図である。 感光体ドラムに撓みが生じたときの、感光体ドラムと帯電ローラとの長手方向のギャップ偏差を示すグラフである。

実施の形態．
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
本実施の形態における画像形成装置１は、複数のプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫが中間転写ベルト１７に対向するように並設されたタンデム型のカラー画像形成装置である。

図１において、１は画像形成装置としてのカラー複写機の装置本体、３は原稿を原稿読込部４に搬送する原稿搬送部、４は原稿の画像情報を読み込む原稿読込部、６は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部（露光部）、７は転写紙等の記録媒体Ｐが収納される給紙部、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した着脱ユニットとしてのプロセスカートリッジ（作像部）、１７は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、１８は中間転写ベルト１７上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐに転写する２次転写ローラ、２０は記録媒体Ｐ上の未定着画像を定着する定着部、２８は各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫの現像部に各色のトナーを補給するためのトナー容器、を示す。

ここで、各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫは、それぞれ、像担持体としての感光体ドラム１１、帯電装置１２（帯電部）、現像部１３（現像装置）、クリーニング部１５（クリーニング装置）、潤滑剤供給部１６（潤滑剤供給装置）が一体化されたものである（図２を参照できる。）。そして、各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫは、寿命に達したときに装置本体１に対して交換される。
各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫにおける感光体ドラム１１（像担持体）上では、それぞれ、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が形成される。

以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿は、原稿搬送部３の搬送ローラによって、原稿台から搬送されて、原稿読込部４のコンタクトガラス上に載置される。そして、原稿読込部４で、コンタクトガラス上に載置された原稿の画像情報が光学的に読み取られる。
詳しくは、原稿読込部４は、コンタクトガラス上の原稿の画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿にて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿のカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部（不図示である。）で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。

そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部６に送信される。そして、書込み部６からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光（露光光）が、それぞれ、対応するプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫの感光体ドラム１１上に向けて照射される。

一方、４つの感光体ドラム１１は、それぞれ、図の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム１１（像担持体）の表面は、帯電ローラ１２ａとの対向位置で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム１１上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム１１表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部６において、光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応して射出される。図示は省略するが、レーザ光は、ポリゴンミラーに入射して反射した後に、複数のレンズを透過する。複数のレンズを透過した後のレーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。

イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から１番目のプロセスカートリッジ１０Ｙの感光体ドラム１１表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラー（不図示である。）により、感光体ドラム１１の回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電ローラ１２ａにて帯電された後の感光体ドラム１１上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。

同様に、シアン成分のレーザ光は、紙面左から２番目のプロセスカートリッジ１０Ｃの感光体ドラム１１表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から３番目のプロセスカートリッジ１０Ｍの感光体ドラム１１表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から４番目（中間転写ベルト１７の走行方向に対して最も下流側である。）のプロセスカートリッジ１０ＢＫ（黒色用作像部）の感光体ドラム１１表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。

その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム１１表面は、それぞれ、現像部１３との対向位置に達する。そして、各現像部１３から感光体ドラム１１上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム１１上の潜像が現像される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の感光体ドラム１１表面は、それぞれ、中間転写ベルト１７との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト１７の内周面に当接するように1次転写ローラ１４が設置されている。そして、１次転写ローラ１４の位置で、中間転写ベルト１７上に、感光体ドラム１１上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される（第１転写工程である。）。

そして、第１転写工程後の感光体ドラム１１表面は、それぞれ、クリーニング部１５との対向位置に達する。そして、クリーニング部１５で、感光体ドラム１１上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程である。）。
その後、感光体ドラム１１表面は、潤滑剤供給部１６の位置と除電部（不図示である。）の位置とを順次通過して、感光体ドラム１１における一連の作像プロセスが終了する。

他方、感光体ドラム１１上の各色の画像が重ねて転写された中間転写ベルト１７表面は、図中の矢印方向に走行して、２次転写ローラ１８の位置に達する。そして、２次転写ローラ１８の位置で、記録媒体Ｐ上に中間転写ベルト１７上のフルカラーの画像が２次転写される（第２転写工程である。）。
その後、中間転写ベルト１７表面は、中間転写ベルトクリーニング部（不図示である。）の位置に達する。そして、中間転写ベルト１７上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部に回収されて、中間転写ベルト１７上の一連の転写プロセスが完了する。

ここで、２次転写ローラ１８位置の記録媒体Ｐは、給紙部７から搬送ガイド、レジストローラ１９等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部７から、給紙ローラ８により給送された転写紙Ｐが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ１９（タイミングローラ）に導かれる。レジストローラ１９に達した記録媒体Ｐは、中間転写ベルト１７上のトナー像とタイミングを合わせて、２次転写ローラ１８の位置に向けて搬送される。

その後、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、定着部２０に導かれる。定着部２０では、定着ローラと加圧ローラとのニップにて、カラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、排紙ローラ２９によって装置本体１外に出力画像として排出された後に、排紙部５上にスタックされて、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図２にて、画像形成装置の作像部について詳述する。
なお、図２はプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫの近傍を示す構成図である。各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫは、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる点を除き、ほぼ同じ構成部材によって構成されている。

図２に示すように、プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫには、像担持体としての感光体ドラム１１と、感光体ドラム１１を帯電する帯電装置１２と、感光体ドラム１１上に形成される静電潜像を現像する現像部１３と、感光体ドラム１１上の未転写トナーを回収するクリーニング部１５と、感光体ドラム１１上に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部１６と、が、ケースに一体的に収納されている。

ここで、像担持体としての感光体ドラム１１は、負帯電性の有機感光体であって、ドラム状導電性支持体上に感光層等を設けたものである。
図示は省略するが、感光体ドラム１１は、基層としての導電性支持体上に、絶縁層である下引き層、感光層としての電荷発生層及び電荷輸送層、が順次積層されている。なお、感光体ドラム１１の表面層として、保護層をさらに積層することもできる。
感光体ドラム１１の導電性支持体（基層）としては、体積抵抗が１０¹⁰Ωｃｍ以下の導電性材料を用いることができる。
なお、本実施の形態では、Ａ３ノビサイズに対応して、感光体ドラム１１の長手方向（回転軸方向）の長さが３７４ｍｍ程度に設定されている。

帯電装置１２は、帯電ローラ１２ａ、クリーニングローラ１２ｂ、コロ１２ｃ（ギャップ形成部材）等で構成されている。帯電ローラ１２ａ（帯電部材）は、導電性芯金の外周に中抵抗の弾性層を被覆してなるローラ部材であって、潤滑剤供給部１６に対して感光体ドラム１１の回転方向下流側に配設されている。また、帯電ローラ１２ａは、感光体ドラム１１（像担持体）に対し長手方向にわたって微小なギャップＧをあけて非接触で対向するように配設されている。また、クリーニングローラ１２ｂは、帯電ローラ１２ａ上の汚れを除去するためのもので、帯電ローラ１２ａに接触するように配設されている。ギャップ形成部材としてのコロ１２ｃは、図３に示すように、帯電ローラ１２ａの長手方向両端部において感光体ドラム１１に当接するように配設されていて、これにより感光体ドラム１１に対する帯電ローラ１２ａのギャップＧ（帯電ギャップ）を形成されることになる。
そして、このように構成された帯電装置１２において、帯電ローラ１２ａには不図示の電源部から所定の電圧が印加されて、これにより対向する感光体ドラム１１の表面を一様に帯電する。
なお、本実施の形態では、クリーニングローラ１２ｂを設置したが、帯電ローラ１２ａの汚れが軽微であるような場合などには、その設置を省くこともできる。
また、図示は省略するが、本実施の形態では、駆動モータによる駆動によって帯電ローラ１２ａが回転軸部を中心に回転して、コロ１２ｃ（略ドーナツ状に形成されていて、貫通穴部に帯電ローラ１２ａの回転軸部が挿入されている。）が感光体ドラム１１の回転によって連れ回りするように構成されている。これにより、帯電ローラ１２ａの外周面が満遍なく感光体ドラム１１に対向して帯電工程がおこなわれるとともに、コロ１２ｃと感光体ドラム１１との接触による磨耗を軽減することができる。

現像部１３（現像装置）は、主として、感光体ドラム１１に対向する現像ローラ１３ａと、現像ローラ１３ａに対向する第１搬送スクリュ１３ｂ１と、仕切部材を介して第１搬送スクリュ１３ｂ１に対向する第２搬送スクリュ１３ｂ２と、現像ローラ１３ａに対向するドクターブレード１３ｃと、で構成される。現像ローラ１３ａは、内部に固設されてローラ周面に磁極を形成するマグネットと、マグネットの周囲を回転するスリーブと、で構成される。マグネットによって現像ローラ１３ａ（スリーブ）上に複数の磁極が形成されて、現像ローラ１３ａ上に現像剤が担持されることになる。
現像部１３内には、キャリアとトナーとからなる２成分現像剤が収容されている。

クリーニング部１５は、潤滑剤供給部１６に対して感光体ドラム１１の回転方向上流側に配設されている。クリーニング部１５には、感光体ドラム１１に当接するクリーニングブレード１５ａ、クリーニング部１５内に回収されたトナーを廃トナーとして廃トナー回収容器（不図示である。）に向けて搬送する搬送コイル１５ｂ、等が設置されている。クリーニングブレード１５ａは、ウレタンゴム等のゴム材料からなり、感光体ドラム１１表面に所定角度かつ所定圧力で当接している。これにより、感光体ドラム１１上に付着する未転写トナー等の付着物が機械的に掻き取られてクリーニング部１５内に回収されることになる。ここで、感光体ドラム１１上に付着する付着物としては、未転写トナーの他に、記録媒体Ｐ（用紙）から生じる紙粉、帯電ローラ１２ａによる放電時に感光体ドラム１１上に生じる放電生成物、トナーに添加されている添加剤、等がある。

潤滑剤供給部１６は、感光体ドラム１１に摺接する発泡弾性層が周設されて感光体ドラム１１上に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部材としての潤滑剤供給ローラ１６ａ、潤滑剤供給ローラ１６ａ（発泡弾性層）に摺接する固形潤滑剤１６ｂ、固形潤滑剤１６ｂを潤滑剤供給ローラ１６ａに向けて付勢する付勢部材としての圧縮スプリング１６ｃ、感光体ドラム１１に当接して感光体ドラム１１上に供給された潤滑剤を薄層化（均一化）するブレード部材としての薄層化ブレード１６ｄ（均しブレード）、等で構成される。
潤滑剤供給部１６は、クリーニング部１５（クリーニングブレード１５ａ）に対して感光体ドラム１１の回転方向下流側（走行方向下流側）であって、帯電装置１２に対して感光体ドラム１１の回転方向上流側に配設されている。また、薄層化ブレード１５ｄは、潤滑剤供給ローラ１６ａに対して感光体ドラム１１の回転方向下流側に配設されている。

潤滑剤供給ローラ１６ａは、芯金上に発泡ポリウレタン（ウレタンフォーム）からなる発泡弾性層が形成されたローラ部材であって、その発泡弾性層が感光体ドラム１１表面に当接した状態で図２の時計方向に回転する。これにより、固形潤滑剤１６ｂから潤滑剤供給ローラ１６ａを介して感光体ドラム１１上に潤滑剤が供給される。

ここで、固形潤滑剤１６ｂは、脂肪酸金属亜鉛に無機潤滑剤を含有させて形成したものである。また、脂肪酸金属亜鉛としては、少なくともステアリン酸亜鉛を含んだものが好ましい。また、無機潤滑剤としては、タルク、マイカ、窒化ホウ素のうち少なくとも１つであることが好ましい。
ステアリン酸亜鉛は、代表的なラメラ結晶紛体である。ラメラ結晶は両親媒性分子が自己組織化した層状構造を有していて、せん断力が加わると層間にそって結晶が割れて滑りやすい。したがって、感光体ドラム１１表面を低摩擦係化することができる。すなわち、せん断力を受けて均一に感光体ドラム１１表面を覆っていくラメラ結晶によって、少量の潤滑剤によって効果的に感光体ドラム１１表面を覆うことができる。そして、感光体ドラム１１表面を比較的均等に覆い帯電工程における電気的ストレスから良好に保護できることになる。
また、タルク、マイカ、窒化ホウ素のような板状構造を有する無機潤滑剤を使用することで、クリーニング部１５（クリーニングブレード１５ａ）でのトナーや潤滑剤のすり抜けが生じにくくなり、帯電ローラ１２ａを汚れにくくすることができる。
なお、本実施の形態では、固形潤滑剤１６ｂとして脂肪酸金属亜鉛に無機潤滑剤を含有させたものを用いたが、固形潤滑剤１６ｂとして無機潤滑剤を含有させていない脂肪酸金属亜鉛を用いることもできる。
また、本実施の形態において、固形潤滑剤１６ｂの代わりに、粉末の潤滑剤や、固形潤滑剤と粉末潤滑剤とがブレンドされたものを用いることもできる。

ブレード部材としての薄層化ブレード１６ｄは、ウレタンゴム等のゴム材料からなる板状部材であって、感光体ドラム１１表面に所定角度かつ所定圧力で当接している。薄層化ブレード１６ｄは、クリーニングブレード１５ａに対して、感光体ドラム１１の回転方向下流側（走行方向下流側）に配設されている。そして、潤滑剤供給ローラ１６ａによって感光体ドラム１１上に供給された潤滑剤は、薄層化ブレード１６ｄによって、感光体ドラム１１上に均一かつ適量に薄層化される。
固形潤滑剤１６ｂを潤滑剤供給ローラ１６ａを介して感光体ドラム１１表面に塗布すると、感光体ドラム１１表面には粉体状の潤滑剤が塗布されるが、この状態のままでは潤滑性は充分に発揮されないため、薄層化ブレード１６ｄが潤滑剤を薄層化・均一化する部材として機能することになる。薄層化ブレード１６ｄにより、感光体ドラム１１上での潤滑剤の皮膜化がおこなわれて、潤滑剤はその潤滑性を充分に発揮することになる。

図２にて、先に述べた作像プロセスをさらに詳しく説明する。
現像ローラ１３ａは、図２中の矢印方向（反時計方向）に回転している。現像部１３内の現像剤は、間に仕切部材を介在するように配設された第１搬送スクリュ１３ｂ１及び第２搬送スクリュ１３ｂ２の回転によって、不図示のトナー補給部によってトナー容器２８から補給されたトナーとともに撹拌混合されながら長手方向に循環する（図２の紙面垂直方向である。）。

そして、摩擦帯電してキャリアに吸着したトナーは、キャリアとともに現像ローラ１３ａ上に担持される。現像ローラ１３ａ上に担持された現像剤は、その後にドクターブレード１３ｃの位置に達する。そして、現像ローラ１３ａ上の現像剤は、ドクターブレード１３ｃの位置で適量に調整された後に、感光体ドラム１１との対向位置（現像領域である。）に達する。

その後、現像領域において、現像剤中のトナーが、感光体ドラム１１表面に形成された静電潜像に付着する。詳しくは、レーザ光Ｌが照射された画像部の潜像電位（露光電位）と、現像ローラ１３ａに印加された現像バイアスとの、電位差（現像ポテンシャル）によって形成される電界によって、トナーが潜像に付着する（トナー像が形成される）。

その後、現像工程にて感光体ドラム１１に付着したトナーは、そのほとんどが中間転写ベルト１７上に転写される。そして、感光体ドラム１１上に残存した未転写のトナーが、クリーニングブレード１５ａによってクリーニング部１５内に回収される。

ここで、図示は省略するが、装置本体１に設けられたトナー補給部は、交換可能に構成されたボトル状のトナー容器２８と、トナー容器２８を保持・回転駆動するとともに現像部１３に新品トナーを補給するトナーホッパ部と、で構成されている。また、トナー容器２８内には、新品のトナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれかである。）が収容されている。また、トナー容器２８（トナーボトル）の内周面には、螺旋状の突起が形成されている。

なお、トナー容器２８内の新品トナーは、現像部１３内のトナー（既設のトナーである。）の消費にともない、トナー補給口から現像部１３内に適宜に補給されるものである。図示は省略するが、現像部１３内のトナーの消費は、感光体ドラム１１に対向する反射型フォトセンサと、現像部１３の第２搬送スクリュ１３ｂ２の下方に設置された磁気センサと、によって間接的又は直接的に検知される。

以下、図３、図４等を用いて、本実施の形態において特徴的な、帯電装置１２について詳述する。なお、図３、図４は、理解を容易とするために、比例尺ではなく一部の寸法を誇張して図示している（後述する図５〜図８も同様である）。
先に図２等を用いて説明したように、本実施の形態における帯電装置１２には、帯電ローラ１２ａや、ギャップ形成部材としてのコロ１２ｃが設けられている。図３及び図４に示すように、コロ１２ｃ（ギャップ形成部材）は、帯電ローラ１２ａの長手方向両端部において感光体ドラム１１（像担持体）に当接するように配設されていて、感光体ドラム１１に対する帯電ローラ１２ａのギャップを形成している。こうして、帯電ローラ１２ａは、感光体ドラム１１（像担持体）に対して非接触で対向するように配設されている。本実施の形態において、コロ１２ｃは、帯電ローラ１２ａとは異なる別部品として構成しているが、帯電ローラ１２ａに対して同一部品として一体的に構成することもできる。
なお、本実施の形態における感光体ドラム１１は、図４に示すように、円筒状のドラム主部１１ａ（ドラム管）の長手方向両端部に、それぞれ、フランジ１１ｂを圧入・接着して形成したものであって、その内部に貫通軸（感光体支持軸）は設置されていない。そして、本実施の形態における感光体ドラム１１は、図２に示すように画像形成装置本体１に設置された状態で、種々の部材１５ａ、１６ａ、１６ｄの圧接力を受けて、帯電ローラ１２ａとの対向位置において長手方向中央部が凹状に撓むことになる（図４を参照できる）。

そして、図３及び図４を参照して、本実施の形態における帯電ローラ１２ａは、画像形成装置本体１に設置された状態の感光体ドラム１１の撓み形状に合わせてギャップＧ１〜Ｇ４（帯電ギャップ）が長手方向にわたって所定範囲内になるように、コロ１２ｃ（ギャップ形成部材）が感光体ドラム１１に当接する部分から帯電ローラ１２ａの表面までのギャップＧ１〜Ｇ４が形成される方向の距離ｄ１〜ｄ３（図３に示すように、撓みが生じていない感光体ドラム１１の表面からの距離であって、以下、適宜に「段差」とよぶ。）が長手方向の位置によって異なるように形成されている。

詳しくは、帯電ローラ１２ａは、長手方向両端部から長手方向中央部に向けて段差ｄ１〜ｄ３が連続的に減少するように形成されている。換言すると、帯電ローラ１２ａは、その回転中心軸を含む平面を断面としてみたときに、外周面の軌跡が略放物線（長手方向中央部が凸状になるような放物線である。）を描くように形成されている。すなわち、図３において、最も中央部の段差ｄ１が最も小さな値で、そこから端部に近づくにつれて段差ｄ２、ｄ３は大きくなっていくことになる（ｄ１＜ｄ２＜ｄ３）。そして、このような帯電ローラ１２ａの外周面の形状は、画像形成装置本体１に設置された状態の感光体ドラム１１の撓み形状に合わせたものであって、図４に示すように、実使用状態において、感光体ドラム１１と帯電ローラ１２ａとのギャップＧ１〜Ｇ４は、長手方向にわたってほぼ一定に狙いの値になる（Ｇ１≒Ｇ２≒Ｇ３≒Ｇ４）。

これにより、画像形成装置１にセットされた状態（実使用状態）において感光体ドラム１１に撓みが生じてしまっても、非接触で対向するように帯電ローラ１２ａの感光体ドラム１１に対するギャップＧが長手方向にわたってほぼ均一になるため、感光体ドラム１１の表面の帯電電位にムラが生じて画像濃度ムラが発生してしまう不具合を確実に軽減することができる。

ここで、図５を参照して、本実施の形態において、帯電ローラ１２ａは、コロ１２ｃ（ギャップ形成部材）との境界部から長手方向中央部側に向けた所定の範囲（図５において破線で囲んだ範囲である。）における段差ｄ４（距離）が一定になるように形成することもできる。すなわち、帯電ローラ１２ａは、コロ１２ｃとの境界部近傍が一定の段差ｄ４で形成して、それ以外の範囲が中央部に向けて段差が連続的に漸減するように略放物線状に形成することができる。
このような構成により、図３に示すようにコロ１２ｃとの境界部から中央部に向けて段差が連続的に漸減するように帯電ローラ１２ａを略放物線状に形成する場合に比べて、帯電ローラ１２ａの加工性を高めることができる。詳しくは、略放物線状の帯電ローラ１２ａを形成するには、略円柱状のローラ部材の外径部に切削や研磨等の加工を施すことになるが、コロ１２ｃとの境界部となる部分（端面部分）はバリ等の加工不良が生じやすくなる。そのため、その部分に放物線状ではなくストレート形状な加工を施すことにより、そのような加工不良が生じにくくなり、帯電ローラ１２ａの加工性が向上する。

なお、上述した帯電ローラ１２ａの所定の範囲（一定の段差ｄ４となる境界部近傍の範囲である。）は、画像領域外（画像領域Ｍの範囲外であって非画像領域である。）であることが好ましい。これにより、帯電ローラ１２ａのコロ１２ｃとの境界部近傍において、実使用状態で撓みが生じた状態の感光体ドラム１１とのギャップＧが一定にならなくても、その範囲は画像形成に寄与しない領域であるため、それによる画像濃度ムラは発生しないことになる。

また、本実施の形態では、長手方向両端部から長手方向中央部に向けて段差ｄ１〜ｄ３が連続的に減少するように、帯電ローラ１２ａを形成した。
これに対して、図６に示すように、長手方向両端部から長手方向中央部に向けて段差（撓みが生じていない感光体ドラム１１の表面からの距離である。）が段階的に減少するように、帯電ローラ１２ａを形成することもできる。図６の例では、帯電ローラ１２ａの長手方向の範囲を、最も中央部の範囲Ｎ１、そこから端部側に隣接する範囲Ｎ２、そこからさらに端部側に隣接する範囲Ｎ３、最も端部の範囲Ｎ４の、４つの範囲に分けて、その範囲の順位ごとに外径が小さくなるように形成している。いずれの範囲Ｎ１〜Ｎ４も、それぞれの長手方向の範囲内でギャップは一定ではなくなるが、それらのギャップＧ１〜Ｇ４の平均値がほぼ等しくなるように形成されていて（長手方向にわたってギャップＧが所定範囲内になるように形成されていて）、感光体ドラム１１の撓みによるギャップ偏差が小さくなっている。
このように帯電ローラ１２ａの外径を段階的に可変するように加工する場合には、帯電ローラ１２ａの外径を略放物線状に加工する場合に比べて、その加工性を高めることができる。また、このように構成された帯電ローラ１２ａを用いた場合であっても、感光体ドラム１１の撓みによるギャップＧの偏差を小さくすることができるため、感光体ドラム１１の帯電電位のムラを軽減することができる。

なお、図６に示したように帯電ローラ１２ａの外径を段階的に形成した場合には、それぞれの長手方向の範囲Ｎ１〜Ｎ４においても帯電ギャップＧが大きくなる部分と小さくなる部分とが生じることになる（図７を参照できる）。このような場合、図７を参照して、帯電ローラ１２ａは、画像形成装置本体１に設置された状態において、最小となるギャップＧをＡとして、最大となるギャップＧをＢとしたときに、
（Ｂ−Ａ）／Ａ＜１／５
なる関係が成立するように形成されることが好ましい。
このような結果は、本願発明者が実験をおこなって導き出したものであって、上式を満足するように帯電ローラ１２ａの長手方向のギャップＧの偏差を抑えることで、画像濃度ムラが生じるような感光体ドラム１１の帯電電位のムラを防止することができる。
なお、図６の例では、長手方向に分割した範囲Ｎ１〜Ｎ４の数を４つとしたが、分割する範囲の数はこれに限定されることなく、その数を多くするほど範囲ごとの長さが短くなってギャップ偏差を小さくすることができる。

また、帯電ローラ１２ａの外径を段階的（略階段状）に形成する場合において、図８に示すように、帯電ローラ１２ａは、段差（撓みが生じていない感光体ドラム１１の表面からの距離である。）が最も小さくなるように形成された長手方向中央部の範囲Ｎ１における長手方向の長さが、段差（距離）が異なる長さになるように形成された他のそれぞれの長手方向の範囲Ｎ２〜Ｎ４における長手方向の長さに比べて、長くなるように形成することができる。すなわち、図８に示すように、４つに分けられた範囲Ｎ１〜Ｎ４のうち、最も中央部に位置する範囲Ｎ１の長手方向の長さが、他の３つの範囲Ｎ２〜Ｎ４のいずれの長手方向の長さよりも、長くなるように、帯電ローラ１２ａを形成することができる。
これにより、最も中央部に位置する範囲Ｎ１が、他の範囲Ｎ２〜Ｎ４に比べて、尖った形状になることなく平らな部分が長い形状になるため、その部分がアンテナとなって感光体ドラム１１との間で異常放電が生じる不具合が抑止されることになる。なお、このような構成を採用した場合に、最も中央部に位置する範囲Ｎ１におけるギャップ偏差が、他の範囲Ｎ２〜Ｎ４におけるギャップ偏差よりも大きくなるが、中央部の範囲Ｎ１において上式（（Ｂ−Ａ）／Ａ＜１／５）の関係を満足するように形成することが重要になる。

最後に、図９を用いて、本願発明者が本願発明の効果を確認するためにおこなった実験とその結果とについて簡単に説明する。
実験は、画像形成装置本体に設置した状態で、感光体ドラム１１に図４に示すような方向に、約３２μｍの撓みが生じる装置において、（１）長手方向にわたって外径が一定になるように形成された従来の帯電ローラ１２ａを用いた場合（従来）と、（２）図４に示すような略放物線状に形成された帯電ローラ１２ａを用いた場合（実施例）と、（３）図６又は図８に示すような略階段状に形成された帯電ローラ１２ａであって（Ｂ−Ａ）／Ａ＝１／５なる関係が成立するように形成されたものを用いた場合（実施例（変形例））と、で長手方向のギャップＧの偏差の最大値と、異常画像（許容できない画像濃度ムラである。）の発生の有無と、を確認した。
その結果、図９に示すように、従来のものは約３２μｍのギャップ偏差が生じて異常画像の発生があったのに対して、実施例のものはほとんどギャップ偏差がなくて異常画像の発生もなかった。また、実施例（変形例）のものは、（Ｂ−Ａ）／Ａ＝１／５となる約１８μｍのギャップ偏差が生じて、異常画像の発生が生じるか生じないかの境界にあった。そして、（Ｂ−Ａ）／Ａ＜１／５なる関係を満足するようにギャップ偏差を抑えて帯電ローラ１２ａを形成することによって、異常画像の発生を防止できることを確認した。

以上説明したように、本実施の形態によれば、帯電ローラ１２ａは、画像形成装置本体１に設置された状態の感光体ドラム１１の撓み形状に合わせてギャップＧ１〜Ｇ４が長手方向にわたって所定範囲内になるように、コロ１２ｃ（ギャップ形成部材）が感光体ドラム１１（像担持体）に当接する部分から帯電ローラ１２ａの表面までのギャップＧ１〜Ｇ４が形成される方向の段差ｄ１〜ｄ３（距離）が、長手方向の位置によって異なるように形成されている。これにより、感光体ドラム１１に対して非接触で対向するように帯電ローラ１２ａを配設した場合に、画像形成装置本体１に設置された感光体ドラム１１に撓みが生じてしまっても、感光体ドラム１１の表面の帯電電位にムラを生じにくくすることができる。

なお、本実施の形態では、作像部における各構成部材（感光体ドラム１１、帯電装置１２、現像部１３、クリーニング部１５、潤滑剤供給部１６である。）を一体化してプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫを構成して、作像部のコンパクト化とメンテナンス作業性の向上とを図っている。これに対して、帯電装置１２をプロセスカートリッジの構成部材とせずに、画像形成装置本体１に対して単独で着脱可能に設置されるユニットとすることもできる。
本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電装置（帯電部）と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部と、像担持体上をクリーニングするクリーニング部とのうち、少なくとも１つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されるユニットであるものと定義する。

また、本実施の形態では、実使用状態において感光体ドラム１１が帯電ローラ１２ａとの対向位置において長手方向中央部が凹状に撓んで、その撓み形状に合わせて帯電ローラ１２ａの形状を略太鼓状に形成した。これに対して、実使用状態において感光体ドラム１１が帯電ローラ１２ａとの対向位置において長手方向中央部が凸状に撓むような場合には、その撓み形状に合わせて帯電ローラ１２ａの形状を略鼓状に形成することもできる。
そして、これらのような場合であっても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

１ 画像形成装置（画像形成装置本体）、
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫ プロセスカートリッジ、
１１ 感光体ドラム（像担持体）、
１１ａ ドラム主部、 １１ｂ フランジ、
１２ 帯電装置、
１２ａ 帯電ローラ（帯電部材）、
１２ｃ コロ（ギャップ形成部材）、
Ｇ、Ｇ１〜Ｇ４ ギャップ、 ｄ１〜ｄ４ 段差（距離）。

特許第５０８１５４７号公報 特開２００６−３９２８８号公報

Claims (8)

1. 像担持体に対して非接触で対向する帯電ローラと、
   帯電ローラの長手方向両端部において前記像担持体に当接するように配設されて、前記像担持体に対する前記帯電ローラのギャップを形成するギャップ形成部材と、
   を備え、
   前記帯電ローラは、前記ギャップ形成部材が前記像担持体に当接する部分から当該帯電ローラの表面までの前記ギャップが形成される方向の距離が、前記ギャップ形成部材との境界部から長手方向中央部側に向けた所定の範囲では一定になり、それ以外の範囲では画像形成装置本体に設置された状態の前記像担持体の撓み形状に合わせて前記ギャップが長手方向にわたって所定範囲内になるように長手方向両端部側から長手方向中央部に向けて連続的に減少するように形成されたことを特徴とする帯電装置。
2. 前記帯電ローラの前記所定の範囲は、画像領域外であることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
3. 像担持体に対して非接触で対向する帯電ローラと、
   帯電ローラの長手方向両端部において前記像担持体に当接するように配設されて、前記像担持体に対する前記帯電ローラのギャップを形成するギャップ形成部材と、
   を備え、
   前記帯電ローラは、
   前記ギャップ形成部材が前記像担持体に当接する部分から当該帯電ローラの表面までの前記ギャップが形成される方向の距離が、前記ギャップ形成部材との境界部から長手方向中央部側に向けた所定の範囲では一定になり、それ以外の範囲では画像形成装置本体に設置された状態の前記像担持体の撓み形状に合わせて前記ギャップが長手方向にわたって所定範囲内になるように長手方向両端部側から長手方向中央部に向けて段階的に減少するように形成され、
   前記距離が異なるように複数に分けられた長手方向の範囲におけるそれぞれの前記ギャップの平均値が略等しくなるように形成されたことを特徴とする帯電装置。
4. 前記帯電ローラは、前記距離が最も小さくなるように形成された長手方向中央部の範囲における長手方向の長さが、前記距離が異なる長さになるように形成された他のそれぞれの長手方向の範囲における長手方向の長さに比べて、長くなるように形成されたことを特徴とする請求項３に記載の帯電装置。
5. 前記帯電ローラは、前記画像形成装置本体に設置された状態において、最小となる前記ギャップをＡとして、最大となる前記ギャップをＢとしたときに、
   （Ｂ−Ａ）／Ａ＜１／５
   なる関係が成立するように形成されたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の帯電装置。
6. 前記帯電ローラの前記所定の範囲は、画像領域外であることを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれかに記載の帯電装置。
7. 画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されるプロセスカートリッジであって、
   請求項１〜請求項６のいずれかに記載の前記帯電装置が設置されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
8. 請求項１〜請求項６のいずれかに記載の帯電装置を前記画像形成装置本体に備えたことを特徴とする画像形成装置。

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