JP6365789B2 - 像担持体ユニットおよ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、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に静電潜像を担持する像担持体ユニット、及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。

電子写真プロセスを用いた従来の画像形成装置では、一様に帯電された感光体ドラム（像担持体）上に静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー像に現像して用紙（記録媒体）に画像を形成する。

感光体ドラムには、その両端部に焼結軸受が設けられており、感光体ドラムをユニット筐体に組み付けた際、焼結軸受がユニット筐体に設けられた電極チップと接触するようになっている。電極チップは焼結体で形成されており、アース線などを介して画像形成装置本体と接続されている。これにより、トナー像転写後に感光体ドラム上にわずかに残留する残留電荷がグランドに導通（アース）されるようになっている。

例えば特許文献１には、感光体ドラム端部に設けられた銅焼結部に摺接し、感光体ドラムを導通させるために銅焼結体で形成された電極チップと、電極チップを収容するためにホルダーに形成された収容凹部と、電極チップを銅焼結部に接触させるために弾力付勢するバネと、電極チップの収容凹部からの飛び出し量を所定量に保持するストッパとを有するドラム保持構造が開示されている。

また、特許文献２には、像担持体の表面に残留するトナーを掻き取るための２つのブラシローラの芯金部相互が、２つの芯金部をそれぞれ支持する２つの焼結軸受と、焼結軸受け相互に接触する板バネとを介して短絡されている構成が開示されている。特許文献２の構成を感光体ドラムに適用し、感光体ドラムのフランジ部に取り付けた焼結軸受と感光体ドラム素管とを板バネにより接触させるとともに、焼結軸受とドラム軸とを摺動接触させることにより感光体ドラムとドラム軸との導通を確保する方法も知られている。

特開２００３−３２３０１６号公報 特開２００６−２５１４２１号公報

上述したような焼結軸受は、潤滑性を確保するために油を含浸させるのが一般的である。しかし、焼結軸受の摺動面に油が染み出して絶縁性の油膜が形成され、導通性が阻害されてしまう。また、焼結軸受に含浸する油量や軸受に加わる荷重によって導通抵抗がばらつくおそれもある。感光体ドラムの導通がばらついた場合は感光体ドラム表面の残留電荷が不均一となり画像ムラが発生するという問題点があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、像担持体本体と支軸との間に介在する焼結含油軸受と支軸との安定した導通性を確保できる像担持体ユニット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本発明の第１の構成は、像担持体と、ユニットハウジングと、を備えた像担持体ユニットである。像担持体は、静電潜像が形成される。ユニットハウジングは、像担持体を保持する。像担持体は、像担持体本体と、フランジ部と、焼結含油軸受と、導通部材と、支軸と、接点バネと、を有する。像担持体本体は、外周面に感光層が形成される。フランジ部は、像担持体本体の両端部に固定され、像担持体本体の回転中心に貫通孔が形成される。焼結含油軸受は円筒状であって、フランジ部の貫通孔に固定される。導通部材は、焼結含油軸受と像担持体本体とを電気的に導通する。支軸は、焼結含油軸受に摺動可能に挿通されるとともに、ユニットハウジングに固定される。接点バネは、支軸が挿入される巻きばね部を有し、焼結含油軸受の軸方向の端面とユニットハウジングとの間に圧縮状態で挟持されることで焼結含油軸受と支軸とを電気的に導通させる。

本発明の第１の構成によれば、支軸と焼結含油軸受とが接点バネを介して電気的に接続されるため、接点バネの付勢力により接点圧が安定する。その結果、焼結含油軸受と接点バネとの接触部分での導通抵抗値が低い状態で安定する。また、焼結含油軸受の摺動面（内周面）には油膜が生成するが、接点バネは焼結含油軸受の軸方向の端面に接触するため、油膜の影響を受けずに安定した導通性を維持することができる。従って、像担持体表面の残留電荷による画像ムラの発生を効果的に抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の内部構成を示す概略断面図 図１における画像形成部Ｐａ付近の拡大断面図 画像形成装置１００に搭載されるドラムユニット４０ａの外観斜視図 ドラムユニット４０ａの一端側をドラム軸５３に沿って切断した側面断面図 ドラムユニット４０ａの一端側の拡大斜視図 感光体ドラム１ａの一端側の部分斜視図 ドラム軸５３に接点バネ６０を取り付けた感光体ドラム１ａの一端側の部分斜視図 接点バネ６０の斜視図 ドラム軸５３と垂直な方向に切断した感光体ドラム１ａを内側から見た断面斜視図

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の概略構成を示す断面図であり、ここではタンデム方式のカラープリンターについて示している。画像形成装置１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図１では左側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。

これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ〜１ｄがそれぞれ配設されている。さらに、図１において反時計回り方向に回転する中間転写ベルト８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。

パーソナルコンピューター等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電装置２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させる。次いで露光ユニット５によって画像データに基づいて光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄには、トナーコンテナ４ａ〜４ｄによりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤（以下、単に現像剤ともいう）が所定量充填されており、現像装置３ａ〜３ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に現像剤中のトナーが供給され、静電的に付着する。これにより、露光装置５からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、一次転写ローラー６ａ〜６ｄにより一次転写ローラー６ａ〜６ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。一次転写後に感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナー等はクリーニング装置７ａ〜７ｄにより除去される。

トナー像が転写される用紙Ｐは、画像形成装置１００内の下部に配置された用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａおよびレジストローラー対１２ｂを介して用紙Ｐが所定のタイミングで中間転写ベルト８に隣接して設けられた二次転写ローラー９と中間転写ベルト８のニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送される。トナー像が二次転写された用紙Ｐは定着部１３へと搬送される。

定着装置１３に搬送された用紙Ｐは、定着ローラー対１３ａにより加熱及び加圧されてトナー像が用紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された用紙Ｐは、そのまま（或いは分岐部１４によって反転搬送路１８に振り分けられ、両面に画像が形成された後）排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。

次に、上述した画像形成部Ｐａの詳細について説明する。なお、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄについては、基本的に画像形成部Ｐａと同様の構成であるため、その詳細な説明を省略する。図２は、図１における画像形成部Ｐａ付近を拡大して示す断面図である。感光体ドラム１ａの周囲には、感光体ドラム１ａの回転方向（図２の時計回り方向）に沿って、上述した帯電装置２ａ、現像装置３ａ、一次転写ローラー６ａ、クリーニング装置７ａが配設されている。このうち、一次転写ローラー６ａは、中間転写ベルト８を挟んで感光体ドラム１ａと対向する位置に配置されている。

また、感光体ドラム１ａと、帯電装置２ａと、クリーニング装置７ａとはユニット化されている。なお、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおいて、感光体ドラム１ａ〜１ｄと、帯電装置２ａ〜２ｄと、クリーニング装置７ａ〜７ｄとから成るユニットを、以下ではドラムユニット４０ａ〜４０ｄと称する。

帯電装置２ａは、感光体ドラム１ａに接触してドラム表面に帯電バイアスを印加する帯電ローラー２１と、帯電ローラー２１をクリーニングするための帯電クリーニングローラー２３とを有している。現像装置３ａは、攪拌搬送スクリュー、供給搬送スクリューから成る２本の攪拌搬送部材２５と、磁気ローラー２７とを有し、磁気ローラー２７の表面に担持された二成分現像剤（磁気ブラシ）を感光体ドラム１ａ表面に接触させて静電潜像をトナー像に現像する。

クリーニング装置７ａは、摺擦ローラー３０、クリーニングブレード３１、および回収スパイラル３３を有している。摺擦ローラー３０は、感光体ドラム１ａに所定の圧力で圧接されており、ドラムクリーニングモーター（図示せず）により感光体ドラム１ａとの当接面において同一方向に回転駆動され、その線速は感光体ドラム１ａの線速よりも速く（ここでは１．２倍）制御されている。

感光体ドラム１ａ表面の、摺擦ローラー３０との当接面よりも回転方向下流側には、クリーニングブレード３１が感光体ドラム１ａに当接した状態で固定されている。なお、クリーニングブレード３１の材質および硬度、寸法、感光体ドラム１ａへの食い込み量および圧接力等は、感光体ドラム１ａの仕様に応じて適宜設定される。

摺擦ローラー３０およびクリーニングブレード３１によって感光体ドラム１ａ表面から除去された残留トナーは、回収スパイラル３３の回転に伴ってクリーニング装置７ａの外部に排出される。

図３は、ドラムユニット４０ａを画像形成装置１００への挿入方向上流側から見た外観斜視図である。なお、ドラムユニット４０ｂ〜４０ｄについては、基本的にドラムユニット４０ａと同様の構成であるため説明を省略する。図３に示すように、ドラムユニット４０ａは感光体ドラム１ａ、帯電装置２ａ、及びクリーニング装置７ａを保持するユニットハウジング４１を有する。ドラムユニット４０ａの一端側（図３の右手前側）からは、感光体ドラム１ａのドラム軸５３が突出している。

また、ドラムユニット４０ａの一端側（図３の右手前側）からは、クリーニング装置７ａのトナー排出部４３が突出している。クリーニング装置７ａにより感光体ドラム１ａの表面から回収された廃棄トナーは、回収スパイラル３３（図２参照）の回転によってトナー排出部４３から排出され、現像剤回収容器（図示せず）に搬送される。

図４は、ドラムユニット４０ａの一端側（図３の右手前側）をドラム軸５３に沿って切断した側面断面図、図５は、ドラムユニット４０ａの一端側（図３の右手前側）の拡大斜視図、図６は、感光体ドラム１ａの一端側の部分斜視図、図７は、ドラム軸５３に接点バネ６０を取り付けた感光体ドラム１ａの一端側の部分斜視図、図８は、接点バネ６０の斜視図、図９は、ドラム軸５３と垂直な方向に切断した感光体ドラム１ａを内側から見た断面斜視図（図４のＡＡ′矢視断面図）である。なお、図５では感光体ドラム１ａの内部に配置されるドラム軸５３、焼結含油軸受５５、アース板５７が見えるようにドラム本体５０及びドラムフランジ５１を取り外した状態を示している。

感光体ドラム１ａは、円筒状のドラム本体５０と、ドラム本体５０の両端部に装着されるドラムフランジ５１と、ドラムフランジ５１を回転可能に支持する金属製のドラム軸５３と、を有する。ドラム本体５０は、アルミニウム製のドラム素管の外周面に感光層が積層されたものである。感光層としては、例えば有機光伝導体を利用した有機感光層（ＯＰＣ）や、シランガス等の蒸着等により製膜されたアモルファスシリコン感光層等の無機感光層が用いられる。

ドラムフランジ５１は樹脂製の円板状部材であり、図４及び図６に示すように、ドラム本体５０の両端部の開口に圧入固定されている。ドラムフランジ５１の中央にはドラム軸５３が貫通する貫通孔５１ａが形成されている。

ドラムフランジ５１の貫通孔５１ａには焼結含油軸受５５が圧入固定されている。焼結含油軸受５５は、金属粉を円筒状に押し固め、融点より低い温度で加熱（焼結）して潤滑油を含浸させた滑り軸受である。焼結含油軸受５５にはドラム軸５３が摺動可能に内挿されている。ドラム軸５３の外周面と焼結含油軸受５５の内周面とが摺動することでドラム本体５０及びドラムフランジ５１がドラム軸５３を中心として回転可能に支持される。

ドラム本体５０と焼結含油軸受５５との間には金属製のアース板５７が配置されている。アース板５７の中央には焼結含油軸受５５が内挿される係合穴５７ａが形成されており、係合穴５７ａの内周縁には焼結含油軸受５５の外周面に接触する一対の第１突起部５７ｂが突設されている。アース板５７の外周縁にはドラム本体５０の内周面に接触する複数の第２突起部５７ｃが形成されている。アース板５７は、ドラム本体５０と焼結含油軸受５５とに接触した状態でドラム本体５０及び焼結含油軸受５５と共に回転する。

ドラム軸５３と焼結含油軸受５５は共に金属製であり、摺動面において互いに接触している。しかし、前述したように焼結含油軸受５５の摺動面に油が染み出すことにより絶縁性の油膜が形成される。その結果、ドラム軸５３と焼結含油軸受５５との間の導通が阻害され、感光体ドラム１ａの接地（アース）状態が不安定となる。

そこで、本実施形態では、図４に示すように、ドラム軸５３の焼結含油軸受５５とユニットハウジング４１との間の部分に接点バネ６０を装着している。接点バネ６０は、弾性を有する金属線材（ばね材）によって形成されている。図８に示すように、接点バネ６０は、ドラム軸５３が挿入される巻きばね部６０ａと、巻きばね部６０ａの焼結含油軸受５５側の端部を接線方向に延長して形成される第１延長部６０ｂと、巻きばね部６０ａのユニットハウジング４１側の端部を接線方向に延長して形成される第２延長部６０ｃとを有する。

巻きばね部６０ａのユニットハウジング４１側の端部には、ドラム軸５３の外径よりも内径が小さい接点部６１が一巻き分だけ形成されている。巻きばね部６０ａの接点部６１以外の部分の内径はドラム軸５３の外径よりも大きい。巻きばね部６０ａの巻き方向は、ユニットハウジング４１側（図７の右手前側）から見てドラム本体５０の回転方向（図７の時計回り方向）と同一である。

また、第１延長部６０ｂは、焼結含油軸受５５の径方向外側まで延長されている。第２延長部６０ｃは、ユニットハウジング４１に形成された係合部（図示せず）に係合することで、ドラム本体５０及びドラムフランジ５１の回転に伴う接点バネ６０の連れ回りを防止する。

ドラムユニット４０ａに感光体ドラム１ａを装着する場合、先ず、接点バネ６０の巻きばね部６０ａを第１延長部６０ｂ側（接点部６１と反対側）からドラム軸５３に外挿する。このとき、接点部６１がドラム軸５３によって内側から押し広げられ、ドラム軸５３の外周面に強く接触する。次に、ドラム軸５３をユニットハウジング４１の軸受孔４１ａに挿入する。このとき、ドラム軸５３の外周面に形成された凹部５３ａが軸受孔４１ａに設けられた凸部４２と係合し、ドラム軸５３の回転が規制される。

なお、ここでは図示しないが、感光体ドラム１ａの他端側（図３の左奥側）のドラムフランジ５１にも焼結含油軸受５５が圧入固定されている。そして、駆動出力カップリング（図示せず）から他端側のドラムフランジ５１に形成された駆動入力カップリング（図示せず）に駆動力が伝達され、ドラム本体５０及びドラムフランジ５１が一体となってドラム軸５３を中心に回転する。

ドラム軸５３に外挿された接点バネ６０は、巻きばね部６０ａの一端側と他端側とが焼結含油軸受５５とユニットハウジング４１に接触して圧縮状態で保持される。また、巻きばね部６０ａの一端側が焼結含油軸受５５の軸方向の端面に接触し、接点部６１がドラム軸５３の外周面に接触することにより、焼結含油軸受５５とドラム軸５３とが電気的に導通状態となる。

また、図４及び図９に示すように、アース板５７の第１突起部５７ｂは焼結含油軸受５５の外周面に接触し、アース板５７の第２突起部５７ｃはドラム本体５０の内周面に接触している。これにより、ドラム本体５０と焼結含油軸受５５とが電気的に導通状態となる。即ち、アース板５７、焼結含油軸受５５、及び接点バネ６０を介してドラム本体５０とドラム軸５３とが電気的に導通状態となっている。

そして、ドラム軸５３の先端が画像形成装置１００本体側のフレーム６３に形成された軸受部６３ａ（図４参照）に嵌合する。軸受部６３ａの上方には押圧バネ６５が配置されており、ドラム軸５３は押圧バネ６５により下方に付勢されることで軸受部６３ａに保持される。これにより、感光体ドラム１ａが画像形成装置１００本体内の所定位置に位置決めされる。また、ドラム軸５３がフレーム６３に接触することにより、感光体ドラム１ａはフレーム６３を介してグランドに接地される。

本実施形態の構成によれば、ドラム軸５３と焼結含油軸受５５とが接点バネ６０を介して電気的に接続されるため、接点バネ６０の付勢力（バネ荷重）により接点圧が安定する。その結果、焼結含油軸受５５と接点バネ６０との接触部分での導通抵抗値が低い状態で安定する。また、焼結含油軸受５５の摺動面（内周面）には油膜が生成するが、接点バネ６０は焼結含油軸受５５の軸方向の端面に接触するため、油膜の影響を受けずに安定した導通性を維持することができる。従って、感光体ドラム１ａ表面の残留電荷による画像ムラの発生を効果的に抑制することができる。

また、接点バネ６０は巻きばね部６０ａの接点部６１のみがドラム軸５３の外周面に接触するため、ドラム軸５３と接点バネ６０との摩擦抵抗が低減される。これにより、接点バネ６０の装着によるドラム本体５０及びドラムフランジ５１の回転負荷の上昇も抑制することができる。

また、ユニットハウジング４１側（第２延長部６０ｃ側）から見た巻きばね部６０ａの巻き方向をドラム本体５０の回転方向と同一としたので、巻きばね部６０ａと焼結含油軸受５５との接触部分、および接点部６１とドラム軸５３との接触部分において、巻きばね部６０ａの巻き形状が緩む方向の負荷が加わらない。従って、接点部６１とドラム軸５３との接触状態を安定させることができる。

また、図７に示すように、接点バネ６０の第１延長部６０ｂを焼結含油軸受５５の径方向外側まで延長したので、第１延長部６０ｂの先端が焼結含油軸受５５の軸方向の端面と接触しない。これにより、焼結含油軸受５５の端面が接点バネ６０を形成する金属線材の先端によって摺擦されるおそれがなく、焼結含油軸受５５の端面の傷付きや回転負荷の上昇を抑制することができる。

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば上記実施形態では、アース板５７を用いてドラム本体５０と焼結含油軸受５５とを導通させているが、例えばアース板５７に代えてアース線を用いてドラム本体５０と焼結含油軸受５５とを導通させることもできる。

また、上記実施形態では、接点バネ６０に第１延長部６０ｂ、第２延長部６０ｃ、及び接点部６１を形成したが、第１延長部６０ｂ、第２延長部６０ｃ、接点部６１は好ましい構成であり、必須の構成ではない。

また本発明は、図１に示したようなカラープリンターに限らず、モノクロプリンター、モノクロ及びカラー複写機、デジタル複合機（コピー、ファクシミリ、スキャナー等の諸機能を併せ持つもので、ＭＦＰ（Multi Function Peripheral）とも呼ばれる）等の他の画像形成装置にも適用可能である。

本発明は、画像形成装置に装着される像担持体ユニットに利用可能である。本発明の利用により、像担持体本体と支軸との間に介在する焼結含油軸受の含油量や軸受に加わる荷重が変化した場合でも、像担持体本体と支軸との導通抵抗を安定させることのできる像担持体ユニット及び画像形成装置を提供することができる。

Claims (5)

1. 静電潜像が形成される像担持体と、
   該像担持体を保持するユニットハウジングと、
   を備えた像担持体ユニットにおいて、
   前記像担持体は、
   外周面に感光層が形成された像担持体本体と、
   該像担持体本体の両端部に固定され、前記像担持体本体の回転中心に貫通孔が形成されたフランジ部と、
   該フランジ部の前記貫通孔に固定される円筒状の焼結含油軸受と、
   該焼結含油軸受と前記像担持体本体とを電気的に導通させる導通部材と、
   前記焼結含油軸受に摺動可能に挿通されるとともに、前記ユニットハウジングに固定される支軸と、
   該支軸が挿入される巻きばね部を有し、前記焼結含油軸受の軸方向の端面と前記ユニットハウジングとの間に圧縮状態で挟持されることで前記焼結含油軸受と前記支軸とを電気的に導通させる接点バネと、
   を有し、
   前記接点バネは、前記巻きばね部の前記焼結含油軸受側の端部を前記巻きばね部の接線方向に前記焼結含油軸受の径方向外側まで延長して形成される第１延長部を有することを特徴とする像担持体ユニット。
2. 前記巻きばね部の前記ユニットハウジング側の端部には、前記支軸の外径よりも内径が小さい接点部が一巻き分だけ形成されており、前記巻きばね部の前記接点部以外の部分は前記支軸の外径よりも内径が大きいことを特徴とする請求項１に記載の像担持体ユニット。
3. 前記接点バネは、前記巻きばね部の前記ユニットハウジング側の端部を前記巻きばね部の接線方向に延長して形成され、前記ユニットハウジングに係合する第２延長部を有することを特徴とする請求項１に記載の像担持体ユニット。
4. 前記巻きばね部の巻き方向は、前記第２延長部側から見て前記像担持体本体の回転方向と同一であることを特徴とする請求項４に記載の像担持体ユニット。
5. 請求項１に記載の像担持体ユニットを備えた画像形成装置。

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