JP6754551B2 - 給電装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、給電装置及び画像形成装置に関する。

近年、情報の電子化が推進される傾向にあり、電子化された情報の出力に用いられるプリンタやファクシミリ及び書類の電子化に用いるスキャナ等の画像処理装置は欠かせない機器となっている。このような画像処理装置は、撮像機能、画像形成機能及び通信機能等を備えることにより、プリンタ、ファクシミリ、スキャナ、複写機として利用可能な複合機として構成されることが多い。

このような画像処理装置のうち、電子化された書類の出力に用いられる画像形成装置においては、電子写真方式の画像形成装置が広く用いられている。電子写真方式の画像形成装置においては、ドラム状の感光体を露光することにより静電潜像を形成し、現像ローラによりトナー等の顕色剤を用いてその静電潜像を現像してトナー画像を形成する。そして、そのトナー画像が用紙に転写されることによって紙出力が行われる。

また、画像形成装置においては、現像ローラに所定の電圧を印加する給電機構（給電装置）が備えられており、トナー画像を形成する際には、給電装置により所定の電圧が現像ローラに印加される。トナー画像の形成中に現像ローラへの給電が瞬断すると、トナー画像に欠損が生じる場合があるので、トナー画像を形成する際には、現像ローラへの安定した給電が求められる。

しかしながら、現像ローラ等の軸部を中心に回転可能な回転体に対して給電する給電装置においては、回転体の軸部に対してバイアス端子が常時接触して機械的に摺動するため、接触部が摩耗して接触不良や導通不良が発生する場合がある。接触不良や導通不良が発生すると、回転体への給電が不安定になる。また、このような給電装置においては、回転体の軸部に対してバイアス端子が常時接触して機械的に衝動するため、摺動音が発生する場合もある。

このような問題を解決することを目的として、回転体の軸部を転がり軸受により支持し、転がり軸受の外輪を介して、回転体に対して給電する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特許文献１に開示された方法によれば、内輪と回転体の軸部とは、組立性確保のために、隙間嵌めとする必要がある。そのため、特許文献１に開示された方法によっても、内輪と軸部との隙間にトナーや埃等の異物が侵入すること等により、接触不良や導通不良が依然として発生し、回転体への給電が不安定になる場合がある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、軸部を中心に回転可能な回転体の軸部を支持する転がり軸受の外輪を介して、回転体に対して給電する給電装置において、回転体へのより安定した給電を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、軸を中心に回転可能な回転体に対して給電する給電装置であって、所定の電圧を供給する給電部と、前記軸を支持し、外輪を介して前記給電部から供給される電圧を前記回転体に対して供給する転がり軸受と、前記軸及び前記転がり軸受の内輪に圧接される導電性弾性部と、を備え、前記内輪と前記軸は接触しており、前記導電性弾性部部は、導電性ゴムであることを特徴とする。

本発明によれば、軸部を中心に回転可能な回転体の軸部を支持する転がり軸受の外輪を介して、回転体に対して給電する給電装置において、回転体へのより安定した給電が可能になる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を例示する図である。 本発明の実施形態に係る現像器の構成を例示する斜視図である。 本発明の実施形態に係る現像器の構成を例示する要部斜視図である。 本発明の実施形態に係る現像器の構成を例示する副走査方向からの要部断面図である。 本発明の実施形態に係る圧縮スプリングを用いた場合の現像器の構成を例示する副走査方向からの要部断面図である。 本発明の実施形態に係る板バネを用いた場合の現像器の構成を例示する副走査方向からの要部断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態においては、電子写真方式を採用した画像形成装置を例として説明する。図１は、本実施形態に係る画像形成装置１の構成を例示する図である。図１に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１は、無端状移動手段である搬送ベルト１１に沿って各色の画像形成部１２が並べられた構成を備えるものであり、所謂タンデムタイプといわれるものである。

搬送ベルト１１は、給紙トレイ３０から給紙ローラ３１により分離給紙される用紙３３に転写するための中間転写画像が形成される中間転写ベルトである。この搬送ベルト１１に沿って、搬送方向の上流側から順に、複数の画像形成部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ（以降、総じて画像形成部１２とする）が配列されている。

また、給紙トレイ３０から給紙された用紙３３は、レジストローラ３２によって一度止められ、画像形成部１２における画像形成のタイミングに応じて搬送ベルト１１からの画像の転写位置に送り出される。

複数の画像形成部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋは、形成するトナー画像の色が異なるだけで内部構成は共通である。画像形成部１２Ｋはブラックの画像を、画像形成部１２Ｍはマゼンタの画像を、画像形成部１２Ｃはシアンの画像を、画像形成部１２Ｙはイエローの画像をそれぞれ形成する。

尚、以下の説明においては、画像形成部１２Ｙについて具体的に説明するが、他の画像形成部１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋは画像形成部１２Ｙと同様である。そこで、画像形成部１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋの各構成要素については、画像形成部１２Ｙの各構成要素に付したＹに替えて、Ｍ、Ｃ、Ｋによって区別した符号を図に表示するにとどめ、説明を省略する。

搬送ベルト１１は、回転駆動される駆動ローラ１３と従動ローラ１４とに架け渡されたエンドレスのベルト、即ち無端状ベルトである。この駆動ローラ１３は、不図示の駆動モータにより回転駆動させられ、この駆動モータと、駆動ローラ１３と、従動ローラ１４とが、無端状移動手段である搬送ベルト１１を移動させる駆動手段として機能する。

画像形成に際しては、回転駆動される搬送ベルト１１に対して、最初の画像形成部１２Ｙが、イエローのトナー画像を転写する。画像形成部１２Ｙは、感光体としての感光体ドラム１５Ｙ、この感光体ドラム１５Ｙの周囲に配置された帯電器１６Ｙ、光書き込み部１７、現像器１０Ｙ、板状部材のクリーニングブレードを備える感光体クリーナ１８Ｙ、除電器（図示せず）等から構成されている。光書き込み部１７は、夫々の感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ（以降、総じて「感光体ドラム１５」とする）に対して光を照射するように構成されている。

画像形成に際し、感光体ドラム１５Ｙの外周面は、暗中にて帯電器１６Ｙにより一様に帯電された後、光書き込み部１７からのイエロー画像に対応した光源からの光により書き込みが行われ、静電潜像が形成される。現像器１０Ｙは、この静電潜像をイエロートナーにより可視像化し、このことにより感光体ドラム１５Ｙ上にイエローのトナー画像が形成される。

このトナー画像は、感光体ドラム１５Ｙと搬送ベルト１１とが当接若しくは最も接近する位置（転写位置）で、転写器１９Ｙの働きにより搬送ベルト１１上に転写される。この転写により、搬送ベルト１１上にイエローのトナーによる画像が形成される。トナー画像の転写が終了した感光体ドラム１５Ｙは、外周面に残留した不要なトナーを感光体クリーナ１８Ｙにより払拭された後、除電器により除電され、次の画像形成のために待機する。

以上のようにして、画像形成部１２Ｙにより搬送ベルト１１上に転写されたイエローのトナー画像は、搬送ベルト１１のローラ駆動により次の画像形成部１２Ｍに搬送される。画像形成部１２Ｍでは、画像形成部１２Ｙでの画像形成プロセスと同様のプロセスにより感光体ドラム１５Ｍ上にマゼンタのトナー画像が形成され、そのトナー画像が既に形成されたイエローの画像に重畳されて転写される。

搬送ベルト１１上に転写されたイエロー、マゼンタのトナー画像は、さらに次の画像形成部１２Ｃ、１２Ｋに搬送され、同様の動作により、感光体ドラム１５Ｃ上に形成されたシアンのトナー画像と、感光体ドラム１５Ｋ上に形成されたブラックのトナー画像とが、既に転写されている画像上に重畳されて転写される。こうして、搬送ベルト１１上にフルカラーの中間転写画像が形成される。

給紙トレイ３０に収納された用紙３３は最も上のものから順に送り出され、その搬送経路が搬送ベルト１１と接触する位置若しくは最も接近する位置において、転写ローラ２１により搬送ベルト１１上に形成された中間転写画像がその紙面上に転写される。これにより、用紙３３の紙面上に画像が形成される。紙面上に画像が形成された用紙３３は更に搬送され、定着器２０にて画像が定着された後、画像形成装置の外部に排紙される。

次に、現像器１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの構成を説明する。なお、以降、現像器１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋを総じて現像器１０とし、現像器１０について具体的に説明する。すなわち、現像器１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの各構成要素は、現像器１０の各構成要素にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを付すことで区別される。

図２は、現像器１０の構成を例示する斜視図である。図２に示すように、現像器１０は、２本の現像ローラ１０１、１０２を含む。なお、現像器１０が２本の現像ローラ１０１、１０２を備える場合、１本の現像ローラを備える場合に比べて高速印刷が可能になるが、本実施形態においては、２本の現像ローラ１０１、１０２を備える構成は必須ではなく、１本の現像ローラであってもよい。

静電潜像をトナーにより可視像化し、感光体ドラム１５上にトナー画像を形成する際に、現像ローラ１０１、１０２に対して、所定の電圧（例えば、−５００Ｖ）の現像バイアスを安定的に印加する必要がある。印刷中に現像バイアスの瞬断が発生すると、紙面上に形成される画像が欠損（例えば、横白帯）する場合があるためである。

図３は、図２に示した現像器１０の矢印Ａ側からの要部斜視図である。図３に示すように、現像ローラ１０１及び現像ローラ１０２は、それぞれ軸受組立１２０により支持されている。軸受組立１２０は、図示しない現像側板により支持され、押さえ板１０５及び固定ビス１０６により抜け落ちないように固定されている。

押さえ板１０５の一端には、所定の電圧（例えば、−５００Ｖ）を供給する電源である給電部１０７が接続されている。給電部１０７から供給された電圧は、軸受組立１２０及び現像ローラ１０１の軸部１０３を介して、現像ローラ１０１に対して現像バイアスとして供給される。また、給電部１０７から供給された電圧は、軸受組立１２０及び現像ローラ１０２の軸部１０４を介して、現像ローラ１０２に対して現像バイアスとして供給される。

また、現像ローラ１０１の軸部１０３及び現像ローラ１０２の軸部１０４それぞれの外径面とブッシュ部材１０８とはしまり嵌めされる。給電部１０７から供給された電圧が軸受組立１２０及びブッシュ部材１０８が嵌められた各軸部１０３、１０４を介して、それぞれ現像ローラ１０１、１０２に対して供給される構成が、本実施形態の要旨である。

以下、本実施形態の要旨である現像ローラ１０１、１０２に対する給電機構（給電装置）の詳細を説明する。図４は、図３に示した現像器１０の副走査方向からの要部断面図であり、現像ローラ１０１部分の断面図である。なお、以下の説明においては、現像ローラ１０１に対する給電装置について具体的に説明するが、現像ローラ１０２に対する給電装置は現像ローラ１０１に対する給電装置と同様であるので、説明は省略する。

図４に示すように、軸受組立１２０は、ハウジング１２１に転がり軸受１３０及び転がり軸受１３０へのトナーの侵入を防止するためのシール部材１２２が組み込まれて構成されている。

転がり軸受け１３０は、例えば深溝玉軸受であり、内輪１３１、外輪１３２、転動体１３３、転動体１３３を保持する保持器（不図示）及びシール１３４から構成され、現像ローラ１０１の軸部１０３を支持する。転動体１３３は玉であり、内輪１３１が有する軌道面と外輪１３２が有する軌道面との間に転動自在に複数配置されている。

シール１３４は、内輪１３１と外輪１３２との間の隙間の開口部分を覆う。また、内輪１３１と外輪１３２とシール１３４とに囲まれた空隙部（軸受空間）には、導電性グリースが充填されており、シール１３４により転がり軸受け１３０内部に密封されている。

押さえ板１０５は、固定ビス１０６により締め付けられ、転がり軸受け１３０の外輪１３２に圧接される。また、上述したように、押さえ板１０５の一端には、給電部１０７が接続されている。給電部１０７から供給された電圧は、図４の矢印Ｂで示すように、押さえ板１０５、押さえ板１０５に圧接された外輪１３２、転動体１３３及び内輪１３１を介して軸部１０３に印加される。その結果、現像ローラ１０１に給電部１０７からの電圧が供給されることになる。

本実施形態に係るブッシュ部材１０８は、導電性の弾性素材で形成され、上述したように、現像ローラ１０１の軸部１０３の外径面に対してしまり嵌めとされ、内輪１３１側のブッシュ部材１０８の端面が内輪１３１の端面に圧接されている。また、ブッシュ部材１０８の内輪１３１側と逆側の端面は、ギヤ（不図示）の端面に押さえられている。

すなわち、ブッシュ部材１０８は、内輪１３１とギヤとの間に挟まれて圧縮されているので、ブッシュ部材１０８と内輪１３１との圧接状態が維持される。これにより、内輪１３１が軸部１０３の外径面に沿って転がろうとするクリープの発生を防止することができる。

さらに、本実施形態に係るブッシュ部材１０８は導電性であるので、給電部１０７から供給された電圧は、上述した図４の矢印Ｂで示した給電経路だけでなく、図４の矢印Ｃで示した給電経路により現像ローラ１０１に電圧が供給される。すなわち、図４の矢印Ｃで示した給電経路においては、給電部１０７から供給された電圧が内輪１３１からさらにブッシュ部材１０８を介して軸部１０３に印加される。

上述したように、ブッシュ部材１０８によりクリープの発生を防止しているが、クリープの発生を完全に防止することは困難であり、隙間にトナーや埃等の異物が侵入する場合がある。また、内輪１３１と軸部１０３とが滑って摩耗したり、内輪１３１及び軸部１０３が酸化したりする場合がある。その結果、内輪１３１と軸部１０３との接触不良や導通不良が発生する場合がある。

そのため、ブッシュ部材１０８が導電性ではなく、図４の矢印Ｂで示した給電経路のみである場合、内輪１３１と軸部１０３との接触不良や導通不良により、給電部１０７から現像ローラ１０１への給電が不安定になる場合がある。一方、本実施形態に係るブッシュ部材１０８は導電性であり、内輪１３１及び軸部１０３に圧接されている。そのため、図４の矢印Ｃで示した給電経路が確保され、矢印Ｂで示した給電経路のみの場合よりも、給電部１０７から現像ローラ１０１への安定した給電が可能になる。

なお、ブッシュ部材１０８は、例えば、導電剤が配合されたゴム（以降、「導電性ゴム」とする）である。導電性ゴムは、ニトリル系、アクリル系、フッ素系、シリコン系等のゴム材料に、カーボンパウダーやカーボン繊維等の導電物質を製造過程において混入して製造される。混入させる導電物質の形状は、パウダー状や繊維状に限らず、他の形状であってもよい。また、ブッシュ部材１０８の電気抵抗率は１０Ωｃｍ以下であることが望ましいが、これに限らず、１０ＫΩｃｍでも本実施形態に係るブッシュ部材１０８として使用可能な場合がある。

以上説明したように、本実施形態に係る給電装置においては、導電性弾性部であるブッシュ部材１０８が転がり軸受１３０の内輪１３１及び現像ローラ１０１、１０２の各軸部１０３、１０４に圧接されている。これにより、内輪１３１を介した各軸部１０３、１０４への給電経路だけでなく、内輪１３１からブッシュ部材１０８を介した各軸部１０３、１０４への給電経路が確保される。したがって、本実施形態によれば、軸部を中心に回転可能な回転体の軸部を支持する転がり軸受の外輪を介して、回転体に対して給電する給電装置において、回転体へのより安定した給電が可能になる。

また、本実施形態に係る給電装置においては、比較的小型で安価な部材であるブッシュ部材１０８により他の給電経路を確保して、回転体への安定した給電を実現している。そのため、本実施形態によれば、転がり軸受やすべり軸受等の複数の軸受を備え、各軸受に給電部が接続される給電装置のように大型化やコストアップをすることなく、回転体への安定した給電が可能になる。

なお、上記実施形態においては、内輪１３１及び各軸部１０３、１０４に圧接される導電性の弾性部材が導電性ゴムである場合を例として説明した。しかしながら、これは一例であり、他の導電性の弾性部材であってもよい。例えば、図５は、導電性の弾性部材として圧縮スプリングを用いた場合の現像器１０の副走査方向からの要部断面図である。

図５に示すように、圧縮スプリング１１０は、内輪１３１及び軸部１０３に圧接されるとともに、ギヤ１０９の端面に押さえつけられている。また、圧縮スプリング１１０の内径は軸部１０３に対してしまり嵌めとする。なお、圧縮スプリング１１０は、通電部材であるステンレス線やピアノ線により形成される。

このような構成により、内輪１３１を介した軸部１０３への給電経路だけでなく、内輪１３１から圧縮スプリング１１０を介した軸部１０３への給電経路が確保されるので、回転体へのより安定した給電が可能になる。

また、例えば、図６は、導電性の弾性部材として板バネを用いた場合の現像器１０の副走査方向からの要部断面図である。図６に示すように、板バネ１１１は、内輪１３１及び軸部１０３に圧接されるように、ねじ１１２により軸部１０３にねじ止めされる。

このような構成により、内輪１３１を介した軸部１０３への給電経路だけでなく、内輪１３１から板バネ１１１を介した軸部１０３への給電経路が確保されるので、回転体へのより安定した給電が可能になる。

１ 画像形成装置
３ 給紙ユニット
１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙ 現像器
１１ 搬送ベルト
１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ 画像形成部
１３ 駆動ローラ
１４ 従動ローラ
１５Ｋ、１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｙ 感光体ドラム
１６Ｋ、１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙ 帯電器
１７ 光書き込み部
１８Ｋ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｙ 感光体クリーナ
１９Ｋ、１９Ｃ、１９Ｍ、１９Ｙ 転写器
２０ 定着器
２１ 転写ローラ
３０ 給紙トレイ
３１ 給紙ローラ
３２ レジストローラ
３３ 用紙
１０１、１０２ 現像ローラ
１０３、１０４ 軸部
１０５ 押さえ板
１０６ 固定ビス
１０７ 給電部
１０８ ブッシュ部材
１０９ ギヤ
１１０ 圧縮スプリング
１１１ 板バネ
１１２ ねじ
１２０ 軸受組立
１２１ ハウジング
１２２ シール部材
１３０ 転がり軸受
１３１ 内輪
１３２ 外輪
１３３ 転動体
１３４ シール

特開２００１−２４９５０７号公報

Claims (3)

1. 軸を中心に回転可能な回転体に対して給電する給電装置であって、
   所定の電圧を供給する給電部と、
   前記軸を支持し、外輪を介して前記給電部から供給される電圧を前記回転体に対して供給する転がり軸受と、
   前記軸及び前記転がり軸受の内輪に圧接される導電性弾性部と、を備え、
   前記内輪と前記軸は接触しており、
   前記導電性弾性部は、導電性ゴムであることを特徴とする給電装置。
2. 請求項１に記載の給電装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
3. 前記回転体は、感光体上に形成された静電潜像を現像する現像ローラであり、
   前記給電装置は、前記現像ローラに対して給電する
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。