JP2003295582A - 帯電部材の付勢方法・帯電装置・プロセスカートリッジ・画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 近接帯電方式において、小径・軽量化を阻害
することなく帯電部材の付勢力による撓みを防止できて
帯電不良を抑制でき、組立、取付も容易な被帯電体への
帯電部材の付勢構成を実現する。 【解決手段】 帯電ローラ２９の両端部には帯電ギャッ
プを保持するための凸部２９ｃが形成されており、各凸
部２９ｃに対応して付勢手段３０が設けられている。収
容孔３０ｃ−１に凸部２９ｃを押し込むと径方向及び軸
方向の位置ずれが規制され、かかる状態で付勢手段３０
を取付固定部３０ａを介して筐体へスナップフィット固
定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感光体等の被帯電
体に対する帯電部材の付勢方法、該帯電部材の付勢方法
を実施した帯電装置、該帯電装置を有するプロセスカー
トリッジ、該帯電装置を備えた複写機、プリンタ、ファ
クシミリ等の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の画像形成装置では、帯電装置に
より一様に帯電処理された感光体の表面に原稿の画像情
報に基づいて静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置
によりトナー像として可視像化し、該トナー像を記録媒
体に転写し、定着装置によりトナー像を記録媒体に定着
することが行なわれている。帯電装置としては、タング
ステン等のワイヤに数ｋVの電圧を印加して１０〜３０
ｍｍの空隙を介して感光体表面に帯電を行う帯電チャー
ジャが用いられてきたが、近年、環境にやさしいと言う
理由から、金属の芯金に１０４〜１０１２Ωの抵抗値を
有したゴム等の中抵抗部材を肉付けしたローラを直接感
光体に押し当てて帯電を行う接触式のローラ帯電が主流
になっている。

【０００３】しかしながら、接触式のローラ帯電は、感
光体の表面に残ったトナーや紙粉等の不純物が当接部分
を通してローラ表面に付着してしまうため、ローラの初
期機能を維持するのが難しく、また逆に、帯電体弾性層
に含まれている不純物を被帯電体に付着させて汚染する
ことがあった。その不具合を改善するために、特開昭58
-76851号公報、特開平2-148059号公報、特開平4-360167
号公報等では、帯電体（帯電ローラ）と被帯電体（感光
体）との間に微小な間隙を設けて非接触（あるいは近
接）状態での帯電方式（以下、近接帯電方式という）を
提案している。

【０００４】ローラ帯電には、マイナス数百V以上の直
流電圧のみを印加するDC帯電方式（以下DCと略す）と、
直流電圧に数百V以上の交流電圧を印加するAC重畳帯電
方式（以下ACと略す）があり、いずれも帯電チャージャ
に比べ、オゾン発生量は一桁から二桁少ない。DCとACと
では、それぞれメリット・デメリットがあり、DCはACと
比較してオゾン発生量が一桁少ないという利点があり、
ACはDCと比較して感光体表面を均一に帯電し易いという
利点がある。市場では、主に均一帯電が容易である点
で、ACを採用している機種が多い。しかしながら、ACに
よる帯電は、交流電圧の影響で感光体と帯電ローラが振
動し、騒音を発生するという不具合がある。この不具合
を改善する１つの手段として、感光体への圧接力を強め
る方法があり、帯電ローラの両端に設けられた軸を加圧
（付勢）する方式が採用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、帯電ロ
ーラの両端の軸を付勢する方式では、帯電ローラの両端
部が支点となり、帯電ローラの中央部が感光体から離れ
る方向へ撓むため、帯電不良を生じやすくなる。前記近
接帯電方式では、図１１に示すように、間隙を保持する
ための凸部２９ｃが支点となって撓み、間隙の寸法は凸
部２９ｃの凸寸法に圧接による撓み量が加わったものと
なるため、帯電不良は更に生じやすくなる。図１１にお
いて、符号２９は帯電ローラを、２９ａは芯金をそれぞ
れ示す。また、撓み量を少なくするためには芯金２９ａ
の径を太くする必要があり、小径化・軽量化には必然的
に限界が生ずる。また、一般的には付勢手段と、帯電ロ
ーラの軸に設けられる付勢力を受けるための軸受等の摺
動部材とが別部品となっており、組み立て工数が多い。
さらに、近接帯電方式では、被帯電体と接触している凸
部にトナーや紙粉等の汚れが付着してしまい、長期に亘
る間隙保持の安定性も十分とは言えなかった。

【０００６】そこで、本発明は、近接帯電方式における
上記問題点を解消でき、近接帯電方式の利点を十分に活
かせることができる帯電部材の付勢方法、帯電装置、プ
ロセスカートリッジ、画像形成装置の提供を、その主な
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明では、外面に凸部を有する帯電
部材を付勢して被帯電体に当接させ、上記帯電部材の表
面と上記被帯電体の表面との間に微小な放電間隙を保持
する帯電部材の付勢方法において、上記帯電部材の上記
凸部に対応する部位を付勢することとした。

【０００８】請求項２記載の発明では、外面に被帯電体
の表面との間に微小な放電間隙を保持するための凸部を
有する帯電部材と、該帯電部材を上記被帯電体へ付勢す
る付勢手段を有する帯電装置において、上記付勢手段
が、上記帯電部材の上記凸部に対応する部位を付勢する
構成を有している、という構成を採っている。

【０００９】請求項３記載の発明では、請求項２記載の
帯電装置において、上記付勢手段が、取付固定部と、該
取付固定部に支持され上記被帯電体に対して接離可能で
上記帯電部材の上記凸部の部分を保持する凸部保持部
と、該凸部保持部を上記被帯電体へ付勢する弾性部材を
有し、上記凸部保持部は、上記帯電部材の上記凸部の部
分を該帯電部材の軸方向と直交する方向に押し込んで嵌
め込み可能な構成を有している、という構成を採ってい
る。

【００１０】請求項４記載の発明では、請求項３記載の
帯電装置において、上記帯電部材がローラ形状を有して
いるとともに上記凸部が周方向に環状に設けられ、上記
凸部保持部には上記凸部の外周面をクリーニングするク
リーニング部材が設けられている、という構成を採って
いる。

【００１１】請求項５記載の発明では、像担持体と、該
像担持体の表面に帯電処理を行なう帯電装置を一体に有
するプロセスカートリッジにおいて、上記帯電装置が、
請求項２乃至４の何れか１つに記載のものである、とい
う構成を採っている。

【００１２】請求項６記載の発明では、像担持体と、該
像担持体の表面に帯電処理を行なう帯電装置を有する画
像形成装置において、上記帯電装置が、請求項２乃至４
の何れか１つに記載のものである、という構成を採って
いる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
乃至図７に基づいて説明する。まず、図７に基づいて本
実施形態における画像形成装置としての複写機１の構成
の概要を説明する。胴内排紙型の複写機１の略中央には
画像形成部２が配置され、この画像形成部２のすぐ下方
に給紙部３が配置されている。必要に応じ別の給紙装置
を下部に増設することができる。画像形成部２の上方に
は、排紙収納部４を隔てて原稿を読み取る読み取り部５
が配設されている。画像形成部２と読み取り部５の間の
空間部が排紙収納部４として形成され、画像形成された
記録媒体（以下、用紙という）が排紙収納される。画像
形成部２では、ドラム状の感光体６の周囲に、感光体６
の表面に帯電処理を行う帯電装置７、画像情報に基づい
て感光体６の表面にレーザ光を照射する露光装置８、感
光体６の表面に露光されて形成された静電潜像を可視化
する現像装置９、感光体６上で現像されたトナー像を用
紙に転写する転写装置１０、転写後感光体６の表面に残
留したトナーを除去回収するクリーニング装置１１等が
それぞれ配置されている。

【００１４】感光体６、帯電装置７、現像装置９、クリ
ーニング装置１１等は装置本体に対して着脱自在なプロ
セスカートリッジ１２として１つのユニットに組み込ま
れている。トナー像を得た用紙上のトナーを定着処理す
る定着装置１３が用紙の搬送経路での下流に配置されて
いる。定着装置１３を通過した用紙は排紙ローラ対１４
を経て排紙収納部４排紙収納される。給紙部３において
は、給紙カセット１５に用紙１６が収容されており、給
紙ローラ１７の回転により、最上のものから順に１枚ず
つ送り出され、レジストローラ対１８へと搬送される。
用紙はレジストローラ対１８で一旦止められ、斜めずれ
を修正された後、感光体６の表面のトナー像と用紙の先
端との位置関係が所定の位置になるタイミングで回転を
制御されるレジストローラ対１８により転写部位へ搬送
される。

【００１５】読み取り部５では、コンタクトガラス１９
上に載置される原稿（不図示）の読み取り走査を行うた
めに、原稿照明用光源２０とミラー２１、２２、２３よ
りなる読み取り走行体２４が往復移動する。この読み取
り走行体２４により走査された画像情報は、レンズ２５
の後方に設置されているＣＣＤ（電荷結合素子）２６に
画像信号として読み込まれる。この読み込まれた画像信
号は、デジタル化され画像処理される。画像処理された
信号に基づいて、露光装置８のレーザダイオード２７の
発光により感光体６の表面に静電潜像が形成される。レ
ーザダイオード２７からの光信号は、ポリゴンミラー２
８やレンズを介して感光体６に至る。

【００１６】図６に示すように、帯電装置７は、帯電部
材としての帯電ローラ２９と、該帯電ローラ２９を感光
体６に押圧・付勢する付勢手段３０を有しており、付勢
手段３０はプロセスカートリッジ１２の固定部材３１に
固定されている。図１及び図２に示すように、帯電ロー
ラ２９は金属の芯金２９ａの外周面に例えば１０４〜１
０１２Ωの抵抗値を有したゴム等の中抵抗層２９ｂを肉
付けした構成を有しており、両端部には感光体６の表面
との間に放電間隙を保持する凸部２９ｃが環状に形成さ
れている。凸部２９ｃは感光体６と接触しており、感光
体６の回転に伴い摩擦力で連れ回りするようになってい
る。芯金２９ａに電圧を印加することにより感光体６の
表面は所定の電位に帯電される。

【００１７】付勢手段３０は、プロセスカートリッジ１
２の固定部材３１にスナップフィット方式で固定される
取付固定部３０ａと、該取付固定部３０ａに弾性部材と
しての２つのバネ部３０ｂを介して支持された凸部保持
部３０ｃを有している。取付固定部３０ａ、バネ部３０
ｂ及び凸部保持部３０ｃは樹脂により一体成形されてい
る。筐体への取付部としての取付固定部３０ａの上面両
側には、鉤部を有する係合凸部３０ａ―１が形成されて
おり、これに対応してプロセスカートリッジ１２の固定
部３１には係合受部（不図示）が形成されている。取付
固定部３０ａを該係合受部に押し込むと、係合凸部３０
ａ―１が外方へ弾性変形しながら入り込み、該弾性力で
上記鉤部が上記係合受部にフィットする。このワンタッ
チ操作によりプロセスカートリッジ１２における付勢手
段３０の取付固定が完了する。

【００１８】凸部保持部３０ｃは、帯電ローラ２９の凸
部２９ｃを収容する収容孔３０ｃ−１を有しており、該
収容孔３０ｃ−１は一部が開口されている。帯電ローラ
２９は凸部２９ｃの部分を該帯電ローラ２９の軸方向と
直交する方向に押し込んで収容孔３０ｃ−１に嵌め込ま
れる。開口部３０ｃ−４の幅ｄは収容後の帯電ローラ２
９が抜けないように凸部２９ｃの外径よりも狭く設定さ
れている。また、開口部３０ｃ−４は外方に拡がるテー
パ状の案内面３０ｃ−２を有しており、これにより帯電
ローラ２９の押し込みが容易となるとともに、収容孔３
０ｃ−１が樹脂の弾性変形性により容易に拡がる。収容
孔３０ｃ−１は凸部２９ｃの幅ｓよりも若干広い収容幅
を有しているとともに凸部２９ｃの外径よりも若干大き
い径を有しており、その両側には帯電ローラ２９の軸方
向のずれを規制する側縁３０ｃ−３が環状に形成されて
いる。収容孔３０ｃ−１の内面は凸部２９ｃと接触する
摺動面となる。

【００１９】側縁３０ｃ−３は径方向に突出しており、
その突出量は凸部２９ｃの側面に交差する大きさに設定
されている。従って、収容孔３０ｃ−１に押し込み挿入
された凸部２９ｃはその軸方向両側を側縁３０ｃ−３で
規制され、付勢手段３０に対する帯電ローラ２９の軸方
向のずれが規制される。上述のように径方向の抜け落ち
も規制されているので、凸部２９ｃを収容孔３０ｃ−１
に嵌合した後は付勢手段３０と帯電ローラ２９の位置ず
れが規制される。従って、作業者は凸部２９ｃを嵌合し
た後は付勢手段３０のみを持ってプロセスカートリッジ
１２の固定部３１に固定するだけでよく、固定作業が容
易となる。

【００２０】すなわち、収容孔３０ｃ−１の径は摺動を
可能にするため凸部２９ｃの外径よりも若干大きく設定
されており、側縁３０ｃ−３が無い場合には帯電ローラ
２９が斜めになった場合付勢手段３０から抜け落ちるた
め付勢手段３０と帯電ローラ２９を手で保持する必要が
あるが、本実施形態では帯電ローラ２９が斜めになる状
態があっても付勢手段３０と帯電ローラ２９の位置ずれ
は生じないので、付勢手段３０と帯電ローラ２９を組み
付けた後は抜け落ちを気にすることなく、両手でしっか
り保持することなく固定することができる。本実施形態
では帯電ローラ２９の凸部２９ｃをそのまま使用してい
るので、帯電ローラ２９側における軸方向の抜け止めの
ための特別な追加工も必要ない。側縁３０ｃ−３は各付
勢手段３０において軸方向端部寄り側のみあるいは軸方
向中央部寄り側のみ形成しても位置ずれを規制すること
ができる。この軸方向の抜け止め構成は、上記形状に限
らず付勢手段３０と帯電ローラ２９の間において例えば
凹凸の係合構成を相対的に設けることによって任意に形
成することができる。

【００２１】図１に示すように、凸部保持部３０ｃに
は、収容孔３０ｃ−１の摺動面に突出するように、凸部
２９ｃ外周面をクリーニングするクリーニング部材３２
が設けられている。図３は、図１におけるＡ１矢視の断
面図である。帯電ローラ２９の凸部２９ｃは収容孔３０
ｃ−１の内面と摺動するが、中抵抗層２９ｂの外面は側
縁３０ｃ−３とは摺動しないようになっている。図４は
図１におけるＡ２矢視の断面図である。この部位で凸部
２９ｃの外周面はクリーニング部材３２により汚れを清
掃される。クリーニング部材３２の材質としては、スポ
ンジやブラシ、フェルト、ブレード等のトナーや紙粉等
の汚れを容易に清掃できるものであればよい。図５に示
すように、付勢手段３０は帯電ローラ２９の各凸部２９
ｃに対応して設けられており、付勢手段３０のバネ部３
０ｂの弾性変形により付勢力Ｇが凸部２９ｃの部位に作
用する。すなわち、帯電ローラ２９は凸部２９ｃを力点
として感光体６へ所定の圧力で圧接される。従って、図
１０で示したような帯電ローラ２９の撓みは防止され、
放電間隙ｇは軸方向全体に亘って均一に保持される。

【００２２】付勢力Gは、ACによる騒音が抑えられるよ
う強くする必要があり、騒音レベルを50（ｄB）以下と
するためには、G＞VAC/2を満たしていることが好まし
い。付勢手段３０をプロセスカートリッジに具備するこ
とで、プロセスカートリッジの小型化・軽量化・部品点
数の軽減・リサイクル性の向上・品質の向上が可能であ
る。また、画像形成装置に具備することで、画像形成装
置の小型化・軽量化・部品点数の軽減・リサイクル性の
向上・品質の向上が可能である。また、本実施形態にお
ける付勢手段３０は、帯電ローラ２９のローラ部を直接
回転軸とするため、従来のように帯電ローラに軸部を設
ける必要が無く、コストダウンにつながると共に、ロー
ラ部をデータムに取ることにより検査工程にてローラ部
の振れや円筒度を直接的に測定できる利点がある。

【００２３】ＶAC-G（AC重畳帯電-付勢力）特性の測定
結果、ならびに従来の付勢構成と本実施形態の付勢構成
の初期における感光体と帯電ローラ間の間隙寸法および
実通紙ラン20k（20000）枚後の間隙寸法を測定した結果
を以下に示す。 １．ＶAC-G特性 図８にその概略を示した。横軸は、交流電圧のピークto
ピーク（ピーク間）の電圧幅、縦軸は付勢力である。測
定は、リコー製 IPSIO NX410を用い、外部にて50（d
B）以上の騒音が有れば“NG”,50(dB)以下であれば“O.
K.”とした。 ２．間隙の寸法測定（初期と実通紙ラン20k枚後） （サンプル） 従来の付勢構成、本実施形態の付勢構成 （固定条件） 帯電ローラ：（外径１２ｍｍ）×３４０ｍｍ 帯電ローラ芯金径：８ｍｍ 付勢力：1000gf 凸部寸法：50μm

【００２４】結果 従来の付勢構成では、図９に示すように、中央部の間隙
が最も広がっていることが分かる。初期状態で80μm以
上、実通紙ラン20k枚後では凸部に汚れが付着し100μm
以上のギャップとなる。それに対し、本実施形態（本発
明）の付勢構成では、図１０に示すように、中央部のふ
くらみは無く、実通紙ラン20k枚後でも安定して間隙を
保持していることが分かる。

【００２５】上記実施形態では付勢手段３０を一体成形
による構成としたが、取付固定部３０ａ、バネ部３０
ｂ、凸部保持部３０ｃがぞれぞれ別の部品で形成され、
一体的に組み立てられた構成としてもよい。バネ部３０
ｂは板バネやスプリングを採用することができる。取付
固定部３０ａはネジ等により固定する構成であってもよ
い。上述のように一体成形で且つスナップフィット固定
方式とした場合、部品点数の軽減、製造の容易化、これ
らに伴うコストダウン、及び固定操作性の向上を図るこ
とができる。また、付勢手段３０への帯電ローラ２９の
固定もワンタッチの押し込み操作でできるので、帯電装
置７の組立容易性の向上を図ることができる。側縁３０
ｃ−３は、帯電ローラ２９の凸部２９ｃの少なくとも一
側面を係止していなければならない。好ましくは、両側
（各付勢手段３０において一側面）から係止している方
がよく、更に好ましくは、上記のように凸部２９ｃの両
側面を係止しているのがよい。理由は、部品の小型化が
可能であり、ローラを嵌める時に開口部３０ｃ−４を押
し広げる力が少なく済むためである。

【００２６】

【発明の効果】請求項 記載の発明によれば、外面に凸
部を有する帯電部材を付勢して被帯電体に当接させ、上
記帯電部材の表面と上記被帯電体の表面との間に微小な
放電間隙を保持する帯電部材の付勢方法において、上記
帯電部材の上記凸部に対応する部位を付勢することとし
たので、付勢力を高めても帯電部材が撓むことがなく、
放電間隙を均一にでき、帯電不良を抑制できる。また、
帯電部材の芯金を大きくする必要がないので、小型化、
軽量化を図ることができる。

【００２７】請求項２、５又は６記載の発明によれば、
外面に被帯電体の表面との間に微小な放電間隙を保持す
るための凸部を有する帯電部材と、該帯電部材を上記被
帯電体へ付勢する付勢手段を有する帯電装置において、
上記付勢手段が、上記帯電部材の上記凸部に対応する部
位を付勢する構成を有していることとしたので、付勢力
を高めても帯電部材が撓むことがなく、放電間隙を均一
にでき、帯電不良を抑制できる。また、帯電部材の芯金
を大きくする必要がないので、小型化、軽量化を図るこ
とができる。

【００２８】請求項３、５又は６記載の発明によれば、
請求項２記載の帯電装置において、上記付勢手段が、取
付固定部と、該取付固定部に支持され上記被帯電体に対
して接離可能で上記帯電部材の上記凸部の部分を保持す
る凸部保持部と、該凸部保持部を上記被帯電体へ付勢す
る弾性部材を有し、上記凸部保持部は、上記帯電部材の
上記凸部の部分を該帯電部材の軸方向と直交する方向に
押し込んで嵌め込み可能な構成を有していることとした
ので、付勢力を高めても帯電部材が撓むことがなく、放
電間隙を均一にでき、帯電不良を抑制できる。また、帯
電部材の芯金を大きくする必要がないので、小型化、軽
量化を図ることができる。

【００２９】請求項４、５又は６記載の発明によれば、
請求項３記載の帯電装置において、上記帯電部材がロー
ラ形状を有しているとともに上記凸部が周方向に環状に
設けられ、上記凸部保持部には上記凸部の外周面をクリ
ーニングするクリーニング部材が設けられている構成と
したので、帯電部材の長期使用において凸部に紙粉やト
ナー等の汚れが付着してもクリーニングされ、放電間隙
を均一に保持することができるとともに、不純物による
被帯電体の汚染を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における帯電手段の正面図
である。

【図２】同斜視図である。

【図３】図１のＡ１矢視での断面図である。

【図４】図１のＡ２矢視での断面図である。

【図５】感光体に対する帯電部材の付勢状態を示す断面
図である。

【図６】プロセスカートリッジの拡大正面図である。

【図７】画像形成装置としての複写機の概要正面図であ
る。

【図８】VAC-G特性を示すグラフである。

【図９】従来の付勢構成における間隙寸法と帯電ローラ
の端部からの距離との関係を示すグラフである。

【図１０】本実施形態における間隙寸法と帯電ローラの
端部からの距離との関係を示すグラフである。

【図１１】従来における感光体に対する帯電部材の付勢
状態を示す断面図である。

【符号の説明】

６ 被帯電体としての感光体 １２ プロセスカートリッジ ２９ 帯電部材としての帯電ローラ ２９ｃ 凸部 ｇ 放電間隙 ２０ 付勢手段 ３０ａ 取付固定部 ３０ｂ 弾性部材としてのバネ部 ３０ｃ 凸部保持部 ３２ クリーニング部材

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外面に凸部を有する帯電部材を付勢して被
   帯電体に当接させ、上記帯電部材の表面と上記被帯電体
   の表面との間に微小な放電間隙を保持する帯電部材の付
   勢方法において、 上記帯電部材の上記凸部に対応する部位を付勢すること
   を特徴とする帯電部材の付勢方法。
2. 【請求項２】外面に被帯電体の表面との間に微小な放電
   間隙を保持するための凸部を有する帯電部材と、該帯電
   部材を上記被帯電体へ付勢する付勢手段を有する帯電装
   置において、 上記付勢手段が、上記帯電部材の上記凸部に対応する部
   位を付勢する構成を有していることを特徴とする帯電装
   置。
3. 【請求項３】請求項２記載の帯電装置において、 上記付勢手段が、取付固定部と、該取付固定部に支持さ
   れ上記被帯電体に対して接離可能で上記帯電部材の上記
   凸部の部分を保持する凸部保持部と、該凸部保持部を上
   記被帯電体へ付勢する弾性部材を有し、上記凸部保持部
   は、上記帯電部材の上記凸部の部分を該帯電部材の軸方
   向と直交する方向に押し込んで嵌め込み可能な構成を有
   していることを特徴とする帯電装置。
4. 【請求項４】請求項３記載の帯電装置において、 上記帯電部材がローラ形状を有しているとともに上記凸
   部が周方向に環状に設けられ、上記凸部保持部には上記
   凸部の外周面をクリーニングするクリーニング部材が設
   けられていることを特徴とする帯電装置。
5. 【請求項５】像担持体と、該像担持体の表面に帯電処理
   を行なう帯電装置を一体に有するプロセスカートリッジ
   において、 上記帯電装置が、請求項２乃至４の何れか１つに記載の
   ものであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
6. 【請求項６】像担持体と、該像担持体の表面に帯電処理
   を行なう帯電装置を有する画像形成装置において、 上記帯電装置が、請求項２乃至４の何れか１つに記載の
   ものであることを特徴とする画像形成装置。