(57)【要約】【課題】  像担持体に近接配置される近接帯電用ローラのギャップ変動をなくし、長期的に安定した画像形成、生産効率の向上、コストの低減をできるようにする。【解決手段】  像担持体２の外周に沿って、像担持体表面の画像領域を一様に帯電する帯電装置１と、一様に帯電した画像領域に静電潜像を形成する露光装置３と、静電潜像を現像して現像剤像を形成する現像装置４と、現像剤像を転写部材に転写する転写装置５と、転写後の像担持体表面を除電する除電装置６と、像担持体表面に残留する現像剤をクリーニングするクリーナー７とが配設され、帯電装置１は、両端に段差を形成した段付ローラ基材１ｂの全周を導電性部材１ｃにより覆い表層を形成して両端を当接部１ａとして像担持体表面に当接し、除電装置６は、当接部１ａの内側の領域を除電幅とする。【選択図】      図１
2006072066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体の外周に沿って、前記像担持体表面の画像領域を一様に帯電する帯電装置と、一様に帯電した前記画像領域に静電潜像を形成する露光装置と、前記静電潜像を現像して現像剤像を形成する現像装置と、現像剤像を転写部材に転写する転写装置と、前記転写後の前記像担持体表面を除電する除電装置と、前記像担持体表面に残留する現像剤をクリーニングするクリーナーとが配設された画像形成装置において、
前記帯電装置は、両端に段差を形成した段付ローラ基材の全周を導電性部材により覆い表層を形成して両端を当接部として前記像担持体表面に当接し、前記除電装置は、前記当接部の内側の領域を除電幅とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記導電性部材は、前記段付部の高さより大きい膜厚の導電性かつ弾性のチューブを用いたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記チューブは、熱収縮チューブであることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記段付ローラ基材は、前記段付部の立ち下がり部を斜めに傾斜する形状に形成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体の外周に沿って、前記像担持体表面の画像領域を一様に帯電する帯電装置と、一様に帯電した前記画像領域に静電潜像を形成する露光装置と、前記静電潜像を現像して現像剤像を形成する現像装置と、現像剤像を転写部材に転写する転写装置と、前記転写後の前記像担持体表面を除電する除電装置と、前記像担持体表面に残留する現像剤をクリーニングするクリーナーとが配設された画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置においては、一般に像担持体である感光体の表面を帯電装置により一様に帯電した後、その一様帯電した像担持体の表面に露光装置により露光して静電潜像を書き込み、その静電潜像を現像装置により現像して像担持体の表面に現像剤像を形成する。その後、像担持体の表面に形成された現像剤像を転写装置により紙等の転写部材に転写して画像を形成している。
【０００３】
像担持体の表面を一様に帯電するための帯電装置としては、帯電用ローラ、帯電用ブラシ、コロトロンなどが用いられ、像担持体の表面に接触する接触型、接触しない非接触型がある。帯電用ローラを用いた非接触型の帯電装置では、芯金の外周に弾性部材を設けた帯電用ローラの両端部にフイルム材をギャップ部材として巻き付け、フイルム材の厚みに相当するギャップを像担持体と帯電用ローラとの間に設ける装置が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】特開２００１−２９６７２３号公報
【特許文献２】特開２００１−３５０３２１号公報
【特許文献３】特開２００２−１４５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ギャップ部材としてフイルム材を使った絶縁層と接着層からなるテープを帯電ローラの両端部に巻き付ける上記従来の帯電装置では、端部が絶縁部材により形成されているため、一旦トナー等が端部に付着すると、除去することが困難になる。しかも、このようなトナーが付着し像担持体との間で押圧された状態を繰り返すと、像担持体または帯電装置の端部の絶縁部材を傷つけるため、像担持体が破壊されることで、帯電装置と像担持体との間でリークが起こったり、端部が削られることで、ギャップ距離が一定に保てなくなるという問題がある。
【０００５】
また、上記従来の帯電装置では、テープの巻き始め端、巻き終わり端に継ぎ目ができ、ギャップ部が不安定になる。つまり、ギャップテープの継ぎ目は、像担持体に当接する周方向に面や応力が十分に一様になるわけでもなく不連続になり、さらに加えて、トナー、紙粉、外添剤等の微細粒子が混入し、そのことによりギャップテープの捩れが起こり、帯電ローラが回転運動する際にギャップ変動が起こる。このような継ぎ目のあるギャップ部材を用いた帯電ローラで帯電をすると、ギャップの不均一により長期的に安定した画像形成を行うことができないという問題がある。
【０００６】
しかも、ゴム部材を帯電部材とし、かつテープをギャップ部材としているため、ゴムの表面粗さとテープ１周分の公差を勘案すると、ギャップにある程度の公差（１０μ程度）がでて、ギャップの精度を一定以下に収めることができない。したがって、帯電ローラの回転周期に起因した帯電斑が発生する。さらに、ゴムを一定の表面粗さ及び円筒度内に収めるために、基材であるシャフト上にゴム層を形成した後、ゴム部分を研磨する必要があるので、生産効率が悪く、コストを下げることも難しいなどの問題がある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するものであって、像担持体に近接配置される帯電ローラのギャップ変動をなくして、長期的に安定した画像形成を実現でき、生産効率を向上させ、コストを低減できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そのために本発明は、像担持体の外周に沿って、前記像担持体表面の画像領域を一様に帯電する帯電装置と、一様に帯電した前記画像領域に静電潜像を形成する露光装置と、前記静電潜像を現像して現像剤像を形成する現像装置と、現像剤像を転写部材に転写する転写装置と、前記転写後の前記像担持体表面を除電する除電装置と、前記像担持体表面に残留する現像剤をクリーニングするクリーナーとが配設された画像形成装置において、前記帯電装置は、両端に段差を形成した段付ローラ基材の全周を導電性部材により覆い表層を形成して両端を当接部として前記像担持体表面に当接し、前記除電装置は、前記当接部の内側の領域を除電幅とすることを特徴とする。
【０００９】
前記導電性部材は、前記段付部の高さより大きい膜厚の導電性かつ弾性のチューブを用い、前記チューブは、熱収縮チューブであることを特徴とし、前記段付ローラ基材は、前記段付部の立ち下がり部を斜めに傾斜する形状に形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、近接帯電用ローラを段付ローラ基材と表層を形成する導電性部材で構成してギャップを形成する端部にも電圧が印加された状態で像担持体に帯電を行うことができる。このため、像担持体の端部も、画像領域と同じように一定の電位に帯電された周期運動を繰り返し、像担持体と近接帯電用ローラの当接部の周方向の部分にトナー等の微粒子が付着するのを防止することができ、近接帯電用ローラ、像担持体の端部の絶縁破壊や破損によるリーク等を防止することができる。
【００１１】
しかも、除電領域を近接帯電用ローラの当接部の内側にすることで、常時像担持体の端部を一定の電位に帯電された状態を維持することができるので、長期的に安定して像担持体と近接帯電用ローラの当接部の周方向の部分にトナー等の微粒子が付着するのを防止することができ、近接帯電用ローラ、像担持体の端部の絶縁破壊や破損によるリーク等を防止することができる。
【００１２】
さらに、クリーナーの幅を除電幅より大きくすることで、近接帯電用ローラの当接部を含む除電領域外側の非除電領域に付着したトナー等の微粒子も確実にクリーニングすることができ、長期的に安定した画像形成を実現することができる。
【００１３】
また、旋盤加工により製造可能な段付ローラ基材を導電性チューブで覆って近接帯電用ローラを構成することにより、ギャップが従来のギャップテープで形成するものより高精度な近接帯電用ローラを造ることができ、旋盤加工により段付ローラ基材を製造した後、熱収縮チューブを被せて熱を加えて加工することにより、出来上がったローラに対し表面研磨等の二次加工を行うことなく、簡単に近接帯電用ローラを造ることができ、製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る画像形成装置の実施の形態を示す横断面図、図２は本発明に係る画像形成装置の実施の形態を示す斜視図である。図中、１は近接帯電用ローラ、１ａは当接部、２は像担持体、２ａは除電領域、２ｂは当接領域、３は露光装置、４は現像装置、４ａは現像室、４ｂは現像ローラ、４ｃはトナー規制ブレード、５は転写装置、６は除電装置、７はクリーナー、８は転写部材を示す。
【００１５】
本発明に係る画像形成装置では、図１及び図２に示すように静電潜像が形成される像担持体２の外周に沿って、中央の画像領域を帯電部としてその両端部に段差を形成した当接部１ａを有し像担持体２の当接領域２ｂで当接部１ａが当接し帯電部が近接して非接触で像担持体２の表面を一様に帯電するための近接帯電用ローラ１、一様帯電した像担持体２の表面に静電潜像を書き込む露光装置３、現像室４ａに現像ローラ４ｂ、トナー規制ブレード４ｃを備え像担持体２の表面に形成された静電潜像をトナーで現像する現像装置４、この現像装置４で現像された像担持体２上のトナー像を紙等の転写部材８に転写する転写装置５、像担持体２及び転写後の像担持体２上に残っているトナーの除電を行う除電装置６、転写後の像担持体２上に残っているトナーを除去するクリーナー７などが配設されている。
【００１６】
除電装置６は、端部をシャッターして端部に除電光が当たらないようにしたＬＥＤ（発光ダイオード）や発光部した照射されない導光板からなり、例えば図２に示すように近接帯電用ローラ１の当接部１ａが当接する像担持体２の当接領域２ｂの内側を除電領域２ａとして、像担持体２及び転写後の像担持体２上に残っているトナーの除電を行う。つまり、少なくとも中央の画像領域、さらにその外側までを除電領域２ａとし、像担持体２の当接領域２ｂは、除電を行うことなく近接帯電用ローラ１により帯電された状態を維持する。このことにより、像担持体２の当接領域２ｂは、常に一定の電位に帯電されて、その周方向の部分にトナー等の微粒子が付着することを防止し、トナー等の微粒子の付着による近接帯電用ローラ１の当接部１ａ、像担持体２の当接領域２ｂの破壊や破損、さらにはリーク等の発生を防止する。
【００１７】
また、クリーナー７は、中央の画像領域から転写後の像担持体２上に残っているトナーを除去するので、クリーニング幅を除電領域２ａの幅と同じにしてもよいが、除電領域２ａの幅より大きく、当接領域２ｂまで含めるようにするのが好ましい。このようにすると、像担持体２の当接領域２ｂの周方向の部分にトナー等の微粒子が付着しても、それらをクリーニングでき、近接帯電用ローラ１の当接部１ａ、像担持体２の当接領域２ｂの破壊や破損、さらにはリーク等の発生を防止するのに有効であり、長期的に安定した画像形成を実現することができる。帯電、除電、クリーニングのそれぞれの幅の関係は、画像領域の幅より除電領域の幅が大きく、クリーナーの幅はさらにそれより大きくなる。
【００１８】
図３は近接帯電用ローラの実施形態を示す断面図であり、１ｂはローラ基材、１ｃは導電性部材、１ｄは段付部を示す。近接帯電用ローラ１は、図３に示すように基材１ｂとこの基材１ｂを覆う導電性部材１ｃからなり、基材１ｂを導電性部材１ｃで覆って表層を形成し、当接部１ａが像担持体２に当接することにより中央の画像領域が帯電部として像担持体２の表面と一定のギャップで近接配置される。基材１ｂは、例えばＳＵＳシャフトの芯金を用い、帯電部となる中央の領域の両端、当接部１ａに対応する端部に径を帯電部の径より大きくした段付部１ｄを有するローラシャフトであり、段付部１ｄは、例えばギャップ高さ（段差）になるように旋盤加工により研磨され形成される。導電性部材１ｃは、チューブ状の導電性ゴムや導電性樹脂、例えば導電性スーパーテレチューブ（帝人化成製）などの導電性かつ弾性、熱収縮チューブを用い、基材１ｂに被せて熱を加え収縮させる加工を行う。段付部１ｄにより形成されるギャップ高さ（段差）は、帯電バイアスや導電性部材１の抵抗値などにより、例えば２０μｍ〜１００μｍ程度に形成し、導電性部材１ｃは、ギャップ高さ（段差）より厚い膜厚の導電性かつ弾性チューブを用い、近接帯電用ローラ１の表層を形成する。
【００１９】
本実施形態のように段付ローラ基材１ｂは、旋盤加工により製造可能であり、これを導電性かつ弾性、熱収縮チューブからなる導電性部材１ｃで覆って近接帯電用ローラ１を構成するので、ギャップが従来のギャップテープで形成するものより高精度な近接帯電用ローラ１を造ることができる。また、旋盤加工により段付ローラ基材１ｂを製造した後、熱収縮チューブからなる導電性部材１ｃを被せて熱を加えて加工することにより、出来上がった近接帯電用ローラ１に対し表面研磨等の二次加工を行うことなく、簡単に近接帯電用ローラを造ることができ、製造コストを低減することができる。
【００２０】
本実施形態の近接帯電用ローラ１では、導電性部材１ｃとして、段付ローラ基材１ｂのギャップ高さ（段差）よりも大きい膜厚の導電性かつ弾性チューブを用いて表層を形成することにより、表層が弾性層により形成されたギャップ部（像担持体当接部）が押圧により像担持体２に対してニップを形成して圧接される。しかも、押圧されることでニップ形成による収縮が起こるため、近接距離は段差分よりも近づけることができ、さらに、中央領域の帯電部と両端部に同じ導電性かつ弾性チューブを被せるため、外径の大きい両端部の方が、収縮して完成した後のローラ上の膜厚は薄くなり、逆に帯電部の膜厚が厚くなる。したがって、完成後の近接帯電用ローラの帯電部は、段差よりもさらに近接距離に近づけることが可能となる。
【００２１】
また、近接帯電用ローラ１の段付ローラ基材１ｂにおいて、軸方向に対してほぼ垂直に立ち下がる段付加工をすると、立ち下がりのエッジ部に応力が集中して強度的に弱くなる。そのため、長期印字により段付の立ち下がり部に亀裂が発生し、帯電バイアスが印加される近接帯電用ローラ１の段付ローラ基材１ｂと像担持体２との間でリークが発生する。そこで、ギャップ高さ（段差）より大きい膜厚の導電性部材１ｃを用いることが好ましいが、さらに、当接部１ａに対応する基材１ｂの段付部１ｄから中央領域の帯電部まで径が連続して小さくなるように、例えば斜めに傾斜する形状に形成すれば亀裂の発生を防止することができる。勿論、少なくともエッジ部だけでも面取りするなど直角ではなく所定のＲ（径）や傾斜角、曲線で立ち下がるようにすれば同様に亀裂の発生を防止することが可能であることはいうまでもない。
【００２２】
また、段付ローラ基材１ｂに対してこれを覆う導電性部材１ｃが、長期印字によって微妙に軸方向に移動し、この移動により表層に盛り上がり、凹凸が生じると、ギャップ変動の要因となる。このような移動をなくすためには、基材１ｂの表面にある程度の表面粗さＲｚを有していることが好ましい。この場合、特に、段付ローラ基材１ｂの帯電部において導電性部材１ｃが軸方向に移動し、段付部１ｄが移動しにくいと、段付部１ｄに盛り上がりが生じてギャップ距離が変動する要因となる。このような問題を改善するには、導電性部材１ｃが帯電部において軸方向に移動したとき、それに応じて段付部１ｄでも移動するように、段付ローラ基材１ｂの段付部１ｄの表面粗さＲｚを帯電部の表面粗さＲｚより小さくするのが好ましい。
【００２３】
すなわち、段付ローラ基材１ｂの帯電部の領域と段付の両端部の段差においては、上記実施形態のように中央部に向かって径が小さくし、さらに両端部の面よりも帯電部の面の表面粗さの方を大きくすることにより、長期にわたり画像形成を行った場合であっても、ローラ表層のチューブは外れにくく、亀裂やずれ等の問題も起こらない。これは、帯電部の表面粗さが大きいので、チューブに対して基材であるシャフトがアンカー効果を発揮し、また、段差の端部で径が連続して小さくなり、さらには表面粗さを小さくしているので、万が一若干量チューブがずれた場合であっても、段差でそのずれによる力が集中しないためである。
【００２４】
〔実施例１〕
近接帯電用ローラは、ＳＵＳシャフトの芯金を用いて、外径を１２ｍｍφとし、両端部を各端面より１０ｍｍ程度を残し、その内側を１１．９９６ｍｍφとなるように研磨することにより、１０ｍｍ幅の両端部で２０μｍの段差が形成される段付ローラ基材を作った。そして、その表層に導電性熱収縮チューブ（導電性スーパーテレチューブ（帝人化成製の市販品））を被覆した。導電性スーパーテレチューブは、膜厚が５０μｍのものを用いた。これら各膜厚のものをハイレスタ（三菱化学製）を用いて測定したところ、５０μｍ→２．８×１０6 （Ω）であった。なお、これらの値は、測定の平均値であり、おおよそ抵抗は、±１０％程度の値で測定されている。測定環境は、実験室環境（２０℃、４０％ＲＨ）であり、ハイレスタの印加電圧としては１００Ｖに設定した。スーパーテレチューブは、ポリエチレンテレフタレート樹脂を主体とした飽和ポリエステル樹脂を特殊加工法により製造したものであり、導電剤として導電性カーボンブラックを用いて作られている。
【００２５】
このようにして作製した近接帯電用ローラを、画像形成装置（ＬＰ−９０００：セイコーエプソン（株）製）の感光体カートリッジに用いて画像を形成したところ、初期画像（ベタ印字で２０％、５０％、８０％濃度）において良好な画像を形成した。近接帯電用ローラに印加する電圧ＶCRは、
ＶCR＝ＶDC＋ＶAC
＝−６５０＋（１／２）ＶPPｓｉｎ２πｆｔ
ＶPPは振幅で１８００Ｖ、ｆは周波数で１．５ｋＨｚ、ｔは時間
とした。
【００２６】
さらに、実験室環境にて２０％濃度のベタ画像（Ａ４）を２００００枚まで印字し続けて、画像欠陥が起こった場合の印字枚数を調べたところ、〔表１〕に示すＬＥＤと導光板による除電装置、帯電とクリーニングと除電の各領域の幅関係で異なる５つのプロセス条件に対応してそれぞれ〔表２〕に示す最大印字枚数が得られた。
【００２７】
【表１】
2006072066.tif 000003
【００２８】
【表２】
2006072066.tif 000004
【００２９】
〔表２〕の結果より、以下のことが判明した。近接帯電用ローラの端部の当接部を常時除電しない場合（Ｎｏ．１〜３）には、２００００枚を印字した時点でも良好な画像形成を行うことができていた。しかし、近接帯電用ローラの端部の当接部を常時除電した場合（Ｎｏ．４、５）には、当接部にトナーが付着し続けるため、近接帯電用ローラを近接させるためのギャップ形成部である当接部に付着したトナーにより、ギャップが変動を起こしてしまう。また、ここに付着したトナーが潤滑剤としての役目をするため、近接帯電用ローラが良好に回転しない場合もあった。このため、近接帯電用ローラのバンディングが起こり、不安定な帯電を引き起こしている。
【００３０】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、ローラ基材１ｂの両端の段付部１ｄがギャップ高さ（段差）になるように旋盤加工により研磨したが、段付部１ｄに相当する円筒状の部材をローラ基材の両端でその外周面に嵌め込み、または円筒状の部材を軸が貫通して嵌め込むようにようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る画像形成装置の実施の形態を示す横断面図である。
【図２】本発明に係る画像形成装置の実施の形態を示す斜視図である。
【図３】近接帯電用ローラの軸方向断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…近接帯電用ローラ、１ａ…当接部、２…像担持体、２ａ…除電領域、２ｂ…当接領域、３…露光装置、４…現像装置、４ａ…現像室、４ｂ…現像ローラ、４ｃ…トナー規制ブレード、５…転写装置、６…除電装置、７…クリーナー、８…転写部材
【図１】
2006072066.tif 000005
【図２】
2006072066.tif 000006
【図３】
2006072066.tif 000007