JP2002266843A

JP2002266843A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2002266843A
Application number: JP2001062134A
Authority: JP
Inventors: Toshiki Takiguchi; 俊樹瀧口; Yoshiaki Masuda; 佳昭増田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-03-06
Filing date: 2001-03-06
Publication date: 2002-09-18

Abstract

(57)【要約】【課題】感光体ドラムに圧接される転写ローラの端部
付近の破損を防止する。【解決手段】転写ローラ５の端縁に丸み２３を形成す
る。転写ローラ５と感光体ドラム１との圧接による応力
は、圧接部２４の端部から転写ローラ５の端縁とローラ
軸１６との交差部に向かう方向で最大となる。大きな応
力が生じない端縁（Ａ）によって、圧接部２４の端部の
膨らみを押さえることができるため、転写ローラ５の端
部が破損しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感光体ドラム等の
像担持体に、転写ローラ等の回転体が圧接される複写機
やファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、複写機やファクシミリ、プリン
ター等の画像形成装置では、像を担持する感光体ドラム
等の像担持体に、転写ローラ等の回転体が圧接されるこ
とが多い。例えば、特開平４−１３８４８４号公報で
は、転写ローラの回転軸に、転写ローラの直径よりもわ
ずかに小さいカラー（トラッキングロール）を取り付
け、このカラーを感光体ドラムに当接させて押圧するこ
とによって、転写ローラを所定の圧接力で感光体ドラム
に圧接する画像形成装置が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、転写ローラ
等の弾性体からなる回転体が感光体ドラム等の像担持体
に圧接されることによって、回転体に内部応力が発生す
る。この応力が回転体の回転に伴って繰り返し作用する
ことで、回転体の軸方向端部付近が疲労破壊する恐れが
あり、回転体から脱落した欠片による画像形成機能への
悪影響が懸念される。

【０００４】すなわち、円柱状の回転体の軸方向端縁
は、像担持体に圧接する圧接部のエッジとなる。回転体
が像担持体に圧接されたとき、端縁の弾性体が外に逃げ
ようとして、外方向に膨らむため、エッジが尖るように
変形し、この変形に伴って回転体の端部付近に大きな応
力が発生する。

【０００５】また、回転体の回転によって、エッジ付近
に、回転体の回転周期と同じ周期の繰り返し応力が作用
する。そのため、長期にわたってエッジ付近に大きな応
力が繰り返し作用することにより、回転体のエッジ付近
が疲労破壊し、回転体から欠片が生じて脱落する恐れが
ある。

【０００６】この回転体から脱落した欠片が像担持体に
付着すると、この欠片が像担持体の回転に伴って移動す
るため、像担持体の周囲に接触又は近接して配置された
帯電装置、現像装置、転写装置及びクリーニング装置へ
の悪影響が懸念される。例えば、現像槽の中に欠片が入
ると、現像槽内で撹拌されて画像域に移動し、静電潜像
を適切に現像できなくなる。また、クリーニングブレー
ドと像担持体との間に欠片が挟まると、像担持体の表面
を部分的に摺擦したり、クリーニングブレードを反転さ
せることがある。

【０００７】これに対して、回転体の両端を各装置の有
効域の外側に配置することにより、破損したエッジから
の欠片が像担持体の表面に付着した場合でも、その欠片
の各装置への影響をなくすことができる。しかし、回転
体を他の装置よりも長くして、その両端を各装置の外側
に配置すれば、その分、像担持体や装置全体が大きくな
ってしまう。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題に鑑み、本発明
は、回転駆動されて像を担持する像担持体と、この像担
持体に圧接されて、像担持体と共に回転する弾性体から
なる回転体とを備えた画像形成装置において、回転体か
ら脱落した欠片が画像形成機能に悪影響を与えないよう
に、回転体の軸方向端部付近の破損を防止できるように
したものである。

【０００９】そこで、回転体の軸方向端部付近の応力を
緩和するように、軸方向端部の一部に凹みを有する回転
体構造とすれば、凹みによって内部応力による変形を許
容する等して、その影響を排除でき、エッジ付近に生じ
る繰り返し応力を小さくして、その破損を防止すること
ができる。したがって、回転体を長くすることなく、像
担持体への欠片の付着による画像形成機能への悪影響を
回避することができる。

【００１０】具体的な凹みの構造としては、回転体の軸
方向端縁に丸みや面取り等を形成して、内部応力による
変形を吸収できるようにする。これによって、回転体は
端縁から所定の長さだけ中央に入った位置で像担持体に
圧接することになり、回転体の軸方向端部付近は接触し
ないため、端縁には大きな応力が作用しない。そして、
この回転体の圧接部の軸方向端部が例え膨らんだとして
も、凹みの存在により回転体の端縁よりも外側に突出す
ることはなく、圧接部の軸方向端部の変形を小さくでき
る。したがって、回転体の軸方向端部付近に破損は生じ
ない。なお、弾性体からなる回転体は、転写ローラ、帯
電ローラとされる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の画像形成装置の実
施の形態について、図面を用いて説明する。図１は、本
発明の画像形成装置の主要部の各装置の配置図である。
この画像形成装置は、表面に感光層が形成された像担持
体としての感光体ドラム１の周りに、周知の帯電装置
２、露光装置３、現像装置４、転写装置５、クリーニン
グブレード６及び除電ランプ７が、感光体ドラム１の回
転方向にそれぞれこの順番で並設されている。

【００１２】帯電装置２は感光体ドラム１を均一に帯電
するものであり、露光装置３は、帯電装置２によって一
様に帯電された感光体ドラム１の表面に光（レーザー
光）を照射して、静電潜像を形成するものである。この
静電潜像は、現像装置４によってトナーが供給されるこ
とで顕像化され、感光体ドラム１の表面にトナー像が形
成される。

【００１３】また、感光体ドラム１の表面のトナー像
は、転写装置の転写ローラ５と感光体ドラム１との間に
送られてくる記録媒体としての記録紙８に転写ローラ５
によって転写される。トナー像が記録紙８に転写された
後、感光体ドラム１の表面から残留トナーがクリーニン
グブレード６によって清掃され、除電ランプ７によって
残留電荷が除去されて、次の画像形成に備えられる。

【００１４】図２は感光体ドラム及び転写ローラの正面
図、図３はその側面図である。この感光体ドラム１は、
その両端に取り付けられたフランジ９に、回転軸として
のドラム軸１０が固定されており、このドラム軸１０
が、軸受け１１を介して本体フレーム１２に回転可能に
支持されることで、感光体ドラム１が回転可能とされて
いる。

【００１５】また、ドラム軸１０の一端には、感光体ド
ラム１を回転駆動させる従動ギヤ１３が設けられてい
る。この従動ギヤ１３は、本体の図示しない駆動装置か
らの駆動力を伝達する駆動ギヤ１４と噛合し、ドラム軸
１０を介して、感光体ドラム１を回転駆動させる。ま
た、感光体ドラム１の両側のドラム軸１０には、転写ロ
ーラ５との間隔を所定の値に規制するための円板状の規
制部材１５が、回転自在に遊嵌されている。

【００１６】転写ローラ５は、金属製のローラ軸１６
に、例えば体積抵抗値が１０⁵Ωｃｍ程度の半導電性弾
性材料を被覆した構造とされる。一般に、この半導電性
弾性材料としては、アスカーＣでの硬度が４５度程度の
軟質ゴム材あるいは軟質フォーム材料が好適であり、シ
リコンゴムやポリウレタンゴム等の一般ゴム、あるいは
ポリウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、ポリエ
チレンフォーム、エラストマーフォーム、ゴムフォーム
等を用いることができる。

【００１７】この転写ローラ５は、所定の幅（例えば２
ｍｍ程度）のニップ部を形成するように感光体ドラム１
に圧接され、そのニップ部で発生する微小なずれによっ
て、感光体ドラム１とトナーとの間に働くファンデルワ
ールス力（機械的吸着力）を弱め、転写ローラ５にトナ
ーと逆極性の電荷が印加されることによってクーロン力
（電気的吸着力）を弱めて、トナー像を記録紙８に転写
させるようになっている。

【００１８】また、転写ローラ５の体積抵抗値を１０⁵
Ωｃｍ程度の半導電性とすることによって、低抵抗の場
合に生じる、ローラ軸１６と感光体ドラム１との間での
放電による画質の劣化や、高抵抗の場合に生じる、印加
電圧の上昇によるリークと、弾性材料の電荷保有量の増
大による画質の劣化を防止することができる。

【００１９】転写ローラ５のローラ軸１６は、本体フレ
ーム１２に、軸受け１７を介して支持されている。この
軸受け１７は、本体フレーム１２に形成された長孔１８
に遊嵌されており、長孔１８の長手方向をドラム軸１０
の方向に向けて形成することで、転写ローラ５が感光体
ドラム１に近づいたり離れたりできるようにされてい
る。

【００２０】また、転写ローラ５のローラ軸１６には、
転写ローラ５を感光体ドラム１に圧接するように付勢す
るためのスプリング等からなる付勢部材１９が設けられ
ている。このローラ軸１６には、ドラム軸１０に遊嵌さ
れた規制部材１５に当接する円板状のカラー２０が回転
自在に遊嵌されており、感光体ドラム１の中心と転写ロ
ーラ５の中心との間を所定の間隔に規制することで、付
勢部材１９の付勢力に誤差が生じても、転写ローラ５が
感光体ドラム１に所定の圧接力で圧接される。

【００２１】また、ローラ軸１６には、感光体ドラム１
のフランジ９の外周に形成されたドラム側ギヤ２１と噛
み合うローラ側ギヤ２２が設けられており、感光体ドラ
ム１の回転に伴って、転写ローラ５が回転する。このド
ラム側ギヤ２１及びローラ側ギヤ２２は、カラー２０及
び規制部材１５を所定の寸法に設定することで、転写ロ
ーラ５が感光体ドラム１に圧接されてカラー２０が規制
部材１５に当接したときに、それぞれのピッチ円が接す
るようになっている。このとき、転写ローラ５が感光体
ドラム１と同じ周速度で回転して、転写ローラ５と感光
体ドラム１とに速度差が生じないため、感光体ドラム１
から記録紙８に転写された画像の歪等の画像不良を防止
できる。

【００２２】ここで、ドラム側ギヤ２１のピッチ円の直
径は、感光体ドラム１の直径と等しくされている。一
方、ローラ側ギヤ２２のピッチ円の直径は、転写ローラ
５の直径よりもわずかに小さくされ、カラー２０と規制
部材１５とを当接させたときに、弾性体からなる転写ロ
ーラ５が、感光体ドラム１に所定の圧接力で圧接される
ようにされている。つまり、転写ローラ５の半径は、カ
ラー２０と規制部材１５とを当接させたときの、ドラム
軸１０とローラ軸１６との中心間隔から感光体ドラム１
の半径を差し引いた値よりもわずかに大きくされてい
る。

【００２３】図４は感光体ドラム及び転写ローラの概略
軸方向断面図、図５はその端部付近の拡大図、図６は従
来の転写ローラ端部付近の拡大断面図である。図に示す
ように、転写ローラ５の軸方向端縁には、丸み２３が形
成されており、転写ローラ５の表面が感光体ドラム１に
圧接する領域である圧接部２４の軸方向端部は、転写ロ
ーラ５の端面から丸み２３分だけ中央にずれた位置にあ
る。

【００２４】ここで、以下の条件のとき、丸み２３の大
きさは、３ｍｍ〜５ｍｍ程度であればよい。その条件
は、ローラ軸１６の直径＝４ｍｍ〜５ｍｍ程度、転写ロ
ーラ５の外径＝１４ｍｍ〜１６ｍｍ程度、転写ローラ５
の軸方向長さ＝３００ｍｍ〜３２０ｍｍ、転写ローラ５
の半導電性弾性材料の硬度＝４５度（アスカーＣ）、転
写ローラ５の圧接荷重＝単位ニップ面積あたり１００ｇ
〜２００ｇ、転写ニップ幅（平均）＝２ｍｍ程度であ
る。

【００２５】この転写ローラ５を感光体ドラム１に圧接
すると、圧接部２４とローラ軸１６との間に圧縮応力が
発生する。この圧縮応力は、圧接部２４の端部から転写
ローラ５の端縁とローラ軸１６との交差部に向かう方向
で最大となる。また、転写ローラ５の圧縮応力は、主に
ローラ軸１６と圧接部２４との間に生じるため、最大圧
縮応力が生じる領域の外側、すなわち転写ローラ５の端
縁（Ａ）では、大きな応力は生じない。

【００２６】ところで、弾性体が圧縮されたとき、圧縮
力が作用する方向に圧縮応力が発生すると共に、圧縮さ
れた弾性体が側方に逃げるように膨らむ性質がある。従
来の転写ローラ２６では、図６に示すように、圧接部２
５の軸方向端部が転写ローラ２６の端縁の位置にあり、
端縁に沿って大きな圧縮応力が生じるため、そのエッジ
２７が尖るように軸方向外側に膨らむ。この変形によっ
てエッジ２７付近には、より大きな応力が生じ、この応
力が繰り返し作用することで、エッジ２７が欠け落ちる
恐れがある。

【００２７】これに対して、丸み２３が形成された転写
ローラ５では、大きな応力が生じない端縁（Ａ）によっ
て、圧接部２４の端部が軸方向外側に膨らむことを抑制
できる。そのため、端部での応力を緩和することがで
き、転写ローラ５を長期にわたって使用して繰り返し応
力が作用しても、転写ローラ５の軸方向端部が破損しな
いようにすることができる。

【００２８】なお、本発明は、上記の実施の形態に限定
されるものではなく、本発明の範囲内において適宜変更
を加えることができる。例えば、図７に示すように、転
写ローラ５の軸方向端縁に面取り２８を形成して、転写
ローラ５の軸方向端部付近が感光体ドラム１に圧接され
ないようにしてもよい。この場合も、丸み２３を形成し
たときと同様、端縁（Ｂ）によって、圧接部２４の端部
の膨らみを押さえて、軸方向端部での応力を緩和するこ
とができる。なお、面取り２８の大きさは、上記の実施
の形態で、丸み２３の大きさを例示したときの条件と同
じ条件のとき、３ｍｍ〜５ｍｍであればよい。

【００２９】また、図８に示すように、転写ローラ５の
軸方向端縁の一部に、凹みとしてリング状溝２９を形成
してもよい。この場合、端縁のリング状溝２９によって
転写ローラ５の軸方向端部付近の変形を吸収できるた
め、軸方向端部付近に大きな応力が作用しなくなる。ま
た、回転体としては転写ローラだけでなく、導電性弾性
ゴム製の帯電ローラ等としてもよい。また、像担持体
は、ドラム状に限らず、ベルト状であってもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の画像形成装置では、転写ローラ等の回転体の軸方向端
部付近に凹みを設けて、応力を緩和できる構造としたこ
とで、長期にわたる使用による繰り返し応力によって、
回転体の軸方向端部付近が破損することを防止できる。

【００３１】また、回転体の軸方向端部付近が破損し
て、脱落した欠片が像担持体の近辺に配された他の装置
に影響を与えないように、回転体を他の装置よりも長く
する必要がないため、感光体ドラム等の像担持体も小さ
くすることができ、画像形成装置の小型化と、コスト削
減に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の主要部の配置図

【図２】感光体ドラム及び転写ローラの正面図

【図３】その側面図

【図４】感光体ドラム及び丸みが形成された転写ローラ
の圧接状態を示す断面図

【図５】その端部付近の拡大図

【図６】従来の転写ローラ端部付近の拡大断面図

【図７】面取りが形成された転写ローラの端部付近の拡
大断面図

【図８】リング状溝が形成された転写ローラの端部付近
の拡大断面図

【符号の説明】

１感光体ドラム５転写ローラ１６ローラ軸２３丸み２４圧接部２８面取り

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H200 FA09 HA02 HB12 HB22 JA02 JA27 JB10 MC01 3J103 AA02 AA73 AA74 BA41 FA03 GA02 GA57 GA58 GA60 GA74

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転駆動されて像を担持する像担持体
と、該像担持体に圧接されて、像担持体と共に回転する
弾性体からなる回転体とを備えた画像形成装置であっ
て、前記回転体の像担持体に圧接する圧接部の軸方向端
部付近の応力を緩和するために、前記回転体の軸方向端
部の一部に凹みが形成されたことを特徴とする画像形成
装置。
【請求項２】回転駆動されて像を担持する像担持体
と、該像担持体に圧接されて、像担持体と共に回転する
弾性体からなる回転体とを備えた画像形成装置であっ
て、前記回転体の像担持体に圧接する圧接部の軸方向端
部付近の応力を緩和するために、前記回転体の軸方向端
縁が丸みを有していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】回転駆動されて像を担持する像担持体
と、該像担持体に圧接されて、像担持体と共に回転する
弾性体からなる回転体とを備えた画像形成装置であっ
て、前記回転体の像担持体に圧接する圧接部の軸方向端
部付近の応力を緩和するために、前記回転体の軸方向端
縁が面取りされたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】前記回転体は、転写ローラとされたこと
を特徴とする請求項１、２又は３記載の画像形成装置。