JP3290766B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、像担持体や、この周り
に配備される画像形成用ローラなどを具備した画像形成
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複写機、プリンタ、ファクシミリなどの
画像形成装置において、例えばドラム状の感光体より成
る像担持体に対し帯電や露光などを行って静電潜像を形
成し、これをトナー像として可視像化し、そのトナー像
を所定の転写紙に転写するものでは、帯電や転写などを
行うために各種のコロナ放電器が用いられている。

【０００３】かようなコロナ放電器を用いると、放電時
にオゾンが発生し易くなるが、近年、そのオゾンの発生
を抑えることを目的として、コロナ放電器の代りにロー
ラを用いる画像形成装置が実用化されるようになって来
た。

【０００４】図１３は、帯電や転写に、コロナ放電器で
はなくローラを用いる形式の画像形成装置の一従来例を
示したものである。

【０００５】この図において、画像形成装置１の本体を
なす筐体２内の略中央部には、ドラム体で構成される感
光体３が設けられ、この感光体３は図示矢印方向に回転
駆動される。この回転の際、図示矢印方向に回転する帯
電ローラ４により感光体３の表面が一様に帯電される。

【０００６】次いで、光書込器５によって、感光体３上
の帯電面に対して光書き込みが行われることにより、感
光体上には所定の静電潜像が形成される。この静電潜像
は、現像器６の現像ローラ７に担持されたトナーによっ
てトナー像として可視像化される。

【０００７】一方、レジストローラ部９からは転写紙
（記録用紙）１１が所定のタイミングをとって感光体３
と転写ローラ８との間に向けて送られる。

【０００８】転写ローラ８は、図示矢印方向に駆動をか
けられながら回転するようになっていて、これと感光体
３との間の転写部において感光体上のトナー像が転写紙
１１上に転写される。この転写後、転写紙１１は、定着
ローラ部１２を通って排出ローラ部１３より機外に排出
される。

【０００９】帯電ローラ４や転写ローラ８などは、画像
形成用ローラとも言うべきものであり、帯電や転写を良
好に行わせるためには、かかる画像形成用ローラを感光
体に対し一定の圧力で当接させる必要がある。

【００１０】従来は、その圧接手段に、図１４に示すよ
うな構成のものを採用していた。ここで、画像形成用ロ
ーラとして、便宜上、図１３に示した転写ローラ８を適
用し、このローラの圧接構成について以下に説明する。

【００１１】転写ローラ８は中心に芯金となるローラ軸
８Ａを有するものとなっていて、この両端部には軸受１
４，１４が係合している（図１５）。かかる軸受１４
と、画像形成装置本体の基板１５との間には圧縮バネ１
６が介装され、この弾力で、軸受１４を介して転写ロー
ラ８は感光体３に圧接させられている。転写ローラ８
は、圧縮バネ１６の力で、感光体１３に圧接しながら回
転するようになっているのである。なお、軸受１４は、
図１５に示すように、基板１５に固定されたガイド部材
１７により、垂直方向には可動であるものの、感光体３
の軸方向には動かぬように保持される。

【００１２】従来は、図１４に示すように、ローラ軸の
両端側でローラ軸を加圧する方式であるため、ローラ軸
の両端部ではＭ１なる曲げモーメントが発生し、ローラ
８が図のように撓んでしまい、中央部の接触圧（感光体
３に対する接触圧）が弱まったり、ローラ中央部が感光
体から浮き上がったり、或いは両端側の接触圧が強くな
り過ぎたりする不具合を生じていた。

【００１３】この種の画像形成用ローラには、該ローラ
が感光体に対して、その軸方向に均一に、しかも、軽荷
重で接触する事が要求されている。一方、この種の画像
形成装置、特にレーザプリンタでは一層の小型化が要求
されており、感光体３のみならず、かかる画像形成用ロ
ーラについても一層の小径化が求められている。

【００１４】この種の画像形成用ローラは、ローラ軸の
周りに、ゴム等の弾性体を形成する如くして作製される
ため、ローラ直径が小さくなると、ローラ軸（芯金）は
かなり細いものとなってしまい、剛性が不足し、図１４
に示す加圧方式では、ローラ軸が一層、撓み易くなり、
均一な接触性が容易に得られなくなっている。

【００１５】このようになると、画像形成用ローラが帯
電ローラである場合には、感光体の軸方向中央部で帯電
電位が低下したりして、異常画像を生じる原因になる。
又、画像形成用ローラが転写ローラである場合には、中
央部において転写性が悪くなり、画像上の白抜けを生じ
たり、両端側で画像が部分的に欠けたりして、画質が悪
くなる原因になる。又、いずれのローラの場合にも、接
触圧が不均一になった場合、ローラ表面や感光体表面が
損耗し易くなり、その寿命を縮めることになる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、剛性
の小なる画像形成用ローラを用いても、同ローラを均一
に像担持体に圧接させ得るようにして、画質の一段の向
上を図ることができるようにした画像形成装置を提供す
ることにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、像担持体と、中心にローラ軸を備え、弾性
を有した表面が像担持体に対して圧接しながら回転する
画像形成用ローラとを具備した画像形成装置において、
前記ローラ軸の両端側に、画像形成用ローラが像担持体
に圧接するようにローラ軸に対して弾性力を及ぼす第１
のバネ材を付設すると共に、ローラ軸の両端側であっ
て、第１のバネ材よりも、軸方向外側の位置に、第１の
バネ材よりも弾性力が弱く、第１のバネ材の弾性力付与
方向と反対方向にローラ軸に対して弾性力を及ぼす第２
のバネ材を付設した画像形成装置を提案するものであ
る。

【００１８】今一つの発明は、上記目的を達成するた
め、像担持体と、中心にローラ軸を備え、弾性を有した
表面が像担持体に対して圧接しながら回転する画像形成
用ローラを具備した画像形成装置において、前記ローラ
軸の両端側を、軸方向に対して内側と外側となるような
隣接位置関係をもって配した第１及び第２の軸受で、回
転自在に支持させると共に、両軸受を共通の軸受支持部
材により支持させ、この軸受支持部材に、画像形成用ロ
ーラが像担持体に圧接するような、バネ材によるバネ力
を作用させ、このバネ力の作用位置を、前記内側の軸受
よりも、更に、軸方向上の内側となるような位置に定め
た画像形成装置を提案するものである。

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に
説明する。

【００２２】図１は、本発明一実施例の画像形成装置に
具備される画像形成用ローラの加圧構成部を示したもの
である。

【００２３】符号８で示すものは画像形成用ローラの一
例をなす転写ローラであり、その他の帯電ローラ４（図
１３）なども、その画像形成用ローラに含まれ、本発明
を適用できるものであるが、ここでは、便宜上、転写ロ
ーラ８を一適用例として、実施例の説明を続けることと
する。なお、この転写ローラ８と帯電ローラ４を有する
画像形成装置の基本的な構成と作用は、図１３を参照し
て先に説明したところと変りはないので、その説明は省
略する。後述する他の実施例においても同様とする。

【００２４】転写ローラ（以下、単に「ローラ」と言
う）８は、中心にローラ軸８Ａを有し、感光体３に対し
て、圧接しながら回転する。ローラ８は、感光体３に圧
接する表面が弾性を有したものとなっている。

【００２５】例えば、ローラ８は、図４に示す如く、金
属製のローラ軸８Ａと、この周りに一体形成される円筒
状の弾性体８Ｂとで構成されるようになっている。弾性
体８Ｂは、中抵抗導電性のゴム若しくはスポンジより成
り、加圧されることにより、変形して、感光体３に密着
する。なお、図５はローラ８の横断面図である。

【００２６】ローラ軸８Ａの両端側には、ローラ８が感
光体３に圧接するようにローラ軸８Ａに対して弾性力を
及ぼす第１のバネ材２１が付設されている。本例では、
このバネ材２１は圧縮コイルバネ（以下、「圧縮バネ」
と言う）より成り、これは画像形成装置本体側の基板１
５と、ローラ軸８Ａに図２に示す如く係合する軸受１８
との間に介装されるようになっている。

【００２７】又、ローラ軸８Ａの両端側であって、第１
のバネ材である圧縮バネ２１よりも、ローラ軸の軸方向
外側の位置に、そのバネよりも弾性力が弱く、且つ、そ
のバネの弾性力付与方向と反対方向にローラ軸８Ａに対
して弾性力を及ぼす第２のバネ材２２が付設されてい
る。本例では、バネ材２２は引っ張りバネより成り、こ
れは基板１５と、図３に示す如くローラ軸８Ａに嵌め込
まれる軸受１９との間に介設されるようになっている。

【００２８】ここで、図１において、両軸受１８，１９
間の距離（軸受中心間距離）をＬ、バネ２１による加圧
力をＡ１、バネ２２により引っ張り力をＢ１としてお
く。

【００２９】先ず、圧縮バネ２１の力で、ローラ８は感
光体３に圧接するのであるが、この際の圧接力は、バネ
２１による加圧力Ａ１と引っ張りバネ２２の引っ張り力
Ｂとの差（Ａ１−Ｂ１）によって定められる。一方、バ
ネ２２による引っ張り力Ｂ１によって、ローラ軸８Ａに
は両側にＭ２（Ｂ１×Ｌ）なる曲げモーメントが発生
し、この曲げモーメントＭ２は、加圧による曲げモーメ
ントＭ１（図１４）を打ち消す働きをする。

【００３０】すなわち、曲げモーメントＭ２の発生によ
って、図１４に示したローラ８の撓みが解消され、同ロ
ーラ８の中央部の密着性が保たれ、同ローラ８が感光体
３に対して、この軸方向に均一に圧接（密着）するよう
になるのである。

【００３１】いずれにしても、ローラ中央部の圧接力が
弱まったり、或いは、中央部が感光体から浮き上がった
りすることが無くなるのである。これによって、帯電や
転写が良好に均一に行われるようになり、得られる画像
の品質は良くなる。そして、このような機能を、画像形
成用ローラの剛性が不足しても、遂行することができ
る。

【００３２】なお、図２に示すガイド部材２３は、基板
１５に固定され、軸受１８を垂直方向に移動自在に支持
すると共に、それを軸方向及びこれと直交する方向に動
かぬように保持する働きをする。軸受１９の方も、同様
構成のガイド部材により支持される。

【００３３】次に、今一つの発明の実施例について説明
する。図６及び図７において、図１及び図４に示したロ
ーラ８と同じ形態のローラ８は、そのローラ軸８Ａの両
端側が、軸方向に対して内側と外側となるような隣接位
置関係をもって配した第１及び第２軸受３１，３２によ
って回転自在に支持されるようになっている。

【００３４】両軸受３１，３２は、共通の軸受支持部材
２４により支持され、この軸受支持部材２４はローラ８
の中央部に向けて延伸する突部２４ａをもち、ここに
は、ローラ８が感光体３に圧接するような、バネ材によ
るバネ力が作用するようになっている。

【００３５】本例では、バネ材が圧縮コイルバネ２５よ
り成り、このバネ２５は基板１５と突部２４ａとの間に
介装されている。バネ２５の作用位置は、内側の軸受３
１よりも更に内側になるように定められている。

【００３６】ここで、内側の軸受３１の中心から、バネ
２５の中心までの距離をＬ１、両軸受３１，３２の中心
間距離をＬ２としておく。

【００３７】バネ２５によってＡ２なる加圧力が軸受支
持部材２４に付与されると、内側の軸受３１を支点にし
て、外側の軸受３２にはＢ２なる上向きの力が作用す
る。すなわち、Ａ２×Ｌ１＝Ｂ２×Ｌ２なる関係で、Ｂ
２なる上向きの力が生じるのである。そして、内側の軸
受３１にはＭ３（Ｂ２×Ｌ２）なる曲げモーメントが発
生する。

【００３８】この曲げモーメントＭ３は、曲げモーメン
トＭ１（図１４）を打ち消す働きをし、これにより、前
の発明の実施例と同じように、ローラ中央部の密着性が
良好に保たれるようになる。この実施例の場合は、一組
みのバネで済むことになる。なお、軸受支持部材２４
は、前の実施例のガイド部材２３（図２）に相当するガ
イド部材によって支持されるようになっている。

【００３９】次に、他の例について説明する。

【００４０】図８において、ローラ２８は、図１に示し
たローラ８に相当するものであり、両端側を除いた主軸
部を太くしたローラ軸２８Ａと、その主軸部の周りに一
体形成された弾性体２８Ｂより構成される。ローラ軸２
８Ａは、金属製の磁性体より構成されている。

【００４１】ローラ軸２８Ａは、図９に示すように、基
板１５に一体化されたガイド部材２６により支持され、
垂直方向には可動であるものの、この方向と直交する方
向に動かぬように保持される。

【００４２】一方、感光体３３は、図１３に示した感光
体３に相当するものであり、表面に感光層を形成したド
ラム体３３Ａより成る。ドラム体３３Ａの内部には両端
に軸部３４ａを有したローラ状の磁石体３４が設けられ
ている。磁石体３４は回転しないように保持されるよう
になっていて、これに対して、ドラム体３３Ａは軸受３
５に支持され、回転可能となっている。

【００４３】磁石体３４は、この磁力で、磁性体である
ローラ軸２８Ａを引き付け、弾性体２８Ｂを軸方向全域
にわたって均一に圧接させる。すなわち、ローラ８の表
面が感光体３３に均一に密着させられるのである。な
お、図８に示すように、ローラ軸２８Ａの主軸部（弾性
体２８Ｂが形成される軸部）をできるだけ太くすると、
磁石体３４との距離が短くなり、ローラ２８の引き付け
力（磁石体の磁力による引き付け力）を大にすることが
できる。この他、図９に示すようにローラ２８は、磁石
体３４の磁極（図の例ではＮ極）に対応する位置に置か
れており、効果的に、感光体３３の方に引き付けられ
る。

【００４４】かような構成によれば、ローラ２８の全体
が、磁石体３４によって、感光体３３の側に吸引される
ようになるので、ローラ体に撓みを生じるおそれがなく
なり、軸方向全域にわたり良好な密着性を得ることがで
きる。又、この実施例では、前の一連の実施例で用いた
バネ材は不要となり、又、ローラ軸に曲げモーメントが
作用するようなこともない。

【００４５】ところで、現像器６（図１３）に用いられ
る現像剤としては、磁性現像剤と非磁性現像剤との２種
類に大別されるが、現像剤に、このうちの非磁性現像剤
を用いるようにすれば、感光体の内部に磁石体を設けて
も、これが画像形成に悪影響を与えることがなく、良好
な品質の画像を得ることができる。

【００４６】ここで、図１０は、感光体の内部に設けた
磁石体３４の磁力により、３種のローラ、すなわち、帯
電ローラ４と、現像ローラ７と、転写ローラ８とを感光
体３３の方に共に引き付けて密着させるようにした実施
例を示すものであり、このように構成すると、１つの磁
石体で、複数の画像形成用ローラを全て均一に感光体表
面に圧接させることができる。

【００４７】各ローラ４，７，８は、磁石体３４の各磁
極位置に対応するように、それぞれ配設されるようにな
っている。当該画像形成装置の非稼動時、すなわち、非
画像形成時には各磁極が各ローラに対応しない位置に置
かれるように、磁石体３４は回動変位可能となってい
る。この駆動は、例えば図１１に示すようなロータリー
ソレノイド３６を磁石体３４に連結することによって可
能である。

【００４８】かように、磁石体を構成することにより、
非画像形成時には画像形成用ローラの、感光体に対する
圧接力を弱めたり、その圧接力を無くしたりすることが
できるので、その弾性層の圧縮永久歪（クリープ）など
を生じにくくすることができる。なお、磁極の位置が変
わるように、磁石体を回動変位させる構成については、
画像形成用ローラが１個の場合でも、適用することがで
きる。

【００４９】図８に示す実施例は、磁石体３４の磁力
で、ローラ２８を感光体３３の側に引き付けるようにし
たものであるが、その引き付け力を増すために、弾性体
２８Ｂの中に、フェライト等の磁性粒子を分散混合させ
るようにしても良い。図１２に示すローラ２８′は、弾
性体２８Ｂ′の中に、かかる磁性粒子を分散混合したロ
ーラである。画像形成用ローラをかように構成すると、
ローラの密着力を増加させることができる。いずれにし
ても、磁性材（磁性粒子）と磁石体との間の磁力吸引間
距離が短くなって、より大きな吸引力を得ることができ
るのである。

【００５０】なお、上述の一連の発明においては、画像
形成用ローラとして、転写ローラや帯電ローラのみなら
ず、現像ローラなども適用することができ、更には、応
用例として、レジストローラ部９（図１３）のローラな
どにも適用することができる。その際、現像ローラ７
は、上述した各実施例の構成により感光体などの像担持
体に均一に圧接し、またレジストローラ部９では、その
一方のローラが、前述の各実施例の構成によって、他方
のローラに均一に圧接する。いずれの場合にも、そのロ
ーラが、剛性が弱いものであって、それを感光体のよう
な対象物に対して、この軸方向に均一に圧接させること
ができるのである。

【００５１】又、上記実施例では、像担持体としてドラ
ム状の感光体を示したが、ベルト状の像担持体を用いる
画像形成装置にも、本発明を広く適用できることは勿論
である。

【００５２】

【発明の効果】請求項１及び２に係る各発明によれば、
画像形成用ローラを像担持体に対して、この軸方向に均
一に密着させることができるので、より品質の良い画像
を得ることができる。

【００５３】

【００５４】

【００５５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明一実施例の画像形成装置に具備される画
像形成用ローラの加圧構成部を示したものである。

【図２】同上加圧構成部の側面図である。

【図３】同上加圧構成部の引っ張りバネ部周りの側面図
である。

【図４】画像形成用ローラの一例の断面図である。

【図５】同上画像形成用ローラの一例の横断面図であ
る。

【図６】別の実施例の加圧構成部を示す図である。

【図７】同上加圧構成部の側面図である。

【図８】更に別の実施例の加圧構成部を示す図である。

【図９】同上加圧構成部の側断面図である。

【図１０】複数の画像形成用ローラを磁石体で感光体の
方に吸引する実施例の構成図である。

【図１１】磁石体の磁極位置変更手段の一例を示す構成
図である。

【図１２】別の例の画像形成用ローラを示す断面図であ
る。

【図１３】従来技術や本発明などを説明するのに使用し
た画像形成装置の一例の概略構成図である。

【図１４】従来の加圧構成部を示す図である。

【図１５】同上加圧構成部の側面図である。

【符号の説明】

８Ａ ローラ軸 ２４ 軸受支持部材 ３１ 第１の軸受 ３２ 第２の軸受

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/02 G03G 15/08 G03G 15/16

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体と、中心にローラ軸を備え、弾
   性を有した表面が像担持体に対して圧接しながら回転す
   る画像形成用ローラとを具備した画像形成装置におい
   て、前記ローラ軸の両端側に、画像形成用ローラが像担
   持体に圧接するようにローラ軸に対して弾性力を及ぼす
   第１のバネ材を付設すると共に、ローラ軸の両端側であ
   って、第１のバネ材よりも、軸方向外側の位置に、第１
   のバネ材よりも弾性力が弱く、第１のバネ材の弾性力付
   与方向と反対方向にローラ軸に対して弾性力を及ぼす第
   ２のバネ材を付設したことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 像担持体と、中心にローラ軸を備え、弾
   性を有した表面が像担持体に対して圧接しながら回転す
   る画像形成用ローラを具備した画像形成装置において、
   前記ローラ軸の両端側を、軸方向に対して内側と外側と
   なるような隣接位置関係をもって配した第１及び第２の
   軸受で、回転自在に支持させると共に、両軸受を共通の
   軸受支持部材により支持させ、この軸受支持部材に、画
   像形成用ローラが像担持体に圧接するような、バネ材に
   よるバネ力を作用させ、このバネ力の作用位置を、前記
   内側の軸受よりも、更に、軸方向上の内側となるような
   位置に定めたことを特徴とする画像形成装置。