JP3661416B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真技術を用いて画像を形成するプリンター、ファクシミリ、複写機等の画像形成装置に関し、特にその像担持体（例えば感光体や中間転写体）およびその駆動技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真技術を用いた画像形成装置は、外周面に像担持層としての感光層を有し回転駆動される感光体と、この感光体の外周面を一様に帯電させる帯電手段と、この帯電手段により一様に帯電させられた外周面を選択的に露光して静電潜像を形成する露光手段と、この露光手段により形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像（トナー像）とする現像手段と、この現像手段により現像されたトナー像を用紙等の記録材に転写させる転写手段と、転写後に感光体表面に残留しているトナーを除去するクリーナブレード等からなるクリーニング手段とを有している。
【０００３】
この種画像形成装置における感光体は、電気的あるいは機械的な衝撃を受けて劣化するため、交換可能な消耗品として構成することが望ましく、したがって低価格とすることが望ましい。
【０００４】
そこで、このような要請に応えようとしたものとして、従来、特開昭５７−１１５５６０号公報記載の、像保持部材用金属ドラムの製造方法が知られている。
【０００５】
図４は同公報記載の方法により製造された金属ドラムを用いた像保持部材を示す図である。
【０００６】
同図において、１は衝撃冷間押出加工（インパクト加工）で形成された金属ドラムである。この金属ドラム１の表面には像保持層２が形成されている。金属ドラム１の一方の端面１ａには像保持部材の駆動用加工が施されており、他方の端面にはフランジ３が取り付けられている。
【０００７】
端面１ａは、本体４に取り付けられている連結ギア５のフック５ａと噛み合うようになっており、連結ギアの回転力が像保持部材に伝動される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、感光体上に形成された静電潜像にトナーを付与する現像手段としては、現像ローラの表面にトナーを担持させ、この現像ローラを、感光体表面に接触させる、あるいは、極微小間隔を隔てた状態で近接させる、という手段が知られており、その現像ローラとしては、硬質のものと弾性体からなるものとが知られている。
【０００９】
感光体として硬質の感光体ドラムを用い、また現像ローラとしても硬質のものを用いる場合には、感光体ドラムおよび現像ローラを高精度に製造するには自ずと限界があり、必ず誤差が生ずるから、両者を均一に接触させるあるいは均一な微小間隔を隔てた状態で近接させることは困難である。特に、硬いもの同士である感光体ドラムと現像ローラとを均一に接触させることは極めて困難であり、局部的に隙間が生じて現像むらが生じたり、必要以上に強く圧接されて感光ドラムや現像ローラに傷がついたりするという問題が生ずる。
【００１０】
したがって、感光体と現像ローラとを両者とも硬質のもので構成するということは通常行なわれておらず、感光体として硬質の感光体ドラムを用いる場合には現像ローラを弾性体で構成する、現像ローラとして硬質のものを用いる場合には感光体として可撓性を有する感光体ベルトを用いる、ということが行なわれている。
【００１１】
しかしながら、現像ローラを弾性体で構成した場合には、現像ローラの回転に伴ってトナーが飛散する等の問題がある。
【００１２】
また、感光体として感光体ベルトを用いた場合には、これを支持するために少なくとも２本のローラが必要なために、構造が複雑になるばかりでなく装置が大型化してしまうという問題がある。
【００１３】
これに対し、上述した従来の技術（図４参照）を利用し、金属ドラム１を、これが内方に容易に撓むことができるように薄肉状、例えば少なくとも肉厚３００μｍ以下となるように構成すれば、この金属ドラム１を疑似軟質材として利用することが可能となり、したがって、現像ローラが硬質のものであっても、感光体ベルトを用いることなく、現像ローラとの確実で安定した接触状態が得られることが期待できる。
【００１４】
しかしながら、上記公報には、金属ドラム１を疑似軟質材として利用することについては何等記載されていない。
【００１５】
また、仮に、上記従来技術において、金属ドラム１を、疑似軟質材として利用できる程度に薄肉状に構成したとすると、次のような問題が生じる。
【００１６】
すなわち、前述したように、一般に電子写真技術を用いた画像形成装置においては、トナー像の転写後に像担持体表面に残留しているトナーを除去するクリーナブレード等が設けられ、このクリーナブレード６（図４の仮想線参照）は像担持体表面に当接して像担持体表面に残留したトナーを掻き落とすようになっているから、回転駆動される像担持体に対して負荷として作用する。別言すれば、クリーナブレードは、像担持体の回転に対して負荷となる当接部材を構成する。また同様に、例えば帯電手段等が、像担持体としての感光体に当接して従動回転する帯電ローラ等で構成される場合には、その帯電ローラ等も、感光体の回転に対して負荷となる当接部材を構成することとなる。
【００１７】
そして、このように、回転駆動される像担持体に対して負荷として作用する当接部材が配置される構成では、像担持体の基材としての金属ドラム１における、クリーナブレード６との当接部と、駆動側端部１ａとの間の部位１ｂに捻り力が作用することとなる。
【００１８】
このような状況において、金属ドラム１を薄肉状に構成すると、上記捻り力によって上記部位１ｂが変形するおそれがあり、変形が生じた場合には、その変形部位において像担持体とクリーナブレード６との当接が不適正となってクリーニング不良が生じることとなる。また、上記変形は金属ドラム１の周方向全周に亙って生じることとなるから、他のプロセス部材（負荷となる部材に限らない）、例えば現像ローラとの当接も不適正となって現像不良等が生じることとなる。
【００１９】
本発明の目的は、以上のような問題を解決し、インパクト加工により薄肉円筒状に形成された基材を用いつつ上記変形を抑制して適正な画像を形成することのできる画像形成装置を提供することにある。
【００２０】
【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記載の画像形成装置は、可撓性を有する薄肉円筒状の基材と、この基材の表面に形成された像担持層とを有する、可撓性のある薄肉円筒状の像担持体と、
この像担持体の一端に設けられた、像担持体の回転駆動手段と、
前記像担持体の表面に当接して像担持体の回転に対して負荷となる当接部材とを備えた画像形成装置であって、
前記像担持体の基材が、スラグにパンチで衝撃を与えることによりスラグを薄肉円筒状に展伸形成するインパクト加工により形成された後に，当該筒状体のスラグ側の端部とその反対側の端部とが切断されることにより中空の可撓性を有する薄肉円筒状に形成された基材であるとともに、
前記回転駆動手段が、前記基材のインパクト加工時におけるスラグが配置された側とは反対側の端部に設けられていることを特徴とする。
【００２１】
【作用効果】
請求項１記載の画像形成装置によれば、像担持体の一端に設けられた回転駆動手段によって像担持体が回転駆動される。
【００２２】
像担持体は、可撓性を有する薄肉円筒状の基材と、この基材の表面に形成された像担持層とを有する、可撓性のある薄肉円筒状となっているので、いわば疑似軟質材として利用することができ、したがって、硬質の現像ローラ等を確実かつ安定して接触させることが可能となる。
【００２３】
また、像担持体の基材は、スラグにパンチで衝撃を与えることによりスラグを薄肉円筒状に展伸形成するインパクト加工により形成されるので、比較的安価に作成することができる。
【００２４】
インパクト加工により形成された薄肉円筒状の基材は、インパクト加工時におけるスラグが配置された側と、その反対側（展伸方向先端側）とでは強度が異なる。スラグが配置された側では結晶粒径が大きくなって強度が比較的低くなり、反対側（展伸方向先端側）では結晶粒径が小さくなって強度が比較的高くなる。
【００２５】
これに対し、この請求項１記載の画像形成装置によれば、像担持体の回転駆動手段が、前記基材のインパクト加工時におけるスラグが配置された側とは反対側の端部に設けられているので、像担持体の表面に当接して像担持体の回転に対して負荷となる当接部材（例えばクリーナブレード）が設けられ、したがって、像担持体の基材における、当接部材との当接部と、駆動側端部との間の部位に捻り力が作用しても、この部位に変形が生じるということが防止され、あるいは著しく抑制されることとなる。
【００２６】
すなわち、この請求項１記載の画像形成装置によれば、インパクト加工により薄肉円筒状に形成された基材を用いつつ上記変形を抑制して適正な画像を形成することが可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２８】
図１は本発明に係る画像形成装置の一実施の形態の要部を示す概略図、図２は感光体ユニットの断面図である。
【００２９】
先ず、この画像形成装置の概要について説明する。
【００３０】
この画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーによる現像器を用いてフルカラー画像を形成することのできる装置である。
【００３１】
図１において、１０は感光体ユニット（図２参照）であり、像担持体としての感光体１１を有している。感光体ユニット１０は、後述する回転駆動手段によって図示矢印方向に回転駆動される。
【００３２】
感光体１１は、後に詳しく説明する薄肉円筒状の導電性を有する基材１１ａ（図２参照）と、その表面に形成された感光層１１ｂとを有している。
【００３３】
感光体１１の周りには、その回転方向に沿って、帯電手段としての帯電ローラ２０、現像手段としての現像ローラ２１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）、中間転写ベルト２２、およびクリーニング手段３０が配置される。
【００３４】
帯電ローラ２０は、感光体１１の外周面に当接して従動回転し、感光体１１の外周面を一様に帯電させる。一様に帯電した感光体１１の外周面には、図示しない露光ユニットによって所望の画像情報に応じた選択的な露光Ｌ１がなされ、この露光Ｌ１によって感光体１１上に静電潜像が形成される。
【００３５】
この静電潜像は、現像ローラ２１でトナーが付与されて現像される。
【００３６】
現像ローラとして、イエロー用の現像ローラ２１Ｙ、シアン用の現像ローラ２１Ｃ、マゼンタ用の現像ローラ２１Ｍ、およびブラック用の現像ローラ２１Ｋが設けられている。これら現像ローラ２１Ｙ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｋは、それぞれ図示しない接離機構によりに感光体１１に対して接離可能に構成されており、選択的に１つの現像ローラ２１のみが感光体１１に当接し得るようになっている。したがって、これらの現像ローラ２１は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのうちのいずれかのトナーを感光体１１の表面に付与して感光体１１上の静電潜像を現像する。現像ローラ２１は、硬質のローラ例えば、表面を粗面化した金属ローラ、または、硬質の樹脂ローラで構成されている。
【００３７】
現像されたトナー像は、一次転写部Ｔ１で中間転写ベルト２２上に転写される。
【００３８】
クリーニング手段３０は、上記転写後に、感光体１１の外周面に残留し付着しているトナー（図示せず）を掻き落とすクリーナブレード３１と、このクリーナブレード３１によって掻き落とされたトナーを受ける受け部３２とを備えている。
【００３９】
クリーナブレード３１は、ブレード付勢バネ３３の付勢力によって、その先端部（縁部）が感光体１１の表面に当接されるようになっている。
【００４０】
中間転写ベルト２２は、駆動ローラ２３と、４本の従動ローラ２４（１本のみ図示）に張架されおり、感光体１１と略同一の周速で図示矢印方向に循環駆動されるようになっている。
【００４１】
図示の従動ローラ２４は、駆動ローラ２３との間で中間転写ベルト２２がそれ自身の張力によって感光体１１に圧接される位置に配置されており、感光体１１と中間転写ベルト２２との圧接部において一次転写部Ｔ１が形成されている。
【００４２】
中間転写ベルト２２が循環駆動される過程で、一次転写部Ｔ１において、感光体１１上のトナー像が中間転写ベルト２２上に転写され、中間転写ベルト２２上に転写されたトナー像は、図示しない二次転写部において、用紙等のシート（記録材）に転写される。
【００４３】
二次転写部でトナー像が転写されたシートは、図示しない定着器を通ることによってそのトナー像が定着された後、適所、例えば装置本体のシート受け部に排出される。
【００４４】
以上のような画像形成装置全体の作動の概要は次の通りである。
【００４５】
（ｉ）図示しないホストコンピュータ等（パーソナルコンピュータ等）からの印字指令信号（画像形成信号）が画像形成装置の制御部に入力されると、感光体１１、各現像ローラ２１、および中間転写ベルト２２が回転駆動される。
【００４６】
（ｉｉ）感光体１１の外周面が帯電ローラ２０によって一様に帯電される。
【００４７】
（ｉｉｉ）一様に帯電した感光体１１の外周面に、露光ユニットによって第１色目（例えばイエロー）の画像情報に応じた選択的な露光Ｌ１がなされ、イエロー用の静電潜像が形成される。
【００４８】
（ｉｖ）感光体１１には、第１色目（例えばイエロー）用の現像ローラ２１Ｙのみが接触し、これによって上記静電潜像が現像され、第１色目（例えばイエロー）のトナー像が感光体１１上に形成される。
【００４９】
（ｖ）中間転写ベルト２２には上記トナーの帯電極性と逆極性の一次転写電圧が印加され、感光体１１上に形成されたトナー像が、一次転写部Ｔ１において中間転写ベルト２２上に転写される。
【００５０】
（ｖｉ）感光体１１上に残留しているトナーがクリーニング手段３０によって除去された後、除電手段２５（図１参照）からの除電光Ｌ２によって感光体１１が除電される。
【００５１】
（ｖｉｉ）上記（ｉｉ）〜（ｖｉ）の動作が必要に応じて繰り返される。すなわち、上記印字指令信号の内容に応じて、第２色目、第３色目、第４色目、と繰り返され、上記印字指令信号の内容に応じたトナー像が中間転写ベルト２２上において重ね合わされて中間転写ベルト２２上に形成される。
【００５２】
（ｖｉｉｉ）所定のタイミングでシートが供給され、二次転写部において、中間転写ベルト２２上のトナー像（基本的には４色のトナー像が重ね合わせられたフルカラー画像）がシート上に転写される。なお、二次転写後に中間転写ベルト２２上に残留しているトナーは、図示しない接離機構を有するベルトクリーナによって除去される。
【００５３】
次に、感光体ユニット１０について説明する。
【００５４】
図２に示すように、感光体ユニット１０は、左右一対の軸１２Ｌ，１２Ｒと、これらの軸１２Ｌ，１２Ｒに対してそれぞれ固定された一対の円板状部材１３Ｌ，１３Ｒと、これら一対の円板状部材１３Ｌ，１３Ｒの外周面と固定用リング１４とによって両端部１１ｃが支持固定され、軸１２（Ｌ，Ｒ）および円板状部材１３（Ｌ，Ｒ）とともに回転する可撓性を有する薄肉円筒状の感光体１１と、一方の円板状部材１３Ｌに固定された駆動手段をなす歯車１６とを備えている。
【００５５】
円板状部材１３の外周面の外径は、感光体１１の内径よりも極僅かだけ大きく形成されており、感光体１１の端部に円板状部材１３が圧入されている。この圧入が円滑になされるように、円板状部材１３の内側には、テーパ面が形成されている。この圧入によって、感光体１１と円板状部材１３とは略良好に結合されるが、両者の結合をより一層確実にするために、固定用リング１４が設けられている。固定用リング１４は、リング状の円板部１４ａと、これと一体の短い筒状部１４ｂとを有している。円板部１４ａには、その円周方向において等間隔に複数個（例えば８個（１つのみ図示））のネジ挿入用の孔１４ｃが設けられている。筒状部１４ｂには、感光体１１の端部１１ｃおよび円板状部材１３の外側部分が圧入されるようになっている。この圧入が円滑になされるように、筒状部１４ｂの内周面には僅かな傾斜のテーパ面が形成されている。
【００５６】
感光体１１は、先ず、その端部１１ｃに円板状部材１３を圧入し、次いで両者を固定用リング１４の筒状部１４ｂに圧入し（固定用リング１４を感光体１１の端部１１ｃおよび円板状部材１３の外側にかぶせ）、固定用リング１４をネジ１５で円板状部材１３に固定することによって、円板状部材１３に完全に固定される。
【００５７】
感光体１１は、可撓性を有する導電性基材１１ａの表面（外周面）に感光層１１ｂを形成することにより構成されている。なお、感光層１１ｂは極めて薄いために、図では明確には現れていない。
【００５８】
基材１１ａは、インパクト加工により作成する。
【００５９】
図３はインパクト加工の説明図である。
【００６０】
先ず、図（ａ）に示すように、ダイ５０にスラグ（加工される金属片）４１をセットする。スラグ４１としては、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする合金を用いる。
【００６１】
次いで、図（ｂ）に示すように、パンチ５１でスラグ４１に衝撃を与える。すると、スラグ４１が瞬時に筒状に展伸され、筒状体４２が形成される。
【００６２】
その後、図（ｃ）に示すように、パンチ５１を引き上げると、筒状体４２の上端４２ａがストリッパ５２に当接し、筒状体４２がパンチ５１から外れて、筒状体４２が得られることとなる。
【００６３】
このようにして得られた筒状体４２を、切断線Ｃ１，Ｃ２（図３（ｃ）参照）で、スラグ４１側の端部４２ｂおよび上端側端部４２ｃを切り落として基材１１ａが得られる。
【００６４】
このような基体１１ａの表面に像担持層としての感光層１１ｂが塗布（例えばディッピング）等により形成されて、感光体１１が得られる。
【００６５】
このような感光体１１の可撓性すなわち柔軟さは、基材１１ａの厚みと径とを調整することにより決定することが可能であるから、使用される画像形成装置に応じて適宜設定することが可能である。例えば、基材厚み２０〜３００μｍ、基材直径１０〜３００ｍｍの範囲で適宜設定する。なお、感光層（ＯＰＣ）は主として樹脂からなるので、可撓性の面では優れるが、基材との密着性を確保し、レーザー光の干渉対策を施すために、基材とＯＰＣとの間に下引き層を形成することが望ましい。下引き層としては、酸化亜鉛、酸化チタン等のレーザー光を吸収可能な粒子をナイロン樹脂等の樹脂に分散させた層が好適である。
【００６６】
インパクト加工により形成された薄肉円筒状の基材１１ａは、インパクト加工時におけるスラグ４１が配置された側１１ａ１（図３（ｃ）参照）と、その反対側（展伸方向先端側）１１ａ２とでは強度が異なる。スラグ４１が配置された側１１ａ１では結晶粒径が大きくなって強度が比較的低くなり、反対側（展伸方向先端側）１１ａ２では結晶粒径が小さくなって強度が比較的高くなる。
【００６７】
そこで、この実施の形態では、図２に示すように、感光体１１の回転駆動手段をなす歯車１６を、基材１１ａのインパクト加工時におけるスラグ４１が配置された側とは反対側１１ａ２の端部に設けてある。
【００６８】
なお、歯車１６は、円板状部材１３Ｌと別体に作成されており、複数本（例えば３本（１本のみ図示））のネジ１７で円板状部材１３Ｌに固定されている。
【００６９】
以上のようにして組み立てられた感光体ユニット１０は、図１に示したように画像形成装置に着脱可能に装着され、装着された状態で、歯車１６に画像形成装置本体の駆動ギア（図示せず）が噛み合うことによって、矢印方向に回転駆動されることとなる。
【００７０】
以上のような画像形成装置によれば、次のような作用効果が得られる。
【００７１】
感光体１１の一端に設けられた歯車１６によって感光体１１が回転駆動される。
【００７２】
感光体１１は、可撓性を有する薄肉円筒状の基材１１ａと、この基材１１ａの表面に形成された像担持層１１ｂとを有する、可撓性のある薄肉円筒状となっているので、いわば疑似軟質材として利用することができ、したがって、硬質の現像ローラ２１等を確実かつ安定して接触させることが可能となる。
【００７３】
また、基材１１ａは、スラグ４１にパンチ５１で衝撃を与えることによりスラグを薄肉円筒状に展伸形成するインパクト加工により形成されるので、比較的安価に作成することができる。
【００７４】
インパクト加工により形成された薄肉円筒状の基材１１ａは、インパクト加工時におけるスラグ４１が配置された側１１ａ１と、その反対側（展伸方向先端側）１１ａ２とでは強度が異なる。スラグ４１が配置された側１１ａ１では結晶粒径が大きくなって強度が比較的低くなり、反対側（展伸方向先端側）１１ａ２では結晶粒径が小さくなって強度が比較的高くなる。
【００７５】
これに対し、この実施の形態の画像形成装置によれば、感光体１１の駆動歯車１６が、基材１１ａのインパクト加工時におけるスラグが配置された側とは反対側１１ａ２の端部に設けられているので、感光体１１の表面に当接して感光体１１の回転に対して負荷となるクリーナブレード３１等が設けられ、したがって、感光体１１の基材１１ａにおける、クリーナブレード３１等との当接部１１ｄ（図２参照）と駆動側端部との間の部位１１ｅ（図２参照）に捻り力が作用しても、この部位１１ｅに変形が生じるということが防止され、あるいは著しく抑制されることとなる。
【００７６】
すなわち、この実施の形態の画像形成装置によれば、インパクト加工により薄肉円筒状に形成された基材１１ａを用いつつ上記変形を抑制して適正な画像を形成することが可能となる。
【００７７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において適宜変形実施可能である。
【００７８】
例えば、上記実施の形態では、像担持体の例として感光体を取り上げて説明したが、中間転写体（感光体上のトナー像が一次転写され、そのトナー像を用紙等の記録材に二次転写させるための円筒状転写体）に対しても適用することができる。
【００７９】
【発明の効果】
請求項１記載の画像形成装置によれば、インパクト加工により薄肉円筒状に形成された基材を用いつつ上記変形を抑制して適正な画像を形成することが可能となる。
【００８０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施の形態の要部を示す概略図。
【図２】感光体ユニットの断面図
【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）はインパクト加工の説明図。
【図４】従来技術の説明図。
【符号の説明】
１１ 像担持体（感光体）
１１ａ 基材
１１ｂ 感光層（像担持層）
１６ 歯車（回転駆動手段）
３１ クリーナブレード（当接部材）
４１ スラグ
５１ パンチ

Claims (1)

1. 可撓性を有する薄肉円筒状の基材と、この基材の表面に形成された像担持層とを有する、可撓性のある薄肉円筒状の像担持体と、
   この像担持体の一端に設けられた、像担持体の回転駆動手段と、
   前記像担持体の表面に当接して像担持体の回転に対して負荷となる当接部材とを備えた画像形成装置であって、
   前記像担持体の基材が、スラグにパンチで衝撃を与えることによりスラグを薄肉円筒状に展伸形成するインパクト加工により形成された後に，当該筒状体のスラグ側の端部とその反対側の端部とが切断されることにより中空の可撓性を有する薄肉円筒状に形成された基材であるとともに、
   前記回転駆動手段が、前記基材のインパクト加工時におけるスラグが配置された側とは反対側の端部に設けられていることを特徴とする画像形成装置。

Images