JP4277690B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリなどの画像形成装置に関する。

画像形成装置に用いられるローラとして、外管、芯軸を嵌挿する内管、および外管と内管を連結するリブからなる安価で簡易な金属ローラ（例えばアルミ製のローラ）が広く利用されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、近年、金属ローラの代わりに、より一層安価な樹脂ローラを用いることが求められている。十分な幅を有する樹脂ローラを樹脂成形で作製するのは困難であるため、比較的幅の小さな複数のコロを樹脂成形し芯軸に通し端面同士を合わせることで樹脂ローラを作製する。コロの周方向に抜く金型構成では、樹脂成形したコロを金型から離型する際にコロ外周面に金型の継ぎ目跡（バリ等）が生じるため、コロの軸方向に抜く金型を用意する必要がある。
特開２００２−９１１５８号公報

しかしながら、金型を軸方向に抜く場合、コロ外周面が僅かにテーパを有する。そのため、樹脂コロ同士を芯軸に嵌挿する際に一方のコロの大径端面と他方のコロの小径端面とが合わさると、樹脂ローラに急峻な段差が現れることになる。その結果、樹脂ローラをベルトを張架する支持ローラや用紙の搬送ローラとして用いる場合、樹脂ローラはベルトや用紙といった被接触体と局所的に接触することになり、被接触体が損傷して画像ノイズが発生する恐れがある。

そこで、本発明は、樹脂ローラに接触する被接触体に損傷を与えず、したがって安定して良好な画像を得ることのできる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置の第１の態様は、
トナー画像を担持する像担持体と、無端ベルトであって、像担持体上のトナー画像が転写されあるいはベルト上を搬送される用紙に転写されるものと、無端ベルトを回転可能に張架する複数の支持ローラと、を備え、
複数の支持ローラの少なくとも一つは、芯軸と、芯軸に支持され大径端面および小径端面を有する円錐台形状である複数の樹脂コロとを備え、
隣り合う樹脂コロは、大径端面同士または小径端面同士を合わせた状態で芯軸に支持され、
隣り合う樹脂コロのうち、一方の樹脂コロの大径端面および小径端面の少なくとも一方に凸部および／または凹部が設けられ、他方の樹脂コロの大径端面および小径端面の少なくとも一方に、前記一方の樹脂コロの凸部に嵌合可能な凹部、および／または、前記一方の樹脂コロの凹部に嵌合可能な凸部が設けられ、
前記一方の樹脂コロの凸部および／または凹部と、前記他方の樹脂コロの凹部および／または凸部とは、大径端面同士または小径端面同士を合わせることができるが大径端面と小径端面とは合わせることができないように設けられていることを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置の第２の態様は、
用紙に接触した状態で回転することで用紙を搬送する搬送ローラを備えた搬送系と、搬送系により搬送される用紙上にトナー画像を形成する画像形成部と、を備え、
搬送ローラは、芯軸と、芯軸に支持され大径端面および小径端面を有する円錐台形状である複数の樹脂コロとを備え、
隣り合う樹脂コロは、大径端面同士または小径端面同士を合わせた状態で芯軸に支持され、
隣り合う樹脂コロのうち、一方の樹脂コロの大径端面および小径端面の少なくとも一方に凸部および／または凹部が設けられ、他方の樹脂コロの大径端面および小径端面の少なくとも一方に、前記一方の樹脂コロの凸部に嵌合可能な凹部、および／または、前記一方の樹脂コロの凹部に嵌合可能な凸部が設けられ、
前記一方の樹脂コロの凸部および／または凹部と、前記他方の樹脂コロの凹部および／または凸部とは、大径端面同士または小径端面同士を合わせることができるが大径端面と小径端面とは合わせることができないように設けられていることを特徴とする。

本発明の第１の態様によれば、支持ローラを構成する隣り合う樹脂コロは、大径端面同士あるいは小径端面同士が隣り合うため、支持ローラの外周面は、樹脂コロの継ぎ目位置に急峻な段差はなく滑らかな形状を有する。したがって、無断ベルトは、その内面に支持ローラからの荷重が集中して作用しないため損傷することはなく、したがって安定して良質な画像を形成できる。

本発明の第２の態様によれば、搬送ローラを構成する隣り合う樹脂コロは、大径端面同士あるいは小径端面同士が隣り合うため、搬送ローラの外周面は、樹脂コロの継ぎ目位置に急峻な段差はなく滑らかな形状を有する。したがって、用紙は、その表面に搬送ローラからの荷重が集中して作用しないため損傷することはなく、したがって安定して良質な画像を形成できる。

以下、本発明に係る画像形成装置の実施形態について添付図面を参照して説明する。以下では、本発明をフルカラーレーザプリンタ（以下、プリンタという。）に適用した例を説明する。

図１において、全体を符号２で示すプリンタは、像担持体として、その内部のほぼ中央部に、図示しないモータにより矢印Ａ方向に回転駆動される感光体ドラム６を備えている。感光体ドラム６の周囲にはその回転方向Ａに沿って、感光体ドラム６表面を一様に帯電させる帯電装置（図の例ではコロナチャージャ）８と、感光体ドラム６上に各色ごとの静電潜像を順次形成するための露光ユニット１０と、各色のトナーを感光体ドラム６に順次供給し、これにより静電潜像を顕像化する現像ユニット１２と、一次転写ローラ１４と、クリーナ１６とが順次配設されている。

一次転写ローラ１４は、感光体ドラム６に付着したトナーを無端状の中間転写ベルト１８に転写するためのもので、図示しないバイアス電源より所定のバイアス電圧が適宜印加されるようになっている。

クリーナ１６は、感光体ドラム６の表面に当接するブレード２０を備えており、転写後に感光体ドラム６上に残留するトナーを掻き落とすようになっている。

露光ユニット１０は選択的に感光体ドラム６にレーザ光を照射するためのものである。詳しくは、外部装置（例えばパソコン）からプリンタ２の画像信号処理部（図示せず）に画像信号が入力されると、画像信号処理部で画像信号をイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックに色変換したデジタル画像信号を作成し、この信号を駆動回路（図示せず）に伝達する。この駆動回路は、入力されたデジタル信号に基づいて、露光ユニット１０を制御して感光体ドラム６の露光を行う。

現像ユニット１２は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナーを収容した４つの現像器２１（２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋ）を図中反時計回り方向に９０°ずつずらして現像ラック２２に順次取り付けたもので、軸２４を中心に反時計回り方向に回転可能となっている。現像ユニット１２は、感光体ドラム６上に各色の静電潜像が形成されるごとに、対応する現像器２１の現像ローラ２６が感光体ドラム６に近接または接触する現像位置に移動するように回転する。現像ローラ２６は、図示しないバイアス電源より所定のバイアス電圧が適宜印加されるようになっている。

中間転写ベルト１８は、一次転写ローラ１４および他の３つのローラ２８，３０，３２の外周部に支持されて矢印Ｂ方向に回転駆動されるようになっている。ローラ２８は中間転写ベルト１８に張力を与えるテンションローラである。ローラ３２は図示しない駆動モータに連結され、このローラ３２の回転に伴い、ローラ１４，２８，３０が従動回転するようになっている。本実施形態では、一次転写ローラ１４は、中間転写ベルト１８の回転方向Ｂに関して感光体ドラム６の直ぐ下流側に位置し、これにより中間転写ベルト１８を感光体ドラム６側に押圧して、中間転写ベルト１８が感光体ドラム６に密着した状態で感光体ドラム６と一次転写ローラ１４との間に搬送されるのを保証するようになっている。

本実施形態では、駆動ローラであるローラ３２は例えばアルミ製の金属ローラで、従動ローラであるローラ１４，２８，３０は樹脂ローラである。この樹脂ローラ３４は、図２に示すように、例えばステンレスからなる芯軸３６、互いに端面を合わせるようにして芯軸３６に回転自在に支持された複数（図の例では、６つ）の樹脂コロ３８、および複数の樹脂コロ３８の軸方向位置を固定するために芯軸３６の両端部に取り付けた一対のＥリング４０とから構成される。芯軸３６はプリンタ２本体に固定されている。代わりに、樹脂コロ３８を芯軸３６に固定し、芯軸３６をプリンタ２本体に設けた軸受で回転自在に支持させてもよい。各樹脂コロ３８は、樹脂成形後に金型をコロ軸方向に抜くことで作製されており、大径端面３８Ｌと小径端面３８Ｓを有する円錐台形状をなしている。テーパ角は最大で３°程度であるが、図ではテーパ角を実際より大きく示してある（なお、芯軸３６を嵌挿させる孔もテーパ角を有することになるが、図示は省略してある。）。これら樹脂コロ３８は、同一の金型を用いて成形されており、その結果、テーパ角は略同一となっている。隣り合う樹脂コロ３８は、大径端面３８Ｌ同士あるいは小径端面３８Ｓ同士を合わせた状態で芯軸３６に支持されている。一次転写ローラ１４は導電性を有する必要があるため、樹脂材料にカーボンブラックなどの導電性材料を混ぜて樹脂コロを樹脂成形する。

図１に戻って、中間転写ベルト１８のローラ３２で支持された部分には、二次転写ローラ４４が圧接されている。二次転写ローラ４４は、図示しないバイアス電源より所定のバイアス電圧が印加されるようにしてあり、二次転写ローラ４４と中間転写ベルト１８とのニップ部が、二次転写領域４６になっている。

中間転写ベルト１８のローラ３０で支持された部分には、中間転写ベルト１８上の残留トナーを掻き取るためのブレード４７が圧接されている。ブレード４７及び二次転写ローラ４４は中間転写ベルト１８に対して接離可能に構成されている。

プリンタ２の下部には、給紙カセット４８が着脱可能に配置されている。給紙カセット４８内に積載収容された用紙Ｓは、給紙カセット４８に積載された用紙Ｓの先端近傍に対向した位置に配置された給紙ローラ５０の回転によって最上部のものから１枚ずつ搬送路５２に送り出されることになる。

搬送路５２は、給紙カセット４８から、搬送ローラ対５４のニップ部、タイミングローラ対５６のニップ部、二次転写領域４６、定着ローラ対５７のニップ部および排紙ローラ対５８のニップ部を通って、プリンタ２の上面に設けた排紙部６０まで延びている。

本実施形態では、感光体ドラム６、帯電装置８、露光ユニット１０、現像ユニット１２、一次転写ローラ１４、中間転写ベルト１８、および二次転写ローラ４４が画像形成部を構成する。また、給紙ローラ５０、搬送ローラ５４、タイミングローラ５６、および排紙ローラ５８が搬送系を構成する。

次に、プリンタ２のプリント動作（画像形成動作）について説明する。

プリント動作の開始に際し、二次転写ローラ４４およびクリーニングブレード４７は中間転写ベルト１８から離間している。プリント動作が開始されると、感光体ドラム６が矢印Ａ方向、中間転写ベルト１８が矢印Ｂ方向に同じ周速度で回転駆動され、感光体ドラム６表面は帯電装置８によって一様に帯電される。

続いて、現像ユニット１２が回転し現像器２１Ｙが現像位置に移動した後、露光装置１０によって露光が行われ、感光体ドラム６上にイエロートナー画像の静電潜像が形成される。この静電潜像は現像器２１Ｙで現像され、現像されたイエロートナー画像は、一次転写ローラ１４の作用によって中間転写ベルト１８上に一次転写される。次に、現像器２１Ｍが現像位置に移動し、マゼンタトナー画像に関する露光、現像、一次転写が行われる。続いて、現像器２１Ｃが現像位置に移動し、シアントナー画像に関する露光、現像、一次転写が行われる。その後、現像器２１Ｋが現像位置に移動し、ブラックトナー画像に関する露光、現像、一次転写が行われる。このようにして、各色のトナー画像は、矢印Ｂ方向に移動する中間転写ベルト１８上に順次重ね合わせて一次転写される。

ブラックの一次転写が終了すると同時に、二次転写ローラ４４及びクリーニングブレード４７が中間転写ベルト１８に圧接する。続いて、中間転写ベルト１８上に形成された重ね合わせトナー画像は、中間転写ベルト１８の移動にしたがって二次転写領域４６に達する。この二次転写領域４６において、重ね合わせトナー画像は、二次転写ローラ４４の作用により、給紙カセット４８から搬送路５２に送り出され続いてタイミングローラ対５６により供給された用紙Ｓに一括して二次転写される。二次転写が終了すると、二次転写ローラ４４は中間転写ベルト１８から離間する。また、二次転写後に中間転写ベルト１８上に残留するトナーは、ブレード４７により除去される。

トナー画像が二次転写された用紙Ｓは、搬送路５２を通って定着ローラ対５７に送られ、そこでトナー画像が用紙Ｓに定着される。そして、用紙Ｓは排紙ローラ対５８を介して排紙部６０に排出される。

ところで、円錐台形状の樹脂コロ３８を不作為に並べて樹脂ローラを作成すると、例えば図３（ａ）の樹脂ローラ７０のように隣り合う樹脂コロ３８の一方の大径端面３８Ｌと他方の小径端面３８Ｓが隣り合わせとなる場合があり、その結果、樹脂ローラの外周面に急峻な段差７２が現れる。このような樹脂ローラ７０を中間転写ベルト１８を張架するローラ１４，２８，３０に用いた場合、ベルト内面に対し集中荷重が作用することになる。この状態で中間転写ベルト１８を回転し続けると、ベルト内面は損傷し、ベルトの形状や電気抵抗値を局部的に変質させる。その結果、クリーニング不良や転写むら等が発生して画質品質が劣化する。さらに、中間転写ベルト１８外周面に接触する感光体ドラム６や二次転写領域４６に搬送される用紙Ｓにも損傷を与える恐れがある。さらに例えば図３（ｂ）の樹脂ローラ７４のように樹脂コロ３８のテーパの向きが揃うと、中間転写ベルト１８が小径端面側に蛇行する問題も発生する。

これに対し、本実施形態では、隣り合う樹脂コロ３８は、図２（ａ）に示すように大径端面３８Ｌ同士あるいは小径端面３８Ｓ同士が隣り合わせているため、樹脂ローラ３４の外周面は、樹脂コロ３８の継ぎ目位置に急峻な段差はなく、滑らかな形状を有する。中間転写ベルト１８は、その内面に樹脂ローラ３４からの荷重が集中して作用しないため損傷することはなく、したがって安定して良質な画像を形成できる。

上述の説明では、樹脂コロ３８を同一の金型で樹脂成形したが、隣り合う樹脂コロ３８の大径端面３８Ｌ同士または小径端面３８Ｓ同士を簡便に合わせることができるよう、各樹脂コロの大径端面および小径端面の少なくとも一方に凹部および／または凸部が形成されるような２種類の金型を用意し、これにより大径端面同士または小径端面同士を合わせることができるが、大径端面と小径端面とは合わせることができないようにするのが好ましい。図４は、隣り合う円錐台形状樹脂コロ７６，７８に関し、一方の樹脂コロ７６の大径端面７６Ｌのみに凹部８０を設け、他方の樹脂コロ７８の大径端面７８Ｌのみに凸部８２を形成した例である。このような樹脂コロで構成された樹脂ローラは、従動ローラとして用いられる点を考慮して、樹脂コロに設けた凹部および凸部は、例えば図に示すように円柱状の孔８０と突起８２として形成し、これにより孔８０と突起８２が嵌合した状態で隣り合う樹脂コロ７６，７８が相対回転可能となるようにするのが好ましい。

以上の説明は、本発明の一実施形態に係るもので、本発明はこれに限らず種々改変可能である。例えば、上記実施形態では、中間転写ベルト１８上にトナー画像を一次転写し、このトナー画像を用紙に二次転写する画像形成装置を例にして本発明を説明したが、本発明はこれに限らず、中間転写ベルトと同様の構成を有する用紙搬送ベルト上を搬送される用紙に直接トナー画像を転写するタイプの装置にも適用できる。

また、上記実施形態では、複数の円錐台形状樹脂コロを有する樹脂ローラを中間転写ベルト１８を張架する従動ローラ１４，２８，３０に適用したが、駆動ローラ３２に適用してもよい。この場合、樹脂コロを基体としてその外周に静止摩擦係数の高いゴムなどの材料からなる外周層を設け、芯軸に樹脂コロを固定して樹脂ローラを作製する。従動ローラの場合と同様に、樹脂コロの大径端面同士または小径端面同士を簡便に合わせることができるよう、各樹脂コロの大径端面および小径端面の少なくとも一方に凹部および／または凸部が形成されるような２種類の金型を用意し、これにより大径端面同士または小径端面同士を合わせることができるが、大径端面と小径端面とは合わせることができないようにするのが好ましい。図５は、隣り合う円錐台形状樹脂コロ８４，８６に関し、一方の樹脂コロ８４の大径端面８４Ｌおよび小径端面８４Ｓにそれぞれ凹部８８Ｌ，８８Ｓを設け、他方の樹脂コロ８６の大径端面８６Ｌおよび小径端面８６Ｓにそれぞれ凸部９０Ｌ，９０Ｓを形成した例である。このような樹脂コロで構成された樹脂ローラは、駆動モータからの駆動力を中間転写ベルトに高効率で伝達するために、樹脂コロに設けた凹凸部は、嵌合した状態で隣り合う樹脂コロが一体的に回転可能となるようにするのが好ましい。

複数の円錐台形状樹脂コロを有する樹脂ローラを、タイミングローラなど用紙に接触した状態で回転することにより用紙を搬送する搬送ローラ（の基体）に適用することも可能である。また、搬送系が搬送ベルトを用いる形態であれば、該ベルトを張架する支持ローラ（駆動ローラ、従動ローラ）にも適用可能である。

上述したように樹脂材料に導電性材料を混ぜて樹脂コロを樹脂成形することで導電性のローラを作成できるが、このような導電性ローラを、一次転写ローラ１４以外に、例えば、感光体ドラム表面を一様に帯電する帯電装置としての帯電ローラや、中間転写ベルト１８上の残留トナーを掻き取るためのクリーニング手段としてのクリーニングローラなどに適用可能である。

本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す構成図。 （ａ）図１の中間転写ベルトを張架する支持ローラに用いられる樹脂ローラを示す側面図。（ｂ）図２（ａ）の樹脂ローラを構成する樹脂コロを示す斜視図。 樹脂コロの配置が図２（ａ）と異なる樹脂ローラの２つの比較例を示す側面図。 嵌合した状態で互いに相対回転可能な一組の樹脂コロを示す斜視図。 嵌合した状態で一体的に回転可能な一組の樹脂コロを示す斜視図。

符号の説明

２ プリンタ（画像形成装置）
１８ 中間転写ベルト（無端ベルト）
１４，２８，３０，３２ 支持ローラ
３４ 樹脂ローラ（支持ローラ）
３８ テーパ状樹脂コロ
３８Ｌ 大径端面
３８Ｓ 小径端面

Claims (5)

1. トナー画像を担持する像担持体と、
   無端ベルトであって、像担持体上のトナー画像が転写されあるいはベルト上を搬送される用紙に転写されるものと、
   無端ベルトを回転可能に張架する複数の支持ローラと、
   を備え、
   上記複数の支持ローラの少なくとも一つは、芯軸と、芯軸に支持され大径端面および小径端面を有する円錐台形状である複数の樹脂コロとを備え、
   隣り合う樹脂コロは、大径端面同士または小径端面同士を合わせた状態で芯軸に支持され、
   隣り合う樹脂コロのうち、一方の樹脂コロの大径端面および小径端面の少なくとも一方に凸部および／または凹部が設けられ、他方の樹脂コロの大径端面および小径端面の少なくとも一方に、前記一方の樹脂コロの凸部に嵌合可能な凹部、および／または、前記一方の樹脂コロの凹部に嵌合可能な凸部が設けられ、
   前記一方の樹脂コロの凸部および／または凹部と、前記他方の樹脂コロの凹部および／または凸部とは、大径端面同士または小径端面同士を合わせることができるが大径端面と小径端面とは合わせることができないように設けられていることを特徴とする画像形成装置。
2. 用紙に接触した状態で回転することで用紙を搬送する搬送ローラを備えた搬送系と、
   搬送系により搬送される用紙上にトナー画像を形成する画像形成部と、
   を備え、
   上記搬送ローラは、芯軸と、芯軸に支持され大径端面および小径端面を有する円錐台形状である複数の樹脂コロとを備え、
   隣り合う樹脂コロは、大径端面同士または小径端面同士を合わせた状態で芯軸に支持され、
   隣り合う樹脂コロのうち、一方の樹脂コロの大径端面および小径端面の少なくとも一方に凸部および／または凹部が設けられ、他方の樹脂コロの大径端面および小径端面の少なくとも一方に、前記一方の樹脂コロの凸部に嵌合可能な凹部、および／または、前記一方の樹脂コロの凹部に嵌合可能な凸部が設けられ、
   前記一方の樹脂コロの凸部および／または凹部と、前記他方の樹脂コロの凹部および／または凸部とは、大径端面同士または小径端面同士を合わせることができるが大径端面と小径端面とは合わせることができないように設けられていることを特徴とする画像形成装置。
3. 各樹脂コロは、樹脂成形後に金型をコロ軸方向に抜くことで作製されたものであり、
   各樹脂コロの大径端面から小径端面にかけて設けられたテーパは、金型をコロ軸方向に抜くためのテーパであることを特徴とする請求項１または２の画像形成装置。
4. 嵌合する凸部および凹部は、隣り合う樹脂コロ同士が相対回転可能となるよう形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 嵌合する凸部および凹部は、隣り合う樹脂コロ同士が一体的に回転可能となるよう形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。

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