JP5609155B2

JP5609155B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP5609155B2
Application number: JP2010040948A
Authority: JP
Inventors: 和昭飯倉
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2030-02-25
Also published as: US8731428B2; JP2011175203A; CN102169300A; US20110206413A1; CN102169300B

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

画像形成装置において、感光体ドラムは、帯電装置によって帯電させられるため、その回転軸を電気的に接地する必要がある。例えばカップリング手段や、コイル状の導電部材や、板バネ状の導電部材（脚部）等を設け、これらによって接地する方法がある（例えば、特許文献１および５等）。

特開２００１−９２３３３号公報特開２００９−２３０００５号公報特開２０００−９８６８２号公報特開２００７−３０７７１０号公報特開２００６−５３４６５号公報

本発明は、回転軸を接地するための構成部品の点数を少なくすることを目的とする。

本発明の請求項１記載の画像形成装置は、回転軸を有する像保持体を有し、当該像保持体に画像を形成する像形成手段と、前記回転軸に接触して当該回転軸を回転可能に支持し、導電性の焼結体によって形成された軸受と、前記軸受に接触して当該軸受を支持する切欠部を有する金属製の支持部であって、電気的に接地される前記支持部と、を備え、前記像形成手段は、凹部が形成されたフランジ部を有し、前記軸受は、一方の開口部分に鍔部が形成されており、前記鍔部は、向かい合う２つの平らな部分を有し、前記凹部に嵌め込まれ、前記切欠部は、２つの互いに平行な直線部と、水平方向に対して傾斜する底部とを有することを特徴とする。

請求項２に記載の画像形成装置は、請求項１記載の画像形成装置において、前記軸受は円筒状であり、前記切欠部は、前記軸受の周面に対して二点以上の点領域で接触する形状であることを特徴とする。

請求項３に記載の画像形成装置は、請求項１または２記載の画像形成装置において、前記切欠部のうち前記軸受が接触する前記底部には、前記水平方向に対して傾斜する傾斜辺が形成されることを特徴とする。
請求項４に記載の画像形成装置は、請求項１から３のいずれか１項記載の画像形成装置において、前記焼結体は、オイルを含ませずに形成されることを特徴とする。
請求項５に記載の画像形成装置は、請求項１から４のいずれか１項記載の画像形成装置において、前記焼結体の表面電気抵抗値は、１０⁷Ω以下であることを特徴とする。

請求項１記載の画像形成装置によれば、回転軸を支持部に電気的に接続するための部材を軸受と別途に設けることなく、回転軸と支持部とを電気的に接続することができる。
請求項２記載の画像形成装置によれば、切欠部と軸受の周面とを二点以上の点領域で接触していない場合に比べて、回転軸と支持板とを導通し易くすることができる。
請求項３記載の画像形成装置によれば、軸受を傾斜辺で接触させていない場合に比べて、回転軸と支持板とを導通し易くすることができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を模式的に示す図である。画像形成装置の外観を示す斜視図である。蓋部を開いた状態を示す断面図である。感光体ユニットを示す斜視図である。図４中の矢視Ｖ−Ｖ方向から見た断面図である。図５中のＣ部を拡大して示す図である。軸受を示す斜視図である。感光体ドラムの軸を支持する支持板を示す図である。

＜１．実施形態＞
本実施形態では、例えばプリンターやコピー機或いはファクシミリなどの画像形成装置を例に挙げて説明する。図１は本実施形態に係る画像形成装置の構造を模式的に示す図、図２は蓋部を開いた状態を示す断面図である。以下、利用者が画像形成装置１を正面から見たときの左右の右方向をＸ（＋）・左方向をＸ（−）、前後の奥方向をＹ（＋）・手前方向をＹ（−）、重力方向の上方をＺ（＋）・下方をＺ（−）として説明する。

＜画像形成装置の構成＞
画像形成装置１は、画像形成ユニットが中間転写ベルトに沿って並列に配置されたタンデム型のカラープリンターである。この画像形成装置１の内部には、図示しないスキャナーやパーソナルコンピュータ、或いは電話回線等から送られてくる画像データに対して画像処理を行う画像処理装置（図示せず）が設けられているほか、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒（Ｋ）の４つの画像形成ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋが設けられる。画像形成ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋは、中間転写ベルトに最初に転写されるイエロー（Ｙ）の画像形成ユニット２Ｙが相対的に高く、中間転写ベルトに最後に転写される黒（Ｋ）の画像形成ユニット２Ｋが相対的に低くなるように、水平方向に対してある角度（例えば、２０度）だけ傾斜した状態で、ある間隔を隔てて並列に配置されている。このように、４つの画像形成ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋを、ある角度だけ傾斜した状態で配置することにより、これら４つの画像形成ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋを水平に配置した場合に比較して、画像形成装置１の幅方向（Ｘ軸方向）の距離が短くなる。

これらの４つの画像形成ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋは、基本的に同じ構成であるため、以下、これらを特に識別して説明する必要のない場合には画像形成ユニット２と総称する。
画像形成ユニット２は、像保持体となる感光体ドラム４や帯電装置などを備えた感光体ユニット３と、現像器５とを具備している、感光体ユニット３は装置本体４０に対して着脱可能であり、現像器５はフレーム（図示せず）を介して装置本体４０側に固定されている。

画像形成ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋの下部には、画像形成ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋに共通の画像露光装置６が設けられる。この画像露光装置６は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色の画像データに応じて変調されたレーザービームを射出する半導体レーザー（いずれも図示せず）を４つ備えている。これらの半導体レーザーから射出された４本のレーザービームは、ポリゴンミラーによって偏向され、レンズやミラー（いずれも図示せず）を介して、画像形成ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋの感光体ドラム４の表面を走査し、静電潜像を書き込む。感光体ドラム４に形成された静電潜像は、現像器５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋによって、各色のトナーを含む現像剤で現像されてトナー像となる。各々の画像形成ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋの感光体ドラム４に順次形成された各色のトナー像は、各画像形成ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋの上方に配置される中間転写体としての中間転写ベルト１０の下方の外周面に、それぞれ一次転写ロール１１によって多重に転写される。

中間転写ベルト１０は、ドライブロール１２、テンションロール１３およびアイドラーロール１４などの複数のロールによって張架された無端のベルト状部材であり、駆動モーター（図示せず）によって回転駆動されるドライブロール１２により、矢印Ａ方向に循環駆動されるようになっている。この中間転写ベルト１０は、その下辺に相当する領域は、その走行方向の下流側が重力方向の下方、且つ上流側が重力方向の上方となるように、水平方向に対して傾斜した状態で配置されている。中間転写ベルト１０は、この下辺に相当する領域において、画像形成ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋの感光体ドラム４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋに接触している。この中間転写ベルト１０としては、例えば、可撓性を有するポリイミド等の合成樹脂フイルムを帯状に形成し、この帯状に形成された合成樹脂フイルムの両端を溶着等の手段によって接続することにより、無端ベルト状に形成したものが用いられる。
これらの中間転写ベルト１０、各一次転写ロール１１、ドライブロール１２、テンションロール１３およびアイドラーロール１４等は、中間転写ユニット９を構成する。

記録媒体としての記録用紙１８は、画像形成装置１の内部に配置された用紙収容部２４から規定のサイズおよび材質のものが、各ロールによって形成された搬送路２１に沿って搬送される。この搬送路２１では、用紙収容部２４内の記録用紙１８が、給紙ロール２５および用紙分離搬送用のロール２６により１枚ずつ分離された状態でレジストロール２８まで一旦搬送され、停止される。そして、この記録用紙１８は、予め決まったタイミングで回転駆動されるレジストロール２８によって中間転写ベルト１０の二次転写位置へ送出される。この二次転写位置には、中間転写ベルト１０の表面に突き当たった状態で接触する二次転写ロール１７が配置される。中間転写ベルト１０上に多重に転写されたイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒（Ｋ）のトナー像は、ドライブロール１２に押し付ける二次転写ロール１７によって、押付力および静電気力で記録用紙１８上に二次転写される。この二次転写を経て各色のトナー像が転写された記録用紙１８は、定着器１９によって熱および圧力が加えられる定着処理を経た後、排出ロール２０によって画像形成装置１の上部に設けられた用紙排出部２３上に排出される。なお、搬送路２１には、記録用紙１８の表裏を反転させる反転機構２２が備えられている。

＜画像形成装置の構造＞
次に、画像形成装置１の構造について、図１、図２および図３を参照しつつ説明する。図２は画像形成装置１の外観を示す斜視図、図３は蓋部を開いたときの画像形成装置１の内部の状態を示す図である。
画像形成装置１の装置本体４０の側面側には、支持軸４２を中心にして開閉可能な開閉部４１が取り付けられる。この開閉部４１には、さらに供給用の開閉部４３が開閉自在に設けられる。この開閉部４３は、通常は開閉部４１に対して閉じられているが、用紙収容部２４に収納された記録用紙とは異なる種類の記録用紙を用いる際に、開閉部４１に対して開かれて、ここからその記録用紙が搬送路２１に供給される。

また、装置本体４０の上面には、支持軸４６を中心にして開閉可能な蓋部４５が設けられている。蓋部４５の上側の面は、トナー像が形成された記録用紙１８が排出される用紙排出部２３となる。また、装置本体４０の上面には、操作部４９が取り付けられている。この操作部４９は、例えば、記録用紙の枚数などを入力するテンキーなどを有する。

蓋部４５は、通常は装置本体４０に対して閉じられており、感光体ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂを装置本体４０に対して着脱する際に開かれる。蓋部４５の内側に取り付けられた中間転写ユニット９が開閉部４１に干渉するのを防止するため、蓋部４５を開くのに先立って、まず、開閉部４１が装置本体４０に対して開かれる。一方、開閉部４１を装置本体４０に対して閉じる際には、開閉部４１を閉じるのに先立って、まず、蓋部４５が装置本体４０に対して閉じられる。

＜感光体ドラムの支持構造＞
次に、図４乃至図８を参照しつつ、感光体ユニット３の感光体ドラム４を支持する支持構造について説明する。図４は感光体ユニット３の斜視図、図５は図４中の矢視Ｖ−Ｖ方向から見た断面図、図６は図５中のｃ部を拡大した図、図７は軸受を示す斜視図、図８は感光体ドラムの軸を支持する支持板を示した図である。
感光体ユニット３は、樹脂材料によって形成されてその両側にフランジ部３０２，３０３を有する長尺なユニット本体３０１を有する。この各フランジ部３０２，３０３には、感光体ドラム４および帯電ロール３０５等の長手方向両端が回転可能に支持される。また、一方のフランジ部３０２には、導電性の端子部３０４が設けられており、この端子部３０４は外部に露出した状態になっている。この端子部３０４は、フランジ部３０２内に収容されて電子部品が実装された基板（図示せず）に電気的に接続されている。この電子部品にはメモリ機能が備えられ、感光体ユニット３の作業状況を表すデータ（例えば、感光体ドラム４の回転数や不具合等）が記録される。これらのデータは端子部３０４を通じて読み出される。

感光体ドラム４は、図５に示すように、アルミニウム等の金属円筒を基体に、下引き層・電荷発生層・電荷輸送層を積層して形成されたドラム部４０１を有している。このドラム部４０１の両端は、絶縁材料からなる蓋部４０２，４０３によって塞がれている。ドラム部４０１の軸中心には、導電性金属（例えば、ステンレス鋼棒）からなる回転軸４０４が蓋部４０２，４０３の貫通孔４０２Ａ，４０３Ａから外部に突出した状態で設けられる。
回転軸４０４の両端には、滑り軸受となる軸受４１０，４１０が設けられており、この軸受４１０，４１０にその回転軸４０４に挿入されている。軸受４１０，４１０は、軸受固定具４１５，４１５によってフランジ部３０２，３０３に固定されている。軸受４１０は、黒鉛を含む金属粉末を圧縮成型し融解点以下の温度で焼結して得られた焼結体によって形成される。軸受４１０は、図７に示すように、一方の開口部分に鍔部４１２が形成された円筒状の筒部４１１を有する。鍔部４１２は、円板の周辺部分を切り落として平行となる２本の弦を有する構造となる。鍔部４１２をフランジ部３０２，３０３に形成された凹部（図示せず）に嵌め込むことで、その軸受４１０がフランジ部３０２，３０３に対して回り止めされた状態となる。

軸受４１０の焼結体には無数の微少な気孔が形成されるから、筒部４１１の表面にも微少な気孔が形成される。回転軸４０４を軸受４１０に挿入した状態では、回転軸４０４の外周面と筒部４１１の内周面とが接触することになる。筒部４１１の内周面にも微少な気孔が形成されているため、回転軸４０４の外周面と筒部４１１の内周面とが接触する面積を、微少な気孔が形成されていない場合に比べて小さくする。これにより、軸受４１０では、回転軸に対する接触面積を小さくすることにより、回転軸４０４に対する摩擦抵抗を小さくする。これにより、軸受４１０は、筒部４１１内の通された回転軸４０４を回転自在に支持する。

一方、軸受４１０の材料となる焼結体は、黒鉛を含んで形成されている。この焼結体は、表面電気抵抗値が10⁷Ω以下となる導電性材料となり、軸受４１０は電流が流れる導電性の軸受となる。ここで言う「導電性材料」とは、回転軸４０４を接地するのに必要な電気的な接続を可能にする電気抵抗率を有する材料ということになる。特に、軸受４１０に用いられる焼結体は、電気抵抗率が低い値で電気が通し易いものが望ましい。また、軸受４１０の材料となる焼結体は、オイルを含ませずに形成させることで、電気抵抗率を低い値とし電気を通し易くしている。なお、回転軸４０４を接地するのに必要な電気的な接続を可能にする電気抵抗率が確保できれば、軸受４１０の材料となる焼結体に、微量のオイルが含まれていても問題とはならない。
画像形成装置１では、感光体ドラム４の回転軸４０４が、導電性を有する軸受４１０と、この軸受４１０を支持する支持部となる支持板４２０と、を具備する回転軸支持機構によって回転自在に支持されると共に、回転軸４０４が電気的に接地される。これにより、回転軸４０４を支持する軸受とは別途に、例えばカップリング手段、コイル状の導電部材、板バネ状の導電部材（脚部）等の部材を装置本体４０に設ける必要がなくなり、回転軸を接地するための構成部品の点数を少なくする。これにより、当該画像形成装置１の小型化が図れる。さらに、軸受４１０は焼結体によって形成されているため、導電性繊維を含浸した樹脂軸受に比べて、耐摩耗性が高められる。

＜支持板の構成＞
感光体ドラム４の回転軸４０４を支持する支持板４２０，４２０は、装置本体４０の奥方向（Ｙ（＋））と手前方向（Ｙ（−））とに離間した状態で、フレーム（図示せず）に設けらる。この支持板４２０はフレームを介して電気的に接地されている。また、支持板４２０には、軸受４１０の周面に当たって、この軸受４１０を重力方向の下方（Ｘ（−））で支持する切欠部４２１Ｙ，４２１Ｍ，４２１Ｃ，４２１Ｋが、重力方向の上方下方（Ｘ（＋））で開放して下方（Ｘ（−））に向けて等間隔に形成される。この切欠部４２１Ｙ，４２１Ｍ，４２１Ｃ，４２１Ｋ（拡大図の４２１）のうち、軸受４１０が接触する部分には、水平方向（Ｘ軸）に対して傾斜する傾斜辺４２２が形成される。
切欠部４２１に回転軸４０４（軸受４１０）が挿入されている状態では、軸受４１０に対しては、重力方向の下方（Ｚ（−））に向けて感光体ユニット３の自重が加わるため、図８の拡大図で示すように、軸受４１０が傾斜辺４２２に押し付けられる。

軸受４１０の周面は、切欠部４２１に対してｄ点、ｅ点、ｆ点の点領域で接触するため、例えば切欠部を軸受４１０の周面に沿った円弧状に形成して軸受４１０の周面に対して切欠部を線領域で接触させた場合に比べて、回転軸４０４が支持板４２０に対して導通し易くなる。
つまり、切欠部を円弧状に形成した場合には、軸受の周面と切欠部の円弧部分とを隙間なく接触させることは不可能であり、この隙間部分が電気抵抗となってしまい、軸受と支持部材との間で電流が流れ難くなる。一方、軸受４１０の周面を切欠部４２１で三つの点領域で接触させる場合には、隙間による電気抵抗が発生し難くくなり、回転軸４０４を支持板４２０に対して導通し易くする。
しかも、軸受４１０は感光体ユニット３の自重を受けているため、軸受４１０が切欠部４２１に押し付けられ、切欠部４２１に対して軸受４１０の周面を離れ難くして、軸受４１０と支持部材４２０との間でより導通し易くなる。

また、回転軸４０４の両側に位置した２枚の支持板４２０は、導電性を有する同じ材料で同じ厚さの金属板が用いられる。そして、これらの２枚の支持板４２０の各切欠部４２１や他の孔を加工する際には、これら２枚の支持板４２０を合わせた状態で加工する。このため、各切欠部４２１は、加工時に発生するバリや歪み具合が揃えられることになる。これにより、回転軸４０４の両端における位置ずれが抑制される。

＜２．変形例＞
上記実施形態を次のように変形してもよい。
実施形態においては、支持板４２０の切欠部４２１のうち軸受４１０と接触する部分に傾斜辺４２２を形成するようにしたが、傾斜辺４２２に限らず、軸受４１０の周面が切欠部４２１に対して点接触するような形状であれば、他の形状であってもよい。
実施形態では、図８の拡大図に示すように、ｄ点、ｅ点、ｆ点の三つの点領域で回転軸４０４の周面を支持板４２０に接触させるものとしたが、ｄ点とｅ点、ｄ点とｆ点の組み合わせとなる二つの点領域で接触を図るようにしてもよい。さらに、切欠部は、四つ以上の点領域で軸受４１０に接触する形状であってもよい。

回転軸４０４の両側を軸受４１０によって回転自在に支持するものとしたが、回転軸４０４の一方の端部のみを軸受４１０で支持するようにしてもよく、他方は導電性を持たない軸受で支持してもよい。

また、軸受４１０を黒鉛を含む焼結体とした場合を例示したが、導電性が確保されるのであれば、黒鉛以外の物質を含ませた焼結体であってもよい。

１…画像形成装置、２，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ…画像形成ユニット、３，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ…感光体ユニット、４，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ…感光体ドラム、５，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ…現像器、６…画像露光装置、９…中間転写ユニット、１０…中間転写ベルト、１１…一次転写ロール、１２…ドライブロール、１７…二次転写ロール、１８…記録用紙、１９…定着器、４０…装置本体、４５…蓋部、４６…支持軸、３０１…ユニット本体、３０２…フランジ部、３０４…端子部、４０１…ドラム部、４０４，４０４Ｙ，４０４Ｍ，４０４Ｃ，４０４Ｋ…回転軸、４１０，４１０Ｙ，４１０Ｍ，４１０Ｃ，４１０Ｋ…軸受、４１１…筒部、４１２…鍔部、４２０…支持板（支持部）、４２１，４２１Ｙ，４２１Ｍ，４２１Ｃ，４２１Ｋ…切欠部、４２２…傾斜辺。

Claims

回転軸を有する像保持体を有し、当該像保持体に画像を形成する像形成手段と、
前記回転軸に接触して当該回転軸を回転可能に支持し、導電性の焼結体によって形成された軸受と、
前記軸受に接触して当該軸受を支持する切欠部を有する金属製の支持部であって、電気的に接地される前記支持部と、を備え、
前記像形成手段は、凹部が形成されたフランジ部を有し、
前記軸受は、一方の開口部分に鍔部が形成されており、
前記鍔部は、向かい合う２つの平らな部分を有し、前記凹部に嵌め込まれ、
前記切欠部は、２つの互いに平行な直線部と、水平方向に対して傾斜する底部とを有する
ことを特徴とする画像形成装置。
請求項１記載の画像形成装置において、
前記軸受は円筒状であり、
前記切欠部は、前記軸受の周面に対して二点以上の点領域で接触する形状である
ことを特徴とする画像形成装置。
請求項１または２記載の画像形成装置において、
前記切欠部のうち前記軸受が接触する前記底部には、前記水平方向に対して傾斜する傾斜辺が形成される
ことを特徴とする画像形成装置。
請求項１から３のいずれか１項記載の画像形成装置において、
前記焼結体は、オイルを含ませずに形成される
ことを特徴とする画像形成装置。
請求項１から４のいずれか１項記載の画像形成装置において、
前記焼結体の表面電気抵抗値は、１０⁷Ω以下である
ことを特徴とする画像形成装置。