JPH04127176A - 画像形成装置におけるローラのニップ機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電子写真プロセスを利用した複写装置やフ
ァクシミリ装置等の画像形成装置に使用される帯電ロー
ラ、現像ローラ、転写ローラ、クリーニングローラ及び
／又は加圧ローラ等に適用されるニップ機構に関する。

〔従来の技術〕

従来、電子写真プロセスを利用した画像形成装置として
、レーザー光学系により静電潜像が形成される感光体ド
ラムと、感光体ドラムに圧接され、且つ感光体ドラムの
表面にレーザー光が照射される前に感光体表面を所定電
位に帯電する帯電ローラと、レーザー光により形成され
た静電潜像を可視像化するため感光体ドラムと接触して
現像剤としてのトナーを静電潜像に付着させる現像ロー
ラと、感光体ドラムとの間で転写紙を挟持しつつ回転す
ることにより可視像を転写紙上に転写する転写ローラと
を具備するものが知られている。

転写ローラにより可視像が転写された転写紙は、感光体
ドラムから分離され、定着装置に設けられた一対の定着
ローラ間で加熱圧着されることにより可視像を定着され
た後、排出部へ排出される。

一方、可視像を転写した後の感光体ドラムは除電装置に
よって除電された後、感光体ドラムに圧接されたクリー
ニングローラによって残留トナーが除去される。

ところで、感光体ドラムには帯電ローラ、現像ローラ、
転写ローラ及びクリーニングローラが圧接しているが、
これらの画像形成工程におけるローラの感光体に対する
ニップ圧の均一性は、形成される画像の均一性に重要な
影響を与える。

すなわち、感光体ドラムに対する帯電ローラのニップ圧
が軸方向において均一でない場合、ニップ圧の低い部位
では帯電量が少なく、高い部位では帯電量が多くなり、
この帯電量すなわち帯電電位の不均一は得られる画像に
濃度むらを生せしめる原因となる。

同様に、現像ローラのニップ圧が大きい部位では画像濃
度が高く、ニップ圧が小さい部位では画像濃度が低くな
り、画像濃度にむらを生じる。

転写ローラのニップ圧の低い部位では、十分な像転写の
行われない転写不足を生じ転写紙上の画像濃度が低下す
るばかりでなく、転写の過程でトナーが画像部分から地
肌部分に散った画像となったりする。

クリーニングローラのニップ圧の不足している部位では
感光体上の残留トナーが十分に除去されず、なおも感光
体上にトナーが残ってしまう不具合を生じる。

定着ローラのニップ圧の低く過ぎる部位では、転写紙が
十分な温度にならず、逆にニップ圧の高すぎる部位では
転写紙の温度が上がり過ぎ、そのため部分的な定着不足
を生じたり、転写紙上の溶融トナーが定着ローラへ移行
するオフセット現像を生じる。

各ローラの感光体ドラムに対するニップ圧の高い部位で
は、低い部位よりも経時劣下が早くなり、そのため各ロ
ーラおよび感光体の短命化を招くという問題点がある。

回転可能な帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ及びク
リーニングローラの感光体ドラムに対するニップ機構と
しては、例えば、特開昭５６−１２６８７３号公報に開
示されたものがある。この公報に開示されたニップ機構
は、ローラの両端から突出した軸部に一端が固定された
引張スプリングの他端が固定され、軸部が感光体ドラム
に向けて加圧されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

両端軸部を加圧する従来のニップ機構においては、両端
軸部（加圧点）が支点となってその反力が感光体ドラム
と転写ローラとのニップ部全長に亘って均一にかかるた
め、両端を支持した等分布荷重の梁のモデルと同様な形
となってニップ部のほぼ中央部で曲げモーメントが最大
となる。ここで、ローラの剛性は、ローラを構成する材
質のヤング率と断面係数に依存するため、鉄鋼、ステン
レスのようにヤング率が高いものでは、径をある程度大
きくすれば、剛性が高く転写ローラの変形が生じにくい
結果、ニップ圧を軸方向に沿ってほぼ均一化することが
できる。

ところが、ヤング率が高い材質のものを用いても径を小
さくした場合、或いは径が大きくても樹脂等のヤング率
が低い材質のものを用いた場合は、転写ローラの剛性が
低くなって変形が生じ易く、理解を助けるための変形を
誇張して示せば第５図に示すように中央部のニップ圧が
両端部のニップ圧より小さくなる結果、画像品質が悪化
するという問題点がある。

本発明は、上述した従来の課題に着目してなされたもの
で、画像形成装置に使用されるローラの被ニップ部材へ
の圧接力を軸方向に沿って均一にすることにより、ロー
ラを小径化したり、その材質の自由度を高めることがで
き、かつ画像品質の劣化を防止することができる画像形
成装置におけるローラのニップ機構の提供を目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

請求項１の発明は、回転可能な感光体を所定電位に帯電
する帯電ローラ、帯電された感光体を露光することによ
り感光体上に形成された静電潜像に現像剤を付着して該
潜像を現像する現像ローラ、感光体上の現像画像を転写
紙に転写する転写ローラ、現像後の感光体上の残留現像
剤を除去するクリーニングローラのうちの少なくとも一
つのローラを該ローラの回転軸方向に沿って均一に押圧
する板ばねにより上記感光体に押圧したことを特徴とす
る 請求項２の発明は、感光体に圧接され且つ帯電可能な無
端状の転写ベルトと、この転写ベルトを前記感光体に圧
接する加圧ローラとを備えた請求項１記載の画像形成装
置において、前記加圧ローラを感光体に向けて且つ該加
圧ローラの回転軸方向に沿って均一に押圧する板ばねを
設けたことを特徴とする 請求項３の発明は、少なくとも一方の内部に熱源を有し
て圧接され転写紙上に担持された現像剤を加熱圧着する
一つの回転可能な定着ローラを備えた画像形成装置にお
いて、前記定着ローラのうちいずれかを他方に向けてロ
ーラの回転軸方向に沿って均一に押圧する板ばねを設け
たことを特徴とする。

〔作　　用〕

ローラの回転軸方向に沿って均一に押圧作用をする板ば
ねにより、ローラを感光体ドラムあるいは相手ローラに
圧接させるようにした本発明によれば、ローラのニップ
圧が軸方向に均一となる。

〔実　施　例〕

第１図は本発明に係る画像形成装置におけるローラのニ
ップ機構として一般的な円筒ローラのニップ機構を示す
モデル的な例であって、ローラｌ（例えば転写ローラ）
は、ホルダ部材３の先端部に一端が固定支持された板ば
ね５の自由端部により被ニップ部材たる相手部材７（例
えば感光体ドラム）に向けて、且つローラ１の回転軸方
向に沿った等分布荷重により押圧されている。ローラ１
は、その相手部材７と接触する反対側の周面が板ばね５
の自由端部により加圧されている。板ばね５による加圧
方向は、第１図に下向きの矢印で示すように、相手部材
７に対し法線方向になるのが望ましいが、相手部材７と
ローラ１とのニップ圧が軸方向に沿って均一となれば斜
め方向から加圧してもよい。

ローラ１の両端の軸部１ａ、ｌｂは、相手部材７に固定
された一対の軸受部材９，９に形成されている上下方向
に長い切込みからなる軸受９ａ。

９ａに、上下動自在、かつ回転自在に支持されている。

ローラ１の一方の軸部１ｂには例えば、オールダム軸継
手からなるユニバーサルジヨイント１１が連結され、こ
のユニバーサルジヨイント１１には図示しない駆動機構
が連結されており、この駆動機構によりローラ１が回転
駆動されるように構成されている。

動力伝達部材としてユニバーサルジヨイント１１を用い
たのは、板ばね５の加圧力を押し返さず、しかもローラ
１の上下方向の変位にががゎらずローラ１に回転力を確
実に伝達できるものとして望ましいからである。従って
、同様な効果が得られるよう構成すれば、動力伝達部材
をギヤ及びプーリに代えてもよいことは勿論であり、あ
るいは、ローラ１が相手部材７に対して速度差をもたな
い、いわゆる連れ回りをするローラである場合は、動力
伝達部材は不要であり、回転する相手部材との接触部分
の静摩擦力でローラ１が回転するようにしてもよい。

ホルダ部材３は、板ばね５による加圧力の反力に対する
撓み量が小さい材質により構成されている。ホルダ部材
３の剛性は、ローラ１に要求される剛性（変形しない剛
性）と比較すると非常に小さくてよい、なぜなら、従来
のように両端軸部を加圧する機構では両端を支持した単
純梁を構成するから、荷重に対する変形を防止するため
に高い剛性が要求されるのに対して、本実施例ではロー
ラ１が軸方向全体に亘って支持される形となるため、ロ
ーラ１に高い剛性が要求されず加圧力のむらがホルダ部
材の剛性に依存されるが、このホルダ部材３の剛性は板
ばねの加圧力の反力に勝っていればよいからである。

例えば、ステンレスの直径１２ｍｍの中実円筒を３４０
　ｍ　ｍ間隔の２個の支点でささえた単純梁で２Ｋｇｆ
が３２０　ｍ　ｍ幅で等分布加重で加わるとすると中央
は約０．０５ｍｍ撓む。これが円筒ローラ１だとすると
相手部材７と接触しなくなる。

そこで、直径１２　ｍ　ｍで中実のステンレスの芯金の
まわりがゴム硬度（ＪＩＳＡ）４０度のゴムよりなる直
径２０ｍｍで１１３２０　ｍ　ｍのゴムローラが平面と
接触しているとき、このゴムローラの両端部をゴム部よ
り１０ｍｍ離れたところ（間隔３４０ｍｍ）をＩＫｇｆ
づつ合計２Ｋｇｆの荷重を加えるとする。この荷重分布
を数値計算で求めると、中央部は両部の約６ｏ％となっ
た。このときの芯金の撓みは約０．０４５ｍｍであった
。柔かいゴムローラでさえ両部で加重を加えると、この
ような分布をもつ。同様の計算をゴム硬度（ＪＩＳＡ）
８０度で行うと中央部は両部の２０％以下の荷重となる
ことがわかった。

これに対し、厚さ０．１５ｍｍ、自由長２０ｍｍの板ば
ねの先端に３２０ｍｍに亘って全荷重で２Ｋｇｆを加え
るときには３　ｍ　ｍ撓む。この反力をホルダーがうけ
て撓むが仮りにホルダーの剛性が直径１２ｍｍの中実ス
テンレスと同程度だとするとやはり約０．０５ｍｍ撓む
はずである。これによって板ばねの荷重分布がかわるが
、中央部は端部の９２％（（３０，０５）ｍｍ／（３＋
０．０５）ｍ　ｍ　）となる程度である。

よって板ばねをささえるホルダーに要求される剛性は１
両端を加圧する場合の円筒ローラに要求される剛性に比
べて非常に小さくていいことがわかる。

なお、ホルダ部材３は、板ばね５による加圧力の反力に
勝り、且っローラ１が相手部材７に確実にニップされれ
ば、相手部材７に固定される必要はない。ローラ１と板
ばね５とホルダ部材３とを一体化してユニットを構成し
、このユニットを相手部材７に対して着脱可能とすれば
、保守・点検等が容易となる。

第２図は、第１図に示したニップ機構を画像形成装置と
しての複写装置に適用した例を示す。

同図において、感光体ドラム１３の周囲に配設された帯
電装置１５が有する帯電ローラ１５ａ、現像装置１７が
有する現像ローラ１７ａ、転写装置１９が有する転写ロ
ーラ１９ａ及びクリーニング装置２１が有するクリーニ
ングローラ２１ａはそれぞれのケーシング１５ｂ、１７
ｂ、１９ｂ。

２１ｂに固定されたホルダ部材３，３，３．３を介して
板ばね５により感光体ドラム１３に向けて且つ該ローラ
１の回転軸方向に沿った等分布荷重により押圧されてい
る。符号２３ａ、２３ｂは、感光体ドラム１３の回転と
同期してタイミングをとって転写紙２５を転写装置１９
に送り込むためのレジストローラを示す。

上記構成において、各ローラは、各ホルダ部材３に支持
された板ばね５により相手部材である感光体ドラム１３
に向けて且っ各ローラの回転軸方向に沿った等分布荷重
により押圧されているので、ローラの両端軸部を加圧す
る従来の機構とは異なり、中央部で曲げモーメントが大
きくなって変形することなく、ローラを小径化したり、
ローラをヤング率の小さい材質で構成してもローラの変
形が抑えられて画像品質が低下することがないため、ロ
ーラの大きさ及び材質の自由度を高めることができる。

しかも、板ばね５は、ローラに圧接しているので、ロー
ラが回転すればローラの外周部に付着された異物を板ば
ね５により掻き取ることができ、ローラの清浄を併せて
行なうことができる。

また、現像装置１７においては、現像ローラ１７ａに圧
接した板ばね５が現像ローラ１７ａ上の現像剤層の厚さ
を規制する規制部材を兼用することができる。

第２図において、感光体ドラム１３はベルト状のもので
あってもよい。この場合、感光体ベルトの内側に円筒型
、或いは板状のバックアップ部材が必要となることはい
うまでもない。また、この実施例では、帯電ローラ１５
ａ、現像ローラ１７ａ、転写ローラ１９ａ及びクリーニ
ングローラ２１ａのすべてに板ばね５が設けられている
が、これらローラのうちの少なくとも一つに本発明に係
るニップ機構を設けてもよい。

第３図は、本発明の他の実施例を示し、本実施例では感
光体ドラム１３の下方に無端の転写ベルト２７が配設さ
れており、一つの転写ベルト２７は２本の支持ローラ２
９　ａ、２９　ｂとヒータ３１が内包された加熱ローラ
３３（定着ローラ）に巻き回されている。感光体ドラム
１３と転写ベルト２７との転写位置には転写ベルト２７
の内側に配設された加圧ローラ３５（バックアップロー
ラ）が設けられ、加熱ローラ３３は加圧ローラ３７との
間で転写ベルト２７及び転写紙２５を挟持搬送して転写
ベルト２７上に担持された画像を転写紙２５に定着する
構成となっている。

そして、本実施例では両顎圧ローラ３５，３７に前述の
実施例のニップ機構が適用され、本実施例でも前述の実
施例と同様な効果を得ることができる。

第４図はさらに別の実施例を示し、画像形成装置に使用
される定着装置３９の加圧ローラに本発明に係るニップ
機構が適用されている。定着装置３９は、内部に熱源と
してのヒータ４１を有する定着ローラ３９ａと、定着ロ
ーラ３９ａとの間で現像剤が付着された転写紙２５を加
熱圧接する加圧ローラ３９ｂと、定着ローラ３９ａに付
着された定着後の転写紙２５を分離する分離爪４３とを
備えている。本実施例でも同様な効果を得ることができ
、また熱溶融により現像剤を定着するものでなく定着を
圧力のみによるものでも本発明を適用することができる
。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、画像形成装置に
使用されたローラの被ニップ部材への圧接力が軸方向に
沿って均一とすることにより、ローラを小型化したりそ
の材質の自由度を高めることができながら、画像品質の
劣化を防止することができるという効果を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る画像形成装置における
ローラのニップ機構の斜視図、第２図は第１図のニップ
機構を感光体ドラムの周囲に配設されたローラに適用し
た場合の構成図、第３図は第１図のニップ機構を転写ベ
ルトの周囲に配設されたローラに適用した場合の構成図
、第４図は第１図のニップ機構を定着装置に適用した場
合の構成図、第５図は一対のローラのうちいずれかのロ
ーラの両端軸部を他方のローラに向けて加圧したときの
ローラの撓みをモデル的に示した図である。 ５・・・板ばね、１３・・・感光体ドラム（感光体）、
１５ａ・・・帯電ローラ、１７ａ・・・現像ローラ、１
９ａ・・・転写ローラ、２１ａ・・・クリーニングロー
ラ、２５・・・転写紙、３９ａ・・・定着ローラ、４１
・・・ヒータ（熱源）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転可能な感光体を所定電位に帯電する帯電ローラ
   、帯電された感光体を露光することにより感光体上に形
   成された静電潜像に現像剤を付着して該潜像を現像する
   現像ローラ、感光体上の現像画像を転写紙に転写する転
   写ローラ、現像後の感光体上の残留現像剤を除去するク
   リーニングローラのうちの少なくとも一つのローラを、
   該ローラの回転軸方向に沿って均一に押圧する板ばねに
   より上記感光体に押圧したことを特徴とする画像形成装
   置におけるローラのニップ機構。 ２、前記感光体に圧接され且つ帯電可能な無端状の転写
   ベルトと、この転写ベルトを前記感光体に圧接する加圧
   ローラとを備えた請求項１記載の画像形成装置において
   、前記加圧ローラを感光体に向けて且つ該加圧ローラの
   回転軸方向に沿って均一に押圧する板ばねを設けたこと
   を特徴とする画像形成装置におけるローラのニップ機構
   。 ３、少なくとも一方の内部に熱源を有して圧接され転写
   紙上に担持された現像剤を加熱圧着する一対の回転可能
   な定着ローラを備えた画像形成装置において、前記定着
   ローラのうちいずれかを他方に向けてローラの回転軸方
   向に沿って均一に押圧する板ばねを設けたことを特徴と
   する画像形成装置におけるローラのニップ機構。