JPH11231721A - 画像形成装置及びこれに用いられる感光体ドラムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品点数を増加させることなく、簡単な機構
で、ロールの軸方向の位置決めと磨耗を防止することを
課題とする。 【解決手段】 テーパードラム１４は直径が変化する円
錐台状で、帯電ロール１６が接触して連れ回りする。こ
のため、帯電ロール１６には回転中にテーパードラム１
４の大径側Ｄ１へ移動するベクトルが作用する。従っ
て、テーパードラム１４の大径側Ｄ１に給電プレート３
４を設けておけば、帯電ロール１６の芯金１６Ａが常時
接触するので、両軸端を押えなくても、帯電ロール１６
の軸方向のズレを規制することができる。また、芯金１
６Ａは常に給電プレート３４に押し付けられることにな
るため、接触不良を起こすことがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機・プリンタ
・ファクシミリ等に使用される電子写真方式を用いた画
像形成装置及びこれに用いられる感光体ドラムの製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式は、画像情報が含まれたレ
ーザビームを感光体ドラムに偏向走査し、現像処理する
ことで、感光体ドラム上にトナー像を形成し、トナー像
を用紙に転写・定着させることにより、画像を形成する
ものである。

【０００３】このような電子写真方式が用いられた画像
形成装置には、感光体ドラムからトナー像を用紙に転写
する転写ロールを本体側に設け、トナー像を形成する現
像機能や帯電機能、及び感光体ドラム等を内包したプロ
セスカートリッジを本体に対して着脱可能としたもの、
感光体ドラムと転写ロールを組み合わせて本体へ着脱可
能なカートリッジとしたもの、感光体ドラムを本体側に
設け、現像機能のみをユニット化したもの等、種々のタ
イプがある。

【０００４】そして、上記の画像形成装置には、従来の
コロトロンに比べて、低コスト・低オゾン・高信頼性等
の理由から帯電ロールが広く使用されるようになってい
る。

【０００５】図７〜図９に示すように、帯電ロール１６
の多くは、芯金１６Ａに複層あるいは単層の導電性ゴム
１６Ｂを巻き付けた構成で、電圧を印可した帯電ロール
１６を感光体ドラム４０に接触させ、帯電に必要な電位
を感光体ドラム４０に与える構成である。

【０００６】帯電ロール１６の芯金１６Ａは、スプリン
グ３０で感光体ドラム４０側へ付勢されたベアリング４
３に軸支され、帯電ロール１６が感光体ドラム４０と連
れ回りするように、所定のニップ力が付与されている。
また、一方のベアリング４３は導電性の樹脂で成形され
ており、給電プレート４５を介して供給された電圧が帯
電ロール１６に印加されるようになっている。

【０００７】しかし、帯電ロール１６は、スプリング３
０で感光体ドラム４０側へ付勢されているだけなので、
製造のバラツキ等により感光体ドラム４０に歪みが生じ
ている場合、感光体ドラム４０に接触して連れ回る帯電
ロール１６が軸方向に振動し、感光体ドラム４０を均一
に帯電させることができない。

【０００８】そこで、図１０及び図１１に示すように、
芯金１６Ａの端面を、カートリッジ４８のハウジング４
６と一体成形された押え部材４４Ａ、４４Ｂで左右から
押え、帯電ロール１６の軸方向の位置決めをしたものが
ある。この構成では、芯金１６Ａの端面に押し当てられ
た給電プレート５０によって、帯電ロール１６に所定の
電圧が印可される。

【０００９】ところが、ハウジング４６と一体成形され
た押え部材４４Ａ、４４Ｂは、ハウジング４６と同じ樹
脂製であるため、カートリッジ４８を長時間使用する
と、芯金１６Ａとの磨耗によって削り取られてしまい、
押え効果が消滅してしまう。

【００１０】このため、図１２に示すように、帯電ロー
ル１６が軸方向にガタつき、給電プレート５０と芯金１
６Ａが離れてしまい給電不良を起こしてしまうことがあ
る。また、押え部材４４Ａ、４４Ｂの磨耗が進むと、帯
電ロール１６がベアリング４２から脱落する恐れもあ
る。

【００１１】これに対処するため、左右の押え部材４４
Ａ、４４Ｂに磨耗しない金属キャップ等の別部品を取付
ける方法や、逆に芯金１６Ａの端面に樹脂製のキャップ
を付ける方法が考えられているが、部品点数が多くなり
コストアップとなる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事実を考
慮し、ロールを軸方向へ振動させず、また、部品点数を
増加させることなく、簡単な機構で、ロールの軸方向の
位置決めと、押え部材の磨耗を防止することを課題とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、表面が帯電された感光体ドラムに静電潜像を形成
し、静電潜像をトナーで現像し、このトナー像を用紙に
転写して可視像を形成する。

【００１４】ここで、感光体ドラムは、直径が変化する
円錐台状のテーパードラムであり、このテーパードラム
にロールが接触して連れ回りする。このため、ロールに
は回転中にテーパードラムの大径側へ移動するベクトル
が作用する。

【００１５】すなわち、テーパードラムの周速度は、直
径が大きい方が速く、直径が小さい方が遅いため、この
テーパードラムと連れ回るロールには、両端部で周速度
の差が生じる。そして、ロールは周速度の速い大径側へ
引っ張られる。

【００１６】このように、ロールは常に一方へ押しつけ
られる格好となり、軸方向に振動しないので、テーパー
ドラムが均一に帯電される。

【００１７】請求項２に記載の発明は、テーパードラム
の大径側に硬質の押え部材が設けられている。このた
め、ロールの軸端が押え部材と常時接触するので、ロー
ルの両軸端を押えなくても、ロールの軸方向のズレを規
制することができる。

【００１８】請求項３に記載の発明では、押え部材が給
電プレートで構成されている。これいより、ロールの軸
端は、常に給電プレートに押し付けられることになるた
め、接触不良を起こすことがない。

【００１９】請求項４に記載の発明では、テーパードラ
ムの軸長をＬｍｍ、両端の直径の差をΔｄｍｍとしたと
き、０．００２≦Δｄ／Ｌ≦０．０１となっている。

【００２０】ロールが帯電ロールの場合を考えみると、
帯電ロールはテーパードラムと連れ回りするが、両端部
の周速度の差が大きくなる過ぎると（テーパードラムの
両端部の直径差が大きくなること）、周速度が遅い側が
テーパードラムとの摩擦により磨耗してしまう。これに
より、テーパードラムに帯電不良が生じ、画像不良が発
生する。

【００２１】このように、両端部の周速度の差が大きく
なり過ぎて、画像不良を起こさない条件が、０．００２
≦Δｄ／Ｌ≦０．０１である。しかし、これは、約３万
枚の用紙を連続複写して画質上問題が生じない臨界条件
であり、３万枚以下であれば、臨界条件を緩和させるこ
とができる。

【００２２】請求項５に記載の発明では、ロールのクラ
ウンが、テーパードラムのΔｄより大きくなっている。
クラウン（ロールの中央部と端部の直径の差）を、テー
パードラムのΔｄより小さくすることで、ロールとテー
パードラムが全長に渡って均一に接触する。

【００２３】請求項６に記載の発明では、テーパードラ
ムの大径側にアースが設けられている。すなわち、給電
プレート側に設けることで、アース用の配線が複雑にな
らないので、組み付けが容易になる。

【００２４】請求項７に記載の発明では、円筒状のアル
ミ基筒を感光液槽へどぶ付けして引き上げる工程と、軸
方向を垂直として感光液が塗布されたアルミ基筒を乾燥
させる工程と、を有している。

【００２５】このように、円筒状のアルミ基筒を感光液
槽へどぶ付けして引き上げ、軸方向を垂直として感光液
を乾燥させると、重力の作用（液垂れの影響）で、下方
に行くに従って感光膜層が厚くなる。すなわち、両端の
直径の異なるテーパードラムが製造される。

【００２６】このため、アルミ基筒を円錐台状として
（アルミ板を巻きながら円錐台状にする作業が必要とな
る）、感光膜を構成する製造方法と比較すると、製造コ
ストの低減を図ることができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１に示すように、本形態に係る
画像形成装置１０は、ゼロハウジング１２に感光体ドラ
ムとしてのテーパードラム１４及び帯電ロール１６が配
設されている。

【００２８】テーパードラム１４は、表面に残留した未
現像トナーがクリーナブレード１８によって除去された
後、テーパードラム１４と接触して連れ回る帯電ロール
１６から、必要な電位を供給される。そして、図示しな
いレーザ光により、テーパードラム１４の表面には、静
電潜像が形成される。

【００２９】また、テーパードラム１４の下方には、ト
ナーＴが収容されたデベハウジング２０が装填されてお
り、現像ロール２２により、トナーＴがテーパードラム
１４へ供給される。これによって、静電潜像がトナーＴ
で現像されトナー像となる。そして、転写ロール２４で
トナー像が用紙Ｐに転写され、定着器２６でトナーが定
着された後、図示しないトレーへ搬出される。

【００３０】図２及び図３に示すように、テーパードラ
ム１４は、帯電ロール１６の右端と当接する部分の直径
がＤ１、帯電ロール１６の左端と当接する部分の直径が
Ｄ２となっており（Ｄ２＜Ｄ１）、Ｄ１からＤ２までの
軸長がＬとなっている。

【００３１】テーパードラム１４の両端には、ギア２８
が設けられており、図示しない駆動ギアと噛み合い、回
転駆動力が伝達されるようになっている。ギア２８に
は、後述する給電プレート３４側にアース部１９が設け
られており、アースの配線が容易にできるようになって
いる。

【００３２】また、テーパードラム１４と当接する帯電
ロール１６は、芯金１６Ａと導電性ゴム１６Ｂで構成さ
れており（図１参照）、芯金１６Ａは、スプリング３０
でテーパードラム１４側へ付勢されたベアリング３２に
軸支されている。芯金１６Ａの右側の端面には、屈曲さ
れた給電プレート３４の屈曲部３４Ａが当接し、帯電ロ
ール１６へ所定の電圧を印可するようになっている。

【００３３】次に、本形態に係る画像形成装置のテーパ
ードラムと帯電ロールの作用を説明する。

【００３４】テーパードラム１４が回転すると、図４に
示すように、テーパードラム１４の直径は、右側がＤ
１、左側がＤ２（Ｄ２＜Ｄ１）となっているので、右側
の周速度Ｖｄ１は左側の周速度Ｖｄ２より速くなる（Ｖ
ｄ１＞Ｖｄ２）。

【００３５】このため、テーパードラム１４と連れ回り
している帯電ロール１６の左右で周速度に差が生じ、帯
電ロール１６は周速度の速い方（直径Ｄ１側）へ引っ張
られる。

【００３６】そして、テーパードラム１４の直径Ｄ１側
には、給電プレート３４が配置されているので、帯電ロ
ール１６の芯金１６Ａは、常に給電プレート３４を押し
つけることになる。このため、芯金１６Ａは給電プレー
ト３４と常に接触するので、帯電不良が生じない。ま
た、押え部材１７も磨耗しない。

【００３７】ここで、テーパードラム１４のＤ２とＤ１
との差をΔｄｍｍ、Ｄ２とＤ１との軸長をＬｍｍとした
とき、Δｄ／Ｌと画質不良との関係を図５に示す。

【００３８】この実験結果において、０．００２≦Δｄ
／Ｌ≦０．０１となっていれば、帯電不良が発生せず、
３万枚近くまでは概ね良好な画質を担保できることが判
る。

【００３９】上限を定めたのは、帯電ロール１６の両端
部の周速度の差が大きくなり過ぎると（テーパードラム
１４の両端部の直径差Δｄが大きくなり過ぎること）、
周速度が遅い側がテーパードラム１４との摩擦により磨
耗してしまい、このときの帯電不良が黒い汚れとして画
像に現れるからである。

【００４０】なお、デベハウジング２０よりなるカート
リッジのライフは（トナーがなくなるまでのライフ）、
現在市場に出回っている大多数がＡ４用紙で２万枚以下
であるため、Ａ４用紙縦送りで３万枚を判定基準とし
た。

【００４１】また、本形態では、帯電ロール１６とテー
パードラム１４との関係について説明したが、ロールと
しては、転写ロール、接触式の現像ロール、及びクリー
ニングロールでも同様の効果を得ることができる。さら
に、従来のカートリッジで押え部材が磨耗したものは、
感光体ドラムをテーパードラムとするだけで、カートリ
ッジのハウジングを取り替える必要がなくなる。

【００４２】次に、本発明に係るテーパードラム１４の
製造方法を説明する。テーパードラム１４の製造方法と
しては、アルミ板を巻きながら円錐台状にする方法もあ
るが、コスト的に問題がある。

【００４３】このため、市販されている通常の円筒状の
アルミ基筒３８を、感光液Ｌが貯留された感光液槽３６
へどぶ付けしてから引き上げた後、軸方向を垂直として
感光液を乾燥させる方法が良い。

【００４４】こうすることにより、重力の作用（液垂れ
の影響）で、下方に行くに従って感光膜層Ｍが厚くな
り、両端の直径の異なるテーパードラム１４が製造され
る。なお、液垂れの影響は、テーパードラムが長くなる
ほど顕著に現れる傾向がある。また、感光膜層Ｍの厚み
は、感光液Ｌからアルミ基筒３８を引き上げる速度や感
光液Ｌの濃度によって調整することができる。

【００４５】さらに、別の製造方法としては、感光液Ｌ
をスプレーで吹き付ける方法や、蒸着による方法もあ
り、スプレーで吹き付ける方法では、アルミ基筒３８を
回転させながら、軸方向で吹き付ける時間を調整するこ
とで、感光膜層Ｍの厚みを変化させることができる。

【００４６】

【発明の効果】本発明は上記構成としてたので、部品点
数を増加させることなく、簡単な機構で、ロールの軸方
向の位置決めを行うことができ良好な画像を形成するこ
とができる。また、押え部材の磨耗を防止することがで
きる。さらに、テーパードラムを低コストで製造するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本形態に係る画像形成装置の概略図である。

【図２】本形態に係る画像形成装置のテーパードラムと
帯電ロールとを示す斜視図である。

【図３】本形態に係る画像形成装置のテーパードラムと
帯電ロールとを示す正面図である。

【図４】本形態に係る画像形成装置のテーパードラムと
帯電ロールとの周速度の関係を示す説明図である。

【図５】本形態に係る画像形成装置の画質のテスト結果
を示す表である。

【図６】本形態に係るテーパードラムの製造方法を示す
工程図である。

【図７】従来のカートリジを示す平面図である。

【図８】従来のカートリジの帯電ロールを示す斜視図で
ある。

【図９】従来のカートリジの帯電ロールの平面図であ
る。

【図１０】従来の他のカートリジを示す平面図である。

【図１１】従来の他のカートリジの帯電ロールを示す斜
視図である。

【図１２】従来の他のカートリジの帯電ロールの磨耗過
程を示す説明図である。

【符号の説明】

１４ テーパードラム（感光体ドラム） １６ 帯電ロール（ロール） ３４ 給電プレート（押え部材） ３８ アルミ基筒 Ｌ 感光液

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面が帯電された感光体ドラムに静電潜
   像を形成し、静電潜像をトナーで現像し、トナー像を用
   紙に転写して可視像を形成する画像形成装置において、 前記感光体ドラムが、直径が変化する円錐台状のテーパ
   ードラムであり、 前記テーパードラムにロールが接触して連れ回る構成で
   あることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記ロールの軸端と当接し、ロールの軸
   方向のズレを規制する硬質の押え部材が、テーパードラ
   ムの大径側に設けられたことを特徴とする請求項１に記
   載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記押え部材が給電プレートであること
   を特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記テーパードラムの軸長をＬｍｍ、両
   端部の直径の差をΔｄｍｍとしたとき、０．００２≦Δ
   ｄ／Ｌ≦０．０１であることを特徴とする請求項１〜請
   求項３の何れかに記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記ロールのクラウンが、前記テーパー
   ドラムのΔｄより小さいことを特徴とする請求項４に記
   載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記テーパードラムの大径側にアースを
   設けたことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに
   記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】 円筒状のアルミ基筒を感光液槽へどぶ付
   けして引き上げる工程と、軸方向を垂直として感光液が
   塗布されたアルミ基筒を乾燥させる工程と、を有するこ
   とを特徴とする感光体ドラムの製造方法。