(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性体を基材に用いた静電潜像担持体に金属現像剤担持体を圧接させて現像する画像形成装置において、両端部にフランジが設けられた金属パイプ上に設けたスポンジ層上に表層を形成し、該表層上に感光層を形成した静電潜像担持体の前記フランジを駆動軸に固定し、フランジからパイプ及びスポンジ層に直接回転力を与えて静電潜像担持体を駆動するようにしたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は弾性静電潜像担持体を用いた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、静電潜像担持体として感光体ドラムを画像形成装置の本体に回転可能に支持し、画像形成動作時には感光体ドラムの感光層に静電潜像を形成した後、この潜像を一成分系現像剤によって可視像化する方式がある。このような方式においては、感光体ドラムが剛体からなる場合、現像ローラ上にごく薄く、例えばトナー粒子１個の厚さのトナー層を設け、潜像を形成した感光体ドラム表面と接触させるか、あるいは微小な間隔をあけて対置させる必要がある。しかしながら、感光体ドラムを高精度に製作することは困難であり、感光体ドラムの周面にわずかな歪みがあったり、製造上のバラツキがあると、ドラムと現像ローラ間に大きな隙間ができることによる画質低下や、圧接する場合にはドラム表面を傷つける等の問題がある。そのため、感光体をベルト化したり、また中間転写ベルトを採用する等の技術も開発されているが、ベルトを支持するために少なくとも２つのローラを必要とし、複写機等を小型化するにあたり障害となる。そのため、弾性ローラ基体上に有機感光層を塗布形成して感光体ドラムとし、感光体ドラムの表面を弾性変形可能とする方式の開発が進められている。
【０００３】
このような方式に関しては、ゴム等の弾性ローラ基体上にアルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼等の薄膜のスリーブを感光体支持層として嵌合したり、導電性ゴムを弾性ローラ基体や感光体支持層として形成し、表面に感光層を形成して感光体ドラムとし、ドラムに外圧が作用した部分のみは変形するが、他の部分は変形しないように構成し、また外力が取り除かれたときには完全に元のスリーブ状態に復帰することを可能とすることにより、感光体ドラムが剛体からなる場合における問題を解決するものが知られており、また、スポンジ層を使用することにより同様な効果を得るようにしたものも知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、弾性感光体ドラムを軸駆動して回転させた場合、駆動軸と感光層間には弾性層が介在するため、軸回転に対してドラム表面の回転位相がずれることになる。このことは感光体ドラムと現像ローラとが圧接しているため、一層助長される。すなわち、図９に示すように、駆動軸を回転させて弾性感光体ドラム１を矢印の方向に回転させたとき、感光体が剛体であれば感光体各部位の回転位相は揃い、それが例えば直線ａであったとすると、感光体に弾性があるがゆえに、例えば、曲線ｂのように表面にいくにつれて位相が遅れることになる。このようなずれがあると、一定のプロセススピードに基づいて各種制御を行って画像形成装置にあっては、画質劣化の原因となりかねない。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためのもので、駆動時の弾性感光体のねじれを極力減らして画質の劣化を防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、弾性体を基材に用いた静電潜像担持体に金属現像剤担持体を圧接させて現像する画像形成装置において、両端部にフランジが設けられた金属パイプ上に設けたスポンジ層上に表層を形成し、該表層上に感光層を形成した静電潜像担持体の前記フランジを駆動軸に固定し、フランジからパイプ及びスポンジ層に直接回転力を与えて静電潜像担持体を駆動するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の画像形成装置の特徴を説明する概念図である。１は弾性感光体で、弾性ローラ基体上に感光層を形成したものであり、硬質のローラ、例えば表面を粗面化した金属製の現像ローラ２が接触して圧接現像が行われる。本発明では弾性感光体１の両端には金属製のフランジ１４が設けられ、該フランジに固定された図示しない駆動軸により回転駆動する。フランジは感光体端部の各部に圧着しているので、回転軸を通して順次感光体表面まで回転力が伝達される場合に比して、各部に直接フランジから回転力が伝達されるため弾性ローラ基体のねじれの影響を極力減らして画質の劣化を減らすことができる。なお、図１では現像ローラ２の軸方向の長さが感光体１の軸方向の長さ（幅）より長くしているが、逆に現像ローラ２の軸方向の長さが感光体１の軸方向の長さ（幅）より短くしてもよい。
【０００８】
次に、本発明の弾性感光体の具体例について図２〜図７により説明する。
ここで説明する例は、金属パイプ１１に弾性基材としてスポンジ層１２を圧入し、両端部に金属製フランジ１４を取り付け、さらにスポンジ層の現像ローラと接触する周面及び端面をゴム或いは樹脂製のチューブ１３で覆っている。ゴム或いは樹脂製のチューブは硬質のものを使用し、その表面に感光層を形成する。フランジ中心にあけた孔１５を通して回転駆動軸を嵌合固定し、回転駆動軸の回転力をフランジからパイプ及びスポンジ層に直接与えるようにしている。このようにフランジから回転力を伝達することにより、回転におけるスポンジ層のねじれの影響を少なくすることができる。また、フランジを通してアースをとることも可能である。
【０００９】
図２〜図４の例は現像ローラの軸方向の長さが弾性感光体の軸方向の長さ（幅）よりも長い例を示している。このような構成とすれば現像ローラが接触したときに現像ローラ端部による偏摩耗が起こらないので、擦り切れる心配がない。
図２の例は、スポンジ層１２の端部がフランジ１４の段差部までしかなく、このスポンジ層端面まで覆う表層１３もフランジ外面より内側にある。そのため、金属パイプ１１にスポンジ層１２を圧入し、表層１３をディップ法等で形成した後にフランジを取り付けることができる利点がある。
【００１０】
図３の例は、フランジ１４の段差部に当接するスポンジ層１２の端部がフランジ外面と面一になるまで延び、スポンジ端面を覆う表層１３がフランジ外面まで延びている。この例ではフランジ１４を最後に取り付けることはできず、表層が最後に取り付けられることになる。
【００１１】
図４の例は、スポンジ層１２とフランジ１４の円周面を面一とし、表層がフランジ外面まで延びている。この例では現像ローラが表層を通してフランジ円周に当たることになる。
【００１２】
図５〜図７の例は現像ローラの軸方向の長さより弾性感光体の軸方向の長さ（幅）が長い例を示している。
図５は図２に対応したものであり、スポンジ層１２の端部がフランジ１４の段差部までしかなく、このスポンジ層端面まで覆う表層１３もフランジ外面より内側にある。そのため、金属パイプ１１にスポンジ層１２を圧入し、表層１３をディップ法等で形成した後にフランジを取り付けることができる利点がある。この例では、現像ローラが感光体より短いために、圧接したとき現像ローラ端部でスポンジ層と表層に圧縮する力が作用するが、この力に対して表層端部がフランジの周面を内側方向へ摺動するため表層にかかる力が緩和されて現像ローラ端部で割れが発生するのが防止される。
【００１３】
図６は図３に対応したものであり、フランジ１４の段差部に当接するスポンジ層１２の端部がフランジ外面と面一になるまで延び、スポンジ端面を覆う表層１３がフランジ外面まで延びている。この例ではフランジ１４を最後に取り付けることはできず、表層が最後に取り付けられることになる。
【００１４】
図７は図４に対応したものであり、スポンジ層１２とフランジ１４の円周面を面一とし、表層がフランジ外面まで延びている。この例では現像ローラが表層を通してフランジ円周に当たることになる。
〔実施例〕
次に、図８により本発明の実施例について説明する。
図において、パイプ１１は金属製で、アルミまたは鉄等の素材が用いられ、この例ではφ２６、厚み１．２ｔのアルミパイプ（Ａ３０００系）であり、パイプの内側はフランジ１４の挿入部に対し、インロー加工（図のＡ部分）をしている。フランジ１４はアルミ製、ダイキャスト品であり、パイプに圧入して感光体を構成している。フランジ１４の中心には、回転駆動軸を通す孔１５が開いている。このアルミ素管上に押し出し成型で、筒状に発泡成型した導電性のシリコンゴム、ＥＰＤＭ、ＣＲゴム、ＮＢＲ、ＳＢＲ、ウレタン等の導電性スポンジ層１３（体積抵抗で１０6 Ω・ｃｍ以下）の弾性基材を選択し、圧入する。
【００１５】
この場合、金属製パイプ１の外径がスポンジ層１３の内径より太い方がスポンジ層との密着性が上がり、特別な接着剤を用いることもなく固着できる。接着が必要な場合は、通常のゴム系接着剤を電気抵抗に影響のない範囲で使用することができる。押し出し成型でスポンジチューブを発泡成型する場合のスポンジの片肉厚は８〜２０ｍｍが適当である。また使用する現像システムと転写システムによるが、好適なスポンジ硬度はアスカーＣで２５〜６０度の範囲から選ばれる。このように形成した弾性スポンジ基材上にさらにＥＰＤＭ等の導電性ソリッドゴムチューブ（体積抵抗で１０6 Ω・ｃｍ以下）を圧入し、その後研磨することで弾性感光体用の基材とする。表層１３となる導電性ゴムはシリコンゴム、ＥＰＤＭ、ＣＲゴム、ＮＢＲ、ＳＢＲ、ウレタン等から選ばれるが、その選択に当たっては必要とされる耐熱性、耐溶剤性、セット性、加工性等の諸条件を満たすものから選ぶ。本実施例ではＥＰＤＭを表層に選んでいる。
【００１６】
表層の導電性ゴムチューブの硬度は、ＪＩＳ  Ｋ６３０１Ａで４０度〜７０度の範囲から選ばれ、その値は、切削や研磨加工等により表面粗さ（Ｒａ）を０．２μｍ〜２μｍ程度、表面粗度（Ｒｍａｘ）を１０μｍ以下にできる事を目安に選択する。又、上述のスポンジ層に圧入する上で、スポンジ層表面を研磨した外径よりゴムチューブの内径を小さくすることが重要となる。その差を３．５〜５ｍｍとすることにより特別な接着剤を使用することもなく固着できる。スポンジ層とゴム表層の相性が悪い場合には、勿論接着剤を使用することも可能である。このゴム表層の片肉厚は２〜６ｍｍの範囲であり、スポンジ層の外周に圧入後研磨し必要とする外径と表面粗度を達成できる厚みとすることが重要である。
【００１７】
表層１３上に形成される有機感光体層は、いわゆる機能分離型の積層感光体であってもよいが、長寿命の感光体を希望する時には単層の有機感光体が適している。以下、単層有機感光体について述べるが、機能分離型の感光体を用いることも可能である。
【００１８】
単層有機感光体層の重量組成比（ｗｔ％）は、バインダー４０〜７５、電荷発生材０．５〜２５、電荷輸送材１０〜５０、増感材０．５〜３０の配合比であり、より好適には、バインダーを４５〜６５、電荷発生材を１〜２０、電荷輸送材を２０〜４０、増感材を２〜２５の範囲から選ぶのが高感度の結果を与える。ここで、好適な有機材料の一例を述べると、バインダーにはポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル等の熱可塑性樹脂、電荷発生材にはフタロシアニン系顔料、アゾ顔料、キノン系顔料、ペリレン系顔料、キノシアトン系顔料、インジゴ系顔料、ビスベンゾイミダゾール系顔料、キナクリドン系顔料が好ましく、特に好ましいのはフタロシアニン系顔料、アゾ系顔料である。電荷輸送材にはヒドラゾン系、スチルベン系、フェニルアミン系、アリールアミン系、ジフェニルブタジェン系、オキサゾール系などの有機正孔輸送化合物があげられ、それらと一緒に加えられる増感剤としては、各種の電子吸引性有機化合物があり、電子輸送材としても知られているもので、パラジフェキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、クロラニル等があげられる。これらの構成有機材料は有機溶剤と共に、ホモミキサー、ボールミル、サンドミル、アトライター、ペイントコンディショナー等の攪拌装置で粉砕・分散混合され塗布液とされる。塗布方法は、ディップコート、リングコート、スプレーコート等を用い上記の導電性弾性基板上に塗布・乾燥し所望の厚さの感光体層を有する本発明の弾性有機感光体とする。感光体層の厚さは、１５〜４０μｍが良く、好適には２０〜３５ミクロンである。
【００１９】
次に、正帯電用有機感光体ドラムの作製例について説明する。
上記の素管に以下の感光体組成の塗布液を調整し、ディップコート法で弾性基体のドラムに塗布乾燥しプリンター用感光体ドラムとした。
ポリカーボネート樹脂（帝人化成製）    ２１重量部
無金属フタロシアニン（大日本インキ化学工業製）  ２重量部
ヒドラゾン化合物（アナン製）  １０重量部
トルエン  １８０重量部
増感剤として、３、５−ジメチル−３′、５′−ジターシャリーブチル−４、４′ジフェノキノン  ５重量部を添加し、ペイントコイディショナー中で１０時間分散混合し塗布液とした。
【００２０】
現像ローラは通常の接触一成分型現像方式に採用されているものであり、現像条件は現像ニップ幅をほぼ接触した状態から食い込み量を０．４５ｍｍとした広範囲まで選ぶことができる。この現象効果は、現像ローラをハードな材質構成にしたとしても、感光体側が弾性体であることによりトナーの圧接が緩やかになるためソフトな画像となり、極端に画質が変化しないことにより広範囲の現像ニップを実現できることからも分かる。また、高解像度用の微小トナー（中心粒径５μｍ）を使用しても、十分な現像ニップ幅を確保できるので、高濃度のトナー画像を得ることができる。そして、更にその圧接力が緩やかなことからくる現像ローラ上および感光体上にトナーがフィルミングする度合いが減少し、トナーと感光体の両方を同時に長寿命化できることも特徴となる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、現像ローラの両端にフランジを設けて駆動するようにしたので、弾性感光体のねじれの影響を極力減らして画質劣化を防止することが可能であり、また、弾性感光体の幅よりも現像ローラを長くしたので、現像ローラのエッジが食い込むことは起こりえず、偏摩耗が発生しないため感光体、ひいては画像形成装置の長寿命化を図ることが可能である。また、現像ローラと感光体が接触したとき、感光体の変形は局在するため均一な接触が行われ、高濃度で均一な現像が可能であり、また、現像バイアスが有効に作用するためカブリのない画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の画像形成装置の特徴を説明する概念図である。
【図２】  本発明の具体例を説明する図である。
【図３】  本発明の具体例を説明する図である。
【図４】  本発明の具体例を説明する図である。
【図５】  本発明の具体例を説明する図である。
【図６】  本発明の具体例を説明する図である。
【図７】  本発明の具体例を説明する図である。
【図８】  本発明の実施例を説明する図である。
【図９】  従来の弾性感光体駆動の問題点を説明する図である。
【符号の説明】
１…感光体、２…現像ローラ、１１…金属パイプ、１２…スポンジ層、１３…表層、１４…フランジ、１５…孔。
【図１】
0003666572.tif 000002
【図２】
0003666572.tif 000003
【図３】
0003666572.tif 000004
【図４】
0003666572.tif 000005
【図５】
0003666572.tif 000006
【図６】
0003666572.tif 000007
【図７】
0003666572.tif 000008
【図８】
0003666572.tif 000009
【図９】
0003666572.tif 000010