(57)【要約】【課題】  軽量で、制振性能に優れた感光ドラムを提供する。【解決手段】  アルミニウム製で円筒状のドラム基体２１の表面に有機感光層２２を設け、内側に当接部材２３を充填し、ドラム基体２１の両端部にフランジ部材２４を取り付けて感光ドラム１を構成する。当接部材２３として発泡金属（例えば、発泡アルミニウム）を使用する。当接部材２３は、発泡アルミニウムで形成されていて、軽量で変形が容易なため、接着剤を使用することなく、圧入によりドラム基体２１の内側に固定できる。また、感光ドラム１は、接触帯電部材等によってドラム基体２１が振動した場合も、発泡金属内の空隙によって振動が吸収されるので、十分な制振効果を得ることができる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に接触配置された接触帯電部材に交流バイアスが印加されることにより帯電処理される回転可能な像担持体において、
像担持体は、円筒状の基体と、
前記基体の当接部材内面に当接する当接部材とを備え、
前記当接部材は、発泡金属によって形成されている、
ことを特徴とする像担持体。
【請求項２】
前記発泡金属が、発泡アルミニウムである、
ことを特徴とする請求項１に記載の像担持体。
【請求項３】
前記当接部材は、前記基体の軸方向に沿って形成された少なくとも１つの中空部を有し、
前記中空部にヒータが配設されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の像担持体。
【請求項４】
前記発泡金属は、内部の気孔が連続して繋がる構成である、
ことを特徴とする請求項３に記載の像担持体。
【請求項５】
前記中空部が、前記基体の軸を中心として同一円周上を等分する位置にそれぞれ形成されていて、前記各中空部にそれぞれ前記ヒータが配設されている、
ことを特徴とする請求項４に記載の像担持体。
【請求項６】
像担持体と、前記像担持体表面に当接配置された接触帯電部材を有し前記像担持体表面を帯電する帯電装置と、帯電後の前記像担持体表面に静電潜像を形成する露光装置と、前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、前記トナー像を他部材に転写する転写装置とを備えた画像形成装置において、
前記像担持体が、請求項１ないし５のいずれか記載の像担持体である、
ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に使用する像担持体、及びこれを使用した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真プロセスを利用したプリンタや複写機などの画像形成装置において、像担持体としての感光ドラムを帯電処理する帯電装置として、ローラ型やブレード型の帯電部材（帯電ローラ，帯電ブレード）を用いた帯電装置が多く採用されている。これらは、電源の低圧化が図れる点やオゾンの発生が微量である点などの長所を有している。
【０００３】
図７に、像担持体及び帯電部材を示す。像担持体としての感光ドラム１０１は、アルミニウムからなる円筒状のドラム基体１０１ａの外周面に有機感光層１０１ｂを形成したものであり、矢印Ｒ１０１方向に所定のプロセススピード（周速度）をもって回転駆動される。
【０００４】
感光ドラム１０１には、上方から帯電部材としての帯電ローラ１０２が当接されている。帯電ローラ１０２は、感光ドラム１０１の回転に伴って、矢印Ｒ１０２方向に従動回転する。帯電ローラ１０２は、例えば、鉄やステンレス等の導電性の芯金１０２ａの外周面を、カーボン含有のウレタンゴム等の導電性弾性層１０２ｂで被覆したものである。この帯電ローラ１０２は、芯金１０２ａの長手方向両端部がバネ部材（不図示）によって感光ドラム１０１に向けて付勢されることにより、感光ドラム１０１の表面に対して圧接されている。
【０００５】
帯電ローラ１０２は、芯金１０２ａに高圧電源１０３から帯電電圧が印加されることにより、感光ドラム１０１表面を所定の極性・電位に帯電処理する。
【０００６】
なお、感光ドラム１０１の周囲には、上述の帯電ローラ１０２の外に、露光装置、現像装置、転写装置、クリーニング装置（いずれも不図示）等のプロセス機器が配設されている。
【０００７】
帯電ローラ１０２に印加する帯電バイアスは、帯電の均一化のために直流電圧と交流電圧とが重畳させた振動電圧を印加するのがよい。ここでいう振動電圧とは、時間とともに周期的に電圧値が変化する電圧であり、その波形については、正弦波に限らず、矩形波、三角波、パルス波でもよいが、帯電音を低減するという観点からは、高調波成分を含まない正弦波が好ましい。交流電圧には、例えば直流電源を周期的にオン−オフすることによって形成された矩形波の電圧等も含まれる。
【０００８】
上述のように、帯電ローラ１０２に振動電圧を印加して感光ドラム１０１を帯電処理する場合においては、感光ドラム１０１のプロセススピードが速くなると、感光ドラム表面の均一帯電を確保するために帯電ローラ１０２に印加する交流電圧の周波数も上げなければならない。
【０００９】
ところが、交流電圧の周波数がほぼ２００Ｈｚを超えると、印加電圧の２倍の周波数に共振して感光ドラム１０１が騒音を発生する、いわゆる「帯電ノイズ」が大きくなってしまうという問題点があった。
【００１０】
このような帯電ノイズは、感光ドラム１０１と帯電ローラ１０２との当接部から直接音として発せられる場合と、この外に、感光ドラム１０１の振動が、例えばプロセスカートリッジや画像形成装置に伝わり、そこでノイズが発生する場合とがある。
【００１１】
また、帯電ノイズ以外にも、感光ドラム停止時に感光ドラムに当接しているクリーニングブレード等がスティックスリップを起こし、その振動によって感光ドラムがノイズを発生する場合もある。
【００１２】
上述の問題点に対して、特許文献１では、円筒状の感光ドラム（アルミニウムの素管）の中に所定の隙間をもって中実（無垢）のアルミ部材を充填して接着固定して、感光ドラムを構成する例が開示されている。
【００１３】
また、特許文献２では、感光ドラム内にスリットを設けたポリスチレン性の当接部材を挿入し、楔部材によって感光ドラムに固定する例が開示されている。
【００１４】
【特許文献１】特開平５−３５１６７号公報
【特許文献２】特開平８−４４２４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、特許文献１のように、感光ドラム（ドラム基体）内に中実のアルミ部材を充填しようとした場合、制振効果は期待できるものの、感光ドラムとアルミ部材とは接着によって固定するため、接着剤硬化時の「引け」により感光ドラムの外径寸法に影響を及ぼすおそれがある。また、近年、要求が高まっているリサイクル対応という観点からは、接着してしまうと製品廃棄時の分別が困難になる。さらに、中実のアルミ部材は重量がかさむため、感光ドラムの駆動負荷が高くなり、大出力のモータ（駆動源）及び駆動のための大電流が必要になるという問題もある。
【００１６】
一方、特許文献２に開示されているように、感光ドラムへの当接部材を樹脂製とした場合、接着剤を用いずに変形によって感光ドラムに固定でき、重量も中実のアルミ部材と比べて軽量であるという利点はあるものの、アルミ部材のヤング率が７０［ＧＰａ］であるのに対して、合成樹脂製の当接部材のそれは２〜５［ＧＰａ］と非常に低く、剛性不足により十分な制振性能を得られないという問題がある。
【００１７】
また、感光ドラムへの当接部材を弾性ゴム等の弾性体にすると、軽量である利点を生かしつつ、弾性特性により振動を吸収することができ、制振効果を高めることができる。しかし、感光ドラムを長期間にわたって亘って使用する際には、弾性ゴム等の弾性体では弾性劣化を生ずるおそれがあり、使用開始中に振動吸収効果が異なる場合があるため好ましくない。
【００１８】
そこで、本発明は、像担持体に詰物を施しても軽量化することができ、長期間にわたって十分な制振性能を得られる像担持体、及びこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、表面に接触配置された接触帯電部材に交流バイアスが印加されることにより帯電処理される回転可能な像担持体において、像担持体は、円筒状の基体と、前記基体の当接部材内面に当接する当接部材とを備え、前記当接部材は、発泡金属によって形成されている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、像担持体に詰物を施しても像担持体を駆動する駆動源に大きな負荷を与えることなく、長期間にわたって振動の低減を図れる像担持体を得ることができる。
【００２１】
また、基体の内側に充填する当接部材として発泡金属を使用しているので、例えば、当接部材として中実の金属を使用する場合と比較して、充填時の変形が容易である。このため、当接部材を圧入によって円筒状の基体の内側に充填した場合でも、基体の外径寸法に与える影響が少ない。したがって、接着剤を使用することなく、当接部材を基体の内側に充填し、固定することができる。接着剤を使用しないで固定できることから、接着剤が硬化する際の「引け」によるドラム外径寸法への影響をなくすことができる。
【００２２】
また、発泡金属によって当接部材が形成されているので、例えば、基体が振動した場合であっても、この振動は、発泡金属内の空隙を構成する壁面の微小な振動によって吸収されるので、当接部材が中実の金属で形成される場合と比較して、十分な制振性能を発揮することができる。また、発泡金属の当接部材は、圧入された際に、基体の内周面に均一な圧で当接するため、ムラなく効率的に制振効果を得ることができる。この制振効果により、接触帯電時の帯電ノイズを防止し、また例えば、像担持体表面をクリーニングするクリーニング装置が、像担持体表面に接触するクリーニングブレードを有するような場合には、クリーニングブレードのスリップスティックによるノイズを低減することができる。
【００２３】
また、発泡金属によって当接部材が形成されているので、当接部材が中実の金属で形成される場合と比較して、像担持体全体の重量を軽減することができ、これにより、例えば、像担持体を駆動するモータの出力を小さくすることができ、また像担持体駆動時の電流を低減することができる。
【００２４】
また、発泡金属によって当接部材が形成されているので、当接部材が合成樹脂によって形成されている場合と比較して、大きな剛性を確保して、十分な制振性能を得ることができる。また、剛性を高めることができるので、ドラム基体の肉厚を薄くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。
【００２６】
＜実施の形態１＞
図１に、本発明を適用することができる画像形成装置の概略構成を示す。同図に示す画像形成装置は、電子写真方式のプリンタであり、同図はその概略構成を模式的の示す縦断面図である。
【００２７】
同図に示す画像形成装置は、像担持体として電子写真感光体（以下「感光ドラム」という。）１を備えている。感光ドラム１は、駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ１方向に回転駆動される。なお、感光ドラム１については後に詳述する。感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿ってほぼ順に、帯電ローラ（接触帯電部材）２、露光装置３、現像装置４、転写ローラ５、クリーニング装置６が配設されている。また記録材Ｐの搬送方向に沿って上流側から下流側にかけて順に、給紙カセット７、給紙ローラ８、搬送ローラ９、レジストローラ１０、定着装置１１、排紙トレイ１２が配設されている。
【００２８】
画像形成に際し、感光ドラム１は、所定のプロセススピード（周速度）で矢印Ｒ１方向に回転駆動され、その表面が、帯電ローラ２によって所定の極性・電位に一様に帯電される。帯電後の感光ドラム１は、画像情報に基づく露光装置３の露光によって静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置４によってトナーが付着されてトナー像として現像される。このトナー像は、感光ドラム１の回転に伴って、感光ドラム１と転写ローラ５との間の転写ニップ部に向かって移動する。
【００２９】
一方、給紙カセット７に収納された他部材としての記録材Ｐは、給紙ローラ８によって１枚ずつ給紙され、搬送ローラ９によって、レジストローラ１０に搬送される。記録材Ｐは、レジストローラ１０によって一旦停止されて斜行が矯正された後、感光ドラム１上のトナー像にタイミングを合わせるようにして、レジストローラ１０により、転写ニップ部に供給される。供給された記録材Ｐには、感光ドラム１上のトナー像が、転写ローラ５により転写される。
【００３０】
トナー像転写後の感光ドラム１は、表面に残ったトナー（転写残トナー）がクリーニング装置６によって除去され、次の画像形成に供される。
【００３１】
一方、トナー像転写後の記録材Ｐは、定着装置１１に搬送され、加熱・加圧されて表面にトナー像が定着される。トナー像定着後の記録材Ｐは、排紙トレイ１２上に排出される。これにより、１枚の記録材Ｐに対する画像形成が終了する。
【００３２】
図２は、感光ドラム１の軸（回転中心）を含む平面で切った縦断面図である。また、図３は、図２のＡ−Ａ線矢視図である。
【００３３】
これらの図に示すように感光ドラム１は、円筒状のドラム基体２１と、その外周面に形成された有機感光層２２と、ドラム基体２１の内側に充填された当接部材２３と、ドラム基体２１の長手方向の両端部に取り付けられたフランジ部材２４，２４とを有している。このうちドラム基体２１は、外径３０ｍｍ、肉厚１ｍｍのアルミ素管によって形成されている。有機感光層２２は、下引層、電荷発生層、電荷輸送層、表面層（いずれも不図示）等を有している。当接部材２３は、本実施の形態では発泡金属によって形成されている。発泡金属を構成する金属としては、本実施の形態では、アルミニウムを使用している。発泡金属としては、アルミニウムの外に、ステンレス、銅、真鍮、チタンなども使用することができる。これらの中から、生産性、加工性、重量、熱伝導性、コスト等を勘案して適宜に選択すればよい。ただし、ドラム基体２１がアルミニウム製の場合には、発泡金属としては、同じアルミニウム製の発泡アルミニウムを使用することが好ましい。これは、ドラム基体２１と当接部材２３とを同じ材質で形成した場合には、それぞれの線膨張係数が一致するため、温度変動時の当接部材２３の寸法変化によって感光ドラム表面に与える影響が少ない。
【００３４】
上述の当接部材２３の形状は、円柱状又は円筒状であり、その外径は、上述のドラム基体２１の内径よりも２００〜３００μｍ大きな値に設定されている。潰し代が２００〜３００μｍということである。すなわち、当接部材２３をドラム基体２１の内側に挿入する際には、発泡金属の持つ変形の容易さを利用して、当接部材２３がわずかに潰れながらドラム基体２１の内側に圧入されるようにする。なお、本実施の形態では、ドラム基体２１の外径を３０ｍｍ、肉厚を１ｍｍ、当接部材２３の外径をドラム基体２１の内径よりも２００〜３００μｍ小さく設定したが、実際には、ドラム基体２１の肉厚等を考慮して、ドラム基体２１の内側に当接部材２３を圧入したことによってドラム基体２１の外径寸法が変化しない程度に、潰し代の大きさを設定するものとする。
【００３５】
一般的な制振技術の一つとして、材料の内部損失の利用という手段がある。発泡金属は、その内部に無数の気孔とそれを形成する気孔壁を備える。帯電ローラ２からの印加電圧によって感光ドラム１に伝達された帯電振動は、そこからドラム基体２１の内周面に当接している当接部材２３に伝達される。すると、その振動成分の多くは、発泡金属内の気孔壁が微少に振動することによって吸収されるので、感光ドラム１が共振を起こすことはなく、帯電ノイズは大幅に減少される。
【００３６】
また、前述のように、発泡金属の比重は中実材（無垢材）の比重の２０〜５０％にすることができるので、当接部材２３によって付加される感光ドラム１の慣性モーメントを小さくすることができ、駆動モータの小型化や駆動電流の削減を達成することができる当接部材。
【００３７】
＜実施の形態２＞
図４に、図１及び図２の感光ドラム１とは異なる感光ドラム１Ａの、図３に相当する図を示す。
【００３８】
本実施の形態においては、外径３０ｍｍ、肉厚１ｍｍのアルミ素管によってドラム基体１２を形成し、その外周面に有機感光層２２を設け、ドラム基体２１の内側に当接部材を圧入した点は、上述の実施の形態１と同様である。
【００３９】
異なる点は、本実施の形態においては、当接部材２５の中心に、円柱状の中空部２５ａを設け、この中空部２５ａに棒状のドラムヒータ２６を配設している点である。さらに、本実施の形態では、当接部材を形成する発泡金属として、金属内の気孔同士気孔が閉じずに繋がっている連続気孔構造のものを使用している。ちなみに、気孔間に境界がありそれぞれの気孔が閉じているものを独立気孔構造と呼ぶ。
【００４０】
ドラムヒータ２６は、その長手方向を感光ドラム１Ａの軸（回転中心）に一致させるようにして配置されている。このドラムヒータ２６は、ドラム基体２１を加熱して感光ドラム１Ａ表面に水分が付着するのを防止するためのものである。感光ドラム１Ａ表面（ドラム表面）に水分が付着すると、静電潜像の電荷が拡散して画像不良が発生してしまう。ドラムヒータ２６は、このような画像不良を防止するために、感光ドラム１Ａ表面を加熱して水分が付着しないようにするために用いられる。
【００４１】
従来のように、ドラム基体の内側に中実のアルミ部材を充填してこのアルミ部材の内部にヒータを配設した場合には、当接部材の熱容量が非常に大きいため、大出力のヒータを用いなければ感光ドラムを温めることができなかった。また、当接部材として樹脂材を使用した場合には、樹脂の熱伝導性が悪いため、これもまたヒータの効率としては非常に悪かった。
【００４２】
これに対して、本実施の形態で使用している当接部材２５は、発泡金属で形成されているため熱容量が非常に小さいという特性がある。さらに、これに加えて本実施の形態では、上述のように連続気孔構成の発泡アルミニウムを使用しているので通気性があり、独立気孔構造のように気孔内に空気を閉じこめて高い断熱作用を発揮することがないため、上述のように熱容量が小さいという特性により、従来と同等の容積に詰めた場合には従来よりも低出力のヒータを用いて同等のドラム加温効果を得ることができる。そして、それにより装置全体の省エネルギーを達成することができる
【００４３】
また、図５に示す感光ドラム１Ｂは、上述の図４に示す感光ドラム１Ａにおける当接部材２５の中空部２５ａの内壁に凹凸２５ｂを設けたものである。この凹凸２５ｂは、感光ドラム１Ｂの軸に沿った方向（長手方向）に長い溝を、周方向に多数並べることで形成している。このように凹凸３５ｂを設けて、当接部材２５の内周面に表面積を増大させることにより、当接部材２５がドラムヒータ２５から受ける熱を増加させるようにしている。これにより、さらなるヒータの低出力化を達成することができる。
【００４４】
＜実施の形態３＞
図６に、実施の形態１，２の感光ドラム１，１Ａ，１Ｂとは異なる感光ドラム１Ｃの、図３に相当する図を示す。なお、ドラム基体２１、有機感光層２２の構成は、実施の形態１，２のものと同様であり、当接部材２７及びドラムヒータ２６が異なる。
【００４５】
図６に示すように、本実施の形態では、ドラム基体２１の内側に充填した当接部材２７の外周面に、感光ドラム１Ｃの軸（ドラム基体２１の軸と同じ）に沿った方向（長手方向）の長い溝（中空部）２７ａが、周方向を等分する位置に複数形成されている。また、これら複数の中空部２７ａの径方向の位置については、感光ドラム１Ｃの軸を中心として同一円周上に配置されている。そして、各溝２７ａにはそれぞれ棒状のドラムヒータ２６が配設されている。
【００４６】
ドラムヒータ２６には、実施の形態２で述べたような、ドラム表面の水分を蒸発させる作用以外に、ドラム表面の温度を所定の狭い範囲内（例えば、４０〜４５℃）に保ち、ドラム表面の温度のばらつきによる感度ムラをなくして画像の濃度を安定させるという機能を有する場合もある。本実施の形態は、このような場合に有効な構成である。すなわち、ドラム表面に近い部分で、かつドラム表面を周方向に等分する位置に対応して複数のドラムヒータ２６が配設されているため、ドラム表面の温度をきめ細かく制御することが可能になる。本実施の形態においても、発泡金属で構成された当接部材２７の、熱容量が小さく熱伝導性が良いという特性が生かされ、限られた数の低出力のドラムヒータ２６によって、ドラム表面全体を均一な温度に制御することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明を適用することができる像担持体を備えた画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】実施の形態１における感光ドラムの、軸を含む平面で切ったときの縦断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線矢視図である。
【図４】実施の形態２における感光ドラムの、図３に相当する図である。
【図５】実施の形態２における他の感光ドラムの、図３に相当する図である。
【図６】実施の形態３における感光ドラムの、図３に相当する図である。
【図７】従来の感光ドラム及び帯電ローラを説明する図である。
【符号の説明】
【００４８】
１          感光ドラム（像担持体）
２          転写ローラ（接触帯電部材）
３          露光装置
４          現像装置
５          転写ローラ（転写装置）
６          クリーニング装置
２１        ドラム基体
２２        有機感光層
２３，２５，２７
当接部材
２５ａ      中空部
２６        ドラムヒータ（ヒータ）
２７ａ      溝（中空部）
Ｐ          記録材（他部材）
【図１】
2006119312.tif 000003
【図２】
2006119312.tif 000004
【図３】
2006119312.tif 000005
【図４】
2006119312.tif 000006
【図５】
2006119312.tif 000007
【図６】
2006119312.tif 000008
【図７】
2006119312.tif 000009