(57)【要約】      （修正有）【課題】不快な音の発生を抑えることができる必要最小限のサイズの制振材を用い簡単な作業で取り付けることができる感光体ドラムを提供する。【解決手段】感光体ドラムは、円筒状の金属製ドラム基体１の外表面に図示しない感光層が全面に形成されており、ドラム基体１の両端部には回転軸に連結されるフランジ部材３が備えられている。ドラム基体１の内周面のほぼ中心部には、軸方向の幅が３５ｍｍ〜４５ｍｍの制振材２が密着して配置されている。制振材２は、層状のブチルゴムの上面にポリエチレンフィルムを貼着し、下面に接着層が形成されている。【選択図】図３
2006126383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に感光層を有する円筒状の感光体ドラムにおいて、層状のブチルゴムを備えると共に軸方向の幅が３５ｍｍ〜４５ｍｍのシート状の制振材が軸方向のほぼ中心部の内面に固着されていることを特徴とする感光体ドラム。
【請求項２】
請求項１に記載の感光体ドラム、帯電手段及び現像手段を少なくとも備えていることを特徴とするプロセスユニット。
【請求項３】
請求項１に記載の感光体ドラム、帯電手段、現像手段及び露光手段を少なくとも備えてい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、画像形成装置に用いられる感光体ドラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、画像形成装置において、感光体ドラムを用いて、その表面に静電潜像を形成し、静電潜像にトナーを付着させて可視像化し用紙に転写するといった画像形成を行うものが知られている。こうした画像形成装置では、感光体ドラムに接触する部材やその周辺に配置される駆動機構等により感光体ドラムから騒音が発生する場合がある。こうした騒音は、１ｋＨｚ〜３ｋＨｚの可聴周波数領域の連続した音で、人間の耳にはキーンという高音で不快に感じられる音である。このような不快音の発生には種々の原因が考えられ、例えば、感光体ドラムに接触する帯電部材において、安定して帯電させる為に、直流と交流を重畳して印加することで感光層を帯電させており、交流の周波数に応じて感光体ドラムに振動が発生する場合や感光体ドラムを回転する駆動機構から生じる場合も考えられるが、装置自体の様々な要因が絡み合って騒音が発生しているものと考えられる。  
【０００３】
感光体ドラムの不快な振動音の対策として、従来はアルミニウムのリングを感光体ドラム内部に取り付けて、感光体ドラムの固有振動数を変えるといった対策が行われてきたが、それ以外にも種々の提案がなされている。例えば、特許文献１には、熱可塑性樹脂組成物を成形してなる消音部材を電子写真感光体の内周面に貼着した点が記載されている。また、特許文献２には、粘弾性材料よりなる充填体をドラム状の電子写真感光体内に装着し、この充填体により繰返し使用時の振動、衝撃に対しても移動することなく防振効果が持続する点が記載されている。また、特許文献３には、電子写真感光体内部に、振動吸収材の外壁全面にわたって隙間材を被覆して構成される制振材を、圧入法によって隙間材を削りながら内蔵させた点が記載されている。    
【特許文献１】特開２００１−１３７０４号公報
【特許文献２】特開２００３−３１６０４５号公報
【特許文献３】特開２００４−２３３８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１〜３においては、感光体ドラムの振動音を低減することは可能であるが、感光体ドラムの内周面に密着する制振材のサイズについては、全面に密着させたり、分割して密着させたりしており、サイズの大きさが大きい場合に、取付作業が煩わしく、制振材のサイズが大きいと材料コストの負担がかかり、また感光体ドラム自体が重くなって駆動機構等の設計に影響が及んでしまう。  
【０００５】
そこで、本発明は、不快な音の発生を抑えることができる必要最小限のサイズの制振材を用い簡単な作業で取り付けることができる感光体ドラムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る感光体ドラムは、外周面に感光層を有する円筒状の感光体ドラムにおいて、層状のブチルゴムを備えると共に軸方向の幅が３５ｍｍ〜４５ｍｍのシート状の制振材が軸方向のほぼ中心部の内面に固着されていることを特徴とする。  
【０００７】
本発明に係るプロセスユニットは、上記の感光体ドラム、帯電手段及び現像手段を少なくとも備えていることを特徴とする。 本発明に係る画像形成装置は、上記の感光体ドラム、帯電手段、現像手段及び露光手段を少なくとも備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明者は、層状のブチルゴムを備えたシート状の制振材を種々のサイズで感光体ドラムの内周面に密着させて感光体ドラムからの騒音の抑制効果を検証したところ、内周面のほぼ中心部において軸方向の幅が３５ｍｍ〜４５ｍｍに設定された制振材を用いると騒音の抑制効果が格段に向上することを見出した。そして、こうしたサイズのシート状の制振材を用いることで、感光体ドラムの内周面の全面に制振材を密着させる必要がなくなり、その分コストダウンを図ることができる。また、コンパクトなサイズの制振材を扱うので、取り扱いが容易で取付作業も簡単に行うことができる。  
【０００９】
また、こうした制振材を用いた感光体ドラムを備えるプロセスユニット及び画像形成装置は、感光体ドラムから発生する不快な騒音が格段に抑制されるので、静穏な環境が求められる事務スペースに設置するのに好適なものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る実施形態について詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。  
【００１１】
図１は、本発明に係る画像形成装置全体の概略断面図である。画像形成装置１００の上部には用紙排紙トレイ１０が設けられ、その下部には、記録部３０及び給紙部２０が配されている。  
【００１２】
給紙部２０では、給紙カセット２１が画像形成装置１００本体から紙面右方向に着脱可能に装着されており、フラッパ２２に所定サイズの用紙が複数枚積載されている。給紙カセット２１の左端上部には、ピックアップローラ２３が配置されている。フラッパ２２は、積載された用紙の上面がピックアップローラ２３に圧接するように、図示しない押圧部材により上方に付勢されている。この状態でピックアップローラ２３が回転駆動すると、摩擦力により用紙が１枚ずつ用紙搬送路に給紙されるようになる。  
【００１３】
給紙された用紙は、まずフィードローラ２４及びプレスローラ２５により記録部３０に搬送される。記録部３０では、搬送された用紙に記録を行うために、現像ローラ３１、トナー送りロータ３２、現像ブレード３３、クリーニングブレード３４、帯電ローラ３５、感光体ドラム３６、転写ローラ３７、露光手段３８及び定着ローラ３９が備えられている。  
【００１４】
記録部３０のうち、現像ローラ３１、トナー送りロータ３２、現像ブレード３３、クリーニングブレード３４、帯電ローラ３５、感光体ドラム３６は、一体化されてプロセスユニット２００とされており、図１において紙面と垂直方向に着脱可能に装着されている。  
【００１５】
転写ローラ３７は、用紙を挟んで感光体ドラム３６と対向する位置に配設されており、所定の電圧が印加されると感光体ドラム３６表面に形成されたトナー像が用紙に転写される。そして、転写されたトナー像は、定着ローラ３９及びプレスローラ４０によって挟持されて加熱・プレスされ用紙に定着される。定着された用紙は、排紙ローラ４１及びプレスローラ４２の間に挟持されて用紙排紙トレイ１０に搬出される。  
【００１６】
図２は、本発明に係るプロセスユニット２００の拡大断面図を示しており、プロセスユニット２００での画像形成プロセスを説明する。  
【００１７】
クリーニングブレード３４は、転写後の感光体ドラム３６の表面に残った残留トナーや紙粉等の異物を除去して感光体ドラム３６の表面を清掃する。除去された異物は、廃トナー貯留部４３に貯留される。帯電ローラ３５は、図示しない高圧電源を介して交流電圧を重畳した直流電圧が印加され、感光体ドラム３６の表面は一様に帯電される。一様に帯電された感光体ドラム３６に、レーザ光源を有する露光手段３８から画像記録信号に応じてレーザ光がプロセスユニット２００外部から感光体ドラム３６の表面に照射されることにより露光され静電潜像が形成される。そして、未使用トナー貯留部４４内のトナーがトナー送りロータ３２により現像ローラ３１の方に送り出されて、内部に永久磁石を有する現像ローラ３１にトナーが引き寄せられる。現像ローラ３１表面のトナーは現像ブレード３３により均一に分布されて、感光体ドラム３６に形成された静電潜像に転移させて、静電潜像を可視像化する。そして、前述のように、転写ローラ３７により感光体ドラム３６表面に形成されたトナー像が用紙に転写されて、転写されたトナー像は、定着ローラ３９及びプレスローラ４０によって挟持されて加熱・プレスされ用紙に定着されるようになる。  
【００１８】
上述のようにプロセスユニット２００にて画像形成がなされる時、回転されている感光体ドラム３６には、複数の部材が接触した状態とされており、振動音が発生する。帯電ローラ３５において、安定した帯電を行う為に交流電圧を重畳した直流電圧を印加することで感光体ドラム３６の感光層を帯電させており、交流電圧の周波数に応じて感光体ドラム３６に振動が発生する。また、感光体ドラム３６自体の回転動作等、種々の原因により振動が発生して感光体ドラム３６に伝播し振動音を発生する。こうした振動音のうち人間の耳で聴くと不快に感じる騒音は、可聴周波数領域の１ｋＨｚ〜３ｋＨｚの音でキーンという連続音である。こうした騒音は、様々な要因により生じるものと考えられ、同じ機種でも発生する場合と発生しない場合があり、また装置を使用している間に発生することもあり、感光体ドラムから発生するこうした騒音を元から無くすことは技術的に困難なものである。そのため、騒音が発生しないように感光体ドラムに制振材を取り付ける等の対症療法的な対策が必要となる。  
【００１９】
図３は、本発明に係る感光体ドラム３６の概略斜視図である。感光体ドラム３６は、円筒状の金属製ドラム基体１の外表面に図示しない感光層が全面に形成されており、ドラム基体１の両端部には回転軸に連結されるフランジ部材３が備えられている。ドラム基体１の軸方向の長さは、印刷用紙のＡ３サイズ（２９７ｍｍ×４２０ｍｍ）に対応可能なように３３０ｍｍ〜３５０ｍｍに設定される。また、感光体ドラム基体１の外径は、画像形成装置の大きさや処理スピード等の設計に応じて決められる。一般に３００ｍｍ〜８００ｍｍ程度に設定される。また、ドラム基体１の材質は、軽量で強度の高いアルミニウム合金が用いられる。ドラム基体１の内周面のほぼ中心部には、制振材２が密着して配置されている。  
【００２０】
次に、制振材２について説明する。図４は、ドラム基体１の軸方向の中心を通る垂線Ａ−Ａにおける断面図を示しており、図５は、制振材２の外観斜視図を示しており、図６は、図５のＢ−Ｂ断面図を示している。制振材２は、所定の厚さを有する矩形状のシートで、図６に示すように、３層からなっている。中間層２ｂが制振効果に優れたブチルゴムからなっており、上面層２ａは薄いシート状のポリエチレンフィルムで中間層２ｂのブチルゴムの粘着力により密着されている。また、下面層２ｃは薄い接着層でブチルゴムに塗布して形成される。  
【００２１】
ブチルゴムは、イソブチレンと少量のイソプレンを共重合させて得られる合成ゴムで、各種気体の透過性が極めて低く
、耐熱性、耐老化性、耐光性、耐オゾン性、耐薬品性、耐コロナ性、電気絶縁性も優れている。また、低反発弾性で衝撃吸収性が大きく、防振性や衝撃性に優れており、各種産業で、多用途に使用されている。  
【００２２】
ブチルゴム２ｂは柔らかく粘着性があるので、作業中に不要な部分に粘着しないよう、また、引っ張られて必要以上に伸びてしまわないために、上面層２ａが設けられている。。また、上面層２ａは、ポリエチレンに限らず、例えば、各種樹脂シートやアルミニウムシート等であってもよい。ブチルゴムは粘着性は有するが、金属面への接着性はよくないので、ドラム基体１の内周面に確実に密着されるように下面層が接着層となっている。  
【００２３】
また、制振材２は、ハサミやカッター等で容易に切断可能であり、大きなシート状のものを簡単に所望の形状に形成することができ、取り扱いが極めて容易である。  
【００２４】
制振材２は、長手方向をドラム基体１の内周面の周方向に沿うように配置され、ドラム基体１の軸方向のほぼ中心部に位置決めされる。周方向の長さ（図５ではａで示す）は、内周の長さの１／２以上に設定することが好ましい。また、軸方向の幅（図５ではｂで示す）は、３５ｍｍ〜４５ｍｍに設定すれば、後述するように格段に騒音の抑制効果を得ることができる。厚さ（図５ではｔで示す）は、ブチルゴムによる衝撃吸収性を発揮させるためにある程度の厚さが必要であるが、厚すぎると内周面への密着が難しくなることから、５ｍｍ〜１０ｍｍ程度が好ましい。
【実施例】
【００２５】
［実施例１］次に、制振材を取り付けていない感光体ドラムを装着したプリンタで、約２．２ｋＨｚの連続した騒音が発生するものを用いて制振材の効果を確認した。使用した感光体ドラムは、アルミニウム合金製のドラム基体で、軸方向の長さ３４０ｍｍ、外径８２ｍｍ、内径８０ｍｍ、内側円周長２５１ｍｍのものを用いた。また、ドラム基体１の内周面に密着する制振材として、ブチルゴム層の上面にポリエチレンフィルムが接着されるとともに下面に接着層が形成され、全体の厚さが６ｍｍのものを用いた。制振材の周方向の長さ（図５のａ）は１００ｍｍで一定とし、軸方向の幅（図５のｂ）は３０ｍｍから８０ｍｍに変化させて消音効果を調べた。消音効果は、人間の耳で聴いたレベルで比較し、制振材がない状態を消音レベル１（消音されていないレベル）とし、通常の事務スペースの環境下で騒音が聞こえない状態を消音レベル５（消音されたレベル）とし、その間のレベルを３つ（レベル２〜４とした）に分けて人間の耳で聴き取ることにより検証した。なお、制振材の取付位置は、図３に示すように、感光体ドラムの軸方向のほぼ中心部に密着して配置した。消音の評価結果を表１に示す。  
【００２６】
【表１】
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【００２７】
制振材の円周方向長ａを１００ｍｍに固定して、軸方向幅ｂを３０ｍｍから次第に大きくしていくと、騒音が次第に小さくなっていき、４０ｍｍで騒音が最も消音されてほとんど聞こえない消音レベルまで上昇している。そして、４０ｍｍより大きくなると騒音の消音効果は小さくなる傾向がある。こうしたことから、制振材のサイズと消音効果との間には比例関係がなく、制振材の軸方向幅ｂが４０ｍｍの場合に最も消音効果があることがわかる。したがって、制振材のサイズには消音効果が最も大きくなる最適の幅が存在し、この評価結果から３５ｍｍ〜４５ｍｍの幅で格段に消音効果が向上している。こうした結果をみると、従来より感光体ドラムの内周面に取り付けられてきた制振材のサイズは明らかに大きすぎるもので、その分無駄なコストがかかり、また感光体ドラムの重量を重くしていたことがわかる。  
【００２８】
［実施例２］次に、実施例１と同じ感光体ドラムを備えたプリンタを用い、制振材の軸方向幅ｂを４０ｍｍに固定し、円周方向長ａを変化させた場合の消音効果を実施例１と同様に評価した。その評価結果を表２に示す。  
【００２９】
【表２】
2006126383.tif 000004
【００３０】
表１に示す実験結果を基に、制振材の軸方向幅ｂを４０ｍｍに固定して、円周方向長ａを１００ｍｍから大きくしていくと、１００ｍｍの２倍以上の長さで多少の消音効果の向上が見られたが、１００ｍｍ以上で十分は消音効果が得られていることがわかる。このことから、感光体ドラムの内周長の１／２以上で消音効果が得られ、材料コストの軽減及び取り扱いの簡便さの面から円周方向長ａはできるだけ短くすることが好ましい。  
【００３１】
なお、円周長ａが１００ｍｍで軸方向幅ｂが４０ｍｍの制振材を感光体ドラムの一方のフランジ部材側から１０ｍｍだけ内側に入った位置に配置したところ、消音レベル４．５程度で表１に示す結果と同程度の結果が得られた。このことから、消音効果の面からみると、感光体ドラムの内周面の制振材の取付位置は、感光体ドラムの中心部に限定されないが、感光体ドラムの重心位置である中心部に制振材を配置した方が感光体ドラムの安定した回転動作に資する。  
【００３２】
［実施例３］次に、実施例１で用いた感光体ドラムの外径を小さくしたものを取り付けたプリンタについて同様に消音効果を評価した。このプリンタにおいても制振材のない感光体ドラムを用いると、実施例１と同様の騒音が発生した。使用した感光体ドラムは、アルミニウム合金製のドラム基体で、軸方向の長さ３３３ｍｍ、外径３０ｍｍ、内径２８ｍｍ、内側円周長８８ｍｍのものを用いた。制振材としては、実施例１と同様のものを用い、円周方向長ａを３０ｍｍに固定し、軸方向幅ｂを３７ｍｍから４３ｍｍまで変化させて消音効果を評価した。その結果、軸方向長ｂが４０ｍｍの場合に最も消音効果が大きいことが検証された。このことから制振材の軸方向幅ｂは、感光体ドラムの外径寸法に依存しないことがわかり、一般に使用されている３３０ｍｍ〜３５０ｍｍの長さを有するドラム基体では、３５ｍｍ〜４５ｍｍの幅に設定することで消音効果を得られることが明らかとなった。また、この実施例では、感光体ドラムの軸方向の中心部から外れた位置に制振材を配置すると騒音の抑制効果がほとんど得られなかったことから、感光体ドラムの軸方向の中心部に制振材を配置することで確実に騒音の抑制効果を得ることができることがわかった。  
【００３３】
[実施例４]次に、同じ感光体ドラムを用いて以下の通りのものを準備した。（ａ）内周面に制振材が取り付けられていないもの（ｂ）内周面に制振材としてアルミニウム合金製のリング部材を中心部に密着したもの（ｃ）実施例１と同様の制振材（周方向長１００ｍｍ、軸方向幅４０ｍｍ）を内周面の中心部に密着したものそして、それぞれを画像形成装置に装着して画像形成動作を行い、感光体ドラムから発生する騒音を測定し、それぞれの周波数分析を行った。  
【００３４】
用いた画像形成装置は、プロセスユニットとトナーカートリッジが別体とされているカラーレーザプリンタで、帯電方式は帯電ローラ方式、クリーニング方式はクリーニングブレード方式である。騒音は、装置の外部に設置したマイクで集音し、コンピュータに入力して、入力信号をＦＦＴ（高速フーリエ変換）により周波数分析した。  
【００３５】
周波数分析結果を図７から図９に示す。図７は感光体ドラム（ａ）（制振材なし）を、図８は感光体ドラム（ｂ）（アルミニウム合金製リングを取り付けたもの）を、図９は感光体ドラム（ｃ）（実施例１の制振材を取り付けたもの）をそれぞれ示している。各図における横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸は音圧レベル（ｄＢ）を示しており、横軸は５００Ｈｚから６０００Ｈｚ、縦軸はコンピュータに入力可能な最大レベルを０ｄＢとしてマイナス方向に−１００ｄＢまで目盛がとられている。  
【００３６】
各図において、７００〜８００Ｈｚ付近、２．２ｋＨｚ付近、３．７ＫＨｚ付近で音圧レベルが上昇しているピークがあることがわかる。これらのピークは、使用した画像形成装置特有の騒音パターンを示しているが、その中で２．２ｋＨｚ付近のピークが人間の耳に特に不快に感じる騒音である。このピークに注目すると、図７では−４９ｄＢ、図８では−５６ｄＢ、図９では−６１ｄＢというように５ｄＢずつ音圧レベルが小さくなっている。ここで、音圧レベル（ＳＰＬ：Ｓｏｕｎｄ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｌｅｖｅｌ）は式１ように定義されている。  
【００３７】
【数１】
2006126383.tif 000005
【００３８】
式１に基づけば、音圧レベルが５ｄＢ減少した場合、音のエネルギーが１／３に減少することになる。これは、人間の耳で聴いた場合、音の変化がはっきりとわかる程度の違いである。また、図７に示す制振材のないものと、図９に示す実施例１の制振材を密着させたもでは、１０ｄＢ減少しており、音のエネルギーが１／１０に減少したことになる。この場合、人間の耳には元の音の半分程度の違いに感じるようになる。  
【００３９】
したがって、こうした測定結果からも明らかなように、実施例１の制振材が従来のものに比べ格段の消音効果を発揮することがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略断面図である。
【図２】本発明に係るプロセスユニットの概略断面図である。
【図３】本発明に係る感光体ドラムの概略斜視図である。
【図４】図１のＡ−Ａ位置における概略断面図である。
【図５】制振材の概略斜視図である。
【図６】図３のＢ−Ｂ位置における概略断面図である。
【図７】感光体ドラム（ａ）に関する測定結果を示すスペクトル図である。
【図８】感光体ドラム（ｂ）に関する測定結果を示すスペクトル図である。
【図９】感光体ドラム（ｃ）に関する測定結果を示すスペクトル図である。
【符号の説明】
【００４１】
１    体ドラム基体２    制振材2a    上面層2b    中間層2c    下面層３    フランジ部材34    クリーニングブレード35    帯電ローラ36    感光体ドラム100   画像形成装置200   プロセスユニット
【図１】
2006126383.tif 000006
【図２】
2006126383.tif 000007
【図３】
2006126383.tif 000008
【図４】
2006126383.tif 000009
【図５】
2006126383.tif 000010
【図６】
2006126383.tif 000011
【図７】
2006126383.tif 000012
【図８】
2006126383.tif 000013
【図９】
2006126383.tif 000014