(57)【要約】【課題】帯電ローラや転写ローラの重量を軽減することで多くの効果が得られる画像形成装置を提供する。【解決手段】感光体ドラム914上のトナー像をシート上に転写するための、若しくは感光体ドラム914を帯電させるためのローラ部材１は、ローラシャフト10と、その外周上に設けられた導電性弾性材と、で構成されている。ローラシャフト10は中空形状であり、感光体ドラム914の周面と接して感光体ドラム914に対する位置を決める大径部10ａ，10ｂが形成されている。それによってローラシャフト10の重量を軽量化し、また、小型化、軽量化、材料費節減、加工の簡略化によるコスト削減、組立性が向上する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体に担持されたトナー像をシート上に転写するためのローラ部材と、
前記ローラ部材を前記像担持体に向かって付勢する付勢手段と、
前記ローラ部材に設けられ、前記付勢手段よって付勢された前記ローラ部材の、前記像担持体に対する位置を決めるための位置決め部と、を有する画像形成装置であって、
前記ローラ部材は回転軸であるローラシャフトと、前記ローラシャフトの外周上に設けられた導電性の弾性材と、を有し、
前記ローラシャフトは中空形状であって前記位置決め部を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記ローラシャフトにおける前記導電性の弾性材が設けられている主体部の両端部に、該主体部の外径よりも大きい大径部がそれぞれ設けられ、
前記位置決め部は前記大径部であって、前記大径部と前記像担持体とが接することによって、前記像担持体と前記導電性の弾性材との間の転写ニップ部が一定となるように規制されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
像担持体と、
前記像担持体の表面に帯電させるためのローラ部材と、
前記ローラ部材を前記像担持体に向かって付勢する付勢手段と、
前記ローラ部材に設けられ、前記付勢手段よって付勢された前記ローラ部材の、前記像担持体に対する位置を決めるための位置決め部と、を有する画像形成装置であって、
前記ローラ部材は回転軸であるローラシャフトと、前記ローラシャフトの外周上に設けられた導電性の弾性材と、を有し、
前記ローラシャフトは中空形状であって前記位置決め部を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記ローラシャフトにおける前記導電性の弾性材が設けられている主体部の両端部に、該主体部の外径よりも大きい大径部がそれぞれ設けられ、前記位置決め部は前記大径部であって、前記大径部と前記像担持体とが接することによって、前記像担持体に対する前記ローラ部材の位置が決まることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記導電性の弾性材が、前記ローラシャフトの外周に接着剤、焼き付けおよび凹凸係合のいずれかの結合手段をもって固定されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記ローラシャフトを回転自在に軸支する軸受を有し、
前記軸受が導電性材によって形成されて電圧印加回路を構成してなっていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
ローラ部材と、
前記ローラ部材に対向する対向部材と、
前記ローラ部材を、前記対向部材に付勢する付勢手段と、
を有し、
前記ローラ部材は回転軸であるローラシャフトと、前記ローラシャフトの外周上に設けられた弾性材と、を有し、
前記ローラシャフトは中空形状であって、前記対向部材に突き当る突き当て部が形成され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、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置および複合機などの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置には、画像形成部で形成された画像を被転写材であるシート上に転写して記録するために、そのシートを画像形成部にむけて搬送する搬送ローラのごとき各種ローラ部材が備わっている。従来、そうした各種のローラ部材の回転軸となるローラシャフトとしては、中実棒鋼の外径を研磨切削加工などして所定の外径寸法のものに仕上げるようにしている（たとえば、特許文献１参照）。また、中実棒鋼を用いず、パイプ鋼管を用いてローラシャフトを加工する技術も周知である（たとえば、特許文献２参照）。パイプを用いる場合、定尺長さのパイプ材を所定の長さ寸法に切断してその両端部に切削加工して段付きボス部を設ける。このボス部をローラ本体に圧入したりカシメなどの結合手法でもって一体化する。その場合、両端部のボス部を基準にしてシャフト全体の外形を研削加工して軸心を出して所要の同軸度精度のものを得るようにしている。また一方、ローラシャフトの外周上に円筒ゴム製のローラ本体を複数個であれば所定の間隔を設けて結合することでローラ部材を製造する技術もある。
【０００３】
以上のようにして製造されるローラ部材はそのローラシャフトの両端部を軸受で回転自在に軸支され、一端部には受動ギアや受動プーリなどが結合され、モータなど回転駆動源からの回転動力を適宜減速してかかる受動ギアに伝達することで、回転駆動する。
【０００４】
また、上記搬送ローラの他にも、像担持体として備わる感光体ドラムのドラム表面に帯電バイアス電圧を印加して均一に帯電する帯電ローラ、感光体ドラム上の静電潜像を現像剤（トナー）でトナー像化した画像をシート上に転写する転写ローラが備わっている。これら帯電ローラや転写ローラについてもつぎの製造方法が知られている。すなわち、中実シャフトの長手方向に導電性のゴム材料を焼き付けて結合したり、あるいは中実シャフトの外周面に接着剤を塗布して予め準備した筒状成形ゴムを外嵌合させて結合するものである。その筒状ゴムの材料には、ソリッド素材や発泡成形して電気的抵抗値や機械的ゴム硬度の必要な数値が得られるものを用いている。
【０００５】
このような帯電ローラや転写ローラでは、それらのローラシャフト両端部を軸支する軸受に導電機能をもたせたものが知られている。そうした導電軸受を利用して電気的接続を可能としたり、またその導電軸受を一方向にばねなどの弾性部材で押圧付勢する構造も提案されている（たとえば、特許文献３参照）。また、帯電ローラや転写ローラはそれらのローラシャフト外周面に導電性ゴムや導電性ウレタンなどの弾性体でローラ本体を成形したものがある。さらに、ソリッド成形や発泡成形して所定の抵抗値となるように混練した材料を用いて製造されたものも知られている（たとえば、特許文献４参照）
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２０８９０６号公報
【特許文献２】特開２００２−２５７１５０号公報
【特許文献３】特開平５−２３４６号公報
【特許文献４】特開平５−２１０３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上のように、画像形成装置で使用される各種のローラ部材では、中実鋼材から切削や研磨などの機械加工を施してローラシャフトを製造し、そのローラシャフト外周にゴムを直に焼き付けるか、ゴム製ローラ本体を接着接合または外形研磨して得ている。
【０００８】
ところで、そのように中実ローラシャフトとその外周にゴム材でローラ本体を接合した構造のローラ部材の場合、重量的にもかなり重く、それに見合う大きな駆動トルクを要し、重い分だけ大きな慣性力が働く。また、駆動開始時の立ち上げ時間や駆動終了時の立ち下げ時間が長くなり、エネルギー面での損失問題がある。
【０００９】
たとえは転写ローラについては、感光体ドラムの表面にシートを密着させるようにすることで、ドラムの動きに対してずれないように搬送する機能が求められる。そのため、転写ローラのゴム製ローラ本体表面を若干凹ませることで転写ニップ部を形成している。転写ニップ部を一定に維持するためにコロなどの部材を感光体ドラム表面に突き当て、それによって転写ローラとの間隔が一意に決まるように工夫される。そのような所要の機能を得るためには部材としてもかなりの点数を有し、画像形成部における構造を複雑化させ、また各部材の公差範囲内での加工誤差が積み重なる。その結果、転写ニップ部における均一性を維持することができず、画像不良などを起こす要因の１つとなっている。
【００１０】
また、特に転写ローラのローラシャフトが中実である場合は、重量的に重い慣性力でもってシート搬送時に振動が発生するほか、受動ギアが噛合による異音や振動が発生し、転写部位における振動が大きくなる。その結果、感光体ドラムと転写ローラとの間を好適間隔に維持できず、転写不良や画像の欠落、転写抜けなどによる画像品質の低下の大きな要因となっている。
【００１１】
以上から、本発明の目的は、画像形成装置本体に備わる帯電ローラ、転写ローラなど各種ローラ部材の重量を軽減することで多くの効果が得られる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明に係る代表的な画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体に担持されたトナー像をシート上に転写するためのローラ部材と、前記ローラ部材を前記像担持体に向かって付勢する付勢手段と、前記ローラ部材に設けられ、前記付勢手段よって付勢された前記ローラ部材の、前記像担持体に対する位置を決めるための位置決め部と、を有する画像形成装置であって、前記ローラ部材は回転軸であるローラシャフトと、前記ローラシャフトの外周上に設けられた導電性の弾性材と、を有し、前記ローラシャフトは中空形状であって前記位置決め部を備えることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の画像形成装置は、前記ローラシャフトにおける前記導電性の弾性材が設けられている主体部の両端部に、該主体部の外径よりも大きい大径部がそれぞれ設けられ、
前記位置決め部は前記大径部であって、前記大径部と前記像担持体とが接することによって、前記像担持体と前記導電性の弾性材との間の転写ニップ部が一定となるように規制されることを特徴とするものである。
【００１４】
さらに、本発明の画像形成装置は、ローラ部材と、前記ローラ部材に対向する対向部材と、前記ローラ部材を、前記対向部材に付勢する付勢手段と、を有し、前記ローラ部材は回転軸であるローラシャフトと、前記ローラシャフトの外周上に設けられた弾性材と、を有し、前記ローラシャフトは中空形状であって、前記対向部材に突き当る突き当て部が形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の画像形成装置によれば、中空形状にすることで重量を軽量化し、また、また、ローラシャフトに位置決め部を形成しているので部品点数の削減される。それによって、ローラ部材に働く負荷トルクが低減でき、省電力化、小型化、軽量化、材料費節減、加工の簡略化によるコスト削減、組立性が向上するなどの効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明による画像形成装置の好適な実施形態について図を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態による画像形成装置の装置本体900の要部を示し、原稿載置台906、光源907、読取素子（ＣＩＳ：コンタクトイメージセンサ）908、給送部909、そして画像形成プロセスが実行される画像形成部902など備えて構成されている。
【００１８】
給送部909は、被記録材（被転写材）であるシートＳを収納して装置本体900に着脱自在なシートカセット930，931を有し、各シートカセット930，931には給送ローラ（給送手段）がそれぞれ備わっている。
【００１９】
画像形成部902は、円筒状の像担持体として感光体ドラム914を有し、この感光体ドラム914のドラム周辺に現像器915，転写ローラ916，クリーナ918および一次帯電ローラ919などのプロセス手段が配置されている。また、そうした画像形成部902の下流側には搬送ガイド920が設けられ、定着装置904や排出ローラ905などを備えて構成されている。
【００２０】
したがって、以上の構成から装置本体900はつぎのように動作する。
【００２１】
装置本体900に装備されている制御装置（図示略）から給送信号が出力される。光源907から原稿載置台906上にセットされている原稿Ｄに照射されて反射した反射光は読取素子（ＣＩＳ：コンタクトイメージセンサ）908を介して画像信号に置き換えられる。その画像信号はレーザスキャナ装置921に送信されてレーザ発光素子（図示略）からポリゴンミラー922やレンズ923，924を介して感光体ドラム914に照射される。感光体ドラム914のドラム表面は一次帯電ローラ919によって帯電バイアス電圧が印加されて予め帯電され、光の照射で形成された静電潜像が現像器915によって現像されてトナー像として顕画化される。
【００２２】
一方、給送部909から給送されたシートＳは、レジストローラ910で斜行が補正され、さらにタイミングが合わされて画像形成部902へと搬送される。画像形成部902では、転写ローラ916によってシートＳに感光体ドラム914上のトナー像が転写され、トナー像の転写を受けたシートＳは感光体ドラム914から分離される。
【００２３】
感光体ドラム914から分離されたシートＳは搬送装置によって定着装置904に送り込まれ、定着装置904にてシートＳに未定着転写画像が加圧および加熱によって永久定着される。画像が定着されたシートＳは排出ローラ905によって装置本体900から排出される。
【００２４】
（第１実施形態）
図２(a)，(b)は、第１実施形態によるローラ部材１の具体例である帯電ローラまたは転写ローラを示している。図３(a)，(b)は感光体ドラム914に対しそのローラ部材１が押圧によって適度な力で圧接されている状態を示す。なお、図２、図３で示したローラ部材１は、上記転写ローラ916、一次帯電ローラ919に対応するが、その形状構成や、感光体ドラム914との関係が同様であるために重複説明を避けて以下で説明する。
【００２５】
ローラ部材１は、回転軸となる筒状、即ち中空形状のローラシャフト10と、この外周に接合された導電性を有しかつ高摩擦材の弾性材で成形されたローラ本体11と、で構成され、シャフト両端部を回転自在に軸支する軸受12ａ，12ｂおよび受動ギア13を備えている。ローラ本体11は、この場合ローラシャフト10の外周にローラ形状に成形された導電ゴムまたは発泡導電スポンジを導電性接着剤で接着させて接合させるか、もしくは焼き付け成形して一体化されている。そうした構造のローラ部材１は装置本体900に設けた軸受ホルダ14に軸受12ａ，12ｂに軸支された状態で収容され、ばね15ａ，15ｂなどの弾性部材によって、ローラ部材１に対向して設けられている対向部材である感光体ドラム914に押し付けられる方向へ付勢されている。ローラ部材１における、導電ゴムまたは発泡導電スポンジが外周に設けられている部分がローラ部材１の主体部である。
【００２６】
また、図２(a)，(b)で明らかなように、ローラシャフト10はその両端部の外径寸法を一回り大きく成形した大径部10ａ，10ｂを有し、その大径部を感光体ドラム914に当接させるようになっている。つまり、ばね15ａ，15ｂに付勢されたローラ部材１は、感光体ドラムと、突き当て部である大径部10ａ、10ｂで突き当るように構成されている。そして、高摩擦弾性体によるローラ本体11と大径部10ａ，10ｂとの外径寸法差だけ、そのローラ本体11を凹ませて感光体ドラム914との間に一定な圧力で最適な転写ニップ部が生じるよう規制している。そして、回転駆動源から回転動力を伝達されて受ける受動ギア13はローラシャフト10の一端部外周の同軸上に嵌合などして固定され、ローラ部材１を回転駆動させる。一方側の軸受12ｂは導電性材で形成され、ばね15ｂを通して電圧の印加が可能に電気回路（電圧印加回路：図示略）が形成されている。
【００２７】
そして、高摩擦弾性体によるローラ本体11からでなく、大径部10ａ、10ｂから感光体表面へのリークしてしまうことにより画像形成に悪影響を及ぼしたり、ローラ部材１や感光体ドラム914を損傷させたりしないため、大径部10ａ，10ｂの感光体ドラム914が当接する表面部分に例えば絶縁塗装のようなコーティングによって絶縁皮膜層を形成させている。また大径部10ａ，10ｂの表面ではなく、感光体ドラム914側に絶縁皮膜層を形成させることも、またその双方に絶縁絶縁皮膜層を形成させることもできる。さらに大径部10ａ，10ｂの表面ならびにそれらが当接する部分の感光体ドラム914に耐磨耗性向上のため前記皮膜層に表面硬化の処理を付加することもできる。
【００２８】
本実施形態においては、それまで慣例的に用いられてきた中実軸ローラシャフトに代わるものとして、筒状の薄肉中空パイプによるローラシャフト10として成形することで、中実軸と比べて肉厚削減による重量軽減を主たる目標としている点が要旨となっている。それを実現することによって、つぎの数々の効果を得ることができる。
【００２９】
(1)ローラシャフト10の重量を軽減した分だけ慣性力を低減でき、振動を有効に抑えることができることである。また１つは、ばねなどの弾性部材による付勢力を付与する際に重量軽減分だけ、ばね定数を減らした設計が可能になることである。
【００３０】
(2)ところで、シートＳが感光体ドラム914と転写ローラとの間の転写ニップ部に侵入すると、シートＳの厚みとか、シートＳの先端カールや後端カールなどによるショックが転写ローラの重量に影響を及ぼすことが考えられる。それに対しても、本実施形態ではばね定数を小さく抑えるようにしたことで、反力による加圧力の変動を最小限に減らせるなどの効果が期待できる。
【００３１】
(3)カラー画像やハーフトーン、ベタ画像において顕著に見られたピッチムラや画像ショックを低減できる転写ローラの提供が可能となる。それにより、画質の向上だけでなく、従来は苦手とされていた厚紙においても画質の安定化が図られ、使用シートＳの領域を広げることができる利点がある。
【００３２】
(4)導電性の高摩擦弾性体によるローラ本体11の厚さ寸法を減らさないで、ゴム硬度が低い材料を選択することで同等の弾性力が得られる。また、導電体の抵抗値を高めれば、像担持体である感光体ドラム914と転写ローラ916の回転軸までの抵抗値を同等にできる。それにより、画像形成プロセス条件の変更は不要となり、従前の転写ローラに本実施形態の転写ローラ916を置き換えるだけで、画質向上や使用されるシートＳの種類の領域を増やせる。
【００３３】
(5)また、図３(a)，(b)のように、感光体ドラム914に対する位置決め部としての大径部10ａ，10ｂを含め、ローラのシャフトを中空パイプで一体成形しているので部品点数を削減できる。また、導電性の高摩擦弾性体であるローラ本体11においてもニップ部を安定的に確保するだけの厚さ寸法を有しておればよい。その分だけローラシャフト10の径サイズを重量を増大させずに軽量化できる。
【００３４】
なお、この第１実施形態においては帯電ローラや転写ローラを想定して説明されたが、もちろんそれら両ローラに限らず、シート搬送手段を構成する部材の給送ローラや搬送ローラを含む画像形成装置本体に装備されるローラ部材全体が対象である。それによって、かなりのローラ重量を軽減でき、低トルク化や重量に依存していた諸問題を解決し、省資源にふさわしい低コストで製造可能な省エネルギー型画像形成装置を提供できる。
【００３５】
また、薄肉のパイプ材料であるのでプレス加工や絞り加工によって様々な形状を達成できるので、加工時間の短縮や、切削カスの低減による効率的資源の有効利用が図れる。また、パイプ材料を異形状に塑性加工することによってその利用範囲を広めながら、ゴム材料の使用までも少なくすることができ、省資源に有効である。さらには、画質の安定化、高画質化、品質の安定などの効果や、メンテナンス性向上、機械装置の軽量化や、低負荷による駆動手段の達成、消費電力の低減などの効果を得ることができる。
【００３６】
また、ローラシャフト10の両端部のいずれかにおいて駆動伝達ギアを配備し、転写ローラであればそれを軽量化することで慣性力を低減させ、シート搬送や転写時に発生する転写部分の振動を小さくすることが可能になる。それによって画像への影響を少なくし画質を向上させることができる。
【００３７】
（第２実施形態）
一方、上記第１実施形態では中空パイプによるローラシャフト10と導電性を有しかつ高摩擦材の弾性材で成形されたローラ本体11との間の電気抵抗を小さくするために、導電性接着剤や焼き付け成形で電気的接続を確保している。廃棄物処理やリサイクルの視点から、ゴムによるローラ本体11とローラシャフト10とは分離分解作業が容易であることが社会の趨勢である。
【００３８】
そこで、図４に示すように、この第２実施形態においては、中空パイプによるローラシャフト20に弾性体取付部21を設け、シャフト軸線方向に沿って弾性体取付部21の外周に複数の貫通孔（凹部）25が設けられている。また第１実施形態と同様にローラシャフト20の弾性体取付部21を挟むように大径部20ａ、20ｂが形成されていて不図示の感光体ドラムと接することでローラ部材22の感光体ドラムに対する位置が決まる。それに対して、導電性の高摩擦弾性体によるローラ本体11側にはその内周面に突出した突起部（凸部）26が設けられている。すなわち、貫通孔25に突起部26を凹凸係合させることで、ローラシャフト20とローラ本体11とが接合後に位置ずれを生じず、両者一体となった回転が可能となる。
【００３９】
また、ローラシャフト20の両端大径部20ａ，20ｂとローラ本体11の両端部との境目から工具を入れて剥がすことで、ローラ本体11をローラシャフト20から剥がし易くしている。ローラ本体11はローラシャフト20の外周に圧入されるが、ローラシャフト20との電気抵抗が十分なレベルであれば問題はない。電気抵抗を低減するために高導電性のシートを介在させることもできるし、ローラシャフト20とローラ本体11とのズレ防止を確実に行うことと相まって、導電性接着剤で接着することも可能である。弱い接着力のものの方が分離解体には条件として好都合である。なお、この第２実施形態における説明において、第１実施形態と異なる点について説明し、その他の構成は第１実施形態と同様であるために説明を省略した。
【００４０】
以上、本発明の画像形成装置に備わる各種ローラ部材についていくつかの実施形態が説明されたが、それらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内であれば、その他の実施形態、応用例、変形例およびそれらの組み合わせも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る実施形態の画像形成装置を示す図。
【図２】同図(a)，(b)は第１実施形態において帯電ローラおよび転写ローラなど本実施形態のローラ部材を示す断面図とその一部の図。
【図３】同図(a)，(b)は第１実施形態においてローラ部材を像担持体である感光体ドラムに押し付ける方向に付勢する構成を示す断面図と正面図。
【図４】同図(a)〜(c)は第２実施形態においてローラ部材の組立図、断面図および矢印Ｃ−Ｃ線からの断面図。
【符号の説明】
【００４２】
１                ローラ部材
10              ローラシャフト
10ａ，10ｂ    大径部
11              導電性高摩擦弾性体によるローラ本体
12ａ，12ｂ    軸受
13              駆動伝達ギア
14              軸受ホルダ
15ａ，15ｂ    ばね
25              貫通孔（凹部）
26              突起部（凸部）
900            画像形成装置本体
902            画像形成部
904            定着装置
906            原稿載置台
910，911    給送カセット
915            現像器
916            転写帯電器
917            分離帯電器
914            感光体ドラム（像担持体）
【図１】
2008276213.tif 000003
【図２】
2008276213.tif 000004
【図３】
2008276213.tif 000005
【図４】
2008276213.tif 000006