(57)【要約】【課題】感光体ドラム等の画像担持体を制動してジッタ画像の発生を防止するとともに、画像形成装置自体が大型化することなく長寿命化を図る。【解決手段】ブレーキ装置は感光体ドラム１１を制動して、感光体ドラムの回転変動を防止する。感光体ドラムはトナー像が形成される円筒形感光体素管（円筒形素管）２１を有しており、円筒形素管の少なくとも一端部に円筒形素管と同軸に円筒形素管の軸方向に延びる円筒形フランジ部２２が取り付けられている。ブレーキホルダー２４の外周面にわたってブレーキパッドが装着されており、ブレーキパッドがフランジ部の内側面の全周にわたって接触した状態で円盤状ホルダーが感光体ドラムを回転可能に支持するフレームに固定されている。例えば、円筒形素管の端部において、フランジ部は円筒形素管の内側面に取り付けられ、ブレーキホルダーはフランジ部の内側面の全周にわたって接触した状態でフランジ部の内側に配置されている。【選択図】　　　図２
2004012646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像に応じたトナー像が形成され、フレームに回転可能に支持された画像担持体を有する画像形成装置に用いられ、前記画像担持体を制動するための画像担持体制動装置であって、前記画像担持体は前記トナー像が形成される円筒形素管を有しており、該円筒形素管の少なくとも一端部に取り付けられ前記円筒形素管と同軸に前記円筒形素管に噛合するべく配設された円筒形フランジ部と、その外周面にわたってブレーキパッドが装着された円盤状ホルダーとを有し、前記ブレーキパッドが前記フランジ部の内側面に接触した状態で前記円盤状ホルダーが前記フレームに固定されていることを特徴とする画像担持体制動装置。
【請求項２】
前記ブレーキパッドは前記フランジ部の内面側の全周にわたって接触した状態であることを特徴とする請求項１に記載の画像担持体制動装置。
【請求項３】
前記円盤状ホルダーは前記フランジ部の内側面の全周にわたって前記ブレーキパッドが接触した状態で前記フランジ部の内側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像担持体制動装置。
【請求項４】
前記ブレーキパッドとして前記フランジ部と接触する面側にフッ素コーティングが施された発泡ウレタンエラストマーを用いるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の画像担持体制動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられ、感光体ドラム又は中間転写ドラム等の画像担持体の回転変動を防止するための画像担持体制動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真法によって画像を形成する画像形成装置が知られており、このような画像形成装置はプリンタ、複写機、及びファクシミリ等に用いられている。この種の画像形成装置では、原稿像又は画像情報に応じて、画像像担持体である感光体（例えば、感光体ドラム）を露光して感光体上に露光像（静電潜像）を形成した後、露光像を現像器によって現像してトナー像とする。そして、このトナー像を記録紙等の記録媒体に転写する。
【０００３】
画像形成装置においては、感光体表面を均一に帯電するため、コロナ放電器、帯電ローラ、又は帯電ブラシ等の帯電機器を用いているが、この種の帯電機器、特に、コロナ放電器を使用した際には、コロナ放電によって、オゾンが生成され、その放電生成物である窒素酸化物及びアンモニウム塩が感光体表面に付着して、所謂画像流れが生じることが多い。
【０００４】
ところで、セレン感光体及びＯＰＣ感光体に比べて、無公害、高光感度、及び硬質である結果、耐久性及び画質の良好さにおいて格段に優れているアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）系の感光体が用いられているが、このａ−Ｓｉ系感光体はＯＰＣ感光体に比べて、長時間使用すると、吸湿による劣化が生じ易い。この結果、前述の放電生成物である窒素酸化物及びアンモニウム塩がａ−Ｓｉ系感光体表面に付着すると、上記の画像流れが一層顕在化してしまい、ａ−Ｓｉ系感光体の使用に当たってネックとなっている。
【０００５】
このようなａ−Ｓｉ系感光体を用いた際の画像流れを防止するため、感光体表面上に付着した付着物を除去することが行われている。例えば、特開平９−２９２７７３２号公報には、感光体表面を摺擦する弾性力を備えるクリーニングローラを用いて、感光体表面を研磨する手法が記載されている。このクリーニングローラは、その内部に等極に４極以上の磁石を内蔵して、ローラ表面で６００ガウス以上の磁力を発生させるとともに、クリーニングローラを感光体よりも速い速度で回転させている。さらに、クリーニングローラが感光体に接触するニップ量を１ｍｍ以上に規定している。
【０００６】
さらに、実開平５−８１８６１号公報では、クリーニングローラの表層を、その表面に気泡を多数散在させた発泡性シリコンゴムで形成するとともに、現像剤として用いるトナーとして、感光体表層と硬度が同等以上である研磨材微粒子を含有させたトナーを用いている。そして、クリーニングローラを感光体の周速（回転速度）と異なる周速で回転させつつトナーを介して感光体表面を研磨するようにしている。この際、実開平５−８１８６１号公報では、発泡性シリコンゴムの発泡率を３０％〜６０％として、その硬度を２０〜４０Ｈｓとし、研磨剤微粒子をトナー母粒子の表面に付着させて現像剤（トナー）としている。そして、（トナー母微粒子の平均粒径）／（研磨剤の平均粒径）＝１０〜２０としている。
【０００７】
ところで、上述の画像形成装置では、感光体ドラムが一定の回転速度で回転していないと、つまり、感光体ドラムの回転速度に回転変動があると、前述の露光像及びトナー像を鮮明とすることができず、その結果、記録媒体にトナー像を転写した際、転写像が不鮮明となってしまう（つまり、転写像が所謂ジッタ画像となってしまう）。このような回転変動は、例えば、感光体ドラムを回転駆動するための駆動ギアの歯面精度及び歯面強度、バックラッシュ等に起因するが、さらに、特開平９−２９２７７３２号公報及び実開平５−８１８６１号公報では、クリーニングローラを感光体ドラムの回転速度と異ならせて回転させている関係上、不可避的に感光体ドラムの回転速度に回転変動が生じてしまう。
【０００８】
特に、クリーニングローラを感光体ドラムに所定のニップ量をもって接触させているため、つまり、クリーニングローラにテンションをかけている関係上、長時間経過すると、クリーニングローラが塑性変形してしまい、この結果、塑性変形したクリーニングローラによって感光体ドラムの回転速度がさらに変動してしまうことになる。
【０００９】
一方、感光体ドラムの回転軸にフライホイールを設けて、感光体ドラムの慣性力を高くし、感光体ドラムの回転変動を抑えることが行われている。ところが、このようなフライホイールを設けると、不可避的に画像形成装置が大型化してしまうばかりでなく、フライホイール配置のため、部品構成が複雑となってしまい、しかも、これら部品に対して高精度が要求される。
【００１０】
このため、感光体ドラム自体を制動（ブレーキ）して、感光体ドラムの回転変動を抑えることも行われている。例えば、特開平５−１１５２１号公報では、ベルト状のブレーキ部材を感光体ドラムの円筒部外周面に巻きつけて、所定量のテンションを感光体ドラムに掛けて感光体ドラムを制動することが行われている（以下従来例１と呼ぶ）。そして、このようにすれば、摩擦係数の小さな材質でも十分なトルクが得られ、トルク変動が少なく制動できるとしている。
【００１１】
さらに、特開平１０−３４００２９号公報では、感光体ドラムと接触して回転する転写ローラを駆動する駆動ギアにフランジ部を設けて、フランジ部の円筒内面に弾性体を接触させ、この弾性体を支持部材に接着固定している（以下従来例２と呼ぶ）。そして、この弾性体によってフランジ部に対して摩擦力を発生させて、転写ローラを制動することによって感光体ドラムを制動するようにしている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来例１では、ベルト状のブレーキ部材を感光体ドラムの円筒部外周面に巻きつけて、感光体ドラムを制動しているため、感光体ドラム上にブレーキ部材を巻きつけるための領域が必要となり、少なくともこの領域の分だけは感光体ドラムが大きくなってしまい、その結果、画像形成装置自体が大型化してしまう恐れがある。
【００１３】
さらに、従来例２においては、転写ローラを駆動する駆動ギアにフランジ部を設けて、フランジ部の円筒内面に弾性体を接触させて制動しているため、その接触面積が極めて小さい。このため、所望の制動性を得るためには、弾性体として摩擦係数の大きな部材を用いなければならず、摩擦力が大きいと、早期に弾性体が劣化してしまい、長寿命化を図ることが難しいという課題がある。
【００１４】
本発明の目的はジッタ画像の発生を防止してしかも画像形成装置自体が大型化することなく長寿命化を達成できる画像担持体制動装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、静電潜像に応じたトナー像が形成され、フレームに回転可能に支持された画像担持体を有する画像形成装置に用いられ、前記画像担持体を制動するための画像担持体制動装置であって、前記画像担持体は前記トナー像が形成される円筒形素管を有しており、前記円筒形素管の少なくとも一端部に取り付けられ前記円筒形素管と同軸に前記円筒形素管に噛合するべく配設された円筒形フランジ部と、その外周面にわたってブレーキパッドが装着された円盤状ホルダーとを有し、前記ブレーキパッドが前記フランジ部の内側面に接触した状態で前記円盤状ホルダーが前記フレームに固定されていることを特徴とする画像担持体制動装置が得られる。この際、前記ブレーキパッドを前記フランジ部の内面側の全周にわたって接触した状態とすることが望ましい。
【００１６】
このようにして、フランジ部の内側面をブレーキパットに接触させているから、接触面積が大きくなって、小さいラジアル荷重で所望の制動効果が得られることになり、しかも、ブレーキパッドに摩擦係数の小さい材料を用いたとしても、十分な制動効果を得ることができ、ジッタ画像の発生を防止できる。そして、ブレーキパッドに加わるラジアル荷重を小さくすることができるばかりでなく、摩擦係数も小さくすることができ、長期間使用しても、ブレーキパッド及びフランジ部が劣化することが極めて少なく、長寿命化を達成することができる。
【００１７】
本発明では、前記円盤状ホルダーは前記フランジ部の内側面の全周にわたって前記ブレーキパッドが接触した状態で前記フランジ部の内側に配置されている。なお、前記ブレーキパッドとして、例えば、前記フランジ部と接触する面側にフッ素コーティングが施された発泡ウレタンエラストマーが用いられる。
【００１８】
このようにすれば、円筒形素管の内側スペースを有効に利用できる結果、画像担持体の外側に制動装置自体がはみ出すことがなく、画像形成装置自体を小型化できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明についてその実施の形態を図面を参照して説明する。ただし、この実施の形態に記載された構成部品の寸法、材質、形状、及びその相対的配置等は特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく説明例にすぎない。
【００２０】
図１を参照して、まず、本発明による画像担持体制動装置（以下単にブレーキ装置と呼ぶ）の一例が備えられたフルカラー画像形成装置（以下単に画像形成装置と呼ぶ）について説明する。図示の画像形成装置は電子写真法によって画像形成を行い、画像担持体であるａ−Ｓｉ感光体ドラム（アモルファスシリコンからなる感光層が形成された感光体ドラム（外径は例えばφ８０ｍｍである）：以下単に感光体ドラムと呼ぶ）１１の周囲には感光体ドラムの回転方向（図中実線矢印で示す方向）に沿ってコロナ放電器（帯電器）１２、露光ユニット１３、現像装置１４、中間転写体（中間転写ドラム：この中間転写ドラムは感光体ドラム１１の略整数倍の周長を有する）１５、及びクリーニング機構１６が配置されている。
【００２１】
図示の例では、現像装置１４はブラックトナー用現像ユニット（Ｂ現像ユニット）１４ａ、イエロートナー用現像ユニット（Ｙ現像ユニット）１４ｂ、マゼンタトナー用現像ユニット（Ｍ現像ユニット）１４ｃ、及びシアントナー用現像ユニット（Ｃ現像ユニット）１４ｄを備えている。また、クリーニング機構１６にはクリーニングブレード１６ａ及びクリーニングローラ１６ｂが備えられており、このクリーニング機構１６によって感光体ドラム１１上に残留したトナーが除去される（なお、クリーニングローラ１６ｂとしては、例えば、前述したクリーニングローラが用いられる）。
【００２２】
前述の中間転写ドラム１５は感光体ドラム１１と当接（接触）しており、中間転写ドラム１５は、図中実線矢印で示す方向に回転駆動される。なお、中間転写ドラム１５の周囲にはクリーニング機構１７が配置され、このクリーニング機構１７によって中間転写ドラム１５がクリーニングされる。
【００２３】
画像形成を行う際には、感光体ドラム１１は帯電器１２によって均一に帯電され、露光ユニット１３によって画像データ（画像情報）に基づいて感光体ドラム１１が露光されて、感光体ドラム１１上に露光像（静電潜像）が形成される。その後、まず、Ｂ現像ユニット１４ａによって露光像が現像されて、感光体ドラム１１上にブラックトナー像が形成される。そして、このブラックトナー像は感光体ドラム１１から中間転写ドラム１５に転写される。その後、クリーニング機構１６によって残留トナーが除去され、再び感光体ドラム１１が均一に帯電されて、感光体ドラム１１上に露光像が形成される。そして、この露光像がＹ現像ユニット１４ｂによって現像されて感光体ドラム１１上にイエロートナー像が形成される。そして、このイエロートナー像は感光体ドラム１１から中間転写ドラム１５に転写される。
【００２４】
このようにして、順次マゼンタトナー像及びシアントナー像を中間転写ドラム１５に転写して、中間転写ドラム１５上にフルカラートナー像を形成する（一次転写）。つまり、各色毎に順次感光体ドラム１１上にトナー像を形成して、各色トナー像を中間転写ドラム１５上に一次転写して重ね合わせて、中間転写ドラム１５上にフルカラートナー像を形成する。
【００２５】
中間転写ドラム１５に対向して転写ローラ１８が配置されており、転写ローラ１８の下流側には順次搬送ベルト１９及び定着ユニット２０が配置されている。そして、中間転写ドラム１５上のフルカラートナー像（一次転写像）が転写ローラ１８によって、中間転写ドラム１５と転写ローラ１８とのニップ部に搬送された記録媒体（記録用紙）に２次転写像として２次転写される。そして、２次転写像が転写された記録媒体は搬送ベルト１９によって定着ユニット２０に送られ、ここで２次転写像が記録媒体上に定着されることになる。
【００２６】
ここで、図２を参照して、ブレーキ装置について説明すると、感光体ドラム１１は、ａ−Ｓｉ感光層が形成された円筒形状の感光体素管２１を有しており、感光体素管２１の両端部にはその長手方向に突出するカップ状のフランジ部２２がその底面２２ａを内側に向けて（感光体素管２１の内部に向けて）感光体素管２１と同軸に取り付けられている。このフランジ部２２は、例えば、摺動性の良好な含油ポリアセタール樹脂製である。そして、感光体素管２１の中心軸（長手方向）に対応して感光体素管２１には長手方向に延びる回転軸２３が配設されており、後述するようにして、フランジ部２２によって回転軸２３は感光体素管２１に取り付けられる。そして、回転軸２３を回転駆動することによって、感光体素管２１、つまり、感光体ドラム１１が回転駆動される。
【００２７】
前述のフランジ部２２には、ブレーキホルダー２４が嵌め込まれる（つまり、感光体素管２１の両端にはブレーキホルダー２４が嵌め込まれる）。図示のように、ブレーキホルダー２４は、厚手の円盤形状であり、その中心部には回転軸２３が挿通される孔部２４ａが形成されている。さらに、ブレーキホルダー２４の外面（図中右側面）にはビス用孔部２４ｂが形成されており、このビス用孔部２４ｂを用いてブレーキホルダー２４は、感光体ドラム１１のフレーム（図２には示さず）に固定される。
【００２８】
ブレーキホルダー２４の周面全周にわたって、弾性体で形成された筒状のブレーキパッド２５が取り付けられており、ブレーキパッド２５には、例えば、発泡ウレタンエラストマーが用いられ、その表面にはフッ素コーティングが施されている。なお、ゴム硬度は、アスカーＣで６０度程度である。ブレーキホルダー２４にブレーキパッド２５を取り付ける際には、ブレーキパッド２５をブレーキホルダー２４に挿入して、ブレーキホルダー２４にブレーキパッド２５を取り付ける。そして、このようにして、ブレーキパッド２５が取り付けられたブレーキホルダー２４をフランジ部２２に嵌め込む。これによって、フランジ部２２の内側面全周にわたってブレーキパッド２５が接触した状態でブレーキホルダー２４はフランジ部２２の内側に配置されることになる。
【００２９】
ここで、図３及び図４も参照して、前述の回転軸２３は軸受け部２６を介して感光体ドラムフレーム２７に回転可能に支持されている。図３に示すように、フランジ部２２はその底面２２ａの中心部に回転軸２３が通過する孔部２２ｃが形成されており、この孔部２２ｃに回転軸２３を挿通した状態で、前述のように、底面２２ａを内側（図３において左側）に向けて、感光体素管２１の端部に圧入されて感光体素管２１に取り付けられている。そして、回転軸２３に取り付けられたリング体２２ｂが底面２２ａの反対側の面２２ｄに固定される。これによって、回転軸２３を回転駆動すると、フランジ部２２を介して感光体素管２１、つまり、感光体ドラム１１が回転駆動する。
【００３０】
前述したように、フランジ部２２の開口側からブレーキホルダー２４が圧入され、これによって、ブレーキパッド２５がフランジ部２２の内側面全周にわたって接触した状態でブレーキホルダー２４はフランジ部２２の内側に配置されることになる。そして、ビス用孔部２４ｂにビス２８を通してビス２８によってブレーキホルダー２４を感光体ドラムフレーム２７に固定する（図４）。なお、ブレーキホルダー２４を固定する際には、ビス用孔部２４ｂ及びビス２８を用いることなく、例えば、爪状突起をブレーキホルダー２４に形成しておき、この爪状突起を用いてフレーム２７に嵌め込むようにしてもよい。
【００３１】
このようにして、ブレーキパッド２５をフランジ部２２の内側面全周にわたって接触させて、回転方向の摩擦力によって感光体ドラム１１を制動する。これによって、感光体ドラム１１の回転変動を防止する。
【００３２】
上述のように、感光体素管２１の内部（内側）にフランジ部２２を嵌め込み、このフランジ部２２の内側面全周をブレーキパット２５に接触させて、感光体ドラム１１の制動を行うようにしたから、感光体素管２１の内側スペースを有効に利用できる結果、感光体ドラム１１の外側にブレーキ装置がはみ出すことがなく、画像形成装置自体を小型化できることになる。
【００３３】
さらに、フランジ部２２の内側面全周をブレーキパット２５に接触させているから、接触面積が大きくなって、小さいラジアル荷重で所望の制動効果が得られることになり、しかも、ブレーキパッド２５に摩擦係数の小さい材料を用いたとしても、十分な制動効果を得ることができる。その結果、ブレーキパッド２５に加わるラジアル荷重を小さくすることができるばかりでなく、摩擦係数も小さくすることができ、長期間使用しても、ブレーキパッド２５及びフランジ部２２が劣化することが極めて少なく、長寿命化を達成することができることになる。
【００３４】
また、前述のように、ビス等を用いて容易に組み立てることができることから、部品点数が少なくなり、ブレーキ装置自体を安価にできる。
【００３５】
なお、上述の例では、フルカラー画像を形成する画像形成装置にブレーキ装置を用いた例について説明したが、つまり、感光体ドラム１１及び中間転写ドラム（中間転写体）１５を備える画像形成装置について説明したが、モノクロ画像形成の場合のように、感光体ドラムに形成されたトナー像を直接記録紙に転写するような画像成形装置においても、上述のブレーキ装置を用いて画像担持体である感光体ドラムを制動するようにすればよい。さらに、他の画像担持体、例えば、中間転写ドラムについても同様にして制動を行うようにしてもよい。
【００３６】
また、上述の例では、感光体素管２１の両端にブレーキホルダー２４を装着する例について説明したが、ブレーキホルダー２４は感光体素管２１の少なくとも一端部に装着するようにすればよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、画像担持体が、トナー像が形成される円筒形素管を備えて、円筒形素管の少なくとも一端部において、円筒形素管と同軸に円筒形素管に円筒形フランジ部を噛合するべく配設して、円盤状ホルダーの外周面にブレーキパッドを装着し、ブレーキパッドがフランジ部の内側面に接触した状態で円盤状ホルダーを画像担持体のフレームに固定するようにしたので、接触面積が大きくなって、小さいラジアル荷重で所望の制動効果が得られることになり、しかも、ブレーキパッドに摩擦係数の小さい材料を用いたとしても、十分な制動効果を得ることができる。その結果、良好に画像担持体の回転変動を制動でき、ジッタ画像の発生を防止できる。そして、ブレーキパッドに加わるラジアル荷重を小さくすることができるばかりでなく、摩擦係数も小さくすることができ、長期間使用しても、ブレーキパッド及びフランジ部が劣化することが極めて少なく、長寿命化を達成することができるという効果がある。なお、ブレーキパッドをフランジ部の内面側の全周にわたって接触した状態とすれば、さらに制動効果を良好とすることができる。
【００３８】
本発明では、円盤状ホルダーを、ブレーキパッドがフランジ部の内側面の全周にわたって接触した状態でフランジ部の内側に配置するようにしたので、円筒形素管の内側スペースを有効に利用できる結果、画像担持体の外側に画像担持体制動装置自体がはみ出すことがなく、画像形成装置自体を小型化できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像担持体制動装置の一例が用いられる画像形成装置を示す図である。
【図２】本発明による画像担持体制動装置の一例を感光体ドラムとともに一部分解して示す斜視図である。
【図３】本発明による画像担持体制動装置の一例を感光体ドラムとともに示す断面図である。
【図４】本発明による画像担持体制動装置の一例を側方から示す図である。
【符号の説明】
１１　ａ−Ｓｉ感光体ドラム（感光体ドラム）
１２　コロナ放電器（帯電器）
１３　露光ユニット
１４　現像装置
１５　中間転写体（中間転写ドラム）
１６，１７　クリーニング機構
１８　転写ローラ
１９　搬送ベルト
２０　定着ユニット
２１　感光体素管
２２　フランジ部
２３　回転軸
２４　ブレーキホルダー
２５　ブレーキパッド
【図１】
2004012646.tif 000003
【図２】
2004012646.tif 000004
【図３】
2004012646.tif 000005
【図４】
2004012646.tif 000006