(57)【要約】【課題】  電子写真プロセスを用いた画像形成装置で使用される転写ローラにおいて、安価でしかも転写メモリ現象を容易に防止できるようにする。【解決手段】  転写ローラ１４はトナー像が形成される感光体ドラム１１と当接してトナー像を転写材に転写像として転写する。転写ローラは感光体ドラムと当接するローラ部２２と、ローラ部の中心軸に沿って延びローラ部を支持する導電性芯軸体２１とを備えており、導電性芯軸体の周面にはローラ部の長手方向端部に対応して溝部２３が形成され、ローラ部の長手方向端部でローラ部と導電性芯軸体の接触面積を低減する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像が形成される像担持体と当接して、前記トナー像を転写材に転写像として転写する際に用いられる転写ローラにおいて、
前記像担持体と当接するローラ部と、
該ローラ部の中心軸に沿って延び、前記ローラ部を支持する芯軸体とを備え、
前記ローラ部の長手方向端部で、前記ローラ部と前記芯軸体の接触面積を低減する接触面積低減部を有することを特徴とする転写ローラ。
【請求項２】
トナー像が形成される像担持体と当接して、前記トナー像を転写材に転写像として転写する際に用いられる転写ローラにおいて、
前記像担持体と当接するローラ部と、
該ローラ部の中心軸に沿って延び、前記ローラ部を支持する芯軸体とを備え、
前記芯軸体の周面には前記ローラ部の長手方向端部に対応して溝部が形成され、
前記ローラ部の長手方向端部で、前記ローラ部と前記芯軸体の接触面積を低減するようにしたことを特徴とする転写ローラ。
【請求項３】
前記溝部は、前記芯軸体の軸心に交差するように前記芯軸体の周面に形成されていることを特徴とする請求項２記載の転写ローラ。
【請求項４】
前記芯軸体には、前記ローラ部の長手方向端部に対応してそれぞれ複数の溝部が前記芯軸体の軸心方向に所定のピッチで溝パターンとして形成され、
前記ローラ部の端面が前記複数の溝部のうちの選択された一つ上に位置づけられ、前記複数の溝部の一部は前記ローラ部で覆われていることを特徴とする請求項３に記載の転写ローラ。
【請求項５】
前記芯軸体には前記ローラ部の長手方向端部に対応してそれぞれ複数の溝部が前記芯軸体の軸心方向に溝パターンとして形成され、
前記複数の溝部のうちの一つはその溝幅が他の溝幅よりも広い幅広溝として形成されており、
前記ローラ部の端面が前記幅広溝上に位置づけられ、前記複数の溝部の一部は前記ローラ部で覆われていることを特徴とする請求項３に記載の転写ローラ。
【請求項６】
前記溝部は、前記芯軸体の周面に螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項３記載の転写ローラ。
【請求項７】
トナー像が形成される像担持体と当接して前記トナー像を転写材に転写像として転写する際に用いられる転写ローラを製造する製造方法において、
チューブ状のローラ部材を形成する第１のステップと、
前記ローラ部材の内径よりもその外径が大きい軸部材の両端部において該軸部材の軸心に交差するように、前記軸部材の周面に溝部を形成して芯軸体とする第２のステップと、
前記芯軸体を前記ローラ部材に挿入して前記ローラ部材の長手方向端部に前記溝部を位置づける第３のステップとを有することを特徴とする転写ローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンター、又はファクシミリ装置等の画像形成装置において、感光体ドラム等の像担持体に当接して像担持体上に形成されたトナー像を記録用紙に転写する際に用いられる転写ローラ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、画像形成装置においては、像担持体である感光体ドラムの表面を均一に帯電した後、画像データに応じて感光体ドラムを露光して、感光体ドラム上に静電潜像を形成する。その後、静電潜像をトナーによって現像してトナー像とし、感光体ドラムに形成されたトナー像を転写ローラによって記録用紙に転写する。そして、記録用紙は定着ユニットに搬送されてトナー像が記録用紙に定着される。
【０００３】
上記の転写の際には、転写ローラにバイアス電流が印加されて、感光体ドラム上のトナー像が記録用紙に転写されることになるが、感光ドラムと転写ローラとが直接接触すると、所謂転写メモリ現象を引き起こすことがあり、この転写メモリ現象によって画像に重大な欠陥が生じることがある（例えば、転写メモリ現象によって帯電電位が低下し、所謂カブリが生じることがある）。
【０００４】
例えば、レターサイズ用紙（２１６ｍｍ×２７９ｍｍ）縦送りが可能な画像形成装置において、Ａ４用紙（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）を縦送りで用いると、転写ロ−ラの用紙搬送方向の幅がレタ−サイズ用紙の幅（２１６ｍｍ）と同等である場合は、転写ローラ両端部で転写ローラが感光体ドラムと直に接触する部分が３ｍｍと極めて少なく、接触領域（非画像形成領域）は記録用紙が存在する領域（画像形成領域）の抵抗値と比べて抵抗値が低いため、接触領域に電流が集中して転写メモリ現象が顕著に現れてしまう。そして、Ａ４サイズの用紙を使用した直後にレタ−サイズの用紙を使用して画像形成を行うとテンシャメモリが発生する恐れがある。なお、感光体が帯電ロ−ラによって逆方向に帯電されると、特に、正帯電単層有機感光体の場合には、その帯電電荷を除電によって除去しにくく、そのため、帯電時に転写メモリ−現象が発生した部分の表面電位は通常より低下する。この結果として、転写メモリ−現象が発生した感光体の部分に対応してかぶりが発生したり、画像濃度の変化が発生する。
【０００５】
このような不具合を防止するため、ローラ部両端の各々に所定幅にわたって感光体ドラム表面と接触しない小径部を形成するとともに、この小径部の周面部に軸線と直交する環状の溝を形成して、小径部の幅を、ローラ部中央の小径部以外の領域の幅が有効画像域の幅よりも所定量広めになるように設定することが知られており、このような溝付きの小径部を形成すると、金属軸露出部端からローラ部表面に沿って接触部の端に至る経路の距離（沿面距離）が大きくなって、沿面放電によるリークが防止される（特許文献１参照）。
【０００６】
さらに、感光体ドラムと転写ローラとの直接接触を防止するため、記録用紙を挟持している際に感光ドラムと直接接触する端部の径寸法を変更可能としたものがあり、ここでは、転写ローラの両端に、径方向に回動自在な複数本の開閉棒を設けて、開閉棒の端部を自由端とし、ゴムリングによって径の縮小方向へ付勢し、転写ローラに設けられた開閉機構の開閉リングを、転写ローラの内部でリンク棒を介して駆動板に接続して、駆動板に挿入した捩れ防止リンクに接続した開閉ワイヤをプーリに巻き取ると、駆動板及び開閉リングが移動して、開閉棒が開いて転写ローラ端部の径寸法を用紙サイズに応じて変更している（特許文献２参照）。  
【０００７】
また、転写ローラが有する半導電層の端面部に、転写ローラの回転方向の溝を設け、感光体ドラムに近接する溝の外側部分において、芯金からのリーク経路を長くして、転写ローラの表面の電圧が小さくて、感光体ドラムとの間の空気中放電を防止するようにしたものがある（特許文献３参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開平６−５１６５６号公報（段落（０００７）〜段落（００１２）、第１図）
【特許文献２】特開平８−５４７９３号公報（段落（００１９）〜段落（００２２）、第１図及び第７図）
【特許文献３】特開２０００−３９７８３公報（段落（０００６）〜段落（０００７）、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、一般に、転写ローラは金属製の軸体（回転軸）と、軸体が挿入される導電性ゴムローラ部とを有しており、特許文献１のように、ローラ部両端の各々に感光体ドラム表面と接触しない小径部を形成するとともに、この小径部の周面部に軸線と直交する環状の溝を形成するとなると、ローラ部の成形加工工程が複雑となり、コストアップとなってしまうという課題がある。
【００１０】
また、特許文献２のように、転写ローラ端部の径寸法を用紙サイズに応じて変更する場合には、そのための機構及び制御が複雑となって、やはりコストアップとなってしまうという課題がある。
【００１１】
一方、特許文献３においても、半導電層（導電性ゴムローラ部）に軸方向に延びる溝を形成する関係上、ローラ部の成形加工工程が複雑となって、コストアップとなってしまうという課題がある。例えば、ローラ部を形成する際に複雑な金型を準備しなければならない。一般に、金型は非常に高価であり、コストアップの要因となる。
【００１２】
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、安価でしかも転写メモリ現象を容易に防止できる転写ローラ及びその製造方法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】
【００１３】
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、トナー像が形成される像担持体と当接して前記トナー像を転写材に転写像として転写する際に用いられる転写ローラにおいて、前記像担持体と当接するローラ部と、該ローラ部の中心軸に沿って延び前記ローラ部を支持する芯軸体とを備え、前記ローラ部の長手方向端部で前記ローラ部と前記芯軸体の接触面積を低減する接触面積低減部を有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明では、トナー像が形成される像担持体と当接して前記トナー像を転写材に転写像として転写する際に用いられる転写ローラにおいて、前記像担持体と当接するローラ部と、該ローラ部の中心軸に沿って延び前記ローラ部を支持する芯軸体とを備え、前記前記芯軸体の周面には前記ローラ部の長手方向端部に対応して溝部が形成され、前記ローラ部の長手方向端部で前記ローラ部と前記芯軸体の接触面積を低減するようにしたことを特徴とする転写ローラが得られる。
【００１５】
そして、前記溝部は前記芯軸体の軸心に交差するように前記芯軸体の周面に形成することが望ましい。
【００１６】
さらに、本発明では、前記芯軸体には前記ローラ部の長手方向端部に対応してそれぞれ複数の溝部を前記芯軸体の軸心方向に所定のピッチで溝パターンとして形成し、前記ローラ部の端面を前記複数の溝部のうちの選択された一つ上に位置づけて、前記複数の溝部の一部を前記ローラ部で覆うようにすることが望ましい。
【００１７】
また、本発明では、前記芯軸体には前記ローラ部の長手方向端部に対応してそれぞれ複数の溝部を前記芯軸体の軸心方向に溝パターンとして形成して、前記複数の溝部のうちの一つをその溝幅が他の溝幅よりも広い幅広溝として形成し、前記ローラ部の端面を前記幅広溝上に位置づけ、前記複数の溝部の一部を前記ローラ部で覆うようにしてもよい。なお、前記溝部を前記芯軸体の周面に螺旋状に形成するようにしてもよい。
【００１８】
加えて、本発明によれば、トナー像が形成される像担持体と当接して前記トナー像を転写材に転写像として転写する際に用いられる転写ローラを製造する製造方法において、チューブ状のローラ部材を形成する第１のステップと、前記ローラ部材の内径よりもその外径が大きい軸部材の両端部において該軸部材の軸心に交差するように前記軸部材の周面に溝部を形成して芯軸体とする第２のステップと、前記芯軸体を前記ローラ部材に挿入して前記ローラ部材の長手方向端部に前記溝部を位置づける第３のステップとを有することを特徴とする転写ローラの製造方法が得られる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明の転写ローラは、ローラ部の長手方向端部でローラ部と芯軸体の接触面積を低減する接触面積低減部を有するようにしたから、簡単な構成で転写ローラの端部に電流が集中するという現象を防止でき、その結果、転写メモリ現象が防止されて、画像欠陥が発生することがないという効果がある。
【００２０】
本発明では、芯軸体の周面にローラ部の長手方向端部に対応して溝部を形成して、ローラ部の長手方向端部でローラ部と芯軸体の接触面積を低減するようにしたので、単に芯軸体を切削加工等すればよく、芯軸体の切削加工は極めて容易であるから、コストを削減して転写メモリ現象を容易に防止できるという効果がある。
【００２１】
さらに、本発明では、溝部を芯軸体の軸心に交差するように芯軸体の周面に形成したので、リーク電流を低減して転写メモリ現象を確実に防止できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例１】
【００２３】
まず、図１を参照して、本発明による転写ローラが用いられる画像形成装置の一例について説明する。図示の画像形成装置は、感光体ドラム１１の周囲に，帯電器１２、現像装置１３、転写ローラ１４、及びクリーニングローラ１５が感光体ドラム１１の回転方向に沿って配置されている。画像形成を行う際には、帯電器１２によって感光体ドラム１１の表面を均一に帯電した後、感光体ドラム１１の表面に、画像データに応じてレーザ光１６が照射されて感光体ドラム１１が露光され、感光体ドラム１１上に静電潜像が形成される。
【００２４】
その後、現像装置１３によって感光体ドラム１１上の静電潜像が現像されてトナー像とされ、感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、転写ローラ１４によって転写材（例えば、記録用紙（以下単に用紙と呼ぶ））Ｐに転写される。この際、帯電したトナーの移動によって、感光体ドラム１１と転写ローラ１４との間に電流が流れるが，この電流を所定の値に制御（定電流制御）して用紙Ｐに対するトナーの付着量を安定させる。転写の後、感光体ドラム１１上に残留したトナーは、クリーニングローラ１５によって回収される。一方、用紙Ｐは定着ユニット１７に送られて、ここで用紙Ｐ上のトナー像が定着ユニット１７によって定着された後、排紙経路を通って排紙トレイ（図示せず）に排紙される。
【００２５】
ところで、用紙Ｐは電気抵抗として作用する関係上、用紙Ｐが存在しない領域（非画像形成領域）は用紙Ｐの存在する部分（画像形成領域）に比べて電流が流れ易くなって、つまり、電流が抵抗値の低い非画像形成領域に集中して、前述の転写メモリ現象が発生して、画像欠陥が発生することがある。
【００２６】
このような転写メモリ現象を抑制するため、ここでは、図２に示す転写ローラ１４を用いた。図２を参照すると、図示の転写ローラ１４は、金属製シャフト（導電性芯軸体：以下単にシャフトと呼ぶ）２１を備えており、このシャフト２１は導電性ゴムローラ部（以下単にローラ部と呼ぶ）２２の中心軸に沿って挿入され、ローラ部２２はシャフト２１によって支持されている。図示のように、シャフト２１の両端部側には複数の溝部２３が形成されており、図示の例では、溝部２３はシャフト２１の延在方向に直交（交差）してその周面に形成されている（以下複数の溝部２３を溝パターン２４と呼ぶことにする）。つまり、シャフト２１の周面にはローラ部２２の長手方向端部に対応して溝部２３が形成され、ローラ部２２の長手方向端部で、ローラ部２２とシャフト２１との接触面積が低減される。
【００２７】
ここで、図３も参照すると、図３は転写ローラ１４の一部を示す断面図であり、ローラ部２２の端面は溝パターン２４上に位置している。つまり、ローラ部２２の端面は溝パターン２４の一端側から他端側の間に位置づけられ、好ましくは、ローラ部２２の端面は溝パターン２４中の溝部２３の一つ上に位置づけられる（図３参照）。そして、複数の溝部２３の一部はローラ部２２に覆われて、ローラ部２２の端部には溝部２３が対応付けられている。このように、ローラ部２２の端面を溝パターン２４中の溝部２３の一つ上に位置づけることによって、リーク経路が長くなってリーク電流を低減することができる（ロ−ラ部２２の端面に沿って流れる沿面電流を大幅に減らすことにより、感光体ドラム１１に転写メモリ−現象が発生するのを抑制する）。
【００２８】
ここで、上述の転写ローラ１４の形成（製造）について説明すると、まず、ローラ部２２を、通常の方法で製造して、導電性発泡ゴムチューブ（ローラ部）を得た（ここでは、例えば、ゴムチューブの内径は４．５ｍｍ、外径は１６．０ｍｍである）。導電性発泡ゴムチューブの体積固有抵抗値は１０５Ω・ｃｍ〜１０１０Ω・ｃｍが好適であり、上記の例では、２．６×１０７Ω・ｃｍの体積抵抗値を有する導電性発泡ゴムチューブを用いた。なお、体積固有抵抗が１０５Ω・ｃｍ以下であると、抵抗値が低過ぎるため、上述の効果が得られず、また、体積固有抵抗が１０１０Ω・ｃｍ以上であると、転写電流がロ−ラ部を流れにくくなるため、転写不良が生じやすくなる恐れがある。上記の体積抵抗値は、ＪＩＳ  Ｋ６９１１に記載の体積固有抵抗値試験において、印加電圧１０００Ｖで測定した体積固有抵抗値である。
【００２９】
次に、シャフト部材を準備して、シャフト部材の両端側に、シャフト部材の長手方向に直交してその周面に複数の溝部２３を加工形成して溝パターンとして、シャフト２１を得た。図示の例では、溝パターンの溝部２３の中心間の距離は１．０ｍｍで、溝部２３の幅は０．５ｍｍであり、各溝部２３の深さは１．０ｍｍとし、シャフト２１の外径は６．０ｍｍである。なお、上記のシャフト部材はステンレス製である。
【００３０】
そして、上述のシャフト２１を、溝パターンが導電性発泡ゴムチューブの端面に位置するように導電性発泡ゴムチューブの中心穴に挿入した（なお、シャフト２１の挿入に当っては、エアーによって導電性発泡チューブを膨らませつつ、シャフト２１を導電性発泡ゴムチューブに挿入した）。その後、導電性発泡ゴムチューブ（ローラ部）２２の表面（外周面）を研磨加工し、転写ローラ１４とした。なお、図示の例では、ローラ部２２の長手方向長さは２１６ｍｍとしたが、ローラ部２２の長さは画像形成装置で用いる最大用紙幅に設定される。
【００３１】
上述した転写ローラ１４を図１で説明した画像形成装置に装置して画像形成を行った。画像形成に当っては、感光体ドラム１１の帯電電位を４７５ボルト（Ｖ）とし、レーザ光として、波長７８０ｎｍ、レーザ露光量を０．９μＪ／ｃｍ２とした。さらに、現像バイアスを直流（ＤＣ）＋交流（ＡＣ）矩形波とし、ＤＣ電圧３５０Ｖ、ＡＣ周波数２．４ｋＨｚ、ＡＣ振幅１．６ｋＶ、デューティー比５０パーセントとした。また、転写正バイアスを−１０μＡ定電流制御とし、転写逆バイアスを５５０Ｖ定電圧制御とした（転写バイアスはシャフト２１に印加される）。なお、クリーニングに当っては線圧を１５ｇ／ｃｍとし、徐電の際には、ＬＥＤ波長６３０ｎｍ、ＬＥＤ露光量４．０μＪ／ｃｍ２とした。
【００３２】
このようにして、用紙Ｐに対して感光体ドラム１１上のトナー像を転写して、画像形成したところ、画像欠陥が生じることがなく、良好な転写性能が得られた。前述のように、シャフト２１に溝パターン２４を形成して、ローラ部２２の端部が溝パターン２４上に位置するようにすれば、ローラ部２２の端部において、シャフト２１とローラ部２２の接触面積が低下して（つまり、ローラ部２２の端部とシャフト２１との密着度が低下して）、ローラ部２２の端部に電流が集中するという現象を防止することができる。つまり、非画像形成領域に電流が集中することがなく、転写メモリ現象を良好に防止することができる。
【００３３】
実施例１においては、シャフト２１に溝パターン２４を形成して、溝パターン２４がローラ部２２の端面上に位置するようにして、ローラ部２２の両端部において、ローラ部２２とシャフト２１との接触面積を減らしたから、ローラ部２２の端部への電流集中が防止される（シャフト２１に形成した溝部２３は接触面積低減部として機能する）。
【００３４】
そして、シャフト２１に溝部２３を形成すればよく、ローラ部２２には何等加工を施す必要がない。しかもシャフト２１に溝パターン２４を形成する際には、切削機等を用いて簡単に溝パターン２４を形成することができ、転写ローラ自体の製造が容易となる。このようにして、安価にしかも転写メモリ現象を良好に防止できる転写ローラを得ることができる。
【００３５】
図２及び図３に示す例では、溝部２３のピッチを所定のピッチとしたが、溝部２３のピッチは図４に示すように、その一つの溝部２３ａのみを幅広溝とするようにしてもよい。このようにすれば、シャフト２１をローラ部２２に挿入して、溝部２３上にローラ部２２の端面を対応付ける際、幅広溝２３ａを位置決め溝として用いて容易にシャフト２１とローラ部２２との位置決めを行うことができる。つまり、溝パターン２４のピッチを変化させれば、容易にシャフト２１とローラ部２２との位置決めを行うことができる。さらに、図２及び図３で説明したように、所定のピッチで複数の溝部２３を形成する必要はなく、シャフト２１の周面に螺旋状に溝を形成するようにしてもよい。
【００３６】
このように、シャフト２１の両端部に溝部２３を形成して、ローラ部２２の長手方向端部を溝部２３に対応付けるように、シャフト２１をローラ部２２に挿入して、ローラ部２２の長手方向端部において、シャフト２１とローラ部２２との接触面積を低減するようにすればよい。
【００３７】
上述の実施例では、シャフト２１の両端部に溝部２３（溝パターン２４）を形成する例について説明したが、ローラ部２２の両端部においてその内周面に溝部２３を形成して、シャフト２１とローラ部２２との接触面積を低減するようにしてもよく、さらには、シャフト２１の両端部に溝部２３を形成するとともに、ローラ部２２の両端部においてその内周面に溝部２３を形成して、シャフト２１とローラ部２２との接触面積を低減するようにしてもよい。いずれにしても、ローラ部２２の長手方向端部で、ローラ部２２とシャフト２１の接触面積を低減する接触面積低減部を有するようにすればよいことになる。なお、シャフト２１の外周面及び／又はローラ部２２の内周面にローレット加工を施して接触面積を減らすようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
シャフト２１の両端部に溝部２３を形成して、ローラ部２２の端部に溝部２３を対応付けてシャフト２１がローラ部２２に挿入されているから、ローラ部２２の両端部においてローラ部２２とシャフト２１との接触面積が低減されて、簡単な構成で転写メモリ現象を防止でき、複写機、プリンター、又はファクシミリ装置等の電子写真プロセスを用い画像形成装置において画像欠陥の防止に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による転写ローラの実施例１が用いられる画像形成装置を概略的に示す図である。
【図２】本発明による転写ローラの実施例１をローラ部を破断して示す図である。
【図３】図２に示す転写ローラの一部を拡大して示す断面図である。
【図４】転写ローラのシャフトに形成される溝パターンの他の例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４０】
１１  感光体ドラム
１２  帯電器
１３  現像装置
１４  転写ローラ
１５  クリーニングローラ
１７  定着ユニット
２１  金属製シャフト（導電性芯軸体）
２２  導電性ゴムローラ部
２３  溝部
２４  溝パターン
【図１】
2005062746.tif 000003
【図２】
2005062746.tif 000004
【図３】
2005062746.tif 000005
【図４】
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