(57)【要約】  【課題】  駆動系の振動や負荷変動による感光体の速度変動を抑制して、それ等に起因する画質の低下を回避する。  【解決手段】  少なくとも感光体ドラム１０をケーシング内に収容して一体化され、装置本体に対し着脱可能に構成される画像形成装置のドラムユニットにおいて、前記感光体ドラム１０の側面にリング状の摺動部材４３を設けるとともに、前記感光体ドラム１０の側面に対向する前記ケーシング３０内面に粘弾性層４２と該粘弾性層４２を保護する表面層４１の２層から形成される静止部材４０を設け、前記摺動部材４３が起毛状態の表面を有するとともに、前記静止部材４０の表面層４１よりも摩擦係数の大きい材料から成り、前記感光体ドラム１０の駆動により前記摺動部材４３と前記静止部材４０の表面層４１とが摺擦されることを特徴とする。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも感光体ドラムをケーシング内に収容して一体化され、装置本体に対し着脱可能に構成される画像形成装置のドラムユニットにおいて、前記感光体ドラムの側面にリング状の摺動部材を設けるとともに、前記感光体ドラムの側面に対向する前記ケーシング内面に粘弾性層と該粘弾性層を保護する表面層の２層から形成される静止部材を設け、前記摺動部材が起毛状態の表面を有するとともに、前記静止部材の表面層よりも摩擦係数の大きい材料から成り、前記感光体ドラムの駆動により前記摺動部材と前記静止部材の表面層とが摺擦されることを特徴とするドラムユニット。
【請求項２】
前記摺動部材が、合成皮革から成ることを特徴とする請求項１に記載のドラムユニット。
【請求項３】
少なくとも感光体ドラムをケーシング内に収容して一体化され、装置本体に対し着脱可能に構成される画像形成装置のドラムユニットにおいて、前記感光体ドラムの側面に粘弾性層と該粘弾性層を保護する表面層の２層から形成されるリング状の摺動部材を設けるとともに、前記感光体ドラムの側面に対向する前記ケーシング内面に静止部材を設け、前記静止部材が起毛状態の表面を有するとともに、前記摺動部材の表面層よりも摩擦係数の大きい材料から成り、前記感光体ドラムの駆動により前記摺動部材の表面層と前記静止部材とが摺擦されることを特徴とするドラムユニット。
【請求項４】
前記静止部材が、合成皮革から成ることを特徴とする請求項３に記載のドラムユニット。
【請求項５】
前記表面層が、樹脂シートから成ることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のドラムユニット。
【請求項６】
前記粘弾性層が、発泡樹脂材から成ることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のドラムユニット。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のドラムユニットと、前記感光体ドラムを回転駆動する駆動部とを有す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、電子写真方式によりデジタル方式で画像形成を行う画像形成装置の感光体ドラムユニット及びそれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式による複写機やプリンタ等では、円筒状の感光体ドラムを回転してその走行する表面に静電潜像を形成し、現像によりトナーを付着させてトナー像とし、このトナー像を転写材上に転写、定着して画像を得るようにしている。
【０００３】
かかる画像形成装置においては、何らかの影響でこの回転する感光体ドラムに速度の変動が生じると出力された画像にジッタや画像ムラが生じる。このことは、感光体ドラム表面への書き込みを半導体レーザの走査によって行わせるデジタル方式の電子写真技術においては特に顕著に現れ、感光体ドラムの回転の速度変動が書き込み系の副走査方向の速度変動となり書き込みラインの間隔に微妙なずれを生じさせて画像品質を著しく低下させる原因となっていた。
【０００４】
感光体ドラムの駆動精度を劣化させている要因として、種々のものをあげることができる。感光体の駆動そのものを担っている感光体駆動系に関してはメインモータの駆動ムラ、モータ軸のフレ、モータ固有の構造的な問題で持っている特有の周波数成分などがあげられる。駆動系を構成するギア列に関しては、ギアの精度、とりわけ、歯形精度、歯筋精度、ギアのフレ精度（偏心など）によるギア一歯ないし、一回転の変動があげられる。また、モータ、ギアなどから駆動系を構成する場合においても、モータ軸、ギア軸の位置関係、とくに軸間距離はギアのバックラッシュ量に直接影響を与え、軸のアライメントの誤差はギアどうしの噛み合わせの部分で振動を発生する要因になっている。
【０００５】
また、感光体ドラムの駆動精度は、感光体ドラムの駆動系だけでなく、周辺にあるユニットが作動する際の影響を受ける。すなわち、現像ユニット、クリーニング・ユニットや転写ユニットと搬送ユニット、或いはそれらを一体化した転写・搬送ユニットも可動部を備えているため、かならず振動を発生する。これらの振動は、近接する感光体ドラムユニット或いは感光体ドラムの架台、さらには本体骨格を通じて感光体ドラムに伝わり各々の振動がもっている周波数の変動を感光体ドラム或いは感光体ドラムの駆動系に対して与え、感光体ドラムの駆動精度を劣化させる。
【０００６】
そこで、このような画像品質の低下を防止するため、特許文献１には、図６に示すように、感光体ドラム１０及び感光体ドラム１０を収容するケーシング３０と、前記感光体ドラム１０に駆動力を伝達する駆動部（図示せず）とを有し、前記感光体ドラム１０の側面に、粘弾性層１４２と該粘弾性層１４２を保護する表面層１４１の２層から形成されるリング状の摺動部材１４０が、前記感光体ドラム１０の駆動により前記摺動部材１４０が対向する前記ケーシング３０の内面に摺擦されるようすることが開示されている。
【０００７】
これによると、感光体ドラム１０の回転に対して摺動部材１４０の摩擦による負荷が発生してトルク値が上昇し、感光体ドラム１０の回転の速度変動に対する感度が鈍くなる結果として、速度変動が解消し、安定した速度で回転され、良質な画像が得られることとなる。
【特許文献１】特開２００２−３５７９８７号公報（要約、第９図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように感光体ドラムのトルク値を上げると画質は良好になるが、トルク値を上げすぎると駆動部に大きな負荷が掛かり、場合によってはギアの破損が発生する可能性がある。また、上記従来の構成では、低トルク（例えば、１ｋｇｆ・ｃｍ以下）ではさほど問題にはならないが高トルク（例えば、２ｋｇｆ・ｃｍ以上）を出すために粘弾性層１４２の硬度や厚みを増すと感光体ドラム１０の長さとケーシング３０の幅の個体差により圧縮率が変化しトルク値が安定しない。また、表面層１４１には、厚み１０〜１００μｍの摩擦係数の小さい樹脂シートを使用しており、ケーシング３０内面で滑りやすいため、粘弾性層１４２の厚みを少々厚くしても期待したほどトルク値が上がらずトルク値の制御が困難であった。
【０００９】
本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、感光体ドラムの速度変動を効率良く低減し、それによって感光体ドラムを常に安定した回転速度をもって駆動することのできるドラムユニット及びそれを備えた画像形成装置の提供を目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明のドラムユニットは、少なくとも感光体ドラムをケーシング内に収容して一体化され、装置本体に対し着脱可能に構成される画像形成装置のドラムユニットにおいて、前記感光体ドラムの側面にリング状の摺動部材を設けるとともに、前記感光体ドラムの側面に対向する前記ケーシング内面に粘弾性層と該粘弾性層を保護する表面層の２層から形成される静止部材を設け、前記摺動部材が起毛状態の表面を有するとともに、前記静止部材の表面層よりも摩擦係数の大きい材料から成り、前記感光体ドラムの駆動により前記摺動部材と前記静止部材の表面層とが摺擦されることを特徴とする。具体的に、前記の摺動部材としては、例えば、起毛状態の表面を有する不織布（フェルト）、起毛状態の表面を有する合成皮革等が挙げられ、両面テープ或いは接着剤を介して感光体ドラムの側面に固定される。
【００１１】
或いは、本発明のドラムユニットは、少なくとも感光体ドラムをケーシング内に収容して一体化され、装置本体に対し着脱可能に構成される画像形成装置のドラムユニットにおいて、前記感光体ドラムの側面に粘弾性層と該粘弾性層を保護する表面層の２層から形成されるリング状の摺動部材を設けるとともに、前記感光体ドラムの側面に対向する前記ケーシング内面に静止部材を設け、前記静止部材が起毛状態の表面を有するとともに、前記摺動部材の表面層よりも摩擦係数の大きい材料から成り、前記感光体ドラムの駆動により前記摺動部材の表面層と前記静止部材とが摺擦されることを特徴とする。具体的に、前記の静止部材としては、例えば、起毛状態の表面を有する不織布（フェルト）、起毛状態の表面を有する合成皮革等が挙げられ、両面テープ或いは接着剤を介してドラムユニットのケーシング内面に固定される。
【００１２】
具体的に、前記の表面層としては、摩擦係数の小さい耐摩耗性の樹脂シート、例えば、テフロン（登録商標）フェルト、ＰＥＴフィルム等が挙げられ、接着剤を介して粘弾性層に固定される。特にテフロン（登録商標）フェルトは、粘弾性層に対する接着強度が高く優れている。
【００１３】
また、前記の粘弾性層としては、ウレタン、シリコン等の発泡樹脂材が挙げられ、両面テープ或いは接着剤を介してドラムユニット内面に固定される。
【００１４】
また本発明の画像形成装置は、上記のドラムユニットと、前記感光体ドラムを回転駆動する駆動部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、感光体ドラムは駆動系固有の振動や画像形成時の負荷の変動を受けても常に一定した周速度をもって駆動回転されることとなり、その結果特に書き込み系の副走査方向に発生する画像の濃度ムラや色ムラが著しく改善されて高品位の画像を記録することのできるドラムユニット及び画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。まず、本発明の画像形成装置の構成とその作用を図１及び図２によって説明する。
【００１７】
図１において、１０は像担持体である感光体ドラムで、ＯＰＣ感光体をドラム上に塗布したもので接地されて時計方向に駆動回転される。図１において、１２はスコロトロン帯電器で、感光体ドラム１０周面に対しＶＨの一様な帯電をＶＧに電位保持されたグリッドとコロナ放電ワイヤによるコロナ放電によって与えられる。このスコロトロン帯電器１２による帯電に先だって、前プリントまでの感光体の履歴をなくすために発光ダイオード等を用いたＰＣＬ１１による露光を行って感光体周面の除電をしておく。
【００１８】
図２に示すように、感光体ドラム１０は前記の帯電器１２、転写ローラ１８更にクリーニング装置２２と共にケーシング３０内に収めて一体化されたドラムユニットとして装置本体に対し着脱される。感光体ドラム１０は一体とする回転軸１０２を前記ケーシング３０の両側壁に軸受け３１によって支持されていて、ドラムユニット装着時には図２に示すモータｍを動力源とするヘリカルギアＧに接続して軸方向に推力を受けつつ時計方向に所定の速度をもって駆動回転される。
【００１９】
感光体への一様帯電ののち像露光手段１３により画像信号に基づいた像露光が行われる。像露光手段１３は図示しないレーザダイオードを発光光源とし回転するポリゴンミラー１３１、ｆθレンズ等を経て反射ミラー１３２により光路を曲げられ走査がなされるもので、感光体ドラム１０の回転（副走査）によって潜像が形成される。本実施例では文字部に対して露光を行ない、文字部の方が低電位ＶＬとなるような反転潜像を形成する。
【００２０】
感光体ドラム１０周縁にはイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒色（Ｋ）等のトナーとキャリアとから成る現像剤をそれぞれ内蔵した現像器１４が設けられていて、先ず１色目の現像がマグネットを内蔵し現像剤を保持して回転する現像スリーブ１４１によって行われる。続いて、２色目、３色目、４色目についても１色目と同様の画像形成行程が行われ、感光体ドラム１０周面上には４色の顕像が形成される。このとき１色目の画像形成行程で行われたＰＣＬ１１による除電は、１色目の画像部に付着したトナーがまわりの電位の急激な低下により飛び散るため行わない。
【００２１】
一方給紙カセット（図示せず）より搬出された記録紙Ｐは一旦停止し、転写のタイミングの整った時点で給紙ローラ１７の回転作動により転写域へと給紙される。
【００２２】
転写域においては転写のタイミングに同期して感光体ドラム１０の周面に転写ローラ１８が圧接され、給紙された記録紙Ｐを挟着して多色像が一括して転写される。
【００２３】
次いで記録紙Ｐはほぼ同時に圧接状態とされた分離ブラシ１９によって除電され感光体ドラム１０の周面により分離して定着装置２０に搬送され、熱ローラ２０１と圧着ローラ２０２の加熱、加圧によってトナーを溶着したのち排紙ローラ２１を介して装置外部に排出される。なお前記の転写ローラ１８および分離ブラシ１９は記録紙Ｐの通過後感光体ドラム１０の周面より退避離間して次なるトナー像の形成に備える。
【００２４】
一方記録紙Ｐを分離した感光体ドラム１０は、クリーニング装置２２のブレード２２１の圧接により残留トナーを除去・清掃し、再びＰＣＬ１１による除電と帯電器１２による帯電を受けて次なる画像形成のプロセスに入る。なお前記のブレード２２１は感光体面のクリーニング後直ちに移動して感光体ドラム１０の周面より退避する。
【００２５】
本発明における感光体ドラム１０の速度変動の抑制は次のようにして行われる。図３は感光体ドラム１０の非駆動側の側面の支持構造を図２のＡ方向から見た断面図である。
【００２６】
感光体ドラム１０はその側端を支持するフランジ１０１の外側面にリング状の摺動部材４３を固定し、ケーシング３０の相対する面にリング状の静止部材４０を固定している。この構成で、前述したヘリカルギアＧの駆動に伴う矢示方向の推力により、摺動部材４３の表面を相対する前記ケーシング３０側の静止部材４０の摺動面に圧接し感光体ドラム１０の回転に伴って摺擦させている。なお、図４に示すように、摺動部材４３の位置決めのため、フランジ１０１の外面の摺動部材４３の固定位置にドーナツ状の浅い溝１０３を設けてもよい。こうすると、生産性が向上するので望ましい。また、静止部材４０は、リング状で無くても、中心に感光体ドラム１００の回転軸１０２が挿通できればどのような形状でも構わない。
【００２７】
前記の静止部材４０は、摺動部材４３に接する表面層４１とケーシング３０側に固定される粘弾性層４２とから成るものが使用される。
【００２８】
前記の表面層４１は粘弾性層４２を保護すると共に表面の滑り性を確保するためのもので、摺動部材４３の表面を摺擦する場合に部材自体の制動性と感光体ドラム１０の円滑な駆動のために適度の硬度と摩擦係数を有するものが用いられる。
【００２９】
また前記の粘弾性層４２は感光体ドラム１０の駆動時に発生する速度変動を粘弾性により吸収し、速度変動の絶対値を低減するためのもので、粘性と弾性を兼ね備える高分子部材が使用される。粘弾性層４２の厚みを大きくすると、感光体ドラム１０のフランジ１０１を押圧する力が大きくなり、感光体ドラム１０の駆動に大きなトルクを必要として前記のモータｍに負担がかかり、一方粘弾性層４２の厚みが小さく押圧する力が小さい場合には前述した速度変動の低減は小さく効果が期待できない。このため、これらを比較考量した上で粘弾性層４２は厚さが決定される。
【００３０】
具体的に、前記の表面層４１の材料としては、摩擦係数の小さい耐摩耗性の樹脂シート、例えば、テフロン（登録商標）フェルト、ＰＥＴフィルム等が挙げられ、接着剤を介して粘弾性層４２に固定される。特にテフロン（登録商標）フェルトは、粘弾性層４２に対する接着強度が高く優れている。
【００３１】
また、前記の粘弾性層４２の材料としては、ウレタン、シリコン等の発泡樹脂材が挙げられ、両面テープ或いは接着剤を介してケーシング３０内面に固定される。
【００３２】
また、前記の摺動部材４３の材料としては、起毛状態の表面を有するとともに、前記の静止部材４０の表面層４１よりも摩擦係数の大きい材料（例えば、起毛状態の表面を有する不織布（フェルト）や起毛状態の表面を有する合成皮革等）が挙げられ、両面テープ或いは接着剤を介してフランジ１０１に固定される。起毛状態の表面を有する不織布と起毛状態の表面を有する合成皮革とを比較すると、前者は摩擦による織り込んだ繊維の消耗が激しいため、後者の方が好ましいことが確認された。また、高摩擦性材料の代表であるゴムはフランジ１０１に対する接着強度が弱いため、摺動部材４３の材料として不適当であることが確認された。
【００３３】
前記の静止部材４０及び摺動部材４３の使用により感光体ドラム１０は速度変動が解消し、安定した速度で回転される。従って、感光体ドラム１０は駆動系固有の振動や画像形成時の負荷の変動を受けても常に一定した周速度をもって駆動回転されることとなり、その結果特に書き込み系の副走査方向に発生する画像の濃度ムラや色ムラが著しく改善されて高品位の画像を記録することができる。
【実施例１】
【００３４】
前記の表面層４１として、テフロン（登録商標）フェルト（株式会社フジコー製、商品名フジロン７０００Ｘ２）、前記の粘弾性層４２として、ウレタン（株式会社イノアックコーポレーション製、商品名ポロンＭＬ−３２）、前記の摺動部材４３として、スエード調合成皮革（東レ株式会社製、商品名エクセーヌ（登録商標）１００Ｅ）を使用し、画像形成装置で実際に記録紙Ｐにトナー像を形成させたところ、摺動部材４３が無い場合に比べて良質な画像が得られた。また、２４時間の感光体ドラム１０の駆動エージングでも静止部材４０及び摺動部材４３の破壊や剥離はみられず、耐久性、接着強度ともに実用に十分であることが確かめられた。
（比較例１）
【００３５】
比較のため、フランジ１０１の外面を露出させた感光体ドラム１０（すなわち、図３における摺動部材４３を備えない感光体ドラム１０）、ケーシング３０の相対する面に、粘弾性層４２であるウレタン（株式会社イノアックコーポレーション製、商品名ポロンＭＬ−３２）に表面層としてスエード調合成皮革（東レ株式会社製、商品名エクセーヌ（登録商標）１００Ｅ）を固定したもの（すなわち、図３における静止部材４０の表面層４１が摺動部材４３に置き換わったもの）を使用し、同じように感光体ドラム１０の駆動エージングを行ったところ、１０分足らずで粘弾性層４２が破壊してしまった。これは、粘弾性層４２に摩擦による大きな負荷がかかり、ケーシング３０内面に対する接着力がこの負荷に打ち勝てなかったためと考えられる。
【００３６】
また、図５に示すように、前記の静止部材４０と同一構成のリング状の摺動部材４４をフランジ１０１の外面側に固定するとともに、前記の摺動部材４３と同一部材のリング状の静止部材４５をケーシング３０の相対する面に固定し、前記の表面層４１がケーシング３０の内側面の静止部材４５を摺動面として摺擦するように構成しても同様の効果を得ることができる。
【００３７】
なお本実施形態においては感光体ドラムを使用する画像形成装置について説明したが、本発明は一対の回動ローラの間に張架して循環搬送されるベルト状の感光体を使用する画像形成装置に対しても適用されるもので、その場合には前記の静止部材４０及び摺動部材４３は摺動側のローラ例えば回動ローラの側端に設けられる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、電子写真方式によりデジタル方式で画像形成を行う画像形成装置の感光体ドラムの駆動に係わり、特に感光体ドラムの周囲に複数の現像器を配置して現像した単色のトナー像を重ね合わせることによってカラーのトナー像を形成する画像形成装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】は、本発明の画像形成装置の断面構成図である。
【図２】は、感光体ドラムの駆動形成を示す斜視図である。
【図３】は、摺動部材の設置例（その１）を示すドラムユニット要部断面図である。
【図４】は、摺動部材の設置例（その２）を示すドラムユニット要部断面図である。
【図５】は、摺動部材の設置例（その３）を示すドラムユニット要部断面図である。
【図６】は、従来のドラムユニット要部断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  感光体ドラム
３０  ケーシング
４０  静止部材
４１  表面層
４２  粘弾性層
４３  （起毛状態の表面を有する）摺動部材
４４  摺動部材
４５  （起毛状態の表面を有する）静止部材
１０１  フランジ
【図１】
2005338307.tif 000003
【図２】
2005338307.tif 000004
【図３】
2005338307.tif 000005
【図４】
2005338307.tif 000006
【図５】
2005338307.tif 000007
【図６】
2005338307.tif 000008