(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電系粉体が混入されて感光体に圧接される導電性の弾性層を表層に有する転写ローラにおいて、前記弾性層はその長手方向の中間部分の外径よりも大きな外径に定められた膨出部を両端部分に備え、該膨出部は、前記弾性層の本体の電気抵抗と同等又はそれ以下の電気抵抗にもつように導電系粉末が混入された弾性変形可能な弾性リングを嵌合することにより形成されていることを特徴とする転写ローラ。
【請求項２】
膨出部は弾性層の長手方向の両端に向かうに従い次第に外径が大きくなるテーパー形状に形成されている請求項１記載の転写ローラ。
【請求項３】
感光体と、この感光体の表面を帯電させる帯電部材と、前記感光体の帯電された表面に静電潜像を形成する潜像形成部と、前記感光体上の静電潜像をトナー像として現像する現像部と、前記感光体上のトナー像を用紙に転写する請求項１ないし２の何れか一記載の転写ローラと、用紙上の転写画像を定着する定着部とを備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転写ローラ及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、感光体の表面に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像して用紙に転写するようにした画像形成装置において、感光体上のトナー像を用紙に転写する転写部材として、価格の安い転写ローラが広く用いられている。
【０００３】
一般に転写ローラは、金属製の芯金の外周に、カーボン等の導電系粉体が混入された弾性層を被覆したもので、トナーに対して電位差をもつ転写バイアスを転写ローラに印加することで感光体上のトナーを用紙に転写する。この場合、転写効率を考慮すると弾性層の電気抵抗は１０８ Ω程度の中抵抗領域に定められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなカーボン等の導電系粉体の混入により中抵抗領域に形成された弾性層の電気抵抗を測定する場合、芯金の表面のある一点で考えれば、その表面の一点から最短距離で弾性層の表面に向けて電流が流れるのではなく周囲に分散して流れ、電路が広がることになる。しかし、転写ローラの長手方向の中間部分では電路の広がりに制限がないが、転写ローラの両端部分ではその端面よりも外側が空気層で絶縁されるため、電路の広がりは内方にのみ許容されることになり、結果的に転写ローラは中間部分に比して端部で電流が流れにくくなり、両端部分での電気抵抗が実質的に高くなる。
【０００５】
図８は縦軸に抵抗値（電気抵抗）をとり、横軸に転写ローラの弾性層の端部からの距離をとり、転写ローラの弾性層の抵抗値の測定結果を示すグラフである。このグラフによれば、弾性層の中間部分の抵抗値は略一定の値となっているが、両端近くの３〜４ｃｍ当たりから両端面に向かうに従い急激に抵抗値が大きくなる様子が分かる。
【０００６】
このように、転写ローラの長手方向の両端部分に比して抵抗値が高くなると、定電流制御手段等で転写ローラに転写バイアスを印加しても、インピーダンスの高い両端部分に電流が流れにくく、インピーダンスの低い中央部分に電流が多く流れる。このため、両端部分での転写効率が極端に低下してしまう。
【０００７】
一方、画像形成装置は低価格化及び小型化の要求が高く、使用する用紙幅に対して転写ローラや感光体の長さにマージンを大きくとることができない。このため、転写ローラの両端部分に用紙の端縁をセットした場合には、転写ローラの中間部分での転写効率は良くても、端部での転写効率が悪くなり、トナー像の濃度にムラが生じてしまう。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、導電系粉体が混入されて感光体に圧接される導電性の弾性層を表層に有する転写ローラにおいて、前記弾性層はその長手方向の中間部分の外径よりも大きな外径に定められた膨出部を両端部分に備える。したがって、上記転写ローラを画像形成装置に実装した状態では、弾性層は中間部分よりも両端部分の方が感光体により強く圧縮されて変形する。これにより、導電系粉体間の距離は弾性層の長手方向の中間部分に比して両端部分の方が短くなる。したがって、弾性層の両端部分が中央に比して電流が流れにくくなるというようなことがない。
【００１４】
更に、上記膨出部は、前記弾性層の本体の電気抵抗と同等又はそれ以下の電気抵抗にもつように導電系粉末が混入された弾性変形可能な弾性リングを嵌合することにより形成されている。したがって、弾性層本体の両端部分にリングを嵌合することにより、両端部分に膨出部を備える弾性層を形成することが可能となる。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、膨出部は弾性層の長手方向の両端に向かうに従い次第に外径が大きくなるテーパー形状に形成されている。したがって、ローラを画像形成装置に実装した状態では、弾性層の中間部分と両端部分の膨出部との境に段差が生ずることのない状態で、感光体と上記転写ローラとの間で用紙を平らに挾持することが可能となる。
【００１７】
請求項３記載の発明は、感光体と、この感光体の表面を帯電させる帯電部材と、前記感光体の帯電された表面に静電潜像を形成する潜像形成部と、前記感光体上の静電潜像をトナー像として現像する現像部と、前記感光体上のトナー像を用紙に転写する請求項１ないし２の何れか一記載の転写ローラと、用紙上の転写画像を定着する定着部とを備える。したがって、上記転写ローラの弾性層の両端部分での電気抵抗を中間部分に比して高まらないようにし、上記転写ローラの両端部分に用紙の端縁をセットして印刷する場合でも、上記転写ローラの中間部分と両端部分との転写効率を等しくすることが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の転写ローラが実装される画像形成装置を図７に示す。画像形成装置の外筐をなす装置本体１の上部には原稿Ｄの画像を読み取る画像読取装置２が装着され、この画像読取装置２の下方には印字装置３が設けられている。この印字装置３の主要な構成ユニットとなるプロセスカートリッジ３ａの下方には用紙Ｓを案内する用紙搬送路４が形成されている。
【００１９】
前記画像読取装置２は、原稿Ｄの画像を読み取る読取部５と、この読取部５に向けて原稿Ｄを搬送する原稿搬送機構５ａとを有する。また、装置本体１の上部には原稿Ｄを載置する原稿トレイ６が設けられている。この原稿トレイ６は、仮想線で示す開放位置Ａから支点軸７を中心に実線で示す原稿ガイド位置Ｂまで回動し得るように支持され、その自由端側に補助トレイ６ａが引出自在に設けられている。装置本体１には、原稿トレイ６を開放位置Ａと原稿ガイド位置Ｂとで安定状態で支えるストッパ（図示せず）が設けられている。
【００２０】
前記プロセスカートリッジ３ａは、ケース状に形成されたユニット本体８に、感光体９を回転自在に設けるとともに、帯電部材１０と現像部１１とを感光体９の周囲に配置して取り付けることにより形成されている。感光体９の下方には、この感光体９に用紙搬送路４を間にして対向する転写ローラ１２が設けられている。現像部１１は、前記ユニット本体８に一体に形成された現像剤容器１３と、この現像剤容器１３の内部に収納された現像剤を撹拌する回転自在の撹拌器１４と、感光体９に接触する現像ローラ１５と、この現像ローラ１５に現像剤を供給する供給ローラ１６と、現像ローラ１５に接触されたブレード１７とを有する。さらに、プロセスカートリッジ３ａの上部には、印字装置３の一構成部品をなし、画像信号に基づいて変調されたレーザ光を感光体９の帯電部分に走査することにより静電潜像を形成する潜像形成部１８が設けられている。
【００２１】
また、前記装置本体１の一側には、前記画像読取装置２により読み取られた原稿Ｄを支持するとともに、用紙Ｓを斜めに載置状態で支えるトレイ１９が設けられ、このトレイ１９の下方には、回転駆動される給紙ローラ２０と、一方向に付勢されてトレイ１９上の用紙Ｓを給紙ローラ２０に圧接する押圧板２１と、給紙ローラ２０に弾性的に接触することにより用紙Ｓの重送を阻止する分離パッド２２と、給紙ローラ２０に用紙Ｓを圧接する従動回転自在のピンチローラ２３とが設けられている。
【００２２】
給紙ローラ２０、分離パッド２２、ピンチローラ２３は前記用紙搬送路４の入口側に配置されている。この用紙搬送路４には、給紙ローラ２０よりも下流側に位置するボトムパス２４が連通されている。さらに、用紙搬送路４の下流側には、用紙Ｓ上に転写された画像を定着する定着部２５が配置されている。
【００２３】
さらに、前記装置本体１は一端に開閉カバー１ａを具備し、この開閉カバー１ａには、定着部２５の上方と前記原稿トレイ６との間に配置された用紙スタッカ２６が形成されている。この用紙スタッカ２６は、原稿トレイ６を仮想線で示すように上方の開放位置Ａに回動させたときに、その上方に回動させた状態の原稿トレイ６の延長面上に位置して用紙Ｓを支える受け板２７を有している。なお、用紙スタッカ２６の上部は開放されている。
【００２４】
さらに、トレイ１９とは反対側の装置本体１の端部付近には、印字装置３の一構成部品となる定着部２５から排紙された用紙Ｓを開閉カバー１ａの下端との間で水平方向に排紙するストレート排紙路２８と、定着部２５から排紙された用紙Ｓを反転させて用紙スタッカ２６に導く反転排紙路２９とが形成されている。この反転排紙路２９の上部と下部とには、それぞれ対をなす排紙ローラ３０が配置され、反転排紙路２９の下部には、用紙Ｓの排出方向を切り替える切替爪３１が、仮想線で示す反転位置ａから実線で示すストレート位置ｂまでの間を支軸３２により回動自在に設けられている。この切替爪３１は、原稿トレイ６の動作に連動して反転位置ａ又はストレート位置ｂに変位するように構成されている。また、ストレート排紙路２８の端部には排紙口２８ａが形成されている。
【００２５】
次に、画像読取動作と印刷動作について説明する。原稿Ｄの画像を読み取る場合には、図７に実線で示すように、原稿トレイ６を原稿ガイド位置Ｂに変位させ、この水平状態に維持された原稿トレイ６の上に原稿Ｄを載置して原稿搬送機構５ａにより読取部５に原稿Ｄを供給する。このように、原稿トレイ６を実線で示すように原稿ガイド位置Ｂに変位させた状態では、切替爪３１が連動して定着部２５から排紙される用紙Ｓを排紙口２８ａに導くストレート位置ｂに変位する。原稿トレイ６から供給された原稿Ｄは読取部５により画像が読み取られ、トレイ１９の上部に立てかけ状態で支持される。
【００２６】
印字する場合は、図７において、感光体９を時計方向に回転させる過程でその表面を帯電部材１０により帯電し、原稿Ｄの読取画像又は外部から受信した画像に基づいて潜像形成部１８によって感光体９の帯電部分に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像部１１により現像される。この現像画像は、給紙ローラ２０によりトレイ１９から給紙された用紙Ｓに転写される。画像が転写された用紙Ｓは定着部２５を通過するときに定着され、切替爪３１によりストレート排紙路２８に導かれ排紙口２８ａから装置本体１の外部に排紙される。
【００２７】
コピー以外の印刷モードでは原稿Ｄの画像を読み取る必要がないので、図７に仮想線で示すように、支点軸７を中心に原稿トレイ６を上方の開放位置Ａに回動させる。この状態では切替爪３１が連動して支軸３２を中心に反転位置ａに回動し、水平なストレート排紙路２８を遮断する状態に維持される。この状態では、定着部２５から排紙された用紙Ｓは切替爪３１により反転排紙路２９に導かれて用紙スタッカ２６に格納される。
【００２８】
次に、参考例に係る転写ローラ及び本発明の転写ローラの構成を説明する。まず、転写ローラの第一の参考例を図１に基づいて説明する。本例における転写ローラ１２は、金属等の導電率の高い材料により形成された給電用軸５１と、この給電用軸５１の外周に嵌合された弾性層５２とにより形成されている。
【００２９】
本例では、給電用軸５１は、その長手方向の両端部分に、中間部分に比して外径が大きくなる大径部５３と、これらの大径部５３から外側に突出する軸承部５４とを一体に備える。大径部５３は外側の軸承部５４に向かうに従い次第に外径が大きくなるテーパー形状に形成されている。
【００３０】
弾性層５２は、ゴム等の母材にカーボンを主体とする導電系粉体５５を混入することにより中抵抗領域の電気抵抗を有するように形成され、長手方向の位置に関係なく外径は一定である。この弾性層５２は給電用軸５１に嵌合されているので、両端部分の肉の厚さは大径部５３の外径の大きな分だけ中央部分に比して厚さが薄い。
【００３１】
このような転写ローラ１２を画像形成装置に実装する場合には、大径部５３から外側に突出する軸承部５４を軸受（図示せず）により回転自在に支持する。この状態では弾性層５２が感光体９に圧接される。印刷に際しては、一方の軸承部５４に転写バイアスを印加し、感光体９上で形成されたトナー像を転写ローラ１２により用紙に転写する。この場合、転写ローラ１２の両端部分では、弾性層５２に対する給電用軸５１の断面積の比率が中間部分に比して大きくなり、中抵抗領域の弾性層５２の厚さが両端部分で薄くなるため、弾性層５２の両端部分の電気抵抗が中間部分に比して高まることがない。これにより、転写ローラ１２の両端部分に用紙の端縁をセットして印刷する場合でも、転写ローラ１２の中間部分と両端部分との転写効率を等しくし、印刷画像の品質を向上させることができる。
【００３２】
次に、転写ローラの第二の参考例を図２及び図３に基づいて説明する。前参考例と同一部分は同一符号を用い説明も省略する。本例における転写ローラ５６は、給電用軸５７の構成のみが前参考例と異なる。すなわち、給電用軸５７は、ストレート形状の導電性の給電用軸本体５８の両端部分に、大径部として導電性の材料により形成されたリング５９を嵌合することにより形成されている。
【００３３】
したがって、転写効率については前参考例と同様である。給電用軸５７の製作に際しては、給電用軸本体５８がストレート形状であるため、切削加工をすることなく給電用軸本体５８を製作することができる。或いは、給電用軸本体５８の外径を切削により定めるようにしても、その切削代は極めて少ないので切削時間を短縮することができ、材料の無駄を節減することができる。リング５９は切削加工以外の工法により製作することができる。もちろん、切削加工により製作することも可能である。
【００３４】
次に、転写ローラの第三の参考例を図４に基づいて説明する。前参考例と同一部分は同一符号を用い説明も省略する。本例における転写ローラ６０は、金属等の導電性の材料により形成された給電用軸６１と、この給電用軸６１の外周に嵌合された弾性層６２とにより形成されている。弾性層６２は、図１に示した弾性層５２と同様に、ゴム等の母材にカーボンを主体とする導電系粉体を混入することにより中抵抗の領域に形成され、その両端部分には外側に向かうに従い外径が次第に大きくなるテーパー形状の膨出部６３が一体に形成されている。
【００３５】
このような転写ローラ６０を画像形成装置に実装する場合には、弾性層６２の両端部分から突出する給電用軸６１の両端を、スプリング６４により付勢された軸受６５で回転自在に支持する。この状態では弾性層６２が感光体９に圧接されるが、その圧接量は軸受６５の上部に形成された接触部６６と感光体９の非画像形成領域の部分との当接により定められる。印刷に際しては、一方の軸承部５４に転写バイアスを印加し、感光体９上で形成されたトナー像を転写ローラ１２により用紙に転写する。
【００３６】
この場合、弾性層６２はその長手方向の中間部分の外径よりも大きな外径に定められた膨出部６３を両端部分に備えるので、弾性層６２は中間部分よりも両端部分の方が感光体９により強く圧縮されて変形する。図４において、感光体９の内部に点線で示した弾性層６２の部分が圧縮変形される量である。これにより、弾性層６２に混入された個々の導電系粉体の間の距離は、弾性層６２の長手方向の中間部分に比して両端部分の方が圧縮量が多い分だけ短くなる。したがって、給電用軸６１に転写バイアスを印加したときに、弾性層６２の両端部分が中央に比して電流が流れにくくなるというようなことがなく、これにより、転写ローラ６０の両端部分に用紙の端縁をセットして印刷する場合でも、転写ローラ６０の中間部分と両端部分との転写効率を等しくすることができる。
【００３７】
また、膨出部６３は、弾性層６２長手方向の両端に向かうに従い次第に外径が大きくなるテーパー形状に形成されているので、転写ローラ６０を画像形成装置に実装した状態では、弾性層６２の中間部分と両端部分の膨出部６３との境に段差が生ずることのない状態で、感光体９と転写ローラ６０との間で用紙を平らに挾持することができる。さらに、膨出部６３と中間部分との間で弾性層６２の電気抵抗が急激に変化することがない。
【００３８】
次に、本発明の転写ローラの実施の形態を図５及び図６に基づいて説明する。本実施の形態における転写ローラ６７は、図４に示した給電用軸６１と同様の給電用軸６１と、この給電用軸６１に嵌合された弾性層６８とよりなる。この弾性層６８は、ゴム等に導電系粉体５５が混入された弾性層本体６９の両端部分に、膨出部として弾性層本体６９の電気抵抗と同等又はそれ以下の電気抵抗にもつように導電系粉末が混入された弾性変形可能な弾性リング７０を嵌合することにより形成されている。
【００３９】
したがって、転写効率については第三の参考例と同様の効果を得ることができる。また、弾性層本体６９の両端部分に弾性リング７０を嵌合することにより、両端部分に膨出部（弾性リング７０）を備える弾性層６８を形成することができる。したがって、弾性層本体６９は、一定の外径に定められたチューブ状の弾性部材を所望の長さに切断するような方法により容易に製造することができる。
【００４０】
また、膨出部としての弾性リング７０は、弾性層６８の長手方向の両端に向かうに従い次第に外径が大きくなるテーパー形状に形成されているので、転写ローラ６７を画像形成装置に実装した状態では、弾性層６８の中間部分と両端部分の弾性リング７０との境に段差が生ずることのない状態で、感光体９と転写ローラ６７との間で用紙を平らに挾持することができる。さらに、膨出部としての弾性リング７０と中間部分との間で弾性層６８の電気抵抗が急激に変化することがない。
【００４１】
なお、図示しないが、カーボン等の導電系粉体が混入された弾性層を表層に有し感光体９に形成されたトナー像を用紙に転写する転写ローラにおいて、導電系粉体間の距離を弾性層の長手方向の中間部分に比して両端部分の方が短く定めるようにしてもよい。換言すれば、弾性層にカーボン等の導電系粉体を混入する場合に、導電系粉体の密度を弾性層の中央部分より両端部分で多くすることにより、導電系粉体間の距離が短い分だけ、弾性層の両端部分の電気抵抗が中間部分に比して高くなることがない。これにより、転写ローラの両端部分に用紙の端縁をセットして印刷する場合でも、転写ローラの中間部分と両端部分との転写効率を等しくすることができる。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１記載の転写ローラは、導電系粉体が混入されて感光体に圧接される導電性の弾性層を表層に有し、弾性層はその長手方向の中間部分の外径よりも大きな外径に定められた膨出部を両端部分に備えるので、上記ローラを画像形成装置に実装した状態では、弾性層は中間部分よりも両端部分の方が感光体により強く圧縮されて変形する。これにより、導電系粉体間の距離は弾性層の長手方向の中間部分に比して両端部分の方が短くなる。したがって、弾性層の両端部分が中央に比して電流が流れにくくなるというようなことがない。よって、上記転写ローラの両端部分に用紙の端縁をセットして印刷する場合でも、転写ローラの中間部分と両端部分との転写効率を等しくしトナー像の濃度を均一にすることができる。
【００４８】
更に、弾性層は、導電系粉体が混入された弾性層本体の両端部分に、膨出部として弾性層本体の電気抵抗と同等又はそれ以下の電気抵抗にもつように導電系粉末が混入された弾性変形可能な弾性リングを嵌合することにより形成されているので、弾性層本体の両端部分に弾性リングを嵌合するだけで、両端部分に膨出部を備える弾性層を形成することができる。この場合、弾性層本体はストレート形状のものを使用することができるため、チューブ状の長い弾性部材を所望の長さに切断するという容易な方法で製造することができる。
【００５０】
請求項２記載の転写ローラは、請求項１記載の発明において、膨出部は弾性層の長手方向の両端に向かうに従い次第に外径が大きくなるテーパー形状に形成されているので、転写ローラを画像形成装置に実装した状態では、弾性層の中間部分と両端部分の膨出部との境に段差が生ずることがなく、弾性層の膨出部と中間部分との間で電気抵抗が急激に変化することがない。
【００５１】
請求項３記載の画像形成装置は、請求項１ないし２の何れか一記載の転写ローラを備えるので、上記転写ローラの弾性層の両端部分での電気抵抗を中間部分に比して高まらないようにし、上記転写ローラの両端部分に用紙の端縁をセットして印刷する場合でも、上記転写ローラの中間部分と両端部分との転写効率を等しくしトナー濃度を均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の転写ローラの実施の第一の形態を示すもので、転写ローラの縦断側面図及び感光体の側面図である。
【図２】本発明の転写ローラの実施の第二の形態を示す一部の縦断側面図である。
【図３】大径部としての別部材によるリングを示す斜視図である。
【図４】本発明の転写ローラの実施の第三の形態を示す側面図である。
【図５】本発明の転写ローラの実施の第四の形態を示す一部の縦断側面図である。
【図６】膨出部としての別部材による弾性リングを示す斜視図である。
【図７】転写ローラを実装した画像形成装置の縦断正面図である。
【図８】従来の転写ローラにおける転写時の抵抗値の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
９  感光体
１０  帯電部材
１１  現像部
１２  転写ローラ
１８  潜像形成部
５１，５７，６１  給電用軸
５２，６２，６８  弾性層
５３  大径部
５５  導電系粉体
５６，６０，６７  転写ローラ
５９  大径部、リング
６３  膨出部
６９  弾性層本体
７０  膨出部、弾性リング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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