説明

像担持体、及びこれを使用した画像形成装置

【課題】 軽量で、制振性能に優れた感光ドラムを提供する。
【解決手段】 アルミニウム製で円筒状のドラム基体21の表面に有機感光層22を設け、内側に当接部材23を充填し、ドラム基体21の両端部にフランジ部材24を取り付けて感光ドラム1を構成する。当接部材23として発泡金属(例えば、発泡アルミニウム)を使用する。当接部材23は、発泡アルミニウムで形成されていて、軽量で変形が容易なため、接着剤を使用することなく、圧入によりドラム基体21の内側に固定できる。また、感光ドラム1は、接触帯電部材等によってドラム基体21が振動した場合も、発泡金属内の空隙によって振動が吸収されるので、十分な制振効果を得ることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に使用する像担持体、及びこれを使用した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、電子写真プロセスを利用したプリンタや複写機などの画像形成装置において、像担持体としての感光ドラムを帯電処理する帯電装置として、ローラ型やブレード型の帯電部材(帯電ローラ,帯電ブレード)を用いた帯電装置が多く採用されている。これらは、電源の低圧化が図れる点やオゾンの発生が微量である点などの長所を有している。
【0003】
図7に、像担持体及び帯電部材を示す。像担持体としての感光ドラム101は、アルミニウムからなる円筒状のドラム基体101aの外周面に有機感光層101bを形成したものであり、矢印R101方向に所定のプロセススピード(周速度)をもって回転駆動される。
【0004】
感光ドラム101には、上方から帯電部材としての帯電ローラ102が当接されている。帯電ローラ102は、感光ドラム101の回転に伴って、矢印R102方向に従動回転する。帯電ローラ102は、例えば、鉄やステンレス等の導電性の芯金102aの外周面を、カーボン含有のウレタンゴム等の導電性弾性層102bで被覆したものである。この帯電ローラ102は、芯金102aの長手方向両端部がバネ部材(不図示)によって感光ドラム101に向けて付勢されることにより、感光ドラム101の表面に対して圧接されている。
【0005】
帯電ローラ102は、芯金102aに高圧電源103から帯電電圧が印加されることにより、感光ドラム101表面を所定の極性・電位に帯電処理する。
【0006】
なお、感光ドラム101の周囲には、上述の帯電ローラ102の外に、露光装置、現像装置、転写装置、クリーニング装置(いずれも不図示)等のプロセス機器が配設されている。
【0007】
帯電ローラ102に印加する帯電バイアスは、帯電の均一化のために直流電圧と交流電圧とが重畳させた振動電圧を印加するのがよい。ここでいう振動電圧とは、時間とともに周期的に電圧値が変化する電圧であり、その波形については、正弦波に限らず、矩形波、三角波、パルス波でもよいが、帯電音を低減するという観点からは、高調波成分を含まない正弦波が好ましい。交流電圧には、例えば直流電源を周期的にオン−オフすることによって形成された矩形波の電圧等も含まれる。
【0008】
上述のように、帯電ローラ102に振動電圧を印加して感光ドラム101を帯電処理する場合においては、感光ドラム101のプロセススピードが速くなると、感光ドラム表面の均一帯電を確保するために帯電ローラ102に印加する交流電圧の周波数も上げなければならない。
【0009】
ところが、交流電圧の周波数がほぼ200Hzを超えると、印加電圧の2倍の周波数に共振して感光ドラム101が騒音を発生する、いわゆる「帯電ノイズ」が大きくなってしまうという問題点があった。
【0010】
このような帯電ノイズは、感光ドラム101と帯電ローラ102との当接部から直接音として発せられる場合と、この外に、感光ドラム101の振動が、例えばプロセスカートリッジや画像形成装置に伝わり、そこでノイズが発生する場合とがある。
【0011】
また、帯電ノイズ以外にも、感光ドラム停止時に感光ドラムに当接しているクリーニングブレード等がスティックスリップを起こし、その振動によって感光ドラムがノイズを発生する場合もある。
【0012】
上述の問題点に対して、特許文献1では、円筒状の感光ドラム(アルミニウムの素管)の中に所定の隙間をもって中実(無垢)のアルミ部材を充填して接着固定して、感光ドラムを構成する例が開示されている。
【0013】
また、特許文献2では、感光ドラム内にスリットを設けたポリスチレン性の当接部材を挿入し、楔部材によって感光ドラムに固定する例が開示されている。
【0014】
【特許文献1】特開平5−35167号公報
【特許文献2】特開平8−44249号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0015】
しかしながら、特許文献1のように、感光ドラム(ドラム基体)内に中実のアルミ部材を充填しようとした場合、制振効果は期待できるものの、感光ドラムとアルミ部材とは接着によって固定するため、接着剤硬化時の「引け」により感光ドラムの外径寸法に影響を及ぼすおそれがある。また、近年、要求が高まっているリサイクル対応という観点からは、接着してしまうと製品廃棄時の分別が困難になる。さらに、中実のアルミ部材は重量がかさむため、感光ドラムの駆動負荷が高くなり、大出力のモータ(駆動源)及び駆動のための大電流が必要になるという問題もある。
【0016】
一方、特許文献2に開示されているように、感光ドラムへの当接部材を樹脂製とした場合、接着剤を用いずに変形によって感光ドラムに固定でき、重量も中実のアルミ部材と比べて軽量であるという利点はあるものの、アルミ部材のヤング率が70[GPa]であるのに対して、合成樹脂製の当接部材のそれは2〜5[GPa]と非常に低く、剛性不足により十分な制振性能を得られないという問題がある。
【0017】
また、感光ドラムへの当接部材を弾性ゴム等の弾性体にすると、軽量である利点を生かしつつ、弾性特性により振動を吸収することができ、制振効果を高めることができる。しかし、感光ドラムを長期間にわたって亘って使用する際には、弾性ゴム等の弾性体では弾性劣化を生ずるおそれがあり、使用開始中に振動吸収効果が異なる場合があるため好ましくない。
【0018】
そこで、本発明は、像担持体に詰物を施しても軽量化することができ、長期間にわたって十分な制振性能を得られる像担持体、及びこれを備えた画像形成装置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】
【0019】
本発明は、表面に接触配置された接触帯電部材に交流バイアスが印加されることにより帯電処理される回転可能な像担持体において、像担持体は、円筒状の基体と、前記基体の当接部材内面に当接する当接部材とを備え、前記当接部材は、発泡金属によって形成されている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0020】
本発明によると、像担持体に詰物を施しても像担持体を駆動する駆動源に大きな負荷を与えることなく、長期間にわたって振動の低減を図れる像担持体を得ることができる。
【0021】
また、基体の内側に充填する当接部材として発泡金属を使用しているので、例えば、当接部材として中実の金属を使用する場合と比較して、充填時の変形が容易である。このため、当接部材を圧入によって円筒状の基体の内側に充填した場合でも、基体の外径寸法に与える影響が少ない。したがって、接着剤を使用することなく、当接部材を基体の内側に充填し、固定することができる。接着剤を使用しないで固定できることから、接着剤が硬化する際の「引け」によるドラム外径寸法への影響をなくすことができる。
【0022】
また、発泡金属によって当接部材が形成されているので、例えば、基体が振動した場合であっても、この振動は、発泡金属内の空隙を構成する壁面の微小な振動によって吸収されるので、当接部材が中実の金属で形成される場合と比較して、十分な制振性能を発揮することができる。また、発泡金属の当接部材は、圧入された際に、基体の内周面に均一な圧で当接するため、ムラなく効率的に制振効果を得ることができる。この制振効果により、接触帯電時の帯電ノイズを防止し、また例えば、像担持体表面をクリーニングするクリーニング装置が、像担持体表面に接触するクリーニングブレードを有するような場合には、クリーニングブレードのスリップスティックによるノイズを低減することができる。
【0023】
また、発泡金属によって当接部材が形成されているので、当接部材が中実の金属で形成される場合と比較して、像担持体全体の重量を軽減することができ、これにより、例えば、像担持体を駆動するモータの出力を小さくすることができ、また像担持体駆動時の電流を低減することができる。
【0024】
また、発泡金属によって当接部材が形成されているので、当接部材が合成樹脂によって形成されている場合と比較して、大きな剛性を確保して、十分な制振性能を得ることができる。また、剛性を高めることができるので、ドラム基体の肉厚を薄くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0025】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。
【0026】
<実施の形態1>
図1に、本発明を適用することができる画像形成装置の概略構成を示す。同図に示す画像形成装置は、電子写真方式のプリンタであり、同図はその概略構成を模式的の示す縦断面図である。
【0027】
同図に示す画像形成装置は、像担持体として電子写真感光体(以下「感光ドラム」という。)1を備えている。感光ドラム1は、駆動手段(不図示)によって矢印R1方向に回転駆動される。なお、感光ドラム1については後に詳述する。感光ドラム1の周囲には、その回転方向に沿ってほぼ順に、帯電ローラ(接触帯電部材)2、露光装置3、現像装置4、転写ローラ5、クリーニング装置6が配設されている。また記録材Pの搬送方向に沿って上流側から下流側にかけて順に、給紙カセット7、給紙ローラ8、搬送ローラ9、レジストローラ10、定着装置11、排紙トレイ12が配設されている。
【0028】
画像形成に際し、感光ドラム1は、所定のプロセススピード(周速度)で矢印R1方向に回転駆動され、その表面が、帯電ローラ2によって所定の極性・電位に一様に帯電される。帯電後の感光ドラム1は、画像情報に基づく露光装置3の露光によって静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置4によってトナーが付着されてトナー像として現像される。このトナー像は、感光ドラム1の回転に伴って、感光ドラム1と転写ローラ5との間の転写ニップ部に向かって移動する。
【0029】
一方、給紙カセット7に収納された他部材としての記録材Pは、給紙ローラ8によって1枚ずつ給紙され、搬送ローラ9によって、レジストローラ10に搬送される。記録材Pは、レジストローラ10によって一旦停止されて斜行が矯正された後、感光ドラム1上のトナー像にタイミングを合わせるようにして、レジストローラ10により、転写ニップ部に供給される。供給された記録材Pには、感光ドラム1上のトナー像が、転写ローラ5により転写される。
【0030】
トナー像転写後の感光ドラム1は、表面に残ったトナー(転写残トナー)がクリーニング装置6によって除去され、次の画像形成に供される。
【0031】
一方、トナー像転写後の記録材Pは、定着装置11に搬送され、加熱・加圧されて表面にトナー像が定着される。トナー像定着後の記録材Pは、排紙トレイ12上に排出される。これにより、1枚の記録材Pに対する画像形成が終了する。
【0032】
図2は、感光ドラム1の軸(回転中心)を含む平面で切った縦断面図である。また、図3は、図2のA−A線矢視図である。
【0033】
これらの図に示すように感光ドラム1は、円筒状のドラム基体21と、その外周面に形成された有機感光層22と、ドラム基体21の内側に充填された当接部材23と、ドラム基体21の長手方向の両端部に取り付けられたフランジ部材24,24とを有している。このうちドラム基体21は、外径30mm、肉厚1mmのアルミ素管によって形成されている。有機感光層22は、下引層、電荷発生層、電荷輸送層、表面層(いずれも不図示)等を有している。当接部材23は、本実施の形態では発泡金属によって形成されている。発泡金属を構成する金属としては、本実施の形態では、アルミニウムを使用している。発泡金属としては、アルミニウムの外に、ステンレス、銅、真鍮、チタンなども使用することができる。これらの中から、生産性、加工性、重量、熱伝導性、コスト等を勘案して適宜に選択すればよい。ただし、ドラム基体21がアルミニウム製の場合には、発泡金属としては、同じアルミニウム製の発泡アルミニウムを使用することが好ましい。これは、ドラム基体21と当接部材23とを同じ材質で形成した場合には、それぞれの線膨張係数が一致するため、温度変動時の当接部材23の寸法変化によって感光ドラム表面に与える影響が少ない。
【0034】
上述の当接部材23の形状は、円柱状又は円筒状であり、その外径は、上述のドラム基体21の内径よりも200〜300μm大きな値に設定されている。潰し代が200〜300μmということである。すなわち、当接部材23をドラム基体21の内側に挿入する際には、発泡金属の持つ変形の容易さを利用して、当接部材23がわずかに潰れながらドラム基体21の内側に圧入されるようにする。なお、本実施の形態では、ドラム基体21の外径を30mm、肉厚を1mm、当接部材23の外径をドラム基体21の内径よりも200〜300μm小さく設定したが、実際には、ドラム基体21の肉厚等を考慮して、ドラム基体21の内側に当接部材23を圧入したことによってドラム基体21の外径寸法が変化しない程度に、潰し代の大きさを設定するものとする。
【0035】
一般的な制振技術の一つとして、材料の内部損失の利用という手段がある。発泡金属は、その内部に無数の気孔とそれを形成する気孔壁を備える。帯電ローラ2からの印加電圧によって感光ドラム1に伝達された帯電振動は、そこからドラム基体21の内周面に当接している当接部材23に伝達される。すると、その振動成分の多くは、発泡金属内の気孔壁が微少に振動することによって吸収されるので、感光ドラム1が共振を起こすことはなく、帯電ノイズは大幅に減少される。
【0036】
また、前述のように、発泡金属の比重は中実材(無垢材)の比重の20〜50%にすることができるので、当接部材23によって付加される感光ドラム1の慣性モーメントを小さくすることができ、駆動モータの小型化や駆動電流の削減を達成することができる当接部材。
【0037】
<実施の形態2>
図4に、図1及び図2の感光ドラム1とは異なる感光ドラム1Aの、図3に相当する図を示す。
【0038】
本実施の形態においては、外径30mm、肉厚1mmのアルミ素管によってドラム基体12を形成し、その外周面に有機感光層22を設け、ドラム基体21の内側に当接部材を圧入した点は、上述の実施の形態1と同様である。
【0039】
異なる点は、本実施の形態においては、当接部材25の中心に、円柱状の中空部25aを設け、この中空部25aに棒状のドラムヒータ26を配設している点である。さらに、本実施の形態では、当接部材を形成する発泡金属として、金属内の気孔同士気孔が閉じずに繋がっている連続気孔構造のものを使用している。ちなみに、気孔間に境界がありそれぞれの気孔が閉じているものを独立気孔構造と呼ぶ。
【0040】
ドラムヒータ26は、その長手方向を感光ドラム1Aの軸(回転中心)に一致させるようにして配置されている。このドラムヒータ26は、ドラム基体21を加熱して感光ドラム1A表面に水分が付着するのを防止するためのものである。感光ドラム1A表面(ドラム表面)に水分が付着すると、静電潜像の電荷が拡散して画像不良が発生してしまう。ドラムヒータ26は、このような画像不良を防止するために、感光ドラム1A表面を加熱して水分が付着しないようにするために用いられる。
【0041】
従来のように、ドラム基体の内側に中実のアルミ部材を充填してこのアルミ部材の内部にヒータを配設した場合には、当接部材の熱容量が非常に大きいため、大出力のヒータを用いなければ感光ドラムを温めることができなかった。また、当接部材として樹脂材を使用した場合には、樹脂の熱伝導性が悪いため、これもまたヒータの効率としては非常に悪かった。
【0042】
これに対して、本実施の形態で使用している当接部材25は、発泡金属で形成されているため熱容量が非常に小さいという特性がある。さらに、これに加えて本実施の形態では、上述のように連続気孔構成の発泡アルミニウムを使用しているので通気性があり、独立気孔構造のように気孔内に空気を閉じこめて高い断熱作用を発揮することがないため、上述のように熱容量が小さいという特性により、従来と同等の容積に詰めた場合には従来よりも低出力のヒータを用いて同等のドラム加温効果を得ることができる。そして、それにより装置全体の省エネルギーを達成することができる
【0043】
また、図5に示す感光ドラム1Bは、上述の図4に示す感光ドラム1Aにおける当接部材25の中空部25aの内壁に凹凸25bを設けたものである。この凹凸25bは、感光ドラム1Bの軸に沿った方向(長手方向)に長い溝を、周方向に多数並べることで形成している。このように凹凸35bを設けて、当接部材25の内周面に表面積を増大させることにより、当接部材25がドラムヒータ25から受ける熱を増加させるようにしている。これにより、さらなるヒータの低出力化を達成することができる。
【0044】
<実施の形態3>
図6に、実施の形態1,2の感光ドラム1,1A,1Bとは異なる感光ドラム1Cの、図3に相当する図を示す。なお、ドラム基体21、有機感光層22の構成は、実施の形態1,2のものと同様であり、当接部材27及びドラムヒータ26が異なる。
【0045】
図6に示すように、本実施の形態では、ドラム基体21の内側に充填した当接部材27の外周面に、感光ドラム1Cの軸(ドラム基体21の軸と同じ)に沿った方向(長手方向)の長い溝(中空部)27aが、周方向を等分する位置に複数形成されている。また、これら複数の中空部27aの径方向の位置については、感光ドラム1Cの軸を中心として同一円周上に配置されている。そして、各溝27aにはそれぞれ棒状のドラムヒータ26が配設されている。
【0046】
ドラムヒータ26には、実施の形態2で述べたような、ドラム表面の水分を蒸発させる作用以外に、ドラム表面の温度を所定の狭い範囲内(例えば、40〜45℃)に保ち、ドラム表面の温度のばらつきによる感度ムラをなくして画像の濃度を安定させるという機能を有する場合もある。本実施の形態は、このような場合に有効な構成である。すなわち、ドラム表面に近い部分で、かつドラム表面を周方向に等分する位置に対応して複数のドラムヒータ26が配設されているため、ドラム表面の温度をきめ細かく制御することが可能になる。本実施の形態においても、発泡金属で構成された当接部材27の、熱容量が小さく熱伝導性が良いという特性が生かされ、限られた数の低出力のドラムヒータ26によって、ドラム表面全体を均一な温度に制御することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0047】
【図1】本発明を適用することができる像担持体を備えた画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図2】実施の形態1における感光ドラムの、軸を含む平面で切ったときの縦断面図である。
【図3】図2のA−A線矢視図である。
【図4】実施の形態2における感光ドラムの、図3に相当する図である。
【図5】実施の形態2における他の感光ドラムの、図3に相当する図である。
【図6】実施の形態3における感光ドラムの、図3に相当する図である。
【図7】従来の感光ドラム及び帯電ローラを説明する図である。
【符号の説明】
【0048】
1 感光ドラム(像担持体)
2 転写ローラ(接触帯電部材)
3 露光装置
4 現像装置
5 転写ローラ(転写装置)
6 クリーニング装置
21 ドラム基体
22 有機感光層
23,25,27
当接部材
25a 中空部
26 ドラムヒータ(ヒータ)
27a 溝(中空部)
P 記録材(他部材)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
表面に接触配置された接触帯電部材に交流バイアスが印加されることにより帯電処理される回転可能な像担持体において、
像担持体は、円筒状の基体と、
前記基体の当接部材内面に当接する当接部材とを備え、
前記当接部材は、発泡金属によって形成されている、
ことを特徴とする像担持体。
【請求項2】
前記発泡金属が、発泡アルミニウムである、
ことを特徴とする請求項1に記載の像担持体。
【請求項3】
前記当接部材は、前記基体の軸方向に沿って形成された少なくとも1つの中空部を有し、
前記中空部にヒータが配設されている、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の像担持体。
【請求項4】
前記発泡金属は、内部の気孔が連続して繋がる構成である、
ことを特徴とする請求項3に記載の像担持体。
【請求項5】
前記中空部が、前記基体の軸を中心として同一円周上を等分する位置にそれぞれ形成されていて、前記各中空部にそれぞれ前記ヒータが配設されている、
ことを特徴とする請求項4に記載の像担持体。
【請求項6】
像担持体と、前記像担持体表面に当接配置された接触帯電部材を有し前記像担持体表面を帯電する帯電装置と、帯電後の前記像担持体表面に静電潜像を形成する露光装置と、前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、前記トナー像を他部材に転写する転写装置とを備えた画像形成装置において、
前記像担持体が、請求項1ないし5のいずれか記載の像担持体である、
ことを特徴とする画像形成装置。


【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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【公開番号】特開2006−119312(P2006−119312A)
【公開日】平成18年5月11日(2006.5.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−306261(P2004−306261)
【出願日】平成16年10月20日(2004.10.20)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】