JPH10133511A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 硬質ローラとの確実で安定した接触状態を得
ることが可能であるとともに、取扱い性に優れ、しかも
小型化可能な画像形成装置を提供する。 【解決手段】 外周面に感光層が形成された可撓性を有
する薄肉円筒状の像担持体１１０を、その内径よりも小
さな外径を有し、像担持体の内方に配置された剛性の円
筒部材１４０上に支持部材１２０で支持する。少なくと
も帯電ローラ２１０は、像担持体と接触して像担持体の
内周面が円筒部材の外周面と当接するまで像担持体を内
方に撓ませ、かつ像担持体の周速と同一の周速度で回転
する硬質ローラで構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真技術を用
いて画像を形成するプリンター、ファクシミリ、複写機
等の画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真技術を用いた画像形成
装置は、外周面に感光層を有する感光体と、この感光体
の外周面を一様に帯電させる帯電手段と、この帯電手段
により一様に帯電させられた外周面を選択的に露光して
静電潜像を形成する露光手段と、この露光手段により形
成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視
像（トナー像）とする現像手段と、この現像手段により
現像されたトナー像を用紙等の転写媒体に転写させる転
写手段とを有している。

【０００３】感光体としては、外周面に感光層が形成さ
れた硬質の感光体ドラムと、表面に感光層が形成された
可撓性を有する感光体ベルトとが一般に知られている。

【０００４】また、帯電手段、現像手段、および転写手
段としては、それぞれ、前記感光体の表面に接触させる
ローラ状のものが知られており、そのローラとしては、
硬質のものと軟質ゴムからなるものとが知られている。

【０００５】感光体として硬質の感光体ドラムを用い、
またこれに接触させるローラとしても硬質のものを用い
る場合には、感光体ドラムおよび硬質ローラを高精度に
製造するには自ずと限界があり、必ず誤差が生ずるか
ら、両者を均一に接触させることは困難である。両者が
均一に接触しないと、局部的に隙間が生じて帯電むら、
現像むら、転写むらが生じたり、必要以上に強く圧接さ
れて感光ドラムや硬質ローラに傷がついたりするという
問題が生ずる。

【０００６】したがって、感光体とこれに接触させるロ
ーラとを両者とも硬質のもので構成するということは通
常行なわれておらず、感光体として硬質の感光体ドラム
を用いる場合には、ローラを軟質ゴムで構成する、ロー
ラとして硬質のものを用いる場合には、感光体として可
撓性を有する感光体ベルトを用いる、ということが行な
われている。

【０００７】しかしながら、感光体に接触させるローラ
を軟質ゴムで構成した場合には、次のような問題があっ
た。

【０００８】感光体に接触させる帯電ローラ等をゴムロ
ーラで構成する場合には、これに導電性を付与するため
に、カーボン等の導電性粒子を分散させるということが
行なわれるが、カーボン分散度のムラやバラツキでゴム
硬度が変化し、ローラ表面における硬度がばらつくため
に、感光体に対する良好な密着状態が得られなくなると
いう問題があった。

【０００９】逆に、感光体に対する良好な密着状態を得
るべく、カーボンの分散量を小さくすると、導電性にバ
ラツキが生じ、帯電むらの原因になるという問題があっ
た。

【００１０】また、柔軟性を高めるために、配合剤とし
て可塑剤を加えたものを用いると、長期間の使用や使用
環境によって、可塑剤が表面に滲み出してくる場合があ
り、この可塑剤が感光体に付着して感光体中の光導電材
料が変性したり、ローラに感光体が張り付いて感光体表
面が剥がれてしまうという問題があった。

【００１１】このような問題は、ローラとして硬質のも
のを用い、感光体として可撓性を有する感光体ベルトを
用いることにより解決することができる。

【００１２】しかしながら、感光体として感光体ベルト
を用いた場合には、これを支持するために少なくとも２
本の支持ローラが必要なために、構造が複雑になるばか
りでなく装置が大型化してしまうという問題があった。

【００１３】以上のような問題を全て解決しようとした
ものとして、従来、特公平４−６９３８３号（特開昭５
９−１９２２６０号）公報記載の感光体ドラムが知られ
ている。

【００１４】この特公平４−６９３８３号公報記載の感
光体ドラムを、図８〜図１０に示す。

【００１５】この感光体ドラム１は、回転軸２と、この
回転軸２に支持され、かつフリー状態で円筒状をなす弾
性変形可能な弾性材料層３と、この弾性材料層３のまわ
りに装着された外側層４とを有している。外側層４は、
弾性変形可能な感光体支持層５と、この支持層５の表面
に支持された感光層６とを有している。弾性材料層３
は、回転軸２と外側層４との間に、実質的に隙間を形成
することなく充填されている。

【００１６】このような感光ドラム１は、弾性変形可能
な外側層４と、弾性材料層３とを有しているため、その
表面に外力が加えられると、この表面は弾性変形するこ
とが可能である。

【００１７】図８において、７は帯電チャージャ、１０
は現像ローラ、１３は転写チャージャである。

【００１８】画像形成時には、感光体ドラム１が図８に
おける時計方向に回転駆動され、帯電チャージャ７によ
ってドラム１の感光層６が所定の極性に帯電される。こ
の帯電部分に光８が照射されることによりドラム１上に
静電潜像が形成される。この潜像は、図中矢印方向に回
転する現像ローラ１０に担持されるトナーにより現像さ
れて可視像化され、転写チャージャ１３によって転写紙
１２に転写される。

【００１９】なお、図８において、１４は分離チャージ
ャ、１５はクリーニングブレード、１６は除電チャージ
ャである。

【００２０】以上のような構成によれば、感光ドラム１
の表面が弾性変形可能であるため、現像ローラ１０を感
光体ドラム１に押し付け、感光ドラム１の表面をその半
径方向に弾性変形させることができる。このため、感光
ドラム１および現像ローラ１０の周面がその中心軸線に
対し多少偏心し、あるいはこれらの外径に多少製造上の
バラツキがあったり、また、現像ローラ１０の少なくと
も表面が剛体からできていても、ドラム表面や現像ロー
ラに傷を付けるといった不都合を伴うことなく、現像ロ
ーラ１０上のトナーを感光体ドラム１に従来よりも確実
かつ安定した状態で接触させることができ、現像ローラ
１０上のトナーと、ドラム１の表面とに大きな間隙がで
きることによる可視像の画質低下を抑制することができ
る。

【００２１】すなわち、この感光ドラム１によれば、硬
質の現像ローラを用いても、感光ドラムや現像ローラに
傷がつくということがなく、また、装置の大型化も防止
することができる。

【００２２】なお、この感光ドラムと同様な感光ドラム
は、特開昭５８−９０６５５号公報にも開示されてい
る。

【００２３】一方、特開昭５８−８６５５０号公報に
は、軽量化および誘導渦電流の発生防止を図る目的で、
図１１に示すように、電鋳法によって作成した厚さ０．
０１〜２ｍｍの非磁性金属からなる無端ベルトをドラム
基体３１とし、このドラム基体３１の上に像担持層（光
導電性物質層）３２を形成し、ドラム基体３１の両端を
円板状の端板３３で支持したドラム状像担持体部材が開
示されている。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】上述した特公平４−６
９３８３号公報記載の感光体ドラム１（図８〜図１０参
照）は、回転軸２と外側層４との間に、弾性材料層３
を、実質的に隙間を形成することなく充填した構成であ
るため、次のような問題を有している。

【００２５】すなわち、このような感光体ドラム１を製
造する方法としては、 （１）先ず、感光層支持層５上に感光層６を形成した外
側層４を作製し、次いで、軸２と外側層４とを所定間隔
になるように配置し、軸２と外側層４との空間に、加熱
された弾性材料を流し込んで弾性材料層３を形成するこ
とにより製造する方法 （２）先ず、軸２と感光体支持層５とを所定間隔になる
ように配置して軸２と感光体支持層５との空間に、加熱
された弾性材料を流し込んで弾性材料層３を形成し、次
いで、感光層支持層５上に感光層６を形成することによ
り製造する方法 （３）外側層４の内径よりも多少大きな外径を有する筒
状弾性部材を作製し、この筒状弾性部材を、径方向に圧
縮した状態で外側層４内に挿入することによって弾性材
料層３を形成することにより製造する方法が考えられ
る。

【００２６】しかし、上記（１）の方法では、外側層４
の表面に感光層６が形成された状態で、外側層４の内部
に、加熱した弾性材料を流し込むという作業が行なわれ
ることとなるから、熱等によって感光体特性が劣化する
という問題がある。また、感光層６の表面に傷が付いた
り、異物（弾性材料等の異物）が付着するおそれがあ
る。

【００２７】上記（２）の方法では、弾性材料層３が形
成された後に感光層６が形成されることとなるから、感
光層塗工時の洗浄液や塗工液によって弾性材料層３の膨
潤、溶解、あるいは硬化が生じ、その結果、弾性材料層
としての機能が低下するおそれがある。

【００２８】したがって、上記（１）（２）の方法では
所望の感光体ドラム１を得ることが極めて困難である。

【００２９】また、上記（３）の方法では、筒状弾性部
材が圧縮状態から解放されて外側層４に向け膨張する過
程で、不均一に膨張するおそれがある。このため、軸２
と外側層４との同軸度が損なわれ、感光体ドラム１が回
転した際の振れが非常に大きくなるおそれがある。画像
形成装置においては、感光体の周囲に、感光体と当接す
る帯電手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段等
の当接部材が配置されるため、感光体の振れが大きくな
ると、感光体と当接部材との接触状態が不安定になり、
画像ムラが発生するという問題が生じる。

【００３０】一方、特開昭５８−８６５５０号公報に開
示されたドラム状像担持体部材（図１１参照）は、その
ドラム基体３１の厚さが０．０１〜２ｍｍと薄手のもの
であるため、その中央部分をオペレータが誤って押圧し
てしまうと破損してしまうという問題がある。この種の
像担持体は通常、交換部品であるため、その取扱いによ
って破損するおそれがあると、交換作業が極めて行ない
難くなってしまう。

【００３１】本発明の目的は以上のような問題を解決
し、硬質ローラとの確実で安定した接触状態を得ること
が可能であるとともに、取扱い性に優れ、しかも小型化
可能な画像形成装置を提供することにある。

【００３２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の画像形成装置は、外周面に感光層が形成され
た可撓性を有する薄肉円筒状の像担持体と、この像担持
体の両端部を支持する一対の支持部材と、前記像担持体
の内径よりも小さな外径を有し、像担持体の内方に配置
された剛性の円筒部材と、前記像担持体の外周面を一様
に帯電させる帯電手段と、この帯電手段により一様に帯
電させられた外周面を選択的に露光して静電潜像を形成
する露光手段と、この露光手段により形成された静電潜
像を現像する現像手段と、この現像手段により現像され
た像を転写媒体に転写させる転写手段とを備え、前記円
筒部材は、その外周面と前記像担持体の内周面との間
に、像担持体の許容変形量よりも小さな間隔を隔てて配
置されているとともに、前記帯電手段、現像手段、転写
手段のうちの少なくとも一つの手段は、前記像担持体と
接触して像担持体の内周面が前記円筒部材の外周面と当
接するまで像担持体を内方に撓ませ、かつ像担持体の周
速と同一の周速度で回転する硬質ローラで構成されてい
ることを特徴とする。

【００３３】

【作用効果】本発明の画像形成装置によれば次のような
作用効果が得られる。

【００３４】（ａ）外周面に感光層が形成された像担持
体と、この像担持体の外周面を一様に帯電させる帯電手
段と、この帯電手段により一様に帯電させられた外周面
を選択的に露光して静電潜像を形成する露光手段と、こ
の露光手段により形成された静電潜像を現像する現像手
段と、この現像手段により現像された像を転写媒体に転
写させる転写手段とを備えているので、上記像担持体上
に像を形成し、あるいは担持させて画像を形成すること
ができる。

【００３５】（ｂ）像担持体は、可撓性を有する薄肉円
筒状であり、その両端部が一対の支持部材によって支持
された構成となっているので、像担持体は、支持部材に
よって支持されていない中央部分が内方に変形可能であ
る。

【００３６】したがって、この像担持体の中央部分は、
いわば疑似軟質材として利用することが可能であるた
め、これに当接される帯電手段等が硬質ローラであって
も、確実で安定した接触状態を得ることができ、確実に
像担持体上に像を形成し、あるいは像を担持させること
ができる。

【００３７】この発明の画像形成装置では、帯電手段、
現像手段、転写手段のうちの少なくとも一つの手段は、
像担持体と接触して像担持体の内周面が前記円筒部材の
外周面と当接するまで像担持体を内方に撓ませる硬質ロ
ーラで構成されているので、少なくとも硬質ローラで構
成されている手段については、像担持体と硬質ローラと
を確実かつ安定した状態で接触させることができる。

【００３８】硬質ローラが、像担持体と接触して像担持
体の内周面が前記円筒部材の外周面と当接するまで像担
持体を内方に撓ませると、像担持体は、硬質ローラと円
筒部材との間に挟まれた状態となる。このような状態に
おいては、像担持体が硬質ローラに対して適度な圧接力
で確実かつ安定した状態で接触することとなる。

【００３９】しかも、硬質ローラは、像担持体の周速と
同一の周速度で回転するので、硬質ローラと像担持体と
の接触部においては両者間に相対速度差が生じない。し
たがって、接触部における摩擦が発生せず、これによる
振動挙動も生じないため、安定した接触回転が得られる
こととなる。

【００４０】（ｃ）像担持体は、その内方に円筒部材が
配置され、像担持体の両端部が一対の支持部材で支持さ
れる構成であり、前述した特公平４−６９３８３号公報
記載の感光体ドラム１（図８〜図１０参照）のように弾
性材料層を充填する必要がないから、簡単に製造するこ
とが可能である。

【００４１】（ｄ）像担持体の内方には、剛性の円筒部
材が、その外周面と像担持体の内周面との間に像担持体
の許容変形量より小さな間隔を隔てて配置されているか
ら、例えば像担持体の交換作業時等にオペレータが誤っ
て像担持体の中央部を強く押圧したとしても、像担持体
は破損にいたる前に円筒部材によって支持されることと
なるため破損しない。したがって、この画像形成装置
は、前述した特開昭５８−８６５５０号公報に開示され
たドラム状像担持体部材（図１１参照）に比べて取扱い
性に優れている。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００４３】図１は本発明に係る画像形成装置の一実施
の形態の要部を示す模式図、図２は図１におけるＩＩ−
ＩＩ断面図である。

【００４４】これらの図において、１００は感光体ユニ
ットであり、図示しない適宜の駆動手段によって図１の
矢印方向（時計方向）に回転駆動されるようになってい
る。

【００４５】感光体ユニット１００は、像担持体１１０
と、この像担持体１１０の両端部１１１，１１１を支持
する一対の支持部材１２０，１２０と、像担持体１１０
の内径よりも小さな外径を有し、像担持体１１０の内方
に配置された円筒部材１４０とを備えている。

【００４６】像担持体１１０は、可撓性を有する薄肉円
筒状に形成されており、可撓性を有する基材の表面（外
周面）に感光層を形成することにより構成されている。
例えば、基材としては、電鋳法にて作製したニッケルシ
ームレス管を用いることができる。感光層は、いわゆる
ＯＰＣ（有機感光体）をディッピング法で形成すること
ができる。このような像担持体１１０の可撓性すなわち
柔軟さは、基材の厚みと径とを調整することにより決定
することが可能であるから、使用される画像形成装置に
応じて適宜設定することが可能である。例えば、基材厚
み２０〜２００μｍ、基材直径１０〜３００ｍｍの範囲
で、後述する許容変形量δ２が２０〜５００μｍ程度と
なるように適宜設定する。なお、ＯＰＣは主として樹脂
からなるので、可撓性の面では優れるが、基材との密着
性を確保し、レーザー光の干渉対策を施すために、基材
とＯＰＣとの間に下引き層を形成することが望ましい。
下引き層としては、酸化亜鉛、酸化チタン等のレーザー
光を吸収可能な粒子をナイロン樹脂等の樹脂に分散させ
た層が好適である。

【００４７】支持部材１２０は、固着部材１２１と、ス
ペーサ１３０とを備えている。これら固着部材１２１，
スペーサ１３０は円筒部材１４０の外周面に円環状に配
置され、円筒部材１４０と像担持体１１０との間に介装
されている。

【００４８】この実施の形態において、固着部材１２１
は導電性接着剤、例えば、エポキシ系、シアノ系、アク
リル系の樹脂接着剤に導電性粒子を分散させた導電性接
着剤で構成されている。なお、導電性粒子としては、金
属（銀、アルミ等）、カーボン等を用いることができ
る。

【００４９】図３は主としてスペーサ１３０の一例を示
す模式図で、図（ａ１）は像担持体１１０が装着される
前の状態を示す正断面図、図（ａ２）は図（ａ１）の部
分左側面図、図（ａ３）は作用説明図、図（ｂ１）は像
担持体１１０が装着された後の状態を示す正断面図、図
（ｂ２）は図（ｂ１）の部分左側面図、図（ｃ）は像担
持体１１０が装着された後の状態を示す左側面である。

【００５０】これらの図に示すように、この実施の形態
におけるスペーサ１３０は、円筒部材１４０の外周面１
４５に固着される薄リング状の基部１３１と、この基部
１３１の外周面に突設された弾性突起１３２とを備えて
いる。基部１３１は、例えば金属または合成樹脂で構成
され、弾性突起１３２は、例えばシリコンゴムで構成さ
れている。弾性突起１３２は、図（ｃ）に示すように、
基部１３１の円周方向に等間隔で多数（図では１２個）
設けられている。図（ａ２）に示すように、基部１３１
の外径Ｒｆは像担持体１１０の内径Ｒａよりも小さく設
定されており、像担持体１１０が装着される前の弾性突
起１３２の先端を結んだ円の半径（像担持体１１０の中
心から弾性突起１３２の先端までの距離）Ｒｅは像担持
体１１０の内径Ｒａよりも大きく設定されている。な
お、基部１３１の厚さは１００μｍ程度、弾性突起１３
２の高さは、図（ｂ１）（ｂ２）に示すように像担持体
１１０が装着された状態で同じく１００μｍ程度であ
る。弾性突起１３２は、例えば、シリコン系ゴム塗料を
基部１３１の表面に印刷することにより形成することが
可能である。

【００５１】像担持体１１０は、これを円筒部材１４０
にかぶせた後（円筒部材１４０を像担持体１１０に挿入
した後）、その両端部１１１と円筒部材１４０の外周面
との間に接着剤１２１を注入することによって円筒部材
１４０上に固着される。

【００５２】この際、スペーサ１３０は、次のように作
用する。

【００５３】像担持体１１０を図（ａ１）に矢印Ｘ１で
示すように円筒部材１４０にかぶせる（円筒部材１４０
を像担持体１１０に挿入する）過程で、スペーサ１３０
の先端は像担持体１１０の内面と接触して矢印Ｘ１方向
に押され、図（ａ３）に示すように一時的に矢印Ｘ１方
向に変形する。

【００５４】その後、円筒部材１４０が像担持体１１０
に完全に挿入され、矢印Ｘ１方向に作用する外力がなく
なると、スペーサ１３０は、それ自身の弾性力（復原
力）によって像担持体１１０を図（ｂ１）に示すように
矢印Ｘ２方向に多少押し戻しつつ同図に示すように押し
つぶされた状態となり、それ自身の弾性によって内方か
ら像担持体１１０を支持することとなる。

【００５５】ここで、弾性突起１３２は、図（ｃ）に示
すように、基部１３１の円周方向に等間隔で多数設けら
れているので、弾性突起１３２の弾性力（復原力）ｆｃ
が像担持体１１０に対してほぼ均一に作用することとな
り、結果として、図（ｂ２）に示すように、像担持体１
１０は、円筒部材１４０との間隔Ｓがほぼ均一となる状
態（すなわち略真円状態）で円筒部材１４０上に装着さ
れることとなる。このような状態で像担持体１１０の両
端部１１１と円筒部材１４０の外周面との間に接着剤１
２１（図２参照）が注入されて像担持体１１０が円筒部
材１４０上に固着される。

【００５６】円筒部材１４０の外周面１４５と像担持体
１１０の内周面１１３との間の間隔Ｓは、像担持体１１
０の許容変形量、すなわち像担持体１１０を内方に変形
させたときに破壊にいたる変形量δ２（図２参照）より
も小さく設定されている。

【００５７】図２に示すように、円筒部材１４０は、そ
の両端部１４１，１４１が、それぞれ円板状の側板１４
２，１４３に固定されている。円筒部材１４０および側
板１４２，１４３は、極めて変形しにくい金属あるいは
合成樹脂等の高剛性材で構成されている。合成樹脂で構
成する場合には、これにアルミニウム、ニッケル、銅等
の金属を蒸着し、あるいはメッキ等で導電層を形成する
か、または、樹脂中に、カーボン等の導電材を入れて導
電性を付与する。

【００５８】円筒部材１４０と側板１４２，１４３との
固定は適宜の手段、例えば接着、圧入、圧着等によって
行なうことができる。側板１４２，１４３には、軸１４
２ａ，１４３ａが一体的に設けられており、これら軸１
４２ａ，１４３ａが装置のフレームＦに回転可能に支持
されている。１４６，１４６はベアリングである。一方
の軸１４３ａには歯車１４４が固定されており、この歯
車１４４とベアリング１４６との間には、ガタつき防止
のための圧縮バネ１４７が設けられている。

【００５９】以上のようにして、感光体ユニット１００
はフレームＦに回転可能に支持されており、図示しない
適宜の駆動手段によって図１矢印方向（時計方向）に回
転駆動されるようになっている。

【００６０】図１に示すように、感光体ユニット１００
の回りには、その回転方向に沿って、帯電手段２１０、
露光手段２２０、現像手段２３０、転写手段２４０、ク
リーニング手段２５０、および除電手段２６０が配置さ
れている。

【００６１】帯電手段２１０は、像担持体１１０の外周
面に当接して回転する、硬質の高抵抗樹脂ローラ、また
は、表面に高抵抗層をもつ金属ローラで構成されてお
り、感光体ユニット１００の像担持体１１０の外周面を
一様に帯電させるようになっている。

【００６２】露光手段２２０は、レーザー光Ｌで像担持
体１１０の外周面を走査することにより、像担持体１１
０上に静電潜像を形成するようになっている。

【００６３】現像手段２３０は、像担持体１１０の外周
面に当接して回転し、像担持体１１０の外周面にトナー
を付着させてトナー像を形成する硬質の現像ローラ２３
１と、この現像ローラ２３１に供給されるトナーが収容
されたトナー貯留室２３２とを備えている。現像ローラ
２３１は、表面を粗面化した金属ローラ、または、硬質
の樹脂ローラで構成されている。

【００６４】転写手段２４０は、硬質の高抵抗樹脂ロー
ラ、または、表面に高抵抗層をもつ金属ローラで構成さ
れており、像担持体１１０上のトナー像を転写媒体（用
紙等の記録媒体あるいは中間転写ベルト）Ｔに転写させ
るようになっている。

【００６５】クリーニング手段２５０は、像担持体１１
０の外周面に当接し、転写手段２４０によりトナー像が
転写された後に像担持体１１０の外周面に残存している
残留トナーを掻き落として除去するクリーニング部材と
してのクリーニングブレード２５１と、このブレード２
５１によって掻き落とされたトナーを回収するトナー回
収室２５２とを有している。

【００６６】除電手段２６０は除電ランプで構成されて
おり、像担持体１１０の表面に一様に光を照射すること
により、その表面の除電を行なうようになっている。

【００６７】以上のような各手段のうち、帯電ローラ２
１０、および転写ローラ２４０は、いずれも、像担持体
１１０と接触して像担持体１１０の内周面１１３が円筒
部材１４０の外周面１４５と当接するまで像担持体１１
０を内方に撓ませ、かつ像担持体１１０の周速と同一の
周速度で回転するようになっている。このように帯電位
置および転写位置においては、像担持体１１０の内周面
１１３と円筒部材１４０の外周面１４５とが接触するか
ら、両者間の摩擦係数は、できるだけ小さくしておくこ
とが望ましい。帯電ローラ２１０は、図１に示すように
モータ２１２で（直接または歯車等を介して）駆動され
て像担持体１１０の周速と同一の周速度で回転し、転写
ローラ２４０は、像担持体１１０との接触により（転写
媒体Ｔがある場合には転写媒体Ｔを介した接触によ
り）、像担持体１１０に従動して像担持体１１０の周速
と同一の周速度で回転するようになっている。なお、帯
電ローラ２１０は、その軸２１１が図示しない一対の軸
受部材で回転可能に支持され、かつ図示しない公知の付
勢手段（例えばバネ）で円筒部材１４０に向けて付勢さ
れている。転写ローラ２４０の支持構造および付勢構造
も同様である。

【００６８】現像ローラ２３１は、像担持体１１０の内
周面１１３が円筒部材１４０の外周面１４５に当接しな
いように像担持体１１０を内方に撓ませて像担持体１１
０に接触している。ローラ当接部位における像担持体１
１０の内側に撓んだ内周面１１３と円筒部材１４０の外
周面１４５との間隙をＳ１で示してある。現像ローラ２
３１の軸２３３は、一対の軸受部材２３４，２３４で回
転可能に支持されており、この軸受部材２３４が、像担
持体１１０の両側において円筒部材１４０の外周面１４
５に回転可能に当接していることによって、現像ローラ
２３１と円筒部材１４０との間隔が規制されている。な
お、現像ローラ２３１は、その軸２３３が図示しない付
勢手段により円筒部材１４０に向けて付勢されている。
また、現像ローラ２３１は、軸２３３が図示しない駆動
手段で駆動されることにより、回転駆動されるようにな
っている。現像ローラ２３１の回転速度は、その周速が
像担持体１１０の周速と同一となるようにしても良い
し、異なるように（通常は増速）しても良い。

【００６９】クリーニング手段２５０のクリーニングブ
レード２５１は、像担持体１１０の内周面１１３が円筒
部材１４０の外周面１４５に当接するまで像担持体１１
０を押圧してその外周面のトナーを除去するようになっ
ている。このクリーニング位置においては、像担持体１
１０の内周面１１３と円筒部材１４０の外周面１４５と
が接触するから、両者間の摩擦係数は、できるだけ小さ
くしておくことが望ましい。

【００７０】以上のような画像形成装置による画像形成
動作は次の通りである。

【００７１】図示しない駆動手段によって感光体ユニッ
ト１００が回転駆動され、これによって像担持体１１０
も回転駆動される。

【００７２】その過程において、像担持体１１０は、先
ず除電手段２６０によって除電された後、帯電手段２１
０によって一様に帯電させられる。

【００７３】次いで、露光手段２２０によりレーザー光
Ｌが照射されることで像担持体１１０上に静電潜像が形
成され、この静電潜像は現像手段２３０で現像されてト
ナー像となる。

【００７４】このトナー像は、転写ローラ２４０と像担
持体１１０との間に供給される転写媒体Ｔに転写ローラ
２４０によって転写される。

【００７５】この際、完全に転写されることなく像担持
体１１０の表面に残留したトナーは、クリーニング手段
２５０のクリーニングブレード２５１によって掻き落と
される。

【００７６】その後、像担持体１１０は、再び除電手段
２６０によって除電され、次の画像形成がなされる。

【００７７】以上のような画像形成装置によれば、次の
ような作用効果が得られる。

【００７８】（ａ）像担持体１１０は、可撓性を有する
薄肉円筒状であり、その両端部１１１が一対の支持部材
１２０，１２０によって支持された構成となっているの
で、像担持体１１０は、支持部材１２０によって支持さ
れていない中央部分１１４が内方に変形可能である。

【００７９】したがって、この像担持体１１０の中央部
分１１４は、いわば疑似軟質材として利用することが可
能であるため、これに当接される帯電手段等が硬質ロー
ラであっても、確実で安定した接触状態を得ることがで
き、確実に像担持体１１０上に像を形成し、あるいは像
を担持させることができる。

【００８０】この点について、図４〜図７を参照して詳
しく説明する。

【００８１】図４は、像担持体１１０に対して硬質ロー
ラ２００を軽く当接させた状態を示している。なお、説
明を分かりやすくするために、完全に円柱形とはなって
いない硬質ローラの例として、逆クラウン形状のローラ
２００を用いている。

【００８２】像担持体１１０は、その両端部１１１が前
述した一対の支持部材１２０，１２０によって支持され
ているが、図の煩雑を避けるために図示していない。

【００８３】図４に示すように、硬質ローラ２００を軽
く当接させただけでは、その両端２０１，２０１のみが
像担持体１１０に接触するだけであり、中央部２０２は
接触しない。したがって、このような状態では、良好な
帯電状態、現像状態、転写状態等は得られない。

【００８４】図５は、硬質ローラ２００を、図４に示し
た状態からさらに像担持体１１０に向けて、硬質ローラ
のクラウン量δ３（図４参照）よりも大きな量δ４だけ
押圧した場合の像担持体１１０の変形状態を有限要素法
にて解析し、像担持体の変形量を倍率５０倍にして示し
たワイヤーフレームの斜視図である。像担持体１１０は
軸対称変形するので、図の煩雑を避けるために半分だけ
示してある。

【００８５】図６は、図５における矢印Ｘ方向からみた
図である。図７は図６におけるａ断面、ｂ断面、ｃ断
面、およびｄ断面における像担持体１１０の外周面を図
５における矢印Ｚ方向から見て重ね合わせて示した図
で、図中実線ａはａ断面、破線ｂはｂ断面、一点鎖線ｃ
はｃ断面、二点鎖線ｄはｄ断面における像担持体１１０
の外周面をそれぞれ示している。

【００８６】図５〜図７から明らかなように、クラウン
量δ３の硬質ローラ２００を像担持体１１０に向けて、
クラウン量δ３よりも大きな量δ４で押圧すると、その
押圧部（いわゆるニップ部）Ｎにおいて、像担持体１１
０は硬質ローラ２００の形状に忠実に沿って変形し、ニ
ップ部Ｎ全域に亙って硬質ローラ２００に確実に接触す
ることとなる。

【００８７】これは、像担持体１１０が可撓性を有する
薄肉円筒状であることによる作用である。薄肉円筒状で
ある像担持体１１０は、軸方向に直交する平面方向に非
常に大きな可撓性を有しており、逆クラウン形状の硬質
ローラ表面に追従するようにして軸方向に連続的に変形
形状を変えて行く。薄肉円筒の軸方向にも金属の弾性範
囲内で極微小な変形は発生するが、軸方向の剛性は直交
する断面方向の剛性に比べて非常に高く、可撓性にはあ
まり大きく貢献しない。したがって、像担持体の変形
は、軸に直交する断面方向の可撓性によるところが非常
に大きい。これは薄肉円筒特有の変形モードであり、こ
の変形を利用して像担持体を変形させることにより、硬
質なローラの凹凸に追従させ、安定した接触を確保する
ことができる。

【００８８】図６および図７を参照し、像担持体の変形
状態について、より詳しく説明すると、図６におけるａ
部（像担持体の両端部分（支持部材１２０で支持されて
いる部分））では、図７に実線ａで示すように、像担持
体１１０は基本的に真円状態に保持されている。

【００８９】ｂ部（ローラ２００の端部直近）では、図
７に破線ｂで示すように、最大変形量であるδ４だけ内
方に変形しているが、円周方向におけるｂ点（ニップ
部）近くのｂ１点では大きく外側に膨らむように変形し
ている。

【００９０】ｄ部はローラ２００の中央部であり、像担
持体はδ４−δ３だけ変形しているが、円周方向におけ
るｄ点近くのｄ１点では外側に膨らむように変形してい
る。逆に、このｄ１点から多少離れたｄ２点では内側に
やや凹むように変形している。

【００９１】ｂ部からｄ部に至る部分ではｂ部における
変形状態からｄ部における変形状態へと連続的に変化し
て行く。その一例としてｃ部での変形状態を一点鎖線ｃ
で示す。ｃ１点はｄ１点よりもｂ１点寄りで膨らんでお
り、ｃ２点の凹み量はｄ２点の凹み量よりも小さい。

【００９２】以上からも明らかなように、薄肉円筒状で
ある像担持体１１０は、軸方向に直交する平面方向に非
常に大きな可撓性を有していて、逆クラウン形状の硬質
ローラの表面に追従するようにして軸方向に連続的に変
形形状を変えて行く。

【００９３】なお、以上の説明では、説明を分かりやす
くするために、完全には円柱形とはなっていない硬質ロ
ーラの例として、逆クラウン形状のローラ２００を用い
て説明したが、多少の凹凸のあるローラは逆クラウン形
状のローラを複数本連続させたものと同等であり、また
多少のテーパがついたローラは逆クラウン形状（または
クラウン形状）のローラの一部と同等であるから、像担
持体１１０は、完全には円柱形とはなっていない硬質ロ
ーラ（製造誤差程度の凹凸やテーパを有するローラ）に
対しても良好に確実かつ安定した状態で接触することと
なる。

【００９４】この実施の形態の画像形成装置では、帯電
手段２１０、転写手段２４０が、像担持体１１０と接触
して像担持体１１０の内周面１１３が円筒部材１４０の
外周面１４５と当接するまで像担持体１１０を内方に撓
ませる硬質ローラで構成されているので、帯電位置およ
び転写位置においては、像担持体１１０とこれら硬質ロ
ーラ２１０，２４０とを確実かつ安定した状態で接触さ
せることができ、確実に像担持体１１０を帯電させ、あ
るいは像を転写させることができる。

【００９５】硬質ローラが、像担持体１１０と接触して
その内周面１１３が円筒部材１４０の外周面１４５と当
接するまで像担持体１１０を内方に撓ませると、像担持
体１１０は、硬質ローラと円筒部材１４０との間に挟ま
れた状態となる。このような状態においては、像担持体
１１０が硬質ローラに対して適度な圧接力で良好に確実
かつ安定した状態で接触することとなる。

【００９６】（ｂ）硬質ローラである帯電ローラ２１
０，転写ローラ２４０は、像担持体１１０の周速と同一
の周速度で回転するので、帯電ローラ２１０，転写ロー
ラ２４０と像担持体１１０との接触部すなわち帯電位置
および転写位置においては像担持体１１０と各ローラ２
１０または２４０との間に相対速度差が生じない。した
がって、接触部における摩擦が発生せず、これによる振
動挙動も生じないため、安定した接触回転が得られるこ
ととなり、安定した帯電動作および転写動作が得られる
こととなる。

【００９７】また、上記振動挙動による像担持体の破損
も生じ難くなり、信頼性が向上する。

【００９８】なお、現像ローラ２３１の回転速度を、そ
の周速が像担持体１１０の周速と異なるようにした場
合、像担持体１１０は現像ローラ２３１との接触部にお
いて、現像ローラ２３１から摩擦力を受けることとなる
が、両者の当接は、像担持体１１０の内周面１１３と円
筒部材１４０の外周面１４５との間に間隔Ｓ１が形成さ
れる程度の当接であるから、像担持体１１０と現像ロー
ラ２３１との当接力は小さい。このため、両者間の摩擦
力も小さく、したがって、その変動による振動挙動も小
さくなり、現像ローラ２３１と像担持体１１０とは、比
較的安定した状態で接触し、回転することとなる。

【００９９】（ｃ）像担持体１１０は、その内方に円筒
部材１４０が配置され、像担持体１１０の両端部１１
１，１１１が一対の支持部材１２０で支持される構成で
あり、前述した特公平４−６９３８３号公報記載の感光
体ドラム１（図８〜図１０参照）のように弾性材料層を
充填する必要がないから、簡単に製造することが可能で
ある。

【０１００】（ｄ）像担持体１１０の内方には、剛性の
円筒部材１４０が、その外周面１４５と像担持体１１０
の内周面１１３との間に像担持体の許容変形量δ２より
小さな間隔Ｓを隔てて配置されているから、例えば像担
持体１１０の交換作業時等にオペレータが誤って像担持
体１１０の中央部１１４を強く押圧したとしても、像担
持体１１０は破損にいたる前に円筒部材１４０によって
支持されることとなるため破損しない。したがって、こ
の画像形成装置は、前述した特開昭５８−８６５５０号
公報に開示されたドラム状像担持体部材（図１１参照）
に比べて取扱い性に優れている。

【０１０１】（ｅ）帯電手段２１０、現像手段２３１、
転写手段２４０が、硬質のローラで構成されているの
で、装置の低価格化を図ることが可能である。図８に示
した従来技術のように、帯電手段を帯電チャージャ７で
構成し、転写手段を転写チャージャ１３で構成するのに
比べ、これらを金属製のローラで構成することによって
低価格化が可能である。

【０１０２】また、像担持体１１０は円筒状であるか
ら、従来のようにベルトを２本のローラで支持する構成
に比べて小型化が可能である。

【０１０３】（ｆ）クリーニングブレード２５１は、像
担持体１１０と接触し、像担持体１１０の内周面１１３
が円筒部材１４０の外周面１４５に当接するまで像担持
体１１０を押圧してその外周面の残留トナーを除去する
から、比較的大きな当接力によって、より確実に像担持
体１１０を綺麗にすることができる。

【０１０４】（ｇ）帯電手段２１０、現像手段２３１、
転写手段２４０が、軟質ゴムローラではなく、硬質の金
属または合成樹脂製のローラで構成されているので、次
のような作用効果が得られる。

【０１０５】すなわち、 弾性ゴム層がないので、ゴムに添加する可塑剤がロー
ラの表面に滲み出し、これによって感光体が変性した
り、剥がれたりするという不具合が生じない。

【０１０６】硬質ローラとして金属ローラを用いた場
合には、湿度の影響を受けないため、帯電、現像、およ
び転写の耐環境特性が安定する。

【０１０７】ローラ硬度のバラツキが少なく、像担持
体１１０との安定した接触状態を維持することができ
る。

【０１０８】硬質ローラとして金属ローラを用いた場
合には、導電性のバラツキがほとんどなくなるため、均
質で安定した帯電特性、現像特性、および転写特性が得
られる。

【０１０９】硬質の金属または合成樹脂製のローラ
は、研磨等の加工によって凹凸の少ない表面が得られる
ので、像担持体１１０との密着した接触状態を得ること
ができる。

【０１１０】

【実施例】以下、具体的な実施例について説明する。

【０１１１】＜像担持体１１０＞像担持体１１０の基材
は、厚さ５０μｍ、内径８５．３６ｍｍ、長さ４００ｍ
ｍのニッケル電鋳管とした。

【０１１２】感光層は、上記基材に下引き層を形成し、
厚さ２０μｍのＯＰＣ（有機感光層）をディッピングに
て形成した。

【０１１３】なお、基材としては、ニッケル電鋳管の
他、ステンレス、鉄鋼、アルミ、真鍮、銅等の合金から
なる薄肉金属パイプを用いることもできる。

【０１１４】また、基材としては薄肉樹脂パイプの表面
に、感光層からの電荷を移動させるための導電層を形成
したものを用いることもできる。薄肉樹脂パイプは、ポ
リエステル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、
ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリ
アミド（ＰＡ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰ
Ｓ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（Ｐ
Ｐ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ナイロン（ＮＹ）、等を
押出成形、共押出成形、ブロー成形等で形成することが
でき、導電層は、金属薄層を蒸着、スパッタリング、メ
ッキ等により形成することができる。なお、薄肉樹脂パ
イプに導電性物質を分散させることにより基材に導電性
を持たせても良い。

【０１１５】＜円筒部材１４０＞パイプ状の円筒部材と
して、直径８４．９１ｍｍ、長さ４４０ｍｍ、厚さ２ｍ
ｍの鋼鉄製中空円筒を用いた。

【０１１６】円板状の側板１４２，１４３は、鋼鉄製の
切削部品で構成した。

【０１１７】円筒部材１４０は、これらを圧入、圧着、
接着等で一体に形成した後、防錆のためにニッケルメッ
キを施した。

【０１１８】なお、円筒部材１４０は、その全体を切削
加工により成形することもできる。

【０１１９】また、円筒部材１４０を合成樹脂で構成す
る場合には、これにアルミニウム、ニッケル、銅等の金
属を蒸着し、あるいはメッキ等で導電層を形成するか、
または、樹脂中に、カーボン等の導電材を入れて導電性
を付与する。

【０１２０】＜支持部材１２０＞スペーサ１３０は、そ
の基部１３１として金属テープを用い、この金属テープ
の外周面に、弾性印刷にて弾性突起１３２を形成した。

【０１２１】固着部材１２１として、導電性接着剤を用
いた。

【０１２２】円筒部材１４０の外周面１４５と像担持体
１１０の内周面１１３との間の間隔Ｓは０．２２５ｍｍ
とした。

【０１２３】＜硬質ローラ＞硬質ローラは具体的には次
のようにして構成することができる。

【０１２４】すなわち、硬質のローラ状基体の表面に抵
抗層を設けることによって構成する。

【０１２５】ローラ状基体としては、アルミニウム、ア
ルミニウム合金、鉄、銅等の金属を、切削、研磨等で、
振れ精度、表面精度を良好に加工する。表面はバフ加
工、ポリッシュ加工、スーパーフィニッシュ加工、ダイ
ヤモンド研削、センタレス研磨等で鏡面仕上げを施す。

【０１２６】または、合成樹脂例えば、ポリエステル、
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネ
ート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（Ｐ
Ａ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエ
チレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレ
ン（ＰＳ）、ナイロン（ＮＹ）、等をローラ状に成形
し、これにアルミニウム、ニッケル、銅等の金属を蒸
着、メッキ等で導電層を形成するか、または、樹脂中
に、カーボン等の導電材を入れ、導電性樹脂として導電
性を付与すれば良い。

【０１２７】抵抗層は、体積抵抗１０⁸〜１０¹⁴Ωｃｍ
の抵抗性樹脂を厚さ２μｍ〜１ｍｍ位に形成し中高抵抗
の表面層を形成する。抵抗性樹脂としては、ナイロン、
ポリウレタン、ポリエチレン等の薄膜樹脂に、カーボ
ン、アルミニウム、ニッケル等の導電性粒子を分散した
ものを採用することができる。また、ポリビニールアニ
リン等の導電性樹脂やイオン導電性樹脂を用いても良
い。

【０１２８】以上のような硬質ローラは、ローラ状基体
が硬質なため、鏡面仕上げが可能であり、これに形成さ
れた薄膜の樹脂の表面も極めて平滑である。

【０１２９】また、表面が薄膜の樹脂であるため、硬度
のバラツキや導電性のバラツキも少ない。

【０１３０】＜像担持体の変形状態を有限要素法にて解
析するために用いた各部材等＞図５および図７に示した
像担持体の変形状態を有限要素法にて解析するために用
いた各部材等の諸元は次の通りである。

【０１３１】 諸元 硬質ローラ２００の逆クラウン量δ３ ＝０．１３０ｍｍ 硬質ローラ２００の長さ ＝２２３ｍｍ 像担持体１１０の内径 ＝φ６０ｍｍ 像担持体の基体 ＝ニッケル電鋳管 像担持体の基体のヤング率 ＝２１０００Ｋｇ／ｍｍ² 像担持体の基体の厚さ ＝０．０５ｍｍ 像担持体の長さ ＝３００ｍｍ 硬質ローラの押し付け量δ４ ＝０．２３４ｍｍ 表示形態 ＝ワイヤーフレーム 像担持体の変形量倍率 ＝５０倍 使用した有限要素プログラム ：プロメカニカ（日本パラメトリック テクノロジー社） 以上、本発明の実施の形態および実施例について説明し
たが、本発明は上記の実施の形態または実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨の範囲内において適宜
変形実施可能である。

【０１３２】例えば、 （１）上記実施の形態においては、現像ローラ２３１
は、像担持体１１０を円筒部材１４０に当接させないよ
うに構成したが、帯電ローラ２１０同様、像担持体１１
０の内周面１１３が円筒部材１４０の外周面１４５と当
接するまで像担持体１１０を内方に撓ませる構成とする
ことができる。この場合、現像ローラ２３１の回転速度
は、その周速が像担持体１１０の周速と同じになるよう
にすることが望ましい。

【０１３３】（２）上記実施の形態においては、帯電ロ
ーラ２１０は、モータ２１２で駆動するように構成した
が、像担持体１１０に従動させるようにしても良い。

【０１３４】

【発明の効果】本発明によれば、硬質ローラとの確実で
安定した接触状態を得ることが可能であるとともに、取
扱い性に優れ、しかも安価かつ小型化可能である。

【０１３５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施の形態の要
部を示す模式図。

【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図。

【図３】主としてスペーサ１３０の一例を示す模式図
で、図（ａ１）は像担持体１１０が装着される前の状態
を示す正断面図、図（ａ２）は図（ａ１）の部分左側面
図、図（ａ３）は作用説明図、図（ｂ１）は像担持体１
１０が装着された後の状態を示す正断面図、図（ｂ２）
は図（ｂ１）の部分左側面図、図（ｃ）は像担持体１１
０が装着された後の状態を示す左側面。

【図４】作用説明図。

【図５】作用説明図。

【図６】作用説明図。

【図７】作用説明図。

【図８】従来技術の説明図。

【図９】従来技術の説明図。

【図１０】従来技術の説明図。

【図１１】従来技術の説明図。

【符号の説明】

１００ 感光体ユニット １１０ 像担持体 １１１ 両端部 １１３ 内周面 １２０ 支持部材 １４０ 円筒部材 １４５ 外周面 ２１０ 帯電手段 ２２０ 露光手段 ２３０ 現像手段 ２３４ 間隔規制部材 ２４０ 転写手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面に感光層が形成された可撓性を有
   する薄肉円筒状の像担持体と、この像担持体の両端部を
   支持する一対の支持部材と、前記像担持体の内径よりも
   小さな外径を有し、像担持体の内方に配置された剛性の
   円筒部材と、前記像担持体の外周面を一様に帯電させる
   帯電手段と、この帯電手段により一様に帯電させられた
   外周面を選択的に露光して静電潜像を形成する露光手段
   と、この露光手段により形成された静電潜像を現像する
   現像手段と、この現像手段により現像された像を転写媒
   体に転写させる転写手段とを備え、 前記円筒部材は、その外周面と前記像担持体の内周面と
   の間に、像担持体の許容変形量よりも小さな間隔を隔て
   て配置されているとともに、前記帯電手段、現像手段、
   転写手段のうちの少なくとも一つの手段は、前記像担持
   体と接触して像担持体の内周面が前記円筒部材の外周面
   と当接するまで像担持体を内方に撓ませ、かつ像担持体
   の周速と同一の周速度で回転する硬質ローラで構成され
   ていることを特徴とする画像形成装置。