JP2004094235A - 現像装置及びそれを用いたプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】　フランジ部材とマグネットローラ間の磨耗を抑え、現像スリーブの内周面とマグネットローラの外周面との隙間ｔの精度を容易に保つことにより、現像スリーブ周りに均一な磁力を発生させ良好な画像を得ることができる現像装置を提供すること。
【解決手段】　本発明は、現像スリーブ、現像スリーブの端部に固定されたフランジ部材、および現像スリーブ内に設けられたマグネットローラを備える現像装置において、マグネットローラの端部が該フランジ部材によって現像スリーブと同軸に支持され、該フランジ部材がマグネットローラの端部に対して回転自在に配置されており、該フランジ部材のマグネットローラの端部との接触面に液体潤滑剤を有することを特徴とする現像装置である。
【選択図】　図３

Description

　本発明は、電子写真方式や静電記録方式を採用する複写機やレーザビームプリンタ等の画像形成装置に組み込まれる現像装置及びそれを用いたプロセスカートリッジに関する。

　従来、画像形成装置には、像担持体と、帯電器、現像装置、クリーニング装置等のプロセス手段の任意のものと、を支持体として機能する共通のハウジングに一体に組み込んでプロセスカートリッジを構成し、このプロセスカートリッジを本体に対して着脱可能とすることによって、該画像形成装置のメンテナンス性、サービス性を高めているものがある。

　ところで、複写機には像担持体である感光ドラムに形成された静電潜像を現像剤（トナー）によって顕像化するための現像装置が設けられているが、特開２００１−１７５０７３号公報（特許文献１）に記載されているように、該現像装置内には現像ローラが設けられ、該現像ローラの磁力の作用によって現像装置内のトナーが感光ドラムに供給される。

　かかる現像ローラは図４に示されるが如く、一定方向に回転する現像スリーブ１と、現像スリーブ１の両端に固定されたフランジ部材２、３、現像スリーブ１内に僅かな隙間ｔを有して配設されるマグネットローラ４とから構成されている。マグネットローラ４は、円柱状の部分４ａとその両端に設けられた軸部分からなる被支持部４ｂ、４ｃとを有し、被支持部４ｃは現像装置本体９の支持部に設けられた支持用孔９ａに嵌着され、被支持部４ｂはフランジ部材２内に嵌合されて、筒状の現像スリーブとマグネットローラの円柱状の部分とが同軸に配置されるようになっている。マグネットローラ４の少なくとも一端は前記フランジ部材２内に配設されたベアリング等の転がり軸受（不図示）や樹脂等の滑り軸受５を介して現像スリーブ１内に支持されてきた。
特開２００１−１７５０７３号公報

　しかしながら、近年の複写機の高画像化の要請に伴い、マグネットローラ４を現像スリーブ１内に現像スリーブとマグネットローラの隙間ｔを精度良く保ちつつ配置し、現像スリーブ１周りに均一な磁力を発生させることが要求されてきている。しかし、隙間ｔを精度良く保つために、従来の現像装置では、現像スリーブに固定されたフランジ部材の外周振れ精度を高めることに加え、滑り軸受け５の外周と内周の同軸度精度を高める必要があり、寸法精度の管理の負荷が大きいという問題があった。

　そこで、本発明の目的は、滑り軸受けを用いないで、現像スリーブの内周面とマグネットローラの本外周面との隙間ｔを精度良く保つことで高画質化の要請に対応し得る機能を提供できる画像形成装置用の現像装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、その現像装置を用いたプロセスカートリッジを提供することにある。

　上記課題を達成し得る本発明にかかる現像装置は、現像スリーブ、現像スリーブの端部に固定されたフランジ部材、および現像スリーブ内に設けられたマグネットローラを備える現像装置において、マグネットローラの端部が該フランジ部材によって現像スリーブと同軸に支持され、該フランジ部材がマグネットローラの端部に対して回転自在に配置されており、該フランジ部材のマグネットローラの端部との接触面に液体潤滑剤を有することを特徴とする現像装置である。

　また、本発明にかかる画像形成装置用のプロセスカートリッジは、像担持体および、少なくとも現像手段を有し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、前記現像手段が、現像スリーブ、現像スリーブの端部に固定されたフランジ部材、および現像スリーブ内に設けられたマグネットローラを有し、マグネットローラの端部が該フランジ部材によって現像スリーブと同軸に支持され、該フランジ部材がマグネットローラの端部に対して回転自在に配置されており、該フランジ部材のマグネットローラの端部との接触面に液体潤滑剤を有することを特徴とするプロセスカートリッジである。

　上記の液体潤滑剤としてはシリコーン系オイルまたは鉱物油系オイルが好ましく用いられる。また、上記のフランジ部材はアルミニウム材またはステンレス鋼材から構成することができる。更に、フランジ部材はステンレス鋼材から構成されている請求項１に記載の現像装置。また、上記マグネットローラは磁性体粉末を合成樹脂バインダで結着して成る材料を用いて一体に成形されたものが好ましい。一方、上記現像装置には、フランジ部材が固定されている現像スリーブの端部と反対側の端部にも固定されたフランジ部材を配置有することができる。

　なお、フランジ部材がマグネットローラの被支持部に対し回転自在に配置されているとは、マグネットローラが固定等の方法によって回転せず、フランジ部材が回転する場合だけでなく、マグネットローラとフランジ部材が異方向に回転する、およびマグネットローラとフランジ部材が、速度差をもって同方向に回転する場合を含む。

　本発明の現像装置によれば、マグネットローラの被支持部を現像スリーブの端部に固定されているフランジ部材により現像スリーブと同軸に支持し、かつフランジ部材をマグネットローラの被支持部に対し回転自在に配置されている。そして、該フランジ部材のマグネットローラ端部との接触面に存在する液体潤滑剤によって長時間にわたるフランジ部材の回転によっても、マグネットローラの端部の磨耗が抑制され、マグネットローラの円柱状部分の外周面と現像スリーブの内周面との所定の隙間tを精度良く維持することが可能となり、高画質での現像に適用可能な現像装置を提供することができる。

　マグネットローラの被支持部とこれを支持するフランジの支持部に供給される潤滑剤としては、液体潤滑剤が利用される。液体潤滑剤としては、シリコーン系オイル及び鉱物油系オイルから選択されたものを好適に用いることができる。マグネットローラの被支持部を支持するフランジ部材の材料としては、液体潤滑剤を用いることによる本発明で目的とする効果が得られる材料であればよく、アルミニウム材又はステンレス鋼材の非磁性材料が好適に用いられる。

　以下に本発明の現像装置について添付図面に基づいて説明する。図１は画像形成装置本体の断面図、図２はプロセスカートリッジの断面図、図３は本発明の一実施例に係る現像装置の現像ローラ周りの断面図、図４は従来の現像装置の現像ローラ周りの断面図、図５は本発明に係る現像装置の一例の断面図である。

　（電子写真画像形成装置装置本体）
　先ず、図１を用いて電子写真画像形成装置本体２５の構造をその動作により説明する。光学系１３から画像情報に基づいた情報光をドラム形状の像担持体６へ照射し、像担持体上に静電潜像を形成させ、この静電潜像を用いて現像して現像剤（トナー）像を形成させる。そして、このトナー像の形成と同期して、記録媒体（記録紙、ＯＨＰシートなど）を本体カセット１４からピックアップローラ１５とこれに圧接した圧接部材１６で１枚ずつ分離給送すると共に、搬送ローラ（不図示）とレジストローラ（不図示）から成る搬送手段で搬送し、感光ドラム６上にできた前記トナー像を転写手段としての転写ローラ１７に電圧印加することによって記録媒体１８に転写し、その記録媒体を定着手段１９まで搬送し、熱と圧力を印加させることによって、前記トナー像を記録媒体に定着させ、排出部２０へと記録媒体を搬送する。

　（プロセスカートリッジ）
　次に、図２を用いてプロセスカートリッジ２６について説明する。本実施例に係るプロセスカートリッジ２６は、図２に示すように、像担持体である感光ドラム６の周囲に帯電装置２１、トナーを収容する現像装置９及びクリーニング装置２２を配置し、これらを枠体に一体的に組み込んでユニットとして構成され、図１の電子写真画像形成装置本体に対して着脱される。図２に示すように、感光層を有する電子写真感光体である像担持体６を矢印の方向に回転し、帯電手段である帯電装置２１へ電圧印加して像担持体６の表面を一様帯電し、この帯電した像担持体に露光し潜像を形成させ、該潜像を現像手段９によって現像する。現像手段９は現像剤収納部である８内の現像剤（トナー）を回転可能な現像剤攪拌部材２３で送り出し、マグネットローラ４を内蔵した現像剤担持体である現像スリーブ１を回転させてトナーを搬送する。ここで、前記マグネットローラは複数の磁極を有し、現像スリーブ１内に配設され、前記現像スリーブ１の両端はフランジ部材２、３で閉止されている［上記構成（現像スリーブ、マグネットローラ、フランジ部材）を以下現像ローラと記す］。現像スリーブ１は現像装置９（図３参照）に回転可能に支承され、マグネットローラ４の一端は現像装置本体９に固定されている。

　現像ブレード１２によって摩擦帯電電荷を付与したトナーを現像スリーブ１の表面に形成し、そのトナーを前記潜像に応じて像担持体６へ移転させることによってトナー像を形成し転写材に転写される。転写材に転写後、像担持体上に残ったトナーはクリーニング装置２２で掻き落とされ、廃トナー収納部２４に除去される。

　なお、本発明にかかるプロセスカートリッジは、像担持体と、プロセス手段とを有し、このプロセス手段は、少なくとも現像装置から構成されているものであればよく、また、上記のように、必要に応じて、クリーニング手段及び帯電手段等の画像形成に用いられる各プロセス行なうための各手段の１以上が更に組み込まれたものであってもよい。

　（現像装置の説明）
　次に、本発明に係る現像装置を図３及び５を用いて説明する。

　図５に示すように、本発明の一実施例に係る現像装置は、図示矢印方向に回転する像担持体である感光ドラム６の上流側に配設されており、これは現像剤であるトナーＴを感光ドラム６に供給するための現像ローラと、該現像ローラ周りに保持されてトナーＴの膜厚を規制するための現像ブレード１２と該現像ブレード１２や前記現像ローラを保持する現像装置本体等で構成されており、現像装置本体にはトナーＴを貯留するためのホッパー部８が形成されている。現像装置本体９内に収容されているトナーＴは磁性トナーであるため、該トナーＴはマグネットローラ４の磁力によって現像スリーブ１の周りに容易に保持される。マグネットローラ４の磁極の作用によって現像スリーブ１の周りに保持されたトナーＴは、現像スリーブ１の回転に伴って現像ブレード１２に向かって移動するが、該現像ブレード１２とマグネットローラ４の磁極との作用によってその膜厚が薄く規制された状態で感光ドラム６の方へ向けられる。そして、現像スリーブ１上のトナーＴはマグネットローラ４の磁極の作用によって磁気ブラシを形成し、感光ドラム６上に形成された静電潜像を現像してこれをトナー像として顕像化する。

　（現像ローラの具体的構成、図３参照）
　ここで、現像ローラの具体的構成とその現像装置本体への取付け構造を説明する。現像スリーブ１はアルミニウム材又はステンレス鋼等の非磁性材料から構成されており、その両端部がフランジ部材２，３で閉止され、軸受部材１０、１１を介して現像装置本体９に回転自在に支承されている。尚、現像スリーブ１の両端は、フランジ２および３を接着や圧入又はかしめ等の手段によって現像スリーブ１の端部に固定されている。フランジ２の端部には現像スリーブ１に回転を伝達するための駆動ギア７が結着されている。そして、駆動ギア７が不図示の感光ドラムギアより駆動力を得て回転せしめられると、現像スリーブ１は一定速度で回転する。

　一方、マグネットローラ４は磁性体粉末を合成樹脂バインダで結着して成る材料を用いて中実ローラ状に一体に成形、例えば、押し出し成形されたものである。なお、マグネットローラは、図示するように着磁領域と軸部が一体成型されたものでもよいし、これらが別部材として組み立てられたものでもよい。

　マグネットローラは積極的に着磁された円柱状の部分４ａと、両端の被支持部４ｂ、４ｃとから構成される。そして、マグネットローラ４の一端４ｂは現像スリーブ１のフランジ２の内周部に支持される。ここで、フランジ部材２はアルミニウム材又はステンレス鋼等の非磁性材料から構成される。フランジ部材２とマグネットローラ４の摺動部には、シリコーン系オイルや、鉱物油系オイル、フッ素オイル、スピンドルオイル、マシンオイル等の液体潤滑剤が塗布される。潤滑剤は、マグネットローラ４を現像スリーブ１内に挿入する前に、マグネットローラ４の被支持部４ｂに塗布される。

　一方、マグネットローラ４の他端４ｃは現像装置本体の支持部の支持用孔９ａに嵌着されて支持されている。また、マグネットローラ４の他端４ｃは支持用孔９ａにより支持される代わりに、フランジ部材３により支持されていてもよい。

　以上のようにマグネットローラ４は現像スリーブ１のフランジ部２の内周部に直に支持されるため、これまでのように樹脂製のすべり軸受５、ベアリング（不図示）等の転がり軸受等の別部材を必要としなく、コストダウンが図られる。また、マグネットローラ４と現像スリーブ１の隙間ｔの精度は、主に、マグネットローラの被支持部４ｂとフランジ部材２内周部の嵌合精度により規定され、本発明による構成においては、すべり軸受け部材５の部品公差の分、前記隙間ｔの精度が向上する。そのため、マグネットローラ４の磁力が現像スリーブ１に、より均一に及ぼされ、適正で良好な画像が形成される。また、液体潤滑剤の作用により、マグネットローラ４とフランジ２の磨耗が抑えられるため、ユーザーがプロセスカートリッジを使い切るまで安定した画像を形成することが可能となる。

　ここで以下の実験を行った。レーザービームプリンター（商品名：　ＬＢＰ　Ｌａｓｅｒ　Ｊｅｔ１２１０　Ｃａｎｏｎ（株）製）のプロセスカートリッジ（商品名：ＥＰ−２５ＣＲＧ　Ｃａｎｏｎ（株）製）のマグネットローラを、滑り軸受け部材の無い、図３に示すマグネットローラに変えて、スリーブフランジに直接支持させるような構成に改造を行い、マグネットローラ部の端部のフランジ部材２との摺擦表面に、液体潤滑剤１０ｍｍｇを、ディスペンサーを用いて塗布した。また、比較としてテフロン系グリースを、液体潤滑剤と同じ条件で塗布した。このように改造されたプロセスカートリッジを使って、３，０００枚のプリントを行い、初期、中間、後半で画出し評価を行った。その結果は、表１に示される。

注１）商品名：シェルテラス＃６８（昭和シェル石油株式会社製）
注２）商品名：シリコーンオイルＳＨ２００（東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）
注３）商品名：モリコートＥＭ−５０Ｌ（日本ダウコーニングアジアジャパン社製）
上記表における評価は以下の基準によって行った。
○：現像スリーブの周期に合わせて生ずるトナー画像の濃度ムラが全く発生しないか、あるいは軽微にしか発生しない。
×：現像スリーブの周期に合わせて生ずるトナー画像の濃度ムラが目立つ。
××：現像スリーブの周期に合わせて生ずるトナー画像の濃度ムラが発生すると共に、マグネットローラ部の端部とフランジ部材２との摺擦音が発生。

　表１の結果より、マグネットローラ部に液体潤滑剤を塗布した場合、耐久を通じてマグネットローラの磨耗を抑えられ、また、マグネットローラをスリーブフランジで直に支持しているためマグネットローラとスリーブフランジの隙間ｔも精度良く保たれ、耐久を通じて良好な画像が得られていることが確認された。

　一方、グリースを塗布した場合、良好な画像が得られているが、耐久を続けていくとマグネットローラ部の磨耗が進み、画像弊害も耐久中期からみられるようになった。

画像形成装置本体の断面図である。 プロセスカートリッジの断面図である。 本発明の一実施例にかかる現像装置の現像ローラの断面図である。 従来の現像装置の現像ローラの断面図である。 本発明の一実施例にかかる現像装置の断面図である。

符号の説明

　　１　現像スリーブ
　　２、３　フランジ部材
　　４　マグネットローラ
　　４ａ　円柱状の部分
　　４ｂ、４ｃ　被支持部
　　５　滑り軸受
　　６　像担持体（感光ドラム）
　　７　駆動ギア
　　８　ホッパー部
　　９　現像手段（現像装置本体）
　　９ａ　支持用孔
　　１０、１１　現像スリーブの軸受部材
　　１２　現像ブレード
　　１３　光学系
　　１４　本体カセット
　　１５　ピックアップローラ
　　１６　圧接部材
　　１７　転写ローラ
　　１８　記録媒体
　　１９　定着手段
　　２０　排出部
　　２１　帯電装置
　　２２　クリーニング装置
　　２３　現像剤攪拌部材
　　２４　廃トナー収納部
　　２５　電子写真画像形成装置本体
　　２６　プロセスカートリッジ
　　ｔ　現像スリーブとマグネットローラの間隔
　　Ｔ　トナー

Claims (8)

1. 　現像スリーブ、現像スリーブの端部に固定されたフランジ部材、および現像スリーブ内に設けられたマグネットローラを備える現像装置において、
   　マグネットローラの端部が該フランジ部材によって現像スリーブと同軸に支持され、該フランジ部材がマグネットローラの端部に対して回転自在に配置されており、該フランジ部材のマグネットローラの端部との接触面に液体潤滑剤を有することを特徴とする現像装置。
2. 　前記液体潤滑剤がシリコーン系オイルである請求項１に記載の現像装置。
3. 　前記液体潤滑剤が、鉱物油系オイルである請求項１に記載の現像装置。
4. 　前記フランジ部材はアルミニウム材から構成されている請求項１に記載の現像装置。
5. 　前記フランジ部材はステンレス鋼材から構成されている請求項１に記載の現像装置。
6. 前記マグネットローラは磁性体粉末を合成樹脂バインダで結着して成る材料を用いて一体に成形されたものである請求項１に記載の現像装置。
7. 　前記フランジ部材が固定されている現像スリーブの端部と反対側の端部にも固定されたフランジ部材を有する請求項１に記載の現像装置。
8. 像担持体および、少なくとも現像手段を有し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
   　前記現像手段が、現像スリーブ、現像スリーブの端部に固定されたフランジ部材、および現像スリーブ内に設けられたマグネットローラを有し、マグネットローラの端部が該フランジ部材によって現像スリーブと同軸に支持され、該フランジ部材がマグネットローラの端部に対して回転自在に配置されており、該フランジ部材のマグネットローラの端部との接触面に液体潤滑剤を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。

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