JP2010128412A - 現像ローラおよび現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像ローラを長手方向で均一な圧接力で感光ドラムに当接させる。
【解決手段】中空のローラ本体と、その周面を被覆する弾性層と、ローラ本体の端部に嵌合され、感光ドラムに当接するための当接面を有するフランジと、を備え、現像ローラの軸心から弾性層の表面までの長さをＬ１、現像ローラの軸心からフランジの当接面までの長さをＬ２、現像ローラの軸心からローラ本体の周面までの長さをＬ３、としたとき、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３ とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、表面に現像剤を担持し、感光ドラムに圧接される現像ローラと、この現像ローラを備える現像装置に関する。

従来、鋼製のパイプ部の両端に鋼製の軸端部を摩擦圧接させて作製した芯金の外周にゴム弾性層を被覆した現像ローラが知られている（特許文献１参照）。
特開２０００−２７５９５５号公報

接触現像方式によって画像を形成する画像形成装置においては、現像ローラのゴム弾性層が感光ドラムに圧接されることによって、ゴム弾性層の周面に担持されているトナーが感光ドラム上の静電潜像に供給されて感光ドラム上にトナー像が形成される。良好なトナー像を形成するためには、現像ローラのゴム弾性層がその長手方向において均一に感光ドラムに圧接される必要がある。しかしながら、特許文献１の現像ローラは、同一の外径を有するパイプ部と軸端部のそれぞれの端部同士を摩擦圧接して芯金を形成し、その芯金の端縁までゴム弾性層を被覆している。このような現像ローラに対してその長手方向で不均一な押圧力がかけられた場合、感光ドラムに対するゴム弾性層の圧接量が長手方向で不均一になり、左右の濃度差が発生するなどの問題が起こることがある。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、現像ローラに長手方向で不均一な押圧力がかかっても、感光ドラムに対して現像ローラが所定の圧接量以上に押し付けられることを防ぎ、以って良好な画像を形成することができる現像ローラおよび現像装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、請求項１に記載の現像ローラは、表面に現像剤を担持し、感光ドラムに圧接される現像ローラにおいて、中空のローラ本体と、前記ローラ本体の周面を被覆する弾性層と、前記ローラ本体の端部に嵌合され、前記感光ドラムに当接するための当接面を有するフランジと、を備え、前記現像ローラの軸心から前記弾性層の表面までの長さをＬ１、前記軸心から前記当接面までの長さをＬ２、前記軸心から前記ローラ本体の周面までの長さをＬ３、としたとき、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３ であることを特徴とする。

また、請求項２に記載の現像ローラは、請求項１に記載の現像ローラにおいて、現像ローラの長手方向において、前記当接面の内側端縁が前記弾性層の外側端面と接触していることを特徴とする。

また、請求項３に記載の現像ローラは、請求項１または２に記載の現像ローラにおいて、前記当接面が前記フランジにおける前記感光ドラムとの対向領域の全幅に設けられていることを特徴とする。

また、請求項４に記載の現像ローラは、請求項１〜３のいずれかに記載の現像ローラにおいて、前記フランジ部が前記ローラ本体の両端部に嵌合されることを特徴とする。

さらに、請求項５記載の現像装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の現像ローラを備えた現像装置であって、前記現像ローラの軸心と同軸に設けられ、装置本体からの回転駆動力が伝達されることで前記現像ローラを回転させる現像ローラギアを備え、前記現像ローラギアのギア歯が、前記回転駆動力を伝達するためにこの現像ローラギアに噛合する噛合ギアのギア歯によって押される方向は、前記現像ローラを前記感光ドラムに押圧する方向であり、前記フランジは、少なくとも前記現像ローラギアが設けられる側に嵌合されることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、現像ローラの長手方向に不均一な押圧力がかかっても、ローラ本体の端部に嵌合されるフランジの当接面が感光ドラムに当接するため、所定以上の押圧力によって現像ローラの弾性層が感光ドラムに圧接されるのを防止することができる。したがって、長手方向で不均一な押圧力がかかることによる左右の濃度差などの画像不良の発生を低減することができる。

請求項２記載の発明によれば、フランジの当接面の内側端縁が弾性層の外側端面と接触しているので、フランジの当接面が感光ドラムに当接するまで現像ローラが感光ドラムに押圧されたとき、その押圧力が弾性層の厚さ方向の圧縮に適切に反映される。つまり、フランジの当接面の内側端縁が弾性層の外側端面と接触しておらず隙間ができていると、フランジの当接面が感光ドラムに当接したときに弾性層がその厚さ方向に正しく圧縮されずに隙間に向かって斜めに倒れて圧縮される恐れがある。しかし、フランジの当接面の内側端縁が弾性層の外側端面と隙間なく接触していることで、現像ローラに対する圧接力によって弾性層をその厚さ方向に適切に圧縮させることができる。

請求項３記載の発明によれば、フランジの当接面が前記フランジにおける前記感光ドラムとの対向領域の全幅に設けられているので、感光ドラムとの対向領域の全幅を使って感光ドラムに当接させることができ、当接が安定する。

請求項４記載の発明によれば、フランジが現像ローラの両端部に嵌合されるので、感光ドラムに対して現像ローラの軸方向でより均一な力で現像ローラを圧接させることができる。

現像ローラは、現像ローラの軸心と同軸に設けられる現像ローラギアに噛合する噛合ギアから回転駆動力が伝達されることによって回転するが、噛合ギアのギア歯が現像ローラギアのギア歯を押す方向が現像ローラを感光ドラムに押し付ける方向に働くと、現像ローラは現像ローラギアの設けられている側が反対側よりもより強い力で感光ドラムに圧接される。請求項５記載の発明によれば、噛合ギアと現像ローラギアとの間で上記のような力が働くとき、少なくとも現像ローラギアが設けられる側にフランジが設けられているため、噛合ギアのギア歯が現像ローラのギア歯を押して現像ローラを感光ドラムに押し付けたとしても、フランジの当接面が感光ドラムに当接する以上に弾性層が圧縮されることがない。したがって、現像ローラの長手方向で均一な押圧が達成される。

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。

図１（ａ）は、現像ローラ単体を軸心で切ったときの断面図である。図１（ｂ）は、現像ローラが感光ドラムに押圧される様子を模式的に示す図であり、現像ローラについてはその軸心で切ったときの断面図で図示したものである。なお、図１（ａ）、図１（ｂ）では説明の便宜上、軸受と現像ローラギアが付いた状態で図示されている。図２は、現像ケーシングの左側面に各ギアが配置された様子を示す図である。図３は、入力ギア、供給ローラギア、アイドルギアおよび現像ローラギアを図２から抜き出して拡大した模式図である。下記の説明において方向に言及する場合は、図示した方向矢印を参照するものとする。このとき、前後方向、上下方向、左右方向とは、現像カートリッジが装置本体に装着された状態におけるユーザを基準にした方向である。現像カートリッジは感光ドラムに対して斜め上方向から当接するが、図２では説明の便宜上、現像カートリッジを上下に沿った図で説明するものとする。

図１に示すように、現像ローラ１は、アルミ等の金属で形成された中空のローラ本体１１と、このローラ本体１１の周面を被覆するように設けられ、導電性ゴムなどで形成される弾性層１２と、ローラ本体１１の端部に嵌合される合成樹脂製のフランジ１３とを備えている。

フランジ１３は中空であり、ローラ本体１１の内径と略同一の外径を有する挿入部１３ｃがローラ本体１１の端部に嵌合され、接着剤などでローラ本体１１の内周面に接着される。

このように構成された現像ローラ１は、現像装置としての現像カートリッジ３の現像ケーシング３１（図２参照）に軸受１４を介して取り付けられる。現像ケーシング３１には、現像ローラ１以外に、供給ローラ、アジテータ、層厚規制ブレード（いずれも不図示）等の部材が取り付けられた後、現像ケーシング３１の一側面（本実施例では左側面）の外側に現像ローラ１、供給ローラ、アジテータを回転駆動するための各ギアが取り付けられる。この後でこれらのギアを保護するギアカバーが取り付けられるが、図２では便宜上ギアカバーを外した状態を図示している。

図２に示すように、現像ケーシング３１の左側面には、入力ギア４０、供給ローラギア４１、噛合ギアとしてのアイドルギア４２、現像ローラギア４３などの各ギアが設けられている。入力ギア４０では、右側部分（現像ケーシング３１の左側面に近い部分）が、左側部分に比べて一段縮径されており、この右側部分の外周面にギア歯が形成されている。また、入力ギア４０の左端面には、左側面視における中央位置に、右側へ窪む凹部４８が形成されている。供給ローラギア４１は、そのギア歯の上側部分が入力ギア４０のギア歯の下側部分に噛合している。供給ローラギア４１において供給ローラ（不図示）の左端部が挿通される部分は、略Ｄ字形状の穴である。そのため、供給ローラギア４１は、供給ローラと共回りする。

アイドルギア４２は、その外周面にギア歯が形成されている。アイドルギア４２は、供給ローラギア４１の後側に配置され、アイドルギア４２のギア歯の前側部分が供給ローラギア４１のギア歯の後側部分に噛合している。

現像ローラギア４３は、その外周面にギア歯が形成されている。現像ローラギア４３は、アイドルギア４２の下側に配置されており、図３にも示すように、現像ローラギア４３のギア歯の上側部分がアイドルギア４２のギア歯の下側部分に噛合している。現像ローラギア４３は、現像ケーシング３１の左側面において、現像ローラ１の軸心と現像ローラギア４３の円中心とが同軸上に配置されるようにフランジ１３におけるギア取り付け部１３ｄに回転不能に取り付けられている。具体的には、現像ローラギア４３の右側部分（現像ケーシング３１の左側面に近い部分）では略Ｄ字形状の穴が形成され、左側部分では丸穴が形成されている。そして、フランジ１３のギア取り付け部１３ｄも現像ローラギア４３のこの穴の形状に合うように、右側部分（現像ケーシング３１の左側面に近い部分）では略Ｄ字形状の外形となるように形成され、左側部分は円筒形状に形成されている。したがって、フランジ１３のギア取り付け部１３ｄに取り付けられた現像ローラギア４３は、現像ローラ１と共回りする。

現像カートリッジ３が画像形成装置本体内に装着された状態において、入力ギア４０の凹部４８には、装置本体に設けられた出力ギア（図示せず）が連結される。出力ギアは、装置本体に設けられたモータ（図示せず）の出力軸に連結されている。モータが駆動すると、出力ギアが回転し、出力ギアの連結部および入力ギア４０の凹部４８を介して、モータからの駆動力が、出力ギアから入力ギア４０に入力される。これにより、図３に示すように、入力ギア４０は、左側面視において時計回りの方向（図示矢印Ａで示した方向）に回転する。また、入力ギア４０に噛合する供給ローラギア４１に、入力ギア４０から駆動力が伝達される。これにより、供給ローラギア４１は、左側面視において反時計回りの方向（図示矢印Ｂで示した方向）に回転する。これに伴って供給ローラ（図示せず）が供給ローラギア４１と共回りする。つまり、供給ローラギア４１が供給ローラを駆動する。

また、供給ローラギア４１に噛合するアイドルギア４２に、供給ローラギア４１から駆動力が伝達される。これにより、アイドルギア４２は、左側面視において時計回りの方向（図示矢印Ｃで示した方向）に回転する。

アイドルギア４２は、供給ローラギア４１および現像ローラギア４３に噛合しているので、供給ローラギア４１からの駆動力が、アイドルギア４２によって、現像ローラギア４３に伝達される。これにより、現像ローラギア４３は、左側面視において反時計回りの方向（図示矢印Ｄで示した方向）に回転する。これに伴って現像ローラ１が現像ローラギア４３と共回りする。つまり、現像ローラギア４３が現像ローラ６を駆動する。

ここで、アイドルギア４２と現像ローラギア４３との噛合位置Ｘにおいて、アイドルギア４２の歯面が現像ローラギア４３の歯面を押圧する。このときのアイドルギア４２の歯面が現像ローラギア４３の歯面を押す力は、アイドルギア４２の回転中心と現像ローラギア４３の回転中心を結んだ線と直交する線Ｙから上記噛合位置Ｘを基準として圧力角α分だけずれた線Ｚの方向に働く。この圧力角としては、通常、２０°に設定されている。つまり、装置本体から入力ギア４０に伝達された回転駆動力は、供給ローラギア４１、アイドルギア４２を介して現像ローラギア４３に伝達されるが、アイドルギア４２のギア歯が現像ローラギア４３のギア歯を押す力が線Ｚの方向に働く結果、この現像ケーシング３１の左側面、すなわち現像ローラギア４３が設けられている側では、現像ローラ１が感光ドラム２に向かって押圧される。一方、現像ローラギア４３が設けられていない側（現像ケーシング３１の右側面）はこのような力は働かないため、結果的に、現像ローラ１にはその長手方向において不均一な押圧力がかかることになる。そのような長手方向で不均一な押圧力が現像ローラ１にかかると、感光ドラム２に対して現像ローラ１が長手方向で不均一に圧接されることになるため、左右の濃度差などの画像不良が発生してしまう。

上記のような画像不良の発生を低減するために本実施形態における現像ローラ１は、図１に示すように、現像ローラギア４３が設けられる側において、ローラ本体１１の端部に感光ドラム２と当接する当接面１３ａを備えたフランジ１３が嵌合される。このとき、現像ローラ１の軸心から弾性層１２の表面までの長さをＬ１、軸心からフランジ１３の当接面１３ａまでの距離をＬ２、軸心からローラ本体１２の周面までの長さをＬ３、としたときに、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３ となるように構成されている。より詳細には、感光ドラム２に向かってバネ（図示せず）などで軸方向で均一に現像ローラ１を付勢する公知の付勢力に加えて、上記で説明したような現像ローラギア４３に回転駆動力が伝達されるときの押圧力によって弾性層１２がその厚さ方向に圧縮されたとき、その圧縮状態における現像ローラ１の軸心から弾性層１２の表面までの長さをＬ１´とすると、Ｌ１´＜Ｌ２であるように構成されるのが望ましい。すなわち、そのような付勢力や回転駆動力が伝達されるときの押圧力によって現像ローラ１の弾性層１２がＬ１´の長さ（半径）まで圧縮されるより前に、フランジ１３の当接面１３ａが感光ドラム２の表面に当接するような長さにＬ２が設定されている。

現像ローラギア４３に回転駆動力が伝達されることによって、この現像ローラギア４３が設けられている側において、感光ドラム２に対して反対側（現像ローラギア４３が設けられていない側）よりも強い押圧力で現像ローラ１が圧接される。しかし、そのような場合でもフランジ１３の当接面１３ａが感光ドラム２の周面に当接するので、それ以上に弾性層１２が圧縮されることはない。したがって、現像ローラ１の長手方向で濃度差が発生するなどの画像品質の劣化を低減することができる。

また、この現像ローラ１は、その長手方向において、フランジ１３の当接面１３ａの内側端縁１３ｂが弾性層１２の外側端面１２ａと接触している。仮に、フランジ１３の当接面１３ａの内側端縁１３ｂと弾性層１２の外側端面１２ａとの間に隙間が形成されているとすると、当接面１３ａが感光ドラム２の周面に当接するほど弾性層１２が圧縮されたときに弾性層１２がその隙間に倒れるように圧縮されてしまい、弾性層１２がその厚さ方向に適切に圧縮されないことになる。しかし、フランジ１３の当接面１３ａの内側端縁１３ｂが弾性層１２の外側端面１２ａと接触していれば、当接面１３ａが感光ドラム２の周面に当接するほど弾性層１２が圧縮されたとき、弾性層１２はその厚さ方向にまっすぐに圧縮されるので、現像ローラ１にかかる押圧力を弾性層１２の厚さ方向の圧縮に精度よく反映させることができる。

また、フランジ１３の当接面１３ａは、フランジ１３における感光ドラム２との対向領域の全幅に設けられている。したがって、感光ドラム２との対向領域の全幅を使って感光ドラム２に当接させることができるので当接が安定する。

さらに、この当接面１３ａが感光ドラム２に当接する領域は、図１に示すように、感光ドラム２上の画像形成領域Ｉの外側に配置されている。そのため、感光ドラム２の周面に形成された静電潜像を当接面１３ａによって乱すことがない。

なお、上記では、現像ローラギア４３が取り付けられる側にこのようなフランジ１３が設けられる例を説明してきたが、それに限らず、フランジ１３は現像ローラ１のローラ本体１１の両端部に嵌合されるように構成してもよい。これによれば、現像ローラ１の両端部にこのようなフランジ１３が設けられるので、感光ドラム２に対して現像ローラ１の軸方向でより一層均一な力で現像ローラ１を圧接させることができる。

図１（ａ）は、現像ローラ単体を軸心で切ったときの断面図であり、図１（ｂ）は、現像ローラが感光ドラムに押圧される様子を模式的に示す図であり、現像ローラについてはその軸心で切ったときの断面図で図示したものである。 現像カートリッジの左側面図からギアカバーを外した状態を示す図である。 図３は、入力ギア、供給ローラギア、アイドルギアおよび現像ローラギアを図２から抜き出して拡大した図である。

符号の説明

１ 現像ローラ
２ 感光ドラム
３ 現像カートリッジ
１１ ローラ本体
１２ 弾性層
１２ａ （弾性層の）外側端面
１３ フランジ
１３ａ 当接面
１３ｂ （当接面の）内側端縁
１３ｃ 挿入部
１３ｄ ギア取り付け部
１４ 軸受
４０ 入力ギア
４１ 供給ローラギア
４２ アイドルギア
４３ 現像ローラギア
Ｘ アイドルギアと現像ローラとの噛合位置
Ｙ アイドルギアと現像ローラギアの回転中心同士を結んだ線に直交する線
Ｚ 噛合位置Ｘを基準にして線Ｙから圧力角α分だけずれた線
Ｌ１ 現像ローラの軸心から弾性層の表面までの長さ
Ｌ２ 現像ローラの軸心からフランジの当接面までの長さ

Claims (5)

1. 表面に現像剤を担持し、感光ドラムに圧接される現像ローラにおいて、
   中空のローラ本体と、
   前記ローラ本体の周面を被覆する弾性層と、
   前記ローラ本体の端部に嵌合され、前記感光ドラムに当接するための当接面を有するフランジと、を備え、
   前記現像ローラの軸心から前記弾性層の表面までの長さをＬ１、前記軸心から前記当接面までの長さをＬ２、前記軸心から前記ローラ本体の周面までの長さをＬ３、としたとき、
   Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３
   であることを特徴とする現像ローラ。
2. 前記現像ローラの長手方向において、前記当接面の内側端縁は、前記弾性層の外側端面と接触していることを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
3. 前記当接面は、前記フランジにおける前記感光ドラムとの対向領域の全幅に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の現像ローラ。
4. 前記フランジ部は、前記ローラ本体の両端部に嵌合されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の現像ローラ。
5. 請求項１ないし３のいずれかに記載の現像ローラを備えた現像装置であって、
   前記フランジにおいて前記現像ローラの軸心と同軸に設けられ、装置本体からの回転駆動力が伝達されることで前記現像ローラを回転させる現像ローラギアを備え、
   前記回転駆動力を伝達するためにこの現像ローラギアに噛合する噛合ギアのギア歯から前記現像ローラギアのギア歯が押される方向は、前記現像ローラを前記感光ドラムに押圧する方向であり、
   前記フランジは、少なくとも前記現像ローラギアが設けられる側に嵌合されることを特徴とする現像装置。