JP2012108367A - 現像ローラ、現像装置、プロセスカートッリジ、及び、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スリーブとフランジとの嵌合作業を容易にして、かつ、不完全な嵌合によるローラの振れから生じる画像濃度むらの発生が未然に防止された現像ローラを提供する。
【解決手段】円筒状のスリーブと、スリーブの両端にそれぞれ挿入されたフランジと、を有する現像ローラにおいて、フランジには、先端側に設けられた円柱状の小径部と、小径部よりも後端側に小径部よりも大きい直径を有する円柱状の大径部とが、それぞれ同軸に設けられ、スリーブの両端部に、小径部が圧入される円筒内側面が設けられた小径対応部と、スリーブの端側に大径部が圧入される円筒内側面が設けられた大径対応部と、がそれぞれ設けられ、大径対応部の幅が、先端から小径部のスリーブへの挿入方向先端までの距離より大きくされており、かつ、小径部と小径対応部との圧入しろが、大径部と大径対応部の圧入しろよりも小さくされている。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に用いられる現像剤ローラ、現象装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関し、さらに詳しくは、中空体に担持された現像剤を、感光体と中空体とが間隙をもって対向する現像領域に搬送し、該感光体上の静電潜像を現像してトナー像を形成する現像剤担持体及び現像装置に関する。また、本発明は、かかる現像装置を有するプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。

複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式の現像装置などに用いられる現像ローラとして、中空円筒状の現像スリーブとその両端に挿入されるフランジとから構成されるものが一般的である。

ここで、一般的なフランジと現像スリーブとの結合方法としては、「軸の滑合嵌合＋スリーブのかしめ」（方法１）、「軸の滑合嵌合+接着剤」（方法２）、「焼きばめ」（方法３）、及び、「軸の圧入嵌合」（方法４）などが考えられる。

フランジと現像スリーブの結合には、相対位置関係だけではなく、結合強度も必要となるために、これらの結合方法では位置関係の精度と結合強度とに関して、それぞれメリット、及び、デメリットがある。

方法１の「軸の滑合嵌合＋スリーブのかしめ」では、位置関係精度は滑合嵌合で確保し、結合強度はスリーブにかしめを施すことで確保している。この方法では、フランジの抜け防止という点では非常に利点があるが、フランジの挿入後にスリーブを変形させるので組立工数の増加と、確実な結合を行うためにはスリーブのカシメ量が大きいことが必要なので、その変形は多部位へも影響し、現像スリーブ単体の振れもむしろ悪化するおそれがある。

方法２の「軸の滑合嵌合と接着剤」では、方法１同様に、位置関係の精度は滑合嵌合で確保している。結合強度は、接着剤を用いることで確保しており、方法１のようにスリーブの変形といった影響が発生しない。しかし、接着剤は均一な塗布が難しく、挿入部全域で同等の結合強度を確保するのが難しい。まだ、接着剤のはみだしも生じてしまうために、現像剤を搬送する現像ローラに接着剤を使用するのは望ましくない。

方法３の「焼きばめ」では、結合強度を焼きばめ、つまりスリーブを熱して膨張させた状態で、フランジを挿入し、冷えたスリーブによってフランジがはさまれることで確保している。この方法では、フランジの挿入時には、スリーブが膨張した状態であるために、位置関係の精度確保が難しい。

方法４の「軸の圧入嵌合」では、軸の嵌合を圧入により行うために、滑合嵌合よりは位置精度が悪くなるが、滑合嵌合よりも高い結合強度が確保される。この結合強度は一般的には焼きばめよりは劣る。

このように各結合方法によって、位置関係の精度と結合強度の確保のメリット・デメリットがあるものの、スリーブとフランジとからなる現像ローラの組み立て精度と結合強度の両立とが近年より強く望まれるようになった。

ここで、複数の磁極がその表面に形成されたマグネットロールと、このマグネットロールが収容される円筒状のスリーブと、マグネットロールを収容したスリーブの両端部に結合される一対のフランジとで構成された現像ローラが、特開平１１−１２５９６５号公報（特許文献１）等で提案されている。

このような現像ローラを用いる現像装置では、マグネットロールを固定した状態で外周のスリーブのみを回転させることで、スリーブの表面に吸着させた現像剤が現像領域まで搬送される。

現像領域まで搬送された現像剤は感光ドラムに供給され、感光ドラム表面に形成されている静電潜像を可視像化する。なお、感光ドラムに供給されずにスリーブ側に残留した現像剤は、スリーブの回転により現像剤剥離領域まで到達したところでスリーブから剥離される。なお、上記特許文献１では、現像ローラの製造におけるスリーブにフランジを嵌着固定する方法としては、スリーブ端部の内周面に形成された凹凸部に対応する凸凹をフランジ外周面に設け、これら凹凸が合致するように圧入する方法が示されている。

しかしながら、特許文献１で提案されたこのような方法では、スリーブに形成された凹凸部とフランジ外周面に形成された凹凸部を嵌合させる工程において、両者の位置あわせを精密に行う必要があり、工程が頻雑になってしまう。さらに凹凸部の嵌合が完全でないと現像ローラとして用いた場合に振れが発生し、画像形成時に画像濃度むらが生じてしまうと云う問題があった。

本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、スリーブとフランジとの嵌合作業を容易にして、かつ、不完全な嵌合によるローラの振れから生じる画像濃度むらの発生が未然に防止された現像ローラ、そのような現像ローラを備えた現像装置、及び、このような現像装置を備えたプロセスカートリッジ、並びに、画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明の現像ローラは、上記課題を解決するために、請求項１に記載の通り、円筒状のスリーブと、該スリーブの両端にそれぞれ挿入されたフランジと、を有する現像ローラにおいて、前記フランジには、前記スリーブへの挿入方向先端側に設けられた円柱状の小径部と、前記小径部よりもスリーブへの挿入方向後端側に該小径部よりも大きい直径を有する円柱状の大径部とが、それぞれ同軸に設けられ、前記スリーブの両端部に、前記フランジが挿入されたときに、前記小径部が圧入される円筒内側面が設けられた小径対応部と、該小径対応部よりも前記スリーブの端側に前記大径部が圧入される円筒内側面が設けられた大径対応部と、がそれぞれ設けられ、前記大径対応部の幅が、前記大径部の前記スリーブへの挿入方向先端から前記小径部の前記スリーブへの挿入方向先端までの距離より大きくされており、かつ、前記小径部と前記小径対応部との圧入しろが、前記大径部と前記大径対応部の圧入しろよりも小さくされていることを特徴とする現像ローラである。

また、本発明の現像ローラは、請求項２に記載の通り、請求項１に記載の現像ローラにおいて、前記大径対応部の幅が、前記大径部の前記スリーブへの挿入方向先端から前記小径部の前記スリーブへの挿入方向先端までの距離の２倍以上とされていることを特徴とする。

また、本発明の現像ローラは、請求項３に記載の通り、請求項１または請求項２に記載の現像ローラにおいて、前記大径対応部の幅が前記大径部の幅より広く、前記大径部の前記スリーブ挿入方向後端側に、該大径部よりも大きくかつ該スリーブの円筒の直径よりも小さい直径を有する鍔部が設けられていていることを特徴とする。

また、本発明の現像ローラは、請求項４に記載の通り、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の現像ローラにおいて、前記細径部側面にアヤメローレットが設けられていることを特徴とする。

本発明の現像装置は請求項５に記載の通り、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の現像ローラが備えられていることを特徴とする現像装置である。

本発明のプロセスカートリッジは、請求項７に記載の通り、請求項５に記載の現像装置が備えられていることを特徴とするプロセスカートリッジである。

本発明の画像形成装置は、請求項７に記載の通り、請求項６に記載のプロセスカートリッジが備えられていることを特徴とする画像形成装置である。

本発明の現像ローラは、大径対応部の幅が、大径部のスリーブへの挿入方向先端から小径部のスリーブへの挿入方向先端までの距離より大きくされており、かつ、小径部と小径対応部との圧入しろが、大径部と大径対応部との圧入しろよりも小さくされていることにより、まず、大径対応部に大径部が圧入され、ついで、小径対応部に小径部が圧入されるので、小径部と小径対応部との圧入しろが小さいにもかかわらず、大径対応部及び大径部によって小径部が小径対応部へ互いに同軸である状態を保ちながら誘導されるので、圧入ミスがなく、確実にかつ容易に圧入作業を完了させることができ、圧入後は小径部と小径対応部との圧入しろが小さいので、現像ローラとしての軸精度が高く、その結果、このような現像ローラを備えた画像形成装置を用いたときに、画像むらの発生があらかじめ防止される。

また、大径対応部の幅が、大径部の前記スリーブへの挿入方向先端から小径部の前記スリーブへの挿入方向先端までの距離の２倍以上とされていることにより、上記大径対応部及び大径部によって小径部が小径対応部へ互いに同軸である状態を保ちながら誘導されるときの精度が高くなるので、上記効果がより確実に得られる。

また、本発明の現像ローラにおいて、前記大径対応部の幅が前記大径部の幅より広いときに、前記大径部の前記スリーブへの挿入方向後端側に、大径部よりも大きくかつスリーブの円筒外径よりも小さい直径を有する鍔部が設けられていていると、フランジの挿入後のスリーブの端部の変形をあらかじめ防止することができる。

また、前記細径部側面にアヤメローレットが設けられていると、画像への悪影響を排除しながら、フランジとスリーブとの結合を確実なものとすることができる。

上記の現像ローラが備えられている現像装置は、画像むらの発生があらかじめ防止されている。

上記の現像装置が備えられているプロセスカートリッジでは画像むらの発生があらかじめ防止されている。

上記のプロセスカートリッジが備えられている画像形成装置では画像むらの発生があらかじめ防止されている。

図１は、本発明に係る画像形成装置の一例をモデル的に示す図である。 図２は、本発明に係る現像装置の一例をモデル的に示す図である。 図３は、本発明に係る現像ローラの一例をモデル的に示す図である。 図４は、本発明に係る現像ローラに用いるフランジの例をモデル的に示す図である。 図５は、他のフランジの例を示すモデル図である。 図６は、フランジの現像スリーブへの挿入課程を示すモデル図である。 図７は、フランジの現像スリーブへの挿入課程を示すモデル図である。 図８は、他のフランジの現像スリーブへの挿入課程を示すモデル図である。 図９は、アヤメローレットを小径部に設けた例を示すモデル図である。 図１０は、現像ローラの評価方法についての説明図である。

以下、本発明の一実施形態を、図１に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる画像形成装置の構成を正面からみた説明図である。図２は、図１に示された画像形成装置の本発明の一実施形態にかかる現像装置の断面図である。図３は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。

画像形成装置１０１は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像則ちカラー画像を、一枚の転写材としての記録紙１０７（図１に示す）に形成する。なお、イエロー、マゼンダ、シアン、黒の各色に対応するユニットなどを、以下、符号の末尾に各々Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを付けて示す。

画像形成装置１０１は、図１に示すように、装置本体１０２と、給紙ユニット１０３と、レジストローラ対１１０と、転写ユニット１０４と、定着ユニット１０５と、複数のレーザ書き込みユニット１２２Ｙ，１２２Ｍ，１２２Ｃ，１２２Ｋと、複数のプロセスカートリッジ１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋとを少なくとも備えている。

装置本体１０２は、例えば、箱状に形成され、フロア上などに設置される。装置本体１０２は、給紙ユニット１０３と、レジストローラ対１１０と、転写ユニット１０４と、定着ユニット１０５と、複数のレーザ書き込みユニット１２２Ｙ，１２２Ｍ，１２２Ｃ，１２２Ｋと、複数のプロセスカートリッジ１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋを収容している。

給紙ユニット１０３は、装置本体１０２の下部に複数設けられている。給紙ユニット１０３は、前述した記録紙１０７を重ねて収容するとともに装置本体１０２に出し入れ自在な給紙カセット１２３と、給紙ローラ１２４とを備えている。給紙ローラ１２４は、給紙カセット１２３内の一番上の記録紙１０７に押し当てられている。給紙ローラ１２４は、前述した一番上の記録紙１０７を、転写ユニット１０４の後述する搬送ベルト１２９と、プロセスカートリッジ１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋの後述する現像装置１１３の感光体ドラム１０８との間に送り出す。

レジストローラ対１１０は、給紙ユニット１０３から転写ユニット１０４に搬送される記録紙１０７の搬送経路に設けられており、一対のローラ１１０ａ，１１０ｂを備えている。レジストローラ対１１０は、一対のローラ１１０ａ，１１０ｂ間に記録紙１０７を挟み込み、該挟み込んだ記録紙１０７をトナー像に重ね合わせ得るタイミングで、転写ユニット１０４とプロセスカートリッジ１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋとの間に送り出す。

転写ユニット１０４は、給紙ユニット１０３の上方に設けられている。転写ユニット１０４は、駆動ローラ１２７と、従動ローラ１２８と、搬送ベルト１２９と転写ローラ１３０Ｙ，１３０Ｍ，１３０Ｃ，１３０Ｋとを備えている。駆動ローラ１２７は、記録紙１０７の搬送方向の下流側に配置されており、駆動源としてのモータなどによって回転駆動される。従動ローラ１２８は、装置本体１０２に回転自在に支持されており、記録紙１０７の搬送方向の上流側に配置されている。搬送ベルト１２９は、無端環状に形成されており、前述した駆動ローラ１２７と従動ローラ１２８との双方に掛け渡されている。搬送ベルト１２９は、駆動ローラ１２７が回転駆動されることで、前述した駆動ローラ１２７と従動ローラ１２８との回りを図中反時計回りに循環（無端走行）する。

転写ローラ１３０Ｙ，１３０Ｍ，１３０Ｃ，１３０Ｋは、それぞれ、プロセスカートリッジ１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋの感光体ドラム１０８との間に搬送ベルト１２９と該搬送ベルト１２９上の記録紙１０７とを挟む。転写ユニット１０４は、転写ローラ１３０Ｙ，１３０Ｍ，１３０Ｃ，１３０Ｋが、給紙ユニット１０３から送り出された記録紙１０７を各プロセスカートリッジ１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋの感光体ドラム１０８の外表面に押し付けて、感光体ドラム１０８上のトナー像を記録紙１０７に転写する。転写ユニット１０４は、トナー像を転写した記録紙１０７を定着ユニット１０５に向けて送り出す。

定着ユニット１０５は、転写ユニット１０４の記録紙１０７の搬送方向の下流に設けられ、互いの間に記録紙１０７を挟む一対のローラ１０５ａ，１０５ｂを備えている。定着ユニット１０５は、一対のローラ１０５ａ，１０５ｂ間に転写ユニット１０４から送り出されてきた記録紙１０７を押圧加熱することで、感光体ドラム１０８から記録紙１０７上に転写されたトナー像を、該記録紙１０７に定着させる。

レーザ書き込みユニット１２２Ｙ，１２２Ｍ，１２２Ｃ，１２２Ｋは、それぞれ、装置本体１０２の上部に取り付けられている。レーザ書き込みユニット１２２Ｙ，１２２Ｍ，１２２Ｃ，１２２Ｋは、それぞれ、一つのプロセスカートリッジ１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋに対応している。レーザ書き込みユニット１２２Ｙ，１２２Ｍ，１２２Ｃ，１２２Ｋは、プロセスカートリッジ１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋの後述の帯電ローラ１０９により一様に帯電された感光体ドラム１０８の外表面にレーザ光を照射して、静電潜像を形成する。

プロセスカートリッジ１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋは、それぞれ、転写ユニット１０４と、レーザ書き込みユニット１２２Ｙ，１２２Ｍ，１２２Ｃ，１２２Ｋとの間に設けられている。プロセスカートリッジ１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋは、装置本体１０２に着脱自在である。プロセスカートリッジ１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋは記録紙１０７の搬送方向に沿って、互いに並設されている。

プロセスカートリッジ１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋは、図２に示すように、カートリッジケース１１１と、帯電装置としての帯電ローラ１０９と、感光体ドラム（像担持体ともいう）１０８と、クリーニング装置としてのクリーニングブレード１１２と、現像装置１１３と、を備えている。このため、画像形成装置１０１は、帯電ローラ１０９と、感光体ドラム１０８と、クリーニングブレード１１２と、現像装置１１３と、を少なくとも備えている。

カートリッジケース１１１は、装置本体１０２に着脱自在で、かつ帯電ローラ１０９と、感光体ドラム１０８と、クリーニングブレード１１２と、現像装置１１３と、を収容している。帯電ローラ１０９は、感光体ドラム１０８の外表面を一様に帯電する。感光体ドラム１０８は、現像装置１１３の後述する現像ローラ１１５と間隔をあけて配されている。感光体ドラム１０８は、軸芯を中心として回転自在な円柱状又は円筒状に形成されている。感光体ドラム１０８は、対応するレーザ書き込みユニット１２２Ｙ，１２２Ｍ，１２２Ｃ，１２２Ｋにより、外表面上に静電潜像が形成される。感光体ドラム１０８は、外表面上に形成されかつ担持する静電潜像にトナーが吸着して現像し、こうして得られたトナー像を搬送ベルト１２９との間に位置付けられた記録紙１０７に転写する。クリーニングブレード１１２は、記録紙１０７にトナー像を転写した後に、感光体ドラム１０８の外表面に残留した転写残トナーを除去する。現像装置１１３は、図２に示すように、現像剤供給部１１４と、ケース１２５と、現像剤担持体としての現像ローラ１１５と、規制部材としてのドクタブレード１１６とを少なくとも備えている。

現像剤供給部１１４は、収容槽１１７と、攪拌部材としての一対の攪拌スクリュー１１８と、を備えている。収容槽１１７は、感光体ドラム１０８と長さが略等しい箱状に形成されている。また、収容槽１１７内には、該収容槽１１７の長手方向に沿って延びた仕切壁１１９が設けられている。仕切壁１１９は、収容槽１１７内を第１空間１２０と、第２空間１２１とに区画している。また、第１空間１２０と第２空間１２１とは、両端部が互いに連通している。

収容槽１１７は、第１空間１２０と第２空間１２１との双方に現像剤１２６を収容する。現像剤１２６は、トナーと、磁性キャリア（磁性粉ともいう）とを含んでいる。トナーは、第１空間１２０と、第２空間１２１とのうち現像ローラ１１５から離れた側の第１空間１２０の一端部に、適宜供給される。トナーは、乳化重合法又は懸濁重合法により製造された球状の微粒子である。なお、トナーは、種々の染料又は顔料を混入・分散した合成樹脂で構成される塊を粉砕して得られても良い。トナーの平均粒径は、３μｍ以上でかつ７μｍ以下である。また、トナーは、粉砕加工などにより形成されていても良い。

磁性キャリアは、第１空間１２０と第２空間１２１との双方に収容されている。磁性キャリアの平均粒径は、２０μｍ以上でかつ５０μｍ以下である。

攪拌スクリュー１１８は、第１空間１２０と第２空間１２１それぞれに収容されている。攪拌スクリュー１１８の長手方向は、収容槽１１７、現像ローラ１１５及び感光体ドラム１０８の長手方向と平行である。

攪拌スクリュー１１８は、軸芯周りに回転自在に設けられており、軸芯周りに回転することで、トナーと磁性キャリアとを攪拌するとともに、該軸芯に沿って現像剤１２６を搬送する。

図示例では、第１空間１２０内の攪拌スクリュー１１８は、現像剤１２６を前述した一端部から他端部に向けて搬送する。第２空間１２１内の攪拌スクリュー１１８は、現像剤１２６を他端部から一端部に向けて搬送する。

前述した構成によれば、現像剤供給部１１４は、第１空間１２０の一端部に供給されたトナーを、磁性キャリアと攪拌しながら、他端部に搬送し、この他端部から第２空間１２１の他端部に搬送する。そして、現像剤供給部１１４は、第２空間１２１内でトナーと磁性キャリアとを攪拌し、軸芯方向に搬送しながら、現像ローラ１１５の外表面に供給する。

ケース１２５は、箱状に形成され、前述した現像剤供給部１１４の収容槽１１７に取り付けられて、該収容槽１１７とともに、現像ローラ１１５などを覆う。また、ケース１２５の感光体ドラム１０８と相対する部分には、開口部１２５ａが設けられている。

現像ローラ１１５は、円柱状に形成され、第２空間１２１と、感光体ドラム１０８との間でかつ前述した開口部１２５ａの近傍に設けられている。現像ローラ１１５は、感光体ドラム１０８と収容槽１１７との双方と平行である。現像ローラ１１５は、感光体ドラム１０８と間隔をあけて配されている。現像ローラ１１５と感光体ドラム１０８との間の空間は、現像剤１２６のトナーを感光体ドラム１０８に吸着させて、静電潜像を現像してトナー像を得る現像領域１３１をなしている。現像領域１３１では、現像ローラ１１５と感光体ドラム１０８とが相対する。

現像ローラ１１５は、図２及び図３に示すように、芯金１３４と、円筒状のマグネットローラ（磁石体ともいう）１３３と、前述した円筒状の現像スリーブ１３２と、フランジ１３５を備えている。芯金１３４は、長手方向が感光体ドラム１０８の長手方向と平行に配され、前述したケース１２５に回転することなく固定されている。フランジ１３５は後述する嵌合方法にて固定されている。

マグネットローラ１３３は、磁性材料で構成され、かつ円筒状に形成されているとともに、図示しない複数の固定磁極が取り付けられている。マグネットローラ１３３は、芯金１３４の外周に軸芯回りに回転することなく固定されている。

固定磁極は、長尺で棒状の磁石であり、マグネットローラ１３３に取り付けられている。固定磁極は、マグネットローラ１３３則ち現像ローラ１１５の長手方向に沿って延びており、該マグネットローラ１３３の全長に亘って設けられている。前述した構成のマグネットローラ１３３は、現像スリーブ１３２内に収容されている（内包されている）。

一つの固定磁極は、前述した攪拌スクリュー１１８と相対している。該一つの固定磁極は、汲み上げ磁極をなしており、現像スリーブ１３２即ち現像ローラ１１５の外表面上に磁気力を生じて、収容槽１１７の第２空間１２１内の現像剤１２６を現像スリーブ１３２の外表面に吸着する。

他の一つの固定磁極は、前述した感光体ドラム１０８と相対している。この固定磁極は、現像磁極をなしており、現像スリーブ１３２即ち現像ローラ１１５の外表面上に磁気力を生じて、現像スリーブ１３２と感光体ドラム１０８との間に磁界を形成する。この固定磁極は、該磁界によって磁気ブラシを形成することで、現像スリーブ１３２の外表面に吸着された現像剤１２６のトナーを感光体ドラム１０８に受け渡すようになっている。

前述した汲み上げ磁極と現像磁極との間には、少なくとも一つの固定磁極が設けられている。この少なくとも一つの固定磁極は、現像スリーブ１３２即ち現像ローラ１１５の外表面上に磁気力を生じて、現像前の現像剤１２６を感光体ドラム１０８に向けて搬送するとともに、現像済みの現像剤１２６を感光体ドラム１０８から収容槽１１７内まで搬送する。

前述した固定磁極は、現像スリーブ１３２の外表面に現像剤１２６を吸着すると、現像剤１２６の磁性キャリアが該固定磁極が生じる磁力線に沿って複数重ねさせて、該現像スリーブ１３２の外表面上に立設（穂立ち）させる。このように、磁性キャリアが磁力線に沿って複数重なって現像スリーブ１３２の外表面上に立設する状態を、磁性キャリアが現像スリーブ１３２の外表面上に穂立ちするという。すると、この穂立ちした磁性キャリアに前述したトナーが吸着する。則ち、現像スリーブ１３２は、マグネットローラ１３３の磁力により外表面に現像剤１２６を吸着する。現像スリーブ１３２は、円筒状に形成されている。

現像スリーブ１３２は、マグネットローラ１３３を内包し（収容し）て、軸芯回りに回転自在に設けられている。現像スリーブ１３２は、その内周面が固定磁極に順に相対するように回転される。現像スリーブ１３２は、アルミニウム合金、真鍮、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、導電性の樹脂などの非磁性材料で構成されている。現像スリーブ１３２は、外表面に粗面化処理が施されている。

アルミニウム合金は、加工性、軽さの面で優れている。アルミニウム合金を用いる場合には、Ａ６０６３、Ａ５０５６あるいはＡ３００３を用いるのが好ましい。

ステンレス鋼を用いる場合には、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４あるいはＳＵＳ３１６を用いるのが好ましい。なお、図示例では、現像スリーブ１３２は、アルミニウム合金で構成されている。

現像スリーブ１３２の外径は、コンパクトさと求められる機能とを満足するために１４ｍｍ〜３０ｍｍ程度であるのが望ましい。現像スリーブ１３２の軸（軸芯）方向の長さは、３００ｍｍ〜３５０ｍｍ程度であるのが望ましい。ドクタブレード１１６は、現像装置１１３の感光体ドラム１０８寄りの端部に設けられている。ドクタブレード１１６は、現像スリーブ１３２の外表面と間隔をあけた状態で、前述したケース１２５に取り付けられている。ドクタブレード１１６は、所望の厚さを越える現像スリーブ１３２の外表面上の現像剤１２６を収容槽１１７内にそぎ落として、現像領域１３１に搬送される現像スリーブ１３２の外表面上の現像剤１２６を所望の厚さにする。

前述した構成の現像装置１１３は、現像剤供給部１１４でトナーと磁性キャリアとを十分に攪拌し、この攪拌した現像剤１２６を固定磁極により現像スリーブ１３２の外表面に吸着する。そして、現像装置１１３は、現像スリーブ１３２が回転して、複数の固定磁極により吸着した現像剤１２６を現像領域１３１に向かって搬送する。現像装置１１３は、ドクタブレード１１６で所望の厚さになった現像剤１２６を感光体ドラム１０８に吸着させる。こうして、現像装置１１３は、現像剤１２６を現像ローラ１１５に担持し、現像領域１３１に搬送して、感光体ドラム１０８上の静電潜像を現像して、トナー像を形成する。

そして、現像装置１１３は、現像済みの現像剤１２６を、収容槽１１７に向かって離脱させる。さらに、そして、収容槽１１７内に収容された現像済みの現像剤１２６は、再度、第２空間１２１内で他の現像剤１２６と十分に攪拌されて、感光体ドラム１０８の静電潜像の現像に用いられる。なお、現像装置１１３は、現像剤供給部１１４が例えば感光体ドラム１０８に供給されるトナーの濃度が低下したことを後述するトナー濃度センサが検知すると、撹拌スクリュー１１８の回転駆動によりトナーを現像ローラ１１５に向けて繰り出すようになっている。

前述した構成の画像形成装置１０１は、以下に示すように、記録紙１０７に画像を形成する。まず、画像形成装置１０１は、感光体ドラム１０８を回転して、この感光体ドラム１０８の外表面を一様に帯電ローラ１０９により−７００Ｖに帯電する。感光体ドラム１０８の外表面にレーザ光を照射して、感光体ドラム１０８を露光して、画像部分を−１５０Ｖに減衰させて、該感光体ドラム１０８の外表面に静電潜像を形成する。そして、静電潜像が現像領域１３１に位置付けられると、この静電潜像に−５５０Ｖの現像バイアス電圧を印加して、現像装置１１３の現像スリーブ１３２の外表面に吸着した現像剤１２６が感光体ドラム１０８の外表面に吸着して、静電潜像を現像し、トナー像を感光体ドラム１０８の外表面に形成する。

そして、画像形成装置１０１は、給紙ユニット１０３の給紙ローラ１２４などにより搬送されてきた記録紙１０７が、プロセスカートリッジ１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋの感光体ドラム１０８と転写ユニット１０４の搬送ベルト１２９との間に位置して、感光体ドラム１０８の外表面上に形成されたトナー像を記録紙１０７に転写する。画像形成装置１０１は、定着ユニット１０５で、記録紙１０７にトナー像を定着する。こうして、画像形成装置１０１は、記録紙１０７にカラー画像を形成する。

一方、転写されずに感光体ドラム１０８上に残ったトナーはクリーニングブレード１１２によって回収される。残留トナーを除去された感光体ドラム１０８は図示しない除電ランプで初期化され、次回の画像形成プロセスに供される。

また、前述した画像形成装置１０１では、環境変動や経時変動による画質の変動を抑えるために、プロセスコントロールを行なっている。具体的には、まず現像装置１１３における現像能力を検出する。例えば、あるトナーパターンの画像を、現像バイアス電圧を一定にした条件下で感光体ドラム１０８上に形成し、その画像濃度を図示しない光センサで検出し、濃度変化から現像能力を把握する。そして、この現像能力が所定の目標現像能力になるように、トナー濃度の目標値を変更することで、画質を一定に保つことができる。例えば、光センサで検出したトナーパターンの画像濃度が、目標現像濃度よりも薄い場合には、トナー濃度を高くするように、図示しない制御手段としてのＣＰＵが撹拌スクリュー１１８を回転駆動するモータの駆動回路を制御する。一方、光センサで検出したトナーパターンの画像濃度が、目標現像濃度よりも薄い場合には、トナー濃度を低くするように、ＣＰＵが前述したモータの駆動回路を制御する。ここで、上記トナー濃度は図示しないトナー濃度センサで検知される。なお、感光体ドラム１０８上に形成されるトナーパターンの画像濃度は、現像スリーブ１３２による画像濃度周期むらの影響で多少変動することがある。

前述した現像ローラは、円筒状の現像スリーブ１３２と、この現像スリーブ１３２の両端に挿入された２つのフランジ１３５及び１４０とから構成されている。

フランジ１３５には、現像スリーブ１３２への挿入方向先端側に設けられた円柱状の小径部１３５ａと、現像スリーブ１３２への挿入方向後端に設けられた軸部１３５ｅと、小径部１３５ａと軸部１３５ｃとの間に小径部１３５ａよりも大きい直径を有する円柱状の大径部１３５ｂとが、それぞれ同軸に設けられている。

一方、フランジ１４０には、現像スリーブ１３２への挿入方向先端側に設けられた円柱状の小径部１４０ａと、前記小径部１４０ａよりもスリーブ１３２への挿入方向後端側に小径部１４０ａよりも大きい直径を有する円柱状の大径部と、それぞれ同軸に設けられ、さらに、現像スリーブ１３２への挿入方向先端から後端まで貫通する、マグネットローラ１３３が固定された芯金１３４が貫入するための貫通孔１４０ｃとが、それぞれ同軸に設けられている。

これらフランジ１３５及び１４０の小径部１３５ａ、１４０ａと大径部１３５ｂ、１４０ｂとの間にはそれぞれ小径部１３５ａ及び１４０ａよりも細い連絡部１３５ｄ及び１４０ｄが設けられている。これは、これらフランジ１３５及び１４０を旋盤加工により製造する際に、この連絡部１３５ｄ及び１４０ｄなしに直接、小径部１３５ａ及び１４０ａと大径部１３５ｂ及び１４０ｂとをそれぞれ隣接させて背作製すると、図５（拡大図）に示すように「Ｒ」のついた、加工精度の低い部分が形成されてしまい、フランジのスリーブへの挿入位置が不正確となる恐れがあるためである。

一方、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、スリーブ１３２の両端部に、フランジ１３５及び１４０が挿入されたときに、大径部１３５ａ及び１４０ａが圧入される円筒内側面に設けられた小径対応部１３２ａと、小径対応部１３２ｂよりも現像スリーブ１３２の端側に大径部１３５ｂが圧入される円筒内側面に設けられた大径対応部１３２ｂと、がそれぞれ設けられ、大径対応部１３２ｂの幅ａ２が大径部１３５ｂの現像スリーブ１３２への挿入方向先端から小径部１３５ａの現像スリーブ１３２への挿入方向先端までの距離ａ１より大きくされており、かつ、小径部１３５ａと小径対応部１３２ａとの圧入しろΔｔ１が、前記大径部と前記大径対応部の圧入しろΔｔ２よりも小さくされている。

このような構成により、フランジ１３５の挿入時（図６（ａ）参照）に、まず、図６（ｂ）に示すように、大径部１３５ｂが大径対応部１３２ｂに圧入される。そしてその後フランジ１３５はさらに挿入されるが、その際には大径部１３５ｂと大径対応部１３２ｂとが、ガイドとなって、小径対応部１３２ａへの小径部１３５ａの圧入時にこれらの位置を同軸に保つために、圧入しろΔｔ２が大きいにもかかわらず、図７（ｃ）のように小径対応部１３２ａの軸に対するずれの発生による圧入の失敗があらかじめ防止されると同時に、フランジ１３５の現像スリーブ１３２への挿入（図６（ｃ）がスムーズに進行し、最終位置までフランジ１３５は現像スリーブ１３２に挿入され最終的に両者は高精度で同軸位置に保たれた状態で現像ローラが組み立てられる。

上記ではフランジ１３５の現像スリーブ１３２への挿入について説明したが、フランジ１４０の現像スリーブ１３２への挿入も同様に行われる（以下も同様である）。

ここで、図８（ａ）に示すように大径対応部１３２ｂの幅ａ２が、大径部の前記スリーブへの挿入方向先端から前記小径部の前記スリーブへの挿入方向先端までの距離の２倍以上とされていると、小径対応部１３２ａへの小径部１３５ａとの圧入時のこれらの位置の同軸性がより高く確保された状態で挿入が継続される（図８（ｂ）及び、図８（ｃ）参照）ので好ましい。このとき、大径部１３５ｂの幅ａ３が上記幅ａ１と等しいか幅ａ１より広いことがより高い同軸性が確保さｍれるので好ましい。

なお、大径対応部１３２ｂの幅が大径部１３５ｂの幅に対して広いとき、図８（ｃ）に示すように現像スリーブ１３２端部が中空となるために、変形し、結果として、形成される画像にむらが生じる恐れがある。この様な問題をあらかじめ防止するために、大径部１３５ｂの現像スリーブ１３２への挿入方向後端側に、大径部１３５ｂよりも大きくかつ現像スリーブ１３２の円筒外径よりも小さい直径を有する鍔部１３５ｃが設けられている。

また、図９に示すように小径部１３５ａ側面にアヤメローレットが設けられていると、現像スリーブ１３２と現像スリーブ１３２に挿入されたフランジ１３５との間のずれの発生が防止され、現像ローラの組み立て精度の低下が未然に防止される。

本発明に係る現像ローラは上記構成より極めて精度が高く、また、その精度が継続的に維持されるために、使用開始直後は勿論、長期間に亘って良好な画像形成に寄与する。

＜実施例１＞
小径部幅が５ｍｍ、小径部直径が２３ｍｍ、大径部幅が１０ｍｍ、大径部直径が２３．６８ｍｍ、大径部のスリーブへの挿入方向先端から小径部の前記スリーブへの挿入方向先端までの距離が７ｍｍのステンレス製フランジを、アルミニウム製現像スリーブ（外径２５ｍｍ）に挿入した。このとき、小径対応部と小径部との圧入しろは５５μｍ、大径対応部と大径部との圧入しろは５μｍ、大径対応部の幅が１０ｍｍであり、また小径部の幅のうち、４．５ｍｍが小径部対応に挿入された。

この構成の現像ローラ（スリーブ及びフランジ以外は従来で用いられていた現像ローラの仕様に従い製作されたもの）を用いて画像形成装置で画像を形成したところ、位置決め精度としては、２μｍ以下を確保し、耐トルク（トルク測定機にてフランジ軸を回転させて測定）は４Ｎｍ以上を達成した。これにより周方向に濃淡むらのない良好な画像が得られた。また、この条件での製造では、位置精度と耐トルクとの良品率はともに１００％であった。（位置決め精度とは、図１０におけるＸの部分の振れ成分である。すなわち、スリーブ外径を基準としたフランジの面振れを評価したものである。また、図１０中黒三角で示されたのは測定時の基準となる面であり、現像ローラの場合、むらのない画像を得るために振れが０．００３ｍｍ以下であることが求められる。）

＜実施例２＞
、小径部にはアヤメローレット（溝部の深さは０．３ｍｍ）を施した以外は実施例１で用いたものと同じステンレス製フランジを、アルミニウム製現像スリーブ（外径２５ｍｍ）に挿入した。このとき、小径対応部と小径部との圧入しろは５μｍ、大径対応部と大径部との圧入しろは５５μｍ、大径対応部の幅が１０ｍｍであり、また小径部の幅のうち、４ｍｍが小径部対応に挿入された。

この構成の現像ローラ（スリーブ及びフランジ以外は従来で用いられていた現像ローラの仕様に従い製作されたもの）を用いて画像形成装置で画像を形成したところ、位置決め精度としては、２μｍ以下を確保し、耐トルクは４Ｎｍ以上を達成した。これにより周方向に濃淡むらのない良好な画像が得られた。また、この条件での製造では、位置精度と耐トルクとの良品率はともに１００％であった。

＜実施例３＞
実施例２と同様に、ただし、大径対応部の幅が８ｍｍとしたフランジを用いて、現像ローラを得た。

このとき、位置決め精度は、１μｍ以下を確保し、耐トルクは４．０Ｎｍ以上を達成した。また、三つ目の段があることにより、スリーブとフランジの端面に段差が生じることのない現像ローラを製造できた。この現像ローラでは、周方向に濃淡むらのない良好な画像が得られた。また、この条件での製造では、位置精度と耐トルクの良品率は１００％であった。

＜比較例１＞
実施例１と同様にただし、大径対応部と大径部との圧入しろは設けずに現像ローラを得た。

この場合、フランジ挿入時に小径部が小径対応部に曲がって挿入されてしまい、耐トルクは満足するが位置精度が悪い現像ローラが発生した。このような現像ローラでは、周方向に濃淡むらのある異常画像が発生するために、不良と判断された。

上記の条件で得られた現像ローラの位置精度の良品率は９６％、耐トルク良品率は９８％であった。

＜比較例２＞
実施例１と同様に、ただし、圧入しろを設けずに、すきまばめとして、かつ、接着剤を用いてフランジをスリーブに固定して現像ローラを製造した。この場合、接着剤の接着強度のばらつきにより、位置精度は満足するが、耐トルクが低いという現像ローラが発生した。この現像ローラでは、フランジとスリーブの結合強度が不足しているために、画像形成に使用していると経時で結合部が破損してしまう問題が生じた。

上記の条件で得られた現像ローラの位置精度の良品率は１００％、耐トルク良品率は９８％であった。また、接着剤のはみ出しによる不良品発生が２％であった。

＜比較例３＞
実施例１と同様に、ただし、圧入しろは設けずに、すきまばめとしてスリーブにフランジを挿入後、スリーブ端部にカシメを実施することで、フランジを接合した現像ローラを製造した。この場合、カシメを実施することで、耐トルクは満足するが、カシメによりフランジの位置がわずかながらに変化してしまい、位置精度が悪い現像ローラが発生した。このような現像ローラでは、周方向に濃淡むらのある異常画像が発生するため、不良品となった。

上記の条件で得られた現像ローラの位置精度の良品率は９３％、耐トルク良品率は１００％であった。

１１５ 現像ローラ
１３２ 現像スリーブ
１３２ａ 小径対応部
１３２ｂ 大径対応部
１３３ マグネットローラ
１３５、１４０ フランジ
１３５ａ、１４０ａ 小径部
１３５ｂ、１４０ｂ 大径部
１３５ｄ、１４０ｄ 連絡部
１３５ｅ 鍔部
１４０ｃ 貫通孔

特開平１１−１２５９６５号公報

Claims (7)

1. 円筒状のスリーブと、該スリーブの両端にそれぞれ挿入されたフランジと、を有する現像ローラにおいて、
   （イ）前記フランジには、前記スリーブへの挿入方向先端側に設けられた円柱状の小径部と、前記小径部よりもスリーブへの挿入方向後端側に該小径部よりも大きい直径を有する円柱状の大径部とが、それぞれ同軸に設けられ、
   （ロ）前記スリーブの両端部に、前記フランジが挿入されたときに、前記小径部が圧入される円筒内側面が設けられた小径対応部と、該小径対応部よりも前記スリーブの端側に前記大径部が圧入される円筒内側面が設けられた大径対応部と、がそれぞれ設けられ、
   （ハ）前記大径対応部の幅が、前記大径部の前記スリーブへの挿入方向先端から前記小径部の前記スリーブへの挿入方向先端までの距離より大きくされており、かつ、
   （ニ）前記小径部と前記小径対応部との圧入しろが、前記大径部と前記大径対応部の圧入しろよりも小さくされている
   ことを特徴とする現像ローラ。
2. 前記大径対応部の幅が、前記大径部の前記スリーブへの挿入方向先端から前記小径部の前記スリーブへの挿入方向先端までの距離の２倍以上とされ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. 前記大径対応部の幅が前記大径部の幅より広く、
   前記大径部の前記スリーブ挿入方向後端側に、該大径部よりも大きくかつ該スリーブの円筒外径よりも小さい直径を有する鍔部が設けられていていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の現像ローラ。
4. 前記細径部側面にアヤメローレットが設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の現像ローラ。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の現像ローラが備えられていることを特徴とする現像装置。
6. 請求項５に記載の現像装置が備えられていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
7. 請求項６に記載のプロセスカートリッジが備えられていることを特徴とする画像形成装置。

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