JP2021026042A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マグネットローラのベンディングが大きくなる場合に、軸受に生じる摺動抵抗による回転ムラを抑え、画像への悪影響を防止することができる、画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、磁極を有するロール部１２とロール部１２の少なくとも一方の端から突出した軸部７とを含むマグネットローラ５と、マグネットローラ５を内部に収納する円筒状のスリーブ９と、スリーブ９の両端にそれぞれ接続されたフランジ部１０ａと、フランジ部１０ａをマグネットローラ５に対して相対的に回動可能に支持する軸受６４ａとを備える。ロール部１２を軸方向に垂直な面で切ったときの断面形状は異形状である。軸受６４ａは、軸部７に固定された内輪部と、フランジ部１０ａに固定された外輪部とを備える。ロール部１２の端面は、軸方向に突出する凸部１４を有し、凸部１４の外径は前記外輪部の内径より小さい。【選択図】図１０

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置が知られている。この画像形成装置は、マグネット装置を備える。マグネット装置は、磁極を有するロール部を備える。ロール部の周辺の構造の一例が、特開平１１−１７６６３１号公報（特許文献１）に記載されている。

ロール部の両端に軸部が突出した形のマグネットロールが円筒状のスリーブの内部に配置されている。ロール部と軸部とは一体成型されている。スリーブの両端を支持するようにフランジ部が設けられている。スリーブおよびその両端に設けられたフランジ部がロール部に対して回転可能となるように、フランジ部の内側には軸受が配置されている。ロール部から突出する一方の軸部はフランジ部の内部で終わっているが、他方の軸部はフランジ部を貫通してフランジ部の外にまで延在している。

特開平１１−１７６６３１号公報

ロール部から突出する軸部が金属製であった場合には、この軸部を支持する軸受として、焼結軸受などの滑り軸受が用いられていた。一方、ロール部と軸部とを含めて樹脂で一体成型されたマグネットローラも知られている。このようなマグネットローラの両端の軸部は樹脂であるので、この場合には軸部と滑り軸受との摺動抵抗が大きく、回転ムラが生じるおそれがあった。

ロール部の断面形状が異形状であるようなマグネットローラは剛性がさらに低くなる。スリーブの周辺には規制ブレードおよび現像剤が配置されるが、規制ブレードおよび現像剤は磁性材料であるので、マグネットローラのベンディングを大きくする方向に作用する。また、温度上昇によってもマグネットローラのベンディングは大きくなる。ベンディングが大きくなれば、さらに軸受における摺動抵抗が増す。また、マグネットローラの軸受に対向する側面と軸受との間での局所的な擦れが生じる。これらの理由により、回転ムラが生じ、生成される画像上に周期的な濃度ムラが発生していた。

これらの問題への対策として、軸受にグリスを塗布すること、摺動性の良い軸受を用いることが考えられるが、ベンディングが大きくなると、回転周期でロックされたり、側面での擦れが生じたりしてしまい、その結果、周期的な画像ムラが解消できないという問題があった。

そこで、本発明は、マグネットローラのベンディングが大きくなる場合に、軸受に生じる摺動抵抗による回転ムラを抑え、画像への悪影響を防止することができる、画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に基づく画像形成装置は、現像装置を備え、前記現像装置は、磁極を有するロール部と前記ロール部の少なくとも一方の端から突出した軸部とを含むマグネットローラと、前記マグネットローラを内部に収納する円筒状のスリーブと、前記スリーブの両端にそれぞれ接続されたフランジ部と、前記フランジ部を前記マグネットローラに対して相対的に回動可能に支持する軸受とを備え、前記ロール部を軸方向に垂直な面で切ったときの断面形状は異形状であり、前記軸受は、前記軸部に固定された内輪部と、前記フランジ部に固定された外輪部とを備え、前記ロール部の端面は、軸方向に突出する凸部を有し、前記凸部の外径は前記外輪部の内径より小さい。

本発明によれば、マグネットローラのベンディングが大きくなる場合に、軸受に生じる摺動抵抗による回転ムラを抑え、画像への悪影響を防止することができる。

本発明に基づく実施の形態１における画像形成装置の概念図である。 本発明に基づく実施の形態１における画像形成装置に備わる現像装置の斜視図である。 本発明に基づく実施の形態１における画像形成装置に備わる現像ローラの正面図である。 本発明に基づく実施の形態１における画像形成装置に備わる現像装置と感光体との位置関係の説明図である。 参考例としての現像ローラの断面図である。 参考例としての現像ローラの長手方向の断面図である。 本発明に基づく実施の形態１における画像形成装置に備わる現像ローラの断面図である。 マグネットローラに生じるベンディングの説明図である。 本発明に基づく実施の形態１における画像形成装置に備わる現像ローラの長手方向の断面図である。 図９におけるＺ１部の拡大図である。 本発明に基づく実施の形態１における画像形成装置に備わるマグネットローラの端部の斜視図である。 図１０における要部の拡大図である。 本発明に基づく実施の形態１における画像形成装置に備わるマグネットローラの第１の変形例の端部の斜視図である。 本発明に基づく実施の形態１における画像形成装置に備わるマグネットローラの第２の変形例の端部の斜視図である。 本発明に基づく実施の形態２における画像形成装置に備わる現像ローラの部分断面図である。 本発明に基づく実施の形態２における画像形成装置に備わるマグネットローラとスペーサとの組立図である。

（実施の形態１）
（構成）
図１〜図１２を参照して、本発明に基づく実施の形態１における画像形成装置について説明する。

本実施の形態における画像形成装置８０１の概念図を図１に示す。画像形成装置８０１は、筐体１と、筐体１の下部に配置されたカセット４０とを備える。筐体１の内部には、感光体４４、帯電器４６、転写ベルト４７、画像露光装置４８、現像装置１０１、１次転写ローラ４２、２次転写ローラ４３、定着装置５０などが配置されている。現像装置１０１は、現像ローラ４５を備える。カセット４０内には１以上の記録媒体２が格納されている。記録媒体２は、たとえば紙であってよいが、紙以外のものであってもよい。転写ベルト４７は無端状であって、循環して走行するように配置されている。

画像形成装置８０１においては、感光体４４の表面が、帯電器４６によって一様に所定電位となるように帯電させられる。この帯電域に対して画像露光装置４８から原稿画像に応じた画像露光が施される。これによって、感光体４４の表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像バイアスを印加された現像ローラ４５で現像されて可視トナー像とされる。１次転写ローラ４２にはトナーを引き寄せるバイアスが印加されており、感光体４４の表面の可視トナー像は転写ベルト４７に転写される。

一方、給紙ローラ４１によってカセット４０から記録媒体２が１枚ずつ取り出され、２次転写ローラ４３に搬送される。２次転写ローラ４３にも１次転写ローラ４２と同様に電圧が印加されている。転写ベルト４７は、２次転写ローラ４３と押圧ローラ４９とによって挟まれており、この部分は２次転写ニップ部３８となっている。記録媒体２が２次転写ニップ部３８を通過する際には、記録媒体２および転写ベルト４７が２次転写ローラ４３と押圧ローラ４９とによって挟み込まれて押圧される。転写ベルト４７によって搬送された可視トナー像は２次転写ニップ部３８において記録媒体２に転写される。可視トナー像を担持した状態の記録媒体２は、定着装置５０へと送り込まれる。定着装置５０では、加熱および加圧が行なわれ、トナーは記録媒体２に定着する。このようにして画像形成が完了した記録媒体２は、出口３９から排出される。

現像装置１０１だけを取り出したところを図２に示す。現像装置１０１においては、現像ローラ４５の外周面が部分的に露出している。現像ローラ４５だけを取り出したところを図３に示す。スリーブ９の両端に軸部６３ａ，６３ｂが延在している。軸部６３ａは軸受６４ａによって保持されている。軸部６３ｂは軸受６４ｂによって保持されている。軸受６４ａ，６４ｂの働きにより、現像ローラ４５は現像装置１０１内で回転することができる。

現像装置１０１と感光体４４との組合せを図４に示す。
現像装置１０１内の現像剤が現像ローラ４５の表面に吸着される。現像ローラ４５の回転とともに現像剤が現像ローラ４５の外周面に沿って搬送される。現像装置１０１には規制ブレード６５が取り付けられている。規制ブレード６５の先端は現像ローラ４５の外周面に近接している。現像ローラ４５の回転によって搬送された現像剤は、規制ブレード６５に擦過されることより均一化される。感光体４４は現像ローラ４５から所定の距離だけ離隔して対向するように配置されている。現像ローラ４５と感光体４４とが互いに対向することによって、現像ニップ部６６が構成されている。規制ブレード６５によって搬送量を均一化された現像剤は、現像ニップ部６６に搬送され、所定の電荷を印加される。これによって、現像動作が行なわれる。現像ニップ部６６を通過した現像剤は現像装置１０１内に搬送されて、現像ローラ４５の表面から剥離されて現像装置１０１内に回収される。

（参考例）
現像ローラ４５の詳細について説明する前に、参考例としての現像ローラ８０の断面を図５に示す。現像ローラ２５においては、円形の外形を有するマグネットローラ８１がスリーブ９の内部に収められている。図５においては、マグネットローラ８１の磁束密度が曲線８２で示されている。曲線８２は、目に見える部材の形状ではないので、点線で仮想的に示されている。マグネットローラ８１は、曲線８２で示される磁束密度を有するように着磁されたものである。曲線８２は、一見不規則な曲線のように見えるが、現像動作を考慮して意図的に決定されたものである。マグネットローラ８１は、軸部材８３と筒状部材８４とを組み合わせたものである。筒状部材８４は軸部材８３を取り囲んでいる。

参考例としての現像ローラ８０の長手方向の断面図を図６に示す。マグネットローラ８１の中心部分には軸部材８３があり、これを取り囲むように筒状部材８４が配置されている。筒状部材８４は、マグネットである。筒状部材８４は、単独で成型された後に軸部材８３と組み合わされてもよい。あるいは、筒状部材８４は、軸部材８３の外周面に貼り付けるように形成されたものであってもよい。現像ローラ８０は、フランジ部８５ａ，８５ｂを備える。軸部材８３の一端には軸受８８ａが取り付けられている。軸部材８３の一端は、フランジ部８５ａの内側で終わっている。フランジ部８５ａは、軸部材８３とは反対側に向かって延在する軸部８６と一体的に形成されている。軸部８６と軸部材８３は同軸状である。フランジ８５ｂは筒部８７と一体的に形成されている。軸部材８３の一部はフランジ部８５ｂおよび筒部８７を貫通して延在している。フランジ部８５ｂの内側には軸受８８ｂが配置されている。コストダウンのために、軸部材８３と筒状部材８４とを一体成型したものも提案されている。

（本実施の形態における画像形成装置に含まれる現像ローラ）
本実施の形態における画像形成装置８０１に話を戻す。画像形成装置８０１に備わる現像装置１０１に含まれる現像ローラ４５の断面図を図７に示す。現像ローラ４５は、スリーブ９と、スリーブ９の内部に配置されたマグネットローラ５とを含む。マグネットローラ５は、軸部６７と、マグネット部６８とを含む。軸部６７を取り囲むようにマグネット部６８が配置されている。マグネット部６８は、断面形状が異形状となっている。マグネット部６８の外側を円筒形のスリーブ９が取り囲んでいる。磁束密度は曲線３１で示される。マグネット部６８は、磁束密度が曲線３１のようになるように、設計されたものである。曲線３１に一致する磁束密度を実現するために、図７に示されるように、マグネット部６８の外形は異形状となっている。

マグネットローラ５に生じるベンディングについて、図８を参照して説明する。マグネットローラ５は、規制ブレード６５によって生じる吸引力、現像ローラ４５の外表面に吸着されている現像剤によって生じる吸引力によって、図８における矢印９１に示すように変形しうる。この変形がベンディングである。マグネットローラ５のベンディングはスリーブ９の内部で生じる。

参考例として説明した現像ローラ８０であれば、軸部材８３もマグネットローラ８１も外形は円形となっていたので、剛性が高く、ベンディングはあまり大きな問題にはならなかった。マグネットローラ８１を軸受８８ａ，８８ｂで保持して回転させても大きな摺動抵抗を生じるものではなかった。

しかし、マグネット部６８の外形が異形状となっているマグネットローラ５では剛性が低く、ベンディング量が大きくなる。何も対策をしなければ、ベンディングによって生じるこじれが問題となる。また、マグネットローラ５の側面が傾斜して軸受に擦れることによる摺動抵抗の変化が大きくなる。そこで、これらの問題を回避するために、本実施の形態では、対策がとられている。

本実施の形態における現像ローラ４５の長手方向の断面図を図９に示す。図９に示すように、現像ローラ４５は、マグネットローラ５を備える。マグネットローラ５は、既に説明したように、軸部６７と、マグネット部６８とが組み合わせられて形成されたものであってもよいが、一体物として形成されたものであってもよい。以下では、一体物として成型された例を前提に説明を続ける。

図９に示すように、マグネットローラ５はロール部１２と、ロール部１２の一方の端から突出する軸部７と、軸部材８とを備える。軸部７は、断面形状が円形であり、先端に向かって径が小さくなるようなテーパ形状を有している。軸部７とロール部１２とは一体的に形成されている。ロール部１２の他方の端には凹部６が設けられている。スリーブ９の両端には、軸部６３ａ，６３ｂが接続されている。軸部６３ａは収容部２９を有する。収容部２９は凹部である。マグネットローラ５の軸部７は、収容部２９に挿入されている。ロール部１２の凹部６には、軸部材８の先端が挿入されている。軸部６３ｂは中空状である。軸部材８は軸部６３ｂの内部を貫通している。軸部６３ｂには軸受６４ｂが取り付けられている。軸受６４ｂの働きにより、軸部材８は、軸部６３ｂに対して相対的に回転可能となっている。

図９におけるＺ１部を拡大したところを図１０に示す。マグネットローラ５は軸受６４ａを介して軸部６３ａによって支持されている。マグネットローラ５を単独で取り出して端部を見た斜視図を図１１に示す。ロール部１２の端面から円形の凸部１４が軸方向に突出している。さらに図１０の中の要部を拡大したところを図１２に示す。凸部１４がロール部１２の端面から立ち上がる高さはＨである。軸受６４ａは、内輪部６４ａ１と転動体６４ａ２と外輪部６４ａ３とを含む。凸部１４の外径Ｄ１は、外輪部６４ａ３の内径Ｄ２より小さい。凸部１４は、内輪部６４ａ１に対向している。

ここで、本実施の形態における画像形成装置について整理すると、以下のように表現することができる。

本実施の形態における画像形成装置８０１は、現像装置１０１を備える。現像装置１０１は、磁極を有するロール部１２とロール部１２の少なくとも一方の端から突出した軸部７とを含むマグネットローラ５と、マグネットローラ５を内部に収納する円筒状のスリーブ９と、スリーブ９の両端にそれぞれ接続されたフランジ部１０ａ，１０ｂと、フランジ部１０ａ，１０ｂをマグネットローラ５に対して相対的に回動可能に支持する軸受６４ａとを備える。ロール部１２を軸方向に垂直な面で切ったときの断面形状は異形状である。軸受６４ａは、軸部７に固定された内輪部６４ａ１と、フランジ部に固定された外輪部６４ａ３とを備える。ロール部１２の端面は、軸方向に突出する凸部１４を有する。凸部１４の外径Ｄ１は外輪部６４ａ３の内径Ｄ２より小さい。

（作用・効果）
本実施の形態では、ロール部１２の端面に凸部１４が設けられ、Ｄ２＞Ｄ１となっているので、軸受６４ａの外輪部６４ａ３とロール部１２の端面とが摺動することが避けられる。したがって、外部から作用する磁気吸引力によってマグネットローラ５のベンディングが大きくなる状況であったとしても、摺動抵抗が変化して回転ムラとなることを防止することができる。すなわち、マグネットローラ５のベンディングが大きくなる場合に、軸受６４ａに生じる摺動抵抗による回転ムラを抑え、画像への悪影響を防止することができる。

なお、凸部１４の高さは０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。凸部１４の高さが０．１ｍｍより小さい場合には、ロール部１２の傾斜ぶりによっては外輪部６４ａ３とロール部１２の端面とが擦れてしまうおそれがある。凸部１４の高さが１ｍｍより大きい場合には、長手方向の寸法が過度に大きくなり、スペースが無駄となる。したがって、凸部１４の高さは０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。

（変形例）
前記凸部は、軸方向から見たときに分割された形状または部位によって半径が異なる形状を有することが好ましい。たとえば、第１の変形例として、図１３にマグネットローラ５ｊを示す。マグネットローラ５ｊは、凸部１６を有する。凸部１６は、軸方向から見たときに、部位によって半径が異なる形状を有する。このような凸部１６を有するマグネットローラ５ｊを備える画像形成装置であってもよい。

第２の変形例として、図１４にマグネットローラ５ｋを示す。マグネットローラ５ｋは、凸部１７を有する。凸部１７は、軸方向から見たときに、分割された形状を有する。このような凸部１７を有するマグネットローラ５ｋを備える画像形成装置であってもよい。

（実施の形態２）
（構成）
図１５〜図１６を参照して、本発明に基づく実施の形態２における画像形成装置について説明する。この画像形成装置の基本的な構成としては、実施の形態１で説明したものと同様である。本実施の形態における画像形成装置に備わる現像ローラの部分拡大断面図を図１５に示す。この現像ローラは、マグネットローラ５ｉを備える。マグネットローラ５ｉのロール部１２の端面に当接するように、スペーサ１５が配置されている。スペーサ１５は、摺動性材料から形成されている。摺動性材料とは、たとえばフッ素樹脂である。

マグネットローラ５ｉを単独で取り出して端部を見た斜視図を図１６に示す。スペーサ１５は、リング状である。マグネットローラ５ｉは、ロール部１２と軸部７とを備える。

本実施の形態における画像形成装置は、現像装置を備える。前記現像装置は、磁極を有するロール部１２とロール部１２の少なくとも一方の端に突出した軸部７とを含むマグネットローラ５ｉと、マグネットローラ５ｉを内部に収納する円筒状のスリーブ９と、スリーブ９の両端にそれぞれ接続されたフランジ部１０ａ，１０ｂと、フランジ部１０ａ，１０ｂをマグネットローラ５ｉに対して相対的に回動可能に支持する軸受６４ａ，６４ｂとを備える。ロール部１２を軸方向に垂直な面で切ったときの断面形状は異形状である。軸部７のまわりにおいてロール部１２と軸受６４ａとの間に、リング状のスペーサ１５が配置されている。

（作用・効果）
本実施の形態では、ロール部１２の端面にリング状のスペーサ１５が配置されているので、軸受６４ａとスペーサとが摺動しやすくなっている。したがって、外部から作用する磁気吸引力によってマグネットローラ５のベンディングが大きくなる状況であったとしても、摺動抵抗が変化して回転ムラとなることを防止することができる。すなわち、マグネットローラ５のベンディングが大きくなる場合に、軸受６４ａに生じる摺動抵抗による回転ムラを抑え、画像への悪影響を防止することができる。

なお、スペーサ１５の厚みは０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。
スペーサ１５の材料は、フッ素系、ポリアセタール系およびポリエチレン系の中から選択されるいずれかの材料であることが好ましい。これらの材料であれば、摺動抵抗を小さくすることができるからである。

これまでに説明したいずれの実施の形態にもあてはまることだが、画像形成装置において現像装置は着脱可能であることが好ましい。

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

１ 筐体、２ 記録媒体、３ 現像剤、５ マグネットローラ、７ 軸部、８ 軸部材、９ スリーブ、１０ａ，１０ｂ フランジ部、１２ ロール部、１３ａ，１３ｂ 転がり軸受、１４ 凸部、１５ スペーサ、１６ （異形状の）凸部、１７ （分割された形状の）凸部、２９ 収容部、３０ 部材、３１ （磁束密度を示す）曲線、３８ ２次転写ニップ部、３９ 出口、４０ カセット、４１ 給紙ローラ、４２ １次転写ローラ、４３ ２次転写ローラ、４４ 感光体、４５ 現像ローラ、４６ 帯電器、４７ 転写ベルト、４８ 画像露光装置、４９ 押圧ローラ、５０ 定着装置、６２ フランジ部、６３ａ，６３ｂ 軸部、６４ａ，６４ｂ 軸受、６４ａ１ 内輪部、６４ａ２ 転動体、６４ａ３ 外輪部、６５ 規制ブレード、６６ 現像ニップ部、６７ 軸部、６８ マグネット部、８０ （参考例として）現像ローラ、８１ マグネットローラ、８３ 軸部材、８４ 筒状部材、８５ａ，８５ｂ フランジ部、８６ 軸部、８７ 筒部、８８ａ，８８ｂ 軸受、９１，９２ 矢印、１０１ 現像装置、８０１ 画像形成装置。

Claims (7)

1. 現像装置を備え、
   前記現像装置は、
   磁極を有するロール部と前記ロール部の少なくとも一方の端から突出した軸部とを含むマグネットローラと、
   前記マグネットローラを内部に収納する円筒状のスリーブと、
   前記スリーブの両端にそれぞれ接続されたフランジ部と、
   前記フランジ部を前記マグネットローラに対して相対的に回動可能に支持する軸受とを備え、
   前記ロール部を軸方向に垂直な面で切ったときの断面形状は異形状であり、
   前記軸受は、前記軸部に固定された内輪部と、前記フランジ部に固定された外輪部とを備え、
   前記ロール部の端面は、軸方向に突出する凸部を有し、前記凸部の外径は前記外輪部の内径より小さい、画像形成装置。
2. 前記凸部の高さは０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記凸部は軸方向から見たときに分割された形状または部位によって半径が異なる形状を有する、請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 現像装置を備え、
   前記現像装置は、
   磁極を有するロール部と前記ロール部の少なくとも一方の端に突出した軸部とを含むマグネットローラと、
   前記マグネットローラを内部に収納する円筒状のスリーブと、
   前記スリーブの両端にそれぞれ接続されたフランジ部と、
   前記フランジ部を前記マグネットローラに対して相対的に回動可能に支持する軸受とを備え、
   前記ロール部を軸方向に垂直な面で切ったときの断面形状は異形状であり、
   前記軸部のまわりにおいて前記ロール部と前記軸受との間に、リング状のスペーサが配置されている、画像形成装置。
5. 前記スペーサの厚みは０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である、請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記スペーサの材料は、フッ素系、ポリアセタール系およびポリエチレン系の中から選択されるいずれかの材料である、請求項４または５に記載の画像形成装置。
7. 前記現像装置は着脱可能である、請求項１から６のいずれか１項に記載の画像形成装置。