JP4557618B2 - ローラ、供給ローラ、現像ローラ - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、プロッタ等の電子写真方式を利用した画像形成装置の現像装置で適用するローラに関するものであり、特には、現像ローラおよび供給ローラに関するものである。

一般に、この種の画像形成装置は、電子写真感光体などの像担持体上に静電潜像を形成し、次いで現像剤を提供することにより静電潜像を現像して可視像化するものである。

かかる現像システムの一つとして、現像装置が清掃装置（クリーナ）を兼用するクリーナレスシステムがある。この方式は、像担持体上に静電潜像を反転現像すると同時に、前工程で転写後も像担持体上に残留していた現像剤を現像装置内に回収し再使用するものであり、装置本体を小型化することができるとともに、清掃で回収された後に処分されていた現像剤が発生せず環境廃棄物をなくすことができるという利点を有する。

この方式の中に、弾性現像ローラと非磁性トナーを利用した接触式現像装置がある。この装置は、導電性（半導電性を含む。以下同じ。）の弾性の現像ローラを現像バイアスの印加の下で、所定のニップ幅で像担持体に接触させて用いるもので、現像ローラの表面にトナー薄層を形成し、次いでこのトナーを像担持体表面に接触させて現像行うものである。

かかる装置において、良好な現像を行うために、対象となるローラが他のローラに対し、一定のニップ幅を持たせること必須の条件であり、そのため、様々な手段が提案されてきている。

例えば、供給ローラに関しては現像ローラに対する均一な現像剤の搬送および層厚規制ローラと現像ローラとの間を通過できなかった現像剤の均一な掻き取り（像担持体から回収された現像剤も含む）が挙げられる。さらに、現像ローラに関しては、一定のニップを保ちながら持ちながら、現像ローラを像担持体に接触させることが挙げられる。

具体的な構成として、供給ローラは特許文献１に開示された構成がある。この供給ローラは、図２に示すように、弾性部１７ｅの両端部１７ｂ、１７ｃの外径を、弾性部１７ｅの中央部１７ａの外径よりも大きくし、さらに、両端部１７ｂから中央部１７ａおよび両端部１７ｃから中央部１７ａに向かって縮径するように形成したものがある。

また、現像ローラにつては特許文献２，３に開示された構成がある。特許文献２は、シャフト２ａと弾性層２ｂとを備えた現像ローラ２の両端を軸端部２０で支持する。この軸受部２０は、弾性層２ｂの両端部でシャフト２ａを回転自在に支持する第一軸受２１と、第一軸受２１より外側に配置されシャフト２ａを回転自在に支持する第二軸受２２とを備える。また、特許文献３は、図９に開示しているように、中空のローラ５４７の長手方向両端部に中実の軸部材５７６を嵌め込んだものがある。
特開２００２−１０８０９０号 特開２００３−３１６１４７号 特開２００４−１７０６８３号

しかし、特許文献１は、軸線方向に沿う外径の変化が複雑なため、供給ローラ１７の弾性部１７ｅを加工することが難しく、コストがかかるものであった。また、特許文献２は、ローラが長尺である場合、図２および図３に示すように、ローラを押圧した時に、その作用は、シャフト２ａの両端部にかかるのみで、ローラの中央部にはほとんどかからなくなる。この結果、ローラの中央部が撓んでしまい、一定のニップを保ちながら持ちながら、現像ローラを像担持体に接触させることが難しいものであった。

また、特許文献３については、先にも述べたように、中空のローラ５４７の長手方向両端部に中実の軸部材５７６を嵌め込んだ構成であるため、長尺のローラである場合には、ローラの中央が撓み、このローラの中央において感光体ドラムに対する接触圧が弱くなってしまう。この結果、現像ニップ幅が狭くなり、画像品質が低下し良好な現像を行うことができなくなる可能性が高くなる。

なお、この問題を解決する構成として、中実の軸部材５７６を長くするものが考えられる。しかし、この構成は、大判サイズに使用するローラにおいては、中実の軸部材５７６が埋め込まれた部位のみに、力が作用しやすくなり、上で述べた問題を解決することは難しい。

上記問題を解決するため、本発明は、加圧手段の付勢力によって他のローラに押圧する中空のローラ体を有し、ローラ体は、他のローラに押圧するスリーブと、スリーブの両側からスリーブを支持するシャフトとを有し、シャフトは、スリーブを支持する支持部と、スリーブ内に該スリーブの端部から離れた軸線方向内側の位置において、固定される固定部とを有し、支持部は、スリーブ内から延出するとともに、スリーブの内径より小さい径で形成され、固定部を介してローラ体の中空内部から作用させて、他のローラの中央を押圧し、他のローラとローラ体とが所定のニップ幅で接触するように形成されていることを特徴とする。

請求項２において、固定部は、前記スリーブの中央から等間隔に配置されていることを特徴とする。請求項３において、ローラ体の幅は、他のローラの幅と略同じであることを特徴とする。

請求項４において、加圧手段の付勢力によって現像剤担持体に押圧する中空のローラ体を有し、ローラ体は、現像剤担持体に押圧するスリーブと、スリーブの両側からスリーブを支持するシャフトとを有し、シャフトは、スリーブを支持する支持部と、スリーブ内に該スリーブの端部から離れた軸線方向内側の位置において、固定される固定部とを有し、支持部は、スリーブ内から延出するとともに、スリーブの内径より小さい径で形成され、固定部を介してローラ体の中空内部から作用させて、他のローラの中央を押圧し、現像剤担持体とローラ体とが所定のニップ幅で接触するように形成されていることを特徴とする。

請求項５において、固定部は、前記スリーブの中央から等間隔に配置されていることを特徴とする。

請求項６において、ローラ体の幅は、現像剤担持体の幅と略同じであることを特徴とする。

加圧手段の付勢力によって像担持体に押圧する中空のローラ体を有し、ローラ体は、像担持体に押圧するスリーブと、スリーブの両側からスリーブを支持するシャフトとを有し、シャフトは、スリーブを支持する支持部と、スリーブ内に該スリーブの端部から離れた軸線方向内側の位置において、固定される固定部とを有し、支持部は、スリーブ内から延出するとともに、スリーブの内径より小さい径で形成され、固定部を介してローラ体の中空内部から作用させて、像担持体の中央を押圧し、像担持体とローラ体とが所定のニップ幅で接触するように形成されていることを特徴とする。

請求項８において、固定部は、スリーブの中央から等間隔に配置されていることを特徴とする。請求項９において、像担持体上に形成される静電潜像の最小の画像領域部位に、配置したことを特徴とする。

請求項１は、加圧手段の付勢力によって他のローラに押圧する中空のローラ体を有し、ローラ体は、他のローラに押圧するスリーブと、スリーブの両側からスリーブを支持するシャフトとを有し、シャフトは、スリーブを支持する支持部と、スリーブ内に該スリーブの端部から離れた軸線方向内側の位置において、固定される固定部とを有し、支持部は、スリーブ内から延出するとともに、スリーブの内径より小さい径で形成され、固定部を介してローラ体の中空内部から作用させて、他のローラの中央を押圧し、他のローラとローラ体とが所定のニップ幅で接触するように形成することにより、対象となるローラが長尺であっても、他のローラに対し、一定のニップを持たせることができる。

具体的には、請求項２において固定部をスリーブの中央から等間隔に配置したり、請求項３においてローラ体の幅は他のローラの幅と略同じとすることにより、請求項１の効果を高めることができる。

請求項４は、加圧手段の付勢力によって現像剤担持体に押圧する中空のローラ体を有し、ローラ体は、現像剤担持体に押圧するスリーブと、スリーブの両側からスリーブを支持するシャフトとを有し、シャフトは、スリーブを支持する支持部と、スリーブ内に該スリーブの端部から離れた軸線方向内側の位置において、固定される固定部とを有し、支持部は、スリーブ内から延出するとともに、スリーブの内径より小さい径で形成され、固定部を介してローラ体の中空内部から作用させて、他のローラの中央を押圧し、現像剤担持体とローラ体とが所定のニップ幅で接触するように形成することにより、現像ローラに対する均一な現像剤の搬送および層厚規制ローラと現像ローラとの間を通過できなかった現像剤の均一な掻き取り（像担持体から回収された現像剤も含む）を行うことができる。

具体的には、請求項５において固定部をスリーブの中央から等間隔に配置したり、請求項６においてローラ体の幅は他のローラの幅と略同じにしたりすることにより、請求項４の効果を高めることができる。

請求項７は、加圧手段の付勢力によって像担持体に押圧する中空のローラ体を有し、
ローラ体は、像担持体に押圧するスリーブと、スリーブの両側からスリーブを支持するシャフトとを有し、シャフトは、スリーブを支持する支持部と、スリーブ内に該スリーブの端部から離れた軸線方向内側の位置において、固定される固定部とを有し、支持部は、スリーブ内から延出するとともに、スリーブの内径より小さい径で形成され、固定部を介してローラ体の中空内部から作用させて、像担持体の中央を押圧し、像担持体とローラ体とが所定のニップ幅で接触するように形成されていることにより、所定のニップを保ちながら、現像ローラを像担持体に接触することができる。

請求項８は、固定部の配置を具体化したものであり、固定部を、スリーブの中央から等間隔に配置することにより請求項７の効果を高めることができる。特に、請求項７および８の効果を高めるために、請求項９では、像担持体上に形成される静電潜像の最小の画像領域部位に、配置している。
請求項１４は、固定部の配置を具体化したものであり、固定部を、スリーブの中央から等間隔に配置することにより請求項１３の効果を高めることができる。特に、請求項１３および１４の効果を高めるために、請求項１５では、像担持体上に形成される静電潜像の最小の画像領域部位に、配置している。

以下、本発明の形態を、図面を参照して説明する。図１は本発明のローラを組み込んだ現像装置の概略図の一例を示す図である。現像装置１は、現像剤として、非磁性一成分現像剤を使用した接触現像方式によるクリーナレス現像方式よりなる。なお、実施の態様において、非磁性一成分現像剤を使用しているが、これに限定されず、磁性一成分現像剤、または二成分現像剤（磁性・非磁性を含む）であっても良い。

この現像装置１は、現像剤を攪拌する攪拌部材２と、攪拌部材２で攪拌された現像剤を現像剤担持体２０に搬送する供給ローラ１０と、現像ローラ２０に適宜な圧力で接触して配置され、現像ローラ２０上に一定の現像剤の薄層を形成する層厚規制ローラ４０と、像担持体３０の表面に形成された静電潜像を反転現像して現像剤像を形成する現像ローラ２０等とを備える。

攪拌部材２は、現像剤供給手段１０の後方に設けられ、現像ローラ２０の軸線と同方向に延びる中心軸と、中心軸に軸線方向の複数箇所において設けられた攪拌翼２ａとを有し、攪拌翼は時計方向に回転する。

像担持体３０は、ＯＰＣ（有機光導電体）やアモルファスシリコンよりなるドラム状感光体を使用し、矢印方向に回転する。図示されていないが、像担持体３０の周辺には、像担持体３０の表面を所定の極性に均一帯電する帯電装置、像担持体３０の表面に光信号を照射（像露光）して像担持体３０の表面に静電潜像を形成する露光装置（具体的にはＬＥＤヘッド）、露光装置によって形成された静電潜像を、静電潜像を像担持体３０の帯電極性と同極性に帯電された現像剤により現像して現像剤像を形成する先に述べた現像装置１、像担持体３０上に形成された現像剤像をシートに転写する転写装置および像担持体３０の表面に残留した電荷を除去する除電装置が配置されている。

層厚規制ローラ４０は、軸線方向に伸びたステンレス材の中空の略円筒形状からなり、現像ローラ２０の回転方向からみて、現像ローラ２０と像担持体３０との接触部の上流位置に配置され反時計方向に回転し、現像剤供給手段１０により現像ローラ２０上に層状に供給された現像剤の層厚を規制する。

供給ローラ１０および現像ローラ２０は、以下に述べるローラの構成からなり、供給ローラ１０は、現像ローラ２０の軸線と平行に延びて配置され、反時計方向に回転し、現像ローラ２０に対して所定の間隔を有して配置されている。供給ローラに外周面には現像剤が搬送しやすいように単層の弾性層１３が形成されている。弾性層１３の具体例として、シリコンゴム、スポンジゴム等がある。なお、この実施の形態において、弾性層１３は単層に形成されているが二層以上であってもよい。

さらに、現像ローラ２０は、反時計方向に回転し、外周面にシリコンゴムからなる弾性層２８が形成されている。また、弾性層２３の材料として、シリコンゴムのほか、アクリロニトリルブタジエンゴ共重合ゴムやウレタンゴム等の弾性体で形成しても良い。また、弾性層２３は単層に形成されているが、供給ローラ１０と同様に、二層以上であってもよい。

次に、供給ローラ１０および現像ローラ２０に適用したローラの構成について説明する。
図２および図４に示すように、このローラ（１０、２０）は、スリーブ（１１、２１）とシャフト（１２、２２）とからなる。スリーブ（１１、２１）は、機械構造用炭素鋼鋼材（ＳＴＫＭ）等の導電性の剛体からなる中空体であり、外周面に先に述べた弾性層（１３、２３）が形成されている。

シャフト（１２、２２）は、スリーブ（１１、２１）と異なる中実の材料からなり、スリーブ（１１、２１）を支持する支持部（１５、２５）と、支持部（１５、２５）と連結してスリーブ（１１、２１）内で結合される固定部（１６、２６）とからなる。

支持部（１５、２５）は、先端から固定部（１６、２６）の基端部２７にかけてスリーブ２１の内径より小さく形成され、スリーブ（１１、２１）内において空間Ｓができるように形成されている。支持部（１５、２５）の先端は、スリーブ（１１、２１）の外側に延出して、図示しないベアリングにより、回転自在に支持されている。

支持部１５の先端は、スリーブ１１の外側に延出して、図示しないベアリングにより、回転自在に支持されている。さらに、シャフト１２の先端部は図示しない電源に接続されている。なお、現像ローラ２０に対し一定のニップ幅を持つように、現像装置１の側板には図示しない取付孔が設けられ、支持部１５はその図示しない取付孔にセットされる。

固定部（１６、２６）は、スリーブ（１１、２１）を固定するものであり、スリーブ（１１、２１）内に圧入接着できるように形成されている。さらに、各固定部（１６、２６）はスリーブ（１１、２１）の中央から略同間隔に配置されている。なお、この実施の形態にいて、固定部４７は、スリーブ４１の中央から一つずつ配置されているが、複数配置しても良い。

図２に示すように、スリーブ１１の内壁に圧入または圧入接着される固定部１６の幅Ｌは、一方の固定部１６と他方の固定部１６との間に形成されるスリーブ１１の領域Ａが撓まないようにするための補強部材となるような幅を持っている。

さらに、図５に示すように、現像ローラ２０のスリーブ２１の内壁に圧入または圧入接着する固定部２６は、像担持体３０上に形成される静電潜像の最小の画像領域ＳＩＡ内に対向するよう配置させる。この配置により、像担持体３０の表面に最小の画像領域ＳＩＡの静電潜像を現像した時、各固定部２６が補強部材として作用し、スリーブ２１の弾性層２８が像担持体３０表面に対しムラのない状態で一定のニップ幅で接触することできる。

特に、供給ローラ１０の固定部１６と現像ローラ２０の固定部２６の配置は、図４に示すように、互いのスリーブ（１１、２１）の領域Ａが撓まないように各固定部（１６、２６）が対向するように配置されていることが望ましい。

次に、本実施の形態の動きについて説明する。先ず、像担持体３０に現像剤像を形成する時、現像ローラ２０、現像剤供給手段１０、層厚規制ローラ４０に所定の電圧を印加するように設定する。

この電圧の設定のもと、現像剤供給手段１０が回転し、現像剤を現像ローラ２０側に搬送する。現像剤は、現像剤供給手段１０と現像ローラ２０が近接する位置まで現像剤が搬送されと、電圧の設定の基づき、現像剤供給手段１０から電現像ローラ２０に移動する。現像ローラ２０に移動した現像剤は、現像ローラ２０の回転により層厚規制ローラ４０側へと搬送される。

この時、供給ローラ１０は、現像ローラ２０に対し一定のニップ幅を持つように、図示しない取付孔にセットされている。この押圧力は、供給ローラ１０（スリーブ１１）の両端から作用させるため、スリーブ１１の中央は、撓んだ状態で、現像ローラ２０に対して押圧しようとする。

また、供給ローラ１０および現像ローラ２０の弾性力により、供給ローラ１０を押圧力と反対の方向に力が作用し、特許文献３の構成の下では、供給ローラ１０のスリーブ１１の中央の撓みを助長するようになる。

しかし、図３に示すように、スリーブ１２内から現像剤担持体２０の中央に作用する。この構成により、支持部１５はスリーブ１１内で撓み、スリーブ１１の両側に矢印Ｃ方向に作用されるべき力は、直接、スリーブ１１の両端に作用しないで、シャフト１２の固定部１６に作用するようになる。

矢印Ｃ方向の力は、支持部１５を介して、一旦、シャフト１２の固定部１６で受け、シャフト１２の固定部１６間の領域Ｂが、現像ローラ２０に対し均一に矢印方向Ｄに押圧する。この結果、シャフト１２の固定部１６が補強部材として作用し、一方の固定部１６と他方の固定部１６との間に形成されるスリーブ１１の領域Ａの撓みが防止される。また、これに伴い、スリーブ１１の端部側も現像ローラ２０側に移動し、全体的に見て、スリーブ４１が現像ローラ２０側に僅かに矢印Ｅ方向に移動するように作用する。

一方、現像ローラ２０側でも、供給ローラ１０と現像ローラ２０の接触している部位では、先に述べたような作用が生じ、これにより、供給ローラ１０（スリーブ１１）と現像ローラ２０（スリーブ２１）とが一定のニップ幅で接触する。この結果、供給ローラは、現像ローラに対し、現像剤を均一に搬送することができるとともに、層厚規制ローラ４０と現像ローラ２０との間を通過できなかった現像剤の均一な掻き取り（像担持体３０から回収された現像剤も含む）を行うことができる。

さらに、現像容器３に設けられた図示しない加圧手段により、現像容器３を矢印方向Ｆに付勢して、現像ローラ２０のスリーブ２１を像担持体３０の軸中心方向に押圧する。ここで、加圧手段としては、図示されてないが、現像容器３を矢印方向Ｆに付勢するカム等からなる付勢手段と、付勢手段を作動させるソレノイド等を備えた構成された駆動手段とからなる。

矢印方向Ｆにより、現像ローラ２０のスリーブ２１が像担持体３０に接触すると、先に述べたように、この付勢力は、現像ローラ２０（スリーブ２１）の両端から作用を受けるため、スリーブ２１の中央は、撓んだ状態で、像担持体３０に対して押圧しようとする。

また、現像ローラ２０の弾性力により、像担持体３０への押圧力と反対の方向に力が作用し、特許文献３の構成の下では、現像ローラ２０のスリーブ２１の中央の撓みを助長するようになる。

しかし、図４に示すように、供給ローラ１０の構造と同じように、スリーブ２１内から現像剤担持体２０の中央に作用する。この構成により、支持部２５はスリーブ２１内で撓み、スリーブ２１の両側に矢印Ｆ方向に作用されるべき力は、直接、スリーブ２１の両端に作用しないで、シャフト２２の固定部１６に作用するようになる。

矢印Ｆ方向の力は、支持部２５を介して、一旦、シャフト２２の固定部２６で受け、シャフト２２の固定部２６間の領域ＳＩＡが、現像ローラ２０に対し均一に矢印方向Ｇに押圧する。この結果、シャフト１２の固定部１６が補強部材として作用し、一方の固定部２６と他方の固定部２６との間に形成されるスリーブ２１の領域Ａの撓みが防止される。また、これに伴い、スリーブ２１の端部側も現像ローラ２０側に移動し、全体的に見て、スリーブ４１が現像ローラ２０側に僅かに矢印Ｈ方向に移動するように作用する。

この結果、現像ローラ２０に対してスリーブ２１を均一に接触させることが可能となり、スリーブ２１の長さに関係なく、像担持体３０に対する接触圧の分布や現像ニップ幅のばらつきを少なく、良好な現像を行うことができる。また、現像と同時に、前工程で転写後も像担持体３０上に残留していた現像剤を効率的に回収することができる。

なお、この実施の形態において、シャフト（１２、２２）は、スリーブ（１１、２１）の両側から圧入または圧入接着した構成としているが、図５に示すように、固定部（１６、２７）を一体的に形成してスリーブ（１１、２１）に圧入接着する構成であってもよい。また、スリーブ（１１、２１）とシャフト（１２、２２）を共通化してもよい。

本発明のローラを利用した現像装置の要部の断面構成図。 ローラの詳細を示す図であり、（ａ）は要部断面図、（ｂ）は矢視Ａからみた図。 供給ローラの作用を示す図。 供給ローラの作用を示す図。 その他の供給ローラの詳細を示す図。

符号の説明

１０ 供給ローラ
１１、２１ スリーブ
１２、２２ シャフト
１５、２５ 支持部
１６、２６ 固定部
２０ 現像ローラ
３０ 像担持体
Ａ シャフトの中央全域
ＳIＡ 最小の画像領域部位
Ｓ 空間

Claims (9)

1. 加圧手段の付勢力によって他のローラに押圧する中空のローラ体を有し、
   前記ローラ体は、前記他のローラに押圧するスリーブと、前記スリーブの両側から前記スリーブを支持するシャフトとを有し、
   前記シャフトは、前記スリーブを支持する支持部と、前記スリーブ内に該スリーブの端部から離れた軸線方向内側の位置において、固定される固定部とを有し、
   前記支持部は、前記スリーブ内から延出するとともに、前記スリーブの内径より小さい径で形成され、
   前記固定部を介して前記ローラ体の中空内部から作用させて、前記他のローラの中央を押圧し、前記他のローラと前記ローラ体とが所定のニップ幅で接触するように形成されていることを特徴とするローラ。
2. 前記固定部は、前記スリーブの中央から等間隔に配置されていることを特徴とする請求項１記載のローラ。
3. 前記ローラ体の幅は、前記他のローラの幅と略同じであることを特徴とする請求項１または２記載のローラ。
4. 加圧手段の付勢力によって現像剤担持体に押圧する中空のローラ体を有し、
   前記ローラ体は、前記現像剤担持体に押圧するスリーブと、前記スリーブの両側から前記スリーブを支持するシャフトとを有し、
   前記シャフトは、前記スリーブを支持する支持部と、前記スリーブ内に該スリーブの端部から離れた軸線方向内側の位置において、固定される固定部とを有し、
   前記支持部は、前記スリーブ内から延出するとともに、前記スリーブの内径より小さい径で形成され、
   前記固定部を介して前記ローラ体の中空内部から作用させて、前記他のローラの中央を押圧し、前記現像剤担持体と前記ローラ体とが所定のニップ幅で接触するように形成されていることを特徴とする供給ローラ。
5. 前記固定部は、前記スリーブの中央から等間隔に配置されていることを特徴とする請求項４記載の供給ローラ。
6. 前記ローラ体の幅は、前記現像剤担持体の幅と略同じであることを特徴とする請求項４または５記載の供給ローラ。
7. 加圧手段の付勢力によって像担持体に押圧する中空のローラ体を有し、
   前記ローラ体は、前記像担持体に押圧するスリーブと、前記スリーブの両側から前記スリーブを支持するシャフトとを有し、
   前記シャフトは、前記スリーブを支持する支持部と、前記スリーブ内に該スリーブの端部から離れた軸線方向内側の位置において、固定される固定部とを有し、
   前記支持部は、前記スリーブ内から延出するとともに、前記スリーブの内径より小さい径で形成され、
   前記固定部を介して前記ローラ体の中空内部から作用させて、前記像担持体の中央を押圧し、前記像担持体と前記ローラ体とが所定のニップ幅で接触するように形成されていることを特徴とする現像ローラ。
8. 前記固定部は、前記スリーブの中央から等間隔に配置されていることを特徴とする請求項７記載の現像ローラ。
9. 前記固定部は、前記像担持体上に形成される静電潜像の最小の画像領域部位に、配置したことを特徴とする請求項７または８記載の現像ローラ。

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