JP4689408B2 - 軸受保持構造、現像装置、プロセスカートリッジ、および画像形成装置 - Google Patents

軸受保持構造、現像装置、プロセスカートリッジ、および画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は、複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成を行うモノクロまたはカラー画像形成装置における現像ローラ、転写ローラ、搬送ローラ等のローラを支持するための軸受に関するものである。
従来のローラ取り付け方法としては、ローラを位置決めする位置決め部材を設けることにより、ローラの軸位置や他のローラとの軸間距離の精度を向上させるものがある(例えば、特許文献1および2参照)。
また、その他のローラ取り付け方法としては、ローラの軸受を保持する軸受保持部に開口部を設けてローラを取り付けることにより、部品点数を増やさないようにし、かつ組み付け性を向上させるものが考えられている(例えば、特許文献3参照)。
しかし、このようなローラ取り付け方法においては、開口部の強度が弱くなってしまうため、開口部が開口を開く方向へ変形することによりローラ位置の精度が低下してしまうという不具合が発生していた。
そこで、このような不具合を解消する現像装置の軸受として、現像担持体および供給ローラを支持する軸受に拡大防止手段を設けることにより、開口部が開口を開く方向へ変形することを防止するものが知られている(例えば、特許文献4参照)。
特開平3−249780号公報 特開平8−169588号公報 特開平10−20660号公報 特開平11−272072号公報
しかしながら、従来の軸受においては、ローラの軸線方向に対する軸受保持部の強度が弱いため、軸受保持部がローラ軸線方向へ倒れ、ローラ位置の精度低下、筐体や軸受の破損、ローラの軸や軸受への負荷増大等が発生するという問題があった。
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、軸受保持部がローラ軸線方向へ倒れることを防止して、ローラ位置の精度低下、筐体や軸受の破損、ローラの軸や軸受への負荷増大等が発生することを防止できる軸受、現像装置、プロセスカートリッジ、および画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明の軸受保持構造は、ローラの軸を支持する軸受と、前記軸受が装着される穴状開口部と該穴状開口部の外周に形成された外周リブと前記穴状開口部と繋がるとともに前記ローラの組付け時に前記軸が通過する開口部とを有し前記軸受を保持する略C型形状の軸受保持部と、からなる軸受保持構造であって、前記軸受が、前記穴状開口部にはめ合わされるはめ合い部と、前記はめ合い部を中心に回転させて前記軸受保持部にセットされると前記軸受保持部の前記外周リブを押さえ込むことで前記開口部が開口を開く方向へ変形することを防止するリブ状の開き防止部と、前記はめ合い部における前記ローラの軸線方向の一端側に設けられ、前記はめ合い部を中心に回転させて前記軸受保持部にセットされた状態で前記軸受保持部における前記ローラの軸線方向の一端側に当接する略円盤状のつば部と、前記はめ合い部における前記ローラの軸線方向の他端側に設けられ、前記はめ合い部を中心に回転させて前記軸受保持部にセットされると前記軸受保持部における前記ローラの軸線方向の他端側に当接して前記つば部と共に前記軸受保持部を前記ローラの軸線方向において挟み込むことにより、前記軸受保持部が前記ローラの軸線方向へ倒れることを防止する倒れ防止部と、を備え、前記軸受保持部が、前記開き防止部が突き当たることにより前記軸受の回転を止める回転止め部を備え、前記現像ローラの中心と前記開き防止部が前記回転止め部に突き当たる点とを通る直線と、前記開口部の開口中心と前記現像ローラの中心とを通る直線とのなす角が、60°以上180°未満である構成を有している。
この構成により、軸受保持部がつば部と倒れ防止部によりローラ軸線方向において挟み込まれて軸受保持部がローラ軸線方向に対して強固な構成となり、軸受保持部がローラの軸線方向へ倒れることを防止するため、ローラ位置の精度低下、筐体や軸受の破損、ローラの軸や軸受への負荷増大等が発生することを防止できる。また、軸受保持部をローラの軸線方向から挟み込むことにより、軸受保持部がローラの軸線方向へ倒れることを防止するため、ローラ位置の精度低下、筐体や軸受の破損、ローラの軸や軸受への負荷増大等が発生することを防止できる。また、ローラの回転により軸受にかかる回転力が、開口部の開口を開く方向に作用することを防止し、ローラの位置精度の低下を防止するため、高品質の装置を実現することができる。
また、本発明の軸受構造は、前記はめ合い部と前記穴状開口部とが隙間ばめではめ合う構成を有している。
この構成により、開口部の開口が開く方向へ力がかからない
また、本発明の軸受は、前記軸受保持部に取り付けるためのスナップフィット部を有し、前記スナップフィット部は、前記軸受が前記ローラの円周方向への回転することによってスナップフィットされる構成を有している。
この構成により、回転によるスナップフィットにより軸受の保持をするため、取り付けを容易にすることができる。
また、本発明の軸受は、前記ローラの円周方向への回転の方向が、前記ローラの主機能作動時の回転方向と同一である構成を有している。
この構成により、スナップフィット部がローラの回転による負荷を受けないため、軸受を軸受保持部から外れ難くすることができる。
また、本発明の軸受は、前記ローラの軸線方向にスライドして取り付けられる周辺部品が軸線方向へ移動することを防止する移動防止部を有している。
この構成により、軸受が他部品の抜け止めを兼ねるため、部品点数を削減することができる。
本発明の現像装置は、前記軸受により軸が支持される現像ローラを有している。
この構成により、製造台数、リサイクル回数の多いユニットである現像装置の現像ローラの組み付けを容易にし、リサイクル時には消耗品である現像ローラのみを取り外しやすい構成とするため、生産性の高い安価な現像装置を実現することができる。また、ローラの位置精度の低下を防止するため、高品質の現像装置を実現することができる。
本発明のプロセスカートリッジは、前記現像装置を組み込む構成を有している。
この構成により、製造台数、リサイクル回数の多いユニットである現像装置の現像ローラの組み付けを容易にし、リサイクル時には消耗品である現像ローラのみを取り外しやすい構成とするため、生産性の高い安価なプロセスカートリッジを実現することができる。また、ローラの位置精度の低下を防止するため、高品質のプロセスカートリッジを実現することができる。
本発明の画像形成装置は、前記現像装置を組み込む構成を有している。
この構成により、高生産性、高品質の現像装置を使用することにより、ランニングコストが安く、信頼性の高い画像形成装置を実現することができる。
また、本発明の画像形成装置は、前記プロセスカートリッジを組み込む構成を有している。
この構成により、高生産性、高品質のプロセスカートリッジを使用することにより、ランニングコストが安く、信頼性の高い画像形成装置を実現することができる。
また、本発明の画像形成装置は、前記軸受が支持される転写ローラを有している。
この構成により、転写ローラの位置精度が向上し、かつ組み付け性、リサイクル性が高まるため、高品質、高生産性の画像形成装置を実現することができる。
また、本発明の画像形成装置は、前記軸受が支持される被転写体の搬送ローラを有している。
この構成により、被転写体の搬送ローラの位置精度が向上し、かつ組み付け性、リサイクル性が高まるため、高品質、高生産性の画像形成装置を実現することができる。
本発明の現像装置は、前記軸受保持部が、両端に開口部を有している。
この構成により、開口部が開口を開く方向への変形を防止し、ローラの軸線方向への倒れを防止するため、軸受保持部が現像装置側に開口部を有する構成としてもローラの位置精度が低下しないため、さらに取り付け性の高い現像装置を実現することができる。
本発明のプロセスカートリッジは、前記軸受保持部が、両端に開口部を有している。
この構成により、開口部が開口を開く方向への変形を防止し、ローラの軸線方向への倒れを防止するため、軸受保持部が現像装置側に開口部を有する構成としてもローラの位置精度が低下しないため、さらに取り付け性の高いプロセスカートリッジを実現することができる。
本発明の画像形成装置は、前記軸受保持部が、両端に開口部を有している。
この構成により、開口部が開口を開く方向への変形を防止し、ローラの軸線方向への倒れを防止するため、軸受保持部が現像装置側に開口部を有する構成としてもローラの位置精度が低下しないため、さらに取り付け性の高い画像形成装置を実現することができる。
以上のように本発明は、軸受保持部がローラ軸線方向へ倒れることを防止して、ローラ位置の精度低下、筐体や軸受の破損、ローラの軸や軸受への負荷増大等が発生することを防止できるという効果を有する軸受、現像装置、プロセスカートリッジ、および画像形成装置を提供するものである。
以下、本発明の実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図であり、本実施形態では画像形成装置としてディジタル複写機に適用した例を示している。
図1に示すように、ディジタル複写機1の本体1a上面には、コンタクトガラス2およびコンタクトガラス2より小面積のスリットガラス3が設けられている。また、ディジタル複写機1の本体1a上部(ここでは、コンタクトガラス2、スリットガラス3の上)には、自動原稿搬送装置(以下「ADF」ともいう)4が図示しないヒンジ機構を介して設けられ、ADF4は、コンタクトガラス2、スリットガラス3に対して開閉自在になっている。また、ADF4は、図示しない原稿トレイに載置された複数のシート状の原稿からなる原稿束から取り出した原稿を1枚ずつ分離し、コンタクトガラス2上の読取位置に搬送し、読み取り後の原稿を排紙トレイ5に排紙するように構成されている。
一方、本体1aのコンタクトガラス2の下方には、図示しない露光ランプ、ミラー、レンズ、電荷結合素子(CCD)からなるイメージセンサ等を有するスキャナ6が設けられ、スキャナ6は、図示しない駆動装置によって図1中、左右方向に移動するように構成されている。この駆動装置は、図示しない本体制御部の制御によって、コンタクトガラス2上の読取位置に搬送され、搬送停止された原稿の画情報を読み取る場合は、スキャナ6を左右方向に走査させ、また、スリットガラス3からコンタクトガラス2上に原稿を搬送しながら原稿の画情報を読み取る場合には、スキャナ6を読取位置下方に停止させるように構成されている。
また、スキャナ6によって読み取られた原稿の画情報は、画像データとして本体制御部に出力され、本体制御部は、入力された画像データを書き込み光学系7によって画像形成部8を構成する感光体ドラム9に書き込んで静電潜像を形成させ、画像形成部8を構成する帯電部10、露光部11、現像部12によって感光体ドラム9上にトナー像を形成させるようにしている。
一方、本体制御部の制御で、転写給紙系13から給紙された転写紙が、画像形成動作に合わせて画像形成部8に搬送され、画像形成部8を構成する転写部14によって、転写紙の第1面にトナー像が転写され、さらに定着系15によってトナー像が定着された後、転写反転排紙部16に搬送されるように構成されている。
ここで、転写反転排紙部16における経路Aは、ディジタル複写機1外に転写紙を直ちに排紙するための経路であり、経路Bは、転写反転排紙部16内で転写紙を反転して装置外に排紙するための経路である。さらに、経路Cは、転写反転排紙部16内で転写紙を反転し、両面トレイにおいてその転写紙を再給紙後、上述の画像形成プロセスを経てその転写紙の第2面にトナー像が転写、定着された後、その転写紙を経路Aにて装置外に排紙するための経路である。
次に、現像部12について説明する。図2は、本発明の実施形態に係る現像部の簡略図である。
図2に示すように、現像装置筐体17若しくは別体で設けられた現像剤貯蔵部には現像剤が貯蔵されており、この現像剤は、現像装置筐体17に保持された供給ローラ軸受22と図示しない供給ローラ軸受とにより両端を回転自在に受けられた供給ローラ21へ搬送される。ここで、現像剤を供給ローラ21へ搬送する手段としては、トナーの自重によって供給ローラ21に供給することの他、アジテータやパドル等を用いて現像剤をほぐしながら供給することがあげられる。供給ローラ21へ搬送された現像剤は、供給ローラ21と同様に現像装置筐体17に保持された現像ローラ軸受19、20により両端を回転自在に受けられた現像ローラ18へ搬送される。
現像ローラ18へ搬送された現像剤は、現像ローラ18の表面に保持され、ホルダ23に支持され現像ローラ18に一定の圧力で当接される弾性部材の現像ブレード24をくぐる際にその通過量が規制される。同時に現像剤は、摩擦帯電や電荷の注入によって正(負)帯電され、現像剤の薄層が均一に形成される。
一方、当接コロ等を用いて軸間距離を規制して接触または微小な隙間を持って配置される図示しない感光体上に描かれた高電位部と低電位部とで静電潜像が形成される。そして、薄層化された現像剤は、形成された静電潜像に応じて感光体上へ移動しトナー像を形成する。このとき、感光体上へ移動しなかった現像剤は、図示しない除電手段により除電され、現像装置筐体17若しくは別体で設けられた現像剤貯蔵部内へ戻る。
感光体上に形成されたトナー像は、必要数の転写手段を介して原稿へ移動し、定着系15によって原稿に定着される。そして、原稿は排紙口から排出され、印字画像として入手することができる。
次に、現像ローラ18の一端の組み付けについて説明する。図3は、本発明の実施形態に係る現像ローラの一端の組み付けを説明する説明図である。
図3に示すように、現像ローラ軸受保持部25は、略C型に開口しており、開口部25aに現像ローラ軸18aを現像ローラ軸線と垂直な方向から組み付ける。次に、開口部25aより幅の狭い形状の倒れ防止部19fを開口部25aの間を通すことにより現像ローラ軸受19を現像ローラ軸線方向外側からはめ込むことで現像ローラ18は所定の位置に位置決めされる。
次に、現像ローラ軸受19の形状について説明する。図4は、本発明の実施形態に係る現像ローラ軸受を示す図である。
図3および4に示すように、現像ローラ軸受19は、現像ローラ軸受保持部25の開口部25bとのはめ合いをするためのはめ合い部19dを有する。ここで、はめ合いの種類としては、中間ばめ、または隙間ばめがあげられ、特に、開口部25aの開口が開く方向へ力がかからないという点から隙間ばめが好ましい。
また、現像ローラ軸受19は、はめ合い部19dを開口部25bにはめ合わせたあとに回転させて、略C型となっている現像ローラ軸受保持部25の外周リブ25d、25e(図5に示す)をそれぞれ押さえ込む開き防止部19a、19bを有する。ここで、開き防止部19a、19bは、略対向した位置に配置されている。また、はめ合いの種類としては、開き防止部19a、19bと、外周リブ25d、25eとのはめ合いをフィットさせるという点から中間ばめが好ましい。
また、現像ローラ軸受19は、現像ローラ軸受保持部25の現像ローラ軸線方向への倒れを防止するために、つば部19cと共に現像ローラ軸受保持部25を挟み込むように配置された倒れ防止部19fを有する。
次に、軸受の回転による組み付けについて説明する。図5は、本発明の実施形態に係る現像ローラ軸受を軸線方向から現像ローラ軸に押し込んだ状態の断面図である。
現像ローラ軸受19は、現像ローラ軸18aを保持するために現像ローラ軸受保持部25に現像ローラ軸線方向外側から挿入されるが、このとき、倒れ防止部19fが開口部25aを通り、開き防止部19a、19bが外周リブ25d、25eの外側に入り込むようになっている。次に、図5に示すように、現像ローラ軸受19を回転させることにより、開き防止部19a、19bが開口部25aを抑える位置に移動する。このとき、倒れ防止部19fも現像ローラ軸18aを中心に回動し、開口部25aの一部をつば部19cと共に挟み込むことにより、現像ローラ軸線方向に対して強固な構成となり、現像ローラ18への負荷が大きくなっても位置精度の低下が防止できる。
また、現像ローラ軸受保持部25は、作動時に現像ローラ軸受19が回転するのを防止するために回転止め部25cを有しており、通常は現像ローラ軸受19にも同様に回転止め部を設けるが、本実施形態では、開き防止部19bを回転止め部25cに突き当てるようになっている。これは、スペースによる制約によるものであるが、スペースに余裕があれば、荷重の一点集中を防止するために回転止め部は開き防止部19bとは別体に設けるのが好ましい。
また、現像ローラ軸受保持部25には、開き防止部19bの根元近くに、回転止め部25cに突き当たるように突き出した微小突き出し部を設けるようになっていてもよい。これにより、現像ローラ軸受保持部25にかかる力を小さくすることができる。
また、現像ローラ軸受19には、回転方向に作用するスナップフィット部19eが設けられている。このスナップフィット部19eは、現像ローラ軸受19を現像ローラ18の回転方向に回転させることにより、係止部25fにスナップフィットされるようになっている。これにより、取り付け後に現像ローラ軸受19が外れないので組立性が良くなり、Eリング等のスラスト方向止めを使用しなくて済む。また、現像ローラ軸受19が供給ローラ軸受22の抜け止めを兼ねることにより、Eリング等のスラスト方向止めの部品を更に削減することができる。
次に、回転止め部25cの位置について説明する。図6および図7は、本発明の実施形態に係る現像ローラ軸受を軸線方向から現像ローラ軸に押し込んだ状態の断面図である。ここで、図6および図7において、開口中心から現像ローラ18の中心へ引いた直線をx軸とし、現像ローラ軸18aの中心を通り、x軸に直交する直線をy軸としている。
まず、回転止め部25cが第2象限に設けられている場合について図6を参照して説明する。この場合、現像ローラ18が回転することにより、現像ローラ軸受19にも回転方向の回転力が発生する。この回転力を回転止め部25cが第2象限で受けることによって、現像ローラ軸受保持部25の第2象限部分を押し下げる方向へ作用する。また、開き防止部19bが回転止め部25cに突き当たることにより発生する反力は、はめ合い部19dにより現像ローラ軸受保持部25の第1象限部分を押し上げる方向へ作用する。この作用の方向は、開口を閉じる方向であるため現像ローラ軸18aの位置精度低下を防止することができる。これにより、回転止め部25cは、第2象限に配置されていればよいといえる。
次に、回転止め部25cが第4象限に設けられている場合について図7を参照して説明する。この場合、現像ローラ18が回転することにより、現像ローラ軸受19にも回転方向の回転力が発生する。この回転力を回転止め部25cが第4象限で受けることによって、現像ローラ軸受保持部25の第4象限部分を押し上げる方向へ作用する。また、開き防止部19bが回転止め部25cに突き当たることにより発生する反力は、はめ合い部19dにより現像ローラ軸受保持部25の第3象限部分を押し下げる方向へ作用する。この作用の方向は、開口を開く方向であるため、現像ローラ軸18aの位置がずれてしまうのみならず、現像ローラ18と現像装置筐体17との間から現像剤が漏れ出すこともある。
ここで、第1象限から第4象限の間に回転止め部25cが設けられている場合、回転止め部25cの位置の角度αと力の開口方向成分が及ぼすモーメントとの関係は図8のようになる。これにより、第1象限において60°≦α≦90°程度であれば開口が開く方向に作用する力の大きさも、そのばらつきも小さいため配置に適しているといえる。
また、第3象限に回転止め部25cが設けられている場合、回転止め部25cが及ぼす力、反力が及ぼす力共に開口を開く方向へ作用するため、第3象限への配置は避けるべきである。
以上より、回転止め部25cは、60°≦α≦180°(実際には開口部25aがあるので180°はない)の位置に配置されているのが良く、現像ローラ軸受保持部25へのストレスを考慮すると角度αは100°前後が最も好ましい。また、スペースの制約等から第3象限、または第4象限に配置しなければならない場合には、角度αは270°に設置すると開口が開く方向への力が小さくなるので好ましい。
なお、本実施形態においては、現像ローラの軸受について説明したが、給紙ローラや搬送ローラ等、画像形成装置に搭載されたローラに本発明の軸受を適用しても同様の効果が得られる。
また、給紙ローラや搬送ローラは、それらの機能により回転方向が2通りのものがある。この場合、これらの回転方向のうち頻度の高い回転方向に回転させることにより、スナップフィットされるようにローラの軸受にスナップフィット部を設けるのが好ましい。
本発明の実施形態に係る画像形成装置を示す図であり、画像形成装置としてのディジタル複写機の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る現像部の簡略図である。 本発明の実施形態に係る現像ローラの一端の組み付けを説明する説明図である。 本発明の実施形態に係る現像ローラ軸受を示す図である。 本発明の実施形態に係る現像ローラ軸受を軸線方向から現像ローラ軸に押し込んだ状態の断面図である。 本発明の実施形態に係る現像ローラ軸受を軸線方向から現像ローラ軸に押し込んだ状態の断面図である。 本発明の実施形態に係る現像ローラ軸受を軸線方向から現像ローラ軸に押し込んだ状態の断面図である。 本発明の実施形態に係る回転止め部の位置の角度と、作用の開口方向成分が及ぼすモーメントとの関係を示す図である。
符号の説明
1 ディジタル複写機(画像形成装置)
12 現像部(現像装置)
18 現像ローラ
18a 現像ローラ軸
19 現像ローラ軸受
19a 開き防止部
19b 開き防止部
19c つば部(倒れ防止部、移動防止部)
19d はめ合い部
19e スナップフィット部
19f 倒れ防止部
25 現像ローラ軸受保持部
25a 開口部
25b 開口部
25c 回転止め部
25d 外周リブ
25e 外周リブ
25f 係止部

Claims (14)

  1. ローラの軸を支持する軸受と、
    前記軸受が装着される穴状開口部と該穴状開口部の外周に形成された外周リブと前記穴状開口部と繋がるとともに前記ローラの組付け時に前記軸が通過する開口部とを有し前記軸受を保持する略C型形状の軸受保持部と、からなる軸受保持構造であって
    前記軸受が、
    前記穴状開口部にはめ合わされるはめ合い部と、
    前記はめ合い部を中心に回転させて前記軸受保持部にセットされると前記軸受保持部の前記外周リブを押さえ込むことで前記開口部が開口を開く方向へ変形することを防止するリブ状の開き防止部と、
    前記はめ合い部における前記ローラの軸線方向の一端側に設けられ、前記はめ合い部を中心に回転させて前記軸受保持部にセットされた状態で前記軸受保持部における前記ローラの軸線方向の一端側に当接する略円盤状のつば部と、
    前記はめ合い部における前記ローラの軸線方向の他端側に設けられ、前記はめ合い部を中心に回転させて前記軸受保持部にセットされると前記軸受保持部における前記ローラの軸線方向の他端側に当接して前記つば部と共に前記軸受保持部を前記ローラの軸線方向において挟み込むことにより、前記軸受保持部が前記ローラの軸線方向へ倒れることを防止する倒れ防止部と、を備え、
    前記軸受保持部が、
    前記開き防止部が突き当たることにより前記軸受の回転を止める回転止め部を備え、前記現像ローラの中心と前記開き防止部が前記回転止め部に突き当たる点とを通る直線と、前記開口部の開口中心と前記現像ローラの中心とを通る直線とのなす角が、60°以上180°未満であることを特徴とする軸受保持構造
  2. 前記はめ合い部と前記穴状開口部とが隙間ばめではめ合うことを特徴とする請求項1に記載の軸受保持構造
  3. 前記軸受が、前記軸受保持部に取り付けるためのスナップフィット部を有し、
    前記スナップフィット部は、前記軸受が前記ローラの円周方向へ回転することによってスナップフィットされることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の軸受保持構造
  4. 前記ローラの円周方向への回転の方向は、前記ローラの主機能作動時の回転方向と同一であることを特徴とする請求項3に記載の軸受保持構造
  5. 前記ローラの軸線方向にスライドして取り付けられる周辺部品が軸線方向へ移動することを防止する移動防止部を有していることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れかに記載の軸受保持構造
  6. 請求項1乃至請求項5に記載の軸受により軸が支持される現像ローラを有することを特徴とする現像装置。
  7. 請求項6に記載の現像装置を組み込むことを特徴とするプロセスカートリッジ
  8. 請求項6記載の現像装置を組み込むことを特徴とする画像形成装置
  9. 請求項7に記載のプロセスカートリッジを組み込むことを特徴とする画像形成装置。
  10. 請求項1乃至請求項5に記載の軸受により軸が支持される転写ローラを有することを特徴とする画像形成装置。
  11. 請求項1乃至請求項5に記載の軸受により軸が支持される被転写体の搬送ローラを有することを特徴とする画像形成装置。
  12. 前記軸受保持部は、両端に開口部を有することを特徴とする請求項6に記載の現像装置
  13. 前記軸受保持部は、両端に開口部を有することを特徴とする請求項7に記載のプロセスカートリッジ
  14. 前記軸受保持部は、両端に開口部を有することを特徴とする請求項8乃至請求項11の何れかに記載の画像形成装置
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