JP4856891B2 - 現像ローラ及び現像装置並びにプロセスカートリッジ - Google Patents

Description

本発明は現像ローラ及びこれを備えた現像装置並びにプロセスカートリッジに関する。

なお、ここでプロセスカートリッジとは、電子写真感光体と少なくとも１つのプロセス手段として現像手段（現像ローラ）を有するものである。プロセス手段としては前記現像手段の他に、例えば電子写真感光体の表面を帯電させるための帯電手段、電子写真感光体上の現像剤を除去するクリーニング手段がある。

従来から、電子写真感光体及び帯電手段、現像手段、クリーニング手段等を一体にまとめてカートリッジ化し、このカートリッジを電子写真画像形成装置本体に着脱可能とするプロセスカートリッジ方式が採用されている。このカートリッジ方式により、電子写真画像形成装置の操作性が一層向上される。その結果、上記プロセス手段のメンテナンスを使用者自身が容易に行うことが可能となる。このため、このカートリッジ方式は電子写真画像形成装置において広く用いられている。

近年、電子写真画像形成装置本体の小型化及び低コストの要望が高まり、これに伴って、プロセスカートリッジも同様に小型化、低コストが要求されている。

ここで、前記現像手段としての現像ローラは、感光体との距離を保つスペーサコロ、回転を受ける軸部（特許文献１）、ギアをとりつけるためのフランジ（特許文献２）を有する。。

特開平０９−０４３９２５（第15頁及び第32頁、図26） 特開平１０−０２０７４５（第31頁、図14）

しかしながら、例えば、ギアをローラ軸に嵌合する場合、ギアの嵌合部の内径を確保する必要があり、小型化の制約があった。

本発明は上記点に鑑みてなされたものである。

本発明の目的は、小型化を向上させた現像ローラ及びこれを備えた現像装置並びにプロセスカートリッジを提供するものである。

上記課題を解決するための本発明における代表的な手段は、電子写真感光体に形成された静電潜像を現像するための現像ローラにおいて、現像剤を担持する担持部を有するローラ本体と、前記ローラ本体の端部に挿入され、前記現像ローラを回転させるための駆動力を前記ローラ本体に伝達する駆動力伝達部と、を有し、前記ローラ本体は、前記電子写真感光体との間隙を一定に保つための間隙規制部材が取り付けられる第一取付部と、前記現像ローラを回転可能に支持するための軸受が取り付けられる第二取付部と、前記駆動伝達部が前記ローラ本体から抜けないように、前記駆動伝達部に設けられた抜け止め部を係止する凹部と、を有し、前記担持部の外径をＤ0、前記第一取付部の外径をＤ1、前記第二取付部の外径をＤ2、前記駆動力伝達部の外径をＤ3としたとき、Ｄ0、Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3は、Ｄ0＞Ｄ1＞Ｄ2＞Ｄ3の関係を有し、前記ローラ本体の回転軸方向において前記ローラ本体の中央側から端部側へ向かって前記凹部、前記第一取付部、前記第二取付部、前記駆動力伝達部が順に位置することを特徴とする。

ローラ本体の回転軸方向においてローラ本体の中央部から端部へ向かって第一取付部、第二取付部、駆動力伝達部の順で位置し、それぞれの外径が順に小さくなる関係に構成したため、現像ローラを小型化し得る。

〔第１実施形態〕
次に本発明の一実施形態に係る現像装置について、これを用いるプロセスカートリッジ並びに該プロセスカートリッジを装着して画像形成する電子写真画像形成装置を参照して説明する。

なお、ここで電子写真画像形成装置とは、電子写真画像形成方式を用いて記録媒体（例えば、記録紙、OHPシート等）に画像を形成するものである。そして、電子写真画像形成装置の例としては、例えば、電子写真複写機、電子写真プリンタ（例えば、レーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）、ファクシミリ装置及びワードプロセッサ等が含まれる。

［多色画像形成装置の全体構成］
まず多色の電子写真画像形成装置（以下、「画像形成装置」という）の全体構成について、図１を参照して説明する。なお、図１は画像形成装置の一態様であるフルカラーレーザービームプリンタの全体構成を示す縦断面図である。

図１に示す画像形成装置本体（以下「装置本体」という）100は、垂直方向に並設された４個のドラム形状の電子写真感光体である電子写真感光体ドラム１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）を備えている。この電子写真感光体ドラム（以下「感光体ドラム」という）１は、駆動手段（不図示）によって、同図中、反時計回りに回転駆動される。感光体ドラム１の周囲には、その回転方向に従って順に、感光体ドラム１表面を均一に帯電する帯電装置２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）、感光体ドラム１に形成した静電潜像に現像剤（以下「トナー」という）を付着させてトナー像として現像する現像装置４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）、感光体ドラム１上のトナー像を記録媒体Ｓに転写させる静電転写装置５、転写後の感光体ドラム１表面に残った転写残トナーを除去するクリーニング装置６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）等が配設されている。

ここで、感光体ドラム１と、プロセス手段としての帯電装置２、現像装置４、クリーニング装置６は一体的にカートリッジ化されプロセスカートリッジ（以下「カートリッジ」という）７を構成している。

また、画像情報に基づいて感光体ドラム１に選択的な露光を行い、感光体ドラム１に静電潜像を形成するためのスキャナユニット３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）が装置本体100に設けられている。

静電転写装置５には、すべての感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに対向し、接して移動する静電転写ベルト11が配設されている。この転写ベルト11は、駆動ローラ13、従動ローラ14ａ，14ｂ、テンションローラ15に張架されている。そして、静電吸着ローラ22へのバイアス印加によって転写ベルト11の外周面に記録媒体Ｓを静電吸着して記録媒体Sを搬送する。これにより、記録媒体Ｓは転写ベルト11により転写位置まで搬送される。そして、記録媒体Sに感光体ドラム１上のトナー像が転写される。

この転写ベルト11の内側に当接し、４個の感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに対向した位置に転写ローラ12（12ａ，12ｂ，12ｃ，12ｄ）が並設されている。これら転写ローラ12に、転写時に感光体ドラム１上のトナー像と逆極性のバイアスが印加する。これによって、前記感光体ドラム１上のトナー像が記録媒体Ｓに転写される。

給送部16は、画像形成部に記録媒体Ｓを給送搬送するものであり、前記転写ベルト11とともに記録媒体Ｓを搬送する搬送手段を構成するものである。この給送部16には複数枚の記録媒体Ｓを収納したカセット17が装着されている。画像形成時には給送ローラ18（半月ローラ）、レジストローラ19が画像形成動作に応じて駆動回転する。これにより、カセット17内の記録媒体Ｓを１枚ずつ分離給送する。そして、レジストローラ19によって転写ベルト11の回転と画像書出し位置との同期をとって、転写ベルト11へと給送されていく。

定着部20は、記録媒体Ｓに転写された複数色のトナー画像を定着させるものである。定着部20は、回転する加熱ローラ21ａと、これに圧接して記録媒体Ｓに熱及び圧力を与える加圧ローラ21ｂと、を有する。

画像形成の動作としては、カートリッジ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄが、記録タイミングに合わせて順次駆動される。そして、その駆動に応じて感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが、反時計回り方向に回転駆動される。そして、各々のカートリッジ７に対応するスキャナユニット３が順次駆動される。この駆動により、周面が一様に帯電された感光体ドラム１に静電潜像が形成される。そして、前記潜像が現像装置４によって現像される。

前記画像形成と同期して、記録媒体Ｓが前記搬送手段によって感光体ドラム１と対向する位置に搬送される。そして、転写ベルト11を挟んで各感光体ドラム１と対向した転写ローラ12（12ａ，12ｂ，12ｃ，12ｄ）へ転写バイアスを印加する。これにより、各感光体ドラム１上の各色現像剤像が記録媒体Ｓに重畳転写される。これによって、記録媒体Ｓにカラー画像が形成される。

４色のトナー像を転写された記録媒体Ｓは、駆動ローラ13の曲率により転写ベルト11から曲率分離される。その後、記録媒体Sは定着部20に搬入される。記録媒体Ｓは、定着部20で上記トナー像を熱定着された後、排出ローラ23によって、排出部24から本体外に排出される。

［現像装置を備えたカートリッジの構成］
次に本実施形態に係るカートリッジについて、図２及び図３を用いて説明する。図２及び図３はトナーを収納したカートリッジ７の主断面および斜視図を示している。なお、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各カートリッジ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは同一構成である。

カートリッジ７は、感光体ドラム１と、帯電装置およびクリーニング装置を備えたクリーナユニット48、および前記潜像を現像する現像装置を構成する現像ユニット４とに分かれている。

クリーナユニット48はクリーニング枠体48ａを有する。そして、感光体ドラム１が軸受部材（不図示）を介して前記枠体48ａに回動自在に取り付けられている。感光体ドラム１の周囲には、感光体ドラム１の外周面に設けられた感光層を一様に帯電させるための一次帯電装置２が設けられている。また、感光体ドラム１の周囲には、転写後に感光体ドラム１上に残った現像剤（残留トナー）を除去するためのクリーニングブレード（以下、「ブレード」という）60が設けられている。さらに、ブレード60によって感光体ドラム１表面から除去された除去トナーは、ブレード60上方に設けられた除去トナー収納部55に納められる。ここで、クリーニング装置は前記ブレード60、及び、除去トナー収納部55を有する。

現像ユニット４は、感光体ドラム１と微少間隙を保持して矢印方向に回転する現像ローラ41、および、トナーを収容する現像枠体45ａ，45ｂを有する。

現像枠体45ａ，45ｂは結合され（超音波溶着等により結合）、現像容器ユニット46となる。

現像ローラ41は軸受50,51を介して回転自在にユニット46に支持されている。また現像ローラ41の周囲には、現像ローラ41と接触して矢印方向に回転するトナー供給ローラ43と現像ブレード44がそれぞれ設けられている。さらにユニット46内には収容されたトナーを撹拌するとともにトナー供給ローラ43にトナーを搬送するためのトナー搬送手段42が設けられている。

そして、ユニット46の両端には結合穴47が設けられている。また、クリーニング枠体48ａの長手方向の両端には支持穴56が設けられている。そして、結合穴47と支持穴56を合わせた状態で、クリーナユニット48両端からピン49を差し込む。それによって現像ユニット４全体がクリーナユニット48に対して揺動自在に支持される。

また、支持穴56を中心にして、現像ローラ41が感光体ドラム１と所定間隙をもって対向するように、現像ユニット４がバネ（不図示）の弾性力によって常に付勢されている。前記バネは現像ユニット４とクリーナユニット５０との間に掛けられている。また、後述するスペーサコロ５２（間隙規制部材）によって現像ローラ４１と感光体ドラム１とは間隙をもって対向している。

［装置本体に対するカートリッジの装着構成］
次に、装置本体100に対するカートリッジ７の装着部99について、図４を用いて説明する。図４に示すように、装置本体100には前扉101が設けられている。前扉101は、装置本体100に対して回動可能に設けられている。また、前扉101の奥には転写装置５が回動可能に設けられている。これら前扉101、転写装置５が開いた状態で、カートリッジ７は、装着部99に対して着脱可能となる。カートリッジ７の長手方向両端部の感光体ドラム支持部近傍には把手部材90が設けられていて、カートリッジ7の着脱時には本体前扉101側に突出している。

カートリッジ７は、装置本体100内に設けられているガイドレール部102，103と、カートリッジ７の長手方向両側面に設けられた挿入ガイド部53（図３もあわせて参照）とが係合することにより、装置本体100に対し着脱可能となる。

そして、ユーザがカートリッジ７の装着を完了し、前扉101を閉めると加圧力（不図示）がカートリッジ７に付与される。さらに画像形成される時の駆動力により、装置本体100に対するカートリッジ７の位置が決まる。

［現像ローラ］
次に現像装置4に設けられている現像ローラ41について、図５乃至図９を参照して説明する。

本実施形態の現像ローラ41は、図５に示すように、ローラ本体40と、このローラ本体40の回転軸方向（長手方向）の一方側端部に取り付けられた駆動力伝達部であるギア部材54とを有している。

本実施形態のローラ本体40はアルミ製であり、その表面には不図示のカーボンコートが施されている。ローラ本体40には、前記潜像を現像するために、中央部に感光体ドラム１と所定の間隙をもち、現像剤を担持する担持部としてのローラ部40ｅが設けられている。そして、ローラ部40ｅの回転軸方向の両端部にはローラ部40ｅが感光体ドラム１との間隙を一定に保つための隙間規制部材としてのリング状のスペーサコロ52が回転可能に取り付けられている。このスペーサコロ52が感光体ドラム１に当接することで感光体ドラム１とローラ部40ｅとが所定の微小間隙をもって対向する。

さらに、図６及び図７に示すように、前記回転軸方向において、スペーサコロ52の外側に現像ローラ41を回転可能に保持するための軸受50及び軸受51が設けられている。この軸受50，51はローラ本体40を回転可能に軸支するものであり、現像枠体45ａにビス70等によって固定される（図５参照）。これにより、現像ローラ41が現像枠体45ａに回転可能に支持される。

また、図６に示すように、ローラ本体40の回転軸方向の一方端部であって、前記軸受51の外側には、ローラ本体40に回転駆動を与えるためのギア部材54がローラ本体40と一体的に取り付けられている。本実施形態のギア部材54はハス歯ギアであり、回転駆動力がかかると他方側の軸受50側にローラ本体40を付勢する。従って、図７に示すように、現像ローラ41のスラスト方向の受けはローラ本体40の端面40ａを軸受50で受けている。

前記ギア部材54は前記ローラ本体40の端部に挿入することで係止されてローラ本体40と一体的に回転可能なように回転係止部54ａと抜け止め係止部54ｂが設けられている（図６及び図７参照）。

前記回転係止部54ａは、図６に示すように、ギア部材54の外周面に設けられた突起部である。ギア部材54をローラ本体40の端部から挿入するとき、前記回転係止部54ａをローラ本体40の端部に設けられた切欠40ｆに嵌合する。これにより、駆動伝達部であるギア部54ｃに装置本体100から駆動力が伝達されたときにローラ本体40と一体的に回転する。

また、抜け止め係止部54ｂは、図７に示すように、ギア部材54がローラ本体40から抜け落ちるのを防止するものであり、スナップフィット爪形状に構成されている。ギア部材54をローラ本体40の端部から挿入すると、前記抜け止め係止部54ｂがローラ本体40の内径部に形成された凹部40ｇに係止する。これにより、ギア部材54はローラ本体40から抜け落ちなくなる。そして、抜け止め係止部54ｂはローラ本体40の内径部に係止するため、係止部がローラ外面に突出することがなく、スペースに無駄が無く、小型化が達成できる。

次にローラ本体40とギア部材54の各部の寸法関係について説明する。

前記ローラ本体40には、図７に示すように、ローラ部40ｅの回転軸方向両端部に前記スペーサコロ52を取り付けるための第一取付部40ｂが設けられている。さらに、前記第一取付部40ｂの回転軸方向外側には前記軸受50，51を支持するための第二取付部40ｃ，40ｄが設けられている。この第一取付部40ｂ及び第二取付部40ｃ，40ｄはローラ本体40に一体的に設けられている。そして、第一取付部40ｂの外径をＤ1、第二取付部40ｃ，40ｄの外径をＤ2としたとき、Ｄ1＞Ｄ2となるように構成されている。なお、本実施形態では前記外径Ｄ1、Ｄ2はローラ部40ｅの径Ｄ0よりも小さく構成されている。

また、ローラ本体40に取り付けたギア部54ｃの外径をＤ3としたとき、Ｄ1＞Ｄ2＞Ｄ3となるように設定されている。なお、本実施形態では前記第一取付部40ｂの外径Ｄ1＝11.7 mm、第二取付部40ｃ，40ｄの外径Ｄ２＝9.6mm、ギア部54ｃの外径Ｄ3＝8.98mmに構成されている。

上記現像ローラ41を組み付けるには、図８(a)に示すように、ローラ本体40の端部からギア部材54を挿入する。このとき回転係止部54ａを切欠40ｆに嵌合するとともに、抜け止め係止部54ｂを凹部40ｇに係止し、ローラ本体40に対してギア部材54がとり付けられ、両者は一体的回転可能となる。

次にスペーサコロ52を第一取付部40ｂに嵌合してとり付ける。その後、図８(b)に示すように、軸受50，51を第二取付部40ｃ，40ｄに嵌合し、その軸受50，51をビス70によって現像枠体45ａに取り付ける。

従来、ローラ本体にギアを取り付ける場合、図９(a)(b)に示すように、ローラ本体240の端部にフランジ253を取り付け、次にスペーサコロ252を取り付け、フランジ253を軸受250，251で支持する。その後にギア254を取り付ける必要があった。

これ対して本実施形態は前述したように、ローラ本体40の回転軸方向の中央側から端部側へ向かって第一取付部40ｂ、第二取付部40ｃ，40ｄ、ギア部54ｃが順に位置する。そして、第一取付部40ｂ、第二取付部40ｃ，40ｄ及びギア部54ｃの径を前述の如く構成したことにより、ローラ本体40にギア部材54を取り付けた後でスペーサコロ52や軸受50，51を取り付けることができる。

このため、現像ローラ41の組み立て及び現像枠体45ａへの組み付けが容易になし得る。そして、ユニット状態で組立ラインに投入できるため、組立性が向上する効果がある。尚、ユニット状態でもギア部材54はローラ本体40の内径部で回転係止部54ａによって係止されている。このため、組立時の取りまわしによってギア部材54が現像ローラから脱落することを防止する効果がある。また、製品に使用するギア部材54とローラ本体40のユニット状態で、検査することができ（例えば振れ検査）、品質向上を図ることができる。

また、前記第一取付部40ｂ及び第二取付部40ｃ，40ｄ、さらには端面40ａはローラ本体40に設けられている。そして、これらはローラ本体40の同軸で加工可能であるため、各部を高い寸法精度で成形することが容易になし得る。

そして、ギア部54ｃの径を容易に小さくできるため、現像装置の小型化が容易になし得る。なお、図９に示す従来の現像ローラにあって、ギア254を樹脂成形した場合にギア254の径Ｄ6を小さくしようとすると、図９のｔで示す部分（ギア歯元と内径で構成される部分）が薄肉化してしまい強度不足となるおそれがある。しかし、本実施形態ではギア部材54の肉抜き部の直径Ｄ4（図８参照）を小さくすることが可能となるため、ギア部が肉薄になることはない。なお、本実施形態では前記直径Ｄ4＝6.7 mmとなっている。

また、従来の構成でもフランジ253の直径Ｄ5（図９参照）を小さくすることでギアの肉薄化を回避可能である。しかし、回転駆動トルクが高い場合に、ギア254との嵌合部分である直径Ｄ5を小さくすることは、不図示の回転止め（例えばＤカットやキー溝）にかかる力が増大し、強度不足になるおそれがある。これに対して本実施形態では、回転係止部54ａはギアの歯外径に依存することなく設定することができる。そして、前記回転係止部54ａは、ローラ本体40の回転軸に対して直交する面において、ローラ本体40の第二取付部40ｃと同一面に位置するように構成されている。これにより、現像ローラ41を小型化しても回転係止部54ａが強度不足となることを防止し得る。

また、前述の理由から、ギア部材54の偏肉を防止し、ギア部54ｃを高精度に成形することが可能となる効果により、より高画質の現像が可能となる。尚、ギア部材54は樹脂成形されている。

また、本実施形態の現像ローラ41にあっては、従来の現像ローラ241のようにフランジの254，253（図９参照）が不要である。このため、部品点数の削減、組立容易であり、組立工数の削減につながり、低コスト化が図れる。

第１実施形態に係る多色画像形成装置の一例を示す断面図である。 第１実施形態に係るカートリッジを示す断面図である。 第１実施形態に係るカートリッジを示す斜視図である。 第１実施形態に係る装置本体のカートリッジ装着時を示す概略斜視図である。 第１実施形態に係るプロセスカートリッジを示す分解図である。 第１実施形態に係る現像ローラの斜視図である。 第１実施形態に係る現像ローラの断面図である。 第１実施形態に係る現像ローラの組立て説明図である。 従来の現像ローラの組立て説明図である。

符号の説明

１ …感光体ドラム
４ …現像ユニット
７ …カートリッジ
12 …転写ローラ
40 …ローラ本体
40ａ …端面
40ｂ …第一取付部
40ｃ，40ｄ …第二取付部
40ｅ …ローラ部
40ｆ …切欠
40ｇ …凹部
41 …現像ローラ
45ａ，45ｂ …現像枠体
46 …現像容器ユニット
48 …クリーナユニット
48ａ …クリーニング枠体
50，51 …軸受
52 …スペーサコロ
53 …挿入ガイド部
54 …ギア部材
54ａ …回転係止部
54ｂ …抜け止め係止部
54ｃ …ギア部
70 …ビス
100 …装置本体

Claims (4)

1. 電子写真感光体に形成された静電潜像を現像するための現像ローラにおいて、
   現像剤を担持する担持部を有するローラ本体と、
   前記ローラ本体の端部に挿入され、前記現像ローラを回転させるための駆動力を前記ローラ本体に伝達する駆動力伝達部と、
   を有し、
   前記ローラ本体は、前記電子写真感光体との間隙を一定に保つための間隙規制部材が取り付けられる第一取付部と、前記現像ローラを回転可能に支持するための軸受が取り付けられる第二取付部と、前記駆動伝達部が前記ローラ本体から抜けないように、前記駆動伝達部に設けられた抜け止め部を係止する凹部と、を有し、
   前記担持部の外径をＤ0、前記第一取付部の外径をＤ1、前記第二取付部の外径をＤ2、前記駆動力伝達部の外径をＤ3としたとき、Ｄ0、Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3は、Ｄ0＞Ｄ1＞Ｄ2＞Ｄ3の関係を有し、
   前記ローラ本体の回転軸方向において前記ローラ本体の中央側から端部側へ向かって前記凹部、前記第一取付部、前記第二取付部、前記駆動力伝達部が順に位置することを特徴とする現像ローラ。
2. 前記駆動力伝達部は、更に、前記ローラ本体の回転方向において前記ローラ本体に対して移動することを防止するための回転止め部を有することを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
3. 電子写真画像形成装置に用いられる現像装置において、
   前記請求項１又は請求項２に記載の現像ローラを有することを特徴とする現像装置。
4. 電子写真画像形成装置本体に着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、
   電子写真感光体と、
   請求項３に記載の現像装置と、
   を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。

Images