JP2553701B2

JP2553701B2 - 軸受け装置および現像装置

Info

Publication number: JP2553701B2
Application number: JP1109327A
Authority: JP
Inventors: 義啓片山; 泰蔵小野; 裕嗣坂本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-04-28
Filing date: 1989-04-28
Publication date: 1996-11-13
Anticipated expiration: 2011-11-13
Also published as: JPH02286913A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、機械分野全般において利用し得る軸受け装
置に関するものであり、その応用例としての電子写真記
録分野における現像装置に関するものである。

従来の技術通常、機械設計上は、アルミニューム、あるいはアル
ミニューム合金、または銅系金属等の軟質金属をすべり
軸受けで直接に回転支持することは行わない。その理由
は、これら軟質金属は、軸受け部で摩耗、擬着を起こし
易いからである。しかしながら、これら軟質金属の持つ
高精度の機械加工性、またアルミニューム系金属の軽量
性と言った特徴を生かすために、時としては、これら軟
質金属を直接に回転支持する場合も有り得る。以下、そ
のような例として、電子写真記録装置の現像器を例に取
り説明を行う。電子写真記録の乾式現像法は、使用する
現像剤の観点からは、トナーの磁性の有無によって磁性
と非磁性に、またキャリアを含むか否かで一成分現像法
と二世分現像法に分類される。そのなかで、非磁性一成
分現像法は、最近の電子写真のカラー化に適合する現像
法として注目されている。中でも、この非磁性一成分現
像剤を用い、かつ現像剤担持体（以下、現像ロールとも
呼ぶ）上の現像剤と静電潜像担持体（以下、感光体とを
呼ぶ）とを非接触に保ちながら現像を行う、非磁性一成
分非接触現像法は、感光体上で異なる色のトナー像を重
ね合わせることが可能であり、特に注目されている。こ
の、非磁性一成分非接触現像法の主要構成を第７図に示
す。第７図において、１は静電潜像担持体（以下、感光
ドラムとも称する）で、アルミニウムの粗管２の表面上
にセレン３等を塗布して形成される。４は非磁性一成分
現像装置で、ホッパ内の一成分現像剤（以下、トナーと
も称する）５は、矢印方向に回転する搬送機構６によっ
て開口７を経て現像剤供給手段である弾性体ローラ８へ
と搬送される。そして、弾性体ローラ８に担持されたト
ナー５の一部は、この弾性体ローラ８と摺擦する現像剤
担持体９（以下、現像ローラとも称する）へ供給され
る。また、この時の摺擦によって、トナーは、適正な極
性に摩擦帯電される。そして、現像ローラ９上に、感光
ドラム１とは非接触に担持されたトナー10は、感光ドラ
ム１と現像ローラ９との間に接続された外部電源11によ
って形成される電界の作用のもと、現像ローラ９から感
光ドラム１へと飛翔して潜像の現像を行なう。第８図
は、第７図を矢印Ａ方向から見たものである。第８図で
は、現像ローラ９の両端部の回転支持軸14近傍を一部断
面して示してある。第８図において、13はスペーサリン
グで、現像ローラ９の回転支持軸14に、回転可動に装着
されている。スペーサリング13の外径を、現像ローラ９
のそれよりも0.3mm程度大きくすることで、スペーサリ
ング13の外周面を感光ドラム１に押圧した状態で、現像
ローラ９の表面は、感光ドラム１の表面から僅かの間隙
を隔てた非接触の位置に保たれる。なお、現像ローラ９
の両端部の回転支持軸14は、中央の現像剤担持部と一体
に加工されている。そしてこの回転支持軸14は、現像装
置のきょう体に圧入保持された樹脂製のすべり軸受け15
によって回転可能に支持されている。この様に構成され
た、非磁性一成分非接触現像において、現像特性を安定
化させるためには、現像ローラ表面と感光ドラム表面と
の間の間隙、いわゆる現像ギャップＧを安定化させるこ
とが重要なポイントの一つである。特に、ハイライトか
ら中間調の領域に於ける現像特性を安定化させるうえで
重要である。現像ギャップＧの変動は、現像電界の変動
を招き、その変動に応じて、感光ドラム１上に飛翔する
トナー量が変動するために、画像の濃度ムラを引き起こ
す。現像ギャップＧの変動を許容値内に抑える上で最も
重要な管理項目は、回転支持軸14を基準とした、現像ロ
ーラ９の回転時の振れ精度と、スペーサリングの内外径
の同軸度である。そして、これらは、両者ともに、10μ
ｍ以下の精度に抑えることが望ましい。この様な精度上
の要求、あるいは軽量化の観点から、現像ローラ９は、
アルミニュームもしくはアルミニューム合金で、回転軸
14と一体に加工されることが多い。特に、加工精度の観
点から被削性の優れたA2011系（JIS分類）のアルミニュ
ーム材で現像ローラを製作する場合が多い。

発明が解決しようとする課題さて、この様な従来例にあっては、アルミニュームも
しくはアルミニューム合金の回転支持軸14と樹脂製のす
べり軸受け15の軸受け部の信頼性に問題を有していた。
即ち、回転支持軸14と軸受け15との間に異常摩耗が発生
することがあった。周知の通り、アルミニュームあるい
はアルミニューム合金、または銅系金属などの軟質金属
を、すべり軸受けで支持する場合には、軸受け材の選
択、軸と軸受け内面とのクリアランスの管理等を十分慎
重に行う必要がある。なかでも、最も重要な点は軸受け
材の選択である。例えば、ポリアセタール系材料は、す
べり軸受け材としては比較的一般的な材質ではあるが、
これらを上記軟質金属の軸受け材として使用した場合に
は、軸受け部において顕著な擬着、かじりを生じる。こ
れら軟質金属には、ポリ・フェニレン・サルファイド
（Poly Phenylene Sulfide）を基材とした軸受け材が適
しており、例えば、ポリメックスという商品名（日本精
工）で市販されている。確かに、ポリ・フェニレン・サ
ルファイドを基材とする軸受けは、他の材料からなる軸
受けに比べて、軟質金属に対する信頼性は大幅に向上す
る事は認められるものの、前記の通り、軸受け部におい
て、軸受け材や回転軸の摩耗、傷痕がときたま発生する
事があった。この様な軸受け部での摩耗によって、当
然、軸受け部では負荷抵抗が著しく増大して現像装置の
正常な運転動作が行われなくなる。あるいは、摩耗粉が
スペーサリング13の外周面に付着して、現像ギャップＧ
の大幅な変動を引き起こして画像品質の著しい低下を招
く等の問題が生じた。

課題を解決するための手段上記課題を解決するための手段、軟質金属の回転軸表
面、研削加工によって所定の表面粗さ以下を仕上げるこ
とである。

作用上記手段の作用は、現時点において明確に断定できて
はいない。しかしながら、軸受け部における摩耗は、そ
の表面状態によって左右されることは周知の通りであ
り、従って、たとえ表面粗さは同一であっても、表面の
加工法によって軸受け部での摩耗状態が変化することは
十分考え得ることである。以下、実施例のなかで、課題
解決に対する上記手段の妥当性を、実験データで明らか
にする。あわせて、その作用を考察することとする。

実施例第１図に、回転軸を旋削加工した場合と研削加工した
場合の、軸受け部での摩耗状態の比較を示す。すべり軸
受け材の基材はポリ・フェニレン・サルファイドであ
る。第２図は、この摩耗実験を行った装置の概略であ
り、20は回転軸、21は回転軸20を支持するすべり軸受
け、22は回転軸20に嵌合された転がり軸受け、23はすべ
り軸受け21が圧入支持されるハウジングである。そし
て、転がり軸受け22は、板バネ24により矢印方向に押圧
されており、この押圧力を調整することで、すべり軸受
け21内周面上の圧力を可変できるものである。また、回
転軸20は、図示しない可変速の回転手段に連結されて回
転駆動される。この実験装置により、両端２つの軸受け
部において、回転軸20の表面もしくは軸受け21の内面
に、目視で認識し得る摩耗、損傷がどの程度の頻度で発
生するかを、250回の繰り返し実験で行ったものある
（軸受け部の評価個数は、従って、第１図に記載の通
り、250×２＝500）。さて、第１図に示す通り研削加工
とした場合には、摩耗、傷痕の発生する確率は、このテ
ストではゼロであり、旋削加工に対して明らかな優位性
が認められる。次に、回転支持軸を研削加工とした場合
に、その表面粗さがどの程度まで許容できるかについて
の実験を、第２図の装置を用いて行った。その結果を第
３図に示す。第３図は、回転軸20の表面粗さが、回転時
間の累積によってどのように劣化するかを求めたもので
ある。この図からも明かな通り、研削加工を行った場合
には表面粗さが10μmRz程度であっても、何ら問題のな
いことが分かる。次に、この軸受け装置を適用した、第
４図に示す現像装置について述べる。従来の現像装置と
の相違は、回転支持軸14の表面の加工法にあり（従っ
て、第４図と第７図とでは図面上の差異は現われない。
また、同一符号は同一のものを表す）、従来の現像装置
にあっては、回転軸は旋削によって加工されていたので
あるが、上記の結果に基づき、第４図に示す実施例で
は、回転支持軸は表面を研削加工によって10μmRzに仕
上げられている。本実施例の現像装置を用いて、電子写
真装置で実際の運転を行なったところ、10万枚のコピー
を行なっても、軸受け部での摩耗、あるいは摩耗粉は認
められなかった。その結果、本実施例では、現像装置の
負荷の増大、あるいは現像ギャップの変動は認められ
ず、現像特性は安定した極めて良好なものであった。こ
の様に、表面を研削加工することで、軸受け部の大幅な
信頼性の向上が実現できるものであるが、加工方法によ
って摩耗状態が異なる理由として、下記のような事が考
えられる。第５図に示すように、旋削加工の表面形状
は、バイトの先端形状が転写されて、ミクロ的に見ると
三角形状となる。そして、回転支持軸14の表面は、三角
形状の頂点部31で軸受け15の内周面32に当接する。従っ
て、旋削加工の場合は、ミクロ的に見ると頂点部31に高
い圧力が集中した状態ですべり軸受け15と摺擦すること
となるので、この頂点部31から摩耗が発生するものと思
われる。一方、研削加工の場合には、第６図に示すよう
な形状となると考えられる。この場合には、回転支持軸
14の外周面が比較的、軸受け15の内周面32と均一に接触
するので、旋削加工の場合のような圧力の集中が生じ
ず、その結果、軸受け部は正常に機能するものと推測さ
れる。なお、上記実施例では電子写真記録装置の現像装
置をとりあげて説明を行なったが、本発明の軸受け装置
は、上記実施例に限定されるものでなく、広く機械構造
分野に適用できることは明らかである。

なお、以上には、回転軸の場合を例に取り説明を行っ
たが、直線摺動軸とそれを支持するすべり軸受けにおい
ても本発明の軸受け構成は、同様な効果を有することは
明らかである。

発明の効果以上、本発明は、軸受け装置という機械要素の依頼性
を大幅に向上するものであるので、現像装置への適用に
とどまらず、広い分野にわたり大なる効果を発揮するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における軸受け装置の優位性
を示す比較図、第２図は第１図の実験装置の要部断面
図、第３図は本実施例の軸受け装置における表面粗さの
影響を示す図、第４図は同軸受け装置を適用した現像装
置の要部断面図、第５図および第６図は本実施例の作用
の説明図、第７図および第８図は、従来の現像装置の要
部断面図である。 14……回転支持軸、15……軸受け、20……回転軸、21…
…すべり軸受け。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者坂本裕嗣大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (56)参考文献特開昭63−44680（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−144469（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−211150（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−272454（ＪＰ，Ａ) 特公昭50−20293（ＪＰ，Ｂ１)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニューム、またはアルミニューム合
金、あるいは銅系金属の回転軸もしくは直線摺動軸と、
該回転軸もしくは摺動軸を回転支持もしくは摺動支持す
る樹脂製のすべり軸受けで構成される軸受け装置におい
て、すべり軸受けと摺擦する前記軸表面を、研削加工に
よって10μmRz以下の表面粗さになすとともに、前記樹
脂製のすべり軸受けの材質にはポリ・フェニレン・サル
ファイド（Poly Phenylene Sulfide）が含まれることを
特徴とする軸受け装置。
【請求項２】アルミニューム、もしくはアルミニューム
合金は、JIS分類A2011に該当するものであることを特徴
とする請求項１記載の軸受け装置。
【請求項３】表面に現像剤を担持して回転可動に支持さ
れ潜像担持体に現像剤の供給を行う円筒状の現像剤担持
体を有する現像装置において、前記現像剤担持体をアル
ミニュームもしくはアルミニューム合金で形成すると共
に請求項１記載の軸受け装置によって回転支持したこと
を特徴とする現像装置。