回転体支持構造における冷却構造、プロセスユニット及び画像形成装置
【課題】回転可能に支持される回転被支持部材に対して相対的に摺動する摺動部材の温度上昇を効果的に抑制できる回転体支持構造における冷却構造を提供する。
【解決手段】回転体２と、回転体２に固定されると共に回転可能に支持される回転被支持部材７０と、回転する回転被支持部材７０に対して相対的に摺動する摺動部材８０とを備える回転体支持構造における冷却構造である。摺動部材８０に冷却媒体が通過する冷却用流路８０ｂを形成した。
【解決手段】回転体２と、回転体２に固定されると共に回転可能に支持される回転被支持部材７０と、回転する回転被支持部材７０に対して相対的に摺動する摺動部材８０とを備える回転体支持構造における冷却構造である。摺動部材８０に冷却媒体が通過する冷却用流路８０ｂを形成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体を支持する回転体支持構造における冷却構造、その冷却構造を備えるプロセスユニット及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置において、例えば、感光体を画像形成装置本体に対して位置決めして回転可能に支持する支持構造として、図１０に示すようなものがある。図１０に示す支持構造では、感光体２の端部にフランジ７０が固定されており、そのフランジ７０の軸部７０ａをプロセスユニットの側板１０１に設けられた軸受け８０によって回転可能に支持している。
【０００３】
一般に、フランジには、コストや製造の容易さの観点から樹脂材料が多く用いられ、軸受けには、耐久性や寸法精度に優れコストも安い焼結金属が多く用いられている。ところが、樹脂の方が金属よりも熱膨張係数が大きいため、フランジと軸受けとの間で生じる摩擦熱や画像形成装置内の雰囲気温度によってフランジと軸受けが温度上昇すると、外側の軸受けよりも内側のフランジが大きく膨張し、両者間の隙間が減少してしまう。このことから、フランジと軸受けとの隙間は、両者の熱膨張を考慮して設定しておく必要がある。一方、フランジと軸受けとの隙間を大きくすると、ガタが大きくなって感光体が高精度に位置決めできなくなる問題が生じる。
【０００４】
そこで、フランジと軸受けの熱膨張係数を同じにすることにより、温度変化に伴う隙間の変化をなくすことができる。しかし、この場合、フランジを軸受け同様に金属材料で構成すると、高コストとなる上、金属フランジを感光体の端部に圧入する際に感光体が変形するといった問題が生じる。また、反対に、軸受けをフランジと同様に樹脂材料で構成すると、耐久性の低下が危惧される。
【０００５】
また、別の対策として、感光体の外側や内側で気流を発生させてフランジや軸受けの温度上昇を抑制する方法がある。例えば、特許文献１には、プロセスユニットの外側から気流を当てて、プロセスユニット内に配設された感光体等の温度上昇を抑制する方法が開示されている。これにより、感光体の端部に設けられたフランジや軸受けの温度上昇が間接的に抑制される。また、特許文献２に記載されている画像形成装置では、感光体内に複数のフィンを設け、フィンを回転させることにより感光体内に気流を発生させて、フランジに気流を当てて温度上昇を抑制している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の方法では、フランジや軸受けに直接気流が当たらないため、これらの摺動部における温度上昇を効果的に抑制することは困難である。また、上記特許文献２に記載の画像形成装置は、フランジに気流が当たっているが、軸受けには気流が直接当たっていないため、温度上昇の効果的な抑制は難しい。このため、従来の方法では、感光体の高精度な位置決めを行うことができないといった問題がある。
【０００７】
本発明は、斯かる事情に鑑み、回転可能に支持されるフランジ等の回転被支持部材に対して相対的に摺動する軸受け等の摺動部材の温度上昇を効果的に抑制できる回転体支持構造における冷却構造、その冷却構造を備えたプロセスユニット及び画像形成装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、回転体と、当該回転体に固定されると共に回転可能に支持される回転被支持部材と、回転する前記回転被支持部材に対して相対的に摺動する摺動部材とを備える回転体支持構造における冷却構造であって、前記摺動部材に冷却媒体が通過する冷却用流路を形成したものである。
【０００９】
摺動部材に冷却用流路を形成することにより、その冷却用流路に冷却媒体を通過させて、摺動部材を効果的に冷却することができ、摺動部材の温度上昇を抑制することが可能となる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の回転体支持構造における冷却構造において、前記摺動部材に、前記冷却用流路としての貫通孔を形成したものである。
【００１１】
この場合、貫通孔に冷却媒体を通過させて摺動部材を冷却することができる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１に記載の回転体支持構造における冷却構造において、前記摺動部材に、前記冷却用流路としての溝を形成したものである。
【００１３】
この場合、溝に冷却媒体を通過させて摺動部材を冷却することができる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項２に記載の回転体支持構造における冷却構造において、前記貫通孔を、前記摺動部材の前記回転被支持部材が押し当てられる部分に少なくとも形成したものである。
【００１５】
摺動時に回転被支持部材と摺動部材との間で発生する摩擦熱は、特に回転被支持部材が摺動部材に押し当てられる箇所で発生するため、その部分に少なくとも貫通孔を形成することで、発熱による温度上昇を効果的に抑制することが可能となる。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項３に記載の回転体支持構造における冷却構造において、前記溝を、前記摺動部材の前記回転被支持部材が押し当てられる面を除いて形成したものである。
【００１７】
溝を、摺動部材の回転被支持部材が押し当てられる面に形成すると、回転被支持部材と摺動部材との接触面積が減少するため、接触圧が増大し、摺動時の摩擦による発熱量が増加する。このため、上記のように、溝を、回転被支持部材が押し当てられる面を除いて形成することによって、接触面積の減少を回避することができ、発熱を抑制することが可能となる。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項３又は５に記載の回転体支持構造における冷却構造において、前記溝を、前記摺動部材の前記回転被支持部材側の面に形成したものである。
【００１９】
溝を回転被支持部材側の面に形成した場合は、気流が回転被支持部材にも接触しながら通過するので、回転被支持部材の温度上昇を効果的に抑制することができる。
【００２０】
請求項７の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の回転体支持構造における冷却構造において、前記冷却媒体としての気流を発生させる気流発生手段を設けたものである。
【００２１】
気流発生手段を設けることにより、冷却用流路に気流を積極的に送ることができ、摺動部材の冷却をより確実に行うことができるようになる。
【００２２】
請求項８の発明は、請求項７に記載の回転体支持構造における冷却構造において、前記気流発生手段は、前記回転体内に配設され当該回転体の回転に伴って回転するフィンを有するものである。
【００２３】
フィンを回転体内に配設することにより、省スペースとなり、回転体自体も内部から冷却できるので効率的である。
【００２４】
請求項９の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の回転体支持構造における冷却構造において、前記回転体は表面に静電潜像が担持される像担持体としての感光体、前記回転被支持部材は前記感光体の端部に固定されたフランジ、前記摺動部材は前記フランジを回転可能に支持する軸受けである。
【００２５】
この場合、冷却用流路に冷却媒体を通過させることにより、軸受けを冷却することができるので、軸受けとそれに支持されるフランジの温度上昇を効果的に抑制できる。これにより、軸受けとフランジが熱膨張することによる両者間の隙間の変化を高度に抑制することができ、感光体の位置決めを高精度に行えるようになる。
【００２６】
請求項１０の発明は、請求項９に記載の回転体支持構造における冷却構造において、前記フランジを樹脂材料で構成し、前記軸受けを金属材料で構成したものである。
【００２７】
フランジを樹脂材料で構成し、軸受けを金属材料で構成することにより、低コストで、耐久性、製造性、寸法精度に優れた構成となる。また、この場合、樹脂材料と金属材料との熱膨張係数が異なるが、上記のように、冷却用流路に冷却媒体を通過させることにより、軸受けとフランジを効果的に冷却することができ、軸受けとフランジが熱膨張することによる両者間の隙間の変化を抑制することができる。
【００２８】
請求項１１の発明は、表面に静電潜像を担持する像担持体としての感光体と、当該感光体の表面を帯電させる帯電手段と、前記感光体上の静電潜像に現像剤を供給して顕像化する現像手段と、前記感光体の表面をクリーニングするクリーニング手段のうちの少なくとも２つを一体的に備えると共に、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されたプロセスユニットにおいて、請求項１から１０のいずれか１項に記載の回転体支持構造における冷却構造を備えるものである。
【００２９】
プロセスユニットが請求項１から１０のいずれか１項に記載の回転体支持構造における冷却構造を備えるので、これらの冷却構造による上記効果が得られる。
【００３０】
請求項１２の発明は、請求項１から１０のいずれか１項に記載の回転体支持構造における冷却構造、又は請求項１１に記載のプロセスユニットを備える画像形成装置である。
【００３１】
画像形成装置が、請求項１から１０のいずれか１項に記載の回転体支持構造における冷却構造、又は請求項１１に記載のプロセスユニットを備えるので、これらの冷却構造による上記効果が得られる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明は、従来と異なり、摺動部材に冷却用流路を形成しているので、摺動部材の温度上昇を効果的に抑制することができる。これにより、熱膨張による摺動部材と回転被支持部材との間の隙間の変化を抑制することができ、位置決めをより高精度に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】プロセスユニットの概略構成図である。
【図３】感光体の端部周辺を拡大した断面図である。
【図４】図３におけるＸ−Ｘ断面図である。
【図５】気流発生手段の概略構成図である。
【図６】冷却用流路として溝を設けた軸受けの断面図である。
【図７】感光体が受ける力の合力を説明するための図である。
【図８】フランジが受ける力を考慮して前記溝又は貫通孔を配設した軸受けの断面図である。
【図９】軸受けが受ける力を考慮して前記溝を配設した軸受けの断面図である。
【図１０】従来の感光体の支持構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００３５】
図１は、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
ただし、本発明に係る画像形成装置は図１に示す画像形成装置に限らず、その他の複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等であってもよい。
図１に示すように、この画像形成装置には、画像形成ユニットとしての４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋが、画像形成装置本体１００に対して着脱可能に装着されている。各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の異なる色のトナーを収容している以外は同様の構成となっている。
【００３６】
具体的には、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋは、表面に静電潜像を担持する像担持体としての感光体２と、感光体２の表面を帯電させる帯電手段としての帯電装置３と、感光体２上の静電潜像に現像剤を供給して顕像化する現像手段としての現像装置４と、感光体２の表面をクリーニングするクリーニング手段としてのクリーニング装置５と、感光体２の表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段としての潤滑剤塗布装置６とを一体的に有する。なお、図１では、イエローのプロセスユニット１Ｙが備える帯電装置３、現像装置４、クリーニング装置５、潤滑剤塗布装置６のみに符号を付しており、その他のプロセスユニット１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋにおいては符号を省略している。
【００３７】
画像形成装置本体１００の上部には、現像剤としての各色のトナーを充填したトナーボトル７が設けてある。トナーボトル７内の各色トナーは、図示しないトナー移送管を介して対応する現像装置４へ移送されるようになっている。各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの下方には、各感光体２の表面を露光する露光装置８が配設されている。露光装置８からは、各感光体２へレーザ光が照射されるようになっている。また、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの上方には、転写装置９が配設されている。転写装置９は、転写体としての無端状のベルトから構成される中間転写ベルト１１を有する。中間転写ベルト１１は、複数の支持ローラ１２，１３，１４，１５によって張架されている。複数の支持ローラ１２，１３，１４，１５のうちの１つが駆動ローラとなっており、その駆動ローラが回転することにより、中間転写ベルト１１は図の矢印に示す方向に走行する。
【００３８】
４つの感光体２に対向した位置に、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ１６が配設されている。各一次転写ローラ１６と各感光体２とによって中間転写ベルト１１を挟み込んだ箇所には、一次転写ニップが形成されている。また、中間転写ベルト１１の図の右側の外周面に、二次転写手段としての二次転写ローラ１７が当接している。この二次転写ローラ１７とこれに対向する支持ローラ１２とによって中間転写ベルト１１を挟み込んだ箇所には、二次転写ニップが形成されている。また、中間転写ベルト１１の図の左端の外周面には、中間転写ベルト１１の表面を清掃するベルトクリーニング装置１８が配設されている。
【００３９】
画像形成装置本体１００の下部には、紙やＯＨＰ等のシート状の記録媒体Ｐを収容した給紙トレイ１９や、給紙トレイ１９から記録媒体Ｐを給送する給紙ローラ２０等が設けてある。また、画像形成装置本体１００内には、給紙トレイ１９から上方へ記録媒体Ｐを案内するための搬送経路Ｒが形成されている。この搬送経路Ｒにおいて、給紙ローラ２０を配設した位置から二次転写ローラ１７を配設した位置に至る途中には、記録媒体Ｐの姿勢を補正すると共に搬送タイミングを計るための一対のレジストローラ２１が配設されている。また、二次転写ローラ１７の配設位置の上方には、記録媒体Ｐ上の画像を定着させるための定着装置２２を配設している。さらに、定着装置２２の上方には、画像形成装置本体１００の上面を凹ませて形成したストック部２３に記録媒体Ｐを排出するための一対の排紙ローラ２４が配設されている。
【００４０】
以下、図１を参照して上記画像形成装置の基本的動作について説明する。
作像動作が開始されると、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの感光体２が図示しない駆動装置によって図の時計回りに回転駆動され、各感光体２の表面が帯電装置３によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体２の表面には、露光装置８からレーザ光がそれぞれ照射されて、それぞれの感光体２の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体２に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体２上に形成された静電潜像に、各現像装置４によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視画像化）される。
【００４１】
中間転写ベルト１１を張架する駆動ローラが回転駆動することにより、中間転写ベルト１１が図の矢印で示す方向に走行する。また、各一次転写ローラ１６に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。これにより、各一次転写ローラ１６と各感光体２との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。そして、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの感光体２に形成された各色のトナー画像が、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト１１上に順次重ね合わせて転写される。かくして中間転写ベルト１１はその表面にフルカラーのトナー画像を担持する。また、トナー画像の転写を終えた各感光体２の表面に、潤滑剤塗布装置６によって潤滑剤が塗布され、次いで、クリーニング装置５によって各感光体２の表面に残留するトナーが除去される。
【００４２】
また、作像動作が開始されると、給紙ローラ２０の回転を開始し、給紙トレイ１９に収容された記録媒体Ｐが搬送経路Ｒに送り出される。搬送経路Ｒに送り出された記録媒体Ｐは、レジストローラ２１によって一旦停止され記録媒体Ｐの姿勢が補正される。その後、レジストローラ２１の駆動を再開し、記録媒体Ｐを、上記中間転写ベルト１１上のトナー画像とタイミングを合わせて、二次転写ローラ１７と中間転写ベルト１１との間の二次転写ニップに送る。このとき二次転写ローラ１７には、中間転写ベルト１１上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより二次転写ニップに転写電界が形成されている。そして、記録媒体Ｐと中間転写ベルト１１上のトナー画像とが二次転写ニップに到達した際、二次転写ニップに形成されている転写電界によって、中間転写ベルト１１上のトナー画像が記録媒体Ｐ上に一括して転写される。また、転写後の中間転写ベルト１１上に残留するトナーは、ベルトクリーニング装置１８によって除去される。トナー画像が転写された記録媒体Ｐは定着手段２２へと搬送され、そこでトナー画像が記録媒体Ｐに定着される。その後、記録媒体Ｐは排紙ローラ２４によってストック部２３へと排出される。
【００４３】
以上の説明は、記録媒体上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つのプロセスユニットを使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。
【００４４】
図２は、上記プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの概略構成図である。以下、図２に基づいて、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの構成を説明する。
図２に示すように、帯電装置３は、感光体２に対向して配設された帯電ローラ３０と、帯電ローラ３０の感光体２との対向面とは反対側の面に当接するように配置された帯電クリーニングローラ３１とを有する。また、感光体２は、円筒状の導電性基材と、その導電性基材の外周に配設された感光層によって構成されている。
【００４５】
現像装置４は、現像剤を収容した現像ケース４０と、この現像ケース４０に回転自在に支持され、かつ現像ケース４０に形成された開口を通して感光体２に対向して配置された現像ローラ４１と、その現像ローラ４１上の現像剤量を規制する現像ブレード４２と、現像ケース４０内の現像剤を現像ローラ４１に搬送する搬送スクリュー４３とを有している。ここでは、現像剤として、トナーとキャリアを有する二成分系現像剤を用いている。
【００４６】
クリーニング装置５は、感光体２上の残留トナーを除去するクリーニングブレード５０と、除去されたトナーを図示していない廃トナーボトルに搬送する廃トナー回収コイル５１とを有する。クリーニングブレード５０は保持部材５２に保持されており、この保持部材５２を加圧部材５３が加圧することによって、クリーニングブレード５０は感光体２に当接されている。
【００４７】
潤滑剤塗布装置６は、固形状の潤滑剤６０と、潤滑剤塗布部材としてのブラシローラ６１と、潤滑剤６０を保持する潤滑剤保持部材６２と、潤滑剤６０をブラシローラ６１に接触させるように付勢する加圧部材としての加圧スプリング６３と、潤滑剤６０をブラシローラ６１に対して接離する方向に案内するガイド部材６４とを有している。ブラシローラ６１は、感光体２の表面に接触しており、感光体２の回転方向に対してトレーリング方向（順方向）に回転するようになっている。潤滑剤６０は、加圧スプリング６３の加圧によってブラシローラ６１に接触している。本実施形態では、潤滑剤６０をブラシローラ６０に接触させるために加圧スプリング６３を用いているが、潤滑剤６０に錘を設け、その錘に作用する重力によって潤滑剤６０をブラシローラ６１に接触させるようにしてもよい。あるいは、潤滑剤６０をその自重によってブラシローラ６１に接触させるように構成してもよい。また、潤滑剤６０は潤滑剤保持部材６２に対して両面粘着テープや接着剤等によって固定されている。
【００４８】
潤滑剤６０は、脂肪酸金属塩、フッ素系樹脂等から成るものが使用できるが、感光体２の摩擦を低減する効果の大きい点で、特に脂肪酸金属塩が好ましい。脂肪酸金属塩としては、例えば、ミリスチン酸、パルミチン酸、スタエリン酸、アレイン酸等の直鎖状炭化水素の脂肪酸金属塩が挙げられ、金属としては、リチウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、セリウム、チラン、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸鉄などが好ましく、特にステアリン酸亜鉛が好ましい。
【００４９】
次に、図２を参照して、上記プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋに設けられた各種装置の動作について説明する。
作像動作が開始されると、感光体２は図２の時計回りに回転駆動され、このとき帯電電圧を印加された帯電ローラ３０によって感光体２が所定の極性に帯電される。そして、上述のように、図１に示す露光装置８によって感光体２の帯電面に静電潜像が形成される。また、帯電ローラ３０は、帯電クリーニングローラ３１によって清掃される。
【００５０】
現像装置４では、搬送スクリュー４３によってトナーが現像ローラ４１へ搬送され、回転駆動する現像ローラ４１上に現像剤が担持される。そして、現像ブレード４２によって現像ローラ４１上の現像剤が所定の厚さに規制された後、現像剤は現像ローラ４１と感光体２との間の現像領域に運ばれて、ここで現像剤中のトナーが感光体２上の静電潜像に静電的に移行して、当該静電潜像がトナー画像として可視像化される。そして、感光体２上のトナー画像は、感光体２の回転に伴って図の上部位置に移動し、中間転写ベルト（図示省略）に転写される。
【００５１】
上記トナー画像が転写された後、感光体２の表面には、ブラシローラ６１によって削り取られた潤滑剤６０が塗布される。その後、感光体２の表面に残留するトナーがクリーニングブレード５０によって除去され、除去された残留トナーは、廃トナー回収コイル５１によって図示しない廃トナーボトルに搬送される。以上のようにして、プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの一連の動作が終了する。
【００５２】
以下、本発明の特徴部分の構成について説明する。
図３は、感光体の端部周辺を拡大した断面図であり、図４は、図３におけるＸ−Ｘ断面図である。
図３に示すように、円筒状に形成された感光体２の一端部には、フランジ７０が圧入固定されており、フランジ７０は、プロセスユニットの側板１０１に設けられた軸受け８０によって回転可能に支持されている。このように、感光体２が軸受け８０を介して側板１０１に支持されることによって、感光体２はプロセスユニット内での位置が決定される。また、プロセスユニットを画像形成装置本体に装着する場合は、軸受け８０の外周と、画像形成装置に設けてある図示しない位置決め部とを嵌合させて位置決めが行われる。
【００５３】
フランジ７０は、軸受け８０に支持される小径円筒状の軸部７０ａと、感光体２に圧入して嵌合される大径円筒状の嵌合部７０ｂと、軸部７０ａと嵌合部７０ｂとを接続する段差部７０ｃとで構成される。また、軸受け８０は、フランジ７０の軸部７０ａが挿入される挿入孔８０ａを有する円筒状の部材である。
【００５４】
フランジ７０の段差部７０ｃには、軸方向に貫通孔７０ｄが複数形成されており、これら貫通孔７０ｄを介して感光体２の内外が連通した状態となっている。また、軸受け８０にも軸方向に貫通孔８０ｂが複数形成されている。図３の例では、フランジ７０及び軸受け８０の各貫通孔７０ｄ，８０ｂは、軸方向に沿って配設されている。言い換えれば、各貫通孔７０ｄ，８０ｂは、回転時にフランジ７０と軸受け８０とが摺動する摺動方向と略直交方向に配設されている。ただし、各貫通孔７０ｄ，８０ｂの配設方向（向き）はこれに限定されず、略直交方向以外の摺動方向と交差する方向であってもよい。
【００５５】
図４に示すように、本実施形態では、軸受け８０の周方向に上記複数の貫通孔８０ｂが等間隔に並んで設けられている。また、図示省略するが、フランジ７０に設けた上記複数の貫通孔７０ｄは、それぞれ軸受け８０に設けた貫通孔８０ｂに対応する位置に配設されている。このように、フランジ７０と軸受け８０にそれぞれ設けた貫通孔７０ｄ，８０ｂを対応させて配設することにより、各貫通孔７０ｄ，８０ｂを通して空気を通過させることが可能となっている。図３に示す矢印がその空気の流れを示している。
【００５６】
また、図示省略するが、図３に示す感光体２の端部と反対側の端部においても、上記と同様に構成されている。
【００５７】
図５に示すように、感光体２の内部には、気流を発生させる気流発生手段として、回転軸９１上に設けられた複数のフィン９０が配設されている。回転軸９１は感光体２に一体的に取り付けられており、感光体２が回転駆動されることによりフィン９０が回転して感光体２に長手方向に気流を発生するようになっている。
【００５８】
上記のように構成された本実施形態の画像形成装置において、感光体２を回転駆動させると、フランジ７０と軸受け８０との間の摺動部において摩擦熱が生じる。しかし、このとき、感光体２が回転することにより、内部のフィン９０が回転して気流が発生し、その気流が図３に示すようにフランジ７０と軸受け８０の各貫通孔７０ｄ，８０ｂを通過する。これにより、貫通孔７０ｄ，８０ｂを通過する気流によって、フランジ７０と軸受け８０が冷却され、それらの温度上昇を抑制することができる。また、図３に示す感光体２の端部とは反対側の端部においてもフランジと軸受けとの各貫通孔を気流が通過するので、同様にフランジと軸受けの温度上昇が抑制される。このように、フランジ７０と軸受け８０に設けた各貫通孔７０ｄ，８０ｂは、冷却媒体としての気流を通過させる冷却用流路として機能する。
【００５９】
上記のように、本発明の実施形態では、フランジ７０と軸受け８０を冷却することができるので、摺動による摩擦熱、あるいは機内の雰囲気温度の上昇によるフランジ７０及び軸受け８０の温度上昇を抑制することができる。特に、本発明は、従来と異なり、軸受け８０に冷却用流路を形成しているので、軸受け８０の温度上昇を効果的に抑制することが可能である。これにより、フランジ７０の材料に軸受け８０の材料よりも熱膨張係数の大きい材料を選択しても（例えば、フランジ７０を樹脂、軸受け８０を燒結金属で構成しても）、フランジ７０と軸受け８０が熱膨張することによる両者間の隙間の減少を高度に抑制することができる。その結果、フランジ７０と軸受け８０との隙間を小さくすることが可能となり、感光体の位置決めをより高精度に行えるようになる。
【００６０】
また、本実施形態では、気流発生手段によって積極的に気流を発生させているため、フランジ７０及び軸受け８０の冷却をより確実に行うことができる。しかも、気流発生手段（ファン等）を感光体２内に配設しているので、省スペースとなり、感光体２自体も内部から冷却できるので効率的である。
【００６１】
また、軸受け８０に形成する冷却用流路は、上記貫通孔８０ｂ以外に、図６に示す溝８０ｃとしてもよい。また、貫通孔８０ｂと溝８０ｃの両方を用いて冷却用流路を構成してもよい。図６の（ａ）では、溝８０ｃを軸受け８０の外周面に形成し、同図の（ｂ）では、溝８０ｃを軸受け８０の内周面に形成している。特に、軸受け８０の内周面に溝８０ｃを設けた場合は、気流がフランジ７０にも接触しながら通過するので、フランジ７０の温度上昇を効果的に抑制することが可能である。例えば、フランジ７０を樹脂部材で構成し、軸受け８０を金属部材（燒結金属）で構成している場合は、溝８０ｃを軸受け８０の内周面（フランジ７０側の面）に形成することにより、熱膨張が大きい樹脂製のフランジ７０側を効果的に冷却できるので好ましい。
【００６２】
ところで、感光体には帯電ローラや現像ローラ、クリーニングブレード等が当接しているため、感光体は各部材の接触圧を受ける。例えば、図７に示す例では、感光体２に対して、帯電ローラ３０、現像ローラ４１、クリーニングブレード５０、ブラシローラ６１、一次転写ローラ１６が当接しており、各部材から感光体２に対してそれぞれ接触圧ｆ30，ｆ41，ｆ50，ｆ61，ｆ16が作用している。また、これらの各接触圧ｆ30，ｆ41，ｆ50，ｆ61，ｆ16を足し合わせた合力が符号Ｆで示す矢印であり、感光体２はこの合力Ｆの方向へ力を受ける。従って、感光体２に設けられているフランジは、軸受けの内周面全体に均等に接触しているのではなく、軸受けに対して合力Ｆの方向に押し当てられるため、特にその押し当てられた部分において摺動による摩擦熱が生じる。
【００６３】
図８に示す実施形態では、上記フランジの押し当てられる方向を考慮して、溝８０ｃ又は貫通孔８０ｂを配設している。
具体的には、図８の（ａ）に示す実施形態では、溝８０ｃを、軸受け８０のフランジ７０（その軸部７０ａ）が押し当てられる面（内周面）を除いて形成している。これは、フランジ７０が押し当てられる面に溝８０ｃを形成すると、フランジ７０と軸受け８０との接触面積が減少するため、接触圧が増大し、摺動時の摩擦による発熱量が増加するからである。このため、フランジ７０が押し当てられる面を除いて溝８０ｃを形成することによって、接触面積の減少を回避することができ、発熱を抑制することが可能となる。
【００６４】
また、図８の（ｂ）に示す実施形態では、貫通孔８０ｂを、軸受け８０のフランジ７０（その軸部７０ａ）が押し当てられる部分に形成している。回転時にフランジ７０と軸受け８０との間で発生する摩擦熱は、特にフランジ７０が軸受け８０に押し当てられる箇所で発生するため、その部分に少なくとも貫通孔８０ｂを形成することで、発熱による温度上昇を効果的に抑制することが可能である。
【００６５】
また、図９に示すように、軸受け８０の外周面が矢印に示す方向から力を受ける場合は、その力を受ける面を除いて溝８０ｃを形成することにより、力を受ける面での圧力の増大を回避することが可能である。
【００６６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記貫通孔又は溝を通過させる冷却媒体として、空気（気流）以外に、水等の冷却液、その他の冷却媒体を使用することも可能である。ただし、気流による空冷式の冷却装置は、冷却液を用いた液冷式のものよりも部品点数が少なくなる点で好ましい。
【００６７】
また、上述の各実施形態では、感光体を回転可能に支持する支持構造において本発明の構成（冷却構造）を適用した場合を例に説明したが、本発明の構成は、感光体以外の回転体の支持構造に対しても適用可能である。従って、上述の実施形態のフランジに代えて、他の回転体に固定され回転可能に支持される回転被支持部材を適用し、軸受けに代えて、前記回転被支持部材に対して相対的に摺動する他の摺動部材とすることも可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋ プロセスユニット
２ 感光体（回転体）
３ 帯電装置（帯電手段）
４ 現像装置（現像手段）
５ クリーニング装置（クリーニング手段）
７０ フランジ（回転被支持部材）
８０ 軸受け（摺動部材）
８０ｂ 貫通孔（冷却用流路）
８０ｃ 溝（冷却用流路）
９０ フィン
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６９】
【特許文献１】特開２００６−２１５２９１号公報
【特許文献２】特開２００９−２０４７４９号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体を支持する回転体支持構造における冷却構造、その冷却構造を備えるプロセスユニット及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置において、例えば、感光体を画像形成装置本体に対して位置決めして回転可能に支持する支持構造として、図１０に示すようなものがある。図１０に示す支持構造では、感光体２の端部にフランジ７０が固定されており、そのフランジ７０の軸部７０ａをプロセスユニットの側板１０１に設けられた軸受け８０によって回転可能に支持している。
【０００３】
一般に、フランジには、コストや製造の容易さの観点から樹脂材料が多く用いられ、軸受けには、耐久性や寸法精度に優れコストも安い焼結金属が多く用いられている。ところが、樹脂の方が金属よりも熱膨張係数が大きいため、フランジと軸受けとの間で生じる摩擦熱や画像形成装置内の雰囲気温度によってフランジと軸受けが温度上昇すると、外側の軸受けよりも内側のフランジが大きく膨張し、両者間の隙間が減少してしまう。このことから、フランジと軸受けとの隙間は、両者の熱膨張を考慮して設定しておく必要がある。一方、フランジと軸受けとの隙間を大きくすると、ガタが大きくなって感光体が高精度に位置決めできなくなる問題が生じる。
【０００４】
そこで、フランジと軸受けの熱膨張係数を同じにすることにより、温度変化に伴う隙間の変化をなくすことができる。しかし、この場合、フランジを軸受け同様に金属材料で構成すると、高コストとなる上、金属フランジを感光体の端部に圧入する際に感光体が変形するといった問題が生じる。また、反対に、軸受けをフランジと同様に樹脂材料で構成すると、耐久性の低下が危惧される。
【０００５】
また、別の対策として、感光体の外側や内側で気流を発生させてフランジや軸受けの温度上昇を抑制する方法がある。例えば、特許文献１には、プロセスユニットの外側から気流を当てて、プロセスユニット内に配設された感光体等の温度上昇を抑制する方法が開示されている。これにより、感光体の端部に設けられたフランジや軸受けの温度上昇が間接的に抑制される。また、特許文献２に記載されている画像形成装置では、感光体内に複数のフィンを設け、フィンを回転させることにより感光体内に気流を発生させて、フランジに気流を当てて温度上昇を抑制している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の方法では、フランジや軸受けに直接気流が当たらないため、これらの摺動部における温度上昇を効果的に抑制することは困難である。また、上記特許文献２に記載の画像形成装置は、フランジに気流が当たっているが、軸受けには気流が直接当たっていないため、温度上昇の効果的な抑制は難しい。このため、従来の方法では、感光体の高精度な位置決めを行うことができないといった問題がある。
【０００７】
本発明は、斯かる事情に鑑み、回転可能に支持されるフランジ等の回転被支持部材に対して相対的に摺動する軸受け等の摺動部材の温度上昇を効果的に抑制できる回転体支持構造における冷却構造、その冷却構造を備えたプロセスユニット及び画像形成装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、回転体と、当該回転体に固定されると共に回転可能に支持される回転被支持部材と、回転する前記回転被支持部材に対して相対的に摺動する摺動部材とを備える回転体支持構造における冷却構造であって、前記摺動部材に冷却媒体が通過する冷却用流路を形成したものである。
【０００９】
摺動部材に冷却用流路を形成することにより、その冷却用流路に冷却媒体を通過させて、摺動部材を効果的に冷却することができ、摺動部材の温度上昇を抑制することが可能となる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の回転体支持構造における冷却構造において、前記摺動部材に、前記冷却用流路としての貫通孔を形成したものである。
【００１１】
この場合、貫通孔に冷却媒体を通過させて摺動部材を冷却することができる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１に記載の回転体支持構造における冷却構造において、前記摺動部材に、前記冷却用流路としての溝を形成したものである。
【００１３】
この場合、溝に冷却媒体を通過させて摺動部材を冷却することができる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項２に記載の回転体支持構造における冷却構造において、前記貫通孔を、前記摺動部材の前記回転被支持部材が押し当てられる部分に少なくとも形成したものである。
【００１５】
摺動時に回転被支持部材と摺動部材との間で発生する摩擦熱は、特に回転被支持部材が摺動部材に押し当てられる箇所で発生するため、その部分に少なくとも貫通孔を形成することで、発熱による温度上昇を効果的に抑制することが可能となる。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項３に記載の回転体支持構造における冷却構造において、前記溝を、前記摺動部材の前記回転被支持部材が押し当てられる面を除いて形成したものである。
【００１７】
溝を、摺動部材の回転被支持部材が押し当てられる面に形成すると、回転被支持部材と摺動部材との接触面積が減少するため、接触圧が増大し、摺動時の摩擦による発熱量が増加する。このため、上記のように、溝を、回転被支持部材が押し当てられる面を除いて形成することによって、接触面積の減少を回避することができ、発熱を抑制することが可能となる。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項３又は５に記載の回転体支持構造における冷却構造において、前記溝を、前記摺動部材の前記回転被支持部材側の面に形成したものである。
【００１９】
溝を回転被支持部材側の面に形成した場合は、気流が回転被支持部材にも接触しながら通過するので、回転被支持部材の温度上昇を効果的に抑制することができる。
【００２０】
請求項７の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の回転体支持構造における冷却構造において、前記冷却媒体としての気流を発生させる気流発生手段を設けたものである。
【００２１】
気流発生手段を設けることにより、冷却用流路に気流を積極的に送ることができ、摺動部材の冷却をより確実に行うことができるようになる。
【００２２】
請求項８の発明は、請求項７に記載の回転体支持構造における冷却構造において、前記気流発生手段は、前記回転体内に配設され当該回転体の回転に伴って回転するフィンを有するものである。
【００２３】
フィンを回転体内に配設することにより、省スペースとなり、回転体自体も内部から冷却できるので効率的である。
【００２４】
請求項９の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の回転体支持構造における冷却構造において、前記回転体は表面に静電潜像が担持される像担持体としての感光体、前記回転被支持部材は前記感光体の端部に固定されたフランジ、前記摺動部材は前記フランジを回転可能に支持する軸受けである。
【００２５】
この場合、冷却用流路に冷却媒体を通過させることにより、軸受けを冷却することができるので、軸受けとそれに支持されるフランジの温度上昇を効果的に抑制できる。これにより、軸受けとフランジが熱膨張することによる両者間の隙間の変化を高度に抑制することができ、感光体の位置決めを高精度に行えるようになる。
【００２６】
請求項１０の発明は、請求項９に記載の回転体支持構造における冷却構造において、前記フランジを樹脂材料で構成し、前記軸受けを金属材料で構成したものである。
【００２７】
フランジを樹脂材料で構成し、軸受けを金属材料で構成することにより、低コストで、耐久性、製造性、寸法精度に優れた構成となる。また、この場合、樹脂材料と金属材料との熱膨張係数が異なるが、上記のように、冷却用流路に冷却媒体を通過させることにより、軸受けとフランジを効果的に冷却することができ、軸受けとフランジが熱膨張することによる両者間の隙間の変化を抑制することができる。
【００２８】
請求項１１の発明は、表面に静電潜像を担持する像担持体としての感光体と、当該感光体の表面を帯電させる帯電手段と、前記感光体上の静電潜像に現像剤を供給して顕像化する現像手段と、前記感光体の表面をクリーニングするクリーニング手段のうちの少なくとも２つを一体的に備えると共に、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されたプロセスユニットにおいて、請求項１から１０のいずれか１項に記載の回転体支持構造における冷却構造を備えるものである。
【００２９】
プロセスユニットが請求項１から１０のいずれか１項に記載の回転体支持構造における冷却構造を備えるので、これらの冷却構造による上記効果が得られる。
【００３０】
請求項１２の発明は、請求項１から１０のいずれか１項に記載の回転体支持構造における冷却構造、又は請求項１１に記載のプロセスユニットを備える画像形成装置である。
【００３１】
画像形成装置が、請求項１から１０のいずれか１項に記載の回転体支持構造における冷却構造、又は請求項１１に記載のプロセスユニットを備えるので、これらの冷却構造による上記効果が得られる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明は、従来と異なり、摺動部材に冷却用流路を形成しているので、摺動部材の温度上昇を効果的に抑制することができる。これにより、熱膨張による摺動部材と回転被支持部材との間の隙間の変化を抑制することができ、位置決めをより高精度に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】プロセスユニットの概略構成図である。
【図３】感光体の端部周辺を拡大した断面図である。
【図４】図３におけるＸ−Ｘ断面図である。
【図５】気流発生手段の概略構成図である。
【図６】冷却用流路として溝を設けた軸受けの断面図である。
【図７】感光体が受ける力の合力を説明するための図である。
【図８】フランジが受ける力を考慮して前記溝又は貫通孔を配設した軸受けの断面図である。
【図９】軸受けが受ける力を考慮して前記溝を配設した軸受けの断面図である。
【図１０】従来の感光体の支持構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００３５】
図１は、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
ただし、本発明に係る画像形成装置は図１に示す画像形成装置に限らず、その他の複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等であってもよい。
図１に示すように、この画像形成装置には、画像形成ユニットとしての４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋが、画像形成装置本体１００に対して着脱可能に装着されている。各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の異なる色のトナーを収容している以外は同様の構成となっている。
【００３６】
具体的には、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋは、表面に静電潜像を担持する像担持体としての感光体２と、感光体２の表面を帯電させる帯電手段としての帯電装置３と、感光体２上の静電潜像に現像剤を供給して顕像化する現像手段としての現像装置４と、感光体２の表面をクリーニングするクリーニング手段としてのクリーニング装置５と、感光体２の表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段としての潤滑剤塗布装置６とを一体的に有する。なお、図１では、イエローのプロセスユニット１Ｙが備える帯電装置３、現像装置４、クリーニング装置５、潤滑剤塗布装置６のみに符号を付しており、その他のプロセスユニット１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋにおいては符号を省略している。
【００３７】
画像形成装置本体１００の上部には、現像剤としての各色のトナーを充填したトナーボトル７が設けてある。トナーボトル７内の各色トナーは、図示しないトナー移送管を介して対応する現像装置４へ移送されるようになっている。各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの下方には、各感光体２の表面を露光する露光装置８が配設されている。露光装置８からは、各感光体２へレーザ光が照射されるようになっている。また、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの上方には、転写装置９が配設されている。転写装置９は、転写体としての無端状のベルトから構成される中間転写ベルト１１を有する。中間転写ベルト１１は、複数の支持ローラ１２，１３，１４，１５によって張架されている。複数の支持ローラ１２，１３，１４，１５のうちの１つが駆動ローラとなっており、その駆動ローラが回転することにより、中間転写ベルト１１は図の矢印に示す方向に走行する。
【００３８】
４つの感光体２に対向した位置に、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ１６が配設されている。各一次転写ローラ１６と各感光体２とによって中間転写ベルト１１を挟み込んだ箇所には、一次転写ニップが形成されている。また、中間転写ベルト１１の図の右側の外周面に、二次転写手段としての二次転写ローラ１７が当接している。この二次転写ローラ１７とこれに対向する支持ローラ１２とによって中間転写ベルト１１を挟み込んだ箇所には、二次転写ニップが形成されている。また、中間転写ベルト１１の図の左端の外周面には、中間転写ベルト１１の表面を清掃するベルトクリーニング装置１８が配設されている。
【００３９】
画像形成装置本体１００の下部には、紙やＯＨＰ等のシート状の記録媒体Ｐを収容した給紙トレイ１９や、給紙トレイ１９から記録媒体Ｐを給送する給紙ローラ２０等が設けてある。また、画像形成装置本体１００内には、給紙トレイ１９から上方へ記録媒体Ｐを案内するための搬送経路Ｒが形成されている。この搬送経路Ｒにおいて、給紙ローラ２０を配設した位置から二次転写ローラ１７を配設した位置に至る途中には、記録媒体Ｐの姿勢を補正すると共に搬送タイミングを計るための一対のレジストローラ２１が配設されている。また、二次転写ローラ１７の配設位置の上方には、記録媒体Ｐ上の画像を定着させるための定着装置２２を配設している。さらに、定着装置２２の上方には、画像形成装置本体１００の上面を凹ませて形成したストック部２３に記録媒体Ｐを排出するための一対の排紙ローラ２４が配設されている。
【００４０】
以下、図１を参照して上記画像形成装置の基本的動作について説明する。
作像動作が開始されると、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの感光体２が図示しない駆動装置によって図の時計回りに回転駆動され、各感光体２の表面が帯電装置３によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体２の表面には、露光装置８からレーザ光がそれぞれ照射されて、それぞれの感光体２の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体２に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体２上に形成された静電潜像に、各現像装置４によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視画像化）される。
【００４１】
中間転写ベルト１１を張架する駆動ローラが回転駆動することにより、中間転写ベルト１１が図の矢印で示す方向に走行する。また、各一次転写ローラ１６に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。これにより、各一次転写ローラ１６と各感光体２との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。そして、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの感光体２に形成された各色のトナー画像が、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト１１上に順次重ね合わせて転写される。かくして中間転写ベルト１１はその表面にフルカラーのトナー画像を担持する。また、トナー画像の転写を終えた各感光体２の表面に、潤滑剤塗布装置６によって潤滑剤が塗布され、次いで、クリーニング装置５によって各感光体２の表面に残留するトナーが除去される。
【００４２】
また、作像動作が開始されると、給紙ローラ２０の回転を開始し、給紙トレイ１９に収容された記録媒体Ｐが搬送経路Ｒに送り出される。搬送経路Ｒに送り出された記録媒体Ｐは、レジストローラ２１によって一旦停止され記録媒体Ｐの姿勢が補正される。その後、レジストローラ２１の駆動を再開し、記録媒体Ｐを、上記中間転写ベルト１１上のトナー画像とタイミングを合わせて、二次転写ローラ１７と中間転写ベルト１１との間の二次転写ニップに送る。このとき二次転写ローラ１７には、中間転写ベルト１１上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより二次転写ニップに転写電界が形成されている。そして、記録媒体Ｐと中間転写ベルト１１上のトナー画像とが二次転写ニップに到達した際、二次転写ニップに形成されている転写電界によって、中間転写ベルト１１上のトナー画像が記録媒体Ｐ上に一括して転写される。また、転写後の中間転写ベルト１１上に残留するトナーは、ベルトクリーニング装置１８によって除去される。トナー画像が転写された記録媒体Ｐは定着手段２２へと搬送され、そこでトナー画像が記録媒体Ｐに定着される。その後、記録媒体Ｐは排紙ローラ２４によってストック部２３へと排出される。
【００４３】
以上の説明は、記録媒体上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つのプロセスユニットを使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。
【００４４】
図２は、上記プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの概略構成図である。以下、図２に基づいて、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの構成を説明する。
図２に示すように、帯電装置３は、感光体２に対向して配設された帯電ローラ３０と、帯電ローラ３０の感光体２との対向面とは反対側の面に当接するように配置された帯電クリーニングローラ３１とを有する。また、感光体２は、円筒状の導電性基材と、その導電性基材の外周に配設された感光層によって構成されている。
【００４５】
現像装置４は、現像剤を収容した現像ケース４０と、この現像ケース４０に回転自在に支持され、かつ現像ケース４０に形成された開口を通して感光体２に対向して配置された現像ローラ４１と、その現像ローラ４１上の現像剤量を規制する現像ブレード４２と、現像ケース４０内の現像剤を現像ローラ４１に搬送する搬送スクリュー４３とを有している。ここでは、現像剤として、トナーとキャリアを有する二成分系現像剤を用いている。
【００４６】
クリーニング装置５は、感光体２上の残留トナーを除去するクリーニングブレード５０と、除去されたトナーを図示していない廃トナーボトルに搬送する廃トナー回収コイル５１とを有する。クリーニングブレード５０は保持部材５２に保持されており、この保持部材５２を加圧部材５３が加圧することによって、クリーニングブレード５０は感光体２に当接されている。
【００４７】
潤滑剤塗布装置６は、固形状の潤滑剤６０と、潤滑剤塗布部材としてのブラシローラ６１と、潤滑剤６０を保持する潤滑剤保持部材６２と、潤滑剤６０をブラシローラ６１に接触させるように付勢する加圧部材としての加圧スプリング６３と、潤滑剤６０をブラシローラ６１に対して接離する方向に案内するガイド部材６４とを有している。ブラシローラ６１は、感光体２の表面に接触しており、感光体２の回転方向に対してトレーリング方向（順方向）に回転するようになっている。潤滑剤６０は、加圧スプリング６３の加圧によってブラシローラ６１に接触している。本実施形態では、潤滑剤６０をブラシローラ６０に接触させるために加圧スプリング６３を用いているが、潤滑剤６０に錘を設け、その錘に作用する重力によって潤滑剤６０をブラシローラ６１に接触させるようにしてもよい。あるいは、潤滑剤６０をその自重によってブラシローラ６１に接触させるように構成してもよい。また、潤滑剤６０は潤滑剤保持部材６２に対して両面粘着テープや接着剤等によって固定されている。
【００４８】
潤滑剤６０は、脂肪酸金属塩、フッ素系樹脂等から成るものが使用できるが、感光体２の摩擦を低減する効果の大きい点で、特に脂肪酸金属塩が好ましい。脂肪酸金属塩としては、例えば、ミリスチン酸、パルミチン酸、スタエリン酸、アレイン酸等の直鎖状炭化水素の脂肪酸金属塩が挙げられ、金属としては、リチウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、セリウム、チラン、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸鉄などが好ましく、特にステアリン酸亜鉛が好ましい。
【００４９】
次に、図２を参照して、上記プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋに設けられた各種装置の動作について説明する。
作像動作が開始されると、感光体２は図２の時計回りに回転駆動され、このとき帯電電圧を印加された帯電ローラ３０によって感光体２が所定の極性に帯電される。そして、上述のように、図１に示す露光装置８によって感光体２の帯電面に静電潜像が形成される。また、帯電ローラ３０は、帯電クリーニングローラ３１によって清掃される。
【００５０】
現像装置４では、搬送スクリュー４３によってトナーが現像ローラ４１へ搬送され、回転駆動する現像ローラ４１上に現像剤が担持される。そして、現像ブレード４２によって現像ローラ４１上の現像剤が所定の厚さに規制された後、現像剤は現像ローラ４１と感光体２との間の現像領域に運ばれて、ここで現像剤中のトナーが感光体２上の静電潜像に静電的に移行して、当該静電潜像がトナー画像として可視像化される。そして、感光体２上のトナー画像は、感光体２の回転に伴って図の上部位置に移動し、中間転写ベルト（図示省略）に転写される。
【００５１】
上記トナー画像が転写された後、感光体２の表面には、ブラシローラ６１によって削り取られた潤滑剤６０が塗布される。その後、感光体２の表面に残留するトナーがクリーニングブレード５０によって除去され、除去された残留トナーは、廃トナー回収コイル５１によって図示しない廃トナーボトルに搬送される。以上のようにして、プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの一連の動作が終了する。
【００５２】
以下、本発明の特徴部分の構成について説明する。
図３は、感光体の端部周辺を拡大した断面図であり、図４は、図３におけるＸ−Ｘ断面図である。
図３に示すように、円筒状に形成された感光体２の一端部には、フランジ７０が圧入固定されており、フランジ７０は、プロセスユニットの側板１０１に設けられた軸受け８０によって回転可能に支持されている。このように、感光体２が軸受け８０を介して側板１０１に支持されることによって、感光体２はプロセスユニット内での位置が決定される。また、プロセスユニットを画像形成装置本体に装着する場合は、軸受け８０の外周と、画像形成装置に設けてある図示しない位置決め部とを嵌合させて位置決めが行われる。
【００５３】
フランジ７０は、軸受け８０に支持される小径円筒状の軸部７０ａと、感光体２に圧入して嵌合される大径円筒状の嵌合部７０ｂと、軸部７０ａと嵌合部７０ｂとを接続する段差部７０ｃとで構成される。また、軸受け８０は、フランジ７０の軸部７０ａが挿入される挿入孔８０ａを有する円筒状の部材である。
【００５４】
フランジ７０の段差部７０ｃには、軸方向に貫通孔７０ｄが複数形成されており、これら貫通孔７０ｄを介して感光体２の内外が連通した状態となっている。また、軸受け８０にも軸方向に貫通孔８０ｂが複数形成されている。図３の例では、フランジ７０及び軸受け８０の各貫通孔７０ｄ，８０ｂは、軸方向に沿って配設されている。言い換えれば、各貫通孔７０ｄ，８０ｂは、回転時にフランジ７０と軸受け８０とが摺動する摺動方向と略直交方向に配設されている。ただし、各貫通孔７０ｄ，８０ｂの配設方向（向き）はこれに限定されず、略直交方向以外の摺動方向と交差する方向であってもよい。
【００５５】
図４に示すように、本実施形態では、軸受け８０の周方向に上記複数の貫通孔８０ｂが等間隔に並んで設けられている。また、図示省略するが、フランジ７０に設けた上記複数の貫通孔７０ｄは、それぞれ軸受け８０に設けた貫通孔８０ｂに対応する位置に配設されている。このように、フランジ７０と軸受け８０にそれぞれ設けた貫通孔７０ｄ，８０ｂを対応させて配設することにより、各貫通孔７０ｄ，８０ｂを通して空気を通過させることが可能となっている。図３に示す矢印がその空気の流れを示している。
【００５６】
また、図示省略するが、図３に示す感光体２の端部と反対側の端部においても、上記と同様に構成されている。
【００５７】
図５に示すように、感光体２の内部には、気流を発生させる気流発生手段として、回転軸９１上に設けられた複数のフィン９０が配設されている。回転軸９１は感光体２に一体的に取り付けられており、感光体２が回転駆動されることによりフィン９０が回転して感光体２に長手方向に気流を発生するようになっている。
【００５８】
上記のように構成された本実施形態の画像形成装置において、感光体２を回転駆動させると、フランジ７０と軸受け８０との間の摺動部において摩擦熱が生じる。しかし、このとき、感光体２が回転することにより、内部のフィン９０が回転して気流が発生し、その気流が図３に示すようにフランジ７０と軸受け８０の各貫通孔７０ｄ，８０ｂを通過する。これにより、貫通孔７０ｄ，８０ｂを通過する気流によって、フランジ７０と軸受け８０が冷却され、それらの温度上昇を抑制することができる。また、図３に示す感光体２の端部とは反対側の端部においてもフランジと軸受けとの各貫通孔を気流が通過するので、同様にフランジと軸受けの温度上昇が抑制される。このように、フランジ７０と軸受け８０に設けた各貫通孔７０ｄ，８０ｂは、冷却媒体としての気流を通過させる冷却用流路として機能する。
【００５９】
上記のように、本発明の実施形態では、フランジ７０と軸受け８０を冷却することができるので、摺動による摩擦熱、あるいは機内の雰囲気温度の上昇によるフランジ７０及び軸受け８０の温度上昇を抑制することができる。特に、本発明は、従来と異なり、軸受け８０に冷却用流路を形成しているので、軸受け８０の温度上昇を効果的に抑制することが可能である。これにより、フランジ７０の材料に軸受け８０の材料よりも熱膨張係数の大きい材料を選択しても（例えば、フランジ７０を樹脂、軸受け８０を燒結金属で構成しても）、フランジ７０と軸受け８０が熱膨張することによる両者間の隙間の減少を高度に抑制することができる。その結果、フランジ７０と軸受け８０との隙間を小さくすることが可能となり、感光体の位置決めをより高精度に行えるようになる。
【００６０】
また、本実施形態では、気流発生手段によって積極的に気流を発生させているため、フランジ７０及び軸受け８０の冷却をより確実に行うことができる。しかも、気流発生手段（ファン等）を感光体２内に配設しているので、省スペースとなり、感光体２自体も内部から冷却できるので効率的である。
【００６１】
また、軸受け８０に形成する冷却用流路は、上記貫通孔８０ｂ以外に、図６に示す溝８０ｃとしてもよい。また、貫通孔８０ｂと溝８０ｃの両方を用いて冷却用流路を構成してもよい。図６の（ａ）では、溝８０ｃを軸受け８０の外周面に形成し、同図の（ｂ）では、溝８０ｃを軸受け８０の内周面に形成している。特に、軸受け８０の内周面に溝８０ｃを設けた場合は、気流がフランジ７０にも接触しながら通過するので、フランジ７０の温度上昇を効果的に抑制することが可能である。例えば、フランジ７０を樹脂部材で構成し、軸受け８０を金属部材（燒結金属）で構成している場合は、溝８０ｃを軸受け８０の内周面（フランジ７０側の面）に形成することにより、熱膨張が大きい樹脂製のフランジ７０側を効果的に冷却できるので好ましい。
【００６２】
ところで、感光体には帯電ローラや現像ローラ、クリーニングブレード等が当接しているため、感光体は各部材の接触圧を受ける。例えば、図７に示す例では、感光体２に対して、帯電ローラ３０、現像ローラ４１、クリーニングブレード５０、ブラシローラ６１、一次転写ローラ１６が当接しており、各部材から感光体２に対してそれぞれ接触圧ｆ30，ｆ41，ｆ50，ｆ61，ｆ16が作用している。また、これらの各接触圧ｆ30，ｆ41，ｆ50，ｆ61，ｆ16を足し合わせた合力が符号Ｆで示す矢印であり、感光体２はこの合力Ｆの方向へ力を受ける。従って、感光体２に設けられているフランジは、軸受けの内周面全体に均等に接触しているのではなく、軸受けに対して合力Ｆの方向に押し当てられるため、特にその押し当てられた部分において摺動による摩擦熱が生じる。
【００６３】
図８に示す実施形態では、上記フランジの押し当てられる方向を考慮して、溝８０ｃ又は貫通孔８０ｂを配設している。
具体的には、図８の（ａ）に示す実施形態では、溝８０ｃを、軸受け８０のフランジ７０（その軸部７０ａ）が押し当てられる面（内周面）を除いて形成している。これは、フランジ７０が押し当てられる面に溝８０ｃを形成すると、フランジ７０と軸受け８０との接触面積が減少するため、接触圧が増大し、摺動時の摩擦による発熱量が増加するからである。このため、フランジ７０が押し当てられる面を除いて溝８０ｃを形成することによって、接触面積の減少を回避することができ、発熱を抑制することが可能となる。
【００６４】
また、図８の（ｂ）に示す実施形態では、貫通孔８０ｂを、軸受け８０のフランジ７０（その軸部７０ａ）が押し当てられる部分に形成している。回転時にフランジ７０と軸受け８０との間で発生する摩擦熱は、特にフランジ７０が軸受け８０に押し当てられる箇所で発生するため、その部分に少なくとも貫通孔８０ｂを形成することで、発熱による温度上昇を効果的に抑制することが可能である。
【００６５】
また、図９に示すように、軸受け８０の外周面が矢印に示す方向から力を受ける場合は、その力を受ける面を除いて溝８０ｃを形成することにより、力を受ける面での圧力の増大を回避することが可能である。
【００６６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記貫通孔又は溝を通過させる冷却媒体として、空気（気流）以外に、水等の冷却液、その他の冷却媒体を使用することも可能である。ただし、気流による空冷式の冷却装置は、冷却液を用いた液冷式のものよりも部品点数が少なくなる点で好ましい。
【００６７】
また、上述の各実施形態では、感光体を回転可能に支持する支持構造において本発明の構成（冷却構造）を適用した場合を例に説明したが、本発明の構成は、感光体以外の回転体の支持構造に対しても適用可能である。従って、上述の実施形態のフランジに代えて、他の回転体に固定され回転可能に支持される回転被支持部材を適用し、軸受けに代えて、前記回転被支持部材に対して相対的に摺動する他の摺動部材とすることも可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋ プロセスユニット
２ 感光体（回転体）
３ 帯電装置（帯電手段）
４ 現像装置（現像手段）
５ クリーニング装置（クリーニング手段）
７０ フランジ（回転被支持部材）
８０ 軸受け（摺動部材）
８０ｂ 貫通孔（冷却用流路）
８０ｃ 溝（冷却用流路）
９０ フィン
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６９】
【特許文献１】特開２００６−２１５２９１号公報
【特許文献２】特開２００９−２０４７４９号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体と、当該回転体に固定されると共に回転可能に支持される回転被支持部材と、回転する前記回転被支持部材に対して相対的に摺動する摺動部材とを備える回転体支持構造における冷却構造であって、
前記摺動部材に冷却媒体が通過する冷却用流路を形成したことを特徴とする回転体支持構造における冷却構造。
【請求項２】
前記摺動部材に、前記冷却用流路としての貫通孔を形成した請求項１に記載の回転体支持構造における冷却構造。
【請求項３】
前記摺動部材に、前記冷却用流路としての溝を形成した請求項１に記載の回転体支持構造における冷却構造。
【請求項４】
前記貫通孔を、前記摺動部材の前記回転被支持部材が押し当てられる部分に少なくとも形成した請求項２に記載の回転体支持構造における冷却構造。
【請求項５】
前記溝を、前記摺動部材の前記回転被支持部材が押し当てられる面を除いて形成した請求項３に記載の回転体支持構造における冷却構造。
【請求項６】
前記溝を、前記摺動部材の前記回転被支持部材側の面に形成した請求項３又は５に記載の回転体支持構造における冷却構造。
【請求項７】
前記冷却媒体としての気流を発生させる気流発生手段を設けた請求項１から６のいずれか１項に記載の回転体支持構造における冷却構造。
【請求項８】
前記気流発生手段は、前記回転体内に配設され当該回転体の回転に伴って回転するフィンを有する請求項７に記載の回転体支持構造における冷却構造。
【請求項９】
前記回転体は表面に静電潜像が担持される像担持体としての感光体、前記回転被支持部材は前記感光体の端部に固定されたフランジ、前記摺動部材は前記フランジを回転可能に支持する軸受けである請求項１から８のいずれか１項に記載の回転体支持構造における冷却構造。
【請求項１０】
前記フランジを樹脂材料で構成し、前記軸受けを金属材料で構成した請求項９に記載の回転体支持構造における冷却構造。
【請求項１１】
表面に静電潜像を担持する像担持体としての感光体と、当該感光体の表面を帯電させる帯電手段と、前記感光体上の静電潜像に現像剤を供給して顕像化する現像手段と、前記感光体の表面をクリーニングするクリーニング手段のうちの少なくとも２つを一体的に備えると共に、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されたプロセスユニットにおいて、
請求項１から１０のいずれか１項に記載の回転体支持構造における冷却構造を備えることを特徴とするプロセスユニット。
【請求項１２】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の回転体支持構造における冷却構造、又は請求項１１に記載のプロセスユニットを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
回転体と、当該回転体に固定されると共に回転可能に支持される回転被支持部材と、回転する前記回転被支持部材に対して相対的に摺動する摺動部材とを備える回転体支持構造における冷却構造であって、
前記摺動部材に冷却媒体が通過する冷却用流路を形成したことを特徴とする回転体支持構造における冷却構造。
【請求項２】
前記摺動部材に、前記冷却用流路としての貫通孔を形成した請求項１に記載の回転体支持構造における冷却構造。
【請求項３】
前記摺動部材に、前記冷却用流路としての溝を形成した請求項１に記載の回転体支持構造における冷却構造。
【請求項４】
前記貫通孔を、前記摺動部材の前記回転被支持部材が押し当てられる部分に少なくとも形成した請求項２に記載の回転体支持構造における冷却構造。
【請求項５】
前記溝を、前記摺動部材の前記回転被支持部材が押し当てられる面を除いて形成した請求項３に記載の回転体支持構造における冷却構造。
【請求項６】
前記溝を、前記摺動部材の前記回転被支持部材側の面に形成した請求項３又は５に記載の回転体支持構造における冷却構造。
【請求項７】
前記冷却媒体としての気流を発生させる気流発生手段を設けた請求項１から６のいずれか１項に記載の回転体支持構造における冷却構造。
【請求項８】
前記気流発生手段は、前記回転体内に配設され当該回転体の回転に伴って回転するフィンを有する請求項７に記載の回転体支持構造における冷却構造。
【請求項９】
前記回転体は表面に静電潜像が担持される像担持体としての感光体、前記回転被支持部材は前記感光体の端部に固定されたフランジ、前記摺動部材は前記フランジを回転可能に支持する軸受けである請求項１から８のいずれか１項に記載の回転体支持構造における冷却構造。
【請求項１０】
前記フランジを樹脂材料で構成し、前記軸受けを金属材料で構成した請求項９に記載の回転体支持構造における冷却構造。
【請求項１１】
表面に静電潜像を担持する像担持体としての感光体と、当該感光体の表面を帯電させる帯電手段と、前記感光体上の静電潜像に現像剤を供給して顕像化する現像手段と、前記感光体の表面をクリーニングするクリーニング手段のうちの少なくとも２つを一体的に備えると共に、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されたプロセスユニットにおいて、
請求項１から１０のいずれか１項に記載の回転体支持構造における冷却構造を備えることを特徴とするプロセスユニット。
【請求項１２】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の回転体支持構造における冷却構造、又は請求項１１に記載のプロセスユニットを備えることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−８３３７６（Ｐ２０１２−８３３７６Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２６７８６（Ｐ２０１０−２２６７８６）
【出願日】平成２２年１０月６日（２０１０．１０．６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月６日（２０１０．１０．６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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