CN102656524A

CN102656524A - 成像设备和处理盒

Info

Publication number: CN102656524A
Application number: CN2009801628797A
Authority: CN
Inventors: 佐佐木启; 清水康史
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2029-12-18
Also published as: WO2011074109A1; US8526850B2; JPWO2011074109A1; US20110150526A1; JP5274673B2; CN102656524B

Abstract

提供了一种成像设备，能够减小感光鼓和显影辊之间接触压力的变化，并提高了图像质量。显影单元和鼓单元借助于连杆构件而被可旋转地连接到一起，用于传递驱动力的齿轮被连杆构件的两个旋转支点支承，并且驱动力被传递给显影单元。

Description

成像设备和处理盒

技术领域

本发明涉及成像设备和处理盒。

背景技术

迄今，在使用非磁性的单组分显影剂的显影系统中，广泛采用的是使用弹性辊的接触式显影方法，如专利文件（PTL）1中所描述的。可安装到成像设备上并可从其上拆除的处理盒包括鼓单元和显影单元。鼓单元包括其上将形成静电潜像的感光鼓、充电辊和清洁装置。显影单元包括显影辊和调色剂容器。

在接触式显影方法中，表面上形成有显影剂层的显影辊与形成有静电潜像的感光鼓接触。随后，在感光鼓和显影辊之间产生电场，从而利用显影剂来显现出感光鼓上的静电潜像。

为了使显影辊与感光鼓接触，使鼓单元和显影单元在连接部分处相互可旋转地连接到一起，并且利用弹簧向其施加压力。此外，为了将驱动力传递至显影辊，支撑有驱动齿轮，该驱动齿轮的旋转中心在所述连接部分处，并且该驱动齿轮将驱动力从驱动电机传递给显影单元。

同时，如PTL 2中所公开的，提出了另一种结构，其中，显影单元被连接至鼓单元，以便在处理盒安装到成像设备中的状态下显影单元可在基本上水平的方向上移动。

引用列表

专利文件

专利文件（PTL）1：日本专利公开No.2005-164756

专利文件（PTL）2：日本专利公开No.2001-66970

发明内容

技术问题

然而，在接触式显影方法中，需要控制感光鼓和显影辊之间产生的接触压力。高于一定数值范围的接触压力将引起例如由于接触点处显影剂的超负荷导致的显影剂劣化以及显影剂熔合到显影辊上之类的问题。相反，低于特定数值范围的接触压力将引起例如图像漏失和由于显影效率降低导致的图像密度降低之类的问题。为了避免这些问题，在PTL1中所描述的处理盒中，根据弹簧的加载力和驱动齿轮的驱动力来确定接触压力。驱动力随显影单元内部载荷的变化而变化，显影单元内部载荷的变化例如有显影剂搅动载荷的变化和显影单元中出现的滑动接触点处的摩擦力变化。随着这些变化，接触压力也发生变化。另一方面，在PTL2中所公开的处理盒中，感光鼓和显影辊之间产生的接触压力维持不变，不受显影单元重量的影响。然而，因为显影单元相对于鼓单元滑动，所以显影单元的驱动力输入部分的位置精度不佳。因此，设置在设备本体上的驱动齿轮的啮合误差会导致驱动力传递不均匀，并且图像会受到影响。

因此，本发明的目的是提供成像设备或者处理盒，其中，可以高精度地控制感光鼓和显影辊之间所产生的接触压力，而不产生驱动齿轮的啮合误差，并且因此可以提高图像质量。

问题的解决方案

以下提供了用于实现上述目的的一代表性发明。

一种处理盒，能够安装到成像设备本体中和从成像设备本体中拆下，所述处理盒包括：

图像承载构件；

第一框架构件，图像承载构件被该第一框架构件可旋转地支承；

显影剂承载构件，其被压靠在所述图像承载构件上，并且通过该显影剂承载构件来使形成于图像承载构件上的静电潜像显影；

第二框架构件，显影剂承载构件被该第二框架构件可旋转地支承；

连杆构件，其在第一连接部分和第二连接部分处分别可旋转地连接到第一框架构件和第二框架构件上，并且将第一框架构件和第二框架构件相互连接成能通过两接点式连杆机构来运动；

加载构件，其对第一框架构件和第二框架构件加载，以使图像承载构件和显影剂承载构件相互压靠；

第一齿轮，其可旋转地设置在所述第一连接部分处，并且从设置在成像设备本体上的驱动源接收驱动力；以及

第二齿轮，其可旋转地设置在第二连接部分处，并且将所述驱动力从第一齿轮传递给显影剂承载构件。

以下提供了用于实现上述目的的另一发明。

一种成像设备，用于在记录介质上形成图像，所述成像设备包括：

图像承载构件；

作用于图像承载构件的处理器件；

第一框架构件，图像承载构件和处理器件二者中的一个被该第一框架构件可旋转地支承；

第二框架构件，图像承载构件和处理器件二者中的另一个被该第二框架构件可旋转地支承；

加载构件，其对第一框架构件和第二框架构件加载，以使图像承载构件和处理器件相互压靠；

第一齿轮，其可旋转地设置在第一连接部分处，并且从驱动源接收驱动力；以及

第二齿轮，其可旋转地设置在第二连接部分处，并且将所述驱动力从第一齿轮传递给所述处理器件。

本发明的有益效果

根据本发明，抑制了感光鼓和显影辊之间产生的接触压力变化，从而可以提高图像质量。

附图说明

图1是显示根据本发明第一实施例的处理盒及其周围相关部件的示意性剖视图。

图2是显示了应用了根据本发明的结构的示例性成像设备的示意性剖视图。

图3是根据本发明的显影单元的示意性剖视图。

图4包括显示当向连杆机构传递驱动力时发生作用的力特性的各个示意性剖视图。

图5是用于比较第一实施例和对比例之间接触压力的图。

图6是描述用于维持显影单元方位的机构的示意图。

图7是显示橡胶硬度和显影辊外径容许差值之间的关系的图。

图8是显示包括在单组分非接触式显影系统中的显影部分及其周围相关部件的示例的示意性剖视图。

图9包括显示当已经增大驱动力时鼓单元和显影单元之间位置关系的各个示意性剖视图。

图10是显示惰齿轮被连杆构件可旋转地支承的情况的示意图。

图11是显示显影单元和成像设备本体通过连杆构件彼此联接到一起的情况的示意性剖视图。

图12是显示鼓单元和成像设备本体通过连杆构件彼此联接到一起的情况的示意性剖视图。

图13是显示了转印带单元和成像设备本体通过连杆构件彼此联接到一起的情况的示意性剖视图。

具体实施方式

（第一实施例）

现在将参照附图来详细说明实现本发明的最佳方式。根据将要应用本发明的设备的结构和各种其他条件，以下实施例中所描述元件的尺寸、材料和形状、元件之间的相对位置等可以适当变化，并且不应将本发明的范围限制在以下实施例。

（成像设备）

图2是显示根据一实施例的成像设备的总体结构的剖视图。

本文所描述的成像设备是执行电子照相法的全色激光打印机，并且包括成像设备本体A和可安装到成像设备本体A中并可从其上拆下的处理盒B。处理盒B均为包括作为第一框架构件的鼓单元C和作为第二框架构件的显影单元D的整体本体。

各处理盒B（By、Bm、Bc和Bk）分别设置用于黄色、品红色、青色和黑色。各处理盒B平行地设置。在用于各个颜色的处理盒中，形成在感光鼓（图像承载构件）1上的调色剂图像被转印到包含在转印装置中的中间转印带20上，从而形成了全色图像。随后，通过在记录材料上执行的转印步骤和定影步骤，完成图像。

该成像设备中使用的各色调色剂是平均粒度为6.0μm的非磁性的单组分调色剂。以下将分别描述各个处理盒B的详情。

利用设置在与用于上述颜色的各感光鼓1面对的位置处的初次转印辊22y、22m、22c和22k，把由用于各颜色的处理盒形成在感光鼓1上的调色剂图像转印到中间转印带20上，中间转印带20设置在各个感光鼓和初次转印辊之间。利用设置在中间转印带20移动方向的下游侧处的二次转印辊23，把转印到中间转印带20上的调色剂图像一起转印到记录介质上。通过中间转印带清洁器21来收集残留在中间转印带20上的未转印的调色剂。

记录材料P堆垛在设置在成像设备本体A的底部处的记录材料盒24中。响应于成像操作的请求，由给送辊25传送记录材料P。在二次转印辊23的转印位置，把形成于中间转印带20上的调色剂图像转印到记录材料P上。

随后，定影单元26通过加热把记录材料上的调色剂图像定影到记录材料上，并且通过排出单元27把记录材料排出到成像设备本体A外。

在根据本实施例的成像设备中，用于容纳四色处理盒等的上部单元和用于容纳转印单元、记录材料等的下部单元是可分开的。因此，当发生记录材料堵塞等情况时或者当更换任何一个处理盒时，分开上部和下部单元，从而可以容易地消除堵塞和更换处理盒。

（处理盒）

现在将描述处理盒的结构。

图1是示意性地显示了沿一个方向平行地设置的四个处理盒By、Bm、Bc和Bk之一的结构的剖视图。四个处理盒By、Bm、Bc和Bk基本上具有相同结构，除了所使用的调色剂不同之外。

在成像过程（成像操作）中起主要作用的感光鼓1是有机感光鼓，其中，铝筒外周表面上涂覆有依次包括底层、载体产生层和载体输送层的功能性薄膜。在成像过程中，沿图1中所示箭头a的方向以一定速度驱动感光鼓1。

作为充电装置的充电辊2的导电橡胶辊部分压靠在感光鼓1上，从而充电辊被驱动沿图1中所示箭头b的方向转动。充电辊2具有金属芯杆，在充电步骤中相对于感光鼓1在该金属芯杆上施加-1100V的直流电压。通过感应带电，感光鼓1具有了表面电位，该表面电位是-550V的均匀暗区电位（Vd）。

如图1中的箭头L所示，利用根据图像数据从扫描单元10发射的激光束的光点图案来曝光感光鼓1的均匀带电表面。在感光鼓1的已曝光区域中，由于从载体产生层产生的载体，表面电荷失去，从而减小了电位。因此，在感光鼓1上形成了静电潜像，其包括具有-100V亮区电位Vl的曝光区域和具有-550V暗区电位Vd的未曝光区域。

利用以一定包覆量和电荷量形成于作为显影剂承载构件的可旋转显影辊（处理器件）3上的调色剂覆层来使形成于感光鼓1上的静电潜像显影。下面将单独描述显影单元D的结构。

显影辊3在与感光鼓1接触的同时，沿相对于感光鼓1旋转方向而言的正向（图1中所示箭头c的方向）转动。在成像步骤中，在显影辊3上施加-350V的直流偏压。在显影辊3上因摩擦起电而带负电荷的调色剂与感光鼓1相接触的显影部分处，由于显影辊和感光鼓之间的电位差，调色剂仅在具有亮区电位的区域中显影，从而使形成于感光鼓1上的静电潜像显现。

利用面向各感光鼓1的初次转印辊22y、22m、22c和22k，把与处理盒B的感光鼓1接触的中间转印带20压靠在感光鼓1上。将直流电压施加至初次转印辊22y、22m、22c和22k，从而在初次转印辊22y、22m、22c及22k与感光鼓1之间产生电场。

因此，在进行挤压的转印区域处，在电场的力作用下，将感光鼓1上显现的调色剂图像从感光鼓1转印到中间转印带20上。

同时，利用设置在鼓单元C中的聚氨酯橡胶清洁刮刀6，来从鼓表面上刮掉未被转印到中间转印带20上而残留在各个感光鼓1上的未转印调色剂，并且将其收集到鼓单元C（清洁容器）中。

图3是显影单元D的示意性剖视图。

显影单元D包括作为显影剂承载构件的显影辊3、作为显影剂供给构件的供给辊5、管制构件4、调色剂t、容纳上述各元件的显影容器等。显影辊3用来通过接触感光鼓1而使感光鼓1上的静电潜像显影。供给辊5用来通过接触显影辊3而供给调色剂t。

管制构件4是由支承构件支承成与显影辊3的表面接触的片状弹性构件。管制构件4相当于显影剂层厚度管制构件，用于管制显影辊3上所承载的调色剂层厚度。

显影辊3是直径φ为12mm的弹性辊，其中，在外径φ为6mm的金属芯杆上形成有3mm厚的导电弹性层。弹性层的体积电阻率被调节为10⁶Ωcm。在弹性辊的表面上还可设置具有用于使调色剂带电的覆层等。为了得到一定数量的调色剂覆层，将表面粗糙度Rz设定为6μm。

供给辊5是外径φ为16mm的弹性海绵辊，其中，在外径φ为5mm的金属芯杆上形成有由绝缘的聚氨酯海绵橡胶制成且体积电阻率为10¹⁴Ωcm的5.5mm厚的弹性层。

显影辊3在与感光鼓1接触的同时沿相对于感光鼓1旋转方向而言的正向（图3中箭头c的方向）转动。供给辊5在与显影辊3接触的同时沿相对于显影辊3旋转方向而言的反向（图3中箭头d的方向）转动。

供给辊5用于通过使调色剂t附着到其上并且将调色剂t传送至与显影辊3接触的接触点而向显影辊3供给在显影容器中的调色剂t，所述调色剂t是非磁性的单组分调色剂。供给辊5还用于通过刮掉显影辊3上的调色剂来把在显影部分处未被显影并且残留在显影辊3上的调色剂收集到显影容器中。

当从供给辊5供给至显影辊3的非磁性单组分调色剂经过显影辊3和管制构件4之间的接触面时，调色剂通过摩擦起电而带电，并且管制了覆层的厚度。因此，形成了具有一定数量的电荷和一定厚度的调色剂覆层。

（连杆机构）

现在将描述作为本实施例特征的连杆机构。

图1是根据本实施例的处理盒B的示意性剖视图。现在将描述处理盒B的结构特征和性能特征。

鼓单元C和显影单元D通过设在它们之间的连杆构件51而相互连接到一起。鼓单元C和显影单元D分别被连杆构件51可旋转地支承在第一连接部分51a和第二连接部分51b处。连杆构件51在其两个端部处支承一对分别在第一连接部分51a和第二连接部分51b处具有旋转轴的驱动输入齿轮52和显影驱动齿轮53。连杆构件51把作为第一齿轮的驱动输入齿轮52和作为第二齿轮的显影驱动齿轮53的轴之间的距离保持恒定。因此，不可能出现不稳定的啮合。通过由成像设备本体A支承的作为驱动源的驱动电机71将驱动力传递给驱动输入齿轮52，从而使驱动输入齿轮52沿箭头f的方向转动。然后，使与驱动输入齿轮52啮合的显影驱动齿轮53沿箭头g的方向转动，从而将驱动力传递给显影单元D。以此方式传递的驱动力被惰齿轮55和56进一步传递给由为显影辊3所设的轴支承的显影辊驱动齿轮57，从而沿特定方向驱动显影辊3。连杆构件51设置在鼓单元C和显影单元D沿感光鼓1纵向方向的一侧上。在鼓单元C和显影单元D的另一侧上设置具有相同结构的另一连杆构件（未显示），但没有齿轮。

另一方面，在鼓单元C和显影单元D之间张紧作为加载构件的拉伸弹簧41，以便载荷沿使感光鼓1和显影辊3相互拉拽的方向上作用。确定所述载荷和张紧方向，以便稳定显影单元D的方位。

显影辊的弹性层可由硅橡胶或者EPDM橡胶制成。在显影辊具有由硅橡胶制成的弹性层、通过例如碳黑的导电剂来调节其电阻、具有50度的Asker C硬度的情况中，其外径的偏差精度为±50μm或更小。在显影辊具有由EPDM橡胶制成的弹性层且具有70度的Asker C硬度的情况中，其外径的偏差精度为±20μm或更小。

下面将分别描述在采用硅橡胶的情况中和在采用EPDM橡胶的情况中影响感光鼓和显影辊之间所产生的接触压力的因素。

现在将描述用于抑制由连杆机构施加给鼓单元C和显影单元D的压力变化的机构。

通常，通过来自驱动电机的驱动力，显影单元沿与显影驱动齿轮53相同的方向（箭头g的方向）围绕第二连接部分51b转动，如图1中所示。这是因为显影单元D中发生的辊之间的摩擦和搅动调色剂产生的载荷等因素造成的，并且这是显影单元D支承成可相对于鼓单元C旋转的结构的特征。在这种情况中，当驱动力变化时，显影单元D的转动量也变化，从而影响在辊单元C和显影单元D之间的接触点处在感光鼓1和显影辊3之间所产生的接触压力。

随着持续使用，更频繁地发生驱动力的变化。这是因为内部载荷的变化造成的，例如辊之间发生摩擦力的变化和随着调色剂的消耗而发生调色剂搅动载荷的变化。因为成像设备本体中驱动电机的规格要求将显影辊3和供给辊5的旋转速度维持在恒定水平，所以驱动力随内部载荷的增大而增大并且随内部载荷的减小而减小。因此，在不包含连杆机构的结构中，驱动力的变化直接地引起感光鼓和显影辊之间所产生的接触压力的变化。

然而，在本实施例中连杆构件51设在鼓单元C和显影单元D之间，不但围绕第二连接部分51b的旋转运动而且围绕第一连接部分51a的旋转运动都作用在显影单元D上。也就是说，鼓单元C和显影单元D通过所谓的两接点式连杆机构而形成可动结构。因此，例如，当驱动力已经增大时，显影单元D趋于沿箭头g的方向更强烈地转动以及也趋于沿箭头f的方向转动。此处，沿各方向的力作用以便部分地相互抵消。因此，抑制了感光鼓1和显影辊3的轴间距离变化。从而，可以抑制接触压力的变化。

现在将参照图9来描述当驱动力已经增大时鼓单元C和显影单元D之间的位置关系。通过虚线来显示当驱动力已经增大时显影单元D的位置。为了清楚地表示出位置关系，夸大了移动量。图9（a）显示了根据对比例的结构，在该对比例中，鼓单元C和显影单元D仅在连接部分151处被相互连接到一起。因为显影单元D围绕连接部分151转动，所以在感光鼓101和显影辊103之间的接触点处发生与侵入量u相应的接触压力增加。相反，在图9（b）所示的第一实施例中，显影单元D围绕第二连接部分51b转动，同时连杆构件51沿与显影单元转动方向相反的方向围绕第一连接部分51a转动。因此，抑制了感光鼓1和显影辊3的轴间距离的变化。从而，可以抑制接触压力的变化。

上述说明涉及的是将驱动力直接从驱动输入齿轮52传递给显影驱动齿轮53的情况。在图10中所示的在驱动输入齿轮52和显影驱动齿轮53之间设有惰齿轮54的另一种情况中，也产生了由上述连杆机构带来的效果。惰齿轮54被连杆构件51可旋转地支承在齿轮转动支承部分51c处。正如在上述情况中那样，因为通过驱动输入齿轮52和惰齿轮54之间的啮合而产生的力起作用以便抵消感光鼓和显影辊之间所产生接触压力的一部分变化，因此可以抑制接触压力的变化。通过惰齿轮54，可以增大配置处理盒的自由度。

现在将参照图4来详细描述当将驱动力传递给连杆机构时起作用的力的特性。

图4（a）中所示的载荷F是通过驱动输入齿轮52和显影驱动齿轮53之间的啮合而作用于显影驱动齿轮53的载荷。力矩Ma是在载荷F作用下围绕第一连接部分51a作用于连杆构件51的力的力矩。力矩Mb是在载荷F作用下围绕第二连接部分51b作用于显影驱动齿轮53的力的力矩。此处，随力矩Ma发生的载荷Fa和随力矩Mb发生的载荷Fb作用在感光鼓1和显影辊3之间的接触点9处。起接触压力作用的载荷包括载荷Fa1和载荷Fb1，载荷Fa1和载荷Fb1分别是载荷Fa和载荷Fb垂直于接触点9的分量。

图4（b）中所示的载荷Fs是由拉伸弹簧41产生并且作用在显影单元D上的载荷。此处，随着由载荷Fs所产生的力矩而发生并且围绕第二连接部分51b作用的载荷Fsd作用在感光鼓1和显影辊3之间的接触点处。起接触压力作用的载荷包括载荷Fsd1，该载荷Fsd1是载荷Fsd垂直于接触点9的分量。

图4（c）显示了作用在感光鼓1和显影辊3之间接触点处的载荷，所述载荷显示为垂直于接触面的分量的组合。如从附图中显而易见的是，感光鼓1和显影辊3之间产生的接触压力确定为载荷Fa1、Fb1及Fsd1的和。例如，当从成像设备本体传递给驱动输入齿轮52的驱动力增大时，载荷F增大了。因此，随着载荷F的增大，力矩Ma和Mb增大。力矩增大所导致的接触点处载荷Fa1和载荷Fb1的增量相互部分抵消。因此，抑制了感光鼓1和显影辊3之间所产生的接触压力的增大。

此处，如果齿轮的直径和布置设定成使载荷Fa1和载荷Fb1在数值上彼此相等但是在方向上彼此相反，则可以使感光鼓1和显影辊3之间所产生的接触压力响应于驱动力变化而发生的变化最小。

为了证明在弹性层由硅橡胶制成的情况中所产生的效果，进行了模拟实验，其中，将感光鼓和显影辊之间所产生的接触压力响应于驱动力变化而发生的变化与对比例（图9（a）中所示）中的变化进行比较。图5显示了结果。横轴表示驱动力的增量。0%的增量表示驱动力没有变化的状态。纵轴表示作为线载荷的接触压力。如从图中显而易见的，即使驱动力增大了，也抑制了感光鼓1和显影辊3之间所产生的接触压力的增大。

（用于利用加载弹簧来加压的条件）

与对比例相比，连杆机构提供了增大的位置自由度。因此，为了稳定连杆机构的方位，利用加载弹簧加压的方向需要适当地设定。如果该设定是不恰当的，则会出现问题，例如鼓单元和显影单元之间干涉。参见图6，现在将描述利用加载弹簧来加压的设定。以下说明是基于这样的前提，其中，在垂直于感光鼓1旋转轴的横截面中存在载荷，所述载荷不影响利用加载弹簧来加压的设定实质。

在感光鼓1和显影辊3被相互压靠的状态中，影响显影单元方位的载荷包括三个载荷：发生在显影单元和连杆构件51之间的载荷FL、发生在感光鼓1和显影辊3之间的接触载荷Fd和由加载弹簧41所产生的载荷Fs。载荷FL产生在连接第一连接部分51a和第二连接部分51b的直线L1上。载荷Fd产生在连接感光鼓1的旋转中心和显影辊3的旋转中心的直线L2上。此处，载荷FL和载荷Fd的合成载荷FLd发生在穿过直线L1和L2的交点p的直线L3上。如果载荷Fs以与合成载荷FLd相反的矢量发生在直线L3上，则显影单元的方位是最稳定的。然而，实际上，因为第一连接部分51a和第二连接部分51b处的滑动摩擦以及感光鼓1和显影辊3之间的摩擦，即使载荷Fs的矢量不是完全相反的，也可以维持显影单元的稳定性。现在将描述用于这种状况的条件。因为拉伸载荷需要恒定产生在连杆构件51上，所以载荷Fs的平行于载荷FL的分量需要处于与载荷FL的方向相反的方向上。此外，因为需要将感光鼓1和显影辊3相互恒定地压靠，所以需要使载荷Fs的平行于载荷Fd的分量处于与载荷Fd的方向相反的方向上。满足上述状况的载荷Fs的条件如下。当垂直于直线L1的直线L11和垂直于直线L2的直线21限定的区域S包含直线L3但不包含合成载荷FLd并且代表载荷Fs的矢量的起点限定在交点p处时，代表载荷Fs的矢量的终点处于区域S内。此处，支承加载弹簧41的支承点可以处于区域S外，只要满足上述条件。

另外，如果加载弹簧是拉伸弹簧，则获得了更好的效果。这是因为以下理由。因为仅通过支承拉伸弹簧的两个点来确定由拉伸弹簧所产生的载荷的方向，所以可以稳定地维持矢量的上述条件。

（接触压力分布中的峰值压力的影响）

如在对比例中作为问题来描述的，与将显影辊压靠在感光鼓上有关的问题包括控制接触压力的问题。当接触压力增大时，感光鼓和显影辊之间的紧密度增大了。因此，施加到接触点处显影剂上的力增大了。因此，调色剂表面融化，并且调色剂表面上的外部添加剂嵌入到调色剂表面中。这趋于降低带电性能。此外，趋于更经常地发生例如融化的调色剂熔合到显影辊表面上的现象。

调色剂的熔合是与调色剂的熔点有关的问题，并且在阈值处变得更明显。因此，就接触压力和调色剂表面的熔合而言，当压力达到一定水平时，上述现象变得更明显。因此，考虑到上述问题，重要的不是感光鼓和显影辊之间所产生的总载荷，而是防止有任何局部区域受到大于一定值的压力。

通常，很难使感光鼓和显影辊之间所产生的接触压力在纵向方向上均匀。这是因为显影辊弯曲造成的。因为显影辊在其金属芯杆两端处被支承的同时被加压，所以当向其施加的压力较大、其金属芯杆较细且其橡胶的硬度较高时显影辊弯曲得越明显。

纵向方向上的压力分布是这样的：如果显影辊的外径是均匀的，则压力朝显影辊的端部增大。因此，如果将中心部分的外径制造成小于端部处的外径，则可使压力沿纵向方向上均匀。然而，在施加到感光鼓上的压力变化（这是作为本发明要解决的其中一个问题来描述的）的情况中，例如，当压力减小时，施加到中心部分的压力减小了，从而防止感光鼓和显影辊相互接触。因此，出现了不能显影的问题。

在感光鼓和显影辊之间所产生的接触压力不变的条件下，在类似于对比例的结构上进行了打印耐久性试验。结果，当感光鼓和显影辊之间所产生的接触压力为超过150gf/cm的线载荷时，在打印耐久性试验结束时（具体地说，在输出了大约5000张图像之后）发生了显影剂熔合在显影辊上的情况并且导致了图像缺陷，与显影辊的硬度无关。通过采用了片式压力分布传感器的触感传感器（Nitta公司）来测量接触压力的分布。

还发现，当接触压力设定成较低时，具体地说，当接触压力为大约5gf/cm时，不会出现打印漏失。因此，在类似于根据本发明第一实施例等的成像设备的结构中，可以说，需要使感光鼓和显影辊之间所产生的接触压力在沿纵向方向的每个区域中处于5到150gf/cm的范围内。

在纵向方向上的峰值接触压力趋于随橡胶硬度的增大而变大。在硬度为50度且偏差精度为±5μm或更小的显影辊上测量感光鼓和显影辊之间所产生接触压力的分布。结果，当施加到感光鼓和显影辊上的总载荷为800gf时，峰值压力为60gf/cm。相反，在显影辊的硬度为70度的情况中，峰值压力超过150gf/cm。这是因为以下原因造成的。如果橡胶的硬度很高，则压力不能被弹性层减小并且被直接传递给金属芯杆。因此，金属芯杆弯曲，从而导致了大的纵向压力分布。

因此，就偏差精度而言，例如，如果高硬度的显影辊沿纵向方向在其中心部分和端部处具有不同的外径，则外径形状变化导致的压力变化不能容易地被弹性层减小。也就是说，如果存在形状变化，则通常出现压力沿纵向方向的不均匀性。

因此，为了抑制感光鼓和显影辊之间所产生的峰值接触压力，期望显影辊的硬度较低。然而，对于采用低硬度橡胶的显影辊，很难在性能和成本两方面都有优势。在通用橡胶例如EPDM橡胶的情况中，通常将油添加到橡胶中以便减小硬度。然而，这通常导致由于油析出而引起的问题。此外，如果减小了橡胶的硬度，则削弱了内部结构。因此，相对于弹性变形的恢复力趋于减小。这导致了以下问题：如果使用硬度为大约50度的软橡胶，则不可避免地使用昂贵的硅橡胶，以便在橡胶的弹性、导电性等方面提供良好的性能。因此，为了抑制峰值压力，从减小橡胶硬度和高精确形状的有效性的观点来看增加了成本。同时，为了抑制弯曲，有效的是增大显影辊的金属芯杆的直径。然而，在这种情况中，显然显影装置的成本和尺寸增加了。

如上所述，在显影辊弯曲的影响下，感光鼓和显影辊之间所产生压力的变化趋于导致峰值接触压力不仅仅只是偏移而且被增大了，从而出现了受到高压力的区域。

在本实施例中，通过采用连杆机构可以抑制感光鼓和显影辊之间所产生压力的变化。也就是说，抑制了由于显影辊弯曲而发生的变化，从而可以抑制接触点处出现受高压力和低压力的区域。这为可能发生图像缺陷的接触压力上限和下限提供了足够的余地，从而能够使用高硬度的显影辊。此外，有效地实现了显影辊偏差精度的宽松和显影辊尺寸的减小，从而可以提高图像质量。

（显影辊外径偏差量的影响）

如上所述，当显影辊的橡胶硬度增大时，与形状不均匀性有关的接触压力不均匀性增加了。通过基于有限元方法进行模拟来检验橡胶硬度和形状不均匀性对接触压力的具体影响。

模拟中所用的显影辊具有不同的橡胶硬度和不同的外径形状。检验当各显影辊分别接触感光鼓时压力分布不均匀性的程度，并且比较压力分布不均匀性的容限，从而比较橡胶硬度和外径偏差量之间的具体关系。在模拟中，橡胶的硬度在50、63、72和81度之间变化，并且外径的形状设定成所谓的冠形，其中，沿纵向方向的中心部分具有更大的外径。中心部分的外径和端部的外径之间的差值定义为外径的偏差量。

通过改变施加到感光鼓上的压力来检验当峰值压力在5到150gf/cm的范围内（即，在容许接触压力的上限和下限之间）时各个显影辊的状况。图7中示出了结果，表明了以下事实。例如，在硬度为50度的显影辊的情况中，如果冠形中外径差值为100μm或更小，则在一定压力下压力分布中的峰值压力落入5到150gf/cm的范围内。

模拟的结果表明，例如，硬度为50度的显影辊的峰值压力的容许不均匀性的范围对应于±50μm的形状不均匀性，而硬度为70度的显影辊的峰值压力的容许不均匀性的范围对应于±20μm的形状不均匀性。

也就是说，压力分布不均匀性的容许水平基本上与弹性层由硅橡胶或者EPDM橡胶制成的情况中相同。然而，通过采用根据本实施例的连杆机构，放宽了形状精度和对硬度的限制，从而可以选择性地获得材料选择多样性的效果。

（第二实施例）

（除接触式显影系统之外的应用）

包括有作为本发明特征的连杆机构的成像设备可有效地用作包括采用单组分显影剂的非接触式显影系统的成像设备、包括两组分显影系统的成像设备、以及包括实施例中例示的接触式显影系统的设备。

图8是非接触式显影系统的示意性剖视图。在包括非接触显影系统或者两组分显影系统的成像设备中，在感光鼓201附近设置有显影套筒203，该显影套筒是金属套筒。此处，在感光鼓201和显影套筒203之间间隙最小的显影区域，需要防止当显影套筒203转动时所述间隙发生变化。就此而言，在显影套筒203的两端设置厚度一致的帽状止挡辊207。通过在止挡辊207处于显影辊203和感光鼓201之间的情况下将显影辊203压向感光鼓201，维持显影区域中的间隙恒定。

然而，止挡辊207和感光鼓201都是刚性体。因此，如果止挡辊207和感光鼓201的表面上有任何即使很微小的形状不均匀性，则某些区域会受到非常高的压力。在这些区域中，显影剂会熔合到感光鼓201和止挡辊207的表面上，从而降低了显影区域中间隙的稳定性。如果显影剂的熔合出现在与止挡辊207接触的接触点处，则间隙由于熔合显影剂的高度而变大，结果形成了颜色比图像周围部分颜色更浅的水平线。

如果不采用如上所述的连杆机构，则施加到止挡辊207上的载荷随显影单元内部载荷变化等因素而变化，并且在较大的压力下趋于更经常地出现例如上述那样的图像缺陷。

相反，如果采用了连杆机构，就可以将施加到止挡辊207上的压力稳定地维持在所要求的最小值，并且从而可以抑制显影剂熔合的发生。因此，就抑制图像缺陷的发生和提高图像质量而言，根据本发明的连杆机构对于包括单组分非接触式显影系统的成像设备和包括两组分显影系统的成像设备都有效。

（第三实施例）

（除了处理盒之外的应用）

在如上所述的本实施例中，本发明应用于处理盒，该处理盒包括用于将感光辊和显影辊彼此压靠的机构。本发明可应用于成像设备中的其他机构，这些机构用来将两个可旋转构件（具体地说，图像承载构件和作用于图像承载构件上的处理器件）相互压靠。

图11显示了一种结构，其中，作为图像承载构件的感光鼓1由作为第一框架构件的成像设备本体100支承；并且，作为第二框架构件的显影单元D通过设于该显影单元和成像设备本体100之间的连杆构件51而连接到成像设备本体100上，该显影单元支承作为处理器件的显影辊3。在该情况中，如在本实施例中，可以提供抑制接触压力变化的效果，并且从而可以产生稳定的接触状态。

在图12中，作为处理器件的充电辊2由作为第一框架构件的成像设备本体100来支承。此外，作为第二框架构件的鼓单元C通过设于该鼓单元和成像设备本体之间的连杆构件51而连接到成像设备本体A上，鼓单元C包括利用鼓驱动齿轮58来驱动作为图像承载构件的感光鼓1的驱动机构。在该情况中，如在本实施例中，可以提供抑制接触压力变化的效果，并且从而可以产生稳定的接触状态。

图13显示了一种结构，其中，作为第二框架构件的转印带单元E通过设于该转印带单元和作为第一框架构件的成像设备本体A之间的连杆构件51而连接到成像设备本体上。此处，作为处理器件的转印带61以恒定张力在转印驱动辊62和张紧辊63之间张紧并且被转印驱动齿轮59驱动。在该状态下，转印带61被压靠在作为图像承载构件的、由成像设备本体100支承的感光鼓1上。在该情况中，如在本实施例中，可以提供抑制接触压力变化的效果，并且从而可以产生稳定的接触状态。

如上所述，本发明适用于多种成像设备，在每种成像设备中，可旋转地支承图像承载构件和处理器件中之一的第一框架构件和可旋转地支承图像承载构件和处理器件中另一的第二框架构件通过两接点式连杆机构相互连接到一起。

附图标记列表

C 鼓单元

D 显影单元

1 感光鼓

3 显影辊

51 连杆构件

Claims

1.一种处理盒，能够安装到成像设备本体中和从成像设备本体中拆下，所述处理盒包括：

图像承载构件；

2.根据权利要求1所述的处理盒，其中，显影剂承载构件是弹性辊。

3.根据权利要求1或2所述的处理盒，其中，所述加载构件是拉伸弹簧。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的成像设备，其中，所述连杆构件设置在沿所述图像承载构件的纵向方向上第一框架构件和第二框架构件的两侧。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的成像设备，其中，从所述加载构件施加给第二框架构件的力包括沿与从所述连杆构件施加给第二框架构件的力的方向相反的方向作用的分量和沿与从所述图像承载构件施加给第二框架构件的力的方向相反的方向作用的分量。

6.根据权利要求1到5中任一项所述的成像设备，其中，从所述加载构件向第二框架构件施加的力沿与从所述连杆构件向第二框架构件施加的力和从所述图像承载构件向第二框架构件施加的力的合力的方向相反的方向作用。

7.根据权利要求1到6中任一项所述的成像设备，其中，所述驱动力通过惰齿轮而被从第一齿轮传递给第二齿轮。

8.一种成像设备，用于在记录介质上形成图像，所述成像设备包括：

图像承载构件；

作用于图像承载构件的处理器件；

9.根据权利要求8所述的成像设备，其中，所述处理器件是用于使形成在所述图像承载构件上的静电潜像显影的显影剂承载构件。

10.根据权利要求9所述的成像设备，其中，所述显影剂承载构件是弹性辊。

11.根据权利要求8到10中任一项所述的成像设备，其中，所述加载构件是拉伸弹簧。

12.根据权利要求8到11中任一项所述的成像设备，其中，所述连杆构件设置在沿所述图像承载构件的纵向方向上第一框架构件和第二框架构件的两侧。

13.根据权利要求8到12中任一项所述的成像设备，其中，从所述加载构件施加给第二框架构件的力包括沿与从所述连杆构件向第二框架构件施加的力的方向相反的方向作用的分量和沿与从所述图像承载构件向第二框架构件施加的力的方向相反的方向作用的分量。

14.根据权利要求8到13中任一项所述的成像设备，其中，从所述加载构件向第二框架构件施加的力沿与从所述连杆构件向第二框架构件施加的力和从所述图像承载构件向第二框架构件施加的力的合力的方向相反的方向作用。

15.根据权利要求8到14中任一项所述的成像设备，其中，所述驱动力通过惰齿轮被从第一齿轮传递给第二齿轮。