JP2001022248A - 画像形成装置のプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像形成装置の稼動に伴う発熱によるプロセ
スカートリッジにおける構成部品の膨張，変形による感
光体ドラムと現像ローラとの間隔変化を吸収し、両者が
過度に圧接されることによる不具合の発生を防止する。 【解決手段】 感光体ドラム１２と現像ローラ１８との
距離を広げる方向に力が加わると、現像ローラ１８を軸
支する現像ユニット１１における嵌合突起４４が感光体
ドラム１２から遠ざかる方向に移動すると共に、感光体
ユニット１０における嵌合孔４１も感光体ドラム１２か
ら遠ざかる方向に移動するが、このとき、側板部１０ａ
に可撓性構造５０が設けられているため、その伸縮作用
によって感光体ユニット１０と現像ユニット１１との変
位、すなわち感光体ドラム１２と現像ローラ１８との間
における間隔変化が吸収され、感光体ドラム１２と現像
ローラ１８とが過度に圧接されることを防止することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式を用
いた複写機あるいはプリンタ，ファクシミリなどの画像
形成装置に用いられる像担持体（感光体）ユニットと現
像（現像ローラ）ユニットとを連結してなる画像形成装
置のプロセスカートリッジに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機あるいはプリンタなどに用
いられる画像形成部を構成する電子写真形成装置（静電
画像形成装置）では、感光体ドラムに形成された静電潜
像を顕像化するための現像ユニットが設けられており、
この現像ユニットは、トナーを収納するトナー収納部，
トナー収納部内のトナーを攪拌するアジテータ，感光体
ドラムに当接または微小な隙間をもって回転駆動される
現像ローラ，現像ローラに対してトナーを補給する補給
ローラなどにより構成され、所定時間が経過して現像ロ
ーラなどが劣化した場合には、現像ユニットを交換する
構成になっている。

【０００３】また近年では、感光体を回転自在に収納し
た感光体ユニットと、現像ローラなどを収納した現像ユ
ニットとを連結して、一体化したプロセスカートリッジ
が普及している。

【０００４】このようなプロセスカートリッジにおいて
は、予め精度よく感光体ユニットと現像ユニットとの位
置決めが行われるように構成（特開平５−１３４４８８
公報参照）されるか、作像動作時に、ばねによる一定の
付勢力によって感光体と現像手段が圧接されるようにし
て、現像を確実なものにするように構成（特開平５−２
３２７５２号公報参照）されているものがある。

【０００５】また、現像手段を感光体に付勢する方式と
してはカートリッジカバーに弾性部材を設けるようにし
た構成（特開平５−２８１７９８号公報）のものがあ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の技
術において、感光体ユニットと現像ユニットとを一体的
に構成したプロセスカートリッジであって、両ユニット
の側面に設けられた基準位置でそれぞれのユニットが固
定され、少なくとも感光体ユニットにおける感光体ドラ
ムを軸支する部位と、現像ユニットにおける現像ローラ
を軸支する部位との距離が固定的に設定されている構成
のものであると、プロセスカートリッジが搭載される画
像形成装置の稼動に伴う発熱によってプロセスカートリ
ッジにおける構成部品に膨張，変形が生じた場合には、
感光体ドラムと、当該感光体の外周面に近接または当接
されて配置されている現像ローラとの間隔が変化するた
め、両者が過度に圧接状態になるという不具合が生じる
ことがある。

【０００７】この結果、感光体ドラムあるいは現像ロー
ラが傷付いたりして、画像形成上の不具合を発生するこ
とがある。

【０００８】一方、特開平５−２８１７９８号公報に記
載されているように、カートリッジカバーに弾性部材を
設けて現像手段を感光体に弾接させて位置決めを行う構
成、あるいは特開平５−２３２７５２号公報に記載され
ているように、ばねによる一定の付勢力により感光体ユ
ニットと現像ユニットとが圧接されるようにする構成を
用いれば、感光体ユニットと現像ユニットの間に距離的
なフレキシビィリティを保証することが可能である。

【０００９】しかし、前記のような構成は、画像形成装
置とプロセスカートリッジとの構造に空間的な余裕を必
要とするために、必然的に大型化し、また部材の追加と
それを保持するための構造を必要とするため、コストが
アップするという問題がある。

【００１０】そこで本発明は、安価な構造であって、画
像形成装置の稼動に伴う発熱によるプロセスカートリッ
ジにおける構成部品の膨張，変形による像担持体と現像
手段との間隔変化を吸収し、両者が過度に圧接されるこ
とによる不具合の発生を防止することができる画像形成
装置のプロセスカートリッジを提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、像担持体を有する像担持体
ユニットと、前記像担持体に形成された像を現像する現
像手段を有する現像ユニットとを一体的に構成したプロ
セスカートリッジであって、前記両ユニットの側面に設
けられた基準位置において前記両ユニットが固定され、
少なくとも前記像担持体ユニットの像担持体を支持する
位置と現像ユニットの現像手段を支持する位置との距離
が固定的に設定されるプロセスカートリッジにおいて、
前記両ユニットの少なくとも一方の側面に可撓性構造面
を設け、この可撓性構造面を介して前記両ユニットを連
結固定したものであり、この構成によって、画像形成装
置の稼動に伴う発熱によるプロセスカートリッジの構成
部品に膨張，変形が生じても、可撓性構造面が像担持体
と現像手段との間隔変化を吸収する方向に作用するた
め、両者が過度に圧接されることが防止される。この結
果、像担持体，現像手段が傷付いて生じる画像形成上の
不具合を防止することができる。

【００１２】請求項２記載の発明は、前記可撓性構造面
を前記ユニットの側面に当該ユニットと同じ材料によっ
て一体に形成したものであり、この構成によって、ユニ
ットにおける可撓性構造面の設置が簡単に行われ画像形
成装置と、プロセスカートリッジの構造に空間的な余裕
を必要とせず、従来構造のまま不具合の改善が可能にな
る。さらにまた、別途部材の追加を必要としないため、
それを保持するための余分な構造を必要とせず、コスト
アップを防止することもできる。さらに同じ材料からな
るのでリサイクル利用に供しても、その取り扱いが容易
になる。

【００１３】請求項３記載の発明は、前記可撓性構造面
の断面形状を波状構造としたものであり、この構成によ
って、ユニットを利用して伸縮性を持たせることによっ
て、簡単な構成で像担持体と現像手段との間隔変化を吸
収する方向に作用させることができる。

【００１４】請求項４記載の発明は、前記可撓性構造面
の変形量が、前記像担持体の支持部と前記現像手段の支
持部を互いに離れる方向に１kg重の荷重を加えたとき、
像担持体の支持支点と現像手段の支持支点との間隔にお
いて、０．０５mm以上２mm以下、好ましくは０．１mm以
上１mm以下となるような波状構造としたものであり、こ
の構成によって、可撓性構造面による像担持体と現像手
段との間隔変化を吸収する作用が適度に行われ、一般的
な画像形成装置において、両者が過度に圧接したり、離
れ過ぎることを防ぐことができる。

【００１５】請求項５記載の発明は、前記像担持体に形
成された像を現像する前記現像手段が接触式現像構成で
あるものであり、この構成であっても、接触式現像にお
いて一般に採用されるシリコンゴムあるいはウレタンゴ
ムにて構成された現像ローラ（現像手段）と感光体ドラ
ム（像担持体）とにおいても、プロセスカートリッジに
おける前記熱膨張，変形時の感光体ドラムと現像ローラ
との間隔変化を吸収することができ、両者が過度に圧接
されることを防止することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて図面を参照しながら説明する。

【００１７】図１は本発明の実施形態を説明するための
画像形成装置の全体構成を示す側面断面図、図２は本実
施形態におけるプロセスカートリッジの側面図、図３は
図２のプロセスカートリッジのシャッタ開放時状態を示
す側面図、図４は図２のプロセスカートリッジにおける
感光体ユニットと現像ユニットとを分離した状態を示す
側面図である。

【００１８】図１において、画像形成装置１の本体ケー
ス２の上部には原稿（図示せず）の画像を読み取る画像
読取装置３が設置され、また本体ケース２の内部にはプ
ロセスカートリッジ４が着脱自在に装着され、さらに、
プロセスカートリッジ４の下部には記録媒体である転写
用紙５が搬送される用紙搬送路６が設けられている。

【００１９】画像読取装置３は、画像読取部７と、この
画像読取部７による読取位置へ供給される原稿が載置さ
れる原稿トレイ８とを有し、原稿トレイ８は、支点軸９
を中心として実線で示した水平位置と二点鎖線で示した
起立位置との間を回動するように支持され、各位置にお
いて図示しないストッパにより位置固定される。

【００２０】プロセスカートリッジ４は、図２，図４に
示すように、感光体ユニット１０と現像ユニット１１と
を連結固定することにより構成されている。感光体ユニ
ット１０内には、感光体ドラム１２と、感光体ドラム１
２の外周面を一様に帯電させる帯電ローラ１３とが取り
付けられ、さらに、感光体ドラム１２の外周面に形成さ
れたトナー像を転写用紙５に転写した後に、感光体ドラ
ム１２の外周面に残留した排トナーを回収する排トナー
回収部１４が設けられている。感光体ドラム１２の両端
部は、感光体ユニット１０の両側に形成された側板部１
０ａに回転自在に保持されている。また感光体ユニット
１０の外周部には、この感光体ユニット１０と現像ユニ
ット１１とを連結した後のプロセスカートリッジ４を把
持する取手１５が設けられている。

【００２１】現像ユニット１１内にはトナーを収納する
トナー収納部１６が設けられ、このトナー収納部１６内
には、図１に示すように、トナーを攪拌する回転体であ
るアジテータ１７，感光体ドラム１２の外周面に当接す
る回転体である現像ローラ１８，現像ローラ１８にトナ
ーを補給する回転体である補給ローラ１９，現像ローラ
１８の外周面に当接された現像ブレード２０などが取り
付けられている。

【００２２】さらに現像ユニット１１の両側にはケース
壁である側板部１１ａが形成され、現像ユニット１１と
感光体ユニット１０とを連結したときに、現像ユニット
１１の側板部１１ａの外側面の一部が、感光体ユニット
１０の側板部１０ａの内側面に面接触される。現像ユニ
ット１１の側板部１１ａにおける一方には、感光体ユニ
ット１０の側板部１０ａの内側面に面接触する面よりも
凹ませて凹状部分１１ｂが形成されており、この凹状部
分１１ｂには、本体ケース２内に設けられた駆動モータ
（図示せず）から感光体ドラム１２へ伝達された駆動力
を、現像ローラ１８，補給ローラ１９、およびアジテー
タ１７へ伝達する動力伝達機構２１が配置されている。
さらに、この凹状部分１１ｂには、トナー収納部１６へ
トナーを入れる開口が形成され、この開口を閉止する閉
止栓２２が取り付けられている。

【００２３】本体ケース２内におけるプロセスカートリ
ッジ４の装着位置の周囲には、図１に示すように、感光
体ドラム１２の外周面を露光して静電潜像を形成する光
書込装置であるレーザ書込ユニット２３，転写用紙５を
斜めに載置した状態で保持する給紙トレイ２４，給紙ト
レイ２４内の転写用紙５を１枚ずつ給紙する給紙ローラ
２５，現像ローラ１８からトナーを供給されることによ
り顕像化された感光体ドラム１２の外周面のトナー像を
転写用紙５に転写させる転写装置である転写ローラ２
６，転写用紙５に転写されたトナー像を定着させる定着
装置２７，定着装置２７を通過した転写用紙５が排紙さ
れる受け板２８などが設けられている。

【００２４】本体ケース２内の左右一対の側板（図示せ
ず）には、プロセスカートリッジ４を本体ケース２内に
着脱する際のガイド溝２９，３０が２本ずつ設けられて
いる。現像ユニット１１の側板部１１ａには一方のガイ
ド溝２９に係合するガイドピン３１が設けられ、感光体
ユニット１０の側板部１０ａには他方のガイド溝３０に
係合するガイドピン３２が設けられている。なお、プロ
セスカートリッジ４の着脱は受け板２８側から行われ、
着脱の際には受け板２８を回動させて着脱側を開放す
る。

【００２５】プロセスカートリッジ４には、感光体ドラ
ム１２を露出させて、その外周面を転写ローラ２６の外
周面と接触させるための開口部３３が形成され、この開
口部３３を開閉するシャッター３４が設けられている。
シャッター３４は、一端が感光体ユニット１０における
側板部１０ａの両側に回動自在に取り付けられた一対の
アーム部とそのアーム部の他端側を連結した連結片とか
らなる回動アーム３５と、回動アーム３５の連結片側に
回動自在に取り付けられたシャッター本体３６とにより
構成されている。回動アーム３５の側板部１０ａへの取
付箇所には第１スプリング３７が取り付けられ、この第
１スプリング３７は、回動アーム３５の連結片側を感光
体ユニット１０の外周面に押し付ける向きに付勢してい
る。シャッター本体３６と回動アーム３５との連結部に
は第２スプリング３８が設けられ、この第２スプリング
３８は、シャッター本体３６の先端部を感光体ユニット
１０の外周面に押し付ける向きに付勢している。回動ア
ーム３５のアーム部には外方向きに突出した突起３９が
設けられている。

【００２６】プロセスカートリッジ４を本体ケース２外
へ取り出した状態において、シャッター３４は、第１ス
プリング３７の付勢力と第２スプリング３８の付勢力と
により回動し、開口部３３を閉止している（図２参
照）。プロセスカートリッジ４を本体ケース２内に装着
する過程において、突起３９がガイド溝３０に係合して
突起３９が押圧されることにより、シャッター３４が開
口部３３を開放する方向へ次第に回動し、本体ケース２
内へのプロセスカートリッジ４の装着が終了したときに
開口部３３が完全に開放される（図１，図３参照）。

【００２７】感光体ユニット１０と現像ユニット１１と
の連結構造および連結手順について、図４を参照して説
明する。感光体ユニット１０の側板部１０ａには、ピン
挿入孔４０，嵌合孔４１，ネジ挿通孔４２が形成されて
いる。一方、現像ユニット１１の側板部１１ａには、ピ
ン挿入孔４３，嵌合突起４４，ネジ孔４５が形成されて
いる。

【００２８】感光体ユニット１０と現像ユニット１１と
を連結したときには、感光体ユニット１０の側板部１０
ａにおける内側面に、現像ユニット１１の側板部１１ａ
における外側面が面接触し、ピン挿入孔４０，４３が同
一中心線上で重ね合わされて、これらのピン挿入孔４
０，４３に連結ピン４６が圧入され（図２，３参照）、
嵌合突起４４が嵌合孔４１に弾性的に嵌合されて、ネジ
挿通孔４２に挿通されたネジ４７がネジ孔４５に螺合さ
れている。

【００２９】次に、本発明の特徴である可撓性構造につ
いて、図２〜図４，図５および図６を参照して説明す
る。図５は本実施形態における感光体ユニットの側面
図、図６は図５の感光体ユニットの一部を示す平面図で
ある。

【００３０】図５，図６に示すように、感光体ユニット
１０の側板部１０ａには可撓性構造５０が設けられてい
る。可撓性構造５０の構造は、本例では感光体ユニット
１０の側板部１０ａの一部が波形に一体成形された構造
となっている。側板部１０ａは前記のように現像ユニッ
ト１１のピン挿入孔４３，嵌合突起４４，ネジ孔４５の
部分で固定され、感光体ドラム１２と現像ローラ１８と
の距離が固定的に設定される。

【００３１】ここで、感光体ドラム１２と現像ローラ１
８との距離を広げる方向に力が加わると、現像ユニット
１１における嵌合突起４４が感光体ドラム１２から遠ざ
かる方向に移動すると共に、感光体ユニット１０におけ
る嵌合孔４１も感光体ドラム１２から遠ざかる方向に移
動する。このとき、感光体ユニット１０の側板部１０ａ
が変形する構造を持たない場合には、感光体ドラム１２
と現像ローラ１８との間には過度の圧接を生じるが、本
例では側板部１０ａに可撓性構造５０が設けられている
ため、感光体ユニット１０と現像ユニット１１との変
位、すなわち感光体ドラム１２と現像ローラ１８との間
における間隔変化が吸収され、感光体ドラム１２と現像
ローラ１８とが過度に圧接されることを防止することが
できる。この結果、前記過度の圧接が原因となる感光体
ドラム１２および現像ローラ１８における損傷の発生を
防止することができるため、画像形成上の不具合の発生
を防止することができる。

【００３２】前記可撓性構造５０は、図６に示すような
先が丸みを帯びた波型に限らず矩形構造の波型など、仕
様によって任意の構造を選択することができる。また、
この可撓性構造５０の変形量は、感光体ドラム１２の支
持軸（ＯＰＣ軸）と現像ローラ１８の支持軸（現像軸）
を互いに離れる方向に１kg重の荷重を加えたとき、ＯＰ
Ｃ軸支点と現像軸支点との間隔で０．０５mm以上２mm以
下、好ましくは０．１mm以上１mm以下となるようにする
とよい。変形量が少ないと、感光体ドラム１２と現像ロ
ーラ１８との間に生じる過度の圧接が防止される。

【００３３】なお、可撓性構造５０は、本実施形態では
感光体ユニット１０の側板部１０ａに設けることが好ま
しいが、プロセスカートリッジ４の仕様によっては、可
撓性構造５０を現像ユニット１１の側板部１１ａに設け
ることも考えられ、さらに、可撓性構造５０を感光体ユ
ニット１０と現像ユニット１１との両方に設けることも
考えられる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る画像
形成装置のプロセスカートリッジによれば、画像形成装
置の稼動に伴う発熱などによってプロセスカートリッジ
の構成部品に膨張，変形などが生じても、可撓性構造面
の伸縮により前記膨張，変形などを吸収することがで
き、像担持体と現像手段とが過度に圧接されることを防
止することができる。この結果、像担持体あるいは現像
手段の損傷を未然に防ぐことができ、よって、その損傷
によって生じる形成画像上の不具合の発生を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を説明するための画像形成装
置の全体構成を示す側面断面図

【図２】本実施形態におけるプロセスカートリッジの側
面図

【図３】本実施形態におけるプロセスカートリッジのシ
ャッタ開放時状態を示す側面図

【図４】本実施形態におけるプロセスカートリッジにお
ける感光体ユニットと現像ユニットとを分離した状態を
示す側面図

【図５】本実施形態における感光体ユニットの側面図

【図６】本実施形態における感光体ユニットの一部を示
す平面図

【符号の説明】

４ プロセスカートリッジ １０ 感光体ユニット １０ａ 感光体ユニットの側板部 １１ 現像ユニット １１ａ 現像ユニットの側板部 １２ 感光体ドラム １８ 現像ローラ ５０ 可撓性構造

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体を有する像担持体ユニットと、
   前記像担持体に形成された像を現像する現像手段を有す
   る現像ユニットとを一体的に構成したプロセスカートリ
   ッジであって、前記両ユニットの側面に設けられた基準
   位置において前記両ユニットが固定され、少なくとも前
   記像担持体ユニットの像担持体を支持する位置と現像ユ
   ニットの現像手段を支持する位置との距離が固定的に設
   定されるプロセスカートリッジにおいて、前記両ユニッ
   トの少なくとも一方における側面に可撓性構造面を設
   け、この可撓性構造面を介して前記両ユニットを連結固
   定したことを特徴とする画像形成装置のプロセスカート
   リッジ。
2. 【請求項２】 前記可撓性構造面を前記ユニットの側面
   に当該ユニットと同じ材料によって一体に形成したこと
   を特徴とする請求項１記載の画像形成装置のプロセスカ
   ートリッジ。
3. 【請求項３】 前記可撓性構造面の断面形状を波状構造
   としたことを特徴とする請求項１または２記載の画像形
   成装置のプロセスカートリッジ。
4. 【請求項４】 前記可撓性構造面の変形量が、前記像担
   持体の支持部と前記現像手段の支持部を互いに離れる方
   向に１kg重の荷重を加えたとき、像担持体の支持支点と
   現像手段の支持支点との間隔において、０．０５mm以上
   ２mm以下、好ましくは０．１mm以上１mm以下となるよう
   な波状構造としたことを特徴とする請求項１，２または
   ３記載の画像形成装置のプロセスカートリッジ。
5. 【請求項５】 前記像担持体に形成された像を現像する
   前記現像手段が接触式現像構成であることを特徴とする
   請求項１の画像形成装置のプロセスカートリッジ。