JP2004354817A

JP2004354817A - 現像ローラ支持機構及び現像装置並びにプロセスカートリッジ

Info

Publication number: JP2004354817A
Application number: JP2003154073A
Authority: JP
Inventors: Masaya Morioka; 昌也森岡; Yoshiyuki Matori; 至之馬鳥; Hiromoto Ogino; 博基荻野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2004-12-16
Anticipated expiration: 2023-05-30
Also published as: US6999706B2; US20040240909A1; JP4289930B2

Abstract

【課題】現像ローラと電子写真感光体の隙間をより均一に保つことが可能な現像ローラ支持機構及びこれを用いて濃度ムラの少ない画像形成が可能な現像装置並びにプロセスカートリッジを提供する。
【解決手段】感光体ドラム７によって外周面の一部を押圧される現像ローラ１０ｄを突起部１０ｇ２３によって回転可能に支持する現像ローラ支持機構において、突起部１０ｇ２３は現像ローラ１０ｄの内周面側であって、感光体ドラム７によって押圧される位置の近傍を支持することを特徴とする。
【選択図】図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真画像形成方式に用いられる現像ローラの支持機構に関し、更に詳しくは電子写真感光体に押圧される現像ローラに生じるモーメントを小さく抑えることが可能な現像ローラの支持機構及びこれを用いた現像装置並びにプロセスカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真画像形成プロセスを用いた電子写真画像形成装置においては、電子写真感光体及び前記電子写真感光体に作用するプロセス手段を一体的にカートリッジ化して、このカートリッジを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。このプロセスカートリッジ方式によれば、装置のメンテナンスをサービスマンによらずにユーザ自身で行うことができるので、格段に操作性を向上させることができた。そこで、このプロセスカートリッジ方式は、画像形成装置において広く用いられている。
【０００３】
上記プロセスカートリッジは、感光体ドラムに潜像を形成し、その潜像を現像剤によって現像して可視像化する現像装置を備えているのが一般的である。このような現像装置は、円筒状の現像ローラ内に固定磁石を内包し、該現像ローラを回転させることで現像剤を感光体ドラムへ供給する。
【０００４】
ここで、前記現像ローラの支持機構について図１１及び図１２を参照して説明する。図１１において、図示しない感光体ドラムはカートリッジ枠体に回転可能に支持されている。現像ローラ１０ｄは、両端部に回転可能に取り付けられた離隔部材（以下「隙間保持部材」と称す）１０ｍによって、感光体ドラムと所定の間隙を形成して配置される。
【０００５】
現像ローラ１０ｄの端部には現像ローラフランジ１０ｄ１が取り付けられる。この現像ローラフランジ１０ｄ１を、軸受部材１０ｗで保持している。
【０００６】
また、現像ローラ１０ｄの内側には固定磁石１０ｃが内包され、固定磁石保持部材１０ｃ１によって保持されている。
【０００７】
前記軸受部材１０ｗと固定磁石保持部材１０ｃ１は、トナー現像枠体１０ｆ１に設けられた位置決め形状１０ｆ５によって位置が決められ、現像ローラ１０ｄと固定磁石１０ｃの相対位置が決まるようになっている（特開２００２−１６２８２７号公報等参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１６２８２７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記現像ローラの支持機構にあっては、図１２に示すように、現像ローラ１０ｄは隙間保持部材１０ｍを介してドラムからの力Ｆ１を受けている。この力Ｆ１は現像ローラフランジ１０ｄ１が反力Ｆ２で支えており、その支持部は隙間保持部材１０ｍの下側（ドラムの反対側）から距離Ｌ１離れている。
【００１０】
上記のように、力点と支点が離れているためにモーメントが発生する。このモーメントにより、感光体ドラム７表面と現像ローラ１０ｄ表面の隙間が均一になり難くなっていた。
【００１１】
本発明は上記課題を解決するものであり、その目的は、現像ローラと電子写真感光体の隙間をより均一に保つことが可能な現像ローラ支持機構及びこれを用いて濃度ムラの少ない画像形成が可能な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。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、電子写真感光体によって外周面の一部を押圧される現像ローラを支持部材によって回転可能に支持する現像ローラ支持機構において、前記支持部材は前記現像ローラ内周面側であって、前記電子写真感光体によって押圧される位置の近傍を支持することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に本発明の一実施形態に係る現像ローラの支持機構について、これを用いたプロセスカートリッジを例示して説明する。
【００１４】
図１に本発明を具現化した電子写真画像形成装置の一実施形態を示す。本実施形態では、電子写真画像形成装置は、図２に示すプロセスカートリッジＢが着脱可能とされる。なお、図１はプロセスカートリッジＢを装着した電子写真画像形成装置の構成模式説明図、図２はプロセスカートリッジＢの構成模式説明図である。
【００１５】
まず、現像装置を備えたプロセスカートリッジ及びこれを装着する画像形成装置の全体構成について簡単に説明する。
【００１６】
｛画像形成装置｝
本実施形態では電子写真画像形成装置としてレーザービームプリンタを例示するが、電子写真画像形成装置はこれに限定する必要はなく、例えば電子写真複写機、ファクシミリ装置、或はワードプロセッサ等の他の画像形成装置に使用することも当然可能である。
【００１７】
さて、本実施形態において、レーザービームプリンタとされる電子写真画像形成装置Ａ（以下「画像形成装置」という）は、図１に示すように、像担持体として、アルミシリンダの外周面に有機光導電体層などとされる感光層を設けたドラム形状の電子写真感光体（以下「感光体ドラム」という）７を有する。
【００１８】
光学系１から画像情報に基づいた情報光を感光体ドラム７へ照射して感光体ドラム７に潜像を形成し、この潜像を現像剤（以下「トナー」という）で現像してトナー像を形成する。
【００１９】
前記トナー像の形成と同期して、記録媒体２を収容した給送カセット３ａからピックアップローラ３ｂ及びこれに圧接する圧接部材３ｃで一枚ずつ分離給送すると共に、搬送手段３ｆで搬送する。
【００２０】
プロセスカートリッジＢとしてカートリッジ化された前記感光体ドラム７に形成したトナー像を、転写手段としての転写ローラ４に電圧印加することによって記録媒体２に転写し、その記録媒体２を搬送手段３ｆによって定着手段５へと搬送する。
【００２１】
定着手段５は、駆動ローラ５ａと、ヒータ５ｂを内蔵すると共に支持体５ｃによって回転可能に支持された筒状シートで構成した定着回転体５ｄを備え、通過する記録媒体２に熱及び圧力を印加して転写トナー像を定着する。そして、この記録媒体２を排出ローラ対３ｄで搬送し、排出部６へと排出する。
【００２２】
｛現像装置を備えたプロセスカートリッジ｝
一方、本実施形態におけるプロセスカートリッジＢ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装置（以下「現像手段」という）を備えたものである。ここで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を帯電させる帯電手段、トナー転写後の感光体ドラムに残留したトナーを除去するクリーニング手段等がある。
【００２３】
本実施形態のプロセスカートリッジＢは、図１及び図２に示すように、感光層を有する電子写真感光体である感光体ドラム７を回転し、帯電手段である帯電ローラ８へ電圧印加して感光体ドラム７の表面を一様に帯電し、この帯電した感光体ドラム７に対して光学系１からの光像を露光開口部９を介して露光して潜像を形成し、潜像を現像手段１０によって現像するように構成されている。
【００２４】
本実施形態にて、現像手段１０は、トナー現像枠体１０ｆ１及び蓋部材１０ｆ２にて形成されるトナー室（トナー収容部）１０ａ内のトナー（一成分磁性現像剤）をトナー搬送手段である回転可能なトナー搬送ローラ１０ｂでトナー現像枠体１０ｆ１の開口部１０ｋを通じて現像室１０ｉへ送り出し、そして、固定磁石１０ｃを内蔵した現像回転体である現像ローラ１０ｄを回転させると共に、現像ブレード１０ｅによって摩擦帯電電荷を付与したトナー層を現像ローラ１０ｄの表面に形成し、そのトナーを前記潜像に応じて感光体ドラム７へ転移させることによってトナー像を形成して可視像化するものである。
【００２５】
次いで、転写ローラ４に前記トナー像と逆極性の電圧を印加してトナー像を記録媒体２に転写する。感光体ドラム７上に残留した転写残トナーは次工程以降の現像時、即ち、引き続き感光体ドラム７を帯電ローラ８によって帯電し、露光して潜像を形成し、潜像の現像時にかぶり取りバイアス（現像装置に印加する直流電圧と感光体の表面電位間の電位差であるかぶり取り電位差Ｖｂａｃｋ）によって回収するよう構成されている。本実施形態では、感光体ドラム７上の転写残トナーを除去するクリーニングブレードのようなクリーニング手段は設けられていない。
【００２６】
プロセスカートリッジＢは、画像形成装置Ａの本体部分、即ち、装置本体Ａ０に設けたカートリッジ装着手段に対してカートリッジ両端部に設けられたガイド部分を用いて着脱可能に装着される。
【００２７】
また、プロセスカートリッジＢは、カートリッジ枠体を構成するドラム枠体１０２及びトナー現像枠体１０ｆ１を接続して、ドラム枠体ユニットＣと現像ユニットＤとを一体に組み立てることによって構成される。
【００２８】
｛現像ローラの支持機構｝
次に、本発明の特徴にかかる現像ローラの支持構成について説明する。図３に示すように、トナー現像枠体１０ｆ１の開口部１０ｆ３には現像ローラ１０ｄが回転可能に取り付けられるとともに、現像ブレード１０ｅがビス止めされる。
【００２９】
そして、現像ローラ１０ｄの両端はトナー現像枠体１０ｆ１に取り付けられる端部部材１０ｇによって回転可能に支持され、且つ一方側端部に取り付けられた現像ローラギア１０ｎにアイドラギア１０ｔ，１０ｕ等のギア列を介して駆動力が伝達されることで回転可能となっている。
【００３０】
また、図４に示すように、現像ローラ１０ｄの一端には円筒状のフランジ部材である現像ローラフランジ１０ｄ１が取り付けられている。この現像ローラフランジ１０ｄ１は樹脂の成型品であり、図５に示すように、現像ローラ１０ｄに圧入して固定される圧入部１０ｄ６と電極１０ｄ２の接続部１０ｄ４を取り付けるための溝部１０ｄ７が設けられている。
【００３１】
前記電極１０ｄ２は、端部部材１０ｇに取り付けられた枠体側電極１０ｈ（図４参照）と電気的に接続する第１の接点部１０ｄ３と、現像スリーブ１０ｄと電気的に接続される第２の接点部１０ｄ５と、第１の接点部１０ｄ３と第２の接点部１０ｄ５を接続する接続部１０ｄ４から構成される。そして、不図示の本体電極と枠体側電極１０ｈが接続すると、電極１０ｄ２を経由して、現像バイアスが現像ローラ１０ｄに供給される。
【００３２】
前記溝部１０ｄ７は、図４及び図５に示すように、現像ローラフランジ１０ｄ１を現像ローラ１０ｄへ圧入する際に現像ローラ１０ｄの内周面１０ｄ９に嵌合する圧入部１０ｄ６を通って形成されている。
【００３３】
また、図６（ａ）に示すように、現像ローラ１０ｄに前記現像ローラフランジ１０ｄ１を圧入する前の溝部１０ｄの幅Ｌ１は、前記接続部１０ｄ４の線径Ｌ２より大きく、隙間Ｌ３を有している。本実施形態の隙間Ｌ３は、０．０１ｍｍ〜０．０２１４ｍｍである。そして、図６（ｂ）に示すように、現像ローラ１０ｄに前記現像ローラフランジ１０ｄ１を圧入した後の溝部１０ｄは変形し、その幅Ｌ１は前記接続部１０ｄ４の線径Ｌ２と同等となり、溝部１０ｄに前記接続部１０ｄ４が当接した状態になっている。
【００３４】
更に説明すると、図７に示すように、前記現像ローラフランジ１０ｄ１の圧入部（外周部）１０ｄ６の直径Ｍ１は、現像ローラ１０ｄ端部の内周面（内周部）１０ｄ９の直径Ｍ２より大きく設定され、Ｍ１とＭ２の差が圧入シロＭ３である。
【００３５】
本実施形態では、現像ローラ１０ｄの端部に前記現像ローラフランジ１０ｄ１を圧入すると、樹脂製である前記現像ローラフランジ１０ｄ１は現像ローラ１０ｄの内周面１０ｄ９に沿って変形する。この時、溝部１０ｄ７に応力が集中するので、前記現像ローラフランジ１０ｄ１の圧入部１０ｄ６の真円度悪化や、現像ローラ１０ｄを圧入された現像ローラ１０ｄ端部の真円度悪化や、更には、現像ローラフランジ１０ｄ１の内周面１０ｄ８の真円度も悪くなってしまう。
【００３６】
前記真円度の悪化を防ぐために、前記隙間Ｌ３寸法は、前記圧入シロＭ３より小さく設定する。これにより、現像ローラ１０ｄに前記現像ローラフランジ１０ｄ１を圧入した時は、常に、前記接続部１０ｄ４が溝部１０ｄ７に当接するため、前記現像ローラフランジ１０ｄ１の圧入部１０ｄ６の真円度の悪化を防止することができる。
【００３７】
前記現像ローラフランジ１０ｄ１を取り付けた現像ローラ１０ｄを回転可能に支持するために、図４及び図８に示すように、端部部材１０ｇに突設した現像ローラ支持部材としての突起部１０ｇ２３が、現像ローラフランジ１０ｄ１の内周面１０ｄ８に挿入され、該突起部１０ｇ２３の外周部によって現像ローラ１０ｄを回転可能に支持するようになっている。
【００３８】
なお、前記端部部材１０ｇには現像ローラ１０ｄを組み込むときに、該現像ローラ１０ｄが内包した固定磁石１０ｃを支持、位置決めするためのガイド部が設けられている。ここで、前記ガイド部の形状について、図９を用いて説明する。なお、図９では端部部材１０ｇは突起部１０ｇ２３のみ表示した断面斜視図である。そして、この図９は固定磁石１０ｃの端部をＤカットした位相合わせ形状１０ｃ２が、端部部材１０ｇ内周にＤカットされた位相合わせ形状１０ｇ２１と異なる位相で挿入されようとしている状態を表している。
【００３９】
突起部１０ｇ２３は中空に形成されており、その内周部分には前記固定磁石１０ｃの位相合わせ形状１０ｃ２を位相合わせ形状１０ｇ２１に一致させるようにガイドするための勾配のある形状であるガイド部１０ｇ２２が形成されている。
【００４０】
従って、図９の状態から、固定磁石１０ｃを更に挿入させると、固定磁石１０ｃの端部が、ガイド部１０ｇ２２の形状に沿って回転する。図９の例では、矢印方向に回転する。固定磁石１０ｃを更に挿入させると、固定磁石１０ｃと端部部材１０ｇの位相合わせ形状が嵌合し、滑らかに組み込むことが出来る。
【００４１】
また、現像ローラ１０ｄの両端部には現像ローラ１０ｄと感光体ドラム７とが微小間隙をもって対向するように、隙間保持部材１０ｍが取り付けられている。本実施形態では前記隙間保持部材１０ｍとして現像ローラ１０ｄの両端部に嵌め込み固定したキャップ状のキャップコロで構成され、このキャップコロ１０ｍの周面の一部が所定幅にて凸状に外方に突出して感光体ドラム７の周面に圧接される。
【００４２】
従って、図８に示すように、現像ローラ１０ｄは隙間保持部材１０ｍを介して感光体ドラム７からの力Ｆ１を受けている。この力Ｆ１は、現像ローラ１０ｄの支持枠体である端部部材１０ｇの突起部１０ｇ２３が反力Ｆ２で支えることになる。このとき、突起部１０ｇ２３は現像ローラフランジ１０ｄ１の内周部に入り込んでおり、該フランジ１０ｄ１の内周部であって、感光体ドラム７によって押圧される位置（隙間保持部材１０ｍの位置）の近傍を支持しているために、従来のように、現像ローラ１０ｄの軸方向外側で支持する場合に比べて、現像ローラ１０ｄに生じる回転モーメントが小さく抑えられる。
【００４３】
これにより、現像ローラ１０ｄの変形が抑えられ、感光体ドラム７と現像ローラ１０ｄのギャップをより均一に保つことができる。なお、突起部１０ｇ２３の位置は、隙間保持部材１０ｍと、現像ローラ１０ｄ軸方向で近いほど効果が高く、完全にオーバーラップすることが望ましい。
【００４４】
また、前述のように突起部１０ｇ２３の内周側は、現像ローラ１０ｄに内包された固定磁石１０ｃの支持および回転方向と中心位置の位置決めをしている。このように、同一の部材で二部品（固定磁石１０ｃと現像ローラ１０ｄ）の位置決めをしているため、それらの相対位置が精度よく決まる。これにより、現像ローラ１０ｄ表面の磁力分布が均一に保たれる。
【００４５】
なお、現像ローラフランジ１０ｄ１を現像ローラ１０ｄの端部に強制的に圧入することで、該現像ローラフランジ１０ｄ１の内周面１０ｄ８が変形することが考えられる。その場合は、図１０に示すように、現像ローラフランジ１０ｄ１は、現像ローラ１０ｄの内周面１０ｄ９に嵌合する圧入部１０ｄ６と、突起部１０ｇ２３の外周部に嵌合する内周面１０ｄ８とがローラ回転軸方向においてズレるように構成するとよい。
【００４６】
これにより、現像ローラ１０ｄの圧入によって圧入部１０ｄ６が受ける力が現像ローラフランジ内周面１０ｄ８に与える影響を受けなくなり、変形を生じ難くなる。
【００４７】
このときでも、感光体ドラム７からの力Ｆ１と、その反力Ｆ２′が長手方向で近くなるように、突起部１０ｇ２３は前記感光体ドラム７から押圧される位置の近傍を支持するように構成する。
【００４８】
なお、上述した例では感光体のクリーニング手段を搭載していないプロセスカートリッジで説明したが、本発明はこれに限らず、クリーニング手段を搭載するプロセスカートリッジに適用することもできる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は電子写真感光体で押圧される現像ローラに回転モーメントが生じ難く支持するように構成したために、現像ローラの変形が抑えられ、電子写真感光体と現像ローラのギャップをより均一に保つことができる。これにより、トナー現像に際して濃度ムラを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプロセスカートリッジを装着した画像形成装置の一実施形態の概略構成を説明する模式断面説明図である。
【図２】本発明のプロセスカートリッジの一実施形態の構成を説明する摸式断面図である。
【図３】プロセスカートリッジの現像装置の分解斜視図である。
【図４】現像ローラ支持構成を説明する斜視図である。
【図５】現像ローラフランジを説明する斜視図である。
【図６】現像ローラフランジと電極を説明する概略図である。
【図７】現像ローラフランジと現像ローラの取付概略図である。
【図８】現像ローラ支持構成を説明する概略構成図である。
【図９】現像ローラ組み付けを説明する斜視図である。
【図１０】現像ローラ支持構成を説明する概略構成図である。
【図１１】従来の現像ローラ支持構成を説明する斜視図である。
【図１２】従来の現像ローラ支持構成を説明する断面図である。
【符号の説明】
Ａ …電子写真画像形成装置
Ａ０ …装置本体
Ｂ …プロセスカートリッジ
Ｃ …ドラム枠体ユニット
Ｄ …現像ユニット
１ …光学系
２ …記録媒体
３ａ …給送カセット
３ｂ …ピックアップローラ
３ｃ …圧接部材
３ｄ …排出ローラ対
３ｆ …搬送手段
４ …転写ローラ
５ …定着手段
５ａ …駆動ローラ
５ｂ …ヒータ
５ｃ …支持体
５ｄ …定着回転体
６ …排出部
７ …感光体ドラム
８ …帯電ローラ
９ …露光開口部
１０ …現像手段
１０ａ …トナー収容部
１０ｂ …トナー搬送ローラ
１０ｃ …固定磁石
１０ｃ２ …位相合わせ形状
１０ｄ …現像ローラ
１０ｄ１ …現像ローラフランジ
１０ｄ２ …電極
１０ｄ３ …第１の接点部
１０ｄ４ …接続部
１０ｄ５ …第２の接点部
１０ｄ６ …圧入部
１０ｄ７ …溝部
１０ｄ８ …内周面
１０ｄ９ …内周面
１０ｅ …現像ブレード
１０ｆ１ …トナー現像枠体
１０ｆ２ …蓋部材
１０ｆ３ …開口部
１０ｇ …端部部材
１０ｇ２１ …位相合わせ形状
１０ｇ２２ …ガイド形状
１０ｇ２３ …突起部
１０ｈ …枠体側電極
１０ｉ …現像室
１０ｋ …開口部
１０ｍ …隙間保持部材
１０ｔ，１０ｕ …アイドラギア
１０２ …ドラム枠体

Claims

電子写真感光体によって外周面の一部を押圧される現像ローラを支持部材によって回転可能に支持する現像ローラ支持機構において、
前記支持部材は前記現像ローラ内周面側であって、前記電子写真感光体によって押圧される位置の近傍を支持することを特徴とする現像ローラ支持機構。
前記現像ローラの端部にフランジ部材を取り付け、該フランジ部材は前記現像ローラの内周部に嵌合する外周部と、前記支持部材の外周部に嵌合する内周部とを有することを特徴とする請求項１記載の現像ローラ支持機構。
前記フランジ部材は、前記現像ローラの内周部に嵌合する外周部と、前記支持部材の外周部に嵌合する内周部とがローラ回転軸方向においてズレるように構成されていることを特徴とする請求項２記載の現像ローラ支持機構。
前記現像ローラはマグネットを内包し、前記支持部材は前記マグネットを支持するとともに位置決めすることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の現像ローラ支持機構。
前記支持部材には、前記マグネットを位置決めするためにガイドする勾配のあるガイド部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の現像ローラ支持機構。
前記現像ローラは回転軸方向両端部近傍に、前記電子写真感光体と間隙を保持するための隙間保持部材が取り付けられ、該隙間保持部材を介して前記電子写真感光体から押圧されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の現像ローラ支持機構。
電子写真感光体に形成された像を現像剤によって現像する現像装置において、
前記電子写真感光体に現像剤を供給するために回転可能であり、該電子写真感光体によって外周面の一部を押圧される現像ローラと、
前記現像ローラを支持する請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の現像ローラ支持機構と、
を有することを特徴とする現像装置。
画像形成装置本体に着脱可能であって、画像形成をするためのプロセスカートリッジにおいて、
電子写真感光体と、
前記電子写真感光体に形成された像を現像剤によって現像する現像装置と、
前記現像装置は、前記電子写真感光体に現像剤を供給するために回転可能であり、該電子写真感光体によって外周面の一部を押圧される現像ローラを有し、前記現像ローラを支持する請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の現像ローラ支持機構を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。