JP2006337725A - プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 感光体ドラムとプロセス手段を離間させる離間部材の除去を容易に行うことが可能なプロセスカートリッジ及びこれを用いる電子写真画像形成装置を提供する。
【解決手段】 装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、感光体ドラム１と、前記感光体ドラム１に接触して前記感光体ドラム１を帯電させる帯電ローラ20と、前記感光体ドラム１と前記帯電ローラ20とを離間させるための離間部材24と、前記感光体ドラム１の回転に連動して、前記離間部材24による前記感光体ドラム１と前記帯電ローラ20との離間を解除するボス26とを有し、前記離間部材24は前記ボス26と非接触で前記感光体ドラム１と前記帯電ローラ20とを離間可能であることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は電子写真画像形成装置及びこれに用いられるプロセスカートリッジに関する。

ここで、電子写真画像形成装置とは、電子写真画像形成方式を用いて記録媒体に画像を形成するものである。そして、電子写真画像形成装置の例としては、例えば、電子写真複写機、電子写真プリンタ（例えば、レーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）、ファクシミリ装置及びワードプロセッサ等が含まれる。

また、プロセスカートリッジとは、電子写真感光体ドラムとこれに作用する少なくとも１つのプロセス手段を一体的にカートリッジ化して電子写真画像形成装置本体に着脱可能とするものをいう。

電子写真方式の画像形成装置においては、帯電部材によって一様に帯電させた電子写真感光体に、露光手段によって画像情報に応じた静電潜像を形成する。そして、この静電潜像を現像剤で可視化すると共に、記録媒体に転写して画像形成を行う。また、画像形成装置のメンテナンスを容易にする目的から、電子写真感光体、及び、プロセス手段としての帯電手段、現像手段、クリーニング手段などを一体構造にまとめてカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に着脱可能としたプロセスカートリッジ方式が実用化されている。これによれば、ユーザ自身がプロセスカートリッジを画像形成装置本体に装着することによって、簡単に現像剤の補給や寿命に達した部品の交換を行うことができる。従って、前記方式は、極めてメンテナンス性に優れている。

ここで上述のプロセスカートリッジにおける帯電装置としては、コロナ放電等を用いた非接触帯電方式と、帯電ローラ等を用いた接触帯電方式が一般的である。そして、近年では、印加電圧を低くできるなどの理由により、後者の接触帯電方式が多く用いられるようになってきている。接触方式のローラ帯電装置は所定の導電性を付与したゴムローラを回転可能に支持し、電子写真感光体ドラムの面に接触させる。そして、帯電ローラに所定の電圧を印加することで感光体ドラムを所定の電位に帯電させる。

ところが、接触帯電方式の帯電装置においては、感光体ドラム表面に確実に接触させて設置する必要がある。そのために帯電ローラは所定の押圧力をもって圧接している。従って、その状態で長期間に渡って作動させることなく保存しておくと、帯電ローラは同一箇所のみに変形を生じさせている状態となる。その場合、ゴムのクリープ現象に伴う永久変形を起こすおそれがあり、帯電ローラの材質を慎重に選定する必要があった。

上記の帯電ローラのクリープ変形を防止する別の方法として、離間部材を帯電ローラの芯金と感光体ドラムの間に挟む、そして、帯電ローラを感光体ドラムから離間させることにより帯電ローラのゴム表層を変形させない構成が提案されている（特許文献１）。

特開平１０−３９５６８号公報

しかしながら、上記手段は、移動手段と離間部材が離間状態において接触しており、移動手段は摩擦力を利用して離間部材を移動する構成となっている。そのため、離間部材と移動手段との間に適切な摩擦係数を確保することが必要である。また、プロセスカートリッジの物流中における振動や落下等の衝撃によって離間部材が外れず、摩擦力によって外れるように、離間部材及び移動手段の寸法を決定することが必要である。

本発明は上記の従来技術をさらに発展させたものである。本発明の目的は、感光体ドラムとプロセス手段を離間させる離間部材の除去を容易に行うことが可能なプロセスカートリッジ及びこれを用いる電子写真画像形成装置を提供するものである。

上記課題を解決するための本発明における代表的な手段は、電子写真画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、電子写真感光体ドラムと、前記電子写真感光体ドラムに接触して前記電子写真感光体ドラムに作用するプロセス手段と、前記電子写真感光体ドラムと前記プロセス手段とを離間させるための離間部材と、前記電子写真感光体ドラムの回転に連動して、前記離間部材による前記電子写真感光体ドラムと前記プロセス手段との離間を解除する離間解除部材と、を有し、前記離間部材は、前記離間解除部材と非接触で前記電子写真感光体ドラムと前記プロセス手段とを離間可能であることを特徴とする。

本発明によれば、プロセスカートリッジのが電子写真画像形成装置の装着される前には離間部材によって電子写真感光体ドラムとプロセス手段が離間した状態となる。そのため、プロセスカートリッジを長期間に渡って作動させることなく保存しておいた際であっても、プロセス手段に永久変形が生ずることを抑制することができる。

また、前記電子写真感光体ドラムとプロセス手段を離間させているとき、前記離間部材と離間解除部材が非接触状態にさせておける。そのため、プロセスカートリッジの物流中における振動や落下等の衝撃による離間部材の外れを防止することができる。

次に本発明の一実施形態に係るプロセスカートリッジ（以下、単に「カートリッジ」という）及びこれを用いる電子写真画像形成装置（以下、単に「画像形成装置」という）について、図面を参照して説明する。

（画像形成装置の全体構成）
まず、本実施形態に係る画像形成装置の全体構成について、図１を用いて画像形成動作とともに説明する。なお、図１は画像形成装置の断面模式説明図である。

本実施形態の画像形成装置は、斜め上下方向に４個のカートリッジ装着部１５（１５ａ〜１５ｄ）を有し、それぞれの装着部１５にカートリッジＰ（Ｐａ〜Ｐｄ）を装着することで４個の画像形成ステーションを有するカラー画像形成装置である。

各画像形成ステーションは電子写真方式によって電子写真感光体ドラム（以下、単に「感光体ドラム」という）１（１ａ〜１ｄ）に現像剤像（以下、現像剤をトナーと称す）を形成し、そのトナー像を搬送される記録媒体Ｓに転写して画像形成するものである。なお、４個のカートリッジPはそれぞれ下からイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナー像を形成するものであり、収納しているトナーの色が異なる以外は同一構成である。

装置本体２の下部にはカセット３が装着されている。このカセット３に収納された記録媒体Ｓが搬送手段４によって各カートリッジPに搬送される。すなわち、カセット３内に収納された記録媒体Ｓが給送ローラ５によって１枚ずつ分離給送され、レジストローラ対６によって画像形成タイミングに合わせて給送される。

カートリッジPの有する各感光体ドラム１と対向するようにエンドレスの搬送ベルト７が支持ローラ８に掛け渡され、図１の時計回り方向に回転可能に設けられている。そして、給送された記録媒体Ｓは吸着ローラ９によって搬送ベルト７に静電吸着されて各感光体ドラム１の位置を搬送される。

このとき、感光体ドラム１にはスキャナユニット10（10ａ〜10ｄ）からの画信号に応じた露光によって静電潜像が形成され、その潜像が現像手段によってトナー像として現像されている。そして、転写ローラ14（14ａ〜14ｄ）へのバイアス印加によって前記各色トナー像が搬送される記録媒体Ｓに転写されてカラー画像が形成される。

カートリッジPの上方には定着手段11が設けられている。この定着手段11にトナー像が転写された記録媒体が搬送され、加熱されることでトナー像が定着される。そして、装置本体上部には定着後の記録媒体が排出ローラ対12によって排出される排出部13が設けられている。

（カートリッジ）
次にカートリッジＰの構成について、図２を参照して説明する。なお、図２はトナーを収容したカートリッジＰの主断面説明図である。

本実施形態のカートリッジＰは、感光体ドラム１と、帯電手段としての帯電ローラ20、及びクリーニング手段としてのクリーニングブレード30を備えたクリーニングユニット50、及び現像手段としての現像ローラ４０とトナー容器41を有する現像装置である現像ユニット60に分かれている。クリーニングユニット50は、感光体ドラム１がドラム軸受を介してクリーニング枠体51に回転自在に取り付けられている。尚、感光体ドラム１に接触して前記感光体ドラム１に作用するプロセス手段としては、例えば、前記帯電ローラ２０、クリーニングブレード３０、及び、現像ローラ４０である。

図２に示すように、感光体ドラム１の周面には、前記周面に接触して、帯電ローラ20、クリーニング部材であるクリーニングブレード30が配置されている。さらに、クリーニングブレード30によって感光体ドラム１表面から除去された残留トナーは、トナー送り機構31によってクリーニング枠体後方に設けられた除去トナー室32に送られる。

感光体ドラム１の回転駆動は、装置本体２からの駆動をカップリング部材に伝達することで行う。また、クリーニング枠体51には感光体ドラム１を保護するシャッタ部材70が設けられている。

現像ユニット60は、駆動モータより駆動列（不図示）を通じて現像ローラ40に駆動を伝達する。現像ローラ40は軸受部材を介して回転自在に現像枠体45に支持されている。また現像ローラ40の周面に沿って、トナー供給ローラ43、現像ブレード44がそれぞれ配置されている。さらにトナー容器41内には、収容されたトナーを攪拌するともに前記トナー供給ローラ43へ搬送するためのトナー搬送機構42が設けられている。

画像形成に際しては、帯電ローラ20へのバイアス印加によって回転する感光体ドラム１の周面を一様に帯電し、スキャナユニット10から選択的な露光がなされ、感光体ドラム１上に静電潜像を形成する。その潜像を現像ローラ40からのトナー供給によって現像する。これにより、感光体ドラム１に可視像化されたトナー像を形成するものである。尚、現像ローラ４０は、感光体ドラム１と接触した状態で、前記潜像を現像するものである。

（帯電ローラの離間構成）
本実施形態のカートリッジは感光体ドラム１に作用するプロセス手段として、帯電手段、現像手段、クリーニング手段が設けられている。そのプロセス手段の１つである帯電手段としての帯電ローラ20は感光体ドラム１に所定の圧で圧接して感光体ドラム１を帯電する。

前記帯電ローラ20は前述したように感光体ドラム１と圧接した状態でカートリッジ未使用状態が長期間続くと好ましくない。そのため、本実施形態ではカートリッジを工場から出荷する時に離間部材によって帯電ローラ20と感光体ドラム１とが離間するようにしている。

次に帯電ローラ20と感光体ドラム１との離間構成について図３乃至図８を参照して説明する。なお、図３乃至図５は離間部材によって感光体ドラム１と帯電ローラ20が離間している状態を説明する。図６乃至図８は離間解除部材によって感光体ドラム１と帯電ローラ20が接触している状態を説明する。

カートリッジＰは装置本体２に装着されて最初に画像形成動作が行われるまでは、カートリッジＰ内の帯電ローラ20は感光体ドラム１に対して離間した状態で保持される。すなわち、図３に示すように、帯電ローラ20はその芯金20ａの両端が帯電ローラ軸受27に保持されており、前記帯電ローラ軸受27には圧縮コイルバネ28が具備されている。帯電ローラ軸受27はクリーニング枠体51に対して、感光体ドラム１の両端側へ向かって進退自在に嵌合している。

帯電ローラ軸受27は一方が開放されたＵ字形状となっており、帯電ローラ軸受27自体がスナップフィットとして変形し、上から帯電ローラ20を取り付けられる。

感光体ドラム１の両端にはフランジ部材25が圧入されており、前記フランジ部材25は結合ピン（不図示）により感光体ドラム１の芯金１ａと結合している。そして、感光体ドラム１の芯金１ａはその両端がドラム軸受（不図示）に保持されている。

カートリッジ出荷時には帯電ローラ離間部材24が取り付けられる。この帯電ローラ離間部材24はＬ字状に屈曲している。そして、離間部材２４の一方端には、感光体ドラム１の軸部である芯金１ａに嵌合して係止可能な第１係止部24ｂが設けられている。また、他方端には帯電ローラ20の芯金20ａと嵌合して係止可能な第２係止部24ｃが設けられている。

第１係止部24ｂ及び第２係止部24ｃは芯金１ａ，20ａの外周に嵌合するリング形状であって、芯金１ａ，20ａに対して回動自在に嵌合係止し得る。なお、第１係止部24ｂは一部に切欠24ｂ1が設けられおり、芯金１ａに嵌合した状態では物流中におけるカートリッジPの振動や落下等の衝撃程度では脱落しない。しかし、前記切欠24ｂ1の部分を所定以上の押圧力で押されると第１係止部24ｂが芯金１ａから離脱し得る。

また、離間部材24には第２係止部24ｃが帯電ローラ20の芯金20ａに嵌合した状態で、帯電ローラ20の外径から突出する接触部である突起部24ａが設けられている。従って、図３乃至図５に示すように、第１係止部24ｂを感光体ドラム１の芯金１ａに嵌合させ、第２係止部24ｃを前記芯金20ａに嵌合させて取り付けると、突起部24ａが感光体ドラム１に当接する。その結果として、感光体ドラム１の軸線と帯電ローラ２０の軸線との間隔が広がる。従って、感光体ドラム１と帯電ローラ20とが離間する。

なお、図３乃至図８は感光体ドラム１及び帯電ローラ20の長手方向一方側のみ示しているが、長手方向他方側にも同様の帯電ローラ離間部材24が設けられている。

上記のように、カートリッジ出荷時に離間部材24を取り付けることにより、感光体ドラム１と帯電ローラ20とは離間した状態となる。そのため、カートリッジPを使用しない状態が長くても帯電ローラ20が変形等することがない。

そして、本実施形態のカートリッジPは装置本体２に装着して使用を開始したときに、感光体ドラム１と帯電ローラ20との離間を解除する離間解除部材が設けられている。具体的には、図３に示すように、フランジ部材25には感光体ドラム１の長手方向に伸びる離間解除部材としてのボス26が設けられている。なお、この離間解除部材も前述した離間部材と同様に、図３乃至図８に示されていない感光体ドラム１及び帯電ローラ20の長手方向他方側にも設けられている。

カートリッジＰが装置本体２に装着され、最初に感光体ドラム１が回転したときに、前記ボス26の押圧によって離間部材24の第１係止部24ｂが芯金１ａから離脱する。すなわち、装置本体２から感光体ドラム１が図３の矢印Ｒ1方向に回転駆動して、初めて画像形成動作が行われるとき、前記ボス26が離間部材24に接触して押圧する。

前記押圧により、図６に示すように、離間部材24の第１係止部24ｂと感光体ドラム１の芯金１ａとの嵌合が解除される。このとき、離間部材24は芯金20ａを中心に図６のＲ2方向に回転する。これにより、離間部材24の突起部24ａが感光体ドラム１の表面から離間する。このため、図６乃至図８に示すように、帯電ローラ20は感光体ドラム１に接触する。

そして、前記のように離間を解除された後は離間部材24が感光体ドラム１及びボス26に接触しない。

このように、離間解除部材としてのボス２６により最初に画像形成動作が行われるときに離れていた感光体ドラム１と帯電ローラ20とを自動的に接触することができる。即ち、感光体ドラム１と帯電ローラ２０とをその長手方向に沿って接触させる。このため、離間部材による離間状態のまま画像形成が実行されることはない。なお、印刷が行われるとき、第１係止部24ｂが外れて帯電ローラ20が感光体ドラム１に接触するまで、帯電ローラへのバイアス印加はされないシーケンスとなっている。

また、離間部材24によって感光体ドラム１と帯電ローラ20を離間させているとき、離間部材24と離間解除部材であるボス26が非接触状態にしておける。このため、カートリッジＰの物流中における振動や落下等の衝撃による離間部材外れを確実に防止することができる。

ここで、本実施形態に用いられている離間部材24の寸法について詳しく説明する。図４において、芯金20ａの中心から突起部24ａまでの距離は、帯電ローラ20の半径より大きいことが必要である。この距離の必要な大きさは、帯電ローラ20及び感光体ドラム１の外径、長さ、支持構成等により異なるため、一概には決まらない。しかし、帯電ローラ20の半径に対して0.5mm〜2.0mm程度大きめに確保することが望ましい。これが0.5mmよりも短いと確実に離間しなくなり、また2.0mmよりも長いと離間解除したときの衝撃が大きくなるからである。

また、図５において、第２係止部24ｃは芯金20ａと嵌合している。この第２係止部24ｃの肉厚は、第２係止部24ｃの外径が芯金20ａの中心から突起部24ａまでの距離よりも小さくなるよう決定することが必要であるが、実際には１mm程度確保することが望ましい。

また、前述したように、第１係止部24ｂは一部に切欠24ｂ1を有するフック形状となっている。これにより、スナップフィットとして弾性変形することで、感光体ドラム１の芯金１ａに対して取り外し可能な形状になっている。この嵌合は、カートリッジＰの物流中における振動や衝撃では外れず、前記フランジ部材25の回転により、前記ボス26が前記離間部材24に接触加圧することで外れるような寸法にすることが必要である。

具体的には、Ａ４サイズの帯電ローラ20及び感光体ドラム１を用いた場合、図６に示すように、第１係止部24ｂの肉厚Ｌ1は３mm程度、幅Ｌ2は２mm程度確保することが望ましい。図３に示す切欠24ｂ1の角度θは、ボス26が離間部材24の嵌合を解除する際の押圧方向に依存するため、一概に決まらないが、270°〜300°程度確保することが望ましい。

以上説明したように、本実施形態のカートリッジＰは装置本体２に装着されて最初に印刷が行われるまでは、帯電ローラ20と感光体ドラム１とが離れた状態で維持される。このとき、離間部材24とボス26とが非接触を維持し得るようになっている。そして、画像形成が開始された際に自動的にこの前記離間が解除され、コイルバネ２８の弾性力によって帯電ローラ20は感光体ドラム１に接触する。

従って、未使用時のカートリッジを長期間に渡って作動させることなく保存しておいた際の帯電ローラの永久変形を防止し得る。また、カートリッジの物流中における振動や落下等の衝撃による離間部材外れを防止することができる。

なお、前述した実施形態では感光体ドラム１と離間するプロセス手段として帯電ローラを例示したが、他のプロセス手段でも同様に適用し得る。例えば、感光体ドラム１に圧接する現像ローラ40に対し、前述した離間部材24を取り付けることでカートリッジ出荷時に感光体ドラム１と現像ローラ40とを離間状態で出荷する。そして、最初の画像形成時に離間解除部材によって離間部材24による離間を解除するように構成することも可能である。

本発明における実施形態のカラー電子写真画像形成装置の全体構成図である。 本発明における実施形態のカートリッジの断面説明図である。 本発明における実施形態の帯電ローラ離間構成の斜視図である。 本発明における実施形態の帯電ローラ離間構成の断面説明図である。 本発明における実施形態の帯電ローラ離間構成の側面図である。 本発明における実施形態の帯電ローラ離間構成の斜視図である。 本発明における実施形態の帯電ローラ離間構成の断面説明図である。 本発明における実施形態の帯電ローラ離間構成の側面図である。

符号の説明

Ｐ …カートリッジ
Ｓ …記録媒体
１ …感光体ドラム
１ａ …芯金
２ …装置本体
20 …帯電ローラ
20ａ …芯金
24 …離間部材
24ａ …突起部
24ｂ …第１係止部
24ｃ …第２係止部
26 …ボス
27 …帯電ローラ軸受
28 …圧縮コイルバネ
40 …現像ローラ

Claims (5)

1. 電子写真画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
   電子写真感光体ドラムと、
   前記電子写真感光体ドラムに接触して前記電子写真感光体ドラムに作用するプロセス手段と、
   前記電子写真感光体ドラムと前記プロセス手段とを離間させるための離間部材と、
   前記電子写真感光体ドラムの回転に連動して、前記離間部材による前記電子写真感光体ドラムと前記プロセス手段との離間を解除する離間解除部材と、
   を有し、
   前記離間部材は、前記離間解除部材とは接触することなく前記電子写真感光体ドラムと前記プロセス手段とを離間させることができることを特徴とするプロセスカートリッジ。
2. 前記離間部材は、前記電子写真感光体ドラムの軸部に係止する第１係止部と、前記プロセス手段に係止する第２係止部と、前記電子写真感光体ドラムに接触する接触部と、を有することを特徴とする請求項１記載のプロセスカートリッジ。
3. 前記離間部材は、前記電子写真感光体ドラムの回転により前記離間解除部材の押圧により前記第１係止部が前記電子写真感光体ドラムの軸部から離脱し、前記接触部が前記電子写真感光体ドラムから離間することを特徴とする請求項２記載のプロセスカートリッジ。
4. 前記プロセス手段は前記電子写真感光体ドラムを帯電させる帯電ローラであ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プロセスカートリッジ。
5. プロセスカートリッジを着脱可能であって、記録媒体に画像を形成する電子写真画像形成装置において、
   装着部に取り外し可能に装着された、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のプロセスカートリッジと、
   記録媒体を搬送するための搬送手段と、
   を有することを特徴とする電子写真画像形成装置。

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