JP2009063661A - プロセスカートリッジ及びプロセスカートリッジの製造方法 - Google Patents

プロセスカートリッジ及びプロセスカートリッジの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】プロセスカートリッジを構成する構成部材同士を固定させる場合に、結合部材等を設けることなく、精度よく固定させる。
【解決手段】弾性係合部13は、被係止部19に係合した場合に、弾性変形することによって発生する弾性力により、突き当て部18と突き当て部20とが当接する当接方向の力Eを発生させる斜面16を備える。
【選択図】図6

Description

本発明は、シート等の記録材上に画像を形成する機能を備えた画像形成装置本体に対して着脱自在に設けられるプロセスカートリッジ、及びプロセスカートリッジの製造方法に関するものである。
プリンタ等の電子写真画像形成装置は、一様に帯電させた像担持体に選択的な露光をして潜像を形成し、この潜像を現像剤で顕像化すると共に、該現像剤像を記録媒体に転写して画像記録を行う。
このような装置にあっては、現像剤が無くなる都度補給しなければならないが、この現像剤の補給作業が煩わしいばかりか、汚れを伴うこともある。また、各部材のメンテナンスは専門のサービスマンでなければ行うことが出来ず、ユーザには不便を伴うことが多かった。
そこで、像担持体、帯電手段、現像手段及びクリーニング手段の少なくとも1つを一体化して電子写真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は電子写真画像形成装置において広く用いられている。
一般的なプロセスカートリッジの例を図10,11を用いて説明する。
図10に示すプロセスカートリッジ100は、クリーニング枠体104と、現像器枠体107及び現像剤収納枠体109を一体化した現像枠体110とを備える。ここで、クリーニング枠体104は、像担持体としての感光体ドラム101の周囲にクリーニングブレード103と廃現像剤(図示せず)と帯電ローラ102とを一体的に支持する。現像器枠体107は、現像ローラ105及び現像ブレード106等を支持する。現像剤収納枠体109は、現像剤108を収納している。
クリーニング枠体104と現像枠体110は、感光体ドラム101を支持するドラム支持部材111,112によって結合されプロセスカートリッジを形成する。上述したプロセスカートリッジは大小あわせると数十〜百点以上の部品から構成されており、低コストの要求から部品の組付け性の向上が要求されている。
上述した枠体や部品の固定手段としては、図11に示すようなビス113によるビス留めや熱かしめ、樹脂接合(溶融樹脂の注入による固定)、ホットメルト、超音波溶着等が一般的に用いられている。また、その他、接着剤や接合剤と相溶性のある溶剤による接合、弾性力を利用して係止するスナップフィットも用いられている。
また、弾力性、圧入等を利用して部材間の仮固定を行い、最終的な結合を別の結合方法をとっているものには、以下の特許文献に開示されるように様々な構成及び方法が開示されている。
即ち、特許文献1においては、受光素子の器枠に受光素子を弾性的に押圧保持する押え片を設け、受光素子が該押え片により所定位置に保持された状態で接着剤により器枠に接着される構成が開示されている。
また、特許文献2においては、成形体に接着接合部が未硬化の状態で補助成形体を目標位置で位置固定する係止手段を有す構成が開示されている。
そして、前記した電子写真画像形成装置に用いられるプロセスカートリッジには省スペース化や高剛性が求められており、これらの要求を満たすために、例えば、特許文献3及び特許文献4に開示される接合剤と相溶性のある溶剤による接合が開示されている。
特開2002−287015号公報 特開2005−089957号公報 特開2005−031652号公報 特開2005−250310号公報
しかしながら、特許文献3や特許文献4に開示されるような従来の方法では、溶剤の蒸発時間等により硬化終了まで時間がかかる場合がある。このため、硬化完了までの間、接合する部品同士を突き当て密着保持しなければならないことが懸念されていた。
本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、プロセスカートリッジを構成する構成部材同士を固定させる場合に、結合部材等を設けることなく、精度よく固定させることを目的とする。
上記目的を達成するために本発明にあっては、
第1当接部及び被係合部を有する第1構成部材と、
前記第1当接部に当接する第2当接部、及び、弾性を有して設けられ前記第1当接部と前記第2当接部とが当接した場合に弾性変形した状態で前記被係合部に係合する弾性係合部を有する第2構成部材と、
を備え、
前記第1構成部材と前記第2構成部材とが固定して設けられる、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジであって、
前記弾性係合部は、前記被係合部に係合した場合に、弾性変形することによって発生する弾性力により、前記第1当接部と前記第2当接部とが当接する当接方向の力を発生させる当接力発生部を備えることを特徴とする。
第1当接部と被係合部とを有する第1構成部材と、
前記第1当接部に当接する第2当接部と、弾性を有して設けられ前記第1当接部と前記第2当接部とが当接した場合に弾性変形した状態で前記被係合部に係合する弾性係合部とを有する第2構成部材と、
を備え、
前記第1構成部材と前記第2構成部材とが固定して設けられる、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジの製造方法であって、
前記第1当接部と前記第2当接部とを当接させ、前記弾性係合部を前記被係合部に係合させることで、前記弾性係合部が弾性変形することによって発生する弾性力により、前記第1当接部と前記第2当接部とが当接する当接方向の力を発生させて、前記第1当接部と前記第2当接部とを保持させる工程と、
前記第1当接部と前記第2当接部との間に接合剤を供給することにより、前記第1当接部と前記第2当接部とを固定する工程と、
を含むことを特徴とする。
本発明によれば、プロセスカートリッジを構成する構成部材同士を固定させる場合に、結合部材等を設けることなく、精度よく固定させることが可能となる。
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
本発明は電子写真画像形成装置におけるプロセスカートリッジの部品組み付け構造及び方法に関するものである。ここで、電子写真画像形成装置は、電子写真画像形成プロセスを用いて記録媒体(記録材)に画像を形成するものである。電子写真画像形成装置には、例えば電子写真複写機、電子写真プリンタ(例えば、LEDプリンタ、レーザビームプリンタ等)、電子写真ファクシミリ装置、及び、電子写真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しては、少なくとも現像手段と電子写真感光体と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。
図1は、本発明を適用できる電子写真方式の画像形成装置50におけるプロセスカートリッジXの一例を説明するための概略断面図である。図2は、図1に示すプロセスカートリッジXの概略斜視図である。図9は、本発明を適用できる画像形成装置50の概略断面図である。
<画像形成装置>
以下に、画像形成装置50の概略構成について説明する。
画像形成装置50は、図9に示すように、像担持体としての感光体ドラム1の周囲に、帯電手段としての帯電ローラ2、露光手段53、現像ローラ5、転写ローラ(転写装置)55、クリーニングブレード3を配設してなる。ここで、帯電ローラ2は、感光体ドラム1の回転方向に沿って感光体ドラム1を帯電するものである。露光手段53は、感光体ドラム1を露光して静電潜像を形成するものである。現像ローラ5は、静電潜像にトナー(現像剤)を付着させてトナー像を形成するものである。転写ローラ55は、感光体ドラム1上のトナー像を記録材Pに転写するものである。クリーニングブレード3は、残留トナーを除去するものである。
記録材Pは、不図示の給送カセットから給送され、感光体ドラム1に給送される。感光体ドラム1に給送された記録材Pは、転写ローラ(転写装置)55によってトナー像が転写され、その後、加熱定着装置56に搬送され、ここでトナー像が定着された記録材Pは装置外に排出される。
<プロセスカートリッジ>
プロセスカートリッジXは、図1に示すように、第1構成部材としてのクリーニング枠体4と、現像器枠体7及び現像剤収納枠体9を一体化した現像枠体10とを備える。ここで、クリーニング枠体4は、像担持体としての感光体ドラム1の周囲にクリーニングブレード3と廃現像剤(図示せず)と帯電ローラ2とを支持する。また、現像器枠体7は、現像ローラ5及び現像ブレード6等を支持する。また、現像剤収納枠体9は、現像剤8を収納している。
また、図2に示すように、感光体ドラム1を支持するドラム支持部材11,12が、感光体ドラム1と現像枠体10とクリーニング枠体4とを一体的に結合している。尚、プロセスカートリッジXは画像形成装置50に対して着脱自在に構成されている。ここで、ド
ラム支持部材12は、第2構成部材を構成している。
以下に、プロセスカートリッジXの動作(画像形成動作)について説明する。
プロセスカートリッジXでは、次のようにして感光体ドラム1上に現像剤像が形成される。まず、感光層を有する感光体ドラム1が回転され、その表面が、帯電手段としての帯電ローラ2に電圧が印加されることによって一様に帯電される。その後、光学系からの画像情報に応じたレーザビーム光(図示せず)が、露光開口部を介して感光体ドラム1へ照射されることにより感光体ドラム1上に潜像が形成される。そして、感光体ドラム1の現像領域に現像剤8が供給され、感光体ドラム1に形成された潜像が現像手段により現像されることにより、感光体ドラム1上に現像剤像が形成される。
ここで、本実施の形態では、帯電ローラ2を感光体ドラム1に接触させて帯電を行っている。
また、現像剤収納枠体9内の現像剤8を、現像剤送り部材14の回転などによって現像ローラ5へ送り出し、現像ブレード6などによって摩擦帯電電荷を付与した現像剤層を現像ローラ5の表面に形成し、その現像剤を感光体ドラム1の現像領域へ供給している。そして、現像剤を上記潜像に応じて感光体ドラム1へ転移させることによって現像剤像を形成して可視像化する。
更に、感光体ドラム1に形成された現像剤像を記録材に転写した後に、感光体ドラム1の表面に残留する残留現像剤(図示せず)をクリーニングブレード3によって除去する。
本実施の形態の枠体としては、例えば感光体ドラム1、帯電ローラ2、現像ローラ5、クリーニングブレード3等の各部品を配置しつつ、現像剤が漏れることなく、且つ、良好な画像を得るために剛性を向上し振動を抑える構造及び材料であることが求められる。また、難燃性、絶縁性、リサイクル性に優れた材料であって、低コストで成形性に優れたものが求められる。このため、次に示すような公知の樹脂材料が好適に使用できる。それは、ポリスチレン(PS)、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体(ABS)、ポリフェニレンサルファィド(PPS)、変性ポリフェニレンエーテル(m−PPE)、ポリカーボネート(PC)にABSを混ぜ合わせたPC/ABS等である。なかでも、スチレン系樹脂組成物としては、ゴム変性スチレン系材料であるハイインパクトポリスチレン(HIPS)が挙げられる。
<本実施の形態の特徴的な構成>
本実施の形態の特徴的な構成としての突き当て部(当接部)及び弾性係合部を用いることにより、プロセスカートリッジXのドラム支持部材12とクリーニング枠体4の固定を好適に行うことができる。
以下、図3乃至7を用いて本発明の実施の形態の特徴的な構成について説明する。図3は、図2に示すプロセスカートリッジXのクリーニング枠体4とドラム支持部材12について係止前の状態で説明するための概略斜視図である。図4は、図3のクリーニング枠体4とドラム支持部材12の係止後の状態を説明するための概略斜視図である。図5は、クリーニング枠体4とドラム支持部材12について係止前の状態をより詳細に説明するための概略断面図である。図6は、図5のクリーニング枠体4とドラム支持部材12の係止後の状態を説明するための概略断面図である。図7は、ドラム支持部材12について係止前の状態をより詳細に説明するための概略斜視図である。
ドラム支持部材12には、当接力発生部としての斜面16を含む係止部17と弾性部1
5とを有する弾性係合部13、及び、第2当接部としての突き当て部18が設けられている。そして、クリーニング枠体4においては、係止部17と突き当て部18と対峙(対向)する位置に、被係合部としての被係止部19と第1当接部としての突き当て部20とがそれぞれ設けられる。ドラム支持部材12とクリーニング枠体4には夫々、位置決め手段として図示しない位置規制部材が設けられており、図5乃至6中の鉛直方向(矢印A方向)のみスライド可能である。
ここで、図5中、係止部17を含むドラム支持部材12を図5中矢印Aの方向に押込むことで、突き当て部18と突き当て部20とが突き当たる(当接する)。突き当て部18と突き当て部20とが突き当たった状態では、図6中矢印Bに示すごとく弾性部15は弾性的に変位(弾性変形)し、係止部17の斜面16が被係止部19にかかり(当接し)、弾性係合部13が被係止部19に係合する。なお、係止部17の斜面16は、被係止部19に当接した状態で、ドラム支持部材12とクリーニング枠体4とが当接する当接方向(図5中矢印Aの方向)に対して傾斜するように設けられるものであればよい。
この際、弾性部15には元の位置に戻ろうとする弾性力(図6中矢印C)が働く(発生する)が、この弾性力が係止部17の斜面16と被係止部19の被作用部(斜面16が当接する部分)19aに作用し、斜面16が被作用部19aに押圧される。これにより、弾性係合部13(ドラム支持部材12)は図6中矢印Dの力を受ける。
ドラム支持部材12とクリーニング枠体4は、図5乃至6中の鉛直方向のみスライド可能であるため、力Dの鉛直方向成分である力E(図6中の矢印E)が、ドラム支持部材12をクリーニング枠体4に引き込む力として作用(発生)する。このため、突き当て部18の突き当て面18aと突き当て部20の突き当て面20aが密着することとなる。ここで、ドラム支持部材12をクリーニング枠体4に引き込む力Eとは、ドラム支持部材12とクリーニング枠体4とが当接する当接方向(矢印A方向)の力である。
また、ドラム支持部材12の突き当て部18には、図6中矢印F方向から突き当て部18の突き当て面18aにアクセス可能な接合孔22が設けられている。そして、突き当て部18の突き当て面18aには、図7に示すように、接合孔22と接続するスリット23が設けられている。そして、突き当て部18の突き当て面18aと、突き当て部20の突き当て面20aとの間(密着面)に、図6中矢印F方向から接合剤を供給することで、ドラム支持部材12とクリーニング枠体4を強固に固定することができる。ここで、接合剤としては、接着剤や溶剤を適用することができ、溶剤を用いた場合には、溶剤による溶融により2部材が接合して固定されることとなる。
更に、弾性樹脂材料からなるドラム支持部材12に一体的に設けられた弾性部15は、図5に示すごとく根元背面に背面傾斜(面取り)部21が施されて先細り形状に形成されている。このことで、弾性部15が撓んだ際の内部歪を分散させることができる。
また、樹脂クリープ等による折れが懸念される。しかし、図6に示すごとく撓んだ状態で例えば高温高湿下や低温下に放置した場合や、プロセスカートリッジXの落下による衝撃が加わった場合においても、上述した背面傾斜部21が施された先細り形状があることにより折れて脱落するようなことはない。
また、本実施の形態では、図4及び図7に示すように、ドラム支持部材12の突き当て部18とクリーニング枠体4の突き当て部20を略三角形状となるように3ヶ所設け、この三角形状の内側に弾性係合部13を設けている。このことで、ドラム支持部材12の突き当て部18とクリーニング枠体4の突き当て部20を略均一に(当接する力が略均一に作用するように)付き合わせることができる。
以上説明したように、本実施の形態によれば、弾性係合部13が被係止部19に係合した場合、係合により弾性変形した弾性部15の弾性力により、斜面16は被係止部19に対し、突き当て部18と突き当て部20とを当接させる方向に力を与える。このため、ドラム支持部材12とクリーニング枠体4とが引き合う方向(互いに密着する方向)に力を作用させることができる。
このように、ドラム支持部材12とクリーニング枠体4自体に互いの突き当て部を密着しようとする作用が働くため、ビスなどの結合部材を設けなくとも精度良く結合(固定)を行うことができる。
また、プロセスカートリッジXの製造工程において、ドラム支持部材12とクリーニング枠体4を略嵌め合わせれば、突き当て部18と突き当て部20との突き当てが完了するため、高精度の装置を必要とすることなくプロセスカートリッジXを組立可能となる。
また、製造工程中に、突き当て部18と突き当て部20との突き当て部の突き当て面に配する接合剤の硬化完了まで、両者を互いに密着させた状態で保持する工程を別途設ける必要がないので、組立装置の簡略化やコストダウンを図ることができる。
更に、突き当て部18と突き当て部20とにより、接合(固定)を行うことができるため、省スペース化や高剛性を図ることができる。
また、突き当て部18と突き当て部20とを接合する際に、接合剤として例えばテルペン系溶剤などを表面張力により突き当て面(密着部)に浸透させる場合に、互いの部品が自己的に引き合っているため溶剤の浸透が容易となる。このように、ドラム支持部材12とクリーニング枠体4との接合を、より安定して行うことができる。
なお、本実施の形態では、接合剤の注入を弾性係合部13による係止後に行ったが、これに限るものではなく、接合剤をドラム支持部材12の突き当て面18aとクリーニング枠体4の突き当て面20aに予め塗布しておいても良い。
また、本実施の形態では、突き当て面に接合剤を導くスリット23を突き当て部18の突き当て面18aに設けたが、これに限るものではない。すなわち、スリット23は突き当て部18の突き当て面18aと、突き当て部20の突き当て面20aとのうち少なくともいずれか一方に設けるものであれば良い。
また、本実施の形態では、ドラム支持部材12に弾性部15と、斜面16を含む係止部17を設け、クリーニング枠体4に被係止部19を設けたが、これに限らず、クリーニング枠体4に弾性部15と、斜面を含む係止部17を設けても良く適宜選択できる。
また、ドラム支持部材12とクリーニング枠体4とを図5乃至6中の鉛直方向(矢印A方向)のみスライド可能とする位置規制部材が設けられているが、これに限るものではない。すなわち、少なくとも突き当て部18と突き当て部20とが当接した状態で、図5乃至6中の矢印A方向(当接方向)に対して略直交する方向におけるドラム支持部材12とクリーニング枠体4との位置決めを行う位置決め手段が設けられるものであればよい。
また、本実施の形態では、ドラム支持部材12とクリーニング枠体4の固定について説明したが、これに限るものではなく、本発明は他のプロセスカートリッジの部品締結に好適に適用できる。
(実施例)
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。図8は、本実施例の弾性係合部13を示す概略断面図である。但し、これらの実施例は、本発明の代表的な形態を示すものであり、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
本実施例においては、図3乃至7を用いて説明した実施の形態において、ドラム支持部材12及びクリーニング枠体4をハイインパクトポリスチレン(HIPS)から作製した。
ドラム支持部材12には、弾性係合部13と、3ヶ所の突き当て部18とが一体的に設けられている。
弾性係合部13には、図8中、高さa=8mm、肉厚b=1.5mm、背面傾斜部が、高さc=3mm、幅d=1mmの弾性部15と、弾性部15の先端に設けられ、角度e=125°の斜面16を有する係止部17とが設けられている。突き当て部18には、接合孔22が設けられている。
また、クリーニング枠体4には、被係止部19と、3ヶ所の突き当て部20が一体的に設けられている。
ドラム支持部材12を図5中の矢印A方向に押込むことで、係止部17と被係止部19とが係止状態となり、ドラム支持部材12にはクリーニング枠体4に向かって引き込まれる力が作用し両者が固定される。
その後、ドラム支持部材12の突き当て部18の突き当て面18aと、クリーニング枠体4の突き当て部20の突き当て面20aとの間(密着面)に、図6のF方向から接合孔22及びスリット23を介して、接合剤としてテルペン系溶剤を注入する。
ドラム支持部材12の突き当て部18の突き当て面18aと、クリーニング枠体4の突き当て部20の突き当て面20aとの間(密着面)に導通する(行き渡る)ことで、ドラム支持部材12とクリーニング枠体4が強固に固定されることとなる。
本発明を適用できるプロセスカートリッジを説明する概略断面図。 本発明を適用できるプロセスカートリッジを説明する概略斜視図。 図2に示すプロセスカートリッジのクリーニング枠体とドラム支持部材について係止前の状態で説明するための概略斜視図。 図3に示すクリーニング枠体とドラム支持部材の係止後の状態を説明するための概略斜視図。 クリーニング枠体とドラム支持部材について係止前の状態をより詳細に説明するための概略断面図。 図5に示すクリーニング枠体とドラム支持部材の係止後の状態を説明するための概略断面図。 ドラム支持部材12について係止前の状態をより詳細に説明するための概略斜視図。 実施例において、弾性係合部を示す概略断面図。 本発明を適用できる画像形成装置の概略断面図。 従来のプロセスカートリッジを説明する概略断面図。 従来のプロセスカートリッジを説明する概略斜視図。
符号の説明
4 クリーニング枠体
12 ドラム支持部材
13 弾性係合部
15 弾性部
16 斜面
17 係止部
18 突き当て部
19 被係止部
20 突き当て部
X プロセスカートリッジ

Claims (5)

  1. 第1当接部及び被係合部を有する第1構成部材と、
    前記第1当接部に当接する第2当接部、及び、弾性を有して設けられ前記第1当接部と前記第2当接部とが当接した場合に弾性変形した状態で前記被係合部に係合する弾性係合部を有する第2構成部材と、
    を備え、
    前記第1構成部材と前記第2構成部材とが固定して設けられる、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジであって、
    前記弾性係合部は、前記被係合部に係合した場合に、弾性変形することによって発生する弾性力により、前記第1当接部と前記第2当接部とが当接する当接方向の力を発生させる当接力発生部を備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。
  2. 前記当接力発生部が前記被係合部に当接することで、前記弾性係合部が前記被係合部に係合するものであって、
    前記当接力発生部は、前記被係合部に当接した状態で、前記当接方向に対して傾斜した形状をなしており、
    前記弾性力により前記当接力発生部が前記被係合部に押圧されることにより前記当接方向の力が発生することを特徴とする請求項1に記載のプロセスカートリッジ。
  3. 少なくとも前記第1当接部と前記第2当接部とが当接した状態で、前記当接方向に対して直交する方向における前記第1構成部材と前記第2構成部材との位置決めを行う位置決め手段を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載のプロセスカートリッジ。
  4. 前記第1当接部と前記第2当接部とは、接合剤によって固定されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。
  5. 第1当接部と被係合部とを有する第1構成部材と、
    前記第1当接部に当接する第2当接部と、弾性を有して設けられ前記第1当接部と前記第2当接部とが当接した場合に弾性変形した状態で前記被係合部に係合する弾性係合部とを有する第2構成部材と、
    を備え、
    前記第1構成部材と前記第2構成部材とが固定して設けられる、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジの製造方法であって、
    前記第1当接部と前記第2当接部とを当接させ、前記弾性係合部を前記被係合部に係合させることで、前記弾性係合部が弾性変形することによって発生する弾性力により、前記第1当接部と前記第2当接部とが当接する当接方向の力を発生させて、前記第1当接部と前記第2当接部とを保持させる工程と、
    前記第1当接部と前記第2当接部との間に接合剤を供給することにより、前記第1当接部と前記第2当接部とを固定する工程と、
    を含むことを特徴とするプロセスカートリッジの製造方法。
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