JP4585341B2

JP4585341B2 - 画像形成装置およびプロセスカートリッジ

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Publication number: JP4585341B2
Application number: JP2005077099A
Authority: JP
Inventors: 弘道二宮
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-03-17
Filing date: 2005-03-17
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2025-03-17
Also published as: JP2006259274A

Description

この発明は複写機、プリンタ、ファクシミリなどの電子写真方式を用いた画像形成装置に関する。

一般に、電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体をクリーニングする手段として、クリーニングブレード方式やファーブラシ方式の各種の方式が提案され、用いられている。これらの各種のクリーニング方式では、そのクリーニング性を確保するために、像担持体に潤滑性付与剤を供給する構成が提案されている。

この構成では、像担持体に接する部材を介して、潤滑性付与剤を供給しており、該部材に潤滑性付与剤を押圧した構成が多用されている。

しかしながら、上記した従来の構成では、潤滑性付与剤の消費に伴い押圧量が変化して、像担持体に供給する潤滑性付与剤の量が変動し、供給量の安定化が充分に図れないという問題があった。

そこでこの発明は、前記のような従来のものが有する問題点を解決し、簡易な構成で、像担持体に対する潤滑性付与剤の供給量を変動させずに安定できる画像形成装置および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。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、像担持体を有し、この像担持体をクリーニングするクリーニング装置を設けた電子写真方式の画像形成装置において、前記クリーニング装置は、前記像担持体に接して回転する回転部材と、この回転部材に接する固形の潤滑性付与剤と、該回転部材側に潤滑性付与剤を押圧する押圧スプリングとを備え、前記押圧スプリングは、その一端に径方向に延在してスプリング径の半円を描いて円弧状に折り返すアーム状台座部分を有し、前記潤滑性付与剤には、該潤滑性付与剤を補強する保持板金が取り付けられ、この保持板金には、前記押圧スプリングを係止する係止部が一体的に形成されており、更に、この係止部には、前記押圧スプリングの径に応じた半球状に突出した位置決め部と、前記アーム状台座部分の円弧状の先端を引っ掛けて止める爪部と、この爪部と前記位置決め部との間に配置されて前記アーム状台座部分を挿通する中間保持部と、が設けられていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記潤滑性付与剤は、ステアリン酸亜鉛であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、像担持体と、この像担持体をクリーニングするクリーニング装置とを１つのケース内に収納する一体成型されたプロセスカートリッジにおいて、前記クリーニング装置は、前記像担持体に接して回転する回転部材と、この回転部材に接する固形の潤滑性付与剤と、該回転部材側に潤滑性付与剤を押圧する押圧スプリングとを備え、前記押圧スプリングは、その一端に径方向に延在してスプリング径の半円を描いて円弧状に折り返すアーム状台座部分を有し、前記潤滑性付与剤には、該潤滑性付与剤を補強する保持板金が取り付けられ、この保持板金には、前記押圧スプリングを係止する係止部が一体的に形成されており、更に、この係止部には、前記押圧スプリングの径に応じた半球状に突出した位置決め部と、前記アーム状台座部分の円弧状の先端を引っ掛けて止める爪部と、この爪部と前記位置決め部との間に配置されて前記アーム状台座部分を挿通する中間保持部と、が設けられていることを特徴とする。

この発明は、前記のような構成であるから、押圧スプリングを保持板金に対するその直立した姿勢を安定して保持できるとともに、保持板金に対する押圧スプリングの取り付け、取り外しが容易にできる。

まず、この発明の画像形成装置が解決する課題は、上述したとおりであるが、さらに補足すると以下のとおりである。すなわち、電子写真方式の画像形成装置では、像担持体としての感光体を有し、この感光体を所定に駆動して、該感光体表面を、その外部のいくつかの所定箇所の近傍を順次、通過するように移動させ、この移動過程で順次、一連のいくつかの処理をして、該表面上に像を生成し、この像を画像形成対象の転写材に転写している。そして、この転写後には、前記感光体表面をクリーニングしており、このクリーニングとして感光体表面に付着している転写残トナー等を除去する方式は、ウレタンゴム製などの弾性変形可能なブレード部材を設けこのブレードエッジを感光体に圧接して掻き落とす方式や、ファーブラシなどの毛ブラシを感光体に接触させる方式などが採用されている。

しかし、微小トナー、熱、圧力等で溶融したトナーが感光体に付着した場合には、ブレードだけでは転写残トナーを除去しきれず、徐々にフィルミング層が感光体表面に形成されてしまう。このため、感光体表面の摩擦係数が増加して、ブレードエッジとこのエッジが接する感光体表面と間に生じる摩擦力が増大し、感光体へブレードの巻き込みが発生しやすくなる問題があった。

そこで、この問題に対しては、感光体表面に潤滑性付与剤を供給して対処していた。すなわち、感光体表面に潤滑性付与剤を塗布して、該表面の摩擦係数の増加を抑制し、ブレードが感光体に巻き込まれることを防止していた。したがって、感光体への潤滑性付与剤の供給量が安定していることが望ましかった。

この潤滑性付与剤を安定して感光体に供給する方法として、下記のような方法が提案され、用いられていた。

すなわち、専用部材で削り取った潤滑性付与剤を、塗布部材によって感光体に供給する方法（特開平９−８１００５参照）や、潤滑性付与剤を、所定に２層構造とし、安定して塗布させる方法（特開２０００−３３８８１９参照）が提案されていた。

前者の方法では、既存の塗布部材と潤滑性付与剤との間に、研削ローラを介在させて設け、この研削ローラによって潤滑性付与剤を削り取り、この削り取った潤滑性付与剤を、研削ローラから塗布部材に転移させて、塗布部材によって感光体に供給している。

また、後者の方法を用いた構成は、潤滑性付与剤を、最初に削られる上層と、この上層が削り取られてから、削られる下層とを一体に構成した２層構造とし、上層は、容削性の剤材質で形成する一方、下層は、上層よりも所定に削れ難い難削性の剤材質で形成した構成としている。このため、後者の方法による構成では、新品の潤滑性付与剤の使用直後で塗布部材に対する潤滑性付与剤自体の接触面積が小さい場合にも、その上層が削れやすいので充分な塗布量を確保できるとともに、接触面積が大きくなった場合には、削れ難い下層が現われるので、塗布量が過多となることを防止でき、安定した塗布量が確保できるとされている。

しかしながら、潤滑性付与剤を研削ローラによって削り取った前者の方法では、研削ローラが削りとった潤滑性付与剤を、既存のファーブラシなどの塗布部材に受け渡し、感光体に塗布しているので、別部材の新たな研削ローラが必要であることから、コストアップとなり、また別部材用の設置スペースが必要となり、スペース的に不利となる。また、スプリングの圧が潤滑性付与剤の削れとともに変化し、潤滑性付与剤の塗布量を、充分に一定にできない問題がある。すなわち、この構成では、研削ローラに常時、潤滑性付与剤の被削部分が接するように、研削ローラに相対した潤滑性付与剤におけるその背後側に圧縮したスプリングを配置し、このスプリングの弾性復帰力で潤滑性付与剤を研削ローラ側に押圧している。したがって、前記の削れに伴い研削ローラとスプリングとの間に位置した潤滑性付与剤の大きさが小さくなり、スプリングが伸張する。このため、該スプリングから潤滑性付与剤に与える押圧力が低下して、研削ローラによる削れ量が減少する。この結果、塗布量が減少して変動し、一定にできない。

他方、潤滑性付与剤を２層構造とし、塗布を安定させた後者の方法では、潤滑性付与剤を研削特性の異なる２層の構造としているで、潤滑性付与剤自体の構造が複雑化して、コストアップとなる。また、スプリングの圧が潤滑性付与剤の削れとともに変化し、潤滑性付与剤の塗布量を一定にできない問題がある。すなわち、塗布部材に常時、潤滑性付与剤が接するように、塗布部材に相対した潤滑性付与剤におけるその背後側に圧縮したスプリングを配置し、このスプリングの弾性復帰力で潤滑性付与剤を塗布部材側に押圧しているので、上記した前者の方法による構成と同様な理由から、塗布量が変動して、一定にできない。

そこでこの発明は、簡易な構成で、かつ消費スペースを増大させずに済み、感光体表面に対する潤滑性付与剤の供給量を一定にできる画像形成装置を提供するようにしている。

すなわち、この発明では、潤滑性付与剤の研削は、潤滑性付与剤を削るローラを新たに設けるのではなく、既存のクリーニング部材であるファーブラシを用いて、研削するようにした。また、潤滑性付与剤は、２層構造を用いずに、単層の構成とした。
そして、潤滑性付与剤の供給量を一定にするためには、ファーブラシに対する潤滑性付与剤の押圧力を一定にすることが求められる。すなわち、潤滑性付与剤をファーブラシ側に押圧する圧力を、該潤滑性付与剤の消費量に拘わらず、常に一定にすることが望ましい。
そこで、塗布部材側に、潤滑性付与剤を押圧する部材として、互いに特性が異なる２つ以上の押圧部材、つまり、少なくとも、バネ定数の異なる２種類のスプリングを使用し、潤滑性付与剤が削れることによって変化する押圧力を一定に保てるように設定した。すなわち、潤滑性付与剤が削れて小さくなるに伴いスプリングが伸張しても、該２種類のスプリングから得られる押圧力の変化が、できる限り小さくなるように構成した。
なお、２種類のスプリングは、一体でも別体でも可能であり、これらのいずれを選択するかはコスト、組立性を考慮した上で判断することとする。すなわち、２種類のスプリングを、該潤滑性付与剤の背面側に配置された板金に、一体に作製して設けても、別体に設けてもよいこととする。

次にこの発明を具体的な実施形態を用いて説明する。
この発明の実施形態が適用される画像形成装置の主要部の横断面図を模式的に図１に示す。同図中の画像形成装置Ａにおいて、１は像担持体である感光体ドラム、２はこの感光体ドラム１表面をクリーニングするクリーニング装置、３はクリーニング装置２の一方のクリーニング部材であるクリーニングブレード、４は同クリーニング装置２の他方のクリーニング部材であるファーブラシ、５は潤滑性付与剤であるコーティングバー、６は押圧部材であるコーティングバー押圧スプリング（以降、押圧スプリングと称する）、７は廃トナー搬送コイル、８は帯電装置としての帯電ローラ、９は帯電ローラをクリーニングするクリーニングローラ、１００はこれらの部材および装置をケース内に収納した一体物の構成としたプロセスカートリッジを、それぞれ示し、このプロセスカートリッジ１００は、画像形成装置の装置本体内に設けられた所定箇所に容易に着脱可能としており、該カートリッジ１００内に収納した部材および装置を一括して新品交換できるようにしている。

すなわち、この実施形態では、この感光体ドラム１と、この感光体ドラム１を所定にクリーニングするクリーニング装置２と、少なくとも、この感光体ドラム１を帯電する帯電装置である帯電ローラ８とを、所定形状の１つのケース内に収納してユニット化したプロセスカートリッジ１００とされ、このプロセスカートリッジ１００は、画像形成装置Ａの図示しない画像形成装置本体内の所定箇所に、容易に着脱できるように構成されている。

感光体ドラム１は、ケース内に、その回転軸が、図示しない軸受け部材によって回転可能に軸支され、この回転軸に対して、駆動源として画像形成装置本体側に設けた図示しない駆動モータからの回転駆動力が伝達されて、感光体ドラム１が、所定の一定回転速度で安定的に図中の時計回り方向に回転駆動されるようになっている。そして、この感光体ドラム１の周囲には、その回転方向の上流側から下流側に向けて、除電装置としての図示しない除電ランプ、帯電ローラ８、現像装置としての図示しない現像器、クリーニング装置２が順次、配置されている。したがって、この感光体ドラム１の回転に伴い、該感光体ドラム１における外周表面上の所定部位は、前記の除電ランプ、帯電ローラ８、現像器、クリーニング装置２がそれぞれ形成した除電位置、帯電位置、現像位置、クリーニング位置を順次、通過し、再びに除電位置に復帰する。また、帯電位置と現像位置との間には、図示しない露光装置によって露光位置が、現像位置とクリーニング位置との間には、感光体ドラム１の外周表面と用紙搬送手段１０１とが接した位置である転写位置が、それぞれ設定されている。

このように画像形成装置Ａでは、感光体ドラム１を回転させて、この回転に伴い感光体ドラム１の外周表面の所定部位を、順次、上記の各位置を通過させ、これらの各位置での除電、帯電、露光、現像、転写、クリーニング、からなる一連の画像形成用の処理を、１つの転写材に対して行なっており、各転写材単位で繰り返している。

除電ランプは、クリーニング装置２により残留トナーを除去された感光体２表面の残留電荷を除電するための除電光源であり、この除電ランプは、除電用光強度や光量を所定に確保して前記の除電位置を照射する構成、たとえば複数個のＬＥＤ（light emitting diode：発光ダイオード）を直線上に配列したＬＥＤアレイの構成とされ、感光体２の軸方向（主走査方向）に沿って配設されている。

帯電ローラは、帯電部材としての帯電ローラによって、感光体ドラム１表面を所定に帯電させるようにしている。すなわち、この帯電ローラ８は、そのローラ表面が、感光体ドラム１の表面に接して設けられるか、該表面に非接触に設けられるか、のいずれかとされ、少なくとも、該ローラ表面に、図示しない帯電電圧印加手段から所定に制御された帯電電圧が印加され、これによって帯電位置を通過する感光体ドラム１の表面を、一様帯電するようにしている。

すなわち、帯電ローラ８を接して設けた前者の構成では、帯電ローラ８は感光体ドラム１の回転に従動して回転され、または従動するように逆方向に回転駆動されており、感光体ドラム１表面への均一な電荷を可能にしている。
他方、帯電ローラ８を非接触に設けた後者の構成では、帯電ローラ８のローラ表面が、前記の反時計回りに回転される感光体ドラム１の表面に対して、非接触だが電磁気的な作用を充分に及ぼせる程度の所定の微小間隔（ギャップ）を設けて相対するように設置されている。また、この帯電ローラ８は感光体ドラム１とは逆方向に回転駆動されており、感光体ドラム１表面への均一な電荷を可能にしている。

さらに、帯電ローラ８の上側には、この帯電ローラ８と常接した状態で軸支された、帯電部材のクリーニング部材としてのクリーニングローラ９が設置されており、このクリーニングローラ９は、帯電ローラ８をクリーニングしている。

前記の露光位置には、画像形成装置本体側に設けた露光装置からレーザ光Ｌが、所定に走査照射されて、該露光位置を占めた感光体ドラム１表面に、静電潜像を形成するようにしている。

現像器は、たとえば感光体ドラム１表面に所定の微小間隔を設けて、感光体ドラム１に従動するようにその表面が回転するローラ外形状の現像スリーブを有し、この現像スリーブ上にトナーブラシを形成するように構成され、この形成したブラシ状トナーからトナー粒子が、感光体ドラム１表面の静電潜像に移動するようにしている。すなわち、現像スリーブの内側に磁石などの強磁性体を配置した構成により、または、図示しない電圧印加機構から現像スリーブに、感光体ドラム１の露光部と非露光部の間にある、適当な大きさの電圧またはこれに交流電圧を重畳した現像バイアスを印加した構成により、現像スリーブの表面から放射状かつその外周面に一様な多数の電磁的または電気的な力線を突出した構成の磁気ブラシが形成され、この磁気ブラシに沿ってトナーが配列される。このように磁気的な作用で形成されたブラシ状のトナーは、そのトナー粒子のみが静電潜像に静電的な作用によって吸着される。したがって、感光体ドラム１表面上に生成された静電潜像は、現像器によってトナー像に可視像化される。

現像位置とクリーニング位置との間、つまり感光体ドラム１における同図中のドラム中心から略左斜め下方の外周部位となる位置は、転写位置が設定されており、この転写位置には、該感光体ドラム１の外周表面が、たとえば走行ベルトなどで構成された用紙搬送手段１０１に接して形成された転写ニップが設けられ、該用紙搬送手段１０１の走行ベルトは、左斜め上方に向う走行面を確保して所定にベルト送り駆動され、該走行ベルト上面に載置されて搬送されてくる転写材である図示しない用紙に、感光体ドラム１の外周表面上に形成したトナー像を、相対速度差を生じさせることなく、互いに同期させたほぼ同一速度で接しさせて、用紙側に転写するようにしている。すなわち、図１に示された用紙搬送手段１０１の主要部としての走行ベルトは、同図中の左斜め上方方向の一方向に一定速度でベルト送り駆動され、感光体ドラム１側のベルト面に、用紙を載置して、該用紙を前記の方向に一定速度で搬送する。また、前記の転写位置での該外周に、用紙搬送手段１０１走行ベルトを介して、対峙するように転写ローラなどが設けられ、走行ベルトを内周側から支えて転写ニップを安定化させるとともに、この転写ローラに前記のトナーとは逆極性（たとえばプラス極性）の転写バイアスを印加して、その転写ニップでの転写を確実化している。

クリーニング装置２は、転写位置を経た後の感光体ドラム１の表面から、該表面上に残留したトナーを除去してクリーニングするようにしており、このトナー除去手段として固定設置されて感光体ドラム１に対して摺動するクリーニングブレード７を設け、さらに該感光体ドラム１の回転方向におけるこのクリーニングブレード７の上流側に、感光体１に対して従動的に回転するファーブラシ８を設けた構成とされている。

クリーニングブレード７は、ウレタンゴム製など合成ゴム材料を用いて長板状弾性体に形成され、このブレード本体の先端が、感光体ドラム１の外周表面に対して所定角度および所定圧を確保して接するように構成され、このブレード先端が接した位置をクリーニング位置として、該ブレード先端が外周表面に付着して運ばれてくる残留トナーを堰き止めて、該表面から掻き落とすようにしている。すなわち、このクリーニングブレード７は、その先端のブレードエッジが感光体ドラム１の外周面における所定箇所に、所定圧かつ所定の当接角度を確保して、かつ該箇所としての感光体ドラム１の軸長手方向の所定範囲に渡って均一に接した構成とされて、前記の表面に残留して感光体ドラム１の回転に伴い運ばれてくるトナーを、該表面からクリーニングブレード７が掻き落として除去するようにしている。

より詳述すれば、クリーニングブレード７は、感光体ドラム１側の先端部が、前記転写後の感光体ドラム１の外周面に接して、感光体ドラム１の表面に残存する現像剤であるトナーを堰き止めて掻き落として除去するクリーニングブレード７の本体としての板状ゴム部材であるブレード材を有し、このブレード材はその基端が長板状の金属板である支持基板に一体接合した構成のチップ化されたブレードチップとされており、このブレードチップはその基端が、ホルダーに挟持されて所定に保持され、このホルダーは、ブレードチップの基端としての支持基板を支持する支持板と、支持基板を支持板側に押さえ付ける押さえ板とを有している。

また、ホルダーの支持板の基端は、感光体ドラム１の回転軸と平行に配置された軸に軸支されるとともに、押さえ板の基端は、押圧付勢用の駆動源としてコイルスプリングなどの弾性部材の一端に接続されている。すなわち、この弾性部材は、圧縮されて設置され、その他端は、ケースに接して固定された固定端とされ、押さえ板の基端に接した一端は自由端とされている。したがって、この弾性部材によって、感光体ドラム１側に向いた、クリーニングブレード７としてのブレード材の先端部が、転写後の感光体ドラム１の外周面に、前記のように所定の条件を設定して接するように、ホルダーを所定方向に押圧付勢する。

また、ファーブラシ４は、所定径のブラシ軸４ａと、このブラシ軸４ａに植設したブラシ毛４ｂとを有した構成とされ、感光体１とは逆行するように、所定に回転駆動されている。すなわち、ブラシ軸４ａは、少なくとも、感光体ドラム１の長手方向の長さ以上の軸長さを確保して、その中心軸線が、感光体ドラム１の回転軸と平行に、かつそのブラシ毛４ｂの先端が、感光体ドラム１の外周表面に所定に接するように、軸間距離を確保して、回転可能にケース側に軸支されている。このブラシ毛４ｂは、ブラシ軸４ａの軸径方向に放射状に、かつ該軸の長手方向に一様に、所定長さかつ細径の弾性的な可撓性を有した各本のブラシ毛を植設した構成とされている。さらに、このファーブラシ４は、そのブラシ軸４ａが、感光体ドラム１が回転する場合には、これに連動して、図示しない駆動源から回転駆動力が伝達されて、感光体１の回転に同行するように、かつ所定に速く回転駆動される構成とされている。

したがって、このように逆行回転駆動されるファーブラシ４は、そのブラシ毛４ｂが接した位置を予備的なクリーニング位置として、その回転に伴い、転写後の感光体ドラム１の外周表面がクリーニングブレード７に到達する前に、該外周表面を予備的にクリーニングするとともに、クリーニングブレード７が、掻き落として落下してくるトナーを受け止め、かつ、すくい上げて、感光体ドラム１から離れたクリーニング装置２の内奥部に運び去る。

廃トナー搬送コイル７は、回収トナー搬送手段として、前記の内奥部に、搬送経路の開始端を形成している。すなわち、この廃トナー搬送コイル７は、螺旋コイル形状の軸状部材とされ、その開始端が前記の内奥部の底部に配置され、その図示しない搬送経路およびこの搬送経路の末端が、画像形成装置本体側に設けた回収部か、現像装置かのいずれかに接続されて、所定に回転駆動されており、この回転に伴いその螺旋が進む方向の末端に位置した、回収部か、現像装置かのいずれかに、クリーニング装置２内に回収したトナーを、運ぶように構成されている。

コーティングバー５は、図１中に示したファーブラシ４の上方位置に配置され、ファーブラシ４に、対面して接する前面側であるその下端が、常時、該ファーブラシ４の回転外周面の上部に接するように、対面しない背面側であるその上端が、押圧部材６を構成する２種類の押圧部材としての押圧スプリング６Ａ，６Ｂによって、ファーブラシ４に向う方向に押圧されており、これらの押圧スプリング６Ａ，６Ｂを所定に構成し、両押圧スプリング６Ａ，６Ｂからコーティングバー５に供給する押圧力としては、該コーティングバー５の使用範囲で、常にほぼ一定な押圧力となるように設定している。

すなわち、図２は、固体状の潤滑性付与部材としてのコーティングバー５、および関連部材の詳細を表した概略斜視図である。同図中、６Ａ，６Ｂは、互いに異なる特性を有した２種類の弾性部材として潤滑性付与剤押圧スプリングである押圧スプリング、１０は潤滑性付与剤保持板金（以降、保持板金と称する）を、それぞれ示す。

図２に示すように、コーティングバー５は、潤滑性付与剤として、ステアリン酸亜鉛を主成分にして固形化され、所定寸法を設定した直方体形状に形成され、どの部分でも同一で一様な被削性を有した均一な単層構造とされている。すなわち、このコーティングバー５は、その長手方向の長さが、少なくとも、感光体ドラム１表面の長手方向における像が生成される作像領域の最大長さ以上の長さに設定され、該領域に一様に、回転駆動されるファーブラシ４だけを介してステアリン酸亜鉛を供給できるようにしている。またこのコーティングバー５は、そのファーブラシ４に向う方向の厚さ寸法が、該コーティングバー５の設置スペースの制約や、消耗品としての頻繁に交換しないで済むなど、を勘案した所定の寸法に設定されている。

このコーティングバー５の背面側には、このコーティングバー５の剛性強度を補強してその形状を維持する能力を高め、かつ押圧スプリング６Ａ，６Ｂから供給された押圧力を、その長手方向全域に均等に伝達するための部材として、保持板金１０が一体的に取付けられている。すなわち、保持板金１０は、コーティングバー５の背面形状に相似して所定に大きな略長方形状とされ、その一方の長辺には、該長辺に連接しコーティングバー５側に延在されたリブ部が一体形成されている。したがって、このリブ部によって保持板金１０自体の剛性強度を高めるとともに、このリブ部が、コーティングバー５の側面に接して、コーティングバー５のリブ部を越えた位置ズレを阻止し、コーティングバー５を安定して確実に保持板金１０に保持できるようにしている。

そして、保持板金１０には、２種類の押圧部材としての押圧スプリング６Ａと押圧スプリング６Ｂとが並列に、かつ、保持板金１０におけるその長手方向の中央部に対して、これらの押圧スプリング６Ａと押圧スプリング６Ｂとを並列配置した構成が、対称的に設置されている。すなわち、保持板金１０の一端および他端にはそれぞれ、押圧スプリング６Ａと押圧スプリング６Ｂとからなる組み合わせが、保持板金１０の長手方向に対称的に設置されている。換言すれば、保持板金１０の長手方向における中央部、つまり上記の作像領域の中央部に対応した保持板金１０の中央部を中心にして、対称に１対の押圧スプリング６Ａが設けられ、この押圧スプリング６Ａの近傍かつ外側に、同様な対称に１対の押圧スプリング６Ｂが設けられている。

したがって、このように１対の押圧スプリング６Ａと、１対の押圧スプリング６Ｂとを、保持板金１０の中央部を中心にして、保持板金１０の両端部に対称的に配置したので、これらの押圧スプリング６Ａ，６Ｂから供給される押圧力としては、押圧スプリング６Ａ，６Ｂの伸縮量に拘わりなく、保持板金１０の両端部に均等に与えられることになる。すなわち、同図中に示す押圧力ＦＲと押圧力ＦＬとは等しくなる。そして、この所定の剛性強度を有した保持板金１０を介して、押圧力が伝達されるコーティングバー５は、その背面側の面の全域に渡って、均一な面圧として押圧スプリング６Ａおよび押圧スプリング６Ｂからの押圧力ＦＡを受け取ることになる。この結果、コーティングバー５のファーブラシ４側に向いた前面としての下端面は、その長手方向の全域に渡って、均一にファーブラシ４の回転外周面の長手方向に接する。

そして、これらの押圧スプリング６Ａ，６Ｂは、それぞれの特性が、コーティングバー５を消費して供給するその使用の開始から終了までの通常の使用範囲で、両押圧スプリング６Ａ，６Ｂから供給された総和としての押圧力の変動を少なく設定するように、構成されている。すなわち、これらの押圧スプリング６Ａおよび押圧スプリング６Ｂは、線形特性を有した概略円筒形状のコイルバネとされ、該コイル軸方向のたわみ量と、圧縮荷重（コイル軸荷重）とが比例しており、これらの比例関係はバネ定数で規定され、この実施形態では、それぞれのバネ定数や寸法などの諸特性を所定に設定して、両押圧スプリング６Ａ，６Ｂから総和として得られる押圧力の変動を少なくしている。

より詳細には、押圧スプリング６Ａは、そのスプリング長さが、押圧スプリング６Ｂよりも長く、かつ、そのバネ定数が、押圧スプリング６Ｂよりも低く設定されている。つまり、押圧スプリング６Ａは、無負荷な状態の自然長であるスプリング長さが、同じ無負荷な状態の押圧スプリング６Ｂのスプリング長さよりも、所定に長い長さが確保されるとともに、押圧スプリング６Ａにおけるその長さ方向で圧縮された単位変形量に対する弾性復帰能力の強さとしての、バネ定数は、押圧スプリング６Ｂのバネ定数よりも、所定に低く設定されている。

このようにして、たとえば押圧スプリング６Ａの特性としてのバネ定数およびスプリング長さの組合わせと、押圧スプリング６Ｂの特性としてのバネ定数およびスプリング長さの組合わせとを、図３（ａ）のグラフに示すように、設定し、かつ同図中の範囲Ｌｓを、使用範囲とすれば、少なくとも、この範囲Ｌｓでの、これらの押圧スプリング６Ａ，６Ｂの総和として得られる押圧力Ｆ（６Ａ＋６Ｂ）は、単一種類のスプリングを用いた場合の押圧力Ｆ（従来）に比べて、その変動を少なくできる。

すなわち、同図に実線で明示されているように、単一種類のスプリングつまり１つのバネ定数および１つの自然長のスプリング長さを有したスプリングでは、当然、これらの特性の諸設定値によって、そのスプリング圧縮長さの増加に応じて得られる押圧力は、単調増加する構成であり、しかも未消費な新品コーティングバー５を押圧する状態から、つまりその圧縮量が最大の最高押圧力から、該コーティングバー５の消費に伴ないつまりこれに追従した圧縮量の減少に伴い押圧力Ｆが単調減少している。

これに対して、同図３（ａ）にＬＤで表わされた自然長の差として相対的にスプリング長さを所定に長く設定しかつ相対的にバネ定数を低く設定した押圧スプリング６Ａと、相対的にスプリング長さを所定に短く設定しかつ相対的にバネ定数を高く設定した押圧スプリング６Ｂとを、並列配置したこの実施形態の構成によれば、これらの押圧スプリング６Ａ，６Ｂからの総和として得られる押圧力Ｆ（６Ａ＋６Ｂ）は、従来の単一種類スプリングによる押圧力Ｆよりも、その変化を小さくできる。すなわち、押圧力Ｆ（６Ａ＋６Ｂ）は、従来の単一種類スプリングによる押圧力Ｆの変化と同様に直線的な変化を示すものの、同図３（ａ）中に実線で示す押圧力Ｆの変化を表わしたグラフ線に比べて、同図３（ａ）中に破線で示すグラフ線の傾きが緩やかであり、その変動を少なくできる。

なお、図３の各図中では、従来との対比を理解しやすくするため、従来の単一種類のスプリングに準じた押圧スプリング６Ｂの圧縮状態を基準にして表している。すなわち、自然長の差ＬＤが設定されていることから、押圧スプリング６Ａは、押圧スプリング６Ｂよりも先に圧縮が開始されるので、押圧スプリング６Ａの変化直線は、押圧スプリング６Ｂの圧縮量を主体に示した横軸上の「０」点を越えた左側の箇所を基点としている。また、各図中に示したコーティングバー５の使用範囲Ｌｓは、その右端が、新品コーティングバー５の未消費な開始状態を、その左端が、使用限度まで消費したコーティングバー５を交換する直前の状態を表わしており、実際に画像形成装置が画像形成動作して、コーティングバー５が消費されると、この消費量に応じて、押圧スプリング６Ａ，６Ｂの圧縮量は、使用範囲Ｌｓにおける右端から左端方向に進み、変化する。

また、上記の図３（ａ）では、これらの押圧スプリング６Ａおよび押圧スプリング６Ｂの圧縮量に比例した押圧力の変化を表わした直線状のグラフ線が互いに交差するように、それぞれの長さなどの各種の寸法およびバネ定数を設定したが、これに限られることなく、図３（ｂ）のグラフに示すように、両押圧スプリング６Ａ，６Ｂのグラフ線の終端を一致させたり、つまりそれぞれ単体の最大圧縮量で同一の押圧力を生じるように、各種の寸法およびバネ定数を設定したり、さらに図３（ｃ）のグラフに示すように、互いに交差しないように設定してもよく、前記の未消費なコーティングバー５が許容する最大の押圧力や、消費量が最大限度に近いコーティングバー５に必要な最低限の押圧力、前記の使用範囲としてのコーティングバー５の消費可能量に対応して、スプリングの圧縮可能範囲から選択する該スプリングのストロークなどを勘案して、適宜、各種の寸法およびバネ定数を選択して設定するものとする。

したがって、潤滑性付与部材を所定に付勢するために、単一種類のスプリングを押圧部材として用いた構成、つまり１つの弾性特性としてのバネ定数が設定されたスプリングを用いた構成に比べて、スプリングの弾性復帰力として供給される押圧力の変動幅を大幅に低減することができる。すなわち、新品に交換して使用前の状態のコーティングバー５つまりの未使用なコーティングバー５の状態から、供給用に研削されてその押圧方向の厚さが所定に薄くなったコーティングバー５の使用寿命が尽きて交換する直前の状態までの状態として規定される潤滑性付与剤の使用範囲Ｌｓで、押圧力の変動を少なくすることができ、潤滑性付与剤の供給量をほぼ一定にすることができる。

特に、潤滑性付与剤の消費に伴いこの付与剤自体の重量が減少して、必要な押圧力も軽減されるので、従来の単一種類のスプリングよりも明らかに、押圧力の変動が小さくできるこの実施形態の構成によれば、このように重量が変化する潤滑性付与剤の単位重量当たりに対しては、実質的にほぼ一定の押圧力を確保できることになり、この結果、像担持体としての感光体ドラム１に、潤滑性付与剤の供給量を充分な程度に一定にすることが可能となる。

また、これらの押圧スプリング６Ａ，６Ｂそれぞれの保持板金１０に接した端部は、所定の手法によって結合され、押圧スプリング６Ａ，６Ｂは、保持板金１０に一体で作製されている。各押圧スプリング６Ａ，６Ｂは、上記の箇所に直立した姿勢を維持して、保持板金１０に一体的に設けられている。

すなわち、押圧スプリング６Ａ，６Ｂの一端は、その保持板金１０上の所定の装着箇所に、加熱による熱的な作用、溶剤による化学的な作用、超音波振動作用により溶着する方法や、接着剤などで接着する方法、装着箇所に所定の鉤形状などの係合部を形成しこの係合部とスプリングの一端とのいずれか一方、または両方を塑性変形させて離脱不能に係合させるカシメの構成、装着箇所に図４（ａ），（ｂ）に示す所定の係止構造を設けて、この係止構造にスプリングの一端をその装着過程で弾性変形させて離脱不能に係止する構成などのように、適宜の結合方法や、結合手段を用いた構成を採用して、押圧スプリング６Ａ，６Ｂを保持板金１０に結合し、両者６Ａ，６Ｂ，１０を一体化している。

特に、図４（ａ），（ｂ）に示す係止結合の構成１１では、押圧スプリング６Ａ，６Ｂを保持板金１０に対するその直立した姿勢を安定して保持できるとともに、保持板金１０に押圧スプリング６Ａ，６Ｂの取り付け、取り外しを容易にできるようにしている。すなわち、押圧スプリング６Ａ，６Ｂの板金側の一端には、図４（ａ）に示すその一端をスプリング径方向に延在しかつ該延在方向に所定巾を確保して形成した構成のアーム状台座部分１２が設けられており、この台座部分１２を、図４（ｂ）に示す構造の係止部１３に所定の手動操作外では離脱不能に係止するようにしている。

台座部分１２は、その一端が、スプリング径方向に所定長さ延在され、その延在された先端が概略スプリング径の半円を描いて、延在したスプリング径方向における逆方向に所定長さでさらに延在されて、その最終端が延在した２本の間に位置するように折り込まれている。したがって、台座部分１２は、その下面の周縁が所定巾を確保した概略長板状となり、この下面に対して、台座部分１２に連続したスプリング部分の長さ方向は、直交する方向に向うようにしている。このため、台座部分１２の下面周縁が、保持板金１０の上面に接して設置すれば、該上面に押圧スプリング６Ａ，６Ｂが直立した姿勢で取り付けられることになる。

係止部１３は、保持板金１０上における、上記の箇所にスプリング径に応じた径の半球状に突出して形成された位置決め部１３ａと、前記の台座部分１２の円弧状の先端を引っ掛けて係合する爪部１３ｂと、この爪部１３ｂと位置決め部１３ａとの間に位置した台座部分１２の中間を、少なくとも、カバーまたは該部内に挿通する中間保持部１３ｃとを有しており、これらの各部１３ａ〜１３ｃは、別部材を用いることなく、保持板金１０を、パンチング加工や切り込み部分を変形加工して一体的に形成されている。

したがって、この係止結合の構成１１によれば、押圧スプリング６Ａ，６Ｂを保持板金１０に取り付ける場合には、まず台座部分１２の基端側のスプリング円形部分を位置決め部１３ａに嵌装し、次に台座部分１２の先端および基端同士の中間を所定に弾性変形させながら、その先端を爪部１３ｂに引っ掛け、弾性変形させた中間を直線状に復帰させ中間保持部１３ｃに横滑りさせて、はめ込めば、または台座部分１２の先端および基端同士の中間を所定に弾性変形させながら、その先端を、中間保持部１３ｃに挿通し爪部１３ｂに到達させて該爪部１３に引っ掛けるとともに、台座部分１２の基端側のスプリング円形部分を位置決め部１３ａに嵌装して、弾性変形を解除すれば、押圧スプリング６Ａ，６Ｂを離脱不能にして、直立した姿勢で保持板金１０に取り付けることができる。すなわち、人為的に前記の操作をしない限り、保持板金１０から前記の姿勢の押圧スプリング６Ａ，６Ｂが外れることを抑止できる。

以上のように、この実施形態によれば、ファーブラシが回転することで潤滑性付与剤が削れ、この潤滑性付与部材としての潤滑性付与剤を押圧しているスプリングの押圧力が経時で変化することに追従させて、潤滑性付与剤の供給量を一定にすることができる。また、新たにスペースを設ける必要が無く、コンパクトな構成が可能となる。

すなわち、潤滑性付与部材の押圧部材として、従来の１種類のスプリングを設けた構成に比べて、この実施形態の構成では、上記した２種類のスプリングを並列に配置しただけなので、潤滑性付与剤とこの潤滑性付与剤に接したスプリングの他端を支持した部材との間の生じるスペースを、２種類目のスプリング本数だけ僅かに余分に消費するのに留まり、その他のクリーニング装置内の追加的なスペースを消費せずに済む。したがって、クリーニング装置として、少なくとも、コンパクトな構成を維持できる。このため、たとえば、クリーニング装置周囲に設けられた各種の部材を圧迫させず、またこれらの部材のそれぞれの配置に制約を与えずに済む。

さらに、潤滑性付与剤を補強する板金に、押圧部材を、締結部材を用いずに取り付けたので、ビス等による締結を必要としないため、コストを抑えることができる。すなわち、ビス等の締結部品を不要にしているので、部品点数を削減できるとともに、組立てコストを削減でき、低コスト化を図れる。

また、バネ定数が異なる２種類のスプリングを用いることで、指定範囲内でほぼ一定の押圧力を維持でき、感光体への潤滑付与剤の供給を一定にすることができ、画像品質の安定化を図ることができる。

さらに、スプリングは、板金に一体で作製したので、部品点数を抑えることができる。このため、組立工数を削減でき、コストを抑えることができる。

また、潤滑性付与剤としては、固形化された単一層のステアリン酸亜鉛を用いることで、製造上、品質の安定化を図ることができる。すなわち、潤滑性付与剤は、ステアリン酸亜鉛を単一層の固体状の構造としたので、製造工程が簡素化され、品質の安定化や低コスト化を図れる。

さらに、上記の構成を有したクリーニング装置と像担持体である感光体ドラムと、少なくとも、帯電装置とを１つのケース内に収納した一体のプロセスカートリッジ構成とし、この一体構成物であるプロセスカートリッジを装置本体に対して着脱可能にしたので、該カートリッジ内に収納した装置や部材が損耗したり障害が生じた場合には、カートリッジを新旧交換して迅速に新品状態に復帰させることができ、メンテナンス性を向上させた画像形成装置を得ることができる。他方、従来構成のプロセスカートリッジを、この実施形態の構成のプロセスカートリッジに交換するだけで、なんら画像形成装置自体の装置構成を変更することなく、該画像形成装置に、上述した各種の作用効果が得られる。このため、プロセスカートリッジ交換方式の画像形成装置への適用が容易であり、かつ広い適用範囲が得られることになる。

なお、上記の実施形態では、２種類のスプリングとしては、バネ定数や自然長の長さが異なっていても、謂わば同じ圧縮バネの構成を用いたが、これに限られることなく、２種類の引っ張りバネの構成としてよく、さらに圧縮バネと引っ張りバネとを組み合わせた構成としてもよい。

この発明の画像形成装置の実施形態を示し、この画像形成装置の主要部としてのプロセスカートリッジの模式的な横断面図である。この実施形態の画像形成装置に用いる潤滑性付与部材としてのコーティングバーおよび関連部材の詳細を表した概略斜視図である。この実施形態の２種類のスプリングで押圧した構成と、従来の単一種類のスプリングで押圧した構成との対比を示し、（ａ）は２種類のスプリングのグラフ線が互いに交差した設定としたこの実施形態の構成と従来構成との対比を、（ｂ）は２種類のスプリングのグラフ線終端同士を一致させた設定としたこの実施形態の他の構成と従来構成との対比を、（ｃ）は、２種類のスプリングのグラフ線同士が互いに接しない設定としたこの実施形態の構成と従来構成との対比を、それぞれ示すグラフである。この実施形態の板金に一体で作製した構成のスプリングの詳細を示し、（ａ）はスプリング単体の概略斜視図であり、（ｂ）はスプリングが板金に一体となった状態を示す概略縦断面図である。

符号の説明

１感光体ドラム２クリーニング装置
３クリーニングブレード４ファーブラシ
４ａブラシ軸４ｂブラシ毛
５コーティングバー（潤滑性付与剤）
６コーティングバー押圧スプリング（押圧部材）
６Ａスプリング（２種類のうちの一方の押圧部材）
６Ｂスプリング（２種類のうちの他方の押圧部材）
８帯電ローラ（帯電装置）９クリーニングローラ（帯電ローラ用）
１０潤滑性付与剤保持板金（板金）１１係止結合の構成（スプリング用）
１２スプリングの台座部分１３係止部
１００プロセスカートリッジ１０１用紙搬送手段（走行ベルト）
Ａ画像形成装置

Claims

像担持体を有し、この像担持体をクリーニングするクリーニング装置を設けた電子写真方式の画像形成装置において、
前記クリーニング装置は、前記像担持体に接して回転する回転部材と、この回転部材に接する固形の潤滑性付与剤と、該回転部材側に潤滑性付与剤を押圧する押圧スプリングとを備え、
前記押圧スプリングは、その一端に径方向に延在してスプリング径の半円を描いて円弧状に折り返すアーム状台座部分を有し、
前記潤滑性付与剤には、該潤滑性付与剤を補強する保持板金が取り付けられ、この保持板金には、前記押圧スプリングを係止する係止部が一体的に形成されており、
更に、この係止部には、前記押圧スプリングの径に応じた半球状に突出した位置決め部と、前記アーム状台座部分の円弧状の先端を引っ掛けて止める爪部と、この爪部と前記位置決め部との間に配置されて前記アーム状台座部分を挿通する中間保持部と、が設けられていることを特徴とする画像形成装置。
前記潤滑性付与剤は、ステアリン酸亜鉛であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
像担持体と、この像担持体をクリーニングするクリーニング装置とを１つのケース内に収納する一体成型されたプロセスカートリッジにおいて、
前記クリーニング装置は、前記像担持体に接して回転する回転部材と、この回転部材に接する固形の潤滑性付与剤と、該回転部材側に潤滑性付与剤を押圧する押圧スプリングとを備え、
前記押圧スプリングは、その一端に径方向に延在してスプリング径の半円を描いて円弧状に折り返すアーム状台座部分を有し、
前記潤滑性付与剤には、該潤滑性付与剤を補強する保持板金が取り付けられ、この保持板金には、前記押圧スプリングを係止する係止部が一体的に形成されており、
更に、この係止部には、前記押圧スプリングの径に応じた半球状に突出した位置決め部と、前記アーム状台座部分の円弧状の先端を引っ掛けて止める爪部と、この爪部と前記位置決め部との間に配置されて前記アーム状台座部分を挿通する中間保持部と、が設けられていることを特徴とするプロセスカートリッジ。