JP4689258B2 - プロセスカートリッジ、及び電子写真画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真画像形成装置に用いられるユニット、電子写真画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジ、及び、電子写真画像形成装置に関する。

ここで、電子写真画像形成装置とは、電子写真画像形成プロセス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、例えば電子写真複写機、電子写真プリンター（例えば、ＬＥＤプリンター、レーザービームプリンター等）、電子写真ファクシミリ装置、及びそれらの複合機（マルチファンクションプリンター）等が含まれる。

従来、電子写真画像形成プロセスを用い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ー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、電子写真画像形成装置において広く用いられている。

プロセスカートリッジの基本構成は、電子写真感光体としての感光体ドラムの周囲に、感光体ドラムをクリーニングするためのクリーニング部位、感光体ドラムを一様に帯電する帯電手段としての一次帯電ローラーが接触する帯電部位、感光体ドラムの帯電面に静電潜像を形成するための露光部位、静電潜像を現像剤（トナー）によって現像する現像手段としての現像ローラーが接触、または近接する現像部位および、現像剤による現像剤像（トナー像）を記録媒体に転写するための転写部位が設けられており、帯電、露光、現像、転写、クリーニングの各プロセスを循環して繰り返すことによって、記録媒体上への画像形成を実現する。

上記の構成において、帯電部位における感光体ドラムと帯電ローラーの加圧接触作用と、現像部位における感光体ドラムと現像ローラーの加圧接触作用の安定化は、画像形成の機能上、重要である。

従来、これら帯電ローラーと現像ローラーの感光体ドラムへの加圧接触作用を安定化させる構成として以下のような方法がとられている。

１）図１２（ａ）に示すように、一体化されたプロセスカートリッジＣの本体枠内に、帯電ローラー４２、現像ローラー４３を支持し、各々を独立した加圧バネ５２・５３によって感光体ドラム４０へ加圧接触させる構成。ここで、帯電ローラー４２は、その両側軸端部の軸受けを帯電ローラー加圧バネ５２によって感光体ドラム４０方向に付勢させることにより、感光体ドラム４０へ帯電ローラーの導電ゴム部を加圧接触させている。また、現像ローラー４３は、帯電ローラー４２と同様に、その両端部の軸受けを現像ローラー加圧バネ５３によって感光体ドラム４０方向へ付勢させることにより、現像ローラー４３のトナー搬送面を感光体ドラム４０方向へ加圧し、直接接触かまたは、非接触現像の場合には、現像ローラー４３と同軸上に設けられたコロ部材（不図示）などの間隙保持部材を介して加圧接触させている（特許文献１参照）。

２）図１２（ｂ）に示すように、感光体ドラム４０を有するクリーニングユニット５０と、現像ローラー４３を有する現像ユニット６０の２つのユニットの２ピース構成で、プロセスカートリッジを構成する。これら２つのユニットは、支点軸４８のまわりに回転可能なように回転対偶を形成している。ここで、ＳＤ加圧バネ４９を作用させて支点軸４８まわりに図中時計方向のモーメントを発生させることにより感光体ドラム４０と現像ローラー４３を加圧接触させる。クリーニングユニット５０側に設けられた帯電ローラー４２は、上記１）の構成と同様、帯電ローラー加圧バネ５２によって感光体ドラム４０方向に付勢させることにより感光体ドラム４０へ帯電ローラー４２の導電ゴム部を加圧接触させる（特許文献２参照）。

３）上記２）の２ユニット構成において、帯電ローラー４２が現像ユニット６０側即ち帯電ローラー４２と現像ローラー４３が同じ側のユニットにある構成（特許文献３参照）。
特開平６−７５４７１号公報（第６頁、図１〜図４） 特開平５−１０７８２２号公報（第７頁、図２） 特開２００２−６７２２号公報（第１１頁、図１）

電子写真画像形成装置においては、電子写真画像形成装置本体の小型化への要求は高く、これに伴って本体内で大きな空間を占有するプロセスカートリッジの小型化が課題となっている。通常、プロセスカートリッジを４連以上内包するタンデム型のフルカラープリンターにおいては、小型プロセスカートリッジの開発が特に急がれている。

また、従来は、当時として望まれる帯電ローラーと現像ローラーの感光体ドラムへの加圧接触の安定化を十分に満たすものであった。しかしながら、近年、求められるようなった帯電ローラーと現像ローラーの感光体ドラムへの加圧接触の安定化を満たすには加圧構成の改良が求められるようになった。

本発明の他の目的は、プロセスカートリッジの小型化と、帯電ローラーと現像ローラーの電子写真感光体ドラムへの加圧接触の安定化を簡単な構成で実現できるプロセスカートリッジを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、帯電ローラーと現像ローラーの電子写真感光体ドラムへの加圧接触の安定化を簡単な構成で実現できるプロセスカートリッジを取り外し可能に装着する電子写真画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係るプロセスカートリッジの構成は、
記録媒体に画像を形成する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を回転可能に支持すると共に前記電子写真感光体ドラムの径方向に延びる溝を有する第１のユニットと、
前記電子写真感光体ドラムを帯電する帯電ローラーと、前記電子写真感光体ドラムに形成させた潜像を現像する現像ローラーと、前記溝と回転直動対偶により係合する突出軸と、前記帯電ローラーと前記現像ローラーとを前記電子写真感光体ドラムに加圧させるための加圧手段と、を有する第２のユニットであって、前記突出軸と前記溝との係合によって前記電子写真感光体ドラムの円周方向における位置が定まり、当該第２のユニットに加わる重力と、前記加圧手段から受ける加圧力により、前記帯電ローラーと前記現像ローラーを前記電子写真感光体ドラムに当接することで、前記電子写真感光体ドラムの径方向における位置が定まる前記第２のユニットと、
を有することを特徴とする。

上記目的を達成するための本発明に係る電子写真画像形成装置の構成は、
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、
（ａ）電子写真感光体ドラムと、
前記電子写真感光体ドラムを回転可能に支持すると共に前記電子写真感光体ドラムの径方向に延びる溝を有する第１のユニットと、
前記電子写真感光体ドラムを帯電する帯電ローラーと、前記電子写真感光体ドラムに形成させた潜像を現像する現像ローラーと、前記溝と回転直動対偶により係合する突出軸と、前記帯電ローラーと前記現像ローラーとを前記電子写真感光体ドラムに加圧させるための加圧手段と、を有する第２のユニットであって、前記突出軸と前記溝との係合によって前記電子写真感光体ドラムの円周方向における位置が定まり、当該第２のユニットに加わる重力と、前記加圧手段から受ける加圧力により、前記帯電ローラーと前記現像ローラーを前記電子写真感光体ドラムに当接することで、前記電子写真感光体ドラムの径方向における位置が定まる前記第２のユニットと、
を有するプロセスカートリッジと、
（ｂ）前記プロセスカートリッジを取り外し可能に装着する装着手段と、
（ｃ）前記記録媒体を搬送する搬送手段と、
を有す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小型化と、帯電ローラーと現像ローラーの電子写真感光体ドラムへの加圧接触の安定化を簡単な構成で実現できるプロセスカートリッジを提供できる。

また、帯電ローラーと現像ローラーの電子写真感光体ドラムへの加圧接触の安定化を簡単な構成で実現できるプロセスカートリッジを取り外し可能に装着する電子写真画像形成装置を提供できる。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

（１）電子写真画像形成装置全体の説明
図１は、本発明の実施例が具現化される電子写真画像形成装置の一実施例を示すカラー電子写真画像形成装置の全体構成説明図である。図２は記録媒体搬送ユニット３と共に作像ユニットＢを電子写真画像形成装置本体Ａから引き出した状態を示す説明図である。

本実施例のカラー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、記録紙、ＯＨＰシート、布等の記録媒体に画像を形成するレーザービームプリンタである。

本実施例に示すカラー電子写真画像形成装置は、電子写真画像形成装置本体（以下「装置本体」と記す）Ａに、作像ユニットＢと、レーザー光を照射可能な光学ユニット２（２ｙ、２ｍ、２ｃ、２ｋ）と、記録媒体搬送ユニット３（以下「搬送ユニット」と記す）と、定着ユニット７などを備えている。

装置本体Ａは、４つの画像形成ステーションＳ（Ｓｙ、Ｓｍ、Ｓｃ、Ｓｋ）を備えている。Ｓｙはイエロー用、Ｓｍはマゼンタ用、Ｓｃはシアン用、Ｓｋはブラック用の画像形成ステーションである。

作像ユニットＢは、４色分のプロセスカートリッジＣ（Ｃｙ、Ｃｍ、Ｃｃ、Ｃｋ）及びトナーカートリッジＴ（Ｔｙ、Ｔｍ、Ｔｃ、Ｔｋ）を備え、これらのカートリッジＣ、Ｔがそれぞれ対応する各画像形成ステーションＳに取り外し可能である。また作像ユニットＢには４色分のプロセスカートリッジＣの下方に中間転写体ユニット２０を具備している。

光学ユニット２は半導体レーザーを使用したスキャナーユニットであり、各色ごとにスキャナーユニットを装置本体Ａに装備している。

上記構成において、まず１色目、例えばイエローのプロセスカートリッジＣｙとしてカートリッジ化されたドラム形状の電子写真感光体ドラム（以下「感光体ドラム」と記す）４０ｙが帯電手段４２ｙによって一様に帯電される。次に光学ユニット２ｙから照射されたレーザー光Ｌによって感光体ドラム４０ｙに潜像が形成される。そしてその潜像が現像手段４３ｙによって現像剤としてのトナーにより現像されてトナー像が形成される。感光体ドラム４０ｙ上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ２２ｙの作用によって像担持体としての中間転写ベルト２０ａ上に一次転写される。

同様の画像形成工程がマゼンタｍ、シアンｃ、ブラックｋ用の各プロセスカートリッジＣｍ、Ｃｃ、Ｃｋにおいても行われる。そして各色のトナー像が感光体ドラム４０に形成され、先に形成されたトナー像に順番に重ね転写される。

一方、装置本体Ａ下部のマルチ給紙カセット１内に積載された記録媒体Ｐは分離給送機構を構成するピックアップローラー３ａによりフィード／リタードローラー対３ｂによって表層の１枚のみ分離される。そして、記録媒体Ｐは搬送ローラー対３ｃを通過してレジストローラー対５へ送られる。記録媒体Ｐはレジストローラー対５によって２次転写領域に搬送される。そして２次転写ローラ６の作用によって中間転写ベルト２０ａ上に形成されたトナー像が記録媒体Ｐに転写される。このときに転写しきれずに中間転写ベルト２０ａ上に残った廃トナーはクリーニング装置２１に構成された不図示のクリーニングブレードによって除去される。これによって中間転写ベルト２０ａは次の画像形成をおこなうことができる。

トナー像を転写された記録媒体Ｐは定着ユニット７に搬送され、定着ローラ７ａと加圧ローラ７ｂのニップ部にてトナー像が定着される。トナー像が定着された記録媒体Ｐは、排紙ローラ８、９によって装置本体Ａ上部の排紙トレー１０もしくは装置本体Ａ側面に設けられた側面排紙トレー１１上へ排紙される。

ここで、搬送ユニット３は、図２に示すように２次転写ローラー６、レジストローラー対５、分離給送機構３ａ、３ｂ、３ｃおよび給送ユニット４をすべて１つのユニットとして構成されている。この搬送ユニット３は、装置本体Ａと適宜な機構を用いて引出し可能に連結され、装置本体Ａの図中右側（マルチ給紙ユニット４側）より引き出せるようになっている。この搬送ユニット３上には作像ユニットＢが搭載されている。この作像ユニットＢは搬送ユニット３に対して記録媒体Ｐの搬送方向Ｘと直交（交差）する上下方向（Ｙ方向）に取り外し可能である。そして作像ユニットＢには各色のプロセスカートリッジＣが取り外し可能に装着されている。さらに、各プロセスカートリッジＣにはトナーカートリッジＴが取り外し可能に装着されている。プロセスカートリッジＣ、及びトナーカートリッジＴの着脱構成については追って説明する。

（２）作像ユニットＢ
本実施例における作像ユニットＢについて説明する。

図３はプロセスカートリッジＣからトナーカートリッジＴを取り外した状態の作像ユニットＢを鉛直上方向よりみた外観斜視図である。図に示すように、作像ユニットＢは、中間転写ベルトユニット２０上に、作像が行われる順にイエローｙ、マゼンダｍ、シアンｃ、黒色ｋのトナー像の形成を行うプロセスカートリッジＣを４連並べた水平タンデム構成の作像ユニットである。各色のトナーは各プロセスカートリッジＣの上部にセットされるトナーユニットＴから定量供給される。本実施例の電子写真画像形成装置においてトナーカートリッジＴのトナー容量は、５％印字換算でＡ４、３０００枚である。作像ユニットＢの耐久枚数は５００００枚である。ここで図中Ｂａは作像ユニットＢの駆動側、Ｂｂは作像ユニットＢの非駆動側を示す。

図４は図３に示す作像ユニットＢの駆動側Ｂａの側面図である。画像形成時の作像プロセススピードの速度基準は中間転写ベルト２０ａの周速度においている。本実施例においては、この基準速度と各色プロセスカートリッジＣの像形成の同期をとるために歯付ベルト２３による駆動伝達方法を用いている。即ち、中間転写体ユニット２０において、無端ベルト体である中間転写ベルト２０ａは３つの張架ローラ２７、２８、２９に巻きついている。３つのローラのうちローラ２７は駆動ローラ、ローラ２８はテンションローラ、２９は従動ローラである。中間転写ベルト２０ａは駆動ローラ２７の回転駆動によって図中時計方向まわりに周回駆動される。歯付ベルト２３は、中間転写ベルト２０ａの内側に設けられている。この歯付ベルト２３は、駆動ローラ２５と同軸上の駆動プーリー２７と、テンションプーリー２４と、転写ローラーギア２５と同軸上の転写ローラープーリー２５ａとに巻回されている。そして、中間転写ベルト駆動軸上の駆動プーリー２７から動力伝達された歯付ベルト２３は、各色ステーションＳの１次転写ローラー軸上の転写駆動プーリー２５ａを駆動し、さらに転写ローラーギア２５（２５ｙ、２５ｍ、２５ｃ、２５ｋ）とドラムギア２６（２６ｙ、２６ｍ、２６ｃ、２６ｋ）がかみ合うことによって感光体ドラム軸４１（４１ｙ、４１ｍ、４１ｃ、４１ｋ）へ駆動伝達する。

図５は図４に示す作像ユニットＢの断面図である。中間転写ベルト２０ａを挟んで各色の感光体ドラム４０（４０ｙ、４０ｍ、４０ｃ、４０ｋ）の対向位置に１次転写ローラー２２（２２ｙ、２２ｍ、２２ｃ、２２ｋ）が設けられている。各１次転写ローラー２２は対応する感光体ドラム４０と接触して該感光体ドラム上のトナー像を記録媒体Ｐに転写するための転写部位を形成している。図中時計方向まわりに中間転写ベルト２０ａを周回駆動させ、イエローｙ、マゼンダｍ、シアンｃ、ブラックｋの順でトナー像を中間転写ベルト２０ａに転写し２次転写対向ローラー２８位置で記録媒体Ｐに転写する。中間転写ベルト２０ａ上の未転写トナーは中間転写ベルトクリーナー２１によって回収される。

（３）プロセスカートリッジＣ、及びトナーカートリッジＴの着脱構造
図６は作像ユニットＢにおけるプロセスカートリッジＣ、及びトナーカートリッジＴの着脱構造を示す説明図である。

プロセスカートリッジＣは作像ユニットＢに対して、ユーザーが容易に取り外しでき、感光体ドラム４０が寿命に至った場合に交換する。一方、トナーカートリッジＴはプロセスカートリッジＣに対して、ユーザーが容易に取り外しでき、トナーカートリッジＴに収納させたトナーをプロセスカートリッジＣに供給し、収納トナーが無くなった場合に交換する。

作像ユニットＢは、各色のプロセスカートリッジＣを取り外し可能に装着する装着手段として内側板７０ａ、７０ｂと外側板７１ａ、７１ｂを駆動側Ｂａと非駆動側Ｂｂのそれぞれに有する。ここでは、内側板７０ａ、７０ｂと外側板７１ａ、７１ｂは同一の機能を有するため、図では駆動側Ｂａの外側板を省略して示した。

作像ユニットＢの内側板７０ａ、７０ｂには、記録媒体Ｐの搬送方向Ｘ（図１）に沿ってＵ字形状の保持溝７０ａｇ、７０ｂｇが並設されている。一方、作像ユニットＢの外側板７１ａ、７１ｂには、記録媒体Ｐの搬送方向Ｘに沿って縦長Ｕ字形状のガイド溝７１ａｇ、７１ｂｇが並設されている。ガイド溝７１ａ、７１ｂは記録媒体Ｐの搬送方向Ｘと所定の角度をもって斜めに交差するＵ方向に延びている。各色のプロセスカートリッジＣは、作像ユニットＢの駆動側Ｂａにおいて感光体ドラム４０の感光体ドラム軸４１を支持させた軸受４７が内側板７０ａの保持溝７０ａｇと嵌合して固定支持される。また、作像ユニットＢの非駆動側Ｂｂにおいて感光体ドラム軸４１の軸受（非図示）が後側板７１ｂのガイド溝７１ｂｇの保持溝と嵌合して固定支持される。作像ユニットＢへの脱着操作において、各色のプロセスカートリッジＣは、感光体ドラム軸４１を外側板７１ａ、７１ｂのガイド溝７１ａｇ、７１ｂｇにガイドさせて移動することにより矢示Ｕ方向に容易に取り外し可能である。

各色のプロセスカートリッジＣは、現像ユニット６０の上面にトナーカートリッジＴのガイド面６５を有する。ガイド面６５にはガイド突条６５ａが設けられている。トナーカートリッジＴの底面にはガイド突条６５ａと対向する位置にガイド凹部Ｔａが設けられている。ガイド突条６５ａとガイド凹部Ｔａは共に記録媒体Ｐの搬送方向Ｘと直交（交差）する前後方向（Ｚ方向）に延びている。従って各色のトナーカートリッジＴは、対応するプロセスカートリッジＣに対して矢示Ｚ方向に取り外し可能である。そして、各色のトナーカートリッジＴはトナー補給口（不図示）を有する。そして、そのトナー補給口とプロセスカートリッジＣに設けたトナー供給口（不図示）とを連通させた状態にプロセスカートリッジＣに装着される。なお図では、ガイド突条６５ａおよびガイド凹部Ｔａの説明のため、トナーカートリッジＴｍを所定の装着位置よりも非駆動側Ｂｂにスライド移動させて表している。

ここで、各トナーカートリッジＴは同一構造とされている。各トナーカートリッジＴはトナーまたはトナーと磁性キャリアの混合物を収納し、それぞれ不図示の攪拌部材、スクリューが一体的に構成されている。そして各トナーカートリッジＴは攪拌部材、スクリューが回転動作して上記の混合物を攪拌しながらスクリューによってプロセスカートリッジＣの現像ユニット６０に供給する。

（４）プロセスカートリッジＣ
プロセスカートリッジは、電子写真感光体と、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、このカートリッジを装置本体に対して取り外し可能に取り付けられるものである。プロセス手段としては、電子写真感光体を一様に帯電させるための帯電手段と、電子写真感光体に形成された潜像を現像剤によって現像するための現像手段と、電子写真感光体をクリーニングするためのクリーニング手段等がある。本実施例のプロセスカートリッジは、プロセス手段として、上記の帯電手段、現像手段、及びクリーニング手段を具備するものである。

本実施例におけるプロセスカートリッジＣについて説明する。

図７はプロセスカートリッジＣを鉛直上方向よりみた外観斜視図である。図７に示すように、プロセスカートリッジＣは、クリーニングユニット（以下「Ｃユニット」と記す）５０と、このＣユニット５０と結合されるユニットとしての現像ユニット（以下「Ｄユニット」と記す）６０の２つのユニットより構成されている。ここで図中Ｃａは感光体ドラム４０の駆動ギア２６があるプロセスカートリッジＣの駆動側、Ｃｂはその反対側の非駆動側を示す。

（５）Ｃユニット５０とＤユニット６０の結合構成
Ｃユニット５０とＤユニット６０の結合構成を図８、図９を用いて説明する。図８は、Ｃユニット５０とＤユニット６０の非駆動側の結合構成を示す分解斜視図である。図９において（ａ）はＣユニット５０とＤユニット６０を結合したプロセスカートリッジＣの断面図、（ｂ）は側面図である。

Ｃユニット５０とＤユニット６０の結合構成は駆動側も同様な構成とされる。Ｃユニット５０は枠体あるいは第１枠体としてのクリーニングユニット枠体（以下「Ｃユニット枠体」と記す）５４を有し、このＣユニット枠体５４の駆動側に設けたサイドプレート５５に感光体ドラム４０の両端に具備させた感光体ドラム軸（以下「ドラム軸」と記す）４１を軸受４７によって回転可能に支持させている。またＣユニット枠体５４にはクリーニング手段としてのクリーニングブレード５３を取り付けている（図９（ａ））。Ｄユニット６０はユニット枠体あるいは第２枠体としての現像ユニット枠体（以下「Ｄユニット枠体」と記す）６１を有し、このＤユニット枠体６１の駆動側に設けたサイドプレート６２に現像手段である現像ローラー４３、及び帯電手段である帯電ローラー４２を軸受（不図示）によって回転可能に支持させている。そして、帯電ローラー４２とＤユニット枠体６１の間の間隙部６０ａが、レーザースポットＬ（図１）の露光用の窓（開口）となっている。

Ｃユニット枠体５４のサイドプレート５５には、感光体ドラム４０の回転中心から半径方向に伸びる直線Ｒを対称線としてＵ字溝５５ａが設けられている。また、Ｄユニット枠体６１のサイドプレート６２には突出軸６２ａが形成される。

ここで、図８のようにＣユニット５０とＤユニット６０を対向させ、Ｃユニット５０の感光体ドラム４０に対して、Ｄユニット６０の現像ローラー４３、及び帯電ローラー４２を接触させ、かつ各ユニット５０・６０に形成されたＵ字溝５５ａと突出軸６２ａを係合させる。

ここで、上記の構成におけるＣユニット５０とＤユニット６０間の位置決めについて、これらを断面と平行な平面内における平面機構として考察する。

Ｄユニット６０のＣユニット５０に対する運動の自由度を数えると、
１）現像ローラー４３が感光体ドラム４０に接触運動する線点対偶による自由度１の拘束。
２）帯電ローラー４２が感光体ドラム４０に接触運動する線点対偶による自由度１の拘束。
３）Ｃユニット５０のＵ字溝５５ａとＤユニット６０の突出軸６２ａの係合によって形成される回転直動対偶による自由度１の拘束。
の計３拘束によって平面機構上静定となる。

Ｃユニット５０に対するＤユニット６０の加圧のための外部作用は、加圧手段としての引張りコイルスプリングであるＳＤ加圧バネ（以下「加圧バネ」と記す）４９を用いて得ている。本実施例では、加圧バネ４９の一端を係止させた加圧プレート５９（図８）を中間転写体ユニット２０（図４）のフレームＦに軸５９ｂを介して回動可能に取り付けてある。そして、この加圧プレート５９に形成したＵ字溝５９ａをＣユニット５０のサイドプレート６２に設けた突出軸５５ｂに係合させて、加圧バネ４９の他端をＤユニット６０のサイドプレート６２端部設けたバネ軸６２ｂ（図８）に係止させている。この加圧バネ４９によって、現像ローラー４３と帯電ローラー４２を感光体ドラム４０に加圧接触させる作用９５ａ，９５ｂ（図１２）を得ている。

上記の構成において、所望の帯電ローラー加圧反力９２、現像ローラー加圧反力９３ａ，９３ｂを得るための加圧バネ４９の作用９５ａ，９５ｂの設定方法について図９（ａ）、図１０を用いて説明する。

(i)現像ローラー４３の加圧反作用は、現像ローラー４３の現像域Ｗの両外側に設けられた間隔保持用のスペーサーコロ４３ａ，４３ｂが感光体ドラム４０と接触するために、作用点はこの接触点であり、方向はこの接触点における感光体ドラム面の外向き法線方向である２つの作用９３ａ，９３ｂである。

(ii)帯電ローラー４２の加圧反作用は、帯電ローラー４２がクラウン形状を有するために、その合力が接触全長の中央部に作用すると仮定し、その方向はこの作用点における感光体ドラム面の外向き法線方向である作用９２である。

(iii)Ｃユニット枠体５４のＵ字溝５５ａからＤユニット枠体６１の突出軸６２ａが受ける作用は、Ｕ字溝平面部の法線方向である作用９４ａ，９４ｂである。

以上未知の作用は９３ａ，９３ｂ，９２，９４ａ，９４ｂのその大きさのみ未知の作用５つとなる。

Ｄユニット６０へのその他の外力としては次の２つを考慮した。

(iv)Ｄユニット６０の質量による重量９１：設計時の質量計算、及び実測によりトナー有／空時の質量と作用点を求めた。

(v)Ｄユニット駆動時９６：実機でのトルク測定値から作用点をかみ合いピッチ点としてその３分力を求めた。

上記Ｄユニット６０への作用を用いてＤユニットの空間的なつりあいを計算した。

なおここで実際に計算に用いたのは、Ｚ軸（ドラム軸方向）の並進を除く、並進２方向（Ｆｘ、Ｆｙ）と各軸回りのモーメント（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）の５つのつりあいである。

以上の検討を行いＳＤ加圧バネ４９の作用点と作用力、方向を設計し検証したところ、上記の構成で実使用上の条件下で現像ローラー加圧力３．９Ｎ±３０％（スペーサーコロ片側）、帯電ローラー加圧力６．９Ｎ±３０％（合力）内に維持することが可能であった。尚、ここでの実使用条件とは、トナーの有／空、バネの公差、駆動トルク変化を見込んだ条件である。

上記の現像ユニット６０、及びプロセスカートリッジＣにおける帯電ローラー４２、現像ローラー４３の感光体ドラム４０への加圧接触構成によれば、従来のようなローラー毎の独立した加圧部材や加圧案内部材、あるいはユニット間の回転支点軸などを設ける必要がなく、簡易な構成で安定した加圧構成を実現できる。この結果として、プロセスカートリッジＣの大幅な小型化が可能となる。

本実施例では、加圧手段として１対の加圧バネ４９を使用したが、現像ユニット６０あるいはプロセスカートリッジＣの構成レイアウト上の制約で加圧バネ４９による上記の作用点が設定できない場合や、さらに加圧力を安定させる目的で複数の加圧バネ４９を用いてもよい。

（６）プロセスカートリッジＣの画像形成プロセス
図１１を用いて本実施例のプロセスカートリッジＣの画像形成プロセスについて説明する。図１１は、プロセスカートリッジＣの断面図である。

画像形成プロセス（作像プロセス）の中心となる感光体ドラム４０は、アルミニウム製の引き抜きシリンダーの外周面に機能性膜であるＵＣＬ（下引き層）、ＣＧＬ（キャリア発生層）、ＣＴＬ（キャリア移送層）を順にコーティングしたＯＰＣ（有機光半導体）である。

画像形成プロセスにおいては、感光体ドラム４０は所定の角速度で画像形成装置より図中矢示の時計方向まわりに回転駆動される。

導電ゴムのローラー部を感光体ドラム４０に加圧接触している帯電ローラー４２は、感光体ドラム４０に接触従動回転する。ここで帯電ローラー４２の金属軸部４２ａに感光体ドラム４０に対して例えばＶｄ（暗電位）として−７００Ｖの直流電圧を印加すると、誘電性のコート膜を有する感光体ドラム４０の表面電位を−４５０Ｖとなる一様な表面電荷分布を形成することができる。

この一様な表面電荷分布面に対して、帯電部と後述する現像部の間、図中、感光体４０の鉛直方向最高位置付近にスキャナーユニット２（図１）により画像データーに対応したレーザー光Ｌのスポットパターンを感光体ドラム軸４１と平行な方向に走査し露光する。レーザースポットにより露光した部位は、ＣＧＬでキャリアが発生し、一様帯電している表面電荷による電場の作用でホールがＣＴＬを移動し、表面電荷を打ち消す。この結果、露光部位はＶｌ（明電位）−５０Ｖであり、未露光部位Ｖｄ（暗電位）−４００Ｖの表面電荷密度分布即ち潜像を形成することができる。

次の画像形成プロセスである現像プロセスは、本実施例ではいわゆる１成分非磁性接触現像方式を採用している。

導電ゴムのローラー部を感光体ドラム４０に加圧接触している現像ローラー４３は、非図示の駆動機構によって感光体ドラム４０とは独立に駆動され、接触部位における接線速度方向は同じであるが、現像ローラー４３と感光体ドラム４０の接線速度比は約２：１である。

トナーカートリッジＴ（図１）から定量供給されたトナーは供給ローラー４６、トリマー４４と現像ローラー４３との間の相互作用により接触帯電し、現像ローラー４３の表層に単位面積あたりの質量が所望の値となるように規制されて現像部位に搬送される。ここで、例えば現像バイアスとして感光体ドラム４０に対してＶ＝−２００Ｖを印加すると、前述の潜像条件であれば、現像コントラストＶｃ＝１５０Ｖ、バックコントラストＶｂｃ＝２００Ｖによりトナー像を感光体ドラム４０上に形成することができる。

感光体ドラム４０上に形成されたトナー像は、１次転写ローラー２２が中間転写体ベルト２０ａ（図５）をはさんで加圧接触する転写部位において、１次転写ローラー２２に印加した転写電圧による電場の作用により、中間転写体ベルト２０ａ（図５）上へ転写される。

感光体ドラム４０上の未転写トナーはクリーニングブレード５３としての一部を構成するウレタンゴム製の弾性ブレード本体５２によりドラム表面より掻き落とされ、廃トナースクリュー４５により、作像ユニットＢに設けられた廃トナー容器（非図示）に回収される。

電子写真画像形成装置の一実施例を示す全体構成説明図。 記録媒体搬送ユニットと共に作像ユニットを電子写真画像形成装置本体から引き出した状態を示す説明図。 プロセスカートリッジからトナーカートリッジを取り外した状態の作像ユニットを鉛直上方向よりみた外観斜視図。 図３に示す作像ユニットの駆動側の側面図。 図４に示す作像ユニットの断面図。 作像ユニットにおけるプロセスカートリッジ、及びトナーカートリッジの着脱構造を示す説明図。 図７はプロセスカートリッジを鉛直上方向よりみた外観斜視図。 クリーニングユニットと現像ユニットの非駆動側の結合構成を示す分解斜視図。 （ａ）はＣユニットとＤユニットを結合したプロセスカートリッジの断面図、（ｂ）は側面図。 帯電ローラーおよび現像ローラーの加圧反力、その加圧反力を得るための加圧バネの作用を示す説明図。 プロセスカートリッジの断面図。 従来のプロセスカートリッジの加圧構成を示す断面図。

符号の説明

Ｃ‥‥プロセスカートリッジ
４０‥‥感光体ドラム
４２‥‥帯電ローラー
４３‥‥現像ローラー
４９‥‥ＳＤ加圧バネ
５０‥‥クリーニングユニット
５４‥‥クリーニングユニット枠体
５５ａ‥‥Ｕ字溝
６０‥‥現像ユニット
６１‥‥現像ユニット枠体
６２ａ‥‥突出軸
Ａ‥‥電子写真画像形成装置本体

Claims (2)

1. 記録媒体に画像を形成する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を回転可能に支持すると共に前記電子写真感光体ドラムの径方向に延びる溝を有する第１のユニットと、
   前記電子写真感光体ドラムを帯電する帯電ローラーと、前記電子写真感光体ドラムに形成させた潜像を現像する現像ローラーと、前記溝と回転直動対偶により係合する突出軸と、前記帯電ローラーと前記現像ローラーとを前記電子写真感光体ドラムに加圧させるための加圧手段と、を有する第２のユニットであって、前記突出軸と前記溝との係合によって前記電子写真感光体ドラムの円周方向における位置が定まり、当該第２のユニットに加わる重力と、前記加圧手段から受ける加圧力により、前記帯電ローラーと前記現像ローラーを前記電子写真感光体ドラムに当接することで、前記電子写真感光体ドラムの径方向における位置が定まる前記第２のユニットと、
   を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
2. 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、
   （ａ）電子写真感光体ドラムと、
   前記電子写真感光体ドラムを回転可能に支持すると共に前記電子写真感光体ドラムの径方向に延びる溝を有する第１のユニットと、
   前記電子写真感光体ドラムを帯電する帯電ローラーと、前記電子写真感光体ドラムに形成させた潜像を現像する現像ローラーと、前記溝と回転直動対偶により係合する突出軸と、前記帯電ローラーと前記現像ローラーとを前記電子写真感光体ドラムに加圧させるための加圧手段と、を有する第２のユニットであって、前記突出軸と前記溝との係合によって前記電子写真感光体ドラムの円周方向における位置が定まり、当該第２のユニットに加わる重力と、前記加圧手段から受ける加圧力により、前記帯電ローラーと前記現像ローラーを前記電子写真感光体ドラムに当接することで、前記電子写真感光体ドラムの径方向における位置が定まる前記第２のユニットと、
   を有するプロセスカートリッジと、
   （ｂ）前記プロセスカートリッジを取り外し可能に装着する装着手段と、
   （ｃ）前記記録媒体を搬送する搬送手段と、
   を有することを特徴とする電子写真画像形成装置。