JP5874911B2 - プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 - Google Patents
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このようなプロセスカートリッジは、画像形成装置本体への装着動作にともない感光体ドラム(像担持体)の一端側に設置された歯車やカップリング等の駆動伝達部が画像形成装置本体の駆動部に連結されて、画像形成装置本体から感光体ドラムに駆動力が伝達されて感光体ドラムが所定方向に回転駆動されることになる。また、プロセスカートリッジには、画像形成装置本体によって駆動される感光体ドラムからさらに駆動力がそれぞれ伝達されて所定方向に従動回転する複数の従動回転体が設置されている。このような従動回転体としては、帯電ローラや現像ローラやクリーニングローラ等がある。
しかし、感光体ドラム(像担持体)に設置した複数のハスバ歯車は、ネジレ方向が左方向のものと右方向のものとが混在していたため、複数のハスバ歯車に作用する力によって感光体ドラムが回転軸方向にスラスト移動する方向が定まらないという問題があった。このように感光体ドラムの回転軸方向にスラスト移動する方向が定まらずに、回転軸方向の正逆方向に揺動した状態で感光体ドラム上にて作像プロセスがおこなわれてしまうと、出力画像上において走査方向の画像ズレが発生する等の異常画像が生じてしまうことになる。
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
図1において、1は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の装置本体、2は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、3は原稿Dを原稿読込部4に搬送する原稿搬送部、4は原稿Dの画像情報を読み込む原稿読込部、7は転写紙等の記録媒体Pが収容される給紙部、9は記録媒体Pの搬送タイミングを調整するレジストローラ(タイミングローラ)、11Y、11M、11C、11BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)のトナー像が形成される像担持体としての感光体ドラム、12は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上を帯電する帯電ローラ(帯電部)、13は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成される静電潜像を現像する現像装置、14は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成されたトナー像を記録媒体P上に重ねて転写する転写バイアスローラ(1次転写バイアスローラ)、15はプロセスカートリッジ(着脱ユニット)、を示す。
まず、原稿Dは、原稿搬送部3の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部4のコンタクトガラス5上に載置される。そして、原稿読込部4で、コンタクトガラス5上に載置された原稿Dの画像情報が光学的に読み取られる。
書込み部2において、4つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれ、中間転写ベルト17との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、中間転写ベルト17の内周面に当接するように転写バイアスローラ14が設置されている。そして、転写バイアスローラ14の位置で、中間転写ベルト17上に、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される(1次転写工程である。)。
その後、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKにおける一連の作像プロセスが終了する。
その後、中間転写ベルト17表面は、中間転写ベルトクリーニング部19の位置に達する。そして、中間転写ベルト17上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部19に回収されて、中間転写ベルト17における一連の転写プロセスが終了する。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部7から、給紙ローラ8により給送された記録媒体Pが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ9に導かれる。レジストローラ9に達した記録媒体Pは、タイミングを合わせて、2次転写ニップに向けて搬送される。
そして、定着工程後の記録媒体Pは、排紙ローラによって、装置本体1外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
図2に示すように、作像部は、像担持体としての感光体ドラム11、感光体ドラム11を帯電する帯電部としての帯電ローラ12、感光体ドラム11上に形成される静電潜像を現像する現像装置13(現像部)、感光体ドラム11上の未転写トナーを回収するクリーニングブレード15a(クリーニング部)、感光体ドラム11上に潤滑剤を供給する潤滑剤供給装置16(潤滑剤供給部)、等で構成されている。
そして、本実施の形態では、作像部の構成部材のうち、感光体ドラム11と帯電ローラ12とクリーニングブレード15a(クリーニング部)と潤滑剤供給装置16とが、プロセスカートリッジ15として一体化されていて、プロセスカートリッジ15(着脱ユニット)として装置本体1に着脱可能に構成されている。また、現像装置13は、プロセスカートリッジ15とは別のユニットとして、装置本体1に対して着脱可能に構成されている。
なお、各色の作像部(又は、プロセスカートリッジ)はほぼ同一構造であるために、図2〜図10にて作像部やプロセスカートリッジは符号のアルファベット(Y、C、M、BK)を除して図示する。
また、プロセスカートリッジ15は、概ね、図3に示すような外観をなしている。
図示は省略するが、感光体ドラム11は、基層としての導電性支持体上に、絶縁層である下引き層、感光層としての電荷発生層及び電荷輸送層、保護層(表面層)が順次積層されている。
感光体ドラム11の導電性支持体(基層)としては、体積抵抗が1010Ωcm以下の導電性材料を用いることができる。
そして、帯電ローラ12には、装置本体1に設置された不図示の電源部から所定の電圧(帯電バイアス)が印加されて、これにより対向する感光体ドラム11の表面を一様に帯電する。
なお、本実施の形態では、帯電ローラ12を感光体ドラム11に接触させているが、帯電ローラ12を感光体ドラム11に対して接触させずに微小ギャップをあけて対向させることもできる。
詳しくは、図2を参照して、本実施の形態における現像装置13は、1成分現像方式の現像装置であって、現像ローラ13a(現像剤担持体)、供給ローラ13b、薄層化部材としてのドクターブレード13c、撹拌部材13d、等で構成されている。
まず、現像装置13内に供給され収容されたトナーの一部が、供給ローラ13bに担持される。供給ローラ13bに担持されたトナーは、現像ローラ13aとの圧接部で摩擦帯電された後に、現像ローラ13a上に移動して担持される。その後、現像ローラ13a上に担持されたトナーは、ドクターブレード13cの位置で、薄層化・均一化された後に、感光体ドラム11との当接位置(現像領域)に達する。そして、この位置で、現像領域に形成された電界(現像電界)によって、感光体ドラム11上に形成された潜像にトナーが吸着される。
このような球形トナーを用いる場合、従来は、クリーニングブレード15aと感光体ドラム11との僅かな隙間に入り込んでやがてその隙間をすり抜けてクリーニング不良が生じることがあった。しかし、本実施の形態では、潤滑剤供給装置16によって潤滑剤を感光体ドラム11表面に塗布して、感光体ドラム11上におけるトナー剥離性(除去性)を向上させるために、クリーニング不良の発生が抑止される。
また、本実施の形態におけるクリーニングブレード15aは、潤滑剤供給ローラ16aによって感光体ドラム11上に供給された潤滑剤を薄層化する薄層化ブレードとしても機能する。
このように構成された潤滑剤供給装置16によって、感光体ドラム11上に潤滑剤が供給される。そして、潤滑剤供給装置16の下流側に配設されたクリーニングブレード15aによって、感光体ドラム11上に供給された潤滑剤が薄層化される。
ブラシ毛の長さが20mmを超えると、経時における感光体ドラム11との繰り返し摺擦によって、ブラシ毛が所定方向に倒毛して、固形潤滑剤16bの掻取性や感光体ドラム11からのトナー除去性が低下してしまう。これに対して、ブラシ毛の長さが0.2mm未満であると、固形潤滑剤16bや感光体ドラム11に対する物理的な当接力が不足してしまう。したがって、ブラシ毛の長さは上述の範囲であることが好ましい。
固形潤滑剤16bの後方部には,潤滑剤供給ローラ16aと固形潤滑剤16bとの接触ムラをなくすために付勢部材としての圧縮スプリング16cが配置されていて、保持部材16eに保持(貼着)された状態の固形潤滑剤16bを潤滑剤供給ローラ16aに向けて付勢している。
ステアリン酸亜鉛は、代表的なラメラ結晶紛体である。ラメラ結晶は両親媒性分子が自己組織化した層状構造を有していて、せん断力が加わると層間にそって結晶が割れて滑りやすい。したがって、感光体ドラム11表面を低摩擦係化することができる。すなわち、せん断力を受けて均一に感光体ドラム11表面を覆っていくラメラ結晶によって、少量の潤滑剤によって効果的に感光体ドラム11表面を覆うことができる。
このとき、潤滑剤供給ローラ16aにより塗布する粉体状の潤滑剤は微粉であるほど、クリーニングブレード15aにより感光体ドラム11上に分子膜レベルで薄膜化される。
なお、本実施の形態では、潤滑剤供給ローラ16aを感光体ドラム11に対して順方向で接触するように回転させているが、潤滑剤供給ローラ16aを感光体ドラム11に対してカウンタ方向で接触するように回転させることもできる。
先に説明したように、プロセスカートリッジ15は、画像形成装置本体1に対して着脱可能に設置される。詳しくは、図1の装置本体1において、不図示の本体カバーが開放された状態で、各色のプロセスカートリッジ15がそれぞれ+X方向に装着されることになる(又は、−X方向に離脱されることになる。)。
プロセスカートリッジ15は、装置本体1の案内レール100(図7を参照できる。)に沿うように装着されて、装置本体1における位置が定められる。
なお、図3等を参照して、カップリング11aは、サイドカバー15dの開口部15d1から外部(装置本体1の本体カップリング115の側である。)に露呈するように形成されている。また、図5に示すように、カップリング11aは、回転方向に間隔をあけて配列された複数の爪部11a1が+X方向(図5(A)の紙面垂直方向である。)に突出するように形成されている。
また、図6に示すように、装置本体1の本体側板110には、モータ軸に本体側カップリング115が設置された駆動モータ116が固設されている。また、図5を参照して、本体側カップリング115は、回転方向に間隔をあけて配列された複数の爪部115aが−X方向に突出するように形成されていて、この爪部115aが感光体ドラム11のカップリング11aの爪部11a1に噛み合って駆動が伝達されることになる。
具体的に、感光層等が形成された円筒状(ドラム状)のドラム主部の一端側には、外周部に第1ハスバ歯車11bが形成されて内周部にカップリング11aが形成されたフランジが、圧入接着されている。また、ドラム主部の他端側には、外周部に第2ハスバ歯車11cが形成されたフランジが、圧入接着されている。
一方、帯電ローラ12における一方の端部の軸部には、感光体ドラム11の第2ハスバ歯車11cに噛合するハスバ歯車12a(帯電ローラ用ハスバ歯車)が設置されている。また、潤滑剤供給ローラ16aにおける一方の端部の軸部には、感光体ドラム11の第1ハスバ歯車11bに噛合するハスバ歯車16a1(潤滑剤供給ローラ用ハスバ歯車)が設置されている。さらに、搬送スクリュ15bにおける一方の端部の軸部には、潤滑剤供給ローラ用ハスバ歯車16a1に噛合するハスバ歯車15b1(搬送スクリュ用ハスバ歯車)が設置されている。
このように感光体ドラム11は、−X方向と+X方向との正逆方向に揺動することなく、+X方向のみにスラスト移動することになるため、回転軸方向の正逆方向に揺動した状態で感光体ドラム11上にて作像プロセスがおこなわれてしまって出力画像上において走査方向の画像ズレが発生する等の異常画像が生じてしまう不具合が抑止される。
これに対して、複数のハスバ歯車11b、11cのネジレ方向が異なる場合には、感光体ドラム11上で作像プロセスがおこなわれている間にも、感光体ドラム11が回転軸方向の正逆方向に細かく移動してしまう可能性があるため、上述したような異常画像が生じてしまうことになる。
なお、本実施の形態では、感光体ドラム11に設置された2つのハスバ歯車11b、11cのネジレ方向を左方向に統一して設定したが、2つのハスバ歯車11b、11cのネジレ方向を右方向に統一して設定することもできる。
このような構成により、感光体ドラム11のカップリング11a(爪部11a1)と、装置本体1の本体側カップリング115(爪部115a)と、の噛み合いが深くなるために、噛み合い不良によって装置本体1側からプロセスカートリッジ15に駆動が伝達されなくなる不具合を抑止することができる。
また、本実施の形態では、駆動伝達部としてカップリング11aを用いたが、駆動伝達部として平歯車やハスバ歯車を用いることもできる。特に、駆動伝達部として平歯車を用いた場合には、それに噛合する装置本体側の平歯車との間に、X成分に作用する力が生じないために、上述した駆動伝達部に作用する力が+X方向になるような設定が不要になる。また、駆動伝達部としてハスバ歯車を用いた場合には、それに噛合する装置本体側のハスバ歯車との間に、X成分に作用する力が生じるために、上述した駆動伝達部に作用する力が+X方向になるような設定をおこなうことが好ましい。
詳しくは、ストッパ部15d3は、感光体ドラム11の一端側の端面に点接触するように、サイドカバー15dの内側に起立するように2つ(又は、3つ)設置された突起部である。このようにストッパ部15d3を設けることで、回転する感光体ドラム11の摺動抵抗を大きくすることなく、複数のハスバ歯車11b、11cに作用する力によって感光体ドラム11が+X方向に無制限にスラスト移動するのを防止することができる。
なお、本実施の形態では、ストッパ部15d3をサイドカバー15dに設置したが、ストッパ部を感光体ドラム11の端面に設置することもできるし、ストッパ部をその他の部材に設置することもできる。
図7(A)及び図7(B)に示すように、本実施の形態では、プロセスカートリッジ15の着脱動作によって感光体ドラム11と装置本体1の中間転写ベルト17とが摺接して双方の部材11、17にダメージが生じるのを防止するために、装着時においてプロセスカートリッジ15が中間転写ベルト17から離間した位置で+X方向に移動した後に、位置決めピン111に嵌合する直前の位置で中間転写ベルト17に近接して+X方向に移動して位置決めされるように、案内レール100を形成している。そのため、プロセスカートリッジ15と本体側カップリング115(又は、位置決めピン111)との嵌合の深さを大きく設定しにくくなっている。これに対して、本実施の形態では、プロセスカートリッジ15が装置本体1に装着された後に、装置が稼働されると複数のハスバ歯車11b、11cに作用する力によって感光体ドラム11が+X方向にスラスト移動するように構成しているため、プロセスカートリッジ15と本体側カップリング115とがその後に深く嵌合することになり、噛み合い不良によって装置本体1側からプロセスカートリッジ15に駆動が伝達されなくなる不具合を抑止することができる。
なお、プロセスカートリッジ15を装置本体1から取り出すときには、感光体ドラム11を逆回転させて感光体ドラム11(プロセスカートリッジ15)を−X方向に移動させる力を作用させることで、プロセスカートリッジ15の離脱時の操作性を向上させることができる。
図8に示す変形例1は、感光体ドラム11にネジレ方向が左方向に設定された3つのハスバ歯車11b、11c、11dが設置されている。そして、搬送スクリュ15bは、潤滑剤供給ローラ用ハスバ歯車16a1を介して感光体ドラム11によって駆動伝達されるのではなくて、感光体ドラム11の第3ハスバ歯車11dから搬送スクリュ用ハスバ歯車15b1に直接的に駆動力が伝達される。
図9に示す変形例2は、潤滑剤供給ローラ16aが設置されておらず、感光体ドラム11の第1ハスバ歯車11bから搬送スクリュ15bの搬送スクリュ用ハスバ歯車15b1に直接的に駆動力が伝達される。
図10に示す変形例3は、潤滑剤供給ローラ16aが設置されておらず、感光体ドラム11の第1ハスバ歯車11bからアイドラ歯車22(ハスバ歯車である。)を介して搬送スクリュ15bの搬送スクリュ用ハスバ歯車15b1に駆動力が伝達される。
そして、これらの場合であっても、感光体ドラムに設置した複数のハスバ歯車のネジレ方向をすべて同じ方向に設定することで、本実施の形態のものと同様の効果を得ることができる。
これに対して、現像装置13をもプロセスカートリッジ15の構成部材とすることもできる。その場合、現像ローラ13a等を従動回転体として感光体ドラム11に設置したハスバ歯車を介して従動回転することができる。そして、その場合に、感光体ドラム11に設置するハスバ歯車のネジレ方向も、その他のハスバ歯車のネジレ方向と一致するように形成されることになる。このような場合にも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態では、1成分現像剤を用いる1成分現像方式の現像装置13が搭載された画像形成装置に対して本発明を適用したが、2成分現像剤を用いる2成分現像方式の現像装置13が搭載された画像形成装置に対しても当然に本発明を適用することができる。
11、11Y、11M、11C、11B 感光体ドラム(像担持体)、
11a カップリング(駆動伝達部)、
11b 第1ハスバ歯車、 11c 第2ハスバ歯車、
12 帯電ローラ(従動回転体)、
12a 帯電ローラ用ハスバ歯車、
15 プロセスカートリッジ、
15b 搬送スクリュ(従動回転体)、
15b1 搬送スクリュ用ハスバ歯車、
15d3 ストッパ部、
16a 潤滑剤供給ローラ(従動回転体)、
16a1 潤滑剤供給ローラ用ハスバ歯車、
17 中間転写ベルト、
100 案内レール、
110 本体側板、
111 位置決めピン、
115 本体側カップリング。
Claims (5)
- 画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されるプロセスカートリッジであって、
回転軸方向の端部にカップリングが設置されて、前記画像形成装置本体から前記カップリングに駆動力が伝達されて所定方向に回転する像担持体と、
前記像担持体から駆動力がそれぞれ伝達されて所定方向に従動回転する複数の従動回転体と、
を備え、
前記画像形成装置本体に対して前記カップリングが設置された回転軸方向の端部を装着方向奥側として前記像担持体の回転軸方向に沿うように装着されるときに、前記画像形成装置本体に設置された転写ベルトに対して重力方向に離間した位置から近接した位置に向けて案内して位置決めする案内レールに案内され、
前記像担持体は、前記複数の従動回転体にそれぞれ設置されたハスバ歯車に直接的に又はアイドラ歯車を介してそれぞれ噛合するとともに、それぞれのネジレ方向がすべて同じ方向になるように形成された複数のハスバ歯車が設置されて、前記カップリングが設置された回転軸方向の端部の側に向けて当該像担持体が回転軸方向に移動できるように構成されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 前記駆動力の伝達によって前記カップリングが設置された回転軸方向の端部の側に向けて前記像担持体が回転軸方向に移動され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。
- 前記複数のハスバ歯車の回転によって回転軸方向に前記像担持体が移動する方向の端部に、前記像担持体に接触して移動を制限するストッパ部が形成されたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のプロセスカートリッジ。
- 前記画像形成装置本体に対して前記カップリングが設置された回転軸方向の端部を装着方向奥側として前記像担持体の回転軸方向に沿うように前記案内レールに案内されて装着されるときに、前記画像形成装置本体に位置決めされる直前の位置で、前記転写ベルトに対して重力方向に離間した位置から近接した位置に向けて回転軸方向に移動しながら案内されることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載のプロセスカートリッジ。
- 請求項1〜請求項4のいずれかに記載のプロセスカートリッジを前記画像形成装置本体に備えたことを特徴とする画像形成装置。
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