JP6192287B2 - 制振部材、感光体ドラムユニット、感光体ドラムユニットを備えるプロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザプリンタ、複写機等の画像形成装置、該画像形成装置に装着されるプロセスカートリッジ、プロセスカートリッジに備えられる感光体ドラムユニット、及び該感光体ドラムユニットに装着される制振部材に関する。

レーザプリンタ、複写機等の画像形成装置にはプロセスカートリッジが備えられている。
プロセスカートリッジは、文字や図形等、表されるべき内容を形成し、これを紙等の記録媒体に転写する部材である。より具体的にはプロセスカートリッジには、転写すべき内容が形成される感光体ドラムユニットが具備され、さらに感光体ドラムユニットに上記転写すべき内容を形成するための各種手段も配置されている。これら各種手段として例えば現像、帯電、クリーンニングを行う手段等を挙げることができる。

感光体ドラムユニットに具備される感光体ドラムは円筒形の部材であり、その作動時には円筒の軸を中心に回転する。しかしこの回転に伴って次に挙げるような原因により騒音が発生する場合がある。すなわち、感光体ドラムを帯電させるための手段として帯電ローラを用い、感光体ドラムを一様に帯電させるために直流電圧に加えて交流電圧を重畳すると、帯電ローラと感光体ドラムとの間の静電容量により、静電容量型スピーカーと同様の原理により感光体ドラムが振動して騒音が発生する。また、クリーニングブレードを感光体ドラムに当接してクリーニングを行う際にクリーニングブレードがびびり、このときにも感光体ドラムが振動して騒音が発生する場合がある。

これらの騒音を低減する手段として、感光体ドラムの内側に制振部材を挿入する技術があり、例えば特許文献１に開示されている。
特許文献１に記載の発明では、長手方向にスリット及びくびれを備える摺接部材が感光体ドラムの内側に装着され、その際に摺接部材外周面と感光体ドラムの内周面との間に所定の摩擦力が生じるように調整されている。ここにはこの所定の摩擦力の範囲内で摺接部材を感光体ドラムの内側に装着することにより制振され騒音の発生が抑制される旨が記載されている。

特許第３２５７２６７号公報

特許文献１に記載の発明では、感光体ドラムの内周面と摺接部材の外周面との摩擦力の程度を所定の範囲内に調整する必要があり、摩擦力がこれより大きい場合や逆にこれより小さい場合には制振の効果が生じない旨が記載されている。摩擦力は接触する両方の面の表面性状や面同士の押圧力により大きく異なり、摩擦力を固体ごとに調整する必要があり、調整の困難や動作の確実性に課題があった。

そこで、本発明は、より確実に感光体ドラムの振動を一定水準以下に抑制するとともに、その装着の条件も緩和できる制振部材を提供することを課題とする。また、当該制振部材を備える感光体ドラムユニット、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置を提供する。

以下、本発明について説明する。ここではわかりやすさのため括弧書きにて図面の参照符号を付すが、本発明はこれに限定されるものではない。

請求項１に記載の発明は、円筒形の部材である保持部材（２１）と、保持部材の円筒形である内側に少なくとも一部が配置される部材である揺動部材（２２）と、揺動部材が揺動可能に、該揺動部材の外周面と、保持部材の内周面とを連結する板バネである弾性部材（２３）と、を備える制振部材（２０）である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の制振部材（２０）において、弾性部材（２３）は、保持部材（２１）の円筒形の内周面に沿って等間隔で複数配置されることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、円筒形の感光体ドラム（１１）と、感光体ドラムの円筒形の内側に配置される請求項１又は２に記載の制振部材（２０）と、を備え、制振部材の保持部材（２１）の外周面が感光体ドラムの内周面に接触するように、制振部材が感光体ドラムの内側に配置されている、感光体ドラムユニット（１０）である。

請求項４に記載の発明は、筐体（２）と、該筐体内に配置される請求項３に記載の感光体ドラムユニット（１０）と、筐体内に配置され感光体ドラムを帯電させる手段（３）と、を備えるプロセスカートリッジ（１）である。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のプロセスカートリッジ（１）を備え、該プロセスカートリッジの感光体ドラムユニット（１０）に回転駆動力を付与することにより画像を形成する画像形成装置である。

本発明によれば、より確実に感光体ドラムの振動を一定水準以下に抑制するとともに、制振部材の感光体ドラムへの装着に際し両者の摩擦力や高精度な位置決め等を必要としないので個体間における振動抑制のばらつきを減少させることが可能となる。

プロセスカートリッジの構造を模式的に表した図である。 図２（ａ）は感光体ドラムユニットの外観斜視図、図２（ｂ）はその一部を透視して示した斜視図である。 感光体ドラムユニットの長手方向断面図である。 感光体ドラムユニットの横断面図である。 制振部材の斜視図である。 図６（ａ）は制振部材の正面図、図６（ｂ）は制振部材の長手方向断面図、図６（ｃ）は制振部材の左側面図である。

本発明の上記した作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。ただし本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。

図１は１つの実施形態に係る感光体ドラムユニット１０（図２参照）を具備するプロセスカートリッジ１の構造を模式的に示した図である。このようなプロセスカートリッジ１を不図示の画像形成装置本体に挿入して配置することにより、画像形成装置である例えばレーザプリンタ、複写機、ファクシミリ等が機能する。以下詳しく説明する。

プロセスカートリッジ１は、その外郭を形成する筐体２を有し、その内側に各種部品が内包されている。本実施形態では具体的には、感光体ドラムユニット１０（図２参照）、帯電ローラ３、現像ローラ４、規制部材５、転写手段６、及びクリーニングブレード７を有している。紙などの媒体がプロセスカートリッジ１の内部を図１にＰで示した線に沿って移動することにより、当該媒体に画像が形成される。

感光体ドラムユニット１０には、紙等の記録媒体に転写すべき文字や図形等が形成される。図２（ａ）に感光体ドラムユニット１０の外観斜視図を示した。また、図２（ｂ）には、感光体ドラムユニット１０の一部を透視した図を示した。図３には図２（ｂ）にＩＩＩ−ＩＩＩで示した線を含む円筒軸方向に沿った長手方向断面図、図４には図３にＩＶ−ＩＶに沿った矢視断面図をそれぞれ示した。

図２〜図４からわかるように感光体ドラムユニット１０は、感光体ドラム１１、フランジ１２、駆動フランジ１３、及び制振部材２０を備えている。以下、図２〜図４及び適宜示す図を参照しつつ感光体ドラムユニット１０について説明する。

感光体ドラム１１は、円筒形であるドラムシリンダの外周面に感光層を被覆した部材である。ドラムシリンダは、アルミニウム等の導電性材料により形成された円筒形シリンダである。そして感光体ドラム１１はこのドラムシリンダの外周面に、スプレーや浸漬塗布等の手段により積層された感光層が設けられることにより構成されている。形成される感光層は特に限定されるものではなく、その目的に応じて公知のものを適用することができる。
感光体ドラム１１の円筒軸方向一端には後述するように駆動フランジ１３が取り付けられ、他端にはフランジ１２が配置されている。また、円筒形である感光体ドラム１１の筒内には図２（ｂ）からわかるように制振部材２０が挿入されている。

フランジ１２は、樹脂により形成された部材で、感光体ドラム１１の一方の端面を覆うように配置される円板状の軸受部１２ａと、軸受部１２ａの一方の面側が突出して感光体ドラム１１の円筒内側に嵌合される嵌合部１２ｂと、が同軸に形成されている。軸受部１２ａは、感光体ドラム１１の端面を覆う円板状であるとともに、画像形成装置本体に具備される軸を受ける部位１２ｃが設けられている。また、フランジ１２には、導電性材料からなる不図示のアース板が配置され、これにより感光体ドラム１１と画像形成装置本体とを電気的に接続させている。

駆動フランジ１３は、感光体ドラム１１の端部のうち上記フランジ１２とは反対側の端部に取り付けられる部材である。駆動フランジ１３は、画像形成装置本体からの駆動力を受けて感光体ドラムユニット１０自体を回転させるとともに、感光体ドラムユニット１０に隣接する他のローラ（帯電ローラ等）にもこの回転力を伝達する機能を有する。具体的には、駆動フランジ１３は、画像形成装置本体の回転軸と連結する軸１３ａを具備し、画像形成装置本体からの回転駆動力を受ける。また、図２（ａ）、図２（ｂ）からわかるように、駆動フランジ１３の外周面には歯車１３ｂが形成されており、これが隣接するローラ（帯電ローラ等）に具備される歯車形状と噛み合うことで回転駆動力が伝達される。さらに駆動フランジ１３には、感光体ドラム１１の円筒内側に嵌合される嵌合部１３ｃが軸１３ａ及び歯車１３ｂと同軸に形成されている。

制振部材２０は、感光体ドラム１１の内側に挿入される部材である。図５には制振部材２０の斜視図を示した。図６には制振部材２０の二次元図を示した。図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は図５にＶＩ−ＶＩで示した線を含む、制振部材２０の長手方向断面図である。図６（ｃ）は図６（ａ）に対する左側面図である。

図５、図６からわかるように、制振部材２０は、保持部材２１、揺動部材２２、及び弾性部材２３を備えている。

保持部材２１は、円筒状の部材であり、後述するように制振部材２０を感光体ドラム１１の内側に保持するとともに、揺動部材２２の少なくとも一部を当該保持部材２１の内側に保持する機能を有する。ここで「少なくとも一部」とは、揺動部材２２の一部又は全部が保持部材２１の円筒状の内側に含まれることを意味する。例えば揺動部材が保持部材より短ければ、揺動部材の全部が保持部材の内側に配置されることになる。一方、例えば揺動部材が保持部材より長ければ、揺動部材の一部が保持部材の外側に突出するように配置され、揺動部材の一部が保持部材の内側に配置されることになる。
従って保持部材２１の外径は、該保持部材２１の外周面が感光体ドラム１１の内周面に接触するような直径であることが好ましい。

また、保持部材２１の外周面には、円筒の軸に沿った方向に延びる溝２１ａが設けられることが好ましい。これにより制振部材２０を感光体ドラム１１に挿入するに際し、保持部材２１を弾性変形させて一時的に径を小さくすることが可能となり、感光体ドラム１１への挿入が容易となる。さらに、感光体ドラム１１の挿入後には、感光体ドラム１１内で保持部材２１に広がる力が生じ、感光体ドラム１１の内壁面を押圧し、制振部材２０の感光体ドラム１１内への保持力を高めることができる。また、当該溝２１ａに接着剤が入り込み、保持部材２１を感光体ドラム１１の内側に強固に接着することも可能となる。
本実施形態では保持部材２１の周方向に等間隔に４つの溝２１ａが設けられているが、溝の数は特に限定されることはなく、感光体ドラム１１の内径（保持部材２１の外径）に応じて適宜設定することができる。

保持部材２１の円筒軸方向長さは特に限定されることはないが、成型性と感光体ドラムへの保持力のバランスが良好である観点から５０ｍｍ〜１００ｍｍであることが好ましい。
また保持部材２１の円筒の肉厚も特に限定されることはないが、厚すぎると保持部材２１の内側が狭くなり後述する揺動部材２２を配置するための十分な空間を確保することが困難になったり、保持部材２１の剛性が大きくなり感光体ドラム１１内への挿入が難しくなったりする。一方、薄すぎると制振部材２０を感光体ドラム１１内に保持する機能や、揺動部材２２を保持する機能が低下する虞がある。かかる観点から保持部材２１の肉厚は特に限定されることはないが、コスト抑制を図るため保持力が低下しない範囲で薄くすることが好ましい。例えば直径が２４ｍｍ〜３０ｍｍの感光体ドラムに対しては保持部材２１の肉厚は１．５ｍｍ程度が好ましい。ただし、感光体ドラムの直径が大きい場合には内周の長さも大きくなり、これに応じて保持部材２１の外周も増えるのでそのときにはさらに厚い肉厚であることが好ましい。

なお、図６（ａ）、図６（ｂ）に表れているように保持部材２１の外周端部の角部は面取りされていることが好ましい。これにより制振部材２０の感光体ドラム１１内への挿入が容易となる。

揺動部材２２は、本実施形態では円筒状の部材であり、揺れることが可能（揺動可能）に保持部材２１の円筒の内側に配置される。揺動部材２２が保持部材２１の内側に揺動可能に配置される態様については弾性部材２３を説明する際に述べる。
本実施形態では揺動部材２２は円筒状の部材でありその内側が中空とされている。これは、感光体ドラムユニット１０には、その軸に沿って棒状の軸部材が通されることがあり、この軸部材の貫通を考慮したものである。従って、このような軸部材を通す必要がなければ揺動部材２２は必ずしも中空である必要はなく円柱状であってもよい。
さらに揺動部材は後述するように揺れることによる制振作用を発揮することができればよいので、必ずしも円筒、円柱状である必要はなく、三角以上の角を有する筒状体や角柱であってもよい。

弾性部材２３は、図６（ｂ）、図６（ｃ）からよくわかるように、保持部材２１の円筒の内側に揺動部材２２を揺動可能に保持する部材である。本実施形態では、弾性部材２３は弾性変形する板状の部材であるいわゆる薄板ばねにより構成されている。本実施形態では保持部材２１の内周、及び揺動部材２２の外周に沿って等間隔に４つの弾性部材２３が配置されている。各弾性部材２３は、該弾性部材２３の一端が保持部材２１の円筒軸方向一端部に固定され、弾性部材２３の他端が揺動部材２２の一端部に固定される。図６（ｂ）からわかるように、保持部材２１及び揺動部材２２の他端側（図６（ｂ）の紙面右側）には弾性部材２３は配置されていない。
これにより、揺動部材２２は弾性部材２３のみによって保持され、かつ、制振部材２０が動くことによって揺動することが可能とされている。

本実施形態では４つの弾性部材２３を具備する例を説明したがこれに限定されることはない。１つ以上の弾性部材２３が配置されていればよいが、揺動部材２２を安定して保持する観点、及び揺動の程度を所定の範囲に抑える観点から２つ以上であることが好ましい。
また、本実施形態では弾性部材２３は保持部材２１の一端と揺動部材２２の一端とを連結するように配置したが、弾性部材が揺動部材を揺動可能に保持することができればこれに限定されることはない。例えば、弾性部材の一端が保持部材の内周面に固定され、弾性部材の他端が揺動部材の外周面に固定される形態であってもよい。

本実施形態の弾性部材２３は上記ように薄板ばねにより構成したが、弾性部材が揺動部材を揺動可能に保持することができればこれに限定されることはなく、各種ばねや所定の力を加えることにより伸縮する部材により弾性部材を構成してもよい。

このような制振部材２０は樹脂から成形することができる。樹脂としては、例えばＡＢＳ、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、各種のゴム等を挙げることができ、複数の材料の混合物であってもよい。ＰＥＴボトル等の再生樹脂も使用可能である。また、これらの樹脂に無機フィラーを混練したものを使用しても良く、無機フィラーを混練することにより、製造時のベース樹脂の収縮を抑制することができ、精度の高い制振部材を製造することが可能となる。無機フィラーの混練により制振効果を向上させることも可能である。無機フィラーとしてはタルク、炭酸カルシウム、マイカ鱗片、ガラス、カーボンファイバー、等を挙げることができる。

制振部材２０は、保持部材２１、揺動部材２２及び弾性部材２３がそれぞれ個別に作製され、その後組み立てることにより形成してもよく、全ての部材を一体に形成してもよい。全ての部材を一体に形成する際には射出成型を適用することが可能である。射出成型では、断面方向及び軸方向に対応する型に溶融した材料を射出して冷却することにより制振部材を製造する。

以上のように構成された制振部材２０は感光体ドラム１１の内側に図２（ｂ）、図３、図４に表れたように配置される。すなわち、感光体ドラム１１の円筒状の内周面に制振部材２０のうち保持部材２１の外周面が接するように挿入される。この保持部材２１の外周面と感光体ドラム１１の内周面とは、摩擦力により保持されてもよく、より強固に保持するために接着剤を用いてもよい。接着剤が用いられる場合には溝２１ａに接着剤が充填され、該接着剤が硬化することにより、接着の効果を向上させることができる。
このように制振部材２０は、制振部材２０を保持するための部材である保持部材２１と制振のための部材である揺動部材２２及び弾性部材２３と、をその機能に対応して別個の部材とした。これにより、感光体ドラム１１の内側に制振部材２０を装着するに際し、保持部材は制振との関係を気にすることなく感光体ドラムに保持すればよいので、感光体ドラムとの接触に関する調整が緩和される。一方、制振のための部材はその機能を当該装着とは無関係に構成することができるので制振機能を十分に発揮することができる。

ここで、感光体ドラム１１の長手方向において、制振部材２０が配置される位置については特に限定されることはないが、該長手方向中央であることが好ましい。これは、振動モードにもよるが、感光体ドラム１１の両端に設けられるフランジ１２が振動の節になり、感光体ドラム１１の長手方向中央付近で振動が大きくなる場合が多く、ここでエネルギーを吸収することが効果的であると考えられることによる。

上記のように制振部材２０が挿入された後、感光体ドラム１１の両端にフランジ１２と駆動フランジ１３が取り付けられ、感光体ドラムユニット１０とされる。

ここでは、１つの制振部材２０が備えられた感光体ドラムユニット１０について説明したが、制振部材が２つ以上配置されていてもよい。

図１に戻って、プロセスカートリッジ１について説明を続ける。プロセスカートリッジ１の筐体２の内側に備えられる他の構成である帯電ローラ３、現像ローラ４、規制部材５、転写手段６、及びクリーニングブレード７は次のようなものである。

帯電ローラ３は、画像形成装置本体からの電圧印加により感光体ドラム１１を帯電させる。これは、当該帯電ローラ３が感光体ドラム１１に追随して回転し、感光体ドラム１１の外周面に接触することにより行われる。
現像ローラ４は、感光体ドラム１１に現像剤を供給するローラである。そして、当該現像ローラ４により、感光体ドラム１１に形成された静電潜像が現像される。なお現像ローラ４には、固定磁石が内蔵されている。
規制部材５は、上記した現像ローラ４の外周面に付着する現像剤の量を調整するとともに、現像剤自体に摩擦帯電電荷を付与する部材である。
転写手段６は、感光体ドラム１１に形成された像を紙等の記録媒体に転写するためのローラである。
クリーニングブレード７は、感光体ドラム１１の外周面に接触してその先端により転写後に残存した現像剤を除去するブレードである。

上記各ローラは筐体２の内側に回転可能に収められる。すなわち各ローラは筐体２の内側で必要に応じて回転してその機能を発揮する。

ここでは、プロセスカートリッジ１に備えられる各ローラ及びブレードについて説明したが、ここに具備される部材はこれに限定されるものではなく、その他プロセスカートリッジに通常に備えられる部材、部位、及び現像剤等が具備されていることが好ましい。

このようなプロセスカートリッジ１が画像形成装置本体に装着されて作動する。詳しくは次の通りである。画像を形成するときには、画像形成装置本体からの駆動力により感光体ドラム１１を回転させて、帯電ローラ３により感光体ドラム１１を帯電させる。この状態で、不図示の各種光学部材を用いて画像情報に対応したレーザ光を感光体ドラム１１に照射し、当該画像情報に基づいた静電潜像を得る。この潜像は現像ローラ４により現像される。

一方、紙等の記録媒体は、画像形成装置本体にセットされ、該画像形成装置本体に設けられた送り出しローラ、搬送ローラ等により転写位置に搬送され、図１の線Ｐに沿って移動する。転写位置には転写手段６が配置されており、記録媒体の通過に伴い転写手段６に電圧が印加されて感光体ドラム１１から記録媒体に像が転写される。その後、記録媒体に熱及び圧力が加えられることにより当該像が記録媒体に定着する。そして排出ロール等により画像形成装置本体から像が形成された記録媒体が排出される。
また、感光体ドラム１１では、次の画像に備え、クリーニングブレード７が感光体ドラム１１の外周面に接触してその先端により転写後に残存した現像剤を除去する。ブレードにより掻き取られた現像剤は公知のように排出される。

このような画像形成装置の作動に伴い、従来の感光体ドラムユニットでは、感光体ドラムを一様に帯電させるために直流電圧に加えて交流電圧を重畳すると、帯電ローラと感光体ドラムとの間の静電容量により、静電容量型スピーカーと同様の原理により感光体ドラムが振動し、これに起因する騒音が発生する。また、クリーニングブレードを感光体ドラムに当接してクリーニングを行う際にクリーニングブレードがびびり、このときにも感光体ドラムが振動して騒音が発生する。これに対して制振部材２０を備えた感光体ドラムユニット１０では、感光体ドラムユニット１０が振動を発生するように回転した場合に制振部材２０の揺動部材２２が揺動し、効果的に振動エネルギーを吸収することにより、当該振動に起因する騒音を低減することができる。

１ プロセスカートリッジ
１０ 感光体ドラムユニット
１１ 感光体ドラム
１２ フランジ
１３ 駆動フランジ
２０ 制振部材
２１ 保持部材
２２ 揺動部材
２３ 弾性部材

Claims (5)

1. 円筒形の部材である保持部材と、
   前記保持部材の円筒形である内側に少なくとも一部が配置される部材である揺動部材と、
   前記揺動部材が揺動可能に、該揺動部材の外周面と、前記保持部材の内周面とを連結する板バネである弾性部材と、を備える制振部材。
2. 前記弾性部材は、前記保持部材の円筒形の内周面に沿って等間隔で複数配置されることを特徴とする請求項１に記載の制振部材。
3. 円筒形の感光体ドラムと、
   前記感光体ドラムの円筒形の内側に配置される請求項１又は２に記載の制振部材と、を備え、
   前記制振部材の前記保持部材の外周面が前記感光体ドラムの内周面に接触するように、前記制振部材が前記感光体ドラムの内側に配置されている、感光体ドラムユニット。
4. 筐体と、該筐体内に配置される請求項３に記載の感光体ドラムユニットと、前記筐体内に配置され前記感光体ドラムを帯電させる手段と、を備えるプロセスカートリッジ。
5. 請求項４に記載のプロセスカートリッジを備え、該プロセスカートリッジの前記感光体ドラムユニットに回転駆動力を付与することにより画像を形成する画像形成装置。

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