(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真感光体ドラムと、キャリアを担持してドラムと非接触に配置される帯電スリーブを有し前記電子写真感光体ドラムを帯電する帯電部材と、キャリアを担持してドラムと非接触に配置される現像スリーブを有し前記電子写真感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像する現像手段と、前記電子写真感光体ドラムを遊合して支持する支持部材と、を有し、前記電子写真感光体ドラムを挿脱可能な保持軸を有する画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
前記支持部材には前記電子写真感光体ドラムのフランジを保持するフランジ保持部と、前記フランジ保持部に連続しており前記フランジを挟んで前記電子写真感光体ドラムの着脱を案内するガイド部が設けられ、前記ガイド部間の間隔は前記フランジの外径よりも小さく、前記フランジ支持部の間隔は前記フランジの外径よりも大きく、
前記フランジと前記フランジ支持部のクリアランスは、前記プロセスカートリッジが前記画像形成装置本体に装着された状態で、前記現像スリーブと前記電子写真感光体ドラムのクリアランスより小さく、前記帯電スリーブと前記電子写真感光体ドラムのクリアランスより小さいように設定されることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項２】
前記ガイド部材は、前記プロセスカートリッジが前記画像形成装置本体に装着された際に前記保持軸に対して垂直な方向で、プロセスカートリッジに設けた転写のための転写開口の方向に内部側から外部側へ向って延設されてい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。
【請求項３】
前記ガイド部材に前記電子写真感光体ドラムがガイドされる際には、前記電子写真感光体ドラムの外周に設けた感光体表面と前記プロセスカートリッジの構成部品とは接触しないようにしたことを特徴とする請求項１から２の何れか１つに記載のプロセスカートリッジ。
【請求項４】
前記ガイド部材は、前記プロセスカートリッジの枠体に設けてなることを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載のプロセスカートリッジ。
【請求項５】
前記プロセスカートリッジは、前記電子写真感光体ドラムが前記支持部材から抜けるのを阻止する抜け止め部材を有してなることを特徴とする請求項１から４の何れか１つに記載のプロセスカートリッジ。
【請求項６】
前記抜け止め部材は、前記プロセスカートリッジを機外の平坦面に置いたときに前記電子写真感光体ドラムの表面を前記平坦面に接触しない位置に保持することを特徴とする請求項５に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項７】
前記ガイド部は、帯電部材と現像手段との間に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式、静電記録方式等によって像担持体上に形成された静電潜像を現像して可視画像を形成する複写機、プリンタ、記録画像表示装置、ファクシミリ等の電子写真画像形成装置におけるプロセスカートリッジ及びその組立方法に関するものである。
【０００２】
ここで、電子写真画像形成装置とは、電子写真画像形成方式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は、例えば電子写真複写機、電子写真プリンタ（例えばレーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）ファクシミリ装置及びワードプロセッサ等が含まれる。
【０００３】
また、プロセスカートリッジとは、帯電手段、現像手段またはクリーニング手段と電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。及び帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも１つと電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体に着脱可能とするものである。更に、少なくとも現像手段と電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化して装置本体に着脱可能とするものをいう。
【０００４】
【従来の技術】
従来、この種の画像形成装置においては、感光体ドラムなどの消耗部品をオペレータが交換可能なように構成し、その寿命がきた場合には、オペレータが新しいものと交換することによって、継続的に品位の安定した画像が得られるように構成されている。
【０００５】
一方、現像装置としては、高品位の画質に対する要求から、トナー粒子と磁性キャリアとが一定の割合で混合された現像剤を使用する、二成分方式の現像装置が用いられる。二成分現像方式にあたっては、磁性キャリアが耐久により劣化して画質の品位が低下するため、従来から現像剤のみを交換することが行われていたが、メンテナンス作業の効率向上のため現像装置そのものを消耗部品として交換するように構成されるようになってきた。
【０００６】
更には、電子写真画像形成プロセスを用いた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。そこでのこのプロセスカートリッジ方式は、画像形成装置において広く用いられている。
【０００７】
このようなプロセスカートリッジにおいては良好な現像特性を維持するために現像スリーブ表面と感光体表面の間を高精度な微小間隔に保つ必要がある。そこで従来から、現像スリーブの軸方向両端に現像スリーブよりも大径のコロを夫々設け、このコロを感光体ドラムの表面に突き当てて間隔を保つものが実用化されてきた。
【０００８】
しかしながらスペーサコロを当接させた構成では、現像スリーブの駆動時に発生する振動が感光体ドラムに伝わるなどして、様々な画像不良を引き起こす要因となっていた。そこで、画像形成装置本体に感光体ドラムを軸支する支持軸を設け、プロセスカートリッジを装置本体に装着した際に、前記支持軸に対して感光体ドラムと現像装置とが各々位置決めされて高精度に間隔を維持する構成が採られるようになってきた（特開平０７−０７７８４９号公報参照）。
【０００９】
このような構成のプロセスカートリッジは特に、複数のプロセスカートリッジを用いて色合わせを行うフルカラーの画像形成装置に対して、色ムラや色ズレの改善に有効である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような構成のプロセスカートリッジにおいては、装置本体に装着しない状態では感光体ドラムの位置が定まらないために、感光体表面が現像スリーブ表面等に接触したりする危険が生じる。近年、装置本体の小型化に伴ってプロセスカートリッジ自体の小型化も進み、非常に小さなスペースに感光体ドラムを設けており、特に組立時に感光体ドラムが他の部品に接触しないように組み付けることは、非常に困難になってきた。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため本発明は、電子写真感光体ドラムと、キャリアを担持してドラムと非接触に配置される帯電スリーブを有し前記電子写真感光体ドラムを帯電する帯電部材と、キャリアを担持してドラムと非接触に配置される現像スリーブを有し前記電子写真感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像する現像手段と、前記電子写真感光体ドラムを遊合して支持する支持部材と、を有し、前記電子写真感光体ドラムを挿脱可能な保持軸を有する画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
前記支持部材には前記電子写真感光体ドラムのフランジを保持するフランジ保持部と、前記フランジ保持部に連続しており前記フランジを挟んで前記電子写真感光体ドラムの着脱を案内するガイド部が設けられ、前記ガイド部間の間隔は前記フランジの外径よりも小さく、前記フランジ支持部の間隔は前記フランジの外径よりも大きく、前記フランジと前記フランジ支持部のクリアランスは、前記プロセスカートリッジが前記画像形成装置本体に装着された状態で、前記現像スリーブと前記電子写真感光体ドラムのクリアランスより小さく、前記帯電スリーブと前記電子写真感光体ドラムのクリアランスより小さいように設定されることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るプロセスカートリッジ１００の断面図である。
【００１７】
また、図６は本発明に係るプロセスカートリッジ１００ａ〜１００ｄを画像形成装置本体に装着した状態を示した断面図である。ここでのａ，ｂ，ｃ，ｄとは周知の画像形成部を並列した画像形成装置におけるイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを示し、説明として必要のない場合は省略することがある。
【００１８】
感光体ドラム１２はプロセスカートリッジ１００のカートリッジ枠体１３に、ドラムホルダ２によって回転自在に支持されていて、装置本体に装着された際には図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転し、周知の画像形成プロセスに従って画像を形成する（図１には、感光体ドラム１２が外れた状態を示してある）。
【００１９】
また、プロセスカートリッジ１００には現像装置１４と帯電装置１５とが、カートリッジ枠体１３に支持され固定されている。現像装置１４の現像容器４５と帯電装置１５の帯電容器５５間は下方に向って転写開口３が設けてある。転写開口３は前フランジ２１、後フランジ２２を取り付けた感光体ドラム１２の長さよりも長手方向で大きい。転写開口３の幅は感光体ドラム１２の直径よりも大きい。
【００２０】
現像装置１４には現像スリーブ４１が現像容器４５に対して回転可能に支持され、感光体ドラム１２と３００〜６００μｍ程度の所定のクリアランスを保つような位置に配置されている。現像容器４５には、さらにスクリュー４２及びスクリュー４３が配され、トナーと磁性キャリアとが所定の割合で混合された現像剤を撹拌搬送するようになっている。また、現像ブレード４４が、現像スリーブ４１とのクリアランスが３００〜５００μｍ程度となるように固定されていて、現像剤が現像スリーブ４１の表面にコートされる量を規制する。現像スリーブ４１は、装置本体に装着された際には図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転するとともに高圧電圧が印加され、内部に設けられた磁石に保持された現像剤が感光体ドラム１２に対向するニップ部分に搬送され、周知の現像プロセスに供するようになる。
【００２１】
帯電装置１５には帯電スリーブ５１が帯電容器５５に対して回転可能に支持され、感光体ドラム１２と４００〜７００μｍ程度の所定のクリアランスを保つような位置に配置されている。帯電容器５５には磁性キャリアからなる帯電剤が収容されている。また、帯電ブレード５４が、帯電スリーブ５１とのクリアランスが５００〜７００μｍ程度となるように固定されていて、帯電剤が帯電スリーブ５１の表面にコートされる量を規制する。帯電スリーブ５１は、装置本体に装着された際には図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転するとともに高圧電圧が印加され、内部に設けられた磁石に保持された帯電剤が感光体ドラム１２に対向するニップ部分に搬送され、周知の帯電プロセスに供するようになる。
【００２２】
図６において、給紙ローラ２０６によって搬送された記録媒体である記録紙２０５は転写ベルト２０２に吸着されて、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のプロセスカートリッジ１００ａ〜１００ｄを通過する。イエローのステーションについて代表して説明すると、図示しない露光装置により送られたレーザ光である画像データ２０１ａは感光体ドラム１２の表面に潜像を形成し、現像装置１４によって現像され、さらには転写ブレード２０３ａで記録紙２０５に画像が転写される。このプロセスを各ステーションで各色について順次行い、４色の重ね合わせが行われフルカラーのトナー像が形成される。次に、記録紙２０５は定着装置２０７を通過しトナー像を定着させ、排紙ローラ２０８によって機外へ排出される。
【００２３】
プロセスカートリッジ１００ａ〜１００ｄは、プロセスカートリッジを支持する支持枠体１６（図７参照）の右側板６８及び左側板６９に夫々取り付けられたアキュライドレール６６，６７によって装置本体の手前側へ引き出すことが可能である。オペレータがプロセスカートリッジ１００を交換する際には、図７に示すように支持枠体１６を手前側に引き出した状態で支持枠体１６に対してプロセスカートリッジ１００の載せ替えを行う。この際、電子写真感光体ドラム１２を保持していた保持軸であるドラム軸１１は装置本体５側に残されており、支持枠体１６を装置本体内に収容することにより、感光体ドラム１２及びカートリッジ枠体１３が各々独立してドラム軸１１に位置決めされる。一方、現像スリーブ４１及び帯電スリーブ５１は、カートリッジ枠体１３に対して図示しないベアリングによって位置決め支持されていて、カートリッジ枠体１３がドラム軸１１に位置決めされた結果、感光体ドラム１２に対して各々前述したようなクリアランスを保って保持されるようになる。
【００２４】
図４はプロセスカートリッジ１００が装置本体内に収容された状態の断面図であり、図５は非装着状態の断面図である。
【００２５】
装置本体の後側板７２に設けたベアリング７４とベアリング７４よりも装置本体奥側に設けた不図示のベアリングでドラム軸１１は回転自在に支持され、不図示の駆動源に連結されている。
【００２６】
感光体ドラム１２の前フランジ２１及び後フランジ２２の内径がドラム軸１１に嵌合し位置決めされる。前フランジ２１に設けられた溝部２１ａはドラム軸１１に設けられた突起部１１ａと係合し、回転方向及び軸方向の移動が規制される。一方、ノブ８３の内部に設けた圧縮コイルばねである押圧ばね８２によって押しピン８１が前フランジ２１を図中左方向に押圧し突起部１１ａとの係合部を固定している。ここで、ドラム軸１１の端部には直径をわたって、すり割り溝１１ｅが設けられている。このすり割り溝１１ｅに前フランジ２１の内周に設けた突起２１ｅが嵌まり込んでいる。また、すり割り溝１１ｅには押しピン８１の先端のヨーク部８１ｅが移動自在に嵌合している。押しピン８１の軸部８１ｆはドラム軸１１先端の中心穴１１ｆに挿入されていて一部手前側へ突出している。押しピン８１のこの突出部には直径をわたって平行ピン８１ｇが打ち込まれている。平行ピン８１ｇの手前側には、押しピン８１の軸部８１ｆに座金状のばね座部材８１ｈが嵌合している。ドラム軸１１の端部外周に設けた溝１１ｇに先端が係合するフック部８３ｅを有するノブ８３が設けてある。ノブ８３の穴の底８３ｆとばね座部材８１ｈとの間に押圧ばね８２は縮設して押しピン８１の軸部８１ｆに挿入されている。
【００２７】
プロセスカートリッジ１００のカートリッジ枠体１３をなす前側板３１及び後側板３２には各々ベアリング３３，３４が固定され、夫々がドラム軸１１に嵌合しカートリッジ枠体１３が装置本体に対して位置決めされている。また、前側板３１に設けたピン３５が支持枠体１６の前側板６１の穴に、プロセスカートリッジ１００の後側板３２に設けたピン３６が装置本体の後側板７２の穴に夫々嵌合して回り止めをなし、プロセスカートリッジ１００のドラム軸１１を中心とする回転を防止している。更に、図示しない付勢手段によりプロセスカートリッジ１００が図中右側に付勢されることにより、前側板３１に設けた突起３７が支持枠体１６の前側板６１に当接し、カートリッジ枠体１３のスラスト位置が規制される。これにより、現像装置１４及び帯電装置１５の感光体ドラム１２に対する相対的なスラスト位置関係が所定の位置に定まる。
【００２８】
支持枠体１６の前側板６１にはピン６５が設けられ、装置本体の前側板７１の穴に嵌合し位置決めされる。一方、支持枠体１６の前側板６１にはベアリング６３が固定され、ドラム軸１１の先端を支持している。支持枠体１６の後側板６２には軸受６４が固定されており、ドラム軸１１にぶら下がる形になっている。軸受６４は、支持枠体１６が引き出される際のガイドとしての機能を有していれば良く、軸受６４とドラム軸１１の嵌め合いはガタが生ずる程度の隙間があっても構わない。この場合には、別途、支持枠体１６の後端板６２に設けた図示しない位置決めピンを装置本体後側板７２に対して嵌合させることが好ましい。
【００２９】
一方、プロセスカートリッジ１００の前側板３１及び後側板３２には、ドラムホルダ１及び２が夫々設けられている。
【００３０】
ドラムホルダ１及び２は、前側に取り付くか後側に取り付くかのみの違いであり、構成は同一であるため、ここではドラムホルダ２について説明する。感光体ドラム１２は感光層を外周に有するアルミ中空のドラム筒の両端にドラムフランジとして前フランジ２１、後フランジ２２を嵌入固定してある。
【００３１】
図２は説明のために、ドラムホルダ２の正面図に対して感光体ドラム１２の軸方向の断面図を合わせて描いたものである。ドラムホルダ２はドラム支持部２ｂを有していて、プロセスカートリッジ１００が非装着状態の時には、感光体ドラム１２をガタを有する状態で保持している。即ち、ドラム支持部２ｂの内径φＤがドラム後フランジ２２の先端部２２ｅの外径φｄよりも若干大きくなるようにしておく。このガタ量は、プロセスカートリッジ１００が装置本体に装着された際の感光体ドラム１２と現像スリーブ１４ｅ、あるいは感光体ドラム１２と帯電スリーブ１５ｅのクリアランスよりも小さく設定してある。例えば、該クリアランスが５００μｍならば、ガタ量として２００μｍを設定する。従って、プロセスカートリッジ１００が非装着状態の時であってドラム軸１１に位置決めがなされていない状態でも、感光体ドラム１１が現像スリーブ４１あるいは帯電スリーブ５１と接触して感光体表面を傷つけてしまうといったことが無い。一方、ガタが存在することにより、ドラムホルダ２の取り付け位置に誤差が生じてしまっても、プロセスカートリッジ１００が装置本体に装着された際にドラム後フランジ２２とドラム支持部２ｂが干渉することもない。
【００３２】
またドラムホルダ２には、ドラムガイド２ａが図１の図中下方向に向って溝状に延設されている。即ち、保持軸であるドラム軸１１に対して垂直な方向で転写開口３の方向に内部側から外部側へ向って延設されている。このドラムガイド２ａの溝幅Ｗは、ドラム支持部２ｂの内径φＤよりも狭く、ドラム後フランジ２２の先端部２２ｅの外径φｄよりもごく僅かに狭くしてあるか、ごく僅かに広くしてあるかの間にある。従って、ドラム後フランジ２２の先端部２２ｅはドラムガイド２ａを軽く押してドラムガイド２ａを通過させて通過できるものの、図１の図中左右方向の移動は規制され、感光体ドラム１２を組み込む際の感光体表面が移動する軌跡は、図１の破線Ａ及びＢで示した領域に限定される。ゆえに、感光体ドラム１２を組み込む際に、挿入開口が狭いにもかかわらず作業者が誤って現像装置１４や帯電装置１５の構成部品に感光体表面を接触させ傷つけてしまう危険がない。
【００３３】
ここで、導電性ブラシ５２は、導電性の柔らかい素材で植毛されたものであって、感光体ドラム１２を組み込む際に接触したとしても問題は無い。
【００３４】
一方、図３に示すようにドラムホルダ２にはドラムストッパー４が取り付けられ、組み込まれた感光体ドラム１２が抜けてこないように保持している。
【００３５】
図３は、プロセスカートリッジ１００を非装着の状態で装置本体の機外の平坦面３０１においた状態を示している。カートリッジ枠体１３の後側板３２には脚部３２ａが設けられている一方、感光体ドラム１２はドラムストッパー４によって所定の高さ以下には落ちてこないため、感光体表面が平坦面３０１に接触することは無い。このドラムストッパー４の固定位置におけるドラムストッパー４に対する後フランジ２２の先端部２２ｅのガタ量は、後フランジ２２の先端部２２ｅの外径φｄに対して、ドラム支持部２ｂの内径φＤが有するのと同等のガタ量である。
【００３６】
図３に示すドラムストッパー４はドラムホルダ２のドラムガイド２ａの対向面間に圧入されるヨーク状で先端部には夫々外方へ向って逆爪４ｅが設けられている。この逆爪４ｅがドラムガイド２ａの対向面の溝に嵌入することによってドラムストッパー４の外方への移動を止められている。
【００３７】
そこで、ドラムストッパー４は樹脂製であって、ドラムガイド２ａの内面に設けた溝に逆爪４ｅを引っかけて固定してあるため、爪先端をたわませることによって比較的簡単に取り外すことが可能である。従って、プロセスカートリッジ１００の寿命よりも早くに感光体ドラム１２の交換が必要になった場合には、ドラムストッパー４を取り外して使用済みの感光体ドラム１２を抜き去り、新たに感光体ドラム１２′をドラムガイド２ａに沿って組み込むこともできる。
【００３８】
【発明の効果】
上述したように本発明においては、プロセスカートリッジに電子写真感光体ドラムを組み付ける際には、前記ガイド部材に沿って前記電子写真感光体ドラムを挿入することにより、感光体表面に傷を付けることなく電子写真感光体ドラムの組込みが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態のプロセスカートリッジの縦断面図である。
【図２】ドラムガイドとドラムフランジの寸法関係を説明する図面である。
【図３】プロセスカートリッジを平坦面に置いたときの縦断面図である。
【図４】プロセスカートリッジが装置本体内に収容された状態の水平断面図である。
【図５】プロセスカートリッジが非装着状態の水平断面図である。
【図６】本発明に係る実施の形態の画像形成装置の一部を示す縦断面図である。
【図７】図６の画像形成装置の斜視図である。
【符号の説明】
１…ドラムホルダ
２…ドラムホルダ  ２ａ…ドラムガイド  ２ｂ…ドラム支持部
３…転写開口
４…ドラムストッパー  ４ｅ…逆爪
５…装置本体
１１…ドラム軸  １１ａ…突起部  １１ｅ…すり割り溝
１２，１２′…感光体ドラム
１３…カートリッジ枠体
１４…現像装置
１５…帯電装置
１６…支持枠体
２１…前フランジ  ２１ａ…溝部
２２…後フランジ  ２２ｅ…先端部
３１…カートリッジ枠体の前側板
３２…カートリッジ枠体の後側板  ３２ａ…脚部
３３…ベアリン
３４…ベアリング
３５…ピン
３７…突起
４１…現像スリーブ
４２…スクリュー
４３…スクリュー
４４…現像ブレード
４５…現像容器
５１…帯電スリーブ
５２…導電性ブラシ
５４…帯電ブレード
５５…帯電容器
６１…支持枠体の前側板
６２…支持枠体の後側板
６３…ベアリング
６４…軸受
６５…ピン
６６…アキュライドレール
６７…アキュライドレール
６８…右側板
６９…左側板
７１…装置本体の前側板
７２…装置本体の後側板
７４…ベアリング
８１…押しピン  ８１ｅ…ヨーク部  ８１ｆ…軸部  ８１ｇ…平行ピン  ８１ｈ…ばね座部材
８２…押圧ばね
８３…ノブ
１００…プロセスカートリッジ  １００ａ〜１００ｄ…プロセスカートリッジ
２０１ａ…画像データ
２０２…転写ベルト
２０３ａ…転写ブレード
２０５…記録紙
２０６…給紙ローラ
２０７…定着装置
２０８…排紙ローラ
３０１…平坦面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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