(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する像担持体と、前記像担持体を一様に帯電する帯電手段と、前記像担持体に形成された静電潜像を可視像化する現像ローラと、を備え、画像形成装置本体に対して着脱自在に装着されるプロセスカートリッジにおいて、
前記画像形成装置本体に装着されたとき駆動ギヤとしての本体側ギヤに噛み合う、前記像担持体に設けられた像担持体駆動ギヤと、
前記現像ローラに対し回転自在、かつ同軸的に設けられ、前記感光体駆動ギヤに噛み合う第１のアイドラギヤと、
第１のアイドラギヤに噛み合った第２のアイドラギヤと、
前記現像ローラに設けられ、第２のアイドラギヤと噛み合う現像ローラギヤと、
前記現像ローラに対し回転自在に設けられ、前記像担持体に当接して、現像ギャップを決める突き当てコロと、を有し、
前記現像ローラギヤ、第１のアイドラギヤ及び突き当てコロが、この順に前記現像ローラの軸の一端部から配置されているプロセスカートリッジであって、
第２のアイドラギヤと噛み合う第３のアイドラギヤを介して駆動される、前記現像ローラに供給される現像剤を攪拌する現像剤攪拌部材を有し、
前記現像ローラと前記現像剤攪拌部材とを現像ユニットとして構成し、該現像ユニットは前記突き当てコロを前記像担持体に当接させる向きに現像ユニット本体に揺動自在に支持されていることを特徴とする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、プリンタ等の画像形成装置に着脱自在に搭載されるプロセスカートリッジに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザビームプリンタ等の画像形成装置において、小型化、メンテナンス性の容易化を図るために、電子写真式の感光体、これに作用する帯電手段、現像手段、クリーニング手段などのプロセス手段を一体的にユニット化し、装置本体に対して着脱自在としたプロセスカートリッジが実用化されている。
【０００３】
図７は、従来のプロセスカートリッジの一構成例であり、図８は、その駆動伝達部の断面を示す平面図である。
このプロセスカートリッジＡは、像担持体としての感光体１の周囲に、時計方向から順に帯電ローラ３、現像ユニットＢの現像ローラ２、転写部、及びクリーニング手段４のブレード４ａなどの複数のプロセス手段を配設している。図中矢印方向の回転とともに帯電ローラ３により帯電した感光体１の表面は、レーザ光Ｌにより潜像が書き込まれ、現像ローラ２上の現像剤により可視像化される。トナー像への現像において、トナーホッパ９内の現像剤はアジテータ１０等の現像剤攪拌部材の回転により現像ローラ２方向へ搬送されるとともに摩擦帯電されて現像ローラ２上に薄層化され、感光体１面に転移する。その後、トナー像はプリンタ本体側の転写ローラ２２との間に送られた転写紙Ｐ上に転写される。
【０００４】
図８に示すように、プロセスカートリッジＡが画像形成装置本体内に搭載されたとき、感光体１の一端側に接着、圧入又はかしめ等により軸止した感光体駆動ギヤ６が、本体駆動部の駆動ギヤ８と噛み合う。そして、この感光体駆動ギヤ６には、上記現像ローラ２を駆動するための現像ギヤ７が直接噛み合っている。
【０００５】
また、上記感光体１面と、現像ローラ２面との間の所定距離（以下、「現像ギャップＧ」と称する）を確保するために、現像ローラ２にはこれと同軸上のコロ５が感光体１面に加圧した状態で回転する。一般にこのような突き当てコロ方式を採用する場合、上述のように感光体１軸上の感光体駆動ギヤ６が、直接に現像ローラ２の一方の端部に取り付けられた現像ギヤ７と噛み合っているケースが多い。この場合、図７に示すように、現像ユニットＢと、感光体１とは互いに帯電ローラ３上方の支点Ｓを中心として回転可能な構成とし、現像ローラ２の突き当てコロ５が感光体１に対して加圧された状態で現像ギャップＧが決まる。
【０００６】
また、上記構成の従来例では、感光体駆動ギヤ６が現像ギヤ７を直接駆動するのでその軸間距離に制限がある。このため、例えばプロセス上の問題からどうしても現像ローラ２を速く回転させる必要がある等の場合には、感光体駆動ギヤ６と、現像ギヤ７との間にアイドラギヤを設けることとなる。
【０００７】
図９は、そのような複数のアイドラギヤにより駆動を伝える従来のプロセスカートリッジの一構成例である。この場合、現像ギヤ７は感光体駆動ギヤ６と直接噛み合わせずに、この代わりに新たな２枚のアイドラギヤ１１，１２を介して駆動される。現像ローラ２の回転方向も考慮すれば、この感光体駆動ギヤ６と現像ギヤ７との間に少なくとも２枚のギヤを追加する必要が生じる。このように感光体駆動ギヤ６と現像ギヤ７との軸間距離が制限されている従来のプロセスカートリッジＡにおいて現像ローラ２の回転数を任意に設定するには、アイドラギヤ１１，１２は必要な要素である。
【０００８】
また、通常の現像手段においては、現像ローラ２以外にも現像剤攪拌のためのアジテータ１０等の回転機能部材が設置されるが、このような回転機能部材の回転数もプロセス条件や現像ユニットＢの構成により大きく異なってくる。したがって、現像ローラ２に限らず他のプロセス手段の回転数の設定においても同様のことが言える。
【０００９】
一方において、感光体駆動ギヤ６とこれに噛み合う第１のアイドラギヤ１１との関係では、良好な噛み合いを維持できる加圧状態とするために、上記支点Ｓの位置は第１のアイドラギヤ１１に対して必要な圧力角θ１を考慮して設定される。つまり、双方のギヤ６，１１が噛み合ったときにその軸間を結ぶ線に沿った方向でもって互いに加圧し合うように支点Ｓがレイアウトされる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のプロセスカートリッジにおいて、現像ローラ２等の回転数設定に自由度を得るために現像ローラ２に隣接して噛み合うアイドラギヤ１１，１２等の構成を追加するのでは、それなりの広いスペースが必要となりレイアウトも難しくなり、また、装置の大型化となる。
【００１１】
さらに、上記アイドラギヤ１１，１２の配置は構成レイアウト上、次のような問題を生じさせる。図１０に現像ローラ２位置における加圧方向を示す。
同図に示すように、上記第１のアイドラギヤ１１の加圧方向を考慮した圧力角θ１の設定によれば、現像ローラ２位置における加圧方向、すなわち感光体１に対する突き当てコロ５の実際の移動方向Ｘ１は、それらの軸間を結んだ理想の移動方向Ｘ２から大きく外れることとなる。このずれ角θ２が大きければ、突き当てコロ５と、感光体１とが擦れるような形で接触する。このような加圧状態で駆動を受けたとき、その接触位置がずれ易くなるとともに、感光体１と現像ローラ２間の方向において加圧バランスが崩れやすい。したがって、その現像ギャップＧを正確に維持することが困難となる。
【００１２】
そこで、本発明は、アイドラギヤによって現像ローラ等の回転機能部材の回転数の設定が自在になると同時に、上記アイドラギヤに余計なスペースがとられず、また、現像ギャップの正確性が失われることのないプロセスカートリッジを提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、回転する像担持体と、前記像担持体を一様に帯電する帯電手段と、前記像担持体に形成された静電潜像を可視像化する現像ローラと、を備え、画像形成装置本体に対して着脱自在に装着されるプロセスカートリッジにおいて、前記画像形成装置本体に装着されたとき駆動ギヤとしての本体側ギヤに噛み合う、前記像担持体に設けられた像担持体駆動ギヤと、前記現像ローラに対し回転自在、かつ同軸的に設けられ、前記感光体駆動ギヤに噛み合う第１のアイドラギヤと、第１のアイドラギヤに噛み合った第２のアイドラギヤと、前記現像ローラに設けられ、第２のアイドラギヤと噛み合う現像ローラギヤと、前記現像ローラに対し回転自在に設けられ、前記像担持体に当接して、現像ギャップを決める突き当てコロと、を有し、前記現像ローラギヤ、第１のアイドラギヤ及び突き当てコロが、この順に前記現像ローラの軸の一端部から配置されているプロセスカートリッジであって、第２のアイドラギヤと噛み合う第３のアイドラギヤを介して駆動される、前記現像ローラに供給される現像剤を攪拌する現像剤攪拌部材を有し、前記現像ローラと前記現像剤攪拌部材とを現像ユニットとして構成し、該現像ユニットは前記突き当てコロを前記像担持体に当接させる向きに現像ユニット本体に揺動自在に支持されていることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用可能な画像形成装置としてレーザープリンタを例にとり、図面に基づいて一実施例を説明する。
図１及び図２は、本実施例のプロセスカートリッジＡを使用するレーザープリンタの全体構成を示す図である、図３は、本実施例のプロセスカートリッジＡを側面から見た断面図である。図４は、図３の駆動伝達部を上面から見た断面図である。
【００１９】
この画像形成装置は一般的なデジタルレーザープリンタであり、図２に示すように、レーザープリンタ本体２０にプロセスカートリッジＡをセット後、カバー２１を閉じることによりマシンが動作可能な状態になる。先ず、このレーザープリンタの動作を概説する。
【００２０】
プロセスカートリッジＡは、レーザープリンタ本体２０内に搭載されると、図示しない感光体１下側のシャッタが開きここに転写ローラ２２が隣接配置されるとともに、感光体１は本体側の駆動源に接続され回転可能となる。時計方向にする感光体１は、帯電ローラ３で表面を一様に帯電され、画像情報に応じたレーザ光が光書込ユニット２３より走査され静電潜像が形成される。その静電潜像は、アジテータ１０等の現像剤攪拌部材により帯電摩擦された現像剤を付着した現像ローラ２によって現像剤が転移して可視像化される。
【００２１】
この画像形成動作と同期して、給紙トレイ２４内の転写紙が給紙コロ２５の回転によりレジストローラ対２６へ送られ、レジストローラ対２６は、各々の画像先端位置が合うようなタイミングで駆動開始され、転写紙を転写ローラ２２と感光体１との間に送り込み転写紙上にトナー画像を転写する。トナー画像の転写した転写紙は定着ユニット２７に送られ、熱と圧力によりトナーが定着された後、排紙される。
【００２２】
上記転写後の感光体１の表面に残留した現像剤は、クリーニング手段４のブレード４ａで除去され奥に収容される。クリーニングされた感光体１の表面は、除電された後、再び帯電ローラ３により帯電され次の画像形成の工程に進む。
【００２３】
図３及び図４に示すように、本実施例のプロセスカートリッジＡでは、プロセス手段の一つである現像ユニットＢへの駆動伝達に３枚のアイドラギヤ１１，１２，１３を使用している。感光体駆動ギヤ６の駆動を受けるギヤとして第１のアイドラギヤ１１が、また、他のアイドラギヤとして、第１のアイドラギヤ１１に噛み合うとともに現像ローラ２の駆動ギヤである現像ギヤ７にも噛み合っている第２のアイドラギヤ１２、及び、この第２のアイドラギヤ１２に噛み合ってアジテータ駆動ギヤ１４へ駆動伝達を行う第３のアイドラギヤ１３が設けられている。
【００２４】
上記第１のアイドラギヤ１１は、現像ローラ２の同軸上で一方の端部に、突き当てコロ５、現像ギヤ７と共に設けられ、且つこの現像ローラ２に連れ回りされないように支持されている。現像ギヤ７は第１のアイドラギヤ１１より小径である。また、図４に示すように、第２のアイドラギヤ１２及び第３のアイドラギヤ１３は、各々小径なギヤ小１２ａ，１３ａと、大径なギヤ大１２ｂ，１３ｂを有する同心な２段状のギヤである。
【００２５】
本体側のギヤ８の駆動を受ける感光体駆動ギヤ６は、第１のアイドラギヤ１１に噛み合って、この第１のアイドラギヤ１１は、第２のアイドラギヤ１２のギヤ小１２ａと噛み合うとともに、そのギヤ大１２ｂが、現像ローラ２の現像ギヤ７に噛み合っている。これにより、現像ギヤ７が感光体駆動ギヤ６に直接駆動される場合よりも高い回転数に設定可能である。
【００２６】
また、上記第２のアイドラギヤ１２のギヤ小１２ａには、第３のアイドラギヤ１３のギヤ大１３ｂも噛み合っており、そのギヤ小１３ａにはアジテータ駆動ギヤ１４が噛み合っている。これにより、現像ローラ２の軸上にある第１のアイドラギヤ１１を介して、感光体駆動ギヤ６から減速して他の回転機能部材であるアジテータを駆動することができる。
【００２７】
上記の構成において、本発明に係るプロセスカートリッジＡでは、現像ローラ２に適宜な回転数を設定するために避けられない機械要素であるアイドラギヤ１１を、現像ローラ２の同軸上に設けているので、省スペース化によってレイアウトが簡単となる。そして、プロセス条件や装置の構成に応じた現像ローラ２やアジテータ１０等の回転数の設定、及び小型化を同時に実現するものである。
【００２８】
つぎに、上記現像ユニットＢの支点Ｓのレイアウトについて説明する。
図５は、本実施例のプロセスカートリッジＡにおける支点Ｓ及び圧力角θ１を示している。図６は、突き当てコロ５の加圧方向を説明する模式図である。現像ギャップＧを決める手段として突き当てコロ方式をとる本実施例において、クリーニング手段４等を一体に有する感光体ユニット側と、現像ユニットＢ側とは一の支点Ｓにて連結され回動自在に支持されており、感光体１に対して突き当てコロ５が加圧されている。上記の従来例で説明したように、その支点Ｓは、感光体１からの駆動負荷によって現像ギャップＧが変動しないように所定の圧力角θ１を考慮したレイアウトが必要である。
【００２９】
ここで、本実施例のプロセスカートリッジＡでは、第１のアイドラギヤ１１と、突き当てコロ５とが同軸上にあるため、現像ギャップＧを決める突き当てコロ５の感光体１への接触位置と、感光体１側に直接噛み合う第１のアイドラギヤ１１との、双方の加圧バランスに優れたレイアウトがとれる。
すなわち、図６に示すように、支点Ｓを基準として突き当てコロ５の実際の移動方向Ｘ１と、加圧に最適な移動方向Ｘ２とのずれ角θ２は、生じたとしても小さい値で済むのである。
【００３０】
なお、上記実施例ではレーザープリンタのプロセスカートリッジＡを説明したが、画像形成装置はレーザープリンタに限定されるものではなく、複写機、ファクシミリ等の電子写真式の作像プロセスを担うユニットであれば、本発明を適用可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のプロセスカートリッジは、回転する像担持体の表面に静電潜像を形成して現像剤により可視像化した画像を転写媒体に記録するプロセス手段の少なくとも一部が上記像担持体とともにユニット化され、画像形成装置本体に対して着脱自在に装着されるプロセスカートリッジにおいて、上記ユニット化されたプロセス手段は、上記像担持体の駆動ギヤと噛み合うアイドラギヤを介して駆動される一以上の回転機能部材を有し、これら回転機能部材のうち、上記像担持体の駆動ギヤに近接した回転機能部材の同軸上に上記アイドラギヤが配置された構成なので、上記像担持体の回転をアイドラギヤにより適宜な回転数でもってプロセス手段へ伝動する場合にも省スペース化を図ることができる。
【００３２】
上記回転機能部材としての現像ローラが、二以上のアイドラギヤを介して駆動されるものであり、上記現像ローラの同軸上に該現像ローラに対し回転自在であって上記像担持体に噛み合うアイドラギヤを有するとともに、該アイドラギヤと噛み合う他のアイドラギヤが現像ローラの駆動ギヤに噛み合う構成によれば、省スペース化とともに現像ローラの回転数設定の自由度が大きくなり、画像品質の安定した小型のプロセスカートリッジを提供することができる。
【００３３】
さらに、上記現像ローラと同軸上のアイドラギヤを介して現像剤攪拌部材が駆動される構成によれば、省スペース化とともに現像剤攪拌部材の回転数設定の自由度が大きくなり、画像品質の安定した小型のプロセスカートリッジを提供することができる。
【００３４】
また、特に上記現像ローラと、上記像担持体との間に所定の現像ギャップを設けるために、上記現像ローラの同軸上に上記像担持体に対する突き当てコロを有する構成によれば、突き当てコロ方式を採用するプロセスカートリッジにおいて、上記像担持体に対する現像ユニットの加圧移動方向を従来通りの適正位置に保てるので現像ギャップの正確性を損なうことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例のプロセスカートリッジを搭載したレーザープリンタの全体構成を示す断面図である。
【図２】図１のプロセスカートリッジの着脱時を示す図である。
【図３】本実施例のプロセスカートリッジを側面から見た断面図である。
【図４】図３の駆動伝達部を上面から見た断面図である。
【図５】図３のプロセスカートリッジで、現像手段Ｂの回動支点Ｓとその圧力角を示す断面図である。
【図６】図５の回動支点Ｓを基準にした現像部の加圧状態を説明する模式図である。
【図７】従来のプロセスカートリッジの全体構成の一例を示す断面図である。
【図８】図７のプロセスカートリッジの駆動伝達部を上面から見た断面図である。
【図９】従来のプロセスカートリッジで、アイドラギヤを使用するときのレイアウト例を示す断面図である。
【図１０】図９の従来のプロセスカートリッジにおいて回動支点Ｓを基準にした現像部の加圧状態を説明する模式図である。
【符号の説明】
１    像担持体
２，３，１０  回転機能部材
２    現像ローラ
３    帯電ローラ
４    クリ−ニング手段
５    突き当てコロ
６    像担持体の駆動ギヤ（感光体駆動ギヤ）
７    現像ローラの駆動ギヤ（現像ギヤ）
１１  像担持体の駆動ギヤと噛み合うアイドラギヤ
１２，１３  他のアイドラギヤ
Ａ    プロセスカートリッジ
Ｂ    現像手段（現像ユニット）
Ｇ    現像ギャップ
【図１】
0004440372.tif 000002
【図２】
0004440372.tif 000003
【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】
0004440372.tif 000008
【図８】
0004440372.tif 000009
【図９】
0004440372.tif 000010
【図１０】
0004440372.tif 000011