(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電像担持体ドラムとこれを軸支する側板とを有するドラムユニットと、前記静電像担持体ドラムに形成された静電像を現像する現像ローラを有する現像ユニットとを、前記ドラムユニットの側板に前記現像ユニットを連結することにより一体化してなるプロセスカートリッジであって、前記ドラムユニットの側板を板厚方向と直交する方向であって且つ前記静電像担持体ドラムと前記現像ローラとを接近させたり離間させる方向に複数に分割するとともに、分割された側板要素同士をゴム弾性体からなる可撓性部材を介して互いに連結し、
前記可撓性部材は、前記静電像担持体ドラムと前記現像ローラとを接近させたり離間させる方向へ加わる力だけを吸収緩和することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項２】
前記可撓性部材は、前記側板要素に板厚方向に抜き挿し可能に嵌合し、板厚方向と直交する方向には抜き挿しできない構造になっていることを特徴とする請求項１記載のプロセスカートリッジ。
【請求項３】
前記可撓性部材は、前記静電像担持体ドラムと前記現像ローラとを互いに離間させる方向に１ｋg重の荷重を加えたときにおける、前記静電像担持体ドラムの軸支点と前記現像ローラの軸支点との間隔の変化量が０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下となるように形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のプロセスカートリッジ。
【請求項４】
前記ドラムユニットの前記静電像担持体ドラムを軸支する点と前記現像ユニットの前記現像ローラを軸支する点との距離が固定された状態にて、前記現像ローラの外周面を前記静電像担持体ドラムの外周面に接触させつつ、当該ドラム外周面の静電像を現像することを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載のプロセスカートリッジ。
【請求項５】
前記可撓性部材を前記現像ローラの前記静電像担持体ドラム外周面との接触部と同一の材料で形成するとともに、前記板厚方向と直交する方向における前記可撓性部材の最狭部の寸法を前記現像ローラの前記接触部の肉厚と同等にしたことを特徴とする請求項４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、電子写真方式を用いた複写機やプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いる静電像担持体ドラムを有するドラムユニットと現像ユニットとを連結してなるプロセスカートリッジに関する。特に、熱による構成部品の膨張・変形が生じても静電像担持体ドラムとこのドラム外周面に近接又は当接されて配置される現像ローラとが過度に圧接されないように防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機やプリンタ等の画像形成装置には、静電像担持体ドラムとしての感光体ドラムに形成された静電潜像を顕像化するための現像ユニットが設けられている。現像ユニットは、トナーを収納するトナー収納部、トナー収納部内のトナーを攪拌するアジテータ、感光体ドラムに当接または微小な隙間をもって回転駆動される現像ローラ、現像ローラにトナーを補給する補給ローラ等により構成されている。
また近年では、感光体ドラムを回転自在に収納したドラムユニットと現像ユニットとを連結して一体化したプロセスカートリッジが普及している。プロセスカートリッジにおいては、トナーの漏れや画像不良、異常トルクの発生を防止するために、感光体ドラムと現像ローラとの位置を予め精度良く定めるようにしている（たとえば特開平05-134488号公報参照）。
しかし、画像形成装置の稼動に伴う発熱などによりプロセスカートリッジを構成している部品が膨張・変形すると、感光体ドラムとそのドラム外周面に近接又は当接されて配置される現像ローラとの間隔が変化するため、両者が過度に圧接されることがある。その結果、感光体ドラムが傷ついたり現像ローラが傷ついたりして画像品質が低下するという不具合が生じる。
そこで、ばねによる一定の付勢力で感光体ドラムと現像ローラとを互いに圧接させる方式が採用されている（たとえば特開平05-232752号公報参照）。この種の方式としては、カートリッジカバーの内面に弾性部材を設け、カートリッジカバーを装着することにより、当該弾性部材を介して現像ローラを感光ドラム側に付勢し位置決めするようにしたものがある（特開平05-281798号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにばねによる一定の付勢力で感光体ドラムと現像ローラとを互いに圧接させる方式や、カートリッジカバーに弾性部材を設けて現像ローラを感光体ドラム側に付勢し位置決めする方式を用いれば、画像形成装置の稼動に伴う発熱などによりプロセスカートリッジを構成している部品が膨張・変形した場合でも、それをばねなどの弾性部材の変形によって吸収し、感光体ドラムと現像ローラとの間隔あるいは圧接力を一定に保つことができるので、感光体ドラムや現像ローラの損傷を防止して画像品質の低下を防止できる。
しかしながら、このような方式では、プロセスカートリッジあるいはこれが装着される画像形成装置内に、感光体ドラムと現像ローラとを一定の付勢力で互いに圧接させる弾性部材を設ける空間を別途確保しなければならないため、プロセスカートリッジあるいは画像形成装置の大型化を招くことになる。
そこで本発明は、画像形成装置の稼動に伴う発熱などによりプロセスカートリッジを構成している部品が膨張・変形した場合でも、それをばねなどの弾性部材の変形によって吸収し、感光体ドラムと現像ローラとの間隔あるいは圧接力を一定に保つことができるプロセスカートリッジを、プロセスカートリッジやこれが装着される画像形成装置を大型化することなく実現することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、静電像担持体ドラムとこれを軸支する側板とを有するドラムユニットと、前記静電像担持体ドラムに形成された静電像を現像する現像ローラを有する現像ユニットとを、前記ドラムユニットの側板に前記現像ユニットを連結することにより一体化してなるプロセスカートリッジにおいて、前記ドラムユニットの側板を板厚方向と直交する方向に複数に分割するとともに、分割された側板要素同士をゴム弾性体からなる可撓性部材を介して互いに連結した。
この発明によれば、画像形成装置の稼動に伴う発熱などによりプロセスカートリッジ構成部品の膨張・変形が生じた場合、ドラムユニットの側板要素同士を連結しているゴム弾性体からなる可撓性部材が弾性変形して、静電像担持体ドラムと現像ローラとの間隔変化を吸収することにより、静電像担持体ドラムと現像ローラとが過度に圧接されるのを防ぐことができる。ドラムユニットの側板の一部を構成するようにしてゴム弾性体からなる可撓性部材を設けることにより、側板自体に伸縮性（弾性）を持たせることができるので、可撓性部材を設ける空間を別途確保する必要がない。 したがって、可撓性部材を設けたことによってプロセスカートリッジやこれが装着される画像形成装置を大型化することはない。
また、本発明は、前記プロセスカートリッジにおいて、前記可撓性部材は、前記側板要素に板厚方向に抜き挿し可能に嵌合し、板厚方向と直交する方向には抜き挿しできない構造になっていることを特徴としている。
この発明によれば、可撓性部材を有するドラムユニットの組み立てが容易にでき、可撓性部材を保持するための別部品を必要としないので製造コストが低く抑えられる。さらに、ドラムユニットの側板を容易に分解できるので、側板要素や可撓性部材をリサイクル利用する際の取り扱いが容易になる。
また、本発明は、前記プロセスカートリッジにおいて、前記可撓性部材は、前記静電像担持体ドラムと前記現像ローラとを互いに離間させる方向に１ｋg重の荷重を加えたときにおける、前記静電像担持体ドラムの軸支点と前記現像ローラの軸支点との間隔の変化量が０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下となるように形成されていることを特徴としている。
この発明によれば、動作時に加わる力によって静電像担持体ドラムと現像ローラとの距離が離れ過ぎるのを防止できる。
【０００５】
また、本発明は、前記プロセスカートリッジにおいて、前記ドラムユニットの前記静電像担持体ドラムを軸支する点と前記現像ユニットの前記現像ローラを軸支する点との距離が固定され、前記現像ローラの外周面を前記静電像担持体ドラムの外周面に接触させつつ、当該ドラム外周面の静電像を現像することを特徴としている。
この発明によれば、ドラムユニットの静電像担持体ドラムを軸支する点と現像ユニットの現像ローラを軸支する点との距離が固定された状態にて、現像ローラを静電像担持体ドラムに接触させつつ、ドラム外周面の静電像を現像するタイプのプロセスカートリッジにおいて、画像形成装置の稼動に伴う発熱によるプロセスカートリッジ構成部品の膨張・変形および現像ローラ（一般にシリコーンゴムやウレタンゴムで構成される）の静電像担持体ドラムとの接触に伴う熱膨張・変形による静電像担持体ドラムと現像ローラとの間隔変化を吸収し、両者が過度に圧接されるのを防止できる。
また、本発明は、前記プロセスカートリッジにおいて、前記可撓性部材を前記現像ローラの前記ドラム外周面との接触部と同一の材料で形成するとともに、前記板厚方向と直交する方向における前記可撓性部材の最狭部の寸法を前記現像ローラの前記接触部の肉厚と同等にしたことを特徴としている。
この発明によれば、画像形成装置の稼動に伴う発熱によるプロセスカートリッジ構成部品の膨張・変形量と、現像ローラの静電像担持体ドラムとの接触に伴う熱膨張・変形量とが同じになるので、静電像担持体ドラムと現像ローラとの間隔を温度によらず一定に保つことができる。つまり、現像ローラが熱膨張して静電像担持体ドラムを過度に押し付けようとしても、同等の熱膨張がゴム弾性体からなる可撓性部材にも生じるため、両熱膨張・変形量が相殺されることになり、静電像担持体ドラムと現像ローラとの間隔は変化しない。よって、静電像担持体ドラムと現像ローラとが過度に圧接されるのを防止できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。まず、図１を参照して、画像形成装置１の全体構造を説明する。画像形成装置１の本体ケース２の上部には原稿（図示せず）の画像を読み取る画像読取装置３が装着され、本体ケース２の内部にはプロセスカートリッジ４が着脱自在に装着されている。プロセスカートリッジ４の下方には、記録媒体である転写用紙５が搬送される用紙搬送路６が形成されている。
画像読取装置３は、画像読取部７と、この画像読取部７による読取位置へ供給される原稿が載置される原稿トレイ８とを有する。原稿トレイ８は、支点軸９を中心として実線で示した水平位置と二点鎖線で示した起立位置との間で回動可能に支持され、それぞれの回動位置において図示しないストッパにより位置固定されている。
プロセスカートリッジ４は、ドラムユニット（感光体ユニット）１０と現像ユニット１１とを連結固定することにより形成されている（図２、図３、図４参照）。ドラムユニット１０内には、静電像担持体ドラムである感光体ドラム１２とこの感光体ドラム１２の外周面を一様に帯電させる帯電ローラ１３とが設けられ、さらに、感光体ドラム１２の外周面に形成されたトナー像を転写用紙５に転写した後にこの感光体ドラム１２の外周面に残留した排トナーを回収する排トナー回収部１４が形成されている。感光体ドラム１２の両端部は、ドラムユニット１０の両側部をなす一対の側板１００間に回転自在に保持されている。また、ドラムユニット１０の外周部には、このドラムユニット１０単体または現像ユニット１１と連結した後のプロセスカートリッジ４を把持する取っ手１５が形成されている。
【０００７】
現像ユニット１１内には、トナーを収納するトナー収納部１６が形成され、このトナー収納部１６内には、トナーを攪拌する回転体であるアジテータ１７、感光体ドラム１２の外周面に当接される回転体である現像ローラ１８、現像ローラ１８ヘトナーを補給する回転体である補給ローラ１９、現像ローラ１８の外周面に当接された現像ブレード２０等が設けられている。この現像ユニット１１の両側にはケース壁である側板部１１ａが形成され、現像ユニット１１とドラムユニット１０とを連桔したときに、側板部１１ａの外側面の一部が側板１００の内側面に面接触される。一方の側板部１１ａには、ドラムユニット１０の側板部１００の内側面に面接触する面よりもへこんだへこみ部分が形成されており、このへこみ部分には、本体ケース２内に設けられた駆動モータ（図示せず）から感光体ドラム１２へ伝達された駆動力を現像ローラ１８や補給ローラ１９及びアジテータ１７へ伝達する動力伝達機構２１が配置されている。さらに、このへこみ部分には、トナー収納部１６へトナーを入れる開口が形成され、この開口を閉止する閉止栓２２か取り付けられている。
本体ケース２内におけるプロセスカートリッジ４の装着位置の周囲には、感光体ドラム１２の外周面を露光して静電潜像を形成する光書込装置であるレーザ書込ユニット２３、転写用紙５を斜めに載置した状態で保持する給紙トレイ２４、給紙トレイ２４内の転写用紙５を一枚ずつ給紙する給紙ローラ２５、現像ローラ１８からトナーを供給されることにより顕像化された感光体ドラム１２の外周面のトナー像を転写用紙５に転写させる転写装置である転写ローラ２６、転写用紙５に転写されたトナー像を定着させる定着装置２７、定着装置２７を通過した転写用紙５が排紙される受け板２８等が設けられている。
【０００８】
本体ケース２内の左右一対の側板（図示せず）には、プロセスカートリッジ４を本体ケース２内に着脱する際のガイド溝２９，３０が２本ずつ形成されている。現像ユニット１１の側板部１１ａには一方のガイド溝２９に係合するガイドビン３１が形成され、ドラムユニット１０の側板１００には他方のガイド溝３０に係合するガイドビン３２が形成されている。なお、プロセスカートリッジ４の着脱は受け板２８側から行われ、着脱の際には受け板２８を回動させて着脱側を開放する。
プロセスカートリッジ４には、感光体ドラム１２を露出させてその外周面を転写ローラ２６の外周面と接触させるための開口部３３が形成され、この開口部３３を開閉するシャッタ３４が設けられている。シャッタ３４は、一端がドラムユニット１０の側板１００に回動自在に取り付けられた一対のアーム部とそのアーム部の他端側を連結した連結片とからなる回動アーム３５と、回動アーム３５の連結片側に回動自在に取り付けられたシャッタ本体３６とにより構成されている。回動アーム３５の側板１００への取付箇所には第１スプリング３７が取り付けられ、この第１スプリング３７は、回動アーム３５の連結片側をドラムユニット１０の外周面に押し付ける向きに付勢している。シャッタ本体３６と回動アーム３５との連結部には第２スプリング３８が取り付けられ、この第２スブリング３８は、シャッタ本体３６の先端部をドラムユニット１０の外周面に押し付ける向きに付勢している。回動アーム３５のアーム部には外方向きに突出した突起３９が形成されている。
【０００９】
プロセスカートリッジ４を本体ケース２外へ取り出した状態においては、シャッタ３４は第１スブリング３７の付勢力と第２スプリング３８の付勢力とにより回動し、開口部３３を閉止している（図２参照）。プロセスカートリッジ４を本体ケース２内に装着する過程において、突起３９がガイド溝３０に係合して突起３９が押圧されることによりシャッタ３４が開口部３３を開放する方向へ次第に回動し、本体ケース２内へのプロセスカートリッジ４の装着が終了したときに開口部３３か完全に開放される（図１、図２、図３参照）。
ドラムユニット１０と現像ユニット１１との連結構造及び連結手順について図２ないし図４を参照して説明する。ドラムユニット１０の側板１００には、ピン挿入穴４０、嵌合穴４１、ネジ挿通穴４２が形成されている。現像ユ二ツト１１の側板部１１ａには、ピン挿入穴４３、嵌合突起４４、ネジ穴４５か形成されている。
ドラムユニット１０と現像ユニット１１とを連結したときには、側板１００の内側面に側板部１１ａの外側面か面接触し、ピン挿入穴４０、４３が同一中心線上で重ね合わされてこれらのピン挿入穴４０、４３に連結ピン４６が圧入され、嵌合突起４４が嵌合穴４１に弾性的に嵌合され、ネジ挿通穴４２に挿通されたネジ４７がネジ穴４５に螺合されている。この状態にて、感光体ドラム１２と現像ローラ１８との距離が固定される。
【００１０】
図５（ａ）に示すように、ドラムユニット１０の一対の側板１００は、感光体ドラム１２および帯電ローラ１３を保持している側板要素１００ａと、現像ユニット１１の嵌合突起４４が嵌合する嵌合穴４１が形成された側板要素１００ｂとに分割し、側板要素１００ａ、１００ｂ同士をゴム弾性体からなる可撓性部材２００を介して互いに連結してなる。
可撓性部材２００の厚さｔ（図５（ｂ））は両側板要素１００ａ、１００ｂのそれと同等に形成されている。可撓性部材２００には、左右対称かつ上下方向に等間隔に形成されたくびれ形状（根元部分が細くなった形状）の複数の突起部２００ａが形成されており、各突起部２００ａが両側板要素１００ａ、１００ｂに形成された同形の凹部１０１と密に嵌合するようになっている。これにより、可撓性部材２００は、両側板要素１００ａ、１００ｂに対し、板厚方向に抜き挿し可能に嵌合し、板厚方向と直交する方向（板面に沿った方向）には抜き挿しできない構造になっている。すなわち、この可撓性部材２００はジグソーパズルのごとく両側板要素１００ａ、１００ｂと板厚方向に抜き差し可能で板厚方向と直交する方向には容易に外れない構造になっている。
【００１１】
プロセスカートリッジ４に対し、ドラムユニット１０と現像ユニット１１とを引き離そうとする向きに力が加わると、現像ユニット１１の嵌合突起４４に対し、感光体ドラム１２から遠ざかる向きに力が働く。このためドラムユニット１０の側板１００には、ピン挿入穴４０を支点として嵌合穴４１を感光体ドラム１２から遠ざけようとする力が作用する。このときドラムユニット１０の側板１００が変形する構造を持たない場合は、感光体ドラム１２と現像ローラ１８との間に過度の圧接力が生じることになるが、上記のように側板１００の一部を構成するようにしてゴム弾性体からなる可撓性部材２００を設けたことにより、側板１００自体に可撓性を持たせることができるので、感光体ドラム１２と現像ローラ１８とを間隔を広げようとする力を吸収でき、感光体ドラム１２と現像ローラ１８とが過度に圧接されるのを防止できる。この結果、感光体ドラム１２が傷ついたり、現像ローラ１８が傷ついたりして発生する画像不具合を防止することができる。
可撓性部材２００の形状はこの実施の形態に示したものに限定されない。側板要素１００ａ、１００ｂと板厚方向に抜き挿し可能に嵌合し、板厚方向と直交する方向には抜き挿しできない構造が実現できさえすれば、可撓性部材２００の形状は任意である。
【００１２】
可撓性部材２００は、感光体ドラム１２と現像ローラ１８とを互いに離間させる方向に１ｋg重の荷重を加えたときにおける、感光体ドラム１２の軸支点と現像ローラ１８の軸支点との間隔の変化量が０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下となるように形成されていることが望ましい。可撓性部材２００の変形量が０．０５ｍｍより少ないと、感光体ドラム１２と現像ローラ１８との間に生じる過度の圧接を防止するには不十分となる。また逆に変形量が２ｍｍより多いと現像ローラ１８の回転力や、感光体ドラム１２の駆動力が加わっただけで感光体ドラム１２と現像ローラ１８との間隔が広がって現像ができなくなり、画像抜けが発生しやすくなる。
また、可撓性部材２００を現像ローラ１８の感光体ドラム１２との接触部と同一の材料で形成するとともに、板厚方向と直交する方向における可撓性部材２００の最狭部の寸法ｄを現像ローラ１８の接触部の肉厚と同等にしておくことが望ましい。このようにしておけば、画像形成装置の稼動に伴う発熱によるプロセスカートリッジ４の構成部品の膨張・変形量と、現像ローラ１８の感光体ドラム１２との接触に伴う熱膨張・変形量とが同じになるので、感光体ドラム１２と現像ローラ１８との間隔を温度によらず一定に保つことができる。つまり、現像ローラ１８が熱膨張して感光体ドラム１２を過度に押し付けようとしても、同等の熱膨張がゴム弾性体からなる可撓性部材２００にも生じるため、両熱膨張・変形量が相殺されることになり、感光体ドラム１２と現像ローラ１８との間隔は変化しない。よって、感光体ドラム１２と現像ローラ１８とが過度に圧接されるのを防止できる。ゴム弾性体材料としては、シリコーンゴム、ウレタンゴム等が適当であり、その硬度を２０〜７０度（ＪＩＳ−Ａ）、好ましくは３０〜５０度として用いるのが側板要素１００ａ、１００ｂとの密着性を図る上で好ましい。
なお、上記実施の形態では、ドラムユニット１０の側板１００をそれぞれ側板要素１００ａと１００ｂの２つの要素に分割した場合を例示したが、３つ以上の側板要素に分割し、側板要素同士を可撓性部材を介して連結してもよい。
【００１３】
【発明の効果】
本発明によれば、画像形成装置の稼動に伴う発熱などによりプロセスカートリッジ構成部品の膨張・変形が生じた場合、ドラムユニットの側板要素同士を連結しているゴム弾性体からなる可撓性部材が弾性変形して、静電像担持体ドラムと現像ローラとの間隔変化を吸収することにより、静電像担持体ドラムと現像ローラとが過度に圧接されるのを防ぐことができる。ドラムユニットの側板の一部を構成するようにしてゴム弾性体からなる可撓性部材を設けたことにより、側板自体に可撓性を持たせることができるので、可撓性部材を設ける空間を別途確保する必要がない。したがって、可撓性部材を設けたことによってプロセスカートリッジやこれが装着される画像形成装置を大型化することはない。
また、本発明によれば、可撓性部材を有するドラムユニットの組み立てが容易にでき、可撓性部材を保持するための別部品を必要としないので製造コストが低く抑えられる。さらに、ドラムユニットの側板を容易に分解できるので、側板要素や可撓性部材をリサイクル利用する際の取り扱いが容易になる。
【００１４】
また、本発明によれば、動作時に加わる力によって静電像担持体ドラムと現像ローラとの距離が離れ過ぎるのを防止できる。
また、本発明によれば、ドラムユニットの静電像担持体ドラムを軸支する点と現像ユニットの現像ローラを軸支する点との距離が固定された状態にて、現像ローラを静電像担持体ドラムに接触させつつ、ドラム外周面の静電像を現像するタイプのプロセスカートリッジにおいて、画像形成装置の稼動に伴う発熱によるプロセスカートリッジ構成部品の膨張・変形および現像ローラの静電像担持体ドラムとの接触に伴う熱膨張・変形による、静電像担持体ドラムと現像ローラとの間隔変化を吸収し、両者が過度に圧接されるのを防止できる。
また、本発明によれば、画像形成装置の稼動に伴う発熱によるプロセスカートリッジ構成部品の膨張・変形量と、現像ローラの静電像担持体ドラムとの接触に伴う熱膨張・変形量とが同じになるので、静電像担持体ドラムと現像ローラとの間隔を温度によらず一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における画像形成装置の全体構造を示す縦断側面図である。
【図２】プロセスカートリッジを示す内部透視側面図である。
【図３】シャッタを開放位置へ移動させた状態のプロセスカートリッジを示す内部透視側面図である。
【図４】ドラムユニットと現像ユニットとに分離した状態のプロセスカートリッジを示す内部透視側面図である。
【図５】（ａ）はドラムユニットの構造を示す内部透視側面図、（ｂ）はドラムユニットの側板の構造を示す要部拡大斜視図である。
【符号の説明】
４：プロセスカートリッジ
１０：ドラムユニット
１１：現像ユニット
１２：感光体ドラム
１８：現像ローラ
２３：光書込装置
２６：転写装置
２７：定着装置
１００：側板
１００ａ、１００ｂ：側板要素
２００：可撓性部材
ｄ：寸法
【図１】
0004035267.tif 000002
【図２】
0004035267.tif 000003
【図３】
0004035267.tif 000004
【図４】
0004035267.tif 000005
【図５】
0004035267.tif 000006