(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動ギアを有する電子写真画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジであって、  前記駆動ギアと噛合するドラムギアを有する電子写真感光体と、  前記ドラムギアと噛合するスリーブギアを有する現像剤担持体とを備え、  前記電子写真感光体を回転可能に支持する第一枠体と、  前記現像剤担持体を回転可能に支持する第二枠体とから成り、  前記第一枠体と前記第二枠体を結合し、前記第二枠体を前記第一枠体に対して付勢すると共に、回動可能に支持する結合部を有するプロセスカートリッジにおいて、
前記結合部は、前記第二枠体の長手方向同軸上の駆動側の端部と従動側の端部に、前記ドラムギアと前記スリーブギアの噛み合い圧力角方向にそれぞれ設けられ、前記第二枠体の駆動側における回動の支点は、前記ドラムギアと前記スリーブギアの噛み合い圧力角方向の直交方向に移動可能である
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項２】
前記第二枠体の従動側における回動の支点は、前記噛み合い圧力角方向の直交方向に移動可能であ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】
前記第二枠体の駆動側における回動の支点は、前記電子写真感光体と前記現像剤担持体の接触点を中心とする円の円周方向に概ね一致する方向に移動可能であ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４】
前記第二枠体の従動側における回動の支点は、前記電子写真感光体と前記現像剤担持体の接触点を中心とする円の円周方向に概ね位置する方向に移動可能であることを特徴とする請求項３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、複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置に着脱自在に取り付けられ、像担持体上に形成された静電潜像をトナーによって現像するプロセスカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真方式によって画像形成を行う画像形成装置においては、小型化並びにメンテナンスの容易さの点から、電子写真感光体、電子写真感光体の表面を一様に帯電する帯電手段、電子写真感光体の表面に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像手段、及び現像動作後に電子写真感光体の表面に残留するトナーを排除するクリーニング手段等のプロセス手段をユニット化し、画像形成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採用されている。
プロセスカートリッジの構成としては、一般に、電子写真感光体、帯電手段、クリーニング手段等を収容する感光体ユニットと、現像剤担持体、トナーホッパ等を含む現像手段を収容する現像ユニットを設け、２つのユニットを結合部材によって結合した形式のものが知られている。このようなプロセスカートリッジでは、感光体ユニットが、結合部材により回動可能に保持されており、現像ユニットの自重や加圧バネにより、感光体ユニット側へ付勢され、現像剤担持体の軸に設けられた突き当てコロを電子写真感光体に接触させることで、現像剤担持体が電子写真感光体側に付勢され、静電潜像の現像が行われる。
【０００３】
この時、電子写真感光体と現像剤担持体との微小間隔は、現像剤担持体の軸に設けられた突き当てコロを電子写真感光体に接触させることで決定されるが、駆動時に現像ユニットが電子写真感光体から逃げる方向に力が働くと、加圧バネ等で付勢しても、電子写真感光体への突き当てコロの接触状態を安定させることができず、画像抜け等の異常画像が発生してしまう。そこで、この問題を回避するために、現像ユニットの回動の支点を電子写真感光体側のドラムギアと現像剤担持体側のスリーブギアの噛み合い圧力角方向に対してゼロの位置とするか、あるいは、特開平８−３３９１４９号公報に開示されるように、現像ユニットの回動の支点をドラムギアとスリーブギアの噛み合い圧力角方向に対して、駆動時に現像ユニットが電子写真感光体に食い込む力が働く側に若干傾いた位置に設定し、現像ユニットの従動側に設けられた支点のガタ量を規制し、これにより、電子写真感光体に対する現像剤担持体の加圧力の安定化を図っている。
【０００４】
しかし、特開平８−３３９１４９号公報に示されるように、駆動時に現像ユニットを電子写真感光体に食い込ませた状態に支点位置を設定すると、突発的、あるいは経時的な各種の負荷変動により、加圧力のバランスが崩れてしまい、電子写真感光体と現像剤担持体との微小間隔が変動し、異常画像が発生する。
また、このような駆動の影響をなくすためには、感光体ユニットと現像ユニットの支点を、ドラムギアとスリーブギアの噛み合い圧力角方向に正確に設定し、駆動時に現像ユニットにかかる力を支点で圧力角方向にすべて受けるようにすればよいが、部品精度等の制約があり困難である。支点の位置が噛み合い圧力角方向からずれていると、現像ユニットにかかる力により、回転モーメントが発生し、現像ローラの端部に設けられ、感光体ドラムに突き当てるように保持される突き当てコロと感光体ドラムとの接触状態に影響を与える。
このように、回転モーメントによって突き当てコロと感光体ドラムが離れてしまうことを防ぐために、従来は、回転モーメントによって、突き当てコロと感光体ドラムが接触する方向に力が働くように支点位置を設定する方法が一般に用いられていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の技術には、次のような問題がある。
回転モーメントによって突き当てコロと感光体ドラムが離れてしまうことを防ぐために、回転モーメントにより、突き当てコロと感光体ドラムが接触する方向に力が働くように支点を設ける方法を用いた場合、回転モーメント力は、現像ユニットの駆動トルクの変動によって変化するため、経時によるトルク変動などの影響を受け、現像ローラの駆動側と従動側で加圧力のバランスを取ることが難しく、白抜け等の異常画像の発生の原因となる。
【０００６】
本発明は、上記の問題に鑑みて成されたものであり、その目的は、駆動時の電子写真感光体に対する現像剤担持体の加圧力の変動を抑制し、加圧力を最適な値に保つことにより、電子写真感光体と現像剤担持体との間隔を一定に保持し、常に良好な画像を形成することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の問題を解決するために、本発明の請求項１に記載の発明は、駆動ギアを有する電子写真画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジであって、前記駆動ギアと噛合するドラムギアを有する電子写真感光体と、前記ドラムギアと噛合するスリーブギアを有する現像剤担持体とを備え、前記電子写真感光体を回転可能に支持する第一枠体と、前記現像剤担持体を回転可能に支持する第二枠体とから成り、前記第一枠体と前記第二枠体を結合し、前記第二枠体を前記第一枠体に対して付勢すると共に、回動可能に支持する結合部を有するプロセスカートリッジにおいて、前記結合部は、前記第二枠体の長手方向同軸上の駆動側の端部と従動側の端部に、前記ドラムギアと前記スリーブギアの噛み合い圧力角方向にそれぞれ設けられ、前記第二枠体の駆動側における回動の支点は、前記ドラムギアと前記スリーブギアの噛み合い圧力角方向の直交方向に移動可能であるプロセスカートリッジを提供する。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記第二枠体の従動側における回動の支点が、前記噛み合い圧力角方向の直交方向に移動可能である請求項１に記載のプロセスカートリッジを提供する。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、前記第二枠体の駆動側における回動の支点が、前記電子写真感光体と前記現像剤担持体の接触点を中心とする円の円周方向に概ね一致する方向に移動可能である請求項１に記載のプロセスカートリッジを提供する。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、前記第二枠体の従動側における回動の支点が、前記電子写真感光体と前記現像剤担持体の接触点を中心とする円の円周方向に概ね位置する方向に移動可能である請求項３に記載のプロセスカートリッジを提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のプロセスカートリッジの実施形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明のプロセスカートリッジが適用されるレーザープリンタを示す概略構成図である。このレーザープリンタは、図２に示すようにレーザープリンタ本体１に着脱可能なプロセスカートリッジ２を装着して使用するように構成されている。
上記レーザープリンタ本体１は、光書き込みユニット１８、給紙トレイ１９、給紙コロ２０、レジストローラ２１、転写手段２２、定着ユニット２３及びプロセスカートリッジ２を着脱するための開口部に開閉自在に設けられたカバー部材２４等を備える。
上記プロセスカートリッジ２は、それぞれ一体的に形成され、枠体に収納された２つのユニット、すなわち、内部に感光体ドラム５を配置し、回転可能に支持する感光体ユニット３及びトナーを収容し、現像ローラ６を回転可能に支持する現像ユニット４から成り、感光体ユニット３及び現像ユニット４は、結合部材により結合され、結合部を支点として回動可能に支持されている。
【００１２】
上記のレーザープリンタによる画像形成は、次のように行われる。
プロセスカートリッジ２をレーザープリンタ本体１にセットし、カバー部材を閉じると、レーザープリンタが動作可能な状態となる。まず、画像形成に先立って、プロセスカートリッジ２内の感光体ドラム５の表面が帯電ローラ１０により一様に帯電される。続いて、図示しない光源から光照射されて得られた像光のＣＣＤセンサによる読み取りが行われる。レーザープリンタ本体１に固定支持された光書き込みユニット１８では、このＣＣＤの情報に基づいて、図示しないレーザー光源から画像情報に応じて発光した光が図示しないポリゴンミラーで走査され、レンズ及び反射ミラーを介して画像情報に基づいた光像を感光体ドラム５に照射し、感光体ドラム５の表面に潜像が形成される。
感光体ドラム５の表面に形成された潜像は、感光体ドラム５の回転に伴って現像ローラ６と対向する現像領域に搬送される。現像ユニット４内では、トナーホッパ内に収容されたトナーがトナー送り出し部材により現像ローラ６側へ送り出され、現像ローラ６の表面に汲み上げられる。現像ローラ６の表面に汲み上げられたトナーは、現像ローラ６の回転によって搬送され、現像ブレードの位置を通過するときに所定の層厚に規制され、トナー薄層が形成される。トナー薄層は、さらに感光体ドラム５と対向する現像領域に搬送され、潜像の現像が行われトナー像が形成される。
一方、レーザープリンタ本体１に設けられた給紙トレイ１９からは、記録紙が図示しないピックアップローラによって一枚ずつ引き出され、給紙コロ２０及びレジストローラ２１を経て、現像領域に対して感光体ドラム５の回転下流側に配設された転写手段２の位置に搬送され、感光体ドラム５上のトナー像が記録紙に転写され、さらに、定着ユニット２３の位置に搬送されて記録紙上のトナー像が定着され、画像が形成される。
【００１３】
（第１の実施形態）
次に、請求項１に記載のプロセスカートリッジの一実施形態について説明する。
図３は、このプロセスカートリッジを示す概略構成図、及び感光体ドラムと現像ローラの駆動側端部の構成を示す概略平面図である。このプロセスカートリッジ２は、図３（ａ）に示すように、感光体ドラム５、帯電ローラ１０及びクリーニングブレード１２を含む感光体ユニット３と、現像ローラ６、現像ブレード及びトナーを収容するトナーホッパを有する現像ユニット４から成り、結合部材により支点結合されている。
【００１４】
このプロセスカートリッジ２の感光体ドラム５と現像ローラ６の当接は、次のような方法で行われる。
現像ユニット４は、加圧スプリング１３により感光体ユニット３側に押圧され、現像ローラ６の長手方向端部に設けられた突き当てコロ７が感光体ドラム５に接触するように付勢されている。感光体ドラム５及び現像ローラ６の長手方向端部には、それぞれドラムギア１４及びスリーブギア１５が設けられており、ドラムギア１４は、レーザープリンタ本体１側の駆動部２５及びスリーブギア１５に接続される。これにより、現像ローラ６は直接駆動され、現像ユニット４は、駆動時に、ドラムギア１４とスリーブギア１５の噛み合い圧力角方向に力を受ける。
【００１５】
また、このプロセスカートリッジ２では、現像ユニットの支点部が感光体ユニットの支点に対して移動可能な構成となっている。図４は、このプロセスカートリッジ２の感光体ドラム５と現像ローラ６の駆動側の支点結合部の形状を示す図である。この支点結合部は、感光体ユニット３の支点９ａに対して、現像ユニット４の支点部９ｂが、ドラムギア１４とスリーブギア１５の噛み合い圧力角方向の直交方向に長穴形状となっている。静止状態では、加圧スプリング１３により、現像ユニット４が付勢され、突き当てコロ７が感光体ドラム５に所定の圧力で押し付けられ、適正な現像ギャップが保たれる。現像ユニット３の駆動側支点９ａは、噛み合い圧力角方向に直交する方向に移動可能に支持されているため、駆動力が働くと、回転モーメントが生じない位置に自動的に支点９ａが決まり、加圧力は付勢部材の特性によって決定し、良好な画像を安定して形成することができる。
このように、現像ユニット４側の支点部９ｂを感光体ユニット３側の支点９ａに対して移動可能な構成とすることで、加圧力を容易に安定させ、良好な画像を得ることができる。
【００１６】
（第２の実施形態）
次に、請求項１又は請求項２に記載のプロセスカートリッジの一実施形態について説明する。このプロセスカートリッジは、感光体ユニットと現像ユニットの支点結合部を除いて、第１の実施形態と同様に構成され、第１の実施形態と同様に動作する。
図５は、このプロセスカートリッジにおける感光体ユニットと現像ユニットの支点結合部の形状（ａ）、及び他のプロセスカートリッジにおける感光体ユニットと現像ユニットの支点結合部の形状（ｂ）を示す図である。本実施形態では、図５（ａ）に示すように、駆動側支点部３９ｂ及び従動側支点部３８ｂが共に長穴状に形成されており、駆動側支点部３９ｂの位置が決定する際に現像ユニットに対して捻れの影響をなくし、駆動側と従動側で加圧力に偏差を生じさせないため、長軸方向に均等で良好な画像を得ることができる。
これに対し、図５（ｂ）に示すように、駆動側支点部５９ｂが長穴状に形成され、従動側支点部５８ｂが感光体ユニット側の支点を固定する形状に形成されている場合は、駆動側支点部５９ｂの位置が決定する際、現像ユニットに捻れが生じ、現像ローラの長手方向に感光体ドラム５５との当接状態に差が生じるため、均等な画像を形成することができない。
【００１７】
（第３の実施形態）
さらに、請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に記載のプロセスカートリッジの一実施形態について説明する。このプロセスカートリッジは、感光体ユニットと現像ユニットの支点結合部の支点部移動方向を除いて、第１の実施形態と同様に構成され、第１の実施形態と同様に動作する。
図６は、このプロセスカートリッジにおける感光体ユニットと現像ユニットの支点結合部の形状及び支点部の移動方向を説明する図である。このプロセスカートリッジは、感光体ユニットと現像ユニットの支点結合部の移動方向を除いて、第１の実施形態と同様に構成され、第１の実施形態と同様に動作する。
このプロセスカートリッジの現像ユニット支点部４８ｂは、感光体ドラム４５と突き当てコロ４７の接触点を中心とした円の円周方向と一致する方向に移動可能としている。このため、現像ユニット支点部４８ｂの位置決めがより円滑に行われ、安定した加圧力により、良好な画像を安定して形成することができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に記載のプロセスカートリッジは、ドラムギアを有する電子写真感光体を回転可能に支持する第一枠体とスリーブギアを有する現像剤担持体を回転可能に支持する第二枠体を結合部で結合するプロセスカートリッジにおいて、結合の支点をドラムギアとスリーブギアの噛み合い圧力角方向に配置し、且つ噛み合い圧力角方向の直交方向に移動可能に支持される構成とすることにより、駆動時に第二枠体を回転させる回転モーメントが生じない位置に支点部を位置決めし、電子写真感光体に対する現像剤担持体の加圧力を安定させ、良好な画像を得ることができる。
【００１９】
請求項２に記載のプロセスカートリッジは、第二枠体の駆動側支点部と従動側支点部を、共に第一枠体の支点に対して噛み合い圧力角方向の直交方向に移動可能な構成とすることにより、駆動側と従動側における第二枠体の支点位置のズレを補正することが可能となる。これにより、第二枠体の捻れによる圧力偏差が生じないため、電子写真感光体に対する現像剤担持体の加圧力が安定し、良好な画像を得ることができる。
【００２０】
請求項３及び請求項４に記載のプロセスカートリッジは、第一枠体に対する第二枠体支点部の移動可能方向を電子写真感光体と現像剤担持体の接触点を中心とした円の円周方向に一致させることにより、電子写真感光体と現像剤担持体の接触点の位置変動を最小限に押さえた状態で、第二枠体の支点部の位置決めを円滑に行うことができ、これにより、電子写真感光体に対する現像剤担持体の加圧力を安定させ、良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に記載のプロセスカートリッジが適用されるレーザープリンタを示す概略構成図である。
【図２】図１に示すレーザープリンタの本体にプロセスカートリッジを着脱する様子を示す図である。
【図３】請求項１に記載のプロセスカートリッジの一実施形態を示す概略構成図、及び感光体ドラムと現像ローラの駆動側端部の構成を示す概略平面図である。
【図４】図３に示すプロセスカートリッジを構成する感光体ユニットと現像ユニットの支点結合部の形状を示す図である。
【図５】請求項１又は請求項２に記載のプロセスカートリッジの一実施形態を構成する感光体ユニットと現像ユニットの支点結合部の形状（ａ）、及び他のプロセスカートリッジにおける感光体ユニットと現像ユニットの支点結合部の形状（ｂ）を示す図である。
【図６】請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に記載のプロセスカートリッジの一実施形態における感光体ユニットと現像ユニットの支点結合部の形状及び支点部の移動方向を説明する図である。
【符号の説明】
１  レーザープリンタ本体
２  プロセスカートリッジ
３  感光体ユニット
４  現像ユニット
５、３５、４５、５５  感光体ドラム
６  現像ローラ
７、３７、４７、５７  突き当てコロ
８ａ、４８ａ  従動側支点
８ｂ、３８ｂ、４８ｂ、５８ｂ  従動側支点部
９ａ  駆動側支点
９ｂ、３９ｂ、５９ｂ  駆動側支点部
１０  帯電ローラ
１１  トナーホッパ
１２  クリーニングブレード
１３  加圧スプリング
１４  ドラムギア
１５  スリーブギア
１６  現像ユニット側板
１７  感光体ユニット側板
１８  光書き込みユニット
１９  給紙トレイ
２０  給紙コロ
２１  レジストローラ
２２  転写手段
２３  定着ローラ
２４  カバー部材
２５  レーザープリンタ本体側駆動部
【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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