JP2017161614A - プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、大容量のプロセスカートリッジにおいても感光ドラムに対する現像ローラの加圧力が両端部で安定したプロセスカートリッジを提供する。【解決手段】画像形成装置の装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジＢであって、像担持体６２を回転可能に支持する第一枠体６０と、像担持体に対向する現像剤担持体３２を回転可能に支持する第二枠体２０と、第一の枠体に固定され、第一枠体と第二枠体とを回動可能に結合するための結合軸６９と、現像剤担持体を像担持体に付勢する付勢部材と、を有し、第二枠体は、像担持体の軸線方向における一方の端部で結合軸に嵌合し、回動可能に位置決めされる第１支持穴と像担持体の軸線方向における他方の端部で結合軸に間隙をもって回動可能に支持される第２支持穴２３ｂと、を有し、第２支持穴の結合軸との間の間隙は、結合軸の径方向において、第１支持穴の結合軸との間の間隙よりも大きい。【選択図】図１

Description

本発明は、プロセスカートリッジおよびこれを備えた画像形成装置に関するものである。

ここでプロセスカートリッジとは、感光ドラムと、この感光ドラムに作用するプロセス手段とを一体的にカートリッジ化して、画像形成装置の装置本体に対して取り外し可能に装着されるものである。

例えば、感光ドラムと、前記プロセス手段としての、現像手段、帯電手段、クリーニング手段の少なくとも一つを一体的にカートリッジ化したものが挙げられる。また、画像形成装置とは、例えば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。

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（ＬＥＤプリンタ、レーザビームプリンタ等）、ファクシミリ装置及びワードプロセッサ等が含まれる。

電子写真画像形成装置（以下、単に「画像形成装置」ともいう。）では、像担持体としての一般にドラム型とされる電子写真感光体、即ち、感光ドラムを一様に帯電させる。次いで、帯電した感光ドラムを選択的に露光することによって、感光ドラム上に静電潜像（静電像）を形成する。次いで、感光ドラム上に形成された静電潜像を、現像剤としてのトナーでトナー像として現像する。そして、感光ドラム上に形成されたトナー像を、記録用紙、プラスチックシートなどの記録材に転写し、更に記録材上に転写されたトナー像に熱や圧力を加えることでトナー像を記録材に定着させることで画像記録を行う。

このような画像形成装置は、一般に、トナー補給や各種のプロセス手段のメンテナンスを必要とする。このトナー補給やメンテナンスを容易にするために、感光ドラム、帯電手段、現像手段、クリーニング手段などを枠体内にまとめてカートリッジ化し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジとしたものが実用化されている。

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ユーザ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、ユーザビリティーに優れた画像形成装置を提供することができる。そのため、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。

また上述したプロセスカートリッジとしては感光ドラムやクリーニング手段等を保持するクリーニングユニットと、現像剤担持体である現像ローラを保持する現像ユニットとを結合軸にて結合したものが一般的に知られている。この結合軸は感光ドラム軸線方向一端部（以降、駆動側）及び他端部（以降、非駆動側）にそれぞれ設けられており、結合軸を回動の軸として、現像ユニットがクリーニングユニットに対して回動可能に支持されている。また、結合軸により回動可能に支持された現像ユニットは、自重やバネ等の加圧部材によってクリーニングユニット側へ付勢されている。よって、現像ユニット内の現像ローラはクリーニングユニット内の両端部において、一定の加圧力をもって当接することができ、画像形成装置は安定的に画像を形成できる。

ただ、このようなプロセスカートリッジでは、部品の公差等の影響によって、クリーニングユニットと現像ユニットとを結合する結合軸の位置や、結合軸を係合させる穴の位置が、設計時に狙った寸法（以下、基準寸法）からずれてしまう場合がある。結合軸等の位置がずれると、クリーニングユニットと現像ユニットとの結合に影響を及ぼすことになる。これにより、感光ドラムに対する現像ローラの加圧力が駆動側と非駆動側で大きく異なってしまうことがある。

そのため、従来のプロセスカートリッジでは、特許文献１または特許文献２に開示されているように、結合軸を係合させる現像ユニットの非駆動側の穴を長穴とする対策が取られている。これにより、結合部材等の位置が基準寸法からずれた場合であっても、結合部材が長穴と係合する際に、長穴と結合部材の係合位置が移動することで、生じた位置のずれを吸収することができる。その結果、感光ドラムに対する現像ローラの加圧力が両端部で安定することになる。

特開平０８−３３９１４９号公報 特開平０９−０５０２２４号公報

近年、さらなる大容量のプロセスカートリッジを実現することが望まれている。しかし、これを実現するためにはトナー量を増やすことになり、現像ユニットの重量が重くなることになる。ここで、図１６に従来のプロセスカートリッジＲの非駆動側から見た断面図を示す。現像ユニット９０はクリーニングユニット９２に固定された結合軸９３により回転可能に支持されている。図１６に示すように、初期（トナー量満タン）の現像ユニット９０の重量をＭ１、耐久後半（トナー量空）の現像ユニット９０の重量をＭ２とする。このとき、Ｍ１＞＞Ｍ２であり、またＭ１・Ｍ２それぞれの重心位置もＬ１からＬ２へと変化することになる。これにより、トナー量満タン時の長穴９１（図１６（ｂ））と、トナー量空時の長穴９１（図１６（ｃ））とで、それぞれの最適な長穴角度が大きく異なることになる。

そこで、本発明の目的は、大容量のプロセスカートリッジにおいても感光ドラムなどの像担持体に対する現像ローラなどの現像剤担持体の加圧力が両端部で安定したプロセスカートリッジを提供することである。

上記目的を達成するため、本発明は、画像形成装置の装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、像担持体を回転可能に支持する第一枠体と、前記像担持体に対向する現像剤担持体を回転可能に支持する第二枠体と、前記第一の枠体に固定され、前記第一枠体と前記第二枠体とを回動可能に結合するための結合軸と、前記現像剤担持体を前記像担持体に付勢する付勢部材と、を有し、前記第二枠体は、前記像担持体の軸線方向における一方の端部で前記結合軸に嵌合し、回動可能に位置決めされる第１支持穴と、前記像担持体の軸線方向における他方の端部で前記結合軸に間隙をもって回動可能に支持される第２支持穴と、を有し、前記第２支持穴の前記結合軸との間の間隙は、前記結合軸の径方向において、前記第１支持穴の前記結合軸との間の間隙よりも大きいことを特徴とする。

本発明によれば、大容量のプロセスカートリッジにおいても像担持体に対する現像剤担持体の加圧力が両端部で安定したプロセスカートリッジを提供できる。

第１実施例に係るプロセスカートリッジの非駆動側端部の断面図である。 第１実施例に係る画像形成装置の画像形成装置本体及びプロセスカートリッジの断面図である。 第１実施例に係るプロセスカートリッジの断面図である。 第１実施例に係るプロセスカートリッジのクリーニング容器内部の断面図である。 第１実施例に係る画像形成装置の開閉扉を開いた状態の画像形成装置本体の斜視図である。 第１実施例に係る画像形成装置の開閉扉を開き、トレイを引き出した状態の画像形成装置本体の斜視図である。 第１実施例に係る画像形成装置の開閉扉を開き、トレイを引き出した状態で、トレイにプロセスカートリッジを着脱する際の画像形成装置本体及びプロセスカートリッジの斜視図である。 第１実施例に係る画像形成装置本体にプロセスカートリッジが装着された状態の、プロセスカートリッジ及び画像形成装置本体の駆動側位置決め部の斜視図である。 第１実施例に係る画像形成装置本体にプロセスカートリッジが装着された状態の、プロセスカートリッジ及び画像形成装置本体の非駆動側位置決め部の斜視図である。 第１実施例に係るプロセスカートリッジの分解図である。 第１実施例に係るプロセスカートリッジの分解図である。 第１実施例に係るプロセスカートリッジの分解図である。 第１実施例に係るプロセスカートリッジの分解図である。 第１実施例に係るプロセスカートリッジの駆動側端部の断面図である。 他の実施例に係るプロセスカートリッジ非駆動側端部の部分拡大図である。 従来例を示すプロセスカートリッジの非駆動側から見たときの断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

〔実施例１〕
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明において、像担持体としての電子写真感光ドラムの回転軸線方向を長手方向とする。また、長手方向において、画像形成装置本体から電子写真感光ドラムが駆動力を受ける側を駆動側とし、その反対側を非駆動側とする。

図２および図３を用いて、プロセスカートリッジを備えた画像形成装置の全体構成および画像形成プロセスについて説明する。図２は、本発明の一実施の形態である電子写真画像形成装置の画像形成装置本体（以下、装置本体Ａと記載する）及びプロセスカートリッジ（以下、カートリッジＢと記載する）の断面図である。図３は、カートリッジＢの断面図である。ここで、装置本体Ａとは、電子写真画像形成装置からカートリッジＢを除いた部分である。

＜電子写真画像形成装置全体構成＞
図２に示す電子写真画像形成装置は、カートリッジＢを装置本体Ａに着脱自在とした電子写真技術を利用したレーザビームプリンタである。カートリッジＢが装置本体Ａに装着されたとき、カートリッジＢの電子写真感光ドラム６２に潜像を形成するための露光装置３（レーザスキャナユニット）が配置される。また、カートリッジＢの下側に画像形成対象となる記録媒体（以下、シート材Ｐと記載する）を収納したシートトレイ４が配置されている。

更に、装置本体Ａには、シート材Ｐの搬送方向Ｄに沿って、ピックアップローラ５ａ、給送ローラ対５ｂ、搬送ローラ対５ｃ、転写ガイド６、転写ローラ７、搬送ガイド８、定着装置９、排出ローラ対１０、排出トレイ１１等が順次配置されている。なお、定着装置９は、加熱ローラ９ａ及び加圧ローラ９ｂにより構成されている。

＜画像形成プロセス＞
次に、画像形成プロセスの概略を説明する。プリントスタート信号に基づいて、電子写真感光ドラム（以下、ドラム６２と記載する）は矢印Ｒ方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動される。

バイアス電圧が印加された帯電ローラ６６は、ドラム６２の外周面に接触し、ドラム６２の外周面を一様均一に帯電する。

露光装置３は、画像情報に応じたレーザ光Ｌを出力する。そのレーザ光ＬはカートリッジＢのクリーニング枠体７１に設けられたレーザ開口７１ｈを通り、ドラム６２の外周面を走査露光する。これにより、ドラム６２の外周面には画像情報に対応した静電潜像が形成される。

一方、図３に示すように、現像装置としての現像ユニット２０において、トナー室２９内のトナーＴは、第１搬送部材４３、第２搬送部材４４、第３搬送部材５０の回転によって撹拌、搬送され、トナー供給室２８に送り出される。

トナーＴは、マグネットローラ３４（固定磁石）の磁力により、ドラム６２に対向する現像剤担持体としての現像ローラ３２の表面に担持される。トナーＴは、現像ブレード４２によって、摩擦帯電されつつ現像ローラ３２周面上での層厚が規制される。そのトナーＴは、静電潜像に応じてドラム６２へ現像され、トナー像として可視像化される。

また、図２に示すように、レーザ光Ｌの出力タイミングとあわせて、ピックアップローラ５ａ、給送ローラ対５ｂ、搬送ローラ対５ｃによって、装置本体Ａの下部に収納されたシート材Ｐがシートトレイ４から送り出される。そして、そのシート材Ｐが転写ガイド６を経由して、ドラム６２と転写ローラ７との間の転写位置へ搬送される。この転写位置において、トナー像はドラム６２からシート材Ｐに順次転写されていく。

トナー像が転写されたシート材Ｐは、ドラム６２から分離されて搬送ガイド８に沿って定着装置９に搬送される。そしてシート材Ｐは、定着装置９を構成する加熱ローラ９ａと加圧ローラ９ｂとのニップ部を通過する。このニップ部で加圧・加熱定着処理が行われてトナー像はシート材Ｐに定着される。トナー像の定着処理を受けたシート材Ｐは、排出ローラ対１０まで搬送され、排出トレイ１１に排出される。

一方、図３に示すように、転写後のドラム６２は、クリーニング部材７７により外周面上の残留トナーが除去されて、再び、画像形成プロセスに使用される。ドラム６２から除去されたトナーはクリーニングユニット６０の廃トナー室７１ｂに貯蔵される。

上記において、帯電ローラ（帯電手段）６６、現像ローラ（現像手段）３２、転写ローラ（転写手段）７、クリーニング部材（クリーニング手段）７７がドラム６２に作用するプロセス手段である。

＜カートリッジ着脱＞
次に、装置本体Ａに対するカートリッジＢの着脱について、図５、図６を用いて説明する。

図５は、カートリッジＢを着脱するために開閉扉１３を開いた装置本体Ａの斜視図である。図６は、カートリッジＢを着脱するために開閉扉１３を開きトレイ１８を引き出した状態の装置本体ＡとカートリッジＢの斜視図である。図７は、開閉扉１３を開きトレイ１８を引き出した状態で、カートリッジＢを着脱している際の装置本体Ａ及びカートリッジＢの斜視図である。カートリッジＢは、トレイ１８に対して、着脱方向Ｅに沿って着脱可能である。

装置本体Ａには開閉扉１３が回動可能に取り付けられており、この開閉扉１３を開くとカートリッジ挿入口１７が設けられている。そしてカートリッジ挿入口１７内にはカートリッジＢを装置本体Ａに装着するためのトレイ１８が備えられている。トレイ１８は、所定の位置まで引き出すと、カートリッジＢの着脱が可能である。カートリッジＢはトレイ１８に載せられた状態で図中矢印Ｃ方向にガイドレール（不図示）に沿って装置本体Ａ内に装着される。

また、装置本体Ａには、カートリッジＢに設けられた第１カップリング７０および第２カップリング２１（図８）に駆動を伝達するための第１駆動軸１４および第２駆動軸１９が設けられている。第１駆動軸１４および第２駆動軸１９は装置本体Ａのモータ（不図示）により駆動される。これにより、第１カップリング７０と連結しているドラム６２が装置本体Ａから駆動力を受けて回転する。また、第２カップリング２１から駆動を伝達されて現像ローラ３２が回転する。さらに、帯電ローラ６６、現像ローラ３２は、装置本体Ａの給電部（不図示）より給電される。

＜カートリッジ支持＞
図５に示すように、装置本体ＡにはカートリッジＢを支持するための駆動側板１５と非駆動側板１６が設けられている。図８、図９に示すように、駆動側板１５には駆動側第１支持部１５ａ、駆動側第２支持部１５ｂ及びカートリッジＢの回転支持部１５ｃが設けられている。非駆動側板１６には非駆動側第１支持部１６ａ、非駆動側第２支持部１６ｂ及び回転支持部１６ｃが設けられている。

一方、カートリッジＢの被支持部として、ドラム軸受７３の被支持部７３ｂ、被支持部７３ｄ、クリーニング枠体７１の駆動側ボス７１ａ、非駆動側突部７１ｆと非駆動側ボス７１ｇがそれぞれ設けられている。そして、被支持部７３ｂが駆動側第１支持部１５ａ、被支持部７３ｄが駆動側第２支持部１５ｂにより支持され、駆動側ボス７１ａが回転支持部１５ｃにより支持される。また、非駆動側突部７１ｆが非駆動側第１支持部１６ａと非駆動側第２支持部１６ｂにより支持され、非駆動側ボス７１ｇが回転支持部１６ｃにより支持されることで、カートリッジＢは装置本体Ａ内で位置決めされる。

＜カートリッジ全体の構成＞
次にカートリッジＢの全体構成について図３、図４、図１０、図１１、図１２、図１３を用いて説明する。図３はカートリッジＢの断面図である。図１０、図１１、図１２、図１３はカートリッジＢの構成を説明する斜視図である。図１１及び図１３は、図１０及び図１２の点線部内の箇所を、角度を変えて拡大した部分拡大図である。なお本実施例においては各部品を結合する際のビスに関しては省略して説明する。

カートリッジＢは、クリーニングユニット６０と、現像ユニット２０を有する。尚、プロセスカートリッジとは、電子写真感光体と、これに作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段及びクリーニング手段の少なくとも一つとを一体的にカートリッジ化して、電子写真画像形成装置の本体に対して着脱可能としたものである。本発明においては、プロセスカートリッジは、本発明に従うクリーニングユニット６０を少なくとも有する。

図３に示すように、クリーニングユニット６０は、ドラム６２と、帯電ローラ６６と、クリーニング部材７７と、これらを支持するクリーニング枠体７１と、クリーニング枠体７１に溶着等で固定された蓋部材７２を有する。クリーニングユニット６０において、帯電ローラ６６、クリーニング部材７７は、それぞれドラム６２の外周面に接触して配置される。

クリーニング部材７７は、弾性材料としてのゴムで形成されたブレード状の弾性部材であるゴムブレード７７ａと、ゴムブレードを支持する支持部材７７ｂと、を有する。ゴムブレード７７ａは、ドラム６２の回転方向に対してカウンター方向にドラム６２に当接している。即ち、ゴムブレード７７ａは、その先端部がドラム６２の回転方向の上流側を向くようにドラム６２に当接している。

図４は、クリーニング枠体７１の断面図である。図３、図４に示すように、クリーニング部材７７によってドラム６２の表面から除去された廃トナーは、廃トナー搬送部材（搬送部材）としての第１スクリュー８６、第２スクリュー８７、第３スクリュー８８によって搬送される。そして、クリーニング枠体７１と蓋部材７２によって形成された廃トナー室７１ｂに溜められる。また、第１スクリュー８６は（不図示の）ギアによって、図１３中に示すカップリング２１から駆動を伝達されて回転する。そして、第２スクリュー８７は第１スクリュー８６から、第３スクリュー８８は第２スクリュー８７からそれぞれ駆動力を受けて回転する。第１スクリュー８６はドラム６２の近傍に、第２スクリュー８７はクリーニング枠体７１の長手方向端部に、第３スクリュー８８は廃トナー室７１ｂに、それぞれ配置されている。ここで、第１スクリュー８６、第３スクリュー８８の回転軸線はドラム６２の回転軸線と平行であり、第２スクリュー８７の回転軸線はドラム６２の回転軸線と直交している。

また、図３に示すように、クリーニング枠体７１から廃トナーが漏れることを防止するためのスクイシート６５が、ドラム６２に当接するようにクリーニング枠体７１の縁部に設けられている。

ドラム６２は、駆動源である本体駆動モータ（不図示）から駆動力を受けることにより、画像形成動作に応じて、図中矢印Ｒ方向に回転駆動される。

帯電ローラ６６は、クリーニング枠体７１の長手方向（ドラム６２の回転軸線方向と略平行）の両端部において、帯電ローラ軸受６７を介し、クリーニングユニット６０に回転可能に取り付けられている。帯電ローラ６６は、帯電ローラ軸受６７が付勢部材６８によりドラム６２に向けて加圧されることでドラム６２に圧接されている。帯電ローラ６６は、ドラム６２の回転に従動回転する。

図３に示すように、現像ユニット２０は、現像ローラ３２と、現像ローラ３２を支持する現像容器２３と、現像ブレード４２等を有する。現像ローラ３２内にはマグネットローラ３４が設けられている。また現像ユニット２０において、現像ローラ３２上のトナー層を規制するための現像ブレード４２が配置されている。図１０、図１２に示すように、現像ローラ３２には間隔保持部材３８が現像ローラ３２の両端部に取り付けられており、間隔保持部材３８とドラム６２が当接することで、現像ローラ３２は対向するドラム６２と微少隙間をもって保持される。また、図３に示すように、現像ユニット２０からトナーが漏れることを防止するための吹き出し防止シート３３が、現像ローラ３２に当接するように底部材２２の縁部に設けられている。更に、現像容器２３と底部材２２によって形成されたトナー室２９には、第１搬送部材４３、第２搬送部材４４、第３搬送部材５０が設けられている。第１搬送部材４３、第２搬送部材４４、第３搬送部材５０は、トナー室２９に収容されたトナーを撹拌すると共に、トナー供給室２８へトナーを搬送する。

図１０、図１２に示すように、カートリッジＢはクリーニングユニット６０と現像ユニット２０を合体して構成される。

クリーニングユニット６０には、第一枠体としてのクリーニング枠体７１、蓋部材７２、ドラム６２、ドラム６２を回転支持するためのドラム軸受７３及びドラム軸７８が設けられている。図１３に示すように、駆動側においては、ドラム６２は、駆動側に設けられた駆動側ドラムフランジ６３がドラム軸受７３の穴部７３ａにより回転可能に支持される。一方、図１１に示すように、非駆動側は、クリーニング枠体７１に設けられた穴部７１ｃに圧入されたドラム軸７８が、非駆動側ドラムフランジ６４の穴部（不図示）を回転可能に支持する構成となっている。このように、ドラム６２は、第一枠体としてのクリーニング枠体７１とドラム軸受７３に回転可能に支持されている。

図３、図１０、図１２に示すように、一方、現像ユニット２０は、底部材２２、第二枠体としての現像容器２３、駆動側現像サイド部材２６、現像ブレード４２、現像ローラ３２等からなる。また現像ローラ３２は、両端に設けられた軸受部材２７、３７により回転可能に第二枠体としての現像容器２３に取り付けられている。

そして、図１１、図１３に示すように、クリーニングユニット６０と現像ユニット２０を結合軸としての結合ピン６９で互いに回動可能に結合することによってカートリッジＢを構成する。

具体的には、現像ユニット２０の長手方向両端部には、第二枠体としての現像容器２３に被位置決め穴としての現像第１支持穴２３ａ、ガタあり穴としての現像第２支持穴２３ｂが設けられている。また、クリーニングユニット６０の長手方向両端部には、第一枠体としてのクリーニング枠体７１に第１吊り穴７１ｉ、第２吊り穴７１ｊが設けられている。カートリッジＢは、ドラム６２の軸線方向における一方の端部で、第１吊り穴７１ｉに圧入固定された結合軸としての結合ピン６９と現像第１支持穴２３ａが嵌合されている。またカートリッジＢは、ドラム６２の軸線方向における他方の端部で、第２吊り穴７１ｊに圧入固定された結合軸としての結合ピン６９と現像第２支持穴２３ｂが係合している。これにより、クリーニングユニット６０と現像ユニット２０は互いに回動可能に連結される。

また、駆動側付勢部材４６Ｒの第１穴部４６Ｒａはドラム軸受７３のボス７３ｃに掛けられ、第２穴部４６Ｒｂが駆動側現像サイド部材２６のボス２６ａに掛けられている。

また非駆動側付勢部材４６Ｆの第１穴部４６Ｆａはクリーニング枠体７１のボス７１ｋに掛けられ、第２穴部４６Ｆｂが軸受部材３７のボス３７ａに掛けられている。

本実施例においては駆動側付勢部材４６Ｒ、非駆動側付勢部材４６Ｆは引っ張りバネで形成されている。このバネの付勢力により現像ユニット２０をクリーニングユニット６０に付勢させることで現像ローラ３２をドラム６２の方向へ確実に押し付けるよう構成する。そして、現像ローラ３２の両端部に取り付けられた間隔保持部材３８によって、現像ローラ３２はドラム６２から所定の間隔をもって保持される。

＜感光ドラムに対する現像ローラの加圧構成＞
感光ドラムに対する現像ローラの加圧構成について図１、図１４を用いて詳細に述べる。図１（ａ）は非駆動側端部のプロセスカートリッジの断面図（図９のＡ２−Ａ２断面図）であり、図１（ｂ）〜（ｄ）は図１（ａ）記載の結合ピン６９と現像第２支持穴２３ｂとを示す部分拡大図である。図１４（ａ）は駆動側端部のプロセスカートリッジの断面図（図８のＡ１−Ａ１断面図）であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）記載の結合ピン６９と現像第１支持穴２３ａとを示す部分拡大図である。

まず、図１４（ａ）、（ｂ）より駆動側の構成を説明する。前述したように、駆動側においては、第１吊り穴７１ｉに圧入固定された結合ピン６９と現像第１支持穴２３ａが嵌合されており、クリーニングユニット６０に対して現像ユニット２０が位置決めされた状態となっている。このとき、現像ユニット重量Ｇ１によるモーメントＭ１と駆動側付勢部材４６Ｒ（図１４中不図示、図８参照）による付勢力Ｆ１により、現像ローラ３２をドラム６２の方向へ押しつけ、加圧力Ｐ１がかかることになる。ここで、図１４（ｂ）は結合ピン６９と現像第１支持穴２３ａとを示す部分拡大図であり、結合ピン６９と現像第１支持穴２３ａとの嵌合量をｔ１とする。ここで、嵌合量ｔ１とは、結合ピン６９の径方向において、駆動側における現像第１支持穴２３ａの結合ピン（結合軸）６９との間の間隙のことである（図１４（ｂ）参照）。

次に、図１（ａ）〜（ｄ）より非駆動側の構成を説明する。非駆動側においては、結合ピン６９の径ｒ１より現像第２支持穴２３ｂの径ｒ２が大きくなるように形成され、クリーニングユニット６０に対して現像ユニット２０はガタ量ｔ２（＝ｒ２−ｒ１）がある状態で支持される。このとき、駆動側と同様に現像ユニット重量Ｇ２によるモーメントＭ２と非駆動側付勢部材４６Ｆ（図１中不図示、図９参照）による付勢力Ｆ２により、現像ローラ３２をドラム６２の方向へ押しつけ、加圧力Ｐ２がかかることになる。

ここで、現像ユニット２０内のトナー量が満タンのときは、現像ユニット２０はその重量により図１（ｃ）中矢印Ｎ１方向に移動し、結合ピン６９と現像第２支持穴２３ｂは図１（ｃ）中の点ｃ１で当接する。一方、現像ユニット２０内のトナー量が空のときは、現像ユニット２０は図１（ｄ）中矢印Ｎ２方向に移動し、結合ピン６９と現像第２支持穴２３ｂは図１（ｄ）中の点ｄ１で当接することになる。このとき、現像ユニット２０が物流時やユーザ操作により移動したとしても、結合ピン６９と現像第２支持穴２３ｂでガタ量ｔ２が設けられているため、所定の位置（ｃ１、ｄ１）に戻ることができる。

ここで、図１（ａ）を用いて、カートリッジＢが装置本体Ａに装着された状態での、前記結合ピン６９と、ドラム６２、現像ローラ３２、第３スクリュー８８との各位置関係について説明する。図１（ａ）及び図２に示す状態が、カートリッジＢが装置本体Ａに装着された状態である。

図１（ａ）に示すように、ドラム６２は、結合ピン６９に対して水平方向に並ぶように位置する。現像ローラ３２は、ドラム６２の下方に位置し、かつ結合ピン６９に対して水平方向に並ぶように位置する。また現像ローラ３２の中心３２ｃは、結合ピン６９の中心６９ｃより下方に位置し、かつドラム６２の中心６２ｃより下方に位置する。また結合ピン６９の中心６９ｃは、ドラム６２の中心６２ｃより上方に位置し、第３スクリュー８８の中心８８ｃより下方に位置する。本カートリッジＢは、装置本体Ａに装着された状態で、前記結合ピン６９と、ドラム６２、現像ローラ３２、第３スクリュー８８との各位置関係が、以上のような位置関係となるプロセスカートリッジである。

次に、非駆動側におけるクリーニングユニット６０に対する現像ユニット２０のガタ量ｔ２について詳細に説明する。ここで、ガタ量ｔ２とは、結合ピン６９の径方向において、非駆動側における現像第２支持穴２３ｂの結合ピン（結合軸）６９との間の間隙のことである（図１（ｂ）参照）。更に詳しくは、この現像第２支持穴２３ｂの結合ピン６９との間の間隙ｔ２は、図１（ｂ）に示すように、現像第２支持穴２３ｂの中心と結合ピン６９の中心とを重ねて見た場合の、現像第２支持穴２３ｂの半径ｒ２と結合ピン６９の半径ｒ１との差分である。

まず、クリーニングユニット６０は第１吊り穴７１ｉ（図１３参照）に結合ピン６９（図１４（ａ）参照）が圧入固定されており、これを基準とする。この基準に対して、第２吊り穴７１ｊ（図１１参照）に圧入固定された結合ピン６９（図１（ａ）参照）は各部品の寸法公差によりａ３＝ａ１＋ａ２（図１（ａ）、図１４（ａ）中矢印Ｘ方向）の位置ずれを生じることがある。以降、駆動側である第１吊り穴７１ｉに圧入固定された結合ピン６９を駆動側結合ピン、非駆動側である第２吊り穴７１ｊに圧入固定された結合ピン６９を非駆動側結合ピンという。ここで、ａ１（図１４（ａ）参照）は駆動側結合ピン６９からドラム６２までの各部品の寸法公差（図１４（ａ）中矢印Ｘ方向）である。また、ａ２（図１（ａ）参照）は非駆動側結合ピン６９からドラム６２までの各部品の寸法公差（図１（ａ）中矢印Ｘ方向）である。

現像ユニット２０も同様に、現像第１支持穴２３ａを基準（図１４（ａ）参照）としたとき、現像第２支持穴２３ｂ（図１（ａ）参照）は各部品の寸法公差によりｂ３＝ｂ１＋ｂ２（図１（ａ）、図１４（ａ）中矢印Ｘ方向）の位置ずれを生じることがある。ここで、ｂ１（図１４（ａ）参照）は現像第１支持穴２３ａから現像ローラ３２までの各部品の寸法公差（図１４（ａ）中矢印Ｘ方向）である。また、ｂ２（図１（ａ）参照）は現像第２支持穴２３ｂから現像ローラ３２までの寸法公差（図１（ａ）中矢印Ｘ方向）である。

このとき、位置ずれａ３，ｂ３に対してｔ２＝ａ３＋ｂ３とすることにより、それぞれの位置ずれを吸収することができる。つまり、位置ずれａ３・ｂ３が生じても安定した加圧力Ｐ１・Ｐ２を実現できる。尚、ここでは、Ｘ方向の位置ずれのみで説明したが、位置ずれａ３・ｂ３は全方向で生じる可能性がある。しかし、図１（ｂ）に示すように、結合ピン６９に対して現像第２支持穴２３ｂは全方向にガタ量ｔ２が設けられていることで、どの方向に位置ずれが生じても、安定した加圧力Ｐ１・Ｐ２を実現できることになる。

ここで、例えば結合ピン６９に対する現像第２支持穴２３ｂのガタ量ｔ２が、結合ピン６９と現像第１支持穴２３ａとの嵌合量ｔ１と等しいとする（ｔ２＝ｔ１）。このとき、非駆動側結合ピン６９と現像第２支持穴２３ｂの位置ずれを回避するため、現像ユニット２０は図１（ａ）中矢印Ｑ１、Ｑ２方向にねじれることになる。この現像ユニット２０のねじれＱ１、Ｑ２により、加圧力Ｐ２に増減が生じる。これにより、加圧力Ｐ１・Ｐ２の差（Ｐ１＞＞Ｐ２、Ｐ１＜＜Ｐ２）が大きくなることになる。一方で、結合ピン６９に対する現像第２支持穴２３ｂのガタ量ｔ２を駆動側及び非駆動側の位置ずれａ３＋ｂ３より大きいとする（ｔ２＞ａ３＋ｂ３）。このときは、位置ずれを吸収できる量が多くなるものの、物流時やユーザの操作で現像ユニット２０が移動できる量が多くなる。そのため、操作性が低下することが懸念される。以上により、ガタ量ｔ２はｔ２＝ａ３＋ｂ３とし、それぞれの位置ずれを吸収できる最低限の量とすることが望ましい。

以上述べてきたように、本実施例においては、非駆動側結合ピン６９の径ｒ１より現像第２支持穴２３ｂの径ｒ２を大きくし、ガタ量ｔ２を設けた構成とする。これにより、大容量のプロセスカートリッジにおいても感光ドラムに対する現像ローラの加圧力が両端部で安定したプロセスカートリッジを提供できる。

〔他の実施例〕
尚、前述した実施例では、現像第２支持穴２３ｂが円形形状となる構成で説明してきたが、異形状の穴でも同様の効果が得られる。

図１５は異形状の現像第２支持穴の構成を示す部分拡大図である。図１５（ａ）は現像第２支持穴８１が正方形の穴であり、図１５（ｂ）では現像第２支持穴８２が扇形の穴となっている。それぞれの穴で非駆動側結合ピン６９に対してガタ量ｔ３〜ｔ６が設けられている。ここで、ｔ３〜ｔ６＝ｔ２とすることで、異形状の穴でも円形形状の穴と同様の効果を得ることが可能となる。なお、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示す現像第２支持穴８１，８２の非駆動側結合ピン６９に対するガタ量ｔ３〜ｔ６も、穴の形状は異なるものの前述した実施例１と同様である。すなわち、図１５（ａ）に示す現像第２支持穴８１の結合ピン６９との間の間隙ｔ３は、現像第２支持穴８１の中心と結合ピン６９の中心とを重ねて見た場合の、現像第２支持穴８１の辺８１ａの中央までの長さｒ３と結合ピン６９の半径ｒ１との差分である。また、図１５（ａ）に示す現像第２支持穴８１の結合ピン６９との間の間隙ｔ４は、現像第２支持穴８１の中心と結合ピン６９の中心とを重ねて見た場合の、現像第２支持穴８１の辺８１ｂの中央までの長さｒ４と結合ピン６９の半径ｒ１との差分である。また、図１５（ｂ）に示す現像第２支持穴８２の結合ピン６９との間の間隙ｔ５は、現像第２支持穴８２の中心と結合ピン６９の中心とを重ねて見た場合の、現像第２支持穴８２の辺８２ａの中央までの長さｒ５と結合ピン６９の半径ｒ１との差分である。また、図１５（ｂ）に示す現像第２支持穴８２の結合ピン６９との間の間隙ｔ６は、現像第２支持穴８２の中心と結合ピン６９の中心とを重ねて見た場合の、現像第２支持穴８２の辺８２ｂの中央までの長さｒ６と結合ピン６９の半径ｒ１との差分である。なお、ここで現像第２支持穴８１の中心とは、正方形の対角線の交点である。また現像第２支持穴８２の中心とは、各円弧（辺８２ａ）をつなぐ両側の直線（辺８２ｂ）の中央からの垂線の交点である。

また、非駆動側結合ピン６９と現像第２支持穴２３ｂで形成されたガタに弾性部材を設けた構成でも同様の効果が得られる。

また前述した実施例では、像担持体を回転可能に支持する第一枠体として、クリーニングユニットを構成するクリーニング枠体を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、クリーニング部材を有しないドラムユニットを構成する枠体など、像担持体を回転可能に支持する枠体であれば、他の枠体であっても良い。

また前述した実施例では、画像形成装置の装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジが１つである構成を例示しているが、この使用個数は限定されるものではなく、必要に応じて適宜設定すれば良い。

また前述した実施例では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であっても良い。また、記録媒体担持体を使用し、該記録媒体担持体に担持された記録媒体に各色のトナー像を順次重ねて転写する画像形成装置であっても良い。或いは、中間転写体を使用し、該中間転写体に各色のトナー像を順次重ねて転写し、該中間転写体に担持されたトナー像を記録媒体に一括して転写する画像形成装置であっても良い。これらの画像形成装置に装備されたプロセスカートリッジに本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

Ａ …装置本体
Ｂ …カートリッジ
Ｐ …シート材
Ｔ …トナー
ａ３，ｂ３ …位置ずれ
ｒ１，ｒ２ …半径
ｒ３，ｒ４，ｒ５，ｒ６ …長さ
ｔ１ …嵌合量（間隙）
ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５，ｔ６ …ガタ量（間隙）
２０ …現像ユニット〔第二枠体）
２３ａ …現像第１支持穴
２３ｂ …現像第２支持穴
３２ …現像ローラ（現像剤担持体）
４６Ｆ，４６Ｒ …付勢部材
６０ …クリーニングユニット（第一枠体）
６２ …ドラム（像担持体）
６９ …結合ピン（結合軸）
７１ …クリーニング枠体
７１ｉ …第１吊り穴
７１ｊ …第２吊り穴
７７ …クリーニング部材
７８ …ドラム軸
８６ …第１スクリュー
８７ …第２スクリュー
８８ …第３スクリュー

Claims (12)

1. 画像形成装置の装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
   像担持体を回転可能に支持する第一枠体と、
   前記像担持体に対向する現像剤担持体を回転可能に支持する第二枠体と、
   前記第一の枠体に固定され、前記第一枠体と前記第二枠体とを回動可能に結合するための結合軸と、
   前記現像剤担持体を前記像担持体に付勢する付勢部材と、
   を有し
   前記第二枠体は、前記像担持体の軸線方向における一方の端部で前記結合軸に嵌合し、回動可能に位置決めされる第１支持穴と、前記像担持体の軸線方向における他方の端部で前記結合軸に間隙をもって回動可能に支持される第２支持穴と、を有し、
   前記第２支持穴の前記結合軸との間の間隙は、前記結合軸の径方向において、前記第１支持穴の前記結合軸との間の間隙よりも大きいことを特徴とするプロセスカートリッジ。
2. 前記第２支持穴の前記結合軸との間の間隙は、前記第２支持穴の中心と前記結合軸の中心とを重ねて見た場合の、前記第２支持穴の半径と前記結合軸の半径との差分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。
3. 前記第２支持穴は円形で形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のプロセスカートリッジ。
4. 前記第２支持穴の前記結合軸との間の間隙は、前記第２支持穴の中心と前記結合軸の中心とを重ねて見た場合の、前記第２支持穴８１をなす各辺の中央までの長さと前記結合軸の半径との差分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。
5. 前記第２支持穴は正方形又は扇形で形成されたことを特徴とする請求項１又は４に記載のプロセスカートリッジ。
6. 前記第２支持穴と前記結合軸との間に弾性部材を設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
7. 前記第２支持穴と前記結合軸との間の間隙ｔ２は、前記結合軸から前記像担持体までの部品の寸法公差による位置ずれａ３と、前記結合軸から前記現像剤担持体までの部品の寸法公差による位置ずれｂ３とに対して、ｔ２＝ａ３＋ｂ３であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
8. 前記第１支持穴は、前記像担持体が装置本体から駆動力を受ける駆動側に設けられており、前記第２支持穴は、前記像担持体の軸線方向において前記駆動側とは反対側の非駆動側に設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
9. 画像形成装置の装置本体に装着された状態で、前記像担持体は、前記結合軸に対して水平方向に並ぶように位置することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
10. 画像形成装置の装置本体に装着された状態で、前記現像剤担持体は、前記像担持体の下方に位置し、かつ前記結合軸に対して水平方向に並ぶように位置することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
11. 前記第一枠体は、更に、前記像担持体から現像剤を除去するクリーニング部材と、前記クリーニング部材によって除去された現像剤を搬送する搬送部材と、を有し、
    画像形成装置の装置本体に装着された状態で、前記結合軸の中心が、前記像担持体の中心より上方に位置し、前記搬送部材の中心より下方に位置することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
12. プロセスカートリッジを装置本体に着脱可能とし、記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジを備えていることを特徴とする画像形成装置。

Images