JP3517451B2 - プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は現像剤を用いて画像を形
成するためのプロセスカートリッジ及び画像形成装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】プリンタ等の画像形成装置は、帯電器に
よって一様に帯電させた感光体に選択的な露光をして潜
像を形成し、現像器によって前記潜像を現像剤で顕像化
すると共に、該現像剤による像を記録媒体に転写して画
像記録を行う。このような装置にあっては、各部材のメ
ンテナンスは専門のサービスマンが行っていた。

【０００３】そこで、前記感光体、帯電器、現像器、ク
リーニング部等を一体構造にまとめてカートリッジ化す
ることにより、ユーザが前記カートリッジを装置本体に
装填することによって、現像剤の補給や寿命に達した感
光体の部品交換可能とし、メンテナンスを容易にしたも
のが実用化されている。

【０００４】このようなプロセスカートリッジにあって
は、帯電器を構成する帯電ローラ及び現像器を構成する
現像ローラにそれぞれバイアス電圧を印加し、また感光
体を電気的にアースする必要がある。このような帯電ロ
ーラや現像ローラ等は回転するために回転体に対して接
点部材を接触させ、この電気接点を介して装置本体と回
転体とを電気的に接続するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来は
前記電気接点部材は導電性に優れた金属部材を使用して
いたために、画像形成に際して回転体が回転すると、接
点部においては金属同士が摺擦し、異音や変音が発生す
る問題があった。

【０００６】そこで、前記異音・変音の発生を防止する
ために、金属同士の摺擦部に導電性のグリスを塗布する
ようにしていたが、前記グリスの塗布作業は手作業によ
り、周囲の部材に付着しないように注意を払って行う必
要があるために作業性が悪く、また生産ラインを自動化
して生産性を向上させるにも、対応し難いという課題が
あった。

【０００７】本発明は従来の上記課題を解決するもので
あり、その目的とするところは、良好な導電性を維持
し、且つグリス等を塗布しなくても異音・変音等の発生
を防止することが出来る接点部材を有するプロセスカー
トリッジ及び画像形成装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る代表的な構成は、画像形成装置本体に着
脱可能なプロセスカートリッジにおいて、感光体ドラム
と、導電性の芯金を有し、前記感光体ドラムを帯電する
ための帯電ローラと、プロセスカートリッジが前記装置
本体に装着された際に、前記装置本体に設けられた給電
端子と接触して、前記帯電ローラに印加するためのバイ
アス電圧を前記装置本体から受けるための受電端子と、
前記受電端子と電気的に接続する電極と、前記芯金に前
記バイアス電圧を供給するために前記芯金と前記電極と
の間に介在する電気接点部材であって、前記電極と摺擦
する部分には突起を有し、ポリフェニレンサルファイド
からなる樹脂材料に導電物質を充填した導電性樹脂部材
で構成された電気接点部材と、を有し、前記受電端子、
電極、導電性樹脂部材で構成された電気接点部材、及
び、芯金を介して前記帯電ローラに前記バイアス電圧を
印加することを特徴とする。

【０００９】

【作用】上記構成にあっては、突起を有する電気接点部
材を導電性の樹脂部材で構成したために、導電性能を損
なうことなく、該接点部材が他の金属性の接点と摺擦し
たとしても、異音・変音等を生ずることがない。

【００１０】このため、従来のようにグリス等を塗布す
る必要がないために、生産ラインを自動化することが容
易となる。

【００１１】

【実施例】次に本発明に係るプロセスカートリッジ及び
画像形成装置の一実施例を図面を参照して具体的に説明
する。

【００１２】〔第１実施例〕 図１乃至図８を参照して第１実施例について説明する。
尚、図１はプロセスカートリッジを装着した状態の画像
形成装置の構成説明図であり、図２はプロセスカートリ
ッジの構成説明図、図３はカートリッジ装着構成の説明
図であり、図４乃至図８は帯電ローラへ帯電バイアスを
印加するための電気接点部材の構成説明図である。

【００１３】ここでは、説明の順序としてまず画像形成
装置及びプロセスカートリッジの全体構成を説明し、次
に電気接点部材の構成について説明する。

【００１４】｛全体構成｝ この画像形成装置Ａは、図１に示すように、光学系１か
ら画像情報に基づいたレーザー光Ｌを照射して感光体で
ある感光体ドラムに現像剤（以下「トナー」という）の
像を形成する。そして前記トナー像の形成と同期して、
記録媒体２を給紙カセット３ａからピックアップローラ
３ｂ及びレジストローラ対３ｃ等からなる搬送手段３で
搬送し、且つプロセスカートリッジＢとしてカートリッ
ジ化された画像形成部において、前記感光体ドラムに形
成したトナー像を転写手段としての転写ローラ４に電圧
印加することによって記録媒体２に転写し、その記録媒
体２をガイド板３ｄでガイドして定着手段５へと搬送す
る。

【００１５】定着手段５は、駆動ローラ５ａ及びヒータ
を内蔵する定着ローラ５ｂからなり、通過する記録媒体
２に熱及び圧力を印加して転写トナー像を定着する。そ
して前記記録媒体２を排出ローラ対３ｅで搬送して排出
部６へと排出するものである。

【００１６】一方、前記画像形成部を構成するプロセス
カートリッジＢは、図１及び図２に示すように、アルミ
ニウムの円筒表面に感光層を有する感光体ドラム７を回
転し、その表面を帯電手段である帯電ローラ８への電圧
印加によって一様に帯電し、前記光学系１からの光像を
露光部９を介して感光体ドラム７に露光して潜像を形成
し、現像手段10によって現像する。この現像手段10は、
トナー溜め10ａ内のトナーをトナー送り部材10ｂで送り
出し、固定磁石10ｃを内蔵した現像ローラ10ｄを回転さ
せると共に、現像ブレード10ｅによって摩擦帯電電荷を
付与したトナー層を現像ローラ10ｄの表面に形成し、そ
のトナーを前記潜像に応じて感光体ドラム７へ転移させ
ることによってトナー像を形成して可視像化する。

【００１７】そして転写ローラ４に前記トナー像と逆極
性の電圧を印加してトナー像を記録媒体２に転写した後
は、クリーニングブレード11ａによって感光体ドラム７
に残留したトナーを掻き落とすと共に、スクイシート11
ｂによってすくいとり、廃トナー溜め11ｃへ集めるクリ
ーニング手段11によって感光体ドラム７上の残留トナー
を除去するように構成している。

【００１８】前記感光体ドラム７等の各部品は、トナー
溜め10ａを形成するトナー容器12ａ、現像ローラ10ｄ等
を保持する現像枠体12ｂ、感光体ドラム７や帯電ローラ
８及びクリーニング手段11を保持するクリーニング枠体
12ｃと、感光体ドラム７を被曝から保護するためのシャ
ッタ部材12ｄを結合させて構成したハウジング内に収納
してカートリッジ化され、装置本体13に設けたカートリ
ッジ装着手段に対して着脱可能に装着される。

【００１９】前記カートリッジ装着は、図１に示すよう
に、装置本体13の前ユニット14を開くことによって行わ
れる。即ち、装置本体13の前部にはヒンジ14ａによって
開閉可能な前ユニット14が取り付けてあり、この前ユニ
ット14を開くと装置本体13内にはカートリッジ装着手段
が設けてある。

【００２０】カートリッジ装着手段の構成は、図３に示
すように、感光体ドラム７を軸支するドラムピン15と、
クリーニング枠体12ｃの外部に形成されたガイド部16及
びバネ性を有するクリックバネ部17が両側面に設けてあ
る。一方、装置本体13には前記ガイド部16をガイドする
ガイド穴部18及びクリックバネ部17が入るクリック凹部
19及び感光体ドラム７の位置決めを行う位置決め部20が
両側面に形成してある。従って、プロセスカートリッジ
Ｂのガイド部16をガイド穴部18に沿わせて挿入すること
により、プロセスカートリッジＢは画像形成装置Ａに位
置決め装着される。そしてプロセスカートリッジＢが装
着されると、装置本体13の側面に軸支したドラム駆動ギ
ア21が感光体ドラム７に取り付けたドラムギア22（図５
参照）と噛合し、感光体ドラム７へ駆動力が伝達可能と
なる。

【００２１】尚、シャッタ部材12ｄは、図示しない開閉
機構により、前記プロセスカートリッジＢの着脱に伴っ
て軸12d1（図２参照）を中心に開閉し、カートリッジＢ
を画像形成装置Ａに装着したときは開き、カートリッジ
Ｂを画像形成装置Ａから取り外すと閉じる。

【００２２】｛電気接点部材の構成｝ 次に前記帯電ローラ８と装置本体13とを電気的に接続す
るための電気接点部材の構成について説明する。

【００２３】帯電ローラ８は、図４の断面図に示すよう
に、芯金８ａ上に導電性の弾性層８ｂがあり、その上に
は高抵抗の弾性層８ｃ、更に表面には保護膜８ｄを有す
る。芯金８ａは導電性を有し、この芯金８ａにバイアス
電圧を供給することによって帯電ローラ８を介して感光
体ドラム７の表面を一様に帯電させるものである。

【００２４】帯電ローラ８に対する給電構成は、図５に
示すように、芯金８ａの両端部がそれぞれ軸受23によっ
て軸受され、この軸受23がクリーニング枠体12ｃと軸受
23との間に縮設されたバネ24によって感光体ドラム７方
向に付勢されることで、感光体ドラム７に対して所定に
加圧接触し、感光体ドラム７の回転に従動回転するよう
になっている。

【００２５】前記芯金８ａのスラスト方向の端面には電
気接点部材としてのキャップ25が被せてあり、このキャ
ップ25に電極26が弾性によって50〜200gfの荷重で接触
している。そしてプロセスカートリッジＢが装置本体13
の装着手段によって装着されるとプロセスカートリッジ
Ｂ側の受電端子27と、装置本体13側の給電端子28とが接
触して装置本体13側の電源29とプロセスカートリッジＢ
側の電極27とが電気的に連結される。

【００２６】ここで前記電気接点部材としてのキャップ
25は、ポリフェニレンサルファイド（以下「ＰＰＳ」と
いう）なる樹脂材料に導電性を備えさせるための導電性
物質、例えば炭素繊維等を充填した導電性樹脂によって
構成している。

【００２７】前記ＰＰＳは、一般的に高分子材料に共通
の特性の１つとして絶縁性に優れているということがあ
り、ＰＰＳも同様に高温、高湿下においても良好な絶縁
性、耐アーク性を有している。しかし、「高分子への新
しい導電性付与技術、その新用途開発・実用化の実際−
総合資料集」（昭和58年１月25日、中部経営開発センタ
ー出版部発行）の126頁には、「無充填、無強化でのＰ
ＰＳは比抵抗が10⁶Ωcm程度だが、ＡsＦ₅の蒸気にさら
すと比抵抗が１Ωcmとなり、ＡsＦ₅のドープにより、実
に導電率が10⁶倍に向上する。結晶解析により、隣同士
のフェルニ環は硫黄が作る平面に対して±45°傾いてい
る。従って、導電性が良好になるのは硫黄のｄ軌道を介
して電子がポリマー中を非局在化している可能性があ
る。」旨が記載されている。

【００２８】また、一般的にはＰＰＳは流動性、耐熱性
が非常に優れているので、他の樹脂と比べると導電物質
の充填量を多くすることが出来、また導電物質の充填量
を多くすることにより成形性が若干悪くなるものの、他
の樹脂に比べると優れている。

【００２９】よって、ＰＰＳは樹脂自体が潜在的に導電
性をもっており、導電物質の充填量も多くすることが可
能なので、導電性樹脂のベースレジンとして適してい
る。

【００３０】また前記ＰＰＳに充填する導電物質は、大
きさが小さい物質の方が樹脂の表面部分まで均一に分散
され易く、安定した導電性が得られる。しかし、小さす
ぎると導電物質同士が接触し難く、導電経路が形成され
難くなるので、導電物質の大きさは繊維直径が５〜20μ
mで、繊維長が100〜500μmのものを使用するのがよい。
更に、導電物質の含有率は高い方が導電性はよい。例え
ば、含有率が30％の場合は抵抗値が50〜150Ωであっ
た。この含有率を30％以下にすると抵抗値は上がり、安
定性も劣る。そして含有率を30％以上にすると抵抗値は
下がり、安定性も向上する。しかし、前記含有率を高く
し過ぎると、成形性等が徐々に問題となってくる。

【００３１】従って、導電物質の含有率は、要求される
導電性能や使用条件等に合わせて最適な値に定めるべき
である。尚、本実施例では充填する導電物質として、炭
素繊維の含有率が20〜50％の範囲で安定した導電性が得
られ、良好な画像形成が可能であった。

【００３２】また、前記キャップ25と電極26の接触圧
は、両者の接触を確実にすると共に、電極26の押圧によ
ってキャップ25を設けた側と反対側の芯金８ａがクリー
ニング枠体12ｃに当たり、該枠体12ｃを削るのを抑え、
且つ芯金８ａの回転負荷を軽減するために約50〜200gf
程度の低荷重とすることが好ましい。

【００３３】尚、本実施例ではキャップ25と電極26の接
触をより確実にするために、図６に示すように、キャッ
プ25の接触端面に断面三角形（半円形等でもよい）の突
起25ａを少なくとも２個以上設けている。これはキャッ
プ25を構成する導電性樹脂に充填される導電物質が樹脂
内に不均一に分散していると、電極26と芯金８ａ間に導
電物質による導電経路が形成されず、導電不良が発生す
る。このとき、前記のように突起25ａが設けてあると、
導電物質が突起25ａに局部的に集中し、突起25ａの先端
にも充分に導電物質が突出するので電極26がキャップ25
の突起25ａと一定荷重で接触すると、電極26とキャップ
25の突起25ａの先端から充分に突出している導電物質と
の接触により、安定した導電性能が得られる。

【００３４】また図７及び図８に示すように、キャップ
25の接触端面にリング状の突起25ｂを設けた形状とする
のもよい。この突起25ｂを設けたキャップ25も、前記突
起25ａを２個以上設けたキャップ25と同様に、安定した
導電性能が得られる。そしてリング状の突起25ｂを設け
たキャップ25に対しては、２脚の接点端子がある形状の
電極26′を約50〜200gf程度の低荷重で接触させる構成
とするのが好ましい。

【００３５】このように、電極26、26′と接触する電気
接点部材としてのキャップ25を導電性の樹脂で構成する
ことにより、金属製の電極26、26′と摺擦したとしても
異音、変音を生ずることはない。従って、従来のように
前記接触部分にグリス等を塗布する必要がなく、帯電ロ
ーラ８の組み付け工程を自動化することが可能となるも
のである。

【００３６】〔他の実施例〕 前述した本発明に係るプロセスカートリッジＢは前述の
ように単色の画像を形成する場合のみならず、現像手段
を複数設け、複数色の画像（例えば２色画像、３色画像
或いはフルカラー等）を形成するカートリッジにも好適
に適用することが出来る。

【００３７】また現像方法としても、公知の２成分磁気
ブラシ現像法、カスケード現像法、タッチダウン現像
法、クラウド現像法等の種々の現像法を用いることが可
能である。

【００３８】また感光体としては、前記感光体ドラムに
限定されることなく、例えば次のものが含まれる。まず
感光体としては光導電体が用いられ、光導電体としては
例えばアモルファスシリコン、アモルファスセレン、酸
化亜鉛、酸化チタン及び有機光導電体（ＯＰＣ）等が含
まれる。また前記感光体を搭載する形状としては、例え
ばドラム状、ベルト状等の回転体及びシート状等が含ま
れる。尚、一般的にはドラム状又はベルト状のものが用
いられており、例えばドラムタイプの感光体にあって
は、アルミ合金等のシリンダー上に光導電体を蒸着又は
塗工等を行ったものである。

【００３９】また感光体ドラムに残存するトナーのクリ
ーニング方法としても、ブレード、ファーブラシ、磁気
ブラシ等を用いてクリーニング手段を構成しても良い。

【００４０】また前述した実施例では感光体ドラムや現
像ローラ等をカートリッジ化し、このプロセスカートリ
ッジを装着して画像を形成する装置を例示したが、これ
ら感光体ドラムや現像ローラ等をカートリッジ化するこ
となく、装置本体に直接取り付けた画像形成装置あって
も、本発明に同様に適用し得るものである。

【００４１】即ち、感光体ドラムや感光体ドラムを一様
に帯電させるための帯電手段、感光体ドラムにトナー像
を形成するための現像手段、感光体ドラムに形成したト
ナー像を記録媒体に転写するための転写手段、記録媒体
を搬送するための搬送手段等を装置本体に有する画像形
成装置において、帯電ローラと装置本体の電源とを電気
的に接続するための電気接点部材をＰＰＳからなる樹脂
材料に導電物質を充填した導電樹脂部材で構成し、帯電
ローラの芯金と電極との間に介在して、摺擦する部分に
電気接点部材に設けられた突起を介して接触するように
構成した場合でも、同様の効果を得ることが出来る。

【００４２】更に前述した実施例では画像形成装置とし
てレーザービームプリンタを例示したが、本発明はこれ
に限定する必要はなく、例えば電子写真複写機、ファク
シミリ装置、或いはワードプロセッサ等の他の画像形成
装置に使用することも当然可能である。

【００４３】

【発明の効果】本発明は前述したように、帯電ローラと
装置本体とを電気的に接続する場合、摺擦部分にＰＰＳ
樹脂部材を介して接続するようにしたために、前記摺擦
部分から異音、変音を生ずることを防止出来る。

【００４４】そして、このとき摺擦部分は電気接点部材
に設けた突起を介して接触するようにしたために、導電
物質が突起に局部的に集中し、一定の接触荷重で安定し
た導電性能が得られる。

【００４５】また従来のように前記摺擦部分に導電性の
グリス等を塗布する必要がないために、組立生産ライン
を自動化することが容になし得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】プロセスカートリッジを装着した状態の画像形
成装置の構成説明図である。

【図２】プロセスカートリッジの構成説明図である。

【図３】カートリッジ装着構成の説明図である。

【図４】帯電ローラの断面説明図である。

【図５】帯電ローラへの給電構成説明図である。

【図６】キャップ端面の説明図である。

【図７】帯電ローラへの給電構成説明図である。

【図８】キャップ端面の説明図である。

【符号の説明】

１…光学系、２…記録媒体、３…搬送手段、３ａ…カセ
ット、３ｂ…ピックアップローラ、３ｃ…レジストロー
ラ、３ｄ…ガイド板、３ｅ…排出ローラ、４…転写ロー
ラ、５…定着手段、５ａ…駆動ローラ、５ｂ…定着ロー
ラ、６…排出部、７…感光体ドラム、８…帯電ローラ、
８ａ…芯金、８ｂ…弾性層、８ｃ…弾性層、８ｄ…保護
膜、９…露光部、10…現像手段、10ａ…トナー溜め、10
ｂ…トナー送り部材、10ｃ…磁石、10ｄ…現像ローラ、
10ｅ…現像ブレード、11…クリーニング手段、11ａ…ク
リーニングブレード、11ｂ…スクイシート、11ｃ…廃ト
ナー溜め、12ａトナー容器、12ｂ…現像枠体、12ｃ…ク
リーニング枠体、12ｄ…シャッタ部材、13…装置本体、
14…前ユニット、14ａ…ヒンジ、15…ドラムピン、16…
ガイド部、17…クリックバネ部、18…ガイド穴部、19…
クリック凹部、20…位置決め部、21…駆動ギア、22…ド
ラムギア、23…軸受、24…バネ、25…キャップ、25ａ，
25ｂ…突起、26，26′…電極、27…受電端子、28…給電
端子、29…電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−89069（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−206864（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−27458（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−135549（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−29677（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/00 G03G 15/00 550 G03G 21/16 - 21/18

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像形成装置本体に着脱可能なプロセス
   カートリッジにおいて、 感光体ドラムと、 導電性の芯金を有し、前記感光体ドラムを帯電するため
   の帯電ローラと、 プロセスカートリッジが前記装置本体に装着された際
   に、前記装置本体に設けられた給電端子と接触して、前
   記帯電ローラに印加するためのバイアス電圧を前記装置
   本体から受けるための受電端子と、 前記受電端子と電気的に接続する電極と、 前記芯金に前記バイアス電圧を供給するために前記芯金
   と前記電極との間に介在する電気接点部材であって、前
   記電極と摺擦する部分には突起を有し、ポリフェニレン
   サルファイドからなる樹脂材料に導電物質を充填した導
   電性樹脂部材で構成された電気接点部材と、 を有し、 前記受電端子、電極、導電性樹脂部材で構成された電気
   接点部材、及び、芯金を介して前記帯電ローラに前記バ
   イアス電圧を印加することを特徴とするプロセスカート
   リッジ。
2. 【請求項２】 前記樹脂材料に充填する導電物質は、繊
   維直径５〜20μm、繊維長さ100〜500μmの炭素繊維であ
   り、樹脂材料への充填率は20〜50％であることを特徴と
   する請求項１記載のプロセスカートリッジ。
3. 【請求項３】 前記電気接点部材の突起部分が、他の電
   気接点部材と50〜200gfの荷重で接触させるよう構成し
   たことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプロ
   セスカートリッジ。
4. 【請求項４】 プロセスカートリッジを着脱可能であっ
   て、記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、 感光体ドラムと、導電性の芯金を有し、前記感光体ドラ
   ムを帯電するための帯電ローラと、プロセスカートリッ
   ジが前記装置本体に装着された際に、前記装置本体に設
   けられた給電端子と接触して、前記帯電ローラに印加す
   るためのバイアス電圧を前記装置本体から受けるための
   受電端子と、前記受電端子と電気的に接続する電極と、
   前記芯金に前記バイアス電圧を供給するために前記芯金
   と前記電極との間に介在する電気接点部材であって、前
   記電極と摺擦する部分には突起を有し、ポリフェニレン
   サルファイドからなる樹脂材料に導電物質を充填した導
   電性樹脂部材で構成された電気接点部材と、を有し、前
   記受電端子、電極、導電性樹脂部材で構成された電気接
   点部材、及び、芯金を介して前記帯電ローラに前記バイ
   アス電圧を印加するプロセスカートリッジを装着するた
   めの装着手段と、 前記感光体ドラムに形成した像を記録媒体に転写するた
   めの転写手段と、 記録媒体を搬送するための搬送手段と、 を有することを特徴とする画像形成装置。