JPH0675471A

JPH0675471A - 現像装置及びそれを用いたプロセスカートリッジ

Info

Publication number: JPH0675471A
Application number: JP5160892A
Authority: JP
Inventors: Tadayuki Tsuda; 忠之津田; Kazunori Kobayashi; 和典小林; Kazufumi Watanabe; 一史渡辺; Shinya Noda; 晋弥野田; Kazumi Sekine; 一美関根; Etsuichi Sasako; 悦一笹子; Isao Ikemoto; 功池本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1994-03-18

Abstract

(57)【要約】【目的】ギアの噛み合いに起因する圧力角方向の力に
より現像スリーブが感光ドラムから変位するのを防止す
る。【構成】スリーブ４の駆動側端部を支持する軸受４３
を、感光ドラム２とスリーブ４の回転中心を結ぶ直線Ｌ
に対して、０．７×θ乃至１．３×θ（但しθはギアの
圧力角）だけ傾いた方向Ｑに変位可能に案内する支持案
内部４５と、スリーブ４の非駆動側端部を支持する軸受
４４を、上記直線Ｌに対して−６度乃至＋６度の範囲内
の方向Ｒに変位可能に案内する支持案内部４６とを有
し、一方、磁石１０は駆動側ではスリーブ内部に支持さ
れ、非駆動側ではスリーブとは独立して支持された現像
装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は静電潜像を現像する現像
装置及び、それを用いた、画像形成装置本体に着脱可能
なプロセスカートリッジである。

【０００２】

【従来の技術】駆動側に駆動力伝達ギアと噛合する駆動
受けギアが固定された現像剤担持体を、像保持体に対し
て接離可能に、現像剤容器部に支持し、この現像剤担持
体をばね等の弾性部材で像保持体に対して弾性的に付勢
する現像装置がある。この現像装置では、駆動時、上記
２つのギアの噛み合い圧力角方向に生ずる力によって、
現像剤担持体が像保持体から逃げてしまうのを防止する
為、現像剤担持体の像保持体に対する接離案内方向を、
両者の回転中心を結ぶ直線に対して、現像剤担持体回転
方向に、概ね上記圧力角程度傾斜した方向としている
（特開平２−１８１１６５号公報参照）。

【０００３】一方、現像剤担持体内に磁石部材を配置す
る装置に於いては、磁石部材の両端部または一端部を現
像剤担持体の外部で現像剤担持体とは独立して支持する
ように構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】ところで、如上の
装置に於いて像保持体や現像剤担持体に偏心が存在する
と、作動中現像剤担持体は像保持体に対して前記案内方
向に周期的に変位する。これによって像保持体と現像剤
担持体の最近接部が像保持体の移動方向に周期的に変位
する。そうすると、磁石部材が現像剤担持体とは独立し
て支持されている端部側では、磁石部材の位置は変わら
ないので、この端部側では、上記最近接部での磁界の方
向が周期的に変化する。そうすると現像画像の濃度等の
画質が周期的に変化してしまうことになる。

【０００５】従って本発明の目的は上記不都合を解決す
ることである。

【０００６】

【課題を解決する為の手段】本発明の現像装置は、現像
剤を担持搬送して回転する像保持体に供給する回転現像
剤担持体と、この現像剤担持体の駆動側に固定され、駆
動力伝達ギアに噛合して回転駆動力を受ける駆動受けギ
アと、上記現像剤担持体の内側に配置された磁石部材で
あって、一端側が現像剤担持体の上記駆動側の内部に支
持されている磁石部材と、この磁石部材の他端側を現像
剤担持体とは独立して支持する磁石部材支持部と、を備
え現像剤担持体を像保持体に対して付勢する付勢形態を
駆動側と非駆動側とで異ならせた現像装置である。

【０００７】上記付勢形態を異ならせる手段としては、
前記現像剤担持体の駆動側を像保持体に対して接離する
方向に案内する第１案内部であって、案内方向が像保持
体の回転中心と現像剤担持体の回転中心とを結ぶ直線に
対して、現像剤担持体の回転方向に、０．７×θ乃至
１．３×θ（但し、θは前記駆動ギアと駆動受けギアの
噛み合い圧力角）の範囲の角度傾斜した方向である第１
案内部と、前記現像剤担持体の非駆動側を像担持体に対
して接離する方向に案内する第２案内部であって、案内
方向が像保持体の回転中心と現像剤担持体の回転中心と
を結ぶ直線に対して＋６度乃至−６度の範囲内の方向で
ある第２案内部と、現像剤担持体を像保持体に向けて弾
性的に付勢する弾性付勢手段と、を有する構成としたも
のが使用できる。

【０００８】また、本発明のプロセスカートリッジは、
像保持体と上述の現像装置を備えている。

【０００９】

【実施例】図６で、画像形成装置としての電子写真装置
２０には、後述のプロセスカートリッジ１を着脱自在に
支持するガイド部材３２が設けられている。操作者がカ
ートリッジ１を、図面上午前に、ガイド部材３２に沿っ
て引き出すことにより、装置２０からカートリッジ１を
取り出すことができ、逆に、図面上奥側に向ってガイド
部材３２に沿って押し込むことにより、装置２０に装着
できる。

【００１０】電子写真装置２０は被複写原稿を載置する
原稿台２１、原稿を照明するランプ２２、原稿像を電子
写真感光体に投影露光する光学系２３、感光体に形成さ
れた現像画像を転写紙に転写する転写ローラ２４、転写
紙を転写部署に搬送する搬送ローラ２９、転写された画
像を転写紙に定着する定着器３０、定着処理された転写
紙を受けるトレイ３１、現像ローラ４に現像バイアス電
圧を印加する電源２６、駆動モータ２７、モータ２７の
駆動力をカートリッジ１に伝達する駆動力伝達ギア２８
を有している。

【００１１】而して装置２０にカートリッジ１が装填さ
れた状態で不図示のコピースイッチをオンすると、モー
タ２７の作動により、周面に電子写真感光体を有する円
筒ドラム２が矢印方向に回転する。感光体はまず帯電ロ
ーラ３により均一に帯電され、次に矢印方向に移動する
台２１に載置され、ランプ２２で照明された被複写原稿
の像が光学系２３によって感光体に投影され、これによ
って感光体に静電潜像が形成される。この静電潜像は現
像部署に於いて矢印方向に回転する現像スリーブ４に担
持搬送される一成分磁性現像剤により現像される。

【００１２】現像剤は、現像スリーブ４とドラム状電子
写真感光体２との最小間隙部及びこれの近傍を含む現像
部署で感光体２１に付与され、潜像が現像される。現像
ローラ４と感光体との間の最小間隙は５０μｍ乃至４０
０μｍであり、スリーブ４には現像部署に於いてこの最
小間隙よりも更に薄くなっているように現像剤の薄層が
形成されている。即ち非接触現像が行われる。

【００１３】而してカートリッジ１を装置２０に装着す
ると不図示の接点が接触され、電源２６からのバイアス
電圧が現像スリーブ４に印加可能となる。現像時、現像
スリーブ４には交流電圧（正弦波、矩形波、三角波等）
に直流電圧が重畳されたバイアス電圧が印加され、これ
により現像部署に於いては感光体と現像スリーブの間に
向きが交互に変化する交番電界が形成される。この交番
電界によって現像剤は活発に振動運動し、前記静電潜像
を可視化する。斯かる現像装置に於いては、良好な画像
を得る為に、感光体と現像ローラ間の間隙量の正確な維
持が特に重要となる。尚、現像バイアス電圧としては交
流成分を持たない直流バイアス電圧を採用してもよく、
この場合も前記間隙量の正確な維持が重要である。

【００１４】そこで上記間隙を維持する為に、スリーブ
４の両端側にスペーサリング９が嵌合され、スリーブ４
をドラム２の方向に弾性的に付勢することにより、この
スペーサリング９をドラム２の両端部に押圧している。

【００１５】尚、７はスリーブ４が現像部署に担持搬送
する現像剤層の厚みを規制するゴム、金属板ばね等の弾
性ブレードで、スリーブ４に当接している。

【００１６】８は、転写後のドラム２表面に残留した現
像剤を除去する為に、ドラム２表面に圧接されたクリー
ニングブレードである。

【００１７】上記プロセスカートリッジ１にはドラム状
感光体２、帯電ローラ３、スリーブ４を含む現像器、ブ
レード８を含むクリーナが配置されているが、その詳細
を図４、５に示す。

【００１８】カートリッジ１は図５の下枠１５に、図４
の上枠１４を組み付けて成る。

【００１９】そして下枠１５には、電子写真感光ドラム
２、及び現像スリーブ４が回転可能に支持されている。
また、下枠１５には現像剤層厚規制ブレード７とクリー
ニングブレード８が固定されており、更にスリーブ４内
に配置された磁石１０が固定されている。この磁石１０
の１つの磁性（図ではＮ₁ 極）が前述の現像部署に磁界
を形成する。

【００２０】スリーブ４は、下枠１５内に設けられた現
像室１２で現像剤を供給され、現像室１２から現像剤を
ブレード７による層厚規制下に搬出し、現像部署で潜像
を現像し、現像に消費されなかった現像剤を再び現像室
１２に搬入する。

【００２１】磁石１０の各磁極はスリーブ４上に磁性現
像剤を磁気的に吸着させるのに寄与し、また前記Ｎ₁ 極
は現像画像にカブリが生ずることを防止する機能を果た
す。

【００２２】下枠体１５には、クリーニングブレード８
でドラム２から除去された現像剤を貯蔵する貯蔵室１６
も設けられている。

【００２３】一方、図４の上枠体１４には、帯電ローラ
３が回転可能に支持されている。また、前記現像室１２
に供給される現像剤を収容する現像剤収容室１３も上枠
体１４内に設けられている。

【００２４】現像剤収容室１３内には、揺動運動して収
容室１３内の現像剤を攪拌し、開口１３ａから前記現像
室１２に排出させる攪拌部材１２が設けられている。

【００２５】上記攪拌部材１２は、下枠体１５、上枠体
１４の外側面に設けた不図示のギア列、カムを介して、
スリーブ４の回転に速動して揺動運動する。

【００２６】以上の上枠体１４、下枠体１５は、上枠体
１４に設けたフック部１４ａ、１４ｂを、下枠体１５に
設けた係止部１５ａ、１５ｂに係止させることで相対的
に固定され、一体化される。

【００２７】尚、現像剤収容室１３の現像剤排出開口１
３ａは、未使用状態のカートリッジに於いてはフィルム
状シール部材で封止しておき、カートリッジ使用開始時
にこのシール部材を除去するようにしておくことが好ま
しい。

【００２８】図３に示すように、ドラム２の駆動側端部
にはキャップ部材３３が嵌合固定されており、このキャ
プ部材３３の軸穴に支持軸３４が相対的に回転可能に挿
通されている。この支持軸３４は支持部材３５に固定さ
れており、この支持部材３５は下枠体１５に設けた位置
決め支持穴１５ｄに嵌合されて下枠体１５に対して固定
されている。

【００２９】上記キャップ部材３３にはドラム２と同軸
にギア３６が一体的に設けられているが、このギア３６
は、プロセスカートリッジ１が画像形成装置本体２０内
の画像形成動作用の位置にセットされると、本体２０の
ギア２８と噛合し、モータ２７からの回転駆動力を受け
て、ドラム２と一体に回転する。

【００３０】ドラム２の非駆動側端部は、ブロック状支
持部材３７のボス状軸支部３７ａに回転可能に嵌合され
ている。

【００３１】この支持部材３７には位置決め用突起３７
ｂが設けられており、この突起３７ｂが下枠体１５に設
けた位置決め支持穴１５ｃに嵌合されて、支持部材３７
が下枠体１５に、ビス止め、接着等により固定されてい
る。

【００３２】以上により、ドラム２の回転中心軸の位置
は、下枠体１５に対して相対的に固定されている。

【００３３】上記ブロック状支持部材３７には、磁石１
０の軸部１０ａの位置決め支持穴３７ｃが設けられてい
る。スリーブ４の非駆動側端部から外部へ突出した磁石
１０の一端側軸部１０ａは、この穴３７ｃに嵌合せしめ
られ、位置決め固定されている。従って、磁石１０の軸
部１０ａの位置は、下枠体１５に対して相対的に固定さ
れている。

【００３４】スリーブ４の駆動側端部には、キャップ部
材３８が嵌入固定されている。このキャップ部材３８の
内周面３８ａには、磁石１０ａの他端側軸部１０ｂが、
相対的に回転可能に緩く嵌入され、支持されている。従
って、スリーブ４は固定状態の磁石１０の周りを回転可
能である。

【００３５】上記キャップ部材３８には軸棒３９が固定
されており、この軸棒３９は軸受４０に回転可能に支持
されている。そしてこの軸受４０は支持部材４１の支持
案内穴４１ａに嵌入されていて、ドラム２に対して接
近、離間することができるように、所定方向に摺動可能
に支持案内されている（所定方向については後述）。支
持部材４１は下枠体１５に設けられた位置決め支持穴１
５ｅに嵌合され、下枠体１５に対して固定されている。

【００３６】上記キャップ部材３８にはスリーブ４と同
軸にギア４２が一体に設けられている。このギア４２は
前記ドラム２の端部のギア３６に噛合していて、このギ
ア３６によって伝達されたモータ２７からの回転駆動力
を受けて、ギア３６の回転に速動してスリーブ４と一体
に回転する。

【００３７】前述したように、ドラム２とスリーブ４と
の間の間隙を保持する為に、スリーブ４の駆動側端部と
非駆動側端部にはローラ状スぺーサキャップ９が嵌合さ
れていて、スリーブ４をドラム２方向に弾性的に付勢す
ることにより、キャップ９の外周面をドラム２の両端部
の外周面にい圧接させるようになっている。

【００３８】詳述すると、スリーブ４の駆動側端部は、
図１に示されているように、軸受部材４３のＵ字状溝に
よって回転可能に支持されており、一方、スリーブ４の
非駆動側端部は、図２に示されているように、軸受部材
４４のＵ字状溝によって回転可能に支持されている。

【００３９】上記軸受部材４３、４４は、下枠体１５に
設けられた、又は下枠体１５に対して固定された部材に
設けられた、支持案内穴４５、４６に摺動可能に支持案
内されている。そして軸受部材４３、４４は、加圧ばね
４７、４８によって加圧されており、これによってスペ
ーサ９がドラム２に圧接することになる。

【００４０】さて、前記ギア４２がギア３６によって駆
動されると、ギア４２は、ギア３６、４２の噛合い圧力
角方向の力を受ける。

【００４１】即ち、図１に示されているように、Ｔをギ
ア４２、３６の夫々のピッチ内が接する点での両ピッチ
内に対する共通接線とすると、この直線Ｔはドラム２の
回転中心とスリーブ４の回転中心とを結ぶ直線Ｌに対し
て垂直である。

【００４２】この直線Ｔに対し、スリーブ４の方向に圧
力角θだけ傾斜したＰ方向に向う力が、ギア３６からギ
ア４２に加わることになる。そしてスリーブ４の駆動側
端部、即ちギア４２が設けられている端部側に、上記Ｐ
方向の力が加わる。

【００４３】この力の分力により、スリーブ４の駆動側
端部がドラム２から離間する方向に変位すると、この端
部側でのスリーブ、ドラム間の間隙が拡大し、現像画像
の濃度が低下するという不都合が生ずる。

【００４４】そこで、図１に示すように、支持部４５の
案内面４５ａは、軸受４３を、従ってまたスリーブ４の
駆動側端部を、前記直線Ｌに対して角度αだけスリーブ
４の回転方向に傾斜した方向Ｑに案内する。而して、こ
の角度αは、前記圧力角をθとすると、０．７×θ乃至
１．３×θに設定される。そうすると、Ｐ方向とＱ方向
のなす角βは（９０−０．３×θ）度乃至（９０＋０．
３×θ）度となる。

【００４５】このようにして、ギア３６、４２の噛合い
に起因するＰ方向の力のＱ方向への分力を０、乃至ごく
小さいものに抑制でき、上記Ｐ方向の力によってスリー
ブ４の駆動側端部がドラム２から離間する方向に変位す
るのを防止できる。

【００４６】但し、ドラム２に偏心がある場合、或いは
スリーブ４に偏心がある場合には、スリーブ４の駆動側
端部はＱ方向に変位する。そうすると、Ｑ方向は直線Ｌ
に対して傾斜しているから、スリーブ４とドラム２の最
近接位置が図１で上下方向に変位する。

【００４７】しかし、磁石１０は駆動側では、前述の通
り、スリーブ４の内部に、スリーブ４の上記変位と一体
的に変位するように、支持されている。従ってスリーブ
４の駆動側端部がＱ方向に変位して上記最近接位置が上
下に変位しても、この最近接位置での磁界の方向は実質
的に変化しないので、この駆動側での画質の変化は防止
される。

【００４８】尚、前述の案内部４１ａも、軸受４０が、
従ってスリーブ端部軸３９が、前記Ｑ方向に変位可能な
ように、軸受４０を案内する。

【００４９】一方、スリーブ４の非駆動側では、磁石１
０は、前述のようにスリーブ４とは独立に支持部材３７
に固定されている。従って、スリーブ４の非駆動側も、
図１のようにＱ方向にドラム回転軸に対して接近、離間
するように変位可能に案内されていると、この非駆動側
でもスリーブ、ドラムの最近接位置が上下に変位するこ
とになる。そうすると磁石１０は非駆動側では不動に固
定されているから、上記最近接位置での磁界の方向が変
動してしまうことになり、これにより現像画像の濃度等
画質が変化してしまう。

【００５０】一方、駆動側でギア３６、４２の噛合いに
より生ずる前記Ｐ方向の力は、スリーブ４の非駆動側に
はごく弱くしか作用しないので、それがスリーブ４の非
駆動側を変動させようとすることは、ばね４８の押圧力
だけで防止することができる。

【００５１】そこで上記非駆動側に於いては、図２に示
すように、案内部４６の案内面４６ａは、軸受４４を、
従ってスリーブ４の非駆動側端部を、ドラム、スリーブ
夫々の回転中心を結ぶ直線Ｌに対して、スリーブ４の回
転方向、及び逆方向に、夫々６度以内の範囲の方向Ｒに
変位するように案内する。

【００５２】このようにすると、ドラム２の偏心やスリ
ーブ４の偏心に起因してスリーブ４がＲ方向に変位して
も、ドラム２とスリーブ４の非駆動側端部の最近接位置
は実質的に直線Ｌ上に存在することになるから、ここで
の磁界の方向は実質的に一定に保たれる。これによって
非駆動側での現像画像の画質変動を防止できる。

【００５３】尚、ギアとしては通常圧力角θが２０度の
ものが多用されているが、圧力角θが１４．５度のギア
を使用しても可能である。

【００５４】前記の例では非接触現像の場合を示した
が、スリーブ上の現像剤層をドラム２に接触させて潜像
を現像する装置にも本発明は適用できる。

【００５５】また前記の例では一成分磁性現像剤を使用
したが、トナーと磁性キャリアから成る二成分現像剤を
使用する装置にも本発明は適用できる。

【００５６】また本発明は、画像信号で変調されたレー
ザービームで感光体を露光するレーザービームプリン
タ、画像信号で点滅駆動される発光ダイオードアレイで
感光体を露光するＬＥＤプリンタ等にも適用できる。

【００５７】

【発明の効果】本発明によればギアの噛合いに起因する
圧力角方向の力により現像剤担持体が変位するのを防止
し、また磁石が非駆動側で現像剤担持体とは独立して支
持されているが、像保持体や現像剤担持体の偏心により
両者の相対的位置関係が変化しても、両者の最近接位置
での磁界の方向の変化を防止して、現像剤担持体長手方
向に関して均一な画質の現像画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】駆動側でのスリーブ変位案内機構の説明図。

【図２】非駆動側でのスリーブ変位案内機構の説明図。

【図３】感光ドラム、スリーブ、磁石の支持機構の説明
図。

【図４】カートリッジ上枠体の説明図。

【図５】カートリッジ下枠体の説明図。

【図６】画像形成装置の説明図。

【符号の説明】

１プロセスカートリッジ２電子写真感光体ドラム４現像スリーブ９スペーサリング１０磁石３６ギア４２ギア４３軸受４４軸受４５軸受支持案内部４６軸受支持案内部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野田晋弥東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者関根一美東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者笹子悦一東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者池本功東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像剤を担持搬送して回転する像保持体
に供給する回転現像剤担持体と、この現像剤担持体の駆
動側に固定され、駆動力伝達ギアに噛合して回転駆動力
を受ける駆動受けギアと、上記現像剤担持体の内側に配
置された磁石部材であって、一端側が現像剤担持体の上
記駆動側の内部に支持されている磁石部材と、この磁石
部材の他端側を現像剤担持体とは独立して支持する磁石
部材支持部と、を備え現像剤担持体を像保持体に対して
付勢する付勢形態を駆動側と非駆動側とで異ならせた現
像装置。
【請求項２】前記現像剤担持体の駆動側を像保持体に
対して接離する方向に案内する第１案内部であって、案
内方向が像保持体の回転中心と現像剤担持体の回転中心
とを結ぶ直線に対して、現像剤担持体の回転方向に、
０．７×θ乃至１．３×θ（但し、θは前記駆動ギアと
駆動受けギアの噛み合い圧力角）の範囲の角度傾斜した
方向である第１案内部と、前記現像剤担持体の非駆動側
を像担持体に対して接離する方向に案内する第２案内部
であって、案内方向が像保持体の回転中心と現像剤担持
体の回転中心とを結ぶ直線に対して＋６度乃至−６度の
範囲内の方向である第２案内部と、現像剤担持体を像保
持体に向けて弾性的に付勢する弾性付勢手段と、を有す
る請求項１の現像装置。
【請求項３】画像形成装置本体に着脱可能なプロセス
カートリッジに於いて、像保持体と、現像剤を担持搬送
して回転する像保持体に供給する回転現像剤担持体と、
この現像剤担持体の駆動側に固定され、駆動力伝達ギア
に噛合して回転駆動力を受ける駆動受けギアと、上記現
像剤担持体の内側に配置された磁石部材であって、一端
側が現像剤担持体の上記駆動側の内部に支持されている
磁石部材と、この磁石部材の他端側を現像剤担持体とは
独立して支持する磁石部材支持部と、を備え現像剤担持
体を像保持体に対して付勢する付勢形態を駆動側と非駆
動側とで異ならせたことを特徴とするプロセスカートリ
ッジ。
【請求項４】前記現像剤担持体の駆動側を像保持体に
対して接離する方向に案内する第１案内部であって、案
内方向が像保持体の回転中心と現像剤担持体の回転中心
とを結ぶ直線に対して、現像剤担持体の回転方向に、
０．７×θ乃至１．３×θ（但し、θは前記駆動ギアと
駆動受けギアの噛み合い圧力角）の範囲の角度傾斜した
方向である第１案内部と、前記現像剤担持体の非駆動側
を像担持体に対して接離する方向に案内する第２案内部
であって、案内方向が像保持体の回転中心と現像剤担持
体の回転中心とを結ぶ直線に対して＋６度乃至−６度の
範囲内の方向である第２案内部と、現像剤担持体を像保
持体に向けて弾性的に付勢する弾性付勢手段と、を有す
る請求項３のプロセスカートリッジ。