プロセスカートリッジ
【課題】本体からの駆動力を受けるまで、帯電ローラと感光体を離間保持させつつも、プロセスカートリッジの長手方向の大型化を抑制しながら、帯電ローラと感光体が当接した際の付勢力を安定させる。
【解決手段】付勢部材２５がスペーサ２１へと加える付勢力は、前記感光体７と前記帯電ローラ８が当接する当接状態の時の方が離間する離間状態の時よりも小さいことを特徴とするプロセスカートリッジ１。
【解決手段】付勢部材２５がスペーサ２１へと加える付勢力は、前記感光体７と前記帯電ローラ８が当接する当接状態の時の方が離間する離間状態の時よりも小さいことを特徴とするプロセスカートリッジ１。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
電子写真方式の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関する。
【背景技術】
【０００２】
メンテナンスを容易にするために、画像形成に関る部品を一体にしたユニット（以下、プロセスカートリッジ）交換方式を採用する電子写真方式の画像形成装置が多くなってきた。
【０００３】
このようなプロセスカートリッジの多くは、帯電部材としての帯電ローラを感光体と接触させて帯電させる接触帯電方式を採用している。また、帯電ローラを用いる構成の多くは、帯電ローラを感光体に向けてバネ等で付勢して帯電ローラと感光体との間の帯電ニップを安定させる構成が採用している。
【０００４】
しかし、工場出荷時から装置に装着使用するまで感光体に帯電ローラを付勢し続けると帯電ローラが変形し、変形した状態の帯電ローラを用いて画像形成を行うと画像不良が生じる。
【０００５】
これに対し、帯電ローラと感光体の間にスペーサを設ける構成が考えられる。従来、スペーサはユーザが画像形成装置本体にプロセスカートリッジを装着する前に、ユーザにより除去されることで帯電ローラと感光体を当接させる構成を採用していた。しかし、ユーザビリティを考慮すれば、プロセスカートリッジを装置本体に装着した時に、帯電ローラと感光体を離間していたスペーサが本体から受ける駆動力によって退避する構成を採用するのが望ましい。
【０００６】
例えば特許文献１には、帯電ローラと感光ドラムを離間させるスペーサを設け、装置本体からの駆動力を受けて帯電ローラの軸を中心に回転移動するスペーサを設け、スペーサが回動することで感光ドラムと帯電ローラを当接させる機構が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−７６１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ユーザの手を煩わせることなく装置本体に装着使用するまではスペーサで帯電ローラと感光体を離間させる構成においても、画像形成時には帯電ローラを感光体へ付勢することで帯電ニップを安定させることが望まれている。そのため、特許文献１では帯電ニップを安定させるために、帯電ローラの軸にスペーサとは別に設けられた軸受を感光体へとバネで付勢することで帯電ニップを安定させていた。
【０００９】
しかしながら、特許文献１のように帯電ローラを支持しつつ感光体へと付勢するための力を受ける軸受とスペーサを帯電ローラの長手方向に並べて設けると、プロセスカートリッジの長手方向の幅が大きくなってしまう。
【００１０】
ここで、プロセスカートリッジの長手方向の大型化を抑制するために、帯電ローラを支持しつつ感光体へと付勢するための力を受ける軸受とスペーサを一体化することが考えられる。
【００１１】
しかしながら、帯電ローラの回転軸を中心に回動するスペーサに感光体に付勢する力を加える構成では、スペーサの回転動作によりその付勢力を安定させることが困難であった。つまり、装置本体からの駆動を受け帯電ローラの回転軸を中心に回動したスペーサに対して付勢力を加える付勢部材の姿勢が、スペーサの回動によって不安定になるという課題があった。
【００１２】
そこで本発明の目的は、本体からの駆動力を受けるまで帯電ローラと感光体を離間保持させつつも、プロセスカートリッジの長手方向の大型化を抑制しながら、帯電ローラと感光体が当接した際の付勢力を安定させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するための、本発明のプロセスカートリッジは、「回転可能な感光体と、前記感光体と当接して前記感光体を帯電する帯電ローラと、前記帯電ローラの回転軸を軸支し、前記帯電ローラと前記感光体を離間するスペーサと、前記スペーサと当接し、帯電ローラを感光体へ向けて付勢する付勢部材と、を備え、前記スペーサは画像形成装置本体から駆動力を受けて帯電ローラと感光体を離間させる位置から前記帯電ローラの軸を中心に回転して前記帯電ローラと前記感光体を当接位置へ移動する、装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、前記付勢部材がスペーサへと加える付勢力は、前記感光体と前記帯電ローラが当接する当接状態の時の方が離間する離間状態の時よりも小さいこと」を特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
これにより、プロセスカートリッジの長手方向の大型化を抑制しつつも、本体からの駆動力を受けるまで帯電ローラと感光体を離間保持させると共に、帯電ローラと感光体が当接した際の付勢力を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施例の画像形成装置本体に関する概略説明図である。
【図２】本実施例に係るプロセスカートリッジの外観図である。
【図３】本実施例に係るプロセスカートリッジの断面図である。
【図４】本実施例に係るスペーサの配置を説明するための図である。
【図５】本実施例に係るスペーサの形状を説明するための図である。
【図６】本実施例に係る枠体とスペーサとバネの関係を説明するための図である。
【図７】本実施例に係る駆動伝達を説明するための斜視図である。
【図８】本実施例に係るスペーサの回動動作を説明するための図である。
【図９】本実施例に係るスペーサの回動動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施例１）
以下にプロセスカートリッジを装着する電子写真方式の画像形成装置本体について簡単に説明した後、プロセスカートリッジの構成について詳細に説明する。
【００１７】
§１．｛画像形成装置の概略構成について｝
図１は本実施例の画像形成装置の概略構成を説明するための図である。画像形成装置１００は、少なくとも回転可能な感光体としての円筒形状の感光ドラム７と、感光ドラムに接触して帯電する帯電ローラ８を含むプロセスカートリッジ１が装着可能である。また、プロセスカートリッジ１は装置本体から電力を受ける電気接点と、駆動力を受けるカップリング部を備える。
【００１８】
画像形成装置はプロセスカートリッジの感光体上に形成されたトナー像を、カセットＣに収納された記録材へと転写ローラＴで転写する。記録材上に転写されたトナー像は定着装置Ｆにより記録材上に加熱定着され機外へと排出して印刷物を出力する。
【００１９】
§２．｛プロセスカートリッジの概略構成について｝
続いて、装置本体１００に着脱可能なプロセスカートリッジ１について詳しく説明する。
【００２０】
■（画像形成ユニットの概略について）
本実施例の画像形成ユニットとしてのプロセスカートリッジ１は記録材上に転写されずに感光体上に残留する転写残トナーの電荷を調整して現像装置で回収するクリーナレス方式を採用した。当然、感光体上の転写残トナーを除去する除去部材としてのクリーニングブレードを備える構成であってもよい。図２は本実施例に係るプロセスカートリッジの斜視図である。また、図３は本実施例に係るプロセスカートリッジの断面図である。
【００２１】
プロセスカートリッジは回転可能な感光ドラム７に加え、感光体を帯電する帯電部材としての帯電ローラを備える。帯電ローラは感光ドラムに従動回転し、帯電バイアスが印加させることによって感光ドラムを帯電する。帯電部材によって帯電された感光体上に、画像形成装置本体が備えるレーザスキャナＬから露光され、静電像が感光体上に形成される。
【００２２】
また、本実施例の現像装置は回転可能な送り部材としてのスクリュ４を備え、スクリュ４によりトナー収容部９内のトナーを撹拌する。また、現像装置は固定磁石を内蔵した現像回転体（現像剤担持体）である現像スリ−ブ１１を備え、現像装置内で撹拌されたトナーは現像スリーブ１１によって現像領域へと担持搬送される。また、現像装置は現像スリーブによって担持搬送されるトナーの層厚を記載する現像ブレード１２でトナー層の厚みを規制する。現像領域へと搬送されたトナーは現像バイアスが印加されることにより、感光体上に形成された静電像をトナーで現像する。感光体上に形成されたトナー像は転写ローラＴにトナー像と逆極性の電圧を印加されることで被転写材としての記録材（紙等）に転写される。
【００２３】
本実施例のプロセスカートリッジはクリーナレス方式を採用しており、被転写材へと転写されずに感光体上に残留したトナーは転写部下流側に２本の設けられた補助帯電部材によって、現像装置へと回収されるようにトナーの電荷が調整される。なお、本実施例の補助帯電部材は装置本体から駆動を受けて回転する補助帯電ローラとしてのブラシローラを採用した。
【００２４】
続いて、プロセスカートリッジの筺体（枠体）について簡単に説明する。本実施例で示すプロセスカートリッジ１の枠体は、感光ドラム７と、感光ドラム７の回転方向上流側で感光体と接触するデッキブラシ１３、下流側で感光体と接触するブラシローラ１４、帯電ローラ８が組み込まれた帯電枠体１５を備える。また、プロセスカートリッジの枠体は現像装置としての現像ブレード１２と現像スリ−ブ１１を支持する支持枠体１６と、トナー収容部９と感光ドラム７を有する容器枠体であるカートリッジ枠体１７を備える。さらに、カートリッジ枠体１７の側面にはカートリッジの端部を覆う部材である側面カバー３１、感光ドラム７を支持するドラム支持部材３２、プロセスカートリッジ１を取り出すための把手３３、カートリッジ枠体１７の上面を覆う上カバー１９を備える。
【００２５】
以上が、プロセスカートリッジの各構成に対する簡単な説明である。
【００２６】
■（帯電ローラの構成について）
以下に、本実施例で用いた帯電ローラについて詳しく述べる。本実施例の帯電ロ−ラ８は、φ８ｍｍの芯金と、その外側に、φ１４ｍｍのエチレンプロピレンゴムやニトリルゴムやエピクロロヒドリンゴム等に添加剤を加え抵抗値を調整した弾性層から成っている。また、本実施例のプロセスカートリッジにおいて、長手方向の名が差感光体表面を均一に帯電するために、長手方向の接触長さが３１２ｍｍの帯電ロ−ラ８を感光ドラム７に付勢する力は７．７Ｎ必要であった。
【００２７】
そのため、長期間（プロセスカートリッジは交換する消耗品で、保管期間が１年を超えた長い場合も想定される）、感光ドラム７に７．７Ｎ程度の付勢力を加えて当接すると、前述弾性層の接触位置に相当する部位が変形を起こす。当然、変形した帯電ローラで感光体を帯電すると帯電ムラによるが画像不良を招く。そのため、感光ドラム７と帯電ロ−ラ８は画像形成するために装置に装着して使用する時まで離間させておくことが好ましい。
【００２８】
§３．｛帯電ローラ離間機構について｝
続いて、装置本体に装着されたプロセスカートリッジが本体からの回転駆動力を受けて、帯電ローラと感光体をスペーサにより離間させた状態から帯電ローラと感光体を当接させた状態へ移行させる機構について説明する。
【００２９】
以下に、帯電ローラの回転軸と遊嵌支持して軸受として機能しつつも、工場出荷時から画像形成で用いるまでの期間帯電ローラと感光体を離間させる離間部材として機能するスペーサの形状について説明する。その後、スペーサを感光ドラムへと付勢する付勢部材の関係について説明する。
【００３０】
■（スペーサの形状について）
図４の（ａ）は、本実施例のスペーサ２１が組み込まれ、感光ドラム７に当接した状態の斜視図である。また、図４の（ｂ）は図４の（ａ）のＡ−Ａ断面で感光ドラム７と帯電ロ−ラ８とは離間した状態のプロセスカートリッジを切断した断面図である。また、図５の（ａ）はスペーサ２１の側面図であり、図５の（ｂ）はスペーサ２１の斜視図である。図４の（ｂ）に示すようにスペーサは工場出荷時に、帯電ローラの軸と遊嵌軸支しつつも感光ドラムと当接して、帯電ローラと感光ドラムを離間した状態を維持する。このスペーサの形状について５つの項目に分けて説明する。
【００３１】
Ａ：凹部（ドラム当接部）について
スペーサの感光ドラムと当接する部位（当接部）２１ａは感光ドラムの曲率に倣うように凹形状になっている。このスペーサの感光体と帯電ローラを離間させるために感光ドラムへと当接する凹形状の曲率半径は感光ドラムの曲率半径よりも大きくしてあり、多少の振動を受けても所定の位置（静的安定位置）へと戻るように構成されている。具体的には、スペーサ２１の円弧形状部２１ａは感光ドラム７の円筒表面に接するように、「感光ドラム７の円筒外径」／２の半径となるように構成した。
【００３２】
Ｂ：軸受部（軸支持部）について
スペーサは帯電ローラの回転軸を軸支（支持）する支持部（内周部２１ｆ）を備える。支持部は組立て性を良好にするためにＵ字形状を採用している。スペーサ２１が帯電ロ−ラ８の軸受として機能する位置の時に、開口部２１ｇが感光ドラム７に向かうようにその方向を位置付ける。
【００３３】
当然、帯電ローラの回転軸は回転するため帯電ローラの回転軸の外径と、軸受部の内径は遊嵌関係になるような寸法関係になっている。具体的には、帯電ローラの回転軸がφ８ｍｍに対して、軸受部の内径がφ８．１＋０．１ｍｍとした。
【００３４】
Ｃ：ギア部について
スペーサは装置本体からの駆動力を受けて、帯電ローラと感光体が離間した離間状態から当接した当接状態へと回動する。そのための構成として、スペーサは装置本体からの駆動力を受けて回転するギアと噛合するギア部を備える。具体的には、スペーサのギア部はギア２４と歯合する。スペーサのギア部は欠け歯に形状になっており、感光体と帯電ローラが当接した後にはスペーサのギア部とギアは系合しないような形状になっている。
【００３５】
図７は本実施例のスペーサ２１が回転する際の、駆動伝達を示す図である。帯電ローラの両端に設けられたスペーサ２１は帯電補助部材としてのブラシローラ１４の回転軸２４に取り付けられたギア２２と噛み合うギア部を備える。また、下流側に配置されたブラシローラ１４の回転軸２４上に取り付けられたギア２６は感光ドラム７の端部に取り付けられたドラムフランジギア２７と噛み合い、本体からの駆動力を受けて回転する。
【００３６】
Ｄ：離間状態においてバネと当接する円弧部について
本実施例において、スペーサ２１は離間部材としての機能に加えて、軸支した帯電ローラを感光体へ付勢する付勢力を受ける軸受としての機能も備える。そのため、スペーサが感光体と帯電ローラを離間した状態において、スペーサはバネと当接する。また、離間状態から当接状態へとスペーサが回転する間についてもバネはスペーサと接触し続ける。
【００３７】
本実施例のスペーサ２１は離間状態においてバネと接触する部分を円弧形状とした。具体的には図５の（ａ）に示すように、帯電ローラの回転中心から離間位置におけるバネと当接する点Ａまでの距離Ｌ１は９．４ｍｍとした。
Ｅ：当接状態においてバネと当接する平面部について
本実施例において、帯電ローラと感光体が当接した状態において帯電ニップを安定させるために帯電ローラの軸に加えられる付勢力はスペーサ２１に加わる。そこで、本実施例のスペーサ２１は帯電ローラと感光ドラムが当接した当接状態において、付勢部材と当接する平面部を備える。
【００３８】
平面部は前述の曲面（円弧部）と異なり、スペーサの平面部は当接時のローラと感光体の間に形成する帯電ニップの安定性に寄与する。具体的に図５の（ａ）に示すように、帯電ローラの回転中心から当接位置におけるバネと当接する点Ｂまでの距離Ｌ２は７ｍｍとした。さらに、スペーサの形状はローラとドラムが当接した状況において、カートリッジのバネ支持面とスペーサの平面とは略平行になるように形成されている。
【００３９】
■（スペーサを付勢する付勢部材について）
本実施例の離間部材としてのスペーサは帯電ローラ軸の軸受としての機能と帯電ローラと感光体を離間させるスペーサとしての機能を兼ね備えている。帯電ローラと感光体が当接した状態において、スペーサの平面部２１ｅに付勢部材としてのバネが当接し、スペーサを介して帯電ローラを感光体へと付勢する。ここで、バネはスペーサが離間状態から当接状態に移行する間、スペーサに感光体へ向けて力を加える。以下に、離間状態と当接状態の付勢力について説明する。なお、本実施例において付勢部材としてバネを用いたが、ゴムのような弾性部材を用いてもよい。
【００４０】
Ａ：離間状態のバネの付勢力
本実施例のプロセスカートリッジにおいて、感光体表面を均一に帯電するために、帯電ロ−ラ８を感光ドラム７に付勢する力は、本事例の場合、７．７Ｎ必要であった。つまり、帯電ロ−ラ８に加えるバネ２５の付勢力は、感光ドラム７の両端に各１部品と帯電ロ−ラ８とスペーサ２１の２部品の合計重量から生じる力を加味し、バネ２５の１部材当たり４．７５Ｎ加えることが望ましい。そこで本実施例の付勢部材としてのバネ２５は、線径φ０．４５ｍｍ、内径φ３．５ｍｍ、自由長１０．４ｍｍ、有効槇数５．５のばね鋼から成り、端部形状を平らに加工したクロ−ズドエンド形状のコイルばねを使用した。
【００４１】
スペーサ２１が帯電ローラと感光体を離間させる位置から当接される位置まで移動する間、バネ２５の端面はスペーサ２１当接する。具体的には、バネ２５の端面は図５に示すスペーサの円弧部２１ｃ及び円弧部と連接された平面部２１ｅに当接する。帯電ローラと感光体が離間した離間状態における付勢力は当接状態における付勢力よりも大きい。付勢部材としてのバネ２５の長さＬａを自由長から約４ｍｍの長さまで圧縮することで付勢力は、１４．２Ｎとする。バネによる付勢力（１４．２Ｎ）は帯電ロ−ラ８とスペーサ２１の２部品の自重により生じる力（１．８Ｎ）より大きく（およそ８倍）、衝撃が加わってもスペーサの姿勢を安定した状態を保つことができる。このように強く固定することで搬送中の振動により、スペーサがローラと感光体が離間状態から当接状態へと容易に移行することを抑制することができる。
【００４２】
Ｂ：当接状態のバネの付勢力
前述のように、本実施例において感光体表面を均一に帯電するために帯電ロ−ラ８を感光ドラム７に付勢する力は、本実施例の場合、７．７Ｎ必要であった。また、感光ドラム７と帯電ロ−ラ８とが当接する位置（図８の（ｄ）当接状態）でのバネ２５の長さＬｄを６．４ｍｍに設定している。このように、当接状態のバネ長さを離間状態のバネ長さよりも長くすることで、スペーサの回動に伴いバネの復元力を弱めている。
【００４３】
バネの復元力を弱めながらスペーサを弾性復元力によって長さが長くなることで、スペーサとバネとの当接圧が弱まりつつ、スペーサが回転するためバネの姿勢に与える影響を小さくすることができる。つまり、スペーサが回転することでバネがつられて寝ることを抑制することができる。これにより、バネが寝たり、起きたり等のカートリッジ個体差によるバネ姿勢のムラを抑制することができる。
【００４４】
Ｃ：バネと当接する面の形状
まず、離間状態のバネとスペーサの接触面積は、当接状態のバネとスペーサの接触面積よりも小さい。さらに、当然円弧部で回動に伴いバネに与える摩擦力は、平面部を水平移動させたときに平面部がバネに与える摩擦力よりも小さくすることによりスペーサ回動によるバネ姿勢変動を抑制することができる。具体的には、円弧部の表面粗さは平面部の表面粗さよりも平滑することが好ましい。
【００４５】
■（バネとスペーサのカートリッジへの組み付け）
続いて、図６を用いて、スペーサ２１とバネ２５をカートリッジ枠体１７に組み付けるについて説明する。
【００４６】
図６の（ａ）は、帯電ロ−ラ８とスペーサ２１とバネ２５をカートリッジ枠体１７に組み込む際の順序を説明するための図である。また、図６の（ｂ）及び図６の（ｃ）は、カートリッジ枠体１７におけるスペーサ２１組み付け部形状の詳細図である。
【００４７】
図６において、１７ａ〜１７ｄはスペーサ２１外周部２１ｄを案内する案内形状としての役割を果たす。また、１７ｅ部は、組立て時に、バネ２５によって帯電ロ−ラ８が押し出されるのを防止する爪形状で帯電ロ−ラ８の軸部を受け、１７ｆ部はバネ２５と係合する係合部１７ｈとバネ２５を保持する案内部１７ｇとから成る。
【００４８】
そして、案内部１７ｇは、バネ２５の内径φ３．５ｍｍよりわずかに小さい径（本実施例では、φ３ｍｍ）とし、カートリッジ枠体１７面からの高さを圧縮時のバネ２５の長さマイナス１〜２ｍｍ程度（本実施例では３ｍｍ）に設定する。これにより、バネ２５の一方の端部（カートリッジ枠体１７側）が保持され、他方の端部がスペーサ２１と摺擦しても、感光ドラム７の中心方向に向かうように、バネ２５の姿勢が保たれる。なお、これらの関係は、感光ドラム７の両側端部で同じなので、他方の端部においても、感光ドラム７長手方向の中央を基準とした対称位置に、同様の形状が配置されている。
§４．｛離間状態から当接状態への動作説明｝
以下に、図８を用いて本体からの駆動を受けてスペーサ２１がどのように動作するかを説明する。続いて、図９を用いてスペーサの回動状態と付勢部材としてのバネの姿勢について説明する。
【００４９】
■（離間状態から当接状態への動作について）
図８の（ａ）〜図８の（ｄ）は、スペーサ２１の動きを順に示した動作説明図である。図８の（ａ）はスペーサ２１が組み込まれ、帯電ロ−ラ８が感光ドラム７から離間した離間状態の図である。図８の（ａ）に示す状態では、スペーサ２１はバネ２５から力を受けて、感光ドラム７とギア２２に押し付けられながら帯電ロ−ラ８と感光ドラム７を安定した状態で離間させている。
【００５０】
この時、前述のようにバネ２５の長さＬａを約４ｍｍ（自由長は１０．４ｍｍ）と小さくすることで付勢力は、１４．２Ｎとする。バネによる付勢力（１４．２Ｎ）は帯電ロ−ラ８とスペーサ２１の２部品の自重により生じる力（１．８Ｎ）より大きく（およそ８倍）、衝撃が加わってもスペーサの姿勢を安定した状態を保っている。
【００５１】
次に、本体からの駆動力を受けて感光ドラム７が回転すると、図８の（ｂ）のように感光ドラム７は矢印方向に回転し始める。ここで、図７に示した構成のように、ドラムフランジギア２７とブラシローラ１４の軸２４上のギア２６は噛み合っているため、同軸上のギア２２も矢印方向に回転する。ギア２２の回転に伴いスペーサ２１も回転する。この時、スペーサ２１はカートリッジ枠体１７に形成された案内部１７ａと１７ｂとで案内されているため、ギア２２の歯面に押されて、バネ２５を矢印方向押しながら、歯形形状の終端まで回転しながら移動する。
【００５２】
さらに、図８の（ｃ）のように、スペーサ２１は、歯形形状の終端を過ぎると、ギア２２との噛み合いによって押されることがなくなり、バネ２５の付勢力を受けて帯電ロ−ラ８は矢印方向に移動し、感光ドラム７と当接する。
【００５３】
最終的に、スペーサ２１は、図８の（ｄ）のように、スペーサ２１の２１ｅの面がバネ２５の端部の面と等しくなるまで回転し、安定した位置になる。このように帯電ローラと感光体が当接する当接状態で、バネ２５の長さＬｄは６．４ｍｍ（自由長は１０．４ｍｍ）となり、帯電ロ−ラ８を感光ドラム７に付勢する力が、７．７Ｎとなる。このように、帯電ローラが感光体表面に対して付勢されて安定した帯電ニップを形成され、感光体表面は帯電ロ−ラ８にて均一な帯電が付与される。
【００５４】
このように、プロセスカートリッジにスペーサ２１を設けることにより、感光ドラム７と帯電ロ−ラ８とを離間させる位置（図８の（ａ）参照）から感光ドラム７と帯電ロ−ラ８とが当接する位置（図８の（ｄ）参照）の両方の状態を取りうる。具体的には、帯電ローラと感光体を離間保持した位置（離間部材として機能）のスペーサ２１は装置本体からの駆動力を受けて帯電ローラの回転軸を中心回動して帯電ローラと感光体を当接させる位置（帯電ローラ軸受として機能）へと回動する。
【００５５】
また、スペーサ２１が備える底面部２１ｅはスペーサ２１が帯電ロ−ラ８の軸受として機能する位置の時に、バネ２５の端面が当接する。さらに、スペーサ２１の底面部２１ｅは帯電ローラと感光体が当接した状態において、枠体のバネ２５を支持する面と略平行になる。また、感光体と帯電ローラが当接した状態（図８の（ｄ））では、スペーサ２１は、底面部２１ｅがバネ２５の端面に密着するまで回転する。
【００５６】
これにより、スペーサ２１の歯形形状２１ｂは下流側のブラシローラ１４の軸２４に取り付けられたギア２２から離間し、回転する同ギアに触れることがなくなるような形状を採用している。そのため、スペーサ２１の歯形形状２１ｂが同ギアに触れることで、帯電ロ−ラ８が振動して感光体の帯電が不均一になり濃度ムラ等の画像不良が発生することを防いでいる。
【００５７】
スペーサ２１が円弧部２１ｃを備えることで、スペーサとして機能する位置から軸受として機能する位置へとスペーサが回動しても（図９参照）、バネ２５の端面はスペーサ２１の円弧部２１ｃから平面部２１ｅに沿って摺擦できる。そのため、スペーサ２１に作用するバネ２５の付勢力は常に感光ドラム７の方向に向いて作用する。なお、スペーサ２１が帯電ローラの回転軸を中心に回動する時に、スペーサ２１とバネ２５の付勢力（矢印で表示）については図９に示す通りである。
【００５８】
■（スペーサ回動に伴うバネの姿勢について）
以下に、スペーサの回動に伴うバネの姿勢について図９を用いて説明する。離間状態においてバネはスペーサの円弧部と当接する。スペーサは本体からの駆動力を受けて帯電ローラの回転軸を中心に回動する。この際、スペーサはスペーサの円弧部の接線方向に沿ってバネに力を加えることとなり、結果としてバネの姿勢は不安定になる。
【００５９】
ここで、本実施例の離間機構は図９に示すように、当接状態のバネ長さよりも離間状態のバネ長さの方が短くなるように構成している。図９に示すように、スペーサが離間状態から当接状態へ回動する際に、バネは伸びながらスペーサと接触する。ここで、回動に伴いバネが縮められながらスペーサが回動する構成と比べて、本実施例のようにバネを伸ばし長さスペーサを回動させることにより、バネの姿勢が傾き難くすることができる。
【００６０】
このように本実施例のプロセスカートリッジは帯電ローラと感光体を離間させるスペーサとしての機能と帯電ローラを感光体へ付勢する軸受としての機能を兼ね備えるスペーサ２１を備える。このように一体形成されたスペーサを用いることで、プロセスカートリッジの組立て作業性を向上させつつ、プロセスカートリッジの長手方向の大型化を抑制しつつも帯電ニップを安定させることができる。
【符号の説明】
【００６１】
１ プロセスカートリッジ（画像形成ユニット）
７ 感光ドラム（像担持体）
８ 帯電ロ−ラ（帯電部材）
１７ カートリッジ枠体（枠体）
２１ スペーサ（離間部材）
２１ａ バネ当接部（被付勢部）
２１ｂ ギア部（駆動受け部）
２１ｃ 凹部（感光体当接部）
２２ ギア（駆動部材）
２５ バネ（弾性部材・付勢部材）
【技術分野】
【０００１】
電子写真方式の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関する。
【背景技術】
【０００２】
メンテナンスを容易にするために、画像形成に関る部品を一体にしたユニット（以下、プロセスカートリッジ）交換方式を採用する電子写真方式の画像形成装置が多くなってきた。
【０００３】
このようなプロセスカートリッジの多くは、帯電部材としての帯電ローラを感光体と接触させて帯電させる接触帯電方式を採用している。また、帯電ローラを用いる構成の多くは、帯電ローラを感光体に向けてバネ等で付勢して帯電ローラと感光体との間の帯電ニップを安定させる構成が採用している。
【０００４】
しかし、工場出荷時から装置に装着使用するまで感光体に帯電ローラを付勢し続けると帯電ローラが変形し、変形した状態の帯電ローラを用いて画像形成を行うと画像不良が生じる。
【０００５】
これに対し、帯電ローラと感光体の間にスペーサを設ける構成が考えられる。従来、スペーサはユーザが画像形成装置本体にプロセスカートリッジを装着する前に、ユーザにより除去されることで帯電ローラと感光体を当接させる構成を採用していた。しかし、ユーザビリティを考慮すれば、プロセスカートリッジを装置本体に装着した時に、帯電ローラと感光体を離間していたスペーサが本体から受ける駆動力によって退避する構成を採用するのが望ましい。
【０００６】
例えば特許文献１には、帯電ローラと感光ドラムを離間させるスペーサを設け、装置本体からの駆動力を受けて帯電ローラの軸を中心に回転移動するスペーサを設け、スペーサが回動することで感光ドラムと帯電ローラを当接させる機構が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−７６１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ユーザの手を煩わせることなく装置本体に装着使用するまではスペーサで帯電ローラと感光体を離間させる構成においても、画像形成時には帯電ローラを感光体へ付勢することで帯電ニップを安定させることが望まれている。そのため、特許文献１では帯電ニップを安定させるために、帯電ローラの軸にスペーサとは別に設けられた軸受を感光体へとバネで付勢することで帯電ニップを安定させていた。
【０００９】
しかしながら、特許文献１のように帯電ローラを支持しつつ感光体へと付勢するための力を受ける軸受とスペーサを帯電ローラの長手方向に並べて設けると、プロセスカートリッジの長手方向の幅が大きくなってしまう。
【００１０】
ここで、プロセスカートリッジの長手方向の大型化を抑制するために、帯電ローラを支持しつつ感光体へと付勢するための力を受ける軸受とスペーサを一体化することが考えられる。
【００１１】
しかしながら、帯電ローラの回転軸を中心に回動するスペーサに感光体に付勢する力を加える構成では、スペーサの回転動作によりその付勢力を安定させることが困難であった。つまり、装置本体からの駆動を受け帯電ローラの回転軸を中心に回動したスペーサに対して付勢力を加える付勢部材の姿勢が、スペーサの回動によって不安定になるという課題があった。
【００１２】
そこで本発明の目的は、本体からの駆動力を受けるまで帯電ローラと感光体を離間保持させつつも、プロセスカートリッジの長手方向の大型化を抑制しながら、帯電ローラと感光体が当接した際の付勢力を安定させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するための、本発明のプロセスカートリッジは、「回転可能な感光体と、前記感光体と当接して前記感光体を帯電する帯電ローラと、前記帯電ローラの回転軸を軸支し、前記帯電ローラと前記感光体を離間するスペーサと、前記スペーサと当接し、帯電ローラを感光体へ向けて付勢する付勢部材と、を備え、前記スペーサは画像形成装置本体から駆動力を受けて帯電ローラと感光体を離間させる位置から前記帯電ローラの軸を中心に回転して前記帯電ローラと前記感光体を当接位置へ移動する、装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、前記付勢部材がスペーサへと加える付勢力は、前記感光体と前記帯電ローラが当接する当接状態の時の方が離間する離間状態の時よりも小さいこと」を特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
これにより、プロセスカートリッジの長手方向の大型化を抑制しつつも、本体からの駆動力を受けるまで帯電ローラと感光体を離間保持させると共に、帯電ローラと感光体が当接した際の付勢力を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施例の画像形成装置本体に関する概略説明図である。
【図２】本実施例に係るプロセスカートリッジの外観図である。
【図３】本実施例に係るプロセスカートリッジの断面図である。
【図４】本実施例に係るスペーサの配置を説明するための図である。
【図５】本実施例に係るスペーサの形状を説明するための図である。
【図６】本実施例に係る枠体とスペーサとバネの関係を説明するための図である。
【図７】本実施例に係る駆動伝達を説明するための斜視図である。
【図８】本実施例に係るスペーサの回動動作を説明するための図である。
【図９】本実施例に係るスペーサの回動動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施例１）
以下にプロセスカートリッジを装着する電子写真方式の画像形成装置本体について簡単に説明した後、プロセスカートリッジの構成について詳細に説明する。
【００１７】
§１．｛画像形成装置の概略構成について｝
図１は本実施例の画像形成装置の概略構成を説明するための図である。画像形成装置１００は、少なくとも回転可能な感光体としての円筒形状の感光ドラム７と、感光ドラムに接触して帯電する帯電ローラ８を含むプロセスカートリッジ１が装着可能である。また、プロセスカートリッジ１は装置本体から電力を受ける電気接点と、駆動力を受けるカップリング部を備える。
【００１８】
画像形成装置はプロセスカートリッジの感光体上に形成されたトナー像を、カセットＣに収納された記録材へと転写ローラＴで転写する。記録材上に転写されたトナー像は定着装置Ｆにより記録材上に加熱定着され機外へと排出して印刷物を出力する。
【００１９】
§２．｛プロセスカートリッジの概略構成について｝
続いて、装置本体１００に着脱可能なプロセスカートリッジ１について詳しく説明する。
【００２０】
■（画像形成ユニットの概略について）
本実施例の画像形成ユニットとしてのプロセスカートリッジ１は記録材上に転写されずに感光体上に残留する転写残トナーの電荷を調整して現像装置で回収するクリーナレス方式を採用した。当然、感光体上の転写残トナーを除去する除去部材としてのクリーニングブレードを備える構成であってもよい。図２は本実施例に係るプロセスカートリッジの斜視図である。また、図３は本実施例に係るプロセスカートリッジの断面図である。
【００２１】
プロセスカートリッジは回転可能な感光ドラム７に加え、感光体を帯電する帯電部材としての帯電ローラを備える。帯電ローラは感光ドラムに従動回転し、帯電バイアスが印加させることによって感光ドラムを帯電する。帯電部材によって帯電された感光体上に、画像形成装置本体が備えるレーザスキャナＬから露光され、静電像が感光体上に形成される。
【００２２】
また、本実施例の現像装置は回転可能な送り部材としてのスクリュ４を備え、スクリュ４によりトナー収容部９内のトナーを撹拌する。また、現像装置は固定磁石を内蔵した現像回転体（現像剤担持体）である現像スリ−ブ１１を備え、現像装置内で撹拌されたトナーは現像スリーブ１１によって現像領域へと担持搬送される。また、現像装置は現像スリーブによって担持搬送されるトナーの層厚を記載する現像ブレード１２でトナー層の厚みを規制する。現像領域へと搬送されたトナーは現像バイアスが印加されることにより、感光体上に形成された静電像をトナーで現像する。感光体上に形成されたトナー像は転写ローラＴにトナー像と逆極性の電圧を印加されることで被転写材としての記録材（紙等）に転写される。
【００２３】
本実施例のプロセスカートリッジはクリーナレス方式を採用しており、被転写材へと転写されずに感光体上に残留したトナーは転写部下流側に２本の設けられた補助帯電部材によって、現像装置へと回収されるようにトナーの電荷が調整される。なお、本実施例の補助帯電部材は装置本体から駆動を受けて回転する補助帯電ローラとしてのブラシローラを採用した。
【００２４】
続いて、プロセスカートリッジの筺体（枠体）について簡単に説明する。本実施例で示すプロセスカートリッジ１の枠体は、感光ドラム７と、感光ドラム７の回転方向上流側で感光体と接触するデッキブラシ１３、下流側で感光体と接触するブラシローラ１４、帯電ローラ８が組み込まれた帯電枠体１５を備える。また、プロセスカートリッジの枠体は現像装置としての現像ブレード１２と現像スリ−ブ１１を支持する支持枠体１６と、トナー収容部９と感光ドラム７を有する容器枠体であるカートリッジ枠体１７を備える。さらに、カートリッジ枠体１７の側面にはカートリッジの端部を覆う部材である側面カバー３１、感光ドラム７を支持するドラム支持部材３２、プロセスカートリッジ１を取り出すための把手３３、カートリッジ枠体１７の上面を覆う上カバー１９を備える。
【００２５】
以上が、プロセスカートリッジの各構成に対する簡単な説明である。
【００２６】
■（帯電ローラの構成について）
以下に、本実施例で用いた帯電ローラについて詳しく述べる。本実施例の帯電ロ−ラ８は、φ８ｍｍの芯金と、その外側に、φ１４ｍｍのエチレンプロピレンゴムやニトリルゴムやエピクロロヒドリンゴム等に添加剤を加え抵抗値を調整した弾性層から成っている。また、本実施例のプロセスカートリッジにおいて、長手方向の名が差感光体表面を均一に帯電するために、長手方向の接触長さが３１２ｍｍの帯電ロ−ラ８を感光ドラム７に付勢する力は７．７Ｎ必要であった。
【００２７】
そのため、長期間（プロセスカートリッジは交換する消耗品で、保管期間が１年を超えた長い場合も想定される）、感光ドラム７に７．７Ｎ程度の付勢力を加えて当接すると、前述弾性層の接触位置に相当する部位が変形を起こす。当然、変形した帯電ローラで感光体を帯電すると帯電ムラによるが画像不良を招く。そのため、感光ドラム７と帯電ロ−ラ８は画像形成するために装置に装着して使用する時まで離間させておくことが好ましい。
【００２８】
§３．｛帯電ローラ離間機構について｝
続いて、装置本体に装着されたプロセスカートリッジが本体からの回転駆動力を受けて、帯電ローラと感光体をスペーサにより離間させた状態から帯電ローラと感光体を当接させた状態へ移行させる機構について説明する。
【００２９】
以下に、帯電ローラの回転軸と遊嵌支持して軸受として機能しつつも、工場出荷時から画像形成で用いるまでの期間帯電ローラと感光体を離間させる離間部材として機能するスペーサの形状について説明する。その後、スペーサを感光ドラムへと付勢する付勢部材の関係について説明する。
【００３０】
■（スペーサの形状について）
図４の（ａ）は、本実施例のスペーサ２１が組み込まれ、感光ドラム７に当接した状態の斜視図である。また、図４の（ｂ）は図４の（ａ）のＡ−Ａ断面で感光ドラム７と帯電ロ−ラ８とは離間した状態のプロセスカートリッジを切断した断面図である。また、図５の（ａ）はスペーサ２１の側面図であり、図５の（ｂ）はスペーサ２１の斜視図である。図４の（ｂ）に示すようにスペーサは工場出荷時に、帯電ローラの軸と遊嵌軸支しつつも感光ドラムと当接して、帯電ローラと感光ドラムを離間した状態を維持する。このスペーサの形状について５つの項目に分けて説明する。
【００３１】
Ａ：凹部（ドラム当接部）について
スペーサの感光ドラムと当接する部位（当接部）２１ａは感光ドラムの曲率に倣うように凹形状になっている。このスペーサの感光体と帯電ローラを離間させるために感光ドラムへと当接する凹形状の曲率半径は感光ドラムの曲率半径よりも大きくしてあり、多少の振動を受けても所定の位置（静的安定位置）へと戻るように構成されている。具体的には、スペーサ２１の円弧形状部２１ａは感光ドラム７の円筒表面に接するように、「感光ドラム７の円筒外径」／２の半径となるように構成した。
【００３２】
Ｂ：軸受部（軸支持部）について
スペーサは帯電ローラの回転軸を軸支（支持）する支持部（内周部２１ｆ）を備える。支持部は組立て性を良好にするためにＵ字形状を採用している。スペーサ２１が帯電ロ−ラ８の軸受として機能する位置の時に、開口部２１ｇが感光ドラム７に向かうようにその方向を位置付ける。
【００３３】
当然、帯電ローラの回転軸は回転するため帯電ローラの回転軸の外径と、軸受部の内径は遊嵌関係になるような寸法関係になっている。具体的には、帯電ローラの回転軸がφ８ｍｍに対して、軸受部の内径がφ８．１＋０．１ｍｍとした。
【００３４】
Ｃ：ギア部について
スペーサは装置本体からの駆動力を受けて、帯電ローラと感光体が離間した離間状態から当接した当接状態へと回動する。そのための構成として、スペーサは装置本体からの駆動力を受けて回転するギアと噛合するギア部を備える。具体的には、スペーサのギア部はギア２４と歯合する。スペーサのギア部は欠け歯に形状になっており、感光体と帯電ローラが当接した後にはスペーサのギア部とギアは系合しないような形状になっている。
【００３５】
図７は本実施例のスペーサ２１が回転する際の、駆動伝達を示す図である。帯電ローラの両端に設けられたスペーサ２１は帯電補助部材としてのブラシローラ１４の回転軸２４に取り付けられたギア２２と噛み合うギア部を備える。また、下流側に配置されたブラシローラ１４の回転軸２４上に取り付けられたギア２６は感光ドラム７の端部に取り付けられたドラムフランジギア２７と噛み合い、本体からの駆動力を受けて回転する。
【００３６】
Ｄ：離間状態においてバネと当接する円弧部について
本実施例において、スペーサ２１は離間部材としての機能に加えて、軸支した帯電ローラを感光体へ付勢する付勢力を受ける軸受としての機能も備える。そのため、スペーサが感光体と帯電ローラを離間した状態において、スペーサはバネと当接する。また、離間状態から当接状態へとスペーサが回転する間についてもバネはスペーサと接触し続ける。
【００３７】
本実施例のスペーサ２１は離間状態においてバネと接触する部分を円弧形状とした。具体的には図５の（ａ）に示すように、帯電ローラの回転中心から離間位置におけるバネと当接する点Ａまでの距離Ｌ１は９．４ｍｍとした。
Ｅ：当接状態においてバネと当接する平面部について
本実施例において、帯電ローラと感光体が当接した状態において帯電ニップを安定させるために帯電ローラの軸に加えられる付勢力はスペーサ２１に加わる。そこで、本実施例のスペーサ２１は帯電ローラと感光ドラムが当接した当接状態において、付勢部材と当接する平面部を備える。
【００３８】
平面部は前述の曲面（円弧部）と異なり、スペーサの平面部は当接時のローラと感光体の間に形成する帯電ニップの安定性に寄与する。具体的に図５の（ａ）に示すように、帯電ローラの回転中心から当接位置におけるバネと当接する点Ｂまでの距離Ｌ２は７ｍｍとした。さらに、スペーサの形状はローラとドラムが当接した状況において、カートリッジのバネ支持面とスペーサの平面とは略平行になるように形成されている。
【００３９】
■（スペーサを付勢する付勢部材について）
本実施例の離間部材としてのスペーサは帯電ローラ軸の軸受としての機能と帯電ローラと感光体を離間させるスペーサとしての機能を兼ね備えている。帯電ローラと感光体が当接した状態において、スペーサの平面部２１ｅに付勢部材としてのバネが当接し、スペーサを介して帯電ローラを感光体へと付勢する。ここで、バネはスペーサが離間状態から当接状態に移行する間、スペーサに感光体へ向けて力を加える。以下に、離間状態と当接状態の付勢力について説明する。なお、本実施例において付勢部材としてバネを用いたが、ゴムのような弾性部材を用いてもよい。
【００４０】
Ａ：離間状態のバネの付勢力
本実施例のプロセスカートリッジにおいて、感光体表面を均一に帯電するために、帯電ロ−ラ８を感光ドラム７に付勢する力は、本事例の場合、７．７Ｎ必要であった。つまり、帯電ロ−ラ８に加えるバネ２５の付勢力は、感光ドラム７の両端に各１部品と帯電ロ−ラ８とスペーサ２１の２部品の合計重量から生じる力を加味し、バネ２５の１部材当たり４．７５Ｎ加えることが望ましい。そこで本実施例の付勢部材としてのバネ２５は、線径φ０．４５ｍｍ、内径φ３．５ｍｍ、自由長１０．４ｍｍ、有効槇数５．５のばね鋼から成り、端部形状を平らに加工したクロ−ズドエンド形状のコイルばねを使用した。
【００４１】
スペーサ２１が帯電ローラと感光体を離間させる位置から当接される位置まで移動する間、バネ２５の端面はスペーサ２１当接する。具体的には、バネ２５の端面は図５に示すスペーサの円弧部２１ｃ及び円弧部と連接された平面部２１ｅに当接する。帯電ローラと感光体が離間した離間状態における付勢力は当接状態における付勢力よりも大きい。付勢部材としてのバネ２５の長さＬａを自由長から約４ｍｍの長さまで圧縮することで付勢力は、１４．２Ｎとする。バネによる付勢力（１４．２Ｎ）は帯電ロ−ラ８とスペーサ２１の２部品の自重により生じる力（１．８Ｎ）より大きく（およそ８倍）、衝撃が加わってもスペーサの姿勢を安定した状態を保つことができる。このように強く固定することで搬送中の振動により、スペーサがローラと感光体が離間状態から当接状態へと容易に移行することを抑制することができる。
【００４２】
Ｂ：当接状態のバネの付勢力
前述のように、本実施例において感光体表面を均一に帯電するために帯電ロ−ラ８を感光ドラム７に付勢する力は、本実施例の場合、７．７Ｎ必要であった。また、感光ドラム７と帯電ロ−ラ８とが当接する位置（図８の（ｄ）当接状態）でのバネ２５の長さＬｄを６．４ｍｍに設定している。このように、当接状態のバネ長さを離間状態のバネ長さよりも長くすることで、スペーサの回動に伴いバネの復元力を弱めている。
【００４３】
バネの復元力を弱めながらスペーサを弾性復元力によって長さが長くなることで、スペーサとバネとの当接圧が弱まりつつ、スペーサが回転するためバネの姿勢に与える影響を小さくすることができる。つまり、スペーサが回転することでバネがつられて寝ることを抑制することができる。これにより、バネが寝たり、起きたり等のカートリッジ個体差によるバネ姿勢のムラを抑制することができる。
【００４４】
Ｃ：バネと当接する面の形状
まず、離間状態のバネとスペーサの接触面積は、当接状態のバネとスペーサの接触面積よりも小さい。さらに、当然円弧部で回動に伴いバネに与える摩擦力は、平面部を水平移動させたときに平面部がバネに与える摩擦力よりも小さくすることによりスペーサ回動によるバネ姿勢変動を抑制することができる。具体的には、円弧部の表面粗さは平面部の表面粗さよりも平滑することが好ましい。
【００４５】
■（バネとスペーサのカートリッジへの組み付け）
続いて、図６を用いて、スペーサ２１とバネ２５をカートリッジ枠体１７に組み付けるについて説明する。
【００４６】
図６の（ａ）は、帯電ロ−ラ８とスペーサ２１とバネ２５をカートリッジ枠体１７に組み込む際の順序を説明するための図である。また、図６の（ｂ）及び図６の（ｃ）は、カートリッジ枠体１７におけるスペーサ２１組み付け部形状の詳細図である。
【００４７】
図６において、１７ａ〜１７ｄはスペーサ２１外周部２１ｄを案内する案内形状としての役割を果たす。また、１７ｅ部は、組立て時に、バネ２５によって帯電ロ−ラ８が押し出されるのを防止する爪形状で帯電ロ−ラ８の軸部を受け、１７ｆ部はバネ２５と係合する係合部１７ｈとバネ２５を保持する案内部１７ｇとから成る。
【００４８】
そして、案内部１７ｇは、バネ２５の内径φ３．５ｍｍよりわずかに小さい径（本実施例では、φ３ｍｍ）とし、カートリッジ枠体１７面からの高さを圧縮時のバネ２５の長さマイナス１〜２ｍｍ程度（本実施例では３ｍｍ）に設定する。これにより、バネ２５の一方の端部（カートリッジ枠体１７側）が保持され、他方の端部がスペーサ２１と摺擦しても、感光ドラム７の中心方向に向かうように、バネ２５の姿勢が保たれる。なお、これらの関係は、感光ドラム７の両側端部で同じなので、他方の端部においても、感光ドラム７長手方向の中央を基準とした対称位置に、同様の形状が配置されている。
§４．｛離間状態から当接状態への動作説明｝
以下に、図８を用いて本体からの駆動を受けてスペーサ２１がどのように動作するかを説明する。続いて、図９を用いてスペーサの回動状態と付勢部材としてのバネの姿勢について説明する。
【００４９】
■（離間状態から当接状態への動作について）
図８の（ａ）〜図８の（ｄ）は、スペーサ２１の動きを順に示した動作説明図である。図８の（ａ）はスペーサ２１が組み込まれ、帯電ロ−ラ８が感光ドラム７から離間した離間状態の図である。図８の（ａ）に示す状態では、スペーサ２１はバネ２５から力を受けて、感光ドラム７とギア２２に押し付けられながら帯電ロ−ラ８と感光ドラム７を安定した状態で離間させている。
【００５０】
この時、前述のようにバネ２５の長さＬａを約４ｍｍ（自由長は１０．４ｍｍ）と小さくすることで付勢力は、１４．２Ｎとする。バネによる付勢力（１４．２Ｎ）は帯電ロ−ラ８とスペーサ２１の２部品の自重により生じる力（１．８Ｎ）より大きく（およそ８倍）、衝撃が加わってもスペーサの姿勢を安定した状態を保っている。
【００５１】
次に、本体からの駆動力を受けて感光ドラム７が回転すると、図８の（ｂ）のように感光ドラム７は矢印方向に回転し始める。ここで、図７に示した構成のように、ドラムフランジギア２７とブラシローラ１４の軸２４上のギア２６は噛み合っているため、同軸上のギア２２も矢印方向に回転する。ギア２２の回転に伴いスペーサ２１も回転する。この時、スペーサ２１はカートリッジ枠体１７に形成された案内部１７ａと１７ｂとで案内されているため、ギア２２の歯面に押されて、バネ２５を矢印方向押しながら、歯形形状の終端まで回転しながら移動する。
【００５２】
さらに、図８の（ｃ）のように、スペーサ２１は、歯形形状の終端を過ぎると、ギア２２との噛み合いによって押されることがなくなり、バネ２５の付勢力を受けて帯電ロ−ラ８は矢印方向に移動し、感光ドラム７と当接する。
【００５３】
最終的に、スペーサ２１は、図８の（ｄ）のように、スペーサ２１の２１ｅの面がバネ２５の端部の面と等しくなるまで回転し、安定した位置になる。このように帯電ローラと感光体が当接する当接状態で、バネ２５の長さＬｄは６．４ｍｍ（自由長は１０．４ｍｍ）となり、帯電ロ−ラ８を感光ドラム７に付勢する力が、７．７Ｎとなる。このように、帯電ローラが感光体表面に対して付勢されて安定した帯電ニップを形成され、感光体表面は帯電ロ−ラ８にて均一な帯電が付与される。
【００５４】
このように、プロセスカートリッジにスペーサ２１を設けることにより、感光ドラム７と帯電ロ−ラ８とを離間させる位置（図８の（ａ）参照）から感光ドラム７と帯電ロ−ラ８とが当接する位置（図８の（ｄ）参照）の両方の状態を取りうる。具体的には、帯電ローラと感光体を離間保持した位置（離間部材として機能）のスペーサ２１は装置本体からの駆動力を受けて帯電ローラの回転軸を中心回動して帯電ローラと感光体を当接させる位置（帯電ローラ軸受として機能）へと回動する。
【００５５】
また、スペーサ２１が備える底面部２１ｅはスペーサ２１が帯電ロ−ラ８の軸受として機能する位置の時に、バネ２５の端面が当接する。さらに、スペーサ２１の底面部２１ｅは帯電ローラと感光体が当接した状態において、枠体のバネ２５を支持する面と略平行になる。また、感光体と帯電ローラが当接した状態（図８の（ｄ））では、スペーサ２１は、底面部２１ｅがバネ２５の端面に密着するまで回転する。
【００５６】
これにより、スペーサ２１の歯形形状２１ｂは下流側のブラシローラ１４の軸２４に取り付けられたギア２２から離間し、回転する同ギアに触れることがなくなるような形状を採用している。そのため、スペーサ２１の歯形形状２１ｂが同ギアに触れることで、帯電ロ−ラ８が振動して感光体の帯電が不均一になり濃度ムラ等の画像不良が発生することを防いでいる。
【００５７】
スペーサ２１が円弧部２１ｃを備えることで、スペーサとして機能する位置から軸受として機能する位置へとスペーサが回動しても（図９参照）、バネ２５の端面はスペーサ２１の円弧部２１ｃから平面部２１ｅに沿って摺擦できる。そのため、スペーサ２１に作用するバネ２５の付勢力は常に感光ドラム７の方向に向いて作用する。なお、スペーサ２１が帯電ローラの回転軸を中心に回動する時に、スペーサ２１とバネ２５の付勢力（矢印で表示）については図９に示す通りである。
【００５８】
■（スペーサ回動に伴うバネの姿勢について）
以下に、スペーサの回動に伴うバネの姿勢について図９を用いて説明する。離間状態においてバネはスペーサの円弧部と当接する。スペーサは本体からの駆動力を受けて帯電ローラの回転軸を中心に回動する。この際、スペーサはスペーサの円弧部の接線方向に沿ってバネに力を加えることとなり、結果としてバネの姿勢は不安定になる。
【００５９】
ここで、本実施例の離間機構は図９に示すように、当接状態のバネ長さよりも離間状態のバネ長さの方が短くなるように構成している。図９に示すように、スペーサが離間状態から当接状態へ回動する際に、バネは伸びながらスペーサと接触する。ここで、回動に伴いバネが縮められながらスペーサが回動する構成と比べて、本実施例のようにバネを伸ばし長さスペーサを回動させることにより、バネの姿勢が傾き難くすることができる。
【００６０】
このように本実施例のプロセスカートリッジは帯電ローラと感光体を離間させるスペーサとしての機能と帯電ローラを感光体へ付勢する軸受としての機能を兼ね備えるスペーサ２１を備える。このように一体形成されたスペーサを用いることで、プロセスカートリッジの組立て作業性を向上させつつ、プロセスカートリッジの長手方向の大型化を抑制しつつも帯電ニップを安定させることができる。
【符号の説明】
【００６１】
１ プロセスカートリッジ（画像形成ユニット）
７ 感光ドラム（像担持体）
８ 帯電ロ−ラ（帯電部材）
１７ カートリッジ枠体（枠体）
２１ スペーサ（離間部材）
２１ａ バネ当接部（被付勢部）
２１ｂ ギア部（駆動受け部）
２１ｃ 凹部（感光体当接部）
２２ ギア（駆動部材）
２５ バネ（弾性部材・付勢部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な感光体と、
前記感光体と当接して前記感光体を帯電する帯電ローラと、
前記帯電ローラの回転軸を軸支し、前記帯電ローラと前記感光体を離間するスペーサと、
前記スペーサと当接し、帯電ローラを感光体へ向けて付勢する付勢部材と、を備え、前記スペーサは画像形成装置本体から駆動力を受けて帯電ローラと感光体を離間させる位置から前記帯電ローラの軸を中心に回転して前記帯電ローラと前記感光体を当接位置へ移動する、装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
前記付勢部材がスペーサへと加える付勢力は、前記感光体と前記帯電ローラが当接する当接状態の時の方が離間する離間状態の時よりも小さいことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項２】
前記スペーサは、前記帯電ローラと前記感光体を離間させた際に前記付勢部材と当接する円弧部と、前記帯電ローラと前記感光体を当接させた際に前記付勢部材と当接する平面部を備え、
離間状態において、前記帯電ローラの回転軸の中心から前記円弧部の前記付勢部材からの付勢力を受ける位置までの距離は、当接状態において、前記帯電ローラの回転軸の中心から前記平面部の前記付勢部材からの付勢力を受ける位置までの距離よりも長い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】
前記感光体は円筒形状の感光ドラムであって、
前記スペーサは、前記帯電ローラと前記感光ドラムを離間させた状態において前記感光ドラムと当接する凹部を備え、前記感光ドラムと前記帯電ローラが当接した状態において前記スペーサの平面部とプロセスカートリッジの容器の付勢部材と当接する面は略平行となることを特徴とする請求項２に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項４】
前記感光体の回転方向において前記帯電ローラの上流側に配置され、被転写材へと転写されずに感光体上に残留したトナーの電荷を調整する補助帯電ローラと、
画像形成装置本体からの回転駆動力を受けて回転する前記補助帯電ローラの回転軸に設けられたギアと、
前記スペーサは前記帯電ローラと前記感光ドラムを離間した状態で前記ギアと噛合してギアからの駆動力を受ける受け部を備え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。
【請求項５】
前記付勢部材により前記感光ドラムへと付勢された前記帯電ローラは、前記感光ドラムに従動して回転することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項６】
前記付勢部材は円筒形状の巻きバネであることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項１】
回転可能な感光体と、
前記感光体と当接して前記感光体を帯電する帯電ローラと、
前記帯電ローラの回転軸を軸支し、前記帯電ローラと前記感光体を離間するスペーサと、
前記スペーサと当接し、帯電ローラを感光体へ向けて付勢する付勢部材と、を備え、前記スペーサは画像形成装置本体から駆動力を受けて帯電ローラと感光体を離間させる位置から前記帯電ローラの軸を中心に回転して前記帯電ローラと前記感光体を当接位置へ移動する、装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
前記付勢部材がスペーサへと加える付勢力は、前記感光体と前記帯電ローラが当接する当接状態の時の方が離間する離間状態の時よりも小さいことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項２】
前記スペーサは、前記帯電ローラと前記感光体を離間させた際に前記付勢部材と当接する円弧部と、前記帯電ローラと前記感光体を当接させた際に前記付勢部材と当接する平面部を備え、
離間状態において、前記帯電ローラの回転軸の中心から前記円弧部の前記付勢部材からの付勢力を受ける位置までの距離は、当接状態において、前記帯電ローラの回転軸の中心から前記平面部の前記付勢部材からの付勢力を受ける位置までの距離よりも長い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】
前記感光体は円筒形状の感光ドラムであって、
前記スペーサは、前記帯電ローラと前記感光ドラムを離間させた状態において前記感光ドラムと当接する凹部を備え、前記感光ドラムと前記帯電ローラが当接した状態において前記スペーサの平面部とプロセスカートリッジの容器の付勢部材と当接する面は略平行となることを特徴とする請求項２に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項４】
前記感光体の回転方向において前記帯電ローラの上流側に配置され、被転写材へと転写されずに感光体上に残留したトナーの電荷を調整する補助帯電ローラと、
画像形成装置本体からの回転駆動力を受けて回転する前記補助帯電ローラの回転軸に設けられたギアと、
前記スペーサは前記帯電ローラと前記感光ドラムを離間した状態で前記ギアと噛合してギアからの駆動力を受ける受け部を備え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。
【請求項５】
前記付勢部材により前記感光ドラムへと付勢された前記帯電ローラは、前記感光ドラムに従動して回転することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項６】
前記付勢部材は円筒形状の巻きバネであることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のプロセスカートリッジ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−３７１２２（Ｐ２０１３−３７１２２Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７１９９４（Ｐ２０１１−１７１９９４）
【出願日】平成２３年８月５日（２０１１．８．５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月５日（２０１１．８．５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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