JP2014055991A - プロセスカートリッジおよび画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【解決課題】
変形を抑えるための現像ユニットの補強などを必要とせずに、現像ローラの感光体ドラムからの離間・付勢動作を精度よく行う。
【解決手段】
像担持体の回転軸の軸方向の投影面において、現像剤担持体の回転軸と、付勢力印加部とが、像担持体の前記回転軸と揺動軸とを結んだ第１の直線と、像担持体の回転軸と受力部とを結んだ第２の直線とで挟まれる領域の内部に配置されるように構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真画像形成装置（以下、画像形成装置という）および画像形成装置の装置本体に着脱可能に装着されるプロセスカートリッジに関する。

ここで、画像形成装置とは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。画像形成装置の例としては、電子写真複写機、電子写真プリンタ（ＬＥＤプリンタ、レーザービームプリンタ等）、電子写真ファクシミリ装置及び電子写真ワードプロセッサなどが含まれる。

また、プロセスカートリッジとは、像担持体である電子写真感光体ドラム（以下、感光体ドラムという）と、この感光体ドラムに作用するプロセス手段として少なくとも現像剤担持体（以下、現像ローラという）と、を一体的にカートリッジ化して画像形成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。

また、画像形成装置本体とは、プロセスカートリッジを除いた画像形成装置部分である。

従来から電子写真画像形成プロセスを用いた画像形成装置においては、感光体ドラム及び感光体ドラムに作用するプロセス手段を一体的にカートリッジ化している。そして、このカートリッジを画像形成装置本体に着脱可能とするプロセスカートリッジ方式が採用されている。

プロセスカートリッジにおいて、感光体ドラムに作用するプロセス手段のうち、現像剤担持体としては、弾性を有する現像ローラや、金属製シリンダなどからなる現像ローラがある。そして、電子写真現像方式には、感光体ドラムに弾性を有する現像ローラを接触させて画像形成を行う接触現像方式や、感光体ドラムに金属製シリンダからなる現像ローラを近接させて画像形成を行う非接触現像方式がある。これらの方式において、現像ローラは画像形成時には感光体ドラムに作用する所定の位置を維持するように付勢して使用される。

一方、非画像形成時には、感光体ドラムから現像ローラが離間する構成が多く見られる。その目的は、接触現像方式のプロセスカートリッジの場合、現像ローラの弾性部が感光体ドラムへ圧接されて起こる永久変形の防止や、現像ローラから感光体ドラムの未帯電領域への現像剤（トナー）の転移の防止や、感光体ドラムと現像ローラとの摺擦によるトナーの劣化防止などである。

従来、感光体ドラムから現像ローラを離間させる構成としては、プロセスカートリッジの感光体ドラムの軸方向で、現像ユニットへの駆動伝達が行われる一端側のみに、現像ローラを感光体ドラムから離間させるための離間力受け部を設けるものが知られている。ここでは、現像ローラを感光体ドラムに付勢する付勢手段としては、プロセスカートリッジの感光体ドラムの軸方向で他端側のみに圧縮バネが設けられている（たとえば、特許文献１）。

特開２００７−２１３０２５

上記のように、感光体ドラムの軸方向の一端側に離間受け部を設け、他端側に圧縮バネを設けた場合、現像ローラを感光体ドラムへ付勢、離間させる荷重により、現像ユニットが変形し、付勢、離間の状態が不安定になることがあった。このため、変形を抑えるために現像ユニットの補強や、圧縮バネの付勢力の調整など、設計の自由度が制約される場合があった。

また、現像ユニットの離間力受け部は、現像ローラとの間に多くの部品が介在するため、部品精度や変形により、現像ローラの感光体ドラムからの離間量のばらつきが大きくなりやすい。このため、適切な離間量を確保するために、部品の高精度化や、剛性アップ、離間量を大きくとるなどの対策が必要となる場合があった。その結果、プロセスカートリッジのコストアップや画像形成装置の大型化といった弊害が起こる場合があった。

本発明の目的は、変形を抑えるために現像ユニットに特別な補強などを必要とせずに、像担持体からの現像剤担持体の離間・付勢動作を精度よく行うことのでき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を目的とする。

この目的を達成するために、本発明のプロセスカートリッジは、画像形成装置の本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、 現像剤画像を担持する像担持体を有する像担持体ユニットと、現像剤を担持する現像剤担持体を有する現像ユニットであって、前記像担持体に前記現像剤を供給させるように前記像担持体に作用させる作用位置と、前記現像剤担持体を前記作用位置よりも前記像担持体から離れた離間位置との間を揺動軸を中心に揺動可能に前記像担持体ユニットに結合された現像ユニットと、前記現像剤担持体を前記離間位置から前記作用位置へ移動させるため付勢力を前記現像ユニットに設けられた付勢力作用部において作用することで前記現像ユニットを付勢する付勢手段とを具備し、前記現像ユニットは、さらに前記現像剤担持体を前記作用位置から前記離間位置に移動させるため前記本体からの力を受ける受力部を有し、前記像担持体は、前記像担持体ユニットに回転可能に支持され、前記現像剤担持体は、前記現像ユニットに回転可能に支持され、前記像担持体の回転軸の軸方向の投影面において、前記現像剤担持体の回転軸と、前記付勢力作用部とが、前記像担持体の前記回転軸と前記揺動軸とを結んだ第１の直線と、前記像担持体の前記回転軸と前記受力部とを結んだ第２の直線とで挟まれる領域に配置されていることを特徴とする。

また、本発明の画像形成装置は、画像被形成媒体に画像を形成する画像形成装置であって、前記画像形成装置の本体に装着された前記プロセスカートリッジと、前記像担持体の表面に担持された前記現像剤画像を前記画像被形成媒体に転写する画像転写手段とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、現像剤担持体の像担持体への付勢手段からの付勢力及び本体からの離間のための押圧力が現像ユニットの剛性の高い部分に作用するので、特別な補強部材などを設けることなく、プロセスカートリッジの変形を抑えることができる。これにより、現像ローラの感光体からの離間量を少なくし、および画像形成装置本体の離間部材の移動量を少なく抑えることが可能である。したがって、プロセスカートリッジのコストや画像形成装置のサイズの抑制が可能となる。

本発明の実施形態にかかるプロセスカートリッジの非駆動側の側面図であり、現像ローラが感光体ドラムに作用する位置にある状態を示している。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の断面概略図である。 本発明の実施形態にかかるプロセスカートリッジの断面図である。 本発明の実施形態にかかるプロセスカートリッジの分解斜視図である。 本発明の実施形態にかかるプロセスカートリッジの分解斜視図である。 本発明の実施形態にかかるプロセスカートリッジの駆動側の分解斜視図である。 本発明の実施形態にかかる現像ユニットの駆動側側面図である。 本発明の実施形態にかかる現像ユニットの非駆動側側面図である。 本発明の実施形態にかかるプロセスカートリッジの駆動側の側面図である。図９（ａ）は、感光体ドラムユニットが現像ユニットに対し作用位置にある場合を示しており、図９（ｂ）は、感光体ドラムユニットが現像ユニットに対し離間位置にある場合を示している。 本発明の実施形態にかかるプロセスカートリッジの非駆動側の側面図であり、現像ローラが感光体ドラムから離間した状態を示している。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態の画像形成装置について詳細に説明する。この実施形態に記載されている構成部品の機能、材質、形状、その相対配置などは、特定の記載がない限りは、この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。また、以下の説明で一度説明した部材についての機能、材質、形状などは、特に改めて記載しない限りは初めの説明と同様のものである。

なお、本実施形態では画像形成装置として、４個のプロセスカートリッジが着脱可能な画像形成装置を例示しているが、プロセスカートリッジの個数はこれに限定されるものではない。例えば、モノクロの画像を形成する画像形成装置の場合には、装着されるプロセスカートリッジの個数は１個である。また、以下説明する実施形態では、画像形成装置の一態様としてプリンタを例示している。

＜画像形成装置の構成＞
図２は本発明の実施形態における画像形成装置の断面概略図である。また、図３は本発明の実施形態におけるプロセスカートリッジの断面図である。また、図４は本発明の実施形態におけるプロセスカートリッジを感光体ドラムの軸方向の一端側である駆動側からみた斜視図であり、図５は本発明の実施形態におけるプロセスカートリッジを感光体ドラムの軸方向の他端側である非駆動側からみた斜視図である。図６は本発明の実施形態におけるプロセスカートリッジの感光体ドラムの軸方向の一端側である駆動側の構成を示す分解斜視図である。

図２に示すように、本実施形態の画像形成装置１は、４色フルカラーレーザプリンタであり、記録媒体にカラー画像形成を行う。さらに、画像形成装置１は、着脱可能なプロセスカートリッジ方式であり、画像形成処理の一部を実行するプロセスカートリッジを画像形成装置１の装置本体２に装着して、記録媒体Ｓ（画像被形成媒体）にカラー画像を形成する。

ここで、画像形成装置１に関して、前ドア３を設けた側を正面（前面）、正面と反対側の面を背面（後面）とする。また、画像形成装置１を正面から見て右側を駆動側、左側を非駆動側と称す。

装置本体２には４個のプロセスカートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫが水平方向に配置されている。これらは、プロセスカートリッジＰと総称する。

４個のプロセスカートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、それぞれ同様の電子写真プロセス機構を有しており、現像剤（以下トナーと称す）の色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なるものである。プロセスカートリッジＰには装置本体２の駆動出力部（不図示）から回転駆動力が伝達される。

図３に示すように、本実施形態のプロセスカートリッジＰは、ドラムユニット８（像担持体ユニット）と現像ユニット９とが設けられている。そして、ドラムユニット８には、記録媒体Ｓに形成すべきトナー画像（現像剤画像）を担持する感光体ドラム４（像担持体）と、感光体ドラム４を帯電させるための帯電手段とクリーニング手段とが設けられている。現像ユニット９には、感光体ドラム４上の静電潜像を現像する現像手段が設けられている。なお、現像ユニット９は、感光体ドラム４にトナーを供給する。

ドラムユニット８と現像ユニット９は互いに結合されている。また、帯電手段としては帯電ローラ５、クリーニング手段としてはクリーニングブレード７、現像手段としては現像ローラ６が設けられている。プロセスカートリッジのより具体的な構成については後述する。

図２に示すように、プロセスカートリッジＰの上方には、画像情報に対応してレーザ光Ｚを出力すレーザスキャナユニットＬＢが設けられている。レーザ光Ｚは、プロセスカートリッジＰの露光窓部１０を通過して感光体ドラム４の表面を走査露光する。

また、プロセスカートリッジＰの下方には中間転写ベルト１２（画像転写手段）がローラ１３、１４、１５によって回転可能に支持されている。

中間転写ベルト１２の下方には、給送ユニット１８を設けている。この給送ユニット１８は、記録媒体Ｓを積載して収容した給送トレイ１９、給送ローラ２０を有する。

図２における装置本体２内の左上方には、定着ユニット２１と、排出ユニット２２を設けている。装置本体２の上面は排出トレイ２３が設けられている。

画像形成に際しては、プロセスカートリッジＰの感光体ドラム４が所定の速度で回転駆動される（図３矢印Ａ方向、図２において反時計回り）。そして、中間転写ベルト１２も感光体ドラムの回転に順方向（図２矢印Ｃ方向）に感光体ドラム４の速度に対応した速度で回転駆動される。

さらに、レーザスキャナユニットＬＢも駆動され、感光体ドラム４の表面を各色の画像信号に応じてレーザ光Ｚで走査露光する。

これにより、感光体ドラム４の表面に対応色の画像信号に応じた静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、所定の速度で回転駆動（図３矢印Ｂ方向、図２において時計回り）される現像ローラ６（現像剤担持体）により現像される。すなわち、感光体ドラム４の表面には、記録媒体Ｓに形成すべき画像に対応したトナー画像が担持される。

この画像形成プロセス動作によりプロセスカートリッジＰの感光体ドラム４には、各色のトナー像が形成され、一次転写ローラ１６へのバイアス印加により中間転写ベルト１２上に一次転写される。

一方、所定の制御タイミングで記録媒体Ｓが給送ユニット１８から１枚ずつ分離されて給送される。記録媒体Ｓは、所定の制御タイミングで二次転写ローラ１７と中間転写ベルト１２との当接部である二次転写部に導入され、中間転写ベルト１２上の４色重畳のトナー像が記録媒体Ｓの面に順次に一括転写される。

記録媒体Ｓは定着ユニット２１によりトナー像が定着され、排出トレイ２３へ排出される。

＜プロセスカートリッジの構成＞
上述したようにプロセスカートリッジＰは、ドラムユニット８と現像ユニット９とが結合されている。

（ドラムユニット）
図３、図４、図５に示すように、ドラムユニット８は、感光体ドラム４、帯電ローラ５、クリーニングブレード７、クリーニング容器２６、廃トナー収納部２７、カートリッジカバー部材（図４における駆動側カートリッジカバー部材２４と非駆動側カートリッジカバー部材２５）で構成される。感光体ドラム４は、プロセスカートリッジＰの感光体ドラム４の軸方向（以下長手方向と呼ぶ）両端に設けられた駆動側カートリッジカバー部材２４、非駆動側カートリッジカバー部材２５により回転自在に支持されている。

また、駆動側カートリッジカバー部材２４、非駆動側カートリッジカバー部材２５は、クリーニング容器２６の長手方向の両端側で、クリーニング容器２６に固定されている。また、図４に示すように、感光体ドラム４の長手方向の一端側には、感光体ドラム４に駆動力を伝達するためのカップリング部材４ａが設けられ、装置本体２のドラム駆動出力部としてのカップリング（不図示）と係合し、装置本体２の駆動モータ（不図示）の駆動力が感光体ドラム４に伝達される。帯電ローラ５は、感光体ドラム４に対し接触して従動回転できるように、クリーニング容器２６に支持されている。

また、クリーニングブレード７は、感光体ドラム４の周表面に所定の圧力で当接するように、クリーニング容器２６に支持されている。クリーニングブレード７により感光体ドラム４の周面から除去された転写残トナーは、クリーニング容器２６内の廃トナー収納部２７に収納される。

また、駆動側カートリッジカバー部材２４、非駆動側カートリッジカバー部材２５には、現像ユニット９を揺動（移動）可能に支持するための、支持穴部２４ａ、２５ａが設けられている。

（現像ユニット）
現像ユニット９は、図３及び図６に示すように、現像ローラ６、現像ブレード３１、現像枠体２９、駆動側軸受４５、現像カバー部材３２などを具備している。現像枠体２９は、現像ローラ６に供給するトナーを収納するトナー収納部４９、および、現像ローラ６周面のトナーの層厚を規制する現像ブレード３１を有する。現像ブレード３１は厚さ０．１ｍｍ程度のシート状金属である薄板板金３１ａを、Ｌ字断面を有する金属材料であるベース板金３１ｂに溶接等で取り付けたものである。

現像ブレード３１は長手方向一端側と他端側の二箇所を、固定ビス３１ｃにて現像枠体２９に取り付けられる。現像ローラ６は金属材料の芯金６ａとゴム部６ｂから構成されている。現像ローラ６は現像枠体２９の長手方向一端側に取り付けられた駆動側軸受４５と、他端側に取り付けられた非駆動側軸受４６によって、回転可能に支持されている。

次に図６に示すように、現像ローラ６の一端側には現像ローラギア６９が取り付けられている。駆動側軸受４５には、装置本体２より端面カップリングを介して駆動力が伝達される現像入力ギア６８が回転可能に支持されている。そして、現像入力ギア６８は現像ローラギア６９へ駆動力を伝達する。

現像カバー部材３２は、現像ローラギア６９や現像入力ギア６８を覆うように、駆動側軸受４５の長手方向の外側に固定されている。ここで、現像入力ギア６８は、プロセスカートリッジＰが装置本体２に装着された際に、不図示の本体カップリング部材と係合し、装置本体２に設けられた駆動モータ（不図示）からの駆動力が伝達される構成となっている。現像入力ギア６８は図６に示すように矢印Ｆ方向に回転駆動される。

ここで、現像ローラ６と現像ブレード３１は感光体ドラム４の表面に形成された潜像を現像するうえで、非常に重要な部品である。そのため、感光体ドラム４に対する現像ローラ６、現像ローラ６に対する現像ブレード３１は精度良く位置決めする必要がある。このため、現像ユニットの現像ローラの近傍領域は高い剛性が必要である。そこで、本実施形態においては、図７に示すように、現像ローラ６を支持する駆動側軸受４５は、現像カバー部材３２とともに、現像枠体２９に固定ビス９６によって二か所で強固に固定されている。

また図８に示すように、非駆動側軸受４６も、現像枠体２９に固定ビス９６によって二か所で強固に固定されている。このため、駆動側軸受４５及び非駆動側軸受４６ともに、固定ビス９６によって現像枠体２９に固定されていることから、現像ユニット９は長手方向側面において現像ローラ６が支持されている近傍領域は高い剛性を有している。

（ドラムユニットと現像ユニットの組立）
図４、図５を用いて、現像ユニット９とドラムユニット８の組み付けについて説明する。プロセスカートリッジＰの駆動側では駆動側カートリッジカバー部材２４の支持穴部２４ａに現像カバー部材３２の円筒部３２ｂの外径部を嵌合させる。

一方、プロセスカートリッジＰの非駆動側では非駆動側カートリッジカバー部材２５の支持穴部２５ａに、非駆動側軸受４６から突出して設けられた突出部４６ｂ（図５参照）を嵌合させる。これにより、現像ユニット９は、ドラムユニット８に対して揺動可能に支持され、画像形成時に現像ローラ６は感光体ドラム４に作用する位置に位置決め可能である。

駆動側カートリッジカバー部材２４の支持穴部２４ａと非駆動側カートリッジカバー部材２５の支持穴部２５ａとを結んだ軸線が現像ユニット９の揺動軸Ｘである。駆動側の現像カバー部材３２の円筒部３２ｂは現像入力ギア６８と同軸である。すなわち現像ユニット９は、その揺動軸Ｘにおいて装置本体２より駆動力を伝達される。

ここで、部品寸法のばらつきや変形がある場合には、感光体ドラム４および現像ローラ６の回転軸、揺動軸Ｘは互いに傾きを持つ可能性がある。それぞれに軸が傾きを有する場合には、感光体ドラム４と現像ローラ６は長手方向で均一な位置関係を構成できなくなる場合がある。

そこで、非駆動側カートリッジカバー部材２５の支持穴部２５ａは所定の長さと角度をもった長丸穴となっている。これにより、部品寸法ばらつき、変形がある場合には、揺動軸Ｘの他端側は長丸穴の範囲で移動することで、現像ローラ６が感光体ドラム４への作用位置に安定して位置決めをすることが可能である。安定して位置決めができるため、現像ローラ６から感光体ドラム４へ安定してトナーを供給することが可能となる。

＜現像ローラの付勢・離間＞
次に、本実施形態にかかる現像ローラ６の感光体ドラム４への付勢および離間の構成について、図１及び図３乃至図１０を用いて詳細に説明する。

図１及び図１０は本発明の実施形態におけるプロセスカートリッジＰの非駆動側の構成を示す側面図である。また、図９は本発明の実施形態におけるプロセスカートリッジＰの駆動側の構成を示す側面図である。なお、図１及び図１０では非駆動側カートリッジカバー部材２５に隠れる感光体ドラム４、現像ローラ６および現像ユニット９の形状を破線で示している。また、図１は現像ローラ６が感光体ドラム４に作用する位置にある状態、図１０は現像ローラ６が感光体ドラム４から離間した状態を示している。

（現像ローラと感光体ドラムの付勢動作）
まず、現像ローラ６を感光体ドラム４に付勢する構成について説明する。

初めに、プロセスカートリッジＰの長手方向の駆動側の現像ローラ６の付勢の構成について説明する。

図６において、現像入力ギア６８（駆動入力部）は、装置本体２に設けられた不図示の本体カップリング部材から矢印Ｆ方向の回転駆動を受ける。現像入力ギア６８は現像ローラ６の芯金６ａの長手方向の駆動側の端部に取り付けられた現像ローラギア６９と係合している。したがって現像入力ギア６８が矢印Ｆ方向に回転することで、現像ローラ６は矢印Ｂ方向に回転する。したがって、現像ローラ６を回転させるために必要な駆動力が現像入力ギア６８に入力されることで、現像ユニット９には揺動軸Ｘを中心にして矢印Ｈ方向の回転モーメントが生じる。この回転モーメントは現像ローラ６を感光体ドラム４に付勢する方向に作用するため、現像ローラ６に駆動力を伝達すると現像ローラ６が感光体ドラム４に付勢される。

上記のように現像ローラ６を回転させるための駆動力を、現像ローラ６を感光体ドラム４に付勢する付勢力に利用することで、駆動側にはバネなどの別の付勢手段を配置する必要はない。このため非画像形成時に現像ローラ６を感光体ドラム４から離間させて保持する場合に必要となる荷重が小さくて済むため、プロセスカートリッジＰの変形低減や、後述する本体への負荷低減に寄与している。

次に、プロセスカートリッジＰの長手方向の非駆動側の現像ローラ６の付勢の構成について説明する。図１、図５及び図１０に示すように、プロセスカートリッジＰの非駆動側には現像ユニット９の付勢手段である引っ張りバネ９５が配置されている。

図５に示すように、引っ張りバネ９５の一端はドラムユニット８と一体の非駆動側カートリッジカバー部材２５に設けられたバネ掛ボス２５ｂに係合している。このバネ掛ボス２５ｂはドラムユニット８への付勢手段作用部である。また、引っ張りバネ９５の他端は現像ユニット９と一体の非駆動側軸受４６に設けられたバネ掛ボス４６ａに係合している。バネ掛ボス４６ａは現像ユニット９への付勢手段作用部（付勢力作用部）である。

すなわち、バネ掛ボス４６ａに現像ユニット９への付勢力が作用する。そして、引っ張りバネ９５の付勢力によって、現像ユニット９は図１中の矢印Ｇ方向に付勢され、揺動軸Ｘを中心に、矢印Ｈ方向のモーメントが作用する構成となっている。

本実施形態においては、引っ張りバネ９５の付勢力が作用する矢印Ｇの方向と、感光体ドラム４の中心と現像ローラ６の中心を結ぶ矢印Ｑの方向は略平行である。

このように引っ張りバネ９５の付勢力が感光体ドラム４を支持する非駆動側カートリッジカバー部材２５と、現像ローラ６を支持する非駆動側軸受４６に直接作用するように構成している。このため、現像ローラ６を感光体ドラム４に付勢する付勢力を効率よく伝達することが可能となっている。

引っ張りバネ９５の付勢力と、前述した装置本体２からの現像ローラ６の回転駆動力により、現像ユニット９は揺動軸Ｘを中心として、矢印Ｈ方向にモーメントを受け、現像ローラ６を感光体ドラム４に対して作用する位置に付勢することができる。また、このときのドラムユニット８に対する現像ユニット９の位置を作用位置とする。

（現像ローラと感光体ドラムの離間動作）
次に、現像ローラ６を感光体ドラム４から離間した位置に離間させる構成について説明する。図９はプロセスカートリッジＰと装置本体２を駆動側から見た側面図である。なお、説明のために、一部の部品を不図示としている。

図９に示すように、装置本体２の駆動側には、現像ローラ６を感光体ドラム４から離間させるための作用部である本体離間部材８０が設けられている。本体離間部材８０は、不図示のモータからの駆動力を受け、レール８１に沿って矢印Ｊ１、Ｊ２方向に移動可能な構成となっている。プロセスカートリッジＰの駆動側には、本体離間部材８０の作用（押圧力）を受ける被作用部４５ａ（受力部）が、駆動側軸受４５と一体で形成されている。

図９（ａ）は、現像ユニット９が画像形成可能な作用位置にある状態を示している。このとき、駆動側軸受４５の被作用部４５ａと本体離間部材８０とは隙間ｄを有して位置している。

一方、図９（ｂ）は、本体離間部材８０が矢印Ｊ１方向へ所定量δだけ移動した状態を示しており、このとき本体離間部材８０は駆動側軸受４５の被作用部４５ａと接触している。前述の通り、現像ユニット９はドラムユニット８に対して揺動可能な構成となっており、図９（ｂ）においては、現像ユニット９は、揺動軸Ｘを中心として矢印Ｋ方向に角度θだけ揺動した状態となっている。このとき、感光体ドラム４と現像ローラ６とは距離εだけ離間した状態となっており、ドラムユニット８に対する現像ユニット９の位置を離間位置とする。

図１及び図１０に示す通り、駆動側軸受４５の被作用部４５ａ、非駆動側軸受４６のバネ掛ボス４６ａは、現像ローラ６と感光体ドラム４の近傍領域に配置されている。ここで、揺動軸Ｘ（現像ユニットの回転中心）と感光体ドラム４の回転軸（感光体ドラムの回転中心）を結んだ直線を第１の直線Ｕ１、感光体ドラム４の回転軸（回転中心）を通り被作用部４５ａ（本体離間部材８０の押圧力を受ける当接部）を通る直線を第２の直線Ｕ２とする。ここで、プロセスカートリッジＰの長手方向側面（投影面）に投影した形状において、第１の直線Ｕ１と第２の直線Ｕ２に挟まれる領域を領域Ｗとする（図１、図１０）。このとき、現像ローラ６の回転軸と非駆動側軸受４６のバネ掛ボス４６ａは、ともに領域Ｗの内部に位置するように構成した。

すなわち、現像ローラ６の感光体ドラム４に対する、付勢および離間にかかる荷重の被作用部が、現像ローラ６の近傍領域に配置されている。前述したように、現像ローラ６の近傍領域は、現像ユニット９の中でも高い剛性を有するように構成されている。

特に現像ユニット９が引っ張りバネ９５及び本体離間部材８０により揺動軸Ｘを中心に揺動する力が作用するときに、負荷がかかる前記第１の直線Ｕ１と第２の直線Ｕ２で挟まれた領域は高い剛性が必要である。

さらに、駆動側軸受４５では、被作用部４５ａは、画像形成装置１の装置本体２から押圧力を受けて揺動軸Ｘを中心として回転するので被作用部４５ａと揺動軸Ｘの間の部分が高い剛性が必要である。

また、現像ローラ６を感光体ドラム４から離間させる離間構成は、プロセスカートリッジＰの駆動側に配置されている一方で、引っ張りバネ９５はプロセスカートリッジＰの長手方向の非駆動側に配置されている。したがって、現像ユニット９は離間位置の状態にあるとき、駆動側と、非駆動側でねじれの荷重を受ける構成となっている。

このねじれの荷重に対する変形を防ぐために駆動側軸受４５と同様に非駆動側軸受４６も駆動側軸受４５の剛性が高い部分に対応する部分の剛性を高くする必要がある。

本実施形態では、被作用部４５ａが配置された現像ローラ６の近傍領域は、高い剛性を有するため、特に前記第１の直線Ｕ１と第２の直線Ｕ２とで挟まれた領域Ｗの剛性を高くしてあるため、ねじれ変形も生じにくい。このため、駆動側で現像ユニット９を揺動させた場合に、駆動側と非駆動側の現像ローラ６と感光体ドラム４の離間量の差を小さく抑えることが可能である。

そして、本実施形態では、剛性が必要な部分を一か所にまとめたことで剛性を高くする部分をより少なくして、小型化、軽量化を図ることができる。つまり、現像ユニット９において剛性が必要な部分は、現像ローラ６の近傍と、引っ張りバネ９５の取り付け部分のバネ掛ボス４６ａの近傍と、揺動軸Ｘと被作用部４５ａとの間の部分である。これらの部分を領域Ｗ内に互いに近接させて設けることで、剛性を高くすべき部分を１か所にまとめることができるようになる。なお、特に本実施例で用いられる現像ローラ６は、金属製のシャフト（芯金６ａ）がゴム部６ｂを貫通するように設けられていて剛性が高い。よって、バネ掛ボス４６ａを現像ローラ６に近づけて配置することは、バネ掛ボス４６ａの周囲の剛性を高める上で特に有効である。

また、現像ローラ６を感光体ドラム４から適切な離間位置に保持するための本体離間部材８０の移動量を小さく抑えることが可能となる。また、現像ユニット９の揺動角度が小さくなることから、引っ張りバネ９５の作動長が小さく抑えられ、付勢力も低減させることが可能となる。これによって、さらに本体離間部材８０に作用する付勢力の反力も低減させることが可能となる。以上のことから、装置本体２の小型化やコストダウンが可能となる。

また、図１に示すように、プロセスカートリッジＰを長手方向側面から見たときの揺動軸Ｘと被作用部４５ａの距離を距離Ｌ１とし、揺動軸Ｘと現像ユニット９のバネ掛ボス４６ａの付勢力の作用点の距離を距離Ｌ２とする。本発明の実施形態において、距離Ｌ１は距離Ｌ２より大きくなるように配置した（Ｌ１＞Ｌ２）。

ここで、本体離間部材８０が被作用部４５ａに作用するときの現像ユニット９に作用する荷重からモーメントのつり合いを考える。図１０に示すように、本体離間部材による押圧力で被作用部４５ａにかかる荷重Ｆ１、このとき引っ張りバネ９５によりバネ掛ボス４６ａに作用する荷重Ｆ２による揺動軸Ｘを中心とする現像ユニットに係る回転モーメントの関係はＬ１×Ｆ１＝Ｌ２×Ｆ２である。このとき、本実施形態のように距離Ｌ１＞距離Ｌ２で構成されていると、荷重Ｆ１＜荷重Ｆ２となる。

すなわち、本発明の構成を適用したことで、レバー比の効果によって、現像ローラ６を離間位置に保持する際に本体離間部材８０に付勢するための付勢力の反力を低減させることが可能である。これにより、本体離間部材８０に作用する付勢力の反力を低減できるとともに、本体離間部材８０を移動させるためのモータの小型化やコストダウンを図ることが可能となる。

本発明は、感光体ドラムに現像ローラからトナーを供給して画像を形成する画像形成装置に適用することが可能である。

１…画像形成装置
２…装置本体
４…感光体ドラム
６…現像ローラ
６ａ…芯金
６ｂ…ゴム部
８…ドラムユニット
９…現像ユニット
２５ｂ…バネ掛ボス
４５…駆動側軸受
４５ａ…被作用部
４６…非駆動側軸受
４６ａ…バネ掛ボス
８０…本体離間部材
９５…引っ張りバネ
Ｐ…プロセスカートリッジ
Ｕ１…第一の直線
Ｕ２…第二の直線
Ｗ…領域
Ｘ…揺動軸

Claims (8)

1. 画像形成装置の本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
   現像剤画像を担持する像担持体を有する像担持体ユニットと、
   現像剤を担持する現像剤担持体を有する現像ユニットであって、前記像担持体に前記現像剤を供給させるように前記像担持体に作用させる作用位置と、前記現像剤担持体を前記作用位置よりも前記像担持体から離れた離間位置との間を揺動軸を中心に揺動可能に前記像担持体ユニットに結合された現像ユニットと、
   前記現像剤担持体を前記離間位置から前記作用位置へ移動させるため付勢力を前記現像ユニットに設けられた付勢力作用部において作用することで前記現像ユニットを付勢する付勢手段とを具備し、
   前記現像ユニットは、さらに前記現像剤担持体を前記作用位置から前記離間位置に移動させるため前記本体からの力を受ける受力部を有し、
   前記像担持体は、前記像担持体ユニットに回転可能に支持され、
   前記現像剤担持体は、前記現像ユニットに回転可能に支持され、
   前記像担持体の回転軸の軸方向の投影面において、前記現像剤担持体の回転軸と、前記付勢力作用部とが、前記像担持体の前記回転軸と前記揺動軸とを結んだ第１の直線と、前記像担持体の前記回転軸と前記受力部とを結んだ第２の直線とで挟まれる領域に配置されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
2. 前記投影面において、前記受力部と前記揺動軸との距離は、前記付勢力作用部と前記揺動軸との距離よりも大き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。
3. 前記現像ユニットは、前記像担持体の回転軸の軸方向の一端側に、前記現像剤担持体を回転させるとともに前記現像剤担持体を前記離間位置から前記作用位置の方向に付勢するための駆動力を前記本体から入力する駆動入力部をさらに有し、前記付勢手段は、前記像担持体の回転軸の軸方向の他端側に設けられている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. 前記受力部は、前記像担持体の回転軸の軸方向の前記一端側に配置され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。
5. 前記駆動入力部は、前記現像ユニットの前記揺動軸と同軸であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のプロセスカートリッジ。
6. 前記付勢手段は引っ張りバネであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか一項に記載のプロセスカートリッジ。
7. 前記現像剤担持体はその長手方向に延びる金属製のシャフトを有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
8. 画像被形成媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
   請求項１乃至請求項７のうちのいずれか一項に記載され、前記画像形成装置の本体に装着されたプロセスカートリッジと、
   前記像担持体の表面に担持された前記現像剤画像を前記画像被形成媒体に転写する画像転写手段と
   を具備することを特徴とする画像形成装置。

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