(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
レーザプリンタ、複写機等の画像形成装置にはプロセスカートリッジが備えられている。
プロセスカートリッジは、文字や図形等、表されるべき内容を形成し、これを紙等の記録媒体に転写する部材である。より具体的にはプロセスカートリッジには、転写すべき内容が形成される感光体ドラムユニットが具備され、さらに感光体ドラムユニットに上記転写すべき内容を形成するための各種手段も配置されている。これら各種手段として例えば現像、帯電、クリーンニングを行う手段等を挙げることができる。
【0003】
感光体ドラムユニットに具備される感光体ドラムは円筒形の部材であり、その作動時には円筒の軸を中心に回転する。しかしこの回転に伴って次に挙げるような原因により騒音が発生する場合がある。すなわち、感光体ドラムを帯電させるための手段として帯電ローラを用い、感光体ドラムを一様に帯電させるために直流電圧に加えて交流電圧を重畳すると、帯電ローラと感光体ドラムとの間の静電容量により、静電容量型スピーカーと同様の原理により感光体ドラムが振動して騒音が発生する。また、クリーニングブレードを感光体ドラムに当接してクリーニングを行う際にクリーニングブレードがびびり、このときにも感光体ドラムが振動して騒音が発生する場合がある。
【0004】
これらの騒音を低減する手段として、感光体ドラムの内側に制振部材を挿入する技術があり、例えば特許文献1に開示されている。
特許文献1に記載の発明では、長手方向にスリット及びくびれを備える摺接部材が感光体ドラムの内側に装着され、その際に摺接部材外周面と感光体ドラムの内周面との間に所定の摩擦力が生じるように調整されている。ここにはこの所定の摩擦力の範囲内で摺接部材を感光体ドラムの内側に装着することにより制振され騒音の発生が抑制される旨が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献1に記載の発明では、感光体ドラムの内周面と摺接部材の外周面との摩擦力の程度を所定の範囲内に調整する必要があり、摩擦力がこれより大きい場合や逆にこれより小さい場合には制振の効果が生じない旨が記載されている。摩擦力は接触する両方の面の表面性状や面同士の押圧力により大きく異なり、摩擦力を固体ごとに調整する必要があり、調整の困難や動作の確実性に課題があった。
【0007】
そこで、本発明は、より確実に感光体ドラムの振動を一定水準以下に抑制するとともに、その装着の条件も緩和できる制振部材を提供することを課題とする。また、当該制振部材を備える感光体ドラムユニット、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
以下、本発明について説明する。ここではわかりやすさのため括弧書きにて図面の参照符号を付すが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0009】
請求項1に記載の発明は、円筒形の部材である保持部材(21)と、保持部材の円筒形である内側に少なくとも一部が配置される部材である揺動部材(22)と、揺動部材が揺動可能に、該揺動部材
の外周面と、保持部材
の内周面とを連結する
板バネである弾性部材(23)と、を備える制振部材(20)である。
【0010】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の制振部材(20)において、弾性部材(23)は、保持部材(21)の円筒形の内周面に沿って等間隔で複数配置されることを特徴とする。
【0012】
請求項
3に記載の発明は、円筒形の感光体ドラム(11)と、感光体ドラムの円筒形の内側に配置される請求項1
又は2に記載の制振部材(20)と、を備え、制振部材の保持部材(21)の外周面が感光体ドラムの内周面に接触するように、制振部材が感光体ドラムの内側に配置されている、感光体ドラムユニット(10)である。
【0013】
請求項
4に記載の発明は、筐体(2)と、該筐体内に配置される請求項
3に記載の感光体ドラムユニット(10)と、筐体内に配置され感光体ドラムを帯電させる手段(3)と、を備えるプロセスカートリッジ(1)である。
【0014】
請求項
5に記載の発明は、請求項
4に記載のプロセスカートリッジ(1)を備え、該プロセスカートリッジの感光体ドラムユニット(10)に回転駆動力を付与することにより画像を形成する画像形成装置である。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、より確実に感光体ドラムの振動を一定水準以下に抑制するとともに、制振部材の感光体ドラムへの装着に際し両者の摩擦力や高精度な位置決め等を必要としないので個体間における振動抑制のばらつきを減少させることが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明の上記した作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。ただし本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。
【0018】
図1は1つの実施形態に係る感光体ドラムユニット10(
図2参照)を具備するプロセスカートリッジ1の構造を模式的に示した図である。このようなプロセスカートリッジ1を不図示の画像形成装置本体に挿入して配置することにより、画像形成装置である例えばレーザプリンタ、複写機、ファクシミリ等が機能する。以下詳しく説明する。
【0019】
プロセスカートリッジ1は、その外郭を形成する筐体2を有し、その内側に各種部品が内包されている。本実施形態では具体的には、感光体ドラムユニット10(
図2参照)、帯電ローラ3、現像ローラ4、規制部材5、転写手段6、及びクリーニングブレード7を有している。紙などの媒体がプロセスカートリッジ1の内部を
図1にPで示した線に沿って移動することにより、当該媒体に画像が形成される。
【0020】
感光体ドラムユニット10には、紙等の記録媒体に転写すべき文字や図形等が形成される。
図2(a)に感光体ドラムユニット10の外観斜視図を示した。また、
図2(b)には、感光体ドラムユニット10の一部を透視した図を示した。
図3には
図2(b)にIII−IIIで示した線を含む円筒軸方向に沿った長手方向断面図、
図4には
図3にIV−IVに沿った矢視断面図をそれぞれ示した。
【0021】
図2〜
図4からわかるように感光体ドラムユニット10は、感光体ドラム11、フランジ12、駆動フランジ13、及び制振部材20を備えている。以下、
図2〜
図4及び適宜示す図を参照しつつ感光体ドラムユニット10について説明する。
【0022】
感光体ドラム11は、円筒形であるドラムシリンダの外周面に感光層を被覆した部材である。ドラムシリンダは、アルミニウム等の導電性材料により形成された円筒形シリンダである。そして感光体ドラム11はこのドラムシリンダの外周面に、スプレーや浸漬塗布等の手段により積層された感光層が設けられることにより構成されている。形成される感光層は特に限定されるものではなく、その目的に応じて公知のものを適用することができる。
感光体ドラム11の円筒軸方向一端には後述するように駆動フランジ13が取り付けられ、他端にはフランジ12が配置されている。また、円筒形である感光体ドラム11の筒内には
図2(b)からわかるように制振部材20が挿入されている。
【0023】
フランジ12は、樹脂により形成された部材で、感光体ドラム11の一方の端面を覆うように配置される円板状の軸受部12aと、軸受部12aの一方の面側が突出して感光体ドラム11の円筒内側に嵌合される嵌合部12bと、が同軸に形成されている。軸受部12aは、感光体ドラム11の端面を覆う円板状であるとともに、画像形成装置本体に具備される軸を受ける部位12cが設けられている。また、フランジ12には、導電性材料からなる不図示のアース板が配置され、これにより感光体ドラム11と画像形成装置本体とを電気的に接続させている。
【0024】
駆動フランジ13は、感光体ドラム11の端部のうち上記フランジ12とは反対側の端部に取り付けられる部材である。駆動フランジ13は、画像形成装置本体からの駆動力を受けて感光体ドラムユニット10自体を回転させるとともに、感光体ドラムユニット10に隣接する他のローラ(帯電ローラ等)にもこの回転力を伝達する機能を有する。具体的には、駆動フランジ13は、画像形成装置本体の回転軸と連結する軸13aを具備し、画像形成装置本体からの回転駆動力を受ける。また、
図2(a)、
図2(b)からわかるように、駆動フランジ13の外周面には歯車13bが形成されており、これが隣接するローラ(帯電ローラ等)に具備される歯車形状と噛み合うことで回転駆動力が伝達される。さらに駆動フランジ13には、感光体ドラム11の円筒内側に嵌合される嵌合部13cが軸13a及び歯車13bと同軸に形成されている。
【0025】
制振部材20は、感光体ドラム11の内側に挿入される部材である。
図5には制振部材20の斜視図を示した。
図6には制振部材20の二次元図を示した。
図6(a)は正面図、
図6(b)は
図5にVI−VIで示した線を含む、制振部材20の長手方向断面図である。
図6(c)は
図6(a)に対する左側面図である。
【0026】
図5、
図6からわかるように、制振部材20は、保持部材21、揺動部材22、及び弾性部材23を備えている。
【0027】
保持部材21は、円筒状の部材であり、後述するように制振部材20を感光体ドラム11の内側に保持するとともに、揺動部材22の少なくとも一部を当該保持部材21の内側に保持する機能を有する。ここで「少なくとも一部」とは、揺動部材22の一部又は全部が保持部材21の円筒状の内側に含まれることを意味する。例えば揺動部材が保持部材より短ければ、揺動部材の全部が保持部材の内側に配置されることになる。一方、例えば揺動部材が保持部材より長ければ、揺動部材の一部が保持部材の外側に突出するように配置され、揺動部材の一部が保持部材の内側に配置されることになる。
従って保持部材21の外径は、該保持部材21の外周面が感光体ドラム11の内周面に接触するような直径であることが好ましい。
【0028】
また、保持部材21の外周面には、円筒の軸に沿った方向に延びる溝21aが設けられることが好ましい。これにより制振部材20を感光体ドラム11に挿入するに際し、保持部材21を弾性変形させて一時的に径を小さくすることが可能となり、感光体ドラム11への挿入が容易となる。さらに、感光体ドラム11の挿入後には、感光体ドラム11内で保持部材21に広がる力が生じ、感光体ドラム11の内壁面を押圧し、制振部材20の感光体ドラム11内への保持力を高めることができる。また、当該溝21aに接着剤が入り込み、保持部材21を感光体ドラム11の内側に強固に接着することも可能となる。
本実施形態では保持部材21の周方向に等間隔に4つの溝21aが設けられているが、溝の数は特に限定されることはなく、感光体ドラム11の内径(保持部材21の外径)に応じて適宜設定することができる。
【0029】
保持部材21の円筒軸方向長さは特に限定されることはないが、成型性と感光体ドラムへの保持力のバランスが良好である観点から50mm〜100mmであることが好ましい。
また保持部材21の円筒の肉厚も特に限定されることはないが、厚すぎると保持部材21の内側が狭くなり後述する揺動部材22を配置するための十分な空間を確保することが困難になったり、保持部材21の剛性が大きくなり感光体ドラム11内への挿入が難しくなったりする。一方、薄すぎると制振部材20を感光体ドラム11内に保持する機能や、揺動部材22を保持する機能が低下する虞がある。かかる観点から保持部材21の肉厚は特に限定されることはないが、コスト抑制を図るため保持力が低下しない範囲で薄くすることが好ましい。例えば直径が24mm〜30mmの感光体ドラムに対しては保持部材21の肉厚は1.5mm程度が好ましい。ただし、感光体ドラムの直径が大きい場合には内周の長さも大きくなり、これに応じて保持部材21の外周も増えるのでそのときにはさらに厚い肉厚であることが好ましい。
【0030】
なお、
図6(a)、
図6(b)に表れているように保持部材21の外周端部の角部は面取りされていることが好ましい。これにより制振部材20の感光体ドラム11内への挿入が容易となる。
【0031】
揺動部材22は、本実施形態では円筒状の部材であり、揺れることが可能(揺動可能)に保持部材21の円筒の内側に配置される。揺動部材22が保持部材21の内側に揺動可能に配置される態様については弾性部材23を説明する際に述べる。
本実施形態では揺動部材22は円筒状の部材でありその内側が中空とされている。これは、感光体ドラムユニット10には、その軸に沿って棒状の軸部材が通されることがあり、この軸部材の貫通を考慮したものである。従って、このような軸部材を通す必要がなければ揺動部材22は必ずしも中空である必要はなく円柱状であってもよい。
さらに揺動部材は後述するように揺れることによる制振作用を発揮することができればよいので、必ずしも円筒、円柱状である必要はなく、三角以上の角を有する筒状体や角柱であってもよい。
【0032】
弾性部材23は、
図6(b)、
図6(c)からよくわかるように、保持部材21の円筒の内側に揺動部材22を揺動可能に保持する部材である。本実施形態では、弾性部材23は弾性変形する板状の部材であるいわゆる薄板ばねにより構成されている。本実施形態では保持部材21の内周、及び揺動部材22の外周に沿って等間隔に4つの弾性部材23が配置されている。各弾性部材23は、該弾性部材23の一端が保持部材21の円筒軸方向一端部に固定され、弾性部材23の他端が揺動部材22の一端部に固定される。
図6(b)からわかるように、保持部材21及び揺動部材22の他端側(
図6(b)の紙面右側)には弾性部材23は配置されていない。
これにより、揺動部材22は弾性部材23のみによって保持され、かつ、制振部材20が動くことによって揺動することが可能とされている。
【0033】
本実施形態では4つの弾性部材23を具備する例を説明したがこれに限定されることはない。1つ以上の弾性部材23が配置されていればよいが、揺動部材22を安定して保持する観点、及び揺動の程度を所定の範囲に抑える観点から2つ以上であることが好ましい。
また、本実施形態では弾性部材23は保持部材21の一端と揺動部材22の一端とを連結するように配置したが、弾性部材が揺動部材を揺動可能に保持することができればこれに限定されることはない。例えば、弾性部材の一端が保持部材の内周面に固定され、弾性部材の他端が揺動部材の外周面に固定される形態であってもよい。
【0034】
本実施形態の弾性部材23は上記ように薄板ばねにより構成したが、弾性部材が揺動部材を揺動可能に保持することができればこれに限定されることはなく、各種ばねや所定の力を加えることにより伸縮する部材により弾性部材を構成してもよい。
【0035】
このような制振部材20は樹脂から成形することができる。樹脂としては、例えばABS、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、各種のゴム等を挙げることができ、複数の材料の混合物であってもよい。PETボトル等の再生樹脂も使用可能である。また、これらの樹脂に無機フィラーを混練したものを使用しても良く、無機フィラーを混練することにより、製造時のベース樹脂の収縮を抑制することができ、精度の高い制振部材を製造することが可能となる。無機フィラーの混練により制振効果を向上させることも可能である。無機フィラーとしてはタルク、炭酸カルシウム、マイカ鱗片、ガラス、カーボンファイバー、等を挙げることができる。
【0036】
制振部材20は、保持部材21、揺動部材22及び弾性部材23がそれぞれ個別に作製され、その後組み立てることにより形成してもよく、全ての部材を一体に形成してもよい。全ての部材を一体に形成する際には射出成型を適用することが可能である。射出成型では、断面方向及び軸方向に対応する型に溶融した材料を射出して冷却することにより制振部材を製造する。
【0037】
以上のように構成された制振部材20は感光体ドラム11の内側に
図2(b)、
図3、
図4に表れたように配置される。すなわち、感光体ドラム11の円筒状の内周面に制振部材20のうち保持部材21の外周面が接するように挿入される。この保持部材21の外周面と感光体ドラム11の内周面とは、摩擦力により保持されてもよく、より強固に保持するために接着剤を用いてもよい。接着剤が用いられる場合には溝21aに接着剤が充填され、該接着剤が硬化することにより、接着の効果を向上させることができる。
このように制振部材20は、制振部材20を保持するための部材である保持部材21と制振のための部材である揺動部材22及び弾性部材23と、をその機能に対応して別個の部材とした。これにより、感光体ドラム11の内側に制振部材20を装着するに際し、保持部材は制振との関係を気にすることなく感光体ドラムに保持すればよいので、感光体ドラムとの接触に関する調整が緩和される。一方、制振のための部材はその機能を当該装着とは無関係に構成することができるので制振機能を十分に発揮することができる。
【0038】
ここで、感光体ドラム11の長手方向において、制振部材20が配置される位置については特に限定されることはないが、該長手方向中央であることが好ましい。これは、振動モードにもよるが、感光体ドラム11の両端に設けられるフランジ12が振動の節になり、感光体ドラム11の長手方向中央付近で振動が大きくなる場合が多く、ここでエネルギーを吸収することが効果的であると考えられることによる。
【0039】
上記のように制振部材20が挿入された後、感光体ドラム11の両端にフランジ12と駆動フランジ13が取り付けられ、感光体ドラムユニット10とされる。
【0040】
ここでは、1つの制振部材20が備えられた感光体ドラムユニット10について説明したが、制振部材が2つ以上配置されていてもよい。
【0041】
図1に戻って、プロセスカートリッジ1について説明を続ける。プロセスカートリッジ1の筐体2の内側に備えられる他の構成である帯電ローラ3、現像ローラ4、規制部材5、転写手段6、及びクリーニングブレード7は次のようなものである。
【0042】
帯電ローラ3は、画像形成装置本体からの電圧印加により感光体ドラム11を帯電させる。これは、当該帯電ローラ3が感光体ドラム11に追随して回転し、感光体ドラム11の外周面に接触することにより行われる。
現像ローラ4は、感光体ドラム11に現像剤を供給するローラである。そして、当該現像ローラ4により、感光体ドラム11に形成された静電潜像が現像される。なお現像ローラ4には、固定磁石が内蔵されている。
規制部材5は、上記した現像ローラ4の外周面に付着する現像剤の量を調整するとともに、現像剤自体に摩擦帯電電荷を付与する部材である。
転写手段6は、感光体ドラム11に形成された像を紙等の記録媒体に転写するためのローラである。
クリーニングブレード7は、感光体ドラム11の外周面に接触してその先端により転写後に残存した現像剤を除去するブレードである。
【0043】
上記各ローラは筐体2の内側に回転可能に収められる。すなわち各ローラは筐体2の内側で必要に応じて回転してその機能を発揮する。
【0044】
ここでは、プロセスカートリッジ1に備えられる各ローラ及びブレードについて説明したが、ここに具備される部材はこれに限定されるものではなく、その他プロセスカートリッジに通常に備えられる部材、部位、及び現像剤等が具備されていることが好ましい。
【0045】
このようなプロセスカートリッジ1が画像形成装置本体に装着されて作動する。詳しくは次の通りである。画像を形成するときには、画像形成装置本体からの駆動力により感光体ドラム11を回転させて、帯電ローラ3により感光体ドラム11を帯電させる。この状態で、不図示の各種光学部材を用いて画像情報に対応したレーザ光を感光体ドラム11に照射し、当該画像情報に基づいた静電潜像を得る。この潜像は現像ローラ4により現像される。
【0046】
一方、紙等の記録媒体は、画像形成装置本体にセットされ、該画像形成装置本体に設けられた送り出しローラ、搬送ローラ等により転写位置に搬送され、
図1の線Pに沿って移動する。転写位置には転写手段6が配置されており、記録媒体の通過に伴い転写手段6に電圧が印加されて感光体ドラム11から記録媒体に像が転写される。その後、記録媒体に熱及び圧力が加えられることにより当該像が記録媒体に定着する。そして排出ロール等により画像形成装置本体から像が形成された記録媒体が排出される。
また、感光体ドラム11では、次の画像に備え、クリーニングブレード7が感光体ドラム11の外周面に接触してその先端により転写後に残存した現像剤を除去する。ブレードにより掻き取られた現像剤は公知のように排出される。
【0047】
このような画像形成装置の作動に伴い、従来の感光体ドラムユニットでは、感光体ドラムを一様に帯電させるために直流電圧に加えて交流電圧を重畳すると、帯電ローラと感光体ドラムとの間の静電容量により、静電容量型スピーカーと同様の原理により感光体ドラムが振動し、これに起因する騒音が発生する。また、クリーニングブレードを感光体ドラムに当接してクリーニングを行う際にクリーニングブレードがびびり、このときにも感光体ドラムが振動して騒音が発生する。これに対して制振部材20を備えた感光体ドラムユニット10では、感光体ドラムユニット10が振動を発生するように回転した場合に制振部材20の揺動部材22が揺動し、効果的に振動エネルギーを吸収することにより、当該振動に起因する騒音を低減することができる。