JP3598654B2 - 画像形成装置におけるプロセスユニット - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光体ドラム表面に形成された静電潜像に対して現像ローラによりトナーを供給して静電潜像のトナー現像を行うとともに、感光体ドラム表面上でトナー現像された画像を用紙に転写して画像形成を行うレーザプリンタ等の画像形成装置に使用されるプロセスユニットに関し、特に、トナー供給ローラ、現像ローラ等の主要部品を回動可能な一対の支持板に支持することによりトナー供給ローラ、現像ローラ等の相互における適正な位置関係を保持したまま一体化可能であり、簡単な構成をもって現像ローラを感光体ドラムに当接させて静電潜像のトナー現像を行うことが可能な画像形成装置におけるプロセスユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、レーザプリンタ等の画像形成装置に使用されるトナー供給装置については各種形式の装置が提案されており、一般に、トナーカートリッジを含むトナー貯留部、トナー貯留部からのトナーを供給するトナー供給ローラ、トナー供給ローラから供給されたトナーを感光体ドラムの静電潜像に供給してトナー現像を行う現像ローラから構成されている。かかるトナー供給装置の一例について図７に基づき説明する。図７は従来のトナー供給装置の要部を模式的に示す説明図である。
【０００３】
図７において、トナー供給装置はトナーを収納するとともに、幅方向のほぼ中央位置にトナー供給口用の孔が形成されたトナーカートリッジ１００を有し、トナーカートリッジ１００内には、トナーを撹拌してトナー供給口１０１からトナーを現像室１０２側に供給するアジテータ１０３が設けられている。また、フレームＦには、トナーカートリッジ１００のトナー供給用孔に対応してトナー供給用孔が形成されており、２つのトナー供給用孔によりトナー供給孔１０１が構成される。上フレームＦ１と下フレームＦ２とにより閉塞された現像室１０２内で下方位置にはトナー供給ローラ１０４が回転可能に配置されており、このトナー供給ローラ１０４はトナー供給口１０１から供給されたトナーを現像ローラ１０５に供給する。
【０００４】
また、前記現像ローラ１０５の上方で上フレームＦ１の内壁には、固定部材１０６を介してブレード１０７が固定されており、かかるブレード１０７は、現像ローラ１０５の表面に供給されたトナー層の層厚を規制する作用を行う。更に、現像ローラ１０５は感光体ドラム１０８と接触するように配置されており、感光体ドラム表面には、画像データに基づいてレーザ光をスキャニングするレーザ発光装置（図示せず）により静電潜像が形成される。現像ローラ１０５は、感光体ドラム１０８の表面に形成された静電潜像にトナーを供給して画像のトナー現像を行い、また、感光体ドラム１０８の表面上でトナー現像された画像は、給紙部（図示せず）から送給された用紙上に転写されて画像の形成が行われるものである。
【０００５】
ここに、前記トナー供給ローラ１０４、現像ローラ１０５及びブレード１０７は、上フレームＦ１と下フレームＦ２とからなるフレームＦを介して一体化されて１つのユニットに構成されており、従って、現像ローラ１０５を感光体ドラム１０８に当接するについては、バネ等の付勢手段を使用してユニット全体を図７中右方向に付勢することにより現像ローラ１０５を感光体ドラム１０８に当接するように構成されている。また、前記のようにトナー供給ローラ１０４等を一体化したユニットと感光体ドラム１０８とは、更に別の他のユニットを使用して一体化されている。このように、従来のトナー供給装置では２つのユニットが必要である。
【０００６】
また、画像形成装置の製造時においては、図７に示すように、トナー供給ローラ１０４等を内蔵する前記１つのユニットを付勢手段により付勢して現像ローラ１０５を感光体ドラム１０８に当接させた状態まで組み立てられるとともに、かかる組立状態のままで製品の出荷等が行われている。従って、現像ローラ１０５と感光体ドラム１０８とは常時当接された状態に保持されることとなる。
更に、トナー供給ローラ１０４は、前記１つのユニットにおけるユニット側壁等に回転可能に支持されており、その支持構成としては、トナー供給ローラ１０４のローラ軸端部をユニット側壁に形成された凹部内に挿嵌される一般的な構成が採用されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来のトナー供給装置においては、トナー供給ローラ１０４、現像ローラ１０５等を一体化してなるユニット全体をバネ等の付勢手段を使用して付勢することにより、現像ローラ１０５を感光体ドラム１０８に当接する構成が採用されている。かかる構成によれば、ユニット内でトナー供給ローラ１０４と現像ローラ１０５の相互の位置関係を一旦設定すれば後に調整の必要はなくなり、また、ユニット全体を付勢することからトナーカートリッジ１００からのトナーの漏出の問題も回避することが可能ではある。
【０００８】
しかしながら、トナー供給ローラ１０４等を内蔵したユニット全体を付勢するには大きな付勢力を有する付勢手段が必要となり、また、かかるユニットと感光体ドラム１０８とを一体化する別の他のユニットが必要となる。従って、必然的にトナー供給装置のコストアップを招来してしまう問題がある。
【０００９】
また、従来のトナー供給装置では、製造の時点で現像ローラ１０５と感光体ドラム１０８は相互に当接された状態にあり、かかる状態で製品が出荷されて使用されるに至るまでの間は、現像ローラ１０５と感光体ドラム１０８との当接状態がそのまま存続されることとなる。このとき、現像ローラ１０５と感光体ドラム１０８との当接を解除させる手段は何ら設けられていない。これにより、現像ローラ１０５が永久変形したり、また、感光体ドラム１０８が汚損されたりする問題がある。
【００１０】
更に、トナー供給ローラ１０４を回転可能に支持する構成としては、トナー供給ローラ１０４のローラ軸端部をユニット側壁に形成された凹部内に挿嵌される一般的な構成が採用されているに過ぎず、従って、ユニット自体が変形するとローラ軸端部と凹部との間でこじれが発生するおそれが多分に存する。このように、ローラ軸端部と凹部との間でこじれが発生すると、トナー供給ローラ１０４のトルクアップを招来することとなり、この結果、現像ローラ１０５へのトナー供給に支障を来す等の種々の問題が発生する。
【００１１】
本発明は前記従来の問題点を解消するためになされたものであり、トナー供給ローラ、現像ローラ等の主要部品を回動可能な一対の支持板に支持することによりトナー供給ローラ、現像ローラ等の相互における適正な位置関係を保持したまま一体化可能であり、コストの低い簡単な構成をもって現像ローラを感光体ドラムに当接させて静電潜像のトナー現像を行うことが可能な画像形成装置におけるプロセスユニットを提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、現像ローラと感光体ドラムとを必要に応じて離間させることを可能とし、現像ローラが永久変形したり、また、感光体ドラムが汚損されたりすることを防止することが可能なプロセスユニットを提供することを目的とする。
【００１３】
更に、本発明は、各支持板にトナー供給ローラを回転可能に支持するについて、トナー供給ローラのローラ軸端部を球状端部に形成することにより、その球状端部と支持板の軸受け凹部との間でこじれ等の発生を防止することが可能であるとともに、トナー供給ローラから現像ローラへトナーを適正に供給することが可能なプロセスユニットを提供することを目的とする。
【００１４】
また、本発明は、現像ローラをギア列により回転駆動する際に、現像ローラに発生する回転モーメントが支持板を回転させる回転力として作用しないように、ギア列を支持板に配設することにより、簡単な構成をもって感光体ドラムに対して現像ローラを均一に当接させることが可能であり、もってトナー現像をムラなく均一に行うことが可能なプロセスユニットを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため請求項１に係るプロセスユニットは、感光体ドラム表面に形成された静電潜像に対してトナーを供給して静電潜像をトナー現像するとともに、感光体ドラム表面上でトナー現像された画像を用紙に転写して画像形成を行う画像形成装置に使用されるプロセスユニットであって、前記プロセスユニットは、ユニットフレームと、前記ユニットフレームに組み込まれる前記感光体ドラムと、トナー貯留部と、前記トナー貯留部からのトナーを供給するトナー供給ローラと、前記トナー供給ローラから供給されたトナーを前記感光体ドラムの静電潜像に供給してトナー現像を行う現像ローラと、前記トナー供給ローラ及び前記現像ローラを両側で支持するとともに、前記現像ローラが前記感光体ドラムに当接されるように回動可能に前記ユニットフレームに支持された一対の支持板と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項１のプロセスユニットでは、回動可能な一対の各支持板の両側でトナー供給ローラ及び現像ローラを支持するとともに、各支持板を回動させることにより現像ローラを感光体ドラムに当接可能に構成したので、トナー供給ローラと現像ローラの相互における適正な位置関係を保持したまま一体化してコストの低い簡単な構成をもって現像ローラを感光体ドラムに当接させて静電潜像のトナー現像を行うことが可能となる。
【００１７】
また、請求項２に係るプロセスユニットは、請求項１のプロセスユニットにおいて、前記現像ローラ上に当接してトナー層の層圧を規制するブレード部材が前記各支持板に固定されていることを特徴とする。請求項２のプロセスユニットでは、トナー供給ローラ、現像ローラに加えてブレード部材が各支持板に固定されているので、ブレード部材と現像ローラとの位置関係を常に適正に保持することが可能となる。
【００１８】
更に、請求項３に係るプロセスユニットは、請求項１又は請求項２のプロセスユニットにおいて、前記各支持板を前記感光体ドラム側に付勢する付勢部材が設けられ、前記現像ローラは前記付勢部材の付勢力を介して前記感光体ドラムに当接されることを特徴とする。請求項３のプロセスユニットでは、各支持板を付勢部材を介して付勢することにより現像ローラが感光体ドラムに当接されるので、付勢部材は各支持板を付勢するに必要な付勢力を有していればよく、従って、小さな付勢力の付勢部材を使用することである。
【００１９】
また、請求項４に係るプロセスユニットは、請求項３のプロセスユニットにおいて、前記各支持板に支持された前記トナー供給ローラ、前記現像ローラ、及び、前記感光体ドラムを収納するユニットケースと、前記各支持板に近接する前記ユニットケースの両壁に形成された開口と、前記各開口に挿嵌される離間部材とを有し、前記各離間部材が前記各開口に挿嵌された際に前記各離間部材の側端部と前記各支持板の端縁部とが当接することにより、前記現像ローラと前記感光体ドラムとは前記付勢部材の付勢力に抗して相互に離間されることを特徴とする。請求項４のプロセスユニットでは、各離間部材をユニットケースの開口に挿嵌すれば、離間部材の側端部と各支持板の端縁部とが当接して現像ローラと感光体ドラムとが付勢部材の付勢力に抗して相互に離間されるので、現像ローラと感光体ドラムとを必要に応じて離間させることが可能となり、これより現像ローラが永久変形したり、また、感光体ドラムが汚損されたりすることを防止することが可能となる。
【００２０】
更に、請求項５に係るプロセスユニットは、請求項３のプロセスユニットにおいて、前記トナー供給ローラはローラ軸体の周囲にローラ材を被覆してなり、ローラ軸体の端部は球状に形成されるとともにその球状端部は前記支持板に形成された軸受け凹部内に支持されていることを特徴とする。請求項５のプロセスユニットでは、各支持板にトナー供給ローラを回転可能に支持するについて、トナー供給ローラのローラ軸端部を球状端部に形成することにより、その球状端部と支持板の軸受け凹部との間でこじれ等の発生を防止することが可能となり、トナー供給ローラから現像ローラへトナーを適正に供給することが可能となる。
【００２１】
また、請求項６に係るプロセスユニットは、請求項３のプロセスユニットにおいて、前記現像ローラの回転駆動を行うとともに前記支持板の一方に回転可能に支持されたギア列を有し、前記ギア列は、前記現像ローラの回転駆動時に発生する回転モーメントが前記支持板を回転させる回転力として作用しないように前記支持板に配設されていることを特徴とする。請求項６のプロセスユニットでは、現像ローラをギア列により回転駆動する際に、現像ローラに発生する回転モーメントが支持板を回転させる回転力として作用しないように、ギア列を支持板に配設したので、簡単な構成をもって感光体ドラムに対して現像ローラを均一に当接させることが可能となってトナー現像をムラなく均一に行うことが可能となる。
【００２２】
また、請求項７に係るプロセスユニットは、請求項６のプロセスユニットにおいて、前記ギア列に発生する回転モーメントに基づく前記支持板を回転させる回転力は、前記付勢部材の付勢力の公差範囲内に設定されていることを特徴とする。このように現像ローラの回転駆動時に、ギア列に発生する回転モーメントに基づく支持板を回転させる回転力が、前記付勢部材の付勢力の公差範囲内に設定されていれば、ギア列に発生する回転モーメントを付勢部材の付勢力の範囲で吸収することが可能となり、従って、感光体ドラムに対して現像ローラを均一に当接させることが可能となってトナー現像をムラなく均一に行うことが可能となる。
【００２３】
また、請求項８に係るプロセスユニットは、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のプロセスユニットにおいて、前記トナー貯留部として前記ユニットフレームに着脱可能なトナーカートリッジを有することを特徴とする。
【００２４】
更に、請求項９に係る画像成形装置は、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のプロセスユニットが着脱可能なことを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置におけるプロセスユニットについて、本発明をレーザプリンタのプロセスユニットにつき具体化した実施形態に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。先ず、本実施形態に係るレーザプリンタの概略構成について図１、図２に基づき説明する。図１はレーザプリンタにおける主要構成部品の分解斜視図、図２はレーザプリンタの側断面図である。
【００２６】
図１において、レーザプリンタＰの本体ケース１は、メインフレーム１ａとメインカバー１ｂとを一体的に射出成形等で形成されてなる。メインフレーム１ａには、スキャナユニット２、プロセスユニット３、定着ユニット４、及び、給紙ユニット５が上面から装着される。また、メインカバー１ｂは、かかるメインフレーム１ａの四周（前後及び左右両側）外面を覆うものである。さらに、メインフレーム１ａの外面とメインカバー１ｂの内面とで形成される収納凹所３３には、駆動モータとギヤ列を含む駆動系ユニット６が、本体ケース１の下方から挿入されて装着固定される。また、プロセスユニット３の一対の各側壁３Ａ（図１中には一方のみを示す）には開口３Ｂが形成されており、各開口３Ｂには楔部材３Ｃが挿嵌される。ここに、各楔部材３Ｃは、後述するように、現像ローラ１９と感光体ドラム１２とを必要に応じて離間させる離間部材としての作用を有し、各楔部材３Ｃが開口３Ｂに挿嵌された際には、各楔部材３Ｃの側端部が各支持板３９の端縁部と当接され、これにより現像ローラ１９と感光体ドラム１２とは付勢バネ４０の付勢力に抗して相互に離間される（図３参照）。
【００２７】
また、メインフレーム１ａ及びメインカバー１ｂの上面をトップカバー７で覆っており、かかるトップカバー７には、メインフレーム１ａにて上向きに突出形成された操作パネル部１ｃを貫通させるための孔７ａ、及び、給紙ユニット５の基部を貫通させるための開口部７ｂとが形成されている。更に、トップカバー７の前部側（図１中、右方側）には、その両側にて内方に向かって突設された支持軸９ａを有する一対のブラケット９（図１中には、その一方のみを示す）が設けられており、各ブラケット９の支持軸９ａには、排紙トレイ８の両側に形成された各支持部８ａの支持孔８ｂが支持されている。これにより、排紙トレイ８は、トップカバー７に対して回動可能に支持される。また、トップカバー７の上面において、その両側部７ｃの上面と中央部７ｄの上面との間には段差７ｅが形成されており、かかる段差７ｅは、排紙トレイ８の不使用時において排紙トレイ８をトップカバー７の中央部７ｄ上に収納するための収納凹部７ｆ（図２参照）を構成する。これにより、排紙トレイ８は、その不使用時にトップカバー７側に収納位置まで回動させることにより収納凹部７ｆに収納され、また、その使用時に収納位置から収納方向と反対方向に回動させることにより定着ユニット４から排紙される用紙を順次スタックするスタック位置（図２参照）にセットされるものである。
【００２８】
次に、レーザプリンタＰの内部における概略構成について図２を参照して説明する。図２において、給紙ユニット５におけるフィーダーケース５ａ内には用紙５０が積層状態で収納されており、各用紙５０の先端は、フィーダーケース５ａ内に配設された付勢ばね１０ａを備えた支持板１０を介して給紙ローラ１１に向かって押圧されるとともに、駆動系ユニット６から動力伝達されて回転する給紙ローラ１１と用紙捌き部材６２とによって１枚ずつ分離される。分離された用紙５０は、上下一対のレジストローラ１３、１４にてプロセスユニット３に給送される。
【００２９】
ここに、プロセスユニット３は、スキャナユニット２に設けられた後述するレーザ光学系を介して画像データに従って感光体ドラム１２の表面に形成された静電潜像に対してトナーを供給することにより潜像のトナー現像を行うためのユニットである。具体的に説明すると、プロセスユニット３は、感光体ドラム１２とその上面に当接する転写ローラ１７、感光体ドラム１２の下方に配置されたスコロトロン型等の帯電器１８、給紙方向において感光体ドラム１２よりも上流側に配置された現像ローラ１９及びトナー供給ローラ２０を有する現像装置、更にその上流側に配置されたトナー貯留部としての着脱可能なトナーカートリッジ２１、感光体ドラム１２よりも下流側に配置されたクリーニング装置２２等から構成されている。
【００３０】
また、現像装置の現像室内において、トナー供給ローラ２０の上方に一対の下オーガローラ３４及び上オーガローラ３５が各支持板３９（図５参照）の間に回転可能に配置されている。下オーガローラ３４は、トナーカートリッジ２１からトナー供給口２１Ａ（トナーカートリッジ２１のほぼ中央位置に形成された孔とユニットフレーム２５に形成された孔とで構成される）を経て現像室に供給されたトナーを、トナー供給ローラ２０の上方でトナー供給口２１Ａの両側方向に搬送する作用を行い、また、上オーガローラ３５は、トナー供給口２１Ａの両側からトナー供給口２１Ａに向かってトナーを搬送する作用を行う。このように、各下オーガローラ３４、上オーガローラ３５を介してトナー供給口２１Ａから現像室側に供給されたトナーは、トナー供給ローラ２０の上方でその両側方向に搬送循環されるものであり、トナーは搬送循環されている間にトナー供給ローラ２０に被着しつつ供給されていく。かかる各下オーガローラ３４、上オーガローラ３５の詳細な構成については後述する。
【００３１】
現像ローラ１９の上方側で、後述する各支持板３９の間にはＬ字状のブレード固定部材３６が配設されており、このブレード固定部材３６によりブレード２４が締結ネジＮにより固定されている（図３参照）。ブレード固定部材３６及びブレード２４はレーザプリンタＰの幅方向（図２中、紙面に垂直な方向）に渡って設けられている。ブレード２４は、トナー供給ローラ２０から現像ローラ１９上に供給されたトナー層の層厚を所定厚に規制するためのものである。
【００３２】
更に、感光体ドラム１２の外周面は、帯電器１８にて形成された帯電層にスキャナユニット２からレーザービームを走査（スキャニング）することにより静電潜像が形成される。トナーカートリッジ２１内のトナーは、撹拌体２３により撹拌されてトナー供給口２１Ａから放出された後、トナー供給ローラ２０を介して現像ローラ１９の外周面に担持され、ブレード２４によってトナー層の厚さが規制される。感光体ドラム１２に形成された静電潜像は、現像ローラ１９からトナーが付着することによって顕像化され、転写ローラ１７と感光体ドラム１２の間を通る用紙５０に転写される。そして、感光体ドラム１２上に残ったトナーはクリーニング装置２２で回収される。
【００３３】
前記のように構成されるプロセスユニット３は、合成樹脂製のユニットフレーム２５に組み込むことによりカートリッジ化されており、このカートリッジ化したプロセスユニット３は前記メインフレーム１ａに対して着脱可能に装着される。
【００３４】
また、スキャナユニット２は公知のレーザ光学系を備えており、所定の画像データに基づきレーザ光学系のスキャニングを行って感光体ドラム１２の表面に静電潜像を形成するユニットである。具体的に説明すると、スキャナユニット２は前記プロセスユニット３の下方に配置されており、スキャナユニット２の上面にはスキャナカバー２６が取り付けられている。かかるスキャナカバー２６は、メインフレーム１ａにおける底板部２７の上流側に開口部のほとんどを被覆して固定されている。露光ユニットとしてのスキャナユニット２は、スキャナカバー２６の下面側に、レーザ発光部２８、ポリゴンミラー２９、レンズ３０、反射鏡３１等が配置されてなり、レーザ光は、スキャナカバー２６にて感光体ドラム１２の軸線に沿って延びるように形成された横長のスキャナ孔３２に挿嵌されたガラス板３３を通過してプロセスユニット３における感光体ドラム１２の外周面に照射される。これにより、画像データに従って感光体ドラム１２の外周面に静電潜像が露光形成される。このように、スキャナユニット２のレーザ光学系により感光体ドラム１２に形成された静電潜像に対しては、前記プロセスユニット３を介してトナーが供給され、静電潜像のトナー現像が行われる。
【００３５】
前記のようにプロセスユニット３に送給された用紙５０には、プロセスユニット３内で感光体ドラム１２に形成された静電潜像に基づくトナー画像が転写され、この後、定着ユニット４に送給される。定着ユニット４では、一対の加熱ローラ１５と押圧ローラ１６を介して用紙５０上に転写されたトナー画像の熱定着が行われる。この後、画像形成された用紙５０は、各ローラ１５、１６によりスタック位置にある排紙トレイ８上に順次スタックされつつ排紙される。ここで、図２において、給紙ユニット５から排紙トレイ８まで送給される用紙５０の軌跡Ｒが二点鎖線にて示されている。
【００３６】
次に、プロセスユニット３における現像室の詳細な構成について図３乃至図５に基づき説明する。図３はプロセスユニット３の側断面図、図４はトナー供給ローラ２０、現像ローラ１９を支持板に支持する支持構造を模式的に示す説明図、図５は現像室の内部を示す正面断面図である。現像室Ｄは、ユニットフレーム２５の上部フレーム２５Ａの下面に配置された上シール部材３７、ユニットフレーム２５の下部フレーム２５Ｂ、及び、現像室Ｄの両側に配置されスポンジ材から形成された一対のサイドシール部材３８（図５参照）により囲まれた空間で構成されている。また、トナー供給ローラ２０は、その両端にローラ軸２０Ａが形成されたローラ軸体２０Ｂの周囲にスポンジ材からなるローラ材２０Ｃを被覆することにより構成されており、各ローラ軸２０Ａはサイドシール部材３８の軸孔に挿嵌されるとともに、その外側にて下部フレーム２５Ｂに対して回動可能に取り付けられた一対の支持板３９に支持されている（図３、図４参照）。
【００３７】
ここで、各支持板３９について図３、図５に基づき説明する。各支持板３９は、本体ケース１の下フレーム１ｄに形成された支持軸１ｅに回動可能に支持されており、各支持板３９の回転中心は図３、図５中Ｃで示されている。また、図３に示すように、各支持板３９の左上部には切欠部３９Ａが設けられ、また、右下部には支持凹部３９Ｂが設けられている。切欠部３９Ａには付勢バネ４０が配置され、かかる付勢バネ４０を介して支持板３９は回転中心Ｃの回りに時計方向に付勢されている。また、支持凹部３９Ｂには現像ローラ１９が回転可能に支持されており、現像ローラ１９は、付勢バネ４０の付勢力により支持板３９が時計方向に回動付勢されることに基づいて、感光体ドラム１２の表面に当接される。この状態が図３中で実線にて示されている。また、前記した各楔部材３Ｃがプロセスユニット３の側壁３Ａにおける各開口３Ｂに挿嵌された場合には、図３に示すように、楔部材３Ｃの側端部が支持板３９の端縁部と当接する。これにより、各支持板３９は付勢バネ４０の付勢力に抗して反時計方向に回動され、現像ローラ１９と感光体ドラム１２とは相互に離間される。この状態が図３中で点線にて示されている。
【００３８】
次に、トナー供給ローラ２０、現像ローラ１９を各支持板３９に支持する支持構造について図４に基づき説明する。尚、図４においては一方の支持板３９における支持構造のみを示しているが、他方の支持板３９においても同一の支持構造が設けられている。図４（Ａ）において、トナー供給ローラ２０におけるローラ軸２０Ａの端部は球状に形成されて球状端部２０Ｄとされおり、また、支持板３９には球状端部２０Ｄを支持する軸受け凹部３９Ｃが形成されている。また、支持板３９に形成された軸受け孔３９Ｄ内には軸受け３９Ｅが嵌着されており、かかる軸受け３９Ｅには現像ローラ１９のローラ軸１９Ａが挿嵌されている。尚、現像ローラ１９のローラ軸１９Ａの端部には被動ギア４１が固着されており、この被動ギア４１は、後述するギア列を構成する。
【００３９】
前記のような支持構造において、各支持板３９に支持されたトナー供給ローラ２０を回転する場合、トナー供給ローラ２０のローラ軸２０Ａ端部は球状端部２０Ｄに形成されており、トナー供給ローラ２０の回転時にはその球状端部２０Ｄが軸受け凹部３９Ｃ内でスムーズに回動されるので、図４（Ｂ）に示すように支持板３９が傾斜した場合においても、球状端部２０Ｄと支持板３９の軸受け凹部３９Ｃとの間でこじれ等が発生することを防止することができる。これにより、トナー供給ローラ２０のトルクがアップすることなくトナー供給ローラ２０から現像ローラ１９へトナーを適正に供給することができる。
【００４０】
また、図５に示すように、下オーガローラ３４において、その中央位置３４Ｃはトナー供給口２１Ａの形成位置（トナー供給口２１Ａの中央位置）にほぼ一致しており、中央位置３４Ｃから両端に向かって螺旋状に形成された螺旋歯３４Ａを有するとともに、そのローラ軸３４Ｂは、トナー供給ローラ２０と同様、各支持板３９に支持されている。これにより下オーガローラ３４が図３中時計方向に回転された際には、トナー供給口２１Ａから供給されたトナーは、トナー供給ローラ２０の上方にて螺旋歯３４Ａの螺旋方向に従って順次現像室Ｄの両側方向（矢印Ａ方向）に搬送される。また、上オーガローラ３５において、その中央位置３５Ｃはトナー供給口２１Ａの形成位置（トナー供給口２１Ａの中央位置）にほぼ一致しており、その両端から中央位置３５Ｃに向かって螺旋状に形成された螺旋歯３５Ａを有するとともに、そのローラ軸３５Ｂは、前記と同様、各支持板３９に支持されている。これにより上オーガローラ３５が図３中時計方向に回転された際には、前記のように下オーガローラ３４により現像室Ｄの両側方向に搬送されたトナーの量が増加して上オーガローラ３５にまで達すると、かかるトナーが、螺旋歯３５Ａの螺旋方向に従ってトナー供給口２１Ａに向かって（矢印Ｂ方向に）順次搬送される。このとき、トナーの一部は、トナー供給口２１Ａからトナーカートリッジ２１内に戻される。このように、画像の現像に使用されないトナーは、前記のように搬送循環されてトナー供給口２１Ａ内に戻されることから、トナーが現像室Ｄ内に長時間滞留することはなく、従って、トナーカートリッジ２１から常時新鮮なトナーが供給され得る。尚、トナーがトナー供給口２１Ａ内に戻されない場合であっても、前記のように下オーガローラ３４と上オーガローラ３５によりトナーの撹拌、循環が行われていることから、現像室Ｄ内でトナーが固まったりすることなくトナーの流動性は良好に保持され得る。
【００４１】
前記したように、各支持板３９にトナー供給ローラ２０、各下、上オーガローラ３４、３５、及び現像ローラ１９を一体に支持するとともに、各支持板３９を支持軸１ｅの回りに回動可能として現像ローラ１９を感光体ドラム１２に当接可能に構成したので、トナー供給ローラ２０と現像ローラ１９の相互における適正な位置関係を保持したまま一体化してコストの低い簡単な構成をもって現像ローラ１９を感光体ドラム１２に当接させて静電潜像のトナー現像を行うことができる。また、トナー供給ローラ２０、現像ローラ１９に加えて、各下、上オーガローラ３４、３５、及びブレード２４を各支持板３９に支持するように構成したので、各部材の間における位置関係の調整をユニットとして容易に行うことができるともに、メンテナンス等も簡単に行うことができる。更に、ブレード２４と現像ローラ１９との位置関係を常に適正に保持することができる。
【００４２】
また、現像ローラ１９を感光体ドラム１２に当接するには、各支持板３９を付勢バネ４０を介して時計方向に付勢することにより現像ローラ１９が感光体ドラム１２に当接されるので、付勢バネ４０としては各支持板３９を付勢するに充分な付勢力を有していればよく、従って、小さな付勢力の付勢バネ４０を使用することが可能となって精度良く現像ローラ１９を感光体ドラム１２に当接することができる。
【００４３】
更に、各楔部材３Ｃを開口３Ｂに挿嵌すれば、楔部材３Ｃの側端部と各支持板３９の端縁部とが当接して現像ローラ１９と感光体ドラム１２とは付勢バネ４０の付勢力に抗して相互に離間されるので、現像ローラ１９と感光体ドラム１２とを必要に応じて離間させることが可能となり、これより現像ローラ１９が永久変形したり、また、感光体ドラム１２が現像ローラ１９に汚損されたりすることを防止することができるものである。
【００４４】
また、各下オーガローラ３４、上オーガローラ３５は、トナー供給口２１Ａから現像室Ｄ内に供給されたトナーをトナー供給ローラ２０の上方で搬送循環する作用を行うものであり、これによりトナーを局部的に滞留させることなくトナー供給ローラ２０の全体に渡って均一にトナーを供給して被着させることができる。また、各下オーガローラ３４、上オーガローラ３５を介してトナーがトナー供給ローラ２０の上方でその両側方向に搬送循環させられることに基づき、トナー供給ローラ２０の全体に渡って常時新鮮なトナーを均一に被着させることができ、これにより現像ローラ１９及び感光体ドラム１２表面の静電潜像に対してもトナーを均一に供給することが可能となって良好な画質を有する画像を長期に渡って形成することができるものである。
【００４５】
更に、トナーカートリッジ２１におけるトナー供給口２１Ａの形成位置（トナー供給口２１Ａの中央位置）と各下オーガ部材３４及び上オーガ部材３５の中央位置３４Ｃ、３５Ｃとがほぼ一致していることから、トナー供給口２１Ａから排出されたトナーを各下オーガ部材３４及び上オーガ部材３５を介してトナー供給ローラ２０の上方で効率的に搬送循環することができる。
【００４６】
続いて、前記現像ローラ１９を回転させるべく支持板３９に配設されたギア列の構成について図６に基づき説明する。図６は支持板３９に配設されたギア列を模式的に示す説明図である。図６において、現像ローラ１９のローラ軸１９Ａには被動ギア４１が固着されており、この被動ギア４１にはギア歯４１Ａが形成されている。被動ギア４１は、現像ローラ１９と共に時計方向に回転される。このとき、被動ギア４１の回転中心はＥ１で示されている。また、被動ギア４１が時計方向に回転した時には、矢印Ｆ方向に回転力が作用し、この回転力は、支持板３９の回転中心Ｃと被動ギア４１の回転中心Ｅ１との距離Ｘに基づき、支持板３９を反時計方向に回転させるモーメントを発生する。ここに、支持板３９に作用する回転力の内、時計方向に作用する回転力を便宜的に「正」とする。
【００４７】
また、被動ギア４１のギア歯４１Ａに噛合するギア歯４２Ａが形成されるとともに、ギア歯４２Ａの外側に更にギア歯４２Ｂが形成され、回転中心Ｅ２の回りに反時計方向に回転される被動ギア４２が、支持板３９に回転可能に配設されている。この被動ギア４２が反時計方向に回転した時には、矢印Ｇ方向に回転力が作用し、この回転力は、支持板３９の回転中心Ｃと被動ギア４２の回転中心Ｅ２との距離Ｙに基づき、支持板３９を時計方向に回転させるモーメントを発生する。ここに、支持板３９を反時計方向に作用する回転力を便宜的に「負」とする。これらの各被動ギア４１、４２によりギア列Ｋが構成される。
【００４８】
更に、ギア歯４２Ｂに噛合されるギア歯４３Ａを有し、駆動モータ（図示せず）を介して回転中心Ｅ３の回りに時計方向に回転される駆動ギア４３が支持板３９以外の部分に配置されている。
【００４９】
また、図６において、被動ギア４１の回転に基づき支持板３９を反時計方向に回転させようとする回転モーメント、及び、被動ギア４２の回転に基づき支持板３９を時計方向に回転させようとする回転モーメントは、共に前記した付勢バネ４０の後端部（左端部）に対応する作用点Ｈに作用する。尚、作用点Ｈと支持板３９の回転中心Ｃとの間の距離はＩで示される。
【００５０】
前記構成において、駆動ギア４３が時計方向に回転すると、ギア歯４３Ａ及びギア歯４２Ｂを介して被動ギア４２が反時計方向に回転される。このとき、被動ギア４２の回転に基づき支持板３９を回転させる回転力は矢印Ｇ方向に作用し、また、回転中心Ｅ２と回転中心Ｃとの距離Ｙに基づき支持板３９を回転中心Ｃの回りに時計方向に回転させる回転モーメントが発生する。具体例を挙げると、図６に示す場合において、矢印Ｇ方向に作用する回転力として２７５６ｇｆが実測され、また、距離Ｙは０．１９ｃｍであった。これにより、回転モーメントは、２７５６ｇｆ×０．１９ｃｍに基づき、５２３．５ｇｆｃｍとなる。
【００５１】
また、前記のように被動ギア４２が反時計方向に回転されることに基づき、ギア４２Ａ及びギア４１Ａを介して被動ギア４１が時計方向に回転される。このとき、被動ギア４１の回転に基づき支持板３９を回転させる回転力は矢印Ｆ方向に作用し、また、回転中心Ｅ１と回転中心Ｃとの距離Ｘに基づき支持板３９を回転中心Ｃの回りに反時計方向に回転させる回転モーメントが発生する。具体的には、図６に示す場合において、矢印Ｆ方向に作用する回転力として２５４０ｇｆが実測され、また、距離Ｘは０．２３ｃｍであった。これにより、回転モーメントは、−２５４０ｇｆ×０．２３ｃｍにより、−５７６．６ｇｆｃｍとなる。ここに、回転力が支持板３９を反時計方向に回転させるように作用するので、「負」としている。
【００５２】
前記したところにより、作用点Ｈに作用する回転力は、前記のように計算された各回転モーメントを加算した値を作用点Ｈと回転中心Ｃとの距離Ｉ（３．６４６ｃｍが実測された）で除することにより得られる。具体的には、（５２３．５ｇｆｃｍ−５７６．６ｇｆｃｍ）／３．６４６ｃｍにより計算され、その結果は、−１４．５ｇｆとなる。この値からすれば、支持板３９に前記のようなギア列Ｋを配設した場合、全体として支持板３９を反時計方向に回転させる回転力が作用することとなる。ここに、作用点Ｈは付勢バネ４０の後端部に対応するが、付勢バネ４０の付勢力は、２５０ｇ程度に設定されている。かかる付勢バネ４０の付勢力を勘案すると、前記のように計算された回転力の値（−１４．５ｇｆ）は、付勢バネ４０の付勢力の５％程度となる。一方、付勢バネ４０の付勢力には、その製造ばらつき等を考慮して、通常±１０％程度の公差が見込まれているのが一般的である。これよりすれば、前記回転力の値（−１４．５ｇｆ）は、付勢バネ４０の公差範囲内に設定されていることとなる。従って、前記のように支持板３９にギア列Ｋを配設すれば、現像ローラ１９の回転駆動時にギア列Ｋを介して発生される回転モーメントは、殆ど支持板３９を回転させる回転力として作用することはなくなるものである。
【００５３】
これより、支持板３９は付勢バネ４０の付勢力のみにより時計方向に付勢されることとなり、従って、現像ローラ１９を均一に感光体ドラム１２に対して当接することができ、トナー現像をムラなく均一に行うことができる。また、現像ローラ１９の回転駆動時にギア列Ｋを介して発生される回転力は、付勢バネ４０の付勢力の公差範囲内に設定されていることから、ギア列Ｋに発生する回転モーメントに基づく回転力を付勢バネ４０の付勢力の範囲内で吸収することができ、従って、感光体ドラム１２に対して現像ローラ１９を均一に当接させることが可能となってトナー現像をムラなく均一に行うことができる。
【００５４】
以上詳細に説明した通り本実施形態に係るプロセスユニットでは、回転中心Ｃの回りに回動可能な一対の各支持板３９の両側でトナー供給ローラ２０、各下、上オーガローラ３４、３５、及び現像ローラ１９を一体に支持するとともに、各支持板３９を支持軸１ｅの回りに回動可能として現像ローラ１９を感光体ドラム１２に当接可能に構成したので、トナー供給ローラ２０と現像ローラ１９の相互における適正な位置関係を保持したまま一体化してコストの低い簡単な構成をもって現像ローラ１９を感光体ドラム１２に当接させて静電潜像のトナー現像を行うことができる。また、トナー供給ローラ２０、現像ローラ１９に加えて、各下、上オーガローラ３４、３５、及びブレード２４を各支持板３９に支持するように構成したので、各部材の間における位置関係の調整をユニットとして容易に行うことができるともに、メンテナンス等も簡単に行うことができる。更に、ブレード２４と現像ローラ１９との位置関係を常に適正に保持することができる。
【００５５】
また、現像ローラ１９を感光体ドラム１２に当接するには、各支持板３９を付勢バネ４０を介して時計方向に付勢することにより現像ローラ１９が感光体ドラム１２に当接されるので、付勢バネ４０としては各支持板３９を付勢するに充分な付勢力を有していればよく、従って、小さな付勢力の付勢バネ４０を使用することが可能となって精度良く現像ローラ１９を感光体ドラム１２に付勢することができる。
【００５６】
更に、各楔部材３Ｃを開口３Ｂに挿嵌すれば、楔部材３Ｃの側端部と各支持板３９の端縁部とが当接して現像ローラ１９と感光体ドラム１２とは付勢バネ４０の付勢力に抗して相互に離間されるので、現像ローラ１９と感光体ドラム１２とを必要に応じて離間させることが可能となり、これより現像ローラ１９が永久変形したり、また、感光体ドラム１２が汚損されたりすることを防止することができるものである。
【００５７】
また、各支持板３９にトナー供給ローラ２０を回転可能に支持するについて、トナー供給ローラ２０のローラ軸２０Ａ端部を球状端部２０Ｄに形成することにより、その球状端部２０Ｄと支持板３９の軸受け凹部３９Ｃとの間でこじれ等の発生を防止することが可能となり、トナー供給ローラ２０から現像ローラ１９へトナーを適正に供給することができる。
【００５８】
更に、現像ローラ１９をギア列Ｋにより回転駆動する際に、現像ローラ１９に発生する回転モーメントが支持板３９を回転させる回転力として作用しないように、ギア列Ｋを支持板３９に配設したので、支持板３９は付勢バネ４０の付勢力のみにより時計方向に付勢されることとなり、従って、現像ローラ１９を均一に感光体ドラム１２に対して当接することができ、トナー現像をムラなく均一に行うことができる。また、現像ローラ１９の回転駆動時にギア列Ｋを介して発生される回転力は、付勢バネ４０の付勢力の公差範囲内に設定されていることから、ギア列Ｋに発生する回転モーメントに基づく回転力を付勢バネ４０の付勢力の範囲内で吸収することができ、従って、感光体ドラム１２に対して現像ローラ１９を均一に当接させることが可能となってトナー現像をムラなく均一に行うことができる。
【００５９】
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明した通り請求項１のプロセスユニットでは、回動可能な一対の各支持板の両側でトナー供給ローラ及び現像ローラを支持するとともに、各支持板を回動させることにより現像ローラを感光体ドラムに当接可能に構成したので、トナー供給ローラと現像ローラの相互における適正な位置関係を保持したまま一体化してコストの低い簡単な構成をもって現像ローラを感光体ドラムに当接させて静電潜像のトナー現像を行うことができる。
【００６１】
また、請求項２に係るプロセスユニットでは、トナー供給ローラ、現像ローラに加えてブレード部材が各支持板に固定されているので、ブレード部材と現像ローラとの位置関係を常に適正に保持することができる。
【００６２】
更に、請求項３に係るプロセスユニットでは、各支持板を付勢部材を介して付勢することにより現像ローラが感光体ドラムに当接されるので、付勢部材は各支持板を付勢するに充分な付勢力を有していればよく、従って、小さな付勢力の付勢部材を使用することが可能となって精度良く現像ローラと感光体ドラムとを付勢することができる。
【００６３】
また、請求項４に係るプロセスユニットでは、各離間部材をユニットケースの開口に挿嵌すれば、離間部材の側端部と各支持板の端縁部とが当接して現像ローラと感光体ドラムとが付勢部材の付勢力に抗して相互に離間されるので、現像ローラと感光体ドラムとを必要に応じて離間させることが可能となり、これより現像ローラが永久変形したり、また、感光体ドラムが汚損されたりすることを防止することができる。
【００６４】
更に、請求項５に係るプロセスユニットでは、各支持板にトナー供給ローラを回転可能に支持するについて、トナー供給ローラのローラ軸端部を球状端部に形成することにより、その球状端部と支持板の軸受け凹部との間でこじれ等の発生を防止することが可能となり、トナー供給ローラから現像ローラへトナーを適正に供給することができる。
【００６５】
また、請求項６に係るプロセスユニットでは、現像ローラをギア列により回転駆動する際に、現像ローラに発生する回転モーメントが支持板を回転させる回転力として作用しないように、ギア列を支持板に配設したので、簡単な構成をもって感光体ドラムに対して現像ローラを均一に当接させることが可能となってトナー現像をムラなく均一に行うことができる。
【００６６】
また、請求項７に係るプロセスユニットでは、現像ローラの回転駆動時に、ギア列に発生する回転モーメントに基づく支持板を回転させる回転力が、付勢部材の付勢力の公差範囲内に設定されていれば、ギア列に発生する回転モーメントを付勢部材の付勢力の範囲で吸収することが可能となり、従って、感光体ドラムに対して現像ローラを均一に当接させることが可能となってトナー現像をムラなく均一に行うことができる。
【００６７】
また、請求項８に係るプロセスユニットでは、着脱可能に設けられたトナーカートリッジをトナー貯留部として用い、静電潜像のトナー現像を行うことができる。
【００６８】
更に、請求項９に係る画像形成装置では、トナー供給ローラと現像ローラの相互における適正な位置関係を保持したまま一体化してコストの低い簡単な構成をもって現像ローラを感光体ドラムに当接させて静電潜像のトナー現像を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザプリンタにおける主要構成部品の分解斜視図である。
【図２】レーザプリンタの側断面図である。
【図３】プロセスユニットの側断面図である。
【図４】トナー供給ローラ、現像ローラを支持板に支持する支持構造を模式的に示す説明図である。
【図５】現像室の内部を示す正面断面図である。
【図６】支持板に配設されたギア列を模式的に示す説明図である。
【図７】従来のトナー供給装置の要部を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
１ 本体ケース
３ プロセスユニット
３Ａ 側壁
３Ｂ 開口
３Ｃ 楔部材
１２ 感光体ドラム
１９ 現像ローラ
２０ トナー供給ローラ
２０Ａ ローラ軸
２０Ｄ 球状端部
２１ トナーカートリッジ
２１Ａ トナー供給口
２４ ブレード
２５ ユニットフレーム
３９ 支持板
３９Ｃ 軸受け凹部
４０ 付勢バネ
４１ 被動ギア
４１Ａ ギア歯
４２ 被動ギア
４２Ａ、４２Ｂ ギア歯
４３ 駆動ギア
４３Ａ ギア歯
Ｃ 支持板の回転中心
Ｄ 現像室
Ｅ１ 被動ギア４１の回転中心
Ｅ２ 被動ギア４２の回転中心
Ｅ３ 駆動ギア４３の回転中心
Ｆ、Ｇ 回転力の作用方向
Ｈ 作用点
Ｋ ギア列
Ｐ レーザプリンタ
Ｘ 回転中心Ｃと回転中心Ｅ１との距離
Ｙ 回転中心Ｃと回転中心Ｅ２との距離
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光体ドラム表面に形成された静電潜像に対して現像ローラによりトナーを供給して静電潜像のトナー現像を行うとともに、感光体ドラム表面上でトナー現像された画像を用紙に転写して画像形成を行うレーザプリンタ等の画像形成装置に使用されるプロセスユニットに関し、特に、トナー供給ローラ、現像ローラ等の主要部品を回動可能な一対の支持板に支持することによりトナー供給ローラ、現像ローラ等の相互における適正な位置関係を保持したまま一体化可能であり、簡単な構成をもって現像ローラを感光体ドラムに当接させて静電潜像のトナー現像を行うことが可能な画像形成装置におけるプロセスユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、レーザプリンタ等の画像形成装置に使用されるトナー供給装置については各種形式の装置が提案されており、一般に、トナーカートリッジを含むトナー貯留部、トナー貯留部からのトナーを供給するトナー供給ローラ、トナー供給ローラから供給されたトナーを感光体ドラムの静電潜像に供給してトナー現像を行う現像ローラから構成されている。かかるトナー供給装置の一例について図７に基づき説明する。図７は従来のトナー供給装置の要部を模式的に示す説明図である。
【０００３】
図７において、トナー供給装置はトナーを収納するとともに、幅方向のほぼ中央位置にトナー供給口用の孔が形成されたトナーカートリッジ１００を有し、トナーカートリッジ１００内には、トナーを撹拌してトナー供給口１０１からトナーを現像室１０２側に供給するアジテータ１０３が設けられている。また、フレームＦには、トナーカートリッジ１００のトナー供給用孔に対応してトナー供給用孔が形成されており、２つのトナー供給用孔によりトナー供給孔１０１が構成される。上フレームＦ１と下フレームＦ２とにより閉塞された現像室１０２内で下方位置にはトナー供給ローラ１０４が回転可能に配置されており、このトナー供給ローラ１０４はトナー供給口１０１から供給されたトナーを現像ローラ１０５に供給する。
【０００４】
また、前記現像ローラ１０５の上方で上フレームＦ１の内壁には、固定部材１０６を介してブレード１０７が固定されており、かかるブレード１０７は、現像ローラ１０５の表面に供給されたトナー層の層厚を規制する作用を行う。更に、現像ローラ１０５は感光体ドラム１０８と接触するように配置されており、感光体ドラム表面には、画像データに基づいてレーザ光をスキャニングするレーザ発光装置（図示せず）により静電潜像が形成される。現像ローラ１０５は、感光体ドラム１０８の表面に形成された静電潜像にトナーを供給して画像のトナー現像を行い、また、感光体ドラム１０８の表面上でトナー現像された画像は、給紙部（図示せず）から送給された用紙上に転写されて画像の形成が行われるものである。
【０００５】
ここに、前記トナー供給ローラ１０４、現像ローラ１０５及びブレード１０７は、上フレームＦ１と下フレームＦ２とからなるフレームＦを介して一体化されて１つのユニットに構成されており、従って、現像ローラ１０５を感光体ドラム１０８に当接するについては、バネ等の付勢手段を使用してユニット全体を図７中右方向に付勢することにより現像ローラ１０５を感光体ドラム１０８に当接するように構成されている。また、前記のようにトナー供給ローラ１０４等を一体化したユニットと感光体ドラム１０８とは、更に別の他のユニットを使用して一体化されている。このように、従来のトナー供給装置では２つのユニットが必要である。
【０００６】
また、画像形成装置の製造時においては、図７に示すように、トナー供給ローラ１０４等を内蔵する前記１つのユニットを付勢手段により付勢して現像ローラ１０５を感光体ドラム１０８に当接させた状態まで組み立てられるとともに、かかる組立状態のままで製品の出荷等が行われている。従って、現像ローラ１０５と感光体ドラム１０８とは常時当接された状態に保持されることとなる。
更に、トナー供給ローラ１０４は、前記１つのユニットにおけるユニット側壁等に回転可能に支持されており、その支持構成としては、トナー供給ローラ１０４のローラ軸端部をユニット側壁に形成された凹部内に挿嵌される一般的な構成が採用されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来のトナー供給装置においては、トナー供給ローラ１０４、現像ローラ１０５等を一体化してなるユニット全体をバネ等の付勢手段を使用して付勢することにより、現像ローラ１０５を感光体ドラム１０８に当接する構成が採用されている。かかる構成によれば、ユニット内でトナー供給ローラ１０４と現像ローラ１０５の相互の位置関係を一旦設定すれば後に調整の必要はなくなり、また、ユニット全体を付勢することからトナーカートリッジ１００からのトナーの漏出の問題も回避することが可能ではある。
【０００８】
しかしながら、トナー供給ローラ１０４等を内蔵したユニット全体を付勢するには大きな付勢力を有する付勢手段が必要となり、また、かかるユニットと感光体ドラム１０８とを一体化する別の他のユニットが必要となる。従って、必然的にトナー供給装置のコストアップを招来してしまう問題がある。
【０００９】
また、従来のトナー供給装置では、製造の時点で現像ローラ１０５と感光体ドラム１０８は相互に当接された状態にあり、かかる状態で製品が出荷されて使用されるに至るまでの間は、現像ローラ１０５と感光体ドラム１０８との当接状態がそのまま存続されることとなる。このとき、現像ローラ１０５と感光体ドラム１０８との当接を解除させる手段は何ら設けられていない。これにより、現像ローラ１０５が永久変形したり、また、感光体ドラム１０８が汚損されたりする問題がある。
【００１０】
更に、トナー供給ローラ１０４を回転可能に支持する構成としては、トナー供給ローラ１０４のローラ軸端部をユニット側壁に形成された凹部内に挿嵌される一般的な構成が採用されているに過ぎず、従って、ユニット自体が変形するとローラ軸端部と凹部との間でこじれが発生するおそれが多分に存する。このように、ローラ軸端部と凹部との間でこじれが発生すると、トナー供給ローラ１０４のトルクアップを招来することとなり、この結果、現像ローラ１０５へのトナー供給に支障を来す等の種々の問題が発生する。
【００１１】
本発明は前記従来の問題点を解消するためになされたものであり、トナー供給ローラ、現像ローラ等の主要部品を回動可能な一対の支持板に支持することによりトナー供給ローラ、現像ローラ等の相互における適正な位置関係を保持したまま一体化可能であり、コストの低い簡単な構成をもって現像ローラを感光体ドラムに当接させて静電潜像のトナー現像を行うことが可能な画像形成装置におけるプロセスユニットを提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、現像ローラと感光体ドラムとを必要に応じて離間させることを可能とし、現像ローラが永久変形したり、また、感光体ドラムが汚損されたりすることを防止することが可能なプロセスユニットを提供することを目的とする。
【００１３】
更に、本発明は、各支持板にトナー供給ローラを回転可能に支持するについて、トナー供給ローラのローラ軸端部を球状端部に形成することにより、その球状端部と支持板の軸受け凹部との間でこじれ等の発生を防止することが可能であるとともに、トナー供給ローラから現像ローラへトナーを適正に供給することが可能なプロセスユニットを提供することを目的とする。
【００１４】
また、本発明は、現像ローラをギア列により回転駆動する際に、現像ローラに発生する回転モーメントが支持板を回転させる回転力として作用しないように、ギア列を支持板に配設することにより、簡単な構成をもって感光体ドラムに対して現像ローラを均一に当接させることが可能であり、もってトナー現像をムラなく均一に行うことが可能なプロセスユニットを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため請求項１に係るプロセスユニットは、感光体ドラム表面に形成された静電潜像に対してトナーを供給して静電潜像をトナー現像するとともに、感光体ドラム表面上でトナー現像された画像を用紙に転写して画像形成を行う画像形成装置に使用されるプロセスユニットであって、前記プロセスユニットは、ユニットフレームと、前記ユニットフレームに組み込まれる前記感光体ドラムと、トナー貯留部と、前記トナー貯留部からのトナーを供給するトナー供給ローラと、前記トナー供給ローラから供給されたトナーを前記感光体ドラムの静電潜像に供給してトナー現像を行う現像ローラと、前記トナー供給ローラ及び前記現像ローラを両側で支持するとともに、前記現像ローラが前記感光体ドラムに当接されるように回動可能に前記ユニットフレームに支持された一対の支持板と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項１のプロセスユニットでは、回動可能な一対の各支持板の両側でトナー供給ローラ及び現像ローラを支持するとともに、各支持板を回動させることにより現像ローラを感光体ドラムに当接可能に構成したので、トナー供給ローラと現像ローラの相互における適正な位置関係を保持したまま一体化してコストの低い簡単な構成をもって現像ローラを感光体ドラムに当接させて静電潜像のトナー現像を行うことが可能となる。
【００１７】
また、請求項２に係るプロセスユニットは、請求項１のプロセスユニットにおいて、前記現像ローラ上に当接してトナー層の層圧を規制するブレード部材が前記各支持板に固定されていることを特徴とする。請求項２のプロセスユニットでは、トナー供給ローラ、現像ローラに加えてブレード部材が各支持板に固定されているので、ブレード部材と現像ローラとの位置関係を常に適正に保持することが可能となる。
【００１８】
更に、請求項３に係るプロセスユニットは、請求項１又は請求項２のプロセスユニットにおいて、前記各支持板を前記感光体ドラム側に付勢する付勢部材が設けられ、前記現像ローラは前記付勢部材の付勢力を介して前記感光体ドラムに当接されることを特徴とする。請求項３のプロセスユニットでは、各支持板を付勢部材を介して付勢することにより現像ローラが感光体ドラムに当接されるので、付勢部材は各支持板を付勢するに必要な付勢力を有していればよく、従って、小さな付勢力の付勢部材を使用することである。
【００１９】
また、請求項４に係るプロセスユニットは、請求項３のプロセスユニットにおいて、前記各支持板に支持された前記トナー供給ローラ、前記現像ローラ、及び、前記感光体ドラムを収納するユニットケースと、前記各支持板に近接する前記ユニットケースの両壁に形成された開口と、前記各開口に挿嵌される離間部材とを有し、前記各離間部材が前記各開口に挿嵌された際に前記各離間部材の側端部と前記各支持板の端縁部とが当接することにより、前記現像ローラと前記感光体ドラムとは前記付勢部材の付勢力に抗して相互に離間されることを特徴とする。請求項４のプロセスユニットでは、各離間部材をユニットケースの開口に挿嵌すれば、離間部材の側端部と各支持板の端縁部とが当接して現像ローラと感光体ドラムとが付勢部材の付勢力に抗して相互に離間されるので、現像ローラと感光体ドラムとを必要に応じて離間させることが可能となり、これより現像ローラが永久変形したり、また、感光体ドラムが汚損されたりすることを防止することが可能となる。
【００２０】
更に、請求項５に係るプロセスユニットは、請求項３のプロセスユニットにおいて、前記トナー供給ローラはローラ軸体の周囲にローラ材を被覆してなり、ローラ軸体の端部は球状に形成されるとともにその球状端部は前記支持板に形成された軸受け凹部内に支持されていることを特徴とする。請求項５のプロセスユニットでは、各支持板にトナー供給ローラを回転可能に支持するについて、トナー供給ローラのローラ軸端部を球状端部に形成することにより、その球状端部と支持板の軸受け凹部との間でこじれ等の発生を防止することが可能となり、トナー供給ローラから現像ローラへトナーを適正に供給することが可能となる。
【００２１】
また、請求項６に係るプロセスユニットは、請求項３のプロセスユニットにおいて、前記現像ローラの回転駆動を行うとともに前記支持板の一方に回転可能に支持されたギア列を有し、前記ギア列は、前記現像ローラの回転駆動時に発生する回転モーメントが前記支持板を回転させる回転力として作用しないように前記支持板に配設されていることを特徴とする。請求項６のプロセスユニットでは、現像ローラをギア列により回転駆動する際に、現像ローラに発生する回転モーメントが支持板を回転させる回転力として作用しないように、ギア列を支持板に配設したので、簡単な構成をもって感光体ドラムに対して現像ローラを均一に当接させることが可能となってトナー現像をムラなく均一に行うことが可能となる。
【００２２】
また、請求項７に係るプロセスユニットは、請求項６のプロセスユニットにおいて、前記ギア列に発生する回転モーメントに基づく前記支持板を回転させる回転力は、前記付勢部材の付勢力の公差範囲内に設定されていることを特徴とする。このように現像ローラの回転駆動時に、ギア列に発生する回転モーメントに基づく支持板を回転させる回転力が、前記付勢部材の付勢力の公差範囲内に設定されていれば、ギア列に発生する回転モーメントを付勢部材の付勢力の範囲で吸収することが可能となり、従って、感光体ドラムに対して現像ローラを均一に当接させることが可能となってトナー現像をムラなく均一に行うことが可能となる。
【００２３】
また、請求項８に係るプロセスユニットは、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のプロセスユニットにおいて、前記トナー貯留部として前記ユニットフレームに着脱可能なトナーカートリッジを有することを特徴とする。
【００２４】
更に、請求項９に係る画像成形装置は、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のプロセスユニットが着脱可能なことを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置におけるプロセスユニットについて、本発明をレーザプリンタのプロセスユニットにつき具体化した実施形態に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。先ず、本実施形態に係るレーザプリンタの概略構成について図１、図２に基づき説明する。図１はレーザプリンタにおける主要構成部品の分解斜視図、図２はレーザプリンタの側断面図である。
【００２６】
図１において、レーザプリンタＰの本体ケース１は、メインフレーム１ａとメインカバー１ｂとを一体的に射出成形等で形成されてなる。メインフレーム１ａには、スキャナユニット２、プロセスユニット３、定着ユニット４、及び、給紙ユニット５が上面から装着される。また、メインカバー１ｂは、かかるメインフレーム１ａの四周（前後及び左右両側）外面を覆うものである。さらに、メインフレーム１ａの外面とメインカバー１ｂの内面とで形成される収納凹所３３には、駆動モータとギヤ列を含む駆動系ユニット６が、本体ケース１の下方から挿入されて装着固定される。また、プロセスユニット３の一対の各側壁３Ａ（図１中には一方のみを示す）には開口３Ｂが形成されており、各開口３Ｂには楔部材３Ｃが挿嵌される。ここに、各楔部材３Ｃは、後述するように、現像ローラ１９と感光体ドラム１２とを必要に応じて離間させる離間部材としての作用を有し、各楔部材３Ｃが開口３Ｂに挿嵌された際には、各楔部材３Ｃの側端部が各支持板３９の端縁部と当接され、これにより現像ローラ１９と感光体ドラム１２とは付勢バネ４０の付勢力に抗して相互に離間される（図３参照）。
【００２７】
また、メインフレーム１ａ及びメインカバー１ｂの上面をトップカバー７で覆っており、かかるトップカバー７には、メインフレーム１ａにて上向きに突出形成された操作パネル部１ｃを貫通させるための孔７ａ、及び、給紙ユニット５の基部を貫通させるための開口部７ｂとが形成されている。更に、トップカバー７の前部側（図１中、右方側）には、その両側にて内方に向かって突設された支持軸９ａを有する一対のブラケット９（図１中には、その一方のみを示す）が設けられており、各ブラケット９の支持軸９ａには、排紙トレイ８の両側に形成された各支持部８ａの支持孔８ｂが支持されている。これにより、排紙トレイ８は、トップカバー７に対して回動可能に支持される。また、トップカバー７の上面において、その両側部７ｃの上面と中央部７ｄの上面との間には段差７ｅが形成されており、かかる段差７ｅは、排紙トレイ８の不使用時において排紙トレイ８をトップカバー７の中央部７ｄ上に収納するための収納凹部７ｆ（図２参照）を構成する。これにより、排紙トレイ８は、その不使用時にトップカバー７側に収納位置まで回動させることにより収納凹部７ｆに収納され、また、その使用時に収納位置から収納方向と反対方向に回動させることにより定着ユニット４から排紙される用紙を順次スタックするスタック位置（図２参照）にセットされるものである。
【００２８】
次に、レーザプリンタＰの内部における概略構成について図２を参照して説明する。図２において、給紙ユニット５におけるフィーダーケース５ａ内には用紙５０が積層状態で収納されており、各用紙５０の先端は、フィーダーケース５ａ内に配設された付勢ばね１０ａを備えた支持板１０を介して給紙ローラ１１に向かって押圧されるとともに、駆動系ユニット６から動力伝達されて回転する給紙ローラ１１と用紙捌き部材６２とによって１枚ずつ分離される。分離された用紙５０は、上下一対のレジストローラ１３、１４にてプロセスユニット３に給送される。
【００２９】
ここに、プロセスユニット３は、スキャナユニット２に設けられた後述するレーザ光学系を介して画像データに従って感光体ドラム１２の表面に形成された静電潜像に対してトナーを供給することにより潜像のトナー現像を行うためのユニットである。具体的に説明すると、プロセスユニット３は、感光体ドラム１２とその上面に当接する転写ローラ１７、感光体ドラム１２の下方に配置されたスコロトロン型等の帯電器１８、給紙方向において感光体ドラム１２よりも上流側に配置された現像ローラ１９及びトナー供給ローラ２０を有する現像装置、更にその上流側に配置されたトナー貯留部としての着脱可能なトナーカートリッジ２１、感光体ドラム１２よりも下流側に配置されたクリーニング装置２２等から構成されている。
【００３０】
また、現像装置の現像室内において、トナー供給ローラ２０の上方に一対の下オーガローラ３４及び上オーガローラ３５が各支持板３９（図５参照）の間に回転可能に配置されている。下オーガローラ３４は、トナーカートリッジ２１からトナー供給口２１Ａ（トナーカートリッジ２１のほぼ中央位置に形成された孔とユニットフレーム２５に形成された孔とで構成される）を経て現像室に供給されたトナーを、トナー供給ローラ２０の上方でトナー供給口２１Ａの両側方向に搬送する作用を行い、また、上オーガローラ３５は、トナー供給口２１Ａの両側からトナー供給口２１Ａに向かってトナーを搬送する作用を行う。このように、各下オーガローラ３４、上オーガローラ３５を介してトナー供給口２１Ａから現像室側に供給されたトナーは、トナー供給ローラ２０の上方でその両側方向に搬送循環されるものであり、トナーは搬送循環されている間にトナー供給ローラ２０に被着しつつ供給されていく。かかる各下オーガローラ３４、上オーガローラ３５の詳細な構成については後述する。
【００３１】
現像ローラ１９の上方側で、後述する各支持板３９の間にはＬ字状のブレード固定部材３６が配設されており、このブレード固定部材３６によりブレード２４が締結ネジＮにより固定されている（図３参照）。ブレード固定部材３６及びブレード２４はレーザプリンタＰの幅方向（図２中、紙面に垂直な方向）に渡って設けられている。ブレード２４は、トナー供給ローラ２０から現像ローラ１９上に供給されたトナー層の層厚を所定厚に規制するためのものである。
【００３２】
更に、感光体ドラム１２の外周面は、帯電器１８にて形成された帯電層にスキャナユニット２からレーザービームを走査（スキャニング）することにより静電潜像が形成される。トナーカートリッジ２１内のトナーは、撹拌体２３により撹拌されてトナー供給口２１Ａから放出された後、トナー供給ローラ２０を介して現像ローラ１９の外周面に担持され、ブレード２４によってトナー層の厚さが規制される。感光体ドラム１２に形成された静電潜像は、現像ローラ１９からトナーが付着することによって顕像化され、転写ローラ１７と感光体ドラム１２の間を通る用紙５０に転写される。そして、感光体ドラム１２上に残ったトナーはクリーニング装置２２で回収される。
【００３３】
前記のように構成されるプロセスユニット３は、合成樹脂製のユニットフレーム２５に組み込むことによりカートリッジ化されており、このカートリッジ化したプロセスユニット３は前記メインフレーム１ａに対して着脱可能に装着される。
【００３４】
また、スキャナユニット２は公知のレーザ光学系を備えており、所定の画像データに基づきレーザ光学系のスキャニングを行って感光体ドラム１２の表面に静電潜像を形成するユニットである。具体的に説明すると、スキャナユニット２は前記プロセスユニット３の下方に配置されており、スキャナユニット２の上面にはスキャナカバー２６が取り付けられている。かかるスキャナカバー２６は、メインフレーム１ａにおける底板部２７の上流側に開口部のほとんどを被覆して固定されている。露光ユニットとしてのスキャナユニット２は、スキャナカバー２６の下面側に、レーザ発光部２８、ポリゴンミラー２９、レンズ３０、反射鏡３１等が配置されてなり、レーザ光は、スキャナカバー２６にて感光体ドラム１２の軸線に沿って延びるように形成された横長のスキャナ孔３２に挿嵌されたガラス板３３を通過してプロセスユニット３における感光体ドラム１２の外周面に照射される。これにより、画像データに従って感光体ドラム１２の外周面に静電潜像が露光形成される。このように、スキャナユニット２のレーザ光学系により感光体ドラム１２に形成された静電潜像に対しては、前記プロセスユニット３を介してトナーが供給され、静電潜像のトナー現像が行われる。
【００３５】
前記のようにプロセスユニット３に送給された用紙５０には、プロセスユニット３内で感光体ドラム１２に形成された静電潜像に基づくトナー画像が転写され、この後、定着ユニット４に送給される。定着ユニット４では、一対の加熱ローラ１５と押圧ローラ１６を介して用紙５０上に転写されたトナー画像の熱定着が行われる。この後、画像形成された用紙５０は、各ローラ１５、１６によりスタック位置にある排紙トレイ８上に順次スタックされつつ排紙される。ここで、図２において、給紙ユニット５から排紙トレイ８まで送給される用紙５０の軌跡Ｒが二点鎖線にて示されている。
【００３６】
次に、プロセスユニット３における現像室の詳細な構成について図３乃至図５に基づき説明する。図３はプロセスユニット３の側断面図、図４はトナー供給ローラ２０、現像ローラ１９を支持板に支持する支持構造を模式的に示す説明図、図５は現像室の内部を示す正面断面図である。現像室Ｄは、ユニットフレーム２５の上部フレーム２５Ａの下面に配置された上シール部材３７、ユニットフレーム２５の下部フレーム２５Ｂ、及び、現像室Ｄの両側に配置されスポンジ材から形成された一対のサイドシール部材３８（図５参照）により囲まれた空間で構成されている。また、トナー供給ローラ２０は、その両端にローラ軸２０Ａが形成されたローラ軸体２０Ｂの周囲にスポンジ材からなるローラ材２０Ｃを被覆することにより構成されており、各ローラ軸２０Ａはサイドシール部材３８の軸孔に挿嵌されるとともに、その外側にて下部フレーム２５Ｂに対して回動可能に取り付けられた一対の支持板３９に支持されている（図３、図４参照）。
【００３７】
ここで、各支持板３９について図３、図５に基づき説明する。各支持板３９は、本体ケース１の下フレーム１ｄに形成された支持軸１ｅに回動可能に支持されており、各支持板３９の回転中心は図３、図５中Ｃで示されている。また、図３に示すように、各支持板３９の左上部には切欠部３９Ａが設けられ、また、右下部には支持凹部３９Ｂが設けられている。切欠部３９Ａには付勢バネ４０が配置され、かかる付勢バネ４０を介して支持板３９は回転中心Ｃの回りに時計方向に付勢されている。また、支持凹部３９Ｂには現像ローラ１９が回転可能に支持されており、現像ローラ１９は、付勢バネ４０の付勢力により支持板３９が時計方向に回動付勢されることに基づいて、感光体ドラム１２の表面に当接される。この状態が図３中で実線にて示されている。また、前記した各楔部材３Ｃがプロセスユニット３の側壁３Ａにおける各開口３Ｂに挿嵌された場合には、図３に示すように、楔部材３Ｃの側端部が支持板３９の端縁部と当接する。これにより、各支持板３９は付勢バネ４０の付勢力に抗して反時計方向に回動され、現像ローラ１９と感光体ドラム１２とは相互に離間される。この状態が図３中で点線にて示されている。
【００３８】
次に、トナー供給ローラ２０、現像ローラ１９を各支持板３９に支持する支持構造について図４に基づき説明する。尚、図４においては一方の支持板３９における支持構造のみを示しているが、他方の支持板３９においても同一の支持構造が設けられている。図４（Ａ）において、トナー供給ローラ２０におけるローラ軸２０Ａの端部は球状に形成されて球状端部２０Ｄとされおり、また、支持板３９には球状端部２０Ｄを支持する軸受け凹部３９Ｃが形成されている。また、支持板３９に形成された軸受け孔３９Ｄ内には軸受け３９Ｅが嵌着されており、かかる軸受け３９Ｅには現像ローラ１９のローラ軸１９Ａが挿嵌されている。尚、現像ローラ１９のローラ軸１９Ａの端部には被動ギア４１が固着されており、この被動ギア４１は、後述するギア列を構成する。
【００３９】
前記のような支持構造において、各支持板３９に支持されたトナー供給ローラ２０を回転する場合、トナー供給ローラ２０のローラ軸２０Ａ端部は球状端部２０Ｄに形成されており、トナー供給ローラ２０の回転時にはその球状端部２０Ｄが軸受け凹部３９Ｃ内でスムーズに回動されるので、図４（Ｂ）に示すように支持板３９が傾斜した場合においても、球状端部２０Ｄと支持板３９の軸受け凹部３９Ｃとの間でこじれ等が発生することを防止することができる。これにより、トナー供給ローラ２０のトルクがアップすることなくトナー供給ローラ２０から現像ローラ１９へトナーを適正に供給することができる。
【００４０】
また、図５に示すように、下オーガローラ３４において、その中央位置３４Ｃはトナー供給口２１Ａの形成位置（トナー供給口２１Ａの中央位置）にほぼ一致しており、中央位置３４Ｃから両端に向かって螺旋状に形成された螺旋歯３４Ａを有するとともに、そのローラ軸３４Ｂは、トナー供給ローラ２０と同様、各支持板３９に支持されている。これにより下オーガローラ３４が図３中時計方向に回転された際には、トナー供給口２１Ａから供給されたトナーは、トナー供給ローラ２０の上方にて螺旋歯３４Ａの螺旋方向に従って順次現像室Ｄの両側方向（矢印Ａ方向）に搬送される。また、上オーガローラ３５において、その中央位置３５Ｃはトナー供給口２１Ａの形成位置（トナー供給口２１Ａの中央位置）にほぼ一致しており、その両端から中央位置３５Ｃに向かって螺旋状に形成された螺旋歯３５Ａを有するとともに、そのローラ軸３５Ｂは、前記と同様、各支持板３９に支持されている。これにより上オーガローラ３５が図３中時計方向に回転された際には、前記のように下オーガローラ３４により現像室Ｄの両側方向に搬送されたトナーの量が増加して上オーガローラ３５にまで達すると、かかるトナーが、螺旋歯３５Ａの螺旋方向に従ってトナー供給口２１Ａに向かって（矢印Ｂ方向に）順次搬送される。このとき、トナーの一部は、トナー供給口２１Ａからトナーカートリッジ２１内に戻される。このように、画像の現像に使用されないトナーは、前記のように搬送循環されてトナー供給口２１Ａ内に戻されることから、トナーが現像室Ｄ内に長時間滞留することはなく、従って、トナーカートリッジ２１から常時新鮮なトナーが供給され得る。尚、トナーがトナー供給口２１Ａ内に戻されない場合であっても、前記のように下オーガローラ３４と上オーガローラ３５によりトナーの撹拌、循環が行われていることから、現像室Ｄ内でトナーが固まったりすることなくトナーの流動性は良好に保持され得る。
【００４１】
前記したように、各支持板３９にトナー供給ローラ２０、各下、上オーガローラ３４、３５、及び現像ローラ１９を一体に支持するとともに、各支持板３９を支持軸１ｅの回りに回動可能として現像ローラ１９を感光体ドラム１２に当接可能に構成したので、トナー供給ローラ２０と現像ローラ１９の相互における適正な位置関係を保持したまま一体化してコストの低い簡単な構成をもって現像ローラ１９を感光体ドラム１２に当接させて静電潜像のトナー現像を行うことができる。また、トナー供給ローラ２０、現像ローラ１９に加えて、各下、上オーガローラ３４、３５、及びブレード２４を各支持板３９に支持するように構成したので、各部材の間における位置関係の調整をユニットとして容易に行うことができるともに、メンテナンス等も簡単に行うことができる。更に、ブレード２４と現像ローラ１９との位置関係を常に適正に保持することができる。
【００４２】
また、現像ローラ１９を感光体ドラム１２に当接するには、各支持板３９を付勢バネ４０を介して時計方向に付勢することにより現像ローラ１９が感光体ドラム１２に当接されるので、付勢バネ４０としては各支持板３９を付勢するに充分な付勢力を有していればよく、従って、小さな付勢力の付勢バネ４０を使用することが可能となって精度良く現像ローラ１９を感光体ドラム１２に当接することができる。
【００４３】
更に、各楔部材３Ｃを開口３Ｂに挿嵌すれば、楔部材３Ｃの側端部と各支持板３９の端縁部とが当接して現像ローラ１９と感光体ドラム１２とは付勢バネ４０の付勢力に抗して相互に離間されるので、現像ローラ１９と感光体ドラム１２とを必要に応じて離間させることが可能となり、これより現像ローラ１９が永久変形したり、また、感光体ドラム１２が現像ローラ１９に汚損されたりすることを防止することができるものである。
【００４４】
また、各下オーガローラ３４、上オーガローラ３５は、トナー供給口２１Ａから現像室Ｄ内に供給されたトナーをトナー供給ローラ２０の上方で搬送循環する作用を行うものであり、これによりトナーを局部的に滞留させることなくトナー供給ローラ２０の全体に渡って均一にトナーを供給して被着させることができる。また、各下オーガローラ３４、上オーガローラ３５を介してトナーがトナー供給ローラ２０の上方でその両側方向に搬送循環させられることに基づき、トナー供給ローラ２０の全体に渡って常時新鮮なトナーを均一に被着させることができ、これにより現像ローラ１９及び感光体ドラム１２表面の静電潜像に対してもトナーを均一に供給することが可能となって良好な画質を有する画像を長期に渡って形成することができるものである。
【００４５】
更に、トナーカートリッジ２１におけるトナー供給口２１Ａの形成位置（トナー供給口２１Ａの中央位置）と各下オーガ部材３４及び上オーガ部材３５の中央位置３４Ｃ、３５Ｃとがほぼ一致していることから、トナー供給口２１Ａから排出されたトナーを各下オーガ部材３４及び上オーガ部材３５を介してトナー供給ローラ２０の上方で効率的に搬送循環することができる。
【００４６】
続いて、前記現像ローラ１９を回転させるべく支持板３９に配設されたギア列の構成について図６に基づき説明する。図６は支持板３９に配設されたギア列を模式的に示す説明図である。図６において、現像ローラ１９のローラ軸１９Ａには被動ギア４１が固着されており、この被動ギア４１にはギア歯４１Ａが形成されている。被動ギア４１は、現像ローラ１９と共に時計方向に回転される。このとき、被動ギア４１の回転中心はＥ１で示されている。また、被動ギア４１が時計方向に回転した時には、矢印Ｆ方向に回転力が作用し、この回転力は、支持板３９の回転中心Ｃと被動ギア４１の回転中心Ｅ１との距離Ｘに基づき、支持板３９を反時計方向に回転させるモーメントを発生する。ここに、支持板３９に作用する回転力の内、時計方向に作用する回転力を便宜的に「正」とする。
【００４７】
また、被動ギア４１のギア歯４１Ａに噛合するギア歯４２Ａが形成されるとともに、ギア歯４２Ａの外側に更にギア歯４２Ｂが形成され、回転中心Ｅ２の回りに反時計方向に回転される被動ギア４２が、支持板３９に回転可能に配設されている。この被動ギア４２が反時計方向に回転した時には、矢印Ｇ方向に回転力が作用し、この回転力は、支持板３９の回転中心Ｃと被動ギア４２の回転中心Ｅ２との距離Ｙに基づき、支持板３９を時計方向に回転させるモーメントを発生する。ここに、支持板３９を反時計方向に作用する回転力を便宜的に「負」とする。これらの各被動ギア４１、４２によりギア列Ｋが構成される。
【００４８】
更に、ギア歯４２Ｂに噛合されるギア歯４３Ａを有し、駆動モータ（図示せず）を介して回転中心Ｅ３の回りに時計方向に回転される駆動ギア４３が支持板３９以外の部分に配置されている。
【００４９】
また、図６において、被動ギア４１の回転に基づき支持板３９を反時計方向に回転させようとする回転モーメント、及び、被動ギア４２の回転に基づき支持板３９を時計方向に回転させようとする回転モーメントは、共に前記した付勢バネ４０の後端部（左端部）に対応する作用点Ｈに作用する。尚、作用点Ｈと支持板３９の回転中心Ｃとの間の距離はＩで示される。
【００５０】
前記構成において、駆動ギア４３が時計方向に回転すると、ギア歯４３Ａ及びギア歯４２Ｂを介して被動ギア４２が反時計方向に回転される。このとき、被動ギア４２の回転に基づき支持板３９を回転させる回転力は矢印Ｇ方向に作用し、また、回転中心Ｅ２と回転中心Ｃとの距離Ｙに基づき支持板３９を回転中心Ｃの回りに時計方向に回転させる回転モーメントが発生する。具体例を挙げると、図６に示す場合において、矢印Ｇ方向に作用する回転力として２７５６ｇｆが実測され、また、距離Ｙは０．１９ｃｍであった。これにより、回転モーメントは、２７５６ｇｆ×０．１９ｃｍに基づき、５２３．５ｇｆｃｍとなる。
【００５１】
また、前記のように被動ギア４２が反時計方向に回転されることに基づき、ギア４２Ａ及びギア４１Ａを介して被動ギア４１が時計方向に回転される。このとき、被動ギア４１の回転に基づき支持板３９を回転させる回転力は矢印Ｆ方向に作用し、また、回転中心Ｅ１と回転中心Ｃとの距離Ｘに基づき支持板３９を回転中心Ｃの回りに反時計方向に回転させる回転モーメントが発生する。具体的には、図６に示す場合において、矢印Ｆ方向に作用する回転力として２５４０ｇｆが実測され、また、距離Ｘは０．２３ｃｍであった。これにより、回転モーメントは、−２５４０ｇｆ×０．２３ｃｍにより、−５７６．６ｇｆｃｍとなる。ここに、回転力が支持板３９を反時計方向に回転させるように作用するので、「負」としている。
【００５２】
前記したところにより、作用点Ｈに作用する回転力は、前記のように計算された各回転モーメントを加算した値を作用点Ｈと回転中心Ｃとの距離Ｉ（３．６４６ｃｍが実測された）で除することにより得られる。具体的には、（５２３．５ｇｆｃｍ−５７６．６ｇｆｃｍ）／３．６４６ｃｍにより計算され、その結果は、−１４．５ｇｆとなる。この値からすれば、支持板３９に前記のようなギア列Ｋを配設した場合、全体として支持板３９を反時計方向に回転させる回転力が作用することとなる。ここに、作用点Ｈは付勢バネ４０の後端部に対応するが、付勢バネ４０の付勢力は、２５０ｇ程度に設定されている。かかる付勢バネ４０の付勢力を勘案すると、前記のように計算された回転力の値（−１４．５ｇｆ）は、付勢バネ４０の付勢力の５％程度となる。一方、付勢バネ４０の付勢力には、その製造ばらつき等を考慮して、通常±１０％程度の公差が見込まれているのが一般的である。これよりすれば、前記回転力の値（−１４．５ｇｆ）は、付勢バネ４０の公差範囲内に設定されていることとなる。従って、前記のように支持板３９にギア列Ｋを配設すれば、現像ローラ１９の回転駆動時にギア列Ｋを介して発生される回転モーメントは、殆ど支持板３９を回転させる回転力として作用することはなくなるものである。
【００５３】
これより、支持板３９は付勢バネ４０の付勢力のみにより時計方向に付勢されることとなり、従って、現像ローラ１９を均一に感光体ドラム１２に対して当接することができ、トナー現像をムラなく均一に行うことができる。また、現像ローラ１９の回転駆動時にギア列Ｋを介して発生される回転力は、付勢バネ４０の付勢力の公差範囲内に設定されていることから、ギア列Ｋに発生する回転モーメントに基づく回転力を付勢バネ４０の付勢力の範囲内で吸収することができ、従って、感光体ドラム１２に対して現像ローラ１９を均一に当接させることが可能となってトナー現像をムラなく均一に行うことができる。
【００５４】
以上詳細に説明した通り本実施形態に係るプロセスユニットでは、回転中心Ｃの回りに回動可能な一対の各支持板３９の両側でトナー供給ローラ２０、各下、上オーガローラ３４、３５、及び現像ローラ１９を一体に支持するとともに、各支持板３９を支持軸１ｅの回りに回動可能として現像ローラ１９を感光体ドラム１２に当接可能に構成したので、トナー供給ローラ２０と現像ローラ１９の相互における適正な位置関係を保持したまま一体化してコストの低い簡単な構成をもって現像ローラ１９を感光体ドラム１２に当接させて静電潜像のトナー現像を行うことができる。また、トナー供給ローラ２０、現像ローラ１９に加えて、各下、上オーガローラ３４、３５、及びブレード２４を各支持板３９に支持するように構成したので、各部材の間における位置関係の調整をユニットとして容易に行うことができるともに、メンテナンス等も簡単に行うことができる。更に、ブレード２４と現像ローラ１９との位置関係を常に適正に保持することができる。
【００５５】
また、現像ローラ１９を感光体ドラム１２に当接するには、各支持板３９を付勢バネ４０を介して時計方向に付勢することにより現像ローラ１９が感光体ドラム１２に当接されるので、付勢バネ４０としては各支持板３９を付勢するに充分な付勢力を有していればよく、従って、小さな付勢力の付勢バネ４０を使用することが可能となって精度良く現像ローラ１９を感光体ドラム１２に付勢することができる。
【００５６】
更に、各楔部材３Ｃを開口３Ｂに挿嵌すれば、楔部材３Ｃの側端部と各支持板３９の端縁部とが当接して現像ローラ１９と感光体ドラム１２とは付勢バネ４０の付勢力に抗して相互に離間されるので、現像ローラ１９と感光体ドラム１２とを必要に応じて離間させることが可能となり、これより現像ローラ１９が永久変形したり、また、感光体ドラム１２が汚損されたりすることを防止することができるものである。
【００５７】
また、各支持板３９にトナー供給ローラ２０を回転可能に支持するについて、トナー供給ローラ２０のローラ軸２０Ａ端部を球状端部２０Ｄに形成することにより、その球状端部２０Ｄと支持板３９の軸受け凹部３９Ｃとの間でこじれ等の発生を防止することが可能となり、トナー供給ローラ２０から現像ローラ１９へトナーを適正に供給することができる。
【００５８】
更に、現像ローラ１９をギア列Ｋにより回転駆動する際に、現像ローラ１９に発生する回転モーメントが支持板３９を回転させる回転力として作用しないように、ギア列Ｋを支持板３９に配設したので、支持板３９は付勢バネ４０の付勢力のみにより時計方向に付勢されることとなり、従って、現像ローラ１９を均一に感光体ドラム１２に対して当接することができ、トナー現像をムラなく均一に行うことができる。また、現像ローラ１９の回転駆動時にギア列Ｋを介して発生される回転力は、付勢バネ４０の付勢力の公差範囲内に設定されていることから、ギア列Ｋに発生する回転モーメントに基づく回転力を付勢バネ４０の付勢力の範囲内で吸収することができ、従って、感光体ドラム１２に対して現像ローラ１９を均一に当接させることが可能となってトナー現像をムラなく均一に行うことができる。
【００５９】
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明した通り請求項１のプロセスユニットでは、回動可能な一対の各支持板の両側でトナー供給ローラ及び現像ローラを支持するとともに、各支持板を回動させることにより現像ローラを感光体ドラムに当接可能に構成したので、トナー供給ローラと現像ローラの相互における適正な位置関係を保持したまま一体化してコストの低い簡単な構成をもって現像ローラを感光体ドラムに当接させて静電潜像のトナー現像を行うことができる。
【００６１】
また、請求項２に係るプロセスユニットでは、トナー供給ローラ、現像ローラに加えてブレード部材が各支持板に固定されているので、ブレード部材と現像ローラとの位置関係を常に適正に保持することができる。
【００６２】
更に、請求項３に係るプロセスユニットでは、各支持板を付勢部材を介して付勢することにより現像ローラが感光体ドラムに当接されるので、付勢部材は各支持板を付勢するに充分な付勢力を有していればよく、従って、小さな付勢力の付勢部材を使用することが可能となって精度良く現像ローラと感光体ドラムとを付勢することができる。
【００６３】
また、請求項４に係るプロセスユニットでは、各離間部材をユニットケースの開口に挿嵌すれば、離間部材の側端部と各支持板の端縁部とが当接して現像ローラと感光体ドラムとが付勢部材の付勢力に抗して相互に離間されるので、現像ローラと感光体ドラムとを必要に応じて離間させることが可能となり、これより現像ローラが永久変形したり、また、感光体ドラムが汚損されたりすることを防止することができる。
【００６４】
更に、請求項５に係るプロセスユニットでは、各支持板にトナー供給ローラを回転可能に支持するについて、トナー供給ローラのローラ軸端部を球状端部に形成することにより、その球状端部と支持板の軸受け凹部との間でこじれ等の発生を防止することが可能となり、トナー供給ローラから現像ローラへトナーを適正に供給することができる。
【００６５】
また、請求項６に係るプロセスユニットでは、現像ローラをギア列により回転駆動する際に、現像ローラに発生する回転モーメントが支持板を回転させる回転力として作用しないように、ギア列を支持板に配設したので、簡単な構成をもって感光体ドラムに対して現像ローラを均一に当接させることが可能となってトナー現像をムラなく均一に行うことができる。
【００６６】
また、請求項７に係るプロセスユニットでは、現像ローラの回転駆動時に、ギア列に発生する回転モーメントに基づく支持板を回転させる回転力が、付勢部材の付勢力の公差範囲内に設定されていれば、ギア列に発生する回転モーメントを付勢部材の付勢力の範囲で吸収することが可能となり、従って、感光体ドラムに対して現像ローラを均一に当接させることが可能となってトナー現像をムラなく均一に行うことができる。
【００６７】
また、請求項８に係るプロセスユニットでは、着脱可能に設けられたトナーカートリッジをトナー貯留部として用い、静電潜像のトナー現像を行うことができる。
【００６８】
更に、請求項９に係る画像形成装置では、トナー供給ローラと現像ローラの相互における適正な位置関係を保持したまま一体化してコストの低い簡単な構成をもって現像ローラを感光体ドラムに当接させて静電潜像のトナー現像を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザプリンタにおける主要構成部品の分解斜視図である。
【図２】レーザプリンタの側断面図である。
【図３】プロセスユニットの側断面図である。
【図４】トナー供給ローラ、現像ローラを支持板に支持する支持構造を模式的に示す説明図である。
【図５】現像室の内部を示す正面断面図である。
【図６】支持板に配設されたギア列を模式的に示す説明図である。
【図７】従来のトナー供給装置の要部を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
１ 本体ケース
３ プロセスユニット
３Ａ 側壁
３Ｂ 開口
３Ｃ 楔部材
１２ 感光体ドラム
１９ 現像ローラ
２０ トナー供給ローラ
２０Ａ ローラ軸
２０Ｄ 球状端部
２１ トナーカートリッジ
２１Ａ トナー供給口
２４ ブレード
２５ ユニットフレーム
３９ 支持板
３９Ｃ 軸受け凹部
４０ 付勢バネ
４１ 被動ギア
４１Ａ ギア歯
４２ 被動ギア
４２Ａ、４２Ｂ ギア歯
４３ 駆動ギア
４３Ａ ギア歯
Ｃ 支持板の回転中心
Ｄ 現像室
Ｅ１ 被動ギア４１の回転中心
Ｅ２ 被動ギア４２の回転中心
Ｅ３ 駆動ギア４３の回転中心
Ｆ、Ｇ 回転力の作用方向
Ｈ 作用点
Ｋ ギア列
Ｐ レーザプリンタ
Ｘ 回転中心Ｃと回転中心Ｅ１との距離
Ｙ 回転中心Ｃと回転中心Ｅ２との距離
Claims (9)
- 感光体ドラム表面に形成された静電潜像に対してトナーを供給して静電潜像をトナー現像するとともに、感光体ドラム表面上でトナー現像された画像を用紙に転写して画像形成を行う画像形成装置に使用されるプロセスユニットであって、
前記プロセスユニットは、
ユニットフレームと、
前記ユニットフレームに組み込まれる前記感光体ドラムと、
トナー貯留部と、
前記トナー貯留部からのトナーを供給するトナー供給ローラと、
前記トナー供給ローラから供給されたトナーを前記感光体ドラムの静電潜像に供給してトナー現像を行う現像ローラと、
前記トナー供給ローラ及び前記現像ローラを両側で支持するとともに、前記現像ローラが前記感光体ドラムに当接されるように回動可能に前記ユニットフレームに支持された一対の支持板と、
を備えたことを特徴とするプロセスユニット。 - 前記現像ローラ上に当接してトナー層の層圧を規制するブレード部材が前記各支持板に固定されていることを特徴とする請求項１記載のプロセスユニット。
- 前記各支持板を前記感光体ドラム側に付勢する付勢部材が設けられ、前記現像ローラは前記付勢部材の付勢力を介して前記感光体ドラムに当接されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のプロセスユニット。
- 前記各支持板に支持された前記トナー供給ローラ、前記現像ローラ、及び、前記感光体ドラムを収納するユニットケースと、
前記各支持板に近接する前記ユニットケースの両壁に形成された開口と、
前記各開口に挿嵌される離間部材とを有し、
前記各離間部材が前記各開口に挿嵌された際に前記各離間部材の側端部と前記各支持板の端縁部とが当接することにより、前記現像ローラと前記感光体ドラムとは前記付勢部材の付勢力に抗して相互に離間されることを特徴とする請求項３記載のプロセスユニット。 - 前記トナー供給ローラはローラ軸体の周囲にローラ材を被覆してなり、ローラ軸体の端部は球状に形成されるとともにその球状端部は前記支持板に形成された軸受け凹部内に支持されていることを特徴とする請求項３記載のプロセスユニット。
- 前記現像ローラの回転駆動を行うとともに前記支持板の一方に回転可能に支持されたギア列を有し、前記ギア列は、前記現像ローラの回転駆動時に発生する回転モーメントが前記支持板を回転させる回転力として作用しないように前記支持板に配設されていることを特徴とする請求項３記載のプロセスユニット。
- 前記ギア列に発生する回転モーメントに基づく前記支持板を回転させる回転力は、前記付勢部材の付勢力の公差範囲内に設定されていることを特徴とする請求項６記載のプロセスユニット。
- 前記トナー貯留部として前記ユニットフレームに着脱可能なトナーカートリッジを有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のプロセスユニット。
- 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のプロセスユニットが着脱可能な画像形成装置。
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