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発明の名称 プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−161131
公開日 平成11年(1999)6月18日
出願番号 特願平9−343811
出願日 平成9年(1997)11月29日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】高梨 幸雄
発明者 日下田 明 / 佐藤 実 / 野田 晋弥
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 電子写真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おいて、電子写真感光体と、前記電子写真感光体に帯電を行うための帯電手段と、前記電子写真感光体に形成された潜像を現像する為の現像手段と、前記電子写真感光体と帯電手段と現像手段とを取り付けるためのカートリッジフレームと、前記電子写真画像形成装置本体にプロセスカートリッジが装着された際に、前記電子写真画像形成装置本体に設けられた装置本体カップリング部材の回転によりその装置本体カップリング部材と結合して電子写真感光体を回転させる駆動力を受けるカートリッジカップリング部材と、前記カートリッジカップリング部材が装置本体カップリング部材と結合した状態で前記装置本体カップリング部材に設けられた本体アース接点と係合して電子写真画像形成装置本体との間において前記カートリッジカップリング部材側で電子写真感光体のアースをとるためのドラムアース接点と、を備え、さらに、前記電子写真画像形成装置本体から前記帯電手段に印加する帯電バイアスを受ける為の帯電バイアス接点と、前記電子写真画像形成装置本体から前記現像手段に印加する現像バイアスを受ける為の現像バイアス接点と、前記電子写真画像形成装置本体にプロセスカートリッジが装着されたことを前記電子写真画像形成装置本体に伝達するための被検出接点とが、前記電子写真画像形成装置本体に装着されたプロセスカートリッジの姿勢に対してカートリッジカップリング部材の近傍でカートリッジフレームの下面若しくは略下面に配置してあることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項2】 前記カートリッジフレームは第一のカートリッジフレームと第二のカートリッジフレームとを有し、前記電子写真感光体と前記帯電バイアス接点は前記第一のカートリッジフレームに設けられており、前記現像バイアス接点と前記被検出接点は前記第二のカートリッジフレームに設けられており、そして前記第一のカートリッジフレームと第二のカートリッジフレームは互いに揺動可能に連結されている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】 前記ドラムアース接点は前記カートリッジカップリング部材に設けられた穴に貫入された棒状のアース接点を有し、このアース接点に連結されたアース板を介して前記電子写真感光体と電気的に接続されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項4】 前記カートリッジカップリング部材は前記画像形成装置本体に設けられたモータにより回転駆動される装置本体カップリング部材に設けた断面が多角形のねじれた穴に結合する多角柱の突起を前記電子写真感光体の回転軸線上に有することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1つに記載のプロセスカートリッジ。
【請求項5】 前記カートリッジカップリング部材は前記画像形成装置本体に設けられたモータにより回転駆動される装置本体カップリング部材に設けた多角柱のねじれた突起に結合する断面が多角形の穴を前記電子写真感光体の回転軸線上に有することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1つに記載のプロセスカートリッジ。
【請求項6】 前記カートリッジカップリング部材は前記画像形成装置本体に設けられたモータにより回転駆動される装置本体カップリング部材に設けた断面が多角形の穴に結合する多角柱の突起を前記電子写真感光体の回転軸線上に有することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1つに記載のプロセスカートリッジ。
【請求項7】 前記カートリッジカップリング部材は前記画像形成装置本体に設けられたモータにより回転駆動される装置本体カップリング部材に設けた多角柱の突起に結合する断面が多角形の穴を前記電子写真感光体の回転軸線上に有することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1つに記載のプロセスカートリッジ。
【請求項8】 前記プロセスカートリッジはさらにクリーニング手段を有し、このクリーニング手段と前記電子写真感光体と前記帯電手段と前記現像手段とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを前記電子写真画像形成装置本体に対して着脱可能とすることを特徴とする請求項1乃至7の何れか1つに記載のプロセスカートリッジ。
【請求項9】 プロセスカートリッジを着脱可能であって、記録媒体に画像を形成するための電子写真画像形成装置において、a.電子写真感光体と、前記電子写真感光体に帯電を行うための帯電手段と、前記電子写真感光体に形成された潜像を現像する為の現像手段と、前記電子写真感光体と帯電手段と現像手段とを取り付けるためのカートリッジフレームと、前記電子写真画像形成装置本体にプロセスカートリッジが装着された際に、前記電子写真画像形成装置本体に設けられた装置本体カップリング部材の回転によりその装置本体カップリング部材と結合して電子写真感光体を回転させる駆動力を受けるカートリッジカップリング部材と、前記カートリッジカップリング部材が装置本体カップリング部材と結合した状態で前記装置本体カップリング部材に設けられた本体アース接点と係合して電子写真画像形成装置本体との間において前記カートリッジカップリング部材側で電子写真感光体のアースをとるためのドラムアース接点と、を備え、さらに、前記電子写真画像形成装置本体から前記帯電手段に印加する帯電バイアスを受ける為の帯電バイアス接点と、前記電子写真画像形成装置本体から前記現像手段に印加する現像バイアスを受ける為の現像バイアス接点と、前記電子写真画像形成装置本体にプロセスカートリッジが装着されたことを前記電子写真画像形成装置本体に伝達するための被検出接点とが、前記電子写真画像形成装置本体に装着されたプロセスカートリッジの姿勢に対してカートリッジカップリング部材の近傍でカートリッジフレームの下面若しくは略下面に配置してあるプロセスカートリッジを、取り外し可能に装着するための装着手段と、b.前記装着手段に装着されたプロセスカートリッジの有する前記ドラムアース接点と係合して電気的に接続するための本体アース接点と、c.前記装着手段に装着されたプロセスカートリッジの有する前記帯電バイアス接点と電気的に接続するための本体帯電バイアス接点と、d.前記装着手段に装着されたプロセスカートリッジの有する前記現像バイアス接点と電気的に接続するための本体現像バイアス接点と、e.前記装着手段に装着されたプロセスカートリッジの有する前記被検出接点と電気的に接続するための本体検出接点と、f.前記装置本体カップリング部材を回転駆動するための駆動源と、g.前記記録媒体を搬送するための搬送手段と、を有することを特徴とする電子写真画像形成装置。
【請求項10】 前記装置本体カップリング部材は前記プロセスカートリッジの電子写真感光体の回転軸線上で前記カートリッジカップリング部材に設けた多角柱のねじれた突起に結合する断面が多角形の穴を有することを特徴とする請求項9に記載の電子写真画像形成装置。
【請求項11】 前記本体カップリング部材は前記プロセスカートリッジの電子写真感光体の回転軸線上で前記カートリッジカップリング部材に設けた断面が多角形のねじれた穴に結合する多角柱の突起を有することを特徴とする請求項9に記載の電子写真画像形成装置。
【請求項12】 前記装置本体カップリング部材は前記プロセスカートリッジの電子写真感光体の回転軸線上で前記カートリッジカップリング部材に設けた多角柱の突起に結合する断面が多角形の穴を有することを特徴とする請求項9に記載の電子写真画像形成装置。
【請求項13】 前記本体カップリング部材は前記プロセスカートリッジの電子写真感光体の回転軸線上で前記カートリッジカップリング部材に設けた断面が多角形の穴に結合する多角柱の突起を有することを特徴とする請求項9に記載の電子写真画像形成装置。
【請求項14】 前記本体アース接点は前記本体カップリング部材に設けられた穴に摺動可能に取り付けられていることを特徴とする請求項9乃至13の何れか1つに記載の電子写真画像形成装置。
【請求項15】 前記本体帯電バイアス接点、前記本体現像バイアス接点及び前記本体検出接点はそれぞれ電子写真画像形成装置本体に装着された前記プロセスカートリッジのカートリッジカップリング部材の近傍でカートリッジフレームの下面若しくは略下面に向けて付勢部材により付勢されていることを特徴とする請求項9乃至14の何れか1つに記載の電子写真画像形成装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真画像成形装置の電子写真画像成形装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジ及び該プロセスカートリッジを着脱可能な電子写真画像形成装置に関するものである。
【0002】ここで画像形成装置とは、電子写真画像形成プロセスを用いて、記録媒体に画像を形成するものである。そして、電子写真画像形成装置としては、電子写真複写機、電子写真プリンター(例えば、LEDプリンター、レーザービームプリンター等)、電子写真ファクシミリ、及び、電子写真ワードプロセッサ等が含まれる。
【0003】ここでプロセスカートリッジは、使用者自身によって電子写真画像形成装置本体に対する着脱を行うことができるから、電子写真画像形成装置本体のメンテナンスを容易に行うことができる。
【0004】
【従来の技術】従来より、電子写真複写機等の電子写真画像形成装置においては、その使用が長時間に及ぶと、電子写真感光体ドラムの交換、現像器の交換、または現像剤であるトナーの補給、帯電器の清掃、廃トナーが溜まったクリーニング容器の交換、その他電子写真感光体ドラム周りの調整が必要であった。
【0005】そこで、従来、電子写真画像形成プロセスを用いた電子写真画像形成装置においては、電子写真感光体ドラム及びそれ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、このカートリッジを電子写真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。このプロセスカートリッジ方式によれば、装置のメンテナンスをサービスマンによらずユーザー自身で行うことができるので、格段に操作性を向上することができた。そこでこのプロセスカートリッジ方式は電子写真画像形成装置において広く用いられている。
【0006】一方、このプロセスカートリッジ方式において、プロセスカートリッジを電子写真画像形成装置本体に着脱するにあたって、その操作性を容易にすることが望まれている。またさらに、プロセスカートリッジを電子写真画像形成装置本体に装着した際に、プロセスカートリッジと電子写真画像形成装置本体との電気的接続をより一層確実に又より一層精度よく行うことが望まれている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記要望に応えるものである。本発明の目的は、プロセスカートリッジを電子写真画像形成装置本体に装着した際に、プロセスカートリッジと電子写真画像形成装置本体との電気的接続をより一層確実に、より一層精度よく行うことのできるプロセスカートリッジ及び該プロセスカートリッジを着脱可能な電子写真画像形成装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、下記の構成を特徴とするプロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置である。
【0009】〔1〕:電子写真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おいて、電子写真感光体と、前記電子写真感光体に帯電を行うための帯電手段と、前記電子写真感光体に形成された潜像を現像する為の現像手段と、前記電子写真感光体と帯電手段と現像手段とを取り付けるためのカートリッジフレームと、前記電子写真画像形成装置本体にプロセスカートリッジが装着された際に、前記電子写真画像形成装置本体に設けられた装置本体カップリング部材の回転によりその装置本体カップリング部材と結合して電子写真感光体を回転させる駆動力を受けるカートリッジカップリング部材と、前記カートリッジカップリング部材が装置本体カップリング部材と結合した状態で前記装置本体カップリング部材に設けられた本体アース接点と係合して電子写真画像形成装置本体との間において前記カートリッジカップリング部材側で電子写真感光体のアースをとるためのドラムアース接点と、を備え、さらに、前記電子写真画像形成装置本体から前記帯電手段に印加する帯電バイアスを受ける為の帯電バイアス接点と、前記電子写真画像形成装置本体から前記現像手段に印加する現像バイアスを受ける為の現像バイアス接点と、前記電子写真画像形成装置本体にプロセスカートリッジが装着されたことを前記電子写真画像形成装置本体に伝達するための被検出接点とが、前記電子写真画像形成装置本体に装着されたプロセスカートリッジの姿勢に対してカートリッジカップリング部材の近傍でカートリッジフレームの下面若しくは略下面に配置してあることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【0010】〔2〕:前記カートリッジフレームは第一のカートリッジフレームと第二のカートリッジフレームとを有し、前記電子写真感光体と前記帯電バイアス接点は前記第一のカートリッジフレームに設けられており、前記現像バイアス接点と前記被検出接点は前記第二のカートリッジフレームに設けられており、そして前記第一のカートリッジフレームと第二のカートリッジフレームは互いに揺動可能に連結されていることを特徴とする〔1〕に記載のプロセスカートリッジ。
【0011】〔3〕:前記ドラムアース接点は前記カートリッジカップリング部材に設けられた穴に貫入された棒状のアース接点を有し、このアース接点に連結されたアース板を介して前記電子写真感光体と電気的に接続されていることを特徴とする〔1〕又は〔2〕のプロセスカートリッジ。
【0012】〔4〕:前記カートリッジカップリング部材は前記画像形成装置本体に設けられたモータにより回転駆動される装置本体カップリング部材に設けた断面が多角形のねじれた穴に結合する多角柱の突起を前記電子写真感光体の回転軸線上に有することを特徴とする〔1〕乃至〔3〕の何れかのプロセスカートリッジ。
【0013】〔5〕:前記カートリッジカップリング部材は前記画像形成装置本体に設けられたモータにより回転駆動される装置本体カップリング部材に設けた多角柱のねじれた突起に結合する断面が多角形の穴を前記電子写真感光体の回転軸線上に有することを特徴とする〔1〕乃至〔3〕の何れかのプロセスカートリッジ。
【0014】〔6〕:前記カートリッジカップリング部材は前記画像形成装置本体に設けられたモータにより回転駆動される装置本体カップリング部材に設けた断面が多角形の穴に結合する多角柱の突起を前記電子写真感光体の回転軸線上に有することを特徴とする〔1〕乃至〔3〕の何れかのプロセスカートリッジ。
【0015】〔7〕:前記カートリッジカップリング部材は前記画像形成装置本体に設けられたモータにより回転駆動される装置本体カップリング部材に設けた多角柱の突起に結合する断面が多角形の穴を前記電子写真感光体の回転軸線上に有することを特徴とする〔1〕乃至〔3〕の何れかのプロセスカートリッジ。
【0016】〔8〕:前記プロセスカートリッジはさらにクリーニング手段を有し、このクリーニング手段と前記電子写真感光体と前記帯電手段と前記現像手段とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを前記電子写真画像形成装置本体に対して着脱可能とすることを特徴とする〔1〕乃至〔7〕の何れかのプロセスカートリッジ。
【0017】〔9〕:プロセスカートリッジを着脱可能であって、記録媒体に画像を形成するための電子写真画像形成装置において、a.電子写真感光体と、前記電子写真感光体に帯電を行うための帯電手段と、前記電子写真感光体に形成された潜像を現像する為の現像手段と、前記電子写真感光体と帯電手段と現像手段とを取り付けるためのカートリッジフレームと、前記電子写真画像形成装置本体にプロセスカートリッジが装着された際に、前記電子写真画像形成装置本体に設けられた装置本体カップリング部材の回転によりその装置本体カップリング部材と結合して電子写真感光体を回転させる駆動力を受けるカートリッジカップリング部材と、前記カートリッジカップリング部材が装置本体カップリング部材と結合した状態で前記装置本体カップリング部材に設けられた本体アース接点と係合して電子写真画像形成装置本体との間において前記カートリッジカップリング部材側で電子写真感光体のアースをとるためのドラムアース接点と、を備え、さらに、前記電子写真画像形成装置本体から前記帯電手段に印加する帯電バイアスを受ける為の帯電バイアス接点と、前記電子写真画像形成装置本体から前記現像手段に印加する現像バイアスを受ける為の現像バイアス接点と、前記電子写真画像形成装置本体にプロセスカートリッジが装着されたことを前記電子写真画像形成装置本体に伝達するための被検出接点とが、前記電子写真画像形成装置本体に装着されたプロセスカートリッジの姿勢に対してカートリッジカップリング部材の近傍でカートリッジフレームの下面若しくは略下面に配置してあるプロセスカートリッジを、取り外し可能に装着するための装着手段と、b.前記装着手段に装着されたプロセスカートリッジの有する前記電気接点と係合して電気的に接続するための本体アース接点と、c.前記装着手段に装着されたプロセスカートリッジの有する前記帯電バイアス接点と電気的に接続するための本体帯電バイアス接点と、d.前記装着手段に装着されたプロセスカートリッジの有する前記現像バイアス接点と電気的に接続するための本体現像バイアス接点と、e.前記装着手段に装着されたプロセスカートリッジの有する前記被検出接点と電気的に接続するための本体検出接点と、f.前記装置本体カップリング部材を回転駆動するための駆動源と、g.前記記録媒体を搬送するための搬送手段と、を有することを特徴とする電子写真画像形成装置。
【0018】〔10〕:前記装置本体カップリング部材は前記プロセスカートリッジの電子写真感光体の回転軸線上で前記カートリッジカップリング部材に設けた多角柱のねじれた突起に結合する断面が多角形の穴を有することを特徴とする〔9〕の電子写真画像形成装置。
【0019】〔11〕:前記本体カップリング部材は前記プロセスカートリッジの電子写真感光体の回転軸線上で前記カートリッジカップリング部材に設けた断面が多角形のねじれた穴に結合する多角柱の突起を有することを特徴とする〔9〕の電子写真画像形成装置。
【0020】〔12〕:前記装置本体カップリング部材は前記プロセスカートリッジの電子写真感光体の回転軸線上で前記カートリッジカップリング部材に設けた多角柱の突起に結合する断面が多角形の穴を有することを特徴とする〔9〕の電子写真画像形成装置。
【0021】〔13〕:前記本体カップリング部材は前記プロセスカートリッジの電子写真感光体の回転軸線上で前記カートリッジカップリング部材に設けた断面が多角形の穴に結合する多角柱の突起を有することを特徴とする〔9〕の電子写真画像形成装置。
【0022】〔14〕:前記本体アース接点は前記本体カップリング部材に設けられた穴に摺動可能に取り付けられていることを特徴とする〔9〕乃至〔13〕の何れかの電子写真画像形成装置。
【0023】〔15〕:前記本体帯電バイアス接点、前記本体現像バイアス接点及び前記本体検出接点はそれぞれ電子写真画像形成装置本体に装着された前記プロセスカートリッジのカートリッジカップリング部材の近傍でカートリッジフレームの下面若しくは略下面に向けて付勢部材により付勢されていることを特徴とする〔9〕乃至〔14〕の何れかの電子写真画像形成装置。
【0024】〔作用〕本発明に係るプロセスカートリッジは、電子写真画像形成装置本体に装着された際に、カートリッジカップリング部材が装置本体カップリング部材の回転によりその装置本体カップリング部材に結合して、カートリッジカップリング部材と装置本体カップリング部材との調心が自動的に行われる。これにより、プロセスカートリッジは電子写真画像形成装置本体に対して精度良く位置決めされる。それ故、カートリッジカップリング部材側でドラムアース接点を装置本体カップリング部材の本体アース接点に安定した状態に係合させることができ、またカートリッジカップリング部材の近傍でカートリッジフレームの下面若しくは略下面に配置した帯電バイアス接点、現像バイアス接点、被検出接点のそれぞれについても電子写真画像形成装置本体に対する電気的接続を良好に行うことができる。
【0025】従って、プロセスカートリッジを電子写真画像形成装置本体に装着した際に、プロセスカートリッジと電子写真画像形成装置本体との電気的接続をより一層確実に、より一層精度よく行うことができる。
【0026】本発明に係る電子写真画像形成装置は、電子写真画像形成装置本体にプロセスカートリッジが装着された際に、装置本体カップリング部材の回転によりその装置本体カップリング部材にプロセスカートリッジのカートリッジカップリング部材が結合して、装置本体カップリング部材とカートリッジカップリング部材との調心が自動的に行われる。これにより、プロセスカートリッジは電子写真画像形成装置本体に対して精度良く位置決めされる。それ故、装置本体カップリング部材の本体アース接点をカートリッジカップリング部材側でドラムアース接点に安定した状態に係合させることができ、また本体帯電バイアス接点と帯電バイアス接点、本体現像バイアス接点と現像バイアス接点、及び、本体検出接点と被検出接点のそれぞれについても電気的接続を良好に行うことができる。
【0027】従って、プロセスカートリッジを電子写真画像形成装置本体に装着した際に、プロセスカートリッジと電子写真画像形成装置本体との電気的接続をより一層確実に、より一層精度よく行うことができる。
【0028】
【発明の実施の形態】〔発明の実施の形態の説明〕次に本発明に係る実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。電子写真画像形成装置の実施の形態としてレーザービームプリンターについて説明する。以下の説明で各部材についてプロセスカートリッジの電子写真画像形成装置本体へ着脱する方向に交叉する水平方向を長手方向というものとする。
【0029】以下にプロセスカートリッジ及びこれを着脱可能な電子写真画像形成装置について、図1乃至図28を参照して具体的に説明する。尚、図1及び図2はプロセスカートリッジの外観説明図であり、図3はプロセスカートリッジを装着した電子写真画像形成装置の構成模式説明図であり、図4はプロセスカートリッジの構成模式説明図であり、図5乃至図7はプロセスカートリッジの装着手段の構成説明図、図8乃至図12はプロセスカートリッジの装着状態説明図である。また、図13乃至図16は本発明を説明する詳細図である。
【0030】ここではまず、プロセスカートリッジ及びこれを用いる電子写真画像形成装置の全体構成を説明する。
【0031】I.全体構成この電子写真画像形成装置(レーザービームプリンタ)は、図3に示すように、光学系1から画像情報に基づいた情報光をドラム形状の電子写真感光体7へ照射して該電子写真感光体7に潜像を形成し、この潜像を現像剤(以下「トナー」という)で現像してトナー像を形成する。そして前記トナーの像の形成と同期して、記録媒体2を給紙カセット3aからピックアップローラ3b及びこれに圧接する圧接部材3cで一枚ずつ分離給送すると共に、搬送ローラ対3d、レジストローラ対3e等からなる搬送手段3で搬送し、且つプロセスカートリッジBとしてカートリッジ化された前記電子写真感光体7に形成したトナー像を転写手段としての転写ローラ4に電圧印加することによって記録媒体2に転写し、その記録媒体2を搬送ベルト3fによって定着手段5へと搬送する。この定着手段5は駆動ローラ5aと、ヒータ5bを内蔵すると共に支持体5cによって回転可能に支持された筒状シートで構成した定着回転体5dからなり、通過する記録媒体2に熱及び圧力を印加して転写トナー像を定着する。そしてこの記録媒体2を排出ローラ対3g,3hで搬送し、反転搬送経路を通して排出部6へと排出する如く構成している。尚、この電子写真画像形成装置は、手差しトレイ3i及びローラ3jによって手差し給送も可能となっている。
【0032】II.プロセスカートリッジの構成一方、前記プロセスカートリッジBは、電子写真感光体と、少なくとも1つのプロセス手段を備えたものである。ここでプロセス手段としては、例えば電子写真感光体を帯電させる帯電手段、電子写真感光体に形成された潜像を現像する現像手段、電子写真感光体表面に残留するトナーをクリーニングするためのクリーニング手段等がある。本実施の形態のプロセスカートリッジBは、図4に示すように、感光層を有する電子写真感光体である感光体ドラム7を回転し、帯電手段である帯電ローラ8へ電圧印加して前記感光体ドラム7の表面を一様に帯電し、この帯電した感光体ドラム7に対して前記光学系1からの光像を開口部9を介して露光して潜像を形成し、該潜像を現像手段10によって現像するように構成している。
【0033】前記現像手段10は、現像剤収納容器のトナー収納部10a内のトナーを送り手段である回転可能な第1送り部材10b1及び第2送り部材10b2で送り出し、固定磁石10cを内蔵した現像回転体である現像ローラ10dを回転させると共に、現像ブレード10eによって摩擦帯電電荷を付与したトナー層を現像ローラ10dの表面に形成し、そのトナーを前記潜像に応じて感光体ドラム7へ転移させることによってトナー像を形成して可視像化するものである。
【0034】そして転写ローラ4に前記トナー像と逆極性の電圧を印加してトナー像を記録媒体2に転写した後は、クリーニングブレード11aによって感光体ドラム7に残留したトナーを掻き落とすと共に、スクイシート11bによってすくい取り、排トナー収納部11cへ集めるクリーニング手段11によって感光体ドラム7上の残留トナーを除去するように構成している。
【0035】感光体ドラム7の転写ローラ4との接触部はカートリッジフレームとしてのカートリッジ枠体に開口部を有し、この開口部をシャッタ28で閉じるようになっている。このシャッタ28はカートリッジ枠体を固定節とする四節連鎖機構であって、シャッタ28はリンク部材29と他のリンクであるアーム部材27(図3、図8〜図12参照)によって支持されている。
【0036】尚、前記感光体ドラム7等の各部材は、一体の現像上枠12aと現像下枠12b及び一体的としたトナー収納部10aと蓋部材12cを溶着して一体化した現像枠体12と、クリーニング容器であるクリーニング枠体13とを結合して構成したカートリッジ枠体に収納してカートリッジ化され、電子写真画像形成装置本体(以下、画像形成装置本体という。)Aに設けたカートリッジ装着手段に対して着脱可能に装着される。
【0037】III.プロセスカートリッジの着脱構成次に前記プロセスカートリッジBを画像形成装置本体Aに対して着脱するための構成について説明する。
【0038】プロセスカートリッジBの着脱は図5に示すように、開閉部材15を開いて行う。カートリッジ装着手段は、軸15a(図3参照)を中心にして開閉部材15を開くと図6及び図7に示すように、カートリッジ装着スペースSの左右両側面に前下がりであって、下方へ膨出する湾曲形状(本実施の形態では略円弧形状)に形成したガイドレール16が略対称に設けてあり、その上方にはガイド部材17が取り付けてある。更に前記ガイドレール16の入口側にはプロセスカートリッジBのシャッタ28を開閉するために設けたリンク部材29の突出部29b(図1参照)が係合する引掛け部として第1傾斜面16aとこれに続いて前記第1傾斜面16aよりも大きな傾斜の第2傾斜面16bが形成してある。
【0039】一方、ガイドレール16に対応してプロセスカートリッジBの長手方向両外側面にはガイドレール16に沿ってガイドされるガイド部が形成してある。このガイド部は、カートリッジ枠体の長手方向両外側面の略左右対称位置から突出するように構成したものであり、図1に示すように、第1ガイド部となる円筒形ガイド18aと、第2ガイド部となる回り止めガイド18bを一体化して構成している。及び長手方向反対側面においても図示せざるガイド部が同様にカートリッジ枠体に設けてある。前記円筒形ガイド18a部は感光体ドラム7の回転軸の延長線上に位置し、回り止めガイド18bは前記円筒形ガイド18aから連続してプロセスカートリッジBの挿入方向から見て後方にガイドレール16の形状に合わせて下方へ膨出した湾曲形状(本実施の形態では略円弧形状)で延設している。
【0040】上記構成において、プロセスカートリッジBを装着する場合には、図8乃至図12に示すように、円筒形ガイド18a及び回り止めガイド18bをガイドレール16に沿わせてプロセスカートリッジBの先端を画像形成装置本体Aの光学系の1の下に潜り込ませるように挿入する。ガイドレール16は略円弧状に形成してあると共に、その上方にあるガイド部材17もこれに倣った形状をしており、且つ回り止めガイド18bも同様の略円弧状であるために、挿入するに従ってプロセスカートリッジBは略水平になる。更にプロセスカートリッジBを押し込むと、図9〜図11の過程を経て図12に示すように、画像形成装置本体Aに設けた突当部材19がクリーニング枠体13の先端の両端部付近に設けた当接面20に当接し、次にプロセスカートリッジBの円筒形ガイド18aがガイドレール16の終端に形成した位置決め溝16cに落ち込む。これにより、感光体ドラム7の側端に固着した図12には図示せざるドラムギア(図13符号7b参照)に一体的に設けた駆動伝達部材36と画像形成装置本体A側の駆動伝達部材39(図7参照)とが連結可能になる。尚、プロセスカートリッジBが上記のように装着されると同時に、シャッタ28を支持するリンク部材29の突出部29bが第1、第2の傾斜面16a,16bに進入を制限されてシャッタ28が開く。
【0041】本実施の形態に係るプロセスカートリッジBは、前述したようにトナー枠体であるトナー収納部10aと現像上枠12aと現像下枠12bを一体化した現像枠体12とクリーニング枠体13を結合してハウジングを構成しているが、次にその構成について説明する。
【0042】図4に示すように、トナー収納部10aにはトナー送り部材10b2を回動可能に取り付けてある。また現像下枠12bには現像ローラ10d及び現像ブレード10eを取り付け、更に現像ローラ10dの近傍には現像室内のトナーを循環させるトナー送り部材10b1を回動可能に取り付けてある。また、現像下枠12bには図4に示すように現像ローラ10dの長手方向と対向して、前記現像ローラ10dと略平行にアンテナ棒10gが取り付けられている。そしてトナー収納部10aに蓋部材12cを溶着したトナー枠体と現像上枠12aと現像下枠12bからなる現像枠体12を溶着(本実施の形態では超音波溶着)して一体的な第二のカートリッジフレームとしての現像ユニットDを構成している。
【0043】また、図4に示すようにクリーニング枠体13には感光体ドラム7、帯電ローラ8及びクリーニング手段11の各部材を取り付けて第一のカートリッジフレームとしてのクリーニングユニットCを構成している。
【0044】そして、上記現像ユニットDと上記クリーニングユニットCを丸いピンの軸部材24によって互いに回動可能(揺動可能)に結合(連結)することによってプロセスカートリッジBを構成する。即ち、図4、図15に示すように、現像枠体12長手方向(現像ローラ10dの軸線方向)両側に形成したアーム部23の先端には現像ローラ10dに平行に丸い形状の回動穴25が設けてある。一方、クリーニング枠体13の長手方向両側2箇所には前記アーム部23を進入するための凹部21が設けてある(図15参照)。この凹部21に前記アーム部23を挿入し、軸部材24をクリーニング枠体13の長手方向の外側の壁部材13w1の取付穴13e1から挿入し(イ矢印方向)、アーム部23端の回動穴25に嵌入させ、圧入部13e2へ圧入することにより、現像ユニットDとクリーニングユニットCは軸部材24を中心に回動可能に結合される。この圧入部13e2は長手方向で壁部材13w1よりも内側の壁部材13w2から外方へ突出したボス13w4に設けてある。このときアーム部23の根本に立設した図示されないダボに挿入して取り付けた圧縮コイルばね26(図4参照)がクリーニング枠体13の凹部21の上壁13jに当りこの圧縮コイルばね26によって現像枠体12(12a,12b)を下方へ付勢することにより、現像ローラ10dを感光体ドラム7へ確実に押し付ける。現像ローラ10dの長手方向両端に現像ローラ10dよりも大径のスぺーサコロ(不図示)を取り付けることにより、このスぺーサコロが感光体ドラム7に押し付けられ、感光体ドラム7と現像ローラ10dとが一定間隔(約300μm程度)をもって対向する。したがって、現像ユニットDとクリーニングユニットCは軸部材24を中心にして互いに回動可能であり、そこで、圧縮コイルばね26の弾性力によって、感光体ドラム7の周面と、現像ローラ10dの周面の位置関係を保持することができる。
【0045】IV.カップリング及び駆動構成次に画像形成装置本体AからプロセスカートリッジBへ駆動力を伝達する駆動力伝達機構であるカップリング手段の構成について説明する。
【0046】図13は感光体ドラム7をプロセスカートリッジBに取り付けた状態を示すカップリング部の縦断面図である。
【0047】さて、図13に示すように、プロセスカートリッジBに取り付けられた感光体ドラム7の長手方向一方端部にはカートリッジカップリング部材が設けてある。このカートリッジカップリング部材は、感光体ドラム7の一方端部に固着した駆動伝達部材であるドラムフランジ36にカップリング凸軸37(円柱形状)を設けたものであり、前記カップリング凸軸37の先端面に突起であるカップリング凸部37aが形成してある。なお、カップリング凸部37aの端面はカップリング凸軸37の端面と平行である。また、このカップリング凸軸37は軸受38に嵌合して、ドラム回転軸として機能する。そして、本実施の形態では、ドラムフランジ36とカップリング凸軸37及びカップリング凸部37aは一体に設けてある。そして、ドラムフランジ36にはプロセスカートリッジB内部の現像ローラ10dに駆動力を伝達するため、はす歯のドラムギア7bが一体に設けてある。従って、図13に示す通り、前記ドラムフランジ36はドラムギア7b、カップリング凸軸37及びカップリング凸部37aを有する一体成型品であって、駆動力を伝達する機能を有する駆動力伝達部品である。
【0048】そして、前記カップリング凸部37aの形状は、ねじれた多角柱であって、詳しくは断面がほぼ正三角の柱で軸方向に次第に回転方向にわずかにねじれた形状である。また、前記カップリング凸部37aと嵌合するカップリング凹部39aは、断面が多角形で軸方向に次第に回転方向にわずかにねじれた穴である。このカップリング凸部37aとカップリング凹部39aはねじれのピッチがほぼ同一であり、同一方向にねじれている。なお、前記カップリング凹部39aは、断面が略三角形である。そして、このカップリング凹部39aは、画像形成装置本体Aに設けられたギア43と一体のカップリング凹軸39bに設けられている。このカップリング凹軸39bは画像形成装置本体Aに後述のように回転自在及び軸方向移動自在に設けられている。そこで、本実施の形態の構成においては、プロセスカートリッジBが画像形成装置本体Aに装着されて、カップリング凸部37aと画像形成装置本体Aに設けられたカップリング凹部39aとが嵌合して、カップリング凹部39aの回転力がカップリング凸部37aに伝達される際に、略正三角柱のカップリング凸部37aの各稜線とカップリング凹部39aの内面とが等しく当接するため互いに軸芯が合致する。このため、カップリング凸部37aの外接円の直径はカップリング凹部39aの内接円よりも大きく、且つ、カップリング凹部39aの外接円よりも小さく製作されている。更に、そのねじれ形状によってカップリング凹部39aがカップリング凸部37aを引き寄せる方向に力が作用して、カップリング凸部端面37a1がカップリング凹部39aの底39a1と当接する。そこで、このカップリング部とドラムギア7bに生ずるスラストは矢印d方向に働くから、前記カップリング凸部37aと一体的となっている感光体ドラム7は、画像形成装置本体A内で軸方向の位置及びラジアル方向の位置が安定して決まる。
【0049】なお、本実施の形態において、感光体ドラム7の側からみて、感光体ドラム7の回転方向に対して、前記カップリング凸部37aのねじれ方向はカップリング凸部37aの根元から先端に向って反対方向、また、カップリング凹部39aのねじれ方向はカップリング凹部39aの入口から内部へ向って反対方向、また、ドラムフランジ36のドラムギア7bのねじれ方向は前記凸部37aのねじれ方向と反対方向である。
【0050】ここで、前記カップリング凸軸37及びカップリング凸部37aは、前記ドラムフランジ36が感光体ドラム7の一端部に取り付けられた際に、感光体ドラム7の軸心と同軸上に位置するようにドラムフランジ36に設けられている。なお、36bは嵌合部であって、ドラムフランジ36を感光体ドラム7に取り付ける際に、ドラム筒7dの内面に嵌合する部分である。このドラムフランジ36は感光体ドラム7に”かしめ”或は”接着”等によって取り付けられる。また、ドラム筒7dの周囲には、感光層7eが被覆されている。
【0051】なお、既に述べたように、この感光体ドラム7の他端側には、平歯ギア7nが固定されている。
【0052】また、前記ドラムフランジ36、平歯ギア7nの材質としては、ポリアセタール(polyacetal)、ポリカーボネイト(polycarbonate)、ポリアミド(polyamide)、及び、ポリブチレンテレフタレート(polybutylenetelephthalate)等の樹脂材料を用いている。但し、他の材質を適宜選択して用いても構わない。
【0053】また、更に感光体ドラム7及びドラムフランジ36、カップリング凸軸37との間には図13に示すような関係がある。即ち、感光体ドラム7の外径=H、ドラムギア7bの歯元円径=E、感光体ドラム7の軸受け径(軸部カップリング凸軸37の外径、軸受38の内径)=F、カップリング凸部37aの外接円径=M、感光体ドラム7のドラムフランジ36との嵌合部径(ドラム内径)=Nとしたとき、H>F≧M及びE>Nの関係がある。
【0054】前記H>Fによってドラム筒7dを軸承するよりも軸受け部での摺動負荷トルクを低減でき、F≧Mの関係によりフランジ部を成形する際には通常図中矢印P方向に成形型の型割を行うが、アンダーカット部がなくなるため型構成を簡略化できる。
【0055】更にはE>Nの関係により、ギア部の型形状がプロセスカートリッジBの装着方向から見て左側の型上に設けられるため、右側の型を簡素化し、型の耐久性を向上させるなどの効果がある。
【0056】一方、画像形成装置本体Aには、装置本体カップリング部材が設けてある。この装置本体カップリング部材は、プロセスカートリッジBを挿入したときの感光体ドラム7の回転軸線と一致する位置にカップリング凹軸39b(円柱形状)が配設してある(図13、図14参照)。このカップリング凹軸39bは図13に示すように、駆動源としてのモータ61の駆動力を感光体ドラム7へと伝える駆動伝達部材39を構成する大ギア43と一体になった駆動軸である(そして、このカップリング凹軸39bは、大ギア43の回転中心であって、大ギア43の側端から突出して設けられている(図14、図16参照))。本実施の形態では、前記大ギア43とカップリング凹軸39bは、一体成型で形成してある。
【0057】前記画像形成装置本体A側の大ギア43は、はす歯ギアであって、このはす歯ギアはモータ61の軸61aに固定して又は一体に設けられたはす歯の小ギア62と噛み合っており、小ギア62から駆動力が伝達されたときに、カップリング凹軸39bをカップリング凸軸37方向へ移動させる推力を発生させるようなねじれ方向と傾斜角の歯を有している。これにより、画像形成に際してモータ61を駆動すると、前記推力によってカップリング凹軸39bがカップリング凸軸37方向へ移動してカップリング凹部39aとカップリング凸部37aとが係合する。前記カップリング凹部39aは、前記カップリング凹軸39bの先端であって前記カップリング凹軸39bの回転中心に設けられている。
【0058】なお、この実施の形態ではモータ軸61aに設けた小ギア62から大ギア43へ直接駆動力を伝達しているが、ギア列を用いて減速及び駆動伝達を行う、或はベルトとプーリ、摩擦ローラ対、タイミングベルトとプーリなどを用いてもよい。
【0059】次に、開閉部材15の閉鎖動作に連動してカップリング凹部39aとカップリング凸部37aを嵌合させる構成について図17、図18及び図19を参照して説明する。
【0060】図19に示すように画像形成装置本体Aに設けられた側板66と大ギア43を間にして側板67が固設されており、これらの側板66,67に大ギア43の中心に一体に設けたカップリング凹軸39bが回転自在に支持されている。大ギア43と側板66間には、外カム63と内カム64が密に間挿されている。内カム64は側板66に固定されていて、外カム63はカップリング凹軸39bに回転自在に嵌合している。外カム63と内カム64の軸方向の対向面はカム面であり、このカム面はカップリング凹軸39bを中心とする互いに接するねじ面となっている。
【0061】大ギア43と側板67との間に圧縮コイルバネ68が圧縮してカップリング凹軸39bに挿入されている。
【0062】図18に示すように外カム63の外周から半径方向にアーム63aが設けられ、このアーム63aの先端と、開閉部材15の支点(軸)15aから、開閉部材15を閉めた状態で図27において左斜め下方へ向かって半径方向の開閉部材15の開放側の端とは反対側の端の位置をピン65aで、一つのリンク65の一端に結合してある。リンク65の他端はピン65bでアーム63aの先端と結合している。
【0063】図20は図18を右方向からみた図であり、開閉部材15が閉じているときはリンク65、外カム63等は図示の位置にあり、カップリング凸部37a及びカップリング凹部39aが噛み合って大ギア43の駆動力が感光体ドラム7へ駆動伝達可能の状態にある。そして、開閉部材15を開くとピン65aは支点15aを中心に回動して上昇し、リンク65を介してアーム63aが引き上げられ外カム63が回転し、外カム63と内カム64との対向カム面が摺動して大ギア43が感光体ドラム7より離れる方向へ移動する。その際、大ギア43が外カム63に押されて、側板67と大ギア43との間に取り付けられた圧縮コイルばね68を押しつつ移動し、図19に示すようにカップリング凹部39aがカップリング凸部37aから離れて、カップリングが解除されプロセスカートリッジBが着脱可能な状態なる。
【0064】逆に開閉部材15を閉じると、開閉部材15とリンク65を結合しているピン65aは支点15aを中心に回転して下り、リンク65は下方へ移動してアーム63aを押し下げ、外カム63が逆に回転し、ばね68に押されることにより、図19から大ギア43が左行して図20の位置に到達し大ギア43が再び図20の位置にセットされカップリング凹部39aがカップリング凸部37aに嵌合し、駆動伝達可能な状態に戻る。このような構成をとることにより、プロセスカートリッジBを開閉部材15の開閉に応じて着脱および駆動可能な状態にすることが可能になる。尚、開閉部材15を閉じることによって外カム63が逆に回転し大ギア43が図19から左行して、カップリング凹軸39bとカップリング凸軸37の端面が当たってカップリング凸部37aとカップリング凹部39aが噛合わなくても後述のように画像形成装置本体Aの始動後すぐ噛合う。
【0065】このように、本実施の形態ではプロセスカートリッジBを画像形成装置本体Aに着脱する際には、開閉部材15を開放する。そして、この開閉部材15の開閉に連動して、カップリング凹部39aが水平方向(矢印j方向)に移動する。そこで、プロセスカートリッジBを画像形成装置本体Aに着脱する際には、プロセスカートリッジBのカップリング凹部39aと画像形成装置本体Aのカップリング凹部37aは連結することはない。また、連結してはいない。従って画像形成装置本体Aに対するプロセスカートリッジBの着脱を円滑に行うことができる。また、本実施の形態ではカップリング凹部39aが圧縮コイルばね68によって大ギア43が押されることにより、プロセスカートリッジBの方向へ押圧されている。そこで、カップリング凸部37aとカップリング凹部39aとが噛み合う際に、カップリング凸部37aとカップリング凹部39aがぶつかってうまく噛み合わなかったとしても、プロセスカートリッジBを画像形成装置本体Aへ装着後初めてモータ61が回転し、これによってカップリング凹部39aが回転することによって両者は瞬時に噛み合う。
【0066】次に、前記カップリング手段の係合部であるカップリング凸部37aとカップリング凹部39aの形状について説明する。
【0067】なお、画像形成装置本体Aに設けたカップリング凹軸39bは、前述したように軸方向には移動可能であるが、半径方向(ラジアル方向)には移動しないように取り付けられている。一方、プロセスカートリッジBは長手方向及びカートリッジ装着方向X(図8参照)に移動可能に画像形成装置本体Aに装着されている。なお、長手方向には、プロセスカートリッジBをカートリッジ装着スペースSに設けてあるガイドレール16R,16L(図6、図7参照)間でわずかの移動を許すようになっている。
【0068】即ち、プロセスカートリッジBを画像形成装置本体Aに装着するとクリーニング枠体13の長手方向他端側に取り付けたフランジ29に形成した円筒形ガイド13aL(図13参照)の部分が画像形成装置本体Aの位置決め溝16c(図6参照)に入り込んで隙間なく嵌合して位置決めされ、感光体ドラム7に固定した平歯ギア7nが転写ローラ4に駆動力を伝達するギアと(図示せず)噛合する。一方、感光体ドラム7の長手方向一端側(駆動側)は、クリーニング枠体13に設けた円筒形ガイド18aが画像形成装置本体Aに設けた位置決め溝16d(図7参照)に支持される。
【0069】この円筒形ガイド18aが画像形成装置本体Aの位置決め溝16dに支持されることにより、ドラム軸7aとカップリング凹軸39bの回転軸心が同芯度φ2.00mm以内に支持され、カップリング結合過程における第1の調芯作用が完了する。
【0070】そして、開閉部材15が閉じられることによって、カップリング凹部39aが水平に移動してカップリング凸部37aに入り込む(図20参照)。
【0071】次いで、駆動側(カップリング側)は次のように位置決め及び駆動伝達がなされる。
【0072】先ず、画像形成装置本体Aの駆動モータ61が回転すると、カップリング凹軸39bがカップリング凸軸37方向に移動し、カップリング凸部37aとカップリング凹部39aの位相があった時点(本実施の形態ではカップリング凸部37aとカップリング凹部39aが略正三角形であるために、120°毎に両者の位相が合う)で両者が係合し、画像形成装置本体AからプロセスカートリッジBに回転力が伝達される(図19に示す状態から図20に示す状態となる)。
【0073】このカップリング係合に際し、カップリング凸部37aがカップリング凹部39aに入り込むときは、両者の略正三角形のサイズに差があり、即ちカップリング凹部39aの断面略正三角形の穴がカップリング凸部37aの略正三角形よりも大きいから、隙間を有した状態でスムーズに入り込む。
【0074】しかし、カップリング凹部39の三角形形状に対して隙間を大きくすると(1)カップリング凸部37aの断面形状の変化による剛性の低下。
(2)接触点半径の減少による、接触点における抗力の増加。
上記(1)、(2)により、カップリングのねじり剛性が低下し、これは画像ムラ等の原因となる。
【0075】そこで本実施例では、要求されるねじれ剛性から、カップリング凸部三角形の内接円径の下限値をφ8.0mmとし、これをφ8.5mmカップリング凹部三角形の内接円径をφ9.5mm、隙間を0.5mmとした。
【0076】一方隙間の小さい一組のカップリングを嵌合させるためには、嵌合前に、これらの同芯度を維持する必要がある。
【0077】そこで本実施例では、隙間0.5mmに対して嵌合に導くために必要な同芯度φ1.0mmを維持するために、前記円筒形の軸受凸部38aの突出量を前記カップリング凸部37aの突出量より大きくし(図13参照)、軸受凸部38aの内部に設けられた3以上の複数の突起形状ガイド13aR4により凹軸39bの外径部をガイドすることによりカップリング凸部37とカップリング凹軸39bのカップリング嵌合前の同芯度をφ1.0mm以下に維持し、カップリングの嵌合過程を安定化させる(第2の調芯作用)。
【0078】そして、画像形成時にカップリング凸部37aがカップリング凹部39aに入り込んだ状態でカップリング凹軸39bが回転すると、カップリング凹部39aの内面とカップリング凸部37aの略正三角形柱の3点の稜線とが当接して駆動力が伝達される。そしてこの時、共に正多角形のカップリング凹部39aの内面とカップリング凸部37aの稜線とが等しく当接するように、カップリング凸軸37がカップリング凹軸39bの中心と一致するように瞬時に移動する。
【0079】以上のような構成により、モータ61の駆動時にはカップリング凸軸37及びカップリング凹軸39bが自動的に調芯が行われる。さらに、感光体ドラム7に駆動力が伝わることによりプロセスカートリッジBに回転力が生まれ、この回転力によりプロセスカートリッジBのクリーニング枠体13の上面に設けられた規制当接部13j(図1、図2、図21参照)が画像形成装置本体Aに固設された固設部材90(図21参照)への当接力を強め、画像形成装置本体Aに対するプロセスカートリッジBの位置がきまる。
【0080】また、非駆動時(非画像形成時)には、カップリング凸部37aとカップリング凹部39aとの半径方向には隙間を設けられるので、カップリング同士の係脱が容易になる。また、駆動時には前述のカップリング係合部分での当接力が安定するので、この部分でのガタつきや振動を押さえることができる。
【0081】なお、本実施の形態ではカップリング凸部37a及びカップリング凹部39aの形状を略正三角形としたが、略正多角形形状であれば同様の効果が得られることはいうまでもない。また、略正多角形形状であれば位置決めをより一層正確に行うことができるが、これに限定されずに引き寄せて噛み合うことのできる形状であれば、例えば多角形形状等であってもよい。更に、又大きなリードを持つおねじをカップリング凸部に採用すると共にこのおねじにねじ込まれるめねじをカップリング凹部としてもよい。この場合において三重の三角ねじの変形例が上述のカップリング凸部37aとカップリング凹部39aに相当する。
【0082】更に、カップリング凸部37aとカップリング凹部39aを比較すると、形状的にカップリング凸部37aは傷つきやすく、強度的にもカップリング凹部39aに劣る。このため、本実施の形態においては、交換可能なプロセスカートリッジBにカップリング凸部37aを設け、より高耐久性が要求される画像形成装置本体Aにカップリング凹部39aを設けてある。
【0083】V.プロセスカートリッジのアース前述した感光体ドラム7は反駆動側で画像形成装置本体Aに対して接地するようにしている。この実施の形態は駆動側において感光体ドラム7の接地を行うものである。感光体ドラム7と同軸心のカップリング手段により、画像形成装置本体AからプロセスカートリッジBへ動力を入力する構成においては、駆動側では接地し難い。この実施の形態はこのような点を如何にすべきかという課題の解決を計ったものである。
【0084】図22に示すように感光体ドラム7はドラム筒7dの反駆動側にドラムフランジ34が嵌入固定され、このドラムフランジ34は固定のドラム軸7aに回転自在に支持されている。本例のドラム軸7aは接地に用いないため、材質としては金属に限らず絶縁性の合成樹脂でも良い。
【0085】駆動側に固定されたドラムフランジ36の中心穴をとおり、軸方向に移動自在にドラムアース接点としてのアース接点119が嵌入している。このアース接点119は棒状であり、一方端はドラムフランジ36の内側端面36cに接するよう設けたアース板118に嵌入してかしめ119aにより固定されている。このアース板118は端部に突起118aを有し、この突起118aは先端がやや駆動側を向いていてドラム筒7dの内面7d1に弾力でくい込んでいる。
【0086】図23は図22におけるアース接点119を拡大して詳細を示す縦断面図であり、図24はアース板118の正面図である。アース板118は図24に示すように二面幅をもつ円板状で円弧部分に溝118bを平行に入れ、この溝118b間の突起118aを根本でやや寝かせるように折曲している。なお36dはドラムフランジ36の内側端面36cに突設したダボであってアース板118が嵌入しアース板118のドラムフランジ36に対する回り止めとなっている。また、突起118aとかしめ119aの穴間に切り抜き穴118cを設けて、切り抜き穴118c回りの変形量を増大させ、かしめ119a付近でアース板118が折曲しないようにしてある。
【0087】アース接点119の他方端のアース端子119bは、カップリング凸軸37の先端に設けたカップリング凸部37aの端面37a1よりも退いた位置にある。このアース端子119bが凸部端面37a1よりも退いていることにより、プロセスカートリッジBを画像形成装置本体Aへ着脱の際、及び画像形成装置本体Aから取り外したプロセスカートリッジBの取り扱いの際にアース端子119bが保護される。
【0088】上述のようになっているため、アース端子119bを軸方向へ押すとアース板118は突起118aで両端を支持された状態で中央部がドラム筒7d内へ向かってたわみ、アース端子119bは軸方向へ変位可能となっている。
【0089】図25に示すようにアース端子119bはカップリング凸部37aの端面37a1の軸心をとおる軸方向に現われる。
【0090】図22に示すようにカップリング凹軸39bの中心には本体アース接点としての本体アース接点部材123が嵌入固定されている。本体アース接点部材123の一方端はプロセスカートリッジB側の端子119bと接触可能な本体側アース端子123bであり、他方端の摺動端子123aは画像形成装置本体Aの鉄板製の側板67に小ねじ116で固定された板ばね117の先端部に圧接されている。本体アース端子123bは凹部39aの底面39a1より突出しており、保守点検を容易としてある。上記板ばね117は導電性の材質であり、ばね鋼、ステンレス、燐青銅板、ベリリウム、青銅板等で作られている。
【0091】上記アース接点119は導電性部材、例えば燐青銅、ステンレス鋼、メッキされた鉄材等が用いられ、本体アース接点部材123としてはアース接点119と同材質を用いることができるが板ばね117がばね綱の場合は好ましくは摺動端子123aは耐摩耗性の観点から燐青銅、ベリリウム青銅とする。
【0092】図22に示すようにカップリング凸軸37の軸方向にはカップリング凹軸39bが配設されており、既に述べたように、画像形成装置本体AにプロセスカートリッジBが装着された状態で開閉部材15を閉めると、カップリング凹軸39bはカップリング凸部37aに向かって移動し、そのまま、またはカップリング凹軸39bの回転始めにカップリング凹部39aがカップリング凸部37aに嵌合し、カップリング凸部端面37a1とカップリング凹部底面39a1が当接する前にプロセスカートリッジB側のアース端子119bと画像形成装置本体A側のアース端子123bが接し、更にカップリング凹軸39bをカップリング凸軸37の方向へ付勢する圧縮コイルばね68(図20参照)のばね力でアース板118のばね力に抗してカップリング凹軸39b、本体アース接点部材123は前進し、カップリング凹部39aの底面39a1とカップリング凸部37aの端面37a1は接する。かかるカップリング凹軸39bの前進に伴う摺動端子123aの移動に対して板ばね117はばね力でもって摺動端子123aに圧接追従する。
【0093】そしてカップリング凹軸39bが回転すると、カップリング凹軸39bは前進端が規定されているから、カップリング凹部39aはカップリング凸部37aを引き込む方向へ推力を発生させる。これによって、カップリング凸部端面37a1とカップリング凹部端面(凹部底面)39a1の当接は確実となり、安定したカップリング結合となる。このカップリング凹軸39bの回転と共に本体アース接点部材123が回転し、摺動端子123aは板ばね117と摺動する。この摺動速度は遅く、摺動することにより、良好な接触状態が保たれる。
【0094】開閉部材15を開くと、カップリング凹軸39bはカップリング凸部37aから離れる方向へ移動し、先ず、カップリング凸部37aのカップリング凸部端面37a1とカップリング凹部39aの底面39a1が離れ、続いてアース接点119がアース板118の復元により、わずかの間移動し、プロセスカートリッジB側のアース端子119bが画像形成装置本体A側のアース端子123bに追従し、その後2つのアース端子119b,123bは離れる。このカップリング凹軸39bの後退と共に本体アース接点部材123が摺動端子123aをたわませ乍ら後退する。そして、凸部37aから凹部39aが退いて嵌合が解かれることにより、プロセスカートリッジBは装置本体Aから取り外し、取り付けが可能となる。
【0095】上述はプロセスカートリッジB側にカップリング凸部37aを有するカップリング凸軸37を備え、画像形成装置本体A側に該カップリング凸部37aに嵌合可能なカップリング凹部39aを設けたカップリング凹軸39bを配設したが、これを逆にして、図26、図27に示すようにカップリング凸軸37の端面37bの中心にカップリング凹部37cを設け、駆動側カップリング軸39b(もはや凹部は存在しないのでカップリング凹軸を改め駆動側カップリング軸とし同一符号を用いる)の先端中心に凸部39cを設けた。
【0096】上述のカップリング凹部37cは軸直角断面が略正三角形のねじれた穴であり、凸部39cはねじれた多角柱であり、略正三角柱をねじった形状である。そしてカップリング凹部37cはカップリング凸部39cより大きく、カップリング凸部39cがカップリング凹部37cに嵌入した際、カップリング凸部39cの各稜線が夫々カップリング凹部37cの内面に接する大きさとなっている。
【0097】そしてカップリング凸部39cの端面39c1中心には画像形成装置本体A側のアース端子123bが露出しており、カップリング凹部37cの底面37c1にはプロセスカートリッジB側のアース端子119bが露出している。アース端子119b,123bは図26に示すように夫々アース接点119、本体アース接点部材123の端部に設けたものであり、その他の説明は、前述のカップリング凸部、カップリング凹部の関係が逆の図22等について説明した処と同様である。
【0098】VI.カップリング手段とアースの関係上述カップリング手段は、断面多角形のねじれた穴の凹部と係合する同角数を有するねじれた多角柱の凸部(突起)を嵌合して駆動力を伝達するようにしたので、感光体ドラム7を軸方向に駆動側が引く込むので感光体ドラム7またはプロセスカートリッジBの長手方向位置を安定して決定するのに効果がある。
【0099】一方アース端子119b,123bを圧接するにはカップリング凹軸39b(駆動側カップリング軸)を軸方向に押す圧縮コイルばね68を用いるので、推力を発生しないカップリング手段を採用できる。
【0100】このようなカップリング手段としては、図25を参照して、カップリング凸部37aを多角柱(正三角形)の突起とし、カップリング凹部39aを断面多角形(三角形)の真直な穴とし、この突起と穴を嵌合するようにしてもよい。こうすると調心作用は生じるが、推力は生じない。しかし、アース端子119b,123bを圧接可能である。また、これに対して図27に示すように突起と穴の関係を逆にしたものにおいてカップリング凹部37cを断面多角形(三角形)の真直な穴、カップリング凸部39cを多角柱(三角形)の突起としても同様に調心作用があり推力は生じない。しかしアース端子119b,123bを圧接可能である。
【0101】上述では、何れかカップリング手段の駆動側部材、被動側部材を共に軸方向にねじれた形状か、または軸方向にねじれていない形状としている。しかし、画像形成装置本体Aに対するプロセスカートリッジBの装着時の態様、プロセスカートリッジBに対する感光体ドラム7の取り付け方によっては、同一の画像形成装置本体Aに対して、異なる仕様のプロセスカートリッジBを着脱可能である。
【0102】即ち、画像形成装置本体Aが断面多角形のねじれた穴を有するカップリング凹部39aを備えているとする。ここでプロセスカートリッジBが画像形成装置本体Aに対して長手方向に位置決めされる場合(例えばカートリッジ枠体と画像形成装置本体Aのカートリッジ装着部の長手方向の片側にばね部材が縮設されたような場合で、感光体ドラム7をクリーニング枠体13に対して軸方向に移動しないように取り付けた場合)、カップリング凸軸37先端のカップリング凸部37aはカップリング凹部39aに嵌合する真直の多角柱によることも可能である。
【0103】画像形成装置本体Aがねじれた多角柱の突起(凸部)を有する場合に、プロセスカートリッジB側にこの突起に嵌合する断面多角形の真っ直ぐな穴とすることも同様に可能である。
【0104】VII.ドラムアース以外の電気接点次にドラムアース以外の電気接点について説明する。
【0105】プロセスカートリッジBには、図28に示すように複数の電気接点が設けてある。即ち図4に示す帯電ローラ8へ画像形成装置本体Aから帯電バイアスを印加する為に、帯電ローラ軸(図示せず)と電気的に接続した導電性帯電バイアス接点120、現像ローラ10dに画像形成装置本体Aから現像バイアスを印加する為に、現像ローラ10dと電気的に接続した導電性現像バイアス接点121、トナーの残量を検出する為に、アンテナ棒10gと電気的に接続した導電性トナー残量検出接点122、の3個の接点がカートリッジ枠体底面から露出するように設けてある。そして前記3の接点120〜122はプロセスカートリッジBの装着方向から見て全てカートリッジ枠体の左側の底面に、各接点間が電気的にリークしない距離を隔てて設けられている。なお、帯電バイアス接点120はクリーニングユニットCに設けられており、また、現像バイアス接点121及びトナー残量検出接点122は現像ユニットDに設けられている。また、前記トナー残量検出接点122はプロセスカートリッジBが装置本体Aに装着されたことを画像形成装置本体Aに検出させるための、プロセスカートリッジ有無検出接点を兼ねる。
【0106】前記3個の接点は厚さが約0.1mm〜0.3mm程度の導電性の金属板(例えばステンレススチール、燐青銅)をプロセスカートリッジB内部から張り巡らせている。そして、帯電バイアス接点120はクリーニングユニットCの駆動側底面から露出し、現像バイアス接点121及びトナー残量検出接点122は現像ユニットDの駆動側底面から露出するように設けられている。
【0107】次に前記プロセスカートリッジBに設けた接点と、画像形成装置本体Aに設けた接点部材との接続について説明する。
【0108】さて、画像形成装置本体Aのカートリッジ装着スペースSの駆動側の内側面には、図7に示すように、前記プロセスカートリッジBを装着したときに前記各接点120〜122に接続し得る3個の接点部材(帯電バイアス接点120と電気的に接続する帯電バイアス接点部材124、現像バイアス接点121と電気的に接続する現像バイアス接点部材125、トナー残量検出接点122と電気的に接続するトナー検出接点部材126)が設けてある。
【0109】図7に示す通り、現像バイアス接点部材125、トナー検出接点部材126、帯電接点部材124はガイドレール16の下方においてガイドレール16外でガイドレール16の傍のカートリッジ装着スペースSの片側の壁面下に上方にむけて弾性的に設けられている。
【0110】ここで、プロセスカートリッジBの各接点120〜122と円筒形ガイド18a及び回り止めガイド18bとの位置関係について説明する。
【0111】まずプロセスカートリッジBをほぼ水平にした状態の図28において、右側にトナー残量検出接点122、中央に現像バイアス接点121、左側に帯電バイアス接点120、その上方にほぼ同じ高さに回り止めガイド18b及び円筒形ガイド18aが配置されている。また、カートリッジ装着方向Xにおいて、最も下流にトナー残量検出接点122、その上流に回り止めガイド18b及び現像バイアス接点121、次いでその上流に円筒形ガイド18a(アース接点119)そしてその上流に帯電バイアス接点120が配置されている。このように配置することによって、帯電バイアス接点120は帯電ローラ8に近付ける、現像バイアス接点121は現像ローラ10dに近付ける、トナー残量検出接点122はアンテナ棒10gに近付けることができる。このようにすることによってプロセスカートリッジB側及び画像形成装置本体Aの夫々の電極の徘回をなくし接点間距離を短縮できる。
【0112】ここで、各接点の接点部材との接触部のサイズは次の通りである。まず、帯電バイアス接点120は、たて及び横ともに約10.0mm、現像バイアス接点121は、たて約6.5mm、横約7.5mm、トナー残量検出接点122は直径2mmで横長さ約18.0mmである。なお前述帯電バイアス接点120、現像バイアス接点121、トナー残量検出接点122は矩形である。
【0113】一方、前記画像形成装置本体Aの3つの接点部材124,125,126は、ガイドレール16の下方でこのガイドレール16の傍に設けられ、夫々圧縮コイルばね129によってホルダ127から上方に向かって突出して取り付けられている。これを帯電接点部材124を例にとって説明する。図28の一部に拡大して示すように、帯電接点部材124をホルダ127内に脱落不能且つ上方へ突出可能に取り付ける。そして、このホルダ127を画像形成装置本体Aに取り付けた電気基板128に固定し、各接点部材と配線パターンとを導電性の圧縮バネ129によって電気的に接続している。
【0114】プロセスカートリッジBを画像形成装置本体Aに挿入して、ガイドレール16によってガイドして装着する際に、所定の装着位置へ至る前にあっては各接点部材124〜126は夫々ばね力で突出状態にある。このとき、各接点部材124〜126にプロセスカートリッジBの各接点120〜122は接触していない。更にプロセスカートリッジBの挿入が進むと、各接点部材124〜126にプロセスカートリッジBの各接点120〜122が接触し、更にわずかに進んでプロセスカートリッジBの円筒形ガイド18aが位置決め溝16dに嵌入することにより各接点120〜122が夫々各接点部材124〜126をこれらの弾力に抗して後退させ夫々接触圧力を高める。
【0115】このように本実施の形態においては、前述ガイドレール16によってプロセスカートリッジBをガイドして、所定の装置位置に装着すると、前記各接点120〜122は各前記接点部材124〜126と確実に接続する。
【0116】また帯電バイアス接点120と帯電バイアス接点部材124が電気的に接続して、帯電ローラ8に高電圧(AC電圧とDC電圧の重畳)が印加される。また現像バイアス接点121と現像バイアス接点部材125が電気的に接続して、現像ローラ10dに高電圧が印加される。また更に、トナー残量検出接点122とトナー検出接点部材126が電気的に接続して、この接点122と現像ローラ10d間の静電容量に応じた情報が画像形成装置本体Aに伝達される。
【0117】また本実施の形態のように、プロセスカートリッジBの接点120〜122をプロセスカートリッジBの底面側に設けたため、プロセスカートリッジBの装着方向Xに対する左右方向の位置精度の影響を受けない。
【0118】また更に前述実施の形態のように、プロセスカートリッジBの各接点120〜122をカートリッジ枠体の一方側(駆動側)に全て配置したので、画像形成装置本体A及びプロセスカートリッジBに対する機械機構部材と電気配線関係部材とをカートリッジ装着スペースS、プロセスカートリッジBの両側に夫々分割配置でき、組立工数を節減でき、また保守点検が容易になる。
【0119】前記プロセスカートリッジBを画像形成装置本体Aに装着し駆動すると前述のカップリングの引き込み力及び調心機能によって、プロセスカートリッジBは画像形成装置本体Aに対して極めて高精度で位置決めができるようになる。また、前記3つの接点(帯電バイアス接点120、現像バイアス接点121及びトナー残量検出接点122)は全て駆動側に配しているので、プロセスカートリッジBの長手方向の寸法が非駆動側に配するより格段に小さくでき、プロセスカートリッジBの駆動側側面からの公差が小さくできる。
【0120】このようにしてプロセスカートリッジBにおける複数の電気接点(帯電バイアス接点120、現像バイアス接点121、トナー残量検出接点122)を画像形成装置本体Aの電気接点部材(帯電バイアス接点部材124、現像バイアス接点部材125、トナー検出接点部材126)に対して精度良く配置できるので、電気接的接続が安定して行うことができ、ひいては画像形成の品質をさらに向上することができる。
【0121】VIII.他の実施の形態前述した実施の形態で示したプロセスカートリッジBは単色画像を形成する場合を例示したが、本発明に係るプロセスカートリッジは現像手段を複数設け、複数色の画像(例えば2色画像、3色画像あるいはフルカラー等)を形成するカートリッジにも好適に適用することができる。
【0122】また、電子写真感光体としては、前記感光体ドラム7に限定されることなく、例えば次のものが含まれる。先ず感光体としては光導電体が用いられ、光導電体としては例えばアモルファスシリコン、アモルファスセレン、酸化亜鉛、酸化チタン及び有機光導電体(OPC)等が含まれる。また前記感光体を搭載する形状としては、例えばドラム状またはベルト状のものが用いられており、例えばドラムタイプの感光体にあっては、アルミ合金等のシリンダ上に光導電体蒸着或いは塗工等を行ったものである。
【0123】また現像方法としても、公知の2成分磁気ブラシ現像法、カスケード現像法、タッチダウン現像法、クラウド現像法等の種々の現像法を用いることが可能である。
【0124】また帯電手段の構成も、前述した実施の形態では所謂接触帯電方法を用いたが、他の構成として従来から知られているタングステンワイヤーの三方周囲にアルミ等の金属シールドを施し、前記タングステンワイヤーに高電圧を印加することによって生じた正または負のイオンを感光体ドラムの表面に移動させ、該ドラムの表面を一様に帯電する構成を用いても良いことは当然である。
【0125】なお、前記帯電手段としては前記ローラ型以外にも、ブレード(帯電ブレード)、バッド型、ブロック型、ロッド型、ワイヤ型等のものでも良い。
【0126】また感光体ドラムに残存するトナーのクリーニング手段としても、ブレード、ファーブラシ、磁気ブラシ等を用いてクリーニング手段を構成しても良い。
【0127】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のプロセスカートリッジによれば、電子写真画像形成装置本体に装着された際に、カートリッジカップリング部材が装置本体カップリング部材の回転によりその装置本体カップリング部材に結合して、電子写真画像形成装置本体に対して精度良く位置決めされるので、カートリッジカップリング部材側でドラムアース接点を装置本体カップリング部材の本体アース接点に安定した状態に係合させることができ、またカートリッジカップリング部材の近傍でカートリッジフレームの下面若しくは略下面に配置した帯電バイアス接点、現像バイアス接点、被検出接点のそれぞれについても電子写真画像形成装置本体に対する電気的接続を良好に行うことができる。
【0128】本発明の電子写真画像形成装置によれば、電子写真画像形成装置本体にプロセスカートリッジが装着された際に、装置本体カップリング部材の回転によりその装置本体カップリング部材にプロセスカートリッジのカートリッジカップリング部材が結合して、プロセスカートリッジを電子写真画像形成装置本体に対して精度良く位置決めすることができるので、装置本体カップリング部材の本体アース接点をカートリッジカップリング部材側でドラムアース接点に安定した状態に係合させることができ、また本体帯電バイアス接点と帯電バイアス接点、本体現像バイアス接点と現像バイアス接点、及び、本体検出接点と被検出接点のそれぞれについても電気的接続を良好に行うことができる。




 

 


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