JP2001343882A - 電子写真画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents

電子写真画像形成装置及びプロセスカートリッジ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置本体とプロセスカートリッジ間での電気
信号を接続するコネクタ配置の最適化 【解決手段】 装置本体6に対して手前側から前後方向
にプロセスカートリッジ10を挿抜可能な画像形成装置
で、感光体ドラム13の上方でプロセスカートリッジ1
0の挿抜方向の手前側にカートリッジ側コネクタ38と
画像形成装置側コネクタ39を設けた。36は装置本体
6の前側枠体である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は複写機やプリンタ等
であってプロセスカートリッジを着脱可能な電子写真画
像形成装置及びプロセスカートリッジに関する。
【0002】ここで、電子写真画像形成装置とは、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物
である。そして、電子写真画像形成装置の例としては、
例えば電子写真複写機、電子写真プリンタ(例えばレー
ザービームプリンタ、LEDプリンタ等)ファクシミリ
装置及びワードプロセッサ等が含まれる。
【0003】また、プロセスカートリッジとは、帯電手
段、現像手段またはクリーニング手段と電子写真感光体
ドラムとを一体的にカートリッジ化し、このカートリッ
ジを画像形成装置本体に対して着脱可能とする物であ
る。及び帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少な
くとも1つと電子写真感光体ドラムとを一体的にカート
リッジ化して画像形成装置本体に着脱可能とするもので
ある。更に、少くとも現像手段と電子写真感光体ドラム
とを一体的にカートリッジ化して装置本体に着脱可能と
するものをいう。
【0004】
【従来の技術】従来より電子写真を利用した画像形成装
置として、像担持体としての電子写真感光体ドラム(以
下、感光体ドラムという)の周りに、感光体ドラムを一
様に帯電させる帯電手段、帯電した前記感光体ドラムに
光を照射して潜像を形成する露光手段、前記潜像を現像
剤で可視像化する現像手段、可視像を感光体から記録媒
体である記録材に転写する転写手段等の像形成手段を配
置したものが知られている。
【0005】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、電子写真感光体及び前記電子写真感
光体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
ンスを工具を用いることなくワンタッチで行うことがで
きるので、格段に操作性を向上させることができた。そ
こでこのプロセスカートリッジ方式は、画像形成装置に
おいて広く用いられている。
【0006】このプロセスカートリッジの交換方法とし
ては、画像形成装置本体(以下、装置本体という)手前
側から、或いは、装置本体の上方や斜め上方から挿抜す
る形態等様々であったが、特にこれらのプロセスカート
リッジを記録媒体である記録材の搬送方向に複数配列
し、カラー画像を複写する装置においては、原稿読み取
り機構が上部に配設される関係から、装置本体手前側か
ら挿抜する形態が主流である。
【0007】また上記タンデム型のカラー複写装置にお
いては、光路長の長い、従来のレーザー走査方式では装
置が大型化するため、露光手段として直上部に配したL
EDアレイを用いる装置が増えている。
【0008】一方、装置本体とプロセスカートリッジの
間には、プロセスカートリッジのセンサ等の検知手段、
駆動手段、記憶手段、帯電手段、現像手段等に電力供給
するため、或は電気信号を伝達するための電気的接続手
段(コネクタ又は接点)が必要である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は画像形成装置
本体手前側からプロセスカートリッジを挿抜する場合に
おいて、プロセスカートリッジの回りに配設されるプロ
セスカートリッジの給電、駆動手段の配設に影響が少な
く、且つ紙詰まり処理を阻害しない好適プロセスカート
リッジと画像形成装置本体との電気的接続手段を有する
電子写真画像形成装置とプロセスカートリッジを提供す
ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者は上述の課題を
解決するために前記接続手段の配置について以下のよう
に考察した。
【0011】上記構成において、プロセスカートリッジ
を装置本体前方から挿入する際に、挿入過程でのプロセ
スカートリッジ側及び装置本体側の双方のコネクタの位
置ずれを吸収出来るドロワコネクタが広く採用されてい
るが、同コネクタはガイドピン等を有するため、接続で
きる接点数の割にはコネクタの外形が大きい。
【0012】また、コネクタの着脱方向は必然的にプロ
セスカートリッジの挿入方向と一致している必要があ
る。
【0013】ところが、上記コネクタを配設する場所
を、例えば、 1)プロセスカートリッジ奥側の感光体ドラムより上部
とした場合、プロセスカートリッジを装置本体から引き
出す場合において、同コネクタは感光体ドラム上部を移
動する軌跡をとるから、装置本体にプロセスカートリッ
ジが挿入された状態において、感光体ドラム直上部に装
置本体に支持された部品を配置出来ない。即ち、固体発
光素子列を用いた装置では、構成出来ないという欠点が
あった。 2)プロセスカートリッジ奥側の感光体ドラム付近とし
た場合、感光体ドラム自体の駆動或は現像や帯電の駆動
手段と干渉するため、これも実質的に構成出来ない。 3)プロセスカートリッジ奥側の感光体ドラムより下部
とした場合、プロセスカートリッジを装置本体から引き
出す場合において、同コネクタは感光体ドラム下部を移
動する軌跡をとるから、通常画像形成部直下に配されて
いる転写手段と干渉する。プロセスカートリッジを引き
出す際に、転写部も引き出せば、構成として成り立つ
が、一方、転写部は紙詰まり処理のため、画像形成部と
は別に装置本体から単独で引き出し可能に構成する必要
があり、構造が複雑になる欠点がある。 4)プロセスカートリッジ前側の感光体ドラム付近とし
た場合、装置本体側のコネクタを引き出される画像形成
プロセスカートリッジの前側にに配する必要があるから
成立しない。 5)プロセスカートリッジ前側の感光体ドラムより下部
とした場合、装置本体側のコネクタを引き出される転写
部の前側に配する必要があり、紙詰まり処理のために転
写部を単独で装置本体から引き出すことが出来なくな
る。
【0014】上述した様に、いずれの場所においてもコ
ネクタを配置するうえで課題がある。そこで本発明者が
発明した代表的な構成を請求項の番号と同一番号を付し
て示すと以下のとおりである。
【0015】本出願に係る第1の発明はプロセスカート
リッジを着脱可能で記録媒体に画像を形成する電子写真
画像形成装置において、 a、電子写真感光体ドラムと、前記電子写真感光体ドラ
ムに作用するプロセス手段と、画像形成装置本体と電気
的に接続するための接続手段であって、画像形成装置本
体に装着する方向手前側で前記電子写真感光体ドラムよ
りも高い位置に設けられ画像形成装置本体の接続手段と
接離可能な接続手段と、を有するプロセスカートリッジ
を画像形成装置本体の手前側から前記電子写真感光体ド
ラムに平行に前後方向に挿抜して取り外し可能に装着す
る装着手段と、 b、前記プロセスカートリッジの接続手段と接離可能な
接続手段と、 c、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である。
【0016】本出願に係る第8の発明は画像形成装置本
体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、電子写
真感光体ドラムと、前記電子写真感光体ドラムに作用す
るプロセス手段と、画像形成装置本体と電気的に接続す
るための接続手段であって、画像形成装置本体に装着す
る方向手前側で前記電子写真感光体ドラムよりも高い位
置に設けられ画像形成装置本体の接続手段と接離可能な
接続手段と、を有することを特徴とするプロセスカート
リッジである。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従って説明する。
【0018】(実施の形態1)図1は本発明を適用した
電子写真方式のフルカラータンデム型の画像形成装置
で、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの4色のト
ナーを重ね合わせて画像の形成を行うカラー電子写真複
写機である。ただし、上部の原稿画像を読み取る光学手
段は図示を省略してある。
【0019】10Y,10M,10C,10Kはイエロ
ー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部であるプ
ロセスカートリッジ、8は転写ベルトである。
【0020】カセット1に収納された記録媒体である記
録紙Pは、給紙ローラ2により給紙された後、搬送ロー
ラ3により搬送されレジストローラ7に到着する。記録
紙Pは、レジストローラ7により斜行等を補正しタイミ
ングをとって転写ベルト8に向かって送り出される。転
写ベルト8は駆動ローラ12、従動ローラ12a,12
b,12cに巻き掛けられている。転写ベルト8は絶縁
性樹脂の無端帯状のシート材でできており、不図示の駆
動源により、転写ベルト駆動ローラ12を介して駆動さ
れる。11(11Y,11M,11C,11K)は転写
ベルト8の下側からシートP表面を帯電させる帯電器で
ある。
【0021】一方、記録紙Pの給送の間に、原稿読み取
り装置(不図示)、あるいはコンピュータ等の出力装置
(不図示)より送られた画像情報信号によって感光体ド
ラム13Y,13M,13C,13K上にはそれぞれ各
色に対応した潜像が形成される。レジストローラー7よ
り送り出された記録紙Pは、帯電された転写ベルト8上
に静電吸着され、転写ベルト8により各色プロセスカー
トリッジ10Y,10M,10C,10Kの下を通過し
ながら搬送されていく。
【0022】各プロセスカートリッジ(10Y,10
M,10C,10K)10は、図2に示すように、感光
体ドラム13のまわりに帯電器として帯電ローラ14、
現像器16、が配置され、装置本体上に固定されている
各LEDアレイ15により、感光体ドラム13の表面を
露光し、電子写真プロセスにより感光体ドラム13の表
面に各色のトナー像を形成する。
【0023】転写ベルト8に静電吸着されて搬送された
記録紙Pが、転写ベルト8と感光体ドラム13が近接す
るところで各色の画像は順次記録紙P上に転写される。
4色の転写が終了した記録紙Pは、分離帯電器21によ
り転写ベルト8から剥され、定着ローラ18,19対に
達する。定着ローラ18は、ヒーター(不図示)により
加熱されており、各色のトナーは熱溶融し記録紙P上に
定着されカラー画像が完成する。定着ローラ18,19
対によりトナー画像が表面に定着された記録紙Pは、装
置本体6外部に突出した排紙トレイ20上に排出され
る。
【0024】尚、31(31Y,31M,31C,31
K)は現像トナーを貯蔵し、プロセスカートリッジ10
の現像器16へ現像トナーを供給するホッパーで、30
(30Y,30M,30C,30K)はホッパー31に
現像トナーを補給するためのトナーカートリッジであ
る。
【0025】本装置において、プロセスカートリッジ1
0は図1に示すように、感光体ドラム軸4(4Y,4
M,4C,4K)で位置決めされ、図3に示すようにプ
ロセスカートリッジ支持枠体5に支持された状態で、装
置本体6手前方向に着脱可能に構成されている。カート
リッジ支持枠体5は装置本体6に対して水平方向に進退
する引き出しとなっている。
【0026】次に本装置のプロセスカートリッジ10の
支持形態を、図4を用いて説明する。
【0027】図4はプロセスカートリッジ10の装置本
体内における支持形態を示す上視図で現像器16、帯電
器14、感光体ドラム13がカートリッジ枠体10aで
一体化され、ドラム軸14に対して位置決めされてお
り、プロセスカートリッジ10中でドラム軸14が回転
可能な様に構成されている。
【0028】一方、感光体ドラム13は内径部がドラム
軸4の外径部と嵌合することで、ドラム軸4に対して位
置決めされている。即ちアルミの中空円筒形ドラム筒1
3dの外周には感光層が設けられ、ドラム筒13dの両
端に嵌入固定されたドラムフランジ13a,13bの中
心の穴がドラム軸4に嵌合している。そして、感光体ド
ラム13は、ドラム軸4手前側の駆動ピン32と、係合
することで、ドラム軸4と一体で回転する。駆動ピン3
2はドラム軸4の小径部4bの直径をわたって軽圧入さ
れており、ドラムフランジ13bの溝13b1に両端が
夫々嵌り込んでいる。なお、駆動ピン32の長さはドラ
ム軸4の大径部4aの直径よりも短くしてある。
【0029】33は、現像ローラ16aの駆動伝達機
構、34は接触帯電方式の帯電ローラ14の駆動伝達機
構で、両者は異なるタイミングで作動、停止するため、
独立に駆動を入力されている。駆動伝達機構33,34
は夫々接離可能なカップリングであり、プロセスカート
リッジ10が支持枠体5によって装置本体6に挿入され
ると連結され、引き出されると切り離される。
【0030】駆動伝達機構について詳細にのべる。
【0031】感光体ドラム軸4は装置本体6に設けた軸
受22及び不図示の軸受で回転自在で且つ軸方向に移動
しないように支持されている。また、感光体ドラム軸4
は装置本体6内で不図示の駆動手段に結合されている。
プロセスカートリッジ10が装置本体6へ装着される際
に、感光体ドラム軸4に軸受17a、ドラムフランジ1
7a,17b、軸受5bが順次嵌合して感光体ドラム1
3の位置が位置決めされると共にカートリッジ枠体10
aの奥側で感光体ドラム13と平行に設けた回り止めピ
ン9が装置本体6の奥側枠体35の穴35aに嵌合して
回り止めされる。軸受17a,17bはカートリッジ枠
体10aに設けられ、軸受5bは支持枠体5に設けられ
ている。
【0032】装置本体6に設けたモータ23のモータ軸
23aは装置本体内枠体40に設けた軸受40a及び奥
側枠体35に設けた軸受35bに回転自在に支持されて
いる。このモータ軸23a端に設けた駆動カップリング
33aに対してプロセスカートリッジ10の現像ローラ
16aの軸16bに固定した従動カップリング33bが
プロセスカートリッジ10の装置本体6への挿抜の際に
係脱される。なお、軸16bはカートリッジ枠体10a
に回転自在に支持されている。駆動カップリング33a
及び従動カップリング33bは現像ローラの駆動伝達機
構33を構成している。
【0033】装置本体6に設けたモータ24のモータ軸
24aは装置本体内枠体40に設けた軸受10b及び奥
側枠体35に設けた軸受35cに回転自在に支持されて
いる。このモータ軸24a端に設けた駆動カップリング
34aに対してプロセスカートリッジ10の帯電ローラ
14の軸14aに固定した従動カップリング34bがプ
ロセスカートリッジ10の装置本体6への挿抜の際に係
脱される。なお、軸14aはカートリッジ枠体10aに
回転自在に支持されている。駆動カップリング34a及
び従動カップリング34bは現像ローラの駆動伝達機構
34を構成している。
【0034】35は装置本体の奥側の枠体、36は装置
本体の手前側の枠体である。プロセスカートリッジ支持
枠体5は前述した様に、装置本体手前側へ引き出し可能
で、且つ、プロセスカートリッジ10を装置本体6に収
容する際には、位置決め手段37で、装置本体の手前側
枠体36に位置決め固定されている。位置決め手段37
は円筒形ダボで装置本体の手前側の枠体36には該ダボ
が丁度嵌入する穴が設けてある。
【0035】図5はプロセスカートリッジ10の装置本
体内における給紙側から見た支持形態を示す左視図であ
る。又、図6はカートリッジ側のコネクタの斜視図であ
る。
【0036】図6に示す様に38はカートリッジ側のコ
ネクタであり、プロセスカートリッジの色情報や残寿命
等に関する情報を記憶する記憶手段(ROM)41が着
脱自在に装着されている。そして、現像器16中の現像
剤の濃度を検知するセンサへ供給する電源ライン、セン
サからの信号、プロセスカートリッジ10の記憶手段4
1に記憶された色情報や残寿命等に関する情報を電気信
号を介して伝達する。
【0037】図5に示す様に同コネクタ38はプロセス
カートリッジ10の前端部の感光体ドラム13より上方
に配されており、その奥側には、同コネクタ38と係合
する装置本体側のコネクタ39が装置本体6の手前側の
枠体36に取り付けられている。
【0038】これらは、コネクト過程において、互いの
位置ずれを矯正しながら結合できる、ドロワコネクタを
使用している。
【0039】プロセスカートリッジ10を装置本体から
引き出す際には図3に示す様に装置本体側のコネクタ3
9Y,39M,39C,39Kは装置本体に残り、カー
トリッジ側のコネクタ38はプロセスカートリッジ10
と共に、手前側に引き出される。
【0040】
【発明の効果】本発明を適用した電子写真画像形成装置
では、装置本体とプロセスカートリッジの間を結ぶ、電
気的接続手段(コネクタ又は接点)をプロセスカートリ
ッジの画像形成装置本体への装着方向の手前側の電子写
真感光体ドラムより高い位置に配したため、電子写真感
光体ドラム直上部に部品を配しても、コネクタと干渉し
ないので、固体発光素子を用いて露光を行う装置におい
ても、無理なく構成することが可能である。
【0041】プロセスカートリッジ奥側の領域を電子写
真感光体ドラム、帯電手段、現像手段等の駆動手段で使
用することが可能である。
【0042】装置本体側のコネクタと転写部が干渉しな
いため、紙詰まり処理のため、転写部を、プロセスカー
トリッジ部とは独立して転写部を装置本体手前側へ引き
出すことが可能で簡便な紙詰まり処理を実現出来る。
【0043】同時に転写部とは独立して、プロセスカー
トリッジ部を装置本体手前側に引き出すことが可能で、
プロセスカートリッジの交換作業が容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した画像形成装置の縦断面図であ
る。
【図2】本発明を適用した画像形成装置のプロセスカー
トリッジの縦断面図である。
【図3】本発明を適用した画像形成装置のプロセスカー
トリッジの装置本体に対する着脱の様子を表す斜視図で
ある。
【図4】本発明を適用した画像形成装置のプロセスカー
トリッジの装置本体内での支持形態を示す上視図であ
る。
【図5】本発明を適用した画像形成装置のプロセスカー
トリッジの装置本体内での支持形態を示す側断面図であ
る。
【図6】本発明を適用した画像形成装置のプロセスカー
トリッジのコネクタの斜視図である。
【符号の説明】
P…記録紙 1…カセット 2…給紙ローラ 3…搬送ローラ 4…感光体ドラム軸 4Y,4M,4C,4k…感光体
ドラム軸 4a…大径部 4b…小径部 5…プロセスカートリッジ支持枠体 6…装置本体 7…レジストローラ 8…転写ベルト 9…回り止めピン 10,10Y,10M,10C,10K…プロセスカー
トリッジ 10a…カートリッジ枠体 11…帯電器 12…駆動ローラ 12a,12b,12c…従動ロー
ラ 13…感光体ドラム 13a,13b…ドラムフランジ
13b1…溝 13d…ドラム筒 13Y,13M,
13C,13K…感光体ドラム 14…帯電ローラ 15…LEDアレイ 16…現像器 16a…現像ローラ 17a,17b…軸受 18…定着ローラ 19…定着ローラ 20…排紙トレイ 21…分離帯電器 22…軸受 23…モータ 30…トナーカートリッジ 30Y,30M,30C,
30K…トナーカートリッジ 31…ホッパー 31Y,31M,31C,31K…ホ
ッパー 32…駆動ピン 33…現像ローラの駆動伝達機構 34…帯電ローラの駆動伝達機構 35…本体奥側枠体 35a…穴 35b…軸受 36…本体前側枠体 37…位置決め手段 38…カートリッジ側コネクタ 39…装置本体側のコネクタ 39Y,39M,39
C,39K…装置本体側のコネクタ 40…装置本体内枠体 40a…軸受 41…記憶手段

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プロセスカートリッジを着脱可能で記録
    媒体に画像を形成する電子写真画像形成装置において、 a、電子写真感光体ドラムと、 前記電子写真感光体ドラムに作用するプロセス手段と、 画像形成装置本体と電気的に接続するための接続手段で
    あって、画像形成装置本体に装着する方向手前側で前記
    電子写真感光体ドラムよりも高い位置に設けられ画像形
    成装置本体の接続手段と接離可能な接続手段と、 を有するプロセスカートリッジを画像形成装置本体の手
    前側から前記電子写真感光体ドラムに平行に前後方向に
    挿抜して取り外し可能に装着する装着手段と、 b、前記プロセスカートリッジの接続手段と接離可能な
    接続手段と、 c、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。
  2. 【請求項2】 前記電子写真感光体ドラムを露光する固
    体発光素子列を有する請求項1に記載の電子写真画像形
    成装置。
  3. 【請求項3】 プロセスカートリッジに供給する現像ト
    ナーのトナー貯蔵手段を有する請求項1に記載の電子写
    真画像形成装置。
  4. 【請求項4】 プロセスカートリッジが記録媒体搬送方
    向に複数配設されていることを特徴とする請求項1に記
    載の電子写真画像形成装置。
  5. 【請求項5】 前記接離可能な接続手段はドロワコネク
    タであることを特徴とする請求項1に記載の電子写真画
    像形成装置。
  6. 【請求項6】 前記装着手段はプロセスカートリッジを
    着脱可能に支持して画像形成装置本体に前後方向に挿抜
    可能な支持枠体であることを特徴とする請求項1に記載
    の電子写真画像形成装置。
  7. 【請求項7】 プロセスカートリッジは記憶手段を有
    し、前記記憶手段はプロセスカートリッジの接続手段に
    装着されていることを特徴とする請求項1に記載の電子
    写真画像形成装置。
  8. 【請求項8】 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、 電子写真感光体ドラムと、 前記電子写真感光体ドラムに作用するプロセス手段と、 画像形成装置本体と電気的に接続するための接続手段で
    あって、画像形成装置本体に装着する方向手前側で前記
    電子写真感光体ドラムよりも高い位置に設けられ画像形
    成装置本体の接続手段と接離可能な接続手段と、 を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
  9. 【請求項9】 前記プロセスカートリッジとは、帯電手
    段、現像手段またはクリーニング手段と電子写真感光体
    とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画
    像形成装置本体に対して着脱可能とするものである請求
    項8に記載のプロセスカートリッジ。
  10. 【請求項10】 前記プロセスカートリッジとは、帯電
    手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも一つと
    電子写真感光体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着脱可能とするものである請求項8
    から9の何れか1つに記載のプロセスカートリッジ。
  11. 【請求項11】 前記プロセスカートリッジとは、少な
    くとも現像手段と電子写真感光体とを一体的にカートリ
    ッジ化して装置本体に着脱可能とするものである請求項
    10に記載のプロセスカートリッジ。
  12. 【請求項12】 前記帯電手段は接触帯電手段である請
    求項9又は10に記載のプロセスカートリッジ。
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