JP2006126562A - 回転体保持装置及びこれを搭載した画像形成装置 - Google Patents

回転体保持装置及びこれを搭載した画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 簡便な構成により、機器本体に対し確実に回転体を位置決めして、その移動を防止し、回転体を安定して回転させる。
【解決手段】 回転体である感光体ドラム30を保持した回転体保持装置である作像ユニット50は、プリンタ1の本体2に対し、感光体ドラム30の軸線方向と直角をなす方向に引き出し/収納が可能である。感光体ドラム30は、シリンダ31と、その2箇所の端部壁32、33と、支軸34とを備える。プリンタ1の駆動機構70と係合する側の端部壁32には、カップリング35を備える。支軸34は、感光体ドラム30の軸線上に回転自在に備えられ、軸線方向に移動可能である。作像ユニット50をプリンタ1に収納し、カップリング35に駆動機構70が係合する時、支軸34は、端部壁33側へ移動し、感光体ドラム30の外側へと突出して、本体2に設けられた支持穴14に挿入される。
【選択図】 図5

Description

本発明は、ローラ形状の回転体を保持し、画像形成装置本体に対して引き出し可能な作像ユニットやプロセスカートリッジ等のような回転体保持装置に関する。また、この回転体保持装置を搭載した画像形成装置に関する。
複写機やプリンタに代表される画像形成装置には、原稿送り部や給紙部、作像部、転写部、定着部等といった構成要素が備えられている。これらの構成要素には、原稿や印刷前の用紙を搬送したり、用紙に画像を形成したりするために、ローラやコロといった軸まわりに回転する回転体が数多く設けられている。作像部において像担持体として用いられる感光体ドラムもその1つである。
感光体ドラムに関して言えば、画像形成装置には、その本体より引き出し可能であって、回転体である感光体ドラムを保持する作像ユニットやプロセスカートリッジ等のような回転体保持装置を備えるものがある。これらの回転体保持装置は、画像形成装置本体に対して、感光体ドラムの軸線方向と平行、或いは軸線方向と直角をなす方向に引き出し/収納が可能である。感光体ドラムは、回転体保持装置が画像形成装置本体へ収納される時に、本体に備えられた駆動機構に連結されることにより、回転させることが可能となる。このような回転体保持装置のうち、画像形成装置本体に対して、回転体の軸線方向と直角をなす方法に引き出し可能な回転体保持装置の一例を、特許文献1に見ることができる。
特開平11−119632号公報(第6−7頁、図1、図5)
しかしながら、特許文献1で提案されているプロセスカートリッジ(回転体保持装置)において、回転体である感光体ドラムは、プロセスカートリッジのフレームのみに支持されるものである。すなわち、プロセスカートリッジが画像形成装置本体へ収納される時、感光体ドラムは、その本体に支持されるわけではない。このため、感光体ドラムの回転時の振動や、画像形成装置の外部から力を受けること等により、感光体ドラムが、画像形成装置に対して相対的に移動してしまう可能性が高い。したがって、用紙に画像形成を行うに際し、感光体ドラムを安定して回転させることができなくなる。その結果、高品質な画像形成の維持に多大な悪影響を及ぼす恐れがある。
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、機器本体に対して、回転体の軸線方向と直角をなす方向に引き出し/収納が可能な回転体保持装置において、簡便な構成により、機器本体に対し確実に回転体を位置決めして、その移動を防止し、回転体を安定して回転させることが可能な回転体保持装置を提供することを目的とする。また、このような回転体保持装置を搭載した高性能な画像形成装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明は、機器本体に備えられた駆動機構により回転せしめられるローラ形状の回転体を保持し、前記機器本体に対して、前記回転体の軸線方向と直角をなす方向に引き出し/収納が可能な回転体保持装置において、前記回転体は、その軸線上に設けられ、軸線方向に移動可能な支軸と、軸線方向の一方の端部壁に設けられ、前記駆動機構と係合するカップリングとを備え、このカップリングに駆動機構が係合する時、前記支軸は、前記回転体の、カップリングが設けられた端部壁と対向する端部壁側へ移動せしめられ、その端部壁から回転体の外側へと突出し、前記機器本体に設けられた支持穴に挿入せしめられることとした。
また、前記駆動機構は、前記回転体を回転させる駆動軸を備え、前記カップリングに駆動機構が係合する時、前記駆動軸が、回転体の前記支軸と当接して、支軸をカップリングが設けられた端部壁と対向する端部壁側へ移動させることとした。
また、前記回転体は、前記支軸を、前記カップリングが設けられた端部壁側へ付勢する付勢手段を備えることとした。
また、前記回転体は、感光体ドラムであることとした。
また本発明では、上記回転体保持装置を画像形成装置に搭載することとした。
本発明の構成によれば、機器本体に対して、回転体の軸線方向と直角をなす方向に引き出し/収納が可能な回転体保持装置において、回転体は、その軸線上に設けられ、軸線方向に移動可能な支軸と、軸線方向の一方の端部壁に設けられ、機器本体の駆動機構と係合するカップリングとを備え、このカップリングに駆動機構が係合する時、支軸は、回転体の、カップリングが設けられた端部壁と対向する端部壁側へ移動せしめられ、その端部壁から回転体の外側へと突出し、機器本体に設けられた支持穴に挿入せしめられることとしたので、回転体保持装置を機器本体に収納した時、機器本体に対して確実に回転体を位置決めすることができる。したがって、回転体の回転時に振動が発生したり、機器の外部から力を受けたりすることになった場合であっても、回転体が機器に対して相対的に移動することを防止することが可能となる。その結果、回転体の安定した回転状態を維持することができる。
また、駆動機構は、回転体を回転させる駆動軸を備え、カップリングに駆動機構が係合する時、駆動軸が、回転体の支軸と当接して、支軸をカップリングが設けられた端部壁と対向する端部壁側へ移動させることとしたので、駆動機構の軸線を回転体の軸線に一致させつつ、支軸を移動させることができる。これにより、機器本体に対する回転体の位置決め精度が一層高くなる。したがって、回転体の回転状態の安定性を向上させることが可能となる。
また、回転体は、支軸を、カップリングが設けられた端部壁側へ付勢する付勢手段を備えることとしたので、駆動機構とカップリングとの係合を解除すると、カップリングが設けられた端部壁と対向する端部壁の外側に突出する支軸を、回転体の内側へと自動的に移動させることができる。これにより、支軸を回転体の内側へと移動させる機構を別途設ける必要がなく、スムーズに回転体保持装置を機器本体から引き出すことが可能となる。
また、回転体は、感光体ドラムであることとしたので、画像形成装置本体に対し確実に感光体ドラムを位置決めして、その移動を防止することができる。したがって、用紙に画像形成を行うに際し、感光体ドラムを安定して回転させることができるので、高品質な画像の形成を維持し続けることが可能となる。
また本発明では、上記回転体保持装置を画像形成装置に搭載することとしたので、簡便な構成により、画像形成装置本体に対し確実に回転体を位置決めして、その移動を防止し、回転体を安定して回転させることが可能な高性能な画像形成装置を得ることができる。
以下、本発明の実施形態を図1〜図6に基づき説明する。なお、この実施形態に係る回転体保持装置は、画像形成装置の作像部において、回転体である感光体ドラムを保持する作像ユニットととして使用されているものとする。また、画像形成装置の一例として、カラープリンタを掲げて説明する。
最初に、本発明の回転体保持装置を搭載したプリンタについて、図1を用いてその構造の概略を説明する。図1は、画像形成装置の一例であるカラープリンタの概略構造を示す模型的垂直断面左側面図である。このカラープリンタは、中間転写ベルトを用いたタイプである。図1において右方がプリンタの前面側、左方が背面側である。
図1に示すように、プリンタ1の本体2の内部下方には、用紙カセット3が配置されている。用紙カセット3の内部には、用紙Pが積まれて収容されている。そして、この用紙Pは、図1において用紙カセット3の右上方に向けて送り出される。用紙カセット3は、本体2の前面側、すなわち図1において右方から水平に引き出すことが可能である。
用紙カセット3の用紙搬送方向下流には、給紙用用紙搬送路4、給紙用搬送ローラ5、レジストローラ6、及び作像部20が配置されている。作像部20には、その中心に、回転体の像担持体である感光体ドラム30が備えられている。感光体ドラム30は、図1において反時計方向に回転する。感光体ドラム30の周囲には、その回転方向に沿って順に帯電装置21、現像装置22、及びドラム用クリーニング装置23が配置されている。図1において時計方向に回転する回転体である現像装置22には、計4台の現像器が周方向に等間隔に配置されている。4台の現像器とは、ブラック用の現像器22B、イエロー用の現像器22Y、シアン用の現像器22C、及びマゼンタ用の現像器22Mである。なお、感光体ドラム30は回転体保持装置である作像ユニット50に保持されており、この作像ユニット50は本体2に対して引き出し/収納が可能である。作像ユニット50の詳細については、後述する。
感光体ドラム30のすぐ下方には、中間転写体を無端ベルトの形で用いた中間転写ベルト24が配置されている。中間転写ベルト24は、感光体ドラム30に下方から圧接している。中間転写ベルト24は、複数のローラに巻き掛けられて支持され、図1において時計方向に回転する。
中間転写ベルト24が用紙搬送路に懸かる箇所には、二次転写部60が配置されている。二次転写部60は、二次転写ローラ61を備えている。これら中間転写ベルト24と二次転写ローラ61とが圧接して形成されるニップに用紙Pが挿通される。なお、二次転写ローラ61は、図1において上下方向に移動可能であって、必要に応じて中間転写ベルト24に圧接したり、離間したりする。二次転写部60の用紙搬送方向下流には、ベルト用クリーニング装置25が備えられている。
作像部20の上方には光学部7が備えられ、ここからレーザ光Lが感光体ドラム30に向かって照射される。図中の一点鎖線がレーザ光Lを示す。
作像部20、及び二次転写部60の用紙搬送方向下流には、定着部8、排出用用紙搬送路9、及び用紙排出部10が配置されている。用紙排出部10は、本体2の上面に、印刷済みの用紙Pを外部から取り出し可能な位置に設けられている。
定着部8、及び二次転写部60の下方であって、用紙カセット3との間には、両面印刷用用紙搬送路11が配置されている。両面印刷用用紙搬送路11は、排出用用紙搬送路9の途中から分岐し、レジストローラ6のすぐ上流で給紙用用紙搬送路4に合流している。
上記構成のプリンタ1は、次のように印刷動作を行う。
印刷前の用紙Pは、用紙カセット3に積み重ね状態で収容され、ここから1枚ずつ分離して送り出される。送り出された用紙Pは、給紙用用紙搬送路4に進入し、給紙用搬送ローラ5により搬送されて、レジストローラ6に到達する。レジストローラ6は、用紙Pの斜め送りを矯正しつつ、作像部20で形成されるトナー画像とのタイミングを計り、用紙Pを二次転写部60へと送り出す。
外部コンピュータ(図示せず)からの文字や図形、模様等の画像データ信号がプリンタ1に送信され、この画像データに基づき、光学部7にて制御されるレーザ光Lが照射される。これにより、作像部20において、感光体ドラム30表面に原稿画像の静電潜像が作られ、この静電潜像から感光体ドラム30表面にトナー像が形成される。この時、感光体ドラム30表面には、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの各色のうち、まず第1色目のトナー像が形成され、中間転写ベルト24表面に転写される。転写後、感光体ドラム30表面に残留したトナーは、ドラム用クリーニング装置23よって除去される。
続いて、第1色目と同様の工程が、第2色目から第4色目まで繰り返され、中間転写ベルト24表面には、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの4色のトナー像が重ね合わされたカラートナー像が形成される。このカラートナー像は、前記レジストローラ6によって同期をとって送られてきた用紙Pに、中間転写ベルト24と二次転写部60の二次転写ローラ61とが圧接して形成されるニップ部にて転写される。
その後、未定着カラートナー像を担持した用紙Pは、定着部8へと送られ、熱ローラによりトナー像が定着される。定着部8から排出された用紙Pは、排出用用紙搬送路9を通って上方へ送られ、本体2の上面に設けられた用紙排出部10に排出される。
両面印刷を行う場合、定着部8から排出された用紙Pは、排出用用紙搬送路9を通って用紙排出部10に排出される直前に、その搬送方向が切り替えられる。そして、用紙Pは、両面印刷用用紙搬送路11に送られ、レジストローラ6のすぐ上流で給紙用用紙搬送路4に合流せしめられて、再度二次転写部60へと送られる。
続いて、作像部20の作像ユニット50の詳細な構成について、図2、及び図3を用いて説明する。図2は作像ユニットの模型的垂直断面側面図、図3は感光体ドラムのカップリング、及び駆動機構を示す部分拡大斜視図である。なお、図2においては、帯電装置21、現像装置22、及びドラム用クリーニング装置23の描画を省略している。
作像部20において、ローラ状の回転体である感光体ドラム30は、図2に示す作像ユニット50に収容され、保持されている。作像ユニット50は、垂直断面形状がコ字状に形成されたフレーム51を備え、このフレーム51の内部に感光体ドラム30を保持している。フレーム51の、感光体ドラム30の軸線方向両側の端部壁の箇所には、外側に突出するボス部52が設けられている。これらのボス部52の一方には、プリンタ1に設けられ、感光体ドラム30を回転させる駆動機構70(図3参照)との係合部53が設けられている。
感光体ドラム30は、その主たるところが、シリンダ31と、その両端部を閉塞する2箇所の端部壁32、33と、支軸34とで構成されている。フレーム51の駆動機構70との係合部53側の端部壁32には、駆動機構70と係合するカップリング35が備えられている。
カップリング35には、図2、及び図3に示すように、ボス部36、貫通孔37、及びドラム側クラウン状リング38が設けられている。ボス部36は、円形の端部壁32の半径方向中心に設けられ、感光体ドラム30の軸線方向外側に突出している。貫通孔37は、その軸線が感光体ドラム30の軸線と一致し、他方の端面壁33を貫通している。ドラム側クラウン状リング38は、ボス部36の半径方向外側に設けられ、山部38aが軸線方向外側に突出している。図3に示すように、駆動機構70は、感光体ドラム30を回転させる駆動軸71と、ドラム側クラウン状リング38と係合する駆動側クラウン状リング72とを備え、各々のクラウン状リングは、互いの山部を受け入れる大きさの溝部を有している。なお、駆動機構70は、駆動軸71を回転させる図示しないモータを備えている。そして、感光体ドラム30は、係合部53側の箇所において、ドラム側クラウン状リング38によりフレーム51に支持されている。
支軸34は、図2に示すように、感光体ドラム30の軸線上に、回転自在に備えられている。支軸34には、感光体ドラム30内部の、2箇所の端部壁32、33の軸線方向内側の箇所に、2個の止め輪39、40が取り付けられている。一方の止め輪39は、カップリング35が設けられた端部壁32のすぐ内側に取り付けられている。他方の止め輪40は、カップリング35が設けられた端部壁32と対向する端部壁33の近傍に取り付けられている。
止め輪40と端部壁33との間には、支軸34の付勢手段である圧縮ばね41が備えられている。圧縮ばね41は、収縮方向に負荷を掛けた状態で取り付けられ、これにより支軸34をカップリング35が設けられた端部壁32側へ付勢している。このような構成によって、支軸34は、軸線方向に移動可能であるが、通常、端部壁32のボス部36から軸線方向外側へ突出することはなく、他方の端部壁33から外側へ突出した状態で感光体ドラム30内に保持されている。そして、感光体ドラム30は、係合部53と対向する箇所において、支軸34によりフレーム51に支持されている。なお、支軸34は、通常状態において、フレーム51の軸線方向外側に突出することはない。また、支軸34の付勢手段は圧縮ばねに限定されるものではなく、他のばねやゴム、スポンジ等の弾性部材を用いても構わない。
次に、作像ユニット50の本体2への収納時の動作について、図1〜図3に加えて、図4〜図6を用いて説明する。図4は、本体のU字溝を示す部分拡大斜視図である。図5は作像ユニットを示す模型的垂直断面側面図にして、本体に収納した状態を示すもの、図6は同じく、感光体ドラムに駆動機構が係合した状態を示すものである。なお、図2同様、図5、及び図6おいては、帯電装置21、現像装置22、及びドラム用クリーニング装置23の描画を省略している。
前述のように、作像ユニット50は、プリンタ1の本体2に対して、感光体ドラム30の軸線方向と直角をなす方向に引き出し/収納が可能である。図4に示すように、本体2の内部フレーム12の内側には、U字溝13が形設されている。そして、このU字溝13に作像ユニット50のボス部52を係合させ(図5参照)、スライドさせるようにして、図1に示すプリンタ1の上方から、作像ユニット50を本体2に収納することができる。なお、本体2の外装フレームには、作像ユニット50を引き出し/収納する時に用いられる開閉可能なカバー(図示せず)が設けられている。
作像ユニット50を本体2に収納すると、図5に示す状態となる。一方の内部フレーム12のU字溝13の最奥部には支持穴14が、他方のU字溝13の最奥部には駆動機構挿通穴15が設けられ、作像ユニット50の収納の最終段階では、感光体ドラム30の軸線、すなわち支軸34の軸線が、それら2個の穴の軸線と一致する。
その後、外装フレームのカバーを閉じる等することを条件に、駆動機構70が図示しないスライド機構の作用により感光体ドラム30に接近する。この時、駆動機構70の駆動軸71の軸線は、感光体ドラム30の支軸34の軸線と一致している。そして、駆動側クラウン状リング72が係合部53に到達すると、駆動軸71が、感光体ドラム30の支軸34に当接する。引き続き駆動機構70が感光体ドラム30に向かって移動することにより、駆動軸71は、圧縮ばね41の弾発力に抗して、支軸34を感光体ドラム30のカップリング35が設けられた端部壁32と対向する端部壁33側へ移動させる。駆動機構70の移動の最終段階では、図6に示すように、感光体ドラム30と駆動機構70とが係合し、支軸34は、端部壁33から感光体ドラム30の外側へと突出し、本体2に設けられた支持穴14にぴったり嵌合する。この状態において、感光体ドラム30のドラム側クラウン状リング38と、駆動機構70の駆動側クラウン状リング72とが係合し、駆動軸71と感光体ドラム30とは互いに回転不能に連結している。
このようにして、機器であるプリンタ1の本体2に対して、回転体である感光体ドラム30の軸線方向と直角をなす方向に引き出し/収納が可能な回転体保持装置である作像ユニット50において、感光体ドラム30は、その軸線上に設けられ、軸線方向に移動可能な支軸34と、軸線方向の一方の端部壁32に設けられ、本体2の駆動機構70と係合するカップリング35とを備え、このカップリング35に駆動機構70が係合する時、支軸34は、感光体ドラム30の、カップリング35が設けられた端部壁32と対向する端部壁33側へ移動せしめられ、その端部壁33から感光体ドラム30の外側へと突出し、本体2に設けられた支持穴14に挿入されるので、作像ユニット50をプリンタ1の本体2に収納した時、本体2に対して確実に感光体ドラム30を位置決めすることができる。したがって、感光体ドラム30の回転時に振動が発生したり、プリンタ1の外部から力を受けたりすることになった場合であっても、感光体ドラム30がプリンタ1に対して相対的に移動することを防止することが可能となる。その結果、感光体ドラム30の安定した回転状態を維持することができる。
また、駆動機構70は、感光体ドラム30を回転させる駆動軸71を備え、カップリング35に駆動機構70が係合する時、駆動軸71が、感光体ドラム30の支軸34と当接して、支軸34をカップリング35が設けられた端部壁32と対向する端部壁33側へ移動させるので、駆動機構70の軸線を感光体ドラム30の軸線に一致させつつ、支軸34を移動させることができる。これにより、本体2に対する感光体ドラム30の位置決め精度が一層高くなる。したがって、感光体ドラム30の回転状態の安定性を向上させることが可能となる。
また、感光体ドラム30は、支軸34を、カップリング35が設けられた端部壁32側へ付勢する付勢手段である圧縮ばね41を備えるので、駆動機構70とカップリング35との係合を解除すると、カップリング35が設けられた端部壁32と対向する端部壁33の外側に突出する支軸34を、感光体ドラム30の内側へと自動的に移動させることができる。これにより、支軸34を感光体ドラム30の内側へと移動させる機構を別途設ける必要がなく、スムーズに作像ユニット50を本体2から引き出すことが可能となる。
また、本発明の回転体保持装置に備えられた回転体は、感光体ドラム30であるので、プリンタ1の本体2に対し確実に感光体ドラム30を位置決めして、その移動を防止することができる。したがって、用紙Pに画像形成を行うに際し、感光体ドラム30を安定して回転させることができるので、高品質な画像の形成を維持し続けることが可能となる。
また本発明では、上記回転体保持装置である作像ユニット50を画像形成装置であるプリンタ1に搭載したので、簡便な構成により、プリンタ1の本体2に対し確実に回転体である感光体ドラム30を位置決めして、その移動を防止し、感光体ドラム30を安定して回転させることが可能な高性能なプリンタ1を得ることができる。
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
本発明は、機器本体に備えられた駆動機構により回転せしめられるローラ形状の回転体を保持し、機器本体に対して、回転体の軸線方向と直角をなす方向に引き出し/収納が可能な回転体保持装置において利用可能である。
本発明の実施形態に係る画像形成装置であるプリンタを示す模型的垂直断面左側面図である。 本発明の実施形態に係る作像ユニットを示す模型的垂直断面側面図である。 図2に示す感光体ドラムのカップリング、及び駆動機構の部分拡大斜視図である。 図1に示すプリンタ本体のU字溝の部分拡大斜視図である。 図2と同様の作像ユニットを示す模型的垂直断面側面図にして、本体に収納した状態を示すものである。 図2と同様の作像ユニットを示す模型的垂直断面側面図にして、感光体ドラムに駆動機構が係合した状態を示すものである。
符号の説明
1 プリンタ(画像形成装置)
2 本体
12 内部フレーム
13 U字溝
14 支持穴
15 駆動機構挿通穴
20 作像部
30 感光体ドラム(回転体)
31 シリンダ
32、33 端部壁
34 支軸
35 カップリング
38 ドラム側クラウン状リング
41 圧縮ばね(付勢手段)
50 作像ユニット(回転体保持装置)
51 フレーム
52 ボス部
53 係合部
70 駆動機構
71 駆動軸
72 駆動側クラウン状リング

Claims (5)

  1. 機器本体に備えられた駆動機構により回転せしめられるローラ形状の回転体を保持し、前記機器本体に対して、前記回転体の軸線方向と直角をなす方向に引き出し/収納が可能な回転体保持装置において、
    前記回転体は、その軸線上に設けられ、軸線方向に移動可能な支軸と、軸線方向の一方の端部壁に設けられ、前記駆動機構と係合するカップリングとを備え、このカップリングに駆動機構が係合する時、前記支軸は、前記回転体の、カップリングが設けられた端部壁と対向する端部壁側へ移動せしめられ、その端部壁から回転体の外側へと突出し、前記機器本体に設けられた支持穴に挿入せしめられることを特徴とする回転体保持装置。
  2. 前記駆動機構は、前記回転体を回転させる駆動軸を備え、前記カップリングに駆動機構が係合する時、前記駆動軸が、回転体の前記支軸と当接して、支軸をカップリングが設けられた端部壁と対向する端部壁側へ移動させることを特徴とする請求項1に記載の回転体保持装置。
  3. 前記回転体は、前記支軸を、前記カップリングが設けられた端部壁側へ付勢する付勢手段を備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の回転体保持装置。
  4. 前記回転体は、感光体ドラムであることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の回転体保持装置。
  5. 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の回転体保持装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。
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