JP2010286636A - 接点ばね及びそれを用いた接続ユニット並びに画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】接続ユニット等に形成された溝部などの収容部分又は配設位置に、無理なく収容又は配設することができる接点ばねを提供すること。
【解決手段】線状の導電部材から構成される接点ばね８において、直線部８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄと円弧状部８２ａ，８２ｂとを設ける。そして、円弧状部８２ａ，８２ｂの中心角θ_１，θ_２を１８０°以上とする。高圧電源基板９の端子９１との接触を確実且つ安定に行う観点からは、接点ばね８の両端部にコイルスプリング８４，８５とするのが好ましい。
【選択図】図３

Description

本発明は接点ばね及びそれを用いた接続ユニット並びに画像形成装置に関するものである。

例えば、画像形成装置では、帯電器や現像装置、感光体ドラムなどを備えた作像ユニットに、装置本体に設置した高圧電源基板から電力を供給している。高圧電源基板は、装置の設計上、作像ユニットから離れた位置に設けられていることが多く、一般に、高圧電源基板と作像ユニットとは接続ユニットで電気的に接続される（例えば、特許文献１及び２）。

高圧電源基板から作像ユニットへは数ｋＶ程度の高い交流電圧や直流電圧が供給されるので、接続ユニットに設けられる接続回路は、安全規格上、絶縁物（樹脂保持部材）で挟み込むと共に、回路と回路とは所定距離離隔しなければならない。一方、市場では装置の小型化の要求が強く、狭い空間の中で複数の回路を離隔して配置するする必要がある。そこで、接続回路として線状の導電部材からなる接点ばねが広く用いられている。

図６に、接点ばねを用いた従来の接続ユニットの概説図を示す。従来の接続ユニットＵ’では、ユニット本体７’に複数の溝部７１ａ’，７１ｂ’，７１ｃ’（以下、「溝部７１’」と記す）を形成し、これらの溝部７１’に接点ばね８ａ’，８ｂ’，８ｃ’（以下、「接点ばね８’」と記す）を嵌め入れる構成としている。ここで溝部７１’は、離隔対向するように形成されたリブ７２ａ’，７２ｂ’，７２ｃ’，７２ｄ’（以下、「リブ７２’」と記す）によって構成される。これらのリブ７２’には、所定間隔で内方に突出する突部７３が形成され、これらの突部７３によって、溝部７１’に組み込まれる接点ばね８’の位置決め固定がなされる。また、これらのリブ７２’によってユニット本体７’の強度向上が図られる。接点ばね８’を溝部７１’にそれぞれ嵌め入れた後、不図示の蓋部材をユニット本体７’のリブ７２’及び溝部７１’を覆うように取付けて接点ばね８’を封止する。このように接点ばね８’を溝部７１’に嵌め入れることによって、接点ばね８’間の絶縁距離を確保・維持していた。

特開2005-84161号公報 特開2005-257916号公報

従来の接点ばね８’は、線状部材を折曲させた折れ線状であった。接点ばね８’には、他の部材と同様に寸法公差が存在する。このため、接点ばね８’の直線部の長さがばらつくと折曲位置がずれる。接点ばね８’の折曲位置がずれると、例えば図７に示すように、ユニット本体７’の溝部７１’に、接点ばね８’を所定の位置（図の破線部分）に嵌め入れることができず、接点ばね８’が曲がったり、リブに乗り上がり、所定の絶縁距離が確保できない不具合が生じる。また、接点ばね８’を溝部７１’に無理に嵌め入れると、接点ばね８’の端部にズレが集積され、端子部分としてのコイルスプリング８４’が傾き、高圧電源基板や作像ユニットの端子に正常に当接せず、接点不良が生じる不具合も生じていた。

本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、接続ユニット等に形成された溝部などの収容部分又は配設位置に、無理なく収容又は配設することができる接点ばねを提供することにある。

また、本発明の目的は、接点ばね間の絶縁距離を確実に安定して確保・維持し、高圧電源基板や作像ユニットの端子と正常に接続する接続ユニットを提供することにある。

さらに、本発明の目的は、装置本体から作像ユニットが着脱可能な画像形成装置において、作像ユニットの装置本体への装着によって、装置本体から作像ユニットへ安全且つ安定して電力が供給されるようにすることにある。

本発明によれば、線状の導電部材からなり、直線部と円弧状部とを有し、前記円弧状部の中心角が１８０°以上であることを特徴とする接点ばねが提供される。

電力供給源等の端子との接触を確実且つ安定に行う観点からは、接点ばねの両端部に弾発部を形成してもよい。前記弾発部はコイルスプリング状とするのが好ましい。

また、本発明によれば、高圧電源基板と被電力供給ユニットとを電気的に接続する接続ユニットであって、ユニット本体と接点ばねとを有し、前記ユニット本体には、前記接点ばねを収容する溝部が形成され、前記接点ばねとして、前記のいずれかに記載の接点ばねを使用することを特徴とする接続ユニットが提供される。

接点ばねを溝部に収容して位置決めするとともに、接点ばねの円弧状部によって寸法公差等による位置ずれを解消する観点からは、前記接点ばねの円弧状部を収容する前記ユニット本体の前記溝部の、外側壁の半径Ｒ_ｏｕｔ及び内側壁の半径Ｒ_ｉｎが下記式を満足するようにするのが好ましい。
Ｒ_ｏｕｔ ≧ ｛（Ｒ＋ｄ／２）×θ ＋ Ｎ×ａ｝／θ ・・・・・・（１）
Ｒ_ｉｎ ≦ ｛（Ｒ−ｄ／２）×θ − Ｎ×ａ｝／θ ・・・・・・（２）
（式中、Ｒ：接点ばねの円弧状部の中心軸半径（ｍｍ），ｄ：接点ばねの直径（ｍｍ），θ：接点ばねの円弧状部の中心角（ｒａｄ），Ｎ：接点ばねの直線部の数，ａ：接点ばねの直線部の公差（ｍｍ））

さらに、本発明によれば、装置本体と、この装置本体に対して着脱自在の作像ユニットと、前記装置本体に設けられた高圧電源基板と、この高圧電源基板から前記作像ユニットに電力を供給する接続ユニットとを備え、前記接続ユニットとして、前記記載の接続ユニットを用いることを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明の接続ばねでは、円弧状部の伸縮変形によって寸法公差等による位置ずれを解消できるので、接続ユニット等に形成された溝部などの収容部分又は配設位置に、接続ばねを無理なく収容又は配設できるようになる。

また本発明の接続ユニットでは、接点ばね間の絶縁距離を確実に安定して確保・維持でき、また高圧電源基板や作像ユニットの端子と接続不良が防止できる。

さらに本発明の画像形成装置では、作像ユニットを装置本体に装着した際に、接続ユニットを介して装置本体の高圧電源基板から作像ユニットへ安全且つ安定して電力が供給されるようになる。これにより、高圧電源基板の配設位置の自由度が上がり、装置の小型化や生産性の向上が図れる。

本発明に係る画像形成装置の一例を示す概説図である。 接続ユニットによる高圧電源基板と作像ユニットとの接続を示す側面図である。 接続ユニットに内蔵される接点ばねの一例を示す斜視図である。 図３の接点ばねがユニット本体に収容された状態の斜視図である。 ユニット本体に形成された溝部の外側壁及び内側壁の半径を示す図である。 従来の接続ユニットにおける接点ばねの取付状態を示す図である。 従来の接続ユニットにおける問題を示す図である。

以下、本発明に係る接点ばね及びそれを用いた接続ユニット並びに画像形成装置について図に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。

図１に、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概説図を示す。図１の画像形成装置Ｄは所謂タンデム方式のカラープリンタである。もちろん、プリンタのほか、さらにスキャナを有する複写機、ファクシミリ又はそれらの機能を複合的に備えた複合機等にも本発明を適用することができる。また、画像形成方式としてはタンデム方式に限定されるものではなく、他の方式、例えば、回転軸の周囲に４つの現像装置を配置し、これらを順次静電潜像担持体に対向させてフルカラー画像を作成する所謂４サイクル方式、あるいは一つの現像装置でモノクロ画像を作成するモノクロ方式であっても構わない。

画像形成装置Ｄは、導電性を有する無端状の中間転写ベルト３３を有する。中間転写ベルト３３は、図の左右両側にそれぞれ配置された一対のローラ３１，３２に掛架されている。ローラ３２は不図示のモータに連結されており、モータの駆動によってローラ３２は反時計回りに回転し、これによって中間転写ベルト３３とこれに接するローラ３１は従動回転する。ローラ３２に支持されているベルト部分の外側には、二次転写ローラ３４が圧接している。この二次転写ローラ３４と中間転写ベルト３３とのニップ部（二次転写領域）において中間転写ベルト３３上に形成されたトナー像が、搬送されてきた用紙Ｐに転写される。

また、ローラ３１に支持されているベルト部分の外側には、中間転写ベルト３３の表面をクリーニングするクリーニング部材３５が設けられている。このクリーニング部材３５は中間転写ベルト３３を介してローラ３１に圧接しており、その接触部で未転写トナーを回収する。

ローラ３１とローラ３２とに掛架された中間転写ベルト３３の下側には、中間転写ベルト３３の回転方向上流側から順に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４つの作像ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ（以下、「作像ユニット２」と総称することがある）が、装置本体１０に対して着脱自在に配置されている。これらの作像ユニット２では、各色の現像剤をそれぞれ用いて対応する色のトナー像が作成される。

作像ユニット２は、静電潜像担持体として円筒状の感光体２０を有する。そして、感光体２０の周囲には、その回転方向（時計回り方向）に沿って順に、帯電器２１、現像装置２３、一次転写ローラ２４、および感光体クリーニング部材２５が配置されている。一次転写ローラ２４は中間転写ベルト３３を挟んで感光体２０に圧接し、ニップ部（一次転写領域）を形成している。また、作像ユニット２の下方には露光装置２２が配置されている。

この図に示す実施形態では、帯電器２１としてローラ帯電方式のものを用いているが、帯電器２１の種類は特に限定されるものでなく、コロナ放電方式の帯電チャージャ、ブレード状の帯電部材、ブラシ状の帯電部材等を用いてももちろん構わない。また、この実施形態では、感光体クリーニング部材２５として板状ブレードを用い、その一端側を感光体２０の外周面に接触させて、感光体２０の表面に残留するトナーを回収除去しているが、感光体クリーニング部材２５は板状ブレードに限られるものでなく、例えば、固定ブラシ、回転ブラシ、ローラ、及びそれら複数の部材を組み合わせたものを使用することもできる。なお、感光体クリーニング部材２５は必ずしも設ける必要はなく、感光体２０上の未転写トナーの回収を現像装置２３によって行うクリーナレス方式を採用することもできる。

中間転写ベルト３３の上方には、各色の現像装置２３に補給するトナーを収容したホッパー４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ（以下、「ホッパー４」と総称することがある）がそれぞれ配置されている。また、露光装置２２の下部には、給紙装置として給紙カセット５０が着脱可能に配置されている。給紙カセット５０内に積載収容された用紙（被転写部材）Ｐは、給紙カセット５０の近傍に配置された給紙ローラ５１の回転によって最上紙から順に１枚ずつ搬送路に送り出される。給紙カセット５０から送り出された用紙Ｐは、レジストローラ対５２に搬送され、ここで所定のタイミングで二次転写領域に送り出される。

画像形成装置Ｄは、１色のトナー（例えばブラック）を用いてモノクロ画像を形成するモノクロモードと、４色のトナーを用いてカラー画像を形成するカラーモードとに切り替え可能となっている。

カラーモードにおける画像形成動作例について簡単に説明すると、まず、各作像ユニット２において、所定の周速度で回転駆動される感光体２０の外周面が帯電器２１により帯電される。次に、帯電された感光体２０の表面に、画像情報に応じた光が露光装置２２から投射されて静電潜像が形成される。続いて、この静電潜像は、現像装置２３から供給される現像剤としてのトナーにより顕在化される。このようにして感光体２０の表面に形成された各色のトナー像は、感光体２０の回転によって一次転写領域に達すると、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で、感光体２０から中間転写ベルト３３上へ転写（一次転写）されて重ねられる。

中間転写ベルト３３に転写されることなく感光体２０上に残留した未転写トナーは、感光体クリーニング部材２５で掻き取られ、感光体２０の外周面から除去される。

重ね合わされた４色のトナー像は、中間転写ベルト３３によって二次転写領域に搬送される。一方、そのタイミングに合わせて、レジストローラ対５２から二次転写領域に用紙Ｐが搬送される。そして、４色のトナー像が、二次転写領域において中間転写ベルト３３から用紙Ｐに転写（二次転写）される。４色のトナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置１へ搬送される。定着装置１において用紙Ｐは、定着ローラ１１と加圧ローラ１２とのニップ部を通過する。この間に用紙Ｐは加熱・加圧され、用紙Ｐ上のトナー像は用紙Ｐに溶融定着する。なお、定着装置１の具体的な構成については後述する。トナー像が定着した用紙Ｐは排出ローラ対５３によって排紙トレイ５４に排出される。

一方、二次転写領域を通過した中間転写ベルト３３は、クリーニングブレード３５で清掃される。その後、各感光体２０及び中間転写ベルト３３の回転駆動が停止される。

図２に、作像ユニット２の装置本体１０への装着状態を示す側面図を示す。作像ユニット２の背面側（図２の右側）には、装置本体１０から電力供給を受けるための端子電極２６が形成されている。一方、装置本体１０の背面側には高圧電源基板９が配置されている。また、装置本体１０のフレームＦには接続ユニットＵが取り付けられている。そして、接続ユニットＵに内蔵された接点ばね８（図３に図示）の両端部に形成されたコイルスプリング８４，８５が、接続ユニットＵから外方に突出している。突出した一方のコイルスプリング８５は、高圧電源基板９の端子電極９１に圧接し、もう一方のコイルスプリング８４は、装置本体１０に装着される作像ユニット２の端子電極２６と圧接する。これによって、高圧電源基板９から作像ユニット２に電力が供給されるようになる。なお、４つの作像ユニット２に対して１つの高圧電源基板９から電力供給がなされる。高圧電源基板９には作像ユニット２ごとに対応する端子電極９１が形成され、作像ユニット２ごとに接続ユニットＵが設けられている。もちろん、作像ユニット２ごとに高圧電源基板９をそれぞれ設けても構わない。また複数の作像ユニット２に対して１つの接続ユニットＵを用いても構わない。

図３に、接続ユニットＵに内蔵されている接点ばね８の一例を示す斜視図を示す。この図の接点ばね８は三次元に折曲した形状であり、直線部８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄと円弧状部８２ａ，８２ｂ、湾曲部８３とを有し、その両端部にはコイルスプリング（弾発部）８４，８５が形成されている。円弧状部８２ａ及び円弧状部８２ｂは、従来の接点ばねでは線状部材を折曲させて折れ線状としていた部分である。この図のように、接点ばね８の折曲部分を円弧状に成形することによって、直線部８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄや湾曲部８３の不可避的に生じる寸法公差を、円弧状部８２ａ，８２ｂの変形によって吸収することができるようになる。ここで重要なことは、円弧状部８２ａ，８２ｂの中心角θ_１，θ_２を１８０°以上とすることにある。円弧状部８２ａ，８２ｂの中心角θ_１，θ_２が１８０°未満では、円弧状部８２ａ，８２ｂが十分には変形しなからである。接点ばね８の円弧状部８２ａ，８２ｂの半径については特に限定はなく、直線部８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄの寸法公差の大きさ等から適宜決定すればよい。円弧状部８２ａ，８２ｂの半径を大きくするほど、円弧状部８２ａ，８２ｂの伸縮変形幅を大きくできり、寸法公差等による接点ばね８の位置ずれを解消しやすくなる。なお、接点ばね８が複数の折曲部分を有する場合は、折曲部分の少なくとも１つを円弧状部とすればよい。接点ばね８の折曲部分のいずれを円弧状部とするかは、直線部の長さや接点ばねの全体の大きさなどから適宜決定すればよい。

接点ばねの材料としては、線状の導電部材であれば特に限定はなく、例えばＳＵＳ３０１等のステンレス鋼線や硬鋼線、ピアノ線、オイルテンパー線などが挙げられる。また接点ばねの太さとしては、通常、０．１〜１．０ｍｍの範囲が好適に使用される。

図４に、接点ばねを収容した接続ユニットＵの一例を示す斜視図を示す。この図の接続ユニットＵは、ユニット本体７と２本の接点ばね８ａ，８ｂ（以下、総称して「接点ばね８」と記すことがある）とを有する。ユニット本体７の内側面には、接点ばね８ａ，８ｂを収容するための溝部７１ａ，７１ｂ（以下、総称して「溝部７１」と記すことがある）が形成されている。これらの溝部７１ａ，７１ｂはリブ７２ａ，７２ｂ，７２ｃ（以下、総称して「リブ７２」と記すことがある）によって形成されている。リブ７２には、所定間隔で溝の内方へ突出する突部７３が形成され、これらの突部７３によって、溝部７１に組み込まれる接点ばね８の位置決め固定がなされる。またこれらのリブ７２の形成によってユニット本体７の強度向上も図られる。

このように、接点ばね８は溝部７１に嵌め入れられることによって、隣接する接点ばねと所定の絶縁距離を保つように固定されるが、接点ばね８の円弧状部８２ａ，８２ｂ（図３に図示）が嵌め入れられる溝部７１の幅が狭いと、円弧状部８２ａ，８２ｂ（図３に図示）が十分には変形できなくなり、寸法公差等による接点ばね８の位置ずれを修正することができなくなる。このため、図５に示すように、接点ばね８の円弧状部８２を収容する、ユニット本体７の溝部７１の外側壁の半径Ｒ_ｏｕｔ及び内側壁の半径Ｒ_ｉｎを、下記式（１）及び式（２）を満足するように定めるのがよい。これにより、接点ばね８の円弧状部８２の変形を円滑に行うことができ、接点ばね８の位置ずれを修正しやすくなる。
Ｒ_ｏｕｔ ≧ ｛（Ｒ＋ｄ／２）×θ ＋ Ｎ×ａ｝／θ ・・・・・・（１）
Ｒ_ｉｎ ≦ ｛（Ｒ−ｄ／２）×θ − Ｎ×ａ｝／θ ・・・・・・（２）
（式中、Ｒ：接点ばねの円弧状部の中心軸半径（ｍｍ），ｄ：接点ばねの直径（ｍｍ），θ：接点ばねの円弧状部の中心角（ｒａｄ），Ｎ：接点ばねの直線部の数，ａ：接点ばねの直線部の公差（ｍｍ））

上記式において、「（Ｒ＋ｄ／２）×θ」は、接点ばねの円弧状部の外周長さを意味し、「Ｎ×ａ」は、直線部の公差の積算値を意味する。つまり、上記式は溝部の幅を、少なくとも直線部の公差の積算長さ相当分だけ、接点ばねの円弧状部が伸縮変形できるようにすることを意味している。なお、上記式は、複数の直線部に対して１つの円弧状部が形成された接点ばねを前提としており、円弧状部が複数ある場合は、「Ｎ×ａ」を円弧状部の数で割ってもよい。

本発明の接点ばねでは、円弧状部によって寸法公差等による位置ずれを解消できるので、ユニット本体等に形成された溝部などの収容部分又は配設位置に無理なく収容又は配設できるようになり有用である。

２ 作像ユニット（被電力供給ユニット）
Ｕ 接続ユニット
７ ユニット本体
８，８ａ，８ｂ 接点ばね
９ 高圧電源基板
１０ 装置本体
７１ａ，７１ｂ 溝部
７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄ リブ
７３ 突部
８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ 直線部
８２ａ，８２ｂ 円弧状部
８４，８５ コイルスプリング（弾発部）

Claims (6)

1. 線状の導電部材からなり、直線部と円弧状部とを有し、前記円弧状部の中心角が１８０°以上であることを特徴とする接点ばね。
2. 両端部に弾発部が形成されている請求項１記載の接点ばね。
3. 前記弾発部がコイルスプリング状である請求項２記載の接点ばね。
4. 高圧電源基板と被電力供給ユニットとを電気的に接続する接続ユニットであって、
   ユニット本体と接点ばねとを有し、
   前記ユニット本体には、前記接点ばねを収容する溝部が形成され、
   前記接点ばねとして、前記請求項１〜３のいずれかに記載の接点ばねを使用することを特徴とする接続ユニット。
5. 前記接点ばねの円弧状部を収容する前記ユニット本体の前記溝部の、外側壁の半径Ｒ_ｏｕｔ及び内側壁の半径Ｒ_ｉｎが下記式を満足する請求項４記載の接続ユニット。
   Ｒ_ｏｕｔ ≧ ｛（Ｒ＋ｄ／２）×θ ＋ Ｎ×ａ｝／θ
   Ｒ_ｉｎ ≦ ｛（Ｒ−ｄ／２）×θ − Ｎ×ａ｝／θ
   （式中、Ｒ：接点ばねの円弧状部の中心軸半径（ｍｍ），ｄ：接点ばねの直径（ｍｍ），θ：接点ばねの円弧状部の中心角（ｒａｄ），Ｎ：接点ばねの直線部の数，ａ：接点ばねの直線部の公差（ｍｍ））
6. 装置本体と、この装置本体に対して着脱自在の作像ユニットと、前記装置本体に設けられた高圧電源基板と、この高圧電源基板から前記作像ユニットに電力を供給する接続ユニットとを備え、
   前記接続ユニットとして、前記請求項４又は５記載の接続ユニットを用いることを特徴とする画像形成装置。