JP2020060783A - 画像形成装置及びこれに用いられるカートリッジ - Google Patents

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Abstract

【課題】傾動可能なカップリングの係合を安定して行うことができる画像形成装置及びこれに用いられるカートリッジを提供する。【解決手段】画像形成装置で、装置本体Aと、回転部材62と、装置本体側の駆動部と係合して回転部材を回転するための駆動力を受けるカップリング70、21とを有するカートリッジBと、カートリッジを移動させる移動部材であって、カートリッジを画像形成が可能な位置に配置させるための第一位置と、カートリッジを移動部材に着脱可能な第二位置の間を移動する移動部材18と、を有し、カップリングは、移動部材が第一位置にある時、駆動部と係合して回転部材を回転させることが可能な駆動位置をとり、移動部材が第二位置から第一位置へ移動する間に、カップリングは、駆動位置をとるときよりもカップリングの先端側が移動部材の第二位置から第一位置へ移動する移動方向に関して下流側に傾いた傾斜位置をとる。【選択図】図1

Description

本発明は、画像形成装置及びこれに用いられるカートリッジに関し、特に電子写真方式の複写機、プリンタ(LEDプリンタ、レーザビームプリンタ等)、ファクシミリ装置及びワードプロセッサ等に好適なものである。
電子写真方式の画像形成装置では、像担持体としての一般にドラム型とされる電子写真感光体、即ち、感光体ドラムを一様に帯電させる。次いで、帯電した感光体ドラムを選択的に露光することによって、感光体ドラム上に静電潜像(静電像)を形成する。次いで、感光体ドラム上に形成された静電潜像を、現像剤としてのトナーでトナー像として現像する。そして、感光体ドラム上に形成されたトナー像を、記録用紙、プラスチックシートなどの記録材に転写し、更に記録材上に転写されたトナー像に熱や圧力を加えることでトナー像を記録材に定着させることで画像記録を行う。
このような画像形成装置は、一般に、トナー補給や各種のプロセス手段のメンテナンスを必要とする。このトナー補給やメンテナンスを容易にするために、感光体ドラム、帯電手段、現像手段、クリーニング手段などを枠体内にまとめてカートリッジ化し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジとしたものが実用化されている。
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ユーザ自身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、ユーザビリティに優れた画像形成装置を提供することができる。そのため、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。
また、上述したプロセスカートリッジにおいて、感光体ドラムを回転させるための回転駆動力を画像形成装置本体から受けるために、特許文献1では以下の構成が知られている。すなわち、画像形成装置本体(装置本体)側には、モータの駆動力を伝達するための駆動軸の先端に回転力付与部が設けられた本体側係合部が設けられている。一方で、プロセスカートリッジ側では、感光体ドラムの長手方向一端に傾動可能なカップリングが設けられている。
このカップリングは本体側係合部と係合し、回転力付与部からの駆動力を受ける回転力受け部と、回転力受け部で受けた駆動力を感光体ドラムに伝える回転力伝達部を有している。また、感光ドラムの回転軸線と実質平行な状態で係合する本体側係合部からの回転駆動伝達が行われる第一姿勢と、本体側係合部との係合が外れる第二姿勢と、を取り得るように傾動する。
これにより、本体側係合部の回転軸線方向に対して実質的に直交する方向に着脱可能なプロセスカートリッジの着脱時において、カップリングの先端側が後端側よりもプロセスカートリッジ装着方向に傾いた第二姿勢をとる。よって、本体側係合部を回転軸線方向へ移動させる機構を設けなくても、本体側係合部とカップリングが係合し駆動を伝えることができる。
特開2010-140051号公報
近年、更なる大容量のプロセスカートリッジを実現することが望まれている。しかし、これを実現するためにはトナー量を増やすことになり、プロセスカートリッジの重量が重くなることになる。つまり、ユーザは重量のあるプロセスカートリッジを画像形成装置本体に着脱することになる。ここで、上述した傾動可能なカップリングは本体側係合部との係合を安定して行うためには、係合前のカップリング位置を安定させることが必要である。特に、重量のあるプロセスカートリッジにこの傾動可能なカップリングを適用する場合においては、より安定して画像形成装置に着脱できる構成が求められる。
本発明の目的は、上記従来技術の更なる改善として、傾動可能なカップリングの係合を安定して行うことができる画像形成装置及びこれに用いられるカートリッジを提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、画像形成装置において、装置本体と、回転部材と、装置本体側の駆動部と係合して前記回転部材を回転するための駆動力を受けるカップリングとを有するカートリッジと、前記カートリッジを移動させる移動部材であって、前記カートリッジを画像形成が可能な位置に配置させるための第一位置と、前記カートリッジを前記移動部材に着脱可能な第二位置の間を移動する移動部材と、を有し、前記カップリングは、前記移動部材が前記第一位置にある時、前記駆動部と係合して前記回転部材を回転させることが可能な駆動位置をとり、前記移動部材が前記第二位置から前記第一位置へ移動する間に、前記カップリングは、前記駆動位置をとるときよりも前記カップリングの先端側が前記移動部材の前記第二位置から前記第一位置へ移動する移動方向に関して下流側に傾いた傾斜位置をとることを特徴とする。
また、本発明に係るカートリッジは、画像形成装置の装置本体に着脱されるカートリッジであって、潜像が形成される像担持体と、現像剤を担持して前記潜像を現像する現像剤担持体と、装置本体側の第一駆動部と係合して像担持体を回転するための駆動力を受ける第一カップリングと、装置本体側の第二駆動部と係合して現像剤担持体を回転するための駆動力を受ける第二カップリングと、を有し、前記装置本体は、前記カートリッジを移動させる移動部材であって、前記カートリッジを画像形成可能な位置に配置させるための第一位置と、前記カートリッジを前記移動部材に着脱可能な第二位置の間を移動する移動部材を有するものであって、前記第一カップリングは、前記移動部材が前記第一位置にある時、前記第一駆動部と係合して前記像担持体を回転させることが可能な第一駆動位置をとり、前記移動部材が前記第二位置から前記第一位置へ移動する間に、前記第一カップリングは、前記第一駆動位置をとるときよりも前記第一カップリングの先端側が前記移動部材の前記第二位置から前記第一位置へ移動する移動方向に関して下流側に傾いた第一傾斜位置をとり、前記第二カップリングは、前記移動部材が第一位置にある時、前記第二駆動部と係合して前記現像剤担持体を回転させることが可能な第二駆動位置をとり、前記移動部材が前記第二位置から前記第一位置へ移動する間に、前記第二カップリングは、前記第二駆動位置をとるときよりも前記第二カップリングの先端側が前記移動部材の前記第二位置から前記第一位置へ移動する移動方向下流側に傾いた第二傾斜位置をとることを特徴とする。
また、本発明に係る別のカートリッジは、画像形成装置の装置本体に着脱されるカートリッジであって、潜像が形成される像担持体と、現像剤を担持して前記潜像を現像する現像剤担持体と、前記像担持体を支持する像担持体ユニットと、前記現像剤担持体を支持し、前記像担持体ユニットと結合する現像ユニットと、前記像担持体ユニットに設けられて、前記像担持体を回転するための駆動力を受ける、傾斜角度が可変な第一カップリングと、前記現像ユニットに設けられて、前記現像剤担持体を回転するための駆動力を受ける、傾斜角度が可変な第二カップリングと、前記像担持体ユニットから、前記像担持体の軸線方向に突出する第一凸部と、前記像担持体ユニットから、前記第一凸部と同じ向きに突出する第二凸部と、前記現像ユニットから、前記軸線方向とは交差する方向に突出する第三凸部と、を有し、前記軸線方向と直交する平面において、前記第一凸部と前記第二凸部を通る直線を第一直線、前記第一凸部を通り前記第一直線と直交する直線を第二直線、前記第二凸部を通り前記第一直線と直交する直線を第三直線とすると、前記第二カップリングおよび前記第三凸部は、前記第二直線と前記第三直線とに挟まれる領域の内部にあることを特徴とする。
本発明によれば、カートリッジが第一、第二位置の間を変位する装着部に装着されることで、傾動可能なカップリングの係合を安定して行うことができる。
本発明の第1の実施形態に係る画像形成装置の画像形成装置本体の開閉扉を開いた状態で、プロセスカートリッジをトレイに装着した際の画像形成装置本体の断面図である。 本発明の第1の実施形態に係る画像形成装置の画像形成装置本体及びプロセスカートリッジの断面図である。 第1の実施形態に係るプロセスカートリッジの断面図である。 第1の実施形態に係るプロセスカートリッジのクリーニング容器内部の断面図である。 第1の実施形態に係る画像形成装置の開閉扉を開いた状態の画像形成装置本体の斜視図である。 第1の実施形態に係る画像形成装置の開閉扉を開き、トレイを引き出した状態の画像形成装置本体の斜視図である。 第1の実施形態に係る画像形成装置の開閉扉を開き、トレイを引き出した状態で、トレイにプロセスカートリッジを着脱する際の画像形成装置本体及びプロセスカートリッジの斜視図である。 第1の実施形態に係る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状態における、プロセスカートリッジ及び画像形成装置本体の駆動側位置決め部の斜視図である。 第1の実施形態に係る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状態におけるプロセスカートリッジ及び画像形成装置本体の非駆動側位置決め部の斜視図である。 第1の実施形態に係るプロセスカートリッジの分解図である。 第1の実施形態に係るプロセスカートリッジの更なる分解図である。 第1の実施形態に係るプロセスカートリッジの分解図である。 第1の実施形態に係るプロセスカートリッジの更なる分解図である。 第1の実施形態に係るプロセスカートリッジをトレイに装着する状態の斜視図である。 第1の実施形態に係るプロセスカートリッジをトレイに装着する状態の斜視図である。 第1の実施形態に係るプロセスカートリッジをトレイに装着する状態のトレイの断面図である。 第1の実施形態に係るプロセスカートリッジのカップリングが本体駆動軸に係合する状態を示す斜視図である。 第1の実施形態に係るプロセスカートリッジをトレイに装着する状態(上り勾配面部)のトレイの断面図である。 第1の実施形態に係るプロセスカートリッジをトレイに装着する状態(平面部)のトレイの断面図である。 第1の実施形態に係るプロセスカートリッジをトレイに装着する状態(下り勾配面部)のトレイの断面図である。 第1の実施形態に係るプロセスカートリッジのカップリングが本体駆動軸に係合する状態を示す斜視図である。 第1の実施形態に係るプロセスカートリッジをトレイに装着する状態のトレイの断面図である。 第1の実施形態に係るプロセスカートリッジのカップリングが本体駆動軸に係合する状態を示す斜視図である。 第1の実施形態に係るプロセスカートリッジをトレイに装着する状態のトレイの断面図である。 第1の実施形態に係るプロセスカートリッジをトレイに装着する状態のトレイの断面図である。 第1の実施形態に係るプロセスカートリッジをトレイに装着する状態の断面図である。 第1の実施形態に係るプロセスカートリッジをトレイに装着する状態の側面図である。 第1の実施形態に係るカップリングの姿勢を説明するための説明図である。
以下に、本発明の実施形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、本願明細書において、電子写真方式を用いる感光体ドラムの回転軸線方向を長手方向とする。また、長手方向において、画像形成装置本体(装置本体)から感光体ドラムが駆動力を受ける側を駆動側とし、その反対側を非駆動側とする。ここで、装置本体とは、画像形成装置からプロセスカートリッジ(カートリッジB)を除いた部分である。
《第1の実施形態》
(画像形成装置)
図2に示す画像形成装置は、装着部(移動部材)としてのトレイ18に装着されるプロセスカートリッジ(以下、カートリッジ)Bを装置本体Aに着脱自在とした電子写真方式のレーザビームプリンタである。カートリッジBが装置本体Aに装着されたとき、カートリッジBの感光体ドラム(以下、ドラム)62に潜像を形成するための露光装置3(レーザスキャナユニット)が配置される。また、カートリッジBの下側に画像形成対象となる記録媒体(以下、シート材P)を収納したシートトレイ4が配置されている。
更に、装置本体Aには、シート材Pの搬送方向Dに沿って、ピックアップローラ5a、給送ローラ対5b、搬送ローラ対5c、転写ガイド6、転写ローラ7、搬送ガイド8、定着装置9、排出ローラ対10、排出トレイ11等が順次配置されている。なお、定着装置9は、加熱ローラ9a及び加圧ローラ9bにより構成されている。
<画像形成プロセス>
次に、画像形成プロセスの概略を説明する。プリントスタート信号に基づいて、ドラム62は図2の矢印R方向に所定の周速度(プロセススピード)をもって回転駆動される。また、バイアス電圧が印加された帯電ローラ66は、ドラム62の外周面に接触し、ドラム62の外周面を一様均一に帯電する。
そして、露光装置3は、画像情報に応じたレーザ光Lを出力し、そのレーザ光LがカートリッジBのクリーニング枠体71に設けられたレーザ開口71hを通過して、ドラム62の外周面を走査露光する。これにより、ドラム62の外周面には画像情報に対応した静電潜像が形成される。
一方、図3に示すように、現像装置としての現像ユニット20において、トナー室29内のトナーTは、第一搬送部材43、第二搬送部材44、第三搬送部材50の回転によって撹拌、搬送され、トナー供給室28に送り出される。トナーTは、マグネットローラ34(固定磁石)の磁力により現像ローラ32の表面に担持され、現像ブレード42によって、摩擦帯電されつつ現像ローラ32周面上での層厚が規制される。このようなトナーTによりドラム62の外周面の静電潜像が現像され、トナー像(現像剤像)として可視像化される。
現像ローラ32は、ドラム62に形成された潜像(静電潜像)を現像するために現像剤を担持する現像剤担持体である。ドラム62は画像(トナー像、潜像)を担持する像担持体である。
また、図2に示すように、レーザ光Lの出力タイミングと合わせて、ピックアップローラ5a、給送ローラ対5b、搬送ローラ対5cによって、装置本体Aの下部に収納されたシート材Pがシートトレイ4から送り出される。そして、そのシート材Pが転写ガイド6を経由して、ドラム62と転写ローラ7との間の転写位置へ搬送される。この転写位置において、トナー像はドラム62からシート材Pに順次転写されていく。
トナー像が転写されたシート材Pは、ドラム62から分離されて搬送ガイド8に沿って定着装置9に搬送される。そしてシート材Pは、定着装置9を構成する加熱ローラ9aと加圧ローラ9bとのニップ部を通過する。このニップ部で加圧・加熱定着処理が行われ、トナー像がシート材Pに定着される。トナー像の定着処理を受けたシート材Pは、排出ローラ対10まで搬送され、排出トレイ11に排出される。
なお、図3に示すように、転写後のドラム62は、クリーニングブレード77により外周面上の残留トナーが除去され、クリーニングユニット60の廃トナー室71bに貯蔵される。そして、クリーニングブレード77は、帯電ローラ66、現像ローラ32、転写ローラ7と共にドラム62に作用するプロセス手段として機能する。
(カートリッジ)
次に、プロセスカートリッジとしてのカートリッジBの全体構成について、図3、図4、図10、図11、図12、図13を用いて説明する。図3はカートリッジBの断面図、図10、図11、図12、図13は、カートリッジBの構成を説明する斜視図である。図11及び図13は、図10及び図12の点線部内の箇所を、角度を変えて拡大した部分拡大図である。なお本実施形態においては各部品を結合する際のビスに関しては省略して説明する。
1)クリーニングユニットと現像ユニット
図3で、プロセスカートリッジとしてのカートリッジBは、ドラム62を含む(支持する)クリーニングユニット(像担持体ユニット)60と、現像ローラ32を含む(支持する)現像ユニット20を有する。そして、図10、図12に示すように、カートリッジBはクリーニングユニット60と現像ユニット20を合体して(結合して)構成されている。
一般に、プロセスカートリッジとは、ドラム(感光体)と、これに作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段及びクリーニング手段の少なくとも一つとを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したものである。しかし、本発明においては、プロセスカートリッジとしてのカートリッジBは、クリーニングユニット60を少なくとも有するものとする。
2)カップリング部材
また、本実施形態のカートリッジBには、一方の側面部において、装置本体側の第一、第二駆動部(図8の第一駆動軸14、第二駆動軸19)と結合(係合)するためのカップリング部材(図8の第一カップリング70、第二カップリング21)が設けられている。
3)クリーニングユニットの詳細構成
クリーニングユニット60は、図3に示すドラム62と、ドラム62を回転支持するための図10に示すドラム軸受73及びドラム軸78を有する。また、クリーニングユニット60は、図3に示すように、帯電ローラ66と、クリーニング部材77と、これらを支持するクリーニング枠体71と、クリーニング枠体71に溶着等で固定された蓋部材72を有する。クリーニングユニット60において、帯電ローラ66、クリーニング部材77は、それぞれドラム62の外周面に接触して配置される。
図3で、ドラム62は、駆動源である本体駆動モータ(不図示)から駆動力を受けることにより、画像形成動作に応じて、図中矢印R方向に回転駆動される。すなわち、図13に示すように、駆動側においては、ドラム62は、駆動側に設けられた駆動側ドラムフランジ63がドラム軸受73の穴部73aにより回転可能に支持される。一方、図11に示すように、非駆動側は、クリーニング枠体71に設けられた穴部71cに圧入されたドラム軸78が、非駆動側ドラムフランジ64の穴部(不図示)を回転可能に支持する構成となっている。
また、帯電ローラ66は、クリーニング枠体71の長手方向(ドラム62の回転軸線方向と略平行)の両端部において、帯電ローラ軸受67を介し、クリーニングユニット60に回転可能に取り付けられている。帯電ローラ66は、帯電ローラ軸受67が付勢部材68によりドラム62に向けて加圧されることでドラム62に圧接されている。帯電ローラ66は、ドラム62の回転に従動回転する。
クリーニング部材77は、弾性材料としてのゴムで形成されたブレード状の弾性部材であるゴムブレード77aと、ゴムブレードを支持する支持部材77bと、を有する。ゴムブレード77aは、ドラム62の回転方向に対してカウンター方向にドラム62に当接している。即ち、ゴムブレード77aは、その先端部がドラム62の回転方向の上流側を向くようにドラム62に当接している。
図4(a)は、クリーニング枠体71の側面図、図4(b)は図4(a)の矢印位置での断面図(平面図)である。図3、図4に示すように、クリーニング部材77によりドラム62の表面から除去された廃トナーは、廃トナー搬送部材としての第一スクリュー86、第二スクリュー87、第三スクリュー88によって搬送される。そして、クリーニング枠体と蓋部材によって形成された廃トナー室71bに溜められる。
ここで、第一スクリュー86は、不図示のギアによって、図13中に示すカップリング21から駆動を伝達されて回転する。そして、第二スクリュー87は第一スクリュー86から、第三スクリュー88は第二スクリュー87からそれぞれ駆動力を受けて回転する。第一スクリュー86はドラム62の近傍に、第二スクリュー87はクリーニング枠体71の長手方向端部に、第三スクリュー88は廃トナー室71bに、それぞれ配置されている。
なお、第一スクリュー86、第三スクリュー88の回転軸線はドラム62の回転軸線と平行であり第二スクリュー87の回転軸線はドラム62の回転軸線と直交している。また、図3に示すように、クリーニング枠体71から廃トナーが漏れることを防止するためのスクイシート65が、ドラム62に当接するようにクリーニング枠体71の縁部に設けられている。
4)現像ユニットの詳細構成
図3、図10、図12に示すように、現像ユニット20は、現像ローラ32と、現像ローラ32を支持する現像容器23と、現像ローラ32上のトナー層を規制するための現像ブレード42、底部材22、駆動側現像サイド部材26等を備える。そして、現像ローラ32は、両端に設けられた軸受部材27、37により回転可能に現像容器23に取り付けられている。また、現像ローラ32内にはマグネットローラ34が設けられている。
更に、現像ローラ32にはドラム62との間隔を保持する間隔保持部材38が現像ローラ32の軸方向の両端部に取り付けられており、間隔保持部材38とドラム62が当接することで、現像ローラ32はドラム62と微少隙間をもって保持される。
また、図3に示すように、現像ユニット20からトナーが漏れることを防止するための吹き出し防止シート33が、現像ローラ32に当接するように底部材22の縁部に設けられている。更に、現像容器23と底部材22によって形成されたトナー室29には、第一搬送部材43、第二搬送部材44、第三搬送部材50が設けられている。第一搬送部材43、第二搬送部材44、第三搬送部材50は、トナー室29に収容されたトナーを撹拌すると共に、トナー供給室28へトナーを搬送する。
5)クリーニングユニットと現像ユニットとの相対的な回動
図11、図13に示すように、クリーニングユニット60と現像ユニット20は結合ピン69で結合され、互いに回動可能とされている。具体的には、現像ユニット20の長手方向両端部には、現像容器23に現像第一支持穴23a(図13)、現像第二支持穴23b(図11)が設けられている。また、クリーニングユニット60の長手方向両端部には、クリーニング枠体71に第一吊り穴71i(図13)、第二吊り穴71j(図11)が設けられている。
第一吊り穴71i、第二吊り穴71jに圧入固定された結合ピン69が、現像第一支持穴23a、現像第二支持穴23bと嵌合することにより、クリーニングユニット60と現像ユニット20は互いに回動可能に連結される。
また、図13で駆動側付勢部材46Rの第一穴部46Raはドラム軸受73のボス73cに掛けられ、第二穴部46Rbが駆動側現像サイド部材26のボス26aに掛けられている。また、図11で非駆動側付勢部材46Fの第一穴部46Faはクリーニング枠体71のボス71kに掛けられ、第二穴部46Fbが軸受部材37のボス37aに掛けられている。
本実施形態では、駆動側付勢部材46R、非駆動側付勢部材46Fは引っ張りバネで形成されており、このバネの付勢力により現像ユニット20をクリーニングユニット60に付勢させることで現像ローラ32をドラム62の方向へ確実に押し付けるよう構成する。そして、現像ローラ32の両端部に取り付けられた間隔保持部材38によって、現像ローラ32はドラム62から所定の間隔をもって保持される。
(カートリッジ着脱)
次に、装置本体Aに対するカートリッジBの着脱について、図5乃至図7を用いて説明する。図5は、開閉扉13を開いた装置本体Aの斜視図である。図6は、カートリッジBを着脱するために開閉扉13を開きトレイ18を引き出した状態の装置本体AとカートリッジBの斜視図である。図7は、開閉扉13を開きトレイ18を引き出した状態で、カートリッジBを着脱している際の装置本体A及びカートリッジBの斜視図である。図7で、カートリッジBは、トレイ18に対して、装着方向Eに沿って装着可能である。装着方向Eとは、トレイ18が第二位置から第一位置へ向かって移動する移動方向である。
図5で、装置本体Aには開閉扉13が回動可能に取り付けられており、この開閉扉13を開くとカートリッジ挿入口17が設けられている。そして、カートリッジ挿入口17内には、カートリッジBを装置本体Aに装着するためのトレイ18が備えられている。図5ではトレイ18は装置本体Aの内部に装着された状態である。これはトレイ18が第一位置にある状態である。
トレイ18は、装置本体Aに対して移動可能である。トレイ18を装置本体Aの外部の所定の位置まで引き出した状態が図6である。これはトレイ18が第二位置にある状態である。
図6に示す状態では、トレイ18に対するカートリッジBの着脱が可能である。そして、新品と交換されたカートリッジBは、トレイ18に載せられた状態で矢印C1方向(図1)にガイドレール(不図示)に沿って装置本体A内に装着される。するとトレイ18は図2や図5に示されるように第一位置に移動し、装置本体Aに装着される。この状態では、トレイ18に装着されていたカートリッジBは画像形成可能な位置に配置されることになる。
ここで、装置本体には、カートリッジBに設けられた第一カップリング70および第二カップリング21(図8)に駆動を伝達するための第一駆動軸(第一駆動部)14および第二駆動軸(第二駆動部)19が設けられている。この第一駆動軸14および第二駆動軸19は、装置本体Aのモータ(不図示)により駆動される。これにより、第一カップリング70と連結しているドラム62が、装置本体Aから駆動力を受けて回転する。また、第二カップリング21から駆動を伝達されて現像ローラ32が回転する。さらに、帯電ローラ66、現像ローラ32は、装置本体Aの給電部(不図示)より給電される。
なお、第一カップリング70は第一駆動軸14と係合することで装置本体Aからの駆動力を受けて、カートリッジBに設けられた回転部材(ドラム62)を回転駆動させる駆動受け部材である。同様に、第二カップリング21は第二駆動軸19と係合することで装置本体Aから駆動力を受けて、カートリッジBに設けられた回転部材(現像ローラ32)を回転駆動させる駆動受け部材である。なお第二カップリング21が受けた駆動力によって回転する回転部材としては、現像ローラ32の他にも、前述したように第一スクリュー86、第二スクリュー、第三スクリュー88がある。
第一カップリング70および第二カップリング21、第一駆動軸14および第二駆動軸19の詳細形状については後述する。
(カートリッジ支持)
図5に示すように、装置本体AにはカートリッジBを支持するための駆動側板15と非駆動側板16が設けられている。図8に示すように、駆動側板15にはカートリッジBの支持部としての駆動側支持部1、駆動側回転支持部2が設けられている。駆動側支持部1では支持部1aと上り勾配面部である第一ガイド部1bが、駆動側回転支持部2では回転支持面2aと第二ガイド部2bがそれぞれ一体的に形成されている。支持部1aは、位置決め面部である支持面1f、下り勾配面部である支持面1eから構成され、第一ガイド部1bはガイド面1c、平面部であるガイド面1dから構成されている。
同様にして、図9に示すように、非駆動側板16においても非駆動側支持部40、非駆動側回転支持部41が設けられている。非駆動側支持部40では支持部40aと第一ガイド40bが、非駆動側回転支持部41では回転支持部41aと第二ガイド41bがそれぞれ一体的に形成されている。図9で、支持面40aは、支持面40f、40eから構成され、第一ガイド部40bはガイド面40c、40dから構成されている。
一方、カートリッジBにおける被支持部として、ドラム軸受73に設けられた被支持部73b(図8)、被支持部73d(図8)、非駆動側突部71f(図9)が設けられている。また、被回転支持部としてのクリーニング枠体の駆動側ボス71a(図8)と非駆動側ボス71g(図9)がそれぞれ設けられている。
そして、図8で、被支持部73b及び被支持部73dは、支持面1fと支持面1eにそれぞれ支持され、また駆動側ボス71aは回転支持面2aにより支持される。同様にして、図9で、非駆動側突部71fは非駆動側第一支持部40fと非駆動側第二支持部40eにより支持され、非駆動側ボス71gが回転支持部41aにより支持される。以上により、カートリッジBは装置本体A内で位置決め支持される。
(カートリッジのトレイへの着脱と支持)
前述したように、カートリッジBの装置本体Aへの着脱に関しては、カートリッジBをトレイ18に装着した状態で行われる。先ず、カートリッジBのトレイ18への着脱について、図14、図15、図16、図1を用いて説明する。図14、図15は、プロセスカートリッジBのトレイ18への着脱を示す斜視図である。図16はカートリッジBのトレイ18への装着状態を示す模式図であり、図1はカートリッジBがトレイ18へ装着され、装着位置にある状態を示す模式図である。
トレイ18には、カートリッジBにおける現像ユニット20に設けられた被支持面20aを支持する支持面18a(図14)、18e(図15)が設けられている。また、被位置規制部20b(図15)、20f(図14)を規制する位置規制部18b(図14)、18f(図15)が設けられている。なお、位置規制部18fに関しては、構成が位置規制部18bと同様であるため、説明を省略する。
図16では開閉扉13(図6参照)が開かれて、トレイ18が装着位置(第二位置)にある状態を示している。このとき、トレイ18の一部が装置本体Aの外部にあり、カートリッジBはトレイ18に対し着脱可能である。ユーザが不図示の把手を把持して、図16中矢印E1方向に移動させることで、カートリッジBは図16中矢印E1方向からトレイ18に装着される。そして、図1に示すように、カートリッジBの被位置規制部20bが位置規制部18bによって形成された溝の中に位置し、被支持面20aが支持面18aに支持された状態となり、トレイ18への装着が完了する。
カートリッジBの被位置規制部20bが、トレイ18の位置規制部18b内部にあることから、カートリッジBがトレイ18に対して移動するのが抑えられる(移動が規制される)。これによりトレイ18が移動する際も、カートリッジBがトレイ18の内部に装着された状態を保つ。被位置規制部20bは、カートリッジBの現像ユニット20から下方に突出した凸部(第三凸部)である。被位置規制部20bが突出する方向は、ドラム62や現像ローラ32の長手方向(軸線方向)とは交差する方向である。
一方で、カートリッジBをトレイ18から取り出す際には、把手(不図示)を把持して図1中矢印E2方向に移動させることでカートリッジBがトレイ18から取り出されることになる。
(カートリッジの装置本体への装着に際したカップリングの姿勢)
次に、カートリッジBの装置本体Aへの装着に際したカップリングの姿勢について説明する。前述したが、図8に示すように、装置本体Aには駆動側板15に駆動側支持部1と駆動側回転支持部2が設けられ、また図9に示すように、非駆動側板16には被駆動側支持部40と非駆動側支持部41がそれぞれ設けられている。それぞれの機能は同様であるため、以下においては駆動側のみの構成で説明をする。
図1は、カートリッジBがトレイ18に装着された状態を示す図である。トレイ18の支持面18aが、現像ユニット20の被支持面20aと当接することで、トレイ18に対してカートリッジBが支持された状態となっている。ここで、現像ユニット20の底面に設けられた被位置規制部20bには、第一被当接面20cと、第二被当接面20dが備わっている。
そして、カートリッジBがトレイ18に対して装着されている時、第一当接面18cと第一被当接面20cの間には間隙t2が、また第二当接面18dと第二被当接面20dの間には間隙t1が存在している。そのため、カートリッジBは間隙t1分だけトレイ18に対して矢印C1方向に、また間隙t2分だけ矢印C2方向に移動可能となっている。なお、矢印C1方向、C2方向は、ドラム62、現像ローラ32の回転軸(長手方向、回転軸線方向)に交差する方向である。
ここで、図17に示すように、装置本体Aの側面側には、第一駆動軸14および第二駆動軸19が設けられている。第一駆動軸14および第二駆動軸19に設けられた本体側係合部14a、19aは、回転力付与部としてのピン14b、19bと先端部14c、19cから構成されている。一方で、カートリッジBには第一カップリング70および第二カップリング21が設けられている。そして、第一カップリング70および第二カップリング21には、回転力受け部としての突起部70a、21aと受け面70b、21bが設けられている。
そして、トレイ18が画像形成位置(装置本体Aの内部位置)にあるときは、第一カップリング70および第二カップリング21は、その回転軸線がドラム62の回転軸線と実質平行な状態で本体側係合部14a、19aと係合する第一姿勢を採る。第一姿勢は、回転部材に駆動力を伝えるための姿勢(第一駆動位置、第二駆動位置)である。
しかし、トレイ18が着脱位置(装置本体Aに対し外部位置)から画像形成位置(装置本体Aの内部位置)に移動する間では、第一カップリング70、第二カップリング21は、以下のようになる。すなわち、その回転軸線の先端側が後端側よりもトレイ18の装着方向(第二位置から第一位置への移動方向)下流側に位置するように傾く第二姿勢(第一傾斜位置、第二傾斜位置)を採る。
図17で示せば、第一カップリング70および第二カップリング21は、付勢部材(第一付勢部材74および第二付勢部材24)の付勢力により矢印L方向(第二位置から第一位置への移動方向下流側)に傾動されている。
(カートリッジBの装置本体への装着)
次に、カートリッジBの装置本体Aへの装着について説明する。ここでは、図1に関して前述したように、カートリッジBの被位置規制部20bがトレイ18の位置規制部18bに位置し、被支持面20aがトレイ18の支持面18a(図14)に支持され、カートリッジBのトレイ18への装着が完了した状態を前提とする。
1)被支持部73dの支持面1cへの当接
トレイ18を図1の矢印C1方向に押すと、トレイ18に設けられた第一当接面18cと、現像ユニット20における第一被当接面20cが当接(間隙t2がゼロ)し、プロセスカートリッジBはトレイ18からの力により図1の矢印C1方向に移動する。そして、図18に示すように、ドラム軸受73の被支持部73dと、クリーニング枠体71の駆動側ボス71aが、駆動側支持部1に設けられたガイド面1c、駆動側回転支持部2に設けられたガイド部2bに当接する。
すなわち、第一当接面18cと第一被当接面20cが当接しているため、図18の矢印C1方向に対してトレイ18を移動させると、カートリッジBはトレイ18と共にC1方向に移動しようとする。しかしながら、カートリッジBにおける被支持部73d、駆動側ボス71aが、装置本体Aのガイド面1c、ガイド面2bという上り勾配の斜面にガイドされる。ガイド面1c、ガイド面2bは、進行方向に登るほぼ平行な斜面であって、矢印C1方向に対して傾斜しており、カートリッジBを矢印H方向(斜面方向)にガイドすることが可能である。
これにより、カートリッジBの支持は、トレイ18に設けられた支持面18aから駆動側支持部1及び駆動側回転支持部2での支持となる(カートリッジBの支持部材の変更)。このため、カートリッジBは図18の矢印C1方向と異なる矢印H方向に移動する。このとき、矢印H方向の上向き成分により、図1における被支持面20aと支持面18aとの当接は外れかかる。
2)被支持部73dの支持面1dへの当接
更にトレイ18を矢印C1方向に移動させていくと、図19に示すように、ドラム軸受73の被支持部73dとクリーニング枠体71の駆動側ボス71aが、駆動側支持部1及び駆動側回転支持部2に設けられたガイド面1d、回転支持面2aに水平支持される。このとき、矢印H方向の上向き成分の累積的作用により、被支持面20aと支持面18aとの当接は十分に外れる。なお、トレイ18に設けられた第一当接面18cと、現像ユニット20における第一被当接面20cは、当接した状態を維持している。
このようにして、トレイ18からトレイ変位方向に交差する方向(上下方向)において開放されたカートリッジBは、駆動側支持部1の支持面1d及び駆動側回転支持部2の回転支持面2aで水平支持される。一方で、第一当接面18cと第一被当接面20cとは水平方向において当接された状態を保っている。このため、ユーザがトレイ18を図19中C1方向に移動させると、トレイ18から上下方向に開放された状態で、カートリッジBも支持面1d及び回転支持面2aに平行な矢印C1方向に移動する。
3)被支持部73dの支持面1eへの当接
次に、図20に示すように、カートリッジBにおけるドラム軸受73の被支持部73dは、駆動側支持部1に設けられた下り勾配の斜面である支持面1eに支持される。この状態で、カートリッジBは装置本体Aに配設された不図示のばねにより、ドラム軸受け73の被支持部73dが矢印K方向に付勢される。支持面1eはC1方向に対して下方に傾斜した斜面形状となっているため、カートリッジBは、自重及び矢印K方向への付勢力により、支持面1eに沿って図20中矢印J1方向に移動する。
また、カートリッジBが支持面1eに沿って移動する過程で、図17の状態から図21の状態となり、カートリッジBにおける第一カップリング70および第二カップリング21が装置本体Aにおける第一駆動軸14および第二駆動軸19へ係合し始める。先ず、第一カップリング70および第二カップリング21に設けられた突起部70a、21aもしくは受け面70b、21bが、第一駆動軸14および第二駆動軸19に設けられたピン14b、19bと先端部14c、19cに接触する。
次に、カートリッジBは支持面1eに沿って移動し続けるため、第一カップリング70および第二カップリング21は、第一駆動軸14および第二駆動軸19から付勢部材74、24の付勢力に抗した力を受けることになる。これにより、第一カップリング70および第二カップリング21は、図17の矢印L方向と反対側の矢印M方向(図21)に傾動することになる。そして、第一カップリング70および第二カップリング21の第一駆動軸14および第二駆動軸19への係合時にカップリングの位置が安定することになり、その状態から駆動軸に安定して係合することが可能となる。
図28(a)に各カップリングが第二姿勢(傾斜姿勢)を取る状態を示した。つまりトレイ18が第二位置(図6参照)と第一位置(図5参照)の間を移動している状態である。一方、図28(b)には各カップリングが第一姿勢(駆動姿勢)をとる状態を示した。つまりトレイ18が第一位置(図5参照)に移動し終わった状態である。
図28(a)、(b)において、θbは、第一カップリング70の軸線(回転軸線)70lと、カップリング70からの駆動が伝えられる回転体(ドラム62)の軸線62lとが成す角(第一カップリング70の傾斜角度)を表している。傾斜角度θbは可変であり、第一カップリング70が第二姿勢を取るときは、第一姿勢をとるときよりθbは大きくなる。第一カップリング70が第一姿勢をとるときθbは略0である。第一カップリング70が第二姿勢(傾斜姿勢)を取るときには、第一カップリング70の先端側が、第一姿勢
(駆動姿勢)を取るときよりトレイ18の装着方向の下流側に移動している。
また図28(b)において、θaは第二カップリング21の軸線21lと、第二カップリング21からの駆動力が伝えられる回転部材(現像ローラ32)の軸線32lとが成す角度(第二カップリングの傾斜角度)を表している。第二カップリングも傾斜角度θaが可変であって、第二カップリング21が第二姿勢を取るときは、第一姿勢をとるときよりもθaは大きくなる。第二カップリング21が第一姿勢をとるときθaは略0である。第二カップリング21が第二姿勢(傾斜姿勢)をとるときには、第二カップリング21の先端側が、第一姿勢(駆動姿勢)をとるときよりもトレイ18の装着方向の下流側に移動している。
ここで、図26(ドラム62の軸線方向に垂直な平面)において、被支持部73dと駆動側ボス71aを結んだ線をL1(第一直線)とする。このL1に対して直交し、かつ被支持部73dを通る直線(第二直線)をL2とする。またL1に対して直交し、駆動側ボス71aを通る直線(第三直線)をL3とする。被支持部73dは、クリーニングユニット60からドラム62の軸線方向に突出した凸部(第一凸部)である(図8参照)。
駆動側ボス71aは、感光体ユニットから被支持部73dと同じ方向(すなわち軸線方向)に突出した凸部(第二凸部)である(図8参照)。カートリッジBは、直線L2と直線L3に挟まれた領域の内側(L2とL3の間)に被位置規制部20b、第二カップリング21を配置している。被位置規制部20bは現像ユニット20から現像ローラ32やドラム62の軸線方向と交差する方向に突出した凸部(第三凸部)である。
また、ドラム62の軸線方向駆動側から見たとき、被支持部73dが第一カップリング70の周囲を囲うように配置されている。
装置本体Aやトレイ18に対してカートリッジBの位置を定める部分である被支持部73d、駆動側ボス71aや被位置規制部20bと、カップリング70、21とは近い位置にある。したがって、カップリング70、21の位置も、装置本体Aやトレイ18に対して精度よく決めることができる。トレイ18を装置本体Aに装着する際、第1カップリング70や第2カップリングを安定して、第1駆動軸14や第2駆動軸19に係合させることができる。
つまり、図20に示すように、カートリッジBは、被支持部73dが装置本体Aの駆動側支持部1に、また駆動側ボス71aが装置本体Aの駆動側回転支持部2にそれぞれ支持
(装着方向における複数個所によって支持)されている。しかも、被支持部73dと駆動側ボス71aの間で、トレイ18に設けられた第一当接面18cと被位置規制部20bに設けられた第一被当接面20cが当接している状態を維持している。
これにより、本実施形態では、ユーザーがカートリッジBを装置本体に装着する際に、カートリッジBを構成するクリーニングユニット60と現像ユニット20の位置及び姿勢が図20の矢印XまたはY方向に動くことなく安定した状態で装着可能となる。これにより、カートリッジBの装置本体への装着時に、第一カップリング70・第二カップリング21の位置及び姿勢が動くことなく、安定した係合が実現できる。
一方で、図26中矢印P方向から見たときのカートリッジBの側面図である図27に示すように、本実施形態では、被位置規制部20b・被支持部73d・駆動側ボス71a・第一カップリング70・第二カップリング21は、長手方向でほぼ一致した位置(同じ領域Q)に配置されている。特に、被支持部73d・駆動側ボス71a・第一カップリング70・第二カップリング21はドラム62の軸線方向L5と直交する線L4上にある。
つまり、被支持部73d、駆動側ボス71a、第一カップリング70、第二カップリング21は、ドラム62の軸線(L5)と直交する、同一の平面上(線L4による断面上)にある。これにより、カートリッジBを装置本体に装着する際の動作による、カップリングの位置・姿勢の変動を抑制することが可能となり、カップリングの安定した係合が実現できる。
4)被支持部73bの支持面1fへの当接
次に、図22で、カートリッジBが支持面1eに沿って一定量移動すると、ドラム軸受73の被支持部73bは支持部1aの支持面1fに当接する(このとき、被支持部73dは支持部1aの支持面1eに、駆動側ボス71aは回転支持面2aに位置する)。そして、第一当接面18cと第一被当接面20cとの当接が外れる。この状態(カートリッジBがトレイ18と水平方向にも上下方向においても当接していない)において、プロセスカートリッジBは装置本体A内で位置決めされ、装置本体Aに対して装着完了となる。このときのトレイ18の位置を画像形成位置とする。
また、第一カップリング70および第二カップリング21は、図23中矢印M方向にさらに傾動する。そして、突起部70a、21aとピン14b、19bとが係合し、受け面70b、21bと先端部14c、19cが当接した状態となる。よって、第一駆動軸14および第二駆動軸19からの駆動が、不図示の駆動伝達手段により、ドラム62及び現像ローラ32にそれぞれ伝えられることになる。以上により、カップリングの駆動軸への係合が完了する。すなわち、上述した第二姿勢(傾斜姿勢)から第一姿勢(駆動姿勢)への変更が完了する。
(カートリッジの装置本体からの取り出し)
続いて、カートリッジBの装置本体Aからの取り出しについて説明する。図2および図22に示すようなプロセスカートリッジBの装置本体Aへの装着完了状態では、第一当接面18cと第一被当接面20cの間、第二当接面18dと第二被当接面20dの間にはそれぞれ間隙t2、t1が設けられている。
この状態において、カートリッジBは、支持部1aの支持面1f(図20)、回転支持面2aにより位置決めされている状態である。そのため、図24に示すように、トレイ18を図24中矢印C2方向に移動させると、トレイ18のみが移動し、間隙t2がゼロとなり、第二当接面18dが第二被当接面20dに当接する。更に図24中に示すように、引き続きトレイ18のC2方向への移動にしたがって、プロセスカートリッジBは、支持部73dがガイド面1eによりガイドされることで、図25の矢印J2方向に移動する。
また、続けてトレイ18を図25の矢印C2方向に移動させると、カートリッジBは装着時とは逆に、駆動側支持部1及び駆動側回転支持部2での支持から、トレイ18に設けられた支持面18aで支持された状態となる(カートリッジBの支持部材の変更)。更にトレイ18を図25の矢印C2方向に移動していくことで、トレイ18は図1に示したカートリッジ着脱位置に戻ることができる。その上で、着脱位置から不図示の把手を把持し、カートリッジBをE2方向に移動させることで、カートリッジBの装置本体Aからの取り出しが完了する。
以上説明したように、本実施形態では、重量のあるプロセスカートリッジであってもトレイ18を水平方向に動かすだけの簡単な動作で正しく装着でき、カートリッジ装着に関するユーザーの利便性を向上できる。そして、プロセスカートリッジとトレイとのトレイ変位方向の当接の是非を考慮しつつ、駆動側支持部1及び駆動側回転支持部2を利用することでプロセスカートリッジの安定した装着性を高めることができる。更に、第一カップリング70および第二カップリング21が第一駆動軸14および第二駆動軸19に係合し始める時は、プロセスカートリッジBの位置及び姿勢が安定した状態を実現できる。
そのため、第一カップリング70および第二カップリング21の位置も安定し、その状態から第一駆動軸14および第二駆動軸19に係合することができる。
(変形例)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
(変形例1)
上述した実施形態では、カートリッジとしてプロセスカートリッジについて説明した。すなわち、感光体ドラムと、この感光体ドラムに作用するプロセス手段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取り外し可能に装着されるものである。しかしながら、本発明はこれに限られない。例えば、像担持体である感光体ドラムまたは現像剤担持体である現像ローラをカートリッジとして備えるものにも適用できる。
(変形例2)
また、上述した実施形態では、2つの傾動可能なカップリングが設けられた構成として説明してきたが、カップリングが1つだけ設けられた構成にも適用し得る。
(変形例3)
また、上述した実施形態では、モノクロカートリッジとして説明してきたが、カラーカートリッジにも適用し得る。
(変形例4)
上述した実施形態では、トレイの一部が装置本体の外部にある状態で、カートリッジが着脱される構成として説明てきたが、トレイが全て装置本体の外部にある状態でカートリッジを着脱する構成においても適用できる。
14・・第一駆動軸、18・・トレイ、19・・第二駆動軸、21・・第二カップリング、32・・現像ローラ、62・・感光体ドラム、70・・第一カップリング、B・・プロセスカートリッジ

Claims (1)

  1. 画像形成装置において、装置本体と、
    回転部材と、装置本体側の駆動部と係合して前記回転部材を回転するための駆動力を受けるカップリングとを有するカートリッジと、
    前記カートリッジを移動させる移動部材であって、前記カートリッジを画像形成が可能な位置に配置させるための第一位置と、前記カートリッジを前記移動部材に着脱可能な第二位置の間を移動する移動部材と、
    を有し、
    前記カップリングは、前記移動部材が前記第一位置にある時、前記駆動部と係合して前記回転部材を回転させることが可能な駆動位置をとり、
    前記移動部材が前記第二位置から前記第一位置へ移動する間に、前記カップリングは、前記駆動位置をとるときよりも前記カップリングの先端側が前記移動部材の前記第二位置から前記第一位置へ移動する移動方向に関して下流側に傾いた傾斜位置をとることを特徴とする画像形成装置。

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