JP3302173B2 - プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真方式や静電記録
方式を採用する装置に着脱可能に装着されるプロセスカ
ートリッジ及び前記プロセスカートリッジを装着して記
録媒体に画像を形成する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリンタ等の画像形成装置は、帯電器に
よって一様に帯電させた像担持体に選択的な露光をして
潜像を形成し、現像器によって前記潜像を現像剤で顕像
化すると共に、該現像剤による像を記録媒体に転写して
画像記録を行う。このような装置にあっては、各部材の
メンテナンスは専門のサービスマンが行っていた。

【０００３】そこで、図８に示すように、前記像担持体
50、帯電器51、現像器52、クリーニング部53等を一体構
造にまとめてカートリッジ化することにより、ユーザが
前記カートリッジを装置本体に装填することによって、
現像剤の補給や寿命に達した像担持体の部品交換可能と
し、メンテナンスを容易にしたものが実用化されてい
る。

【０００４】このようなプロセスカートリッジにあって
は、像担持体51やクリーニング部53等を保持する第１枠
体54と、現像ローラ52ａやトナー収納部52ｂ等を保持す
る第２枠体55とを結合してカートリッジ枠体を構成して
いるものがある。この結合に際しては、第１枠体54と第
２枠体55とを支軸を中心にして回動可能に連結し、且つ
スプリングによって現像ローラ52ａをリング部材52ｃを
介して像担持体50側へ付勢して両者間に一定のギャップ
（約 300μm 程度）が保持されるようにしている。

【０００５】また前記プロセスカートリッジは画像形成
装置に装着するときに持ちやすいように、第２枠体のト
ナー収納部付近に把手部としてリブ56を設け、該部分を
持って画像形成装置に挿入するようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記プ
ロセスカートリッジを画像形成装置に装着するときに、
リブ56部分を持って勢いよく画像形成装置内へ挿入する
と、第１枠体54が振動し、現像ローラ52ａと像担持体50
とが衝突するおそれがある。

【０００７】また前記リブ56部分を強くもつと、トナー
収納部52ｂにはトナーが密封されているために現像ロー
ラ52ａの下部の隙間からトナーが吹き出す可能性があ
る。

【０００８】更に前記第１枠体54と第２枠体55とを結合
する場合でも、両枠体54，55を結合した後で像担持体50
に対して現像ローラ52ａを付勢するためのスプリングを
組み付ける必要があり、組み立て工数が多くなってい
た。

【０００９】本発明は従来の前記課題を解決するもので
あり、その目的とするところは、画像形成装置への装着
時に像担持体に対する衝撃を少なくし、またトナーの吹
き出し等を防止出来、更には組み立て工数を減少してコ
ストダウンを図ることが可能なプロセスカートリッジ及
び前記プロセスカートリッジを装着可能な画像形成装置
を提供せんとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明に係る代表的な構成は、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
体と、前記電子写真感光体に作用する現像部材を有する
現像手段と、前記電子写真感光体を保持する第１枠体
と、前記現像手段を保持する第２枠体とを結合してなる
カートリッジ枠体と、前記第１枠体に対して取り付けら
れる把手部材と、前記把手部材を前記第１枠体に対して
位置決めする位置決め部材と、を有し、前記第１枠体と
前記把手部材によって前記第２枠体に設けた支軸を保持
し、前記位置決め部材によって前記把手部材を前記第１
枠体に対して位置決めすることで、前記把手部材によっ
て前記第１枠体と前記第２枠体とを前記支軸を中心にし
て回動可能に結合し、且つ前記把手部材に設けた加圧部
材によって前記現像部材を前記電子写真感光体方向へ付
勢するように構成したことを特徴とする。

【００１１】また前記プロセスカートリッジを装着可能
な装着手段を設けて画像形成装置を構成したことを特徴
としてなる。

【００１２】

【作用】前記構成にあっては、把手部材を持ってプロセ
スカートリッジを画像形成装置に挿入したとき、前記把
手部材は電子写真感光体を保持する第１枠体に取り付け
てあるために、現像部材が必要以上に押し付けられるこ
とがなく、両部材間に衝撃が生ずることを防止し得る。

【００１３】また第１枠体に把手部材を取り付けると、
該把手部材に設けた加圧部材によって現像部材が電子写
真感光体に付勢される。そのため、現像部材を電子写真
感光体に付勢するためのスプリング等を別途組み付ける
必要がない。

【００１４】

【実施例】次に本発明の好適な実施例として第１実施例
を説明し、次にその他例として第２実施例を説明し、最
後に他の実施例について説明する。

【００１５】〔第１実施例〕図１は第１実施例に係るプ
ロセスカートリッジを装着した画像形成装置の構成説明
図であり、図２はプロセスカートリッジの構成説明図、
図３はプロセスカートリッジを装着手段の構成説明図で
あり、図４乃至図６はカートリッジ枠体の組み付け構成
説明図である。ここでは説明の順序として、まず画像形
成装置及びプロセスカートリッジの全体構成を説明し、
次にカートリッジ枠体を構成する第１枠体と第２枠体と
の結合構成について説明する。

【００１６】｛全体構成｝この画像形成装置Ａは、図１
に示すように、光学系１から画像情報に基づいた光像を
照射して像担持体である感光体ドラムにトナー像を形成
する。そして前記トナー像の形成と同期して、記録媒体
２をカセット３ａからピックアップローラ３ｂ、搬送ロ
ーラ対３ｃ，３ｄ及びレジストローラ対３ｅ等からなる
搬送手段３で反転搬送ガイド６ａに沿って搬送し、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画
像形成部において、前記感光体ドラムに形成したトナー
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をヒータ
５ａを内蔵する定着回転体５ｂ、及び前記回転体５ｂに
記録媒体２を押圧して搬送する駆動ローラ５ｃからなる
定着手段５に搬送し、転写トナー像を記録媒体２に定着
する。そしてこの記録媒体２を排出ローラ対３ｆ，３
ｇ，３ｈで搬送し、反転搬送ガイド６ｂを通して排出部
７へと排出する如く構成している。

【００１７】一方、前記画像形成部を形成するプロセス
カートリッジＢは、図２に示すように、感光層を有する
感光体ドラム８を回転し、その表面を帯電手段である帯
電ローラ９への電圧印加によって一様に帯電し、前記光
学系１からの光像を露光部を介して感光体ドラム８に露
光して潜像を形成し、現像手段10によって現像するよう
に構成している。この現像手段10は、トナー収納部10ａ
内のトナーをトナー送り部材10ｂで送り出し、固定磁石
10ｃを内蔵した現像ローラ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８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。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８に残留したトナーを掻き落とすと
共に、スクイシート11ｂによって掬い取り、廃トナー溜
め11ｃへ集めるクリーニング手段11によって感光体ドラ
ム８上の残留トナーを除去するように構成している。
尚、前記感光体ドラム８等の各部品は、第１枠体12と第
２枠体13とを結合してなるカートリッジ枠体内に収納し
てカートリッジ化されており、装置本体に設けられたカ
ートリッジ装着手段に対して着脱可能に装着される。こ
の着脱時に前記プロセスカートリッジＢの着脱操作性を
スムーズに行うために、図３に示すように、カートリッ
ジ枠体の長手方向両側に突条のガイド部材14が設けてあ
る。一方、画像形成装置Ａにはカートリッジ装着手段が
設けてある。この装着手段は、図示しない開閉カバーを
開くとカートリッジ装着スペースが設けてあり、スペー
ス領域の左右内側面に前記ガイド部材14を案内するガイ
ドレール15が設けてある。また所定位置には円弧状の位
置決め溝16が設けてある。

【００１８】従って、前記プロセスカートリッジＢを画
像形成装置Ａに装着する場合には、前記ガイド部材14を
ガイドレール15に沿わせて挿入し、カートリッジＢの感
光体ドラム８の回転軸と同軸に固定された位置決めピン
17を画像形成装置Ａの前記位置決め溝16に嵌合させるこ
とによって位置決めすると共に、ガイド部材14をガイド
レール15で支持することによってカートリッジＢの姿勢
を規制して位置決めする。このとき前記プロセスカート
リッジＢを持ち易いように把手部材18が取り付けてあ
る。

【００１９】｛第１枠体と第２枠体の結合構成｝次に前
記プロセスカートリッジＢの第１枠体12と第２枠体13及
び把手部材18との結合構成について図４乃至図６を参照
して説明する。尚、図４は第１枠体12と第２枠体13及び
把手部材18の組み付け状態の斜視説明図であり、図５は
組み付けられた状態の部分断面図、図６は組み付け状態
での部分斜視図である。

【００２０】図４に示すように、把手部材18には基体18
ａの端部であって、その長手方向に直径約50mm程度の把
手部18ｂが形成してあり、その反対側の両端部には位置
決め部18ｃとバネ取付部18ｄが設けてある。

【００２１】前記位置決め部18ｃは基体18ａの下方へ向
かって突出しており、後述する第２枠体13の結合支軸の
位置を両端部の一方のみを規制しており、もう一方では
抜け防止を行っている。バネ取付部18ｄは、前記位置決
め部18ｃと平行に設けられており、その先端には圧縮バ
ネ19が位置決め部18ｃよりも更に下方へ突出するように
取り付けてある。

【００２２】また基体18ａに対して垂下された面には、
位置決め部材20によって第１枠体12に位置決めするため
の嵌合角孔18ｅが設けてある。

【００２３】一方、第１枠体12は感光体ドラム８及びク
リーニングブレード11ａ等のクリーニング手段11が保持
し、第２枠体13は現像ローラ11ｄ等や現像ブレード11ｅ
等の現像部材を保持する。

【００２４】そして前記第２枠体13の長手方向両側には
アーム部13ａが設けてあり、このアーム部13ａには側方
へ突出するように結合支軸13ｂが設けてある。更にアー
ム部13ａの天面には前記圧縮バネ19を受けるためのバネ
受け凹部13ｃが形成してある。

【００２５】また第１枠体12には前記結合支軸13ｂが嵌
合する結合凹部12ａが設けてあり、その上部には前記把
手部材18の位置決め部18ｃ及び圧縮バネ19が貫通する貫
通孔12ｂ，12ｃが設けてある。更に側面には把手部材18
を前記位置決め部材20によって位置決め締結するための
嵌合角孔12ｄが設けてある。

【００２６】さて、前記構成の第１枠体12、第２枠体13
及び把手部材18を結合するには、まず第２枠体13の結合
支軸13ｂを第１枠体12の結合凹部12ａの最奥部に嵌め込
んだ後（図４の工程）、両枠体12，13の上方から把手
部材18を挿入する（図４の工程）。即ち、位置決め部
18ｃを貫通孔12ｂに入れると共に、圧縮バネ19を貫通孔
12ｃに貫通させてバネ受け凹部13ｃに圧縮させた状態で
受けさせた後、両側面の把手位置決め嵌合角孔18ｅの位
置を合わせる。その後、両側方より位置決め部材20を挿
入し（図４の工程）、組み付けを完了する。この位置
決め部材20の外径は把手部材18の嵌合角孔18ｅ、第１枠
体12の嵌合角孔12ｄに対して圧入公差になっており、抜
け止めのための爪20ａが設けてある。

【００２７】前記組み付けにより、図５及び図６に示す
ように、結合支軸13ｂは第１枠体12と把手部材13とによ
って保持される。これによって第１枠体12と第２枠体13
とは結合支軸13ｂを中心にして回動可能に結合され、現
像ローラ10ｄの長手方向両端に取り付けたリング部材
（図示せず）が感光体ドラム８に圧接し、感光体ドラム
８に対する現像ローラ10ｄのギャップが位置決めされ
る。更に圧縮バネ19の弾性によって現像ローラ10ｄが感
光体ドラム８方向へ押圧されるため、前記ギャップが安
定して維持される。尚、前記のようにして第１枠体12と
第２枠体13とが結合すると、感光体ドラム８の端部に取
り付けたドラムギア21と現像スリーブ10ｄの端部に取り
付けたローラギア22とが噛合して駆動力の伝達が可能と
なる。

【００２８】前記の如く構成することにより、把手機能
をもつ１部品である把手部材18によって、第１枠体12と
第２枠体13とを結合出来、第２枠体13の加圧も同時にな
し得る。従来、前記結合及び加圧は枠体の長手方向両端
で別個に行われていたが、本実施例のように構成するこ
とにより組み付け工程を短縮することが出来ると共に、
部品点数を減少してコストダウンを図ることが可能とな
る。

【００２９】またリサイクルに際してカートリッジ枠体
を分解する際も、両側方から位置決め部材20を抜くだけ
で第１枠体12、第２枠体13及び把手部材18を容易に分解
することが出来る。

【００３０】尚、本実施例の変形例として、前記位置決
め部材20を嵌合角孔12ｄ，18ｅに圧入する代わりに、第
１枠体12にダボを突設し、そのダボに嵌合角孔18ｅを嵌
合した後に位置決め部材20を溶着するようにしてもよ
い。このようにすると、より確実な結合状態となって剛
性が高まる。また前記圧縮バネ19は板バネを用いても同
様の効果を得ることが出来る。

【００３１】〔第２実施例〕次に図７を参照して第１枠
体と第２枠体及び把手部材の結合構成の第２実施例を説
明する。尚、前述した第１実施例と同一機能を有する部
材は同一符号を付す。

【００３２】前述した第１実施例では第１枠体12に対し
て把手部材18を取り付ける際に位置決め部材20を用いた
が、保持では第１枠体12に把手部材18をネジによって取
り付けるものである。

【００３３】即ち、図７に示すように、把手部材18の基
体18ａには垂直方向にネジ23の貫通孔24を設け、第１枠
体12には前記ネジ23を通すためのネジ穴25を設けてい
る。このため、第１実施例で設けていた第１枠体12と把
手部材18の側面に設けた嵌合穴12ｄ，18ｅは不要となっ
た。更に、第１枠体12に対する把手部材18の位置決め
は、第１枠体12と第２枠体13を位置決めする位置決め部
18ｃで行う。

【００３４】この第１枠体12、第２枠体13及び把手部材
18の組み付けは、まず第１枠体12の結合凹部12ａに第２
枠体13の結合支軸13ｂを入れ（図７の工程）、上方よ
り把手部材18の位置決め部18ｃ及び圧縮バネ19を貫通孔
12ｂ，12ｃに貫通させ（図７の工程）、最後にネジ23
を締結する（図７の工程）。

【００３５】このように構成すると、前述した第１実施
例と同様の効果が得られる他に、第１実施例では第１枠
体12と把手部材18の側面の嵌合角孔12ｄ，18ｅの位置合
わせをする必要があったが、この第２実施例では把手部
材18で直接第１枠体12に位置決めするために、位置合わ
せ作業が不要となる。また位置決め部材20に変えてネジ
23によって固定するために、コストダウンが図れるもの
である。

【００３６】〔他の実施例〕次に前述したプロセスカー
トリッジや画像形成装置を構成する各部材の他の実施例
について説明する。

【００３７】本発明に係るプロセスカートリッジＢは前
述のように単色の画像を形成する場合のみならず、現像
手段を複数設け、複数色の画像（例えば２色画像、３色
画像或いはフルカラー等）を形成するカートリッジにも
好適に適用することが出来る。

【００３８】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。

【００３９】また像担持体としては、前記感光体ドラム
に限定されることなく、例えば次のものが含まれる。ま
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、ベルト状等の回転体及びシート状等が含
まれる。尚、一般的にはドラム状又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ー上に光導電体を蒸着又は
塗工等を行ったものである。

【００４０】また帯電手段の構成も、前述した第一実施
例では所謂接触帯電方法を用いたが、他の構成として従
来から用い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又は負
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。

【００４１】尚、前記帯電手段としては前記ローラ型以
外にも、ブレード型（帯電ブレード）、パッド型、ブロ
ック型、ロッド型、ワイヤ型等のものでも良い。

【００４２】また感光体ドラムに残存するトナーのクリ
ーニング方法としても、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。

【００４３】また前述したプロセスカートリッジとは、
少なくとも像担持体としての例えば電子写真感光体等及
び現像手段を備えたものである。従って、そのプロセス
カートリッジの態様としては、前述した実施例のもの以
外にも、例えば像担持体と現像手段とを一体化的にカー
トリッジ化し、装置本体に着脱可能にするもの。像担持
体及び現像手段と、帯電手段又はクリーニング手段とを
一体的にカートリッジ化し、装置本体に着脱可能にする
もの等がある。

【００４４】更に前述した実施例では画像形成装置とし
てレーザービームプリンタを例示したが、本発明はこれ
に限定する必要はなく、例えば電子写真複写機、ファク
シミリ装置、或いはワードプロセッサ等の他の画像形成
装置に使用することも当然可能である。

【００４５】

【発明の効果】本発明は前述したように、把手部材を持
ってプロセスカートリッジを画像形成装置に挿入したと
き、前記把手部材は電子写真感光体を保持する第１枠体
に取り付けてあるために、現像部材が必要以上に押し付
けられることがなく、現像部材、電子写真感光体間の衝
撃を防止することが出来る。更にトナー収納部等を有す
る第２枠体を持つことがないために、第２枠体からのト
ナーの吹き出しを防止することが出来る。

【００４６】また位置決め部材によって第１枠体に位置
決めして取り付けられる１つの把手部材によって、第１
枠体に第２枠体の支軸を回転可能に結合することがで
き、あわせて前記把手部材に設けた加圧部材によって現
像部材の電子写真感光体方向への付勢も同時におこな
え、現像部材を電子写真感光体に付勢するためのスプリ
ング等を別途組み付ける必要がなく、部品点数の削減、
組み立て分解工数の短縮によるコストダウンを図ること
が出来る。

【００４７】従って、前記把手部材を取り付けたカート
リッジ枠体に電子写真感光体や現像手段等を収容してプ
ロセスカートリッジを構成することにより、取り扱い容
易なプロセスカートリッジを提供することが出来る。

【００４８】また前記プロセスカートリッジを用いる電
子写真複写機やレーザービームプリンタ等の画像形成装
置を構成することにより、カートリッジの着脱をスムー
ズに行うことが出来るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るプロセスカートリッ
ジを装着した画像形成装置の構成説明図である。

【図２】前記プロセスカートリッジの構成説明図であ
る。

【図３】プロセスカートリッジを装着する構成説明図で
ある。

【図４】第１枠体と第２枠体及び把手部材の組み付け状
態の斜視説明図である。

【図５】枠体を組み付けた状態の部分断面図である。

【図６】枠体の組み付け状態での部分斜視図である。

【図７】第２実施例に係る第１枠体と第２枠体及び把手
部材の組み付け状態の斜視説明図である。

【図８】従来技術に係るプロセスカートリッジの装着説
明図である。

【符号の説明】

Ａ…画像形成装置、Ｂ…プロセスカートリッジ、１…光
学系、２…記録媒体、３…搬送手段、３ａ…カセット、
３ｂ…ピックアップローラ、３ｃ，３ｄ…搬送ローラ
対、３ｅ…レジストローラ対、３ｆ，３ｇ，３ｈ…排出
ローラ対、４…転写ローラ、５…定着手段、５ａ…ヒー
タ、５ｂ…定着回転体、５ｃ…駆動ローラ、６ａ，６ｂ
…反転搬送ガイド、７…排出部、８…感光体ドラム、９
…帯電ローラ、10…現像手段、10ａ…トナー収納部、10
ｂ…トナー送り部材、10ｃ…磁石、10ｄ…現像ローラ、
10ｅ…現像ブレード、11…クリーニング手段、11ａ…ク
リーニングブレード、11ｂ…スクイシート、11ｃ…廃ト
ナー溜め、12…カートリッジ枠体、12…第１枠体、12ａ
…結合凹部、12ｂ，12ｃ…貫通孔、12ｄ…嵌合角孔、13
…第２枠体、13ａ…アーム部、13ｂ…結合支軸、13ｃ…
バネ受け凹部、14…ガイド部材、15…ガイドレール、16
…位置決め溝、17…位置決めピン、18…把手部材、18ａ
…基体、18ｂ…把手部、18ｃ…位置決め部、18ｄ…バネ
取付部、18ｅ…嵌合角孔、19…圧縮バネ、20…位置決め
部材、20ａ…爪、21…ドラムギア、22…ローラギア、23
…ネジ、24…貫通穴、25…ネジ穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 21/16 - 21/18 G03G 15/00 550 G03G 15/08 - 15/08 507

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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作用する現像部材を有する現像手
   段と、 前記電子写真感光体を保持する第１枠体と、前記現像手
   段を保持する第２枠体とを結合してなるカートリッジ枠
   体と、 前記第１枠体に対して取り付けられる把手部材と、 前記把手部材を前記第１枠体に対して位置決めする位置
   決め部材と、 を有し、 前記第１枠体と前記把手部材によって前記第２枠体に設
   けた支軸を保持し、前記位置決め部材によって前記把手
   部材を前記第１枠体に対して位置決めすることで、前記
   把手部材によって前記第１枠体と前記第２枠体とを前記
   支軸を中心にして回動可能に結合し、且つ前記把手部材
   に設けた加圧部材によって前記現像部材を前記電子写真
   感光体方向へ付勢するように構成したことを特徴とする
   プロセスカートリッジ。
2. 【請求項２】 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画像形成装置におい
   て、 電子写真感光体と、前記電子写真感光体に作用する現像
   部材を有する現像手段と、前記電子写真感光体を保持す
   る第１枠体と、前記現像手段を保持する第２枠体とを結
   合してなるカートリッジ枠体と、前記第１枠体に対して
   取り付けられる把手部材と、前記把手部材を前記第１枠
   体に対して位置決めする位置決め部材と、を有し、前記
   第１枠体と前記把手部材によって前記第２枠体に設けた
   支軸を保持し、前記位置決め部材によって前記把手部材
   を前記第１枠体に対して位置決めすることで、前記把手
   部材によって前記第１枠体と前記第２枠体とを前記支軸
   を中心にして回動可能に結合し、且つ前記把手部材に設
   けた加圧部材によって前記現像部材を前記電子写真感光
   体方向へ付勢するように構成したプロセスカートリッジ
   を装着するための装着手段と、 前記電子写真感光体に形成された像を記録媒体に転写す
   るための転写手段と、 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画像形成装置。