JP3700366B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、装置本体に対し、少なくとも感光体ドラムを含む画像形成ユニットが、当該感光体ドラムの軸方向に着脱可能に取り付けられる構成を有する複写機やファクシミリなどの画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電子写真式の複写機においては、感光体ドラムを中心にして、その周囲に帯電チャージャや現像器などを配設して画像形成部を構成し、感光体ドラム周面を露光走査して得られた静電潜像を現像器から供給されるトナーで顕像化し、これを記録紙に転写して画像を形成するようになっている。
【０００３】
このような複写機、特に小型の複写機においては、当該現像器のトナーの交換や感光体ドラムの劣化時におけるメンテナンスなどを容易にするため、当該画像形成部をユニット化して装置本体に対し着脱可能な構成とされている。以下、このユニット化された画像形成部を「画像形成ユニット」という。
【０００４】
このような場合、複写機内部の省スペース化のため、画像形成ユニットは、感光体ドラムの軸方向に引き出しもしくは押し込んで脱着するように構成されているのがほとんどであり、当該装着時において感光体ドラムの回動軸の係合凹部（ドラム側係合凹部）が装置本体側の駆動装置の駆動軸の係合爪（駆動装置側係合爪）と同軸上に係合することにより、装置本体側の動力が感光体ドラムに伝達されるようになっていると共に（以下、この双方の係合凹部と係合爪が係合する部分を「連結部」という。）、連結時の衝撃を吸収するため、装置本体側の連結部に板バネが設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような着脱構造においては、画像形成ユニットの取り外しが容易なようにドラム側係合凹部と駆動装置側係合爪が単に板バネで軸方向に圧接された状態で係合するようになっているだけであり、この係合を確実にしておかなければ、当該係合部においてバックラッシュなどが生じて感光体ドラムに回転ムラが発生し、画像形成精度が著しく劣化するおそれがある。しかも、画像描画位置などとの関係上、画像形成ユニット装着時における感光体ドラムの軸方向の位置決めを精度よく行う必要があり、そのため、画像形成ユニット装着時における当該ユニットと装置本体との位置決め、および当該ユニット内部における感光体ドラムの位置決めの双方の精度が要求される。
【０００６】
ところが、連結部の係合性を確実にしつつ、位置決め精度をあげるためには、画像形成ユニットのケーシングの成形精度、装置本体側のガイド部材などの取付精度および感光体ドラムの軸受け部の精度などが要求されると共に、本体側に位置決め部材と板バネなどの付勢部材を別途に２，３箇所に設け、上記画像形成ユニットのケーシングを付勢部材により当該位置決め部材方向に付勢して位置決めする必要があった（以下、上記位置決め部材と付勢部材を併せて単に「位置決め手段」という。）。
【０００７】
このようなケーシングなどの成形精度の向上や複数の位置決め手段の設置のためコストアップは避けられないし、また、そのような位置決め手段を設けても、感光体ドラムとケーシング間の位置決めについては、依然として問題が残る。
さらに、通常ケーシングの上記付勢手段により付勢される位置には受座などが設けられており、それだけ部品点数および組立工数が増える一方、当該受座と複数の位置決め手段を設置するためのスペースが必要となるため、その分だけ装置やケーシングが大型化してしまう傾向にある。
【０００８】
最近では、画像形成ユニットのケーシングに対して、さらに感光体ドラムユニットや現像ユニット、クリーニングユニット、帯電ユニットを着脱可能にし、寿命のきたユニットのみを交換して、高価な感光体ドラムをそのまま使用することによりメンテナンスコストの低減を図る構成のものが現れているが、このような二重の着脱構造の場合には感光体ドラムユニットと画像形成ユニットのケーシング間にも位置決め精度が要求され、位置決め手段の設置が必要となるので、さらにコストアップにつながると共にその設置スペースを設けるため画像形成ユニットが大型化し、ひいては複写機全体が大型化することになってしまう。
【０００９】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、簡易かつ安価でコンパクトな構成により、連結部の係合性を確保しつつ、感光体ドラムを装置本体に対し軸方向に高精度に位置決めできる画像形成装置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】
上記課題を解決するために、本発明に係る画像形成装置は、装置本体に対し、少なくとも感光体ドラムを含む画像形成ユニットが、当該感光体ドラムの軸方向に着脱可能に取り付けられ、その装着状態において感光体ドラムの回動軸の一端部と装置本体側の駆動装置の駆動軸の端部を同軸上に係合させて駆動する構成を有する画像形成装置において、前記画像形成ユニットは、前記感光体ドラムをその軸方向に移動可能に保持すると共にクリーナを保持するカートリッジケースと、前記カートリッジケースに対し当該感光体ドラムをその回動軸と共に、前記駆動軸との係合部側に付勢する付勢手段とを有する感光体ドラムカートリッジと、前記感光体ドラムカートリッジを、着脱可能で、かつ、当該感光体ドラムの軸方向に移動可能に収納するプロセスケースと、前記プロセスケースを、前記装置本体に対して感光体ドラムの軸方向に位置決めする位置決め部材とを備えることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態を、単色のデジタル複写機（以下、単に「複写機」という。）に適用した例について説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
（複写機全体の構成）
図１は、複写機１の全体の構成を示す図である。この複写機１は、原稿画像を読み取るイメージリーダ部ＩＲと、読み取った画像を複写紙やＯＨＰシートなどの記録シートＰ上にプリントして再現するプリンタ部ＰＲとから構成される。
【００１３】
イメージリーダ部ＩＲは、プラテンガラスに載置された原稿画像をスキャンし、これを電気信号に変換して画像データを得る周知のものである。イメージリーダ部ＩＲで得られた画像データは、制御部１０においてＡ／Ｄ変換されてデジタル信号となり、さらにシェーディング補正や濃度変換、エッジ強調など必要な処理を加えられた後、レーザダイオードの駆動信号として出力される。
【００１４】
プリンタ部ＰＲは、電子写真方式により記録シートＰ上に画像を形成するものであって、露光走査部２０と、画像形成ユニット３０と、給紙部５０などからなる。
【００１５】
露光走査部２０は、不図示のレーザダイオード、ポリゴンミラー、走査レンズなどを備える。レーザダイオードは、上記制御部１０からの駆動信号を受けて光変調されたレーザ光を発光する。この光変調されたレーザ光は、定速で回転駆動されるポリゴンミラーのミラー面で反射して偏向され、走査レンズを通過して、画像形成ユニット３０の感光体ドラム３２表面を露光走査する。
【００１６】
画像形成ユニット３０は、上記感光体ドラム３２や、クリーナ３３などを備える感光体ドラムカートリッジ３１と、感光体ドラム３２の周囲に配設される帯電チャージャ３６や、現像ユニット３７などと、これらを２重構造に分割収納するプロセスケース３８とから構成されており、ユーザは寿命となったユニットを個別に交換できるようになっている。この画像形成ユニット３０は、レバー３９１を支軸３９２を中心にして図の矢印方向に倒すことにより紙面に垂直な方向に装脱され、装着後レバー３９１を矢印と反対方向に倒すことにより装置本体に固定装着されるようになっており、この画像形成ユニット３０の装着状態においては、感光体ドラム３２は、装置本体の後側フレーム２に設けられた駆動装置７０Ａ（図２参照）により、予め定められた所定のシステムスピードで回転駆動されるようになっている。
【００１７】
感光体ドラム３２直下の転写位置には、チャージャユニット４０の転写チャージャ４１が配設され、この転写チャージャ４１の側側部にはチャージャユニット４０の除電チャージャ４２が配設される。転写位置の記録シート搬送方向上流側には給紙部５０が設けられており、転写位置の記録シート搬送方向下流側には定着装置６０などが設けられている。給紙部５０は、所定サイズの記録シートＰを積層収容しておくための給紙カセット５１と、この記録シートＰを給紙カセット５１から繰り出すための給紙ローラ５２と、記録シートＰを繰り出すタイミングをとるためのレジストローラ５３などを備える。
【００１８】
感光体ドラム３２は、上記露光を受ける前にクリーナ３３で感光体表面の残留トナーを除去され、さらにイレーサランプ（不図示）に照射されて除電された後、帯電チャージャ３６により一様に帯電されており、このように一様に帯電した状態で露光を受けると、感光体ドラム３２の表面の感光体に静電潜像が形成され、現像ユニット３７により現像されてトナー像が形成される。このトナー像は、当該作像動作と同期して給紙部５０から給紙されてきた記録シートＰ上に転写位置においてドラム・転写チャージャ間の電荷付与でトナー像を記録シートＰに転写される。トナー像が転写された記録シートＰは、除電チャージャ４２によりドラムから引き剥がされて定着装置６０に搬送され、定着装置６０においてトナーが熱定着された後、排紙トレイ６１上に排出され、これにより原稿の画像データに基づく画像形成が終了する。
【００１９】
図２は、上記画像形成ユニット３０およびその駆動装置７０Ａを、図１の上方向から見たときの図であり、簡易化のため帯電チャージャ３６などは省略されている。
【００２０】
駆動装置７０Ａにおいて、装置本体の後側フレーム２には、軸受３を介してモータ７１の駆動軸７２が回動自在に取着されるとともに、軸受４を介して駆動軸７３が回動自在に取着されている。駆動軸７２には歯車７４が取着され、駆動軸７３には歯車７５が取着されており、両歯車７４，７５を噛み合わせ、モータ７１の駆動力を駆動軸７３に伝達するようになっている。この駆動軸７３の画像形成ユニット３０側端部には、感光体ドラム３２に駆動力を伝達するために、Ｖ字山状の係合部７３１が形成されている。
【００２１】
画像形成ユニット３０において、プロセスケース３８に収納される感光体ドラムカートリッジ３１は、感光体ドラム３２と、カートリッジケース３４と、コイルバネ３５などからなる。感光体ドラム３２に固着された軸３２１の駆動装置７０Ａ側端部、すなわち画像形成ユニット３０装着方向Ｘ端部には、上記係合部７３１と同軸上に係合するＶ字溝状の係合部３２２が形成されている。カートリッジケース３４は、感光体ドラム３２に固着された軸３２１を回動可能にかつ感光体ドラム３２を軸方向に移動可能に保持する一対の腕３４１，３４２を備え、クリーナ３３の先端が感光体ドラム３２表面に均一に当接するように支持するとともに、クリーナ３３で掻き取られた排トナーをその内部に貯留するようになっている。なお、カートリッジケース３４の前側側壁には、カートリッジケース自体の回転を防止するため、ピン３４３が立設されている。
【００２２】
上記コイルバネ３５は、感光体ドラム３２の前側端部と腕３４１との間の軸３２１回りに配設されている。このコイルバネ３５のバネ力は、画像形成ユニット３０の非装着時には腕３４１と感光体ドラム３２の前側端部との間隔を押し広げて、感光体ドラム３２の後側端部を腕３４２に当接させる、すなわち、感光体ドラム３２を軸心方向移動可能範囲の片側に片寄せする程度のＦａ１，Ｆｂ１に、また、画像形成ユニット３０の装置本体への装着時においては駆動装置７０Ａへの衝撃を吸収する程度のＦａ２，Ｆｂ２に、かつ感光体ドラム３２の駆動時においては感光体ドラム３２を装着方向Ｘに付勢し、感光体ドラム３２の軸３２１の係合部３２２と駆動軸７３の係合部７３１との係合状態が変化しない程度のＦａ３，Ｆｂ３（Ｆａ１，Ｆｂ１＜Ｆａ２，Ｆｂ２＜Ｆａ３，Ｆｂ３）に設定されている。
【００２３】
プロセスケース３８の後側側壁には、駆動装置７０Ａの駆動軸７３を挿通するための挿通孔３８１が設けられ、前側側壁には、感光体ドラム３２の軸３２１を挿通し、軸３２１を回動可能に保持する軸受３８２と、カートリッジケース３４に立設されたピン３４３を嵌挿するための嵌挿孔３８４と、レバー３９１側に突出するヒンジ部３８５とが設けられる。
【００２４】
なお、装置本体の前側フレーム５には、プロセスケース３８を感光体ドラム３２の軸と直交する方向に位置決めするため、位置決めピン６が取着されており、上記ヒンジ部３８５には、位置決めピン６を嵌挿するための嵌挿孔３８６が形成される。
【００２５】
次いで、画像形成ユニット３０の着脱時の動作について説明する。
例えば、感光体ドラム３２の寿命のために、感光体ドラムカートリッジ３１を交換して、装置本体に画像形成ユニット３０を装着するような場合、図２（ａ）に示すように、感光体ドラムカートリッジ３１のピン３４３をプロセスケース３８の嵌挿孔３８４に、感光体ドラム３２の軸３２１を軸受３８２の孔に差し込んで、感光体ドラムカートリッジ３１をプロセスケース３８内に収納する。なお、現像ユニット３７などは、プロセスケース３８に対して個別に位置決め固定されている。
【００２６】
レバー３９１（図１参照）が矢印方向に押し上げられた状態で、画像形成ユニット３０を装着方向Ｘに押し込めると、プロセスケース３８に帯同して感光体ドラム３２も装着方向Ｘに押し込められ、図２（ｂ）に示すように、装置本体に固定された駆動軸７３の係合部７３１が挿通孔３８１からプロセスケース３８内に進入して、この係合部７３１と軸３２１の係合部３２２とが係合され、軸３２１と駆動軸７３とが同軸上に直接連結される。したがって、感光体ドラムカートリッジ３１にコイルバネ３５を設けるという簡易かつ安価でコンパクトな構成でありながら、感光体ドラム３２が、装置本体を基準として高精度に位置決めされる。しかも、駆動軸７３に軸３２１が連結されるとき、コイルバネ３５のバネ力がＦａ１，Ｆｂ１と小さいため、連結時の衝撃を吸収することもできる。
【００２７】
軸３２１と駆動軸７３とが連結された後、画像形成ユニット３０がさらに押し込められると、軸３２１が位置決めされているので、感光体ドラム３２の装着方向Ｘへの移動が阻害され、位置決め後のスライド分だけコイルバネ３５が押し縮められようとしてバネ力がＦａ２，Ｆｂ２に増大する。このため、コイルバネ３５は、感光体ドラム３２を軸３２１を介して装置本体側へ押しつける一方、カートリッジケース３４を装着方向Ｘの反対方向に移動させる。この結果、カートリッジケース３４の腕３４１は、プロセスケース３８の軸受３８２側に相対的に移動し、当接する。この際、嵌挿孔３８６に位置決めピン６が嵌挿され、プロセスケース３８が感光体ドラム３２の軸と直交する方向に位置決めされる。
【００２８】
さらに、腕３４１が軸受３８２に当接した後、画像形成ユニット３０がさらに押し込められると、ヒンジ部３８５が前側フレーム５に当接し、それ以上画像形成ユニット３０を装着方向Ｘに押し込めなくなる。この状態で、レバー３９１が図１の矢印と反対方向に回転される。これによって、ヒンジ部３８５がレバー３９１と前側フレーム５とで挟まれ、プロセスケース３８が装着方向Ｘに位置決め固定される。プロセスケース３８が位置決め固定されると、カートリッジケース３４の腕３４１がコイルバネ３５のバネ力Ｆｂ３によって軸受３８２に当接されるため、カートリッジケース３４を、装置本体を基準として感光体ドラム３２に対しても装着方向Ｘに位置決め固定することができる。
【００２９】
したがって、このような二重構造の構成であっても、簡易かつ安価でコンパクトな構成により、装置本体の駆動軸７３、プロセスケース３８の軸受３８２によってのみ感光体ドラム３２と、カートリッジケース３４の装置本体を基準として装着方向Ｘの位置を高精度に位置決めすることができ、感光体ドラム３２、カートリッジケース３４そして装置本体とは常に同じ位置関係を保つことができる。しかも、画像形成ユニット３０の固定装着時には、コイルバネ３５が押し縮められてバネ力がＦａ３，Ｆｂ３にまで増大するため、モータ７１から感光体ドラム３２への駆動力伝達時に係合部７３１，３２２の係合が外れたり、バックラッシュなどが生じることもなく、駆動力が正確に伝達され、感光体ドラム３２に回転ムラが発生するのを防止でき、画像形成精度を高精度に維持することができる。
【００３０】
装置本体から画像形成ユニット３０を取り外す場合は、レバー３９１を矢印方向に回動する。すると、プロセスケース３８の軸受３８２が腕３４１を介してコイルバネ３５のバネ力Ｆｂ３で押されているので、プロセスケース３８が装着方向Ｘとは反対側、すなわち手前側に押し出され、コイルバネ３５による軸受３８２へのバネ力とともに装置本体へのバネ力とがＦａ１，Ｆｂ１にまで解放され、画像形成ユニット３０が図２（ａ）の状態に戻る。したがって、手前側に押し出された画像形成ユニット３０を容易に引き出し、取り外すことができる。
【００３１】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における、上記画像形成ユニット３０およびその駆動装置７０Ｂを示す図であり、簡易化のため帯電チャージャ３６などは省略されている。
この実施の形態２においては、画像形成ユニット３０は実施の形態１と同様であるが、駆動装置７０Ｂは、モータ７１の駆動軸７２の先端に係合部７３１が形成され、感光体ドラム３２をダイレクト駆動するように構成されている。したがって、駆動装置７０Ｂの構成をさらに小型化することができるとともに、歯車の噛合振動をなくすことができるので、画像形成精度をさらに高めることができる。さらに、ダイレクト駆動であっても、軸３２１が駆動軸７２に連結されるときの衝撃をコイルバネ３５によって吸収することもできる。
【００３２】
（変形例）
以上、本発明に係る画像形成装置を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明の内容が、上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例が考えられる。
【００３３】
▲１▼ 上記実施の形態１，２においては、付勢手段としてコイルバネ３５を用いたが、板バネなどの弾性部材や、ダンパーなどの付勢力を与えられる機能を有するものであればよい。
【００３４】
▲２▼ また、上記実施の形態１，２においては、現像ユニット３７をプロセスケース３８に対して位置決めするようにしたが、現像ユニット３７をカートリッジケース３４に対して取り外し可能にするとともに、位置決め固定してもよい。この場合には、現像ユニット３７は、カートリッジケース３４の位置決めとともに装着方向Ｘに位置決めされることになる。
【００３５】
▲３▼ また、上記実施の形態１，２においては、感光体ドラム３２をクリーナ３３と一体化したが、現像ユニット３７など他の部材と一体化するようにしてもよい。
【００３６】
▲４▼ また、上記実施の形態１，２においては、画像形成ユニット３０を２重構造の構成にしたが、プロセスケース３８を含まない構成にも適用できる。
【００３７】
▲５▼ さらに、上記実施の形態では、複写機について説明したが、レーザプリンターなど他の画像形成装置にも適用できる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る画像形成装置によれば、装置本体に対し、少なくとも感光体ドラムを含む画像形成ユニットが、当該感光体ドラムの軸方向に着脱可能に取り付けられ、その装着状態において感光体ドラムの回動軸の一端部と装置本体側の駆動装置の駆動軸の端部を同軸上に係合させて駆動する構成を有する画像形成装置において、前記画像形成ユニットが、前記感光体ドラムをその軸方向に移動可能に保持すると共にクリーナを保持するカートリッジケースと、前記カートリッジケースに対し当該感光体ドラムをその回動軸と共に、前記駆動軸との係合部側に付勢する付勢手段とを有する感光体ドラムカートリッジと、前記感光体ドラムカートリッジを、着脱可能で、かつ、当該感光体ドラムの軸方向に移動可能に収納するプロセスケースと、前記プロセスケースを、前記装置本体に対して感光体ドラムの軸方向に位置決めする位置決め部材とを備えるので、簡易な構成で、感光体ドラムを画像形成装置本体に対し軸方向に高精度に位置決めすることができ、さらに、当該軸方向におけるカートリッジケースとプロセスケースの位置決めも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る複写機の構成を示す図である。
【図２】上記複写機に装着されるイメージングユニットおよびその駆動装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係るイメージングユニットおよびその駆動装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 複写機
２ 後側フレーム
３，４ 軸受
５ 前側フレーム
６ 位置決めピン
３０ 画像形成ユニット
３１ 感光体ドラムカートリッジ
３２ 感光体ドラム
３３ クリーナ
３４ カートリッジケース
３６ 帯電チャージャ
３５ コイルバネ
３７ 現像ユニット
３８ プロセスケース
７０Ａ，７０Ｂ 駆動装置
７１ モータ
７２，７３ 駆動軸
７４，７５ 歯車
３２１ 軸
３２２，７３１ 係合部
３４１，３４２ 腕
３４３ ピン
３８１ 挿通孔
３８２ 軸受
３８４，３８６ 嵌挿孔
３８５ ヒンジ部
３９１ レバー
ＩＲ イメージリーダ部
ＰＲ プリンタ部
Ｘ 装着方向
【発明の属する技術分野】
本発明は、装置本体に対し、少なくとも感光体ドラムを含む画像形成ユニットが、当該感光体ドラムの軸方向に着脱可能に取り付けられる構成を有する複写機やファクシミリなどの画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電子写真式の複写機においては、感光体ドラムを中心にして、その周囲に帯電チャージャや現像器などを配設して画像形成部を構成し、感光体ドラム周面を露光走査して得られた静電潜像を現像器から供給されるトナーで顕像化し、これを記録紙に転写して画像を形成するようになっている。
【０００３】
このような複写機、特に小型の複写機においては、当該現像器のトナーの交換や感光体ドラムの劣化時におけるメンテナンスなどを容易にするため、当該画像形成部をユニット化して装置本体に対し着脱可能な構成とされている。以下、このユニット化された画像形成部を「画像形成ユニット」という。
【０００４】
このような場合、複写機内部の省スペース化のため、画像形成ユニットは、感光体ドラムの軸方向に引き出しもしくは押し込んで脱着するように構成されているのがほとんどであり、当該装着時において感光体ドラムの回動軸の係合凹部（ドラム側係合凹部）が装置本体側の駆動装置の駆動軸の係合爪（駆動装置側係合爪）と同軸上に係合することにより、装置本体側の動力が感光体ドラムに伝達されるようになっていると共に（以下、この双方の係合凹部と係合爪が係合する部分を「連結部」という。）、連結時の衝撃を吸収するため、装置本体側の連結部に板バネが設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような着脱構造においては、画像形成ユニットの取り外しが容易なようにドラム側係合凹部と駆動装置側係合爪が単に板バネで軸方向に圧接された状態で係合するようになっているだけであり、この係合を確実にしておかなければ、当該係合部においてバックラッシュなどが生じて感光体ドラムに回転ムラが発生し、画像形成精度が著しく劣化するおそれがある。しかも、画像描画位置などとの関係上、画像形成ユニット装着時における感光体ドラムの軸方向の位置決めを精度よく行う必要があり、そのため、画像形成ユニット装着時における当該ユニットと装置本体との位置決め、および当該ユニット内部における感光体ドラムの位置決めの双方の精度が要求される。
【０００６】
ところが、連結部の係合性を確実にしつつ、位置決め精度をあげるためには、画像形成ユニットのケーシングの成形精度、装置本体側のガイド部材などの取付精度および感光体ドラムの軸受け部の精度などが要求されると共に、本体側に位置決め部材と板バネなどの付勢部材を別途に２，３箇所に設け、上記画像形成ユニットのケーシングを付勢部材により当該位置決め部材方向に付勢して位置決めする必要があった（以下、上記位置決め部材と付勢部材を併せて単に「位置決め手段」という。）。
【０００７】
このようなケーシングなどの成形精度の向上や複数の位置決め手段の設置のためコストアップは避けられないし、また、そのような位置決め手段を設けても、感光体ドラムとケーシング間の位置決めについては、依然として問題が残る。
さらに、通常ケーシングの上記付勢手段により付勢される位置には受座などが設けられており、それだけ部品点数および組立工数が増える一方、当該受座と複数の位置決め手段を設置するためのスペースが必要となるため、その分だけ装置やケーシングが大型化してしまう傾向にある。
【０００８】
最近では、画像形成ユニットのケーシングに対して、さらに感光体ドラムユニットや現像ユニット、クリーニングユニット、帯電ユニットを着脱可能にし、寿命のきたユニットのみを交換して、高価な感光体ドラムをそのまま使用することによりメンテナンスコストの低減を図る構成のものが現れているが、このような二重の着脱構造の場合には感光体ドラムユニットと画像形成ユニットのケーシング間にも位置決め精度が要求され、位置決め手段の設置が必要となるので、さらにコストアップにつながると共にその設置スペースを設けるため画像形成ユニットが大型化し、ひいては複写機全体が大型化することになってしまう。
【０００９】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、簡易かつ安価でコンパクトな構成により、連結部の係合性を確保しつつ、感光体ドラムを装置本体に対し軸方向に高精度に位置決めできる画像形成装置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】
上記課題を解決するために、本発明に係る画像形成装置は、装置本体に対し、少なくとも感光体ドラムを含む画像形成ユニットが、当該感光体ドラムの軸方向に着脱可能に取り付けられ、その装着状態において感光体ドラムの回動軸の一端部と装置本体側の駆動装置の駆動軸の端部を同軸上に係合させて駆動する構成を有する画像形成装置において、前記画像形成ユニットは、前記感光体ドラムをその軸方向に移動可能に保持すると共にクリーナを保持するカートリッジケースと、前記カートリッジケースに対し当該感光体ドラムをその回動軸と共に、前記駆動軸との係合部側に付勢する付勢手段とを有する感光体ドラムカートリッジと、前記感光体ドラムカートリッジを、着脱可能で、かつ、当該感光体ドラムの軸方向に移動可能に収納するプロセスケースと、前記プロセスケースを、前記装置本体に対して感光体ドラムの軸方向に位置決めする位置決め部材とを備えることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態を、単色のデジタル複写機（以下、単に「複写機」という。）に適用した例について説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
（複写機全体の構成）
図１は、複写機１の全体の構成を示す図である。この複写機１は、原稿画像を読み取るイメージリーダ部ＩＲと、読み取った画像を複写紙やＯＨＰシートなどの記録シートＰ上にプリントして再現するプリンタ部ＰＲとから構成される。
【００１３】
イメージリーダ部ＩＲは、プラテンガラスに載置された原稿画像をスキャンし、これを電気信号に変換して画像データを得る周知のものである。イメージリーダ部ＩＲで得られた画像データは、制御部１０においてＡ／Ｄ変換されてデジタル信号となり、さらにシェーディング補正や濃度変換、エッジ強調など必要な処理を加えられた後、レーザダイオードの駆動信号として出力される。
【００１４】
プリンタ部ＰＲは、電子写真方式により記録シートＰ上に画像を形成するものであって、露光走査部２０と、画像形成ユニット３０と、給紙部５０などからなる。
【００１５】
露光走査部２０は、不図示のレーザダイオード、ポリゴンミラー、走査レンズなどを備える。レーザダイオードは、上記制御部１０からの駆動信号を受けて光変調されたレーザ光を発光する。この光変調されたレーザ光は、定速で回転駆動されるポリゴンミラーのミラー面で反射して偏向され、走査レンズを通過して、画像形成ユニット３０の感光体ドラム３２表面を露光走査する。
【００１６】
画像形成ユニット３０は、上記感光体ドラム３２や、クリーナ３３などを備える感光体ドラムカートリッジ３１と、感光体ドラム３２の周囲に配設される帯電チャージャ３６や、現像ユニット３７などと、これらを２重構造に分割収納するプロセスケース３８とから構成されており、ユーザは寿命となったユニットを個別に交換できるようになっている。この画像形成ユニット３０は、レバー３９１を支軸３９２を中心にして図の矢印方向に倒すことにより紙面に垂直な方向に装脱され、装着後レバー３９１を矢印と反対方向に倒すことにより装置本体に固定装着されるようになっており、この画像形成ユニット３０の装着状態においては、感光体ドラム３２は、装置本体の後側フレーム２に設けられた駆動装置７０Ａ（図２参照）により、予め定められた所定のシステムスピードで回転駆動されるようになっている。
【００１７】
感光体ドラム３２直下の転写位置には、チャージャユニット４０の転写チャージャ４１が配設され、この転写チャージャ４１の側側部にはチャージャユニット４０の除電チャージャ４２が配設される。転写位置の記録シート搬送方向上流側には給紙部５０が設けられており、転写位置の記録シート搬送方向下流側には定着装置６０などが設けられている。給紙部５０は、所定サイズの記録シートＰを積層収容しておくための給紙カセット５１と、この記録シートＰを給紙カセット５１から繰り出すための給紙ローラ５２と、記録シートＰを繰り出すタイミングをとるためのレジストローラ５３などを備える。
【００１８】
感光体ドラム３２は、上記露光を受ける前にクリーナ３３で感光体表面の残留トナーを除去され、さらにイレーサランプ（不図示）に照射されて除電された後、帯電チャージャ３６により一様に帯電されており、このように一様に帯電した状態で露光を受けると、感光体ドラム３２の表面の感光体に静電潜像が形成され、現像ユニット３７により現像されてトナー像が形成される。このトナー像は、当該作像動作と同期して給紙部５０から給紙されてきた記録シートＰ上に転写位置においてドラム・転写チャージャ間の電荷付与でトナー像を記録シートＰに転写される。トナー像が転写された記録シートＰは、除電チャージャ４２によりドラムから引き剥がされて定着装置６０に搬送され、定着装置６０においてトナーが熱定着された後、排紙トレイ６１上に排出され、これにより原稿の画像データに基づく画像形成が終了する。
【００１９】
図２は、上記画像形成ユニット３０およびその駆動装置７０Ａを、図１の上方向から見たときの図であり、簡易化のため帯電チャージャ３６などは省略されている。
【００２０】
駆動装置７０Ａにおいて、装置本体の後側フレーム２には、軸受３を介してモータ７１の駆動軸７２が回動自在に取着されるとともに、軸受４を介して駆動軸７３が回動自在に取着されている。駆動軸７２には歯車７４が取着され、駆動軸７３には歯車７５が取着されており、両歯車７４，７５を噛み合わせ、モータ７１の駆動力を駆動軸７３に伝達するようになっている。この駆動軸７３の画像形成ユニット３０側端部には、感光体ドラム３２に駆動力を伝達するために、Ｖ字山状の係合部７３１が形成されている。
【００２１】
画像形成ユニット３０において、プロセスケース３８に収納される感光体ドラムカートリッジ３１は、感光体ドラム３２と、カートリッジケース３４と、コイルバネ３５などからなる。感光体ドラム３２に固着された軸３２１の駆動装置７０Ａ側端部、すなわち画像形成ユニット３０装着方向Ｘ端部には、上記係合部７３１と同軸上に係合するＶ字溝状の係合部３２２が形成されている。カートリッジケース３４は、感光体ドラム３２に固着された軸３２１を回動可能にかつ感光体ドラム３２を軸方向に移動可能に保持する一対の腕３４１，３４２を備え、クリーナ３３の先端が感光体ドラム３２表面に均一に当接するように支持するとともに、クリーナ３３で掻き取られた排トナーをその内部に貯留するようになっている。なお、カートリッジケース３４の前側側壁には、カートリッジケース自体の回転を防止するため、ピン３４３が立設されている。
【００２２】
上記コイルバネ３５は、感光体ドラム３２の前側端部と腕３４１との間の軸３２１回りに配設されている。このコイルバネ３５のバネ力は、画像形成ユニット３０の非装着時には腕３４１と感光体ドラム３２の前側端部との間隔を押し広げて、感光体ドラム３２の後側端部を腕３４２に当接させる、すなわち、感光体ドラム３２を軸心方向移動可能範囲の片側に片寄せする程度のＦａ１，Ｆｂ１に、また、画像形成ユニット３０の装置本体への装着時においては駆動装置７０Ａへの衝撃を吸収する程度のＦａ２，Ｆｂ２に、かつ感光体ドラム３２の駆動時においては感光体ドラム３２を装着方向Ｘに付勢し、感光体ドラム３２の軸３２１の係合部３２２と駆動軸７３の係合部７３１との係合状態が変化しない程度のＦａ３，Ｆｂ３（Ｆａ１，Ｆｂ１＜Ｆａ２，Ｆｂ２＜Ｆａ３，Ｆｂ３）に設定されている。
【００２３】
プロセスケース３８の後側側壁には、駆動装置７０Ａの駆動軸７３を挿通するための挿通孔３８１が設けられ、前側側壁には、感光体ドラム３２の軸３２１を挿通し、軸３２１を回動可能に保持する軸受３８２と、カートリッジケース３４に立設されたピン３４３を嵌挿するための嵌挿孔３８４と、レバー３９１側に突出するヒンジ部３８５とが設けられる。
【００２４】
なお、装置本体の前側フレーム５には、プロセスケース３８を感光体ドラム３２の軸と直交する方向に位置決めするため、位置決めピン６が取着されており、上記ヒンジ部３８５には、位置決めピン６を嵌挿するための嵌挿孔３８６が形成される。
【００２５】
次いで、画像形成ユニット３０の着脱時の動作について説明する。
例えば、感光体ドラム３２の寿命のために、感光体ドラムカートリッジ３１を交換して、装置本体に画像形成ユニット３０を装着するような場合、図２（ａ）に示すように、感光体ドラムカートリッジ３１のピン３４３をプロセスケース３８の嵌挿孔３８４に、感光体ドラム３２の軸３２１を軸受３８２の孔に差し込んで、感光体ドラムカートリッジ３１をプロセスケース３８内に収納する。なお、現像ユニット３７などは、プロセスケース３８に対して個別に位置決め固定されている。
【００２６】
レバー３９１（図１参照）が矢印方向に押し上げられた状態で、画像形成ユニット３０を装着方向Ｘに押し込めると、プロセスケース３８に帯同して感光体ドラム３２も装着方向Ｘに押し込められ、図２（ｂ）に示すように、装置本体に固定された駆動軸７３の係合部７３１が挿通孔３８１からプロセスケース３８内に進入して、この係合部７３１と軸３２１の係合部３２２とが係合され、軸３２１と駆動軸７３とが同軸上に直接連結される。したがって、感光体ドラムカートリッジ３１にコイルバネ３５を設けるという簡易かつ安価でコンパクトな構成でありながら、感光体ドラム３２が、装置本体を基準として高精度に位置決めされる。しかも、駆動軸７３に軸３２１が連結されるとき、コイルバネ３５のバネ力がＦａ１，Ｆｂ１と小さいため、連結時の衝撃を吸収することもできる。
【００２７】
軸３２１と駆動軸７３とが連結された後、画像形成ユニット３０がさらに押し込められると、軸３２１が位置決めされているので、感光体ドラム３２の装着方向Ｘへの移動が阻害され、位置決め後のスライド分だけコイルバネ３５が押し縮められようとしてバネ力がＦａ２，Ｆｂ２に増大する。このため、コイルバネ３５は、感光体ドラム３２を軸３２１を介して装置本体側へ押しつける一方、カートリッジケース３４を装着方向Ｘの反対方向に移動させる。この結果、カートリッジケース３４の腕３４１は、プロセスケース３８の軸受３８２側に相対的に移動し、当接する。この際、嵌挿孔３８６に位置決めピン６が嵌挿され、プロセスケース３８が感光体ドラム３２の軸と直交する方向に位置決めされる。
【００２８】
さらに、腕３４１が軸受３８２に当接した後、画像形成ユニット３０がさらに押し込められると、ヒンジ部３８５が前側フレーム５に当接し、それ以上画像形成ユニット３０を装着方向Ｘに押し込めなくなる。この状態で、レバー３９１が図１の矢印と反対方向に回転される。これによって、ヒンジ部３８５がレバー３９１と前側フレーム５とで挟まれ、プロセスケース３８が装着方向Ｘに位置決め固定される。プロセスケース３８が位置決め固定されると、カートリッジケース３４の腕３４１がコイルバネ３５のバネ力Ｆｂ３によって軸受３８２に当接されるため、カートリッジケース３４を、装置本体を基準として感光体ドラム３２に対しても装着方向Ｘに位置決め固定することができる。
【００２９】
したがって、このような二重構造の構成であっても、簡易かつ安価でコンパクトな構成により、装置本体の駆動軸７３、プロセスケース３８の軸受３８２によってのみ感光体ドラム３２と、カートリッジケース３４の装置本体を基準として装着方向Ｘの位置を高精度に位置決めすることができ、感光体ドラム３２、カートリッジケース３４そして装置本体とは常に同じ位置関係を保つことができる。しかも、画像形成ユニット３０の固定装着時には、コイルバネ３５が押し縮められてバネ力がＦａ３，Ｆｂ３にまで増大するため、モータ７１から感光体ドラム３２への駆動力伝達時に係合部７３１，３２２の係合が外れたり、バックラッシュなどが生じることもなく、駆動力が正確に伝達され、感光体ドラム３２に回転ムラが発生するのを防止でき、画像形成精度を高精度に維持することができる。
【００３０】
装置本体から画像形成ユニット３０を取り外す場合は、レバー３９１を矢印方向に回動する。すると、プロセスケース３８の軸受３８２が腕３４１を介してコイルバネ３５のバネ力Ｆｂ３で押されているので、プロセスケース３８が装着方向Ｘとは反対側、すなわち手前側に押し出され、コイルバネ３５による軸受３８２へのバネ力とともに装置本体へのバネ力とがＦａ１，Ｆｂ１にまで解放され、画像形成ユニット３０が図２（ａ）の状態に戻る。したがって、手前側に押し出された画像形成ユニット３０を容易に引き出し、取り外すことができる。
【００３１】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における、上記画像形成ユニット３０およびその駆動装置７０Ｂを示す図であり、簡易化のため帯電チャージャ３６などは省略されている。
この実施の形態２においては、画像形成ユニット３０は実施の形態１と同様であるが、駆動装置７０Ｂは、モータ７１の駆動軸７２の先端に係合部７３１が形成され、感光体ドラム３２をダイレクト駆動するように構成されている。したがって、駆動装置７０Ｂの構成をさらに小型化することができるとともに、歯車の噛合振動をなくすことができるので、画像形成精度をさらに高めることができる。さらに、ダイレクト駆動であっても、軸３２１が駆動軸７２に連結されるときの衝撃をコイルバネ３５によって吸収することもできる。
【００３２】
（変形例）
以上、本発明に係る画像形成装置を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明の内容が、上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例が考えられる。
【００３３】
▲１▼ 上記実施の形態１，２においては、付勢手段としてコイルバネ３５を用いたが、板バネなどの弾性部材や、ダンパーなどの付勢力を与えられる機能を有するものであればよい。
【００３４】
▲２▼ また、上記実施の形態１，２においては、現像ユニット３７をプロセスケース３８に対して位置決めするようにしたが、現像ユニット３７をカートリッジケース３４に対して取り外し可能にするとともに、位置決め固定してもよい。この場合には、現像ユニット３７は、カートリッジケース３４の位置決めとともに装着方向Ｘに位置決めされることになる。
【００３５】
▲３▼ また、上記実施の形態１，２においては、感光体ドラム３２をクリーナ３３と一体化したが、現像ユニット３７など他の部材と一体化するようにしてもよい。
【００３６】
▲４▼ また、上記実施の形態１，２においては、画像形成ユニット３０を２重構造の構成にしたが、プロセスケース３８を含まない構成にも適用できる。
【００３７】
▲５▼ さらに、上記実施の形態では、複写機について説明したが、レーザプリンターなど他の画像形成装置にも適用できる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る画像形成装置によれば、装置本体に対し、少なくとも感光体ドラムを含む画像形成ユニットが、当該感光体ドラムの軸方向に着脱可能に取り付けられ、その装着状態において感光体ドラムの回動軸の一端部と装置本体側の駆動装置の駆動軸の端部を同軸上に係合させて駆動する構成を有する画像形成装置において、前記画像形成ユニットが、前記感光体ドラムをその軸方向に移動可能に保持すると共にクリーナを保持するカートリッジケースと、前記カートリッジケースに対し当該感光体ドラムをその回動軸と共に、前記駆動軸との係合部側に付勢する付勢手段とを有する感光体ドラムカートリッジと、前記感光体ドラムカートリッジを、着脱可能で、かつ、当該感光体ドラムの軸方向に移動可能に収納するプロセスケースと、前記プロセスケースを、前記装置本体に対して感光体ドラムの軸方向に位置決めする位置決め部材とを備えるので、簡易な構成で、感光体ドラムを画像形成装置本体に対し軸方向に高精度に位置決めすることができ、さらに、当該軸方向におけるカートリッジケースとプロセスケースの位置決めも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る複写機の構成を示す図である。
【図２】上記複写機に装着されるイメージングユニットおよびその駆動装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係るイメージングユニットおよびその駆動装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 複写機
２ 後側フレーム
３，４ 軸受
５ 前側フレーム
６ 位置決めピン
３０ 画像形成ユニット
３１ 感光体ドラムカートリッジ
３２ 感光体ドラム
３３ クリーナ
３４ カートリッジケース
３６ 帯電チャージャ
３５ コイルバネ
３７ 現像ユニット
３８ プロセスケース
７０Ａ，７０Ｂ 駆動装置
７１ モータ
７２，７３ 駆動軸
７４，７５ 歯車
３２１ 軸
３２２，７３１ 係合部
３４１，３４２ 腕
３４３ ピン
３８１ 挿通孔
３８２ 軸受
３８４，３８６ 嵌挿孔
３８５ ヒンジ部
３９１ レバー
ＩＲ イメージリーダ部
ＰＲ プリンタ部
Ｘ 装着方向
Claims (1)
- 装置本体に対し、少なくとも感光体ドラムを含む画像形成ユニットが、当該感光体ドラムの軸方向に着脱可能に取り付けられ、その装着状態において感光体ドラムの回動軸の一端部と装置本体側の駆動装置の駆動軸の端部を同軸上に係合させて駆動する構成を有する画像形成装置において、
前記画像形成ユニットは、
前記感光体ドラムをその軸方向に移動可能に保持すると共に、クリーナを保持するカートリッジケースと、前記カートリッジケースに対し当該感光体ドラムをその回動軸と共に前記駆動軸との係合部側に付勢する付勢手段とを有する感光体ドラムカートリッジと、
前記感光体ドラムカートリッジを、着脱可能で、かつ、当該感光体ドラムの軸方向に移動可能に収納するプロセスケースと、
前記プロセスケースを、前記装置本体に対して感光体ドラムの軸方向に位置決めする位置決め部材と
を備えることを特徴とする画像形成装置。
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