JP3768706B2 - 電子写真画像形成装置 - Google Patents

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    • G03G2221/1651Mechanical means for facilitating the maintenance of the apparatus, e.g. modular arrangements and complete machine concepts for connecting the different parts
    • G03G2221/1657Mechanical means for facilitating the maintenance of the apparatus, e.g. modular arrangements and complete machine concepts for connecting the different parts transmitting mechanical drive power

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はプロセスカートリッジを着脱可能な電子写真画像形成装置に関する。
【0002】
ここで、電子写真画像形成装置とは、電子写真画像形成方式を用いて記録媒体に画像を形成する物である。そして、電子写真画像形成装置の例としては、例えば電子写真複写機、電子写真プリンタ(例えばレーザービームプリンタ、LEDプリンタ等)ファクシミリ装置及びワードプロセッサ等が含まれる。
【0003】
また、プロセスカートリッジとは、帯電手段、現像手段またはクリーニング手段と電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とする物である。及び帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも1つと電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体に着脱可能とするものである。更に、少くとも現像手段と電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化して装置本体に着脱可能とするものをいう。
【0004】
【従来の技術】
従来、電子写真画像プロセスを用いた画像形成装置においては、電子写真感光体及び前記電子写真感光体に作用するプロセス手段を一体的にカートリッジ化して、このカートリッジを画像形成装置本体に着脱可能とするプロセスカートリッジ方式が採用されている。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サービスマンによらずにユーザー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た。そこで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。
【0005】
このようなプロセスカートリッジは感光体ドラムをカートリッジフレームに回転自在に支持すると共に装置本体から回転力を受ける回転力受け部を有する。この装置本体の駆動部材と感光体ドラムの心合せを行うため従来はカートリッジフレームと装置本体の関係位置を決めて行なっていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述従来の技術を更に発展させたものである。
【0007】
本発明はプロセスカートリッジの電子写真感光体ドラムと画像形成装置本体の駆動部材が直接心合わせされると共にプロセスカートリッジと画像形成装置本体の駆動伝達が電子写真感光体ドラムの軸心回りで行われ得るプロセスカートリッジを着脱可能な電子写真画像形成装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
主要な本発明は請求項と対応する番号を付して示せば以下のとおりである。
【0014】
本出願に係る発明はプロセスカートリッジを着脱可能で記録媒体に画像を形成する電子写真画像形成装置において、
(a)モータと、
(b)前記モータからの駆動力を受けるギアと、
(c)前記ギアと一体で回転するギア軸と、
(d)電子写真感光体ドラムと、
前記電子写真感光体ドラムに作用するプロセス手段と、
前記電子写真感光体ドラムの軸線方向の一方端に設けられた、前記電子写真感光体ドラムに前記駆動力を伝達するためのドラムフランジであって、前記電子写真感光体ドラムの中心軸線と同軸線上に突出して設けられたねじれた正三角柱のカップリング凸部を有するドラムフランジと、
前記カップリング凸部から突出する突出軸であって、前記電子写真感光体ドラムの中心軸線と同軸線上に設けられた突出軸と、
を有するプロセスカートリッジを、前記電子写真感光体ドラムの軸線方向から前記電子写真画像形成装置の装置本体に取り外し可能に装着するためのガイドレールと、
(e)前記ギア軸の軸線方向の一端側に設けられた芯決め部であって、前記プロセスカートリッジを前記装置本体に装着した際に、前記突出軸と嵌合する中心穴を有する芯決め部と、
(f)前記芯決め部に対して周方向に微小移動可能に設けられた、前記駆動力を前記ドラムフランジに伝達するためのカップリング凹であって、前記プロセスカートリッジを前記装置本体に装着して前記ギアが回転した際に、前記カップリング凸部と係合して前記カップリング凸部と前記軸線方向に引き合う、断面が正三角形のねじれた穴を有し、前記カップリング凸部と回転中心が一致するカップリング凹と、
を有することを特徴とする電子写真画像形成装置である。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【0019】
以下の説明で長手方向とは記録媒体の搬送方向に交叉する方向で記録媒体に平行な方向をいう。また左右とは記録媒体の搬送方向で見ての左右である。また、プロセスカートリッジの上とはプロセスカートリッジの装着状態における上をいう。
【0020】
図1は本発明の適用される画像形成装置を表わす図面である。この画像形成装置は、像担持体である感光体ドラム上にトナー像を形成する画像形成部31Y,31M,31C,31BKと、そのトナー像を一担転写する中間転写ベルト4a及びそのベルト4a上のトナー像を記録媒体2に転写する転写手段である二次転写ローラ40、記録媒体2を中間転写ベルト4aと二次転写ローラ40間へ送り出す給紙手段及び転写手段へ記録媒体2を搬送する給送手段、定着手段、排紙手段を具備する。
【0021】
以下画像形成について説明する。
【0022】
図に示すように画像形成装置には複数枚の記録媒体(例えば、記録紙、OHPシート、布等)2を積載収納する給紙カセット3aが着脱自在に装着されている。ピックアップローラ3bにより給紙カセット3aから給送された記録媒体2はリタードローラ対3cにより一枚ずつに分離され、搬送ローラ3d,3fによってレジストローラ対3gに搬送される。
【0023】
記録媒体2が搬送された時には、レジストローラ対3gは回転を停止しており、これのニップに突き当てられることにより記録媒体2は斜行を矯正される。
【0024】
像担持体を含むプロセスカートリッジBY,BM,BC,BBには、4ドラムフルカラー方式の場合、図のごとくイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4つが並列配置されている。各々のプロセスカートリッジBY,BM,BC,BBに対し、それぞれ光学走査系が1Y,1M,1C,1BKが設けられ、画像信号により各色ごとの感光体ドラム上にトナー像が形成された後、転写ローラ4(4Y,4M,4C,4BK)により図示矢印方向に走行する中間転写ベルト4a上に各色トナーが重ねて転写される。
【0025】
この後、記録媒体2は所定のタイミングで、2次転写ローラ40に送り出され、中間転写ベルト4a上のトナー像が記録媒体2上へ転写され、定着器5で定着された後、排出ローラ対3h,3iにより排出され、装置本体14上のトレー6に積載される。
【0026】
上記画像形成部31Y,31M,31C,31BKは光学走査系1Y,1M,1C,1BKを除いて夫々がプロセスカートリッジBY,BM,BC,BBを構成している。プロセスカートリッジの構成は同様であるのでプロセスカートリッジBYについてのべる。
【0027】
図2に示すようにプロセスカートリッジBYは感光体ドラム7の周囲に帯電手段、露光部、現像手段、転写開口を配設したものである。この実施の形態では磁性キャリア粉を有する二成分現像剤を用いている。そこで本発明の実施の形態に用いられる感光体ドラム7としては、通常用いられている有機感光体等を用いることができるが、望ましくは、有機感光体上にその抵抗が102〜1014Ω・cmの材質を有する表面層を持つものや、アモルファスシリコン感光体などを用いると、電荷注入帯電を実現でき、オゾン発生の防止、ならびに消費電力の低減に効果がある。また、帯電性についても向上させることが可能となる。
【0028】
そこで本実施の形態においてはアルミニウム製のドラム基体上に負帯電の有機感光体を設けた感光体ドラム7を用いた。
【0029】
帯電手段は、磁性キャリアを用いた磁気ブラシ帯電器8である。
【0030】
この帯電器8は回転自在に支持された中空円筒形の帯電ローラ8a内に固定のマグネット8bを配してある。転写後、感光体ドラム7上に残留したトナーは図示矢印方向に回転する帯電器8に取り込まれる。
【0031】
現像手段は本実施の形態では2成分現像剤を接触状態にして現像する方法(2成分非接触現像)を採用した。
【0032】
図2には本実施の形態において用いた2成分磁気ブラシ現像用の現像手段10が示されている。現像スリーブ10dは中空円筒形であって回転自在に支持されている。現像スリーブ10d内には固定のマグネット10cが配設されている。現像スリーブ10dは感光体ドラム7と同方向に回転し、周面は感光体ドラム7の周面の移動方向に対して反対方向に移動する。感光体ドラム7と現像スリーブ10dは非接触で0.2〜1.0mm程度の隙間があけられていて、現像剤が感光体ドラム7に対して接触する状態で現像できるように設定されている。
【0033】
キャリアを混合されてトナーは両端を除く長手方向の隔壁10fで仕切られたケーシング内の撹拌スクリュー10g,10hで供給される。不図示のトナー供給容器から供給されたトナーは撹拌スクリュー10gの一端側へ落下して長手方向の一方向へ送られ乍ら撹拌され他端側の隔壁10fのない部分をとおり、撹拌スクリュー10hで一端側に移動して、ついで、一端側の隔壁10fのない部分をとおり撹拌スクリュー10hで送られ乍ら撹拌され、循環する。
【0034】
ここで感光体ドラム7に形成された静電潜像を、現像装置4を用いて2成分磁気ブラシ法により顕像化する現像工程と現像剤の循環系について以下説明する。まず、現像スリーブ10dの回転に伴いマグネット10cの極で汲み上げられた現像剤は、搬送される過程において、現像スリーブ10dに対して垂直に配置された規制ブレード10eによって規制され、現像スリーブ10d上に薄層形成される。ここで薄層形成された現像剤が、現像主極に搬送されてくると磁気力によって穂立ちが形成される。この穂状に形成された現像剤によって感光体ドラム7の静電潜像を現像し、その後反発磁界によって現像スリーブ10d上の現像剤は、現像容器10a内に戻される。
【0035】
現像スリーブ10dには図示しない電源から直流電圧及び交流電圧が印加される。一般に二成分現像法においては交流電圧を印加すると現像効率が増し、画像は高品位になるが、逆にかぶりが発生しやすくなるということも生じる。このため、通常、現像スリーブ10dに印加する直流電圧と感光体ドラム7の表面電位間に電位差を設けることによって、現像時に非画像領域にトナーが付くのを防止する。
【0036】
このトナー像は、ついで中間転写装置4により中間転写ベルト4aに転写される。中間転写装置4は無端状のベルト4aを駆動ローラ4b、従動ローラ4c、及び二次転写対向ローラ4dに巻掛け、図1中矢印方向に回動される。さらに転写ベルト4a内には転写帯電ローラ4Y,4M,4C,4BKを備え、各転写帯電ローラは、ベルト4aの内側から感光体ドラム7方向に加圧力を発生しつつ、高圧電源より給電されることで、ベルト4aの裏側からトナーと逆極性の帯電を行なうことにより感光体ドラム7上のトナー像を順次中間転写ベルト4aの上面に転写する。
【0037】
中間転写ベルト4aとしてはポリイミド樹脂からなるものを用いることができる。ベルト4aの材質としてはポリイミド樹脂に限定されるものではなく、誘電体例えばポリカーボネイト樹脂や、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリウレタン樹脂などのプラスチックや、フッ素系、シリコン系のゴムを好適に用いることができる。
【0038】
トナー像転写後の感光体ドラム7の面には転写残トナーが残留している。この転写残トナーをそのまま帯電器を通過させると、残画像部分のみ帯電電位が低下したり、次の画像上で前画像部分が薄くなったり濃く現われたりする現象(以下ゴーストと称する)が発生してしまう。感光体ドラム7と接触した帯電磁気ブラシ下を転写残トナーが通過しても、ほとんどの場合前画像の形状をとどめたままである。そこで、感光体ドラム7の回転に伴い、帯電領域に到達した転写残トナーを磁気ブラシ帯電器8に取り込み前画像の履歴を消してしまうことが必要になる。このとき、交流電圧を磁気ブラシ帯電器8に印加すると感光体ドラム一帯電器間の電界による振動効果によって、帯電器へのトナーの取り込みが容易に行なわれる。ここで、感光体ドラム7上の転写残トナーは転写時の剥離放電等により、極性が正のものと負のものが混在していることが多いが、磁気ブラシ帯電器8への取り込み易さを考えると転写残トナーは正帯電されていることが望ましい。
【0039】
本実施の形態では、中間転写装置4と磁気ブラシ帯電器8との間の感光体ドラム7に導電性ブラシ11を当接させ、帯電バイアスと逆極性のバイアスを印加する。正極性の転写残トナーは磁気ブラシ帯電器8を通過し、負極性の転写残トナーは一時的に導電性ブラシ11に捕獲され、除電された後に再び感光体ドラム7上に送り出される。これにより転写残トナーは磁気ブラシ方向へより取り込まれやすくなる。
【0040】
(プロセスカートリッジのフレームの構成)
このプロセスカートリッジB(BY,BM,BC,BB)は電子写真感光体ドラム7と現像手段10とを現像フレーム12でもって一体的に構成した現像ユニットDに、帯電ローラ8a、規制ブレード8c、帯電ブラシ11等を帯電フレーム13でもって一体的の帯電ユニットCとしてユニット毎組付ける。更に、長手方向両端より前部カバー16、後部カバー17(図4参照)でもって現像ユニットDと帯電ユニットCの位置決めと結合を行うものである。
【0041】
なお図2に示すようにシャッター18が(a)位置から(b)位置間で転写開口13nを開閉するように設けてある。なお、転写開口13nは現像フレーム12と帯電フレーム13間に設けてある。このシャッター18はプロセスカートリッジBを機外へ取り外した際に閉じて感光体ドラム7の外光による曝射と、取扱上傷がつくことを防止し、装置本体14へ装着した際に開いて感光体ドラム7が中間転写ベルト4aに接するようにするものである。
【0042】
また、導電性ブラシ11にはバイアスが印加されるため、中間転写装置4側の端部には転写残トナーが電気的に付着する。導電性ブラシ11に格別に多く付着した場合に、トナーはプロセスカートリッジの取り外しや移動などの振動によって落下するため、交換の際にユーザーの手や服、あるいはプロセスカートリッジを置いた机上や床上を汚してしまう。このことを防止するためにもシャッター18は有効である。
【0043】
図3から図7はプロセスカートリッジB(BY,BM,BC,BB)の投影図である。ここで図3は正面図、図4は右側面図、図5は左側面図、図6は平面図、図7は背面図である。図8から図10まではプロセスカートリッジBの外観斜視図である。ここで図8は前斜めより見る斜視図、図9は後斜めから見る斜視図、図10は底面図となる側を上向きにして後斜めから見る斜視図である。なお、図3から図10まではシャッター18の図示を省略してある。
【0044】
図2に示すように帯電ユニットCは帯電ローラ8a、規制ブレード8c、導電性ブラシ11を帯電フレーム13により一体的に構成してある。図2、図4、図8、図9、図10に示すように帯電フレーム13はプロセスカートリッジBの外装の一部を構成している。帯電フレーム13の下縁13aは図2、図10に示すように感光体ドラム7に近接して間隔をあけて長手方向に感光体ドラム7に平行している。そしてこの下縁13aからプロセスカートリッジBの外装をなすようにほぼ垂直な上下壁13bを有し、上部で弯曲して角部13cを設けてある。角部13cからほぼ水平な方向に天板部13dを有し、断面ほぼ鍵形であり、天板部13dの下方は空間であって長手方向の両端部に部材取付部13e,13fが一体に成形されている。
【0045】
図11は帯電ユニットCを内側から見る側面図である。帯電フレーム13のプロセスカートリッジBの装着方向(長手方向に装置本体14の正面から装着する)の手前側の一方端には帯電ローラ軸受22及び端部カバー23が共締めしてねじ止めされている。また他方端にはギアユニット24がねじ止め固定されている。
【0046】
図12は帯電ユニットCの規制ブレード8c及びその支持板金8dを外して内側から見る側面図である。部材取付部13e,13fの側面を段で高くしたブレード取付座部13gは図12に示すように規制ブレード8c両端の接する平面にめねじ13h、ダボ13iが夫々設けてある。この座部13gより後退した平面には長手方向に例えばスポンジのようなシール材21gが貼りつけてある。また、帯電ローラ8aの両端部のシール部8a1の周方向に沿って現像剤の軸方向外側への洩れを防止するためフエルトのようなシール材21bが貼り付けてある。従って帯電フレーム13の帯電ローラ8a両端のシール部8a1に対向する部分は帯電ローラ8aと同一中心の円弧形である。
【0047】
金属製の規制ブレード8cは図2に示すように帯電ローラ8aと隙間をおいており、小ねじ8jによって支持板金8dに固定されている。支持板金8dは溝形断面を有し、帯電フレーム13の座部13gのダボ13iに嵌め込まれると共に支持板金8dの穴を挿通して小ねじ8kを座部13gのめねじ13hにねじ込むことによって支持板金8dと座部13gが当接すると共にシール材21aが支持板金8dによって圧縮される。又、支持板金8dによってシール材21bの座部13g近くが圧縮される。支持板金8dは極めて剛性が高く、両端を帯電フレーム21に固定することにより帯電フレーム21が補剛される。この支持板金8dの裏側には部材取付部13e,13f間で長手方向にわたる裏部材25(図2、図12参照)が配され、支持板金8dに固定されている。
【0048】
(帯電ユニットの装着)
帯電ユニットCは図2に示す揺動中心SCを中心に揺動可能に現像フレーム12に支持されている。このため図11に示すように帯電フレーム13の長手方向の奥側である一端に固定したギアユニット24のギアケース26には前記揺動中心SC上に円筒形軸部26aが設けられると共に長手方向の他端の端部カバー23には揺動中心SC上に円筒形の穴23aが設けられている。
【0049】
現像フレーム12は図2に示すように前述の撹拌スクリュー10g,10hを隔壁10fの両側に収容すると共に規制ブレード10eを取りつけるための座部12eを有する下部12fと、プロセスカートリッジBの装着方向から見て左側の外装部をなす側部12gと、長手方向両端に図13、図14、図17、図18に示すように端板部12h(奥側)、12i(手前側)を有する。一方の端板部12hには前記帯電ユニットCの円筒軸部26aを軸受を介して回動可能にするための穴12jを有する。他方の端板部12iには帯電フレーム13の穴23aと同径の穴12mが設けられている。そこで現像フレーム12の端板部12hの穴12jに帯電ユニットCの円筒軸部26aを挿入された状態で帯電ユニットCの円筒形嵌合穴23を現像フレーム12の端板部12iの穴12mに合せる。そして、プロセスカートリッジBの装着方向から見て奥側の後部カバー17を現像フレーム13の端部に一致するように位置合せをすると、該後部カバー17の内部側で長手方向に突出する中空円筒形軸支部17a(図11、図15参照)の外周が現像フレーム12の穴12jに嵌合すると同時にその内周が帯電ユニットCの円筒軸部26aに嵌合する。又、現像フレーム12の端板部12iに設けた穴12mに嵌合して突出する支持軸27が(図11、図14参照)が帯電ユニットCの穴23aに嵌合する。これによって、帯電ユニットCは一端側の円筒軸部26aが端部カバー17に回動可能に支持されると共に他端側の穴23aが現像フレーム12に回動可能に支持される。
【0050】
図6、図8に示すように現像フレーム12の上部では側板12g上部のガイド部12aの内側、端板部12h,12iに周縁を当接して小ねじ28により天板29が固定されている。
【0051】
図2に示すように天板29にはばね座29aが長手方向の2個所に設けられている。このばね座29aに保持された圧縮コイルばね30が、天板29と帯電フレーム13間に縮設されている。このばね30のばね力で帯電ユニットCは揺動中心SCを中心にして図2において時計回りに付勢されている。
【0052】
図11に示すように帯電ローラ8aの端部を縮径して回転中心回りに設けたジャーナル部8a2には回転自在にスペーサコロ8nが嵌入している。スペーサコロ8nは上記圧縮コイルばね30のばね力で感光体ドラム7の画像領域外に圧接している。このような構成により感光体ドラム7と帯電ローラ8a間には隙間が設けられていて、帯電ローラ8aと感光体ドラム7の対向部を通過しようとする転写残トナーを帯電ローラ8aの周面の移動方向を感光体ドラム7の周面の移動方向と反対にして帯電バイアスを加えて捕捉するようになっている。
【0053】
上記において、揺動中心SCと帯電ローラ8aの中心を結ぶ線と、帯電ローラ8aと感光体ドラム7の中心を結ぶ線はほぼ直角である。
【0054】
図2に示すように現像スリーブ10dは現像フレーム12に対してSLv加圧中心を中心にして揺動可能に取り付けられている。図17に示すように現像スリーブ10dの両側の縮径されたジャーナル部10d1には現像スリーブ10dよりも現像隙間だけ大きい半径を有するスペーサコロ10jが嵌合している。スペーサコロ10jの外側にはジャーナル10d1を嵌合した揺動アーム31が設けてある。
【0055】
図18は揺動アーム32の側面附近を示す現像スリーブ10dに対して直角な断面図である。現像フレーム12の両端板部12h,12iに対して長手方向に圧入された支持軸33に揺動アーム32の根本が揺動可能に支持されている。揺動アーム32の前記支持軸33からみてほぼ真上には軸受穴32aが設けられ、その上方にはストッパ部32bが設けられている。支持軸33の中心である加圧中心SLvと軸受穴32aの中心を結ぶ線に対してほぼ直角な線上にばね座37cが設けられている。
【0056】
揺動アーム31の軸受穴32aには現像スリーブ10dの両端のジャーナル部10d1が回転自在に支持されている。ばね座32cと現像フレーム12の端板部12h,12iに設けたばね座12nとの間には圧縮コイルばね35が縮設してある。これによって、現像スリーブ10dは感光体ドラム7に向って加圧中心SLvを中心に回動して加圧されスペーサコロ10jは感光体ドラム7の画像領域外の端部に圧接して、現像スリーブ10dと感光体ドラム7との間に所定の隙間(0.2〜1.0mm)が保たれる。
【0057】
上記ストッパ部32bは組立分解時に現像スリーブカバー36に当ることによって揺動アーム31が図18において外方へ回り込むのを防止している。従って組立状態のプロセスカートリッジBにおいては、ストッパ31bと現像スリーブカバー36とは当接していない。なお現像スリーブカバー36は長手方向で両側の揺動アーム32間に延在しており、現像フレーム12にねじ止めされている。
【0058】
(プロセスカートリッジの画像形成装置本体への着脱構成)
プロセスカートリッジBの上部の着脱方向から見て左右には図3、図7等に示すようにフランジ状のガイド部12a,29bが設けられており、このガイド部12a,29bは図1の紙面に直角方向に設けた不図示のガイドレールに係合し画像形成装置本体14に着脱される。
【0059】
上記プロセスカートリッジBが装置本体14に装着された際に装置本体14に設けた不図示の高圧電源に通じる装置本体側の各接点に夫々接続される接点が設けてある。
【0060】
図3、図8に示すようにプロセスカートリッジBの装着方向から見て手前側には感光体ドラム7に通じるドラムアース接点101が設けられている。また図7、図9、図10に示すようにプロセスカートリッジBの装着方向から見て奥側には導電性ブラシ11に通じる導電性ブラシ接点102、帯電ローラ8aに通じる帯電バイアス接点103、現像スリーブ10dに通じる現像バイアス接点104が設けられている。なお、導電性ブラシ接点102、帯電バイアス接点103、現像バイアス接点104を設けた側と同じプロセスカートリッジBの装着方向から見て奥側にはI.C.付コネクタ105が設けられており、プロセスカートリッジBを装置本体14へ装着された際に装置本体側の不図示のコネクタと結合され、装置本体側の制御装置は、装着されたプロセスカートリッジBの使用履歴をI.Cコネクタ105に書き込み、或は読み出して制御に用いる。
【0061】
プロセスカートリッジBの装着方向から見て奥側の端面には長手方向の軸を中心に回転する軸継手となった3つの駆動力受け部が設けてある。プロセスカートリッジBが装置本体へ装着されると、3つの駆動力受け部は装置本体14の駆動部材と連結される。
【0062】
図7に示すように、プロセスカートリッジBの奥側の端面には夫々端面から退いた位置にドラムカップリング37d、帯電部カップリング38、現像部カップリング39が外部にのぞんで設けてある。
【0063】
(感光体ドラムの支持及び駆動手段)
ドラムカップリング37dは感光体ドラム7の一端に固定されたドラムフランジ37の先端に形成されている。
【0064】
図19は感光体ドラム7の支持方法及び駆動方法を示す。感光体ドラム7は中空円筒形のアルミ筒の外周に感光層を設けたドラム筒7aの一方端に駆動側ドラムフランジ37が嵌入固定され、他方端には非駆動側ドラムフランジ41が嵌入固定されている。これらのドラムフランジ37,41の中心に嵌入するドラム軸42の一端は現像フレーム12の端板部12iに設けたドラム貫通穴12bを挿通している。ドラム軸42の直径をわたる穴に圧入されたピン43は非駆動側ドラムフランジ41の中心穴から半径方向に向って設けた溝41aに丁度嵌合している。ドラム軸42とドラム筒7aを電気的に導通させるための導電性ばね44が非駆動側ドラムフランジ41の内側端面に固定されている。この固定方法はドラムフランジ41に設けたダボ41bに導電性ばね44を嵌め込み、該ダボ41bを溶融固化することによっている。導電性ばね44の一端はドラム筒7a内周に弾力で圧接し、他端はドラム軸42に弾力で圧接している。
【0065】
現像フレーム12の端板部12iに取り付けたドラムアース接点101の一端がドラム軸42に弾力で接している。このドラムアース接点101は現像フレーム12に配設され他端はプロセスカートリッジBの外部の面に出て外部接点となっている。
【0066】
組立のために、端板部12iのドラム軸支持穴12bから半径方向に設けた溝12cはピン43が軸方向へ通りぬけることができる。
【0067】
駆動側ドラムフランジ37はドラム筒7aに嵌合する取付部37a、ドラム筒7a端に接するつば37b、つば37bから縮径したジャーナル部37c、ジャーナル部37cの端面中心部から軸方向へ凸部となったカップリング凸部37dの順で軸方向にこれらが配列してある。駆動側ドラムフランジ37はプラスチック一体成形品である。
【0068】
ジャーナル部37cは現像フレーム12の端板部12hの穴12dに嵌入する後部カバー17に一体に設けた軸支部17aにカラー56を介して回転自在に嵌合している。
【0069】
カップリング凸部37dは図20に示すように、ドラム軸42を中心とするねじれた正三角柱である。この三角柱の外接円径はジャーナル部37cよりも直径が小さい。
【0070】
装置本体14に設けた駆動装置は固設されたモータ45と、モータ45のモータ軸に固定したピニオン46と、ピニオン46及び大歯車48と噛合い回転自在に支持された中間ギア47と、大ギア48と、大ギア48に固定されると共に端部に芯決め部57を剛結した大ギア軸49と、大ギア軸49を支軸する軸受51と、カップリング凹軸52とを有する。
【0071】
軸受51は大ギア軸49を軸方向に移動しないように支持している。カップリング凹部52aはねじれた正三角柱となる穴を有し、カップリング凸部37dと軸方向に係脱される。カップリング凸部37dとカップリング凹部52aは嵌合時に、カップリング凸部37dのねじれた正三角柱の稜線がカップリング凹部52aのねじれた三角柱の面に接触することにより、カップリング凸部37dとカップリング凹部52aは調心されて回転中心が一致する。芯決め部57カップリング凹52は微小移動可能な周方向ガタが設けられている。上記において、カップリング凹軸52はプロセスカートリッジB側へ最も移動した位置で位置を定められると共に、ばね力に抗して後退可能に支持されている(詳細な説明は省略する)。
【0072】
ドラム軸42の非駆動側の支持部分はドラム軸42が反駆動部側へ移動しない構成となっている。図に示すようにドラム軸42には軸用止め輪53が嵌入している。現像フレーム12の端板部12iに固定された前部カバー16に固定された軸受ケース54に収納された軸受55はドラム軸42に嵌入すると共に軸用止め輪53と軸受ケース54を軸方向の反対側で内外輪端面と接することによりドラム軸42の反駆動側への移動が止められている。一方感光体ドラム7はドラムフランジ37がジャーナル部37cに嵌入するカラー56を介して駆動側への移動を制限されている。上記構成で感光体ドラム7が軸方向に制限的に移動を許されるよう軸支部17aと軸受55間の距離は軸用止め輪53とカラー56の夫々軸支部17a、軸受55と対向する面間の距離よりも大きくしてある。
【0073】
このように駆動装置を構成してあるため、プロセスカートリッジBを画像形成装置本体14へ装着するとカートリッジフレーム(現像フレーム12、前部カバー16、後部カバー17)は装置本体14に対して長手方向の位置が定まる。そして、ドラム軸42の先端部分42aが芯決め部57の中心穴57aに嵌入すると共にカップリング凸部37dがカップリング凹部52aに嵌合する。そしてモータ45が回転すると、ピニオン46、中間ギア47、大ギア48が回転して大ギア軸49から芯決め部57を介してカップリング凹軸52が回転する。この回転によってカップリング凸部37dとカップリング凹部52aは互いにねじれて三角柱がねじ込み勝手となり、ドラムフランジ37とカップリング凹軸52は引き付け合うので、カップリング凸部37d先端がカップリング凹部52aの底面に接する。そこで位置決めされているカップリング凹軸52に対して、感光体ドラム7の軸方向位置が一定に定まる。
【0074】
そして、上記においてプロセスカートリッジBが装置本体14へ装着されてもカップリング凸部37dとカップリング凹部52aが嵌合しない場合には、カップリング凸部37dの端面がカップリング凹軸52の凹部52aの口部の縁を押してカップリング凹軸52をプロセスカートリッジBの方へ付勢しているばね力に抗して後退させている。したがって、プロセスカートリッジBを装着後、前回転時にカップリング凸部37dと凹部52aの位相が合った時点で瞬時に嵌合する。なお、上述においてカップリング凸部37dの端面とカップリング凹部52aの底を当接しないで、ドラムフランジ37のつば37bをカラー56を介して後部カバー17の軸支部17aに向けてカップリングの引込み力で寄せるようにしてもよい
実施の形態は、現像手段及びトナーを回収可能な帯電手段を感光体ドラムを一体のカートリッジとしたプロセスカートリッジについてのべたが、感光体ドラムのカートリッジ枠体に対する支持構成及び感光体ドラムの駆動力受け部と画像形成装置本体の駆動部材との係脱の構成はプロセスカートリッジ一般に適用可能である。
【0075】
ここでプロセスカートリッジとは、帯電手段、現像手段またはクリーニング手段と電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。及び帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも一つと電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体に着脱可能とするものである。更に、少なくとも現像手段と電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体に着脱可能とするものをいう。
【0076】
本発明の実施の形態をまとめると共に補足すれば以下のとおりである。
【0077】
第1は電子写真感光体ドラム7の軸方向に平行移動して画像形成装置本体14に着脱可能なプロセスカートリッジ14において、
一方端にカップリング37dを備えた電子写真感光体ドラム7と
前記電子写真感光体ドラム7に作用するプロセス手段と、
画像形成装置本体14の前記電子写真感光体ドラム7のカップリング37dから突出する突出軸42と、を有し
前記プロセスカートリッジBを画像形成装置本体14に着脱する際に前記カップリング37dを係脱する画像形成装置本体14のカップリング52aと同軸上に設けられた芯決め部57に設けた穴57aに前記突出軸42が係脱するプロセスカートリッジである。
【0078】
第2は第1において前記突出軸42は電子写真感光体ドラム7の中心を貫通して両端へ突出しているドラム軸42である。
【0079】
第3は画像形成装置本体14に着脱可能なプロセスカートリッジBにおいて、
電子写真感光体ドラム7と、
前記電子写真感光体ドラム7に作用するプロセス手段と、
前記電子写真感光体ドラム7の画像形成装置本体14のカップリング52aと係脱されるカップリング37dを有する一方端を回転自在に支持すると共にプロセス手段を支持するカートリッジフレーム12と、
電子写真感光体ドラム7の中心を貫通して両端部へ突出し他方端がカートリッジフレーム12に回転自在に支持され一方端が画像形成装置本体14の前記カップリング52aを有する駆動部材52と同軸上に設けられた芯決め部57の穴57aと係脱されるドラム軸42と、
を有するプロセスカートリッジである。
【0080】
第4は画像形成装置本体14に着脱可能なプロセスカートリッジBにおいて、
外周に感光層を有するドラム筒7aを有する電子写真感光体ドラム7と、
前記電子写真感光体ドラム7に作用するプロセス手段と、
前記電子写真感光体ドラム7及びプロセス手段を支持するカートリッジフレーム12と、
前記ドラム筒7aの一方端に固定されて、カートリッジフレーム12に回転自在に支持されるジャーナル部37cと被駆動側カップリング37dを有する駆動側フランジ37と、
前記ドラム筒7aの他方端に固定されたフランジ41と、
前記各フランジ37,41中心及びドラム筒7aを貫通してこれらを支持し両端部へ突出し、非駆動側の突出部をカートリッジフレーム12に回転自在に支持され駆動側の突出部が画像形成装置本体14の芯決め部57の中心穴57aに係脱するドラム軸42と、
を有するプロセスカートリッジである。
【0081】
第5から第7は夫々第1から第4の何れか1つにおいてのものであり、第5は前記プロセスカートリッジBとは、帯電手段8、現像手段10またはクリーニング手段と電子写真感光体ドラム7とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体14に対して着脱可能とするものである。
【0082】
第6は前記プロセスカートリッジBとは、帯電手段8、現像手段10、クリーニング手段の少なくとも一つと電子写真感光体ドラム7とを一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体14に対して着脱可能とするものである。
【0083】
第7は前記プロセスカートリッジBとは、少なくとも現像手段10と電子写真感光体ドラム7とを一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体14に着脱可能とするものである。
【0084】
第8は画像形成装置本体14に着脱可能なプロセスカートリッジBにおいて、
電子写真感光体ドラム7と、前記電子写真感光体ドラム7に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像する現像手段10と、前記電子写真感光体ドラム7及び現像手段10を支持するフレーム12と、を有する現像ユニットDと、
電子写真感光体ドラム7を帯電する帯電手段8と、前記帯電手段8を支持すると共に前記現像手段10を支持するフレーム12と結合離脱可能なフレーム13と、
を有し、前記電子写真感光体ドラム7は両端にドラムフランジ37,41を固定され前記電子写真感光体ドラム7は一方端に固定されたカップリング37dを有するドラムフランジ37を現像手段10を支持するフレーム12で回転自在で支持し、他方端を前記各フランジ37,41を貫通するドラム軸42を現像手段10を支持するフレーム12に回転自在に支持したプロセスカートリッジである。
【0085】
第9は第3において、前記ドラムフランジ37のカップリング37dが画像形成装置本体14のカップリング52aと係脱される際に、画像形成装置本体14の芯決め部57の中心に設けた穴57aと係脱するように前記ドラム軸42はドラムフランジ37のカップリング37dから突出している。
【0086】
第10は画像形成装置本体14に着脱可能なプロセスカートリッジBにおいて、
電子写真感光体ドラム7と、前記電子写真感光体ドラム7に作用するプロセス手段と、
前記電子写真感光体ドラム7の一方端に固定したカップリング37dを有するフランジ37を回転自在に支持すると共に電子写真感光体ドラム7の他方端に固定されたフランジ41を貫通するドラム軸42の他方端側を回転自在に支持するカートリッジフレーム12と、
前記ドラム軸42と前記電子写真感光体ドラム7の他方端に固定されたフランジ41を回り止めするためにドラム軸42にドラム軸42の放射方向外方へ突出する回り止めを有し、
前記カートリッジフレー12ムのドラム軸42を回転自在に支持する穴は前記回り止めが通過し得る溝12cを
有するプロセスカートリッジである。これによって、電子写真感光体ドラムをカートリッジフレーム間に挿入してカートリッジフレーム端部から回り止め付のドラム軸を挿入できるため、組立作業の作業性が良好である。
【0087】
第11はプロセスカートリッジBを着脱可能で記録媒体2に画像を形成する電子写真画像形成装置において、
a.一方端にカップリング37dを備えた電子写真感光体ドラム7と、
前記電子写真感光体ドラム7に作用するプロセス手段と、
画像形成装置本体14の前記電子写真感光体ドラム7のカップリング37dから突出する突出軸42と、を有し、
前記プロセスカートリッジBと画像形成装置本体14に着脱する際に前記カップリング37dと係脱する画像形成装置本体14のカップリング52aと同軸上に設けられた芯決め部57に設けた穴57aに前記突出軸42が係脱するプロセスカートリッジBを前記電子写真感光体ドラム14の軸方向に平行移動して取り外し可能に装着する装着手段と、
b.前記電子写真感光体ドラム7の一方端のカップリング37dと係脱可能で前記突出軸42が係脱される穴57aを有する芯決め部57と、
c.前記記録媒体2を搬送するための搬送手段と、
を有する電子写真画像形成装置である。
【0088】
第12はプロセスカートリッジBを着脱可能で記録媒体2に画像を形成する電子写真画像形成装置において、
a.電子写真感光体ドラム7と、
前記電子写真感光体ドラム7に作用するプロセス手段と、
前記電子写真感光体ドラムの画像形成装置本体14のカップリング52aと係脱されるカップリング37dを有する一方端を回転自在に支持すると共にプロセス手段を支持するカートリッジフレーム12と、
電子写真感光体ドラム7の中心を貫通して両端部へ突出し他方端がカートリッジフレーム12に回転自在に支持され一方端が画像形成装置本体14の芯決め部57の穴57aと係脱されるドラム軸42と、
を有するプロセスカートリッジBを電子写真感光体ドラム7の軸方向に平行移動して取り外し可能に装着する装着手段と、
b.前記電子写真感光体ドラム7の一方端のカップリング37dと係脱可能なカップリング凹部52aを有するカップリング部材52と、
c.前記記録媒体2を搬送するための搬送手段と、
を有する電子写真画像形成装置である。
【0089】
第13はプロセスカートリッジBを着脱可能で記録媒体2に画像を形成する電子写真画像形成装置において、
a.電子写真感光体ドラム7と、前記電子写真感光体ドラム7に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像する現像手段10と、前記電子写真感光体ドラム7及び現像手段10を支持するフレーム12と、を有する現像ユニットDと、
電子写真感光体ドラム7を帯電する帯電手段8と、前記帯電手段8を支持すると共に前記現像手段10を支持するフレーム12と結合離脱可能なフレーム13と、
を有し、前記電子写真感光体ドラム7は両端にドラムフランジ37,41を固定され前記電子写真感光体ドラム7は一方端に固定されたカップリング37dを有するドラムフランジ37を現像手段10を支持するフレーム12で回転自在に支持し、他方端を前記各フランジ37,41を貫通するドラム軸42を現像手段10を支持するフレーム12に回転自在に支持したプロセスカートリッジBを前記電子写真感光体ドラム7の軸方向に平行移動して取り外し可能に装着する装着手段と、
b.前記電子写真感光体ドラム7の一方端のカップリング37dと係脱可能な穴52aを有するカップリング部材52と、
c.前記記録媒体2を搬送するための搬送手段と、
を有する電子写真画像形成装置である。
【0090】
第14は画像形成装置本体14に着脱可能なプロセスカートリッジBに支持して用いられる電子写真感光体ドラム7であって、
外周に感光層を有するドラム筒7aと、
ドラム筒7aの一方端に固定されて前記カートリッジフレーム12に回転自在に支持されるジャーナル部37cと被駆動カップリング37dを有する駆動側フランジ37と、
前記ドラム筒7aの他方端に固定されたフランジ41と、
前記各フランジ37,41中心及びドラム筒7aを貫通してこれらを支持し、両端部へ突出し非駆動側の突出部をカートリッジフレーム12に支持され駆動側の突出部が画像形成装置本体14の芯決め部57の中心穴57aに係脱するドラム軸42と、を有する電子写真感光体ドラムである。
【0091】
実施例によればドラム軸が電子写真感光体ドラムが貫通して両側へ突出して、一方端がカートリッジフレームに回転自在に支持されると共に他方端が芯決め部材の中心の穴に係脱可能となっているので電子写真感光体ドラムと駆動部材の中心は正確に一致する。そして電子写真感光体ドラムは非駆動のドラムフランジがカートリッジフレームに回転自在に支持されているので、プロセスカートリッジは電子写真感光体ドラムを中心として画像形成装置本体の転写手段に対して位置が定まる。
【発明の効果】
本発明によれば、カップリング凹が芯決め部に対して周方向に微小移動可能に設けられている。したがって、カップリング凹軸が有するねじれた穴ドラムフランジが有するカップリング凸部とが係合しても、電子写真感光体ドラム中心軸線と芯決め部の中心とを、正確に一致させ、電子写真感光体ドラムに駆動を伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】電子写真画像形成装置の縦断面図である。
【図2】プロセスカートリッジの縦断面図である。
【図3】プロセスカートリッジの正面図である。
【図4】プロセスカートリッジの右側面図である。
【図5】プロセスカートリッジの左側面図である。
【図6】プロセスカートリッジの平面図である。
【図7】プロセスカートリッジの背面図である。
【図8】プロセスカートリッジの前右方から見る斜視図である。
【図9】プロセスカートリッジの後左方から見る斜視図である。
【図10】プロセスカートリッジを裏返して後斜めから見る斜視図である。
【図11】帯電ユニットの正面図である。
【図12】図11においてブレードを外した正面図である。
【図13】後カバーを外して見る現像ユニットの背面図である。
【図14】前カバーを外して見る現像ユニットの正面図である。
【図15】後カバーの内部側を見る斜視図である。
【図16】前カバーの内部側を見る斜視図である。
【図17】現像ユニットの側面図である。
【図18】現像スリーブの支持部を示す正面図である。
【図19】電子写真感光体ドラムの支持と駆動装置を示す縦断面図である。
【図20】駆動側ドラムフランジの斜視図である。
【符号の説明】
B(BY,BM,BC,BB)…プロセスカートリッジ
C…帯電ユニット
D…現像ユニット
SC…揺動中心
SLv…加圧中心
1Y,1M,1C,1BK…走査光学系
2…記録媒体
3a…給紙カセット 3b…ピックアップローラ 3c…リタードローラ対
3d,3f…搬送ローラ 3g…レジストローラ対 3h,3i…排出ローラ対
4…中間転写装置 4a…中間転写ベルト 4b…駆動ローラ 4c…従動ローラ 4d…二次転写対向ローラ 4Y,4M,4C,4BK…転写ローラ
5…定着器
6…トレー
7…感光体ドラム 7a…ドラム筒
8…磁気ブラン帯電器 8a…帯電ローラ 8a1…シール部 8a2…ジャーナル部 8b…マグネット 8c…規制ブレード 8d…支持板金 8e…スペーサコロ 8j,8k…小ねじ 8m…スペーサコロ
10…現像手段 10c…マグネット 10d…現像スリーブ 10d1…ジャーナル部 10e…規制ブレード 10f…隔壁 10g,10h…撹拌スクリュー 10j…スペーサコロ
11…導電性ブラン
12…現像フレーム 12a…ガイド部 12b…ドラム軸支持穴 12c…溝 12d…穴 12e…座部 12f…下部 12g…側部 12h,12i…端板部 12j…穴 12k…穴 12m…穴 12n…ばね座
13…帯電フレーム 13a…下縁 13b…上下壁 13c…角部 13d…天板部 13e,13f…部材取付部 13g…ブレード取付座部 13h…めねじ穴 13i…ダボ 13j…穴 13n…転写開口
14…装置本体
16…前部カバー
17…後部カバー 17a…軸支部
18…シャッター
21a,22b…シール材
22…帯電ローラ軸受
23…端部カバー 23a…穴
24…ギアユニット 24G…歯車列
25…裏部材
26…ギアケース 26a…円筒軸部
27…支持軸
28…小ねじ
29…天板 29a…ばね座 29b…ガイド部
30…圧縮コイルばね
31…画像形成部 31Y,31M,31C,31BK…画像形成部
32…揺動アーム 32a…軸受穴 32b…ストッパ部 32c…ばね座
33…支持軸
35…圧縮コイルばね
36…現像スリーブカバー
37…ドラムフランジ 37a…取付部 37b…つば 37c…ジャーナル部 37d…カップリング凸部
38…帯電部カップリング
39…現像部カップリング
40…二次転写ローラ
41…非駆動側フランジ 41a…溝 41b…ダボ
42…ドラム軸 42a…先端部分
43…ピン
44…導電性ばね
45…モータ
46…ピニオン
47…中間ギア
48…大ギア
49…大ギア軸
51…軸受
52…カップリング凹軸 52a…カップリング凹部
53…軸用止め輪
54…軸受ケース
55…軸支部
56…カラー
57…芯決め部 57a…中心穴
101…ドラムアース接点
102…導電性ブラン接点
103…帯電バイアス接点
104…現像バイアス接点
105…I.C付コネクタ

Claims (1)

  1. プロセスカートリッジを着脱可能で記録媒体に画像を形成する電子写真画像形成装置において、
    (a)モータと、
    (b)前記モータからの駆動力を受けるギアと、
    (c)前記ギアと一体で回転するギア軸と、
    (d)電子写真感光体ドラムと、
    前記電子写真感光体ドラムに作用するプロセス手段と、
    前記電子写真感光体ドラムの軸線方向の一方端に設けられた、前記電子写真感光体ドラムに前記駆動力を伝達するためのドラムフランジであって、前記電子写真感光体ドラムの中心軸線と同軸線上に突出して設けられたねじれた正三角柱のカップリング凸部を有するドラムフランジと、
    前記カップリング凸部から突出する突出軸であって、前記電子写真感光体ドラムの中心軸線と同軸線上に設けられた突出軸と、
    を有するプロセスカートリッジを、前記電子写真感光体ドラムの軸線方向から前記電子写真画像形成装置の装置本体に取り外し可能に装着するためのガイドレールと、
    (e)前記ギア軸の軸線方向の一端側に設けられた芯決め部であって、前記プロセスカートリッジを前記装置本体に装着した際に、前記突出軸と嵌合する中心穴を有する芯決め部と、
    (f)前記芯決め部に対して周方向に微小移動可能に設けられた、前記駆動力を前記ドラムフランジに伝達するためのカップリング凹であって、前記プロセスカートリッジを前記装置本体に装着して前記ギアが回転した際に、前記カップリング凸部と係合して前記カップリング凸部と前記軸線方向に引き合う、断面が正三角形のねじれた穴を有し、前記カップリング凸部と回転中心が一致するカップリング凹と、
    を有することを特徴とする電子写真画像形成装置。
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