JP3948155B2 - プロセスカートリッジおよび画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やファクシミリ、あるいはレーザプリンタ等における静電写真式の画像形成装置、およびそのような画像形成装置に使用するプロセスカートリッジの構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、感光体（感光体ドラム）上に形成した静電潜像に現像剤を供給して形成した可視像を被記録媒体に転写して文字や画像のデータを記録させる画像形成装置においては、メインテナンスを容易にするため、例えば、特開平８−５４７８６号公報では、少なくとも感光体を備えた感光体カートリッジを画像形成装置の本体（ハウジング）に装着した後、現像剤収容室と現像ローラとを備えた現像カートリッジを、現像ローラが前記感光体に対して接離するように本体ハウジングに対して着脱自在に構成していた。また、特開平９−３１９２８５号公報では、感光体カートリッジと現像カートリッジとを、一箇所にてピン連結して、互いのカートリッジが揺動可能に構成されたものを開示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記前者の構成では、現像カートリッジと感光体カートリッジとは別々であることから、現像カートリッジを外した状態の感光体カートリッジには現像ローラのとの接触部が大きく露出することになるので、感光体カートリッジの筐体には複数箇所に開閉回動可能なシャッタが設けられており、さらに、感光体カートリッジの筐体の断面形状は略楕円状であるから、前記シャッタの箇所がテーブルの表面に接触し易くなるので、平坦なテーブル等の表面に安定して載置できないという問題があった。
【０００４】
他方、前記後者の構成では、テーブルなどの平面上に載置したとき、感光体カートリッジと現像カートリッジとが連結のためのピンの箇所で回動して、安定した姿勢で載置できないし、現像カートリッジを外すには、前記ピンを外し、且つ両カートリッジの下面側を連結しているばねを外さねばならず、交換作業が至極面倒となり、しかも、現像カートリッジを外した後の感光体カートリッジの筐体の断面形状からすると、安定した姿勢でテーブルに置くことも困難であった。
【０００５】
本発明は、これらの問題を解決すべくなされたものであって、感光体カートリッジを単独で、もしくは現像カートリッジとの組み合わせた状態で、安定してテーブル等の平面上に載置できて、交換作業も容易にできるようにしたプロセスカートリッジおよび画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明のプロセスカートリッジは、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムを有する感光体カートリッジと、前記感光体ドラムに現像剤を供給するための現像ローラとその回転軸の両端側にて突出する軸受体とを有する現像カートリッジとを備えたプロセスカートリッジであって、前記感光体カートリッジは、感光体ドラムの回転軸方向と直交する方向に対する一端側において、前記感光体ドラムを支持するとともに、前記感光体ドラムの回転軸方向と直交する方向に対する他端側においては、前記感光体ドラムの前記他端側に配された前記現像カートリッジが着脱可能な上部開放状の収容部が形成された筐体とを備え、前記筺体には、前記軸受体に当接することにより、前記現像カートリッジを前記収容部に案内する案内溝が形成され、前記案内溝は、案内方向上流端が上方へ向けて開放されるとともに案内方向下流側に向かうに従って次第に下方に向けて延びる略円弧状に形成され、前記案内溝における案内方向下流端は、前記軸受体が上方に移動するのを規制し、且つ前記感光体ドラムの回転軸に接近するように形成され、前記感光体カートリッジには、前記軸受体が上方に移動するのを規制された状態において、前記現像カートリッジに当接して、当該現像カートリッジが上方に移動するのを規制するロック手段が備えられ、前記ロック手段は、前記筐体の一対の側壁に沿う前記現像カートリッジにおける側面に突設された被作用部と対面する側の前記筐体における側壁に回動可能に設けられたロックレバー体を備え、前記ロックレバー体は前記被作用部に対してロック位置と非ロック位置と選択的に回動して姿勢変更可能に構成され、前記ロックレバー体には、前記被作用部における上面に当接してロック状態にする当接部と、前記ロック位置にロックレバー体を復帰させるように付勢する樹脂バネとが設けられ、前記現像カートリッジがその現像ローラ側から前記感光体カートリッジの前記収容部に入られる装着動作に伴って、前記被作用部が前記ロックレバー体に当接すると共に、前記樹脂バネの付勢力に抗して前記ロックレバー体を非ロック位置へ回動させ、前記現像カートリッジの前記収容部への装着が完了すると、前記被作用部と前記ロックレバー体との当接が解除されて、前記樹脂バネの付勢力により、前記ロックレバー体をロック位置へ復帰するように構成し、前記被作用部は、前記現像ローラを前記感光体ドラムに押圧するための前記筐体の内面に回動可能且つ伸縮可能に装着された付勢手段により押圧付勢される機能も有するものである。
【０００７】
そして、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のプロセスカートリッジにおいて、前記案内溝における案内方向下流端は、前記軸受体を回動中心として現像カートリッジが上下揺動可能となるように、前記軸受体を支持し、前記ロック手段は、前記軸受体が前記案内溝における案内方向下流端にて支持された後、前記現像カートリッジが前記軸受体を回動中心として揺動して前記収容部に完全に収容されたときに、前記現像カートリッジの上方への動きを規制するように構成されているものである。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のプロセスカートリッジにおいて、前記筐体の下面には、平面に対して安定して置くことのできる接地部が複数箇所に形成されているものである。
【０００９】
さらに、請求項４に記載の発明の画像形成装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載の感光体カートリッジが、前記現像カートリッジと一体的に着脱可能に設けられ、前記感光体ドラムから記録シートに転写された現像剤を前記記録シートに熱定着させる定着手段を備えたものである。
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明をレーザビーム式のプリンタに具体化した実施形態について以下に説明する。図１は画像形成装置としてのプリンタの概略側断面図、図２は本体ハウジング１に対してプロセスユニット２を装着開始する状態を示す一部切欠き側面図、図４は感光体カートリッジ３に現像カートリッジ４をセットした状態の感光体カートリッジの断面図、図５は感光体カートリッジのみの右側面図、図６は感光体カートリッジのみの左側面図、図１７は感光体カートリッジ３に現像カートリッジ４をセットした状態の右側面図、図１８は感光体カートリッジ３に現像カートリッジ４をセットした状態の左側面図である。
【００１４】
図１に示すように、プリンタの本体ハウジング１内には、その略中央部に感光体カートリッジ３と現像カートリッジ４とからなるプロセスユニット２が着脱可能に配置され、図１中の左側には、プロセスユニット２に隣接して定着器５が配置され、プロセスユニット２の下方に給紙部６が配置され、本体ハウジング１の下部において前面（矢印Ａ）方向から給紙カセット８を装着可能としている。
【００１５】
また、合成樹脂製のカバー体兼用排紙トレイ１ａの下面側には、フレームを介してレーザスキャナユニット７が取付けられている。
【００１６】
印字指令により、図示しない外部装置、例えばパソコンから印刷データが伝送されると、給紙カセット８の支持板９上に積層された被記録媒体としてのカット用紙Ｐは、給紙部６の給紙ローラ１０の回転につれて分離パッド１１により１枚ずつに分離され、次いで、レジストローラ対１２ａ，１２ｂを介してプロセスユニット２における感光体としての感光体ドラム１３とその下面側に押圧する転写手段としての転写ローラ１４との間に搬送される。一方、レーザ光発光部、ポリゴンミラー１８、レンズ１９、複数の反射鏡２０等からなるレーザスキャナ７を支持するフレームの下面の射出孔から発射されたレーザビームは、プロセスユニット２におけるケース即ち、感光体カートリッジ３のケース３０の上側の入光部３１から感光体ドラム１３の上側周面に照射され、感光体ドラム１３の周面が印刷データに対応して露光されて、静電潜像が形成される。
【００１７】
また、後述するように、現像カートリッジ４における現像ローラ２２から供給された現像剤（トナー）が前記静電潜像に付着して可視化され、感光体ドラム１３上の現像剤（トナー）による可視像が用紙Ｐに転写された後、定着器５における加熱ローラ１５と圧接ローラ１６のとの間に給送され加熱定着作用を受けた用紙Ｐは、排紙経路１７から前記カバー体兼用排紙トレイ１ａ上に排出される。
【００１８】
本実施形態では、プロセスユニット２は、少なくとも感光体ドラム１３を有する感光体カートリッジ３と、筐体としてのケース２１内に現像手段としての少なくとも現像ローラ２２を有する現像カートリッジ４とからなり、現像カートリッジ４は感光体カートリッジ３に対して着脱可能に構成され、且つ現像ローラ２２が後述するロック手段４６の作用により外れ不能となるように構成されている。
【００１９】
次に、感光体カートリッジ３及び現像カートリッジ４の構成について詳細に説明する。感光体カートリッジ３は図３〜図７に示すように、その合成樹脂製の筐体としてのケース３０内の一側寄りに感光体ドラム１３が回転可能に軸支されており、感光体ドラム１３の下方に配置された転写手段としての転写ローラ１４の下方をケース３０の底壁３０ａにて塞いでいる（図４参照）。この転写ローラ１４が自重により感光体ドラム１３下面から離れるように上下動可能に軸支されており、プロセスユニット２として本体ハウジング１内にセットするとき、本体ハウジング１内の左右両側に配置されたバネ３３にて上向き付勢された軸受押し上げ体３４が前記軸１４ａの両端に被嵌した上向きＵ字状の軸受３５を押し上げて（図８及び図９参照）、転写ローラ１４が感光体ドラム１３の下面（転写領域）を押圧するように昇降可能に配置されている。
【００２０】
感光体カートリッジ３の筐体としてのケース３０における感光体ドラム１３の上方を覆う上壁３０ｂには、前記レーザスキャナユニット７からのレーザ光を感光体ドラム１３の上面側に照射する入光部３１が感光体ドラム１３の軸方向に沿って長手に形成され、その入光部３１に隣接して、感光体ドラム１３の有機感光体等の感光面を帯電させるためのスコロトロン等の帯電器３６が取付けられている。前記帯電器３６により一様に帯電された感光体ドラム１３の表面に前記レーザ光を走査することにより静電潜像が形成され、後述する現像ローラ２２にて供給される薄層のトナーが静電潜像に付着して可視像化（顕在化）された後、転写ローラ１４との押圧転写領域にて用紙Ｐに転写される。
【００２１】
前記ケース３０の前記上壁３０ｂを除く部分は、左右両側壁３０ｃと略四分の一円弧状の底壁３０ａにて囲まれて上方が開放されており、現像カートリッジ４を斜め上方から着脱できて、収納できるように収納部３２が形成されている。
【００２２】
該ケース３０の左右両側壁３０ｃの上端面には、現像ローラ２２の軸２２ａの両端に相対的に回転可能に装着された軸受体２３ａ，２３ｂ（図１３乃至図１５１５参照）を摺動自在に支持しながら案内するための下向き円弧状の案内溝３７が感光体ドラム１３の軸１３ａに接近するように延設されている。しかして、現像カートリッジ４を感光体カートリッジ３にセットすると、感光体ドラム１３に対向するように現像ローラ２２が近接できる（図４参照）。
【００２３】
また、前記左右両側壁３０ｃの内面には、現像カートリッジ４を介してその現像ローラ２２を感光体ドラム１３に押圧するための付勢手段４２が回動可能且つ伸縮可能に装着されている。この付勢手段４２は図４及び図１０に示すごとく、左右両側に回動支軸３９ａ，３９ｂが一体的に突設された回動支点部材３９と、該回動支点部材３９を内部で摺動自在に支持する枠状のスライド支持部材４０と、該スライド支持部材４０の枠内に配置されて、回動支点部材３９を一方に押しつけるように付勢するコイルバネ状の付勢バネ手段４１とにより構成されている。なお、スライド支持部材４０には、横向きの円柱状の移動作用部４３が設けられており、この移動作用部４３は、前記左右両側壁３０ｃに穿設されたガイド孔４４から外向きに突出するように配置される。
【００２４】
そして、感光体カートリッジ３における一方の側壁３０ｃ（実施例では、右側の側壁）の内側には、前記収納部３２内に嵌め入れた現像カートリッジ４が上向きに抜け出さないようにするためのロック手段４６が設けられている。このロック手段４６は図４、図５及び図１１（ａ），図１１（ｂ）に示すように、側壁３０ｃを貫通する回動軸４８がロックレバー体４７の側面に対して回動可能に枢支するものであり、ロックレバー体４７の下端から下向きに延びる樹脂バネ４９の下寄り部位は、ケース３０の底壁３０ａから上向きに突出する規制片３０ｄに当接させるように配置されている。またロックレバー体４７の下面には、後述するように現像カートリッジ４のケース２１の左右両側面に外向きに突出させた側面視略逆三角形状の被作用部６１の一方（右側のもの）の上面が上方に移動すると当接してその移動を規制するための円弧状の当接部４７ａを有する。
【００２５】
前記被作用部６１は、前記ロック手段４６のためのものと兼用して、現像ローラ２２を感光体ドラム１３に押し付け付勢するための付勢手段に対するものにも利用されるように配置されている。
【００２６】
また、感光体カートリッジ３における収納部３２にはケース３０の底壁３０ａから上向きに突設した受け止め部材としての回転可能なコロ５０が複数箇所（実施例では左右両端部の２箇所）に設けられている（図３及び図４参照）。この受け止め部材としてのコロ５０は収納部３２内に現像カートリッジ４を落とし込んで収納させたとき、現像ローラ２２の軸２２ａを挟んで、感光体ドラム１３と反対側で現像カートリッジ４の重量の一部を受け止める。具体的には、コロ５０は現像カートリッジ４のケース２１に設けられた下向き凸湾曲状のトナー収容室２４（図１、図１２（ａ）、図１２（ｂ）参照）の下面箇所を受け止めると共に、ケース２１の着脱作業時のガタツキを少なくする。
【００２７】
感光体カートリッジ３におけるケース３０の底壁３０ａには、前記レジストローラ対における上側ローラ１２ａが脱落不能に装着されており、それに隣接して底壁３０ａには搬送されるレジストローラ対１２ａ，１２ｂを通過した用紙Ｐを感光体ドラム１３と転写ローラ１４との間の転写部５２に導入するための横長の導入孔５１が形成されている。この導入孔５１に隣接して前記転写部５２までの間の底壁３０ａの上面には用紙Ｐの下面を接触抵抗を少ない状態で円滑に搬送するための多数本のリブ５３が導入孔５１から転写部５２の方向に延びるように突設されている。
【００２８】
次に、図１、図１２（ａ），図１２（ｂ）〜図１５を参照しながら、現像カートリッジ４の構成について説明する。ケース２１における下向き凸湾曲状のトナー収容室２４内のトナーは回転駆動される攪拌体２７により攪拌されて放出された後、供給ローラ２５を介して現像ローラ２２の外周面に担持され、ブレード２６によってトナーの層厚さが規制されるように構成されている（図１参照）。そして、ケース２１における前記トナー収容室２４の箇所の左右両外側には略逆三角形状の被作用部６１が一体的に突出形成されている。
【００２９】
前記現像ローラ２２の軸２２ａの左右両端部に対して回転可能に被嵌したポリアセタール樹脂等の摩擦係数の小さい材料からなる軸受体２３ａ，２３ｂには、それぞれ軸端から抜け不能に環状溝６３に被嵌する係合爪６２を備える。各軸受体２３ａ，２３ｂの基端側に、直径が次第に大きくなる傘状（円錐状）の軸径調整部６４が形成され、少なくとも一方（実施例では右）の軸受体２３ｂは、バネ手段６５により、横外向きに摺動付勢されている（図１５参照）。これにより、現像カートリッジ４を感光体カートリッジ３の所定の箇所にセットした状態で、感光体カートリッジ３の左右両側壁３０ｃ，３０ｃに設けた案内溝３７に対して現像ローラ２２の軸２２ａがガタツキなく軸支されるようになっている。
【００３０】
そして、図１、図１６、図１９に示すように、現像カートリッジ４のケース２１の上面と下面とにはそれぞれ持ち運び等の取り扱いを容易にするため、横長の突条と凹溝とが交互に横長状に多数形成さられて断面が凹凸形状となった把持部７０，６６が設けられている。さらに、感光体カートリッジ３を単独で、もしくは、感光体３の収納部３２に現像カートリッジ４を収納セットした状態にて、テーブル６７に安定して載置できるようにするため、感光体カートリッジ３のケース３０の下面側には、複数箇所（最小限２カ所、好ましくは４カ所）の接地部６９ａ，６９ｂが設けられている。
【００３１】
この場合、図５〜図７、図１７及び図１８に示すごとく、感光体カートリッジ３の側面視において、当該感光体カートリッジ３の重心を挟んで両側にて接地するように、そのケース３０の下面の前後両端部寄り部位に接地部６９ａ，６９ｂを下向きに突出させて設けることにより、テーブル６７上に載せたとき安定するのである。
【００３２】
また、この前後部位の接地部６９ａ，６９ｂは、感光体カートリッジ３の収納部３２に現像カートリッジ４を収納した状態でも、両カートリッジ３，４の重心を両側にて挟む位置とすることが好ましく、そのように設定すれば、テーブル６７上に感光体カートリッジ３を載せた状態にて現像カートリッジ４を位置する作業を実行しても感光体カートリッジ３が揺れる等の不安定な挙動を呈することがないのである。なお、図７に示すように、前記前部位の接地部６９ａ，６９ａをケース３０の下面の左右両端に設けても良いが、ケース３０の最下部を左右長手の形状に突出させて長い接地部に形成しても良いのである。
【００３３】
次に、感光体カートリッジ３に現像カートリッジ４をセットする作業について説明する。現像カートリッジ４のケース２１の前側端部の上下面に前記把持部７０，６６が形成されているので、作業者は上下の把持部７０，６６を片手で掴んで現像カートリッジ４を現像ローラ２２側から前記感光体カートリッジ３のケース３０の後部側の上向き開放の収納部３２に向かって簡単に入れることができる。この装着動作により、被作用部６１がロックレバー体４７に当接し、樹脂バネ４９の付勢力に抗してロックレバー体４７を図４の二点鎖線の位置へ回動させ、装着が完了すると、被作用部６１が下方に下がり、当該被作用部６１とロックレバー体４７との当接が解除されて、ロックレバー体４７は樹脂バネ４９の付勢力により図４の実線状態に復帰し、ロックレバー体４７の当接部４７ａと被作用部６１の上面とが対向してロック状態となり、感光体カートリッジ３と現像カートリッジ４とは合体して離れなくなる。従って、後述するように、感光体カートリッジ３と現像カートリッジ４とが一体となったプロセスユニット２は、前記上下の把持部７０，６６を片手で掴んだまま持ち上げることができるから、作業者は持ち変えるとなく、引き続いてそれを本体ハウジング１の所定の箇所に差し込めば良い。
【００３４】
即ち、現像カートリッジ４の差し込み作業に伴って、現像ローラ２２の左右両側端の軸受体２３ａ，２３ｂがケース３０の左右両側壁３０ｃ，３０ｃの上縁に沿って形成された案内溝３７，３７に摺接しながら、感光体ドラム１３の軸１３ａに近づくように滑り落ちる。この場合、現像カートリッジ４のケース２１は現像ローラ２２の軸２２ａに対する軸受体２３ａ，２３ｂ箇所を中心に回動可能であるから、案内溝３７，３７のうち前記軸１３ａにほぼ接近した位置（横向きＵ字状部部分）に軸受体２３ａ，２３ｂが位置すると、現像カートリッジ４のケース２１のトナー収容室２４側が、現像ローラ２２の軸２２ａを中心に回動して、感光体カートリッジ３における収納部３２にすっぽりと嵌まり込むようにセットできる。
【００３５】
この状態では、収納部３２の内のコロ５０，５０に前記トナー収容室２４側のケース２１の下面が摺接し、現像ローラ２２が感光体ドラム１３にほぼ最接近する位置まで軸受体２３ａ，２３ｂが案内溝３７，３７に沿って移動する。ロックレバー体４７が図４の二点鎖線出示す位置から実線で示す位置へ時計方向に回動して復帰すると、当該ロックレバー体４７の当接部４７ａが被作用部６１の上面（突起部６１ａ）に対向し、これにて現像カートリッジ４が感光体カートリッジ３から抜け不能となる。
【００３６】
図１６〜図１９は感光体カートリッジ３に現像カートリッジ４をセットした状態であるプロセスユニット２の平面図、右側面図、左側面図、背面図（用紙出口側の図）を示すが、付勢手段４２のスライド支持部材４０は、現像カートリッジ４の下向きの押し込み動により被作用部６１にて下向きに押されるから、図２及び図４に示すように、付勢手段４２は、移動作用部４３が下になる姿勢が通常である。
【００３７】
そして、プロセスユニット２は、図１における本体ハウジング１の右端（前面側）の蓋体１ｂを下向きに回動させて大きく開いた状態で着脱できるように構成されている（図２参照）。
【００３８】
即ち、図２、図２０（ａ）、図２０（ｂ）及び図２１に示すように、本体ハウジング１の左右両側部の内面には、左右一対の樹脂製等のガイド手段５５（図では右側のみ示す）が固定されており、該ガイド手段５５には、上方に開放され、且つ本体ハウジング１の右端から奥側に行くに従って上向きに傾斜する立ち上がり傾斜面からその頂点部５５ｄの後に下向き傾斜するように形成された上側案内面５５ａと、該上側案内面５５ａの下方に配置され、本体ハウジング１の右端から奥側に行くに従って下向きに傾斜し、レジストローラ対の下側ローラ１２ｂの箇所で終わる下側案内面５５ｂとを有する。
【００３９】
図２はプロセスユニット２を本体ハウジング１に挿入開始する位置を示し、感光体ドラム１３の軸１３ａが上側案内面５５ａの上側の奥側５５ｃに近づくように、押し込む。次いで、図２０（ａ）に示すように、付勢手段４２における移動作用部４３が前記上側案内面５５ａの立ち上がり傾斜面に当接し、且つ、プロセスユニット２（感光体カートリッジ３）の左右両側の下端側に横向きに突出させた誘導体５６（図では片方のみ示す）が下側案内面５５ｂに嵌まり、プロセスユニット２は、本体ハウジング１に対して上向き抜け不能で、下側案内面５５ｂに沿ってのみ押し込み可能となる。
【００４０】
この状態で、プロセスユニット２の押し込み移動に従い、前記上側案内面５５ａにて移動作用部４３が押し上げられるから、スライド支持部材４０が回動支軸３９ａ（３９（ｂ））を中心にして上向き回動して、現像カートリッジ４における被作用部６１をスライド支持部材４０の先端側にて押す方向に拘束する。そして、移動作用部４３が上側案内面５５ａの頂点部５５ｄの箇所ではスライド支持部材４０が最大限上向き回動し、この姿勢で前記被作用部６１をスライド支持部材４０の先端側にて拘束している状態を保持する（図２０（ｂ）参照）。
【００４１】
プロセスユニット２をさらに押し込み、感光体ドラム１３の軸１３ａが上側案内面５５ａの上側の奥側５５ｃの所定位置にセットされた状態で、オペレータがプロセスユニット２から手を離すと、当該プロセスユニット２の自重により、感光体カートリッジ３のケース３０の下面側のレジストローラにおけるローラ１２ａが本体ハウジング１側に配置された下側ローラ１２ｂ上に載置され、図２に示すばね４５により押圧されると同時に、誘導体５６がガイド手段５５の適宜箇所に支持されように、現像カートリッジ４側が下降するように落ち着く（図２１参照）。
【００４２】
前記のようにセットした状態では、前記スライド支持部材４０の先端側で、前記被作用部６１を押すことになる。これにより、付勢手段４２と被作用部６１とにより、現像カートリッジ４を介して現像ローラ２２を感光体ドラム１３に押圧することができる。
【００４３】
そして、図２１に示すように、感光体ドラム１３と現像ローラ２２との接触部（最接近位置であり押圧部）７２ａ（感光体ドラム１３の軸１３ａと現像ローラ２２の軸２２ａとを結ぶ軸間線７２上にある）は、付勢手段４２の前記被作用部６１に対する押圧作用線７１（回動支軸３９ａ（３９（ｂ））と、スライド支持部材４０の先端が被作用部６１に当接している押圧点とを結ぶ線）よりも上側に位置するか、もしくはこの作用線７１上に位置し、この作用線７１と前記軸間線７２とが略一致するか、平行に近いように設定することが好ましい。
【００４４】
なお、図２２に示すように、本体ハウジング１の一側（実施例では左側）の内面に駆動モータ７３の動力を伝達するギヤ機構７４が配置され、給紙部６の給紙ローラ１０、レジストローラ対の下側ローラ１２ｂ、現像ローラ２２及び感光体ドラム１３や加熱ローラ１５、並びに排紙経路の搬送ローラをそれぞれ回転駆動させる。このとき、現像ローラ２２と感光体ドラム１３とは、図１及び図２１にて示すごとく互いに反対方向、つまり現像ローラ２２は反時計回りに回転し、感光体ドラム１３は時計回りに回転するように駆動されると共に、現像ローラ２２の周速度が感光体ドラム１３のそれよりも速くなるように設定されている。
【００４５】
前述の構成において、感光体カートリッジ３における収納部３２であって、現像カートリッジ４を挿入する現像ローラ２２から離れた箇所に付勢手段４２を設ける一方、同じく現像ローラ２２から遠い側の現像剤（トナー）収容室２４の外壁に外向きに突設して被作用部６１を設けたので、これらの部品が現像カートリッジ４の着脱作業に際して邪魔に成り難い。
【００４６】
交換頻度の少ない感光体カートリッジ３側に構造の複雑な付勢手段４２を設ける一方、交換頻度の高い現像カートリッジ４側に構造の簡単な被作用部６１を設けることで、現像カートリッジ４のランニングコストを低減することができる。また、現像カートリッジ４に設ける被作用部６１はケース２１の側面に一体的に突出形成する構造であるので、被作用部６１の形成がケース２１の成形と同時にでき、製造コストが低減できると共に、感光体カートリッジ３側に設けた付勢手段４２のスライド支持部材４０にて押圧するように作用させ易くなる。
【００４７】
感光体カートリッジ３の左右両側の内面に、左右一対の付勢手段４２を配置し、該各付勢手段４２が付勢方向と非付勢方向とに姿勢変更可能に装着されているものであるから、現像カートリッジ４を感光体カートリッジ３に単に乗せただけでは、現像ローラ２２が感光体ドラム１３に押圧されないから、プロセスユニット２として両カートリッジ３，４を組み込んだ状態て梱包しても、現像ローラ２２の外周面が永久変形したり、現像ローラ２２が含有する成分により感光体ドラム１３が汚染されることがない。
【００４８】
付勢手段４２が、回動支点部材３９と、該回動支点部材３９に対して摺動自在なスライド支持部材４０と、該両部材間に装架された付勢バネ４１とにより構成されているものであるから、付勢バネ４１にて直接被作用部６１を押圧したりそれを解除するのに比べて、付勢方向と非付勢方向とに姿勢変更させる自由度が大きくなり、且つスライド支持部材４０にて被作用部６１を押圧・押圧解除することが確実にできるという効果を奏する。
【００４９】
さらに、前記回動支点部材３９は、感光体カートリッジ３の筐体であるケース３０の左右両側内側面に回動可能に装着されているものであるから、感光体カートリッジ３単体であれ、現像カートリッジ４と組み合わせたプロセスユニット２の状態であれ、ケース３０の外側に付勢手段４２の大部分の部品が露出せず、誤って付勢手段４２の部品に触って破損させることがなく、取り扱いが容易になる。
【００５０】
前記スライド支持部材４０には、付勢方向及び非付勢方向に誘導するための横向きピン状の移動作用部４３が一体的に備えられて、該移動作用部４３が感光体カートリッジ３の筐体であるケース３０の左右両側から外向きに突出しているものであるので、ケース３０の外側に付勢手段４２の大部分の部品が露出せず、誤って付勢手段４２の部品に触って破損させることがなく、取り扱いが容易になる。
【００５１】
また、現像カートリッジ４のケース２１の左右両側外面に突出した被作用部６には、付勢手段４２に押圧付勢される機能と、ロック手段４６のロックレバー体４７にて感光体カートリッジ３に対して現像カートリッジ４の浮き上がりを防止する機能とを兼ね備えてた共通部品となるので、現像カートリッジ４の製造コストを大幅に低減させることができる。
【００５２】
プロセスユニット２を画像形成装置の本体ハウジング１に対して着脱自在に装着されるように構成し、該本体ハウジング１には、プロセスユニット２の着脱方向への移動につれて、前記付勢手段４２を付勢状態と非付勢状態とに案内するためのガイド手段５５を備えたものであるから、単にプロセスユニット２を本体ハウジング１に対して着脱するという作業だけでワンタッチで付勢手段４２の姿勢変更、ひいては付勢手段４２の作用を切換・変更させることができ、操作が至極簡単となるという効果を奏する。
【００５３】
【発明の効果】
以上に詳述したように請求項１に記載の発明のプロセスカートリッジは、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムを有する感光体カートリッジと、前記感光体ドラムに現像剤を供給するための現像ローラとその回転軸の両端側にて突出する軸受体とを有する現像カートリッジとを備えたプロセスカートリッジであって、前記感光体カートリッジは、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、感光体ドラムの回転軸方向と直交するとともに略水平を向く方向に対する一端側において、前記感光体ドラムを支持するとともに、前記感光体ドラムの回転軸方向と直交するとともに略水平を向く方向に対する他端側においては、前記感光体ドラムに現像剤を供給するための現像ローラとその回転軸の両端側にて突出する軸受体とを備えた現像カートリッジが着脱可能な上部開放状の収容部が形成された筐体とを備え、前記筺体には、前記軸受体に当接することより、前記現像カートリッジを前記収容部に案内する案内溝が形成され、前記案内溝は、案内方向上流端が上方へ向けて開放されるとともに案内方向下流側に向かうに従って次第に下方に向けて延びる略円弧状に形成され、前記案内溝における案内方向下流端は、前記軸受体が上方に移動するのを規制し、且つ前記感光体ドラムの回転軸に接近するように形成されているので、感光体カートリッジに対してその一側の収納部に対して上方から現像カートリッジを着脱でき、現像カートリッジの交換作業も至極容易となる。
そして、前記感光体カートリッジには、前記軸受体が上方に移動するのを規制された状態において、前記現像カートリッジに当接して、当該現像カートリッジが上方に移動するのを規制するロック手段を備え、前記ロック手段は、前記筺体の一対の側壁に沿う前記現像カートリッジにおける側面に突設された被作用部と対面する側の前記筐体における側壁に回動可能に設けられたロックレバー体を備え、前記ロックレバー体は前記被作用部に対してロック位置と非ロック位置と選択的に回動して姿勢変更可能に構成され、前記ロックレバー体には、前記被作用部における上面に当接してロック状態にする当接部と、前記ロック位置にロックレバー体を復帰させるように付勢する樹脂バネとが設けられ、前記現像カートリッジがその現像ローラ側から前記感光体カートリッジの前記収容部に入られる装着動作に伴って、前記被作用部が前記ロックレバー体に当接すると共に、前記樹脂バネの付勢力に抗して前記ロックレバー体を非ロック位置へ回動させ、前記現像カートリッジの前記収容部への装着が完了すると、前記被作用部と前記ロックレバー体との当接が解除されて、前記樹脂バネの付勢力により、前記ロックレバー体をロック位置へ復帰するように構成したものであるから、このロック手段により現像カートリッジがロックされれば、現像カートリッジが感光体カートリッジから不用意に外れたり、位置がずれたりすることがなく、現像カートリッジの交換作業が容易になるという効果を奏する。
【００５４】
【００５５】
また、請求項３に記載の発明によれば、筐体に静電潜像が形成される感光体を支持する一方、前記筐体の下面には、平面上に安定して置くことのできる接地部が複数箇所に形成されているものであるから、感光体カートリッジの交換等に際してその筐体を平坦なテーブル等に載置したときにも、その載置姿勢が変化せず、安定させることができて取り扱いが容易になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置としてのプリンタの概略側断面図である。
【図２】本体ハウジングにプロセスユニットを挿入開始する状態を示す側面図である。
【図３】感光体カートリッジの平面図である。
【図４】図３のIV−IV線矢視で示す感光体カートリッジの側断面図である。
【図５】感光体カートリッジの右側面図である。
【図６】感光体カートリッジの左側面図である。
【図７】感光体カートリッジの正面図である。
【図８】転写ローラの押圧部を示す一部切欠き断面図である。
【図９】図８のIX−IX線矢視断面図である。
【図１０】付勢手段と被作用部を示す斜視図である。
【図１１】（ａ）はロック手段の平面図、（ｂ）は図１１R>１（ａ）のXIb −XIb 線矢視断面図である。
【図１２】（ａ）は現像カートリッジの左側面図、（ｂ）は右側面図である。
【図１３】現像カートリッジの平面図である。
【図１４】図１３のXIV −XIV 線矢視図である。
【図１５】現像ローラの左右両側の軸受体の構造を示す断面図である。
【図１６】プロセスユニットの平面図である。
【図１７】プロセスユニットの右側面図である。
【図１８】プロセスユニットの左側面図である。
【図１９】図１７のXIX −XIX 線矢視図である。
【図２０】（ａ）はプロセスユニットの本体ハウジング内への挿入途中の説明図、（ｂ）はさらに進行した状態の説明図である。
【図２１】プロセスユニットを本体ハウジング内へセットした状態の説明図である。
【図２２】プリンタの駆動系を示す図である。
【符号の説明】
１本体ハウジング
２プロセスユニット
３感光体カートリッジ
４現像カートリッジ
１３感光体ドラム
１３ａ軸
１４転写ローラ
２１筐体としてのケース
２２現像ローラ
２２ａ軸
２３ａ，２３ｂ軸受体
２４トナー収容室
３０筐体としてのケース
３０ａ底壁
３０ｃ側壁
３２収納部
３７案内溝
３９回動支点部材
３９ａ，３９ｂ回動支軸
４０スライド支持部材
４１付勢バネ手段
４２付勢手段
４３移動作用部
４６ロック手段
４７ロックレバー体
４８回動軸
４９樹脂バネ
５０コロ
５５ガイド手段
５５ａ上側案内面
５５ｂ下側案内面
５６誘導体
６１被作用部
６７テーブル
６９ａ，６９ｂ接地部
７１押圧作用線
７２軸間線
７２ａ接触部
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やファクシミリ、あるいはレーザプリンタ等における静電写真式の画像形成装置、およびそのような画像形成装置に使用するプロセスカートリッジの構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、感光体（感光体ドラム）上に形成した静電潜像に現像剤を供給して形成した可視像を被記録媒体に転写して文字や画像のデータを記録させる画像形成装置においては、メインテナンスを容易にするため、例えば、特開平８−５４７８６号公報では、少なくとも感光体を備えた感光体カートリッジを画像形成装置の本体（ハウジング）に装着した後、現像剤収容室と現像ローラとを備えた現像カートリッジを、現像ローラが前記感光体に対して接離するように本体ハウジングに対して着脱自在に構成していた。また、特開平９−３１９２８５号公報では、感光体カートリッジと現像カートリッジとを、一箇所にてピン連結して、互いのカートリッジが揺動可能に構成されたものを開示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記前者の構成では、現像カートリッジと感光体カートリッジとは別々であることから、現像カートリッジを外した状態の感光体カートリッジには現像ローラのとの接触部が大きく露出することになるので、感光体カートリッジの筐体には複数箇所に開閉回動可能なシャッタが設けられており、さらに、感光体カートリッジの筐体の断面形状は略楕円状であるから、前記シャッタの箇所がテーブルの表面に接触し易くなるので、平坦なテーブル等の表面に安定して載置できないという問題があった。
【０００４】
他方、前記後者の構成では、テーブルなどの平面上に載置したとき、感光体カートリッジと現像カートリッジとが連結のためのピンの箇所で回動して、安定した姿勢で載置できないし、現像カートリッジを外すには、前記ピンを外し、且つ両カートリッジの下面側を連結しているばねを外さねばならず、交換作業が至極面倒となり、しかも、現像カートリッジを外した後の感光体カートリッジの筐体の断面形状からすると、安定した姿勢でテーブルに置くことも困難であった。
【０００５】
本発明は、これらの問題を解決すべくなされたものであって、感光体カートリッジを単独で、もしくは現像カートリッジとの組み合わせた状態で、安定してテーブル等の平面上に載置できて、交換作業も容易にできるようにしたプロセスカートリッジおよび画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明のプロセスカートリッジは、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムを有する感光体カートリッジと、前記感光体ドラムに現像剤を供給するための現像ローラとその回転軸の両端側にて突出する軸受体とを有する現像カートリッジとを備えたプロセスカートリッジであって、前記感光体カートリッジは、感光体ドラムの回転軸方向と直交する方向に対する一端側において、前記感光体ドラムを支持するとともに、前記感光体ドラムの回転軸方向と直交する方向に対する他端側においては、前記感光体ドラムの前記他端側に配された前記現像カートリッジが着脱可能な上部開放状の収容部が形成された筐体とを備え、前記筺体には、前記軸受体に当接することにより、前記現像カートリッジを前記収容部に案内する案内溝が形成され、前記案内溝は、案内方向上流端が上方へ向けて開放されるとともに案内方向下流側に向かうに従って次第に下方に向けて延びる略円弧状に形成され、前記案内溝における案内方向下流端は、前記軸受体が上方に移動するのを規制し、且つ前記感光体ドラムの回転軸に接近するように形成され、前記感光体カートリッジには、前記軸受体が上方に移動するのを規制された状態において、前記現像カートリッジに当接して、当該現像カートリッジが上方に移動するのを規制するロック手段が備えられ、前記ロック手段は、前記筐体の一対の側壁に沿う前記現像カートリッジにおける側面に突設された被作用部と対面する側の前記筐体における側壁に回動可能に設けられたロックレバー体を備え、前記ロックレバー体は前記被作用部に対してロック位置と非ロック位置と選択的に回動して姿勢変更可能に構成され、前記ロックレバー体には、前記被作用部における上面に当接してロック状態にする当接部と、前記ロック位置にロックレバー体を復帰させるように付勢する樹脂バネとが設けられ、前記現像カートリッジがその現像ローラ側から前記感光体カートリッジの前記収容部に入られる装着動作に伴って、前記被作用部が前記ロックレバー体に当接すると共に、前記樹脂バネの付勢力に抗して前記ロックレバー体を非ロック位置へ回動させ、前記現像カートリッジの前記収容部への装着が完了すると、前記被作用部と前記ロックレバー体との当接が解除されて、前記樹脂バネの付勢力により、前記ロックレバー体をロック位置へ復帰するように構成し、前記被作用部は、前記現像ローラを前記感光体ドラムに押圧するための前記筐体の内面に回動可能且つ伸縮可能に装着された付勢手段により押圧付勢される機能も有するものである。
【０００７】
そして、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のプロセスカートリッジにおいて、前記案内溝における案内方向下流端は、前記軸受体を回動中心として現像カートリッジが上下揺動可能となるように、前記軸受体を支持し、前記ロック手段は、前記軸受体が前記案内溝における案内方向下流端にて支持された後、前記現像カートリッジが前記軸受体を回動中心として揺動して前記収容部に完全に収容されたときに、前記現像カートリッジの上方への動きを規制するように構成されているものである。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のプロセスカートリッジにおいて、前記筐体の下面には、平面に対して安定して置くことのできる接地部が複数箇所に形成されているものである。
【０００９】
さらに、請求項４に記載の発明の画像形成装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載の感光体カートリッジが、前記現像カートリッジと一体的に着脱可能に設けられ、前記感光体ドラムから記録シートに転写された現像剤を前記記録シートに熱定着させる定着手段を備えたものである。
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明をレーザビーム式のプリンタに具体化した実施形態について以下に説明する。図１は画像形成装置としてのプリンタの概略側断面図、図２は本体ハウジング１に対してプロセスユニット２を装着開始する状態を示す一部切欠き側面図、図４は感光体カートリッジ３に現像カートリッジ４をセットした状態の感光体カートリッジの断面図、図５は感光体カートリッジのみの右側面図、図６は感光体カートリッジのみの左側面図、図１７は感光体カートリッジ３に現像カートリッジ４をセットした状態の右側面図、図１８は感光体カートリッジ３に現像カートリッジ４をセットした状態の左側面図である。
【００１４】
図１に示すように、プリンタの本体ハウジング１内には、その略中央部に感光体カートリッジ３と現像カートリッジ４とからなるプロセスユニット２が着脱可能に配置され、図１中の左側には、プロセスユニット２に隣接して定着器５が配置され、プロセスユニット２の下方に給紙部６が配置され、本体ハウジング１の下部において前面（矢印Ａ）方向から給紙カセット８を装着可能としている。
【００１５】
また、合成樹脂製のカバー体兼用排紙トレイ１ａの下面側には、フレームを介してレーザスキャナユニット７が取付けられている。
【００１６】
印字指令により、図示しない外部装置、例えばパソコンから印刷データが伝送されると、給紙カセット８の支持板９上に積層された被記録媒体としてのカット用紙Ｐは、給紙部６の給紙ローラ１０の回転につれて分離パッド１１により１枚ずつに分離され、次いで、レジストローラ対１２ａ，１２ｂを介してプロセスユニット２における感光体としての感光体ドラム１３とその下面側に押圧する転写手段としての転写ローラ１４との間に搬送される。一方、レーザ光発光部、ポリゴンミラー１８、レンズ１９、複数の反射鏡２０等からなるレーザスキャナ７を支持するフレームの下面の射出孔から発射されたレーザビームは、プロセスユニット２におけるケース即ち、感光体カートリッジ３のケース３０の上側の入光部３１から感光体ドラム１３の上側周面に照射され、感光体ドラム１３の周面が印刷データに対応して露光されて、静電潜像が形成される。
【００１７】
また、後述するように、現像カートリッジ４における現像ローラ２２から供給された現像剤（トナー）が前記静電潜像に付着して可視化され、感光体ドラム１３上の現像剤（トナー）による可視像が用紙Ｐに転写された後、定着器５における加熱ローラ１５と圧接ローラ１６のとの間に給送され加熱定着作用を受けた用紙Ｐは、排紙経路１７から前記カバー体兼用排紙トレイ１ａ上に排出される。
【００１８】
本実施形態では、プロセスユニット２は、少なくとも感光体ドラム１３を有する感光体カートリッジ３と、筐体としてのケース２１内に現像手段としての少なくとも現像ローラ２２を有する現像カートリッジ４とからなり、現像カートリッジ４は感光体カートリッジ３に対して着脱可能に構成され、且つ現像ローラ２２が後述するロック手段４６の作用により外れ不能となるように構成されている。
【００１９】
次に、感光体カートリッジ３及び現像カートリッジ４の構成について詳細に説明する。感光体カートリッジ３は図３〜図７に示すように、その合成樹脂製の筐体としてのケース３０内の一側寄りに感光体ドラム１３が回転可能に軸支されており、感光体ドラム１３の下方に配置された転写手段としての転写ローラ１４の下方をケース３０の底壁３０ａにて塞いでいる（図４参照）。この転写ローラ１４が自重により感光体ドラム１３下面から離れるように上下動可能に軸支されており、プロセスユニット２として本体ハウジング１内にセットするとき、本体ハウジング１内の左右両側に配置されたバネ３３にて上向き付勢された軸受押し上げ体３４が前記軸１４ａの両端に被嵌した上向きＵ字状の軸受３５を押し上げて（図８及び図９参照）、転写ローラ１４が感光体ドラム１３の下面（転写領域）を押圧するように昇降可能に配置されている。
【００２０】
感光体カートリッジ３の筐体としてのケース３０における感光体ドラム１３の上方を覆う上壁３０ｂには、前記レーザスキャナユニット７からのレーザ光を感光体ドラム１３の上面側に照射する入光部３１が感光体ドラム１３の軸方向に沿って長手に形成され、その入光部３１に隣接して、感光体ドラム１３の有機感光体等の感光面を帯電させるためのスコロトロン等の帯電器３６が取付けられている。前記帯電器３６により一様に帯電された感光体ドラム１３の表面に前記レーザ光を走査することにより静電潜像が形成され、後述する現像ローラ２２にて供給される薄層のトナーが静電潜像に付着して可視像化（顕在化）された後、転写ローラ１４との押圧転写領域にて用紙Ｐに転写される。
【００２１】
前記ケース３０の前記上壁３０ｂを除く部分は、左右両側壁３０ｃと略四分の一円弧状の底壁３０ａにて囲まれて上方が開放されており、現像カートリッジ４を斜め上方から着脱できて、収納できるように収納部３２が形成されている。
【００２２】
該ケース３０の左右両側壁３０ｃの上端面には、現像ローラ２２の軸２２ａの両端に相対的に回転可能に装着された軸受体２３ａ，２３ｂ（図１３乃至図１５１５参照）を摺動自在に支持しながら案内するための下向き円弧状の案内溝３７が感光体ドラム１３の軸１３ａに接近するように延設されている。しかして、現像カートリッジ４を感光体カートリッジ３にセットすると、感光体ドラム１３に対向するように現像ローラ２２が近接できる（図４参照）。
【００２３】
また、前記左右両側壁３０ｃの内面には、現像カートリッジ４を介してその現像ローラ２２を感光体ドラム１３に押圧するための付勢手段４２が回動可能且つ伸縮可能に装着されている。この付勢手段４２は図４及び図１０に示すごとく、左右両側に回動支軸３９ａ，３９ｂが一体的に突設された回動支点部材３９と、該回動支点部材３９を内部で摺動自在に支持する枠状のスライド支持部材４０と、該スライド支持部材４０の枠内に配置されて、回動支点部材３９を一方に押しつけるように付勢するコイルバネ状の付勢バネ手段４１とにより構成されている。なお、スライド支持部材４０には、横向きの円柱状の移動作用部４３が設けられており、この移動作用部４３は、前記左右両側壁３０ｃに穿設されたガイド孔４４から外向きに突出するように配置される。
【００２４】
そして、感光体カートリッジ３における一方の側壁３０ｃ（実施例では、右側の側壁）の内側には、前記収納部３２内に嵌め入れた現像カートリッジ４が上向きに抜け出さないようにするためのロック手段４６が設けられている。このロック手段４６は図４、図５及び図１１（ａ），図１１（ｂ）に示すように、側壁３０ｃを貫通する回動軸４８がロックレバー体４７の側面に対して回動可能に枢支するものであり、ロックレバー体４７の下端から下向きに延びる樹脂バネ４９の下寄り部位は、ケース３０の底壁３０ａから上向きに突出する規制片３０ｄに当接させるように配置されている。またロックレバー体４７の下面には、後述するように現像カートリッジ４のケース２１の左右両側面に外向きに突出させた側面視略逆三角形状の被作用部６１の一方（右側のもの）の上面が上方に移動すると当接してその移動を規制するための円弧状の当接部４７ａを有する。
【００２５】
前記被作用部６１は、前記ロック手段４６のためのものと兼用して、現像ローラ２２を感光体ドラム１３に押し付け付勢するための付勢手段に対するものにも利用されるように配置されている。
【００２６】
また、感光体カートリッジ３における収納部３２にはケース３０の底壁３０ａから上向きに突設した受け止め部材としての回転可能なコロ５０が複数箇所（実施例では左右両端部の２箇所）に設けられている（図３及び図４参照）。この受け止め部材としてのコロ５０は収納部３２内に現像カートリッジ４を落とし込んで収納させたとき、現像ローラ２２の軸２２ａを挟んで、感光体ドラム１３と反対側で現像カートリッジ４の重量の一部を受け止める。具体的には、コロ５０は現像カートリッジ４のケース２１に設けられた下向き凸湾曲状のトナー収容室２４（図１、図１２（ａ）、図１２（ｂ）参照）の下面箇所を受け止めると共に、ケース２１の着脱作業時のガタツキを少なくする。
【００２７】
感光体カートリッジ３におけるケース３０の底壁３０ａには、前記レジストローラ対における上側ローラ１２ａが脱落不能に装着されており、それに隣接して底壁３０ａには搬送されるレジストローラ対１２ａ，１２ｂを通過した用紙Ｐを感光体ドラム１３と転写ローラ１４との間の転写部５２に導入するための横長の導入孔５１が形成されている。この導入孔５１に隣接して前記転写部５２までの間の底壁３０ａの上面には用紙Ｐの下面を接触抵抗を少ない状態で円滑に搬送するための多数本のリブ５３が導入孔５１から転写部５２の方向に延びるように突設されている。
【００２８】
次に、図１、図１２（ａ），図１２（ｂ）〜図１５を参照しながら、現像カートリッジ４の構成について説明する。ケース２１における下向き凸湾曲状のトナー収容室２４内のトナーは回転駆動される攪拌体２７により攪拌されて放出された後、供給ローラ２５を介して現像ローラ２２の外周面に担持され、ブレード２６によってトナーの層厚さが規制されるように構成されている（図１参照）。そして、ケース２１における前記トナー収容室２４の箇所の左右両外側には略逆三角形状の被作用部６１が一体的に突出形成されている。
【００２９】
前記現像ローラ２２の軸２２ａの左右両端部に対して回転可能に被嵌したポリアセタール樹脂等の摩擦係数の小さい材料からなる軸受体２３ａ，２３ｂには、それぞれ軸端から抜け不能に環状溝６３に被嵌する係合爪６２を備える。各軸受体２３ａ，２３ｂの基端側に、直径が次第に大きくなる傘状（円錐状）の軸径調整部６４が形成され、少なくとも一方（実施例では右）の軸受体２３ｂは、バネ手段６５により、横外向きに摺動付勢されている（図１５参照）。これにより、現像カートリッジ４を感光体カートリッジ３の所定の箇所にセットした状態で、感光体カートリッジ３の左右両側壁３０ｃ，３０ｃに設けた案内溝３７に対して現像ローラ２２の軸２２ａがガタツキなく軸支されるようになっている。
【００３０】
そして、図１、図１６、図１９に示すように、現像カートリッジ４のケース２１の上面と下面とにはそれぞれ持ち運び等の取り扱いを容易にするため、横長の突条と凹溝とが交互に横長状に多数形成さられて断面が凹凸形状となった把持部７０，６６が設けられている。さらに、感光体カートリッジ３を単独で、もしくは、感光体３の収納部３２に現像カートリッジ４を収納セットした状態にて、テーブル６７に安定して載置できるようにするため、感光体カートリッジ３のケース３０の下面側には、複数箇所（最小限２カ所、好ましくは４カ所）の接地部６９ａ，６９ｂが設けられている。
【００３１】
この場合、図５〜図７、図１７及び図１８に示すごとく、感光体カートリッジ３の側面視において、当該感光体カートリッジ３の重心を挟んで両側にて接地するように、そのケース３０の下面の前後両端部寄り部位に接地部６９ａ，６９ｂを下向きに突出させて設けることにより、テーブル６７上に載せたとき安定するのである。
【００３２】
また、この前後部位の接地部６９ａ，６９ｂは、感光体カートリッジ３の収納部３２に現像カートリッジ４を収納した状態でも、両カートリッジ３，４の重心を両側にて挟む位置とすることが好ましく、そのように設定すれば、テーブル６７上に感光体カートリッジ３を載せた状態にて現像カートリッジ４を位置する作業を実行しても感光体カートリッジ３が揺れる等の不安定な挙動を呈することがないのである。なお、図７に示すように、前記前部位の接地部６９ａ，６９ａをケース３０の下面の左右両端に設けても良いが、ケース３０の最下部を左右長手の形状に突出させて長い接地部に形成しても良いのである。
【００３３】
次に、感光体カートリッジ３に現像カートリッジ４をセットする作業について説明する。現像カートリッジ４のケース２１の前側端部の上下面に前記把持部７０，６６が形成されているので、作業者は上下の把持部７０，６６を片手で掴んで現像カートリッジ４を現像ローラ２２側から前記感光体カートリッジ３のケース３０の後部側の上向き開放の収納部３２に向かって簡単に入れることができる。この装着動作により、被作用部６１がロックレバー体４７に当接し、樹脂バネ４９の付勢力に抗してロックレバー体４７を図４の二点鎖線の位置へ回動させ、装着が完了すると、被作用部６１が下方に下がり、当該被作用部６１とロックレバー体４７との当接が解除されて、ロックレバー体４７は樹脂バネ４９の付勢力により図４の実線状態に復帰し、ロックレバー体４７の当接部４７ａと被作用部６１の上面とが対向してロック状態となり、感光体カートリッジ３と現像カートリッジ４とは合体して離れなくなる。従って、後述するように、感光体カートリッジ３と現像カートリッジ４とが一体となったプロセスユニット２は、前記上下の把持部７０，６６を片手で掴んだまま持ち上げることができるから、作業者は持ち変えるとなく、引き続いてそれを本体ハウジング１の所定の箇所に差し込めば良い。
【００３４】
即ち、現像カートリッジ４の差し込み作業に伴って、現像ローラ２２の左右両側端の軸受体２３ａ，２３ｂがケース３０の左右両側壁３０ｃ，３０ｃの上縁に沿って形成された案内溝３７，３７に摺接しながら、感光体ドラム１３の軸１３ａに近づくように滑り落ちる。この場合、現像カートリッジ４のケース２１は現像ローラ２２の軸２２ａに対する軸受体２３ａ，２３ｂ箇所を中心に回動可能であるから、案内溝３７，３７のうち前記軸１３ａにほぼ接近した位置（横向きＵ字状部部分）に軸受体２３ａ，２３ｂが位置すると、現像カートリッジ４のケース２１のトナー収容室２４側が、現像ローラ２２の軸２２ａを中心に回動して、感光体カートリッジ３における収納部３２にすっぽりと嵌まり込むようにセットできる。
【００３５】
この状態では、収納部３２の内のコロ５０，５０に前記トナー収容室２４側のケース２１の下面が摺接し、現像ローラ２２が感光体ドラム１３にほぼ最接近する位置まで軸受体２３ａ，２３ｂが案内溝３７，３７に沿って移動する。ロックレバー体４７が図４の二点鎖線出示す位置から実線で示す位置へ時計方向に回動して復帰すると、当該ロックレバー体４７の当接部４７ａが被作用部６１の上面（突起部６１ａ）に対向し、これにて現像カートリッジ４が感光体カートリッジ３から抜け不能となる。
【００３６】
図１６〜図１９は感光体カートリッジ３に現像カートリッジ４をセットした状態であるプロセスユニット２の平面図、右側面図、左側面図、背面図（用紙出口側の図）を示すが、付勢手段４２のスライド支持部材４０は、現像カートリッジ４の下向きの押し込み動により被作用部６１にて下向きに押されるから、図２及び図４に示すように、付勢手段４２は、移動作用部４３が下になる姿勢が通常である。
【００３７】
そして、プロセスユニット２は、図１における本体ハウジング１の右端（前面側）の蓋体１ｂを下向きに回動させて大きく開いた状態で着脱できるように構成されている（図２参照）。
【００３８】
即ち、図２、図２０（ａ）、図２０（ｂ）及び図２１に示すように、本体ハウジング１の左右両側部の内面には、左右一対の樹脂製等のガイド手段５５（図では右側のみ示す）が固定されており、該ガイド手段５５には、上方に開放され、且つ本体ハウジング１の右端から奥側に行くに従って上向きに傾斜する立ち上がり傾斜面からその頂点部５５ｄの後に下向き傾斜するように形成された上側案内面５５ａと、該上側案内面５５ａの下方に配置され、本体ハウジング１の右端から奥側に行くに従って下向きに傾斜し、レジストローラ対の下側ローラ１２ｂの箇所で終わる下側案内面５５ｂとを有する。
【００３９】
図２はプロセスユニット２を本体ハウジング１に挿入開始する位置を示し、感光体ドラム１３の軸１３ａが上側案内面５５ａの上側の奥側５５ｃに近づくように、押し込む。次いで、図２０（ａ）に示すように、付勢手段４２における移動作用部４３が前記上側案内面５５ａの立ち上がり傾斜面に当接し、且つ、プロセスユニット２（感光体カートリッジ３）の左右両側の下端側に横向きに突出させた誘導体５６（図では片方のみ示す）が下側案内面５５ｂに嵌まり、プロセスユニット２は、本体ハウジング１に対して上向き抜け不能で、下側案内面５５ｂに沿ってのみ押し込み可能となる。
【００４０】
この状態で、プロセスユニット２の押し込み移動に従い、前記上側案内面５５ａにて移動作用部４３が押し上げられるから、スライド支持部材４０が回動支軸３９ａ（３９（ｂ））を中心にして上向き回動して、現像カートリッジ４における被作用部６１をスライド支持部材４０の先端側にて押す方向に拘束する。そして、移動作用部４３が上側案内面５５ａの頂点部５５ｄの箇所ではスライド支持部材４０が最大限上向き回動し、この姿勢で前記被作用部６１をスライド支持部材４０の先端側にて拘束している状態を保持する（図２０（ｂ）参照）。
【００４１】
プロセスユニット２をさらに押し込み、感光体ドラム１３の軸１３ａが上側案内面５５ａの上側の奥側５５ｃの所定位置にセットされた状態で、オペレータがプロセスユニット２から手を離すと、当該プロセスユニット２の自重により、感光体カートリッジ３のケース３０の下面側のレジストローラにおけるローラ１２ａが本体ハウジング１側に配置された下側ローラ１２ｂ上に載置され、図２に示すばね４５により押圧されると同時に、誘導体５６がガイド手段５５の適宜箇所に支持されように、現像カートリッジ４側が下降するように落ち着く（図２１参照）。
【００４２】
前記のようにセットした状態では、前記スライド支持部材４０の先端側で、前記被作用部６１を押すことになる。これにより、付勢手段４２と被作用部６１とにより、現像カートリッジ４を介して現像ローラ２２を感光体ドラム１３に押圧することができる。
【００４３】
そして、図２１に示すように、感光体ドラム１３と現像ローラ２２との接触部（最接近位置であり押圧部）７２ａ（感光体ドラム１３の軸１３ａと現像ローラ２２の軸２２ａとを結ぶ軸間線７２上にある）は、付勢手段４２の前記被作用部６１に対する押圧作用線７１（回動支軸３９ａ（３９（ｂ））と、スライド支持部材４０の先端が被作用部６１に当接している押圧点とを結ぶ線）よりも上側に位置するか、もしくはこの作用線７１上に位置し、この作用線７１と前記軸間線７２とが略一致するか、平行に近いように設定することが好ましい。
【００４４】
なお、図２２に示すように、本体ハウジング１の一側（実施例では左側）の内面に駆動モータ７３の動力を伝達するギヤ機構７４が配置され、給紙部６の給紙ローラ１０、レジストローラ対の下側ローラ１２ｂ、現像ローラ２２及び感光体ドラム１３や加熱ローラ１５、並びに排紙経路の搬送ローラをそれぞれ回転駆動させる。このとき、現像ローラ２２と感光体ドラム１３とは、図１及び図２１にて示すごとく互いに反対方向、つまり現像ローラ２２は反時計回りに回転し、感光体ドラム１３は時計回りに回転するように駆動されると共に、現像ローラ２２の周速度が感光体ドラム１３のそれよりも速くなるように設定されている。
【００４５】
前述の構成において、感光体カートリッジ３における収納部３２であって、現像カートリッジ４を挿入する現像ローラ２２から離れた箇所に付勢手段４２を設ける一方、同じく現像ローラ２２から遠い側の現像剤（トナー）収容室２４の外壁に外向きに突設して被作用部６１を設けたので、これらの部品が現像カートリッジ４の着脱作業に際して邪魔に成り難い。
【００４６】
交換頻度の少ない感光体カートリッジ３側に構造の複雑な付勢手段４２を設ける一方、交換頻度の高い現像カートリッジ４側に構造の簡単な被作用部６１を設けることで、現像カートリッジ４のランニングコストを低減することができる。また、現像カートリッジ４に設ける被作用部６１はケース２１の側面に一体的に突出形成する構造であるので、被作用部６１の形成がケース２１の成形と同時にでき、製造コストが低減できると共に、感光体カートリッジ３側に設けた付勢手段４２のスライド支持部材４０にて押圧するように作用させ易くなる。
【００４７】
感光体カートリッジ３の左右両側の内面に、左右一対の付勢手段４２を配置し、該各付勢手段４２が付勢方向と非付勢方向とに姿勢変更可能に装着されているものであるから、現像カートリッジ４を感光体カートリッジ３に単に乗せただけでは、現像ローラ２２が感光体ドラム１３に押圧されないから、プロセスユニット２として両カートリッジ３，４を組み込んだ状態て梱包しても、現像ローラ２２の外周面が永久変形したり、現像ローラ２２が含有する成分により感光体ドラム１３が汚染されることがない。
【００４８】
付勢手段４２が、回動支点部材３９と、該回動支点部材３９に対して摺動自在なスライド支持部材４０と、該両部材間に装架された付勢バネ４１とにより構成されているものであるから、付勢バネ４１にて直接被作用部６１を押圧したりそれを解除するのに比べて、付勢方向と非付勢方向とに姿勢変更させる自由度が大きくなり、且つスライド支持部材４０にて被作用部６１を押圧・押圧解除することが確実にできるという効果を奏する。
【００４９】
さらに、前記回動支点部材３９は、感光体カートリッジ３の筐体であるケース３０の左右両側内側面に回動可能に装着されているものであるから、感光体カートリッジ３単体であれ、現像カートリッジ４と組み合わせたプロセスユニット２の状態であれ、ケース３０の外側に付勢手段４２の大部分の部品が露出せず、誤って付勢手段４２の部品に触って破損させることがなく、取り扱いが容易になる。
【００５０】
前記スライド支持部材４０には、付勢方向及び非付勢方向に誘導するための横向きピン状の移動作用部４３が一体的に備えられて、該移動作用部４３が感光体カートリッジ３の筐体であるケース３０の左右両側から外向きに突出しているものであるので、ケース３０の外側に付勢手段４２の大部分の部品が露出せず、誤って付勢手段４２の部品に触って破損させることがなく、取り扱いが容易になる。
【００５１】
また、現像カートリッジ４のケース２１の左右両側外面に突出した被作用部６には、付勢手段４２に押圧付勢される機能と、ロック手段４６のロックレバー体４７にて感光体カートリッジ３に対して現像カートリッジ４の浮き上がりを防止する機能とを兼ね備えてた共通部品となるので、現像カートリッジ４の製造コストを大幅に低減させることができる。
【００５２】
プロセスユニット２を画像形成装置の本体ハウジング１に対して着脱自在に装着されるように構成し、該本体ハウジング１には、プロセスユニット２の着脱方向への移動につれて、前記付勢手段４２を付勢状態と非付勢状態とに案内するためのガイド手段５５を備えたものであるから、単にプロセスユニット２を本体ハウジング１に対して着脱するという作業だけでワンタッチで付勢手段４２の姿勢変更、ひいては付勢手段４２の作用を切換・変更させることができ、操作が至極簡単となるという効果を奏する。
【００５３】
【発明の効果】
以上に詳述したように請求項１に記載の発明のプロセスカートリッジは、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムを有する感光体カートリッジと、前記感光体ドラムに現像剤を供給するための現像ローラとその回転軸の両端側にて突出する軸受体とを有する現像カートリッジとを備えたプロセスカートリッジであって、前記感光体カートリッジは、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、感光体ドラムの回転軸方向と直交するとともに略水平を向く方向に対する一端側において、前記感光体ドラムを支持するとともに、前記感光体ドラムの回転軸方向と直交するとともに略水平を向く方向に対する他端側においては、前記感光体ドラムに現像剤を供給するための現像ローラとその回転軸の両端側にて突出する軸受体とを備えた現像カートリッジが着脱可能な上部開放状の収容部が形成された筐体とを備え、前記筺体には、前記軸受体に当接することより、前記現像カートリッジを前記収容部に案内する案内溝が形成され、前記案内溝は、案内方向上流端が上方へ向けて開放されるとともに案内方向下流側に向かうに従って次第に下方に向けて延びる略円弧状に形成され、前記案内溝における案内方向下流端は、前記軸受体が上方に移動するのを規制し、且つ前記感光体ドラムの回転軸に接近するように形成されているので、感光体カートリッジに対してその一側の収納部に対して上方から現像カートリッジを着脱でき、現像カートリッジの交換作業も至極容易となる。
そして、前記感光体カートリッジには、前記軸受体が上方に移動するのを規制された状態において、前記現像カートリッジに当接して、当該現像カートリッジが上方に移動するのを規制するロック手段を備え、前記ロック手段は、前記筺体の一対の側壁に沿う前記現像カートリッジにおける側面に突設された被作用部と対面する側の前記筐体における側壁に回動可能に設けられたロックレバー体を備え、前記ロックレバー体は前記被作用部に対してロック位置と非ロック位置と選択的に回動して姿勢変更可能に構成され、前記ロックレバー体には、前記被作用部における上面に当接してロック状態にする当接部と、前記ロック位置にロックレバー体を復帰させるように付勢する樹脂バネとが設けられ、前記現像カートリッジがその現像ローラ側から前記感光体カートリッジの前記収容部に入られる装着動作に伴って、前記被作用部が前記ロックレバー体に当接すると共に、前記樹脂バネの付勢力に抗して前記ロックレバー体を非ロック位置へ回動させ、前記現像カートリッジの前記収容部への装着が完了すると、前記被作用部と前記ロックレバー体との当接が解除されて、前記樹脂バネの付勢力により、前記ロックレバー体をロック位置へ復帰するように構成したものであるから、このロック手段により現像カートリッジがロックされれば、現像カートリッジが感光体カートリッジから不用意に外れたり、位置がずれたりすることがなく、現像カートリッジの交換作業が容易になるという効果を奏する。
【００５４】
【００５５】
また、請求項３に記載の発明によれば、筐体に静電潜像が形成される感光体を支持する一方、前記筐体の下面には、平面上に安定して置くことのできる接地部が複数箇所に形成されているものであるから、感光体カートリッジの交換等に際してその筐体を平坦なテーブル等に載置したときにも、その載置姿勢が変化せず、安定させることができて取り扱いが容易になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置としてのプリンタの概略側断面図である。
【図２】本体ハウジングにプロセスユニットを挿入開始する状態を示す側面図である。
【図３】感光体カートリッジの平面図である。
【図４】図３のIV−IV線矢視で示す感光体カートリッジの側断面図である。
【図５】感光体カートリッジの右側面図である。
【図６】感光体カートリッジの左側面図である。
【図７】感光体カートリッジの正面図である。
【図８】転写ローラの押圧部を示す一部切欠き断面図である。
【図９】図８のIX−IX線矢視断面図である。
【図１０】付勢手段と被作用部を示す斜視図である。
【図１１】（ａ）はロック手段の平面図、（ｂ）は図１１R>１（ａ）のXIb −XIb 線矢視断面図である。
【図１２】（ａ）は現像カートリッジの左側面図、（ｂ）は右側面図である。
【図１３】現像カートリッジの平面図である。
【図１４】図１３のXIV −XIV 線矢視図である。
【図１５】現像ローラの左右両側の軸受体の構造を示す断面図である。
【図１６】プロセスユニットの平面図である。
【図１７】プロセスユニットの右側面図である。
【図１８】プロセスユニットの左側面図である。
【図１９】図１７のXIX −XIX 線矢視図である。
【図２０】（ａ）はプロセスユニットの本体ハウジング内への挿入途中の説明図、（ｂ）はさらに進行した状態の説明図である。
【図２１】プロセスユニットを本体ハウジング内へセットした状態の説明図である。
【図２２】プリンタの駆動系を示す図である。
【符号の説明】
１本体ハウジング
２プロセスユニット
３感光体カートリッジ
４現像カートリッジ
１３感光体ドラム
１３ａ軸
１４転写ローラ
２１筐体としてのケース
２２現像ローラ
２２ａ軸
２３ａ，２３ｂ軸受体
２４トナー収容室
３０筐体としてのケース
３０ａ底壁
３０ｃ側壁
３２収納部
３７案内溝
３９回動支点部材
３９ａ，３９ｂ回動支軸
４０スライド支持部材
４１付勢バネ手段
４２付勢手段
４３移動作用部
４６ロック手段
４７ロックレバー体
４８回動軸
４９樹脂バネ
５０コロ
５５ガイド手段
５５ａ上側案内面
５５ｂ下側案内面
５６誘導体
６１被作用部
６７テーブル
６９ａ，６９ｂ接地部
７１押圧作用線
７２軸間線
７２ａ接触部
Claims (4)
- 表面に静電潜像が形成される感光体ドラムを有する感光体カートリッジと、前記感光体ドラムに現像剤を供給するための現像ローラとその回転軸の両端側にて突出する軸受体とを有する現像カートリッジとを備えたプロセスカートリッジであって、
前記感光体カートリッジは、感光体ドラムの回転軸方向と直交する方向に対する一端側において、前記感光体ドラムを支持するとともに、前記感光体ドラムの回転軸方向と直交する方向に対する他端側においては、前記感光体ドラムの前記他端側に配された前記現像カートリッジが着脱可能な上部開放状の収容部が形成された筐体とを備え、
前記筺体には、前記軸受体に当接することにより、前記現像カートリッジを前記収容部に案内する案内溝が形成され、
前記案内溝は、案内方向上流端が上方へ向けて開放されるとともに案内方向下流側に向かうに従って次第に下方に向けて延びる略円弧状に形成され、
前記案内溝における案内方向下流端は、前記軸受体が上方に移動するのを規制し、且つ前記感光体ドラムの回転軸に接近するように形成され、
前記感光体カートリッジには、前記軸受体が上方に移動するのを規制された状態において、前記現像カートリッジに当接して、当該現像カートリッジが上方に移動するのを規制するロック手段が備えられ、
前記ロック手段は、前記筐体の一対の側壁に沿う前記現像カートリッジにおける側面に突設された被作用部と対面する側の前記筐体における側壁に回動可能に設けられたロックレバー体を備え、
前記ロックレバー体は前記被作用部に対してロック位置と非ロック位置と選択的に回動して姿勢変更可能に構成され、
前記ロックレバー体には、前記被作用部における上面に当接してロック状態にする当接部と、前記ロック位置にロックレバー体を復帰させるように付勢する樹脂バネとが設けられ、
前記現像カートリッジがその現像ローラ側から前記感光体カートリッジの前記収容部に入られる装着動作に伴って、前記被作用部が前記ロックレバー体に当接すると共に、前記樹脂バネの付勢力に抗して前記ロックレバー体を非ロック位置へ回動させ、
前記現像カートリッジの前記収容部への装着が完了すると、前記被作用部と前記ロックレバー体との当接が解除されて、前記樹脂バネの付勢力により、前記ロックレバー体をロック位置へ復帰するように構成し、
前記被作用部は、前記現像ローラを前記感光体ドラムに押圧するための前記筐体の内面に回動可能且つ伸縮可能に装着された付勢手段により押圧付勢される機能も有する
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 前記案内溝における案内方向下流端は、前記軸受体を回動中心として現像カートリッジが上下揺動可能となるように、前記軸受体を支持し、
前記ロック手段は、前記軸受体が前記案内溝における案内方向下流端にて支持された後、前記現像カートリッジが前記軸受体を回動中心として揺動して前記収容部に完全に収容されたときに、前記現像カートリッジの上方への動きを規制するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のプロセスカートリッジ。 - 前記筐体の下面には、平面に対して安定して置くことのできる接地部が複数箇所に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のプロセスカートリッジ。
- 請求項１乃至３のいずれかに記載の感光体カートリッジが、前記現像カートリッジと一体的に着脱可能に設けられ、
前記感光体ドラムから記録シートに転写された現像剤を前記記録シートに熱定着させる定着手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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