JP6102438B2 - 軸受部材、端部部材、感光体ドラムユニット、プロセスカートリッジ、及び軸受部材の製造方法 - Google Patents

軸受部材、端部部材、感光体ドラムユニット、プロセスカートリッジ、及び軸受部材の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、レーザープリンタ、複写機等の画像形成装置に着脱可能に具備されるプロセスカートリッジ、該プロセスカートリッジに備えられる感光体ドラムユニット、感光体ドラムユニットの感光体ドラムに取り付けられる端部部材、端部部材を構成する軸受部材、及び軸受部材の製造方法に関する。
レーザープリンタ、複写機等の画像形成装置には、該画像形成装置の本体(以下、「装置本体」と記載することがある。)に対して着脱可能にプロセスカートリッジが備えられている。
プロセスカートリッジは、文字や図形等、表されるべき内容を形成し、これを紙等の記録媒体に転写する部材である。より具体的には、プロセスカートリッジには感光体ドラムが備えられ、ここに転写する内容が形成される。また、プロセスカートリッジには、感光体ドラムに転写すべき内容を形成させるため他の各種手段が併せて配置される。これら手段としては、例えば現像、帯電、クリーンニングを行う手段を挙げることができる。
プロセスカートリッジは、メンテナンスのために同一のプロセスカートリッジを装置本体に対して着脱したり、新たなプロセスカートリッジに交換するために古いプロセスカートリッジを装置本体から離脱し、新しいプロセスカートリッジを装置本体に装着したりする。このようなプロセスカートリッジの着脱は、画像形成装置の使用者が自らできるものであり、かかる観点からできるだけ容易に行えることが望ましい。
ところが、プロセスカートリッジに含まれる感光体ドラムには、装置本体の駆動軸が直接又は他の部材を介して係合し、これにより感光体ドラムがこの駆動軸から回転力を受けて回転するように構成されている。従って、プロセスカートリッジを装置本体に対して着脱させるためには、その都度装置本体の駆動軸と感光体ドラムとの係合の解除(離脱)、及び再係合(装着)をさせる必要がある。
ここで、感光体ドラム(プロセスカートリッジ)を装置本体の駆動軸の軸線方向に移動させて着脱することができれば、そのために装置を構成することは比較的容易である。しかしながら、画像形成装置の小型化、プロセスカートリッジの着脱スペース確保等の観点から、プロセスカートリッジを駆動軸の軸線方向とは異なる方向に引き抜くように装置本体から離脱させ、また、この方向に押し込むように装置本体に装着することが好ましい。
特許文献1には、プロセスカートリッジを装置本体の駆動軸の軸線方向とは異なる方向に着脱するための構成が開示されている。具体的には、特許文献1に記載されているカップリング部材は、球形部を備えることによりドラムフランジ(軸受部材)に揺動可能に取り付けられる。従って、カップリング部材に具備された、装置本体の駆動軸に係合する部分(回転力受け部材)が、球形部を中心に揺動して感光体ドラムの軸線に対して角度を変えることができ、装置本体の駆動軸と感光体ドラムとの装着及び離脱を容易にしている。
また、非特許文献1には、軸部材に具備される回転力伝達ピンを軸受部材に導入するための溝が軸受部材の内周の回転方向に設けられ、この溝により当該回転力伝達ピンの軸受部材への取り付けが容易である構造が開示されている。またここにはこのような軸受部材を一体で成形する技術も記載されている。
特開2010−26473号公報
発明協会公開技報公技番号2010−502200号
しかしながら、特許文献1に記載のカップリング部材及びこれを保持するドラムフランジ(軸受部材)の構造では、カップリング部材を揺動可能としつつ球形部をドラムフランジに保持する構造とするため、球形部をドラムフランジ(軸受部材)に取り付ける際には無理入れ・無理抜きする必要があった。
無理入れ・無理抜きによる組み立ては、組み立て精度の低下や、組み立て時に部品が破損する虞がある。
また、特許文献1には、カップリング部材を分解して一部の部品をドラムフランジ(軸受部材)に配置した後、カップリング部材の他の部品を順に組み立てる方法も記載されている。
これによれば、無理入れ・無理抜きのような不具合はないが、工数が多くなり生産性が低下してしまう。また、このように揺動可能なカップリング部材が取り付けられたドラムフランジ(軸受部材)を感光体ドラムの端部に精度よく取り付けることも困難である。
一方、非特許文献1に開示された方法のみでは軸部材の円滑な取り付け、軸部材の円滑な揺動、及び軸部材の装置本体との円滑な着脱を実現することが困難であった。
そこで本発明は上記問題点に鑑み、従来と同等の回転力の伝達、及び装置本体との着脱を可能としつつ、より円滑に作動し、精度よく、破損等の不具合を抑制して簡易に生産することができる、軸受部材、端部部材、感光体ドラムユニット、及びプロセスカートリッジを提供することを目的とする。また、軸受部材の製造方法を提供する。
以下、本発明について説明する。ここではわかりやすさのため括弧書きにて図面の参照
符号を付すが、本発明はこれに限定されるものではない。
請求項1に記載の発明は、感光体ドラム(35)の端部に配置され、軸部材(70)が取り付けられる軸受部材(45)であって、筒状体(46)と、筒状体の内側に配置され、軸部材が具備する回転力伝達ピン(95)を保持及び着脱可能に設けられた保持部(50)と、を有し、保持部は、筒状体の軸方向に沿って延び、対向して設けられる少なくとも2つの溝であり、該溝の底が軸方向に沿った方向に対して湾曲した円弧状の曲面を有する揺動溝(51b、55b)と、一端が揺動溝に、他端が保持部の外側に連通する溝であり、揺動溝より筒状体の回転方向上流側に配置されている、導入溝(51a、55a)と、2つの揺動溝の一端側の間に設けられた断面において円弧状となる曲面を有する台座部(60)と、を備え、揺動溝の円弧状の曲面を含む円の中心点と台座部の円弧状となる曲面を含む円の中心点とが一致するように配置されている、軸受部材である。
請求項に記載の発明は、請求項1に記載の軸受部材(45)において、揺動溝(51b、55b)の曲面は、軸部材(70)の回動中心を揺動溝の中心点とし、揺動溝の曲面を含む円は、配置されるべき回転力伝達ピン(95)の長さと概ね一致した直径で作られる曲面構造である。
請求項に記載の発明は、請求項1又は2に記載の軸受部材(45)において、対向する揺動溝(51b、55b)の底面間の距離は、筒状体の軸方向端部から軸方向内側に向けて広がる部位を有する。
請求項に記載の発明は、請求項1乃至のいずれか1項に記載の軸受部材(45)において、軸部材(70)の軸方向を筒状体の軸方向に一致させた姿勢、及び、軸部材を揺動させて最も傾けた姿勢、以外のいずれかに軸部材を傾けた姿勢で回転力伝達ピンの端部が導入溝の位置に一致することができるように導入溝が配置されている。
請求項に記載の発明は、請求項1乃至のいずれか1項に記載の軸受部材(45)において、導入溝(51a、55a)は、配置されるべき回転力伝達ピン(95)と中間嵌め寸法である。
請求項に記載の発明は、請求項1乃至のいずれか1項に記載の軸受部材(145)において、2つの揺動溝(151b、155b)及び台座部(160)により囲まれた凹部(160b)を有し、凹部は、軸受部材の軸方向のうち台座部とは反対側の開放された側から該凹部をみたときにアンダーカット部がなく、導入溝(151a、155a)の側壁の一方が、台座部の面により形成されている。
請求項に記載の発明は、請求項に記載の軸受部材(145)において、揺動溝(151b、155b)には、凹部の開放側とは反対側から軸受部材を見たとき、アンダーカット部がない。
請求項に記載の発明は、請求項又はに記載の軸受部材(145)において、台座部(160)のうち導入溝を形成する面が軸受部材の径方向に対して傾斜している。
請求項に記載の発明は、請求項乃至のいずれか1項に記載の軸受部材(145)において、全てが一体成型されている。
請求項10に記載の発明は、請求項1乃至のいずれか1項に記載の軸受部材(45)において、導入溝(51a、55a)は、揺動溝(51b、55b)側より保持部(50)の外側の方が広くなっている。
請求項11に記載の発明は、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の軸受部材(45)において、潤滑剤が塗布されている。
請求項12に記載の発明は、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の軸受部材(45)において、フッ素、ポリエチレン、及びシリコンゴムの少なくとも1種類を含有した樹脂により形成されている。
請求項13に記載の発明は、請求項1乃至12のいずれか1項に記載の軸受部材(45)において、フッ素でコーティングされている。
請求項14に記載の発明は、軸部材(70)、及び、請求項1乃至13のいずれか1項に記載の軸受部材(45)、を有し、軸部材は、回転軸(85)と、該回転軸の一端側に具備されて画像形成装置本体の回転力付与部に係合可能とされ、該係合の姿勢で駆動軸からの回転力を受ける回転力受け部(71)と、回転軸の他端側に配置される基端部(90)と、基端部から突出する端部を有する回転力伝達ピン(95)と、を備え、軸部材は、該軸部材の回転力伝達ピンが軸受部材の揺動溝内に配置されることにより、軸受部材に組み合わされている、端部部材(40)である。
請求項15に記載の発明は、請求項14に記載の端部部材(40)において、軸受部材(45)のうち感光体ドラムに嵌合される部位とは反対側から軸部材(70)を挿入して、軸部材を軸受部材に組み合わせる際にも軸受部材を撓ませることなく組み合わせることが可能であることを特徴とする。
請求項16に記載の発明は、請求項14又は15に記載の端部部材(40)において、軸部材(70)は、回転力伝達ピン(95)により、該軸部材の軸方向の移動が規制されていることを特徴とする。
請求項17に記載の発明は、請求項14乃至16のいずれか1項に記載の端部部材(40)において、基端部(90)は軸受部材(45)によっては軸方向における軸部材の抜け方向の移動が規制されないことを特徴とする。
請求項18に記載の発明は、感光体ドラム(35)と、請求項14乃至17のいずれか1項に記載の端部部材(40)と、を備える感光体ドラムユニット(30)である。
請求項19に記載の発明は、請求項18に記載の感光体ドラムユニット(30)を具備し、軸部材(70)が画像形成装置本体(10)の駆動軸に着脱可能とされるプロセスカートリッジ(20)である。
請求項20に記載の発明は、請求項に記載の軸受部材を製造する方法であって、射出成型により形成する工程を有し、凹部を形成する第一金型(200)、及び、揺動溝を形成する第二金型(210)により、上記工程は、第一金型に設けられた溝(200a)に第二金型を差し込んで第一金型と第二金型とを組み合わせ、射出成型をおこない、第一金型と第二金型とを反対の方向に引き離すことにより離型させることを含む、軸受部材の製造方法である。
本発明によれば、端部部材において軸部材を軸受部材に取り付けることが容易であり、かつ、取り付け後には軸部材の揺動が円滑であるとともに従来と同様に、装置本体からの回転駆動力を感光体ドラムに伝達させることができ、プロセスカートリッジを装置本体に着脱することが容易である。
また、軸部材を軸受部材に対して容易に取り付け及び取り外しできるため、揺動する軸部材を軸受部材に取り付ける前に、軸受部材を感光体ドラムに取り付けることを従来よりも適切に行える。
これに加えて、軸部材を軸受部材に取り付けるに際して、強引な取り付けを必要としないので、軸部材と軸受部材との組み立ての精度低下を招き難い。
画像形成装置本体及びプロセスカートリッジの概念図である。 図2(a)は第一の形態を説明するための感光体ドラムユニットの外観斜視図、図2(b)は端部部材の外観斜視図である。 図3(a)は軸受部材の外観斜視図、図3(b)は保持部に注目した外観斜視図である。 図4(a)は図3(a)のIV−IVに沿った断面を矢印IVaの方向から見た図、図4(b)は図3(a)のIV−IVに沿った断面を矢印IVbの方向から見た図を示した。 図5(a)は図3(a)のV−Vに沿った断面を矢印Vaの方向から見た図、図5(b)は図3(a)のV−Vに沿った断面を矢印Vbの方向から見た図である。 図6(a)は、図2(b)に表れた軸部材のVIa−VIaに沿った断面図、図6(b)は、図2(b)に表れた軸部材のVIb−VIbに沿った断面図である。 カップリング部材を拡大した図である。 図2(b)にVIb−VIbで示した線に沿った端部部材の軸線方向断面図である。 図9(a)は図8と同じ視点で軸部材が一方側に最も傾いた姿勢、図9(b)は図8と同じ視点で軸部材が他方側に最も傾いた姿勢を表した図である。 軸部材が軸方向に引っ張られた場面における、軸部材及び軸受部材の状態を示す図である。 図11(a)は保持部の斜視図で回転力伝達ピンの動きを矢印XIaで示した図、図11(b)は第一溝形成部が正面となるように表した軸受部材の断面図で回転力伝達ピンをハッチングした丸印で表した図である。 端部部材を、軸が紙面奥/手前となる方向から見た模式図で、回転力伝達ピンの動きを矢印XIIで表した図である。 端部部材の断面図で、軸部材を軸受部材に取り付ける際の姿勢を表した図である。 図14(a)は、画像形成装置本体の駆動軸、ピン、及び該駆動軸を表した斜視図、図14(b)は、ピンがカップリング部材に連結した姿勢を説明するための図である。 図15(a)はプロセスカートリッジを装置本体に装着する1つの場面の例を説明する図、図15(b)はプロセスカートリッジを装置本体に装着する他の場面の例を説明する図である。 図16(a)は第二の形態を説明する図で軸受部材の斜視図、図16(b)は図16(a)を紙面上側から見た軸受部材の平面図である。 第三の形態を説明する図で軸受部材の外観斜視図である。 軸受部材の軸方向から見た図である。 図19(a)は図18のXIX−XIXに沿った断面を矢印XIXaの方向から見た図、図19(b)は図18のXIX−XIXに沿った断面を矢印XIXbの方向から見た図を示した。 図20(a)は図18のXX−XXに沿った断面を矢印XXaの方向から見た図、図20(b)は図18のXX−XXに沿った断面を矢印XXbの方向から見た図である。 図20(a)の断面において軸受部材に軸部材が取り付けられた姿勢を表す図である。 図19(a)の断面において軸受部材に軸部材が取り付けられた姿勢を表す図である。 図23(a)は図21と同じ視点で軸部材が一方側に最も傾いた姿勢、図23(b)は図22と同じ視点で軸部材が他方側に最も傾いた姿勢を表した図である。 軸部材が軸方向に引っ張られた場面における、軸部材及び軸受部材の状態を示す図である。 軸部材が最も傾いたときの姿勢を説明する図である。 図26(a)は軸受部材を作製する金型を表す斜視図、図26(b)は図26(a)を異なる方向から見た斜視図である。 第一金型、及び第二金型の断面図である。 第一金型、及び第二金型の他の断面図である。 図29(a)は第一金型と第二金型とが組み合わされた場面の断面図であり、図29(b)は図29(a)とは異なる断面の図である。 変形例に係る軸受部材の断面図である。 他の変形例に係る軸受部材の斜視図である。 他の変形例に係る軸受部材の軸方向から見た図である。 他の変形例に係る軸部部材の断面図である。 台座部が平らである例の端部部材の断面図である。 軸部材の他の例を説明する斜視図である。
本発明の上記した作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。ただし本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。また、各図では説明のため、必要に応じて部材を省略したり透視したり形状を誇張して表したりしている。
図1は第一の形態を説明する図で、端部部材40(図2参照)を具備するプロセスカートリッジ20、及び該プロセスカートリッジ20を装着して使用する画像形成装置本体10(以下、「装置本体10」と記載することがある。)を模式的に示した斜視図である。図1に示したようにプロセスカートリッジ20は、図1にAで示した方向に移動させることにより装置本体10に装着し、及び離脱させることができる。この方向は装置本体10の駆動軸の軸線方向とは異なる方向である。そして装置本体10及びプロセスカートリッジ20により画像形成装置とされる。以下詳しく説明する。
プロセスカートリッジ20は、その外郭を形成する筐体21を有し、その内側に各種部品が内包されている。本形態では具体的には、感光体ドラムユニット30(図2(a)参照)、帯電ローラ、現像ローラ、現像ブレード、転写ローラ、及びクリーニングブレードを備えている。
感光体ドラムユニット30には、紙等の記録媒体に転写すべき文字や図形等が形成される。図2(a)に感光体ドラムユニット30の外観斜視図を示した。図2(a)からわかるように感光体ドラムユニット30は、感光体ドラム35、フタ材36、及び端部部材40を備えている。図2(b)には、端部部材40に注目した斜視図を示した。以下、図2(a)、図2(b)及び適宜示す図を参照しつつ感光体ドラムユニット30について説明する。
感光体ドラム35は、円筒状であるドラムシリンダの外周面に感光層を被覆した部材である。すなわちドラムシリンダは、アルミニウム等の導電性のシリンダに感光層が塗布されて構成されている。感光体ドラム35の一端には後述するように端部部材40が取り付けられ、他端にはフタ材36が配置されている。本形態ではドラムシリンダを円筒状であるものとしたが、中実の円柱状であってもよい。ただし、少なくともフタ材36、及び端部部材40がその端部に適切に取り付けられるように形成されている。
フタ材36は、樹脂により形成された部材で、感光体ドラム35の円筒内側に嵌合される嵌合部と、感光体ドラム35の一端面を覆うように配置される軸受部とが同軸に形成されている。軸受部は、感光体ドラム35の端面を覆う円板状であるとともに、軸を受ける部位を具備する。また、フタ材36には、導電性材料によりなるアース板が配置され、これにより感光体ドラム35と装置本体10とを電気的に接続させている。
なお、本形態ではフタ材の一例を表したがこれに限定されず、通常取り得る他の形態のフタ材を適用することも可能である。例えばフタ材に回転力伝達のための歯車が配置されてもよい。
また上記導電性材料は後述する端部部材40側に設けられてもよい。
端部部材40は、感光体ドラム35の端部のうち上記フタ材36とは反対側の端部に取り付けられる部材であり、軸受部材45及び軸部材70を備えている。
軸受部材45は、感光体ドラム35の端部に固定される部材である。図3には軸受部材45の斜視図を示した。図3(a)は軸受部材45全体の斜視図、図3(b)は軸受部材45のうち、保持部50のみを示した斜視図である。ここで、図3(a)には端部部材40が感光体ドラム35に固定され、これが画像形成装置に配置され作動するときに、軸受部材45が回転する方向を矢印Bで示した。図4(a)には図3(a)のIV−IVに沿った断面を矢印IVaの方向から見た図、図4(b)には図3(a)のIV−IVに沿った断面を矢印IVbの方向から見た図を示した。また、図5(a)には図3(a)のV−Vに沿った断面を矢印Vaの方向から見た図、図5(b)には図3(a)のV−Vに沿った断面を矢印Vbの方向から見た図を表した。
本形態では、軸受部材45は、図2乃至図5からわかるように円筒状である筒状体46を備えている。また、筒状体46の外周面には、該外周面に沿って立設するリング状である接触壁47、及び、歯車48が形成されている。筒状体46の外径は上記感光体ドラム35の内径と概ね同じであり、該筒状体46の一端側を感光体ドラム35に差し込んで嵌合することにより軸受部材45を感光体ドラム35に固定する。この際には、感光体ドラム35の端面が接触壁47に当てられる深さまで挿入される。このとき、より強固な固定のために接着剤を用いてもよい。また接着剤が配置される部分の筒状体46には溝や凹凸が設けられてもよい。これにより接着剤がこの溝や凹部に保持され、感光体ドラム35と軸受部材45との接着がさらに強固となる。
歯車48は、現像ローラに回転力を伝達する歯車で、本形態では、はす歯歯車である。歯車の種類は特に限定されることはなく平歯車等であってもよい。ただし歯車は必ずしも設けられている必要はない。
筒状体46の筒状である内側には、該筒状体46の内部の少なくとも一部を塞ぐように板状の底部49が設けられている。さらに、底部49で仕切られた筒状体46の内側のうち、感光体ドラム35に固定される側とは反対側の内側には保持部50が設けられている。
保持部50は、筒状体46の内側に導入溝51a、55a、揺動溝51b、55bを形成するための部位であり、第一溝形成部51、及び第二溝形成部55を有している。さらに保持部50は第一溝形成部51の一端側と第二溝形成部55の一端側との間に台座部60を具備している。
本形態では、保持部50には対向して設けられる2つ(一対)の溝形成部(51、55)を具備する例を説明するが、これに限らず4つ(二対)の溝形成部、6つ(三対)の溝形成部が設けられてもよく、これより多くてもよい。
第一溝形成部51は、導入溝51a及び揺動溝51bを形成する部位である。第一溝形成部51は、図3(b)、図4(a)、図5(a)、図5(b)からわかるように、筒状体46の内周面から突出するように、2つのブロック状である第一凸部52、及び第二凸部53を有している。第一凸部52及び第二凸部53はいずれも筒状体46の軸方向に沿った方向を長手方向とし、筒状体46の周方向に沿って所定の間隙を有して配列されている。この間隙が揺動溝51bとなる。従って揺動溝51bは筒状体46の軸方向に沿って延びる溝である。さらに図5(a)、図5(b)からわかるように揺動溝51bの底面51cは筒状体46の軸方向に沿った方向に対して湾曲した曲面を有している。当該曲面は本形態のように図5(a)、図5(b)の断面で円弧状となるように構成されていることが好ましい。そしてこの円弧の中心Cが図5(a)に示したように筒状体の軸線上にあることがさらに好ましい。
また、第一凸部52には、該第一凸部52を筒状体46の周方向に沿って切り欠き、その一方と他方とを連通させる導入溝51aが設けられている。従って、導入溝51aにより揺動溝51bから第一凸部52を挟んだ反対側(保持部50の外側)へ連通する溝が形成される。ここで、本形態の導入溝51aは図4(a)からわかるように、揺動溝51b側よりもその反対側(保持部50の外側)の方が広く形成されている。また、図5(a)からわかるように導入溝51aは筒状体46の径方向外側に向かうにつれて底板49に近づく方向に傾斜している。
導入溝51aの当該傾斜の程度や配置等、導入溝51aの他の構成については軸部材70との関係で説明できるので後で述べる。
第二溝形成部55は、第一溝形成部51に対して筒状体46の径方向反対側に対向する位置に設けられる。
第二溝形成部55は、導入溝55a及び揺動溝55bを形成する部位である。第二溝形成部55は、図3(b)、図4(b)、図5(a)、図5(b)からわかるように、筒状体46の内周面から突出するように、2つのブロック状である第一凸部56、及び第二凸部57を有している。第一凸部56及び第二凸部57はいずれも筒状体46の軸方向に沿った方向を長手方向とし、筒状体46の周方向に沿って所定の間隙を有して配列されている。この間隙が揺動溝55bとなる。従って揺動溝55bは筒状体46の軸方向に沿って延びる溝である。さらに図5(a)、図5(b)からわかるように揺動溝55bの底面55cは筒状体46の軸方向に湾曲した曲面を有している。この曲面は図5(a)、図5(b)の断面で円弧状となるように構成されていることが好ましい。そしてその際には底面55cの円弧は、上記した揺動溝51bの底面51cの円弧が含まれる円と同じ円に属し、その中心がCであることがさらに好ましい。
従って、本形態では図5(a)、図5(b)のように底面51c、55cを含む軸方向断面において底面51cと底面55cとの間隔は、軸部材70が挿入される(図8参照)端部側(保持部50を挟んで底板49とは反対側)で狭く、底板49に向かって所定の区間は広くなるように形成されている。
また、第一凸部56には、該第一凸部56を筒状体46の周方向に沿って切り欠き、その一方と他方とを連通させる導入溝55aが設けられている。従って、導入溝55aにより揺動溝55bから第一凸部56を挟んだ反対側(保持部50の外側)へ連通する溝が形成される。ここで、導入溝55aは図4(b)からわかるように、本形態では揺動溝55b側よりもその反対側(保持部50の外側)の方が広く形成されている。また、図5(b)からわかるように導入溝55aは、上記した導入溝51aよりも筒状体46の端部側(底板49から離隔した側)に配置され、筒状体46の径方向外側に向かうにつれて底板49から離隔するように傾斜している。
導入溝55aの当該傾斜の程度や配置等、その他の導入溝55aの構成については軸部材70との関係で説明できるので後で述べる。
台座部60は、底板49に沿って設けられ、第一溝形成部51の端部と第二溝形成部55の端部との間に配置されており、本形態では第一溝形成部51と第二溝形成部55とを渡すように形成される。本形態では、第一溝形成部51の第一凸部52が第二溝形成部55の第一凸部56に、第一溝形成部51の第二凸部53が第二溝形成部55の第二凸部57に、つながるように形成されている。
また、本形態の台座部60は、図5(a)、図5(b)からわかるように、筒状体46の径方向の中央が深くなるように凹となる湾曲した曲面を有している。この曲面は、図5(a)、図5(b)の断面で円弧状となるように構成されていることが好ましい。これにより台座部60で後述する軸部材70の球体90を軸方向に抜ける方向以外の方向について規制することができる。そしてこの円弧はその中心Cが図5(b)に示したように筒状体46の軸線上にあることがさらに好ましい。
また、保持部50は、第一溝形成部51、第二溝形成部55、及び台座部60により、図5(a)、図5(b)に示したように、これらに囲まれる凹部50aが形成される。そして凹部50aのうち台座部60とは反対側が開放されている。後述するように当該凹部50a内に軸部材70の球体90が配置される。軸部材70との関係は後で詳しく説明する。
軸受部材45を構成する材料は特に限定されることはないが、ポリアセタール、ポリカーボネート、PPS等の樹脂を用いることができる。ここで、部材の剛性を向上させるために、負荷トルクに応じて樹脂中にガラス繊維、カーボン繊維等を配合してもよい。また、軸部材の軸受部材への取り付け、揺動動作を円滑にするために、樹脂にフッ素、ポリエチレン、及びシリコンゴムの少なくとも1種類を含有して摺動性を向上させてもよい。また、樹脂をフッ素コーティングしたり、潤滑剤を塗布してもよい。
図2に戻り、端部部材40のうち軸部材70について説明する。図6(a)には、図2(b)に示した軸部材70のVIa−VIaに沿った断面図、図6(b)には、図2(b)に示した軸部材70のVIb−VIbに沿った断面図をそれぞれ表した。軸部材70は、図2(b)、図6(a)、図6(b)からわかるように、カップリング部材71、回転軸85、球体90、及び回転力伝達ピン95を備えている。
カップリング部材71は、装置本体10(図1参照)からの回転駆動力を受ける回転力受け部として機能する部位である。図7にはカップリング部材71を拡大した図を示した。カップリング部材71は、図2(b)、図6(a)、図6(b)、及び図7からわかるように、円形皿状の部材であり、その内側は軸線が通る部位が最も深くなるように円錐状の凹部73aが設けられた底部73を有している。
また、底部73の面のうち、一面側(回転軸85が設けられる側とは反対側)の面の縁に沿って筒状の係合壁74が立設されている。係合壁74には軸部材70の軸線を挟んで対向して設けられる溝74a、74bが2対設けられている。一方の対の溝74aと他方の対の溝74bとは軸中心に90度ずらされている。
各溝74a、74bには、図7によく表れているように、溝の一方の側壁に凸部75が設けられるとともに、その底部73側には円周方向に窪み75aを具備している。これにより後述するように装置本体10の駆動軸11のピン12、12が窪み75aに係合してその抜けが防止されつつ、適切に回転力が伝達される(図14(b)参照)。
また、各溝74a、74bの他方側の側壁には斜面74cが形成されており、上記ピン12の溝内への導入を容易にしている。
従って図7にDで示した溝74aの幅はピン12の直径より若干大きくされている(図14(b)参照)とともに、駆動軸11が通過できないように、該駆動軸11の直径よりは狭くされている。また、図7にEで示した係合壁74の内側の径は駆動軸11の直径より若干大きく形成されているが概ね同じ程度とされる。どのように駆動軸11から回転力を受けることができるかついては後で説明する。
本形態では係合壁の溝を4つ(2対)としたが、その数は特に限定されるものではなく、2つ(1対)でも、6つ(3対)でも、又はそれより多くてもよい。
回転軸85は、カップリング部材71が受けた回転力を伝達する回転力伝達部として機能する円柱状の軸状部材である。従って回転軸85の一端には上記カップリング部材71が設けられている。
球体90は、基端部として機能し、本形態では図6(a)、図6(b)からわかるように球状の部材で、回転軸85の端部のうちカップリング部材71が配置される側とは反対側の端部に具備される。このとき、回転軸85の軸線と球体90の中心はできるだけ一致させることが好ましい。これにより、感光体ドラム35のより安定した回転を得ることができる。また球体90の直径は上記した軸受部材45の保持部50で挟まれる部分と概ね同じとされている。後で説明するように、軸部材70が軸受部材45に取り付けられたときに、球体90は、軸受部材45の保持部50によって軸部材70から外れる方向の移動が規制されていない。
本形態では、基端部として通常の球状である場合を示したが、これに限定されるものではなく、例えば一部が球状であるものや、卵形のように曲面が組み合わされて形成されたものであってもよい。
回転力伝達ピン95は、球体90の中心を通るとともに、該球体90を貫いて両端が球体90から突出して配置される円柱状の軸状部材である。回転力伝達ピン95の軸線は上記回転軸85の軸線と直交するように設けられている。
軸部材70の材質は特に限定されるものではないが、ポリアセタール、ポリカーボネート、PPS等の樹脂を用いることができる。ただし、部材の剛性を向上させるために、負荷トルクに応じて樹脂中にガラス繊維、カーボン繊維等を配合しても良い。また、樹脂中に金属をインサートしてさらに剛性を上げても良いし、全体を金属で製作しても良い。
上記軸受部材45に軸部材70を次のように取り付けることにより、端部部材40とされている。図8には図2にVIb−VIbで示した線に沿った端部部材40の軸線方向断面図、図9(a)には図8と同じ視点で軸部材70が一方側に最も傾いた姿勢、図9(b)には図8と同じ視点で軸部材70が他方側に最も傾いた姿勢をそれぞれ表した。
軸部材70は、図8からわかるように、その球体90が保持部50の第一溝形成部51、第二溝形成部55、及び台座部60に囲まれた凹部50aによる空間の内側に配置される。さらに球体90から突出した回転力伝達ピン95の両端部がそれぞれ、第一溝形成部51の揺動溝51b、第二溝形成部55の揺動溝55bの内側に挿入される。これにより軸部材70が軸受部材45に保持される。
このように軸部材70が軸受部材45の内側に配置されることにより、軸部材70は、図8にVIIIaで示したように、回転力伝達ピン95の軸線を中心として回動(揺動)することができる。すなわち回転力伝達ピン95を中心に図8の紙面手前/奥方向に回動(揺動)することが可能である。
さらに、軸部材70は、図9(a)、図9(b)に示したように、上記VIIIaで示した回動(揺動)に直交する方向、すなわち、回転力伝達ピン95の軸線自体が揺動する方向にも回動(揺動)することができる。これは、回転力伝達ピン95の両端部がそれぞれの揺動溝51b、55b内を移動することにより可能となる。ここで、本形態では揺動溝51b、55bはその底面51c、55cが上記のように円弧状なので、軸部材70が図9(a)、図9(b)のように揺動しても軸部材70が軸線方向、及びこれに直交する方向(図9(a)、図9(b)の紙面左右方向)に大きくぶれるように移動することを抑えることができる。
より詳しくは、揺動溝51b、55bの底面51c、55cは上記したように曲面状であるが、2つの揺動溝51b、55bの底面51c、55cによる円弧は、軸部材70の回動中心を中心としている。そしてその円弧の直径は、回転力伝達ピン95の長さと概ね一致していることが好ましい。これにより軸部材70のぶれを抑制することができる。
また、装置本体10からの駆動力を受けた時には、軸部材70は、図8にVIIIbで示したようにその軸線を中心とした回転力を受ける。このときには、軸部材70の回転力伝達ピン95の両端部が第一溝形成部51の揺動溝51b、及び第二溝形成部55の揺動溝55bの溝側面(溝側壁)に引っ掛かり、回転力を軸受部材45、そして感光体ドラム35に伝達させることができる。
図10は、軸部材70が軸方向に引っ張られた場面における、軸部材70及び軸受部材45の状態を示す図である。ここで、揺動溝51b、55bは円弧状に湾曲しているので、揺動溝51bと揺動溝55bとの間隔が軸受部材45の端部(凹部50aの開放側)に向けて狭くなっており、狭くなった部位の溝間の間隔は回転力伝達ピン95の長さより狭くなっている。従って、軸部材70が軸方向に引っ張られたとしても、図10のように回転力伝達ピン95が揺動溝51bの底面51c及び揺動溝55bの底面55cに引っ掛かるので軸部材70は軸受部材45から外れない。以上より明らかなように、軸部材70は、回転力伝達ピン95によってその軸方向の移動が規制されている。
さらには、軸方向の移動の規制において、上記のように軸部材70が軸受部材45から軸方向に外れないことに加え、軸部材70が当該軸方向に移動しないように規制することが好ましい。これにより軸受部材45に軸部材70を取り付けたときにガタつきが防止され、軸部材70の揺動、及びプロセスカートリッジ20の装置本体10への着脱もさらに円滑となる。
そのために例えば次のように構成することができる。すなわち、図8に示したように、球体90が台座部60に接触して配置され、揺動可能な状態において球体90の中心位置と、図10に示したように軸部材70が軸方向に引っ張られた状態におけるピン95の軸線の中心位置とが一致すればよい。これにより実質的に軸部材70は軸方向には移動できないので上記のようにガタつきが防止できる。
そして揺動溝51b、55bの底面51c、55cの曲面の中心C(図5(a)参照)及び台座部60の曲面の中心Cはこのような観点からその位置が決められ、両者の位置が略同一であることが好ましい。ここで「略同一」とは、意図しない不可避的な中心位置のずれは同一であるとする趣旨である。従って製造上の寸法誤差や寸法公差内である中心位置のずれは同一である。
揺動溝51b、55bの底面51c、55cの曲面及び台座部60の曲面が上記したように図5(a)、図5(b)で示した断面で円弧状である場合には、円弧の中心位置C及び中心位置Cが略同一であることが好ましい。
また、図8に示したような軸部材70が軸受部材45の軸と一致する姿勢、図9(a)、図9(b)に示したような軸部材70が最も傾斜した姿勢、及び図10で示したような軸部材70が軸方向に引っ張られた姿勢において、各図からわかるように回転力伝達ピン95の先端が導入溝51a、55aの位置には一致しないように導入溝51a、55aが配置されている。従って、当該姿勢では軸部材70が軸受部材45から外れることがなく、不意に軸部材70が軸受部材45から外れてしまうことなく機能することができる。
次に、軸部材70を軸受部材45に取り付ける方法について説明する。図11乃至図13に説明のための図を示した。図11(a)は保持部50の斜視図で回転力伝達ピン95の動きを矢印XIaで示した図あり、図11(b)は第一溝形成部51が正面となるように表した軸受部材45の断面図で回転力伝達ピン95の先端の位置をハッチングした丸印で表した図である。また図11(a)、図11(b)には画像形成装置が作動する際に軸受部材45が回転する方向をBで示した(図3(a)と同じである。)。図12は、端部部材40を軸が紙面奥/手前となる方向から見た模式図で回転力伝達ピン95の動きを矢印XIIで表した。図13は、端部部材40の断面図で軸部材70を軸受部材45に取り付ける際の姿勢を表した。
軸部材70を軸受部材45に上記したように取り付けるには、図11(a)、図11(b)、図12のように行うことができる。すなわち、軸部材70の回転力伝達ピン95が図12のように第一溝形成部51、及び第二溝形成部55の外側になるように、球体90を第一溝形成部51、及び第二溝形成部55の間に配置する。その後、図12の矢印XII、図11(a)の矢印XIa、図11(b)の矢印XIbの方向に軸部材70を回転させると、回転力伝達ピン95の両端部がそれぞれ第一溝形成部51の導入溝51a、及び第二溝形成部55の導入溝55a内を移動し、回転力伝達ピン95の端部を揺動溝51b、揺動溝55b内に移動させることができる。これにより軸部材70を軸受部材45に取り付けることが可能である。
ここで、導入溝51a、55aは、上記したように揺動溝51b、55b側よりも反対側(保持部50の外側)の方が溝幅が広く形成されている。これにより回転力伝達ピン95の導入溝51a、55a内への挿入が容易になる。また、当該広く形成されている部分以外の部分の溝幅は、回転力伝達ピン95が溝内を通ることができれば特に限定されることはないが、いわゆる中間嵌め寸法であることが好ましい。これにより不意に軸部材70が軸受部材45から外れてしまうことを防止することができる。
ただし、このように軸部材70を回転させて回転力伝達ピン95の端部を導入溝51a、及び導入溝55aの内側を移動させるためには、図13に示したように軸部材70を傾けて回転力伝達ピン95の端部を導入溝51a、55aの位置に合わせる必要がある。
この位置は図8に示したように軸部材70が軸受部材45の軸方向に一致する姿勢と、図9(a)、図9(b)に示したように軸部材70が最も傾いた姿勢と、の間の傾きである図13に表れた姿勢とされている。従って、導入溝51a、及び導入溝55aが配置される位置もこれに対応したものとされている。
ここで、軸部材70の回動や揺動のときに軸部材70が軸受部材45から抜けて外れてしまうことが懸念される。しかしながら、軸部材70の回転力伝達ピン95が一度揺動溝51b、55b内に配置されれば、軸部材70が通常取る姿勢である図8、図9(a)、図9(b)に示した姿勢においては、上記のように回転力伝達ピン95の端部が導入溝51a、55aに一致することはなく、軸部材70は上記したように軸受部材45から外れてしまうことなく適切に作動する。
また、第一溝形成部51、第二溝形成部55のそれぞれの第一凸部52、56、第二凸部53、57のうち、感光体ドラム35の回転方向上流側となる凸部(本形態では、図3(a)、図11(a)、図11(b)に回転方向をBで示したことからもわかるように第一凸部52、56)に導入溝51a、55aが配置されていることが好ましい。これにより感光体ドラム35の回転中に軸部材70が軸受部材45から外れてしまうことをさらに防止することができる。
以上のような構造により軸部材70は、回動(揺動)し、かつ、回転力を伝達しつつ、軸受部材45に保持される。そして端部部材40は、例えば次のように感光体ドラム35に取り付けることができる。
すなわち、端部部材40のうち、軸受部材45をはじめに感光体ドラム35に嵌め込む。当該嵌め込みは軸受部材45のうち保持部50の凹部50aの開放側とは反対側が感光体ドラム35に挿入されることにより行われる。このときには回動(揺動)する軸部材70は軸受部材45には取り付けられていないので、軸受部材45を容易に安定して感光体ドラム35に嵌め込むことができる。その後、感光体ドラム35の端部に取り付けられた軸受部材45に軸部材70を取り付ける。当該軸部材70の取り付けも、上記したように容易に行うことができ、大きな力で押し込む等することなく行うことが可能である。従って、軸部材を軸受部材に組み合わせるに際し、軸受部材を撓ませる必要もない。
従来の端部部材では、軸部材を軸受部材に取り付けてから感光体ドラムに嵌め込む必要があり、揺動する軸部材があるので感光体ドラムに嵌め込むに際して困難が伴うことがあった。また、従来の端部部材においても、あらかじめ軸受部材を感光体ドラムに取り付けた後に軸部材を取り付けることは可能であったが、その際には強引な取り付けが必要なため、取り付けにより精度悪化を招いていた。これに対して本形態の端部部材40は、上記したように取り付けが容易であるとともに、精度悪化を招くこともない。また、このように容易に軸部材を軸受部材に取り付けできるのでリユースも容易に行うことができる。
このような端部部材40により、プロセスカートリッジ20の装着時には感光体ドラム35に適切に回転力を付与するとともに、当該プロセスカートリッジ20の容易な着脱が可能となる。
図1に戻って、プロセスカートリッジ20について説明を続ける。プロセスカートリッジ20の筐体21の内側に備えられる他の構成である帯電ローラ、現像ローラ、現像ブレード、転写ローラ、及びクリーニングブレードは次のようなものである。
帯電ローラは、装置本体10からの電圧印加により感光体ドラム35を帯電させる。これは、当該帯電ローラが感光体ドラム35に追随して回転し、感光体ドラム35の外周面に接触することにより行われる。
現像ローラは、感光体ドラム35に現像剤を供給するローラである。そして、当該現像ローラにより、感光体ドラム35に形成された静電潜像が現像される。なお現像ローラには、固定磁石が内蔵されている。
現像ブレードは、上記した現像ローラの外周面に付着する現像剤の量を調整するとともに、現像剤自体に摩擦帯電電荷を付与するブレードである。
転写ローラは、感光体ドラム35に形成された像を紙等の記録媒体に転写するためのローラである。
クリーニングブレードは、感光体ドラム35の外周面に接触してその先端により転写後に残存した現像剤を除去するブレードである。
上記各ローラは筐体21の内側に回転可能に収められる。すなわち各ローラは筐体21の内側で必要に応じて回転してその機能を発揮する。
ここで、上記した感光体ドラムユニット20の軸部材70のうち、少なくともカップリング部材71は筐体21から露出して配置される。これにより後述するように、装置本体10から回転駆動力を得ることができるとともに、装置本体10とプロセスカートリッジ20との着脱が容易となる。
ここでは、プロセスカートリッジ20に備えられる各ローラ及びブレードについて説明したが、ここに具備される部材はこれに限定されるものではなく、その他プロセスカートリッジに通常に備えられる部材、部位、及び現像剤等が具備されていることが好ましい。
次に装置本体10について説明する。本形態の装置本体10はレーザープリンタである。レーザープリンタでは、上記したプロセスカートリッジ20が装着された姿勢で作動し、画像を形成するときには、感光体ドラム35を回転させて、帯電ローラにより帯電させる。この状態で、ここに備えられる各種光学部材を用いて画像情報に対応したレーザー光を感光体ドラム35に照射し、当該画像情報に基づいた静電潜像を得る。この潜像は現像ローラにより現像される。
一方、紙等の記録媒体は、装置本体10にセットされ、該装置本体10に設けられた送り出しローラ、搬送ローラ等により転写位置に搬送される。転写位置には転写ロールが配置されており、記録媒体の通過に伴い転写ロールに電圧が印加されて感光体ドラム35から記録媒体に像が転写される。その後、記録媒体に熱及び圧力が加えられることにより当該像が記録媒体に定着する。そして排出ロール等により装置本体10から像が形成された記録媒体が排出される。
このように、プロセスカートリッジ20が装着された姿勢で、装置本体10は感光体ドラムユニット30に回転駆動力を与える。そこで、プロセスカートリッジ20が装着された姿勢でどのように装置本体10から感光体ドラムユニット30に回転駆動力が与えられるかについて説明する。
プロセスカートリッジ20への回転駆動力は装置本体10の回転力付与部としての駆動軸11により与えられる。図14(a)に駆動軸11の先端部の形状を示した。図14(a)からわかるように、駆動軸11はその先端が半球面である円柱状軸部材であるとともに、一点鎖線で示した回転軸線に直交する方向に突出する回転力付与部としての円柱状のピン12が設けられている。当該駆動軸11のうち図14(a)に示した先端側とは反対側には、駆動軸11を軸線中心に回転させることができるように歯車列が形成されており、これを介して駆動源であるモータに接続されている。
また、図1に示したプロセスカートリッジ20の装置本体10への着脱のための移動方向に対して、駆動軸11は概ね直角に、該着脱の移動の軌道上に突出して配置されている。これに加えて駆動軸11はその軸線方向に移動することなく回転するのみである。従ってプロセスカートリッジ20の着脱では、このような駆動軸11に軸部材70を装着及び離脱させる必要がある。そして、上記した端部部材40によれば、軸部材70と、駆動軸11との着脱が容易となる。具体的な着脱の態様については後で詳しく説明する。
プロセスカートリッジ20が装置本体10に装着された姿勢で、駆動軸11と端部部材40の軸部材70のカップリング部材71とが係合して回転力が伝達される。図14(b)には駆動軸11に端部部材40のカップリング部材71が係合した場面を示した。図14(b)からわかるように駆動軸11とカップリング部材71とが係合した姿勢で、駆動軸11の軸線とカップリング部材71の軸線とが一致するように突き合わされて配置される。このとき、駆動軸11のピン12がカップリング部材71の対向する溝74a、又は溝74bの内側に配置される(図14(b)では溝74aの内側に配置されている場合である。)。これにより駆動軸11の回転に追随してカップリング部材71が回転し、感光体ドラムユニット30が回転する。
以上より、回転力が伝達される姿勢は、駆動軸11とカップリング部材71との軸線が同軸に配置されるとともに、ピン12がカップリング部材71の溝74a、又は溝74bの内側にある姿勢である。
次にプロセスカートリッジ20を装置本体10に装着させるときの駆動軸11と、感光体ドラムユニット30の動作の例について説明する。図15に説明図を示した。図15(a)は駆動軸11に端部部材40が係合される1つの場面を示した図、図15(b)は駆動軸11に端部部材40が係合される他の場面を示した図である。図15では、図15(a)、図15(b)でその動作の順を示し、紙面左右が軸線方向となる向きである。また、ここではプロセスカートリッジ20を紙面下方に移動させて装着させる場面である。
初めに図15(a)に示したように、軸部材70のカップリング部材71を駆動軸11側に傾けた姿勢としておく。この姿勢は軸部材70が最も傾いた姿勢であることが好ましい。この姿勢からプロセスカートリッジ20を紙面下方に移動させると、駆動軸11の先端がカップリング部材71の底部73の内側や係合壁74に引っ掛かるように接触する。プロセスカートリッジ20をさらに装置本体10に押し込むと、カップリング部材71に引っ掛かるように接触した駆動軸11は、軸線方向に対して傾いている軸部材70を軸線方向に近づけるように回動させる。そして、ピン12は溝74aの内側に挿入される。
そしてさらにプロセスカートリッジ20を装着方向に押し込むことにより、図15(b)に示したように、傾けられていた軸部材70の軸線が駆動軸11の軸線に一致し、駆動軸11、軸部材70、軸受部材45及び感光体ドラム35の軸線が一致し、図14(b)に示した姿勢となる。これにより、適切に駆動軸11から、軸部材70、軸受部材45、感光体ドラム35に回転力が付与され、最終的にプロセスカートリッジ20へ回転力が与えられる。
一方、プロセスカートリッジ20を装置本体10から離脱させるときの駆動軸11と、感光体ドラムユニット30の動作については、上記の順を遡ればよい。
以上のように、プロセスカートリッジ20を装置本体10の駆動軸11の軸線方向とは異なる方向に引き抜くように該装置本体10から離脱させ、また、押し込むように装置本体10に装着することができる。
以下、第二の形態について説明する。ここでは、第一の形態のプロセスカートリッジ20と異なる部位に注目して説明するものとし、プロセスカートリッジ20と共通する部分については説明を省略する。
図16は第二の形態を説明する図で、軸受部材45’を表している。図16(a)は斜視図、図16(b)は図16(a)を軸方向から見た軸受部材45’の平面図である。軸受部材45’では、図16(a)、図16(b)にハッチングしてXVIで示したように、保持部50’の台座部60’の一部が底部49’を貫通して他方側に通じている。
これにより当該貫通したXVIの部分が射出成形のための抜き穴となり、軸受部材45’を射出成形で効率的に生産することができる。
図17は第三の形態を説明する図で、この形態における軸受部材145の斜視図である。図18は図17を軸方向のうち軸部材70を挿入する側から見た図である。図19(a)には図18のXIX−XIXに沿った断面を矢印XIXaの方向から見た図、図19(b)は図18のXIX−XIXに沿った断面を矢印XIXbの方向から見た図を示した。また、図20(a)には図18のXX−XXに沿った断面を矢印XXaの方向から見た図、図20(b)には図18(a)のXX−XXに沿った断面を矢印XXbの方向から見た図を表した。なお、図19(a)、図19(b)、図20(a)、図20(b)では、断面図における端面(切断面)はハッチングをして表している。
軸受部材145は、上記した軸受部材45と同様に筒状体46、接触壁47、及び歯車48を有している。なお、本形態では図17によく表れているように感光体ドラム35に挿入される部位のうち接着剤が配置される部分の筒状体46に複数の凹部46aが設けられている。これにより接着剤がこの凹部46aに保持され、感光体ドラム35と軸受部材145との接着がさらに強固となる。
本形態では筒状体46の筒状である内側には保持部150が形成されている。保持部150は、軸部材70を揺動可能に保持する部位であり、筒状体46の内側に導入溝151a、155a、揺動溝151b、155bを形成するための部位である第一溝形成部151、及び第二溝形成部155を有している。さらに保持部150は第一溝形成部151の一方の端部と第二溝形成部155の一方の端部との間に配置され、本形態ではこれらを渡すように台座部としての球体受け部160を具備している。
第一溝形成部151は、導入溝151a及び揺動溝151bを形成する部位である。第一溝形成部151は、図17、図18、図19(a)からわかるように、筒状体46の内周面から突出するように、2つのブロック状である第一凸部152、及び第二凸部153を有している。第一凸部152及び第二凸部153はいずれも筒状体46の軸方向に沿った方向を長手方向とし、筒状体46の内周方向に沿って所定の間隙を有して配列されている。この間隙が揺動溝151bとなる。従って揺動溝151bは筒状体46の軸方向に沿って延びる溝である。
また、図20(a)、図20(b)からわかるように、揺動溝151bのうち軸部材70の挿入側(図20(a)、図20(b)の紙面上方側)の開放端部では、対向する揺動溝151b、155bの底面151c、155c間が狭められるように湾曲するように曲面を有している。当該曲面は本形態のように図20(a)、図20(b)の断面で円弧状となるように構成されていることが好ましい。そしてこの円弧の中心Cが図20(a)に示したように筒状体46の軸線上にあることがさらに好ましい。
ここで本形態の揺動溝151bでは、上記開放端部とは反対側から図20(a)に矢印XXdで示したように軸方向から見てアンダーカット部がないように形成されている。このときの「アンダーカット部がない」とは、揺動溝151bの軸方向に直交する任意の隣接する断面において、矢印XXd方向から見たとき、矢印XXdに遠い側の方が矢印XXdに近い側より軸側又は軸からの距離が同じ位置になることである。本発明では必ずしもここにアンダーカット部がないことは必要ないが、これにより後述するように一体成型を容易に行うことができるようになる。
また、第一凸部152には、図19(a)からわかるように該第一凸部152を筒状体46の周方向に沿って切り欠き、その一方と他方とを連通させる導入溝151aが設けられている。従って、導入溝151aにより揺動溝151bから第一凸部152を挟んだ反対側(保持部150の外側)へ連通する溝が形成される。ここで、導入溝151aは図20(a)からわかるように、該導入溝151aを構成する壁面の一方が球体受け部160の端面により形成されている。
第二溝形成部155は、導入溝155a及び揺動溝155bを形成する部位である。第二溝形成部155は、図18、図19(b)からわかるように、筒状体46の内周面から突出するように、2つのブロック状である第一凸部156、及び第二凸部157を有している。第一凸部156及び第二凸部157はいずれも筒状体46の軸方向に沿った方向を長手方向とし、筒状体46の内周方向に沿って所定の間隙を有して配列されている。この間隙が揺動溝155bとなる。従って揺動溝155bは筒状体46の軸方向に沿って延びる溝である。
また、図20(a)、図20(b)からわかるように、揺動溝155bのうち軸部材70の挿入側(図20(a)、図20(b)の紙面上方側)の開放端部では、対向する揺動溝151b、155bの底面151c、155c間が狭められるように湾曲する曲面を有している。この曲面は図20(a)、図20(b)の断面で円弧状となるように構成されていることが好ましい。そしてその際には底面155cの円弧は、上記した揺動溝151bの底面151cの円弧が含まれる円と同じ円に属し、その中心がCであることがさらに好ましい。
ここで本形態の揺動溝155bでは、上記開放端部とは反対側から図20(a)に矢印XXdで示したように軸方向正面から見てアンダーカット部がないように形成されている。本発明では必ずしもここにアンダーカット部がないことは必要ないが、これにより後述するように一体成型を容易に行うことができるようになる。
また、第一凸部156には、図19(b)からわかるように該第一凸部156を筒状体46の周方向に沿って切り欠き、その一方と他方とを連通させる導入溝155aが設けられている。従って、導入溝155aにより揺動溝155bから第一凸部156を挟んだ反対側(保持部150の外側)へ連通する溝が形成される。ここで、導入溝155aは図20(b)からわかるように、該導入溝155aを構成する壁面の一方が球体受け部160の端面により形成されている。
球体受け部160は、台座部として機能し、第一溝形成部151の一端と第二溝形成部155の一端との間に配置されるとともに、筒状体46の内側に形成された容器状の部位である。従って球体受け部160は図19(a)、図19(b)からわかるように底部160aを有している。
底部160aは、容器状である球体受け部160の底を形成する部位である。そして該底部160aは本形態では球面の一部を構成するように湾曲する曲面を有している。この曲面は、図17、図19(a)、図19(b)、図20(a)、図20(b)からわかるように球面の一部であることが好ましい。これにより球体受け部160で上記した軸部材70の球体90を軸方向に抜ける方向以外の方向について規制することができる。そしてこの球面はその中心Cが図20(b)に示したように筒状体46の軸線上にあることがさらに好ましい。
また、球面状は、その半径が軸部材70の球体90の半径と概ね同じにされていることが好ましい。
以上により、第一溝形成部151、第二溝形成部155、及び球体受け部160により囲まれる凹部150aが形成され、凹部150aは、その底(すなわち底部160a)が球面状に湾曲した凹状である。一方、凹部150aのうち底部160aの反対側は開放されている。この凹部150aが軸部材70の球体90を受ける空間となる。
ここで球体受け部160の開放側端面は、上記のように導入溝151a、155aの1つの側壁面を形成している。
また、球体受け部160は、凹部160bの開放側から図20(a)に矢印XXcで示したように軸方向から見てアンダーカット部がないように形成されている。このときの「アンダーカット部がない」とは、球体受け部160の軸方向に直交する任意の隣接する断面において、矢印XXcから見たときに凹部160bの底部160a側の方が凹部160bの開放側より軸側又は軸からの距離が同じ位置になることである。
なお、図20(a)、図20(b)からわかるように本形態では、球体受け部160のの外周面と筒状体46の内周面との間には間隙が設けられている。
上記軸受部材145に軸部材70が次のように取り付けられることにより、端部部材140とされている。図21には図8に相当する断面図、図22には図21の視点から軸回りに90°回転させた視点の断面図をそれぞれ表した。また、図23には軸部材70が傾いた姿勢を表した。図23(a)は図21に表した断面における軸部材70の揺動、図23(b)は図22に表した断面における軸部材70の揺動をそれぞれ示している。
軸部材70は、図21、図22からわかるように、その球体90が保持部150の上記した凹部160b内に配置される。このとき、球体90から突出した回転力伝達ピン95の両端部が、2つの揺動溝151b、155bの溝内に配置される。これにより軸部材70が軸受部材145に取り付けられて保持される。すなわち、凹部160bを形成する底部160aの球面状の半径は、球体90の半径と概ね同じとされている。これにより、がたつきの少ない円滑な揺動が可能となる。さらに、揺動溝151b、155bの溝幅は回転力伝達ピン95の径より若干広く形成されているとともに、対向する2つの揺動溝151b、155bの底部151c、155c間は回転力伝達ピン95の長さより大きくなる部位を有するように構成されている。
このように軸部材70が軸受部材145の内側に配置されて取り付けられることにより、軸部材70は、図23(a)にXXIIIaで示したように、回転力伝達ピン95の軸線自体が揺動する方向に回動(揺動)することができる。これは、回転力伝達ピン95の両端部のそれぞれが揺動溝151b、155b内を溝の長手方向に移動することにより可能となる。
また、軸部材70は、図23(b)にXXIIIbで示したように、回転力伝達ピン95の軸線を中心として回動(揺動)することができる。すなわち回転力伝達ピン95の軸線を中心に図23(a)に示した方向に直交する方向に回動(揺動)することも可能である。
装置本体10からの駆動力を受けた時には、軸部材70は、図21にXXI、図22にXXIIで示したようにその軸線を中心とした回転力を受ける。このときには、装置本体10からカップリング部材71が回転駆動力を受け、これに追随して球体90及び回転力伝達ピン95が連動して回転する。そして回転力伝達ピン95の両端部が揺動溝151b、155bの溝側面(溝側壁)に引っ掛かり、回転力を軸受部材145、そして感光体ドラム35に伝達させる。その際の回転方向は回転力伝達ピン95が導入溝151a、155aとは反対側(回転方向上流側)となるように構成されている。これにより回転により軸部材70が軸受部材145から外れてしまうことを防止することができる。
図24は、軸部材70が軸方向に引っ張られた場面における、軸部材70及び軸受部材145の姿勢を示す図である。ここで、揺動溝151b、155bの端部には上記したように円弧状に湾曲しており、対向する揺動溝151b、155bの底部151c、155c間が狭くされている。ここで回転力伝達ピン95の長さを、当該狭くされた揺動溝151b、155bの底部151c、155c間の距離よりも長くしておくことにより、軸部材70が軸方向に引っ張られたとしても、図24のように回転力伝達ピン95が揺動溝151b、155bに引っ掛かるので軸部材70は軸受部材145から外れない。以上より明らかなように、回転力伝達ピン95と揺動溝151b、155bによって軸部材70の軸方向の移動が規制される。
さらには、このような軸方向の移動の規制において、上記のように軸部材70が軸受部材145から軸方向に外れないことに加え、軸部材70が当該軸方向に移動しないように規制することが好ましい。これにより軸受部材145に軸部材70を取り付けたときにガタつきが防止され、軸部材70の揺動、及びプロセスカートリッジ20の装置本体10への着脱もさらに円滑となる。
そのために例えば次のように構成することができる。すなわち、図21に示したように、球体90が台座部160の曲面に接触して配置され、揺動可能な状態において球体90の中心位置と、図24に示したように軸部材70が軸方向に引っ張られた状態におけるピン95の軸線の中心位置とが一致すればよい。これにより実質的に軸部材70は軸方向には移動できないので上記のようにガタつきが防止できる。
そして揺動溝151b、155bの底面151c、155cの曲面の中心C(図20(a)参照)及び球体受け部160の曲面の中心Cはこのような観点からその位置が決められ、両者の位置が略同一であることが好ましい。
揺動溝151b、155bの底面151c、155cの曲面が図20(a)、図20(b)に示した断面で円弧状であり、球体受け部160の球面の一部である場合には、円弧の中心位置C及び球面の中心位置Cが略同一であることが好ましい。
また、図25には図21に示した断面において軸部材70を最も傾けた姿勢を表した。すなわち、回転力伝達ピン95がその長手方向の中心を中心として軸部材70を最も傾けた姿勢である。従って、回転力伝達ピン95の一端が揺動溝151bの狭く形成された部位に達し、他端がこの部位から離隔するように傾いている。
このとき、図25にXXVaで示した距離は揺動溝151b、155bの底部間が最も狭い部位における距離を表している。また、図25にXXVbで示した距離は、図25に示した軸部材70の姿勢において、筒状体46の径方向における回転力伝達ピン95の端部間距離を表している。そして本形態では、XXVbの距離がXXVaの距離よりも長くなるように形成されている。これにより軸部材70が最大に傾いても回転力伝達ピン95が揺動溝151b、155bに確実に引っ掛り、少なくとも自重や軽微な外力によって軸部材70が軸受部材145から外れることがない。従って、確実に軸部材70を軸受部材145に保持しておくことができ、意図しない場面で軸部材70が軸受部材145から外れてしまうことがなく端部部材140として機能することができる。
軸部材70の軸受部材145への取り付けは導入溝151a、155aを用いて行うことができ、その方法は上記端部部材40と同様である。
上記した端部部材140を構成する軸受部材145及び軸部材70は、複数の部品が組み合わされて構成されてよいし、後述するように一体で成形するものであってもよい。複数の部品が組み合わされる構成である場合には、これら部品は同じ材質であっても異種の材質であってもよい。またその接合は接着剤、超音波、熱融着、ネジ、及びボルト接合等公知の手段を適用することができる。
次に軸受部材145の製造方法について説明する。ここでは、1つの好ましい形態例として一体で軸受部材145を作製する例を説明する。本形態の軸受部材145は上記した例のように凹部及び揺動溝にアンダーカット部がないことにより射出成型により成型される。すなわち、複数の金型を組み合わせ、該組み合わされた金型の空隙部に流動性のある材料を射出して充填し、これを固め、その後に金型を離脱させることにより成型する。従って軸受部材145の成型では、筒状部46の外周側、及び内側の形状を形成するための金型が必要となる。ここでは当該内側の成型について説明する。なお、筒状部46の外周側の形状(例えば歯車48)については公知の方法により成型することが可能である。
図26には、軸受部材145の内側の形状を成型する第一金型200、及び第二金型210の斜視図を示した。図26(a)では第一金型200を右上に、第二金型210を左下になるように表し、図26(b)では第二金型210を右上に、第一金型200を左下に表した。また、図26(a)、図26(b)には、成型される軸受部材145も併せて破線で表している。図27には、第一金型200、第二金型210及び軸受部材145のある1つの軸線方向断面図、図28は図27に表した断面に対して軸方向90°ずらした軸線方向断面図を示した。
図26乃至図28からわかるように、軸受部材145の内側形状は2つの金型である第一金型200、及び第二金型210により成型される。
第一金型200は、円筒部201及び凹部形成部202を備えている。円筒部201の円筒部分は、軸受部材145の筒状体内面と球体受け部160の外周部との間隙を形成する形状とされている。一方、凹部形成部202は図28からわかるように、円筒部201の内側にドーム状に設けられる。凹部形成部202は球体受け部160を形成できる形状を有している。
また、第一金型200には、その外周部に第二金型210の揺動溝成型部212が挿入される溝200aが形成されている。この溝200aは揺動溝151b、155bが形成される位置までの深さを有している。
一方、第二金型210は、揺動溝151b、155bを形成する金型で、円板状の基部211から2つの揺動溝成型部212が対向するように立設している。従って第二金型210の揺動溝成型部212は揺動溝151b、155bの溝幅と概ね同じ厚さとされ、その外側面には図27からわかるように、揺動溝151b、155bの湾曲部を形成するための湾曲部212aが形成されている。
このような第一金型200、第二金型210、及び不図示の他の金型を組み合わせて射出成型することにより、保持部150を含む軸受部材145を一体に成型することができる。そして成型後において、第一金型200及び第二金型210を反対方向に移動して離型させることが可能である。図29に第一金型200と第二金型210とを組み合わせた図を示した。図29(a)が図27と同じ視点による断面図、図29(b)が図28と同じ視点による断面図である。
第一金型200の溝200aに、第二金型210の揺動溝成型部212が挿入されることにより組み合わされる。このような第一金型200及び第二金型210の組み合わせに対して射出成型をすることにより、上記した軸受部材145の内部形状を形成することができる。また、成型後には、第一金型200及び第二金型210を軸線方向反対側に引き離すように移動させることにより離型する。本形態では軸受部材145の球体受け部160、及び揺動溝151b、155bは上記したようにアンダーカット部がない形状を有しているので、第一金型200及び第二金型210の離型が引っ掛り等なく円滑に行われる。すなわち、上記した形態の軸受部材145は、一体成型で円滑に効率よく製造することができる形状を具備しており、生産性の向上を図ることが可能である。
図30は、軸受部材145の変形例である軸受部材145’の断面図で図20(a)に相当する図である。軸受部材145’では球体受け部160’の開放側端面が径方向に対して斜めとされており、これに合わせて導入溝151a’も径方向に対して傾斜している。これにより、軸部材70が軸受部材145’に取り付けられたときに径方向に延びる回転力伝達ピン95と角度が相違し、軸部材70が軸受部材145’から不意に外れてしまうことをさらに防止することができる。
図31乃至図33は軸受部材145の他の変形例である軸受部材145”を説明する図である。図31は軸受部材145”の斜視図であり図17に相当する図、図32は図31を軸方向のうち軸部材70を挿入する側から見た図であり図18に相当する図である。図33は図32にXXXIII−XXXIIIで示した線に沿った断面図あり、図20(a)に相当する図である。
軸受部材145”では、上記した軸受部材145に具備される各構成を備えるとともに、その球体受け部160”において、第一溝形成部151及び第二溝形成部155が備えられていない部位に、軸方向に延びる複数の溝160”bが設けられている。従って溝160”bは筒状体46の軸方向に延び、筒状体46の内周方向に所定の間隔で並べられるように配置されている。
本例によっても軸受部材145と同様に射出成型により一体に作製することができる。その際、本形態では当該溝160”bがいわゆる肉抜き部となりヒケを抑制することが可能である。さらに、軸受部材145”として成型された後には、上記した軸受部材45、145と同様に機能する他、溝160”b間の凸部がリブとして機能して軸受部材145”の強度を向上させる。
図34は台座部260が曲面でなく筒状体の径方向に平らな面により構成されている軸受部材245を有する端部部材240の例である。この場合にも上記説明したものと同様の効果を奏するものとなる。
軸受部材245も上記と同様に揺動溝151b、155bは円弧状に湾曲する部位を有しているので、揺動溝151bと揺動溝155bとの間隔が軸受部材245の端部に向けて狭くなっており、狭くなった部位の溝間の間隔は回転力伝達ピン95の長さより狭くなっている。従って、軸部材70が軸方向に引っ張られたとしても、回転力伝達ピン95が揺動溝151bの底面51c及び揺動溝155bの底面に引っ掛かるので軸部材70は軸受部材245から外れない。以上より明らかなように、軸部材70は、回転力伝達ピン95によってその軸方向の移動が規制されている。また本例では台座部260、及び筒状体46の内面により軸部材の抜け方向以外の移動が規制されている。
台座部260が平らな場合であっても、軸方向の移動の規制において、上記のように軸部材70が軸受部材245から軸方向に外れないことに加え、軸部材70が当該軸方向に移動しないように規制することが好ましい。これにより軸受部材245に軸部材70を取り付けたときにガタつきが防止され、軸部材70の揺動、及びプロセスカートリッジ20の装置本体10への着脱もさらに円滑となる。
そのために例えば次のように構成することができる。すなわち、図34に示したように、球体90が台座部260の面に接触して配置され、揺動可能な状態において球体90の中心位置と、軸部材70が抜ける方向の軸方向に引っ張られた状態におけるピン95の軸線の中心位置とが一致すればよい。これにより実質的に軸部材70は軸方向には移動できないので上記のようにガタつきが防止できる。
なお、ここまで台座部が凹状である曲面の例、及び平らである例について説明したが、この面の形態は特に限られない。従って台座部は凸状に湾曲したり段差があるものであってもよい。
図35は、軸部材の他の例である軸部材70’の斜視図である。軸部材70’は、カップリング部材71、回転軸85、円板90’、回転力伝達ピン95’、及び支持軸96’を備えている。
円板90’は、基端部として機能する円板状の部材であり、その一方の面に回転軸85の端部のうちカップリング部材71が配置される側とは反対側の端部に具備される。このとき、回転軸85の軸線と円板90’の軸線はできるだけ一致させることが好ましい。これにより、感光体ドラム35の安定した回転を得ることができる。また円板90’の側面は球面状とされており、直径は上記した軸受部材45の保持部50の第一溝形成部51と第二溝形成部55との間隔と概ね同じとされている。
回転力伝達ピン95’は、円板90’の板面方向に平行で、該円板90’の軸線を通るとともに、該円板90’を貫いて両端が円板90’の外周面から突出して配置される円柱状の軸状部材である。回転力伝達ピン95’の軸線は回転軸85の軸線と直交するように設けられている。
支持軸96’は、円板90’の板面のうち、回転軸85が配置されていない側の板面から立設される基端部として機能する円柱状の部材で、その先端が半球状に形成されている。これにより、支持軸96’の先端が軸受部材45の台座部60に当たり、安定した回動(揺動)を得ることができる。
このような軸部材70’も軸部材70と同様に、軸受部材45に取り付けることができ、上記と同様の回動(揺動)が可能である。
10 画像形成装置本体
20 プロセスカートリッジ
30 感光体ドラムユニット
35 感光体ドラム
40、140、240 端部部材
45、145、245 軸受部材
50、150 保持部
51、151 第一溝形成部
51a、151a 導入溝
51b、151b 揺動溝
55、155 第二溝形成部
55a、155a 導入溝
55b、155b 揺動溝
60、160、260 台座部
70 軸部材

Claims (20)

  1. 感光体ドラムの端部に配置され、軸部材が取り付けられる軸受部材であって、
    筒状体と、前記筒状体の内側に配置され、前記軸部材が具備する回転力伝達ピンを保持及び着脱可能に設けられた保持部と、を有し、
    前記保持部は、
    前記筒状体の軸方向に沿って延び、対向して設けられる少なくとも2つの溝であり、該溝の底が前記軸方向に沿った方向に対して湾曲した円弧状の曲面を有する揺動溝と、
    一端が前記揺動溝に、他端が前記保持部の外側に連通する溝であり、前記揺動溝より前記筒状体の回転方向上流側に配置されている、導入溝と、
    前記2つの揺動溝の一端側の間に設けられた断面において円弧状となる曲面を有する台座部と、を備え
    前記揺動溝の前記円弧状の曲面を含む円の中心点と前記台座部の前記円弧状となる曲面を含む円の中心点とが一致するように配置されている、
    軸受部材。
  2. 前記揺動溝の曲面は、前記軸部材の回動中心を前記揺動溝の前記中心点とし、前記揺動溝の曲面を含む前記円は、配置されるべき前記回転力伝達ピンの長さと概ね一致した直径で作られる曲面構造である、請求項1に記載の軸受部材。
  3. 対向する前記揺動溝の底面間の距離は、前記筒状体の軸方向端部から軸方向内側に向けて広がる部位を有する、請求項1又は2に記載の軸受部材。
  4. 前記軸部材の軸方向を前記筒状体の軸方向に一致させた姿勢、及び、前記軸部材を揺動させて最も傾けた姿勢、以外のいずれかに前記軸部材を傾けた姿勢で前記回転力伝達ピンの端部が前記導入溝の位置に一致することができるように前記導入溝が配置されている、請求項1乃至のいずれか1項に記載の軸受部材。
  5. 前記導入溝は、配置されるべき前記回転力伝達ピンと中間嵌め寸法である、請求項1乃至のいずれか1項に記載の軸受部材。
  6. 前記2つの揺動溝及び前記台座部により囲まれた凹部を有し、
    前記凹部は、前記軸受部材の軸方向のうち前記台座部とは反対側の開放された側から該凹部をみたときにアンダーカット部がなく、
    前記導入溝の側壁の一方が、前記台座部の面により形成されている、請求項1乃至のいずれか1項に記載の軸受部材。
  7. 前記揺動溝には、前記凹部の開放側とは反対側から前記軸受部材を見たとき、アンダーカット部がない、請求項に記載の軸受部材。
  8. 前記台座部のうち前記導入溝を形成する面が前記軸受部材の径方向に対して傾斜している、請求項又はに記載の軸受部材。
  9. 全てが一体成型されている、請求項乃至のいずれか1項に記載の軸受部材。
  10. 前記導入溝は、前記揺動溝側より前記保持部の外側の方が広くなっている、請求項1乃至のいずれか1項に記載の軸受部材。
  11. 潤滑剤が塗布されている、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の軸受部材。
  12. フッ素、ポリエチレン、及びシリコンゴムの少なくとも1種類を含有した樹脂により形成されている、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の軸受部材。
  13. フッ素でコーティングされている、請求項1乃至12のいずれか1項に記載の軸受部材。
  14. 軸部材、及び、請求項1乃至13のいずれか1項に記載の軸受部材、を有し、
    前記軸部材は、回転軸と、該回転軸の一端側に具備されて画像形成装置本体の回転力付与部に係合可能とされ、該係合の姿勢で駆動軸からの回転力を受ける回転力受け部と、前記回転軸の他端側に配置される基端部と、前記基端部から突出する端部を有する回転力伝達ピンと、を備え、
    前記軸部材は、該軸部材の前記回転力伝達ピンが前記軸受部材の前記揺動溝内に配置されることにより、前記軸受部材に組み合わされている、端部部材。
  15. 前記軸受部材のうち感光体ドラムに嵌合される部位とは反対側から前記軸部材を挿入して、前記軸部材を前記軸受部材に組み合わせる際にも前記軸受部材を撓ませることなく組み合わせることが可能であることを特徴とする請求項14に記載の端部部材。
  16. 前記軸部材は、前記回転力伝達ピンにより、該軸部材の軸方向の移動が規制されていることを特徴とする請求項14又は15に記載の端部部材。
  17. 前記基端部は前記軸受部材によっては軸方向における前記軸部材の抜け方向の移動が規制されないことを特徴とする請求項14乃至16のいずれか1項に記載の端部部材。
  18. 感光体ドラムと、請求項14乃至17のいずれか1項に記載の端部部材と、を備える感光体ドラムユニット。
  19. 請求項18に記載の感光体ドラムユニットを具備し、前記軸部材が画像形成装置本体の駆動軸に着脱可能とされるプロセスカートリッジ。
  20. 請求項に記載の軸受部材を製造する方法であって、
    射出成型により形成する工程を有し、
    前記凹部を形成する第一金型、及び、前記揺動溝を形成する第二金型により、前記工程は、前記第一金型に設けられた溝に前記第二金型を差し込んで前記第一金型と前記第二金型とを組み合わせ、射出成型を行い、前記第一金型と前記第二金型とを反対の方向に引き離すことにより離型させることを含む、軸受部材の製造方法。
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