JP7483983B2 - プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置 - Google Patents
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Description
電子写真画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
感光体と、
前記感光体の端部に設けられたカップリング部であって、前記感光体を回転させるための駆動力を前記プロセスカートリッジの外部から受けるための駆動力受け部を有するカップリング部と、
前記カップリング部とは独立して駆動力を前記プロセスカートリッジの外部から受けるためのギア歯を有するギア部と、
を有し、
前記ギア歯は前記プロセスカートリッジの外部に露出している露出部を有し、
前記露出部の少なくとも一部は、(a)前記感光体の軸線に面していて、かつ、(b)前記感光体の軸線方向において前記駆動力受け部よりもさらに外側に位置しており、かつ、(c)前記感光体の軸線に垂直な平面において、前記感光体の周面の近傍に位置する。
出力ギア部と出力カップリング部とが同軸状に設けられた駆動出力部材を有する電子写真画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
感光体と、
前記感光体の端部に設けられ、前記出力カップリング部とカップリング可能な入力カップリング部と、
前記出力ギア部と噛み合い可能な入力ギア部と、
を有し、
前記入力ギア部は、前記出力ギア部と噛み合った状態で回転することで前記入力ギア部と前記出力ギア部とが引き合うように構成されている。
電子写真画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
感光体と、
前記感光体の端部に設けられたカップリング部であって、前記感光体を回転させるための駆動力を前記プロセスカートリッジの外部から受けるための駆動力受け部を有するカップリング部と、
前記カップリング部とは独立して前記プロセスカートリッジの外部から駆動力を受けるためのギア歯を有するギア部と、
を有し、
前記ギア歯はハス歯であり、かつ、前記プロセスカートリッジの外部に露出している露出部を有し、
前記露出部の少なくとも一部が、前記感光体の軸線方向において前記駆動力受け部よりもさらに外側に位置し、かつ、前記感光体の軸線に面している。
電子写真画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
感光体と、
前記感光体の端部に設けられたカップリング部であって、前記感光体を回転させるための駆動力を前記プロセスカートリッジの外部から受けるように構成された駆動力受け部を有するカップリング部と、
前記カップリング部とは独立して駆動力を前記プロセスカートリッジの外部から受けるように構成されたギア歯を有するギア部と、
前記感光体に形成された潜像を現像すべく現像剤を担持するように構成された現像剤担持体であって、前記ギア部の回転方向が時計回りになるように見た際に、時計回りに回転するように構成された現像剤担持体と、
を有し、
前記ギア歯は前記プロセスカートリッジの外部に露出している露出部を有し、
前記露出部の少なくとも一部は、前記感光体の軸線に面していて、かつ、前記感光体の軸線方向において前記駆動力受け部よりもさらに外側に位置している。
電子写真画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
感光体と、
前記感光体と同軸状に配置された調芯部と、
駆動力を前記プロセスカートリッジの外部から受けるためのギア歯を有するギア部と、を有し、
前記ギア歯は前記プロセスカートリッジの外部に露出している露出部を有し、
前記露出部の少なくとも一部は、(a)前記感光体の軸線に面していて、かつ、(b)前記感光体の軸線方向において前記調芯部よりもさらに外側に位置しており、かつ、(c)前記感光体の軸線に垂直な平面において、前記感光体の周面の近傍に位置する。
出力ギア部と本体側調芯部が同軸状に設けられた駆動出力部材を有する電子写真画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
感光体と、
前記本体側調芯部と係合して前記感光体と前記駆動出力部材の間の調芯を行うように構成されたカートリッジ側調芯部と、
前記出力ギア部と噛み合い可能な入力ギア部と、
を有し、
前記入力ギア部は、前記出力ギア部と噛み合った状態で回転することで前記入力ギア部と前記出力ギア部とが引き合うように構成されている。
電子写真画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
感光体と、
前記感光体と同軸状に配置された調芯部と、
前記プロセスカートリッジの外部から駆動力を受けるためのギア歯を有するギア部と、を有し、
前記ギア歯はハス歯であり、かつ、前記プロセスカートリッジの外部に露出している露出部を有し、
前記露出部の少なくとも一部が、前記感光体の軸線方向において前記調芯部よりもさらに外側に位置し、かつ、前記感光体の軸線に面している。
電子写真画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
感光体と、
前記感光体と同軸状に配置された調芯部と、
駆動力を前記プロセスカートリッジの外部から受けるように構成されたギア歯を有するギア部と、
前記感光体に形成された潜像を現像すべく現像剤を担持するように構成された現像剤担持体であって、前記ギア部の回転方向が時計回りになるように見た際に、時計回りに回転するように構成された現像剤担持体と、
を有し、
前記ギア歯は前記プロセスカートリッジの外部に露出している露出部を有し、
前記露出部の少なくとも一部は、前記感光体の軸線に面していて、かつ、前記感光体の軸線方向において前記調芯部よりもさらに外側に位置している。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
なお、電子写真感光体ドラムの回転軸線方向を長手方向とする。
また、長手方向において、画像形成装置本体から電子写真感光ドラムが駆動力を受ける側を駆動側とし、その反対側を非駆動側とする。
図2は、本発明の一実施の形態である電子写真画像形成装置の装置本体(電子写真画像形成装置本体、画像形成装置本体)A及びプロセスカートリッジ(以下、カートリッジBと記載する)の断面図である。
ここで、装置本体Aとは、電子写真画像形成装置からカートリッジBを除いた部分である。
図2に示す電子写真画像形成装置(画像形成装置)は、カートリッジBを装置本体Aに着脱自在とした電子写真技術を利用したレーザビームプリンタである。カートリッジBが装置本体Aに装着されたとき、カートリッジBの像担持体としての電子写真感光体ドラム62に潜像を形成するための露光装置3(レーザスキャナユニット)が配置される。また、カートリッジBの下側に画像形成対象となる記録媒体(以下、シート材PAと記載する)を収納したシートトレイ4が配置されている。電子写真感光体ドラム62は、電子写真画像形成用に用いられる感光体(電子写真感光体)である。
次に、画像形成プロセスの概略を説明する。プリントスタート信号に基づいて、電子写真感光体ドラム(以下、感光体ドラム62あるいは、単にドラム62と記載する)は矢印R方向に所定の周速度(プロセススピード)をもって回転駆動される。
次にカートリッジBの全体構成について図3、図4、図5を用いて説明する。図3はカートリッジBの断面図、図4、図5は、カートリッジBの構成を説明する斜視図である。なお本実施例においては各部品を結合する際のビスに関しては省略して説明する。
次にカートリッジの装着について、図1(a)(b)、図6(a)、図6(b)、図6(c)、図7(a)、図8(a)、図8(b)、図9、図10(a)、図10(b)、図11(a)、図11(b)、図12(a)、図12(b)、図13(a)、図13(b)、図14、図15、図16、図17を用いて具体的に説明する。図1(a)、(b)は駆動伝達部周りの形状を説明するためのカートリッジの斜視図である。図6は(a)は円筒カムの斜視図であり、図6(b)は装置本体A外側から見た駆動側板の斜視図であり、図6(c)は駆動側板に円筒カムを取り付けた断面図(図6(b)矢印方向)である。図7(a)はリンク構成を説明するための画像形成装置リンク部の断面図であり、図7(b)は、駆動伝達部材の移動を説明するための画像形成装置駆動部の断面図である。図8(a)はカートリッジの装着を説明するための画像形成装置の駆動側ガイド部の断面図であり、図8(b)はカートリッジの装着を説明するための画像形成装置の非駆動側ガイド部の断面図である。図9は開閉扉を閉める前の駆動列の位置関係を説明するための画像形成装置駆動列部の説明図である。図10(a)はプロセスカートリッジBの長手方向の位置決めを説明するための画像形成装置位置決め部の嵌合直前の説明図である。図10(b)はプロセスカートリッジBの長手方向の位置決めを説明するための画像形成装置位置決め部の嵌合後の説明図である。図11(a)はカートリッジの位置決めを説明するための画像形成装置の駆動側断面図である。図11(b)はカートリッジの位置決めを説明するための画像形成装置の非駆動側断面図である。図12(a)はリンク構成を説明するための画像形成装置リンク部の断面図であり、図12(b)は駆動伝達部材の移動を説明するための画像形成装置駆動部の断面図である。図13(a)は駆動伝達部材の形状を説明するための駆動伝達部材の斜視図である。図13(b)は駆動伝達部の説明をするための装置本体Aの駆動伝達部の説明図である。図15は駆動伝達部の係合スペースを説明するための画像形成装置の駆動部の斜視図である。図16は駆動伝達部材の係合スペースを説明するための駆動伝達部材の断面図である。図17は現像ローラギアの配置を説明するための装置本体Aのドラム62周りの断面図である。図18は駆動伝達部材の係合を説明するための駆動伝達部材の断面図である。
最終的に円筒カム86は、円筒カム86の一端部86cが駆動側板15の端面15fに当接するまで移動する。
カートリッジBの非駆動側はカートリッジBの被位置決め部71dと被回転止め部71gとが装置本体Aのガイドレール16dとガイドレール16eにガイドされる。これによって、カートリッジBは装置本体Aに装着される。
帯電ローラ66の配置と、現像ローラギア30の配置には一定の自由度がある。帯電ローラ66と現像ローラギア30の両者が最も近づいたときの角度を矢印BMで示しており、前述したように本実施例では64°である。一方、最も両者が離れたときの角度を矢印BNで示しており、本実施例では190°である。
これに関しては、被位置決め部下73fも被位置決め部上73dと同様である。
駆動伝達部材81は、非駆動側にカップリング凹部81bとカップリング凹部81bの先端部81b1を有す。開閉扉13を閉じることにより、回転カムリンク85を介して、円筒カム86は、斜面部86a、86bが駆動側板15の斜面部15d、15eに沿って回転しながら長手方向において非駆動側(カートリッジBに近づく側)に移動する。これによって、退避位置にあった駆動伝達部材81は駆動伝達部材バネ84によって長手方向において非駆動側(カートリッジBに近づく側)に移動する。ギア部81aのギア歯とギア部30aは駆動伝達部材81の移動方向に対して傾いているため、駆動伝達部材81の移動によって、ギア部81aのギア歯がギア部30aのギア歯に突き当たる。この時点で、駆動伝達部材81の非駆動側への移動が停止する。
カップリング凹部81bは、非駆動側(カートリッジ側、凹部81bの開口側)から見た場合に、駆動側(凹部81bの奥側)にいくに従い反時計方向Nにねじれた形状である。
駆動伝達部材81のギア部81aはハス歯ギアであり、非駆動側(カートリッジ側)から見た時に駆動側に行くに従い反時計方向Nにねじれたギア歯を有する。言い換えると、カップリング凹部81bおよびギア部81aは、駆動伝達部材81の後端(固定端81c)に向かうにつれて、駆動伝達部材81の回転方向CWとは反対方向に傾いて(捻じれて)いる。
次にカップリングが係合する条件について、図1、図13(a)、図18、図24(a)、図24(b)、図25(a)、図25(b)、図27を用いて具体的に説明する。図24(a)は駆動伝達部の距離を説明するために画像形成装置駆動部をカートリッジBの装着方向の逆方向からみた断面図である。図24(b)は駆動伝達部の距離を説明するために画像形成装置駆動部を駆動側からみた断面図である。図25(a)はカップリング部の隙間を説明するために画像形成装置駆動部を駆動側からみた断面図である。図25(b)はカップリング部の隙間を説明するために画像形成装置駆動部を駆動側からみた断面図である。図27は規制部(ストッパ)の範囲を説明するための画像形成装置を駆動側からみた断面図である。
つまり規制部73jは、長手方向において現像ローラギア30ともオーバーラップしている。図34に示すように現像ローラギア30の軸線Ax2に現像ローラギア30と規制部73jとを投影すると、互いの投影領域の少なくとも一部が重なることになる。つまり噛み合い力が生じるギア部81a(ギア部30a)に対して、規制部73jが近くにある。
そのため、駆動伝達部材81が受けた噛み合い力を規制部73jで支えた際に、駆動伝達部材81が撓むのを抑えられる。
駆動側ドラムフランジ63の中心63dからカップリング凸部63bの径方向最外部までの距離をADとする。規制部73jと駆動伝達部材81のギア部81aの歯先との距離をAAとする。そして駆動伝達部材81が規制部73jとの隙間分傾いた時(駆動伝達部材81が傾いてギア部81aが規制部73jと接触したとき)のカップリング凸部63bとのカップリング凹部81bとの芯ずれ量をABとする(図25(b)参照)。
AA=S-U
AB=AA×(W/X)
V=AC-AD
V=AC-AD>AB
S=AA+U
である。「V>AB」に「AB=AA×(W/X)」と「AA=S―U」を代入すると
V>(S-U)×(W/X)
である。この式を満たすような位相関係が、カップリング凸部63bとカップリング凹部81bの間に少なくとも一つあればよい。
S<U+V×(X/W)
これを式で表すと、
S>U
である。
U<S<U+V×(X/W)
が成り立つ。
Vが下限となるのは、カップリング凹部81bが有する三角形状の大きさと、カップリング凸部63bが有する三角形状の大きさが等しくなるときであり、Vの下限値は「0」である。一方、Vが上限となるのは、カップリング凸部63bの中心から頂点までの距離ACが、カップリング凹部81bの肉抜き部の半径AFである4.8mmとなるときである。このときカップリング凸部63bとカップリング凹部81bの隙間V(mm)は、「1.7=6.5-4.8」として求められる。
仮にカップリング凸部63bの距離ADが、肉抜き部81b3の半径より短いと、凸部63bの先端がカップリング凹部81bに係合せず駆動伝達不能になるからである。
ドラム62の中心62aからドラム軸受の規制部73jの距離Sを14.259mmとする。
AY=AZ―BA
である。
である。
である。この「BC>BB-AX」と上記した「BC<AY」との関係式を用いてドラム中心からの規制部73jへの距離BBは、
BB-AX<AY
BB<AY+AX
を満たすことがわかる。
ここで、
AY=AZ―BA=BA(1/sin30°―1)=BA
である。
よって、
BB<BA+AX
である。
駆動伝達部材81のギア部81aが、ギア部30aに噛合うためには、ギア部81aの歯先円の半径が、ドラム62の中心から現像ローラのギア部30aの歯先までの距離BF(ドラムの軸線と直交する方向にはかった距離)よりも大きい必要がある。
BB>BF
が満たされる必要がある。
なお、各値の定義をまとめると以下のようになる。
BA:カップリング凸部に外接する最少の正三角形を、その正三角形の重心をドラムの軸線(カップリング凸部の軸線)に一致させつつ描いたとき、その正三角形に内接する内接円の半径。
BF:感光体の軸線と直交する方向に沿って、感光体の回転中心(軸線)から入力ギア部(ギア部30a)の歯先まで測った最短距離
である。
つまりカップリング凸部63bとカップリング凹部81bが3箇所で接触することで、カップリング凸部63bの軸線とカップリング凹部81bの軸線をそろえていた。駆動伝達部材81と感光体ドラムを同軸にすることで、ギア部81aとギア部30aとの中心間距離(軸線間距離)の精度を保ちやすくなり、安定して現像ローラギア30に駆動が伝達される。
駆動伝達部材81と感光体ドラムを同軸にすることで、ギア部81aとギア部30aとの中心間距離(軸線間距離)の精度を保ちやすくなり、安定して現像ローラギア30に駆動が伝達される。
次に、装置本体AからカートリッジBの取り出しについて、図7、図24、図25を用いて説明する。
AJ=Z-Y
AJ>AH
Z>AH+Y
このような構成であれば、カートリッジの着脱の際に、端部263aが駆動伝達部材81に接触すると、端部263aはカップリング凸部263bを退避させる力を受けやすい。
ただ、このような構成に限られるわけではない。たとえば、カップリング凸部263bと接触する駆動伝達部材81側の接触部を傾斜部にするなどしてもよい。
BF<BB
がなりたつ。
BF:感光体の軸線と直交する方向に沿って、感光体の回転中心(軸線)から入力ギア部(ギア部30a)の歯先まで測った最短距離
また、距離BBの上限についても検討する。動伝達部材81がギア部81aを規制部73jに接触するまで傾いた際に、カップリング凹部81bと調芯部95aの間に生じる芯ずれ量は以下の関係を満たすことが望ましい。調芯部95aの先端には傾斜部95a1(図23(a)参照)が設けられるが、ドラムの径方向に沿って傾斜部95aの幅を測った際に、この傾斜部95aの幅が芯ずれ量より大きいことが望ましい。この関係が満たされれば、芯ずれが生じたとしても、調芯部95aの傾斜部95a1がカップリング凹部81bの縁に接触して、カップリング凹部81bと調芯部95aの係合をアシストするからである。
これを変形すると、
BB<BX+AX
である。
BX:感光体の径方向に沿って測った傾斜部95aの幅
AX:感光体の軸線に直交する方向に沿って、感光体の軸線から現像ローラギアの歯底まで測った距離
まとめると「BF<BB<BX+AX」が成り立つ。
次に、本発明の実施例2の形態を図29、図30(a)、図30(b)、図30(c)、図31(a)、図31(b)に基づいて説明する。図29は駆動伝達部材の規制部を説明するためのカートリッジの斜視図である。図30(a)は駆動伝達部の規制を説明するためにカートリッジの装着方向の逆方向からみた画像形成装置駆動部の断面図である。図30(b)は駆動伝達部の規制を説明するために駆動側から見た画像形成装置駆動部の断面図である。図30(c)は駆動伝達部の規制を説明するために駆動側から見た画像形成装置駆動部の断面図である。図31(a)は駆動伝達部の規制を説明するために駆動側から見た画像形成装置駆動部の断面図である。図31(b)は駆動伝達部を説明するためにプロセスカートリッジ装着方向上流側から見た画像形成装置駆動部の断面図である。
AB=AA×(W/X)
S=AA+U
V>AB
V>(S-U)×(W/X)
U<S<U+V×(X/W)
が成立することを説明した。
AB=AT
AS=AT+AP
AU>AT
AU>(AS-AP)
AP<AS<AP+AU
AB:ドラム軸線に直交する方向に沿って測った、カップリング間の芯ずれ量
AT:ドラム軸線に直交する方向にそって測った、駆動伝達部材91(円筒部91i)から規制部90k1までの距離
AS:ドラム軸線と直交する方向に沿って測った、ドラム軸線(カップリング凸部の軸線)から規制部90k1までの距離
AP:駆動伝達部材91の円筒部91iの半径。
である。
0<AU<1.7
「7.05<S<8.75」である。
1例目では、カップリング凸部63bを、カップリング凹部91bと係合可能な範囲で最大限大きくした場合の寸法を示す。この場合は、カップリング凸部63bとカップリング凹部91bの隙間AUが下限に近づくので、駆動伝達部材81の許容される傾きは小さくなる。そのため、駆動伝達部材91の傾きを小さくするため、規制部90k1を円筒部91iの正規の位置に対してもっとも近づける必要が生じる。
その結果、ドラム軸受90の規制部90k1と駆動伝達部材91のギア部91aとの隙間ATは1.698mm(=8.748-7.05)である。また、カップリング部の位相が合っている時のカップリング凸部63bとカップリング凹部91bの隙間AUは1.699mm(「6.5-4.801」と「4.65-2.951」とのうち小さい方)である。よって、駆動伝達部材91が噛み合い力により傾いたとしてもカップリング部間の芯ずれ量ATよりもカップリング間の隙間AUの方が大きいため係合可能である。
BG<BK
である。
BH<BG
である。
BH<BG<BK
BG>BJ
である。
BG<BL
である。
BJ<BG<BL
この「BJ<BG<BL」と前述の「BH<BG<BK」とを合わせると、規制部に関する好適な範囲は以下のように定義できる。
BH<BJ<BG<BL<BK
BH:カップリング凸部(入力カップリング部)に外接する最少の正三角形をその正三角形の重心をドラムの軸線(カップリング凸部の軸線)に一致させつつ描いたとき、その正三角形に内接する内接円の半径
BJ:ドラムの軸線と直交する方向に沿って測った、ドラムの軸線からギア部(入力ギア部)30aの歯先までの最短距離
BG:ドラムの軸線と直交する方向に沿って測った、ドラムの中心から規制部までの距離BL:カップリング凸部(入力カップリング部)に外接する最少の外接円をドラムと同軸に描いたとき、その外接円の半径
BK:ドラムの軸線と直交する方向に沿って測った、ドラムの軸線から現像ローラギアの軸線(現像ローラの軸線)までの距離
30a ギア部
32 現像ローラ(現像剤担持体)
62 ドラム(電子写真感光体ドラム)
62a ドラム中心
63 駆動側ドラムフランジ(被駆動伝達部材)
63b カップリング凸部
Claims (12)
- プロセスカートリッジであって、
枠体と、
前記枠体に支持された回転可能な感光体ドラムであって、第1端と、前記第1端とは反対の第2端と、を有する感光体ドラムと、
前記感光体ドラムに駆動力を伝達するように前記感光体ドラムに接続された回転可能なカップリングであって、前記感光体ドラムの前記第1端に位置し、前記感光体ドラムと同軸状に位置し、前記プロセスカートリッジの一方の側に位置していて、突起を有するカップリングと、
前記枠体に支持された回転可能な現像ローラと、
前記感光体ドラムから前記現像ローラに向けて前記駆動力を伝達するように構成された第1ギアと、
前記カートリッジの前記一方の側に位置している回転可能な第2ギアであって、複数の歯を有し、前記歯の少なくともいくつかが、前記枠体に覆われずに前記プロセスカートリッジの外部に露出している歯であり、前記露出している歯の少なくとも一つの歯先が前記感光体ドラムの軸線に面しているような第2ギアと、
を有し、
前記感光体ドラムの軸線の方向に沿って測ると、前記露出している歯の少なくとも一部のほうが前記カップリングの前記突起の先端よりも前記感光体ドラムの第2端に対して遠くに位置していて、
前記感光体ドラムの軸線と垂直な線に沿って測ると、前記感光体ドラムの軸線から前記第2ギアの歯の一つの歯先までの最短距離は、前記感光体ドラムの半径の長さの90パーセント以上110パーセント以下である、プロセスカートリッジ。 - 前記第2ギアはハスバギアである、請求項1に記載のプロセスカートリッジ。
- 前記第2ギアはヒラバギアである、請求項1に記載のプロセスカートリッジ。
- 前記第2ギアの軸線方向に沿って測った前記第2ギアの歯の長さは1mm以下である、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。
- 前記プロセスカートリッジの前記一方の側に位置するストッパを更に有し、
前記ストッパは、前記感光体ドラムの軸線方向に延びて前記感光体ドラムの軸線に面している表面を有する、請求項1乃至4のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。 - 前記プロセスカートリッジの前記一方の側に位置するスリットを有し、
前記スリットは、前記感光体ドラムの軸線に垂直な第1方向と、前記第1方向と直交する第2方向と、に向けて前記枠体の外部に開放されており、
前記感光体ドラムの軸線が前記第2ギアの軸線よりも上方に位置する姿勢を前記プロセスカートリッジがとったときに、前記スリットは前記プロセスカートリッジの上方に向けて開放されている、請求項1乃至5のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。 - 前記第2ギアの露出している歯の少なくとも一つは前記スリットに面している、請求項6に記載のプロセスカートリッジ。
- 前記スリットの少なくとも一部のほうが前記カップリングの前記突起よりも前記感光体ドラムの第2端に対して遠くに位置している、請求項6または7に記載のプロセスカートリッジ。
- 前記スリットは、前記感光体ドラムの軸線方向と直交する方向に延びている、請求項6乃至8のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。
- 前記第2ギアは、前記現像ローラと同軸状に位置する、請求項1乃至9のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。
- 前記枠体は、
前記感光体ドラムを支持する第1枠体と、
前記現像ローラを支持する第2枠体と、
を有する、請求項1乃至10のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。 - 前記カップリングは、前記感光体ドラムの軸線方向に移動可能である、請求項1乃至11のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。
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