JPH06194897A - プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プロセスカートリッジの位置を恒常的に正確
に保つことにより、画像品位を安定に維持し、像担持体
等の機能部品の耐久寿命を向上させること。 【構成】 像担持体と、前記像担持体に作用する少なく
とも１つのプロセス手段を有するプロセスカートリッジ
が着脱自在であり、前記像担持体を回転駆動する回転支
軸を備えた画像形成装置において、前記像担持体を前記
回転支軸と一体的に回転するための係合手段を有し、更
に前記プロセスカートリッジの前記回転支軸に対する位
置決め及び軸受部材として転がり軸受を用いた。 【効果】 上記構成により、耐久による軸受の摩耗を低
減することができ、これによりプロセスカートリッジの
位置を恒常的に正確に保つことができ、その結果画像品
位を安定に維持し、像担持体等の機能部品の耐久寿命を
向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複写機やレーザービーム
プリンタ（ＬＢＰ）の如き画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の像担持体である感光ドラム（電子
写真感光体）を備え、該感光ドラムごとに色彩の異なる
画像を形成して、該画像を一枚の被記録媒体上に重ねて
転写することにより、多色画像の形成可能な画像形成装
置は広く知られている（例えば、特開昭59-62879号公報
等）。

【０００３】これは、複数の感光ドラムに対してレーザ
ー走査系、異なる色の現像器、クリーナ及び転写器を夫
々設け、各レーザー走査系ではレーザー光源からのビー
ムをポリゴンミラー等の偏光器で走査方向を偏光し、偏
光されたビームを結像レンズを介して各感光ドラムに結
像照射させる一方、各感光ドラムに形成された潜像を各
現像器によって顕像化とすると共に、各感光ドラム上の
トナー像を各転写器によって一枚の記録シートに順次重
ねて転写するようにしたものである。尚、転写後に感光
ドラム上に残ったトナーはクリーナによって除去され
る。

【０００４】このような画像形成装置を更に発展させた
以下のような提案がなされている。つまり、感光ドラム
と、該ドラムに作用するプロセス手段（現像器やクリー
ナ等）とを一体的にまとめて複数個のプロセスカートリ
ッジとなし、各プロセスカートリッジを１つのカートリ
ッジ支持体に支持させると共に、そのカートリッジ支持
体を装置本体に対し着脱自在とした構成である。

【０００５】この装置は、図６に示すように、感光ドラ
ム51、現像器52、及びクリーナ53が一体的にまとめられ
たプロセスカートリッジ54を有しており、装置本体55側
に感光ドラム51を回転駆動するドラム軸56が設けられて
おり、前記プロセスカートリッジ54側に前記ドラム軸56
を支持する軸受57が設けられている。この軸受57は感光
ドラム51の両側部に当たるプロセスカートリッジ54の両
側壁54ａ，54ｂに設けられており、一方が滑り軸受57ａ
で他方がベアリング57ｂとなっている。従って、前記カ
ートリッジ支持体58にセットされたプロセスカートリッ
ジ54は、その支持体58が装置本体55にスライド装着され
た時に、前記装置本体55側のドラム軸56と前記プロセス
カートリッジ54側の滑り軸受57ａ及びベアリング57ｂと
が嵌合されて位置決めされるのである。また、このとき
前記ドラム軸56に設けられた凸部56ａと前記感光ドラム
51に設けられた凹部51ａとが係合されて、前記感光ドラ
ム51がドラム軸56と一体となって回転するようになる。
尚、図７（図６のＹ−Ｙ断面図）に示すように、前記プ
ロセスカートリッジ54の装着時に、滑り軸受57ａがドラ
ム軸56上を滑りながら移動するが、このときドラム軸56
に設けられた凸部56ａが前記滑り軸受57ａに引っ掛から
ないように切欠が設けられている。59ａ，59ｂは感光ド
ラム51を保持する部材である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては、ドラム軸56を支持する軸受57のうち、
滑り軸受57ａが耐久により削れ、プロセスカートリッジ
54の正確な位置決めがなされなくなるという問題があっ
た。また、プロセスカートリッジ54の正確な位置決めが
なされなくなると、クリーナ53中のブレードの感光ドラ
ム51への侵入量が設定値よりズレてクリーニング不良を
引き起こしたり、また現像器52中のスリーブと前記感光
ドラム51とのギャップが設定値よりズレて画像濃度が不
均一になったり、トナーが感光ドラム51や現像スリーブ
に融着するという現象を引き起こすなど、様々な問題が
生じる。

【０００７】前記滑り軸受57ａの削れは、特に滑り軸受
57ａに力が加わる場合に、より促進される。一般にプロ
セスカートリッジ54内のローラ等の駆動入力はその滑り
軸受57ａの設けられた側でとることが多く、このような
とき前記滑り軸受57ａに大きな力が加わり、削れが促進
される。

【０００８】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは、プロセスカートリ
ッジの位置を恒常的に正確に保つことにより、画像品位
を安定に維持し、感光ドラム等の機能部品の耐久寿命を
向上させることである。

【０００９】前記目的を達成する本発明の代表的な画像
形成装置の構成は、像担持体と、前記像担持体に作用す
る少なくとも１つのプロセス手段を有するプロセスカー
トリッジが着脱自在であり、前記像担持体を回転駆動す
る回転支軸を備えた画像形成装置において、前記像担持
体を前記回転支軸と一体的に回転するための係合手段を
有し、更に前記プロセスカートリッジの前記回転支軸に
対する位置決め及び軸受部材として転がり軸受を用いた
ことを特徴としている。

【００１０】

【作用】前記構成に係る画像形成装置にあっては、プロ
セスカートリッジの回転支軸に対する位置決め及び軸受
部材として転がり軸受を用いているため、耐久による軸
受の摩耗を低減することが可能となる。これによりプロ
セス手段の像担持体に対する相対的な位置を恒常的に正
確に保つことができ、その結果、画像品位が安定に維持
され、また像担持体等の機能部品の耐久寿命を向上させ
ることが可能となる。

【００１１】

【実施例】

〔第１実施例〕本発明に係る画像形成装置の第１実施例
について図面を参照して説明する。本実施例では、前記
画像形成装置として、像担持体に作用して被記録媒体に
画像形成を行う画像形成部を複数装備した多色画像形成
装置を用いて説明する。図１は前記多色画像形成装置の
概略構成を示す断面説明図である。

【００１２】先ず、図１を参照して多色画像形成装置の
概略構成について説明すると、本実施例における多色画
像形成装置は、４ドラム方式のカラー画像形成装置であ
って、装置の高速化を図るため、像担持体とその周囲に
プロセス手段を配置した画像形成部を４個設け、該各画
像形成部で形成された像担持体上の画像が、該像担持体
に隣接して移動する搬送手段により担持・搬送される被
記録媒体上に順次転写されるように構成されている。

【００１３】更に詳細に説明すると、装置本体１の内部
にはプロセス手段を内蔵する画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐ
ｃ，Ｐｄが横方向に配設されており、各画像形成部Ｐ
ａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄの下部にはベルト駆動ローラ２
ａ，２ｂに無端状の転写ベルト３が掛け渡されている。
前記転写ベルト３は、図示しない駆動モータによりベル
ト駆動ローラ２ａ，２ｂを矢印Ｂ方向に回転させること
により矢印Ｃ方向に回転する。

【００１４】４はカセットであって、被記録媒体である
記録シート５を積載収納しており、前記カセット４内に
収納された記録シート５は、最上側よりピックアップロ
ーラ６によって一枚ずつ分離給送される。そしてレジス
トローラ対（不図示）によって斜行が補正されると共
に、前記画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄと同期どり
を行って前記転写ベルト３上に搬送される。

【００１５】前記画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄの
構成について説明すると、夫々独立して並設される４つ
の像担持体としての感光ドラム８（具体的には８ａ〜８
ｄ）を有し、各感光ドラム８には夫々レーザー走査系９
（具体的には９ａ〜９ｄ）を配設するほか、各感光ドラ
ム８の周囲に、予め感光ドラム８表面を帯電する一次帯
電器10（具体的には10ａ〜10ｄ）、マゼンタ，シアン，
イエロー，ブラックの各色トナーを有する現像器11（具
体的には11ａ〜11ｄ）、各感光ドラム８上のトナー像を
被記録媒体としての記録シート５に夫々転写する転写帯
電器12（具体的には12ａ〜12ｄ）、各感光ドラム８上の
残留トナーを除去するクリーニング装置13（具体的には
13ａ〜13ｄ）、各感光ドラム８上の残留電荷を除去する
除電器14（具体的には14ａ〜14ｄ）が配設されている。

【００１６】また、図１中、15は記録シート５に転写さ
れた転写画像を定着させるための定着器であって、内部
にヒータ等の加熱手段を有する定着ローラ15ａとこれに
圧接する加圧ローラ15ｂを有している。16は定着工程後
の記録シート５を装置外に排出する排出ローラ対であ
る。

【００１７】次に画像形成動作について説明すると、画
像形成作業開始信号が装置本体１に入力されると、感光
ドラム８ａは矢印Ａ方向に回転し始め、一次帯電器10ａ
によって一様に帯電され、レーザー走査系９によって原
稿画像のマゼンタ成分に対応する画像信号によって変調
されたレーザー光がドラム面に照射されて静電潜像が形
成される（露光）。次に現像器11ａによってマゼンタ色
のトナーが供給されて前記潜像を可視像化したトナー像
が形成される。

【００１８】一方、カセット４に収納された記録シート
５は、ピックアップローラ６によって給送され、不図示
のレジストローラ対によって斜行が補正された後、前記
感光ドラム９ａに形成されたトナー像とのタイミングを
とって、転写ベルト３上に搬送される。前記転写ベルト
３に送り込まれた記録シート５は、画像形成部Ｐａの転
写位置で転写帯電器12ａによって転写帯電が行われてト
ナー像が記録シート５に転写される。上記工程が画像形
成部Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄにおいても同様に行われ、シアン
色のトナー像，イエロー色のトナー像，ブラック色のト
ナー像が順次記録シート５に転写される。

【００１９】画像転写が終了した記録シート５は、不図
示の分離帯電器によって転写ベルト３より分離され、定
着器15に搬送される。そして前記定着器15によって画像
定着が行われた記録シート５は、排出ローラ対16によっ
て装置外に排出される。

【００２０】また、本実施例にあっては、前記各画像形
成部ごとに、感光ドラム、現像器、クリーニング装置が
一体的にまとめられ、カートリッジ化されており、装置
本体に対してスライド装着可能に設けられたカートリッ
ジ支持体に着脱可能なように構成されている。

【００２１】以下、前記プロセスユニット及びそのユニ
ット支持体について図面を参照して説明する。図２はプ
ロセスユニットを装置本体に装着した状態を模式的に示
す断面説明図である。

【００２２】図２に示すように、各プロセスカートリッ
ジＵ（具体的には、Ｕａ〜Ｕｄ）は、感光ドラム８、現
像器11、及びクリーニング装置13を両側から前側板17ａ
と後側板17ｂとにより支持して一体的に構成している。
また、感光ドラム８はその両端のフランジ18ａ，18ｂを
夫々前記側板17ａ，17ｂの内壁に設けた保持部材19ａ，
19ｂにより保持している。また、前記側板17ａ，17ｂの
所定位置には感光ドラム８の回転駆動軸となるドラム軸
20の軸受部材として転がり軸受21ａ，21ｂが設けられて
いる。本実施例にあっては、前記転がり軸受21ａ，21ｂ
としてベアリングを用いている。また、前記ドラム軸20
は装置本体１側に設けられており、前記プロセスカート
リッジＵの装着時にドラム軸20に設けた突起部20ａと前
記感光ドラム８のフランジ18ａに設けた溝部18a1とが係
合して、前記感光ドラム８と前記ドラム軸20とが一体と
なって回転するよう構成されている。更に前記ドラム軸
20は段差を有し、前記プロセスユニットＵのベアリング
21ｂが支持する側の直径Ｒ１が前記突起20ａの回転軌跡
Ｒ２よりも大きくなるよう構成されている（Ｒ１＞Ｒ
２）。

【００２３】次に前記プロセスユニットＵのユニット支
持体及び前記プロセスユニットＵの装着方法について図
面を参照して説明する。図３はユニット支持体を装置本
体より引き出した状態を示す説明図、図４はユニット支
持体に支持されたプロセスユニットを装置本体に装着し
た状態を示す説明図である。

【００２４】図３において、22ａは支持体前板、22ｂは
支持体後板、22ｃは前記支持体前板22ａと前記支持体後
板22ｂを結ぶステーであり、この３部材22ａ，22ｂ，22
ｃによりカートリッジ支持体22の枠体を形成している。
このカートリッジ支持体22は装置本体１に対して伸縮自
在なレール部材、例えばアキュライドレール23ａ，23ｂ
により支持されている（図１参照）。図３では前記カー
トリッジ支持体22がアキュライドレール23ａに沿って装
置本体１の前側板１ａより手前に引き出されており、こ
のときドラム軸20の先端がカートリッジ支持体22の後板
22ｂの軸受22b1に係合している。この状態にて、プロセ
スカートリッジＵを矢印Ｄ方向へ落とし込むことによ
り、前記カートリッジ支持体22にセットされる。

【００２５】４色のプロセスカートリッジＵが前記カー
トリッジ支持体22に装着された後、カートリッジ支持板
22を矢印Ｅ方向（装置本体内）へスライドさせると、ド
ラム軸20上をカートリッジ支持体22の後板22ｂの軸受22
b1が滑りながら、前記ドラム軸20をプロセスカートリッ
ジＵ内のベアリング21ｂを介して感光ドラム８内に導
く。更に前記カートリッジ支持体22を装置本体１に押し
込むと、ドラム軸20はカートリッジ支持体22の前板22ａ
のベアリング22a1に導かれる。そして、カートリッジ支
持体22の前板22ａのピン22a2が装置本体１の前側板１ａ
の穴１a1に嵌合して、またプロセスカートリッジＵのピ
ン24が装置本体１の後側板１ｂの穴１b1に嵌合する（図
４参照）。

【００２６】以上の動作により、各色プロセスカートリ
ッジＵは、各カートリッジのドラム軸20及び装置本体１
に対しての位置決めが完了する。その後各ドラム軸20の
前側にてノブ25を装着させて、ユニット支持体22の前板
22ａ（芯決め板）が固定される。

【００２７】前記プロセスカートリッジＵの位置決め
は、ベアリング21ａ，21ｂをドラム軸20に嵌合させるこ
とにより、ドラム軸20に対してプロセスカートリッジＵ
の位置が決まるようにしている。これは、プロセスカー
トリッジＵ内においては現像器11の現像スリーブやクリ
ーニング装置13のクリーニングブレードの感光ドラム８
に対する相対距離（夫々、Ｓ−Ｄギャップ，ブレード侵
入量）を正確に保証することが、画像品位の維持、感光
ドラム等の機能部品の耐久性の面で、極めて重要である
ためである。

【００２８】従って、本実施例ではプロセスカートリッ
ジＵのドラム軸20に対する位置決め及び軸受部材とし
て、転がり軸受であるベアリング21ａ，21ｂを用いてい
るため、耐久による軸受の摩耗を低減することが可能と
なり、またドラム軸20は段差を有し、ベアリング21ｂと
嵌合する部分の直径Ｒ１が、ドラム軸20の突起部20ａの
回転軌跡の直径Ｒ２よりも大きくなるようにしているた
め、プロセスカートリッジの着脱時に前記ベアリング21
ｂがドラム軸20の突起部20ａと干渉することがない。

【００２９】〔他の実施例〕次に本発明に係る画像形成
装置の他の実施例について図面を参照して説明する。
尚、装置の概略構成は前述した第１実施例で説明したも
のと略同等であるため、ここでは詳しい説明は省略す
る。また、同等の機能を有する部材には同符号を付して
いる。

【００３０】本実施例では、図５に示すように、感光ド
ラム８とドラム軸20との係合が、感光ドラムのフランジ
18ａに設けられた出っ張り部18a2と、ドラム軸20に設け
られた切欠部20ｂとによりなされる。

【００３１】従って、図を見ても分かるとおり、前述し
た第１実施例のようにドラム軸に段差を設ける必要がな
いため、プロセスカートリッジにおける転がり軸受とし
てのベアリング21ｂが反対側のベアリング21ａと同径の
ものを使用することができる。

【００３２】尚、前述したプロセスカートリッジとは、
像担持体としての例えば電子写真感光体等と、少なくと
もプロセス手段の１つを備えたものである。従って、そ
のプロセスカートリッジの態様としては、前述した実施
例のもの以外にも、例えば像担持体と帯電手段とを一体
的にカートリッジ化し、装置本体に着脱可能にするも
の。像担持体と現像手段とを一体化的にカートリッジ化
し、装置本体に着脱可能にするもの。像担持体とクリー
ニング手段とを一体的にカートリッジ化し、装置本体に
着脱可能にするもの。更には像担持体と、前記プロセス
手段の２つ以上のものを組み合わせて一体的にカートリ
ッジ化し、装置本体に着脱可能にするもの等がある。

【００３３】即ち、前述したプロセスカートリッジと
は、帯電手段、現像手段又はクリーニング手段と電子写
真感光体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。

【００３４】また、一次帯電器や感光ドラム表面の電位
を測定するための電位センサや、現像後の感光ドラム上
のトナー像を検出する濃度センサ、或いはクリーニング
後の感光ドラム表面の電荷を除去するための前露光ラン
プ等のプロセス手段を前記カートリッジ内に含ませても
かまわない。

【００３５】また、感光ドラムをプロセスカートリッジ
に含めない場合は、図２に示す保持部材19ａ，19ｂをプ
ロセスカートリッジから除去し、代わりにカートリッジ
支持体側に感光ドラムを保持する部材を取り付ければ良
い（図示せず）。

【００３６】また、上記実施例では、多色画像形成装置
に本発明を適用した例について説明したが、これに限る
ものではなく、単色の画像形成装置に適用しても良い。

【００３７】また前述した実施例では画像形成装置とし
てレーザービームプリンタを例示したが、本発明はこれ
に限定する必要はなく、例えば電子写真複写機、ファク
シミリ装置、或いはワードプロセッサ等の他の画像形成
装置に使用することも当然可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、プロセスカートリ
ッジの回転支軸に対する位置決め及び軸受部材として転
がり軸受を用いることにより、耐久による軸受の摩耗を
低減することができ、これにより、プロセスカートリッ
ジにおける像担持体とそれに近接或いは当接して作用す
る部材との相対的な位置を恒常的に正確に保つことがで
き、その結果、画像品位が安定に維持され、また像担持
体等の機能部品の耐久寿命を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】多色画像形成装置の概略構成を示す断面説明図
である。

【図２】本発明に係るプロセスカートリッジを模式的に
示す平面図である。

【図３】プロセスカートリッジをカートリッジ支持体か
ら引き出した状態を示す説明図である。

【図４】プロセスカートリッジを装置本体に装着した状
態を示す説明図である。

【図５】他の実施例に係るプロセスカートリッジを模式
的に示す平面図である。

【図６】従来技術の説明図である。

【図７】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ…画像形成部 Ｕａ，Ｕｂ，Ｕｃ，Ｕｄ…プロセスカートリッジ １…装置本体 １ａ…前側板 １a1…穴 １ｂ…後側板 １b2…穴 ２ａ，２ｂ…ベルト駆動ローラ ３…転写ベルト ４…カセット ５…記録シート ６…ピックアップローラ ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ…感光ドラム ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｃ…レーザー走査系９ 10ａ，10ｂ，10ｃ，10ｄ…一次帯電器 11ａ，11ｂ，11ｃ，11ｄ…現像器 12ａ，12ｂ，12ｃ，12ｄ…転写帯電器 13ａ，13ｂ，13ｃ，13ｄ…クリーニング装置 14ａ，14ｂ，14ｃ，14ｄ…除電器 15…定着器 15ａ…定着ローラ 15ｂ…加圧ローラ 16…排出ローラ対 17ａ…前側板 17ｂ…後側板 18ａ，18ｂ…フランジ 18a1…溝部 18a2…出っ張り部 19ａ，19ｂ…保持部材 20…ドラム軸 20ａ…突起部 20ｂ…切欠部 21ａ，21ｂ…ベアリング 22…カートリッジ支持体 22ａ…前板 22a1…ベアリング 22a2…ピン 22ｂ…後板 22ｃ…ステー 22b1…軸受 23ａ，23ｂ…アキュライドレール 24…ピン 25…ノブ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体と、前記像担持体に作用する少
   なくとも１つのプロセス手段を有するプロセスカートリ
   ッジが着脱自在であり、前記像担持体を回転駆動する回
   転支軸を備えた画像形成装置において、 前記像担持体を前記回転支軸と一体的に回転するための
   係合手段を有し、更に前記プロセスカートリッジの前記
   回転支軸に対する位置決め及び軸受部材として転がり軸
   受を用いたことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記係合手段は回転支軸側の突起部と像
   担持体側の溝部とを係合するものであり、前記回転支軸
   は前記突起部の回転軌跡の径より大きい段差を有する請
   求項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記係合手段は回転支軸側の切欠部と像
   担持体側の出っ張り部とを係合するものである請求項１
   に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記画像形成装置に着脱自在なプロセス
   カートリッジとは、前記プロセス手段としての帯電手
   段、現像手段またはクリーニング手段と前記像担持体と
   しての電子写真感光体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
   とするものである請求項１記載のプロセスカートリッ
   ジ。
5. 【請求項５】 前記画像形成装置に着脱自在なプロセス
   カートリッジとは、前記プロセス手段としての帯電手
   段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも一つと、
   前記像担持体としての電子写真感光体とを一体的にカー
   トリッジ化して画像形成装置本体に対して着脱可能とす
   るものである請求項１記載のプロセスカートリッジ。
6. 【請求項６】 前記画像形成装置に着脱自在なプロセス
   カートリッジとは、少なくとも前記プロセス手段として
   の現像手段と、前記像担持体としての電子写真感光体と
   を一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体に対し
   て着脱可能とするものである請求項１記載のプロセスカ
   ートリッジ。