JP3535867B2 - プロセスカートリッジ - Google Patents

プロセスカートリッジ

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JP3535867B2
JP3535867B2 JP2002285759A JP2002285759A JP3535867B2 JP 3535867 B2 JP3535867 B2 JP 3535867B2 JP 2002285759 A JP2002285759 A JP 2002285759A JP 2002285759 A JP2002285759 A JP 2002285759A JP 3535867 B2 JP3535867 B2 JP 3535867B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電子写真画像形成装
置に着脱可能なプロセスカートリッジに関する。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ものである。そして画像形
成装置の例としては電子写真複写機、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。
【0002】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。
【0003】本発明は更にプロセスカートリッジの構成
に関する。
【0004】
【従来の技術】電子写真画像成形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、ユーザビリティが格段に向上する。
【0005】このようなプロセスカートリッジの典型的
な構成として2枠体を結合するものがある。例えば感光
体ドラム、帯電器及びクリーニング器を支持するクリー
ニング枠体と、現像手段を支持する現像枠体とトナー室
を有するトナー枠体とを接合した枠体と、を支点回りに
回転可能に結合する。そしてばね等の弾性部材により上
記支点回りに両枠体を付勢して感光体ドラムと現像手段
との相対位置を決めている。以上の構成をとることの機
能上の利点としては感光体ドラムに対する現像ローラの
加圧力の適性化、感光体ドラム表面と現像ローラ表面間
の間隔の維持等であり他方では2分割とすることにより
枠体成形の容易化、組立の容易化など多くのメリットが
ある。
【0006】
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は後述の従来の
技術を更に発展させたものである。本発明は2枠体の結
合部の構成により、枠体の成形の容易化による精度向上
及び金型の製作の容易化による費用の削減ができ、2枠
体を結合する結合ピンを強固に取り付け得るプロセスカ
ートリッジ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】本出願に係る第1の発明
は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、電子写真感光体ドラムと、前記電子
写真感光体ドラムに形成された潜像を現像する現像手段
と、前記電子写真感光体ドラムを支持する第1の枠体
と、前記現像手段を支持する第2の枠体と、前記第1の
枠体に設けられた第1の穴と、前記第1の枠体に設けら
れた第2の穴と、前記第1の枠体と前記第2の枠体を回
動可能に結合する結合ピンであって、前記結合ピンを前
記カートリッジ枠体へ挿入する挿入方向の上流側に設け
られた、前記第1の穴に圧入嵌合して、前記結合ピンが
前記第1の枠体から抜けるのを防ぐための第1の軸部
と、前記挿入方向の下流側に設けられた、前記第1の軸
部の直径より小さい直径の第2の軸部であって、前記第
2の穴と圧入嵌合して、前記結合ピンが前記第1の枠体
から抜けるのを防ぐための圧入嵌合部と、前記圧入嵌合
部の前記挿入方向の上流側に設けられた、前記第2の枠
体に設けられたつり穴とすきまばめで嵌合するすきまば
め部とを有する第2の軸部と、を有し、前記挿入方向の
上流側端部は、前記第1の穴の前記挿入方向の上流側端
部と同一面、または、前記第1の穴の前記挿入方向の上
流側端部より前記第1の穴の内側まで圧入されている結
合ピンと、を有することを特徴とするプロセスカートリ
ッジである。
【0009】本出願に係る第2の発明は前記圧入嵌合部
の直径と、前記すきまばめ部の直径とは等しいことを特
徴とする第1の発明に記載のプロセスカートリッジであ
る。
【0010】
【発明の実施の形態】〔実施の形態1〕以下、本発明の
実施の形態を図面に従って詳細に説明する。
【0011】次に本発明の好適な実施の形態について説
明する。以下の説明において、プロセスカートリッジB
の短手方向とは、プロセスカートリッジBを装置本体1
4へ着脱する方向であり、記録媒体の搬送方向と一致し
ている。またプロセスカートリッジBの長手方向とは、
プロセスカートリッジBを装置本体14へ着脱する方向
と交差する方向(略直交する方向)であり、記録媒体の
表面と平行であり、且つ、記録媒体の搬送方向と交差
(略直交)する方向である。また、プロセスカートリッ
ジに関し左右とは記録媒体の搬送方向に従って記録媒体
を上から見て右または左である。
【0012】図3は本発明の実施の形態を適用した電子
写真画像形成装置(レーザービームプリンタ)の構成説
明図、図4はその外観斜視図である。また図5〜図7は
本発明の実施の形態を適用したプロセスカートリッジに
関する図面である。また以下の説明において、プロセス
カートリッジBの上面とは、プロセスカートリッジBを
装置本体14へ装着した状態で上方に位置する面であ
り、下面とは下方に位置する面である。
【0013】(電子写真画像形成装置A及びプロセスカ
ートリッジB)まず、図3及び図4を用いて、本発明の
実施の形態を適用する電子写真画像形成装置としてのレ
ーザービームプリンタAについて説明する。また図5に
プロセスカートリッジBの側断面図を示す。
【0014】このレーザービームプリンタAは、図3に
示すように、電子写真画像形成プロセスによって記録媒
体(例えば、記録紙、OHPシート、布等)に画像を形
成するものである。そしてドラム形状の電子写真感光体
(以下、感光体ドラムと称す)にトナー像を形成する。
詳しくは、帯電手段によって感光体ドラムに帯電を行
い、次いでこの感光体ドラムに光学手段から画像情報に
応じたレーザ光を照射して前記感光体ドラムに画像情報
に応じた潜像を形成する。そしてこの潜像を現像手段に
よって現像してトナー像を形成する。そして前記トナー
像の形成と同期して、給紙カセット3aにセットした記
録媒体2をピックアップローラ3b、搬送ローラ対3
c,3d及びレジストローラ対3eで反転搬送する。次
いで、プロセスカートリッジBの有する前記感光体ドラ
ム7に形成したトナー像を転写手段としての転写ローラ
4に電圧を印加することによって記録媒体2に転写す
る。その後トナー像の転写を受けた記録媒体2を搬送ガ
イド3fで定着手段5へと搬送する。この定着手段5は
駆動ローラ5c及びヒータ5aを内蔵する定着ローラ5
bを有する。そして通過する記録媒体2に熱及び圧力を
印加して転写されたトナー像を定着する。そしてこの記
録媒体2を排出ローラ対3g,3h,3iで搬送し、反
転経路3jを通して排出トレイ6へと排出する。この排
出トレイ6は画像形成装置Aの装置本体14の上面に設
けられている。なお、揺動可能なフラッパ3kを動作さ
せ、排出ローラ対3mによって反転経路3jを介するこ
となく記録媒体2を排出することもできる。本実施の形
態においては、前記ピックアップローラ3b、搬送ロー
ラ対3c,3d、レジストローラ対3e、搬送ガイド3
f、排出ローラ対3g,3h,3i及び排出ローラ対3
mによって搬送手段3を構成している。
【0015】一方、前記プロセスカートリッジBは、図
3及び図5に示すように、感光体ドラム7を回転し、そ
の表面を帯電手段である帯電ローラ8への電圧印加によ
って一様に帯電する。次いで光学系1からの画像情報に
応じたレーザービーム光を露光開口部1eを介して感光
体ドラム7へ照射して潜像を形成する。そしてこの潜像
をトナーを用いて現像手段9によって現像する。すなわ
ち、帯電ローラ8は感光体ドラム7に接触して設けられ
ており、感光体ドラム7に帯電を行う。なおこの帯電ロ
ーラ8は、感光体ドラム7に従動回転する。また、現像
手段9は、感光体ドラム7の現像領域へトナーを供給し
て、感光体ドラム7に形成された潜像を現像する。なお
光学系1は、レーザーダイオード1a、ポリゴンミラー
1b、レンズ1c、反射ミラー1dを有している。
【0016】ここで、前記現像手段9は、トナー容器1
1A内のトナーをトナー送り部材9bの回転によって、
現像ローラ9cへ送り出す。そして、固定磁石を内蔵し
た現像ローラ9cを回転させると共に、現像ブレード9
dによって摩擦帯電電荷を付与したトナー層を現像ロー
ラ9cの表面に形成し、そのトナーを感光体ドラム7の
現像領域へ供給する。そして、そのトナーを前記潜像に
応じて感光体ドラム7へ転移させることによってトナー
像を形成して可視像化する。ここで現像ブレード9d
は、現像ローラ9cの周面のトナー量を規定すると共に
摩擦帯電電荷を付与するものである。またこの現像ロー
ラ9cの近傍には現像室内のトナーを循環させるトナー
攪拌部材9eを回動可能に取り付けている。
【0017】そして転写ローラ4に前記トナー像と逆極
性の電圧を印加して、感光体ドラム7に形成されたトナ
ー像を記録媒体2に転写した後に、クリーニング手段1
0によって感光体ドラム7上の残留トナーを除去する。
ここでクリーニング手段10は、感光体ドラム7に当接
して設けられた弾性クリーニングブレード10aによっ
て感光体ドラム7に残留したトナーを掻き落として廃ト
ナー溜め10bへ集める。
【0018】図3に示す装置本体14の右上に設けた開
閉部材35をヒンジ35aを支点にして開くと、装置本
体14の右上の左右両側には不図示のガイドレールが右
上から左下へ向って斜設してあるのが見える。一方図6
に示すようにプロセスカートリッジBの感光体ドラム7
の中心線上において左右両側に前記ガイドレールの終端
に設けた位置決め溝に嵌入する丸ガイド13m及び丸ガ
イド13mと一体または離れて前記ガイドレールに嵌合
する長い突条形状の姿勢決めガイド13nが設けてあ
り、この丸ガイド13m及び姿勢決めガイド13nを前
述のガイドレールに挿入してプロセスカートリッジBを
装置本体14に装着する。
【0019】プロセスカートリッジBを装置本体14か
ら取り外すのは上述と逆に左下から右上に向って引き上
げると装置本体14外へ取り外せる。
【0020】上記プロセスカートリッジBの着脱に際し
ては上部枠体11aの凹部17の突条11c、下部枠体
11bの突条11cに手を掛けて取り扱う。トナー枠体
11は上部枠体11aと下部枠体11bとを接合面Uで
溶着して一体化してある。
【0021】(プロセスカートリッジの枠体構成)本実
施の形態に係るプロセスカートリッジBは、トナーを収
納するトナー容器(トナー収納部)11Aを有するトナ
ー枠体11と現像ローラ9c等の現像手段9を保持する
現像枠体12を符合701a,701bの個所で溶着に
より接合した現像ユニットDと感光体ドラム7、クリー
ニングブレード10a等のクリーニング手段10及び帯
電ローラ8をクリーニング枠体13に取り付けたクリー
ニングユニットCを結合ピン22を支点として回転可能
に結合している。そして図2に示すようにクリーニング
枠体13の棒状のはね13bと現像枠体12の棒状のば
ね止め13bに夫々圧縮コイルばね23の両端部を夫々
挿入して、縮設し、穴20を中心にしてクリーニング枠
体13を反時計回り、現像枠体12を時計回りに付勢し
て感光体ドラム7と現像ローラ9cの両端のスペーサコ
ロ9iを圧接している。
【0022】(クリーニング枠体と現像枠体の結合方
法)図1、図2、図6及び図7にクリーニングユニット
Cと現像ユニットDの結合方法を示す。図6にクリーニ
ング枠体13及び結合ピン22を示す。
【0023】図2、図7に示すように現像枠体12の長
手方向両側にはクリーニング枠体13に向ってアーム部
19が突出している。現像枠体12の2本のアーム部1
9の先端には各吊り穴20が同軸上に設けられている。
クリーニング枠体13の長手方向の外側板13aには穴
13eoが設けられ、外側板13aの内側にアーム部1
9の幅よりも少し大きく間を置いて配した内側板13f
に穴13eiが設けられている。穴13eo,13ei
は長手方向の一直線上にあり、感光体ドラム7と平行し
ている。穴13eoの直径は穴13eiの直径よりも大
である。
【0024】クリーニング枠体13と現像枠体12の結
合にあたっては、クリーニング枠体13の現像枠体12
のアーム部19をクリーニング枠体13の外側板13a
と内側板13f間に挿入し、支持穴部13e(13e
i,13eo)と現像枠体12の吊り穴20がほぼ同軸
上に配置されるように位置決めを行った後、クリーニン
グ枠体13の両側面外側より結合ピン22を圧入する。
結合ピン22の外径部とクリーニング枠体13の支持穴
13e(13eo,13ei)の内径はしまりばめ、ま
た結合ピン22の外径部と現像枠体12の吊り穴20の
内径はすきまばめの関係になっているため結合ピン22
を圧入し、組立完了した後には、クリーニング枠体13
は結合ピン22回りに回転可能に支持される一方、結合
ピン22はクリーニング枠体13に対し、一定以上の引
き抜き荷重に耐える強さで係止される。
【0025】図1は結合ピンによる結合構成の詳細を示
す断面図である。
【0026】結合ピン22は切削、研削または冷間鍛造
(コールドフォーミング)により製作されたステンレス
等の鉄鋼及び黄銅等の非鉄金属製のピンであり、小径部
22s(直径d1)と大径部22b(直径d2)を有し
ており、その間の段部22dはテーパーでつながれてい
る。図中矢印aは結合ピン22の挿入方向を示し、図示
の状態は組立完了状態を示す。即ち、結合ピン22はク
リーニング枠体13の側面外側より内側方向へ挿入され
ることとなる。
【0027】本実施例では結合ピン22の小径部22s
の直径d1=φ3.0 (公差 最大0、最小−0.0
015)大径部22bの直径d2=φ3.5(JIS規
格m8 公差 最大+0.22,最小+0.004)と
し、穴13ei,13eo,20aの内径をそれぞれφ
3.0(公差 最大−0.040,最小−0.06
5)、φ3.5(公差 最大−0.030,最小−0.
060)、φ3.0(JIS規格E8 公差 最大+
0.028,最小+0.014)とした。
【0028】この結果結合ピン22はクリーニング枠体
13に対し結合ピン小径部22sと支持穴13ei及び
結合ピン大径部22bと支持穴13eoではしまりばめ
となり、圧入係止される一方結合ピン小径部22sに対
し現像枠体つり穴20はすきまばめとなるため現像枠体
12は結合ピン22を軸として回転自在に結合される。
本結合方法ではクリーニング枠体13と結合ピン22の
間の2つの部分で圧入係止が行われるため、ピンの引き
抜き力に対する抗力が増加する。
【0029】本構成について結合ピン22の段部22a
を加圧して結合ピン22を抜く力を測定した所、約5k
gfであり、これはプロセスカートリッジBの使用にお
いてピンが抜け出ることを防ぐのに十分な引き抜き抗力
である。
【0030】一方、結合ピン22の圧入完了は図1に図
示のように結合ピン22の端面22cがクリーニング枠
体13のピン挿入口端面13xより奥に入った位置とし
てる。又はこの端面13x,22cを同一平面上にある
ようにしている。これはユーザーが誤って結合ピン22
を抜くことによりクリーニングユニットCと現像ユニッ
トDの分離を防止する目的である。この目的をさらに確
実に達成する構成を図8に示す。これは前述のように結
合ピン22を圧入後クリーニング枠体13の一部を加熱
溶融して、熱溶着部13zを形成することにより、結合
ピン22の端部22cを埋め込むことにより結合ピン2
2を引き抜きぬけないようにしている。なお、本実施の
形態では熱溶着を用いたが、振動、超音波溶着、あるい
は樹脂による肉盛り接着等で用いても同じ構成が実現で
きる。
【0031】〔実施の形態2〕この実施の形態2は図9
に示すように結合ピン22を小径部22s、小径部22
sよりも大径の中径部22m、中径部22mよりも大径
の大径部22bとし、小径部22sをクリーニング枠体
13の内側板13fの穴13eiに圧入し、大径部22
bをクリーニング枠体13の外側板13aの穴13eo
に圧入し、中径部22mを現像枠体12のアーム部19
の吊り穴20に回転自在に嵌入する。
【0032】この構成によれば夫々のはめあい部分を軸
基準、穴基準にかかわらず自在に選択できる。
【0033】〔実施の形態3〕図10に実施の形態3を
示す。この実施の形態3ではクリーニング枠体13の内
側板13fの内部側に間をおいて更に穴13eo,13
eiと同心の穴13eeを有するブラケット13gを設
ける。穴13eeは穴13eiよりも小径である。
【0034】一方結合ピン22は大径部22bに隣って
小径部22sを設け、小径部22sに隣って係止部22
tを設ける。そして大径部22bとクリーニング枠体1
3の外側板13aの穴13eoとはしまりばめ、小径部
22sと現像枠体12のアーム部19の吊り穴20とは
すきまばめ、係止部22tはテーパとせられブラケット
13gの穴13eeに圧入する。この係止部22tは例
えば根本側が太いテーパとしておき、更にまた、大径部
22bと穴13eoをしまりばめ、或は更に加えて小径
部13sと穴13eiをしまりばめとする。
【0035】この実施の形態3によれば結合ピン22は
強固にクリーニング枠体13に保持される。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように本出願に係る発明に
よれば、前記第1の枠体と前記第2の枠体を回動可能に
結合する結合ピンであって、前記結合ピンを前記カート
リッジ枠体へ挿入する挿入方向の上流側に設けられた、
前記第1の穴に圧入嵌合して、前記結合ピンが前記第1
の枠体から抜けるのを防ぐための第1の軸部と、前記挿
入方向の下流側に設けられた、前記第1の軸部の直径よ
り小さい直径の第2の軸部であって、前記第2の穴と圧
入嵌合して、前記結合ピンが前記第1の枠体から抜ける
のを防ぐための圧入嵌合部と、前記圧入嵌合部の前記挿
入方向の上流側に設けられた、前記第2の枠体に設けら
れたつり穴とすきまばめで嵌合するすきまばめ部とを有
する第2の軸部と、を有し、前記挿入方向の上流側端部
は、前記第1の穴の前記挿入方向の上流側端部と同一
面、または、前記第1の穴の前記挿入方向の上流側端部
より前記第1の穴の内側まで圧入されている結合ピンと
を有することで、前記結合ピンが前記カートリッジ枠体
から容易に抜けないようにすることができる。更に、前
記結合ピンは前記第2の枠体に設けられたつり穴とすき
まばめで嵌合することで、前記第2の枠体を良好な回動
状態で結合することができる。また、更に前記第2の軸
部の直径は、前記前記第1の穴、及び、前記つり穴の直
径より小さいので、結合ピンを前記カートリッジ枠体へ
挿入する際に、抵抗なく挿入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る枠体結合部を示す
水平断面図である。
【図2】プロセスカートリッジの枠体の結合部の構成を
示す縦断面図である。
【図3】本発明の実施の形態に係る画像形成装置本体の
縦断面図である。
【図4】本発明の実施の形態に係る画像形成装置本体の
外観斜視図である。
【図5】本発明の実施の形態に係るプロセスカートリッ
ジの縦断面図である。
【図6】本発明の実施の形態に係るクリーニングユニッ
トを示す斜視図である。
【図7】本発明の実施の形態に係る現像ユニットを示す
斜視図である。
【図8】本発明の実施の形態1に係る枠体結合部を示す
水平断面図である。
【図9】本発明の実施の形態2に係る枠体結合部を示す
水平断面図である。
【図10】本発明の実施の形態3に係る枠体結合部を示
す水平断面図である。
【符号の説明】
A…画像形成装置 B…プロセスカートリッジ C…クリーニングユニット D…現像ユニット U…接合面 1…光学系 1a…レーザーダイオード 1b…ポリゴ
ンミラー 1c…レンズ 1d…反射ミラー 1e…露
光開口部 2…記録媒体 3…搬送手段 3a…給紙カセット 3b…ピックアッ
プ 3c,3d…搬送ローラ対 3e…レジストローラ
3f…搬送ガイド 3g,3h,3i…排出ローラ対
3j…反転経路 3k…フラッパ 3m…排出ローラ
対 4…転写ローラ 5…定着手段 5a…ヒータ 5b…定着ローラ 5c
…駆動ローラ 6…排出トレイ 7…感光体ドラム 8…帯電ローラ 9…現像手段 9b…トナー送り部材 9c…現像ロー
ラ 9e…トナー攪拌部材 10…クリーニング手段 10a…弾性クリーニングブ
レード 10b…廃トナー溜め 11…トナー枠体 11A…トナー容器 11a…上部
枠体 11b…下部枠体 11c…突条 12…現像枠体 12a…ばね止め 13…クリーニング枠体 13a…外側板 13b…ば
ね止め 13e…支持穴部 13ei,13eo,13
ee…穴 13f…内側板 13g…ブラケット 13
m…丸ガイド 13n…姿勢決めガイド 13x…端面
13z…熱溶着部 14…装置本体 17…凹部 19…アーム部 20…吊り穴 20a…穴 22…結合ピン 22a…端部 22b…大径部 22
c…端面 22d…段部 22m…中径部 22s…小
径部 22t…係止部 23…圧縮コイルばね 35…開閉部材 35a…ヒンジ 701a,701b…個所
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−26738(JP,A) 特開 平8−305258(JP,A) 特開 平8−185108(JP,A) 特開 平9−111804(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 21/16 - 21/18 G03G 15/00 550

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 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、 電子写真感光体ドラムと、 前記電子写真感光体ドラムに形成された潜像を現像する
    現像手段と、 前記電子写真感光体ドラムを支持する第1の枠体と、 前記現像手段を支持する第2の枠体と、 前記第1の枠体に設けられた第1の穴と、 前記第1の枠体に設けられた第2の穴と、 前記第1の枠体と前記第2の枠体を回動可能に結合する
    結合ピンであって、前記結合ピンを前記カートリッジ枠
    体へ挿入する挿入方向の上流側に設けられた、前記第1
    の穴に圧入嵌合して、前記結合ピンが前記第1の枠体か
    ら抜けるのを防ぐための第1の軸部と、前記挿入方向の
    下流側に設けられた、前記第1の軸部の直径より小さい
    直径の第2の軸部であって、前記第2の穴と圧入嵌合し
    て、前記結合ピンが前記第1の枠体から抜けるのを防ぐ
    ための圧入嵌合部と、前記圧入嵌合部の前記挿入方向の
    上流側に設けられた、前記第2の枠体に設けられたつり
    穴とすきまばめで嵌合するすきまばめ部とを有する第2
    の軸部と、を有し、前記挿入方向の上流側端部は、前記
    第1の穴の前記挿入方向の上流側端部と同一面、また
    は、前記第1の穴の前記挿入方向の上流側端部より前記
    第1の穴の内側まで圧入されている結合ピンと、 を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
  2. 【請求項2】 前記圧入嵌合部の直径と、前記すきまば
    め部の直径とは等しい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。
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