JP5382607B2 - プロセスカートリッジ、これを用いる画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置に搭載されるプロセスカートリッジと、これを搭載する画像形成装置に関する。

特許文献１に開示されているプロセスカートリッジは、その駆動軸に外歯のカップリングを具備し、このカップリングは駆動軸とネジにより止められており、画像形成装置本体にある駆動ユニットの内歯カップリングに嵌合することで、お互いの軸芯を合わせる構成となっている（発明の詳細な説明の段落０００９、図面の図１参照）。この特許文献１に開示されているプロセスカートリッジでは、外歯と内歯の噛み合いによるカップリングを用いたことで、回転時常に複数枚の歯が噛み合うので、１回転周期中での急激な速度変動を無くし、滑らかな回転を維持することができるとされている。またカップリングと駆動軸は、ネジ止めだけではなく、Ｄカットや小判形状により止めることも可能と開示されている。特許文献２にも同様のカップリングが開示されている。

特開2008-58360号公報 特開2007-108349号公報

しかしながら、プロセスカートリッジの画像形成装置に対するスラスト方向の位置決めをするためや、プロセスカートリッジのセット感を高めるためには、プロセスカートリッジを付勢部材によりスラスト方向に付勢する必要がある。このため、付勢部材を画像形成装置本体またはプロセスカートリッジに設けなければならない。上記特許文献に開示されている発明のように外歯、内歯を用いたカップリングで装置本体から駆動伝達する場合、特に装置本体側のカップリングと駆動ギヤが一体となっている場合は、付勢部材を画像形成装置本体に設けるよりもプロセスカートリッジに設ける方が画像形成装置の縮小化が可能である。

すなわち、付勢部材をプロセスカートリッジのカップリング内でカップリングと一体に駆動軸にネジ止めすることで、プロセスカートリッジが付勢部材により拡大化することはなく、かつ画像形成装置の縮小化が可能となる。

その一方、プロセスカートリッジ生産工程において、カップリングと付勢部材を駆動軸にネジ止めする際に、駆動軸または駆動軸と一体となった回転体、例えば感光体ドラム等を把持しなければ、ネジ締付けトルクにより回転してしまうためネジ止めすることができない。外歯のカップリングを備えている場合、外歯部を把持することでネジ締め時の回転を防止することができる。

しかしながら、高精度回転をするためにカップリングの外歯は高精度で仕上げてあるのが通常であり、そのようなカップリングを把持することで外歯部にキズをつけたり、最悪の場合には破損させてしまうおそれがある。

また、回転体には回転体周辺装置、例えばクリーニングブラシへの駆動伝達のためのギヤが一体となっている場合もあるが、このギヤを把持した場合も同様にギヤ部にキズをつけたり、破損してしまう恐れがある。

また、回転体表面を把持すると表面が傷つくため、表面を把持することはできない。一般にプロセスカートリッジのカートリッジ枠体と回転体の隙間はほんのわずかであるため、これらの隙間を利用して回転を防止することは困難である。これができたとしても、作業の効率性が悪い。また、ネジ近傍ではない箇所を把持して回転を防止すると、締付けトルクが加わることでプロセスカートリッジ全体や回転体に捩れが発生してしまう。

このようにネジ締結時の回転を容易かつ確実に防止することが難しいという問題があった。

本発明は前記問題点にかんがみてなしたものであり、画像形成装置やプロセスカートリッジを大型化することなく、生産性が良好で回転体の回転ムラが良好であるプロセスカートリッジ、画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明のプロセスカートリッジのうち請求項１に係るものは、
像担持体と、現像手段、帯電手段、潤滑剤塗布手段及びクリーニング手段のうちの少なくとも１つとを一体に構成し、画像形成装置本体に対し着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、
前記画像形成装置本体からの駆動力を内部の駆動軸に伝達するためのカップリングと、前記駆動軸をスラスト方向に付勢するためコイルバネと、前記駆動軸の回転防止手段とを備え、
前記駆動軸の回転防止手段を前記ネジ止め用のネジ近傍に備えており、
前記カップリングに前記コイルバネを入れる穴を前記駆動軸のスラスト方向に沿って設け、
前記穴の底に設けた開口から前記駆動軸の先端を前記穴に臨ませ、
該駆動軸の先端に前記ネジで前記コイルバネの端部を挟み付けるとともに前記カップリングと前記コイルバネとを前記駆動軸に一体にネジ止めしてなる、
ことを特徴とする。

請求項２に係るものは、請求項１のプロセスカートリッジにおいて、前記回転防止手段を前記カップリングに備えていることを特徴とする。

請求項３に係るものは、請求項１のプロセスカートリッジにおいて、前記回転防止手段を前記駆動軸に備えていることを特徴とする。

請求項４に係るものは、請求項１から３のいずれかのプロセスカートリッジにおいて、前記回転防止手段が前記駆動軸の軸心に対して対称形状をなすことを特徴とするプロセスカートリッジ。

請求項５に係るものは、請求項１から３のいずれかのプロセスカートリッジにおいて、前記回転防止手段が、前記駆動軸もしくは前記カップリング、または前記駆動軸と前記カップリングの両方を前記駆動軸のスラスト方向と直角をなす方向に貫通する貫通穴であることを特徴とする。

請求項６に係る画像読取装置は、請求項１から４のいずれかのプロセスカートリッジにおいて、前記回転防止手段が、前記駆動軸もしくは前記カップリング、または前記駆動軸と前記カップリングの両方の外周にあるフライス面であることを特徴とする。

請求項７に係る画像形成装置は、請求項１から６のいずれかのプロセスカートリッジを搭載することを特徴とする。

本発明によれば、回転防止手段をネジ近傍に備え、カップリングとコイルバネとを駆動軸に一体にネジ止めすることで、ネジ締め時の回転体の回転とねじれを防止し、ネジ締結を確実に行える。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を、図１から図７に基づいて説明する。ただし、これらは一実施形態にすぎず本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。

図２は本発明の実施対象となる画像形成装置の一例として、カラー画像形成装置の構成を示す図である。このカラー画像形成装置は、イエロー（以下Ｙ）、シアン（以下Ｃ）、マゼンダ（以下Ｍ）、ブラック（以下Ｋ）の4色トナーから一画像を形成する装置である。またこの画像形成装置は、像担持体として4つの感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋを備えており、それぞれ中間転写ベルト２１に接触しながら図中Aの方向に回転駆動する。

図２は4つのプロセスカートリッジ１０のうちの1つの概略断面図で、４色とも同一構成のため１つについて図示する。各作像ユニットは、各感光体１(φ30mm)の周りに、感光体１表面に電荷を与える帯電装置２、感光体１表面に形成された潜像を各色トナーで現像してトナー像とする現像装置４、感光体１表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置３、トナー像転写後の感体光１表面のクリーニングをするクリーニング装置５がそれぞれ配置されている。

次にこのカラー画像形成装置でカラー画像を得る過程について説明する。図１において図中左からＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋのトナーが充填されたトナーを補給するトナーボトル６から図示しない搬送経路によって、所定の補給量だけ各色の現像装置４にトナーが補給される。転写紙２４が、給紙コロ２５でフィードされ、２次転写ローラ２３と中間転写ベルト２１のニップに搬送される。

あらかじめ帯電ローラ２によって一様に帯電された感光体ドラム１は、書き込みユニット４０によってレーザー光にて露光走査され、感光体ドラム１上に静電潜像が作られる。各静電潜像は、それぞれ各色の現像装置４により現像され、これにより感光体ドラム１表面にＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋのトナー像が形成される。次に転写ローラ２０に電圧が印加され各感光体ドラム１上のトナーが、中間転写ベルト２１上に順次転写されていく。

このとき、各色の作像動作は、そのトナー像が中間転写ベルト２１の同じ位置に重ねて転写されるように、上流側から下流側に向けてタイミングをずらして実行される。中間転写ベルト２１上に形成された画像は、２次転写ローラ２３の位置まで搬送され転写紙２４に２次転写される。各色のトナー像が転写された転写紙２４は定着ユニット３０に搬送されて熱定着され排紙ローラ３１で排紙される。なお、感光体上ドラム１上の残留トナーは、それぞれのクリーニング手段５によって、また中間転写ベルト２１上の残留トナーは転写クリーニング手段２２によってクリーニングされ、これらの廃トナーは各クリーニングユニット内の廃トナー搬送スクリュにより、プロセスカートリッジから画像形成装置に設けられた図示しない廃トナーボトルに排出される。

図３から図７によりプロセスカートリッジ１０について説明する。
図３（Ａ）はプロセスカートリッジ１０の概観図である。プロセスカートリッジ１０後方には画像形成装置本体１００からの駆動を伝達するカップリング１１を備えている。カップリング１１外周は平歯車１１Ａとなっている。また、図３（Ｂ）に示すように、プロセスカートリッジ１０の前方横には突起上のストッパー１６が設けてあり、このストッパー１６が画像形成装置本体１００にあるレール１７の開口部１７Ａに突き当たる事で、プロセスカートリッジ１０の画像形成装置に対するスラスト位置が決まる。

図４はプロセスカートリッジ１０後方の駆動軸１２を中心とした断面図である。外歯１１Ａを備えたカップリング１１は感光体１と一体となった駆動軸１２にバネ１３と共に軸長手方向でネジ止めされている。駆動軸１２はプロセスカートリッジ枠体に圧入された軸受１５により支持されている。

図５は画像形成装置本体１００側のカップリング５１であり、プロセスカートリッジ１０のカップリング１１との嵌合部と、駆動モータ５０からの駆動を伝達するハスバ歯車５１Ｂが一体となっている。嵌合部の内周は平歯車５１Ａとなっている。

図６はプロセスカートリッジ１０が画像形成装置本体１００に装着されたときのプロセスカートリッジ１０後方の駆動軸１２を中心とした断面図である。プロセスカートリッジ１０のカップリング１１外周の平歯車１１Ａと画像形成装置本体１００側のカップリング５１内周の平歯車５１Ａが嵌合することで、駆動が伝達される。これにより平歯車１１Ａと平歯車５１Ａの複数の歯が噛み合うので、１回転周期中での急激な速度変動を無くし、滑らかな回転を維持することができる。さらに画像形成装置本体１００側カップリング５１内周の突起５１Ｃによりプロセスカートリッジ１０のバネ１３が押される。これによりプロセスカートリッジ１０全体が前方に付勢される。

上述のように付勢力がある状態で、プロセスカートリッジ１０のストッパー１６が画像形成装置本体１００のレール１７の開口部１７Ａに到達すると、ストッパー１６が開口部より飛び出る構成となっている。この飛び出たストッパー１６の一面がレール開口部１７Ａのエッジ部に突き当たることで、プロセスカートリッジ１０の画像形成装置本体１００に対するスラスト位置が決まる。このようにバネ１３を画像形成装置本体１００側に配置せずにプロセスカートリッジ１０のカップリング１１内周にネジ止めすることで、画像形成装置本体１００を大きくすることなく、カップリング１１とプロセスカートリッジ１０全体を効率良く付勢できる。またバネ１３による付勢力とストッパー１６が開口部１７Ａから飛び出した際にクリック感が発生するため、プロセスカートリッジのセット感覚が高い。

図７（Ａ）はカップリング１１の概観図である。カップリング１１の一部はフライス１１Ｂ形状をしており、駆動軸１２の軸心に対称になっている。バネ１３とカップリング１１を駆動軸１２にネジ締結する際、このフライス部１１Ｂを工具で把持することで、締結トルクによる駆動軸１２の回転を容易に防止でき、確実にネジ締結できる構成となっており、プロセスカートリッジの生産効率が高い。またフライス部１１Ｂとネジ締結位置は近いため、締結トルクがプロセスカートリッジ１０全体にかかることはなく、ねじれることも無い。特に小口径感光体ドラム(φ30mm以下)を用いた小型のプロセスカートリッジでは効果は高い。図７（Ｂ）に示すようにネジ締結位置に近い駆動軸１２にフライス部１２Ａを設けても良い。また図７（Ｃ）に示すように、カップリングの一部に貫通穴１１Ｃを設け、貫通穴１１Ｃにピンを差し込むことで、ネジ締結時の回転を容易に防止できる。さらに、図７（Ｄ）に示すようにネジ締結位置に近い駆動軸１２に貫通穴１２Ｂ設けても良い。

すなわち、回転防止手段をネジ近傍に備えることで、ネジ締め時の回転体の回転とねじれを防止し、ネジ締結を確実に行える。そして、回転防止手段がカップリングに備えることで、ネジ締め時の回転体の回転とねじれを防止し、ネジ締結を容易かつ確実に行え、また回転防止手段が駆動軸に備えていることで、ネジ締め時の回転体の回転とねじれを防止でき、回転防止手段が駆動軸の軸心に対し対称形状となっていることで、ネジ締め時の回転体の回転とねじれを防止し、ネジ締結をより確実に行えるようになる。また回転防止手段が駆動軸もしくはカップリング、または両方を貫通する貫通穴である構成とすることで、ネジ締め時の回転体の回転とねじれを防止し、ネジ締結を容易かつより確実に行える。回転防止手段が駆動軸もしくはカップリング、または両方の外周にあるフライス面であることでも、ネジ締め時の回転体の回転とねじれを防止し、ネジ締結を容易かつより確実に行える。

図1は従来および本発明における実施例のカラー画像形成装置構成図 4つのプロセスカートリッジのうちの1つの概略断面図 プロセスカートリッジの概観図（Ａ）とその拡大部分図（Ｂ） プロセスカートリッジ後方の駆動軸を中心とした断面図 画像形成装置本体側のカップリングの概観図 プロセスカートリッジを画像形成装置に装着したときのプロセスカートリッジ後方の駆動軸を中心とした断面図 カップリングの概観図（Ａ）と断面図（Ｂ）、変形例の概観図（Ｃ）、他の変形例の断面図（Ｄ）

符号の説明

１：感光体
２：帯電装置
３：潤滑剤塗布装置
４：現像装置
５：クリーニング装置
６：トナーボトル
１０：プロセスカートリッジ
１１：カップリング
１１Ａ：平歯車（外歯部）
１１Ｂ：フライス部
１１Ｃ：貫通穴
１２：駆動軸
１２Ａ：フライス部
１２Ｂ：貫通穴
１３：バネ
１４：ネジ
１５：軸受
１６：ストッパー
１７：レール
１７Ａ：レール開口部
２０：転写ローラ
２１：中間転写ベルト
２２：転写クリーニング手段
２３：２次転写ローラ
２４：転写紙
２５：給紙コロ
３０：定着ユニット
３１：排紙ローラ
４０：書き込みユニット
５０：駆動モータ
５１：駆動ギヤカップリング
５１Ａ：平歯車（内歯部）
５１Ｂ：ハスバ歯車
５１Ｃ：突起
１００：画像形成装置本体

Claims (7)

1. 像担持体と、現像手段、帯電手段、潤滑剤塗布手段及びクリーニング手段のうちの少なくとも１つとを一体に構成し、画像形成装置本体に対し着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、
   前記画像形成装置本体からの駆動力を内部の駆動軸に伝達するためのカップリングと、前記駆動軸をスラスト方向に付勢するためコイルバネと、前記駆動軸の回転防止手段とを備え、
   前記駆動軸の回転防止手段を前記ネジ止め用のネジ近傍に備えており、
   前記カップリングに前記コイルバネを入れる穴を前記駆動軸のスラスト方向に沿って設け、
   前記穴の底に設けた開口から前記駆動軸の先端を前記穴に臨ませ、
   該駆動軸の先端に前記ネジで前記コイルバネの端部を挟み付けるとともに前記カップリングと前記コイルバネとを前記駆動軸に一体にネジ止めしてなる、
   ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
   
2. 請求項１のプロセスカートリッジにおいて、前記回転防止手段を前記カップリングに備えていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
3. 請求項１のプロセスカートリッジにおいて、前記回転防止手段を前記駆動軸に備えていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
4. 請求項１から３のいずれかのプロセスカートリッジにおいて、前記回転防止手段が前記駆動軸の軸心に対して対称形状をなすことを特徴とするプロセスカートリッジ。
5. 請求項１から３のいずれかのプロセスカートリッジにおいて、前記回転防止手段が、前記駆動軸もしくは前記カップリング、または前記駆動軸と前記カップリングの両方を前記駆動軸のスラスト方向と直角をなす方向に貫通する貫通穴であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
   
6. 請求項１から４のいずれかのプロセスカートリッジにおいて、前記回転防止手段が、前記駆動軸もしくは前記カップリング、または前記駆動軸と前記カップリングの両方の外周にあるフライス面であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
7. 請求項１から６のいずれかのプロセスカートリッジを搭載することを特徴とする画像形成装置。