JP6808364B2 - 電子写真画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、カートリッジを装着した状態で記録材に電子写真方式で画像形成を行う電子写真画像形成装置に関する。
電子写真画像形成装置(以下、単に「画像形成装置」ともいう。)では、像担持体としての一般にドラム型とされる電子写真感光体、即ち、感光体ドラムを一様に帯電させる。次いで、帯電した感光体ドラムを選択的に露光することによって、感光体ドラム上に静電潜像(静電像)を形成する。次いで、感光体ドラム上に形成された静電潜像を、現像剤としてのトナーでトナー像として現像する。そして、感光体ドラム上に形成されたトナー像を、記録用紙、プラスチックシートなどの記録材に転写し、更に記録材上に転写されたトナー像に熱や圧力を加えることでトナー像を記録材に定着させることで画像記録を行う。
このような画像形成装置は、一般に、トナー補給や各種のプロセス手段のメンテナンスを必要とする。このトナー補給やメンテナンスを容易にするために、感光体ドラム、帯電手段、現像手段、クリーニング手段などを枠体内にまとめてカートリッジ化し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジとしたものが実用化されている。
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ユーザ自身で行うことができるので、格段に操作性を向上させることができ、ユーザビリティーに優れた画像形成装置を提供することができる。そのため、このプロセスカートリッジ方式は画像形成装置において広く用いられている。
特許文献1には、画像形成装置本体からプロセスカートリッジに駆動を伝達するカップリングが先端に設けられ、バネでプロセスカートリッジ側に付勢された駆動力伝達部材を有する画像形成装置が開示されている。この画像形成装置は、画像形成装置本体の開閉扉を閉じた際に、バネによって駆動伝達部材が押圧されてプロセスカートリッジ側に移動し、プロセスカートリッジのカップリングに係合し駆動力を伝達するものである。また、画像形成装置本体の開閉扉を開いた際に、カムにより駆動力伝達部材がバネに抗してプロセスカートリッジから遠ざかる方向に移動し、着脱可能な状態にすることができるものである。
特開平8−328449
本発明は、従来技術をさらに発展させるもので、駆動力伝達部材を回転軸線の方向で安定的に位置決め可能な構成を提供することを目的とする。
本発明の実施形態の一つは、カートリッジと、前記カートリッジが着脱可能に構成された装置本体と、を有し、記録材に画像を形成する電子写真画像形成装置であって、前記カートリッジは、第1ローラと、第2ローラと、前記第1ローラの長手端部に固定され前記第1ローラと共に回転するように構成されたカートリッジカップリングと、前記カートリッジカップリング部と同じ側の前記第2ローラの長手端部に固定され前記第2ローラと共に回転するように構成された被駆動ギアと、を含み、前記装置本体は、駆動源と、前記駆動源から伝達された駆動力によって回転させられるように構成された駆動ギアと、前記駆動ギアから伝達された前記駆動力によって回転させられように構成された駆動力伝達部材と、を有し、前記駆動力伝達部材は、前記カートリッジカップリングに係合して前記駆動力を前記カートリッジカップリングに伝達するように構成された駆動力伝達面を有する本体カップリング部と、前記被駆動ギアと噛み合い前記駆動力を前記被駆動ギアに伝達するように構成された第1はす歯ギア部と、前記駆動ギアと噛み合い前記駆動力を受けるように構成された第2はす歯ギア部とを備え、本体カップリング部、前記第1はす歯ギア部、及び前記第2はす歯ギア部は、回転軸線を中心に一体的に回転するように構成され前記本体カップリング部の前記駆動力伝達面は、前記回転軸線の方向において前記カートリッジに向かって前記駆動力伝達部材の回転方向と同一方向に捩れた形状を有し、前記第1はす歯ギア部のはす歯は、前記カップリング部の前記駆動力伝達面の捩れ方向と同方向に捩れた形状を有し前記第2はす歯ギア部のはす歯は、前記第1はす歯ギア部のはす歯の捩れ方向と逆方向に捩れた形状を有することを特徴とする。
本発明によれば駆動力伝達部材を回転軸線の方向で安定的に位置決め可能となる。
カートリッジが装置本体に装着された状態の電子写真画像形成装置のドラムの回転軸線に垂直な断面図。 カートリッジのドラムの回転軸線に垂直な断面図。 カートリッジの分解斜視図。 カートリッジの分解斜視図。 装置本体のドラムの回転軸線に垂直な断面図。 駆動ユニットの斜視図。 駆動力伝達部材と駆動ギアの斜視図。 カートリッジの駆動側の部分斜視図。 駆動力伝達部材にかかる推力を説明するための図。 ドラム62の回転軸線方向から見た駆動伝達部材81の近傍を示す図。 円筒カムの斜視図。 駆動側から見た側板15の斜視図。 駆動側板に円筒カム86を取り付けた状態を示すドラム62の回転軸線に平行な断面図(図12矢印方向から見た断面図)。 開閉扉13が開いた状態の円筒カム86のリンク構成を説明するためのドラム62の回転軸線に垂直な装置本体Aの断面図。 駆動力伝達部材近傍部分を示すドラム62の回転軸線に平行な断面図。 (a)装置本体Aの駆動側のカートリッジを装置本体Aに装着する構成を示す図。(b)装置本体Aの非駆動側のカートリッジを装置本体Aに装着する構成を示す図。 開閉扉を閉める前の駆動力伝達部材の長手方向の位置を説明するための図。 (a)カートリッジBの装置本体Aに対する長手方向の位置決めを説明するための図。(b)カートリッジBの装置本体Aに対する長手方向の位置決めを説明するための図。 (a)装置本体Aの駆動側のカートリッジBの装置本体Aに対するドラム62の回転軸線に垂直な方向の位置決め構成を示すドラム62の回転軸線に垂直な断面図。(b)装置本体Aの非駆動側のカートリッジBの装置本体Aに対するドラム62の回転軸線に垂直な方向の位置決め構成を示すドラム62の回転軸線に垂直な断面図。 開閉扉13が閉じた状態の円筒カム86のリンク構成を説明するためのドラム62の回転軸線に垂直な断面図。 駆動力伝達部材の移動を説明するためのドラム62の回転軸線に平行な断面図。 駆動力伝達部材とカートリッジBの係合を説明するためのドラム62の回転軸線に平行な断面図。
[第1実施形態]
本発明の実施の形態を説明する。以下の説明において、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を除いた部分を示す。また、長手方向AMとは、カートリッジBが装置本体Aに装着された状態における電子写真感光体ドラム62の回転軸線の方向と定義しり。また、装置本体Aの長手方向AMに関して、画像形成装置本体から電子写真感光ドラム62へ伝達する駆動力伝達部材81を有する側を駆動側とし、その反対側を非駆動側と定義する。
図1および図2を用いて全体構成および画像形成プロセスについて説明する。図1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画像形成装置本体(以下、装置本体Aと記載する)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。図2は、カートリッジBの断面図である。図18共に断面は電子写真感光体ドラム62の回転軸線に垂直な断面である。
<電子写真画像形成装置全体構成>
図1に示す電子写真画像形成装置は、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P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。
更に、装置本体Aには、シート材Pの搬送方向Dに沿って、ピックアップローラ5a、給送ローラ対5b、搬送ローラ対5c、転写ガイド6、転写ローラ7、搬送ガイド8、定着装置9、排出ローラ対10、排出トレイ11等が順次配置されている。なお、定着装置9は、加熱ローラ9a及び加圧ローラ9bにより構成されている。
<画像形成プロセス>
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、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。バイアス電圧が印加された帯電ローラ66は、ドラム62の外周面に接触し、ドラム62の外周面を一様均一に帯電する。
露光装置3は、画像情報に応じたレーザ光Lを出力する。そのレーザ光LはカートリッジBのクリーニング枠体71に設けられたレーザ開口71hを通り、ドラム62の外周面を走査露光する。これにより、ドラム62の外周面には画像情報に対応した静電潜像が形成される。
一方、図2に示すように、現像装置としての現像ユニット20において、トナー室29内のトナーTは、搬送部材43の回転によって撹拌、搬送され、トナー供給室28に送り出される。トナーTは、マグネットローラ34(固定磁石)の磁力により、現像ローラ32の表面に担持される。トナーTは、現像ブレード42によって摩擦帯電されつつ、現像剤担持体としての現像ローラ32周面上での層厚が規制される。そのトナーTは、静電潜像に応じてドラム62へ現像され、トナー像として可視像化される。
また、図1に示すように、レーザ光Lの出力タイミングとあわせて、ピックアップローラ5a、給送ローラ対5b、搬送ローラ対5cによって、装置本体Aの下部に収納されたシート材Pがシートトレイ4から送り出される。そして、そのシート材Pが転写ガイド6を経由して、ドラム62と転写ローラ7との間の転写位置へ搬送される。この転写位置において、トナー像はドラム62からシート材Pに順次転写されていく。
トナー像が転写されたシート材Pは、ドラム62から分離されて搬送ガイド8に沿って定着装置9に搬送される。そしてシート材Pは、定着装置9を構成する加熱ローラ9aと加圧ローラ9bとのニップ部を通過する。このニップ部で加圧・加熱定着処理が行われてトナー像はシート材Pに定着される。トナー像の定着処理を受けたシート材Pは、排出ローラ対10まで搬送され、排出トレイ11に排出される。
一方、図2に示すように、転写後のドラム62は、クリーニングブレード77により外周面上の残留トナーが除去されて、再び、画像形成プロセスに使用される。ドラム62から除去されたトナーは感光体ドラムを有する枠体としてのクリーニングユニット60の廃トナー室71bに貯蔵される。
上記において、帯電ローラ66、現像ローラ32、転写ローラ7、クリーニングブレード77がドラム62に作用するプロセス手段である。
<カートリッジ構成>
次にカートリッジBの全体構成について図2、図3、図4を用いて説明する。図2はカートリッジBの断面図、図3、図4は、カートリッジBの一部を分解した状態で示した分解斜視図である。
カートリッジBは、クリーニングユニット60と、現像ユニット20を有する所謂プロセスカートリッジである。なお、プロセスカートリッジとは、電子写真感光体と、これに作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段及びクリーニング手段の少なくとも一つとを一体的にカートリッジ化して、電子写真画像形成装置の本体に対して一体的に着脱可能としたものである。
クリーニングユニット60は、ドラム62と、帯電ローラ66と、クリーニング部材77と、これらを支持するクリーニング枠体71を有する。図3に示すように、ドラム62は駆動側の端部に設けられた駆動側ドラムフランジ63がドラム軸受73の穴部73aにより回転可能に支持される。一方、非駆動側において、図4に示すように、クリーニング枠体71に設けられた穴部71cに圧入されたドラム軸78によって、非駆動側ドラムフランジ64の穴部(不図示)を回転可能に支持される構成となっている。クリーニングユニット60において、帯電ローラ66、クリーニング部材77は、それぞれドラム62の外周面に接触して配置される。
クリーニング部材77は、弾性材料としてのゴムで形成されたブレード状の弾性部材であるゴムブレード77aと、ゴムブレードを支持する支持部材77bと、を有する。ゴムブレード77aは、ドラム62の回転方向に対してカウンター方向にドラム62に当接している。即ち、ゴムブレード77aは、その先端部がドラム62の回転方向の上流側を向くようにドラム62に当接している。
クリーニング部材77によってドラム62の表面から除去された廃トナーは、クリーニング枠体71とクリーニング部材77によって形成された廃トナー室71bに溜められる。また、クリーニング枠体71から廃トナーが漏れることを防止するための漏れ防止シート65が、ドラム62に当接するようにクリーニング枠体71の縁部に設けられている。
帯電ローラ66は、クリーニング枠体71の長手方向(ドラム62の回転軸線方向と略平行)の両端部において、帯電ローラ軸受67を介し、クリーニングユニット60に回転可能に取り付けられている。帯電ローラ66は、帯電ローラ軸受67が付勢部材68によりドラム62に向けて加圧されることでドラム62に圧接されている。帯電ローラ66は、ドラム62の回転に従動して回転する。
現像ユニット20は、現像ローラ32と、現像ローラ32を支持する現像容器23と、現像ブレード42等を有する。現像ローラ32は、両端に設けられた軸受部材27、37により回転可能に現像容器23に取り付けられている。また、現像ローラ32内にはマグネットローラ34が設けられている。現像ユニット20において、現像ローラ32上のトナー層を規制するための現像ブレード42が配置されている。現像ローラ32にはコロ状の間隔保持部材38が現像ローラ32の両端部に回転自由に取り付けられており、間隔保持部材38とドラム62が当接することで、現像ローラ32はドラム62と微少隙間をもって保持される。また、現像ユニット20からトナーが漏れることを防止するための吹き出し防止シート33が、現像ローラ32に当接するように底部材22の縁部に設けられている。更に、現像容器23と底部材22によって形成されたトナー室29には、搬送部材43が設けられている。搬送部材43は、トナー室29に収容されたトナーを撹拌すると共に、トナー供給室28へトナーを搬送する。
図3、図4に示すように、カートリッジBはクリーニングユニット60と現像ユニット20を合体して構成される。現像ユニットとクリーニングユニットの結合の際には、まずクリーニング枠体71の駆動側の第1吊り穴71iに対する現像容器23の現像第1支持ボス26aの中心と、非駆動側の第2吊り穴71jに対する現像第2支持ボス23bの中心を合わせる。具体的には、現像ユニット20を矢印G方向に移動させることで、第1吊り穴71i、第2吊り穴71jに現像第1支持ボス26a、現像第2支持ボス23bが嵌合する。これにより、クリーニングユニット60に対して現像ユニット20が回動可能に連結される。この後、ドラム軸受73をクリーニングユニット60に組み付けることによってカートリッジBを構成する。
また、非駆動側の付勢部材46Lの第1端部46Lbは現像容器23の面23kに固定され、第2端部46Laがクリーニングユニットの一部である面71lに当接する。また駆動側の付勢部材46Rの第1端部46Rbは現像容器26の面26bに固定され、第2端部46Raがクリーニングユニットの一部である面71kに当接する。
本実施形態においては付勢部材46R、付勢部材46Lは圧縮バネで形成されており、このバネの付勢力により現像ユニット20をクリーニングユニット60に付勢させることで現像ローラ32をドラム62の方向へ確実に押し付けるよう構成する。そして、現像ローラ32の両端部に取り付けられた間隔保持部材38によって、現像ローラ32はドラム62から所定の間隔をもって保持される。
<装置本体構成>
次に装置本体Aの構成ついて図5、図6を用いて説明する。図5は装置本体Aの断面図、図6は駆動ユニットを説明する斜視図である。図5の断面はドラム62の回転軸線に垂直な断面である。
装置本体Aはプラスチック等によって構成された筐体を有している。筐体は駆動側の側板15と非駆動側の側板16とそれぞれの側板を連結する前板18と後板100で構成される。また、装置本体Aは筐体に対し回動可能に支持された開閉扉13を有しており、カートリッジBは開閉扉13を開くことによって露出するカートリッジ挿入口17によって装置本体Aから着脱可能な状態となる。側板15と側板16の装置本体内側位置には詳細は後述するが図8、図17で説明されるカートリッジBの着脱の際にカートリッジを案内するガイドレール上15g(16d)、ガイドレール下15h(16e)がそれぞれ配置されている。露光装置3は側板15と側板16を連結するように固定された光学支持台101にビス等(不図示)で支持固定されるレーザースキャナ102からなる。
<駆動ユニット>
図6を用いて駆動ユニット103の構成を説明する。駆動ユニット103は駆動ユニット側板103aに対し複数のギアを回転可能の支持し、側板15の装置本体外側位置にビス等(不図示)によって側板15に支持固定される。駆動ユニットは駆動源となるモータ104を有し、モータ104から複数のギアによって駆動力伝達ギア列(駆動列)を構成する。この駆動力伝達ギア列は、図5に示すピックアップローラ5a、給送ローラ対5b、搬送ローラ対5c、駆動力伝達部材81、加圧ローラ9b、排出ローラ10に駆動力を供給する。ピックアップローラ5aは駆動列中にソレノイド(不図示)を有しており、プリントスタート信号とタイミングを合わせるようピックアップローラを間欠駆動する。給送ローラ対5b、搬送ローラ対5cは常時回転しておりピックアップローラから送られてきたシート材を転写部へ搬送する。
カートリッジBへの駆動力の供給は駆動力伝達部材81によって行われる。駆動力伝達部材81の第2ギア部81eはモータ104からギアを介して駆動力を伝達されて回転する駆動ギア105と側板15の外側でと噛み合い、モータ104からの駆動力が伝達される。カートリッジBに駆動力を伝達できるよう、側板15に設けられた穴部15kから側板15の内側にカップリング凹部81bと第1ギア部81aが突出している。
後板100には両端部に軸受部材7aを介して転写ローラ7が回転自在に取り付けられている。転写ローラ7は軸受部材7aに取り付けられた転写押圧バネ7bにより感光体ドラム62に所定の当接圧を与えるよう構成されている。転写ローラ7は感光体ドラム62に当接することで転写ニップを形成し搬送ローラ対5cから搬送されてきたシート材にトナー像を転写しつつ定着装置9へと搬送する。ここで転写ローラ7は駆動列と接続されておらず感光体ドラム62によって従動駆動される。
定着装置9は加圧ローラ9bと加熱ローラ9aを定着枠体9cに固定することによって定着ローラ対を形成し、定着枠体9cを側板15と側板16の上面部に対しビス等(不図示)により固定されている。定着装置9は加圧ローラ9bの一端部に加圧ローラ駆動ギア(不図示)が固定されており駆動列を介して駆動源であるモータ104から駆動力を受け取ることで回転する。転写部から搬送されてきたシート材Pは定着ローラ対を通過することによりトナー像をシート材に定着しつつ排紙ローラ対10へと搬送する。
<駆動力伝達部材81の周辺の構成>
次に駆動力伝達部材81とその周辺の構成について説明する。図15は、駆動力伝達部材81近傍部分を示すドラム62の回転軸線に平行な断面図である。図15に示すように、装置本体Aの駆動側には、駆動力伝達部材81と、駆動力伝達部材81を回転支持する駆動力伝達部材軸受83と、駆動力伝達部材付勢バネ84と、円筒カム86と、側板15とが設けられている。
<駆動力伝達部材81>
次に駆動力伝達部材81の構成について図7、図15を用いて説明する。図7は、駆動力伝達部材81と駆動ギア105の斜視図である。図15に示すように、駆動力伝達部材81は、長手方向AMと平行な軸線方向における駆動側の一端部81cが駆動力伝達部材軸受83に嵌合して、回転可能かつ軸線方向に移動可能に支持されている。
また、駆動力伝達部材81は、長手方向AMにおける中央部81dが側板15に設けられた穴部15kとの間に隙間MをもっていてカートリッジBが装置本体Aに装着されていない際には隙間Mの範囲内で僅かに移動可能に支持されている。以降の説明では、駆動力伝達部材81の回転軸線は長手方向AMと平行な状態になっているものとして説明を行う。
また、駆動力伝達部材81は、第1ギア部81a(第1はす歯ギア部)と、第2ギア部(第2はす歯ギア部)81eと、非駆動側にカップリング凹部81bとを備える。カップリング凹部81bの先端には先端部81b1がある。駆動力伝達部材81では、長手方向AMに関して、非駆動側から駆動側にかけてカップリング凹部81b、第1ギア部81a、第2ギア部81eの順に並んで配置されている。
<円筒カム86>
次に、駆動力伝達部材81を長手方向AMに移動させる円筒カム86について説明する。図11は円筒カム86の斜視図、図12は駆動側から見た側板15の斜視図である。図11、図12に示すように、円筒カム86は側板15に回転可能でかつ長手方向AMに移動可能に取り付けられており、2つの斜面部86a、86bを有し、斜面に連続して長手方向の非駆動側に側板15に平行な一端部86cを有している。側板15は、この2つの斜面部86a、86bに対向する位置に2つの斜面部15d、15eと、円筒カム86の一端部86cに対向可能な端面15fと、を有している。円筒カム86は一端部86cの反対側に他端部86dを有している。
図14はカートリッジBを交換する際に開く開閉扉13が開いた状態の円筒カム86のリンク構成を説明するためのドラム62の回転軸線に垂直な装置本体Aの断面図である。装置本体Aには開閉扉13と円筒カム86と接続されたリンク部材85とカートリッジ押圧部材1、2とカートリッジ押圧バネ19、21と前板18とが設けられている。開閉扉13は側板15と不図示の側板16に回動可能に取り付けられている。リンク部材85は両端にボス85a、85bを有している。このボス85a、85bがそれぞれ開閉扉13に設けられた取付穴13aと円筒カム86に設けられた取付穴86eに回転可能に取り付けられている。開閉扉13を開いた際、リンク部材85を介して、円筒カム86は、円筒カム86の一端部86cと側板15の端面15fが当接するまで回転する。円筒カム86の一端部86cと側板15の端面15fが当接するまで回転する間、円筒カム86は斜面部15d、15eに斜面部86a、86bが接触して長手方向AMに関して駆動側へ移動する。
図15に示すように、駆動力伝達部材81は突き当て面81fを有しており、突き当て面81fに円筒カム86の他端部86dが対向している。駆動力伝達部材バネ84は圧縮ばねであり、一端部84aが駆動力伝達部材軸受83に設けられたバネ座83aに当接し、他端部84bが駆動力伝達部材81に設けられたバネ座81fに当接している。これにより、駆動力伝達部材81は、軸線方向における非駆動側に付勢される。この付勢により駆動力伝達部材81の突き当て面81fが円筒カム86の一端部86cに当接し(突き当たり)、駆動力伝達部材81は前述した円筒カム81の長手方向AMでの駆動側への移動に伴い、駆動側に移動する。ここで、駆動力伝達部材81に駆動力を供給する駆動ギア105は駆動力伝達部材81の第2ギア部(第2はす歯ギア部)81eと噛み合っている。駆動ギア105と第2ギア部81eは駆動力伝達部材81が長手方向AMで移動可能な位置の全域において噛み合い状態を維持できる歯幅を有している。つまり、駆動力伝達部材81は開閉扉13を開閉することで駆動ギア105との噛み合いを維持したままで長手方向AMへ移動できる。このように、駆動力伝達部材81は、開閉扉13を開くことで長手方向AMに関して駆動側へ移動し、開閉扉13が開いた状態において退避位置を取る。これにより、カートリッジBを装着するスペースを確保する。
<カートリッジBの装置本体Aへの装着>
次に、カートリッジBの装着の説明をする。図16(a)は装置本体Aの駆動側のカートリッジを装置本体Aに装着する構成を示す図、図16(b)は装置本体Aの非駆動側のカートリッジを装置本体Aに装着する構成を示す図である。図16(a)、図16(b)に示すように、側板15は、ガイドとしてのガイドレール上15gとガイドレール下15hとを有しており、側板16はガイドレール上16dとガイドレール下16eとを有している。また、カートリッジBは駆動側端部に被ガイド部73gと被回転止め部73cとを有しており、非駆動側端部に被位置決め部71dと被回転止め部71gとを有している。カートリッジBを装置本体Aのカートリッジ挿入口17から挿入すると、カートリッジBの駆動側をカートリッジBの被ガイド部73gと被回転止め部73cとが装置本体Aのガイドレール上15gとガイドレール下15hにガイドされる。また、非駆動側をカートリッジ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。このように、カートリッジBはガイドされながら装置本体A内で移動することで、装置本体Aに装着される。
ここで、カートリッジBは上述する装着過程で装置本体Aに対する長手方向AMの位置決めを行う。図18(a)はカートリッジBの装置本体Aに対する長手方向AMの位置決めを説明するための図である。図18(b)はカートリッジBの装置本体Aに対する長手方向の位置決めを説明するための図である。図18(a)に示すように、カートリッジBは位置決めとしての被嵌合部73hを有す。側板15は被嵌合部73hと嵌合可能な嵌合部15jを有す。カートリッジBが装置本体Aにガイドされながら装着方向ALに移動する過程で、図18(b)に示すようにカートリッジBの被嵌合部73hが装置本体Aの嵌合部15jと嵌合することにより、カートリッジBの長手方向AMの位置が決まる。装着方向ALは、長手方向AMに交差する方向であり、本実施形態では長手方向AMに直交する方向である。
<駆動力伝達部材81とカートリッジBの配置関係>
次に、駆動力伝達部材81とカートリッジBの配置関係について説明する。図8はカートリッジBの駆動側の部分斜視図であり、図9は駆動力伝達部材81にかかる推力を説明するための図である。図8、図9に示すように、現像ローラ32の長手方向に関して一端部に現像ローラギア30が設けられている。カートリッジBの現像ローラギア30のドラム62側にはスペース87がある。このスペース87は図7に示す駆動力伝達部材81の第1ギア部81aより大きい。従って、図9に示すように、カートリッジBを装置本体Aに装着した時にこのスペース87に第1ギア部81aが入り込む。
ここで、図8、図9に示すように、現像ローラギア30は、ギア部(被駆動ギア)30aと、ギア部の駆動側に端面30a1と、を有す。図7、図9に示すように駆動力伝達部材81は、現像ローラギア30を駆動するための第1ギア部81aと、ギア部81aの非駆動側の端面81a1を有す。図9に示すように、長手方向において、現像ローラギア30のギア部30aの端面30a1は、駆動側ドラムフランジ63のカップリング凸部(カートリッジカップリング)63bの先端部63b1よりも駆動側になるように配置されている。
また、図17に示すように、駆動力伝達部材81の第1ギア部81aの端面81a1は、開閉扉が開いている時でも、現像ローラギア部30aの端面位置30a1よりも非駆動側に配置されている。これにより、現像ローラギア30のギア部30aと駆動力伝達部材81の第1ギア部81aとは、上述のカートリッジBを装置本体Aに装着する過程で噛み合うことが可能となる。
図10はカートリッジBが装置本体Aに装着完了された状態の駆動伝達部材81と現像ローラギア30と駆動ギア105を長手方向AMで見た図を示している。カートリッジBは装置本体Aに設けられたガイドレールにより矢印ALの方向から挿入される。つまり矢印ALはカートリッジBの装着方向を示している。またカートリッジBに設けられた現像ローラギア30は駆動力伝達部材81の中心を通り、矢印ALに直交する直線L1よりも装着方向ALで上流側に位置する。また、駆動力伝達装置81に駆動力を与える駆動ギア105は直線L1よりも装着方向ALに関して下流側に位置する。既に説明した通り、駆動力伝達部材81の中央部81dは側板15に設けられた穴部15kに対し隙間Mを持った状態で移動自由に保持される。
現像ローラギア部30aと第1ギア部81aとが噛み合う箇所を噛合い部MP1、第2ギア部81eと駆動ギア105とが噛み合う箇所を噛合い部MP2とする。カートリッジBを装着すると、現像ローラギア部30aが噛み合い部MP1での第1ギア部81aに当接して斥力方向FDに斥力を与えるために駆動力伝達部材81は斥力方向FDに移動する。ここで、噛み合い部MP1は直線L1よりも装着方向ALで上流側に位置するので、斥力方向FDのベクトルは装着方向AL成分を有するベクトルとなる。そして、駆動ギア105は駆動力伝達部材81の移動方向(斥力方向FD)で下流側に位置し、噛合い部MP2は直線L1よりも装着方向ALで下流側に位置する。このため、駆動力伝達部材81が斥力を受けた際でも、第2ギア部81eと駆動ギア105とが噛み合った状態を維持することができ、モータ104からの駆動力を第2ギア部81eへ確実に伝えることができる。
<開閉扉13の閉じ動作>
次に、カートリッジBを装置本体Aに装着した後に開閉扉13を閉じて、カートリッジBが所定位置に位置決めされた状態を説明する。図16(a)は装置本体Aの駆動側のカートリッジBを装置本体Aに装着する構成を示す図、図16(b)ha装置本体Aの非駆動側のカートリッジBを装置本体Aに装着する構成を示す図である。図16(a)、図16(b)は開閉扉13が開いており、カートリッジBが位置決め部に当接する前を示す。図19(a)は装置本体Aの駆動側のカートリッジBの装置本体Aに対するドラム62の回転軸線に垂直な方向の位置決め構成を示すドラム62の回転軸線に垂直な断面図である。図19(b)は装置本体Aの非駆動側のカートリッジBの装置本体Aに対するドラム62の回転軸線に垂直な方向の位置決め構成を示すドラム62の回転軸線に垂直な断面図である。図19(a)、図19(b)は開閉扉13が閉じておりカートリッジBが位置決め部に当接した状態を示している。
側板15は、位置決め部としての第1位置決め部15aと第2位置決め部15bと回転止め部15cとを有しており、側板16は、位置決め部16aと回転止め部16cを有している。カートリッジBは、駆動側端部に第1被位置決め部73dと第2被位置決め部73fとを有している。また、カートリッジ押圧部材1、2は、長手方向に関して開閉扉13の両端に回動可能に取り付けられている。カートリッジ押圧バネ19、21は、それぞれ装置本体Aに設けられた前板18の長手方向に関して両端に取り付けられている。カートリッジBは付勢力受け部としての被押圧部73e、71oをカートリッジ押圧部材1、2に対向する位置に有している。
開閉扉13を閉じることにより、図19(a)、(b)に示すように、カートリッジBの被押圧部73e、71oが、装置本体Aのカートリッジ押圧バネ19、21によって付勢されたカートリッジ押圧部材1、2によって押圧される。これによって、駆動側において、カートリッジBの第1被位置決め部73dと第2被位置決め部73fと回転止め部73cとがそれぞれ装置本体Aの第1位置決め部15aと第2位置決め部15bと回転止め部15cとに当接することで位置決めされる。また、非駆動側において、カートリッジBの被位置決め部71dと被回転止め部71gとがそれぞれ装置本体Aの位置決め部16aと回転止め部16fとに当接することで位置決めされる。
図20は開閉扉13が閉じた状態の円筒カム86のリンク構成を説明するためのドラム62の回転軸線に垂直な断面図、図21は駆動力伝達部材の移動を説明するためのドラム62の回転軸線に平行な断面図である。図20、図21に示すように、カートリッジBの駆動側ドラムフランジ63は駆動側にカップリング凸部63bと、カップリング凸部63bの先端に先端部63b1とを有する。開閉扉13を閉じることにより、リンク部材85を介して、円筒カム86は、斜面部86a、86bが側板15の斜面部15d、15eに沿って回転しながら長手方向AMに関して非駆動側へ移動する。これによって、退避位置にある駆動力伝達部材81は駆動力伝達部材バネ84によって長手方向AMに関して非駆動側に移動する。ここで駆動力伝達部材81の第1ギア部81aとカートリッジBの現像ローラギア30は既に噛み合っている。第1ギア部81aと現像ローラギア30はそれぞれハス歯ギアであるためにそれぞれのギアの遊び分だけ移動した後はそれ以上回転方向には移動しない。
図21に示す状態では、カップリング凹部81bとカップリング凸部63bとの三角形状の位相が合っていない。このため、駆動力伝達部材81の先端部81b1がカップリング凸部63bの先端部63b1に突き当たることで、駆動力伝達部材81の長手方向AMの移動が止まっている。
<駆動力伝達部材81が受ける推力>
次に、図7、図8、図9、図22を用いて、駆動力伝達部材81が受ける長手方向の推力について説明する。図22は駆動力伝達部材81とカートリッジBとの係合を説明するためのドラム62の回転軸線に平行な断面図である。
図8に示すように、ドラム軸受73は凹底面73iを有す。図7に示すように、駆動力伝達部材81はカップリング凹部81bの底に位置決めとしての底部81b2を有す。
次に、カップリング凹部81b、第1ギア部81a、第2ギア部81eの捩れ方向について説明する。なお、長手方向AMに平行な方向であって非駆動側から駆動側へ向かう方向を+Z方向(所定方向)とし、+Z方向で見た時の反時計方向をN、モータ104によって駆動力伝達部材81が駆動された際の回転方向をR(反時計方向Nの反対方向)とする。
駆動力伝達部材81のカップリング凹部81bは断面が三角形状の捩れた三角柱形状の穴である。そして捩れた三角柱形状の穴の側面が駆動力伝達面81b3である。カップリング凹部81bの駆動力伝達面81b3は、+Z方向で見た時、+Z方向で下流側から上流側にかけて回転方向Rと同方向にねじれた形状である。駆動力伝達部材81を+Z方向で見た時とは、駆動力伝達部材81を装置本体Aの装着されたカートリッジBのカップリング凸部63b側(カートリッジカップリング側)から見た時という意味である。
駆動力伝達部材81の第1ギア部81aはハス歯ギアであり、そのハス歯は+Z方向で見た時、+Z方向で下流側から上流側にかけて回転方向Rと同じ方向にねじれた形状である。つまり、第1ギア部81aのハス歯は駆動力伝達面81b3と同一方向に捩じれていることになる。駆動力伝達部材81の第2ギア部81eはハス歯ギアであり、そのハス歯は+Z方向で見た時、+Z方向で下流側から上流側にかけて回転方向Rと逆方向にねじれた形状である。駆動源であるモータ104からの駆動力を駆動力伝達部材81の第2ギア部81eに伝える駆動ギア105は、ハス歯ギアであり、そのハス歯は第2ギア部81eのハス歯とは逆方向にねじれた形状である。なお、駆動力伝達部材81の回転中心を中心とする半径方向に関して、駆動力伝達面81b3の最大半径よりも第1ギア部81aのピッチ円半径の方が大きい関係となっている。
次に、カップリング凸部63bとギア部30aの捩れ方向について説明する。なお、長手方向AMに平行な方向であって駆動側から非駆動側へ向かう方向を−Z方向とする。また、−Z方向で見た時の時計方向をO(カップリング凸部63bを中心とする場合)、P(現像ローラギア30を中心とする場合)とする。
図8に示すように、駆動側ドラムフランジ63のカップリング凸部63bは断面が三角形状の捩れた三角柱状の凸形状であり、−Z方向で見た時、−Z方向で上流側から下流側にかけて時計方向Oにねじれた形状である。現像ローラギア30のギア部30aはハス歯ギアであり、そのハス歯は−Z方向で見た時、−Z方向で上流側から下流側にかけて時計方向Pにねじれた形状である。
駆動ギア105がモータ104によって回転方向Rに回転すると、図9に示すように、駆動力伝達部材81の第2ギア部81eと駆動ギア105との噛み合い力のうち−Z方向の推力FBを受けて駆動力伝達部材81は−Z方向に移動しようとする。また、駆動力伝達部材81の第1ギア部81aと現像ローラギア30のギア部30aとの噛み合い力のうち−Z方向の推力FAを受けて、駆動力伝達部材81には−Z方向に移動しようとする。そして、図22に示すように、カップリング凹部81bとカップリング凸部63bとの三角形状の位相が合った時、駆動力伝達部材81が非駆動側へ移動してカップリング凸部63bとカップリング凹部81bが係合する。更に、駆動力伝達部材81は、非駆動側へ移動することで、駆動力伝達部材81の先端部81b1がドラム軸受73の凹底面73iに当接し、長手方向AMに関して位置決めされる。この時、駆動力伝達部材81は係合位置にあると言える。
一方、カップリング凹部81bとカップリング凸部63bとのねじれによって、駆動力伝達部材81は−Z方向の推力FCを受ける。つまり、駆動力伝達部材81は、推力FA、FB、FCのそれぞれから、長手方向AMに関して一方側(非駆動側)に移動するような力を受ける。また推力FCの反力によって、ドラム62は、カップリング凸部63bの先端部63b1がカップリング凹部81bの底部81b2に当接して位置決めされる。また、カップリング凹部81bとカップリング凸部63bが三個所で接することで作用する調芯効果により駆動力伝達部材81の駆動側ドラムフランジ63に対する回転軸が決定する。ここで既に図15を用いて説明した側板15の穴部15kと駆動力伝達部材中央部81dの隙間Mは回転軸が決定した駆動力伝達部材81に干渉しない量の隙間量を有している。このため、その回転動作に影響を与えることなく装置本体Aと駆動力伝達部材81は精度良く現像ローラギア30aおよび駆動側ドラムフランジ63に駆動が伝達される。
以上説明したように、駆動中に駆動力伝達部材81に働く推力FA、FB、FCは長手方向AMで同じ方向:−Z方向)に作用する。これにより、駆動力伝達部材81が所定の長手方向位置決め部(本実施形態では側板15に対し長手方向AMで位置が決まったカートリッジBの凹底面73i)に当接して長手方向AMに関する位置が決まる。つまり、全ての推力FA、FB、FCが駆動力伝達部材81を所定の位置決め部へ長手方向で突き当てる力として機能する。このため、駆動力伝達部材81を安定的に所定の位置決め部へ突き当てることができる。その結果、駆動力伝達部材81を長手方向AMに関して非駆動側に付勢する駆動力伝達部材バネ84のバネ力を非常に小さく設定でき、開閉扉13の操作力を小さくすることができる。つまり、駆動力伝達部材バネ84のバネ力は、推力FA、FB、FCの発生しない非駆動中に駆動力伝達部材81を退避させるために突き当て面81fを円筒カム86の一端部86cに当接させるのに必要な力を発生させられれば良い。
なお、上記実施形態では駆動力伝達部材81が突き当たる所定の位置決め部は、図18(b)に示すように側板15に対し位置決めされたカートリッジBのドラム軸受73の凹底面73iとした。しかし、駆動力伝達部材81が突き当たる所定の位置決め部は、これに限られない。例えば側板15に駆動力伝達部材81が突き当たる所定の位置決め部を設けても良い。
次に駆動力伝達部材81は、側板15に対し位置決めされたカートリッジBのドラム軸受73の凹底面73iで長手方向AMに関し位置決めされることについて説明する。こうすることにより、駆動力伝達部材81と、カートリッジBが備えるカップリング凸部63b及び現像ローラギア30のギア部30aとの長手方向AMの位置精度が良くなる。ここで、駆動力伝達部材81の長手方向AMの退避量は、なるべく小さくした方が、装置本体Aを長手方向AMに関して小型化することができる。一方でこの退避量は、カートリッジBを装置本体Aから取り外す際にカップリング凸部63bがカップリング凹部81bが干渉しないよう最低限必要な退避量が決まっている。従って、駆動力伝達部材81とカップリング凸部63bとの位置精度が良くなることで、駆動力伝達部材81の退避量を最低限必要な退避量を確保した上で極力小さく設定することが可能となり、装置本体Aの長手方向AMでの小型化をすることができる。また駆動力伝達部材81の退避量を極力小さくすることで現像ローラギア30のギア部30aの長手方向AMの幅も極力小さくすることができる。
なお、本実施例では、駆動力伝達部材81を駆動側に移動させる力として、現像ローラギアの噛み合い力を挙げたが、現像ローラ32や第1搬送部材43など負荷のある部材を駆動するアイドラギアであっても同様にアシストすることが可能である。
62 ドラム(電子写真感光体ドラム)
63 駆動側ドラムフランジ
63b カップリング凸部
63b1 先端部
63c 鍔部
81 駆動伝達部材
81a 第1ギア部
81b カップリング凹部
81b1 先端部
81b2 底部
81c 一端部
81d 中央部
81e 第2ギア部
81f バネ座
81i 外周面
83 駆動伝達部材軸受
83a バネ座
84 駆動伝達部材バネ
84a 一端部
84b 他端部
85 円筒カムリンク部材
85a、85b ボス
86 円筒カム
86a、86b 斜面部
86c 一端部
86d 他端部
104 モータ
105 駆動ギア
A 画像形成装置本体(装置本体)
AL 装着方向
AM 方向
B カートリッジ
FA 推力
FB 推力
FC 推力

Claims (10)

  1. カートリッジと、前記カートリッジが着脱可能に構成された装置本体と、を有し、記録材に画像を形成する電子写真画像形成装置であって、
    前記カートリッジは、第1ローラと、第2ローラと、前記第1ローラの長手端部に固定され前記第1ローラと共に回転するように構成されたカートリッジカップリングと、前記カートリッジカップリングと同じ側の前記第2ローラの長手端部に固定され前記第2ローラと共に回転するように構成された被駆動ギアと、を含み、
    前記装置本体は、駆動源と、前記駆動源から伝達された駆動力よって回転させられるように構成された駆動ギアと、前記駆動ギアから伝達された前記駆動力によって回転させられように構成された駆動力伝達部材と、を有し、
    前記駆動力伝達部材は、前記カートリッジカップリングに係合して前記駆動力を前記カートリッジカップリングに伝達するように構成された駆動力伝達面を有する本体カップリング部と、前記被駆動ギアと噛み合い前記駆動力を前記被駆動ギアに伝達するように構成された第1はす歯ギア部と、前記駆動ギアと噛み合い前記駆動力を受けるように構成された第2はす歯ギア部とを備え、本体カップリング部、前記第1はす歯ギア部、及び前記第2はす歯ギア部は、回転軸線を中心に一体的に回転するように構成され
    前記本体カップリング部の前記駆動力伝達面は、前記回転軸線の方向において前記カートリッジに向かって前記駆動力伝達部材の回転方向と同一方向に捩れた形状を有し
    前記第1はす歯ギア部のはす歯は、前記カップリング部の前記駆動力伝達面の捩れ方向と同方向に捩れた形状を有し
    前記第2はす歯ギア部のはす歯は、前記第1はす歯ギア部のはす歯の捩れ方向と逆方向に捩れた形状を有することを特徴とする電子写真画像形成装置。
  2. 前記駆動伝達部材は前記回転軸線の方向に移動することで、前記本体カップリング部が前記カートリッジカップリングと係合する係合位置と、前記本体カップリング部が前記カートリッジカップリングから退避して前記本体カップリング部と前記カートリッジカップリングとが係合しない退避位置とへ移動可能であることを特徴とする請求項1に記載の電子写真画像形成装置。
  3. 前記駆動伝達部材が前記退避位置にある時、前記第1はす歯ギア部は、前記被駆動ギアと噛み合うことが可能であることを特徴とする請求項に記載の電子写真画像形成装置。
  4. 前記カートリッジは、前記装置本体に対して前記回転軸線に交差する装着方向に移動することで前記装置本体に装着され、
    前記カートリッジが装着された前記装置本体を前記回転軸線の方向で見た時、前記第1はす歯ギアと前記被駆動ギアとの噛合い部は、前記装着方向に関して、前記回転軸線よりも上流側に配置され、前記第2はす歯ギア部と前記駆動ギアとの噛合い部は、前記装着方向に関して、前記回転軸線よりも下流側に配置されることを特徴する請求項1乃至のいずれか一項に記載の電子写真画像形成装置。
  5. 前記第1ローラは、前記画像を担持するように構成された感光体ドラムであることを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載の電子写真画像形成装置
  6. 前記カートリッジは前記感光体ドラムに現像剤を供給する現像ローラを有することを特徴とする請求項に記載の電子写真画像形成装置。
  7. 前記回転軸線の方向に関して、前記カートリッジに近い方から前記本体カップリング部、前記第1はす歯ギア部、前記第2はす歯ギア部の順に並んで配置されていることを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載の電子写真画像形成装置。
  8. 前記駆動力伝達部材の回転中心を中心とする半径方向に関して、前記駆動力伝達面の最大半径よりも前記第1はす歯ギア部のピッチ円半径の方が大きいことを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載の電子写真画像形成装置。
  9. 前記駆動力伝達部材は、前記駆動源から前記駆動力を伝達されて回転すると前記回転軸線の方向で前記カートリッジカップリング側へ移動して前記カートリッジに当接することを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載の電子写真画像形成装置。
  10. 前記カートリッジは、被位置決め部を有し、
    前記装置本体は、前記回転軸線の方向において、前記駆動力伝達部材がある側の端部に位置決め部を有し、
    前記位置決め部は、前記カートリッジの前記被位置決め部と係合して前記カートリッジの前記回転軸線の方向の位置を決めるように構成されていることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の電子写真画像形成装置。
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