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JP5197875B2 - プロセスカートリッジ - Google Patents

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Description

本発明は、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関するものである。
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、電子写真画像形成装置の例としては、例えば、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。
また、プロセスカートリッジとは、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電子写真画像形成装置本体に着脱可能とするものをいう。
従来、電子写真画像形成プロセスを用いた電子写真画像形成装置においては、電子写真感光体ドラムおよび前記電子写真感光体ドラム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いる。そして、このカートリッジを電子写真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方式が採用されている。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頼らず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る。そこでこのプロセスカートリッジ方式は、電子写真画像形成装置において広く用いられている。
電子写真画像形成装置では、レーザー、LEDあるいはランプなどの画像情報に対応した光を電子写真感光体ドラム(以下、感光体ドラムと言う)に照射する。これによって、感光体ドラムに静電像を形成する。そして、この静電像を現像装置により現像する。さらに、感光体ドラムに形成された現像像を記録媒体へ転写する。これによって、記録媒体に画像を形成している。
特許文献1には、複数のプロセスカートリッジを一列に並べたインライン型のカラー電子写真画像形成装置が記載されている。ここでプロセスカートリッジ40は、感光体ドラム44を有するドラムユニット41と、現像ローラ68を有する現像ユニット42とが揺動中心43によって回転可能に結合している。そして、感光体ドラム44には、感光体ドラム44の軸線方向の端部にカートリッジカップリング60が設けられている。そして、プロセスカートリッジ40が装置本体に装着された際に、カートリッジカップリング60が、装置本体に設けられた本体カップリング61と係合して駆動力が伝達される。また、現像ローラ68には、現像ユニット42の揺動中心43に設けられた入力ギア64からアイドラギア65、66を介して駆動力が伝達される。ここで、入力ギア64は、プロセスカートリッジ40が装置本体に装着された際に、装置本体に設けられたギア67と噛み合って駆動力を受ける。即ち、装置本体からの感光体ドラム44、現像ローラ68への駆動伝達を独立しておこなわれる。
特開2001−255806号公報(第9−11頁、第7図−14図)
しかし、近年より更なるプロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置の小型化、画像品質の向上が求められている。従来例においては、入力ギアは現像ユニットが揺動しても位置の変わることの無い揺動中心に設けられている。したがって、入力ギアから現像ローラはアドラギアを介して駆動伝達しており、そのためのスペースをプロセスカートリッジに設ける必要がある。また、現像ローラの回転精度は、入力ギア、アイドラギア、本体ギアのかみ合いによる影響を受けることになる。
本発明は、前述した従来技術を更に発展させたものである。
本発明の目的は、電子写真画像形成装置本体へのプロセスカートリッジの装着性の向上を図ることである。
本発明の更なる目的は、プロセスカートリッジが電子写真画像形成装置本体に装着される際、カップリング部を電子写真画像形成装置本体側とスムーズに係合させることである。
本発明の他の目的は、添付図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読むことにより明らかになるであろう。
上記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、駆動力を伝達する第一本体駆動伝達部材と第二本体駆動伝達部材とを有する画像形成装置に着脱可能であるプロセスカートリッジにおいて、回転可能な感光体ドラムと、前記感光体ドラムの回転軸線方向一端側に設けられ、前記第一本体駆動伝達部材と係合して前記感光体ドラムを回転させる駆動力が入力されるための、前記感光体ドラムの回転軸線と直交する断面の形状が略多角形である突出したドラムカップリング部と、前記感光体ドラムに形成された静電像を現像する回転可能な現像ローラと、前記現像ローラの回転軸線方向一端側に設けられ、前記第二本体駆動伝達部材と係合して前記現像ローラを回転させる駆動力が入力される駆動入力部を有し、前記現像ローラの回転軸線方向と交差する方向へ前記駆動入力部が移動することを許容する現像カップリング部と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、電子写真画像形成装置本体へのプロセスカートリッジの装着性の向上を図ることができる。
更に、本発明によれば、プロセスカートリッジが電子写真画像形成装置本体に装着される際、本体駆動伝達部材と、ドラムカップリング部、現像カップリングとをスムーズに係合させることができる。
第1実施形態における本発明の実施形態に係るカラー電子写真画像形成装置の全体構成図である。 第1実施形態におけるプロセスカートリッジの断面説明図である。 第1実施形態におけるプロセスカートリッジの外観斜視図である。 第1実施形態における現像ユニットの斜視図である。 第1実施形態におけるプロセスカートリッジを画像形成装置本体に装着動作を説明する模式図である。 第1実施形態におけるプロセスカートリッジが画像形成装置本体に位置決めされた斜視図である。 第1実施形態における現像離間動作を説明する断面図である。 第1実施形態における現像当接動作を説明する断面図である。 第1実施形態におけるプロセスカートリッジの画像形成装置本体に装着する前の斜視図である。 第1実施形態におけるプロセスカートリッジの現像離間部材解除した斜視図である。 第1実施形態におけるプロセスカートリッジの現像離間部材の動作説明図である。 第1実施形態における現像ローラの支持構成を説明する図である。 第1実施形態における軸継手部材の分解説明図である。 第1実施形態における軸継手部材の断面説明図である。 第1実施形態における現像ユニット状態の軸継手部材の斜視図である。 第1実施形態における画像形成装置の第一の本体駆動部材と、第二の本体駆動部材を説明する斜視図である。 第1実施形態における現像ユニットの離間動作時の軸継手部材の動作を説明する側面図である。 第1実施形態における現像ユニットの離間動作時の軸継手部材の動作を説明する模式図である。 第1実施形態における現像ユニットの当接動作時の軸継手部材の動作を説明する側面図である。 第1実施形態における現像ユニットの当接動作時の軸継手部材の動作を説明する模式図である。 第2実施形態における軸継手部部の位置決めを説明する側面図である。 第3実施形態における軸継手部分を説明する斜視図である。 第3実施形態における現像ユニットの離間動作時の軸継手部材の動作を説明する模式図である。 第1実施形態におけるプロセスカートリッジを画像形成装置本体に再装着する前の斜視図である。 第1実施形態におけるプロセスカートリッジを画像形成装置本体に再装着する斜視図である。 第1実施形態におけるプロセスカートリッジを画像形成装置本体に再装着する構成を説明する図である。 第1実施形態におけるプロセスカートリッジを画像形成装置本体に装着動作を説明する模式図である。 第1実施形態における現像ユニットの離間動作時の軸継手部材の動作を説明する模式図である。 第3実施形態における軸継手部材を説明する斜視図である。
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
〔第1実施形態〕
本発明に係るプロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置の実施形態について、図1〜図20、図24〜図28を用いて説明する。図1は本実施形態に係るカラー電子写真画像形成装置の全体構成図である。
(画像形成装置の全体構成)
まず電子写真画像形成装置(以下、画像形成装置という。)100の全体構成について、図1を用いて説明する。図1に示すように、着脱可能な4個のプロセスカートリッジ7(7a,7b,7c,7d)が装着部材(不図示)によって装着されている。図1において、プロセスカートリッジ7は、装置本体100A内に水平方向に対して傾斜して併設されている。
各プロセスカートリッジ7には、電子写真感光ドラム(以下、感光体ドラムという)1(1a,1b,1c,1d)と、感光体ドラム1の周囲に帯電ローラ2(2a,2b,2c,2d)と、現像ローラ25(25a,25b,25c,25d)と、クリーニング部材6(6a,6b,6c,6d)等のプロセス手段が一体的に配置されている。帯電ローラ2は、感光体ドラム1の表面を一様に帯電させるものであり、現像ローラ25は、感光体ドラム1に形成した静電潜像をトナーによって現像して可視像化するものである。そして、クリーニング部材6は、感光体ドラム1に形成した現像剤像を記録媒体に転写した後に、感光体ドラム1に残留したトナーを除去するものである。
また、プロセスカートリッジ7の下方には画像情報に基づいて感光体ドラム1に選択的な露光を行い、感光体ドラム1に潜像を形成するためのスキャナユニット3が設けられている。
装置本体100Aの下部には記録媒体Sを収納したカセット17が装着されている。そして、記録媒体Sが2次転写ローラ70、定着部74を通過して装置本体100Aの上方へ搬送されるように記録媒体搬送手段が設けられている。すなわち、カセット17内の記録媒体Sを1枚ずつ分離給送する給送ローラ54、給送された記録媒体Sを搬送する搬送ローラ対76、感光体ドラム1に形成される潜像と記録媒体Sとの同期を取るためのレジストローラ対55が設けられている。また、プロセスカートリッジ7(7a、7b、7c、7d)の上方には各感光体ドラム1(1a、1b、1c、1d)上に形成したトナー画像を転写させるための中間転写手段としての中間転写ユニット5が設けられている。中間転写ユニット5には駆動ローラ56、従動ローラ57、各色の感光体ドラム1に対向する位置に1次転写ローラ58(58a、58b、58c、58d)、2次転写ローラ70に対向する位置に対向ローラ59を有し、転写ベルト9が掛け渡されている。そして、転写ベルト9はすべての感光体ドラム1に対向し、且つ接するように循環移動し、1次転写ローラ58(58a、58b、58c、58d)に電圧を印加することにより、感光体ドラム1から転写ベルト9上に一次転写を行う。そして、転写ベルト9内に配置された対向ローラ59と2次転写ローラ70への電圧印加により、転写ベルト9のトナーを記録媒体Sに転写する。
画像形成に際しては、各感光体ドラム1を回転させ、帯電ローラ2によって一様に帯電させた感光体ドラム1にスキャナユニット3から選択的な露光を行う。これによって、感光体ドラム1に静電像を形成する。その潜像を現像ローラ25によって現像する。これによって、各感光体ドラム1に各色現像剤像を形成する。この画像形成と同期して、レジストローラ対55が、記録媒体Sを対向ローラ59と2次転写ローラ70とが転写ベルト9を介在させて当接している2次転写位置に搬送する。そして、2次転写ローラ70へ転写バイアス電圧を印加することで、転写ベルト上の各色現像剤像を記録媒体Sに2次転写する。これによって、記録媒体Sにカラー画像を形成する。カラー画像が形成された記録媒体Sは、定着部74によって加熱、加圧されて現像剤像が定着される。その後、記録媒体Sは、排出ローラ72によって排出部75に排出される。尚、定着部74は、装置本体100Aの上部に配置されている。
(プロセスカートリッジ)
次に本発明を実施したプロセスカートリッジ7について、図2〜図4を用いて説明する。図2は現像剤(以後、トナーと言う)を収納したプロセスカートリッジ7の主断面である。尚、イエロー色のトナーを収納したカートリッジ7a、マゼンタ色のトナーを収納したカートリッジ7b、シアン色のトナーを収納したカートリッジ7c、ブラック色のトナーを収納したカートリッジ7dは同一構成である。
プロセスカートリッジ7(7a,7b,7c,7d)は、第1枠体としてのドラムユニット26(26a,26b,26c,26d)と、第2枠体としての現像ユニット4(4a,4b,4c,4d)と、を有する。ドラムユニット26は、感光体ドラム1(1a,1b,1c,1d)と、帯電ローラ2(2a,2b,2c,2d)、及びクリーニング部材6(6a,6b,6c,6d)を備えている。そして、現像ユニット4は、現像ローラ25を備えている。
ドラムユニット26のクリーニング枠体27には、感光体ドラム1がドラム前軸受10、ドラム奥軸受11(図3参照)を介して回転自在に取り付けられている。感光体ドラム1の端部には、ドラムカップリング16とフランジ85が設けられている。
感光体ドラム1の周上には、前述した通り帯電ローラ2、クリーニング部材6が配置されている。さらに、クリーニング部材6によって感光体ドラム1表面から除去された残留トナーは除去トナー室27aに落下する。そしてドラムユニット26に駆動源である本体駆動モータ(不図示)の駆動力を伝達することにより、感光体ドラム1を画像形成動作に応じて回転駆動させる。帯電ローラ2は、帯電ローラ軸受28を介し、クリーニング枠体27に回転可能に取り付けられており、帯電ローラ加圧部材46により感光体ドラム1に向かって加圧され、感光体ドラム1に従動回転する。
現像ユニット4は、感光体ドラム1と接触して矢印B方向に回転する現像ローラ25と、現像ローラ25を支持し、現像剤を収容する現像剤容器を形成する現像枠体31とから構成される。現像ローラ25は、現像枠体31の両側にそれぞれ取り付けられた現像前軸受12、現像奥軸受13を介して、回転自在に現像枠体31に支持されている(図4参照)。また、現像ローラ25の周上には、現像ローラ25に接触して矢印C方向に回転するトナー供給ローラ34と現像ローラ25上のトナー層を規制するための現像ブレード35がそれぞれ配置されている。さらに現像枠体31のトナー収容部31aには、収容されたトナーを撹拌するとともに前記トナー供給ローラ34へトナーを搬送するためのトナー搬送部材36が設けられている。
図3はプロセスカートリッジ7の外観斜視図である。ドラムユニット26に対し現像ユニット4が回転自在に取り付けられている。現像前軸受12、現像奥軸受13の吊り穴12a、13aに、クリーニング枠体27に圧入された前支持ピン14、奥支持ピン15が係合する。それによって現像ユニット4は、クリーニング枠体27に対し、支持ピン14、15を回転軸として回転自在に支持されている(図2参照)。また、クリーニング枠体27には感光体ドラム1を回転自在に支持するドラム前軸受10、ドラム奥軸受11が設けられている。ドラム奥軸受11には感光体ドラム1に結合されたドラムカップリング16を支持している。また、ドラム前軸受10はフランジ85を支持している。ここでドラムカップリング16は、感光体ドラム1に装置本体100Aからの駆動回転力(第一の駆動回転力)を伝達するためのドラムカップリング部材である。
また、図4に示す現像ユニット4は、プロセスカートリッジ7の画像形成時においては、現像枠体31に設けられた加圧バネ38と、現像前軸受12に設けられた引張りバネ39によりドラムユニット26に付勢される構成となっている。これらの加圧バネ38、引張りバネ39により現像前軸受12、現像奥軸受13の穴12a、13aが回動中心となり、現像ローラ25が感光体ドラム1に当接するための加圧力となる。
尚、感光体ドラム1と現像ローラ25が接触して現像を行う接触現像方式においては、感光体ドラム1は剛体とし、現像ローラ25は弾性体を有するローラとすることが好ましい。この弾性体としては、ソリッドゴム単層やトナーへの帯電付与性を考慮してソリッドゴム層上に樹脂コーティングを施したもの等が用いられる。
次にプロセスカートリッジ7の画像形成に関する一連の動作を説明する(図1、図2参照)。画像情報が画像形成装置100に送られると、本体駆動モータ(不図示)が回転を開始し、感光体ドラム1、現像ローラ25、トナー供給ローラ34、トナー搬送部材36に駆動回転力が伝達される。そして帯電ローラ2に装置本体100Aから帯電バイアス電圧が印加され、感光体ドラム1の表面を一様に帯電させる。そして画像情報に応じ、スキャナユニット3から露光が行われ潜像画像が感光体ドラム1上に形成される。
そして、トナー収容部31a内のトナーは、トナー搬送部材36の回転によってトナー供給ローラ34へ送り込まれる。そしてトナー供給ローラ34が回転して、回転する現像ローラ25の外周にトナーを供給する。供給されたトナーは現像ブレード35により現像ローラ25の外周に摩擦帯電される。そして現像ローラ25に画像形成装置100に設けられた電源部(不図示)から現像バイアス電圧を印加する。これにより、電子写真感光体ドラム1に形成された静電像を現像する。尚、現像ローラ25は感光体ドラム1と対向して配置されている。そして、現像ローラ25は、感光体ドラム1に接触して、感光体ドラム1に形成された静電像を現像する構成となっている。
(プロセスカートリッジの画像形成装置本体への装着機構)
次に本発明を実施したプロセスカートリッジ7を装置本体100A内へ装着する装着機構について図5を用いて説明する。
図5(a)はプロセスカートリッジ7の装置本体100A内への装着前の状態を説明する図である。図5(a)において、プロセスカートリッジ7は装置本体100Aの前側板82に設けられた開口部82aより矢印E方向に装着される。その際に、プロセスカートリッジ7のクリーニング枠体27に一体に設けられたガイド部27bが、装置本体100Aに設けられた本体ガイド部材81に乗せられた状態でガイドされながら装着される。本体ガイド部材81は、プロセスカートリッジ7を取り外し可能に装着する為の装着部材である。
図5(b)はプロセスカートリッジ7が装置本体100Aに装着が完了する途中の状態を説明する図である。装置本体100Aに設けられたガイド部材81には、装着方向下流側に上方に傾斜した傾斜部81aが設けられている。また、クリーニング枠体27には、装着方向上流側端部に下方に傾斜した傾斜部27cが設けられている。プロセスカートリッジ7が装置本体100Aに装着される際には、クリーニング枠体27のガイド部27bが傾斜部81aに乗り上がり、更に傾斜部27cが本体ガイド部81に乗り上がる。これによりプロセスカートリッジ7は中間転写ユニット5に近づく方向(上方向)に移動する。
図5(c)はプロセスカートリッジが装置本体100Aに装着された状態を説明する図である。プロセスカートリッジ7が中間転写ユニット5に近づく方向に移動した状態で更にプロセスカートリッジ7の装着を続けるとクリーニング枠体27に一体に設けられた突き当て部27dが、装置本体100Aの後側板83に当接する。それによって、プロセスカートリッジ7の画像形成装置100のへの装着が完了する。
この状態においてドラム奥軸受11の被押圧部11aが奥側板83に設けられた奥押圧部材91と当接し、加圧バネ92により上方に押し上げられる。そして、ドラム奥軸受11の上部に設けられたカートリッジ位置決め部11bが奥側板83の本体位置決め部である突き当て部83aに当接し、プロセスカートリッジ7の奥側の装置本体100Aに対する位置が決まる。
また、ドラム前軸受10の被引張り部10aが前側板82に設けられた引張り部材93と係合する。前側板82に設けられた引張りバネ94により、引張り部材93が上方に持ち上げられ、これにより、被引張り部10aも上方に持ち上げられる。そして、ドラム前軸受10のカートリッジ位置決め部である突き当て部10bが本体前側板82の本体位置決め部である位置決め部82bに当接し、プロセスカートリッジ7の手前側の装置本体100Aに対して位置決めされる。
更に図6に示すように、突き当て部83aは、略V字形状になっておりドラム奥軸受11の位置決め面11bと当接する構成となっている。そして、ドラム前軸受10は前側板82に設けられた引張り部材93がドラム前軸受10の被引張り部10aに係合し、矢印P方向に引っ張られる構成となっている。また、位置決めに関してはドラム奥軸受11と同様に前側板82に設けられた略V字形状のドラム位置決め部82bに当接する構成となっている。そしてドラム前軸受10とドラム奥軸受11の装置本体100Aからの位置決めに必要な加圧力が矢印P,R方向に掛けられる。よってプロセスカートリッジ7の位置決めを行う感光体ドラム1を回転可能に支持するドラム前軸受10とドラム奥軸受11を装置本体100Aに対する位置決めを正確に行うことができる。また、クリーニング枠体27にはプロセスカートリッジ7の回転止めとなるボス27gが側面に設けられており、前記ボス27gが装置本体100Aに設けられた回転止め受け部材51に嵌合する。そして、プロセスカートリッジ7が装置本体100Aで回転することを防止する。
尚、図6においては、前述の説明を分かりやすくする為、駆動側係合部23は省略してある。
(プロセスカートリッジにおける感光体ドラムと現像ローラの離間機構)
次に本発明を実施したプロセスカートリッジ7における感光体ドラム1と現像ローラ25の離間機構について図7〜図11を用いて説明する。
図7において、画像形成装置100(不図示)にはプロセスカートリッジ7の長手方向の所定位置に離間部材8が配置されている。プロセスカートリッジ7の現像ユニット4は、現像枠体31の力受け部31bが矢印N方向に移動する離間部材8から力を受け、現像ローラ25を感光体ドラム1から離間させる離間位置(待機位置)に移動される。また、図8に示すように離間部材8が矢印Sの方向に移動し力受け部31から離れると、加圧バネ(付勢部材)38と引張りバネ(不図示)の付勢力により現像ユニット4が現像前軸受12、現像奥軸受13の穴12a、13aを中心にして矢印T方向に回動する。そして、現像ユニット4が接触位置(現像位置)に移動し、現像ローラ25と感光体ドラム1は接触する。この離間構成によって、画像形成時以外は、現像ユニット4を図7の離間位置に保持する。それによって、現像ローラ4の変形による画像品質への影響を抑える効果を得ている。
(現像離間保持部材)
図9はプロセスカートリッジ7を装置本体100Aへ装着(進入)する前の初期の状態を示している。この状態では現像ユニット4には、プロセスカートリッジ7単体の状態で現像ユニット4を離間位置に保持するための離間保持部材(ロック部)64が設けられている。離間保持部材64がクリーニング枠体27の側面に設けられた穴27eに係合し、現像ローラ25を感光体ドラム1から離間した状態に保持(ロック)している。このときの離間保持部材64の位置を係合位置とする。
図10に示すように、プロセスカートリッジ7が装置本体100Aに装着された際に、離間保持部材64と当接する本体解除部材65が装置本体100Aに設けられている。そして、プロセスカートリッジ7が装置本体100Aに装着され本体位置決め部82b、83a(図6参照)に位置決めされる直前に本体解除部材65が離間保持部材64と当接することで、離間保持部材64と穴27eとの係合を解除する構成となっている。このときの離間保持部材64の位置を解除位置とする。また、離間保持部材64が解除されると現像ローラ25が感光体ドラム1に当接することが可能となる。しかし、通常プロセスカートリッジ7が装置本体100Aに装着された状態では、装置本体100Aに設けられた離間部材8が現像枠体31の力受け部31bに当接する位置(図7参照)に配置されている。したがって、プロセスカートリッジ7が装置本体100Aに装着され、離間保持部材64が解除されたとしても現像ローラ25は感光体ドラム1には当接することがない。(図7参照)。
図11を用いて離間保持部材64の解除方法の説明する。図11(a)は離間保持部材64に設けられたボス64aが設けられている。ボス64aは現像枠体31に設けられた溝31cに回転可能に支持され、サイドカバー48の押え部48bに押えられている。また、離間保持部材64の係合部64bはクリーニング枠体27に設けられた穴27eに係合した状態となっている。そしてこの状態でプロセスカートリッジ7を矢印E方向に移動させると、図11(b)に示すように本体解除部材65がクリーニング枠体27の穴27eに挿入される。そして本体解除部材65が離間保持部材64に当接し、離間保持部材64がボス64aを中心に回転することによって、離間保持部材64をクリーニング枠体27から解除する。
そして図11(c)に示すように不図示の感光体ドラム1と現像ローラ25が当接可能な状態となるように現像枠体31が矢印Lの方向に移動可能となる。
そして装着動作が完了した後、プリント信号により画像形成動作が開始されると、現像作動タイミングに合わせて離間部材8(図8参照)が矢印S方向に移動し、力受け部31bと離間部材8は離間する。従って、前記加圧バネ38、引張りバネ39(図4参照)の弾性力によって現像ユニット4を接触位置に移動させ、現像ローラ25は感光体ドラム1に接触して現像可能な状態となる。
そして現像が完了すると離間部材8は図7の矢印N方向に再び移動し、力受け部31bに力を与えることで現像ユニット4を離間位置に移動させ、感光体ドラム1と現像ローラ25を離間させる。画像形成時以外はこの状態で保持される。
上記説明した如く現像ユニット4が、感光体ドラム1と現像ローラ25の離間、及び、当接の二つの状態を容易に選択できる。従って、現像ローラ25の弾性層の材料選定を厳しく行わないでも、弾性層の変形を防止する事ができる。
(プロセスカートリッジを再装着する際の離間機構)
次に装置本体100Aから一旦取り出したプロセスカートリッジ7を再度、装置本体100Aに装着する際の離間機構について説明する。装置本体100Aから取り出されたプロセスカートリッジ7は、離間保持部材64がクリーニング枠体27の穴27eから解除されている。そのため、現像ユニット4が接触位置にあり、感光体ドラム1と現像ローラ25が当接した状態になっている(図26(a)参照)。また、プロセスカートリッジ7が装置本体100Aから取り外される際に、電子写真画像形成装置100の画像形成動作は終了している。したがって、離間部材8は、図7に示すように現像ユニット4を離間位置に位置させる状態にするために離間力受け部31bに当接する位置にある。離間部材8がこの状態で、プロセスカートリッジ7が装置本体100Aから取り外されたとき、現像ユニット4は図26(a)、27(a)に示すように接触位置に戻ることになる。そして、取り出されたプロセスカートリッジ7を再装着する際には再び現像ユニット4を離間位置に移動させる必要がある。
その構成を、図24〜図27を用いて説明する。図24、図25、図27に示すように装置本体100Aにはプロセスカートリッジ7を装着するための装着開口部87が設けられている。装置本体100Aには、プロセスカートリッジ7の現像ユニット4に設けられた離間力受け部31bと当接する離間ガイド部84が設けられている。
図26(a)、図27(a)に示すようにプロセスカートリッジ7を装置本体100Aに進入する前は、現像ユニット4は接触位置にあり、感光体ドラム1と現像ローラ25が当接している。そして図26(b)に示すようにプロセスカートリッジ7を装置本体100Aに装着すると、まずクリーニング枠体27に一体に設けられたガイド部27bが、装置本体100Aに設けられた本体ガイド部材81に装着される。そして現像枠体31に設けられた離間力受け部31bが離間ガイド部84の斜めに傾いた斜面である面取り部84aに当接する。そして更にプロセスカートリッジ7を進入させると、図26(c)、図27(b)に示すように現像ユニット4が奥支持ピン15を回転中心として矢印J方向に回転する。すると現像ユニット4が矢印Kの離間位置に移動し、現像ローラ25が感光体ドラム1と離間する。そしてプロセスカートリッジ7が画像形成装置100本体に位置決めされた際は、図10に示すように離間力受け部31bは離間ガイド部84の装着方向下流側に配置された離間部材8に当接した状態になる。その際、現像ユニット4は離間位置にあり、現像ローラ25は感光体ドラム1と離間した状態を保ったままプロセスカートリッジ7を画像形成装置100本体に装着できる。この場合、力受け部31bのプロセスカートリッジ7の装着方向上流側に設けられた力受け逃げ部31dは装着ガイド部84と干渉しない形状となっている。これは、現像ユニット4が、離間ガイド部84と干渉することなく接触位置に移動することを許容するためである。
(プロセスカートリッジにおける現像ローラ支持と現像駆動力入力部の構成)
次に本発明を実施したプロセスカートリッジ7における現像駆動力入力部の構成及び現像ローラ25の支持構成について図12から図16を用いて説明する。図12は現像ローラ25の支持部の長手方向一端側(奥側)を示した図である。図12において現像ローラ25の現像ローラ軸25jは、現像奥軸受13の内周に回転可能に嵌合している。現像ローラ25のゴムローラ部25gと現像奥軸受13の間には、現像ローラ25の感光体ドラム1への当接量を規制するための規制コロ47が現像ローラ軸25jに回転可能に嵌合して設けられている。ここでは現像ローラ25の長手方向一端側の支持構成について説明したが、長手方向他端側についても同様に軸受部材に軸受部が一体に設けられており現像ローラ軸25jの他端側を回転可能に嵌合している。
また、本実施形態では、現像駆動力入力部に軸継手部材(カップリング部材)であるオルダムカップリング20を用いている。そして図13及び図14を用いてオルダムカップリング20の構成について説明する。ここではオルダムカップリング20の構成を説明するために現像奥軸受13は不図示にしてある。
図13において、オルダムカップリング20は、従動側係合部(被駆動部)21、中間係合部(中間部)22、継手部として機能する駆動側係合部(駆動部)23で構成されている。
ここで従動側係合部21は現像ローラ軸25jの端部に固定して取り付けられている。固定の方法としては、スプリングピンや並行ピンにより結合する方法や、図13に示したように、現像ローラ軸25jの端面にカット部25cを設け、従動側係合部21側の穴も同様の形状にして嵌合させる方法がある。駆動側係合部23の軸部23bは係合部軸受部材(保持部)19の穴19aに回転可能に保持されている。また、駆動側係合部23には、後述する装置本体100Aの第二の本体駆動伝達部材(駆動部材)である本体現像カップリング53(図16参照)と係合する突起23c1〜23c4が一体に形成されている。このオルダムカップリング20は、本体現像カップリング53の軸線と現像ローラ25の軸線とのズレを許容して装置本体100Aからの駆動回転力(第二の駆動回転力)を現像ローラ25に伝達する。そして、オルダムカップリング20は、現像ユニット4が前記接触位置及び前記離間位置に位置する状態で、現像ローラ25に装置本体100Aからの駆動回転力(第二の駆動回転力)を伝達可能である。
図14においてオルダムカップリング20の構成について断面図を用いて更に詳しく説明する。図14(a)は図13中矢印H方向に対し垂直に切った断面図、図14(b)は図13中矢印I方向に対し垂直に切った断面図である。
図14(a)において、従動側係合部21にはリブ21aが一体に設けられている。中間係合部22には溝22aが設けられており、前記リブ21aと溝22aは図13矢印H方向に移動可能に係合している。
図14(b)において、駆動側係合部23にはリブ23aが一体に設けられている。中間係合部22には溝22bが設けられており、リブ23aと溝22bは図13矢印I方向に移動可能に係合している。
図15はプロセスカートリッジ7に設けられたカップリングの構成を示す図である。現像ユニット4に設けられたオルダムカップリング20の駆動側係合部23の端面には軸線方向に突出する突起23c1から23c3が形成されている。また、本体現像カップリング53との軸線(回転中心)を合わせるための芯決めボス23c4が、駆動側係合部23の端面から軸線方向に突出している。感光体ドラム1の軸線方向の一端側には三角柱のドラムカップリング16が設けられている。また、係合部軸受部材19のガイド部19bは現像ユニット4に図示しないビス等により固定されたサイドカバー48の溝(ガイド溝)48aに現像ローラ25の軸線方向に対し、交差する方向に移動可能にガイドされる。すなわち、駆動側係合部23は、現像ユニット4に対して現像ユニット4の軸線方向(長手方向)と交差する方向へ移動可能となっている。
図16が装置本体100Aに設けられたカップリングの構成を示す図である。図16において感光体ドラム1に装置本体100Aの駆動を伝達するための第一の本体駆動伝達部材(駆動部材)であるドラム駆動カップリング66には断面が略三角形の穴66aが設けられている。現像ローラ25に装置本体100Aから駆動回転力(第二の駆動回転力)を伝達するための第二の本体駆動伝達部材である本体現像カップリング53には穴53aから53cが設けられている。ドラム駆動カップリング66は圧縮バネなどの押圧部材77によりプロセスカートリッジ7の方向に付勢されている。そしてドラム駆動カップリング66は感光体ドラムの軸線方向に移動可能である。また、プロセスカートリッジ7が装置本体100Aに装着された時にドラムカップリング16とドラム駆動カップリング66の穴66aの位相がずれて当接した場合にドラム駆動カップリング66がドラムカップリング16に押されて後退する。そして、ドラム駆動カップリング66が回転することによって、ドラムカップリング16と穴66aとは係合し、感光体ドラム1に駆動回転力が伝達される。
また、本体現像カップリング53は、感光体ドラム1の軸線方向と平行な方向に向かって圧縮バネなどの押圧部材73によりプロセスカートリッジ7に向かう方向に付勢されている。しかし、本体現像カップリング53は、軸線方向と交差する方向にはガタなく、装置本体100Aに設けられている。即ち、本体現像カップリング53は、駆動伝達のために回転する他は、前記軸線方向にのみ移動可能である。
プロセスカートリッジ7を装置本体100Aに進入させて、駆動側係合部23と本体現像カップリング53とが係合する際に、突起23c1〜23c3と穴53a〜53cと位相が合わない場合がある。この場合は、突起23c1〜23c3の先端が穴53a〜53c以外の所に当接して、本体現像カップリング53が、押圧部材73の付勢力に抗して軸線方向に後退する。しかし、本体現像カップリング53が回転し、突起23c1〜23c3と穴53a〜53cと位相が合うと、本体現像カップリング53は押圧部材73の付勢力で前進する。そして、突起23c1〜23c3と穴53a〜53cは係合し、係合部位置決め部である芯決めボス23c4と伝達部材位置決め部である芯決め穴53eも嵌合し、駆動側係合部23と本体現像カップリング53の軸線(回転中心)が一致する。そして、本体現像カップリング53が回転することによって、突起23c1〜23c3と穴53a〜53cとはそれぞれ係合し、現像ローラ25に駆動回転力が伝達される。
ここでドラム駆動カップリング66及び本体現像カップリング53に対する駆動伝達は装置本体100A内に設けられたモータにより行われる。モータは各色のプロセスカートリッジにつき各1台のモータを用いる構成や、モータ1台で何色かのプロセスカートリッジに駆動を伝達する構成がある。
(プロセスカートリッジにおける現像離接動作時のオルダムカップリングの動作)
次に図17〜図20を用いて本発明を実施したプロセスカートリッジにおける現像離接動作時のオルダムカップリング20の動作について説明する。
図17は現像ユニット4が離間位置に位置する状態を示す側面図であり、図18は現像ユニット4が離間位置に位置する状態を示す長手方向の断面図である。
現像ユニット4が離間保持部材64または、離間ガイド部84によって、離間位置に位置する状態においては、図17に示すように現像ローラ25(破線部)と感光体ドラム1(破線部)は離間した状態となっている。しかしサイドカバー48内に設けられた捩じりコイルバネである付勢部18の腕部18aが軸受部として機能する係合部軸受部材19の係止部19c(図17参照)に当接する。それによって、駆動側係合部23は、現像ローラ25の軸線方向に対して交差する方向(図18中矢印Q方向)に付勢される。そして係合部軸受部材19の当接部19dはドラム奥軸受(軸受部)11に設けられた突き当て部である当接部11cに当接し、係合部軸受部材19の位置が決められる。即ち、駆動側係合部23が一定の位置に位置決めされることになる。ここでドラム奥軸受11の当接部11cはV字形状をした感光体ドラム1の軸線と平行な2面で形成されている。そして、この当接部11cに係合部軸受部材19を当接することで感光体ドラム1の軸線と平行に係合部軸受部材19を保持できる。また、ドラム奥軸受11には、位置決め部11bが一体で設けられている。したがって、係合部軸受部材19で回転自在に支持される駆動側係合部23は、位置決め部11bが位置決めされる装置本体100Aの後側板83に対して精度良く位置決めされる。したがって、装置本体100Aに設けられた本体現像カップリング53の軸線53dに対しても精度良く位置決めできる。ここでオルダムカップリング20の駆動側係合部23は係合部軸受部材19に回転可能に嵌合している。従って、この状態ではオルダムカップリング20の駆動側係合部23の軸線23c5は現像ローラ25の軸線25kとはズレた位置になっている。そして、駆動側係合部23の軸線23c5は、装置本体100Aの本体現像カップリング53の軸線53dに対して、現像ローラ25の軸線25kよりも近い位置になっている。即ち、駆動側係合部23が位置決めされる位置は、プロセスカートリッジ7が装置本体100Aに進入して本体現像カップリング53と係合がスムーズに行うことができる位置になっている。尚、ここで係合部軸受部材19を付勢するものとして、付勢部18を用いた。しかし、係合部軸受部材19に一体的に弾性変形可能な弾性部を設けることによって、係合部軸受部材19を当接部11cに当接させても良い。
ここで図18を用いて更に詳しく説明する。本体現像カップリング53に駆動側係合部23が係合して回転した際は、後述するように駆動側係合部23が本体現像カップリング53によって位置決めされる。したがって係合部軸受部材19の当接部19bがドラム奥軸受11、即ち当接部11cから離間する構成になっている。そのため、プロセスカートリッジ7を装置本体100Aに進入する際は、駆動側係合部23の軸線23c5は本体現像カップリング53の軸線53dに対して感光体ドラム1側に一定距離d3だけずれた状態で係合を始めることになる。この状態から更にプロセスカートリッジ7が進入することによって、芯決めボス23c4に設けられた面取り部23c6(図15)と、穴53eに設けられた面取り部53f(図16)とが接触して、軸芯のずれを補正しながら係合する構成になっている。
また、図18の状態は、現像ユニット4は離間位置に位置する状態である。この状態では、前述したように駆動側係合部23の軸線23c5と現像ローラ25の軸線25kとはズレた位置になっている。即ち、感光体ドラム1の軸線(回転中心)1cと駆動側係合部の軸線23c5の距離d1が、感光体ドラム1の軸線1cと現像ローラ25の軸線25kとの距離d2よりも小さくなっている。即ち、駆動側係合部23は、現像ローラ25よりも感光体ドラム1に近い位置にある。
また、中間係合部22は、現像ユニット4が現像位置に位置する状態でも、駆動側係合部23と従動側係合部21とに係合している。したがって、中間係合部22は現像ユニット4が離間位置と接触位置との間を移動する際にも、駆動側係合部23及び従動側係合部21との係合を維持しながら移動することを可能にしている。
また、この時、駆動側係合部23は当接部11cによって、本体現像カップリング53に対して精度良く位置決めがされている為、面取り部23c6、面取り部53fを極端に大きくする必要は無く、駆動側係合部23及び本体現像カップリング53を小さくできる。
そして、図28に示す様に、本体現像カップリング53が回転し、駆動側係合部23の突起23c1〜23c3と本体現像カップリング53の穴53a〜53cの位相が合った時に、ボス23c4と穴53eとが嵌合する。それによって、駆動側係合部23の軸線23c5と本体現像カップリング53の軸線53dが一致することになる。そして駆動側係合部23が本体現像カップリング53で位置決めされる為、係合部軸受部材19はドラム奥軸受11から離間する。ここで、感光体ドラム1の軸線1cと駆動側係合部23の軸線23c5との距離は、図18で示したd1よりもd3分だけ感光体ドラム1からはなれて、距離d4となる。しかし、駆動側係合部23は、現像ローラ25よりも感光体ドラム1に近い位置に位置する。
図19、図20は現像ユニット4が接触位置にある状態を示す図である。装置本体100Aの離間部材8が動作することでプロセスカートリッジ7の現像ユニット4がクリーニング枠体27の現像奥軸受13を支持している奥支持ピン15を中心に矢印T方向に回動する。そして現像ユニット4が接触位置に移動し、図20に示すように感光体ドラム1と現像ローラ25が当接する。ここで駆動側係合部23と本体現像カップリング53は係合している。そのため、現像ユニット4が矢印T方向に回動動作を行っても、オルダムカップリング20の駆動側係合部23は装置本体100Aの本体現像カップリング53と係合したまま固定され、矢印T方向に回動動作しない。また、図20に示すように係合部軸受部材19が、ドラム奥軸受11に対し隙間を有した状態で、駆動側係合部23と本体現像カップリング53は係合されている。そして、現像ローラ25の軸線25k、駆動側係合部23の軸線23c5、及び、現像カップリング53の軸線53dは略一致する。それぞれのドラム軸線1cからの距離もd4になる。
以上、本実施形態において、感光体ドラム1へ駆動回転力を入力するドラム駆動カップリング66とは独立して回転する本体現像カップリング53から現像ローラ25にカップリング22を介して直接駆動回転力を入力する構成をとっている。したがって、感光体ドラム1の回転精度において、現像ローラ25の回転の影響を受けることを抑え、さらに、現像ローラ25自身の回転精度を向上させ、画像品質の向上させることができる。
また、オルダムカップリング20の駆動側係合部23をカートリッジ7に対して一定の位置に位置決めし、現像ローラ25の軸線25kと交差する方向に移動可能にする。それによって、本体現像カップリング53と駆動側係合部23とを大きな案内ガイド等を用いずに省スペースで係合できる。よって、プロセスカートリッジ7、画像形成装置100を小型化することができる。また、装置本体100Aへのプロセスカートリッジ7の装着性が向上する。
また、現像ローラ25が感光体ドラム1から離間して装着される際にも、駆動側係合部23を一定の位置に位置決めすることで、プロセスカートリッジ7の装置本体100Aへの装着性を向上させることが可能になる。
さらに、画像を出力する際には現像ユニットを離間した状態でもオルダムカップリング20を用いることで、現像ユニット4を離間した状態でも現像ローラ25に駆動回転力を与えることができる。そのため、現像ローラ25が感光体ドラム1に当接する前に、現像ローラ25を回転させれば現像ブレード35によりトナーを摩擦帯電し、トナーに帯電電荷量を付加できる。これによると、帯電電荷量が付加できないことにより、感光体ドラム1から中間転写ユニット5を経て2次転写ローラ70(図1)にトナーが転写され、記録媒体(例えば紙)の裏面を汚してしまうことを防止できる。
また、中間転写ユニット5に設けられた中間転写体クリーニング71の廃トナー容器71aが想定寿命より早く溜まってしまい、廃トナー容器の交換頻度が増えることを防止できる。
また、オルダムカップリング20を用いることで現像ユニット4を離間位置から接触位置に移動する際も現像ローラ25を回転させることができる。したがって感光体ドラム1が回転している状態で、現像ユニット4を離間位置から接触位置に移動する際に現像ローラ25を回転させ、感光体ドラム1への衝撃を低減することができる。
なお、本実施形態ではオルダムカップリング20を用いた例について説明したが、入力側と出力側の軸線がずれている場合に発生する回転変動を吸収する効果のある他のカップリング(例えばラテラルカップリング等)を用いても良い。
〔第2実施形態〕
第1実施形態においては係合部軸受部材19を感光体ドラム1を支持するドラム奥軸受10に付勢させる構成について説明を行った。しかし、図21に示すように、クリーニング枠体27に係合部軸受部材19が当接可能な突き当て部である当接部27fを設けても良い。
図21おいては現像ユニット4が離間位置に位置する状態を示した図である。第1実施形態で説明したように現像ユニット4は、現像離間部材64、又は離間ガイド部84によって、離間位置に位置するため、破線で示すように現像ローラ25と感光体ドラム1は離間した状態となっている。しかしサイドカバー48内に設けられた捩じりコイルバネである付勢部18の腕部18aが係合部軸受部材19の係止部19cに当接する。それによって、駆動側係合部23は、現像ローラ25の軸線方向に対して交差する方向に付勢される。そのため係合部軸受部材19の当接部19dはクリーニング枠体27に設けられた当接部27fに当接し、係合部軸受部材19の位置が決められる。ここでクリーニング枠体27の当接部27fはV字形状をした感光体ドラム1の軸線と平行な2面で形成されている。また、クリーニング枠体27にはドラム奥軸受11が設けられており、ドラム奥軸受11には位置決め部11bが一体で設けられている。したがって、係合部軸受部材19で回転自在に支持される駆動側係合部23も、本体現像カップリング53の軸線53dに対して精度良く位置決めできる。
その他の構成は第1実施形態と同様であり、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
〔第3実施形態〕
第1実施形態においては軸継手部材としてオルダムカップリングを用いたが、現像ローラ径が小さく、現像離間量を大きくとる必要があるプロセスカートリッジにおいては図22に示すように軸継手部材20の中間係合部22に弾性部であるバネを用いた構成でも良い。
図22において、軸継手部材20は、従動側係合部21、中間係合部22、駆動側係合部23で構成されている。中間係合部はバネ22で構成されている。そして従動側係合部21にはバネ22の係合するためのボス21aが設けられている。同様に駆動側係合部23にもバネ22に係合するボス23aが設けられている。バネ22は従動側係合部ボス21aと係合する腕部22aと、駆動側係合部ボス23aと係合する腕部22bが設けられている。駆動側係合部23の軸部23bは係合部軸受部材19の穴19aに回転可能に係合されている。また、駆動側係合部23には、装置本体100Aの第二の本体駆動伝達部材である本体現像カップリング53と係合する、突起23c1〜23c4が一体に形成されている。第1実施形態と同様に駆動側係合部23に装置本体100Aの駆動が伝達されると駆動側係合部23のボス23aからバネ22の腕部22bに駆動が伝達される。バネ22に伝達された駆動回転力はバネ22の腕部22aから従動係合部21のボス21aに駆動伝達される構成である。図23に示すように現像ローラ25の外径が小さくなった場合などは、オルダムカップリングを用いるよりも、前記軸継手部材20を用いた方が駆動側係合部23の軸線23c5と現像ローラ25の軸線25kとのズレ量を大きくとることができる場合がある。
また、本実施形態では中間係合部としてバネ22を用いたが、図29に示すように弾性部である円筒形の弾性ゴム22を用いても良い。弾性ゴム22の内径部には、駆動側係合部23のボス23a、及び、従動側係合部21のボス21aと係合して駆動を伝達するためのリブ22aが設けられている。
その他の構成は第1実施形態と同様であり、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
〔他の実施形態〕
前述した実施形態では、プロセスカートリッジを4つ使用しているが、この使用個数は限定されるものではなく、必要に応じて適宜設定すれば良い。
また、前述した実施形態では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であっても良い。また、前述した実施形態では、中間転写体を使用し、該中間転写体に各色のトナー像を順次重ねて転写し、該中間転写体に担持されたトナー像を転写材に一括して転写する画像形成装置を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、記録媒体担持体を使用し、該記録媒体担持体に担持された記録媒体に各色のトナー画像を順次重ねて転写する画像形成装置であっても良い。これらの画像形成装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。
S…記録媒体
1(1a〜1d)…感光体ドラム
2(2a〜2d)…帯電ローラ
2j…軸
3…スキャナユニット
4(4a〜4d)…現像ユニット(第二の枠体)
5…静電中間転写ユニット
6(6a〜6d)…クリーニング部材
7(7a〜7d)…プロセスカートリッジ
8(8a〜8d)…離間部材
10…ドラム前軸受
11…ドラム奥軸受
12…現像前軸受
13…現像奥軸受
14…前軸部材
15…奥軸部材
16…ドラムカップリング
17…カセット
18…付勢部
19…係合部軸受部材
20…オルダムカップリング(軸継手部材)
21…従動側係合部
22…中間係合部
23…駆動側係合部
25(25a〜25d)…現像ローラ
25c…カット部
25g…ゴムローラ部
25j…現像ローラ軸
25k…現像ローラ軸線
26(26a〜26d)…ドラムユニット
27…クリーニング枠体
27a…除去トナー室
28…帯電ローラ軸受
31…現像枠体
34…トナー供給ローラ
35…現像ブレード
36…トナー搬送部材
38…加圧バネ
39…引張りバネ
46…帯電ローラ加圧部材
47…規制コロ
48…サイドカバー
53…本体現像カップリング
53a〜53c…穴
53d…軸線
66…ドラム駆動カップリング
66a…穴
70…2次転写ローラ
71…中間転写体クリーニングユニット
84…離間ガイド部
85…フランジ
86…ドラムユニット

Claims (1)

  1. 駆動力を伝達する第一本体駆動伝達部材と第二本体駆動伝達部材とを有する画像形成装置に着脱可能であるプロセスカートリッジにおいて、
    回転可能な感光体ドラムと、
    前記感光体ドラムの回転軸線方向一端側に設けられ、前記第一本体駆動伝達部材と係合して前記感光体ドラムを回転させる駆動力が入力されるための、前記感光体ドラムの回転軸線と直交する断面の形状が略多角形である突出したドラムカップリング部と、
    前記感光体ドラムに形成された静電像を現像する回転可能な現像ローラと、
    前記現像ローラの回転軸線方向一端側に設けられ、前記第二本体駆動伝達部材と係合して前記現像ローラを回転させる駆動力が入力される駆動入力部を有し、前記現像ローラの回転軸線方向と交差する方向へ前記駆動入力部が移動することを許容する現像カップリング部と、
    を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
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