JP4756966B2 - 像担持体固定冶具及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ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及びこのプロセスカートリッジに感光体としての像担持体を固定する像担持体固定冶具に関する。

画像形成装置においては、現像装置内のトナーが画像形成によって消費されるために、消費分に相当する量の現像剤を補給する必要があり、二成分現像剤の場合は磁性キャリアを交換する必要がある。
一方、画像形成装置の構成部材、例えば、長期間の使用により摩耗・劣化した感光体、画像形成装置内で浮遊・飛散したトナーによって汚れた帯電装置、感光体に当接して摩耗したクリーニングブレード等は所謂消耗品であるために、交換する必要があり、交換しなければ、文字チリ、地カブリ等の画像不良の原因となる。このために、文字チリ等が発生した場合は、例えばサービスマンがユーザのもとに出向き、各部材を交換することによって対応している。
しかし、画像形成装置の構成部材が高耐久化し、更に、現像剤が長寿命化されたことに伴って、サービスマンがユーザ側へ出向くメンテナンスの必要性は少なくなった。
ところで、サービスマンによる各部品交換作業には長時間を要する場合がある。そこで、感光体と画像形成に必要な各種プロセスを担う帯電手段、現像手段、クリーニング手段等のプロセス手段の一つ以上及び潜像担持体上の情報を採取するセンサ装置とを一体化し、画像形成装置本体に対して着脱自在に形成したプロセスカートリッジを設け、画像形成装置の一部の構成部材が損傷又は故障等した場合に、前記プロセスカートリッジごと交換することによって、サービスマンの作業時間を短縮するような工夫がなされている。このように、画像形成装置における構成部材をユニット化することにより、故障時の現状復帰が容易となり、場合によっては、ユーザ自身によって構成部材の交換が行えるようになった。

このようなプロセスカートリッジ又は画像形成装置に関する従来技術として、特許文献１には、画像形成装置の輸送時等において、振動に起因して感光体及び中間転写体が傷つくのを防止することを目的として提案された画像形成装置であって、感光体と中間転写体との当接部分を保護するための保護部材を設けた画像形成装置が開示されている。しかしながら、この画像形成装置は、感光体をはじめとする構成部材をユニット化したものではないので、一部の構成部材を交換したい場合、その周辺の各種部材を分解又は取り外し、目的の構成部材を交換し、その後、前記分解した構成部材を組み立て直す必要があり、操作が煩雑でメンテナンス性の点で問題がある。
また、特許文献２には、感光体ドラムの装置本体に対する位置決めの容易化を図ることを目的として開発されたプロセスカートリッジであって、感光体ドラムと、この感光体ドラムに作用するプロセス手段と、プロセスカートリッジが装置本体に装着された際に、前記装置本体に設けられた回転軸の軸端に形成された凹部と嵌合するための、感光体ドラムに固定されたドラム軸の一端に設けられた凸部と、を有し、前記プロセスカートリッジが装置本体に装着された際に、前記凸部と前記凹部とが嵌合した後に前記凹部が回転すると、前記凹部に前記凸部が引き込まれて、前記感光体ドラムのドラム軸の一端が前記装置本体の回転軸の軸端に当接して前記感光体ドラムの長手方向に対するプロセスカートリッジの前記装置本体に対する位置決めがなされるように構成されたプロセスカートリッジが開示されている。しかしながら、このプロセスカートリッジは、構造が複雑で、製造コストが嵩むという問題がある。

更に、特許文献３には、現像ユニットと感光体ユニットとを備えた引き出しユニットにおいて、感光体ドラム表面と現像スリーブとの間の現像ギャップを安定に確保するとともに、感光体ドラムの交換が容易な画像形成装置を提供することを目的として開発された画像形成装置であって、前記感光体ドラムのドラム軸を、感光体ドラムに対する貫通軸として画像形成装置本体に設け、前記感光体ドラムを、前記貫通軸に対し、前記引き出しユニットの引き出しに伴って着脱自在とした画像形成装置が開示されている。

特開平１１−２１８９８３号公報 特開平１０−１５３９４０号公報 特開２００２−２７８３６４号公報

上記特許文献３に開示された従来技術においては、感光体ユニットを装填した引き出しユニットをスライドレールに沿って装置本体内の定位置まで押し込むと、前記装置本体に取り付けられたドラム軸を前記感光体ドラムの軸線に沿って挿入した状態となり、このドラム軸の先端部が感光体ドラムのフランジ部に嵌合して感光体ドラムと一体化し、この状態で、ドラム軸が回転駆動されると、感光体ドラムはドラム軸と一体に回転する。
このように感光体ドラムと、現像ユニットをはじめとするプロセスユニットの１個又は複数個を一体化した引き出しユニット又はプロセスカートリッジの寿命は、通常、画像形成装置本体の寿命に比べて１００分の１程度であり、引き出しユニット又はプロセスカートリッジが寿命に達するとサービスマン又はユーザによって新品に交換される。

しかしながら、上記従来技術における引き出しユニットにおいては、感光体ドラムが特定の位置に固定されておらず、画像形成装置本体に装着してはじめて感光体ドラムが位置決めされ、固定される構成となっているので、引き出しユニット単体として出荷又は輸送する際、感光体ドラムが所定の位置に固定されていない場合、振動等の要因によって感光体ドラム表面が現像ユニット等に衝突し、損傷するという問題がある。このような問題は、感光体ドラムが特定の位置に固定されていないプロセスカートリッジにおいても同様に生じる。
なお、かかる場合、引き出しユニット又はプロセスカートリッジ単体で感光体の位置を固定することも考えられるが、画像形成装置本体に備えられた感光体駆動軸によって感光体の位置決めをした方が、画像形成装置と感光体の位置決め精度が高まり、感光体の回転変動が少なくなって画像品質の向上には有利であるということもできる。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、画像形成装置本体から分離して出荷又は搬送しても、振動等に起因する感光体の損傷を防止することができるプロセスカートリッジ及びこのプロセスカートリッジに感光体としての像担持体を固定する像担持体固定冶具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る像担持体固定冶具は、枠体と、この枠体内に固定されたプロセス手段と、前記枠体内に収容された像担持体と、を含むプロセスカートリッジの前記枠体に、前記像担持体を一時的に固定する像担持体固定冶具であって、前記像担持体の長さ方向に沿って貫通する貫通軸と、この貫通軸の一方端及び他方端それぞれに装着された前当接部材及び後当接部材と、前記前当接部材の端部に当接し、かつ前記貫通軸の一端部に着脱自在に設けられた螺着部材により前記貫通軸と螺合する固定補助部材とを有し、前記像担持体は、この像担持体の両端それぞれに設けられた前像担持体フランジ及び後像担持体フランジを有し、前記枠体は、前面板及び後面板を有し、前記前当接部材及び前記後当接部材が、前記像担持体の内周面及び前記枠体に当接することにより、前記像担持体が前記枠体に対してラジアル方向に固定され、前記固定補助部材が前記貫通軸と螺合することにより、前記後当接部材の表面が前記後面板の内面及び前記後像担持体フランジの内周面に当接すると共に、前記後当接部材の端面が前記後像担持体フランジの端面に押当てられ、この押当てにより、前記像担持体は、プロセスカートリッジ内を前記前当接部材の方向に移動し、且つ圧縮コイルバネによって前記後当接部材の方向に付勢された状態で、前記像担持体のスラスト方向の位置が固定されることを特徴とする。
この場合において、前記プロセス手段は、前記像担持体表面を帯電させる帯電装置、像担持体表面に形成された潜像に現像剤を供給して可視像化する現像装置及び前記可視像化された画像を記録媒体に転写した後の前記像担持体表面に残存する現像剤を回収するクリーニング装置の中から選択された少なくとも一つの装置であることが好ましい。
更に、前記固定部材及び螺着部材を、樹脂製とすることができ、前記貫通軸を、金属製とすることができる。
更にまた、前記像担持体は、前記固定冶具を抜き取った後、固定冶具との当接部分に挿入される画像形成装置本体内に設けられた駆動軸によって回転、駆動するものとすることができる。

本発明に係るプロセスカートリッジは、像担持体と、この像担持体表面を帯電させる帯電装置、前記像担持体表面に形成された潜像に現像剤を供給して可視像化する現像装置、前記可視像化された画像を記録媒体に転写した後の像担持体表面に残存する現像剤を回収するクリーニング装置の中から選択された少なくとも一つの装置とを一体化し、画像形成装置本体に対して着脱自在に形成されたプロセスカートリッジにおいて、前記像担持体は、上述した何れか一つの像担持体固定冶具によって前記プロセスカートリッジの枠体内に固定されていることを特徴とする。

本発明によれば、像担持体をプロセスカートリッジに固定して正確に位置決めすることができるので、プロセスカートリッジを単独で輸送、搬送、保存等しても、像担持体が他の部材等と接触、衝突等することによる損傷を防止することができる。

以下に、本発明の実施の形態について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
本実施形態において、プロセスカートリッジは像担持体としての感光体と、例えば現像装置等のプロセス装置の一つ又は二つ以上とを一体に形成し、画像形成装置本体に着脱自在に形成されたものであり、このプロセスカートリッジを画像形成装置本体に装着した後は、前記感光体の回転軸として、例えば画像形成装置本体に設けられた回転軸を使用するものである。即ち、プロセスカートリッジを画像形成装置本体に装着する際、装置本体に設けられた回転軸がプロセスカートリッジの一部としての感光体の中心軸に挿入され、この回転軸によって感光体が軸支されると共に、位置決めされ、この回転軸が駆動することによって感光体が回転する。
本実施形態に係る像担持体固定冶具は、プロセスカートリッジを画像形成装置本体から脱着させるか、又は装着前の状態において、前記プロセスカートリッジを単独で輸送、搬送、収納等する際に、振動等によって前記感光体がその周辺部材、例えば現像装置等と接触することによる損傷を回避するため、感光体をプロセスカートリッジの枠体に一次的に固定する固定部材である。

図１〜図３は、本発明の実施形態に係る像担持体固定冶具（以下、感光体固定冶具ということがある）の説明図であって、図１は、その斜視図、図２は、分解図、図３（ａ）、（ｂ）は、その長さ方向に沿った部分断面図である。
図１において、この感光体固定冶具３は、貫通軸としての円柱状の中心部材３１と、この中心部材３１の一方端に装着された固定部材としての前当接部材３２１と、この前当接部材３２１の端部に当接するように前記中心部材３１の端部ネジ部に螺着された螺着部材としての固定補助部材３３と、前記中心部材３１の他方端に固定された固定部材としての後当接部材３２２とから主として構成されている。
中心部材３１は、例えば快削鋼材であるＳＵＭ２２を切削加工及びメッキ加工した貫通軸であり、その両端部にそれぞれ取り付けられた前当接部材３２１、固定補助部材３３及び後当接部材３２２は、例えばポリスチレンを成形加工して形成されている。

図２において、感光体固定冶具３の固定補助部材３３、前当接部材３２１及び後当接部材３２２は中心部材３１に対して分解組立可能に形成されている。
即ち、図３（ａ）に示したように、前当接部材３２１はスリーブ状を呈しており、このスリーブ状の前当接部材３２１は中心部材３１の一方端に挿入され、その一端に設けられた爪３２１Ａを中心部材３１の前溝３１２に抜差し可能に係合させ、その後、前当接部材３２１から突出した中心部材３１の端部の雄ネジ３１１に、固定補助部材３３の雌ネジ３３１を螺合して固定補助部材３３を中心部材３１の端部に取り付けたものである。一方、後当接部材３２２は、図３（ｂ）に示したように、中心部材３１の他方端に嵌入され、突出部である爪３２２Ａを中心部材３１の後溝３１３に係合させることによって取り付け、固定される。

このような、感光体固定冶具３を用いて感光体１がプロセスカートリッジの枠体２に装着、固定されてプロセスカートリッジが形成される。図４は、感光体固定冶具３を用いて感光体をプロセスカートリッジの枠体２に固定してプロセスカートリッジを形成する工程を示す説明図である。

図４において、プロセスカートリッジの枠体２に囲まれた所定位置に感光体１を収容し、図１に示した状態の感光体固定冶具３から固定補助部材３３を外した状態の感光体固定冶具３の前当接部材３２１側端部を、プロセスカートリッジの枠体２の後面板２２１に設けられた貫通孔から挿入し、感光体３の中空状回転軸を貫通させ、プロセスカートリッジの枠体２の前面板２１１に装着された軸受け２１１Ｂから突出させ（図７（ａ）、（ｂ）参照）、前面板２１１から突出した中心部材３１の先端部の雄ネジ３１１に固定補助部材３３の雌ネジ３３１を螺着させることによって、感光体３をプロセスカートリッジの枠体２に装着、固定する。
固定補助部材３３を中心部材３１と螺合することにより、後述する図７に示したように、後当接部材３２２の表面が後面板２２１の内面としての内周面２２１Ａ及び後感光体フランジ１２の中空円筒状部入口の内周面に当接すると共に、後当接部材３２２の端面であるフランジ押当部３２２Ｃが後感光体フランジ１２の端面に押当てられ、感光体１はプロセスカートリッジ内を前方向、図７中左方向に移動し、且つ圧縮コイルバネ２３１（図７（ａ）参照）によって図７中右方向に付勢された状態でスラスト方向の位置が固定される。これによって、プロセスカートリッジの輸送時に感光体固定冶具３が外れることがなく、感光体１が確実に固定される。このように、感光体固定冶具３を用いてプロセスカートリッジの枠体２に感光体１を固定すると、感光体１はラジアル、スラスト方向共に所定の位置に位置決めされ、この状態で、プロセスカートリッジの輸送、搬送、保存等が行われる。

図５−１、５−２は、感光体固定冶具３を用いて感光体１をプロセスカートリッジに装着して固定、位置決めした状態の斜視図であり、図６−１、６−２は、それぞれ図５−１、５−２に対応する感光体固定冶具３の軸線方向からみた側面図である。また、図７（ａ）、（ｂ）は、図５−１、５−２における中心部材３１に沿った部分断面図である。

図７（ａ）において、プロセスカートリッジの枠体２の一部である前面板２１１の内周面２１１Ａに軸受２１１Ｂが圧入されており、この軸受２１１Ｂの内周面に感光体固定冶具３の中心部材３１の一端に挿入された前当接部材３２１の前軸受当接部３２１Ｂが当接するように固定されている。
一方、図７（ｂ）において、プロセスカートリッジの枠体２の一部としての後面板２２１の内周面２２１Ａには、感光体固定部材３の中心部材３１の他方端に固定された後当接部材３２２の後面板当接部３２２Ｄが当接するように固定されている。
前当接部材３２１及び後当接部材３２２は、プロセス装置としての、例えば現像装置４とプロセスカートリッジの枠体２との位置決めをしている前後の面板２１１、２２１の内面及び感光体１の前後の感光体フランジ１１、１２の中心である中空円筒部入口の内周面に当接し、固定されている。従って、感光体１が所定位置に固定され、感光体１と現像装置４との相対位置が高精度に確保される。なお、後面板２２１の内周直径は感光体フランジ１１、１２の内周直径よりも大きくなっている。

一方、プロセスカートリッジを画像形成装置本体に装着する際は、感光体固定冶具３によって感光体１を枠体２に固定した状態のプロセスカートリッジ（図５−１、５−２参照））において、固定補助部材３３と中心部材３１の螺着を解除し、感光体固定冶具３の中心部材３１をプロセスカートリッジの感光体１から引き抜く(図４参照)。
図８は、中心部材３１を引き抜いた状態の感光体１を示す図７（ａ）、（ｂ）に対応する断面図である。図８（ａ）、（ｂ）において、感光体１から感光体固定冶具３の中心部材３１が抜き取られ、中空状中心軸３１４が形成されている。
次に、画像形成装置本体の所定位置にプロセスカートリッジを感光体１ごと装填し、画像形成装置本体に設けられた感光体の駆動軸を感光体１の中空状中心軸３１４に挿入することによって感光体１を軸支し、位置決めする。
図９は、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部分断面図である。図９において、装置本体の前面板５６と後面板５７との間に駆動軸５１が掛け渡されており、駆動軸５１の一端に駆動モータ５４が連結されている。駆動モータ５４と駆動軸５１との接続は、例えばジョイント接続によって行われる。
感光体１を備えたプロセスカートリッジ１０を、本体スライドレール５５に沿って滑らせるようにして装置本体の所定位置に装填し、駆動軸（貫通軸形状）５１を感光体１に挿入する。感光体１と駆動軸５１とを駆動軸５１に圧入されたカサ歯車５２及び軸受５３を介して係合させる。即ち、駆動軸５１のカサ歯車５２を感光体１の後フランジ１２の嵌合面に嵌合させ、駆動軸５１の軸受５３をプロセスカートリッジ１０の後面板２２１の嵌合面に嵌合させる。これによって、感光体１を含むプロセスカートリッジ１０の画像形成装置本体への装着が完了する。なお、プロセスカートリッジ１０の装置本体への取り付け時には、装置本体の前面板５６は取り外され、装着後再度取り付けられる。

本実施形態によれば、感光体の中空状回転軸の内周面及び枠体の面板内周面に当接する当接部材３２１及び３２２を有する感光体固定冶具３によって感光体１を枠体２に固定したので、感光体１は、剛性をもって確実に固定されたプロセスカートリッジとなる。従って、感光体１を固定、装着した状態のプロセスカートリッジを単独で、輸送、搬送等しても、感光体１表面が現像装置４等と接触、衝突等することによる損傷を回避することができる。
また、本実施形態によれば、感光体固定部材１の中心部材３１と固定補助部材３３を螺着するようにしたので、この感光体１を用いて感光体１を枠体内に固定することによって、感光体１はプロセスカートリッジ内の所定位置に確実に位置きめ、固定される。従って、プロセスカートリッジを単独で、輸送、搬送等しても感光体固定冶具３が外れることはない。
更に、本実施形態によれば、プロセスカートリッジを画像形成装置本体に装着する場合は、感光体固定冶具３を取り外して所定位置に装填し、プロセスカートリッジ内の感光体１を例えば画像形成装置本体内の回転軸で支承することによって容易に位置決めし、装着することができる。

本実施形態の中心部材３１は、快削鋼材であるＳＵＭ２２を切削加工及びメッキ加工することによって製作され、また、前当接部材３２１、固定補助部材３３及び後当接部材３２２は、例えばポリスチレンを成形加工して製作されているので、中心部材３１、当接部材３２１、３２２を一体として切削加工のみで製作する場合に比べて大幅に生産コストを低減することができる。
また本実施形態の中心部材３１は、金属製であるので、中心部材３１、前後の当接部材３２１及び３２２を一体として樹脂で成型した場合に比べて感光体固定部材３全体としての剛性、強度を確保することができる。

本発明の実施形態に係る感光体（像担持体）固定冶具の斜視図である。 図１の分解図である。 図１の長さ方向に沿った部分断面図である。 感光体固定冶具の動作を示す説明図である。 本発明に係るプロセスカートリッジの斜視図である。 本発明に係るプロセスカートリッジの斜視図である。 図５に対応する感光体固定冶具の軸線方向からみた側面図である。 図５に対応する感光体固定冶具の軸線方向からみた側面図である。 図５における感光体固定冶具の中心部材に沿った部分断面図である。 中心部材を引き抜いた状態の感光体を示す図である。 プロセスカートリッジ（感光体）を画像形成装置本体に装着した状態を示す部分断面図である。

符号の説明

１ 感光体
１０ プロセスカートリッジ
１１ 前感光体フランジ
１２ 後感光体フランジ
２ プロセスカートリッジ枠体
２１１ 前面板
２１１Ａ 前面板内周面
２１１Ｂ 軸受
２２１ 後面板
２２１Ａ 後面板内周面
２３１ 圧縮コイルバネ
３ 感光体固定冶具
３１ 中心部材
３１１ 中心部材雄ネジ
３１２ 中心部材前溝
３１３ 中心部材後溝
３１４ 中空状中心軸
３２ 当接部材
３２１ 前当接部材
３２１Ａ 前当接部材爪
３２１Ｂ 前軸受当接部
３２２ 後当接部材
３２２Ａ 後当接部材爪
３２２Ｂ 後感光体フランジ当接部
３２２Ｃ 後感光体フランジ押当部
３２２Ｄ 後面板当接部
３３ 固定補助部材
３３１ 固定補助部材雌ネジ
４ 現像装置
４１ 現像ローラ軸
５１ 駆動軸
５２ カサ歯車
５３ 軸受
５４ 駆動モータ
５５ 本体スライドレール
５６ 装置本体前面板
５７ 装置本体後面板

Claims (6)

1. 枠体と、この枠体内に固定されたプロセス手段と、前記枠体内に収容された像担持体と、を含むプロセスカートリッジの前記枠体に、前記像担持体を一時的に固定する像担持体固定冶具であって、
   前記像担持体の長さ方向に沿って貫通する貫通軸と、この貫通軸の一方端及び他方端それぞれに装着された前当接部材及び後当接部材と、前記前当接部材の端部に当接し、かつ前記貫通軸の一端部に着脱自在に設けられた螺着部材により前記貫通軸と螺合する固定補助部材とを有し、
   前記像担持体は、この像担持体の両端それぞれに設けられた前像担持体フランジ及び後像担持体フランジを有し、
   前記枠体は、前面板及び後面板を有し、
   前記前当接部材及び前記後当接部材が、前記像担持体の内周面及び前記枠体に当接することにより、前記像担持体が前記枠体に対してラジアル方向に固定され、
   前記固定補助部材が前記貫通軸と螺合することにより、前記後当接部材の表面が前記後面板の内面及び前記後像担持体フランジの内周面に当接すると共に、前記後当接部材の端面が前記後像担持体フランジの端面に押当てられ、
   この押当てにより、前記像担持体は、プロセスカートリッジ内を前記前当接部材の方向に移動し、且つ圧縮コイルバネによって前記後当接部材の方向に付勢された状態で、前記像担持体のスラスト方向の位置が固定される
   ことを特徴とする像担持体固定冶具。
2. 前記プロセス手段は、前記像担持体表面を帯電させる帯電装置、像担持体表面に形成された潜像に現像剤を供給して可視像化する現像装置及び前記可視像化された画像を記録媒体に転写した後の前記像担持体表面に残存する現像剤を回収するクリーニング装置の中から選択された少なくとも一つの装置である
   ことを特徴とする請求項１に記載の像担持体固定冶具。
3. 前記固定部材及び螺着部材は、樹脂製である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の像担持体固定冶具。
4. 前記貫通軸は、金属製である
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の像担持体固定冶具。
5. 前記像担持体は、前記固定冶具を抜き取った後、固定冶具との当接部分に挿入される画像形成装置本体内に設けられた駆動軸によって回転、駆動するものである
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の像担持体固定冶具。
6. 像担持体と、この像担持体表面を帯電させる帯電装置、前記像担持体表面に形成された潜像に現像剤を供給して可視像化する現像装置、前記可視像化された画像を記録媒体に転写した後の像担持体表面に残存する現像剤を回収するクリーニング装置の中から選択された少なくとも一つの装置とを一体化し、画像形成装置本体に対して着脱自在に形成されたプロセスカートリッジにおいて、
   前記像担持体は、請求項１〜５の何れか１項に記載の像担持体固定冶具によって前記プロセスカートリッジの枠体内に固定されている
   ことを特徴とするプロセスカートリッジ。

Images