JPH06214433A - 画像形成装置のプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 二成分方式のプロセスカートリッジにおい
て、画像形成装置との連結を、一部材に統一して簡素化
し、かつ現像ローラの周速を感光体ドラムの周速の２〜
２．５倍とする。 【構成】 画像形成装置の駆動歯車に連結する部材を、
単一の第一歯車４５に統一する。第一歯車４５に多段歯
車体６３を連結する。多段歯車体６３の大径の第二歯車
６１に現像ローラ４１の第四歯車６４を連結する。多段
歯車体６３の小径の第三歯車６２に第五歯車６５を連結
し、第五歯車６５に感光体ドラム４４の第六歯車６６を
連結する。第四歯車６４を、第五歯車６５および第六歯
車６６より小径とし、多段歯車体６３の回転力を受けた
際に、第四歯車６４の回転速度を第五歯車６５および第
六歯車６６の回転速度より大幅に速くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、二成分電子写真方式の
複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に用
いられるプロセスカートリッジに関する。

【０００２】

【従来の技術】

（従来例１）一般に、プロセスカートリッジは、現像装
置および感光体ドラム等が一体に形成されたもので、パ
ーソナルコンピューターやワードプロセッサ等の事務機
器のレーザープリンター等の画像形成装置に組み込まれ
て使用される。

【０００３】従来、一成分方式のプロセスカートリッジ
では、感光体ドラムの周面の速度（以下、周速と略す）
と現像ローラ周速とを等しく設定していた。その結果、
画像形成装置本体との連結が容易であり、プロセスカー
トリッジの装着も容易に構成できる。

【０００４】これを具体的に説明すると、特開平２−２
１０４６２号に記載の発明（以下、従来例１と称す）を
例にとって説明する。図３に、従来例１のプロセスカー
トリッジの内部構成を示す。図３中、１はプロセスカー
トリッジ、２は現像装置、３は現像ローラ、４はトナー
ホッパ、５は撹拌羽根、６は感光体ドラム、７は帯電チ
ャージャ、８はクリーニング装置である。

【０００５】図４は、プロセスカートリッジ１の分解図
である。図示の如く、感光体ドラム６の端部には歯車９
が設けられている。歯車９は、現像ローラ３の軸上に取
付けられた歯車１１と噛み合う。なお、図４中の１２
は、現像ローラ３および感光体ドラム６を一定間隔で平
行に位置決めする位置決め部材である。

【０００６】図５は、プロセスカートリッジ１と画像形
成装置本体１３との係合を説明する図であって、感光体
ドラム６の歯車９は、画像形成装置本体１３の駆動歯車
１４に噛み合い、駆動力が伝達される。

【０００７】図６は、プロセスカートリッジ１を画像形
成装置本体１３へ装着する様子を示すものである。図６
中の１５は上ユニット、１６は下ユニット、１７はガイ
ド溝であって、プロセスカートリッジ１をガイド溝１７
に沿って挿入した後、上ユニット１５を閉めるだけで装
着することができる。

【０００８】（従来例２）上述の一成分方式では、現像
ローラの周速を特別に考慮する必要がないため、比較的
簡単な構造で構成できるが、二成分方式の磁気ブラシ現
像方式では、上記従来例１よりずっと複雑な構造にな
る。

【０００９】その理由は、トナーは現像ローラ（スリー
ブ）上の磁気ブラシに載って搬送されるが、画像領域へ
のトナー搬送速度が低下すると、充分な画像濃度が得ら
れないので、現像ローラの周速を感光体ドラムの周速よ
り速くしなければならないからである。

【００１０】二成分方式の磁気ブラシ現像装置の例を、
マグネット固定方式を例にとって説明する。

【００１１】マグネット固定の磁気ブラシ現像方式で
は、マグネット外周のローラを回転させて磁気ブラシを
感光体ドラム表面に接触させて現像する。ここで、一般
に商品化されている画像形成装置の現像ローラの周速
は、感光体ドラムの周速の２〜２．５倍以上に設定する
ことが必要となる。したがって、現像ローラの駆動につ
いて、従来例１のように感光体ドラムの端部の歯車と現
像ローラ軸端の歯車とを直接噛み合わせて行なうことは
非常に難しい。このことを、図７を用いて説明する。

【００１２】例えば、現像ローラ２１の直径２Ｒ_１＝１
５ｍｍ、感光体ドラム２２の直径２Ｒ_２＝３０ｍｍの場
合を考えると、現像ローラ２１の端部の軸の最小径２Ｒ
_３は、強度の点から５ｍｍ必要であり、ｍ（モジュー
ル）＝０．７５ｍｍの歯車を用いた場合、歯底円直径が
８．６２５ｍｍとなる歯数Ｚ_１＝１４枚の歯車が最小で
ある。

【００１３】これと噛合わせるためには、感光体ドラム
２２の端部の歯車は歯数Ｚ_２＝４６となり、現像ローラ
２１の周速と感光体ドラム２２の周速の比は、Ｎ_１を現
像ローラ２１の回転数、Ｎ_２を感光体ドラム２２の回転
数とすると、 ２πＲ_１Ｎ_１／２πＲ_２Ｎ_２ ＝２Ｒ_１Ｚ_２／２Ｒ_２Ｚ_１ ＝１５×４６／（３０×１４） ＝１．６４３倍 となる。これでは、必要な２〜２．５倍以上を得ること
はできない。

【００１４】このため、二成分方式のプロセスカートリ
ッジの駆動は、図８，９に示した特開平３−２００２９
８号に記載の発明（以下、従来例２と称す）に見られる
ように、画像形成装置本体２３との係合においては、感
光体ドラム２２と現像ローラ２１とを夫々別個に係合す
る。

【００１５】ここで、図８は、従来例２の画像形成装置
の全体図、図９はプロセスカートリッジの外観図であ
る。

【００１６】従来例２では、画像形成装置本体２３の横
方向からプロセスカートリッジ２４を装着する。ここ
で、図８中、２０ａは転写装置、２０ｂは給紙路、２０
ｃは給紙部、２０ｄは現像装置、２０ｅは露光部、２０
ｆはミラースキャナ、２０ｇは帯電器、２０ｈは定着ユ
ニット、２０ｉは搬送部、２０ｊは排出ローラである。

【００１７】感光体ドラム２２の端部には、図９の如
く、挿入孔２５が形成されていて、画像形成装置本体２
３に装着すると、図１０の如く、画像形成装置本体２３
に設けられている駆動歯車軸２６が挿入孔２５に挿入さ
れる。そして、画像形成装置本体２３の駆動歯車軸２６
には、係合溝２７が設けられていて、感光体ドラム２２
の挿入孔２５の内部の係合凸部２８と嵌合し、駆動歯車
軸２６の回転力が伝えられる。

【００１８】現像ローラ２１は、図１１の如く、プロセ
スカートリッジ２４の装着時に、歯車２９が画像形成装
置本体２３の歯車３０と噛合い、歯車２８を介して現像
ローラ２１の軸上の歯車３１に回転力が伝えられる。

【００１９】図１２は、従来例２の画像形成装置本体の
駆動系を示すもので、歯車３２が、図１１に示したプロ
セスカートリッジの歯車２９と噛み合い、駆動歯車３３
の中心軸上の駆動歯車軸２６が、図１０に示した感光体
ドラム２２の端部の挿入孔２５に挿入される。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】従来例２では、画像形
成装置本体２３との連結において、二箇所で連結する必
要がある。そうすると、これらの複数の部材間で、位置
決めのため高い精度が必要になる。

【００２１】また、感光体ドラム２２と現像ローラ２１
に一定の周速比を与える必要があるために、本体駆動系
の構成に制約ができる。

【００２２】これらのことから、画像形成装置全体が複
雑になって高価になる。

【００２３】さらに、画像形成装置本体とプロセスカー
トリッジとの連結箇所が多ければ多い程、プロセスカー
トリッジの装着作業が煩雑となり、装着性が悪い。

【００２４】本発明は、上記課題に鑑み、二成分方式の
現像装置を有するプロセスカートリッジにおいて、構造
を簡単化し得、コスト低減を実現し得、かつ装着性を向
上し得るプロセスカートリッジの提供を目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明請求項１による課
題解決手段は、図１，２の如く、画像形成装置に交換可
能に組み込まれるものであって、現像ローラ４１および
トナーホッパを有する現像装置４３と、該現像装置４３
の現像ローラ４１に対向配置される感光体ドラム４４と
を備え、前記現像装置４３は二成分方式とされたプロセ
スカートリッジにおいて、前記画像形成装置からの駆動
力が伝達される単一の第一歯車４５と、該第一歯車４５
の駆動力を前記現像ローラ４１および感光体ドラム４４
へ夫々所定の周速比に調節して伝達する周速比調節手段
４６とが設けられ、該周速比調節手段４６は、大径の第
二歯車６１および小径の第三歯車６２を一体的に有し前
記第一歯車４５に連結される多段歯車体６３と、該多段
歯車体６３の第二歯車６１の駆動力を前記現像ローラ４
１に伝達する第四歯車６４と、前記多段歯車体６３の第
三歯車６２の駆動力を前記感光体ドラム４４に順次伝達
する第五歯車６５および第六歯車６６とからなり、前記
第四歯車６４は、第五歯車６５および第六歯車６６より
小径とされたものである。

【００２６】本発明請求項２による課題解決手段は、請
求項１記載の第四歯車６４は、現像ローラ４１の回転軸
４９に固定され、請求項１記載の第五歯車６５は、前記
現像ローラ４１の回転軸４９に回転自在に遊嵌されたも
のである。

【００２７】

【作用】上記課題解決手段において、画像形成装置の駆
動時には、画像形成装置の駆動歯車の駆動力により第一
歯車４５が回転し、多段歯車体６３が回転し、大径の第
二歯車６１に連結された第四歯車６４も回転し、現像ロ
ーラ４１が回転する。

【００２８】これと同時に、多段歯車体６３の小径の第
三歯車６２に連結された第五歯車６５も回転し、第六歯
車６６および感光体ドラム４４が回転する。

【００２９】このとき、第四歯車６４を、第五歯車６５
および第六歯車６６より小径とし、これを大径の第二歯
車６１に連結しているので、第四歯車６４の回転速度は
第五歯車６５および第六歯車６６の回転速度より大幅に
速くなり、現像ローラ４１の周速を感光体ドラム４４の
周速に対して２〜２．５倍に設定することができ、トナ
ーの搬送速度を向上でき、充分な画像濃度を得ることが
できる。

【００３０】ここで、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、第一歯車４５を画像形成装置本
体の駆動歯車５７に噛合わせるように装着する。このと
き、画像形成装置本体との連結は、第一歯車４５と駆動
歯車５７との連結だけで済み、その他の部材の連結を考
慮する必要がないため、複数の部材の間での位置決め精
度を考慮する必要がなくなる。したがって、画像形成装
置を安価にできる。

【００３１】請求項２では、第四歯車６４と第五歯車６
５とを同軸上に配置でき、省スペース化を図り得る。

【００３２】

【実施例】一般に、二成分電子写真方式の複写機、ファ
クシミリ、プリンタ等の画像形成装置に交換可能に組み
込まれるプロセスカートリッジの場合、トナーは現像ロ
ーラ上の磁気ブラシに載って搬送されるが、画像領域へ
のトナー搬送速度が低下すると、充分な画像濃度が得ら
れないため、現像ローラの周面の速度（以下、周速と称
す）を感光体ドラムの周速より速くしなければならな
い。現像ローラの周速は、感光体ドラムの周速の２〜
２．５倍以上に設定することが必要となる。

【００３３】本発明の一実施例を示すプロセスカートリ
ッジは、現像ローラおよび感光体ドラムの周速比を上述
の２〜２．５倍に設定する機構を有するもので、図１，
２の如く、現像ローラ４１およびトナーホッパを有する
現像装置４３、該現像装置４３の現像ローラ４１に対向
配置される感光体ドラム４４、その他、転写装置、帯電
器、および定着ユニット等を備え、前記現像装置４３は
二成分方式とされたものであり、前記画像形成装置から
の駆動力が伝達される単一の第一歯車４５と、該第一歯
車４５の駆動力を前記現像ローラ４１および感光体ドラ
ム４４へ夫々所定の周速比に調節して伝達する周速比調
節手段４６とが設けられたものである。

【００３４】前記現像ローラ４１は、図１，２の如く、
回転軸４９に、スリーブ５１が外嵌されたもので、前記
回転軸４９の両端部は、フレーム５２にて回転自在に支
持されている（図中省略）。また、該回転軸４９の一端
部には、後述の周速比調節手段４６の第四歯車６４を固
定するためのピン孔５３が貫通形成されている。該現像
ローラ４１の直径は、３０ｍｍに設定されている。

【００３５】前記感光体ドラム４４の端部には、図２の
如く、挿入孔５４が形成され、該挿入孔５４の内周面に
は、後述の周速比調節手段４６の第六歯車６６の中心軸
６８に係合する係合凸部５６が形成されている。なお、
該感光体ドラム４４の前記現像ローラ４１に対する対向
位置決めは、後述の第六歯車６６の中心軸６８が前記フ
レーム５２にて回転自在に支持されることで達成される
（図中省略）。該感光体ドラム４４の直径は、３０ｍｍ
に設定されている。

【００３６】前記第一歯車４５は、プロセスカートリッ
ジの装着時に、画像形成装置本体の駆動歯車５７と噛合
い、その回転力を周速比調節手段４６に伝える。

【００３７】前記周速比調節手段４６は、大径の第二歯
車６１および小径の第三歯車６２を一体的に有する多段
歯車体６３と、該多段歯車体６３の第二歯車６１の駆動
力を現像ローラ４１に順次伝達する第四歯車６４と、前
記多段歯車体６３の第三歯車６２の駆動力を前記感光体
ドラム４４に順次伝達する第五歯車６５および第六歯車
６６とからなる。

【００３８】前記多段歯車体６３は、図１の如く、前記
第二歯車６１および第三歯車６２が一体形成されてなる
もので、フレーム５２に回転自在に軸支され、前記第一
歯車４５に連結されてその回転力が伝達される。

【００３９】該多段歯車体６３の第二歯車６１は、前記
第一歯車４５に連結され、その歯数は２６個とされ、前
記第四歯車６４に連結して回転力を前記現像ローラ４１
側に伝達する。

【００４０】該多段歯車体６３の第三歯車６２は、前記
第二歯車６１に同期回転するよう固定され、その歯数は
１６個とされ、前記第五歯車６５に連結して回転力を前
記感光体ドラム４４側に伝達する。

【００４１】前記第四歯車６４は、図２の如く、現像ロ
ーラ４１の回転軸４９の一端部のピン孔５３に、ピン６
７を貫通させることで、現像ローラ４１と同期回転する
よう回転軸４９に固定される。該第四歯車６４は、前記
多段歯車体６３の第二歯車６１に連結される。また、該
第四歯車６４は、図１の如く、前記感光体ドラム４４側
の第五歯車６５および第六歯車６６より小径とされ、該
第四歯車６４の歯数は２０個とされる。これにより、該
第四歯車６４は、前記多段歯車体６３が回転するとき、
第五歯車６５より速く回転する。

【００４２】前記第五歯車６５は、図２の如く、前記現
像ローラ４１の回転軸４９の一端部に配置されるが、回
転軸４９とは結合されずに遊嵌されているだけであり、
回転軸４９周りに回転自在とされる。該第五歯車６５は
前記第四歯車６４より大径とされ、該第五歯車６５の歯
数は３０個とされる。これにより、該第五歯車６５は、
前記多段歯車体６３が回転するとき、第四歯車６４とは
別に、第四歯車６４より遅く回転する。

【００４３】前記第六歯車６６は、図１，２の如く、前
記第五歯車６５に連結され、第五歯車６５の回転力を受
けて前記感光体ドラム４４と同期回転するもので、感光
体ドラム４４の端部の挿入孔５４に挿入される中心軸６
８が突出して固定されており、該中心軸６８の周面に
は、前記挿入孔５４の係合凸部５６に係合する係合溝６
９が形成されている。該第六歯車６６の径は前記第五歯
車６５とほぼ同径とされ、その歯数は３０個とされてい
る。したがって、該第六歯車６６は、第五歯車６５が回
転すると、第五歯車６５の周速とほぼ同じ周速で回転す
る。

【００４４】上記構成において、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、図１の如く、第一歯
車４５を画像形成装置本体の駆動歯車５７に噛合わせる
ように装着する。

【００４５】ここで、本実施例では、画像形成装置本体
との連結は、第一歯車４５と駆動歯車５７との連結だけ
で済み、その他の部材の連結を考慮する必要がないた
め、複数の部材の間での位置決め精度を考慮する必要が
なくなる。したがって、画像形成装置を安価にできる。

【００４６】また、画像形成装置の駆動時には、図１の
如く、画像形成装置の駆動歯車５７が例えば時計回りに
回転する。この回転力により、第一歯車４５は反時計回
りに回転し、多段歯車体６３は時計回りに回転する。

【００４７】多段歯車体６３が回転すると、その第二歯
車６１に連結された第四歯車６４は反時計回りに回転す
る。第四歯車６４が回転すると、ピン６７を介して固定
された回転軸４９が同期回転し、現像ローラ４１が反時
計回りに回転する。

【００４８】これと同時に、多段歯車体６３の第三歯車
６２に連結された第五歯車６５は、第四歯車６４とは独
立して反時計回りに回転する。そして、第五歯車６５に
連結された第六歯車６６は、第五歯車６５の周速とほぼ
同じ周速で時計回りに回転し、感光体ドラム４４は時計
回りに回転する。

【００４９】ここで、現像ローラ４１の直径２Ｒ_１を３
０ｍｍ、感光体ドラム４４の直径２Ｒ_２を３０ｍｍとし
ているので、Ｒ_１＝Ｒ_２となり、したがって、現像ロー
ラ４１の周速と感光体ドラム４４の周速比は、Ｎ_１を現
像ローラ４１の回転数、Ｎ_２を感光体ドラム４４の回転
数とすると、 ２πＲ_１Ｎ_１／２πＲ_２Ｎ_２ ＝Ｎ_１／Ｎ_２ ＝（２６／２０）／（１６／３０） ＝２．４３７５倍 となって、目標となる２．５倍に近い値が得られ、画像
形成装置本体と一箇所で係合するだけで必要な周速比が
得られる。

【００５０】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。

【００５１】例えば、上記実施例では、本体の駆動歯車
５７を現像ローラ４１側に配置していたが、感光体ドラ
ム４４側に配置してその第六歯車６６を直接駆動しても
よい。

【００５２】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明請
求項１によると、二成分方式プロセスカートリッジにお
いて、画像形成装置からの駆動力を単一の第一歯車のみ
で受け、現像ローラおよび感光体ドラムの周速比の調節
を、複数の歯車からなる周速比調節手段にてプロセスカ
ートリッジの内部で調節しているので、画像形成装置と
の連結においてその他の部材の連結を考慮する必要がな
くなり、複数の部材の間での位置決め精度を考慮する必
要がなくなる。そして、プロセスカートリッジの装着作
業が容易となる。

【００５３】また、画像形成装置本体側の駆動系を簡単
に構成でき、したがって、従来例１で示した一成分方式
プロセスカートリッジと同様に、画像形成装置を安価に
できる。

【００５４】請求項２によると、第四歯車と第五歯車と
を同軸上に配置でき、省スペース化を図り得るといった
優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すプロセスカートリッジ
の正面図

【図２】本発明の一実施例を示すプロセスカートリッジ
の現像ローラ、感光体ドラムおよびこれらを回転する歯
車との関係を示す断面図

【図３】従来例１のプロセスカートリッジの内部構成

【図４】従来例１のプロセスカートリッジの分解図

【図５】従来例１のプロセスカートリッジと画像形成装
置本体との係合を説明する図

【図６】従来例１のプロセスカートリッジを画像形成装
置本体へ装着する様子を示す図

【図７】現像ローラ、感光体ドラムおよびこれらを回転
する歯車との関係を示す図

【図８】従来例２における画像形成装置本体の全体図

【図９】従来例２のプロセスカートリッジの外観図

【図１０】従来例２の感光体ドラムと歯車との係合を示
す図

【図１１】従来例２におれる現像ローラ、感光体ドラム
およびこれらを回転する歯車との関係を示す図

【図１２】従来例２の画像形成装置本体の駆動系を示す
図

【符号の説明】

４１ 現像ローラ ４３ 現像装置 ４４ 感光体ドラム ４５ 第一歯車 ４６ 周速比調節手段 ６１ 第二歯車 ６２ 第三歯車 ６３ 多段歯車体 ６４ 第四歯車 ６５ 第五歯車 ６６ 第六歯車

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像形成装置に交換可能に組み込まれる
   ものであって、現像ローラおよびトナーホッパを有する
   現像装置と、該現像装置の現像ローラに対向配置される
   感光体ドラムとを備え、前記現像装置は二成分方式とさ
   れたプロセスカートリッジにおいて、前記画像形成装置
   からの駆動力が伝達される単一の第一歯車と、該第一歯
   車の駆動力を前記現像ローラおよび感光体ドラムへ夫々
   所定の周速比に調節して伝達する周速比調節手段とが設
   けられ、該周速比調節手段は、大径の第二歯車および小
   径の第三歯車を一体的に有し前記第一歯車に連結される
   多段歯車体と、該多段歯車体の第二歯車の駆動力を前記
   現像ローラに伝達する第四歯車と、前記多段歯車体の第
   三歯車の駆動力を前記感光体ドラムに順次伝達する第五
   歯車および第六歯車とからなり、前記第四歯車は、第五
   歯車および第六歯車より小径とされたことを特徴とする
   画像形成装置のプロセスカートリッジ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の第四歯車は、現像ローラ
   の回転軸に固定され、請求項１記載の第五歯車は、前記
   現像ローラの回転軸に回転自在に遊嵌されたことを特徴
   とする画像形成装置のプロセスカートリッジ。