JP2004020847A - Process cartridge and image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、簡易な部品交換やメンテナンスを可能とする方式としてプロセスカートリッジが知られている。かかるプロセスカートリッジとは、代表的な例としては感光体などの像担持体を現像装置、クリーニング装置などの他の部材と一体に形成して画像形成装置本体に対して着脱可能としたものである。
プロセスカートリッジの利点はユーザーが交換するだけでメンテナンス可能という点であり、サービスマンを呼ぶ必要がないためにダウンタイムを短縮する事ができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしその一方で、一般にプロセスカートリッジは、像担持体、現像装置、帯電装置といった各プロセス要素の位置関係などに起因して複雑な形態をしているものが多く、持ちやすさ、扱いやすさの点で課題をなお有している。
例えば図15に従来のプロセスカートリッジの一例(特開2000−56656号公報より引用)を示すが、電子写真方式であるために像担持体51の周囲に現像装置53、クリーニング装置57、帯電装置52を配設する必要があり、また紙を曲げずに転写を行なうために現像装置53とクリーニング装置57とが像担持体51を挟んで逆側に位置する必要があることなどから、必然的に転写材の搬送方向に長く伸びた形状をしている。このように、プロセスカートリッジの形状にはプロセス条件などに起因する制約が存在するために、プロセスカートリッジをコンパクトで扱いやすい形状とする事は困難であった。ユーザーの扱いやすさと大きさあるいは形状の複雑さとは必ずしも同一ではないが、一般に大きいものや形状が複雑であるものはユーザーにとって扱いにくく、ユーザーフレンドリーの観点からは問題といえる。
また、プロセスカートリッジは複雑な形状であるために、サービスセンターやユーザーにプロセスカートリッジを配送する際に、限られた面積の中にコンパクトに収納することが難しく、一度に送る事ができるプロセスカートリッジの数が限られるために輸送コストが高くなるという欠点があった。
【0004】
なお、画像形成装置本単に挿入した状態と画像形成装置から取り出した状態とでプロセスカートリッジの状態が変化する従来例として、特開2002−40905号公報には感光体と現像ローラとの加圧を解除する技術が開示され、また特開平8−335024号公報にはプロセスカートリッジ内のトナーカートリッジを交換する際に古いトナーカートリッジが変形する技術が開示されている。しかしこれらの従来例はいずれも、プロセスカートリッジ形状の大きな変化を伴なうものではなく、従って上述した課題を解決する事はできない。
上記問題点に鑑み、本発明は、プロセスカートリッジ形状に関して、プロセス条件などに起因する制約を低減し、また、プロセスカートリッジをコンパクトに収納可能とすることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に記載の本発明は、作像要素を収納し、画像形成装置に対して着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、画像形成装置本体に装着されて画像形成を行なう状態と、画像形成装置から取り出された状態とで、作像要素の配置を変化させる事が可能である事を特徴とするプロセスカートリッジとする。
請求項2に記載の本発明は、前記プロセスカートリッジの任意の2点を結ぶ直線のうち最大の長さを有する直線の長さをLとしたとき、画像形成装置本体からプロセスカートリッジが取り出された状態におけるLが、画像形成装置本体にプロセスカートリッジが装着されて画像形成を行なう状態におけるLよりも小さくなるように、作像要素の配置を変化させる事を特徴とする請求項1に記載のプロセスカートリッジとする。
請求項3に記載の本発明は、前記プロセスカートリッジが作像要素の配置を変化させるための配置変化機構を有し、前記配置変化機構が、プロセスカートリッジの画像形成装置本体への装着時に自動的に作動させられる事を特徴とする請求項1または2に記載のプロセスカートリッジとする。
請求項4に記載の本発明は、前記作像要素が、潜像を支持する像担持体と、前記像担持体に支持された潜像を可視化する現像手段とを含み、前記プロセスカートリッジは像担持体と現像手段との相対位置を保ったまま配置を変化させる事を特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のプロセスカートリッジとする。
【0006】
請求項5に記載の本発明は、像担持体を露光するための露光装置と、現像された像担持体上の可視像を転写するための転写装置と、転写された可視像を定着するための定着装置とを備え、プロセスカートリッジが挿入されることで画像形成が可能となる画像形成装置において、プロセスカートリッジが、請求項1ないし4のいずれか一項に記載のプロセスカートリッジであり、画像形成装置が、挿入された前記プロセスカートリッジに含まれる作像要素の配置を画像形成可能な配置に変化させるプロセスカートリッジ変形手段を有する事を特徴とする画像形成装置とする。
請求項6に記載の本発明は、前記プロセスカートリッジ変形手段が、転写装置と像担持体とが非接触で装着されたプロセスカートリッジに作用してプロセスカートリッジの形状を変形させることによって、像担持体と転写装置とを接触させて転写ニップを形成するプロセスカートリッジ変形手段である事を特徴とする請求項5に記載の画像形成装置とする。
請求項7に記載の本発明は、前記画像形成装置が、前記プロセスカートリッジを画像形成装置へ自動的に装着させる自動装着手段を有し、前記自動装着手段と前記プロセスカートリッジ変形手段とが連動している事を特徴とする請求項5または6に記載の画像形成装置とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下より、本発明の実施の形態について図に基づき説明する。
[第1の実施の形態]
図1に本発明の画像形成装置を示す。本発明の画像形成装置1は転写装置としての転写ベルト4に転写材を静電吸着させつつ垂直搬送し、垂直搬送の途中で作像要素の集結した作像ステーション5Y、5C、5M、5Bkによってイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナー粒子を転写材上に付着させ、ついで転写材上のトナー粒子を定着装置3によって定着する、タンデムタイプの電子写真方式の画像形成装置である。
【0008】
図2に作像ステーションの詳細を示す。5Y、5C、5M、5Bkの構造は同じであるので、ここではY、C、M、Bkのインデックスを取り説明する。
図2に示すように作像ステーション5は像担持体としての感光体51、帯電装置52、現像装置53を含み、現像装置53は現像スリーブ53a、ドクタブレード53b、攪拌部材53c、53dを含んでいる。
画像形成の際には、まず感光体51に接触している帯電装置52に電圧を印加する事により感光体51が負帯電させられる。ここで本発明では可撓性の表面層を有する帯電装置52が感光体51に対してカウンター方向に回転しており、また帯電装置52と感光体51とが形成する接触ニップ部には特開平10−307454号公報に記載されているような帯電促進粒子が介在して帯電装置52と感光体51との間の導電性を向上させるとともに帯電装置52と感光体51との摩擦力を低減させてカウンター回転を容易としている。このような帯電方式は、同じ接触帯電であっても磁気ブラシ帯電などと比較して簡素に構成することができ、プロセスカートリッジのコンパクト化に寄与する。
【0009】
ついで負帯電させられた感光体51に向かって露光装置2(図1中の2Y、2C、2M、2Bk)から画像情報に応じた光ビームが照射させられ、光ビームが照射させられた部分が除電される事で静電潜像が形成される。この静電潜像に対して現像装置53は除電させられた部分にトナー粒子を付着させて可視像とする。すなわち攪拌部材53c、53d及び現像スリーブ53aに内包された磁石の作用により現像スリーブ53a上に汲み上げられたトナー粒子は、キャリア粒子との摩擦帯電によって負帯電されつつ、キャリア粒子と一体になって感光体51と現像スリーブ53aとの対向部に移動させられる。この対向部においてキャリア粒子が磁気力によって穂立ちさせられてトナー粒子を静電潜像に摺擦させる。摺擦させられたトナー粒子は、現像スリーブ53aと感光体51表面との電位差によって、露光装置2により除電された画像部にのみ静電的に付着して可視像を形成する。
【0010】
このように形成された可視像は、転写ベルト4に担持された転写材に静電的に付着させられ、Y、C、M、Bk各色の可視像が転写材上で重なる事でフルカラー画像が形成される。
本発明の作像プロセスでは、特開平10−307454号公報に記載されているようなクリーナレスシステムが採用されている。すなわち専用のクリーナを設けず、転写残トナー粒子は帯電装置52において帯電促進粒子または感光体51との摩擦によって帯電極性を負に整えられ、その後感光体51上に放出されて、非画像部に放出されたトナー粒子は現像装置53に回収される。
本発明はもちろん様々な作像プロセスに適用することが可能であるが、本発明のようにクリーナレスシステムを採用した場合、専用のクリーナ及び廃トナー容器を省略することが出来るので、プロセスカートリッジの小型化に特に有利である。
【0011】
図3に示すように、本発明の作像ステーション5Y、5C、5M、5Bkは画像形成装置本体から脱着可能である。すなわち作像ステーション5Y、5C、5M、5Bkはプロセスカートリッジとしてそれぞれ一体に形成されているので、以後作像ステーション5をプロセスカートリッジ5として記す。
本発明のプロセスカートリッジ5は後述する機構により、図示せぬ操作パネルからの指示、または図示せぬカートリッジ脱着スイッチからの信号に応じて、自動的に画像形成装置1本体に対して脱着させられる。より詳しくは、プロセスカートリッジ5Y、5C、5M、5Bkを画像形成装置1本体に設けられた開口部100Y、100C、100M、100Bkに押し込み、プロセスカートリッジ5が所定長さだけ画像形成装置1本体から露出した状態で操作パネルから指示等すると、プロセスカートリッジ5が自動的に画像形成装置1内部に挿入されて画像形成可能な状態となる。逆に、プロセスカートリッジ5を画像形成装置1本体に入れた状態において操作パネルから指示等すると、プロセスカートリッジ5が画像形成装置1内部から外部へと自動的に排出され、上記所定の深さまで露出した状態で停止する。以後、説明の便宜のために、この「所定の深さまで露出した状態」を「装着準備状態」と記す。
【0012】
本発明においては、プロセスカートリッジ5が装着準備状態になってから経過した時間を画像形成装置1本体内部のコントローラが計測し、装着準備状態のまま所定時間を経過した場合には、再びプロセスカートリッジ5を画像形成装置1内部に収納する。これによって、露出したプロセスカートリッジ5に人間がぶつかる事などを防止する事ができる。なおプロセスカートリッジ5が画像形成装置1から露出した状態になってから経過した時間の計測は、後述するプロセスカートリッジ受け台101の最下部に重量センサを設置し、重量を検知する事で計測可能である。
【0013】
図4は本発明のプロセスカートリッジ5において作像要素の配置を示す図であり、(a)脱着時、(b)画像形成時を示す。
本発明のプロセスカートリッジ5は、画像形成装置1本体から露出させられた状態や搬送される状態では図4(a)に示すように感光体51及び帯電装置52が現像スリーブ53aの斜め上方に存在し、画像形成装置1本体の内部にて画像形成状態にある際には感光体51及び帯電装置52が現像スリーブ53aの上方に存在するように構成されている、配置の変形が可能なプロセスカートリッジである。以後、今後の説明の便宜のために、図4(a)の状態を「フォールディング状態」、図4(b)の状態を「展開状態」と記す。
以下、上記のような変形を可能とする構造について図5から図8を用いて説明する。
【0014】
図5(a)は「フォールディング状態」におけるプロセスカートリッジ5の外枠を記載した図であり、作像要素を点線で、作像要素を支持する外枠を実線で記載したものである。プロセスカートリッジ5は、感光体51、帯電装置52、現像スリーブ53a、ドクタブレード53bとを一体に支持する第一筐体54と、現像装置を支持する第二筐体50とを有する構造となっている。
第一筐体54は第二筐体50に支持されつつ第二筐体50に対して回動するように構成されている。この機構の詳細を図5(b)に示す。感光体51の回転軸の端部には図示せぬモータから感光体51に回転力を伝達するためのギア51aが設けられ、感光体51の回転を帯電装置52や現像スリーブ53aに伝達するためのギアは第一筐体54の内部に設けられている。現像スリーブ53aの回転軸の延長線上には第一筐体54を回転させるためのギア54aが現像スリーブ53aの回転軸とは独立して設けられており、ギア54aが回転することにより第一筐体54が回動するように構成されている。図5(c)に示すようにギア54aはさらにギア55aと噛みあっていて、ギア55aが回動することによって第一筐体54が第二筐体50に対して回動するように構成されている。また第一筐体54が回動する際にギア51aが通過する部分には切り欠き50aが設けられている。
【0015】
次に、画像形成装置1本体から取り外した際に感光体51を露出させないために設けられているシャッターについて説明する。図5(a)に示すように、感光体51は第一筐体54から一部露出しており、この感光体51の露出部分が外部からの光を受けることを防止するためにシャッター56が設けられている。シャッター56は柔軟な板であり、図5(a)に示すように、その一方の端はプロセスカートリッジ5の長手方向に向かって伸びる円柱型の部材55に固定されている。円柱型の部材55はギア55aと一体に構成されており、ギア55aが回転すると、シャッター56をその周囲に巻きつけつつ円柱型の部材55も一体に回転する。ここでシャッター56は図5(d)に示すようにその両端がレール50cによって支持されており、円柱型の部材55が回転するとシャッター56はレール50cに沿って移動する。
【0016】
さらに図6(a)に示すように、第二筐体50には開口部50bが設けられている。一方、シャッター56には掛止部材56aが設けられており、プロセスカートリッジ5がフォールディング状態にあるときには掛止部材56aが孔部50bの直上に存在するように調整されている。掛止部材56aはシャッター56が移動しないためのロックとして設けられている。すなわち図6(b)に示すように孔部50bからロック解除部材106が挿入されると、第二筐体50に対して図示せぬばねによって付勢されているロック部材50dがロック解除部材106に押されて移動し、この結果図6(c)に示すようにロック部材50dと掛止部材56aとの掛止が解除される。これによってシャッター56が移動可能となる。
【0017】
次に図7を用いて、プロセスカートリッジ5がフォールディング状態から展開状態へと移行する様子を説明する。図7(a)に示すようなフォールディング状態にあるプロセスカートリッジに対してギア55aを図示の方向(反時計回り)に回転させると、図7(b)に示すように円柱型の部材55がその周囲にシャッター56を巻きつけつつ回転し、シャッター56が第一筐体54の上方から退避する。このとき、ギア54aはギア55aから回転力を伝達されて時計回りに回転し、第一筐体54を回動させる。この結果、ギア55aが所定の角度だけ回転して静止すると、プロセスカートリッジ5は図7(c)に示すように展開状態となる。
逆に、ギア55aを逆回転させると、図7の(c)、(b)、(a)の順序でプロセスカートリッジ5は展開状態からフォールディング状態へと変形する。
【0018】
図8及び図9は、本発明のプロセスカートリッジ5のフォールディング状態と展開状態とを示す図である。
本発明のプロセスカートリッジ5は、図8に示すように、プロセスカートリッジ5上の任意の2点を結ぶ直線のうち最大の長さを有する直線の長さをLとしたとき、画像形成装置1本体からプロセスカートリッジ5が取り出されたフォールディング状態におけるL1の値が、画像形成装置1本体に装着されて画像形成を行なう状態におけるL2の値よりも小さくなる。図8(a)がフォールディング状態のプロセスカートリッジ5であり、図8(b)が展開状態のプロセスカートリッジ5である。
さらに本発明のプロセスカートリッジ5は、図9に示すように、長手方向外側から見た投影図形において投影図形上の任意の2点を結ぶ直線のうち最大の長さを有する直線の長さをMとしたとき、画像形成装置本体からプロセスカートリッジ5が取り出されたフォールディング状態におけるM1の値が、画像形成装置本体にプロセスカートリッジ5が装着されて画像形成を行なう状態におけるM2の値よりも小さくなる。図9(a)がフォールディング状態のプロセスカートリッジ5であり、図9(b)が展開状態のプロセスカートリッジ5である。
このようにカートリッジ5が変形する事によって、画像形成装置1本体へ装着されたときには各作像要素の相対位置が作像に適切な関係に保たれ、一方、画像形成装置本体から取り外されたときにはコンパクトに折りたたまれて簡素かつ輸送に適した形状となる。
【0019】
なお画像品質を維持するためには、現像装置53と感光体51との相対位置の確保は非常に重要である。相対位置が変化すると現像電界が弱くなり、この結果トナー濃度が低下するなどの不具合が起こる恐れがある。従って、繰り返しプロセスカートリッジ5を変形させても現像スリーブ53aと感光体51とが数百nmのギャップを保つために、本発明のように感光体51と現像装置53とを一体にして変形させることが望ましい。ただしもちろん、本発明は感光体51と現像装置53とを一体にしてプロセスカートリッジを変形させる構成には限られない。
また、経時にわたって帯電ムラを防止するためには、帯電装置52と感光体51との相対位置の確保(本発明の場合は所定の接触ニップの維持)は非常に重要である。相対位置が変化すると帯電ムラが発生する恐れがある。従って、繰り返しプロセスカートリッジ5を変形させても帯電ニップを維持するために、本発明のように感光体51と帯電装置52とを一体にして変形させることが望ましい。ただしもちろん、本発明は感光体51と帯電装置52とを一体にしてプロセスカートリッジを変形させる構成には限られない。
【0020】
図10はプロセスカートリッジ5の画像形成装置1への自動装着機構を説明する図であり、プロセスカートリッジ5の(a)側面図、(b)正面図(転写装置4側から見た図)である。
図10において、プロセスカートリッジ5はプロセスカートリッジ受け台101の上に戴置されている。またプロセスカートリッジ受け台101はレール105によって支持されており、レール105に沿って動くように構成されている。さらに、プロセスカートリッジ受け台101は部材102によって貫通されている。部材102とプロセスカートリッジ受け台101とはボルトとナットの関係になっており、ナットの回転を制限したままでボルトを回転させるとナットがボルトの軸方向に移動するのと同様な原理で、部材102が回転することによってプロセスカートリッジ受け台101をプロセスカートリッジの長手方向に移動させることが可能となっている。
【0021】
画像形成装置1本体にプロセスカートリッジ5を挿入すると、プロセスカートリッジ5はプロセスカートリッジ受け台101後端部に当接するところまでプロセスカートリッジ受け台101上を移動して停止する。これが装着準備状態である。
この装着準備状態で操作パネルからの指示等によって自動装着を支持すると、図示せぬモータから伝達される回転力によって部材102が回転を始め、プロセスカートリッジ受け台101を画像形成装置1内部に移動させる。プロセスカートリッジ5が内部に侵入すると、やがて部材102と同軸上に設けられたギア103がギア55aと噛み合い、これと同時にロック解除部材106がロック部材50dを押してシャッター56のロックを解除する。部材102がさらに回転を続けるとギア103から伝達された回転力によってギア55aが回転させられ、ギア55aが回転させられると上述の機構によってプロセスカートリッジ5がフォールディング状態から展開状態へと移行する。
【0022】
展開状態では、ギア51aが画像形成装置1本体側のギア105と噛み合い、帯電装置52や現像スリーブ53aが画像形成装置1本体側に設けられた電気的接点と電気的に接触してバイアス印加可能な状態となり、また感光体51が転写装置4と所定のニップをもって接触する。部材102は所定回数だけ回転したら回転を停止するように構成されており、プロセスカートリッジ5が展開状態になるのとほぼ同じタイミングで回転を停止する。
プロセスカートリッジ5を画像形成装置1本体から取り出す際には、部材102が逆方向に回転することによって逆の工程が行なわれ、プロセスカートリッジ5は装着準備状態となる。
プロセスカートリッジ5を脱着する場合、感光体11や転写装置4(または中間転写体)を傷つけずに脱着を行うためには、感光体11を転写装置4(または中間転写体)に接触させずに長手方向に移動させることが望ましい。そのためには転写装置4などと接触させずにプロセスカートリッジ5を長手方向に移動させる工程と、プロセスカートリッジ5を転写装置4などに接触させる工程とが必要となるが、本発明においては上記のような簡単な構成にてそのようなプロセスカートリッジ5の動きを達成している。
【0023】
[第2の実施の形態]
図11及び図12は本発明の第2実施形態を示す図であり、図12(a)はフォールディング状態、(b)は展開状態である。
本発明のプロセスカートリッジはほぼ第1実施形態のものと等しいが、ギア54aとギア55aとのギア比のみが異なっている。具体的には、図4に示した第1実施形態に比べて、ギア55aに対するギア54aの大きさが大きくなっている。このため、図12(b)に示すように第一筐体54が実施の形態1以上に展開し、感光体51の最下面が現像装置53よりも下方に到達する。このため、水平方向に用紙を搬送させる画像形成装置1においても本発明のプロセスカートリッジ5を展開させることが可能となっている。
【0024】
[第3実施形態]
図13は本発明の第3実施形態を示す図であり、(a)画像形成装置、(b)プロセスカートリッジの状態を示す図である。
本発明のプロセスカートリッジ5は第1実施形態のものと等しく、自動脱着の機構のみが異なっている。すなわち、図13(a)に示すように、プロセスカートリッジ5は自動脱着の際にはベルト状の搬送部材201の上を搬送されることによって、位置Aから位置Bへと搬送され、位置Bにて展開状態となる。
展開状態となる機構を以下説明する。図13(b)に示すように、位置Aから位置Bへとプロセスカートリッジ5が移動すると、ギア55aが、ベルト状の搬送部材201の駆動ローラ202の同軸上に一体に設けられたギア204と噛み合う。この噛み合いが生じると、実施の形態1においてギア103がギア55aと噛み合った場合と同じく、プロセスカートリッジ5はフォールディング状態から展開状態に変形する。
また、ベルト状の搬送部材201及びギア103等の位置を調整すれば、転写装置4側からプロセスカートリッジ5を装着するような形態も可能である。このような形態においては、転写装置4が退避することでプロセスカートリッジ挿入口が露出され、この挿入口にプロセスカートリッジ5を挿入し、転写装置4が画像形成位置に戻ったあとにプロセスカートリッジ5が変形する形態が望ましい。
【0025】
[第4実施形態]
図14は本発明の第4の実施の形態である。
本発明のプロセスカートリッジ5は第1実施形態のものと等しいが、第一筐体54と一体化されたレバー54bと、シャッター56と一体化されたレバー56bとが存在し、ギア103が存在しない。プロセスカートリッジ5の画像形成装置1本体への装着時には、ロック解除部材106によってシャッター56が移動可能となったあとにユーザーがレバー56bを操作してシャッターを開け、またユーザーがレバー54bを操作して第一筐体54を回動させて画像形成可能な状態とする。
【0026】
なお、本発明は以上の他にも、フォールディング状態にあるプロセスカートリッジを画像形成装置本体に挿入するまではユーザーが操作し、挿入後にプロセスカートリッジを展開状態にする部分を自動的に行なっても良い。
また、カラー画像形成装置に限らず、モノクロタイプの画像形成装置にも適用可能である。
【0027】
【発明の効果】
以上より明らかなように、本発明によれば、プロセスカートリッジを変形可能に構成しているので、画像形成におけるプロセスカートリッジの形状よりもコンパクトな形状でプロセスカートリッジを取り扱うことが出来、これにより搬送や収納能力に優れたプロセスカートリッジの提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図2】作像ステーションの説明図である。
【図3】画像形成装置から作像ステーションを取り外した状態を示す図である。
【図4】本発明のプロセスカートリッジにおける作像要素の配置を示す図であり、(a)フォールディング状態、(b)展開状態を示す図である。
【図5】プロセスカートリッジの変形構造を説明するための図であり、(a)側面図、(b)平面断面図、(c)斜視図、正面図である。
【図6】シャッターのロック機構を説明するための図であり、(a)側面図、(b)正面図である。
【図7】プロセスカートリッジの変形状態を示す図であり、(a)フォールディング状態の図、(b)移動状態の図、(c)展開状態の図である。
【図8】プロセスカートリッジ上の任意の2点を結ぶ直線のうち最大の長さを有する直線の長さを示す図であり、(a)フォールディング状態の図、(b)展開状態の図である。
【図9】プロセスカートリッジの側面から見た任意の2点のうち最大の長さを有する直線の長さを示す図であり、(a)フォールディング状態の図、(b)展開状態の図である。
【図10】プロセスカートリッジの画像形成装置への自動装着機構を示す図であり、プロセスカートリッジ5の(a)側面図、(b)正面図(転写装置4側から見た図)である。
【図11】本発明の第2実施形態の画像形成装置を示す概略図である。
【図12】本発明の第2実施形態のプロセスカートリッジにおける作像要素の配置を示す図であり、(a)フォールディング状態、(b)展開状態を示す図である。
【図13】本発明の第3実施形態を示す図であり、(a)画像形成装置、(b)プロセスカートリッジの状態を示す図である。
【図14】本発明の第4実施形態を示す図であり、(a)フォールディング状態の図、(b)移動状態の図、(c)展開状態の図である。
【図15】従来のプロセスカートリッジを示す図である。
【符号の説明】
1 画像形成装置
2 露光装置
3 定着装置
4 転写ベルト
5 作像ステーション/プロセスカートリッジ
50 第二筐体
50a 切り欠き
50b 孔部
50c レール
50d ロック部材
51 感光体(像担持体)
51a ギア
52 帯電装置
53 現像装置
53a 現像スリーブ
53b ドクタブレード
53c、53d 攪拌部材
54 第一筐体
54a ギア
55 部材
55a ギア
56 シャッター
56a 掛止部材
57 クリーニング装置
100 開口部
101 プロセスカートリッジ受け台
102 部材
103 ギア
105 レール
201 搬送部材
202 駆動ローラ
204 ギア[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a process cartridge and an image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a process cartridge has been known as a method that enables simple component replacement and maintenance. As a typical example of such a process cartridge, an image carrier such as a photoconductor is formed integrally with another member such as a developing device and a cleaning device so as to be detachable from the image forming apparatus main body. .
The advantage of the process cartridge is that maintenance can be performed simply by replacement by the user, and downtime can be reduced because there is no need to call a service person.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, on the other hand, in general, process cartridges often have a complicated form due to the positional relationship of each process element such as an image carrier, a developing device, and a charging device. Still have challenges in this regard.
For example, FIG. 15 shows an example of a conventional process cartridge (quoted from Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-56656). The developing
In addition, since the process cartridge has a complicated shape, it is difficult to store the process cartridge compactly in a limited area when delivering the process cartridge to a service center or a user. There was a disadvantage that the transportation cost was high due to the limited number.
[0004]
As a conventional example in which the state of the process cartridge changes between the state where the image forming apparatus is simply inserted and the state where the process cartridge is removed from the image forming apparatus, Japanese Patent Application Laid-Open No. A technique for releasing the toner cartridge is disclosed, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-335024 discloses a technique in which an old toner cartridge is deformed when the toner cartridge in the process cartridge is replaced. However, none of these conventional examples involve a great change in the shape of the process cartridge, and therefore cannot solve the above-mentioned problems.
In view of the above problems, it is an object of the present invention to reduce restrictions due to process conditions and the like on the shape of a process cartridge, and to enable the process cartridge to be compactly stored.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to an aspect of the present invention, there is provided a process cartridge accommodating an image forming element and being detachably mountable to an image forming apparatus. A process cartridge is characterized in that the arrangement of the image forming elements can be changed between a state and a state where the image forming element is removed from the image forming apparatus.
According to the second aspect of the present invention, when the length of the straight line having the maximum length among the straight lines connecting any two points of the process cartridge is L, the process cartridge is taken out of the image forming apparatus main body. 2. The process according to
According to a third aspect of the present invention, the process cartridge has an arrangement changing mechanism for changing the arrangement of the image forming elements, and the arrangement changing mechanism automatically operates when the process cartridge is mounted on the image forming apparatus main body. The process cartridge according to
According to a fourth aspect of the present invention, the image forming element includes an image carrier that supports the latent image, and a developing unit that visualizes the latent image supported by the image carrier. 4. The process cartridge according to
[0006]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an exposure device for exposing an image carrier, a transfer device for transferring a developed visible image on the image carrier, and fixing the transferred visible image. An image forming apparatus comprising: a fixing device for performing the image forming operation, wherein the image forming apparatus is capable of forming an image by inserting the process cartridge, wherein the process cartridge is the process cartridge according to
7. The image carrier according to claim 6, wherein the process cartridge deforming means acts on a process cartridge in which the transfer device and the image carrier are mounted in a non-contact manner to deform the shape of the process cartridge. The image forming apparatus according to
According to a seventh aspect of the present invention, the image forming apparatus has automatic mounting means for automatically mounting the process cartridge on the image forming apparatus, and the automatic mounting means and the process cartridge deforming means are linked. An image forming apparatus according to
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 shows an image forming apparatus of the present invention. In the
[0008]
FIG. 2 shows details of the image forming station. Since the structures of 5Y, 5C, 5M, and 5Bk are the same, the description will be made by taking the indices of Y, C, M, and Bk.
As shown in FIG. 2, the
At the time of image formation, the
[0009]
Next, a light beam corresponding to the image information is irradiated from the exposure device 2 (2Y, 2C, 2M, 2Bk in FIG. 1) toward the negatively charged
[0010]
The visible image thus formed is electrostatically attached to the transfer material carried on the
In the image forming process of the present invention, a cleanerless system as described in JP-A-10-307454 is employed. That is, without providing a dedicated cleaner, the transfer residual toner particles are adjusted to have a negative charge polarity by friction with the charge accelerating particles or the
Of course, the present invention can be applied to various image forming processes.However, when a cleaner-less system is adopted as in the present invention, a dedicated cleaner and a waste toner container can be omitted. This is particularly advantageous for miniaturization.
[0011]
As shown in FIG. 3, the
The
[0012]
In the present invention, a controller in the main body of the
[0013]
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing the arrangement of image forming elements in the
In the
Hereinafter, a structure that enables the above-described deformation will be described with reference to FIGS.
[0014]
FIG. 5A is a diagram illustrating an outer frame of the
The
[0015]
Next, a shutter provided so as not to expose the
[0016]
Further, as shown in FIG. 6A, the
[0017]
Next, how the
Conversely, when the
[0018]
FIGS. 8 and 9 are views showing the folded state and the expanded state of the
As shown in FIG. 8, when the length of a straight line having the maximum length among straight lines connecting arbitrary two points on the
Further, as shown in FIG. 9, the
When the
[0019]
In order to maintain the image quality, it is very important to secure the relative position between the developing
In order to prevent charging unevenness over time, it is very important to secure a relative position between the charging
[0020]
FIG. 10 is a view for explaining an automatic mounting mechanism of the
In FIG. 10, the
[0021]
When the
When the automatic mounting is supported by an instruction from the operation panel or the like in the mounting preparation state, the
[0022]
In the unfolded state, the
When removing the
When the
[0023]
[Second embodiment]
11 and 12 show a second embodiment of the present invention. FIG. 12A shows a folded state, and FIG. 12B shows an expanded state.
The process cartridge of the present invention is almost the same as that of the first embodiment, except for the gear ratio between the
[0024]
[Third embodiment]
FIG. 13 is a view showing a third embodiment of the present invention, in which (a) shows a state of an image forming apparatus and (b) shows a state of a process cartridge.
The
The mechanism in the unfolded state will be described below. As shown in FIG. 13B, when the
Further, by adjusting the positions of the belt-shaped conveying
[0025]
[Fourth embodiment]
FIG. 14 shows a fourth embodiment of the present invention.
The
[0026]
In addition to the above, the present invention may be operated by a user until the process cartridge in the folded state is inserted into the image forming apparatus main body, and may automatically perform a portion for expanding the process cartridge after the insertion. .
Further, the present invention is not limited to a color image forming apparatus, and is applicable to a monochrome type image forming apparatus.
[0027]
【The invention's effect】
As is apparent from the above, according to the present invention, since the process cartridge is configured to be deformable, it is possible to handle the process cartridge in a shape that is more compact than the shape of the process cartridge in image formation. It is possible to provide a process cartridge having excellent storage capacity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of an image forming station.
FIG. 3 is a diagram illustrating a state where an image forming station is removed from the image forming apparatus.
FIGS. 4A and 4B are diagrams illustrating an arrangement of image forming elements in the process cartridge of the present invention, wherein FIG. 4A is a diagram illustrating a folded state, and FIG.
FIGS. 5A and 5B are views for explaining a modified structure of the process cartridge, in which FIG. 5A is a side view, FIG. 5B is a cross-sectional plan view, FIG. 5C is a perspective view, and FIG.
FIGS. 6A and 6B are diagrams for explaining a lock mechanism of the shutter, in which FIG. 6A is a side view and FIG.
FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating a deformed state of the process cartridge, in which FIG. 7A is a diagram illustrating a folding state, FIG. 7B is a diagram illustrating a moving state, and FIG.
FIGS. 8A and 8B are diagrams showing the length of a straight line having the maximum length among straight lines connecting arbitrary two points on the process cartridge, wherein FIG. 8A is a diagram in a folded state, and FIG. .
9A and 9B are diagrams illustrating a length of a straight line having a maximum length among arbitrary two points viewed from the side of the process cartridge, wherein FIG. 9A is a diagram in a folded state, and FIG. 9B is a diagram in an expanded state. .
FIGS. 10A and 10B are diagrams illustrating an automatic mounting mechanism of the process cartridge to the image forming apparatus, in which FIG. 10A is a side view of the
FIG. 11 is a schematic diagram illustrating an image forming apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram illustrating an arrangement of image forming elements in a process cartridge according to a second embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating a (a) folded state and (b) an expanded state.
FIG. 13 is a diagram illustrating a third embodiment of the present invention, in which (a) illustrates an image forming apparatus and (b) illustrates a state of a process cartridge.
FIGS. 14A and 14B are diagrams showing a fourth embodiment of the present invention, in which FIG. 14A is a diagram of a folding state, FIG. 14B is a diagram of a moving state, and FIG.
FIG. 15 is a diagram illustrating a conventional process cartridge.
[Explanation of symbols]
1 Image forming apparatus
2 Exposure equipment
3 Fixing device
4 Transfer belt
5 Image forming station / process cartridge
50 Second case
50a cutout
50b hole
50c rail
50d lock member
51 Photoconductor (image carrier)
51a gear
52 Charging device
53 Developing device
53a developing sleeve
53b doctor blade
53c, 53d Stirring member
54 First case
54a gear
55 members
55a gear
56 shutters
56a Hanging member
57 Cleaning device
100 opening
101 Process cartridge holder
102 members
103 gear
105 rails
201 Conveying member
202 Drive roller
204 gear
Claims (7)
画像形成装置本体に装着されて画像形成を行なう状態と、画像形成装置から取り出された状態とで、作像要素の配置を変化させる事が可能である
事を特徴とするプロセスカートリッジ。In a process cartridge containing an image forming element and detachable from an image forming apparatus,
A process cartridge characterized in that the arrangement of image forming elements can be changed between a state in which an image is formed by being mounted on an image forming apparatus main body and a state in which the image forming element is removed from the image forming apparatus.
画像形成装置本体からプロセスカートリッジが取り出された状態におけるLが、画像形成装置本体にプロセスカートリッジが装着されて画像形成を行なう状態におけるLよりも小さくなるように、作像要素の配置を変化させる
事を特徴とする請求項1に記載のプロセスカートリッジ。When the length of the straight line having the maximum length among the straight lines connecting any two points of the process cartridge is L,
The arrangement of the image forming elements is changed so that L when the process cartridge is removed from the image forming apparatus main body is smaller than L when the process cartridge is mounted on the image forming apparatus main body and an image is formed. The process cartridge according to claim 1, wherein:
前記配置変化機構が、プロセスカートリッジの画像形成装置本体への装着時に自動的に作動させられる
事を特徴とする請求項1または2に記載のプロセスカートリッジ。The process cartridge has an arrangement changing mechanism for changing the arrangement of the image forming elements,
3. The process cartridge according to claim 1, wherein the arrangement changing mechanism is automatically activated when the process cartridge is mounted on the image forming apparatus main body.
前記プロセスカートリッジは像担持体と現像手段との相対位置を保ったまま配置を変化させる
事を特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のプロセスカートリッジ。The image forming element includes an image carrier that supports the latent image, and a developing unit that visualizes the latent image supported by the image carrier,
4. The process cartridge according to claim 1, wherein the position of the process cartridge is changed while maintaining a relative position between the image carrier and the developing unit.
プロセスカートリッジは、請求項1ないし4のいずれか一項に記載のプロセスカートリッジであり、
画像形成装置は、挿入された前記プロセスカートリッジに含まれる作像要素の配置を画像形成可能な配置に変化させるプロセスカートリッジ変形手段を有する事を特徴とする画像形成装置。An exposure device for exposing the image carrier, a transfer device for transferring a visible image on the developed image carrier, and a fixing device for fixing the transferred visible image, the process comprising: In an image forming apparatus capable of forming an image by inserting a cartridge,
The process cartridge is the process cartridge according to any one of claims 1 to 4,
The image forming apparatus includes a process cartridge deforming unit that changes an arrangement of an image forming element included in the inserted process cartridge to an arrangement capable of forming an image.
事を特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。The process cartridge deforming unit acts on a process cartridge in which the transfer device and the image carrier are mounted in a non-contact manner to deform the shape of the process cartridge, thereby bringing the image carrier into contact with the transfer device and causing a transfer nip. The image forming apparatus according to claim 5, wherein the image forming apparatus is a process cartridge deforming unit that forms the image forming apparatus.
事を特徴とする請求項5または6に記載の画像形成装置。6. The image forming apparatus according to claim 5, further comprising automatic mounting means for automatically mounting the process cartridge on the image forming apparatus, wherein the automatic mounting means and the process cartridge deforming means are linked. Or the image forming apparatus according to 6.
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