JP2004117803A - 画像形成装置のプロセスカートリッジ構成 - Google Patents

Abstract

【課題】プロセスカートリッジ内のトナーの偏りを防止し、現像不良や廃トナー残量の誤検知を防止する等、カートリッジの姿勢の変化による不具合を防止するとともに、カートリッジ着脱時の操作性を向上させる。
【解決手段】プロセスカートリッジが画像形成装置本体から取り出された際も、装置本体内で駆動状態に位置決めされた時の姿勢のままで保持できるようにカートリッジに支持手段を設ける。
【選択図】　　　　図１

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、及び電子写真画像形成装置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）、フアクシミリ装置及びワードプロセッサ等が含まれる。
【０００２】
また、プロセスカートリッジとは、帯電手段、現像手段、クリーニング手段、中間転写体と、電子写真感光体等を一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。ここで前記プロセスカートリッジは、使用者自身によって装置本体に対する着脱を行うことができるから、装置本体のメンテナンスを容易に行うことができるものである。
【０００３】
【従来の技術】
従来、レーザービームプリンタ等の画像形成装置においては、レーザ光等によって感光ドラム（電子写真感光体ドラム）に描かれた潜像を現像せしめる現像装置と、現像されたトナー像をシート材に転写せしめる転写手段と、転写されたトナー像をシート材上に定着せしめる定着器とを備えたものが主流となっている。
【０００４】
上記現像装置としては、帯電手段、現像手段、クリーニング手段、感光ドラム、或いは中間転写体等を一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とするものが一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記カートリッジの着脱は、装置本体のメンテナンスやジャム処理時、あるいはカートリッジ交換時にユーザー自身で行うため、装置本体から取り出されたカートリッジはどのような姿勢で保持されるかわからない。特に小型の画像形成装置のカートリッジは非常に小さく、本体装着時の姿勢に対して逆に置かれたり、縦に置かれたりする可能性が高くなる。このような場合、例えば現像トナーの偏りにより現像不良が発生したり、それを回避するための馴らし運転が必要となる。
【０００６】
また廃トナーの残量検知がトナーの偏りにより不正確になるなどの問題が発生する。更に、再度カートリッジを装置本体に装着する際、装着方向が分かりづらくなったり、所定の位置以外を持った場合は一度持ち替えてから装着する必要があるなど、操作性が悪化するという問題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る第一の発明は、記録媒体に画像を形成するための電子写真画像形成装置において、少なくとも電子写真感光体ドラムか、前期感光体ドラム上に描かれた静電潜像を現像する現像手段か、或いは前期現像手段によって現像された画像を記録媒体に転写する転写手段を有し、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であって、当該プロセスカートリッジに、画像形成装置本体から取り出された際、画像形成装置本体内で動作時状態に位置決めされた姿勢と略同一姿勢で保持されるように支持する支持手段を設ける。
【０００８】
従って、プロセスカートリッジの姿勢を常に一定に保つことができ、トナーの偏りによる問題の発生を防止できる。又本発明によるプロセスカートリッジは、位置決め時、及び取り出し時の姿勢のまま保持されているため、再度装置本体に装着する際には、所定の姿勢で握手部を掴み易く、又挿入方向も認識し易くなるため、容易に装着することが可能となり、操作性、メンテナンス性及びジャム処理性に優れたプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供出来る。
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係る第二の発明は、記録媒体に画像を形成するための電子写真画像形成装置において、電子写真感光体ドラムと、中間転写体と、前記電子写真感光体ドラム上に静電潜像を形成し、前記静電潜像を現像して複数のトナー画像を、前記中間転写体上に順次転写し（一次転写）、前記中間転写体上に重ねられたトナー画像を、記録媒体に一括転写（二次転写）するカラー画像形成手段と、を有して、前記電子写真感光体ドラム部と前記中間転写体部は、記録媒体に画像を形成する電子写真画像形成装置の装置本体に着脱可能な、プロセスカートリッジであって、当該プロセスカートリッジに、画像形成装置本体から取り出された際、画像形成装置本体内で動作時状態に位置決めされた姿勢と略同一姿勢で保持されるように支持する支持手段を設ける。
【００１０】
従って、プロセスカートリッジの姿勢を常に一定に保つことができ、トナーの偏りによる問題の発生を防止できる。又本発明によるプロセスカートリッジは、位置決め時、及び取り出し時の姿勢のまま保持されているため、再度装置本体に装着する際には、所定の姿勢で握手部を掴み易く、又挿入方向も認識し易くなるため、容易に装着することが可能となり、操作性、メンテナンス性及びジャム処理性に優れたプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供出来る。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
図１は本発明を実施した電子写真画像形成装置で、４色フルカラーのレーザービームプリンタの概略構成を示す縦断面図である。
【００１２】
｛カラー画像形成装置の画像形成動作概略｝
中間転写ベルト５ａの回転と同期して感光体ドラム１を図１の矢印方向（反時計回り）に回転させ、この感光体ドラム１表面を帯電装置２によって均一に帯電するとともに、露光手段３によってイエロー画像の光照射を行い、感光体ドラム１上にイエローの静電潜像を形成する。この静電潜像形成と同時に現像装置４を駆動してイエローの現像器４Ｙを現像位置に配置し、感光体ドラム１上の静電潜像にイエロートナーが付着するように感光体ドラム１の帯電極性と同極性でほぼ同電位の電圧を印加して静電潜像にイエロートナーを付着させて現像する。その後、中間転写体５の押えローラ（１次転写ローラ）５ｊにトナーと逆極性の電圧を印加して感光体ドラム１上のイエローのトナー像を中間転写ベルト５ａ上に１次転写する。
【００１３】
上述のようにしてイエロートナー像の１次転写が終了すると、次の現像器が回転移動してきて、感光体ドラムに対向する現像位置に位置決めされ、イエローの場合と同様にしてマゼンダ、シアン、そしてブラックの各色について、静電潜像の形成、現像、１次転写を順次行い、中間転写ベルト５ａ上に４色のトナー像を重ね合わせる。
【００１４】
この間、２次転写ローラ１１は、中間転写ベルト５ａとは非接触状態にある。この時、クリーニングユニットとしての帯電ローラ５ｆも中間転写ベルト５ａとは非接触状態に位置する。
【００１５】
そして、中間転写ベルト５ａ上に４色のトナー像形成完了後、２次転写ローラ１１が中間転写ベルト５ａに圧接され（図１の状態）、更に中間転写ベルト５ａの回転と同期して、給送手段であるレジストローラ対７ｄ近辺の所定の位置で待機していた転写材Ｓが中間転写ベルト５ａと２次転写ローラ１１のニップ部に送り出される。
【００１６】
ここで、レジストローラ対７ｄの直後には転写材Ｓの先端を検知してレジストローラ対７ｄの回転駆動力を遮断し、転写材Ｓを所定の位置で待機させるレジセンサ１４が設けられている。
【００１７】
更に、２次転写ローラ１１にはトナーと逆極性の電圧が印加されており、中間転写ベルト５ａ上のトナー像は、一括して搬送されてきた転写材Ｓの表面に２次転写していく。
【００１８】
このようにして、２次転写された転写材Ｓは搬送ベルトユニット１２を経由して定着器８に至り、ここで複数色のトナー像の定着を行った後排紙ローラ対１３によって排紙ガイド１５に沿って搬送され、排出ローラ対９によってカラー画像形成装置Ａ上部の排紙トレー１０に排出され、画像形成を完了する。
【００１９】
一方、２次転写後にクリーニング用帯電ローラ５ｆが中間転写ベルト５ａに圧接され、中間転写ベルト上に残った残留トナーに転写時と逆の電荷を与える。
【００２０】
逆の電荷を付与された残留トナーは、感光体ドラム１に静電気的に付着され、その後感光体ドラム用のクリーニングブレード６により回収されるものである。回収された残留トナーは、廃トナーとして後述する搬送経路をたどり、廃トナーボックス１６に回収され蓄積される。
【００２１】
｛感光体ドラム、中間転写体一体構成プロセスカートリッジ｝
次に感光体ドラム、中間転写ベルト一体構成のプロセスカートリッジの構成について詳細に述べていく。
【００２２】
図２は本発明に係る図１のプロセスカートリッジ部分の概略構成を示す縦断面図を拡大したものである（装置前面から見て左側から見た図）。
【００２３】
図３は装置前面から見て反対側（右側）から見たプロセスカートリッジの縦断面図を示す。
【００２４】
図４は図３を矢印Ｂ方向より見た廃トナー搬送通路部での横断面図を示す。
【００２５】
図２〜図４に於いて、プロセスカートリッジユニット５は、中間転写ベルトユニット２１の投影上方面に感光体ドラムユニット２０を配置し、又中間転写ベルトユニット２１の装置前面から見て手前側には、一体構成で廃トナーボックス部１６を配置している。中間転写ベルトユニット２１のベルト駆動ローラ４０には、中間転写ベルト上の残留トナーに転写時と逆電荷を付与する為のクリーニング帯電ローラ部２３が設けられ、一体構成となっている。
【００２６】
感光体ドラムユニット２０には、感光体ドラム１が両端を回転自在に右側軸受け２０６と左側軸受２０２により保持され、右側端部のカップリング２４を介して装置本体から所定の回転駆動力が伝達されるようになっている（装置前面から見て）。
【００２７】
又、感光体ドラム１には帯電ローラ２が両端の軸受け２５を介して、圧縮ばね２６により所定の力で圧接され、従動回転するようになっている。
【００２８】
軸受け２５の少なくとも片方は導電性の部材で構成され、帯電ローラ２に所定の帯電バイアス電圧を印加する事により、感光体ドラム１表面を一様に帯電させるようになっている。尚、このような接触帯電方式の帯電装置に関しては特開昭６３−１４９６６９号公報に示されている。
【００２９】
更に、感光体ドラム１にはクリーニングブレード６が所定の位置に設けられ、前述の逆電荷を付与された中間転写ベルト上の残留トナーを感光体ドラム１上に回収し、感光体ドラム１上の残留トナーと共に掻き取るように構成されている。
【００３０】
更に、掻き取られた廃トナーはスクイシート２７により中間転写ベルト５ａ上への落下が阻止され、感光体ドラムフレーム２９の底部に溜まった廃トナーはスクリュー２８の回転により、装置前面から見て右側へ搬送されて行く（図４に於いて、矢印Ｃの方向）。
【００３１】
図４に於いて、スクリュー２８により廃トナーは、感光体ユニット２０の右側側面（装置前面から見て）に搬送され、廃トナー容器１６に滑り落ち蓄積されていく。蓄積された廃トナーは所定量になると図２に示すようにトナー残量検知手段４８により満タン検知される。
【００３２】
又、感光体ドラムユニット２０には画像形成装置本体に着脱する動作に連動して開閉するドラムシャッター１９も設けられている。
【００３３】
次に、中間転写ベルトユニット２１の構成について説明する。
【００３４】
中間転写ベルト５ａは握手部６１を含む中間転写体フレーム４５に、駆動ローラ４０と従動ローラ４１により懸回張設されている。
【００３５】
駆動ローラ４０は両端を回転自在に右側軸受け２０５と左側軸受け２０１により保持され、右側端部のカップリング４２を介して装置本体から所定の回転駆動力が伝達されるようになっている。
【００３６】
従動ローラ両端の軸受け４３には圧縮ばね４４が設けられ、中間転写ベルトと５ａに所定の張力を与えるようになっている。
【００３７】
中間転写ベルト５ａを挟んで、感光体ドラム１と対向する位置には、１次転写ローラ５ｊが設けられ、両端の軸受け４６を介して、圧縮ばね４７により所定の力で圧接され、従動回転するようになっている。
【００３８】
軸受け４６の少なくとも片方は導電性の部材で構成され、１次転写ローラ５ｊに所定の帯電バイアス電圧を印加する事により、感光体ドラム１表面上のトナーを中間転写体ベルト５ａ上に１次転写する。
【００３９】
又、中間転写ベルト駆動ローラ４０に対向する位置には、中間転写ベルト上の残留トナーに転写時と逆電荷を付与する為のクリーニング帯電ローラ部２３が設けられている。
【００４０】
クリーニング帯電ローラ５ｆは両端の軸受け５１を介して、圧縮ばね５２により所定の力で圧接され、従動回転するようになっている。
【００４１】
軸受け５１の少なくとも片方は導電性の部材で構成され、クリーニング帯電ローラ５ｆに転写時と逆の電圧を印加する事により、中間転写体ベルト５ａ上の残留トナーに転写時と逆の電荷を付与し、感光体ドラム１でドラム表面に静電気的に吸着回収され、前述したように廃トナーボックス１６に蓄積される。
【００４２】
ここで、本発明の特徴であるプロセスカートリッジ５のフレーム形状及び構成について詳細に説明する。
【００４３】
フレーム構成は大きく２つに分割される。
【００４４】
▲１▼感光体ドラムフレーム２９、感光体ドラム１、右側軸受け２０６、左側軸受け２０２、帯電ローラ２、クリーニングブレード６、スクリュー２８、ドラムシャッター１９を主要部品として構成される感光体ドラムユニット２０と
▲２▼廃トナー容器１６と一体構成をとる中間転写体フレーム４５に中間転写ベルト５ａを駆動ローラ４０と従動ローラ４１により懸回張設し、且つ感光体ドラム１と対向する中間転写ベルト内側には１次転写ローラ５ｊ、駆動ローラ４０にはクリーニング帯電ローラ５ｆも配置している中間転写ベルトユニット２１とに分かれる。
【００４５】
この２つのユニットは、感光体ドラムフレーム２９の左右両端に設けられた突起部が、中間転写体フレーム４５に設けられた位置決め穴に夫々挿入され、一方、感光体ドラムフレーム２９の幅方向中央に設けられたスナップフィット形式のフック部の爪が、中間転写体フレーム４５のロック穴に嵌められて連結されている。
【００４６】
ここで、中間転写フレーム４５には図２、図３、図６に示すような足部４９が設けてあり、プロセスカートリッジ５を画像形成装置本体外で保持する際、装置本体内で駆動状態にある時と略同一姿勢で安定して保持可能な構成となっている。
【００４７】
｛カートリッジの装置本体への位置決め方法｝
図５に於いて、プロセスカートリッジ５のカラー画像形成装置本体Ａへの着脱、及び所定位置への固定方法について説明する。
【００４８】
カラー画像形成装置本体Ａの上蓋６０を開くと、感光体ドラム軸受けを支持する支持部１０２に設けられた感光体ドラム１への回転駆動力伝達カップリングと、中間転ベルト駆動軸の軸受け部を支持する支持部１０３に設けられた、中間転写ベルト駆動ローラへの回転駆動力伝達カップリングが、軸方向へスライドして退避した状態となる（連結解除状態）。
【００４９】
カップリングの退避、連結機構については、特開平１１−１０９８３６号公報等に有るような方法があり、本実施例では省略する。
【００５０】
装置本体内側には感光体ドラム用ガイドレール１００、と中間転写体用ガイドレール１０１が段差γを設けて、両サイドに設けてある。
【００５１】
プロセスカートリッジ５の感光体ドラム右側軸受け２０６、左側軸受２０２を感光体ドラム用ガイドレール１００へ、中間転写ベルト駆動ローラの右側軸受け２０５、左側軸受け２０１と、左右サイドカバーに設けられた突起部２０３、２０４を中間転写体用ガイドレール１０１に夫々載せてスライドさせながら挿入していく。
【００５２】
最終的には、感光体ドラム右側軸受け２０６、左側軸受２０２は感光体ドラム軸受けを支持する支持部１０２に落ち込み、中間転写ベルト駆動ローラの右側軸受け２０５、左側軸受け２０１は中間転写ベルト駆動軸の軸受け部を支持する支持部１０３に落ち込み、左右サイドカバーに設けられた突起部２０３、２０４は位置決め溝１０４に夫々落ち込み、図５に示すようにねじりコイルばねにより夫々装置本体フレームの位置決めに押し付けられ固定される。
【００５３】
逆に、カートリッジを装置本体から取り出す際は、ガイドレール１００及び１０１に沿ってスライドさせて抜き出すため、装置本体内での位置決め姿勢と略同一な姿勢のまま取り出せ、又中間転写フレーム４５に設けた足部４９により上記位置決め姿勢のままで机上等の保管場所に保持することが出来る。
【００５４】
又、挿入時の初期、或いは取り出し時の後半では上記足部４９はプロセスカートリッジの軌跡を規制するガイドの効果も持っている。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、画像形成装置本体から取り出したプロセスカートリッジを、装置本体内に位置決めされた姿勢（駆動時の姿勢）と略同一な姿勢で保持できるため、例えば画像形成装置本体から取り出されたプロセスカートリッジが、図７に示す様な姿勢で保持され、まだ満タン状態には至っていない廃トナー量でトナー残量検知手段４８に廃トナーが付着してしまい、再度装置本体に装着した際に廃トナー残量を誤検知してしまうと言う様な問題を防止出来る。又現像トナーも備えたタイプのプロセスカートリッジにおいては、現像トナーの偏りによる現像不良等も防止することができる。
【００５６】
更に本発明によるプロセスカートリッジは、位置決め時、及び取り出し時の姿勢のまま保持されているため、再度装置本体に装着する際には、所定の姿勢で握手部を掴み易く、又挿入方向も認識し易くなるため、容易に装着することが可能となり、操作性、メンテナンス性及びジャム処理性に優れたプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供出来る。
【００５７】
従って、特に重要視される画像形成装置の信頼性及びユーザビリティの向上を実現することが出来るため、非常に有効な手段である．
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る電子写真方式のカラー画像形成装置の縦断面図
【図２】本発明の実施例に係るプロセスカートリッジの縦断面図
【図３】本発明の実施例に係るプロセスカートリッジの縦断面図
【図４】本発明の実施例に係るプロセスカートリッジの横断面図
【図５】本発明の実施例に係るプロセスカートリッジ着脱方法を示す図
【図６】本発明のプロセスカートリッジの支持手段を示す図
【図７】従来のプロセスカートリッジの問題を示す図
【符号の説明】
１　感光体ドラム
２　感光体ドラム帯電ローラ
３　露光手段
４　現像装置（現像ロータリー）
５　プロセスカートリッジ
５ａ　中間転写ベルト
５ｆ　クリーニング帯電ローラ
５ｊ　１次転写ローラ
６　クリーニングブレード
７ｄ　レジストローラ対
８　定着器
９　排出ローラ
１０　排紙トレー
１１　二次転写ローラ
１２　搬送ベルトユニット
１３　排紙ローラ対
１４　レジセンサ
１５　排紙ガイド
１６　廃トナーボックス
１９　ドラムシャッター
２０　感光体ドラムユニット
２１　中間転写ベルトユニット
２３　帯電ローラ部
２４　ドラムカップリング
２５　帯電ローラ軸受け
２６　帯電ローラバネ
２７　スクイシート
２８　スクリュー
２９　感光体ドラムフレーム
４０　ベルト駆動ローラ
４１　ベルト従動ローラ
４２　ベルト駆動カップリング
４３　ベルト従動ローラ軸受け
４４　ベルト従動ローラバネ
４５　中間転写体フレーム
４６　一次転写ローラ軸受け
４７　一次転写ローラバネ
４８　トナー残量検知手段
４９　足部
５１　クリーニングローラ軸受け
５２　クリーニングローラバネ
６０　上蓋
６１　握手部
１００　ドラム用ガイドレール
１０１　中間転写体用ガイド
１０２　ドラム支持部
１０３　中間転写ベルト支持部
１０４　突起部位置決め溝
２０１　ベルト駆動左側軸受け
２０２　ドラム左側軸受け
２０３、２０４　左右サイドカバー突起部
２０５　ベルト駆動右側軸受け
２０６　ドラム右側軸受け

Claims (6)

1. 記録媒体に画像を形成するための電子写真画像形成装置において、少なくとも電子写真感光体ドラムか、前期感光体ドラム上に描かれた静電潜像を現像する現像手段か、或いは前期現像手段によって現像された画像を記録媒体に転写する転写手段を有し、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であって、当該プロセスカートリッジに、画像形成装置本体から取り出された際、画像形成装置本体内で動作時状態に位置決めされた姿勢と略同一姿勢で保持されるように支持する支持手段を設けたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
2. 前期プロセスカートリッジが画像形成装置本体から取り出された際、画像形成装置本体内で動作時状態に位置決めされた姿勢と略同一姿勢で保持されるように設けた支持手段が、当該プロセスカートリッジ外装フレームの一部或いは当該フレームに設けた突起で構成されることを特徴とする請求項１に記載のプロセスカートリッジ。
3. 上記プロセスカートリッジを支持する突起が、プロセスカートリッジの画像形成装置本体への挿入時或いは取り出し時の軌跡を規制するガイドとなることを特徴とする請求項２に記載のプロセスカートリッジ。
4. 記録媒体に画像を形成するための電子写真画像形成装置において、電子写真感光体ドラムと、中間転写体と、前記電子写真感光体ドラム上に静電潜像を形成し、前記静電潜像を現像して複数のトナー画像を、前記中間転写体上に順次転写し（一次転写）、前記中間転写体上に重ねられたトナー画像を、記録媒体に一括転写（二次転写）するカラー画像形成手段と、を有して、前記電子写真感光体ドラム部と前記中間転写体部は、記録媒体に画像を形成する電子写真画像形成装置の装置本体に着脱可能な、プロセスカートリッジであって、当該プロセスカートリッジに、画像形成装置本体から取り出された際、画像形成装置本体内で動作時状態に位置決めされた姿勢と略同一姿勢で保持されるように支持する支持手段を設けたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
5. 前期プロセスカートリッジが画像形成装置本体から取り出された際、画像形成装置本体内で動作時状態に位置決めされた姿勢と略同一姿勢で保持されるように設けた支持手段が、当該プロセスカートリッジ外装フレームの一部或いは当該フレームに設けた突起で構成されることを特徴とする請求項３に記載のプロセスカートリッジ。
6. 上記プロセスカートリッジを支持する突起が、プロセスカートリッジの画像形成装置本体への挿入時或いは取り出し時の軌跡を規制するガイドとなることを特徴とする請求項５に記載のプロセスカートリッジ。

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