JP2005156915A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 操作性に影響を出さずに、プロセスカートリッジの姿勢をしっかりと保持し、良質な画像を得るため。
【解決手段】 主に前ドアの開閉に連動するプロセスカートリッジ収納枠を備えた画像形成装置において、画像形成時にプロセスカートリッジのドラム軸以外の場所を、新たに設けたバネ付勢部品によって押さえつけることでプロセスカートリッジの姿勢をより安定化させる構成。
【選択図】 図１４

Description

本発明は、電子写真方式を用いる画像形成装置に関し、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関する。

画像形成装置には、像担持体である感光ドラムや感光ベルト上の表面に静電潜像を形成し、像担持体上の静電潜像を現像剤であるトナー等によって現像して可視像化し、現像された画像を転写装置により転写材上に転写して画像を担持させ、圧力や熱等を用いる定着装置によって転写材上のトナー画像を転写材上に定着させる構成の装置がある。さらに，複数色の画像(いわゆるカラー画像)を得るためには，複数の色の現像剤を使用することによって可能になる。原理的にイエロー・マゼンタ・シアン色の現像剤を用いれば，混色によってフルカラーの画像を得ることができる。また、前記三種類に加えてブラック色の現像剤を用いる事で、文書等出力頻度の高い白黒画像を形成する際にブラック色の現像剤のみを使用し、多色の現像材の消費を抑える事ができる。

カラー画像形成装置の構成として，前記現像剤を収納する現像装置を各色ごとに備え，それら複数の現像装置を直線または曲線上に並べ，各色の現像剤に対応した静電潜像を現像させる。紙やプラスチックシートなどの転写材上に最終画像として得るまでの，カラー画像形成装置内の複数色画像の重ね合わせ工程の方法として，直接転写方式と中間転写方式がある。

上記に示したカラー画像形成装置は、複数のプロセスカートリッジをそれぞれ独立して着脱可能である（特許文献１、図５参照）。そして、プロセスカートリッジはユーザーが画像形成装置内に配置したガイドに沿って所定の位置まで押し込む構成になっている。
特開２００３−２４１６１６

本発明は、従来の技術に対して、プロセスカートリッジの画像形成装置本体への装着性を更に改善したものである。

本発明の目的は、全てのプロセスカートリッジを装着する際に装着不良・動作不良・破壊の原因になり得ない単純かつ低コストな構成で、画像形成時にはプロセスカートリッジを安定的な位置と姿勢に保持し、良好な出力を得られる画像形成装置を提供することである。

像担持体を具備した複数のプロセスカートリッジを画像形成位置に確実に保持するため、揺動する1つのカートリッジ収納枠部材で保持し、着脱可能位置と画像形成位置の間を移動させる構成とし、
画像形成位置に限りプロセスカートリッジがカートリッジ収納枠部材ではなく突き当て部材によって保持されるようにすることで、プロセスカートリッジの姿勢を安定させるために配する(バネ付勢された)押し付け部材とプロセスカートリッジの相対位置を変化させる。

これによって、プロセスカートリッジは画像形成位置では押し付け部材によってバネ付勢され安定的な位置・姿勢を得ることが出来る。また、着脱可能位置では押し付け部材は退避している(機能しない)ことになるので、着脱等の負荷になることはない。

以上説明したように、本発明によれば、
カートリッジ収納枠部材にそれぞれのロック部材を動作させる形状、あるいはスイッチ部材を具備し、電子写真感光体を含むプロセスカートリッジを突き当て部材に押し付けるロック部材、ロック部材に付勢力を与える付勢ばね、ロック部材を待機位置に保持する為のロック補助部材により構成したプロセスカートリッジロック機構によりプロセスカートリッジを突き当て部材に確実に突き当て、感光ドラム中心位置を維持する。

その際に、プロセスカートリッジの（感光ドラムを中心とする回転方向も含む）安定的位置・姿勢を得るための付勢部材を別に配することで、より常に安定した出力画像を得られるので、従来の課題を解決することができる。

［画像形成装置の全体の説明］
まずカラー画像形成装置の全体構成について、図１３を参照して概略説明する。

図１３はカラー画像形成装置の一形態であるレーザープリンターの全体構成説明図である。

カラーレーザープリンターは図13に示すように、Y,M,C,Bk各色毎に一定速度で回転する像担持体21を具備するプロセスカートリッジ2Y,2M,2C,2Kをもつ画像形成部と画像形成部で現像され多重転写されたカラー画像を保持し給送部から給送された転写材Pに更に転写する中間転写体35とからなる。カラー画像を転写された転写材Pを定着部6へ搬送してカラー画像を転写材Pに定着し、排出ローラによって装置上面の排出部56へ排出するものである。尚上記４色のプロセスカートリッジ2はプリンター本体に対して個別に着脱可能に構成されている。

次に上記画像形成装置の各部の構成について本発明に関係する部分を順次詳細に説明する。

［像担持体］
像担持体（感光ドラム）21（21Y,21M,21C,21K）は現像器の容器24（24Y,24M,24C,24K）と一体的に構成され、このプロセスカートリッジ2（2Y,2M,2C,2K）はプリンター本体に対して着脱自在に支持され、像担持体21の寿命に合わせて容易にユニット交換可能であるよう構成されている。本実施例に係わる像担持体(感光ドラム)21はアルミシリンダーの外側に有機光導電体層を塗布して構成し、像担持体21の容器24に回転自在に支持されている。また図示後方の一方端に図示しない駆動モーターの駆動力を伝達することにより、像担持体21を画像形成動作に応じて図示反時計回りに回転させるようにしている。

［中間転写体］
中間転写体35はカラー画像形成動作時には各現像器2により可視化された像担持体21上のトナー画像を多重転写するため像担持体21の外周速度と同期して図示時計回りに回転する。像担持体21上に形成されたトナー画像は像担持体21に中間転写体35を挟んで対向位置に配置され、電圧を印加された一次転写ローラ34(34Y,34M,34C,34K)との接点である一次転写部T1(T1Y,T1M,T1C,T1K)で中間転写体35上に多重転写される。多重転写を受けた中間転写体35は二次転写部T2において電圧を印加された２次転写ローラ32によって転写材Pを挟み込み搬送することにより転写材Pに中間転写体35上の各色トナー像を同時多重転写する。

本実施例に係わる中間転写体(中間転写ベルト)35はシームレス樹脂ベルトで形成されていて、駆動ローラ31、２次転写対向ローラ32、テンションローラ33、ローラ39の4軸で張架され、テンションローラ33の両端をばねで荷重し、中間転写ベルト35の周長が本体内の温湿度や径時変化により変化しても、変化量を吸収できる構成になっている。

中間転写体35の内側の片側縁部全周には、ゴムで形成されたガイドリブ36が接着剤により貼り付けられている。そして、テンションローラ33の片側端部には、樹脂で形成したフランジが配置されていて、ガイドリブ36とフランジで中間転写体35の走行方向と直行する方向の動き(以下「寄り」という。)を規制している。

中間転写体35は本体に駆動ローラ31を支点とし支持され、駆動ローラ31の図示後方の一方端に図示しない駆動モーターの駆動力を伝達することにより、中間転写体31を画像形成動作に応じて図示時計回りに回転させるようにしている。

［転写部］
転写部は揺動可能な転写ローラ51からなる。転写ローラ51は金属軸を中抵抗発泡弾性体で巻いてあり、図示略上下方向に移動可能で且つ駆動を有す。転写材Pにカラー画像を転写するタイミングに合わせて転写ローラ51は図示しないカム部材により上方の位置、即ち転写材Pを介して中間転写体35に所定の圧で押しつけられる。この時同時に転写ローラ51にはバイアスが印加され中間転写体35上のトナー画像は転写材Pに転写される。ここで中間転写体35と転写ローラ51とは夫々駆動されているため、両者に挟まれた状態の転写材Pは転写工程が行われると同時に、図示左方向に所定の速度で搬送され、搬送ベルト52により次工程である定着器6にむけて搬送される。

［画像形成動作］
次に上記のように構成された装置によって画像形成を行う場合の動作について説明する。

先ず給紙ローラ41を回転して給紙カセット4内の転写材Pを一枚分離し、レジストローラ44へと搬送する。

一方像担持体21と中間転写体35とが各々所定の外周速度Ｖ （以下プロセス速度と呼ぶ）で図示矢印方向へ回転する。

帯電手段23によって表面を均一に帯電された像担持体21はレーザー10露光を受け画像形成を行う。

１：イエロー画像の形成
スキャナー部1Yによりイエロー画像のレーザー10Y照射を行い、像担持体21Y上にイエロー潜像を形成する。この潜像形成と同時にイエロー現像器22Ｙを駆動し像担持体21Y上の潜像にイエロートナーが付着するように像担持体21Yの帯電極性と同極性で略同電位の電圧を印加してイエロー現像を行う。同時に現像部の下流の第一転写位置T1Yで像担持体21上のイエロートナー像を中間転写体35の外周に一次転写する。この時中間転写体35には上記イエロートナーと逆特性の電圧を印加して一次転写を行う。

２：マゼンタ画像の形成
次いで中間転写体35の外周のイエロー画像の先端が一致するように、スキャナー部1Mによりマゼンタ画像のレーザー10M照射がスタートされイエローと同様にして像担持体21M上の潜像にマゼンタトナー像が現像され、像担持体21M上のマゼンタトナー像を第一転写位置T1Mで中間転写体35上に転写する。

３：シアン画像の形成
次いで中間転写体35の外周のイエロー及びマゼンタ画像の先端が一致するように、スキャナー部1Cによりシアン画像のレーザー10C照射がスタートされマゼンタ同様にして像担持体21C上の潜像にシアントナー像が現像され、像担持体21C上のシアントナー像を第一転写位置T1Cで中間転写体35上にイエロー、マゼンタの各トナー像に重ねて転写する。

４：ブラック画像の形成
次いで中間転写体35の外周のイエロー／マゼンタ／シアン画像の先端が一致するように、スキャナー部1Kによりブラック画像のレーザー10K照射がスタートされシアン同様にして像担持体21K上の潜像にブラックトナー像が現像され、像担持体21K上のブラックトナー像を第一転写位置T1Kで中間転写体35上に更に重ねて転写する。

以上イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で潜像形成及び現像及び中間転写体35へのトナー転写をそれぞれの1次転写位置T１Y，T１M,T１C,T１Kで行い、中間転写体35の表面にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種のトナーから成るフルカラーの画像を形成することになる。

ブラックトナーの中間転写体35への転写が終了する前に、即ち４色目のブラックトナーの一次転写を終えてフルカラー画像を形成した中間転写体35の画像先端が第二転写部T２へ到達する前に、先述のレジストローラ44で待機させておいた転写材Pをタイミングを合わせて搬送スタートさせる。上記４色の中間転写体35上への各色の画像形成時には下方に待機し中間転写体35とは非接触状態であった転写ローラ51を同時に上方へカム(図示せず)で移動させ転写材Pを中間転写体35の第二転写部T２で圧接すると同時に転写ローラ51にトナーと逆特性のバイアスを印加することで、中間転写体35上のフルカラー画像を転写材Pに一気に４色同時に転写する。第二転写部T２を経た転写材Pは中間転写体35から剥離され定着部6へ搬送されトナー定着を行った後に排出ローラ対53、54、55を介して本体上部の排出トレイ56上へ画像面を下向きにして排出され、画像形成動作を終了する。

次に本発明に関る構成について図１〜図１２を用いて詳述する。

図２は前ドアが開いた状態の断面図であり、図３は前ドアが閉じた状態の断面図であり、図４は前ドアが閉じた状態の構成図である。

図２に示すように、装置本体は前ドア7を有し、前ドア7内に収納する形で中間転写ベルトユニット3を有しており、装置の下方側に設けられた回転中心70回に対して時計方向に、前ドア7を開くことでプロセスカートリッジ2及び中間転写ベルトユニット3へのアクセスが可能となる。

各プロセスカートリッジ2(2Y,2M,2C,2K)は、左右側板側に設けられたカートリッジ収納枠部材8に収納可能であり、カートリッジ収納枠部材8は左右側板上方側に設けられた回転中心80に対して、回動自在に装置本体に取り付けられる。

前記、前ドア7とカートリッジ収納枠部材8は2本のリンク部材（第一のリンク71と第二のリンク72）により互いが結合されている。第一のリンク71はその一端側71ａが前ドア7と回動自在に連結されており、その他端側71ｂが第二のリンク72と回動自在に連結される。第二のリンク72はその一端側72ｂは上記第一のリンク71と、他端側72ａはカートリッジ収納枠部材8と回動自在に連結される。

図３、図４に示すように、画像形成時、前ドア7は閉じられており、各プロセスカートリッジ2はカートリッジ収納枠部材8に保持された状態で、装置本体内部に鉛直縦方向に収納される。カートリッジ収納枠部材8及びプロセスカートリッジ2はカートリッジ収納枠部材8の回転中心位置80と自重心位置等の関係から反時計回り方向への回転力を有しており、ロックレバー82及びロックバネ83により、カートリッジ収納枠部材8を上記回転力と反対方向に付勢することにより、カートリッジ収納枠部材8及びプロセスカートリッジ2が移動することを防止して、プロセスカートリッジ2の位置、姿勢を安定保持させる。このとき、プロセスカートリッジ2の像担持体21の軸受けが左右側板に配置した突き当て部材90(90Y,90M,90C,90K)に突き当たり位置が決まる構成になっている。

次に前ドア7を開ける場合を説明する。図5、図6は前ドアが開く途中の構成図である。

例えば、プロセスカートリッジ2交換のために、前ドア7を開けるとき、第一のリンク71はその一端71ａが前ドア7に引っ張られ、前ドア7開き方向へと移動する。一方、第二のリンク72は第一のリンク71との連結部72ｂが前ドア7開き方向に移動することにより、前ドア7開き方向に引っ張られようとするが、ロックレバー82がカートリッジ収納枠部材8の移動を妨げているため、カートリッジ収納枠部材8との連結部72ａが不動のまま、反時計方向に回転運動する。結果として、前ドア7を少しだけ開けた状態ではカートリッジ収納枠部材8及びプロセスカートリッジ2の位置、姿勢は画像形成位置に保持されたままとなる。このとき、像担持体21に駆動伝達するためのカップリングを退避させる離間機構が第二のリンク72の回転運動に連動して動作する。そして、第二のリンクの回転動作中に像担持体21に駆動を伝達するための本体側のカップリングを退避させることができる構成になっている。

さらに、前ドア7を開けた場合、第一のリンク71は前ドア7に引っ張られて、さらに前ドア7方向へと移動し、第二のリンク72は回転運動から前ドア7方向への移動へと変化する。第二のリンク72が前ドア7方向への移動に変わることにより、カートリッジ収納枠部材8との結合部72ａを引っ張る作用力が働き、カートリッジ収納枠部材8はロックレバー82の抗力に反して反時計方向へと回転する。このとき、像担持体21の本体側のカップリングは退避しているので抵抗なく前ドア7の開動作を続けることができる。前ドア7を開き切ったとき、カートリッジ収納枠部材8及びプロセスカートリッジ2は装置本体内部から飛び出た着脱可能位置で姿勢保持されており、ユーザーは容易にプロセスカートリッジ2の着脱ができる(図２)。

ここで、カップリング26の離間機構を説明すると、図７、図８(4色に対応するカップリング26の内1つを示す)に示すように、駆動伝達をカップリング26で行っている場合、本体側のカップリング26aを退避手段27により退避させることで駆動切断を任意に行うことが可能になる。退避手段27としては例えば互いに斜面を持った一対のカムを駆動切断／接続のタイミングで作動し、本体側のカップリング26aを軸方向に物理的に当接離間させることで実現できる。このとき、本体側のカップリング26aとプロセスカートリッジ2側のカップリング26bが同軸上、すなわちプロセスカートリッジ2が画像形成位置に固定されている状態でないとカップリング26が噛み合う事ができず動作不良になってしまう。

これまで前述してきたように、本発明では、像担持体21を具備した４つのプロセスカートリッジ2を１つのカートリッジ収納枠部材8で保持して、プロセスカートリッジ着脱可能位置と画像形成位置の2つの状態を保持できる構成になっている。さらに、図９に示すように、プロセスカートリッジ2が画像形成位置に収納された後でも、接点の付勢力等の外力が加わったり、駆動が伝達される画像形成動作中でもプロセスカートリッジ2が常に画像形成位置に固定(突き当て部材90に突き当たっている状態)できるように各プロセスカートリッジ2を押えるロック部材91(91Y,91M,91C,91K)と付勢バネ92(92Y,92M,92C,92K)をそれぞれ配置している。

図１０に示すように、像担持体21を具備した４つのプロセスカートリッジ2を鉛直縦方向に並べ１つのカートリッジ収納枠部材8で保持し、回転中心80を支点に遥動しているため、着脱位置から画像形成位置に至るまでの軌跡がそれぞれのプロセスカートリッジ2で異なっている。したがって、ロック部材91の稼動範囲もそれぞれ異なっている。このような構成で各プロセスカートリッジ2自身が対応するロック部材91を軌跡の中で動かしつつ画像形成位置に確実に収納するのは困難である。なぜなら、カートリッジ収納枠部材8の回転中心に近いほど侵入角度がきつくロック部材91の稼動範囲（角度）が大きくなり、プロセスカートリッジ2自身でロック機構9を動作させるとその反力が大きくなってしまうためである。

そこで、カートリッジ収納枠部材8にそれぞれのロック機構9を動作させる形状8ａ、あるいはスイッチ部材81ｂを具備することで課題を解決する。具体的に説明すると、ロック機構9の構成は図1に示す構成になっている。まず、プロセスカートリッジ2を突き当て部材90に押し付けるロック部材91、ロック部材91に付勢力を与える付勢ばね92、ロック部材91を待機位置に保持する為のロック補助部材93により構成されている。

動作としては、カートリッジ収納枠部材8が着脱位置にあるとき、ロック部材91は待機位置にロック補助部材93により保持されている(図１１)。次に、プロセスカートリッジ2をカートリッジ収納枠部材8に挿入し前ドア7を閉める。前ドア7を閉める動作に連動してカートリッジ収納枠部材8が画像形成位置に向けて遥動する。そして、プロセスカートリッジ2が突き当て部材90に突き当たるように、カートリッジ収納枠部材8に具備した部材あるいは形状81aがロック補助部材93を解除する(図１２)。すると、付勢ばね92の力でロック部材91が回転しプロセスカートリッジ2を引き込み突き当て部材90に突き当たる。すなわち画像形成位置に収納される。その状態で付勢ばね92により所定の力でプロセスカートリッジ2は確実に保持される(図１)〈詳細図としては図１３ａ，ｂ参照〉。

そして、前ドア7を開けるときには、カートリッジ収納枠部材8に収納されたプロセスカートリッジ2自身で対応するロック部材91を押し上げながら着脱位置まで飛び出してくる。そして、ロック部材91は所定の角度まで回転するとロック補助部材93により待機位置に保持される構成になっている。

また、プロセスカートリッジ2が装着されていないときには、カートリッジ収納枠部材8がロック部材91を押し上げ待機位置まで移動させる構成になっている。
更にここからは、図１３〜図１５で以下に示すように、本発明に最も関る構成を説明する。

既に述べたロック機構９の、単純にロックするという機能に加えて、プロセスカートリッジ２の位置・姿勢の安定を得て、同様に安定した出力画像の確保を本発明は実現する。

例として、図１３のように画像形成位置においてプロセスカートリッジ２の天面の一部を押さえ付けるような押し付け部材81を配する。これは押し付けバネ82によって付勢されており、カートリッジ収納枠部材８内で複数それぞれのプロセスカートリッジ２に対応する位置に構成する。プロセスカートリッジ２が着脱可能な位置にカートリッジ収納枠部材８がある場合、押し付け部材81のホームポジションがカートリッジ２の挿抜軌跡上に無い(機能しない)ようにすることで、カートリッジ２の挿抜の際には負荷になって操作性が悪くなるといった弊害が無いように工夫されている。

ただし、既に述べたようにカートリッジ収納枠部材８が画像形成位置に移動すると、プロセスカートリッジ２は突き当て部材90上に保持されるので カートリッジ収納枠部材８とプロセスカートリッジ２の相対位置関係は図１４・１５に示すように変化することになる。これにより、着脱位置では機能していな(非接触状態)かった押し付け部材81とプロセスカートリッジ２の相対位置関係が近付くこととなり結果として当接し、カートリッジを所定の方向に付勢できるようになる。
カートリッジ収納枠部材８には、もともとカートリッジ２の感光ドラム中心に対する回転方向の回り止め部80Sが用意されているが、これらの構成を加えることで確実にカートリッジ２と突き当たり、プロセスカートリッジ２の位置・姿勢を安定的に保持することができ、安定した良好な画像が得られ問題を解決する。

上記、実施例にて説明した構成は中間転写ベルトを用いた画像形成装置に限るものではなく、感光ベルト、転写ベルトを用いた画像形成装置に対しても同様に有効な構成である。

本発明の実施形でロック機構を示す構成図。 本発明の実施形で前ドアが開いた状態を示す断面図。 本発明の実施形で前ドアが閉じた状態(画像形成状態)を示す断面図。 本発明の実施形で前ドアと連動するリンクの構成を示した構成図。 本発明の実施形で前ドアが開く時のリンクの動きを示した構成図。 本発明の実施形で前ドアが開く時のリンクの動きを示した構成図。 カップリング接続状態を示す断面図。 カップリング離間状態を示す断面図。 本発明の実施形で画像形成状態を示す断面図。 本発明の実施形でカートリッジ収納枠部材とロック機構の動作範囲を示す断面図。 本発明の実施形でロック機構の待機状態を示す構成略図。 本発明の実施形でカートリッジ収納枠部材が画像形成位置に到達する直前のロック機構の状態を示す構成略図。 本発明の実施形でカートリッジ押し付け部材の配置例を示す構成図。 本発明の実施形でカートリッジとカートリッジ収納枠部材の位置関係を示した側面図。 本発明の実施形でカートリッジとカートリッジ収納枠部材の位置関係を示した斜視図。 画像形成装置の全体構成の概略を示す図。

符号の説明

２ プロセスカートリッジ
８カートリッジ収納枠部材
２１ 像担持体
８０ カートリッジ収納枠部材の回転中心
２６ カップリング
８０Ｓ カートリッジ回り止め部
２６ａ 本体側のカップリング
８１ カートリッジ押し付け部材
２６ｂ プロセスカートリッジ側のカップリング
８２ カートリッジ押し付けバネ
２７ 退避手段
９ ロック機構
３ 中間転写体ユニット
９０ 突き当て部材
７ 前ドア
９０ａ Y方向突き当て部
７０ 前ドアの回転中心
９０ｂ Z方向突き当て部
７１ 第一のリンク
９１ ロック部材
７１ａ 第一のリンクの一端側
９２ ロックバネ
７１ｂ 第一のリンクの他端側
９３ ロック補助部材
７２ 第二のリンク
７２ａ 第二のリンクの他端側
７２ｂ 第二のリンクの一端側
７３ インターロックスイッチ

Claims (5)

1. 着脱自在に装着される電子写真感光体を含む複数のプロセスカートリッジと、プロセスカートリッジ着脱のために開閉するドア、プロセスカートリッジを収納するためのカートリッジ収納枠部材、画像形成時にそれぞれのプロセスカートリッジを電子写真感光体位置に保持するロック機構を有する画像形成装置において、
   プロセスカートリッジのある部分（１ヶ所 又は 複数箇所）を付勢する押し付け手段を設けることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記押し付け手段は、カートリッジ収納枠部材に配することを特徴とする請求項１の画像形成装置。
3. 前記カートリッジ収納枠部材が、プロセスカートリッジが画像形成位置と着脱可能位置の2つの位置を移動可能であり、プロセスカートリッジが画像形成位置にある場合にはプロセスカートリッジ押し付け部材が機能（当接）し、着脱可能位置にある場合には前記押し付け部材がカートリッジ挿抜軌跡から退避することを特徴とする請求項１〜２の画像形成装置。
4. 前記押し付け手段は、バネを具備しバネ力により前記プロセスカートリッジを付勢することを特徴とする請求項１〜３の画像形成装置。
5. 前記押し付け手段は、複数のプロセスカートリッジのうち、全て あるいは 少なくとも１つ以上に対して設けられていることを特徴とする請求項１〜４の画像形成装置。
   

Images