JP2009300859A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像ユニットと感光体ユニットのそれぞれの交換を容易に行うことができる画像形成装置を実現する。
【解決手段】画像形成装置１０において、トナー収容部３０と現像ユニット２の間に接続する蛇腹状パイプ３３を、その外側の面の方が内側の面よりも伸長可能に蛇腹を形成することによって、現像ユニット２を退避位置に移動させる際に、現像ユニット２の回動に基づき移動量が長くなる蛇腹状パイプ３３の外側の面を好適に伸長させて、その現像ユニット２の回動に蛇腹状パイプ３３を好適に追従させることで、その蛇腹状パイプ３３に関する不具合を生じさせずに、感光体ユニット１から現像ユニット２を離間させることを可能にして、各ユニットの交換を行うようにした。
【選択図】図４

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

従来、静電潜像が形成された感光体ドラムにトナーを付与することで、ドラム表面にトナー像を現像し、そのトナー像を転写ベルトを介して紙などの基材に転写した後に定着処理を施すことにより、印刷や複写などの画像形成を行う画像形成装置が知られている。

そして、トナー容器に収容されているトナーを現像ローラによって感光体ドラムに付与する現像ユニットと、感光体ドラムの表面に所望する画像の潜像を形成する感光体ユニットが一体となったプロセスカートリッジを備える画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
このように、現像ユニットと感光体ユニットとが一体となったプロセスカートリッジの場合、一方のユニットが寿命となり交換する際に、まだ使用可能な他方のユニットも交換しなければならなかった。
特開２００３−１６２１３５号公報

それに対して、現像ユニットと感光体ユニットとを別体にして、各ユニットを個々に交換可能とする場合、各ユニットの交換時に、現像ユニットの現像ローラの表面や、感光体ユニットの感光体ドラムの表面が損傷しないように、現像ローラと感光体ドラムとが接触し難いようにする必要がある。
しかしながら、近年の画像形成装置の小型化により、装置内のスペースが限られているため、現像ローラと感光体ドラムとが接触し難いように、現像ユニットと感光体ユニットとを離間させる退避動作には制約があった。

本発明の目的は、現像ユニットと感光体ユニットのそれぞれの交換を容易に行うことができる画像形成装置を提供することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
表面に静電潜像が形成される感光体を有する感光体ユニットと、前記感光体に現像剤を付着させて現像剤像を形成する現像ユニットと、を備える画像形成装置であって、
前記現像ユニットは、前記感光体ユニットから離間する退避位置に移動可能に備えられ、
前記現像ユニットには、前記現像剤が収容されている現像剤収容部から当該現像ユニットに前記現像剤を補給するための管状の補給路が接続されており、
前記補給路における前記感光体ユニットに面する内側の面より、当該補給路における外側の面の方が、伸長可能に構成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、
前記現像ユニットは、支持軸に軸支されており、その支持軸を中心に回動することによって、前記感光体ユニットから離間する退避位置に移動するように備えられていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
前記補給路は、蛇腹状のパイプからなり、そのパイプにおける前記内側の面の蛇腹のピッチより、前記外側の面の蛇腹のピッチの方が長く形成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の画像形成装置において、
前記補給路は、前記現像ユニットを前記感光体ユニットに近接させる方向に縮むように、前記現像ユニットに接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、画像形成装置において、現像剤収容部と現像ユニットの間に接続された補給路は、その補給路における感光体ユニットに面する内側の面より、補給路における外側の面の方が伸長可能に構成されているので、感光体ユニットから現像ユニットを離間して、現像ユニットを退避位置に移動させる際に、その現像ユニットの移動に基づきその移動量が長くなる補給路の外側の面を好適に伸長させることができる。
そして、この補給路の外側の面が伸長する変形によって、補給路は、現像ユニットの移動に好適に追従することができるので、その現像ユニットに接続されている補給路が現像ユニットから外れてしまったり、路給路が破損したりすることはなく、その後の現像剤の補給が困難になるようなトラブルを避けることができる。
よって、画像形成装置における感光体ユニットや現像ユニットを交換する際に、現像ユニットを退避位置に好適に移動させることができるとともに、その現像ユニットに接続されている補給路に関する不具合の発生を防ぐことができるので、感光体ユニットと現像ユニットのそれぞれの交換を容易に行うことが可能になる。

以下に、本発明を実施するための好ましい形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

図１は、画像形成装置１０を示す概略構成図である。
画像形成装置１０は、入力されたプリントデータ（画像データ）に基づいて、電子写真方式の画像形成を行う装置であり、例えば、タンデム型のカラーページプリンタである。

画像形成装置１０は、図１に示すように、画像形成部２０と、トナー収容部３０と、クリーニング部４０と、転写ベルト５０と、給紙部６０と、搬送部７０と、定着部８０等を備えて構成されている。
また、画像形成部２０は、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム２１を有する感光体ユニット１と、感光体ドラム２１にトナー（現像剤）を付着させてトナー画像（現像剤像）を形成する現像ユニット２を備えている。

本実施形態の画像形成部２０は、最大４色（イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ））の画像を形成する際に、それぞれ異なる色のトナーを充填可能な色毎の画像形成部２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋを備えている。

画像形成部２０Ｙは、例えば、感光体ドラム２１Ｙと、帯電装置２２Ｙと、クリーニング装置２７Ｙとを備える感光体ユニット１Ｙと、トナー搬送羽根２４Ｙと、現像ローラ２５Ｙとを備える現像ユニット２Ｙと、露光装置２３Ｙと、転写装置２６Ｙと、を備えて、イエロー（Ｙ）の画像を形成する。

具体的には、帯電装置２２Ｙにより帯電された感光体としての感光体ドラム２１Ｙに、露光装置２３Ｙからイエロー（Ｙ）の画像データに応じた光を照射して潜像画像を形成する。そして、現像ユニット２Ｙの現像ローラ２５Ｙは、潜像画像が形成された感光体ドラム２１Ｙの表面にイエロー（Ｙ）のトナーを付着させてトナー画像を現像する。現像ローラ２５Ｙによりトナーが付着された感光体ドラム２１Ｙは、転写装置２６Ｙが配置された転写ベルト５０部分に向けて一定速度で回転しながら転写ベルト５０の表面にイエロー（Ｙ）のトナー画像を転写する。転写ベルト５０にトナー画像が転写された後、クリーニング装置２７Ｙが、感光体ドラム２１Ｙの表面の残留電荷や残留トナー等を除去する。

画像形成部２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋは、画像形成部２０Ｙと同様の構成から成り、感光体ユニット１Ｍ、１Ｃ、１Ｋと、現像ユニット２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ等を備えており、感光体ドラム２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋの周囲にそれぞれ配置された帯電装置２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋ、露光装置２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋ、現像ユニット２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ、転写装置２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋ、クリーニング装置２７Ｍ、２７Ｃ、２７Ｋによって、それぞれマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナー画像を形成し、転写ベルト５０に転写する。

トナー収容部３０は、最大４色（イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ））の画像を形成するため、それぞれ現像ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋに補給すべき各色のトナーを収容する現像剤収容部としてのトナー収容部３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋを備えている。

トナー収容部３０Ｙは、図２、図３に示すように、例えば、イエロー（Ｙ）のトナーを収容するトナーカートリッジ３１Ｙと、トナーカートリッジ３１Ｙ内のトナーを現像ユニット２Ｙに向けて搬送するためのトナー補給装置３２Ｙ等を備えている。
このトナー補給装置３２Ｙには、図２、図３に示すように、現像ユニット２Ｙにイエロー（Ｙ）のトナーを補給するための補給路である蛇腹状パイプ３３Ｙの一端部が接続されており、そのパイプの他端部が現像ユニット２Ｙに接続されている。
トナー補給装置３２Ｙは、例えば、回転可能なスクリューローラ３４Ｙを備えており、このスクリューローラ３４Ｙの回転に応じて、トナーカートリッジ３１Ｙ内のトナーを、蛇腹状パイプ３３Ｙを通じて現像ユニット２Ｙに供給するようになっている。

現像ユニット２Ｙは、トナー収容部３０Ｙから補給されたイエロー（Ｙ）のトナーを一時的に収納する。
そして、現像ユニット２Ｙは、図２、図３に示すように、例えば、その内部に収納したトナーをトナー搬送羽根２４Ｙの回転によって現像ローラ２５Ｙに送給し、現像ローラ２５Ｙがそのトナーを感光体ドラム２１Ｙに付与するようになっている。
また、現像ユニット２Ｙは、支持軸２８Ｙを介して装置本体に軸支されている。この現像ユニット２Ｙは、その支持軸２８Ｙを支点に回動可能に備えられており、現像ユニット２Ｙの現像ローラ２５Ｙを感光体ユニット１Ｙの感光体ドラム２１Ｙに接触させるプリント動作位置と、感光体ドラム２１Ｙから現像ローラ２５Ｙを離間させる退避位置とに、その配置を切り替え可能になっている。
なお、支持軸２８Ｙは、現像ユニット２Ｙにおける感光体ユニット１Ｙ側に設けられている。

トナー収容部３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋは、トナー収容部３０Ｙと同様の構成から成り、各色（マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ））のトナーを収容するとともに、それぞれのトナーを現像ユニット２Ｍ、２Ｃ、２Ｋに補給する。
現像ユニット２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、現像ユニット２Ｙと同様の構成から成り、各色（マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ））のトナーをそれぞれ感光体ドラム２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋに付与する。

転写ベルト５０は、例えば、転写駆動ローラ５１、テンションローラ５２、従動ローラ５３に懸架され、回転可能に支持された半導電性エンドレスベルトであり、ローラの回転に伴って回転駆動される。
この転写ベルト５０は、転写装置２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋによって感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋに圧着される。これにより感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋの表面に現像された各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー画像が転写ベルト５０上に順次重ねて転写される。

給紙部６０は、画像形成装置１０に着脱可能な給紙トレイ６１を備えている。この給紙トレイ６１には、所定のサイズの用紙が収容されている。
また、給紙トレイ６１の上方には、給紙ローラ６２が備えられており、その給紙ローラ６２によって給紙トレイ６１に収容された用紙を最上部から一枚ずつ搬送部７０に向けて搬送する。

搬送部７０は、給紙トレイ６１から搬送された用紙を、複数の搬送ローラ７１の駆動によって、転写ベルト５０の転写駆動ローラ５１部分に相当する転写位置へと搬送する。
転写位置には、搬送された用紙を転写ベルト５０の表面に密接させる転写ローラ７２が備えられており、この転写位置を通過する用紙に、転写ベルト５０上のトナー画像が転写される。
なお、転写位置にて用紙に各トナー画像が転写された後、転写ベルト５０は、クリーニング部４０によって残留トナー等が除去される。

定着部８０は、例えば、ヒータを内蔵した定着ローラ８１と、定着ローラ８１に圧接される圧接ローラ８２等を備えている。この定着ローラ８１と圧接ローラ８２の表面には弾性体層が設けられており、互いに弾性変形しつつ密着可能になっている。
この定着部８０は、搬送部７０によって搬送された用紙を定着ローラ８１と圧接ローラ８２の間を通過させて加熱及び加圧することで、その用紙に転写されているトナー画像を熱定着させる。
なお、定着部８０において定着処理された用紙は、排紙ローラ９１によって排紙トレイ９０上に排出される。

次に、本発明に係る画像形成装置１０における感光体ユニット１に対する現像ユニット２の接離移動と、蛇腹状パイプ３３について説明する。

画像形成装置１０における感光体ユニット１や現像ユニット２は、いわゆる消耗品であるので、各ユニットが耐用限度を超えて寿命となった際には、それぞれ新たなユニットに交換することとなる。
そのユニット交換の際に、感光体ユニット１の感光体ドラム２１と、現像ユニット２の現像ローラ２５とが接触したままであると、使用可能なユニットのドラムやローラの表面を傷めてしまう恐れがあるので、感光体ユニット１から現像ユニット２を離間させ、現像ユニット２を退避位置に移動させるようになっている。
なお、感光体ユニット１の感光体ドラム２１は、その表面に形成されたトナー画像を転写ベルト５０に転写するために、転写ベルト５０に対して所定の配置を維持すべきユニットであるので、感光体ユニット１でなく現像ユニット２の配置を切り替え可能とすることが好ましく、現像ユニット２を移動可能とする構成にした。

但し、近年の画像形成装置の小型化により、装置内のスペースが限られているため、図１に示す画像形成装置１０のように、現像ユニット２から離れた位置にトナー収容部３０を配設しなければならないことがある。そのような制約がある場合、トナー収容部３０と現像ユニット２の間にチューブやパイプなどの管状の補給路を連結させて、トナーの補給を行うこととなる。
そして、この現像ユニット２に補給路が取り付けられた場合、現像ユニット２の配置の切り替えに伴う移動に、その補給路が好適に追従するようにしなれればならず、現像ユニット２の移動によって補給路が外れたり、破れたり、潰れたりして、その後のトナーの補給が困難になるような事態は避けなければならなかった。
そこで、本発明の画像形成装置１０においては、補給路として伸縮可能な蛇腹状パイプ３３を用い、トナー収容部３０と現像ユニット２とを連結する構成にした。

蛇腹状パイプ３３は、当該蛇腹状パイプ３３における感光体ユニット１に面する内側の面より、当該蛇腹状パイプ３３における外側の面の方が伸長可能に構成されている蛇腹状のパイプである。
具体的には、この蛇腹状パイプ３３における蛇腹は、図４、図５に示すように、当該蛇腹状パイプ３３における内側の面の蛇腹のピッチより、外側の面の蛇腹のピッチの方が長く形成されており、その蛇腹ピッチが長い外側の面の方が内側の面より伸長可能になっている。

なお、蛇腹状パイプ３３の内側の面とは、蛇腹状パイプ３３が現像ユニット２に取り付けられた状態において、感光体ユニット１側となる面であり、蛇腹状パイプ３３の外側の面とは、蛇腹状パイプ３３が現像ユニット２に取り付けられた状態において、感光体ユニット１の反対側となる面である。
また、蛇腹状パイプ３３の内側の面は、蛇腹状パイプ３３が現像ユニット２に取り付けられた状態において、その現像ユニット２の支持軸２８側となる面であって、蛇腹状パイプ３３の外側の面よりも支持軸２８との距離が近い面でもある。つまり、蛇腹状パイプ３３の外側の面は、蛇腹状パイプ３３の内側の面よりも、支持軸２８を軸心にする回動の外側となる。そして、支持軸２８を軸心にする現像ユニット２の回動に伴い、蛇腹状パイプ３３の外側の面は、内側の面よりも回動半径の長い回動を行うようになっている。

図４は、画像形成装置１０における画像形成部２０のプリント動作状態を示している。
図４に示すように、プリント動作状態では、現像ユニット２は、支持軸２８を軸心に図中時計回りに回動されて、感光体ユニット１の感光体ドラム２１に現像ユニット２の現像ローラ２５を接触させた配置に切り替えられている。
そして、このプリント動作状態の配置において、現像ユニット２が感光体ユニット１の感光体ドラム２１にトナーを付与することができるようになっている。

特に、プリント動作状態の配置において、蛇腹状パイプ３３は、最も収縮した状態から僅かに伸ばされた状態でトナー収容部３０と現像ユニット２の間に連結されて取り付けられており、この蛇腹状パイプ３３は、現像ユニット２を感光体ユニット１に近接させる方向に縮むように、現像ユニット２に接続されている。
つまり、トナー収容部３０と現像ユニット２の間に取り付けられた蛇腹状パイプ３３が収縮することで、現像ユニット２がトナー収容部３０側に引き付けられて、その現像ユニット２が感光体ユニット１に近接するように付勢されるようになっている。
このように、蛇腹状パイプ３３が収縮することによって、現像ユニット２が感光体ユニット１に付勢されるように近接されるので、現像ユニット２の現像ローラ２５を感光体ユニット１の感光体ドラム２１に好適に接触させるようにすることができ、プリント動作状態における現像ユニット２の配置を良好に維持することが可能になる。

これに対し、図５は、画像形成装置１０における画像形成部２０の待機状態を示している。
図５に示すように、各ユニットの交換時などにおいて、現像ユニット２は、支持軸２８を軸心に図中反時計回りに回動されて、現像ユニット２は感光体ユニット１から離間した退避状態の配置（退避位置）に切り替えられる。

この現像ユニット２を退避位置に配置させた状態において、蛇腹状パイプ３３は、プリント動作状態よりも更に伸ばされた状態でトナー収容部３０と現像ユニット２の間に連結されている。
特に、現像ユニット２は、支持軸２８を軸心に回動し、感光体ユニット１から離間するように移動しているため、現像ユニット２における感光体ユニット１から離れた箇所であって、現像ユニット２における支持軸２８から離れた箇所の方がその移動量が長くなる。
つまり、現像ユニット２に接続されている蛇腹状パイプ３３における感光体ユニット１側となる内側の面よりも外側の面の方が、支持軸２８を軸心にした回動半径が相対的に長いために、その円弧状の移動量が長くなるので、蛇腹状パイプ３３は、その外側の面を内側の面より伸長することによって、現像ユニット２の配置の切り替えに伴う移動に好適に追従するようになる。

このように、蛇腹状パイプ３３の外側の面の蛇腹ピッチを長くし、内側の面よりも伸長可能にすることによって、現像ユニット２を退避位置に移動させた際に、支持軸２８を軸心にした現像ユニット２の回動により、その移動量が長くなる蛇腹状パイプ３３の外側の面が好適に伸長することとなる。
そして、現像ユニット２の退避位置への移動に応じて、蛇腹状パイプ３３の外側の面の方が内側の面よりも伸長する変形によって、その現像ユニット２の回動に蛇腹状パイプ３３が好適に追従することができるので、その蛇腹状パイプ３３の接続や連結に不具合が生じることはない。

以上のように、この画像形成装置１０において、トナー収容部３０と現像ユニット２の間に取り付けられた蛇腹状パイプ３３は、その外側の面の方が内側の面よりも伸長するように蛇腹が形成されているので、感光体ユニット１から現像ユニット２を離間し、現像ユニット２を退避位置に移動させる際に、その現像ユニット２の回動に基づき移動量が長くなる蛇腹状パイプ３３の外側の面を好適に伸長させることができる。
そして、蛇腹状パイプ３３の外側の面が伸長する変形によって、蛇腹状パイプ３３は、現像ユニット２の回動に好適に追従することができるので、その現像ユニット２に接続されている蛇腹状パイプ３３が現像ユニット２から外れてしまったり、蛇腹状パイプ３３が破れたり、潰れたりすることはなく、その後のトナーの補給が困難になるようなトラブルを避けることができる。

よって、感光体ユニット１や現像ユニット２を交換する際に、現像ユニット２を退避位置に好適に移動させることができるとともに、その現像ユニット２に接続されている蛇腹状パイプ３３に関する不具合の発生を防ぐことができる。
従って、この画像形成装置１０は、感光体ユニット１と現像ユニット２のそれぞれの交換を容易に行うことが可能になる。

なお、以上の実施の形態においては、管状の補給路を蛇腹状パイプ３３としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、パイプの内側の面の素材より、その外側の面の素材を高伸長な樹脂などによって成形し、管状の補給路としてもよい。

また、画像形成装置１０において、ブラック（Ｋ）用の画像形成部２０Ｋの感光体ユニット１Ｋの交換頻度が高いので、画像形成部２０Ｋの現像ユニット２Ｋにトナーを補給する蛇腹状パイプ３３Ｋに対して、本発明の技術を適用することが特に好ましい。
また、画像形成装置は、カラープリンタであることに限らず、モノカラープリンタであってもよい。

また、画像形成装置は、タンデム型のカラーページプリンタであることに限らず、コピー機能などを有する複合機であってもよい。

また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

画像形成装置を示す概略構成図である。 トナー収容部と蛇腹パイプと現像ユニットを示す正面図である。 図２の矢印III方向からのトナー収容部と蛇腹パイプと現像ユニットを一部破断して示す側面図である。 感光体ユニットに現像ユニットを接触させたプリント動作状態を示す説明図である。 感光体ユニットから現像ユニットを離間させた退避状態を示す説明図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ） 感光体ユニット
２（２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ） 現像ユニット
２０（２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ） 画像形成部
２１（２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋ） 感光体ドラム（感光体）
２５（２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃ、２５Ｋ） 現像ローラ
２８（２８Ｙ、２８Ｍ、２８Ｃ、２８Ｋ） 支持軸
３０（３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋ） トナー収容部（現像剤収容部）
３３（３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋ） 蛇腹状パイプ（補給路）

Claims (4)

1. 表面に潜像が形成される感光体を有する感光体ユニットと、前記感光体に現像剤を付着させて現像剤像を形成する現像ユニットと、を備える画像形成装置であって、
   前記現像ユニットは、前記感光体ユニットから離間する退避位置に移動可能に備えられ、
   前記現像ユニットには、前記現像剤が収容されている現像剤収容部から当該現像ユニットに前記現像剤を補給するための補給路が接続されており、
   前記補給路における前記感光体ユニットに面する内側の面より、当該補給路における外側の面の方が、伸長可能に構成されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像ユニットは、所定の支持軸を中心に回動することによって、前記感光体ユニットから離間する退避位置に移動するように備えられていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記補給路は、蛇腹状のパイプからなり、そのパイプにおける前記内側の面の蛇腹のピッチより、前記外側の面の蛇腹のピッチの方が長く形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記補給路は、前記現像ユニットを前記感光体ユニットに近接させる方向に縮むように、前記現像ユニットに接続されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の画像形成装置。

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