JP2021051291A - カートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】像担持体と現像剤担持体とを容易に離間することが可能なカートリッジを提供する。【解決手段】画像形成装置の本体に着脱可能に設けられるカートリッジが、像担持体及び第1の部分を有し、前記カートリッジが前記本体から取り外される際に取り外し姿勢を取るように構成された第1のユニットと、現像剤担持体及び第2の部分を有し、第1のユニットに回転可能に結合された第2のユニットを備える。第2のユニットは、回転軸の周りに回転し、第1のユニットに対して、現像剤担持体が像担持体に当接する第1の位置と、現像剤担持体が像担持体から離間し、かつ第2の部分が第1の部分に当接する第2の位置との間を移動可能である。カートリッジが本体から取り外された状態で、第1のユニットが取り外し姿勢を取ったとき、第2のユニットの自重により、第2のユニットが第2の位置に位置する。【選択図】図1

Description

本発明は、カートリッジ及び画像形成装置に関する。
電子写真画像形成方式(電子写真プロセス)を用いたプリンタ等の画像形成装置では、記録材に画像が形成される際に、まず、感光ドラムが帯電ローラによって一様に帯電される。次に、帯電した感光ドラムが露光装置によって選択的に露光されることによって、感光ドラム上に静電潜像が形成される。また、感光ドラム上に形成された静電潜像は、現像装置によってトナーを用いてトナー像として現像される。そして、感光ドラム上に形成されたトナー像は、記録用紙やプラスチックシート等の記録材に転写され、記録材に転写されたトナー像は、定着ユニットによって加熱及び加圧されることで記録材に定着する。このようにして、記録材に画像が形成される。また、トナー像が記録材に転写された後に感光ドラム上に残留したトナーは、クリーニングブレードによって除去される。
このような画像形成装置では、一般的に、感光ドラムや帯電ローラや現像装置などのプロセス手段はメンテナンスを必要とする。近年、これらのプロセス手段のメンテナンスを容易に行うために、感光ドラムと帯電ローラとクリーニングブレードと現像装置とが一体としてカートリッジ化されている。一般的に、このようなプロセス手段を有するカートリッジはプロセスカートリッジと呼ばれる。このプロセスカートリッジは、画像形成装置の装置本体に対して着脱可能となっており、プロセスカートリッジを交換することで、プロセス手段を交換し、プロセス手段のメンテナンスを行うことができる。
このようなプロセスカートリッジの現像手段として、現像ローラを感光ドラムに対して接触させた状態で現像を行う接触現像方式がある。この接触現像方式では、画像形成中の現像ローラと感光ドラムは所定の接触圧を保持するために、現像ローラがプロセスカートリッジに設けられた付勢手段によって、感光ドラムに対して付勢された状態になっている。この方式の場合、現像ローラが感光ドラムに接触した状態で長時間使用されない場合において、現像ローラの弾性層が永久変形してしまうことがあり、これによって現像時に現像ローラ周期の濃度ムラが画像に発生する場合がある。この問題を解決するための構成として、画像形成動作が行われていない場合には、感光ドラムと現像ローラとを離間させる機構を設けたプロセスカートリッジが提案されている(特許文献1)。また、プロセスカートリッジを画像形成装置本体に装着することで、それまで離間されていた現像ローラが当接する機構を設けたプロセスカートリッジが提案されている(特許文献2)。
特開2001−337511号公報 特開2006−276190号公報
本発明は、上記従来技術をさらに発展させたものである。本発明の目的は、像担持体と現像剤担持体とを容易に離間することが可能なカートリッジを提供することである。
上記目的を達成するため、本発明に係るカートリッジは、
画像形成装置の本体に着脱可能に構成されるカートリッジであって、
像担持体及び第1の部分を有する第1のユニットと、
現像剤担持体及び第2の部分を有し、前記第1のユニットに結合された第2のユニットであって、前記現像剤担持体が前記像担持体に当接する第1の位置と、前記現像剤担持体が前記像担持体から離間し、かつ前記第2の部分が前記第1の部分に当接する第2の位置との間を、前記第1のユニットに対して移動可能に構成された第2のユニットと、
を有し、
前記カートリッジが前記本体から取り外され、かつ前記第1のユニットが、前記カートリッジが前記本体から取り外されるときと同じ姿勢を取ったとき、前記第2のユニットの自重により、前記第2のユニットが前記第2の位置に位置し、
前記第2のユニットが前記第2の位置に位置する場合、前記現像剤担持体が前記像担持体から離れる方向への前記第2のユニットの移動が、前記第2の部分が前記第1の部分に当接することで規制され、
前記回転軸に直交する方向において、前記回転軸と前記第2の部分の間の距離は、前記現像剤担持体の回転中心と前記回転軸の間の距離よりも、短いことを特徴とする。
本発明によれば、像担持体と現像剤担持体とを容易に離間することが可能なカートリッジを提供することができる。
実施例に係るプロセスカートリッジの側面図 実施例に係る電子写真画像形成装置の概略図 実施例に係るプロセスカートリッジの断面図 実施例に係るプロセスカートリッジの後方側及び裏側の全体斜視図 現像ユニットとドラムユニットの結合状態を示す概略図 現像ローラと感光ドラムとの離間状態及び当接状態を示す断面図 離間状態におけるプロセスカートリッジの側面図 軸受規制部と規制部の配置について説明する図
以下に図面を参照して本発明の実施形態を例示する。ただし、実施形態に記載されている構成部品の寸法や材質や形状やそれらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件などにより適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施形態に限定する趣旨ではない。
(実施例1)
<画像形成装置100の全体構成>
本実施例に係る電子写真画像形成装置100(以下、画像形成装置100)の全体構成について図2を用いて説明する。図2は、本実施例に係る画像形成装置100の概略図である。
本実施例において、プロセスカートリッジ1及びトナーカートリッジ13は、画像形成を行う画像形成装置100の装置本体(本体)100aに対して着脱可能である。画像形成装置100は、複数の画像形成部として、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を形成するための第1、第2、第3、第4の画像形成部SY、SM、SC、SKを有する。本実施例では、第1〜4の画像形成部SY〜SKの構成と動作は、形成する画像の色が異なることを除いて実質的に同じである。したがって、以下において、特に区別を必要としない場合は、添え字であるY〜Kを省略して総括的に説明する。
第1〜第4のプロセスカートリッジ1は水平方向に並んで配置されている。各プロセス
カートリッジ1は、第1のユニットであるドラムユニット4と第2のユニットである現像ユニット(現像剤容器)6を備える。ドラムユニット4は、現像剤像を担持する像担持体としての感光ドラム7と、感光ドラム7の表面を均一に帯電する帯電手段としての帯電ローラ8、及び、クリーニング手段としてのクリーニングブレード10を有する。各プロセスカートリッジ1は、感光ドラム7の回転軸方向に沿って、装置本体100aから取り外し可能である。ドラムユニット4は、プロセスカートリッジ1が装置本体100aから取り外される際に取り外し姿勢を取るように構成されている。現像ユニット6は、現像ローラ11と現像剤T(以下、トナー)を収容し、感光ドラム7上に静電潜像を現像する現像手段を有する。ドラムユニット4と現像ユニット6は、互いに回動可能に支持されている。なお、第1のプロセスカートリッジ1Yは現像ユニット6内にイエロー(Y)のトナーを収容している。同様に、第2のプロセスカートリッジ1Mはマゼンタ(M)、第3のプロセスカートリッジ1Cはシアン(C)、第4のプロセスカートリッジ1Kはブラック(K)のトナーを収容している。
プロセスカートリッジ1は、画像形成装置100に設けられた装着ガイド(不図示)、位置決め部材(不図示)などの装着手段を介して、装置本体100aに対して感光ドラム7の回転軸方向に着脱可能である。プロセスカートリッジ1は、ドラムユニット4と現像ユニット6が結合された状態で、装置本体100aに対して着脱可能である。つまり、ドラムユニット4と現像ユニット6は、装置本体100aに対して、一体的に着脱可能である。また、プロセスカートリッジ1の下方には静電潜像を形成するためのスキャナユニット12が配置されている。さらに、画像形成装置100においてプロセスカートリッジ1より後方側(プロセスカートリッジ1の着脱方向の下流側)に廃トナー搬送ユニット23が配置されている。
第1〜第4のトナーカートリッジ13は、各プロセスカートリッジ1に収容されるトナーの色と対応した順序で、プロセスカートリッジ1の下方にそれぞれ水平方向に並んで配置されている。すなわち、第1のトナーカートリッジ13Yはイエロー(Y)のトナーを収容している。同様に、第2のトナーカートリッジ13Mはマゼンタ(M)、第3のトナーカートリッジ13Cはシアン(C)、第4のトナーカートリッジ13Kはブラック(K)のトナーを収容している。そして、各トナーカートリッジ13は、同色のトナーを収容したプロセスカートリッジ1にトナーを補給する。
トナーカートリッジ13の補給動作は、装置本体100aに設けられた残量検知部(不図示)が、プロセスカートリッジ1内のトナー残量不足を検知した際に行われる。トナーカートリッジ13は、画像形成装置100に設けられた装着ガイド(不図示)、位置決め部材(不図示)などの装着手段を介して、画像形成装置100に着脱可能である。なお、プロセスカートリッジ1の詳細説明は後述する。
トナーカートリッジ13の下方には、第1〜第4のトナー搬送装置14が各トナーカートリッジ13に対応して配置される。各トナー搬送装置14は各トナーカートリッジ13から受け取ったトナーを鉛直方向上方に搬送し、各現像ユニット6にトナーを供給する。このように、供給容器であるトナーカートリッジ13から現像ユニット6内にトナーが供給される。
プロセスカートリッジ1の鉛直方向上方には、中間転写体としての中間転写ユニット19が設けられている。中間転写ユニット19は、一次転写部S1側を鉛直方向下方にして略水平に配置されている。各感光ドラム7に対向する中間転写ベルト18は、回転可能な無端状のベルトであり、複数の張架ローラに張架されている。中間転写ベルト18の内面には、一次転写部材である一次転写ローラ20が中間転写ベルト18を介して各感光ドラム7と一次転写部S1を形成する位置にそれぞれ配置されている。また、二次転写部材で
ある二次転写ローラ21は、中間転写ベルト18に接触し、中間転写ベルト18を介して対向側のローラと二次転写部S2を形成している。さらに、左右方向(中間転写ベルト18が張架される方向)において、二次転写部S2と反対側に中間転写ベルトクリーニングユニット22が配置されている。
中間転写ユニット19の鉛直方向上方には、定着ユニット25が配置されている。定着ユニット25は、加熱ユニット26と、加熱ユニット26に圧接する加圧ローラ27とを有する。また、装置本体100aの上面には、排出トレイ32が設けられており、排出トレイ32と中間転写ユニットとの間に廃トナー回収容器24が設けられている。さらに、装置本体100aの最下部には記録材3を収容するための給紙トレイ2が設けられている。
<画像形成プロセス>
次に、画像形成装置100における画像形成動作について、図2、及び図3を用いて説明する。図3は、本実施例に係るプロセスカートリッジの断面図である。画像形成時には、感光ドラム7は図3の矢印A方向に所定速度で回転駆動される。中間転写ベルト18は、矢印B方向(感光ドラム7の回転に順方向)に回転駆動される。
まず、感光ドラム7の表面が帯電ローラ8によって一様に帯電される。次に、スキャナユニット12から照射されたレーザー光によって感光ドラム7の表面が走査露光されることで、感光ドラム7上に画像情報(画像データ)に基づいた静電潜像が形成される。感光ドラム7上に形成された静電潜像は、現像ユニット6によってトナー像(現像剤像)として現像される。このとき、現像ユニット6は装置本体100aに設けられた現像加圧ユニット(不図示)によって加圧されている。そして、感光ドラム7上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ20によって中間転写ベルト18上に一次転写される。
例えば、フルカラー画像の形成時には、第1〜4の画像形成部SY〜SKにおいて上述したプロセスが順次に行われることで、中間転写ベルト18上に各色のトナー像が順次に重ね合わされる。一方、給紙トレイ2に収容されている記録材3は、所定の制御タイミングで給送され、中間転写ベルト18の移動と同期して二次転写部S2へと搬送される。そして、記録材3を介して中間転写ベルト18に当接している二次転写ローラ21によって、中間転写ベルト18上の4色トナー像は一括して記録材3上に二次転写される。
その後、トナー像が転写された記録材3は定着ユニット25に搬送される。定着ユニット25において記録材3が加熱及び加圧されることで記録材3にトナー像が定着する。その後、トナー像が定着された記録材3が排出トレイ32に搬送されることで画像形成動作が完了する。
また、一次転写工程後に感光ドラム7上に残留した一次転写残トナー(廃トナー)は、クリーニングブレード10によって除去される。二次転写工程後に中間転写ベルト18上に残留した二次転写残トナー(廃トナー)は、中間転写ベルトクリーニングユニット22によって除去される。クリーニングブレード10及び中間転写ベルトクリーニングユニット22によって除去された廃トナーは、装置本体100aに設けられた廃トナー搬送ユニット23によって搬送され、廃トナー回収容器24に蓄積される。なお、画像形成装置100は、所望の単独またはいくつか(全てではない)の画像形成部のみを用いて、単色又はマルチカラーの画像を形成することもできる。
<プロセスカートリッジ>
次に、本実施例に係る画像形成装置100に装着されるプロセスカートリッジ1の全体構成について図3及び図4を用いて説明する。図3は、本実施例に係るプロセスカートリ
ッジ1の断面図である。図4(A)は、後方側(プロセスカートリッジ1の着脱方向における下流側)から見たときのプロセスカートリッジ1の斜視図である。図4(B)は、裏側から見たときのプロセスカートリッジ1の斜視図である。
プロセスカートリッジ1は、ドラムユニット4及び現像ユニット6を有する。プロセスカートリッジ1は、一つのドラムユニット(感光体ユニット)4と、一つの現像ユニット6を有する。すなわち、プロセスカートリッジ1は、一つの感光ドラム7と一つの現像ローラ11とを有する。ドラムユニット4と現像ユニット6は回転支持ピン30を中心として、回動可能(移動可能)に結合される。従って、現像ユニット6は、ドラムユニット4に対して現像ユニット6の回転軸の周りに回転可能に結合される。現像ユニット6はドラムユニット4に対して分離不能に結合されている。装置本体100aからプロセスカートリッジ1が取り外された状態で、現像ユニット6はドラムユニット4に対して、現像ユニット6の回転軸の方向に移動することが規制されている。さらに、現像ユニット6はドラムユニット4に対して、現像ユニット6の回転軸の周りに回転することが許容されるが、現像ユニット6の回転軸に交差する方向に平行移動することが規制される。ドラムユニット4は、ドラムユニット4内の各種部材を支持するドラム枠体5を有する。また、ドラムユニット4は、感光ドラム7、帯電ローラ8、クリーニングブレード10、及び感光ドラム7の回転軸線方向に平行な方向に延びる廃トナースクリュー15を有する。感光ドラム7を回転可能に支持するドラム軸受33が、ドラムユニット4の長手両端に設けられている。ドラム軸受33は、感光ドラム7から廃トナースクリュー15に駆動を伝達するためのギア列を備える。換言すれば、ドラム枠体5の長手両端に一対のドラム軸受33が設けられており、ドラム枠体5は感光ドラム7を回転可能に支持する。
ドラムユニット4に設けられる帯電ローラ8は、感光ドラム7に向かって帯電ローラ加圧ばね36によって矢印C方向に付勢されている。帯電ローラ8は感光ドラム7に対して従動するように設けられ、感光ドラム7が画像形成時に矢印A方向に回転駆動されると、矢印D方向(感光ドラム7の回転に順方向)に回転する。
ドラムユニット4に設けられたクリーニングブレード10は、一次転写後に感光ドラム7の表面に残った転写残トナー(廃トナー)を除去するための弾性部材10aと、弾性部材10aを支持するための支持部材10bとから構成されている。クリーニングブレード10によって感光ドラム7の表面から除去された廃トナーは、クリーニングブレード10とドラム枠体5により形成される廃トナー収容室9に収容される。廃トナー収容室9に収容された廃トナーは、廃トナー収容室9内に設置される廃トナースクリュー15によって画像形成装置100の後方側(プロセスカートリッジ1の着脱方向の下流側)に向かって搬送される。搬送された廃トナーは、廃トナー排出部35から排出され、画像形成装置100の廃トナー搬送ユニット23へと受け渡される。
現像剤容器である現像ユニット6は、現像ユニット6内の各種部材を支持する現像枠体16を有する。現像枠体16は、現像ローラ(現像剤担持体)11及び供給ローラ17が内部に設けられた現像室16aと、トナーが収容され、撹拌部材29が内部に設けられたトナー収容室(現像剤収容室)16bとに分けられている。現像枠体16には現像ローラ11及び供給ローラ17が設けられており、現像ユニット6は現像装置とも呼ばれる。
現像室16aには、現像ローラ11、供給ローラ17及び現像ブレード28が設けられている。現像ローラ11は、トナーを担持しており、画像形成時に矢印E方向に回転し、感光ドラム7と接触することで感光ドラム7にトナーを搬送する。また、現像ローラ11は、その長手方向(回転軸線方向)の両端部において現像軸受34に設けられた軸受部(不図示)によって回転可能に支持されている。このように、軸受部材である現像軸受34は、現像ローラ11を回転可能に支持する。供給ローラ17は、現像ローラ11に接触し
、かつ、現像軸受に設けられた軸受部(不図示)によって回転可能に支持されている。供給ローラ17は、画像形成時に矢印F方向に回転する。層厚規制部材である現像ブレード28が、現像ローラ11の表面に当接するように配置されている。現像ブレード28は、現像ローラ11上に形成されるトナー層の厚みを規制する。
トナー収容室16bには、トナー収容室16b内に収容されたトナーTを撹拌するとともに、現像連通口16cを介して現像室16aへトナー収容室16b内のトナーを搬送するための撹拌部材(搬送部材)29が設けられている。撹拌部材29は、現像ローラ11の回転軸線方向に平行な回転軸29aと、撹拌シート29bとを有する。撹拌シート29bは、可撓性を有するシートである。撹拌シート29bの一端が回転軸29aに取り付けられ、撹拌シート29bの他端が自由端である。回転軸29aが回転して撹拌シート29bが矢印G方向に回転することで、撹拌シート29bによってトナーが撹拌される。
現像ユニット6は、現像室16aとトナー収容室16bとを連通する現像連通口16cを有する。本実施例では、現像ユニット6が通常使用される姿勢(使用時の姿勢)において、現像室16aは、トナー収容室16bの鉛直方向上方に位置している。撹拌部材29によって汲み上げられたトナー収容室16b内のトナーは、現像連通口16cを通って現像室16aに供給される。
更に、現像ユニット6には、トナー受入口40が設けられている。トナー受入口40は、現像ローラ11の回転軸線方向について、現像ユニット6の一端側に設けられている。本実施例では、プロセスカートリッジ1の着脱方向で、現像ユニット6の下流側にトナー受入口40が設けられている。トナー受入口40の上部には、受入口シール部材45と、前後方向に移動可能な受入口シャッタ41が配置されている。トナー受入口40は、プロセスカートリッジ1が画像形成装置100に装着されていない場合、受入口シャッタ41によって閉じられている。受入口シャッタ41は、プロセスカートリッジ1の着脱動作に連動し、画像形成装置100に付勢されて開く構成となっている。
現像ユニット6には、受入搬送路42が設けられており、受入搬送路42の内部には回転可能な搬送スクリュー(回転部材)43が配置されている。受入搬送路42は、トナーを受け入れるトナー受入口(受入口)40を有しており、トナー受入口40と受入搬送路42とが連通している。さらに、現像ユニット6の長手中央付近にはトナー収容室16bへトナーを供給するための収容室連通口44が設けられており、収容室連通口44は受入搬送路42とトナー収容室16bを連通している。受入搬送路42は、トナーを収容室連通口44に導くガイド部である。搬送スクリュー43は現像ローラ11や供給ローラ17の回転軸線方向と平行に延びている。搬送スクリュー43には、搬送フィン部(搬送部)が設けられている。搬送スクリュー43が回転することにより、トナー受入口40から受け入れたトナーが、受入搬送路42の中を、搬送フィン部によって収容室連通口44に搬送される。そして、トナー収容室16bに連通する収容室連通口44を介してトナー収容室16b内にトナーが供給される。
<当接離間動作>
次に、現像ローラ11と感光ドラム7との当接離間動作について図1、図5、図6を用いて詳細に説明する。図1(A)は、現像ローラ11と感光ドラム7とが離間した状態のプロセスカートリッジ1の側面図であり、図1(B)は、現像ローラ11と感光ドラム7とが当接した状態のプロセスカートリッジ1の側面図である。図5は、ドラムユニット4と現像ユニット6とを結合する状態を示す概略斜視図である。図6(A)は、現像ローラ11と感光ドラム7とが離間した状態を示す断面図であり、図6(B)は、現像ローラ11と感光ドラム7とが当接した状態を示す断面図である。図6(A)、図6(B)は、プロセスカートリッジ1の中央付近における断面図である。
図5に示すように、ドラム枠体5の長手一端に、一対の穴5a、5bが設けられ、ドラム枠体5の長手他端に穴5cが設けられている。一方、2つの現像軸受34の一方には、ドラム枠体5の一対の穴5a、5bに対応した回動穴(支持穴)34aが設けられ、2つの現像軸受34の他方には穴5cに対応した一対の回動穴(支持穴)34b、34cが設けられている。2つの回転支持ピン30のうちの一方が回動穴34a、穴5a、5bに嵌合し、2つの回転支持ピン30のうちの他方が回動穴34b、34c、穴5cに嵌合する。これにより、現像ユニット6はドラムユニット4に対して回転支持ピン30又は回動穴34a〜34cを中心に回動可能なように、ドラムユニット4に対して結合される。したがって、現像ユニット6は、ドラムユニット4に支持される。つまり、回転支持ピン30の中心軸は、現像ユニット6がドラムユニット4に対して回転するときの、回転軸と一致する。
また、図1(A)及び図1(B)に示すように、ドラム枠体5の長手一端には規制部5d(第1の部分)が設けられ、現像軸受34には規制部5dに対応した位置に軸受規制部34d(第2の部分)が設けられている。現像ユニット6の回転軸(回転支持ピン30の中心軸)に直交する方向において、規制部5dと軸受規制部34dは、現像ユニット6の回転軸から離れた位置に配置されている。規制部5d及び軸受規制部34dが互いに対向した状態において、規制部5dは凸形状であり、軸受規制部34dは平面形状である。したがって、規制部5dにおける軸受規制部34dとの対向面に凸部が設けられている。この構成に限らず、規制部5d及び軸受規制部34dが共に凸形状であってもよい。また、規制部5dが平面形状であり、軸受規制部34dが凸形状であってもよい。なお、図1、図6から理解されるように、現像ユニット6の回転軸(回転支持ピン30の中心軸)に直交する方向について、現像ユニット6の回転軸と規制部5dの間の距離は、現像ユニット6の回転軸と現像ローラ11の回転中心の間の距離よりも短い。同様に、現像ユニット6の回転軸と軸受規制部34dの間の距離は、現像ユニット6の回転軸と現像ローラ11の回転中心の間の距離よりも短い。したがって、規制部5dと軸受規制部34dを省スペースで配置できる。
本実施例においては、規制部5dをドラム枠体5の長手一端に設け、軸受規制部34dを2つの現像軸受34の一方に設けているが、この構成に限られない。例えば、規制部5dをドラム枠体5の長手中央に設け、軸受規制部34dを現像枠体16の長手中央に設けてもよい。例えば、2つの規制部5dの一方をドラム枠体5の長手両端の一方に設け、2つの規制部5dの他方をドラム枠体5の長手両端の他方に設けてもよい。例えば、2つの軸受規制部34dの一方を2つの現像軸受34の一方に設け、2つの軸受規制部34dの他方を2つの現像軸受34の他方に設けてもよい。
非画像形成時において、現像ユニット6の重心46に対する現像ユニット6の重量(自重)(図6(A)の矢印W方向)により回転支持ピン30まわりのモーメント(図6(A)の矢印N方向)が発生し、現像ローラ11と感光ドラム7とが離間する。そして、図1(A)に示すように、規制部5dと軸受規制部34dとが接触することにより、現像ローラ11と感光ドラム7とが離間している離間状態が維持される。以下、現像ローラ11と感光ドラム7とが離間している離間状態における現像ユニット6の位置を離間位置と呼ぶ。非画像形成時において、現像ユニット6の位置が離間位置に移動することで、現像ローラ11と感光ドラム7とが接触することによる現像ローラ11の表層の変形を抑止することができる。
また、装置本体100aの長手両端に加圧レバー101がそれぞれ設けられており、不図示の機構により、加圧レバー101は、加圧位置(図1(A)の位置S)と非加圧位置(図1(B)の位置T)とを移動可能である。一方、現像軸受34には、2つの加圧レバ
ー101に対応した位置に被押圧部34eがそれぞれ設けられている。
画像形成時には、図1(B)に示すように、加圧レバー101が加圧方向(矢印U方向)に移動し、現像軸受34の被押圧部34eに接触する。これにより、加圧レバー101が現像軸受34を付勢することで、現像ユニット6が回転支持ピン30を中心に図6(B)の矢印M方向に回転し、現像ローラ11と感光ドラム7とが接触する。以下、現像ローラ11と感光ドラム7とが当接している当接状態における現像ユニット6(現像ローラ11)の位置を当接位置と呼ぶ。画像形成が終了すると、加圧レバー101が退避方向(図1(A)及び図6(A)の矢印V方向)へと移動する。そして、現像ユニット6の自重(図6(A)の矢印W方向)による回転支持ピン30まわりのモーメント(図6(A)の矢印N方向)により、現像ユニット6が再び離間位置へと移動する。現像ユニット6が離間位置と当接位置にあるとき、被押圧部34eは鉛直方向で現像ユニット6の回転軸の上方に位置する。加圧レバー101の動作は、装置本体100aに備えられた制御部によって制御される。加圧レバー101の移動による、現像ローラ11の当接動作および離間動作は、感光ドラム7が回転した状態で行われることが好ましく、感光ドラム7および現像ローラ11が回転した状態で行われることがより好ましい。
ここで、現像ユニット6の重心位置及び重量は、現像ユニット6に収容されているトナーの量によって変化する。その為、現像ユニット6内のトナーの残量にかかわらず、現像ユニット6の自重によって発生したモーメントにより現像ユニット6が離間位置へと移動するように回転支持ピン30の位置を設定する。
ここで、図6(B)では、ドラムユニット4は画像形成動作が行われるときの姿勢を取っており、現像ユニット6は当接位置に位置する。一方、図6(A)では、ドラムユニット4の姿勢は図6(B)と同じであり、現像ユニット6が離間位置に位置する。後述するように、装置本体100aからプロセスカートリッジ1を取り外すときのドラムユニット4の姿勢(取り外し姿勢)と、画像形成動作が行われるときのドラムユニット4の姿勢は同じである。したがって、装置本体100aからプロセスカートリッジ1を取り外すときのドラムユニット4の姿勢は、図6(A)、図6(B)に示された姿勢と同じである。図6(A)に示されるように、鉛直方向において、感光ドラム7及び現像ローラ11は、現像ユニット6の回転軸(回転支持ピン30の中心軸)の上方に位置する。図6(A)に示されるように、本実施例においては、現像ユニット6の回転軸(回転支持ピン30の中心軸)は、現像ユニット6の重心46が、鉛直方向について現像ユニット6の回転軸の上方に位置するように配置される。また、現像ユニット6の回転軸は、現像ユニット6の重心46が、水平方向について感光ドラム7の反対側に位置するように配置される。また、図6(A)に示されるように、鉛直方向において、現像ユニット6の回転軸の上方に位置する現像ユニット6の領域が、現像ユニット6の回転軸の下方に位置する現像ユニット6の領域よりも大きい。さらに本実施例においては、鉛直方向において、現像ユニット6の回転軸の上方に位置する現像ユニット6の領域の重さは、現像ユニット6の回転軸の下方に位置する現像ユニット6の領域の重さよりも重い。このようにすることで、現像ユニット6は、自重によって安定して離間することができる。
<装置本体からのプロセスカートリッジの取り出し>
装置本体100aのドアを開けることで、プロセスカートリッジ1の取り出しが可能である。例えば、プロセスカートリッジ1の手前側に設けられた把手を把持し、感光ドラム7の軸方向にプロセスカートリッジ1を引き抜くことで、プロセスカートリッジ1を装置本体100aから取り出すことができる。
本実施例においては、プロセスカートリッジ1は、装置本体100aのドアを開けることで、ドラムユニット4は画像形成時の姿勢と同じ姿勢を保ったまま、感光ドラム7が中
間転写ベルト18から離間する位置まで移動する。そして、装置本体100aに対するプロセスカートリッジ1の着脱が許容される。つまり、装置本体100aからプロセスカートリッジ1を取り外すときのドラムユニット4の姿勢(取り外し姿勢)と、画像形成動作が行われるときのドラムユニット4の姿勢は同じである。したがって、以下、図1、図6を用いてプロセスカートリッジ1の取り外しについて説明するが、図1、図6に示されるドラムユニット4は取り外し姿勢を取っているものとして説明する。また、図1、図6における上下方向は、ドラムユニット4が取り外し姿勢を取っているときの鉛直方向と同じである。また、図1、図6の左右方向は、ドラムユニット4が取り外し姿勢を取っているときの水平方向と同じである。このとき、現像ユニット6の回転軸と、現像ユニット6の重心46の位置関係等は、上述の図6(A)を用いた説明の通りである。
加圧レバー101が退避方向(図1(A)及び図6(A)の矢印V方向)へと移動すると、現像ユニット6には、現像ユニット6の自重により回転支持ピン30まわりのモーメントが発生する。また、プロセスカートリッジ1を装置本体100aから取り出した状態においても同様に、現像ユニット6には、現像ユニット6の自重により回転支持ピン30まわりのモーメントが発生する。これにより、現像ローラ11と感光ドラム7とが離間し、かつ図1(A)に示すように規制部5dと軸受規制部34dとが接触するように、現像ユニット6が離間位置へと移動する。その為、プロセスカートリッジ1を長期間放置した場合であっても、現像ローラ11と感光ドラム7とが接触することによる、現像ローラ11の弾性層の永久変形を抑止することができる。
つまり、プロセスカートリッジ1は、ドラムユニット4が取り外し姿勢を取ったときに、現像ユニット6の自重によって、現像ユニット6が当接位置から離間位置に自動的に移動するように構成されている。なお、現像ユニット6は、自重のみによって当接位置から離間位置に移動する必要はない。例えば、プロセスカートリッジ1が、現像ユニット6が当接位置から離間位置に移動する方向に現像ユニット6を付勢する、付勢部材を有していてもよい。
プロセスカートリッジ1は、ドラムユニット4を取り外し姿勢としたときに、現像ユニット6の自重によって、現像ユニット6が当接位置から離間位置に自然に離間する。つまり、プロセスカートリッジ1が装置本体100aから取り外され、かつドラムユニット4が取り外し姿勢と同じ姿勢を取ったとき、現像ユニット6が離間位置に位置される。換言すれば、プロセスカートリッジ1が装置本体100aから取り外された状態で、ドラムユニット4が取り外し姿勢を取ったとき、現像ユニット6の自重により、現像ユニット6が離間位置に位置する。また、装置本体100aからのプロセスカートリッジ1の取り外しが許容されるときのドラムユニット4の姿勢は、現像ユニット6が自重で離間位置に位置するときのドラムユニット4の姿勢に含まれている。したがって、装置本体100aからプロセスカートリッジ1を取り外すときには、現像ユニット6は自然に離間位置に移動し、装置本体100aからプロセスカートリッジ1を取り外した後も、現像ユニット6は離間位置に位置し続ける。したがって、プロセスカートリッジ1を装置本体100aから取り外したときに、特別な操作をしなくても、現像ユニット6を離間位置に位置することができる。また、現像ユニット6を離間位置に維持するための離間部材を設ける必要がない。つまり、プロセスカートリッジ1が装置本体100aから取り外された状態で、現像ローラ11を感光ドラム7から容易に離間させることができる。
本実施例においては、図6(A)に示す姿勢から、現像ユニット6の回転軸を中心に、ドラムユニット4を第1の方向と、第1の方向の逆の第2の方向(時計回りと反時計回り)に回転させても、所定の範囲内で、現像ユニット6は離間位置に維持される。つまり、現像ユニット6の重心46は、現像ユニット6を離間位置に向けて付勢する位置を取り続ける。本実施例では、図6(A)に示す状態から、現像ユニット6の回転軸の周りについ
て、ドラムユニット4が時計回りに30°回転した場合と、反時計回りに30°回転した場合の両方で、現像ユニット6は離間位置にある。プロセスカートリッジ1を装置本体100aから取り外した状態でも、安定して現像ユニット6を離間位置に維持するためには、ドラムユニット4が両方向に10°回転した場合でも、現像ユニット6が離間位置に維持されることが好ましい。より好ましくは、上述のように、現像ユニット6の回転軸の周りについて、ドラムユニット4が両方向に30°回転した場合でも、現像ユニット6が離間位置に維持されることが好ましい。
部品の寸法等がばらついた状態においても、現像ユニット6が離間位置に移動したときに現像ローラ11と感光ドラム7とが確実に離間するように、規制部5d及び軸受規制部34dのそれぞれの位置が設定されている。ここで、現像軸受34には、現像ローラ11の軸受部(不図示)、回動穴34b、軸受規制部34dが設けられている。同一部品に現像ローラ11の軸受部、回動穴34b、軸受規制部34dを設けることで、複数部品に現像ローラ11の軸受部、回動穴34b、軸受規制部34dを設ける場合と比較して、部品寸法の変化による離間位置のばらつきを低減することが可能である。これにより、現像ローラ11と感光ドラム7とが確実に離間するためのドラムユニット4に対する現像ユニット6の必要移動量を小さく設定することができる。その為、当接位置と離間位置との間の距離を小さくすることで、ユーザーの操作性を向上することができる。また、図1、図5から理解されるように、本実施例では、現像ユニット6の回転軸方向について、回転支持ピン30の位置と、軸受規制部34dおよび規制部5dの位置は、重なっている。したがって、現像ユニット6の位置をより正確に規制することができる。また、図1(A)、図1(B)から理解されるように、現像ユニット6が離間位置と当接位置にあるときに、軸受規制部34dは鉛直方向で現像ユニット6の回転軸の下方に位置する。さらに、規制部5dは軸受規制部34dの下方に配置されている。これにより、規制部5dは安定して軸受規制部34dを支持できる。
ここで図8を用いて、軸受規制部34dと規制部5dの配置について、さらに詳しく説明する。図8は、軸受規制部34dと規制部5dの配置について説明する図である。図8は、現像ユニット6が離間位置に位置した状態を、現像ユニット6の回転軸に沿って見た図である。
図8に示すように、軸受規制部34dと規制部5dが接する点を接触点Pdとする。接触点Pdにおいて、軸受規制部34dと規制部5dに接する直線を直線(第1の直線)Ldとする。一方、接触点Pdと現像ユニット6の回転軸を通る直線を直線Lcとし、直線Lcに直交し、接触点Pdを通る直線を直線(第2の直線)Ltとする。軸受規制部34dは、現像ユニット6の回転軸を中心し、接触点Pdを通る円Rdに沿って移動可能である。直線Ltは、図8に示す状態における軸受規制部34dの移動方向と一致し、接触点Pdにおける円Rdの接線に一致する。軸受規制部34dを正確に位置決めするために、直線Ltと直線Ldとのなす角θは90°に近いことが好ましい。したがって、直線Ltと直線Ldのなす角θは、45°以上135°以下が好ましく、60°以上120°以下であることがより好ましい。本実施例において、直線Ltと直線Ldのなす角θは約75°である。
以上説明したように、第1のユニットであるドラムユニット4は、感光ドラム7及び第1の部分である規制部5dを有し、第2のユニットである現像ユニット6は、現像ローラ11及び第2の部分である軸受規制部34dを有する。現像ユニット6は、第1の位置と第2の位置との間を移動可能である。第1の位置は、現像ローラ11が感光ドラム7に当接しているときの現像ユニット6の位置である。第2の位置は、現像ローラ11が感光ドラム7から離間し、軸受規制部34dが規制部5dに当接しているときの現像ユニット6の位置である。所定の付勢力により、現像ユニット6が第1の位置から第2の位置に移動
する。これにより、現像ローラ11と感光ドラム7とが離間するため、プロセスカートリッジ1を長期間放置した場合であっても、現像ローラ11と感光ドラム7とが接触することが回避される。所定の付勢力は、現像ユニット6の自重による付勢力を含む。現像ユニット6が第2の位置に位置する場合、現像ローラ11が感光ドラム7から離れる方向への現像ユニット6の移動が、軸受規制部34dが規制部5dに当接することで規制される。これにより、プロセスカートリッジ1が装置本体100aから取り外された状態で、現像ローラ11と感光ドラム7とが離間した離間状態が維持され、現像ローラ11と感光ドラム7との間の距離を一定に保つことができる。
(実施例2)
次に、図7を用いて本発明に係る実施例2について説明する。図7は、現像ローラ11と感光ドラム7とが離間した状態におけるプロセスカートリッジ1の側面図である。実施例2においては、実施例1と異なる部分について詳細に説明する。特に改めて記載しない限りは、材質、形状、工程などは実施例1と同様である。実施例1のプロセスカートリッジ1と同一若しくは相当する機能、構成を有する要素については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
現像軸受34の長手一端にはボス34gが設けられ、ドラム枠体5の長手一端にはボス5gが設けられている。プロセスカートリッジ1は、付勢部である引張りバネ50を備える。引張りバネ50の一端がドラム枠体5のボス5g(第1の突起部)に取り付けられ、引張りバネ50の他端が現像軸受34に設けられたボス34g(第2の突起部)に取り付けられている。このように、ボス34gと5gに引張りバネ50が係合している。加圧レバー101が現像軸受34を付勢し(図1(B)及び図6(B))、現像ローラ11と感光ドラム7とが当接している当接状態では引張りバネ50が伸びている。加圧レバー101が退避方向へ移動すると(図1(B)及び図6(A))、引張りバネ50の復元力により、現像ユニット6には矢印R方向に付勢力が発生する。引張りバネ50から現像ユニット6に加わる付勢力及び実施例1で説明した現像ユニット6の自重(図6(A)の矢印W方向)により、ドラムユニット4に対して現像ユニット6を矢印N方向に回転させるモーメントが働く。これにより、現像ユニット6が離間位置に移動する。
実施例1と同様、プロセスカートリッジ1を装置本体100aから取り外した状態でプロセスカートリッジ1を長期間放置した場合においても、現像ローラ11と感光ドラム7が接触することによる、現像ローラ11の弾性層の永久変形を抑止することができる。
ここで、本実施例においては、引張りバネ50の付勢力と現像ユニット6の自重による回転支持ピン30まわりのモーメントの方向が現像ユニット6をドラムユニット4に対して矢印N方向へと移動させる方向としている。引張りバネ50の付勢力の方向(図7の矢印R方向)が鉛直方向の上方から下方に向かう方向(重力方向)と一致又は異なる場合であっても、引張りバネ50の付勢力による回転支持ピン30まわりのモーメントの方向は、図6(A)の矢印N方向である。
引張りバネ50の付勢力によるモーメントの方向と現像ユニット6の自重によるモーメントの方向とが同じであってもよい。また、現像ユニット6の自重によるモーメントの方向と引張りバネ50によるモーメントの方向とが異なってもよい。例えば、現像ユニット6がドラムユニット4の鉛直方向上方に位置する場合、現像ユニット6の自重による回転支持ピン30まわりのモーメントの方向が、図6(B)の矢印M方向になる可能性がある。本実施例では、回転支持ピン30まわりのモーメントの総和の方向が、図6(A)の矢印N方向となるように、引張りバネ50の付勢力の大きさが設定されている。これにより、例えば、現像ユニット6の自重によるモーメントの方向と引張りバネ50によるモーメントの方向とが相反する場合であっても、ドラムユニット4に対して現像ユニット6が図
7の矢印N方向に回転する。
実施例1と同様に、所定の付勢力により現像ユニット6が第1の位置から第2の位置に移動する。第1の位置は、現像ローラ11が感光ドラム7に当接しているときの現像ユニット6の位置である。第2の位置は、現像ローラ11が感光ドラム7から離間し、軸受規制部34dが規制部5dに当接しているときの現像ユニット6の位置である。現像ユニット6の自重によるモーメントの方向と引張りバネ50によるモーメントの方向とが相反する場合、所定の付勢力は、例えば、引張りバネ50から現像ユニット6に加わる付勢力である。現像ユニット6の自重によるモーメントの方向と引張りバネ50によるモーメントの方向とが一致する場合、所定の付勢力は、例えば、現像ユニット6の自重による付勢力及び引張りバネ50から現像ユニット6に加わる付勢力を含む。
プロセスカートリッジ1の長手一端に引張りバネ50を配置してもよいし、プロセスカートリッジ1の長手中央に引張りバネ50を配置してもよい。また、プロセスカートリッジ1の長手両端に2つの引張りバネ50のそれぞれを配置してもよい。
また、現像ローラ11を感光ドラム7から離間する方向に現像ユニット6をドラムユニット4に対して回転させるモーメントが発生する構成であれば、引張りバネに限らず、圧縮バネ、ねじりコイルバネを使用しても同様の効果を得ることができる。
また、上記の説明において、装置本体100aからプロセスカートリッジ1を取り外すときのドラムユニット4の姿勢(取り外し姿勢)と、画像形成動作が行われるときのドラムユニット4の姿勢は同じである。装置本体100aからプロセスカートリッジ1を取り外すときのドラムユニット4の姿勢(取り外し姿勢)と、画像形成動作が行われるときのドラムユニット4の姿勢が異なっていてもよい。この場合であっても、ドラムユニット4が取り外し姿勢を取ったときに、現像ユニット6の自重によって、現像ユニット6が離間位置に位置するものであればよい。
1…プロセスカートリッジ、4…ドラムユニット、5d…規制部、6…現像ユニット、7…感光ドラム、11…現像ローラ、34d…軸受規制部、100…画像形成装置、100a…装置本体

Claims (14)

  1. 画像形成装置の本体に着脱可能に構成されるカートリッジであって、
    像担持体及び第1の部分を有し、前記カートリッジが前記本体から取り外される際に取り外し姿勢を取るように構成された第1のユニットと、
    現像剤担持体及び第2の部分を有し、前記第1のユニットに回転可能に結合された第2のユニットであって、回転軸の周りに回転し、前記現像剤担持体が前記像担持体に当接する第1の位置と、前記現像剤担持体が前記像担持体から離間し、かつ前記第2の部分が前記第1の部分に当接する第2の位置との間を、前記第1のユニットに対して移動可能に構成された第2のユニットと、
    を有し、
    前記カートリッジが前記本体から取り外された状態で、前記第1のユニットが前記取り外し姿勢を取ったとき、前記第2のユニットの自重により、前記第2のユニットが前記第2の位置に位置し、
    前記第2のユニットが前記第2の位置に位置する場合、前記現像剤担持体が前記像担持体から離れる方向への前記第2のユニットの移動が、前記第2の部分が前記第1の部分に当接することで規制され、
    前記回転軸に直交する方向において、前記回転軸と前記第2の部分の間の距離は、前記現像剤担持体の回転中心と前記回転軸の間の距離よりも、短いことを特徴とするカートリッジ。
  2. 前記第1のユニットは、前記像担持体を回転可能に支持する枠体を有し、
    前記第1の部分は、前記枠体に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のカートリッジ。
  3. 前記第2のユニットは、前記現像剤担持体を回転可能に支持する軸受部材を有し、
    前記第2のユニットは、前記軸受部材に設けられた支持穴を中心に回動可能なように、前記第1のユニットに対して結合され、
    前記第2の部分は、前記軸受部材に設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載のカートリッジ。
  4. 前記カートリッジが前記本体から取り外され、かつ前記第1のユニットが前記取り外し姿勢を取った状態から、前記第1のユニットを、前記回転軸の周りに第1の方向に10°回転させたとき前記第2のユニットは前記第2の位置に位置し、かつ、前記第1の方向と反対の第2の方向に10°回転させたとき、前記第2のユニットは前記第2の位置に位置することを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載のカートリッジ。
  5. 前記カートリッジが前記本体から取り外された状態で、前記第1のユニットが前記取り外し姿勢を取ったとき、前記第2のユニットの重心は、鉛直方向において前記回転軸の上方に位置することを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載のカートリッジ。
  6. 前記カートリッジが前記本体から取り外された状態で、前記第1のユニットが前記取り外し姿勢を取ったとき、前記第2のユニットの前記重心は、前記像担持体の反対側に位置することを特徴とする請求項5に記載のカートリッジ。
  7. 前記カートリッジが前記本体から取り外された状態で、前記第1のユニットが前記取り外し姿勢を取ったとき、鉛直方向において、前記回転軸の上方に位置する前記第2のユニットの領域が、前記回転軸の下方に位置する前記第2のユニットの領域よりも大きいことを特徴とする請求項1から6の何れか一項に記載のカートリッジ。
  8. 前記回転軸に直交する方向において、前記第1の部分と前記第2の部分は、前記回転軸から離れた位置に配置されることを特徴とする請求項1から7の何れか一項に記載のカートリッジ。
  9. 前記第2の位置に位置した前記第2のユニットを前記回転軸の方向に見たとき、前記第1の部分と前記第2の部分が接触する接触点において、前記第1の部分と前記第2の部分に接する第1の直線と、前記回転軸と前記接触点を通る直線に直交し、前記接触点を通る第2の直線がなす角は、45°以上135°以下であることを特徴とする請求項1から8の何れか一項に記載のカートリッジ。
  10. 前記カートリッジが前記本体から取り外された状態で、前記第1のユニットが前記取り外し姿勢を取ったとき、鉛直方向において、前記現像剤担持体と前記像担持体は、前記回転軸の上方に位置することを特徴とする請求項1から9の何れか一項に記載のカートリッジ。
  11. 前記第2のユニットを付勢する付勢部をさらに備え、
    前記第2のユニットを前記第1の位置から前記第2の位置に移動させる力は、前記第2のユニットの自重と、前記付勢部から前記第2のユニットに加わる付勢力を含むことを特徴とする請求項1から10の何れか一項に記載のカートリッジ。
  12. 前記付勢部はバネであることを特徴とする請求項11に記載のカートリッジ。
  13. 前記像担持体の回転軸方向に沿って、前記本体から取り外し可能であることを特徴とする請求項1から12の何れか一項に記載のカートリッジ。
  14. 請求項1から13の何れか一項に記載のカートリッジを前記像担持体の回転軸方向に着脱可能に有する画像形成装置であって、
    前記像担持体に担持された現像剤像を記録材に転写する転写部を備えることを特徴とする画像形成装置。
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