JP3596232B2

JP3596232B2 - 電子写真装置のプロセスユニット

Info

Publication number: JP3596232B2
Application number: JP11750797A
Authority: JP
Inventors: 秀明河合
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 1997-04-21
Filing date: 1997-04-21
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2017-04-21
Also published as: JPH10293518A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光体ユニットと現像器ユニットとの２つのユニットを用いて画像形成部を構成する電子写真式画像記録装置に関し、特に、感光体ユニットを現像器ユニットに組み合わせる機構と、感光体ドラムと現像ローラの軸の関係を良好に設定可能な手段とを設けた電子写真装置のプロセスユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子写真方式を用いた画像記録装置では、感光体ドラムおよび帯電器、現像器等を一体に構成したプロセスユニットが用いられており、前記ユニットを装置本体に対して着脱可能に設けている。そして、前記一体化したプロセスユニットにおいて、例えば、１万枚のコピー可能なユニットとして構成した場合には、その画像形成装置に設けたカウンターの計数値を用いてユニットの寿命を推定すること等により、ユニットの交換を指令する等の情報を出力させるようにしている。したがって、前述したようなユニットを使用する場合には、感光体ドラムや現像器等の寿命に個別に注意を払う必要がなく、装置本体の表示部にユニットの交換指令が出力された時に、そのプロセスユニットの交換を行うのみで、画像記録装置を使用することができる。
【０００３】
ところが、前記プロセスユニットに配置される感光体ドラムや現像器は消耗品であり、これ等の各部材が寿命に達すると、新しいユニットと交換されるが、前記感光体ドラムや現像器の寿命には大きな差がある。そして、これ等の寿命の異なる部材を一括して交換すると、いずれかの部材には無駄が生じることになる。そこで、感光体ドラムユニットと、現像器ユニットとを別体に構成しておき、それ等のユニットの個々の寿命に応じて、個別のユニット毎に交換するようにした装置も使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記２つのユニットを別個に交換可能に構成する場合には、それぞれのユニットには無駄が生じなくなる反面、用紙搬送路内で紙のジャム等が発生した場合には、前記２つのユニットを装置本体から外してジャム処理を行う必要があり、そのユニットの着脱作業が煩わしいという新たな問題が発生する。また、前記装置本体の画像形成部に、感光体ユニットと現像器ユニットとを組み合わせて配置する際に、感光体ユニットの感光体ドラムと現像器ユニットの現像ローラの相互の位置関係を正確に設定する必要がある。ところが、従来の２つのユニットを組み合わせて配置する場合では、各ユニットを本体フレームに対して装着する等の手段を用いていたために、それ等のユニットの相互の関係を設定する機構が複雑になる等の問題があった。さらに、前記２つのユニットを組み合わせた際に、感光体ユニットに設ける感光体ドラムと、現像器ユニットの現像ローラとの相互の位置決めが困難であり、前記２つの回転部材を正確に、しかも簡単に位置決め可能な手段の開発が要望されている。
【０００５】
本発明は、前述したような従来の装置の問題を解消するもので、感光体ユニットと現像器ユニットとの２つのユニットを組み合わせて一体に着脱可能にするとともに、両ユニットに配置する回転部材の相互の位置決めを正確に行い得る装置を提供することを目的としている。
【０００６】
本発明は、別体のものとして構成した感光体ユニットと、現像器ユニットとを組み合わせて、電子写真装置の本体フレームに装着するよう構成し、
電子写真方式を用いて感光体ドラムに形成したトナー画像を、用紙に転写してコピーを作成する電子写真装置のプロセスユニットに関する。
請求項１の発明は、前記感光体ユニットには、ドラム軸とその上部に設けた上ピンを、前記現像器ユニット側に設け、
現像器ユニットから感光体ユニット側に設けた支持板には、前記現像器ユニット側にフック部材を設けるとともに上部が開口する凹溝を設け、
前記凹溝に感光体ユニットに設けているドラム軸と、その上部に設けた上ピンを挿入することで、前記支持板の凹溝に挿入した上ピンを、前記フック部材により弾性的に押圧保持させて、前記２つのユニットを一体化可能とし、
前記２つのユニットを組み合わせて装置本体に位置決めした状態で、前記感光体ドラムの軸芯が、現像器ユニットに配置された現像ローラの軸芯よりも下側に位置するように組み合わせ、
前記両ユニットの係合状態では、感光体ドラムの軸芯の位置が現像ローラの軸芯に対して低い位置になるよう設定して、前記感光体ドラムには常時現像ローラにより、下方に向けて押圧する力が作用するよう構成したことを特徴とする。
請求項２の発明は、前記感光体ユニットには感光体ドラム軸を、前記現像器ユニットには支持ピンを、各々の両側部に突出させて設け、
前記２つのユニットを組み合わせた状態で収容する電子写真装置の本体フレームには、板金で構成した板金フレームに、感光体ドラム軸を保持する凹溝と、現像器ユニットの支持ピンを挿入するピン受け溝を設けて、
前記２つのユニットを組み合わせた状態で、本体フレームの凹溝とピン受け溝との各々に対して、前記２つのユニットに設けた感光体ドラム軸と支持ピンとを位置決めして、装着することを特徴とする。
【０００７】
前述したように構成したことにより、本発明においては、感光体ユニットと現像器ユニットとの各々の寿命に応じて個別に交換が可能であり、用紙ジャム等の処理を行う際には、２つのユニットを一体にして装置本体から取出すことができる。また、感光体ドラムと現像ローラの２つの回転部材での位置関係により、２つの回転部材が相互に圧接して反対方向に回転されるために、その回転に伴う下向きの力が作用することによって、感光体ユニットの浮き上がりが抑制され、２つのユニットの相互の位置関係を良好に維持できる。そして、現像器ユニットの支持部材に設けた係合溝に対して、感光体ユニットの軸とピン部材とを係合させることにより、２つのユニットを所定の位置関係で一体化することができる。したがって、現像器ユニットの支持部材の凹溝に感光体ユニットの突出部材が装着された際に、弾性部材により押圧保持することが可能であり、その装着状態を目視により確認することもできる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明するが、まず、本発明の装置を適用可能な画像記録装置を、図１にもとづいて説明する。図１に示される画像記録装置１は、小型のプリンタやファクシミリ等の画像形成装置として構成が可能なもので、装置の本体部２には任意のサイズの用紙を収容する給紙カセットを装着し、用紙を用紙搬送路３に向けて送り出す手段を設けている。前記用紙搬送路３は本体部２の上部フレーム４と、上ガイド板５の間に形成されているもので、レジストローラ装置として作用を行う搬送ローラ装置６により用紙先端部の位置決めを行って画像転写部に向けて搬送する。そして、感光体ドラム６５に形成されたトナー画像を、転写ローラ７１の放電により用紙に転写し、定着装置に向けて送り出すようにする。本実施例においては、前記画像記録装置の画像形成部８に、現像器ユニット３０と感光体ユニット６０との２つのユニットを組み合わせて構成しており、前記２つのユニットは、後述するように、装置本体の画像形成部に設けた位置決め手段に対して装着される。
【０００９】
前記２つのユニットは、装置本体の上部に開閉可能に設けたトップカバー１０の部分を介して、着脱可能に設けられている。前記トップカバー１０の一端部は装置本体の上部フレームに設けたヒンジ部１１を支点にして支持され、トップカバー１０の他端部にはロック部材１２を支軸１３を介して設けている。前記ロック部材１２は、支軸１３に支持されるレバー１４と係合爪１５とから構成され、装置本体の係合軸１６に対して係合爪１５を係止することにより、トップカバー１０を閉じた位置に固定する。また、前記トップカバー１０の下面には、現像器ユニットの上面の角部に対応する位置に押圧バネ１７……を配置しており、トップカバーを閉じた位置に保持することにより、前記押圧バネ１７……を介して現像器ユニットを押圧保持する作用を行わせる。
【００１０】
前記装置本体の画像形成部８に配置する２つのユニットにおいて、現像器ユニット３０は、図２の平面図と図３の正面図に示されるように構成される。現像器ユニット３０の本体フレームの上部には、用紙の搬送方向の上下流方向の側面に複数条のリブを平行に突出させて設け、前記リブにより容器部の補強を行うとともに、ユニットの取扱い性を向上させるためのハンドル部材３１、３１ａとして構成する。前記フレーム部材の側部に配置する側フレーム３７、３７ａには、外側に向けて支持ピン３８、３８ａを突出させて設けており、前記支持ピンを画像記録装置本体に対する取り付けと位置決め手段として用いる。
【００１１】
前記現像器ユニット３０には、画像記録装置に装着した際の用紙の搬送方向下流側に位置させて、一対の支持板４０、４０ａをフレームと一体に設けている。前記支持板はプラスチック等の弾性を有する材料により構成することが可能で、現像器ユニットの側フレーム３７から延長した状態で配置しており、後述する感光体ユニット６０のドラム軸等を収容する凹溝と、装着した軸等を係止保持するためのフック部材とを設けている。また、前記支持板４０は外面が垂直で、内面が傾斜したテーパ面４３が形成されており、一対の支持板の内面上部の幅が広く、下部の幅が狭く構成されている。したがって、前記一対の支持板の間に感光体ユニットを装着する際に、感光体ユニットを水平に装着しなくても、装着の動作を容易に行い得るように構成している。
【００１２】
前記図２、３に示される外観を呈する現像器ユニット３０においては、図１に示すように、容器部３２の内部に、トナーを攪拌しながら供給ローラ３４に供給するための攪拌部材（パドル部材）３３を配置している。また、前記容器部３２からのトナー排出側には、供給ローラ３４と感光体ドラム６５に接する現像ローラ３５、および前記現像ローラ３５の表面に接する層厚規制部材３６とを設けている。前記供給ローラ３４は軸にスポンジ状の導電性を有する弾性体、または導電性の繊維を有する植毛体を、所定の厚さで設けた弾性体ローラとして構成することができる。そして、前記供給ローラ３４には、軸を介して図示を省略した給電部材から、−６００〜−７００Ｖ、望ましくは−６５０Ｖ前後の値のバイアス電圧が印加される。
【００１３】
前記現像ローラ３５はステンレス等の金属製のローラ軸に、導電性のゴム（シリコンゴム、ウレタンゴム、ＮＢＲ）を所定の厚さで被覆したもので構成されているもので、そのローラ表面を平滑なものとして構成する。前記現像ローラ３５に対しては、−３００〜−４００Ｖ、望ましくは−３５０Ｖ前後の値のバイアス電圧が印加される。また、前記現像ローラ３５に対して配置する層厚規制部材３６は、現像ローラ３５の表面に形成するトナーの薄層の均一に設定するためのものであり、ウレタン樹脂シートまたはステンレス製の板部材からなるバネ性を有するものとして構成する。そして、前記層厚規制部材３６に対しては、−６００Ｖ〜−７００Ｖの範囲、望ましくは−６５０Ｖ前後の値のバイアス電圧が印加される。
【００１４】
前記供給ローラ３４と現像ローラ３５との軸芯間距離は、２つのローラの半径の合計よりも若干小さく設定されており、両ローラを同一方向（矢印Ｘ方向）に回転させることにより、ローラの接触部では圧接されながら反対方向に摺動される状態となる。つまり、前記供給ローラ３４と現像ローラ３５との接触部では、両ローラが圧接状態で摺動するために、ローラの摺動部では大きな抵抗があるので、単純に２つのローラを圧接させずに各々回転させる場合に比較して、両ローラに対する駆動力を大きい値に設定する必要があるという特徴を有している。前記現像器ユニットにおいては、両ローラの摩擦作用と両ローラに印加されている電圧の差により、両ローラ間でトナーが帯電されるとともに、現像ローラ３５の表面にトナーが付着される。そして、前記現像ローラ３５の表面に付着されたトナーを層厚規制部材３６により均一な厚さの薄層として形成し、感光体ドラムに向けて露出させて、感光体ドラムに形成された静電潜像にトナーを移転させることによりトナー画像を形成する。
【００１５】
前記現像器ユニット３０に組み合わせて配置する感光体ユニット６０には、感光体ドラム６５と、表面が植毛部材等により構成されるブラシローラのような帯電ローラ６７とを配置している。そして、感光体ドラム６５に対して配置する書き込みユニット７０により画像の書き込みを行うとともに、感光体ドラムに形成したトナー画像を転写ローラ７１の放電により用紙に転写する。また、前記書き込みユニット７０はＬＥＤヘッドアレイより構成されるもので、画像情報出力装置からの情報にもとづいてＬＥＤを発光させ、感光体ドラムに光を照射する。前記感光体ドラム６５の表面はアースされた光導電体よりなり、帯電ローラ６７により−７５０Ｖの帯電が行われ、書き込みユニット７０より光が照射された部位、すなわち画像情報の黒に対する部分の電位が−５０Ｖ程度となり、光の照射部位と非照射部位（画像情報の白に対応する部分）とで電位差が生じ、画像情報に対応する静電潜像が形成される。
【００１６】
前記感光体ドラムに形成される静電潜像に対して、現像ローラ３５の表面に付着しているトナーが、略−６５０Ｖに帯電している状態で接すると、トナーは感光体ドラム６５の表面の光照射部位に吸引され、感光体ドラムの表面にはトナー画像が形成される（反転現像）。このトナー画像の転写位置では、用紙の裏面から転写ローラ７１により５００Ｖ〜２ｋＶのバイアス電圧が印加されることによって、用紙にトナー画像が転写される。前記トナー画像が転写された用紙は、感光体ドラムの回転により定着器に向けて送られ、加熱と押圧作用が付与されて定着される。また、前記トナー画像を用紙に転写した後で、感光体ドラムの表面に残留するトナーは、帯電ローラ６７により掻き乱されて感光体ドラムの表面に分散されるとともに、感光体ドラムの表面と同じ電位に帯電される。そして、感光体ドラムが現像ローラ３５に接する位置で、両者の間の電位差により現像ローラ３５側に残留トナーが移転され、容器部から新たに供給されるトナーに混合されて再使用される。
【００１７】
前記現像器ユニット３０に組み合わせて、画像記録装置の画像形成部に装着される感光体ユニット６０は、図１および後述する図５に示されるように、プラスチック材料で構成された本体フレーム６１と一体に側フレームを設けている。前記側フレームには、軸受け部材を介して金属製のドラム軸６６を支持させ、前記ドラム軸に感光体ドラム６５を設けている。また、前記側フレームの外側には、前記ドラム軸６６の端部を突出させることの他に、その上部に所定の間隔をおいてピン部材６３を突出させて設け、画像記録装置と現像器ユニットに対する位置決め手段として構成する。さらに、前記本体フレーム６１の上部にはハンドル部材６２を設けており、感光体ユニットを着脱する際の取扱い部材として用いることができるようにする。
【００１８】
【実施例】
前述したように、２つのユニットを画像記録装置に対して装着し、各ユニットの相互の位置決めを行うために、装置本体の画像形成部に対応させて、図４に示す板金フレーム２０を本体フレームの内面に配置している。前記板金フレーム２０は導電性を有する金属板で構成されるもので、ピン受け溝２１とドラム軸受け溝２２との、２つの凹溝を上部に向けて開口させて設けている。また、現像器ユニット３０に対する駆動伝達のために、本体出力ギヤ２３をユニット装着部に対して配置している。図５には、前記板金フレーム２０に対して２つのユニットを組み合わせて配置する場合を示しているもので、最初に、板金フレーム２０のピン受け溝２１に現像器ユニット３０の支持ピン３８を装着することにより、現像器ユニット３０の画像形成部に対する位置決めを行う。この状態で、現像器ユニット３０の支持板４０に設けた凹溝４１と、板金フレーム２０のドラム軸受け溝２２とが重なる状態となる。
【００１９】
前記現像器ユニット３０に対して感光体ユニット６０を装着する際には、前記支持板４０の凹溝４１に感光体ユニット６０の側部に突出配置されているドラム軸６６の端部を挿入し、２つの凹溝４１、２２の底部にドラム軸６６を位置決めする。その状態では、前記ドラム軸６６の上部に配置されている上ピン６３が凹溝４１の上部に位置するのであるから、前記上ピン６３は弾性を有するフック部材４２の頭部により斜め下方に向けて押圧される状態となる。なお、前記フック部材は、支持板本体と一体のものとして構成が可能であるが、その他に、弾性の大きな材料を用いてフック部材を作成して、凹溝に取付けるような手段を用いることもできる。そして、感光体ユニットの２つの突出部材６３、６６は、支持板４０の凹溝４１に対して移動不能に固定保持されるために、感光体ユニット６０は現像器ユニット３０と一体に取出し得る状態で、画像記録装置本体に装着されることになる。
【００２０】
本発明において、画像記録装置の画像形成部に現像器ユニットを位置決めすることにより、図５に示すように、板金フレーム２０に配置する本体出力ギヤ２３に対して、現像器ユニットの駆動伝導部に設けた伝導ギヤ５１が噛合うようにされる。そして、前記本体出力ギヤ２３に噛合う伝導ギヤ５１を介して、現像器ユニットに設けた攪拌部材３３、供給ローラ３４および現像ローラ３５に対する駆動を行うように、駆動伝導機構を構成する。
【００２１】
前述したようにして現像器ユニット３０を位置決めした後で、図６に示すように、現像器ユニットの支持板４０の凹溝４１に対して、ドラム軸６６の端部と上ピン６３とを装着し、上ピン６３に対してフック部材４２により係止作用を行わせる。前記感光体ユニットを現像器ユニットに装着することにより、現像器ユニットの現像ローラ３５に対して感光体ユニットの感光体ドラム６５を位置決めするが、前記感光体ドラムの軸と現像ローラの軸との位置関係は、図７に示されるように設定される。本発明においては、前記図７に示されるように、感光体ドラム６５の軸芯ａに対して、現像ローラ３５の軸芯ｂが間隔ｔ１の差を有するように、感光体ドラムの軸芯を低い位置に設定している。また、前記現像ローラ３５の軸芯ｂと供給ローラ３４の軸芯ｃとは、ｔ２の高さ方向の差を持たせており、前記２つのローラ３４、３５が摺動する際に、現像ローラ３５の軸芯ｂよりも低い位置に大きな力が作用する状態とされる。
【００２２】
前記感光体ドラムは現像ローラに対して、弱い力で圧接される状態に設けられるものであるが、前記現像ローラの表面には所定の厚さの弾性体の被覆が形成されているので、両ローラの接触部では弾性体が少しだけ変形する状態となる。また、前記図７に示すように、感光体ドラム６５の軸芯の位置を、現像ローラ３５の軸芯に対して低い位置に設定することにより、感光体ドラムには常時現像ローラにより下方に向けて押圧する力が作用する。そして、感光体ユニットを現像器ユニットに対して装着する際に、現像器ユニットの支持板に設けた凹溝に感光体ユニットの側部に突出される部材を上から装着し、上ピンをフック部材により押圧することができる。したがって、そのような簡単な係止手段を用いても、感光体ドラムと現像ローラとの接触部で、感光体ユニットに対しては下方に向けて押圧する作用が加えられるために、感光体ユニットが浮き上がるような不都合は生じない。なお、前記感光体ドラムの軸芯と現像ローラの軸芯との高さの差は、任意の値に設定が可能であるが、前記軸芯の間隔ｔ１は、現像ローラに設ける弾性体の被覆の厚さや、両回転部材を押圧する力の条件等に対応させて設定する。
【００２３】
【発明の効果】
前述したように、本発明においては、感光体ユニットと現像器ユニットとを別体に構成するが、両ユニットには相互に離反可能な着脱手段を設けるので、両ユニットの各々の寿命に応じて個別に交換が可能であり、用紙ジャム等の処理を行う際には、２つのユニットを一体にして装置本体から取出すことができる。また、両ユニットの係合状態では、感光体ドラムの軸芯が現像器ユニットに配置された現像ローラの軸芯よりも下側に位置するように構成するために、２つの回転部材での位置関係を設定し、２つの回転部材が相互に圧接して反対方向に回転される際に、その回転に伴う下向きの力が作用することにより、感光体ユニットの浮き上がりが抑制され、２つのユニットの相互の位置関係を良好に維持できる。
【００２４】
さらに、前記現像器ユニット側端部から感光体ドラム側に一対の支持部材を突設させて設け、感光体ユニットの側部に設けた縦方向のドラム軸端部とピン部材との２つの突出部材を、支持片に設けた係合溝に装着するので、２つのユニットを所定の位置関係で一体化することができる。前記効果に加えて、本発明においては、前記現像器ユニットの支持部材に設ける係合溝には前記ドラム軸端部とピン部材の挿脱に伴って弾性変形する係止部材を設けているので、現像器ユニットの支持部材の凹溝に感光体ユニットの突出部材が装着された際に、弾性部材により押圧保持することが可能であり、その装着状態を目視により確認することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用可能な現像器ユニットと感光体ユニットとを組み合わせた画像形成部の構成の説明図である。
【図２】本発明に用いる現像器ユニットの平面図である。
【図３】図２の現像器ユニットの正面図である。
【図４】装置本体に配置する板金フレームの説明図である。
【図５】板金フレームを介して２つのユニットを組み合わせた状態の説明図である。
【図６】現像器ユニットに対して感光体ユニットを装着する状態の説明図である。
【図７】感光体ドラムと現像ローラの軸芯の位置関係の説明図である。
【符号の説明】
１画像記録装置、２本体部、１０トップカバー、
２０板金フレーム、２１ピン受け溝、２２ドラム軸受け溝、
２３本体出力ギヤ、３０現像器ユニット、３４供給ローラ、
３５現像ローラ、３８支持ピン、
４０支持板、４１凹溝、４２フック部材、
５０駆動伝導部、５１伝導ギヤ、６０感光体ユニット、
６３上ピン、６５感光体ドラム、６６ドラム軸、
６７帯電ローラ、７０書き込みユニット、７１転写ローラ。

Claims

別体のものとして構成した感光体ユニットと、現像器ユニットとを組み合わせて、電子写真装置の本体フレームに装着するよう構成し、
電子写真方式を用いて感光体ドラムに形成したトナー画像を、用紙に転写してコピーを作成する電子写真装置のプロセスユニットにおいて、
前記感光体ユニットには、ドラム軸とその上部に設けた上ピンを、前記現像器ユニット側に設け、
現像器ユニットから感光体ユニット側に設けた支持板には、前記現像器ユニット側にフック部材を設けるとともに上部が開口する凹溝を設け、
前記凹溝に感光体ユニットに設けているドラム軸と、その上部に設けた上ピンを挿入することで、前記支持板の凹溝に挿入した上ピンを、前記フック部材により弾性的に押圧保持させて、前記２つのユニットを一体化可能とし、
前記２つのユニットを組み合わせて装置本体に位置決めした状態で、前記感光体ドラムの軸芯が、現像器ユニットに配置された現像ローラの軸芯よりも下側に位置するように組み合わせ、
前記両ユニットの係合状態では、感光体ドラムの軸芯の位置が現像ローラの軸芯に対して低い位置になるよう設定して、
前記感光体ドラムには常時現像ローラにより、下方に向けて押圧する力が作用するよう構成したことを特徴とする電子写真装置のプロセスユニット。
前記感光体ユニットには感光体ドラム軸を、
前記現像器ユニットには支持ピンを、各々の両側部に突出させて設け、
前記２つのユニットを組み合わせた状態で収容する電子写真装置の本体フレームには、板金で構成した板金フレームに、感光体ドラム軸を保持する凹溝と、現像器ユニットの支持ピンを挿入するピン受け溝を設けて、
前記２つのユニットを組み合わせた状態で、本体フレームの凹溝とピン受け溝との各々に対して、前記２つのユニットに設けた感光体ドラム軸と支持ピンとを位置決めして、装着することを特徴とする請求項１に記載の電子写真装置のプロセスユニット。