JP4247747B2 - 画像形成装置及び現像カートリッジ - Google Patents
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Description
なお、本発明の「画像形成装置」は、プリンタ(例えばレーザプリンタ)などの印刷装置だけでなく、ファクシミリ装置や、プリンタ機能及びスキャナ機能等を備えた複合機であってもよい。
「像担持体」は、感光ドラム(感光体)以外に、中間転写体であってもよい。また、当該像担持体は、現像カートリッジ側に設けられたものであってもよいし、画像形成装置本体側に設けられたものであってもよい。
本構成によれば、寿命到来と判断された現像カートリッジは、通電遮断手段によって現像側電極と現像剤担持体との間の通電が遮断される。従って、この現像カートリッジを誤って例えば他の同じ機種の画像形成装置本体に誤って装着しても現像バイアスが現像剤担持体に印加されることはなく、寿命到来した現像カートリッジを装着してしまったことを知ることができ、再使用されても画質の劣化した画像が形成されることを防止できる。
例えば、現像カートリッジにその寿命情報等を記録させたICタグを設けて、そのICタグの情報に基づき現像カートリッジの寿命到来を判断する構成も考えられるが、この構成では、その現像カートリッジの再利用する場合には、ICタグの情報をリセットするための装置が必要となる。
これに対して、本構成では、ヒューズを交換し、現像剤を再注入することで現像カートリッジを容易に再利用することができる。
また、現像剤担持体と像担持体とを、画像形成動作時には接触させる一方で、非画像形成動作時(例えば画像形成開始前の待機状態)には離間させるようにしている。そして、この非画像形成動作時に、現像側電極と、現像剤担持体に接触する接地電極との間に溶断電流を流してヒューズ素子に遮断動作を実行させるようにしている。このように、ウォーミングアップ動作などの待機状態にあるときに現像剤担持体と像担持体とを離間させることにより、現像剤が現像剤担持体から像担持体へ転移することを防止できる。
例えば、現像カートリッジにその寿命情報等を記録させたICタグを設けて、そのICタグの情報に基づき現像カートリッジの寿命到来を判断する構成も考えられるが、この構成では、その現像カートリッジの再利用する場合には、ICタグの情報をリセットするための装置が必要となる。
これに対して、本構成では、スイッチ手段のリセット操作をし、現像剤を再注入することで現像カートリッジを容易に再利用することができる。
本構成では、現像バイアス及びヒューズ素子への溶断電流を共通の現像側電極を介して与えるようにすることで、現像カートリッジの構成を簡略化することができる。
判断手段の具体的構成として、請求項3では、現像ローラ又は感光ドラムの回転数が予め設定された限界数に達した場合に寿命到来と判断する構成である。一方、請求項7では、本構成では、現像剤収容室内の現像剤残量が限界量以下になったことを検出した場合にも寿命到来と判断する構成である。現像カートリッジの寿命到来の態様は、現像剤収容室内の現像剤残量が少なくなってきて十分な現像剤を像担持体に供給できない現像剤残量不足だけではない。現像剤の残量が十分にあっても現像動作が多く実行されて現像剤収容室内の現像剤が極端に多く攪拌されることで帯電性能が低下して正常な画像形成ができない態様もある。従って、両態様に基づく寿命到来を検出できる請求項4の構成がより好ましい。
本発明の実施形態1を図1〜図21を参照しつつ説明する。
1.レーザプリンタの全体構成
図1は、本発明の画像形成装置としてのレーザプリンタを示す要部側断面図である。
図1において、レーザプリンタ1は、本体フレーム2内において、被記録媒体としての用紙3を供給するためのフィーダ部4、給紙された用紙3に画像を形成するための画像形成部5を備えている。
フィーダ部4は、本体フレーム2内の底部に、着脱可能に装着される給紙トレイ6と、給紙トレイ6の一端部(以下、この一端部を前側、その反対側を後側とする。)に設けられる給紙機構部7と、給紙機構部7に対し用紙3の搬送方向の下流側に設けられる搬送ローラ8、9及び10と、これら搬送ローラ8、9及び10に対し用紙3の搬送方向の下流側に設けられるレジストローラ11とを備えている。
給紙トレイ6は、用紙3を積層状に収容可能な上面が開放されたボックス形状をなし、本体フレーム2の底部に対して水平方向に着脱可能に構成されている。この給紙トレイ6内には、用紙押圧板12が設けられている。用紙押圧板12は、用紙3を積層状にスタック可能になっており、給紙機構部7に対して遠い方の端部において揺動可能に支持されることによって、給紙機構部7に対して近い方の端部が上下方向に移動可能となっている。用紙押圧板12の下方には、図示しないばねが配置され、そのばねによって用紙押圧板12が上方向に付勢されている。そのため、用紙押圧板12は、用紙3の積層量が増えるに従って、給紙機構部7に対して遠い方の端部を支点として、ばねの付勢力に抗して下向きに揺動される。
給紙機構部7は、給紙ローラ13と、その給紙ローラ13に対向する分離パッド14と、分離パッド14の裏側に配置されるばね15とを備えている。給紙機構部7では、ばね15の付勢力によって、分離パッド14が給紙ローラ13に向かって押圧されている。
レジストローラ11は、1対のローラから構成されており、用紙3の斜行を矯正して、画像形成位置(後述する感光ドラム99と転写ローラ101との接触部分)に送るようにしている。
なお、このレーザプリンタ1のフィーダ部4は、さらに、任意のサイズの用紙3を積層可能とするマルチパーパストレイ16と、マルチパーパストレイ16に積層される用紙3を給紙するためのマルチパーパス給紙ローラ17と、そのマルチパーパス給紙ローラ17に対向するマルチパーパス分離パッド18とを備えている。マルチパーパストレイ16は、前カバー32内に折り畳まれた状態で収容されている。
画像形成部5は、スキャナ部20、プロセスユニット21及び定着部22を備えている。
(a)スキャナ部
スキャナ部20は、本体フレーム2内の上部に設けられ、レーザ発光部(図示せず。)、回転駆動されるポリゴンミラー23、レンズ24、25、反射鏡26、27、28を備えている。そして、レーザ発光部からは、用紙3に形成すべき画像を表すプリントデータに基づき変調されたレーザビームが出射され、そのレーザビームは、図に鎖線で示すように、ポリゴンミラー23、レンズ24、反射鏡26及び27、レンズ25、反射鏡28の順に通過あるいは反射して、後述するプロセスユニット21の感光ドラム99の表面に照射される。
図2はプロセスユニットの側面図であり、図3は現像カートリッジの側面図であり、図4はカバー部材が取り外された現像カートリッジの側面図であり、図5は現像カートリッジの平面図である。また、図6,7は検知ギアが動力伝達位置にある現像カートリッジの側面図であり、図8,9は検知ギアが旧品位置にある現像カートリッジの側面図である。
開口31は、本体収容部30から前カバー32に至る通路として形成されている。また、該前カバー32は、本体フレーム2の前側の前面及び上面にわたって設けられている。
この前カバー32は、閉位置と開位置との間を揺動して、開位置において、開口31を開放し、閉位置において開口31を被覆する。そして、プロセスユニット21は、前カバー32を開位置に位置させた状態で、開口31を介して、本体収容部30に対して着脱される。なお、本実施形態では、レーザプリンタ1からプロセスユニットを取り外したものが本発明でいう「画像形成装置本体」に相当する。
現像カートリッジ34は、図1に示すように、筐体35、その筐体35内に設けられる攪拌部材としてのアジテータ36、供給ローラ37、現像ローラ38及び層厚規制ブレード39を備えている。
これら前壁42、底壁43、下壁44及びブレード支持壁45と、これらの幅方向(前後方向と直交する方向であって筐体35の幅方向、以下同じ)両側に設けられる両側壁46及び47とが、一体成形されている。また、下壁44、ブレード支持壁45、両側壁46及び47で形成される筐体35の後側は、現像ローラ38の後側の一部が露出するように開口されている。
現像ローラ駆動ギヤ67は、入力ギヤ65の後方側方において、入力ギヤ65と噛み合う状態で、現像ローラ38のローラ軸38aの軸端部に設けられている。
また、この検知ギヤ72は、検知ギヤ本体部73、ガイド部材74、欠歯ギヤとしての欠歯ギヤ部75、及び判別部材としての当接部材76を備えており、これらは一体成形されている。
検知ギヤ本体部73は、側面視略円形状の側板部77と、側板部77の周端縁からアジテータ駆動ギヤ71に向かって湾曲される略円形状の筒部78とが一体成形されている。
このようにカバー部材64が取り付けられた状態において、当接部82は、孔部92の一端部93から突出するように配置される。
ドラムカートリッジ33は、図1に示すように、感光体フレームとしてのドラムフレーム98と、そのドラムフレーム98内に設けられる感光ドラム99と、スコロトロン型帯電器100と、転写ローラ101と、クリーニング部102とを備えている。
そして、このプロセスユニット21は、開位置とされた前カバー32によって、開口される開口31を介して、本体フレーム2の本体収容部30に収容される。
新旧判別機構112は、本体収容部30における本体フレーム2の一方側壁側に設けられ、図6に示すように、検出部材としてのアクチュエータ113、ばね部材114、及び新旧判別センサ115を備えている。
また、用紙3へ転写されずに、感光ドラム99に残存するトナーは、クリーニング部102において回収される。
定着部22は、プロセスユニット21の後方であって、用紙3の搬送方向下流側に設けられており、加熱ローラ123と、加圧ローラ124と、搬送ローラ125とを備えている。加熱ローラ123は、金属製の素管内にヒータとしてハロゲンランプを備えている。加圧ローラ124は、加熱ローラ123の下方に対向配置され、その加熱ローラ123を下方から押圧するように設けられている。また、搬送ローラ125は、加熱ローラ123及び加圧ローラ124に対して、用紙3の搬送方向下流側に設けられている。
排紙ローラ127によって搬送されてきた用紙3は、その後、排紙ローラ127によって、排紙トレイ128上に排紙される。
本実施形態のレーザプリンタ1には、感光ドラム99に対して現像カートリッジ34(詳しくは現像ローラ38)を接触/離間させるための現像器接離機構(本発明の「変位手段」に相当)が設けられている。図10はプロセスユニット21を他方の側壁47側から見た側面図であり、図11はプロセスユニット21の要部を前面側から見た正面図であり、図12,13は現像カートリッジ34を他方の側壁47側から見た側面図である。
また、このレバー156の第1受入部158の開口部分には、係合軸162を誘い込むための傾斜面163が設けられている。
センサディスク175は、クラッチ169よりも軸方向外側の、駆動軸167の軸方向一方側端部に設けられている。このセンサディスク175は、図14に示すように、円板状をなし、径方向外方に膨出する略扇状の遮光部178が一体成形されている。
図16はプロセスユニットを前方側から見た斜視図であり、図17は現像カートリッジを前方側から見た斜視図である。図10,16,17に示すように、現像ローラ38のローラ軸38aの軸端部は、導電性材料からなる軸受け部材230によって回転可能に軸支され、その軸受け部材230に対して上方に離間した位置に現像側電極231が設けられている。現像側電極231は他方の側壁47にネジ止めされ、後端部には本体フレーム2に設けられた現像側給電部材240と接触する接触部231aが突設されている。そして、本実施形態では、軸受け部材230と現像側電極231とがヒューズ素子232を介して電気的に接続されている。
次に図19は、上記各部を制御するためにレーザプリンタ1に内蔵された制御装置180の構成を表すブロック図である。
以下、この離間エラー検出処理を、図20に示すフローチャートに沿って説明する。
以下、このように、プロセスユニット21の本体収容部30への装着後にCPU182にて実行される現像カートリッジ34の新旧判別処理を、図21に示すフローチャートに沿って説明する。
なお、新旧判別機構112の故障としては、新旧判別センサ115の検知レバー115aの接点の故障、アクチュエータ113の破損等が考えられ、このような故障時には、新旧判別センサ115は現像カートリッジ34が常に新品であると検知してしまうことになる。
そして、続くS33では、そのカウンタt2の値(換言すればメインモータ200の駆動時間)が、プロセスユニット21が本体収容部30へ装着されてから新旧判別機構112の当接部82が新品位置から旧品位置へと移動するのに要する時間よりも大きい判定時間を表す設定値T2よりも小さいか否かを判定する。
CPU182は、上記新旧判別処理で新品と判断した後、回転数センサ197からの検出信号に基づき現像ローラ38の回転回数をカウントしている。そして、このカウント回数が所定の限界数になったときに、現在装着されている現像カートリッジ34に寿命が到来したと判断する。なお、限界数は、例えば、1枚の用紙3につき5%の領域を印刷する動作を繰り返し行った場合、アジテータ36の攪拌によって新品のトナー剤の帯電性能が低下し、用紙3の適切な位置に転写されない、いわゆる印刷かぶりが生じるまでの現像ローラ38の回転回数としている。
図22は実施形態2を示す。前記実施形態1との相違は、主として通電遮断手段を機械的スイッチ250とした点にあり、その他の点は前記実施形態1と同様である。従って、実施形態1と同一符号を付して重複する説明を省略し、異なるところのみを次に説明する。
図22に示すように、本実施形態の通電遮断手段は、軸受け部材230と現像側電極231との間に接続された機械的スイッチ250としている。
この構成によれば、この機械的スイッチ250は、軸受け部材230及び現像側電極231の間において非導電性箱体254内に収容されている。機械的スイッチ250は、軸受け部材230及び現像側電極231にそれぞれ連なる1対の接点251,251と、それら両接点251,251間を電気的に接続する接続部材252とを備えている。接続部材252は後方面に棒状の被押圧部材253が設けられ、この被押圧部材253は非導電性箱体254の後壁を貫く筒体255に挿通されている。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
(1)上記実施形態1では、ヒューズ素子232を遮断させるための溶断電流を現像側電極240を介して流す構成であったが、別途設けた専用電極によってヒューズ素子232に溶断電流を流す構成であってもよい。
3…用紙(被記録媒体)
34…現像カートリッジ
38…現像ローラ(現像剤担持体)
40…トナー収容室(現像剤収容室)
99…感光ドラム(像担持体)
150…現像器側接離機構部(変位手段)
166…本体側接離機構部(変位手段)
180…制御装置(制御手段、実行手段、判断手段)
196…トナー切れ検出センサ(現像剤センサ)
197…回転数センサ
198…バイアス印加回路(印加手段)
231…現像側電極
232…ヒューズ素子(通電遮断手段)
243…現像側接地電極(接地電極)
250…機械的スイッチ(スイッチ手段)
256…押圧部材(アクチュエータ)
Claims (5)
- 画像形成装置本体と、当該画像形成装置本体に着脱可能に装着される現像カートリッジと、を備える画像形成装置であって、
前記現像カートリッジは、
現像剤を収容する現像剤収容室と、
現像バイアスが印加される現像側電極と、
前記現像側電極に印加された現像バイアスを受けることで前記現像剤収容室内の現像剤を像担持体に供給する現像剤担持体と、
前記現像側電極と前記現像剤担持体との間を電気的に接続するヒューズ素子と、
前記像担持体と前記現像剤担持体とを接離可能に変位させる変位手段と、
前記像担持体と前記現像剤担持体とが離間した状態で当該現像剤担持体と接触する接地電極と、を有し、
前記画像形成装置本体は、
前記現像カートリッジの寿命到来か否かを判断する判断手段と、
前記現像側電極に前記現像バイアスを印加する印加手段と、
前記変位手段を制御して、画像形成動作時に前記像担持体と前記現像剤担持体とを接触させる一方で、非画像形成動作時に前記像担持体と前記現像剤担持体とを離間させる制御手段と、
前記判断手段で前記寿命到来と判断された場合に、前記非画像形成動作時に前記ヒューズ素子に溶断電流を流して前記現像側電極と前記現像剤担持体との間の通電を遮断する実行手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記実行手段は、前記現像側電極を介して前記ヒューズ素子に溶断電流を流すことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 画像形成装置本体と、当該画像形成装置本体に着脱可能に装着される現像カートリッジと、を備える画像形成装置であって、
前記現像カートリッジは、
現像剤を収容する現像剤収容室と、
現像バイアスが印加される現像側電極と、
前記現像側電極に印加された現像バイアスを受けることで前記現像剤収容室内の現像剤を像担持体に供給する現像剤担持体と、
前記現像側電極と前記現像剤担持体との間を電気的に接続し、復帰不能な遮断動作によって両者間の通電を遮断する通電遮断手段と、を有し、
前記画像形成装置本体は、
前記現像カートリッジの寿命到来か否かを判断する判断手段と、
前記現像側電極に前記現像バイアスを印加する印加手段と、
前記判断手段で前記寿命到来と判断された場合に、前記通電遮断手段に前記遮断動作を実行させる実行手段と、を有し、
前記通電遮断手段は、前記現像側電極と前記現像剤担持体との間を開閉可能に接続するスイッチ手段であり、
前記実行手段は、前記スイッチ手段に開動作させるアクチュエータであることを特徴とする画像形成装置。 - 前記現像剤担持体は、回転して前記像担持体に現像剤を供給する現像ローラであり、
前記判断手段は、前記現像ローラ又は当該現像ローラの回転に伴って回転する前記像担持体としての感光ドラムの回転数をカウントする回転数センサを有し、当該回転数センサにおけるカウント回転数が限界数に達した場合に前記寿命到来と判断することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の画像形成装置。 - 前記判断手段は、更に、前記現像剤収容室内の現像剤残量が限界量以下になったか否かを検出する現像剤センサを有し、当該現像剤センサで現像剤残量が限界量以下であると検出されたとき、又は、前記カウント回転数が限界数に達したときに前記寿命到来と判断することを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
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