JP4314006B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロセスカートリッジを着脱可能な、記録媒体に画像を形成するための画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、電子写真画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジが広く知られている。ここで、電子写真画像形成装置とは、電子写真画像形成方式を用いて記録媒体に画像を形成するものである。そして、電子写真画像形成装置の例としては、例えば、電子写真複写機、電子写真プリンタ(例えば、レーザービームプリンタ、LEDプリンタ等)、ファクシミリ装置及びワードプロセッサ等が含まれる。
【0003】
また、プロセスカートリッジとは、画像担持体としての電子写真感光体と、帯電手段,現像手段,クリーニング手段等の画像形成プロセスに寄与する部材の少なくとも一つを一体にまとめてカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に着脱可能としたものである。
【0004】
このようなカートリッジ方式により操作性が一層向上され、画像形成プロセスに寄与する部材のメンテナンスをユーザ自身が容易に行うことが可能となった。そこで、このカートリッジ方式は画像形成装置本体において広く用いられている。
【0005】
このようなプロセスカートリッジ方式を採用した画像形成装置について、図3,図4,図6〜8、及び図10を参照して説明する。
【0006】
プロセスカートリッジ1は、上記の通り、画像形成装置本体(以下、装置本体と称する)100に対して、着脱可能に構成されている。
【0007】
プロセスカートリッジ1を装置本体100に装着する場合には、次ぎの順序で行う。
【0008】
最初に、装置本体100に設けられた前ドア58とフタ部材59を開ける(図3参照)。次に、プロセスカートリッジ1を装置本体100に設けられたガイドレール60に沿って挿入していく(図6参照)。
【0009】
最後に、プロセスカートリッジ1に設けた第1支持部200と第2支持部201を、装置本体100に設けられた第1支持部材63aと第2支持部材63bに、それぞれ支持させる。
【0010】
このようにして、プロセスカートリッジ1は装置本体100に対して正確に位置決め支持されることになる。これにより、図3に示すような複数のプロセスカートリッジを装着する画像形成装置においては、複数設けられたプロセスカートリッジ1内の感光体ドラム2を、それぞれ平行に支持し、各感光体ドラム2で形成される画像を正確に重ね合わせる事が可能となる。
【0011】
ここで、プロセスカートリッジ1を装置本体100のガイドレール60にガイドさせつつ装着させる際に、プロセスカートリッジ1を装着しやすくするために、プロセスカートリッジ1はガイドレール60に対し、ある程度のガタ(1mm程度)を設けている。
【0012】
このガタを持った状態でプロセスカートリッジ1が装着され、最終的に画像装置に位置決めされる動作について図10を参照して説明する。
【0013】
図10(A)においては、プロセスカートリッジ1はガイドレール60に支持されて、矢印B方向に装着されようとしている。
【0014】
この時、プロセスカートリッジ1は、ガイドレール60とのガタ分(図中F分)だけ、最終位置決め部材である、装置本体100に設けられた第1支持部材63aとずれた状態となる。
【0015】
図10(B)に示すように、プロセスカートリッジ1を更に矢印B方向に移動させると、最終位置決め部材である、装置本体100に設けられた第1支持部材63aと、プロセスカートリッジ1に設けられた第1支持部200とが嵌合する。
【0016】
この時、F分のズレを吸収するようにプロセスカートリッジ1は第1支持部材63aにより、斜め上方向に持ち上げられる。
【0017】
更に、プロセスカートリッジ1をB方向に移動させると、図10(C)に示すように、最終位置決め部材である、装置本体100に設けられた第1支持部材63aと、プロセスカートリッジ1に設けられた支持部200とが確実に嵌合し、プロセスカートリッジ1は装置本体100内で正確に位置決め支持される。
【0018】
図10(B)を参照して説明したように、プロセスカートリッジ1を装置本体100に装着する場合、プロセスカートリッジ1は、ガイドレール60に支持された状態から、第1支持部材63aにより支持される状態への移行時に、斜め上方へ持ち上げられる必要がある。この斜め上方への動作はプロセスカートリッジ1を装着するユーザへの負荷となる。
【0019】
このような負荷は、プロセスカートリッジ1と装置本体100との嵌合部全てで発生する。
【0020】
従って、上述した画像形成装置の例でいえば、プロセスカートリッジ1に設けた第1支持部200と装置本体100に設けられた第1支持部材63aとの嵌合部だけではなく、プロセスカートリッジ1に設けた第2支持部201と装置本体100に設けられた第2支持部材63bとの嵌合部においても、その嵌合時に負荷が発生する。
【0021】
また、図8に示すように、プロセスカートリッジ1内に設けられたプロセス手段を構成する各種部材への給電を行うために、プロセスカートリッジ1に設けられた高圧接点71と、装置本体100に設けられた接点ピン95を接続する必要がある。このような高圧接点は通常複数設けられ、これら複数の高圧接点における接続接点圧も、プロセスカートリッジ1の装着時に、ユーザに対して負荷となる。
【0022】
このように、プロセスカートリッジ1を装置本体100へ装着する場合には、(1)プロセスカートリッジ1に設けられた第1支持部200と装置本体100に設けられた第1支持部材63aとの嵌合時の負荷と、(2)プロセスカートリッジ1に設けられた第2支持部201と装置本体100に設けられた第2支持部材63bとの嵌合時の負荷と、(3)高圧接点接続時の負荷の(1)〜(3)の負荷が発生する。
【0023】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、プロセスカートリッジを装置本体に装着する際には、複数の箇所で負荷が発生する。このような複数箇所の負荷が同時に発生すると、ユーザへの負担が大きくなってしまう。
【0024】
本発明の目的は、プロセスカートリッジを装置本体に装着する際のユーザへの負担の軽減を図った画像形成装置を提供することにある。
【0025】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために以下の手段を採用した。
【0028】
すなわち、本発明の画像形成装置にあっては、
プロセスカートリッジを着脱可能な、記録媒体に画像を形成するための画像形成装置において、
感光体ドラムと、画像形成プロセスに寄与する少なくとも一つのプロセス手段と、前記画像形成装置の装置本体側から前記プロセス手段のうちの少なくとも一つに電圧を印加するための高圧接点、前記感光体ドラムと同軸上に設けられた、前記プロセスカートリッジを前記装置本体に対して位置決めをするための第1嵌合部と、前記装置本体に対して前記感光体ドラムを中心とした回転方向の位置決めをするための第2嵌合部と、を備える前記プロセスカートリッジを取り外し可能に装着させる装着機構と、
前記プロセスカートリッジを前記装置本体に装着する際に、前記第1嵌合部嵌合る第1被嵌合部と、
前記プロセスカートリッジを前記装置本体に装着する際に、前記第1嵌合部と前記第1被嵌合部の嵌合が開始された後に、前記第2嵌合部との嵌合を開始する第2被嵌合部と、
前記プロセスカートリッジを前記装置本体に装着する際に、前記第2嵌合部と前記第2被嵌合部の嵌合が開始された後に、前記高圧接点と接続が行われる接点ピンと、
を備えことを特徴とする。
【0029】
本発明の構成により、プロセスカートリッジを装着する際に、複数箇所で発生する負荷のタイミングがずれるため、プロセスカートリッジの装着の負担が低減される。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【0031】
以下の説明で長手方向とは、記録媒体52の搬送方向に直交する方向(電子写真感光体ドラム(以下、感光体ドラム2と称する。)の軸線方向と同一な方向に等しい)をいう。また、左右とは記録媒体52の搬送方向からみての左右をいう。さらに、上,下はカートリッジの装着状態における、上,下をいう。
【0032】
[画像形成装置の全体の説明]
まず、カラー電子写真画像形成装置の全体構成について、図1を参照して概略説明する。図1は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図である。より具体的には、カラートナー画像形成装置の一形態であるカラーレーザービームプリンタの全体構成説明図である。
【0033】
このカラーレーザービームプリンタの画像形成部は、それぞれ像担持体である感光体ドラム2を備えた4つのプロセスカートリッジ1Y,1M,1C,1K(イエロー色、マゼンタ色、シアン色、ブラック色)と、このプロセスカートリッジ1Y,1M,1C,1Kの上方に設けられる、各色に対応した露光手段51Y,51M,51C,51K(レーザビーム光学走査系)が夫々並列配置されている。
【0034】
上記画像形成部の下方には、記録媒体52を送り出す給送手段と、感光体ドラム2上に形成されたトナー像を転写する中間転写ベルト54aと、中間転写ベルト54a上のトナー像を記録媒体52に転写する2次転写ローラ54dが配置されている。
【0035】
更に、トナー画像が転写された記録媒体52に対して、該トナー画像を定着する定着手段と、記録媒体52を装置外へ排出して積載する排出手段が配置されている。
【0036】
ここで記録媒体52としては、例えば用紙、OHPシート、あるいは布等である。
【0037】
本実施の形態に係る画像形成装置はクリーナレスシステムを採用している。すなわち、感光体ドラム2上に残存した転写残トナーは現像手段に取り込んでおり、転写残トナーを回収貯蔵する専用のクリーナーはプロセスカートリッジ内には配置していない。
【0038】
次に、画像形成装置の各部の構成について順次詳細に説明する。
【0039】
[給紙部]
給紙部は、画像形成部へ記録媒体52を給送するものであり、主として、複数枚の記録媒体52を積載収納した給送カセット53aと、給送ローラ53bと、重送防止のためのリタードローラ53cと、給送ガイド53dと、レジストローラ53gから構成される。
【0040】
給送ローラ53bは画像形成動作に応じて駆動回転し、給送カセット53a内の記録媒体52を一枚ずつ分離給送する。記録媒体52は、給送ガイド53dによってガイドされ、搬送ローラ53e,53fを経由してレジストローラ53gに搬送される。
【0041】
記録媒体52が搬送された直後は、レジストローラ53gは回転を停止しており、このニップ部に突き当たることにより記録媒体52は斜行が矯正される。
【0042】
画像形成動作中に、レジストローラ53gは、記録媒体52を静止待機させる非回転の動作と、記録媒体52を中間転写ベルト54aに向けて搬送する回転動作とを所定のシーケンスで行い、次工程である転写工程時のトナー像と記録媒体52との位置合わせを行う。
【0043】
[プロセスカートリッジ]
プロセスカートリッジとは、帯電手段,現像手段またはクリーニング手段と電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを電子写真画像形成装置本体に対して着脱可能とするものが含まれる。また、帯電手段,現像手段,クリーニング手段の少なくとも1つと電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化して電子写真画像形成装置本体に着脱可能とするものが含まれる。更に、少なくとも現像手段と電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化して電子写真画像形成装置本体に着脱可能とするものが含まれる。
【0044】
本実施の形態における画像形成装置は、クリーナレスシステムを採用している。従って、本実施の形態におけるプロセスカートリッジは、帯電手段及び現像手段と電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを装置本体100に対して着脱可能としたものを採用している。
【0045】
すなわち、本実施の形態においては、プロセスカートリッジ1Y,1M,1C,1Kは、像担持体である感光体ドラム2の周囲に、帯電手段と現像手段を配置し、これらを一体的に構成している。そして、このプロセスカートリッジ1(1Y,1M,1C,1K)は、装置本体100に対して、ユーザが容易に取り外しでき、感光体ドラム2が寿命に至った場合に交換する。
【0046】
本実施の形態においては、例えば、感光体ドラム2の回転回数をカウントし、所定カウント数を越えた場合に、プロセスカートリッジが寿命に至ったことを報知するようにしている。ただし、プロセスカートリッジの寿命の判定に関しては、これに限ることはなく他の判定方法を採用できることは言うまでもない。
【0047】
本実施の形態に係る感光体ドラム2は負帯電の有機感光体で、直径約30mmのアルミニウム製のドラム基体上に、通常用いられる感光体層を有しており、最表層に電荷注入層を設けている。そして、この感光体ドラム2は、所定のプロセススピード、本実施の形態では約117mm/secで回転駆動される。
【0048】
電荷注入層は、絶縁性樹脂のバインダーに導電性微粒子として、例えばSnO超微粒子を分散した材料の塗工層を用いている。
【0049】
図4に示すように、感光体ドラム2の奥側端部(プロセスカートリッジ1を挿入する奥側の端部、図4では右側)にはドラムフランジ2bが固定され、手前端部(プロセスカートリッジ1を抜く側の端部、図4では左側)には非駆動フランジ2dが固定されている。ドラムフランジ2bと非駆動フランジ2dの中心にはドラム軸2aが貫通しており、ドラム軸2aとドラムフランジ2b及び非駆動フランジ2dは一体となって回転される。すなわち、感光体ドラム2はドラム軸2aの軸を中心に回転される。
【0050】
ドラム軸2aの手前側端部は軸受2eに回転自在に支持され、軸受2eは軸受ケース2cに対して固定されている。そして、軸受ケース2cはプロセスカートリッジ1のフレームに対して固定されている。
【0051】
[帯電手段]
帯電手段は接触帯電方法を用いたものである。本実施の形態においては、帯電部材として帯電ローラ3aを用いている。
【0052】
図2に示すように、この帯電ローラ3aは芯金3bの両端部をそれぞれ不図示の軸受部材により回転自在に保持されると共に、押しバネ3dによって感光体ドラム方向に付勢されている。これにより、帯電ローラ3aは、感光体ドラム2の表面に対して所定の押圧力をもって圧接されており、感光体ドラム2の回転に従動して回転するように構成されている。
【0053】
3cは帯電ローラクリーニング部材であり、本実施の形態では可撓性を持つクリーニングフィルム3eを有している。このクリーニングフィルム3eは、帯電ローラ3aの長手方向に並行に配置され、かつ同長手方向に対し一定量の往復運動をする支持部材3fに一端を固定され、自由端側近傍の面において帯電ローラ3aと接触ニップを形成するように配置されている。支持部材3fが図示しない駆動手段により長手方向に一定量往復駆動されて、帯電ローラ表面がクリーニングフィルム3eにより摺擦される。これにより帯電ローラ表面の付着物(微粉トナー、外添剤など)の除去がなされる。
【0054】
ここで、本実施の形態に係る画像形成装置はクリーナレスシステムを採用している。このクリーナレスシステムに関して説明する。
【0055】
[クリーナレスシステム]
本実施の形態に係る画像形成装置におけるクリーナレスシステムの概要をまず説明すると、転写後の感光体ドラム2上の転写残トナーを、引き続く感光体ドラム2の回転に伴い、帯電部a,露光部bを通過させて現像部cに持ち運び、現像装置により現像同時クリーニング(回収)するものである。
【0056】
感光体ドラム2面上の転写残トナーは露光部bを通るので、露光工程においてはその転写残トナー上からなされるが、転写残トナーの量は少ないため、大きな影響は現れない。
【0057】
ただ転写残トナーには、正規極性のもの,逆極性のもの(反転トナー),帯電量が少ないものが混在しており、その内の反転トナーや帯電量が少ないトナーが帯電部aを通過する際に帯電ローラ3aに付着することがある。これにより、帯電ローラ3aが許容以上にトナー汚染して帯電不良を生じる事になる。
【0058】
また、感光体ドラム面上の転写残トナーの現像装置による現像同時クリーニングを効果的に行わせるためには、現像部cに持ち運ばれる感光体ドラム上の転写残トナーの帯電極性が正規極性であり、かつその帯電量が現像装置によって感光体ドラムの静電潜像を現像できる帯電量である事が必要である。反転トナーや帯電量が適切でないトナーについては感光体ドラム上から現像装置に除去・回収できず、不良画像の原因となってしまう。
【0059】
また、近年のユーザニーズの多様化に伴い、写真画像などといった高印字率の画像などの連続印字動作などにより、一度に大量の転写残トナーが発生し、上述したような問題を更に助長させてしまうのである。
【0060】
そこで、本実施の形態においては、転写部dよりも感光体ドラム下流側の位置に、感光体ドラム2の転写残トナーを均一化するための、転写残トナー(残留現像剤像)均一化手段3gを設けている。また、この転写残トナー均一化手段3gよりも感光体ドラム回転方向下流側で帯電部aよりも感光体ドラム回転方向上流側の位置に、転写残トナーの帯電極性を正規極性である負極性に揃えるためのトナー(現像剤)帯電制御手段3hを設けている。
【0061】
転写残トナー均一化手段3gを設けることにより、転写部dからトナー帯電制御手段3hへ持ち運ばれる感光体ドラム上のパターン上の転写残トナーは、トナー量が多くても、そのトナーが感光体ドラム面に分散分布化され、非パターン化される。従って、トナー帯電制御手段3hの一部にトナーが集中することがなくなり、トナー帯電制御手段3hによる転写残トナーの全体的な正規極性帯電化処理が常に十分になされて、転写残トナーの帯電ローラ3aへの付着防止が効果的になされる。また、転写残トナー像パターンのゴースト像の発生も防止される。
【0062】
本実施の形態では、転写残トナー均一化手段3gとトナー帯電制御手段3hは、適度の導電性を持ったブラシ状部材により構成されており、ブラシ部を感光体ドラム面上に接触させて配置してある。
【0063】
また、これらの手段は、図示しない駆動源により感光体ドラムの長手方向に移動(往復運動)するように構成されている。これにより、転写残トナー均一化手段3gとトナー帯電制御手段3hが感光体ドラム上で同一個所に位置し続けることがなくなる。従って、たとえばトナー帯電制御手段3hの抵抗ムラによる過帯電部、帯電不足部が存在したとしても、常に同じ感光体ドラム面部分で起こるわけではない。従って、極小的な転写残トナーの過帯電によって感光体ドラム上に融着が発生することや、帯電不足によって帯電ローラ3aに転写残トナーが付着することを防止あるいは緩和できる。
【0064】
[露光手段]
本実施の形態においては、感光体ドラム2への露光は、レーザー露光手段を用いて行っている。即ち、装置本体から画像信号が送られてくると、この信号に対応して変調されたレーザー光Lを、感光体ドラム2の一様帯電面に対して走査露光する。そして、感光体ドラム2面には画像情報に対応した静電潜像が選択的に形成される。
【0065】
レーザー露光手段は、固体レーザー素子(不図示),ポリゴンミラー51a,結像レンズ51b,反射ミラー51c等から構成されている。入力された画像信号に基づき発光信号発生器(不図示)により固体レーザー素子が所定タイミングでON/OFF発光制御される。固体レーザー素子から放射されたレーザー光Lは、コリメーターレンズ系(不図示)により略平行な光束に変換され、高速回転するポリゴンミラー51aにより走査される。そして、結像レンズ51b,反射ミラー51cを介して感光体ドラム2にスポット状に結像される。
【0066】
この様に感光体ドラム2面上には、レーザー光走査による主走査方向の露光と、更に感光体ドラム2が回転することによる副走査方向の露光がなされ、画像信号に応じた露光分布が得られる。
【0067】
即ち、レーザー光Lの照射及び非照射により、表面電位が落ちた明部電位と、そうでない暗部電位が形成される。そして、明部電位と暗部電位間のコントラストにより、画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【0068】
[現像手段]
現像手段である現像装置4は、本実施の形態では、2成分接触現像装置(2成分磁気ブラシ現像装置)である。この現像装置4は、図2に示すように、マグネットローラ4bを内包した現像剤担持体である現像スリーブ4aを備えている。そして、この現像スリーブ4a上にキャリアとトナーからなる現像剤を保持する。現像スリーブ4aには所定間隙をあけて、規制ブレード4cが設けられている。この規制ブレード4cを設けたことにより、現像スリーブ4aが図中矢印方向に回転するに伴って、現像スリーブ4a上に薄層の現像剤が形成される。
【0069】
現像スリーブ4aは、図4に示すように、その両側の縮径されたジャーナル部4a1にスペーサ4kを回転可能に嵌合させることで感光体ドラム2と所定間隙を有するように配置される。そして、現像時においては現像スリーブ4a上に形成された現像剤が、感光体ドラム2に対して接触する状態で現像できるように設定されている。
【0070】
現像スリーブ4aは現像部において感光体ドラム2の回転方向に対してカウンター方向である矢示の時計方向に所定の周速度で回転駆動される。
【0071】
本実施の形態において用いたトナーは、平均粒径6μmのネガ帯電トナーを用い、磁性キャリアとしては飽和磁化が205emu/cmの平均粒径35μmの磁性キャリアを用いた。また、トナーとキャリアを重量比6:94で混合したものを現像剤として用いている。
【0072】
現像剤が循環している現像剤収納部4hは、両端部を除いて長手方向の隔壁4dで2つに仕切られている。そして、撹拌スクリュー4eA,4eBがこの隔壁4dを挟んで配置されている。
【0073】
トナー補給容器から補給されたトナーは、撹拌スクリュー4eBの奥側(図4で右側)に落下し、長手方向の前側(図4で左側)に送られながら撹拌され、前側端の隔壁4dのない部分を通過する。そして、今度は撹拌スクリュー4eAで長手方向の奥側に送られる。そして、奥側の隔壁4dのない部分を通り、再び撹拌スクリュー4eBで送られながら撹拌される。このように、トナーは循環を繰り返している。
【0074】
ここで感光体ドラム2に形成された静電潜像を、現像装置4を用いて2成分磁気ブラシ法により顕像化する現像工程と現像剤の循環系について説明する。
【0075】
現像スリーブ4aの回転に伴い、現像容器内の現像剤がマグネットローラ4bの汲み上げ極で現像スリーブ4a面に汲み上げられて搬送される。
【0076】
その搬送される過程において、現像剤は現像スリーブ4aに対して垂直に配置された規制ブレード4cによって層厚が規制され、現像スリーブ4a上に薄層現像剤が形成される。薄層現像剤が現像部に対応する現像極に搬送されると、磁気力によって穂立ちが形成される。感光体ドラム2面の静電潜像は、この穂状に形成された現像剤中のトナーによってトナー像として現像される。本例においては、静電潜像は反転現像される。
【0077】
現像部を通過した現像スリーブ4a上の薄層現像剤は引き続き現像スリーブ4aの回転に伴い現像容器内に入り、搬送極の反発磁界によって現像スリーブ4a上から離脱して現像容器内の現像剤溜りに戻される。
【0078】
現像スリーブ4aには、不図示の電源から直流(DC)電圧および交流(AC)電圧が印加される。本実施の形態では、−500Vの直流電圧と、周波数2000Hzでピーク間電圧1500Vの交流電圧が印加され、感光体ドラム2の露光部にのみ選択的に現像している。
【0079】
一般に2成分現像法においては交流電圧を印加すると現像効率が増し画像は高品位になるが、逆にかぶりが発生しやすくなるというおそれも生じる。このため、通常、現像スリーブ4aに印加する直流電圧と感光体ドラム2の表面電位間に電位差を設けることによって、かぶりを防止することを実現している。より具体的には、感光体ドラム2の露光部の電位と非露光部の電位との間の電位のバイアス電圧を印加している。
【0080】
現像によりトナーが消費されると、現像剤中のトナー濃度が低下する。本実施の形態では、撹拌スクリュー4eBの外周面に近接した位置にトナー濃度を検知するセンサー4gを配置している。現像剤内のトナー濃度が所定の濃度レベルよりも低下したことをセンサー4gで検知すると、トナー補給容器から現像装置4内にトナーを補給する命令が出される。このトナー補給動作により現像剤のトナー濃度が常に所定のレベルに維持管理される。
【0081】
[トナー補給容器]
トナー補給容器5Y,5M,5C,5Kは、プロセスカートリッジ1Y,1M,1C,1Kの上方に並列配置されており、装置本体100正面より装着される。
【0082】
図2に示すように、トナー補給容器の内部には、撹拌軸5cに固定された撹拌板5bと、スクリュー5aが配置され、容器底面にはトナーを排出する排出開口部5fが形成されている。
【0083】
スクリュー5aと撹拌軸5cは図5に示すように、その両端を軸受5dで回転可能に支持され、片方の最端部には駆動カップリング(凹)5eが配置されている。駆動カップリング(凹)5eは装置本体の駆動カップリング(凸)62bから駆動伝達を受け、回転駆動される。スクリュー5aの外形部は、らせんリブ形状となっており、排出開口部5fを中心に、らせんのねじれ方向を反転させている。駆動カップリング(凸)62bの回転により、所定の回転方向にスクリュー5aは回転される。
【0084】
そして、排出開口部5fに向かってトナーは搬送され、排出開口部5fの開口よりトナーを自由落下させ、プロセスカートリッジ1にトナーを補給する。
【0085】
撹拌板5bの回転半径方向の先端部は傾斜しており、トナー補給容器の壁面と摺接する際には、上記先端部はある角度をもって当接される。具体的には、撹拌板5bの先端側はねじられて、らせん状態になる。このように、撹拌板5bの先端側がねじれ傾斜することにより軸方向への搬送力が発生し、トナーが長手方向に送られる。
【0086】
なお、本実施の形態に係るトナー補給容器は、2成分現像法に限らず、1成分現像法を用いるプロセスカートリッジまたは現像カートリッジに対しても補給可能である。また、トナー補給容器内に収納される粉体は、トナーだけに限らず、トナー及び磁性キャリアが混合された現像剤であってもよいことは言うまでもない。
【0087】
[転写手段]
転写手段である中間転写ユニット54は、感光体ドラム2から順次に1次転写されて重ねられた複数のトナー像を、一括して記録媒体52に2次転写するものである。
【0088】
中間転写ユニット54は、矢印方向に走行する中間転写ベルト54aを備えており、矢印の時計方向に感光体ドラム2の外周速度と略同じ周速度で走行している。この中間転写ベルト54aは、周長約940mmの無端状ベルトであり、駆動ローラ54b,2次転写対向ローラ54g,従動ローラ54cの3本のローラにより掛け渡されている。
【0089】
さらに、中間転写ベルト54a内には、転写帯電ローラ54fY,54fM,54fC,54fKが夫々感光体ドラム2の対向位置に回転可能に配置され、感光体ドラム2の中心方向に加圧されている。
【0090】
転写帯電ローラ54fY,54fM,54fC,54fKは不図示の高圧電源より給電され、中間転写ベルト54aの裏側からトナーと逆極性の帯電を行い、感光体ドラム2上のトナー像を順次中間転写ベルト54aの上面に1次転写する。
【0091】
2次転写部には転写部材として2次転写ローラ54dが、2次転写対向ローラ54gに対向した位置で中間転写ベルト54aに圧接している。2次転写ローラ54dは、図示上下に揺動可能で且つ回転する。この時、同時に中間転写ベルト54aには、バイアスが印加されるので中間転写ベルト54a上のトナー像は記録媒体52に転写される。
【0092】
ここで中間転写ベルト54aと2次転写ローラ54dは各々駆動されている。記録媒体52が2次転写部に突入すると、所定のバイアスが2次転写ローラ54dに印加され、中間転写ベルト54a上のトナー像は記録媒体52に2次転写される。
【0093】
この時、両者に挟まれた状態の記録媒体52は、転写工程が行われると同時に、図1中、左方向に所定の速度で搬送され次工程である定着器56にむけて搬送される。
【0094】
転写工程の最下流側である中間転写ベルト54aの所定位置には、中間転写ベルト54aの表面に接離可能なクリーニングユニット55が設けてあり、2次転写後に残った転写残トナーを除去する。
【0095】
クリーニングユニット55内には、転写残トナーを除去するためのクリーニングブレード55aが配置されている。クリーニングユニット55は不図示の回転中心に対して揺動可能に取りつけられており、クリーニングブレード55aは中間転写ベルト54aに食い込む方向に圧接している。クリーニングユニット55内に取りこまれた転写残トナーは、送りスクリュー55bにより廃トナータンク(不図示)へ搬送され貯蔵される。
【0096】
ここで中間転写ベルト54aとしてはポリイミド樹脂からなるものを用いることができる。その他の材質としてはポリイミド樹脂に限定されるものではなく、ポリカーボネイト樹脂や、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリウレタン樹脂などのプラスチックや、フッ素系、シリコン系のゴムを好適に用いることができる。
[定着部]
現像手段によって感光体ドラム2に形成されたトナー像は、中間転写ベルト54aを介して記録媒体52上に転写される。そして、定着器56は、記録媒体52に転写されたトナー像を、熱を用いて記録媒体52に定着させる。
【0097】
図1に示すように、定着器56は、記録媒体52に熱を加えるための定着ローラ56aと、記録媒体52を定着ローラ56aに圧接させるための加圧ローラ56bとを備えており、各ローラは中空ローラである。
【0098】
その内部には、それぞれヒータ(不図示)を有している。そして、回転駆動されることによって同時に記録媒体52を搬送する。
【0099】
即ちトナー像を保持した記録媒体52は定着ローラ56aと加圧ローラ56bとにより搬送されると共に、熱及び圧力を加えられることによりトナー像が記録媒体52に定着される。定着後の記録媒体52は、排出ローラ53h,53jにより排出され、装置本体100上のトレー57に積載される。
【0100】
[プロセスカートリッジ及びトナー補給容器の装着]
次に、プロセスカートリッジ及びトナー補給容器の装着手順を図2〜図4及び図5を用いて説明する。
【0101】
装置本体100の正面には、開閉自在な前ドア58が配置されており、この前ドア58を手前に開くと、プロセスカートリッジ及びトナー補給容器を挿入する開口部が露出される(図3参照)。
【0102】
プロセスカートリッジを挿入する開口部には、回動可能に支持されたフタ部材59が配置されており、プロセスカートリッジを挿抜する場合は、このフタ部材59を開放した後に行う(図3参照)。
【0103】
装置本体100内には、プロセスカートリッジの装着を案内するガイドレール60と、トナー補給容器の装着を案内するガイドレール61が固定されている。
【0104】
プロセスカートリッジ及びトナー補給容器の装着方向は、感光体ドラム2の軸線方向と平行な方向であり、ガイドレール60,61も同様な方向に配置されている。プロセスカートリッジ及びトナー補給容器は、一旦、上記ガイドレール60,61に沿って装置本体100内の手前から奥側にスライドされ挿入される。
【0105】
プロセスカートリッジが最奥部まで挿入されると、ドラムフランジ2bの中心穴2fに装置本体の芯決め軸66が挿入され、感光体ドラム2の奥側の回転中心位置が装置本体に対して決められる。また、これと同時にドラムフランジ2bに形成された駆動伝達部2gと駆動カップリング(凸)62aが連結され、感光体ドラム2の回転駆動が可能となる。本実施の形態で用いた駆動伝達部2gはねじれた三角柱形状をなしており、本体からの駆動力が加わることで駆動が伝達されると共に、感光体ドラム2を奥側に引き込む力を発生させている。
【0106】
さらに、後側板65には、プロセスカートリッジを位置決めする支持ピン63(第1支持部材63a及び第2支持部材63b)が配置されており、この支持ピン63がプロセスカートリッジのフレームに挿入され、プロセスカートリッジのフレームの位置が固定される。
【0107】
装置本体100の手前側には、回動可能なフタ部材59が配置されており、このフタ部材59に対してプロセスカートリッジの軸受ケース2cが支持固定される。これら一連の挿入動作により、感光体ドラム2とプロセスカートリッジは装置本体に対して位置決めされる。
【0108】
一方、トナー補給容器は最奥部まで挿入されると、後側板65から突出した支持ピン64に対して固定される。またこれと同時に駆動カップリング(凹)5eと駆動カップリング(凸)62bが連結され、スクリュー5aおよび撹拌軸5cの回転駆動が可能となる。
【0109】
次に、プロセスカートリッジの装置本体に対する装着構造等について、特に図8及び図9を参照して、更に詳しく説明する。
【0110】
図9はプロセスカートリッジの装置本体への装着の様子を示す説明図であり、プロセスカートリッジに関しては図7に示す姿勢の長手断面上視図で示している。
【0111】
本実施の形態では、装置本体100に対して、プロセスカートリッジ1の装着は図6及び図8に示すように、装置本体100の手前側から奥方向(矢印B方向)に行う。
【0112】
装置本体100には、プロセスカートリッジ1を装着するための開口があり、その開口を覆うフタ部材59が、回動中心305により矢印M方向に動くことで、開口の開閉を行う。
【0113】
プロセスカートリッジ1を装置本体100へ装着する場合は、装置本体100に設けられたプロセスカートリッジ1を装着するための開口から、プロセスカートリッジ1を挿入し、装置本体100に設けたガイドレール60(図6)に沿って装着される。
【0114】
プロセスカートリッジ1の装着先端面には、次ぎのような装置本体100との嵌合部及び接点結合部が設けられている。これらは、プロセスカートリッジ1を装着する際の負荷の要因となるものである。
【0115】
(1)一つ目は、プロセスカートリッジ1に設けた第1支持部200と装置本体100に設けた第1支持部材63aとの嵌合部である。なお、本実施の形態では、第1支持部200は嵌合穴であり、第1支持部材63aはこの嵌合穴に嵌合する嵌合突起である。
【0116】
この嵌合部は、感光体ドラム2と同軸上に設けられていて、プロセスカートリッジ1の装置本体100への位置を決める基準となる。
【0117】
(2)二つ目は、プロセスカートリッジ1に設けた第2支持部201と装置本体100に設けた第2支持部材63bとの嵌合部である。なお、本実施の形態では、第2支持部201は嵌合穴であり、第2支持部材63bはこの嵌合穴に嵌合する嵌合突起である。また、第1支持部200と第2支持部201は同一の部材に形成されている。
【0118】
この(2)の嵌合部は、上記基準となる(1)の嵌合部で支持されたプロセスカートリッジ1が、図1の断面図方向から見たとき、感光体ドラム2を中心とした回転方向の姿勢を決める為に設けられる。
【0119】
(3)三つ目は、プロセスカートリッジ1に設けられた高圧接点71と、この高圧接点71と接続する装置本体100に設けられた接点ピン95との接点結合部である。なお、高圧接点71はプロセスカートリッジ1の挿入側の端面に設けられた接点ピン挿入口70の内部に設けられている。
【0120】
そして、本実施の形態においては、プロセスカートリッジ1は、図9の(A)〜(D)の順序で装着される。
【0121】
図9(A)はプロセスカートリッジ1をガイドレール60に沿って挿入している途中の状態を示しており、上記(1)〜(3)の嵌合部等の負荷はまだ発生していない。
【0122】
プロセスカートリッジ1を更に挿入すると、プロセスカートリッジ1に設けた第1支持部200と装置本体100に設けた第1支持部材63aとの嵌合が開始され始める。つまり、上記(1)の嵌合部の嵌合が開始される。この際には、(1)の嵌合部の嵌合のための負荷が発生する(図9(B)参照)。
【0123】
その後、更にプロセスカートリッジ1を挿入していくと、第1支持部200は第1支持部材63aに対して安定した状態でスライドするため、(1)の嵌合部の嵌合のための負荷は解消される。
【0124】
そして、更にプロセスカートリッジ1を挿入すると、プロセスカートリッジ1に設けた第2支持部201と装置本体100に設けた第2支持部材63bとの嵌合が開始され始める。つまり、上記(2)の嵌合部の嵌合が開始される。この際には、(2)の嵌合部の嵌合のための負荷が発生する。
【0125】
その後、更にプロセスカートリッジ1を挿入していくと、第2支持部201は第2支持部材63bに対して安定した状態でスライドするため、(2)の嵌合部の嵌合のための負荷は解消される。
【0126】
更にプロセスカートリッジ1を挿入していくと、プロセスカートリッジ1に設けられた高圧接点71と、装置本体100に設けられた接点ピン95とが接し始める(図9(C)参照)。つまり、上記(3)の接点結合部の結合が開始され、(3)の結合部の結合のための負荷が発生する。
【0127】
そして、更にプロセスカートリッジ1を挿入することで、プロセスカートリッジ1の装着が完了する(図9(D)参照)。
【0128】
このように、(1)(2)の嵌合部と(3)の結合部における、嵌合あるいは結合により発生する負荷のタイミングをずらすようにした。
【0129】
従って、プロセスカートリッジ1の装置本体100への装着負荷が多大になることが無くなり、ユーザビリティが向上する。
【0130】
このように、プロセスカートリッジ1の装着の際に複数箇所で発生する負荷のタイミングをずらすことで、ユーザによる装着の際の負荷を軽減することが可能である。
【0131】
従って、上述した順序に限らずに、負荷の発生タイミングをずらしさえすれば、順序を変えるようにしても、装着の際の負荷を軽減することは可能である。
【0132】
ただし、上記の順序にすることで、次ぎのような意義がある。
【0133】
本実施の形態のように、複数のプロセスカートリッジを装着可能な画像形成装置においては、複数の感光体ドラムが、装置本体内でそれぞれ平行に支持されることが求められる。従って、プロセスカートリッジ1の装置本体100への基準となる感光体ドラム2を先行して位置決めすることが重要となる。そこで、図4に示すように、感光体ドラム2と同軸上に設けられた(1)の嵌合部を最初に嵌合させるようにした。
【0134】
また、図2のプロセスカートリッジ1の断面図に示すように感光体ドラム2を中心に左右に帯電装置3,現像装置4を設けた構成のため、感光体ドラム2を中心にプロセスカートリッジ1は、図2断面方向でバランスがとれるようになっている。よって、感光体ドラム2の同軸上で位置が決まった後に、(2)の嵌合を行うまでのプロセスカートリッジ1の姿勢安定化が図れる。
【0135】
そして、感光体ドラム2の中心軸の位置とその回転方向の位置決めがなされた後に、高圧接点71と接点ピン95の結合が行われるため、これらに過大な負荷がかかることを防止でき、電気接点の接続不良を防止できる。
【0136】
更に、プロセスカートリッジ1の装置本体100への装着負荷が多大になることが無くなるため、プロセスカートリッジ1の装置本体100への装着を確実に行うことができる。従って、装置本体100とプロセスカートリッジ1との接合部である、駆動伝達部や電気接点部の接続不良を抑制でき、駆動伝達不良や電気接点接続不良による画像不良を防止できる。
【0137】
上述してきた本発明の各実施の形態をまとめると共に説明を補足すると以下のようになる。
【0138】
本発明の実施の形態に係るプロセスカートリッジ1は、
感光体ドラム2と、
画像形成プロセスに寄与する少なくとも一つのプロセス部材として、本実施の形態では、帯電手段(帯電ローラ3a等)及び現像手段(現像スリーブ4a等)と、
画像形成装置本体側から、これら帯電手段及び現像手段に電気を供給するための給電接点部材としての高圧接点71と、を一体的に有し、
装置本体100に対して着脱自在に構成されたプロセスカートリッジ1であって、
感光体ドラム2の装置本体100に対する軸心位置が位置決めされる第1嵌合部を構成する第1支持部200と、
感光体ドラム2の装置本体100に対する回転方向の位置が位置決めされる第2嵌合部を構成する第2支持部201と、を備え、
プロセスカートリッジ1を装置本体100に装着する際の、第1支持部200の嵌合開始時期と、第2支持部201の嵌合開始時期と、高圧接点71と装置本体100側に設けられた給電部である接点ピン95との接続開始時期が、それぞれタイミングをずらして行われるように構成されていることを特徴とする。
【0139】
このように構成したことによって、プロセスカートリッジ1を装置本体100に装着する際の負荷となる、各嵌合部での嵌合開始時、及び電気的接続を行うための接点結合部の接続開始時がずれるため、ユーザによるプロセスカートリッジ1の装着の負担が軽減される。
【0140】
特に、第1支持部200の嵌合が開始された後に、第2支持部201の嵌合が開始され、その後、高圧接点71と装置本体100側に設けられた給電部である接点ピン95との接続が行われると好適である。
【0141】
このようにすれば、画像品質のために最も重要であり、プロセスカートリッジ1の装置本体100への位置決め基準となる、感光体ドラム2の中心軸を先に位置決めできる。そして、その後、感光体ドラム2の回転方向についても位置決めされた後に、高圧接点71と接点ピン95との接続が行われる。従って、高圧接点71と接点ピン95は位置決めされた状態で接続が行われるため、高圧接点71や接点ピン95に無理な負荷がかかることを防止できる。よって、プロセスカートリッジ1を装置本体100への装着時に高圧接点71や接点ピン95の変形、傷付きを防ぐことが出来るため、電気的な接続不良を防止できる。
【0142】
また、本実施の形態では、第1支持部200と第2支持部201は同一部材で形成されるように構成した。
【0143】
また、本実施の形態では、第1支持部200の嵌合方向と、第2支持部201の嵌合方向と、高圧接点71の接続方向が、いずれもプロセスカートリッジ1の装置本体100への装着方向に等しくなるようにした。
【0144】
また、本実施の形態に係る画像形成装置は、
プロセスカートリッジ1を着脱自在に構成すると共に、記録媒体上に画像を形成するための画像形成装置において、
感光体ドラム2と、画像形成プロセスに寄与する少なくとも一つのプロセス部材として、本実施の形態では、帯電手段(帯電ローラ3a等)及び現像手段(現像スリーブ4a等)と、画像形成装置本体側から、これら帯電手段及び現像手段に電気を供給するための給電接点部材としての高圧接点71と、を一体的に有し、感光体ドラム2の画像形成装置本体に対する軸心位置が位置決めされる第1嵌合部を構成する第1支持部200と、感光体ドラム2の画像形成装置本体に対する回転方向の位置が位置決めされる第2嵌合部を構成する第2支持部201と、を備えるプロセスカートリッジ1を取り外し可能に装着させる装着機構(主としてガイドレール60)と、
第1支持部200に嵌合される第1被嵌合部としての第1支持部材63aと、
第2支持部201に嵌合される第2被嵌合部としての第2支持部材63bと、
高圧接点71と接続される接点ピン95と、を備え、
プロセスカートリッジ1を装置本体100に装着する際の、第1支持部200と第1支持部材63aの嵌合開始時期と、第2支持部201と第2支持部材63bの嵌合開始時期と、高圧接点71と接点ピン95との接続開始時期が、それぞれタイミングをずらして行われるように構成されていることを特徴とする。
【0145】
このように構成したことによって、プロセスカートリッジ1を装置本体100に装着する際の負荷となる、各嵌合部での嵌合開始時、及び電気的接続を行うための接点結合部の接続開始時がずれるため、ユーザによるプロセスカートリッジ1の装着の負担が軽減される。
【0146】
特に、第1支持部200の嵌合が開始された後に、第2支持部201の嵌合が開始され、その後、高圧接点71と装置本体100側に設けられた給電部である接点ピン95との接続が行われると好適である。
【0147】
このようにすれば、画像品質のために最も重要であり、プロセスカートリッジ1の装置本体100への位置決め基準となる、感光体ドラム2の中心軸を先に位置決めできる。そして、その後、感光体ドラム2の回転方向についても位置決めされた後に、高圧接点71と接点ピン95との接続が行われる。従って、高圧接点71と接点ピン95は位置決めされた状態で接続が行われるため、高圧接点71や接点ピン95に無理な負荷がかかることを防止でき、電気的な接続不良を防止できる。
【0148】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、プロセスカートリッジを装置本体に装着する際に複数箇所で発生する負荷のタイミングをずらすことで、ユーザへの負担の軽減を図ることができる。さらに、第1嵌合部と第1被嵌合部の嵌合及び第2嵌合部と第2被嵌合部の嵌合の後に、高圧接点と接点ピンとが接続する。従って、プロセスカートリッジの位置決めがされた状態で高圧接点と接点ピンとの接続が行われるため、高圧接点と接点ピンに無理な負荷がかかることなく、変形、傷付きを防ぐことができ、電気的な接続不良を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の縦断面図である。
【図2】本発明の実施の形態に係るプロセスカートリッジ及びトナー補給容器の縦断面図である。
【図3】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の前ドアを開けた状態を示す模式的斜視図である。
【図4】本発明の実施の形態に係るプロセスカートリッジの長手方向の横断面図である。
【図5】本発明の実施の形態に係るトナー補給容器及びプロセスカートリッジの長手方向の横断面図である。
【図6】本発明の実施の形態に係るプロセスカートリッジの装置本体に対する装着機構を説明する斜視図である。
【図7】本発明の実施の形態に係るプロセスカートリッジの斜視図である。
【図8】本発明の実施の形態に係るプロセスカートリッジを装置本体に装着する際の装着の様子を示す模式図である。
【図9】本発明の実施の形態に係るプロセスカートリッジを装置本体に装着する際の装着動作を示す説明図である。
【図10】本発明の実施の形態に係るプロセスカートリッジを装置本体に装着する際に、嵌合部において嵌合開始時に負荷が発生することを説明する説明図である。
【符号の説明】
1,1Y,1M,1C,1K プロセスカートリッジ
2 感光体ドラム
2a ドラム軸
2b ドラムフランジ
2c 軸受ケース
2d 非駆動フランジ
2e 軸受
2f 中心穴
2g 駆動伝達部
3 帯電装置
3a 帯電ローラ
3b 芯金
3c 帯電ローラクリーニング部材
3d 押しバネ
3e クリーニングフィルム
3f 支持部材
3g 転写残トナー均一化手段
3h トナー帯電制御手段
4 現像装置
4a 現像スリーブ
4a1 ジャーナル部
4b マグネットローラ
4c 規制ブレード
4d 隔壁
4eA,4eB 撹拌スクリュー
4g センサー
4h 現像剤収納部
4k スペーサ
5Y,5M,5C,5K トナー補給容器
5a スクリュー
5b 撹拌板
5c 撹拌軸
5d 軸受
5e 駆動カップリング(凹)
5f 排出開口部
51Y,51M,51C,51K 露光手段
51a ポリゴンミラー
51b 結像レンズ
51c 反射ミラー
52 記録媒体
53a 給送カセット
53b 給送ローラ
53c リタードローラ
53d 給送ガイド
53e,53f 搬送ローラ
53g レジストローラ
53h,53j 排出ローラ
54 中間転写ユニット
54a 中間転写ベルト
54b 駆動ローラ
54c 従動ローラ
54d 2次転写ローラ
54fY,54fM,54fC,54fK 転写帯電ローラ
54g 2次転写対向ローラ
55 クリーニングユニット
55a クリーニングブレード
55b 送りスクリュー
56 定着器
56a 定着ローラ
56b 加圧ローラ
57 トレー
58 前ドア
59 フタ部材
60,61 ガイドレール
92a,62b 駆動カップリング
63 支持ピン
63a 第1支持部材
63b 第2支持部材
64 支持ピン
65 後側板
66 芯決め軸
70 接点ピン挿入口
71 高圧接点
95 接点ピン
100 装置本体
200 第1支持部
201 第2支持部
a 帯電部
b 露光部
c 現像部
d 転写部
L レーザー光

Claims (1)

  1. プロセスカートリッジを着脱可能な、記録媒体に画像を形成するための画像形成装置において、
    感光体ドラムと、画像形成プロセスに寄与する少なくとも一つのプロセス手段と、前記画像形成装置の装置本体側から前記プロセス手段のうちの少なくとも一つに電圧を印加するための高圧接点、前記感光体ドラムと同軸上に設けられた、前記プロセスカートリッジを前記装置本体に対して位置決めをするための第1嵌合部と、前記装置本体に対して前記感光体ドラムを中心とした回転方向の位置決めをするための第2嵌合部と、を備える前記プロセスカートリッジを取り外し可能に装着させる装着機構と、
    前記プロセスカートリッジを前記装置本体に装着する際に、前記第1嵌合部嵌合る第1被嵌合部と、
    前記プロセスカートリッジを前記装置本体に装着する際に、前記第1嵌合部と前記第1被嵌合部の嵌合が開始された後に、前記第2嵌合部との嵌合を開始する第2被嵌合部と、
    前記プロセスカートリッジを前記装置本体に装着する際に、前記第2嵌合部と前記第2被嵌合部の嵌合が開始された後に、前記高圧接点と接続が行われる接点ピンと、
    を備えことを特徴とする画像形成装置。
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