JP4498076B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式を採用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの機能を複数備えた複合機等の画像形成装置に関する。

近年、特許文献１，２に記載のように、縦用紙搬送方式と呼ばれる給紙装置を装置下部に配置し、用紙が下から上方向に搬送されて排紙される方式を採用した画像形成装置が多く生産されるようになってきた。

この種の画像形成装置は、デジタル化の進化に伴い、図８に示すように、原稿を読み取るイメージスキャナである原稿画像読取装置１と画像形成プロセス手段である画像形成部２を光学的に分離することが可能となったために実現したものである。斯かる画像形成装置においては、原稿画像読取装置１で読み込まれた光学情報は、光電気変換手段であるＣＣＤ（図示せず）等によって電気信号に変換されて画像形成部２に送られ、この電気信号は、任意の位置で光信号に変換されて画像情報が感光体ドラム１１に照射され、感光体ドラム１１上に潜像が形成される。

このように、妥当な位置に照射位置を設けることが可能になった感光体ドラム１１に対する書き込み位置の自由度の増大に対応して、書き込み手段としてレーザビーム１２を用いることによって、従来の水平用紙搬送方式で行っていた画像形成プロセスを縦用紙搬送方式の画像形成プロセスでも可能とすることができる。

又、現像装置１３やトナー補給装置１４等の画像形成手段においても、上方向に配備された感光体ドラム１１にトナー補給が下方向から行われるが、現像剤やトナーの収納部よりも高い位置に配備された現像スリーブ１７にトナーを供給する汲み上げ現像方式の技術的進歩や、クリーニング手段においては開口部を下方向とし、開口部を感光体ドラム１１に向けて合致当接させつつクリーニングを確実に行う下向きクリーニング手段の技術的進歩もあり、縦用紙搬送方式の画像形成プロセスが可能となった。

そして、縦用紙搬送方式が可能となったため、画像形成装置のレイアウトにおいては、下部方向から用紙カセットを含む給紙装置３、レジスト手段４、感光体ドラム１１、現像装置１３、クリーニング手段を含む画像形成手段を配備し、その上部方向に用紙搬送部１８、定着装置１９を配備するとともに、その上部近傍に排紙手段５と排紙口２１を設けるショートパス構成を採用することが可能となり、この構成において給紙手段３から排紙手段５までの搬送距離を極端に屈曲させることなく達成できるため、搬送距離が短くなる他、構成部品点数を削減することができる。

又、縦方向に用紙の搬送パスが比較的ストレートに通るために装置全体に対する搬送パスのスペースが減少し、小型化と低コスト化及び通紙時間の短縮化を図ることができ、レイアウトの自由度が増えることによって、高密度化及び省スペース化を達成することができ、画像形成装置全体の小型化を図ることができる。

特開平０９−２９７４４０号公報 特開平２００４−１５１５６８号公報

しかしながら、従来は、感光体ドラムユニット２０の着脱をガイドするレール２２−ａ，２２−ｂを装置本体の枠体に設けているため、感光体ドラムユニット２０と定着装置１９間の用紙縦搬送パスを短くすることができず、用紙縦搬送パスを更に短くすることによる装置の更なる小型化を図ることは困難であった。
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、縦搬送路の距離を短縮して小型化を図ることができる画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、感光体を備えた感光体ユニットと、感光体から転写された記録材上のトナー像を定着する定着ユニットと、感光体ユニットと定着ユニット間において記録材を上方に搬送する縦搬送路と、を有する画像形成装置において、前記感光体ユニットを長手方向に着脱自在にガイドするガイド部材を前記定着ユニットに設けたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ガイド部材を前記感光体ユニットに向かう熱を遮蔽する樹脂部材にて構成したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記感光体ユニットを長手方向に着脱自在にガイドする別のガイド部材を感光体ユニットの重心を通る鉛直線に対して前記定着ユニットのガイド部材とは反対側の位置に設けたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記別のガイド部材を画像形成装置本体に設けたことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記定着ユニットを長手方向と略直交する方向に着脱自在に構成したことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１〜５の何れかに記載の発明において、前記感光体を画像露光する露光ユニットと、前記感光体上の静電像を現像する現像ユニットと、前記感光体を光除電する光除電ユニットと、を有し、前記露光ユニット、前記現像ユニット、前記光除電ユニットを前記感光体ユニットの側部、下部、上部に隣接して設けたことを特徴とする。

本発明によれば、感光体ユニットを脱着するためのガイド部材の１つを定着ユニットが保持することによって、ガイド部材を本体枠体に設ける従来の構成に対して、感光体ユニットと定着ユニットの距離を縮めることができ、その結果、縦搬送路の距離を短縮して画像形成装置の小型化を図ることができる。

又、ガイド部材を前記感光体ユニットに向かう熱を遮蔽する樹脂部材にて構成することによって、感光体ユニットに向かう熱を遮蔽する熱遮蔽部材を新たに設ける必要がないため、省スペース化や低コスト化を図ることができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。尚、本発明の技術思想の範囲内において以下に説明する実施の形態の各種構成を適宜周知の構成に変更することは可能である。

図１は本発明に係る画像形成装置の全体構成断面図、図２は同画像形成装置の感光体ドラムユニット周りの構成を示す断面図、図３は同感光体ドラムユニットの構成を示す断面図、図４は感光体ドラムユニット着脱用レールの構成を示す断面図である。

図１及び図２において、帯電ローラ３３によって一様に帯電された感光体ドラム１１の表面にレーザースキャナ５からの画像情報に対応するレーザー光が走査されると、感光体ドラム１１の表面には静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像ユニット１３によりトナーが付着されてトナー像として現像される。そして、このトナー像は、レジストローラ４によって感光体ドラム１１の回転に同期して搬送されたシートに、転写ローラ２５の作用によって転写される。

又、感光体ドラム１１へのトナーの補給については、トナー補給装置１４から供給されたトナーは、現像ユニット１３に到達し、内部で攪拌されながら現像スリーブ３０に至る。そして、現像スリーブ３０から感光体ドラム１１にトナーが供給され、このトナーによって感光体ドラム１１上の静電潜像がトナー像として現像される。尚、トナー像のシートへの転写後に感光体ドラム１１に残留したトナーは、図３に示すように感光体ドラム１１に当接するクリーニング部材２３によって除去され、搬送スクリュー２４によって廃トナー容器（図示せず）に収容される。そして、残留トナーが除去されてクリーニングされた感光体ドラム１１は、前露光ユニット２９の露光を受けることによって、その表面に残留した帯電ムラが消去される。そして、帯電ムラが消去された感光体ドラム１１は、帯電ローラ３３によって一様に帯電され、次の潜像形成に備えられる。

又、紙等のシートは、給紙装置３から搬送され、感光体ドラム１１と転写ローラ２５との転写ニップ２６（図２参照）に搬送され、感光体ドラム１１に形成されたトナー像がシートに転写される。そして、トナー像が転写されたシートは、定着ユニット１９を通過し、定着ユニット１９によって加熱及び加圧されることによってトナー像がその表面に定着され、トナー像が定着されたシートは、排出口２１を通過して胴内排出口２７に排出される。

次に、本発明の特徴部分である感光体ドラムユニット２０を図１〜図４に基づいて説明する。

本実施の形態のような縦搬送路を有する画像形成装置においては、図４に示すように、感光体ドラムユニット２０及びその周囲の作像に関わるユニットの配置については、転写部のニップ線Ｓに対して感光体ドラム１１とは逆側に紙搬送路があるため、これの感光体ドラムユニット２０やその周囲のユニットをニップ線Ｓに対して感光体ドラム１１とは逆側に配置することができない。このため、転写部のニップ線Ｓに対して感光体ドラム１１と同じ側に感光体ドラムユニット２０やその周囲のユニットを配置する必要がある。又、前述のように、シートにトナー像を転写した後、感光体ドラム１１は、クリーニング部材２３による残留トナーの清掃→前露光ユニット２９による前露光Ｌ１による残留帯電ムラの消去→帯電ローラ３３による帯電→レーザービームＬ２による静電潜像の形成→現像スリーブ３０からのトナー供給によるトナー像の作像というサイクルを、転写部のニップ線Ｓに対して感光体ドラム１１と同じ側で行う必要がある。

又、本実施の形態においては、図１に示すように、レーザースキャナ５は、低コスト化のために地面に対して略水平に配置され、レーザービームＬ２を折り返しミラーを経ることなく感光体ドラム１１に直接照射できるように構成されている。このため、感光体ドラム１１に書き込みされる高さ方向の位置は、感光体ドラム１１中心の高さ方向の位置とほぼ一致する。従って、感光体ドラム１１の外周に、反時計回りに転写部のニップ線ＳからレーザービームＬ２までの間に、クリーニング部材２３と搬送スクリュー２４を有するクリーニングユニット３５と、前露光ユニット２９と、帯電ローラユニット３６を配置する必要がある。

更に、残留トナーの清掃を行うクリーニングユニット３５は、感光体ドラム１１に当接するクリーニング部材２３を感光体ドラム１１の回転方向に対してカウンター方向に当接させることにより清掃を行うが、清掃能力の確保及び感光体ドラム１１に対するダメージ防止の点で、当接位置での接線とクリーニング部材２３との角度βとクリーニング部材２３の感光体ドラム１１への当接圧が重要となる。本実施の形態では、角度βを約３０°程度に設定している。又、クリーニング部材２３の当接圧については、該クリーニング部材２３の弾性力を用いて設定しており、クリーニング部材２３には所定の長さが必要である。

ところで、クリーニング部材２３によって感光体ドラム１１上から除去された廃トナーは、搬送スクリュー２４によって本体手前側にある廃トナーボックス（図示せず）に送られる前に、搬送スクリュー２４が配された空間に溜まるが、この空間のスペースは、クリーニング部材２３に対して感光体ドラム１１の回転方向とは逆方向側に設ける必要があり、又、廃トナーの送り性能等を考慮すると、搬送スクリュー２４としては直径φ１４ｍｍ程度のものが必要であり、この搬送スクリュー２４は、クリーニング部材２３の近傍に配置される。

クリーニングユニット３５の位置を図４の位置から左側に変更しようと考えた場合（右側は縦搬送路があるため不可能）、例えば図４の左側に移動させようとすると、クリーニング部材２３の感光体ドラム１１への当接位置での接線とクリーニング部材２３との当接角βを保持する必要性から、移動に伴ってクリーニング部材２３の水平面に対する角度αがより小さくなるため、結果として水平方向のスペースがより必要となってしまう。又、クリーニング部材２３の当接位置を右側に移動させようとしても、前述のように、搬送スクリュー２４の性能上、その直径としてφ１４ｍｍ程度が必要である以上、スペース上移動させることはできない。

そのため、本実施の形態の構成では、省スペース化を考慮し、図４に示すように、クリーニングユニット３５は、感光体ドラムユニット２０の縦搬送路近傍から始まる半時計回りのスペースが必要となる。

又、帯電ローラユニット３６は、帯電ローラ３３と、感光体ドラム１１への加圧機構（図示せず）を有しており、帯電ローラ３３の直径としては、本実施の形態における直径φ３０ｍｍの感光体ドラム１１に対する性能上、φ１６ｍｍが必要であり、図４に示すようなスペースが必要となる。

そして、前露光Ｌ１は、クリーニング部材２３と帯電ローラ３３との間から感光体ドラム１１に照射される必要があるため、そのスペースがクリーニングユニット３５と帯電ローラユニット３６の間に必要となる。

以上の理由により、ニップ線ＳからレーザービームＬ２までの間に、クリーニングユニット３５、前露光Ｌ１用スペース、帯電ローラユニット３６がほぼ隙間なく配置されている。

又、現像ユニット１３の現像スリーブ３０は、静電潜像が感光体ドラム１１上に形成された後に感光体ドラム１１にトナーを供給するため、レーザービームＬ２の書き込み照射位置よりも感光体ドラム１１の回転方向下流側で、且つ、紙搬送路（レジストローラ４〜転写ニップ２６間）よりも感光体ドラム１１の回転方向上流側に位置する。

次に、各ユニットの画像形成装置本体からの着脱方向を図５及び図６に基づいて説明する。

図５は感光体ドラムユニット２０及び定着ユニット１９の着脱方向を説明する斜視図、図６は現像ユニット１３、感光体ドラムユニット２０及び定着ユニット１９の着脱方向を説明する斜視図である。

感光体ドラムユニット２０、現像ユニット１３及び定着ユニット１９は、画像形成装置本体の寿命よりも短い場合が多く、寿命毎にサービスマン又はユーザーによって定期的に交換される場合が多いため、本実施の形態ではこれらは次のように画像形成装置本体から着脱される。

感光体ドラムユニット２０は、本体前側板３８にビス止めされているが、ビスを外して図５及び図６（ａ）に示すように２本のレール２２−ａ，２２−ｂに沿って感光体ドラム１１の長手方向（本体手前側）に引き出される。

又、現像ユニット１３は本体前側板３８にビス止めされているが、ビスを外し、図６（ｂ）に示すように、不図示のレールに沿って感光体ドラム１１の長手方向（本体手前側）に引き出される。

更に、定着ユニット１９は、図６（ａ）に示すように、感光体ドラム１１の母線に垂直、且つ、地面に対して水平方向に引き出される。

尚、前露光ユニット２９は交換の必要がないため、本体前側板３８及び本体後側板３９に固定されている。

次に、本発明の特徴部分である感光体ドラムユニット２０の着脱用レール２２−ａ，２２−ｂの配置を図７に基づいて説明する。

本実施の形態に係る感光ドラムユニット２０は、図６（ａ）に示すように、本体手前側に、感光体ドラム１１の母線に平行に引き出されることによって画像形成装置本体から取り外される。このような構成の場合、レール２２−ａ，２２−ｂを、感光体ドラムユニット２０の重心の水平方向の位置Ｇ１に対して左右にそれぞれ１本ずつ配置することによって重量バランスを保つことが必要である。又、理想的には、それぞれのレール２２−ａ，２２−ｂの重心からの距離については、ほぼ同程度であることが望ましい。

もし、図５及び図６（ａ）に示すレール２２−ａ，２２−ｂの位置が適当でない場合、感光体ドラムユニット２０の脱着時の感光体ドラム１１の位置が安定しない。又、画像形成装置の小型化により、感光体ドラムユニット２０の脱着時の進入路の近傍には、様々な部材（図示せず）が配置されているため、感光体ドラムユニット２０の脱着時の感光体ドラム1 1 の位置が安定せず、該感光体ドラム１１がそれらの部材に接触して傷が付き、画像不良が発生する等の問題が生じる。又、感光体ドラムユニット２０の脱着時に、レールを１本にした場合、水平方向の重心の位置Ｇ１に精度良く設ける必要があるが、その位置精度が厳しく、位置精度が出せたとしても、感光体ドラムユニット２０の脱着時に、感光体ドラムユニット２０の重心から離れた場所に力が加わった場合に大きな回転力が発生するため、脱着時の感光体ドラム１１の位置が安定しない。

従って、２本のレール２２−ａ，２２−ｂが必要であり、感光体ドラムユニット２０の水平方向の重心位置Ｇ１に対して左右に１本ずつ配置することが理想的である。又、垂直方向の位置Ｇ２は、垂直方向には重力が働いているためにさほど問題にはならない。

次に、感光体ドラムユニット２０の重心の水平方向位置Ｇ１よりも縦搬送路側に位置するレール２２−ａの配置を図７に基づいて説明する。

レール２２−ａの配置に関して、重心線Ｇ１よりも右側で、且つ、重心線Ｇ１下側のスペースは、前述のように現像スリーブ３０から感光体ドラム１１にトナーを供給するスペース及び紙搬送路のスペースであるため、感光体ドラムユニット２０において、そのスペースは、感光体ドラム１１が露出している箇所であり、この箇所にレール２２−ａを配置することは不可能である。

従って、レール２２−ａを配置することができるスペースは、重心線Ｇ１よりも右側で、且つ、重心線Ｇ２よりも上側のスペースとなる。感光体ドラムユニット２０において、該スペースには、前述のように（図４参照）クリーニングユニット３５が配置されているため、クリーニングユニット３５の上部にレール２２−ａを受ける面３７−ａ，３７−ｂを配置することは可能である。

しかし、縦搬送路の短縮化により装置の小型化を図っている本実施の形態の構成では、そのスペースには定着ユニット１９が存在するため、レール２２−ａを従来のように本体枠（前側板３８と後側板３９に装着）に配置しようとすると、必要な断面積が確保できず、強度が低く、レール２２−ａは本来の機能が果たせず、縦搬送路の短縮化による画像形成装置の小型化の足かせとなってしまう。そのため、本実施の形態では、定着ニップ３２にシートを案内する不図示の搬送ガイド（入り口上ガイド）を延長することによりレール２２−ａにその本来の機能を持たせている。この構成の場合、レール２２−ａの本来の機能を果たす部分の断面積は小さいが、その部材としての強度は、定着ユニット１９内で保っているため、レールとして使用可能なスペースが小さく、その部分の断面積が小さくても、レールとしての機能を果たすことができる。

次に、感光体ドラムユニット２０の重心の水平方向位置Ｇ１よりも縦搬送路側と逆側（図７では左側）に位置するレール部材２２−ｂについて図７を用いて説明する。

重心線Ｇ１よりも水平方向において縦搬送路と逆側（図７では左側）で、且つ、重心線Ｇ２よりも垂直方向上側には、前述のように、クリーニングユニット３５及び前露光ユニット２９の上側にスペースがあり、それらのスペースにレール２２−ｂを配置することによって、右側のレール２２−ａと合わせて感光体ドラムユニット２０の脱着時の感光体ドラム１１の位置の安定性を保つことができ、装置の小型化によって感光体ドラムユニット２０の近傍に配置されている部品と感光体ドラム１１の衝突に起因する画像不良の発生を防ぐことができるとともに、縦搬送路を短縮することが可能となり、画像形成装置の小型化が可能となる。

しかし、本実施の形態では、更に、前露光ユニット２９は、前述のように感光体ドラム１１に隣接し、重心線Ｇ１よりも左側にあり、感光体ドラムユニット２０と別ユニットとして本体枠体（前側板３８、後側板３９）に固定されている。そのため、この前露光ユニット２９の外装部にレール機能を持たせることによって、前露光ユニット２９と感光体ドラムユニット２０との位置が出易くなることや、従来のように新たにレール部材を設ける必要がないという効果が得られる。

又、先に述べた右側のレール部材２２−ａと合わせると、感光体ドラムユニット２０の脱着時の感光体ドラム１１の位置の安定性を保つことができ、装置の小型化によって感光体ドラムユニット２０の近傍に配置されている部品と感光体ドラム１１との衝突に起因する画像不良の発生を防ぐことができ、又、感光体ドラムユニット２０と前露光ユニット２９との位置を出し易くすることができるとともに、縦搬送路を短縮することが可能となり、画像形成装置の小型化が可能となる。

尚、他の実施の形態としては、定着ユニット１９が有するレール２２−ａを、定着ユニット１９からの熱を感光体ドラム１１に対して遮蔽する樹脂部材と兼ねることで、定着ユニット１９と感光体ドラム１１の距離が近づいたことにより必要となった感光体ドラム１１への熱遮蔽部材を新たに設ける必要がないため、省スペース化や低コスト化を図ることができるという効果が得られる。

本発明に係る画像形成装置の全体構成を示す断面図である。 本発明に係る画像形成装置の感光体ドラムユニット周りの断面図である。 本発明に係る画像形成装置の感光体ドラムユニットの断面図である。 本発明に係る画像形成装置の感光体ドラムユニット着脱用レールの構成を示す断面図である。 本発明に係る画像形成装置の感光体ドラムユニットの着脱方向を示す斜視図である。 本発明に係る画像形成装置の現像ユニット、定着ユニット及び感光体ドラムユニットの着脱方向を示す斜視図である。 本発明に係る感光体ドラムユニット着脱用レールの配置を説明する図である。 従来の画像形成装置の断面図である。

符号の説明

３ 給紙装置
４ レジストローラ
５ レーザースキャナ（露光ユニット）
１１ 感光体ドラム（感光体）
１３ 現像ユニット
１４ トナー補給装置
１９ 定着ユニット
２０ 感光体ドラムユニット（感光体ユニット）
２２−ａ 感光体ドラムユニット着脱用レール（ガイド部材）
２２−ｂ 感光体ドラムユニット着脱用レール（ガイド部材）
２３ クリーニング部材
２４ 搬送スクリュー
２５ 転写ローラ
２６ 転写ニップ
２７ 胴内排出口
２９ 前露光ユニット（光除電ユニット）
３０ 現像スリーブ
３２ 定着ニップ
３３ 帯電ローラ
３５ クリーニングユニット
３６ 帯電ローラユニット
３７−ａ レール受け面
３７−ｂ レール受け面
３８ 本体前側板
３９ 本体後側板
α クリーニング部材の感光体ドラムへの当接位置での接線とクリーニング部材との当接角
β クリーニング部材の感光体ドラムへの当接位置での接線と水平面との角度

Claims (6)

1. 感光体を備えた感光体ユニットと、感光体から転写された記録材上のトナー像を定着する定着ユニットと、感光体ユニットと定着ユニット間において記録材を上方に搬送する縦搬送路と、を有する画像形成装置において、
   前記感光体ユニットを長手方向に着脱自在にガイドするガイド部材を前記定着ユニットに設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ガイド部材を前記感光体ユニットに向かう熱を遮蔽する樹脂部材にて構成したことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記感光体ユニットを長手方向に着脱自在にガイドする別のガイド部材を感光体ユニットの重心を通る鉛直線に対して前記定着ユニットのガイド部材とは反対側の位置に設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記別のガイド部材を画像形成装置本体に設けたことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記定着ユニットを長手方向と略直交する方向に着脱自在に構成したことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の画像形成装置。
6. 前記感光体を画像露光する露光ユニットと、前記感光体上の静電像を現像する現像ユニットと、前記感光体を光除電する光除電ユニットと、を有し、前記露光ユニット、前記現像ユニット、前記光除電ユニットを前記感光体ユニットの側部、下部、上部に隣接して設けたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の画像形成装置。

Images