JP5045766B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、記録シートに画像を形成する画像形成装置に関し、特に、複数の感光体をタンデム配列して、対応する現像器および現像剤収容器とともに、当該タンデム配列方向に引き出し可能な保持部材に位置決め保持させた画像形成装置に関する。

記録シートにカラー画像を形成するレーザプリンタ等の画像形成装置として、複数の感光体を対応する現像カートリッジ（現像器および現像剤収容器が一体化されたもの）とともにタンデム配列して保持部材に位置決め保持させ、装置の筐体から保持部材をそのタンデム配列方向に引き出すことで部品や消耗品等の交換ができるようにした画像形成装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２００９−１８１０７７号公報

ところで、レーザプリンタ等の画像形成装置では、ランニングコストの抑制の観点から、現像剤収容器（トナーカートリッジ）を現像器や感光体から分離して単独で交換可能とすると有利である。しかし、このようなトナーカートリッジ分離式の現像装置を特許文献１に開示されているようなタンデム配列方向引き出し型の画像形成装置に採用しようとすると、トナーカートリッジ着脱時のシャッタの開閉動作の際に引き出した状態の保持部材にかかる力によって保持部材が破損したり装置本体が転倒したりする虞がある。

このような技術的課題に着目した本発明者は、現像装置にトナーカートリッジ分離式を採用することによるランニングコスト抑制の効果が得られるとともに、引き出した状態の保持部材にかかる力によって保持部材が破損したり装置本体が転倒したりする危険性のないタンデム配列方向引き出し型の画像形成装置を提供しようとする研究の過程で本発明を創案するに至った。

本発明の一態様としての画像形成装置は、開口部を有する筐体と、複数の感光体と、前記複数の感光体にそれぞれ対応させて設けられた複数の現像器と、前記複数の現像器にそれぞれ現像剤を供給する複数の現像剤収容器と、タンデム配列された前記複数の感光体と、前記複数の現像器および前記複数の現像剤収容器とを前記筐体内に位置決めして保持するとともに、前記開口部を通って前記タンデム配列方向に引き出し可能な保持部材と、を備え、前記複数の現像剤収容器は、対応する現像器と分離して単独で交換可能に構成された第１の現像剤収容器と、対応する現像器と一体で交換可能に構成された第２の現像剤収容器を含み、前記保持部材は、前記複数の感光体、前記複数の現像器および前記複数の現像剤収容器がすべて前記筐体内に収容される第１の位置と、少なくとも、前記複数の現像剤収容器のうち前記引き出し方向において最も奥側に配置された現像剤収容器が、交換可能となる第２の位置との間をスライド移動可能に構成され、前記複数の現像剤収容器のうち前記引き出し方向において最も手前側に配置された現像剤収容器は、前記第１の現像剤収容器であって、黒色の現像剤を収容しており、前記複数の現像剤収容器のうち前記引き出し方向において最も手前側に配置された現像剤収容器以外の現像剤収容器は、前記第２の現像剤収容器であり、前記筐体は、前記開口部とは独立に開閉可能に構成された第２の開口部を有し、前記第１の現像剤収容器は、対応する現像器へ現像剤を供給するための供給口と、当該供給口を開放する開位置と当該供給口を閉塞する閉位置との間を移動可能なシャッタと、前記シャッタを操作するための操作部とを備え、前記保持部材が前記第１の位置にあるとき、前記開口部を開かずに前記第２の開口部を介して前記操作部が操作可能であり、前記操作部による前記シャッタの前記閉位置への操作によって前記第１の現像剤収容器の前記対応する現像器との結合が解除されて前記保持部材に前記対応する現像器が保持された状態で前記第１の現像剤収容器が前記第２の開口部を介して交換可能となり、前記操作部による前記シャッタの前記開位置への操作によって前記第１の現像剤収容器が前記対応する現像器に対してロックされるよう構成されていることを特徴とする。

前記態様によれば、複数の現像剤収容器のうち、一般に最も消費の早い黒色の現像剤の現像剤収容器を単独で交換することができるので、顕著なランニングコスト抑制効果が期待できる。また、この黒色の現像剤を収容する現像剤収容器は、最も手前側に配置されており、保持部材を「第２の位置」まで引き出すことなく交換可能なので、構造上の堅牢性と操作の安全性および容易性とが十分に確保された画像形成装置の商品化が可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の一例としてのカラー複合機の概略構成を示す断面図である。 黒色トナーのトナーカートリッジを現像器から取り外して交換する操作を説明する断面図である。 黒色トナーのトナーカートリッジを現像器に取り付ける操作を説明する断面図である。 最も奥側に配置されたプロセスユニットの現像器および現像剤収容器を交換する操作を説明する断面図である。 シャッタが閉じた状態のトナーカートリッジおよび現像器を示す模式図である。 シャッタが開いた状態のトナーカートリッジおよび現像器を示す模式図である。 プロセスユニット内におけるトナー循環の説明図である。 黒色トナーの現像剤収容器に対応する現像器内に設けられた現像ローラの特徴を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置の一例としてのカラー複合機における、黒色トナーのトナーカートリッジを現像器に取り付ける操作を示す断面図である。

本発明のいくつかの実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、まず、本発明の一実施形態（第１の実施形態）に係る画像形成装置の一例としてのカラー複合機の概略構成について説明した後、特に、黒色の現像剤を収容する現像剤収容器を備えるプロセスユニットの詳細な構成について説明する。

＜カラー複合機の概略構成＞
図１に示すように、カラー複合機１は、本体筐体１０と、フラットベッドスキャナ２０とを備えている。また、カラー複合機１は、本体筐体１０内に、記録シートの一例としての用紙Ｐを供給する給紙部３０と、供給された用紙Ｐに画像を形成する画像形成部４０と、画像が形成された用紙Ｐを排出する排紙部９０とを主に備えている。

なお、以下の説明において、方向は、カラー複合機１が使用されるときのユーザを基準にした方向で説明する。すなわち、図１における右側を「前」または「手前」、左側を「後」または「奥」とし、紙面手前側を「左」、奥側を「右」とする。また、図１における上下方向を「上下」とする。

フラットベッドスキャナ２０は、本体筐体１０の上方に設けられた公知の原稿読取装置である。このフラットベッドスキャナ２０は、複写などの際に、セットされた原稿に光を照射して画像を読み取ることで画像データを生成する。

給紙部３０は、本体筐体１０内の下部に設けられ、用紙Ｐを収容する給紙トレイ３１と、給紙トレイ３１から用紙Ｐを画像形成部４０に搬送する給紙機構３２とを主に備えている。給紙トレイ３１内の用紙Ｐは、給紙機構３２によって１枚ずつ分離されて画像形成部４０に搬送される。

画像形成部４０は、露光装置の一例としての露光ユニット５０と、４つのプロセスユニット６１、６２と、転写ユニット７０と、定着ユニット８０とから主に構成されている。

露光ユニット５０は、本体筐体１０内の上部に設けられ、図示しないレーザ光源、ポリゴンミラー、レンズ、反射鏡などを備えている。レーザ光源から出射されたレーザ光は、ポリゴンミラーや反射鏡で反射し、レンズを通過して、各感光体ドラム６１Ａ、６２Ａの表面を高速走査する。

４つのプロセスユニット６１、６２は、給紙部３０と露光ユニット５０との間に配置され、前後方向に並べて配列（タンデム配列）され、保持部材の一例としての保持ケース６５に保持されている。

保持ケース６５は、例えば、底のない枠状に形成されており、本体筐体内部に形成されたガイドレール１０Ｒ（図４参照）に沿って、前後方向に平行移動可能に構成されている。保持ケース６５は、図４に示すように、本体筐体１０の前側（開口部）に設けられたフロントカバー１１を開き、ハンドル６５Ｈを引くことで、本体筐体１０から引き出し可能である。カラー複合機１では、保持ケース６５を引き出すことで、本体筐体１０の奥に配置されたプロセスユニット６２の部品を交換することができる。

本体筐体１０の前側上部（フロントカバー１１の上方）には、フロントカバー１１とは独立に開閉可能に構成された上カバー１２が設けられている。図２および図３に示すように、この上カバー１２を開くことによって、保持ケース６５を引き出さずに、一番手前側のプロセスユニット６１を操作し、トナーカートリッジ１００（詳細は後述する）を着脱・交換することができる。

４つのプロセスユニットのうち最も手前側に配置されたプロセスユニット６１は、感光体の一例としての感光体ドラム６１Ａと、帯電器６１Ｂと、現像ローラ６１Ｃと、供給ローラ６１Ｄと、層厚規制ブレード６１Ｅと、搬送部材の一例としてのオーガ６１Ｆと、黒色のトナー（現像剤）を収容する第１の現像剤収容器の一例としてのトナーカートリッジ１００とを備えて構成されている。これらのうち、現像ローラ６１Ｃ、供給ローラ６１Ｄ、層厚規制ブレード６１Ｅおよびオーガ６１Ｆが、現像器２００を構成する。プロセスユニット６１の詳細な構成については後述する。

なお、プロセスユニット６１の感光体ドラム６１Ａや帯電器６１Ｂは、保持ケース６５に対して一体で着脱可能（交換可能）であってもよいし、保持ケース６５に固定されて保持ケース６５とともに１つのユニットを形成していてもよい。また、現像器２００を構成する現像ローラ６１Ｃ、供給ローラ６１Ｄ、層厚規制ブレード６１Ｅおよびオーガ６１Ｆは、一体のユニットとして、保持ケース６５に対して着脱可能としてもよく、感光体ドラム６１Ａや帯電器６１Ｂとともに、保持ケース６５に固定されて保持ケース６５とともに一つのユニットを形成するものとしてもよい。尚、現像器２００は、保持ケース６５に着脱可能である場合、感光体ドラム６１Ａや帯電器６１Ｂと一体で着脱可能でもよく、感光体ドラム６１Ａや帯電器６１Ｂとは分離して着脱可能としてもよい。

４つのプロセスユニットのうち奥側の３つのプロセスユニット６２は、それぞれ、感光体の一例としての感光体ドラム６２Ａと、帯電器６２Ｂと、現像ローラ６２Ｃと、供給ローラ６２Ｄと、層厚規制ブレード６２Ｅと、現像剤収容器６２Ｇ（第２の現像剤収容器）とを備えて構成されている。現像剤収容器６２Ｇには、それぞれ、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のいずれかのトナー（現像剤）が収容される。プロセスユニット６２の現像器（現像ローラ６２Ｃ、供給ローラ６２Ｄ、層厚規制ブレード６２Ｅ）は、現像剤収容器６２Ｇと一体に構成されて、保持ケースに対して着脱可能とされている（図４参照）。

プロセスユニット６２の感光体ドラム６２Ａや帯電器６２Ｂも、プロセスユニット６１の感光体ドラム６１Ａや帯電器６１Ｂと同様に、保持ケース６５に対して着脱可能（交換可能）であってもよいし、保持ケース６５に固定されて保持ケース６５とともに１つのユニットを形成していてもよい。尚、プロセスユニット６２（感光体ドラム６２Ａと、帯電器６２Ｂと、現像ローラ６２Ｃと、供給ローラ６２Ｄと、層厚規制ブレード６２Ｅと、現像剤収容器６２Ｇ）は、一体で保持ケースに対して着脱可能としてもよい。

転写ユニット７０は、給紙部３０と４つのプロセスユニット６１、６２との間に設けられ、駆動ローラ７１と、従動ローラ７２と、駆動ローラ７１および従動ローラ７２の間に張設された無端状の搬送ベルト７３と、４つの転写ローラ７４とを主に備えている。搬送ベルト７３は、外側の面が各感光体ドラム６１Ａに接しており、その内側には各転写ローラ７４が各感光体ドラム６１Ａとの間で搬送ベルト７３を挟持するように配置されている。

搬送ベルト７３の下部には、搬送ベルト７３に付着したトナーや紙粉などの付着物を除去するために搬送ベルト７３に当接して付着物を回収するクリーニングユニット７５が設けられている。

定着ユニット８０は、４つのプロセスユニット６１、６２および転写ユニット７０の後方に設けられ、加熱ローラ８１と、加熱ローラ８１と対向配置されて加熱ローラ８１を押圧する加圧ローラ８２とを主に備えている。

画像形成部４０では、感光体ドラム６１Ａ、６２Ａの表面が、帯電器６１Ｂ、６２Ｂにより一様に帯電された後、露光ユニット５０からのレーザ光の高速走査によって露光されることで、感光体ドラム６１Ａ、６２Ａ上に画像データに基づく静電潜像が形成される。また、現像剤収容器６２Ｇまたはトナーカートリッジ１００内のトナーは、供給ローラ６１Ｄ、６２Ｄを介して現像ローラ６１Ｃ、６２Ｃに供給され、現像ローラ６１Ｃ、６２Ｃと層厚規制ブレード６１Ｅ、６２Ｅとの間に進入して一定厚さの薄層として現像ローラ６１Ｃ、６２Ｃ上に担持される。

現像ローラ６１Ｃ、６２Ｃ上に担持されたトナーは、現像ローラ６１Ｃ、６２Ｃから感光体ドラム６１Ａ、６２Ａ上の静電潜像に供給される。これにより、静電潜像が可視像化されて感光体ドラム６１Ａ、６２Ａ上にトナー像（画像）が形成される。その後、搬送ベルト７３上に搬送された用紙Ｐが、感光体ドラム６１Ａ、６２Ａと搬送ベルト７３（転写ローラ７４）の間を搬送されることで、各感光体ドラム６１Ａ、６２Ａ上のトナー像が用紙Ｐ上に順次重ね合わせて転写される。そして、用紙Ｐが加熱ローラ８１と加圧ローラ８２の間を搬送されることで、用紙Ｐ上のトナー像が熱定着される。

排紙部９０は、定着ユニット８０の出口から上方に向かって延び、前方に方向転換するように形成された排紙経路９１と、用紙Ｐを排出する排紙ローラ９２とを主に備えている。トナー像が熱定着された用紙Ｐは、定着ユニット８０から排紙経路９１に搬送され、排紙ローラ９２によって本体筐体１０の上部に設けられた排紙トレイ１５上に排出される。

＜プロセスユニットの詳細構成＞
次に、主に図５および図６を参照しながら、プロセスユニット６１（トナーカートリッジ１００および現像器２００）の詳細な構成を、プロセスユニット６２と対比しつつ説明する。なお、図５、６においては、トナーカートリッジ１００を下から見上げ、現像器２００を上から見下ろすように表している。

［トナーカートリッジの構成］
プロセスユニット６１は、図２および図３に示すように、トナーカートリッジ１００が、現像器２００に対して着脱可能に構成されており、現像器２００に装着された状態において現像器２００の上方に隣接して配置される。

図５および図６に示すように、トナーカートリッジ１００は、略円筒状の容器であり、左右両端は側壁１１０で閉塞されている。トナーカートリッジ１００の円筒状の壁には、トナーカートリッジ１００内から現像器２００内へトナーを供給するための第１供給口１１１と、現像器２００内からトナーカートリッジ１００内へトナーを戻すための第１戻し口１１２とが形成されている（図７参照）。

トナーカートリッジ１００には、その円筒状の壁を覆う円筒状の第１シャッタ１２０が設けられている。この第１シャッタ１２０を周方向に沿って回動させることで、第１供給口１１１および第１戻し口１１２を開閉することができる。すなわち、第１シャッタ１２０には、その開位置においてトナーカートリッジ１００の第１供給口１１１および第１戻し口１１２と完全に重なる位置に第１シャッタ供給口１２１および第１シャッタ戻し口１２２が形成されており（図６参照）、周方向に所定のストロークで回動させて閉位置まで変位させることで、第１供給口１１１および第１戻し口１１２が完全に閉塞される（図５参照）。

トナーカートリッジ１００の左右の側壁１１０には、それぞれ、その外側の面に中心から径方向に外縁部まで延在する断面長方形の突条部１１０Ｐが設けられている。そして、第１シャッタ１２０には、突条部１１０Ｐと同一の断面形状を有する突起部１２０Ｐが設けられている。

突起部１２０Ｐは、第１シャッタ１２０を閉位置にセットすると、突条部１１０Ｐの外側端部に繋がって一体となり、後述の現像器２００への装着を案内する一条のガイドレールとなるよう構成されている（図５参照）。そして、第１シャッタ１２０が開位置にセットされると、突起部１２０Ｐは、現像器２００の収容凹部側壁部に設けられた溝部２１０Ｒの第２溝部Ｒ２（詳細は後述）内を周方向に移動して、トナーカートリッジ１００が現像器２００に結合（ロック）される（図６参照）よう構成されている。

第１シャッタ１２０の外周面には、図１に示す現像器２００への装着姿勢（第１シャッタ１２０の開位置）における上部位置から後方に向かって水平に延出する操作部材の一例としてのハンドル１２０Ｈが設けられている。装着姿勢のトナーカートリッジ１００本体に対してハンドル１２０Ｈを水平な位置から上方へ回動操作することにより、第１シャッタ１２０が閉まるとともに、現像器２００との結合（ロック）が解除され、トナーカートリッジ１００が着脱可能となる（図２参照）。

また、トナーカートリッジ１００内には、公知の撹拌部材としてのアジテータ１４０が設けられている（図１参照）。図７に示すように、アジテータ１４０は、左右の側壁１１０に回転可能に支持された回転軸１４１と、回転軸１４１に固定された可撓性を有するシート状の複数の撹拌翼１４３とから主に構成されている。撹拌翼１４３の回転軸１４１から径方向の長さは、それぞれ、回転軸方向において、第１供給口１１１がある中央部側の方が、第１戻し口１１２がある端部側よりも長くなるように構成されている。但し、第１供給口１１１に対向する撹拌翼１４３の回転軸１４１から径方向の長さは、どの位置においても同じになるように構成されている。

このようなアジテータ１４０は、回転軸１４１に対して、本体筐体１０内に設けられた図示しないモータから駆動力が付与されることで、トナーカートリッジ１００内を回転する。このとき、撹拌翼１４３の先端が、回転軸１４１に対して斜めになりながらトナーカートリッジ１００の内周面に摺接することで、トナーを撹拌するとともに、第１戻し口１１２が形成された左右両端部から第１供給口１１１が形成された中央部に向けてトナーを搬送する。

［現像器の構成］
図１に示すように、現像器２００には、現像ローラ６１Ｃや供給ローラ６１Ｄ、層厚規制ブレード６１Ｅなどが設けられる他、さらに、搬送部材の一例としてのオーガ６１Ｆが設けられている。オーガ６１Ｆに隣接する位置に、トナーカートリッジ１００が装着される収容凹部２１０Ｓ（図６参照）が形成されている。

図７に示すように、オーガ６１Ｆは、中央の第１供給口１１１（と第２供給口２１１）から供給されたトナーを、左右両側の第１戻し口１１２（第２戻し口２１２）側に向けて搬送するように構成されている。オーガ６１Ｆは、例えば、図示されているような、現像器２００の左右の側壁に回転可能に支持された回転軸に螺旋状に巻き付くように設けられた螺旋ビットとから主に構成されたもの（スクリューオーガ）を採用することができる。

図５および図６に示すように、現像器２００には、収容凹部２１０Ｓのアーチ状（断面視円弧状）に湾曲した壁におけるトナーカートリッジ１００の第１供給口１１１および第１戻し口１１２に対応する位置に、トナーカートリッジ１００内から現像器２００内へトナーを供給するための第２供給口２１１と、現像器２００内からトナーカートリッジ１００内へトナーを戻すための第２戻し口２１２とが形成されている（図７参照）。

したがって、図７の矢印で示すように、トナーカートリッジ１００の第１供給口１１１から第２供給口２１１を通って現像器２００に供給されたトナーは、オーガ２４０によって中央部（搬送開始部）から長手方向左右両端部（搬送終了部）へと搬送される。そして、その搬送の過程で供給ローラ６１Ｄによって現像ローラ６１Ｃに供給されずに残ったトナーは、第２戻し口２１２を通って、トナーカートリッジ１００の両端部の第１戻し口１１２からトナーカートリッジ１００に回収されることにより循環する。

現像器２００には、収容凹部２１０Ｓのアーチ状の壁を覆う第２シャッタ２２０がさらに設けられている。この第２シャッタ２２０を周方向に沿って回動させることで、第２供給口２１１および第２戻し口２１２を開閉することができる。すなわち、第２シャッタ２２０には、その開位置において現像器２００の第２供給口２１１および第２戻し口２１２と完全に重なる位置に第２シャッタ供給口２２１および第２シャッタ戻し口２２２が形成されており（図６参照）、周方向に所定のストロークで回動させて閉位置まで変位させることで、第２供給口２１１および第２戻し口２１２が完全に閉塞される（図５参照）。

現像器２００のトナーカートリッジ１００が装着される収容凹部２１０Ｓの左右両側壁には、その内側の面に、溝部２１０Ｒが形成されている。溝部２１０Ｒは、収容凹部２１０Ｓの曲率中心から下方（径方向）に向かう第１溝部Ｒ１と、第１溝部Ｒ１の下端から周方向（前後両方向）に沿って延在する第２溝部Ｒ２と、第１溝部Ｒ１の上端に形成され、トナーカートリッジ１００の装着時に、突条部１１０Ｐと突起部１２０Ｐにより構成されたガイドレール状の部分が容易に挿入できるように、漏斗状に拡がっている漏斗部Ｒ３とからなる。

第２溝部Ｒ２には、第２シャッタ２２０の左右の端部に形成された内周突条部２２０Ｐが摺動可能に係合している。内周突条部２２０Ｐには、第２シャッタ２２０が閉位置にあるとき第１溝部Ｒ１の下端部に対向する部分に切り欠き部２２０Ｑが設けられ、トナーカートリッジ１００の装着時に、突起部１２０Ｐが切り欠き部２２０Ｑに入り込むようになっている。

本実施形態においては、プロセスユニット６１は、供給ローラ６１Ｄが、現像ローラ６１Ｃよりも前方に、オーガ６１Ｆが供給ローラ６１Ｄよりも前方に配置されている。また、図８に示すように、プロセスユニット６２と比較すると、現像ローラ６１Ｃの回転軸と感光体ドラム６１Ａの回転軸とを結ぶ平面の前後方向に対する角度（β）が、プロセスユニット６２における角度（α）よりも小さく（α＞β）、それによって現像ローラ６１Ｃの位置をより前方にシフトさせている。

現像器２００の諸要素をこのように配置することによって、オーガ６１Ｆの上方に装着されるトナーカートリッジ１００が、感光体ドラム６１Ａの位置から前方に離して配置されることになる。その結果、感光体ドラム６１Ａを上方から露光する露光ユニット５０に対して、平面視において、トナーカートリッジ１００がオーバーラップしない位置に配置することが可能となっている。

このように、最も手前に配置されたプロセスユニット６１は、奥側のプロセスユニット６２と異なり、保持ケース６５の収容位置（引き出していない位置：第１の位置）でも、露光ユニット５０が邪魔にならずに上方から操作してトナーカートリッジ１００を着脱・交換することができる。また、フロントカバー１１を開かなくても、上カバー１２を開くだけで、トナーカートリッジ１００の、ハンドル１２０Ｈ操作によるシャッタ開閉および着脱や、取り出し／装着が可能である。

また、プロセスユニット６１の現像ローラ６１Ｃは、プロセスユニット６２の現像ローラ６２Ｃよりも大きなローラで構成されている。すなわち、現像ローラ６１Ｃの直径（Ｄ１）は、現像ローラ６２Ｃの直径（Ｄ２）よりも大きい（Ｄ１＞Ｄ２）。したがって、供給ローラ６１Ｄおよびオーガ６１Ｆの配置を前方にシフトさせた位置にすることになり、トナーカートリッジ１００を上方からの着脱操作が容易な位置に配置することができる。

また、一般に、現像ローラ６１Ｃには、トナー漏れを防ぐためにその両端部の表面に摺接するシール部材が設けられているが、現像ローラ６１Ｃの径を大きくすることによりローラの表面の曲率を小さくすると、シール構造の設計が容易になり、長期の使用に耐え得るものとすることができる。

その結果、現像器２００を現像剤収容器（トナーカートリッジ１００）と別体で着脱可能な構造としたプロセスユニット６１の現像器２００を、現像剤収容器一体型の現像器を採用したプロセスユニット６２の現像器よりも長寿命とすることができるので、プロセスユニット６１にトナーカートリッジ型を採用することによるランニングコスト低減のメリットがより効果的に享受される。

なお、本実施形態では、プロセスユニット６１のトナーカートリッジ１００に収容される黒色トナーとしては、プロセスユニット６２の現像剤収容器６２Ｇに収容されるカラートナーに採用されているケミカルトナーではなく、粉砕トナーが採用されている。

ここで、「ケミカルトナー」とは、機械的粉砕方法により製造される旧世代トナーとは対照的に、化学的方法により製造されるトナーを指す。ケミカルトナーは、例えば、乳化重合凝集法、懸濁重合法、乳化凝集法および溶解懸濁法を含む種々の方法により製造できる。また、「粉砕トナー」には、機械的粉砕方法により製造された旧世代トナーの他に、この機械的粉砕方法により製造されたトナーを化学処理して円形度を高くしたものも含む。

ケミカルトナーより流動性が低い粉砕トナーを採用することで、現像器２００においてトナー漏れしにくくなり、トナー漏れ防止シール構造の寿命に大きく依存する現像器２００の耐用印字枚数をさらに延ばすことができる。

＜現像剤収容器（トナーカートリッジ）の交換のための操作＞
次に、以上のように構成されたプロセスユニット６１において、トナーカートリッジ１００を交換するための操作について説明する。

プロセスユニット６１は、図１に示す位置において、トナーカートリッジ１００が現像器２００に結合・ロックされ、第１シャッタ１２０および第２シャッタ２２０が開いた状態にある。すなわち、図６に示すように、第１シャッタ１２０の突起部１２０Ｐが突条部１１０Ｐとずれた位置にあって現像器２００の溝部２１０Ｒの周方向延在部分である第２溝部Ｒ２に入り込んでおり、装着されたトナーカートリッジ１００が現像器２００から外れないようしっかりと固定されている。

黒色のトナーが消費されたときなど、トナーカートリッジ１００を交換する場合には、ユーザは、まず、上カバー１２を開いて、ハンドル１２０Ｈを奥側に回動させることでトナーカートリッジ１００と現像器２００のシャッタ（第１シャッタ１２０および第２シャッタ２２０）を閉鎖するとともに現像器２００に対するトナーカートリッジ１００のロックを解除する。そして、上カバー１２を開くことで開口した本体筐体１０の第２の開口部から、図２の矢印に示した方向にトナーカートリッジ１００を取り出す。

具体的には、ハンドル１２０Ｈの奥側への回動操作によって、第１シャッタ１２０および第２シャッタ２２０が図６の位置から図５の位置に変位すると、第１シャッタ１２０および第２シャッタ２２０が閉じた状態になるとともに、第１シャッタ１２０の突起部１２０Ｐが突条部１１０Ｐと揃った位置に来る。その結果、突起部１２０Ｐが現像器２００の溝部２１０Ｒの径方向延在部である第１溝部Ｒ１を通過可能となり、トナーカートリッジ１００は、図２に示すように、上方に取り外し可能となる。

新たにトナーカートリッジ１００を装着する際には、図３に示すように、上カバー１２を開くことで開口する第２の開口部から、図３の矢印に示した方向にトナーカートリッジ１００を投入し、セットする。

そして、図５に示す状態において、トナーカートリッジ１００の左右両側の突条部１１０Ｐおよび突起部１２０Ｐを現像器２００の左右両側の溝部２１０Ｒに位置合わせし向きを揃えて挿入し、トナーカートリッジ１００の全体を現像器２００の収容凹部２１０Ｓにセットする。その後、ハンドル１２０Ｈを前方（下方）に回動して、図６に示すように第１シャッタ１２０および第２シャッタ２２０が完全に開いた位置まで動かす。

すると、第１シャッタ１２０の突起部１２０Ｐが現像器２００の溝部２１０Ｒの第２溝部Ｒ２に入り込んで突条部１１０Ｐとずれた位置に来るので、装着されたトナーカートリッジ１００が現像器２００から外れないようしっかりと固定される。

このように、現像器２００の第２シャッタ２２０は、ハンドル１２０Ｈによる第１シャッタ１２０の開閉に連動して第２供給口２１１および第２戻し口２１２を開閉するので、第１シャッタ１２０および第２シャッタ２２０を一度の操作で簡単に開閉することができる。また、ハンドル１２０Ｈによるシャッタの閉位置への切換操作によって、連動してトナーカートリッジ１００の現像器２００との結合が解除され、ハンドル１２０Ｈのシャッタの閉位置への切換操作によって、連動してトナーカートリッジ１００が現像器２００に対してロックされるよう構成されており、操作の安全性と簡便性が実現されている。

シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のいずれかのトナーが消費されたときなど、該当するプロセスユニット６２の現像剤収容器６２Ｇを現像器（現像ローラ６２Ｃ、供給ローラ６２Ｄ、層厚規制ブレード６２Ｅ）とともに交換する場合には、図４に示すように、フロントカバー１１を開き、ハンドル６５Ｈを把持して保持ケース６５を引き出してから、取り外しおよび装着を行う。なお、プロセスユニット６２の部品交換は、保持ケース６５を本体筐体１０から完全に取り出してから行うものとしてもよい。

図４に示すように、保持ケース６５の両側壁の内側の面には、保持ケース６５に対して着脱される現像剤収容器６２Ｇおよび現像器（現像ローラ６２Ｃ、供給ローラ６２Ｄ、層厚規制ブレード６２Ｅ）の上下方向のスライド移動を案内するとともに、下端部において、装着時に現像器（特に、現像ローラ６２Ｃ）を位置決め保持するガイド溝６５Ｇが設けられている。このような着脱構造によって、プロセスユニット６２の部品の交換を円滑容易に実施できる。

以上のように構成された本実施形態のカラー複合機１は、主として次のような利点を有するものとして顕著な効果を奏するものである。

（１）複数の現像剤収容器を備えるタンデム引き出し型の装置において、黒色の現像剤を収容するトナーカートリッジ１００が分離可能に設けられたプロセスユニット６１を、引き出し方向最も手前側の、保持ケース６５を引き出すことなく交換可能な位置に導入することで、黒色現像剤のトナーカートリッジ１００の交換が容易かつ安全に実施することができるとともに、ランニングコストの低減を可能にした。
また、現像器と現像剤収容器を一体で保持部材から分離可能としたカラーのプロセスユニット６２を、引き出し方向の奥側に配置した。これにより、プロセスユニット６２において現像剤収容器のシャッタの開閉がなくなり、プロセスユニット６２の交換が容易かつ安全に実施することができる。

（２）複数の現像剤収容器のうち、一般に最も消費の早い黒色の現像剤の現像剤収容器をトナーカートリッジ１００として単独で交換することができるよう構成したので、顕著なランニングコスト抑制効果が期待できる。

（３）トナーカートリッジ１００が分離可能に設けられたプロセスユニット６１の現像器２００にオーガ６１Ｆが設けられているので、現像剤収容器（トナーカートリッジ１００）から供給ローラ６１Ｄに供給するために設けられた、シャッタで開閉可能なトナーカートリッジ１００および現像器２００の開口部（本実施形態における開口部１１１、１１２、２１１、２１２）を、長手方向の全面に設ける必要がなく、小さくすることができる。

シャッタで開閉可能なトナーカートリッジ１００および現像器２００の開口部には、一般にその周囲にトナー漏れ防止用のシール（スポンジ）が設けられており、開口部が大きいほどトナー漏れの危険性は高くなり、シールの摺接部分が大きいほどシャッタ操作が重く（動かしにくく）なるため、操作性とシール性能の向上のため、開口部を小さくしてその周囲に配置する必要があるシールを小さくするのが望ましい。

この点において、本実施形態では、開口部１１１、１１２、２１１、２１２およびその周囲に配置されるシールを小さくすることができるので、確実なトナー漏れ防止機能を長期にわたり維持できるとともに、シャッタ操作を軽快・容易にすることができる。また、開口部を小さくすることにより、トナーカートリッジ１００と現像器２００の剛性を向上させることができる。

なお、本実施形態では、トナーカートリッジ１００から現像器２００へ供給される現像剤の受け口となる供給口（１１１、２１１）に加え、現像器２００からトナーカートリッジ１００へ回収される現像剤の出口となる回収口（１１２、２１２）を設けることにより、トナーカートリッジ１００と現像器２００の間でトナーを循環させることができるので、現像剤の均一な攪拌と搬送が可能となり、形成される画像の品質の向上に寄与している。

（４）供給ローラ６１Ｄが現像ローラ６１Ｃよりも引き出し方向手前側に配置され、オーガ６１Ｆが供給ローラ６１Ｄよりもさらに引き出し方向手前側に配置されているので、保持ケース６５が収容位置（第１の位置）にある状態で、オーガ６１Ｆの上方に配置されたトナーカートリッジ１００が手前側に位置するため簡単に着脱・交換できる。

（５）現像ローラ６１Ｃの回転軸と対応する感光体ドラム６１Ａの回転軸とを含む平面の引き出し方向対する角度が、現像ローラ６２Ｃの回転軸と対応する感光体ドラム６２Ａの回転軸とを含む平面の引き出し方向に対する角度よりも小さいので、保持ケース６５が収容位置（第１の位置）にある状態で、オーガ６１Ｆの上方に配置されたトナーカートリッジ１００が手前側に位置するため簡単に着脱・交換できる。

トナーカートリッジ１００は、保持ケース６５が収容位置（第１の位置）にある状態で、上方から交換できるよう構成されているので、フロントカバー１１を開けて保持ケース６５を引き出すことなく、簡単に交換することができる。

（６）具体的には、トナーカートリッジ１００は、保持ケース６５が収容位置（第１の位置）にあるときに、感光体ドラム６１Ａ、６２Ａを上方から露光する露光ユニット５０とオーバーラップしない位置に配置されているので、露光ユニット５０がトナーカートリッジ１００の上方からの操作を阻害することがない。したがって、フロントカバー１１を開けて保持ケース６５を引き出す必要がなく、トナーカートリッジ１００の交換が簡便である。

（７）本体筐体１０が、フロントカバー１１（開口部）の上方に、フロントカバーとは独立に開閉可能な上カバー１２（第２の開口部）を有するものとしたので、手前側に大きくスペースをとるフロントカバー１１を開かずに、上カバー１２を開くだけでトナーカートリッジ１００の着脱・交換操作が可能である。

以上、本発明の第１の実施形態について説明したが、本発明は前記第１の実施形態に限定されるものではない。具体的な構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

図９を参照して、プロセスユニット６１の構成において第１の実施形態と異なる配置を採用した第２の実施形態に係る画像形成装置の一例としてのカラー複合機１’について、第１の実施形態と対比しながら説明する。以下、第２の実施形態の説明において第１の実施形態と同様の要素については、同一の符号を付して重複する説明は省略する。

第２の実施形態は、黒色の現像剤を収容するトナーカートリッジ１００’と、現像器２００’を備えるプロセスユニット６１’の配置において、第１の実施形態とは異なる特徴を備える。感光体ドラム６１Ａ’、現像ローラ６１Ｃ’および供給ローラ６１Ｄ’は、おおよそプロセス像ユニット６２の感光体ドラム６２Ａ、現像ローラ６２Ｃおよび供給ローラ６２Ｄと同様の配置であり、供給ローラ６１Ｄ’が、現像ローラ６１Ｃ’よりも前方に配置されている点では第１の実施形態と同様である。

図８に示すような現像ローラ６１Ｃの配置と寸法上の特徴は、本実施形態の現像ローラ６１Ｃ’においては採用されていない。また、第１の実施形態においては、オーガ６１Ｆが供給ローラ６１Ｄよりも前方に配置されているが、本実施形態においては、オーガ６１Ｆ’が、現像ローラ６１Ｃ’と供給ローラ６１Ｄ’の上方に配置されている。

本実施形態においては、トナーカートリッジ１００’が、オーガ６１Ｆ’よりも、引き出し方向手前側（斜め上方）に配置されている。その結果、トナーカートリッジ１００’は、現像器２００’の収容凹部２１０Ｓにセットされ保持ケース６５が収容位置（第１の位置）にある状態において、本体筐体１０内における位置が第１実施形態のトナーカートリッジ１００とほぼ同様の配置となる。したがって、保持ケース６５が収容位置（第１の位置）にある状態で、上カバー１２を開くだけで簡単に着脱・交換できる。

トナーカートリッジ１００’は、保持ケース６５が収容位置（第１の位置）にあるときに、感光体ドラム６１Ａ’、６２Ａを上方から露光する露光ユニット５０とオーバーラップしない位置に配置されているので、露光ユニット５０がトナーカートリッジ１００’の上方からの操作を阻害することがない。したがって、フロントカバー１１を開けて保持ケース６５を引き出す必要がなく、トナーカートリッジ１００’の交換が簡便である。

前記第１の実施形態および第２の実施形態では、現像剤を供給ローラの軸方向に沿って搬送する搬送部材として、螺旋ビットを有するオーガ６１Ｆ（スクリューオーガ）を例示したが、本発明の搬送部材はこれに限定されず、現像剤収容器（トナーカートリッジ）から供給される現像剤（トナー）を供給ローラの搬送開始位置から搬送終了位置へ軸方向に搬送可能な部材であれば、任意の公知の搬送手段（例えば、羽根で搬送するものなど）を採用することができる。

また、前記プロセスユニット６１は、現像器２００からトナーカートリッジ１００に現像剤を回収するための回収口（１１２、２１２）を備え、現像剤を循環させる機構を有するものとしたが、本発明はこれに限定されない。現像剤を循環させないトナーカートリッジ分離式現像装置においても、同様に、供給ローラの軸方向に現像剤を搬送する搬送部材を設けることにより、現像剤の受け口となる供給口を小さくすることができるので、前述した本発明のメリットを享受することができる。

前記第１の実施形態および第２の実施形態では、記録シートとして、普通紙やはがきなどの用紙Ｐを例示したが、これに限定されず、例えば、ＯＨＰシートなどであってもよい。

その他、露光装置、保持部材、感光体、現像剤収容器、操作部材（ハンドル）等、画像形成装置を構成する具体的な部品の構成と配置は、前記した実施形態に例示したものに限らず、適宜変更可能である。

前記実施形態では、本発明のプロセスユニットを備えた画像形成装置として、カラー複合機１を例示したが、これに限定されず、例えば、複写機やプリンタなどであってもよい。また、前記実施形態では、４つのプロセスユニット６１を備える画像形成装置を例示したが、本発明はこれに限定されず、黒色の現像剤を収容するものを含む複数の現像剤収容器を備える画像形成装置であれば、好適に実施可能である。

１ カラー複合機
１０ 本体筐体
１１ フロントカバー
１２ 上カバー
６１、６２ プロセスユニット
６１Ａ、６２Ａ 感光体ドラム（感光体）
６１Ｂ、６２Ｂ 帯電器
６１Ｃ、６２Ｃ 現像ローラ
６１Ｄ、６２Ｄ 供給ローラ
６１Ｆ オーガ
６２Ｇ 現像剤収容器（第２の現像剤収容器）
６５ 保持ケース（保持部材）
１００ トナーカートリッジ（第１の現像剤収容器）
２００ 現像器

Claims (12)

1. 開口部を有する筐体と、
   複数の感光体と、
   前記複数の感光体にそれぞれ対応させて設けられた複数の現像器と、
   前記複数の現像器にそれぞれ現像剤を供給する複数の現像剤収容器と、
   タンデム配列された前記複数の感光体と、前記複数の現像器および前記複数の現像剤収容器とを前記筐体内に位置決めして保持するとともに、前記開口部を通って前記タンデム配列方向に引き出し可能な保持部材と、を備え、
   前記複数の現像剤収容器は、対応する現像器と分離して単独で交換可能に構成された第１の現像剤収容器と、対応する現像器と一体で交換可能に構成された第２の現像剤収容器を含み、
   前記保持部材は、前記複数の感光体、前記複数の現像器および前記複数の現像剤収容器がすべて前記筐体内に収容される第１の位置と、少なくとも、前記複数の現像剤収容器のうち前記引き出し方向において最も奥側に配置された現像剤収容器が、交換可能となる第２の位置との間をスライド移動可能に構成され、
   前記複数の現像剤収容器のうち前記引き出し方向において最も手前側に配置された現像剤収容器は、前記第１の現像剤収容器であって、黒色の現像剤を収容しており、
   前記複数の現像剤収容器のうち前記引き出し方向において最も手前側に配置された現像剤収容器以外の現像剤収容器は、前記第２の現像剤収容器であり、
   前記筐体は、前記開口部とは独立に開閉可能に構成された第２の開口部を有し、
   前記第１の現像剤収容器は、対応する現像器へ現像剤を供給するための供給口と、当該供給口を開放する開位置と当該供給口を閉塞する閉位置との間を移動可能なシャッタと、前記シャッタを操作するための操作部とを備え、
   前記保持部材が前記第１の位置にあるとき、前記開口部を開かずに前記第２の開口部を介して前記操作部が操作可能であり、前記操作部による前記シャッタの前記閉位置への操作によって前記第１の現像剤収容器の前記対応する現像器との結合が解除されて前記保持部材に前記対応する現像器が保持された状態で前記第１の現像剤収容器が前記第２の開口部を介して交換可能となり、前記操作部による前記シャッタの前記開位置への操作によって前記第１の現像剤収容器が前記対応する現像器に対してロックされるよう構成されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 開口部を有する筐体と、
   複数の感光体と、
   前記複数の感光体にそれぞれ対応させて設けられた複数の現像器と、
   前記複数の現像器にそれぞれ現像剤を供給する複数の現像剤収容器と、
   タンデム配列された前記複数の感光体と、前記複数の現像器および前記複数の現像剤収容器とを前記筐体内に位置決めして保持するとともに、前記開口部を通って前記タンデム配列方向に引き出し可能な保持部材と、を備え、
   前記複数の現像剤収容器は、対応する現像器と分離して単独で交換可能に構成された第１の現像剤収容器と、対応する現像器と一体で交換可能に構成された第２の現像剤収容器を含み、
   前記保持部材は、前記複数の感光体、前記複数の現像器および前記複数の現像剤収容器がすべて前記筐体内に収容される第１の位置と、少なくとも、前記複数の現像剤収容器のうち前記引き出し方向において最も奥側に配置された現像剤収容器が、交換可能となる第２の位置との間をスライド移動可能に構成され、
   前記複数の現像剤収容器のうち前記引き出し方向において最も手前側に配置された現像剤収容器は、前記第１の現像剤収容器であって、黒色の現像剤を収容しており、
   前記複数の現像剤収容器のうち前記引き出し方向において最も手前側に配置された現像剤収容器以外の現像剤収容器は、前記第２の現像剤収容器であり、
   前記筐体は、前記開口部とは独立に開閉可能に構成された第２の開口部を有し、
   前記第１の現像剤収容器は、前記開口部を開かずに前記第２の開口部を介して操作可能な操作部を備え、前記保持部材が前記第１の位置にあるとき、前記開口部を開かずに、前記第２の開口部を介して交換可能であり、
   前記操作部は、前記第１の現像剤収容器の前記対応する現像器とのロックが解除されて前記第１の現像剤収容器が前記第２の開口部を介して着脱可能となり、前記第１の現像剤収容器が前記対応する現像器に対してロックされるよう操作可能であることを特徴とする画像形成装置。
3. 前記第１の現像剤収容器に対応する第１の現像器は、現像ローラと、供給ローラと、前記第１の現像剤収容器から供給される現像剤の受け口となる供給口と、当該供給口を開閉可能なシャッタと、前記供給口に対向する位置に搬送開始部を有し現像剤を前記供給ローラの軸方向に沿って搬送する搬送部材と、を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記第１の現像器は、当該第１の現像器から前記第１の現像剤収容器に回収される現像剤の出口となる回収口をさらに備え、前記搬送部材の搬送終了部が、前記回収口に対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記搬送部材は、前記現像ローラと前記供給ローラの上方に配置されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記第１の現像剤収容器は、前記搬送部材よりも前記引き出し方向手前側の斜め上方に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記供給ローラは、前記現像ローラよりも前記引き出し方向手前側に配置され、
   前記搬送部材は、前記供給ローラよりも前記引き出し方向手前側に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
8. 前記第１現像剤収容器は、前記搬送部材の上方に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記第１の現像剤収容器に対応する第１の現像器および前記第２の現像剤収容器に対応する第２の現像器は、それぞれ、現像ローラと、供給ローラとを備え、
   前記第１の現像器の現像ローラの径は、前記第２の現像器の現像ローラの径よりも大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
10. 前記第１の現像剤収容器に対応する第１の現像器および前記第２の現像剤収容器に対応する第２の現像器は、それぞれ、現像ローラと、供給ローラとを備え、
    前記第１の現像器の現像ローラの回転軸と当該第１の現像器に対応する第１の感光体の回転軸とを含む平面の前記引き出し方向に対する角度が、前記第２の現像器の現像ローラの回転軸と当該第２の現像器に対応する感光体の回転軸とを含む平面の前記引き出し方向に対する角度よりも小さいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
11. 前記筐体内に設けられ、前記複数の感光体を上方から露光するよう構成された露光装置をさらに備え、
    前記保持部材が前記第１の位置にあるとき、平面視において、前記第１の現像剤収容器と前記露光装置はオーバーラップしないよう配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
12. 前記第１の現像剤収容器が収容する現像剤は粉砕トナーであり、
    前記第２の現像剤収容器が収容する現像剤はケミカルトナーであることを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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