JP5316090B2 - カートリッジ及びプロセスカートリッジ並びに画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、異なる色のトナー又は現像剤を包含し、色非互換のための識別部材がカートリッジの筐体に設けられているカートリッジ及びプロセスカートリッジ並びにこれらカートリッジを用いる画像形成装置に関するものである。

近年、電子写真プロセスを用いる複写機、プリンタ、ファクシミリ、またはこれらの少なくとも２つの機能を有する複合機等の画像形成装置においては、高速出力化及び高画質化のカラー機器が要望されている。このような要求を満たすカラー画像形成装置として、例えば、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色毎に画像形成ユニットを持ち、一度の画像形成工程で各色画像を順次、転写材もしくは中間転写体上に多重転写することでカラー画像の形成を行うタンデム型の画像形成装置が提案されている。

この種の画像形成装置では、ユーザー自身で装置のメンテナンスを行うことができる画像形成ユニットの一部もしくは全部をカートリッジ化し装置本体に対して着脱するプロセスカートリッジ方式も広く採用されている。

ところで、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色が決められているカートリッジの場合、そのトナーの色毎に画像形成装置本体への装着位置が予め定められている。すなわち、トナーの色が異なるカートリッジは所定の位置に挿入されて所定の画像が出力される。通常、カラー画像出力時にトナーが転写される順番はイエロー、シアン、マゼンダ、ブラックの順であり、この順番でトナーが転写されることにより良好な画質、良好な色調の画像が得られるように構成されている。したがって、カートリッジは誤って所定位置以外に装着してしまった場合、画像を出力することは可能だが、所望の画像を得ることが難しい。

このように構成されたカートリッジ方式の画像形成装置において、カートリッジの配置違いを防止するため、各カートリッジが予め決められた場所以外に装着することができない色非互換方式を採用している。プロセスカートリッジの色非互換方式の１つとしては、特許文献１に記載されているようなプロセスカートリッジ筐体に各色の色非互換キーを設け、装置本体側に各色の位置を決定するキー溝を形成するものが知られている。しかし、一般的な電子写真方式の複写機やプリンタは４色であり、キー方式を採用すると、４種類のプロセスカートリッジ筐体を製造しなければならず、コスト高が避けられないという問題があった。

さらに、色非互換キーを用いた画像形成装置ではプロセスカートリッジに無駄なスペースをなくすようにキーを配置することと、ユーザーが勢い良く挿入してもキーが破損することがないように十分なる強度を必要する等の要望があった。

本発明は、上記した従来の事情に鑑み、キー方式の色非互換であっても省スペースで、かつ十分なる強度を持ち、しかも安価なカートリッジ及びプロセスカートリッジ並びに画像形成装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は、異なる色のトナー又は現像剤を包含するカートリッジの筐体には色非互換のためのキー部が、カートリッジが装着されるカートリッジ装着部には前記キー部に対応したキー溝が設けられているカートリッジにおいて、前記キー部が前記カートリッジの筐体と別体の識別部材に設けられており、前記識別部材は、該筐体の取り付け部に形成された装着孔に差し込む差し込み部と、前記キー部と同幅のまま側面に張り出し、前記差し込み部と同方向に延在させた板片で形成された挟み部と、前記差し込み部の先端に設けられ差し込んだ識別部材を保持するための引っ掛け部とを有し、該識別部材の差し込み部を前記筐体の装着孔に差し込むと、前記挟み部が前記差し込み部との協働で筐体を挟み込み、前記引っ掛け部の引っ掛けによって前記識別部材が筐体に保持されることを特徴とするカートリッジを提案する。

さらにまた、本発明のカートリッジにおいて、前記取り付け部が円筒状で、前記装着孔がその円の中心に形成されているとともに、前記キー部及び前記キー溝は前記嵌合孔から所定角度毎に放射状に形成され、前記挟み部の角度により色識別されると有利である。

さらにまた、本発明のカートリッジにおいて、前記識別部材が樹脂材料であって、少なくとも前記差し込み部が弾性変形可能であると有利である。
また、上記目的を達成するため、本発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載のカートリッジが、少なくとも像担持体と現像装置を備え、画像形成装置本体に着脱可能に装着されることを特徴とするプロセスカートリッジを提案する。

さらにまた、上記目的を達成するため、本発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載のカートリッジまたは請求項４に記載のプロセスカートリッジを用いたことを特徴とする画像形成装置を提案する。

本発明によれば、各色で異なる識別部材及びカートリッジを使用しないため、低コスト化が得られる。さらに、識別部材の取り付け領域は小さく設定することができるので、省スペースであるとともに、識別部材がカートリッジ筐体に挟み込んだ状態で嵌合することにより、カートリッジを挿入した際の衝撃により識別部材が回転して破損してしまうことを防止することができる。

本発明に係るプロセスカートリッジを備えた画像形成装置の一例を示す概略断面図である。 プロセスカートリッジの拡大説明図である。 プロセスカートリッジの外観斜視図である。 （ａ），（ｂ）はキー部材のカートリッジへの取り付け前、取り付け後を示す斜視図である。 （ａ）はイエロー用プロセスカートリッジ、（ｂ）はシアン用プロセスカートリッジ、（ｃ）はマゼンタ用プロセスカートリッジ及び（ｄ）はブラック用プロセスカートリッジを示す説明図である。 （ａ），（ｂ）はキー部材のカートリッジへの取り付け前、取り付け後を示す断面説明図である。 画像形成装置のプロセスカートリッジが装着されるステーションを示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を用いて説明する。
図１はフルカラー画像を形成できる画像形成装置の一例を示す垂直断面図である。ここに示した画像形成装置は、複数の支持ローラ３，４，５，６に巻き掛けられて矢印Ａ方向に回転駆動される無端状の中間転写ベルト２と、その中間転写ベルト２に対向配置されたイエロー、シアン、マゼンタ、ブラック用の各プロセスカートリッジ７Ｙ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｋを有している。各プロセスカートリッジ７Ｙ乃至７Ｋは、それぞれ異なった色のトナー像が形成されるドラム状の感光体として構成された像担持体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋを有し、その各像担持体上に形成された各トナー像は、中間転写ベルト２によって搬送される記録媒体に重ねて転写される。ドラム状の像担持体に代えて、無端ベルトより成る像担持体を用いることもできる。

各プロセスカートリッジ７Ｙ乃至７Ｋの各像担持体１Ｙ乃至１Ｋ上にトナー像を形成し、そのトナー像を記録媒体に転写する構成は、トナー像の色が異なるだけで、実質的に全て同一であるため、第１のプロセスカートリッジ７Ｙの像担持体１Ｙにトナー像を形成し、これを記録媒体に転写する構成だけを説明する。

図２は、第１のプロセスカートリッジ７Ｙの拡大断面図である。ここに示したプロセスカートリッジ７Ｙの像担持体１Ｙは、ユニットケース８に回転可能に支持されていて、図示していない駆動装置によって時計方向に回転駆動される。このとき、ユニットケース８に回転可能に支持された帯電ローラ９より成る帯電装置に帯電電圧が印加され、これによって像担持体１Ｙの表面が所定の極性に帯電される。帯電ローラ９は、像担持体を帯電する帯電装置の一例を構成するものである。

帯電後の像担持体１Ｙには、プロセスカートリッジ７Ｙとは別体の図１に示した露光装置１０から出射する光変調されたレーザ光Ｌが照射され、これによって像担持体１Ｙに静電潜像が形成される。このようにして形成された静電潜像は現像装置１１によってイエロートナー像として可視像化される。

一方、中間転写ベルト２を挟んでプロセスカートリッジ７Ｙと反対側には一次転写ローラ１２が配置され、この一次転写ローラ１２に転写電圧が印加されることによって、像担持体１Ｙ上のトナー像が、矢印Ａ方向に回転駆動される中間転写ベルト２上に一次転写される。トナー像転写後の像担持体１Ｙは潤滑剤塗布ブラシ１３によって潤滑剤が塗布されるとともに、転写残トナーが拭き取られる。そして、潤滑剤塗布ブラシ１３が取りきれなかった転写残トナーはクリーニングブレード１５ａを有するクリーニング装置１４によって掻き取り除去される。除去されたトナーは、回転駆動されるトナー搬送スクリュー１５ｂによってクリーニングケース外に搬送される。このようにして、クリーニング装置１４は、トナー像転写後の像担持体表面をクリーニングする用をなす。

上述したところと全く同様にして、図１に示した第２乃至第４の像担持体１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ上にシアントナー像、マゼンタトナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成され、これらのトナー像がイエロートナー像の転写された中間転写ベルト２上に順次重ねて一次転写され、中間転写ベルト２上に合成トナー像が形成される。トナー像転写後の各像担持体１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ上の転写残トナーがクリーニング装置により除去されることも第１の像担持体２Ｙの場合と変わりはない。

一方、図１に示すように、画像形成装置本体内の下部には、例えば転写紙より成る記録媒体を給紙する給紙装置１６が配置され、該給紙装置１６によって送り出された記録媒体は、レジストローラ対１７によって、所定のタイミングで支持ローラ３に巻き掛けられた中間転写ベルト２の部分と、これに対置された二次転写ローラ１８との間に給送される。このとき、二次転写ローラ１８には所定の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト２上の合成トナー像が記録媒体に二次転写される。

合成トナー像を二次転写された記録媒体は、さらに上方に搬送されて定着装置１９を通り、このとき記録媒体上のトナー像が熱と圧力の作用により定着される。定着装置１９を通過した記録媒体は、画像形成装置本体の上部の排紙部２２に排出される。また、トナー像転写後の中間転写ベルト２上に付着する転写残トナーはクリーニング装置２０によって除去される。

かく構成される画像形成装置では、プロセスカートリッジ７Ｙ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｋを有しており、各プロセスカートリッジ７Ｙ乃至７Ｋは良好な画質、良好な色調の画像を得るべく、予め装置本体に装着する位置が定められている。さらに、装置本体の上部には各プロセスカートリッジ７Ｙ乃至７Ｋの現像装置１１にトナー補給するトナーボトル２３が上部に設けられ、各プロセスカートリッジ７Ｙ乃至７Ｋの現像装置１１には定められた色のトナーが補給される。

このように、プロセスカートリッジ７Ｙ乃至７Ｋは予め決められた位置に装着しなければならないため、装着位置の間違えを阻止する色非互換機能を持たせる必要がある。
そこで、本実施形態のプロセスカートリッジ７Ｙ乃至７Ｋは次に説明するように構成している。

図３はプロセスカートリッジ７の外観図である。
プロセスカートリッジ７は、画像形成装置本体に対しＢ方向にスライドさせることで図７に示す画像形成装置の各ステーション５０にセットできるようになっている。プロセスカートリッジ７には、色非互換のためのキー部材３０として構成された識別部材がその画像形成装置本体への装着方向下流側の側面に取り付けられている。より具体的に説明すると、キー部材３０は図３においてプロセスカートリッジ７装着方向下流側の側面７ａにおける左下部に設けられた取り付け部４０に取り付けられている。

このキー部材３０は、図４（ａ），（ｂ）、図５（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）及び図６（ａ），（ｂ）に示すように、円板状に形成された基部３１に十字状に形成されたキー部３２が設けられている。キー部３２の十字が交叉する位置には取り付け部４０に形成された装着孔４６に差し込む棒状の差し込み部３３が設けられ、差し込み部３３の先端には装着孔４６の端部４７に引っ掛かる鉤状の引っ掛け部３４が設けられている。十字状のキー部３２の１つには、装着孔４６に差し込んだ差し込み部３３との取り付け部４０を挟み込む挟み部３５が設けられている。この挟み部３５は、図４に明示するように、キーの１つが同幅のまま側面側に張り出し、差し込み部３３と同方向に延在させた板片で形成されている。なお、キー部材３０は基部３１、キー部３２、差し込み部３３、引っ掛け部３４及び挟み部３５が一体成形された樹脂材料から作られ、その好ましい樹脂材料については後で詳述する。

一方、プロセスカートリッジ７の取り付け部４０は、基板部４１と、該基板部４１に円筒状に突出した円筒部４２からなり、基板部４１は図６に示すスペーサ４３を介してプロセスカートリッジ７の側板７ａと隙間４４をもって配置されている。円筒部４２の先端にはキー部３２が嵌合される十字状のキー溝４５が形成され、このとき、十字状のキー溝４５の交差位置が円筒部４２の円の中心であってこの中心に上記隙間４４まで達する装着孔４６が形成されている。

このように構成された色非互換のキー部材３０の取り付けについて説明する。
キー部材３０の取り付けは非常に簡単であって差し込み部３３を装着孔４６に挿入し、先端の引っ掛け部３４が装着孔４６の端部４７に引っ掛かれば完了するものである。そして、挿入時には引っ掛け部３４が装着孔４６の内周壁面に当って差し込み部３３が弾性変形し、引っ掛け部３４が端部４７に達するとその弾性によって元に状態に戻って差し込み部３３と挟み部３５とで円筒部４２を挟み付け、かつ、引っ掛け部３４が装着孔４６の端部４７に引っ掛かるとともに、キー部３２がキー溝４５に嵌合される。このとき、キー部材３０は図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、十字のキー溝４５に合わせて挟み部３５の位置が９０°ずつずれる４つの位置を取ることができる。なお、図５（ａ）はイエロー用プロセスカートリッジを示し、図５（ｂ）はシアン用プロセスカートリッジを示し、図５（ｃ）はマゼンタ用プロセスカートリッジを示し、図５（ｄ）は、ブラック用プロセスカートリッジを示している。

他方、装置本体には図７に示すように、各色のプロセスカートリッジ７がセットされるステーション５０Ｙ，５０Ｃ，５０Ｍ，５０Ｋが設けられ、そのステーション５０の奥側側板５１にキー部材３０が取り付けられた円筒部４２が嵌り込む円形孔５３とその円形孔５３の周に形成された挟み部３５が嵌合するキー孔５２が形成され、各色のキー孔５２Ｙ，５２Ｃ，５２Ｍ，５２Ｋは９０°毎に位置を変えて設けられている。そして、このキー部材３０の挟み部３５の向きと画像形成装置本体側のキー孔５２の向きが一致しないと、各色のプロセスカートリッジ７は所定のステーション５０にセットすることができない構成となっている。

このように構成されたプロセスカートリッジ７は、キー部材３０のプロセスカートリッジ７に取り付ける位置を変えることで色非互換が得られるので、すべての色においてプロセスカートリッジの筐体と色非互換のキー部材３０とが同一のものを共通に使用することができる。したがって、プロセスカートリッジ７やキー部材３０を製造する際、色の異なるプロセスカートリッジ７毎にその形状や構成の一部を変える必要がないので、製造コストが廉価になるとともに、キー部材３０がプロセスカートリッジの外側より容易に嵌合可能であることで、キー部材３０以外のプロセスカートリッジ７の組立が完成した後に「色」を決めるが可能となり、プロセスカートリッジ７を各色に柔軟に振り分けることができ、プロセスカートリッジ生産性が向上する。

さらに、キー部材３０の取り付けは挟み部３５の位置が所定の位置になるようにして差し込むという簡単な作業で済む。さらにまた、キー部材３０のためのスペースは装着穴４６を中心とした図５（ｂ）に示す円３０Ｂ内で済むため、キー部材３０の強度を維持しつつ、各色毎のキー部材３０のスペースは最小限にすることができる。

ところで、キー部材３０は取り付け時に差し込み部３３が弾性変形をするが、かかる弾性変形は差し込み部３３を肉薄にする及び／またはキー部材３０自体を弾性変形な材質の樹脂で作ることにより得ることができる。そして、キー部材３０の差し込み部３３が弾性変形可能であることで、弾性変形を利用してプロセスカートリッジ７に嵌合することができる。このため、ネジ止めや圧入といった方法を用いないでキー部材３０をプロセスカートリッジ７に保持することができ、プロセスカートリッジ７のリサイクル時の分解を容易に行い得るので、リサイクル性が向上する。さらに、キー部材３０の全体が弾性変形可能であると、誤って色の違ったプロセスカートリッジ７を装着してキー部材３０が奥側側板５１に衝突したときに発生する衝撃を緩衝する効果が得られる。

なお、本実施形態は色非互換機能を持たせるカートリッジとしてプロセスカートリッジで説明したが、その他のカートリッジ、例えばトナーカートリッジ等にも適用することができる。また、本発明が対象とするプロセスカートリッジとしては感光体である像担持体と現像装置を備えたものであれば、すべて適用することができる。

プロセスカートリッジ７はその筐体を黒色のＡＢＳ樹脂で、キー部材３０は乳白色のポリアセタール樹脂で作ったところ、両者の目視での識別が容易にでき、キー部材３０の付け忘れ等を防止するのに効果があった。また、取り付け部４は図５（ａ）及び図６（ａ）に示すように、円筒部４２の直径を６ｍｍ、装着孔４６の直径を３ｍｍとし、キー部材３０は挟み部３５の張り出し長さ４ｍｍ（１０ｍｍ−６ｍｍ)、厚み２ｍｍ、奥行１２ｍｍのように設定したところ、挟み部３５の強度が高まり、挟み部３５が破損して機能しなくなることが防止できた。さらに、上記樹脂で作ったキー部材３０は差し込み部３３の厚みを１ｍｍ、その部分の長さを１０ｍｍにしたところ、好ましい弾性力が得られた。

また、挟み部３５が非互換として機能する際、キー部３２周辺と干渉する箇所は図６（ｂ）において符号３６で示す挟み部の付け根３６の位置であり、付け根３６へ衝撃力Ｆと挟み部３５の円筒部４２の当接部３６は装着孔４６を中心としたモーメントＭが作用する。このとき付け根３６の幅は十分に確保されており、またモーメントＭに対して、挟み部３５の奥行長さが１２ｍｍとなっており、挟み部３５の張り出し方向の長さ４ｍｍに対して十分に長いため、挟み部３５はモーメントＭを支えることができる。もし、キー部材３０が挟み部３５で挟み込まずに差し込み部３３を差し込んだだけの場合であると、上記モーメントＭを支えることはできない。

このようにキー部材３０は上記のような形状、寸法にすることで破損しにくく、良好な色非互換機能が得られる。

１ 像担持体
１１ 現像装置
３０ キー部材
３２ キー部
３３ 差し込み部
３４ 引っ掛け部
３５ 挟み部
４０ 取り付け部
４５ キー溝
４６ 装着孔

特開２００３−８４５３４号公報

Claims (5)

1. 異なる色のトナー又は現像剤を包含するカートリッジの筐体には色非互換のためのキー部が、カートリッジが装着されるカートリッジ装着部には前記キー部に対応したキー溝が設けられているカートリッジにおいて、
   前記キー部が前記カートリッジの筐体と別体の識別部材に設けられており、
   前記識別部材は、該筐体の取り付け部に形成された装着孔に差し込む差し込み部と、
   前記キー部と同幅のまま側面に張り出し、前記差し込み部と同方向に延在させた板片で形成された挟み部と、
   前記差し込み部の先端に設けられ差し込んだ識別部材を保持するための引っ掛け部とを有し、
   該識別部材の差し込み部を前記筐体の装着孔に差し込むと、前記挟み部が前記差し込み部との協働で筐体を挟み込み、前記引っ掛け部の引っ掛けによって前記識別部材が筐体に保持されることを特徴とするカートリッジ。
2. 請求項１に記載のカートリッジにおいて、前記取り付け部が円筒状で、前記装着孔がその円の中心に形成されているとともに、前記キー部及び前記キー溝は前記嵌合孔から所定角度毎に放射状に形成され、前記挟み部の角度により色識別されることを特徴とするカートリッジ。
3. 請求項１または２に記載のカートリッジにおいて、前記識別部材が樹脂材料であって、少なくとも前記差し込み部が弾性変形可能であることを特徴とするカートリッジ。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のカートリッジが、少なくとも像担持体と現像装置を備え、画像形成装置本体に着脱可能に装着されることを特徴とするプロセスカートリッジ。
5. 請求項１乃至３のいずれかに記載のカートリッジまたは請求項４に記載のプロセスカートリッジを用いたことを特徴とする画像形成装置。

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