JP5648423B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、並列配置された複数のプロセスユニットを備える画像形成装置に関する。
従来より、ワイヤ状や櫛歯状の電極に電圧をかけることでイオンを発生させ、このイオンが感光体ドラムの表面に当たることで感光体ドラムを帯電させる帯電器が知られている。
また、特許文献1には、感光体ドラムや帯電器を有する並列配置された複数のプロセスカートリッジ(プロセスユニット)と、プロセスユニットの間に配置されるLEDユニット(露光ユニット)とを備え、プロセスユニットと露光ユニットとの間を通過してきた空気を、帯電器およびその先にある感光体ドラムに向けて流すように構成された画像形成装置が開示されている。このような構成によれば、感光体ドラムを効率よく帯電させたり、帯電器の電極への異物の付着を抑制したりすることが可能となる。
特開2010−128053号公報
ところで、近年、画像形成装置は小型化が求められており、それに伴って、プロセスユニットと露光ユニットとの間隔も狭くなってきている。これは、前記したような空気を帯電器に向けて流す構成においては、空気の流路が狭くなるということなので、帯電器に流れる空気の流量が少なくなるという問題が生じる可能性があった。
本発明は、以上のような背景に鑑みてなされたものであり、小型化を図りつつ、帯電器に向かう空気の流量を確保することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
前記した目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、露光により静電潜像が形成される感光体ドラムと、前記感光体ドラムを帯電させる帯電器と、前記感光体ドラムに現像剤を供給する現像器とを有する並列配置された第1のプロセスユニットおよび第2のプロセスユニットと、前記第1のプロセスユニットと前記第2のプロセスユニットの間に配置され、前記第2のプロセスユニットの感光体ドラムを露光する露光ユニットとを備えた画像形成装置であって、前記第1のプロセスユニットは、当該第1のプロセスユニットの現像器を着脱可能に支持するフレームを有し、前記フレームは、前記第1のプロセスユニットの現像器と、前記第2のプロセスユニットの帯電器および前記露光ユニットとの間に設けられた壁であって、当該露光ユニットとの間を通過して前記第2のプロセスユニットの帯電器に向かう空気の第1流路を形成する流路形成壁を有し、前記流路形成壁には、前記第1のプロセスユニットの現像器と前記露光ユニットとの間に開口が形成され、前記第1のプロセスユニットには、当該第1のプロセスユニットの現像器と前記流路形成壁の間を通過し、前記開口を通って前記第1流路に合流する空気の第2流路が形成されていることを特徴とする。
このように構成された画像形成装置によれば、第1流路を形成する、第1のプロセスユニットの流路形成壁のうち、第1のプロセスユニットの現像器と露光ユニットとの間に開口が形成されていることで、空気の流路を広げることができる。これにより、第1のプロセスユニット(プロセスユニット)と露光ユニットとの間隔を狭くして画像形成装置の小型化を図りつつも、第2のプロセスユニットの帯電器に向かう空気の流量を確保することができる。
本発明によれば、空気の流路を広げることができるので、装置の小型化を図りつつ、第2のプロセスユニットの帯電器に向かう空気の流量を確保することができる。
第1実施形態に係る画像形成装置の一例としてのカラープリンタの全体構成を示す図である。 プロセスユニットとLEDユニットの拡大図である。 感光体ユニットの斜視図である。 空気の流れを示す拡大図である。 第2実施形態に係るプロセスユニットとLEDユニットの拡大図である。
[第1実施形態]
次に、本発明の第1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、画像形成装置の一例としてのカラープリンタ1の全体構成について簡単に説明した後、本発明の特徴部分の構成について詳細に説明する。
また、以下の説明において、方向は、カラープリンタ1を使用するユーザを基準にした方向で説明する。すなわち、図1における左側を「前」、右側を「後」とし、手前側を「右」、奥側を「左」とする。また、図1における上下方向を「上下」とする。
<カラープリンタの全体構成>
図1に示すように、カラープリンタ1は、本体筐体10内に、用紙Sを供給する給紙部20と、供給された用紙Sに画像を形成する画像形成部30と、画像が形成された用紙Sを排出する排紙部90とを主に備えている。
本体筐体10の上側には、後側を支点として上下に回動可能(開閉可能)に構成されたアッパーカバー12が設けられている。このアッパーカバー12は、その上面に本体筐体10内から排出された用紙Sが載置される排紙トレイ13が設けられており、下面にはLEDユニット40を保持する4つの保持部14が設けられている。
給紙部20は、本体筐体10内の下部に設けられ、用紙Sを収容する給紙トレイ21と、給紙トレイ21から用紙Sを画像形成部30に供給する用紙供給機構22とを主に備えている。給紙トレイ21内の用紙Sは、用紙供給機構22によって1枚ずつ分離されて画像形成部30に供給される。
画像形成部30は、4つのLEDユニット40と、4つのプロセスユニット50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。
LEDユニット40は、アッパーカバー12を閉じた状態において感光体ドラム53の上方に対向して配置され、その先端(下端)に左右方向に配列された図示しない複数の発光部(LED)を備えている。このLEDユニット40は、画像データに基づいて発光部が明滅することで、帯電後の感光体ドラム53を露光する。また、LEDユニット40は、保持部14を介してアッパーカバー12に保持されているので、アッパーカバー12を開くことにより感光体ドラム53から離間するように構成されている。
プロセスユニット50は、アッパーカバー12と給紙部20との間で前後方向に沿って並列配置されており、アッパーカバー12が開かれた状態において本体筐体10に対し着脱可能に装着される構成となっている。このプロセスユニット50は、感光体ユニット51と、感光体ユニット51に対して着脱可能に装着される現像器の一例としての現像ユニット61とを備えている。
感光体ユニット51は、フレームの一例としての感光体フレーム52と、露光により静電潜像が形成される感光体ドラム53と、感光体ドラム53を帯電させる帯電器54とを主に有している。感光体フレーム52には、現像ユニット61が装着されることで、外部から感光体ドラム53を臨める露光穴55が形成される。露光穴55には、アッパーカバー12を閉じることにより感光体ドラム53の上方にLEDユニット40が対向して挿入される。
現像ユニット61は、図2に示すように、現像フレーム62と、感光体ドラム53に現像剤の一例としてのトナーTを供給する現像ローラ63と、供給ローラ64と、層厚規制ブレード65と、トナーTを収容するトナー収容部66(現像剤収容部)とを主に有している。
図1に戻り、転写ユニット70は、給紙部20とプロセスユニット50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53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53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。
定着ユニット80は、プロセスユニット50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30では、感光体ドラム53の表面が、帯電器54により一様に帯電された後、LEDユニット40により露光されることで、感光体ドラム53上に画像データに基づく静電潜像が形成される。また、トナー収容部66内のトナーTは、供給ローラ64を介して現像ローラ63に供給され、現像ローラ63と層厚規制ブレード65との間に進入して一定厚さの薄層として現像ローラ63上に担持される。
そして、現像ローラ63上に担持されたトナーTが感光体ドラム53に供給されることで、静電潜像が可視像化され、感光体ドラム53上にトナー像が形成される。その後、給紙部20から供給された用紙Sが、感光体ドラム53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53上に形成されたトナー像が用紙S上に順次重ね合わせて転写される。トナー像が転写された用紙Sは、加熱ローラ81と加圧ローラ82の間を搬送されることでトナー像が熱定着される。
排紙部90は、定着ユニット80から搬出された用紙Sを案内するための排紙経路91と、用紙Sを搬送する複数の搬送ローラ92とを主に備えている。トナー像が熱定着された用紙Sは、搬送ローラ92によって排紙経路91を搬送され、本体筐体10の外部に排出されて排紙トレイ13上に載置される。
<プロセスユニットの詳細構成>
次に、本発明の特徴部分の詳細な構成、具体的には、プロセスユニット50(第1のプロセスユニットおよび第2のプロセスユニット)の詳細な構成について説明する。なお、本実施形態においては、前後方向において隣接する2つのプロセスユニット50のうち、後側のプロセスユニット50が「第1のプロセスユニット」に相当し、前側のプロセスユニット50が「第2のプロセスユニット」に相当する。また、隣接するプロセスユニット50(第1のプロセスユニットと第2のプロセスユニット)の間に配置され、前側のプロセスユニット50(第2のプロセスユニット)の感光体ドラム53を露光するLEDユニット40が「露光ユニット」に相当する。
より具体的には、最も前側のプロセスユニット50Aと前から2番目のプロセスユニット50Bの対では、プロセスユニット50Aが第2のプロセスユニットに相当し、プロセスユニット50Bが第1のプロセスユニットに相当する。また、プロセスユニット50Bと前から3番目のプロセスユニット50Cの対では、プロセスユニット50Bが第2のプロセスユニットに相当し、プロセスユニット50Cが第1のプロセスユニットに相当する。さらに、プロセスユニット50Cと最も後側のプロセスユニット50Dの対では、プロセスユニット50Cが第2のプロセスユニットに相当し、プロセスユニット50Dが第1のプロセスユニットに相当する。
以下の説明においては、特に断りがない限り、「プロセスユニット50」と称した場合には4つのプロセスユニット50についての共通の事項であることを意味し、「プロセスユニット50B」と称した場合には第1のプロセスユニットについての事項であることを意味するものとする。
図2に示すように、プロセスユニット50は、感光体フレーム52、感光体ドラム53、帯電器54および現像ユニット61を有している。
感光体ドラム53は、導電性を有する円筒状のドラム本体の表面(外周面)に感光層が形成された感光体であり、図示反時計回り方向に回転駆動するように構成されている。
帯電器54は、感光体ドラム53の後斜め上方において、感光体ドラム53の表面から所定間隔を隔てて対向配置されており、ワイヤ電極54Aと、グリッド電極54Bと、帯電器フレーム54Cとを主に備えている。プロセスユニット50A(第2のプロセスユニット)の帯電器54は、プロセスユニット50Aの感光体ドラム53と、プロセスユニット50Bとの間に配置されている。
ワイヤ電極54Aは、感光体ドラム53を露光させるための電圧が印加されることでコロナ放電を発生させる金属製のワイヤであり、感光体ドラム53の軸方向(左右方向)に沿って張設されている。
グリッド電極54Bは、感光体ドラム53の表面に到達するイオンの量を制御する金属製の板状部材であり、ワイヤ電極54Aと感光体ドラム53の間で感光体ドラム53に対向して配置される部分に複数のグリッド孔(符号省略)を有している。
帯電器フレーム54Cは、ワイヤ電極54Aやグリッド電極54Bを支持する筐体である。この帯電器フレーム54Cは、感光体ドラム53と対向する側が開口した断面視略U字状に形成されており、U字の底となる部分(プロセスユニット50Bと対向する部分)に複数の通気孔54Dが形成されている。ちなみに、本実施形態において、帯電器フレーム54Cは、感光体フレーム52の一部として形成されているが、これに限定されず、感光体フレーム52とは別の部品であってもよい。
帯電器54では、ワイヤ電極54Aに電圧が印加されることでコロナ放電が発生し、ワイヤ電極54A周辺の空気をイオン化する。そして、イオン化された空気が、電位差による引力や空気の流れによって感光体ドラム53に向けて移動し、感光体ドラム53の表面に当たることで、感光体ドラム53の表面が帯電されることとなる。
感光体フレーム52は、感光体ユニット51の外枠を構成するフレームであり、感光体ドラム53を回転可能に支持するとともに、帯電器フレーム54Cを構成している。また、感光体フレーム52は、当該感光体フレーム52を有するプロセスユニット50の現像ユニット61を着脱可能に支持している。
さらに、感光体フレーム52は、プロセスユニット50が本体筐体10に装着され、アッパーカバー12を閉じた状態において、LEDユニット40と感光体フレーム52との間の隙間を塞ぐフィルム524を有している。フィルム524は、左右方向に長く延びており、一端が感光体フレーム52に貼着などにより固定されるとともに、他端がLEDユニット40に当接している。このようなフィルム524を設けることにより、空気がLEDユニット40と感光体フレーム52との間の隙間を通って、感光体ドラム53に向けて流れることを抑制することができる。その結果、本実施形態では、後述する第1流路F1を通る空気を確実に帯電器54に向けて流すことができるようになっている。
なお、同様のフィルム部材は、現像フレーム62にも設けられている。より詳細に、現像フレーム62は、LEDユニット40と現像フレーム62との間の隙間を塞ぐフィルム621を有している。フィルム621は、左右方向に長く延びており、一端が現像フレーム62に固定されるとともに、他端がLEDユニット40に当接している。これにより、本実施形態においては、空気がLEDユニット40と現像フレーム62との間の隙間を通って、感光体ドラム53に向けて流れることも抑制している。
プロセスユニット50B(第1のプロセスユニット)の感光体フレーム52には、プロセスユニット50B自身の現像ユニット61と、プロセスユニット50A(第2のプロセスユニット)の帯電器54およびプロセスユニット50Aの感光体ドラム53を露光するLEDユニット40との間に、流路形成壁52Aが設けられている(図3も参照)。
流路形成壁52Aは、プロセスユニット50が本体筐体10に装着された状態において、プロセスユニット50Aの帯電器54とプロセスユニット50Bの間付近から、プロセスユニット50Aの感光体ドラム53を露光するLEDユニット40に向けて前斜め上方に向けて延びた後、LEDユニット40とプロセスユニット50Bの間から略上方に向けて延びている。この流路形成壁52Aは、プロセスユニット50Aの感光体ドラム53を露光するLEDユニット40との間を通過してプロセスユニット50Aの帯電器54に向かう空気の流路(以下、第1流路F1という。)の壁を形成している。
なお、カラープリンタ1は、図示しない換気ファンを備えており、換気ファンが駆動することで、空気が流路形成壁52Aの上方から第1流路F1に入り、第1流路F1を通過してプロセスユニット50A(第2のプロセスユニット)の帯電器54に向かって流れるように構成されている。
流路形成壁52Aには、プロセスユニット50Bの現像ユニット61と、プロセスユニット50Aの感光体ドラム53を露光するLEDユニット40との間、より詳細には、プロセスユニット50Aの帯電器54の上方付近から保持部14の下端付近にわたって、開口52B(貫通孔)が形成されている。図3に示すように、開口52Bは、上下に細長いスリット状をなしており、流路形成壁52Aに対して左右方向に並んで複数形成されている。
これにより、図4に示すように、流路形成壁52Aの上方から帯電器54に向かって流れる空気(矢印参照)は、流路形成壁52AとLEDユニット40との間(第1流路F1)だけではなく、開口52Bを介してLEDユニット40と現像ユニット61との間や、流路形成壁52Aと現像ユニット61との間を通過することが可能となる。すなわち、本実施形態においては、流路形成壁52Aに開口52Bが形成されていることで、空気の流路が広がることになるので、結果として、帯電器54に向かって流れる空気の流量を増加させることができるようになっている。
また、図2に示すように、本実施形態において、開口52Bを介して対面するプロセスユニット50B(第1のプロセスユニット)の現像ユニット61とプロセスユニット50Aの感光体ドラム53を露光するLEDユニット40との最小間隔D1は、流路形成壁52Aとプロセスユニット50Aの帯電器54(帯電器フレーム54Cの通気孔54Dが形成された面)との最大間隔D2よりも大きくなっている。
これによれば、プロセスユニット50Bの現像ユニット61とプロセスユニット50Aの感光体ドラム53を露光するLEDユニット40の間を流れてきた空気は、流路の幅が狭まる、流路形成壁52Aとプロセスユニット50Aの帯電器54の間に流れるとき、流速が増すこととなる。そして、この流速の増した空気が、通気孔54Dから帯電器54内に入って、ワイヤ電極54Aの周辺を流れることにより、シリカなどの異物がワイヤ電極54Aに付着しにくくなるので、結果として、ワイヤ電極54Aへの異物の付着を抑制することが可能となっている。
なお、図4に示すように、本実施形態においては、最も前側のプロセスユニット50Aの感光体フレーム52の前壁(流路形成壁52A)にも開口52Bが形成されているが、プロセスユニット50Aの前側には帯電器54が設けられていないので、空気の流路を広げる必要がないため、開口52Bを有しない構成としてもよい。ちなみに、本実施形態のように、すべてのプロセスユニット50が開口52Bを有する構成とすることで、プロセスユニット50の部品(感光体フレーム52)を共通化することができるので、プロセスユニット50の製造コストを抑制することが可能となる。
以上説明したように、本実施形態のカラープリンタ1は、第1流路F1を形成する、プロセスユニット50Bの流路形成壁52Aのうち、プロセスユニット50Bの現像ユニット61とLEDユニット40との間に開口52Bが形成されていることで、空気の流路を広げることができるようになっている。これにより、プロセスユニット50とLEDユニット40との間隔を狭くして装置の小型化を図りつつも、帯電器54に向かう空気の流量を確保することができるようになっている。
その結果、帯電器54で発生したイオンをより多く感光体ドラム53に向けて流すことができるので、感光体ドラム53を効率よく帯電させることが可能となる。また、ワイヤ電極54Aの周辺を流れる空気の流量も確保されることになるので、ワイヤ電極54Aへの異物の付着を抑制することが可能となる。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2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、本実施形態では、前記した第1実施形態と同様の構成要素については、同一符号を付して、その説明を省略することとする。
図5に示すように、本実施形態のプロセスユニット50B(第1のプロセスユニット)には、当該プロセスユニット50Bの現像ユニット61と、プロセスユニット50Bの感光体フレーム52の流路形成壁52Aの間を通過し、開口52B’を通って第1流路F1に合流する空気の流路(以下、第2流路F2という。)が形成されている。
より詳細に、プロセスユニット50Bの感光体フレーム52は、流路形成壁52Aの開口52B’が形成された部位よりも上側の部分(上部52C)が、プロセスユニット50Bの現像ユニット61との間に所定の隙間を形成するようにして当該現像ユニット61を支持しており、この流路形成壁52Aの上部52Cと現像ユニット61の隙間が第2流路F2となっている。第2流路F2の上縁は、プロセスユニット50Bの外部の空間と連通しており、この部分から空気を取り入れることができるようになっている。そして、第2流路F2を通る空気は、開口52B’を通過して第1流路F1に合流するようになっている。
開口52B’は、前記した第1実施形態の開口52Bと同様に、上下に細長いスリット状をなしており、流路形成壁52Aに対して左右方向に並んで複数形成されている。より詳細に、開口52B’は、流路形成壁52Aの、プロセスユニット50Aの帯電器54の上方付近からLEDユニット40の中央部付近にわたって形成されている。すなわち、本実施形態の開口52B’は、前記した第1実施形態の開口52Bよりも、上下の長さが短くなっている。
このような本実施形態の構成によれば、例えば、前記した第1実施形態の構成と比較して、開口52B’の形成面積を小さくできるので、流路形成壁52A(感光体フレーム52)の強度を向上させることが可能となる。言い換えると、本実施形態の構成によれば、感光体フレーム52(プロセスユニット50)の強度を保ちつつ、帯電器54に向かう空気の流量を確保することが可能となる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記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。
前記実施形態では、開口52Bが細長いスリット状をなしており、流路形成壁52Aに対して左右方向に並んで複数形成された構成を例示したが、開口の形状や数、形成位置、形成範囲などは、前記実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、開口は流路形成壁のほぼ全面に1つだけ形成されていてもよい。また、カラープリンタ1の左右いずれかの側壁に換気ファンが設けられている場合には、開口を流路形成壁の換気ファンが設けられた側とは反対側にだけ形成するようにしてもよいし、左右に並ぶ複数の開口を、換気ファンが設けられた側とは反対側が、換気ファンが設けられた側よりも数や開口面積などが大きくなるように密に形成してもよい。
前記実施形態では、略前後方向における幅が異なる(D1>D2)空気の流路が形成された構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、空気の流路の幅は、流路の全長において略一定であってもよい。
前記実施形態では、プロセスユニット50が本体筐体10に対して着脱可能な構成を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、現像ユニット61(現像器)が本体筐体10に固定された感光体ユニット51に対して着脱可能な構成であってもよい。なお、現像ユニット61(現像器)は、現像ローラ63や供給ローラ64を備える部分と、トナーTを収容する部分(トナー収容部66)とが着脱可能(分割可能)に構成されていてもよい。
前記実施形態では、ワイヤ電極54Aを備える帯電器54を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、帯電器は、電圧が印加されることでコロナ放電が発生する構成であれば、どのような構成であってもよく、例えば、一列に並べた針状電極(櫛歯状の電極)を有する帯電器(鋸歯帯電器)などであってもよい。
前記実施形態では、第1のプロセスユニットと第2のプロセスユニットの間に配置される露光ユニットとして、LEDが配列されたLEDユニット40を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、LEDの代わりにEL素子や蛍光体などを備える露光ユニットであってもよいし、蛍光灯やLEDなどのバックライトの出射側に液晶素子やPLZT素子などの光学シャッタが配列された露光ユニットであってもよい。また、露光ユニットは、レーザ光を感光体ドラムの表面で高速走査することにより、帯電後の感光体ドラムの表面を露光するレーザスキャナなどであってもよい。
前記実施形態では、画像形成装置としてカラープリンタ1(プリンタ)を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、フラットベッドスキャナなどの原稿読取装置を備える複写機や複合機などであってもよい。
1 カラープリンタ
40 LEDユニット
50 プロセスユニット
50A プロセスユニット
50B プロセスユニット
51 感光体ユニット
52 感光体フレーム
52A 流路形成壁
52B 開口
53 感光体ドラム
54 帯電器
61 現像ユニット
D1 最小間隔
D2 最大間隔
F1 第1流路
F2 第2流路
T トナー

Claims (2)

  1. 露光により静電潜像が形成される感光体ドラムと、前記感光体ドラムを帯電させる帯電器と、前記感光体ドラムに現像剤を供給する現像器とを有する並列配置された第1のプロセスユニットおよび第2のプロセスユニットと、
    前記第1のプロセスユニットと前記第2のプロセスユニットの間に配置され、前記第2のプロセスユニットの感光体ドラムを露光する露光ユニットとを備えた画像形成装置であって、
    前記第1のプロセスユニットは、当該第1のプロセスユニットの現像器を着脱可能に支持するフレームを有し、
    前記フレームは、前記第1のプロセスユニットの現像器と、前記第2のプロセスユニットの帯電器および前記露光ユニットとの間に設けられた壁であって、当該露光ユニットとの間を通過して前記第2のプロセスユニットの帯電器に向かう空気の第1流路を形成する流路形成壁を有し、
    前記流路形成壁には、前記第1のプロセスユニットの現像器と前記露光ユニットとの間に開口が形成され
    前記第1のプロセスユニットには、当該第1のプロセスユニットの現像器と前記流路形成壁の間を通過し、前記開口を通って前記第1流路に合流する空気の第2流路が形成されていることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記開口を介して対面する前記第1のプロセスユニットの現像器と前記露光ユニットとの最小間隔は、前記流路形成壁と前記第2のプロセスユニットの帯電器との最大間隔よりも大きいことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
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