JP6187344B2 - 像保持装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、像保持装置及び画像形成装置に関する。

像保持体を取り外すことができる電子写真方式の画像形成装置がある。この画像形成装置において、像保持体は装着されるときに装置本体に固定された露光装置と接触して損傷する可能性がある。この接触を防止するための技術が検討されている。特許文献１には、像保持体に光を照射して潜像を形成する光源を、像保持体の引き出し方向と直交する方向に移動させる光源移動機構が記載されている。特許文献２には、プロセスカートリッジを装置本体に対して出し入れする際に、発光素子の支持体を回転させて退避させる電子写真画像形成装置が記載されている。特許文献３には、像保持体を有するユニットの側板に孔が設けられており、このユニットの装着時に、露光装置の基準面に固定された保持部材の突起をその孔に挿通させて位置決めをする画像形成装置が記載されている。

特開２０１２−７３２９７号公報 特開２０１１−２５３０４８号公報 特開２００１−３１２１９７号公報

本発明の目的は、画像形成装置において、装置本体に像保持体を装着する際に、露光装置を退避させるための移動機構がなくても、像保持体が露光装置に当たらないようにすることである。

本発明の請求項１に係る像保持装置は、軸を中心に回転し、露光器からの光に応じた像を外周面に保持する像保持体と、前記像保持体を支持し、当該軸の方向に移動して筐体の内部に配置される支持部材と、前記筐体に設けられた案内部材に嵌って位置決めされるように、前記支持部材に設けられた位置決め部と、前記支持部材に設けられ、前記露光器の側面に固定された制限部材と接触することで当該外周面から当該露光器の照射面までの距離を保つ接触部材と、を有し、前記側面は、前記軸に沿った第１方向と、前記光が照射される第２方向とで表される平面における、前記支持部材の側の側面であり、前記支持部材は、前記側面の反対側に前記接触部材を有しないことを特徴とする。
本発明の請求項２に係る像保持装置は、請求項１に記載の構成において、前記位置決め部は、前記像保持体の一方の側に配置される第１フレームと係り合う第１位置決め部と、前記像保持体の他方の側に配置される第２フレームと係り合う第２位置決め部と、であることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る像保持装置は、請求項１または２に記載の構成において、前記像保持体は、前記筐体から伸びる軸心が通される孔が設けられ、前記支持部材が前記筐体の内部に配置されるときに、前記軸心が前記孔に通されることによって前記筐体に対して位置決めされ、前記接触部材は、前記軸心が前記孔に通されて前記像保持体が前記筐体に対して位置決めされるときには、前記制限部材と接触しないことを特徴とする。

本発明の請求項４に係る画像形成装置は、請求項１から３のいずれか１項に記載の像保持装置と、前記像保持装置が有する前記像保持体の外周面に向けて前記像を保持させるための光を照射する露光器と、前記露光器の照射面に対する位置が固定され、前記像保持装置が有する接触部材と接触する面であって、前記露光器の照射面と成す角が１０度未満の接触面を有する制限部材と、を有することを特徴とする。

請求項１または２に係る発明によれば、装置本体に像保持体を装着する際に、露光装置を退避させるための移動機構がなくても、像保持体が露光装置に当たらないようにすることができる。
請求項３に係る発明によれば、軸心が孔に通されることによってなされる、筐体に対する像保持体の位置決めに、接触部材が干渉しない。
請求項４に係る発明によれば、装置本体に像保持体を装着する際に、像保持体が装着される方向と異なる方向にずれたとしても、像保持体が露光装置に当たらないようにすることができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図。 像保持装置の構成を示す図。 フレームにおける像保持装置の配置を説明するための図。 変形例１における像保持装置とシャフトとの配置を示す図。 像保持装置が露光装置との距離を保ちながら移動する過程を示した斜視図。 変形例２における制限部材の形状を示す図。

１．実施形態
１−１．画像形成装置の全体構成
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の全体構成を示す図である。以下、図において、各構成が配置される空間をｘｙｚ右手系座標空間として表す。また、図に示す座標記号のうち、内側が白い円の中に交差する２本の線分を描いた記号は、紙面手前側から奥側に向かう矢印を表している。空間においてｘ軸に沿う方向をｘ軸方向という。また、ｘ軸方向のうち、ｘ成分が増加する方向を＋ｘ方向といい、ｘ成分が減少する方向を−ｘ方向という。ｙ、ｚ成分についても、上記の定義に沿ってｙ軸方向、＋ｙ方向、−ｙ方向、ｚ軸方向、＋ｚ方向、−ｚ方向を定義する。

同図に示すように、画像形成装置１は、制御部１１と、現像部１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋと、転写部１４と、定着部１５と、搬送部１６とを備えている。なお、符号のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋはそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーに対応した構成であることを意味している。現像部１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋのそれぞれは、用いるトナーが異なるのみであって、その構成に特段の差異はない。以下、現像部１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋのそれぞれを特に区別する必要がない場合には、トナーの色を示す符号末尾のアルファベットを省略して「現像部１３」と表記する。また、画像形成装置１は、図１に図示しないフレーム１８を備えており、転写部１４や定着部１５は、ボルト締めなどによってフレーム１８に固定されている。また、後述する通り、現像部１３に含まれるいくつかの構成は、フレーム１８によって予め固定されている。

制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ソリッドステートドライブやハードディスクドライブなどの記憶手段を有し、ＣＰＵがこれらの記憶手段に記憶されているコンピュータプログラムを読み出して実行することにより画像形成装置１の各部を制御する。

搬送部１６は、容器と搬送ロールとを有する。容器には、予め定められたサイズにカットされた、媒体としての用紙Ｐが収容される。容器に収容されている用紙Ｐは、制御部１１の指示により搬送ロールによって１枚ずつ取り出され、用紙搬送路を経由して転写部１４へと搬送される。なお、媒体は用紙に限らず、例えば樹脂製のシートなどであってもよい。要するに、媒体は、表面に画像を記録し得るものであればよい。

各現像部１３は、像保持装置３１と、露光装置３３と、現像装置３４と、一次転写ロール３５とを備えている。図２は、像保持装置３１の構成を示す図である。像保持装置３１は、像保持体３１１と、帯電器３１２と、ドラムクリーナ３１３と、ハウジング３１４と、第１位置決め部３１５と、第２位置決め部３１６と、接触部材３１７とを有する。

像保持体３１１は、電荷発生層や電荷輸送層を有する感光体ドラムであり、図示しない駆動部により軸Ｏを中心として図中の矢線Ｄ１３の方向に回転させられる。帯電器３１２は像保持体３１１の外周面を帯電させる。露光装置３３は、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を配列した照射面を備え、制御部１１の制御の下、画像データに応じた光を、帯電器３１２により帯電させられた後の像保持体３１１に向けて照射する。これにより、各像保持体３１１の外周面には潜像が保持される。つまり、像保持体３１１は、軸Ｏを中心に回転して露光装置３３からの光に応じた像を外周面に保持する像保持体の一例である。

なお、上記の画像データは、制御部１１が図示しない通信部を介して外部装置から取得したものであってもよい。外部装置とは、例えば原画像を読み取る読取装置や画像を示すデータを記憶した記憶装置などである。また、露光装置３３にはレーザ発光源やポリゴンミラーなどを用いたラスタ出力走査方式を採用してもよい。
現像装置３４は現像剤を像保持体３１１の外周面に供給する。これにより像保持体３１１の外周面には、画像が形成（現像）される。

一次転写ロール３５は転写部１４の中間転写ベルト４１が像保持体３１１と対向する位置において予め定めた電位差を生じさせ、この電位差によって中間転写ベルト４１に画像を転写する。ドラムクリーナ３１３は、画像の転写後に像保持体３１１の外周面に残留している未転写のトナーを取り除き、像保持体３１１の外周面を除電する。

ハウジング３１４は、像保持体３１１と、帯電器３１２と、ドラムクリーナ３１３とを収容して支持する支持部材であり、これら相互間の距離を規定する。ハウジング３１４は、像保持体３１１の軸Ｏの方向に移動してフレーム１８の内部に配置される。ハウジング３１４がフレーム１８や露光装置３３に対して位置決めされることにより、像保持装置３１が位置決めされる。

第１位置決め部３１５および第２位置決め部３１６は、フレーム１８に対するハウジング３１４の位置決めをするための位置決め部である。具体的に、第１位置決め部３１５および第２位置決め部３１６は、フレーム１８に設けられた第１案内部材８１１または第２案内部材８１２に嵌って位置決めされるように、ハウジング３１４に設けられている。

第１位置決め部３１５は、像保持体３１１の軸Ｏに沿った方向から見たときにハウジング３１４から伸びる突起形状を有する。
第２位置決め部３１６は、軸Ｏに沿った方向から見たときに、ハウジング３１４から互いに逆方向に伸びる２つの突起形状を有する。接触部材３１７は、露光装置３３に対するハウジング３１４の位置決めをするための部材である。

図１に示す転写部１４は、中間転写ベルト４１と、二次転写ロール４２と、ベルト搬送ロール４３と、バックアップロール４４と、ベルトクリーナ４９とを備えており、現像部１３によって形成された画像を用紙Ｐに転写する転写部である。中間転写ベルト４１は無端のベルト部材であり、ベルト搬送ロール４３およびバックアップロール４４はこの中間転写ベルト４１を張架する。ベルト搬送ロール４３およびバックアップロール４４の少なくとも１つには駆動部（図示せず）が備えられており、中間転写ベルト４１を図１の矢印Ｄ１４方向に移動させる。なお、駆動部を有さないベルト搬送ロール４３またはバックアップロール４４は、中間転写ベルト４１の移動に伴って回転する。中間転写ベルト４１が図１の矢印Ｄ１４方向に移動して回転することにより、中間転写ベルト４１上の画像は、二次転写ロール４２とバックアップロール４４とに挟まれる領域に移動させられる。

二次転写ロール４２は、中間転写ベルト４１との電位差によって、中間転写ベルト４１上の画像を搬送部１６から搬送されてきた用紙Ｐに転写させる。ベルトクリーナ４９は、中間転写ベルト４１の表面に残留している未転写のトナーを取り除く。そして、転写部１４または搬送部１６は、画像が転写された用紙Ｐを定着部１５へと搬送する。定着部１５は、加熱によって用紙Ｐに転写された画像を定着させる。

１−２．像保持装置の配置
図３は、フレーム１８における像保持装置３１の配置を説明するための図である。像保持体３１１の軸Ｏが伸びる方向をｚ軸方向とし、露光装置３３の照射面から光が像保持体３１１の外周面に向かって照射される方向を＋ｘ方向とする。フレーム１８は、画像形成装置１の各構成を収容する筐体であり、像保持装置３１を重力方向における下方に配置させる第１フレーム８１と、像保持装置３１を重力方向における上方に配置させる第２フレーム８２とを有する。つまり、像保持装置３１は、第１フレーム８１および第２フレーム８２によって上下から挟まれた空間に配置される。この空間はフレーム１８の内部の空間である。

第１フレーム８１には、ｚ軸方向に伸びた第１案内部材８１１が設けられている。第１案内部材８１１は、ｚ軸方向に沿って見たときに第１位置決め部３１５が嵌り込む形状の凹部である。
第１位置決め部３１５は、第１フレーム８１に設けられた第１案内部材８１１に嵌り込んだ状態で第１フレーム８１に対するハウジング３１４の位置決めをする。

第２フレーム８２には、ｚ軸方向に伸びた第２案内部材８１２が設けられている。第２案内部材８１２は、ｚ軸方向に沿って見たときに第２位置決め部３１６が嵌り込む形状の凹部である。具体的に第２案内部材８１２は、いわゆる溝形（チャンネル形状）のガイドレールであり、第２位置決め部３１６をｚ軸方向に滑らせて像保持装置３１をフレーム１８内の空間に収容させる。第２案内部材８１２は、剛性を向上させたり、電位を安定させたりするために、板金などの金属で構成されていてもよい。
第２位置決め部３１６は、第２フレーム８２に設けられた第２案内部材８１２に嵌り込んだ状態で第２フレーム８２に対するハウジング３１４の位置決めをする。

露光装置３３は、露光器３３０と、外箱３３１と、制限部材３３２と、弾性部材３３３を有する。露光器３３０は、制御部１１の制御の下、画像データに応じた光を＋ｘ方向に向けて照射する複数の発光ダイオードを有する。外箱３３１は、露光器３３０を収容する箱である。弾性部材３３３は、例えばコイルばねなどであり、一端は外箱３３１に、他端は露光器３３０に、それぞれボルトなど締結部材によって取り付けられている。弾性部材３３３は、外箱３３１および外箱３３１に収容されている露光器３３０を＋ｘ方向に付勢する。なお、外箱３３１は直接、第２フレーム８２に取り付けられている。

制限部材３３２は、図３に示すように外箱３３１の側面のうち、ハウジング３１４に対向する側（図３における−ｙ方向の側面）に設けられた、いわゆる山形（アングル形状）のガイドレールである。制限部材３３２は、露光器３３０に対して固定されている。具体的に制限部材３３２は、外箱３３１の側面に設けられているため、露光装置３３の照射面に対する位置が固定されている。制限部材３３２は、接触部材３１７およびハウジング３１４を介して、ハウジング３１４に支持された像保持体３１１の外周面が露光器３３０の光の照射面に決められた距離よりも近くに移動することを制限する。

接触部材３１７は、ハウジング３１４の表面のうち、露光装置３３のある側（図３における＋ｙ方向）に設けられ、制限部材３３２と接触することで像保持体３１１の外周面から露光装置３３の照射面までの距離を決められた距離に保つ。

第１案内部材８１１は第１フレーム８１に、第２案内部材８１２は第２フレーム８２にそれぞれ設けられているから、これらと、第１位置決め部３１５および第２位置決め部３１６とが接触して像保持装置３１がフレーム１８の内部に案内されると、像保持装置３１のフレーム１８に対する位置は決まる。しかしながら、露光器３３０は弾性部材３３３により第２フレーム８２から＋ｘ方向に向かう付勢力を得ているので、像保持装置３１をフレーム１８の内部に案内する際に、露光器３３０と像保持体３１１とが接触し、像保持体３１１が損傷する可能性がある。特に、露光装置３３が発光ダイオードを用いている場合、焦点距離が比較的短いので、第２案内部材８１２が撓むだけで露光器３３０と像保持体３１１とが接触することがある。

ここで、第２案内部材８１２は、形状が複雑である点や製造コストを抑える点などを考慮して一般に樹脂が用いられる。しかし、第２案内部材８１２は像保持装置３１の挿入長さよりも長い形状に形成される必要があるため、一般的な樹脂の強度では中央部が像保持装置３１の重みにより撓み易くなることが多い。また、像保持装置３１が画像形成装置１に挿入されるとき、像保持装置３１が第２案内部材８１２に力を加えることがあり、第２案内部材８１２を撓ませることがある。第２案内部材８１２を金属で形成すると、強度は増すものの、樹脂に比べて摩擦係数が大きくなるため、像保持装置３１の挿入に必要な操作の力が大きくなることがあり、操作性を損なう場合がある。

また、外箱３３１が直接、第２フレーム８２に取り付けられている場合であっても、第１位置決め部３１５および第２位置決め部３１６だけでは、第１フレーム８１および第２フレーム８２に対するハウジング３１４の位置決めがなされるだけであるから、像保持体３１１が露光器３３０に決められた距離よりも近くに移動することを制限することはない。

本発明の上述した実施形態における画像形成装置１では、像保持装置３１が画像形成装置に装着されるときに、ハウジング３１４に設けられた接触部材３１７が、外箱３３１の側面に設けられた制限部材３３２と接触して、像保持体３１１の外周面と露光装置３３の照射面との距離を保つので、露光器３３０と接触して像保持体３１１が損傷する可能性が低減される。

２．変形例
以上が実施形態の説明であるが、この実施形態の内容は以下のように変形し得る。また、以下の変形例を組み合わせてもよい。
２−１．変形例１
像保持体３１１は、フレーム１８から軸方向に伸びるシャフト（軸心）によって位置決めされてもよい。この場合、像保持体３１１にはシャフトを通す孔が設けられており、その孔にシャフトが通されて位置決めされたときに、像保持体３１１は、シャフトを中心に回転するように構成されてもよい。

図４は、図３の矢視IV−IVから画像形成装置１を見た図であり、変形例１における像保持装置３１と、フレーム１８に設けられたシャフト８３１との配置を示す図である。また、図５は、像保持装置３１が露光装置３３との距離を保ちながら移動する過程を示した斜視図である。像保持装置３１が挿入される方向、すなわち＋ｚ方向の奥側には、フレーム１８の一部である第３フレーム８３がある。第３フレーム８３には、−ｚ方向に伸びるシャフト８３１が設けられている。一方、像保持装置３１の像保持体３１１には＋ｚ方向の端部に、シャフト８３１が通される孔３１１０が設けられている。

シャフト８３１の先端８３１０は、テーパー形状になっている。この先端８３１０は、像保持体３１１が＋ｚ方向に押し込まれると孔３１１０に接触し、孔３１１０がテーパー形状に沿って誘導されるため、ｘｙ平面上における像保持体３１１の軸Ｏはシャフト８３１の中心に位置決めされる。

図４に示すように、ｚ軸に沿った空間は領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に区別される。領域Ｒ３は、第３フレーム８３からシャフト８３１のテーパー形状が始まるまでの領域であり、この領域Ｒ３のシャフト８３１が孔３１１０に挿入されている状態では、シャフト８３１によって像保持体３１１の軸Ｏが位置決めされる。領域Ｒ１は、シャフト８３１のない領域であるため、像保持体３１１はシャフト８３１に接触しない。領域Ｒ２は、シャフト８３１がテーパー形状になっている領域である。したがって、シャフト８３１と孔３１１０とは、領域Ｒ２のいずれかで接触し、像保持体３１１はシャフト８３１によって位置決めされる。

接触部材３１７は、像保持体３１１の＋ｚ方向の端部に設けられており、この端部のｘｙ平面上における位置決めに利用される。制限部材３３２は、領域Ｒ３には設けられておらず、端部が領域Ｒ２に存在するように設けられている。つまり、接触部材３１７は、シャフト８３１が孔３１１０に通されて像保持体３１１がフレーム１８に対して位置決めされるときに、制限部材３２２と接触しない。

したがって、図５（ａ）に示すように像保持装置３１がフレーム１８の外部から内部に向かって＋ｚ方向に挿入されると、接触部材３１７が領域Ｒ１にある間は制限部材３２２に接触することによって、像保持体３１１は位置決めされる。そして、領域Ｒ２のいずれかの地点で、接触部材３１７は制限部材３２２と離れる。一方、接触部材３１７が領域Ｒ２のいずれかの地点にあるときに、図５（ｂ）に示すように像保持体３１１の孔３１１０はシャフト８３１に接触し、像保持体３１１の軸Ｏはシャフト８３１によって位置決めされる。接触部材３１７が領域Ｒ３に移動すると、接触部材３１７と制限部材３２２とは既に離れており、図５（ｃ）に示すように像保持体３１１はシャフト８３１によって位置決めされている。制限部材３２２はこのように設けられているため、制限部材３２２による像保持体３１１の位置決めと、シャフト８３１による像保持体３１１の位置決めとは互いに干渉し難い。

２−２．変形例２
制限部材３３２の接触面は、露光装置３３の照射面と略平行に構成されていてもよい。なお、ここでいう面同士が略平行であるとは、面同士の成す角が、決められた角度（例えば１０度、より好ましくは２度）未満であることをいい、平行であることも含む。

図６は、変形例２における制限部材３３２の形状を示す図である。露光器３３０の＋ｘ方向の先端には、レンズ３３００が設けられている。レンズ３３００は、ｙｚ平面に略平行に構成されている。一方、制限部材３３２は外箱３３１の側面に固定されており、接触部材３１７と接触する接触面３３２０は、レンズ３３００に略平行に構成されている。その結果、接触部材３１７がｙ方向に沿ってずれたとしても、軸Ｏからレンズ３３００までの距離は変化しない。

１…画像形成装置、１１…制御部、１３…現像部、１４…転写部、１５…定着部、１６…搬送部、１８…フレーム、３１…像保持装置、３１１…像保持体、３１２…帯電器、３１３…ドラムクリーナ、３１４…ハウジング、３１５…第１位置決め部、３１６…第２位置決め部、３１７…接触部材、３３…露光装置、３３０…露光器、３３１…外箱、３３２…制限部材、３３３…弾性部材、３４…現像装置、３５…一次転写ロール、４１…中間転写ベルト、４２…二次転写ロール、４３…ベルト搬送ロール、４４…バックアップロール、４９…ベルトクリーナ、８１…第１フレーム、８１１…第１案内部材、８１２…第２案内部材、８２…第２フレーム。

Claims (4)

1. 軸を中心に回転し、露光器からの光に応じた像を外周面に保持する像保持体と、
   前記像保持体を支持し、当該軸の方向に移動して筐体の内部に配置される支持部材と、
   前記筐体に設けられた案内部材に嵌って位置決めされるように、前記支持部材に設けられた位置決め部と、
   前記支持部材に設けられ、前記露光器の側面に固定された制限部材と接触することで当該外周面から当該露光器の照射面までの距離を保つ接触部材と、
   を有し、
   前記側面は、前記軸に沿った第１方向と、前記光が照射される第２方向とで表される平面における、前記支持部材の側の側面であり、
   前記支持部材は、前記側面の反対側に前記接触部材を有しない
   ことを特徴とする像保持装置。
2. 前記位置決め部は、
   前記像保持体の一方の側に配置される第１フレームと係り合う第１位置決め部と、
   前記像保持体の他方の側に配置される第２フレームと係り合う第２位置決め部と、である
   ことを特徴とする請求項１に記載の像保持装置。
3. 前記像保持体は、前記筐体から伸びる軸心が通される孔が設けられ、前記支持部材が前記筐体の内部に配置されるときに、前記軸心が前記孔に通されることによって前記筐体に対して位置決めされ、
   前記接触部材は、前記軸心が前記孔に通されて前記像保持体が前記筐体に対して位置決めされるときには、前記制限部材と接触しない
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の像保持装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の像保持装置と、
   前記像保持装置が有する前記像保持体の外周面に向けて前記像を保持させるための光を照射する露光器と、
   前記露光器の照射面に対する位置が固定され、前記像保持装置が有する接触部材と接触する面であって、前記露光器の照射面と成す角が１０度未満の接触面を有する制限部材と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。

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