JP6597513B2 - 着脱式ユニット及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に関し、特に、画像形成装置本体に対し着脱可能な着脱式ユニット及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真プロセスを用いた画像形成装置においては、表面が均一に帯電された像担持体（感光体ドラム）上に静電潜像を形成し、現像ユニットを用いて像担持体上に静電潜像に応じたトナー像を形成する。そして、感光体ドラムとの間に転写ニップ部を形成する転写ローラーのような転写部材を用いて、像担持体上に形成されたトナー像を搬送されてくる用紙に転写した後、定着ユニットを通過させることで用紙上にトナー像を定着させる方法が一般的である。

このような画像形成装置においては、像担持体上に形成されたトナー像を用紙上に転写した後、次の静電潜像の形成に備えて像担持体上の残留電荷を除去するための除電装置が設けられている。

例えば特許文献１には、現像装置により感光体に供給された現像剤を用紙に転写するとともに、感光体に帯電装置により帯電された電位と異なる極性の電位を帯電させる転写帯電装置と、転写帯電装置により生じた電荷を所定の波長の光を照射することにより除去する除電手段と、を備えた画像形成装置が開示されている。

特開平９−９０８３３号公報

特許文献１のように感光体表面に除電光を照射することで残留電荷を除去する除電装置を備えた構成では、帯電装置に除電光が入射すると感光体表面に帯電ムラが発生するおそれがある。そこで、帯電装置に除電光が入射しないように遮光するカバー部材（遮光部材）を配置する必要がある。また、帯電装置と感光体ドラムとを含む像担持体ユニットに対して帯電装置を着脱可能とした場合、帯電装置の着脱軌道と重なる位置にカバー部材を配置するときは、帯電装置を着脱する際にカバー部材を開閉できるようにカバー部材を可動式にすることが考えられる。

しかし、カバー部材を開閉式にした場合、像担持体ユニットを画像形成装置本体に挿入する際の振動や衝撃によって閉じていたカバー部材が開いてしまい、除電光が帯電装置に入射してしまうという問題点があった。また、帯電装置を像担持体ユニットに装着したときにカバー部材を閉め忘れるという問題点があった。これらの不具合の対策として、カバー部材を閉方向に付勢する付勢部材を設けることも考えられるが、像担持体ユニットに帯電装置を挿入する際にカバー部材を手で押さえて開放状態を維持する必要が生じ、帯電装置の着脱操作が煩雑になるという問題点があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、ユニット本体に対して他のユニットを着脱する際に開閉するカバー部材を、簡易な構成で開放位置と閉鎖位置とに仮保持できる着脱ユニット及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、第１ユニットと、第２ユニットと、カバー部材と、を備えた着脱式ユニットである。第１ユニットは、画像形成装置本体に対し着脱可能である。第２ユニットは、第１ユニットに対し着脱可能に保持される。カバー部材は、第１ユニットに回動可能に支持され、第２ユニットの着脱軌道上に重なる第１の位置と、第２ユニットの着脱軌道上から退避した第２の位置と、に選択配置される。カバー部材が第１の位置から第２の位置方向に所定角度回動した第３の位置まで回動するときは第１ユニットからカバー部材に対して第２の位置方向への回動を規制する抗力が作用する。カバー部材が第２の位置から第３の位置まで回動するときは第１ユニットからカバー部材に対して第１の位置方向への回動を規制する抗力が作用する。

本発明の第１の構成によれば、カバー部材が第１の位置から第３の位置まで回動するときは第１ユニットからカバー部材に対して第２の位置方向への回動を規制する力が作用するため、着脱式ユニットを画像形成装置本体へ装着する際の振動や衝撃等によってカバー部材が第１の位置から第２の位置へ移動するのを防止することができる。また、カバー部材が第２の位置から第３の位置まで回動するときは第１ユニットからカバー部材に対して第１の位置方向への回動を規制する抗力が作用するため、第２ユニットを着脱する際にカバー部材を第２の位置に保持することができ、第１ユニットに対する第２のユニットの着脱作業性が向上する。

本発明のドラムユニットを備えた画像形成装置の内部構造を示す側面断面図 本発明の一実施形態に係るドラムユニットの外観斜視図 本実施形態のドラムユニットの側面断面図 図３におけるカバー部材周辺の断面拡大図 ドラムユニットを構成する帯電装置の外観斜視図 カバー部材を開放して帯電装置を取り外す際のドラムユニットの側面断面図 図６におけるカバー部材周辺の断面拡大図 ドラムユニットのカバー部材周辺の拡大断面図であり、カバー部材が閉鎖位置にある状態を示す図 ドラムユニットのカバー部材周辺の拡大断面図であり、カバー部材が閉鎖位置から所定角度回動した状態を示す図 ドラムユニットのカバー部材周辺の拡大断面図であり、カバー部材が特異点にある状態を示す図 ドラムユニットのカバー部材周辺の拡大断面図であり、カバー部材が開放位置にある状態を示す図 カバー部材を閉鎖位置に配置した状態でドラムユニットを画像形成装置本体に挿入する様子を示す側面断面図 カバー部材を開放位置に配置した状態でドラムユニットを画像形成装置本体に挿入する様子を示す側面断面図

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明のドラムユニット３０を備えた画像形成装置１００の内部構造を示す側面断面図である。画像形成装置（ここではモノクロプリンター）１００内には、帯電、露光、現像及び転写の各工程によりモノクロ画像を形成する画像形成部Ｐが配設されている。画像形成部Ｐには、感光体ドラム５の回転方向（図１の反時計回り方向）に沿って、帯電装置４、露光ユニット（レーザー走査ユニット等）７、現像装置８、転写ローラー１４、クリーニング装置１９、及び除電装置６が配設されている。

画像形成動作を行う場合、反時計回り方向に回転する感光体ドラム５が帯電装置４により一様に帯電される。そして、原稿画像データに基づく露光ユニット７からのレーザービームにより感光体ドラム５上に静電潜像が形成される。さらに、現像装置８により静電潜像に現像剤（以下、トナーという）が付着されて感光体ドラム５上にトナー像が形成される。

この現像装置８へのトナーの供給はトナーコンテナ９から行われる。なお、画像データはパーソナルコンピューター（図示せず）のような上位機器から画像形成装置１００に送信される。また、感光体ドラム５の表面の残留電荷を除去する除電装置６が、感光体ドラム５の回転方向に対しクリーニング装置１９の下流側に設けられている。

帯電装置４、感光体ドラム５、クリーニング装置１９はユニット化されており、現像装置８、トナーコンテナ９はユニット化されている。なお、帯電装置４と、感光体ドラム５と、クリーニング装置１９から成るユニットを、以下ではドラムユニット３０（図２参照）と称する。また、現像装置８とトナーコンテナ９から成るユニットを、以下では現像ユニット７０と称する。ドラムユニット３０及び現像ユニット７０は画像形成装置１００本体に対して着脱可能である。

上記のようにトナー像が形成された感光体ドラム５に向けて、用紙が給紙カセット１０又は手差し給紙装置１１から用紙搬送路１２及びレジストローラー対１３を経由して搬送され、転写ローラー１４（画像転写部）により感光体ドラム５の表面に形成されたトナー像が用紙に転写される。トナー像が転写された用紙は感光体ドラム５から分離され、定着装置１５に搬送されてトナー像が用紙に定着される。定着装置１５を通過した用紙は、用紙搬送路１６により装置上部に搬送され、排出ローラー対１７により排出トレイ１８に排出される。

画像形成装置１００の上面には、排出トレイ１８の一部を構成する開閉カバー１８ａが設けられている。開閉カバー１８ａを開放した状態でドラムユニット３０及び現像ユニット７０が画像形成装置１００本体に挿入され、または画像形成装置１００本体から引き出される。

図２は、画像形成装置１００に搭載される、本発明の一実施形態に係るドラムユニット３０の外観斜視図、図３はドラムユニット３０の側面断面図、図４は、図３におけるカバー部材４３周辺の断面拡大図、図５は、ドラムユニット３０を構成する帯電装置４の斜視図である。なお、図３には、説明の便宜のため画像形成装置１００本体側に配置される除電装置６も併せて記載している。また、図５では帯電装置４をカバー部材４３と反対側（図３の左側）から見た状態を示している。

ドラムユニット３０は、感光体ドラム５、帯電装置４、及びクリーニング装置１９をユニットハウジング３０ａによって一体に保持している。感光体ドラム５の側方に開口部を有するクリーニング装置１９のハウジング１９ａは、ユニットハウジング３０ａの一部を構成する。ハウジング１９ａの内部は仕切壁３１によって２つに仕切られており、仕切壁３１の感光体ドラム５側にはクリーニングブレード３３及びクリーニングローラー３５が配置されるトナー掻き取り部３７が設けられている。

また、仕切壁３１を挟んでトナー掻き取り部３７と反対側にはクリーニングブレード３３及びクリーニングローラー３５によって感光体ドラム５から掻き取られた廃トナーを貯留する廃トナー収容部３９が設けられている。トナー掻き取り部３７と廃トナー収容部３９とは仕切壁３１の下方において連通しており、トナー掻き取り部３７の廃トナーを連通部に送り込むスイープローラー４０を備えている。

ユニットハウジング３０ａには、開口３０ａａを開閉するカバー部材４３が配置されている。カバー部材４３は、除電装置６から照射される光（除電光）を遮光する遮光部材を兼ねており、長手方向の両端部に形成されユニットハウジング３０ａに揺動可能に支持される回動軸４３ａと、回動軸４３ａに連結される腕部４３ｂと、腕部４３ｂに対して直交する遮光板４３ｃと、で構成される側面視略Ｔ字状の部材であり、腕部４３ｂには窓部４３ｄが形成されている。

図３は、ドラムユニット３０が画像形成装置１００本体に装着された状態を示しており、カバー部材４３は閉鎖位置（第１の位置）に配置されている。閉鎖位置に配置されたカバー部材４３は、遮光板４３ｃによって除電装置６から照射された除電光が帯電装置４に入射しないように遮光する。図４に示すように、除電装置６から照射された除電光（一点鎖線矢印で表示）は、カバー部材４３の窓部４３ｄを通過し、さらに帯電装置４とクリーニング装置１９の隙間を通過して感光体ドラム５（図３参照）の表面に到達する。

帯電装置４は、感光体ドラム５の長手方向（図３の紙面と垂直な方向）の略全域に亘って感光体ドラム５に対向するように配設されている。図５に示すように、帯電装置４は、感光体ドラム５の表面側に開放部を有する断面コ字状のシールド部材（筐体）４ａと、高電圧が印加されるコロナワイヤー４ｂと、シールド部材４ａの開放部に設けられたグリッド（図示せず）とを有するスコロトロン式であり、コロナワイヤー４ｂからのコロナ放電によりグリッドを介して感光体ドラム５の表面を所定のプラス電位（トナーと同極性）に帯電させるようになっている。帯電装置４は、メンテナンスや交換のためにドラムユニット３０に対して着脱可能となっており、ユニットハウジング３０ａの上方に形成された開口３０ａａから引き抜くことでユニットハウジング３０ａから取り外され、開口３０ａａから挿入することでユニットハウジング３０ａに装着される。

図６は、カバー部材４３を開放して帯電装置４を取り外す際のドラムユニット３０の側面断面図であり、図７は、図６におけるカバー部材４３周辺の断面拡大図である。図８〜図１１は、ドラムユニット３０のカバー部材４３周辺の拡大断面図であり、カバー部材４３が閉鎖位置から開放位置まで回動する様子を示している。画像形成装置１００本体内からドラムユニット３０を引き出した状態では、図３、図４及び図８に示すように、カバー部材４３は開口３３ａａを閉鎖する閉鎖位置に配置されている。図８の状態では、図４に示したように、除電装置６（図３参照）からの除電光はカバー部材４３の窓部４３ｄを通過して感光体ドラム５表面に照射される。一方、除電装置６から帯電装置４に向かう除電光は遮光板４３ｃにより遮光される。

また、カバー部材４３の回動軸４３ａには径方向に突出するリブ５０が形成されている。リブ５０は、回動軸４３ａから外周縁までの距離が連続的に変化するカム形状を有している。リブ５０は回動軸４３ａの軸方向の略中央部に１箇所形成されている。ユニットハウジング３０ａには、回動軸４３ａの軸方向においてリブ５０に対向する位置に規制部５１が形成されている。図８に示すように、カバー部材４３が閉鎖位置に配置されているときリブ５０と規制部５１とは接触しておらず、所定の間隔を隔てて対向している。

ドラムユニット３０から帯電装置４を取り外す際は、図８の状態からカバー部材４３を開放方向に回動させる。具体的には、カバー部材４３を図８の位置から回動軸４３ａを中心として時計回り方向に回動させる。図８の位置から開放方向に所定角度だけ回動したとき、図９に示すように、リブ５０の外周縁がユニットハウジング３０ａの規制部５１に接触する。

リブ５０は、カバー部材４３が閉鎖位置から時計回り方向に回動するにつれて規制部５１に対向する部分の外径が連続的に大きくなるように設計されている。そのため、図９の位置からさらにカバー部材４３を時計回り方向に回動させると、規制部５１に対するリブ５０のオーバーラップ量（圧接力）が徐々に大きくなる。

カバー部材４３が図９の位置から所定角度だけ回動すると、図１０に示すようにカバー部材４３は規制部５１に対するリブ５０のオーバーラップ量（圧接力）が最大となる特異点（第３の位置）に配置される。

リブ５０は、カバー部材４３が特異点から時計回り方向に回動するにつれて規制部５１に対向する部分の外径が連続的に小さくなるように設計されている。そのため、図１０の位置からさらにカバー部材４３を時計回り方向に回動させると、規制部５１に対するリブ５０のオーバーラップ量（圧接力）が徐々に小さくなる。

カバー部材４３が図１０の位置から所定角度だけ回動すると、図１１に示すようにカバー部材４３は開口３０ａａを開放する開放位置（第２の位置）に配置される。開放位置ではカバー部材４３が帯電装置４の着脱軌道から退避しているため、帯電装置４をユニットハウジング３０ａから引き出す際にカバー部材４３と干渉するおそれはない。

また、帯電装置４を引き出した後は、カバー部材４３は開放位置に配置されているため、帯電装置４を再びドラムユニット３０に装着する際は、カバー部材４３に接触することなく開口３０ａａから帯電装置４を挿入することができる。

本実施形態の構成によれば、閉鎖位置に配置されたカバー部材４３を開放方向に回動させたとき、カバー部材４３が特異点に至るまでは規制部５１に対するリブ５０の圧接力が連続的に大きくなる。これにより、カバー部材４３が閉鎖位置から特異点まで回動するときは、カバー部材４３の開放方向への回動を規制する力（抗力）が作用することとなる。従って、ドラムユニット３０を画像形成装置１００本体に挿入する際の振動や衝撃によってカバー部材４３が閉鎖位置から開放位置に移動するおそれがなくなり、除電装置６からの除電光をカバー部材４３の遮光板４３ｃによって確実に遮光することができる。

一方、特異点を越えてカバー部材４３を開放方向に回動させたときは、規制部５１に対するリブ５０の圧接力が連続的に小さくなる。これにより、カバー部材４３が開放位置から特異点まで回動するときは、カバー部材４３の閉鎖方向への回動を規制する力（抗力）が作用することとなる。従って、カバー部材４３が自動的に開放位置に保持されるため、帯電装置４の着脱時にカバー部材４３を手で押さえたりする必要がなくなり作業性が向上する。

また、カバー部材４３が閉鎖位置にあるときはカバー部材４３のリブ５０とユニットハウジング３０ａの規制部５１とが離間している。これにより、カバー部材４３が閉鎖位置にあるときは規制部５１からリブ５０を介してカバー部材４３に負荷が掛からないため、カバー部材４３の変形による除電光の斜光等の不具合を未然に防止することができる。

なお、ここではリブ５０の外径が連続的に変化することにより規制部５１に対する圧接力が連続的に変化する構成としたが、例えばリブ５０に段差を形成し、カバー部材４３が閉鎖位置から開放位置に移動する際に段差を乗り越えることで、規制部５１に対する圧接力が段階的に変化するような構成としてもよい。この場合、カバー部材４３を操作する際に段差に乗り上げる必要があり、カバー部材４３の操作性が低下する。そのため、上記実施形態のように圧接力が連続的に変化する構成が好ましい。

前述したように、帯電装置４をユニットハウジング３０ａに挿入した状態ではカバー部材４３は開放位置に配置されている。カバー部材４３を開放位置に配置した状態でドラムユニット３０を画像形成装置１００本体に挿入すると、除電装置６から感光体ドラム５に至る除電光の光路がカバー部材４３によって遮光されてしまい、感光体ドラム５表面の残留電荷を除去できなくなるという不具合が生じる。そこで、本実施形態では、画像形成装置１００本体側にカバー移動部材６０を設け、ドラムユニット３０を画像形成装置１００本体に挿入する際にカバー部材４３を自動的に閉鎖位置に移動させる構成としている。

図１２は、カバー部材４３を閉鎖位置に配置した状態でドラムユニット３０を画像形成装置１００本体に挿入する様子を示す側面断面図である。画像形成装置１００本体側に形成されたガイド溝（図示せず）に沿ってドラムユニット３０を装着方向（図１２の右下方向）に挿入していくと、ドラムユニット３０は、カバー部材４３がカバー移動部材６０に接触することなく閉鎖位置に配置された状態で画像形成装置１００本体内の所定位置まで挿入される。そして、ドラムユニット３０を所定位置まで挿入したとき、感光体ドラム５の中心軸がガイド溝の終端部に形成された位置決め部（図示せず）に配置され、感光体ドラム５と転写ローラー１４（図１参照）とが接触して転写ニップ部が形成される。

図１３は、カバー部材４３を開放位置に配置した状態でドラムユニット３０を画像形成装置１００本体に挿入する様子を示す側面断面図である。図１２の場合と同様に、画像形成装置１００本体側に形成されたガイド溝（図示せず）に沿ってドラムユニット３０を装着方向（図１３の右下方向）に挿入していくと、ドラムユニット３０が画像形成装置１００本体内の所定位置まで挿入される前に、カバー部材４３の遮光板４３ｃが画像形成装置１００本体側に設けられたカバー移動部材６０に接触する。その結果、回動軸４３ａを中心としてカバー部材４３が図１３の反時計回り方向に揺動し、カバー部材４３は閉鎖位置に移動する。

従って、画像形成装置１００本体へのドラムユニット３０の装着動作によって開放位置に配置されたカバー部材４３が自動的に閉鎖位置に移動するため、ドラムユニット３０の装着時にカバー部材４３を開放位置から閉鎖位置へ戻す動作を行う必要がなくなり、カバー部材４３を閉鎖位置へ戻し忘れるおそれもなくなる。

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、コロナワイヤー４ｂとグリッドとを備えたスコロトロン式の帯電装置４を用いた例について説明したが、感光体ドラム５に接触する帯電ローラーを備えた接触帯電式の帯電装置を用いる場合にも全く同様に適用可能である。

また、上記実施形態では、画像形成装置１００に着脱可能に搭載されるドラムユニット３０において、ドラムユニット３０から帯電装置４を着脱する際に開閉されるカバー部材４３の構成を例に挙げて説明したが、本発明は、画像形成装置本体に対し着脱可能であり、他のユニットを着脱する際に開閉するカバー部材を備えた着脱式ユニットであれば、ドラムユニット以外のユニットにも同様に適用可能である。

また、本発明は図１に示したようなモノクロプリンターに限らず、カラープリンター、モノクロ及びカラー複写機、デジタル複合機、或いはファクシミリ等の、着脱式ユニットを備えた他のタイプの画像形成装置にも適用できるのはもちろんである。

本発明は、画像形成装置本体に対し着脱可能な着脱式ユニットに利用可能である。本発明の利用により、ユニット本体に対して他のユニットを着脱する際に開閉するカバー部材を、簡易な構成で開放位置と閉鎖位置とに仮保持できる着脱式ユニットを提供することができる。

４ 帯電装置（第２ユニット）
５ 感光体ドラム（像担持体）
１９ クリーニング装置
３０ ドラムユニット（像担持体ユニット）
３０ａ ユニットハウジング（第１ユニット）
４３ カバー部材
４３ａ 回動軸
４３ｂ 腕部
４３ｃ 遮光板
４３ｄ 窓部
５０ リブ
５１ 規制部
６０ カバー移動部材
１００ 画像形成装置

Claims (6)

1. 画像形成装置本体に対し着脱可能な第１ユニットと、
   該第１ユニットに対し着脱可能に保持される第２ユニットと、
   前記第１ユニットに回動可能に支持され、前記第２ユニットの着脱軌道上に重なる第１の位置と、前記第２ユニットの着脱軌道上から退避した第２の位置と、に選択配置されるカバー部材と、
   を備えた着脱式ユニットにおいて、
   前記カバー部材には、前記カバー部材の回動軸から径方向に突出するとともに前記回動軸から外周縁までの距離が連続的に変化するリブが形成され、前記第１ユニットには、前記リブに対向する位置に前記リブと接触可能な規制部が形成されており、
   前記リブは、前記カバー部材が前記第１の位置から前記第２の位置方向に所定角度回動した第３の位置まで回動するときは前記規制部に対向する部分の外径が連続的に大きくなり、前記カバー部材が前記第３の位置から前記第２の位置まで回動するときは前記規制部に対向する部分の外径が連続的に小さくなり、前記カバー部材が前記第１の位置にあるとき前記規制部から離間しており、
   前記カバー部材が前記第１の位置から前記第３の位置まで回動するときは前記第１ユニットから前記カバー部材に対して前記第２の位置方向への回動を規制する抗力が作用し、前記カバー部材が前記第２の位置から前記第３の位置まで回動するときは前記第１ユニットから前記カバー部材に対して前記第１の位置方向への回動を規制する抗力が作用することを特徴とする着脱式ユニット。
2. 前記カバー部材は、前記着脱式ユニットを前記画像形成装置本体に装着する動作に伴い前記第２の位置から前記第１の位置に移動することを特徴とする請求項１に記載の着脱式ユニット。
3. 静電潜像が形成される像担持体と、
   前記像担持体表面を帯電させる前記第２ユニットとしての帯電装置と、
   前記像担持体と前記帯電装置を一体に保持する前記第１ユニットとしてのユニットハウジングと、
   を備えた像担持体ユニットであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の着脱式ユニット。
4. 前記カバー部材は、前記第１の位置にあるとき前記画像形成装置本体側に設けられた除電装置から前記像担持体上に照射される除電光が前記帯電装置に入射しないように遮光することを特徴とする請求項３に記載の着脱式ユニット。
5. 前記カバー部材は、前記ユニットハウジングに揺動可能に支持される回動軸と、該回動軸に連結される腕部と、該腕部に対して直交する遮光板と、で構成される側面視略Ｔ字状であり、前記腕部には、前記カバー部材が前記第１の位置に配置された状態で前記除電光が通過する窓部が形成されることを特徴とする請求項４に記載の着脱式ユニット。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の着脱式ユニットを備えた画像形成装置。