JP6800639B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像剤を用いて記録媒体に画像を形成する画像形成装置に関するものである。

複写機やレーザビームプリンタなどの電子写真方式の画像形成装置では、まず、帯電ローラによって感光ドラムが帯電し、帯電した感光ドラムが露光装置によって露光されることで、感光ドラムに静電潜像が形成される。感光ドラムに形成された静電潜像は、現像装置によってトナー像として現像される。そして、感光ドラムに形成されたトナー像は、転写ローラによって、用紙などの記録材に転写される。また、記録材に転写されたトナー像は、定着装置によって加熱・加圧されることで記録材に定着する。このようにして、記録材に画像が形成される。

また、従来の画像形成装置では、感光ドラムや現像装置や帯電ローラなどが一体的に構成されたプロセスカートリッジが、画像形成装置の装置本体に対して着脱自在となっている構成が知られている。また、感光ドラムを含むドラムカートリッジと、現像装置を含む現像カートリッジとが、それぞれ別々に、画像形成装置の装置本体に着脱自在となっている構成も知られている。

ここで、特許文献１に開示される技術では、現像カートリッジが、画像形成装置の装置本体に対して揺動可能となっている。一方、ドラムカートリッジは、画像形成装置の装置本体に対して固定されている。そして、現像カートリッジが揺動することで、現像カートリッジにおける現像ローラと、ドラムカートリッジにおける感光ドラムとが当接・離間可能となっている。具体的には、現像カートリッジは、揺動可能な支持部材に支持されており、支持部材が揺動することで、現像ローラが感光ドラムに対して当接・離間する。

また、特許文献２に開示される技術では、画像形成装置には、現像カートリッジが画像形成装置の装置本体に装着されているかどうかを判断するための検出手段が設けられている。具体的には、現像カートリッジには突起が設けられており、現像カートリッジが装置本体に装着されると、現像カートリッジに設けられた突起が、装置本体に設けられたアクチュエータを揺動させる。そして、アクチュエータを揺動したときに、現像カートリッジが装置本体に装着されていると判断される。

また、従来では、画像形成装置の装置本体に設けられた当接・離間機構によって、感光ドラムと現像ローラとが当接・離間可能となっている。そして、感光ドラムと現像ローラとが当接または離間しているかを装置本体で検出する必要があった。感光ドラムと現像ローラとが当接または離間しているかを装置本体が検出した状態で、感光ドラムと現像ローラとを当接・離間させていた。一方、現像カートリッジが装置本体に装着されていない状態で、当接離間機構が当接離間動作を実行してしまうことを抑制するため、現像カートリッジが装置本体に装着されているかどうかを判断する検出手段も必要であると考えられる。

特開２００５−１４８３１９号公報 特開２０１４−１９１３４７号公報

ここで、現像カートリッジが装置本体に装着されているかどうかを検出するための検出手段と、感光ドラムと現像ローラとが当接・離間しているかどうかを検出する検出手段とが別々に設けられている画像形成装置を考える。この場合、２つの検出手段を有しているため、画像形成装置を構成する部品の数が多くなるとともに、画像形成装置の製造コストが高くなってしまうおそれがある。また、特許文献１に開示される技術では、現像カートリッジに、アクチュエータを揺動させる突起が設けられており、アクチュエータが、画像形成装置の装置本体に設けられている。そのため、現像カートリッジが装着される姿勢によっては、現像カートリッジに設けられた突起がアクチュエータに正しく接触しないおそれがあった。

そこで、本発明は、現像カートリッジなどのカートリッジの状態を、少ない部品で精度よく検出することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明である画像形成装置は、
現像剤を担持するように構成された現像剤担持体を有するカートリッジと、
前記カートリッジが着脱可能な装置本体であって、現像剤像を担持するように構成された像担持体と、前記カートリッジを支持し且つ前記像担持体に対して回転軸線を中心に回動可能に構成された支持部材と、を有する装置本体と、
を備える画像形成装置において、
前記カートリッジは被押圧部を有し、
前記装置本体は、
前記カートリッジの前記被押圧部を押圧するように構成され、移動可能な移動部材であ
って、前記被押圧部を押圧することによって、前記現像剤担持体が前記像担持体に当接
する当接位置と、前記現像剤担持体が前記像担持体から離れる離間位置と、の間で前記支持部材に支持された前記カートリッジを前記支持部材と共に前記回転軸線を中心に回動させる移動部材と、
前記支持部材に支持された前記カートリッジが前記移動部材によって前記当接位置及び前記離間位置に移動させられた時の前記支持部材の位置をそれぞれ第１の位置及び第２の位置としたときに、前記支持部材の位置が前記第１の位置と前記第２の位置のいずれにあるかを検出するように構成された検出部材であって、前記支持部材によって当接されることで前記支持部材が前記第２の位置にあることを検出する検出部材と、
を有し、
前記カートリッジが前記装置本体に装着されていない場合、前記支持部材は、前記移動部材の移動によらず、移動しないように構成されていることを特徴とする。

本発明は、現像カートリッジなどのカートリッジの状態を、少ない部品で精度よく検出することができる。

実施例に係る画像形成装置の概略断面図 実施例に係るカートリッジの概略断面図 実施例に係るカートリッジの斜視図 画像形成装置の装置本体にカートリッジが装着された状態を示す図 感光ドラムと現像ローラとが当接・離間する様子を示す概略断面図 現像カートリッジの状態を検出する様子を示す図 現像カートリッジの状態を検出する様子を示す図

以下に図面を参照して本発明の実施形態を例示する。ただし、実施形態に記載されている構成部品の寸法や材質や形状やそれらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件などにより適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施形態に限定する趣旨ではない。

（実施例）
まず、図１を参照して、本実施例に係る画像形成装置１の全体構成について説明する。図１は、本実施例に係る画像形成装置１の概略断面図である。図１に示す画像形成装置１は、画像形成装置１と通信可能に接続されたパーソナルコンピュータなどの外部機器から
の画像情報に応じて、電子写真画像形成プロセスを用いて、記録媒体Ｐ（例えば、記録紙、ＯＨＰシート、布など）にトナーｔで画像を形成する。ここで、図１では、第２カートリッジとしてのドラムカートリッジ６０と、第１カートリッジとしての現像カートリッジ７０とで構成されたカートリッジ５０が、画像形成装置１の装置本体１Ａに装着された状態を示している。なお、本実施例では、ドラムカートリッジ６０が装置本体１Ａに着脱自在となっているが、必ずしもこれに限られることはない。例えば、第２の部材としての感光ドラム２（像担持体）は、画像形成装置１の装置本体１Ａに取り付けられていてもよい。

＜画像形成装置１の構成＞
画像形成装置１の構成に関して図１を用いて説明する。感光ドラム２は矢印Ａ方向に回転し、感光ドラム２の表面は、帯電ローラ３によって一様に帯電される。この感光ドラム２に、露光装置４から、画像情報に応じたレーザ光Ｌが照射されることで、感光ドラム２に、画像情報に応じた静電潜像が形成される。そして、感光ドラム２上の静電潜像が、第１の部材としての現像ローラ７１（現像剤担持体）によってトナーｔを用いて現像されることで、感光ドラム２上に現像剤像としてのトナー像が形成される。

一方、感光ドラム２にトナー像が形成される動作と同期して、給送カセット６にセットされた記録媒体Ｐが、ピックアップローラ７と、ピックアップローラ７に圧接する圧接部材９とによって１枚ずつ分離給送される。そして、記録媒体Ｐは、搬送ガイド８に沿って転写ローラ１０に搬送される。次に、記録媒体Ｐは、感光ドラム２と、一定の電圧が印加された転写ローラ１０とによって形成される転写ニップ部１５を通過する。このときに、感光ドラム２上に形成されたトナー像が記録媒体Ｐに転写される。

トナー像が転写された記録媒体Ｐは、搬送ガイド１１によって定着手段１２へとガイドされる。この定着手段１２は、駆動ローラ１２ａおよびヒータ１２ｂを内蔵する定着ローラ１２ｃを有しており、定着ローラ１２ｃと駆動ローラ１２ａとで形成されるニップ部１６において記録媒体Ｐが加熱・加圧されることで、トナー像が記録媒体Ｐに定着する。その後、記録媒体Ｐは、排出ローラ対１３によって排出トレイ１４へと排出される。

＜カートリッジ５０の構成＞
次に、本実施例に係る画像形成装置１の装置本体１Ａに着脱可能なカートリッジ５０について図２、３を参照して説明する。図２は、本実施例に係るカートリッジ５０の概略断面図である。図２に示すように、カートリッジ５０は、感光ドラム２と帯電ローラ３とクリーニングブレード６１を備えたドラムカートリッジ６０と、現像ローラ７１を有する現像カートリッジ７０とで構成されている。ここで、本実施例では、ドラムカートリッジ６０と現像カートリッジ７０は、各々独立しており、ユーザーよってそれぞれ別々に装置本体１Ａに着脱可能である。

図３は、ドラムカートリッジ６０と現像カートリッジ７０とから構成されるカートリッジ５０の斜視図である。ドラムカートリッジ６０におけるクリーニング枠体６２では、感光ドラム２が、駆動側ドラム軸受６３と非駆動側ドラム軸受６４とによって回転自在に支持されている。また、感光ドラム２の長手方向における駆動側の端部に設けられた駆動入力部２ａは、装置本体１Ａの駆動出力部（不図示）と係合し、装置本体１Ａの駆動モータ（不図示）から駆動力を受ける。これにより、感光ドラム２は、画像形成動作に応じて矢印Ａ方向へ回転駆動する（図２を参照）。なお、本実施例では、駆動入力部２ａの形状は、三角柱を微少に捩った形状であるが、装置本体１Ａと係合する駆動入力部２ａの形状はこれに限定されるものではない。また、現像カートリッジ７０における現像枠体７２では、現像ローラ７１が、駆動側現像軸受７３と非駆動側現像軸受７４とによって回転自在に支持されている。

＜カートリッジ５０をガイドするガイド手段の構成＞
次に、図４を用いて、カートリッジ５０を装置本体１Ａに着脱する際にカートリッジ５０をガイドするガイド手段について説明する。図４は、カートリッジ５０が装置本体１Ａに装着された状態を示す図である。カートリッジ５０をガイドするガイド手段であるカートリッジガイド２０は、駆動側（カートリッジ５０が駆動を受ける側）と非駆動側（カートリッジ５０が駆動を受けない側）とで対向しており、装置本体１Ａに備えられている。図４では、駆動側におけるカートリッジガイド２０を示しているが、カートリッジガイド２０は、駆動側と非駆動側とにおいて、同様の構成となっているとともに、左右対称に構成されている。ここで、カートリッジガイド２０は、駆動側と非駆動側とにおいて同様の構成となっているため、非駆動側のカートリッジガイド２０の説明は割愛することとする。

また、前述したように、カートリッジ５０は、ドラムカートリッジ６０と現像カートリッジ７０とに分割可能となっている。また、カートリッジガイド２０も、第２支持部材（別の支持部材）としての固定ガイド２１と、第１支持部材（支持部材）としての可動ガイド２２とに分解可能となっている。固定ガイド２１は、装置本体１Ａ内に固定されており、ドラムカートリッジ６０が装置本体１Ａ内に装着される際にドラムカートリッジ６０をガイドする。一方、可動ガイド２２は、回転中心軸線Ｘ（回動軸）を中心に固定ガイド２１に対して回転できるように固定ガイド２１によって支持されており、現像カートリッジ７０が装置本体１Ａ内に装着される際に現像カートリッジ７０をガイドする。

また、図４に示すように、カートリッジガイド２０において、固定ガイド２１と可動ガイド２２とには、弾性部材としてのガイドバネ２４の端部がそれぞれ取り付けられている。このガイドバネ２４によって、可動ガイド２２は、回転中心軸線Ｘを中心として感光ドラム２に近づく方向（図４のＹ１方向）に回動する。これにより、可動ガイド２２によって現像カートリッジ７０が支持されていた場合には、現像カートリッジ７０における現像ローラ７１が感光ドラム２を押圧する。なお、現像カートリッジ７０が可動ガイド２２に支持されていない状態においても、ガイドバネ２４によって、可動ガイド２２は、回転中心軸線Ｘを中心に、感光ドラム２に近づく方向（Ｙ１方向）に回動しようとする。

＜カートリッジ５０の当接離間動作＞
次に、カートリッジ５０において、感光ドラム２と現像ローラ７１とが当接・離間する動作について説明する。本実施例に係る画像形成装置１において、記録媒体Ｐに画像を形成する場合は、感光ドラム２と現像ローラ７１とを当接させ、記録媒体Ｐに画像を形成しない場合には、感光ドラム２と現像ローラ７１とを離間させる。感光ドラム２と現像ローラ７１とを当接・離間させる動作について図５を用いて説明する。図５は、感光ドラム２と現像ローラ７１とが当接・離間する様子を示す概略断面図である。図５では、ドラムカートリッジ６０は固定ガイド２１に装着され、現像カートリッジ７０は可動ガイド２２に装着されている。また、図５（ａ）では、感光ドラム２と現像ローラ７１とが当接しており、図５（ｂ）では、感光ドラム２と現像ローラ７１とが離間している。

図４を用いて、感光ドラム２と現像ローラ７１とが当接する動作について説明する。まず、画像形成動作を指示するジョブ信号が装置本体１Ａに入力されると、装置本体１Ａにおけるカム（不図示）が当接離間スライダ２３（図６を参照）を矢印Ｂ１方向に移動させる。そして、当接離間スライダ２３が、現像カートリッジ７０における被押圧部材７５を矢印Ｂ１方向に押圧することで、現像カートリッジ７０と、現像カートリッジ７０を支持する可動ガイド２２とが、共に、回転中心軸線Ｘを中心として矢印Ｙ１方向に回動する。このようにして、現像ローラ７１と感光ドラム２とが互いに当接する。そして、現像ローラ７１に付着したトナーによって、感光ドラム２上にトナー像が形成される。

次に、図６を用いて、感光ドラム２と現像ローラ７１とが離間する動作について説明する。感光ドラム２上のトナー像が記録媒体Ｐに転写され終わると、装置本体１Ａにおけるカム（不図示）が当接離間スライダ２３を矢印Ｂ２方向に移動させる。そして、当接離間スライダ２３が、現像カートリッジ７０に設けられた被押圧部材７５を押圧することで、現像カートリッジ７０と可動ガイド２２とが、共に、回転中心軸線Ｘを中心にＹ２方向に回動する。このようにして、現像ローラ７１と感光ドラム２とが互いに離間する。なお、現像ローラ７１と感光ドラム２とが当接している際の可動ガイド２２の位置は第１の位置に対応し、現像ローラ７１と感光ドラム２とが離間している際の可動ガイド２２の位置は第２の位置に対応する。

＜現像カートリッジ７０の状態を検出する方法＞
次に、現像カートリッジ７０が装置本体１Ａに装着されているか否かと、現像ローラ７１と感光ドラム２とが当接または離間しているかを検出する方法について説明する。画像形成装置１では、装置本体１Ａに現像カートリッジ７０が装着しているか否かを検出し、さらに、現像ローラ７１と感光ドラム２とが当接または離間しているかを検出する必要がある。これらを検出する方法について、図６、７を用いて説明する。ここで、図６、７は、現像カートリッジ７０の状態を検出する様子を示す図である。具体的には、図６は、装置本体１Ａに現像カートリッジ７０が装着され、現像ローラ７１と感光ドラム２とが離間していることが検出される様子を示す図である。また、図７は、装置本体１Ａに現像カートリッジ７０が装着されていないことが検出される様子を示す図である。

図６と図７に示すように、装置本体１Ａは、可動ガイド２２における被検出部２２ａに当接する検出部材２５を備えており、検出部材２５は、装置本体１Ａ内に固定されている。また、検出部材２５は、現像カートリッジ７０と可動ガイド２２が、現像ローラ７１と感光ドラム２とが当接する当接位置、または、現像ローラ７１と感光ドラム２とが離間する離間位置のどちらに位置しているかを検出することができる。本実施例では、現像カートリッジ７０が可動ガイド２２に支持されている状態で、現像カートリッジ７０と可動ガイド２２とが離間位置にある場合に、可動ガイド２２における被検出部２２ａと可動ガイド２２の被検出部２２ａが検出部材２５に当接する。なお、本実施例では、可動ガイド２２における被検出部２２ａと検出部材２５とが当接することで現像カートリッジ７０の状態を検出しているが、必ずしもこれに限られることはない。例えば、現像カートリッジ７０の状態をレーザ等によって検出してもよい。

ここで、上述したように、図６では、現像カートリッジ７０が装置本体１Ａに装着されている。図６（ａ）は、現像カートリッジ７０が装置本体１Ａに装着された直後の状態を示しており、現像ローラ７１と感光ドラム２とは当接している。その後、装置本体１Ａの初期動作によって、図６（ｂ）で示すように、切り替え部材としての当接離間スライダ２３が矢印Ｂ２方向に移動する。それと同時に、現像カートリッジ７０と可動ガイド２２は、当接離間スライダ２３によって矢印Ｙ２方向に回動させられ、この際に、可動ガイド２２における被検出部２２ａが検出部材２５に当接する。これにより、検出部材２５は、現像カートリッジ７０が装置本体１Ａに装着されていること、および、現像ローラ７１と感光ドラム２とが離間していることを検出する。つまり、検出部材２５は、可動ガイド２２における被検出部２２ａが検出部材２５に当接したことを検出することで、現像カートリッジ７０が装置本体１Ａに装着されていること、および、現像ローラ７１と感光ドラム２とが離間していることを検出する。

一方、図７は、現像カートリッジ７０が装置本体１Ａに装着されていない状態を示す図である。図７において、仮に、現像カートリッジ７０が装置本体１Ａに装着されているとして、現像ローラ７１と感光ドラム２とが当接している場合には、当接離間スライダ２３
は図７（ａ）に示す位置に位置する。また、図７において、仮に、現像カートリッジ７０が装置本体１Ａに装着されているとして、現像ローラ７１と感光ドラム２とが離間している場合には、当接離間スライダ２３は図７（ｂ）に示す位置に位置する。ここで、図７（ａ）における当接離間スライダ２３の位置を当接位置とし、図７（ｂ）における当接離間スライダ２３の位置を離間位置とする。

当接離間スライダ２３は、装置本体１Ａの初期動作によって、図７（ｂ）で示すように矢印Ｂ２方向へ移動する（離間位置に移動する）。しかし、現像カートリッジ７０が装置本体１Ａに装着されていないため、可動ガイド２２は移動せず、可動ガイド２２における被検出部２２ａが検出部材２５の被検出部２２ａに当接しない。本実施例では、このように、可動ガイド２２が移動した際に、可動ガイド２２における被検出部２２ａが検出部材２５の被検出部２２ａに当接しない場合、現像カートリッジ７０が装置本体１Ａに装着されていないと検出される。なお、上述したように、可動ガイド２２は現像カートリッジ７０と共に回動可能であるため、可動ガイド２２の回転中心軸線Ｘから被検出部２２ａの距離が大きいほど被検出部２２ａの移動量も大きくなることになる。また、本実施例では、現像カートリッジ７０の移動量を小さくした場合でも、可動ガイド２２における被検出部２２ａを検出部材２５の被検出部２２ａに接触させることができる。

＜本実施例の効果＞
以上に説明したように、本実施例では、装置本体１Ａには、現像カートリッジ７０が装置本体１Ａに装着された場合に現像カートリッジ７０を支持する可動ガイド２２が設けられている。また、装置本体１Ａには、現像カートリッジ７０を移動させることで、可動ガイド２２の位置を、現像ローラ７１と感光ドラム２とが当接する位置から、現像ローラ７１と感光ドラム２とが離間する位置に切り替える当接離間スライダ２３が設けられている。そして、装置本体１Ａに設けられた検出部材２５は、可動ガイド２２が検出部材２５に当接することで、可動ガイド２２の位置を検出する。

本実施例では、可動ガイド２２と検出部材２５とが装置本体１Ａに設けられているため、現像カートリッジ７０が装着される姿勢によらず、可動ガイド２２が検出部材２５に接触しやすくなっている。また、本実施例では、現像カートリッジ７０が装置本体１Ａに装着されているかを検出するセンサと、現像ローラ７１と感光ドラム２とが当接・離間しているかを検出するセンサとが共通している。そのため、画像形成装置１に設けられるセンサの数が減るため、画像形成装置１を小型化し、画像形成装置１の製造コストを抑えることができる。

なお、本実施例において、可動ガイド２２には現像カートリッジ７０が支持されるが、必ずしもこれに限られることはない。ドラムカートリッジ６０と現像カートリッジ７０の一方が可動ガイド２２に支持され、ドラムカートリッジ６０と現像カートリッジ７０の他方が固定ガイド２１に支持されていればよい。例えば、ドラムカートリッジ６０が可動ガイド２２に支持され、ドラムカートリッジ６０が移動することで、現像ローラ７１と感光ドラム２とが当接・離間する構成であってもよい。
また、本実施例において、現像カートリッジ７０とドラムカートリッジ６０は、別々に、装置本体１Ａに対して着脱自在となっているが、必ずしもこれに限られることはない。例えば、現像カートリッジ７０とドラムカートリッジ６０は一体となっていてもよい。
また、本実施例において、ドラムカートリッジ６０は装置本体１Ａに着脱可能となっているが、必ずしもこれに限られることはない。例えば、感光ドラム２は、装置本体１Ａに取り付けられていてもよい。
また、本実施例において、当接離間スライダ２３などの部材によって当接・離間する部材は、感光ドラム２および現像ローラ７１となっているが、必ずしもこれに限られることはない。感光ドラム２および現像ローラ７１以外の部材についても、このようなメカニズ
ムを採用することができる。

１…画像形成装置、１Ａ…装置本体、２…感光ドラム、２２…可動ガイド、
２３…当接離間スライダ、２５…検出部材、６０…ドラムカートリッジ、
７０…現像カートリッジ、７１…現像ローラ

Claims (6)

1. 現像剤を担持するように構成された現像剤担持体を有するカートリッジと、
   前記カートリッジが着脱可能な装置本体であって、現像剤像を担持するように構成された像担持体と、前記カートリッジを支持し且つ前記像担持体に対して回転軸線を中心に回動可能に構成された支持部材と、を有する装置本体と、
   を備える画像形成装置において、
   前記カートリッジは被押圧部を有し、
   前記装置本体は、
   前記カートリッジの前記被押圧部を押圧するように構成され、移動可能な移動部材であって、前記被押圧部を押圧することによって、前記現像剤担持体が前記像担持体に当接する当接位置と、前記現像剤担持体が前記像担持体から離れる離間位置と、の間で前記支持部材に支持された前記カートリッジを前記支持部材と共に前記回転軸線を中心に回動させる移動部材と、
   前記支持部材に支持された前記カートリッジが前記移動部材によって前記当接位置及び前記離間位置に移動させられた時の前記支持部材の位置をそれぞれ第１の位置及び第２の位置としたときに、前記支持部材の位置が前記第１の位置と前記第２の位置のいずれにあるかを検出するように構成された検出部材であって、前記支持部材によって当接されることで前記支持部材が前記第２の位置にあることを検出する検出部材と、
   を有し、
   前記カートリッジが前記装置本体に装着されていない場合、前記支持部材は、前記移動部材の移動によらず、移動しないように構成されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記支持部材を前記第２の位置から前記第１の位置へと回動する方向に前記支持部材を付勢する弾性部材を有し、
   前記カートリッジが前記装置本体に装着されていない場合、前記支持部材は、前記移動部材の移動によらず、前記弾性部材の付勢力によって前記第１の位置に留まるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記支持部材は、前記装置本体が有する別の支持部材に支持されることで、前記回転軸線を中心に回動可能に構成されており、
   前記支持部材は、前記カートリッジが前記装置本体に装着される際に、前記カートリッジをガイドするように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体は、前記カートリッジと一体的に前記装置本体から着脱可能な第２カートリッジに設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記像担持体は、前記カートリッジとは別々に、前記装置本体に対して着脱可能な第２カートリッジに設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記別の支持部材は、前記装置本体に固定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。
   

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