JPH07104635A - プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長期間の保管によっても帯電手段が変形する
ことのないプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提
供する。 【構成】 像担持体と、前記像担持体に作用する少なく
とも１つのプロセス手段としての帯電手段と、前記像担
持体及び帯電手段を収容する枠体と、前記枠体に設けら
れた、前記像担持体を露出させるための開口を開閉する
ためのシャッタ手段と、前記シャッタ手段の開閉動作に
連動して前記帯電手段を前記像担持体に当接、離隔する
ための当接離隔手段とを設けてプロセスカートリッジを
構成したことを特徴としてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像形成に用いるプロセ
スカートリッジ及びこれを装着して画像形成するための
画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリンタ等の画像形成装置は、一様に帯
電させた像担持体に選択的な露光をして潜像を形成し、
この潜像をトナーで顕像化すると共に、該トナー像を記
録媒体に転写して画像記録を行う。このような装置にあ
っては、トナーが無くなる都度補給しなければならない
が、このトナーの補給作業が煩わしいばかりか、汚れを
伴うこともある。また各部材のメンテナンスは専門のサ
ービスマンでなければ行うことが出来ず、ユーザには不
便を伴うことが多かった。

【０００３】そこで、前記像担持体、帯電手段、現像手
段、クリーニング手段等を一体構造にまとめてカートリ
ッジ化することにより、ユーザが前記カートリッジを装
置本体に装填することによって、トナーの補給や寿命に
達した像担持体の部品交換を可能とし、メンテナンスを
容易にしたものが実用化されている。

【０００４】このようなプロセスカートリッジにおける
帯電手段は、近年では接触方式の帯電ローラが多く用い
られている。この接触方式の帯電手段の構成は、図４に
示すように、金属製のローラ軸50に導電性層からなるロ
ーラ部51を設けて構成している。そしてローラ軸50はホ
ルダ52によって回転可能に支持されると共に、スプリン
グ53によって像担持体54に圧接している。

【０００５】像担持体54の帯電は、前記ローラ軸50に接
続した交流電源55と直流電源56によってローラ部51に電
圧印加することによって行うものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記帯
電ローラは常時像担持体54に圧接されているために、例
えばプロセスカートリッジを長期間保管等した場合に
は、帯電ローラのローラ部51が変形してしまい、画像形
成時に帯電不良を生じて画像品質が低下するおそれがあ
った。

【０００７】本発明は従来の前記課題を解決するもので
あり、その目的とするところは、長期間の保管によって
も帯電手段が変形することのないプロセスカートリッジ
及び画像形成装置を提供せんとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明に係る代表的な構成は、像担持体と、前記像担
持体に作用する少なくとも１つのプロセス手段としての
帯電手段と、前記像担持体及び帯電手段を収容する枠体
と、前記枠体に設けられた、前記像担持体を露出させる
ための開口を開閉するためのシャッタ手段と、前記シャ
ッタ手段の開閉動作に連動して前記帯電手段を前記像担
持体に当接、離隔するための当接離隔手段とを設けてプ
ロセスカートリッジを構成したことを特徴としてなる。

【０００９】

【作用】前記構成にあっては、シャッタ部材の開閉に連
動し、カートリッジ不使用時にシャッタ部材が閉じてい
るときは帯電手段が像担持体から離隔し、カートリッジ
使用時にシャッタ部材が開いたときは帯電手段が像担持
体に当接するように出来る。

【００１０】これにより、プロセスカートリッジを長期
間保管等した場合でも、この場合はシャッタ部材が閉じ
ているために、帯電手段と像担持体とは離隔しており、
帯電手段の変形は生じない。

【００１１】

【実施例】次に本発明に係る一実施例を図面を参照して
具体的に説明する。

【００１２】〔第一実施例〕図１は本発明に係るプロセ
スカートリッジを装着した画像形成装置の構成模式説明
図、図２はプロセスカートリッジの構成模式説明図であ
る。

【００１３】説明の順序として、まずプロセスカートリ
ッジを装着した装置の全体構成を説明し、次に画像形成
装置Ａ及びプロセスカートリッジＢの各部の構成につい
て説明し、次にシャッタ手段の開閉に連動する帯電手段
の当接離隔構成について説明する。

【００１４】｛全体構成｝この画像形成装置Ａは、図１
に示すように、光学系１から画像情報に基づいた光像を
照射して像担持体である感光体ドラムに現像剤（以下ト
ナー）による像を形成する。そして前記トナー像の形成
と同期して記録媒体２を搬送手段３によって搬送し、且
つプロセスカートリッジＢとしてカートリッジ化された
画像形成部において前記感光体ドラムに形成したトナー
像を転写手段４によって記録媒体２に転写し、その記録
媒体２を定着手段５に搬送し、転写トナー像を定着して
排出部６へ排出する。

【００１５】前記画像形成部を構成するプロセスカート
リッジＢは、図２に示すように、感光体ドラム７を回転
してその表面を帯電手段８によって一様に帯電し、前記
光学系１からの光像を露光部９を介して感光体ドラム７
に露光して潜像を形成し、現像手段10で前記潜像に応じ
たトナー像を形成することにより可視像化する。そして
前記転写手段４でトナー像を記録媒体２に転写した後
は、クリーニング手段11によって感光体ドラム７に残留
したトナーを除去する。尚、前記感光体ドラム７等の各
部品は枠体12を構成する樹脂製のトナー枠体12ａとクリ
ーニング枠体12ｂ内に収納されてカートリッジ化されて
いる。

【００１６】｛画像形成装置｝前記画像形成装置Ａの各
部の構成について、光学系、搬送手段、転写手段、定着
手段、カートリッジ装着手段の順に説明する。

【００１７】（光学系）光学系１は外部装置等から読み
込んだ画像情報に基づいて光照射することによって感光
体ドラム７へ光像を照射するものであり、図１に示すよ
うに、装置本体13にの光学ユニット１ａ内にレーザーダ
イオード１ｂ、ポリゴンミラー１ｃ、スキャナーモータ
１ｄ、結像レンズ１ｅが収納してある。

【００１８】そして例えばコンピュータやワードプロセ
ッサ等の外部機器から画像信号が与えられると、レーザ
ーダイオード１ｂが前記画像信号に応じて発光し、ポリ
ゴンミラー１ｃに画像光として照射する。このポリゴン
ミラー１ｃはスキャナーモータ１ｄによって高速回転
し、該ポリゴンミラー１ｃで反射した画像光が結像レン
ズ１ｅ及び反射ミラー１ｆを介して回転する感光体ドラ
ム７へ照射し、該ドラム７の表面を選択的に露光して画
像情報に応じた潜像を形成する。

【００１９】（記録媒体搬送手段）次に記録媒体２（例
えば記録紙、ＯＨＰシート、布或いは薄板等）を搬送す
るための搬送手段３は、装置本体13にカセット３ａの装
着部を有し、この装着部に装着したカセット３ａ内の記
録媒体２をピックアップローラ３ｂによって上部から一
枚ずつレジストローラ対３c1，３c2へ給送し、このレジ
ストローラ対３c1，３c2が画像形成動作と同期するよう
に記録媒体２を画像転写部に搬送する。そして画像転写
後の記録媒体２を、搬送ローラ３ｄ及びガイド板３ｅに
よって定着手段５に搬送し、定着後の記録媒体２を排出
ローラ３ｆによって装置上部に形成した排出部６に排出
する。

【００２０】（転写手段）転写手段４は画像形成部で感
光体ドラム７に形成されたトナー像を記録媒体２に転写
するものであり、本実施例の転写手段４は図１に示すよ
うに、転写ローラ４によって構成している。即ち、装着
したプロセスカートリッジＢの感光体ドラム７に転写ロ
ーラ４によって記録媒体２を押圧し、該転写ローラ４に
感光体ドラム７に形成されたトナー像と逆極性の電圧を
印加することにより、感光体ドラム７上のトナーを記録
媒体２に転写する。

【００２１】（定着手段）定着手段５は前記転写ローラ
４の電圧印加によって記録媒体２に転写したトナー像を
定着させるものである。その構成は図１に示すように、
駆動回転する駆動ローラ５ａと、内部にヒータ５ｂを有
し、前記駆動ローラ５ａと圧接して従動回転する定着ロ
ーラ５ｃとからなる。即ち、画像形成部でトナー像を転
写された記録媒体２が前記駆動ローラ５ａと定着ローラ
５ｃ間を通過する際に、両ローラ５ａ，５ｃの押圧によ
って圧力が印加され、且つ定着ローラ５ｃの発熱によっ
て熱を印加され、記録媒体２上のトナーが記録媒体２に
定着する。

【００２２】（プロセスカートリッジ装着手段）前記画
像形成装置Ａ内にはプロセスカートリッジＢを装着する
ためのカートリッジ装着手段が設けてある。プロセスカ
ートリッジＢの装置本体に13に対する着脱は、開閉カバ
ー14を開くことによって行う。即ち、装置本体13の上部
にはヒンジ14ａによって開閉可能な開閉カバー14が取り
付けてある。そして前記開閉カバー14を開くと装置本体
13内にはカートリッジ装着スペースが設けてあり、開閉
カバー左右壁面には図示しない左右ガイド部材が取り付
けてある。この左右ガイド部材にはプロセスカートリッ
ジＢを挿入するためのガイドが設けてあり、プロセスカ
ートリッジＢを前記ガイドに沿って挿入し、開閉カバー
14を閉じることによってプロセスカートリッジＢを画像
形成装置Ａに装着するようにしている。

【００２３】｛プロセスカートリッジ｝次に前記画像形
成装置Ａに装着されるプロセスカートリッジＢの各部の
構成について説明する。

【００２４】このプロセスカートリッジＢは像担持体
と、少なくとも１つのプロセス手段を備えたものであ
る。ここでプロセス手段としては、例えば像担持体の表
面を帯電させる帯電手段、像担持体にトナー像を形成す
る現像手段、像担持体表面に残留したトナーをクリーニ
ングするためのクリーニング手段等がある。本実施例の
プロセスカートリッジＢは図２に示すように、像担持体
である電子写真感光体ドラム７の周囲に帯電手段８、露
光部９、現像手段10、クリーニング手段11を配置し、こ
れらをトナー枠体12ａ及びクリーニング枠体12ｂからな
るハウジングで覆って一体化し、装置本体13に着脱可能
に構成してる。

【００２５】次にプロセスカートリッジＢの各部の構成
を、感光体ドラム７、帯電手段８、露光部９、現像手段
10、クリーニング手段11、シャッタ手段15の順に説明す
る。

【００２６】（感光体ドラム）本実施例に係る感光体ド
ラム７は円筒状のアルミニウムからなるドラム基体の外
周面に有機感光層を塗布して構成している。この感光体
ドラム７を枠体に回動可能に取り付け、後述するように
感光体ドラム７の長手方向一方端に固着したフランジギ
ヤに装置本体側に設けた駆動モータの駆動力を伝達する
ことにより、感光体ドラム７を画像形成動作に応じて図
１の矢印方向へ回転させる。

【００２７】（帯電手段）帯電手段は前記感光体ドラム
７の表面を一様に帯電させるためのものであり、本実施
例では枠体に帯電ローラ８を回動自在に取り付けた、所
謂接触帯電方法を用いている。帯電ローラ８は金属製の
ローラ軸８ａに導電性の弾性層を設け、更にその上に高
抵抗の弾性層を設け、更にその表面に保護膜を設けてな
る。導電性の弾性層はＥＰＤＭやＮＢＲ等の弾性ゴム層
にカーボンを分散したもので構成し、ローラ軸８ａに供
給されるバイアス電圧を導く作用をなす。また高抵抗の
弾性層はウレタンゴム等で構成し、微量の導電性微粉末
を含有するものが一例としてあげられ、感光体ドラム７
のピンホールや導電度の高い帯電ローラが相対した場合
でも、感光体ドラム７へのリーク電流を制限してバイア
ス電圧の急降下を防ぐ作用をなす。また保護層はＮ−メ
チルメトキシ化ナイロンで構成し、導電性弾性層や高抵
抗の弾性層の塑性物質が、感光体ドラム７に触れて感光
体ドラム７の表面を変質させることがないように作用す
る。

【００２８】そして前記帯電ローラ８を感光体ドラム７
に接触させ、画像形成に際しては帯電ローラ８が感光体
ドラム７の回転に従動して回転し、このとき帯電ローラ
８に直流電圧と交流電圧とを重畳して印加することによ
り感光体ドラム７の表面を均一に帯電させる。

【００２９】前記帯電ローラ８は、後述するように、枠
体から感光体ドラム７を露出するための開口を開閉する
シャッタ部材に連動して感光体ドラム７に当接、離隔す
る。

【００３０】（露光部）露光部９は前記帯電ローラ８に
よって均一に帯電した感光体ドラム７の表面に、光学系
１から照射される光像を露光して該ドラム７表面に静電
潜像を形成するためのものであり、カートリッジ枠体の
上面に前記光像を導くための開口９を設けることによっ
て露光部を構成している。

【００３１】（現像手段）現像手段10は、図２に示すよ
うに、トナーを収納するトナー枠体12ａ内にトナーを収
納してあり、このトナーを送り出すトナー送り部材10ａ
が回転可能に設けてある。そしてトナー枠体12ａの開口
部には内部に非回転の磁石10ｂを有し、回転することに
よって表面に薄いトナー層を形成する現像スリーブ10ｃ
が感光体ドラム７と微小間隔を隔てて設けてある。

【００３２】現像スリーブ10ｃはアルミニウム製円筒状
部材の表面をサンドブラスト処理等により粗面化し、そ
の上に顔料分散した導電性塗料を塗布して構成してお
り、この現像スリーブ10ｃの表面にトナー層が形成され
るとき、トナーと現像スリーブ10ｃとの摩擦によって感
光体ドラム７上の静電潜像を現像するのに充分な摩擦帯
電電荷を得る。またトナーの層厚を規制するために現像
ブレード10ｄが設けてある。

【００３３】（クリーニング手段）クリーニング手段11
の構成は、図２に示すように、感光体ドラム７の表面に
接触し、該ドラム７に残留したトナーを掻き落とすため
のクリーニングブレード11ａと、前記掻き落としたトナ
ーを掬い取るために前記ブレード11ａの下方に位置し、
且つ感光体ドラム７の表面に弱く接触したスクイシート
11ｂと、前記掬い取った廃トナーを溜めるための廃トナ
ー溜め11ｃとで構成している。

【００３４】（シャッタ手段）シャッタ手段は、カート
リッジ使用時に枠体に設けた開口16から感光体ドラム７
を露出させ、カートリッジ不使用時には前記開口16を閉
鎖して感光体ドラム７が被曝しないようにするものであ
る。その構成は、図２に示すように、シャッタ部材15ａ
が回転軸15ｂを中心に回動可能に取り付けてあり、該軸
15ｂに取り付けられた捩じりコイルバネ15ｃによって常
に閉じる方向に付勢されている。

【００３５】前記シャッタ部材15ａは、プロセスカート
リッジＢを装置本体13に装着すると、図示しないカムや
リンク部材によって、図２の矢印ａ方向へ回動し、感光
体ドラム７が開口16から露出して画像形成が可能な状態
になる。一方、プロセスカートリッジＢを装置本体13か
ら取り出すと、前記捩じりコイルバネ15ｃの付勢によっ
て、図２の矢印ｂ方向へ回動して開口16を閉じ、感光体
ドラム７が被曝するのを防止する。

【００３６】｛帯電手段の当接離隔構成｝次に帯電ロー
ラ８をシャッタ部材15ａの開閉に連動して感光体ドラム
７に当接、離隔する構成について説明する。図３に示す
ように、帯電ローラ８のローラ軸８ａはホルダ８ｂによ
って回転可能に支持されると共に、スプリング８ｃによ
って感光体ドラム７に圧接するように付勢されている。

【００３７】前記ホルダ８ｂはアーム17ａの一方端に保
持され、該アーム17ａはアーム軸17ｂを中心に回動可能
に取り付けられている。そして前記アーム17ａは軸17ｂ
に取り付けられた捩じりコイルバネ17ｃによって、図３
（ａ）の矢印ｃ方向に付勢されている。そして前記アー
ム17ａの他方端17ｄはシャッタ部材15ａのアーム部15a1
が回動すると、これに当接してアーム17ａが回動する如
く構成されている。

【００３８】前記構成において、図３（ａ）に示すよう
に、プロセスカートリッジＢが装置本体13に装着されて
なく、ドラムシャッタ15ａが閉じている状態にあって
は、アーム17ａは捩じりコイルバネ17ｃの付勢によって
感光体ドラム７から離隔した状態になっている。

【００３９】一方、図３（ｂ）に示すように、プロセス
カートリッジＢが装置本体13に装着されてドラムシャッ
タ15ａが開いた状態にあっては、シャッタアーム部15a1
が矢印ａ方向に回転してアーム17ａの他方端17ｄに当接
し、該アーム17ａを矢印ｄ方向に回転させる。これによ
って、帯電ローラ８が感光体ドラム７に圧接するように
なる。

【００４０】従って、帯電ローラ８はプロセスカートリ
ッジＢを装置本体13に装着して画像形成を行うときに感
光体ドラム７に当接し、それ以外のときは、例えばカー
トリッジ単体で保管しておく場合等は感光体ドラム７か
ら離隔している。このため、長期間の保管によっても帯
電ローラ８が変形することがなくなるものである。

【００４１】〔他の実施例〕前述した本発明に係るプロ
セスカートリッジＢは前述のように単色の画像を形成す
る場合のみならず、現像手段を複数設け、複数色の画像
（例えば２色画像、３色画像或いはフルカラー等）を形
成するカートリッジにも好適に適用することが出来る。

【００４２】また現像方法としても、公知の２成分磁気
ブラシ現像法、カスケード現像法、タッチダウン現像
法、クラウド現像法等の種々の現像法を用いることが可
能である。

【００４３】また感光体ドラムに残存するトナーのクリ
ーニング方法としても、ブレード、ファーブラシ、磁気
ブラシ等を用いてクリーニング手段を構成しても良い。

【００４４】また前述したプロセスカートリッジとは、
像担持体としての例えば電子写真感光体等と、少なくと
もプロセス手段の１つを備えたものである。従って、そ
のプロセスカートリッジの態様としては、前述した実施
例のもの以外にも、例えば像担持体と帯電手段とを一体
的にカートリッジ化し、装置本体に着脱可能にするも
の。像担持体と帯電手段と現像手段とを一体化的にカー
トリッジ化し、装置本体に着脱可能にするもの。像担持
体と帯電手段とクリーニング手段とを一体的にカートリ
ッジ化し、装置本体に着脱可能にするもの。等がある。

【００４５】即ち、前述したプロセスカートリッジと
は、電子写真感光体と帯電手段と現像手段又はクリーニ
ング手段とを一体的にカートリッジ化し、このカートリ
ッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とするもので
ある。及び現像手段、クリーニング手段の少なくとも一
つと帯電手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッ
ジ化して画像形成装置本体に着脱可能とするものであ
る。

【００４６】更に前述した実施例では画像形成装置とし
てレーザービームプリンタを例示したが、本発明はこれ
に限定する必要はなく、例えば電子写真複写機、ファク
シミリ装置、或いはワードプロセッサ等の他の画像形成
装置に使用することも当然可能である。

【００４７】

【発明の効果】本発明は前述したように、シャッタ手段
の開閉動作に連動して前記帯電手段を前記像担持体に当
接、離隔するための当接離隔手段を設けたために、シャ
ッタ手段の開閉に連動し、カートリッジ不使用時のよう
にシャッタ手段が閉じているときは帯電手段が像担持体
から離隔し、カートリッジ使用時のようにシャッタ部材
が開いたときは帯電手段が像担持体に当接する。

【００４８】これにより、プロセスカートリッジを長期
間保管した場合でも、帯電手段と像担持体とは離隔して
おり、帯電手段に変形が生ずるおそれがない。従って、
常に安定した画像形成が行なえるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るプロセスカートリッジ
を装着した画像形成装置の構成説明図である。

【図２】プロセスカートリッジの構成説明図である。

【図３】シャッタ部材の開閉に連動する帯電ローラの当
接離隔構成の説明図である。

【図４】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

Ａ…画像形成装置、Ｂ…プロセスカートリッジ、１…光
学系、１ａ…光学ユニット、１ｂ…レーザーダイオー
ド、１ｃ…ポリゴンミラー、１ｄ…スキャナーモータ、
１ｅ…結像レンズ、１ｆ…反射ミラー、２…記録媒体、
３…搬送手段、３ａ…カセット、３ｂ…ピックアップロ
ーラ、３c1，３c2…レジストローラ、３ｄ…搬送ロー
ラ、３ｅ…ガイド板、３ｆ…排出ローラ、４…転写手
段、５…定着手段、５ａ…駆動ローラ、５ｂ…ヒータ、
５ｃ…定着ローラ、６…排出部、７…感光体ドラム、、
８…帯電ローラ、８ａ…ローラ軸、９…露光部、10…現
像手段、10ａ…トナー送り部材、10ｂ…磁石、10ｃ…現
像スリーブ、10ｄ…現像ブレード、11…クリーニング手
段、11ａ…クリーニングブレード、11ｂ…スクイシー
ト、11ｃ…廃トナー溜め、12…枠体、12ａ…トナー枠
体、12ｂ…クリーニング枠体、13…装置本体、14…開閉
カバー、14ａ…ヒンジ、15…シャッタ手段、15ａ…シャ
ッタ部材、15a1…アーム部、15ｂ…回転軸、15ｃ…捩じ
りコイルバネ、16…開口、17ａ…アーム、17ｂ…アーム
軸、17ｃ…捩じりコイルバネ、17ｄ…他端

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像形成装置本体に装着可能なプロセス
   カートリッジにおいて、 像担持体と、 前記像担持体に作用する少なくとも１つのプロセス手段
   としての帯電手段と、 前記像担持体及び帯電手段を収容する枠体と、 前記枠体に設けられた、前記像担持体を露出させるため
   の開口を開閉するためのシャッタ手段と、 前記シャッタ手段の開閉動作に連動して前記帯電手段を
   前記像担持体に当接、離隔するための当接離隔手段と、 を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
2. 【請求項２】 前記プロセスカートリッジとは、像担持
   体としての電子写真感光体と、前記プロセス手段として
   の帯電手段の他に、現像手段またはクリーニング手段と
   を一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像
   形成装置本体に対して着脱可能とするものである請求項
   １記載のプロセスカートリッジ。
3. 【請求項３】 前記プロセスカートリッジとは、像担持
   体としての電子写真感光体と、前記プロセス手段として
   の帯電手段、現像手段、クリーニング手段とを一体的に
   カートリッジ化して画像形成装置本体に対して着脱可能
   とするものである請求項１記載のプロセスカートリッ
   ジ。
4. 【請求項４】 プロセスカートリッジを装着して記録媒
   体に画像を形成する画像形成装置において、 像担持体と、前記像担持体に作用する少なくとも１つの
   プロセス手段としての帯電手段と、前記像担持体及び帯
   電手段を収容する枠体と、前記枠体に設けられた、前記
   像担持体を露出させるための開口を開閉するためのシャ
   ッタ手段と、前記シャッタ手段の開閉動作に連動して前
   記帯電手段を前記像担持体に当接、離隔するための当接
   離隔手段とを有するプロセスカートリッジを装着手段
   と、 記録媒体を搬送するための搬送手段と、 を有することを特徴とする画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記画像形成装置は、電子写真複写機で
   あることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記画像形成装置は、レーザービームプ
   リンタであることを特徴とする請求項４記載の画像形成
   装置。
7. 【請求項７】 前記画像形成装置は、ファクシミリ装置
   であることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。