(57)【要約】【課題】  プロセスカートリッジの交換のタイミングを調整可能とし、もって人件費を抑制するとともに、無駄な交換を省きトータルコストを削減すること。【解決手段】  画像形成装置に複数個が着脱可能に装着され、全体としては相互に交換できないプロセスカートリッジであるプロセスユニット１０の潤滑剤塗布装置１０６と、中間転写ベルト１０８の潤滑剤塗布装置１５２とを共通の構成とし、プロセスカートリッジ間、プロセスカートリッジ間で交換可能としたことを特徴とするプロセスユニット１０間及び中間転写ベルトとの間で交換できるものとした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置に対し、複数個のプロセスカートリッジが着脱可能に装着されるプロセスカートリッジにおいて、
該プロセスカートリッジは、複数個の装着位置のうち、誤った位置への装着を規制する規制手段と、前記複数個のプロセスカートリッジに共通のプロセス手段とを具備し、該プロセス手段を前記各プロセスカートリッジ間で交換可能としたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項２】
前記プロセス手段が、潤滑剤塗布装置であることを特徴とする請求項１に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項３】
前記プロセス手段が、クリーニング装置であることを特徴とする請求項１に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項４】
前記プロセス手段が、帯電装置であることを特徴とする請求項１に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項５】
前記プロセス手段が、除電装置であることを特徴とする請求項１に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項６】
現像剤として重合トナーを使用することを特徴とする請求項１に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかのプロセスカートリッジを具備したことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に係り、特に画像形成装置に複数個が着脱可能に装着されるプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真における作像プロセスは、まず電子写真感光体上に帯電装置を用いて帯電を行い、画像データに基づき変調されたレーザビームを照射して静電潜像を形成する。静電潜像は感光体と対向配置された現像装置によって、静電的にトナーを付着させることで顕像化される。感光体上のトナー像は、次に転写装置によって転写され、場合によっては複数回転写され、最終的に紙やＯＨＰ等の転写用紙に転写される。トナー像が転写された転写用紙はその後定着装置を通過して定着されたあと、本体外に排出される。転写後、感光体や転写装置上に残った残トナーは、クリーニング装置によって除去される。最近は高画質化を狙い現像剤として重合トナーを用いる画像形成装置が多くなり、このような装置ではクリーニングが困難な場合が多いため、像担持体表面を円滑にするための潤滑剤塗布装置を搭載することもある。
【０００３】
このような作像プロセス装置は、本体装置と比べて寿命が短い場合が多く画像形成装置の使用過程で修理や交換や補充といったメンテナンス作業が必要となる。このメンテナンスとしては主にユーザ自身が行う交換を中心としたものと、メーカのサービスマン等の専門家による修理を中心としたものとがある。
【０００４】
ユーザによるメンテナンスを可能とする画像形成装置として、感光体や現像装置を一体に構成し画像形成装置本体から着脱可能としたプロセスカートリッジ形態が知られている。この場合作像手段が一体に構成されているためカートリッジの寿命が来た場合にユーザによる交換作業が容易であるというメリットを有するが、その反面、カートリッジの寿命は複数の作像手段のうち最も寿命の短い作像手段の寿命に依存するため、コスト高となるとともに環境に対する負荷が大きいというデメリットがある。
【０００５】
一方、サービスマン等によるメンテナンスは、修理を中心としており、万が一交換する場合も極力最小限の単位での部品交換となるため廃棄物が低減するというメリットを有するが、その反面、サービスマンが来るまで画像形成装置が使用できない時間（ダウンタイム）が発生したり、その分の人件費がかかったりというデメリットがある。
【０００６】
従来このような画像形成装置のメンテナンスに関する技術として以下のものがある。特許文献１には、画像形成装置本体に着脱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、前記像担持体及びプロセス手段を支持する支持手段とを有し、前記プロセス手段を前記支持手段に対して着脱可能に構成したことを特徴としてなる。また前記支持手段は、前記プロセス手段を装着するときの位置決め部を有するものが記載されている。
【０００７】
特許文献２には、各々不揮発性の記憶手段を有して性能の異なる複数種類のエンジンユニットが画像形成装置本体に対して交換取り付け可能であり、取り付けられたエンジンユニット中の記憶手段の記憶情報に基づき装置全体の性能を制御する制御手段２２２を画像形成装置本体内に備える。これにより、画像形成装置本体は共通であっても性能の異なるエンジンユニットを交換するだけで、記録速度や解像度等に関する装置全体の性能を変更させることができるものが記載されている。
【０００８】
特許文献３には、現像装置に補給するためのトナーを収容した空間と、交換用の２成分現像剤を収容する空間とを備えた現像剤カートリッジを隣接して配置し、現像剤カートリッジから排出した交換用２成分現像剤を一旦収容する容器と、現像装置から排出した使用済２成分現像剤を収容する容器を有し、現像剤カートリッジから現像装置へのトナーの補給と、一旦収容する容器への交換用２成分現像剤の排出を行い、現像剤カートリッジから排出した一旦収容する容器中の交換用２成分現像剤が所定量になったことを検知したあと、現像装置中の使用済み２成分現像剤の排出と、現像装置への現像剤カートリッジから排出した一旦収容する容器中の交換用２成分現像剤の補給を行うものが記載されている。
【特許文献１】特開平８−１０１６２４
【特許文献２】特開２００２−３５１２８７
【特許文献３】特開２００３−１５３９２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら後者のようなメンテナンスにおいては、以下の不具合がある。即ち、サービスマンが画像形成装置のメンテナンスを行いに顧客へ行きプロセスカートリッジの使用頻度を見たところ、転写カートリッジは２，０００枚/日であり、イエローカートリッジは１，０００枚/日であった。また、そのとき、それぞれのプロセスカートリッジに具備されている潤滑剤塗布装置の寿命を確認したところ、転写カートリッジの潤滑剤塗布装置はあと１０，０００枚、イエローカートリッジの潤滑剤塗布装置はあと２０，０００枚で交換であった。即ち、転写カートリッジの潤滑剤塗布装置はあと約５日後、イエローカートリッジの潤滑剤塗布装置はあと約２０日後に交換しなければならないことが判明した。
【００１０】
従来のプロセスカートリッジであれば、このような局面に対してサービスマンは次の２のいずれかの処理を行う。第１は、約５日後と約２０日後の２回、それぞれの潤滑剤塗布装置が寿命を全うしたときに交換に出向く。第２は、イエローカートリッジ潤滑剤塗布装置の寿命があと約１５日残っているのを知りつつも約５日後に両方の潤滑剤塗布装置を交換し、出向く回数を１回とする。
【００１１】
しかしこのようにすると前者はダウンタイムを多く生み、運搬費や人件費がかかり、後者は寿命前に交換するため無駄が発生し、環境に対して負荷が大きいものとなる。
【００１２】
本発明は、使用頻度の異なるプロセスカートリッジ間で、共通のプロセス手段を交換可能として、プロセスカートリッジの交換のタイミングを調整可能とし、もって人件費を抑制するとともに、無駄な交換を省きトータルコストを削減することができるプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の発明は、画像形成装置に対し、複数個のプロセスカートリッジが着脱可能に装着されるプロセスカートリッジにおいて、該プロセスカートリッジは、複数個の装着位置のうち、誤った位置への装着を規制する規制手段と、前記複数個のプロセスカートリッジに共通のプロセス手段とを具備し、該プロセス手段を前記各プロセスカートリッジ間で交換可能としたプロセスカートリッジである。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１のプロセスカートリッジにおいて、前記プロセス手段が、潤滑剤塗布装置であることを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１のプロセスカートリッジにおいて、前記プロセス手段が、クリーニング装置であることを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１のプロセスカートリッジにおいて、前記プロセス手段が、帯電装置であることを特徴とする。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項１のプロセスカートリッジにおいて、前記プロセス手段が、除電装置であることを特徴とする。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項１に記載のプロセスカートリッジにおいて、現像剤として所謂重合トナーを使用することを特徴とする。
【００１９】
請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれかのプロセスカートリッジを具備したことを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、使用頻度の異なるプロセスカートリッジ間で、プロセス手段を交換可能とすることにより、交換のタイミングを調整可能とすることができ、それによりメンテナンスに要する人件費を安価に抑え、トータルコストを削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下本発明を実施するための最良の形態としての実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例】
【００２２】
以下本発明の実施例に係る画像形成装置を図面に基づいて説明する。図１は実施例に係る画像形成装置を示す断面図、図２は実施例に係るプロセスカートリッジを示す断面図、図３は図２に示したプロセスカートリッジの概略図、図４は実施例に係る帯電装置を示す外観概略図、図５は実施例に使用するクリーニング装置を示す外観概略図、図６は実施例係る転写カートリッジにおいて、潤滑剤塗布装置を取り付けた状態を示す断面図、図７は実施例に係る転写カートリッジにおいて、潤滑剤塗布装置を外した状態を示す断面図である。
【００２３】
本例に係る画像形成装置は、胴内排紙型のものであり、略中央に画像形成部１００が配置され、この画像形成部１００のすぐ下方に給紙部２００が配置されている。必要に応じ別の給紙装置を下部に増設することができる。画像形成部１００の上方には、排紙収納部４００を隔てて原稿を読み取る読取部３００が配設されている。画像形成部１００と読取部３００との間に設けられた空間部が排紙収納部４００として、形成され画像形成された記録媒体（以下、用紙と言う）が排紙収納される。図１内の矢印は用紙の通紙経路を示している。
【００２４】
画像形成部１００には、複数のプロセスカートリッジ即ち、イエロー（Ｙ）プロセスユニット１０Ｙ、マゼンタ（Ｍ）プロセスユニット１０Ｍ、シアン（Ｃ）プロセスユニット１０Ｃ、ブラック（Ｂｋ）プロセスユニット１０Ｂｋが配置されている。各プロセスユニット１０は、形成する色ごとに予め装着されるべき位置が決められており、各プロセスユニット１０が誤った位置への装着を規制する規制部材１１が設けられている。
【００２５】
各プロセスユニット１０は、図１ないし図３に示すように、ドラム状をした感光体１０１とこの感光体１０１の周囲に配置され、感光体１０１の表面に帯電処理を行う帯電装置１０２、及び感光体１０１の表面に露光装置１１０からの光で露光されて形成された静電潜像を可視化する現像装置１０３を備える。また、プロセスユニット１０には、感光体１０１表面の残留トナーを除去するクリーニング装置１０５、固形潤滑剤１７２を感光体１０１に塗布する潤滑剤塗布部材１７１を備えた潤滑剤塗布装置１０６を備える。すなわち、プロセスユニット１０は、感光体１０１に対して所要の作用を及ぼすプロセス手段として、帯電装置１０２、現像装置１０３、クリーニング装置１０５、潤滑剤塗布装置１０６を備える。
【００２６】
帯電装置１０２は、帯電部材１２１と、帯電部材１２１を感光体１０１に所定の圧力で加圧する付勢部材１２２とを備える。また、帯電部材２２１は、導電性のシャフトの周りに導電性弾性層を形成して構成している。電圧印加装置（図示していない）により導電性シャフトを介して導電性弾性層と感光体１０１との空隙に所定の電圧を印加し、感光体表面に電荷を付与する。現像装置１０３では、撹拌スクリュ１３３）により現像剤を十分撹拌し、現像ローラ１３１に磁気的に付着させる。付着した現像剤は現像ドクタ１３２により現像ローラ１３１上に薄層化される。この帯電装置１０２はユニット化され、各プロセスユニット１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｂｋで同一のものを使用し交換可能となっている。
【００２７】
図４は、帯電装置１０２を示す概略図であり、（Ａ）は外観斜視図であり、（Ｂ）は外観側面図である。帯電装置１０２は、感光体１０に対向して配設される帯電部材１２１、帯電部材１２１の端部に固定される図示しないギア１２７、帯電部材１２１が振動するのを防止するバネ材１２２、帯電部材１２１の汚れを除去する帯電クリーニングローラ１２３、クリーニングローラ１２３の軸受１２４、帯電クリーニングローラ１２３を帯電部材３１に当接するよう押圧するバネ材１２５、感光体１０１の間隙を設けるためのスペーサ部材１２６、帯電部材１２１の端部に付けられ、帯電部材１２１を帯電装置１０２のハウジングに支持する支持部材１２７、これらを収納するハウジング１２８からなっている。帯電部材１２１のギア１２７は後述の駆動機構により回転駆動され、帯電クリーニングローラ１２３は帯電部材１２１に連れ回るよう、回転自在に軸支されている。支持部材１２７は、バネ材１２２により、ハウジング１２８から離間する方向（感光体のドラム軸に向かう方向）へ押圧され、ハウジング１２８に形成された規制部材により移動を規制される。この構成により、帯電装置１０２の装着時、帯電部材１２１は、スペーサ部材１２６によって感光体１０１と適切な距離を保ち、かつ帯電部材１２１が振動することを防止する。また、帯電装置１０２の取り外し時には、帯電装置１０２をモジュールとしてそれ自体での取り扱いを可能とする。また、帯電部材１２１は、駆動機構により駆動させるようにしたが、感光体１０１の駆動によって従動するよう構成してもよい。
【００２８】
上記のように薄層化された現像剤により感光体１０１上の静電潜像を顕像化する。顕像化されたトナー像は転写バイアスローラ１０７により電気的に中間転写ベルト１０８上に付着する。中間転写ベルト１０８上に転写されなかった残留トナーはクリーニング装置１０５により感光体１０１から除去される。このクリーニング装置１０５はユニット化され、各プロセスユニット１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｂｋで同一のものを使用し交換可能となっている。
【００２９】
図５は、本発明のプロセスユニットに用いるクリーニング装置１０５の概略構成を示す、（Ａ）は外観斜視図であり、（Ｂ）は断面図である。図４に示すように、クリーニング装置１０５は、クリーニング手段であるクリーニングブレード１５１、これを保持する保持板１５２、感光体から回収したトナーが飛散しないようハウジング１５３内をシールする入り口シール１５４、回収されたトナーを収納するハウジング１５３、ハウジング１５３内に回収されたトナーを画像形成装置本体内まで搬送する搬送オーガ１５６が設けられている。なお、保持板１５２は、長手方向の略中間位置において、ネジ１５７によりハウジング１５３を固定している。また、保持板１５２の両側には位置決めガイド１６０として、位置決め用の棒状の突起に対応する穴部１６１と固定ネジ用の穴１６２が設けられている。なお、位置決めには、これに限定するものではなく、例えば、弾性を有する部材を穴又は窪み状にした部分に押し当てるものでもよい。また、固定には、ネジに限定するものではなく、棒状の突起にＥリング等を用いてもよい。
【００３０】
潤滑剤塗布装置１０６の潤滑剤塗布部材１７１は金属シャフトにブラシを巻きつけローラ状に形成されている。固形潤滑剤１７２は自重により所定の圧力で潤滑剤塗布部材１７１に付勢されており、潤滑剤塗布部材１７１を回転させることで固形潤滑剤１７２を微粉状に削り取り、感光体１０１の表面に塗布する。潤滑剤塗布装置１０６はユニット化され、このプロセスカートリッジに着脱可能となっており、各プロセスユニット１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｂｋで同一のものを使用し交換可能となっている。
【００３１】
これらの複数のプロセスユニット１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｂｋでそれぞれ現像されたトナー像は中間転写装置の中間転写装置１０４の中間転写ベルト１０８で重ね合わされ、転写装置１３０で用紙に転写される。また、画像形成部１００には、転写後の中間転写ベルト１０８に残留するトナーを除去回収するクリーニング装置１５１、中間転写ベルト１０８表面の摩擦係数を下げるための潤滑剤塗布装置１５２、トナー像を得た用紙上のトナーを定着処理する定着装置１４０が用紙の搬送経路の下流に配置されている。定着装置１４０を経た用紙は、排紙ローラ１０９で排紙収納部４００に排出される。
【００３２】
図６は実施例に係る転写カートリッジにおいて潤滑剤塗布装置を取り付けた状態を示す断面図、図７は実施例に係る転写カートリッジにおいて、潤滑剤塗布装置を外した状態を示す断面図である。本例では潤滑剤塗布装置１５２とクリーニング装置１５１とは一体的に筐体内に具備され転写プロセスカートリッジ１４１，１４２を形成している。潤滑剤塗布装置１５２は固形潤滑剤１７２とブラシローラからなる潤滑剤塗布部材１７１を備え、潤滑剤塗布部材１７１は固形潤滑剤１７２へ自重で付勢されており、潤滑剤塗布部材１７１の回転により固形潤滑剤１７２が削り取られ中間転写ベルト１０８の表面へ塗布される。
【００３３】
また、このクリーニング装置１５１は、中間転写ベルト１０８上に塗布された粉末状の潤滑剤をその表面上に圧着伸展する役割も兼用している。潤滑剤塗布装置１５２はユニット化され、この転写用プロセスカートリッジから独立して着脱可能であり、図２に示したプロセスユニット１０の潤滑剤塗布装置１０６と同じ構成で形成されることにより、プロセスユニット及び転写プロセスカートリッジの両方で使用できるものとしている。
【００３４】
そして、給紙部２００においては、未使用の用紙が収容されており、給紙ローラ２０１の回転により、最上紙は給紙カセットから送り出され、レジストローラ１１１へと搬送される。レジストローラ１１１は用紙の搬送を一時止め、感光体表面のトナー像と用紙の先端との位置関係が所定の位置になるよう、タイミングをとって回転が開始するよう制御される。
【００３５】
読取部３００では、コンタクトガラス３０２上に載置される原稿（図示していない）の読み取り走査を行うために、原稿照明用光源とミラーよりなる読み取り走行体３０１が往復移動する。この読み取り走行体３０１により走査された画像情報は、ｆ−θレンズ３０３の後方に設置されているＣＣＤ素子３０４に画像信号として読み込まれる。この読み込まれた画像信号は、デジタル化され画像処理される。画像処理された信号に基づいて、露光装置１１０のレーザダイオード（図示していない）の発光により感光体１０１の表面に静電潜像が形成される。レーザダイオードからの光信号は、公知のポリゴンミラーやｆ−θレンズを介して感光体に至る。
【００３６】
本例によれば、感光体の潤滑剤塗布装置と中間転写ベルトの潤滑剤塗布装置とは同一の構成であり、それぞれをその場で交換できるため、その固形潤滑剤の消耗の程度に応じて適宜交換することができる。例えば、転写カートリッジの潤滑剤塗布装置はあと約５日後、イエローカートリッジの潤滑剤塗布装置はあと約２０日後に交換しなければならないような場合であれば、転写カートリッジの潤滑剤塗布装置とイエローカートリッジの潤滑剤塗布装置とをその場で交換して、いずれもあと約１０日後に寿命が来るよう調整できる。そのためサービスマンは１度出向けばよいようになり、サービスマンの人件費、交通費を削減でき、尚且つ潤滑剤塗布装置の寿命も全うすることができるためトータルコストを削減可能となる。
【００３７】
また、本例によれば、クリーニング装置も各プロセスユニット間で交換可能であり、また、及びプロセスユニットと中間転写ベルトのクリーニング装置間でも交換可能であるので必要に応じて適宜交換することができる。また、本例では、帯電装置も各プロセスユニット間で交換可能であるので必要に応じて適宜交換することができる。同様に、潤滑剤塗布装置や除電装置なども、各プロセスユニット間で交換可能としてもよい。
【００３８】
なお、本発明では、感光体及び中間転写ベルトには、転写前除電装置、またはクリーニング前除電装置を配設することができる。除電装置は、発光手段としては、発光ダイオード（ＬＤ）、ＬＥＤ、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）、蛍光灯等を配設し、感光体、中間転写ベルトを露光して電荷を減衰する。本例では感光体用、中間転写ベルト用の各除伝装置は、同じ構造で交換可能なものとすることが好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例に係る画像形成装置を示す断面図である。
【図２】実施例に係るプロセスカートリッジを示す断面図である。
【図３】実施例に係るプロセスカートリッジを示す概略図である。
【図４】実施例に係るプロセスカートリッジの概略構成図であり、(Ａ)は斜視図、（Ｂ）は正面図である。
【図５】実施例に係るプロセスカートリッジのクリーニング装置の概略構成図であり、(Ａ)は斜視図、（Ｂ）は正面図である。
【図６】実施例に係る転写カートリッジにおいて、潤滑剤塗布装置を取り付けた状態を示す断面図である。
【図７】実施例に係る転写カートリッジにおいて、潤滑剤塗布装置を外した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０・・・プロセスユニット
１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｂｋ・・・プロセスユニット
１００・・・画像形成部
１０１・・・感光体
１０２・・・帯電装置
１０３・・・現像装置
１０４・・・中間転写装置
１０５・・・クリーニング装置
１０６・・・潤滑剤塗布装置
１０７・・・転写バイアスローラ
１０８・・・中間転写ベルト
１０９・・・排紙ローラ
１１０・・・露光装置
１１１・・・レジストローラ
１２１・・・帯電部材
１２２・・・付勢部材
１３０・・・転写装置
１３１・・・現像ローラ
１３２・・・現像ドクタ
１３３・・・撹拌スクリュ
１４０・・・定着装置
１４１，１４２・・・カートリッジ
１５１・・・クリーニング装置
１５２・・・潤滑剤塗布装置
１７１・・・潤滑剤塗布部材
１７２・・・固形潤滑剤
２００・・・給紙部
２０１・・・給紙ローラ
２２１・・・帯電部材
２２２・・・制御手段
３００・・・読取部
３０１・・・走行体
３０２・・・コンタクトガラス
３０３・・・ｆ−θレンズ
３０４・・・ＣＣＤ素子
４００・・・排紙収納部
【図１】
2006259195.tif 000003
【図２】
2006259195.tif 000004
【図３】
2006259195.tif 000005
【図４】
2006259195.tif 000006
【図５】
2006259195.tif 000007
【図６】
2006259195.tif 000008
【図７】
2006259195.tif 000009