(57)【要約】【課題】  本発明は、感光体のセッティングや交換時の作業性を向上させ、ユーザ、メーカ、環境への負担を減らすことができる画像形成装置を提供する。【解決手段】  本発明の画像形成装置は、トナー画像を担持する複数の像担持体を有し、更に像担持体の周りに配置される作像手段を含まず各像担持体をそれぞれ個別に着脱可能に保持するホルダーを有し、かつ装置本体に対して着脱可能とする像担持体カセットを具備する。【選択図】        図２
2006235314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー画像を担持する複数の像担持体を有する画像形成装置において、
前記像担持体の周りに配置される作像手段を含まず前記各像担持体をそれぞれ個別に着脱可能に保持するホルダーを有し、かつ装置本体に対して着脱可能とする像担持体カセットを具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記各像担持体の前記像担持体カセットへの装着の際には、前記像担持体に一体的に取付けられていて前記像担持体を駆動する駆動部材の最大偏心位置が前記各像担持体間において同じ位置となるようにする位置決め機構を有する請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記位置決め機構は、前記各像担持体間において同じ位置に付したマークを検知するセンサを含んで構成される請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記像担持体カセットに対する前記像担持体の個別着脱は、像担持体カセットが装置本体に装着された状態で行われる請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
像担持体の周りに配置され像担持体との位置関係が設定されている前記作像手段の少なくとも１つが、前記像担持体との設定位置から離れ、その後で前記像担持体カセット又は前記像担持体が取外される請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
装置本体外の前記像担持体カセットに前記像担持体を装着する際又は装置本体内の前記像担持体カセットに前記像担持体を装着する際、前記作像手段の少なくとも１つが前記像担持体との設定位置から離れた状態にあって、前記像担持体カセット又は前記像担持体を装置本体に装着した後で、前記像担持体との設定位置から離れていた前記作像手段が元の位置に戻る請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記作像手段は、トナー画像を転写又は転写媒体を搬送する中間転写手段、前記各像担持体に対応する現像手段、転写後に残留する前記像担持体上のトナーをクリーニングするクリーニング手段、又は前記像担持体を帯電させる帯電手段の少なくとも１つである請求項５又は６に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置に関し、特に複数の像担持体を有する着脱可能な像担持体カセットの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、画像形成装置において、作像手段である現像装置、帯電装置、クリーニング装置等の少なくとも１つと感光体とを一体に形成し、画像形成装置から着脱自在とした所謂プロセスカートリッジが、例えば特許文献１に提案されている。また、特許文献２では、複数の感光体と他の作像手段を画像形成ユニットとして一体化し、その画像形成ユニットを画像形成装置本体に対して着脱可能としている。
【０００３】
このようなプロセスカートリッジ及び画像形成ユニットでは、専門家であるサービスマンに頼らなくてもユーザが簡単に交換、メンテナンス可能であるという長所を有する。しかし、感光体と作像手段とを一体に形成する構成では、感光体或は作像手段の一部のみの交換が必要な状態になった場合でもプロセスカートリッジ及び画像形成ユニット全体を一度に交換しなければならない。ましてや寿命の短い感光体を複数有する画像形成ユニットの場合は、どれか１つの感光体に交換の必要性が生じると他の感光体がまだ使えるにも拘らず、交換しなければならない。４つの感光体を有するカラープリンタの場合、他色に比べ黒色の感光体は使用頻度が多いため寿命が早く来る。よって、黒色の感光体の交換のために他の感光体を含む画像形成ユニット全体を交換することになる。
【０００４】
また、プロセスカートリッジでは、感光体と当該感光体を回転自在に支持するクリーニング装置の容器とが一体的に構成されている。更に、クリーニング容器には感光体に作用して画像形成するプロセス手段が取り付けられている。このプロセス手段は、感光体を一様に帯電させる帯電ローラ、トナー像をシート状媒体（以下用紙と称す）に転写後もなお感光体上に残留するトナーを掻き落とすクリーニングブレード及びクリーニングローラ等であり、これらが感光体の周囲に位置するように取り付けられている。プロセスカートリッジは画像形成装置に対して着脱自在であり、感光体寿命や廃トナー満杯時にユーザ自身によって交換できるようになっている。
【０００５】
更に、画像形成ユニットは、複数の感光体、各感光対に対応する帯電ローラと現像装置、複数の中間転写ドラムなどを主要部材として内蔵している。そして、画像形成装置に対して着脱自在であり、感光体や中間転写ドラム寿命などの時にユーザ自身によって交換できるようになっている。
【０００６】
一方、特許文献３、特許文献４に提案されている２ステーション記録システムが知られている。この２ステーション記録システムでは、現像装置と書込み装置と駆動手段が共通組付け部材を介して装置本体に支持され、それら互いの位置を高精度に保つようにしている。このような構成により現像装置が装置本体に対して位置決めされるので、この現像装置が作像プロセス要素全体における位置基準（組付け基準）となっている。感光体（又は感光体ユニット）は装置本体ではなく、現像装置に対して組み込まれている。つまり、感光体（又は感光体ユニット）は現像装置に対してのみ位置決めされるので、現像装置と感光体（又は感光体ユニット）との関係は、現像ユニットが主、感光体（又は感光体ユニット）が従という関係である。そして、感光体（又は感光体ユニット）は現像装置に対して着脱自在であり、現像装置は画像形成装置に対して着脱自在である。また、感光体ドラムと帯電手段とクリーニング手段とが一体化された構成となっている。
【０００７】
ところで近年、プリンタや複写機といった画像形成装置に対する市場の要求は高度化しており、それに伴い、画像形成における作像装置の負荷は上昇している。その上市場の要求は、作像手段のうちでも特に感光体に対する負荷を増加させる方向性を有することがわかってきた。このことを３つの要因から以下に説明する。
【０００８】
１．画像形成装置の小型化に伴う感光体の小径化
近年、事務機器の小型化が市場から要求され、それに伴い作像装置の小型化が要求されている。しかし、像担持体としてのドラム状をした感光体を小型化、すなわち小径化すると、同一条件で画像を形成する場合に１枚あたりの感光体の消耗度合いが上昇する。例えば感光体の径を１２０ｍｍから４０ｍｍに小径化した場合、同じサイズの画像を形成するためには感光体は３倍回転する必要が生じ、画像形成の際に感光体が受ける種々の消耗、例えば帯電部での放電等による電気的消耗や、クリーニング部でのブレードによる機械的消耗が３倍になる。従来から現像装置等についてはある程度の小型化が進められているが、感光体については上記のような消耗を避けるために、小径化は他の作像装置ほど進められてはいなかった。しかし、小型化の要求の高まりにつれて感光体の小型化は避けられないものとなっている。このように、小型化の要求は感光体の負荷を増加させ、その寿命を短縮させている。
【０００９】
２．高画質化に伴う感光体の薄膜化
近年、ユーザが出力する文書には写真画像やグラフィック文書が増加し、それに伴い銀塩写真を目標に掲げる高画質化が進められている。その代表的な手法が高解像度化である。しかし、電子写真方式で高解像度化を実現する際には感光体の薄膜化が要求されることになる。例えば負帯電感光体の場合、露光によってＣＧＬ（Charge Carrier Generation Layer：電荷発生層）で形成されたキャリアがＣＴＬ（Charge Carrier Transport Layer：電荷輸送層）を通り感光体表面に到達することで感光体上に潜像が形成されるが、この時ＣＴＬが厚いとキャリアが移動する距離が長くなり、この結果、移動の際にキャリア同士に働く電気的反発力によりキャリアは互いに離れていくことになる。このようなこと態が生じれば、書き込み信号通りの潜像は形成されず、その結果、ドット位置が微妙にずれた画像が形成され画質を損なう。このような問題は、電子写真を６００ｄｐｉから１２００ｄｐｉへと高解像度化させていく場合に限らず、近年の高画質化の要求に応えるべく解像度を例えば６００ｄｐｉに保ったままで画質を高めようとする場合にも同様に生じる。このような画質の劣化を防止するためには感光体を薄膜化し、キャリアの移動距離を短くしなければならない。このため近年の感光体は薄膜化の方向に進んでいるが、感光体は画像形成のたびにクリーニングブレードによる削り等の消耗を受けているため、薄膜化が進むとより少ない画像形成回数で感光体の寿命は尽きることになり、感光体寿命の短縮につながる。
【００１０】
３．カラー化に伴う感光体の負担の増加
近年、情報の理解のしやすさ等の理由で市場におけるカラー画像の出力が増加している。ところで、カラー画像は文字画像の多い白黒画像とは異なり、画像を記録する用紙上の広い領域を占有する写真画像やグラフィック画像が出力の対象となることが多く、また背景部分にベタ部が存在することも多い。このため、１回の画像形成における作像面積は増加し、それに伴い感光体を含む作像装置の消耗は増加していく。一方、１つの感光体に対して複数の現像器が対応するリボルバータイプなどの画像形成装置が知られている。このような画像形成装置は、部品点数が少なく比較的安価にカラー画像を形成できるために市場において広く用いられているが、１枚のカラー画像を形成する際に感光体は複数の現像器によって潜像を現像されるため、感光体の消耗は現像器の消耗に比べて数倍になる。このため、このような画像形成装置においてはカラー化に伴う感光体の消耗は特に激しくなる。このように、カラー化も感光体の寿命を短くする要因の一つである。
【００１１】
以上説明した小型化、高画質化、カラー化の３つの要因により、感光体の消耗は他の作像装置に比較して相対的に短くなっていくことが予測される。もちろん感光体についての耐久性向上、長寿命化の研究は進められているが、他の作像装置についても同様に耐久性向上、長寿命化の研究は進められており、感光体の寿命は相対的に短くなっていく傾向にある。
【００１２】
この傾向は、プロセスカートリッジや画像形成ユニットに内蔵されている感光体と他の作像手段との寿命の不均衡をもたらす。すなわち、従来よりプロセスカートリッジや画像形成ユニットにおいては、最も寿命の短い作像手段に合わせてプロセスカートリッジを交換しなければならないという問題が指摘されていたが、感光体の短命化によってこの問題がより顕著になり、短寿命の感光体に合わせて他の作像手段を交換する弊害が生じることになる。画像形成ユニットの場合は複数の感光体の中で最も短寿命の感光体に合わせることになる。
【００１３】
そのような事態が生じれば、寿命に至らない作像装置を廃棄あるいはリサイクルすることによるユーザの経済的負担、メーカの回収労力の浪費、環境への悪影響が生じることになる。
【００１４】
そこで、このような近年の市場の要求に起因する弊害を防止すべく、特許文献５には画像形成手段を構成する構成要素のうち短寿命の構成要素を優先的に交換することで、ユーザ、メーカ、環境への負担が少ない画像形成装置が提案されている。この特許文献５の画像形成装置によれば、複数ある感光体を夫々、感光体のみを感光体カセットとしてユーザが個別交換できるようにしたので、感光体毎に交換時期が異なっても対応できるものである。
【特許文献１】特開２０００−０７５７３３号公報
【特許文献２】特開２００３−０５０５３１号公報
【特許文献３】特開平１０−１７７２８６号公報
【特許文献４】特開平１１−２９５９５２号公報
【特許文献５】特開２００２−１０８１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、特許文献５は感光体の個別交換をユーザが行えるようにしたことは上記不具合を解消するメリットがある反面、画像形成装置購入直後のマシーンセッティングなどにおいて、ユーザ自身が全ての感光体を１つ１つ、注意を払いながらセッティングしなければならない。機械の取り扱いに弱いユーザにとって作業負担となる。個々では面倒で、セッティング作業性が悪い。このことはセッティング作業も含めたサービスマンフリー、つまりユーザメンテナンスを基本にしている装置においては不備であり、ユーザの作業工程数が増えるということは、感光体に傷などの不具合を発生させたり、またユーザの手を汚したりする可能性を高めることにもなる。
【００１６】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、感光体のセッティングや交換時の作業性を向上させ、ユーザ、メーカ、環境への負担を減らすことができる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】
【００１７】
前記問題点を解決するために、トナー画像を担持する複数の像担持体を有する、本発明の画像形成装置は、像担持体の周りに配置される作像手段を含まず各像担持体をそれぞれ個別に着脱可能に保持するホルダーを有し、かつ装置本体に対して着脱可能とする像担持体カセットを具備する。よって、感光体の装着及び交換時の作業性が容易となると共に、従来のプロセスカートリッジや画像形成ユニットのように他の作像手段を内蔵していない上、消耗期間の異なる複数の感光体の個別交換を可能としたのでユーザ、メーカ、環境への負担が軽減できる。
【００１８】
また、各像担持体の像担持体カセットへの装着の際には、像担持体に一体的に取付けられていて像担持体を駆動する駆動部材の最大偏心位置が各像担持体間において同じ位置となるようにする位置決め機構を有する。この位置決め機構は、各像担持体間において同じ位置に付したマークを検知するセンサを含んで構成される。よって、感光体の個別交換の作業性が向上する。
【００１９】
更に、像担持体カセットに対する像担持体の個別着脱は、像担持体カセットが装置本体に装着された状態で行われる。よって、感光体の個別交換の作業性が向上する。
【００２０】
また、像担持体の周りに配置され像担持体との位置関係が設定されている作像手段の少なくとも１つが、像担持体との設定位置から離れ、その後で像担持体カセット又は像担持体が取外される。よって、感光体の取り外し際の感光体及び周辺装置及び部材を傷付けてしまうという危険を防止すると共に、作業性も向上できる。
【００２１】
更に、装置本体外の像担持体カセットに像担持体を装着する際又は装置本体内の像担持体カセットに像担持体を装着する際、作像手段の少なくとも１つが像担持体との設定位置から離れた状態にあって、像担持体カセット又は像担持体を装置本体に装着した後で、像担持体との設定位置から離れていた作像手段が元の位置に戻る。よって、感光体の取り外し際の感光体及び周辺装置及び部材を傷付けてしまうという危険を防止すると共に、作業性も向上できる。
【００２２】
また、作像手段は、トナー画像を転写又は転写媒体を搬送する中間転写手段、各像担持体に対応する現像手段、転写後に残留する像担持体上のトナーをクリーニングするクリーニング手段、又は像担持体を帯電させる帯電手段の少なくとも１つである。よって、感光体の取り外し際の感光体及び中間転写手段、現像手段、クリーニング手段又は帯電手段を傷付けてしまうという危険を防止すると共に、作業性も向上できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の画像形成装置によれば、像担持体の周りに配置される作像手段を含まず各像担持体をそれぞれ個別に着脱可能に保持するホルダーを有し、かつ装置本体に対して着脱可能とする像担持体カセットを具備し、各像担持体の像担持体カセットへの装着の際には、像担持体に一体的に取付けられていて像担持体を駆動する駆動部材の最大偏心位置が各像担持体間において同じ位置となるようにする。よって、感光体のセッティングや交換時の作業性を向上させ、ユーザ、メーカ、環境への負担を減らすことができる
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は本発明の画像形成装置を適用する２ステーションタイプの画像形成装置の概略的な構成を示す概略断面図である。同図に示す画像形成装置は、２ステーションタイプの記録システムにおける中間転写型のカラー画像形成装置の一例である。同図において、対向離間して設けられた２つのローラ１２０、１３０間に中間転写媒体としての中間転写ベルト１１０を展張し、この中間転写ベルト１１０はこれらのローラ１２０、１３０により回転するように構成すると共に、中間転写ベルト１１０の周りに後述する画像形成用のプロセス手段を配置している。中間転写ベルト１１０が矢印Ａの方向に回転するとき、ローラ１２０とローラ１３０との間であって中間転写ベルト１１０の下側には、ベルトの回転方向の上流側から順に画像形成用のプロセス手段として、第１画像ステーション１４０、第２画像ステーション１５０、更に中間転写ベルト１１０を挟んでローラ１３０に対して接離可能に設けられた転写手段としての転写ローラ１６０、また中間転写ベルト１１０を挟んでローラ１２０に対して接離可能に設けられたクリーニングブレード１７０などが配置されている。
【００２５】
このような画像形成装置における画像形成プロセスは、第１画像ステーション１４０に着目すれば、一般の静電記録方式に準じていて、暗中にて図示していない帯電手段により一様に帯電された感光体１４１上に光書き込みユニット１８０により対応する色の静電潜像を書き込み、この静電潜像を現像装置１４４により可視像化してトナー像を中間転写中間転写ベルト１１０に転写する。なお、第１画像ステーション１４０における現像装置１４４、第２画像ステーション１５０における現像装置１５４について、それぞれ２つの異なる色のトナーによる可視像化機能を有しており、一方３原色にブラックを加えて４色となるので、これら４つの色を各現像器、マゼンタ現像器１４２、シアン現像器１４３、イエロー現像器１５２、ブラック現像器１５３に分担すれば、フルカラー画像を形成することができる。
【００２６】
よって、中間転写ベルト１１０の同一の画像形成領域が２つの画像ステーション１４０、１５０を順次通過する間に、中間転写ベルト１１０を間にしてドラム状をした各感光体１４１、１５１とそれぞれ対向して設けられた中間の転写手段としての転写コロ１４５、１５５により与えられる転写バイアスによって、それぞれ１色ずつトナー像を中間転写ベルト１１０上に重ね転写されるようにし、この中間転写ベルト１１０上に２色重ね転写された画像領域がもう一度２つの画像ステーション１４０、１５０を順次通過する間に、各画像ステーションによりそれぞれ前回とは異なる色のトナー像を重ね転写されるようにすれば、同一の画像形成領域が各画像ステーション１４０、１５０を２回通過した時点で、この同一の画像形成領域に、重ね転写によってフルカラートナー画像を得ることができる。
【００２７】
そして、形成したフルカラートナー画像を、シート状媒体としての用紙Ｐに転写する。この転写は転写時においてローラ１３０上で中間転写ベルト１１０を介してローラ１３０に圧接つれ回りされる状態となる最終転写用の転写ローラ１６０に転写バイアスを印加し、転写ローラ１６０と中間転写ベルト１１０とのニップ部に用紙Ｐを通過させることにより行なわれる。最終転写後、用紙Ｐ上に担持されたフルカラートナー像を定着手段１９０で定着することにより、用紙Ｐ上にフルカラーの最終画像が得られる。
【００２８】
図２は本発明の一実施例に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。同図に示す画像形成装置は、下部から順に転写用紙収納部２０１ａ及び給紙コロ２０１ｂ、書込み装置２０２、現像装置２０３，２０４、中間転写用の中間転写ベルト２０５、定着手段２０６及び電装系２０７と積み重なるように構成され、また手差し用の送りローラ２０８、レジストローラ２０９ａ，２０９ｂ、転写ローラ２１０などにより構成される略垂直な用紙搬送路があり、転写紙収納部２０１ａから給紙コロ２０１ｂを経て上方向に転写ローラ２１０とローラ２１１との接触部である紙転写部から定着手段２０６による定着部を経て排紙部２１２まで延びている。
【００２９】
書込み装置２０２は、ＬＥＤを光源とする光学系で構成することもできるが、半導体レーザを光源とするレーザ光学系で構成することもでき、後述する像担持体としてのドラム状をした感光体２１３，２１４に対して画像情報に応じた露光をそれぞれ行う。詳細には、図示しない２つの半導体レーザによって画像情報に応じたレーザ光が上下に重ねられたポリゴンミラー２０２ａに向けて照射される。そして、ポリゴンミラー２０２ａで反射された光は、走査レンズ２０２ｂ，２０２ｃ、反射ミラー２０２ｄを介して回転する感光体２１３，２１４の露光位置に到達し結像する。
【００３０】
なお、各光学部品は、装置本体筐体のベースを兼ねるハウジング２１５に位置決め固定されている。本実施の形態例では２ビームのレーザ走査系を用いているが、書き込みの方法や構成などはこれに限定されるものではない。本実施の形態例では書込み装置２０１が感光体２１３，２１４の下方にあるために、書込み装置２０２を下方から支持するハウジング２１５には書き込み光を通過させるための開口を設ける必要がなく、ハウジング２１５の強度を向上させることが可能である。
【００３１】
次に、潜像形成及び現像系は、感光体カセット、クリーニングカセット(クリーニング装置)、現像装置の主に３つのカセットや装置から成っており、現像装置を支持しているサブ側板（図示せず）によってユニット化されて画像ステーションが構成されている。画像ステーションは装置本体に対して固定及び固定解除可能な関係にある。感光体カセット、クリーニングカセットはサブ側板に対して固定及び固定解除可能な関係にある。そして、同じ部材により同じに構成した２つの画像ステーションを左右に並列配置し、図２の左側を第１画像ステーション３００、右側を第２画像ステーション４００としている。
【００３２】
また、２つの感光体２１３，２１４を感光体カセット５００として構成し、この感光体カセット５００は２つの感光体２１３，２１４が同時に着脱できるように、２つの感光体２１３，２１４をユニット化している。つまり２つの画像ステーション３００，４００に対して感光体カセット５００は１つであり、その感光体カセット５００が２つの画像ステーション３００，４００に対して着脱できる。２つの感光体のユニット化は、マシーンセッティング時の感光体装着及び交換時の作業性が容易となる。更に、従来のプロセスカートリッジや画像形成ユニットのように他の作像手段を内蔵していないので、ユーザ、メーカ、環境への負担が軽減される。しかし、ユーザ、メーカ、環境への負担軽減をさらに進めるには、消耗期間の異なる２つの感光体の同時交換が問題(交換の必要のない感光体も破棄すること)となる。本発明ではその対策として、ユニット化した感光体カセットから感光体がそれぞれ個別に着脱できるようにした。詳細には、第１、第２画像ステーション３００，４００は現像装置２０３，２０４、クリーニングカセット２１６，２１７等をそれぞれ有し、第１、第２画像ステーション３００，４００に対し着脱可能な感光体カセット５００を共有している。更に、感光体カセット５００から感光体２１３，２１４が個別に着脱できるようになっている。
【００３３】
図３は本実施の形態例の画像形成装置における画像ステーションの概略構成を示す平面図であり、図４は各画像ステーションにおける各感光体の概略構成を示す斜視図である。なお、両図において、図２と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。また、図３に示す平面図は図２の第１、第２画像ステーション３００，４００を上方から見た概略図である。装置本体の筺体を構成する本体側板６００，７００の内部に位置する各画像ステーションのサブ側板６０１，７０１は図示しないステーや軸などによって、決められた寸法間隔と平行度などが高精度に保たれるように連結構成されている。
【００３４】
また、現像装置２０３，２０４は、各サブ側板６０１，７０１の内側に回転軸８０１，８０２によって回動可能に支持され、位置決めされている。よって、現像装置２０３，２０４は各サブ側板６０１，７０１と一体化している。各サブ側板６０１，７０１の大きさや形状は、現像装置２０３，２０４の両側部８０３，８０４及び８０５，８０６に具備されるギヤや軸等の現像駆動部材やトナー補給口等の現像構成部を覆い隠すような大きさと形状を有している。また、各サブ側板６０１，７０１はクリーニングカセット２１６，２１７がそれぞれ個別に回転自在、かつ着脱できるように支持している。２つの感光体２１３，２１４はユニット化されて感光体カセット５００を構成し、各サブ側板６０１，７０１は感光体２１３，２１４が回転自在、かつ着脱できるように感光体カセット５００を支持している。そして、そのような各サブ側板６０１，７０１によって現像装置２０３，２０４及びクリーニングカセット２１６，２１７を一体とし、感光体カセット５００を共有して第１画像ステーション３００と第２画像ステーション４００を構築している。構築された第１、第２画像ステーション３００，４００は各サブ側板６０１，７０１によって本体側板６００，７００の位置決め部に設置固定されて、相対的な位置関係が決まる。各サブ側板６０１，７０１は少なくとも現像装置２０３，２０４と共に本体側板６００，７００に対して着脱できるようになっている。
【００３５】
このように、感光体カセット５００は、感光体２１３，２１４と、回転軸８０７，８０８と、軸受８０９，８１０とを保護・一体化し、回転自在に支持するホルダー８１１で構成されている。つまり、従来のプロセスカートリッジや画像形成ユニットのように感光体ドラムと他のプロセス手段を一体化させた構成とはなっていない。また、複数の感光体ドラムをそれぞれ個別に構成もしていない。すなわち、感光体カセット５００では、図３に示す軸受８０９，８１０が個々に外側にスライドできる構成になっていて、外側にスライドさせることにより回転軸８０７，８０８が露出するようになる。図４に示すように、ホルダー８１１の両側部には、回転軸８０７，８０８の直径よりも僅かに広い切り欠き部８１２，８１３が設けられ、露出した回転軸８０７，８０８がその切り欠き部８１２，８１３を通り抜けることで感光体２１３，２１４の個別着脱が可能となる。よって、感光体２１３，２１４はホルダー８１１からの抜き出し、そして取り付けが自在に行うことができる。
【００３６】
また、感光体２１３，２１４は、感光体の駆動機構の概略を示す図５からわかるように、回転軸８０７，８０８と一体的なギヤ８１４，８１５がウォーム軸８１６のウォーム８１７，８１８と噛み合い状態であり、ウォーム軸８１６はプーリ８１９を介して画像形成装置本体に設けたモータ８２０と連結されている。よって、モータ８２０の駆動により感光体２１３，２１４が図５に示す矢印方向である時計回りに回転する。ギヤ８１４，８１５や感光体２１３，２１４などは全く同じもの(同形状、同材料、同品質)を用いている。ギヤ８１４，８１５の外側側面の同一位置にはマーク８２１，８２２が付けられていて、そのマーク８２１，８２２はギヤ８１４，８１５の最大偏心位置に付けられている。感光体２１３，２１４が装置本体に装着されるとき、マーク８２１，８２２が同じ位置となるように装着する。例えば感光体交換時、図５のように両方のマーク８２１，８２２が上方に位置するように装着する。これによりギヤ８１４，８１５の相対的な駆動位相が合わされ、設定される。すると、ギヤ８１４，８１５の偏心に起因する感光体２１３，２１４の速度差がなくなり、色ずれが低減する。マーク８２１，８２２が同じ位置にあるかどうかは、装置本体にマーク８２１，８２２を検知するセンサ８２３，８２４により確認する。画像形成装置を購入した直後のマシーンセッティング時は、マークが合った状態の感光体が取付けられた新品の感光体カセットを装置本体に装着するので問題ないが、感光体交換時、例えばどちらか一方の感光体を交換する時にはマークを正確に合わせる必要がある。それをユーザに実施してもらうには、作業が極簡単でなければならない。そこで、例えば画像形成装置のプリント出力が完了し、感光体やその他の駆動部が停止する時には必ず図５のようにセンサ８２３，８２４がマーク８２１，８２２を検知してから止まるようにする。そうすれば常にマークは決められた位置(図では上方位置)にあるので、交換する感光体を同じ位置にマークが合うように感光体カセット５００に装着するだけで良く、ユーザには『マークを上にして感光体を装着してください』という説明だけで、マークを合わせるということを意識させないようにできる。その時、マーク８２１，８２２の位置が合ったかどうかはセンサ８２３，８２４で自動的に確認し、ＮＧの場合は装置本体のディスプレイなどでユーザに知らせ、装着し直しを知らせるようにする。
【００３７】
更に、第１画像ステーション３００において、図２、３に示すように、感光体２１３と現像ローラ２１８，２１９との相対位置を高精度化するため、感光体カセット５００は現像ローラ２１８，２１９を具備する現像装置２０３を高精度に位置決め固定支持しているサブ側板６０１，７０１に対して高精度に位置決めされる構成となっている。第２画像ステーション４００も同様である。本実施の形態例の感光体カセット５００の感光体２１３，２１４は画像形成時に現像やクリーニング手段などと接触する必要があるために表面がむき出しになっており、感光体の交換時に取り外した感光体カセット５００を画像形成装置外部に置く時、このむき出しの部分が床面等に接触すると感光体２１３，２１４に悪影響を与える恐れがある。このため本実施の形態例の感光体カセット５００は感光体２１３，２１４の付帯部材であるホルダ８１１を、感光体カセットの構成を示す概略断面図である図６に示すような構成にしている。ホルダー８１１は感光体２１３，２１４の周りに突出した突出部を有し、これらの突出部の各先端部を結ぶラインｊ−ｊ、ラインｋ−ｋやラインｎ−ｎが感光体２１３，２１４の表面よりも外側に位置するようにしてある。このような構成により、例えば、感光体カセット５００をラインｊ−ｊ上、ラインｋ−ｋ上やラインｎ−ｎ上に置く場合においても、ホルダー８１１により保護されることから感光体２１３，２１４のむき出し部分が床面に接触することがなく、作業性が向上すると共に感光体２１３，２１４に悪影響を与えることを回避できる。
【００３８】
また、図２に示すように、第１画像ステーション３００において、感光体２１３とクリーニングブレード２２０及びシールローラ２２１を構成するクリーニング手段及びローラ状をした帯電器２２２との相対位置を高精度化するため、図３のサブ側板６０１，７０１に高精度に位置決めされる感光体カセット５００に対してクリーニング手段２２０及び帯電器２２１を支持しているクリーニングカセット２１６が位置決めされる構成となっている。更に、サブ側板６０１，７０１によってクリーニングカセット２１６側が動作する接離の関係にもなっている。第２画像ステーション４００も同様である。
【００３９】
このように、感光体カセット５００の構成、並びに感光体カセット５００に対する現像装置、クリーニングカセットの関係を、サブ側板６０１，７０１を介して以上のような構成にすることで、感光体カセット５００を装置本体から取り外し、さらに感光体カセット５００から感光体２１３，２１４を取出すことができるので、感光体２１３，２１４だけの交換が可能となる。つまり感光体２１３，２１４のそれぞれの寿命だけで感光体２１３，２１４のそれぞれの交換時期を決定することができる。すなわち、従来のようなムダを出さないようにするため、交換すべき物だけを交換し、使える物は交換しないとした。
【００４０】
また、感光体の周りに配置されている中間転写ベルト装置や現像装置、クリーニング装置、帯電装置は、それら装置及びその一部材が感光体に対して極近距離又は接触している状態にある。その状態で感光体カセット５００を装置本体から取外すと、感光体だけでなく極近距離又は接触している装置及び部材を傷付ける恐れがあり、作業性も非常に悪い。これは装置本体への装着の際も同様である。例えば図２において感光体カセット５００を装置本体から取外すとき、感光体カセット５００を紙面手前方向に引き出すとすると、感光体は第１、第２画像ステーション３００，４００の中間転写ベルト、現像ローラ、クリーニングブレード、帯電ローラなどと触れながら引き出される。そこで、本発明では装置本体に対する感光体カセット５００の着脱の際には、着脱の前に必ず、感光体の周りに配置されている装置や部材を感光体から一旦離れた状態にしてから感光体カセット５００の着脱作業を行うようにした。装着の際は、感光体カセット５００を装着した後、離れていた装置や部材が元の位置に戻り、感光体との位置関係が元の状態となる。感光体２１３，２１４だけの個別交換については上述したが、それだけでなくさらに感光体カセット５００だけを、現像装置やクリーニングカセットよりも先に画像形成装置本体から取り外すことができれば、交換頻度の多い感光体２１３，２１４の交換作業性を向上させることができる。交換頻度の最も多いプロセス要素は感光体２１３，２１４であり、その頻繁に行われる感光体カセット５００の着脱及び感光体２１３，２１４の交換時に、着脱、交換する必要のない現像装置やクリーニングカセットをサブ側板６０１，７０１と共に同時に取り外すというは面倒でありアプライアンス性が低く、手や周囲を汚すなどの余計な問題も発生する。そこで、本実施の形態例では、そのような不具合を解決するため、交換すべき物だけを取り外し、必要のない物はできるだけ外さない、さらに交換頻度の多い物が優先的に取り外せるようにした。なお、本実施の形態例では感光体２１３，２１４をドラム状のものとして説明するが、ベルト状に構成することも可能である。
【００４１】
更に、第１画像ステーション３００において、クリーニングカセット２１６は、感光体２１３の表面上の残トナーやゴミなどを除去するクリーニング手段としてのクリーニングブレード２２０及びクリーニング時のトナー飛散を防止するシールローラ２２１から成るクリーニング手段と、感光体２１３の表面を一様に帯電する帯電ローラ２２２とで構成されており、これらが感光体２１３の周面に位置するように、ホルダーを兼ねる廃トナー収納用のクリーニング容器２２３よって一体的に構成されている。更に、シールローラ２２１と帯電ローラ２２２はクリーニング容器２２３に回転自在に支持され、ギヤ列によって感光体２１３と連結されている。感光体２１３は、上述したように、ウォーム軸８１６を介してギヤ８１４により駆動力が伝達され回転する。感光体カセット５００の着脱時にはギヤ列による噛み合い状態も接離する。疲労劣化する帯電ローラ２２２とクリーニング手段は交換のムダを最低限に抑えるため、通常寿命が略同一、例えば４００〜５００Ｋ枚程度の画像形成を可能とするものを使用している。クリーニング容器２２３に設けた廃トナー収納スペースの容量は、帯電ローラ２２２やクリーニング手段の寿命より廃トナーの満杯時期の方が早目になるように設定されている。クリーニングカセット２１６は、サブ側板６０１，７０１と一体的なカセットケース２２４に収容固定されることで、感光体カセット５００及び感光体２１３に対する相対位置が高精度になるように位置決めされる。
【００４２】
このように、単独に交換ができるようにクリーニングカセット２１６はカセットケース２２４から着脱自在でもある。クリーニングカセット２１６は、感光体カセット５００と同様にサブ側板６０１，７０１上で位置決め固定され、かつ単独に着脱自在である。なお、感光体カセット５００すなわち感光体２１３とは接離可能である。第２画像ステーション４００も同様である。
【００４３】
最近における画像形成装置の小型化や感光体の小径化に伴い、クリーニングカセットは必然的に感光体の周面、例えば図２ではクリーニングカセット２１６は感光体２１３の右側面から下部にかけたスペースに設置され、広い範囲を占有して配置せざるを得ない。そのため、例えばクリーニングカセット２１６を上方へ取り外すには、感光体カセット５００を先に外した状態にしておかないと実質的に不可能である。言い替えれば、感光体カセット５００を外すまでは、クリーニングカセット２１６は外れないことになる。クリーニングカセット２１６の取り外し方向上に感光体カセット５００が設置されたこのような構成では、画像形成装置の装置本体の小型化を図ることができるが、それだけでなく、交換頻度の最も多い感光体２１３、すなわち感光体カセット５００を優先的に、しかも外し易くすることができ、さらに正しい作業手順、例えば感光体カセット５００を先に外すという手順を踏まないとクリーニングカセット２１６を外すことができないようにすることができる。従って、ユーザは次になすべき操作を明確に判別することができるので、アプライアンス性の向上を期待することができる。また、交換ミスや交換時の部品損傷などの危険性がなくなる。
【００４４】
このように、ユーザにより消耗品の交換が行なわれる画像形成装置においては、交換作業の簡略化や明確化と交換ミスの防止などが最も考慮しなければならないので、本実施の形態例のようにユーザにとって次になすべき操作が明確であるというメリットは大である。
【００４５】
更に、本実施の形態例の画像形成装置は、感光体や現像装置がその駆動回転軸に対し鉛直方向に取り外し可能となっている。このため回転軸方向に着脱する場合と異なり、感光体などが着脱時にその駆動手段に接触する恐れがなく、感光体などの作像手段を傷つけることなく着脱することができる。また、クリーニングカセットの交換は、廃トナーの満杯をユーザに報知することで行われる。本実施の形態例では帯電器として帯電ローラ２２２、クリーニング手段としてクリーニングブレード２２０及びシールローラ２２１を用いているが、これら手段の方式、方法、構成、材料などに限定されるものではない。また、クリーニングレスとしたカセットの場合も考え方は同様である。更に、サブ側板６０１，７０１は、感光体２１３上に形成した静電潜像を現像ローラ２１８，２１９などによってトナー現像するシアン現像器２２５及びマゼンタ現像器２２６からなる現像装置２０３と、感光体２１３に対する帯電ローラ２２２及びクリーニング手段の相対位置を決めるクリーニングセット２１６を収容するカセットケース２２４を付帯して構成され、それらを一体化している。また、サブ側板６０１，７０１と一体的になるように感光体カセット５００が位置決め固定され、かつ着脱が可能なように嵌合し保持される。
【００４６】
また、現像装置２０３を構成するシアン現像器２２５については、補給口２２７よりシアントナーが搬送スクリュー２２８の一端部に供給される。搬送スクリュー２２８により現像器内部に送り出されたシアントナーはパドルローラ２２９により搬送スクリュー２２８による搬送方向と逆向きに送られ撹拌される、その過程で現像ローラ２１８に供給される。進行する向きの異なるトナーが混ざらないように搬送スクリュー２２８とパドルローラ２２９との間は仕切板２３０により仕切られている。なお、現像装置２０３を構成するもう１つのマゼンタ現像器２２６についても同様である。また、第２画像ステーション４００の現像装置２０４を構成するイエロー現像器やブラック現像器についても扱うトナーの色が異なるだけで同様の構成になっている。更に、第１画像ステーション３００及び第２画像ステーション４００での色の切替えに際し、感光体の回転中にシアン現像器２２５又はマゼンタ現像器２２６の何れか一方の現像器から他方の現像器に現像機能の切替えを行ない、順次２つの色で感光体上に可視像化するという色の切替え手段は、ａ；像器及び現像ローラの位置を変えず電気的力や磁気的力を利用する方法と、ｂ；器及び現像ローラの位置を変えて、感光体に対して接離させる方法がある。本実施の形態例では感光体カセット５００の着脱の際に、感光体から現像器及び現像ローラが一旦離れるとしているので、ａの方法の場合は、現像器及び現像ローラの位置が物理的に感光体から離れる機構を付加し、ｂの方法の場合は、ａの方法と機構の付加、または現像ローラの両方が感光体に触らないニュートラルな位置への揺動で感光体から離れるようにする。
【００４７】
図７は本実施の形態例の画像形成装置本体内の基準となる設定位置に取り付けて位置決めされた状態の各画像ステーションを示す概略断面図である。同図において、第１画像ステーション３００において、帯電ローラ２２２、シアン現像器２２５、マゼンタ現像器２２６、クエンチングランプ２３１、クリーニングブレード２２０などの作像手段が感光体２１３の周りに設けられており、これら作像手段を具備したサブ側板６０１，７０１及びカセットケース２２４からなるユニットで作像部本体とも称している。現像ユニット側板２３２は両側でシアン現像器２２５、マゼンタ現像器２２６を保持して現像装置２０３を形成している。その現像装置２０３は現像ユニット側板２３２より大きいサブ側板６０１，７０１に取り付けられた回転軸８０１で回転自在に支持されている。サブ側板６０１，７０１は、現像装置２０３を支持するだけでなく、カセットケース２２４を、軸２３４を中心として回転自在に軸支している。また、サブ側板６０１，７０１の上部には、半円長穴形状に切り欠かれた溝部２３５があり、その溝部２３５に感光体２１３の回転軸８０７（図４の軸受け８１４ａ）が入り込み、感光体カセット５００が位置決めされている。カセットケース２２４は、ホルダー８２５を、軸２３３を中心として回転自在に軸支している。この状態から図８〜図１０示すような取り外し工程が行われる。
【００４８】
先ず、図８に示すように、カセットケース２２４のロック機構（図示せず）を解除すると、軸２３４を中心にカセットケース２２４が矢印で示すように右回動する。よって、帯電ローラ２２２とクリーニング手段のクリーニングブレード２２０のクリーニングカセット２１６及びクエンチングランプ２３１は感光体２１３から離間することになり、これにより圧接状態のクリーニングブレード２２０や接触状態のシールローラ２２１は感光体２１３から離間し、感光体カセット５００を取り外すことができる状態になる。例えば図７に示すように、正規の取り付け状態では感光体２１３上、現像ローラ２１８と対向した位置にあるシールローラ２２１は、現像ローラ２１８の中心と感光体２１３の中心を通る仮想平面よりも上の位置で感光体２１３の外周面に接した状態にあり、このままでは感光体２１３を上方に取り出すことはできない。そこで、予めシールローラ２２１を感光体２１３から離間させてやる必要がある。また、クリーニングブレード２２０は正規の取り付け位置では感光体２１３にカウンター方向から圧接した状態にある。従って、この圧接状態を解除してからでないと、感光体２１３を取り外したり、取り付けたりすることができない。これらの理由から、図８に示すように、予め軸２３４を中心にカセットケース２２４を矢印で示すように右回動させておくのである。また、同じような理由から感光体２１３は現像ローラ２１８、２１９と離間させる必要がある。現像ローラ２１８、２１９のうちどちらかは必ず感光体２１３と接触または近接状態にあるため、その状態で感光体２１３を取り外したり、取り付けたりすると、感光体２１３を傷付けたり、現像ローラからトナーがこぼれる恐れがある。従って、本実施の形態例では色の切替え手段として上記ｂの方法を採用しているが、予め現像装置２２５，２２６の色切替え可動範囲のなかで現像ローラ２１８，２１９が共に感光体２１３と接触または近接しない位置、つまり現像ローラ２１８，２１９をニュートラルな位置に離間しておくのである。現像装置２２５，２２６及び現像ローラ２１８，２１９の離間方法は上記に限定されることはなく、感光体２１３との離間幅をより広くとりたい場合は現像装置２２５，２２６を例えば図８の左方向に移動させる機構を設ければよい。第２画像ステーション４００でも同様な離間動作が行われる。両方の画像ステーションで離間動作が行われないと感光体カセット５００を取り外すことができない。
【００４９】
次に、図９に示すように、サブ側板６０１，７０１からサブ側板上部の溝部２３５の切欠き角度に沿って感光体カセット５００を上方に取り外す。そして、必要があれば、軸２３３を中心にホルダー８２５を左回動し、クエンチングランプ２３１を、クリーニングカセット２１６の取り外し領域内から退避させ後、図１０に示すように、カセットケース２２４からクリーニングカセット２１６を上方に取り外す。図１０において、クリーニングカセット２１６の容器は箱状をなしており、クリーニングブレード２２０及びシールローラ２２１の下方部分で密閉状の空間を構成している。この空間部分が廃トナーを収容する廃現像剤収容部２３６であり、クリーニングブレード２２０により掻き落とされた廃現像剤、本実施の形態例では廃トナーがこの廃現像剤収容部２３６に収容される。クリーニングカセット２１６は廃現像剤収容部２３６と一体的に構成されていて、カセットケース２２４に対して着脱可能な関係にある。すなわち、サブ側板６０１，７０１に対して着脱可能な関係にある。従って、廃現像剤収容部２３６が廃トナーで一杯になったときにはクリーニングカセット２１６ごと交換し、あるいは廃トナーだけを廃棄してクリーニングカセット２１６を再利用することができる。
【００５０】
そして、図９に示すように取り外した感光体カセット５００は図４又は図６に示すような状態で机の上などに置かれる。このとき、図５に示すような感光体２１３，２１４のギヤ８１４，８１５に付いている位相合わせ用のマーク８２１，８２２は上方の同じ位置にある。そして、交換が必要な一方の感光体をホルダー８１１から抜き出し(軸受８１４ａまたは８１５ａをスライドさせて)、新品の感光体と交換する。新品の感光体を取り付ける際には、交換していない方の感光体と位相合わせ用マーク位置が同じになるように取り付ける。両方の感光体が同時に交換する必要が生じた場合は、両方を交換しても良いが、マークの位置合わせが面倒で、時間を要する。よって、両方同時交換の場合は感光体カセット５００ごとの交換、すなわちマークが合った状態の感光体が取付けられた新品の感光体カセットを交換した方が効率的で、手を汚すこともない。
【００５１】
図１１は本実施の形態例の画像形成装置における感光体カセット交換時の様子を示す概略断面図である。同図は、上筺体９００を、軸９０１を支点として左回動して中間転写ベルト２０５を感光体２１３，２１４から離間して、感光体カセット５００の着脱の様子を表している。
【００５２】
また、本実施の形態例では感光体カセット５００からの感光体の個別着脱の作業性を向上させるため、図１２のように感光体カセット５００が装置本体に装着された状態においても感光体の個別着脱ができるようにした。但し、この場合は、感光体が取り外されても第１、２画像ステーション３００，４００に感光体カセット５００が同じ姿勢で残っていなければならい。図４の感光体カセット５００は感光体の軸受でサブ側板６０１，７０１に支持されている構成であるので、図１２のように感光体のみを取り外すと、支持されていないホルダー８１１は姿勢を保つことはできない。そこで、感光体カセット５００が装着された状態においても感光体の個別着脱を可能とするには、図１３に示すようにホルダー８１１の側面に感光体２１３，２１４の軸受８１４ａ，８１５ａと同心の突起８１４ｂ，８１５ｂを形成し、内径部は感光体の軸受８１４ａ，８１５ａが入るように、外径部はサブ側板６０１，７０１に入るようにする。よって、サブ側板６０１，７０１に対してホルダー８１１が支持され、ホルダー８１１に対して感光体２１３，２１４が支持されるので、感光体を感光体カセット５００から取り外しても、ホルダー８１１は装置本体内において姿勢を保つことができる。
【００５３】
この場合のときも感光体のギヤの位相合せに関しては上記と同様である。また、感光体の取り外し及び装着時においても上述した中間転写ベルト、現像手段、クリーニング手段、帯電手段などの退避、離間は同様である。
【００５４】
なお、本実施の形態例では、装置本体に対するサブ側板の固定及び固定解除機構、サブ側板に対する感光体カセットの固定及び固定解除機構、サブ側板に対する感光体カセットのホルダーの固定及び固定解除機構、などは特別な機能・機構を必要としていないので省略している。一般的なロック機構で構わない。感光体カセットのホルダーに対する感光体着脱に関しては、感光体の軸受けをスライドさせる例を記したが、これも特に限定されるものではなく、適宜機構を自由に採用するものである。また、本実施の形態例は２つの感光体について述べたが、本発明はそれに限定されず、複数の感光体を用いる画像形成装置であれば全てに適応される。
【００５５】
また、本発明は上記実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の画像形成装置を適用する２ステーションタイプの画走形成装置の概略的な構成を示す概略断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図３】本実施の形態例の画像形成装置における画像ステーションの概略構成を示す平面図である。
【図４】各画像ステーションにおける各感光体の概略構成を示す斜視図である。
【図５】感光体の駆動機構の概略を示す概略断面図である。
【図６】感光体カセットの構成を示す概略断面図である。
【図７】本実施の形態例の画像形成装置本体内の基準となる設定位置に取り付けて位置決めされた状態の各画像ステーションを示す概略断面図である。
【図８】取り外し工程の様子を示す概略断面図である。
【図９】取り外し工程の様子を示す概略断面図である。
【図１０】取り外し工程の様子を示す概略断面図である。
【図１１】本実施の形態例の画像形成装置における感光体カセット交換時の様子を示す概略断面図である。
【図１２】感光体カセットからの感光体の個別着脱用の各画像ステーションにおける各感光体の概略構成を示す斜視図である。
【図１３】各画像ステーションにおける各感光体の別の概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５７】
２１３，２１４；感光体、２１６，２１７；クリーニングカセット、
２３３，２３４，９０１；軸、
３００；第１画像ステーション、４００；第２画像ステーション、
５００；感光体カセット、６０１，７０１；サブ側板、
８１１，８２５；ホルダー、８２１，８２２；マーク、
８２３，８２４；センサ、８１４ｂ，８１５ｂ；突起、
９００；上筺体。
【図１】
2006235314.tif 000003
【図２】
2006235314.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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