(57)【要約】【課題】  本発明は、ユーザ、メーカ、環境への負担が少なく、かつ利便性を向上させ、より実際に即した像担持体トナーユニット及び画像形成装置を提供する。【解決手段】  本発明の像担持体トナーユニットは、像担持体と、該像担持体を回動自在に支持する支持部材と、像担持体上の潜像を可視像化する現像装置にトナーを供給するトナー格納部とを一体化しており、この像担持体トナーユニットを取付ける装置に対して着脱可能であり、更には像担持体トナーユニットからトナー格納部が着脱可能である。【選択図】        図２
2008129366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、該像担持体を回動自在に支持する支持部材と、前記像担持体上の潜像を可視像化する現像装置にトナーを供給するトナー格納部とを一体化した像担持体トナーユニットであって、該像担持体トナーユニットが前記像担持体トナーユニットを取付ける装置に対して着脱可能であり、前記像担持体トナーユニットから前記トナー格納部が着脱可能であることを特徴とする像担持体トナーユニット。
【請求項２】
前記支持部材は、前記像担持体を回動自在に支持する第１のホルダー部と、前記トナー格納部を収納し取付ける第２のホルダー部とを含んで構成され、前記第１のホルダー部と前記第２のホルダー部との間に互いを分離する隔壁を設けたことを特徴とする請求項１記載の像担持体トナーユニット。
【請求項３】
前記トナー格納部を着脱する際、前記像担持体トナーユニットは、前記像担持体トナーユニットを取付ける装置に取付けられた状態と略同じ姿勢を保っていることを特徴とする請求項１又は２に記載の像担持体トナーユニット。
【請求項４】
前記像担持体トナーユニットを取付ける装置に対する前記像担持体トナーユニットの着脱方向と、前記像担持体トナーユニットに対する前記トナー格納部の着脱方向を略同一方向とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の像担持体トナーユニット。
【請求項５】
前記像担持体トナーユニットを取付ける装置に前記像担持体トナーユニットが取付けられている状態で、前記像担持体トナーユニットから前記トナー格納部が着脱可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の像担持体トナーユニット。
【請求項６】
前記トナー格納部が取外された状態で、前記像担持体トナーユニットは、前記像担持体トナーユニットを取付ける装置に対して着脱可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の像担持体トナーユニット。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の像担持体トナーユニットを搭載したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
像担持体上の潜像を可視像化する現像装置を有する画像形成装置であって、請求項１〜６のいずれか１項に記載の像担持体トナーユニットは、前記現像装置の上方に位置し、前記現像装置に対して着脱可能に取付けられていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記トナー格納部を像担持体よりも先に取外せることを特徴とする請求項７又は８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
異なる色のトナーを各トナー格納部に格納した複数の請求項１〜６のいずれか１項に記載の像担持体トナーユニットを搭載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】
本発明は像担持体トナーユニット及び画像形成装置に関し、詳細にはトナー格納部が交換可能な像担持体トナーユニット、及び当該像担持体トナーユニットを交換可能に搭載する、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、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特許文献１に提案されている。
【０００３】
このようなプロセスカートリッジは、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している。すなわち、プロセスカートリッジは作像手段が感光体の周囲に位置するように、感光体と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現像装置が一体的に構成され、そのクリーニング容器に感光体を一様に帯電させる帯電ローラ、トナー像を用紙や中間転写体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等が取り付けられている。このような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、感光体の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。
【０００４】
しかし、感光体と作像装置とを一体に形成する構成では、感光体あるいは作像装置の一部のみの交換が必要となった場合でもプロセスカートリッジ全体を交換しなければならないという不具合が従来より指摘されていた。
【０００５】
一方、特許文献２には２ステーション記録システムが提案されている。この２ステーション記録システムでは、感光体（又は感光体ユニット）と現像装置を別体とし、現像装置と書込み装置と駆動手段は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ているので、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、現像装置が主、感光体（又は感光体ユニット）が従という関係で位置決めされる。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としているので、感光体（又は感光体ユニット）は単体で交換可能となっている。また、現像装置も画像形成装置に対して着脱自在としている。なお、実施例では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。
【０００６】
ところで、近年、プリンタや複写機などの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。このような市場の要求は、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分かってきた。このことを３つの要因から以下に説明する。
【０００７】
１．画像形成装置の小型化に伴う感光体の小径化
近年、ＯＡ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、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が上昇する。例えば感光体径を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。
【０００８】
従来から現像装置等についてはある程度の小型化が進んでいたが、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、画像形成装置の小型化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。
【００１０】
このような事態が生じれば、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ることになる。このような課題は、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に保ったままでドット位置精度を高めようとする場合にも同様に生じる。
【００１１】
このような事態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することが必要となる。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、感光体の寿命の短縮につながる。
【００１２】
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、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。
【００１３】
一方、１つの感光体に対して複数の現像器が対応し色毎に感光体が回転するリボルバータイプの画像形成装置が従来より知られている。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となる。
【特許文献１】特開２０００−０７５７３３号公報
【特許文献２】特開平１１−２９５９５２号公報
【特許文献３】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】
【００１４】
このように、小型化、高画質化、カラー化の３つの要因により、感光体の消耗が他の作像装置に比較して相対的に短くなっていくことを予測することができる。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、結果的に感光体の寿命は相対的に短くなっていく傾向にある。
【００１５】
この傾向は、プロセスカートリッジ内における感光体と他の作像装置との寿命の不均衡をもたらす。すなわち、従来からプロセスカートリッジにおいては、最も寿命の短い作像装置に併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、最も短寿命の感光体に併せて他の作像装置を交換する弊害が生じることになる。
【００１６】
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。特に、環境やエネルギーに対する配慮は全世界統一の認識であり、現代社会におけるメーカの責務であり、最優先で解決しなければならない課題である。これまで利便性を優先させてきたプロセスカートリッジも、早急に環境最優先とする必要がある。
【００１７】
そこで、このような最近の市場／社会の要求に起因する弊害を防止すべく、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単体で、かつ優先的に交換することのできる画像形成装置が特許文献３に提案されている。この特許文献３における実施例としては、感光体のみを感光体カセットとして現像装置やクリーニング装置とは別体とし、感光体カセット単体でユーザが個別交換できるようにしている。また、タンデムカラー画像形成装置のように感光体が複数ある場合でも、感光体毎に交換時期が異なっても対応できる、というものである。感光体の個別交換をユーザが行えるようにした特許文献３は環境最優先ではあるが、ユーザ、メーカへの負担も低減することができるので、プロセスカートリッジの不具合を解消することができる。後は、交換作業が増えることよるユーザの不満を、利便性を向上させることで解消すれば、理想的となる。また、感光体交換以上に頻繁にユーザがしなければならない作業は、感光体以上に消耗が激しいトナーの交換および補充であり、従来からユーザの負担となっていた。しかし、他の消耗品と違いトナーの場合は紙と同じように、ユーザは『使えば無くなる』というように、ボールペンのインク交換やホッチキスの針補充といったものと同様に考えており、面倒と思っても当たり前のこととして許容してきた。しかし、今まではあまり苦にしていなかったトナーの交換／補充作業に加えて、交換／補充時期が異なり交換頻度の少なくない感光体の交換作業が加われば、ユーザの不便さ／面倒さに対する不満が一気に高まることは容易に推測できる。
【００１８】
そこで、交換頻度の多い消耗品である感光体とトナー(トナー格納部)とを一体化した感光体トナーユニットが考えられ、この感光体トナーユニットの考え方は、感光体の寿命交換時期とトナーの消耗交換時期を略同時期にして、感光体とトナーを同時に交換できるようにしたものである。これにより、ユーザの経済的負担やメーカの回収労力の浪費などを低減し、環境への悪影響も生じさせることなく、さらにはユーザの交換利便性に対する不便さ／面倒さを解消することもできる。
【００１９】
このような感光体トナーユニットによれば、従来の問題点／不具合を大幅に解消することが可能となるが、市場でのスタンダード化を目指すにはまだ多少の解消すべき点がある。この感光体トナーユニットでは、例えば感光体は短寿命のものを使用し、その寿命にトナー格納部の容量が合うようにして、交換時期を合わせるようにしている。そして、感光体トナーユニット交換時期の目安をトナーの消耗程度で決めるようにしている。しかし、その感光体トナーユニットを様々な形態の画像形成装置全てに適応することが最近になって少し難しくなってきている。特に、一部の画像形成装置において適応できない状況が発生している。つまり、大型や中型の画像形成装置の場合、レイアウト構成上、装置本体内にある程度の余裕／自由度があるので、感光体の寿命に相応するようなトナー格納部のスペースを広く、大きく取ることが可能である。ところが、小型の画像形成装置の場合に少々問題が生じる。小型であってもトナー格納部にスペースを割くことができるならば問題ない。最近のトレンドの超小型などにおいて、作像装置や部品全てが小型化されるのに伴い、当然感光体も小径化され、即ち感光体が短寿命化となるので、トナー格納部の容量も少なくて済む筈である。しかし、超小型の場合は何よりも大きさの限界を追求しているので、構成要素の中で重要度の低いトナー格納部に相応のスペースを確保することが不可能なのが実情であり、小径化され短寿命となっても感光体の寿命と同等のトナーを収容することは実際上困難である。
【００２０】
それを改善したものとして、感光体トナーユニットの感光体寿命とトナー消耗のバランスが突発的な故障などにより崩れた場合や、上記の物理的な要因により交換時期を同時期とできない場合などにも対応できるように、感光体トナーユニットから感光体を単独で着脱できるものが考えられる。これにより、感光体およびトナー格納部(トナー格納部は支持部材と一体)を臨機応変に交換可能となり、どのような画像形成装置にも感光体トナーユニットの適応が可能となった。
【００２１】
上記のように物理的な要因により交換時期を同時期にできない感光体トナーユニットとは、感光体の寿命に相応できない少ない容量のトナーしか格納できない、つまり感光体寿命の方が短いことはあり得ないことであるが、感光体交換時期(寿命)までにはトナーを何度も交換する必要があるので、トナーが空になる度に支持部材と一体のトナー格納部交換(トナー交換)を行わなければならなかった。その度に以下の作業を行う。先ず画像形成装置本体から感光体トナーユニットを取外す。そして、感光体トナーユニット(支持部材)から感光体のみを一旦外す。次に、トナー格納部(支持部材)を新品に交換して一旦外した感光体を再度取付ける。そして、トナー交換した感光体トナーユニットを装置本体に装着する。以上少なくとも４工程の作業が必要であり、トナー交換は感光体よりも交換回数の多いにも拘らず交換作業性が悪かった。利便性を考えれば交換回数の多いトナー交換の作業性を上げる必要がある。
【００２２】
本発明は、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、ユーザ、メーカ、環境への負担が少なく、かつ利便性を向上させ、より実際に即した像担持体トナーユニット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】
【００２３】
前記問題点を解決するために、本発明の像担持体トナーユニットは、像担持体と、該像担持体を回動自在に支持する支持部材と、像担持体上の潜像を可視像化する現像装置にトナーを供給するトナー格納部とを一体化しており、この像担持体トナーユニットを取付ける装置に対して着脱可能であり、更には像担持体トナーユニットからトナー格納部が着脱可能であることに特徴がある。よって、消耗の激しい像担持体とトナー格納部を一体化し像担持体トナーユニットとして交換可能とし、その他の作像手段は一緒に交換しないような構成とすると共に、像担持体トナーユニットからトナー格納部の交換及び像担持体の交換を個別にできるようにし、特に交換回数の多いトナーの交換作業性を良くした。このことにより、ユーザの利便性向上と、ユーザ及びメーカのコスト負担軽減をさらに進めることが可能であり、像担持体とトナーを無駄なく使い切ることができるため環境への負荷が少なくなる。
【００２４】
また、支持部材は、像担持体を回動自在に支持する第１のホルダー部と、トナー格納部を収納し取付ける第２のホルダー部とを含んで構成され、第１のホルダー部と第２のホルダー部との間に互いを分離する隔壁を設けている。よって、トナー格納部の着脱作業の際、像担持体に邪魔されず、また像担持体に触ることなく作業が行えられ、像担持体に注意を払わずに作業することできるので交換作業性が向上する。
【００２５】
更に、トナー格納部を着脱する際、像担持体トナーユニットは、像担持体トナーユニットを取付ける装置に取付けられた状態と略同じ姿勢を保っていることにより、交換作業性が向上し、また着脱作業中の像担持体トナーユニットからのトナーの飛散やこぼれを低減することができる。
【００２６】
また、像担持体トナーユニットを取付ける装置に対する像担持体トナーユニットの着脱方向と、像担持体トナーユニットに対するトナー格納部の着脱方向を略同一方向とすることにより、着脱作業の空間及び方向が同じとなり、作業性が向上し、ユーザにとって分かりやすく効率の良い作業とすることができる。
【００２７】
更に、像担持体トナーユニットを取付ける装置に像担持体トナーユニットが取付けられている状態で、像担持体トナーユニットからトナー格納部が着脱可能であることにより、像担持体トナーユニットを取外さずに直接、トナー格納部の交換ができるようになり、トナー格納部の交換作業をさらに向上させることができる。
【００２８】
また、トナー格納部が取外された状態で、像担持体トナーユニットは、像担持体トナーユニットを取付ける装置に対して着脱可能であることにより、不測の事態などでトナー格納部が取外された像担持体トナーユニットを交換しなければならない時など臨機応変に対応することができる。
【００２９】
更に、別の発明としての画像形成装置は、上記像担持体トナーユニットを搭載したことに特徴がある。よって、像担持体やトナーなどの消耗品の交換利便性、ランニングコスト、そして環境負荷を考慮した画像形成装置を提供することができる。
【００３０】
また、別の発明としての画像形成装置は、像担持体上の潜像を可視像化する現像装置を有し、上記像担持体トナーユニットは現像装置の上方に位置し、現像装置に対して着脱可能に取付けられていることに特徴がある。よって、トナー供給においてトナーの自重落下を利用できるので余計な手段や部品を必要とせずにスムースな供給が行われ、また現像装置に対する像担持体トナーユニットの相対位置、詳細には画像品質に影響する現像ローラに対する像担持体の相対位置を高精度に位置決めすることができる。
【００３１】
更に、トナー格納部を像担持体よりも先に取外せることにより、交換頻度の多いトナー格納部の交換作業性、及び利便性を向上させることができる。
【００３２】
また、別の発明としての画像形成装置は、異なる色のトナーを各トナー格納部に格納した複数の上記像担持体トナーユニットを搭載したことに特徴がある。よって、像担持体やトナーなどの消耗品の交換利便性、ランニングコスト、そして環境負荷を考慮したカラー画像形成装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の像担持体トナーユニットによれば、消耗の激しい像担持体とトナーを一体化し像担持体トナーユニットとして交換可能とし、その他の作像手段は一緒に交換しないような構成とすると共に、像担持体トナーユニットからトナー格納部の交換及び像担持体の交換を個別にできるようにし、特に交換回数の多いトナーの交換作業性を向上させ、ユーザの利便性向上と、ユーザやメーカのコスト負担軽減をさらに進めることが可能であり、像担持体とトナーを無駄なく使い切ることができるため環境への負荷が少なくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明は、感光体と、現像装置へトナーを補給するためにトナーを格納しておくトナー格納部とをユニット化し、感光体トナーユニットとして交換できるようにしたものである。他の作像装置に比べて交換頻度の多い消耗品である感光体とトナー格納部を一体ユニット化して、同時に交換できるようにすれば、ユーザの経済的負担やメーカの回収労力の浪費などを低減し、環境への悪影響も生じさせることなく、ユーザの交換利便性に対する不便さや面倒さを解消することもできる。更に、本発明は、感光体とトナー格納部とをユニット化した感光体トナーユニットからトナー格納部が単体で交換、つまり感光体トナーユニットに対してトナー格納部が着脱可能できるようにした。これにより上述した感光体の寿命とトナー容量を合わせることが難しい、つまり感光体とトナーの交換時期を略同時期とすることが難しい超小型の画像形成装置などにおいて感光体トナーユニットを採用しても、ムダを生じさせないようにすることができ、寿命まで感光体を使い切り、かつトナーを使い切るとともに、感光体に比べ交換回数の多いトナーの方を簡単に交換できるようにして交換作業性を良くした。また、トナー交換はできるが作業工程が多く、かつ面倒であり、支持部材も一緒に交換するようになっていたので、交換回数の多い方のトナー交換をし易くし、交換時に一緒に交換されてしまう余計な付帯部材の交換をなくした。従来のプロセスカートリッジは感光体に現像装置や帯電装置、クリーニング手段などをユニット化し、それら消耗品の交換を一度に行うものであるが、プロセスカートリッジを採用している機種も、装置内のスペース的な問題とユーザの交換作業容易性(サービスマンフリー)から小型画像形成装置の場合が多い。従って、プロセスカートリッジにおいても本発明の考え方を採用すれば、つまりプロセスカートリッジからトナー格納部を着脱可能とすれば、プロセスカートリッジも従来の問題点や不具合を改善することができる。
【００３５】
図１は本発明の画像形成装置に構成を示す概略断面図である。なお、同図に示す本発明の画像形成装置はモノクロの電子写真式画像形成装置である。同図において、本発明の画像形成装置１００は下筺体１０１と上筺体１０２を有している。下筺体１０１には、主に、トナー画像を形成／担持する像担持体である感光体１０３、トナーを格納するトナー格納部１０４を一体化した感光体トナーユニット１０５、感光体１０３上に静電潜像を形成する書込ユニット１０６、この書込ユニット１０６により形成された感光体１０３上の静電潜像にトナーを付着させて顕像化する現像装置１０８を含む現像ユニット１０７、転写用紙Ｓ上に転写されたトナー画像を定着する定着装置１０９、転写後の感光体１０３上の残トナーをクリーニングするクリーニングユニット１１０等の作像手段が配置されている。また、上筺体１０２には、現像装置１０８で顕像化されたトナー画像を転写位置で転写用紙Ｓに転写する転写ローラ１１１などが配置されている。ここで、本発明の画像形成装置１００では、現像ユニット１０７に感光体トナーユニット１０５とクリーニングユニット１１０、そして後述する帯電ローラ１２５が取り付けられており、現像ユニット１０７に対してそれぞれが別々に着脱可能である。現像ユニット１０７は下筺体１０１に対して着脱可能としている。現像ユニット１０７を中心とした感光体トナーユニット１０５、クリーニングユニット１１０の３つのユニットの集合体、及び帯電ローラ１２５を含めた画像ステーション２００としている。
【００３６】
このように、本発明の画像形成装置１００は、装置本体の下方から順に、転写用紙Ｓを収納する給紙カセット１１２、給紙コロ１１３、書込ユニット１０６、現像ユニット１０７と感光体トナーユニット１０５、そしてクリーニングユニット１１０を含んで構成されている画像ステーション２００、転写ローラ１１１、定着装置１０９などが積み重なるように構成されている。また、画像形成装置１００の上部には左側に手差し用の送りローラ対１１４、右側に転写後の転写用紙Ｓの排紙部１１７、転写位置の直前にあるレジストローラ対１１５などにより構成される略垂直と水平な用紙搬送路が形成されている。転写用紙Ｓは給紙カセット１１２から給紙コロ１１３でピックアップされて上方向に向かい、ターンローラ１１６で横方向にターンしてレジストローラ対１１５、転写ローラ１１１、定着装置１０９を経て最後に排紙部１１７に排出される。書込ユニット１０６は、ＬＥＤなどの光学系でも構成できるが、本発明の画像形成装置１００ではＬＤを光源とする書込ユニットであり、感光体トナーユニット１０５の感光体１０３に対して出力画像情報に応じた露光で静電潜像の形成を行う。
【００３７】
図２は図１の画像ステーションの構成を示す概略側面図である。なお、同図は後述する図３のＡ−Ａ’線断面における紙面から見た側面図である。同図において、感光体トナーユニット１０５は、説明を分かりやすくするために感光体１０３とトナー格納部１０４との一体化ユニットとしているが、実際の感光体トナーユニット１０５は、感光体１０３と、感光体１０３を保護し回転自在に支持するホルダー部１１８とトナー格納部１０４とを含んで構成されている一体成型の支持部材であるハウジング１１９で構成されている。つまり、感光体トナーユニット１０５は、トナー格納部１０４とホルダー部１１８を有するハウジング１１９に感光体１０３が支持されたユニットである。従来のプロセスカートリッジのように感光体と現像装置や帯電手段など他の作像手段を一体化させた構成とはなっていない。なお、図２の例ではハウジング１１９を一体成型の単一部品としているが、本発明はそれに限定されることなく複数部品の組合せから成る構成でハウジング１１９を形成しても構わない。ただし、感光体以外の作像手段は含めない。
【００３８】
また、ハウジング１１９のホルダー部２０１に対して着脱可能に取り付けられたトナー格納部１０４には、内部に現像装置１０８へ供給するための未使用のトナーが格納されており、トナーを撹拌／搬送する撹拌スクリュー１２０と、現像装置１０８へトナーを供給／搬送する排出スクリュー１２１を有している。撹拌スクリュー１２０により塊となっているトナーが撹拌され微粉体状態として排出スクリュー１２１側に送り出される。排出スクリュー１２１による搬送を、撹拌スクリュー１２０とは逆方向としているため、トナーはトナー格納部１０４の内部を巡回する。その過程で排出口１２２より現像装置１０８へトナーが供給される。トナー供給のタイミングは、プロセスコントロールからのトナー供給指示によるもので、撹拌スクリュー１２０と排出スクリュー１２１に連結された図示しない駆動源のＯＮ／ＯＦＦでトナー供給が行われる。従って、トナー供給が行われていない時は、トナー格納部１０４のトナーは巡回していない。また、排出スクリュー１２１が回転していない時は、排出スクリュー１２１が排出口１２２の蓋の役目をするので現像装置１０８へトナーが落ちることを防止している。また、本発明のように現像装置１０８の上方にトナー格納部１０４を設置することで、トナー格納部１０４から現像装置１０８へのトナー供給は、トナーの自重落下を利用するので余計な手段や部品を必要とせずにスムースな供給が行われる。
【００３９】
なお、感光体１０３は、感光体１０３と同軸上のギヤなど駆動伝達系（図示せず）を介して画像形成装置本体に設けた駆動用のモータと連結されていて時計回りに回転するようになっている。また、感光体１０３と撹拌スクリュー１２０の駆動モータを分けた理由は、感光体１０３は高精度で駆動する必要があり、かつ負荷変動の影響を避けるためトナー撹拌など負荷変動要因と切り離す必要があるからである。それに対し、撹拌スクリュー１２０及び排出スクリュー１２１を駆動するモータは高精度である必要がなく、ある程度のトルクを有するモータで良い。ただし、撹拌スクリュー１２０は専用のモータで駆動しなくとも、現像ローラを駆動するモータと連結し、そのモータからの駆動伝達を電磁クラッチなどでＯＮ／ＯＦＦをするようにしても構わない。
【００４０】
また、現像ユニット１０７は、現像装置１０８、クリーニングユニット１１０を着脱可能に取り付けるユニットケース１２３、及び現像装置１０８を保護支持しかつユニットケース１２３を回転自在に支持する現像装置１０８の側板でもある側板１２４で構成されている。なお、ユニットケース１２３には帯電ローラ１２５が回転自在に支持されている。
【００４１】
次に、現像ユニット１０７の現像装置１０８について説明すると、感光体トナーユニット１０５と現像装置１０８は側板１２４により高精度に位置決めされている。現像装置１０８と側板１２４は一体である。その状態において、現像装置１０８の上方に感光体トナーユニット１０５のハウジング１１９の一部であるトナー格納部１０４が位置しており、トナー格納部１０４においては、上述したように、そのトナー格納部１０４の下部に設けた排出口１２２が、現像ユニット１０７の現像装置１０８の上部に設けた補給口１２６に入り込み、飛散や漏れることなくトナー供給が行われる。なお、図２ではシール材など飛散や漏れの防止手段は省略している。現像装置１０８は、現像ローラ１２７と、トナーを撹拌／搬送する搬送スクリュー１２８と、現像ローラ１２７へトナーを供給／搬送するパドルローラ１２９を有しており、補給口１２６よりトナーが搬送スクリュー１２８の一端部に供給される。搬送スクリュー１２８により現像装置１０８の内部に送り出されたトナーは、パドルローラ１２９により搬送スクリュー１２８による搬送方向とは逆向きに送られ巡回される。その過程で現像ローラ１２７に供給される。なお、現像ローラ１２７、パドルローラ１２９、搬送スクリュー１２８はそれぞれ同軸上のギヤやアイドラギヤなど駆動伝達系（図示せず）を介して連結されており、現像ローラ１２７が画像形成装置１００に設けた駆動用のモータと連結されて、パドルローラ１２９、搬送スクリュー１２８に駆動が伝達されるようになっている。
【００４２】
このように、画像ステーション２００において、現像ユニット１０７の現像装置１０８と感光体トナーユニット１０５の感光体１０３、そしてクリーニングユニット１１０のクリーニング手段１３０も含め、それぞれの相対位置関係が高精度となるように側板１２４により位置決めされている。感光体１０３と現像ローラ１２７との相対位置を高精度化するため、感光体トナーユニット１０５は現像ローラ１２７を具備する現像装置１０８と一体的な側板１２４に対して位置決めされる構成となっている。感光体１０３と後述するクリーニング手段１３０及び帯電ローラ１２５との相対位置を高精度化するため、側板１２４に高精度に位置決めされる感光体トナーユニット１０５に対して、帯電ローラ１２５を軸支したユニットケース１２３にクリーニング手段１３０を支持しているクリーニングユニット１１０が位置決めされる構成となっている。感光体トナーユニット１０５に対して側板１２４によってクリーニングユニット１１０側が動作する接離の関係にもなっており、支点１３３を中心に回動する。
【００４３】
また、感光体トナーユニット１０５の構成、並びに感光体トナーユニット１０５に対する現像装置１０８、帯電ローラ１２５、クリーニングユニット１１０の関係を、側板１２４を介して以上のような構成にすることで、感光体トナーユニット１０５の交換、つまり感光体１０３とトナーの同時交換が可能となる。つまり、感光体１０３の寿命と、トナー格納部１０４のトナーが空となる時期とをできるだけ同時期、または多少感光体１０３の方の寿命を長くすることで、トナー格納部１０４のトナーが空となる時期で感光体トナーユニット１０５の交換時期を決定し、交換時期になったときに感光体トナーユニット１０５単体での交換をすることができる。この点は、従来のプロセスカートリッジとの大きな違いであり、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。
【００４４】
更に、側板１２４が下筺体１０１に対して着脱可能である。すなわち現像ユニット１０７が交換できるようになっているので、現像装置１０８の不測の故障交換などにも対応することができ、しかもそのとき側板１２４から感光体トナーユニット１０５やクリーニングユニット１１０を取り外すことができるので、現像装置１０８の単独交換となりムダを無くすことができる。クリーニングユニット１１０に故障が発生した場合もユニットケース１２３からクリーニングユニット１１０を取外し交換すればよいので、感光体トナーユニット１０５や現像装置１０８をムダにすることがない。
【００４５】
また、本発明の画像形成装置における画像ステーション２００では、感光体トナーユニット１０５を、現像装置１０８やクリーニングユニット１１０よりも先に画像形成装置１００から取り外すことができるようにしたので、交換頻度の多い感光体トナーユニット１０５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消耗品は感光体１０３とトナー、すなわち感光体トナーユニット１０５であり、その頻繁に行われる感光体トナーユニット１０５の交換時に、交換する必要のない現像装置１０８やクリーニングユニット１１０を側板１２４と共に画像形成装置１００から同時に取り外すというは、面倒であり利便性が低く、手や周囲を汚すなどの余計な問題も発生する。そこで、そのような不具合を解決するため、本発明によれば、交換すべき物だけを取り外し、必要のない物は外さない、更に交換頻度の多い物が優先的に取り外せるようにした。
【００４６】
なお、本発明では、画像形成装置１００の装置本体及び画像ステーション２００を構成する他のカセットや装置／部品に対しても上記の考え方に基づいて構成している。なお、本発明では感光体１０３をドラム状として説明しているが、ベルト状に構成することも可能である。
【００４７】
ここで、感光体トナーユニット１０５の交換時期を決定する感光体１０３の寿命とトナー格納部１０４の容量について少し述べると、近年の感光体材料の技術進歩は著しく、感光体寿命が４００〜５００Ｋ枚程度にまで延びてきているが、上述したようにトナー格納部１０４の容量に感光体１０３の寿命を合わせるのならば、使用する感光体１０３はそこまで長寿命の材料を使う必要がない。数１０Ｋ〜１００Ｋ枚程度の従来の材料でよい。そのためコスト的にも大変有利となる。例えば２０Ｋ枚程度の従来の材料を使うとして、装置の小型化／軽量化などによる感光体の小径化により感光体１０３の直径が１／２になったとすると、寿命も１／２となり１０Ｋ枚程度になるので、それに合わせてトナー格納部１０４に格納するトナー容量を８Ｋ枚程度(安全性を見込んで１０Ｋ枚としない)とする。感光体トナーユニット１０５は８Ｋ枚で交換となる。以上のような考え方で感光体トナーユニット１０５を構成する。
【００４８】
感光体の寿命だけに言及すると、感光体は、酷使され疲労劣化を早めさせる使い方をする一方であり、この傾向は益々強くなっている。つまり感光体材料の寿命や耐久性を幾ら向上させても、酷使されれば交換頻度は低減されないのは当然であり、将来的にも低減は余り期待できないと推測できる。従来と同じように感光体の交換頻度は、他の作像手段も長寿命化が進んでいるため、他の作像手段に比べて最も多いことに変わりはない。
【００４９】
図３は画像ステーションから取外した感光体トナーユニットの外観を示す概略斜視図である。同図において、分かりやすくするために感光体やトナー格納部の駆動伝達系、その他付帯部品は省略している。同図に示すように、感光体１０３の必要最低限の範囲だけ露出するように、その他の範囲はホルダー部１１８やホルダー部２０１の形成面／形状によって覆い、感光体１０３を保護している。また、ホルダー部２０１はトナー格納部１０４がガタなくすっぽりと収まるような箱状の形状をしている。ホルダー部２０１に収められたトナー格納部１０４は、ホルダー部２０１の側板上部の４箇所(長手方向に２箇所づつ)に回転可能に軸支２０２で軸支された固定片２０３が上側から押圧(樹脂の弾性力を利用)することで固定されるようになっている。トナー格納部１０４を取外す時は固定片２０３を図の状態から９０度以上回転させ、固定片２０３をトナー格納部１０４の上面から退避せるようにする。
【００５０】
また、感光体トナーユニット１０５の形状を図３のようにした理由が他にもある。それは上述したように、トナー格納部１０４の容量が感光体トナーユニット１０５の交換時期を決めてしまうため、できるだけトナーが多量に入るよう大容量化する必要がある。そこで、トナー格納部１０４の形状を、奥行き方向は図３のように感光体１０３の回転軸とほぼ平行に延在し、少なくとも感光体１０３の長手方向の長さを有する形状とし、高さ方向は図１に示すように用紙搬送路や現像装置１０８などの作像手段で挟まれているので、それらの形状や配置位置などから許容空間スペースを割り出して最大限に広く、かつ大きくとれるようにした。幅方向は少なくとも現像装置１０８の幅を有し、それ以上は画像形成装置の空きスペース次第である。トナー格納部１０４の形状をそのようにすることで、感光体トナーユニット１０５を単体で床面等に置いたときの安定性も良くなる。なお、図３のトナー格納部１０４の長手方向中央付近の一部凹んだ部分は、感光体トナーユニット１０５を取外すときにユーザが感光体トナーユニット１０５を掴む掴み部１３７である。
【００５１】
また、感光体トナーユニット１０５を含めて画像ステーション２００を図２のような形状にした理由がある。それは、現像装置１０８やクリーニングユニット１１０との形状や大きさなどのバランスを考慮して感光体トナーユニット１０５を図２のような形状とし、画像ステーション２００の全体形状を凹凸の少ない略直方体形状とするためである。画像ステーション２００を略直方体形状とすれば、画像ステーション２００を入れ込んだ時の画像形成装置１００内の空間のムダをなくすことができたり、画像ステーション２００の取り扱いがし易くなり持ち運び性や工場などでの積載性を良くすることができる。
【００５２】
図２において、現像ユニット１０７は、現像装置１０８、クリーニングユニット１１０を着脱可能に取り付けるユニットケース１２３、および現像装置１０８を保護支持しかつユニットケース１２３を回転自在に支持する現像装置１０８の側板でもある側板１２４で構成されている。なお、ユニットケース１２３には帯電ローラ１２５が回転自在に支持されている。
【００５３】
ここで、現像ユニット１０７の現像装置１０８について説明する。感光体トナーユニット１０５と現像装置１０８は側板１２４により高精度に位置決めされている。現像装置１０８と側板１２４は一体となっている。その状態において、現像装置１０８の上方に感光体トナーユニット１０５のトナー格納部１０４が位置しており、このトナー供給部１０４においては上述したように、そのトナー格納部１０４の下部に設けた排出口１２２が、ホルダー部１１８の穴から突出し、現像ユニット１０７の現像装置１０８の上部に設けた補給口１２６に入り込み、飛散や漏れることなくトナー供給が行われる。現像装置１０８は、現像ローラ１２７と、トナーを撹拌／搬送する搬送スクリュー１２８と、現像ローラ１２７へトナーを供給／搬送するパドルローラ１２９を有しており、補給口１２６よりトナーが搬送スクリュー１２８の一端部に供給される。搬送スクリュー１２８により現像装置１０８の内部に送り出されたトナーは、パドルローラ１２９により搬送スクリュー１２８による搬送方向とは逆向きに送られ巡回される。その過程で現像ローラ１２７に供給される。なお、現像ローラ１２７、搬送スクリュー１２８、パドルローラ１２９はそれぞれ同軸上のギヤやアイドラギヤなど駆動伝達系（図示せず）を介して連結されており、現像ローラ１２７が画像形成装置１００に設けた駆動用のモータと連結されて、搬送スクリュー１２８、パドルローラ１２９に駆動が伝達されるようになっている。なお、現像ローラ１２７においてはトナー格納部１０４の撹拌スクリュー１２０とギヤ連結し、電磁クラッチを介して撹拌スクリュー１２０も駆動してもよい。
【００５４】
上述したが、画像ステーション２００において、現像ユニット１０７の現像装置１０８と感光体トナーユニット１０５の感光体１０３、そしてクリーニングユニット１１０の後述するクリーニング手段１３０も含め、それぞれの相対位置関係が高精度となるように側板１２４により位置決めされている。感光体１０３と現像ローラ１２７との相対位置を高精度化するため、感光体トナーユニット１０５は現像ローラ１２７を具備する現像装置１０８と一体的な側板１２４に対して位置決めされる構成となっている。感光体１０３と後述するクリーニング手段１３０及び帯電ローラ１２５との相対位置を高精度化するため、側板１２４に高精度に位置決めされる感光体トナーユニット１０５に対して、帯電ローラ１２５を軸支したユニットケース１２３にクリーニング手段１３０を支持しているクリーニングユニット１１０が位置決めされる構成となっている。感光体トナーユニット１０５に対して側板１２４によってクリーニングユニット１１０側が動作する接離の関係、つまり支点１３３を中心に回動する構成となっている。
【００５５】
感光体トナーユニット１０５の構成、並びに感光体トナーユニット１０５に対する現像装置１０８、帯電ローラ１２５、クリーニングユニット１１０の関係を側板１２４を介して以上のような構成にすることで、感光体トナーユニット１０５の交換、即ち感光体１０３とトナーの同時交換が可能となる。つまり、感光体１０３の寿命と、トナー格納部１０４のトナーが空となる時期とをできるだけ同時期、または多少感光体１０３の方の寿命を長くすることで、トナー格納部１０４のトナーが空となる時期で感光体トナーユニット１０５の交換時期を決定し、交換時期になったときに感光体トナーユニット１０５を単体での交換をすることができる。この考え方が感光体トナーユニットの基本コンセプトであり、従来のプロセスカートリッジとの大きな違いである。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ことである。
【００５６】
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、感光体寿命とトナー容量を合わせることの難しい、つまり感光体とトナーの交換時期を略同時期とすることが難しい。小型の画像形成装置などにおいて感光体トナーユニットを採用しても、ムダが生じることがなく、寿命まで感光体を使い切る、トナーを使い切るようにする必要がある。その解決手段として感光体単独交換を行ったが、はるかに交換回数の多いトナー交換の方に作業性の悪さが発生していた。そこで、本発明では、感光体トナーユニットの基本的な考え方を踏襲しつつ、ムダを無くし、かつ交換作業性を良くするために、トナー格納部のみが感光体トナーユニットから簡単に単独交換できるようにした。感光体トナーユニットからのトナー格納部の単独交換ができるということは、言い換えれば、感光体１０３の寿命がくればハウジング１１９ごと感光体１０３の交換を行えばよいということになり、感光体とトナーのそれぞれの交換時期ごとに交換すべきものを交換し、まだ使えるものは使い続けることができるということになる。
【００５７】
ここで、感光体１０３の寿命とトナー格納部１０４の容量について説明すると、近年の感光体材料の技術進歩は著しく、感光体寿命が４００〜５００Ｋ枚程度にまで延びてきているが、トナー格納部１０４の容量に感光体１０３の寿命を合わせるのならば、使用する感光体１０３はそこまでの長寿命の材料を使う必要がない。数１０Ｋ〜１００Ｋ枚程度の一昔前の材料でよい。そのためコスト的にも大変有利となる。例えば２０Ｋ枚程度の従来の材料を使うとして、装置の小型化／軽量化などによる感光体の小径化により感光体１０３の直径が１／２になったとすると、寿命も１／２となり１０Ｋ枚程度になる。それに合わせてトナー格納部１０４に格納するトナー容量は８Ｋ枚程度(安全性を見込んで１０Ｋ枚としない)となり、感光体トナーユニット１０５が８Ｋ枚での交換となる。しかし、最近の超小型画像形成装置においては、小型化を極限まで追求しており、トナーの容量を増やすためのスペース的な余裕が無いのが現状である。現状の商品でもせいぜい１．５〜２Ｋ枚程度のトナーしか収納できていない。そのような場合でも、本発明では感光体１０３及びトナーのムダをなくすことができるようにトナー格納部１０４のみの交換をできるようにした。すると交換作業が以下ように簡単になる。トナーが空となったが感光体１０３が交換時期でない場合は、トナー格納部１０４のみを感光体トナーユニット(ハウジング１１９)１０５から取外し、トナー格納部１０４を新しいものと交換し、ハウジング１１９に取付ける。そうすることで、感光体１０３を寿命まで使い続けるようにする。感光体１０３が交換時期だがトナーがまだ残っている場合、トナーが残っているトナー格納部１０４を感光体トナーユニット(ハウジング１１９)１０５から一旦取外し、未使用の感光体１０３が装着された新しいハウジング１１９に取外したトナー格納部１０４を再度取付ける。そうすることで、トナーが空になるまで使い続けるようにする。最後に、感光体１０３とトナーをそれぞれの交換時期で個別に交換していると偶然に交換時期が重なるときがあるので、その場合は感光体トナーユニットごと新しいものと交換する。
【００５８】
次に、具体的なトナー格納部の交換の様子を説明する。図２に示すように、感光体トナーユニット１０５は現像装置１０８と一体的な側板１２４に高精度に位置決め固定されており、かつ着脱可能となっている。そして、図２の状態から感光体トナーユニット１０５の図示しないロック手段を解除し、図３のＢ−Ｂ’線断面図である図４のようにトナー格納部１０４の長手方向中央の上部に形成した掴み部１３７と、ホルダー部１１８の右端部を掴み、後述する図６のように側板１２４上部のＵ字溝部１３８に沿って上方に持ち上げるようにして現像装置１０８(側板１２４)から感光体トナーユニット１０５を取外す。感光体トナーユニット１０５を手で掴んでいるとき、ユーザの手の平が感光体１０３の上部のむき出し部分を覆う役割をしている。図５に示すように、感光体トナーユニット１０５を現像装置１０８(側板１２４)から取外したら平面な作業机に置き、感光体トナーユニット１０５(ハウジング１１９)のホルダー部２０１からトナー格納部１０４を外す作業を行う。トナー格納部１０４の取外しは図３で説明したようにホルダー部２０１の上部４箇所の固定片２０３を退避状態となるように回転させ、トナー格納部１０４の上部に設けた図示しない取っ手を掴んで図５のように上方に持ち上げ取出す。そして、交換作業性を良くし、トナー飛散やこぼれをできるだけ抑えるようにするため、図２に示すように現像装置１０８(側板１２４)に取付けられた状態と略同じ姿勢で、図４に示すように感光体トナーユニット１０５を外すことができ、そして図５に示すように略同じ姿勢で作業机に置くことができ、さらに略同じ姿勢でトナー格納部１０４の交換作業が行えるような構成にしている。
【００５９】
上記のように本発明では、現像装置１０８(側板１２４)に対する感光体トナーユニット１０５の着脱方向と、感光体トナーユニット１０５(ハウジング１１９)に対するトナー格納部１０４の着脱方向を共に同一の上方としている。着脱方向は装置形態ごとに変わるので特に限定しないが、それぞれの着脱を同方向とすることで、作業方向が同方向となり、ユーザにとって分かりやすい作業動作(着脱に必要な主な手の動きが例えば上下動作に限定)と効率の良い着脱作業方法を提供することができる。
【００６０】
また、感光体１０３がトナー格納部１０４と隣接しているので、トナー格納部１０４を着脱するときに感光体１０３が着脱作業の邪魔とならないように、そして作業中に感光体１０３にキズを付けないようにする必要がある。そこで、図５に示すように、ハウジング１１９のホルダー部１１８とホルダー部２０１の間に隔壁２０４を設けて感光体１０３を保護するようにし、トナー格納部１０４の着脱作業領域から感光体１０３を分離した。
【００６１】
以上説明したトナー格納部１０４の交換作業は、一旦感光体トナーユニット１０５を現像装置１０８(側板１２４)から外してから行うものであったが、その作業工程を省き、現像装置１０８(側板１２４)に感光体トナーユニット１０５を取り付けたままの状態で直接、トナー格納部１０４の交換ができれば交換作業をさらに向上させることができる。
【００６２】
図６は本発明に係る像担持体ユニットの構成を示す概略断面図である。なお、説明や図を理解し易くするため図は主要部分を強調し、駆動系や説明に必要のない部分は省略している。同図において、上述したように、感光体ユニット１０５におけるトナー格納部１０４のハウジング１１９の長手方向中央付近の一部凹んだ掴み部１３７が設けられ、この掴み部１３７は感光体トナーユニット１０５を取外すときにユーザが感光体トナーユニット１０５を掴む掴み部であり、また後述する感光体トナーユニット１０５のロック機構の受け部でもある。ロック機構を解除し、外さないとロック機構が邪魔をして掴み部１３７をユーザが掴めないようにもなっており、ユーザの操作手順ミスを防止している。また、現像ユニット１０４の側板１２４の上部右側には、上側が切り欠かれたＵ字溝部１３８が設けられ、感光体トナーユニット１０５の位置決め固定部を形成している。そのＵ字溝部１３８の左側に軸１３９が図中の手前方向に突出、固設されており、感光体トナーユニット１０５とクリーニングユニット１１０を位置決め固定する２段モーションのレバー１４０が回転自在に軸支されている。このレバー１４０は、レバー部１４０−１と、レバー部１４０−２と、レバー部１４０−１、１４０−２の互いを回転自在に連結する軸１４０−３から成っている。そして、レバー１４０は軸１３９に回転自在に軸支され、２段モーションのリンク機構を構成している。また、Ｕ字溝部１３８を挟んでレバー１４０と対向する位置に支点１３３を中心とする曲率半径の切り欠き溝（図示せず）が形成されている。更に、側板１２４の左側には、軸１４１が図中手前方向に突出、固設されており、感光体トナーユニット１０５を位置決め固定するレバー１４２が回転自在に軸支されている。なお、レバー１４０，１４２にはバネなどの付勢部材（図示せず）が取り付けられている。
【００６３】
また、ユニットケース１２３は、クリーニングユニット１１０上方から着脱できるように上面が開口したケースであり、現像装置１０８と対向するように支点１３３を中心に回転自在としている。更に、ユニットケース１２３の側面上部(側面の図は省略)には軸１４３が図中手前方向に突出、固設されており、この軸１４３は切り欠き溝１４４と曲率半径方向が嵌合関係にあり、支点１３３を中心とするユニットケース１２３の左回動ストッパーの働きをしている。なお、左回動のストップ位置、即ち軸１４３が切り欠き溝１４４の左先端部に突当った位置が、画像形成動作時におけるカセットケース、つまりはクリーニングユニット１１０と帯電ローラ１２５、及びクエンチングランプ１３６の設定位置である。
【００６４】
更に、本発明の像担持体ユニットにおいて、感光体トナーユニット１０５の軸受け１４５の外径は、現像ユニット１０８の側板１２４に形成したＵ字溝部１３８と嵌合関係になるように設定されており、Ｕ字溝部１３８の両側面をガイドとしてＵ字溝部１３８の突当りまで軸受け１４５が嵌入することで、現像ユニット１０７における感光体トナーユニット１０５の基準位置が決まる。なお、感光体トナーユニット１０５のホルダー部１４６の側面には、現像ユニット１０７の側板１２４に形成した切り欠き溝１４４と同形状で同曲率を有する切り欠き溝１４７が形成されており、感光体トナーユニット１０５を現像ユニット１０７に取付けたとき、切り欠き溝１４４と切り欠き溝１４７が重なり合い、ユニットケース１２３の回動に伴い軸１４３が両切り欠き溝を出入りする。現像ユニット１０７に対する感光体トナーユニット１０５やクリーニングユニット１１０などの位置決めの構成は紙面手前側だけでなく奥側にも設けられている。また、感光体トナーユニット１０５のトナー格納部１０４の位置を決めるために感光体トナーユニット１０５を現像ユニット１０７に取付けた時、トナー格納部１０４の底面１４８と現像装置１０８の上面１４９が当接するようにもなっている。
【００６５】
以上のようなユニットケース１２３に対するクリーニングユニット１１０、及びクエンチングランプ１３６の位置決め固定作業が完了してから、感光体トナーユニット１０５の取付けに入る。現像ユニット１０７への感光体トナーユニット１０５の取付けは、図６のように現像ユニット１０７の上方から行うが、取付け直前までの現像ユニット１０７に対するアプローチ方向や方法は画像形成装置の形態毎に違うので、横方向や斜め方向、紙面手前方向など限定されるものではない。
【００６６】
次に、現像ユニットへの感光体トナーユニットの取付け手順について説明する。なお、感光体トナーユニットの取外しは取付け手順の逆の作業を行うものとする。図６に示すように、クリーニングユニット１１０をユニットケース１２３に入れ込んだ後、クエンチングランプ１３６を取付けたホルダー１５０を支点１３３を中心に回動し、クリーニングユニット１１０をユニットケース１２３に位置決めし固定し、感光体トナーユニット１０５を上方から取付ける。つまり、ホルダー１５０がユニットケース１２３に対するクリーニングユニット１１０の位置決め・固定、かつ着脱可能とするロック手段であり、クリーニングユニット１１０を固定したときの位置がユニットケース１２３におけるクエンチングランプ１３６の設定位置となる。なお、クエンチングランプ１３６は不測の故障や清掃のためホルダー１５０に対して着脱できるようになっている。そして、上方から感光体トナーユニット１０５を現像ユニット１０７に取付けて位置決めし、その後ユニットケース１２３を、支点１３３を中心に左回動してクリーニングユニット１１０と帯電ローラ１２５及びクエンチングランプ１３６を感光体１０３に対向させる。そして、前述したように感光体トナーユニット１０５における軸受け１４５の外径と、現像ユニット１０７におけるＵ字溝部１３８の半円部径とは一致し嵌合関係にあるので、現像ユニット１０７に対する感光体トナーユニット１０５の横方向(図の左右方向)及び高さ方向(図の上下方向)の位置が決まる。即ち、感光体１０３の中心点が画像ステーション２００の位置基準(組付け基準)である現像ユニット１０７のＵ字溝部１３８の中心点が一致し、現像ユニット１０７に対する感光体１０３の位置が決められる。感光体１０３の長手方向(図の奥行方向)の位置は、感光体トナーユニット１０５が現像ユニット１０７の内側に入り込み、感光体トナーユニット１０５のホルダー部１４６の外側面と現像ユニット１０７の側板１２４の内側面とが密接して摺動するような寸法関係とすることにより位置を決めている。以上の位置決め構成は図中手前側だけでなく奥側にも設けられているので、現像ユニット１０７に対する感光体トナーユニット１０５の位置決めは、上記の構成においては感光体１０３の長手方向端部の２ヶ所となる。しかし、感光体トナーユニット１０５は感光体１０３だけを位置を決めし固定しても、トナー格納部１０４側がその自重により感光体１０３を中心に下方に回転したり、駆動系の振動でガタついたりする恐れがある。感光体トナーユニット１０５として位置決め精度に悪影響を及ぼし、安定さにも欠ける。そのため回転止めやガタつき防止の意味でトナー格納部１０４の位置を決める必要があり、トナー格納部１０４の底面１４８と現像装置１０８の上面１４９が当接するようにして固定するようにした。よって、感光体トナーユニット１０５の位置決めは合計３ヶ所となり、ガタのない安定した位置を決めることができる。特に、本発明のような感光体１０３側に２ヶ所、トナー格納部１０４側に１ヶ所以上の位置決め固定部を設ければ、高精度で安定した感光体トナーユニット１０５の位置決め、つまり感光体１０３の高精度決めとトナー格納部１０４のガタのない安定した���置決めをすることができる。なお、感光体トナーユニットや現像装置の形態ごとに位置決め固定部の箇所及び箇所数は異なるが、３ヶ所以上であれば同程度の効果は見込める。
【００６７】
また、感光体トナーユニット１０５を位置決めする時の現像ユニット１０７への取付け作業の仕方は、先ず感光体トナーユニット１０５の軸受け１４５をＵ字溝部１３８に少し入れて横方向(図の左右方向)の位置を決め、次にＵ字溝部１３８をガイドにゆっくりと感光体トナーユニット１０５を図６に示すような姿勢を保ったまま現像装置１０８のＵ字溝部１３８及び上面１４９に突き当たるまで下方に動かす。ただし、Ｕ字溝部１３８の突き当たりまで軸受け１４５を先に入れ込み、感光体トナーユニット１０５を現像ユニット１０７に対して傾斜させた状態、つまり感光体トナーユニット１０５のトナー格納部１０４側が持ち上がっている状態としてから、Ｕ字溝部１３８の中心点を中心に感光体トナーユニット１０５のトナー格納部１０４側を突き当てるまで下方に回転させる、というやり方でも良い。このとき、クリーニングユニット１１０、帯電ローラ１２５、クエンチングランプ１３６は感光体トナーユニット１０５に対して必ず離間状態にある。そのため作業中に感光体１０３を傷つけることはない。
【００６８】
そして、感光体トナーユニット１０５の現像ユニット１０７への位置決めが完了したら、クリーニングユニット１１０と帯電ローラ１２５及びクエンチングランプ１３６を感光体１０３に対向させるために、ユニットケース１２３を、支点１３３を中心に、ユニットケース１２３の軸１５１が現像ユニット１０７の切り欠き溝１４４と感光体トナーユニット１０５の切り欠き溝１４７の両先端部に突当るまで右回動し位置を決める。以上で、画像形成が行われる時の現像ユニット１０７に対する感光体トナーユニット１０５、クリーニングユニット１１０、帯電ローラ１２５及びクエンチングランプ１３６の設定位置が決まる。
【００６９】
次に、図６に示すように、レバー部１４０−２の一端部である摘み部１４０−４を摘み、レバー１４０を軸１３９を中心に右回動すると、レバー部１４０−１の面１４１−５が感光体トナーユニット１０５の軸受け１４５の外径部に当接したところでレバー部１４０−１の右回動がストップする。そして、摘み部１４０−４を更に右回動すると、軸１４０−３を中心にレバー部１４０−２のみが回動する。すると、後述する図７に示すように、レバー部１４０−２の他端部である係合部１４０−６がユニットケース１２３の軸１４３と係合する。この係合により、感光体トナーユニット１０５はレバー部１４０−１により現像ユニット１０７に押付け固定され、またユニットケース１２３はレバー部１４０−２により現像ユニット１０７に保持固定される。
【００７０】
次に、感光体トナーユニット１０５のトナー格納部１０４側の固定を行う。前述したように、レバー１４２が現像ユニット１０７の側板１２４に固設した軸１４１に回転自在に軸支されている。図６に示す状態からレバー１４２の一端部である摘み部１４２−１を摘み、軸１４１を中心に右回動すると、レバー１４２の他端部である押圧凸部１４２−２が感光体トナーユニット１０５のトナー格納部１０４の凹んだ部分である掴み部１３７の底面に当接し、図示しないバネなどの付勢部材により付勢される。この付勢により、感光体トナーユニット１０５のトナー格納部１０４側はレバー１４２により現像ユニット１０７に押付け固定される。
【００７１】
以上で、現像ユニット１０７に対する感光体トナーユニット１０５、クリーニングユニット１１０、帯電ローラ１２５及びクエンチングランプ１３６の組付け固定が完了し、画像ステーション２００として完成する。取外し作業は上記作業手順を逆に行う。なお、本実施の形態例では感光体１０３をドラム状として説明しているが、ベルト状に構成することも可能である。
【００７２】
図７は画像ステーションに搭載されたままの感光体トナーユニットからトナー格納部のみを取り外した構成を示す概略断面図である。同図に示すように、感光体トナーユニット１０５のロック手段であるレバー１４０とレバー１４２のうち、レバー１４２のロックだけを解除し、レバー１４０はロック状態のままとする。レバー１４０がロック状態であれば、感光体トナーユニット１０５はある程度しっかりと現像装置１０８(側板１２４)に固定され、姿勢を維持していることができる。解除されたレバー１４２がトナー格納部１０４の着脱領域(上方)から離れた状態になれば、固定片２０３を回転退避させれば、トナー格納部１０４の着脱を行うことができる。従って、現像装置１０８(側板１２４)に感光体トナーユニット１０５を取り付けた状態でのトナー格納部１０４の交換が可能となる。また、このような構成であれば、例えば図８に示すようにトナー格納部１０４の取外しを行った後に、何らかの理由で感光体１０３の交換が必要になった場合でも、レバー１４０のロックを解除するだけで現像装置１０８(側板１２４)からトナー格納部１０４のない感光体トナーユニット１０５、つまり感光体１０３を容易に取外すことができる。なお、言うまでもないが図１の画像形成装置１００に現像ユニット１０７が固定された状態であれば、画像形成装置１００からの感光体トナーユニット１０５及びトナー格納部１０４や感光体１０３(ハウジング１１９)の着脱及び交換は可能である。画像ステーション２００が画像形成装置１００に対して着脱可能であるならば、画像ステーション２００を一旦取外してからそれらの交換を行っても良い。
【００７３】
また、感光体トナーユニット１０５及びトナー格納部１０４や感光体１０３(ハウジング１１９)の着脱及び交換が現像ユニット１０７の上空間を使って行われるので、十分な作業空間を作るために、利便性、作業性を考えて画像形成装置１００は装置本体の左端の支点を中心に上筺体１０２が回動しワニ口状に開放される。
【００７４】
ここで、感光体１０３の周辺のクリーニングユニット１１０、帯電ローラ１２５、及び画像形成装置の画像形成動作を説明しておくと、図２に示すように、クリーニングユニット１１０は、感光体１０３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１３１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１３２から成るクリーニング手段１３０と、除去した残トナーやゴミなどを廃トナーカセット(図示せず)に搬送するスクリュー１３４をクリーニング容器１３５で一体化している。シールローラ１３２とスクリュー１３４はクリーニング容器１３５に回転自在に支持され、ギヤ列によって感光体１０３と連結されている。そして、クリーニングユニット１１０は、側板１２４と一体的で回転可能なユニットケース１２３に収容固定されることで、感光体トナーユニット１０５及び感光体１０３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。単独交換ができるようにクリーニングユニット１１０はユニットケース１２３から着脱自在でもある。つまり、クリーニングユニット１１０は、感光体トナーユニット１０５と同様に側板１２４上で位置決め固定され、かつ単独に着脱自在であり、また感光体トナーユニット１０５とは接離可能である。帯電ローラ１２５は、感光体１０３の表面を一様に帯電する帯電手段であり、ユニットケース１２３に軸支され、ギヤ列によって感光体１０３と連結されている。そして、クリーニングユニット１１０と同様に、感光体トナーユニット１０５及び感光体１０３に対する相対位置が高精度になるように位置決めされ、単独に交換ができるように帯電ローラ１２５はユニットケース１２３から着脱自在でもある。つまり、帯電ローラ１２５も、感光体トナーユニット１０５やクリーニングユニット１１０と同様に側板１２４上で位置決めされ、かつ寿命／交換時期の問題も考慮して単独に着脱できるようにし、感光体トナーユニット１０５とも接離可能である。
【００７５】
次に、本発明の画像形成装置の画像形成動作について図１及び図２を用いて説明する。
先ず、画像形成時に右回転する感光体１０３に対して、帯電ローラ１２５がその表面を一様に帯電する。帯電された感光体１０３表面は書込ユニット１０６により走査され静電潜像を形成する。形成された静電潜像は感光体１０３の回転により現像装置１０８に至り、現像ローラ１２７で可視像化されトナー像が感光体１０３上に形成される。ここで２成分現像の場合、現像装置１０８内では、搬送スクリュー１２８とパドルローラ１２９によりキャリアは正(＋)に、トナーは負(−)に帯電させられ、現像ローラ１２７の磁石により現像ローラ１２７上に汲み上げられたキャリアとトナーは感光体１０３との対向部において磁気ブラシを形成し、磁気ブラシ上のトナーが現像バイアスによって感光体１０３上に形成されている静電潜像部にのみ付着しトナー像を形成する。そして、感光体１０３上のトナー像が転写位置に到達するのにタイミングを合わせて、給紙カセット１１２又は手差し用の送りローラ対１１４から転写用紙Ｓが搬送され、転写ローラ１１１により感光体１０３上のトナー像が転写される。トナー像が転写された転写用紙Ｓは定着装置１０９に送られ加圧と熱により定着した後、排紙部１１７に排出される。他方、転写後の感光体１０３は除電装置であるクエンチングランプ１３６により除電され、感光体１０３上に残った残留トナーはクリーニングユニット１１０のクリーニング手段１３０のクリーニングブレード１３１により掻き落され、スクリュー１３４により廃トナーカセット(図示せず)に搬送される。クリーニングブレード１３１により感光体１０３をクリーニングしている時、感光体１０３との当接部で発生しているトナー飛散をシールローラ１３２で防止している。
【００７６】
以上、本発明の感光体トナーユニット１０５及び画像ステーション２００をモノクロの画像形成装置に搭載した場合を例に挙げて説明したが、カラー画像形成装置の一例である図９に示すように、同じ構成の感光体トナーユニット１０５及び画像ステーション２００を複数設置し、異なる色のトナーをトナー格納部に格納すればカラー画像形成装置３００が成立することは言うまでもない。この場合、経時的にみれば各色で感光体やトナーの消耗度に違いが出てくることや、クリーニング手段の寿命にも違いが出てくること、また現像装置に不測の故障のなどの発生があるため、ランニングコスト低減の観点からすれば、各色それぞれ独立にそれらが取外し交換できることが好ましい。
【００７７】
なお、図９に示すカラー画像形成装置３００の場合、中間転写ベルトユニットと並列配置されている感光体トナーユニット１０５を境界として、中間転写ベルトユニットを含む上側を上筺体、複数の感光体トナーユニット１０５を含む下側を下筺体とし、画像形成装置本体の左端の支点３０１を中心に上筺体が回動しワニ口状に開放するように構成すれば、上述したモノクロの画像形成装置の実施例の場合と同様に、利便性、作業性の良いカラー画像形成装置となる。
【００７８】
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】
【００７９】
【図１】本発明の画像形成装置に構成を示す概略断面図である。
【図２】図１の画像ステーションの構成を示す概略断面図である。
【図３】画像ステーションから取外した感光体トナーユニットの外観を示す概略斜視図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ’線断面図である。
【図５】感光体トナーユニットからトナー格納部を取り外す様子を示す概略断面図である。
【図６】本発明に係る像担持体ユニットの構成を示す概略断面図である。
【図７】画像ステーションに搭載されたままの感光体トナーユニットからトナー格納部のみを取り外した構成を示す概略断面図である。
【図８】トナー格納部を取り外した感光体トナーユニットを画像ステーションから取り外す様子を示す概略断面図である。
【図９】カラー画像形成装置の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１００；画像形成装置、１０１；下筺体、１０２；上筺体、
１０３；感光体、１０４；トナー格納部、
１０５；感光体トナーユニット、１０６；書込ユニット、
１０７；現像ユニット、１０８；現像装置、１０９；定着装置、
１１０；クリーニングユニット、１１１；転写ローラ、
１１２；給紙カセット、１１３；給紙コロ、１１４；送りローラ対、
１１５；レジストローラ対、１１６；ターンローラ、
１１７；排紙部、１１８，１４６，２０１；ホルダー部、
１１９；ハウジング、１２０；撹拌スクリュー、
１２１；排出スクリュー、１２２；排出口、１２３；ユニットケース、
１２４；側板、１２５；帯電ローラ、１２６；補給口、
１２７；現像ローラ、１２８；搬送スクリュー、
１２９；パドルローラ、１３０；クリーニング手段、
１３１；クリーニングブレード、１３２；シールローラ、
１３３，３０１；支点、１３４；スクリュー、
１３５；クリーニング容器、１３６；クエンチングランプ、
１５０；ホルダー、１３７；掴み部、１３８；Ｕ字溝部、
１３９，１４１，１４３；軸、１４０，１４２；レバー、
１４４，１４７；切り欠き溝、１４５；軸受け、
１４８；底面、１４９；上面、２００；画像ステーション、
２０２；軸支、２０３；固定片、２０４；隔壁、
３００；カラー画像形成装置。
【図１】
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【図２】
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【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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