(57)【要約】【課題】画像形成装置の小型化に対応したカートリッジを提供する。【解決手段】回転可能な感光体ドラム１を支持する画像形成装置Ａに着脱可能な現像カートリッジ３０において、感光体ドラム１に供給されるトナーを担持する回転可能な現像ローラ３２と、現像ローラ３２に供給されるトナーを収容するトナー収容部３１ａと、を有し、現像カートリッジ３０を画像形成装置Ａに装着した状態で、現像カートリッジ３０の装着方向に関して、トナー収容部３１ａが現像ローラ３２の回転中心よりも下流側に配置され、現像ローラ３２の表面の感光体ドラムと接触または最も近接する現像部ＤＸが現像ローラ３２の回転中心よりも下流側又は現像ローラ３２の回転中心と同じ位置に配置される。【選択図】図９
2017111373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な感光体を支持する画像形成装置に着脱可能なカートリッジにおいて、
前記感光体に供給される現像剤を担持する回転可能な現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に供給される現像剤を収容する現像剤収容部と、
を有し、
前記カートリッジを前記画像形成装置に装着した状態で、前記カートリッジの装着方向に関して、前記現像剤収容部が前記現像剤担持体の回転中心よりも下流側に配置され、前記現像剤担持体の表面の前記感光体と接触または最も近接する現像部が前記現像剤担持体の回転中心よりも下流側又は前記現像剤担持体の回転中心と同じ位置に配置されることを特徴とするカートリッジ。
【請求項２】
前記画像形成装置は前記感光体と接触する転写ベルトを備え、
前記カートリッジを前記画像形成装置に装着した状態で、前記カートリッジの装着方向に関して、前記カートリッジは、前記転写ベルトよりも下流側の空間に配置されることを特徴とする請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項３】
画像形成媒体に画像を形成する画像形成装置において、
回転可能な感光体と、
前記感光体に供給される現像剤を担持する回転可能な現像剤担持体を有する現像カートリッジと、
前記感光体と接触する転写ベルトと、
を有し、
前記感光体の表面の前記現像剤担持体と接触または最も近接する位置を被現像部、前記感光体の表面の前記転写ベルトと接触する位置を転写部とした時、前記現像カートリッジを前記画像形成装置に装着した状態で、前記現像カートリッジの前記画像形成装置の装置本体への装着方向に関して、前記転写部は前記被現像部よりも上流側に配置され、前記現像剤担持体の回転中心は、前記感光体の回転中心と同じ又は前記感光体の回転中心よりも上流側の位置に配置されること特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記感光体は、画像形成装置に着脱可能であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記現像カートリッジを支持して移動する引出部材を有し、
前記引出部材は、前記画像形成装置の内側の内側位置と前記画像形成装置の外側の外側位置との間を移動可能で、前記内側位置にある時、前記現像カートリッジが前記画像形成装置に装着された状態となり、前記外側位置にある時、前記現像カートリッジが前記引出部材から着脱可能であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザプリンタやファクシミリ装置などの電子写真画像形成プロセスを用いた画像形成装置、及び画像形成装置に着脱可能なカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真画像形成プロセスを用いた画像形成装置においては、感光体などを有する感光体ユニットと、現像ローラなどを有する現像カートリッジとを画像形成装置本体に着脱する構成がある。
【０００３】
画像形成装置は、画像形成を実行するたびに現像剤としてのトナーを消費する。そして、画像を形成することができなくなる程度までトナーが消費されると、現像カートリッジは寿命となり交換時期を迎える。
【０００４】
ここで、従来から現像カートリッジを容易に着脱にするための構成が提案されている。例えば特許文献１では、感光体ドラムを現像ローラに対向する対向位置と現像ローラから退避した退避位置とに移動可能にし、現像カートリッジの着脱時には感光体ドラムを退避位置に配置させて現像カートリッジを着脱させる構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１９４３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、感光体ドラムを対向位置と退避位置とに移動させるための空間が必要となる。このため、現像カートリッジが装着される画像形成装置の構成を大型化させるおそれがあった。
【０００７】
そこで本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、画像形成装置の小型化に対応したカートリッジ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】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係るカートリッジの代表的な構成は、回転可能な感光体を支持する画像形成装置に着脱可能なカートリッジにおいて、前記感光体に供給される現像剤を担持する回転可能な現像剤担持体と、前記現像剤担持体に供給される現像剤を収容する現像剤収容部と、を有し、前記カートリッジを前記画像形成装置に装着した状態で、前記カートリッジの装着方向に関して、前記現像剤収容部が前記現像剤担持体の回転中心よりも下流側に配置され、前記現像剤担持体の表面の前記感光体と接触または最も近接する現像部が前記現像剤担持体の回転中心よりも下流側又は前記現像剤担持体の回転中心と同じ位置に配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、感光体を移動させることなくカートリッジを着脱可能となる。従って、画像形成装置の小型化に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】画像形成装置の断面概略図である。
【図２】引出部材を引き出した状態の画像形成装置の斜視図である。
【図３】画像形成装置と引出部材の断面図である。
【図４】画像形成装置と引出部材の断面図である。
【図５】引出部材の斜視図である。
【図６】引出部材の斜視図である。
【図７】感光体ユニットの斜視図である。
【図８】現像カートリッジの斜視図である。
【図９】画像形成装置に装着した感光体ユニットと現像カートリッジの断面図である。
【図１０】画像形成装置に装着した感光体ユニットと現像カートリッジの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１実施形態）
以下、本発明を実施するための形態を説明する。なお、本実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１２】
＜画像形成装置＞
まず本発明の第１実施形態に係る画像形成装置Ａの全体構成を画像形成時の動作とともに図面を参照しながら説明する。
【００１３】
画像形成装置Ａは、イエローｙ、マゼンダｍ、シアンｃ、ブラックｋの４色のトナー（現像剤）により、画像形成媒体としてのシートにトナー画像を形成する電子写真方式のカラー画像形成装置である。なお、本実施形態では画像形成媒体としてはシートを使用するが、シートの他には布などが想定される。またシートとしては普通紙やＯＨＰシートなどが想定される。
【００１４】
図１に示す様に、画像形成装置Ａはシートにトナー像を転写する画像形成部と、画像形成部へシートを供給するシート給送部と、シートにトナー像を定着させる定着部と、を備えている。
【００１５】
画像形成部は、各色に対応した感光体ユニット２０（２０ｙ、２０ｍ、２０ｃ、２０ｋ）及び現像カートリッジ３０（３０ｙ、３０ｍ、３０ｃ、３０ｋ）、中間転写ユニット、レーザスキャナユニット３を備えている。
【００１６】
感光体ユニット２０は、像担持体としての感光体ドラム１（１ｙ、１ｍ、１ｃ、１ｋ）を有する。この感光体ドラム１は、例えばアルミシリンダの外周面に有機光導伝体層が塗布されたものである。また感光体ドラム１は、その両端部が不図示の支持部材により回転可能に支持されている。支持部材の一方端部にはモータなどの不図示の駆動源からの駆動力を受けるためのドラムカップリング部材２１（２１ｙ、２１ｍ、２１ｃ、２１ｋ）を有する（図２参照）。これにより、感光体ドラム１は、駆動源から駆動力がドラムカップリング部材２１を介して伝達されて、図１において反時計回りに回転する。
【００１７】
また感光体ユニット２０は、感光体ドラム１を帯電させる帯電ローラ２（２ｙ、２ｍ、２ｃ、２ｋ）、感光体ドラム１表面に付着したトナーを除去するクリーニング部材７（７ｙ、７ｍ、７ｃ、７ｋ）を有する。帯電ローラ２は、感光体ドラム１に接触して帯電させる接触帯電方式のものであってローラ状に形成された導電性ローラである。
【００１８】
現像カートリッジ３０は、上記各色のトナーをそれぞれ収容するトナー収容部３１ａ（現像剤収容部）を形成するトナー容器３１（３１ｙ、３１ｍ、３１ｃ、３１ｋ）を有する。また感光体ドラム１に供給されるトナーを担持する現像剤担持体としての現像ローラ３２（３２ｙ、３２ｍ、３２ｃ、３２ｋ）が回転可能に支持されている。また現像ローラ３２にトナーを供給する供給ローラ３３（３３ｙ、３３ｍ、３３ｃ、３３ｋ）を有する。またトナー収容部３１ａに収容されたトナーを撹拌しながら供給ローラ３３に配給する撹拌搬送部材３４（３４ｙ、３４ｍ、３４ｃ、３４ｋ）を有する。なお、現像カートリッジ３０は、現像ローラ３２の回転軸方向の一方端部に現像カップリング部材３５を有し（図２参照）、これにより不図示の駆動源から駆動力を受けることができる。
【００１９】
以上に説明した感光体ユニット２０と現像カートリッジ３０は画像形成装置Ａの装置本体に対してそれぞれ着脱可能な構成である。すなわち、トナーが消費されて寿命となった際は現像カートリッジ３０のみを交換することができ、また感光体ドラム１が寿命となった際には感光体ユニット２０のみを交換できる。また感光体ユニット２０と現像カートリッジ３０とでプロセスカートリッジＰが構成される。
【００２０】
この感光体ユニット２０と現像カートリッジ３０の装着は、図２に示す様に、引出部材４０を引き出した状態で行う。そして装着が完了してドア４１が閉じられると、各色の感光体ユニット２０と現像カートリッジ３０が画像形成装置Ａ本体内の所定の位置に装着される。このような構成にすることで、引出部材４０に装着される感光体ユニット２０と現像カートリッジ３０をまとめて画像形成装置Ａ本体内に押し込み、また外部に引き出すことができる。従って、感光体ユニット２０と現像カートリッジ３０を個別に画像形成装置Ａ本体内に装着する構成に比べて交換時の作業性に優れている。なお、感光体ユニット２０と現像カートリッジ３０の着脱については、後に詳しく説明する。
【００２１】
レーザスキャナユニット３は、この感光体ユニット２０及び現像カートリッジ３０の下方に配置され、画像信号に対応するレーザ光Ｌを、不図示のレーザダイオードから照射して感光体ドラム１表面に静電潜像を形成する。
【００２２】
中間転写ユニットは、一次転写ローラ５（５ｙ、５ｍ、５ｃ、５ｋ）、無端円筒状の中間転写ベルト６（転写ベルト）、二次転写ローラ８ａ、二次転写対向ローラ８ｂなどを備えている。
【００２３】
次に、画像形成動作について説明する。まず制御部（不図示）が画像形成信号を発することにより、ピックアップローラ４によってシート積載部１３に積載収納されたシートが画像形成部に送り出される。
【００２４】
一方、画像形成部においては、感光体ドラム１が帯電ローラ２によって表面を帯電させられる。そしてレーザスキャナユニット３が、内部に備える不図示の光源からレーザ光Ｌを出射し、画像情報に応じてレーザ光Ｌを感光体ドラム１上に照射する。これにより感光体ドラム１の表面上に画像情報に応じた静電潜像が形成される。その後、現像ローラ３２に現像バイアスが印加されることにより、現像ローラ３２から感光体ドラム１表面に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像が形成される。
【００２５】
各感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト６にそれぞれ一次転写される。これにより、中間転写ベルト６上には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色フルカラーのトナー像が合成されて形成される。
【００２６】
次に、中間転写ベルト６が不図示の駆動源から駆動力を受けて回転することにより、一次転写されたトナー像が中間転写ベルト６の回転により回転方向下流にある二次転写ローラ８ａと二次転写対向ローラ８ｂとで形成される二次転写部に到達する。そして、シートがレジストローラ９により所定の制御タイミングで二次転写部に導入され、トナー像がシートに転写される。
【００２７】
その後、トナー像が転写されたシートは、定着装置１０へ導入され、定着ニップ部において加熱・加圧されてトナーがシートに定着される。その後、シートは定着装置１０を出て、フルカラー画像形成物として排出ローラ１１により排出トレイ１２上に排出される。このような画像形成動作によってシート上に画像形成を行う。
【００２８】
なお、本実施形態では、二次転写ローラ８ａはシフト機構（不図示）により、画像形成時には中間転写ベルト６に当接して二次転写部を形成する当接位置に移動し、非画像形成時には中間転写ベルト６から非接触の離間位置に移動する。しかし本発明はこれに限らず、二次転写ローラ８ａを中間転写ベルト６に常時当接させる構成としてもよい。
【００２９】
また本実施形態では、感光体ドラム１の上方に中間転写ベルト６を配置し、下方にレーザスキャナユニット３を配置する構成としている。このため、中間転写ベルト６上のトナー像をすぐに二次転写ローラ８ａを介してシートに転写することができ、１枚目の印刷物が出力されるまでの時間が早いというメリットがある。
【００３０】
＜引出部材＞
次に、引出部材４０の構成について詳しく説明する。図３、図４に示す様に、引出部材４０は、画像形成装置Ａ本体に対して実質的に水平方向（矢印Ｄ１、Ｄ２方向）に直線的に移動（押し込み／引き出し）可能に設けられている。これにより、引出部材４０が、感光体ユニット２０及び現像カートリッジ３０を支持しながら、図３に示す画像形成装置Ａ本体の外側にある外側位置と、図１に示す画像形成装置Ａ本体の内側にある内側位置との間を移動可能である。引出部材４０が外側位置にある時、現像カートリッジ３０と感光体ユニット２０は、矢印Ｘ１、Ｘ２方向に着脱される。また装着された感光体ユニット２０は、各色の感光体ドラム１が水平方向に並ぶように配置される。また装着された現像カートリッジ３０は、現像ローラ３２の軸線方向が引出部材４０の移動方向に直交する方向となるように、引出部材４０の移動方向に並べて配置される。引出部材４０が内側位置にある時、感光体ユニット２０及び現像カートリッジ３０が画像形成装置Ａに装着完了した状態となり、上述した画像形成動作が実行可能である。
【００３１】
図５、図６は引出部材４０をそれぞれ異なる方向から見た斜視図である。図５、図６に示す様に、引出部材４０は、画像形成装置Ａ本体側に設けられた不図示のガイド部にガイドされる被ガイド部４２（４２ａ、４２ｂ）及び被ガイド部４３（４３ａ〜４３ｄ）を有する。
【００３２】
被ガイド部４２は円柱形状で側面外側に突出しており、引出部材４０が画像形成装置Ａ内部の所定位置に挿入されるようにガイドされる。被ガイド部４３は、楕円柱形状で側面外側に突出しており、引出部材４０が引き出された状態において傾かないように構成されている。
【００３３】
また引出部材４０の引出方向の一端部には、引出部材４０をユーザが把持するための把手部４４を有する。
【００３４】
また引出部材４０には、感光体ユニット２０と現像カートリッジ３０を装着するための４つの装着部４５（４５ｙ、４５ｍ、４５ｃ、４５ｋ）が一列に設けられている。そして各装着部４５の下部には、それぞれ開口部４６（４６ｙ、４６ｍ、４６ｃ、４６ｋ）が設けられている。そしてこの開口部４６を通してレーザスキャナユニット３から感光体ドラム１に対してレーザ光を照射する。
【００３５】
また各装着部４５の両端部には、感光体ユニット２０を所定位置に装着するためのガイド４７（４７ｙ、４７ｍ、４７ｃ、４７ｋ）と現像カートリッジ３０を所定位置に装着するためのガイド４８（４８ｙ、４８ｍ、４８ｃ、４８ｋ）が設けられている。
【００３６】
また引出部材４０には、切欠部４９（４９ｙ、４９ｍ、４９ｃ、４９ｋ）が設けられている。この切欠部４９には、ドア４１を閉める動作に連動して現像カップリング部材３５が進入し、これ伴ってドラムカップリング部材２１が切欠部４９側に移動する。そして現像カップリング部材３５とドラムカップリング部材２１は、画像形成装置Ａに設けられた不図示のカップリング部材と係合する。
【００３７】
＜感光体ユニット及び現像カートリッジ＞
次に、感光体ユニット２０及び現像カートリッジ３０の引出部材４０に対する装着について説明する。
【００３８】
図７に示す様に、感光体ユニット２０の両端部には、突起２２が設けられている。また図８に示す様に、現像カートリッジ３０の両端部には突起３６が設けられている。
【００３９】
装着に際しては、まず感光体ユニット２０を現像カートリッジ３０が装着されていない状態で、感光体ユニット２０に設けられた突起２２を引出部材４０に設けられたガイド４７に沿うように装着する。次に、現像カートリッジ３０に設けられた突起３６を、引出部材４０のガイド４８に沿うように装着する。これにより感光体ユニット２０と現像カートリッジ３０は所定位置にガイドされて装着部４５に装着される。
【００４０】
引出部材４０が内側位置に位置している時、感光体ドラム１の上方に中間転写ベルト６が配置され、下方にレーザスキャナユニット３が配置される（図１参照）。
【００４１】
ここで、図９に示す様に、感光体ドラム１の表面の中間転写ベルト６と接触する位置を転写部Ｔとし、感光体ドラム１の表面のレーザスキャナユニット３からのレーザ光Ｌによって潜像が形成される位置を被露光部Ｅとする。感光体ドラム１の表面の現像ローラ３２と接触又は最も近接する位置を被現像部Ｄとする。現像ローラ３２の表面の感光体ドラム１と接触又は最も近接する位置を現像部ＤＸとする。
【００４２】
感光体ユニット２０と現像カートリッジ３０の装着が完了した際、現像カートリッジ３０の装着方向Ｘ２に関して、現像部ＤＸよりも上流側に転写部Ｔが配置され、被現像部Ｄよりも下流側に被露光部Ｅが配置される構成となっている。
【００４３】
また、現像カートリッジ３０に関しては、装着方向Ｘ２に関して、トナー収容部３１ａが現像ローラ３２の回転中心Ｃ２の下流側に配置され、現像部ＤＸが現像ローラ３２の回転中心よりも下流側に配置される構成となっている。また装着方向Ｘ２に関して、現像カートリッジ３０は、中間転写ベルト６よりも下流側の空間に配置される。
【００４４】
また、装着方向Ｘ２に関して、現像ローラ３２の回転中心Ｃ１は、感光体ドラム１の回転中心Ｃ２と同じ位置又は感光体ドラム１の回転中心Ｃ２よりも上流側の位置に配置される。
【００４５】
このように構成にすることで、感光体ユニット２０が現像カートリッジ３０の装着経路を規制することがなくなる。従って、感光体ユニット２０よりも交換頻度が高い現像カートリッジ３０を、感光体ドラム１を移動させることなく着脱することができ、現像カートリッジ３０が装着される画像形成装置Ａの小型化に対応することができる。
【００４６】
また感光体ドラム１を移動させるための機構を設ける必要がないため、部品点数を削減でき、構成を簡易化して組立作業性を向上させ、また製造コスト削減することができる。
【００４７】
なお、図１０に示す様に、現像カートリッジ３０を装着した際に、現像ローラ３２の回転中心Ｃ１と感光体ドラムの回転中心Ｃ２とを装着方向Ｘ２において同じ位置にする構成でも、上記と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
この場合、現像カートリッジ３０に関しては、装着方向Ｘ２に関して、現像部ＤＸが現像ローラ３２の回転中心と同じ位置に配置される構成となっている。
【００４９】
また、上記実施形態において、転写ベルトとして中間転写ベルト６を用いた画像形成装置Ａを示したが、これに限られない。つまり、転写ベルトとしてシートを搬送する静電搬送ベルトを用いる構成を上記実施形態に適用してもよい。この場合、一次転写ローラ５（５ｙ、５ｍ、５ｃ、５ｋ）と静電搬送ベルトとの間に形成した転写ニップにて、各感光体ドラム１（１ｙ、１ｍ、１ｃ、１ｋ）からシートへ順次トナー像を重ねて転写することでシート上にトナー像を形成する。
【００５０】
また、上記実施形態において、露光手段としてレーザスキャナユニット３を用いた画像形成装置Ａを示したが、これに限られない。つまり、個別で点灯制御可能な複数のＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子を感光体ドラム１の回転軸線方向に並んで配列し、感光体ドラム１を露光して潜像を形成する固体露光ユニットを用いる構成を上記実施形態に適用してもよい。この場合であっても感光体ドラム１の表面の被露光部Ｅの位置は上記実施形態と同じでよい。
【符号の説明】
【００５１】
１…感光体ドラム
２０…感光体ユニット
３０…現像カートリッジ
３１ａ…トナー収容部
３２…現像ローラ
２２、３６…突起
４０…引出部材
４７、４８…ガイド
Ａ…画像形成装置
Ｓ…シート
【図１】
2017111373.tif 000003
【図２】
2017111373.tif 000004
【図３】
2017111373.tif 000005
【図４】
2017111373.tif 000006
【図５】
2017111373.tif 000007
【図６】
2017111373.tif 000008
【図７】
2017111373.tif 000009
【図８】
2017111373.tif 000010
【図９】
2017111373.tif 000011
【図１０】
2017111373.tif 000012