JP6566748B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジを備え、像担持体上の現像剤を回収できる画像形成装置に関し、複写機、プリンタ等の電子写真記録方式や静電記録方式を採用した装置に好適なものである。

近年、画像形成装置は、設置面積の減少やコストダウンの観点から、装置の小型・軽量化が進んでいる。従来機種と比較して装置の運搬が容易になったこともあり、ユーザが装置を設置する状況は多様化しており、製品寿命の途中で装置の設置場所を変更することも増えてきている。ユーザが自身で装置の設置場所を変更する際には、装置の重量を軽くして運搬を容易にする目的から、着脱可能なユニットを取り外してから運搬することがある。ユーザが容易に着脱できるユニットの一つとしてプロセスカートリッジが挙げられる（特許文献１、２）。

一部の画像形成装置ではこのようなカートリッジを取り外して運搬する場合に合わせて、装置内にシャッタを取り付ける必要がある。一例として、カートリッジ側のダクトと装置側のダクトを連結させてトナーを受け渡す構成を採用している装置が挙げられる。上述のような構成を採る装置では、カートリッジを取り外して運搬した場合に、装置側の連結部が開口状態になるために連結部を遮蔽する必要がある。カートリッジを取り外して運搬した際に、連結部を遮蔽する従来の対策として、カートリッジ着脱に連動して開閉するシャッタを装置側のダクトに設置する構成がある（特許文献１）。

特開２００３−３４１７５９号公報 特開２００８−０５２０３３号公報

しかしながら、特許文献１で示された従来構成では、カートリッジ挿入時に付勢部材としてのシャッタ開閉バネが抵抗となり、ユーザの必要操作力が大きくなるということが発生する。また、カートリッジ挿入動作の後半で操作力が大きくなると、ユーザがカートリッジを正規位置まで挿入したと誤認する可能性があり、ユーザビリティ上好ましくない。一方で、シャッタ開閉バネの抵抗を少なくするためにシャッタ開閉バネのバネ圧を小さくした場合には、シャッタによるトナー遮蔽能力が低減してしまう。

本発明の目的は、画像形成装置の装置本体へのカートリッジ装着時のユーザの操作性を向上することができる画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、カートリッジが着脱可能な画像形成装置であって、現像剤を搬送する搬送部材と、前記カートリッジから前記搬送部材に現像剤を搬送するためのインターフェイス部と、前記インターフェイス部の開口を開閉する第１の開閉部材と、前記カートリッジの着脱時に開閉する第２の開閉部材と、を有し、前記第１の開閉部材は、第２の開閉部材の動きに伴い開閉可能であり、かつ前記第１の開閉部材の動きは、前記カートリッジを装着する際に前記カートリッジの一部と前記第１の開閉部材が作用することによって前記第２の開閉部材の動きと連動しなくなることを特徴とする。

本発明によれば、画像形成装置本体へのカートリッジ装着時のユーザの操作性を向上することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略断面図 本発明の実施形態に係る画像形成装置におけるプロセスカートリッジの概略断面図 本発明の実施形態に係る画像形成装置における廃トナー回収機構の概略図 図３Ａの拡大図 本発明の実施形態に係る画像形成装置における廃トナーインターフェイス部の概略図（カートリッジ装着時） 本発明の実施形態に係る画像形成装置における廃トナーインターフェイス部の概略図（カートリッジ未装着時） 本発明の実施形態に係る画像形成装置における廃トナーインターフェイス部の動作一覧を示す図 装置正面ドアの開閉に応じリンク部材を動作させる変位機構を装置側面側から見た断面図（シャッタの半開動作を含む） 図７Ａの（ａ）（ｂ）の拡大図 図７Ａの（ｃ）（ｄ）の拡大図 変形例に係る画像形成装置における廃トナーインターフェイス部の動作一覧を示す図（シャッタの半開動作を含まない）

以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。

《第１の実施形態》
（画像形成装置）
先ず、本発明の実施形態に係る画像形成装置として、カラー画像を形成するカラー画像形成装置の全体構成について概要説明する。
図１は画像形成装置１の全体構成を示す概略断面図である。画像形成装置１は、収納されたシートを給紙するための給紙手段１０を最下段に配置している。給紙手段１０の右上部には、シートの姿勢及び搬送タイミングを合わせるためのレジストローラユニット２０を配置している。給紙手段１０の上方には、画像情報に基づいて感光ドラム４１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ共通）上にレーザを照射して静電潜像を形成するための光学ユニット３０を配置している。

光学ユニット３０の上方には、画像形成装置本体（装置本体）に対し着脱可能なカートリッジとして、４色のトナー像を形成するための４個のプロセスカートリッジ４０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ共通）を配置している。プロセスカートリッジ４０の上方にはプロセスカートリッジ４０と対向するように、プロセスカートリッジ４０で形成されたトナー像を中間転写ベルト５１上に一次転写し、一つの画像に合わせるための中間転写ユニット５０が配置されている。

中間転写ユニット５０の外側には、中間転写ベルト５１上に残ったトナーをクリーニングするための中間転写ベルトクリーニング手段５３が配置されている。中間転写ユニット５０の右側には、中間転写ベルト５１上に一次転写されたトナー像をシート上に二次転写するための二次転写ユニット６０が配置されている。二次転写ユニット６０の上部には、トナー像をシート上に定着させるための定着ユニット７０を配置している。そして、定着ユニット７０の左上部には、排紙ユニット８０を配置している。

なお、図１において、９０は廃トナー搬送ユニットである。廃トナー搬送ユニット９０は、後述する図３に示す廃トナーインターフェイスダクト９２と、トナー収納部としての廃トナー回収容器９１をつなぐ搬送ユニットは、搬送部材を有する。本実施形態では、搬送部材として、廃トナー搬送ダクトスクリュー９６を備える。そして、廃トナー搬送ダクトスクリュー９６を内部に備える廃トナー搬送ダクト９３を有する。なお、搬送部材としては、廃トナー搬送ダクトスクリュー９６などのスクリューの他、吸引ポンプであっても良い。あるいは、シートを固定した回転体等であっても良い。

（プロセスカートリッジ）
次に、本実施形態におけるプロセスカートリッジ４０の構成について説明する。図２は、プロセスカートリッジ４０の概略断面図である。４個のプロセスカートリッジ４０は同一構造であるが、異なる色のトナー画像を形成する点で相違し、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）のトナーを収納している。

図２に示すように、プロセスカートリッジ４０内には像担持体である感光ドラム４１を備えており、各感光ドラム４１は不図示の駆動手段によって図２中の矢印Ａ方向に回転駆動する。各感光ドラム４１の周囲には、その回転方向に従って順に、感光ドラムクリーニング部材４２、帯電ローラ４３、光学ユニット３０、現像手段４４が配置されている。また、プロセスカートリッジ４０の外側であるが、一次転写ローラ５２が感光ドラム４１の近傍に配置されている。以下に、それぞれの部材について説明を行う。

先ず、クリーニング部材４２はクリーニングブレードやクリーニングローラがあり、感光ドラム４１の残トナーを除去するものであるが、これについては後に詳述する。

次に、感光ドラム４１のクリーニング部材４２より下流側の帯電ローラ４３は、感光ドラム４１表面に当接時に、不図示の電源によって帯電バイアス電圧を印加することにより、感光ドラム４１表面を一様に帯電させる。また、光学ユニット３０（露光装置）は、プロセスカートリッジ４０の鉛直下方に配置され、画像情報に基づいたレーザ光を感光ドラム４１に照射する。そして、感光ドラム４１表面の電位を減衰させることにより、感光ドラム４１表面に静電潜像を形成する。

また、現像手段４４は、不図示の現像バイアス電源から現像バイアス電圧を印加することにより、帯電したトナー（現像剤）を静電潜像に付着させることでトナー像として現像を行う。

一次転写ローラ５２は、不図示のバイアス印加手段から一次転写バイアス電圧を印加することにより上述した一次転写を行い、感光ドラム４１上のトナー像を中間転写ベルト５１に転写させる。

本実施形態では、カートリッジとしてのプロセスカートリッジ４０は、感光ドラム４１、クリーニング部材４２、帯電ローラ４３及び現像手段４４を備え、画像形成装置１に対して一体的に着脱可能な、一体型のカートリッジを構成している。そして、図３に示すように、画像形成装置１に対して感光ドラム４１軸方向で且つ装置正面側で着脱可能な構成（サイドオリエンテッド構成）となっており、プロセスカートリッジの着脱時は装置正面ドア１００を開閉して行われる。

ここで、装置正面側とは、感光ドラム４１の軸方向において、プロセスカートリッジ４０の装着方向手前側（上流側）である。これに対し、装置背面側とは、感光ドラム４１の軸方向において、プロセスカートリッジ４０の装着方向手前側（上流側）とは反対側の装着方向奥側（下流側）である。また、装置側面側とは、感光ドラム４１の軸方向と交差（直交）する左右側であり、装置左側とは装置正面から見て左側である。

（廃トナー回収）
次に、本実施形態における廃トナー回収について、図２乃至図７を用いて説明する。なお、以下に述べる廃トナー回収については、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋのプロセスカートリッジ４０についてそれぞれ行われる。

１）廃トナー容器による廃トナー回収
図２において、カートリッジとしてのプロセスカートリッジ４０の内部においては、クリーニング部材４２は、以下に示す感光ドラム４１の残トナーを除去する。即ち、感光ドラム４１表面(像担持体上）に残った一次転写の残トナー及び、中間転写ベルト５１表面に残り中間転写ベルトクリーニング手段５３により電荷が付与され感光ドラム４１に逆転写された二次転写の残トナーを除去する。

除去されたトナー（廃トナー）は、クリーニング部材４２下部の廃トナー容器４６に回収される。

２）プロセスカートリッジから廃トナー回収容器９１への廃トナー回収
プロセスカートリッジの廃トナー容器４６内の廃トナーは、プロセスカートリッジに設けられた廃トナー回収機構を介してプロセスカートリッジ外へ回収される。

プロセスカートリッジ内における廃トナー容器４６内に回収された廃トナーは、先ずプロセスカートリッジ４０内の廃トナー容器スクリュー４７（図２、図３）により、プロセスカートリッジ長手方向で装置背面側へと水平方向に搬送される。そして、プロセスカートリッジ内の装置背面側に設けられるトナー排出部としての廃トナー排出ダクト４８により、廃トナーは鉛直方向下側に排出される。

ここで、後に詳述するように、廃トナー排出ダクト４８を備えたプロセスカートリッジ４０は、リンク部材を備えた変位機構により上下方向（鉛直方向）に一体的に変位可能である。そのため、プロセスカートリッジ４０内の廃トナー排出ダクト４８は、開口を備えプロセスカートリッジからのトナーを搬送部材へ受け渡すインターフェイス部としての廃トナーインターフェイスダクト９２に接続（当接）可能である（図３、図４）。

即ち、プロセスカートリッジ装置時において、廃トナー排出ダクト４８はリンク部材９５により変位され、廃トナーインターフェイスダクト９２と一部がオーバーラップするようになっており（図４（ｂ））、廃トナーを確実に受け渡せるようになっている。そして、廃トナーは、廃トナーインターフェイスダクト９２から、各廃トナーインターフェイスダクト９２間と廃トナー回収容器９１をつなぐ廃トナー搬送ダクト９３へ送られる。廃トナー搬送ダクト９３内には、回転する廃トナー搬送ダクトスクリュー９６が設けられ、これにより廃トナーは、装置左側に搬送される。

廃トナー搬送ダクト９３の一端部は装置左側の廃トナー回収容器９１に接続されており、廃トナー搬送ユニット９０内の廃トナーはこの廃トナー回収容器９１内に回収される。

（シャッタおよびシャッタ制御）
ここで、上記開口を備えた廃トナーインターフェイスダクト９２には、以下の部材が備えられている。即ち、プロセスカートリッジ４０未装着時において開口（図７Ｃに示す第１の開口１５０）を遮蔽するためのシャッタ（第１の開閉部材）９４と、シャッタ９４の開閉及び廃トナー排出ダクト４８の変位をさせるためのリンク部材９５が備えられている。

そして、リンク部材９５は、プロセスカートリッジ４０の着脱に際しプロセスカートリッジ４０が通過する開口（図７Ａに示す第２の開口２００）を開閉可能な装置正面ドア（第２の開閉部材）１００の開閉動作に連動して動作する。即ち、リンク部材９５は、装置正面ドア１００の開閉動作によって、内側に設けられる装置正面内ドア１０１、レール部材としてのカートリッジレール１０２、アーム部材としての回転アーム９７を介し、連動して動作する。なお、カートリッジレール１０２はプロセスカートリッジ４０を支持するように水平方向に設けられている。

なお、装置正面内ドア（第３の開閉部材）１０１は、装置正面ドア（第２の開閉部材）１００の画像形成装置本体内部の部品に対して押圧するときの反力を小さくできる。このため、装置正面ドア１００と一体化して画像形成装置本体内部の部品に対して押圧するように設けられる。

図４（ａ）（ｂ）はプロセスカートリッジ４０装着時、図５は（ａ）（ｂ）はプロセスカートリッジ４０未装着時におけるにおける、プロセスカートリッジ４０と廃トナー搬送ユニット９０の廃トナーインターフェイスダクト９２の斜視図である。図４、図５で、（ａ）は装置正面ドア１００が開いている時、（ｂ）は装置正面ドア１００が閉じている時の状態を示している。

１）画像形成装置本体にプロセスカートリッジ４０が有る場合
図４（ａ）（ｂ）に示すように、画像形成装置本体にプロセスカートリッジ４０が有る場合（プロセスカートリッジ４０装着時）には、装置正面ドア１００の開閉に連動して廃トナー排出ダクト４８をプロセスカートリッジ４０に接離させる。

即ち、図７（ａ）から図７（ｂ）に示すように、装置正面ドア１００が閉じる動作で、カートリッジレール１０２に接続する回転アーム９７（第１及び第２の腕部を備える）がその支点（第１及び第２の腕部の交差位置）を中心にその周りに回動（旋回）する。すると、プロセスカートリッジ４０を所定の位置に持ち上げる。それと同時に、回転アーム９７はリンク部材９５を押し下げる動作も行い、リンク部材９５によってプロセスカートリッジ４０の一部である廃トナー排出ダクト４８を装置下向きに引き下げる。

これにより、廃トナー排出ダクト４８と廃トナーインターフェイスダクト９２を連結（当接）させる。このとき、シャッタ９４は、プロセスカートリッジ４０の一部である廃トナー排出ダクト４８によって、装置正面ドア１００の開閉動作に連動しない位置に規制されており、開口は全開状態となっている（図８）。

逆に、図４（ａ）に示すように、プロセスカートリッジ４０を装置から取り外す際にはリンク部材９５は上方向に稼働して、廃トナー排出ダクト４８を装置上向きに引き上げ、廃トナー排出ダクト４８と廃トナーインターフェイスダクト９２の連結を解除させる。そして、プロセスカートリッジ４０は下げられ、引き上げられた廃トナー排出ダクト４８が連結（当接）する。このときも、シャッタ９４は、プロセスカートリッジ４０の一部である廃トナー排出ダクト４８によって、装置正面ドア１００の開閉動作に連動しない位置に規制されており、開口は全開状態となっている。

本実施形態では、プロセスカートリッジ４０が有る場合（プロセスカートリッジ４０装着時）には、以上のようにシャッタ位置（姿勢）の制御が行われ、装置正面ドア１００の開閉に関らずシャッタ９４を開状態とする。

２）画像形成装置本体にプロセスカートリッジ４０が無い場合
また、図５（ａ）（ｂ）に示すように、画像形成装置本体にプロセスカートリッジ４０が無い場合（プロセスカートリッジ４０未装着時）には、装置正面ドア１００の開閉に連動してリンク部材９５を稼働させてシャッタ９４を開閉する。即ち、プロセスカートリッジ未装着で、装置正面ドア１００が開いたとき（開動作）、図５（ｂ）から図５（ａ）に示すように、リンク部材９５が引き上げられることでシャッタは閉状態から開状態に向かう。そして、シャッタ９４の自重との関係で、シャッタ９４は半開状態となる。

この状態は、図７（ｃ）に示すように、シャッター９４はリンク部材９５の上方側の上方部位９５ａとインターフェース部９２を挟む下方側の下方部位の間に一部がもぐりこんだ状態である。

また、プロセスカートリッジ未装着で、装置正面ドア１００が閉じられたとき（閉動作）には、図７（ｄ）に示すように、リンク部材９５が引き下げられることでシャッター９４は閉状態に移動する。そして、リンク部材９５の上方部位９５ａによって、シャッター９４の開状態へ変化する動作を規制する。

このようにして、プロセスカートリッジ４０を取り外す（図５（ａ）（ｂ）の状態）と、シャッタ９４はドア１００およびリンク部材９５と連動する位置へと戻る。本実施形態では、プロセスカートリッジ４０が無い場合（プロセスカートリッジ４０未装着時）には、以上のようにシャッタ位置（姿勢）の制御が行われる。なお、図５（ａ）の状態からプロセスカートリッジ４０が押し込まれると、プロセスカートリッジ４０の一部である廃トナー排出ダクト４８によって、シャッタ９４は図４（ａ）に示すリンク部材９５と連動しない位置に移動する。

ここで、図６は、以上のように装置正面ドア１００の状態、プロセスカートリッジ４０の有無に応じて、シャッタ９４がどのような状態になっているかをまとめて示した対応表である。以上示したように本実施形態は、プロセスカートリッジ４０を外した状態で装置正面ドア１００を閉じて装置を運搬するときなど、外的振動要因が加えられてもシャッタ９４が閉じた状態から開いてしまい、トナー遮蔽が損なわれることを防いでいる。加えて、プロセスカートリッジ４０装着の際にシャッタ９４から受ける反力を小さくすることができるので、プロセスカートリッジ４０の装着性を良好にすることが可能となる。

（変形例）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

（変形例１）
上述した実施形態においては、プロセスカートリッジ４０の画像形成装置本体に対する着脱方向に関し、側面である装置正面のドアを開閉して装置正面側に着脱する構成を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本体上部のカバーを開閉してプロセスカートリッジを上方向に着脱する構成でも構わない。

また、上述した実施形態では、プロセスカートリッジを画像形成装置本体のガイドリブとしての各カートリッジレール１０２に案内されながら夫々挿入し装着しているが、これに限られず、引き出し機構を設ける構成でもよい。引き出し機構に各プロセスカートリッジを載せて、引き出し機構を装置本体内に押し込むことにより、引き出し機構とプロセスカートリッジが装置本体に装着される。

（変形例２）
また、上述した実施形態では、４色全てのプロセスカートリッジ４０にシャッタを設ける構成を示したが、モノクロ画像形成装置でシャッタを設ける構成であっても構わない。また、複数色持つプロセスカートリッジのうち特定の色だけにシャッタを設ける構成としても良い。

（変形例３）
また、上述した実施形態において、画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジとしてのプロセスカートリッジ４０は、感光ドラムと、これに作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段及びクリーニング手段を一体的に備えるものであった。即ち、像担持体である感光ドラム４１、その回転方向に従って順に、クリーニング部材４２、帯電ローラ４３、光学ユニット３０、現像手段４４を備えるものであった。しかしながら、本発明におけるカートリッジはこれに限らず、例えば感光ドラム４１と、これに作用するプロセス手段としてクリーニング部材４２だけを備えるドラムカートリッジ（または、クリーニング装置）であっても良い。

（変形例４）
また、上述した実施形態では、プロセスカートリッジ（ＣＲＧ）が無い場合でドアが開かれた状態において、図６に示すようにシャッタを半開としたが、図８に示すようにシャッタを開（全開）としても良い。

４０・・プロセスカートリッジ、４２・・クリーニング部材、４６・・廃トナー容器、９１・・廃トナー回収容器、９２・・廃トナーインターフェイスダクト、９３・・廃トナー搬送ダクト、９４・・シャッタ、９５・・リンク部材、９６・・廃トナー搬送ダクトスクリュー、９７・・回転アーム、１００・・装置正面ドア、１０２・・カートリッジレール、

Claims (11)

1. カートリッジが着脱可能な画像形成装置であって、
   現像剤を搬送する搬送部材と、
   前記カートリッジから前記搬送部材に現像剤を搬送するためのインターフェイス部と、
   前記インターフェイス部の開口を開閉する第１の開閉部材と、
   前記カートリッジの着脱時に開閉する第２の開閉部材と、を有し、
   前記第１の開閉部材は、第２の開閉部材の動きに伴い開閉可能であり、かつ
   前記第１の開閉部材の動きは、前記カートリッジを装着する際に前記カートリッジの一部と前記第１の開閉部材が作用することによって前記第２の開閉部材の動きと連動しなくなることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第２の開閉部材の開閉動作に連動して前記インターフェイス部に対し変位するリンク部材を備えた変位機構を有し、
   前記カートリッジが装置本体に無いとき、
   前記第１の開閉部材を前記変位機構で変位された前記リンク部材の一部によって前記第２の開閉部材の開閉動作に連動する位置とし、前記第２の開閉部材の閉動作で前記第１の開閉部材を閉状態とし、
   前記カートリッジが前記装置本体に有るとき、
   前記第１の開閉部材を前記変位機構で変位された前記カートリッジの一部によって前記第２の開閉部材の開閉動作に連動しない位置とし、
   前記第２の開閉部材の開閉動作に関らず、前記第１の開閉部材を開状態とすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記カートリッジが前記装置本体に無いとき、
   前記第２の開閉部材の開動作で前記第１の開閉部材を半開状態とすることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記カートリッジが装置本体に有るとき、前記第１の開閉部材を前記連動しない位置とする前記カートリッジの一部は、前記カートリッジのトナー排出部であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記カートリッジが前記装置本体に有るとき、
   前記第２の開閉部材の閉動作で、前記トナー排出部が前記インターフェイス部と当接する位置に変位し、
   前記第２の開閉部材の開動作で、前記トナー排出部が前記インターフェイス部と当接しない位置に変位していることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記リンク部材は、前記インターフェイス部を挟んで上方側の上方部位と下方側の下方部位とを有することを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
7. 前記カートリッジが前記装置本体に無いとき、
   前記第２の開閉部材の閉動作で前記第１の開閉部材を閉状態とすると共に、前記上方部位により前記第１の開閉部材の開状態への変位が規制されることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記変位機構は、前記リンク部材の他に、
   第１及び第２の腕部を備え、前記第１および第２の腕部の交差位置の周りに回動するアーム部材と、
   前記第２の開閉部材に接続し、前記カートリッジを支持するように水平方向に設けられ、前記第２の開閉部材の開閉動作で水平方向に変位するレール部材と、を有し、
   前記第１の腕部は前記リンク部材と接続し、かつ前記第２の腕部は前記レール部材と接続し、
   前記第２の開閉部材の閉動作で、前記レール部材を上方、かつ前記リンク部材を下方へ変位させ、
   前記第２の開閉部材の開動作で、前記レール部材を下方、かつ前記リンク部材を上方へ変位させることを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
9. 前記第１の開閉部材は、前記インターフェイス部に設けられることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記第２の開閉部材は、装置本体の正面側に設けられることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記第２の開閉部材は、内側に第３の開閉部材を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。