JP7243251B2 - 像形成ユニット及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、像形成ユニット及び画像形成装置に関する。
少なくとも現像剤収容室と、現像剤担持体と、現像剤収容室に隣接し、現像剤担持体を配置した現像室とを備えた使用済みプロセスカートリッジの梱包方法であって、現像剤収容室は、その内部に残留した現像剤を抜き取るための現像剤抜取口を備え、現像剤担持体が現像剤抜取口に対して鉛直方向上側に位置する姿勢で使用済みプロセスカートリッジが梱包される梱包方法が知られている(特許文献1)。
特開2006-235525号公報
本発明は、現像装置の最外郭に配置され梱包材と接触して現像装置の回転を規制する規制部を備えていない構成に比べて、落下衝撃時に現像剤収容部にかかる荷重が緩衝材で吸収され、像保持体に加わる荷重を低減することができる像形成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。
前記課題を解決するために、請求項1に記載の像形成ユニットは、
可撓性を有する袋体に収容された状態で緩衝材で衝撃を緩衝するように保持される像形成ユニットであって、
静電潜像が形成される像保持体と、
回転中心で前記像保持体に向かって回転しながら当接して前記静電潜像を現像する現像手段を有する現像装置と、
前記現像装置で用いられる現像剤を収容する現像剤収容部と、
前記現像剤収容部の外側の一端に一体形成され前記緩衝材と接触して前記現像装置の回転を規制する規制部と、を備えた、
ことを特徴とする。
請求項2記載の発明は、請求項1に記載の像形成ユニットにおいて、
前記規制部は、前記回転中心から最も離れた前記現像装置の外側になるように前記現像剤収容部の外側の一端に設けられている、
ことを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項1に記載の像形成ユニットにおいて、
前記規制部は、前記回転中心を中心として前記現像手段から前記像保持体に作用するモーメントよりも前記回転中心を中心として前記緩衝材から前記規制部に作用するモーメントが大きくなるように前記回転中心から最も離れた前記現像装置の外側になるように前記現像剤収容部の外側の一端に設けられている、
ことを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項1に記載の像形成ユニットにおいて、
前記規制部は、前記像形成ユニットが前記袋体に収容されて前記袋体が真空引きされたときに前記像形成ユニットの外側に突出するように前記現像剤収容部の外側の一端に設けられている、
ことを特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の像形成ユニットにおいて、
前記規制部は、前記回転中心で回転する前記現像装置の回転方向の前後で前記緩衝材に挟まれて接触するように前記現像剤収容部の外側の一端に設けられている、
ことを特徴とする。
請求項6記載の発明は、請求項5に記載の像形成ユニットにおいて、
前記規制部は、前記回転方向の後ろ側に比べて前側で前記緩衝材と多くの面で接触するように前記回転中心の軸心方向に延びるように前記現像剤収容部の外側の一端に設けられている、
ことを特徴とする。
前記課題を解決するために、請求項7に記載の画像形成装置は、
請求項1ないし6のいずれか1項に記載の像形成ユニットと、
前記像形成ユニットの前記像保持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記記録媒体に転写された前記トナー像を定着する定着手段と、を備えた、
ことを特徴とする。
請求項1に記載の発明によれば、現像装置の最外郭に配置され緩衝材と接触して現像装置の回転を規制する規制部を備えていない構成に比べて、落下衝撃時に現像剤収容部にかかる荷重が緩衝材で吸収され、像保持体に加わる荷重を低減することができる。
請求項2に記載の発明によれば、落下衝撃時に現像剤収容部の移動量を低減して、像保持体に加わる荷重を低減することができる。
請求項3に記載の発明によれば、落下衝撃時に像保持体に作用するモーメントを低減することができる。
請求項4に記載の発明によれば、像形成ユニットが脱気された袋体で梱包された場合でも、規制部を緩衝材に接触させることができる。
請求項5に記載の発明によれば、落下衝撃時に現像装置に作用するモーメントを吸収することができる。
請求項6に記載の発明によれば、落下衝撃時に、像保持体に加わる荷重を低減することができる。
請求項7に記載の発明によれば、現像装置の最外郭に配置され緩衝材と接触して現像装置の回転を規制する規制部を備えていない構成に比べて、落下衝撃時に現像剤収容部にかかる荷重が緩衝材で吸収され、像保持体に加わる荷重を低減することができる。
本実施形態に係る画像形成装置の内部構成を示す縦断面模式図である。 像形成ユニットの全体構成を示す斜視図である。 像形成ユニットの構成を示す断面模式図である。 現像装置の現像剤収容部及び規制部を示す斜視図である。 梱包材に収容された状態の像形成ユニットを示す断面模式図である。 規制部と梱包材との接触を説明する断面模式図である。 規制部と梱包材との幅方向の接触を説明する斜視図である。 袋体に密閉され梱包材に収容された状態の像形成ユニットを示す断面模式図である。 像形成ユニットにおけるピボット軸を中心としたモーメントを説明する断面模式図である。 現像ローラが感光体ドラムに当接するときの像形成ユニットにおけるピボット軸を中心としたモーメントを説明する断面模式図である。
次に図面を参照しながら、以下に実施形態及び具体例を挙げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態及び具体例に限定されるものではない。
また、以下の図面を使用した説明において、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
尚、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、画像形成装置1の左右方向をX軸方向、奥行き方向をY軸方向、上下方向をZ軸方向とする。
(1)画像形成装置の全体構成及び動作
図1は本実施形態に係る画像形成装置1の内部構成を示す縦断面模式図である。
以下、図面を参照しながら、画像形成装置1の全体構成及び動作を説明する。
画像形成装置1は、制御装置10、用紙搬送装置20、感光体ユニット30と現像装置40が一体化された像形成ユニット100、トナーカートリッジ50、露光装置60、転写装置70、定着装置80を備えて構成されている。
制御装置10は、画像形成装置1の動作を制御する画像形成装置制御部11と、印刷処理要求に応じた画像データを準備するコントローラ部12、露光装置60の光源の点灯を制御する露光制御部13、電源装置(不図示)等を有する。電源装置は、後述する帯電ローラ32、現像ローラ42、転写ローラ71等に所定の電圧を印加するとともに、露光装置60に電力を供給する。
コントローラ部12は、画像読み取り装置(不図示)から入力される画像データや外部の情報送信装置(例えばパーソナルコンピュータ等)から入力された印刷情報を潜像形成用の画像情報に変換して予め設定されたタイミングで、駆動信号を露光制御部13に出力する。露光制御部13は、露光装置60を駆動して、形成される画像データに応じて変調された光で感光体ドラム31の表面を走査する。
本実施形態の露光装置60は、LED(Light Emitting Diode)が線状に配置されたLEDヘッドにより構成されている。
画像形成装置1の底部には、用紙搬送装置20が設けられている。用紙搬送装置20は、用紙カセット21を備え、用紙カセット21の上面には多数の用紙Pが積載され、規制板(不図示)で幅方向位置が決められた用紙Pは、上側から1枚ずつ用紙引き出し部22により後方(X方向)に引き出された後、中継ローラ23を介してレジストローラ対24の接触部まで搬送される。
感光体ユニット30は、用紙搬送装置20の上方に設けられ、回転駆動する感光体ドラム31を備えている。感光体ドラム31の回転方向にそって、帯電ローラ32、現像装置40、転写ローラ71、クリーニングブレード34が配置されている。帯電ローラ32には、帯電ローラ32の表面をクリーニングするクリーニングローラ33が対向、接触して配置されている。
現像装置40は、内部に現像剤が収容される現像ハウジング41を有する。現像ハウジング41内には、感光体ドラム31に対向して配置された現像ローラ42と、この現像ローラ42の背面側斜め下方には現像剤を現像ローラ42側へ撹拌しながら供給する一対の供給オーガ43A及び撹拌オーガ43Bが配設されている。
現像装置40の上方には、内部に現像剤Gを収容した現像剤収容部44が配置されている。現像剤収容部44は画像形成装置1に装着されるまでは、シール部材46(図2、図4参照)で現像ハウジング41と区画されて現像剤Gは現像剤収容部44内に留まっている。
現像ハウジング41の下方には案内部材の一例としての上側案内シュート45が配置されている。上側案内シュート45はレジストローラ対24で整列された用紙Pを転写部TRへ案内する。
現像装置40の上方には、トナーカートリッジ50が像形成ユニット100に支持されて配置される。トナーカートリッジ50は内部にトナー(不図示)を収容し、必要に応じて現像装置40にトナーを補給する。
回転する感光体ドラム31の表面は、帯電ローラ32により帯電され、露光装置60により静電潜像が形成される。感光体ドラム31上に形成された静電潜像は現像ローラ42によりトナー像として現像される。
転写装置70は、転写ローラ71と搬送ガイド72から構成され、転写ローラ71には、画像形成装置制御部11により制御される電源装置14から所定の転写電圧が印加され、感光体ドラム31と転写ローラ71間を通過する用紙Pに感光体ドラム31上のトナー像を転写する。
感光体ドラム31表面の残留トナーは、クリーニングブレード34により除去され、廃トナーボックス(不図示)内に回収される。その後、感光体ドラム31の表面は、帯電ローラ32により再帯電される。尚、クリーニングブレード34で除去しきれず帯電ローラ32に付着した残留物は、帯電ローラ32に接触して回転するクリーニングローラ33の表面に捕捉された後、再度帯電ローラ32を経由して感光体ドラム31上へ排出される。
定着装置80は一対の加熱モジュール81と加圧モジュール82を有し、加熱モジュール81と加圧モジュール82の圧接領域によって定着ニップ部(定着領域)が形成される。
転写ローラ71によってトナー像が転写された用紙Pは、トナー像が未定着の状態で搬送ガイド72を経由して定着装置80に搬送される。
定着装置80に搬送された用紙Pは、一対の加熱モジュール81と加圧モジュール82により、加熱と圧着の作用でトナー像が定着される。定着トナー像が形成された用紙Pは、排出ローラ対83から画像形成装置1上面の排紙トレイ1aに排出される。
(2)要部構成
図2は像形成ユニット100の全体構成を示す斜視図、図3は像形成ユニット100の構成を示す断面模式図、図4は現像装置40の現像剤収容部44及び規制部47を示す斜視図である。
以下、図面を参照しながら像形成ユニット100及び現像装置40における現像剤収容部44及び規制部47の構成について説明する。
(2.1)像形成ユニットの全体構成
像形成ユニット100は、感光体ユニット30、現像装置40及び廃トナー回収容器TBが一体的に構成され、画像形成装置1の開閉扉1b(図1参照)を開いて画像形成装置1に着脱可能とされている。
感光体ユニット30と現像装置40は回転中心としてのピボット軸(図6 参照)101で連結され、現像装置40の現像ハウジング41が押圧バネSで押圧される(図3 参照)ことで、ピボット軸101を回転中心として回転して現像ローラ42が当接コロ(不図示)を介して感光体ドラム31に所定の間隙を保持して当接する。
使用時には、像形成ユニット100の上方凹部102にはトナーカートリッジ50が装着され、トナー供給機構105によって現像装置40の現像ハウジング41内に現像剤Gと混合されるトナーが供給される。
廃トナー回収容器TBには、クリーニングブレード34により除去された感光体ドラム31上の残留トナーが搬送オーガ35及び搬送コイルオーガ(不図示)で搬送されて回収される。
(2.2)感光体ユニットの構成
感光体ユニット30は、像形成ユニットハウジング104に感光体ドラム31が回転自在に支持され、感光体ドラム31に対して、帯電ローラ32、クリーニングローラ33、クリーニングブレード34、クリーニングブレード34で除去されたトナーを廃トナー回収容器TBに搬送する搬送オーガ35がユニットとして構成されて配置されている。
感光体ドラム31には、上述したように、現像装置40の現像ローラ42が所定のトナー濃度となった現像剤Gを保持した状態で所定の間隙を保持しながら当接して回転することで感光体ドラム31上に形成された静電潜像がトナーで現像される。
(2.3)現像装置の構成
現像装置40は、現像ハウジング41に現像ローラ42が回転自在に支持され、現像ハウジング41内には、回転しながら現像剤Gを現像ローラ42に供給する供給オーガ43Aと、回転して現像剤Gを撹拌しながら供給オーガ43Aの一端側に搬送する撹拌オーガ43Bが配置されている。
トナーカートリッジ50から補給されたトナーが混合された現像剤Gは、撹拌オーガ43Bによって撹拌されながら、奥側(IN側:Y方向)から手前側(OUT側:-Y方向)へ搬送され、手前側(OUT側:-Y方向)で供給オーガ43Aへ移動される。そして、供給オーガ43Aから供給された現像剤Gが現像ローラ42に供給される。
現像装置40には、現像ハウジング41内を循環する現像剤Gのキャリアに対するトナーの比率(TC値)を測定するATCセンサSRが配置されている。画像形成装置1は、ATCセンサSRによる測定値に基づいて画像形成装置制御部11がトナーカートリッジ50からのトナー補給を指示することで現像剤GのTC値が所定値に保たれる。
現像ハウジング41内の供給オーガ43A、撹拌オーガ43Bの周囲には、現像剤収容部44から供給された現像剤Gが充填されて、カバー部材41Aで塞がれている。
供給オーが43Aの上方には現像ローラ42に近接して層規制部材49が配置され、現像ローラ42に磁力で付着した現像剤Gの層厚さを規制している。
現像ハウジング41の撹拌オーガ43Bの上方には、現像剤収容部44が配置されている。現像剤収容部44は一端に開口44aを有する、像形成ユニット100の上方(Z方向)に突出して現像ハウジング41の幅方向(Y方向)に延びるように形成された中空部材であり、未使用時は内部に所定量の現像剤Gを収容した状態で開口44aは引き抜き可能なシール部材46でシールされている。
現像剤収容部44の上方(Z方向)には、現像剤収容部44に対して上方に突出した規制部47が現像剤収容部44と一体に設けられている。規制部47は、像形成ユニット100の外形部(図3において、二点鎖線で示す)よりも外側に突出するように形成され、突出部は複数のリブ47aで補強されている。
規制部47は、図4に示すように、現像剤収容部44に合わせて、現像剤収容部44の幅(Y方向)に延びるように設けられ、両端部は断面方向の全体を覆うように側壁47bで現像剤収容部44に一体に形成されている。
(3)規制部の作用
図5は梱包材200に収容された状態の像形成ユニット100を示す断面模式図、図6は規制部47と梱包材200との接触を説明する断面模式図、図7は規制部47と梱包材200との幅方向の接触を説明する斜視図、図8は袋体に密閉され梱包材200に収容された状態の像形成ユニット100を示す断面模式図、図9は像形成ユニット100におけるピボット軸101を中心としたモーメントを説明する断面模式図、図10は現像ローラ42が感光体ドラム31に当接するときの像形成ユニット100におけるピボット軸101を中心としたモーメントを説明する断面模式図である。
以下、図面を参照しながら規制部47の作用について説明する。
感光体ユニット30と現像装置40が一体として構成された像形成ユニット100は、回転中心としてのピボット軸101を回転中心として、ピボット軸101から離れた位置(-X方向)で現像ハウジング41が押圧バネSで押圧されることで、回転し現像ローラ42が感光体ドラム31に所定の荷重で当接するように構成されている。
図10に示すように、ピボット軸101から現像ローラ42が感光体ドラム31に当接する位置までの距離L2は、ピボット軸101から現像ハウジング41を押圧バネSが押圧する位置までの距離L3に比べ小さく、押圧バネSの所定の押圧力F1で現像ローラ42には感光体ドラム31に安定して当接できる荷重F2を発生させるモーメントが作用するようになっている。
図9には、ピボット軸101を回転中心として現像剤収容部44に外力が作用した場合の現像ローラ42が当接する感光体ドラム31に作用する荷重を示している。
このような現像装置40において、未使用時に現像剤Gを収容した現像剤収容部44は、現像ハウジング41の上方に配置されて、使用時にシール部材46を引き抜いて現像剤Gを現像ハウジング41内に供給するようになっている。
そのために、現像装置40においては、未使用時には一定の重量を有する現像剤Gの重心は、現像剤収容部44の略中央部でピボット軸101とは距離L1の位置にある。距離L1は、図9に示すように、ピボット軸101から現像ローラ42が感光体ドラム31に当接する位置までの距離L2よりも大きく、外部から現像剤Gに外力が作用する場合、ピボット軸101を中心として大きなモーメント(現像剤の重量M)が発生し、現像ローラ42が感光体ドラム31に当接する位置で感光体ドラム31に大きな荷重が作用する(現像ローラ42には反力Fが発生)虞があった。
像形成ユニット100の輸送においては、落下や振動によって、現像剤収容部44に収容された現像剤Gに外部から外力が作用する。図5に一例として示すように、像形成ユニット100は、緩衝材の一例としての梱包材200に収容されて輸送される。梱包材200は、図5に示すように、像形成ユニット100の全体を不動に収容する下側梱包材210と、像形成ユニット100の上側を不動に保持する上側梱包材220からなる。
上側梱包材220は、内面側(-Z方向)に突出して形成された押え部220A、220Bを有し、押え部220A、220Bで規制部47を前後(X方向)から挟み込むことで、規制部47に作用する外力を受けて緩衝するようになっている。
本実施形態に係る像形成ユニット100においては、現像剤収容部44の上方に一体として設けられた規制部47は、図6に示すように、現像装置40のピボット軸101からみた場合、ピボット軸101と現像剤収容部44内における現像剤Gの重心までの距離L1に比べて、ピボット軸101から規制部47までの距離L4が長くなる位置に設けられている。
これにより、現像剤収容部44内に収容された現像剤Gに外力が作用した場合に、規制部47を挟み込んで接触する上側梱包材220の押え部220A、220Bで現像剤Gに作用する外力Mαをより低い反力Wで吸収することができる。
また、規制部47は、現像剤収容部44の幅(Y方向)に延びるように、すなわち、ピボット軸101の軸心方向に延びるように現像剤収容部44に一体に形成されている。そのために、梱包材200の押え部220Aを、図7に示すように、ピボット軸101を回転中心として回転方向の後ろ側(-X方向)に比べて前側(X方向)に複数(本実施形態においては、前後2箇所)配置することで、現像装置40の回転方向である前側(X方向)で規制部47のより多くの面で接触するようにしている。これにより、落下衝撃時に、感光体ドラム31に加わる荷重をより低減することができる。
本実施形態に係る像形成ユニット100は、輸送に際し、図8に示すように、活性炭(不図示)を貼着して袋体の一例としての袋状のアルミパックPCに入れ、アルミパックPCを真空引きして封止したあと密閉する。像形成ユニット100の保管においては、防湿性及び遮光性が求められ、また、突起部の有無や重量によって機械的強度も要求される。このような、防湿性、遮光性及び機械的強度を満たす袋体としては、アルミニウム等の金属材料、及びこれらの積層体などが挙げられる。
真空引きして密閉された像形成ユニット100においては、現像剤収容部44の上方に一体として設けられた規制部47は、像形成ユニット100の外形部(図3において、二点鎖線で示す)よりも外側に突出するように形成されているために、アルミパックPCで包装された状態であっても、図8に示すように、像形成ユニット100の外側に突出することになる。
このように、アルミパックPCに密閉した状態で、図8に示すように、緩衝材の一例としての梱包材200で梱包することで、像形成ユニット100の全体を梱包材200で受けるとともに、上側梱包材220の内側に突出して形成された押え部220A、220Bで規制部47を前後(X方向)から挟み込むことで、規制部47に作用する外力を梱包材200で受けて緩衝することができる。
このように、感光体ユニット30と現像装置40とがピボット軸101で回転可能に一体として構成された像形成ユニット100において、現像装置40の最外郭に配置され緩衝材と接触して現像装置40のピボット軸101を中心とした回転を規制する規制部47を設けることで、落下衝撃時に現像剤収容部44に作用する外力が吸収され、感光体ドラム31に加わる荷重を低減することができる。
1・・・画像形成装置
10・・・制御装置
20・・・用紙搬送装置
50・・・トナーカートリッジ
60・・・露光装置
70・・・転写装置
80・・・定着装置
100・・・像形成ユニット
30・・・感光体ユニット
40・・・現像装置
41・・・現像ハウジング
42・・・現像ローラ
44・・・現像剤収容部
47・・・規制部
101・・・ピボット軸
200・・・梱包材
210・・・下側梱包材
220・・・上側梱包材
220A、220B・・・押え部
G・・・現像剤

Claims (7)

  1. 可撓性を有する袋体に収容された状態で緩衝材で衝撃を緩衝するように保持される像形成ユニットであって、
    静電潜像が形成される像保持体と、
    回転中心で前記像保持体に向かって回転しながら当接して前記静電潜像を現像する現像手段を有する現像装置と、
    前記現像装置で用いられる現像剤を収容する現像剤収容部と、
    前記現像剤収容部の外側の一端に一体形成され前記緩衝材と接触して前記現像装置の回転を規制する規制部と、を備えた、
    ことを特徴とする像形成ユニット。
  2. 前記規制部は、前記回転中心から最も離れた前記現像装置の外側になるように前記現像剤収容部の外側の一端に設けられている、
    ことを特徴とする請求項1に記載の像形成ユニット。
  3. 前記規制部は、前記回転中心を中心として前記現像手段から前記像保持体に作用するモーメントよりも前記回転中心を中心として前記緩衝材から前記規制部に作用するモーメントが大きくなるように前記回転中心から最も離れた前記現像装置の外側になるように前記現像剤収容部の外側の一端に設けられている、
    ことを特徴とする請求項1に記載の像形成ユニット。
  4. 前記規制部は、前記像形成ユニットが前記袋体に収容されて前記袋体が真空引きされたときに前記像形成ユニットの外側に突出するように前記現像剤収容部の外側の一端に設けられている、
    ことを特徴とする請求項1に記載の像形成ユニット。
  5. 前記規制部は、前記回転中心で回転する前記現像装置の回転方向の前後で前記緩衝材に挟まれて接触するように前記現像剤収容部の外側の一端に設けられている、
    ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の像形成ユニット。
  6. 前記規制部は、前記回転方向の後ろ側に比べて前側で前記緩衝材と多くの面で接触するように前記回転中心の軸心方向に延びるように前記現像剤収容部の外側の一端に設けられている、
    ことを特徴とする請求項5に記載の像形成ユニット。
  7. 請求項1ないし6のいずれか1項に記載の像形成ユニットと、
    前記像形成ユニットの前記像保持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
    前記記録媒体に転写された前記トナー像を定着する定着手段と、を備えた、
    ことを特徴とする画像形成装置。
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