プロセスカートリッジおよび画像形成装置
【課題】露光窓または光路を経て内部に異物が侵入するのを防止することができるプロセスカートリッジおよび画像形成装置を提供する
【解決手段】感光体21と、感光体21を露光させる光の光路と、この光路を形成する上側ケーシング31cおよび下側ケーシング31dとを有し、画像形成装置に着脱自在に形成されたプロセスカートリッジ20において、下側ケーシング31dの感光体21近傍の上面に、光路を遮蔽しない高さでかつ感光体21の回転軸に沿って延びる突起部41を有し、下側ケーシング31dの突起部41よりも反感光体側部分が水平となるかまたは水平よりも下方に傾斜しており、上側ケーシング31cの反感光体側端部が下側ケーシング31dの突起部41よりも反感光体側まで延設されている。
【解決手段】感光体21と、感光体21を露光させる光の光路と、この光路を形成する上側ケーシング31cおよび下側ケーシング31dとを有し、画像形成装置に着脱自在に形成されたプロセスカートリッジ20において、下側ケーシング31dの感光体21近傍の上面に、光路を遮蔽しない高さでかつ感光体21の回転軸に沿って延びる突起部41を有し、下側ケーシング31dの突起部41よりも反感光体側部分が水平となるかまたは水平よりも下方に傾斜しており、上側ケーシング31cの反感光体側端部が下側ケーシング31dの突起部41よりも反感光体側まで延設されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真画像形成に用いられるプロセスカートリッジおよびこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
プロセスカートリッジとは、例えば帯電手段、現像手段、クリーニング手段のうち少なくとも1つのプロセス手段と、感光体としての像担持体とを一体に支持したものであって、画像形成装置本体に対して着脱自在に形成されたものをいう。現像手段、クリーニング手段等をプロセスカートリッジ化することにより、装置のメンテナンス性が向上する。すなわち、部品または装置に故障が生じた場合、プロセスカートリッジごと交換することによって早期に現状回復させることができる上、サービス時間を短縮することができる。このようなプロセスカートリッジには感光体を露光させるために光学系ユニットとしての露光手段から照射された光の光路が設けられている。
【0003】
図10は、従来の画像形成装置の全体構成を示す断面図、図11は、図10のプロセスカートリッジを示す拡大断面図である。
図10において、画像形成装置10には、後述するプロセスカートリッジ20が着脱自在に装着されている。また、画像形成装置10内には、光学系ユニット(露光手段ともいう)11、給紙コロ12、記録紙13を収納する給紙カセット14、転写ベルト15、定着ローラ16等が配置されている。光学系ユニット11は、図示省略したポリゴンモータ、ポリゴンミラー、Fθレンズ、レーザダイオード、ミラー等で構成される。
【0004】
図11において、このプロセスカートリッジ20は、像担持体である円筒状の感光体21と、感光体21を帯電させる帯電ローラ22と、感光体21に形成された潜像を現像する現像装置30と、感光体21の表面に残留するトナーをクリーニングするためのクリーニング装置および廃トナー回収部23が一体に支持されたものである。
現像装置30は、感光体21の側方に配設されており、ケーシング31によってその外形が形成されている。ケーシング31の内部には現像剤を収納するトナー容器32、トナーの撹拌部33、現像ローラ34、現像ブレード35及びトナー収納部36等が設けられている。トナー収納部36は、ケーシング31aとケーシング31bとで構成されるトナー補給口37と現像ローラ34の周囲とを連結する空間を指す。トナー収納部36は、現像ローラ34によって感光体21へ送られる現像剤を適宜、補充するために現像剤を収納する空間である。感光体21に対向する開口部から現像ローラ34の一部が露出している。現像ローラ34には図示省略した固定磁石が内臓されており、これによって現像ローラ34表面に現像剤としてのトナーが付着、担持される。現像ブレード35は、現像ローラ34上に担持されるトナー量を規制する現像剤規制部材として機能し、現像ローラ34に供給されるトナー量が所定量に調整され、所定のトナー濃度が保持される。
【0005】
このようなプロセスカートリッジを備えた画像形成装置において、感光体21は時計方向に回転駆動し、帯電ローラ22に所定の電圧が印加されることによって感光体21の表面が一様に帯電する。帯電した感光体21の表面に、光学系ユニット11からの画像情報に応じたレーザー光38が照射され、感光体21表面を露光して潜像が形成される。潜像は現像装置30によって現像される。すなわち、現像装置30のトナー容器32内のトナーは攪拌部33およびトナー補給口37を経て現像ローラ34側に送り出され、現像ブレード35によって摩擦帯電するとともに所定量に規制され、現像ローラ34に供給され、現像ローラ34の表面にトナー層を形成する。現像ローラ34の表面に付着したトナーは感光体21に供給され、トナー像を形成して潜像を可視化する。現像ローラ34へのトナーの補給は、ケーシング31aの図11中左側の傾斜面とトナーの自重によって現像ローラ34内に搬送される。感光体21に供給されるトナー濃度は、現像ブレード35によって一定範囲内にコントロールされるので、トナー濃度センサ、現像剤の現像能力を知るために感光体21上に形成された基準トナー像の画像濃度を検知する光学的画像濃度センサ、トナー補給部材等を用いた複雑なトナー濃度制御機構(いずれも図示省略)は不要となる。
一方、給紙カセット14に収納された記録紙13は給紙コロ12によって感光体21と転写ベルト15との間へ搬送され、可視像が記録紙13に転写される。画像が転写された記録紙13は定着ローラ16に搬送され、記録紙13に可視像が定着された後、画像形成装置10の外部に排出される。
【0006】
このようなプロセスカートリッジまたはプロセスカートリッジを備えた画像形成装置に関する従来技術として特許文献1には、プロセスカートリッジを画像形成装置に装着する際、プロセスカートリッジと画像形成装置とを電気的に確実に接続させることを目的として開発されたプロセスカートリッジであって、カートリッジ枠体41、42の非駆動側の一側壁(45、46)に帯電バイアス接点80、現像剤帯電バイアス接点81および現像バイアス接点82を垂直方向に順次並列して配設し、感光体ドラム51のドラム軸51Aの他方端側でカートリッジカップリング68内にアース接点83を配置させ、前記接点80〜82に電気的に接続する装置本体25側の接点部材(102〜104)をカートリッジ装着部30の一側壁部28に配設したプロセスカートリッジが開示されている。
【0007】
また、特許文献2には、機内温度の昇温によるトナーの劣化に起因する画像不良を防止することを目的として開発されたプロセスカートリッジであって、電子写真感光体ドラムと、前記電子写真感光体ドラムを支持するドラム枠体と、前記電子写真感光体ドラムに形成された静電潜像を現像剤を用いて現像するための現像スリーブを有する現像装置と、前記ドラム枠体と前記現像装置の一端側の側面を固定する第一枠体と、前記電子写真感光体ドラムに潜像を形成するための光照射を行うために設けられた露光開口と、前記第一の枠体に設けられ、プロセスカートリッジの内部に空気を流す風路となる貫通穴とを有し、前記貫通穴からプロセスカートリッジ内部に導かれた空気が前記露光開口と前記電子写真感光体ドラムと前記現像スリーブの対向部を通ってプロセスカートリッジ外部に抜けるようにしたプロセスカートリッジが開示されている。
【0008】
【特許文献1】特開2003−223091号公報
【特許文献2】特開2003−241624号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
このようなプロセスカートリッジの光路には、露光窓から、例えば単品として取り扱う生産工程中、画像形成装置に装着した使用中、サービスメンテナンス中、ユーザー交換中、リサイクル工程中等に異物が侵入する場合があり、異物が侵入すると良好な画像を形成することができなくなるだけでなく、故障の原因となる。従って光路内への異物の侵入を防止する必要がある。なお、異物とはプロセスカートリッジの置かれた環境により、ネジなどの小さな部品・工具であったり、トナー等の塵埃であったり、事務所などで使われるクリップ、ステイプルの針など様々な物が想定される。また、プロセスカートリッジの感光体周りの空気の流れが悪く、温度上昇による感光体のフィルミング等による画像不具合が発生し易い。
しかしながら、上記従来技術には、光路または露光窓から異物が混入することについては何ら記載されておらず、異物の混入を阻止するための工夫に関する技術は記載されていない。また、温度上昇による感光体のフィルミング等に起因する画像不良の発生に関する記載、およびこれを解消する技術に関する記載もない。
【0010】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その課題は、露光窓または光路を経て内部に異物が侵入するのを防止することができるプロセスカートリッジを提供することにある。また本発明の他の課題は、感光体周辺部を冷却することによって、異常画像の発生を防止することができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記課題を解決するため、本発明に係るプロセスカートリッジは、感光体と、この感光体を露光させる光の光路と、この光路を形成する上側ケーシングおよび下側ケーシングとを有し、画像形成装置に着脱自在に形成されたプロセスカートリッジにおいて、前記下側ケーシングの感光体近傍の上面に、前記光路を遮蔽しない高さでかつ前記感光体の回転軸に沿って延びる突起部を有し、前記下側ケーシングの前記突起部よりも反感光体側部分が水平となるかまたは水平よりも下方に傾斜しており、前記上側ケーシングの反感光体側端部が前記下側ケーシングの前記突起部よりも反感光体側まで延設されていることを特徴とする。
この場合において、プロセスカートリッジを水平面に載置した際、前記光路を形成する前記下側ケーシングの反感光体側が水平よりも斜め下方に傾斜するように形成されていることが好ましい。また、このプロセスカートリッジは、感光体と現像装置とが一体に支持されたものであり、前記下側ケーシングは、前記現像装置の現像剤容器または現像剤収納部を形成するケーシングの一部であってもよい。
【0012】
本発明の画像形成装置は、感光体と、この感光体表面を帯電させる帯電手段と、帯電した感光体表面を画像データに基づいて露光して潜像を書き込む露光手段と、前記感光体表面に形成された潜像にトナーを供給して可視像化する現像手段とを有する画像形成装置において、前記感光体を含むプロセスカートリッジを備えており、このプロセスカートリッジは請求項1ないし3のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジであることを特徴とする。
この場合において、前記プロセスカートリッジを、複数、多段に配置することもできる。また、前記プロセスカートリッジは、このプロセスカートリッジを水平面に載置した場合と同様の姿勢になるように画像形成装置に装着されていることが好ましい。
また、前記露光手段は冷却ファンを有しており、この露光手段よりも下方の装置本体ケーシングに外気を吸引する吸引口を設けるとともに、前記露光手段よりも上方の装置本体ケーシングに排気口を設け留ことが好ましい。更に、前記露光手段の前記プロセスカートリッジの露光窓に対向する光路上の窓から流出する冷却空気の圧力が装置本体ケーシングに設けられた排気口から流出する空気の圧力よりも大きくなるように制御する制御手段を設けることが好ましい。露光手段の光路上の窓に防塵ガラス等が嵌合されている場合は、これを外して空気が流通できるようにする必要がある。
【発明の効果】
【0013】
下部ケーシングに感光体の回転軸に沿った突起部を設け、反感光体側端部を前記突起部と水平またはそれよりも下方に傾斜させるとともに、上部ケーシングを前記突起部の反感光体側まで延設させので、プロセスカートリッジ内への異物の侵入を防止することができる。また、光学系ユニットである露光手段の冷却風をプロセスカートリッジの感光体周りに送風して冷却するようにしたので、異常画像の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態を示すプロセスカートリッジの断面図である。図1において、下部ケーシング31dの感光体21近傍の上面に感光体の軸方向に沿って平行に帯び状の突起部41(以下、リブという)が設けられており、下部ケーシング31dの断面形状が、感光体21から離れるに従って、下方に傾斜するように傾斜角θをもって形成されている。
また、上部ケーシング31cは下部ケーシング31dのリブ41よりも感光体21とは反対方向に突出するように延設されており、オーバーラップ量L1を有する。下部ケーシング31dのリブ41および上部ケーシング31cはいずれも感光体21を露光させるためのレーザー光38を遮るものではない。下部ケーシング31dの傾斜角はトナー容器の容量とのバランスを考慮して決定される。一方、上部ケーシング31cの反感光体側端部を下部ケーシング31dの反感光体側端部まで延設しても感光体21の露光に不具合を与えることはないが、後述する感光体周りの温度上昇が厳しくなる場合があるので、上部ケーシング31cと下部ケーシング31dとのオーバーラップ量L1は、その点を考慮して適宜決定される。
【0015】
下部ケーシング31dの感光体21の近傍にその軸方向に沿ってリブ41を設けると共に、上部ケーシング31cの反感光体側端部を前記リブ41の反感光体側まで延設したことにより、下部ケーシング31dと上部ケーシング31cとの間の光路または露光窓43からプロセスカートリッジ内への異物の混入を防止することができる。
図2は、本実施形態のプロセスカートリッジを平面上に載置した場合の断面図である。図2において、下部ケーシング31dのリブ41の反感光体側端部は角度θで水平面よりも下方に傾斜している。このように、プロセスカートリッジを単品としてテーブル等の水平な面に置いた時、必ず、所定角度で傾斜するようにすることによって、下部ケーシング31dと上部ケーシング31cとの間の光路の露光窓43からプロセスカートリッジ内への異物の混入が防止される。
【0016】
図3は、プロセスカートリッジの下部にガイド部材39(網掛け部分)を設けたものである。このように、プロセスカートリッジの下部(プロセスカートリッジの下部ケーシング31dの下側)にガイド部材39を設け、プロセスカートリッジを平面上に載置した場合に、下側ケーシング31dのリブ41の反感光体側が水平面よりも下方に傾斜するようにしてもよい。これによって、図2の場合と同様の効果を奏する。
【0017】
図4は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の断面図である。この画像形成装置は、図1のプロセスカートリッジを装着したものである。プロセスカートリッジは、単体として水平面に載置したと同様の姿勢で画像形成装置内に装着されている。このような画像形成装置によれば、下部ケーシング31dの感光体21の近傍にその軸方向に沿ってリブ41を設けると共に、上部ケーシング31cの反感光体側端部を前記リブ41の反感光体側まで延設したことにより、下部ケーシング31dと上部ケーシング31cとの間の露光窓43からプロセスカートリッジ内への異物の混入を防止することができる。また、プロセスカートリッジの姿勢を画像形成装置の中でも水平面に載置したと同様の姿勢を保持するようにしたことにより、使用中にトナーや紙粉などの塵埃がプロセスカートリッジ20の中に侵入することを防止できる。また、ジャムなどのリカバリーやメンテナンスの時に誤って、クリップなどを落としてしまった時もプロセスカートリッジ20内への混入を防止できる。更に、プロセスカートリッジ20は画像形成装置に対して着脱可能であり、画像形成装置の操作性が向上する。
【0018】
図5は、本発明の他の実施形態に係る直接転写タイプの画像形成装置の断面図であり、図6は、図5のプロセスカートリッジ部分の拡大図である。この画像形成装置は、複数のプロセスカートリッジ20を縦方向に配置したものである。図6において、プロセスカートリッジ20の左端の感光体21に接触する所は、例えば転写紙が下から上へと移動して画像が転写される。なお、間接転写の場合は中間転写ベルトが感光体と接触して中間転写ベルト上に画像が転写される。このように、プロセスカートリッジ20が複数配置されたカラータンデムタイプの画像形成装置においても上記実施形態と同様、プロセスカートリッジ20内への異物の侵入を防止することができる。
【0019】
図7、図8および図9は、本発明の別の実施形態に係る画像形成装置の説明図である、
通常、画像形成装置の光学系ユニットである露光装置の光路の出口47(図8参照)にはプロセスカートリッジや周りのからの塵埃が光学系ユニット11内に侵入するのを防ぐために防塵ガラスが配置されているが、本実施形態においてはこのような防塵ガラスをなくし、かつ光学系ユニット11の冷却ファンをプロセスカートリッジを冷却するための吸引ファンとして兼用するようにしたものである。
図7において、光学系ユニット11の冷却ファン44近傍の装置本体ケーシングに外気吸入口45を設け、装置本体ケーシングの上部に排気ファンを有する排気口46が設けられている。
光学系ユニット11の光路の出口47の防塵ガラスをなくし、光学系ユニット11の下部に設けられた冷却ファン44を吸引ファンとして兼用することによって、光学系ユニット11の下部から光学系ユニット11内に取り込まれた冷却空気はユニット11内を上向流として流れ、縦方向にタンデムに配置された、各プロセスカートリッジ20に対向する光路出口47からプロセスカートリッジ20に向かって流出し、プロセスカートリッジ20内の各部材を冷却する。
【0020】
図8は、図7の画像形成装置のプロセスカートリッジ部分を示す説明図である。図8において、冷却空気は光学系ユニット11内を上向流として流れ、各パーツを冷却した後、多段に設けられた光路出口47から排出される。排出された空気流の一部は各々のプロセスカートリッジ20の露光窓43を通して、プロセスカートリッジ20内に流入し、感光体周りを冷却する。
【0021】
図9は、図7の画像形成装置全体の空気の流れを模式的に表したものである。図9において、装置本体ケーシングの外気吸入口45から示しないフィルターを介して光学系ユニット11内に取り込まれた空気は、光学系ユニット11の下部に設けられた冷却ファン44を経てユニット内に流入し、タンデムに配置されたプロセスカートリッジ20に対向する光路出口47から流出して対応するプロセスカートリッジ20内に流入し、プロセスカートリッジ20内の感光体周辺を冷却した後、プロセスカートリッジ20と光学系ユニット11との間隙を上向流として流れ、画像形成装置10の上部左側に設けられた排気口46から装置外に流出する。
本実施形態によれば、光学系ユニット11の冷却風を利用してプロセスカートリッジ20の露光窓43から感光体周りに冷却空気を送り、感光体等を直接冷却して昇温を防ぎ、これによって感光体のフィルミングなどの不具合を解消して異常画像の発生を防止することができる。また、効率的な冷却をすることにより、冷却ファンの数を少なくでき、コストの削減ができる。
【0022】
本実施形態において、外気吸入口45から排出口46まで、適宜ダクトなどを設けることによって冷却空気がスムーズに流れるようにしてもよい。また、外気吸入口45、排気口46にフィルターを設けて、外部からの塵埃の侵入を防止し、外部へ塵埃を出さないようにすることもできる。
また、本実施形態において、光学ユニット11の光路出口47から光学ユニット11内に流入する空気流が生じる場合があるので、光学系ユニット11としての露光手段の光路出口47から流出する冷却空気の圧力が装置本体ケーシングに設けられた排気口46から流出する空気流の圧力よりも大きくなるように制御する制御手段、例えば冷却ファン44の回転数制御装置を設けることが好ましい。これによって、プロセスカートリッジ側や周辺からの光学系ユニット11内への塵埃等の侵入を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジの断面図である。
【図2】本実施形態のプロセスカートリッジを平面上に載置した場合の断面図である。
【図3】ガイド部材を設けたプロセスカートリッジの断面図である。
【図4】本発明の実施形態に係る画像形成装置の説明図である。
【図5】本発明の他の実施形態に係る画像形成装置の断面図である。
【図6】図5のプロセスカートリッジ部分の拡大図である。
【図7】本発明の別の実施形態の説明図である、
【図8】本発明の別の実施形態の説明図である、
【図9】本発明の別の実施形態の説明図である、
【図10】従来技術の説明図である。
【図11】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
【0024】
10:画像形成装置
11:光学系ユニット
12:給紙コロ
13:記録紙
14:給紙カセット
15:転写ベルト
16:定着ローラ
20:プロセスカートリッジ
21:感光体
22:帯電ローラ
23:クリーニング装置
30:現像装置
31:ケーシング
31a:ケーシング
31b:ケーシング
31c:上側ケーシング
31d:下側ケーシング
32:トナー容器
33:撹拌部
34:現像ローラ
35:現像ブレード
36:トナー収納部
37:トナー補給口
38: レーザー光
39:ガイド部材
41:突起部(リブ)
43:露光窓
44:冷却ファン
45:外気吸入口
46:排気口
47:光路出口
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真画像形成に用いられるプロセスカートリッジおよびこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
プロセスカートリッジとは、例えば帯電手段、現像手段、クリーニング手段のうち少なくとも1つのプロセス手段と、感光体としての像担持体とを一体に支持したものであって、画像形成装置本体に対して着脱自在に形成されたものをいう。現像手段、クリーニング手段等をプロセスカートリッジ化することにより、装置のメンテナンス性が向上する。すなわち、部品または装置に故障が生じた場合、プロセスカートリッジごと交換することによって早期に現状回復させることができる上、サービス時間を短縮することができる。このようなプロセスカートリッジには感光体を露光させるために光学系ユニットとしての露光手段から照射された光の光路が設けられている。
【0003】
図10は、従来の画像形成装置の全体構成を示す断面図、図11は、図10のプロセスカートリッジを示す拡大断面図である。
図10において、画像形成装置10には、後述するプロセスカートリッジ20が着脱自在に装着されている。また、画像形成装置10内には、光学系ユニット(露光手段ともいう)11、給紙コロ12、記録紙13を収納する給紙カセット14、転写ベルト15、定着ローラ16等が配置されている。光学系ユニット11は、図示省略したポリゴンモータ、ポリゴンミラー、Fθレンズ、レーザダイオード、ミラー等で構成される。
【0004】
図11において、このプロセスカートリッジ20は、像担持体である円筒状の感光体21と、感光体21を帯電させる帯電ローラ22と、感光体21に形成された潜像を現像する現像装置30と、感光体21の表面に残留するトナーをクリーニングするためのクリーニング装置および廃トナー回収部23が一体に支持されたものである。
現像装置30は、感光体21の側方に配設されており、ケーシング31によってその外形が形成されている。ケーシング31の内部には現像剤を収納するトナー容器32、トナーの撹拌部33、現像ローラ34、現像ブレード35及びトナー収納部36等が設けられている。トナー収納部36は、ケーシング31aとケーシング31bとで構成されるトナー補給口37と現像ローラ34の周囲とを連結する空間を指す。トナー収納部36は、現像ローラ34によって感光体21へ送られる現像剤を適宜、補充するために現像剤を収納する空間である。感光体21に対向する開口部から現像ローラ34の一部が露出している。現像ローラ34には図示省略した固定磁石が内臓されており、これによって現像ローラ34表面に現像剤としてのトナーが付着、担持される。現像ブレード35は、現像ローラ34上に担持されるトナー量を規制する現像剤規制部材として機能し、現像ローラ34に供給されるトナー量が所定量に調整され、所定のトナー濃度が保持される。
【0005】
このようなプロセスカートリッジを備えた画像形成装置において、感光体21は時計方向に回転駆動し、帯電ローラ22に所定の電圧が印加されることによって感光体21の表面が一様に帯電する。帯電した感光体21の表面に、光学系ユニット11からの画像情報に応じたレーザー光38が照射され、感光体21表面を露光して潜像が形成される。潜像は現像装置30によって現像される。すなわち、現像装置30のトナー容器32内のトナーは攪拌部33およびトナー補給口37を経て現像ローラ34側に送り出され、現像ブレード35によって摩擦帯電するとともに所定量に規制され、現像ローラ34に供給され、現像ローラ34の表面にトナー層を形成する。現像ローラ34の表面に付着したトナーは感光体21に供給され、トナー像を形成して潜像を可視化する。現像ローラ34へのトナーの補給は、ケーシング31aの図11中左側の傾斜面とトナーの自重によって現像ローラ34内に搬送される。感光体21に供給されるトナー濃度は、現像ブレード35によって一定範囲内にコントロールされるので、トナー濃度センサ、現像剤の現像能力を知るために感光体21上に形成された基準トナー像の画像濃度を検知する光学的画像濃度センサ、トナー補給部材等を用いた複雑なトナー濃度制御機構(いずれも図示省略)は不要となる。
一方、給紙カセット14に収納された記録紙13は給紙コロ12によって感光体21と転写ベルト15との間へ搬送され、可視像が記録紙13に転写される。画像が転写された記録紙13は定着ローラ16に搬送され、記録紙13に可視像が定着された後、画像形成装置10の外部に排出される。
【0006】
このようなプロセスカートリッジまたはプロセスカートリッジを備えた画像形成装置に関する従来技術として特許文献1には、プロセスカートリッジを画像形成装置に装着する際、プロセスカートリッジと画像形成装置とを電気的に確実に接続させることを目的として開発されたプロセスカートリッジであって、カートリッジ枠体41、42の非駆動側の一側壁(45、46)に帯電バイアス接点80、現像剤帯電バイアス接点81および現像バイアス接点82を垂直方向に順次並列して配設し、感光体ドラム51のドラム軸51Aの他方端側でカートリッジカップリング68内にアース接点83を配置させ、前記接点80〜82に電気的に接続する装置本体25側の接点部材(102〜104)をカートリッジ装着部30の一側壁部28に配設したプロセスカートリッジが開示されている。
【0007】
また、特許文献2には、機内温度の昇温によるトナーの劣化に起因する画像不良を防止することを目的として開発されたプロセスカートリッジであって、電子写真感光体ドラムと、前記電子写真感光体ドラムを支持するドラム枠体と、前記電子写真感光体ドラムに形成された静電潜像を現像剤を用いて現像するための現像スリーブを有する現像装置と、前記ドラム枠体と前記現像装置の一端側の側面を固定する第一枠体と、前記電子写真感光体ドラムに潜像を形成するための光照射を行うために設けられた露光開口と、前記第一の枠体に設けられ、プロセスカートリッジの内部に空気を流す風路となる貫通穴とを有し、前記貫通穴からプロセスカートリッジ内部に導かれた空気が前記露光開口と前記電子写真感光体ドラムと前記現像スリーブの対向部を通ってプロセスカートリッジ外部に抜けるようにしたプロセスカートリッジが開示されている。
【0008】
【特許文献1】特開2003−223091号公報
【特許文献2】特開2003−241624号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
このようなプロセスカートリッジの光路には、露光窓から、例えば単品として取り扱う生産工程中、画像形成装置に装着した使用中、サービスメンテナンス中、ユーザー交換中、リサイクル工程中等に異物が侵入する場合があり、異物が侵入すると良好な画像を形成することができなくなるだけでなく、故障の原因となる。従って光路内への異物の侵入を防止する必要がある。なお、異物とはプロセスカートリッジの置かれた環境により、ネジなどの小さな部品・工具であったり、トナー等の塵埃であったり、事務所などで使われるクリップ、ステイプルの針など様々な物が想定される。また、プロセスカートリッジの感光体周りの空気の流れが悪く、温度上昇による感光体のフィルミング等による画像不具合が発生し易い。
しかしながら、上記従来技術には、光路または露光窓から異物が混入することについては何ら記載されておらず、異物の混入を阻止するための工夫に関する技術は記載されていない。また、温度上昇による感光体のフィルミング等に起因する画像不良の発生に関する記載、およびこれを解消する技術に関する記載もない。
【0010】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その課題は、露光窓または光路を経て内部に異物が侵入するのを防止することができるプロセスカートリッジを提供することにある。また本発明の他の課題は、感光体周辺部を冷却することによって、異常画像の発生を防止することができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記課題を解決するため、本発明に係るプロセスカートリッジは、感光体と、この感光体を露光させる光の光路と、この光路を形成する上側ケーシングおよび下側ケーシングとを有し、画像形成装置に着脱自在に形成されたプロセスカートリッジにおいて、前記下側ケーシングの感光体近傍の上面に、前記光路を遮蔽しない高さでかつ前記感光体の回転軸に沿って延びる突起部を有し、前記下側ケーシングの前記突起部よりも反感光体側部分が水平となるかまたは水平よりも下方に傾斜しており、前記上側ケーシングの反感光体側端部が前記下側ケーシングの前記突起部よりも反感光体側まで延設されていることを特徴とする。
この場合において、プロセスカートリッジを水平面に載置した際、前記光路を形成する前記下側ケーシングの反感光体側が水平よりも斜め下方に傾斜するように形成されていることが好ましい。また、このプロセスカートリッジは、感光体と現像装置とが一体に支持されたものであり、前記下側ケーシングは、前記現像装置の現像剤容器または現像剤収納部を形成するケーシングの一部であってもよい。
【0012】
本発明の画像形成装置は、感光体と、この感光体表面を帯電させる帯電手段と、帯電した感光体表面を画像データに基づいて露光して潜像を書き込む露光手段と、前記感光体表面に形成された潜像にトナーを供給して可視像化する現像手段とを有する画像形成装置において、前記感光体を含むプロセスカートリッジを備えており、このプロセスカートリッジは請求項1ないし3のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジであることを特徴とする。
この場合において、前記プロセスカートリッジを、複数、多段に配置することもできる。また、前記プロセスカートリッジは、このプロセスカートリッジを水平面に載置した場合と同様の姿勢になるように画像形成装置に装着されていることが好ましい。
また、前記露光手段は冷却ファンを有しており、この露光手段よりも下方の装置本体ケーシングに外気を吸引する吸引口を設けるとともに、前記露光手段よりも上方の装置本体ケーシングに排気口を設け留ことが好ましい。更に、前記露光手段の前記プロセスカートリッジの露光窓に対向する光路上の窓から流出する冷却空気の圧力が装置本体ケーシングに設けられた排気口から流出する空気の圧力よりも大きくなるように制御する制御手段を設けることが好ましい。露光手段の光路上の窓に防塵ガラス等が嵌合されている場合は、これを外して空気が流通できるようにする必要がある。
【発明の効果】
【0013】
下部ケーシングに感光体の回転軸に沿った突起部を設け、反感光体側端部を前記突起部と水平またはそれよりも下方に傾斜させるとともに、上部ケーシングを前記突起部の反感光体側まで延設させので、プロセスカートリッジ内への異物の侵入を防止することができる。また、光学系ユニットである露光手段の冷却風をプロセスカートリッジの感光体周りに送風して冷却するようにしたので、異常画像の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態を示すプロセスカートリッジの断面図である。図1において、下部ケーシング31dの感光体21近傍の上面に感光体の軸方向に沿って平行に帯び状の突起部41(以下、リブという)が設けられており、下部ケーシング31dの断面形状が、感光体21から離れるに従って、下方に傾斜するように傾斜角θをもって形成されている。
また、上部ケーシング31cは下部ケーシング31dのリブ41よりも感光体21とは反対方向に突出するように延設されており、オーバーラップ量L1を有する。下部ケーシング31dのリブ41および上部ケーシング31cはいずれも感光体21を露光させるためのレーザー光38を遮るものではない。下部ケーシング31dの傾斜角はトナー容器の容量とのバランスを考慮して決定される。一方、上部ケーシング31cの反感光体側端部を下部ケーシング31dの反感光体側端部まで延設しても感光体21の露光に不具合を与えることはないが、後述する感光体周りの温度上昇が厳しくなる場合があるので、上部ケーシング31cと下部ケーシング31dとのオーバーラップ量L1は、その点を考慮して適宜決定される。
【0015】
下部ケーシング31dの感光体21の近傍にその軸方向に沿ってリブ41を設けると共に、上部ケーシング31cの反感光体側端部を前記リブ41の反感光体側まで延設したことにより、下部ケーシング31dと上部ケーシング31cとの間の光路または露光窓43からプロセスカートリッジ内への異物の混入を防止することができる。
図2は、本実施形態のプロセスカートリッジを平面上に載置した場合の断面図である。図2において、下部ケーシング31dのリブ41の反感光体側端部は角度θで水平面よりも下方に傾斜している。このように、プロセスカートリッジを単品としてテーブル等の水平な面に置いた時、必ず、所定角度で傾斜するようにすることによって、下部ケーシング31dと上部ケーシング31cとの間の光路の露光窓43からプロセスカートリッジ内への異物の混入が防止される。
【0016】
図3は、プロセスカートリッジの下部にガイド部材39(網掛け部分)を設けたものである。このように、プロセスカートリッジの下部(プロセスカートリッジの下部ケーシング31dの下側)にガイド部材39を設け、プロセスカートリッジを平面上に載置した場合に、下側ケーシング31dのリブ41の反感光体側が水平面よりも下方に傾斜するようにしてもよい。これによって、図2の場合と同様の効果を奏する。
【0017】
図4は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の断面図である。この画像形成装置は、図1のプロセスカートリッジを装着したものである。プロセスカートリッジは、単体として水平面に載置したと同様の姿勢で画像形成装置内に装着されている。このような画像形成装置によれば、下部ケーシング31dの感光体21の近傍にその軸方向に沿ってリブ41を設けると共に、上部ケーシング31cの反感光体側端部を前記リブ41の反感光体側まで延設したことにより、下部ケーシング31dと上部ケーシング31cとの間の露光窓43からプロセスカートリッジ内への異物の混入を防止することができる。また、プロセスカートリッジの姿勢を画像形成装置の中でも水平面に載置したと同様の姿勢を保持するようにしたことにより、使用中にトナーや紙粉などの塵埃がプロセスカートリッジ20の中に侵入することを防止できる。また、ジャムなどのリカバリーやメンテナンスの時に誤って、クリップなどを落としてしまった時もプロセスカートリッジ20内への混入を防止できる。更に、プロセスカートリッジ20は画像形成装置に対して着脱可能であり、画像形成装置の操作性が向上する。
【0018】
図5は、本発明の他の実施形態に係る直接転写タイプの画像形成装置の断面図であり、図6は、図5のプロセスカートリッジ部分の拡大図である。この画像形成装置は、複数のプロセスカートリッジ20を縦方向に配置したものである。図6において、プロセスカートリッジ20の左端の感光体21に接触する所は、例えば転写紙が下から上へと移動して画像が転写される。なお、間接転写の場合は中間転写ベルトが感光体と接触して中間転写ベルト上に画像が転写される。このように、プロセスカートリッジ20が複数配置されたカラータンデムタイプの画像形成装置においても上記実施形態と同様、プロセスカートリッジ20内への異物の侵入を防止することができる。
【0019】
図7、図8および図9は、本発明の別の実施形態に係る画像形成装置の説明図である、
通常、画像形成装置の光学系ユニットである露光装置の光路の出口47(図8参照)にはプロセスカートリッジや周りのからの塵埃が光学系ユニット11内に侵入するのを防ぐために防塵ガラスが配置されているが、本実施形態においてはこのような防塵ガラスをなくし、かつ光学系ユニット11の冷却ファンをプロセスカートリッジを冷却するための吸引ファンとして兼用するようにしたものである。
図7において、光学系ユニット11の冷却ファン44近傍の装置本体ケーシングに外気吸入口45を設け、装置本体ケーシングの上部に排気ファンを有する排気口46が設けられている。
光学系ユニット11の光路の出口47の防塵ガラスをなくし、光学系ユニット11の下部に設けられた冷却ファン44を吸引ファンとして兼用することによって、光学系ユニット11の下部から光学系ユニット11内に取り込まれた冷却空気はユニット11内を上向流として流れ、縦方向にタンデムに配置された、各プロセスカートリッジ20に対向する光路出口47からプロセスカートリッジ20に向かって流出し、プロセスカートリッジ20内の各部材を冷却する。
【0020】
図8は、図7の画像形成装置のプロセスカートリッジ部分を示す説明図である。図8において、冷却空気は光学系ユニット11内を上向流として流れ、各パーツを冷却した後、多段に設けられた光路出口47から排出される。排出された空気流の一部は各々のプロセスカートリッジ20の露光窓43を通して、プロセスカートリッジ20内に流入し、感光体周りを冷却する。
【0021】
図9は、図7の画像形成装置全体の空気の流れを模式的に表したものである。図9において、装置本体ケーシングの外気吸入口45から示しないフィルターを介して光学系ユニット11内に取り込まれた空気は、光学系ユニット11の下部に設けられた冷却ファン44を経てユニット内に流入し、タンデムに配置されたプロセスカートリッジ20に対向する光路出口47から流出して対応するプロセスカートリッジ20内に流入し、プロセスカートリッジ20内の感光体周辺を冷却した後、プロセスカートリッジ20と光学系ユニット11との間隙を上向流として流れ、画像形成装置10の上部左側に設けられた排気口46から装置外に流出する。
本実施形態によれば、光学系ユニット11の冷却風を利用してプロセスカートリッジ20の露光窓43から感光体周りに冷却空気を送り、感光体等を直接冷却して昇温を防ぎ、これによって感光体のフィルミングなどの不具合を解消して異常画像の発生を防止することができる。また、効率的な冷却をすることにより、冷却ファンの数を少なくでき、コストの削減ができる。
【0022】
本実施形態において、外気吸入口45から排出口46まで、適宜ダクトなどを設けることによって冷却空気がスムーズに流れるようにしてもよい。また、外気吸入口45、排気口46にフィルターを設けて、外部からの塵埃の侵入を防止し、外部へ塵埃を出さないようにすることもできる。
また、本実施形態において、光学ユニット11の光路出口47から光学ユニット11内に流入する空気流が生じる場合があるので、光学系ユニット11としての露光手段の光路出口47から流出する冷却空気の圧力が装置本体ケーシングに設けられた排気口46から流出する空気流の圧力よりも大きくなるように制御する制御手段、例えば冷却ファン44の回転数制御装置を設けることが好ましい。これによって、プロセスカートリッジ側や周辺からの光学系ユニット11内への塵埃等の侵入を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジの断面図である。
【図2】本実施形態のプロセスカートリッジを平面上に載置した場合の断面図である。
【図3】ガイド部材を設けたプロセスカートリッジの断面図である。
【図4】本発明の実施形態に係る画像形成装置の説明図である。
【図5】本発明の他の実施形態に係る画像形成装置の断面図である。
【図6】図5のプロセスカートリッジ部分の拡大図である。
【図7】本発明の別の実施形態の説明図である、
【図8】本発明の別の実施形態の説明図である、
【図9】本発明の別の実施形態の説明図である、
【図10】従来技術の説明図である。
【図11】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
【0024】
10:画像形成装置
11:光学系ユニット
12:給紙コロ
13:記録紙
14:給紙カセット
15:転写ベルト
16:定着ローラ
20:プロセスカートリッジ
21:感光体
22:帯電ローラ
23:クリーニング装置
30:現像装置
31:ケーシング
31a:ケーシング
31b:ケーシング
31c:上側ケーシング
31d:下側ケーシング
32:トナー容器
33:撹拌部
34:現像ローラ
35:現像ブレード
36:トナー収納部
37:トナー補給口
38: レーザー光
39:ガイド部材
41:突起部(リブ)
43:露光窓
44:冷却ファン
45:外気吸入口
46:排気口
47:光路出口
【特許請求の範囲】
【請求項1】
感光体と、この感光体を露光させる光の光路と、この光路を形成する上側ケーシングおよび下側ケーシングとを有し、画像形成装置に着脱自在に形成されたプロセスカートリッジにおいて、前記下側ケーシングの感光体近傍の上面に、前記光路を遮蔽しない高さでかつ前記感光体の回転軸に沿って延びる突起部を有し、前記下側ケーシングの前記突起部よりも反感光体側部分が水平となるかまたは水平よりも下方に傾斜しており、前記上側ケーシングの反感光体側端部が前記下側ケーシングの前記突起部よりも反感光体側まで延設されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項2】
請求項1に記載のプロセスカートリッジにおいて、このプロセスカートリッジを水平面に載置した際、前記光路を形成する前記下側ケーシングの反感光体側が水平よりも斜め下方に傾斜するように形成されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項3】
請求項1または2に記載のプロセスカートリッジにおいて、このプロセスカートリッジは、感光体と現像装置とを一体に支持したものであり、前記下側ケーシングは、前記現像装置の現像剤容器または現像剤収納部を形成するケーシングの一部であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項4】
感光体と、この感光体表面を帯電させる帯電手段と、帯電した感光体表面を画像データに基づいて露光して潜像を書き込む露光手段と、前記感光体表面に形成された潜像にトナーを供給して可視像化する現像手段とを有する画像形成装置において、前記感光体を含むプロセスカートリッジを備えており、このプロセスカートリッジは請求項1ないし3のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項5】
請求項4に記載の画像形成装置において、前記プロセスカートリッジは、複数、多段に配置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項6】
請求項4または5に記載の画像形成装置において、前記プロセスカートリッジは、このプロセスカートリッジを水平面に載置した場合と同様の姿勢になるように画像形成装置に装着されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項7】
請求項4ないし6のいずれか1項に記載の画像形成装置において、前記露光手段は冷却ファンを有し、この露光手段よりも下方の装置本体ケーシングに外気を吸引する吸引口を設けるとともに、前記露光手段よりも上方の装置本体ケーシングに排気口を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項8】
請求項7に記載の画像形成装置において、前記露光手段の前記プロセスカートリッジの露光窓に対向する光路上の窓から流出する冷却空気の圧力が装置本体ケーシングに設けられた排気口から流出する空気の圧力よりも大きくなるように制御する制御手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項1】
感光体と、この感光体を露光させる光の光路と、この光路を形成する上側ケーシングおよび下側ケーシングとを有し、画像形成装置に着脱自在に形成されたプロセスカートリッジにおいて、前記下側ケーシングの感光体近傍の上面に、前記光路を遮蔽しない高さでかつ前記感光体の回転軸に沿って延びる突起部を有し、前記下側ケーシングの前記突起部よりも反感光体側部分が水平となるかまたは水平よりも下方に傾斜しており、前記上側ケーシングの反感光体側端部が前記下側ケーシングの前記突起部よりも反感光体側まで延設されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項2】
請求項1に記載のプロセスカートリッジにおいて、このプロセスカートリッジを水平面に載置した際、前記光路を形成する前記下側ケーシングの反感光体側が水平よりも斜め下方に傾斜するように形成されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項3】
請求項1または2に記載のプロセスカートリッジにおいて、このプロセスカートリッジは、感光体と現像装置とを一体に支持したものであり、前記下側ケーシングは、前記現像装置の現像剤容器または現像剤収納部を形成するケーシングの一部であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項4】
感光体と、この感光体表面を帯電させる帯電手段と、帯電した感光体表面を画像データに基づいて露光して潜像を書き込む露光手段と、前記感光体表面に形成された潜像にトナーを供給して可視像化する現像手段とを有する画像形成装置において、前記感光体を含むプロセスカートリッジを備えており、このプロセスカートリッジは請求項1ないし3のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項5】
請求項4に記載の画像形成装置において、前記プロセスカートリッジは、複数、多段に配置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項6】
請求項4または5に記載の画像形成装置において、前記プロセスカートリッジは、このプロセスカートリッジを水平面に載置した場合と同様の姿勢になるように画像形成装置に装着されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項7】
請求項4ないし6のいずれか1項に記載の画像形成装置において、前記露光手段は冷却ファンを有し、この露光手段よりも下方の装置本体ケーシングに外気を吸引する吸引口を設けるとともに、前記露光手段よりも上方の装置本体ケーシングに排気口を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項8】
請求項7に記載の画像形成装置において、前記露光手段の前記プロセスカートリッジの露光窓に対向する光路上の窓から流出する冷却空気の圧力が装置本体ケーシングに設けられた排気口から流出する空気の圧力よりも大きくなるように制御する制御手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2006−259417(P2006−259417A)
【公開日】平成18年9月28日(2006.9.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−78342(P2005−78342)
【出願日】平成17年3月18日(2005.3.18)
【出願人】(000006747)株式会社リコー (37,907)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成18年9月28日(2006.9.28)
【国際特許分類】
【出願日】平成17年3月18日(2005.3.18)
【出願人】(000006747)株式会社リコー (37,907)
【Fターム(参考)】
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