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技術 画像形成装置、およびカートリッジ

出願人 キヤノン株式会社
発明者 小山宏
出願日 2015年8月24日 (4年10ヶ月経過) 出願番号 2015-164647
公開日 2017年3月2日 (3年4ヶ月経過) 公開番号 2017-044724
状態 特許登録済
技術分野 電子写真における乾式現像 電子写真一般。全体構成、要素 カラー電子写真
主要キーワード スライド支持構造 フレーム部位 付勢接触 角度公差 各位置決め部材 切欠形状 複数位相 配置距離
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年3月2日)のものです。
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図面 (8)

課題

画像形成不良を生じることなく、画像形成装置において、画像形成不良を生じることなく、異なる記録色トナーに対応した複数のカートリッジ位置決めに色非互換性を付与し、各記録色のカートリッジを所定位置に確実に装着できるようにする。

解決手段

異なる色のトナーを包含する複数の現像カートリッジ(14)を位置決めするカートリッジ側位置決め部材401、カートリッジ側位置決め部材401と嵌合し、現像カートリッジ(14)を画像形成機構に対して位置決めする本体側位置決め部材(402)を備える。位置決め部材(401、402)の嵌合構造は、各位置決め部材(401、402)を互いに嵌合させる、円弧形状405と、切欠形状406を備える。異なる現像カートリッジ(14)において、円弧形状405と、切欠形状406を配置する位相を異ならせることにより、カートリッジ装着に関する非互換性を実現する。

概要

背景

近年ではカラー画像を記録する電子写真方式画像形成装置が普及しつつある。この種のカラー画像形成装置として、例えばイエローマゼンタシアンブラックの各色毎の現像剤、例えばトナー収納する画像形成ユニットを用いてカラー画像の形成を行うタンデム型の画像形成装置がある。この種の画像形成装置では、各色の画像形成ユニットは、例えばユーザ自身が容易にメンテナンスを行うことができるよう、プロセスカートリッジとし、装置本体に対して着脱する構成が用いられることがある。例えば、この種の画像形成装置は、電子写真複写機や、電子写真プリンタ(例えば、レーザビームプリンタLEDプリンタ等)、ファクシミリ装置、あるいはこれらの任意の複数機能統合した複合機などとして製品化されている。

上記のプロセスカートリッジでは、トナー(現像剤)容器帯電装置現像装置クリーニング装置感光(体)ドラム像担持体)などの任意の1または複数の部位を一体的にユニット化したものである。あるいは、これらのうち、帯電手段、現像手段、クリーニング装置の少なくとも1つと感光ドラムとを、例えばドラムカートリッジとしてカートリッジ化し、他の部分は独立して着脱可能な別のプロセスカートリッジとして構成する場合もある。また、少なくとも現像器の部分を含むユニット現像カートリッジなどと呼ばれる場合もある。また、下記の特許文献1などにおけるトナー容器の部分をトナーカートリッジなどと呼ぶ場合も考えられる。

本明細書では、異なる記録色のトナーに対応した複数のプロセスカートリッジを用いる画像形成装置を取り扱う。なお、以下では、異なる記録色のトナーに対応した複数のプロセスカートリッジを特に区別が必要な場合を除き、単に「カートリッジ」と称する場合がある。

この種の異なる記録色に対応するカートリッジは、それぞれ画像形成装置の特定の装着位置に装着されて初めて所期カラー画像形成が可能となる。例えばカートリッジを誤って所定位置以外に装着した場合には、意図したカラー画像を得ることができないため、カートリッジの装着部位にいわゆる色非互換性を付与する公知技術が知られている。

例えば、下記の特許文献1では、トナーコンテナ容器(20)の底面側にこの容器を支持するための支持脚(33)が配置され、装置本体に装着される際の位置合わせを行う位置合わせ片(331)を兼ねる構成が提案されている(例えば特許文献1の図8)。この構成では、支持脚(33)が各色のトナーコンテナ容器毎に僅かずつ異なる位置にずらして配置され、対応する位置にそれぞれ配置された装置本体側の溝部(181)と係合することにより、トナーコンテナ容器の装着部位の色非互換性を実現している。

概要

画像形成不良を生じることなく、画像形成装置において、画像形成不良を生じることなく、異なる記録色のトナーに対応した複数のカートリッジの位置決めに色非互換性を付与し、各記録色のカートリッジを所定位置に確実に装着できるようにする。異なる色のトナーを包含する複数の現像カートリッジ(14)を位置決めするカートリッジ側位置決め部材401、カートリッジ側位置決め部材401と嵌合し、現像カートリッジ(14)を画像形成機構に対して位置決めする本体側位置決め部材(402)を備える。位置決め部材(401、402)の嵌合構造は、各位置決め部材(401、402)を互いに嵌合させる、円弧形状405と、切欠形状406を備える。異なる現像カートリッジ(14)において、円弧形状405と、切欠形状406を配置する位相を異ならせることにより、カートリッジ装着に関する非互換性を実現する。

目的

本発明の課題は、画像形成装置において、画像形成不良を生じることなく、異なる記録色のトナーに対応した複数のカートリッジの位置決めに色非互換性を付与し、各記録色のカートリッジを所定位置に確実に装着できるようにすることにある

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

異なる記録色トナーに対応した複数のカートリッジと、前記カートリッジと結合された第1の位置決め部材と、前記第1の位置決め部材と嵌合して前記カートリッジを画像形成機構に対して位置決めする第2の位置決め部材と、前記第1の位置決め部材と前記第2の位置決め部材とを互いに嵌合させる、円弧形状部と、切欠形状部と、を含む嵌合構造と、を備えたことを特徴とする画像形成装置

請求項2

前記嵌合構造は、前記切欠形状部と整合して前記第1の位置決め部材と前記第2の位置決め部材とを相互に位置決めする係合部を備えたことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。

請求項3

前記嵌合構造の前記円弧形状部を介して、前記カートリッジを前記画像形成機構の方向に付勢する付勢力を加える付勢機構を備えたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像形成装置。

請求項4

前記嵌合構造の前記円弧形状部が180°以上の中心角を有することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の画像形成装置。

請求項5

前記異なるカートリッジにおいては、前記嵌合構造の前記円弧形状部、および前記切欠形状部が異なる位相で設けられていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の画像形成装置。

請求項6

異なる記録色のトナーを含み、請求項1から5のいずれか1項に記載の前記嵌合構造を介して前記第2の位置決め部材と嵌合する前記第1の位置決め部材を備えたことを特徴とするカートリッジ。

技術分野

0001

本発明は、異なる記録色トナーに対応した複数のカートリッジを用いる画像形成装置、およびそのカートリッジに関する。

背景技術

0002

近年ではカラー画像を記録する電子写真方式の画像形成装置が普及しつつある。この種のカラー画像形成装置として、例えばイエローマゼンタシアンブラックの各色毎の現像剤、例えばトナーを収納する画像形成ユニットを用いてカラー画像の形成を行うタンデム型の画像形成装置がある。この種の画像形成装置では、各色の画像形成ユニットは、例えばユーザ自身が容易にメンテナンスを行うことができるよう、プロセスカートリッジとし、装置本体に対して着脱する構成が用いられることがある。例えば、この種の画像形成装置は、電子写真複写機や、電子写真プリンタ(例えば、レーザビームプリンタLEDプリンタ等)、ファクシミリ装置、あるいはこれらの任意の複数機能統合した複合機などとして製品化されている。

0003

上記のプロセスカートリッジでは、トナー(現像剤)容器帯電装置現像装置クリーニング装置感光(体)ドラム像担持体)などの任意の1または複数の部位を一体的にユニット化したものである。あるいは、これらのうち、帯電手段、現像手段、クリーニング装置の少なくとも1つと感光ドラムとを、例えばドラムカートリッジとしてカートリッジ化し、他の部分は独立して着脱可能な別のプロセスカートリッジとして構成する場合もある。また、少なくとも現像器の部分を含むユニット現像カートリッジなどと呼ばれる場合もある。また、下記の特許文献1などにおけるトナー容器の部分をトナーカートリッジなどと呼ぶ場合も考えられる。

0004

本明細書では、異なる記録色のトナーに対応した複数のプロセスカートリッジを用いる画像形成装置を取り扱う。なお、以下では、異なる記録色のトナーに対応した複数のプロセスカートリッジを特に区別が必要な場合を除き、単に「カートリッジ」と称する場合がある。

0005

この種の異なる記録色に対応するカートリッジは、それぞれ画像形成装置の特定の装着位置に装着されて初めて所期カラー画像形成が可能となる。例えばカートリッジを誤って所定位置以外に装着した場合には、意図したカラー画像を得ることができないため、カートリッジの装着部位にいわゆる色非互換性を付与する公知技術が知られている。

0006

例えば、下記の特許文献1では、トナーコンテナ容器(20)の底面側にこの容器を支持するための支持脚(33)が配置され、装置本体に装着される際の位置合わせを行う位置合わせ片(331)を兼ねる構成が提案されている(例えば特許文献1の図8)。この構成では、支持脚(33)が各色のトナーコンテナ容器毎に僅かずつ異なる位置にずらして配置され、対応する位置にそれぞれ配置された装置本体側の溝部(181)と係合することにより、トナーコンテナ容器の装着部位の色非互換性を実現している。

先行技術

0007

特開2009−168858号公報

発明が解決しようとする課題

0008

一方で、電子写真方式のカラー画像形成装置において、例えばそれぞれ異なる色のトナーに対応した別体の現像カートリッジ(現像器)を画像形成機構に対して各々所定の装着位置に位置決め、装着する。このカートリッジが位置決めされる画像形成機構としては、例えば感光ドラムのような像担持体(ないしそのドラムカートリッジ)が考えられる。この場合、現像カートリッジ(現像器)と像担持体間位置精度保証するために、現像カートリッジ(現像器)を像担持体間の方向に付勢して、装着位置の誤差(嵌合公差など)を保障(いわゆるガタ詰め)する構成が用いられることがある。

0009

しかしながら、上記の特許文献1のトナーコンテナ容器の装着に関して色非互換性を設ける構造では、位置合わせ片となる支持脚が、各色毎に僅かずつ前後へずらされて装置本体側の溝部と係合している。もし、このような構造を上記のように像担持体方向への付勢を必要とするカートリッジの装着構造に利用した場合、例えばカートリッジの像担持体方向への付勢方向および付勢力を各色のカートリッジで一定に保てない、という問題があった。もし、これにより、現像カートリッジ(現像器)と像担持体(感光ドラム)の間の位置精度に各色差および長手方向差が生じた場合には、例えば濃度ムラなどの画像形成不良が発生する可能性がある。

0010

本発明の課題は、画像形成装置において、画像形成不良を生じることなく、異なる記録色のトナーに対応した複数のカートリッジの位置決めに色非互換性を付与し、各記録色のカートリッジを所定位置に確実に装着できるようにすることにある。

課題を解決するための手段

0011

上記課題を解決するため、本発明においては、異なる記録色のトナーに対応した複数のカートリッジと、前記カートリッジと結合された第1の位置決め部材と、前記第1の位置決め部材と嵌合して前記カートリッジを画像形成機構に対して位置決めする第2の位置決め部材と、前記第1の位置決め部材と前記第2の位置決め部材とを互いに嵌合させる、円弧形状部と、切欠形状部と、を含む嵌合構造と、を備えた構成を採用した。

発明の効果

0012

上記構成によれば、カートリッジを位置決めする第1および第2の位置決め部材に円弧形状部および切欠形状部を備えた嵌合構造を設けている。例えばこの嵌合構造の円弧形状部および切欠形状部の位相を各色のカートリッジごとに異ならせることにより、小型軽量かつ簡単安価な構成によって各カートリッジの装着に関する色非互換性を実現できる。また、円弧形状部を利用してカートリッジの装着位置の誤差を保障する付勢力を加えるようにすることによって、各カートリッジに均等に一定の付勢方向、一定の付勢力を与えることができる。これにより、各カートリッジに含まれる例えば現像器と、画像形成機構の例えば像担持体(例えば感光ドラム)の位置精度を保障でき、濃度ムラなどの画像形成不良を抑制することができる。

図面の簡単な説明

0013

電子写真方式の画像形成装置の概略構成を示した断面図である。
プロセスカートリッジの構成の一例を示した部分断面図である。
プロセスカートリッジおよびプロセスカートリッジが装着される装置本体側の画像形成機構の要部の構成を示した斜視図である。
プロセスカートリッジを位置決めする要部の構成を示した斜視図である。
位置決め部材の構成例を示し、(a)は位置決め部材の全体形状を示した説明図、(b)および(c)は色非互換性を実現するそれぞれ異なる嵌合構造を示した断面図である。
位置決め部材の異なる構成例を示し、(a)は位置決め部材の全体形状を示した説明図、および(b)は色非互換性を実現する円弧形状部および切欠形状部を含む嵌合構造を示した断面図である。
図6の構成において色非互換性を実現する嵌合構造の異なる複数位相を示した説明図である。

実施例

0014

以下、添付図面に示す実施例を参照して本発明を実施するための形態につき説明する。なお、以下に示す実施例はあくまでも一例であり、例えば細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者が適宜変更することができる。また、本実施形態で取り上げ数値は、参考数値であって、本発明を限定するものではない。また、以下に記載した構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらの構成のみに限定する趣旨のものではない。

0015

<実施例>
<画像形成装置の全体構成>
図1は本発明を実施可能な画像形成装置1の全体構成の一例を示している。図1の画像形成装置1は、例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成する像担持体(電子写真感光体)を備え、紙やプラスチックシートなどの記録材に対してカラー画像を記録できるよう構成されている。画像形成装置1は、像担持体として、平行に配置された4つの感光ドラム12a(イエロー),12b(マゼンタ),12c(シアン),12d(ブラック)を備えている。これら感光ドラム12a〜12dの上部には、これを縦断する態様で配置された中間転写体としての中間転写ベルト16が配置されている。

0016

不図示のモータにより駆動される各感光ドラム12a〜12dの周囲には、それぞれ一次帯電器13、現像器(後述の現像カートリッジ14)などが配置される。感光ドラム12a〜12dとこれら一次帯電器13、現像器(14)などは画像形成装置1に対して着脱自在なプロセスカートリッジ1a,1b,1c,1dとしてユニット化することができる。感光ドラム12a〜12dの下方にはポリゴンミラー等で構成される露光装置41が配置される。なお、図1では一次帯電器13、現像器(14)や、後述の転写帯電ローラ19の参照符号は煩雑さを避けるためプロセスカートリッジ1aのみに関して図示してあるが、プロセスカートリッジ1b,1c,1dについても同様に設けられている(形状のみ図示)。

0017

まず、最初の画像形成部における感光ドラム12aには、イエロー成分色の画像信号によるレーザー光が露光装置41のポリゴンミラー等を介して投射され、感光ドラム12a上に静電潜像が形成される。この静電潜像に対して現像器からイエロートナーを供給して現像することにより、静電潜像がイエロートナー像として可視化される。

0018

このトナー像は、感光ドラム12aの回転に伴って、感光ドラム12aと中間転写ベルト16とが当接する1次転写位置に到達する。この1次転写位置において、転写帯電ローラ19に印加した1次転写バイアスによって、感光ドラム12a上のイエロートナー像が中間転写ベルト16に転写される(1次転写工程)。

0019

中間転写ベルト16のイエロートナー像を担持した部位が次の画像形成部に移動すると、この時までに上述同様の工程によって感光ドラム12b上にマゼンタトナー像が形成される。そして、感光ドラム12bと中間転写ベルト16とが当接する1次転写部位においてマゼンタトナー像が転写帯電ローラ(19)により中間転写ベルト16上のイエロートナー像上に重ね合わせて転写される。さらに、中間転写ベルト16が移動するにつれて、各画像形成部のそれぞれの1次転写部位においてシアントナー像、続いてブラックトナー像が、イエロートナー像およびマゼンタトナー像上に順次重ね合わせて転写される。

0020

一方、記録材Pはカセット30に収納されている。記録材Pは、カセット30からピックアップローラにより1枚ずつ送り出され、レジストローラ40でタイミングを合わされた後、2次転写位置に到達する。この2次転写位置において、転写手段としての2次転写ローラ対17に印加した2次転写バイアスによって、中間転写ベルト16上の4色のトナー像が記録材P上に一括して転写される(2次転写工程)。

0021

4色のトナー像が転写された記録材Pは、搬送ガイドに案内され、転写ローラ対17の上方に配置された定着手段としての定着ローラ対20の位置に搬送され、そこで熱および圧力を受けて前記4色のトナー像が定着される。これにより各色のトナーが溶融混色し、記録材P上にフルカラーのプリント画像として定着される。その後、トナー画像が定着された記録材Pは、搬送ガイドに案内されて、定着ローラ対20の下流に設けられた排出手段としての排出ローラ対25a、25bにより排出トレイ23上に排出される。

0022

記録材Pの一方の面に対して画像形成を行う片面モードの場合は、前述の如く一方の面に画像が形成された記録材Pは、排出ローラ対25a、25bによって排出トレイ23上に排出される。一方、記録材Pの両方の面に対して画像形成を行う両面モードの場合は、前述の如く一方の面に画像が形成された記録材Pは、不図示の両面パスを通って表裏反転されてレジストローラ対22まで搬送される。その後、表面記録と同様の画像形成プロセスで裏面記録が完了し、表裏面に画像が形成された記録材Pは、排出ローラ対25a、25bによって排出トレイ23上に排出される。

0023

上記のプロセスカートリッジ1a〜1dや、中間転写ベルト16を駆動するローラ16a、16b、あるいはさらに転写帯電ローラ19などは、転写ベルトユニット18などとしてユニット化される場合がある。この転写ベルトユニット18を構成する上記の各部位は、一般に、その性質上、寿命が画像形成装置1の全体に比して短い。このため、画像形成装置1の本体寿命を全うする間には、プロセスカートリッジ1a〜1dや転写ベルトユニット18を交換できるような構成が採用される。例えば、プロセスカートリッジ1a〜1d、および転写ベルトユニット18の双方の部位をユニット化し、脱着、交換可能とすることにより、メンテナンス性を向上させることができる。

0024

なお、近年では、電子写真現像方式としては一成分トナーと二成分トナーの現像方式がある。カラートナーの場合には、発色性の観点からトナーとキャリアが分離した2成分現像剤が広く利用されている。一方、黒色の現像器においては小型化・省スペースの要求では1成分現像、高速機においては2成分現像、と用途によって現像方式が使い分けられることがある。さらに、市場において、画像形成されるモノクロ画像とカラー画像の比率は徐々にカラーシフトしている状況ではあるが、画像形成装置のモノクロカラー構成に拘らず、記録される画像は圧倒的にモノクロ画像が多い。従って、黒色の現像器の耐久性カラー現像器より長寿命であることが望まれている。

0025

他方、カラー画像においてはより忠実描画性能が要求され、写真画質ベルの画像形成装置の開発が行われている。従って、使用されるトナーは極力小粒径で、その形状は球体であり、トナー粒子の直径は均一であることが望ましい。さらに、市場ではランニングコストの低減のために掛かる定期交換部品の寿命を長くしてメンテナンス費用を抑制する、という需要も存在する。近年、現像器ではACRオートキャリアリフレッシュ)手段の採用や、現像器の現像スリーブ小径化によって、現像剤の劣化を抑制して長寿命化を図り、概ねA4サイズ原稿50万枚相当の印刷が可能なカラー現像器が提供されている。

0026

<プロセスカートリッジ>
図1に示したプロセスカートリッジ1a〜1dは、例えば図2に示すように構成することができる。この種のカートリッジには、図1図2の現像器(14)、感光ドラム12、クリーニングブレード320a、一次帯電器13などを1つのカートリッジに一体化したものがある。

0027

また、現像スリーブ14a(図2)を含む現像器の部位のみを、例えば感光ドラムと帯電器とクリーニングブレードとを一体化したドラムカートリッジ10の部分とは別ユニットの現像カートリッジ14に分けたセパレートタイプもある。以下、本実施例のプロセスカートリッジ1a〜1dは、一例としてドラムカートリッジ10と、現像カートリッジ14を含むセパレートタイプとする。

0028

図2は、ドラムカートリッジ10および現像カートリッジ14の部位の主要部の断面構造を示している。図2のドラムカートリッジ10は、ドラムフレーム301(筐体)中に感光ドラム12(図1の12a〜12d)を内蔵する。また、このドラムフレーム301中には、感光ドラム12の周囲には、クリーニングブレード320a、一次帯電器13、スクイシート316などが配置される。

0029

この種のドラムカートリッジ10では、例えば直径Φ30mm程度の感光ドラム12が用いられる。この感光ドラム12には、例えば板状ウレタン材料のクリーニングブレード320aを付勢接触させて、感光ドラム12表面の残留トナーを掻き取る構造が用いられる。図2の構成では、クリーニングブレード320aは、フレーム320に装着され、フレーム320を付勢するスプリングなどの付勢装置340によってクリーニングブレード320aの先端が感光ドラム12に接触するよう構成されている。

0030

プロセスカートリッジの長寿命化の観点から、クリーニングブレード320aで掻き取られた感光ドラム12の表面の残留トナーは、感光ドラム12と平行に配置されたトナー搬送スクリュ414によって、廃トナー容器(不図示)へと搬送される。トナー搬送スクリュ414は、円筒状のバネ(スプリング)形状の線材などにより構成され、感光ドラム12の駆動力を伝達する駆動系を介してトナー搬送通路414e中で回転駆動され、これにより回収トナーを搬送する。

0031

なお、図2のドラムカートリッジ10では、クリーニングブレード320aの近傍には、トナーが機内に飛散するのを防止すべく、スクイシート316が配置されている。また、図2のドラムカートリッジ10では、一次帯電器13は、一次帯電ローラ317およびクリーニングローラ318により構成されている。

0032

ドラムカートリッジ10(図2の感光ドラム12よりも右側の部分)は、突起や溝を組合せた位置決め構造(詳細不図示)を介して画像形成機構(の本体側)に対して装着される。一方、現像カートリッジ14は、ドラムカートリッジ10の感光ドラム12と所定の位置関係となるよう、後述する位置決め機構を介して画像形成機構(ないしはそれに対して位置決めされているドラムカートリッジ10)に対して位置決めされる。

0033

以下では、特に、この装着に関して色非互換性の必要な現像カートリッジ14を本体側の画像形成機構に対して位置決めする構成につき説明する。ただし、以下で説明する色非互換性を持って現像カートリッジ14を位置決めする構成は、例えば現像器(14)を含む一体型のプロセスカートリッジ(1a〜1d)を画像形成装置本体(ないし画像形成機構)に位置決めするために利用することもできる。

0034

画像形成装置では、各プロセスカートリッジ(1a〜1d)は良好な画質、良好な色調の画像を得るべく、予め装置本体に装着する装着位置が定められている。また、各現像カートリッジ14にトナー補給するトナーボトル(不図示)は、例えば装置本体の上部に配置される。これらトナーボトル(不図示)から現像カートリッジ14の現像スリーブ14aに所定の記録色のトナーが補給される。

0035

各色の現像カートリッジ14の部分は、当然ながら各色に関して予め決められた位置に装着しなければならないため、装置位置の間違いを阻止する色非互換性を持たせる必要がある。

0036

図3図4は、本実施例の画像形成装置において、プロセスカートリッジ1a〜1d(各色の現像カートリッジ14の部分を含む)の装着構造の一例を示している。図3はプロセスカートリッジおよび装置本体の外観を示す斜視図、また図4はプロセスカートリッジの位置決め構成を示す斜視図である。

0037

本実施例では、各色のプロセスカートリッジ1a〜1dは、図3のように現像カートリッジ14およびドラムカートリッジ10は、本体側筐体404、即ち画像形成機構(の本体側)に対して装着される。図3において本体側筐体404として示してある部分は、画像形成装置1の筐体の一部を構成する例えばフレーム部位である。この本体側筐体404に対して、各色のドラムカートリッジ10は、突起や溝を組合せた嵌合構造(詳細不図示)によって所定の位置にそれぞれ位置決めされる。

0038

一方、現像カートリッジ14はカートリッジ側位置決め部材401(図5図6)と結合され、カートリッジ側位置決め部材401を介して本体側筐体404、即ち画像形成機構(ないしはドラムカートリッジ10)に対して装着される。

0039

カートリッジ側位置決め部材401(第1の位置決め部材)と、本体側筐体404に設けられた本体側位置決め部材402(第2の位置決め部材)と、は、後述の円弧形状(405)と、切欠形状(406)部を含む嵌合構造を介して互いに嵌合する。カートリッジ側位置決め部材401(第1の位置決め部材)と本体側位置決め部材402(第2の位置決め部材)の各部位は、金属や樹脂などの材料から構成することができる。

0040

図4は、カートリッジ側位置決め部材401(第1の位置決め部材)、および本体側筐体404に設けられた本体側位置決め部材402(第2の位置決め部材)の部位を斜視図として示している。カートリッジ側位置決め部材401は、現像カートリッジ14の少なくとも一端部、ないしは両端部に、例えばビス止めなどの適当な手法で固着される。

0041

本体側位置決め部材402は、例えば本体側筐体404に固定するための例えばL字形状台座402c上に位置決め突起部402a,402bを植設した構造とする。

0042

上記の円弧形状(405)と、切欠形状(406)部を含む嵌合構造は、本体側位置決め突起部402a,402bと、それぞれ嵌合する位置決め穴401a,401bの間に設けられる。

0043

現像カートリッジ14は、カートリッジ側位置決め部材401を介して、摺動機構(詳細不図示)を介して本体側筐体404に対してスライド可能に支持される。その上で、ドラムカートリッジ10に対する現像カートリッジ14の位置決め精度を保証するために、現像カートリッジ14をドラムカートリッジ10に付勢する付勢部材403(図3)を設けている。即ち、図3に示すように、本体側位置決め部材402と本体側筐体404間に付勢部材403(例えばスプリングなど)を設け、現像カートリッジ14をドラムカートリッジ10の方向に付勢している。

0044

これにより、現像カートリッジ14とドラムカートリッジ10の嵌合公差などのガタ詰めが行われ、例えば現像カートリッジ14の現像スリーブ14aとドラムカートリッジ10の感光ドラム12の間の位置決め精度を保証することができる。

0045

なお、本実施例において、カートリッジ側位置決め部材401(第1の位置決め部材)、および本体側位置決め部材402(第2の位置決め部材)の間の嵌合構造の凹凸関係は、以下に例示する関係と逆になっていてもよい。即ち、以下では、本体側位置決め部材402(第2の位置決め部材)側が凸、カートリッジ側位置決め部材401(第1の位置決め部材)が凹の形状関係になっているが、これらの凹凸関係は以下の例示と逆であってもよい。また、付勢部材403は、本実施例では本体側位置決め部材402と本体側筐体404間に設けているが、その限りではなく例えばカートリッジ側位置決め部材401と本体側筐体404間に付勢部材403を設けるような構造も考えられる。

0046

図4において、現像カートリッジ14に装着されたカートリッジ側位置決め部材401には、位置決め穴401a,401bが設けられている。一方、本体側位置決め部材402には、位置決め突起部402a,402bが設けられている。なお、本実施例では、これら位置決め穴401a,401bと位置決め突起部402a,402bの組合せを2組、設けているが、両者の数はこの2つに限定されるものではない。

0047

また、本体側位置決め部材402は、本体側筐体404に対して摺動機構(詳細不図示)スライド可能に支持され、本体側筐体404間に配置された上記の付勢部材403により付勢される。

0048

従って、カートリッジ側位置決め部材401の位置決め穴401a,401bと、本体側位置決め部材402の位置決め突起部402a,402bをそれぞれ嵌合させることで、現像カートリッジ14が本体側筐体404に対してスライド可能に位置決めされる。また、現像カートリッジ14は、上記の位置決め部材(401、402)の嵌合構造を介して付勢部材403の付勢力を受け、画像形成機構:特にドラムカートリッジ10の方向に付勢され、上記のガタ詰めが行われる。

0049

ここで、上記のようなカートリッジ側位置決め部材401、本体側位置決め部材402の嵌合構造を用いる場合、各色のカートリッジでこれらの嵌合構造に色非互換性を持たせる構成の一例として図5(a)〜(c)のような構造が考えられる。

0050

図5(a)において、位置決め穴401a,401bと位置決め突起部402a,402bは嵌合可能である。カートリッジ側位置決め部材401の全体形状は例えば図示のように3角形を基本とする形状とすることができ、位置決め突起部402a,402bに対応する位置に位置決め穴401a、401bを形成してある。この他にも、カートリッジ側位置決め部材401には、図示のように例えば軽量化や材料節約を目的とする肉抜き部や、付勢部材403と係合するための切欠部などを設けてよい。

0051

位置決め穴401b、位置決め突起部402bについては、少なくとも位置決め穴401bを図示のように長円楕円)断面の形状することができる。この構造により、上記のカートリッジ側位置決め部材401のスライド支持構造の一部が形成される。

0052

そして、各色のカートリッジの嵌合構造によって、色非互換性を持たせるためには、位置決め穴401aと、位置決め突起部402aの間に、各色のカートリッジで、例えば図5(b)、(c)に示すように異なる構造を用いることが考えられる。

0053

図5(b)の構造では、位置決め突起部402aは直径D1と全長L1を組み合わせた円柱形状とし、これと嵌合する位置決め穴401aも同様に直径D1とほぼ同等の直径の円筒形状としている。また、図5(c)の構造では、位置決め突起部402aは直径D2と全長L2を組み合わせた円柱形状とし、これと嵌合する位置決め穴401aは直径D2とほぼ同等の直径の円柱形状としている。

0054

図5(b)、(c)の構造によると、これらの寸法(L1、L2、D1、D2などの)の寸法差によって、各色のカートリッジの嵌合構造によって、色非互換性を持たせることができる。なお、図5(b)では、位置決め突起部402aの先端に小径部402e、対応する位置決め穴401aの部位に小径部401eを設けているが、図5(c)ではそのような小径部402e、401eがない。このような形状の非互換によっても、各色のカートリッジの嵌合構造の色非互換性を持たせることができる。

0055

ここで、図5(b)と、図5(c)に示した異なる位置決め突起部402aと位置決め穴401aの組合せが図示と異なる他の組合せで互いに嵌合しない条件としては、例えば直径D1<直径D2と、それぞれの嵌合部位の全長L1>全長L2が考えられる。例えば、直径(2種類)×全長(2種類)の計(4種類)の組み合わせをプロセスカートリッジ1a〜1dに設け、所定位置以外への装置を阻止する装着機構の色非互換性を実現できる。

0056

例えば、具体的な形状の例として、直径D1:φ5<直径D2:φ6、全長L1:10mm>全長L2:5mmの組み合わせがある。なお、この場合直径D1と直径D2、および全長L1と全長L2は部品公差振れの中でも非互換として成り立つ構成とする。

0057

しかしながら、図5(a)〜(c)に示した構成によると、更なる色非互換の組み合わせを追加しようとした場合、直径については、直径を大きくすると位置決め部材の大型化が懸念され、且つ直径を小さくすると小型化による強度低下が懸念される。また、全長L1やL2については、これらの寸法を長くすると位置決め部材401の大型化が懸念され、また、短くすると誤装着が懸念される。

0058

そこで、位置決め部材を大型化することなく更なる色非互換を達成する、より好ましい構造としては、図6および図7に示すような構成が考えられる。

0059

図6(a)、(b)(および図7)に示す構成では、カートリッジ側位置決め部材401の位置決め穴401a,401bと、本体側位置決め部材402の位置決め突起部402a,402bはそれぞれ相互に嵌合可能な寸法でそれぞれ形成される。ここで、カートリッジ側位置決め部材401の全体の基本形状は図5のものと同等である。また、位置決め穴401b、位置決め突起部402bについては、図5(a)で説明したのと同様であり、少なくとも位置決め穴401bの方は図示のように長円(楕円)断面の形状としてある。

0060

また、図6(a)、(b)に示すように、位置決め突起部402aは直径D3と全長L3を組み合わせた円柱形状とし、その一部に下記のような形状を組合せた構造としてある。この構造は、例えば、図示のように全長L1と、上記の円柱形状断面を例えばDカット形状に一部切欠いた切欠形状406と、直径D3の円弧形状405を組み合わせた構成である。即ち、本実施例では、第1および第2の位置決め部材(401、402)を互いに嵌合させるため、円弧形状405(円弧形状部)と、この円弧形状405を除く部位に相当する切欠形状406(切欠形状部)と、を含む嵌合構造を用いる。

0061

一方、位置決め突起部402aと嵌合するよう、位置決め穴401aは、上記の直径D3の円弧形状の円柱形状断面を基本とし、その一部を肉盛りした形状の係合部407を組合わせた形状となっている。即ち、位置決め穴401aは、上記円弧形状405を除く部位に相当する切欠形状406と整合して位置決め部材(401、402)を相互に位置決めする係合部407を設ける。

0062

なお、図6(b)では、図5(b)と同様に位置決め突起部402aの先端に小径部402e、対応する位置決め穴401aの部位に小径部401eを設けている。これら小径部401e、402eによってさらなる色非互換パターンを形成することも考えられる。しかしながら、説明を容易にするため、以下では小径部401e、402eはいずれも単なる円筒形状で、カートリッジが異なっても同一構成であるものとする。

0063

上記のように、複数の記録色の異なるカートリッジに用いられるカートリッジ側位置決め部材401と本体側位置決め部材402の組合せにおいて、切欠形状406と、係合部407の対応する配置位置に位相差を設けることにより色非互換性を付与できる。

0064

例えば、ある記録色のカートリッジでは、切欠形状406と、係合部407を図6(a)、(b)に示した円弧形状405を延長した円周上の位相の位置に設ける。そして、他の色のカートリッジでは図7のような位相の異なる位置に切欠形状406と、係合部407を設ける。

0065

このように異なるカートリッジに用いられるカートリッジ側位置決め部材401と本体側位置決め部材402の組合せで、切欠形状406と、係合部407について、それぞれ図6(a)、(b)と図7のように位相差(角度差θ)の異なる配置を用いる。これにより、複数の記録色の異なるカートリッジの装着に関する非互換性を実現することができる。

0066

ここで、図5(a)に示す構成と比較すると、図5(a)の位置決め突起部402a,402bは、全周の360°が円弧形状である。このため、図5(a)において位置決め突起部402a,402bを位置決め穴401a,401bの付勢方向pに、付勢部材403によって付勢した場合、常にこの円弧形状が付勢部材403の付勢力を受ける。

0067

一方、図6(a)、(b)、図7に示す構造によれば、位置決め穴401aは180°以上、360°未満の部位を円弧形状としており、必ず付勢方向pの付勢力を円弧形状405で受ける必要がある。即ち、付勢機構としての付勢部材403の付勢力は、位置決め部材(401、402)の嵌合構造の円弧形状405の部位を介して現像カートリッジ14を画像形成機構の方向に付勢する付勢力として作用させる。

0068

しかしながら、切欠形状406と係合部407に複数の位相を持たせる、例えばこれらを配置する円弧上の位置を異ならせることは可能である。従って、切欠形状406と係合部407に複数の位相を持たせることにより、必ず付勢方向pの付勢力を円弧形状405で受ける、という条件を満足しながら更なる色非互換性を設定することができる。

0069

なお、図6図7の構成では、カートリッジ側位置決め部材401側の切欠形状406はDカット形状であるが、対応する位置決め穴401aのほうはDカット形状ではなく、上記のような係合部407を設けるようにしている。このため、僅かな部品公差の範囲で切欠形状406と、係合部407にずれが生じていても、正しい組合せであればカートリッジ側位置決め部材401と本体側位置決め部材402を嵌合させることができる。このように僅かに切欠形状406と、係合部407にずれが生じている場合でも、付勢部材403の付勢力(付勢方向p)は、円弧形状405を介してカートリッジの付勢力として伝達される。

0070

また、位置決め突起部402aと位置決め穴401aを所定の位置関係で嵌合させ、また上記の付勢力を所期の方向、大きさで作用させるには、好ましくは位置決め突起部402aの円弧形状405の中心角を180°以上に取る。もし、位置決め突起部402aの円弧形状405が180°未満であれば、位置決め突起部402aと位置決め穴401aの間に隙間が生じるなどして所定位置に位置決めすることが難しくなる。

0071

ここで、位置決め穴401aの円弧形状405の角度に180°を確保するものとして現実的に作製可能な非互換パターンの数は、切欠形状406の角度公差、係合部407の角度公差(例えば±3°)などから計算できる。ここで、例えば、位置決め突起部402aの切欠形状406の角度公差を±3°、位置決め穴401aの係合部407の角度公差を±3°程度とする。この条件で作成可能な切欠形状406と係合部407の非互換パターンの数は、180°÷12°=15パターン(程度)となる。一般に、電子写真方式の画像形成装置では、4ないし5色のトナーが用いられ、これに対応した数のカートリッジを位置決め、装着する必要があるが、この15パターン程度の非互換パターンの数は充分なものと言える。

0072

このように、複数の記録色の異なるカートリッジの装着に関する非互換性を実現するには、位置決め突起部402aと位置決め穴401aの形状、特に切欠形状406および係合部407の位相差のみで充分な数の非互換パターンを用意できる。しかしながら、別の部位の形状との組合せによっても複数の記録色の異なるカートリッジの装着に関する非互換性を得ることもできる。

0073

例えば、相互に嵌合可能な位置決め突起部402bと、位置決め穴401bの直径(楕円断面の場合は例えば短径)に複数の組み合せ(非互換パターン)を用意する。そして、この嵌合可能な位置決め突起部402bと、位置決め穴401bの非互換パターン)を上記の位置決め突起部402aと位置決め穴401aの非互換パターンと組合せるのである。これにより、複数の記録色の異なるカートリッジの装着に関してさらに多数の非互換パターン数を実現することができる。

0074

また、ここで、図6(a)、(b)に示した嵌合構造と、図5(b)、(c)に示した嵌合構造を混用して、各色のカートリッジの装着に関する非互換性を達成することも考えられる。以下に、このような構成により各色のカートリッジの装着に関する非互換性を達成する場合の条件を示す。

0075

例えば、図6(a)、(b)に示した嵌合構造と、図5(b)、(c)に示した嵌合構造がお互いに嵌合できない条件として、直径D1<直径D3<直径D2と、(全長L1=全長L3)>全長L2のような関係が考えられる。例えば、直径D1:φ5<直径D3:φ5.5<直径D2:φ6、全長L1:10mm=全長L3:10mm>全長L2:5mmのような寸法の組み合わせである。なお、直径D1(図5(a))、直径D2(同(b))および直径D3(図6(b))、全長L1(図5(b)、図6(b))、全長L2(図5(c))、全長L3(図6(b))の各寸法は、部品公差の振れの中でも非互換として成り立つよう定める。

0076

ここで、位置決め突起部402aが直径D2:φ6の場合(図5(c))の場合、直径D1:φ5(同(b))、および直径D3:φ5.5(図6(b))の位置決め穴401aに嵌合することは寸法差によって不可能である。この点で、図5(c)の位置決め突起部402aは図5(c)、図6(b)の位置決め穴401aに対して非互換性が成立する。

0077

また、位置決め突起部402aが直径D1:φ5および全長L1=10mmの場合(図5(b))、全長L2:5mmの位置決め穴401a(図5(c))と嵌合することは全長差によって不可能である。この点において、図5(b)と図5(c)の嵌合構造の色非互換性が成立する。また、小径部(401e、402e:図5(b))の有無においても、図5(b)と図5(c)の嵌合構造の色非互換性が成立する。

0078

また、位置決め突起部402aが直径D1:φ5(図5(b))の場合、直径D3:φ5.5の位置決め穴401a(図6(b))と途中まで嵌合することは直径差によって可能である。しかしながら、図6(b)の位置決め穴401aの係合部407と干渉するので、色非互換が成り立つ。

0079

さらに、位置決め突起部402aが直径D3:φ5.5および全長L3=10mmの場合(図6(b))、直径D1:φ5の位置決め穴401a(図5(b))と嵌合することは直径差によって不可能である。この点において、図6(b)と図5(b)の嵌合構造の色非互換性が成立する。位置決め突起部402aが直径D3:φ5.5および全長L3=10mm(図6(b))の場合、全長L2:5mmの位置決め穴401a(図5(c))と嵌合することは全長差によって不可能である。この点において、図6(b)と図5(c)の嵌合構造の色非互換性が成立する。

0080

このように、図6(a)、(b)および図5(b)、(c)の嵌合構造の混用では、直径差と全長差に加えて、切欠形状406と係合部407の位相差を利用できるため、カートリッジの装着位置に関してさらに多様な色非互換性を実現することができる。

0081

以上のように、本実施例によれば、第1、第2の位置決め部材であるカートリッジ側位置決め部材401、本体側位置決め部材402に、両者を互いに嵌合させる円弧形状405(円弧形状部)と、切欠形状406(切欠形状部)を含む嵌合構造を設けている。このような構造によれば、互いに嵌合可能な円弧形状405と切欠形状406を配置する位相差によって、複数の記録色の異なるカートリッジの装着に関する非互換性を実現することができる。

0082

本実施例の構成では、記録色の異なるカートリッジの装着に関する非互換性を実現するのに寸法差や係合部の配置距離などを用いていない。このため、カートリッジの位置決め部材を大型化したり、記録色によってその形状が不均一となったりする問題を生じることなく、簡単安価にカートリッジの装着に関する非互換性を実現することができる。また、カートリッジを付勢する付勢力を、どのカートリッジでも円弧形状405の部位を介して作用させることができ、各カートリッジで付勢力の方向や大きさを統一することができる。

0083

従って、本実施例によれば、各記録色のカートリッジをそれぞれ所定の位置に装着ミスなしに間違いなく装着することができる。また、各色のカートリッジに一定の付勢方向、且つ一定の付勢力で例えば像担持体(例えば感光ドラム)の方向に付勢することができる。このため、各色のプロセスカートリッジ(の例えば現像器)におけるそれぞれのドラムカートリッジとの間の位置の誤差を低減でき、濃度ムラなどの画像形成不良を抑制し、高品位なカラー画像形成を行うことができる、という優れた効果がある。

0084

なお、以上の説明では、画像形成機構に対して位置決めされる異なる記録色のトナーに対応したカートリッジとして、現像カートリッジを例示した。しかしながら、画像形成機構に対して位置決めされる異なる記録色のトナーに対応したカートリッジとしては、他の部材名称や構造を有するカートリッジが該当する。例えば、単なるトナー容器としてのトナーカートリッジなどの場合でも上述の実施例に示した嵌合構造を実施でき、上述同様の作用効果を期待できる。また、当該のカートリッジが位置決めされる画像形成機構としては、例えばドラムカートリッジの部分を例示したが、カートリッジが位置決めされる画像形成機構が他の部材名称や構造を有していて構わないのはいうまでもない。

0085

10…ドラムカートリッジ、14…現像カートリッジ、401…カートリッジ側位置決め部材、401a,401b…位置決め穴、402…本体側位置決め部材、402a,402b…位置決め突起部、403…付勢部材、404…本体側筐体、405…円弧形状、406…切欠形状、407…係合部。

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