JP2004302004A - 画像形成装置およびプロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
【課題】薄型化を実現できる画像形成装置およびプロセスカートリッジを提供する。
【解決手段】感光体ドラム２７の軸と直交する方向の断面において、両側の側方に帯電器２９と現像ローラ３１とを配置し、それぞれが略一列状に並ぶ配置としたことで、その上方にはプロセス手段のいずれも配置されないので、スキャナユニット１６を感光体ドラム２７に近づけて配置することができる。さらに、感光体ドラム２７の上方が大きく開放されているので、スキャナユニット１６から出射されるレーザ光の照射のための範囲を広くとることができ、スキャナユニット１６を構成する部品の配置の自由度が高められ、スキャナユニット１６の薄型化を実現できる。これにより、レーザプリンタ１の薄型化を実現することができる。
【選択図】 図１
【解決手段】感光体ドラム２７の軸と直交する方向の断面において、両側の側方に帯電器２９と現像ローラ３１とを配置し、それぞれが略一列状に並ぶ配置としたことで、その上方にはプロセス手段のいずれも配置されないので、スキャナユニット１６を感光体ドラム２７に近づけて配置することができる。さらに、感光体ドラム２７の上方が大きく開放されているので、スキャナユニット１６から出射されるレーザ光の照射のための範囲を広くとることができ、スキャナユニット１６を構成する部品の配置の自由度が高められ、スキャナユニット１６の薄型化を実現できる。これにより、レーザプリンタ１の薄型化を実現することができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯電手段と像担持体と現像手段とが略一列状に並ぶように配置した画像形成装置およびプロセスカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザプリンタやコピー機などの電子写真式の画像形成装置では、基材層上に電荷発生層や電荷輸送層などが積層された感光体ドラム（像担持体）の表面上に帯電器（帯電手段）からのコロナ放電による帯電が行われ、スキャナユニット（露光手段）によってその感光体ドラム上にレーザ光を利用した露光が行われている。そして、露光によって形成された静電潜像が、現像ローラ（現像剤担持体）に担持させたトナー等の現像剤により顕像化されて現像剤像が形成され、この現像剤像が紙等の被記録媒体上に転写ローラ（転写手段）によって転写された後に加熱定着されることで画像の形成が行われる。
【０００３】
このような構成の画像形成装置では、上記した画像形成の工程を実現するため、感光体ドラムを中心としたその外周に沿って、その回転方向の上流から順に、帯電器、現像ローラ、転写ローラ等が配設される。さらに、帯電器と現像ローラとの間の外周部分で、感光体ドラムはスキャナユニットからのレーザ光の照射を受けるようになっている。このように感光体ドラムの周囲に配置すべき部材等が多いため、例えば特許文献１では、感光体ドラムの上方の位置に帯電器、そのすぐ下流の位置にスキャナユニットによるレーザ光の照射部分、それよりさらに下流側で感光体ドラムの側方の位置に現像ローラ、下方の位置に転写ローラがそれぞれ配置されており、感光体ドラムの周囲の空間の無駄が減らされ、効率のよい部材等の配置が実現されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２５０３７８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、帯電器が感光体ドラムの上方に配置されているため、画像形成装置の厚みが増し、画像形成装置の薄型化の弊害となり、更には、感光体ドラムの表面上にてレーザ光が照射される範囲が帯電器よりさらに下流の限られた範囲内に限定されてしまうため、レーザ光の出射位置が制限され、スキャナユニットの薄型化も図りにくく、結果として画像形成装置の薄型化の妨げとなるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、薄型化を実現できる画像形成装置およびプロセスカートリッジを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明の画像形成装置は、回転可能に保持されて、静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体を帯電するための帯電手段と、前記帯電手段により帯電された前記像担持体に静電潜像を形成するため、前記像担持体を露光する露光手段と、前記露光手段により形成された前記像担持体の静電潜像を現像剤で現像して現像剤像を形成するための現像手段とを備えた画像形成装置であって、前記帯電手段が前記像担持体を帯電する場合に、前記像担持体の外周面に対して前記帯電手段が作用する領域の前記像担持体回転方向における中心位置となる帯電作用中心と、前記現像手段が前記像担持体を現像する場合に、前記像担持体の外周面に対して前記現像手段が作用する領域の前記像担持体回転方向における中心位置となる現像作用中心とが、前記像担持体の回転中心を挟んで略反対側の位置にそれぞれ配置され、かつ、前記帯電作用中心と前記現像作用中心とを結ぶ方向が、前記露光手段の筐体に対して略平行となるように構成されている。
【０００８】
また、請求項２に係る発明の画像形成装置は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記像担持体の回転方向において、前記帯電手段が作用する領域の下流側で、前記現像手段が作用する領域の上流側に、前記像担持体に近接対向して作用するプロセス手段を配置しないことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に係る発明の画像形成装置は、請求項１または２に記載の発明の構成に加え、前記像担持体の前記露光手段側の外周面における前記帯電手段が前記像担持体の外周面に対して作用する領域と、前記現像手段が前記像担持体の外周面に対して作用する領域との間の領域を覆って保護する保護部材と、前記保護部材に開口され、前記露光手段から出射されるレーザ光を通過させるための開口部とを備えている。
【００１０】
また、請求項４に係る発明の画像形成装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の構成に加え、少なくとも前記像担持体を収容し、着脱可能に設けられたプロセスカートリッジを備え、前記プロセスカートリッジは、前記帯電作用中心と前記現像作用中心とを結ぶ方向に沿って着脱されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に係る発明の画像形成装置は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記像担持体の現像剤像を被記録媒体に転写するための転写手段と、前記像担持体と前記転写手段との間を通過する被記録媒体を搬送するための搬送路とを備え、前記搬送路を搬送される被記録媒体の搬送方向は、前記帯電作用中心と前記現像作用中心とを結ぶ方向と略平行であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６に係る発明の画像形成装置は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記露光手段は、レーザ光源より出射されたレーザ光を走査する走査手段と、前記筐体の中央よりも前記帯電作用中心と前記現像作用中心とを結ぶ方向における前記帯電作用中心側に配置され、前記走査手段によって走査されたレーザ光を反射する反射手段とを備え、前記レーザ光源から出射されたレーザ光が、前記走査手段によって走査されてから前記像担持体に露光されるまでの光路において、前記レーザ光の進行方向の変更は、前記反射手段による１回のみであることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７に係る発明の画像形成装置は、請求項５または６に記載の発明の構成に加え、前記帯電手段は、前記像担持体と前記転写手段との間を通過する被記録媒体の搬送方向において、前記像担持体よりも下流側に配置され、前記搬送路と前記帯電手段との間には絶縁部材が設けられている。
【００１４】
また、請求項８に係る発明の画像形成装置は、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記現像手段の筐体は、前記露光手段の筐体に対し、略平行となるように構成されている。
【００１５】
また、請求項９に係る発明の画像形成装置は、回転可能に保持されて、静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体を帯電するための帯電手段と、前記帯電手段により帯電された前記像担持体に静電潜像を形成するため、前記像担持体を露光する露光手段と、前記露光手段により形成された前記像担持体の静電潜像を現像剤で現像して現像剤像を形成するための現像手段と、前記現像手段により形成された前記像担持体の現像剤像を被記録媒体に転写するための転写手段とを備えた画像形成装置であって、前記像担持体の外周面を、その回転方向において、第１の領域、第２の領域、第３の領域、および第４の領域の４つの領域に等分した場合に、前記第１の領域内に、前記現像手段が作用する領域が配置され、前記第２の領域内に、前記転写手段が作用する領域が配置され、前記第３の領域は、前記第１の領域に対して前記像担持体の回転中心を挟んで相対する領域であって、前記第３の領域内に、前記帯電手段が作用する領域が配置され、前記第４の領域は、前記第２の領域に対して前記像担持体の回転中心を挟んで相対する領域であって、近接対向して作用するプロセス手段を配置しない領域であることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１０に係る発明の画像形成装置は、請求項１乃至９のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記像担持体に担持される現像剤像が被記録媒体に転写された後に、前記像担持体上に残存する現像剤を前記現像手段によって回収することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１１に係る発明のプロセスカートリッジは、回転可能に保持されて、静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体の静電潜像を形成するために前記像担持体を帯電する帯電手段とを収容し、画像形成装置に着脱可能であり、前記像担持体に形成された静電潜像を現像して現像剤像を形成する現像手段が、前記像担持体に対向して配置されるプロセスカートリッジであって、前記帯電手段が前記像担持体を帯電する場合に、前記像担持体の外周面に対して前記帯電手段が作用する領域における前記像担持体の回転方向の中心位置となる帯電作用中心と、前記現像手段が前記像担持体を現像する場合に、前記像担持体の外周面に対して前記現像手段が作用する領域における前記像担持体の回転方向の中心位置となる現像作用中心とが、前記像担持体の回転中心を挟んで略反対側の位置にそれぞれ配置されることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１２に係る発明のプロセスカートリッジは、請求項１１に記載の発明の構成に加え、前記帯電作用中心と前記現像作用中心とを結ぶ方向に略平行に着脱されることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１３に係る発明のプロセスカートリッジは、回転可能に保持されて、静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体を帯電するための帯電手段と、前記帯電手段により帯電された前記像担持体に形成される静電潜像を現像剤で現像して現像剤像を形成するための現像手段と、前記現像手段により形成された前記像担持体の現像剤像を被記録媒体に転写するための転写手段とを備えた画像形成装置に着脱可能に設けられ、少なくとも前記像担持体と前記帯電手段とが収容されたプロセスカートリッジであって、前記像担持体の外周面を、その回転方向において、第１の領域、第２の領域、第３の領域、および第４の領域の４つの領域に等分した場合に、前記第１の領域内に、前記現像手段が作用する領域が配置され、前記第２の領域内に、前記転写手段が作用する領域が配置され、前記第３の領域は、前記第１の領域に対して前記像担持体の回転中心を挟んで相対する領域であって、前記第３の領域内に、前記帯電手段が作用する領域が配置され、前記第４の領域は、前記第２の領域に対して前記像担持体の回転中心を挟んで相対する領域であって、近接対向して作用するプロセス手段を配置しない領域であることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した画像形成装置およびプロセスカートリッジの一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、画像形成装置の一例であるレーザプリンタ１の全体の構成について説明する。図１は、レーザプリンタ１の概略的な構成を示す模式図である。
【００２１】
図１に示すように、レーザプリンタ１は、断面視、本体ケース２内に、被記録媒体としての用紙３を給紙するためのフィーダ部４や、給紙された用紙３に印刷するための画像形成部を構成するスキャナユニット１６、プロセスカートリッジ１７および定着器１８等を備えている。なお、レーザプリンタ１において、図中右手方向が前面となる。また、用紙３の搬送経路を２点鎖線で示し、レーザ光の光路を１点鎖線で示す。
【００２２】
排紙トレイ５０は、本体ケース２の上面に設けられ、印刷された用紙３を積層保持する。この排紙トレイ５０は略平面状に構成されている。また、本体ケース２の前面には、プロセスカートリッジ１７の挿入のための一部開放状の空間があり、プロセスカートリッジ１７は、本体ケース２の右端（前面側）のカバー５４を、その支軸５４ａを支点として下向きに回動させて大きく開いた状態（図中点線で示す。）で着脱される。
【００２３】
本体ケース２内の後部（図中左手側）には、本体ケース２内の下部後端側に設けられた定着器１８から排出された用紙３が上方の排紙トレイ５０に導かれるように、本体ケース２の背面に沿って上下方向に半弧状の搬送パス４４が設けられ、この搬送パス４４の用紙３の搬送方向末端に、用紙３の排紙トレイ５０への排出を行う排紙ローラ４５が設けられている。
【００２４】
フィーダ部４は、本体ケース２内の底部に設けられた給紙ローラ８と、着脱可能に装着される給紙カセット６と、給紙カセット６内に設けられ、用紙３を積層保持して用紙３を給紙ローラ８に圧接する用紙３押圧板７と、給紙ローラ８により給紙される用紙３を搬送するための搬送パス４６と、給紙ローラ８に対し用紙３の搬送方向の下流で画像形成部５の直前に設けられ、印刷の際に画像形成部５へ用紙３の送り出しのタイミングを調整するレジストローラ１２，１３とを備えている。なお、レジストローラ１２は、後述するプロセスカートリッジ１７に回転可能に支持され、レジストローラ１３は、本体ケース２内にて回動可能に支持されている。
【００２５】
用紙３押圧板７は、用紙３を積層状にスタックすることができ、給紙ローラ８に対して遠い方の端部が給紙カセット６の底面に回動可能に支持されており、近い方の端部が上下方向に移動可能となっている。また、その裏側から図示外のバネによって給紙ローラ８の方向に付勢されている。そのため、用紙３押圧板７は、用紙３の積層量が増えるにともない、バネの付勢力に抗して下向きに揺動される。
【００２６】
次に、画像形成部のスキャナユニット１６は、本体ケース２内において排紙トレイ５０の直下に配置され、レーザ光を出射するレーザ光源１９、レーザ光源１９より出射されたレーザ光を回転駆動して主走査方向に走査するポリゴンミラー２０、ポリゴンミラー２０に走査されたレーザ光の走査速度を一定にするｆθレンズ２１、走査されたレーザ光を感光体ドラム２７上で結像する際に、副走査方向における面倒れを補正するシリンダーレンズ２２、シリンダーレンズ２２を透過したレーザ光を感光体ドラム２７に向けて反射する反射ミラー２３から構成されている。スキャナユニット１６は、印刷データに基づいてレーザ光源１９から出射されるレーザ光を、図中１点鎖線で示すように、ポリゴンミラー２０、ｆθレンズ２１、シリンダーレンズ２２、反射ミラー２３の順に通過あるいは反射させて、プロセスカートリッジ１７の感光体ドラム２７の表面上に露光走査するものである。なお、スキャナユニット１６が、本発明における「露光手段」に相当する。また、ポリゴンミラー２０および反射ミラー２３が、それぞれ、本発明における「走査手段」および「反射手段」に相当する。
【００２７】
画像形成部の定着器１８は、プロセスカートリッジ１７の側方下流側に配設され、定着ローラ４１、この定着ローラ４１を押圧する加圧ローラ４２、およびこれら定着ローラ４１および加圧ローラ４２の下流側に設けられる一対の搬送ローラ４３を備えている。定着ローラ４１は、中空のアルミ製の基材にフッ素樹脂がコーティングされ焼成されたローラであり、筒状のローラの内部に加熱のためのハロゲンランプ４１ａを備えている。加圧ローラ４２は、低硬度シリコンゴムからなる基材にフッ素樹脂のチューブが被膜されたローラであり、スプリング（図示外）によってその軸が定着ローラ４１の方向に付勢されることで、定着ローラ４１に対して押圧されている。定着器１８では、プロセスカートリッジ１７において用紙３上に転写されたトナーを、用紙３が定着ローラ４１と加圧ローラ４２との間を通過する間に加圧加熱定着させ、その後、その用紙３を搬送ローラ４３によって、搬送パス４４に搬送するようにしている。
【００２８】
次に、画像形成部のプロセスカートリッジ１７は、ドラムカートリッジ１７ａと、ドラムカートリッジ１７ａに着脱可能な現像カートリッジ１７ｂとから構成されている。ドラムカートリッジ１７ａは、感光体ドラム２７、スコロトロン型の帯電器２９を備えている。現像カートリッジ１７ｂは、現像ローラ３１、供給ローラ３３、トナーホッパー３４を備えている。
【００２９】
ドラムカートリッジ１７ａの感光体ドラム２７は、現像ローラ３１と接触する状態で矢印方向（図中時計方向）に回転可能に配設されている。この感光体ドラム２７は、導電性基材の上に、正帯電の有機感光体を塗布したものであり、電荷発生材料が電荷輸送層に分散された正帯電有機感光体である。感光体ドラム２７はレーザ光等の照射を受けると、光吸収によって電荷発生材料で電荷が発生され、電荷輸送層で感光体ドラム２７の表面と、導電性基材とにその電荷が輸送されて、帯電器２９に帯電されたその表面電位をうち消すことで、照射を受けた部分の電位と、受けていない部分の電位との間に電位差を設けることができるようになっている。印刷データに基づいてレーザ光が露光走査されることにより、感光体ドラム２７には静電潜像が形成されるのである。なお、感光体ドラム２７が、本発明における「像担持体」に相当する。
【００３０】
帯電手段としてのスコロトロン型の帯電器２９は、本体ケース２の背面側の感光体ドラム２７の側方に、感光体ドラム２７に接触しないように所定の間隔を隔てて配設されている。帯電器２９は、タングステンなどの放電用のワイヤ２９ａからコロナ放電を発生させるスコロトロン型の帯電器であり、グリッド電極２９ｂによって放電電圧の安定化が図られている。感光体ドラム２７の軸方向と平行にワイヤ２９ａが張設されており、ワイヤ２９ａおよびグリッド電極２９ｂは、その周囲を上下から覆う２つのカバー２９ｃ，２９ｄによって保護されている。グリッド電極２９ｂは格子状の平面電極であり、その面方向が感光体ドラム２７の接線方向と平行になるように配置されている。印刷時に帯電器２９には帯電バイアスが印加され、感光体ドラム２７の表面を一様に正極性に帯電させるように構成されている。なお、帯電器２９が、本発明における「帯電手段」に相当する。
【００３１】
また、現像カートリッジ１７ｂがドラムカートリッジ１７ａに装着された状態では、現像ローラ３１は、感光体ドラム２７を挟んで帯電器２９と反対側の感光体ドラムの側方の位置に配設されている。この位置は、感光体ドラム２７の回転方向（図中時計方向）における帯電器２９の下流にあたり、現像ローラ３１は、矢印方向（図中反時計方向）に回転可能となるように、現像カートリッジ１７ｂに支持されている。この現像ローラ３１は、金属製のローラ軸に導電性のゴム材料からなるローラが被覆されており、印刷時には現像バイアスが印加される。なお、現像ローラ３１が、本発明における「現像手段」に相当する。
【００３２】
次に、供給ローラ３３は、現像ローラ３１の側方位置で、現像ローラ３１を挟んで感光体ドラム２７の反対側の位置に回転可能に配設されており、現像ローラ３１に対して圧縮するような状態で当接されている。この供給ローラ３３は、金属製のローラ軸に、導電性の発泡材料からなるローラが被覆されており、現像ローラ３１に供給するトナーを摩擦帯電するようになっている。このため、供給ローラ３３は、現像ローラ３１と同方向となる矢印方向（図中反時計方向）に回転可能に配設されている。
【００３３】
また、トナーホッパー３４は、供給ローラ３３の側方位置に設けられており、その内部に供給ローラ３３を介して現像ローラ３１に供給される現像剤を充填している。本実施の形態では、現像剤として正帯電性の非磁性１成分のトナーが使用されており、このトナーは、重合性単量体、例えばスチレンなどのスチレン系単量体やアクリル酸、アルキル（Ｃ１〜Ｃ４）アクリレート、アルキル（Ｃ１〜Ｃ４）メタアクリレートなどのアクリル系単量体を、懸濁重合などの公知の重合方法によって共重合させることにより得られる重合トナーである。このような重合トナーには、カーボンブラックなどの着色剤やワックスなどが配合されるとともに、流動性を向上させるために、シリカなど外添剤が添加されている。その粒子径は、約６〜１０μｍ程度である。
【００３４】
アジテータ３６は軸方向（図中紙面表裏方向）に延設された粗い網目状の板体であり、一端から板面の直交方向に突設された支持部３５の先端に回転軸３５ａが設けられ、他端にトナーホッパー３４の内壁を摺擦するように構成されているフィルム部材３６ａが設けられている。そして、トナーホッパー３４の長手方向の両端中心位置で回転軸３５ａが支持されたアジテータ３６が矢印方向（図中時計方向）へ回転することによって、トナーホッパー３４内に収容されたトナーが攪拌される。
【００３５】
また、感光体ドラム２７の回転方向の現像ローラ３１の下流で、感光体ドラム２７の下方位置には、転写ローラ３０が配設されており、本体ケース２内で矢印方向（図中反時計方向）に回転可能に支持されている。この転写ローラ３０は、金属製のローラ軸に、イオン導電性のゴム材料からなるローラが被覆されており、印刷時には転写バイアスが印加されるように構成されている。転写バイアスとは、感光体ドラム２７の表面上に静電付着したトナーが転写ローラ３０の表面上に電気的に吸引される方向に電位差が生じるように転写ローラ３０に印加するバイアスである。なお、転写ローラ３０が、本発明における「転写手段」に相当する。
【００３６】
そして、レジストローラ１２，１３から送出される用紙３を感光体ドラム２７と転写ローラ３０とのニップ部へと導く搬送ガイド４７と、感光体ドラム２７と転写ローラ３０とのニップ部を通過した用紙３を定着器１８の定着ローラ４１と加圧ローラ４２とのニップ部へと導く搬送ガイド４８とが設けられている。この搬送ガイド４７，４８は、その平面方向が、帯電器２９、感光体ドラム２７および現像ローラ３１の配置方向に対して略平行となるように構成されている。各搬送ガイド４７，４８の上面には、用紙３の搬送方向に沿って延ばされたリブ状の突起４７ａ，４８ａがそれぞれ複数設けられ、それぞれ用紙３の搬送方向と直交する方向に列設されている。なお、搬送ガイド４７，４８による用紙の搬送路が、本発明における「搬送路」に相当する。
【００３７】
さらに、搬送ガイド４８は帯電器２９に対向しており、帯電器２９の下側のカバー２９ｄで、搬送ガイド４８に対向する側の壁面に絶縁部材５３が貼設されている。帯電器２９と感光体ドラム２７と現像ローラ３１とは、その配置位置が略一列状に並ぶため、帯電器２９は搬送ガイド４８に対して近接することになる。帯電器２９のワイヤ２９ａは、印刷時に約数千Ｖの高電圧が印加される（このとき、グリッド電極２９ｂは約１０００Ｖの電位に調整される。）ため、搬送ガイド４８上を搬送される用紙３にこの電位による電気的な影響（例えば、用紙３が搬送中に丸まってしまうなど。）が及ばないように絶縁部材５３が設けられている。
【００３８】
また、感光体ドラム２７の上方は、帯電器２９と現像ローラ３１とがそれぞれ相対する側方に配置されているため、大きく開放されている。この開放部分を保護するための保護部材４９が、ドラムカートリッジ１７ａの筐体の上面に設けられている。保護部材４９は感光体ドラム２７の上方の開放部分を覆い隠す板状の部材であり、プロセスカートリッジ１７が本体ケース２に装着された場合に、本体ケース２に固定されているスキャナユニット１６から照射されるレーザ光の光路（図中１点鎖線で示す。）を塞がないように、板面を貫通する開口部４９ａが設けられている。この保護部材４９により、プロセスカートリッジ１７が本体ケース２から離脱された場合に、利用者が誤って触れたりすることや、印刷時以外で感光体ドラム２７の表面が光に曝されることが防止されている。
【００３９】
なお、レーザプリンタ１では、転写ローラ３０によって感光体ドラム２７から用紙３にトナーが転写された後に、感光体ドラム２７の表面上に残存する転写残トナーを現像ローラ３１で回収する、いわゆるクリーナレス現像方式を採用している。すなわち、クリーナレス現像方式では、転写後において、転写残トナーを有する感光体ドラム２７の表面は、感光体ドラム２７の回転により、帯電器２９と対向する帯電位置にて帯電され、次に、スキャナユニット１６によって露光される。露光されなかった未露光部分にある転写残トナーは、感光体ドラム２７の表面が、現像ローラ３１と対向したとき、電気的に現像ローラ３１によって回収される。一方、露光部分では、転写残トナーと現像ローラ３１からのトナーとによって、トナー像が形成される。
【００４０】
このようなクリーナレス現像方式によれば、転写残トナーを回収して収容するための廃トナー貯留部を不要とすることができる。そのため、装置構成の簡略化、および、廃トナー貯留部を設けるスペースを不要として、プロセスカートリッジ１７を薄型化できる。さらには、廃トナー貯留部をドラムカートリッジ１７ａに一体に設けた場合には、廃トナー貯留部の容量でドラムカートリッジ１７ａの寿命が決まってしまい、ドラムカートリッジ１７ａの長寿命化と装置の薄型化が達成できなくなるが、このように構成すれば、その両立を可能とすることができる。
【００４１】
なお、本実施の形態では、現像ローラ３１は、感光体ドラム２７に対して１．６倍の周速で回転している。そして、その周速差によって、感光体ドラム２７から現像ローラ３１に転写残トナーを回収しやすくしている。
【００４２】
また、このレーザプリンタ１では、トナーとして、流動性の良好な略球形の重合トナーを用いているので、良好な画像を形成しつつ、クリーナレス現像方式による転写残トナーの効率的な回収を達成している。
【００４３】
次に、図１を参照して、レーザプリンタ１の印刷時の動作について説明する。レーザプリンタ１では、ホストコンピュータ（図示外）からの印刷データの受信に基づいて、駆動モータ（図示外）が駆動される。図１に示すように、用紙３は、回転する給紙ローラ８との間の摩擦力によってピックアップされ、レジストローラ１２，１３に送られる。そして、レジストローラ１２，１３は用紙３をレジストし、回転する感光体ドラム２７の表面上に形成された可視像の先端と用紙３の先端とが一致するタイミングで用紙３を送り出す。
【００４４】
一方、スキャナユニット１６では、印刷データに基づいて生成されたレーザ駆動信号に従ってレーザ光源１９でレーザ光が発生され、ポリゴンミラー２０に対して出射される。ポリゴンミラー２０は入射したレーザ光を主走査方向（用紙３の搬送方向と直交する方向）に走査し、ｆθレンズ２１に対して出射する。ｆθレンズ２１は、ポリゴンミラー２０で等角速度に走査されたレーザ光を等速度走査に変換する。そして、レーザ光はシリンダーレンズ２２によって収束され、反射ミラー２３で反射されて感光体ドラム２７の表面上にて結像される。
【００４５】
また、感光体ドラム２７は、高圧電源部（図示外）より帯電バイアスが印加された帯電器２９によって、その表面電位が約１０００Ｖに帯電される。図中時計方向に回転する感光体ドラム２７は、次に、レーザ光の照射を受ける。レーザ光は用紙３の主走査線上において、現像を行う部分には照射され、行わない部分には照射されないようにスキャナユニット１６から出射されており、レーザ光の照射を受けた部分（明部）は、その表面電位が約２００Ｖに下がる。そして、感光体ドラム２７の回転にともなって、レーザ光が副走査方向（用紙３の搬送方向）にも照射され、レーザ光が照射されなかった部分（暗部）と明部とで、感光体ドラム２７表面上には電気的な不可視画像、すなわち静電潜像が形成される。
【００４６】
ここで、トナーホッパー３４より供給され、供給ローラ３３と現像ローラ３１との間で正に摩擦帯電されたトナーは、厚みが一定の薄層となるように調整されて現像ローラ３１上に担持される。この現像ローラ３１には、高圧電源部（図示外）より約４００Ｖの正の現像バイアスが印加されている。現像ローラ３１の回転により、現像ローラ３１上に担持され、かつ、正帯電されているトナーは、感光体ドラム２７に対向して接触するときに、感光体ドラム２７の表面上に形成されている静電潜像に転移する。すなわち、現像ローラ３１の電位は、暗部の電位（＋１０００Ｖ）より低く、明部の電位（＋２００Ｖ）より高いので、トナーは電位の低い明部に対して選択的に転移する。こうして、感光体ドラム２７の表面上に、トナーによる現像剤像としての可視像が形成され、現像が行われる。
【００４７】
そして、感光体ドラム２７と転写ローラ３０との間を用紙３が通過する際に、明部の電位（＋２００Ｖ）よりさらに低い、（電圧値にして）約−１０００Ｖの負の定電流である転写バイアスが転写ローラ３０に印加されて、感光体ドラム２７表面上に形成された可視像が用紙３上に転写される。
【００４８】
トナーが転写された用紙３は、定着器１８に搬送される。定着器１８は、トナーの載った用紙３に、定着ローラ４１による約２００℃の熱と加圧ローラ４２による圧力とを加え、トナーを用紙３上に溶着させて永久画像を形成する。なお、定着ローラ４１と加圧ローラ４２とはそれぞれダイオードを介して接地されており、定着ローラ４１の表面電位より加圧ローラ４２の表面電位が低くなるように構成されている。そのため、用紙３の定着ローラ４１側に載置されている正帯電性のトナーは、用紙３を介して加圧ローラ４２に電気的に吸引されるので、定着時に定着ローラ４１にトナーが引き寄せられることによる画像の乱れが防止されている。
【００４９】
トナーが加圧加熱定着された用紙３は搬送パス４４上を搬送され、排紙ローラ４５により印刷面を下向きにして排紙トレイ５０に排出される。次に印刷される用紙３も同様に、先に排出された用紙３の上に印刷面を下にして排紙トレイ５０に積層される。こうして、利用者は、印刷順に整列された用紙３を得ることができる。
【００５０】
上述したように、本実施の形態のレーザプリンタ１では、感光体ドラム２７の表面に対し、帯電器２９、現像ローラ３１、および転写ローラ３０が対向して配置される。さらに、感光体ドラム２７の表面にはレーザ光の照射を受ける部分もあり、感光体ドラム２７を中心としたこれらの各対向部分の配置関係は、レーザプリンタ１の小型化を図る上で、図２に示す条件に沿って決められている。図２は、感光体ドラム２７と、その周囲に配置される部材等との関係を示す図である。
【００５１】
図２に示すように、感光体ドラム２７の軸と直交する断面を４等分して、その外周、すなわち感光体ドラム２７の表面を４つの区画に分けた場合、上下方向をレーザプリンタ１の上面底面方向、左右方向がレーザプリンタ１の背面前面方向として、右側面から順に区画Ｉ、区画ＩＩ、区画ＩＩＩ、区画ＩＶとする。また、本発明におけるプロセス手段とは、画像形成を行うために感光体ドラム２７に対して作用する部材、例えば、本実施例の現像ローラ３１、転写ローラ３０、帯電器２９や、感光体ドラム２７のクリーニングを行うためのクリーニング部材（例えばクリーニングブレード、クリーニングブラシ、クリーニングローラなど）等の部材をいう。なお、区画Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶが、それぞれ、本発明における「第１の領域」，「第２の領域」，「第３の領域」，「第４の領域」に相当する。
【００５２】
区画Ｉには、現像ローラ３１の作用する領域が配置される。現像ローラ３１の作用する領域は、感光体ドラム２７の表面の静電潜像に現像ローラ３１の担持したトナーが転写されて現像される領域であり、ニップ部の感光体ドラム２７の回転方向における中心位置がその作用中心Ａとなる。感光体ドラム２７と現像ローラ３１とは、接触・非接触を問わないが、感光体ドラム２７の軸２７ａと、現像ローラ３１の軸３１ａとを結ぶ直線における感光体ドラム２７の表面と交差する位置が現像ローラ３１の作用中心Ａとなり、その作用中心Ａが、少なくとも区画Ｉ内に存在する。
【００５３】
区画ＩＩについても同様に、転写ローラ３０の作用する領域、すなわち感光体ドラム２７と転写ローラ３０とのニップ部が配置される。軸２７ａと転写ローラ３０の軸３０ａとを結ぶ直線における感光体ドラム２７の表面と交差する位置が転写ローラ３０の作用中心Ｂであり、その作用中心Ｂが、少なくとも区画ＩＩ内に存在する。
【００５４】
区画ＩＩＩには、帯電器２９の作用する領域が配置される。帯電器２９は、上述したように、グリッド電極２９ｂによってワイヤ２９ａからの放電電圧の安定化が図られており、その作用する領域は、グリッド電極２９ｂの面が感光体ドラム２７の表面に対向する範囲Ｔである。この範囲Ｔの感光体ドラム２７の回転方向における中心位置が、帯電器２９の作用中心Ｃとなる。このとき、グリッド電極２９ｂの面方向は感光体ドラム２７の表面の接線方向と平行となる。帯電器２９による感光体ドラム２７の表面の帯電は範囲Ｔの全体において行われるため、ワイヤ２９ａと軸２７ａとを結んだ直線における感光体ドラム２７の表面と交差する位置が、本実施例では感光体ドラム２７に対する帯電器２９の作用中心Ｃとみなすことができる。そして、少なくとも区画ＩＩＩ内に、作用中心Ｃが存在する。
【００５５】
従って、区画ＩＶには、プロセス手段、すなわち現像ローラ３１、転写ローラ３０、帯電器２９のいずれも配置されない。しかし、この区画ＩＶ内にて、感光体ドラム２７の上方に配置されるスキャナユニット１６（図１参照）から出射されるレーザ光が照射される。換言すれば、スキャナユニット１６のレーザ光は、区画ＩＶ内に照射されればよく、スキャナユニット１６からのレーザ光の出射位置の自由度が高い。
【００５６】
このように、それぞれの部材等の作用する領域が配置され、特に、感光体ドラム２７に対し、帯電器２９の作用する領域と現像ローラ３１の作用する領域とは、互いに反対側となる区画ＩＩＩ内と区画Ｉ内とに存在する。このため、図１に示すように、帯電器２９と感光体ドラム２７と現像ローラ３１とが略一列状に並ぶ配置となる。よって、ドラムカートリッジ１７ａを構成する帯電器２９と感光体ドラム２７との配置関係を、レーザプリンタ１に対して略水平方向の配置となるので、ドラムカートリッジ１７ａの厚みを薄くすることができる。
【００５７】
これにより、本体ケース２内における感光体ドラム２７とスキャナユニット１６との間の配置距離を近づけることができる。上記のように、スキャナユニット１６からのレーザ光の出射位置の自由度を高くすることができるので、スキャナユニット１６と感光体ドラム２７との配置距離が近づいても、スキャナユニット１６から出射されるレーザ光を感光体ドラム２７の区画ＩＶ内に納めることが十分可能である。さらに、スキャナユニット１６からのレーザ光の出射位置の自由度を高くしたことで、レーザ光源１９から出射されポリゴンミラー２０で走査されるレーザ光がスキャナユニット１６から出射される位置までに必要となる距離を、スキャナユニット１６内の平面内で確保することが可能となる。すなわち、スキャナユニット１６を構成する部品の配置の自由度が高くなるので、スキャナユニット１６内部でレーザ光の光路を複数回折り返さなくても十分なレーザ光の光路長を確保することができる。レーザプリンタ１では、スキャナユニット１６内におけるレーザ光の光路がほぼ平面内に収まるようにし、反射ミラー２３の反射によって角度を変えてスキャナユニット１６から出射することで、光路変更が１回で済み、スキャナユニット１６の薄型化を実現している。また、排紙トレイ５０を平面状に構成しているので、この排紙トレイ５０の平面と、その直下に配設されるスキャナユニット１６の上面と、レーザ光の光路がなす平面とをそれぞれ略平行に構成したことにより、本体ケース２内の無駄な空間を省いている。
【００５８】
そして、上記した帯電器２９の作用中心Ｃと現像ローラ３１の作用中心Ａとを結ぶ方向Ｘをプロセスカートリッジ１７の着脱方向とし、スキャナユニット１６がプロセスカートリッジ１７の着脱に干渉しないように、スキャナユニット１６の筐体の底面をプロセスカートリッジ１７の着脱方向と略平行にしている。また、現像カートリッジ１７ｂのトナーホッパー３４の上面は、スキャナユニット１６の筐体の底面に沿って平行に設けられている。これにより、プロセスカートリッジ１７の着脱をその着脱方向に直線的に行うことができるので、本体ケース２内のプロセスカートリッジ１７の着脱のための空間を省くことができる。さらに、プロセスカートリッジ１７の収容空間にてプロセス手段等の必須部品が占める空間を除く空き空間をトナーホッパー３４として最大に利用することができるので、本体ケース２内の空間を小さくしたにもかかわらず、収容するトナーの量を増やすことができる。
【００５９】
また、搬送ガイド４７，４８の平面方向が、帯電器２９の作用中心Ｃと現像ローラ３１の作用中心Ａとを結ぶ方向Ｘに略平行となるように設けられており、すなわち、搬送ガイド４７，４８上を搬送される用紙３の搬送方向は、プロセスカートリッジ１７の着脱方向、さらにはスキャナユニット１６の底面の面方向や排紙トレイ５０の平面方向にそれぞれ略平行となるので、本体ケース２内の空間を有効に利用できる。
【００６０】
レーザプリンタ１は上記のような構成であるので、本体ケース２の厚み方向における大きさを小さくすることができ、薄型化を実現できる。これにより、例えばレーザプリンタ１の上方に画像読取装置などを配置した複合機を設計した場合でも、装置全体の大きさをコンパクトにすることが可能である。
【００６１】
以上説明したように、本実施の形態のレーザプリンタ１は、帯電器２９と感光体ドラム２７と現像ローラ３１とが略一列状に並ぶ配置としたので、感光体ドラム２７の上方にはプロセス手段のいずれも配置されないので、スキャナユニット１６を感光体ドラム２７に近づけて配置することができる。さらに、感光体ドラム２７の表面における上側の領域には、近接して作用する部材が配置されないので、スキャナユニット１６から出射されるレーザ光の照射可能な範囲を広くとることができ、スキャナユニット１６を構成する部品の配置の自由度が高められ、スキャナユニット１６の薄型化を実現することができる。
【００６２】
また、帯電器２９と感光体ドラム２７と現像ローラ３１とが略一列状に並ぶ配置としたので、プロセスカートリッジ１７の薄型化を実現できる。さらに、プロセスカートリッジ１７の着脱方向にスキャナユニット１６が干渉しないように、プロセスカートリッジ１７の上面をスキャナユニット１６の筐体の底面と略平行に設けている。これにより、本体ケース２の薄型化を実現しつつ、プロセスカートリッジ１７の着脱を可能としている。
【００６３】
また、帯電器２９の搬送ガイド４８に対向する側のカバー２９ｄの壁面に絶縁部材５３を設けたので、帯電器２９が搬送ガイド４８に近づいて配置されたことによる搬送ガイド４８上を搬送される用紙３への電気的な影響は及ばない。また、感光体ドラム２７の上方を覆うように保護部材４９を設けたので、プロセスカートリッジ１７の着脱の際に利用者が誤って感光体ドラム２７の表面に触れることがない。また、印刷時以外に感光体ドラム２７の表面が光に曝されることを防止している。
【００６４】
なお、本発明は、各種の変形が可能なことはいうまでもない。例えば、転写ローラ３０をドラムカートリッジ１７ａに収容して、感光体ドラム２７、帯電器２９とともに一体に構成してもよい。また、帯電器２９のワイヤ２９ａは２本以上設けられてもよい。また、プロセスカートリッジ１７の着脱方向は、レーザプリンタ１の左右方向（図１中紙面表裏方向）であってもよく、スキャナユニット１６の筐体の壁面に沿った方向に着脱されればよい。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明の画像形成装置では、帯電手段と像担持体と現像手段とを露光手段の筐体と略平行に配置できるので、露光手段を像担持体に近づけて配置することができ、画像形成装置の高さ方向の厚みを薄くすることができる。
【００６６】
また、請求項２に係る発明の画像形成装置では、請求項１に係る発明の効果に加え、像担持体の回転方向において、帯電手段が作用する領域の下流側で、現像手段が作用する領域の上流側であれば、露光手段を像担持体に近づけて配置することができるので、画像形成装置の高さ方向の厚みを薄くすることができる。
【００６７】
また、請求項３に係る発明の画像形成装置では、請求項１または２に係る発明の効果に加え、像担持体の露光手段側の外周面が、レーザ光を遮断しない開口部が開口された保護部材で覆われて保護されているので、像担持体の傷付きや画像形成装置内に侵入した光による露光を防止することができる。
【００６８】
また、請求項４に係る発明の画像形成装置では、請求項１乃至３のいずれかに係る発明の効果に加え、プロセスカートリッジの着脱方向を帯電手段と現像手段との配列方向に沿わせることで、画像形成装置の高さ方向の厚みを薄くしても、着脱を行うことができる。
【００６９】
また、請求項５に係る発明の画像形成装置では、請求項１乃至４のいずれかに係る発明の効果に加え、被記録媒体の搬送方向が帯電手段と現像手段との配列方向と略平行であるので、画像形成装置の高さ方向の厚みを薄くすることができる。
【００７０】
また、請求項６に係る発明の画像形成装置では、請求項１乃至５のいずれかに係る発明の効果に加え、帯電手段と現像手段とが露光手段の筐体に対して略平行に配置されているので、像担持体の露光可能な領域を広くすることができ、露光手段から出射されるレーザ光の光路の向きの自由度が高まる。このため、露光手段の構成する部材の配置の自由度を高められ、レーザ光の光路を長く取ることができるので反射手段によるレーザ光の反射を１回で済ませることができ、露光手段を厚み方向に薄くすることができる。
【００７１】
また、請求項７に係る発明の画像形成装置では、請求項５または６に係る発明の効果に加え、帯電手段と搬送路との間に絶縁部材が設けられているので、搬送路を搬送される被記録媒体に電気的な影響を与えないので、現像剤像の転写後の被記録媒体の挙動を安定させることができる。
【００７２】
また、請求項８に係る発明の画像形成装置では、請求項１乃至７のいずれかに係る発明の効果に加え、現像手段の着脱を可能にしつつ、現像手段の筐体を大きくすることができ、現像剤の収容部分を大きくとることができる。
【００７３】
また、請求項９に係る発明の画像形成装置では、帯電手段と現像手段とが像担持体の回転中心を挟んで相対する領域に配置され、像担持体における帯電手段と現像手段との間の領域にプロセス手段を近接配置しないので、露光手段を像担持体に近づけて配置することができ、画像形成装置の高さ方向の厚みを薄くすることができる。
【００７４】
また、請求項１０に係る発明の画像形成装置では、請求項１乃至９のいずれかに係る発明の効果に加え、現像剤像が被記録媒体に転写された後に、像担持体上に残存する現像剤が現像手段によって回収されるので、像担持体上に残存する現像剤を回収するための貯留手段を設ける必要がなく、装置構成の簡易化および装置の薄型化を図ることができる。そのため、帯電手段を上記のような位置に配置することができる。
【００７５】
また、請求項１１に係る発明のプロセスカートリッジでは、帯電手段と現像手段とが像担持体を挟んで略反対側の位置にそれぞれ配置されるので、露光手段を像担持体に近づけて配置することが可能となり、画像形成装置の高さ方向の厚みを薄くすることが可能になる。
【００７６】
また、請求項１２に係る発明のプロセスカートリッジでは、請求項１１に係る発明の効果に加え、プロセスカートリッジの着脱方向を帯電手段と現像手段との配列方向に沿わせることで、露光手段に干渉することなくプロセスカートリッジの着脱を行うことが可能となる。
【００７７】
また、請求項１３に係る発明のプロセスカートリッジでは、帯電手段と現像手段とが像担持体の回転中心を挟んで相対する領域に配置され、像担持体における帯電手段と現像手段との間の領域にプロセス手段を近接配置しないので、画像形成装置に装着されたときに、露光手段を像担持体に近づけて配置することが可能となり、画像形成装置の高さ方向の厚みを薄くすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザプリンタ１の概略的な構成を示す模式図である。
【図２】感光体ドラム２７と、その周囲に配置される部材等との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ レーザプリンタ
１６ スキャナユニット
１７ プロセスカートリッジ
１９ レーザ光源
２０ ポリゴンミラー
２３ 反射ミラー
２７ 感光体ドラム
２９ 帯電器
３０ 転写ローラ
３１ 現像ローラ
４７ 搬送パス
４８ 搬送パス
４９ 保護部材
４９ａ 開口部
５３ 絶縁部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯電手段と像担持体と現像手段とが略一列状に並ぶように配置した画像形成装置およびプロセスカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザプリンタやコピー機などの電子写真式の画像形成装置では、基材層上に電荷発生層や電荷輸送層などが積層された感光体ドラム（像担持体）の表面上に帯電器（帯電手段）からのコロナ放電による帯電が行われ、スキャナユニット（露光手段）によってその感光体ドラム上にレーザ光を利用した露光が行われている。そして、露光によって形成された静電潜像が、現像ローラ（現像剤担持体）に担持させたトナー等の現像剤により顕像化されて現像剤像が形成され、この現像剤像が紙等の被記録媒体上に転写ローラ（転写手段）によって転写された後に加熱定着されることで画像の形成が行われる。
【０００３】
このような構成の画像形成装置では、上記した画像形成の工程を実現するため、感光体ドラムを中心としたその外周に沿って、その回転方向の上流から順に、帯電器、現像ローラ、転写ローラ等が配設される。さらに、帯電器と現像ローラとの間の外周部分で、感光体ドラムはスキャナユニットからのレーザ光の照射を受けるようになっている。このように感光体ドラムの周囲に配置すべき部材等が多いため、例えば特許文献１では、感光体ドラムの上方の位置に帯電器、そのすぐ下流の位置にスキャナユニットによるレーザ光の照射部分、それよりさらに下流側で感光体ドラムの側方の位置に現像ローラ、下方の位置に転写ローラがそれぞれ配置されており、感光体ドラムの周囲の空間の無駄が減らされ、効率のよい部材等の配置が実現されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２５０３７８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、帯電器が感光体ドラムの上方に配置されているため、画像形成装置の厚みが増し、画像形成装置の薄型化の弊害となり、更には、感光体ドラムの表面上にてレーザ光が照射される範囲が帯電器よりさらに下流の限られた範囲内に限定されてしまうため、レーザ光の出射位置が制限され、スキャナユニットの薄型化も図りにくく、結果として画像形成装置の薄型化の妨げとなるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、薄型化を実現できる画像形成装置およびプロセスカートリッジを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明の画像形成装置は、回転可能に保持されて、静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体を帯電するための帯電手段と、前記帯電手段により帯電された前記像担持体に静電潜像を形成するため、前記像担持体を露光する露光手段と、前記露光手段により形成された前記像担持体の静電潜像を現像剤で現像して現像剤像を形成するための現像手段とを備えた画像形成装置であって、前記帯電手段が前記像担持体を帯電する場合に、前記像担持体の外周面に対して前記帯電手段が作用する領域の前記像担持体回転方向における中心位置となる帯電作用中心と、前記現像手段が前記像担持体を現像する場合に、前記像担持体の外周面に対して前記現像手段が作用する領域の前記像担持体回転方向における中心位置となる現像作用中心とが、前記像担持体の回転中心を挟んで略反対側の位置にそれぞれ配置され、かつ、前記帯電作用中心と前記現像作用中心とを結ぶ方向が、前記露光手段の筐体に対して略平行となるように構成されている。
【０００８】
また、請求項２に係る発明の画像形成装置は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記像担持体の回転方向において、前記帯電手段が作用する領域の下流側で、前記現像手段が作用する領域の上流側に、前記像担持体に近接対向して作用するプロセス手段を配置しないことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に係る発明の画像形成装置は、請求項１または２に記載の発明の構成に加え、前記像担持体の前記露光手段側の外周面における前記帯電手段が前記像担持体の外周面に対して作用する領域と、前記現像手段が前記像担持体の外周面に対して作用する領域との間の領域を覆って保護する保護部材と、前記保護部材に開口され、前記露光手段から出射されるレーザ光を通過させるための開口部とを備えている。
【００１０】
また、請求項４に係る発明の画像形成装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の構成に加え、少なくとも前記像担持体を収容し、着脱可能に設けられたプロセスカートリッジを備え、前記プロセスカートリッジは、前記帯電作用中心と前記現像作用中心とを結ぶ方向に沿って着脱されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に係る発明の画像形成装置は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記像担持体の現像剤像を被記録媒体に転写するための転写手段と、前記像担持体と前記転写手段との間を通過する被記録媒体を搬送するための搬送路とを備え、前記搬送路を搬送される被記録媒体の搬送方向は、前記帯電作用中心と前記現像作用中心とを結ぶ方向と略平行であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６に係る発明の画像形成装置は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記露光手段は、レーザ光源より出射されたレーザ光を走査する走査手段と、前記筐体の中央よりも前記帯電作用中心と前記現像作用中心とを結ぶ方向における前記帯電作用中心側に配置され、前記走査手段によって走査されたレーザ光を反射する反射手段とを備え、前記レーザ光源から出射されたレーザ光が、前記走査手段によって走査されてから前記像担持体に露光されるまでの光路において、前記レーザ光の進行方向の変更は、前記反射手段による１回のみであることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７に係る発明の画像形成装置は、請求項５または６に記載の発明の構成に加え、前記帯電手段は、前記像担持体と前記転写手段との間を通過する被記録媒体の搬送方向において、前記像担持体よりも下流側に配置され、前記搬送路と前記帯電手段との間には絶縁部材が設けられている。
【００１４】
また、請求項８に係る発明の画像形成装置は、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記現像手段の筐体は、前記露光手段の筐体に対し、略平行となるように構成されている。
【００１５】
また、請求項９に係る発明の画像形成装置は、回転可能に保持されて、静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体を帯電するための帯電手段と、前記帯電手段により帯電された前記像担持体に静電潜像を形成するため、前記像担持体を露光する露光手段と、前記露光手段により形成された前記像担持体の静電潜像を現像剤で現像して現像剤像を形成するための現像手段と、前記現像手段により形成された前記像担持体の現像剤像を被記録媒体に転写するための転写手段とを備えた画像形成装置であって、前記像担持体の外周面を、その回転方向において、第１の領域、第２の領域、第３の領域、および第４の領域の４つの領域に等分した場合に、前記第１の領域内に、前記現像手段が作用する領域が配置され、前記第２の領域内に、前記転写手段が作用する領域が配置され、前記第３の領域は、前記第１の領域に対して前記像担持体の回転中心を挟んで相対する領域であって、前記第３の領域内に、前記帯電手段が作用する領域が配置され、前記第４の領域は、前記第２の領域に対して前記像担持体の回転中心を挟んで相対する領域であって、近接対向して作用するプロセス手段を配置しない領域であることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１０に係る発明の画像形成装置は、請求項１乃至９のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記像担持体に担持される現像剤像が被記録媒体に転写された後に、前記像担持体上に残存する現像剤を前記現像手段によって回収することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１１に係る発明のプロセスカートリッジは、回転可能に保持されて、静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体の静電潜像を形成するために前記像担持体を帯電する帯電手段とを収容し、画像形成装置に着脱可能であり、前記像担持体に形成された静電潜像を現像して現像剤像を形成する現像手段が、前記像担持体に対向して配置されるプロセスカートリッジであって、前記帯電手段が前記像担持体を帯電する場合に、前記像担持体の外周面に対して前記帯電手段が作用する領域における前記像担持体の回転方向の中心位置となる帯電作用中心と、前記現像手段が前記像担持体を現像する場合に、前記像担持体の外周面に対して前記現像手段が作用する領域における前記像担持体の回転方向の中心位置となる現像作用中心とが、前記像担持体の回転中心を挟んで略反対側の位置にそれぞれ配置されることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１２に係る発明のプロセスカートリッジは、請求項１１に記載の発明の構成に加え、前記帯電作用中心と前記現像作用中心とを結ぶ方向に略平行に着脱されることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１３に係る発明のプロセスカートリッジは、回転可能に保持されて、静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体を帯電するための帯電手段と、前記帯電手段により帯電された前記像担持体に形成される静電潜像を現像剤で現像して現像剤像を形成するための現像手段と、前記現像手段により形成された前記像担持体の現像剤像を被記録媒体に転写するための転写手段とを備えた画像形成装置に着脱可能に設けられ、少なくとも前記像担持体と前記帯電手段とが収容されたプロセスカートリッジであって、前記像担持体の外周面を、その回転方向において、第１の領域、第２の領域、第３の領域、および第４の領域の４つの領域に等分した場合に、前記第１の領域内に、前記現像手段が作用する領域が配置され、前記第２の領域内に、前記転写手段が作用する領域が配置され、前記第３の領域は、前記第１の領域に対して前記像担持体の回転中心を挟んで相対する領域であって、前記第３の領域内に、前記帯電手段が作用する領域が配置され、前記第４の領域は、前記第２の領域に対して前記像担持体の回転中心を挟んで相対する領域であって、近接対向して作用するプロセス手段を配置しない領域であることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した画像形成装置およびプロセスカートリッジの一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、画像形成装置の一例であるレーザプリンタ１の全体の構成について説明する。図１は、レーザプリンタ１の概略的な構成を示す模式図である。
【００２１】
図１に示すように、レーザプリンタ１は、断面視、本体ケース２内に、被記録媒体としての用紙３を給紙するためのフィーダ部４や、給紙された用紙３に印刷するための画像形成部を構成するスキャナユニット１６、プロセスカートリッジ１７および定着器１８等を備えている。なお、レーザプリンタ１において、図中右手方向が前面となる。また、用紙３の搬送経路を２点鎖線で示し、レーザ光の光路を１点鎖線で示す。
【００２２】
排紙トレイ５０は、本体ケース２の上面に設けられ、印刷された用紙３を積層保持する。この排紙トレイ５０は略平面状に構成されている。また、本体ケース２の前面には、プロセスカートリッジ１７の挿入のための一部開放状の空間があり、プロセスカートリッジ１７は、本体ケース２の右端（前面側）のカバー５４を、その支軸５４ａを支点として下向きに回動させて大きく開いた状態（図中点線で示す。）で着脱される。
【００２３】
本体ケース２内の後部（図中左手側）には、本体ケース２内の下部後端側に設けられた定着器１８から排出された用紙３が上方の排紙トレイ５０に導かれるように、本体ケース２の背面に沿って上下方向に半弧状の搬送パス４４が設けられ、この搬送パス４４の用紙３の搬送方向末端に、用紙３の排紙トレイ５０への排出を行う排紙ローラ４５が設けられている。
【００２４】
フィーダ部４は、本体ケース２内の底部に設けられた給紙ローラ８と、着脱可能に装着される給紙カセット６と、給紙カセット６内に設けられ、用紙３を積層保持して用紙３を給紙ローラ８に圧接する用紙３押圧板７と、給紙ローラ８により給紙される用紙３を搬送するための搬送パス４６と、給紙ローラ８に対し用紙３の搬送方向の下流で画像形成部５の直前に設けられ、印刷の際に画像形成部５へ用紙３の送り出しのタイミングを調整するレジストローラ１２，１３とを備えている。なお、レジストローラ１２は、後述するプロセスカートリッジ１７に回転可能に支持され、レジストローラ１３は、本体ケース２内にて回動可能に支持されている。
【００２５】
用紙３押圧板７は、用紙３を積層状にスタックすることができ、給紙ローラ８に対して遠い方の端部が給紙カセット６の底面に回動可能に支持されており、近い方の端部が上下方向に移動可能となっている。また、その裏側から図示外のバネによって給紙ローラ８の方向に付勢されている。そのため、用紙３押圧板７は、用紙３の積層量が増えるにともない、バネの付勢力に抗して下向きに揺動される。
【００２６】
次に、画像形成部のスキャナユニット１６は、本体ケース２内において排紙トレイ５０の直下に配置され、レーザ光を出射するレーザ光源１９、レーザ光源１９より出射されたレーザ光を回転駆動して主走査方向に走査するポリゴンミラー２０、ポリゴンミラー２０に走査されたレーザ光の走査速度を一定にするｆθレンズ２１、走査されたレーザ光を感光体ドラム２７上で結像する際に、副走査方向における面倒れを補正するシリンダーレンズ２２、シリンダーレンズ２２を透過したレーザ光を感光体ドラム２７に向けて反射する反射ミラー２３から構成されている。スキャナユニット１６は、印刷データに基づいてレーザ光源１９から出射されるレーザ光を、図中１点鎖線で示すように、ポリゴンミラー２０、ｆθレンズ２１、シリンダーレンズ２２、反射ミラー２３の順に通過あるいは反射させて、プロセスカートリッジ１７の感光体ドラム２７の表面上に露光走査するものである。なお、スキャナユニット１６が、本発明における「露光手段」に相当する。また、ポリゴンミラー２０および反射ミラー２３が、それぞれ、本発明における「走査手段」および「反射手段」に相当する。
【００２７】
画像形成部の定着器１８は、プロセスカートリッジ１７の側方下流側に配設され、定着ローラ４１、この定着ローラ４１を押圧する加圧ローラ４２、およびこれら定着ローラ４１および加圧ローラ４２の下流側に設けられる一対の搬送ローラ４３を備えている。定着ローラ４１は、中空のアルミ製の基材にフッ素樹脂がコーティングされ焼成されたローラであり、筒状のローラの内部に加熱のためのハロゲンランプ４１ａを備えている。加圧ローラ４２は、低硬度シリコンゴムからなる基材にフッ素樹脂のチューブが被膜されたローラであり、スプリング（図示外）によってその軸が定着ローラ４１の方向に付勢されることで、定着ローラ４１に対して押圧されている。定着器１８では、プロセスカートリッジ１７において用紙３上に転写されたトナーを、用紙３が定着ローラ４１と加圧ローラ４２との間を通過する間に加圧加熱定着させ、その後、その用紙３を搬送ローラ４３によって、搬送パス４４に搬送するようにしている。
【００２８】
次に、画像形成部のプロセスカートリッジ１７は、ドラムカートリッジ１７ａと、ドラムカートリッジ１７ａに着脱可能な現像カートリッジ１７ｂとから構成されている。ドラムカートリッジ１７ａは、感光体ドラム２７、スコロトロン型の帯電器２９を備えている。現像カートリッジ１７ｂは、現像ローラ３１、供給ローラ３３、トナーホッパー３４を備えている。
【００２９】
ドラムカートリッジ１７ａの感光体ドラム２７は、現像ローラ３１と接触する状態で矢印方向（図中時計方向）に回転可能に配設されている。この感光体ドラム２７は、導電性基材の上に、正帯電の有機感光体を塗布したものであり、電荷発生材料が電荷輸送層に分散された正帯電有機感光体である。感光体ドラム２７はレーザ光等の照射を受けると、光吸収によって電荷発生材料で電荷が発生され、電荷輸送層で感光体ドラム２７の表面と、導電性基材とにその電荷が輸送されて、帯電器２９に帯電されたその表面電位をうち消すことで、照射を受けた部分の電位と、受けていない部分の電位との間に電位差を設けることができるようになっている。印刷データに基づいてレーザ光が露光走査されることにより、感光体ドラム２７には静電潜像が形成されるのである。なお、感光体ドラム２７が、本発明における「像担持体」に相当する。
【００３０】
帯電手段としてのスコロトロン型の帯電器２９は、本体ケース２の背面側の感光体ドラム２７の側方に、感光体ドラム２７に接触しないように所定の間隔を隔てて配設されている。帯電器２９は、タングステンなどの放電用のワイヤ２９ａからコロナ放電を発生させるスコロトロン型の帯電器であり、グリッド電極２９ｂによって放電電圧の安定化が図られている。感光体ドラム２７の軸方向と平行にワイヤ２９ａが張設されており、ワイヤ２９ａおよびグリッド電極２９ｂは、その周囲を上下から覆う２つのカバー２９ｃ，２９ｄによって保護されている。グリッド電極２９ｂは格子状の平面電極であり、その面方向が感光体ドラム２７の接線方向と平行になるように配置されている。印刷時に帯電器２９には帯電バイアスが印加され、感光体ドラム２７の表面を一様に正極性に帯電させるように構成されている。なお、帯電器２９が、本発明における「帯電手段」に相当する。
【００３１】
また、現像カートリッジ１７ｂがドラムカートリッジ１７ａに装着された状態では、現像ローラ３１は、感光体ドラム２７を挟んで帯電器２９と反対側の感光体ドラムの側方の位置に配設されている。この位置は、感光体ドラム２７の回転方向（図中時計方向）における帯電器２９の下流にあたり、現像ローラ３１は、矢印方向（図中反時計方向）に回転可能となるように、現像カートリッジ１７ｂに支持されている。この現像ローラ３１は、金属製のローラ軸に導電性のゴム材料からなるローラが被覆されており、印刷時には現像バイアスが印加される。なお、現像ローラ３１が、本発明における「現像手段」に相当する。
【００３２】
次に、供給ローラ３３は、現像ローラ３１の側方位置で、現像ローラ３１を挟んで感光体ドラム２７の反対側の位置に回転可能に配設されており、現像ローラ３１に対して圧縮するような状態で当接されている。この供給ローラ３３は、金属製のローラ軸に、導電性の発泡材料からなるローラが被覆されており、現像ローラ３１に供給するトナーを摩擦帯電するようになっている。このため、供給ローラ３３は、現像ローラ３１と同方向となる矢印方向（図中反時計方向）に回転可能に配設されている。
【００３３】
また、トナーホッパー３４は、供給ローラ３３の側方位置に設けられており、その内部に供給ローラ３３を介して現像ローラ３１に供給される現像剤を充填している。本実施の形態では、現像剤として正帯電性の非磁性１成分のトナーが使用されており、このトナーは、重合性単量体、例えばスチレンなどのスチレン系単量体やアクリル酸、アルキル（Ｃ１〜Ｃ４）アクリレート、アルキル（Ｃ１〜Ｃ４）メタアクリレートなどのアクリル系単量体を、懸濁重合などの公知の重合方法によって共重合させることにより得られる重合トナーである。このような重合トナーには、カーボンブラックなどの着色剤やワックスなどが配合されるとともに、流動性を向上させるために、シリカなど外添剤が添加されている。その粒子径は、約６〜１０μｍ程度である。
【００３４】
アジテータ３６は軸方向（図中紙面表裏方向）に延設された粗い網目状の板体であり、一端から板面の直交方向に突設された支持部３５の先端に回転軸３５ａが設けられ、他端にトナーホッパー３４の内壁を摺擦するように構成されているフィルム部材３６ａが設けられている。そして、トナーホッパー３４の長手方向の両端中心位置で回転軸３５ａが支持されたアジテータ３６が矢印方向（図中時計方向）へ回転することによって、トナーホッパー３４内に収容されたトナーが攪拌される。
【００３５】
また、感光体ドラム２７の回転方向の現像ローラ３１の下流で、感光体ドラム２７の下方位置には、転写ローラ３０が配設されており、本体ケース２内で矢印方向（図中反時計方向）に回転可能に支持されている。この転写ローラ３０は、金属製のローラ軸に、イオン導電性のゴム材料からなるローラが被覆されており、印刷時には転写バイアスが印加されるように構成されている。転写バイアスとは、感光体ドラム２７の表面上に静電付着したトナーが転写ローラ３０の表面上に電気的に吸引される方向に電位差が生じるように転写ローラ３０に印加するバイアスである。なお、転写ローラ３０が、本発明における「転写手段」に相当する。
【００３６】
そして、レジストローラ１２，１３から送出される用紙３を感光体ドラム２７と転写ローラ３０とのニップ部へと導く搬送ガイド４７と、感光体ドラム２７と転写ローラ３０とのニップ部を通過した用紙３を定着器１８の定着ローラ４１と加圧ローラ４２とのニップ部へと導く搬送ガイド４８とが設けられている。この搬送ガイド４７，４８は、その平面方向が、帯電器２９、感光体ドラム２７および現像ローラ３１の配置方向に対して略平行となるように構成されている。各搬送ガイド４７，４８の上面には、用紙３の搬送方向に沿って延ばされたリブ状の突起４７ａ，４８ａがそれぞれ複数設けられ、それぞれ用紙３の搬送方向と直交する方向に列設されている。なお、搬送ガイド４７，４８による用紙の搬送路が、本発明における「搬送路」に相当する。
【００３７】
さらに、搬送ガイド４８は帯電器２９に対向しており、帯電器２９の下側のカバー２９ｄで、搬送ガイド４８に対向する側の壁面に絶縁部材５３が貼設されている。帯電器２９と感光体ドラム２７と現像ローラ３１とは、その配置位置が略一列状に並ぶため、帯電器２９は搬送ガイド４８に対して近接することになる。帯電器２９のワイヤ２９ａは、印刷時に約数千Ｖの高電圧が印加される（このとき、グリッド電極２９ｂは約１０００Ｖの電位に調整される。）ため、搬送ガイド４８上を搬送される用紙３にこの電位による電気的な影響（例えば、用紙３が搬送中に丸まってしまうなど。）が及ばないように絶縁部材５３が設けられている。
【００３８】
また、感光体ドラム２７の上方は、帯電器２９と現像ローラ３１とがそれぞれ相対する側方に配置されているため、大きく開放されている。この開放部分を保護するための保護部材４９が、ドラムカートリッジ１７ａの筐体の上面に設けられている。保護部材４９は感光体ドラム２７の上方の開放部分を覆い隠す板状の部材であり、プロセスカートリッジ１７が本体ケース２に装着された場合に、本体ケース２に固定されているスキャナユニット１６から照射されるレーザ光の光路（図中１点鎖線で示す。）を塞がないように、板面を貫通する開口部４９ａが設けられている。この保護部材４９により、プロセスカートリッジ１７が本体ケース２から離脱された場合に、利用者が誤って触れたりすることや、印刷時以外で感光体ドラム２７の表面が光に曝されることが防止されている。
【００３９】
なお、レーザプリンタ１では、転写ローラ３０によって感光体ドラム２７から用紙３にトナーが転写された後に、感光体ドラム２７の表面上に残存する転写残トナーを現像ローラ３１で回収する、いわゆるクリーナレス現像方式を採用している。すなわち、クリーナレス現像方式では、転写後において、転写残トナーを有する感光体ドラム２７の表面は、感光体ドラム２７の回転により、帯電器２９と対向する帯電位置にて帯電され、次に、スキャナユニット１６によって露光される。露光されなかった未露光部分にある転写残トナーは、感光体ドラム２７の表面が、現像ローラ３１と対向したとき、電気的に現像ローラ３１によって回収される。一方、露光部分では、転写残トナーと現像ローラ３１からのトナーとによって、トナー像が形成される。
【００４０】
このようなクリーナレス現像方式によれば、転写残トナーを回収して収容するための廃トナー貯留部を不要とすることができる。そのため、装置構成の簡略化、および、廃トナー貯留部を設けるスペースを不要として、プロセスカートリッジ１７を薄型化できる。さらには、廃トナー貯留部をドラムカートリッジ１７ａに一体に設けた場合には、廃トナー貯留部の容量でドラムカートリッジ１７ａの寿命が決まってしまい、ドラムカートリッジ１７ａの長寿命化と装置の薄型化が達成できなくなるが、このように構成すれば、その両立を可能とすることができる。
【００４１】
なお、本実施の形態では、現像ローラ３１は、感光体ドラム２７に対して１．６倍の周速で回転している。そして、その周速差によって、感光体ドラム２７から現像ローラ３１に転写残トナーを回収しやすくしている。
【００４２】
また、このレーザプリンタ１では、トナーとして、流動性の良好な略球形の重合トナーを用いているので、良好な画像を形成しつつ、クリーナレス現像方式による転写残トナーの効率的な回収を達成している。
【００４３】
次に、図１を参照して、レーザプリンタ１の印刷時の動作について説明する。レーザプリンタ１では、ホストコンピュータ（図示外）からの印刷データの受信に基づいて、駆動モータ（図示外）が駆動される。図１に示すように、用紙３は、回転する給紙ローラ８との間の摩擦力によってピックアップされ、レジストローラ１２，１３に送られる。そして、レジストローラ１２，１３は用紙３をレジストし、回転する感光体ドラム２７の表面上に形成された可視像の先端と用紙３の先端とが一致するタイミングで用紙３を送り出す。
【００４４】
一方、スキャナユニット１６では、印刷データに基づいて生成されたレーザ駆動信号に従ってレーザ光源１９でレーザ光が発生され、ポリゴンミラー２０に対して出射される。ポリゴンミラー２０は入射したレーザ光を主走査方向（用紙３の搬送方向と直交する方向）に走査し、ｆθレンズ２１に対して出射する。ｆθレンズ２１は、ポリゴンミラー２０で等角速度に走査されたレーザ光を等速度走査に変換する。そして、レーザ光はシリンダーレンズ２２によって収束され、反射ミラー２３で反射されて感光体ドラム２７の表面上にて結像される。
【００４５】
また、感光体ドラム２７は、高圧電源部（図示外）より帯電バイアスが印加された帯電器２９によって、その表面電位が約１０００Ｖに帯電される。図中時計方向に回転する感光体ドラム２７は、次に、レーザ光の照射を受ける。レーザ光は用紙３の主走査線上において、現像を行う部分には照射され、行わない部分には照射されないようにスキャナユニット１６から出射されており、レーザ光の照射を受けた部分（明部）は、その表面電位が約２００Ｖに下がる。そして、感光体ドラム２７の回転にともなって、レーザ光が副走査方向（用紙３の搬送方向）にも照射され、レーザ光が照射されなかった部分（暗部）と明部とで、感光体ドラム２７表面上には電気的な不可視画像、すなわち静電潜像が形成される。
【００４６】
ここで、トナーホッパー３４より供給され、供給ローラ３３と現像ローラ３１との間で正に摩擦帯電されたトナーは、厚みが一定の薄層となるように調整されて現像ローラ３１上に担持される。この現像ローラ３１には、高圧電源部（図示外）より約４００Ｖの正の現像バイアスが印加されている。現像ローラ３１の回転により、現像ローラ３１上に担持され、かつ、正帯電されているトナーは、感光体ドラム２７に対向して接触するときに、感光体ドラム２７の表面上に形成されている静電潜像に転移する。すなわち、現像ローラ３１の電位は、暗部の電位（＋１０００Ｖ）より低く、明部の電位（＋２００Ｖ）より高いので、トナーは電位の低い明部に対して選択的に転移する。こうして、感光体ドラム２７の表面上に、トナーによる現像剤像としての可視像が形成され、現像が行われる。
【００４７】
そして、感光体ドラム２７と転写ローラ３０との間を用紙３が通過する際に、明部の電位（＋２００Ｖ）よりさらに低い、（電圧値にして）約−１０００Ｖの負の定電流である転写バイアスが転写ローラ３０に印加されて、感光体ドラム２７表面上に形成された可視像が用紙３上に転写される。
【００４８】
トナーが転写された用紙３は、定着器１８に搬送される。定着器１８は、トナーの載った用紙３に、定着ローラ４１による約２００℃の熱と加圧ローラ４２による圧力とを加え、トナーを用紙３上に溶着させて永久画像を形成する。なお、定着ローラ４１と加圧ローラ４２とはそれぞれダイオードを介して接地されており、定着ローラ４１の表面電位より加圧ローラ４２の表面電位が低くなるように構成されている。そのため、用紙３の定着ローラ４１側に載置されている正帯電性のトナーは、用紙３を介して加圧ローラ４２に電気的に吸引されるので、定着時に定着ローラ４１にトナーが引き寄せられることによる画像の乱れが防止されている。
【００４９】
トナーが加圧加熱定着された用紙３は搬送パス４４上を搬送され、排紙ローラ４５により印刷面を下向きにして排紙トレイ５０に排出される。次に印刷される用紙３も同様に、先に排出された用紙３の上に印刷面を下にして排紙トレイ５０に積層される。こうして、利用者は、印刷順に整列された用紙３を得ることができる。
【００５０】
上述したように、本実施の形態のレーザプリンタ１では、感光体ドラム２７の表面に対し、帯電器２９、現像ローラ３１、および転写ローラ３０が対向して配置される。さらに、感光体ドラム２７の表面にはレーザ光の照射を受ける部分もあり、感光体ドラム２７を中心としたこれらの各対向部分の配置関係は、レーザプリンタ１の小型化を図る上で、図２に示す条件に沿って決められている。図２は、感光体ドラム２７と、その周囲に配置される部材等との関係を示す図である。
【００５１】
図２に示すように、感光体ドラム２７の軸と直交する断面を４等分して、その外周、すなわち感光体ドラム２７の表面を４つの区画に分けた場合、上下方向をレーザプリンタ１の上面底面方向、左右方向がレーザプリンタ１の背面前面方向として、右側面から順に区画Ｉ、区画ＩＩ、区画ＩＩＩ、区画ＩＶとする。また、本発明におけるプロセス手段とは、画像形成を行うために感光体ドラム２７に対して作用する部材、例えば、本実施例の現像ローラ３１、転写ローラ３０、帯電器２９や、感光体ドラム２７のクリーニングを行うためのクリーニング部材（例えばクリーニングブレード、クリーニングブラシ、クリーニングローラなど）等の部材をいう。なお、区画Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶが、それぞれ、本発明における「第１の領域」，「第２の領域」，「第３の領域」，「第４の領域」に相当する。
【００５２】
区画Ｉには、現像ローラ３１の作用する領域が配置される。現像ローラ３１の作用する領域は、感光体ドラム２７の表面の静電潜像に現像ローラ３１の担持したトナーが転写されて現像される領域であり、ニップ部の感光体ドラム２７の回転方向における中心位置がその作用中心Ａとなる。感光体ドラム２７と現像ローラ３１とは、接触・非接触を問わないが、感光体ドラム２７の軸２７ａと、現像ローラ３１の軸３１ａとを結ぶ直線における感光体ドラム２７の表面と交差する位置が現像ローラ３１の作用中心Ａとなり、その作用中心Ａが、少なくとも区画Ｉ内に存在する。
【００５３】
区画ＩＩについても同様に、転写ローラ３０の作用する領域、すなわち感光体ドラム２７と転写ローラ３０とのニップ部が配置される。軸２７ａと転写ローラ３０の軸３０ａとを結ぶ直線における感光体ドラム２７の表面と交差する位置が転写ローラ３０の作用中心Ｂであり、その作用中心Ｂが、少なくとも区画ＩＩ内に存在する。
【００５４】
区画ＩＩＩには、帯電器２９の作用する領域が配置される。帯電器２９は、上述したように、グリッド電極２９ｂによってワイヤ２９ａからの放電電圧の安定化が図られており、その作用する領域は、グリッド電極２９ｂの面が感光体ドラム２７の表面に対向する範囲Ｔである。この範囲Ｔの感光体ドラム２７の回転方向における中心位置が、帯電器２９の作用中心Ｃとなる。このとき、グリッド電極２９ｂの面方向は感光体ドラム２７の表面の接線方向と平行となる。帯電器２９による感光体ドラム２７の表面の帯電は範囲Ｔの全体において行われるため、ワイヤ２９ａと軸２７ａとを結んだ直線における感光体ドラム２７の表面と交差する位置が、本実施例では感光体ドラム２７に対する帯電器２９の作用中心Ｃとみなすことができる。そして、少なくとも区画ＩＩＩ内に、作用中心Ｃが存在する。
【００５５】
従って、区画ＩＶには、プロセス手段、すなわち現像ローラ３１、転写ローラ３０、帯電器２９のいずれも配置されない。しかし、この区画ＩＶ内にて、感光体ドラム２７の上方に配置されるスキャナユニット１６（図１参照）から出射されるレーザ光が照射される。換言すれば、スキャナユニット１６のレーザ光は、区画ＩＶ内に照射されればよく、スキャナユニット１６からのレーザ光の出射位置の自由度が高い。
【００５６】
このように、それぞれの部材等の作用する領域が配置され、特に、感光体ドラム２７に対し、帯電器２９の作用する領域と現像ローラ３１の作用する領域とは、互いに反対側となる区画ＩＩＩ内と区画Ｉ内とに存在する。このため、図１に示すように、帯電器２９と感光体ドラム２７と現像ローラ３１とが略一列状に並ぶ配置となる。よって、ドラムカートリッジ１７ａを構成する帯電器２９と感光体ドラム２７との配置関係を、レーザプリンタ１に対して略水平方向の配置となるので、ドラムカートリッジ１７ａの厚みを薄くすることができる。
【００５７】
これにより、本体ケース２内における感光体ドラム２７とスキャナユニット１６との間の配置距離を近づけることができる。上記のように、スキャナユニット１６からのレーザ光の出射位置の自由度を高くすることができるので、スキャナユニット１６と感光体ドラム２７との配置距離が近づいても、スキャナユニット１６から出射されるレーザ光を感光体ドラム２７の区画ＩＶ内に納めることが十分可能である。さらに、スキャナユニット１６からのレーザ光の出射位置の自由度を高くしたことで、レーザ光源１９から出射されポリゴンミラー２０で走査されるレーザ光がスキャナユニット１６から出射される位置までに必要となる距離を、スキャナユニット１６内の平面内で確保することが可能となる。すなわち、スキャナユニット１６を構成する部品の配置の自由度が高くなるので、スキャナユニット１６内部でレーザ光の光路を複数回折り返さなくても十分なレーザ光の光路長を確保することができる。レーザプリンタ１では、スキャナユニット１６内におけるレーザ光の光路がほぼ平面内に収まるようにし、反射ミラー２３の反射によって角度を変えてスキャナユニット１６から出射することで、光路変更が１回で済み、スキャナユニット１６の薄型化を実現している。また、排紙トレイ５０を平面状に構成しているので、この排紙トレイ５０の平面と、その直下に配設されるスキャナユニット１６の上面と、レーザ光の光路がなす平面とをそれぞれ略平行に構成したことにより、本体ケース２内の無駄な空間を省いている。
【００５８】
そして、上記した帯電器２９の作用中心Ｃと現像ローラ３１の作用中心Ａとを結ぶ方向Ｘをプロセスカートリッジ１７の着脱方向とし、スキャナユニット１６がプロセスカートリッジ１７の着脱に干渉しないように、スキャナユニット１６の筐体の底面をプロセスカートリッジ１７の着脱方向と略平行にしている。また、現像カートリッジ１７ｂのトナーホッパー３４の上面は、スキャナユニット１６の筐体の底面に沿って平行に設けられている。これにより、プロセスカートリッジ１７の着脱をその着脱方向に直線的に行うことができるので、本体ケース２内のプロセスカートリッジ１７の着脱のための空間を省くことができる。さらに、プロセスカートリッジ１７の収容空間にてプロセス手段等の必須部品が占める空間を除く空き空間をトナーホッパー３４として最大に利用することができるので、本体ケース２内の空間を小さくしたにもかかわらず、収容するトナーの量を増やすことができる。
【００５９】
また、搬送ガイド４７，４８の平面方向が、帯電器２９の作用中心Ｃと現像ローラ３１の作用中心Ａとを結ぶ方向Ｘに略平行となるように設けられており、すなわち、搬送ガイド４７，４８上を搬送される用紙３の搬送方向は、プロセスカートリッジ１７の着脱方向、さらにはスキャナユニット１６の底面の面方向や排紙トレイ５０の平面方向にそれぞれ略平行となるので、本体ケース２内の空間を有効に利用できる。
【００６０】
レーザプリンタ１は上記のような構成であるので、本体ケース２の厚み方向における大きさを小さくすることができ、薄型化を実現できる。これにより、例えばレーザプリンタ１の上方に画像読取装置などを配置した複合機を設計した場合でも、装置全体の大きさをコンパクトにすることが可能である。
【００６１】
以上説明したように、本実施の形態のレーザプリンタ１は、帯電器２９と感光体ドラム２７と現像ローラ３１とが略一列状に並ぶ配置としたので、感光体ドラム２７の上方にはプロセス手段のいずれも配置されないので、スキャナユニット１６を感光体ドラム２７に近づけて配置することができる。さらに、感光体ドラム２７の表面における上側の領域には、近接して作用する部材が配置されないので、スキャナユニット１６から出射されるレーザ光の照射可能な範囲を広くとることができ、スキャナユニット１６を構成する部品の配置の自由度が高められ、スキャナユニット１６の薄型化を実現することができる。
【００６２】
また、帯電器２９と感光体ドラム２７と現像ローラ３１とが略一列状に並ぶ配置としたので、プロセスカートリッジ１７の薄型化を実現できる。さらに、プロセスカートリッジ１７の着脱方向にスキャナユニット１６が干渉しないように、プロセスカートリッジ１７の上面をスキャナユニット１６の筐体の底面と略平行に設けている。これにより、本体ケース２の薄型化を実現しつつ、プロセスカートリッジ１７の着脱を可能としている。
【００６３】
また、帯電器２９の搬送ガイド４８に対向する側のカバー２９ｄの壁面に絶縁部材５３を設けたので、帯電器２９が搬送ガイド４８に近づいて配置されたことによる搬送ガイド４８上を搬送される用紙３への電気的な影響は及ばない。また、感光体ドラム２７の上方を覆うように保護部材４９を設けたので、プロセスカートリッジ１７の着脱の際に利用者が誤って感光体ドラム２７の表面に触れることがない。また、印刷時以外に感光体ドラム２７の表面が光に曝されることを防止している。
【００６４】
なお、本発明は、各種の変形が可能なことはいうまでもない。例えば、転写ローラ３０をドラムカートリッジ１７ａに収容して、感光体ドラム２７、帯電器２９とともに一体に構成してもよい。また、帯電器２９のワイヤ２９ａは２本以上設けられてもよい。また、プロセスカートリッジ１７の着脱方向は、レーザプリンタ１の左右方向（図１中紙面表裏方向）であってもよく、スキャナユニット１６の筐体の壁面に沿った方向に着脱されればよい。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明の画像形成装置では、帯電手段と像担持体と現像手段とを露光手段の筐体と略平行に配置できるので、露光手段を像担持体に近づけて配置することができ、画像形成装置の高さ方向の厚みを薄くすることができる。
【００６６】
また、請求項２に係る発明の画像形成装置では、請求項１に係る発明の効果に加え、像担持体の回転方向において、帯電手段が作用する領域の下流側で、現像手段が作用する領域の上流側であれば、露光手段を像担持体に近づけて配置することができるので、画像形成装置の高さ方向の厚みを薄くすることができる。
【００６７】
また、請求項３に係る発明の画像形成装置では、請求項１または２に係る発明の効果に加え、像担持体の露光手段側の外周面が、レーザ光を遮断しない開口部が開口された保護部材で覆われて保護されているので、像担持体の傷付きや画像形成装置内に侵入した光による露光を防止することができる。
【００６８】
また、請求項４に係る発明の画像形成装置では、請求項１乃至３のいずれかに係る発明の効果に加え、プロセスカートリッジの着脱方向を帯電手段と現像手段との配列方向に沿わせることで、画像形成装置の高さ方向の厚みを薄くしても、着脱を行うことができる。
【００６９】
また、請求項５に係る発明の画像形成装置では、請求項１乃至４のいずれかに係る発明の効果に加え、被記録媒体の搬送方向が帯電手段と現像手段との配列方向と略平行であるので、画像形成装置の高さ方向の厚みを薄くすることができる。
【００７０】
また、請求項６に係る発明の画像形成装置では、請求項１乃至５のいずれかに係る発明の効果に加え、帯電手段と現像手段とが露光手段の筐体に対して略平行に配置されているので、像担持体の露光可能な領域を広くすることができ、露光手段から出射されるレーザ光の光路の向きの自由度が高まる。このため、露光手段の構成する部材の配置の自由度を高められ、レーザ光の光路を長く取ることができるので反射手段によるレーザ光の反射を１回で済ませることができ、露光手段を厚み方向に薄くすることができる。
【００７１】
また、請求項７に係る発明の画像形成装置では、請求項５または６に係る発明の効果に加え、帯電手段と搬送路との間に絶縁部材が設けられているので、搬送路を搬送される被記録媒体に電気的な影響を与えないので、現像剤像の転写後の被記録媒体の挙動を安定させることができる。
【００７２】
また、請求項８に係る発明の画像形成装置では、請求項１乃至７のいずれかに係る発明の効果に加え、現像手段の着脱を可能にしつつ、現像手段の筐体を大きくすることができ、現像剤の収容部分を大きくとることができる。
【００７３】
また、請求項９に係る発明の画像形成装置では、帯電手段と現像手段とが像担持体の回転中心を挟んで相対する領域に配置され、像担持体における帯電手段と現像手段との間の領域にプロセス手段を近接配置しないので、露光手段を像担持体に近づけて配置することができ、画像形成装置の高さ方向の厚みを薄くすることができる。
【００７４】
また、請求項１０に係る発明の画像形成装置では、請求項１乃至９のいずれかに係る発明の効果に加え、現像剤像が被記録媒体に転写された後に、像担持体上に残存する現像剤が現像手段によって回収されるので、像担持体上に残存する現像剤を回収するための貯留手段を設ける必要がなく、装置構成の簡易化および装置の薄型化を図ることができる。そのため、帯電手段を上記のような位置に配置することができる。
【００７５】
また、請求項１１に係る発明のプロセスカートリッジでは、帯電手段と現像手段とが像担持体を挟んで略反対側の位置にそれぞれ配置されるので、露光手段を像担持体に近づけて配置することが可能となり、画像形成装置の高さ方向の厚みを薄くすることが可能になる。
【００７６】
また、請求項１２に係る発明のプロセスカートリッジでは、請求項１１に係る発明の効果に加え、プロセスカートリッジの着脱方向を帯電手段と現像手段との配列方向に沿わせることで、露光手段に干渉することなくプロセスカートリッジの着脱を行うことが可能となる。
【００７７】
また、請求項１３に係る発明のプロセスカートリッジでは、帯電手段と現像手段とが像担持体の回転中心を挟んで相対する領域に配置され、像担持体における帯電手段と現像手段との間の領域にプロセス手段を近接配置しないので、画像形成装置に装着されたときに、露光手段を像担持体に近づけて配置することが可能となり、画像形成装置の高さ方向の厚みを薄くすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザプリンタ１の概略的な構成を示す模式図である。
【図２】感光体ドラム２７と、その周囲に配置される部材等との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ レーザプリンタ
１６ スキャナユニット
１７ プロセスカートリッジ
１９ レーザ光源
２０ ポリゴンミラー
２３ 反射ミラー
２７ 感光体ドラム
２９ 帯電器
３０ 転写ローラ
３１ 現像ローラ
４７ 搬送パス
４８ 搬送パス
４９ 保護部材
４９ａ 開口部
５３ 絶縁部材
Claims (13)
- 回転可能に保持されて、静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体を帯電するための帯電手段と、前記帯電手段により帯電された前記像担持体に静電潜像を形成するため、前記像担持体を露光する露光手段と、前記露光手段により形成された前記像担持体の静電潜像を現像剤で現像して現像剤像を形成するための現像手段とを備えた画像形成装置であって、
前記帯電手段が前記像担持体を帯電する場合に、前記像担持体の外周面に対して前記帯電手段が作用する領域の前記像担持体回転方向における中心位置となる帯電作用中心と、
前記現像手段が前記像担持体を現像する場合に、前記像担持体の外周面に対して前記現像手段が作用する領域の前記像担持体回転方向における中心位置となる現像作用中心と
が、前記像担持体の回転中心を挟んで略反対側の位置にそれぞれ配置され、かつ、前記帯電作用中心と前記現像作用中心とを結ぶ方向が、前記露光手段の筐体に対して略平行となるように構成されていることを特徴とする画像形成装置。 - 前記像担持体の回転方向において、前記帯電手段が作用する領域の下流側で、前記現像手段が作用する領域の上流側に、前記像担持体に近接対向して作用するプロセス手段を配置しないことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
- 前記像担持体の前記露光手段側の外周面における前記帯電手段が前記像担持体の外周面に対して作用する領域と、前記現像手段が前記像担持体の外周面に対して作用する領域との間の領域を覆って保護する保護部材と、
前記保護部材に開口され、前記露光手段から出射されるレーザ光を通過させるための開口部と
を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。 - 少なくとも前記像担持体を収容し、着脱可能に設けられたプロセスカートリッジを備え、
前記プロセスカートリッジは、前記帯電作用中心と前記現像作用中心とを結ぶ方向に沿って着脱されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。 - 前記像担持体の現像剤像を被記録媒体に転写するための転写手段と、
前記像担持体と前記転写手段との間を通過する被記録媒体を搬送するための搬送路と
を備え、
前記搬送路を搬送される被記録媒体の搬送方向は、前記帯電作用中心と前記現像作用中心とを結ぶ方向と略平行であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。 - 前記露光手段は、
レーザ光源より出射されたレーザ光を走査する走査手段と、
前記筐体の中央よりも前記帯電作用中心と前記現像作用中心とを結ぶ方向における前記帯電作用中心側に配置され、前記走査手段によって走査されたレーザ光を反射する反射手段と
を備え、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光が、前記走査手段によって走査されてから前記像担持体に露光されるまでの光路において、前記レーザ光の進行方向の変更は、前記反射手段による１回のみであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成装置。 - 前記帯電手段は、前記像担持体と前記転写手段との間を通過する被記録媒体の搬送方向において、前記像担持体よりも下流側に配置され、前記搬送路と前記帯電手段との間には絶縁部材が設けられたことを特徴とする請求項５または６に記載の画像形成装置。
- 前記現像手段の筐体は、前記露光手段の筐体に対し、略平行となるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の画像形成装置。
- 回転可能に保持されて、静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体を帯電するための帯電手段と、前記帯電手段により帯電された前記像担持体に静電潜像を形成するため、前記像担持体を露光する露光手段と、前記露光手段により形成された前記像担持体の静電潜像を現像剤で現像して現像剤像を形成するための現像手段と、前記現像手段により形成された前記像担持体の現像剤像を被記録媒体に転写するための転写手段とを備えた画像形成装置であって、
前記像担持体の外周面を、その回転方向において、第１の領域、第２の領域、第３の領域、および第４の領域の４つの領域に等分した場合に、
前記第１の領域内に、前記現像手段が作用する領域が配置され、
前記第２の領域内に、前記転写手段が作用する領域が配置され、
前記第３の領域は、前記第１の領域に対して前記像担持体の回転中心を挟んで相対する領域であって、前記第３の領域内に、前記帯電手段が作用する領域が配置され、
前記第４の領域は、前記第２の領域に対して前記像担持体の回転中心を挟んで相対する領域であって、近接対向して作用するプロセス手段を配置しない領域であることを特徴とする画像形成装置。 - 前記像担持体に担持される現像剤像が被記録媒体に転写された後に、前記像担持体上に残存する現像剤を前記現像手段によって回収することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の画像形成装置。
- 回転可能に保持されて、静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体の静電潜像を形成するために前記像担持体を帯電する帯電手段とを収容し、画像形成装置に着脱可能であり、前記像担持体に形成された静電潜像を現像して現像剤像を形成する現像手段が、前記像担持体に対向して配置されるプロセスカートリッジであって、
前記帯電手段が前記像担持体を帯電する場合に、前記像担持体の外周面に対して前記帯電手段が作用する領域における前記像担持体の回転方向の中心位置となる帯電作用中心と、
前記現像手段が前記像担持体を現像する場合に、前記像担持体の外周面に対して前記現像手段が作用する領域における前記像担持体の回転方向の中心位置となる現像作用中心と
が、前記像担持体の回転中心を挟んで略反対側の位置にそれぞれ配置されることを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 前記帯電作用中心と前記現像作用中心とを結ぶ方向に略平行に着脱されることを特徴とする請求項１１に記載のプロセスカートリッジ。
- 回転可能に保持されて、静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体を帯電するための帯電手段と、前記帯電手段により帯電された前記像担持体に形成される静電潜像を現像剤で現像して現像剤像を形成するための現像手段と、前記現像手段により形成された前記像担持体の現像剤像を被記録媒体に転写するための転写手段とを備えた画像形成装置に着脱可能に設けられ、少なくとも前記像担持体と前記帯電手段とが収容されたプロセスカートリッジであって、
前記像担持体の外周面を、その回転方向において、第１の領域、第２の領域、第３の領域、および第４の領域の４つの領域に等分した場合に、
前記第１の領域内に、前記現像手段が作用する領域が配置され、
前記第２の領域内に、前記転写手段が作用する領域が配置され、
前記第３の領域は、前記第１の領域に対して前記像担持体の回転中心を挟んで相対する領域であって、前記第３の領域内に、前記帯電手段が作用する領域が配置され、
前記第４の領域は、前記第２の領域に対して前記像担持体の回転中心を挟んで相対する領域であって、近接対向して作用するプロセス手段を配置しない領域であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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