JP2006267930A - プロセスカートリッジ、現像剤処理装置及び画像形成装置 - Google Patents

プロセスカートリッジ、現像剤処理装置及び画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 トナー搬送部材、廃トナー搬送部材の摩耗劣化を有効に抑え、しかも、トナー搬送部材などによる負荷変動に伴う現像用部材による画質劣化を有効に回避する。
【解決手段】 画像形成装置本体に対して着脱自在に装着されるプロセスカートリッジにおいて、駆動可能な現像用部材3を用いて像担持体1上の静電潜像を現像剤にて可視像化する現像ユニット2と、駆動可能なトナー搬送部材5を用いて現像ユニット2に少なくともトナーを補給するトナー補給ユニット4と、駆動可能な廃トナー搬送部材7を用いて像担持体1から回収された廃トナーを廃トナー収容部へ搬送するクリーニングユニット6とを備え、トナー補給ユニット4のトナー搬送部材5及びクリーニングユニット6の廃トナー搬送部材7を同一駆動源にて駆動する搬送駆動系11と、この搬送駆動系11とは独立に駆動可能な動力を用いて現像ユニット2の現像用部材3を駆動する現像駆動系12とを備える。
【選択図】 図1

Description

本発明は、電子写真複写機やプリンタ等の画像形成装置で用いられるプロセスカートリッジに係り、特に、現像剤に関する各種処理ユニット、例えば像担持体上の静電潜像を可視像化する現像ユニット、この現像ユニットに対してトナー補給が行われるトナー補給ユニット、像担持体上の廃トナーが清掃可能なクリーニングユニットなどが含まれる態様のプロセスカートリッジ、現像剤処理装置及び画像形成装置の改良に関する。
従来、例えば電子写真方式の画像形成装置にあっては、通常感光体ドラム等の像担持体の周囲に帯電ユニット、現像ユニット、転写ユニット、クリーニングユニットのような各種電子写真用デバイスを配設したものが用いられるが、これらの各種デバイスのうち寿命の同じようなものをまとめてプロセスカートリッジ化し、使用寿命が来たときに交換作業性を簡単に行えるようにしたものが既に提供されている。
また、現像ユニットの寿命を延ばす上で、現像ユニットで使用されたトナー消費量に対しトナー補給が行われるトナー補給ユニットを付設するようにしたものも既に提供されている。
従来この種のプロセスカートリッジには、現像ユニットのほかにトナー補給ユニット及びクリーニングユニットを含むものが既に提供されている(例えば特許文献1〜4)。
この種のプロセスカートリッジにおいて、現像ユニットには現像ロールや現像剤撹拌搬送オーガー等の現像用部材が配設され、また、トナー補給ユニットには撹拌用のアジテータやディスペンスオーガー等のトナー搬送部材が配設され、更に、クリーニングユニットには例えばクリーニングブレードで掻き取った廃トナーを廃トナー収容部側に搬送する廃トナー搬送部材が配設されている。
そして、この種のプロセスカートリッジの駆動系としては、現像ユニット内の現像用部材(現像ロール、現像剤撹拌搬送オーガー等)、トナー補給ユニット内のトナー搬送部材(アジテータやディスペンスオーガー等)及びクリーニングユニットの廃トナー搬送部材につき同一の駆動源を用いたものが提案されている(例えば特許文献4参照)が、現像用部材に比べて他の搬送部材の速度が遅いことから、適宜数の減速要素を用いて駆動伝達することが必要である。
この場合、廃トナー搬送部材の駆動をトナー搬送部材の駆動から伝達するようにすれば、廃トナー搬送部材に対する減速要素を省略可能とすることができる。
特開平10−301460号公報(実施例、図1) 特開2002−123143号公報(発明の実施の形態、図2) 特開2003−162191号公報(発明の実施の形態、図2) 特開2002−196585号公報(発明の実施の形態、図3)
しかしながら、この種のプロセスカートリッジにあっては、現像用部材とトナー搬送部材、更には廃トナー搬送部材とが同一駆動系にて駆動可能になっているため、トナー搬送部材、廃トナー搬送部材が常時駆動され、摩耗劣化し易いばかりか、トナー搬送部材などの負荷変動が現像用部材の回転動作に直接影響してしまい、画質劣化の要因になってしまう。
本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、トナー搬送部材、廃トナー搬送部材の摩耗劣化を有効に抑え、しかも、トナー搬送部材などによる負荷変動に伴う現像用部材による画質劣化を有効に回避することができるプロセスカートリッジ、現像剤処理装置及び画像形成装置を提供するものである。
すなわち、本発明は、図1に示すように、画像形成装置本体に対して着脱自在に装着されるプロセスカートリッジにおいて、駆動可能な現像用部材3を用いて像担持体1上の静電潜像を現像剤にて可視像化する現像ユニット2と、駆動可能なトナー搬送部材5を用いて現像ユニット2に少なくともトナーを補給するトナー補給ユニット4と、駆動可能な廃トナー搬送部材7を用いて像担持体1から回収された廃トナーを廃トナー収容部へ搬送するクリーニングユニット6とを備え、トナー補給ユニット4のトナー搬送部材5及びクリーニングユニット6の廃トナー搬送部材7を同一駆動源にて駆動する搬送駆動系11と、この搬送駆動系11とは独立に駆動可能な動力を用いて現像ユニット2の現像用部材3を駆動する現像駆動系12とを備えていることを特徴とする。
このような技術的手段において、プロセスカートリッジには現像ユニット2、トナー補給ユニット4及びクリーニングユニット6を含むものであればよく、カートリッジパーツが単一であることは必ずしも必要ではなく、複数のカートリッジパーツに分かれていても差し支えない。尚、図1に示すモデルでは、プロセスカートリッジには像担持体1及びこの像担持体1を帯電する帯電ユニット8が含まれている。
また、現像ユニット2内の現像剤は一成分(トナー)、二成分(トナー+キャリア)を問わない。そして、現像用部材3には現像用に供される機能部材を広く含み、現像ロール(現像剤担持体)3aの他現像剤供給ロール(現像剤供給部材)、現像剤撹拌搬送オーガー(現像剤撹拌搬送部材)3b,3cなどが挙げられる。
また、トナー補給ユニット4はトナーのみを補給するもののほか、所謂トリクル方式(現像剤そのものを補給し、劣化現像剤を廃棄回収する方式)ではトナー及びキャリアからなる現像剤そのものを補給するものも含む。このトナー補給ユニット4は単一のユニットでもよいし、複数のパーツ4a,4bに分離していてもよい。
そして、トナー搬送部材5は現像ユニット2に向けて少なくともトナーを補給するものであれば広く含み、補給トナーを撹拌搬送するトナー撹拌搬送部材5a,5bや、撹拌搬送された補給トナーを定量補給するためのディスペンスオーガー(ディスペンス部材)5cなどが挙げられる。
更に、廃トナー搬送部材7は像担持体1から回収された廃トナーを廃トナー収容部に搬送するものであればよく、クリーニング部材で回収した廃トナーを搬送する態様のほか、駆動可能なクリーニング部材(クリーニングロールやブラシ)であればクリーニング部材そのものをも含む態様もある。
特に、本発明の特徴点は、搬送駆動系11と現像駆動系12とを別系統にした点にある。
この場合、搬送駆動系11の駆動源と現像駆動系12の駆動源とは別個独立でよいことは勿論であるが、独立に駆動可能であれば同一駆動源を用いてもよい。
このような搬送駆動系11,現像駆動系12の代表的態様としては、駆動源からの駆動力を駆動伝達する駆動伝達ギア列を有するものが挙げられる。
また、搬送駆動系11の好ましい態様としては、トナー補給ユニット4のトナー搬送部材5への駆動が繋断可能な繋断要素を備えていることが挙げられる。このような繋断要素を設けることにより、トナー補給動作と切り離して廃トナー搬送動作のみを行うことができる。つまり、廃トナー回収モードだけを実行することが可能になる。
ここで、繋断要素の代表的態様としては、駆動伝達ギア列の一部を構成し、揺動位置に応じてトナー搬送部材5への駆動を繋断する揺動ギアが挙げられる。
更に、搬送駆動系11の代表的態様としては、ディスペンスモータや他の用途のモータを駆動源として利用する態様がある。
これは、トナー搬送部材5が、トナーを撹拌搬送するトナー撹拌搬送部材5a,5bと、撹拌搬送されたトナーを現像ユニット2へ定量補給するディスペンス部材5cとを備え、搬送駆動系11がディスペンス部材5cに駆動連結されるモータ(ディスペンスモータに限られず他の用途のモータとの兼用も含む)を駆動源として構成されるものである。
本態様によれば、ディスペンス動作(トナー補給動作)に連動してトナー搬送動作、廃トナー搬送動作を行わせることが可能である。
また、分割可動型のプロセスカートリッジで用いられる搬送駆動系11の好ましい態様としては以下のものがある。
ここでいう分割可動型のプロセスカートリッジとは、トナー補給ユニット4及びクリーニングユニット6が複数のカートリッジパーツに分けられ、各カートリッジパーツが係合部を回転中心として相対移動可能に設けられる態様をいう。
このような態様において、搬送駆動系11としては、駆動源からの駆動力を駆動伝達する駆動伝達ギア列を有し、この駆動伝達ギア列のうち少なくとも可動側のカートリッジパーツへの連結ギアの噛合位置を前記係合部を回転中心とする円弧軌跡に沿った位置に設定することが好ましい。このように、連結ギアの噛合位置を工夫することによりカートリッジパーツの位置が変化しても、連結ギアの噛合状態を安定的に確保することが可能である。
また、分割可動型のプロセスカートリッジのうち、少なくとも一つのカートリッジパーツが画像形成装置本体に対して位置決め固定され、この固定側のカートリッジパーツに他のカートリッジパーツが係合部を回転中心として相対移動可能に設けられる態様においては、搬送駆動系11の駆動入力部が固定側のカートリッジパーツに設けられることが好ましい。本態様によれば、搬送駆動系の駆動入力を安定させることができる。
更に、搬送駆動系11の負荷分担についての好ましい態様としては、トナー搬送部材5の負荷ピークと廃トナー搬送部材7の負荷ピークとを偏倚設定するものが挙げられる。このように、トナー搬送部材5、廃トナー搬送部材7の各負荷ピークを偏倚設定すると、搬送駆動系11に各部材5,7の負荷ピークが同時に作用することがなくなり、搬送駆動系11で負担すべき負荷を軽減することができる。
また、本発明は上述したプロセスカートリッジに限られるものではなく、特にプロセスカートリッジ化されていない現像剤処理装置にも適用可能である。
この場合、本発明は、図1に示すように、駆動可能な現像用部材3を用いて像担持体1上の静電潜像を現像剤にて可視像化する現像ユニット2と、駆動可能なトナー搬送部材5を用いて現像ユニット2に少なくともトナーを補給するトナー補給ユニット4と、駆動可能な廃トナー搬送部材7を用いて像担持体1から回収された廃トナーを廃トナー収容部へ搬送するクリーニングユニット6とを備え、トナー補給ユニット4のトナー搬送部材5及びクリーニングユニット6の廃トナー搬送部材7を同一駆動源にて駆動する搬送駆動系11と、この搬送駆動系11とは独立に駆動可能な動力を用いて現像ユニット2の現像用部材3を駆動する現像駆動系12とを備えていればよい。
更に、本発明は、上述したプロセスカートリッジ、現像剤処理装置に限られるものではなく、これらのプロセスカートリッジや現像剤処理装置を備えた画像形成装置そのものをも対象とする。
本発明に係るプロセスカートリッジによれば、トナー補給ユニット、クリーニングユニットの各搬送部材に対する搬送駆動系と、現像ユニットの現像用部材に対する現像駆動系とを別系統にしたので、現像用部材のようにトナー搬送部材及び廃トナー搬送部材を常時駆動する必要がなくなり、その分、トナー搬送部材、廃トナー搬送部材の摩耗劣化を抑えることができ、プロセスカートリッジの寿命を改善することができる。
また、負荷変動の大きいトナー搬送部材、廃トナー搬送部材と、回転精度の要求される現像用部材(主として現像剤担持体)とを別駆動にしたため、トナー搬送部材などの負荷変動に起因して生ずる振動が、現像用部材の回転に影響を与えることがなく、その分、画像欠陥を未然に防止することができる。
更に、このようなプロセスカートリッジを組み込んだ画像形成装置によれば、プロセスカートリッジの寿命が長く、しかも、画像欠陥を未然に防止可能な画像形成装置を簡単に構築することができる。
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態1
<画像形成装置の全体構成>
図2は、本発明が適用された画像形成装置の実施の形態1を示す。
同図において、画像形成装置は所謂タンデム型のカラー画像形成装置であり、装置筐体21内に4つの色(本実施の形態ではイエロ、マゼンタ、シアン、ブラック)の画像形成ユニット22(具体的には22a〜22d)を縦方向に配列し、その下方には供給用の用紙24が収容される給紙カセット23を配設すると共に、各画像形成ユニット22に対応した箇所には給紙カセット23からの用紙24の搬送路となる用紙搬送路25を垂直方向に配置したものである。
本実施の形態において、画像形成ユニット22(22a〜22d)は、用紙搬送路25の上流側から順に、イエロ用、マゼンタ用、シアン用、ブラック用のトナー像を形成するものであり、各種プロセスユニットを組み込んだプロセスカートリッジ30と、このプロセスカートリッジ30に対して作像用の走査光を照射する露光装置40とを備えている。
ここで、プロセスカートリッジ30は、例えば感光体ドラム31と、この感光体ドラム31を予め帯電する帯電ロール32と、帯電された感光体ドラム31上に前記露光装置40にて露光形成された静電潜像を対応する色トナー(本実施の形態では例えば負極性)で現像する現像装置33と、感光体ドラム31上の廃トナーを除去するクリーニング装置34と、帯電された感光体ドラム31の表面を除電するイレーズランプ35とを一体的にカートリッジ化したものである。
一方、露光装置40は、ケース41内に図示外の半導体レーザ、ポリゴンミラー42、結像レンズ43及びミラー44を格納し、半導体レーザからの光をポリゴンミラー42で偏向走査し、結像レンズ43、ミラー44を介して感光体ドラム31上の露光ポイントに光像を導くようにしたものである。
更に、本実施の形態では、各画像形成ユニット22の各感光体ドラム31に対応した箇所には用紙搬送路25に沿って循環移動する搬送ベルト53が配設されている。
この搬送ベルト53は用紙24を静電吸着し得るベルト素材(ゴム又は樹脂)にて構成され、一対の張架ロール51,52に掛け渡されており、本実施の形態では、上方側の張架ロール52が駆動ロール、下方側の張架ロール51が従動ロールになっている。
更にまた、搬送ベルト53の入口部位(張架ロール51対向部位)には用紙吸着ロール54が配設されており、この用紙吸着ロール54に高電圧な吸着電圧を印加することにより、搬送ベルト53に用紙24が吸着されるようになっている。また、各画像形成ユニット22の感光体ドラム31に対応した搬送ベルト53の裏面側には転写ロール50が配設されており、この転写ロール50により感光体ドラム31と搬送ベルト53上の用紙24とを更に密着させるようになっている。そして、転写ロール50と感光体ドラム31との間には転写バイアス電源による所定の転写バイアスが適宜印加されるようになっている。
また、本実施の形態では、給紙カセット23の近傍には、用紙24を所定のタイミングで送出するピックアップロール61が設けられており、搬送ロール62及びレジストレーションロール63を介して転写位置へと送り込むようになっている。
更に、最下流画像形成ユニット22dの下流側に位置する用紙搬送路25には定着装置64が設けられると共に、この定着装置64の下流側には用紙排出用の排出ロール66が設けられており、装置筐体21の上部に形成された収容トレイ67に排出用紙が収容されるようになっている。
尚、図2中、符号80は高圧用の装置デバイスに高電圧を供給する高圧電源を示し、符号81は低圧用の装置デバイスに低電圧を供給する低圧電源を示す。
このような、画像形成装置の作像プロセスは以下の通りである。
今、図2に示すように、各画像形成ユニット22(22a〜22d)では、感光体ドラム31が帯電装置32により帯電され、露光装置40により感光体ドラム31上に潜像が形成された後に、現像装置33により可視像(トナー像)が形成される。
一方、給紙カセット23からの用紙24はピックアップロール61にて所定のタイミングで繰り出され、搬送ロール62及びレジストレーションロール63を介して搬送ベルト53の吸着位置へと送り込まれ、搬送ベルト53に吸着された状態で転写位置へと送り込むようになっている。
そして、各画像形成ユニット22における感光体ドラム31上のトナー像は転写ロール50により用紙24に夫々転写され、定着装置64にて用紙24上の各色成分未定着トナー像が定着された後、定着済みの用紙24は収容トレイ67へ排出される。
<プロセスカートリッジの概要>
また、本実施の形態で用いられるプロセスカートリッジ30の詳細を図3に示す。
同図において、プロセスカートリッジ30は、感光体ドラム31、帯電ロール32、現像装置33の一部、クリーニング装置34のほかに、クリーニング処理前に感光体ドラム31を除電するデバイスとしてのイレーズランプ35が含まれる感光体カートリッジ30aと、この感光体カートリッジ30aの下方側に前記感光体カートリッジ30aに対して揺動自在で且つ位置決めされた状態で設けられると共に現像装置33の主要部が含まれる現像カートリッジ30bとを備えている。
特に、本実施の形態では、現像装置33は、感光体ドラム31に対向し且つ感光体ドラム31上の静電潜像をトナー及びキャリアからなる現像剤Gにて可視像化する現像ユニット100と、この現像ユニット100に対してトナーTを補給するトナー補給ユニット110,120(本実施の形態では、メイントナー補給ユニット110、サブトナー補給ユニット120との分離型を採用)とを備えている。
そして、感光体カートリッジ30aはクリーニング装置34をユニット化したクリーニングユニット200とサブトナー補給ユニット120とを横方向に一体化した構成になっており、また、現像カートリッジ30bは現像ユニット100とメイントナー補給ユニット110とを横方向に一体化した構成になっている。
更に、本実施の形態では、現像カートリッジ30bは装置筐体21に位置決め固定された感光体カートリッジ30aに対し現像ユニット100部位のピボット軸30cにて揺動自在に設けられており、感光体カートリッジ30aと現像カートリッジ30bとの間には露光装置40からの走査光が通過可能な走査用通路135が確保され、この走査用通路135の入口付近の各パーツカートリッジ30a,30bの両側には弾性部材からなるスペーサ130が介在され、感光体カードッジ30aに対して現像カートリッジ30bを加圧付勢するようになっている。尚、スペーサ130に代えて、あるいは、加えて付勢スプリング等の付勢要素を用いるようにしてもよいことは勿論である。
また、本実施の形態では、感光体カートリッジ30aのサブトナー補給ユニット120には、図3及び図4(a)(b)に示すように、感光体ドラム31の軸方向に直交する方向に延びる例えば一対の支持突起141が設けられている。
そして、装置筐体21のカートリッジ受部(図示せず)にプロセスカートリッジ30を装着した時に、感光体ドラム31の支持軸の両端が、カートリッジ受部に設けられた図示外の固定受け部材により所定位置に固定されると共に、前記支持軸に対して回転自在な感光体ドラム31の片端に配設された駆動伝達部材(駆動伝達ギア)が、カートリッジ受部に設けられた図示外の駆動系に連結係合する。また、前記一対の支持突起141がカートリッジ受部の被係合部(凹部や孔等)に係合し、感光体カートリッジ30aが装置筐体21に位置決め固定されるようになっている。ここで、装置筐体21のカートリッジ受部はプロセスカートリッジ30を収容保持できるものであればよく、筐体フレーム自体を用いて構成してもよいし、筐体フレームに別部材を設けて構成してもよい。
特に、本実施の形態にあっては、前記支持突起141は、感光体ドラム31から離れたユニット外壁に設けられると共に、感光体ドラム31の軸方向と異なる方向に対して位置決めされていることから、感光体カートリッジ30aを安定支持することができる。そしてまた、前記支持突起141は一対設けられ、感光体カートリッジ30aの支持点を四つとし、各支持点でのプロセスカートリッジ30の重量負担を少なくし、また、プロセスカートリッジ30のねじれ変形も矯正するようになっている。
尚、図4中、符号142はプロセスカートリッジ30を着脱操作する際の把持アームである。
<現像装置>
本実施の形態で用いられる現像装置33を構成する各ユニット100,110,120について説明する。
−現像ユニット−
本実施の形態において、現像ユニット100は、図3〜図5に示すように、所謂二成分現像方式を採用したものであって、感光体ドラム31の下方側には感光体ドラム31側に開口する現像ハウジング101を有し、この現像ハウジング101内をトナー及びキャリアからなる現像剤Gが収容可能な現像剤収容室102として構成すると共に、現像ハウジング101の開口に面した部位に現像剤担持用の現像ロール103を配設したものである。そして、この現像ユニット100は、現像ロール103の軸方向に沿って延びる仕切り壁106にて現像剤収容室102を二分すると共に、この仕切り壁106の長手方向両端に連通口107,108を開設することにより、現像剤収容室102に現像剤循環経路を構成し、この現像剤循環経路には現像ロール103の軸方向に沿って一対の撹拌搬送オーガー104,105を配設し、現像剤循環経路内の現像剤Gを撹拌しながら搬送するようになっている。
尚、本実施の形態では、現像ロール103寄りの撹拌搬送オーガー105が現像ロール103への現像剤供給機能を兼用しているが、撹拌搬送オーガー105とは別に現像剤供給部材(ロールやパドル等)を付加してもよいことは勿論である。また、現像ロール103の周囲には現像剤層厚を規制するトリミング部材や未使用現像剤を回収する回収部材などが必要に応じて設けられる。
−メイントナー補給ユニット−
また、メイントナー補給ユニット110は、図3〜図5に示すように、現像ユニット100の現像ハウジング101の奥側隔壁を一部兼用するメイン補給ハウジング111を有し、このメイン補給ハウジング111内を補給用トナーTが補給可能に収容されるトナー補給室として構成するようになっている。
特に、本実施の形態では、トナー補給室は、補給用トナーTが収容されるトナー収容室112と、このトナー収容室112と連通し且つ現像ユニット100に対してトナーTを定量的に補給するディスペンス室113とに分かれている。ここで、ディスペンス室113は現像ハウジング101の奥側隔壁101aの下部寄りに厚肉部101bを設け、この厚肉部101b内に現像ロール103の軸方向に沿って延びる断面略円形の長尺通路として構成されている。
そして、前記厚肉部101bの長手方向奥側のうちトナー収容室112に面した部位にはディスペンス入口開口114が開設されると共に、厚肉部101bのうちディスペンス室113に面した部位で前記ディスペンス入口開口114とは長手方向反対側にはトナー供給口115が開設されている。
更に、トナー収容室112内には補給用トナーTを撹拌搬送するためのアジテータ116と、このアジテータ116にて撹拌搬送されたトナーTをディスペンス室113のディスペンス入口開口114に向けて撹拌搬送するアジテータ117とが配設されている。尚、図5においては、アジテータ116,117の形態は模式的に示されている。
一方、ディスペンス室113には長手方向に沿ってディスペンスオーガー118が配設されている。特に、本実施の形態では、ディスペンスオーガー118は現像ユニット100内の撹拌搬送オーガー104,105と略同径の螺旋羽根を備えたものになっている。
また、本実施の形態では、トナー供給口115は、その下端が現像剤収容室102に収容される現像剤Gの表面位置より下方に位置するように開口している。すなわち、トナー供給口115は現像剤収容室102の現像剤Gの表面位置から少なくとも埋もれていればよく、現像剤収容室102の現像剤堆積部に補給用トナーTを横から供給可能とし、補給用トナーTの現像剤Gへの混合性を確保するようになっている。
この場合、ディスペンス室113からの補給用トナーTがトナー供給口115から押し出される押圧力が現像剤収容室102の現像剤Gによる内圧よりも大きいものであれば、トナー供給口115が現像剤G表面よりも下方に面していても、補給用トナーTは安定的に供給できる。
特に、トナー供給口115の下端が撹拌搬送オーガー104の回転中心より下方に設定されていれば、撹拌搬送オーガー104の回転中心より下方からトナーTが補給されるので、補給されたトナーTが撹拌搬送オーガー104に巻き込まれ、速やかに現像剤Gと撹拌混合される。
また、ディスペンス入口開口114については適宜開設して差し支えないが、ディスペンス室113内でのトナー内圧を充分に上げるという観点からすれば、ディスペンス入口開口114はトナー供給口115よりも広い方が良く、また、ディスペンス室113の補給用トナーTの搬送長がディスペンス入口開口114よりも充分に長い方が良い。
更に、ディスペンスオーガー118の径寸法や羽根ピッチ、回転数などについては、ディスペンスオーガー118によるトナーの搬送力に基づくトナー内圧がトナー供給口115にかかる現像剤収容室102内の現像剤Gの内圧(撹拌搬送オーガー104の搬送力に依存)に比べて大きくなるように選定されている。
このとき、本実施の形態では、ディスペンスオーガー118と撹拌搬送オーガー104,105の径寸法は略同径であるが、例えばディスペンスオーガー118の径寸法を撹拌搬送オーガー104,105の径寸法より小さくすることにより、より安定した供給が可能になる。
更に、トナー収容室112の容量については、ディスペンス室113の容量、あるいは、ディスペンス室113と現像剤収容室102との合計容量よりもトナー収容室112の容量を大きくすれば、トナー供給が安定する上で好ましい。尚、ここでいう容量は、夫々トナーの収容量、現像剤の収容量を意味する。
更にまた、本実施の形態では、アジテータ116,117の回転中心はディスペンスオーガー118及び撹拌搬送オーガー104,105よりも上方に位置するように配置されている。
このため、トナー収容室112からディスペンス室113、現像剤収容室102までトナーTを持ち上げる必要がないため、ディスペンス室113でのトナー内圧を効果的に上げることができ、ディスペンス室113でのトナー内圧を損なうことなく、現像剤収容室102へのトナー補給をスムースに行うことができる。
−サブトナー補給ユニット−
また、本実施の形態において、サブトナー補給ユニット120は、図3に示すように、クリーニングユニット200の背面側に隣接するサブ補給ハウジング121を有し、このサブ補給ハウジング121内を補給用トナーTが補給可能に収容されるトナー補給室122として構成するようになっている。
そして、トナー補給室122内には補給用トナーTを撹拌搬送するための一対のアジテータ123,124が配設されている。
ここで、サブトナー補給ユニット120とメイントナー補給ユニット110との連通構造としては、図6に示すように、弾性部材からなるスペーサ130に連通路(トナー供給路)131を形成したものが用いられる。本実施の形態では、スペーサ130は各ユニット110,120間の両側二箇所に設けられ、夫々にトナー供給路131を形成しているが、例えばいずれか一方のスペーサ130にのみトナー供給路131を形成してもよいし、あるいは、片側一箇所にスペーサ130を設け、このスペーサ130にトナー供給路131を形成しても差し支えない。
尚、本実施の形態では、このサブトナー補給ユニット120は、図6に仮想線で示すように、未使用時にはトナー供給路131との連結部位を使用時に開放可能なシール部材125で塞ぐことが好ましい。この場合、プロセスカートリッジ30未使用時(例えば輸送時)にサブトナー補給ユニット120内のトナーがトナー供給路131に入り込み、目詰まりを起こす懸念がないばかりか、サブトナー補給ユニット120内のトナーがメイントナー補給ユニット110側に偏って充填され、メイントナー補給ユニット110内のトナーの充填密度が不必要に高くなってしまう事態を有効に回避することができる。
そして、本実施の形態では、メイントナー補給ユニット110から現像ユニット100に所定量のトナーTが補給されると、これと同時に、サブトナー補給ユニット120内のトナーTがメイントナー補給ユニット110に補充されるようになっている。このため、メイントナー補給ユニット110内にはサブトナー補給ユニット120が空になるまで略一定のトナーTが充填されることになり、現像カートリッジ30bの重量変化は少なく抑えられる。
このとき、感光体カートリッジ30aは装置筐体21のカートリッジ受部に対して位置決め固定されているため、サブトナー補給ユニット120のトナー収容量変化は現像カートリッジ30bの重量変化には何等影響しない。
よって、サブトナー補給ユニット120が空になるまでは感光体カートリッジ30aに対する現像カートリッジ30bの加圧付勢力の変動は抑えられ、その分、画像乱れを有効に防止することが可能である。
更に、感光体カートリッジ30aが装置筐体21に位置決め固定されていることから、少なくとも走査用通路135を形成する感光体カートリッジ30aの下側面位置が変化することはなく、その分、感光体カートリッジ30aに揺動支持されている現像カートリッジ30bの位置が変動したとしても、走査用通路135が遮られる虞れは少ない。
<クリーニング装置>
また、本実施の形態において、クリーニング装置34は、図7に示すように、感光体カートリッジ30aにクリーニングユニット200として組み込まれている。
このクリーニングユニット200は感光体ドラム31に対向して開口するクリーニングハウジング201を有し、このクリーニングハウジング201内を廃トナーが収容可能な廃トナー収容室203として構成すると共に、クリーニングハウジング201の上壁201aを感光体ドラム31側に向けて庇状に延ばしたものである。
そして、このクリーニングハウジング201の開口下縁部201bにはクリーニングブレード210が配設されており、このクリーニングブレード210はクリーニングハウジング201の開口下縁部201b及び上壁201a両側から垂下した側壁部(図示せず)に略L字状のブレードホルダ212を取付け、このブレードホルダ212の先端部外側にウレタンゴム等の弾性体からなるブレード本体211を取付け、このブレード本体211の先端を感光体ドラム31の回転方向(図7では反時計回り方向)に対向するように弾接させたものである。
一方、クリーニングハウジング201の開口上縁部(本実施の形態では上壁201a先端近傍)にはポリウレタンなどのフィルムシール215が設けられ、このフィルムシール215の先端部が感光体ドラム31の回転方向に沿って弾接し、クリーニングブレード210によって回収された廃トナーの飛散を防止するようになっている。
本実施の形態において、クリーニングブレード210のクリーニングハウジング201への取付部以外の部分はクリーニングハウジング201の上壁201aの庇状部分と略平行に配置されており、クリーニングブレード210で掻き取った廃トナーを一時的に溜める廃トナー溜まり部213(本例ではブレードホルダ212内面が相当)として構成される。特に、本例では、廃トナー溜まり部213は廃トナー収容室203に向かって下り勾配になっており、廃トナーTdの搬送性を向上させることが可能である。
尚、本実施の形態では、廃トナー溜まり部213はクリーニングブレード210のみで構成されているが、クリーニングブレード210のみならずクリーニングハウジング201の一部をも用いて構成するようにしてもよい。
また、このクリーニングハウジング201とクリーニングブレード210との間には感光体ドラム31に対して凹所となるスペースが確保されるため、この凹所を利用して帯電ロール32が配設されている。
尚、クリーニングハウジング201の上壁201aの先端にはイレースランプ35の保持ブロック202が設けられている。
更に、本実施の形態において、クリーニングハウジング201内には、クリーニングブレード210で掻き取った廃トナーTdを廃トナー収容室203側に搬送する廃トナー搬送部材220が設けられている。
この廃トナー搬送部材220は、廃トナー収容室203から廃トナー溜まり部213との間に跨る部材要素としての搬送プレート221を有し、この搬送プレート221の廃トナー収容室203側端部には外部からの駆動力が入力可能な駆動入力部222を設けると共に、搬送プレート221の感光体ドラム31側端部には廃トナー溜まり部213と接触可能な突出部223を設けたものである。
ここで、搬送プレート221は板状のままでも差し支えないが、軽量化及び上面部への廃トナーTdの堆積などを有効に回避するという観点からすれば、搬送プレート221の突出部223及び駆動入力部222以外の部位に開口224を形成することが好ましい。また、突出部223の形成箇所については搬送プレート221の端部である必要は必ずしもなく、端部から離れた部位でもよいし、また、突出部223の数についても少なくとも一つあればよいが、複数設けても差し支えない。更に、突出部223の形成法については、搬送プレート221の先端部を折り曲げて形成したり、あるいは、搬送プレート221の一部に突出部223を一体的若しくは別体にて形成する等適宜選定して差し支えない。
尚、廃トナー搬送部材220の部材要素としては、必ずしも搬送プレート221である必要はなく、例えば枠フレーム構造のものなどを用いてもよいことは勿論である。
そして、本実施の形態では、例えば図7に示すように、廃トナー搬送部材220の駆動入力部222には回転軌跡状の駆動力が入力されるようになっており、この回転軌跡状の駆動力は例えば回転駆動機構230の一種であるクランク軸231を回転中心を中心として回転駆動させることにより容易に得られるものである。
更に、本実施の形態では、廃トナー搬送部材220には廃トナー搬送部材220の移動姿勢を規制するための姿勢規制機構240が付設されている。
本実施の形態において、姿勢規制機構240は、廃トナー搬送部材220の突出部223側に一端が係合し且つ他端がクリーニングハウジング201の一部に係合する付勢スプリング241にて構成され、駆動入力部222から離間する方向に向かって廃トナー搬送部材220を付勢するものである。
特に、本実施の形態では、付勢スプリング241は廃トナー搬送部材220の進退方向に対して斜め方向に向かって配設されている。
ここで、付勢スプリング241の取付構造としては、図7及び図8において、付勢スプリング241の両端に係止フック242,243を設け、クリーニングハウジング201側の係合突起204に一方の係止フック242を係合させ、廃トナー搬送部材220の突出部223側端部に設けられた係合片225に他方の係止フック243を係合させるものが用いられる。
尚、本実施の形態では、付勢スプリング241の取付構造として、クリーニングハウジング201内に係合突起204を設けているが、これに限られるものではなく、例えばクリーニングハウジング201に対し外部に連通する係止孔を開設するような態様にあっては、廃トナー漏れの虞れがあるが、このような場合には、係止孔をシール部材にてシールするようにすればよい。このシール部材としては、CRUに貼られるラベル等を兼用することが好ましい。
このように、廃トナー搬送部材220に付勢スプリング241を付設すると、図7及び図8に示すように、廃トナー搬送部材220の駆動入力部222に回転軌跡状の駆動力が入力されると、これに追従して、廃トナー搬送部材220の突出部223は廃トナー溜まり部213に沿って進退移動する。
このとき、付勢スプリング241は、廃トナー搬送部材220の駆動入力部222の位置変化に対する廃トナー搬送部材220の姿勢変化範囲を規制するようになっている。本例では、廃トナー搬送部材220は、後退移動時には突出部223が廃トナー溜まり部213に沿って廃トナーに対し接触移動し、進出移動時には突出部223が廃トナー溜まり部213上の廃トナーに対し非接触移動するものである。具体的挙動については後述する。
特に、本実施の形態では、付勢スプリング241は廃トナー搬送部材220の進退方向に対して斜め方向に配設されているため、配設スペースの省スペース化を図ることができるほか、廃トナー搬送部材220の移動量に対して付勢スプリング241の伸縮量を小さく設定することが可能になり、その分、廃トナー搬送部材への駆動力負荷変動を緩和することができる点で好ましい。
次に、本実施の形態で用いられるクリーニング装置34の作動について説明する。
今、図7及び図9(a)に示すように、感光体ドラム31上の残留トナーがクリーニングブレード210で掻き取られると、掻き取られた廃トナーTdはクリーニングブレード210上及びその近傍に堆積するが、掻き取られたトナーによって次々に押し出された後、廃トナー溜まり部213(本例ではブレードホルダ211内面が相当)上に廃トナーTdが堆積する。
このような状態において、今、廃トナー搬送部材220の駆動入力部222が図9(a)の位置にあるとすると、廃トナー搬送部材220は最進出位置に配設されることになる。
このとき、付勢スプリング241は廃トナー搬送部材220を駆動入力部222から離間する方向に付勢することになるが、廃トナー搬送部材220の駆動入力部222位置と付勢スプリング241のクリーニングハウジング201側の係止点位置との関係を調整することにより、付勢スプリング241の付勢力成分の一部が廃トナー搬送部材220の突出部223を廃トナー溜まり部213上の廃トナーに接触させる方向に作用するようにしておけば、廃トナー搬送部材220の突出部223は廃トナー溜まり部213上の廃トナーに接触する。
この状態から、回転駆動機構230により駆動入力部222位置が下方へ回転することにより、図9(b)に示すように、廃トナー搬送部材220は次第に傾斜しながら後退移動するが、このとき、廃トナー搬送部材220の突出部223は廃トナー溜まり部213上の廃トナーを廃トナー収容室203側へ向けて搬送していく。
そして、廃トナー搬送部材220の駆動入力部222が最下点に達すると、廃トナー搬送部材220の姿勢は最も急傾斜状態になるが、廃トナー搬送部材220の突出部223と廃トナー溜まり部213との間の接触状態を保つという観点から、廃トナー搬送部材220のうち突出部223以外の部位が廃トナー溜まり部213と非接触にしておくことが効率的である。
この後、廃トナー搬送部材220の駆動入力部222が図9(c)の位置まで回転すると、廃トナー搬送部材220は次第に傾斜姿勢をゆるめながら更に後退移動する。このとき、付勢スプリング241は依然として廃トナー搬送部材220を廃トナー溜まり部213側に押し付けるように作用するため、廃トナー搬送部材220の突出部223は廃トナー溜まり部213に沿って廃トナーTdに対し接触移動し、廃トナーTdを廃トナー収容室203側に移動させる。
尚、本実施の形態では、図9(c)及び図10(a)に示すように、廃トナー搬送部材220が最後退位置に到達したとしても、廃トナー搬送部材220の突出部223は廃トナー溜まり部213の廃トナー収容室203寄り端部までは移動しないが、廃トナー溜まり部213の廃トナー収容室203寄り端部付近まで搬送された廃トナーは、後から搬送されてくる廃トナーによって押され、順次廃トナー収容室203へと収容されていく。
また、本実施の形態では、図10(a)に示すように、廃トナー搬送部材220が最後退位置に到達すると、廃トナー搬送部材220は付勢スプリング241による付勢力により引っ張られ、廃トナー搬送部材220の突出部223が廃トナー溜まり部213上の廃トナーから離間し、非接触配置される直前の状態に至る。
つまり、廃トナー搬送部材220は付勢スプリング241により所定方向に付勢されるため、廃トナー搬送部材220の駆動入力部222位置と付勢スプリング241のクリーニングハウジング201側係止点位置との関係に基づいて、廃トナー搬送部材220の配置姿勢が決定される。このとき、廃トナー搬送部材220が進出移動に移行する段階では、廃トナー搬送部材220の突出部223と廃トナー溜まり部213上の廃トナーとが非接触配置されるようなレイアウトにしておけばよい。
この後、図10(b)に示すように、廃トナー搬送部材220の駆動入力部222が上方に回転すると、廃トナー搬送部材220は駆動入力部222側が上昇するように傾斜姿勢を変えながら進出移動する。
このとき、廃トナー搬送部材220は付勢スプリング241により付勢されており、廃トナー搬送部材220の駆動入力部222位置が上昇すると、廃トナー搬送部材220の配設位置は更に上昇することになるため、廃トナー搬送部材220の突出部223と廃トナー溜まり部213上の廃トナーとは非接触配置されたままである。
この後、図10(c)に示すように、廃トナー搬送部材220の駆動入力部222が上死点位置から下がる方向に回転すると、廃トナー搬送部材220は再び傾斜姿勢を変えながら進出移動していき、次第に廃トナー溜まり部213側に接近していく。そして、廃トナー搬送部材220が最進出位置に到達した時点で、廃トナー搬送部材220の突出部223は再び廃トナー溜まり部213上の廃トナーに対し接触配置される。
このように、廃トナー搬送部材220進出移動時には、廃トナー搬送部材220の突出部223が廃トナー溜まり部213上の廃トナーに対し非接触移動するため、廃トナー搬送部材220の進出動作に伴って廃トナー溜まり部213上の廃トナーが押し戻される事態は有効に回避され、廃トナーの搬送性が良好に保たれる。
以降、図9(a)〜(c)及び図10(a)〜(c)の挙動を繰り返す。
尚、本実施の形態では、廃トナー搬送部材220は後退移動時に全て廃トナー溜まり部213上の廃トナーに対し接触移動する態様になっているが、これに限られるものではなく、例えば廃トナー搬送部材220は、後退移動領域のうち最初は廃トナー溜まり部213上の廃トナーに対し非接触移動し、途中から接触移動するようにしてもよいことは勿論である。また、廃トナー搬送部材220は進出移動時に全て廃トナー溜まり部213上の廃トナーに対し非接触移動する態様になっているが、これに限られるものではなく、例えば廃トナー搬送部材220は、進出移動領域のうち最初は廃トナー溜まり部213上の廃トナーに対し接触移動し、途中から非接触移動するようにしてもよいことは勿論である。
特に、本実施の形態において、廃トナー搬送部材220は駆動入力部222が上死点位置にあるときに略水平な最上位姿勢を保ち、この最上位姿勢よりも上方に突出しない軌跡で移動し、しかも、略水平姿勢を保ったまま進出移動するため、廃トナー収容室203の上部側空間及び廃トナー溜まり部213の上部空間を狭く設定することが可能になり、その分、クリーニング装置34を薄型にすることが可能である。
また、本実施の形態では、廃トナー搬送部材220は開口224を有しているため、廃トナー搬送部材220による廃トナー搬送時に廃トナーが廃トナー搬送部材220上に堆積してしまう懸念がなく、また、空気抵抗による風圧で廃トナーが飛散するという懸念もない。
更に、本実施の形態では、廃トナー搬送部材220は、後退移動時に廃トナー溜まり部213に沿って接触移動するが、これに限られるものではなく、廃トナー溜まり部213とは非接触であるものの、廃トナー溜まり部213上の廃トナーに対し接触移動させるようにしてもよい。この場合、廃トナー搬送部材220が後退移動時に廃トナー溜まり部213に直接接触しないようになっているため、廃トナー搬送部材220の移動に伴って感光体ドラム31側に振動が不必要に伝達される懸念が少なくなる点で好ましい。
図11は本実施の形態で用いられるクリーニング装置の変形形態を示す。
同図において、クリーニング装置34は、実施の形態1と略同様に構成されているが、実施の形態1と異なり、廃トナー搬送部材220の駆動入力部222の位置を変更すると共に、姿勢規制機構240を別構成としたものである。尚、実施の形態1と同様な構成要素については実施の形態1と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
本変形形態において、廃トナー搬送部材220は、廃トナー収容室203側端部から離れた位置に駆動入力部222を有するものであり、しかも、駆動入力部222に対して偏倚した位置に重心位置を具備するものである。
また、姿勢規制機構240は廃トナー収容室203のうち奥側背面壁と上部壁とに跨る部位に姿勢拘束部材251を設け、この姿勢拘束部材251表面には予め決められたガイド面252を形成したものである。
この姿勢拘束部材251は、廃トナー搬送部材220の進出移動時に廃トナー搬送部材220の廃トナー収容室203側端部とガイド面252とを係合させ、廃トナー搬送部材220の突出部223を廃トナー溜まり部213上の廃トナーから非接触配置するものである。
尚、姿勢拘束部材251は、廃トナー搬送部材220後退移動時には廃トナー搬送部材220と係合しないため、廃トナー搬送部材220は駆動入力部222を中心として時計回り方向に回転しようとし、廃トナー搬送部材220の突出部223が廃トナー溜まり部213に接触可能な自然姿勢にて配置される。
次に、本実施の形態に係るクリーニング装置の作動について説明する。
今、図12(a)に示すように、廃トナー搬送部材220が最進出位置に配置されている場合に、廃トナー搬送部材220が姿勢拘束部材251と係合していないと仮定する。
このとき、図12(a)に示すように、廃トナー搬送部材220は偏倚した重心位置によって自然姿勢に保たれるため、廃トナー搬送部材220の突出部223が廃トナー溜まり部213に接触配置されている。
この状態において、廃トナー搬送部材220の駆動入力部222が下方へ回転すると、廃トナー搬送部材220は姿勢を変えながら後退移動するが、この間、廃トナー搬送部材220の突出部223は廃トナー溜まり部213に接触した状態を保ちながら後退していき、廃トナー収容室203側に向かって廃トナーを搬送する。
更に、図12(b)に示すように、廃トナー搬送部材220の駆動入力部222が最下点に達すると、廃トナー搬送部材220の自然傾斜姿勢は最大になるが、このとき、廃トナー搬送部材220の突出部223と廃トナー溜まり部213との接触状態を確保するように、廃トナー搬送部材220の突出部223以外の部材要素が廃トナー溜まり部213と非接触配置されることが必要である。
更に、図12(c)に示すように、廃トナー搬送部材220の駆動入力部222が更に回転すると、廃トナー搬送部材220は傾斜姿勢を変えながら更に後退移動するが、この間、廃トナー搬送部材220は自然傾斜姿勢のまま後退移動するので、廃トナー搬送部材220の突出部223は廃トナー溜まり部213に接触移動し、廃トナー収容室203側に向けて廃トナーを搬送する。
尚、変形形態では、図12(c)及び図13(a)に示すように、廃トナー搬送部材220が最後退位置に到達したとしても、廃トナー搬送部材220の突出部223は廃トナー溜まり部213の廃トナー収容室203寄り端部までは移動しないが、廃トナー溜まり部213の廃トナー収容室203寄り端部付近まで搬送された廃トナーは、後から搬送されてくる廃トナーによって押され、順次廃トナー収容室203へと収容されていく。
このようにして、クリーニングブレード210によって剥離回収された廃トナーは、廃トナー搬送部材220によって廃トナー収容部203内まで強制的に搬送される。
次に、図13(a)(b)に示すように、廃トナー搬送部材220の駆動入力部222が回転し、廃トナー搬送部材220が最後退位置から進出移動しようとすると、廃トナー搬送部材220の廃トナー収容室203側端部(以下後端部という)が姿勢拘束部材251のガイド面252に係合する。すると、廃トナー搬送部材220の傾斜姿勢が拘束され、廃トナー搬送部材220の突出部223と廃トナー溜まり部213とが非接触配置される。
このとき、姿勢拘束部材251のガイド面252としては、クリーニング装置の薄型化という観点からすれば、廃トナー搬送部材220の姿勢を略水平姿勢に保つように規制することが好ましい。
特に、図13(b)に示すように、廃トナー搬送部材220の駆動入力部222が上死点位置に到達するとき、この位置が廃トナー搬送部材220の最上位姿勢になるが、この最上位姿勢を略水平姿勢とし、この最上位姿勢の上方に超えないようにすることが好ましい。
この後、図13(b)(c)に示すように、廃トナー搬送部材220の駆動入力部222が回転すると、廃トナー搬送部材220は、その後端部を姿勢拘束部材251のガイド面252に係合させた状態で進出移動していく。このとき、廃トナー搬送部材220は、最進出位置に到達するまでは突出部223と廃トナー溜まり部213上の廃トナーとを非接触状態に保ち、最進出位置に到達した時点で、突出部223を再び廃トナー溜まり部213に接触配置するに至る。
このように、廃トナー搬送部材220進出移動時には、廃トナー搬送部材220の突出部223が廃トナー溜まり部213上の廃トナーに対し非接触移動するため、廃トナー搬送部材220の進出動作に伴って廃トナー溜まり部213上の廃トナーが押し戻される事態は有効に回避され、廃トナーの搬送性が良好に保たれる。
以降、図12(a)〜(c)及び図13(a)〜(c)の挙動を繰り返す。
尚、本変形形態では、廃トナー搬送部材220は後退移動時に全て廃トナー溜まり部213上の廃トナーに対し接触移動する態様になっているが、これに限られるものではなく、例えば廃トナー搬送部材220は、後退移動領域のうち最初は廃トナー溜まり部213上の廃トナーに対し非接触移動し、途中から接触移動するようにしてもよいことは勿論である。また、廃トナー搬送部材220は進出移動時に全て廃トナー溜まり部213上の廃トナーに対し非接触移動する態様になっているが、これに限られるものではなく、例えば廃トナー搬送部材220は、進出移動領域のうち最初は廃トナー溜まり部213上の廃トナーに対し接触移動し、途中から非接触移動するようにしてもよいことは勿論である。
また、本変形形態では、姿勢規制機構240は廃トナー収容室203のうち奥側隔壁と上部壁とに跨る部位に姿勢拘束部材251を設けた態様であるが、これに限られるものではなく、例えばクリーニングハウジング201の廃トナー溜まり部側の両側壁にガイド溝を形成すると共に、廃トナー搬送部材220の両側端にガイドピンを突設し、前記ガイド溝に沿って前記ガイドピンを摺動自在に係合させ、廃トナー搬送部材220の突出部223の移動軌跡を規制するようにしてもよい。
<現像装置、クリーニング装置の駆動系>
本実施の形態において、現像装置33、クリーニング装置34の駆動系300は以下のものが用いられる。
つまり、本実施の形態で用いられる駆動系300は、図14に示すように、現像装置33のうちトナー補給ユニット110、120の各被駆動要素と、クリーニング装置34としてのクリーニングユニット200の各駆動要素とを同一駆動源にて駆動する搬送駆動系301と、この搬送駆動系301とは別の駆動源を用いて現像装置33のうち現像ユニット100の各駆動要素を駆動する現像駆動系302とを備えている。
ここで、搬送駆動系301は、図示外の駆動源に駆動連結される駆動入力ギア311を有し、この駆動入力ギア311に一段目の駆動伝達ギア312を噛合させ、この駆動伝達ギア312と同軸に同軸伝達ギア313を設けると共に、この同軸伝達ギア313にはアイドラギア314を介してメイントナー補給ユニット110のアジテータ116,117へつながる駆動伝達ギア315,316を噛合させ、更に、一方の駆動伝達ギア316からはアイドラギア317を介してディスペンスオーガー118へつながるディスペンスギア318を噛合させるものである。
また、この搬送駆動系301は、同軸伝達ギア313にはサブトナー補給ユニット120のアジテータ123,124へつながる駆動伝達ギア319,320を噛合させるほか、クリーニングユニット200の回転駆動機構230の回転軸につながる駆動伝達ギア321をも噛合させるものである。
一方、現像駆動系302は、例えば感光体ドラム31と同軸に駆動伝達ギア331を設け、この駆動伝達ギア331には現像ロール103につながる駆動伝達ギア332を噛合させ、更に、この駆動伝達ギア332にはアイドラギア333を介して撹拌搬送オーガー105,104につながる駆動伝達ギア334,335を順次噛合させるものである。
尚、現像駆動系302の駆動源と搬送駆動系301の駆動源とは別である態様は勿論のこと、夫々が独立に駆動可能であれば同一駆動源を用いるようにしてもよい。
このように、実施の形態によれば、搬送駆動系301と現像駆動系302とを別系統にしたので、現像駆動系302と搬送駆動系301とを連動させる態様に比べて、トナー搬送部材(アジテータ116,117,ディスペンスオーガー118,アジテータ123,124)、廃トナー搬送部材220を現像動作時に常時駆動する必要がなくなり、その分、常時駆動によるエネルギロスやトナー搬送部材、廃トナー搬送部材220の摩耗劣化を抑え、プロセスカートリッジ30の寿命を改善することができる。
また、負荷変動の大きいトナー搬送部材や廃トナー搬送部材220と、回転精度の要求される感光体ドラム31や現像ロール103とを別駆動としたので、トナー搬送部材や廃トナー搬送部材220等の負荷変動に起因して生ずる振動が、感光体ドラム31や現像ロール103の回転に影響を与えることがなく、画像欠陥を未然に防止することができる。
更に、本実施の形態では、感光体カートリッジ30aは装置筐体21に対して位置決め固定されており、駆動入力ギア311が噛合する駆動伝達ギア312は同軸伝達ギア313と共に固定側の感光体カートリッジ30a側に支持されている。このため、駆動入力ギア311からの駆動入力が安定的に行われる。
更にまた、本実施の形態では、ピボット軸30cは駆動伝達ギア312軸とは別位置に設けられているが、例えば駆動伝達ギア312軸と同軸にピボット軸30cを設けるようにすれば、固定側の感光体カートリッジ30aに駆動入力することで、入力ギアと被入力ギアとの位置関係が出し易くなる点で好ましい。
◎実施の形態2
図15は本発明に係るプロセスカートリッジの実施の形態2を示す。
同図において、プロセスカートリッジ30の基本的構成は実施の形態1と略同様であるが、搬送駆動系301の構成が実施の形態1と異なるものである。尚、実施の形態1と同様な構成要素については実施の形態1と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
すなわち、本実施の形態において、搬送駆動系301は、実施の形態1と同様な駆動伝達ギア列(駆動伝達ギアのほかアイドラギアを含む)312〜321を有しているが、実施の形態1と異なり、ディスペンスオーガー118駆動用のディスペンスモータ325を駆動源とし、このディスペンスモータ325に駆動連結される駆動入力ギア326とディスペンスギア318とを噛合させたものである。
本実施の形態によれば、ディスペンス機構によるトナーの定量補給動作を行う場合には、ディスペンスモータ325を作動させ、駆動入力ギア326、ディスペンスギア318を介してディスペンスオーガー118を回転駆動させることになる。
このとき、ディスペンスギア318からの駆動力は、駆動伝達ギア列317,316,314,315を介してメイントナー補給ユニット110のアジテータ116,117を駆動すると共に、駆動伝達ギア列317,316,314,313,319,320を介してサブトナー補給ユニット120のアジテータ123,124を駆動する一方、駆動伝達ギア列317,316,314,313,321を介して廃トナー搬送部材220を駆動するものである。
このため、本実施の形態では、ディスペンス機構によるディスペンス動作(トナーの定量補給動作)に連動してトナー補給ユニット110,120内でのトナー搬送動作(メイントナー補給ユニット110内でのディスペンス室へのトナー補充動作、サブトナー補給ユニット120からメイントナー補給ユニット110へのトナー補充動作)、並びに、クリーニングユニット200による廃トナー搬送動作を行わせることが可能である。
尚、本実施の形態では、ディスペンスモータ325を用いた態様が示されているが、ディスペンスモータ325に限られるものではなく、ディスペンスオーガー118に駆動連結及び繋断可能な他の用途のモータを使用するようにしてもよい。
◎実施の形態3
図16は本発明に係るプロセスカートリッジの実施の形態3を示す。
同図において、プロセスカートリッジ30の基本的構成は実施の形態1と略同様であるが、搬送駆動系301の構成が実施の形態1と異なるものである。尚、実施の形態1と同様な構成要素については実施の形態1と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
すなわち、本実施の形態において、搬送駆動系301は、図示外の駆動源に駆動連結される駆動入力ギア311(例えばプロセスカートリッジ30の挿脱操作の邪魔にならないように軸方向等に対して退避可能に支持されている)を有し、この駆動入力ギア311に一段目の駆動伝達ギア312を噛合させ、この駆動伝達ギア312と同軸に同軸伝達ギア313を設けると共に、この同軸伝達ギア313には揺動ギア340を介してメイントナー補給ユニット110のアジテータ116へつながる駆動伝達ギア315を噛合させ、更に、この駆動伝達ギア315からアイドラギア322を介して他方のアジテータ117につながる駆動伝達ギア316を噛合させ、この駆動伝達ギア316からはアイドラギア317を介してディスペンスオーガー118へつながるディスペンスギア318を噛合させるものである。
また、この搬送駆動系301は、駆動伝達ギア315にはアイドラギア323を介してサブトナー補給ユニット120のアジテータ123,124へつながる駆動伝達ギア319,320を噛合させるほか、クリーニングユニット200の回転駆動機構230の回転軸につながる駆動伝達ギア321をも噛合させるものである。
本実施の形態において、揺動ギア340は、図17(a)(b)に示すように、例えば駆動伝達ギア313軸を回転支点として揺動する揺動アーム341に自由回転自在に支承されている。そして、揺動アーム341にはソレノイド等のシフトアクチュエータ342が作動ロッド343を介して連結されており、揺動ギア340は揺動アーム341を介して駆動伝達ギア321に噛合したまま揺動し、他の駆動伝達ギア315と係脱自在になっている。尚、シフトアクチュエータ342はプロセスカートリッジ30又は装置筐体に固定設置されている。
従って、本実施の形態によれば、図16及び図17(a)に示すように、揺動ギア340が駆動伝達ギア315から離脱した位置にある場合(シフトアクチュエータ342の作動ロッド343が後退位置に位置する場合)には、駆動入力ギア311からの駆動力は駆動伝達ギア列312,313,321を介してクリーニングユニット200の廃トナー搬送部材220を駆動すると共に、揺動ギア340を回転駆動する。
このとき、揺動ギア340は駆動伝達ギア315に噛合していないため、空回り状態で回転しているに過ぎず、各アジテータ116,117,123,124及びディスペンスオーガー118には駆動力は伝達されない。
このため、トナー補給ユニット110,120によるトナー搬送動作は行われず、クリーニングユニット200による廃トナー搬送動作のみが行われる。
この場合、トナー補給ユニットによるトナー補給モードは実行されずに、クリーニングユニット200による廃トナー回収モードのみが実行されることになる。
一方、図16及び図17(b)に示すように、シフトアクチュエータ342により作動ロッド343を進出させることにより、揺動アーム340を揺動させ、駆動伝達ギア315に揺動ギア340を噛合させると、駆動入力ギア311からの駆動力は駆動伝達ギア列312,313,321を介してクリーニングユニット200の廃トナー搬送部材220を駆動すると共に、揺動ギア340を回転駆動し、更に、駆動伝達ギア列315,322,316,317,318を介してメイントナー補給ユニット110のアジテータ116,117及びディスペンスオーガー118を回転駆動し、また、駆動伝達ギア列315,323,320,319を介してサブトナー補給ユニット120のアジテータ123,124を回転駆動する。
このため、トナー補給ユニット110,120によるトナー搬送動作(トナー補給モード)、及び、クリーニングユニット200による廃トナー搬送動作(廃トナー回収モード)が同時に行われる。
このように、本実施の形態では、廃トナー回収モードをトナー補給モードと切り離して実行することができ、廃トナー回収モードを単独で実行することができる。
尚、本実施の形態においては、トナー補給モード時には、トナー補給ユニット110,120ではアジテータ116,117,123,124とディスペンスオーガー118とが連動して作動するようになっているが、トナー補給ユニット110の駆動要素の一部、例えばディスペンスオーガー118への駆動が繋断可能な繋断要素を設けるようにすれば、ディスペンスオーガー118によるトナー補給動作を行わずに、トナー補給ユニット110,120内のアジテータ116,117,123,124によるトナーの撹拌搬送動作のみを行い、補給用トナーを定期的にほぐすようにすることも可能である。
◎実施の形態4
図18は本発明が適用されたプロセスカートリッジの実施の形態4を示す。
同図において、プロセスカートリッジの基本的構成は実施の形態1と略同様であるが、実施の形態1と異なる搬送駆動系301を備えている。尚、実施の形態1と同様な構成要素については実施の形態1と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
本実施の形態において、搬送駆動系301は、図示外の駆動源に駆動連結される駆動入力ギア311を有し、この駆動入力ギア311に一段目の駆動伝達ギア312を噛合させ、この駆動伝達ギア312と同軸に同軸伝達ギア313を設けると共に、この同軸伝達ギア313には連結ギア(アイドラギア)324を介してメイントナー補給ユニット110のアジテータ117へつながる駆動伝達ギア316を噛合させ、更に、この駆動伝達ギア316にはアイドラギア322を介してアジテータ116につながる駆動伝達ギア315に噛合させると共に、前記駆動伝達ギア316からはアイドラギア317を介してディスペンスオーガー118へつながるディスペンスギア318を噛合させるものである。
また、この搬送駆動系301は、同軸伝達ギア313にはサブトナー補給ユニット120のアジテータ123,124へつながる駆動伝達ギア319,320を噛合させるほか、クリーニングユニット200の回転駆動機構230の回転軸につながる駆動伝達ギア321をも噛合させるものである。
また、本実施の形態において、プロセスカートリッジ30は、感光体カートリッジ30aと現像カートリッジ30bとを現像ユニット100部位のピボット軸30cにて揺動自在に支持したものであり、装置筐体に位置決め固定された感光体カートリッジ30aに対し現像カートリッジ30bを揺動可能に加圧付勢したものである。
従って、この現像カートリッジ30bは感光体カートリッジ30aに対しピボット軸30cを中心とする回転軌跡に沿って移動するものである。
特に、本実施の形態では、駆動伝達ギア列のうち、連結ギア(アイドラギア)324、駆動伝達ギア315,316,317,318,322は現像カートリッジ30bに組み付けられており、このうち、感光体カートリッジ30a側の駆動伝達ギア列に連結する連結ギア(アイドラギア)324の噛合位置が前記ピボット軸30cを回転中心とする円弧軌跡に沿った位置に設定されている。
従って、本実施の形態によれば、連結ギア324の噛合位置を工夫することにより、現像カートリッジ30bの位置が変化しても、駆動伝達ギア313に対する連結ギア324の噛合状態は安定的に確保される。
それゆえ、分割可動型のプロセスカートリッジ30であっても、搬送駆動系301による駆動伝達は確実に行われる。
◎実施の形態5
図19は本発明が適用されたプロセスカートリッジの実施の形態5で用いられる搬送駆動系を示す。
本実施の形態において、プロセスカートリッジ及びその搬送駆動系の基本的構成は実施の形態1と略同様であるが、更に、トナー補給ユニット110,120によるトナー補給動作と、クリーニングユニット200による廃トナー搬送動作とを負荷バランスを調整したものである。尚、実施の形態1と同様な構成要素については実施の形態1と同様な符号を付す。
本実施の形態において、トナー補給ユニット110,120では、アジテータ116(123)はクランク状の回転ロッド401の先端にPETフィルム等からなるアジテートフィルム402を有し、このアジテートフィルム402にてトナーをトナー補給室壁面に沿って搬送するものであり、図19(a)に示すように、アジテートフィルム402にてトナーを搬送している際に負荷が最大になるものである。尚、回転ロッド401のアジテータフィルム402の反対側には回転ロッド401の径方向に延びる適宜数の撹拌ロッド403が設けられ、トナー補給室内のトナーを撹拌するようになっている。
一方、クリーニングユニット200は廃トナー搬送部材220を有しており、図19(b)に示すように、この廃トナー搬送部材220にて廃トナー溜まり部213上の廃トナーを搬送している際に負荷が最大になるものである。
特に、本実施の形態にあっては、搬送駆動系301は、図19(a)に示すように、アジテータ116(123)等の負荷が最大になるとき、廃トナー搬送部材220の負荷が最小(例えば廃トナー搬送部材が最進出位置に位置するとき)になり、また、図19(b)に示すように、廃トナー搬送部材220の負荷が最大になるとき、アジテータ116(123)等の負荷が最小(トナーの搬送を行っていない位置:アジテートフィルム402がトナーと非接触)になるように、各駆動伝達ギア列の位置関係を調整するようにしたものである。
つまり、本実施の形態では、搬送駆動系301は、アジテータ116(123)等の負荷ピークと廃トナー搬送部材220の負荷ピークとを偏倚設定したものであり、このように、アジテータ116(123)等、廃トナー搬送部材220の各負荷ピークを偏倚設定すると、搬送駆動系302に各部材の負荷ピークが同時に作用することがなくなり、搬送駆動系302で負担すべき負荷を軽減することができる。
ここで、アジテータ116(123)等と廃トナー搬送部材220との回転比は例えば1:1に設定されている。
本発明に係るプロセスカートリッジ、現像剤処理装置及び画像形成装置を示す説明図である。 本発明に係る画像形成装置の実施の形態1を示す説明図である。 本実施の形態で用いられるプロセスカートリッジの詳細を示す説明図である。 (a)は本実施の形態で用いられるプロセスカートリッジを一側方から見た矢視図、(b)は本実施の形態で用いられるプロセスカートリッジを反対側の他側方から見た矢視図である。 現像カートリッジの図3中V−V線一部破断説明図である。 メイントナー補給ユニットとサブトナー補給ユニットとの連通構造例を示す説明図である。 本実施の形態で用いられるクリーニング装置の要部説明図である。 (a)(b)は廃トナー搬送部材の進退移動時における付勢スプリングの動作状態を示す説明図である。 (a)〜(c)は実施の形態1に係るクリーニング装置における廃トナー搬送部材後退移動時の作動状態を示す説明図である。 (a)〜(c)は同廃トナー搬送部材進出移動時の作動状態を示す説明図である。 実施の形態1で用いられるクリーニング装置の変形形態を示す。 (a)〜(c)は変形形態に係るクリーニング装置における廃トナー搬送部材後退移動時の作動状態を示す説明図である。 (a)〜(c)は同廃トナー搬送部材進出移動時の作動状態を示す説明図である。 本実施の形態で用いられる搬送駆動系、現像駆動系の一例を示す説明図である。 本発明に係るプロセスカートリッジの実施の形態2を示す説明図である。 本発明に係るプロセスカートリッジの実施の形態3を示す説明図である。 (a)(b)は揺動ギアの動作例を示す説明図である。 本発明に係るプロセスカートリッジの実施の形態4を示す説明図である。 (a)(b)は本発明に係るプロセスカートリッジの実施の形態5で用いられる搬送駆動系による動作例を示す説明図である。
符号の説明
1…像担持体,2…現像ユニット、3(3a〜3c)…現像用部材,4(4a,4b)…トナー補給ユニット、5(5a〜5c)…トナー搬送部材,6…クリーニングユニット、8…帯電ユニット,11…搬送駆動系,12…現像駆動系
修正ドラフト050318

Claims (11)

  1. 画像形成装置本体に対して着脱自在に装着されるプロセスカートリッジにおいて、
    駆動可能な現像用部材を用いて像担持体上の静電潜像を現像剤にて可視像化する現像ユニットと、
    駆動可能なトナー搬送部材を用いて現像ユニットに少なくともトナーを補給するトナー補給ユニットと、
    駆動可能な廃トナー搬送部材を用いて像担持体から回収された廃トナーを廃トナー収容部へ搬送するクリーニングユニットとを備え、
    トナー補給ユニットのトナー搬送部材及びクリーニングユニットの廃トナー搬送部材を同一駆動源にて駆動する搬送駆動系と、
    この搬送駆動系とは独立に駆動可能な動力を用いて現像ユニットの現像用部材を駆動する現像駆動系とを備えていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
  2. 請求項1記載のプロセスカートリッジにおいて、
    搬送駆動系及び現像駆動系は駆動源からの駆動力を駆動伝達する駆動伝達ギア列を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
  3. 請求項1記載のプロセスカートリッジにおいて、
    搬送駆動系は、トナー補給ユニットのトナー搬送部材への駆動が繋断可能な繋断要素を備えていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
  4. 請求項3記載のプロセスカートリッジにおいて、
    繋断要素は駆動伝達ギア列の一部を構成し、揺動位置に応じてトナー搬送部材への駆動を繋断する揺動ギアであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
  5. 請求項1記載のプロセスカートリッジにおいて、
    トナー搬送部材は、トナーを撹拌搬送するトナー撹拌搬送部材と、撹拌搬送されたトナーを現像ユニットへ定量補給するディスペンス部材とを備え、
    搬送駆動系はディスペンス部材に駆動連結されるモータを駆動源として構成されることを特徴とするプロセスカートリッジ。
  6. 請求項1記載のプロセスカートリッジのうち、トナー補給ユニット及びクリーニングユニットが複数のカートリッジパーツに分けられ、各カートリッジパーツが係合部を回転中心として相対移動可能に設けられる態様において、
    搬送駆動系は、駆動源からの駆動力を駆動伝達する駆動伝達ギア列を有し、この駆動伝達ギア列のうち少なくとも可動側のカートリッジパーツへの連結ギアの噛合位置を前記係合部を回転中心とする円弧軌跡に沿った位置に設定することを特徴とするプロセスカートリッジ。
  7. 請求項1記載のプロセスカートリッジのうち、トナー補給ユニット及びクリーニングユニットが複数のカートリッジパーツに分けられ、少なくとも一つのカートリッジパーツが画像形成装置本体に対して位置決め固定され、この固定側のカートリッジパーツに他のカートリッジパーツが係合部を回転中心として相対移動可能に設けられる態様において、
    搬送駆動系の駆動入力部は固定側のカートリッジパーツに設けられることを特徴とするプロセスカートリッジ。
  8. 請求項1記載のプロセスカートリッジにおいて、
    搬送駆動系は、トナー搬送部材の負荷ピークと廃トナー搬送部材の負荷ピークとを偏倚設定したことを特徴とするプロセスカートリッジ。
  9. 駆動可能な現像用部材を用いて像担持体上の静電潜像を現像剤にて可視像化する現像ユニットと、
    駆動可能なトナー搬送部材を用いて現像ユニットに少なくともトナーを補給するトナー補給ユニットと、
    駆動可能な廃トナー搬送部材を用いて像担持体から回収された廃トナーを廃トナー収容部へ搬送するクリーニングユニットとを備え、
    トナー補給ユニットのトナー搬送部材及びクリーニングユニットの廃トナー搬送部材を同一駆動源にて駆動する搬送駆動系と、
    この搬送駆動系とは独立に駆動可能な動力を用いて現像ユニットの現像用部材を駆動する現像駆動系とを備えていることを特徴とする現像剤処理装置。
  10. 請求項1ないし8いずれかに記載のプロセスカートリッジを備えた画像形成装置。
  11. 請求項9記載の現像剤処理装置を備えた画像形成装置。
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