JP2014016594A - 現像剤収納ユニット、プロセスカートリッジ、電子写真画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 画像形成に用いられる現像剤を収納した現像剤収納ユニット225であって、現像剤G2を排出するための開口部35aを有し、現像剤G1を収納する可撓性容器16と、可撓性容器16を収納すると共に可撓性容器16から排出される現像剤G2を収納する枠体17、18と、開口部35aよりも上方において可撓性容器16を支持するリブ251bと、を備える現像剤収納ユニット225を構成した。
【選択図】 図21
Description
図2は、画像形成装置100の構成を示す断面図である。図2に示されるように、『電子写真画像形成装置』である画像形成装置100は、『画像形成装置本体』である装置本体Bを有し、この装置本体Bに『プロセスカートリッジ』であるカートリッジAが着脱可能な構成となっている。このカートリッジAは、感光体ドラム11と現像剤収納ユニット25とが一体化されたものである。装置本体Bの下部に装着されたシートカセット6には、シートSが収納されている。画像形成時には、このシートSは、搬送ローラ7によって『像担持体』である『電子写真感光体ドラム』としての感光体ドラム11の方へと搬送される。
図1は、カートリッジAの構成を示す断面図である。図1に示されるように、クリーナユニット24、及び、現像剤収納ユニット25を有する。クリーナユニット24は、感光体ドラム11、感光体ドラム11の表面をクリーニングするクリーニングブレード14、感光体ドラム11の表面を帯電する帯電ローラ12を有する。現像剤収納ユニット25は、現像ローラ13、現像ローラ13に現像剤を供給する供給ローラ23、現像剤を収納する可撓性容器16を有する。この現像剤収納ユニット25に関して、更に詳細を述べると、以下のようになる。
図3は、枠体17、18の内部機構の断面を取った斜視図である。図4は、現像剤収納ユニット25の構成を示す断面図であり、封止部材19の封止部19aが開口部35aを閉じている状態を示す。図6は、現像剤収納ユニット25の構成を示す断面図であり、封止部材19の封止部19aが開口部35aを開いた状態を示す。
図14(a)〜図14(c)は、可撓性容器16の構成を示す斜視図である。図14(a)に示されるように、可撓性容器16は、その長手方向の一方の端部に、現像剤を注入する注入口39を有している。また、可撓性容器16は、その表面に、長手方向に一列に(複数列であっても良いが)並ぶ複数の開口部35aを有している。この可撓性容器16の開口部35aには、封止部材19が貼り付けられる。このように、封止部材19の先端は、可撓性容器16の開口部35aを封止するように貼り付けられ、封止部材19の基端には、回転部材20の留め部材と係合する係合部19bである穴が形成されている。なお、ここで現像剤は粉体である。また、図14(a)の状態では、可撓性容器16に現像剤が充填されておらず、現像剤を入れる注入口39が開口されている。
現像剤を収納した可撓性容器16が袋形態をとることにより現像剤をユニットとして扱える。そのため現像剤充填工程をカートリッジAのメインの組立工程(製造ライン)から分離できる。これによりカートリッジAのメインの組み立て工程(製造ライン)に現像剤が飛散することがなくなり製造ラインの清掃などのメンテナンスを削減することができる。組立工程時に現像剤の飛散がなくなることにより現像剤を充填した後のカートリッジAの清掃工程を省くことができる。
図3、図4に示すように可撓性容器16は内部に現像剤を収納しており形状が変形可能な袋状のものであり、収納した現像剤を排出するために排出部35に複数の開口部35aを備えている。また可撓性容器16は枠体17、枠体18に固定されている可撓性容器固定部(被固定部)16d、16eを有している。
図13は、可撓性容器16の断面説明図である。図13(a)で示すように可撓性容器16は排出部35を有し通気性を有さないシート16uと、通気部となる通気性を有するシート16sを貼り合わせて可撓性容器16は構成されている。ここでシート16sの通気度は収納する現像剤の大きさ(粉体の粒径)との兼ね合いで現像剤が可撓性容器16の外に漏れないものを適宜選定すれば良い。
図10に示されるように、可撓性容器16は排出部35を有する。排出部35は、開口部35a及び連結部35bを有する。開口部35aは、可撓性容器16の排出部35に複数設けられ、内部の現像剤を排出するための開口である。連結部35bは、複数の開口部35a同士の間を結ぶ可撓性容器16の外形に相当する。そして封止部材19により、排出部35の周囲を接合部22で連続して取り囲み開封可能に接合し可撓性容器16に収納する現像剤を封止している。
接合部22は長い方向(矢印F方向)に2本、短い方向(矢印E方向)に2本とで囲んだ「ロの字」形状で連続しているため排出部35の封止を可能としている。
ここで、一旦、図3及び図4を参照しつつ以下説明する。図3、図4に示す様に可撓性容器16は二つの固定部16d、16eにより枠体17、枠体18の内部に固定される。
まず一つ目の固定部として、後述する封止部材19を可撓性容器16から開封する時に力を受ける可撓性容器16の第1固定部16dを設けている。複数の開口部35aが配置されている矢印F方向と平行に、固定部16dは複数個設けられている。なお固定部16dはこのように複数個設けられる以外に矢印F方向と平行に長いひとつのものでも良い(不図示)。また第1固定部16dの位置は可撓性容器16の開口部35aの近傍に設けられている。また可撓性容器の第1固定部16dは枠体18の第1固定部18aに固定されている。 第1固定部16dは可撓性容器16の開封時の為に必要な固定部所であり、その作用や配置に関しては開封の説明で後述する。
また二つ目の固定部として、可撓性容器16が下方、もしくは現像ローラ13、供給ローラ23の方へ移動するのを防ぐため第2固定部16eを設けている。第2固定部16eを設けているのは、2つの理由がある。第一の理由としては可撓性容器16の第2固定部16eが可撓性容器16を画像形成時の姿勢で下方に移動しないようにするためである。そのため第2固定部16eは画像形成時の姿勢で上方に配置するのが好ましい。
図3、図4に示す様に、封止部材19は、カートリッジAの使用前に可撓性容器16の排出部35を覆い可撓性容器16内の現像剤を封止している。封止部材19は、移動されることによって開口部35aを露出させるものである。封止部材19の構成は、可撓性容器16の排出部35を覆う封止部19aと、後述する回転部材20と固定される係合部19bと、封止部19aと係合部19bを連結している連結部19cを有しているシート状のものである。当該シートは後述する易開封性を発揮するシーラント層を持つラミネート材で、基材はポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン、ポリプロピレン等で、厚さは0.03〜0.15mmのものを適宜選定すれば良い。
封止部19aは、封止部材19が、可撓性容器16の複数の開口部35aと、連結部35bを封止する領域を指している。封止部19aにより、カートリッジAの使用時前までは現像剤が可撓性容器16内部から漏れないようにしている。
封止部材19は、開封方向(矢印E方向)の一端側に自由端部を有しており、当該自由端部に封止部材19を移動させるための開封部材に係合される係合部19bが設けられる。
接合部22と係合部19bとの間を連結している部分が連結部19c(図3参照)である。連結部19cは回転部材20からの力を受けて接合部22(22a、22b)を引き剥がすように力を伝達する部分である。
ここで図12を用いて開封される瞬間において第1接合部22aと第2接合部22bとで形成された面N1とする。そして面N1に対して垂直で且つ第1接合部22aを通る面N2とする。ここで回転部材20は、第1接合部22aを通る面N2よりも第2接合部22b側に配置されている。言い換えると封止部材19は、シート状である封止部材19の表面に沿って見たときに、接合部22と回転部材20との係合部19bとの間の部分(連結部19c)で折り返されている返し部19dを有しているのである。返し部19dは折り目がついていても、折り目が付いていなくても良い。ここで封止部材19の返しの角度Qは90度以下が好ましい。折り返し角度Qは、可撓性容器16の接合部22の面と封止部材19の引っ張られる矢印Dで示す方向に沿った面の角度Qである。
また封止部材19と回転部材20の固定は、本実施例において、第1固定部16dと同様の超音波カシメで固定している。超音波カシメ以外に第1固定部16dおよび第2固定部16eの固定の手段と同様に熱溶着、超音波溶着、接着、枠体間への挟み込み、穴と凸による引っ掛け等でも良い。
回転部材20は封止部材19に力を与えて封止部材19を移動させ可撓性容器16から引き剥がす目的のものである。回転部材20は軸形状で両端を枠体18に回転可能に支持されている支持部(不図示)と、封止部材19の係合部19bを固定する係合部20bを有している。本実施例では回転部材20は四角い軸形状で、その四角い軸の一面に封止部材19の係合部19bを係合部20bで係合している。
また可撓性容器16の外部から作用し可撓性容器16内部の現像剤を排出させる押圧シート21と、回転部材20はそれぞれ別の部材で行っても良いが、本実施例では回転部材20と押圧シート21を同じ部品で機能させている。また可撓性容器16から排出された現像剤を撹拌する機能と、回転部材20の機能をそれぞれ別の部品で行っても良いが本実地例では回転部材20に撹拌の機能を同じ部品で機能させている。
このように回転部材20、押圧シート21、撹拌部材を兼用することで部品点数の削減によるコストダウン、省スペース化が可能となる。
次に可撓性容器16の開封について図8及び図7を用いて述べる。開封のため回転部材20が封止部材19を引っ張る力を与える力点部20aと、引っ張られる可撓性容器16を固定する枠体の固定部18aを可撓性容器16は有している。
(押圧部材)
図16及び図17に示すように、断面が四角い回転部材20の一面には押圧シート21が取り付けられており、装置本体Bの内部の駆動手段により駆動力が伝達されて、回転部材20が矢印C方向に回転する。そうすると、一緒に押圧シート21が矢印C方向に回転するようになっている。なお押圧シート21の材質としてはPET、PPS(ポリフェニレンスルファイド)、ポリカーボネイト、等の可撓性シートで、厚みは0.05〜0.1mm程度を用い、その先端は回転部材20の外接円より外側に突出している。ここで本実施例では回転部材20の異なる面に封止部材19と押圧シート21を固定しているが、回転部材20の同じ面に封止部材19と押圧シート21を固定しても良い。
(開封前から開封時の排出概要)
まず開封前から開封開始時の現像剤の排出に関して前述の図7、図8に示すように封止部材19は力点部20aの方へ引っ張り(矢印D)、可撓性容器16は枠体の固定部18cで支えられる。そのため、開封時は力点部20aと、枠体の固定部18cと、接合部22の剥離する場所との3か所は、回転部材20の回転軸に垂直な断面において直線状に並ぶ方向に移動する。このように回転部材20が封止部材19に力を与え開封動作を行う前の時と、開封動作を開始し前記第1接合部22aでの接合が開封される時とで、開口部35aの位置が変化することにより開口部35a近傍の現像剤滞留を防ぐことができて排出性が良い。
また開封後は図8(b)に示すように前述の可撓性容器16から封止部材19を開封すると、まず開口部35aは可撓性容器16の下方に開くように配置してあるため、重力の作用と開封時の可撓性容器16の振動等により開口部35a付近の現像剤が排出される。
そして図17で示すように更に回転部材20の回転が進み押圧シート21が可撓性容器16から離れる。この時に可撓性容器16は可撓性を有しているため収納する現像剤の重さで押圧される前の状態に回復しようとする(矢印K)。そしてまた封止部材19も回転し、可撓性容器16を枠体18に押し可撓性容器16が変形することで開口部35a付近以外の現像剤も動かされ開口部35aより排出される。
開封直後の現像剤が可撓性容器16内部に多くある場合は、押圧シート21、封止部材19、及び、回転部材20の可撓性容器16への侵入量が繰り返し変化し、枠体18に押しつけるように可撓性容器16を変形させる。この押圧シート21の押圧による可撓性容器16の収縮と、可撓性容器16内部の現像剤の重さと可撓性容器16の可撓性による回復を繰り返す。また前記作用により可撓性容器16自体が動くため可撓性容器16が振動し、この振動によっても可撓性容器16内部の現像剤が開口部35aから排出される。また押圧シート21は回転するため繰り返し可撓性容器16を押圧させることができる。
なお押圧シート21と封止部材19を兼用させて1部品で両方の機能をもたせてもよい。これは開封封後に接合部22が可撓性容器16と離れるため、封止部材19の接合部22側の端部は自由端となる。このため封止部材19は押圧シート21の機能を有することができる。このように押圧シート21の回転部材20の機能を回転部材20が有し、押圧シート21の機能を封止部材19が有することが可能となる。このようにする部品点数の削減ができてコストダウンが図れる。
また押圧シート21が回転部材20と押圧シート21の別部品ではなく、図11(a)で示すように同一部品で押圧シート21の作用をする凸部21cを押圧シート21に設けても同様に現像剤の排出を行うことができる。押圧シート21の回転部材20のみで構成される場合に、回転中心に垂直な断面で見たときに前記回転部材20の断面が多角形(図11(b))の形状やカム形状(図11(c))を有する場合でも可撓性容器16を枠体29に押圧して変形させる事が可能である。
図18は、可撓性容器16の端部に相当する位置で現像剤収納ユニット25の断面を取った斜視図である。図19は、現像剤収納ユニット25の断面図であり、現像材の所在を網点で図示した。これらの図18、図19を参照しつつ、開封後の現像剤の所在について説明する。
図15は、現像剤収納ユニット25の断面図である。なお、以下の説明にあたって、上側空間X1は、枠体17の内部の空間で、詳しくは可撓性容器16の内部の空間をいう。また、下側空間X2は、枠体18の内部の空間で、詳しくは枠体17及び枠体18で囲まれる空間のうち、可撓性容器16、よりも下側の空間(図中の右斜め下に向かう斜線の空間)をいう。さらに、隙間空間X3は、枠体17及び可撓性容器16の間の隙間であって、下側空間X2以外の空間をいう。
図28は、通常の画像形成時と可撓性容器16と内包する現像剤Gに現像ローラ13の回転軸方向において偏りが生じた時に関して、可撓性容器16の状態を示している。以後、現像ローラ13の回転軸方向と水平方向の事を、長手方向と呼ぶ。上述の通常の画像形成時における出力画像は問題ないが、偏りが生じた時の出力画像では長手方向に濃度ムラが発生し易い。
本実施例においては、図21、及び、図25に示すように、『当接部』(支持部)としてのリブ251b(支持部材)が配置されていることによって、上述の現像剤収納ユニット25が立てられた状態で保管されていた場合に発生し易い可撓性容器16の長手方向に関する偏りが抑制されている。
図32(a)は、開口部250aよりも鉛直上方にリブ251bが配置された実施例であり、図32(b)は、開口部250aよりも鉛直下方にリブ251bが配置されている比較例である。図32(b)のように開口部250aよりも鉛直下方にリブ251bが配置されると、開口部250aよりも鉛直下方側に存在する現像剤Gの量が増える為、開口部250aよりも鉛直上方にリブ251bが配置されている場合よりも、可撓性容器16から現像剤Gが排出され難くなる。
図18は、可撓性容器16の開口部35aが開封された状態を示す斜視図である。図18を参照しつつ、開封後の現像剤の所在について説明する。前述のように、開封が完了すると、通常、現像剤は押圧シート21の搬送作用によって現像ローラ13の方向へ送られる。この際に現像剤G2は、現像ローラ13に供給されると同時に図19の矢印Kのように現像剤収納ユニット25の枠体内部に向かい上側空間X1の矢印の方向に押圧を生じる。これと共に枠体内部で長手方向に沿って、可撓性容器16の長手端部を回りこむような矢印Lの方向の流れを引き起こす可能性がある。
図24は、実施例5に係る現像剤収納ユニット525の構成を示す斜視図である。特に、図24は、可撓性容器16の端部に相当する位置における現像剤収納ユニット25の断面からの斜視図である。この図24を参照しつつ、可撓性容器16の長手端部で矢印L方向からの現像剤が侵入するのを防止する方法について説明する。ここでは、『当接部』であるリブ53は、可撓性容器16の端部側で、長手方向と直交する方向に延びるように、可撓性容器16及び枠体18の間に配置される。以下、具体的に説明する。
長手方向の端部に支持部材が配置されていなくとも、可撓性容器16の長手方向に関する偏り抑制の効果は奏される。
現像ローラ13の回転軸が重力方向と平行になる姿勢で現像剤収納ユニット25が立てられた状態では、両端部のどちらかが鉛直下方になり可撓性容器16が膨らんで変形し得る。また、長手方向の中心から見て片側のみに支持部材が配置されている場合、支持部材の効果が少なくなってしまう可能性がある。故に、支持部材は、可撓性容器16の長手方向の中心に関して、両側に配置されている事が好ましい。
17、18 枠体
19 封止部材(押圧部材)
20 回転部材(押圧部材)
21 押圧シート(押圧部材)
25 現像剤収納ユニット
35a 開口部
G 現像剤
Claims (8)
- 画像形成に用いられる現像剤を収納した現像剤収納ユニットであって、
現像剤を排出するための開口部を有し、現像剤を収納する可撓性容器と、
前記可撓性容器を収納すると供に前記可撓性容器から排出される現像剤を収納する枠体と、
前記可撓性容器を前記枠体に固定する固定部と、
前記開口部よりも上方において前記可撓性容器を支持する支持部と、
を有することを特徴とする現像剤収納ユニット。 - 前記支持部は、前記可撓性容器の現像剤の重力方向成分を受ける部分を支持することを特徴とする請求項1に記載の現像剤収納ユニット。
- 更に、前記枠体の内部に回転可能に設けられ、回転することによって前記可撓性容器を押圧する押圧部材を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の現像剤収納ユニット。
- 前記支持部は、前記押圧部材の回転軸方向において、中央部に対して両側に設けられることを特徴とする請求項3に記載の現像剤収納ユニット。
- 画像形成の前には、前記押圧部材の一部が前記開口部を閉じており、
画像形成時には、前記押圧部材の一部が前記開口部を開放することを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の現像剤収納ユニット。 - 電子写真感光体ドラムと、
請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の現像剤収納ユニットと、
が一体化され、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジ。 - 請求項6に記載のプロセスカートリッジが前記画像形成装置本体に組み込まれたことを特徴とする電子写真画像形成装置。
- 電子写真感光体ドラムと、
請求項3乃至請求項5のいずれか1項に記載の現像剤収納ユニットと、
前記押圧部材の駆動を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記押圧部材を回転させて前記可撓性容器を繰り返し押圧させることを特徴とする電子写真画像形成装置。
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