JP2014071126A - カートリッジ及びプロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】トナーシールの開封後、画像形成可能な状態になるまでの時間を短縮すること。
【解決手段】トナーを収納するトナー室と、現像ローラが設けられ前記トナー室と連通するトナー供給開口を通じてトナーが前記現像ローラに供給されるトナー供給室と、を有するカートリッジにおいて、前記トナー室には、回転可能に支持される回転部材及び前記回転部材に接続された搬送シートを有し、トナーを前記トナー室から前記トナー供給室へ搬送する搬送部と、前記搬送部に接続する第一端部と、前記トナー供給開口を封止する第二端部とを有し、前記回転部材の回転に伴い、前記回転部材に巻き取られて前記トナー供給開口を開封するトナーシール部材と、を有し、前記トナー供給開口の開封開始時において、前記搬送部は前記トナーの粉面より重力方向下側に位置し、且つ前記搬送シートは前記トナー室の内壁と接触可能な位置にあることを特徴とする。
【選択図】図7

Description

本発明は、電子写真式の画像形成に用いられるカートリッジ又はプロセスカートリッジ、前記カートリッジ又は前記プロセスカートリッジを着脱可能な画像形成装置に関するものである。
従来、電子写真画像形成装置がある。ここで、電子写真画像形成装置とは、電子写真画像形成方式を用いて記録媒体(例えば記録紙、OHPシート)に画像を形成するものである。電子写真画像形成装置本体の例としては、例えば、電子写真複写機、電子写真プリンター、ファクシミリ装置及びそれら複合機(マルチファンクションプリンター)等が含まれる。
また、電子写真式の画像形成に用いられる現像カートリッジは、現像装置を一体的にカートリッジ化し、電子写真画像形成装置本体に対して、取り外し可能に装着されるものである。
また、電子写真式の画像形成に用いられるプロセスカートリッジとは、電子写真感光体ドラムと、この電子写真感光体ドラムに作用するプロセス手段としての帯電装置、現像手段、クリーニング手段の少なくとも一つを一体的にカートリッジ化したものである。そして、このプロセスカートリッジは電子写真画像形成装置本体に対して、取り外し可能に装着されるものである。
電子写真画像形成方式を用いた画像形成においては、まず、帯電手段によって一様に帯電させた電子写真感光体ドラムに画像情報に応じた選択的な露光を行って潜像を形成する。そして、その潜像を現像手段によってトナーを用いて現像してトナー像を形成する。その後、前記電子写真感光体ドラムに形成したトナー像を転写手段によって記録媒体に転写して画像形成を行う。
ここで、トナー室とトナー供給室を連通するトナー供給開口をトナーシール部材を用いて封止し、トナーシール部材を回転部材により開封する構成が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1において、開封は、一端をトナー室内の回転部材に取り付けられたトナーシール部材が自動的に回転部材に巻き取られることで行われる。開封後、トナーシール部材は回転部材と一体となって回転する。そして、同じく回転部材に取り付けられた搬送シートによって、トナー室内のトナーはトナー供給室へ搬送される。
これによって、プロセスカートリッジの物流時の振動、衝撃によって、トナーが漏れることを防止することができる。トナーシール部材がプロセスカートリッジ内に留まるので、ユーザーがトナーシール部材を処理する必要がなくなる。また、ユーザーがトナーシール部材を開封する必要がないので、ユーザビリティが向上する。
特開平5−197288
しかし、特許文献1に記載された構成では、トナーシールの開封後、トナーをトナー供給室へ搬送する際に、搬送シートの弾性力のみを利用していた。このため、トナー供給室内の現像手段へ十分な量のトナーが供給され、プロセスカートリッジが画像形成可能な状態になるまでに時間を要していた。
本発明の目的は、トナーシールの開封後、画像形成可能な状態になるまでの時間を短縮することである。
上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、
トナーを収納するトナー室と、現像ローラが設けられ前記トナー室と連通するトナー供給開口を通じてトナーが前記現像ローラに供給されるトナー供給室と、を有するカートリッジにおいて、
前記トナー室には、
回転可能に支持される回転部材及び前記回転部材に接続された搬送シートを有し、トナーを前記トナー室から前記トナー供給室へ搬送する搬送部と、
前記搬送部に接続する第一端部と、前記トナー供給開口を封止する第二端部とを有し、前記回転部材の回転に伴い、前記回転部材に巻き取られて前記トナー供給開口を開封するトナーシール部材と、
を有し、
前記トナー供給開口の開封開始時において、前記搬送部は前記トナーの粉面より重力方向下側に位置し、且つ前記搬送シートは前記トナー室の内壁と接触可能な位置にあることを特徴とする。
上記構成により、トナーシールの開封後、画像形成可能な状態になるまでの時間を短縮することができる。
画像形成装置本体及びプロセスカートリッジの全体を示す断面図。 プロセスカートリッジの構成を示す断面図。 プロセスカートリッジの構成を示す斜視図。 クリーニングユニットの構成を示す斜視図。 現像ユニットの構成を示す斜視図。 現像ユニットの構成を説明する斜視図。 トナーシールの開封動作を表す断面図。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、電子写真感光体ドラム(感光体ドラム)の回転軸線方向を長手方向とする。また、長手方向において、画像形成装置本体から感光体ドラムが駆動力を受ける側を駆動側(図4において駆動力受部63a側)とし、その反対側を非駆動側とする。
図1及び図2を用いて全体構成および画像形成プロセスについて説明する。図1は画像形成装置本体及びプロセスカートリッジの全体を示す断面図である。図2はプロセスカートリッジの構成を示す断面図である。ここで、電子写真画像形成装置(画像形成装置)の画像形成装置本体(装置本体A)とは、プロセスカートリッジBを除いた画像形成装置部分である。
〔画像形成装置の全体構成〕
図1において、本実施形態の画像形成装置は、プロセスカートリッジBを装置本体Aに着脱可能とした電子写真技術を利用したレーザビームプリンタである。プロセスカートリッジBが装置本体Aに装着されたとき、プロセスカートリッジBの上側に露光装置3(レーザスキャナユニット)が配置される。
また、プロセスカートリッジBの下側には、画像形成対象となる記録媒体(シート材P)を収容したシートトレイ4が配置されている。
更に、装置本体Aには、シート材Pの搬送方向Dに沿って、ピックアップローラ5a、給送ローラ対5b、搬送ローラ対5c、転写ガイド6、転写ローラ7、搬送ガイド8、定着装置9、排出ローラ対10、排出トレイ11等が順次配置されている。なお、定着装置9は、加熱ローラ9a及び加圧ローラ9bにより構成されている。
〔画像形成プロセス〕
次に、画像形成プロセスの概略を説明する。プリントスタート信号に基づいて、感光体ドラム62(感光体)は矢印R方向に所定の周速度(プロセススピード)をもって回転駆動される。
バイアス電圧が印加された帯電ローラ66は、感光体ドラム62の外周面に接触し、感光体ドラム62の外周面を一様均一に帯電する。
露光装置3は、画像情報に応じたレーザ光Lを出力する。そのレーザ光LはプロセスカートリッジBの上面の露光窓部74を通り、感光体ドラム62の外周面を走査露光する。これにより、感光体ドラム62の外周面には画像情報に対応した静電潜像が形成される。
一方、図2に示すように、現像ユニット20(カートリッジ)において、トナー室29内のトナーTは、搬送部43の回転によって撹拌、搬送され、トナー供給室28に送り出される。
トナーTは、マグネットローラ34(固定磁石)の磁力により、現像ローラ32の表面に担持される。トナーTは、現像ブレード42によって、摩擦帯電されつつ現像ローラ32周面の層厚が規制される。トナーTは、静電潜像に応じて感光体ドラム62へ転移され、トナー像として可視像化される。
また、図1に示すように、装置本体Aの下部にはシート材Pが収納される。シート材Pは、レーザ光Lの出力タイミングとあわせて、ピックアップローラ5a、給送ローラ対5b、搬送ローラ対5cによって、シートトレイ4から給送される。
シート材Pが転写ガイド6を経由して、感光体ドラム62と転写ローラ7との間の転写位置へ供給される。この転写位置において、トナー像は感光体ドラム62からシート材Pに順次転写されていく。
トナー像が転写されたシート材Pは、感光体ドラム62から分離されて搬送ガイド8に沿って定着装置9に搬送される。シート材Pは、定着装置9を構成する加熱ローラ9aと加圧ローラ9bとのニップ部を通過する。このニップ部で加圧・加熱定着処理が行われることで、トナー像はシート材Pに定着される。トナー像の定着処理を受けたシート材Pは、排出ローラ対10まで搬送され、排出トレイ11に排出される。
一方、図2に示すように、転写後の感光体ドラム62は、クリーニングブレード77により外周面上の残留トナーが除去されて、再び、画像形成プロセスに使用される。感光体ドラム62から除去されたトナーはクリーニングユニット60の廃トナー室71bに貯蔵される。
上記において、帯電ローラ66、現像ローラ32、クリーニングブレード77が感光体ドラム62に作用するプロセス手段である。
〔プロセスカートリッジ全体の構成〕
次にプロセスカートリッジBの全体構成について図2及び図3を用いて説明する。図3はプロセスカートリッジの構成を示す斜視図である。
プロセスカートリッジBはクリーニングユニット60と現像ユニット20を合体して構成される。
クリーニングユニット60は、クリーニング枠体71、感光体ドラム62、帯電ローラ66及びクリーニングブレード77等からなる。
一方、現像ユニット20は、現像容器23、底部材22、第一サイド部材26L、第二サイド部材26R、現像ブレード42、現像ローラ32、マグネットローラ34、搬送部43、トナーT、付勢部材46等からなる。
これらクリーニングユニット60と現像ユニット20を、結合部材75によって互いに回動可能に結合することによってプロセスカートリッジBを構成する。
具体的には、現像ユニット20の長手方向(現像ローラ32の軸線方向)の片方端部にある第一サイド部材26Lに形成したアーム部26aLの先端に、現像ローラ32と平行な回動穴26bLが設けられる。また、他方端部にある第二サイド部材26Rに形成したアーム部26aRの先端に、現像ローラ32と平行な回動穴26bRが設けられる。
また、クリーニング枠体71の長手両端部には、結合部材75を嵌入するための嵌入穴71aが形成される。そして、アーム部26aL、アーム部26aRをクリーニング枠体71の所定の位置に合わせて、結合部材75を回動穴26bL、回動穴26bRと嵌入穴71aに挿入する。これにより、クリーニングユニット60と現像ユニット20が結合部材75を中心に回動可能に結合される。
このとき、アーム部26aL、アーム部26aRの根元に取り付けられた付勢部材46がクリーニング枠体71に当たり、結合部材75を回動中心として現像ユニット20をクリーニングユニット60へ付勢している。これにより、現像ローラ32は感光体ドラム62の方向へ確実に押し付けられる。
そして、現像ローラ32の両端部に取り付けられた間隔保持部材38(図5参照)によって、現像ローラ32、は感光体ドラム62から所定の間隔をもって保持される。
〔クリーニングユニットの構成〕
次にクリーニングユニット60の構成について図4を用いて説明する。図4はクリーニングユニットの構成を示す斜視図である。
クリーニングブレード77は、板金からなる支持部材77aとウレタンゴム等の弾性材料からなる弾性部材77bからなり、支持部材77aの両端をビス91で固定することで、クリーニング枠体71に対して所定の位置に配置される。弾性部材77bが感光体ドラム62と当接し、感光体ドラム62の外周面上から残留トナーを除去する。除去されたトナーは、クリーニングユニット60の廃トナー室71b(図2)に貯蔵される。
電極板81、付勢部材68、帯電ローラ軸受67L、帯電ローラ軸受67Rは、クリーニング枠体71に取り付けられる。
帯電ローラ66の軸部66aは、帯電ローラ軸受67L、帯電ローラ軸受67Rに嵌め込まれる。帯電ローラ66は、付勢部材68によって、感光体ドラム62に対して付勢される。また、帯電ローラ66は、帯電ローラ軸受67L、帯電ローラ軸受67Rによって回転可能に支持される。そして、感光体ドラム62の回転に伴って従動回転を行う。
感光体ドラム62は、フランジ64、フランジ63と一体的に結合され、電子写真感光体ドラムユニット(以下、ドラムユニット61と記載する)となる。この結合方法は、カシメ、接着、溶着等を用いる。
フランジ64には、アース接点等(不図示)が結合されている。また、フランジ63には、装置本体Aから駆動力を受ける駆動力受部63aと現像ローラ32に駆動を伝えるフランジギア部63bを有している。
軸受部材76がビス90によりクリーニング枠体71の駆動側に一体的に固定され、ドラム軸78がクリーニング枠体71の非駆動側に圧入固定される。
そして、軸受部材76は、フランジ63と嵌合し、ドラム軸78は、フランジ64の穴64aと嵌合する。これにより、ドラムユニット61はクリーニング枠体71に回転可能に支持される。
〔現像ユニット〕
次に現像ユニット20の構成について、図5を用いて説明する。図5は現像ユニットの構成を示す斜視図である。
現像容器23と底部材22からなる現像枠体は、トナーTを収納するトナー室29やトナー供給室28(図2参照)を形成する。現像容器23と底部材22は、溶着等の手段により、一体に結合されている。
搬送部43は、回転可能に支持される回転部材45及び回転部材45に接続された搬送シート44により構成される。
搬送部43は非駆動側を現像容器23に支持され、駆動側を現像容器23に取り付けられた搬送ギア50によって支持される。これにより、搬送部43はトナー室29内で搬送ギア50に従い回転を行う。
現像ブレード42は、板金からなる支持部材42aとウレタンゴム等の弾性材料からなる弾性部材42bで構成され、清掃部材47と共に支持部材42aの両端をビス93で現像容器23に対して所定の位置に固定される。
現像ローラユニット31は、現像ローラ32、マグネットローラ34、フランジ35、間隔保持部材38、軸受部材37及び現像ローラギア39等によって構成される。
現像ローラ32の非駆動側端部からマグネットローラ34が挿入され、端部にはフランジ35が圧入固定されている。間隔保持部材38は、現像ローラ32の両端部に取り付けられる。その外側に軸受部材37が配置され、駆動側においては、その外側に現像ローラギア39が組み込まれる。両端に配置された、軸受部材37によって、現像ローラ32は回転可能に支持される。
駆動伝達部材である第一ギア48と第二ギア49は、現像枠体に回転可能に取り付けられている。これにより、装置本体Aから受けた駆動力は、フランジギア部63b(図4参照)、現像ローラギア39、第一ギア48、第二ギア49及び搬送ギア50が順次噛み合い、回転することにより、現像ローラ32、搬送部43へ伝達される。
第一サイド部材26L、第二サイド部材26Rは、長手方向の両端にビス92を用いて現像枠体に固定される。
その際、現像ローラユニット31の軸受部材37は、第一サイド部材26L、第二サイド部材26Rによって保持される。
〔トナーシール構成と開封動作〕
・トナーシール及びトナー搬送部
次にトナーシール構成について図2、図6及び図7を用いて説明する。図6はトナーシール構成を説明する斜視図である。図7はトナーシールの開封動作を表す断面図である。
図2に示すように、現像容器23にはトナー室29とトナー供給室28を連通するトナー供給開口27が設けられている。
次に、図6を用いてトナーシール部材52について説明する。トナーシール部材52は現像容器23の材料と相溶性のある材料または接着層を有する材料で構成されている。搬送シート44はPET、PC、PPSなどの可撓性を有する材料を用いている。
図6(a)に示すように、トナーシール部材52の下端であり搬送部43に接続する第一端部52aと搬送シート44の第一端部44aには、それぞれ回転部材45の長手方向に沿うように、複数の嵌合穴52c、嵌合穴44bが設けられている。また、回転部材45には複数の嵌合突起45aが設けられている。
トナーシール部材52の嵌合穴52cと搬送シート44の嵌合穴44bが、この順に回転部材45の嵌合突起45aと嵌合する。その後、回転部材45の嵌合突起45aを熱加締めすることで、トナーシール部材52と搬送シート44及び回転部材45は一体となる。
なお、トナーシール部材52と搬送シート44と回転部材45との一体化方法は、他にも溶着やスナップフィット、両面テープなどがあり、その方法を限定しない。
トナーシール部材52は、トナー供給開口27を覆い、かつ、搬送部43に取り付け可能な長さが必要である。ここで、トナーシール部材52の開封後に、トナーシール部材52の先端が搬送シート44の先端までかからないように、搬送シート44とトナーシール部材52の取り付け位相を同じとしている。
図6(b)に示すように、トナーシール部材52の上端でありトナー供給開口27を封止する第二端部52bはトナー供給開口27の縁に沿って現像容器23に熱溶着などによって溶着されている。この溶着された部位を封止部24とする。
ここで、封止部24は、トナー供給開口27の長手方向に沿った第一封止部24a、第二封止部24b、トナー供給開口27の短手方向の第三封止部24c、第四封止部24dで形成される。そして、第一封止部24a、第二封止部24b、第三封止部24c、第四封止部24dが連続的に形成されているので、トナーの封止が可能となる。
第一封止部24aは、トナー供給開口27から見てトナーシール部材52の第一端部52a側に位置し、第二封止部24bはその反対側(第二端部52b側)に位置する。第三封止部24cは非駆動側に位置し、第四封止部24dは駆動側に位置する。
図7(a)に示すように、トナーシール部材52の第一封止部24aと嵌合部である嵌合穴52cとの間でトナーシール部材52に弛みを持たせる。これにより、プロセスカートリッジの組み立て時や、物流時に、回転部材45へ力が作用しても、弛みがあるため、トナーシール部材52にテンションがかからないので、封止力が維持できる。
・トナーシール部材の開封動作
次に、プロセスカートリッジBの使用開始時に行う、トナーシール部材52の開封動作について図7を用いて説明する。
図7(a)に示すように、プロセスカートリッジBが装置本体Aに装着され、装置本体Aから駆動を受けると、回転部材45は矢印S方向に回転する。回転部材45が回転すると、トナーシール部材52は回転部材45に巻き取られ、トナーシール部材52にテンションがかかる。
このようなトナー供給開口27の開封開始時において、搬送部43は、トナーの粉面Taより重力方向下側(矢印G方向)に位置し、搬送シート44は、トナー室29の内壁である底部材22と接触可能な位置にある。このため、図7(b)に示すように、トナーシール部材52と回転部材45、搬送シート44及び底部材22で囲まれた領域Xにいるトナーは、搬送シート44から圧力を受けた状態になる。
なお、ここでトナーの粉面Taとは、現像容器23内に収納されたトナーTの上面をいう。また、重力方向下側とは、鉛直方向下側をいう。
さらに回転すると、トナーシール部材52の第一封止部24aが剥がされる。そのため、トナー供給開口27の一部が開封される。すると領域Xにいたトナーに付与されていた圧力が解放されると共に、搬送シート44の弾性力により、トナーTはトナー供給室28へ搬送される(図7(c))。
さらに回転すると、トナーシール部材52は第三封止部24c及び第四封止部24d、第二封止部24bの順に剥がされる。これにより、トナー供給開口27が完全に開封される(図2)。
このとき、搬送シート44の弾性力によって、さらに大量のトナーがトナー供給室28へ搬送されるため、回転部材45の回転開始から短い時間で大量のトナーを現像ローラ32に供給することができる。このため、プロセスカートリッジB挿入後から印字可能状態までの時間を短縮することができ、ユーザビリティが向上する。
以上、本実施形態によれば、トナーシール部材52の開封時に、搬送シート44の弾性力による圧力を高めてトナー搬送動作を行う。このため、大量のトナーをより早くトナー供給室に供給することができる。すると、使用前のプロセスカートリッジBを画像形成装置本体に挿入してから印字可能な状態になるまでの時間を短くすることができるので、ユーザビリティが向上する。
なお、図2に示すように、搬送シート44がトナー供給開口27よりもトナー供給室28側へ突出可能としてもよい。このように構成すると、搬送シート44の先端がトナー供給開口27を通過するときに、トナー供給室28側に位置するため、搬送シート44の先端にあるトナーは、トナー供給開口27通過時にトナー供給室28側にあることになる。このため、搬送シート44がトナーTをより確実にトナー供給室28へ搬送することができる。
なお、搬送シート44はトナーシール部材52の開封時にトナー室29の内壁の底部材22と接触可能な位置にあれば良く、回転部材45の回転開始前は、底部材22と接触しない位置にあってもよい。即ち、現像ユニット20の使用前において、搬送シート44はトナー室29の底部材22と接触可能な位置よりも回転部材45の回転方向の上流側に位置することとする。そして、搬送シート44とトナー室29の底部材22との間に隙間を有する構成とする。
このように搬送シート44と底部材22との間に隙間が形成されると、物流時にトナーが偏ってしまった場合においても、画像形成装置本体への装着時に、偏ったトナーが図7(b)に示す領域Xに入り込む。すると、より確実に大量のトナーをトナー供給室28に供給することができる。
本実施形態に記載されている構成部品の機能、材質、形状その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
また、本実施形態においては、プロセスカートリッジBを装置本体Aに着脱可能としたが、現像ローラ32を有する現像ユニット20(カートリッジ)を独立で装置本体Aに着脱可能としてもよい。
A…装置本体
B…プロセスカートリッジ
T…トナー
Ta…粉面
20…現像ユニット
27…トナー供給開口
28…トナー供給室
29…トナー室
31…現像ローラユニット
32…現像ローラ
43…搬送部
44…搬送シート
45…回転部材
52…トナーシール部材
52a…第一端部
52b…第二端部
62…感光体ドラム

Claims (6)

  1. トナーを収納するトナー室と、現像ローラが設けられ前記トナー室と連通するトナー供給開口を通じてトナーが前記現像ローラに供給されるトナー供給室と、を有するカートリッジにおいて、
    前記トナー室には、
    回転可能に支持される回転部材及び前記回転部材に接続された搬送シートを有し、トナーを前記トナー室から前記トナー供給室へ搬送する搬送部と、
    前記搬送部に接続する第一端部と、前記トナー供給開口を封止する第二端部とを有し、前記回転部材の回転に伴い、前記回転部材に巻き取られて前記トナー供給開口を開封するトナーシール部材と、
    を有し、
    前記トナー供給開口の開封開始時において、前記搬送部は前記トナーの粉面より重力方向下側に位置し、且つ前記搬送シートは前記トナー室の内壁と接触可能な位置にあることを特徴とするカートリッジ。
  2. 前記搬送シートは、前記トナー供給開口を通過する際に、前記トナー供給開口より前記現像ローラの側へ突出可能な長さを有することを特徴とする請求項1に記載のカートリッジ。
  3. 前記カートリッジの使用前において、前記搬送シートは前記トナー室の内壁と前記接触可能な位置よりも前記回転部材の回転方向の上流側に位置し、且つ、前記搬送シートと前記トナー室の内壁との間に隙間を有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のカートリッジ。
  4. 感光体と、前記感光体に作用するプロセス手段とを有するプロセスカートリッジであって、
    前記プロセス手段として、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のカートリッジの前記現像ローラを有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
  5. 感光体に形成された静電潜像を現像するカートリッジを着脱可能な画像形成装置であって、
    前記カートリッジは、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のカートリッジであることを特徴とする画像形成装置。
  6. 感光体と、前記感光体に作用するプロセス手段とを有するプロセスカートリッジを着脱可能な画像形成装置であって、
    前記プロセスカートリッジは、請求項4に記載のプロセスカートリッジであることを特徴とする画像形成装置。
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