JP2014071422A - 現像剤収納ユニット、現像ユニット、及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】 トナー充填時に発生した傷やバリ等による部品の組立性の低下を抑制する。
【解決手段】 現像剤を収納する枠体に設けられた現像剤を充填するための開口部が駆動伝達部材により封止される現像剤収納ユニットにおいて、撹拌部材がトナー充填装置と嵌合するための嵌合部と、撹拌部材を駆動するための駆動伝達部材を装着するための装着部とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プロセスカートリッジを用いた電子写真画像形成装置に関するものである。特に、カラー電子写真画像形成装置に適用して好適なものである。

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に画像を形成するものである。そして、電子写真画像形成装置の例としては、例えば、電子写真複写機、電子写真プリンタ（例えば、レーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）、ファクシミリ装置等が含まれる。
また、プロセスカートリッジとは、帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも一つと電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを電子写真画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。

従来、プロセスカートリッジの現像剤（以下、トナー）の充填方法として、現像剤を収納する枠体にトナーを充填するための開口部を設け、開口部からトナーを充填した後、キャップ等の封止部材により開口部を封止するといった方法が用いられている。しかし、この方法では開口部を封止するための専用の封止部材を用意する必要があるため、部品点数の増加や、組立工程の増加が不可欠であった。

また、現像剤を収納する枠体内にはトナーを撹拌して搬送するための回転可能な撹拌ユニットが設けられている例が多く、撹拌ユニットは、撹拌部材と、撹拌部材に取り付けられる可撓性のシートで構成されている。

特許文献１、２には、上述のような、封止部材による部品点数の増加や組立工数の増加を改善する方法として、撹拌部材に駆動力を伝達するための駆動伝達部材により、トナーを充填するための開口部を封止する方式が提案されている。

この方式では、トナーを充填するための開口部からトナーを充填したあと、駆動伝達部材が撹拌部材に装着されることで、開口部が封止される。この構成では、上述したような封止部材を駆動伝達部材とは別に用意する必要がないため、部品点数の低減、組立工数の低減を可能にしている。

特開２００２−３４１６３５（第４図） 特開２００５−２５７９３４（第６図）

上述の従来技術においては、トナー充填装置が撹拌部材の嵌合部と嵌合して現像剤を収納する枠体の開口部からトナー充填を行う。この嵌合時に、撹拌部材の嵌合部に傷やバリが発生する可能性がある。トナー充填後、撹拌部材を駆動するための駆動伝達部材が撹拌部材の嵌合部に嵌合する。このとき、トナー充填工程で撹拌部材の嵌合部に発生した傷やバリの影響により、撹拌部材に対する駆動伝達部材の組み付け性が不安定になることがある。そこで本発明は、現像剤を収納する枠体に設けられた現像剤を充填するための開口部が駆動伝達部材により封止される現像剤収納ユニットにおいて、撹拌部材に対する駆動伝達部材の組み付け性を向上することを目的とする。

上記目的を達成するため、本出願に係る発明は、現像剤を収納する収納部を形成する枠体と、前記現像剤を撹拌する撹拌部材と、前記撹拌部材に設けられた装着部に装着され前記撹拌部材に駆動を伝達する駆動伝達部材と、を有し、前記枠体に設けられた前記現像剤を前記収納部に充填するための開口が前記駆動伝達部材により封止されている現像剤収納ユニットであって、前記撹拌部材は、前記現像剤を前記収納部に充填する充填装置が嵌合するための嵌合部を前記装着部とは異なる位置に有することを特徴とする。

本発明によれば、現像剤を収納する枠体に設けられた現像剤を充填するための開口部が駆動伝達部材により封止される現像剤収納ユニットにおいて、撹拌部材に対する駆動伝達部材の組み付け性を向上することができる。

実施例における現像剤収納ユニットの部分断面図 実施例における電子写真画像形成装置の概略断面図 実施例におけるプロセスカートリッジの概略断面図 実施例におけるプロセスカートリッジの外観斜視図 実施例における現像ユニットの外観斜視図 実施例における現像剤収納ユニットの構成を説明するための斜視図 実施例における駆動伝達部材が撹拌部材に係止される構成を説明するための斜視図 実施例における現像剤収納ユニットのトナー充填工程を説明するための斜視図 実施例における現像剤収納ユニットの部分断面図

〔実施例〕
本発明に係るプロセスカートリッジ及びカラー電子写真画像形成装置の実施形態について説明する。図２は本実施形態に係るカラー電子写真画像形成装置の全体構成図である。

（画像形成装置の全体構成）
画像形成装置の全体構成について、図２を用いて説明する。図２に示す画像形成装置１００は、４個のプロセスカートリッジを着脱可能に有する。図２において、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋはそれぞれフルカラー画像の色分解成分色に対応するイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の現像剤（以下トナー）による画像を形成する第１〜第４の４つの作像ステーションである。Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋは、装置本体１００内に水平方向に対して傾斜して併設されている。

各作像ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋには、それぞれ静電潜像を担持する像担持体としての電子写真感光体ドラム１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）の周囲に感光体ドラム１の表面を一様に帯電させる帯電ローラ２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）、感光体ドラム１に形成した静電潜像をトナーによって現像して可視像化する現像剤担持体としての現像ローラ２５（２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ）、感光体ドラム１に形成した現像剤像を記録媒体に転写した後に、感光体ドラム１に残留したトナーを除去するクリーニング部材６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）等の電子写真プロセス手段が配置されている。尚、後述する通り、感光体ドラム１、帯電ローラ２、現像ローラ２５、及び、クリーニング部材６は、一体的にプロセスカートリッジ７（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）に設けられており、プロセスカートリッジ７は画像形成装置本体に着脱可能に構成されている。

また、画像形成装置本体におけるプロセスカートリッジ下側には画像情報に基づいて感光体ドラム１に選択的な露光を行い、感光体ドラム１に潜像を形成するためのスキャナユニット３が設けられている。

装置本体の下部には記録媒体Ｓを収納したカセット１７が装着されている。そして、記録媒体Ｓが各感光体ドラム１の位置を通過して装置本体上方へ搬送されるように記録媒体搬送手段が設けられている。すなわち、カセット１７内の記録媒体Ｓを１枚ずつ分離給送する給送ローラ５４、給送された記録媒体Ｓを搬送する搬送ローラ対７６、感光体ドラム１に形成される潜像と記録媒体Ｓとの同期を取るためのレジストローラ対５５が設けられている。また、プロセスカートリッジ７（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）の上方には各感光体ドラム１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）上に形成したトナー画像を転写させるための中間転写手段としての中間転写ユニット５が設けられている。中間転写ユニット５には駆動ローラ５６、従動ローラ５７、各色の感光体ドラムに対向する位置に１次転写ローラ５８（５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄ）、２次転写ローラ７０に対向する位置に対向ローラ５９を有し、転写ベルト９が掛け渡されている。そして、転写ベルト９はすべての感光体ドラム１に対向し、且つ接するように循環移動し、１次転写ローラ５８（５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄ）に電圧を印加することにより、感光体ドラム１から転写ベルト９上に一次転写を行う。そして、転写ベルト９内に配置された対向５９ローラと２次転写ローラ７０への電圧印加により、転写ベルト９のトナーを記録媒体Ｓに転写する。

画像形成に際しては、各感光体ドラム１を回転させ、帯電ローラ２によって一様に帯電させた感光体ドラム１にスキャナユニット３から選択的な露光を行う。これによって、感光体ドラム１に静電潜像を形成する。その潜像を現像ローラ２５によって現像する。これによって、各感光体ドラム１に各色現像剤像を形成する。この画像形成と同期して、レジストローラ対５５が、記録媒体Ｓを対向ローラ５９と２次転写ローラ７０とが転写ベルト９を介在させて当接している２次転写位置に搬送する。そして、２次転写ローラ７０へ転写バイアス電圧を印加することで、転写ベルト上の各色現像剤像を記録媒体Ｓに２次転写する。これによって、記録媒体Ｓにカラー画像を形成する。前述のようにしてカラー画像が形成された記録媒体Ｓは、定着部７４によって加熱、加圧されて現像剤像が定着される。その後、記録媒体Ｓは、排出ローラ７２によって排出部７５に排出される。尚、定着部７４は、装置本体上部に配置されている。

（プロセスカートリッジ）
次に、本発明を実施したプロセスカートリッジについて説明する。図３は現像剤（以後、トナーと言う）を収納したプロセスカートリッジ７の主断面である。尚、イエロー色のトナーを収納したカートリッジ７ａ、マゼンタ色のトナーを収納したカートリッジ７ｂ、シアン色のトナーを収納したカートリッジ７ｃ、ブラック色のトナーを収納したカートリッジ７ｄは同一構成である。

プロセスカートリッジ７（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）は、感光体ドラム１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）と、帯電ローラ２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）、及びクリーニング部材６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）を備えた第一の枠体としてのクリーニングユニット２６（２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ）、及び現像ローラを有する第二枠体としての現像ユニット４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）に分かれている。

クリーニングユニット２６のクリーニング枠体２７には、感光体ドラム１がドラム前軸受１０、ドラム奥軸受１１（図４参照）を介して回転自在に取り付けられている。感光体ドラム１の周上には、前述した通り帯電ローラ２、クリーニング部材６が配置されている。

さらに、クリーニング部材６によって感光体ドラム１表面から除去された残留トナーは除去トナー室２７ａに落下する。そしてクリーニングユニット２６に本体駆動モータ（不図示）の駆動力を伝達することにより、感光体ドラム１を画像形成動作に応じて回転駆動させる。帯電ローラ２は、帯電ローラ軸受２８を介し、クリーニング枠体２７に回転可能に取り付けられており、帯電ローラ加圧部材４６により感光体ドラム１に向かって加圧され、感光体ドラム１に従動回転する。

現像ユニット４は、感光体ドラム１と接触して矢印Ｂ方向に回転する現像ローラ２５と後述の現像剤収納ユニット３３（トナー収納容器）とを有する。現像ローラ２５は、現像枠体の両側にそれぞれ取り付けられた現像前軸受１２、現像奥軸受１３（図５参照）を介して、回転自在に現像枠体３１に支持されている。また現像ローラ２５の周上には、現像ローラ２５に接触して矢印Ｃ方向に回転するトナー供給ローラ３４と現像ローラ２５上のトナー層を規制するための現像ブレード３５がそれぞれ配置されている。さらに現像枠体３１のトナー収納部３１ａには、収納されたトナーを撹拌するとともにトナー供給ローラ３４へトナーを搬送するための撹拌部材３６が設けられている。

図４はプロセスカートリッジの外観斜視図である。クリーニングユニット２６に対し現像ユニット４が回転自在に取り付けられている。現像ユニット４は、現像前軸受１２、現像奥軸受１３の吊り穴１２ａ、１３ａ（図５参照）に、クリーニング枠体２７に圧入される前支持ピン１４、奥支持ピン１５が係合されることで、クリーニング枠体２７に対し回転自在に支持されている（図３、図４参照）。またクリーニング枠体２７には感光体ドラム１を回転自在に支持するドラム前軸受１０、ドラム奥軸受１１が設けられている。そしてドラム奥軸受１１には電子写真感光体ドラムに画像形成装置本体の駆動力を伝達するために感光体ドラム１に結合されたドラムカップリング１６を支持している。

また、図５に示す現像ユニット４は、プロセスカートリッジ７の画像形成時においては、現像枠体３１に設けられた加圧バネ３８と、現像前軸受１２に設けられた引張りバネ３９によりクリーニングユニット２６に付勢される構成となっている。このバネにより現像前軸受１２、現像奥軸受１３の穴１２ａ、１３ａが回動中心となり、現像ローラ２５が感光体ドラム１に接触するための加圧力となる。

尚、感光体ドラム１と現像ローラ２５が接触して現像を行う接触現像方式においては、感光体ドラム１は剛体とし、現像ローラ２５は弾性体を有するローラとすることが好ましい。この弾性体としては、ソリッドゴム単層やトナーへの帯電付与性を考慮してソリッドゴム層上に樹脂コーティングを施したもの等が用いられる。

次に、プロセスカートリッジの画像形成に関する一連の動作を説明する（図２、図３参照）。画像情報が画像形成装置に送られると、不図示の本体駆動モーターが回転を開始し、感光体ドラム１に駆動を伝達する。そして帯電ローラ２に画像形成装置本体から帯電バイアス電圧が印加され、感光体ドラム１の表面を一様に帯電させる。そして画像情報に応じ、スキャナユニット３から露光が行われ潜像画像が感光体ドラム１上に形成される。

そして現像枠体３１内のトナーは、撹拌部材３６によってトナー供給ローラ３４へ送り込まれる。そしてトナー供給ローラ３４が、現像ローラ２５の外周にトナーを供給する。供給されたトナーは現像ブレード３５により現像ローラ２５の外周に摩擦帯電される。そして現像ローラ２５に装置本体から現像バイアス電圧を印加する。これにより、電子写真感光体ドラム１に形成された静電潜像を現像する。尚、現像ローラ２５は感光体ドラム１と対向して配置されている。そして、現像ローラ２５は、感光体ドラム１に接触して、感光体ドラム１に形成された静電潜像を現像する構成となっている。

（トナー収納ユニットの構成）
図６を用いて、本発明に係るトナー収納ユニット（現像剤収納ユニット）３３の説明を行う。図６に示すように、トナー収納ユニット３３は主に、トナーを収納する現像容器３１と蓋部材３２、トナーを撹拌し搬送する撹拌部材３６、撹拌部材３６を駆動する駆動伝達部材８３から成っている。ここで、撹拌部材３６の一部であるトナー搬送シート３６ａは説明を分かりやすくするため不図示とした（図３参照）。

まず、現像容器３１に撹拌部材３６を配置する。撹拌部材３６は両端に被支持部（第一の被支持部３６ｃと第二の被支持部３６ｄ）を有しており、現像容器３１に設けた第一の支持部３１ｃ（図８参照）と第二の支持部３１ｄに回転可能に支持される。

その後、現像容器３１に蓋部材３２を結合する。現像容器３１と蓋部材３２の結合は主に超音波溶着を用いている。

その後、トナーをトナー収納部３１ａに充填してから、撹拌部材３６を回転駆動力を伝達するための駆動伝達部材８３を撹拌部材３６にＰ方向（図１、図６参照）に組み付ける。撹拌部材３６と駆動伝達部材８３はそれぞれに設けた係止部（３６ｂ、８３ｂ）により係止される。（図７参照）
また、その際、現像容器３１に収納したトナーがもれることを防止するため、駆動伝達部材８３と現像容器３１により、弾性を有するトナーシール部材８２を圧縮保持し、現像容器３１からのトナーもれを防いでいる。（図１参照）
（トナー充填方法と撹拌部材構成）
トナー充填方法について図８、図９（ａ）を用いて説明する。本実施例では、駆動伝達部材８３が撹拌部材３６に装着されていない状態において、トナー収納部３１ａと現像容器３１の外部とが中空の撹拌部材３６を介して連通しているため、この中空部から効率的にトナーを充填することができる。トナー充填は、現像容器３１と蓋部材３２とが結合された状態で、駆動伝達部材８３を撹拌部材３６に組み付ける前に行う。

図８に示すように、トナー充填装置９０は、現像容器３１の現像容器開口３１ｂを介して、撹拌部材３６の撹拌部材開口３６ｋ（図６参照）にセットする。撹拌部材開口３６ｋは、後述の装着部３６ｆと、装着部３６ｆよりも内径の大きな第一嵌合部３６ｅとを有し、図９（ａ）に示すようにトナー充填装置９０が撹拌部材３６の第一嵌合部３６ｅに嵌合することでトナー充填装置９０の位置が決まる。

この状態において、トナー充填装置９０から撹拌部材３６の中空部を介して現像容器３１へトナーを充填する。

次に、図６を用いて撹拌部材３６の構成を説明する。本発明では、撹拌部材３６を利用しトナーを充填するため、撹拌部材３６の一端にトナーを充填するための開口３６ｋを有している。また、撹拌部材３６は中空であり、撹拌部材３６から現像容器３１内へトナーを排出するための複数の排出口３６ｈを有している。

このトナー充填工程において、トナー充填装置９０が撹拌部材３６の第一嵌合部３６ｅと嵌合する際、第一嵌合部３６ｅの表面に傷やバリが発生する可能性がある。

（駆動伝達部材の組付け）
前述のトナー充填を行ったあと、現像容器開口３１ｂを封止するために、撹拌部材３６に駆動伝達部材８３を組付ける。以下、図６、図７、図９（ｂ）を用いて説明する。

図６に示したように、現像容器３１に撹拌部材３６を配置し、現像容器３１と蓋部材３２を結合する。この時、撹拌部材３６は、第一の被支持部３６ｃと第二の被支持部３６ｄを現像容器３１に回転可能に支持されている。

次に、撹拌部材３６に回転駆動力を伝達するための駆動伝達部材８３を組み付ける。撹拌部材３６と駆動伝達部材８３はそれぞれに設けた係止部（撹拌部材係止部３６ｂ、駆動伝達部材係止部８３ｂ）により係止される（図７参照）。これにより、駆動伝達部材が撹拌部材から軸方向に外れるのを防止している。本実施例では、係止部としてスナップフィットを用いている。

また、図９（ｂ）に示したように、現像容器３１内のトナーを封止するために、トナーシール部材８２を、駆動伝達部材８３と現像容器３１により圧縮保持している。

次に、撹拌部材３６に対する駆動伝達部材８３の装着について、図９（ｂ）を用いて説明する。
本発明において、撹拌部材３６に対する駆動伝達部材８３の装着は、図９（ｂ）に示すように、撹拌部材３６の装着部３６ｆ（第二嵌合部）が駆動伝達部材８３の被装着部８３ｆと嵌合することで行われる。このように、撹拌部材３６は、トナー充填装置９０が嵌合するための第一嵌合部３６ｅとは異なる位置に装着部３６ｆを有している。これにより、充填装置９０が撹拌部材３６に嵌合する時に、撹拌部材３６の第一嵌合部３６ｅ（図９（ａ））に傷やバリが発生した場合でも、駆動伝達部材８３の撹拌部材３６への組み付け性を低下させることなく組付けることができる。

また、前述の特開２００２−３４１６３５に記載されるような従来構成では、駆動伝達部材を撹拌部材へ組み付ける際、トナー充填工程で形成された撹拌部材のバリ等が剥がれ、トナー収納部３１ａ内のトナーとバリ等とが混ざり画質が不安定になる可能性があった。これに対し、本実施例の構成では、駆動伝達部材８３の撹拌部材３６への装着方向Ｐ（以下、Ｐ方向と記載）において、第一嵌合部３６ｅは装着部３６ｆよりも上流側に位置している。従って、トナー充填工程で形成されたバリ等のトナー収納部３１ａへの混入を抑制することができる。本実施例では、第一嵌合部３６ｅの方が装着部３６ｆよりもＰ方向における断面が大きいため、この効果をさらに高めることができる。の方がよりただし、駆動伝達部材８３の撹拌部材３６への組立性に関する上述の効果を得る上では、第一嵌合部３６ｅが装着部３６ｆよりもＰ方向において下流側に位置していてもよい。

なお、本実施例では、中空の撹拌部材３６を用いたが、駆動伝達部材８３により現像容器開口３１ｂを封止する構成を採用するためには、撹拌部材３６は中空でなくともよい。すなわち、現像容器開口３１ｂをＰ方向に見た時に現像剤を充填するための十分な隙間があれば、撹拌部材３６は中空でなくともよい。ただし、効率的に現像剤を現像容器３１に充填する上では、中空の撹拌部材を用いる方が望ましい。

また、本実施例では、撹拌部材３６に円筒形状の撹拌部材開口３６ｋを設けたが、駆動伝達部材８３により現像容器開口３１ｂを封止する構成を採用するためには、この構成に限られない。すなわち、現像容器開口３１ｂをＰ方向に見た時に現像剤を充填するための十分な隙間があれば、撹拌部材開口３６ｋを設けなくともよい。ただし、効率的に現像剤を現像容器３１に充填する上では、撹拌部材３６に撹拌部材開口３６ｋを設けたほうが望ましく、撹拌部材開口３６ｋは円筒形状であることが望ましい。

また、本実施例では、トナー充填装置９０を撹拌部材３６の第一嵌合部３６ｅに嵌合する構成を採用している。ここでの「嵌合」とは、トナー充填装置９０と撹拌部材の第一嵌合部３６ｅとが隙間なく嵌合するものも、多少の隙間をもって嵌合（係合）するものも含む意味で用いている。すなわち、トナー充填工程において、トナー充填装置９０と撹拌部材３６とが干渉して前述のバリが発生しうる程度の状態で嵌合する構成であれば本発明を適用することが可能である。

Ｓ 記録媒体
Ｇ トナー
１（１ａ〜１ｄ） 感光体ドラム
２（２ａ〜２ｄ） 帯電ローラ
４（４ａ〜４４ｄ） 現像ユニット
６（６ａ〜６ｄ） クリーニング部材
７（７ａ〜７ｄ） プロセスカートリッジ
２５（２５ａ〜２５ｄ） 現像ローラ
３１ 現像容器（現像枠体）
３１ａ トナー収納部
３１ｂ 現像容器開口
３２ 蓋部材
３３ 現像剤収納ユニット
３４ トナー供給ローラ
３５ 現像ブレード
３６ 撹拌部材
３６ａ トナー搬送シート
３６ｂ 撹拌部材係止部
３６ｃ 第一の支持部
３６ｄ 第二の支持部
３６ｅ 第一嵌合部
３６ｆ 装着部（第二嵌合部）
３６ｈ 排出口
３６ｋ 撹拌部材開口
８２ トナーシール部材
８３ 駆動伝達部材
８３ｂ 駆動伝達部材係止部
８３ｅ 駆動軸部
９０ トナー充填装置
１００ 画像形成装置

Claims (6)

1. 現像剤を収納する収納部を形成する枠体と、
   前記現像剤を撹拌する撹拌部材と、
   前記撹拌部材に設けられた装着部に装着され前記撹拌部材に駆動を伝達する駆動伝達部材と、
   を有し、
   前記枠体に設けられた前記現像剤を前記収納部に充填するための開口が前記駆動伝達部材により封止されている現像剤収納ユニットであって、
   前記撹拌部材は、前記現像剤を前記収納部に充填する充填装置と嵌合するための嵌合部を前記装着部とは異なる位置に有することを特徴とする現像剤収納ユニット。
2. 前記駆動伝達部材を前記装着部に装着する装着方向において、前記嵌合部は、前記装着部よりも上流側に位置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。
3. 前記撹拌部材は中空の撹拌部材であり、前記駆動伝達部材が前記撹拌部材に装着されていない状態において、前記収納部と前記枠体の外部とが前記撹拌部材を介して連通していることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像剤収納ユニット。
4. 請求項１〜３に記載の現像剤収納ユニットと、
   前記現像剤を担持して静電潜像を現像する現像剤担持体と、
   を有することを特徴とする現像ユニット。
5. 請求項４に記載の現像ユニットと、前記静電潜像を担持する像担持体と、を有し、画像形成装置本体に対し着脱可能なプロセスカートリッジ。
6. 記録媒体に画像形成を行う画像形成装置であって、
   記録媒体を搬送する搬送手段と、
   請求項５に記載のプロセスカートリッジと、
   を有する画像形成装置。

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