JP2015007662A - カートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】可撓性容器内に板ばねを設けることなく可撓性容器に収容された現像剤を効率よく排出することができるカートリッジを提供する。
【解決手段】 装置本体Aに着脱自在なカートリッジBであって、収容容器21と、排出穴103aを有し、収容容器21の内部に配置されて現像剤Tを内包して可撓性を有する現像剤袋100と、排出穴103aを封止して使用時に開封される封止部材101と、現像剤袋100の底面の最下端が排出穴103aの最下端よりも、装置本体100Aに装着された状態で鉛直上方に配置されるカートリッジBを構成した。
【選択図】 図2

Description

本発明は、現像剤を内包するカートリッジ、及び、このカートリッジが着脱可能な画像形成装置に関する。
現像剤担持体を有し、現像剤担持体によって静電像を現像剤で可視像化する装置を現像装置という。
カートリッジには、現像カートリッジ及びプロセスカートリッジの両方を含む概念である。プロセスカートリッジとは、像担持体と、像担持体に作用する作用手段とを一体的にカートリッジ化して、装置本体に対して着脱可能に装着されるものである。
画像形成装置とは、電子写真の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。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(LEDプリンタ、レーザビームプリンタ等)、ファクシミリ装置及びワードプロセッサ等が含まれる。
特許文献1には、カートリッジの枠体の内部に可撓性容器が配置され、この可撓性容器に現像剤が収納された構成が記載される。
特開平4−66980号公報
しかし、特許文献1では、可撓性容器内の現像剤を排出するために可撓性容器内に板ばねを設ける必要があった(図15)。
本発明は、上記実情に鑑み、可撓性容器内に板ばねを設けることなく可撓性容器に収容された現像剤を効率よく排出することができるカートリッジを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明のカートリッジは、装置本体に着脱可能なカートリッジであって、枠体と、側面に開口を有し、前記枠体の内部に配置されて現像剤を内包する可撓性を有する可撓性容器と、前記開口を封止して使用時には開封される封止部材と、前記可撓性容器の底面を形成する底面部が、前記開口の下端部よりも、前記装置本体に装着された状態で鉛直上方に配置されることを特徴とする。
本発明によれば、可撓性容器内に板ばねを設けることなく可撓性容器に収容された現像剤を効率よく排出することができる。
実施例1の画像形成装置の断面図である。 カートリッジの断面図である。 装置本体及びカートリッジの斜視図である。 カートリッジの分解斜視図である。 現像ユニットの分解斜視図である。 現像剤袋の分解斜視図である。 現像剤袋の組立斜視図である。 収納部材に対する封止部材の溶着位置を示す断面図である。 現像剤袋と蓋の分解斜視図等である。 現像ユニットの中で、現像剤袋を開封する過程を示す断面図である。 現像剤袋の断面図である。 シート部材が凸部に作用する様子を示す断面図である。 実施例2に係る現像剤袋の断面図である。 比較例に係る現像剤袋の断面図である。 引用文献に係るカートリッジの断面図である。
以下、図面を参照して、この発明を実施するための形態を実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるから、特に特定的な記載が無い限りは、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。
図1は、実施例1の画像形成装置500の断面図である。図1に示されるように、画像形成装置500は装置本体Aを有する。装置本体Aの内部には感光体ドラム62(像担持体)が配置される。感光体ドラム62の周囲には、帯電ローラ66、露光装置3、現像ユニット20、転写ローラ7が配置される。ここでは、感光体ドラム62、帯電ローラ66、現像ユニット20は、カートリッジBと一体化される。カートリッジB(プロセスカートリッジ)(現像カートリッジ)は、装置本体Aに着脱可能に構成される。
また、装置本体Aの内部には、『記録媒体』としてのシートPが収納されるトレイ4が配置される。トレイ4に載置されるシートPは、シートPの搬送方向Dに向かって、搬送される。シートPは、ピックアップローラ5a、給送ローラ対5b、搬送ローラ対5c、レジストローラ5d、転写ガイド6、感光体ドラム62と転写ローラ7とのニップ部、搬送ガイド8、定着装置9を経由して、排出ローラ対10から外部のトレイ11へと排出される。定着装置9は、加熱ローラ9a及び加圧ローラ9bを有する。
感光体ドラム62の表面では、帯電ローラ66によって一様に帯電され、露光装置3によってレーザ光Lにより静電像が形成され、現像ユニット20によって現像剤で現像剤像が形成される。一方で、トレイ4に載置されたシートPは、ピックアップローラ5aから搬送されて、感光体ドラム62と転写ローラ7との転写ニップ部に搬送される。ここで、シートPは、感光体ドラム62の現像剤像が転写される。その後、シートPには、定着装置9によって現像剤像が定着される。
図2は、カートリッジBの断面図である。図2に示されるように、カートリッジBは、現像ユニット20及びクリーニングユニット60を有する。現像ユニット20は、『枠体』としての収容容器21及び蓋22を有する。収容容器21と蓋22の内部には、供給室28と現像室23とに区画される。供給室28の中には、現像剤袋100が吊りあげられる。現像剤袋100の内部には、現像剤Tが収納される。
供給室28の内部には、作用部材43が回転可能に取付けられる。作用部材43が回転すると、現像剤袋100から排出された供給室28の内部の現像剤Tは、撹拌されつつ現像室23に搬送される。作用部材43はシート部材43aを有する。このシート部材43aは、シート状で可撓性を有する材質、例えば、PPS、PC、PETで形成される。
現像室23の開口には、現像ローラ32(現像剤担持体)が回転可能に取付けられる。現像ローラ32は、内部にマグネットローラ34を有し、その磁力によって表面に現像剤を担持する。現像ローラ32が回転すると、現像室23の内部の現像剤Tが現像ローラ32によって感光体ドラム62へと移動する。また、収容容器21の現像室23に形成される開口には、現像ブレード42が取付けられる。現像ブレード42は、現像ローラ32に当接しており、現像ローラ32の表面に形成される現像剤Tの層厚を規制する。
次に、クリーニングユニット60は、内部に、感光体ドラム62、帯電ローラ66、廃トナー室71bを有する。廃トナー室71bには、クリーニングブレード77が取り付けられる。感光体ドラム62の表面の残トナーは、クリーニングブレード77によって除去されて、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、廃トナー室71bに貯蔵される。
図3は、装置本体A及びカートリッジBの斜視図である。図3に示されるように、装置本体Aには、扉13が回動可能に取付けられる。装置本体Aの内側の側壁には、ガイドレール12が形成され、ガイドレール12の一番奥側には、駆動軸14が設けられる。カートリッジBが装置本体Aに装着される場合には、カートリッジBの感光体ドラム62の軸がガイドレール12に沿って奥へと導かれ、駆動軸14に嵌る。
後述するが、装置本体Aの図示しないモータによって駆動される駆動軸14が、カートリッジBに設けられた駆動力受部63a(図4参照)と係合する。そうすると、駆動力受部63aには感光体ドラム62が結合され、感光体ドラム62は、装置本体Aから駆動力を受けて回転する。なお、帯電ローラ66、現像ローラ32は、装置本体Aの給電部(不図示)から給電される。
図4は、カートリッジBの分解斜視図である。図4に示されるように、カートリッジBは、現像ユニット20とクリーニングユニット60とを合体して構成される。現像ユニット20は、収容容器21、蓋22、第1サイド部材26L、第2サイド部材26R、バネ46を有する。これらの部材で囲まれる領域に、図5を参照しつつ後述する現像ブレード42、現像ローラ32、マグネットローラ34、作用部材43、現像剤袋100が配置される。クリーニングユニット60は、枠体71、感光体ドラム62、帯電ローラ66、クリーニングブレード77(図2参照)を有する。現像ユニット20とクリーニングユニット60は、結合部材75によって互いに回動可能に結合されることで、カートリッジBを構成する。
現像ユニット20は、長手方向の両端部に収容容器21を構成するアーム部23aL、23aRを有する。アーム部23aL、23aRの先端には、現像ローラ32の軸方向に平行な方向に貫通する回動穴23bL、23bRが形成される。また、枠体71の長手方向に両端部には、結合部材75が嵌入する嵌入穴71bが形成される。回動穴23bL、23bRと嵌入穴71bの位置が揃えられ、結合部材75が挿入されると、現像ユニット20とクリーニングユニット60とが結合部材75を中心に回動可能に結合される。
このとき、アーム部23aL、23aRの根元に取り付けられたバネ46(付勢部材)が枠体71と当接し、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から所定の間隔で保持される。
図5は、現像ユニット20の分解斜視図である。図5に示されるように、現像ユニット20は、蓋22と、収容容器21と、第1サイド部材26L、第2サイド部材26Rと、を有する。これらは、溶着等によって一体的に結合される。これらの部材の内部には、現像剤を内包する現像剤袋100が配置される。現像剤袋100の上部は蓋22に固定される。また、封止部材101の一端は現像剤袋100に固定され、封止部材101の他端は作用部材43に固定される。
現像ローラ32の現像ローラギア39は、第1ギア48に支持される。この第1ギア48には第2ギア49が噛み合わせられる。第2ギア49には搬送ギア50が噛み合わせられる。搬送ギア50は作用部材43を支持する。したがって、装置本体Aから伝達される駆動力は、図4に示されるように、駆動力受部63aに伝達され、感光体ドラム62が回転し、感光体ドラム62のギア71aが回転する。
そして、感光体ドラム62のギア71aは、図5に示される現像ローラ32の現像ローラギア39が噛み合わせられる。感光体ドラム62が回転すると、現像ローラ32が回転する。現像ローラ32の現像ローラギア39が回転すると、第1ギア48、第2ギア49、搬送ギア50が回転する。こうして、作用部材43が回転する。なお、作用部材43は、非駆動側を収容容器21に支持され、駆動側を収容容器21に取付けられる搬送ギア50によって支持される。
現像ブレード42は、板金で形成される支持部材42aと、ウレタンゴム等の弾性部材42bと、を有する。また、この現像ブレード42には清掃部材47がビス93によって固定される。詳しくは、弾性部材42bと清掃部材47は、共に支持部材42aの両端にビス93によって固定された上で、収容容器21に対して固定される。弾性部材42bは、現像ローラ32と当接して現像ローラ32の表面の現像剤量を規制しながら摩擦帯電して電荷を現像剤Tに付与する。清掃部材47は、現像ローラ32の軸方向の両端部と当接して、現像剤T等の付着物を清掃する。
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、現像ローラギア39等を有する。現像ローラ32の非駆動側の端部からは、マグネットローラ34が挿入され、フランジ35が圧入されて固定される。フランジ35には導電性の電極線(不図示)が組み込まれており、電極線は現像ローラ32および電極板27に当接している。導電性の電極板27は、第1サイド部材26Lに固定される。電極板27は、装置本体Aの給電部(不図示)に接触しており、装置本体Aの給電部から、電極板27、電極線を給電経路として現像ローラ32にバイアス電圧が印加される。
間隔保持部材38は、現像ローラ32の両端部に取付けられる。間隔保持部材38の外側には、軸受部材37が配置される。駆動側では、軸受部材37の外側に、現像ローラギア39が組み込まれる。現像ローラ32は、両端に配置される軸受部材37によって回転可能に支持される。駆動伝達部材としての第1ギア48と第2ギア49は、収容容器21に回転可能に取付けられる。
装置本体Aから得られる駆動力は、感光体ドラム62、ギア71a(図4参照)、現像ローラギア39を介して、現像ローラ32に伝達されると共に、更に、第1ギア48、第2ギア49、搬送ギア50を介して、作用部材43に伝達される。
第1サイド部材26L、第2サイド部材26Rは、長手方向の両端にビス92によって、収容容器21に固定される。その際に、現像ローラユニット31の軸受部材37は、第1サイド部材26L、第2サイド部材26Rによって保持される。
図6は、現像剤袋100の分解斜視図である。図6に示されるように、現像剤袋100は、シール部材102、収容部材103、封止部材101を有する。『可撓性容器』としての収容部材103は、収容容器21の内部に配置され、側面には内部の現像剤Tを排出する『開口』としての排出穴103aを有する。また、収容部材103は、現像剤Tを内包して可撓性を有する。
収容部材103は、真空成型、圧空成形、プレス成型等により形成された可撓性を有するシート状材料で形成される。排出穴103aは、収容部材103の長手方向に複数設けられた連結部103bで区切られている。なお、『可撓性容器』としては、ここでは、収容部材103をいうが、この他に、シール部材102を含んでだ現像剤袋100を言っても良い。
封止部材101は、収容部材103の排出穴103aを囲んで覆うことで封止する封止部101bと、『開封手段』としての作用部材43に固定される固定部101aと、を有する。封止部材101の封止部101bは、使用前には排出穴103aを封止して使用時には開封される。
図7は、現像剤袋100の組立斜視図である。図7に示されるように、封止部材101の封止部101bは、収容部材103の排出穴103aの全体を覆うように熱溶着され、排出穴103aを封止する(図中の領域E参照)。
図8は、収容部材103に対する封止部材101の溶着位置を示す断面図である。図8に示されるように、収容部材103の排出穴103aは、上端部103a1と下端部103a2とを有する。収容部材103の下端部103a2には、凸部104が形成される。凸部104は、排出穴103aの面に沿って鉛直下方に突出する。凸部104は、封止部材101が溶着される溶着寸法L1と、その上下に余白寸法L2、L3と、が設定される。
本実施例では、封止部材101にイージーピール性(JIS−Z0238の密封軟包装袋の試験において剥離強さが3N/15mm程度)を発揮する特殊シーラント層を持つラミネート材を適用している。そして収容部材103には前記特殊シーラント層と溶着可能で可撓性のある材質を適用することで熱溶着部においてイージーピール性をもたせることができる。
図6の状態から、収容部材103の排出穴103aが封止部材101の封止部101bにより封止された後、開口103cから収容部材103の内部に現像剤Tが充填される。充填に際しては、公知のオーガー式充填装置を使用して行うが、同様の機能を有する他の方法を用いてもかまわない。
収容部材103と封止部材101とが接着された状態で、現像剤Tが充填され、シール部材102が開口103cを封止するように開口103cの周囲に熱溶着される(図7中領域F参照)。シール部材102は、可撓性を有するシート状の部材であり、空気が透過する微細な穴が形成される。図7に示されるように、現像剤Tが封入された現像剤袋100が完成すると、現像剤袋100の周囲のフランジ部100aには複数の固定穴100bが形成される。
一方、封止部材101の固定部101aは、作用部材43に固定されている。作用部材43は、収容部材103に周期的に作用する。作用部材43が収容部材103に作用すると収容部材103が揺れることにより、収容された現像剤Tが排出穴103aから排出される。さらに、作用部材103を凸部104に接触するように作用させると、作用部材103が凸部104に接触し凸部104を圧縮することにより凸部104内に溜まった現像剤Tを排出穴103aから排出することができる。なお、固定部101aと作用部材43との固定手段としては、熱溶着、超音波溶着、接着、擬似接着に加え、穴と凸による引っ掛け等が挙げられる。
図9(a)は、現像剤袋100と蓋22の分解斜視図である。図9に示されるように、現像剤袋100が蓋22に固定される場合には、蓋22に設けられた複数の固定ボス22aが、現像剤袋100の固定穴100bに通される。
図9(b)は、現像剤袋100と蓋22の合体斜視図である。図9(b)に示されるように、固定ボス22aの先端が加熱溶融されて潰される。こうすると、潰されて広がった固定ボス22aの先端部22bによって、現像剤袋100が蓋22に固定される。
蓋22と現像剤袋100との固定方法は、ここで説明した方法に限らず、熱溶着、接着、穴と凸による引っ掛け等でもよい。このように、蓋22に現像剤袋100の上端が固定された後、図5に示すように収容容器21に収納される。
図10は、現像ユニット20の中で、現像剤袋100を開封する過程を示す断面図である。図10(a)は開封前、図10(b)は開封中、図10(c)は開封後の状態を示す。図10に示されるように、供給室28の内部には、現像剤袋100、作用部材43が収納される。カートリッジBが装置本体Aに装着されると、装置本体Aから駆動力が伝達されて、作用部材43は、矢印G方向に回転して、図10(a)の状態から図10(b)の状態に移行する。
このときに、封止部材101は、作用部材43に巻き取られ、同時に封止部101bの収容部材103との熱溶着が剥離し、収容部材103の排出穴103aが露出し始める。さらに、封止部材101は、図10(b)の状態から図10(c)の状態へと移行するように作用部材43に完全に巻き取られ、収容部材103の排出穴103aが完全に露出する。こうして、現像剤Tは、排出穴103aを介して供給室28に排出される。
図11は、現像剤袋100の断面図である。図11に示されるように、収容部材103は、排出穴103aを形成する側面に沿って延伸し、鉛直下方に凸状に形成される凸部104が形成される。収容部材103を真空成型で形成した後に収容部材103に排出穴103aを形成するときに、凸部104の部分に部材を挿入して凸部104の外側から排出穴103aを空けるための受部とする。このために、凸部104を形成する必要がある。また、下端部103a2が底面部105よりも低い位置に形成されるようにするには、この凸部104が必要となる。
また、収容部材103の凸部104を除く底面部105は、凸部104よりも鉛直上方に設けられる。収容部材103の底面を形成する底面部105は、排出穴103aの下端部103a2よりも鉛直上方に配置される。また、底面部105は現像剤Tが面に沿って移動し易く現像剤が溜まらないように平面で形成される。更に、底面部105は、水平方向に対して傾斜するように設定される。
なお、底面部105は、ここでは、平面状に形成されるが、必ずしも平面状に形成される必要がなく、階段状に傾斜する構成であっても良い。このことから、収容部材103の中において、排出穴103aから奥側の高さを第1高さと設定し、排出穴103aの側の高さを第2高さと設定した場合に、第1高さが第2高さよりも高くなるように設定されている。
凸部104は、収容部材103の内部がU字状に突出する内側に凹部104Xを有する。凹部104Xは、第1側面部106及び第2側面部107を有する。第1側面部106は、凹部104Xの内側面のうち排出穴103aの側に形成される。第2側面部107は、凹部104Xの内側面のうち排出穴103aの側と反対側に形成される。
そして、図10(c)に示されるように、排出穴103aが完全に露出すると、一部の現像剤Tは、重力の分力に基づく矢印J方向の力により、排出穴103aから排出される。現像剤袋100とシート部材43aとの当接及び離間に伴って、現像剤袋100が振動する。その結果、現像剤袋100の内壁に付着した現像剤Tは、現像剤袋100の底面部105に落ちてくる。同時に、現像剤袋100の振動により、現像剤袋100の内部の現像剤Tは良好にほぐされる。
図11に示されるように、底面部105の現像剤Tは、底面部105に沿って排出穴103aの方へと移動し、凸部104の内部に入り込み、入りきれない現像剤Tが排出穴103aから排出される。図11に示されるように、実施例1の構成では、凸部104に入る現像剤以外の現像剤Tを効率良く排出できるため、現像剤袋100の内部に残る現像剤Tが低減される。
図12は、シート部材43aが凸部104に作用する様子を示す断面図である。図12に示されるように、シート部材43aが凸部104に周期的に接触して、図中破線の状態から図中実線の状態へと移行し、シート部材43aが現像剤袋100を効率良く潰すことができる位置関係に設定される。こうすることで、凸部104の内部の現像剤Tは、排出穴103aから矢印K方向に押し出され、更に現像剤袋100の内部の残現像剤量が低減される。
図13は、実施例2に係る現像剤袋100の断面図である。実施例2の構成のうち実施例1と同一の構成に関しては、同一符号を付し、説明を省略する。図13に示されるように、収容部材103には凸部104が形成される。凸部104は、排出穴103a側の側面部106と、これに対向する底面部105側の側面部107と、を有する。第1側面部106と第2側面部107の少なくとも一部が接着されれば良い。ただし、ここでは、側面部106と側面部107との一部(熱溶着部108)が、長手方向の全域に亘って熱溶着により固定される。また、ここでは、第1側面部106と第2側面部107とは、鉛直方向の一部が接着される。
こうした構成により、凸部104の容積が低減され、凸部104の内部に入り込む現像剤量が低減される。ここで、側面部106と側面部107との固定方法は、前述の方法に限定されず、接着、両面テープ、部材による挟み込み等でもよく、溶着領域は、スポット、全域でも良い。以上説明したように、実施例2の構成でも、現像剤袋100の内部の残現像剤の量が低減される。
なお、第1側面部106と第2側面部107は、長手方向の全域が接着される構成であったが、この構成に限定されなくても良い。すなわち、第1側面部106と第2側面部107とは、長手方向の一部が接着されても良い。
実施例1又は実施例2の構成によれば、収容部材103内に板ばねを設けることなく可撓性容器に収容された現像剤Tを効率よく排出することができる。
図14は、比較例に係る現像剤袋500の断面図である。図14に示される現像剤袋500では、収容部材103は、排出穴103aは上端部103a1と下端部103a2とを有する。現像剤袋500の中の現像剤Tは、底面部105を伝って排出穴103aへと向かう。ただし、現像剤Tの一部は、底面部105と下端部103a2との間に形成される壁103Xによって阻まれる。この壁103Xは、溶着部Eの幅L1と、余白の幅L2、L3と、を合計した幅Lが必要となる。このように、底面部105の一部が排出穴103aの下端部103a2よりも鉛直下方にあると、下端部103a2から水平方向に対して所定角度θのラインの粉面をもって現像剤Tが残ってしまう。
21 収容容器(枠体)
22 蓋(枠体)
103a 排出穴(開口)
101 封止部材
103 収容部材(可撓性容器)
A 装置本体
B カートリッジ
T 現像剤

Claims (12)

  1. 装置本体に着脱可能なカートリッジであって、
    枠体と、
    側面に開口を有し、前記枠体の内部に配置されて現像剤を内包する可撓性を有する可撓性容器と、
    前記開口を封止して使用時には開封される封止部材と、
    前記可撓性容器の底面を形成する底面部が、前記開口の下端部よりも、前記装置本体に装着された状態で鉛直上方に配置されることを特徴とするカートリッジ。
  2. 前記封止部材は、前記開口を囲んで封止する固定部を有し、
    前記可撓性容器は、前記開口を有する面に鉛直下方に突出する凸部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. 前記可撓性容器に作用する作用部材を備えることを特徴とする請求項2に記載のカートリッジ。
  4. 前記作用部材は、前記凸部に周期的に接触することを特徴とする請求項3に記載のカートリッジ。
  5. 前記凸部は、前記可撓性容器の内部がU字状に突出する内側に凹部を有し、
    前記凹部の内側面のうち前記開口の側に形成される第1側面部と、
    前記凹部の内側面のうち前記開口の側と反対側に形成される第2側面部と、
    を有することを特徴とする請求項2乃至請求項3のいずれか1項に記載のカートリッジ。
  6. 前記第1側面部と前記第2側面部の少なくとも一部が接着されることを特徴とする請求項5に記載のカートリッジ。
  7. 前記第1側面部と前記第2側面部とは、長手方向の一部が接着されることを特徴とする請求項6に記載のカートリッジ。
  8. 前記第1側面部と前記第2側面部とは、鉛直方向の一部が接着されることを特徴とする請求項6又は請求項7に記載のカートリッジ。
  9. 前記可撓性容器は、真空成型によって形成されることを特徴とする請求項2乃至請求項8のいずれか1項に記載のカートリッジ。
  10. 像担持体を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。
  11. 現像剤担持体を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の現像カートリッジ。
  12. 前記装置本体と、
    請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載のカートリッジ、請求項10に記載のプロセスカートリッジ、及び、請求項11に記載の現像カートリッジのいずれかと、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。
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