JP2019040054A - 画像形成装置およびプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】各カートリッジの有する封止部材を自動あるいは手動で現像剤供給開口から除去することが選択でき、初期画像調整時間を短縮したい場合は、手動での除去を簡易に可能となるカラー電子写真画像形成装置を提供すること。
【解決手段】電子写真画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、電子写真感光体ドラムと、電子写真感光体ドラムに作用するプロセス手段と、電子写真感光体ドラムに形成された静電潜像を現像するための現像剤を収納する現像剤収納部と、現像剤収納部に収納されている現像剤を電子写真感光体ドラムへ供給するための現像剤供給開口であって、現像剤収納部に設けられた現像剤供給開口と、現像剤供給開口を開封可能に封止している封止部材と、軸と歯車の構成からなる巻き取り部材とその駆動源とを有し、歯車は、軸の長手方向に伸縮可能であり、長手方向に歯車を伸縮することで駆動が離間されることを特徴とする。
【選択図】図１２

Description

本発明は、プロセスカートリッジにおける現像装置の現像剤収容部の封止部材除去手段に関する。

従来、電子写真画像形成プロセスを用いて記録媒体に画像を形成する電子写真画像形成装置においては、電子写真感光体及び前記電子写真感光体に作用するプロセス手段を一体的にカートリッジ化して、このカートリッジを画像形成装置本体に着脱可能とするプロセスカートリッジ方式が採用されている。

このプロセスカートリッジ方式によれば、装置のメンテナンスをサービスマンだけではなくユーザ自身で行うことができるので、より良い操作性を求められる。そのためこのプロセスカートリッジ方式は、電子写真画像形成装置において広く用いられている。現像ローラと前記現像ローラによって電子写真感光体ドラムに形成された静電潜像を現像するための現像剤を収納する現像剤収納部を一体的にカートリッジ化する。そして、このカートリッジを電子写真画像形成装置本体に着脱可能とした現像カートリッジ方式が採用されている。

このようなプロセスカートリッジ、及び、現像カートリッジでは、前記現像剤収納部に設けられた現像剤供給開口を封止部材によって封止している。そして、これらを使用開始前には、前記現像剤が前記現像ローラへ供給されないようにしている。そして、これらを使用する際に、前記封止部材を取り除いて前記供給開口を開封する。これによって、前記現像剤収納部内の現像剤が前記現像ローラへ供給される。ここで画像形成装置本体に設けられたモーターからの駆動力によって、前記供給開口から前記封止部材を自動的に取り除く。そして前記供給開口を自動開封することが知られている（特許文献１参照）。

特開２００６−３８９１４号公報

従来技術は、単色（モノクロ）の画像形成装置には最適な構成である。しかしながら、カートリッジを装着する装着部を複数有するカラー画像形成装置においては、４色分自動開封時間が必要となり、初期画像調整時間内に自動開封時間を多く費やしてしまうという課題があった。

本発明の目的は、複数個のカートリッジ（現像カートリッジ、及び、プロセスカートリッジ）が装着されるカラー電子写真画像形成装置において、各カートリッジの有する封止部材を自動あるいは手動で現像剤供給開口から除去することのできるカラー電子写真画像形成装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、複数個のカートリッジ（現像カートリッジ、及び、プロセスカートリッジ）が装着されるカラー電子写真画像形成装置において、各カートリッジを使用する前に、自動で、操作者が封止部材を取り除く手間をかけることの無いカラー電子写真画像形成装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、サービスマンが複数個のカートリッジ（現像カートリッジ、及び、プロセスカートリッジ）を交換する場合において、初期画像調整時間を大幅に短縮することができるカラー電子写真画像形成装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る電子写真画像形成装置は、
電子写真画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジ（１１４）において、電子写真感光体ドラム（１）と、前記電子写真感光体ドラム（１）に作用するプロセス手段と、前記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ための現像剤（６）を収納する現像剤収納部（６００）と、前記現像剤収納部（６００）に収納されている現像剤（６）を前記電子写真感光体ドラム（１）へ供給するための現像剤供給開口（６０１）であって、前記現像剤収納部（６００）に設けられた現像剤供給開口（６０１）と、前記現像剤供給開口（６０１）を開封可能に封止している封止部材（６０２）と、前記軸（６１０）と歯車（６１３）の構成からなる巻き取り部材（６１０）とその駆動源とを有し、前記歯車（６１３）は、軸（６１０）の長手方向に伸縮可能であり、前記長手方向に歯車（６１３）を伸縮することで駆動が離間されることを特徴とする。

本発明に係る電子写真画像形成装置によれば、封止部材を開封するに際して、駆動力伝達手段が自動もしくは手動で選択することできる。自動で駆動伝達する場合はモーターを使用することで封止を除去することができ、手間を省くことができる。また、交換後の画像調整時間を大幅に短縮したい場合は、手動を選択し、あらかじめ工具を使用して現像剤供給開口から除去しておくことで、初期画像調整時間内に割り振られた自動で現像剤供給開口から除去される時間を削除することができるため、プロセスカートリッジ交換後の画像調整時間を大幅に削減することができる。

本発明における画像形成装置の構成図 本発明における画像形成装置内部外観図 本発明におけるプロセスカートリッジと接続する本体拡大図 本発明におけるトナー補給部の断面図 本発明におけるプロセスカートリッジの外観図 本発明における封止部材の熱溶着図 本発明における封止部材と軸の組立図 本発明におけるプロセスカートリッジ内部の封止部断面図 本発明におけるプロセスカートリッジの駆動系列図 本発明におけるプロセスカートリッジのウォーム歯車部断面図 本発明におけるウォーム歯車離間機構部断面図 本発明における工具挿入時のウォーム歯車離間機構部断面図

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。

＜画像形成装置について＞
本発明の実施例に係る画像形成装置について説明する。

図１は、電子写真方式を用いたカラー画像形成装置の断面図であり、画像形成装置（６０）は４色の画像形成部を中間転写ベルト（６１）に対向させて配置した、所謂中間転写タンデム方式の例である。該中間転写タンデム方式は、高いプロダクティビティや様々なメディアの搬送に対応できる点から、近年主流となっている構成である。

＜転写材の搬送プロセス＞
転写材Ｓは転写材収納庫（６２）内に積載される形で収納されており、給紙手段により画像形成タイミングに合わせて給紙される。ここで、給紙手段（６３）は給紙ローラ等による摩擦分離方式などが用いられる。前記給紙手段（６３）により送り出された転写材Ｓは搬送パス（６４）の途中に配置されたレジストローラ（６５）へと搬送される。該レジストローラ（６５）において斜行補正やタイミング補正を行った後、転写材Ｓは二次転写部へと送られる。二次転写部は、対向する二次転写内ローラ（６６）および二次転写外ローラ（６７）により形成される転写ニップ部であり、所定の加圧力と静電的負荷バイアスを与えることで転写材Ｓ上にトナー像を吸着させる。

＜画像の作像プロセス＞
以上説明した二次転写部までの転写材Ｓの搬送プロセスに対して、同様のタイミングで二次転写部まで送られて来る画像の形成プロセスについて説明する。

画像形成部（６００）は、主に感光体（１）、帯電装置（２）、現像装置（３）、一次転写装置（４）、および感光体クリーナ（５）等から構成される。回転駆動される前記感光体（１）の表面は、前記帯電装置（２）により予め表面を一様に帯電され、その後画像情報の信号に基づいて駆動される露光装置（６８）によって静電潜像が形成される。

次に、感光体（１）上に形成された静電潜像は、前記現像装置（３）によるトナー現像を経て可視像化される。その後、前記一次転写装置（４）により所定の加圧力および静電的負荷バイアスが与えられ、中間転写ベルト（６１）上にトナー像が転写される。最後に、感光体（１）上に僅かに残った転写残トナーは前記感光体クリーナ（５）により回収され、再び次の作像プロセスに備える。以上説明した画像形成部（６００）は図４の場合、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｂｋ）の４セット存在する。ただし、色数は４色に限定されるものではなく、また色の並び順もこの限りではない。

次に、前記中間転写ベルト（６１）について説明する。前記中間転写ベルト（６１）は、テンションローラ（６）、前記二次転写内ローラ（６６）、および従動ローラ（７ａ）、（７ｂ）によって張架され、図中矢印Ｃの方向へと搬送駆動される無端ベルトである。ここで、前記二次転写内ローラ（６６）は中間転写ベルト（６１）を駆動する駆動ローラも兼ねるものとする。

前記Ｙ、Ｍ、ＣおよびＢｋの画像形成部（６００）により並列処理される各色の前記作像プロセスは、中間転写ベルト（６１）上に一次転写された上流色のトナー像上に順次重ね合わせるタイミングで行われる。その結果、最終的にはフルカラーのトナー像が中間転写ベルト（６１）上に形成され、前記二次転写部へと搬送される。なお、二次転写部を通過した後の転写残トナーは、転写クリーナ装置（８）によって回収される。

＜二次転写以降のプロセス＞
以上、それぞれ説明した搬送プロセスおよび作像プロセスを以って、前記二次転写部において転写材Ｓとフルカラートナー像のタイミングが一致し、二次転写が行われる。その後、転写材Ｓは定着装置（９）へと搬送され、所定の圧力と熱量によって転写材Ｓ上にトナー像が溶融固着される。こうして画像定着された転写材Ｓは、排紙ローラ（６９）の順回転により、そのまま排紙トレイ（６０１）上に排出されるか、もしくは両面画像形成を行うかの選択が行われる。

両面画像形成を要する場合には、前記排紙ローラ（６９）の順回転により転写材Ｓの後端が切り替えフラッパー（６０２）を通過するまで搬送された後、前記排紙ローラ（６９）を逆回転させることで先後端を入れ替え、両面搬送パス（６０３）へと搬送される。その後、前記給紙手段（６３）より搬送されてくる後続ジョブの転写材とのタイミングを合わせて、再給紙ローラ（６０４）によって再び前記搬送パス（６４）へと送られる。その後の搬送ならびに裏面の作像プロセスに関しては、先述の表面の場合と同様なので説明は省略する。

＜トナー補給部の説明＞
図２は、本発明による画像形成装置の内部を正面から見た図である（外装、プロセスカートリッジ、トナーボトルは不図示）。領域Ａを図３にて拡大図として示す。

領域Ａには、トナー補給部（１００）をはじめ、現像駆動部（１０１）、感光体駆動部（１０２）および接点部（９９）が配置され、後側板（１０３）を介して取り付けられている。プロセスカートリッジが挿入されると、これらと接合することでトナー補給されたり、駆動や電気系統の入力がプロセスカートリッジへ行われる。

まずトナー補給部近傍の部品構成について、図３で指示する断面Ｂ−Ｂの図４を使って説明する。

上部にはトナーボトル保持部材（１０６）が後側板（１０３）の開口穴に差し込まれており、不図示の位置決め用に設けられた穴にボスを差し込んで位置決め固定されている。トナー補給部材（１００）には位置決め用ボス（１０４）を２つ設けられており、図示左側より後側板（１０３）に差し込んで前記ボス（１０４）と後側板が位置決めされる取付け構成である。その位置決めにおいて、ビス（１０５）で後側板に１本で固定されている。これらの部品の接続部（１０７）には封止用シール材を間に挟んで封止結合されている。本体駆動部（１０８）は、トナー補給部（１００）の図示左側（トナー補給部背面）に配置されており、トナー補給部駆動入力部（１０９）にて駆動が連結されている。

次にトナー補給動作について説明する。図４不図示のトナーボトルより排出されたトナーは、トナー補給口（１１３）から補給され、接続部（１０７）を通過し、トナー補給部（１００）の内部を矢印に沿って重力により攪拌部材（１１０）上流部へと送られる。画像形成装置より、トナー補給信号が入力されると、攪拌部材（１１０）はトナー補給部駆動入力部（１０９）からの信号により回転駆動され、前記上流部から下流側にあるトナー排出口（１１１）へ搬送されるしくみである。

＜プロセスカートリッジの説明＞
図５に、本発明によるプロセスカートリッジ（１１４）の外観図を示す。

本実施例では、感光体（１）と現像部（１１８）とが一体となったプロセスカートリッジ（１１４）を用いて説明する。

図示左側面は、画像形成装置と接合する側となり、現像駆動入力部（１１５）、感光体（１）を駆動する感光体駆動入力部（１１６）、接点部（９９）とトナー補給部挿入口（１１７）が設けられている。トナー補給部挿入口（１１７）にトナー補給口（１００）が接続される。そして、トナー補給部（１００）から搬送されたトナーをプロセスカートリッジ（１１４）へ供給するために、プロセスカートリッジ（１１４）の挿抜により開閉するシャッター機構が前記トナー補給部挿入口（１１７）に内蔵されており、装着することでシャッターが開き、トナーが供給され、画像形成が行われる。

＜本発明におけるプロセスカートリッジの封止部について＞
本発明におけるプロセスカートリッジは、ユーザーに交換してもらうことが容易な構成であるだけではなく、サービスマンが交換する場合もサービス性を考慮することも必要である。プロセスカートリッジにある封止部には、取っ手を引っ張ることで封止部を開封する手動開封方式と画像形成装置（６０）に備えられたモータの駆動により封止部を開封する自動開封方式がある。手動開封方式の場合は、開封後に取っ手と封止部材をプロセスカートリッジから除去すると廃棄部品になるため、その廃棄処理に手間をかけてしまうこととなる。

一方で、自動開封方式の場合は、モータ駆動により開封された封止部材はプロセスカートリッジ内に収容されるため、これらの廃棄処理に手間がかからないことが大きな利点である。

しかし、封止部材を除去する時間を比較すると、一般的には手動開封方式は引っ張る時間のわずか数秒程度であり、自動開封方式はギアでゆっくり巻き取るため比較的時間を多く費やしてしまう問題がある。またカラーの画像形成装置（６０）の場合においては、４倍の時間を要することとなる。

このような状況において、プロセスカートリッジ（１１４）は、本体が出荷されるときに同梱されており、ユーザーが電源を入れるだけで画像出力まで簡単に行えることが最適な構成である一方で、自動開封方式を取ることで画像出力までの封止除去作業を含む調整時間が長いことが課題となっている。またプロセスカートリッジ（１１４）、及び現像装置（３）では、現像剤収納部（６００）に設けられた現像剤供給開口（６０１）を封止部材（６０２）によって封止している。

そして、これらの使用開始前には、現像剤（６０３）が現像剤担持体（７０１）へ供給されないようにしている。そして、これらを使用する際に、封止部材（６０２）を取り除いて現像剤供給開口（６０１）を開封する。これによって、現像剤収納部（６００）内の現像剤（６０３）が現像剤担持体（７０１）へ供給される。

＜本発明における封止部材の除去方法の説明＞
本発明における封止部材（６０２）の除去方法について説明する。

最初に現像剤収容部（６００）と封止部（６０４）の構成について説明する。

一般的にプロセスカートリッジ（１１４）の現像室（６０５）には現像剤（６０３）が攪拌する２つの部屋がある。１つは封止除去される前に現像剤（６０３）が収容されており、封止除去後は主に現像剤（６０３）を攪拌し、現像剤（６０３）に帯電量を付加する攪拌室（６０６）である。もう一方は攪拌室（６０６）から搬送された現像剤（６０３）を現像剤担持体（７０１）に吸着させるための供給室（６０７）である。

それぞれの部屋には現像剤攪拌部材（６０８）が配置されており、現像剤攪拌部材（６０８）が回転することでそれぞれの部屋で作業が行われる。現像剤（６０３）は凝集塊が発生することがないように、放置時の湿度条件に規制があるため、プロセスカートリッジ（１１４）を使用する前に、外気と遮断して湿度の影響を受けないようにするために、封止部材（６０２）が必要となる。現像室（６０５）は前述のように２つの部屋に仕切られており、それぞれの部屋の受け渡しをする２つの封止開口部（６０９）に封止部材（６０２）を取り付ける。

次に封止部材（６０２）の取り付けについて説明する。

封止部材（６０２）は除去後には不要となるため、できるだけスペースをとらずに収容しておくことが望ましい。そのため短冊状のフィルム系の材料を使用して軸（６１０）に巻き付ける方式を採用している。フィルム表面は、基材層、表面層、接着層といった複数層になっており、引張強度の配慮や溶着ができるようになっている。接着層は熱を加えることで接着層が溶融し樹脂部品に接着するといった溶着方式で取り付ける。溶着は仕切り部材（６１１）の封止開口部（６０９）の外側枠に熱溶着（６１４）を行って封止ができる。

次に封止部材（６０２）の除去方法について説明する。仕切り部材（６１１）に溶着された封止部材（６０２）は、軸（６１０）に取り付けて巻き取るために他端には、本実施例においては両面テープ（６１２）が貼られている。軸（６１０）に、封止部材（６０２）の両面テープ（６１２）を貼り付け、軸（６１０）を回転すると封止部材（６０２）を除去することが可能となる。軸（６１０）の一端には歯車（６１３）が設けられている。軸（６１０）を巻き取るための駆動源は現像剤担持体（７０１）の駆動系列から駆動する構成が一般的である。

封止部材（６０２）は、プロセスカートリッジ（１１４）が出荷後に輸送されるときの現像室（６０５）の振動により現像剤（６０３）の剤圧によって封止部材（６０２）が剥がれたりしないような接着力が必要となる。そうした接着力で封止された封止部材（６０２）は、現像剤担持体（７０１）を回転させる駆動モーターを使用して剥離させるため、極力低トルクであれば、モーター自体の性能を抑えることができるため望ましい。そのため、軸（６１０）端部の歯車（６１３）は、ウォーム歯車（６１３）を採用して減速させてゆっくり剥離する構成が最適である。

しかしながら、ウォーム歯車（６１３）は減速比を考慮すれば高トルクでも除去することが有利であるが、封止部材（６０２）を巻き取るまでに時間を要する。初期設置時やプロセスカートリッジ（１１４）を交換した場合、カラー機であれば、仮に１色巻き取り時間は１５秒以上かかれば、自動で巻き取るまでの時間は１分以上となり、初期画像調整時間に加えて１分以上の時間を費やすことになる。

＜本発明における手動での封止部材の除去方法の説明＞
そこで、封止部材（６０２）の除去は、自動と手動の両方可能なプロセスカートリッジ（１１４）を提案する。目的はプロセスカートリッジ（１１４）を交換したあとの画質調整作業に含まれる、封止部材除去工程時間を低減し、少しでも早く調整が終了し画出し可能な状態にすることである。特にサービスマンが設置する状況において、封止部材の廃棄処理をなくし、手動開封方式を行うことで交換後の画像調整時間を短縮することができ、より一層のサービス性を向上することが目的である。

本発明による構成について説明する。

封止部材（６０２）の除去方法は、前述の封止部材（６０２）を巻き取る軸（６１０）を、工具を使って回す。軸（６１０）は端部に歯車（６１３）を有する一体構成である。軸（６１０）を回すためには、プロセスカートリッジ（１１４）内の駆動系列から離間させて回転させる必要がある。

本実施例における離間機構（６１５）について説明する。軸（６１０）を直接回すことで、ウォーム歯車（６１３）を回すよりも効率よく封止を除去することができるため、軸（６１０）の端部にある歯車（６１３）を離間させて回転する方式をとることが望ましい。軸（６１０）の端部にある歯車（６１３）は長手方向に平行移動可能であり、軸（６１０）に付勢部材（６１６）を内蔵させることで自動と手動の巻き取りの切換えができるようにする。軸（６１０）の端部にある歯車（６１３）を覆っているカバー（６１７）には軸（６１０）端部の歯車（６１３）の軸間距離を決める位置決め軸（６１８）がある。位置決め軸（６１８）に工具（６１９）を通すための工具穴（６２０）を設ける。

軸（６１０）端部の歯車（６１３）には、工具（６１９）が係合する溝穴（６２１）を設け、工具（６１９）は、工具穴（６２０）を通り、溝穴（６２１）に係合し、工具（６１９）が突き当たるところまで、軸（６１０）の長手方向と平行移動することで歯車間が離間される回転可能となる。その後封止部材（６０２）を除去する回転方向に軸（６１０）を回すことで、手動で容易に封止部材（６０２）を除去することができる。その後本体に装着することで初期画像調整時間を大幅に短縮することが可能となる。

１ 感光体、２ 帯電装置、３ 現像装置、４ 一次転写装置、
５ 感光体クリーナ、６ テンションローラ、７ａ，７ｂ 従動ローラ、
Ｓ 転写材、８ 転写クリーナ装置、９ 定着装置、６０ 画像形成装置、
６１ 中間転写ベルト、６２ 転写材格納庫、６３ 給紙手段、６４ 搬送パス、
６５ レジストローラ、６６ 二次転写内ローラ、６７ 二次転写外ローラ、
６８ 露光装置、６９ 排紙ローラ、９９ 接点部、１００ トナー補給部、
１０１ 現像駆動部、１０２ 感光体駆動部、１０３ 後側板、
１０４ トナー補給部位置決めボス、１０５ トナー補給部固定ビス、
１０６ トナーボトル保持部材、１０７ 接続部、１０８ メイン駆動部、
１０９ トナー補給部駆動入力部、１１０ トナー攪拌部材、１１１ トナー排出口、
１１２ 振れ方向、１１３ トナー供給口、１１４ プロセスカートリッジ、
１１５ 現像駆動入力部、１１６ 感光体駆動入力部、１１７ トナー補給部挿入口、
１１８ 帯電接点部、１１９ 現像接点部、６００ 現像剤収容部、
６０１ 現像剤供給開口、６０２ 封止部材、６０３ 現像剤、６０４ 封止部、
６０５ 現像室、６０６ 攪拌室、６０７ 供給室、６０８ 現像剤攪拌部材、
６０９ 封止開口部、６１０ 軸（巻き取り部材）、６１１ 仕切り部材、
６１２ 両面テープ、６１３ 歯車、６１３Ａ ウォーム歯車、６１４ 熱溶着位置、
６１５ 離間機構、６１６ 付勢部材、６１７ カバー、６１８ 位置決め軸、
６１９ 工具、６２０ 工具穴、６２１ 溝穴、６２２ 現像供給駆動歯車、
６２３ 現像攪拌駆動歯車、６２４ アイドル歯車、６２５ 傘歯歯車、
６２６ 現像剤担持体駆動歯車、７０１ 現像剤担持体

Claims (2)

1. 電子写真画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジ（１１４）において、電子写真感光体ドラム（１）と、前記電子写真感光体ドラム（１）に作用するプロセス手段と、前記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ための現像剤（６）を収納する現像剤収納部（６００）と、前記現像剤収納部（６００）に収納されている現像剤（６）を前記電子写真感光体ドラム（１）へ供給するための現像剤供給開口（６０１）であって、前記現像剤収納部（６００）に設けられた現像剤供給開口（６０１）と、前記現像剤供給開口（６０１）を開封可能に封止している封止部材（６０２）と、前記軸（６１０）と歯車（６１３）の構成からなる巻き取り部材（６１０）とその駆動源とを有し、前記歯車（６１３）は、軸（６１０）の長手方向に伸縮可能であり、前記長手方向に歯車（６１３）を伸縮することで駆動が離間されることを特徴とする現像装置（３）もしくはプロセスカートリッジ（１１４）。
2. 巻き取り部材（６１０）の端部に有する駆動歯車（６１３）には、溝穴を有することを特徴とする請求項１に記載の現像装置もしくはプロセスカートリッジ。