JP3167010U - 現像カートリッジ - Google Patents

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俊介 石井
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Abstract

【課題】他部材の配置の自由度を向上させることができる現像カートリッジを提供する。【解決手段】現像カートリッジ28は、内部に現像剤を収容する筐体(カートリッジ本体60およびカバー体70)と、前記筐体に回転可能に支持される現像ローラ31と、前記筐体に回転可能に支持されるとともに、前記筐体の外面72から外側に突出する突出部93を有する検出回転体90と、外部から駆動力が入力される入力ギヤ62を有し、この入力ギヤ62から少なくとも現像ローラ31および検出回転体90に駆動力を伝達する駆動機構(ギヤ機構61)とを備えている。そして、検出回転体90の回転軸は、入力ギヤ62の回転軸に対して直交している。【選択図】図2

Description

本考案は、画像形成装置において新品検知される現像カートリッジに関する。
一般に、レーザプリンタなどの画像形成装置では、その装置本体に対してトナーが収容されている現像カートリッジが着脱可能に装着されている。このような画像形成装置としては、従来、装着された現像カートリッジが新品であるか否かを判別(新品検知)するものが知られている(特許文献1参照)。
具体的に、特許文献1に開示された画像形成装置は、装置本体に、揺動自在なアーム状のアクチュエータと、アクチュエータを中立位置に付勢するばねと、アクチュエータの揺動を検知するセンサと、センサからの信号に基づいて新品検知を行う制御装置とを備えている。また、画像形成装置に装着される現像カートリッジには、所定の軸部から径方向外側へ延出する板状の当接突起と、前記軸部を中心として当接突起と一体に回転する検出ギヤと、この検出ギヤに噛合するとともに、現像ローラに駆動力を伝達するギヤ機構が設けられている。なお、検出ギヤの回転軸は、現像ローラの回転軸と平行になっている。
この画像形成装置では、装置本体に対して現像カートリッジを装着すると、当接突起がアクチュエータの一端を押圧してアクチュエータが揺動し、この揺動がセンサによって検知される。このセンサで検知された信号は、制御装置に送信され、制御装置は、この検知信号を受信すると、現像カートリッジが新品であると判断する。
また、この画像形成装置では、現像カートリッジを装着した後例えばフロントカバーを閉じると、制御装置によってウォーミング動作(ガラ回し動作)が実行される。ここで、ガラ回し動作とは、現像カートリッジ内のトナーを攪拌すべく、カートリッジ内の攪拌板(アジテータ)を回転させる動作をいう。
そして、このようなガラ回し動作においては、装置本体に設けられる駆動源からの伝達力が、ギヤ機構を介して現像カートリッジのアジテータと検出ギヤとに伝達される。これにより、アジテータによるトナーの攪拌が開始されるとともに、当接突起が回転してアクチュエータから外れることとなる。そして、このように当接突起が初期位置から移動することにより、使用後の現像カートリッジを装置本体から外して再度装着した場合には、アクチュエータに当接突起が当接しなくなるので、アクチュエータのセンサから信号を受信しない制御装置は現像カートリッジが使用済みであると判断する。
特開2006−267994号公報
ところで、このような新品検知がなされる現像カートリッジについては、種々の改良が要望されている。
そこで、本考案は、現像カートリッジの改良考案を提供することを目的とする。
前記課題を解決する本考案は、内部に現像剤を収容する筐体と、前記筐体に回転可能に支持される現像ローラと、前記筐体に回転可能に支持されるとともに、前記筐体の外面から外側に突出する突出部を有する検出回転体と、外部から駆動力が入力される入力ギヤを有し、この入力ギヤから少なくとも前記現像ローラおよび前記検出回転体に駆動力を伝達する駆動機構と、を備えた現像カートリッジであって、前記検出回転体の回転軸が、前記入力ギヤの回転軸に対して直交することを特徴とする。
本考案によれば、検出回転体の回転軸が入力ギヤの回転軸に対して直交するように検出回転体を配置したので、他部材の配置の自由度を向上させることができる。
本考案によれば、検出回転体の回転軸が入力ギヤの回転軸に対して直交するように検出回転体を配置したので、他部材の配置の自由度を向上させることができる。
本考案の一実施形態に係るレーザプリンタを示す側断面図である。 現像カートリッジのカートリッジ本体を左側から見た状態を示す側面図(a)と、現像カートリッジのカバー体を示す側面図(b)である。 検出回転体および係合回転体を示す斜視図である。 本体ケーシングから現像カートリッジを取り外した状態を示す断面図である。 新品検知装置の各構成部品を示す斜視図である。 検出回転体の動作を説明する説明図であり、現像カートリッジを本体ケーシングに装着したときにおける検出回転体と検知用アームとの関係を示す説明図(a)と、ガラ回し動作後の状態を示す説明図(b)である。 検知用アームが手前にずれているときの検出回転体の動作を説明する説明図であり、現像カートリッジを本体ケーシングに装着したときにおける検出回転体と検知用アームとの関係を示す説明図(a)と、ガラ回し動作後の状態を示す説明図(b)である。
次に、本考案の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明においては、まず、レーザプリンタの全体構成を簡単に説明した後、本考案の特徴部分の詳細を説明することとする。また、以下の説明においては、レーザプリンタ1の使用時におけるユーザを基準にした方向で説明することとする。すなわち、図1においては、右側を「手前側」と称し、左側を「奥側」と称し、紙面垂直方向のうち奥側を「右側」と称し、紙面垂直方向のうち手前側を「左側」と称する。また、上下方向については、図の上下方向をそのまま「上下方向」と称することとする。
<レーザプリンタの全体構成>
図1に示すように、レーザプリンタ1は、本体ケーシング2内に用紙3を給紙するためのフィーダ部4や、用紙3に画像を形成するための画像形成部5などを備えている。
<フィーダ部の構成>
フィーダ部4は、公知の構造であり、主に、給紙トレイ6、用紙押圧板7および用紙搬送機構9を備えている。そして、フィーダ部4では、給紙トレイ6内の用紙3が、用紙押圧板7によって上方に寄せられ、用紙搬送機構9によって画像形成部5に搬送される。
<画像形成部の構成>
画像形成部5は、スキャナユニット16、プロセスカートリッジ17、定着部18などを備えている。
スキャナユニット16は、図示しないレーザ発光部、ポリゴンミラー、レンズ、反射鏡などを備えている。スキャナユニット16では、レーザビームが図の鎖線で示す経路を通って、感光ドラム27の表面上に高速走査にて照射される。
プロセスカートリッジ17は、本体ケーシング2の手前側のフロントカバー2Aを適宜開放することで、本体ケーシング2に対して着脱可能となっている。このプロセスカートリッジ17は、現像カートリッジ28とドラムユニット51とで主に構成されている。
現像カートリッジ28は、ドラムユニット51を介して本体ケーシング2に対して着脱自在、或いは本体ケーシング2に固定されたドラムユニット51に対して着脱自在に装着されている。現像カートリッジ28は、主に、現像ローラ31、層厚規制ブレード32、供給ローラ33およびトナーホッパ34を備えている。
この現像カートリッジ28では、トナーホッパ34内の現像剤の一例としてのトナーが、アジテータ34Aで攪拌された後、供給ローラ33により現像ローラ31に供給され、このとき、供給ローラ33と現像ローラ31との間で正に摩擦帯電される。現像ローラ31上に供給されたトナーは、現像ローラ31の回転に伴って、層厚規制ブレード32と現像ローラ31との間に進入し、さらに摩擦帯電されつつ、一定厚さの薄層として現像ローラ31上に担持される。なお、現像カートリッジ28の詳細については、後で詳述することとする。
ドラムユニット51は、公知の感光ドラム27、スコロトロン型帯電器29および転写ローラ30を主に備えている。そして、このドラムユニット51内において、感光ドラム27の表面は、スコロトロン型帯電器29により一様に正帯電された後、スキャナユニット16からのレーザビームの高速走査により露光される。これにより、露光された部分の電位が下がって、画像データに基づく静電潜像が形成される。
次いで、現像ローラ31の回転により、現像ローラ31上に担持されているトナーが、感光ドラム27の表面上に形成される静電潜像に供給されて、感光ドラム27の表面上にトナー像が形成される。その後、感光ドラム27と転写ローラ30の間で用紙3が搬送されることで、感光ドラム27の表面に担持されているトナー像が用紙3上に転写される。
定着部18は、公知の構造であり、加熱ローラ41と、押圧ローラ42とを備えている。そして、定着部18では、用紙3上に転写されたトナーを、用紙3が加熱ローラ41と押圧ローラ42との間を通過する間に熱定着させている。なお、定着部18で熱定着された用紙3は、排紙ローラ45によって排紙トレイ46上に送り出される。
<現像カートリッジの詳細構造>
次に、本考案の特徴部分となる現像カートリッジ28の詳細構造について説明する。
図2(a)および(b)に示すように、現像カートリッジ28は、前記した現像ローラ31等を備える他、筐体の一例としてのカートリッジ本体60およびカバー体70を備えて構成されている。カバー体70はカートリッジ本体60の左側面に着脱可能に装着されており、カートリッジ本体60とカバー体70との間には、図2(a)に示すように、現像ローラ31等に駆動力を伝達するための駆動機構の一例としてのギヤ機構61と、ギヤ機構61から駆動力が伝達される検出回転体90とが設けられている。
ギヤ機構61は、本体ケーシング2に設けられる駆動装置110(図4参照)から駆動力が伝達される入力ギヤ62と、この入力ギヤ62に直接噛み合う現像ローラ駆動ギヤ63および供給ローラ駆動ギヤ64と、入力ギヤ62に中間ギヤ65を介して噛み合うアジテータ駆動ギヤ66と、アジテータ駆動ギヤ66に直接噛み合う係合回転体67とを備えて構成されている。ここで、現像ローラ駆動ギヤ63、供給ローラ駆動ギヤ64およびアジテータ駆動ギヤ66は、それぞれ図1に示した現像ローラ31、供給ローラ33およびアジテータ34Aを駆動させるギヤであり、現像ローラ31、供給ローラ33およびアジテータ34Aの各軸の端部に一体に設けられている。
図3に示すように、係合回転体67は、断面視台形状となる略円錐台状の部材であり、カートリッジ本体60の左側面に形成される支持軸68によって回転可能に支持されている。そして、この係合回転体67は、アジテータ駆動ギヤ66に噛み合うギヤ部671と、検出回転体90と摩擦係合する係合面672とを備えて構成されている。
ギヤ部671は、係合回転体67の円筒状の外周面の一部に形成されており、外周面の他部はアジテータ駆動ギヤ66と非接触となる欠歯部となっている。
係合面672は、円柱の一端の角部を面取りしたような円錐面状(テーパー状)に形成されている。具体的に、係合面672は、係合回転体67の回転軸方向において係合回転体67から検出回転体90に向かうにつれて係合回転体67の回転軸に近付くように傾斜している。
検出回転体90は、係合回転体67と略同形状に形成されており、上下方向に沿って延在する円柱状の支持軸73に回転可能に支持されている。そして、この支持軸73は、その下端(一端)がカバー体70の裏面から右方向に延びる支持アーム74によって支持されるとともに、その上端(他端)に支持軸73の径方向外側に膨出するとともに径方向に撓み変形可能な抜け止め部75が形成されている。なお、支持アーム74は、支持軸73の両端を支持するように、支持軸73の両端に1つずつ設けてもよい。また、支持アーム74は、カートリッジ本体60から突出するように形成してもよい。また、言い換えると、検出回転体90は、入力ギヤ62(図2参照)の回転軸と、現像カートリッジ28の装着方向とに対して直交する支持軸73を中心にして回転可能となっている。ここで、「装着方向」とは、装着方向と平行な方向を意味する他、装着方向から僅かに(鋭角に)ずれた方向をも意味する。
言い換えると、装着方向は、図2に示すカートリッジ本体60の奥側の端部に形成されて現像ローラ31を支持するローラ支持部60Aと、カートリッジ本体60の手前側の壁部60Bとが並ぶ並列方向を意味する。ここで、カートリッジ本体60の手前側の壁部60Bは、トナーを収容する収容部60C(図1参照)に対してローラ支持部60Aとは反対側に位置している。
図3に示すように、検出回転体90は、係合回転体67の係合面672と摩擦係合する係合面92と、円筒状の外周面から径方向外側に突出する突出部93とを備えて構成されている。
係合面92は、円柱の一端の角部を面取りしたような円錐面状(テーパー状)に形成されている。具体的に、係合面92は、検出回転体90の回転軸方向において検出回転体90から係合回転体67に向かうにつれて検出回転体90の回転軸に近付くように傾斜している。
そして、検出回転体90の係合面92と係合回転体67の係合面672とが摩擦係合することによって、後述するガラ回し動作時において係合回転体67から検出回転体90に駆動力が伝達可能になっている。また、検出回転体90の係合面92と係合回転体67の係合面672は、後述する本体ケーシング2内の部品(検知用アーム122)から突出部93が所定値以上の力を受けたときに互いにスリップ可能となる摩擦係合力で係合している。なお、本実施形態では、検出回転体90が弾性体の一例としてのゴムで形成され、係合回転体67がポリスチレン等の樹脂で形成されることで、前述したような摩擦係合力を得ている。なお、係合回転体は、適切な摩擦係合力を得られるのであれば、金属やセラミックスで形成されてもよい。
突出部93は、カバー体70に形成される開口部71に挿通可能な高さ・幅で形成されるとともに、カバー体70の外面72から外側に突出して後述する検知用アーム122と当接することが可能な長さで形成されている。そして、この突出部93は、現像カートリッジ28の未使用時において、カバー体70の開口部71の奥側(図示左側)に位置するように配置されている。
なお、図4に示すように、本体ケーシング2内には、公知の駆動装置110や新品検知装置120が設けられている。以下に、これらについて簡単に説明する。
本体ケーシング2内の現像カートリッジ28が装着される部分には、現像カートリッジ28の入力ギヤ62に駆動力を伝達する駆動装置110と、現像カートリッジ28が新品であるか否かを検知する新品検知装置120とが設けられている。なお、本実施形態において、新品(未使用)の現像カートリッジとは、未だ入力ギヤ62に駆動力が付与されておらず、現像ローラ31が駆動されていないものをいう。また、旧品(使用済み)の現像カートリッジとは、既に入力ギヤ62に駆動力が付与され、現像ローラ31が駆動されたものをいう。
駆動装置110は、図示せぬ複数のギヤと駆動モータとで構成されている。そして、現像カートリッジ28が本体ケーシング2内に装着された際に、駆動装置110のギヤが入力ギヤ62と噛み合うことで、駆動モータからの駆動力が各ギヤを介して入力ギヤ62に伝達される。駆動装置110において、入力ギヤ62と噛み合うギヤは、例えば、フロントカバー2Aの開閉に連動して、入力ギヤ62に対して進退するように構成される。
新品検知装置120は、図5に示すように、光センサ121、検知用アーム122およびコイルばね123と、制御装置124とを主に備えて構成されている。
光センサ121は、検知用アーム122の揺動を検知するセンサであり、発光部121Aからの光を受光部121Bで受けたときに、所定の信号を制御装置124に出力する。
検知用アーム122は、本体ケーシング2に回転可能に支持される筒状部122Aと、筒状部122Aから径方向外側へ延びる遮光用アーム122Bおよび当接用アーム122Cとを備えており、筒状部122Aを中心にして揺動可能に構成されている。また、検知用アーム122の遮光用アーム122Bの適所にはコイルばね123が取り付けられており、これにより検知用アーム122がコイルばね123によって常時中立位置に付勢されている。そして、この中立位置において、遮光用アーム122Bの先端部122Dは、発光部121Aと受光部121Bとの間に配置される。また、中立位置において、当接用アーム122Cの先端部122Eは、本体ケーシング2に装着される現像カートリッジ28の外面から突出する検出回転体90の突出部93と当接可能な位置に配置される。
制御装置124は、光センサ121で検知する検知用アーム122の揺動の有無に応じて、現像カートリッジ28が新品であるか否かを判別する機能を備えている。また、制御装置124は、フロントカバー2Aの閉動作を検出するセンサからの閉信号またはレーザプリンタ1の電源を入れたときに発せられる信号に基づいて、公知のガラ回し動作を実行する。
次に、現像カートリッジ28を本体ケーシング2に装着する際における検出回転体90の動作について説明する。
図4に示すように、新品の現像カートリッジ28を本体ケーシング2内に装着していくと、図6(a)に示すように、検出回転体90の突出部93が検知用アーム122の下部(当接用アーム122Cの先端部122E)を奥に押圧することで、検知用アーム122の下部が突出部93(現像カートリッジ28)とともに奥に移動する。
このとき、検知用アーム122が揺動するにつれてコイルばね123(図5参照)が徐々に伸びていくので、検知用アーム122から突出部93に対して加わる付勢力(装着方向の逆方向を向く力)は徐々に高くなっていく。ここで、現像カートリッジ28の装着が完了した際には検知用アーム122が図6(a)に示す角度αだけ揺動するようになっている。そして、この状態において検知用アーム122から突出部93に加わる付勢力では、検出回転体90と係合回転体67の各係合面92,672がスリップせずに、各係合面92,672の摩擦係合が維持されるようになっている。なお、各係合面92,672は、検知用アーム122が図6(a)に示す角度αよりも大きく揺動した場合には、スリップするようになっている。
そして、このように検知用アーム122が揺動すると、前述した制御装置124により新品であると判断される。その後、制御装置124により公知のガラ回し動作が実行されると、図6(b)に示すように、駆動装置110の駆動力が入力ギヤ62、中間ギヤ65およびアジテータ駆動ギヤ66を介して係合回転体67に伝達される。そして、係合回転体67に伝達された駆動力は各係合面92,672を介して検出回転体90に伝達され、検出回転体90が上面視において反時計回りに回転される。これにより、突出部93が手前に移動して検知用アーム122から離れることで、検知用アーム122がコイルばね123によって中立位置に戻る。
そして、欠歯ギヤである係合回転体67がアジテータ駆動ギヤ66から外れると、突出部93の移動が止まって、突出部93がその位置に留まることとなる。これにより、検出回転体90の突出部93が元の位置に戻ることがないので、使用後の現像カートリッジ28を本体ケーシング2から一度取り外した後再度取り付けても、突出部93が検知用アーム122に接触することはなく、検知用アーム122が揺動しないことにより制御装置124で旧品(使用済み)であると判断される。
次に、検知用アーム122が誤差や仕様によって前述した位置よりも手前にずれている場合における検出回転体90の動作について説明する。
図7(a)に示すように、新品の現像カートリッジ28を本体ケーシング2内に装着していくと、現像カートリッジ28の装着の途中で、検出回転体90の突出部93が検知用アーム122の下部と係合する。その後、さらに現像カートリッジ28を奥に押し込んでいくと、検知用アーム122が角度α以上に揺動することで、検知用アーム122から突出部93に加わる付勢力が高まって、検出回転体90と係合回転体67の各係合面92,672がスリップし、検出回転体90が上面視で反時計回りに回転する。これにより、検知用アーム122で突出部93の奥方向への移動が止められて、奥に移動する現像カートリッジ28に対して突出部93が相対的に手前に移動する。そのため、検知用アーム122が揺動しすぎることによる検知用アーム122の損傷が抑制されている。
現像カートリッジ28の装着後は、前述と同様に、ガラ回し動作することによって、図7(b)に示すように、突出部93が手前に移動して、検知用アーム122が中立位置に戻る。
以上によれば、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
検出回転体90の回転軸が入力ギヤ62の回転軸に対して直交するように検出回転体90を配置したので、他部材の配置の自由度を向上させることができる。また、検出回転体90と係合回転体67とがスリップ可能に構成されているので、検知用アーム122が誤差や仕様によって装着方向においてずれて配置された場合であっても、検知用アーム122を損傷させることなく揺動させることができ、良好に新品検知を行うことができる。
検出回転体90と係合回転体67の各係合面92,672が各回転軸に対して傾斜する円錐面状になっているので、係合回転体67から駆動力を良好に検出回転体90に伝達することができる。
検出回転体90をゴムで形成したので、検出回転体90と係合回転体67の各係合面92,672を良好な状態で摩擦係合させることができる。
なお、本考案は前記各実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。
前記実施形態では、検出回転体90のみをゴムで形成したが、本考案はこれに限定されず、検出回転体および係合回転体の各係合面のうちの少なくとも一方がゴム等の弾性体で形成されていればよい。例えば、検出回転体および係合回転体をともにゴムで形成してもいいし、係合回転体のみをゴムで形成してもよい。また、検出回転体および係合回転体のうち係合面のみをゴムで形成し、他の部分を樹脂等で形成してもよい。さらには、ゴムではなく、フェルトなどを弾性体として採用してもよい。
前記実施形態における各ギヤの数やレイアウトは、適宜変更可能である。例えば、前記実施形態では、アジテータ駆動ギヤ66に直接係合回転体67を噛み合わせたが、これらの間に1つ以上のギヤを設けて間接的に噛み合わせてもよい。また、係合回転体67を中間ギヤ65に直接または1つ以上のギヤを介して間接的に連結してもよい。
前記実施形態では、係合回転体67を欠歯ギヤとしたが、本考案はこれに限定されず、係合回転体67とアジテータ駆動ギヤ66との間にギヤを設けた場合は、このギヤを欠歯ギヤとしてもよい。また、検出回転体90と係合回転体67の各係合面92,672の一方の一部に、他方の係合面と非接触となる凹部を形成することでも、検出回転体90を所定量だけ回転させることができる。
28 現像カートリッジ
31 現像ローラ
60 カートリッジ本体
61 ギヤ機構
62 入力ギヤ
63 現像ローラ駆動ギヤ
64 供給ローラ駆動ギヤ
65 中間ギヤ
66 アジテータ駆動ギヤ
67 係合回転体
70 カバー体
72 外面
90 検出回転体
92 係合面
93 突出部
671 ギヤ部
672 係合面

Claims (6)

  1. 内部に現像剤を収容する筐体と、
    前記筐体に回転可能に支持される現像ローラと、
    前記筐体に回転可能に支持されるとともに、前記筐体の外面から外側に突出する突出部を有する検出回転体と、
    外部から駆動力が入力される入力ギヤを有し、この入力ギヤから少なくとも前記現像ローラおよび前記検出回転体に駆動力を伝達する駆動機構と、を備えた現像カートリッジであって、
    前記検出回転体の回転軸が、前記入力ギヤの回転軸に対して直交することを特徴とする現像カートリッジ。
  2. 前記駆動機構は、前記検出回転体と摩擦係合する係合回転体を有し、
    前記係合回転体から前記検出回転体に駆動力が伝達可能となるとともに、前記検出回転体が前記係合回転体に対してスリップ可能に構成されていることを特徴とする請求項1に記載の現像カートリッジ。
  3. 前記検出回転体と前記係合回転体との各係合面が、円錐面状となっていることを特徴とする請求項2に記載の現像カートリッジ。
  4. 前記検出回転体と前記係合回転体との各係合面のうち、少なくとも一方が、弾性体からなることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の現像カートリッジ。
  5. 前記駆動機構は、
    前記現像ローラに対して同軸上で一体的に回転可能に設けられて前記入力ギヤと噛み合う現像ローラ駆動ギヤと、
    前記入力ギヤに中間ギヤを介して噛み合うアジテータ駆動ギヤと、備え、
    前記係合回転体は、前記中間ギヤあるいは前記アジテータ駆動ギヤを介して駆動力を付与されることを特徴とする請求項4に記載の現像カートリッジ。
  6. 前記筐体は、
    前記入力ギヤの回転軸に対して直交するとともに、前記検出回転体を回転可能に支持する支持軸と、
    前記支持軸の一端を支持する支持アームと、
    を有することを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の現像カートリッジ。
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