JP4416524B2

JP4416524B2 - 嵌合構造、嵌合構造を用いた現像剤収容器及び画像形成装置

Info

Publication number: JP4416524B2
Application number: JP2004024194A
Authority: JP
Inventors: 幸良小田
Original assignee: 株式会社沖データ
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2024-01-30
Also published as: US7327971B2; EP1560078A1; EP1560078B1; DE602005019641D1; CN1648783B; JP2005215506A; CN1648783A; US20050169676A1

Description

本発明は、プリンタ、ＦＡＸ及び複写機など電子写真装置内で使用される画像形成装置の構造に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置では、一様に帯電された感光体の表面を、印刷データに従って、露光させて静電潜像を形成する。この静電潜像にトナー等の現像剤を供給して可視像を形成し、この可視像を記録媒体に転写する。転写された可視像は、定着器にて定着される。このような画像形成装置は、現像剤を収容する現像剤収容部を有する。

この現像剤収容部としては、例えば、現像器に補給する現像剤を収容し、現像剤を使い切ったら交換して使用する現像剤収容器や、像担持体と現像装置などがユニット化され、交換時には、一体となって交換されるプロセスカートリッジや、像担持体や転写体に残留する現像剤を回収して収容する現像剤回収器などがある。

また、このような現像剤収容部の中には、現像剤を収容する筐体と、筐体に形成されている開口部に嵌合する蓋体とを備えるものがある。

上記現像剤収容部の筐体と蓋体とをプラスチック成形品で構成する場合、筐体の開口部と蓋体との嵌合部に生じる僅かな隙間から、現像剤が漏れるのを防止する必要がある。そこで、嵌合部に、例えば、スポンジ等のシール材を挟み込んだり、接着剤を塗布したり、嵌合部を熱溶着したりして、筐体と蓋体とを接着して、現像剤のシールを行っていた。また、嵌合部にプラスチック材料と同系統のエラストマー材を用いて、蓋体に弾性突起部を形成して現像剤のシールを行っていた。この弾性突起部は、一体的に成形する工程（第２成形工程）を追加することで形成できる。

特開２００３−１５９１号公報

しかし、上記の現像剤収容部の構造には、次のような問題がある。第２射出成形を利用する一体成形品では、１つの部材を成形するのに、２種類以上の材料が必要となり、また、射出成形を２度行う。したがって、コスト高となる。また、スポンジ等のシール材を使用した現像剤のシール方法は、一般に、部品数が増えるのでコストが高くなる。

本発明による嵌合構造は、現像剤収容室を形成するとともに一端に開口部を有する筐体と、前記開口部に嵌合して開口部を閉塞する蓋体とを備えた現像剤収容器の嵌合構造であって、
前記筐体は第１の係合部を有し、前記蓋体は第２の係合部を有し、前記蓋体は前記筐体より引張弾性率が小さい材料からなり、前記蓋体は、前記開口部を閉塞する側壁と、該側壁から突出する内周壁と、該内周壁を外側から囲むように前記側壁から突出する外周壁と、前記内周壁と前記外周壁との間で、前記開口部の外縁部に沿って形成されて前記外縁部を受容する溝部とを有し、前記内周壁の外寸が、前記外縁部の内寸以上であり、前記蓋体の外周壁の前記側壁からの高さが、前記内周壁の前記側壁からの高さ以上であり、且つ前記内周壁の前記側壁からの高さ以上の前記外周壁の領域に、前記第１の係合部と前記第２の係合部の係合位置が形成され、前記外縁部が、前記溝部に圧入して嵌合することにより前記現像剤収容室が密閉され、且つ第１の係合部が第２の係合部に係合して、前記筐体と前記蓋体とが互いにロックされることを特徴とする。

シール部分を形成する嵌合部が圧入によって形成されるので、シール材などが不要となり、コストが低減できる。蓋体を１つの材料で構成できるので、簡単な射出成形での製造が可能となる。

実施の形態１
以下、図面に基づいて実施の形態１を具体的に説明する。

図１と図２は、上記トナーカートリッジ１３の斜視図である。トナーカートリッジ１３は、プロセスカートリッジ１２に装着され、新鮮な、未使用のトナーをトナー収容室４から供給したり、回収した廃トナーを廃トナー収容室３に収容する。トナー収容室４の端部は、蓋体８により閉塞され、廃トナー収容室３の端部は、蓋体２により、閉塞される。蓋体８には、トナー排出口１１を開閉するシャッタを操作するための操作部５が設けられている。操作部５を開位置へ動かすと、シャッタが開いて、トナー排出口１１から、トナーが矢印方向に重力によって排出される。操作部５を閉位置へ動かすとシャッタが閉じる。蓋体２には、廃トナー収容室内へ廃トナーを受け入れるための廃トナー受入口２ｈが設けられている。更に、廃トナー受入口２ｈの近くには、蓋体２を、プロセスカートリッジ１２に対して位置決めをするための凹陥部２ｇが設けられている。

図３と図４は、上記トナーカートリッジ１３を装着し、画像形成を行うプロセスカートリッジ１２の全体を示す斜視図である。図５と図６は上記プロセスカートリッジ１２に上記トナーカートリッジ１３を装着したときの斜視図である。図３と図４において、プロセスカートリッジ１２は全体としては、長手方向に延在し、長手方向の一端には、サイドプレート１２ａを有し、他端には、トナーカートリッジ１３を装着する際の位置決め用の突起部１２ｄを有する。サイドプレート１２ａの内側には、廃トナーを、トナーカートリッジ１３の廃トナー収容室内へ導くための廃トナー排出部１２ｂを有する。

トナーカートリッジ１３をプロセスカートリッジ１２に装着するときは、トナーカートリッジ１３の蓋体２の凹陥部２ｇが、サイドプレート１２ａの位置決め用の凸部１２ｃを受容すると、プロセスカートリッジ１２とトナーカートリッジ１３の横方向の取り付け位置が決まる。また、プロセスカートリッジ１２のサイドプレート１２ａの廃トナー排出部１２ｂを、廃トナー受入口２ｈに連結させる。

次に、シャッタの操作部５の凹陥部５ａに、プロセスカートリッジの突起部１２ｄに嵌め入れられ、操作部５を回転させることで、１２ｄの下部を凹陥部５ａが受けるため上下方向の係止をし、かつ、操作部５の回転で、トナー供給口１１が開き、トナーカートリッジ１３内のトナーをプロセスカートリッジ１２側へ排出する。

図７は、本発明の実施の形態１に関わる現像剤収容部としてのトナーカートリッジ１３の断面図である。このトナーカートリッジ１３は、トナー収容室４と廃トナー収容室３とを構成する筐体１からなる。蓋体２が廃トナー収容室３を閉塞し、蓋体８がトナー収容室４を閉塞する。トナー排出口１１（図１）を開閉するシャッタ（図示しない）の操作部５を回転させることにより、シャッタを開き、トナーカートリッジ１３の外へ、トナーを排出する。ギヤ１０は、プロセスカートリッジ１２側から駆動力を供給されて回転し、廃トナー搬送スパイラル９を回転させる。このスパイラル９と一体となって攪拌バー６が回転して、トナーを攪拌する。このトナーカートリッジ１３は、廃トナーが外部へ漏れるのを防止するためにスライド式蓋体７を有する。筐体１に設けられたトナー排出口１１で構成される。

上記トナーカートリッジ１３は、プロセスカートリッジ１２（図３、図４）に装着され、新鮮な、未使用の、トナー等の現像剤を供給し、回収した廃トナーを収容することができるものである。

図８は、図７の線Ａ−Ａに沿って見た、実施の形態１に係わる筐体１の側面図である。図９は、図７の線Ｂ−Ｂに沿って見た、実施の形態１に係わる蓋体２の側面図である。これらの図に示すように、筐体１の外縁部１ａは、廃トナー収容室３の全周にわたって形成されている。蓋体２の内周壁２ａ及び外周壁２ｂは、蓋体２の全周にわたって形成されている。したがって、筐体１の外縁部１ａの全周が、蓋体の内周壁２ａと外周壁２ｂの間に形成される溝部の全周にわたって嵌合する。

筐体１は、引張弾性率が２８１−９０７ｋｇｆ／ｍｍ^２のポリスチレンや、１１２−６６３ｋｇｆ／ｍｍ^２のポリプロピレンや、１５４−２８１ｋｇｆ／ｍｍ^２のＡＢＳで成形される。蓋体２は引張弾性率が９．８−１２７ｋｇｆ／ｍｍ^２のポリエチレンや、１．４−８．４ｋｇｆ／ｍｍ^２のＥＶＡ（エチレン酢ピコポリマー）で成形される。

図１０、図１１（ａ）、図１１（ｂ）及び図１２は、トナーカートリッジ１３の廃トナー収容室３と蓋体２との嵌合部、すなわち、実施の形態１にかかわる現像剤収容部の構造を示す一部断面図である。図１１（ａ）に示すように、蓋体の内周壁２ａと外周壁２ｂの間に形成される溝部（雌部）に、筐体の外縁部（雄部）１ａが嵌入して、筐体１と蓋体２との雌雄嵌合部が構成される。上記筐体１の外縁部１ａの外寸をＤ１、内寸をＤ２とし、蓋体２の内周壁２ａの外寸Ｄ４、蓋体２の外周壁２ｂの内寸Ｄ３としたとき、Ｄ２≦Ｄ４の関係にある。蓋体２の内周壁２ａの高さＬ１と、外周壁２の高さＬ２の関係は、Ｌ１≦Ｌ２である。

図１１（ｂ）は、面取り部の拡大図である。上記内周壁２ａの外側の角部には、全周にわたって面取り部２ｅを備える。その面取り部２ｅの寸法Ｃは、２×Ｃ＞Ｄ４−Ｄ２の関係を満足する。筐体１の外縁部１ａの外側には矩形の凸部１ｂが設けられ、蓋体２の外周壁２ｂには、凸部１ｂと係合するための矩形の孔２ｃが設けられている。凸部１ｂは、傾斜面１ｃを有する。凸部１ｂが孔２ｃに係合することで、筐体１と蓋体２は確実に結合される。

次に、筐体１と蓋体２の嵌合について説明する。まず、Ｌ１≦Ｌ２の関係があるので、蓋体２の外周壁２ｂの内側に、筐体１の外縁部１ａが進入するとき、外周壁２ｂは外縁部１ａのガイドとなる。次に、蓋体２の内周壁２ａの外側の角部には、面取り部２ｅがあり、２×Ｃ＞Ｄ４−Ｄ２の関係があるので、外縁部１ａを、外周壁２ｂと内周壁２ａとの間の溝部へ円滑に引き込む。

蓋体２の内方に外縁部１ａが進入するように、筐体１を押しこむと、筐体１より引張弾性率が高い蓋体２の外周壁２ｂが外方向に僅かに撓みながら、筐体１の凸部１ｂの傾斜部１ｃに乗り上げる。すなわち、傾斜部１ｃがガイドの役割をする。次に、筐体１は、更に前進し、外縁部１ａが、内周壁２ａと外周壁２ｂとの間の溝に進入する。筐体１はポリプロピレンで成形されており、蓋体２はポリスチレンで成形されているので、内周壁２ａが内方向に僅かに撓む。これにより、外縁部１ａが、溝内に圧入嵌合する。

外縁部１ａが、溝内へ十分に進入すると、凸部１ｂは、蓋体２の外周壁２ｂの孔２ｄに落ち込む。凸部１ｂが孔２ｄに落ち込むと、外方に僅かに変形していた外周壁２ｂが弾性的に元の形状に戻るので、凸部１ｂの角部が孔２ｄに係合して、筐体１と蓋体２は互いに確実にロックされる。上述のような、外縁部１ａが、内周壁２ａと外周壁２ｂとの間の溝に嵌合する構造は、蓋体８が筐体１と嵌合する部位についても、同様に適用できる。

蓋体２を、筐体１より引張弾性率が小さい材料で構成することで、圧入時の撓みや変形を少なくすることができる。

上記筐体１の外縁部１ａと上記蓋体の内周壁２ａとが圧接することで、封止部を形成できるので、トナーに対するシール性が向上する。また、筐体１の外縁部１ａが、蓋体２の内周壁２ａ及び外周壁２ｂとの間に挟持されるので、廃トナー収容室３の内部にある廃トナーが外部へ漏れるまでにたどる距離が増す。したがって、トナーに対するシール性が向上する。

上記蓋体の内周壁２ａの高さＬ１と外周壁２ｂの高さＬ２とが、Ｌ２＞Ｌ１の関係にあるので、外周壁２ｂの内側は、筐体の外縁部１ａが入り込むとき、外周壁２ｂは外縁部１ａのガイドの役割を果して、組立性が向上する。

上記蓋体２の内周壁２ａの外側には、面取部２ｅあり、その面取寸法が２×Ｃ＞Ｄ４−Ｄ２の関係にあるとき、外縁部１ａの内側が面取り部２ｅにガイドされて、圧入嵌合が円滑に行われる。

筐体１と蓋体２が圧入によって嵌合するので、シール材などが不要となり、コストが低減できる。また、蓋体２を１つの材料で構成できるので、簡単な射出成形での製造が可能となる。

凸部１ｂと孔２ｃとが係合することで、外部からの衝撃や振動により、筐体１から蓋体２が外れるのを防止できる。また、蓋体２の外周壁２ｂの孔２ｃを通して、凸部１ｂと孔２ｃとの係合を容易に視認できるので、組立て時の作業不良などを軽減できる。

実施の形態２
図１３から図１５は、実施の形態２に係わるトナーカートリッジ１３を示し、筐体１と蓋体２のそれぞれの開口部の全周にわたって形成された嵌合部の詳細を示す断面図である。筐体１の外縁部１ａには、開口部付近の外表面の全周にわたって、ループ状の溝部１ｄが形成される。蓋体２の外周壁２ｂには、開口部付近の内表面の全周囲にわたってループ状の凸部２ｆを形成している。実施の形態１と同様に、蓋体２の内周壁２ａには、外側の角部に、全周囲にわたって面取り部２ｅを形成している。

外周壁１ａの高さＬ５、凸部２ｆの高さＬ４及び内周壁２ａの高さＬ３は、Ｌ５＞Ｌ４＞Ｌ３の関係にあり、また、面取り部２ｇを備えた構成である。前記面取り部２ｇは、前記凸部２ｆの筐体側に存在している。

蓋体２の外周壁２ｂの内側に、筐体１の外縁部１ａが入り易いように、蓋体２は筐体１より引っ張り弾性率が小さく、かつ、凸部２ｆには面取り部２ｇが形成されている。外縁部１ａが、蓋体２の開口部へ進入すると、凸部２ｆが外縁部１ａの外表面に乗り上げ、若干外側に弾性的に拡大する。外縁部１ａが、更に、進入すると、凸部２ｆが溝部１ｄに落ち込む。凸部２ｂが溝部１ｄに落ち込むと、外方に僅かに変形していた外周壁２ｂが弾性的に元の形状に戻るので、凸部２ｆの角部が溝部１ｄに係合して、筐体１と蓋体２は互いに確実にロックされる。凸部２ｆは、筐体１の外周壁１ａに設けた全周にわたる溝部１ｄに係止される。

実施の形態２では、筐体１と蓋体２とが、それぞれの開口部の全周にわたって、互いに係合されている。したがって、実施の形態１に比べて、嵌合部付近の剛性が高く、蓋体２が筐体１から外れにくい。

実施の形態３
図１６から図１８は、実施の形態３に係わる構成を示す。蓋体２の内周壁２ａの外周面の全周にわたって、溝部２ｄを２個設けた構造である。蓋体２の内周壁２ａの側壁からの高さＬ６と、外周壁２ｂの側壁からの高さＬ７は、Ｌ６＞Ｌ７の関係にあり、溝部２ｄは、側壁からの高さＬ７よりも高い位置にあるから、露出している。溝２ｄの深さは、内周壁２ａの厚さの半分以下である。筐体１の外縁部１ａには、開口部付近の外表面の全周にわたって、所定の間隔で、凸部１ｂが形成される。

蓋体２の内周壁２ａの外側に、筐体１の外縁部１ａが嵌合し易いように、蓋体２が筐体１より引張弾性率が小さく、かつ、内周壁２ａの先端近くには面取り部２ｅが形成されている。外縁部１ａが、蓋体２の内周壁２ａと外周壁２ｂとの間の溝部２ｄに進入すると、内周壁２ａは内側に僅かに撓むとともに、外周壁２ｂの先端が、外縁部１ａの外表面に形成した凸部１ｂの傾斜面１ｃに乗り上げ、若干外側に弾性的に拡大する。外縁部１ａが、更に、進入すると、凸部１ｂが孔２ｃに落ち込む。凸部１ｂが孔２ｃに落ち込むと、外方に僅かに変形していた外周壁２ｂが弾性的に元の形状に戻るので、凸部１ｂの角部が孔２ｃに受容されて、筐体１と蓋体２は互いに確実にロックされる。

外縁部１ａが蓋体の内周壁２ａと外周壁２ｂの間に圧入した後は、溝部２ｄが、外縁部１ａと内周壁２ａとの間に空間を形成する。したがつて、外部からの衝撃や振動などにより、内周壁２ａと外縁部１ａとの嵌合部に少量のトナーが進入しても、この空間にトナーが滞留するので、空間がトナーで完全に埋まるまで、外部へのトナーが擦り抜けるのを防止することができる。

なお、内周壁２ａにかかる力により永久変形しないように、溝部２ｄの深さは２ａの半分以下とする。溝部２ｄは外周壁２ｂより高い内周壁２ａの外周面に形成されるので、簡単な成形方法で成形が可能である。

本発明では、開口部の外縁部全周にわたって蓋体の溝部が圧入されるので、開口部り形状を円形に限らず、上記各実施例のように、コーナ部を有する異形の形状に形成することができ、コーナ部においてもトナーが漏れることがない。このように、開口部を異形に形成することができるので、トナーカートリッジの形状の自由度が大きくなる。したがって、現像剤収容室の容量を大きく確保しつつ画像形成装置の構造などに合わせてトナーカートリッジの形状を決定することができる。

トナーカトリッジの斜視図である。トナーカトリッジの斜視図である。トナーカートリッジを装着し、画像形成を行うプロセスカートリッジの全体を示す斜視図である。トナーカートリッジを装着し、画像形成を行うプロセスカートリッジの全体を示す斜視図である。プロセスカートリッジに上記トナーカートリッジを装着したときの斜視図である。プロセスカートリッジに上記トナーカートリッジを装着したときの斜視図である。本発明の実施の形態１に関わる現像剤収容室としてのトナーカートリッジの断面図である。図１の線Ａ−Ａの方向に見た、実施の形態１に係わる筐体１の側面図である。図１の線Ｂ−Ｂの方向に見た、実施の形態１に係わる蓋体２の側面図である。実施の形態１にかかわる現像剤収容部の構造としてのトナーカートリッジ内の嵌合部を示す一部断面図である。（ａ）は実施の形態１にかかわる現像剤収容部の構造としてのトナーカートリッジ内の嵌合部を示す一部断面図であり、（ｂ）は、面取り部の拡大図である。実施の形態１にかかわる現像剤収容部の構造としてのトナーカートリッジ内の嵌合部を示す一部断面図である。実施の形態２に係わるトナーカートリッジを示し、筐体と蓋体の各開口部の全周にわたって形成された嵌合部の詳細断面図である。実施の形態２に係わるトナーカートリッジを示し、筐体と蓋体の各開口部の全周にわたって形成された嵌合部の詳細断面図である。実施の形態２に係わるトナーカートリッジを示し、筐体と蓋体の各開口部の全周にわたって形成された嵌合部の詳細断面図である。蓋体の内周壁の外周面の全周にわたって、溝部を２個設けた構造である。蓋体の内周壁の外周面の全周にわたって、溝部を２個設けた構造である。蓋体の内周壁の外周面の全周にわたって、溝部を２個設けた構造である。

符号の説明

１筐体、
１ａ外縁部、
２蓋体、
２ａ内周壁、
２ｂ外周壁、
２ｅ面取部、
１２プロセスカートリッジ、
１３トナーカートリッジ。

Claims

現像剤収容室を形成するとともに一端に開口部を有する筐体と、前記開口部に嵌合して開口部を閉塞する蓋体とを備えた現像剤収容器の嵌合構造において、
前記筐体は第１の係合部を有し、前記蓋体は第２の係合部を有し、前記蓋体は前記筐体より引張弾性率が小さい材料からなり、
前記蓋体は、前記開口部を閉塞する側壁と、該側壁から突出する内周壁と、該内周壁を外側から囲むように前記側壁から突出する外周壁と、前記内周壁と前記外周壁との間で、前記開口部の外縁部に沿って形成されて前記外縁部を受容する溝部とを有し、
前記内周壁の外寸が、前記外縁部の内寸以上であり、
前記蓋体の外周壁の前記側壁からの高さが、前記内周壁の前記側壁からの高さ以上であり、且つ前記内周壁の前記側壁からの高さ以上の前記外周壁の領域に、前記第１の係合部と前記第２の係合部の係合位置が形成され、
前記外縁部が、前記溝部に圧入して嵌合することにより前記現像剤収容室が密閉され、且つ第１の係合部が第２の係合部に係合して、前記筐体と前記蓋体とが互いにロックされることを特徴とする嵌合構造。
前記筐体をポリプロピレン、ポリエステル及びＡＢＳのいずれかにより構成し、前記蓋体をポリエチレンにより構成することを特徴とする請求項１に記載の嵌合構造。
前記内周壁は、その断面の外周側の角部に形成される面取部を有し、面取部の寸法は、前記外縁部の内寸と、前記内周壁の外寸との差よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の嵌合構造。
前記開口部は角部を有する形状であることを特徴とする請求項１に記載の嵌合構造。
第１の係合部は、前記外縁部の外周側に形成された突起部であり、前記第２の係合部は、前記蓋体の外周壁に貫通して設けられた孔であることを特徴とする請求項１に記載の嵌合構造。
第１の係合部は、前記外縁部の外周面に沿って形成されたループ状の溝部であり、前記第２の係合部は、前記蓋体の外周壁の内周面上に沿って設けられたループ状の突起部であることを特徴とする請求項１に記載の嵌合構造。
前記請求項１から請求項６のいずれかに記載の嵌合構造を有することを特徴とする現像剤収容器。
前記請求項１から請求項６のいずれかに記載の嵌合構造を有することを特徴とする画像形成装置。