JP5282375B2 - トナーカートリッジおよび現像装置 - Google Patents

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Description

本発明は、レーザプリンタなどの画像形成装置に装備される現像装置およびトナーカートリッジに関する。
たとえば、現像装置として、特許文献1に記載のプロセスカートリッジは、ケーシング内に現像ローラおよびトナーカートリッジを内蔵し、トナーカートリッジは、ケーシングに対して着脱可能である。
ケーシング側には、モータ等からの駆動力を受ける駆動軸材が設けられている。また、トナーカートリッジには、この駆動力を受けて回転することによって内部のトナーを攪拌する攪拌部が収容されており、攪拌部の回転軸の端部には、係合用凹部が設けられている。トナーカートリッジがケーシングに装着されると、駆動軸材が係合用凹部に嵌め込まれて連結され、駆動軸材から攪拌部に駆動力が伝達される。
また、ケーシング側には、トナーセンサが設けられている。トナーセンサには、トナーカートリッジを挟んで対向配置される発光部および受光部が備えられており、発光部が発光した検出光がトナーカートリッジ内の現像剤を通過して受光部で受光される。トナーカートリッジ内の現像剤の量に応じて、受光部での検出光の受光頻度が異なるので、検出光の受光頻度に応じて、トナーカートリッジ内の現像剤の量が検出される。
特開平10−240008号公報
一般的に、最短経路で駆動軸材と係合用凹部とを連結させるように駆動軸材と係合用凹部との連結系統の最適設計を図ると、この連結系統が検出光の光路に干渉する場合があり、その場合には、光路の最適設計(最短化)を図ることができないおそれがある。また、光路の最適設計を図ると、この光路が連結系統に干渉する場合があり、その場合には、連結系統の最適設計を図ることができないおそれがある。このように、連結系統の最適設計と光路の最適設計との両立が困難になり、設計の自由度が低減されるおそれがある。
本発明の目的は、設計の自由度を高くすることができるトナーカートリッジ、および、このトナーカートリッジが着脱可能に装着される現像装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、現像剤を担持する現像剤担持体を支持する現像筐体と、駆動力を出力する駆動ギヤとを備える現像装置の前記現像筐体に対して着脱可能なトナーカートリッジであって、前記現像剤担持体に供給するための現像剤を収容するカートリッジ筐体と、前記カートリッジ筐体に収容され、前記駆動力が与えられて回転することにより、収容された現像剤を攪拌する攪拌部材と、記現像筐体に前記トナーカートリッジが装着されたときに前記駆動ギヤに噛合し、前記攪拌部材に前記駆動力を伝達する伝達ギヤとを備え、前記カートリッジ筐体には、収容された現像剤の量を検出するための検出光を通過させるための通過部が設けられ、前記伝達ギヤには、前記検出光を透過させるための透過部が設けられていることを特徴としている。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記透過部は、前記検出光の進行方向において、前記通過部と重なることを特徴としている。
また、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記透過部は、前記伝達ギヤの回転中心に設けられていることを特徴としている。
また、請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、前記透過部は、前記伝達ギヤを前記進行方向において貫通する穴であることを特徴としている。
また、請求項5に記載の発明は、請求項2ないし4のいずれかに記載の発明において、前記カートリッジ筐体には、前記現像剤担持体へ現像剤を供給するための開口が形成されており、現像剤が前記開口を介して前記現像剤担持体へ供給されるときに、前記通過部は、鉛直方向において、前記開口の下端縁と前記攪拌部材の回転中心とを結ぶ線より下方に位置することを特徴としている。
また、請求項6に記載の発明は、請求項2ないし5のいずれかに記載の発明において、前記カートリッジ筐体は、第1筐体と、前記第1筐体に収容され、前記通過部が設けられた第2筐体とを含み、前記伝達ギヤは、前記第1筐体と前記第2筐体との間に配置され、前記現像筐体に前記トナーカートリッジが装着されたときに前記駆動ギヤに噛合する噛合位置と前記噛合位置から離間する離間位置との間を移動自在であり、前記第1筐体には、前記噛合位置にある前記伝達ギヤを露出させるための露出部が設けられていることを特徴としている。
また、請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の発明において、前記攪拌部材の回転軸に設けられて前記伝達ギヤに噛合する攪拌ギヤと、前記伝達ギヤと前記攪拌ギヤとの噛合状態において前記伝達ギヤを前記攪拌ギヤに対して移動自在に支持する支持部材とを備えていることを特徴としている。
また、請求項8に記載の発明は、現像装置であって、駆動力を発生する発生ユニットを備える画像形成装置に装備され、現像剤を担持する現像剤担持体を支持する現像筐体と、前記発生ユニットから前記駆動力が入力される入力部と、前記入力部に入力された前記駆動力を出力する駆動ギヤと、請求項1ないし7のいずれかに記載のトナーカートリッジと
を備えていることを特徴としている。
請求項1に記載の発明によれば、トナーカートリッジを現像筐体に装着し、現像筐体の駆動ギヤとトナーカートリッジの伝達ギヤとが互いに噛合すると、駆動力が、駆動ギヤから、伝達ギヤを介して攪拌部材に伝達されるので、攪拌部材を回転させて現像剤を攪拌することができる。
また、検出光が、通過部を介してカートリッジ筐体に入射され、カートリッジ筐体内の現像剤を通過した後、通過部を介してカートリッジ筐体から出射される。これにより、カートリッジ筐体に収容された現像剤の量を検出することができる。
ここで、外部からの検出光が通過部に到達するまでの間、または、カートリッジ筐体から出射される検出光が通過部から外部へ向かうまでの間に伝達ギヤが配置されると、検出光の光路が遮断されてしまう。光路の遮断を防止するためには、通過部の位置を、伝達ギヤの位置に応じてずらさねばならず、光路の最適設計を図ることができない。逆に、通過部の代わりに伝達ギヤの位置をずらすと、駆動ギヤと伝達ギヤとの連結系統の最適設計を図ることができない。
しかし、伝達ギヤには、検出光を透過させるための透過部が設けられている。そのため、外部からの検出光が通過部に到達するまでの間、または、カートリッジ筐体から出射される検出光が通過部から外部へ向かうまでの間に伝達ギヤが配置されても、検出光は伝達ギヤにおいて透過部を透過するので、伝達ギヤによって検出光の光路が遮断されることを防止することができる。これにより、光路の最適設計と連結系統の最適設計との両立を図ることができる。
その結果、設計の自由度を高くすることができる。
請求項2に記載の発明によれば、透過部は、検出光の進行方向において、通過部と重なるので、伝達ギヤによって検出光の光路が遮断されることを確実に防止することができる。
請求項3に記載の発明によれば、透過部は、伝達ギヤの回転中心に設けられているので、伝達ギヤの回転中心から外れた位置に設けられる場合に比べて、伝達ギヤの回転中において検出光を安定して透過させることができる。
請求項4に記載の発明によれば、伝達ギヤを検出光の進行方向において貫通する穴によって、透過部を簡易に構成することができる。
請求項5に記載の発明によれば、現像剤がカートリッジ筐体の開口を介して現像剤担持体へ供給されるときに、通過部は、鉛直方向において、開口の下端縁と攪拌部材の回転中心とを結ぶ線より下方、つまり、カートリッジ筐体で現像剤が必ず溜まる位置にある。そのため、通過部を介してカートリッジ筐体に入射された検出光は、確実に現像剤を通過することができるので、カートリッジ筐体に収容された現像剤の量を確実に検出することができる。
請求項6に記載の発明によれば、カートリッジ筐体は、第1筐体と、第1筐体に収容される第2筐体とを含む2重構造である。そして、通過部は第2筐体に設けられ、伝達ギヤは第1筐体と第2筐体との間に配置されるので、通過部および伝達ギヤを保護することができる。
また、伝達ギヤは、現像筐体にトナーカートリッジが装着されたときに駆動ギヤに噛合する噛合位置と噛合位置から離間する離間位置との間を移動自在である。そのため、現像筐体にトナーカートリッジが装着された状態において、伝達ギヤを噛合位置へ移動させることによって伝達ギヤと駆動ギヤとを噛合させることができ、伝達ギヤを離間位置へ移動させることによって伝達ギヤと駆動ギヤとの噛合状態を解除することができる。
そして、第1筐体には、噛合位置にある伝達ギヤを露出させるための露出部が設けられているので、噛合位置にある伝達ギヤは、露出部を介して、伝達ギヤに確実に噛合することができる。
請求項7に記載の発明によれば、伝達ギヤは、攪拌ギヤとの噛合状態において、支持部材によって、攪拌ギヤに対して移動自在に支持されている。そのため、トナーカートリッジを現像筐体に装着するときに伝達ギヤの歯先と駆動ギヤの歯先とが衝突した場合でも、伝達ギヤが駆動ギヤ側に無理に押し付けられることはない。すなわち、伝達ギヤの歯先と駆動ギヤの歯先とが僅かに接触した状態で伝達ギヤを待機させることができるので、伝達ギヤおよび駆動ギヤの双方のギヤ歯の破損を防止することができる。
請求項8に記載の発明によれば、トナーカートリッジを現像筐体に装着し、現像筐体の駆動ギヤとトナーカートリッジの伝達ギヤとが互いに噛合すると、画像形成装置の発生ユニットから入力部に入力される駆動力が、駆動ギヤから、伝達ギヤを介して攪拌部材に伝達される。これにより、攪拌部材を回転させて現像剤を攪拌することができる。
また、検出光が、通過部を介してカートリッジ筐体に入射され、カートリッジ筐体内の現像剤を通過した後、通過部を介してカートリッジ筐体から出射される。これにより、カートリッジ筐体に収容された現像剤の量を検出することができる。
ここで、外部からの検出光が通過部に到達するまでの間、または、カートリッジ筐体から出射される検出光が通過部から外部へ向かうまでの間に伝達ギヤが配置されると、検出光の光路が遮断されてしまう。光路の遮断を防止するためには、通過部の位置を、伝達ギヤの位置に応じてずらさねばならず、光路の最適設計を図ることができない。逆に、通過部の代わりに伝達ギヤの位置をずらすと、駆動ギヤと伝達ギヤとの連結系統の最適設計を図ることができない。
しかし、伝達ギヤには、検出光を透過させるための透過部が設けられている。そのため、外部からの検出光が通過部に到達するまでの間、または、カートリッジ筐体から出射される検出光が通過部から外部へ向かうまでの間に伝達ギヤが配置されても、検出光は伝達ギヤにおいて透過部を透過するので、伝達ギヤによって検出光の光路が遮断されることを防止することができる。これにより、光路の最適設計と連結系統の最適設計との両立を図ることができる。
その結果、設計の自由度を高くすることができる。
1.レーザプリンタの全体構成
図1は、本発明の画像形成装置の一例としてのレーザプリンタの一実施形態を示す側断面図である。図2は、図1に示すレーザプリンタのプロセスカートリッジ(トナーカートリッジが装着され、揺動アームが押圧位置にある状態)の側断面図である。
このレーザプリンタ1は、図1に示すように、本体ケーシング2内に用紙3を給紙するための給紙部4と、給紙された用紙3に画像を形成するための画像形成部5と、画像が形成された用紙3を排紙する排紙部6と、を備えている。
(1)本体ケーシング
本体ケーシング2は、ボックス形状に形成されており、その一方側の側壁には、開放口が形成され、その開放口を開閉するフロントカバー7が設けられている。そのフロントカバー7を開くことにより、現像装置の一例としてのプロセスカートリッジ17(後述する)を、本体ケーシング2に対して、図示太線矢印方向に沿って着脱させることができる。
なお、以下の説明では、フロントカバー7が設けられる側を前側(正面側)とし、その反対側を後側(背面側)とする。また、図1における紙厚方向手前側を左側とし、図1における紙厚方向奥側を右側とする。また、左右方向と幅方向とは同義である。また、後述するプロセスカートリッジ17およびトナーカートリッジ31の説明においては、後述するフレーム側通過口34およびカートリッジ側通過口47が略水平方向に向いている状態を基準とする。
本体ケーシング2には、トナーカートリッジ31に収容されたトナーの量を検出するためのトナーセンサ(図示せず)が設けられている。トナーセンサ(図示せず)は、検出光を発光する発光部(図示せず)と、この検出光を受光する受光部(図示せず)とを含んでいる。発光部(図示せず)および受光部(図示せず)は、プロセスカートリッジ17およびトナーカートリッジ31を幅方向において挟むように配置されている。たとえば、発光部(図示せず)は、プロセスカートリッジ17の左側に配置され、受光部(図示せず)は、プロセスカートリッジ17の右側に配置されている。この場合、検出光は、左側から右側へ進行する。
(2)給紙部
給紙部4は、給紙トレイ9と、給紙ローラ10と、給紙パッド11と、紙粉取ローラ12および13と、レジストローラ14と、用紙押圧板15とを備えている。用紙押圧板15の最上位にある用紙3は、給紙ローラ10と給紙パッド11とで1枚毎に送り出されて各種ローラ12〜14を通った後、画像形成部5の転写位置(後述する)に搬送される。
(3)画像形成部
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、および、定着部18を備えている。
(3−1)スキャナユニット
スキャナユニット16は、本体ケーシング2内の上部に設けられ、レーザ発光部(図示せず)、回転駆動されるポリゴンミラー19、複数のレンズ20および複数の反射鏡21を備えている。画像データに基づいてレーザ発光部から発光されるレーザビームは、1点鎖線で示すように、ポリゴンミラー19で反射され、複数のレンズ20および複数の反射鏡21を通過または反射して、プロセスカートリッジ17の感光ドラム25(後述する)の表面へ走査される。
(3−2)プロセスカートリッジ
プロセスカートリッジ17は、本体ケーシング2内においてスキャナユニット16の下方に配置され、本体ケーシング2に対して着脱可能に装着される。
プロセスカートリッジ17は、図2に示すように、用紙3の通過を許容する転写パス29が形成された現像筐体の一例としてのプロセスフレーム22と、プロセスフレーム22のカートリッジ収容部33(後述する)に着脱可能に装着されるトナーカートリッジ31とを備えている。
プロセスフレーム22において、その前後方向における略中央位置には、上下方向に延びる仕切壁57が設けられている。プロセスフレーム22において、仕切壁57の後側部分は現像部32とされ、仕切壁57の前側部分は、上述したカートリッジ収容部33とされている。仕切壁57にはフレーム側通過口34が形成されている。
現像部32内には、感光ドラム25、スコロトロン型帯電器26、転写ローラ28、供給ローラ36、現像剤担持体の一例としての現像ローラ37、および、層厚規制ブレード38が備えられている。
感光ドラム25は、幅方向に長手であり、プロセスフレーム22に回転自在に支持されている。スコロトロン型帯電器26は、感光ドラム25の上方において、感光ドラム25と間隔を隔てて、プロセスフレーム22に支持されている。転写ローラ28は、幅方向に長手であり、感光ドラム25の下側から感光ドラム25と対向配置され、プロセスフレーム22に回転自在に支持されている。現像ローラ37は、幅方向に長手であり、感光ドラム25の前側に対向配置されている。供給ローラ36は、幅方向に長手であり、現像ローラ37の前側に対向配置されている。現像ローラ37および供給ローラ36は、プロセスフレーム22に回転自在に支持されている。層厚規制ブレード38は、薄板形状に形成される板バネ部材45と、その板バネ部材45の下端部に設けられる圧接ゴム46とを備えている。板バネ部材45の上端部は、プロセスフレーム22に固定され、圧接ゴム46は、板バネ部材45の弾性力により現像ローラ37の表面を押圧している。
トナーカートリッジ31は、プロセスフレーム22に対して、カートリッジ収容部33において、着脱自在に装着されている。トナーカートリッジ31は、略円筒形状に形成されている。トナーカートリッジ31には、内側と外側とを連通させるためのカートリッジ側通過口47が形成されている。
トナーカートリッジ31内には、攪拌部材の一例としてのアジテータ93が、回転自在に設けられている。また、トナーカートリッジ31内には、現像剤の一例としての、非磁性一成分の正帯電性トナーが収容されている。
トナーカートリッジ31内のトナーは、アジテータ93の回転により攪拌され、カートリッジ側通過口47からフレーム側通過口34に受け入れられて、現像部32内へ放出される。放出されたトナーは、供給ローラ36に供給される。
供給ローラ36に供給されたトナーは、供給ローラ36の回転により、現像ローラ37に供給される。このとき、このトナーは、供給ローラ36と現像ローラ37との間で正極性に摩擦帯電される。続いて、現像ローラ37に供給されたトナーは、現像ローラ37の回転に伴なって、圧接ゴム46と現像ローラ37との間に進入し、それらの間で層厚が規制されながら、現像ローラ37の表面に薄層として担持される。
そして、感光ドラム25の表面は、感光ドラム25の回転に伴なって、まず、スコロトロン型帯電器26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により露光され、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37の回転により、現像ローラ37の表面に担持されているトナーが、感光ドラム25に対向して接触するときに、感光ドラム25の表面に形成されている静電潜像に供給される。これによって、静電潜像は現像(可視像化)されて、感光ドラム25の表面にトナー像が担持される。このトナー像は、転写パス29において感光ドラム25と転写ローラ28との間(転写位置)に搬送された用紙3上に転写される。
(3−3)定着部
定着部18は、図1に示すように、プロセスカートリッジ17の後側に設けられている。定着部18は、加熱ローラ48と、加熱ローラ48に対して下側から圧接される加圧ローラ49と、それらの後側に配置される1対の搬送ローラ50とを備えている。
定着部18では、転写位置において用紙3に転写されたトナーを、用紙3が加熱ローラ48と加圧ローラ49との間を通過する間に熱定着させる。その後、この用紙3は、1対の搬送ローラ50によって、排紙部6に搬送される。
(4)排紙部
排紙部6は、排紙パス51、排紙ローラ52および排紙トレイ53を備えている。そして、定着部18から排紙パス51に搬送された用紙3は、排紙パス51から排紙ローラ52に搬送され、排紙ローラ52によって排紙トレイ53上に排紙される。
2.プロセスカートリッジの詳細
図3は、図1に示すレーザプリンタのプロセスカートリッジ(トナーカートリッジが離脱され、揺動アームが押圧解除位置にある状態)の側断面図である。図4は、プロセスカートリッジを斜め右前側から見た一部切欠斜視図である。図5は、プロセスカートリッジを斜め右前側から見た分解斜視図である。図6は、プロセスカートリッジ(トナーカートリッジ装着状態)を斜め左後側から見た斜視図である。図7は、プロセスカートリッジ(トナーカートリッジ装着状態)の要部左側面図であって、図7(a)は、伝達ギヤが離間位置にある状態を示し、図7(b)は、伝達ギヤのギヤ歯の歯先と駆動ギヤのギヤ歯の歯先とがお互いに接触した状態を示し、図7(c)は、伝達ギヤが噛合位置にある状態を示す。
(1)プロセスフレーム
プロセスフレーム22は、図3に示すように、上記した現像部32およびカートリッジ収容部33を一体的に備えている。
(1−1)現像部
現像部32は、図3および図4に示すように、上壁54、底壁55、両側壁56、および、上述した仕切壁57を一体的に備えている。両側壁56は、幅方向において互いに間隔を隔てて対向配置されている。各側壁56は、前後方向に沿って配置されている。
現像ローラ37は、両側壁56の前側部に回転自在に支持されることにより、プロセスフレーム22に支持されている(図3参照)。図6に示すように、現像ローラ37の左端部には、現像ギヤ58が、現像ローラ37に対して相対回転不能に取り付けられている。詳しくは、現像ギヤ58は、左側の側壁56の右側(幅方向内側)に配置されている。現像ギヤ58は、現像ローラ37の回転軸(幅方向に延びる軸)を円中心とする歯車であり、外周面(幅方向と直交する直交方向における端面)にギヤ歯が形成されている。
供給ローラ36は、現像ローラ37の前側において、両側壁56の前側部に回転自在に支持されることにより、プロセスフレーム22に支持されている(図3参照)。供給ローラ36の左端部には、供給ギヤ59が、供給ローラ36に対して相対回転不能に取り付けられている。詳しくは、供給ギヤ59は、左側の側壁56の右側(幅方向内側)に配置されている。供給ギヤ59は、供給ローラ36の回転軸(幅方向に延びる軸)を円中心とする歯車であり、外周面(幅方向と直交する直交方向における端面)にギヤ歯が形成されている。
供給ギヤ59の前側には、駆動ギヤ62が設けられている。駆動ギヤ62は、幅方向に延びる軸を円中心とする歯車であり、外周面(幅方向と直交する直交方向における端面)にギヤ歯が形成されている。駆動ギヤ62は、前側のギヤ歯がカートリッジ収容部33内に露出された状態で、左側の側壁56(後述する左側の側板63の一部も含まれる。)の右側面によって、円中心周りに回転自在に支持されている。駆動ギヤ62は、供給ギヤ59に対して、前側から噛合している。
図6に示すように、左側の側壁56において、現像ギヤ58の前側かつ供給ギヤ59の上側の位置には、この側壁56を貫通する支持穴60が形成されている。支持穴60は、側面視円形状である。支持穴60には、入力部の一例としてのカップリングギヤ61が嵌め込まれている。
カップリングギヤ61は、幅方向に沿って延びる軸を円中心とする歯車であり、左側の側壁56によって、円中心回りに回転自在に支持されている。カップリングギヤ61において、外周面(幅方向と直交する直交方向における端面)の右端には、現像ギヤ58および供給ギヤ59のそれぞれに対して噛合するギヤ歯が形成されている。カップリングギヤ61の左端面には、右側へ向かって窪む側面視略8の字形状の凹部112が形成されている。この凹部112は、支持穴60を介して、左側に露出されている。
図7(a)に示すカップリングギヤ61の凹部112には、本体ケーシング2に備えられた発生ユニットの一例としてのモータの出力軸(図示せず)が嵌め込まれて連結される。そして、モータ(図示せず)が駆動されることによって出力軸(図示せず)が回転すると、出力軸(図示せず)に連結されたカップリングギヤ61は、左側面視において時計回りに(図示矢印A参照)回転する。このように、カップリングギヤ61には、モータ(図示せず)が発生する駆動力が入力される。そして、カップリングギヤ61に噛合する現像ギヤ58および供給ギヤ59が左側面視において反時計回りに(図示矢印B参照)回転し、供給ギヤ59に噛合する駆動ギヤ62が左側面視において時計回りに(図示矢印C参照)回転する。つまり、モータ(図示せず)の駆動力が、カップリングギヤ61を介して、現像ギヤ58および供給ギヤ59に伝達(入力)され、また、供給ギヤ59から駆動ギヤ62に伝達(入力)される。駆動力が現像ギヤ58および供給ギヤ59のそれぞれに伝達されることにより、現像ローラ37および供給ローラ36が回転する。そして、後述するように、駆動ギヤ62は、入力された駆動力を出力することができる。
図3に示すように、仕切壁57には、上下方向途中おいて、トナーカートリッジ31の外周面に沿う湾曲部分が形成されている。
仕切壁57の湾曲部分の幅方向略中央には、上記したフレーム側通過口34が形成されている。フレーム側通過口34は、幅方向に細長い略矩形状に形成されている。
(1−2)カートリッジ収容部
カートリッジ収容部33は、図5に示すように、両側板63および底板64を備えている。両側板63および底板64は、現像部32の両側壁56および底壁55と連続し、これらと一体的に形成されている。
両側板63の幅方向内側面には、シャッタガイド部78と上側固定部66とが、それぞれ設けられている。
シャッタガイド部78は、側板63の後端部において、側板63の幅方向内側面から内側に膨出する凸条をなし、仕切壁57の湾曲部分と前後方向にわずかな間隔を隔てて対向配置されている。シャッタガイド部78は、仕切壁57の湾曲部分とほぼ同じ曲率の湾曲形状に形成されている。左側のシャッタガイド部78の下方には、上述した駆動ギヤ62が配置されている。
上側固定部66は、側板63の後側上端部において、側板63の幅方向内側面から内側に膨出する凸条である。具体的には、上側固定部66は、側面視において、斜め後側下方へ窪む略U字形状に形成されている。
底板64には、前端縁の幅方向中央において、前側にわずかに突出する下側固定部67が形成されている(図3参照)。
また、カートリッジ収容部33には、フレーム側通過口34を開閉するシャッタ68が設けられている。
シャッタ68は、幅方向に延びる略矩形薄板状をなし、仕切壁57の湾曲部分とほぼ同じ曲率の湾曲形状に形成されている。シャッタ68は、幅方向において各シャッタガイド部78の間に延び、上下方向において各シャッタガイド部78よりやや長く延びるように、形成されている。シャッタ68には、フレーム側通過口34に対向できるシャッタ開口部69が形成されている。また、シャッタ68の左端部の下端部には、保護カバー76が一体的に設けられている。保護カバー76は、前側へ延びてから左側へ屈曲する薄板状に形成されている。
シャッタ68は、図3に示すように、仕切壁57の湾曲部分に対向配置され、その幅方向両端部が、仕切壁57と各シャッタガイド部78との間でスライド自在に挟持されている。
これによって、シャッタ68は、各シャッタガイド部78に沿って、フレーム側通過口34を開放する開放位置(図2、図7(b)および図7(c)参照)と、フレーム側通過口34を閉鎖する閉鎖位置(図3、図5および図7(a)参照)との間を上下方向に揺動自在に、支持される。
シャッタ68が開放位置にあるとき、図2に示すように、フレーム側通過口34は、シャッタ開口部69と対向し、外側(前側)に開放される。また、図7(b)および図7(c)に示すように、保護カバー76が駆動ギヤ62のやや斜め前側下方に離間して配置されるので、駆動ギヤ62が、前側へ露出される。
シャッタ68が閉鎖位置にあるとき、図3に示すように、フレーム側通過口34は、シャッタ68においてシャッタ開口部69よりも下側の部分によって、前側から閉鎖される。また、図7(a)に示すように、保護カバー76が駆動ギヤ62の前側に近接配置されるので、駆動ギヤ62が、保護カバー76によって、前側から被覆される。
また、図5に示すように、カートリッジ収容部33には、揺動アーム70が設けられている。揺動アーム70は、平面視略U字状に形成されている。揺動アーム70は、幅方向に延びる把持杆71と、その把持杆71の幅方向両端部から後側に延びるアーム側板72とを一体的に備えている。
各アーム側板72の後端部には、幅方向外方に突出するボス73が設けられている。各ボス73は、対応する側板63に形成されている丸穴74に回動自在に支持されている。
また、各アーム側板72の後端部の上側縁には、下側へ窪むように切り欠かれる受入凹部75が形成されている。
揺動アーム70は、各アーム側板72のボス73を支点として、各アーム側板72の下端縁が底板64の前端縁と接触する押圧解除位置(図3および図5参照)と、トナーカートリッジ31がカートリッジ収容部33に収容されたときに、トナーカートリッジ31を前側から押圧する押圧位置(図2および図4参照)と、の間を揺動する。
また、各側板63において、丸穴74から斜め後側下方、かつ、揺動アーム70の揺動領域から外れた位置には、側板63を幅方向に貫通する丸穴(プロセス通過穴42という。)が形成されている。左側の側板63のプロセス通過穴42と右側の側板63のプロセス通過穴42と(左右のプロセス通過穴42とまとめていうことがある。)は、側面視において完全に一致している。ここで、穴が完全に一致することとは、側面視において、穴の円中心同士が一致することをいう(以下同じ。)。また、プロセスカートリッジ17が本体ケーシング2に装着された状態において、左側のプロセス通過穴42には、上述した発光部(図示せず)が幅方向外側(左側)に対向配置され、右側のプロセス通過穴42には、上述した受光部(図示せず)が幅方向外側(右側)に対向配置されている。
(2)トナーカートリッジ
図8(a)は、トナーカートリッジ(内側筐体が開放位置にある状態)を斜め左後側から見た斜視図である。図8(b)は、図8(a)において、内側筐体が閉鎖位置にある状態を示す。図8(c)は、図8(a)に示すトナーカートリッジの内側筐体を斜め左後側から見た斜視図である。図8(d)は、図8(c)に示す内側筐体の分解斜視図である。
トナーカートリッジ31は、図8に示すように、トナーを収容する内側筐体81と、内側筐体81を収容する外側筐体82とを備えている。内側筐体81は、第2筐体の一例として機能する。外側筐体82は、第1筐体の一例として機能する。内側筐体81および外側筐体82は、カートリッジ筐体の一例としても機能する。
(2−1)内側筐体
内側筐体81は、図8(c)に示すように、幅方向に延びる略円筒形状の内側周壁83と、内側周壁83の幅方向両端部を閉鎖する円板形状の1対の内側側壁84とを一体的に備えている。
各内側側壁84の上側には、スライド突起86が設けられている。スライド突起86は、内側側壁84の外周面に沿う側面視円弧形状(中心角約60°の円弧形状)に形成されており、内側側壁84から幅方向外側へ突出するように設けられている。
各内側側壁84には、その後側部分において、周端面から径方向に突出する1対の挟持突起87が設けられている。1対の挟持突起87は、内側側壁84の周端面において、互いに周方向に間隔(シャッタ68の周方向長さに相当する間隔)を隔てて、配置されている。
図8(d)に示すように、左側の内側側壁84には、その円中心において、この内側側壁84を貫通する側面視円形状の貫通穴77が形成されている。そして、この内側側壁84には、貫通穴77の周縁に沿って左側(幅方向外側)へ突出する環状の支持リブ79が一体的に設けられている。また、左側の内側側壁84において、支持リブ79に対する、スライド突起86の反対側(下側)には、左側へ突出する円柱状の突起(保持突起100という。)が一体的に設けられている。
内側周壁83には、幅方向両側に配置される1対の挟持突起87(4つの挟持突起87)に囲まれる囲繞部分88において、カートリッジ側通過口47の一部をなす内側通過口89が形成されている。
内側通過口89は、開口の一例として機能し、囲繞部分88の略上側部分に形成されている。画像形成時には、図2に示すように、内側通過口89は、フレーム側通過口34と対向する。
内側筐体81内には、アジテータ93が設けられている。アジテータ93は、幅方向に延びるアジテータ軸94と、そのアジテータ軸94から径方向外側に延びる攪拌羽根95とを備えている。アジテータ軸94は、回転軸の一例として機能する。
アジテータ軸94は、貫通穴77より小径の丸棒であるが、図8(d)に示すように、その左端部の外周面が局部的に切欠かれており、左端部の断面は略半円形状である。アジテータ93が内側筐体81に収容された状態において、アジテータ軸94の左端部は、貫通穴77から、左側の内側側壁84の左側に露出されている。図8(c)および図8(d)に示すように、アジテータ軸94の左端部には、攪拌ギヤの一例としてのアジテータギヤ80が取り付けられている。
アジテータギヤ80は、アジテータ軸94を円中心とする歯車であり、外周面(幅方向と直交する直交方向における端面)にギヤ歯が形成されている。アジテータギヤ80の円中心には、アジテータ軸94の左端部の断面形状(略半円形状)とほぼ同一形状の貫通穴が形成されている。この貫通穴にアジテータ軸94の左端部が嵌め込まれることによって、アジテータギヤ80は、アジテータ軸94に対して相対回転不能である。また、図示されていないが、アジテータギヤ80において、左側の内側側壁84に対向する面(図8(d)における右側面)には、貫通穴77より小径かつアジテータ軸94より大径であり、この内側側壁84に接近する方向(右側)へ突出する円管部が形成されている。この円管部の内部はアジテータギヤ80の貫通穴に連通している。そして、アジテータギヤ80をアジテータ軸94に取付けると、この円管部が貫通穴77に挿通される。詳しくは、この円管部は、支持リブ79とアジテータ軸94との間に配置されるように、貫通穴77に遊嵌されており、アジテータギヤ80およびアジテータ軸94の左端部は、支持リブ79によって、支持リブ79に対して相対回転可能に支持される。また、アジテータ軸94の右端部は、右側の内側側壁84に回転自在に支持されている。このように、アジテータ軸94は、両内側側壁84に回転自在に支持されている。
ここで、図8(d)に示すように、上述した各内側側壁84には、内側側壁84を幅方向に貫通する丸穴(カートリッジ内側通過穴43という。)が形成されている。カートリッジ内側通過穴43は、通過部の一例として機能する。カートリッジ内側通過穴43は、プロセス通過穴42(図5参照)とほぼ同じ大きさである。各内側側壁84において、カートリッジ内側通過穴43は、側面視において、略水平方向に沿って後側へ向けた内側通過口89の下端縁とアジテータ軸94の軸中心(アジテータ93の回転中心)とを結ぶ線Xよりも鉛直方向における下方に位置している(図2も併せて参照)。詳しくは、カートリッジ内側通過穴43は、側面視において、内側通過口89の斜め前側下方、かつ、アジテータ軸94の軸中心の斜め後側下方に位置している。そして、左側の内側側壁84のカートリッジ内側通過穴43と右側の内側側壁84のカートリッジ内側通過穴43と(左右のカートリッジ内側通過穴43とまとめていうことがある。)は、側面視において完全に一致している。各カートリッジ内側通過穴43には、透明の樹脂またはガラスからなる窓44が嵌め込まれている。
幅方向において、左側の内側側壁84とアジテータギヤ80との間には、支持部材の一例としてのリンクレバー96が介挿されている(図8(c)参照)。リンクレバー96は、嵌合部97と支持部98とを一体的に備える薄板状に形成されている。嵌合部97は、支持リブ79より僅かに大径の貫通穴が形成された側面視略環状に形成されている。支持部98は、嵌合部97の周上1箇所から嵌合部97の径外へ向かって延びる側面視略矩形状に形成されている。支持部98には、幅方向に沿って左側へ突出する円柱状の支持軸99が一体的に設けられている。支持軸99には、その軸中心を通って支持軸99を幅方向に貫通する丸穴(軸貫通穴120という。)が形成されている。軸貫通穴120は、カートリッジ内側通過穴43とほぼ同じ大きさであり、支持部98も幅方向に貫通している。リンクレバー96は、嵌合部97の貫通穴が支持リブ79に外嵌されることにより、支持リブ79回りに、回動自在に支持されている(図8(c)参照)。また、内側通過口89を後側に向けた状態では、支持部98は、保持突起100(図8(d)参照)に対して上側から係合している。そのため、この状態において、リンクレバー96の姿勢は、図8(c)に示すように、保持突起100によって、支持部98が後側へ向かうように、保持されている。
リンクレバー96の支持軸99には、伝達ギヤ91が回転自在に取り付けられている。伝達ギヤ91は、支持軸99を円中心とする歯車であり、外周面(幅方向と直交する直交方向における端面)にギヤ歯が形成されている。伝達ギヤ91には、その円中心(回転中心)に、伝達ギヤ91を幅方向に貫通する丸穴(ギヤ貫通穴121という。)が形成されている。ギヤ貫通穴121は、透過部の一例として機能し、支持軸99より僅かに大径である。伝達ギヤ91は、ギヤ貫通穴121に支持軸99が挿通されることによって、支持軸99に回転自在に支持されている。伝達ギヤ91は、支持軸99に支持された状態において、アジテータギヤ80に後側から噛合している。また、伝達ギヤ91は、アジテータギヤ80に噛合した状態で、リンクレバー96とともに、支持リブ79回りに回動自在である。つまり、伝達ギヤ91は、アジテータギヤ80との噛合状態において、リンクレバー96によって、アジテータギヤ80に対して移動自在に支持されている。また、伝達ギヤ91は、支持リブ79回りに回動するときに、内側筐体81に対して相対移動する。
ここで、左側の内側側壁84の左側面には、その外周縁にほぼ沿うように、かつ、スライド突起86の径方向外側位置を通って左側に突出する略環状のリブ(環状リブ92という。)が一体的に設けられている。環状リブ92の後側部分であって、伝達ギヤ91の近傍部分は、切り欠かかれており(この部分を内側切欠き103という。)、この内側切欠き103から伝達ギヤ91のギヤ歯が後側へ向けて露出されている。伝達ギヤ91およびリンクレバー96は、伝達ギヤ91が内側切欠き103から露出される範囲内において、支持リブ79回りに回動自在である。
また、上述したように支持部98が保持突起100に係合している状態において、左右のカートリッジ内側通過穴43と軸貫通穴120とギヤ貫通穴121とは、側面視においてほぼ一致している。
(2−2)外側筐体
図8(a)に示すように、外側筐体82は、内側筐体81を回動自在に収容すべく、内側筐体81より幅方向および径方向においてやや大きく形成されている。外側筐体82は、幅方向に延びる略円筒形状の外側周壁101と、外側周壁101の幅方向両端部を閉鎖する略円板形状の1対の外側側壁102とを一体的に備えている。
なお、外側周壁101は、その上側および前側の上側部分の外周面が、平坦形状に形成されているが、外側周壁101の内周面は、断面円形状に形成されている(図2参照)。
外側側壁102には、上側周縁近傍において、スライド突起86が挿通されるスライド穴104が形成されている。スライド穴104は、幅方向においてスライド突起86と対向するように配置されている。スライド穴104は、スライド突起86よりも長い側面視円弧形状に形成されている。
外側側壁102の周端面において、スライド穴104の後端部の上方には、後側へ僅かに突出する上側被固定部105が形成されている。上側被固定部105の後端部には、幅方向外側に突出する位置決めボス106が設けられている。
外側周壁101には、幅方向両端部において、1対の挟持突起87(4つの挟持突起87)がそれぞれ挿通される4つの長孔108が形成されている。各長孔108は、径方向において各挟持突起87と対向するように配置されている。長孔108は、背面視おいて上下方向に延びる略矩形状をなし、シャッタ68の開放位置と閉鎖位置との間の揺動範囲に相当する長さで、形成されている。
外側周壁101には、4つの長孔108の間(上側の2つの長孔108と下側の2つの長孔108との間)において、カートリッジ側通過口47の一部をなす外側通過口109が形成されている。画像形成時には、外側通過口109は、内側通過口89およびフレーム側通過口34の両方に対向する(図2参照)。
また、各外側側壁102には、外側側壁102を幅方向に貫通する丸穴(カートリッジ外側通過穴111という。)が形成されている(図5も参照)。カートリッジ外側通過穴111は、カートリッジ内側通過穴43(図8(d)参照)とほぼ同じ大きさである。各外側側壁102において、カートリッジ外側通過穴111は、側面視において、略水平方向に沿って後側へ向けた外側通過口109の下端縁と外側周壁101の内周面の円中心Yとを結ぶ線Zよりも鉛直方向における下方に位置している(図2も併せて参照)。詳しくは、カートリッジ外側通過穴111は、側面視において、外側通過口109の斜め前側下方、かつ、円中心Yの斜め後側下方に位置している。そして、左側の外側側壁102のカートリッジ外側通過穴111と右側の外側側壁102のカートリッジ外側通過穴111と(左右のカートリッジ外側通過穴111とまとめていうことがある。)は、側面視において完全に一致している。
外側周壁101と左側の外側側壁102との接続部分において、左下の長孔108の近傍部分は、この長孔108と連続するように、切り欠かかれている(この部分を外側切欠き107という。)。外側切欠き107は、露出部の一例として機能する。
外側周壁101の前側には、幅方向中央において、把持部113が設けられている。
図2に示すように、把持部113は、外側周壁101の上側から前側へ突出する略矩形状の上把持板114と、上把持板114の下方において下側に延びる側面視略J字形状の係止アーム115とを備えている。係止アーム115の上端部は、上把持板114の下方に設けられる支持軸116に揺動自在に支持されている。係止アーム115の下端部には、下側固定部67に係止する係止爪117が設けられている。係止アーム115の上端部近傍には、前側へ突出する略矩形状の下把持板118が一体的に設けられている。下把持板118は、上把持板114と間隔を隔てて略平行に延びるように、配置されている。
上把持板114と下把持板118との間には、それらを離間する方向に付勢する圧縮ばね(図示せず)が介在されている。
(2−3)内側筐体と外側筐体との相対配置、および、内側筐体の相対移動
内側筐体81は、外側筐体82内に回動自在に収容されている。
具体的には、内側周壁83の外周面は、外側周壁101の内周面に対して、周方向に摺動自在に内嵌されている。そのため、外側周壁101の内周面の円中心Yと、アジテータ軸94の軸中心とは、側面視において一致している。
また、図8(a)に示すように、伝達ギヤ91およびアジテータギヤ80は、左側の内側側壁84と左側の外側側壁102との間、つまり、内側筐体81と外側筐体82との間に配置されている。
スライド穴104には、対応するスライド突起86が挿通され、スライド突起86は、スライド穴104から幅方向外側へ突出している。長孔108には、対応する挟持突起87が挿通され、挟持突起87は、長孔108から径方向外側へ突出している。
図2を参照して、内側筐体81は、外側筐体82に対して、内側通過口89が外側通過口109と対向しない閉鎖位置(図7(a)および図8(b)参照)と、内側通過口89が外側通過口109と対向する開放位置(図2、図7(b)、図7(c)および図8(a)参照)との間において、外側周壁101の内周面の円中心Yを支点とする相対回動が許容されている。後述するように、内側通過口89は、内側筐体81の閉鎖位置と開放位置との間での回動によって、開閉される。
図8(b)を参照して、内側筐体81が閉鎖位置にあるときには、各スライド突起86は各スライド穴104の前端部に配置され、各挟持突起87が各長孔108の上端部に配置され、内側通過口89が外側通過口109より上側に配置されている(図8(b)の点線部分参照)。そして、内側通過口89が、外側周壁101において外側通過口109より上側の部分によって閉鎖されている。換言すれば、内側通過口89は、外側筐体82によって閉じられている。また、図7(a)に示すように、リンクレバー96の支持部98が、保持突起100に対して上側から係合し、後側(詳しくは、斜め後側上方)へ向けて突出している。この姿勢の支持部98に支持されている伝達ギヤ91の位置を離間位置という。換言すれば、伝達ギヤ91は、リンクレバー96と係合する保持突起100によって、離間位置に保持されている。このとき、図8(b)に示すように、カートリッジ内側通過穴43(窓44も含む。以下同じ。)、軸貫通穴120およびギヤ貫通穴121は、側面視において、カートリッジ外側通過穴111より上方にあり、対応する外側側壁102においてカートリッジ外側通過穴111より上側の部分によって、幅方向外側から塞がれている。
そして、図8(a)に示すように、開放位置側、つまり、内側通過口89が外側通過口109に向かう方向(下側)へ向けて、外側筐体82に対して内側筐体81を相対回動させる。これにより、各スライド突起86は各スライド穴104を前端部から後端部に向かってスライドし、各挟持突起87は各長孔108を上端部から下端部に向かってスライドする。このとき、図7(b)および図7(c)に示すように、保持突起100が内側筐体81と一体的に下向きに回動するので、リンクレバー96は、支持部98が保持突起100に係合した状態で、リンクレバー96および伝達ギヤ91の自重によって、下向きに回動する。これにより、支持部98が下降し、離間位置にあった伝達ギヤ91も下降する。このように、保持突起100は、内側筐体81の開放位置への回動(換言すれば内側通過口89の開動作)に連動して、離間位置での伝達ギヤ91の保持を解除する。
そして、図8(a)に示すように、各スライド突起86が各スライド穴104の後端に到達し、各挟持突起87が各長孔108の下端に到達すると、内側筐体81が開放位置に配置される。
内側筐体81が開放位置に配置されると、各スライド突起86が各スライド穴104の後端部に配置され、各挟持突起87が各長孔108の下端部に配置され、内側通過口89が対応する外側通過口109と対向し、これらが連通して開放される。換言すれば、内側通過口89は、外側筐体82によって開かれる。また、リンクレバー96の支持部98は、後側(詳しくは、斜め後側下方)へ向けて突出する(図7(c)参照)。この姿勢の支持部98に支持されている伝達ギヤ91の位置を噛合位置という。伝達ギヤ91が噛合位置にあるとき、内側切欠き103と外側切欠き107とが径方向において一致し、伝達ギヤ91が、内側切欠き103および外側切欠き107を介して、斜め後側下方へ向けて露出される。このように、噛合位置(図7(c)参照)は、離間位置(図7(a)参照)から見て下方に離れた位置である。そして、伝達ギヤ91は、噛合位置と離間位置との間を移動自在である。なお、伝達ギヤ91が噛合位置にあるとき、支持部98は、保持突起100から僅か上方に離間している(図7(c)参照)。また、内側筐体81が開放位置にあり、伝達ギヤ91が噛合位置にあると、側面視において、左右のカートリッジ内側通過穴43、軸貫通穴120およびギヤ貫通穴121は、左右のカートリッジ外側通過穴111と完全に一致し、対応するカートリッジ外側通過穴111を介して、幅方向外側に露出される。
一方、内側筐体81が開放位置にある状態で、閉鎖位置側、つまり、内側通過口89が外側通過口109から離間する方向(上側)へ向けて、外側筐体82に対して内側筐体81を相対回動させる。これにより、各スライド突起86は各スライド穴104を後端部から前端部に向かってスライドし、各挟持突起87は各長孔108を下端部から上端部に向かってスライドする。このとき、保持突起100が内側筐体81と一体的に上向きに回動するので、リンクレバー96は、支持部98が保持突起100によって上向きに押圧されることによって、上向きに回動する。これに伴って、支持部98が上昇し、伝達ギヤ91も上昇する(図7(a)参照)。
そして、各スライド突起86が各スライド穴104の前端に到達し、各挟持突起87が各長孔108の上端に到達すると(図8(b)参照)、図7(a)に示すように、内側筐体81が閉鎖位置に配置される。このとき、保持突起100が引き続き支持部98に係合しており、伝達ギヤ91は、離間位置に配置されている。このように、保持突起100は、内側筐体81の閉鎖位置への回動(換言すれば内側通過口89の閉動作)に連動して、伝達ギヤ91を離間位置に保持する。
(3)プロセスフレームに対するトナーカートリッジの着脱
(3−1)プロセスフレームに対するトナーカートリッジの装着
トナーカートリッジ31をプロセスフレーム22へ装着するには、図5に示すように、上把持板114および下把持板118を、圧縮ばね(図示せず)の付勢力に抗して、それらが近接する方向に挟持する。そして、トナーカートリッジ31(内側筐体81が閉鎖位置に配置されているトナーカートリッジ31)を、カートリッジ収容部33(シャッタ68が閉鎖位置に配置されており、揺動アーム70が押圧解除位置に配置されているカートリッジ収容部33)に収容する。トナーカートリッジ31のプロセスフレーム22への装着方向、および、後述するトナーカートリッジ31のプロセスフレーム22からの離脱方向は、前後方向、つまり、幅方向と直交する方向である。このとき、伝達ギヤ91は、離間位置にある(図7(a)参照)。そして、プロセスフレーム22において、駆動ギヤ62は、保護カバー76によって被覆されている。
カートリッジ収容部33に収容されたトナーカートリッジ31は、底板64上に載置される。このとき、各位置決めボス106が各上側固定部66に嵌合され、図4に示すように、各スライド突起86が各受入凹部75に嵌合され、かつ、図2に示すように、幅方向両側の1対の挟持突起87が、シャッタ68の幅方向両端部の上端縁および下端縁をそれぞれ挟持する。
その後、上把持板114および下把持板118の挟持を解除すると、圧縮ばねの付勢力によって係止アーム115が揺動して、係止爪117が下側固定部67に係止され、トナーカートリッジ31のプロセスフレーム22への装着が完了する。
外側筐体82は、上側固定部66に位置決めボス106が嵌合され(図5参照)、かつ、下側固定部67に係止爪117が係止されていることから、カートリッジ収容部33に固定される。
このとき、図7(a)に示すように、離間位置にある伝達ギヤ91は、保護カバー76に対して上側から接触し、また、保護カバー76に被覆された駆動ギヤ62に対して、上方に間隔を隔てて配置されている。このように、伝達ギヤ91は、保持突起100だけでなく、保護カバー76によっても、離間位置に保持されている。
また、図6に示すように、側面視において、左右のプロセス通過穴42が、左右のカートリッジ外側通過穴111と完全に一致する。
そして、揺動アーム70を、押圧解除位置(図3参照)から押圧位置(図2参照)へ揺動させる。これにより、各受入凹部75に嵌合されている各スライド突起86が、各アーム側板72の揺動に伴なって、各スライド穴104を後側へスライドして、各スライド穴104の後端部に配置される(図4参照)。それに伴って、幅方向両側の1対の挟持突起87が、シャッタ68を挟持したまま、各長孔108を下側へスライドして、各長孔108の下端部に配置される(図8(a)参照)。
これによって、内側筐体81が開放位置に配置され、図2に示すように、内側通過口89が、外側通過口109と、略水平方向に対向して、これらが連通される。また、シャッタ68が下降して開放位置に配置され、フレーム側通過口34が、シャッタ開口部69およびカートリッジ側通過口47(内側通過口89および外側通過口109)と、略水平方向に対向して、これらが連通される。ここで、離間位置において保護カバー76に対して上側から接触していた伝達ギヤ91(図7(a)参照)は、シャッタ68の開放位置への移動(下降)に伴って保護カバー76が下降することによって、保護カバー76との接触状態が解除される。これにより、伝達ギヤ91の噛合位置への移動(下降)が可能となる。つまり、保護カバー76は、内側筐体81の開放位置への回動(換言すれば内側通過口89の開動作)に連動して、離間位置での伝達ギヤ91の保持を解除する。そして、保護カバー76は、下降して離間位置での伝達ギヤ91の保持を解除するのに伴って、駆動ギヤ62を前側へ露出させる(図7(b)および図7(c)参照)。
また、内側筐体81が開放位置に配置され、伝達ギヤ91が噛合位置に配置されると、上述したように、左右のカートリッジ内側通過穴43、軸貫通穴120およびギヤ貫通穴121は、側面視において、左右のカートリッジ外側通過穴111と完全に一致する(図8(a)参照)。そのため、トナーカートリッジ31がプロセスフレーム22に装着されて内側筐体81が開放位置に配置され、伝達ギヤ91が噛合位置に配置されると、左右のカートリッジ内側通過穴43、軸貫通穴120、ギヤ貫通穴121、左右のカートリッジ外側通過穴111および左右のプロセス通過穴42のすべてが、側面視において完全に一致する(図2、図6および図7(c)参照)。そのため、上述した発光部(図示せず)から発光された検出光F(図6および図8(a)参照)は、左側のプロセス通過穴42、左側のカートリッジ外側通過穴111、軸貫通穴120、ギヤ貫通穴121、左側のカートリッジ内側通過穴43を順に通過して、内側筐体81内に入射される。そして、この検出光Fは、内側筐体81内のトナーを右側へ通過して、右側のカートリッジ内側通過穴43から出射され、右側のカートリッジ外側通過穴111、右側のプロセス通過穴42を順に通過した後に受光部(図示せず)で受光される。つまり、トナーカートリッジ31がプロセスフレーム22に装着され、内側筐体81が開放位置に配置され、伝達ギヤ91が噛合位置に配置されると、発光部(図示せず)から受光部(図示せず)の間において、幅方向に沿って右側へ延びる検出光Fの光路が完成する。また、検出光Fは、ギヤ貫通穴121を介することによって、伝達ギヤ91を透過している。そして、この検出光Fの進行方向(幅方向)を基準として、ギヤ貫通穴121は、カートリッジ内側通過穴43に重なっている(図8(a)参照)。
そして、このレーザプリンタ1では、受光部(図示せず)における検出光Fの受光頻度に応じてトナーの残量が判別される。つまり、検出光Fは、トナーの残量を検出する。そして、内側筐体81に収容されているトナーの残量がわずかになると、図示しない操作パネルなどにトナーエンプティの警告が表示される。
次に、内側筐体81の閉鎖位置から開放位置への移動に応じて伝達ギヤ91と駆動ギヤ62とが互いに噛合する過程を説明する。
内側筐体81の閉鎖位置から開放位置への移動に伴い、伝達ギヤ91は、上述したように、離間位置から噛合位置へ下降し、図7(b)に示すように、シャッタ68の開放位置への移動によって露出された駆動ギヤ62に対して、上側から接触する。
このとき、伝達ギヤ91のギヤ歯の歯先が駆動ギヤ62のギヤ歯の歯先に衝突しなければ、伝達ギヤ91は、図7(c)に示すように、噛合位置において、駆動ギヤ62に円滑に噛合する。また、支持部98と保持突起100との係合状態が解消される。なお、伝達ギヤ91と保護カバー76との接触状態は引き続き解除されている。すなわち、伝達ギヤ91は、駆動ギヤ62によって噛合位置に保持されている。
一方、伝達ギヤ91のギヤ歯の歯先が駆動ギヤ62のギヤ歯の歯先に衝突しても、図7(b)に示すように、これらのギヤ歯の歯先同士が僅かに接触した状態で、伝達ギヤ91が静止(待機)する。つまり、伝達ギヤ91が内側筐体81の開放位置への移動に連動してさらに下降しないので、伝達ギヤ91の歯先が駆動ギヤ62の歯先に食い込むことはなく、これらのギヤの歯先が僅かに接触した状態が維持されている。そして、伝達ギヤ91が静止している一方で内側筐体81が開放位置へ移動するので、内側筐体81に連動して下降する保持突起100は、支持部98から下方へ離間し、支持部98と保持突起100との係合状態が解消される。その後、内側筐体81が開放位置に配置され、駆動ギヤ62が画像形成のために回転し始めると、伝達ギヤ91および駆動ギヤ62は、互いのギヤ歯の歯先同士が接触していた状態から、図7(c)に示すように互いのギヤ歯が完全に噛合する状態へ移行する。つまり、伝達ギヤ91が噛合位置に配置される。伝達ギヤ91および駆動ギヤ62の互いのギヤ歯が完全に噛合した状態において、伝達ギヤ91は駆動ギヤ62によって噛合位置に保持されており、支持部98と保持突起100との係合状態、および、伝達ギヤ91と保護カバー76との接触状態は、引き続き解除されている。
このように、駆動ギヤ62と伝達ギヤ91とが互いに噛合すると、上述した駆動力が、駆動ギヤ62から出力され、伝達ギヤ91、アジテータギヤ80およびアジテータ軸94へと順に伝達される。これにより、伝達ギヤ91は、左側面視において反時計回りに(図示矢印D参照)回転する。そして、アジテータギヤ80およびアジテータ軸94は、左側面視において時計回りに(図示矢印E参照)回転する。その結果、アジテータ93がアジテータギヤ80と同じ方向に回転し、内側筐体81内のトナーが攪拌される。つまり、アジテータ93に駆動力が伝達される。そして、アジテータ93(詳しくは攪拌羽根95)の攪拌により、開放位置にある内側筐体81内のトナーが、図2に示すように、内側通過口89、外側通過口109、シャッタ開口部69およびフレーム側通過口34を、略水平方向に沿って通過して、現像部32内へ供給される。現像部32内に供給されたトナーは、上述したように、供給ローラ36、現像ローラ37、感光ドラム25へ順に供給される。
(3−2)プロセスフレームに対するトナーカートリッジの離脱
プロセスフレーム22からトナーカートリッジ31を離脱させるには、まず、揺動アーム70を、押圧位置から押圧解除位置へ揺動させる。
揺動アーム70を押圧位置から押圧解除位置へ揺動させると、各受入凹部75に嵌合されている各スライド突起86(図4参照)が、各アーム側板72の揺動に伴なって、各スライド穴104(図8(a)参照)を前側へスライドして、各スライド穴104の前端部に配置される。すると、幅方向両側の1対の挟持突起87が、シャッタ68を挟持したまま、各長孔108を上側へスライドして、各長孔108の上端部に配置される。
これによって、内側筐体81が閉鎖位置に配置され、内側通過口89が、外側周壁101と対向して閉鎖される(図8(b)参照)。また、シャッタ68が閉鎖位置に配置され、フレーム側通過口34が、シャッタ68と対向して閉鎖される(図3参照)。
ここで、内側筐体81を開放位置から閉鎖位置へ移動させると、図7(c)に示す状態から、上向きに回動する保持突起100が支持部98を上向きに押圧する。さらに、シャッタ68の閉鎖位置への移動に伴って上昇する保護カバー76が、伝達ギヤ91を上向きに押圧する。これにより、噛合位置にあった伝達ギヤ91が上昇するので、図7(a)に示すように、伝達ギヤ91が駆動ギヤ62から上方ヘ離間して離間位置へ配置され、伝達ギヤ91と駆動ギヤ62との噛合状態が解消される。そして、上述したように、保持突起100が引き続き支持部98に係合し、さらに、保護カバー76が引き続き伝達ギヤ91に接触していることによって、伝達ギヤ91が離間位置に保持される。つまり、伝達ギヤ91は、内側筐体81の閉鎖位置への回動(換言すれば内側通過口89の閉動作)に連動して、保持突起100および保護カバー76によって、離間位置に保持される。また、伝達ギヤ91が離間位置にあるときには、シャッタ68が閉鎖位置にあり、駆動ギヤ62が、保護カバー76によって被覆される。
また、このとき、上述したように、左右のカートリッジ内側通過穴43、軸貫通穴120およびギヤ貫通穴121が、対応する外側側壁102によって、幅方向外側から塞がれる(図8(b)参照)。これにより、検出光F(図8(a)参照)の光路が解消される。
そして、図2に示す上把持板114および下把持板118を、それらが近接する方向に挟持すると、係止爪117の下側固定部67に対する係止が解除される。その後、図5に示すように、そのままトナーカートリッジ31をカートリッジ収容部33から前側へ引き出す。これにより、位置決めボス106の上側固定部66に対する嵌合、スライド突起86の受入凹部75に対する嵌合、および、挟持突起87によるシャッタ68の挟持(図2参照)が解消され、トナーカートリッジ31は、プロセスフレーム22から離脱される。
3.実施形態の作用効果
以上のように、図7(c)に示すように、プロセスフレーム22の駆動ギヤ62とトナーカートリッジ31の伝達ギヤ91とが互いに噛合すると、レーザプリンタ1のモータ(図示せず)からカップリングギヤ61に入力される駆動力が、駆動ギヤ62から、伝達ギヤ91を介してアジテータ93(図2参照)に伝達される。これにより、アジテータ93を回転させてトナーを攪拌することができる。
また、図8(a)に示すように、検出光Fが、左側のカートリッジ内側通過穴43を介して内側筐体81に入射され、内側筐体81内のトナーを通過した後、右側のカートリッジ内側通過穴43を介して内側筐体81から出射される。これにより、内側筐体81に収容されたトナーの量を検出することができる。
ここで、外部からの検出光Fがカートリッジ内側通過穴43に到達するまでの間、または、たとえば検出光Fが左側へ進行する場合において内側筐体81から出射される検出光Fがカートリッジ内側通過穴43から外部へ向かうまでの間に伝達ギヤ91が配置されると、検出光Fの光路が遮断されてしまう。光路の遮断を防止するためには、カートリッジ内側通過穴43の位置を、伝達ギヤ91の位置に応じてずらさねばならず、光路の最適設計(最短化)を図ることができない。逆に、カートリッジ内側通過穴43の代わりに伝達ギヤ91の位置をずらすと、駆動ギヤ62と伝達ギヤ91との連結系統(図7(c)参照)の最適設計(連結経路の最短化)を図ることができない。
しかし、伝達ギヤ91には、図8(d)に示すように、検出光Fを透過させるためのギヤ貫通穴121が設けられている。そのため、図8(a)に示すように外部からの検出光Fがカートリッジ内側通過穴43に到達するまでの間、または、内側筐体81から出射される検出光Fがカートリッジ内側通過穴43から外部へ向かうまでの間に伝達ギヤ91が配置されても、検出光Fは伝達ギヤ91においてギヤ貫通穴121を透過する。これにより、伝達ギヤ91によって検出光Fの光路が遮断されることを防止することができる。この結果、光路の最適設計と連結系統の最適設計との両立を図ることができるので、設計の自由度を高くすることができる。
また、ギヤ貫通穴121は、検出光Fの進行方向である幅方向において、カートリッジ内側通過穴43と重なるので(図8(c)参照)、伝達ギヤ91によって検出光Fの光路が遮断されることを確実に防止することができる。
また、図8(d)に示すように、ギヤ貫通穴121は、伝達ギヤ91の回転中心に設けられているので、伝達ギヤ91の回転中心から外れた位置に設けられる場合に比べて、伝達ギヤ91の回転中において検出光Fを安定して透過させることができる。
また、ギヤ貫通穴121といった簡易に構成によって、伝達ギヤ91において、検出光Fを透過させることができる。
また、図2および図8(d)に示すように、トナーが内側筐体81の内側通過口89を介して現像ローラ37へ供給されるときに、カートリッジ内側通過穴43は、鉛直方向において、内側通過口89の下端縁とアジテータ93の回転中心とを結ぶ線Xより下方、つまり、内側筐体81でトナーが必ず溜まる位置にある。そのため、カートリッジ内側通過穴43を介して内側筐体81に入射された検出光Fは、確実にトナーを通過することができるので、内側筐体81に収容されたトナーの量を確実に検出することができる。
また、トナーカートリッジ31は、外側筐体82と、外側筐体82に収容される内側筐体81とを含む2重構造である。そして、カートリッジ内側通過穴43は内側筐体81に設けられ、図8(a)に示すように、伝達ギヤ91は外側筐体82と内側筐体81との間に配置されるので、カートリッジ内側通過穴43および伝達ギヤ91を保護することができる。カートリッジ内側通過穴43を保護することにより、窓44の汚れを防止できる。
また、伝達ギヤ91は、プロセスフレーム22にトナーカートリッジ31が装着されたときに駆動ギヤ62に噛合する噛合位置(図7(c)参照)と噛合位置から離間する離間位置(図7(a)参照)との間を移動自在である。そのため、プロセスフレーム22にトナーカートリッジ31が装着された状態において、伝達ギヤ91を噛合位置へ移動させることによって伝達ギヤ91と駆動ギヤ62とを噛合させることができ、伝達ギヤ91を離間位置へ移動させることによって伝達ギヤ91と駆動ギヤ62との噛合状態を解除することができる。なお、噛合状態とは、伝達ギヤ91および駆動ギヤ62のギヤ歯同士が完全に噛み合った状態を指し、離間状態は、噛合状態にない全ての状態を含む。
そして、外側筐体82には、噛合位置にある伝達ギヤ91を露出させるための外側切欠き107が設けられているので、噛合位置にある伝達ギヤ91は、外側切欠き107を介して、伝達ギヤ91に確実に噛合することができる。
また、図8(c)に示すように、伝達ギヤ91は、アジテータギヤ80との噛合状態において、リンクレバー96によって、アジテータギヤ80に対して移動自在に支持されている。そのため、図7に示すようにトナーカートリッジ31をプロセスフレーム22に装着するときに伝達ギヤ91の歯先と駆動ギヤ62の歯先とが衝突した場合でも、伝達ギヤ91が駆動ギヤ62側に無理に押し付けられることはない。すなわち、伝達ギヤ91の歯先と駆動ギヤ62の歯先とが僅かに接触した状態で伝達ギヤ91を待機させることができるので、伝達ギヤ91および駆動ギヤ62の双方のギヤ歯の破損を防止することができる。
4.変形例
(1)変形例1
上記した実施形態では、図1に示すように、プロセスカートリッジ17は感光ドラム25と現像ローラ37とを一体的に備えており、そのプロセスカートリッジ17を本体ケーシング2に着脱自在に装着させている。これに加えて、たとえば、プロセスカートリッジ17を、感光ドラム25を備えない現像カートリッジとする一方で、感光ドラム25を備える別のユニット(ドラムカートリッジ)を設け、このドラムカートリッジに対して現像カートリッジを着脱自在に装着してもよい。また、プロセスカートリッジ17を本体ケーシング2に装着したまま、トナーカートリッジ31のみを着脱自在に構成してもよい。
さらに、本体ケーシング2に、感光ドラム25、スコロトロン型帯電器26および転写ローラ28を設けて、その本体ケーシング2に、現像カートリッジを着脱自在に装着することもできる。
(2)変形例2
上記した実施形態では、モノクロのレーザプリンタ1を例示したが、たとえば、本発明の画像形成装置は、カラーレーザプリンタ(タンデムタイプ、中間転写タイプを含む。)として構成することもできる。
(3)変形例3
図9(a)は、変形例3に係るトナーカートリッジ(内側筐体が開放位置にある状態)を斜め左後側から見た斜視図である。図9(b)は、図9(a)において、内側筐体が閉鎖位置にある状態を示す。図9(c)は、図9(a)に示すトナーカートリッジの内側筐体を斜め左後側から見た斜視図である。図9(d)は、図9(c)において、伝達ギヤおよびアジテータギヤを省いた状態を示す。なお、図9において、上記に説明した部材と同様の部材には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
上記の実施形態では、伝達ギヤ91は、リンクレバー96に支持されていたが、代わりに、内側筐体81に直接支持されてもよい。
詳しくは、図9(d)に示すように、左側の内側側壁84の左側面には、カートリッジ内側通過穴43を取り囲むように左側へ延びる環状のボス(支持ボス110という。)が一体的に設けられている。そして、図9(c)に示すように、支持ボス110がギヤ貫通穴121に挿通されることによって、支持ボス110には、伝達ギヤ91が回転自在に設けられている。つまり、伝達ギヤ91は、左側の内側側壁84によって回転自在に支持されている。この状態において、左右のカートリッジ内側通過穴43とギヤ貫通穴121とは、側面視(幅方向)において常に完全に一致している。
そして、伝達ギヤ91は、支持ボス110に支持された状態において、アジテータギヤ80に後側から噛合している。
内側筐体81が外側筐体に82内に回動自在に収容された状態において、支持ボス110に支持されている伝達ギヤ91は、内側筐体81とともに回動する。そのため、内側筐体81が閉鎖位置にあるときは、図9(b)に示すように、左右のカートリッジ内側通過穴43およびギヤ貫通穴121は、側面視において、カートリッジ外側通過穴111よりも上方にある。そして、左右のカートリッジ内側通過穴43およびギヤ貫通穴121は、対応する外側側壁102においてカートリッジ外側通過穴111より上側の部分によって、幅方向外側から塞がれている。一方、内側筐体81が開放位置にあるときには、図9(a)に示すように、左右のカートリッジ内側通過穴43およびギヤ貫通穴121は、側面視において、左右のカートリッジ外側通過穴111と完全に一致し、対応するカートリッジ外側通過穴111を介して、幅方向外側に露出される。
この場合、リンクレバー96を省略できるので、トナーカートリッジ31を簡易に構成することができる。
また、トナーカートリッジ31は、内側筐体81のみを備える構造(2重でない構造)であってもよく、その場合、伝達ギヤ91が、ギヤ貫通穴121とともに、トナーカートリッジ31の外側に配置されてもよい。この場合、トナーカートリッジ31を簡易に構成することができるだけでなく、伝達ギヤ91を容易にメンテナンスできる。
本発明の画像形成装置の一例としてのレーザプリンタの一実施形態を示す側断面図である。 図1に示すレーザプリンタのプロセスカートリッジ(トナーカートリッジが装着され、揺動アームが押圧位置にある状態)の側断面図である。 図1に示すレーザプリンタのプロセスカートリッジ(トナーカートリッジが離脱され、揺動アームが押圧解除位置にある状態)の側断面図である。 プロセスカートリッジを斜め右前側から見た一部切欠斜視図である。 プロセスカートリッジを斜め右前側から見た分解斜視図である。 プロセスカートリッジ(トナーカートリッジ装着状態)を斜め左後側から見た斜視図である。 プロセスカートリッジ(トナーカートリッジ装着状態)の要部左側面図であって、図7(a)は、伝達ギヤが離間位置にある状態を示し、図7(b)は、伝達ギヤのギヤ歯の歯先と駆動ギヤのギヤ歯の歯先とがお互いに接触した状態を示し、図7(c)は、伝達ギヤが噛合位置にある状態を示す。 図8(a)は、トナーカートリッジ(内側筐体が開放位置にある状態)を斜め左後側から見た斜視図である。図8(b)は、図8(a)において、内側筐体が閉鎖位置にある状態を示す。図8(c)は、図8(a)に示すトナーカートリッジの内側筐体を斜め左後側から見た斜視図である。図8(d)は、図8(c)に示す内側筐体の分解斜視図である。 図9(a)は、変形例3に係るトナーカートリッジ(内側筐体が開放位置にある状態)を斜め左後側から見た斜視図である。図9(b)は、図9(a)において、内側筐体が閉鎖位置にある状態を示す。図9(c)は、図9(a)に示すトナーカートリッジの内側筐体を斜め左後側から見た斜視図である。図9(d)は、図9(c)において、伝達ギヤおよびアジテータギヤを省いた状態を示す。
符号の説明
1 レーザプリンタ
17 プロセスカートリッジ
22 プロセスフレーム
31 トナーカートリッジ
37 現像ローラ
43 カートリッジ内側通過穴
61 カップリングギヤ
62 駆動ギヤ
80 アジテータギヤ
81 内側筐体
82 外側筐体
89 内側通過口
91 伝達ギヤ
93 アジテータ
94 アジテータ軸
96 リンクレバー
107 外側切欠き
121 ギヤ貫通穴
F 検出光
X 線

Claims (8)

  1. 現像剤を担持する現像剤担持体を支持する現像筐体と、駆動力を出力する駆動ギヤとを備える現像装置の前記現像筐体に対して着脱可能なトナーカートリッジであって、
    前記現像剤担持体に供給するための現像剤を収容するカートリッジ筐体と
    記カートリッジ筐体に収容され、前記駆動力が与えられて回転することにより、収容された現像剤を攪拌する攪拌部材と、
    記現像筐体に前記トナーカートリッジが装着されたときに前記駆動ギヤに噛合し、前記攪拌部材に前記駆動力を伝達する伝達ギヤとを備え、
    前記カートリッジ筐体には、収容された現像剤の量を検出するための検出光を通過させるための通過部が設けられ、
    前記伝達ギヤには、前記検出光を透過させるための透過部が設けられていることを特徴とする、トナーカートリッジ。
  2. 前記透過部は、前記検出光の進行方向において、前記通過部と重なることを特徴とする、請求項1に記載のトナーカートリッジ。
  3. 前記透過部は、前記伝達ギヤの回転中心に設けられていることを特徴とする、請求項2に記載のトナーカートリッジ。
  4. 前記透過部は、前記伝達ギヤを前記進行方向において貫通する穴であることを特徴とする、請求項3に記載のトナーカートリッジ。
  5. 前記カートリッジ筐体には、前記現像剤担持体へ現像剤を供給するための開口が形成されており、
    現像剤が前記開口を介して前記現像剤担持体へ供給されるときに、前記通過部は、鉛直方向において、前記開口の下端縁と前記攪拌部材の回転中心とを結ぶ線より下方に位置することを特徴とする、請求項2ないし4のいずれかに記載のトナーカートリッジ。
  6. 前記カートリッジ筐体は、第1筐体と、前記第1筐体に収容され、前記通過部が設けられた第2筐体とを含み、
    前記伝達ギヤは、前記第1筐体と前記第2筐体との間に配置され、前記現像筐体に前記トナーカートリッジが装着されたときに前記駆動ギヤに噛合する噛合位置と前記噛合位置から離間する離間位置との間を移動自在であり、
    前記第1筐体には、前記噛合位置にある前記伝達ギヤを露出させるための露出部が設けられていることを特徴とする、請求項2ないし5のいずれかに記載のトナーカートリッジ。
  7. 前記攪拌部材の回転軸に設けられて前記伝達ギヤに噛合する攪拌ギヤと、
    前記伝達ギヤと前記攪拌ギヤとの噛合状態において前記伝達ギヤを前記攪拌ギヤに対して移動自在に支持する支持部材とを備えていることを特徴とする、請求項6に記載のトナーカートリッジ。
  8. 駆動力を発生する発生ユニットを備える画像形成装置に装備され、
    現像剤を担持する現像剤担持体を支持する現像筐体と、
    前記発生ユニットから前記駆動力が入力される入力部と、
    前記入力部に入力された前記駆動力を出力する駆動ギヤと、
    請求項1ないし7のいずれかに記載のトナーカートリッジと
    を備えていることを特徴とする、現像装置。
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