JP5489883B2

JP5489883B2 - カートリッジ

Info

Publication number: JP5489883B2
Application number: JP2010147461A
Authority: JP
Inventors: 国朗比留川; 力西上床; 利行首藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-09-08
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2030-06-29
Also published as: US20110058846A1; JP2011081342A; US8355648B2

Description

本発明は、電子写真画像形成装置の本体に取り外し可能に装着されるカートリッジに関するものである。

ここで、電子写真画像形成装置とは、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ものである。そして、電子写真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（例えばレーザビームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）、フアクシミリ装置及びワードプロセッサ等が含まれる。

また、カートリッジとは、例えば、プロセスカートリッジ、現像カートリッジ、或いはトナーカートリッジであって、電子写真画像形成装置の本体に取り外し可能に装着されて、記録媒体に画像を形成する画像形成プロセスに寄与するものである。

ここで、前記プロセスカートリッジとは、プロセス手段としての現像手段と、電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化して、電子写真画像形成装置の本体に取り外し可能に装着するものである。従って、プロセスカートリッジとは、プロセス手段としての現像手段のほか、帯電手段、クリーニング手段の少なくとも１つと、前記電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化して、前記本体に取り外し可能に装着するものも含まれる。尚、電子写真感光体ドラムと現像手段とを一体的に有するプロセスカートリッジを所謂一体型と称する。また、電子写真感光体ドラムと現像手段以外のプロセス手段とを一体的に有するプロセスカートリッジを所謂分離型と称する。

ここで前記プロセスカートリッジは、使用者自身によって画像形成装置本体に対する着脱を行うことができる。そのため、装置本体のメンテナンスを容易に行うことができる。尚、前記プロセス手段は、前記電子写真感光体ドラムに作用するものである。

また、現像カートリッジとは、現像ローラを有し、前記現像ローラによって、前記電子写真感光体ドラムに形成された静電像を現像するのに用いられる現像剤（トナー）を収納しており、前記本体に取り外し可能に装着されるものである。尚、前記現像カートリッジの場合には、前記電子写真感光体ドラムは前記装置本体に取り付けられている。或いは、前記電子写真感光体ドラムは、前記所謂分離型プロセスカートリッジに設けられている（この場合には、プロセスカートリッジは、現像手段を有してはいない）。尚、前記現像カートリッジも、使用者自身によって画像形成装置本体に対する着脱を行うことができる。そのため、装置本体のメンテナンスを容易に行うことができる。

また、トナーカートリッジとは、現像剤（トナー）を収納しており、前記現像剤を送り出すための開口部が封止部材によって開封可能に封止され、前記本体に取り外し可能に装着されるものである。尚、前記トナーカートリッジも、使用者自身によって画像形成装置本体に対する着脱を行うことができる。そのため、装置本体のメンテナンスを容易に行うことができる。

従来、電子写真画像形成プロセスを用いた画像形成装置においては、感光体ドラム及びそれ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。このようなプロセスカートリッジでは、現像剤（トナー）を収納する現像剤枠体に設けた開口部を封止部材で封止し、使用時に封止部材を引き抜くことで開口部が開封され、現像剤の送り出しが可能となる。

ここで、開口部を開封可能に封止する方式としては、図６に示すように、ヒートシール部５３などの接着層を有するシート状の封止部材５２を現像剤枠体５１の開口部の周囲に熱溶着する方式が知られている（特許文献１参照）。この方式では、引き抜き時のユーザーの負荷を低減するために、封止部材５２の自由端を折り返し、折り返し部とは逆方向（図６の矢印Ｊ方向）に封止部材５２を引き抜くことでヒートシール部（溶着部）５３を剥がれ易くする構成が広く用いられている。

特開２００６−２０８８９８号公報

しかしながら、上記従来例では封止部材を開口部の周囲に熱溶着するために、封止部材に接着層を設けているため、封止部材の構成が複雑になる。また、引き抜き時に溶着部を剥がす負荷を考慮して封止部材を折り返しているため、封止部材の引き抜き方向の長さが長く（現像剤を封止している部位の約２倍の長さ）、その結果、開口部を開封する際の封止部材の引き抜き量が長くなる。

本発明は上記従来技術を更に発展させたものであり、その目的は、簡単な構成で封止部材の封止を行えるカートリッジを提供することである。

上記目的を達成するため、本発明は、画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジにおいて、現像剤を収容し、該現像剤を送り出すための開口部を有する第１枠体と、前記開口部を封止し、引き抜かれることで前記開口部が開封される封止部材と、該封止部材を前記第１枠体との間に挟み込むための第２枠体と、前記第１枠体または前記第２枠体に設けられ、前記開口部よりも外側の領域において前記第１枠体と前記第２枠体とを溶着するための溶着部と、前記第１枠体または前記第２枠体に設けられ、前記開口部よりも外側の領域でかつ前記溶着部よりも内側の領域において、前記溶着部の溶着に伴って溶けることで、前記第１枠体と前記第２枠体との間で前記封止部材を挟み込む挟み込み部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、簡単な構成で封止部材の封止を行えるカートリッジが提供できる。

（ａ）本実施形態に係るトナー枠体と現像枠体の溶着後の状態、及び、封止部材の挟み込み状態を説明する断面図、（ｂ）本実施形態に係るトナー枠体と現像枠体の溶着前の状態、及び、封止部材の位置関係を説明する断面図（ａ）（ｂ）挟み込みリブの封止部材に対する侵入量、及び、溶着リブと挟み込みリブの位置関係を説明する断面図（ａ）本実施形態に係るトナー枠体と現像枠体の構成、及び、封止部材の位置関係を説明する斜視図、（ｂ）本実施形態に係るトナー枠体と現像枠体の溶着後の状態を説明する斜視図（ａ）プロセスカートリッジの封止部材を引き抜く前の側断面図、（ｂ）プロセスカートリッジの封止部材を引き抜いた後の側断面図プロセスカートリッジを装着した電子写真画像形成装置の概要構成を説明する断面図従来例を説明する斜視図である。トナー枠体と現像枠体とを溶着する際の様子を表した図である。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本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べきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本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。

以下、図１〜図５を用いて、カートリッジ及びこのカートリッジを取り外し可能に装着した電子写真画像形成装置の実施の形態について説明する。

（電子写真画像形成装置の概要構成）
まず、図５を用いて、本実施形態に係るプロセスカートリッジを取り外し可能に装着した電子写真画像形成装置について説明する。図５は本実施形態に係るプロセスカートリッジを装着した電子写真画像形成装置（レーザービームプリンタ）の概要構成を説明する断面図である。電子写真画像形成装置は、図５に示すように、光学系１から画像情報に基づいた情報光（レーザー光）を感光体ドラム（像担持体）７へ照射して該感光体ドラム７上に静電像を形成する。そして、この静電像を現像剤（以下、「トナー」という。）で現像してトナー像を形成する。トナー像の形成と同期して給送カセット３から記録媒体２が搬送され、感光体ドラム７に形成したトナー像を転写ローラ４によって記録媒体２に転写し、この転写トナー像を定着手段５によって記録媒体２に定着した後、記録媒体２を排出部６へと排出する。なお、記録媒体とは、電子写真画像形成装置によって画像が形成されるものであって、例えば、紙、ＯＨＰシート等が含まれる。

（プロセスカートリッジの概要構成）
次に、図４を用いて、プロセスカートリッジＢについて説明する。図４（ａ）は封止部材によって開口部を封止している状態のプロセスカートリッジの断面図である。図４（ｂ）は封止部材を引き抜いて開口部を開封した状態のプロセスカートリッジの断面図である。

プロセスカートリッジＢは、現像ユニットＣとクリーニング枠体１０を回動可能に結合して、電子写真画像形成装置の本体Ａに着脱可能な構成である。現像ユニットＣは、現像剤（トナー）を収容するトナー枠体（現像剤枠体である所の第１枠体）８と、現像ローラ（現像剤担持体）１２などの現像手段を支持する現像枠体（挟み込み部材である所の第２枠体）９とを一体に結合して構成される。トナー枠体８と現像枠体９とは、例えばポリスチレンにより成型されている。クリーニング枠体１０は、感光体ドラム（像担持体）７や帯電ローラ（帯電手段）１５、クリーニングブレード（クリーニング手段）１３を支持する。また、プロセスカートリッジＢは、封止部材１７によってトナー枠体８の開口部１６を封止しており、使用時には封止部材１７を引き抜いて開口部１６を開封する。封止部材の引き抜き方向は、図６中の矢印Ｊにもあるように、第１枠体８及び第２枠体９の長手方向（現像剤担持体の回転軸方向）に沿った方向である。封止部材１７の例としては、シート状（例えば、ＰＥＴシートやＰＰＳシート等）の部材や板状の部材が考えられる。

封止部材１７を引き抜いて開口部１６を開封すると、トナー枠体８に収納されたトナー（不図示）は、前記開口部１６から現像枠体９へと送り出され、現像ブレード１１によって摩擦帯電電荷を付与したトナー層を現像ローラ１２の表面に形成する。そのトナーを前記潜像に応じて感光体ドラム７へと転移させることによってトナー像を形成する。そして転写ローラ４によって前記トナー像を記録媒体２に転写した後は、クリーニングブレード１３によって感光体ドラム７に残留したトナーを掻き落とし、廃トナー溜め１４へ残留トナーを除去する。その後、感光体ドラム７の表面を帯電ローラ１５によって一様に帯電し、光学系１による潜像形成が可能な状態とする。

（現像ユニットの概要構成）
次に図３を用いて、トナー枠体（第１枠体）８と現像枠体（第２枠体）９の結合方法、及び、封止部材１７による開口部１６の封止方法について説明する。図３（ａ）はトナー枠体８と現像枠体９の構成、及び、封止部材１７の位置関係を説明する斜視図である。図３（ｂ）はトナー枠体８と現像枠体９を溶着した後の状態を説明する斜視図である。トナー枠体８の開口部１６を封止部材１７で覆い、更に前記封止部材１７の一方の端部がトナー枠体８よりも外側にある状態で、前記トナー枠体８と前記現像枠体９を溶着（例えば、超音波溶着）によって結合する。その際には、結合するための溶着リブ（溶着部）１８を用いる。結合部としての溶着リブ（溶着部）１８は前記トナー枠体８又は前記現像枠体９に設けられ、前記開口部１６よりも外側の領域において前記トナー枠体８と前記現像枠体９とを溶着するためのものである。ここでは、現像枠体９に溶着リブ１８を設けた構成を例示しているが、これに限定されるものではない。トナー枠体８と現像枠体９を結合することにより、封止部材１７は、挟み込みリブ（挟み込み部）１９とこの挟み込みリブ１９に対する対向部（トナー枠体８）とによって挟み込まれ、開口部１６を封止した状態となる。挟み込みリブ（挟み込み部）１９は、トナー枠体８又は現像枠体９に設けられている。ここでは、前記溶着リブ１８と同様に、現像枠体９に挟み込みリブ１９を設けた構成を例示しているが、これに限定されるものではない。また、挟み込みリブ１９は、前記溶着リブ１８の内側の領域であって、前記開口部１６の外側の領域に設けられている。

次に図１を用いて、前記開口部１６の封止方法をより詳しく説明する。図１（ａ）はトナー枠体８と現像枠体９の溶着後の状態、及び、封止部材１７の挟み込み状態を説明する断面図である。図１（ｂ）はトナー枠体８と現像枠体９の溶着前の状態、及び、封止部材１７の位置関係を説明する断面図である。

まず図１（ｂ）を用いて溶着前の状態について説明する。封止部材１７の短手方向の幅Ｄは、２本の溶着リブ１８の間隔Ｅよりも狭く、かつ、２本の挟み込みリブ１９の間隔Ｆよりも広く作られている。この封止部材１７を、開口部１６を覆うようにセットする。ここで前記封止部材１７は、前記トナー枠体８と前記現像枠体９を合わせたときに、２本の溶着リブ１８よりも内側にセットする。かつ、前記封止部材１７は、２本の挟み込みリブ１９とこの挟み込みリブ１９の対向部によって挟み込まれるようにセットする。この封止部材１７の位置決めを簡単に行うために、前記挟み込みリブ１９の対向部に、前記封止部材１７を位置決めするための段差（位置決め部）２０を設けている。この段差（位置決め部）２０に封止部材の端部が当接することで、簡単に位置決めが行われる。ここでは、位置決め部としての段差２０を、挟み込みリブ１９の対向部となるトナー枠体８に設けているが、これに限定されるものではない。挟み込みリブ１９をトナー枠体８に設けた場合は、これの対向部となる現像枠体９に段差を設ける。この段差２０に封止部材１７がセットされた状態で、前記トナー枠体８と前記現像枠体９を合わせ、挟み込みリブ１９とその対向部のトナー枠体８によって前記封止部材１７を挟み込み、前記トナー枠体８と前記現像枠体９の溶着を行う。

ここで、封止部材１７を挟み込んだ状態で、トナー枠体８と現像枠体９とを溶着する際の様子を、図７を用いて説明する。溶着リブ１８がある部分の一方側（現像枠体９側）に、超音波振動を付与する振動付与部３１が押し当てられる。そして溶着リブ１８がある部分のもう一方側（トナー枠体８側）には、振動付与部３１による押圧がなされた枠体を受けるバックアップ部３２が設けられている。すなわち、トナー枠体８と現像枠体９とは、振動付与部３１とバックアップ部３２との間に挟まれた状態で、振動付与部３１から超音波振動が加えられることで、超音波溶着が行われる。この超音波溶着の条件の一例としては、超音波の周波数が２０〜４０ＫＨｚで、溶着時に加えられる圧力が０．２〜０．４ＫＰａで、溶着時間が０．３〜０．７秒の範囲が用いられる。これらの数値は、材質や枠体の構造などにより適宜最適な値を選択すればよい。また、図７では、振動付与部３１を現像枠体９に、バックアップ部３２をトナー枠体８に、それぞれ当接したが、振動付与部３１とバックアップ部３２の位置を入れ替えてもよい。

ここで図２を用いて、溶着前の封止部材１７の挟み込み状態について説明する。図２（ａ）及び図２（ｂ）はトナー枠体８と現像枠体９の相対位置を、溶着が完了したときの位置に合わせた状態において、挟み込みリブ１９の封止部材１７に対する侵入量Ｈ、及び、溶着リブ１８と挟み込みリブ１９の位置関係を説明する断面図である。ここでは、挟み込みリブ１９の高さＧを０．５ｍｍとし、トナー枠体８と現像枠体９の溶着が完了した時点で挟み込みリブ１９に変形がないと仮定すると、挟み込みリブ１９の封止部材１７に対する侵入量Ｈは０．３ｍｍになる設定である。しかし実際には、図２（ｂ）に示すように挟み込みリブ１９を横から見ると、前記侵入量Ｈは挟み込みリブ１９の高さＧの公差などにより全域で不均一となる。すなわち、挟み込みリブ１９の封止部材１７に対する侵入量Ｈは、設定値（ここでは０．３ｍｍ）より大きい部分２１や小さい部分２２が存在し、挟み込みリブ１９による封止部材１７の挟み込み状態が異なる。

次に図１（ａ）を用いて、溶着後の封止部材１７の挟み込み状態について説明する。溶着を行うと、現像枠体９に設けた溶着リブ１８は前記溶着による熱と圧力で溶融しトナー枠体８と一体化する。これにより、トナー枠体８と現像枠体９が結合される。前記挟み込みリブ１９は、前記溶着リブ１８の近傍に配置されている。そのため、トナー枠体８と現像枠体９との溶着により、前記挟み込みリブ１９の封止部材１７に侵入している部分も同時に溶融する。ここでは、溶着リブ１８と挟み込みリブ１９の間隔Ｉを３ｍｍに設定することで、前記溶着により前記挟み込みリブ１９を同時に溶融している。前記挟み込みリブ１９が溶融することによって、封止部材１７が溶け量の多い部分と少ない部分で共に全域に渡って隙間の無い均一な挟み込み状態となるため、開口部１６を封止できる。このように、トナー枠体８と現像枠体９の溶着工程を用いて挟み込みリブ１９の溶融を行うことで、組付け工程を短縮することができる。さらに、溶着後には現像枠体９に設けた溶着リブ１８とトナー枠体８が強固に結合し剛性が確保される。そのため、前記溶着リブ１８の近傍（ここでは３ｍｍ）に配置されている前記挟み込みリブ１９とトナー枠体８の相対的な位置関係も安定して保たれ、封止部材１７の挟み込み状態が安定し、前記開口部１６の封止状態も安定する。

また、封止部材１７の材質は、現像枠体９に設けた挟み込みリブ１９及びこの挟み込みリブと対向するトナー枠体８の材質（例えば、ポリスチレン）に対して相溶性の低い材質（例えば、ポリエステル系樹脂（例：ＰＥＴ）や、ＰＰＳ等）で構成されている。そのため、封止部材１７が溶融した挟み込みリブ１９やトナー枠体８と結合することはなく、溶融後も封止部材１７を引き抜くことができる。

上述したように、本実施形態によれば、封止部材を熱溶着する必要がないため、封止部材の接着層が不要となり、封止部材の構成を簡素化（例えば、単層化等）することができる。

また、封止部材が開口部の周囲に溶着される構成ではないので、開口部の周囲を開封する際の封止部材の引き抜き量を考慮する必要がなくなる。そのため、封止部材の折り返しが不要となり、封止部材の引き抜き方向の長さを短くすることができ、封止部材の引き抜き量を短くすることができる。

また、トナー枠体と現像枠体の溶着工程を用いて挟み込みリブの溶融を行うことができるため、組付け工程を短縮することができる。

また、トナー枠体と現像枠体の結合部（溶着部）の近傍に挟み込みリブが位置するため、挟み込みリブの周りの剛性が確保され、挟み込みリブと封止部材との相対的な位置関係を安定して保つことができる。

なお、前述した実施の形態では、画像形成装置本体に対して着脱可能なカートリッジとして、電子写真感光体ドラムと、これに作用するプロセス手段を一体に設けたプロセスカートリッジを例示したが、これに限定されるものではない。プロセス手段としての現像手段と、電子写真感光体ドラムとを一体的に設けて、電子写真画像形成装置の本体に取り外し可能に装着するプロセスカートリッジであっても良い。従って、プロセスカートリッジとは、プロセス手段としての現像手段のほか、帯電手段、クリーニング手段の少なくとも１つと、前記電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化して、前記本体に取り外し可能に装着するものも含まれる。

また、前記本体に取り外し可能に装着されるカートリッジは、前記プロセスカートリッジに限らず、現像カートリッジ、或いはトナーカートリッジであっても良い。前記現像カートリッジとは、現像ローラ（現像剤担持体）を有し、前記現像ローラによって、前記電子写真感光体ドラムに形成された静電像を現像するのに用いられる現像剤（トナー）を収納しており、前記本体に取り外し可能に装着されるものである。尚、前記現像カートリッジの場合には、前記電子写真感光体ドラムは前記装置本体に取り付けられている。或いは、前記電子写真感光体ドラムは、前記所謂分離型プロセスカートリッジに設けられている（この場合には、プロセスカートリッジは、現像手段を有してはいない）。また、トナーカートリッジとは、現像剤（トナー）を収納しており、前記現像剤を送り出すための開口部が封止部材によって開封可能に封止され、前記本体に取り外し可能に装着されるものである。これらのカートリッジに本発明を適用しても、前述した形態と同様の効果を得ることができる。

また前述した実施の形態では、プロセスカートリッジを１つ使用しているが、この使用個数はこれに限定されるものではなく、必要に応じて適宜設定すれば良い。

また前述した実施の形態では、電子写真画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であっても良い。これらの画像形成装置に取り外し可能に装着されるカートリッジに本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

Ａ …画像形成装置本体
Ｂ …プロセスカートリッジ
Ｃ …現像ユニット
Ｄ …封止部材の幅
Ｅ …溶着リブの間隔
Ｆ …挟み込みリブの間隔
Ｇ …挟み込みリブの高さ
Ｈ …挟み込みリブの封止部材に対する侵入量
Ｉ …溶着リブと挟み込みリブの間隔
７ …感光体ドラム（像担持体）
８ …トナー枠体（第１枠体）
９ …現像枠体（第２枠体）
１０ …クリーニング枠体
１２ …現像ローラ（現像剤担持体）
１６ …開口部
１７ …封止部材
１８ …溶着リブ（溶着部）
１９ …挟み込みリブ（挟み込み部）
２０ …段差（位置決め部）

Claims

画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジにおいて、
現像剤を収容し、該現像剤を送り出すための開口部を有する第１枠体と、
前記開口部を封止し、引き抜かれることで前記開口部が開封される封止部材と、
該封止部材を前記第１枠体との間に挟み込むための第２枠体と、
前記第１枠体または前記第２枠体に設けられ、前記開口部よりも外側の領域において前記第１枠体と前記第２枠体とを溶着するための溶着部と、
前記第１枠体または前記第２枠体に設けられ、前記開口部よりも外側の領域でかつ前記溶着部よりも内側の領域において、前記溶着部の溶着に伴って溶けることで、前記第１枠体と前記第２枠体との間で前記封止部材を挟み込む挟み込み部と、
を有することを特徴とするカートリッジ。
前記第１枠体または前記第２枠体に設けられ、前記封止部材の端部を当接させることで前記封止部材の位置決めを行う位置決め部を更に有し、
前記位置決め部は、前記挟み込み部よりも外側でかつ前記溶着部よりも内側に位置することを特徴とする請求項１に記載のカートリッジ。
前記第２枠体は、前記現像剤を担持して像担持体に形成された静電像を現像する現像剤担持体を支持することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカートリッジ。
静電像が形成される像担持体を更に有し、
前記第２枠体は、前記現像剤を担持して像担持体に形成された静電像を現像する現像剤担持体を支持することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカートリッジ。