JP5697420B2 - カートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は付勢部品を用いることなくシャッタ部材を閉じ位置で保持することが可能なカートリッジ及びカートリッジを取り外し可能に装着した画像形成装置に関するものである。

ここで、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。電子写真画像形成装置の例としては、電子写真複写機、電子写真プリンタ（例えばレーザービームプリンタ、ＬＥＤ（発光ダイオード）プリンタ等）、ファクシミリ装置、及びワードプロセッサ等が含まれる。

また、プロセスカートリッジとは、電子写真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たものである。プロセス手段の例としては、帯電手段、現像手段、及びクリーニング手段等が含まれる。

従来の電子写真画像形成プロセスを用いた電子写真画像形成装置においては、電子写真感光体及び該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いる。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によらずに使用者自身で行うことが出来るので、格段に操作性を向上させることが出来る。そのために、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。

特許文献１には、装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジが記載されている。そのプロセスカートリッジの枠体には、感光体ドラムを保護するためのシャッタが回転可能に設けられている。シャッタは、感光体ドラムを保護するための閉じ位置と、感光体ドラムを枠体から露出させるための開放位置との間を移動可能である。そしてシャッタは、バネ等の付勢部材によって閉じ位置に付勢されている。

プロセスカートリッジが装置本体に装着される際に、シャッタが装置本体に当接することで付勢部材の付勢力に対抗して、シャッタを閉じ位置から開放位置に移動させる。また、プロセスカートリッジを装置本体から取り出した際は、付勢部材の付勢力によって、開放位置から開放位置に移動することになる。

特開平９−２６７４０号公報

従来技術においては、プロセスカートリッジを装置本体から取り出した際に、シャッタを閉じ位置に保持するために付勢部材が必要になってくる。また、カートリッジの組み立ての際に、シャッタと枠体に付勢部材を取り付ける工数も必要になってくる。

本発明の目的は、シャッタ部材としての十分な機能を確保しつつ、部品の削減、及び、組み立て性の向上を図ることが可能な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の本発明に係る代表的な構成は、画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジにおいて、像担持体と、前記像担持体を露出する開口部を有した枠体と、前記開口部を閉じる閉じ位置と、前記開口部を開放する開放位置との間を移動可能なシャッタ部材と、前記シャッタ部材と当接して前記閉じ位置に保持する保持部であって、前記シャッタ部材を前記閉じ位置から前記開放位置に移動させる際に、前記シャッタ部材を弾性変形させて前記保持部を乗り越えて前記開放位置に移動することを許容する保持部と、を有することを特徴とするカートリッジである。

本発明によれば、付勢手段等を別途設けることがなくシャッタ部材を少なくとも閉じ位置で保持することができ部品点数の削減になる。また、製造時のシャッタ部材の組み立てが容易になる。

（ａ）は第１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の概要構成を説明する図である。（ｂ）は第１実施形態に係るシャッタ部材を閉じ位置に保持するシャッタ保持手段を有するプロセスカートリッジを説明する概要図である。 (ａ)はシャッタ部材がドラム開口部を閉じている状態の断面図である。(ｂ)はシャッタ部材がドラム開口部を開口している状態の断面図である。 （ａ）は第１実施形態に係る電子写真画像形成装置のガイドレール及び引掛け部材の概要構成を説明する図である。（ｂ）は第１実施形態に係るプロセスカートリッジを電子写真画像形成装置に着脱する際に用いるプロセスカートリッジのガイド構成を説明する概要図である。 第１実施形態に係るプロセスカートリッジを電子写真画像形成装置から取り外す際にシャッタ部材が閉じる機構を説明する概要図である。 （ａ）は第２実施形態に係るシャッタ部材を閉じ位置に保持するシャッタ保持手段を２箇所に有するプロセスカートリッジを説明する概要図である。（ｂ）は第２実施形態に係るプロセスカートリッジを説明する断面図である。

以下、本発明に係るプロセスカートリッジの第１実施形態について、図１〜図４を用いて説明する。

〔電子写真画像形成装置の概要構成〕
まず、図１（ａ）は本実施形態のプロセスカートリッジＢ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）の概要構成図である。図１（ａ）を用いて、本実施形態を適用する画像形成装置Ａについて説明する。

画像形成装置Ａは、図１（ａ）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）をトナー画像が形成される像担持体となる感光体ドラム７へ照射して該感光体ドラム７上に潜像を形成する。そして、この潜像を現像剤（以下、「トナー」という）で現像してトナー画像を形成する。トナー画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に形成したトナー画像を転写ローラ４によって記録媒体２に転写し、この転写トナー画像を定着手段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。

〔プロセスカートリッジ〕
次に、図１（ｂ）及び図２を用いてプロセスカートリッジ（以下、「カートリッジ」という）Ｂについて説明する。図２に示すようにカートリッジＢは、トナーを収容するトナー枠体８と、現像ローラ12などの現像手段を支持する現像枠体９とを一体に結合して現像ユニットＣとして構成される。そして、現像ユニットＣと、感光体ドラム７やクリーニングブレード13を支持するクリーニング枠体10とを回動可能に結合されたものである。

カートリッジＢは画像形成装置Ａ本体（画像形成装置本体）に着脱可能に構成される。トナー枠体８には開口部16が設けられる。トナー枠体８の開口部16を封止部材17によって封止している状態で、使用時には該封止部材17を引き抜いて開口部16を開封する。封止部材17の例としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シートやＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）シート等のシート状部材や板状部材が採用される。

トナー枠体８内に収納された図示しないトナーは開口部16から現像枠体９側へと送り出される。そして、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。そして、そのトナーを感光体ドラム７の表面上に形成した静電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画像を形成する。そして、図１（ａ）に示す転写ローラ４によって前記トナー画像を記録媒体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。ここで、帯電ローラ15、現像ローラ12、クリーニングブレード13等が像担持体となる感光体ドラム７に作用するプロセス手段である。カートリッジ枠体34は、トナー枠体８と現像枠体９とクリーニング枠体10とから構成される。そして、カートリッジ枠体34内部には像担持体となる感光体ドラム７及びこれに作用するプロセス手段が収容される。

〔シャッタ部材の構成〕
図２に示すカートリッジＢの断面図を用いてシャッタ部材18の構成について説明する。カートリッジ枠体34のクリーニング枠体10と現像枠体９との間には像担持体となる感光体ドラム７を露出する開口部27が設けられる。即ち、図１（ａ）に示したように、カートリッジＢが画像形成装置Ａ本体に装着された状態でカートリッジ枠体34の下部には感光体ドラム７が記録媒体２に接触するための開口部27が設けられている。カートリッジＢの画像形成装置Ａ本体への着脱に連動して開口部27を開閉する弾性変形可能なシャッタ部材18が設けられている。

弾性変形可能なシャッタ部材18の材料としては、例えばＨＩＰＳ（ハイインパクトポリスチレン）を用いて作成することが出来る。ＨＩＰＳはＰＳ（ポリスチレン）にゴム状重合体或いはゴム状共重合体を添加したものである。ゴム状共重合体としては、ポリブタジエン、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリイソプレン、ブタジエン−イソプレン共重合体、天然ゴム及びエチレン−プロピレン共重合体からなるグループから選択される重合体である。

このようにゴムを含む材料を用いることで、ゴム未強化の材料よりも弾性を有することができる。尚、ＨＩＰＳに限らずＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）や変性ＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル樹脂）を用いて弾性変形可能なシャッタ部材18を作成することでも良い。

カートリッジＢの未使用時には、図２(ａ)に示すように開口部27をシャッタ部材18で閉じることにより感光体ドラム７を保護している（図２（ａ）に示す閉じ位置18ａ参照）。そして、カートリッジＢの使用時には、図２(ｂ)に示すように感光体ドラム７が記録媒体２に接触できるようにシャッタ部材18が図１（ｂ）に示す軸28を中心に回動して開口部27を開くように構成されている。（図２（ｂ）に示す開放位置18ｂ参照）。

また、図１（ｂ）に示すように、シャッタ部材18は開口部27を閉じ位置18ａと開放位置18ｂとの間をカートリッジ枠体34の長手方向の両端面に設けられた軸28を中心に移動可能な構成されている。

〔シャッタ保持手段の構成〕
次に、図１（ｂ）と図２を用いてカートリッジＢのシャッタ保持手段（シャッタ保持部）について説明する。図１（ｂ）はカートリッジＢの概要図、図２(ａ)はシャッタ部材18が開口部27を閉じている状態のカートリッジＢの断面図、図２(ｂ)はシャッタ部材18が開口部27を開口している状態のカートリッジＢの断面図を示している。

本実施形態ではシャッタ保持手段となる突起部19がカートリッジＢの長手方向中央付近でカートリッジ枠体34のクリーニング枠体10の表面から突出して設けられている。突起部19はカートリッジＢの未使用時にシャッタ部材18が閉じ位置（図１（ｂ）及び図２（ａ）に示す位置）18ａに保持する。更に、突起部19はカートリッジＢを画像形成装置Ａ本体に装着した際に、シャッタ部材18を開放位置（図１（ｂ）及び図２（ａ）に示す位置）18ｂに保持する。突起部19は突起形状またはリブ形状とすることができる。

カートリッジＢが画像形成装置Ａ本体に着脱されるときは、図２に示すように、弾性変形可能なシャッタ部材18が突起部19を乗り越えるように弾性変形しながら移動して開口部27を開閉する。シャッタ部材18は、カートリッジＢの長手方向に沿って長い、開口部27を覆う程度の面積の長方形をしている。よって、シャッタ部材18は、突起部19を乗り越えるために、長手方向において撓みやすい構造になっている。また、突起部19は軸28を中心に回動するシャッタ部材18の回動方向に沿って傾斜部20ａ，20ｂを有している。そのため、シャッタ部材18が突起部19を乗り越える際の動作抵抗を低減し、円滑な動作を可能にしている。

カートリッジＢが画像形成装置Ａ本体の外部へ取り出されているときは、図２(ａ)に示すように、シャッタ部材18の一端部18ｃが突起部19の傾斜部20ａに当接して係止され、閉じ位置18ａに保持されている。

〔プロセスカートリッジの着脱構成〕
次に、図３（ａ），（ｂ）を用いてカートリッジＢを画像形成装置Ａ本体に対して着脱するための構成について説明する。図３（ａ）はカートリッジＢを画像形成装置Ａ本体に着脱する際に用いる画像形成装置Ａ本体側に設けられたガイドレール21ａ〜21ｃ及びシャッタ部材18を閉じるための引っ掛け部材の概要構成を示す。図３（ｂ）はカートリッジＢを画像形成装置Ａ本体に着脱する際に用いるカートリッジＢ側に設けられるガイド部材の構成を示す。

図３（ａ）に示す画像形成装置Ａ本体側に設けられたガイドレール21ａ〜21ｃに対応するように、カートリッジＢの長手方向外側面には各ガイド部材が設けられている。即ち、図３（ｂ）に示すように、シャッタ部材18の長手方向外側面に突出した被係合部であるガイドボス22が設けられている。また、カートリッジ枠体34の長手方向外側面に突出してガイドリブ23及び位置決めボス29が設けられている。

カートリッジＢを画像形成装置Ａの本体に装着する場合には、位置決めボス29及びガイドリブ23をガイドレール21ａとガイドレール21ｂとによって形成された第１のガイド溝33に挿入する。更に、ガイドボス22をガイドレール21ｂとガイドレール21ｃとによって形成された第２のガイド溝35に挿入する。そして、位置決めボス29及びガイドリブ23をガイドレール21ａ，21ｂに沿わせると共に、ガイドボス22をガイドレール21ｂ，21ｃに沿わせてカートリッジＢを画像形成装置Ａの光学系１の下に潜り込ませるように挿入する。

ガイドレール21ｂの入口近傍には断面三角形状の突起部21b1が設けられている。そして、突起部21b1の外斜面21b2に沿ってガイドボス22が当接摺動する一方で位置決めボス29及びガイドリブ23が第１のガイド溝33に沿って更に深く挿入される。そのとき、閉じ位置18ａにあるシャッタ部材18が弾性変形して突起部19を乗り越え、シャッタ部材18が軸28を中心に回動して開放位置18ｂへシャッタ部材18を移動させる。

そして、位置決めボス29が第１のガイド溝33の終端に設けられた装着部である受け凹部24に嵌ることによって、カートリッジＢが位置決めされる。また、ガイドボス22が第２のガイド溝35の終端に設けられた受け凹部36に嵌ることによって、シャッタ部材18は図２（ｂ）に示すように、開放位置18ｂへ位置決めされる。更にシャッタ部材18の弾性変形が復元して該シャッタ部材18の他端部18ｄが突起部19に係止されて保持される（図３（ｂ）参照）。

ここで、ガイドレール21ｂに設けられた突起部21b1の外斜面21b2及び受け凹部36は、カートリッジＢを画像形成装置Ａ本体に装着する際にガイドボス22を介してシャッタ部材18に係合する係合部を構成する。そして、その係合部によりシャッタ部材18を弾性変形させて該シャッタ部材18を開放位置18ｂへ移動させる。このような構成により、シャッタ部材18が突起部19上を弾性変形しながら回動して開口部27を露出させることが可能となる。即ち、突起部19は、シャッタ部材18に力を与えて弾性変形させ、閉じ位置18ａから開放位置18ｂへの移動を許容する高さを有することになる。

次に図３及び図４を用いてカートリッジＢを画像形成装置Ａ本体から抜き取る場合の操作説明を行う。まず、位置決めボス29を第１のガイド溝33の終端に設けられた受け凹部24に連設された突部24ａを乗り上げるようにガイドレール21ａ，21ｂに沿って引き出す。そして挿入時と同様にガイドリブ23をガイドレール21ａ，21ｂに沿わせて上方へ引いていく。同時にガイドボス22をガイドレール21ｂ，21ｃに沿わせて上方へ引いていく。

シャッタ部材18の開口部27を開く場合の回動方向上流側の一端部18ｃの長手方向両側には凹溝からなる引掛り部25が設けられている。一方、シャッタ部材18の引掛り部25に対応してガイドレール21ｃには突起部からなる引掛け部26が設けられている。

そして、ガイドレール21ａ，21ｂに沿ってガイドリブ23及び位置決めボス29を上方へ引き、ガイドレール21ｂに沿ってガイドボス22を上方へ引いていく。すると図４（ａ）に示すようにシャッタ部材18の一端部18ｃに設けられた引掛り部25が、画像形成装置Ａの本体のガイドレール21ｃの一部から突出するように設けられた引掛け部26に当接し始める。そして、更にカートリッジＢを引き出すと、シャッタ部材18が弾性変形して突起部19を乗り越えて図４（ｂ）に示すように、閉じ位置（図４（ｂ）に示す位置）18ａに到達するまで当接し続ける。

そして、引掛り部25と引掛け部26はシャッタ部材18が閉じ位置18ａにまでくると当接しない位置関係となる。このため、図２（ａ）に示すようにシャッタ部材18の弾性変形が復元して一端部18ｃが突起部19の傾斜部20ａに当接して係止され再びシャッタ部材18は閉じ位置18ａに保持される。これにより、カートリッジＢはシャッタ部材18が閉じた状態で取り出すことが可能となる。

このように、突起部19がカートリッジ枠体34に設けられるため、部品コストを低減することが可能となる。また、突起部19をカートリッジＢの長手方向の中央近傍に設ける。これにより、シャッタ部材18の開閉時にねじれ変形を防止することが可能となり、画像形成装置Ａの本体のカートリッジＢの着脱スペースの効率化を図ることが可能となる。

以下、本発明に係るカートリッジの第２実施形態について、図５を用いて説明する。前記第１実施形態では突起部19をカートリッジＢの長手方向中央付近に１箇所設けたが、本実施形態では、突起部19をカートリッジＢの長手方向両端付近に２箇所設けたものである。

本実施形態では、図５（ａ）に示すように、突起部19をカートリッジＢの長手方向両端付近に２箇所設けたカートリッジＢとして構成される。カートリッジＢの未使用時にシャッタ部材18を閉じ位置18ａと開放位置18ｂで保持する突起部19がクリーニング枠体10の表面に設けられている。そして、図５（ｂ）に示すように、シャッタ部材18が突起部19を乗り越えるように弾性変形しながら軸28を中心に回動して開閉する。

その他、カートリッジＢが画像形成装置Ａの本体に対して着脱される際の動作は第１実施形態と同様であるので、省略する。

本実施形態の突起部19は、カートリッジＢの長手方向両側の２箇所に設けられているため弾性変形するシャッタ部材18の開閉動作時にシャッタ部材18がねじれることを防止している。そのため一連の動作で画像形成装置Ａの本体の一部と干渉することを防止することが可能な構成となっている。また、シャッタ部材18が閉じ位置18ａだけでなく開放位置18ｂでもシャッタ部材18の一端部18ｃ、他端部18ｄが突起部19の傾斜部20ａ，20ｂにそれぞれ乗り上げた状態で当接して係止され、保持される。

このような構成となっているため、シャッタ部材18がどの位置にあってもガタつくことがない。これにより画像形成装置Ａの駆動による振動とシャッタ部材18が共振して騒音を発生することを抑制することも可能となっている。尚、本実施形態以外にも突起部19をカートリッジＢの長手方向に２箇所以上設けて構成しても良い。また、本実施形態では、感光体ドラム７とそれに作用するプロセス手段とを有するカートリッジＢを用いて説明したが、感光体ドラム７のみを有するドラムカートリッジであっても良い。

Ａ…画像形成装置
Ｂ…プロセスカートリッジ(カートリッジ)
18…シャッタ部材
18ａ…閉じ位置
18ｂ…開放位置
19…突起部
27…開口部

Claims (14)

1. 画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジにおいて、
   像担持体と、
   前記像担持体を露出する開口部を有した枠体と、
   前記開口部を閉じる閉じ位置と、前記開口部を開放する開放位置との間を移動可能なシャッタ部材と、
   前記シャッタ部材と当接して前記閉じ位置に保持する保持部であって、前記シャッタ部材を前記閉じ位置から前記開放位置に移動させる際に、前記シャッタ部材を弾性変形させて前記保持部を乗り越えて前記開放位置に移動することを許容する保持部と、
   を有することを特徴とするカートリッジ。
2. 前記シャッタ部材は、前記カートリッジを前記装置本体に装着する際に、前記装置本体と当接して前記閉じ位置から前記開放位置に移動することを特徴とする請求項１に記載のカートリッジ。
3. 前記保持部は、前記枠体に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のカートリッジ。
4. 前記保持部は、前記シャッタ部材を弾性変形させて前記保持部を乗り越えて前記開放位置に移動することが可能な高さを有する、前記枠体から突出した突起であることを特徴とする請求項３に記載のカートリッジ。
5. 前記保持部は、前記カートリッジの長手方向中央付近に設けてあることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のカートリッジ。
6. 前記保持部は、少なくとも２箇所以上に設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のカートリッジ。
7. 前記保持部は、前記シャッタ部材と当接して前記開放位置に保持し、前記シャッタ部材を前記開放位置から前記閉じ位置に移動させる際に、前記シャッタ部材を弾性変形させて前記保持部を乗り越えて前記閉じ位置に移動することを許容することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のカートリッジ。
8. 前記シャッタ部材は、前記カートリッジを前記装置本体から取り外す際に、前記装置本体と当接して前記開放位置から前記閉じ位置に移動することを特徴とする請求項７に記載のカートリッジ。
9. 前記カートリッジは、前記像担持体に作用するプロセス手段を有するプロセスカートリッジであることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載のカートリッジ。
10. 前記シャッタ部材は、前記カートリッジが前記画像形成装置本体から取り外される際に、前記画像形成装置本体と接触する第１接触部を有し、前記第１接触部は前記画像形成装置本体と接触することで前記シャッタ部材を前記開放位置から前記閉じ位置へと移動させるための力を受けることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載のカートリッジ。
11. 前記シャッタ部材は、前記カートリッジが前記画像形成装置本体に装着される際に、前記画像形成装置本体と接触する第２接触部を有し、前記第２接触部は前記画像形成装置本体と接触することで前記シャッタ部材を前記閉じ位置から前記開放位置へと移動させるための力を受けることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載のカートリッジ。
12. 記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、
    （ａ）装着部と、
    （ｂ）前記装着部に取り外し可能に装着したカートリッジにおいて、
    像担持体と、
    前記像担持体を露出する開口部を有した枠体と、
    前記開口部を閉じる閉じ位置と、前記開口部を開放する開放位置との間を移動可能なシャッタ部材と、
    前記シャッタ部材と当接して前記閉じ位置に保持する保持部であって、前記シャッタ部材を前記閉じ位置から前記開放位置に移動させる際に、前記シャッタ部材を弾性変形させて前記保持部を乗り越えて前記開放位置に移動することを許容する保持部と、
    を有するカートリッジと、
    （ｃ）前記記録媒体を搬送する搬送手段と、
    を有することを特徴とする画像形成装置。
13. さらに、前記画像形成装置は、
    前記カートリッジを前記画像形成装置の装置本体に装着する際に、前記シャッタ部材に当接して前記シャッタ部材を前記閉じ位置から前記開放位置に移動させる係合部を有することを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
14. さらに、前記画像形成装置は、
    前記カートリッジを前記画像形成装置の装置本体に取り外す際に、前記シャッタ部材に当接して前記シャッタ部材を前記開放位置から前記閉じ位置に移動させる第二の係合部を有することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の画像形成装置。

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