JP5975823B2

JP5975823B2 - カートリッジ及び画像形成装置

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Publication number: JP5975823B2
Application number: JP2012217152A
Authority: JP
Inventors: 松丸　直樹; 直樹松丸; 大輔牧口; 馬鳥　至之; 至之馬鳥; 村上　竜太; 竜太村上; 俊陽竹内
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2016-08-23
Anticipated expiration: 2032-09-28
Also published as: JP2014071275A; US20140093272A1; US9052638B2

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置およびこれに用いられるカートリッジに関するものである。

従来の画像形成装置に用いられるカートリッジにおいて、トナー収納枠体のトナー収納部とトナー供給室を連通するトナー供給開口部にトナーシール部材を固定し、回転部材の回転によりトナーシール部材を開封する構成が提案されている（特許文献１参照）。

これによって、カートリッジの物流時の振動、衝撃によって生じうるトナー漏れを防止できる。また、ユーザーがトナーシール部材を開封する必要がないため、ユーザビリティが向上する。

特開平５−１９７２８８（第６頁、図４）

本発明は、上記従来例をさらに発展させたものであり、トナー収納枠体内にトナーを充填する際、トナーの粉圧によって、トナーシール部材のトナー供給開口部からの剥がれを抑制することを目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明に係るカートリッジ、画像形成装置の代表的な構成は、トナー供給室と連通するトナー供給開口部とトナーを充填するためのトナー充填口とを有し、トナーを収納するトナー収納枠体と、前記トナー収納枠体内に回転可能に支持される回転部材と、前記トナー供給開口部を封止するトナーシール部材と、を有し、前記トナーシール部材は、前記トナー供給開口部の縁の前記トナー収納枠体に固定されるための、前記トナー供給開口部の長手方向に沿った第一の被固定部および第二の被固定部と、前記回転部材に固定される第三の被固定部と、を有し、前記回転部材の回転に伴い、前記トナーシール部材の前記第一の被固定部が固定部から前記剥がされることで前記トナー供給開口部が開放されるカートリッジであって、トナーを充填する際に前記トナー充填口から充填されるトナーが、最初に前記トナーシール部材で構成されるくぼみの中に充填されることを特徴とする。

本発明によれば、トナー収納枠体にトナーを充填する際、トナーシール部材がトナー供給開口部に固定されている被固定部へかかるトナーの粉圧を抑えることができる。これにより、トナーシール部材のトナー供給開口部から剥がれを抑制できる。

（ａ）〜（ｃ）第１実施形態に係るトナー収納枠体へのトナー充填を説明する図である。第１実施形態に係る画像形成装置の構成図である。第１実施形態に係るカートリッジの構成図である。第１実施形態に係るカートリッジの画像形成装置本体への着脱を説明する図である。第１実施形態に係るカートリッジの斜視図である。（ａ）第１実施形態に係る回転部材ユニットの構成図である。（ｂ）は回転部材ユニットの斜視図である。（ａ）、（ｂ）は回転部材ユニットのトナー収納枠体への取付け方法について説明する図である。（ａ）トナーが充填される前の現像装置ユニットの断面図である。（ｂ）トナーシール部材の第一の被固定部付近の部分拡大図である。第１実施形態に係るトナー充填を説明する図である。（ａ）〜（ｄ）はプロセスカートリッジの使用開始時に行うトナーシール部材の開封動作を説明する図である。第２実施形態にかかる現像装置ユニットの断面図である。第２実施形態にかかる現像装置ユニットにおいてトナー収納枠体にトナーを充填する方法を説明する図である。

［第１実施形態］
本発明に係るカートリッジ、画像形成装置の第１実施形態について、図を用いて説明する。図２は本実施形態に係る画像形成装置の構成図である。図３は本実施形態に係るプロセスカートリッジＢの構成図である。

図２に示すように、本実施形形態の画像形成装置は、プロセスカートリッジＢを画像形成装置本体Ａに着脱可能に有している。本実施形形態の画像形成装置において、帯電ローラ６６により帯電された感光ドラム（像担持体）６２は、露光装置３により画像情報に応じたレーザ光Ｌを露光され、静電潜像が形成される。

また、図３に示すように、カートリッジＢの現像装置ユニット（現像装置）２０において、トナー収納枠体２３内のトナー室２７のトナーＴが、トナー搬送シート４４によって撹拌、搬送され、マグネットローラ３４の磁力により、現像ローラ３２の表面に担持される。現像ローラ３２に担持されたトナーＴは、現像ブレード４２によって、摩擦帯電されつつ層厚を規制され、静電潜像に応じて感光ドラム６２へ転移され、トナー像として可視像化される。

一方、図２に示すように、シートトレイ４に収納されたシートＰは、ピックアップローラ５ａ、給送ローラ対５ｂ、搬送ローラ対５ｃによって、転写ガイド６を経由して、感光ドラム６２と転写ローラ７とのニップ部（転写部）へ搬送され、トナー像を転写される。トナー像を転写されたシートＰは、搬送ガイド８に沿って定着装置９に搬送され、加熱ローラ９ａと加圧ローラ９ｂとのニップ部にて、加圧、加熱されて、トナー像を定着される。トナー像を定着されたシートＰは、排出ローラ対１０により排出トレイ１１に排出される。

図３に示すように、トナー像の転写後に感光ドラム６２に残った転写残トナーは、クリーニングブレード７７により除去されて、クリーニングユニット６０の廃トナー室７１ｂに貯蔵される。

（カートリッジＢの着脱構成）
図４はカートリッジＢを着脱するために開閉扉１３を開いた装置本体Ａ、カートリッジＢの斜視図である。図４に示すように、装置本体Ａは、開閉扉１３を開閉可能に有している。開閉扉１３を開いた状態で、カートリッジＢをガイドレール１２に沿って装置本体Ａに着脱できる。

カートリッジＢが装着されると、装置本体Ａのモータ（不図示）により駆動される駆動軸１４が、カートリッジＢに設けられた駆動力受け部と係合する。これにより、駆動力受け部と結合している感光ドラム６２が装置本体Ａから駆動力を受けて回転する。

（カートリッジＢの全体構成）
図５はカートリッジＢの斜視図である。図５に示すように、カートリッジＢは、クリーニングユニット６０、現像装置ユニット２０を有している。

クリーニングユニット６０は、クリーニング枠体７１、感光ドラム６２、帯電ローラ６６、クリーニングブレード７７を有している。

現像装置ユニット２０は、蓋２２、トナー収納枠体２３、第１サイド部材２６Ｌ、第２サイド部材２６Ｒ、現像ブレード４２、現像ローラ３２、マグネットローラ３４、トナー搬送シート４４、付勢部材４６、回転部材ユニット（トナー搬送手段）５４を有している。

カートリッジＢは、クリーニングユニット６０と現像装置ユニット２０を、結合部材７５によって互いに回動可能に結合している。具体的には、クリーニング枠体７１の長手両端部には、結合部材７５を嵌入するための嵌入穴７１ａが形成されている。

現像装置ユニット２０の長手方向両端部にある第１サイド部材２６Ｌ及び第２サイド部材２６Ｒに形成したアーム部２６ａＬ、２６ａＲの先端に、現像ローラ３２と平行な回動穴２６ｂＬ、２６ｂＲが設けられている。

アーム部２６ａＬ、２６ａＲをクリーニング枠体７１の所定の位置に合わせて、結合部材７５を回動穴２６ｂＬ、２６ｂＲと嵌入穴７１ａに挿入することで、クリーニングユニット６０と現像装置ユニット２０が結合部材７５を中心に回動可能に結合される。

このとき、アーム部２６ａＬ、２６ａＲの根元に取り付けられた付勢部材４６がクリーニング枠体７１に当たり、結合部材７５を回動中心として現像装置ユニット２０をクリーニングユニット６０へ付勢している。これにより、現像ローラ３２は感光ドラム６２の方向へ確実に押し付けられる。

（現像装置ユニット２０）
図３に示すように、現像装置ユニット２０は、回転部材ユニット５４を有している。回転部材ユニット５４は、トナー搬送シート４４、回転部材４５、トナーシール部材５２を有している。

図６（ａ）本実施形態に係る回転部材ユニット５４の構成図である。図６（ｂ）は回転部材ユニット５４の斜視図である。

図６（ａ）に示すように、トナー搬送シート４４は、トナーシール部材５２より短いシート形状であり、トナー搬送シート４４の一端側には、現像装置ユニット２０の長手方向に複数の穴部４４ａが設けられている。トナー攪拌シート４４は、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＰＳなどの可撓性を有する材料で構成されている。

トナーシール部材５２は、長方形のシート形状であり、トナーシール部材５２の一端側（第２端部）には、現像装置ユニット２０の長手方向に複数の穴部５２ａが形成されている。トナーシール部材５２は、トナー収納枠体２３の材料と相溶性のある材料、または接着層を有する材料で構成されている。

回転部材４５は、円柱を弦４５ｃと垂直な取付け面４５ｄで切ったような形状となっている。回転部材４５の現像装置ユニット２０の長手方向からみた断面は、円弧部４５ｂ、弦４５ｃを有している。取付け面４５ｄには、トナーシール部材５２の第三の被固定部５２ｅが取り付けられる。

図６（ｂ）に示すように、取付け面４５ｄには複数の突起４５ａが設けられている。複数の突起４５ａは、トナーシール部材５２、トナー搬送シート４４を重ねた状態で、各々の穴部５２ａ、４４ａを支持する。この状態で、熱カシメすることで、トナーシール部材５２、トナー搬送シート４４が回転部材４５に固定される。

なお、トナーシール部材５２、トナー搬送シート４４の回転部材４５への固定は、熱カシメに限定されるものではなく、両面テープやスナップフィット等でもよい。また、トナーシール部材５２とトナー搬送シート４４の取付け面は、回転部材４５の異なる面に、各々取付けても良い。

図７（ａ）、図７（ｂ）は回転部材ユニット５４のトナー収納枠体２３への取付け方法について説明する図である。図７（ａ）に示すように、トナーシール部材５２は、穴部５２ａの反対側の他端５２ｂ（第１端部）を、トナー収納枠体２３のトナー供給開口部２３ａ周りの固定部２３ｂに、熱溶着などによって固定される。トナー供給開口部２３ａによりトナー収納枠体２３内とトナー供給室２８とが連通する。

固定部２３ｂは、長方形のトナー供給開口部２３ａの長手方向に沿った第一の固定部２３ｂ１、第二の固定部２３ｂ２、トナー供給開口部２３ａの短手方向に沿った第四の固定部２３ｂ３、第五の固定部２３ｂ４とで構成される。第一〜第五の固定部２３ｂ１〜２３ｂ４は連続的に形成されているため、トナーの封止が可能となる。第一の固定部２３ｂ１は、第二の固定部２３ｂ２よりも回転部材４５に近い側に位置している。第四の固定部２３ｂ３は非駆動側に位置している。第四の固定部２３ｂ４は駆動側に位置している。
トナーシール部材５２は、固定部２３ｂに固定される被固定部５２ｄを有している。被固定部５２ｄは、第一〜第五の固定部２３ｂ１〜２３ｂ４に対応する位置に固定される第一〜第五の被固定部５２ｄ１〜５２ｄ４を有している。

図７（ｂ）に示すように、トナーシール部材５２がトナー供給開口２３ａを封止した状態で、回転部材ユニット５４は、回転部材４５の駆動側端部４５ｆに設けられた穴部４５ｆａ（図６（ｂ）参照）をシールリング３６、トナー収納枠体２３の穴部２３ｃを介して、攪拌ギア３５の軸部３５ａに支持される。シールリング３６は、トナー収納枠体２３の穴部２３ｃからのトナー漏れを防止している。一方、回転部材４５の非駆動側端部の軸部４５ｅは、トナー収納枠体２３の穴部（不図示）に回転可能に支持される。回転部材ユニット５４がトナー収納枠体２３に支持された後、蓋２２がトナー収納枠体２３に溶着等によって固定される。

図８（ａ）はトナーが充填される前の現像装置ユニット２０の断面図である。図８（ｂ）は図８（ａ）のトナーシール部材５２の第一の固定部２３ｂ１付近の部分拡大図である。

図８（ａ）に示すように、トナー充填口２３ｄの中心は、第一の固定部２３ｂ１と回転部材４５の回転中心とを結ぶ線Ｍよりトナー供給開口部２３ａ側（図８（ａ）中のＮ方向側）に配置されている。また、トナー充填口２３ｄの中心は、回転部材４５の中心より固定部２３ｂ側に配置されている。すなわち、トナー充填口２３ｄは、トナーシール部材５２より鉛直方向上側かつ、回転部材４５より水平方向において固定部２３ｂ側（トナー供給開口部側）に配置されている。

図１（ａ）〜図１（ｃ）は本実施形態に係るトナー収納枠体２３へのトナー充填を説明する図である。図１（ａ）に示すように、トナー充填口２３ｄが上述の位置に配置されているため、トナー充填口２３ｄからＨ方向に流れ出たトナーは、トナー収納枠体２３内のトナーシール部材５２と固定部２３ｂとの間の領域Ｅ（トナーシール部材５２で構成されるくぼみの中）に最初に充填される。図１（ｂ）に示すように、領域Ｅがトナーで一杯になると、トナー充填口２３ｄからＪ方向にトナーが流れ出し、回転部材４５の下方の領域Ｆに充填される。図１（ｂ）、図１（ｃ）に示すように、領域Ｅ、Ｆにトナーが充填されるに従い、トナーはトナー収納枠体２３内全体に行きわたり、トナー充填が完了する。

これにより、領域Ｆにトナーが充填される際の粉圧による力を領域Ｅのトナーの重さで軽減でき、領域Ｆのトナーによるトナーシール部材５２が第一の固定部２３ｂ１から剥がれる方向（図１（ａ）中矢印Ｑ方向）の力を軽減できる。これにより、トナー充填時に、トナーシール部材５２がトナー供給開口部２３ａから剥がれることを抑制できる。

図９に示すように、トナー充填口２３ｄは、トナー収納枠体２３の非駆動側端面に設けられている。トナー充填口２３ｄはトナーの充填が完了すると、キャップ２１が圧入されることで封止される。

図１０（ａ）〜図１０（ｄ）はプロセスカートリッジＢの使用開始時に行うトナーシール部材５２の開封動作を説明する図である。図１０（ａ）に示すように、装置本体ＡにプロセスカートリッジＢが装着され、プロセスカートリッジＢに駆動が伝達される前の状態では、第一の固定部２３ｂ１と突起４５ａとの間には、トナーシール部材５２に弛み部５２ｃが形成されている。これにより、プロセスカートリッジＢの物流時等に、回転部材４５へ力が作用したとしても、トナーシール部材５２にテンションがかかることなくトナーシール性を維持することができる。

図１０（ｂ）、図１０（ｃ）に示すように、装置本体ＡからプロセスカートリッジＢに駆動が伝達されると、回転部材４５が図１０中Ｓ方向に回転する。これにより、図１０（ｄ）に示すように、トナーシール部材５２が図１０（ａ）中Ｗ方向へ引っ張られ第二の被固定部５２ｄ２が固定部２３ｂから剥がれて回転部材４５に巻き取られ、トナー供給開口部２３ａが開封される。そして、トナー収納枠体２３内のトナーが、トナー搬送シート４４によって、開放されたトナー供給開口部２３ａを通して、トナー供給室２８へ搬送される。
このように、トナー供給開口部２３ａの開封開始時、回転部材ユニット５４は、トナーの粉面より重力方向下方に位置し、かつ、トナー搬送シート４４はトナー室２７の内壁と接触可能な位置にある。
また、第二の被固定部５２ｄ２が固定部２３ｂから剥がれなくても、トナーシール部材５２の第一の被固定部５２ｄ１と第二の被固定部５２ｄ２との間に切れ目を設けておけば、トナーシール部材５２が回転部材４５に巻き取られる力で切れ目が裂けることによりトナー供給開口部２３ａが開封される形態でもよい。この場合は、第二の被固定部５２ｄ２はトナー収納枠体２３の固定部２３ｂに固定された状態のままである。

［第２実施形態］
次に本発明に係るカートリッジ、画像形成装置の第２実施形態について図を用いて説明する。上記第１実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図１１は本実施形態にかかる現像装置ユニット２０の断面図である。図１１において、現像ブレード、現像ローラ等は省略している。図１２は本実施形態にかかる現像装置ユニット２０においてトナー収納枠体４７にトナーを充填する方法を説明する図である。図１２において、トナー供給開口部４７ａを封止するトナーシール部材、トナーを搬送するトナー搬送シート４９は省略している。

図１１に示すように、本実施形態のカートリッジは、上記第１実施形態のプロセスカートリッジＢの回転部材４５を回転部材５１に変えたものである。回転部材５１は、Ｕ字形状に形成されており、リブ形状の固定面５１ｃ、固定面５１ｄを有している。固定面５１ｃには、トナーシール部材５２の第三の被固定部５２ｅが固定されている。固定面５１ｄには、トナー搬送シート４４が固定されている。固定方法は、第１実施形態と同様に、熱カシメ、スナップフィット、両面テープ等で良い。

図１２に示すように、トナー収納枠体２３の長手方向端部には、トナー収納枠体２３内にトナーを充填するため、トナー充填口２３ｄが設けられている。また、回転部材５１の長手方向端部には、トナー充填口２３ｄと接続したトナー受入口５１ａが設けられている。回転部材５１は、長手方向にＵ字形状の溝である開口部５１ｂを設けている。トナー受入口５１ａと開口部５１ｂは連続して形成されている。トナー受入口５１ａはトナー充填口２３ｄからのトナーを受け入れ、開口部５１ｂは受入れたトナーをトナー収納枠体４７内に行きわたらせる。

図１１に示すように、トナー充填時、回転部材５１に設けられた開口部５１ｂの開口方向Ｒと、第一の固定部２３ｂ１と固定面５１ｃを結ぶ線Ｕのなす角度αは１８０°以下（さらに好ましくは９０°以下）になるよう構成されている。これにより、トナー受入口５１ａから導かれたトナーは図１１中矢印Ｈ方向の流れで領域Ｅに充填された後、図１１中矢印Ｊ方向の流れで領域Ｆに充填される。

これにより、上記第１実施形態と同様に、領域Ｆにトナーが充填される際の粉圧による力を領域Ｅのトナーの重さで軽減でき、領域Ｆのトナーによるトナーシール部材５２が第一の固定部２３ｂ１から剥がれる方向の力を軽減できる。これにより、トナー充填時に、トナーシール部材５２がトナー供給開口部２３ａから剥がれることを抑制できる。

トナー収納枠体４７にトナーが充填された後は、図１２に示すように、シールリング３６を介して、攪拌ギア３５によって、トナー充填口２３ｄは封止される。

Ａ …画像形成装置本体
Ｂ …プロセスカートリッジ
Ｌ …レーザ光
Ｍ、Ｕ …線
Ｐ …シート
２０ …現像装置ユニット
２３ …トナー収納枠体
２３ａ …トナー供給開口部
２３ｂ …固定部
２３ｂ１ …第一の固定部
２３ｂ２ …第二の固定部
２３ｂ３ …第四の固定部
２３ｂ４ …第五の固定部
２３ｃ …穴部
２３ｄ …トナー充填口
２６Ｌ …第１サイド部材
２６Ｒ …第２サイド部材
２６ａＬ …アーム部
２６ａＲ …アーム部
２６ｂＬ、２６ｂＲ …回動穴
２８ …トナー供給室
３２ …現像ローラ
３５ …攪拌ギア
３５ａ …軸部
３６ …シールリング
４２ …現像ブレード
４４ …トナー搬送シート
４４ａ …穴部
４５ …回転部材
４５ａ …突起
４５ｂ …円弧部
４５ｃ …弦
４５ｄ …取付け面
４５ｅ …軸部
４５ｆ …駆動側端部
４５ｆａ …穴部
４６ …付勢部材
５１ …回転部材
５１ａ …トナー受入口
５１ｂ …開口部
５１ｃ、５１ｄ …固定面
５２ …トナーシール部材
５２ａ …穴部
５２ｂ …他端
５２ｃ …弛み部
５２ｂ１ …第一の被固定部
５２ｂ２ …第二の被固定部
５２ｂ３ …第四の被固定部
５２ｂ４ …第五の被固定部
５２ｅ…第三の被固定部
５４ …回転部材ユニット
６０ …クリーニングユニット
６２ …感光ドラム（像担持体）

Claims

トナー供給室と連通するトナー供給開口部とトナーを充填するためのトナー充填口とを有し、トナーを収納するトナー収納枠体と、
前記トナー収納枠体内に回転可能に支持される回転部材と、
前記トナー供給開口部を封止するトナーシール部材と、を有し、
前記トナーシール部材は、前記トナー供給開口部の縁の前記トナー収納枠体に固定されるための、前記トナー供給開口部の長手方向に沿った第一の被固定部および第二の被固定部と、前記回転部材に固定される第三の被固定部と、を有し、
前記回転部材の回転に伴い、前記トナーシール部材の前記第一の被固定部が固定部から前記剥がされることで前記トナー供給開口部が開放されるカートリッジであって、
トナーを充填する際に前記トナー充填口から充填されるトナーが、最初に前記トナーシール部材で構成されるくぼみの中に充填されることを特徴とするカートリッジ。
前記トナー充填口が封止されていることを特徴とする請求項１に記載のカートリッジ。
前記カートリッジの長手方向からみた断面において、前記トナー充填口の中心が、前記トナーシール部材より鉛直方向上側かつ、前記回転部材より水平方向において前記トナー供給開口部側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のカートリッジ。
前記回転部材は、前記トナー充填口からトナーを受け入れ、受け入れたトナーを前記トナー収納枠体内に導くための開口部を長手方向に沿って有し、
前記カートリッジの長手方向からみた断面において、前記開口部の開口方向と、前記第一の被固定部と前記第三の被固定部とを結ぶ線と、のなす角度が１８０°以下であることを特徴とする請求項１に記載のカートリッジ。
前記開口部の開口方向と、前記第一の被固定部と前記第三の被固定部とを結ぶ線と、のなす角度が９０°以下であることを特徴とする請求項４に記載のカートリッジ。
前記開口部は、Ｕ字形状の溝であることを特徴とする請求項４又は５に記載のカートリッジ。
前記回転部材の長手方向端部には、前記トナー充填口と接続するトナー受入口を有していることを特徴とする請求項４又は５に記載のカートリッジ。
前記トナー受入口と前記開口部は連続して形成されていることを特徴とする請求項７に記載のカートリッジ。
像担持体を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のカートリッジ。
請求項１〜９のいずれかに記載のカートリッジを着脱可能に備えた画像形成装置。