JP6594109B2 - 現像剤容器、現像剤収納ユニット、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像剤容器、現像剤収納ユニット、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置に関する。

ここで、現像剤容器とは、現像剤を収容するための容器をいう。現像装置とは、少なくとも現像剤担持体を有するものをいう。多くの場合、現像剤担持体、それを支持する現像枠体、それに関わる部品と、を一体化し、画像形成装置の装置本体に着脱可能にしたものをいう。プロセスカートリッジとは、少なくとも像担持体を有するものをいう。多くの場合、帯電手段、現像手段、クリーニング手段、像担持体と、を一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とするものをいう。画像形成装置とは、記録材に画像を形成する装置をいう。

特許文献１には、トナーが充填されるトナー室と、トナー室内に設けられて内部のトナーを撹拌する撹拌部材と、トナー室から現像室にトナーを供給する供給口と、を備えるカートリッジが開示される。このカートリッジでは、現像室とトナー室との間は板部で仕切られていると共に開口により連通しており、封止部材（シール部材）が開口を封止すると共に撹拌部材の回転に伴って封止を解除するように撹拌部材に取り付けられている。

また、その開口を含む板部と撹拌部材の回転軸とは、平行に配置されている。トナーシールの一端が撹拌部材の回転軸に固定されている。こうした構成によれば、ユーザがプリント動作をすると、ユーザが封止部材を自分で取外さなくても、撹拌部材が回転する動作に連動してトナーシールが回転軸に巻き取られて封止部材が剥離されて現像剤が使用可能な状態になり、プリントが開始可能になる。

特開平８−２９２６３４号公報

しかしながら、封止部材が長手方向に亘って同タイミングで開封されるために、封止部材が取付けられる撹拌軸を回転させるトルクが大きくなる。また、封止部材を開封する動作時に開封部材である撹拌軸にかかるトルクは、それ以外の動作時と比べて最も大きいトルクであるため、封止部材の開封動作のために撹拌軸を回転させるモータを大型化する必要がある。モータが大型化すると、駆動音が大きくなったり、装置本体のサイズが大きくなったりして、ユーザの利便性が損なわれる場合もある。

本発明に係る現像剤容器の代表的な構成は、開口を有し、現像剤を収容するための収容部と、前記開口の周囲に溶着部で溶着され前記開口を開封可能に封止する封止部材と、回転軸を有し、回転することにより前記封止部材を巻き取り移動させ、前記溶着部から剥がし前記開口を開封するための開封部材と、を有し、前記開封部材による前記開口の開封時に、前記回転軸の軸線と前記開口を含む仮想面とが交差し、長手方向における前記開封部材の一端と前記溶着部までの距離と前記長手方向における前記開封部材の他端における前記溶着部までの距離とは異なることを特徴とする。

本発明によれば、開封部材が封止部材を開封するときのトルクの負荷を低減することができる。

画像形成装置の断面図である。 （ａ）は、現像装置の断面図である。（ｂ）は、開口を封止するトナーシールが開封された状態を示す現像装置の断面図である。 開口と撹拌軸との配置関係を示す斜視図である。 開口を含む平面に沿う方向から、開口含有面と撹拌軸とを見た断面図である。 実施例１と従来例の開封トルクを比較したグラフである。 実施例２に係る開口含有面と駆動軸との配置関係を示す断面図である。 撹拌軸がトナーシールを開封する時に力を受ける方向と、トナーを現像室に送りこむ時にトナー室の内壁から力を受ける方向と、を示す概略図等である。 実施例３の現像装置の現像装置の断面図である。

以下、図面を参照して、この発明を実施するための形態を実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、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から、特に特定的な記載が無い限りは、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。なお、後の実施例の構成に関して、前の実施例と同一の構成に関しては前の実施例と同一の符号を付して、前の実施例中の説明が援用されるものとする。

図１は、画像形成装置１００の断面図である。『記録材』としてのシートＳに画像を形成する画像形成装置１００は装置本体１００Ａを有する。装置本体１００Ａの内部には、像担持体としての感光ドラム１が配置される。感光ドラム１の周囲には、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写装置５が配置される。現像装置４の現像容器４０の内部には一成分現像剤としてトナーＴが収容される。感光ドラム１の表面は、帯電装置２により一様に帯電され、露光装置３により静電像が形成され、現像装置４によりトナーＴで現像されてトナー像が形成される。

『プロセスカートリッジ』としてのカートリッジ５０は、感光ドラム１、帯電装置２、現像装置４を含んで構成される。その場合に、カートリッジ５０は、画像形成装置１００の装置本体１００Ａに着脱可能に構成される。画像形成部Ｇは、画像を形成する感光ドラム１、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写装置５等を含む。

また、装置本体１００Ａの下部には、シートＳを収納するカセットが配置される。シートＳは、カセットから給送されて感光ドラム１と転写装置５とのニップに搬送され、感光ドラム１の表面のトナー像が転写される。そして、シートＳは、定着装置６に搬送されて熱と圧力によりトナー像が定着され、記録画像になる。感光ドラム１の表面に残ったトナー像は、クリーニングブレード７２により除去されて廃トナー容器に収納される。

図２（ａ）は、現像装置４の断面図である。現像装置４は現像容器４０を有する。現像容器４０は、現像室４０ａとトナー室４０ｂとを有する。現像室４０ａは、長手方向に延びる開口４０ａ１を有する。開口４０ａ１には、現像剤を担持する『現像剤担持体』としての現像ローラ４３が配置される。

現像ローラ４３は、現像スリーブ４２と、現像スリーブ４２の内部に配置されるマグネットローラ４１と、を有する。現像スリーブ４２は感光ドラム１（図１参照）に対向して回転可能に支持される。開口４０ａ１には、現像スリーブ４２に当接して、現像剤の層厚を規制する規制部材としての弾性ブレード４４が取付けられる。トナー室４０ｂ（ホッパー）には、トナーＴが収容されている。

『現像剤容器８９』の一部である『収容部』としてのトナー室４０ｂは、静電像を現像するトナーＴ（現像剤）を収納し、開口６０を有する。現像容器４０の内部にて、現像室４０ａとトナー室４０ｂとの間には、トナー室４０ｂから現像室４０ａへとトナーを供給する開口６０が形成されて互いの空間が接続されている。

トナー室４０ｂは、内部に、開封部材４６と、封止シート４５と、を備える。『現像剤容器８９』の一部である開封部材４６は、『回転軸』としての撹拌軸４７と、『撹拌部材』としての撹拌シート４６ａと、を有する。撹拌シート４６ａの基端部４６ｋが撹拌軸４７に固定され、開封部材４６が回転することにより封止シート４５を移動させ開口６０を開封してトナー室４０ｂの現像剤を現像室４０ａに搬送する。撹拌シート４６ａは可撓性を有する。

本実施例の開封部材は、封止部材である封止シート４５を開封する開封部材でもあり、トナーＴを撹拌する撹拌部材でもある。つまり、開封部材としては、少なくとも撹拌軸４７があればよい。また、撹拌部材としては、少なくとも撹拌シート４６ａがあればよい。本実施例では各部材が一体的に構成されているが、開封部材（撹拌軸４７）と撹拌部材（撹拌シート４６ａ）が別々に設けられていてもよい。なお、本実施例の開封部材は、撹拌軸４７と撹拌シート４６ａから構成されている。

『現像剤容器８９』の一部である『封止部材』としての封止シート４５は、開口６０を開封可能に封止し、封止シート４５の基端部４５ｋが撹拌軸４７に固定されている。撹拌軸４７は、装置本体１００Ａの内部の不図示のモータによる駆動力で回転する。また、トナー室４０ｂは、撹拌シート４６ａの先端の回転経路に沿う内壁４０ｂ１を有する。内壁４０ｂ１は、撹拌シート４６ａの先端の回転軌跡が内壁４０ｂ１に侵入する位置に形成されている。前述したトナー室４０ｂ、開封部材、封止シート４５を含んで現像剤容器８９が構成され、この現像剤容器８９がトナーＴを収容する容器を構成する。

この封止シート４５が開封されるまでは、封止シート４５によって現像室４０ａとトナー室４０ｂとは仕切られている。そして、ユーザがプリント動作を行うと、画像形成装置本体の駆動源から駆動を現像容器の側面にある駆動伝達部材であるギアが駆動力を受け、ギアが受けた駆動力を撹拌軸４７に伝達して、撹拌軸４７が回転する。撹拌軸４７の回転につれて封止シート４５が巻き取られ、現像装置４が使用可能な状態となる。

図２（ｂ）は、開口６０を封止する封止シート４５が開封された状態を示す現像装置４の断面図である。図２（ｂ）によれば、開封されたあとの封止シート４５は撹拌軸４７の回転に引っ張られて、開封部材である撹拌軸４７に巻きとられる。このような構成とすることによって、ユーザが封止シート４５を開封する動作を行う事なく、プリントを開始することができる。

本実施例では、撹拌シート４６ａには厚み５０μｍ、短手方向の長さが２０ｍｍの材質ポリフェニルサルファイドのシートを用いており、トナー室４０ｂの内壁４０ｂ１に５ｍｍ侵入するように設置されている。撹拌シート４６ａの長手方向（撹拌軸４７の回転軸方向の長さ）は、２２０ｍｍとしている。

また、開口６０は長手方向に２２６ｍｍ、短手方向に１０ｍｍの幅で設けられており、開口６０の外回り１ｍｍの位置に封止シート４５が溶着されている。封止シート４５には厚み２０μｍ、材質ポリエチレンテレフタレートを用いている。長手方向に２３０ｍｍ、短手方向に４５ｍｍとし、その一端が撹拌軸４７に固定されており、現像装置４が新品時には自由端側が開口６０に溶着固定され、トナーを封止している。

図３（ａ）は、開口６０と撹拌軸４７との配置関係を示す斜視図である。図４（ａ）は、開口６０を含む平面に沿う方向から、開口６０を延長した開口含有面６０Ｋと撹拌軸４７とを見た断面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の拡大図である。この場合に、開口含有面６０Ｋと撹拌軸４７とが成す角度は、２°の交差角度Ｍに設定される。

この状態は、以下のことをいう。封止シート４５を開封するときに、撹拌軸４７を延長した軸線Ｊ１が、開口６０を含む平面（開口含有面６０Ｋ）を延長した仮想面Ｊ２と、が交差する。このような位置に、開封部材４６が配置される。撹拌軸４７の軸線Ｊ１と、開口６０を含む仮想面Ｊ２とは、図４（ｂ）に示されるように、交差ポイントＺにて交差する。

また、撹拌軸４７の軸線Ｊ１が開口６０を含む仮想面Ｊ２と交差する交差角度Ｍは、０°より大きく１５°以下であることが好ましい。特に交差角度Ｍは、１°以上３°以下が好ましい。構成によっては、その交差角度Ｍは、１°未満であってもよい。本実施例では、封止シート４５を開封する際の撹拌軸４７の軸線Ｊ１と仮想面Ｊ２との角度を２°に設定している。撹拌軸４７の軸線Ｊ１が開口６０を含む仮想面Ｊ２と交差する交差角度Ｍは、開口６０を開封する際の方がシートＳに画像を形成する際よりも大きい。

このように、開口含有面６０Ｋと、撹拌軸４７と、の間に角度が設けられているため、撹拌軸４７と溶着部までの距離は図中の駆動側と非駆動側で異なる。封止シート４５の短手方向の長さは長手にわたって４５ｍｍで一定であるため、駆動側に対して非駆動側では封止シート４５は弛みが大きい。

このような構成で、ユーザがプリント動作を行うと、撹拌軸４７の回転につれて封止シート４５は撹拌軸４７に巻き取られていく。そして、封止シート４５の弛みの少ない駆動側は、弛みの多い非駆動側より先に封止シート４５が張りつめた状態となり、その結果、駆動側から溶着部が剥がされて撹拌軸４７に巻き取られていく。長手方向の片側から徐々に封止シート４５が剥がされていくため、トルクの最大値を低く抑えることができる。なお、撹拌軸４７の軸線Ｊ１は、封止シート４５が開口６０の開封を完了した後であって画像形成時に、仮想面Ｊ２と平行になる位置に移動する。この動作に関しては、実施例２の方にて詳述する。

図３（ｂ）は、封止シート４５の平面図である。封止シート４５は、撹拌軸４７に取り付けられる軸取付部４５ｄと、開口６０に取り付けられる封止部４５ｂと、を有する。

図５は、実施例１と従来例の開封トルクを比較したグラフである。実施例の場合には、従来例に比べて、トルクの最大値が低く抑えられている。つまり、トルクの負荷を低減することが可能になる。これにより、封止シート４５引きのためにパワーの強い大型のモータを用意する必要が無く、小型のモータを使用した画像形成装置１００をユーザに供することができる。

図６は、実施例２に係る開口含有面６０Ｋと撹拌軸４７との配置関係を示す断面図である。実施例２では、封止シート４５の構成は実施例１と同じである。撹拌軸４７の両端部４７ａ、４７ｂを支持し、一方の端部４７ｂを支持する支持穴４９ａが長穴形状で形成され、仮想面Ｊ２に対する撹拌軸４７の角度を変更可能な『軸受部』としての非駆動側軸受４９、駆動側軸受４８を備える点が実施例１と異なる。支持穴４９ａについては、図７（ｂ）参照。撹拌軸４７の非駆動側軸受４９の支持穴４９ａは長穴で形成されるために、撹拌軸４７が支持穴４９ａ内で動くことができる。

撹拌軸４７の非駆動側（図６中で非駆動入力側、なお、駆動側は図６中で駆動入力側と記載）が最も開口含有面６０Ｋから遠い時に、開口含有面６０Ｋと撹拌軸４７は略平行となる。また、撹拌軸４７の非駆動側が最も開口含有面６０Ｋに近づいた時に、撹拌軸４７と直交する方向で開口含有面６０Ｋを延長した延長面に沿う方向から見て、開口６０を含む開口含有面６０Ｋと撹拌軸４７のなす交差角度Ｍが２°となるように配置されている。

図７（ａ）は、撹拌軸４７が封止シート４５を開封する時に力を受ける方向Ｙ１、Ｙ２と、トナーＴを現像室４０ａに送りこむ時にトナー室４０ｂの内壁４０ｂ１から力を受ける方向Ｘ１、Ｘ２と、を示す概略図である。開封部材４６の撹拌シート４６ａが容器内壁に５ｍｍ侵入する寸法関係であるため、撹拌軸４７の回転に伴って撹拌シート４６ａがトナー室４０ｂの内壁４０ｂ１に接触すると、撹拌シート４６ａは撓みながらトナー室４０ｂの内壁と接触してトナーＴを搬送する。

図７（ｂ）は、撹拌シート４６ａがトナー室４０ｂの内壁から反力を受けて撹拌軸４７が力を受けるときに、撹拌軸４７が受ける力の方向と支持穴４９ａの関係を示す概略図である。封止シート４５が開口６０から開封されるときに撹拌軸４７が力を受ける方向Ｘ１、Ｘ２と、撹拌シート４６ａが内壁４０ｂ１に当接しているときに撹拌軸４７が力を受ける方向Ｙ１、Ｙ２と、は異なる。

ユーザがプリント動作を行うと、開封部材４６の回転につれて封止シート４５は巻き取られ、撹拌軸４７は開口含有面６０Ｋ側に引っ張られる。撹拌軸４７の非駆動側は、長穴構成であるため、撹拌軸４７の非駆動側は支持穴４９ａの開口６０側の位置（開封時軸位置）に移動する。封止シート４５の短手方向の長さは一定であるため、撹拌軸４７が支持穴４９ａの中で移動した分だけ、駆動側に対して非駆動側では封止シート４５にかかるテンションが低下する。このため、撹拌軸４７の回転につれて封止シート４５は駆動入力側から溶着部が剥がされて、撹拌軸４７に巻き取られていく。

短手側から徐々に剥がされていくため、トルクの最大値を低く抑えることができる。また、封止シート４５を引き終わった後は、撹拌軸４７の回転動作にともない撹拌シート４６ａによってトナーＴを現像室４０ａに供給する。このとき、撹拌軸４７は撹拌シート４６ａが内壁４０ｂ１からの反力を受けるため、支持穴４９ａの中で封止シート４５開封時とは逆側の端（撹拌時軸位置）に移動する。このときに、撹拌軸４７が受ける力の方向は、方向Ｙ１、Ｙ２から方向Ｘ１、Ｘ２に変わるので、撹拌軸４７が移動する。

そして、撹拌軸４７は開口含有面６０Ｋと略平行となる。開口６０に対する撹拌シート４６ａと撹拌軸４７の距離が長手に渡って均一となるため、長手に渡ってトナーＴの現像室４０ａへの搬送力を一定に保つことが可能となる。支持穴４９ａの内部では、撹拌シート４６ａの先端が内壁４０ｂ１に接触する間に撹拌軸４７の一方の端部４７ｂが開口６０から離間する方向に移動して、撹拌シート４６ａの先端が内壁４０ｂ１に接触していない間に開口６０にその状態が解かれることにはなる。しかし、トナーＴの撹拌機能には問題ない。

このような構成を用いる事で、シール引きのためにパワーの強い大型のモータを用意する必要が無く、小型の画像形成装置をユーザに供する事ができる。

図８は、実施例３に係る現像装置４の断面図である。実施例３では、現像剤収納ユニット９１は、開口８０ａを有する可撓性容器８０と、開口８０ａを開封可能に封止する封止シート４５と、封止シート４５を移動させ開口８０ａを開封するための開封部材４６と、を有する。この現像剤収納ユニット９１がトナーＴを収容する容器を構成する。開封部材４６は、撹拌軸４７を有し、回転することで封止シート４５を移動させる。また、実施例１〜２と同様に、封止シート４５を開封するときに、撹拌軸４７を延長した軸線Ｊ１が、開口６０を含む平面を延長した仮想面Ｊ２と、が交差するように構成される。

実施例１〜３の構成によれば、撹拌軸４７が封止シート４５を開封するときのトルクの負荷を低減することができる。これにより、現像容器４０の内部のモータの音を低減させ、ユーザの利便性を向上させることができる。

４０ 現像容器
４０ｂ トナー室（収容部）
４５ トナーシール（封止部材）
４６ 開封部材
４６ａ 撹拌シート（撹拌部材）（開封部材）
４７ 撹拌軸（回転軸）（開封部材）
６０ 開口
８９ 現像剤容器
Ｊ１ 軸線
Ｊ２ 仮想面

Claims (12)

1. 開口を有し、現像剤を収容するための収容部と、
   前記開口の周囲に溶着部で溶着され前記開口を開封可能に封止する封止部材と、
   回転軸を有し、回転することにより前記封止部材を巻き取り移動させ、前記溶着部から剥がし前記開口を開封するための開封部材と、を有し、
   前記開封部材による前記開口の開封時に、前記回転軸の軸線と前記開口を含む仮想面とが交差し、長手方向における前記開封部材の一端と前記溶着部までの距離と前記長手方向における前記開封部材の他端における前記溶着部までの距離とは異なることを特徴とする現像剤容器。
2. 前記封止部材を開封するときに、前記回転軸の軸線が前記開口を含む仮想面と交差することを特徴とする請求項１に記載の現像剤容器。
3. 前記回転軸の軸線が前記開口を含む仮想面と交差する交差角度は、０°より大きく１５°以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像剤容器。
4. 前記回転軸の軸線が前記開口を含む仮想面と交差する交差角度は、０°より大きく３°以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像剤容器。
5. 前記回転軸の軸線が前記開口を含む仮想面と交差する交差角度は、前記開口を開封する際の方が記録材に画像を形成する際よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の現像剤容器。
6. 前記収容部は、前記開封部材の回転経路に沿う内壁を有し、前記内壁は、前記開封部材の回転軌跡が前記内壁に侵入する位置に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の現像剤容器。
7. 前記収容部は内壁を有し、
   前記回転軸の軸線は、前記封止部材が前記開口の開封を完了した後であって画像形成時に、前記仮想面と平行する位置に移動することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の現像剤容器。
8. 前記回転軸の両端部を支持し、一方の端部を支持する支持穴が長穴形状で形成され、前記仮想面に対する前記回転軸の角度を変更可能な軸受部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の現像剤容器。
9. 開口を有し、現像剤を収容するための可撓性容器と、
   前記開口の周囲に溶着部で溶着され前記開口を開封可能に封止する封止部材と、
   回転軸を有し、回転することにより前記封止部材を巻き取り移動させ、前記溶着部から剥がし前記開口を開封するための開封部材と、を有し、
   前記開封部材による前記開口の開封時に、前記回転軸の軸線と前記開口を含む仮想面とが交差し、長手方向における前記開封部材の一端と前記溶着部までの距離と前記長手方向における前記開封部材の他端における前記溶着部までの距離とは異なることを特徴とする現像剤収納ユニット。
10. 現像剤を担持する現像剤担持体と、
    請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の現像剤容器、請求項９に記載の現像剤収納ユニットのうちの少なくとも１つと、
    を備えることを特徴とする現像装置。
11. 現像剤を担持する現像剤担持体と、
    請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の現像剤容器、請求項９に記載の現像剤収納ユニットのうちの少なくとも１つと、
    を備え、画像形成装置の装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジ。
12. 請求項１から８のいずれか１項に記載の現像剤容器、請求項９に記載の現像剤収納ユニット、請求項１０の現像装置、請求項１１のプロセスカートリッジのうちのいずれか１つを備え、記録材に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。

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