JP6665635B2 - 現像カートリッジ - Google Patents
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Description
以下、第1実施形態に係る現像カートリッジについて説明する。
まず、図1を参照して、現像カートリッジが使用される画像形成装置の概略構成について説明する。
アジテータ25と、現像ローラ27および供給ローラ28は、筐体21に回転可能に支持されている。
図2に示すように、現像剤容器23は、トナーTを密封可能に収容するもので、筐体21よりも変形しやすい材料からなる袋状の容器である。現像剤容器23の底部には、トナーTを現像剤収容室22内に排出するための排出口24が形成されている。現像剤容器23は、筐体21の上壁21Aに固定されている。
現像剤容器23を形成する材料は特に限定されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)を用いることができる。
アジテータ25は、回転部材25Aと、回転部材25Aに一端部が固定され、回転部材25Aと共に回転する羽根25Bを備える。回転部材25Aは、羽根25Bが固定された固定面25Cと反対側の固定面25Dに、シート状の封止部材26が固定されている。封止部材26は、一端部が回転部材25Aに固定され、他端部が現像剤容器23の排出口24の周囲に剥離可能に接着されている。
封止部材26は、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)から形成される。
以下、図3から図6を参照して、所定時間以上経過してから現像ローラ27を回転させる遅延伝達機構について説明する。
シャフト31の一端部は筐体21の外側に突出し、ギヤカバー70に回転可能に支持される。当該一端部には、第1回転体30が設けられている。第1回転体30は、第1ギヤ32と、第2ギヤ33と、第1ギヤ32および第2ギヤ33と一体に形成されたフランジ34から構成される。
シャフト41の一端部は筐体21の外側に突出して、ギヤカバー70に回転可能に支持されている。当該一端部には、第2回転体としての第3ギヤ42が設けられている。
駆動ギヤ50は、ギヤカバー70の突出部72に設けた開口74からカップリング溝55が露出した状態で支持されており、付勢部材としてのバネ65を外側端部54に外装してフランジ部56とギヤカバー70の突出部72との間に配置することによって、筐体21側、すなわち第1軸線A1方向の内側に付勢されている。
すると、レーザプリンタ1の本体ケーシング2に設けたモータMからの駆動力が、カップリング80および駆動ギヤ50を通して、アジテータ25の第2ギヤ33に伝達され、第2ギヤ33が回転し始める。
図5(b)および(c)に示すように、駆動ギヤ50はバネ65によって第1軸線A1方向の内側に付勢されているが、第4ギヤ52がフランジ34に当接して支持されているため、第4ギヤ52は第1ギヤ32とは噛み合わず、第2ギヤ33のみと噛み合う。
このとき、第4ギヤ52と中間ギヤ60との接続は切断され、現像ローラ27の第3ギヤ42には駆動力が伝達されないため、現像ローラ27は静止したままである。
このとき、駆動ギヤ50は、カップリング80の係合突起82がカップリング溝55と係合したままで、突出部53が筐体21の摺動軸受部21B内を移動し、本体部51がギヤカバー70の突出部72内を移動する。
アジテータ25は、第4ギヤ52が第1ギヤ32と噛み合うことで回転を続ける。
第4ギヤ52が中間ギヤ60と噛み合うと、モータMからの駆動力が、中間ギヤ60を介して現像ローラ27の第3ギヤ42に伝達されるので、現像ローラ27が回転し始める。
以後、第4ギヤ52が第1ギヤ32および第3ギヤ42と接続されたままで、アジテータ25および現像ローラ27が共に回転する。
図6(a)に示すように、現像剤容器23から剥がれた封止部材26は、回転部材25Aに巻き付いて羽根25Bと一緒に回転する。
そのため、アジテータ25の回転開始から所定時間を経過して封止部材26が現像剤容器23から剥がれた後、現像ローラ27が回転することになる。
図7から図9を参照して、第2実施形態に係る現像カートリッジ120について説明する。
第2実施形態に係る現像カートリッジ120は、第1実施形態に係る現像カートリッジ20と同様に、アジテータ25の回転により、現像剤容器23の排出口24を密封する封止部材26が現像剤容器23から剥がれるものであり、アジテータ25と封止部材26が開封機構を構成する。
なお、図7から図9では、現像剤容器23と封止部材26は図示を省略する。
現像ローラ27のシャフト41の一端部には、第2回転体140が設けられている。
第2回転体140は、入力側回転部材142と、入力側回転部材142と同軸で回転可能に設けられた出力側回転部材146とを有している。
出力側回転部材146は、第2軸線A2(回転軸線)周りに回転可能であり、入力側回転部材142と対向する端面147に第2軸線A2を中心とする円弧状に延びる係合溝148が形成されている。
未使用の現像カートリッジ120がレーザプリンタ1の本体ケーシング2に装着されたとき、図9(a)に示すように、入力側回転部材142の係合突起144は係合溝148の回転方向における上流側端部148Aに位置している。
そして、アジテータ25が回転することで、現像剤容器23が開封される。
一方、中間ギヤ60と噛み合う入力側回転部材142も回転するが、図9(b)に示すように、入力側回転部材142の係合突起144が係合溝148に沿って移動するため、入力側回転部材142が出力側回転部材146に対して空転し、現像ローラ27が回転することはない。
そして、現像剤容器23を開封する間、現像ローラ27は静止したままである。
以後は、係合突起144が係合溝148の下流側端部148Bに当接したままで入力側回転部材142と出力側回転部材146が一体に回転するため、アジテータ25および現像ローラ27が共に回転する。
また、開封機構は、アジテータ25の回転部材25Aが回転することで封止部材26が剥がれる構成としたが、例えば、封止部材を設けずに、アジテータ25の回転部材25Aに固定した回転刃で現像剤容器を開封するものでもよい。
図10および図11を参照して、第3実施形態に係る現像カートリッジ220について説明する。第2実施形態の現像カートリッジ120と同様の構成要素については同一符号を用いて参照し、詳細な説明を省略する。
第3実施形態に係る現像カートリッジ220は、開封済みの現像剤容器223を巻き取る構成を備えたものである。
現像剤容器223は、巻取り部材210が回転することで、巻取り部材210側に移動し、筐体221に形成した開口部228の下に設けた絞り部229と接触することで、折返し面227の接着が剥がれて、内部のトナーTが現像剤収容室222内に排出される。トナーTが排出される際、両端部の接着も剥がれて、シート状に展開する。
また、筐体221とギヤカバー270は、巻取り部材210のシャフト211の一端部に設けた第1回転体としての第5ギヤ212と、アジテータ25の第1ギヤ132と、第5ギヤ212および第1ギヤ132と噛み合う第2中間ギヤ62と、駆動源の一例としての駆動ギヤ150と、駆動ギヤ150の駆動力を現像ローラ27に伝達する中間ギヤ60と、現像ローラ27の一端部に設けた第2回転体240とを回転可能に支持している。
入力側回転部材242は、筐体221およびギヤカバー270に第2軸線A2(回転軸線)周りに回転可能に支持され、本体部243と、本体部243から筐体221に向かって突出し、表面に螺旋状に延びる係合突起の一例としての突条(雄ねじ)244が設けられた突出部245と、本体部243に設けられ、中間ギヤ60と噛み合うスライドギヤ246とを有している。
出力側回転部材241は、現像ローラ27の一端部に設けられる。出力側回転部材241は、入力側回転部材242の突条244に対応して形成された螺旋状に延びる係合溝(雌ねじ)248を有している。
図10(a)および図11(a)に示すように、未使用の現像カートリッジ220がレーザプリンタ1の本体ケーシング2に装着されると、モータMからの駆動力が駆動ギヤ150の入力ギヤ155を通して入力され、駆動ギヤ150が回転し始める。
そして、現像剤収容室222内に排出されたトナーTは、アジテータ25の回転部材25Aに固定された羽根25Bにより撹拌される
さらに入力側回転部材242が回転すると、突条244が出力側回転部材241の係合溝248の終端に達し、スライドギヤ246の移動が終了する。
以後は、入力側回転部材242と出力側回転部材241が一体に回転するため、アジテータ25、巻取り部材210および現像ローラ27が共に回転する。
このような構成によると、現像ローラ27を回転し始める際にモータMにかかる負荷をさらに小さくすることができる。
図12から図14を参照して、第4実施形態に係る現像カートリッジ320について説明する。第2実施形態の現像カートリッジ120および第3実施形態の現像カートリッジ220と同様の構成要素については同一符号を用いて参照し、詳細な説明を省略する。
図13(a)に示すように、現像剤容器330は、現像ローラ27の第2軸線A2と平行な第5軸線A5周りに回転可能なシャフト331を有している。
シャフト331の一端部は筐体321の外側に突出し、ギヤカバー370に回転可能に支持される。当該一端部には、第1回転体としての第6ギヤ332が設けられている。
ワンウェイクラッチ340は、ギヤカバー370に回転可能に支持される外輪としての入力側回転部材345と、入力側回転部材345と同軸で回転可能に設けられ、入力側回転部材345の一方向の回転のみを伝達可能な内輪としての出力側回転部材350とを備えている。
具体的には、出力側回転部材350は、円周方向に延びる溝部352が直径方向で対向する2箇所に設けられている。各溝部352は、入力側回転部材345の逆転方向を基準として、下流側に位置する下流側端部354が上流側に位置する上流側端部356よりも溝の深さが深くなっており、下流側端部354から上流側端部356に向けて徐々に溝の深さが浅くなるように形成される。
各溝部352には、下流側端部354に一端が固定されたバネ357と、バネ357に付勢支持されたローラ358が挿入されている。
一方、入力側回転部材345が図14(b)に示す正転方向に回転すると、入力側回転部材345の内周面344と出力側回転部材350の溝部352でローラ358が挟まれ、摩擦により出力側回転部材350が入力側回転部材345と共に正転方向に回転する。
未使用の現像カートリッジ320がレーザプリンタ1の本体ケーシング2に装着されたことを制御装置100が検知すると、制御装置100はモータMを逆回転させる。
このとき、図13に示すように、モータMからの駆動力が、駆動入力ギヤ360から駆動ギヤ150の入力ギヤ155を通して入力され、駆動ギヤ150が逆転方向に回転し始める。
駆動ギヤ150の第4ギヤ152は、現像剤容器330のシャフト331に設けた第6ギヤ332および現像ローラ27の入力側回転部材345の入力ギヤ342と噛み合っているので、駆動ギヤ150が逆転方向に回転すると、現像剤容器330が逆転方向に回転し始める。しかし、入力側回転部材345の回転は出力側回転部材350には伝達されないので、現像ローラ27は静止したままである。
図12(a)に示すように、現像剤容器330が逆転方向に回転すると、封止部材326が現像剤容器330から剥がれて、現像剤容器330が開封される。
このとき、図14に示すように、モータMからの駆動力が入力され、駆動ギヤ150が正転方向に回転するので、現像剤容器330が正転方向に回転する。また、入力側回転部材345の回転が出力側回転部材350に伝達されるので、ワンウェイクラッチ340を介して駆動ギヤ150からの駆動力が伝達された現像ローラ27が正転方向に回転する。
図12(b)に示すように、現像剤容器330が正転方向に回転すると、開放された排出口334からトナーTが現像剤収容室322内に排出される。
以後は、現像剤容器330と現像ローラ27が正転方向に回転し続ける。
なお、以下の変形例においても、遅延伝達機構はワンウェイクラッチにより構成され、開封機構は第4実施形態に係る現像カートリッジ320と同様に構成される。
第1変形例に係る現像カートリッジ420は、駆動源を備えておらず、レーザプリンタ1の本体ケーシング2に設けた駆動源からの駆動力が第1回転体に入力される。
図15に示すように、現像カートリッジ420は、現像剤容器330のシャフト331の一端部と、現像ローラ27のシャフト41の一端部が、筐体421の外側に突出し、ギヤカバー470に回転可能に支持されている。
現像剤容器330のシャフト331の一端部に設けた第1回転体としての第6ギヤ332と、現像ローラ27のシャフト41の一端部に設けた第2回転体としてのワンウェイクラッチ340との間には、第3中間ギヤ64が設けられている。
未使用の現像カートリッジ420がレーザプリンタ1の本体ケーシング2に装着されたことを制御装置100が検知すると、制御装置100はモータMを逆回転させる。
このとき、図15(a)に示すように、モータMからの駆動力が、駆動源としての駆動入力ギヤ360を通して現像剤容器330の第6ギヤ332に入力されるので、現像剤容器330が逆転方向に回転し始める。
現像剤容器330の第6ギヤ332は、第3中間ギヤ64を介してワンウェイクラッチ340の入力側回転部材345の入力ギヤ342と噛み合っているので、第6ギヤ332が逆転方向に回転すると、第3中間ギヤ64と入力側回転部材345も逆転方向に回転する。しかし、入力側回転部材345の回転は出力側回転部材350には伝達されないので、現像ローラ27は静止したままである。
現像剤容器330が逆転方向に回転すると、封止部材326が現像剤容器330から剥がれて、現像剤容器330が開封される。
このとき、図15(b)に示すように、モータMからの駆動力が駆動入力ギヤ360を通して現像剤容器330の第6ギヤ332に入力されるので、現像剤容器330が正転方向に回転する。また、第3中間ギヤ64および入力ギヤ342を介してワンウェイクラッチ340の入力側回転部材345に入力された駆動力は、ワンウェイクラッチ340の出力側回転部材350に伝達されるので、現像ローラ27が正転方向に回転する。
現像剤容器330が正転方向に回転すると、開放された排出口334からトナーTが現像剤収容室322内に排出される。
以後は、現像剤容器330と現像ローラ27が正転方向に回転し続ける。
第2変形例に係る現像カートリッジ520は、現像剤容器330の一端部にワンウェイクラッチが設けられている。
図16に示すように、現像カートリッジ520は、現像剤容器330のシャフト331の一端部と、現像ローラ27のシャフト41の一端部が、筐体521の外側に突出し、ギヤカバー570に回転可能に支持されている。
入力側回転部材545は、駆動源としての駆動入力ギヤ360と噛み合う入力ギヤ542が外周面に設けられている。入力側回転部材545は、モータMが逆回転(図16(a)に矢印で示す方向に駆動入力ギヤ360を回転させる方向に回転)すると、逆転方向に回転し、モータMが正回転(図16(b)に矢印で示す方向に駆動入力ギヤ360を回転させる方向に回転)すると、正転方向に回転する。
出力側回転部材550は、入力側回転部材545に嵌め込まれ、入力側回転部材545の逆転方向への回転を切断し、入力側回転部材545の正転方向への回転を伝達するように構成されている。
現像剤容器330のシャフト331は、入力側回転部材545と連結されている。
出力ギヤ560は、ワンウェイクラッチ540の出力側回転部材550に設けられている。
未使用の現像カートリッジ520がレーザプリンタ1の本体ケーシング2に装着されたことを制御装置100が検知すると、制御装置100はモータMを逆回転させる。
このとき、図16(a)に示すように、モータMからの駆動力が、駆動源としての駆動入力ギヤ360を通して現像剤容器330に連結されたワンウェイクラッチ540の入力側回転部材545に入力される。すると、現像剤容器330が逆転方向に回転し始める。
しかし、入力側回転部材545の回転は出力側回転部材550には伝達されないので、出力ギヤ560への駆動力の伝達は切断されたままであり、第4中間ギヤ66と第3ギヤ42は回転しない。そのため、現像ローラ27は静止したままである。
現像剤容器330が逆転方向に回転すると、封止部材326が現像剤容器330から剥がれて、現像剤容器330が開封される。
このとき、図16(b)に示すように、モータMからの駆動力が駆動入力ギヤ360を通してワンウェイクラッチ540の入力側回転部材545に入力されるので、現像剤容器330が正転方向に回転する。また、入力側回転部材545の駆動力が出力側回転部材550に伝達されるので、出力ギヤ560および第4中間ギヤ66を通して第3ギヤ42に駆動力が伝達される。そのため、現像ローラ27が正転方向に回転する。
現像剤容器330が正転方向に回転すると、開放された排出口334からトナーTが現像剤収容室322内に排出される。
以後は、現像剤容器330と現像ローラ27が正転方向に回転し続ける。
21 筐体
23 現像剤容器
25 アジテータ
25A 回転部材
26 封止部材
27 現像ローラ
30 第1回転体
31 シャフト
32 第1ギヤ
33 第2ギヤ
34 フランジ
41 シャフト
42 第3ギヤ(第2回転体)
50 駆動ギヤ(駆動源)
60 中間ギヤ
65 バネ(付勢部材)
120 現像カートリッジ
121 筐体
140 第2回転体
142 入力側回転部材
144 係合突起
146 出力側回転部材
148 係合溝
220 現像カートリッジ
221 筐体
223 現像剤容器
241 出力側回転部材
242 入力側回転部材
244 突条
248 係合溝
320 現像カートリッジ
321 筐体
322 現像剤収容室
326 封止部材
330 現像剤容器
340 ワンウェイクラッチ
345 入力側回転部材
350 出力側回転部材
420 現像カートリッジ
421 筐体
540 ワンウェイクラッチ
545 入力側回転部材
550 出力側回転部材
Claims (10)
- 筐体と、
前記筐体内に設けられ、現像剤を密封可能に収容した現像剤容器と、
前記筐体に回転可能に支持された現像ローラと、
前記筐体に回転可能に支持され、前記現像剤容器を開封する開封機構と、
前記開封機構の回転軸の一端部に設けられた第1回転体と、
前記現像ローラの回転軸に駆動力を伝達可能に設けられた第2回転体と、
前記第1回転体および前記第2回転体に駆動力を付与する駆動源から前記第2回転体への駆動力の伝達を、前記駆動源から前記第1回転体への駆動力の伝達開始時から所定時間以上遅延させる遅延伝達機構と、を備え、
前記所定時間は、前記開封機構が前記現像剤容器を開封するのに要する時間であることを特徴とする現像カートリッジ。 - 前記第1回転体は、第1軸線周りに回転可能な第1ギヤと、当該第1ギヤと同軸で回転可能であり、当該第1ギヤに対して第1軸線方向の外側に設けられた第2ギヤと、前記第1ギヤと前記第2ギヤの間に前記第2ギヤとともに回転可能に設けられて、前記第2ギヤの歯先円直径よりも大きな直径を有し、一部に切欠きを有するフランジと、を有し、
前記第2回転体は、前記第1軸線と平行な第2軸線周りに回転可能に設けられた第3ギヤを有し、
前記駆動源は、初期状態で前記第2ギヤと噛み合い、前記所定時間経過後に前記第1ギヤおよび前記第3ギヤと噛み合う駆動ギヤであり、
前記駆動ギヤを前記第1軸線方向の内側に付勢する付勢部材をさらに備え、
前記遅延伝達機構は、前記第1回転体と、前記第2回転体と、前記駆動ギヤと、前記付勢部材により構成され、
作動開始から前記所定時間は前記駆動ギヤが前記フランジで支持され、前記駆動ギヤが前記切欠きと対向したときに前記駆動ギヤが前記第1軸線方向の内側に移動して前記第2ギヤおよび前記第3ギヤと噛み合うことを特徴とする請求項1に記載の現像カートリッジ。 - 前記第2ギヤが回転を開始してから前記所定時間で回転する第1角度は、前記フランジの回転方向における第2角度よりも小さいことを特徴とする請求項2に記載の現像カートリッジ。
- 前記第2角度は、90〜315度であることを特徴とする請求項3に記載の現像カートリッジ。
- 前記第2角度は、180〜270度であることを特徴とする請求項3に記載の現像カートリッジ。
- 前記第1回転体または前記第2回転体は、入力側回転部材と、当該入力側回転部材と同軸で回転可能に設けられ、前記入力側回転部材が所定量回転した後に前記入力側回転部材の駆動力を伝達可能に係合する出力側回転部材と、を有し、
前記遅延伝達機構は、前記入力側回転部材と前記出力側回転部材により構成されることを特徴とする請求項1に記載の現像カートリッジ。 - 前記入力側回転部材と前記出力側回転部材の一方は、回転軸線を中心とする円弧状に延びる係合溝を有し、
前記入力側回転部材と前記出力側回転部材の他方は、前記係合溝に係合する係合突起を有することを特徴とする請求項6に記載の現像カートリッジ。
- 前記入力側回転部材と前記出力側回転部材の一方は、螺旋状に延びる係合溝を有し、
前記入力側回転部材と前記出力側回転部材の他方は、前記係合溝に係合する係合突起を有することを特徴とする請求項6に記載の現像カートリッジ。 - 前記第2回転体は、前記駆動源または前記第1回転体から駆動力が入力される入力側回転部材と、前記現像ローラに連結された出力側回転部材と、前記入力側回転部材の駆動力を一方の回転方向のみについて前記出力側回転部材に伝達するワンウェイクラッチと、を有し、
前記遅延伝達機構が、前記ワンウェイクラッチにより構成されることを特徴とする請求項1に記載の現像カートリッジ。 - 前記第1回転体は、前記駆動源から駆動力が入力される入力側回転部材と、前記第2回転体に駆動力を伝達可能に連結された出力側回転部材と、前記入力側回転部材の駆動力を一方の回転方向のみについて前記出力側回転部材に伝達するワンウェイクラッチと、を有し、
前記駆動源は、前記入力側回転部材に駆動力を伝達可能に連結され、
前記遅延伝達機構が、前記ワンウェイクラッチにより構成されることを特徴とする請求項1に記載の現像カートリッジ。
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