JP7287525B2 - 現像カートリッジ - Google Patents

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Description

本開示は、現像カートリッジに関する。
従来、LEDプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置が知られている。この種の画像形成装置は、感光体ドラムを有するフレームと、フレームに対して着脱可能な現像カートリッジとを有する。現像カートリッジを有する従来の画像形成装置については、例えば、特許文献1に記載されている。
特許文献1に記載の現像カートリッジは、筐体と、現像ローラと、アジテータと、供給ローラとを備える。筐体は、トナーを収容可能である。現像ローラは、第1方向に延びる回転軸について回転可能である。アジテータは、第1方向に延びる回転軸について回転することにより、筐体内のトナーを攪拌する。アジテータは、第2方向において現像ローラと間隔を隔てて位置する。供給ローラは、第1方向に延びる回転軸について回転することにより、現像ローラにトナーを供給する。供給ローラは、第2方向において現像ローラとアジテータとの間に位置する。
特開2018-66973号公報
しかしながら、特許文献1に記載のカートリッジでは、筐体の内部空間に、アジテータの回転のみによってはトナーの攪拌が行き届かない領域が存在する。例えば、筐体内のトナーの残量が少なくなったときに、供給ローラの周辺の領域において、トナーの滞留が発生する可能性がある。
本開示は、筐体の内部空間において、トナーの攪拌を良好に行うことを可能とする現像カートリッジを提供することを目的とする。
本願の第1の観点においては、筐体と、現像ローラと、第1アジテータと、供給ローラと、第2アジテータとを備える現像カートリッジが提供される。前記筐体は、トナーを収容可能である。前記現像ローラは、第1方向に延びる現像ローラ回転軸について回転可能である。前記第1アジテータは、前記トナーを攪拌可能な第1アジテータであって、前記第1方向に延びる第1アジテータ回転軸について回転可能である。前記供給ローラは、前記第1アジテータと前記現像ローラとの間に位置する供給ローラであって、前記第1方向に延びる供給ローラ回転軸について回転可能な供給ローラにおいて、前記現像ローラの外周面に前記トナーを供給可能である。前記第2アジテータは、前記供給ローラと、前記第1アジテータとの間に位置する第2アジテータであって、前記第1方向に延びる第2アジテータ回転軸について回転可能である。この現像カートリッジにおいては、前記第1アジテータの回転軌跡の外側に、前記第2アジテータの回転軌跡が位置する。
本願の第2の観点では、第1の観点の現像カートリッジにおいて、前記供給ローラの外周面は、前記現像ローラの外周面と接触する。
本願の第3の観点では、第1の観点または第2の観点に係る現像カートリッジにおいて、前記供給ローラは、前記第1アジテータ回転軸と、前記現像ローラ回転軸とを結ぶ第2方向において、前記第1アジテータと前記現像ローラとの間に位置する。
本願の第4の観点では、第3の観点に係る現像カートリッジにおいて、前記第2アジテータは、前記第2方向において、前記供給ローラと、前記第1アジテータとの間に位置する。
本願の第5の観点では、第4の観点に係る現像カートリッジにおいて、前記第2アジテータは、前記第2方向において、前記第1アジテータよりも前記供給ローラに近い。
本願の第6の観点では、第1の観点から第5の観点までのいずれか1つの現像カートリッジにおいて、前記第1アジテータと前記第2アジテータとは、同じ方向に回転する。
本願の第7の観点では、第1の観点から第6の観点までのいずれか1つの現像カートリッジにおいて、カップリングと、現像ローラギヤと、供給ローラギヤと、第1アジテータギヤと、第2アジテータギヤと、アイドルギヤと、第1駆動ギヤと、第2駆動ギヤとを備える。前記カップリングは、前記第1方向における前記筐体の一方側の外表面に位置し、第1方向に延びるカップリング軸について回転可能なカップリングであって、カップリングギヤ部を有する。前記現像ローラギヤは、前記カップリングの回転に従って、前記現像ローラと共に回転可能な現像ローラギヤであって、前記筐体の前記外表面に位置する。前記供給ローラギヤは、前記カップリングの回転に従って、前記供給ローラと共に回転可能な供給ローラギヤであって、前記筐体の外表面に位置する。前記第1アジテータギヤは、前記第1アジテータと共に回転可能な第1アジテータギヤであって、前記筐体の前記外表面に位置する。前記第2アジテータギヤは、前記第2アジテータと共に回転可能な第2アジテータギヤであって、前記筐体の前記外表面に位置する第2アジテータギヤにおいて、前記第1方向において、前記カップリングよりも前記筐体の前記外表面の近くに位置する第2アジテータギヤであり、前記第1方向において、前記第2アジテータギヤの少なくとも一部が、前記カップリングと、前記筐体の前記外表面との間に位置する。前記アイドルギヤは、前記カップリングの回転に従って回転可能である。前記アイドルギヤは、第1アイドルギヤ部と、第2アイドルギヤ部とを備える。前記第1アイドルギヤ部は、前記カップリングギヤ部と噛み合う。前記第2アイドルギヤ部は、前記第1方向において、前記第1アイドルギヤ部よりも、前記筐体の前記外表面の近くに位置する。前記第1駆動ギヤは、前記第2アイドルギヤ部と噛み合う。前記第2駆動ギヤは、前記第1駆動ギヤと噛み合う第2駆動ギヤであって、前記第2アジテータギヤと噛み合う。
本願の第8の観点では、第1の観点から第6の観点までのいずれか1つの現像カートリッジにおいて、カップリングと、現像ローラギヤと、供給ローラギヤと、第1アジテータギヤと、第2アジテータギヤと、アイドルギヤと、偶数個の駆動ギヤとを備える。前記カップリングは、前記第1方向における前記筐体の一方側の外表面に位置し、第1方向に延びるカップリング軸について回転可能なカップリングであって、カップリングギヤ部を有する。前記現像ローラギヤは、前記カップリングの回転に従って、前記現像ローラと共に回転可能な現像ローラギヤであって、前記筐体の前記外表面に位置する。前記供給ローラギヤは、前記カップリングの回転に伴って、前記供給ローラと共に回転可能な供給ローラギヤであって、前記筐体の前記外表面に位置する。前記第1アジテータギヤは、前記第1アジテータと共に回転可能な第1アジテータギヤであって、前記筐体の前記外表面に位置する。前記第2アジテータギヤは、前記第2アジテータと共に回転可能な第2アジテータギヤであって、前記筐体の前記外表面に位置する第2アジテータギヤにおいて、前記第1方向において、前記カップリングよりも前記筐体の前記外表面の近くに位置する第2アジテータギヤであり、前記第1方向において、前記第2アジテータギヤの少なくとも一部が、前記カップリングと、前記筐体の前記外表面との間に位置する。前記アイドルギヤは、前記カップリングの回転に従って回転可能である。前記アイドルギヤは、第1アイドルギヤ部と、第2アイドルギヤ部とを備える。前記第1アイドルギヤ部は、前記カップリングギヤ部と噛み合う。前記第2アイドルギヤ部は、前記第1方向において、前記第1アイドルギヤ部よりも、前記筐体の前記外表面の近くに位置する。前記偶数個の駆動ギヤは、前記第2アイドルギヤ部から前記第2アジテータギヤへ駆動力を伝える。
本願の第9の観点では、第7の観点または第8の観点の現像カートリッジにおいて、前記カップリングは、駆動力を受けたことに応じて、前記カップリング軸について回転可能である。
本願の第10の観点では、第7の観点から第9の観点のいずれか1つの現像カートリッジにおいて、前記現像ローラは、前記第1方向に延びる現像ローラシャフトを備える。前記現像ローラギヤは、前記現像ローラシャフトに装着され、前記現像ローラシャフトと共に回転可能である。
本願の第11の観点では、第7の観点から第10の観点のいずれか1つの現像カートリッジにおいて、前記供給ローラは、前記第1方向に延びる供給ローラシャフトを備える。前記供給ローラギヤは、前記供給ローラシャフトに装着され、前記供給ローラシャフトと共に回転可能である。
本願の第12の観点では、第7の観点から第11の観点のいずれか1つの現像カートリッジにおいて、前記第1アジテータは、前記第1方向に延びる第1アジテータシャフトを備える。前記第1アジテータギヤは、前記第1アジテータシャフトに装着され、前記第1アジテータシャフトと共に回転可能である。
本願の第13の観点では、第7の観点から第12の観点のいずれか1つの現像カートリッジにおいて、前記第2アジテータは、前記第1方向に延びる第2アジテータシャフトを備える。前記第1アジテータギヤは、前記第2アジテータシャフトに装着され、前記第2アジテータシャフトと共に回転可能である。
本願の第14の観点では、第7の観点から第13の観点のいずれか1つの現像カートリッジにおいて、支持部材をさらに備える。前記支持部材は、前記第2方向、ならびに、前記第1方向および前記第2方向に対して交差する第3方向に広がる平面状の支持部材であって、前記支持部材の前記第1方向における前記一方側に前記カップリングを回転可能に支持する。前記支持部材の前記第1方向における前記一方側に、前記現像ローラギヤと前記供給ローラギヤとが配置される。前記支持部材の前記第1方向における他方側に、前記駆動ギヤと前記第2アジテータギヤとが配置される。
本願の第15の観点では、第7の観点から第14の観点のいずれか1つの現像カートリッジにおいて、前記筐体の前記外表面は、前記第1方向の前記他方側に凹む凹部を有する。前記凹部に、前記駆動ギヤと前記第2アジテータギヤとが収容される。
本願の第16の観点では、第1の観点から第15の観点のいずれか1つの現像カートリッジにおいて、前記第2アジテータの回転数は、前記第1アジテータの回転数よりも大きい。
本願の第17の観点では、第1の観点から第16の観点のいずれか1つの現像カートリッジにおいて、前記第2アジテータの周速度は、前記供給ローラの周速度と同じか、それよりも速い。
本願の第18の観点では、第1の観点から第17の観点のいずれか1つの現像カートリッジにおいて、前記第1アジテータは、前記第1アジテータ回転軸について回転する第1アジテータ羽根を有する。前記第2アジテータは、前記第2アジテータ回転軸について回転する第2アジテータ羽根を有する。前記第1アジテータ羽根と、前記第2アジテータ羽根とは、接触しない。
本願の第19の観点では、第18の観点の現像カートリッジにおいて、前記第1アジテータ羽根は、シート状のフィルムである。
本願の第20の観点では、第18の観点または第19の観点の現像カートリッジにおいて、前記第2アジテータは、前記第2アジテータ回転軸について回転する多角柱である。前記第2アジテータ羽根は、前記多角柱の複数の角部である。
本願の第21の観点では、第18の観点または第19の観点の現像カートリッジにおいて、前記第2アジテータ羽根は、前記第2アジテータ回転軸について回転する回転体の外周部から径方向外方に突出する複数の羽根部を有する。
本願の第22の観点では、第18の観点から第21の観点のいずれか1つの現像カートリッジにおいて、前記第2アジテータ回転軸を中心とする前記第2アジテータ羽根の径は、前記第1アジテータ回転軸を中心とする前記第1アジテータ羽根の径よりも、小さい。
本願の第1の観点~第22の観点によれば、筐体の内部空間においてトナーの攪拌を良好に行うことが可能な現像カートリッジが提供される。
本願の第1の観点によれば、筐体の内部空間のうちの、第1アジテータの回転のみによってはトナーの攪拌が行き届かない領域を、第2アジテータを回転させることにより攪拌することができる。よって、筐体の内部空間のトナーが残り少なくなった場合にも、トナーの攪拌を良好に行うことができる。
本願の第5の観点によれば、供給ローラの周囲に滞留しているトナーを、第2アジテータを回転させることにより攪拌することができる。よって、筐体の内部空間においてトナーの流れの滞りを少なく抑えることができる。
本願の第6の観点によれば、第2アジテータの回転により形成されたトナーの流れが、第1アジテータの回転により形成されるトナーの流れに合流しやすくなる。その結果、滞留しているトナーを、第1アジテータの攪拌領域内に取り込んで、トナー全体の攪拌を良好に行うことができる。
本願の第7の観点または第8の観点によれば、第1アジテータと第2アジテータとを、一定の速度比で回転させることが可能となる。また、第1アジテータと第2アジテータとが、第1方向にみたときに同じ方向に回転する。よって、第2アジテータにより攪拌されて形成されたトナーの流れが、第1アジテータにより攪拌されて形成されたトナーの流れに合流しやすくなる。別の観点からすれば、第1方向にみたときに、第2アジテータの外周面と供給ローラの外周面とが対向する領域において、第2アジテータの回転方向と、供給ローラの回転方向とが、同じ方向となる。その結果、第2アジテータを回転させることによりトナーを供給ローラの外周面に供給しやすくなる。
本願の第14の観点によれば、支持部材の第1方向における一方側と他方側とに振り分けて、現像ローラギヤ、供給ローラギヤ、駆動ギヤ、および第2アジテータギヤを配置することができる。その結果、狭いスペースに多くのギヤをレイアウトすることができる。よって、現像ローラの小型化を図ることができる。
本願の第15の観点によれば、従前のカップリング、現像ローラギヤ、および供給ローラギヤ等の配置に略変更を加えずに、駆動ギヤおよび第2アジテータギヤを付加的にギヤケース内に収容することができる。よって、容易に本構成の第2アジテータを現像カートリッジに導入することが可能である。
本願の第16の観点によれば、筐体の内部空間に滞留しているトナーを、第2アジテータの回転により第1アジテータの攪拌領域へと誘導しやすくなる。
本願の第17の観点によれば、供給ローラへのトナーの供給量が不足してしまうことを防止できる。
本願の第18の観点によれば、第1アジテータ羽根と第2アジテータ羽根とが干渉することにより筐体の内部空間に複雑なトナーの流れが生じてしまうことを防止することができる。その結果、トナーを均一に攪拌することが容易となる。
本願の第19の観点によれば、第1アジテータを回転させることで、第1アジテータ羽根の先端部を筐体の内面に作用させて撓ませて、筐体の内面に付着したトナーを掻き取ることができる。その結果、筐体内でより均一にトナーを混合することが可能となる。
本願の第20の観点によれば、剛性が高い第2アジテータ羽根を実現することができる。
本願の第21の観点によれば、第2アジテータ羽根の表面積が増大する。その結果、筐体の内部空間で滞留しているトナーを第2アジテータ羽根によって良好に攪拌することが可能となる。
画像形成装置の概略図である。 現像カートリッジの斜視図である。 現像カートリッジを第3方向にみたときの図である。 現像カートリッジを第1方向にみたときの図である。 現像カートリッジを第1方向に垂直な平面で切ったときの断面図である。 現像カートリッジの部分分解斜視図である。 現像カートリッジを第1方向にみたときの図であり、ギヤケースを取り外したときの様子を示す図である。 図7の状態から、カップリング、現像ローラギヤ、および供給ローラギヤを取り外したときの様子を示す図である。 図8の状態から、アイドルギヤおよび第1アジテータギヤを取り外したときの様子を示す図である。 図9の状態から、支持部材を取り外したときの様子を示す図である。 図10の状態から、第1駆動ギヤ、第2駆動ギヤ、および第2アジテータギヤを取り外したときの様子を示す図である。
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
なお、以下の説明においては、現像カートリッジの現像ローラの現像ローラ回転軸が延びる方向を「第1方向」とする。また、第1方向にみたときに、現像ローラ回転軸と、第1アジテータの第1アジテータ回転軸とを結ぶ方向を「第2方向」とする。第1方向と第2方向とは、互いに交差、より好ましくは直交する。また、第1方向および第2方向に対して交差、より好ましくは直交する方向を「第3方向」とする。
<1.画像形成装置について>
図1は、画像形成装置100の概略図である。この画像形成装置100は、電子写真方式のプリンタである。画像形成装置100の例としては、レーザプリンタまたはLEDプリンタが挙げられる。図1に示すように、画像形成装置100は、本体ケーシング101、制御部102、ドラムユニット1、および4つの現像カートリッジ2を有する。4つの現像カートリッジ2は、ドラムユニット1に対して、個別に装着可能である。また、4つの現像カートリッジ2が装着されたドラムユニット1は、本体ケーシング101に対して着脱可能である。
4つの現像カートリッジ2は、互いに異なる色(例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、およびブラックの各色)の現像剤(本実施形態ではトナー)を収容する。画像形成装置100は、4つの現像カートリッジ2から供給されるトナーにより、印刷用紙の記録面に画像を形成する。ただし、ドラムユニット1に装着される現像カートリッジ2の数は、1~3つであってもよく、5つ以上であってもよい。
図1に示す制御部102は、本体ケーシング101内に位置する。制御部102は、例えば、回路基板により構成される。制御部102は、CPU等のプロセッサと、各種のメモリとを有する。制御部102は、プログラムに従ってプロセッサが動作することにより、画像形成装置100における諸処理を実行する。
<2.ドラムユニットについて>
図1に示すドラムユニット1は、4つの感光体ドラム11と、フレーム12とを備える。感光体ドラム11は、現像カートリッジ2から供給されるトナーを、印刷用紙に転写するための部材である。4つの感光体ドラム11は、間隔をあけて配列される。各感光体ドラム11は、第1方向に延びる円筒状の外周面を有する。感光体ドラム11の外周面は、感光材料に被覆されている。また、各感光体ドラム11は、第1方向に延びるドラム回転軸について回転可能である。
フレーム12は、4つの感光体ドラム11を保持する枠体である。フレーム12は、4つの現像カートリッジ保持部120を有する。4つの現像カートリッジ保持部120は、間隔をあけて並ぶ。各現像カートリッジ保持部120には、現像カートリッジ2が装着される。
<3.現像カートリッジについて>
図2は、現像カートリッジ2の斜視図である。図3は、現像カートリッジ2を第3方向の一方側からみたときの図である。図4は、現像カートリッジ2を第1方向の一方側からみたときの図である。図5は、現像カートリッジ2を第1方向に垂直な平面で切ったときの断面図である。図2および図3に示すように、現像カートリッジ2は、筐体21と、現像ローラ22と、ギヤケース32と、カップリング24とを備えている。図4および図5に示すように、現像カートリッジ22は、さらに供給ローラ23と、第1アジテータ25と、第2アジテータ26とを備えている。
図2および図3に示す筐体21は、トナーを収容可能な筐体である。図3に示すように、筐体21は、第1外表面211と第2外表面212との間で、第1方向に延びる。筐体21の内部には、トナーが収容される。また、筐体21は、開口214を有する。開口214は、第2方向における筐体21の一端に位置する。筐体21の内部空間と、筐体21の外部空間とは、開口214を介して連通する。
図2から図4に示すギヤケース32は、第1方向の一方側から、筐体21の第1外表面211を被覆するように、第1外表面211に対して取り付けられる。ギヤケース32は、ネジ等の締結部材を用いて、第1外表面211に対して固定される。詳細には、筐体21の第1外表面211と、ギヤケース32の第1方向の他方側の面(内面)との間には、後述の現像ローラギヤ223と、供給ローラギヤ233と、第1アジテータギヤ254と、第2アジテータギヤ264と、カップリング24と、アイドルギヤ27と、第1駆動ギヤ28と、第2駆動ギヤ29とを収容するためのスペースがある。ギヤケース32には、後述するカップリング24を露出させるための貫通孔32aが設けられる。後に詳述するように、貫通孔32a内に露出したカップリング24に、画像形成装置100の駆動シャフトが接続される。
現像ローラ22は、第1方向に延びる現像ローラ回転軸について回転可能なローラである。図2に示すように、現像ローラ22は、筐体21の開口214に位置する。すなわち、現像ローラ22は、第2方向における筐体21の一方側の端に位置する。現像ローラ22は、現像ローラ本体221と現像ローラシャフト222とを有する。現像ローラ本体221は、第1方向に延びる円筒状の部材である。現像ローラ本体221の材料には、例えば弾性を有するゴムが用いられる。現像ローラシャフト222は、現像ローラ本体221を貫通し、現像ローラ回転軸に沿って円柱状に延びる部材である。現像ローラシャフト222の材料には、金属または導電性を有する樹脂が用いられる。
現像ローラ本体221は、現像ローラシャフト222に対して、相対回転不能に固定される。また、現像ローラシャフト222の第1方向の一方側の端部は、現像ローラギヤ223に対して、相対回転不能に装着される。したがって、現像ローラギヤ223が回転すると、現像ローラシャフト222も回転し、現像ローラシャフト222と共に現像ローラ本体221も回転可能である。図1に示すように、現像カートリッジ2がドラムユニット1に装着されたときには、現像ローラ本体221の外周面が、感光体ドラム11の外周面に接触する。
図5に示す供給ローラ23は、第1方向に延びる供給ローラ回転軸について回転可能なローラである。供給ローラ23は、現像ローラ22よりも第3方向における筐体21の他方側に位置する。また、供給ローラ23は、第2方向において、後述する第1アジテータ25の第1アジテータ回転軸と、現像ローラ22の現像ローラ回転軸との間に位置する。供給ローラ23は、供給ローラ本体231と供給ローラシャフト232とを有する。供給ローラ本体231の材料には、例えば弾性を有するゴムが用いられる。供給ローラシャフト232は、供給ローラ本体231を貫通し、供給ローラ回転軸に沿って円柱状に延びる部材である。供給ローラシャフト232の材料には、金属または導電性を有する樹脂が用いられる。
供給ローラ本体231は、供給ローラシャフト232に対して、相対回転不能に固定される。また、供給ローラシャフト232の第1方向の一方側の端部は、供給ローラギヤ233に対して、相対回転不能に装着される。したがって、供給ローラギヤ233が回転すると、供給ローラシャフト232も回転し、供給ローラシャフト232と共に供給ローラ本体231も回転可能である。
図5に示すように、供給ローラ23の供給ローラ本体231の外周面は、現像ローラ22の現像ローラ本体221の外周面と接触する。現像ローラ22および供給ローラ23が回転すると、筐体21内のトナーが、供給ローラ23を介して、現像ローラ22の外周面に供給される。その際、供給ローラ23と現像ローラ22との間において、トナーは摩擦帯電される。また、現像ローラシャフト222および供給ローラシャフト232には、それぞれバイアス電圧が掛けられる。このため、トナーとの間の静電気力によって、供給ローラ本体231の外周面および現像ローラ本体221の外周面に、トナーが引き付けられて保持される。
図5に示す第1アジテータ25は、筐体21内に収容されたトナーを攪拌可能な部位である。第1アジテータ25は、第1方向に延びる第1アジテータ回転軸について回転可能である。第1アジテータ25は、第1アジテータシャフト251と、第1アジテータ羽根253とを有する。第1アジテータシャフト251は、第1アジテータ回転軸に沿って延びる部材である。第1アジテータシャフト251の第1方向の一方側の端部は、筐体21の第1外表面211の外方に位置する第1アジテータギヤ254に対して、相対回転不能に装着される。図5に示すように、第1アジテータシャフト251は、略板状の羽根支持部252を有する。羽根支持部252は、筐体21内に位置し、第1方向に延びる。第1アジテータ羽根253は、羽根支持部252に固定される。第1アジテータ羽根253は、第1アジテータ回転軸に対して径方向外方に延びるとともに、第1方向に延びる。第1アジテータ羽根253は、例えば、可撓性を有するフィルムである。第1アジテータ羽根253の先端部は、筐体21の内面に接触する。第1アジテータギヤ254が第1方向の一方側からみて時計回りに回転すると、第1アジテータシャフト251も回転し、羽根支持部252と共に第1アジテータ羽根253も第1アジテータ回転軸について回転する。この際、回転する第1アジテータ羽根253の先端部は、筐体21の内面に接触することにより撓み変形する。
第2アジテータ26は、筐体21内に収容されたトナーを攪拌可能な部位である。第2アジテータ26は、第1方向に延びる第2アジテータ回転軸について回転可能である。図5に示すように、第2アジテータ26は、第2方向において、供給ローラ23と、第1アジテータ25との間に位置する。図10に示すように、第2アジテータ26は、第2アジテータシャフト261を有する。第2アジテータシャフト261は、第2アジテータ回転軸に沿って延びる柱状の部材である。第2アジテータシャフト261は、多角柱状(本実施形態では)の撹拌部262を含む。すなわち、第2アジテータ26は、第2アジテータ回転軸について回転する多角柱である。上記の撹拌部262は、筐体21内に位置し、第1方向に延びる。本実施形態では、撹拌部262の三角柱の3つの角部が、第2アジテータ羽根263となっている。第2アジテータシャフト261の第1方向の一方側の端部は、後述する第2アジテータギヤ264に対して、相対回転不能に装着される。第2アジテータギヤ264が回転すると、第2アジテータシャフト261も回転し、撹拌部262と共に第2アジテータ羽根263も第2アジテータ回転軸について回転する。
図6は、現像カートリッジ2の部分分解斜視図である。図6に示すように、現像カートリッジ2は、カップリング24と、アイドルギヤ27と、第1駆動ギヤ28と、第2駆動ギヤ29と、支持部材31とを備える。図7は、現像カートリッジ2を第1方向の一方側からみたときの図であり、ギヤケース32を取り外したときの様子を示している。図8は、図7の状態から、カップリング24、現像ローラギヤ223、および供給ローラギヤ233を取り外したときの様子を示した図である。図9は、図8の状態から、アイドルギヤ27および第1アジテータギヤ254を取り外したときの様子を示した図である。図10は、図9の状態から、支持部材31を取り外したときの様子を示した図である。図7、図8、および図10に示すように、第1駆動ギヤ28と、第2駆動ギヤ29と、第1アジテータギヤ254と、第2アジテータギヤ264とは、第1外表面211に直接位置する。一方、図7に示すように、現像ローラギヤ223と、供給ローラギヤ233と、カップリング24とは、支持部材31を介して、第1外表面211に取り付けられる。なお、図8に示すように、アイドルギヤ27のうちの第1アイドルギヤ部27aおよび第2アイドルギヤ部27cは、支持部材31の第1方向の一方側に配置される。また、図9に示すように、支持部材31のうちの第2アイドルギヤ部27bは、支持部材31の第1方向の他方側に配置される。
図6~図11では、現像ローラギヤ223、供給ローラギヤ233、第1アジテータギヤ254、第2アジテータギヤ264、カップリング24、アイドルギヤ27、第1駆動ギヤ28、および第2駆動ギヤ29の各ギヤの歯の図示が省略されている。なお、これらの各ギヤは、歯の噛み合いによって回転力を伝達するものであってもよく、摩擦によって回転力を伝達するものであってもよい。例えば、上記の各ギヤは、歯の代わりにゴム製の外周面を有するものであってもよい。
図6および図7に示すカップリング24は、画像形成装置100の駆動シャフトから供給される駆動力を、最初に受けるギヤである。カップリング24は、第1方向において、筐体21の第1外表面211に位置する。カップリング24は、第1方向に延びるカップリング軸241について回転可能である。カップリング24は、後述するアイドルギヤ27と噛み合うカップリングギヤ部を有する。また、カップリング24は、上述の現像ローラギヤ223および供給ローラギヤ233とも、それぞれ噛み合う。このような構成により、駆動シャフトからの駆動力に応じて、カップリング24がカップリング軸241について回転すると、これと噛み合うアイドルギヤ27、現像ローラギヤ223、および供給ローラギヤ233も、回転する。なお、カップリング24は、後述する支持部材31によって、回転可能に支持される。
図6~図8に示すアイドルギヤ27は、カップリング24の回転を第1アジテータギヤ254に伝達するためのギヤである。アイドルギヤ27は、第1方向に延びるアイドル軸271について回転可能である。アイドルギヤ27は、第1方向に配列された第1アイドルギヤ部27a、第2アイドルギヤ部27b(図9および図10を参照)、および第3アイドルギヤ部27cを有する。第1アイドルギヤ部27a、第2アイドルギヤ部27b、および第3アイドルギヤ部27cは、径方向の寸法が互いに異なる。第2アイドルギヤ部27bは、第1方向において、第1アイドルギヤ部27aおよび第3アイドルギヤ部27cよりも、筐体21の第1外表面211の近くに位置する。厳密には、第2アイドルギヤ部27bは、筐体21の第1外表面211が有する凹部211aに、収容される。第3アイドルギヤ部27cは、第1方向おいて、第1アイドルギヤ部27aと第2アイドルギヤ部27cとの間に位置する。第3アイドルギヤ部27cは、第1アジテータギヤ254と噛み合う。第1アイドルギヤ部27aは、カップリング24のカップリングギヤ部と噛み合う。第2アイドルギヤ部27bは、後述する第1駆動ギヤ28と噛み合う。
図10に示す駆動ギヤ28,29は、アイドルギヤ27の回転を第2アジテータギヤ264に伝達するためのギヤである。第1駆動ギヤ28は、第1方向に延びる第1ドライブ軸281について回転可能である。第1駆動ギヤ28は、アイドルギヤ27の第2アイドルギヤ部27bと噛み合う。第1駆動ギヤ28は、筐体21の第1外表面211が有する凹部211aに収容される。第2駆動ギヤ29は、第1方向に延びる第2ドライブ軸291について回転可能である。第2駆動ギヤ29は、第1駆動ギヤ28と噛み合う。第2駆動ギヤ29は、筐体21の第1外表面211が有する凹部211aに収容される。
図8および図9に示す支持部材31は、カップリング24を回転可能に支持する部材である。支持部材31は、第2方向および第3方向に広がる、概ね平面状である。図6に示すように、支持部材31は、円筒部31aを有する。円筒部31aは、支持部材31の第1方向における一方側の平面から第1方向に突出する円筒状の部位である。この円筒部31aは、カップリング24に挿入される。これにより、カップリング24が支持部材31の第1方向における一方側に回転可能に支持される。支持部材31は、ギヤケース32内の領域を区画する。具体的には、支持部材31の第1方向における一方側の領域には、上述の現像ローラギヤ223および供給ローラギヤ233が、カップリング24とともに配置される。支持部材31には、現像ローラシャフト222および供給ローラシャフト232をそれぞれ貫通させるための円孔が設けられている。一方、支持部材31の第1方向における他方側の領域には、第1駆動ギヤ28、第2駆動ギヤ29、および第2アジテータギヤ264が配置される。詳細には、筐体21の第1外表面211が有する凹部211a内に駆動ギヤ28,29および第2アジテータギヤ264が収容された状態で、凹部211aが第1方向における一方側から支持部材31で部分的に被覆される。凹部211aは、第1外表面211から第1方向の他方側に凹む。なお、アイドルギヤ27の第2アイドルギヤ部27bも、凹部211aに収容される。
図11は、図10の状態から、駆動ギヤ28,29および第2アジテータギヤ264を取り外したときの様子を示している。図6および図11に示すように、凹部211aの底面からは、アイドルギヤ27、第1駆動ギヤ28、および第2駆動ギヤ29のそれぞれを回転可能に支持するための支持シャフトが、第1方向の一方側に突出している。また、凹部211aの底部には、筐体21内にトナーを充填するための貫通孔が設けられる。この貫通孔に、シール部材266が収容され、シール部材266の第1方向における一方側に、第2アジテータギヤ264が配置される。このように、シール部材266を介して上記穴部上に第2アジテータギヤ264が配置されることにより、筐体21内からのトナーの漏れが防止されている。
以上のような構成の画像形成装置100において、駆動シャフトからの駆動力に応じてカップリング24がカップリング軸241について回転すると、これと噛み合う現像ローラシャフト222、供給ローラシャフト232、およびアイドルギヤ27が回転する。また、アイドルギヤ27の回転に伴って、これと噛み合う第1アジテータギヤ254も回転する。また、アイドルギヤ27の回転に伴って、これと噛み合う第1駆動ギヤ28も回転する。第1駆動ギヤ28が回転すると、これと噛み合う第2駆動ギヤ29が回転し、さらに第2駆動ギヤ29の回転に伴ってこれと噛み合う第2アジテータギヤ264も回転する。上記の各ギヤが噛み合う際、各ギヤの歯数に応じて、第2アジテータギヤ264は、第1アジテータギヤ254よりも大きい回転数で回転する。本実施形態においては、第2アジテータギヤ264の回転数は、第1アジテータギヤ254の回転数の3~4倍程度である。ただし、第2アジテータ26の周速度は、供給ローラ23の周速度と同じか、それよりも速くなるように、各ギヤの歯数や径寸法が設定されている。
なお、アイドルギヤ27と第1アジテータギヤ254との間にはギヤは介在しない。一方で、アイドルギヤ27と第2アジテータギヤ264との間には、偶数個の駆動ギヤ28,29が介在する。したがって、第1アジテータギヤ254と第2アジテータギヤ264とは、同じ方向(本実施形態では、第1方向の一方側からみて時計回り)に回転する。
画像形成装置100における印刷処理時には、まず、感光体ドラム11の外周面が一様に帯電された後、レーザ光またはLEDの光によって露光されることで、感光体ドラム11の外周面に入力画像データに基づく静電潜像が形成される。また、筐体21内のトナーは、回転する第1アジテータ25および第2アジテータ26によって攪拌されながら、まず供給ローラ23の外周面に供給され、続いて供給ローラ23の外周面から現像ローラ22の外周面に供給される。そして、現像ローラ22の回転に伴って、現像ローラ22の現像ローラ本体221の外周面にトナーが薄層状に担持される。
現像ローラ22の外周面に担持されたトナーは、現像ローラ22の外周面から、感光体ドラム11の外周面に形成された静電潜像に供給される。これにより、静電潜像が可視像化され、感光体ドラム11の外周面にトナー像が形成される。このトナー像が印刷用紙の記録面に転写された後、熱定着されて、印刷処理が終了する。
以上に説明したように、本実施形態の現像カートリッジ2は、筐体21と、現像ローラ22と、第1アジテータ25と、供給ローラ23と、第2アジテータ26とを備える。ここで、第1アジテータ25が有する第1アジテータ羽根253の回転軌跡の外側に、第2アジテータ26が有する第2アジテータ羽根263の回転軌跡が位置する。これにより、筐体21の内部空間のうちの、第1アジテータ25の回転のみによってはトナーの攪拌が行き届かない領域のトナーを、第2アジテータ26を回転させることにより攪拌することができる。よって、筐体21の内部空間のトナーが残り少なくなった場合にも、トナーの攪拌を良好に行うことができる。
また、本実施形態の現像カートリッジ2では、図5に示すように、第2方向において、第2アジテータ26は、第1アジテータ25よりも供給ローラ23に近い。これにより、供給ローラ23の周囲に滞留しているトナーを、第2アジテータ26を回転させることにより攪拌することができる。よって、筐体21の内部空間の供給ローラ23の周囲においてトナーの流れの滞りを少なく抑えることができる。
また、本実施形態の現像カートリッジ2では、第1アジテータ25と第2アジテータ26とは、同じ方向に回転する。これにより、第2アジテータ26の回転により形成されたトナーの流れが、第1アジテータ25の回転により形成されるトナーの流れに合流しやすくなる。その結果、筐体21内で滞留しているトナーを、第1アジテータ25の攪拌領域内に取り込んで、トナー全体の攪拌を良好に行うことができる。
また、本実施形態の現像カートリッジ2は、カップリング24と、現像ローラギヤ223と、供給ローラギヤ233と、第1アジテータギヤ254と、第2アジテータギヤ264と、アイドルギヤ27と、第1駆動ギヤ28と、第2駆動ギヤ29とを有する。現像カートリッジ2は、駆動ギヤ28,29を偶数個備える。これにより、第1アジテータ25と第2アジテータ26とを、一定の速度比で回転させることが可能となる。また、第1アジテータ25と第2アジテータ26とが、第1方向にみたときに同じ方向に回転する。よって、第2アジテータ26により攪拌されて形成されたトナーの流れが、第1アジテータ25により攪拌されて形成されたトナーの流れに合流しやすくなる。別の観点からすれば、第1方向にみたときに、第2アジテータ26の外周面と供給ローラ23の外周面との間の領域において、第2アジテータ26の回転方向と、供給ローラ23の回転方向とが、同じ方向となる。その結果、第2アジテータ26を回転させることにより供給ローラ23の外周面にトナーを供給しやすくなる。
また、本実施形態の現像カートリッジ2においては、支持部材31の第1方向における一方側に、現像ローラギヤ223と供給ローラギヤ233とが配置される。一方、支持部材31の第1方向における他方側に、駆動ギヤ28,29と、第2アジテータギヤ264とが配置される。これにより、支持部材31の第1方向における一方側と他方側とに振り分けて、現像ローラギヤ223、供給ローラギヤ233、駆動ギヤ28,29、および第2アジテータギヤ264を配置することができる。その結果、狭いスペースに多くのギヤをレイアウトすることができる。よって、現像カートリッジ2の小型化を図ることができる。
また、本実施形態の現像カートリッジ2においては、筐体21の第1外表面211は、第1方向の他方側に凹む凹部211aを有する。この凹部211aに、駆動ギヤ28,29と第2アジテータギヤ264とが収容される。これにより、従前のカップリング24、現像ローラギヤ223、および供給ローラギヤ233等の配置に殆ど変更を加えずに、駆動ギヤ28,29および第2アジテータギヤ264を付加的にギヤケース32内に収容することができる。よって、容易に本構成の第2アジテータ26を現像カートリッジ2に導入することが可能である。
また、本実施形態の現像カートリッジ2においては、第2アジテータ26の回転数は、第1アジテータ25の回転数よりも大きい。さらに、第2アジテータ回転軸を中心とする第2アジテータ羽根263の径は、第1アジテータ回転軸を中心とする第1アジテータ羽根253の径よりも小さい。これにより、筐体21の内部空間において滞留しているトナーを、第1アジテータ25よりも小さくかつ速く回転する第2アジテータ26の回転により、第1アジテータ25の広い攪拌領域へと誘導しやすくなる。
また、本実施形態の現像カートリッジ2においては、第2アジテータ26の周速度(第2アジテータ羽根263の移動速度)は、供給ローラ23の周速度(供給ローラ本体231の外周面の移動速度)と同じか、それよりも速い。これにより、供給ローラ23へのトナーの供給量が不足してしまうことを防止できる。
また、本実施形態の現像カートリッジ2においては、第1アジテータ羽根253と、第2アジテータ羽根263とは、接触しない。これにより、第1アジテータ羽根253と第2アジテータ羽根263とが干渉することにより筐体21の内部空間に複雑なトナーの流れが生じてしまうことを防止できる。その結果、トナーを均一に攪拌することが容易となる。
また、本実施形態の現像カートリッジ2においては、第1アジテータ羽根253はシート状のフィルムである。これにより、第1アジテータ25を回転させることで、第1アジテータ羽根253の先端部を筐体21の内面に接触させて撓ませて、筐体21の内面に付着したトナーを掻き取ることができる。その結果、筐体21内でより均一にトナーを混合することが可能となる。別の言い方をすれば、筐体21の内部空間の全域において、トナーの滞留を抑制できる。
また、本実施形態の現像カートリッジ2では、第2アジテータ26は多角柱状であり、第2アジテータ羽根263は、多角柱の複数の角部である。これにより、剛性が高い第2アジテータ羽根263を実現することができる。
<4.変形例>
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。以下では、いくつかの変形例について簡単に説明する。
上記の実施形態では、第2アジテータ26は、第2アジテータ回転軸について回転する三角柱状であるとしたが、第2アジテータ26の形状はこれには限定されない。上記に代えて、例えば第2アジテータを五角柱状あるいは六角柱状としてもよい。
さらに言えば、第2アジテータの形状は多角柱状には限定されない。例えば、第2アジテータの第2アジテータ羽根が、第2アジテータ回転軸について回転する回転体の外周部から径方向外方に突出する複数の羽根部を有していてもよい。羽根部は、平面状であっても、曲面状であってもよい。斯かる構成とした場合、第2アジテータ羽根の表面積が増大する。その結果、筐体21の内部空間で滞留しているトナーを第2アジテータ羽根によって良好に攪拌することが可能となる。
上記の実施形態では、第1アジテータ羽根253はシート状のフィルムであった。しかしながら、これに代えて、第1アジテータ羽根をプラスチックの薄板としてもよい。
筐体21の第1方向における他方側の外表面である第2外表面212に、上記の現像ローラギヤ223と、供給ローラギヤ233と、第1アジテータギヤ254と、第2アジテータギヤ264と、カップリング24と、アイドルギヤ27と、第1駆動ギヤ28と、第2駆動ギヤ29とが配置されていてもよい。
また、現像カートリッジの構成の細部については、本願発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜に変更してもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。
1 ドラムユニット
2 現像カートリッジ
11 感光体ドラム
12 フレーム
21 筐体
22 現像ローラ
23 供給ローラ
24 カップリング
25 第1アジテータ
26 第2アジテータ
27 アイドルギヤ
27b 第2アイドルギヤ部
28 第1駆動ギヤ
29 第2駆動ギヤ
31 支持部材
32 ギヤケース
32a 貫通孔
100 画像形成装置
101 本体ケーシング
102 制御部
120 現像カートリッジ保持部
211 第1外表面
211a 凹部
212 第2外表面
214 開口
221 現像ローラ本体
222 現像ローラシャフト
223 現像ローラギヤ
231 供給ローラ本体
232 供給ローラシャフト
233 供給ローラギヤ
241 カップリング軸
251 第1アジテータシャフト
252 羽根支持部
253 第1アジテータ羽根
254 第1アジテータギヤ
261 第2アジテータシャフト
262 撹拌部
263 第2アジテータ羽根
264 第2アジテータギヤ
266 シール部材

Claims (14)

  1. トナーを収容可能な筐体と、
    第1方向に延びる現像ローラ回転軸について回転可能な現像ローラと、
    前記トナーを攪拌可能な第1アジテータであって、前記第1方向に延びる第1アジテータ回転軸について回転可能な第1アジテータと、
    前記第1アジテータと前記現像ローラとの間に位置する供給ローラであって、前記第1方向に延びる供給ローラ回転軸について回転可能な供給ローラにおいて、前記現像ローラの外周面に前記トナーを供給可能な供給ローラと、
    前記供給ローラと、前記第1アジテータとの間に位置する第2アジテータであって、前記第1方向に延びる第2アジテータ回転軸について回転可能な第2アジテータと、
    前記第1方向における前記筐体の一方側の外表面に位置し、前記第1方向に延びるカップリング軸について回転可能なカップリングであって、カップリングギヤ部を有するカップリングと、
    前記カップリングの回転に従って、前記現像ローラと共に回転可能な現像ローラギヤであって、前記筐体の前記外表面に位置する現像ローラギヤと、
    前記カップリングの回転に従って、前記供給ローラと共に回転可能な供給ローラギヤであって、前記筐体の外表面に位置する供給ローラギヤと、
    前記第1アジテータと共に回転可能な第1アジテータギヤであって、前記筐体の前記外表面に位置する第1アジテータギヤと、
    前記第2アジテータと共に回転可能な第2アジテータギヤであって、前記筐体の前記外表面に位置する第2アジテータギヤにおいて、前記第1方向において、前記カップリングよりも前記筐体の前記外表面の近くに位置する第2アジテータギヤであり、前記第1方向において、前記第2アジテータギヤの少なくとも一部が、前記カップリングと、前記筐体の前記外表面との間に位置する第2アジテータギヤと、
    前記カップリングの回転に従って回転可能なアイドルギヤであって、
    前記カップリングギヤ部と噛み合う第1アイドルギヤ部と、
    前記第1方向において、前記第1アイドルギヤ部よりも、前記筐体の前記外表面の近くに位置する第2アイドルギヤ部と、
    前記第1アジテータギヤと噛み合う第3アイドルギヤ部と、
    を備えるアイドルギヤと、
    前記第2アイドルギヤ部と噛み合う第1駆動ギヤと、
    前記第1駆動ギヤと噛み合う第2駆動ギヤであって、前記第2アジテータギヤと噛み合う第2駆動ギヤと、
    を備えることを特徴とする現像カートリッジ。
  2. 請求項1に記載の現像カートリッジであって、
    前記供給ローラは、前記第1アジテータ回転軸と、前記現像ローラ回転軸とを結ぶ第2方向において、前記第1アジテータと前記現像ローラとの間に位置することを特徴とする現像カートリッジ。
  3. 請求項2に記載の現像カートリッジであって、
    前記第2アジテータは、前記第2方向において、前記供給ローラと、前記第1アジテータとの間に位置することを特徴とする現像カートリッジ。
  4. 請求項3に記載の現像カートリッジであって、
    前記第2方向において、前記第2アジテータは、前記第1アジテータよりも前記供給ローラに近いことを特徴とする、現像カートリッジ。
  5. 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の現像カートリッジであって、
    前記第1アジテータと前記第2アジテータとは、同じ方向に回転することを特徴とする現像カートリッジ。
  6. 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の現像カートリッジであって、
    前記第1アジテータ回転軸と、前記現像ローラ回転軸とを結ぶ第2方向、ならびに、前記第1方向および前記第2方向に対して交差する第3方向に広がる平面状の支持部材であって、前記支持部材の前記第1方向における前記一方側に前記カップリングを回転可能に支持する支持部材
    をさらに備え、
    前記支持部材の前記第1方向における前記一方側に、前記現像ローラギヤと前記供給ローラギヤとが配置され、
    前記支持部材の前記第1方向における他方側に、前記駆動ギヤと前記第2アジテータギヤとが配置されることを特徴とする、現像カートリッジ。
  7. 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の現像カートリッジであって、
    前記筐体の前記外表面は、前記第1方向の他方側に凹む凹部を有し、
    前記凹部に、前記駆動ギヤと前記第2アジテータギヤとが収容されることを特徴とする、現像カートリッジ。
  8. 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の現像カートリッジであって、
    前記第2アジテータの回転数は、前記第1アジテータの回転数よりも大きいことを特徴とする、現像カートリッジ。
  9. 請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の現像カートリッジであって、
    前記第2アジテータの周速度は、前記供給ローラの周速度と同じか、それよりも速いことを特徴とする、現像カートリッジ。
  10. 請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の現像カートリッジであって、
    前記第1アジテータは、前記第1アジテータ回転軸について回転する第1アジテータ羽根を有し、
    前記第2アジテータは、前記第2アジテータ回転軸について回転する第2アジテータ羽根を有し、
    前記第1アジテータ羽根と、前記第2アジテータ羽根とは、接触しないことを特徴とする、現像カートリッジ。
  11. 請求項10に記載の現像カートリッジであって、
    前記第1アジテータ羽根は、シート状のフィルムであることを特徴とする現像カートリッジ。
  12. 請求項10または請求項11に記載の現像カートリッジであって、
    前記第2アジテータは、前記第2アジテータ回転軸について回転する多角柱であり、
    前記第2アジテータ羽根は、前記多角柱の複数の角部であることを特徴とする、現像カートリッジ。
  13. 請求項10または請求項11に記載の現像カートリッジであって、
    前記第2アジテータ羽根は、前記第2アジテータ回転軸について回転する回転体の外周部から径方向外方に突出する複数の羽根部を有することを特徴とする、現像カートリッジ。
  14. 請求項10から請求項13のいずれか1項に記載の現像カートリッジであって、
    前記第2アジテータ回転軸を中心とする前記第2アジテータ羽根の径は、前記第1アジテータ回転軸を中心とする前記第1アジテータ羽根の径よりも、小さいことを特徴とする、現像カートリッジ。
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