JPH07160177A - プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 画像形成時の攪拌手段を駆動するモータの小
型化及び低消費電力化が可能なプロセスカートリッジ及
び前記プロセスカートリッジを装着可能な画像形成装置
を提供する。 【構成】 像担持体と、前記像担持体に作用する少なく
とも１つのプロセス手段としての現像手段と、前記現像
手段内の現像剤を攪拌するための複数の攪拌手段と、を
設けてプロセスカートリッジを構成した。開閉部材１４
の左右内側面に図示しないカートリッジ装着ガイド部材
Ｇ１が取り付けてあり、この左右ガイド部材Ｇ１にはプ
ロセスカートリッジＢを挿入するためのガイド部Ｇ２が
対向して設けてある。このガイド部Ｇ２に沿ってプロセ
スカートリッジＢを挿入し、開閉部材１４を閉じること
によってプロセスカートリッジＢを画像形成装置に装着
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は記録媒体に画像形成する
ためのプロセスカートリッジ及び前記プロセスカートリ
ッジを装着可能な画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリンタ等の画像形成装置は、一様に帯
電させた像担持体に選択的な露光をして潜像を形成し、
この潜像をトナーで顕像化すると共に、該トナー像を記
録媒体に転写して画像記録を行う。このような装置にあ
っては、トナーが無くなる都度補給しなければならない
が、このトナーの補給作業が煩わしいばかりか、汚れを
伴うこともある。また各部材のメンテナンスは専門のサ
ービスマンでなければ行うことが出来ず、ユーザには不
便を伴うことが多かった。

【０００３】そこで、前記像担持体、帯電器、現像器、
クリーニング部等を一体構造にまとめてカートリッジ化
することにより、ユーザが前記カートリッジを装置本体
に装填することによって、トナーの補給や寿命に達した
像担持体の部品交換可能とし、メンテナンスを容易にし
たものが実用化されている。

【０００４】このようなプロセスカートリッジにあって
は、現像器内にトナーが収納してあり、画像形成時に前
記トナーを攪拌するための羽根を設けているものが一般
的である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プロセ
スカートリッジは製造後に使用者が入手して画像形成装
置に装着されるまでの間の、例えば輸送中の振動等によ
って現像器内のトナーが押し固められることがある。従
って、プロセスカートリッジを画像形成装置に装着して
画像形成すると、画像形成開始直後では攪拌羽根が押し
固められたトナーを粉砕していくためのトルク（以下
「タッピングトルク」という）が生ずる問題があった。

【０００６】即ち、プロセスカートリッジを装着した直
後では、通常の画像形成時に比較して攪拌羽根を駆動す
るのに非常に大きなトルクを必要とするため、前記攪拌
羽根を駆動するモータを前記トルクに見合った仕様にす
る必要があり、機器の小型課や低消費電力化への妨げと
なっていた。

【０００７】本発明は従来の前記課題を解決するもので
あり、その目的とするところは、画像形成時の攪拌手段
を駆動するモータの小型化及び低消費電力化が可能なプ
ロセスカートリッジ及び前記プロセスカートリッジを装
着可能な画像形成装置を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明に係る代表的な構成は、像担持体と、前記像担
持体に作用する少なくとも１つのプロセス手段としての
現像手段と、前記現像手段内の現像剤を攪拌するための
複数の攪拌手段と、を設けてプロセスカートリッジを構
成したことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】前記構成にあっては、画像形成の際の現像剤の
攪拌手段と、カートリッジを装着する際の現像剤の攪拌
手段とを別に設けることにより、画像形成の際の攪拌手
段を駆動するモータにタッピングトルクが生ずることを
防止し得る。

【００１０】

【実施例】次に本発明に係る一実施例として、プロセス
カートリッジを装着可能な画像形成装置について、図面
を参照して具体的に説明する。

【００１１】〔第一実施例〕図１はプロセスカートリッ
ジを装着した画像形成装置の構成説明図であり、図２は
プロセスカートリッジの構成説明図であり、図３はプロ
セスカートリッジの装着構成説明図である。ここでは説
明の順序として、プロセスカートリッジを装着した画像
形成装置の全体構成を説明し、次に現像剤の攪拌手段の
構成について説明する。

【００１２】｛全体構成｝この画像形成装置Ａは、図１
に示すように、光学系１から画像情報に基づいた光像を
照射して像担持体である感光体ドラムに現像剤（以下
「トナー」という）の像を形成する。そして前記トナー
像の形成と同期して、記録媒体２をカセット３ａからピ
ックアップローラ３ｂ及びレジストローラ対３c1，３c2
等からなる搬送手段３で搬送し、且つプロセスカートリ
ッジＢとしてカートリッジ化された画像形成部におい
て、前記感光体ドラムに形成したトナー像を転写手段と
しての転写ローラ４に電圧印加することによって記録媒
体２に転写し、その記録媒体２を中間排出ローラ３ｄ及
びガイド板３ｅで定着手段５へと搬送する。この定着手
段５は駆動ローラ５ａ及びヒータ５ｂを内蔵する定着ロ
ーラ５ｃからなり、通過する記録媒体２に熱及び圧力を
印加して転写トナー像を定着する。そしてこの記録媒体
２を排出ローラ対３ｆで搬送し、反転搬送経路を通して
排出部６へと排出する如く構成している。

【００１３】一方、前記画像形成部を形成するプロセス
カートリッジＢは、図１及び図２に示すように、感光層
を有する感光体ドラム７を回転し、その表面を帯電手段
である帯電ローラ８への電圧印加によって一様に帯電
し、前記光学系１からの光像を露光部９を介して感光体
ドラム７に露光して潜像を形成し、現像手段10によって
現像するように構成している。この現像手段10は、トナ
ー溜め内のトナーをトナー攪拌羽根10ａで攪拌して送り
出し、固定磁石10ｂを内蔵した現像スリーブ10ｃを回転
させると共に、現像ブレード10ｄによって摩擦帯電電荷
を付与したトナー層を現像スリーブ10ｃの表面に形成
し、そのトナーを前記潜像に応じて感光体ドラム７へ転
移させることによってトナー像を形成して可視像化す
る。そして転写ローラ４に前記トナー像と逆極性の電圧
を印加してトナー像を記録媒体２に転写した後は、クリ
ーニングブレード11ａによって感光体ドラム７に残留し
たトナーを掻き落とすと共に、スクイシート11ｂによっ
て掬い取り、廃トナー溜め11ｃへ集めるクリーニング手
段11によって感光体ドラム７上の残留トナーを除去する
ように構成している。尚、前記感光体ドラム７等の各部
品は、第一枠体12ａと第二枠体12ｂとを結合したハウジ
ング12内に収納してカートリッジ化され、装置本体13に
設けられたカートリッジ装着手段に対して着脱可能に装
着される。

【００１４】前記カートリッジ装着手段は、軸14ａを中
心にして開閉部材14を開くと、図３に示すように、開閉
部材14の左右内側面に図示しないカートリッジ装着ガイ
ド部材G1が取り付けてあり、この左右ガイド部材G1には
プロセスカートリッジＢを挿入するためのガイド部G2が
対向して設けてある。このガイド部G2に沿ってプロセス
カートリッジＢを挿入し、開閉部材14を閉じることによ
ってプロセスカートリッジＢを画像形成装置Ａに装着す
るものである。

【００１５】｛現像剤の攪拌手段｝次に前記現像手段10
内の攪拌手段の構成について、図４乃至図６を参照して
説明する。尚、図４は感光体ドラム７及び現像手段10の
平面模式断面図、図５はプロセスカートリッジＢの外観
斜視図、図６はプロセスカートリッジＢを画像形成装置
Ａに装着する場合の説明図である。

【００１６】本発明にあっては現像手段10のトナー溜め
内には複数のトナー攪拌手段を設けている。本実施例で
は画像形成時にトナーを攪拌するための第一トナー攪拌
手段と、プロセスカートリッジＢを画像形成装置Ａに装
着するときにトナーを攪拌するための第二トナー攪拌手
段とを設けている。

【００１７】図４に示すように、感光体ドラム７の長手
方向一方端に装置本体13から駆動力を受けるドラムギア
７ａが取り付けてあり、このドラムギア７ａは現像スリ
ーブ10ｃに固着されたスリーブギア10c1と噛合してい
る。そして前記スリーブギア10c1は、攪拌羽根10ａが取
り付けてある攪拌軸10a1の一方端に取り付けた攪拌ギア
10a2と噛合している。従って、画像形成時にドラムギア
７ａに駆動力が伝達され、感光体ドラム７が回転する
と、その駆動力が攪拌軸10a1に伝達されて攪拌羽根10ａ
が回転し、トナー溜め内のトナーを攪拌する。これが第
一のトナー攪拌手段である。

【００１８】また前記攪拌羽根10ａの回転円周方向に複
数枚の羽根を配列した第二攪拌羽根15が設けてある。こ
の第二攪拌羽根15は第二のトナー攪拌手段となるもので
あり、その長手方向両端部は円板形状部15ａ，15ｂで連
結されている。そして一方の円板形状部15ａには円形孔
15a1が設けてあり、この孔15a1に攪拌軸10a1が回転可能
に支持されている。また他方の円板形状部15ｂには円形
凹部15b1が設けてあり、前記攪拌軸10a1が入り込んで回
転可能に支持されている。また前記複数枚の第二攪拌羽
根15はリング部材15ｃによって連結してあり、強度が補
強されている。

【００１９】また図４及び図５に示すように、前記円形
凹部15b1の外側面には第二攪拌ギア16が固着され、該ギ
ア16が回転すると第二攪拌羽根15が回転する如く構成し
ている。前記ギア16は枠体12の外表面に露出するように
取り付けてあり、該ギア16の近傍にはプロセスカートリ
ッジＢを画像形成装置Ａに装着するときのガイドとなる
ガイド部材17が設けてある。このガイド部材17は第二攪
拌ギア16が露出している側のみならず、その反対側の枠
体12表面にも設けてある。

【００２０】一方、画像形成装置Ａの開閉部材14には、
図６に示すように、プロセスカートリッジＢの装着をガ
イドするためのガイド溝18が左右両側に設けてあり、カ
ートリッジＢの前記ガイド部材17をこのガイド溝18に挿
入するようにしてプロセスカートリッジＢを開閉部材14
に装着する。そしてこの開閉部材14を閉じると、前述し
たドラムギア７ａが装置本体13に設けてある駆動伝達ギ
ア19と噛合してセットされる。

【００２１】ここで、前記ガイド溝18の近傍であって、
カートリッジＢを装着するときの第二攪拌ギア16側に
は、前記ガイド溝18に沿ってラック20が設けてあり、プ
ロセスカートリッジＢを図６の矢印ａ方向へ挿入してい
くと、第二攪拌ギア16が前記ラック20と噛み合って矢印
ｂ方向へ回転し、これに伴って前記第二攪拌羽根15もこ
れに伴って回転する。即ち、第二攪拌羽根15は攪拌羽根
10ａとは別の駆動系によって回転する。

【００２２】尚、前記ラック20はカートリッジＢを完全
に装着した状態では、第二攪拌ギア16と噛み合わない長
さに構成している。

【００２３】これにより、カートリッジＢを装着した後
は、カートリッジＢの輸送による振動等によってトナー
溜め内で押し固められたトナーが粉砕された状態とな
る。従って、画像形成に伴って第一の攪拌手段である攪
拌羽根10ａをモータで回転させる際にはタッピングトル
クの発生が抑えられる。

【００２４】〔第二実施例〕前述した第一実施例では第
一攪拌羽根10ａと第二攪拌羽根15とを別に設けた例を示
したが、第二実施例として図７を参照して第一攪拌羽根
と第二攪拌羽根とが同一の例を示す。尚、図７は感光体
ドラム及び現像手段の平面模式断面図であり、第一実施
例と同一部材は同一符号を付している。

【００２５】第一攪拌手段及び第二攪拌手段を構成する
攪拌羽根21は第二攪拌ギア16に固着された第二攪拌軸22
に植設されており、攪拌ギア10a2に固着された攪拌軸10
a1と前記第二攪拌軸22とはクラッチ手段23で連結されて
いる。

【００２６】前記クラッチ手段23は、ワンウェイクラッ
チで構成してあり、第二攪拌ギア16が図７の矢印ｂ方向
に回転するときはスリップしてその回転力を攪拌軸10a1
に伝達せず、攪拌ギア10a2が前記矢印ｂと同方向（図７
の矢印ｃ方向）に回転する際には、その回転を第二攪拌
軸22に伝達する。従って、図６に示すように、プロセス
カートリッジＢをガイド溝18に沿って開閉部材14に挿入
する際には、ギア16とラック20とが噛み合い、ギア16の
回転に伴って攪拌羽根21が回転して押し固められたトナ
ーを粉砕する。このときクラッチ手段23は切れた状態で
あって第二攪拌軸22の回転力は攪拌軸10a1に伝達され
ず、ギア10a2が回転することはない。

【００２７】一方、画像形成時に感光体ドラム７が回転
してその回転力が攪拌ギア10a2に伝達されたときは、ク
ラッチ手段23はつながった状態にあって第二攪拌軸22が
回転して攪拌羽根21が回転する。このとき第二攪拌ギア
16とラック20とは第一実施例と同様に噛み合っていない
ため、攪拌ギア16は空転する。

【００２８】このように、プロセスカートリッジＢを画
像形成装置Ａに装着する際と、画像形成の際にトナー溜
め内のトナーを攪拌する羽根を共用することにより、ト
ナー粉砕効果を確実に行うことが出来る。

【００２９】〔他の実施例〕前述した本発明に係るプロ
セスカートリッジＢは前述のように単色の画像を形成す
る場合のみならず、現像手段を複数設け、複数色の画像
（例えば２色画像、３色画像或いはフルカラー等）を形
成するカートリッジにも好適に適用することが出来る。

【００３０】また現像方法としても、公知の２成分磁気
ブラシ現像法、カスケード現像法、タッチダウン現像
法、クラウド現像法等の種々の現像法を用いることが可
能である。

【００３１】また像担持体としては、前記感光体ドラム
に限定されることなく、例えば次のものが含まれる。ま
ず感光体としては光導電体が用いられ、光導電体として
は例えばアモルファスシリコン、アモルファスセレン、
酸化亜鉛、酸化チタン及び有機光導電体（ＯＰＣ）等が
含まれる。また前記感光体を搭載する形状としては、例
えばドラム状、ベルト状等の回転体及びシート状等が含
まれる。尚、一般的にはドラム状又はベルト状のものが
用いられており、例えばドラムタイプの感光体にあって
は、アルミ合金等のシリンダー上に光導電体を蒸着又は
塗工等を行ったものである。

【００３２】また帯電手段の構成も、前述した第一実施
例では所謂接触帯電方法を用いたが、他の構成として従
来から用いられているタングステンワイヤーの三方周囲
にアルミ等の金属シールドを施し、前記タングステンワ
イヤーに高電圧を印加することによって生じた正又は負
のイオンを感光体ドラムの表面に移動させ、該ドラムの
表面を一様に帯電する構成を用いても良いことは当然で
ある。

【００３３】尚、前記帯電手段としては前記ローラ型以
外にも、ブレード型（帯電ブレード）、パッド型、ブロ
ック型、ロッド型、ワイヤ型等のものでも良い。

【００３４】また感光体ドラムに残存するトナーのクリ
ーニング方法としても、ブレード、ファーブラシ、磁気
ブラシ等を用いてクリーニング手段を構成しても良い。

【００３５】また前述したプロセスカートリッジとは、
少なくとも像担持体としての例えば電子写真感光体等
と、現像手段とを備えたものである。従って、そのプロ
セスカートリッジの態様としては、前述した実施例のも
の以外にも、例えば像担持体と現像手段とを一体的にカ
ートリッジ化し、装置本体に着脱可能にするもの。像担
持体と現像手段と、帯電手段とを一体化的にカートリッ
ジ化し、装置本体に着脱可能にするもの。像担持体と現
像手段と、クリーニング手段とを一体的にカートリッジ
化し、装置本体に着脱可能にするもの等がある。

【００３６】即ち、前述したプロセスカートリッジと
は、帯電手段、又はクリーニング手段と、現像手段と電
子写真感光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
のである。及び帯電手段、クリーニング手段の少なくと
も一つと、現像手段と電子写真感光体とを一体的にカー
トリッジ化して画像形成装置本体に着脱可能とするもの
である。更に少なくとも現像手段と電子写真感光体とを
一体的にカートリッジ化して装置本体に着脱可能とする
ものをいう。

【００３７】更に前述した実施例では画像形成装置とし
てレーザービームプリンタを例示したが、本発明はこれ
に限定する必要はなく、例えば電子写真複写機、ファク
シミリ装置、或いはワードプロセッサ等の他の画像形成
装置に使用することも当然可能である。

【００３８】

【発明の効果】本発明は前述したように、画像形成の際
の現像剤の攪拌手段と、カートリッジを装着する際の現
像剤の攪拌手段とを別に設けることにより、カートリッ
ジ輸送中の振動等により押し固められた現像剤を、別駆
動系によって粉砕出来るため、画像形成の際の攪拌手段
を駆動するモータにタッピングトルクが生ずることを防
止することが出来る。

【００３９】従って、前記モータの小型化及び低消費電
力化が可能であり、画像形成装置自体の小型化も可能と
なるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例に係るプロセスカートリッ
ジを装着した画像形成装置の構成説明図である。

【図２】プロセスカートリッジの構成説明図である。

【図３】プロセスカートリッジの装着構成説明図であ
る。

【図４】感光体ドラム及び現像手段の平面模式断面図で
ある。

【図５】プロセスカートリッジの外観図である。

【図６】プロセスカートリッジを装着する説明図であ
る。

【図７】第二実施例に係る感光体ドラム及び現像手段の
平面模式断面図である。

【符号の説明】

Ａ…画像形成装置、Ｂ…プロセスカートリッジ、１…光
学系、２…記録媒体、３…搬送手段、３ａ…カセット、
３ｂ…ピックアップローラ、３c1，３c2…レジストロー
ラ、３ｄ…中間搬送ローラ、３ｅ…ガイド板、３ｆ…排
出ローラ、４…転写ローラ、５…定着手段、５ａ…駆動
ローラ、５ｂ…ヒータ、５ｃ…定着ローラ、６…排出
部、７…感光体ドラム、８…帯電ローラ、９…露出部、
10…現像手段、10ａ…攪拌羽根、10ｂ…磁石、10ｃ…現
像スリーブ、10ｄ…現像ブレード、11…クリーニング手
段、11ａ…クリーニングブレード、11ｂ…スクイシー
ト、11ｃ…廃トナー溜め、12…ハウジング、12ａ…第一
枠体、12ｂ…第二枠体、13…装置本体、14…開閉部材、
14ａ…軸、15…第二攪拌羽根、16…第二攪拌ギア、17…
ガイド部材、18…ガイド溝、19…駆動伝達ギア、20…ラ
ック、21…攪拌羽根、22…第二攪拌軸、23…クラッチ手
段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 21/10

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像形成装置本体に装着可能なプロセス
   カートリッジにおいて、 像担持体と、 前記像担持体に作用する少なくとも１つのプロセス手段
   としての現像手段と、 前記現像手段内の現像剤を攪拌するための複数の攪拌手
   段と、 を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
2. 【請求項２】 前記複数の攪拌手段は、前記現像手段内
   の現像剤を画像形成の際に攪拌するための第一攪拌手段
   と、前記現像手段内の現像剤をカートリッジを画像形成
   装置へ装着する際に攪拌するための第二攪拌手段である
   ことを特徴とする請求項１記載のプロセスカートリッ
   ジ。
3. 【請求項３】 前記複数の攪拌手段を駆動するための駆
   動手段を異なる系統で構成したことを特徴とする請求項
   １記載のプロセスカートリッジ。
4. 【請求項４】 前記プロセスカートリッジとは、前記プ
   ロセス手段としての帯電手段、またはクリーニング手段
   と、現像手段と前記像担持体としての電子写真感光体と
   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である請求項
   １記載のプロセスカートリッジ。
5. 【請求項５】 前記プロセスカートリッジとは、少なく
   とも前記プロセス手段としての現像手段と、前記像担持
   体としての電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化
   して画像形成装置本体に対して着脱可能とするものであ
   る請求項１記載のプロセスカートリッジ。
6. 【請求項６】 プロセスカートリッジを装着して記録媒
   体に画像を形成するための画像形成装置において、 像担持体と、前記像担持体に作用する少なくとも１つの
   プロセス手段としての現像手段と、前記現像手段内の現
   像剤を攪拌するための複数の攪拌手段とを有するプロセ
   スカートリッジを装着するための装着手段と、 記録媒体を搬送するための搬送手段と、 を有することを特徴とする画像形成装置。
7. 【請求項７】 前記画像形成装置は、電子写真複写機で
   あることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
8. 【請求項８】 前記画像形成装置は、レーザービームプ
   リンタであることを特徴とする請求項６記載の画像形成
   装置。
9. 【請求項９】 前記画像形成装置は、ファクシミリ装置
   であることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。