JP3140589B2 - プロセスカートリッジ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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に対して着脱自在なプロセ
スカートリッジに関し、特に前記プロセスカートリッジ
の現像装置部に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機，プリンタ，ファクシミリ
等の画像形成装置に用いられるプロセスカートリッジ
は、感光体、現像装置、クリーニング装置、帯電装置等
が１つの筐体内に収納されてカートリッジ化されてお
り、そのカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱
可能に構成している。

【０００３】そして、良好な画像を得るために、現像装
置の現像スリーブ上に現像剤収納部の現像剤（以下、ト
ナーと記す）を全て消費するまでムラなく均一に付着す
るように、トナー収納部にトナーを攪拌させる機能を持
たせている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例で説明したように、トナー収納部にトナーを攪拌さ
せる機能を持たせた場合、現状の技術の多くはプロセス
カートリッジ内のトナー搬送部材と装置本体の駆動部を
連結することによって前記トナー搬送部材を作動させて
トナーを攪拌する方法を取っているため、現像スリーブ
に対してトナー搬送部材を直角に長期保管した場合等、
トナー収納部の中で片側にトナーが集中するおそれが出
てくる。

【０００５】このような場合を想定すると、トナー搬送
部材を駆動する装置本体の駆動部のトルクを大きくしな
いと前記トナー搬送部材がトナーを攪拌できない状態に
なってしまうおそれがある。従って、部品コストが高く
なる。

【０００６】そこで、本発明の目的は、トナー消費量に
連動して自動的に現像部にトナーが供給される操作性及
び信頼性の向上した安価なプロセスカートリッジを提供
することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明のプロセスカートリッジの構成は、画像形成装置本体
に着脱自在に装着されるプロセスカートリッジにおい
て、電子写真感光体と、前記電子写真感光体に形成され
た静電潜像を現像するための現像手段であって、現像剤
を前記電子写真感光体に供給するための現像部と、前記
現像部に現像剤を供給するための第１の部屋と第２の部
屋に分かれた現像剤収納部とを有する現像手段を有し、
前記第１の部屋には前記現像部に現像剤を送り込むため
の撹拌機能を設け、前記第２の部屋には傾斜する角度が
変化可能であって、前記第２の部屋に収納された現像剤
を前記第１の部屋に収納された現像剤と分離可能な角度
から現像剤の消費量に応じて前記第１の部屋へ供給する
ように変化させることが可能な底板部を設けたことを特
徴とする。

【０００８】

【作用】前記構成に係るプロセスカートリッジにあって
は、撹拌機能を有するトナー収納部の第１の部屋のトナ
ーの消費量に応じ、第２部屋の底板部の傾斜角度が自動
的に変化するため、トナー収納部のトナーを現像部に効
率良く供給することが可能となり、更にトナー収納部の
トナーを効率よく消費することが可能となる。従って、
操作性及び信頼性の向上した安価なプロセスカートリッ
ジを提供することが可能となる。また、前記底板部は第
１の部屋と第２の部屋それぞれに収納された現像剤を分
離可能な角度から変化可能に構成されているため、トナ
ー満載時には撹拌機能のトルクを低減させることが可能
となる。

【０００９】

【実施例】次に、本発明を適用したプロセスカートリッ
ジの実施例について図面を参照して説明する。尚、ここ
ではまずプロセスカートリッジにおけるトナー収納部の
底板部を傾斜させる機構について第１及び第２参考例と
して説明し、次に本発明に係る実施例について説明す
る。

【００１０】〔第１参考例〕 先ず、プロセスカートリッジの底板部を傾斜させるため
の第１参考例について説明する。図５は着脱自在なプロ
セスカートリッジが装着された画像形成装置としてのレ
ーザービームプリンタの概略説明図である。図１は本参
考例を適用したプロセスカートリッジの概略構成を示す
断面説明図である。

【００１１】図５に示すように、１は装置本体であっ
て、後述するプロセスカートリッジ２が着脱自在に装着
されていると共に、画像情報光露光手段としてのレーザ
ースキャナ３、記録媒体を１枚ずつ分離給送する給送手
段としての給送ローラ４、記録媒体をタイミングをとっ
て転写位置に搬送する搬送手段としてのレジストローラ
５、プロセスカートリッジ５の像担持体上に形成された
トナー像を記録媒体に転写する転写手段としての転写ロ
ーラ６、転写されたトナー像を記録媒体に定着する定着
手段としての定着ローラ７、記録媒体を装置外へ排出す
る排出手段としての排出ローラ８が配設されている。

【００１２】前記プロセスカートリッジ２は、図１に示
すように、枠体２ａ内に像担持体としての電子写真感光
体である感光ドラム11と、感光ドラム11上を一様に帯電
する帯電手段としての一次帯電器12と、感光ドラム11上
に形成された潜像にトナーを付着することによって顕像
化する現像手段としての現像装置13と、感光ドラム11上
に残留したトナー及びその他の付着物を除去するクリー
ニング手段としてのクリーニング装置14とを一体的に収
容してカートリッジを成している。

【００１３】即ち、図１及び図５に示すように、一次帯
電器12により一様に帯電された感光ドラム11上に前記レ
ーザースキャナ３からレーザー光Ｌが照射されると、感
光ドラム11上には静電潜像が形成される。該静電潜像は
現像装置13中のトナーＴにより現像されて顕像化され、
トナー像に変えられる。一方、前記給送ローラ３によっ
て１枚ずつに分離給送された記録媒体Ｐは、前記レジス
トローラ５により感光ドラム11と転写ローラ６とのニッ
プ部、即ち転写位置にタイミングをとって供給され、前
記トナー像が転写される。転写後、前記記録媒体Ｐは定
着ローラ７に送られてトナー像が定着され、前記排出ロ
ーラ８によって装置本体１外へ排出される。また転写が
終了した感光ドラム11には転写に寄与せず残留したトナ
ーや紙粉等が付着しており、クリーニング装置14によっ
て前記残留トナー及びその他の付着物が除去され、次の
静電潜像を形成するためにスタンバイされる。

【００１４】次に、前記現像装置13について更に詳細に
説明する。図１に示すように、現像装置13はプロセスカ
ートリッジ２の枠体２ａの下部側に配設されており、感
光ドラム11の方へトナーＴを供給する現像部13Ａと、該
現像部13Ａに隣接し、必要なトナーＴを貯蔵して、該ト
ナーＴを現像部13Ａの方へ供給するトナー収納部13Ｂと
から構成されている。

【００１５】前記現像部13Ａは、該現像部13Ａの本体を
構成するトナー貯留部21と、該トナー貯留部21内に感光
ドラム11と平行状態で枢支され、一定速度で回転してこ
のトナー貯留部21内のトナーＴを感光ドラム11の方へ移
動させる現像ローラ22と、例えば鉄等の磁性材料からな
り、前記現像ローラ22の軸方向に該現像ローラ22の外表
面と僅かな隙間を有するが如く配置され、現像ローラ22
の外表面にトナーＴを均一に付着させるコーティング部
23を形成するドクターブレード24等とから構成されてい
る。

【００１６】前記現像ローラ22は一定速度で回転し、ト
ナー貯留部21内のトナーＴを磁力の作用でスリーブ22ａ
回りに付着させて、感光ドラム11の方へ移動させるもの
である。尚、現像ローラ22のスリーブ22ａ回りに付着し
たトナーＴはコーティング部23で一部削り取られ均一な
厚さにならされて感光ドラム11の方へ供給される。

【００１７】また、前記トナー収納部13Ｂは、トナーＴ
を貯蔵収納している貯蔵部25と、現像部13Ａとの間の隔
壁26に設けられた開口部26ａを介して、トナーＴを現像
部13Ａのトナー貯留部21の方へ供給するための底板部27
等とから構成されている。

【００１８】前記底板部27は、底板27ａと、前記底板27
ａの縁部からトナーが漏れるのを防ぐシール材27ｂと、
前記底板27ａの一端側をトナー収納部13Ｂに保持するた
めの圧縮バネ27ｃとから構成されている。

【００１９】前記底板27ａの下部にあるトナー収納部13
Ｂの外壁には、現像ローラ22に対して圧縮バネ27ｃより
離れた部分の任意の位置に穴13Ｃが穿設されており、こ
の穴13Ｃには前記底板部27を押し上げるための押上部材
28が挿通されている。この押上部材28は一方の端部が不
図示のパルスモータに取り付けられたカム29の外周面に
当接し、他方の端部が前記底板27ａに当接するように構
成されている。この時前記底板27ａは、図１(a)に示す
ように、現像ローラ22に対して90°以下に傾かないよう
になっている。また前記カム29は、図１に示す如き形状
に形成されており、軸中心に図の矢印方向に回転した時
に押上部材28と接触する部分の半径が変化し、それに連
動して押上部材28が図の矢印方向に移動するように構成
されている。

【００２０】また、前記押上部材28の先端Ａ部には不図
示の荷重変換器等の検知手段が設けられており、トナー
貯蔵部13Ｂのトナーの消費量を重さで検知し、その荷重
変化を装置本体側で制御している。また、前記押上部材
28の押し上げ量、即ちカム29の回転量は、トナーの消費
量に対して段階的にし、前記現像部13Ａのトナー貯留部
21へ必要以上にトナーが流れ込まないように制御してい
る。

【００２１】依って、トナー収納部13Ｂのトナーの消費
量に応じて前記カム29を図の矢印方向に回転することに
よって、前記押上部材28が図の矢印方向に移動して前記
底板27ａを押し上げる。これにより図１(b)に示すよう
に、底板27ａは現像ローラ22に対して90°以下に傾斜
し、前記隔壁26に設けられた開口部26ａを介して現像部
13Ａのトナー貯留部21へトナーＴが供給される。

【００２２】〔第２参考例〕 次に第２参考例について図面を参照して説明する。図２
は本参考例を適用したプロセスカートリッジの概略構成
を示す断面説明図である。尚、装置全体の概略構成は前
述した第１参考例で説明したものと略同等であるため、
ここでは詳しい説明は省略する。また、同等の機能を有
する部材には、同一符号を付している。

【００２３】図２を用いて本参考例の特徴である現像装
置13の底板部について詳細に説明すると、本参考例にお
ける底板部30は、面ａ，ｂ，ｃによって三角形状を有す
る底板30ａと、前記底板30ａの縁部からトナーＴが漏れ
るのを防ぐシール材30ｂと、前記底板30ａをトナー貯蔵
部13Ｂに保持するための圧縮バネ30ｃとから構成されて
いる。

【００２４】前記底板30ａの下部にあるトナー収納部13
Ｂの外壁には、前記底板30ａの面ｂに当接して図の矢印
方向に移動する押上部材31が移動可能な穴13Ｃが穿設さ
れており、前記押上部材31は図の矢印方向に移動するラ
ック32の端部に固定されている。この時前記底板30ａの
面ａは、図２(a)に示すように、現像ローラ22に対して9
0°以下に傾かないようになっている。前記ラック32は
不図示のパルスモータに取り付けられたピニオン33と噛
合しており、ピニオン33が図の矢印方向に回転すること
によって図の矢印方向に移動するものである。

【００２５】また、前記押上部材31の先端Ａ部には不図
示の荷重変換器等の検知手段が設けられており、トナー
貯蔵部13Ｂのトナーの消費量を重さで検知し、その荷重
変化を装置本体側で制御している。また、前記押上部材
31が底板30ａの面ｂに沿って移動する量、即ちピニオン
33の回転量は、トナーの消費量に対して段階的にし、前
記現像部13Ａのトナー貯留部21へ必要以上にトナーが流
れ込まないように制御している。

【００２６】依って、トナー収納部13Ｂのトナーの消費
量に応じて前記ピニオン33を図の矢印方向に回転して前
記ラック32を図の矢印方向に移動することによって、前
記ラック32の端部に固定された押上部材31が底板30ａの
面ｂに沿って移動し、底板30ａを押し上げる。これによ
り、図２(b)に示すように、底板30ａの面ａは現像ロー
ラ22に対して90°以下に傾斜し、前記隔壁26に設けられ
た開口部26ａを介して現像部13Ａのトナー貯留部21へト
ナーＴが供給される。

【００２７】〔第１実施例〕 次に本発明の第１実施例について図面を参照して説明す
る。図３は本発明を適用したプロセスカートリッジの概
略構成を示す断面説明図である。尚、装置全体の概略構
成は前述した第１参考例で説明したものと略同等である
ため、ここでは詳しい説明は省略する。また、同等の機
能を有する部材には、同一符号を付している。

【００２８】図３に示すように、本実施例におけるプロ
セスカートリッジ２の現像装置13は、現像部13Ａにトナ
ーＴを供給するトナー収納部13ＢにおけるトナーＴの貯
蔵部25が、トナーＴの固着を防止するために複数の部屋
に分かれている。

【００２９】先ず、現像ローラ22に隣接した第１の部屋
25Ａには、所定方向に回転して貯蔵部25内のトナーＴを
攪拌すると共に現像部13Ａとの間の隔壁26に設けられた
開口部26ａを介して、このトナーＴを間欠的に現像部13
Ａのトナー貯留部21の方へ供給する攪拌器34が設けられ
ている。

【００３０】次に、第２の部屋25Ｂには前記第１参考例
で説明したものと同等の機能を有する底板部27、押上部
材28、及びカム29が設けられている。ただし、前記底板
部27の底板27ａは部屋25Ａと部屋25Ｂとの境界線上を支
点として傾斜するよう構成している。またトナーＴの満
載時（イニシャル時）には、部屋25Ａと部屋25Ｂのトナ
ーＴを分離させて、部屋25Ａにおける攪拌器34のトルク
を低減させるために、部屋25Ｂの底板27ａは前記境界線
に対して90°以上に傾斜している。

【００３１】従って、本実施例にあっては、先ずトナー
収納部13Ｂの現像ローラ22側に隣接した部屋25Ａ内のト
ナーＴが攪拌器34によってトナー貯留部21に供給されて
消費される。そして、部屋25ＡのトナーＴがトナー貯留
部21に供給されるのと同時に部屋25ＢのトナーＴが部屋
25Ａに供給されて低減してくる。この時、底板27ａの下
部を押し上げる押上部材28の先端Ａ部にある荷重変換器
によって重量を検知し、トナー消費量に連動して図３
(b)に示すように段階的に底板27ａが傾斜し、トナー収
納部13Ｂの部屋25ＡにトナーＴを供給する。

【００３２】〔第２実施例〕 次に、本発明の第２実施例について図面を参照して説明
する。図４は本発明を適用したプロセスカートリッジの
概略構成を示す断面説明図である。尚、装置全体の概略
構成は前述した第１参考例で説明したものと略同等であ
るため、ここでは詳しい説明は省略する。また、同等の
機能を有する部材には、同一符号を付している。

【００３３】図４に示すように、本実施例におけるプロ
セスカートリッジ２の現像装置13は、前述した第１実施
例と同様にして、現像部13ＡにトナーＴを供給するトナ
ー収納部13ＢにおけるトナーＴの貯蔵部25が、トナーＴ
の固着を防止するために複数の部屋に分かれている。

【００３４】先ず、現像ローラ22に隣接した部屋25Ａに
は、前述した第１実施例と同様にして、所定方向に回転
して貯蔵部25内のトナーＴを攪拌すると共に現像部13Ａ
との間の隔壁26に設けられた開口部26ａを介して、この
トナーＴを間欠的に現像部13Ａのトナー貯留部21の方へ
供給する攪拌器34が設けられている。

【００３５】次に、他の部屋25Ｂには前記第２参考例で
説明したものと同等の機能を有する底板部30、押上部材
31、ラック32、及びピニオン33が設けられている。ただ
し、前記底板部30の底板30ａは部屋25Ａと部屋25Ｂとの
境界線上を支点として傾斜するよう構成している。また
トナーＴの満載時（イニシャル時）には、部屋25Ａと部
屋25ＢのトナーＴを分離させて、部屋25Ａにおける攪拌
器34のトルクを低減させるために、部屋25Ｂの底板30ａ
の面ａは前記境界線に対して90°以上に傾斜している。

【００３６】従って、前述した第１実施例と同様にし
て、先ずトナー収納部13Ｂの現像ローラ22側に隣接した
部屋25Ａ内のトナーＴが攪拌器34によってトナー貯留部
21に供給されて消費される。そして、部屋25Ａのトナー
Ｔがトナー貯留部21に供給されるのと同時に部屋25Ｂの
トナーＴが部屋25Ａに供給されて低減してくる。この
時、底板30ａの下部の面ｂに沿って移動する押上部材31
の先端Ａ部にある荷重変換器によって重量を検知し、ト
ナー消費量に連動して図４(b)に示すように段階的に底
板30ａの面ａが傾斜し、トナー収納部13Ｂの部屋25Ａに
トナーＴを供給する。

【００３７】〔他の実施例〕 本発明に係るプロセスカートリッジＢは、現像方法とし
て、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。

【００３８】また帯電手段の構成も、前述した実施例で
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。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。

【００３９】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。

【００４０】また前述したプロセスカートリッジとは、
電子写真感光体と、少なくともプロセス手段の１つを備
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
電子写真感光体と現像手段と帯電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。電子写
真感光体と現像手段とクリーニング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等が
ある。

【００４１】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電子写真感光体と
現像手段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。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。

【００４２】また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。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、撹拌機能を有する
トナー収納部の第１の部屋のトナー消費量に応じ、第２
部屋の底板部の傾斜角度が自動的に変化するため、トナ
ー収納部のトナーを現像部に効率良く供給することが可
能となり、更にトナー収納部のトナーを効率よく消費す
ることが可能となる。従って、操作性及び信頼性の向上
した安価なプロセスカートリッジを提供することが可能
となる。また、前記底板部は第１の部屋と第２の部屋そ
れぞれに収納された現像剤を分離可能な角度から変化可
能に構成されているため、トナー満載時には撹拌機能の
トルクを低減させることが可能となる。従って、操作性
及び信頼性の向上した安価なプロセスカートリッジを提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１参考例に係るプロセスカートリッ
ジの概略構成を示す断面説明図である。

【図２】本発明の第２参考例に係るプロセスカートリッ
ジの概略構成を示す断面説明図である。

【図３】本発明の第１実施例に係るプロセスカートリッ
ジの概略構成を示す断面説明図である。

【図４】本発明の第２実施例に係るプロセスカートリッ
ジの概略構成を示す断面説明図である。

【図５】前記プロセスカートリッジを着脱自在に装着し
た画像形成装置を模式的に示す断面説明図である。

【符号の説明】

１…装置本体 ２…プロセスカートリッジ ２ａ…枠体 ３…レーザースキャナ ４…給送ローラ ５…レジストローラ ６…転写ローラ ７…定着ローラ ８…排出ローラ 11…感光体ドラム 12…一次帯電器 13…現像装置 13Ａ…現像部 13Ｂ…トナー収納部 13Ｃ…穴 14…クリーニング装置 21…トナー貯留部 22…現像ローラ 22ａ…スリーブ 23…コーティング部 24…ドクターブレード 25…収納部 26…隔壁 26ａ…開口部 27…底板部 27ａ…底板 27ｂ…シール材 27ｃ…圧縮バネ 28…押上部材 29…カム 30…底板部 30ａ…底板 30ｂ…シール材 30ｃ…圧縮バネ 31…押上部材 32…ラック 33…ピニオン 34…攪拌器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/08 - 13/095 G03G 15/08 - 15/095

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像形成装置本体に着脱自在に装着され
   るプロセスカートリッジにおいて、 電子写真感光体と、 前記電子写真感光体に形成された静電潜像を現像するた
   めの現像手段であって、現像剤を前記電子写真感光体に
   供給するための現像部と、前記現像部に現像剤を供給す
   るための第１の部屋と第２の部屋に分かれた現像剤収納
   部とを有する現像手段を有し、 前記第１の部屋には前記現像部に現像剤を送り込むため
   の撹拌機能を設け、前記第２の部屋には傾斜する角度が
   変化可能であって、前記第２の部屋に収納された現像剤
   を前記第１の部屋に収納された現像剤と分離可能な角度
   から現像剤の消費量に応じて前記第１の部屋へ供給する
   ように変化させることが可能な底板部を設けたことを特
   徴とするプロセスカートリッジ。