JPH11184352A - プロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のプロセスカートリッジよりも優れたプ
ロセスカートリッジを提供する。 【解決手段】 廃現像剤収納部１４に設けられ、像担持
体２に付着した現像剤を除去するクリーニング部材４に
より除去された現像剤を受け入れる受入れ開口１４Ａ
に、像担持体２を一部を露出させた状態で回転自在に取
り付ける。そして、この受入れ開口１４Ａを像担持体
２、クリーニング部材４及び現像剤漏れ防止部材１５に
より塞ぎ、廃現像剤収納部１４の内部Ｓを密閉する。一
方、この密閉された廃現像剤収納部１４に連通用開口１
８を形成して廃現像剤収納部内部Ｓと外部とを連通させ
ることにより、廃現像剤収納部内外にそれぞれ位置する
像担持体表面を、同様の雰囲気中に晒らすようにする。
これにより、像担持体２の環境に馴染むスピードを等し
くすることができ、画像濃度むらの発生を防止すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタ、複写
機、ファクシミリ等の電子写真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関し、特に画
像濃度むらの発生防止に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ
等の電子写真画像形成装置本体に着脱自在に装着される
一方、少なくとも像担持体と、像担持体に付着した現像
剤を除去するクリーニング部材と、クリーニング部材に
より除去された現像剤を受け入れる受入れ開口を有する
と共に、一部を露出させた状態で像担持体を受入れ開口
に回転自在に取り付けた廃現像剤収納部とを備えたプロ
セスカートリッジがある。

【０００３】ここで、図１１はこのような従来のプロセ
スカートリッジの一例を示す断面図であり、図１２はこ
のプロセスカートリッジを着脱自在に装着した電子写真
画像形成装置の一例を示す断面図である。

【０００４】プロセスカートリッジ１には像担持体とし
ての感光ドラム２が回転自在に取り付けられ、この感光
ドラム２には接触帯電部材としての帯電ローラ３、クリ
ーニング部材としてのクリーニングブレード４が当接さ
れて取り付けられている。

【０００５】また、電子写真画像形成装置５の本体５ａ
に装着されたプロセスカートリッジ１には、帯電ローラ
３を介してＡＣ電圧とＤＣ電圧を重畳した振動電圧が印
加され、これによって感光ドラム２の周面は接触帯電処
理されて所定の電荷を得るようになっている。

【０００６】なお、画像形成の際には、この感光ドラム
２の帯電処理面に対して画像形成装置側に搭載されたレ
ーザースキャナ７から発せられるレーザー光によって走
査露光がなされ、目的の画像情報の静電潜像が形成され
るようになっている。そして、感光ドラム上に形成され
た潜像は、感光ドラム２に対向するように配置された現
像器８によって現像剤であるトナーを付着させることに
より、現像が行われる。更に、感光ドラム上に形成され
た像は画像形成装置本体５ａに設けられた転写部９、定
着部１０の順で搬送され、記録紙１１上に定着画像が完
成する。

【０００７】一方、転写時に感光ドラム２上に残ったト
ナーは、再び感光ドラム２が帯電される前にクリーニン
グブレード４によって掻き落とされて除去される。そし
て、この除去されたトナーは、感光ドラム２に接触して
配置されたすくい部材１３によって捕集され、廃現像剤
収納部である廃トナー収容部１４に形成された受入れ開
口１４Ａから受け入れられて廃トナー収容部内に蓄積さ
れる。なお、このすくい部材１３は、受入れ開口１４Ａ
からトナーが漏れるのを防ぐ役割も同時に担うものであ
る。

【０００８】ところで、感光ドラム２の両端部にはクリ
ーニングブレード４及びすくい部材１３が当接されない
箇所があり、この箇所にできた隙間からの廃トナー漏れ
を防止するために、図１３に示すように、フェルト等で
形成されたトナー漏れ防止部材１５が取り付けられる。

【０００９】なお、画像形成に必要な部材をユニット化
したプロセスカートリッジには、図１１で説明したもの
の他に、現像器までを一体化したものや帯電部材を省い
たもの等も存在するが、何れのプロセスカートリッジに
おいても、廃トナー漏れを防止するため受入れ開口１４
Ａは厳重に密閉される。

【００１０】一方、電子写真画像形成装置では、感光体
（感光ドラム）２として図１４に示すように、導電性基
盤２ａの上に下引き層２ｂ、電荷発生層２ｃ及び電荷輸
送層２ｄを順次積層したものが一般的に用いられる。特
に、電荷発生層２ｃ及び電荷輸送層２ｄの素材には有機
物が用いられるため、このような感光体は有機感光体と
呼ばれる。

【００１１】ここで、このような有機感光体は、周囲の
温度や湿度によって様々な特性が変化することが知られ
ている。図１５及び図１６はそれぞれ、ある有機感光体
を一定の電位に帯電した上で一定の光量で露光した場
合、電位（ＶＬ）が温度及び湿度に応じてどのように変
化するかを示したグラフである。

【００１２】なお、これらの特性変化は環境が変化した
際に瞬時に変化するのではなく、緩慢に変化することが
多い。これには有機感光体に用いられる素材の環境への
馴染みにくさが影響を与えており、より環境適応性の高
い有機感光素材の研究が盛んに行われている。

【００１３】ところで、図１１で説明したプロセスカー
トリッジ１では、感光ドラム２の表面が廃トナー収容部
１４、即ちカートリッジ容器（以下、廃トナー収容部を
カートリッジ容器という）１４から露出した箇所と、カ
ートリッジ容器１４と、クリーニングブレード４と、す
くい部材１３と、トナー漏れ防止部材１５とで密封され
たカートリッジ容器内部Ｓに面した箇所が存在する。

【００１４】ここで、このプロセスカートリッジ１の周
囲の温度及び湿度を変化させて一定の期間その環境に放
置した場合、カートリッジ容器１４の内外で感光ドラム
２が環境に馴染むスピード（エージングスピード）が異
なるという現象が起こり、その結果感光ドラム２の露光
時における電位（ＶＬ）が感光ドラム全周で変化する。

【００１５】そして、このような感光ドラム２で画像形
成を行った場合、電位（ＶＬ）の異なる部分で濃度むら
が生じ、画像品位が著しく低下する。但し、感光ドラム
全周に発生した電位差は、環境への放置時間の経過と共
にカートリッジ容器内部の空間に面した感光ドラム表面
のエージングが進むため、次第に減少する。

【００１６】なお、この温度及び湿度による感光ドラム
２の電位（ＶＬ）の変化は、単にプロセスカートリッジ
そのものを異なった環境に移動させた場合のみならず、
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
成を行った際に起こる装置内部の環境変化によっても発
生する。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のプロ
セスカートリッジよりも優れたプロセスカートリッジを
提供することを目的とするものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、電子写真画像
形成装置本体に着脱自在に装着される一方、少なくとも
像担持体と、前記像担持体に付着した現像剤を除去する
クリーニング部材と、前記クリーニング部材により除去
された現像剤を受け入れる受入れ開口を有すると共に、
一部を露出させた状態で前記像担持体を前記受入れ開口
に回転自在に取り付けた廃現像剤収納部とを備えたプロ
セスカートリッジにおいて、前記像担持体、前記クリー
ニング部材及び現像剤漏れ防止部材により前記受入れ開
口部が塞がれて密閉された前記廃現像剤収納部の内部と
外部とを連通させる連通用開口を該廃現像剤収納部に形
成したことを特徴とするものである。

【００１９】また本発明は、前記連通用開口を、通気性
を有するシール部材を用いて塞いだことを特徴とするも
のである。

【００２０】また本発明は、前記電子写真画像形成装置
本体内部に送風手段が設けられている場合には、前記連
通用開口を前記送風手段からの送風が廃現像剤収納部内
部に流入可能な位置に形成することを特徴とするもので
ある。

【００２１】また本発明は、前記連通用開口を前記廃現
像剤収納部の底面に形成したことを特徴とするものであ
る。

【００２２】また本発明は、前記廃現像剤収納部に、前
記連通用開口から流入する前記送風手段からの送風を排
気するための排気用開口を設けたことを特徴とするもの
である。

【００２３】また本発明は、前記排気用開口を前記送風
手段からの送風が流入しない位置に設けたことを特徴と
するものである。

【００２４】また本発明は、前記排気用開口を、通気性
を有するシール部材を用いて塞いだことを特徴とするも
のである。

【００２５】また本発明のように、廃現像剤収納部に設
けられ、像担持体に付着した現像剤を除去するクリーニ
ング部材により除去された現像剤を受け入れる受入れ開
口に、像担持体を一部を露出させた状態で回転自在に取
り付けると共に、この受入れ開口を像担持体、クリーニ
ング部材及び現像剤漏れ防止部材により塞ぎ、廃現像剤
収納部の内部を密閉する。一方、この密閉された廃現像
剤収納部に連通用開口を形成して廃現像剤収納部内部と
外部とを連通させることにより、廃現像剤収納部内外に
それぞれ位置する像担持体表面を、同様の雰囲気中に晒
すことができ、像担持体の環境に馴染むスピードを等し
くすることができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００２７】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る
プロセスカートリッジの断面図である。なお、同図にお
いて、図１１と同一符号は、同一又は相当部分を示して
いる。

【００２８】同図において、１６はプロセスカートリッ
ジであり、このプロセスカートリッジ１６は、感光ドラ
ム２、帯電ローラ３、クリーニングブレード４を一体化
したものであり、交換ユニットとして画像形成装置本体
に着脱可能としたものである。

【００２９】また、１８は一部を露出させ、残りの部分
を受入れ開口１４Ａに面するように感光ドラム２を回転
自在に保持するカートリッジ容器１４と、クリーニング
ブレード４と、すくい部材１３と、トナー漏れ防止部材
１５とで密閉されたカートリッジ容器内部Ｓと、外部と
を連通させるためにカートリッジ容器１４に形成された
連通用開口である。

【００３０】そして、このようにカートリッジ容器内部
Ｓと外部とを連通させることにより、連通用開口１８を
介して空気がカートリッジ容器内部Ｓを自由に行き来き
するようになり、これによりカートリッジ容器内外それ
ぞれに位置する感光ドラム表面を、同様の雰囲気中に晒
すことができるようになる。

【００３１】ここで、このように感光ドラム２の表面を
同様の雰囲気中に晒すことにより、カートリッジ容器内
外での感光ドラム２のエージングスピードがほぼ等しく
なり、これによりプロセスカートリッジ周囲の温湿度が
変化した場合でも感光ドラム表面に部分的な電位変動が
起こらなくなり、これに起因する画像濃度むらの発生が
防止される。

【００３２】なお、本実施の形態のプロセスカートリッ
ジ１６と従来のプロセスカートリッジ１（図１１参照）
を、常温常湿環境（２３℃／６０％）に２４時間放置し
た後、低温低湿環境（１０℃／５％）に移し、同環境で
１時間おきにハーフトーン画像を出力してその比較を行
ったところ、図２に示す表のようになった。ここで、同
図において、×は濃度むらが発生した場合を示し、〇は
濃度むらが発生しなかった場合を示している。

【００３３】そして、図２に示す通り、従来のプロセス
カートリッジ１では３時間を経過してもハーフトーン画
像上に濃度むらが発生しているのに対し、本実施の形態
のプロセスカートリッジ１６では放置後１時間後の画出
しで既に濃度むらは発生していない。

【００３４】このように、カートリッジ容器１４に連通
用開口１８を形成し、この連通用開口１８を介して空気
がカートリッジ容器内部Ｓを自由に行き来きすることが
できるようにすることにより、感光ドラム表面のエージ
ングスピードをほぼ等しくすることができる。これによ
り、プロセスカートリッジ周囲の温湿度が変化した場合
でも、感光ドラム表面の部分的な電位変動の発生を抑え
ることができ、画像濃度むらの発生を防止することがで
きる。

【００３５】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。

【００３６】図３は本実施の形態に係るプロセスカート
リッジの断面図、図４はこのプロセスカートリッジを着
脱自在に装着した電子写真画像形成装置の断面図であ
る。なお、図３において図１と同一符号は、また図４に
おいて図１２と同一符号は、それぞれ同一又は相当部分
を示している。

【００３７】図３において、１９はプロセスカートリッ
ジであり、このプロセスカートリッジ１９は、感光ドラ
ム２、帯電ローラ３及びクリーニングブレード４を一体
化し、交換ユニットとして画像形成装置本体に着脱可能
としたものである。

【００３８】また、同図において、１７はカートリッジ
容器内部Ｓと外部とを連通させるためにカートリッジ容
器１４に形成された連通用開口である。ここで、この連
通用開口１７は、図４に示すように電子写真画像形成装
置５の稼働時、本体５ａに設けられた送風手段である電
動ファン２３によって本体内部に発生するエアフロー
（送風）２４が流入する位置、例えば同図に示すカート
リッジ容器１４の底面に形成されている。なお、図４に
おいて、２８は記録紙１１を積載収納する記録紙収納
部、２９は記録紙１１をプロセスカートリッジ１９に搬
送する搬送装置である。

【００３９】そして、このように連通用開口１７によっ
てカートリッジ容器内部Ｓと外部とを連通させることに
より、既述した第１の実施の形態と同様、カートリッジ
容器内外での感光ドラム２のエージングスピードをほぼ
等しくすることができ、画像濃度むらの発生を防止する
ことができる。

【００４０】一方、この連通用開口１７は、通気性を有
する多孔質膜のフッ素系化合物シートを素材とするシー
ル部材２５により塞がれるようになっている。そして、
このように通気性を有するシール部材２５によって連通
用開口１７を塞ぐことにより、連通用開口１７での空気
の出入りを妨げること無く、カートリッジ容器１４から
のトナー漏れを防止することが出来る。

【００４１】さらにこれにより、例えばカートリッジ容
器下部のようにトナーが自然に落下して容器外部に吹き
出すような場所にも連通用開口１７を形成することがで
きるようになり、連通用開口１７を形成する場所を選択
する際の自由度を高めることができる。

【００４２】ところで、本実施の形態のプロセスカート
リッジ１９における画像濃度むら防止の効果を試すた
め、プロセスカートリッジ１９を図４に示す電子写真画
像形成装置５に装着し、低温低湿環境（１０℃／５％）
で連続して画像出力を行う実験を行った。

【００４３】なお、電子写真画像形成装置５では、既述
した画像形成動作の際、内部温湿度は、画像形成装置周
囲の環境、定着器１０や不図示の電源部の発生する熱、
記録用紙１１に含まれる水分等の影響で逐次変化する。
このため、本実験では画像濃度むらのチェックをＡ４用
紙２０枚印字ごとに行い、それと同時に画像形成装置内
の温湿度、そしてカートリッジ容器１９の温湿度を測定
した。また、比較のため従来のプロセスカートリッジ１
についても同様の測定を行った。

【００４４】そして、実験の結果は、図５〜図７に示す
ようになった。なお、図５は本実施の形態のカートリッ
ジ容器内外の温度変化を、図６は従来のカートリッジ容
器内外の温度変化を、図７は画像濃度むらの発生の有無
をそれぞれ示している。

【００４５】ここで、図５によれば、本実施の形態のプ
ロセスカートリッジ１９では、カートリッジ容器１９に
設けた連通用開口１７を介してエアフロー２４がカート
リッジ容器内部Ｓに流入することにより、カートリッジ
容器外部と同様の温湿度を得られていることが分かる。

【００４６】一方、従来のプロセスカートリッジ１で
は、図６に示すようにカートリッジ容器内外で温湿度に
ずれを生じており、これにより図７に示すように出力画
像にも濃度むらが発生している。

【００４７】このように、カートリッジ容器１４に連通
用開口１７を形成し、この連通用開口１７からエアフロ
ーをカートリッジ容器内部Ｓに流入させることにより、
その動作により著しく変化する画像形成装置内部の温湿
度に合わせ、カートリッジ容器内部Ｓの温湿度も速やか
に変化させることができる。これにより、カートリッジ
容器１４の内外で感光ドラム２のエージングスピードが
異なることに起因する画像濃度むらの発生を防止するこ
とができる。

【００４８】なお、本実施の形態では通気性を有するシ
ール部材２５として多孔質膜のフッ素系化合物シートを
用いたが、通気性を有し、トナーの通過を妨げるもので
あれば他の素材でも代用可能で、例えばウレタンフォー
ム等を用いても良い。

【００４９】次に、本発明の第３の実施の形態について
説明する。

【００５０】図８は、本実施の形態に係るプロセスカー
トリッジの断面図である。なお、同図において、図３と
同一符号は、同一又は相当部分を示している。

【００５１】同図において、３０はプロセスカートリッ
ジであり、このプロセスカートリッジ３０のカートリッ
ジ容器１４には、既述した第２の実施の形態と同じ連通
用開口１７が形成されると共に、連通用開口１７からカ
ートリッジ容器内部Ｓに流入したエアフローを排出する
排出用開口３２が形成されている。なお、この排出用開
口３２は、エアフローが流入しない位置に形成されてい
る。

【００５２】ここで、このようにカートリッジ容器１４
に排出用開口３２を設けることにより、連通用開口１７
より流入したエアフローが排出用開口３２から力ートリ
ッジ容器外へスムーズ排出されるようになる。

【００５３】これにより、カートリッジ容器内部Ｓの空
気の入れ替えがよりスムーズに行われるようになり、動
作により著しく変化する画像形成装置内部の温湿度に合
わせ、カートリッジ容器内部の温湿度も速やかに変化さ
せることができる。従って、カートリッジ容器１４の内
外で感光ドラム２のエージングスピードが異なることに
起因する画像濃度むらの発生を防止することができる。

【００５４】ところで、この排出用開口３２は、通気性
を有する多孔質膜のフッ素系化合物シートを素材とする
シール部材２５により塞がれるようになっている。そし
て、このように通気性を有するシール部材２５によって
排出用開口３２を塞ぐことにより、排出用開口３２の空
気の排出を妨げること無く、カートリッジ容器１４から
のトナー漏れを防止することが出来る。

【００５５】なお、本実施の形態の効果を調べるため、
プロセスカートリッジ３０の断面モデルを作成して、例
えば図４に示す電子写真画像形成装置５に収容し、線香
の煙の流れを捉えることで画像形成時のカートリッジ容
器内の空気の動きを観察した。

【００５６】図９はそのときの様子を示す図であり、空
気の流れは同図に示すようにエアフロー流入側の連通用
開口１７から、排出用開口３２にスムーズに抜けて行く
ことが分かる。

【００５７】なお、既述した第２の実施の形態のプロセ
スカートリッジ１９でも同様の実験を行ったところ、空
気の流れは図１０に示ようになった。即ち、このプロセ
スカートリッジ１９では連通用開口１７から流入した空
気がカートリッジ容器１４内で対流を形成し、再度連通
用開口１７を通ってカートリッジ容器外へと排出され
る。

【００５８】このように本実施の形態では、連通用開口
１７よりカートリッジ容器内に流入した空気が、排出用
開口３２からカートリッジ容器外へ排出される。このた
め、カートリッジ容器内部Ｓの空気の入れ替えがよりス
ムーズに行われるようになり、動作により逐次変化する
画像形成装置内部の温湿度に合わせ、カートリッジ容器
内部の温湿度も速やかに変化させることができる。これ
により、カートリッジ容器の内外で感光ドラム２のエー
ジングスピードが異なることに起因する画像濃度むらの
発生を防止することができる。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、密
閉された廃現像剤収納部内部と外部とを連通させること
により、廃現像剤収納部内外にそれぞれ位置する像担持
体表面を同様の雰囲気中に晒すことができ、像担持体の
環境に馴染むスピードを等しくすることができる。これ
により、廃現像剤収納部の内外で像担持体のエージング
スピードが異なることに起因する画像濃度むらの発生を
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るプロセスカー
トリッジの断面図。

【図２】上記プロセスカートリッジ及び従来のプロセス
カートリッジを用いて画像形成した際の濃度むらの発生
の有無を示す図表。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係るプロセスカー
トリッジ断面図。

【図４】上記プロセスカートリッジを着脱自在に装着し
た電子写真画像形成装置の断面図。

【図５】上記第２の実施の形態のプロセスカートリッジ
の、画像形成の際におけるカートリッジ容器内外の温度
変化を示す図表。

【図６】従来のプロセスカートリッジの、画像形成の際
におけるカートリッジ容器内外の温度変化を示す図表。

【図７】上記第２の実施の形態のプロセスカートリッジ
及び従来のプロセスカートリッジを用いて画像形成した
際の濃度むらの発生の有無を示す図表。

【図８】本発明の第３の実施の形態に係るプロセスカー
トリッジの断面図。

【図９】上記第３の実施の形態のカートリッジ容器内部
の空気の動きを説明する図。

【図１０】上記第２の実施の形態のカートリッジ容器内
部の空気の動きを説明する図。

【図１１】従来のプロセスカートリッジの一例の断面
図。

【図１２】上記従来のプロセスカートリッジを着脱自在
に装着した電子写真画像形成装置の断面図。

【図１３】従来のプロセスカートリッジのトナー漏れ防
止部材の配置を説明する図。

【図１４】一般的な有機感光体を説明する図。

【図１５】上記一般的な有機感光体の電位の温度依存性
を説明する図表。

【図１６】上記一般的な有機感光体の電位の湿度依存性
を説明する図表。

【符号の説明】

１，１６，３０ プロセスカートリッジ ２ 感光ドラム ３ 帯電ローラ ４ クリーニングブレード ５ 電子写真画像形成装置 ５ａ 電子写真画像形成装置本体 １３ すくい部材 １４ 廃トナー収容部（カートリッジ容
器） １４Ａ 受入れ開口 １５ トナー漏れ防止部材 １７，１８ 連通用開口 ２５ シール部材 ３２ 排気用開口

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子写真画像形成装置本体に着脱自在に
   装着される一方、少なくとも像担持体と、前記像担持体
   に付着した現像剤を除去するクリーニング部材と、前記
   クリーニング部材により除去された現像剤を受け入れる
   受入れ開口を有すると共に、一部を露出させた状態で前
   記像担持体を前記受入れ開口に回転自在に取り付けた廃
   現像剤収納部とを備えたプロセスカートリッジにおい
   て、 前記像担持体、前記クリーニング部材及び現像剤漏れ防
   止部材により前記受入れ開口部が塞がれて密閉された前
   記廃現像剤収納部の内部と外部とを連通させる連通用開
   口を該廃現像剤収納部に形成したことを特徴とするプロ
   セスカートリッジ。
2. 【請求項２】 前記連通用開口を、通気性を有するシー
   ル部材を用いて塞いだ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】 前記電子写真画像形成装置本体内部に送
   風手段が設けられている場合には、前記連通用開口を前
   記送風手段からの送風が廃現像剤収納部内部に流入可能
   な位置に形成す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。
4. 【請求項４】 前記連通用開口を前記廃現像剤収納部の
   底面に形成したことを特徴とする請求項３記載のプロセ
   スカートリッジ。
5. 【請求項５】 前記廃現像剤収納部に、前記連通用開口
   から流入する前記送風手段からの送風を排気するための
   排気用開口を設けたことを特徴とする請求項３又は４記
   載のプロセスカートリッジ。
6. 【請求項６】 前記排気用開口を前記送風手段からの送
   風が流入しない位置に設けたことを特徴とする請求項５
   記載のプロセスカートリッジ。
7. 【請求項７】 前記排気用開口を、通気性を有するシー
   ル部材を用いて塞いだことを特徴とする請求項５又は６
   記載のプロセスカートリッジ。