JP2011027839A - カートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤担持体表面の現像剤層の厚みを規制する層規制部材の固定の簡素化を図り得るカートリッジ及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体に対向配置され前記像担持体上の静電画像を現像する現像剤を担持する現像剤担持体と、一端がカートリッジフレームに固定され他端が現像剤担持体に接して現像剤担持体の現像剤の層厚を規制する層規制部材を備えたカートリッジにおいて、前記層規制部材をカートリッジフレームの取付け座面に沿う方向に移動不能に仮止めする位置決め手段と、仮止めした固定端部を取付け座面に仮止めした状態で固定端部と座面背面部とを挟んで把持固定する一対の把持部を備えた固定部材とを備えてなることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式を採用する複写機やプリンタ等に使用されるカートリッジおよびこれを用いた画像形成装置に関するものである。
ここで、カートリッジとは、少なくとも現像手段と像担持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。

従来の、この種の画像形成装置においては、像担持体上に形成した静電潜像を、カートリッジに充填された現像剤（トナー）により現像することで現像剤像（トナー像）として可視化している。
また、カートリッジを採用する画像形成装置においては、装置のメンテナンスをユーザ自身が行うことができるので、格段に操作性を向上させることができる。

現像方法としては、カートリッジ内のトナーを層規制部材により現像剤担持体へ薄層コートし、像担持体に現像を行っている。層規制部材は現像剤担持体に安定して当接するように、カートリッジ本体にビスの固定部材を用いて位置決め固定している。
また、層規制部材として弾性を備えた薄層板金を用い、現像剤担持体に層規制部材を安定して当接させる構成を採用する場合は、層規制部材がしっかりと固定できるように、層規制部材の取付け座面に金属を用いる方式が使用される。その場合は、規制部材の浮きが発生しない様に、金属からなる押え部材を用いて、薄層板金の規制部材を固定座面へ固定する方式が採用されている（特許文献１参照）。
また、カートリッジの再利用方法として、特許文献２に記載のように、カートリッジをトナー収容部と現像容器に分割して再シールを行い結合する方法とし、固定部材を用いて行う場合がある。

特開２０００−１３１９５０号公報 特許第３３６３８９０号公報

最近の画像形成装置には、更なる利便性の向上が求められており、層規制部材をより簡易に固定する方法が要請されている。特に、プロセスカートリッジを複数備えるカラーの画像形成装置においては、画像形成装置の小型化を行い、ユーザの使い勝手を向上させる必要がある。

本発明は上記した従来技術の問題を解決するためになされたもので、その目的は、層規制部材を容易かつ確実に固定することができるカートリッジ及びそれを用いた画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係るカートリッジは、像担持体上の静電画像を現像する現像剤を担持する現像剤担持体と、一端がカートリッジフレームに固定され他端が現像剤担持体に接して現像剤担持体の現像剤の層厚を規制する層規制部材を備えたカートリッジにおいて、
前記層規制部材をカートリッジフレームの取付け座面に沿う方向に移動不能に仮止めす
る位置決め手段と、仮止めした固定端部を取付け座面に仮止めした状態で固定端部と座面背面部とを挟んで把持固定する一対の把持部を備えた固定部材と、を備えてなることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、前記カートリッジと、カートリッジが着脱自在に装着される画像形成装置本体とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、層規制部材を、カートリッジフレームの取付け座面に仮り止めした状態で、固定部材の一対の把持部によって、取付け座面と座面背面部間を挟みつけて層規制部材を取付け座面に固定する簡易な構成によって、層規制部材をカートリッジフレームに確実かつ安定して固定することができる。

本発明が適用される画像形成装置の一例を示す断面図。 （Ａ）はカートリッジの断面図、（Ｂ）は現像ブレードと固定部材の詳細図。 （Ａ）、（Ｂ）は図２の固定部材を用いた規制部材の組立方法を示す斜視図。 （Ａ）は図４（Ａ）を裏面斜視図、（Ｂ）は固定部材差し込み状態の斜視図。

以下に本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
［画像形成装置の全体構成］
まず、図１を参照し、本発明が適用される画像形成装置の全体構成について、その概要を説明する。図１は、画像形成装置１００の全体構成を示す縦断面図である。この実施例ではフルカラーの多色画像形成装置を例示している。
同図に示す画像形成装置１００は、画像形成部と、画像形成部に転写材を給送する給紙部１６と、画像形成部にて転写された画像を定着する定着部２０とを備えている。
画像形成部は、垂直方向に並設された４個の像担持体としての感光ドラム１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）を備えている。感光体ドラム１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）は、駆動手段（不図示）によって、同図中、反時計回りに回転駆動される。各感光体ドラム１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）の周囲には、回転方向に、帯電装置２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）、スキャナユニット３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）、現像ユニット４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）、転写装置５、クリーニング装置６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）等が配設されている。

帯電装置２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）は、感光体ドラム１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）表面を均一に帯電する。スキャナユニット３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）は、画像情報に基づいてレーザービームを照射し感光体ドラム１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）上に静電潜像を形成する。現像装置４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）は、静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する。転写装置５は、感光体ドラム１１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上のトナー像を転写材Ｓに転写させ、クリーニング装置６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）は転写後の感光体ドラム１１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ表面に残った転写残トナーを除去する。
感光体ドラム１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）と帯電装置２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）、現像装置４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）、クリーニング装置６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）はカートリッジ７（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）として一体化されている。各カートリッジ７（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）は、画像形成装置本体Ａに対して着脱自在となっている。

以上説明の各構成について、４個ずつある構成については、数字にアルファベットａ，ｂ，ｃ，ｄの添字を付けて区別しているが、基本的には同一の構成であるので、共通して説明する場合には、添え字を付さず、数字のみを付して説明するものとする。
画像形成の動作としては、カートリッジ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが、印字タイミングに合わせて順次駆動され、その駆動に応じて感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが、反時計回り方向に回転駆動される。
そして、各々のプロセスカートリッジ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄに対応するスキャナユニット３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが順次駆動される。この駆動により、帯電ローラ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの周面に一様な電荷を付与する。スキャナユニット３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、その感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ周面に画像信号に応じて露光を行って感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの周面上に静電潜像を形成する。すなわち、画像信号に対応する画像光がポリゴンミラー９（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）に反射され、結像レンズ１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）を介して帯電済みの感光体ドラム１表面を選択的に露光する。
現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ内の各現像ローラ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄは、静電潜像の低電位部にトナーを転移させて感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ周面上にトナー像を形成（現像）する。

一方、給紙部１６の給紙カセット１７から、給紙ローラ１８によって分離給送された転写材Ｓがレジストローラ１９にて一旦停止している。
最上流の感光体ドラム１ａのトナー像先端が、静電転写ベルト１１との対向点に回転搬送されてくるタイミングで、その対向点に転写材Ｓの印字開始位置が一致するように、レジストローラ１９が回転を開始し、転写材Ｓを静電転写ベルト１１へ給送する。
転写材Ｓは、静電吸着ローラ２２と静電転写ベルト１１とによって挟み込むようにして静電転写ベルト１１の外周に圧接し、かつ静電転写ベルト１１と静電吸着ローラ２２との間に電圧を印加する。その結果、誘電体である転写材Ｓと静電転写ベルト１１の誘電体層に電荷が誘起され、転写材Ｓが静電転写ベルト１１の外周に静電吸着される。これにより、転写材Ｓは静電転写ベルト１１に安定して吸着され、最下流の転写部まで搬送される。

このように搬送されながら、転写材Ｓには、各感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄと転写ローラ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄとの間に形成される電界によって、各感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄのトナー像が順次転写される。
４色のトナー像を転写された転写材Ｓは、ベルト駆動ローラ１３の曲率により静電転写ベルト１１から曲率分離され、定着部２０に搬入される。転写材Ｓは、定着部２０を通過する際に、加圧ローラ２１ｂによって搬送されるとともに、加熱ローラ２１ａによって熱及び圧力を与えられる。これによって複数色のトナー像が転写材Ｓ表面に定着される。転写材Ｓは、定着部２０で上記トナー像を熱定着された後、排紙ローラ２３によって、排紙部２４から画像面を下にした状態で本体外に排出される。

［カートリッジの構成］
次に、本発明を実施したカートリッジについて、図４及び図３により詳細に説明する。図２及び図３はトナーを収納したカートリッジ７の主断面および斜視図を示している。なお、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各カートリッジ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは同一構成である。
すなわち、カートリッジ７は、像担持体上の静電潜像としての感光体ドラム１上の静電画像を現像する現像剤としてのトナーを担持する現像剤担持体としての現像ローラ４０と、現像ローラ４０の層規制部材としての現像ブレード４４とを備えている。
感光体ドラム１は静電潜像を保持する像担持体であり、この感光体ドラム１に現像ローラ４０が対向配置されている。現像ブレード４４は現像ローラ４０のトナーの層厚を規制するもので、一端がカートリッジフレームに固定され他端が現像ローラ４０に接して現像
ローラ４０のトナーの層厚を規制する。

カートリッジ７は、クリーナユニット５０と、現像ユニット４とに分かれている。
クリーナユニット５０は、感光体ドラム１が不図示の軸受部材を介してカートリッジフレームを構成するクリーニング枠体５１に回動自在に取り付けられている。感光体ドラム１の周上には、感光体ドラム１の外周面に設けられた感光層を一様に帯電させる一次帯電器２、および転写後に感光体ドラム１上に残った残留トナーを除去するためのクリーニング装置６及び可撓性シート部材８０が配設されている。
クリーニング装置６、具体的にはクリーニングブレードで感光体ドラム１表面から除去された残留トナー（廃トナー）は、クリーニング枠体５１後方に設けられた廃トナー室５５に納められる。また、感光体ドラム１上の転写残トナーは、可撓性シート部材８０のドラム当接部を通ってクリーニングブレード６０の位置まで到達する。クリーニング装置６によって感光体ドラム１上から除去された残留トナーは、クリーニング枠体５１外に洩れないように可撓性シート部材８０の当接条件を設定している。

現像ユニット４は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーを夫々収納した現像剤容器であるトナー容器４１を有し、トナー容器４１内のトナーＴはトナー搬送機構４２によってトナー供給ローラ４３へ送り込まれる。トナー供給ローラ４３は、図示時計方向（Ｙ方向）に回転し、現像ローラ４０へのトナーの供給、感光体ドラム１への現像を行った後のトナーの現像ローラ４０からのはぎ取りを行う。
現像ローラ４０へ供給されたトナーは、現像ローラ４０外周に圧接された層規制部材としての現像ブレード４４によって、図示時計方向（図中Ｚ方向）に回転する現像ローラ４０の外周に塗布され、かつ電荷が付与される。そして、潜像が形成された感光ドラム１と対向した現像ローラ４０に現像バイアスを印加することによって、潜像に応じて感光ドラム１上にトナー現像が行われる。
トナー容器４１は、内部にトナー収納部が形成された中空構造で、互いに接合される現像枠体４５ａ、４５ｂによって構成される。現像枠体４５ａ、４５ｂは、たとえば超音波溶着等により結合される。

［現像ブレード］
次に、現像ブレード４４の固定方法について、図２乃至図４を用いて説明する。
図４（Ａ）には、固定部材８１装着前の現像装置４５の外観斜視図を示す。図５（Ａ）は固定部材装着前の現像容器４５で、図４（Ｂ）の背面側の外観斜視図である。
すなわち、現像ブレード４４をカートリッジフレームである現像枠体４５ａのブレード座面７０に沿う方向に移動不能に仮止めする位置決め手段と、現像ブレード４４を取付け座面７０に仮止めした状態で固定する固定部材８１とを備えている。ブレード座面７０が本願発明の取付け座面に相当する。

図３（Ａ）には、現像ブレード４４を取り付ける前の現像ユニット４と現像ブレード４４の状態が示されている。
すなわち、現像ブレード４４を位置決めする位置決め手段を構成する位置決め部として、位置決めボス７２，７３と、位置決め穴４４ａ、４４ｂが設けられている。位置決めボス７２，７３と位置決め穴４４ａ、４４ｂは現像ブレード４４の厚さ方向に互いに係合する。
ブレード座面７０は、カートリッジフレームを構成する現像枠体４５ａに設けられるもので、トナー容器４５の現像ローラ４０が配置される現像開口４５ｃの長手方向口縁に沿って長手方向現像開口幅よりも大きく、現像枠体４５ａの長手方向全長にわたって形成されている。
このブレード座面７０の左右両端部に、現像ブレード４４を位置決めする位置決め部としての位置決めボス７２，７３が配置されている。位置決めボス７２，７３は、ブレード
座面７０から突出する凸部である。
一方、現像ブレード４４の長手方向と直交する方向の一端である固定端部には、位置決めボス７２，７３に係合するための位置決め穴４４ａ，４４ｂが長手方向両端部に設けられている。現像ブレード４４は、図示された矢印方向、すなわち、現像ブレード４４の厚さ方向に、ブレード座面７０に接触して仮位置決めされる。

この状態では、ブレード座面７０の座面に沿う方向には位置決め固定されるが、ブレード座面７０から離間する方向、すなわち現像ブレード４４の厚さ方向には外れてしまうので、仮止めの状態である。このように現像ブレード４４をブレード座面７０に仮止めした状態で、現像ブレード４４の固定端部と座面背面部７１とを挟んで固定部材８１によって把持固定される。
固定部材８１は薄肉板金製の断面コ字形状の部材で、一対の把持部８１ａ、８１ｂと、把持部８１ａ、８１ｂ間を連結する連結部８１ｃと、を備え、この把持部８１ａ、８１ｂによってブレード座面７０と座面背面部７１とを挟持するようになっている。固定部材８１の把持部８１ａ，８１ｂの装着方向は、位置決めボス７２，７３と位置決め穴４４ａ、４４ｂの係合方向と直交する方向、すなわちブレード座面７０と平行方向であり、現像ブレード４４の短手方向より装着される構成となっている。各把持部８１ａ、８１ｂの先端部は、スムースに差し込み可能とするために、先端に向けて徐々に間隔が広がるように傾斜する傾斜片となっている。
現像枠体４５ａのブレード座面７０に層規制部材としての現像ブレード４４を密着させながら、固定部材８１によって挟持することにより、現像枠体４５ａに現像ブレード４４を位置決め固定するようになっている。

固定部材８１は、現像ブレード４４の装着方向（現像ブレード４４の厚さ方向）とは異なる方向である現像ブレード４４の短手方向から装着される。そのため、現像容器４５のブレード座面７０が形成された枠体部分４６はある厚みを有する形状になっている。枠体部分４６のブレード座面７０に対して背面側の座面背面部７１には、現像容器４５の複数の補強リブ７４がブレード座面７０の枠体部分４６に接続されてブレード座面７０の剛性を維持している。
固定部材８１のブレード座面側の把持部８１ａには、現像容器４５装着時に、現像ブレード４４の位置決め部、すなわち、位置決め穴４４ａ、４４ｂから突出する位置決めボス７２，７３を逃げるような溝８４が設けられている。

図３（Ｂ）には、固定部材８１を現像容器４５に組み込んだ後の詳細断面図を示す。
固定部材８１には、現像ブレード４４に接触する稜線部８２が設けられている。固定部材８１の把持部８１ａ、８１ｂを、現像ブレード４４を介してブレード座面７０と座面背面部７１を挟み込むように撓ませながら組み込むと、固定部材８１からブレード押え力が作用する。
この固定部材８１がカートリッジフレームである現像枠体４５ａのブレード座面７０と層規制部材である現像ブレード４４を密着させる密着力であるブレード押え力をｐ、ブレード座面エッジからブレード押え力ｐが働く押さえ位置８２までの長さをｌとする。
ブレード押え力ｐが働くということは、現像ブレード４４をブレード座面７０へ押付け方向で接触することを意味する。また、ブレード座面７０から現像ローラ４０との当接位置までの作用長をＬ、現像ブレード４５の現像ローラ４０からの接触圧総圧をＰとすると、固定部材８１が現像ブレード４５を押えるために必要なブレード押さえ力ｐについて、以下の関係式が成り立つ。
ｐ＞ＰＬ／ｌ ・・・・（１）

このように、現像ブレード４４の固定条件として、条件（１）を満たす固定部材８１が配置されていれば、現像ブレード４４の固定に、従来のビス固定や、薄層板金のブレード
固定に用いられる押さえ板金、支持板金等の補助部材を一切必要としない。
また、現像ブレード４４は、現像容器４５の位置決めボス７２，７３と現像ブレード４４の位置決め穴４４ａ、４４ｂとの係合により位置決めされ、ブレード座面７０に密着して固定できるので、現像ローラ４０に対する当接状態も安定して維持可能となる。
固定部材８１を、現像枠体４５ａの長手方向現像開口幅よりも大きく配置することにより、現像ローラ４０に対し、画像形成を行う領域において安定的に現像剤としてのトナーの層規制を行うことができる。

座面背面部７１に係合する固定部材８１の背面把持部８１ｂを、補強リブ７４に対応する複数の切れ込み８３が入っている構成にすることで、補強リブ７４により剛性を維持しながら、現像ブレード４４の固定力を維持することが可能となる。
そして、上記関係式（１）が成り立つように構成することで、固定部材８１の固定位置で現像ブレード４４を現像枠体４５ａのブレード座面７０に安定して固定することができるようになる。

１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ） 感光ドラム（像担持体）
４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ） 現像ユニット
４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ） 現像ローラ（現像剤担持体）
４４ 現像ブレード（層規制部材）、
４４ａ、４４ｂ 位置決め穴（位置決め部）、
４５ トナー容器、４５ａ、４５ｂ 現像枠体、４５ｃ 現像開口
４６ 枠体部分
７（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ） カートリッジ
７０ ブレード座面（取付け座面）
７１ 座面裏面部
７２，７３ 位置決めボス（位置決め部）
７４ 補強リブ
８１ 固定部材
８２ 押付け位置
８３ 切れ込み
Ｐ ブレード当接圧
Ｌ ブレード自由長（座面から当接部までの作用長）
ｌ 座面端面−固定部材固定位置長さ
ｐ 固定部材固定力

Claims (7)

1. 像担持体上の静電画像を現像する現像剤を担持する現像剤担持体と、一端がカートリッジフレームに固定され他端が現像剤担持体に接して現像剤担持体の現像剤の層厚を規制する層規制部材を備えたカートリッジにおいて、
   前記層規制部材をカートリッジフレームの取付け座面に沿う方向に移動不能に仮止めする位置決め手段を設け、仮止めした固定端部を取付け座面に仮止めした状態で固定端部と座面背面部とを挟む一対の把持部を備えた固定部材によって把持固定したことを特徴とするカートリッジ。
2. 前記層規制部材と前記カートリッジフレームの取付け座面には、前記位置決め手段として、前記層規制部材の厚さ方向に互いに係合する位置決め部が設けられ、
   前記固定部材の把持部の装着方向は、前記層規制部材の位置決め部の係合方向と直交する方向であり前記層規制部材の短手方向より装着される構成となっている請求項１に記載のカートリッジ。
3. 前記カートリッジフレームの取付け座面に層規制部材を密着させながら、固定部材によって挟持することにより、カートリッジフレームに層規制部材を位置決め固定することを特徴とする請求項１または２に記載のカートリッジ。
4. 前記層規制部材を固定する固定部材が、カートリッジフレームに開口する現像開口の長手方向現像開口幅よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの項に記載のカートリッジ。
5. 前記固定部材の把持部には、カートリッジフレームに設けられた補強リブに対応する複数の切れ込みが入っている請求項２に記載のカートリッジ。
6. 前記層規制部材の現像剤担持体からの接触圧総圧をＰ、層規制部材の、カートリッジフレームの取付け座面から現像剤担持体との当接位置までの作用長をＬ、層規制部材の取付け座面エッジから固定部材が層規制部材を取付け座面へ押付け方向で接触する押し付け位置までの長さをｌ、固定部材がカートリッジフレームの取付け座面と層規制部材を密着させる密着力をｐとしたときに、
   次の関係式
   ｐ＞ＰＬ／ｌ
   が成り立つように配置したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかの項に記載のカートリッジ。
7. 請求項１乃至６のいずれかの項に記載のカートリッジと、該カートリッジが着脱自在の画像形成装置本体と、を備えた画像形成装置。

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