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JP5764611B2 - トナーカートリッジおよび画像形成装置 - Google Patents

トナーカートリッジおよび画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は、電子写真方式を用いる画像形成装置に使用されるトナーカートリッジおよび画像形成装置に関する。
プリンタ、複写機などに搭載される画像形成装置は、画像形成装置内の現像装置に貯留されるトナーを用いて画像を形成する。このような画像形成装置の分野において、従来から、現像装置にトナーを供給するトナーカートリッジが知られている。トナーカートリッジは、現像装置内のトナーが消費されて少なくなると、トナーカートリッジ内のトナーを現像装置内に供給する。
たとえば、特許文献1には、現像装置へ補給するためのトナーが収容されるトナー収容部(トナー撹拌部)、およびトナー収容部に隣接して設けられ、トナー排出口が形成されるトナー排出部を有するトナー収容容器と、トナー収容部内に収容されるトナーを撹拌するトナー撹拌板、および可撓性を有し、トナー収容部内のトナーを汲み上げてトナー排出部へ搬送する一対の撹拌羽根(トナー汲上げブレード)を備え、トナー収容部に設置されるトナー撹拌部材と、トナー排出部に設置され、トナー撹拌部材によってトナー排出部へ搬送されてきたトナーを、トナー排出口に向けて搬送するトナー排出部材とを含むトナーカートリッジが開示されている。
特許文献1に開示されるトナーカートリッジでは、一対の撹拌羽根は、回転軸の周方向に180度間隔を空けて設けられ、回転軸の半径方向外方に向かって回転軸から突出する板状の各トナー撹拌板の先端部に、半径方向外方に向かって延びるようにそれぞれ設けられ、各撹拌羽根は、回転軸の半径方向における長さが、トナー収容部の内表面に対して接触するような長さに設計されている。これにより、回転軸の回転に伴って、トナー収容部の内表面に付着したトナーを一対の撹拌羽根により掻き取ることができるので、トナー排出部に搬送されることなくトナー収容部の内壁に残留してしまうトナーの量を可及的に低減することができる。
特開2009−210737号公報
特許文献1に開示されるトナーカートリッジは、トナー収容部におけるトナー収容空間とトナー排出部におけるトナー収容空間とが、鉛直方向に立設する仕切壁によって仕切られて水平方向に並んで構成されている。このようなトナーカートリッジでは、トナー収容部内に収容されるトナーと、トナー排出部内に収容されるトナーとは、互いに影響を与えることなく独立して存在することとなる。したがって、トナー撹拌部に設けられたトナー撹拌部材をその軸線まわりに回転させたとしても、そのトナー撹拌部材の回転動作が、トナー排出部内に収容されるトナー、あるいはトナー排出部に設けられているトナー排出部材の回転動作に対して影響を与えることはない。
このようにトナー収容部におけるトナー収容空間とトナー排出部におけるトナー収容空間とが水平方向に隣接して設けられるトナーカートリッジに対し、トナー収容部の鉛直方向下側に隣接してトナー排出部が設けられ、それぞれのトナー収容空間が鉛直方向に連通しているようなトナーカートリッジでは、特許文献1に開示されているようなトナー撹拌部材をトナー収容部に設置すると、トナーカートリッジ内に収容されるトナーの量が多い場合、トナー撹拌部材をその軸線まわりに回転させたときに、各撹拌羽根が、回転軸の半径方向外方に向かうにつれてトナー撹拌部材の回転方向の上流側へ向かうように湾曲した状態でトナー収容部内を回動することで、トナー排出部内に収容されるトナーに対して、該トナーを圧縮する力が付与されることとなってしまう。
これにより、トナー排出部内に収容されるトナーは、トナー収容部内に収容されるトナーの重みも加わることで圧密状態となってしまい、トナー排出部材がロックして回転不能になるという不具合が発生してしまうおそれがある。また、このように圧密状態となることでトナーの流動性が失われてしまうため、トナー排出口まで搬送されたトナーが、トナー排出口からスムーズに排出されないという事態が発生してしまうというおそれもある。
本発明の目的は、トナー排出口を備えるトナー排出部がトナー収容部の鉛直方向下側に配置される場合であっても、トナー排出不良の発生を防止することができるトナーカートリッジおよび画像形成装置を提供することである。
本発明は、現像装置を備える電子写真方式の画像形成装置に装着可能なトナーカートリッジであって、
内部にトナーを収容するトナー収容部と、前記画像形成装置への装着状態において前記トナー収容部の鉛直方向下側に設けられ、トナーを排出するためのトナー排出口が形成されるトナー排出部と、前記トナー収容部内のトナーを前記トナー排出部に導く連通口を形成する連通口形成部とを有するトナー収容容器と、
前記トナー収容部に回転自在に軸支され、前記トナー収容部内に収容されるトナーを撹拌するトナー撹拌部材と、
前記トナー排出部に回転自在に軸支され、前記連通口を介して前記トナー収容部から前記トナー排出部へ導かれたトナーを、前記トナー排出口に向けて搬送するトナー排出部材とを含み、
前記トナー撹拌部材は、
前記トナー収容部に軸線まわりに回転自在に軸支される回転軸部材と、
可撓性を有するシート状の第1撹拌羽根であって、厚み方向に垂直な予め定める第1方向における一端部が、前記軸線に沿って前記回転軸部材に固定され、該第1方向に関して、該第1方向における他端部が前記トナー収容部の内表面に接触するような長さに形成された第1撹拌羽根と、
可撓性を有するシート状の第2撹拌羽根であって、厚み方向に垂直な予め定める第2方向における一端部が、前記軸線に沿って前記回転軸部材に固定され、該第2方向に関して、該第2方向における他端部が前記トナー収容部の内表面に接触しないような長さに形成された第2撹拌羽根とを備え
前記回転軸部材と前記第1撹拌羽根と前記第2撹拌羽根とが一体となって回転するように構成されていることを特徴とするトナーカートリッジである。
また本発明は、前記回転軸部材に連結され、該回転軸部材を前記軸線の周方向の一方である回転方向に回転させるための駆動力を、該回転軸部材に伝達する駆動力伝達部材をさらに含み、
前記第2撹拌羽根は、その一端部が、前記軸線に対して該軸線の半径方向に離間し、かつ、その他端部が、その一端部よりも前記回転方向の下流側に配置されるように設けられていることを特徴とする。
また本発明は、前記第1撹拌羽根は、その一端部が、前記軸線に対して該軸線の半径方向に離間し、かつ、その他端部が、その一端部よりも前記回転方向の上流側に配置されるように設けられていることを特徴とする。
また本発明は、現像装置を備える電子写真方式の画像形成装置において、
前記現像装置にトナーを供給するトナーカートリッジとして、前記トナーカートリッジを備えることを特徴とする画像形成装置である。
本発明によれば、トナー排出口を備えるトナー排出部がトナー収容部の鉛直方向下側に配置される場合であっても、トナー排出口からスムーズにトナーを排出することができ、トナー排出不良が発生してしまうことを防止することができる。
画像形成装置100の構成を示す模式図である。 トナーカートリッジユニット360を示す斜視図である。 図4における切断面線B−Bで切断したときのトナーカートリッジ200の断面図である。 図3における切断面線A−Aで切断したときのトナーカートリッジ200の断面図である。 図4における切断面線B−Bで切断したトナーカートリッジ200の斜視図である。 図3における切断面線A−Aで切断したトナーカートリッジ200の斜視図である。
はじめに、本発明の一実施形態に係るトナーカートリッジ200を備える画像形成装置100について説明する。図1は、画像形成装置100の構成を示す模式図である。画像形成装置100は、複写機能、プリンタ機能、およびファクシミリ機能を併せ持つ複合機であり、伝達される画像情報に応じて、記録媒体上にフルカラーまたはモノクロの画像を形成する。画像形成装置100は、コピアモード(複写モード)、プリンタモード、およびファクシミリモードという3種の印刷モードを有しており、図示しない操作部からの操作入力、パーソナルコンピュータ、携帯端末装置、情報記録媒体、メモリ装置を用いた外部機器などからの印刷ジョブの受信に応じて、図示しない制御ユニット部によって、印刷モードが選択される。
画像形成装置100は、トナー像形成部20と、転写部30と、定着部40と、記録媒体供給部50と、排出部60と、図示しない制御ユニット部とを含む。トナー像形成部20は、感光体ドラム21b,21c,21m,21yと、帯電部22b,22c,22m,22yと、露光ユニット23と、現像装置24b,24c,24m,24yと、クリーニングユニット25b,25c,25m,25yと、トナーカートリッジ200b,200c,200m,200yと、トナー供給パイプ300b,300c,300m,300yとを含む。
トナーカートリッジ200b,200c,200m,200yは、トナーカートリッジユニット360として設けられる。トナーカートリッジユニット360については後述する。転写部30は、中間転写ベルト31と、駆動ローラ32と、従動ローラ33と、中間転写ローラ34b,34c,34m,34yと、転写ベルトクリーニングユニット35と、転写ローラ36とを含む。
感光体ドラム21、帯電部22、現像装置24、クリーニングユニット25、トナーカートリッジ200、トナー供給パイプ300、および中間転写ローラ34は、カラー画像情報に含まれるブラック(b)、シアン(c)、マゼンタ(m)、およびイエロー(y)の各色の画像情報に対応するために、それぞれ4つずつ設けられる。本明細書中において、各色に応じて4つずつ設けられる各部材を区別する場合は、各部材を表す数字の末尾に各色を表すアルファベットを付して参照符号とし、各部材を総称する場合は、各部材を表す数字のみを参照符号とする。
感光体ドラム21は、図示しない駆動部によって軸線回りに回転可能に支持され、図示しない導電性基体と、この導電性基体の表面に形成される光導電層とを含む。導電性基体は種々の形状を採ることができ、たとえば、円筒状、円柱状、薄膜シート状などを挙げることができる。光導電層は、光を照射されることで導電性を示す材料によって形成される。感光体ドラム21としては、たとえば、アルミニウムで形成された円筒状部材(導電性基体)と、この円筒状部材の外周面上に形成される、アモルファスシリコン(a−Si)、セレン(Se)、または有機光半導体(OPC)からなる薄膜(光導電層)とを含むものを用いることができる。
帯電部22、現像装置24、およびクリーニングユニット25は、感光体ドラム21の回転方向回りに、この順序で配置され、帯電部22は、現像装置24およびクリーニングユニット25よりも鉛直方向下方に配置される。
帯電部22は、感光体ドラム21表面を所定の極性および電位に帯電させる装置である。帯電部22は、感光体ドラム21に臨む位置に、感光体ドラム21の長手方向に沿って設置される。接触帯電方式の場合、帯電部22は、感光体ドラム21表面に接するように設置される。非接触帯電方式の場合、帯電部22は、感光体ドラム21表面から離隔するように設置される。
帯電部22は、現像装置24、クリーニングユニット25などとともに、感光体ドラム21の周囲に設置される。帯電部22は、現像装置24、クリーニングユニット25などよりも、感光体ドラム21に近い位置に設置されることが好ましい。これによって、感光体ドラム21の帯電不良の発生を確実に防止することができる。
帯電部22としては、ブラシ型帯電装置、ローラ型帯電装置、コロナ放電装置、イオン発生装置などを使用できる。ブラシ型帯電装置およびローラ型帯電装置は、接触帯電方式の帯電装置である。ブラシ型帯電装置には、帯電ブラシを用いるもの、磁気ブラシを用いるものなどがある。コロナ放電装置およびイオン発生装置は、非接触帯電方式の帯電装置である。コロナ放電装置には、ワイヤ状の放電電極を用いるもの、鋸歯状の放電電極を用いるもの、針状の放電電極を用いるものなどがある。
露光ユニット23は、露光ユニット23から出射される光が、帯電部22と現像装置24との間を通過して感光体ドラム21の表面に照射されるように配置される。露光ユニット23は、帯電状態にある感光体ドラム21b,21c,21m,21y表面に、各色の画像情報に対応するレーザ光をそれぞれ照射することによって、感光体ドラム21b,21c,21m,21yそれぞれの表面に、各色の画像情報に対応する静電潜像を形成する。露光ユニット23には、たとえば、レーザ照射部および複数の反射ミラーを備えるレーザスキャニングユニット(LSU)を使用できる。露光ユニット23としては、LED(Light Emitting Diode)アレイ、液晶シャッタと光源とを適宜組み合わせたユニットなどを用いてもよい。
トナーカートリッジ200は、現像装置24よりも鉛直方向上方に配され、未使用のトナーを収容する。トナーカートリッジ200の鉛直方向下部には、筒状部材であるトナー供給パイプ300が接続される。トナーカートリッジ200は、トナー供給パイプ300を介して、現像装置24へトナーを供給する。トナーカートリッジ200の詳細については後述する。
現像装置24は、感光体ドラム21上に形成された静電潜像をトナーによって現像することで、感光体ドラム21上にトナー像を形成する装置である。現像装置24の鉛直方向上部には、トナー供給パイプ300が接続される。
現像装置24は、現像槽、現像ローラ、第1搬送スクリュー、第2搬送スクリュー、およびトナー濃度検知センサを備える。現像槽は、その内部空間にトナーを収容する。現像槽内には、現像ローラ、第1搬送スクリュー、および第2搬送スクリューが、回転可能に支持される。現像槽は、感光体ドラム21に臨む位置に開口部が形成され、この開口部を挟んで感光体ドラム21に対向する位置に、現像ローラが設けられる。
現像ローラは、感光体ドラム21との最近接部において感光体ドラム21表面の静電潜像にトナーを供給する部材である。トナーの供給のときには、現像ローラ表面に、トナーの帯電電位とは逆極性の電位が現像バイアス電圧(現像バイアス)として印加される。これによって、現像ローラ表面のトナーが静電潜像に円滑に供給される。現像バイアスの値を変更することによって、静電潜像に供給されるトナー量(トナー付着量)を制御することができる。
第1搬送スクリューは、現像ローラに臨み、現像ローラ周辺にトナーを供給する部材である。第2搬送スクリューは第1搬送スクリューに臨み、トナー供給パイプ300を介して現像槽内に新たに供給されるトナーを、第1搬送スクリュー周辺に送給する部材である。
現像槽の底面には、トナー濃度検知センサが設けられる。トナー濃度検知センサは、現像槽中のトナー濃度を検知する。トナー濃度検知センサとしては一般的なトナー濃度検知センサを使用でき、たとえば、透過光検知センサ、反射光検知センサ、透磁率検知センサなどが挙げられる。これらの中でも、透磁率検知センサが好ましい。
トナー濃度検知センサは、トナー濃度制御部に電気的に接続される。トナー濃度制御部は、トナー濃度検知センサによるトナー濃度値が所定の設定値よりも低いと判断すると、トナーカートリッジ200内の後述するトナー排出部材220を回転駆動し、トナーカートリッジ200内のトナーを現像槽内に供給するように制御する。
クリーニングユニット25は、感光体ドラム21から中間転写ベルト31にトナー像が転写された後に、感光体ドラム21の表面に残留するトナーを除去し、感光体ドラム21の表面を清浄化する部材である。クリーニングユニット25としては、たとえば、トナーを掻き取るための板状部材と、掻き取ったトナーを回収する容器状部材とが用いられる。
トナー像形成部20によれば、帯電部22によって均一な帯電状態にある感光体ドラム21の表面に、露光ユニット23から画像情報に応じたレーザ光が照射されて静電潜像が形成される。感光体ドラム21上の静電潜像に現像装置24からトナーが供給されることでトナー像が形成される。このトナー像は後述する中間転写ベルト31に転写される。トナー像が中間転写ベルト31に転写された後に、感光体ドラム21表面に残留するトナーは、クリーニングユニット25によって除去される。
中間転写ベルト31は、感光体ドラム21の鉛直方向上方に配置される無端ベルト状部材である。中間転写ベルト31は、駆動ローラ32と従動ローラ33とによって張架されてループ状の経路を形成し、矢符A4方向に移動する。
駆動ローラ32は、図示しない駆動部によってその軸線回りに回転可能に設けられる。駆動ローラ32は、その回転によって、中間転写ベルト31を矢符A4方向へ移動させる。従動ローラ33は、駆動ローラ32の回転に従動して回転可能に設けられ、中間転写ベルト31が弛まないように、中間転写ベルト31に一定の張力を発生させる。
中間転写ローラ34は、中間転写ベルト31を介して感光体ドラム21に圧接し、かつ図示しない駆動部によってその軸線回りに回転可能に設けられる。中間転写ローラ34としては、たとえば、直径8mm〜10mmの金属(たとえば、ステンレス)ローラの表面に、導電性の弾性部材が形成されたものを用いることができる。中間転写ローラ34は、転写バイアスを印加する図示しない電源が接続され、感光体ドラム21表面のトナー像を中間転写ベルト31に転写する機能を有する。
転写ローラ36は、中間転写ベルト31を介して駆動ローラ32に圧接し、図示しない駆動部によって軸線回りに回転可能に設けられる。転写ローラ36と駆動ローラ32との圧接部(転写ニップ部)において、中間転写ベルト31に担持されて搬送されるトナー像は、後述する記録媒体供給部50から送給される記録媒体に転写される。
転写ベルトクリーニングユニット35は、中間転写ベルト31を介して従動ローラ33に対向し、中間転写ベルト31のトナー像担持面に接触するように設けられる。転写ベルトクリーニングユニット35は、記録媒体へのトナー像の転写後に、中間転写ベルト31表面のトナーを除去し回収するために設けられる。記録媒体へのトナー像の転写後に中間転写ベルト31にトナーが付着したまま残っていると、中間転写ベルト31の移動によって、残留トナーが転写ローラ36に付着するおそれがある。転写ローラ36にトナーが付着すると、そのトナーは、次に転写する記録媒体の裏面を汚染してしまう。
転写部30によれば、中間転写ベルト31が感光体ドラム21に接しながら移動するとき、中間転写ローラ34に、感光体ドラム21表面のトナーの帯電極性とは逆極性の転写バイアスが印加され、感光体ドラム21の表面に形成されたトナー像は、中間転写ベルト31上へ転写される。感光体ドラム21y、感光体ドラム21m、感光体ドラム21c、感光体ドラム21bでそれぞれ形成される各色のトナー画像が、中間転写ベルト31上に、この順番で順次重ねて転写されることによって、フルカラートナー像が形成される。中間転写ベルト31に転写されたトナー像は、中間転写ベルト31の移動によって転写ニップ部に搬送され、転写ニップ部において、記録媒体に転写される。トナー像が転写された記録媒体は、後述する定着部40に搬送される。
記録媒体供給部50は、給紙ボックス51と、ピックアップローラ52a,52bと、搬送ローラ53a,53bと、レジストローラ54と、給紙トレイ55とを含む。給紙ボックス51は、画像形成装置100の鉛直方向下部に設けられ、画像形成装置100内部において記録媒体を貯留する容器状部材である。給紙トレイ55は、画像形成装置100外壁面に設けられ、画像形成装置100外部において記録媒体を貯留するトレイ状部材である。記録媒体としては、普通紙、カラーコピー用紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート、葉書などがある。
ピックアップローラ52aは、給紙ボックス51に貯留される記録媒体を1枚ずつ取り出し、用紙搬送路A1に送給する部材である。搬送ローラ53aは互いに圧接するように設けられる一対のローラ状部材であり、用紙搬送路A1において記録媒体をレジストローラ54に向けて搬送する。ピックアップローラ52bは、給紙トレイ55に貯留される記録媒体を1枚ずつ取り出し、用紙搬送路A2に送給する部材である。搬送ローラ53bは互いに圧接するように設けられる一対のローラ状部材であり、用紙搬送路A2において記録媒体をレジストローラ54に向けて搬送する。
レジストローラ54は、互いに圧接するように設けられる一対のローラ状部材であり、搬送ローラ53a,53bから送給される記録媒体を、中間転写ベルト31に担持されるトナー像が転写ニップ部に搬送されるのに同期して、転写ニップ部に送給する。
記録媒体供給部50によれば、中間転写ベルト31に担持されるトナー像が転写ニップ部に搬送されるのに同期して、給紙ボックス51または給紙トレイ55から記録媒体が転写ニップ部に送給され、この記録媒体にトナー像が転写される。
定着部40は、加熱ローラ41および加圧ローラ42を備える。加熱ローラ41は、所定の定着温度となるように制御される。加圧ローラ42は、加熱ローラ41に圧接するローラである。加熱ローラ41は、加圧ローラ42とともに記録媒体を加熱しながら挟持することにより、トナー像を構成するトナーを溶融させて記録媒体上に定着させる。トナー像が定着した記録媒体は、後述する排出部60に搬送される。
排出部60は、搬送ローラ61と、排出ローラ62と、排出トレイ63とを含む。搬送ローラ61は、定着部40よりも鉛直方向上方において、互いに圧接するように設けられる一対のローラ状部材である。搬送ローラ61は、画像が定着した記録媒体を排出ローラ62に向けて搬送する。
排出ローラ62は、互いに圧接するように設けられる一対のローラ状部材である。排出ローラ62は、片面印刷の場合、片面の印刷が完了した記録媒体を排出トレイ63に排出する。排出ローラ62は、両面印刷の場合、片面の印刷が完了した記録媒体を、用紙搬送路A3を介してレジストローラ54へ搬送し、両面の印刷が完了した記録媒体を排出トレイ63に排出する。排出トレイ63は、画像形成装置100の鉛直方向上面に設けられ、画像が定着した記録媒体を貯留する。
画像形成装置100は、図示しない制御ユニット部を含む。制御ユニット部は、たとえば、画像形成装置100の内部空間における鉛直方向上部に設けられ、記憶部と演算部と制御部とを含む。記憶部には、画像形成装置100の鉛直方向上面に配置される図示しない操作パネルを介した各種設定値、画像形成装置100内部の各所に配置される図示しないセンサなどからの検知結果、外部機器からの画像情報などが入力される。また、記憶部には、各種処理を実行するプログラムが書き込まれる。各種処理とは、たとえば、記録媒体判定処理、付着量制御処理、定着条件制御処理などである。
記憶部には、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、リードオンリィメモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、ハードディスクドライブ(HDD)などが挙げられる。外部機器には、画像情報の形成または取得が可能であり、かつ画像形成装置100に電気的に接続可能な電気、電子機器を使用でき、たとえば、コンピュータ、デジタルカメラ、テレビジョン受像機器、ビデオレコーダ、DVD(Digital Versatile
Disc)レコーダ、HDDVD(High-Definition Digital Versatile Disc)レコーダ、
ブルーレイディスクレコーダ、ファクシミリ装置、携帯端末装置などが挙げられる。
演算部は、記憶部に書き込まれる各種データ(画像形成命令、検知結果、画像情報など)および各種処理のプログラムを取り出し、各種判定を行う。制御部は、演算部の判定結果に応じて画像形成装置100に設けられる各装置に制御信号を送付し、動作制御を行う。
制御部および演算部は中央処理装置(CPU、Central Processing Unit)を備えるマイクロコンピュータ、マイクロプロセッサなどによって実現される処理回路を含む。制御ユニット部は、この処理回路とともに主電源を含み、電源は制御ユニット部だけでなく、画像形成装置100に設けられる各装置にも電力を供給する。
次に、トナーカートリッジユニット360について説明する。図2は、トナーカートリッジユニット360を示す斜視図である。トナーカートリッジユニット360は、トナーカートリッジ200b,200c,200m,200yと、トナーカートリッジ載置台361とを含む。トナーカートリッジ載置台361は、角変位可能に構成されるロックレバー362と、ストッパプレート363とを備えている。各トナーカートリッジ200は、トナーカートリッジ載置台361に載置された状態でロックレバー362がストッパプレート363側に角変位することで、トナーカートリッジ載置台361に固定される。
次に、トナーカートリッジ200について説明する。図3〜図6は、本発明の一実施形態に係るトナーカートリッジ200の構成を説明するための図である。図3は、図4における切断面線B−Bで切断したときのトナーカートリッジ200の断面図であり、図4は、図3における切断面線A−Aで切断したときのトナーカートリッジ200の断面図である。また、図5は、図4における切断面線B−Bで切断したトナーカートリッジ200の斜視図であり、図6は、図3における切断面線A−Aで切断したトナーカートリッジ200の斜視図である。
なお、図3〜図6において、トナーカートリッジ200の上下方向を矢符Z、上下方向に垂直な奥行方向を矢符X、上下方向および奥行方向のそれぞれに垂直な幅方向を矢符Yで示している。ここで、トナーカートリッジ200の上下方向とは、トナーカートリッジ200を画像形成装置100へ装着したときに、画像形成装置100における上下方向、すなわち鉛直方向に一致する方向のことであり、上下方向Zのうち、上方を矢符Z1、下方を矢符Z2で示している。また、奥行方向Xおよび幅方向Yについても、それぞれの一方を矢符X1,Y1で示し、他方を矢符X2,Y2で示すこととする。
トナーカートリッジ200は、大略的に、トナー収容容器210と、トナー排出部材220と、トナー撹拌部材230と、第1回転ギア240と、第2回転ギア250と、トナー排出口開閉機構280とを含んで構成される。
トナー収容容器210は、現像装置24へ補給するためのトナーが収容される空間Sが内部に形成される容器状部材であって、容器211と上蓋212とによって構成されている。容器211は、開口部211aがその上端部に形成され、上方Z1に開放している有底の容器状部材である。上蓋212は、この開口部211aによって規定される開口を閉塞する板状部材である。
容器211の下端部には、画像形成装置100に設けられるトナー供給パイプ300の上部開口部と略同じ形状および大きさを有する開口部211bが形成され、この開口部211bによって、空間Sとトナー収容容器210の下方Z2の外部空間とを上下方向Zに連通するトナー排出口213が形成される。
なお、トナー排出口213は、容器211の下端部において、トナーカートリッジ200を画像形成装置100に装着したときに、トナー供給パイプ300の上部開口部による開口と連通可能な位置に形成される。本実施形態では、後述するように、トナー排出部215において、奥行方向他方X2側に形成される。このトナー排出口213を介して、現像装置24における現像槽内のトナーの消費状況に応じて、トナーカートリッジ200から現像槽内部にトナーが補給される。
トナー収容容器210の内部に形成される空間Sは、容器211の下部に形成される空間であって、トナー排出口213に連なる第1トナー収容空間S1と、第1トナー収容空間S1の上方Z1に形成される空間であって、開口部211aによって規定される開口に連なる第2トナー収容空間S2とから成り、第1トナー収容空間S1と第2トナー収容空間S2とは、連通口214を介して上下方向Zに連通している。
トナー収容容器210には、第1トナー収容空間S1を規定するトナー排出部215と、第2トナー収容空間S2を規定するトナー収容部216と、第1トナー収容空間S1と第2トナー収容空間S2とを仕切る仕切壁217(連通口形成部)とが形成され、この仕切壁217によって、第1トナー収容空間S1と第2トナー収容空間S2とを連通する連通口214が形成される。
第1トナー収容空間S1は、奥行方向Xに延びる、大略的に円柱状に形成された空間であり、本実施形態では、トナー排出部215における奥行方向一方X1側の壁の近傍において連通口214に連なり、奥行方向他方X2側の壁の近傍においてトナー排出口213に連なっている。
第2トナー収容空間S2は、現像装置24へ補給するための未使用のトナーを収容するのに十分な容積を有する、大略的に直方体状に形成された空間であり、その奥行方向Xの寸法が、第1トナー収容空間S1の奥行方向Xの寸法に略等しく、その幅方向Yの寸法が、第1トナー収容空間S1の幅方向Yの寸法よりも大きくなるように形成されている。
第2トナー収容空間S2は、本実施形態では、トナー収容部216における奥行方向一方X1側の壁と幅方向一方Y1側の壁とによって形成される入隅部の近傍において連通口214に連なっている。
第1トナー収容空間S1には、トナー排出部材220が設けられる。トナー排出部材220は、搬送軸221と搬送羽根222とを含むオーガスクリュー状部材であり、搬送軸221の軸線J1が奥行方向Xに平行に延びるように、トナー排出部215における奥行方向一方X1側の壁と他方X2側の壁とによって回転自在に軸支される。
搬送軸221は、たとえば外径3mm〜10mmの円柱状部材である。搬送軸221は、その軸線方向の一端部が、トナー排出部215における奥行方向他方X2側の壁を貫通して、その壁から外方へ突出するように設けられ、その一端部に対して、第1回転ギア240が連結される。搬送軸221は、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ハイインパクトポリスチレン、ABS樹脂(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合合成樹脂)などの材料から形成される。
搬送羽根222は、搬送軸221を取り巻いて設けられる螺旋状部材である。搬送羽根222の外径は、たとえば12mm〜25mmである。搬送羽根222は、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ハイインパクトポリスチレン、ABS樹脂などの材料から形成され、好ましくは、搬送軸221と一体的に形成される。搬送羽根222における螺旋の間隔および外径などは、トナー排出部材220の軸線J1まわりの回転速度などを考慮し、第1トナー収容空間S1でのトナーの搬送速度が所望の速度となるように適宜設計される。
第1回転ギア240は、トナー排出部材220の搬送軸221の前記一端部に固定される駆動力伝達部材である。第1回転ギア240は、トナーカートリッジ200が画像形成装置に装着されたときに、画像形成装置100に設けられている、駆動源(モータ)に接続されたギアに噛合するように設けられている。第1回転ギア240は、この駆動源が出力する駆動力が入力されることで、トナー排出部材220を軸線J1まわりの回転方向R1に回転させる。なお、駆動源は、画像形成装置100の制御部に電気的に接続されており、この制御部によってトナー排出部材220の回転動作が制御される。
トナー排出部材220は、第1回転ギア240を介して伝達される駆動力を受けて軸線J1まわりに回転方向R1に回転することで、トナー排出部215内の第1トナー収容空間S1に収容されているトナーを、奥行方向一方X1側から他方X2側に向けて、換言すれば、奥行方向Xにおいて、連通口214が形成されている側からトナー排出口213が形成されている側に向けて搬送する。トナー排出部材220の回転動作によって奥行方向他方X2側に向けて搬送されるトナーは、トナー排出口213の上方Z1まで搬送されると、トナー排出口213を通って下方Z2へ落下することで、トナーカートリッジ200から排出され、トナー供給パイプ300を経て現像装置24の現像槽内へ供給される。
一方、第2トナー収容空間S2には、トナー撹拌部材230が設けられる。トナー撹拌部材230は、トナー収容部216における奥行方向一方X1側の壁と他方X2側の壁との間に架設される回転軸部材231と、回転軸部材231によって保持されるシート状の撹拌羽根232とを含んで構成され、回転軸部材231は、その軸線J2が奥行方向Xに平行に延びるように、トナー収容部216における奥行方向一方X1側の壁と他方X2側の壁とによって回転自在に軸支される。
回転軸部材231は、大略的に、トナー収容部216における奥行方向一方X1側の壁に隣接して設けられる部分である第1軸部分261と、奥行方向他方X2側の壁に隣接して設けられる部分である第2軸部分262と、第1軸部分261と第2軸部分262との間に架設される部分である中間部分263とから成り、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ハイインパクトポリスチレン、ABS樹脂などの材料によって、軸線J2まわりに一体的に回転するように形成される。
第1軸部分261は、軸線J2に沿って延設され、トナー収容部216における奥行方向一方X1側の壁を貫通して、その壁に回転自在に支持される円柱状の第1棒状体261aと、その第1棒状体261aにおいて、前記奥行方向一方X1側の壁から内方に突出している部分に、軸線J2と同軸となるように固定された略円柱状の第1基部261bとから成っている。
第1軸部分261は、前記奥行方向一方X1側の壁から奥行方向他方X2側への第1基部261bの突出量が、第2トナー収容空間S2の奥行方向Xの寸法よりも充分に小さくなるように構成されている。また、第1棒状体261aにおいて、前記奥行方向一方X1側の壁から外方に突出している部分には、第2回転ギア250が連結される。
第2軸部分262は、軸線J2に沿って延設され、トナー収容部216における奥行方向他方X2側の壁に回転自在に支持される円柱状の第2棒状体262aと、その第2棒状体262aにおいて、前記奥行方向他方X2側の壁から内方に突出している部分に、軸線J2と同軸となるように固定された、第1基部261bと略等しい外径を有する略円柱状の第2基部262bとから成っている。
第2軸部分262は、第1軸部分261と同様に、前記奥行方向他方X2側の壁から奥行方向一方X1側への第2基部262bの突出量が、第2トナー収容空間S2の奥行方向Xの寸法よりも充分に小さくなるように構成されている。すなわち、第1基部261bの端面と第2基部262bの端面との間には、第2トナー収容空間S2の奥行方向Xの寸法よりも若干短い寸法の間隙が形成されている。
中間部分263は、軸線J2に対して該軸線J2の半径方向に間隔を空けて、軸線J2に平行に延設され、第1基部261bの前記端面と第2基部262bの前記端面とに連設される棒状の撹拌片263aと、第1基部261bおよび第2基部262bの外周面よりも軸線J2の半径方向の外方において、軸線J2に平行に延設され、第1軸部分261の前記端面と第2軸部分262の前記端面との間の距離よりも若干長くなるように形成された棒状の撹拌羽根保持片263bと、軸線J2の半径方向に延設され、撹拌羽根保持片263bにおける長手方向の各端部と第1基部261bおよび第2基部262bとをそれぞれ連結する一対の連結部263cとを含んでいる。
撹拌羽根保持片263bは、一対の連結部263cに連設される本体部264と、その本体部264に対して、軸線J2の半径方向外方から着脱可能に取付けられるキャップ部265とから成り、本体部264とキャップ部265との間に撹拌羽根232を挿し込んだ状態で、キャップ部265を本体部264に対して取り付けることにより、撹拌羽根232を保持するように構成されている。
ここで、軸線J2の半径方向のうち、軸線J2から撹拌羽根保持片263bに向かう方向を保持片方向kとすると、撹拌羽根保持片263bは、撹拌羽根232の厚み方向を保持片方向kに一致させて、撹拌羽根232を保持するように構成されている。
上記のように構成される回転軸部材231は、図3に示すように、その軸線J2が、トナー収容部216における、幅方向Yの略中央であって、上下方向Zの略中央よりも若干下方Z2の位置に設置されている。なお、撹拌羽根保持片263bは、回転軸部材231を軸線J2まわりに回転させたときに、トナー収容部216の内表面に接触しないように、軸線J2から保持片方向kに離間している。
撹拌羽根232は、可撓性を有するシート状部材であり、前記のように、その厚み方向が保持片方向kに一致するように撹拌羽根保持片263bに固定される。撹拌羽根232の構成材料は、可撓性を有するものであればよく特に限定されるものではないが、たとえば、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂などの樹脂が好適に用いられる。また、撹拌羽根232の厚みは、たとえば0.1mm〜0.5mmである。撹拌羽根232の詳細については後述する。
第2回転ギア250は、トナー撹拌部材230の回転軸部材231における第1棒状体261aの端部に固定される駆動力伝達部材である。第2回転ギア250は、トナーカートリッジ200が画像形成装置に装着されたときに、画像形成装置100に設けられている、駆動源(モータ)に接続されたギアに噛合するように設けられている。第2回転ギア250は、この駆動源が出力する駆動力が入力されることで、トナー撹拌部材230を軸線J2まわりの回転方向R2に回転させる。なお、駆動源は、画像形成装置100の制御部に接続されており、この制御部によってトナー撹拌部材230の回転動作が制御される。また、回転方向R2は、奥行方向一方X1側から見て、時計回りの方向である。
以下、撹拌羽根232について詳細に説明する。
撹拌羽根232は、図3に示すように、撹拌羽根保持片263bに固定された状態において、撹拌羽根保持片263bから回転方向R2の上流側に向かって延設される第1羽根部271と、撹拌羽根保持片263bから回転方向R2の下流側に向かって延設される第2羽根部272とを有している。
第1羽根部271は、その厚み方向に見て大略的に矩形状に形成されており、その一縁辺部である第1基端部271aが、奥行方向Xに沿って撹拌羽根保持片263bに固定され、厚み方向および第1基端部271aの延在方向のいずれにも垂直な第1方向m1に関して、第1基端部271aとは反対側に延在する縁辺部である第1遊端部271bが、第1基端部271aよりも回転方向R2の上流側に配置されている。
本実施形態では、撹拌羽根232が、前記のように、その厚み方向と保持片方向kとが一致した状態で撹拌羽根保持片263bに固定されているので、第1方向m1は、第1基端部271aと軸線J2とを結ぶ直線に対して略直角になっている。
また、第1羽根部271は、第1基端部271aが撹拌羽根保持片263bに固定されたときに、第1基端部271aの延在方向の各縁辺部が、トナー収容部216の奥行方向一方X1側の壁および他方X2側の壁のそれぞれに対して、僅かにクリアランスを空けて設けられるように、第1基端部271aの延在方向における寸法が決定されている。
さらに、第1羽根部271は、第1方向m1における寸法については、トナー撹拌部材230を軸線J2まわりに回転方向R2に回転させたときに、第1遊端部271bが、トナー収容部216における幅方向他方Y2側の壁、下方Z2側の壁、および幅方向一方Y1側の壁の各内表面に対して順次接触しながら回動するように、その寸法が決定されている。
換言すれば、第1基端部271aが撹拌羽根保持片263bに固定されたときに、軸線J2と第1遊端部271bとの距離が、軸線J2とトナー収容部216における幅方向他方Y2側の壁との距離、軸線J2とトナー収容部216における下方Z2側の壁との距離、および軸線J2とトナー収容部216における幅方向一方Y1側の壁との距離のそれぞれよりも大きくなるように、第1方向m1における寸法は決定されている。
なお、本実施形態では、第1羽根部271は、図4に示すように、第1遊端部271bから第1基端部271aに向かって第1方向m1に平行に延びる直線状の切欠き275によって、第1方向m1における中央部から第1遊端部271b側の部分が、奥行方向Xにおいて、連通口214が形成されている領域に対応して設けられる連通口側羽根部分273と、仕切壁217が設けられている領域に対応して設けられる仕切壁側羽根部分274とに分断されている。
一方、第2羽根部272は、その厚み方向に見て大略的に矩形状に形成されており、その一縁辺部である第2基端部272aが、奥行方向Xに沿って撹拌羽根保持片263bに固定され、厚み方向および第2基端部272aの延在方向のいずれにも垂直な第2方向m2に関して、第2基端部272aとは反対側に延在する縁辺部である第2遊端部272bが、第2基端部272aよりも回転方向R2の下流側に配置されている。
本実施形態では、撹拌羽根232が、前記のように、その厚み方向と保持片方向kとが一致した状態で撹拌羽根保持片263bに固定されているので、第2方向m2は、第2基端部272aと軸線J2とを結ぶ直線に対して略直角になっている。
また、第2羽根部272は、第2基端部272aの延在方向における寸法が、第1羽根部271における連通口側羽根部分273の奥行方向Xの寸法と略等しく、連通口側羽根部分273と同様に、連通口214が形成されている領域に対応して設けられている。
さらに、第2羽根部272は、第2方向m2における寸法については、トナー撹拌部材230を軸線J2まわりに回転させたときに、第2遊端部272bが、トナー収容部216における各壁の内表面に対して接触することなく回動するように、その寸法が決定されている。
換言すれば、図3に示すように、トナー撹拌部材230を軸線J2まわりに回転させたときに、第2遊端部272bが、トナー収容部216における各壁の内表面よりも内側において円状の軌跡pを描くように、第2方向m2における寸法は決定されている。
上記のように構成される撹拌羽根232を有するトナー撹拌部材230は、第2回転ギア250を介して伝達される駆動力を受けて軸線J2まわりに回転方向R2に回転することで、撹拌片263aと、撹拌羽根232とによって、トナー収容部216内の第2トナー収容空間S2に収容されているトナーを撹拌して解す。
本実施形態によれば、トナー撹拌部材230には、その回転動作に伴って、トナー収容部216における各壁の内表面に対して接触して回動する第1羽根部271と、トナー収容部216における各壁の内表面に対して接触することなく回動する第2羽根部272とが設けられている。
したがって、トナー収容部216内に収容されているトナーの残量が少なくなった場合には、第1羽根部271が変形しながら、第1遊端部271bがトナー収容部216における各壁の内表面を摺動することで、トナー収容部216の内表面に付着したトナーを掻き落とすことができる。
また、トナー収容部216内に収容されているトナーの量が多い状態では、第2遊端部272bが図3に示すような円状の軌跡pを描くように第2羽根部272が回動することで、連通口214の上方のトナーを解すことができ、トナー排出部215内に収容されるトナーが圧密状態となってしまうことを防止することができる。これにより、トナー収容部216内に収容されているトナーの量が多い場合であっても、トナー排出不良の発生を防止することができる。
また本実施形態によれば、第2羽根部272が可撓性を有するように構成されているので、トナーが緩く凝集して流動性が低くなっているときでも、トナーへ過度なストレスが付与されてしまうことを防止することができる。
また本実施形態によれば、第2羽根部272は、第2遊端部272bが、第2基端部272aよりも回転方向R2の下流側に配置されるように回転軸部材231に固定されているので、第2羽根部272が可撓性を有していても、第2羽根部272が回転方向R2の上流側に湾曲しにくくすることができ、第2羽根部272による撹拌力の低下を防止することができる。
また本実施形態によれば、第1羽根部271は、第1遊端部271bが、第1基端部271aよりも回転方向R2の上流側に配置されるように回転軸部材231に固定されているので、第1羽根部271を回転方向R2の上流側に湾曲させやすくすることができる。これにより、トナー収容部216内に収容されているトナーの残量が少なくなった場合に、第1遊端部271bがトナー収容部216における各壁の内表面を摺動するときの摩擦力を低減することができる。
なお、本実施形態では、第1羽根部271および第2羽根部272は、1枚のシート体から成る撹拌羽根232の一部として実現されているが、他の実施形態では、第1羽根部271と第2羽根部272とを、別個のシート体によって実現してもよい。
100 画像形成装置
200 トナーカートリッジ
210 トナー収容容器
213 トナー排出口
214 連通口
215 トナー排出部
216 トナー収容部
217 仕切壁
220 トナー排出部材
230 トナー撹拌部材
231 回転軸部材
232 撹拌羽根
240 第1回転ギア
250 第2回転ギア
263b 撹拌羽根保持片
271 第1羽根部
271a 第1基端部
271b 第1遊端部
272 第2羽根部
272a 第2基端部
272b 第2遊端部
m1 第1方向
m2 第2方向

Claims (4)

  1. 現像装置を備える電子写真方式の画像形成装置に装着可能なトナーカートリッジであって、
    内部にトナーを収容するトナー収容部と、前記画像形成装置への装着状態において前記トナー収容部の鉛直方向下側に設けられ、トナーを排出するためのトナー排出口が形成されるトナー排出部と、前記トナー収容部内のトナーを前記トナー排出部に導く連通口を形成する連通口形成部とを有するトナー収容容器と、
    前記トナー収容部に回転自在に軸支され、前記トナー収容部内に収容されるトナーを撹拌するトナー撹拌部材と、
    前記トナー排出部に回転自在に軸支され、前記連通口を介して前記トナー収容部から前記トナー排出部へ導かれたトナーを、前記トナー排出口に向けて搬送するトナー排出部材とを含み、
    前記トナー撹拌部材は、
    前記トナー収容部に軸線まわりに回転自在に軸支される回転軸部材と、
    可撓性を有するシート状の第1撹拌羽根であって、厚み方向に垂直な予め定める第1方向における一端部が、前記軸線に沿って前記回転軸部材に固定され、該第1方向に関して、該第1方向における他端部が前記トナー収容部の内表面に接触するような長さに形成された第1撹拌羽根と、
    可撓性を有するシート状の第2撹拌羽根であって、厚み方向に垂直な予め定める第2方向における一端部が、前記軸線に沿って前記回転軸部材に固定され、該第2方向に関して、該第2方向における他端部が前記トナー収容部の内表面に接触しないような長さに形成された第2撹拌羽根とを備え
    前記回転軸部材と前記第1撹拌羽根と前記第2撹拌羽根とが一体となって回転するように構成されていることを特徴とするトナーカートリッジ。
  2. 前記回転軸部材に連結され、該回転軸部材を前記軸線の周方向の一方である回転方向に回転させるための駆動力を、該回転軸部材に伝達する駆動力伝達部材をさらに含み、
    前記第2撹拌羽根は、その一端部が、前記軸線に対して該軸線の半径方向に離間し、かつ、その他端部が、その一端部よりも前記回転方向の下流側に配置されるように設けられていることを特徴とする請求項1に記載のトナーカートリッジ。
  3. 前記第1撹拌羽根は、その一端部が、前記軸線に対して該軸線の半径方向に離間し、かつ、その他端部が、その一端部よりも前記回転方向の上流側に配置されるように設けられていることを特徴とする請求項2に記載のトナーカートリッジ。
  4. 現像装置を備える電子写真方式の画像形成装置において、
    前記現像装置にトナーを供給するトナーカートリッジとして、請求項1〜3のいずれか1つに記載のトナーカートリッジを備えることを特徴とする画像形成装置。
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