JP2003122104A - トナーカートリッジ - Google Patents

トナーカートリッジ

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JP2003122104A
JP2003122104A JP2001321290A JP2001321290A JP2003122104A JP 2003122104 A JP2003122104 A JP 2003122104A JP 2001321290 A JP2001321290 A JP 2001321290A JP 2001321290 A JP2001321290 A JP 2001321290A JP 2003122104 A JP2003122104 A JP 2003122104A
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conveying
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cartridge
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Application number
JP2001321290A
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English (en)
Inventor
Keiji Kato
圭二 加藤
Fusato Mizoguchi
二三十 溝口
Yoshinori Otsuka
義則 大塚
Takahiko Kimura
登彦 木村
Hiroshi Kubota
宏 久保田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 回収されるトナーを貯留するトナー回収部よ
り一部のトナーを、未使用トナーの収容部へと補充する
時に、局部的な補充を行なうことなく、全域で均等に補
充できるようにしたトナーカートリッジを提供する。 【解決手段】 トナー収容部12に隔壁14を隔ててト
ナー回収部13を設け、隔壁14を貫通しトナー回収部
13からトナー収容部全域(長手方向のほぼ全長)に対
応させてトナー通路19を設け、該トナー通路19を構
成する搬送パイプ20内にトナー搬送部材21を設け
て、一部のトナーをトナー回収部13からトナー収容部
12へと搬送する。搬送パイプ20に複数の開口部22
が形成されていることで、搬送されるトナーをトナー収
容部12全長(全域)において均等に補充される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザプリンタ、
複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に備えられる現
像装置において、特に現像装置を構成する現像槽へと可
視像化するためのトナーを必要に応じて補給するため設
けられたトナーカートリッジに関する。
【0002】
【従来の技術】電子写真方式を利用するレーザプリン
タ、複写機、ファクリミリ等における画像形成装置は、
記録用のシート上に所望の画像を形成するために画像形
成部を備えている。この画像形成部は、例えば像担持体
である感光体表面を特定の極性に均一帯電した後、光学
的な画像(光像)を照射することで、画像に応じた静電
潜像を形成し、この静電潜像を可視像化するために現像
装置等を設けて構成されている。現像装置は、現像剤を
収容し、感光体と対向する現像位置へと現像剤を供給す
る現像ローラ等を備えた現像槽を備えている。また、現
像槽内のトナーが消費されるため、現像槽へと必要に応
じて現像剤であるトナーを、現像槽に隣接してトナー補
給するようにしたトナーカートリッジが、現像槽に対し
て着脱可能に設けられている。
【0003】一方、現像装置において感光体表面に形成
された静電潜像をトナーにて現像した後、そのトナー像
をシートに転写しているが、全てのトナーが転写される
ことなく、一部のトナーが感光体表面に残留する。この
ような残留するトナー、つまり未転写トナーは、次なる
画像形成に対処するために、感光体表面から除去され
る。除去された未転写トナーは、トナー回収部(容器)
に集められ、該容器内が回収された未転写トナーで一杯
(満杯)になれば、新しいものと交換されるようになっ
ている。
【0004】また、上記トナー回収部を未使用トナーを
収容したトナー収容部と一体化したトナーカートリッジ
構成として、回収部にトナーが満杯になれば、トナーカ
ートリッジのトナー収容部のトナーも無くなるように回
収部と収容部の容積等が設定されている。そのため、同
時に交換できるようにし、ユーザ側の手間を最小限に止
めるようにしている。
【0005】さらに、従来では、未転写トナーの一部を
再度現像に利用するようにしたものが提案されている。
このようにすれば、トナーの再利用を行なえると同時
に、トナーカートリッジの交換を、未使用トナーが十分
に存在する状態で行なうことなく、無くなった状態で行
なえるようにできる。そのため、効率のよいトナーカー
トリッジの交換を行なえる。
【0006】また、使用環境、使用条件等が設計時の予
測と異なる場合、未転写トナーの回収量が多くなりすぎ
て、回収部や回収のための装置を破損する問題がある。
しかし、このような場合においても、一部の回収された
トナーがトナー収容部へと補充され再使用されるように
しることで、満杯時で生じる不具合、例えば破損等を防
止できる。
【0007】以上の構成としては、例えば特開平4−2
37079号公報に記載されているものが提案されてい
る。図10は、特開平4−237079号公報記載のも
ので、未使用トナーを収容するトナー収容部(トナー容
器)101の一側に、感光体100に残留したトナー
(未転写トナー)を収容するトナー回収部(廃トナー容
器)102とを隔壁103を隔てて並設してトナーカー
トリッジを構成している。
【0008】上記隔壁103には、トナー回収部102
からトナー収容部101へと一部のトナーを補給(補
充)するよにしたトナー戻し窓104が形成されてい
る。この戻し窓104は、トナー回収部102側からの
作用力により開くシャッタが設けられており、回収部1
02に多量のトナーが回収されることで、一部のトナー
がトナー収容部101へと戻されることになる。
【0009】トナー回収部102は、感光体100より
除去し、除去したトナーを一旦収容するクリーニング部
105との間を回収パイプ106にて連結されており、
該回収パイプ106を含めて、クリーニング部105内
のトナーを搬送する搬送手段であるコイルワイヤ(コイ
ルスプリング)を設けている。これによりトナー回収部
102にクリーニング部105にて除去された未転写ト
ナーが、回収パイプ106を介して回収される。
【0010】この構成によれば、未転写トナーの回収量
が増してトナー回収部102の内部が満たされた場合、
上記隔壁103に開口するトナー戻し窓104を封止し
ていたシャッタがトナー回収室102側から加わる未転
写トナーの圧力により開放され、トナー回収部102に
回収されたトナーの一部がトナー収容部101内に補充
される。従って、トナー回収室102の容量を小さく保
ったまま回収された未転写トナーの外部への漏れ出し等
を防止し、かつ回収パイプ106の搬送手段、トナー回
収部の破損を防止できる。また、トナーの再利用も合わ
せて行なえ、交換効率を上げることができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上述した図10に示し
た構成のトナーカートリッジによれば、回収されるトナ
ーの量が多くなれば、それに応じてトナー回収部102
からのトナー収容部101へとトナーの補充、つまり戻
される量が多くなる。
【0012】ここで、問題となるのが、トナーカートリ
ッジのトナー収容部に戻されるトナーは、トナー回収部
102近辺であり、その部分での未転写トナーが再利用
される割合が非常に多くなる傾向にある。その結果、未
使用トナーによる現像領域と、未転写トナーによる再利
用トナーの現像領域の部分とが明快になり、現像による
画質が部分的に大きく異なることにもなる。
【0013】つまり、未転写トナーと未使用トナーの割
合において、未転写トナー(再利用トナー)が占める割
合が多くなるに従って、画質劣化の割合も増加し、未使
用トナーにて現像される部分(領域)と、未転写トナー
の割合が増した部分(領域)で、画質状態が大きく変化
し、非常に見苦しい画像を提供することにもなる。
【0014】しかし、未転写トナーの量が少ない場合に
は、その画質状態も許容範囲内となり、特に問題視され
るような画像の劣化としては現れない。
【0015】本発明は、上述したような問題点、特に未
使用トナーを回収し、一部を未使用トナーに混ぜて再使
用する場合における画質低下を防止することを目的とす
る。
【0016】また本発明の他の目的は、回収されるトナ
ーの量に応じて、回収されたトナーが一部分で多量にト
ナー収容部に補充されることを避けると共に、トナー収
容部全域で均等にトナー補充できるようにすることにあ
る。これにより、許容範囲内での画質状態を長期間維持
可能にし、画質劣化の防止を行なう。
【0017】また、本発明は、回収されるトナーの量、
つまり圧力そのものでトナーを戻すものではなく、戻し
量を調整制御できるようにしたトナーカートリッジを提
供することを目的とする。
【0018】さらに、本発明の目的は、トナーカートリ
ッジを大型化することなく、現像において再利用される
トナーによる画質劣化を防止し、かつ局部的な劣化を防
止することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明によるトナーカートリッジは、例えば図1に
示すように、感光体表面から転写後に残留するトナーが
除去され、該除去されたトナーを収容するトナー回収部
(13)と隔壁(14)を隔てて一体化された未使用ト
ナーを収容したトナー収容部(12)とを設けてトナー
カートリッジ(10)を構成しており、上記隔壁(1
4)を貫通するようにしてパイプ構成のトナー通路(1
9)を設け、該トナー通路にトナーを搬送する搬送部材
(21)を設けている。そして、上記トナー通路のパイ
プ(20)の特にトナー収容部に対応する部分には、ト
ナーを収容部へと補充するための複数個の開口(22)
を設けている。
【0020】このように、構成することで、回収された
トナーは、トナー通路(19)を介してトナー収容部
(12)へと搬送され、パイプに設けられた開口部(2
2)より落下して補充される。この補充は、一部に集中
することなく、トナー搬送方向に沿って補充されること
になる。これにより、回収されたトナーの一部が再利用
されると同時に、回収されたトナーの割合が一部で増加
することもなくなる。そのため、部分的な画質の劣化を
防止し、常に良好な画質を常時維持できる。しかも、ト
ナー回収部の容積を増すことなく、未転写トナーの回収
量が多くなった状態で、未使用トナーが十分に存在する
場合にも、回収されるトナーの一部を再使用でき、トナ
ーカートリッジの交換効率を上げ、無駄な交換を避ける
ことができる。さらに、カートリッジ全体が大きくなる
ことはなく、しかも装着される現像装置本体も大きくな
るのを避けることができる。
【0021】そこで、上述した構成のトナーカートリッ
ジにおいて、搬送パイプに設けられる開口部を、搬送方
向下流側にいくに従って開口面積を大きくする。例え
ば、図6に示すように、開口部(22)の開口径dをト
ナー搬送方向に向かって徐々に大きく構成している。
【0022】上述した構成とは別に、開口部が形成され
る間隔を下流側にいくに従って徐々に短くする。
【0023】またトナーを搬送する搬送部の搬送量を下
流側にいくに従って徐々に多くなるように構成する。
【0024】このような構成これにより、各開口部より
補充されるトナーの量が、トナー搬送方向に全域におい
て、ほぼ均等な分布状態となり、トナー収容部全域で同
等の未転写(再使用)トナーが補充される。これによ
り、全域で同等の再使用トナーの使用状態となり、全域
での画質を一定にでき、かつ許容範囲内での画質状態を
維持できる時間を十分に長くできる。また、特別の手段
や構成を追加する必要がないため、カートリッジ全体が
大きくなることもなくなる。
【0025】一方、回収された未転写トナーをトナー収
容部へと送り戻すときに、そのトナー搬送方向全域で均
等に戻すようにするために、図8に示すようにトナー搬
送パイプ(20)に平行して、トナー搬送方向を逆にす
る第2の搬送パイプ(25)を設ける。これらの搬送パ
イプ(20,25)にそれぞれ開口部22を設けること
で、全体としてのトナーの戻し量をトナー収容部のトナ
ー搬送方向全域で均等にすることが可能になる。
【0026】さらに、図9に示すように、平行に配置し
た搬送パイプ20,25において、トナー搬送方向に全
域で搬送パイプ(20)側から第2の搬送パイプ(2
5)側へとトナーを送り込むように連通させ、それぞれ
のパイプの連通部分を区分してなる仕切り板(26)の
高さを、トナー搬送方向に沿って徐々に低くなるように
設ける。これにより第2の搬送パイプ(25)側には、
搬送パイプ20側より、トナー搬送部材(21)のトナ
ー搬送動作に伴って、送り込まれ、その量はトナー搬送
方向全域においてほぼ均等になる。
【0027】そのため、上記第2の搬送パイプ(25)
側にトナー搬送方向に沿って複数の開口部(22)を設
けることで、トナー収容部へと回収トナーが戻される量
は、均等になる。
【0028】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態について
図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明によるト
ナーカートリッジを示すトナー搬送部分での断面を示す
図であり、図2はトナーの搬送部分の一部、特にトナー
収容部の搬送パイプの上部を除去した状態を示す斜視図
である。
【0029】図1及び図2に示すトナーカートリッジに
ついては、図4に示すような画像形成装置の画像形成部
の現像装置に対して着脱可能に設けられている。以下
に、本発明にかかるトナーカートリッジが着脱される現
像装置を備える画像形成装置の一例を説明する。
【0030】まず、図4に示す画像形成装置において、
現像装置は、複写機にのみ適用できるものでなく、電子
写真方式を利用してなるプリンタやファクシミリ等の現
像装置にそのまま適用できることは勿論である。
【0031】図4に示すような画像形成装置は、中央部
に矢印方向に回転される感光体1、感光体表面を均一に
帯電させる帯電器(帯電ローラ)2、光学系3を介して
光による像を露光(レーザビームや原稿台上に載置され
た原稿からの反射光の露光)した後に形成された静電潜
像を現像する現像装置5、図示しないシート給送装置よ
り送り込まれたシートPに感光体上に形成されたトナー
画像を転写するための転写器(転写ローラ)6、及び転
写後に残留する未転写トナーを除去するクリーニング装
置7、さらに残留電荷を除去する除電器(除電ランプ)
8等からなる画像形成部が設けられている。
【0032】上記光学系3による原稿等の画像(光像)
の露光を行うことで、帯電器2にて均一に帯電された感
光体1表面には、原稿画像に応じた静電潜像が形成され
る。この静電潜像は、次の現像装置5にて現像され、着
色剤であるトナーが付着され可視像化される。
【0033】現像装置5は、後で詳述するが、現像剤を
収容した現像槽51内に現像ローラ52を設け、現像槽
51に対してトナーを現像槽へと補給するためのトナー
カートリッジ10が着脱可能に設けられている。このト
ナーカートリッジ10は、その内部に、トナー、つまり
未使用トナーを収容しており、トナーを攪拌補給するト
ナー補給攪拌部材16を回転可能に設けている。トナー
補給攪拌部材16にて攪拌され送られるトナーを現像槽
51へと補給するために、トナー補給ローラ15がさら
に設けられている。
【0034】上記トナーカートリッジ10内のトナー補
給攪拌部材16やトナー補給ローラ15は、駆動源であ
るモータMの回転軸に連結されており、モータMは制御
部4にて駆動制御される。制御部4は、図4に示した画
像形成プロセス部の制御、および画像形成装置全体の制
御を行なうものであって、現像装置5の現像ローラ52
の回転駆動制御、上記補給ローラ15等の駆動制御を実
行する。また、シートPを転写位置の手前で検知するセ
ンサSの信号を入力し、シートPの搬送制御等を実行す
る。
【0035】上述したように感光体1表面に形成された
トナー像は、上記制御部4にて搬送制御されシート給送
装置からの適宜給送されてくるシートPに、転写器6の
作用により転写される。シートは、事前にレジストロー
ラの位置まで搬送されており、これがセンサSにて検知
され、感光体1の回転位置に同期したタイミングでレジ
ストローラを介してガイドG1に沿って転写器6と対向
する転写位置(画像形成位置)へと送り込まれる。
【0036】転写後のシートは、感光体1表面より分離
され、ガイドG2面に沿って図示しない加熱定着ローラ
へと送り込まれる。この加熱定着ローラを通過すること
で、シート上に形成されたトナー画像は永久像として定
着される。その後に、画像形成装置外に突出する排出ト
レイ上に排出される。
【0037】ここで、転写後の感光体1表面にて転写さ
れなかった未転写トナーが残留しており、この未転写ト
ナーがクリーニング装置7にて除去される。除去された
トナーは、図示しない回収搬送部を経由し、現像装置5
側のトナーカートリッジ10に備えられている回収部へ
と回収されるようになっている。
【0038】(本発明の好適な実施形態)図4におい
て、現像装置5は、トナー等の現像剤を収容してなる現
像槽51に対し、トナーを収容してなる本発明のトナー
カートリッジ10を着脱可能に設けている。現像槽51
内には現像ローラ52、図示しない攪拌手段等を回転可
能に設けており、上記現像ローラ52は、回転すること
でその表面に必要な量の現像剤を担持し、感光体1と対
向する現像位置へと現像剤を搬送する。この搬送された
現像剤にて感光体1表面に静電潜像をトナーにて現像す
る構成である。
【0039】上記現像装置5の現像槽51に対して着脱
可能に設けられるトナーカートリッジは、図1及び図2
に示すように、ほぼ矩形箱形に形成された外装ハウジン
グ(容器)11の内部に、未使用トナーを収容するため
のトナー収容室(トナー収容部)12とクリーニング装
置で除去された未転写トナーを回収するためのトナー回
収室(トナー回収部)13とを、隔壁14により仕切っ
て並設した一体化構成となっている。なお、図2は外装
ハウジング11の上部の天板を外した状態の斜視図であ
る。
【0040】トナー収容室12には、現像槽51にトナ
ーを補給するためのトナー補給ローラ15、収容された
トナーを攪拌すると共に、トナー補給ローラ15にトナ
ーを送り込むためのトナー補給攪拌部材16が、それぞ
れ回転可能に設けられている。トナー補給ローラ15
は、図4にて説明したように、現像槽51内のトナー量
を適性にするために制御部4の制御により回転駆動され
る。また、上記トナー補給攪拌部材16も同様に制御部
4により必要に応じて回転駆動される。そのために、制
御部4にて駆動源であるモータMの回転制御、またクラ
ッチ等の制御が行なわれる。
【0041】また、トナー回収室13には、クリーニン
グ装置7にて除去された未転写トナーを図示しない搬送
手段を介して搬送されるトナーを回収するための投入口
17、回収されたトナーの凝集、偏在を防止するための
レべリングを行なう回収トナー攪拌部材18を備えてい
る。上記投入口17は、クリーニング装置7からのトナ
ーを送り込むための回収パイプ41が対向するように位
置している。
【0042】上記外装ハウジング11の内部をトナー収
容部12とトナー回収部13とに仕切る隔壁14には、
ほぼ中央部を貫通し回収されたトナーの一部をトナー収
容部12側へと送り戻すためのトナー通路19を設けて
いる。該トナー通路19には、例えば中空パイプ形状の
搬送パイプ20が設けられており、そのパイプ内にはト
ナーを搬送するための螺旋状のスクリュー形状の羽根を
備えたトナー搬送部材21が設けられている。トナー収
容部12側に位置する搬送パイプ20は、少なくともト
ナー収容部12の全長、つまり長手方向のほぼ全長に渡
って設けられている。
【0043】上記搬送パイプ20のトナー回収部13側
は、回収されたトナーの一部を搬送パイプ20内へと侵
入させるための開口20aが形成されている。図2にお
いては、搬送パイプ20の上部全体が開口された状態を
示しているが、トナー回収部13側においては、上述し
たように上部の一部に開口20aが形成されており、ト
ナー収容部12側においては、上部は開口されていな
い。これは、搬送パイプ20内に設けられているトナー
搬送部材21の構造を理解できるようにしたものであ
る。
【0044】そこで、本発明における、トナー収容部1
2側の搬送パイプ20には、図1および図3にその一例
を示すように、適宜トナーを落下し、トナー収容部12
へとトナー補充するための複数の開口部22が長手方向
に沿って、例えば一定間隔で形成されている。この複数
の開口部22は、トナーが落下するようにトナー収容部
12の底面(下部)に対向するように設けられている。
【0045】上記トナー搬送部材21は、トナー回収部
13とトナー収容部12とを貫通するトナー通路19を
構成する搬送パイプ20内に設けられ、トナーを一方
向、つまりトナー回収部からトナー収容部側へと搬送す
るものである。そのため、搬送パイプ20の両端を貫通
し、回転可能に支持されている回転軸23に螺旋形状の
スクリュー羽根等が固定されて構成されている。
【0046】上記回転軸23の両端部は、それぞれ外装
ハウジング11の側壁に軸受けを介して回転可能に設け
られている。この回転軸23のトナー収容部12側の一
端は、外装ハウジング11の一側壁より突出され、回転
駆動のための駆動ギア24が固定されている。従って、
現像装置に取りつけられたトナーカートリッジ10を含
めて、現像装置を画像形成装置に装着した状態で、上記
駆動ギア24がモータMの駆動源からの駆動力がクラッ
チ等を介して伝達されるように連結される。そして、制
御部4の駆動制御により必要に応じて回転駆動され、ト
ナー搬送部材21が回転されることで、トナー通路19
の搬送パイプ20内でトナー搬送を行なうことができ
る。
【0047】上記トナー収容部12側に設けられている
トナー補給攪拌部材16は、上述した回転軸22に一端
部が固定されている。また、トナー補給攪拌部材16
は、トナー収容部12に収容されている未使用トナーの
攪拌し、補給を長手方向全長において均等に行なうため
にも長手方向(トナー搬送部材によるトナー搬送方向)
ほぼ全長に対応するように、回転軸23を中心として回
転される。そのため、トナー補給攪拌部材16は、回転
を安定させ、かつ補強等を目的として、搬送パイプ20
の外周面に摺動し一定の間隔を隔てて設けられた支持部
材16aに、トナー搬送方向に沿って位置しトナーの攪
拌及び補給を行なう補給棒16bを設けて構成されてい
る。
【0048】また、トナー回収部13側に設けられてい
る回収トナー攪拌部材18は、上記回転軸23に固定さ
れている。回収トナー攪拌部材18は、回転軸23の外
装ハウジング11側の側壁付近に固定されており、回収
された未転写トナーをトナー回収部13全域において、
トナーレベルが部分的に突出することなく、均一に均す
ように設けられている。
【0049】以上のトナーカートリッジ10の構成にお
いて、トナー収容部12内の未使用トナーは、制御部4
による制御にて、トナー補給ローラ15を介して現像装
置5の現像槽51に補給される。つまり、現像装置5の
現像により現像槽51のトナーの量が少なくなると、そ
れを図示しないトナーセンサ等が検知し、この検知に応
答して制御部4によりトナー補給ローラ15を回転させ
トナー補給を行なう。この時、トナー補給攪拌部材16
も合わせて駆動ギア24に回転力が伝達されることで、
回転軸23を介して回転駆動されている。
【0050】そして、現像された感光体1表面のトナー
像は、転写部においてシートPに転写される。その転写
において転写されなかった未転写トナーが感光体1表面
に残留する。この残留した未転写トナーは、クリーニン
グ装置7にて除去され回収パイプ41を経由して本発明
かかるトナーカートリッジ10のトナー回収部13へと
投入口17を介して回収される。回収されたトナーは、
回転軸22にて回転される回収トナー攪拌部材18にて
トナー回収部13全域に均等に行き渡るように攪拌され
る。このような動作は、現像装置5による現像動作、つ
まり画像形成装置による画像形成動作が行なわれる毎に
繰り返し行なわれる。
【0051】上述した動作の繰り返しによりトナー収容
部12内の未使用トナーが消費され、無くなると、合わ
せて回収されるトナーにてトナー回収部13内が満たさ
れる。例えば、未使用トナーが無くなったのを検知手段
にて検知されれば、トナー回収部13も満杯状態となっ
たものとして、このトナーカートリッジ10が新しいも
のと交換される。
【0052】通常、トナー収容部12とトナー回収部1
3の容積としては、トナー収容部12に収容される未使
用トナーが無くなる状態で、トナー回収部13に回収ト
ナーで満たされるように予め設定されている。そして、
トナー通路19におけるトナー回収部13側の搬送パイ
プ20の開口20a部分より回収トナーが入り込み、ト
ナー収容部12側へと搬送されないように搬送パイプ2
0の位置が設定されている。
【0053】本発明のトナーカートリッジ10における
トナー通路19の高さ、つまり外装ハウジング11の深
さ方向に対する高さの設定について説明する。トナー収
容部12内には決められた量の未使用トナーが収容され
る。そして、トナー回収部13の回収トナーの収容量
は、通常の転写効率(85%〜90%程度)で転写が行
なわれる場合、トナー収容部12の未使用トナーが全て
使用された状態で、全ての回収トナー、つまり未転写ト
ナーを収容できる程度の容量に設定されている。
【0054】そのため、トナー通路19の位置は、上述
したように全ての未使用トナーを使用し、回収された回
収トナーのトナー回収部13での高さと、ほぼ同一レベ
ルになるように設定される。このため、画像形成装置の
転写効率が上記の状態で維持されておれば、トナー回収
部13のトナーがトナー通路13の搬送パイプ20の開
口20aより入り込み、トナー収容部12へと補充され
ることはほとんどない。従って現像にかかる再利用され
る回収トナーの含有率が高くなることなく、良好なる現
像を維持できる。
【0055】しかしながら、転写効率が突発的に低下す
る場合、例えば高湿状態等においては、転写効率が著し
く低下することが考えられる。また、使用するシートの
違い等においても低下することが考えられる。これらに
限らずに転写効率の低下により、回収されるトナーの量
が多くなることが予測できる。このような状態では、ト
ナー回収部13に回収されたトナーの一部がトナー通路
19の搬送パイプ20内に入り込み、トナー搬送部材2
1にてトナー回収部13からトナー収容部12へと搬送
される。搬送されたトナーは、搬送パイプ20に搬送方
向に沿って複数設けられている開口部22よりトナー収
容部12へと戻される(補充される)。
【0056】これにより、本発明のトナーカートリッジ
10によれば、トナー回収部13が回収トナーにて満杯
になることによる生じるトラブル、すなわちトナーの攪
拌等のための回転軸23の回転抵抗の増加による破損、
トナー収容部13自身の破損等を防止できる。そのた
め、未使用トナーが残ったまま使用不能になることを避
けることができる。また、未使用トナーに回収された一
部のトナーが混在される場合、トナー収容部12全域に
戻されるため、再利用されるトナーの含有量が部分的に
高くなることによる画質の低下(劣化)を合わせて防止
できる。また、無闇に回収トナーをトナー収容部12へ
と補充することもないため、回収トナーによる再利用ト
ナーの比率、つまり含有率も多くなることはなく、これ
による画質低下も合わせて防止できる。
【0057】上述の構成のトナーカートリッジの構成に
おいて、実例を示す。トナーカートリッジ10のトナー
収容部12に未使用トナーを745g充填させる。この
うち20gのものは、トナー収容部4に最終的に残る残
トナー量に相当する。そのため725gのトナーは、例
えば25000枚の画像形成(印刷)にて消費されるト
ナー量に相当する。また、通常の転写効率が85%以上
で印刷される場合に実際に回収されるトナー量は、(7
25g×0.15)以下となる。
【0058】そのため、トナー通路19の高さは、この
ような効率で印刷された場合において、108.75g
のトナーがトナー回収部13に回収される時の回収トナ
ー面の高さになるように設定されている。
【0059】従って、回収されるトナー(廃トナー)の
量が108.75g以下の場合には、トナー搬送部材2
1が動作、つまり回転されていてもトナー通路19のト
ナー搬送パイプ20を経由してトナーが行なわれず、ト
ナー収容部12へと戻されることはないほとんどない。
また、回転により回収トナー攪拌部材18の回転により
わずかなトナーが搬送パイプ20の開口20aに落下し
て入り込むことが考えされる。しかし、非常にわずかな
ものとなり、トナー収容部12に戻されても現像等に全
く影響することもない。
【0060】以上のように本発明のトナーカートリッジ
10によれば、トナー通路19の位置が上述したような
位置に設定されているため、転写効率が通常状態であれ
ば、回収されるトナーを印刷に再使用することはなく、
全く影響されることもなくなる。これにより、現像にか
かるトナーにおける再使用トナーの混在による問題を回
避できる。
【0061】回収されるトナーの中には、画像欠陥、例
えば黒点、黒スジ等の原因となる紙粉等の異物、不純物
が混在している。そのため、現像に使用されるトナーに
おける回収トナーの含有率が高まると、上述した画像欠
陥(劣化)や、地肌汚れ、さらにはトナー飛散等の問題
が生じる。しかし、このような問題については、本発明
のトナーカートリッジ10の構成とすることで回避でき
る。
【0062】また、本発明のトナーカートリッジ10の
構成によれば、トナー収容部12とトナー回収部13と
を、外装ハウジングケース11内に仕切り部材である隔
壁14にて区分して一体化している。
【0063】これに対し、トナー収容部12と別体式に
トナー回収部13を設けるような構成によれば、トナー
回収部13の重量検知を行なうことで交換の要否判断を
行なうことになる。このため、検知回路や満杯を報知す
るための表示手段が別途必要になる。また、トナー収容
部12に対し、トナー回収部13の容積は、転写部での
突発的なトラブルを想定して相当の余裕を見込んで設定
されている。そのため、トナー回収部13を必要以上に
大容量化している。何れにしても、物量増加や装置の大
型化につながり、得策でとはいえない。
【0064】しかし、本発明のトナーカートリッジ10
の構成によれば、トナー収容部12とトナー回収部13
とを一体化して設けるため、トナー収容部12側のトナ
ー無し検知に応答して、同時に交換でき、特別にトナー
の満杯検知手段や、表示手段を設ける必要がなくなる。
また、現像装置5に対して着脱可能とすることで、同時
に交換でき、ユーザによる交換作業の煩雑さを低減でき
る。
【0065】一方、実際の市場での仕様状態に着目すれ
ば、転写効率が通常状態で、転写効率が85%以上で動
作する確率は、90〜95%程度である。しかし、画像
形成装置の不具合、例えば画像形成時にシートジャムが
発生すれば、感光体上に形成された多量のトナーが、そ
のまま転写されることなく、クリーニング装置7で除去
されトナー回収部13に回収される。また、帯電特性の
バラツキ、使用環境条件、使用されるシートの種類等
で、転写効率が悪くなり、回収されるトナー量も増加す
る。
【0066】そのため、上述したように転写効率が通常
以下の状態(例えば65〜85%以下)となると、決ま
った量以上のトナーを回収することになる。これによ
り、トナー回収部13が、トナー収容部12内に十分な
未使用トナーが存在しているような場合にも満杯とな
り、クリーニング装置7からトナーを送り込むためのト
ナー搬送手段等の破損の問題が生じる。これを解消しよ
うとすれば、トナー回収部13の収容量を大きく設定す
ればよいが、装置全体が大型化する。
【0067】これらを本発明は全て解消可能としてい
る。つまり、本発明のトナーカートリッジ10のトナー
回収部13は、所定の転写効率で動作する場合を想定し
たトナー収容量の容積を設定しても、転写効率が例えば
65%程度に落ち込み、上述した108.75g以上に
なれば、一部のトナーがトナー通路19の搬送パイプ2
0へと入り込む。このトナーが、トナー搬送部材21に
てトナー収容部12へと送られ、搬送パイプ20に設け
られた複数の開口部22よりトナー収容部12全域に万
遍なく送り戻される。その結果、トナー回収部13が、
満杯となって、上述したような不具合を回避できる。ま
た、トナー回収部13の容積を大きくする必要がないた
め、装置が大きくなるのを防止できる。
【0068】しかも、図3に示すようにトナー収容部1
2に戻されるトナーは、一部分に集中、例えば隔壁14
の近辺(F領域)に集中することなく、トナー収容部の
長手方向、つまりトナー搬送方向全域に複数の開口部2
2から戻される。その結果、局部的な再利用トナーの比
率(含有量)を大きくすることなく、これによる現像の
不具合を合わせて防止できる。
【0069】従って、本発明のトナーカートリッジ10
の構成によれば、トナー回収部13の容積を大きくする
必要もなく、全体が大きくなるのを防止できる。また、
現像装置5の現像槽51へと回収され再使用されるトナ
ーの局部的な増加を防止し、これによる局部的な画像不
良を合わせて防止できる。
【0070】(本発明の更に好適な実施形態)図3に示
すように、本発明にかかるトナーカートリッジ10のト
ナー通路19を構成する搬送パイプ20には、トナー収
容部12に対応する部分に複数の開口部22が長手方向
に所定の間隔を隔てて設けられている。
【0071】ここで、搬送パイプ20は、トナー収容部
12に対して、その長手方向、つまりトナーが搬送され
る方向のほぼ全長に対応するようにして設けられてい
る。そして、上記開口部22は、その搬送パイプの長手
方向において、トナー収容部に対応する位置で、所定の
間隔(一定のピッチ)で設けられている場合、搬送パイ
プ20を搬送されるトナーが、開口部22を介してトナ
ー収容部12に落下し、補充される量は、隔壁14の位
置からトナー搬送方向下流側に向かって徐々に少なくな
る傾向にある。これは、搬送するトナー量を一定にした
場合である。
【0072】例えば、トナー収容部12を図3に示すよ
うに隔壁14に対して近傍の位置(F)、中央部
(C)、最遠部(R)として破線で示すように区分した
場合、図5(a)の実線に示すように、隔壁14から遠
くに位置する部分のトナーの戻り量が少なくなる。これ
に対し、回収されたトナーと未使用トナーの混合による
トナー補給されるトナーの帯電量は、逆に図5(b)に
示すように隔壁14近傍で小さくなる。その結果、隔壁
近傍でのトナーは、再使用されるトナーの比率が大きく
なることから、帯電量も下がり、かぶりや画質低下を招
くことがある。
【0073】しかし、一部に集中する場合に比べて全体
での画質低下にはならなず、許容範囲内で画質を維持す
ることが可能となる。そこで、さらに画質低下、特に許
容範囲の状態を長く維持できる好適な形態について以下
に説明する。
【0074】つまり、搬送パイプ20を搬送されるトナ
ーが、トナー収容部12に補充される量をトナー搬送方
向全域において均等にすることで、部分的に画質劣化す
る許容範囲より落ち込む時間の長期化を可能にできる。
【0075】そのための一具体例を図6に示す。図6に
示すように、開口部22を決められた一定ピッチで形成
した場合、トナーが矢印で示す方向に搬送される下流側
に向かって、開口部22の面積を徐々に大きくしてい
る。この開口部22の開口形状を円形としている場合、
その開口径dを下流側に徐々に大きくしている。
【0076】なお、開口部22の開口形状としては、円
形に限ることはなく、四角、三角、楕円、長方形等任意
の形状を設定すればよい。要するにトナーが落下し補充
される量を決めるのは、開口部22の開口面積であり、
その面積が下流方向に従って徐々に大きくなるようにす
れがよいことである。
【0077】以上のように開口部22の開口面積が、ト
ナーが搬送される方向の下流側ほど大きく(広く)する
ことで、トナー搬送方向に沿ってほぼ均一にトナー収容
部12へとトナー補充される。つまり、トナー搬送手段
21の回転によりトナー搬送されている状態で、開口面
積が小さい部分で少なく、大きい部分で多くなるが、図
5(a)に示したように上流側(F側)ではトナーの補
充量が多くなるものの、その開口面積が小さい分、補充
が抑制される。逆に、下流側(R)では、開口面積が広
くなっているため、補充量が多くなり、全域での補充量
の分布を一定、つまりほぼ均一にできる。この状態を破
線で示す。
【0078】よって、回収されトナー再利用される場合
に、トナー収容部12で部分的に再使用トナーが多くな
り、ある許容量を越え、画質低下を招くまでの時間を長
くできる。しかも、画質低下を抑制できるだけでなく、
部分的な画質低下を無くし、良質の画像を長期間提供す
ることが可能となる。
【0079】また、トナー回収部13での回収トナー
(廃トナー)の満杯状態を緩和でき、これによる不具合
を全て解消でき、トナーカートリッジ全体の大型化を防
止できる。
【0080】以上の事例は、開口部22をトナー搬送方
向、つまりトナー収容部12の長手方向において、一定
のピッチで搬送パイプ20に設けた場合である。そのた
め、開口面積を下流側ほど広く形成するようにした。
【0081】これに対し、開口部22の面積を決められ
た大きさにする場合には、開口部22を一定ピッチで形
成することなく、トナー搬送方向の下流側にいくほど、
その設けるピッチを徐々に短くする。これにより、下流
側にいくほど開口部22の形成される密度が多くなり、
結果として開口面積を広くした場合と同様の結果を得る
ことができる。つまり、決められた範囲内での全体の開
口面積が広くなることであって、同様の結果を得ること
ができる。
【0082】このように開口部22の開口面積を実質的
にトナー搬送方向下流側に向かって広くするようなもの
とは別に、トナーの搬送速度を調整することでも同様の
結果を得ることが可能となる。つまり、トナー搬送速度
を遅くすると実質的に送る量が少なく、速くすると搬送
する量が実質的に多くなる。そのため、開口部22が一
定ピッチで、かつ開口面積が一定であっても、そのトナ
ーの落下量(補充量)を調整することが可能となる。
【0083】また、実際に搬送パイプ20を搬送される
トナーは、その搬送速度を一定とした場合、開口部22
より落下する分を考慮すれば、奥側(R)にいくほどそ
の搬送量が徐々に少なくなる。そのため、搬送量を徐々
に下流側にいくに従って多くすればよく、そのためには
上述したように送り速度を速くすればよい。
【0084】以上のことから、一定ピッチで開口部22
を設けた場合、トナー搬送速度を上流側(F側/フロン
ト側)で遅く、下流側(R側/リア側)に向かって徐々
に速くすることで、トナー搬送方向においてほぼ均等に
トナー収容部12への補充を行なえる。
【0085】そのための一具体例としては、トナー搬送
部材21のスクリュー羽根のピッチを、図7に示すよう
にトナー搬送方向(矢印方向)において、下流側に向か
って(FからR方向に向かって)徐々に長くするように
構成する。つまり、上流側のスクリューのピッチP1を
下流側のピッチP2、P3に対してP3>P2>P1の
関係に設定する。
【0086】また、トナー搬送部材21をスクリュー形
状に形成した場合においては、そのピッチを調整するこ
とでトナーの搬送速度(=トナー搬送量)を可変できも
のの、その他の構成、例えばコイルスプリング構成であ
っても、同様にそのピッチを設定すればよい。
【0087】なお、従来より周知であるトナー搬送部
材、例えば回転軸に決められたピッチで楕円形状、ある
いは図2に示すように楕円形を半分にした鍔を決められ
た傾斜状態で固定した構成であっても、その鍔を設ける
ピッチを図7で示すように構成すればよい。この場合、
各鍔の大きさを下流側に向かって徐々に大きくすること
で、その効果を助長できる。これにより、トナーの搬送
量としては、実質的に上流側で少なく下流側で多くで
き、同様の結果を得ることが可能となる。
【0088】(本発明の他の実施形態)上述した本発明
の実施形態のほか、トナー回収部13が決められた量以
上にトナー回収された場合に、トナー収容部12へとト
ナーを戻すための他の実施形態の構成について以下に説
明する。
【0089】上述した本発明の実施形態によれば、トナ
ー通路19を単数、つまり単一状態で設ける場合を説明
した。これに限ることなく、複数の通路を設けるように
し、トナーの戻し量、つまり回収されたトナーをトナー
収容部12へ補充する時に、トナー収容部の長手方向
(トナー搬送方向)に沿って均等に行なえる実例を以下
に説明する。
【0090】図8に示すように、トナー通路19及び1
9aを平行に2個設け、それぞれの通路に上述したよう
な搬送パイプ20、25を設け、該パイプ内にそれぞれ
トナー搬送部材21を回転駆動できるように設ける。そ
して、最下流側でトナーが一方のトナー通路19から他
方のトナー通路19aへと渡されるように構成する。ま
た、他方のトナー通路19aを搬送されるトナーが全て
トナー収容部12に補充されずに隔壁部分まで搬送され
てくれば、これをトナー通路19側へと戻すように構成
するか、あるいはトナー回収部13へと隔壁14を貫通
するようにして送り戻すようにしてもよい。
【0091】このような構成とすれば、各トナー通路1
9及び19aの各搬送パイプ20、25に設けられる一
定ピッチで設けられた開口部22(搬送パイプ20側に
も開口部22が形成されているが、図示していない)よ
りトナーが補充され、トナー通路19側ではF側の補充
量が多くなるものの、逆にトナー通路19a側ではトナ
ー搬送方向が逆になり、R側のトナー補充量が多くな
り、結果として全域(トナー収容部12の長手方向)で
ほぼ均等なトナー補充が望める。
【0092】図8に示す構成によれば、トナーはトナー
通路19側で隔壁14側を上流とすれば、下流側に搬送
され、最下流側でトナー通路19aに送られ、上流側へ
と搬送される構成であり、何れのトナー通路19、19
aからもトナー補充を行なえるような構成である。
【0093】これに対し、図9に示す構成によれば、一
方のトナー通路19側でのトナー補充を行なわずに、他
方のトナー通路19a側でトナー補充を行うための開口
部22を一定ピッチで構成している。
【0094】つまり、トナー通路19と19aを構成す
る各搬送パイプ20と25を、トナーがトナー通路19
側から19a側へとトナー搬送方向全域で送り込まれる
ように連通した構成とされている。そして、トナー通路
19a側の搬送パイプ25の下部に複数の開口部22を
一定のピッチで設けており、搬送パイプ20側には開口
部22を設けない。
【0095】また、トナー通路19から19a側にトナ
ーを受け渡すために、両通路間(両パイプ20,25
間)を区分する仕切り部26が形成されており、その仕
切り部26を図9(b)に示すように、トナー搬送方
向、つまり隔壁14側を上流とした場合、下流側に向か
って(矢印方向)、徐々に低くなるように形成してい
る。
【0096】このような構成によれば、搬送パイプ20
側にトナー搬送部材21を設けるだけでよく、トナー通
路19a側全長(長手方向)でのトナー量を均一にでき
る。そのため、トナー収容部12に送り戻されるトナー
量は、トナー収容部12の全長(長手方向)において均
等に行なえ、部分的に集中してトナー補充するようなこ
とは解消される。
【0097】また、搬送パイプ25側には、トナー搬送
部材等を備える必要はないが、トナー補充を安定して行
なうこをと目的として、単純なパドル形状の攪拌部材2
7を設けることもできる。この攪拌部材27は、トナー
を搬送パイプ20側と同様にしてトナー搬送するスクリ
ュー形状に形成する必要はなく、回転軸に平行な短冊形
状のパドルを固定したものでよく、コストアップを抑制
できる。
【0098】なお、本発明の実施形態の説明において、
トナー通路19(19a)を実質的に構成するための搬
送パイプ20は、円筒形状として説明しているが、角形
状としてもよい。しかし、トナー搬送部材21が回転駆
動されてトナー搬送を行うような場合には、少なくとも
底部の断面形状が図9に示すように半円形状とし、上部
を角形状とすることもできる。つまり、必要に応じて搬
送パイプの形状を適宜決定すればよい。
【0099】
【発明の効果】以上説明したように本発明のトナーカー
トリッジの構成によれば、トナー回収部の容積を大きく
する必要が全くなく、突発的に回収トナー量が増加した
場合、一部のトナーがトナー収容部へと戻され補充さ
れ、トナーの再利用が行なわれる。これにより、回収ト
ナー(廃トナー)でトナー回収部が満杯となる不具合を
合わせて解消でき、大型化する要因を無くし、小型化を
可能にできる。
【0100】また、回収されたトナーを再利用する場
合、未使用トナーに対する割合が部分的に増加し、局部
的な画質低下を招くのを防止できる。つまり、回収され
た一部のトナーは、未使用トナーに補充された場合、全
体で均一に行なわれ、大きく画質低下を招くことなく、
長期間安定した画質を維持可能となる。
【0101】特に、回収トナーが未使用トナーに混合さ
れ、その割合が一定範囲に越える時間を長くできる。
【0102】さらに、本発明のトナーカートリッジは、
未使用トナーが無くなった状態で回収したトナー回収部
も合わせて交換できるため、ユーザ側で交換する手間を
軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明におけるトナーカートリッジの全体構造
を示す断面図である。
【図2】図1に示すトナーカートリッジの天板を除去し
た要部を示すもので、一部を破断した状態を示す斜視図
である。
【図3】図1に示すトナーカートリッジにおいて、トナ
ー搬送するためのトナー通路に設けられるトナーの補充
用の開口部からのトナー補充の状態を説明するための模
式図。
【図4】本発明におけるトナーカートリッジを設けた現
像装置を含む画像プロセス構成を示す画像形成装置の説
明図である。
【図5】図3に示したトナー補充の分布状態を示す特性
図であり、(a)はトナーの補充量の分布を、(b)は
トナー帯電状態の分布状態を示す図である。
【図6】本発明の好適な実施の形態を説明するための開
口部の構成例を示す平面図である。
【図7】本発明の実施形態を説明するためのトナー搬送
速度の調整にかかるトナー搬送部材の構成例を示す模式
図である。
【図8】本発明の他の実施形態を説明するためのトナー
搬送部分の構成を示す斜視図である。
【図9】本発明の他の実施形態を説明するためのトナー
搬送部分の構成を示すもので、(a)は断面図、(b)
はトナー搬送にかかる仕切り板の一例を示す平面図であ
る。
【図10】従来のトナーカートリッジ構成の一例を示す
斜視図である。
【符号の説明】
1 感光体 2 帯電器 3 光学系 5 現像装置 51 現像槽 10 トナーカートリッジ 11 外装ハウジング 12 トナー収容部 13 トナー回収部 14 隔壁 19 トナー通路 19a トナー通路 20 搬送パイプ 20a 開口 21 トナー搬送部材 22 開口部 25 搬送パイプ 26 仕切り板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大塚 義則 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 木村 登彦 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 久保田 宏 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Fターム(参考) 2H077 AA02 AA26 AA35 AA37 AB02 AB07 GA04 2H134 GA01 GB02 HD00 JA02 JA11 JB01 KF02 KG03 KH01 KH11 KH16

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 未使用トナーを収容するトナー収容部
    と、 上記トナー収容部の一側に隔壁を隔てて設けられ、感光
    体から除去されたトナーを回収するトナー回収部と、 上記隔壁を貫通して設けられ、トナー回収部からトナー
    収容部とトナーを搬送するためのトナー通路と、 上記トナー通路に設けられ、トナー回収部からトナー収
    容部へとトナーを搬送するトナー搬送部材とを備えたト
    ナーカートリッジであって、 上記トナー通路を少なくともトナー収容部のトナー搬送
    方向の略全長に渡って対応して配置された搬送パイプに
    て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. 【請求項2】 上記搬送パイプには、搬送されるトナー
    がトナー収容部へと補充されるように開口部が複数個、
    トナー搬送方向に沿って設けられていることを特徴とす
    る請求項1記載のトナーカートリッジ。
  3. 【請求項3】 上記開口部は、トナー搬送方向の下流側
    に向かって徐々に開口面積が広くなるように設定されて
    いることを特徴とする請求項2記載のトナーカートリッ
    ジ。
  4. 【請求項4】 上記開口部は、トナー搬送方向下流側に
    向かって徐々に形成される間隔が短くなるように設定さ
    れていることを特徴とする請求項2記載のトナーカート
    リッジ。
  5. 【請求項5】 上記トナー搬送部材は、トナーを搬送す
    る量を下流側方向に徐々に多くなるように形成されてい
    ることを特徴とする請求項2記載のトナーカートリッ
    ジ。
  6. 【請求項6】 上記トナー搬送部材は、回転軸に対して
    スクリュー形状の羽根を設けて構成され、上記スクリュ
    ーの羽根のピッチを下流側に向かって徐々に長くなるよ
    うに設定したことを特徴とする請求項5記載のトナーカ
    ートリッジ。
  7. 【請求項7】 上記搬送パイプは、未使用トナーを収容
    する側へ2本平行になるように設け、一方の搬送パイプ
    側の搬送方向と、他方の搬送パイプにそれぞれトナー搬
    送を行う方向を逆にしたトナー搬送部材を設けたことを
    特徴とする請求項2記載のトナーカートリッジ。
  8. 【請求項8】 上記搬送パイプの少なくとも未使用トナ
    ーを収容するトナー収容部側に、平行して第2の搬送パ
    イプを設け、該第2の搬送パイプ側へと上記搬送パイプ
    側のトナーを軸方向全域において送り込むように連通し
    てなり、上記第2の搬送パイプ側にトナーをトナー収容
    部へと戻す開口部をトナー搬送方向に沿って複数設けた
    ことを特徴とする請求項1記載のトナーカートリッジ。
  9. 【請求項9】 上記搬送パイプおよび第2の搬送パイプ
    とを連通する部分に互いのパイプ間を区分する仕切り板
    を設け、 上記仕切り板の高さを、上記搬送パイプを搬送される方
    向に沿って徐々に低く設定したことを特徴とする請求項
    8記載のトナーカートリッジ。
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