JP2004264539A

JP2004264539A - トナーカートリッジ及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2004264539A
Application number: JP2003054305A
Authority: JP
Inventors: Akira Sato; 藤昭佐; Shinichi Ito; 藤真一伊; Yoshiaki Tanaka; 中芳明田
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-09-24
Anticipated expiration: 2023-02-28
Also published as: JP4242667B2

Abstract

【課題】画像形成装置において、たとえそれがリボルバーを有する回転型のものであっても、トナーカートリッジからトナーを現像器に適正に供給する。
【解決手段】トナーカートリッジを、内部にトナーを収納するトナー室を有するケースと、前記ケースに開口され、前記トナー室を外部に開放している、補給口と、前記ケース内に形成され、前記トナー室と前記補給口とを連通する、トナー搬送路と、前記トナー搬送路内に設けられ、回転することにより、内部のトナーを、前記補給口に向けて搬送する搬送体と、前記搬送路における前記補給口の近傍に設けられ、可撓性と弾性を有し、前記搬送体の停止時においては前記搬送路を閉塞し、前記搬送体の動作時にはこの搬送体で搬送されるトナーの圧力によって前記搬送路を開放してこのトナーを前記補給口より外部に排出させると共に前記搬送体の停止後は弾性により復元して前記搬送路を再び閉塞する、弁と、を備えるものとして構成される。
【選択図】図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナーカートリッジ及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば複写機等において、リボルバーのまわりに複数のそれぞれ異なる色の現像器ユニットを配設し、リボルバーと共に回転させて、感光体に描かれた潜像の各色での現像を行う回転型の現像装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このような現像装置においては、上記の現像器ユニットのそれぞれが各色の現像時に回転動作することになるのは当然である。このように回転する各現像器ユニットにおいても、トナーカートリッジからトナーを現像部に適正に搬送する必要がある。これによりはじめて各色の現像が適正に行われるからである。
【０００３】
【特許文献】
特開２００２−１２３０７５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記したような回転型の現像装置においては、複数の現像器ユニットのそれぞれが現像動作時に回転することから、各現像器ユニットにおいてトナーカートリッジ内のトナーが不用意に現像部に供給されたりすることもある。特に、そのようなことを防止した装置を簡単な構成で安価なものとして提供するのは困難である。さらに、マグネットによってトナーの現像部への供給と停止を行うものもあるが、マグネットを用いると高価となるのが避けられない。また、現像剤として２成分のものを用いている場合には、トナーは非磁性のトナーとなる。このような２成分現像ではトナーは非磁性ゆえマグネットでは供給と停止、特に停止（ブロック）を十分に制御することはできない。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的は、現像器ユニットにおけるトナーカートリッジからのトナーを現像部に適正に搬送、停止できるようにした装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のトナーカートリッジは、画像形成装置における現像器へトナーを補給するためのトナーカートリッジであって、内部にトナーを収納するトナー室を有するケースと、前記ケースに開口され、前記トナー室を外部に開放している、補給口と、前記ケース内に形成され、前記トナー室と前記補給口とを連通する、トナー搬送路と、前記トナー搬送路内に設けられ、回転することにより、内部のトナーを、前記補給口に向けて搬送する搬送体と、前記搬送路における前記補給口の近傍に設けられ、可撓性と弾性を有し、前記搬送体の停止時においては前記搬送路を閉塞し、前記搬送体の動作時にはこの搬送体で搬送されるトナーの圧力によって前記搬送路を開放してこのトナーを前記補給口より外部に排出させると共に前記搬送体の停止後は弾性により復元して前記搬送路を再び閉塞する、弁と、を備えるものとして構成される。
【０００７】
本発明の画像形成装置は、感光体ドラムに描かれた潜像を、現像器ユニットにおけるトナーカートリッジ内のトナーによって現像するようにした画像形成装置であって、前記トナーカートリッジは、内部にトナーを収納するトナー室を有するケースと、前記ケースに開口され、前記トナー室を外部に開放している、補給口と、前記ケース内に形成され、前記トナー室と前記補給口とを連通する、トナー搬送路と、前記トナー搬送路内に設けられ、回転することにより、内部のトナーを、前記補給口に向けて搬送する搬送体と、前記搬送路における前記補給口の近傍に設けられ、可撓性と弾性を有し、前記搬送体の停止時においては前記搬送路を閉塞し、前記搬送体の動作時にはこの搬送体で搬送されるトナーの圧力によって前記搬送路を開放してこのトナーを前記補給口より外部に排出させると共に前記搬送体の停止後は弾性により復元して前記搬送路を再び閉塞する、弁と、を備えるものとして構成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態としてのカラー画像形成装置（カラー複写機）について図を参照して説明する。本発明の特徴の１つは、現像器ユニットにある。よって、図１を参照して、システム全体におけるこの現像器ユニットの位置付けを簡単に説明する。
【０００９】
図１のカラー複写機１は、給紙ユニット２を有する。これは、上下の２段の給紙カセット２ａ，２ｂを有する。これとは別に、手差しユニット３を有する。これらから給紙された用紙は縦搬送路５を上昇し、２次転写ローラ６に至る。用紙は、このローラ６と、中間転写ベルト機構７のベルト７ａと、の間を通る時にこのベルト７ａから各色のトナーの転写を受ける。この用紙はさらに上昇して、定着装置９の加圧ローラ９ａと加熱ローラ９ｂの間を通るときに加熱されて定着される。図中１０は両面ユニットである。
【００１０】
上記中間転写ベルト機構７及びそのまわりについて述べれば以下の通りである。トナーはブラック（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の４色である。Ｂ用の現像器ユニット１１Ｂと、リボルバー１２に組み込まれたＹ，Ｍ，Ｃ用の３つの現像器ユニット１２Ｙ、１２Ｍ，１２Ｃを有する回転現像器１３と、がそれぞれ設けられている。これらの現像器ユニット１１Ｂ，１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃは回転する感光体ドラム１４に接触して、予め露光装置１５によってこの感光体ドラム１４の表面に描かれた潜像をトナーによって現像とする。この現像のトナーは前記ベルト７ａに転写され、さらに前述のようにこのベルト７ａと２次転写ローラ６との間の位置で用紙に転写される。図中、１７は帯電装置、１８はドラムクリーナ、１９はベルトクリーナである。
【００１１】
上記回転現像器１３において、リボルバー１２に対して各色の現像器ユニット１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃのそれぞれのカートリッジ２１（図２）が着脱される。つまり、トナーが消耗したときにはカートリッジは新しいものに交換可能としてある。以下にこのカートリッジ２１について説明する。
【００１２】
図２は、図１におけるリボルバー１２の現像器ユニット１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃのいずれかから取り外されたカートリッジ２１の外観の斜視図を示す。つまり、現像器ユニット１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃは同じ構成となっており、当然カートリッジ２１も各色のものが同じ構造とされている。よって、以下には１つのカートリッジを説明する。
【００１３】
この図２に示されるように、カートリッジ２１は、密閉されたケース２２を有する。このケース２２は、分解斜視図としての図６からわかるように、一端（図中左端）が底面で塞がれ、他端（図中右端）が開放したほぼ筒状のケース本体２２ａと、真中に穴２２ｂ１のあいた蓋体部２２ｂと、を有する。この穴２２ｂ１には、後述のパドル２６の回転軸２６ａを支える軸支持体２２ｂ２が周囲から１２０°間隔で中心方向に伸びる３本のアームで穴２２ｂ１の中心に浮いた状態に支えられている。図６（ａ）からわかるように、前記パドル２６は、回転軸２６ａを有し、この軸２６ａにパドル本体２６ｂが一体的に形成されている。つまり、この軸２６ａの回転によりパドル２６の全体が回転する。この軸２６ａの図中右端は、前記蓋体部２２ｂの前記軸支持体２２ｂ２によって回転可能に支持されている。また、軸２６ａの図中左端は、前記ケース本体２２ａの底面を隙間のない状態で外側へ貫通し、回転可能に支持されている。特に、図５（ａ）からわかるように、この軸２６ａにおける、前記ケース本体２２ａを貫通した図中左端にはパドルギア３１の軸部が、軸２６ａの膨んだ部分に挿入状態に固定されている。このパドルギア３１は、アイドルギア３２を介して、前記オーガ２７のギア３０と回転可能に噛合している。つまり、外力によりパドルギア３１とオーガ２７は同時に回転することになる。図６中、３３はフェルト、３４はワッシャである。
【００１４】
図６（ａ）において、前記蓋体部２２ｂには、その穴２２ｂ１を塞ぐように外側からキャップ２３が固定されている。キャップ２３はさらにその外側にポケット状の把持部２３ａを有する。例えば、ここを把持することによりカートリッジ２１が各現像器ユニット２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃに対して着脱可能である。
【００１５】
図２のカートリッジ２１におけるケース本体２２ａ等のほぼ上半分を切断除去した説明図が図３に示される。この図３の図中右端部を異なる方向、角度から見て拡大した図が図４に示される。図５（ａ），（ｂ）は図２の縦断面図及びその右側面図である。より詳しくは、図５（ａ）は（ｂ）のａ−ａ線断面図である。さらに、上述のように、カートリッジ２１の分解斜視図が図６（ａ）に示され、（ｂ）にはその一部品としての弁２９が示される。
【００１６】
以下に、これらの図を参照しながら、カートリッジ２１についてさらに説明する。
【００１７】
図６（ａ）において、ケース本体２２ａの長手方向のほぼ中央よりも図中右半分の底面が下方に膨んでオーガルーフ収容部２２ａ１が形成されている。これは図５（ａ）にも示される。図５（ａ）、図６（ａ）からわかるように、このオーガルーフ収容部２２ａ１にはいわゆる上下仕切板としてのオーガルーフ２５が挿入されている。図５（ａ）からわかるように、このオーガルーフ２５の挿入により前記ケース本体２２ａの中は、上下２つの空間に区画される。上はいわゆるトナー室（ホッパー）２２ａ２であり、下はオーガ室（搬送路）２２ａ３である。前記オーガ室（搬送路）２２ａ３はほぼ円柱状空間として構成されており、後述の弁２９（本体２９ａ、弁体２９ｂ）及びオーガ２７に対応したものとなっている。図５（ａ）からわかるように、このオーガルーフ２５の長さは、前記オーガルーフ収納部２２ａ１よりもやや短く構成されている。これによって、このオーガルーフ２５の先端２５ａとオーガルーフ収納部２２ａ１の段部２２ａ１１との間の隙間が、トナー室２２ａ２中のトナーがオーガ室２２ａ３に流入する開口部２２ａ４とされている。つまり、トナー室２２ａ２中には、パドル２６が軸のまわりに一方向に回転駆動可能に支持されている。このパドル２６の一方向への回転に伴って、内部のトナーは矢印Ａ１の如く両端から中央に寄せられ、この開口部２２ａ４から落下して下のオーガ室２２ａ３に入り込む。同じく図５（ａ）からわかるように、このオーガ室２２ａ３には、オーガ２７が回転駆動可能に支持されている。このオーガ２７の全体は図６（ａ）にも示されている。これからわかるように、前記オーガ２７は、外周にトナー搬送用のスクリュー２７ｂを有する。
【００１８】
このオーガ２７の先端（図中右端）には両端が回転軸２９ａ２，２９ａ３とされた弁２９が取り付けられている。即ち、特に図５（ａ）からわかるように、オーガ２７の先端に穴２７ａが形成されており、この穴２７ａに前記弁２９の一方の軸２９ａ２が差し込まれている。他方の軸２９ａ３が、オーガルーフ２５の軸受け部２５ｂに回転可能に挿入されている。図６（ａ）に示すように、このオーガ２７の他端（図中右端）はケース本体２２ａの軸受け部２２ａ２に回転可能に軸支されている。さらに、オーガ２７の最左端には回転力を受けるギア３０が固定されている。この弁２９は特に分解斜視図の図６（ｃ）からわかるように、本体２９ａと、それに挿嵌固定された弁体２９ｂとを有する。この本体２９ａは、中央の本体部２９ａ１と、その図中左端側の軸２９ａ２と、右端側の軸２９ａ３を有する。これらの軸２９ａ２，２９ａ３が、特に図６（ａ）からわかるように、オーガ２７の穴２７ａとオーガルーフ２５の軸受け部２５ｂによって回転可能に支持されるのは前述の通りである。このような本体２９ａに挿嵌固定される弁体２９ｂは、図６（ｃ）からわかるように、可撓性のある材質で構成されたほぼリング状のものであり、外周より中心孔２９ｂ１に向ってその途中まで放射状のスリット２９ｂ２，２９ｂ２，…を形成している。つまり、前記弁体２９ｂに形成されたスリット２９ｂ２は、常時は各片２９ｂ３同士が隙間なく接して、トナーの通過を阻止するように構成されている。この弁体２９ｂは、ウレタン等の可撓性及び弾性のある柔軟な材質のもので形成されている。且つ、スリット２９ｂ２，２９ｂ２，…で複数の片２９ｂ３，２９ｂ３，…に分離されていることから、各片毎に折れ曲がる如くに変形可能である。前記弁体２９ｂの外径は、前記オーガ室２２ａ３の内径よりも僅かに大きいものとされている。よって、常時は弁体２９ｂの外周がオーガ室２２ａ３の内面にぴったりと隙間なく接して、このオーガ室２２ａ３を閉塞している。ただし、オーガ２７の動作時には、トナーに押されて可撓性により変形してこのオーガ室２２ａ３を開放し、停止時には弾性により復元してもとの閉塞状態を作る。即ち、図５（ａ）に示す組み立て状態において、この弁２９の図中右方の、オーガ収納部２２ａ１に補給口２２ａ１２が開口している。この補給口２２ａ１２は、トナーを現像部（図示せず）に補給するためのものである。この補給口２２ａ１２は、普段は弁２９の弁体２９ｂで、オーガ室２２ａ３と非連通している。ただし、オーガ２７の回転に伴って、トナーが矢印Ａ２方向に進むと、トナーの圧力によって弁体２９ｂの片２９ｂ３，２９ｂ３，…が図中右方へ倒れ、オーガ室２２ａ３と補給口２２ａ１２と連通させる。図６（ｃ）において、前記弁２９における本体２９ａ，弁体２９ｂの各寸法は、例えば、以下の通りである。本体２９ａの各径は、ｄ０＝６ｍｍ，ｄ１＝３ｍｍ，ｄ２＝５ｍｍである。弁体２９ａの各径は、Ｄ０＝１０．５ｍｍ，Ｄ１＝３ｍｍである。なお、図５（ａ），図６（ａ）において、３７はフェルト、３８は固定リングである。
【００１９】
図５（ａ）において、パドル２６とオーガ２７の停止状態においては、オーガ室２２ａ３と補給口２７ａ１１の間は弁体２９ｂによって閉じられている。よって、トナーが不用意に現像部（図示せず）に送られることはない。
【００２０】
これに対し、パドル２６が回転するとトナー室（ホッパー）２２ａ２内のトナーは図中矢印Ａ１の方向に搬送され、開口部２２ａ１１からオーガ室２２ａ３に落下する。オーガ２７も回転していることから、オーガ室２２ａ３中のトナーも図中矢印Ａ２の方向に進む。トナーは弁体２９ｂに当たり、各片２９ｂ３，２９ｂ３，…を押し開けて進み、補給口２２ａ１１から現像部（図示せず）へ落下する。
【００２１】
なお、上記補給口２２ａ１１は、特に図６（ａ）に示すように、バネ３６で付勢されたシャッター３５で閉じられるものである。ただし、図６（ａ）のカートリッジのシステムへの装着状態においては、このシャッター３５は図５（ａ）に示すように、システムにおける突起等によって、バネの付勢力に抗してスライドされて、前記補給口２２ａ１１を開放するように構成されている。逆に、システムから取り外すと、バネ３６の力で、シャッター３５は補給口２２ａ１１を閉じる。このメカニズムについては、公知のものであるので、詳述はしない。
【００２２】
上記構成のカートリッジ２１において、特に図５（ａ）からわかるように、このカートリッジ２１の現像器ユニット１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃの１つへの装着時には、補給口２２ａ１２が開放している。パドル２６、オーガ２７の停止時には、弁体２９ａは流路を閉じている。外力によりパドル２６とオーガ２７が回転する。トナーはトナー室２２ａ２から開口部２２ａ４を介してオーガ室２２ａ３に至る。トナーはオーガ室２２ａ３を矢印Ａ２方向に進む。トナーはやがて弁体２９ｂに当たり、これを図中右方に押し開きながらこの弁２９を通過して補給口２９ａ１２から現像器に補給される。パドル２６、オーガ２７が停止すると弁体２９ａは弾性復元力により図示の閉塞する状態にもどる。よって、リボルバー１２と共にカートリッジ２１が回転しても、パドル２６、オーガ２７の停止時に不用意にトナーが補給されることはない。
【００２３】
本発明の実施形態によれば、トナーカートリッジにおけるオーガ室と、トナーを現像器に補給する補給口の間に、弁２９（弁体２９ｂ）を設け、この弁体２９ｂを、オーガが回転するいわゆる真の補給時にのみ、オーガ２７によって押されて移動するトナー自体の圧力によって押し開けるようにした。このため、トナーカートリッジからのトナーを真の補給時にのみ現像器に補給することができる。よって、各トナーカートリッジが前記リボルバー１３と一体に回転しても、不用意に現像器にトナーの補給が行われるのを防止することができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、トナーカートリッジ内のトナーを現像器へ適正に補給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したコピー機の全体構成図。
【図２】本発明に係るトナーカートリッジの斜視図。
【図３】図２のカートリッジの一部を取り除いた斜視図。
【図４】図３の一部を異なる角度からみた拡大図。
【図５】図２のカートリッジの縦断面図及び右側面図。
【図６】図２のカートリッジの分解斜視図、その一部としての弁の拡大図及び弁の分解斜視図。
【符号の説明】
１３リボルバー
１４感光体ドラム
２１カートリッジ
２２ａ３オーガ室（搬送室）
２２ａ４開口部
２２ａ１１補給口
２６パドル
２７オーガ
２７ｂスクリュー
２９弁
２９ａ本体
２９ｂ弁体
２９ｂ２スリット

Claims

画像形成装置における現像器へトナーを補給するためのトナーカートリッジであって、
内部にトナーを収納するトナー室を有するケースと、
前記ケースに開口され、前記トナー室を外部に開放している、補給口と、
前記ケース内に形成され、前記トナー室と前記補給口とを連通する、トナー搬送路と、
前記トナー搬送路内に設けられ、回転することにより、内部のトナーを、前記補給口に向けて搬送する搬送体と、
前記搬送路における前記補給口の近傍に設けられ、可撓性と弾性を有し、前記搬送体の停止時においては前記搬送路を閉塞し、前記搬送体の動作時にはこの搬送体で搬送されるトナーの圧力によって前記搬送路を開放してこのトナーを前記補給口より外部に排出させると共に前記搬送体の停止後は弾性により復元して前記搬送路を再び閉塞する、弁と、
を備えることを特徴とするトナーカートリッジ。
前記搬送体は周囲に搬送用のスクリューを有するオーガであり、回転によりこのスクリューが前記搬送路内のトナーを前記補給口に向けて搬送す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。
前記ケースは内部に収納されたオーガルーフを有し、このオーガルーフが、前記ケース内を、前記トナー室と前記搬送路とに区画形成しており、前記トナー室と前記搬送路とはそれらの間に形成された開口部を介して連通し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。
前記トナー室内には、トナーを前記開口部に向けて運ぶパドルが設けられていることを特徴とする請求項３に記載のトナーカートリッジ。
前記弁は、円柱状の本体にリング状の弁体を挿嵌固定したものとして構成され、この弁体を可撓性と弾性を有する材料で構成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のトナーカートリッジ。
前記弁体には、外周より中央に向けて、常時は塞がっている、放射状の複数のスリットが形成されていることを特徴とする請求項５に記載のトナーカートリッジ。
前記弁の前記本体の一端は前記搬送体によって支持され、他端は前記ケース自体によって支持されていることを特徴とする請求項５に記載のトナーカートリッジ。
感光体ドラムに描かれた潜像を、現像器ユニットにおけるトナーカートリッジ内のトナーによって現像するようにした画像形成装置であって、
前記トナーカートリッジは、
内部にトナーを収納するトナー室を有するケースと、
前記ケースに開口され、前記トナー室を外部に開放している、補給口と、
前記ケース内に形成され、前記トナー室と前記補給口とを連通する、トナー搬送路と、
前記トナー搬送路内に設けられ、回転することにより、内部のトナーを、前記補給口に向けて搬送する搬送体と、
前記搬送路における前記補給口の近傍に設けられ、可撓性と弾性を有し、前記搬送体の停止時においては前記搬送路を閉塞し、前記搬送体の動作時にはこの搬送体で搬送されるトナーの圧力によって前記搬送路を開放してこのトナーを前記補給口より外部に排出させると共に前記搬送体の停止後は弾性により復元して前記搬送路を再び閉塞する、弁と、
を備えるものとして構成されたことを特徴とする、
画像形成装置。
前記画像形成装置は異なる色の複数のカートリッジを有し、これらのカートリッジは回転可能なリボルバーに放射状に取り付けられ、前記リボルバーの回転によりそれぞれの色の前記カートリッジが前記感光体ドラムに対向して、各色のトナーによる現像が可能とされた請求項２に記載の画像形成装置。
前記搬送体は周囲に搬送用のスクリューを有するオーガであり、回転によりこのスクリューが前記搬送路内のトナーを前記補給口に向けて搬送することを特徴とする請求項８又は９に記載の画像形成装置。
前記ケースは内部に収納されたオーガルーフを有し、このオーガルーフが、前記ケース内を、前記トナー室と前記搬送路とに区画形成しており、前記トナー室と前記搬送路とはそれらの間に形成された開口部を介して連通していることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
前記トナー室内には、トナーを前記開口部に向けて運ぶパドルが設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
前記弁は、円柱状の本体にリング状の弁体を挿嵌固定したものとして構成され、この弁体を可撓性と弾性を有する材料で構成したことを特徴とする請求項８乃至１２のいずれかに記載の画像形成装置。
前記弁体には、外周より中央に向けて、常時は塞がっている、放射状の複数のスリットが形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
前記弁の前記本体の一端は前記搬送体によって支持され、他端は前記ケース自体によって支持されていることを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。