JP2007334145A - トナーカートリッジおよび現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー充填時のトナーこぼれを抑制しつつ生産性の向上と小型化とを両立させたトナーカートリッジおよび現像装置を提供すること。
【解決手段】現像装置１４は，ハウジング２１によって囲まれるトナー収容部２０を有している。ハウジング２１の反駆動側側面には，トナーを充填するためのトナー充填口４が設けられている。また，トナー収容部２０内には，撹拌部材を回動させる回転軸２２０と，回転軸２２０を支持する軸受部材５とが設けられている。軸受部材５は，ハウジング２１の反駆動側側面から所定の間隔をもって対向配置されており，その側面と軸受部材５との間には補助トナー収容部２００が形成されている。
【選択図】図７

Description

本発明は，電子写真方式の画像形成装置に利用されるトナーカートリッジおよび現像装置に関する。

従来から，電子写真方式の画像形成装置では，トナー収容器を備えたトナーカートリッジやトナー収容器が感光体ドラムや現像装置等と一体的に収容されたプロセスカートリッジが利用されている。トナー収容器の内部には，トナーの搬送あるいは撹拌を行う回転部材が設けられ，その回転部材はトナー収容器のハウジングに付設された軸受によって支持されている。

また，トナー収容器の端部側側面には，トナーを充填するための充填口が設けられている。この充填口の口径を大きくするほどトナーの充填時間を短縮することができる。すなわち，生産性が向上する。一方，トナー収容器の端部側側面には，回転部材の軸受も配置されている。そのため，充填口の大口径化には制約がある。近年，トナー収容器の小型化が進んでおり，この制約が顕著となっている。つまり，生産性の向上と小型化とがトレードオフの関係になっている。

この問題に着目したトナー収容器としては，例えば特許文献１に開示されているように，トナー収容器のハウジングに回転部材の軸受部材を嵌合させ，その軸受部材にトナー充填口が設けられているものが提案されている。また，例えば特許文献２には，トナー収容器のハウジングに軸受部を設け，その軸受部の周囲に開口部を設け，その開口部からトナーを充填するものが提案されている。これらのトナー収容器では，軸受を囲むように充填口が配置されている。このように配置することで，生産性の向上と小型化とを両立させることができる。
特開平７−２８３１７号公報 特許第２７０４９５９号公報

しかしながら，前記した従来の技術には次のような問題があった。すなわち，充填口の中心に回転部材の軸受が存在する状態でトナーの充填を行うと，一部のトナーがその軸受や軸受リブに衝突し反射する。そして，反射したトナーは，トナー収容器の外側にこぼれ，トナーを浪費するとともに作業者を汚してしまう。

本発明は，前記した従来のトナー収容器を備えたトナーカートリッジあるいは現像装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，トナー充填時のトナーこぼれを抑制しつつ生産性の向上と小型化とを両立させたトナーカートリッジおよび現像装置を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされたトナーカートリッジは，トナーを収容するトナー収容器を備え，画像形成装置に着脱可能なトナーカートリッジであって，少なくとも一方の端部がトナー収容器内に収容され，回転軸を中心に回転する回転部材と，トナー収容器の長手方向の端部側側面に位置し，トナー収容器内にトナーの充填を可能にするトナー充填口と，トナー収容器内に位置し，回転部材の回転軸を支持する軸受部材とを有し，軸受部材とトナー充填口とは，所定の隙間をもって対向配置されていることを特徴としている。

本発明のトナーカートリッジは，回転部材の少なくとも一方の端部がトナー収容器内に完全に収容されており，回転軸を支持する軸受部材がトナー収容器内に位置している。つまり，少なくとも一方の軸受はトナー収容器のハウジング上に位置しない。そのため，トナー収容器のハウジングに位置するトナー充填口は，軸受による配置の制約を受けない。よって，トナー充填口の大口径化が可能であり，トナーの充填時間の短縮化が図られる。また，トナー充填口が大口径のままトナー収容器を小型化することができる。よって，生産性の向上と小型化とを両立させることができる。

さらに，トナー収容器内の軸受部材は，トナー充填口に対して所定の隙間をもって対向配置されている。すなわち，トナー収容器内には，トナーを収容するトナー収容部の他に，軸受部材よりもトナーの供給方向の上流側に，軸受部材とトナー充填口との隙間によってなる補助トナー収容部が形成される。本発明のトナーカートリッジでは，トナーを充填する際，一部のトナーがトナー収容器内に位置する軸受部材に衝突して反射する。しかし，反射したトナーは，トナー収容器の外側にこぼれることなく，軸受部材とトナー充填口との間に形成された補助トナー収容部に収容される。よって，トナー充填時の汚染が抑制される。

また，トナー収容器の内側壁面であってトナー充填口の下方に，軸受部材に向かって傾斜する傾斜面が形成されていることとするとよりよい。このような傾斜面を設けることで，軸受部材に反射して補助トナー収容部内に落下したトナーが，傾斜面に沿って軸受部材側に移動し，補助トナー収容部からトナー収容部内に運ばれる。よって，軸受部材に衝突したトナーも使用することができ，トナーを浪費しない。

また，軸受部材は，回転部材の回転軸を３つの面で保持することとするとよりよい。すなわち，回転軸を支持する最小構成である３面で支持することで，回転軸との接触面積を小さくすることができる。そのため，発熱が抑制される。また，３面で支持すると，軸受部材と回転軸との間に隙間が生じる。そのため，トナーの流れが良い。

また，軸受部材を支持するリブの幅は，トナーの供給方向の上流側に向かうほど狭いこととするとよりよい。このような形状とすると，トナーとの衝突面がトナーの供給方向と直交しない。そのため，軸受部材に衝突したトナーの，トナー充填口側への飛散を軽減することができる。

また，本発明は，画像形成装置内に装着され，像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置であって，トナーを収容するトナー収容器と，少なくとも一方の端部がトナー収容器内に収容され，回転軸を中心に回転する回転部材と，トナー収容器の長手方向の端部側側面に位置し，トナー収容器内にトナーの充填を可能にするトナー充填口と，トナー収容器内に位置し，回転部材の回転軸を支持する軸受部材とを有し，軸受部材とトナー充填口とは，所定の隙間をもって離間配置されていることを特徴とする現像装置を含んでいる。

本発明によれば，トナー充填時のトナーこぼれを抑制しつつ生産性の向上と小型化とを両立させたトナーカートリッジおよび現像装置が実現している。

以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお，本実施の形態は，トナー収容器と一体化された現像装置に本発明を適用したものである。また，実施の形態では，現像装置に本発明を適用しているが，トナーカートリッジやプロセスカートリッジにも適用可能であることは言うまでもない。

本形態の画像形成装置１００は，図１に示すように，像担持体である感光体ドラム１１を有し，その感光体ドラム１１の周囲に，感光体ドラム１１の表面を一様に帯電するための帯電装置１２と，感光体ドラム１１の表面に静電潜像を形成するための露光装置１３と，感光体ドラム１１上の静電潜像を可視像（トナー像）とするための現像装置１４と，感光体ドラム１１上のトナー像を用紙に転写するための転写装置１５と，転写残トナーを感光体ドラム１１から取り除くためのクリーニング装置１６とを感光体ドラム１１の回転方向に沿って備えている。さらに，用紙搬送路には，転写位置への用紙の搬送タイミングを調節するためのタイミングローラ１７および転写されたトナー像を用紙に定着させるための定着装置１８が設けられている。本形態では，帯電装置１２，転写装置１５，定着装置１８はいずれもローラタイプのものを用いている。また，クリーニング装置１６には，クリーニングブレードを用いる。

続いて，画像形成装置１００による画像形成の動作について簡単に説明する。画像形成装置１００は，スタート信号や画像データ等を受信することにより動作を開始する。感光体ドラム１１は，図１中の矢印方向に回転駆動される。そして，帯電装置１２と対向する位置で，帯電ローラによって一様に帯電される。次に，露光装置１３によって露光され，表面上に画像データに基づいた静電潜像が形成される。

次に，静電潜像が現像装置１４の位置に達すると，現像ローラに印加された現像バイアス電圧と感光体ドラム１１の静電潜像との間で形成される電界により帯電したトナーが移動し，静電潜像がトナーによって現像される。

一方，用紙搬送路を搬送されてきた用紙は，タイミングローラ１７にて画像先端位置にタイミングを合わせられ，感光体ドラム１１と転写装置１５との間に搬送される。そして，転写装置１５によって感光体ドラム１１上のトナー像が用紙に転写される。さらに，転写されたトナー像を保持した用紙はさらに搬送され，定着装置１８によって熱と圧力とが加えられることにより，トナー像が用紙に定着される。また，転写装置１５によって用紙に転写されず，感光体ドラム１１上に残った転写残トナーはクリーニング装置１６によって掻き取られる。これにより，１枚分の画像形成が終了する。

続いて，現像装置１４について詳説する。なお，現像装置１４は，長手方向の一方の側に駆動力が伝達される。このことから，本明細書では，駆動力が得られる側を「駆動側」とし，その反対側を「反駆動側」とする。図２は，現像装置１４を駆動側から見た斜視図である。図３は，現像装置１４を反駆動側から見た斜視図である。なお，図２および図３には，現像装置１４のほか，感光体ドラム１１も併せて図示している。

現像装置１４は，現像ローラ２と，現像ローラ２の長手方向の両端にそれぞれ位置するコロ３１，３２と，画像形成装置１００本体と係合する回転支持軸６とを備えている。コロ３１およびコロ３２は，現像ローラ２と感光体ドラム１１との表面距離を一定に保つスペーサ部材である。コロ３１およびコロ３２は，現像ローラ２の軸上に挿入され，現像ローラ２とともに回転可能に設けられている。なお，本実施の形態では，駆動側のコロをコロ３１とし，反駆動側のコロをコロ３２とする。現像装置１４の駆動側の側面部には従動ギア（不図示）が設けられ，画像形成装置本体の駆動ギアと噛み合わされ，駆動ギアからの駆動力を現像ローラ２に伝達する。

また，現像装置１４は，画像形成装置本体の支持部と係合する回転支持軸６を中心に回動可能に設けられている。そして，感光体ドラム１１側に回動し，現像ローラ２が感光体ドラム１１に対向する状態で画像形成装置１００本体に固定される。すなわち，現像ローラ２と感光体ドラム１１とがコロ３１，３２を挟んで対向した状態となる。さらに，現像装置１４は，画像形成装置本体に備えられた圧接ばねにより，感光体ドラム１１側に付勢されている。

また，現像装置１４の反駆動側（図３）の側面には，トナー充填口４が設けられている。現像装置１４を生産する際には，このトナー充填口４からトナーが充填される。そして，トナー充填後には，トナー漏れを防止するキャップ４０が装着される。なお，図３は，キャップ４０が装着された状態を図示している。

図４は，現像装置１４を反駆動側から見た断面図である。現像装置１４は，１成分現像剤である非磁性のトナーを収容するトナー収容部２０と，トナーを担持しトナーを感光体ドラム１１に向けて搬送する現像ローラ２と，現像ローラ２へのトナーの供給および現像ローラ２上のトナーの掻き取りを行うトナー供給ローラ２３と，現像ローラ２上のトナーの厚みを規制するトナー量規制部材２４１，２４２と，トナー漏れを防止するとともに現像後に現像ローラ２上に残留するトナーを除電するトナー除電部材２５と，トナーを現像装置１４の長手方向に搬送するスクリュー２６１，２６２とを備えている。また，トナー収容部２０は，トナーを収容するタンクを構成するハウジング２１と，回転軸２２０を中心に回動しタンク内のトナーを撹拌する撹拌部材２２とを備えている。各種回転部材は，画像形成装置本体の駆動ギアから駆動力を得て回転する。また，現像ローラ２には，電源が接続され，現像のためのバイアスが印加される。

現像装置１４では，トナー供給ローラ２３と現像ローラ２との電位差および表面が発泡体であるトナー供給ローラ２３の機械的搬送力により，トナーをトナー供給ローラ２３から現像ローラ２に搬送する。現像ローラ２に供給されたトナーは，現像ローラ２の回転に伴ってトナー量規制部材２４１，２４２により摩擦帯電されつつ薄層化され，感光体ドラム１１との対向部にて静電潜像を可視化する。

図５は，現像装置１４を反駆動側から見た側面図である。図６は，トナー収容部２０の反駆動側側面周辺の上面斜視透視図である。さらに，図７は，図５に示したトナー収容部２０のＡ断面を示す断面図である。なお，図５は，トナー充填口４のキャップ４０を外した状態を示し，図６はキャップ４０を取り付けた状態を示している。

ハウジング２１の反駆動側側面には，図５に示したように，トナーを充填する際に利用されるトナー充填口４が設けられている。また，ハウジング２１内に形成されるトナー収容部２０には，図６ないし図７に示したように，回転軸２２０を支持する軸受部材５が設けられている。また，回転軸２２０の反駆動側の端部は，ハウジング２１の内側に位置し，軸受部材５によって支持されている。一方，駆動側の端部（不図示）は，ハウジング２１の外側に位置し，駆動力が伝達される。

また，軸受部材５は，ハウジング２１の反駆動側側面から所定の間隔をもって対向配置されており，その側面と軸受部材５との間には補助トナー収容部２００が形成されている。トナー充填時には，トナー充填口４から補助トナー収容部２００を介してトナー収容部２０にトナーが送られる。

軸受部材５は，ハウジング２１の内側に配置されており，回転軸２２０の反駆動側（すなわち，トナー充填口４が形成されている側）の端部がトナー収容部２０内に完全に収容されている。そのため，トナー充填口４は，軸受部材５による配置の制約を受けず，大口径化が可能になる。よって，トナーの充填時間の短縮化を図ることができる。また，トナー収容部２０の容積を小さくする，すなわちトナー収容部２０の長手方向に直交する断面の面積を小さくしても，軸受部材５の配置がトナー充填口４の大口径化を妨げることはない。よって，生産性の向上と小型化とを両立させることができる。

また，軸受部材５は，トナー充填口４との間に補助トナー収容部２００が設けられるように所定の間隔をもって配置されている。そのため，トナー充填口４から運ばれたトナーが軸受部材５に衝突して反射したとしても，反射したトナーは補助トナー収容部２００内に落下する。よって，トナーを外部にこぼすことなくトナーの充填することができる。

また，ハウジング２１のうち，反駆動側側面のトナー充填口４の下方には，図７に示したように，軸受部材５側（すなわち，ハウジング２１の内側）に傾斜する傾斜面２１１が設けられている。この傾斜面２１１により，トナー充填口４の下方の補助トナー収容部２００では，下方に向かうほどハウジング２１の側面と軸受部材５との間隔が狭くなっている。

トナーを充填する際，軸受部材５に衝突して反射したトナーは，傾斜面２１１に沿って軸受部材５側に移動する。そして，軸受部材５の下方に位置する開口部５５を介してトナー収容部２０内に運ばれる。よって，軸受部材５に衝突・反射したトナーも使用することができ，トナーを浪費しない。

軸受部材５は，図８に示すように，フレーム部５０と，回転軸２２０を摺擦可能に支持する軸受部５１と，軸受部５１をフレーム部５０に固定する軸受リブ５２とによって構成される。さらに，フレーム部５０内には，軸受部５１および軸受リブ５２によって区画される貫通孔５５が幾つか設けられている。トナー充填口４から送り込まれるトナーは，貫通孔５５を通過し，軸受部材５にて遮断されることなくトナー収容部２０内に供給される。

軸受部５１は，図８に示したように，回転軸２２０を３つの面で支持する形状をなしている。軸受摺動部材５１は，３つの面で保持する形状であればよく，本形態のように回転軸２２０を収容する開口部が３角形状となる構成（図９（ａ））でもよいし，例えば図９（ｂ）のように開口部が６角形状となる構成であってもよい。あるいは３箇所の支持部によって保持する構成（図９（ｃ））であってもよい。軸受部５１は，３つの面で回転軸２２０を支持する形状をなすため，４つ以上の面で支持する他の構成と比較して，回転軸２２０との接触面積が小さい。そのため，発熱が抑制される。また，３つの面のみで支持すると，軸受部５１と回転軸２２０との間に多くの隙間が生じる。そのため，トナーの流れが良い。

図１０（ａ）に，図８に示した軸受部材のＢ−Ｂ断面，すなわち軸受リブ５２の断面を示す。軸受リブ５２は，図１０に示したように，トナーの供給方向の上流側に向かって幅が細くなる形状をなしている。すなわち，トナーの衝突面がトナーの供給方向と直交していない。そのため，軸受部材５に衝突して反射したトナーの，トナー充填口４側への飛散を軽減することができる。軸受リブ５２の幅は，トナーの供給方向の上流側に向かうほど狭ければトナーの飛散を軽減する効果があり，例えば図１０（ｂ）や図１０（ｃ）に示すような形状であってもよい。

なお，フレーム部５０や軸受部５１の形状，軸受リブ５２の配置や本数等は，ハウジング２１の形状や軸受部材５に要求される機械的強度によって異なり，本形態に限定するものではない。

以上詳細に説明したように本形態の現像装置１４では，撹拌部材２２の反駆動側の端部がハウジング２１内に収容されており，撹拌部材２２の回転軸２２０を支持する軸受部材５がハウジング２１内に位置している。すなわち，回転軸２２０の反駆動側の端部を支持する軸受部材５がハウジング２１中に設けられていない。そのため，トナー充填口４は，軸受部材５による配置の制約を受けない。よって，トナー充填口４の大口径化が可能であり，トナーの充填時間の短縮化が図られる。また，ハウジング２１を小型化しても，軸受の配置がトナー充填口４の大口径化を妨げることはない。よって，生産性の向上と小型化とを両立させることができる。

さらに，軸受部材５は，トナー充填口４に対して所定の隙間をもって対向配置されている。すなわち，ハウジング２１内には，トナーを収容するトナー収容部２０の他に，軸受部材５よりもトナーの供給方向の上流側に，軸受部材５とトナー充填口４との隙間によってなる補助トナー収容部２００が設けられる。そして，トナー充填の際に軸受部材５に衝突して反射したトナーは，ハウジング２１の外側にこぼれることなく，軸受部材５とトナー充填口４との間に形成された補助トナー収容部２００に収容される。よって，トナー充填時の汚染が抑制される。従って，トナー充填時のトナーこぼれを抑制しつつ生産性の向上と小型化とを両立させた現像装置が実現している。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，本発明は，カラープリンタ，モノクロプリンタ，コピー機，ファクシミリ等の各種の画像形成装置に適用可能である。また，現像方式も１成分現像方式に限らず，２成分現像方式でも適用可能である。

また，像担持体としてローラ形状の感光体ドラムを用いているが，ベルト状の感光体ベルトを使用してもよい。また，帯電装置は，ローラ帯電方式のほか，コロナ放電方式の帯電チャージャ，ブレード，ブラシ等を使用してもよい。また，露光装置は，レーザによるものでもＬＥＤによるものでもよい。また，転写装置は，転写ローラのほか，転写チャージャを使用してもよい。あるいは，感光体から用紙へ直接トナー像を転写する方式のほか，中間転写体を備え，２段階以上の転写を行う方式であってもよい。また，クリーニング装置は，クリーニングブレードのほか，クリーニングブラシ，クリーニングローラまたはそれらの組合せでもよい。あるいは，現像装置によって転写残トナーの回収を行うものであってもよい。また，定着装置は，定着ローラのほか，定着ベルトを用いてもよいし，非接触方式のものであってもよい。

実施の形態にかかる画像形成装置の概略構成を示す図である。 実施の形態にかかる現像装置の全体構成を示す斜視図（駆動側）である。 実施の形態にかかる現像装置の全体構成を示す斜視図（反駆動側）である。 実施の形態にかかる現像装置の全体構成を示す断面図である。 実施の形態にかかる現像装置の全体構成を示す側面図（反駆動側）である。 現像装置のトナー収容部の構成を示す上面斜視透視図である。 図５に示したトナー収容部のＡ断面を示す断面図である。 実施の形態にかかる軸受部材の概略構成を示す図である。 軸受部材の軸受摺動部の形状例を示す図である。 図８に示した軸受部材のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。

符号の説明

２ 現像ローラ
４ トナー充填口
５ 軸受部材
１１ 感光体ドラム
１４ 現像装置
２０ トナー収容部
２１ ハウジング
２２ 撹拌部材（回転部材）
４０ キャップ
１００ 画像形成装置
２００ 補助トナー収容部
２１１ 傾斜面
２２０ 回転軸

Claims (8)

1. トナーを収容するトナー収容器を備え，画像形成装置に着脱可能なトナーカートリッジにおいて，
   少なくとも一方の端部が前記トナー収容器内に収容され，回転軸を中心に回転する回転部材と，
   前記トナー収容器の長手方向の端部側側面に位置し，前記トナー収容器内にトナーの充填を可能にするトナー充填口と，
   前記トナー収容器内に位置し，前記回転部材の回転軸を支持する軸受部材とを有し，
   前記軸受部材と前記トナー充填口とは，所定の隙間をもって対向配置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１に記載するトナーカートリッジにおいて，
   前記トナー収容器の内側壁面であって前記トナー充填口の下方に，前記軸受部材に向かって傾斜する傾斜面が形成されていることを特徴とするトナーカートリッジ。
3. 請求項１または請求項２に記載するトナーカートリッジにおいて，
   前記軸受部材は，前記回転部材の回転軸を３つの面で保持することを特徴とするトナーカートリッジ。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１つに記載するトナーカートリッジにおいて，
   前記軸受部材を支持するリブの幅は，トナーの供給方向の上流側に向かうほど狭いことを特徴とするトナーカートリッジ。
5. 画像形成装置内に装着され，像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置において，
   トナーを収容するトナー収容器と，
   少なくとも一方の端部が前記トナー収容器内に収容され，回転軸を中心に回転する回転部材と，
   前記トナー収容器の長手方向の端部側側面に位置し，前記トナー収容器内にトナーの充填を可能にするトナー充填口と，
   前記トナー収容器内に位置し，前記回転部材の回転軸を支持する軸受部材とを有し，
   前記軸受部材と前記トナー充填口とは，所定の隙間をもって対向配置されていることを特徴とする現像装置。
6. 請求項５に記載する現像装置において，
   前記トナー収容器の内側壁面であって前記トナー充填口の下方に，前記軸受部材に向かって傾斜する傾斜面が形成されていることを特徴とする現像装置。
7. 請求項５または請求項６に記載する現像装置において，
   前記軸受部材は，前記回転部材の回転軸を３つの面で保持することを特徴とする現像装置。
8. 請求項５から請求項７のいずれか１つに記載する現像装置において，
   前記軸受部材を支持するリブの幅は，トナーの供給方向の上流側に向かうほど狭いことを特徴とする現像装置。

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