JP2010217592A - トナー補給装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転により内部のトナーを搬送するトナー収納容器のガタツキを低減してカートリッジの回転数や回転時間のバラツキを抑制し、安定したトナー補給量を行って高画質な画像を得られるトナー補給装置を提供する。
【解決手段】回転することでその内部に収納したトナーを端部側に形成されたトナー排出口側に搬送するトナー収納容器１００Ｙと、トナー収納容器を保持するとともに、トナー排出口と対向することで当該トナー排出口から排出されるトナーを受けるトナー補給口が形成されていて、当該トナー補給口で受けたトナーを現像装置へ搬送するトナー補給部６０Ｙとを備えたトナー補給装置６００Ｙは、トナー収納容器の回転時のぶれを規制する規制部材３３を備えている。
【選択図】図８

Description

本発明は、電子写真方式を用いた複写機やプリンタあるいはこれら複数の機能を備えた複合機等の画像形成装置に関し、特に、補給トナーが収納されたトナー収納容器のガタつき防止に関する。

トナーとキャリアからなる２成分現像剤を用いた複写機やレーザプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置は、像担持体となる感光体上に形成された静電潜像に現像装置から供給されるトナーを付着させて可視像化し、定着装置により紙などの記録材に定着して記録物を生成している。このようにトナーは現像により消費されることから、画像形成装置では、装置本体にトナー補給装置を設け、消費分のトナーを現像装置へ補給可能としているものが多い。
トナー補給装置は、着脱自在に設けられ、内部にトナーを収納したトナー収納容器（以下、「トナーカートリッジ」と記す）から排出されたトナーをトナー補給部のトナータンク部で貯留し、トナータンク部に貯留されたトナーを現像装置へ向けて例えば搬送スクリューなどで搬送している。そして、トナーカートリッジが空となると、予め用意されているトナー充填済みの新しいトナーカートリッジと交換している。
トナーカートリッジには、ボックス型や、特許文献１に記載のような、装置の奥行き方向に長く形成されたボトル型がある。ボトル型のトナーカートリッジは、特許文献１のように装置本体の上方から着脱するタイプや、装置本体に対してボトル軸線方向にスライドさせて着脱するタイプがある。

画像形成装置には、高画質化の要求はもちろん小型化、低コスト化が求められている。低コストを図ったトナーカートリッジには、トナーが充填されたボトル部に搬送溝が一体に形成されていて、ボトル部を回転させることでトナーを搬送するタイプが多く用いられている。
高画質化の要求に対応するには、トナー補給量の安定化が必要であるとされている。これは一度に大量のトナーを現像装置に補給すると、急激なトナー濃度の上昇によりトナー飛散や濃度ムラ等の画像が発生するため、１回当たりのトナー補給量を少なくし、その分、補給回数を多くして補給している。特にボトルタイプで搬送溝を有するトナーカートリッジでは、トナーカートリッジの回転数や回転時間で補給量が決定されるため、この回転数や回転時間のばらつきを低減することが、トナー補給量の安定化へ繋がることになる。 トナーカートリッジを軸線方向にスライドさせて着脱する構成においては、着脱時の作業性を考慮してトナーカートリッジとその周囲の部材との間にクリアランス（隙間）を設けている。しかし、このクリアランスは着脱作業時のガタつきや、トナーカートリッジが回転する際のガタつきの原因となり、トナーカートリッジを回転駆動する駆動系への負担となる。駆動系への負担は、トナーカートリッジの回転数のばらつきとなって現れるため、トナー補給量の安定化を図るには改善の余地がある。
本発明は、回転することで内部のトナーを搬送するトナーカートリッジのガタつきを低減することで、当該カートリッジの回転数や回転時間のバラツキを抑制し、安定したトナー補給量を得ることで、高画質な画像を得られるトナー補給装置及び画像形成装置を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、回転によりその内部に収納したトナーを端部側に形成されたトナー排出口側に搬送するトナー収納容器と、トナー収納容器を保持するとともに、トナー排出口と対向することで当該トナー排出口から排出されるトナーを受けるトナー補給口が形成されていて、当該トナー補給口で受けたトナーを現像装置へ搬送するトナー補給部とを備えたトナー補給装置において、トナー収納容器の回転時のぶれを規制する規制部材を備えたことを特徴としている。
トナー補給部は、トナー収納容器を回転可能に保持する保持部を有し、トナー収納容器を回転操作することでトナー排出口とトナー補給口とが連通するとともに、トナー収納容器を回転操作する際に保持部と接触する位置に、規制部材配置した。
トナー収納容器は、回転操作する途中で保持部の一部と係合し、当該係合する位置とトナー収納容器の中心を挟んで反対側に規定部材を配置した。
トナー収納容器は、回転駆動されることで内部のトナーをトナー排出口に向って搬送するボトル部と、ボトル部を外側から覆って回転自在に支持するとともにボトル部に弾性的に係合する爪部が形成されたケース部とを備え、トナー補給部は、ケース部を回転可能に支持し、ケース部を回転操作してトナー排出口とトナー補給口とを連通させた状態でケース部を固定する保持部を有し、ケース部が保持部に固定されている状態で、爪部と接触する位置に規制部材を設けた。
トナー収納容器は、保持部に対する着脱方向に長く形成され、かつ、その長手方向を水平方向として保持部に装着される。
本発明にかかる、潜像担持体表面に形成された潜像を現像装置内のトナーにより現像してトナー像を形成し、形成されたトナー像を記録材に転写する画像形成装置では、現像装置にトナーを補給するトナー補給装置として上記何れかに説明したトナー補給装置を備えていることを特徴としている。

本発明によれば、トナー補給部に回転自在に保持されていて、回転することによりその内部に収納したトナーをトナー補給部に搬送するトナー収納容器の回転時のぶれを規制部材で規制するので、トナー収納容器のガタつきが低減してトナー収納容器の回転数や回転時間のバラツキを抑制でき、安定したトナー補給量を行えるとともに、高画質な画像を得られる。
本発明によれば、保持部によって回転自在に保持されたトナー収納容器を、トナー排出口とトナー補給口とを連通するために回転操作をする際に、保持部と接触する位置に規制部材を配置したので、回転操作時におけるトナー収納容器のブレが規制部材によって規制される。このため、トナー収納容器のガタツキを低減がしてトナー収納容器の回転数や回転時間のバラツキを抑制でき、安定したトナー補給量を行えるとともに、高画質な画像を得られる。
本発明によれば、回転駆動されることで内部のトナーをトナー排出口に向って搬送するボトル部と、ボトル部を外側から覆って回転自在に支持するとともにボトル部に弾性的に係合する爪部が形成されたケース部とを備え、ケース部を回転操作してトナー排出口とトナー補給口とを連通させた状態でケース部を固定する保持部に、ケース部が保持部に固定されている状態で、爪部と接触する位置に規制部材を設けたので、爪部の弾性変形による変位が規制部材によって規制される。このため、回転駆動されるボトル部のガタつきが低減してボトル部の回転数や回転時間のバラツキを抑制でき、安定したトナー補給量を行えるとともに、高画質な画像を得られる。

本発明の一実施形態である画像形成装置の概略構成を示す全体図である。 現像装置を有するプロセスカートリッジの概略構成を示す拡大図である。 本発明の一実施形態であるトナー補給装置の概略構成を示す斜視図である。 トナー収納容器のボトル部とケース部の構成を示す拡大断面図である。 トナー補給部とその動作の概略構成を示す図である。 トナー補給部の内部構成とトナー搬送動作を説明するための拡大図である。 トナー補給部の構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態の構成と、トナー補給部に装着されたトナー補給容器の停止位置での状態を容器挿入側から見た図である。 第１の実施形態の構成と、トナー補給部に装着されたトナー補給容器のロック位置での状態を容器挿入側から見た図である。 第１の実施形態にかかる規制部材が設けられたトナー補給容器の一部破断拡大斜視図である。 トナー補給容器が停止位置を占めた時の規制部材の状態を示す一部破断拡大斜視図である。 トナー補給容器がロック位置を占めた時の規制部材の状態を示す一部破断拡大斜視図である。 第１の実施形態にかかる規制部材の変形例が形成されたトナー補給容器の一部破断拡大斜視図である。 第１の実施形態にかかる規制部材の高さを説明するための容器挿入側から見た図である。 第１の実施形態にかかる規制部材の配置位置を説明するための容器挿入側から見た図である。 本発明の第２の実施形態の構成と規制部材の構成を示す拡大斜視図である。 第２の実施形態にかかる規制部材の構成と、その作用を示す拡大断面図である。 トナー収容容器を回転するトルクとトナー補給量との関係を示す特性図である。 トナー収容容器とトナー補給部の寸法ガタとトナー収容容器を回転するトルクの関係を示す特性図である。 第２の実施形態が適用された場合と従来例との比較性能を示す特性図である。

以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。各実施の形態や変形例等に亘り、同一の機能および形状等を有する部材や構成部品等の構成要素については、同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。図および説明の簡明化を図るため、図に表されるべき構成要素であっても、その図において特別に説明する必要がないものは適宜断わりなく省略することがある。

本実施形態において、画像形成装置は、タンデム方式を採用してフルカラー画像を形成可能なカラープリンタ（以下、「プリンタ」と略記する）である。まず、図１を参照してプリンタとしての基本構成とその動作について説明し、この後に本実施形態特有の構成部分について説明する。

図１に示すプリンタは、装置本体１の下部に記録材としての用紙Ｐが収納される給紙部２が配設され、その上方に画像形成部３を配置した構成となっている。画像形成部３には、像担持体を備えた複数の作像手段として４個の作像ユニット８Ｙ，８Ｃ，８Ｍ，８ＢＫを備えた作像部８と、複数のローラ４，５，６およびこれらのローラ４，５，６に巻き掛けられた可撓性を有する無端ベルトにより構成された中間転写体としての中間転写ベルト７ａを有する中間転写ユニット７と、前記各像担持体に光書込みを行う光書込み部としての光書き込みユニット１５と、用紙Ｐにトナー像を定着する定着装置１９と、各色の補給用のトナーが収納されたトナー収納容器となるトナーカートリッジ１００Ｙ，１００Ｃ，１００Ｍ，１００ＢＫと、トナーカートリッジ１００Ｙ，１００Ｃ，１００Ｍ，１００ＢＫ内のトナーをそれぞれ後述する各現像装置に供給するトナー補給部６０Ｙ，６０Ｃ，６０Ｍ，６０ＢＫを備えたトナー補給装置６００Ｙ，６００Ｃ，６００Ｍ，６００ＢＫが設けられている。

作像ユニット８Ｙ，８Ｃ，８Ｍ，８ＢＫおよび中間転写ユニット７は、装置本体１に対して着脱自在に構成されている。給紙部２から定着装置１９までの間には、画像形成部３で画像形成された用紙Ｐを搬送する搬送経路Ｒが形成されている。ローラ６は、後述する２次転写装置を構成しており、一点鎖線で示す搬送経路Ｒに臨んで配置されている。搬送経路Ｒの端部Ｒ１は、装置本体１の上部に形成された排紙部２０を構成する積載部としての排紙トレイ２２に臨むべく開放されている。なお、作像ユニット８Ｙ，８Ｃ，８Ｍ，８ＢＫは、プロセスカートリッジユニット８Ｙ，８Ｃ，８Ｍ，８ＢＫとも呼ばれる。符合２１は排紙ローラ対を示す。

中間転写ベルト７ａのローラ４とローラ５の間は中間転写ベルト７ａの下部側ベルト走行辺に相当している。中間転写ベルト７ａには、ローラ６と対向する部位に２次転写装置となる２次転写ローラ１６が搬送経路Ｒに臨むように配設され、ローラ４と対向する部位にベルト表面を清掃するベルトクリーニング装置１７が配設されている。

作像部８は、中間転写ベルト７ａの下部側ベルト走行辺に対向するように配置されることで、中間転写ベルト７ａの下方に配設されている。本実施形態において、各作像ユニット８Ｙ，８Ｃ，８Ｍ，８ＢＫは、基本的には同一の構成であり、図１では代表して作像ユニット８ＢＫの構成にのみ構成要素の符号を付している。各作像ユニット８Ｙ，８Ｃ，８Ｍ，８ＢＫは、中間転写ベルト７ａに接する像担持体としての感光体ドラム１０をそれぞれ具備している。各感光体ドラム１０ＢＫの周りには、帯電装置１１ＢＫ、現像装置１２ＢＫ、クリーニング装置１３ＢＫがそれぞれ配置されている。各感光体ドラム１０が中間転写ベルト７ａに接する位置における中間転写ベルト７ａの内側には、１次転写を行う転写手段としての転写ローラ１４ＢＫがそれぞれ設けられている。

各作像ユニット８Ｙ，８Ｃ，８Ｍ，８ＢＫにおいては、各現像装置１２に収容されている現像剤としてのトナーの色が異なる点のみ相違し、その他の構成は基本的に同様である。各作像ユニットがそれぞれ備えた現像装置には、それぞれイエロー，シアン，マゼンタ、ブラックのトナーが収容されている。各現像装置１２は、トナーが減ると装置本体１の上部に装着・セットされたトナーカートリッジ１００Ｙ，１００Ｃ，１００Ｍ，１００ＢＫから補給用のトナーがそれぞれ供給されるように構成されている。

光書き込みユニット１５は、光変調されたレーザ光Ｌを各感光体ドラム１０の表面に照射して、その感光体表面に色毎の潜像を形成するものであり、本実施形態では、作像部８の下方に配置されている。
図２において、イエローを表す符号「Ｙ」を現像装置１２の符号の末尾に付加し、作像ユニット８Ｙの現像装置１２Ｙを代表してその細部構成を説明する。同様に、同図において現像装置１２Ｃは作像ユニット８Ｃに、現像装置１２Ｍは作像ユニット８Ｍに、現像装置１２ＢＫは作像ユニット８ＢＫに、それぞれ対応して配設されるものを表している。

現像装置１２Ｙは、内部に磁界発生手段を備え、磁性粒子であるキャリアとトナーとを含む二成分系現像剤（以下、単に「現像剤」という）Ｇを表面に担持して感光体ドラム１０Ｙの外周表面と対向する現像領域まで搬送する剤担持手段・現像剤担持体としての現像スリーブ２５Ｙと、現像スリーブ２５Ｙ上に担持されて搬送される現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材としてのドクターブレード２６Ｙと、ドクターブレード２６Ｙの現像剤搬送方向上流側に形成され現像領域まで搬送されずに同ブレード２６Ｙで規制された現像剤を収容する現像剤収容部２７Ｙと、現像剤収容部２７Ｙに隣接して形成され、トナー補給装置６０Ｙから供給されるトナーＴを収容するトナー収容部２８Ｙと、トナーＴおよび現像剤Ｇを現像剤収容部２７Ｙとトナー収容部２８Ｙとの間で攪拌搬送するためのトナー搬送スクリュー２８ＹＡ、２９ＹＢとを具備している。

次に、プリンタの動作を説明する。図１に示すプリンタでは、画像形成動作が開始されると、各作像ユニット８Ｙ，８Ｃ，８Ｍ，８ＢＫの各感光体ドラ１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０ＢＫが図示しない駆動装置によって時計回り方向に回転駆動され、各感光体ドラムの表面がそれぞれの帯電装置１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１ＢＫによって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体ドラムの外周表面には、光書き込みユニット１５からレーザ光Ｌがそれぞれ照射されて、それぞれの表面に静電潜像が形成される。この際、各感光体ドラムに露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタおよびブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように形成された静電潜像は、各感光体ドラムと現像装置１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２ＢＫの間を通る時、各現像装置のトナーによってトナー像として可視像化される。

ここで、図２を参照して現像装置１２Ｙを代表してその細部動作を説明する。現像装置１２Ｙにおいては、現像スリーブ２５Ｙ上に現像剤層が形成される。また、現像スリーブ２５Ｙの回転により搬送される現像剤層の動きにより、現像剤収容部２７ＹからトナーＴが現像Ｇ内に取り込まれる。このトナーＴの取り込みは、現像剤Ｇが所定のトナー濃度範囲内になるように行われる。現像剤Ｇ中に取り込まれたトナーＴは、キャリアとの摩擦帯電により帯電する。帯電したトナーを含む現像剤Ｇは、内部に磁極を有する現像スリーブ２５Ｙの表面に供給され、その磁力により担持される。現像スリーブ２５Ｙに担持された現像剤層は、現像スリーブ２Ｙ５の回転に伴い図２中矢印方向に搬送される途中において、ドクターブレード２６Ｙで現像剤の層厚を規制された後、感光体ドラム１０Ｙと対向する現像領域まで搬送される。現像領域では、感光体ドラム１０Ｙ上に形成された静電潜像に基づく現像が行われる。現像スリーブ２５Ｙ上に残った現像剤層は、現像スリーブ２５Ｙの回転に伴い現像剤収容部２７の現像剤搬送方向上流部分に搬送される。

中間転写ベルト７ａが巻き掛けられた複数のローラ４，５，６のうちの１つのローラが、図１において図示していない駆動装置によって反時計回り方向に回転駆動され、これにより中間転写ベルト７ａが矢印で示す反時計回り方向に走行駆動されることで、他のローラが従動回転する。このように走行する中間転写ベルト７ａには、図２に示すようにイエローのトナーを有する現像装置１２Ｙを具備する作像ユニット８Ｙで形成されたイエローのトナー像が転写ローラ１４Ｙによって転写される。その転写されたイエロートナー像には、作像ユニット８Ｃ，８Ｍおよび８ＢＫで形成されたシアントナー像、さらにマゼンタトナー像およびブラックトナー像がそれそびれの転写ローラ１４Ｃ，１４Ｍおよび１４ＢＫによって順次重ね転写され、こうして中間転写ベルト７ａはその表面にフルカラーのトナー像を担持する。

トナー像が転写された後の各感光体ドラムの表面に付着する残留トナーは、各クリーニング装置１３Ｙ、１３Ｃ，１３Ｍおよび１３ＢＫによって夫々の感光体ドラムの表面から除去され、次いでその表面が図示していない除電装置によって除電作用を受け、その表面電位が初期化されて次の画像形成に備えられる。

一方、給紙部２から給紙される用紙Ｐは、搬送経路Ｒに送り込まれ、２次転写ローラ１６よりも搬送経路Ｒの上流側（給紙部２側）に配設されたレジストローラ対１８によって給紙タイミングを取られて、ローラ６と２次転写ローラ１６とが対向する２次転写部に給送される。このとき２次転写ローラ１６には、中間転写ベルト７ａ表面のトナー像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト７ａの表面のトナー像が用紙Ｐ上に一括して転写される。トナー像を転写された用紙Ｐは、定着装置１９へと搬送され、定着装置１９を通過する際に熱と圧が加えられてトナー像が溶融されて定着される。トナー像が定着された用紙Ｐは、搬送経路Ｒの端部Ｒ１に配設された排出ローラ対２１へと搬送され、排出ローラ対２１によって排紙トレイ２２へと排出される。トナー像を用紙Ｐに転写後の中間転写ベルト７ａは、このベルトに残留したトナーがベルトクリーニング装置１７より除去される。

このように構成されたタンデム方式のプリンタは、４個の作像ユニット８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８ＢＫを中間転写ベルト７ａに対向して設け、中間転写ベルト７ａに順次各色のトナー像を重ね転写するため、例えば作像手段が１つで４色の現像装置を持ち、中間転写ベルト上にトナー像を重ね転写し、その後用紙に転写する形式のものと比べて、作像時間を大幅に短縮することができる。また、装置本体１の上部に積載部としての排紙トレイ２２が配置されているので、装置本体１から排紙トレイ２２が周囲に飛び出ることがなく、設置面積や占有面積が小さくなるという利点を有する。

以上の説明は、用紙Ｐ上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、作像部８の作像ユニットの何れか１つを使用して単色画像を形成したり、２色または３色の画像を形成したりすることもできる。また、本実施形態のプリンタを用いてモノクロ印刷をする場合には、作像ユニット８ＢＫの感光体ドラム１０ＢＫ上にのみ静電潜像を形成して同ユニットによって現像して用紙Ｐに転写し、定着装置１９で定着すればよい。

次に、本実施形態の特徴的な構成となるトナー収納容器とトナー補給装置について説明する
図１に示すよう、装置本体１の上部には、トナーカートリッジ１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋと、各トナーカートリッジ内のトナーを、各色に対応する現像装置内のトナー消費に応じて各現像装置に補給するトナー補給部６０Ｙ，６０Ｍ，６０Ｃ，６０Ｋが設けられている。本形態では、トナーカートリッジ００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋとトナー補給部６０Ｙ，６０Ｍ，６０Ｃ，６０Ｋでトナー補給装置６００Ｙ，６００Ｍ，６００Ｃ，６００Ｋが構成されている。

４つのトナーカートリッジ１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋとトナー補給部６０Ｙ，６０Ｍ，６０Ｃ，６０Ｋは、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、ここでは代表してイエローのトナーが収納されているトナー収納容器１００Ｙと、このトナー収納容器１００Ｙから現像装置１２Ｙにトナー補給するトナー補給部６０Ｙを用いて、それぞれの構成と動作について説明する。なお、トナー補給装置６００Ｍ，６００Ｃ，６００ＢＫの構成は、トナー補給装置６００Ｙで色識別のために付した「Ｙ」をそれぞれ、符号にＭ，Ｃ，ＢＫに置き換えたものである。

図３に示すように、トナーカートリッジ１００Ｙは、矢印Ａで示す装置の奥行き方向となる着脱方向に長く形成されたボトルタイプのもので、トナー（補給トナー）が収納された略円筒状のボトル部１０１Ｙと、ボトル部１０１Ｙの一端１０１Ｙａに係合してボトル部１０１Ｙと相対的に回転可能であって、ボトル部１０１Ｙの一端１０１Ｙａを回転自在に支持するとともに、トナー補給部６０Ｙへ装着されるケース部１０２Ｙとで構成されている。ボトル部１０１Ｙには、その内部のトナーをケース１０２Ｙ側へと搬送する螺旋状の凹凸部がボトル部と一体成型されている。

トナーカートリッジ１００Ｙは、ボトル１０１Ｙとケース部１０２Ｙとが一体化された状態で、ケース部１０２Ｙを手前にして装置本体１の手前側から奥側に向かって押し込まれることで装置本体１に設置される。このとき、ケース部１０２Ｙはトナー補給部６０Ｙに形成されているカートリッジ保持部６６Ｙに保持され、ボトル部１０１Ｙの他端１０１Ｙｂは装置本体１の奥側に配置された駆動機構２００Ｙと連結される。

駆動機構２００Ｙは、駆動モータ２０１Ｙと、駆動モータ２０１Ｙの駆動トルクをボトル部１０１Ｙに伝達する複数の歯車からなる駆動力伝達機構２０２Ｙとを備えている。駆動モータ２０１Ｙは、図５に示すように制御部８０と接続されていて、制御部８０からの駆動信号によって適宜作動してボトル部１０１Ｙを回転駆動するように構成されている。このため、駆動モータ２０１Ｙが作動するとボトル部１０１Ｙが回転駆動し、螺旋状の凹凸部の作用により内部のトナーがケース部１０２Ｙ側に向かって搬送される。

ケース部１０２Ｙは、図４に示すように、筒状のホルダ１０３Ｙと、ホルダ１０３Ｙの端部を覆う有底状のキャップ部１０４Ｙで構成されている。ホルダ１０３Ｙとキャップ部１０４Ｙは樹脂製であって一体的に構成されている。ホルダ１０３Ｙには、内部に位置するボトル部１０１Ｙの一端側に弾性変形によって係合する複数の爪部１０５Ｙが周方向に複数形成されている。ボトル部１０１Ｙはこの爪部１０５Ｙによって軸方向への移動が規制されつつ周方向へは回転可能にケース１０２Ｙに保持される。

キャップ部１０４Ｙは、トナーカートリッジ１００Ｙの交換時に作業者がつかむハンドル１０６Ｙと、ボトル部１０１Ｙの端部に形成されたトナー排出用の開口１０１Ｙｃと連通する開口１０４ＹＡと、トナー補給部６０Ｙへトナーを送り込むトナー排出口１０７Ｙと、トナー排出口１０７Ｙを開閉するシャッター部材１０８Ｙが形成されている。シャッター部材１０８Ｙは、通常トナー排出口１０７Ｙを閉じていて、トナー補給部６０Ｙに装着されてロック位置を占めるとトナー排出口１０７Ｙを開口し、トナー補給部６０Ｙへのトナー補給を可能にしている。キャップ部１０４Ｙには、ボトル部１０１Ｙの端部に形成された開口１０１Ｙｃと対向するようにリング状のシール部材１０９Ｙが貼り付けられていて、ボトル部１０１Ｙをケース部１０２Ｙに装着して際に、キャップ部１０４Ｙとボトル部１０１Ｙの間からトナーが漏られないよう構成されている。

トナー補給部６０Ｙは、図５，図６に示すように。トナータンク部６１Ｙ、トナー搬送部６２Ｙ、トナー落下経路６４Ｙ、撹拌部材６５Ｙ、カートリッジ保持部６６Ｙ、トナー検知手段としてのトナーエンドセンサ７０Ｙ等で構成されている。

トナータンク部６１Ｙは、トナーカートリッジ１００Ｙのトナー排出口１０７の下方に配設されていて、トナーカートリッジ１００から排出されたトナーが貯留される。トナータンク部６１Ｙの底部は、トナー搬送部６２Ｙ，６３Ｙの上流部に接続されている。

トナータンク部６１Ｙの壁面（底部から所定高さの位置である。）には、トナータンク部６１Ｙに貯留されたトナーが所定量以下になったことを検知するトナーエンドセンサ７０Ｙが設置されている。トナーエンドセンサ７０Ｙとしては、圧電センサ等を用いることができる。トナーエンドセンサ７０Ｙは制御部８０と接続されている。そして、トナーエンドセンサ７０Ｙによってトナータンク部６１Ｙに貯留されたトナーが所定量以下になったことが制御部８０にて検知（トナーエンド検知）されると、制御部８０の制御により駆動機構２００Ｙの駆動モータ２０１Ｙによってトナーカートリッジ１００Ｙのボトル部１０１Ｙを所定時間回転駆動されてトナータンク部６１Ｙに一定量のトナー補給を行う。さらに、このような制御を繰り返してもトナーエンドセンサ７０Ｙによるトナーエンド検知が解除されない場合には、トナーカートリッジ１００Ｙ内にトナーがないものとして、装置本体１の表示部（不図示である。）にトナーカートリッジ１００Ｙの交換を促す旨の表示を行う。

トナータンク部６１Ｙの中央（トナーエンドセンサ７０Ｙの近傍である。）には、トナータンク部６１Ｙに貯留されたトナーの凝集を防ぐ撹拌部材６５Ｙが設置されている。撹拌部材６５Ｙは、軸部に可撓性部材６５Ｙａが設置されたもので、図５において時計方向に回転することによりトナータンク部６１Ｙ内のトナーを撹拌する。さらに、撹拌部材６５Ｙの可撓性部材６５Ｙａの先端が、回転周期でトナーエンドセンサ７０Ｙの検知面に摺接することで、トナーエンドセンサ７０Ｙの検知面にトナーが固着して検知精度が低下する不具合を抑止している。撹拌部材６５Ｙは図５において時計方向に回転するので、可撓性部材６５Ｙａはトナータンク部６１Ｙの垂直な壁面に配置されたトナーエンドセンサ７０Ｙの検知面を上から下に摺擦することになる。これにより、検知面近傍の滞留トナーは常に重力方向に掃き落とされる作用を周期的に常に受けることになり、それでもなお存在するトナーに対してトナー有無の検知がされることになる。したがって、トナーエンドセンサ７０Ｙの検知精度が良好になる。

図６を参照して、トナー搬送部６２Ｙは、トナータンク部６１Ｙに貯留されたトナーを斜め上方（図４の矢印方向である。）に搬送するものである。詳しくは、トナー搬送部６２Ｙは、トナータンク部６１Ｙの底部（最下点）から現像装置５Ｙの上方（落下口６４Ｙａの位置である。）に向けてトナーを直線的に搬送するトナー搬送スクリュー６２１Ｙと、トナー搬送スクリュー６２１Ｙに近接する内壁を有するトナー搬送管６２２Ｙ等で構成されている。

トナー搬送スクリュー６２１Ｙは、軸部に螺旋状にスクリューが形成されたものであって、軸受を介してトナー搬送管６２２Ｙに回転自在に支持されている。トナー搬送管６２２Ｙは、その上流側がトナータンク部６１Ｙに連通していて、その下流側が落下口６４Ｙａを介してトナー落下経路６４Ｙに連通している。このため、トナー搬送スクリュー６２１Ｙが回転すると、トナータンク部６１Ｙの底部のトナーは、上方に向かって移動し、落下口６４Ｙａの位置に達することで、トナー落下経路６４Ｙを自重落下して現像装置１２Ｙ（現像剤収容部２８Ｙ）内に補給される。

トナー搬送スクリュー６２Ｙと撹拌部材６５Ｙの駆動源であるが、本形態では、図３に示すように、トナー搬送スクリュー６２Ｙと撹拌部材６５Ｙの軸部の端部が複数の歯車によって駆動機構２００Ｙと連結されていて、駆動モータ２０１Ｙの駆動トルクが伝達されることで回転駆動されるように構成している。なお、トナー搬送スクリュー６２１Ｙは、金属材料で形成することもできるし、樹脂材料で形成することもできる。

図７に示すように、カートリッジ保持部６６Ｙは、トナータンク部６１Ｙの上部に形成されていて、トナーカットリッジ１００Ｙを挿通させる開口６６１Ａが形成された支持板６６２Ｙと、トナーカットリッジ１００Ｙを開口６６１Ａに挿通してスライドさせ、図８に示すそのスライドが停止する停止位置を占めたときに、ケース部１０２Ｙの外周面が位置する円弧状の載置面６６３Ｙと、トナーカットリッジ１００Ｙを停止位置から図８に示すように時計回りに回転操作されたときに、トナーカットリッジ１００Ｙのケース１０２Ｙの一部と係合し、ケース１０２Ｙを固定することで、トナーカットリッジ１００Ｙを装着状態にロックするロック部６６４Ｙを備えている。本形態において、トナーカットリッジ１００Ｙがロック状態となる位置をロック位置とすし、その状態を図９に示す。

図７に示すように、載置面６６３Ｙには、トナータンク部６１Ｙと連通するトナー補給口６６５Ｙと、シャッター部材１０８を開くための開放部６６６Ｙが形成されている。開放部６６６Ｙは、トナーカートリッジ１００Ｙが停止位置からロック位置へと回転移動する際に、シャッター部材１０８Ｙと係合してロック位置を占めたときにシャッター部材１０８Ｙを開放状態に保持する。本形態では、トナーカートリッジ１００Ｙを停止位置からロック位置へと回転操作してシャッター部材１０８Ｙが開口したときにトナー排出口１０７Ｙとトナー補給口６６５Ｙが連通する。

このような構成のトナー保持部６０Ｙを備えたプリンタにトナーカットリッジ１００Ｙをセットするには、装置本体１の手前側に配置したトナー保持部６０Ｙに対してトナーカットリッジ１０Ｙをケース部１０２が装置手前に来るように持って挿入する。すなわち、図７に示す載置面６６３Ｙにボトル部１０１部を載せながら装置奥側に向ってトナーカットリッジ１００Ｙ全体をスライドさせる。すると、トナーカットリッジ１００Ｙがカートリッジ保持部６６Ｙの支持板６６２Ｙの開口６６１Ｙ内を相通して装置内部へと進んでいき、トナーカットリッジ１００Ｙのスライドが停止して停止位置を占める。図８は、トナーカットリッジ１００Ｙが停止位置を占めた状態を示す。

図８に示す停止位置を占めたところで、同図においてトナーカットリッジ１００Ｙを時計回りに回転操作すると、その動作と連動してシャッター部材１０８Ｙが開放部６６６Ｙと係合して開放されるとともに、ロック部６６４Ｙとケース１０２の一部が係合し、その回転が停止されることで、トナーカットリッジ１００Ｙが図９に占めるロック位置を占める。このロック状態においては、カバー１０２Ｙはカートリッジ保持部６６Ｙに固定されるが、ボトル部１０１はカバー１０２Ｙに対して回転自在に支持されているので、その回転はロック位置でも阻害それることはない。

画像形成装置が稼動し、トナーエンドセンサ７０Ｙからの信号によりトナーが所定量以下になると、駆動モータ２０１によってトナーカートリッジ１００Ｙのボトル部１０１が所定時間回転駆動し、回転数に対応した一定量のトナーがトナー排出口１０７Ｙから排出されて、トナー補給部６０Ｙへ補給される。

トナー補給部６０Ｙへのトナー補給動作に伴い、トナーカートリッジ１００Ｙ内のトナーがなくなると、新たなトナーカートリッジ１００Ｙと交換する。この場合、図９に示すロック位置から図８に示す停止位置へとトナーカートリッジ１００Ｙを反時計回りに回転操作し、装置手前側にスライドさせることで装置本体１から取り外すことができる。

上述したように、トナーカットリッジ１００Ｙを装置本体１に対して着脱するには、スライド操作と回転操作をする必要がある。特にスライド操作はトナーカットリッジ１００Ｙが装置奥行き方向に長いため、スライド時の抵抗を少なくするために、カートリッジ保持部６６Ｙに形成した開口６６１Ａとトナーカットリッジ１００Ｙの外面との間にクリアランス（ガタ）を形成している。このためスライド操作時においては、スムーズな操作が出来る反面、停止位置からロック位置へとトナーカットリッジ１００Ｙを回転操作する際にスムーズに行かないことがある。

これは、トナーカットリッジ１００Ｙを回転させる際に、クリアランス（ガタ）があるため、トナーカットリッジ１００Ｙを持ち上げるように回転操作ができ、図８、図９において左上にあおられるためである。このような、あおり現象が起こってしまうと、トナーカットリッジ１００Ｙのカバー１０２と係合して固定するロック部６６４Ｙやシャッター部材１０７の開閉不良になってしまい、無理に回転操作を続けると破につながってしまう。

このような不具合は、例えばトナーカットリッジ１００Ｙが入るカートリッジ保持部６６Ｙの開口６６１Ｙの内径とトナーカットリッジ１００の外径の隙間が小さければ小さいほど防止できるが、その分トナーカットリッジ１００Ｙをスライド操作する際にきつくなり操作性が低下してしまう。
（第１の実施形態）
そこで図８，図９，図１０に示すように、本形態ではトナーカートリッジ１００Ｙの回転操作時にトナーカートリッジ１００Ｙの回転位置が安定するように、トナーカートリッジ１００Ｙのケース１０２Ｙ（ホルダ１０３Ｙ）の表面に、表面から放射方向に伸びる規制部材となる突起部３３を形成している。この突起部３３は、トナーカートリッジ１００Ｙが停止位置を占めたときに支持板６６２Ｙに接触するように配置されている。図示しないが、各色のトナーカートリッジにもそれぞれ本形態と同様の突起部３３が形成されている。

このような構成とすると、トナーカットリッジ１００Ｙを挿入方向へスライド操作すると、図１１に示すように停止位置で支持板６６２Ｙに接触状態となる。この状態で図１２に示すようにトナーカートリッジ１００Ｙを時計周り方向に回転操作すると、突起部３３が支持板６６２Ｙに接触した状態で回転する。つまり、支持板６６２Ｙが回転操作時の案内面として機能して、トナーカットリッジ１００Ｙを持ち上げ規制されることになる。このため、トナー補給部６０Ｙの開口６６１Ｙの内径とトナーカットリッジ１００Ｙの外径の間に隙間Ｓがあっても回転操作時のガタつきが無くなるので、スライド時の操作性を犠牲にすることなく、トナーカットリッジ１００Ｙの回転操作を良好に行え、ロック不良やシャッター部材１０７Ｙの開閉不良、あるいはこれらの破損を防止できる。

また、シャッター部材１０７Ｙが充分に開かないとトナー補給口１０８Ｙの開口面積も減少するので、トナー補給部６０Ｙに対するトナー補給量が変動してしまうが、良好な回転操作が行えることでシャッター部材１０７Ｙの不具合もなくなるので、安定したトナー補給量（予め設定した量）の供給を行え、最終的には高画質な画像形成につながる。

この突起部３３の形状として、図１０〜図１２に示すように、トナーカットリッジ１００Ｙの挿入方向側に位置する面が広くなる側面形状が三角形状のものや、図１３に示すような板状や四角形状、あるいは半球状のものが考えられる。突起部３３の形態としては、ケース１０２Ｙ（ホルダ１０３Ｙ）の周方向に対して部分的に設けた形態であてもよいし、リング状に形成してケース１０２Ｙの周方向の全域に設ける形態であっても良い。

図８，図９に示すように、突起部３３のケース１０２表面からの突出量（高さ）ａは、ケース１０２Ｙの外周側に位置する部材と干渉しない高さであれば良い。例えば、本形態では、図１４に示すように、トナー補給部６０Ｙや装置内部が装置本体１の手前側から見えないように、トナー補給部６０Ｙよりも手前側にインナーカバー３９が装置本体１に装着される。このインナーカバー３９には全てのトナーカットリッジ１００Ｙ・・を挿入するための開口３９１Ｙ・・が形成されているので、この開口３９１と内面とケース１０２Ｙとの間に形成される隙間ｄよりは小さい値が好ましい。

また、突起部３３の周方向への幅が広いと、支持板６６２Ｙとの接触面が広くなるので、回転操作時の抵抗が増えることになる。このため、トナーカットリッジ１００Ｙのあおりを防止する突起部３３の位置としては、図１５に示すように、トナーカットリッジ１００Ｙが停止位置を占めたときに、トナー補給部６０Ｙとカバー１０２Ｙとが回転操作方向に係合する範囲となる、例えばロック部６６４Ｙとカバー１０２Ｙの係合部１０２Ｙａと係合する範囲ｃ（角度ｃ）、あるいはロック部６６４Ｙとカバー１０２Ｙの係合部１０２Ｙａとが係合する位置と、トナーカットリッジ１００Ｙの中心を挟んで反対側の領域ｃに設けると、両者が回転方向において係合する直前においてトナーカットリッジ１００Ｙの位置が安定するので、最小の範囲で効果的な配置となって、トナーカットリッジ１００Ｙのあおり現象を防止できるとともに、材料費の軽減となる。また、トナー補給部６０Ｙの支持面６２２Ｙと突起部３３との接触面を小さくできるので、回転操作時のトルクを抑えことができ、回転操作性がより向上する。
（第２の実施形態）
ところで、本形態では、ボトル部１０１Ｙ内でのトナー搬送時において、ボトル部１０１Ｙは、図４に示すようにシール部材１０９Ｙ及び爪部１０５Ｙと接触しながら回転するが、このとき、部品のバラつきや取り付けガタ等でボトル部１０１Ｙがぶれて回転すると、シール部材１０９Ｙへの接触状態や爪部１０５との係合状態が不安定により、トルク変動が生ずる。このようなトルク変動はトナーカートリッジ１００Ｙの回転変動へつながり、トナー補給量のばらつきの要因となり兼ねない。爪部１０５Ｙとボトル部１０１Ｙとの係合力を強くすれば、ガタを抑えられるが、ボトル部１０１Ｙをスムーズに回転するように保持する関係上、むやみに係合力を強くしてしまうとその部分での抵抗が逆に大きくなってしまうため、ある程度ガタを持たせて回転させなければならない。

さらに、トナーカートリッジ１００Ｙの回転数や回転時間の安定は、駆動モータ２０１Ｙとして、トルクのある駆動モータや回転精度のよいブラシレスモータやステッピングモータ等を用いることで達成するも可能であるが、コスト面や大きさを考えると、ＤＣブラシモータのような小型で安価なものを使用するのが好ましい。ただ、コストを優先してＤＣブラシモータを使用すると、回転負荷に対するモータ回転の安定性が他のモータよりも劣るため、トナーカートリッジ１００Ｙに対する駆動トルクのばらつき等で回転数・回転時間のバラツキが生じ易く、結果として、トナー補給量のばらつき、トナー濃度のばらつきへ繋がってしまう。

そこで本形態では、図１６，図１７に示すように、トナー補給部６０Ｙのカートリッジ保持部６６Ｙに形成した開口６６１Ｙの内周面６６１Ｙａに規制部材となる保持突起４０１を設けている。図示しないが、各色のトナーカートリッジにもそれぞれ本形態と同様の保持突起４０１が形成されている。この保持突起４０１は、トナーカートリッジ１００Ｙがロック位置を占めたときに、ホルダ１０３Ｙに形成された各爪部１０５Ｙに、それぞれホルダ１０３Ｙの外側から接触し、ホルダ１０３Ｙ、すなわちケース１０２Ｙを保持する。ここで、部品寸法のばらつき等でガタが大きくなると、ばね性を持っている爪部１０５Ｙは外側にあおられながら回転する。このとき、保持突起４０１がないと、爪部１０５Ｙは開口６６１Ｙの内周面６６１Ｙａに対して矢印ｂで示す近接／離間する方向（振幅方向ｂと記す）に振れるため、振れ幅が大きいと内周面６６１Ｙａに接触してしまう。

しかし、本形態のように、振幅方向ｂの片側に位置し、接触するとボトル部１０１Ｙの回転負荷となる内周面６６１Ｙａに保持突起４０１を設けると、保持突起４０１が爪部１０５Ｙと接触することで、爪部１０５Ｙの必要以上の変位が規制される。この規制により爪部１０５Ｙの位置が安定するので、ボトル１０１Ｙが回転しても、ボトル１０１の振幅方向ｂへのずれや軸線方向へのぶれを抑制できる。このため、安定した姿勢でボトル１０１Ｙを回転することができので、固定側となるキャップ１０３に設けたシール部材１０９Ｙへの接触も安定しトルク変動を抑えることができる。

これにより、駆動モータ２０１Ｙへの負荷が軽減され、安価なＤＣモータを使用しても安定した駆動トルクでボトル部１０１Ｙを回転させることができ、トナー搬送量（トナー補給量）のばらつきが少なくなり、高画質な画像を得ることができる。

第１の実施形態の構成と第２の実施形態の構成を同時に備える構成とすると、トナーカートリッジ１００Ｙの装着時のガタ付きによる問題点と、トナーカートリッジ１００Ｙからトナー補給部６０Ｙへのトナー補給動作時におけるガタつきによる課題を同時に解消でき、よりトナー搬送量（トナー補給量）のばらつきが少なくなって、高画質な画像を得ることができる。

図１８は、トナーカートリッジ１００Ｙのトルクとトナー補給量の関係を示す。駆動トルクとトナー補給量の関係は比例関係であり、トルク小により補給量が増加し、トルク大により補給量が減少する。つまり、トルク変動により補給量がばらつくこと特性となる。図１９は、部品の取り付けガタ（寸法ばらつき含む）と、トルクの関係を示すもので、ガタが大きくなるとトルクが大きくなる傾向となり、ばらつきが非常に大きい事がわかる。

図２０は、保持突起４０１がない従来のトナー補給装置と保持突起４０１を備えた本発明のトナー補給装置を用いた際のガタとトルクの関係を示す。従来型のトナー補給装置ではガタによるトルクばらつきが大きいのに対し、本発明のトナー補給装置ではトルクのばらつきが減少している事がわかる。このため、図１８に示す補給量と駆動トルクの関係からみて補給量のばらつきを低減することが可能なことが理解できる。

なお、上記形態では、１つのトナー補給装置６００Ｙを例にとって説明したが、トナー補給装置６００Ｍ，６００Ｃ，６００ＢＫについても、上述の実施形態を適用しているため、全色のトナー補給量が安定し、単色で画像形成する場合もフルカラーで画像形成する場合でも、高画質な画像を得ることができる。

８ （Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ） 現像装置
１０（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ） 像担持体
３３，４０１ 規制部材
６０ （Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ） トナー補給部
６６Ｙ 保持部
１００（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ） トナー収納容器
１０１（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ） ボトル部
１０２（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ） ケース部
１０５（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ） 爪部
１０８（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ） トナー排出口
６００（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ） トナー補給装置
６６５（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ） トナー補給口
Ａ 着脱方向
Ｐ 記録材

特開２００４−１３９０３１号公報

Claims (7)

1. 回転によりその内部に収納したトナーを端部側に形成されたトナー排出口側に搬送するトナー収納容器と、
   前記トナー収納容器を保持するとともに、前記トナー排出口と対向することで当該トナー排出口から排出されるトナーを受けるトナー補給口が形成されていて、当該トナー補給口で受けたトナーを現像装置へ搬送するトナー補給部とを備えたトナー補給装置において、
   前記トナー収納容器の回転時のぶれを規制する規制部材を有することを特徴とするトナー補給装置。
2. 前記トナー補給部は、前記トナー収納容器を回転可能に保持する保持部を有し、前記トナー収納容器を回転操作することで、前記トナー排出口と前記トナー補給口とが連通するとともに、前記トナー収納容器を回転操作する際に、前記保持部と接触する位置に、前記規制部材が配置されていることを特徴とする請求項１記載のトナー補給装置。
3. 前記トナー収納容器は、回転操作する途中で前記保持部の一部と係合し、当該係合する位置と前記トナー収納容器の中心を挟んで反対側に前記規定部材が配置されていることを特徴とする請求項２記載のトナー補給装置。
4. 前記トナー収納容器は、回転駆動されることで内部のトナーを前記トナー排出口に向って搬送するボトル部と、前記ボトル部を外側から覆って回転自在に支持するとともに前記ボトル部に弾性的に係合する爪部が形成されたケース部とを備え、
   前記トナー補給部は、前記ケース部を回転可能に支持し、前記ケース部を回転操作して前記トナー排出口と前記トナー補給口とを連通させた状態で前記ケース部を固定する保持部を有し、
   前記ケース部が前記保持部に固定されている状態で、前記爪部と接触する位置に前記規制部材を設けたことを特徴とする請求項１記載のトナー補給装置。
5. 前記トナー収納容器は、前記保持部に対する着脱方向に長く形成されていることを特徴とする請求項２ないし４の何れかに記載のトナー補給装置。
6. 前記トナー収納容器は、その長手方向を水平方向として前記保持部に装着されることを特徴とする請求項５に記載のトナー補給装置。
7. 潜像担持体表面に形成された潜像を現像装置内のトナーにより現像してトナー像を形成し、形成されたトナー像を記録材に転写する画像形成装置において、
   前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置が請求項１ないし６の何れかに記載のトナー補給装置であることを特徴する画像形成装置。

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