JP2012032460A - トナーカートリッジおよびこれを用いる画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像形成装置のトナーのなだれ現象の発生を防止する。
【解決手段】 トナーを収容するトナー収容部１４０と、トナー収容部１４０の一側部に設けられ、トナー排出口１４２ａを有するトナー排出部１４２と、トナー収容部１４０内に設けられ、トナー収容部１４０内のトナーをトナー排出部１４２に搬送するスクリュー部材１４１と、スクリュー部材１４１の端部を保持する軸受部材１４５と、トナー排出部１４２にスクリュー部材１４１の回転軸線Ｌまわりに回転可能に設けられる断面円弧状の回転シャッタ１４６と、スクリュー部材１４１の回転に連動して、回転シャッタ１４６を開とするシャッタ開閉機構１００とを備え、スクリュー部材が回転しない限りシャッタ部材によってトナー排出口を閉鎖状態に維持し、トナーカートリッジに振動等が加わってもトナー排出口付近のトナーがトナー排出口から一気に流れ落ちることを防止する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、レーザビームプリンタや複合機等の画像形成装置に用いられるトナーカートリッジに係り、特に、交換可能に取付けられるトナーホッパやトナーボトルなどのトナーを収容するトナーカートリッジおよびこれを用いる画像形成装置に関する。

静電電子写真方式を利用した画像形成装置は、一般に帯電、露光、現像、転写、剥離、クリーニング、除電、および定着の各工程から成る。画像を形成する工程は、たとえば、帯電装置によって回転駆動される感光体の表面が均一に帯電され、露光装置によって、帯電された感光体表面にレーザ光が照射され、静電潜像が形成される。続いて、現像装置によって感光体上の静電潜像が現像され、感光体表面上にトナー像が形成される。転写装置によって感光体上のトナー像は転写材上に転写され、その後、定着装置によって加熱されることによって、トナー像は転写材上に固定される。また感光体表面上に残った転写後の残留トナーは、クリーニング装置によって除去され所定の回収部に回収されると共に、クリーニングされた後の感光体表面は、除電装置によって残留電荷が除去され、次の画像形成に備える。

感光体上の静電潜像を現像する現像剤としては、トナーのみから成る１成分現像剤やトナーとキャリアとから成る２成分現像剤が一般に用いられる。１成分現像剤は、キャリアを使用しないことから、トナーとキャリアとを均一に混合するための攪拌機構などを必要とせず、現像装置がシンプルになるといった利点を有するが、トナーの帯電量が安定しにくい等の欠点がある。２成分現像剤は、トナーとキャリアとを均一に混合するための攪拌機構などを必要とすることから、現像装置が複雑になるといった欠点を有するが、帯電量の安定性や高速機への適合性に優れ、高速画像形成装置やカラー画像形成装置によく使用されている。

近年においては、省エネルギや高画質化に対するユーザの要望に応えるため、軟化温度が低く体積平均粒径が５〜９μｍといった小粒径トナーがよく使用されている。このようなトナーは、低温での定着を可能とし、高解像度化や粒状感の低減といった高画質化に有効であるが、トナーの流動性が低いため、トナー凝集が発生しやすい。特に、トナーカートリッジのトナー排出部材として使用されるスポンジ状の供給ローラとの摩擦によって、トナーの外添剤が埋没することによって流動性が極端に低下する問題があった。

このような課題に対して、たとえば、特許文献１や特許文献２に記載されるような、スクリュー状のトナー排出部材をスポンジ状の供給ローラの代わりに用いるようにすれば、トナー補給時における供給部材とトナーの摩擦を減らすことができ、トナーの外添剤が埋没することによって流動性が極端に低下するという問題が生じにくくなる。

特開２００１−８３８０２号公報 特開２００８−２１６３６０号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載されるようなスクリュー状のトナー排出部材をトナーカートリッジに使用する場合、トナーカートリッジに何らかの振動が加わると、トナー排出部材が回転していない状態（トナー補給時でないとき）であっても、トナーが突発的に流出する現象（以下、トナーのなだれ現象と呼ぶこともある）が発生する問題があった。

図９は、スクリュー部材を用いた従来のトナーカートリッジ５００のスクリュー部材５０３の回転停止中におけるトナーのなだれ現象が発生する前後の様子を示す模式図である。図９（ａ）はトナーのなだれ現象が発生する前の状態を示し、図９（ｂ）は、スクリュー部材５０３の回転停止中にトナーのなだれ現象が発生している状態を示す。

図９に示すトナーカートリッジ５００は、トナーＴを収容するトナー収容部５０１と、前記トナー収容部５０１の一側部に設けられ、トナー排出口５０２ａを有するトナー排出部５０２と、前記トナー収容部５０１内に設けられて、該トナー収容部５０１内のトナーＴを前記トナー排出部５０２に搬送するスクリュー部材５０３と、前記トナー排出口５０２ａを閉鎖するスライドシャッタ５０４とを備えている。そして、トナーカートリッジ５００を、図示しない画像形成装置の所定位置にセットすると、前記スライドシャッタ５０４が、前記トナー収容部５０１の長手方向（スクリュー部材５０３の回転軸線に沿った方向）にスライド移動し、これによって、前記トナー排出口５０２ａが開放され、図示しない現像装置に設けられるトナー供給パイプ５０５と、トナー収容部５０１とが連通する。図９（ａ）および図９（ｂ）はいずれも、トナー排出口５０２ａが開放され、トナー収容部５０１内のトナーが、トナー供給パイプ５０５より現像装置内に供給され得る状態であることを示している。

このようなトナーカートリッジ５００の装着状態において、図９（ａ）に示すように、トナー排出口５０２ａの付近のトナーＴは、安息角を保ったまま、トナー収容部５０１内に留まっている。このとき、トナーカートリッジ５００に何らかの振動等が加わると、この振動等によってトナー収容部５０１内のトナーＴ全体が流動を開始する。この流動に伴い、図９（ｂ）に示すように、空気ＡがトナーＴと混ざり、エアロゾルの状態（流動抵抗の低い状態）となって、トナー排出口５０２ａの付近のトナーＴが、トナー供給パイプ５０５内に一気に落下し、スクリュー部材５０３が回転停止中であるにも拘わらず、トナーＴのなだれ現象が発生する。

本発明の目的は、係る実情に鑑み成されたものであり、トナーのなだれ現象の発生を防止するためのトナー流出防止機構を備え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、トナーを収容するトナー収容部と、
前記トナー収容部の一側部に設けられ、トナー排出口を有するトナー排出部と、
前記トナー収容部内に設けられて、該トナー収容部内のトナーを前記トナー排出部に搬送するスクリュー部材と、
前記スクリュー部材の端部を保持する軸受部材と、
前記トナー排出部に前記スクリュー部材の回転軸線まわりに回転可能に設けられる断面円弧状のシャッタ部材と、
前記スクリュー部材の回転に連動して、前記シャッタ部材を開とするシャッタ開閉機構とを備えることを特徴とするトナーカートリッジである。

本発明に従えば、トナー排出口の開動作をスクリュー部材の回転動作に連動させて行えることから、特別な駆動機構が不要となり、トナーカートリッジを小型化することができる。さらに、トナーカートリッジの出荷時に、シャッタ部材によってトナー排出口が閉鎖状態に維持され、スクリュー部材が回転しない限り前記シャッタ部材が開とされないから、トナーカートリッジを画像形成装置に装着した直後に、トナーカートリッジに振動等が加わってもトナー排出口付近のトナーが、エアロゾルとなって、トナー排出口から一気に流れ落ちるトナーのなだれ現象を防止することができる。

また本発明は、前記シャッタ開閉機構が、前記シャッタ部材を、前記トナー排出口を閉鎖する位置に維持し、前記スクリュー部材の初動回転に連動してこの閉鎖状態を解除し、その後トナー排出口を開放する位置に維持することを特徴とする。

本発明に従えば、前記スクリュー部材の初動回転に連動してトナー排出口の閉鎖状態が開放されて、トナー排出口が開とされるが、その後スクリュー部材が回転を継続しても、前記シャッタ開閉機構によって、シャッタ部材がトナー排出口を開放する位置に維持されるから、トナーの供給が支障なく成される。

さらに本発明は、前記シャッタ開閉機構が、前記シャッタ部材に固着される、爪部を有する爪部片と、
前記スクリュー部材に設けられ、前記爪部片を押圧する作用部片と、
前記軸受部材の周方向に隔設され、前記爪部に係止可能な２つの係止用切欠き部とを含み、
前記爪部片の爪部が前記第１の係止用切欠き部に係止されているときは、前記爪部片が前記作用部片による作用を受け得る位置にあって、前記シャッタ部材による前記トナー排出口の閉鎖状態が維持され、
前記スクリュー部材の回転開始によって前記作用部片が前記爪部片を押圧し、前記爪部の前記第１の係止用切欠き部に対する係止が解除され、前記シャッタ部材がこれに連動して前記トナー排出口を開放し、その後のスクリュー部材の回転によって、前記爪部片の爪部が前記第２の係止用切欠き部に係止されることによって、前記爪部片が前記作用部片によって押圧される位置から退避し、前記シャッタ部材によるトナー排出口の開放状態が維持されることを特徴とする。

本発明に従えば、前記爪部片の爪部が前記第１の係止用切欠き部に係止されているときは、前記シャッタ部材による前記トナー排出口の閉鎖状態が維持される。そして、前記スクリュー部材が初動回転を開始すると、前記作用部片が前記爪部片を押圧し、前記爪部の前記第１の係止用切欠き部に対する係止が解除される。その後もスクリュー部材の回転が継続されると、爪部片およびシャッタ部材がこれに連動して回転し、トナー排出口が開放されてゆく。引続きスクリュー部材の回転に伴い、爪部片の爪部が前記第２の係止用切欠き部の位置に達すると、当該第２の係止用切欠き部に係止され、これによって、前記爪部片が前記作用部片による作用を受け得る位置から退避する。同時に、トナー排出口が完全に開放される。したがって、この状態でスクリュー部材が回転を継続しても、この回転にシャッタ部材が連動せず、トナー排出口の開放状態が維持される。

さらに本発明は、前記第１の係止用切欠き部の前記回転軸線に沿う長さが、前記第２の係止用切欠き部の前記回転軸線に沿う長さよりも小さいことを特徴とする。

また本発明は、前記爪部片が、弾性変形可能な部材から成ることを特徴とする。
本発明に従えば、前記第１の係止用切欠き部および第２の係止用切欠き部の前記回転軸線に沿った深さの大小関係によって、前記爪部片の爪部が係止用切欠き部に係止される度合いが異なり、これによって、前記爪部片が前記作用部片による作用を受け得る位置、および、この作用を受け得る位置から退避し得る位置の設定を簡易に行うことができる。そして、爪部片を弾性変形可能な部材によって構成すれば、該部材の弾性復元作用によって、係止のための外力を付加することなく、爪部の各係止用切欠き部に対する係止が成され、かつ、それぞれの係止状態が安定維持される。

本発明は、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、
感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、
前記現像装置にトナー補給部材を介してトナーを補給する前述のトナーカートリッジと、
感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
トナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備えることを特徴とする電子写真方式の画像形成装置である。

本発明の画像形成装置に従えば、感光体ドラムの表面に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置で現像してトナー像を形成し、トナー像を転写装置によって記録媒体に転写させた後、定着装置によって定着させる一連の電子写真方式によって画像形成が成される。この画像形成過程で、トナーカートリッジ内のスクリュー部材が随時作動し、トナーカートリッジから現像装置へのトナーの補給が成される。そして、トナーカートリッジを画像形成装置にセットした直後においては、未だトナー排出口がシャッタ部材によって閉鎖状態とされているから、トナーカートリッジに振動等が加わっても、現像装置へのトナー流れ込みを防止することができ、これによって、トナー濃度を安定して制御でき長期に渡って安定した画像濃度が得られる。

本発明によれば、トナー排出口の開動作をスクリュー部材の回転動作によって行えることから、特別な駆動機構が不要となり、トナーカートリッジを小型化することができる。さらに、トナーカートリッジの出荷時に、トナー排出口を閉鎖することによって、トナーカートリッジを画像形成装置にセットした直後にトナー排出口付近のトナーが、エアロゾルとなって、トナー排出口から一気に流れ落ちるトナーのなだれ現象を確実に防止できる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の全体の構成を模式的に示す縦断面図である。 図１の画像形成装置１に搭載されるトナーカートリッジ１４〜１７を具備するトナーカートリッジユニット３７の構成を示す斜視図である。 トナーカートリッジ１４が画像形成装置１にセットされる前の状態を示す断面図である。 図３の切断面線ＩＶ−ＩＶから見た断面図である。 図５（ａ）は図３の切断面線Ｖ−Ｖから見た断面図を示し、図５(ｂ)はシャッタ開閉機構１００の構成を示す斜視図である。 図６（ａ）は回転シャッタ１４６の開動作の過程を示す断面図であり、図６（ｂ）は回転シャッタ１４６の動作過程に対応するシャッタ開閉機構１００の動作状態を示す斜視図である。 図７（ａ）は回転シャッタ１４６が開状態であることを示す断面図であり、図７（ｂ）は回転シャッタ１４６の開状態におけるシャッタ開閉機構１００の動作状態を示す斜視図である。 図８（ａ）〜図８（ｃ）は図５〜図７にそれぞれ示す回転シャッタ１４６およびシャッタ開閉機構１００の動作状態を説明するための模式的な平面図である。 従来のトナーカートリッジ５００のスクリュー部材５０３の回転停止中におけるトナーのなだれ現象が発生する前後の様子を示す模式図であり、図９（ａ）はトナーのなだれ現象が発生する前の状態を示し、図９（ｂ）はスクリュー部材５０３の回転停止中にトナーのなだれ現象が発生している状態を示す。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。まず、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の構成について、図１を参照して説明する。図１は本発明の実施形態に係る画像形成装置１の全体の構成を示す説明図である。本実施形態に係る画像形成装置１は、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム２〜５と、感光体ドラム２〜５の表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置６〜９と、現像装置６〜９にトナー補給部材としてのトナー補給パイプ１０〜１３を介してトナーを補給するトナーカートリッジ１４〜１７と、中間転写ベルト１８を介して感光体ドラム２〜５の表面のトナー像を用紙に転写する転写装置としての２次転写ローラ１９と、トナー像を用紙に定着させる定着装置２０とを備え、電子写真方式によってトナーを用いて画像を形成するものである。そして、この画像形成装置１に用いられる前記トナーカートリッジ１４〜１７が、後記するように特有の構成を備える。

本実施形態に係る画像形成装置１は、通信ネットワーク等を介して外部から送信された画像データ等の入力コマンドに含まれる画像データに基づいて、記録媒体としての所定のシート（記録用紙）に多色あるいは単色の画像を可視画像として形成するものである。この画像形成装置１は、図１に示すように、露光ユニット２１、当該露光ユニット２１によって潜像が形成された像担持体に相当する感光体ドラム２〜５、現像装置６〜９、帯電ローラ２２〜２５、クリーニングユニット２６〜２９、中間転写ベルト１８、１次転写ローラ３０〜３３、２次転写ローラ１９、定着装置２０、用紙搬送路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３、給紙カセット３４、手差し給紙トレイ３５、排紙トレイ３６、およびトナーカートリッジユニット３７を含んで構成される。

この画像形成装置１が対象とするカラー画像の画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、およびイエロー（Ｙ）の４色の各色相に対応した画像データを用いて、画像形成部３８〜４１で可視画像の形成を行う。画像形成部３８〜４１は、各色を用いたカラー画像に応じたものである。従って、帯電ローラ２２〜２５、感光体ドラム２〜５および現像装置６〜９は、各色に応じた４種類の潜像およびトナー像を形成するようにそれぞれ４個ずつ設けられ、クリーニングユニット２６〜２９および１次転写ローラ３０〜３３も、それぞれに対応して４個ずつ設けられている。各画像形成部３８〜４１は、同様に構成されており、たとえば、ブラックの画像形成部３８は、感光体ドラム２、現像装置６、帯電ローラ２２、転写ローラ３０、およびクリーニングユニット２６等から構成される。

この画像形成部３８〜４１は、中間転写ベルト１８の移動方向（副走査方向）に一列に配列されている。なお、前記画像形成部３８〜４１は、３８がブラックに、３９がシアンに、４０がマゼンタに、４１がイエローに対応し、これら符号によって区別された上記の各手段によって、４つの画像ステーションが構成されている。

本実施形態の露光装置である露光ユニット２１は、図示しないレーザ光源としての半導体レーザ、ポリゴンミラー２１０、第１反射ミラー２１１〜２１４、および第２反射ミラー２１５〜２１７等を備えており、ブラック、シアン、マゼンタ、およびイエローの各色相の画像データによって、変調されたレーザビーム等の光ビームのそれぞれを感光体ドラム２〜５のそれぞれに照射する。感光体ドラム２〜５のそれぞれには、ブラック、シアン、マゼンタ、およびイエローの各色相の画像データによる静電潜像が形成される。

本実施形態では、露光ユニット２１は、レーザ照射部および反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）を用いる手法のものであるが、発光素子をアレイ状に並べた、たとえば、ＥＬやＬＥＤ書込みヘッドを用いる手法のものを使用してもよい。

感光体ドラム２〜５は、露光ユニット２１の上方に配設され、略円筒形状の像担持体であり、図示しない駆動手段と制御手段とによって所定方向（各感光体ドラム２〜５に付された矢印参照）に回転するように制御されている。感光体ドラム２〜５は、導電性基材上に光導電層が形成されて構成されている。たとえば、アルミニウム等で製作された金属ドラムを基材として、その外周面に、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、セレン（Ｓｅ）や有機光半導体（ＯＰＣ）等の光導電層が薄膜状に形成されている。なお、感光体ドラム２〜５の構成は、上述の構成に特に限定されない。帯電ローラ２２〜２５は、感光体ドラム２〜５の表面を所定の電位に均一に帯電させる接触方式の帯電器である。本実施形態では、図１に示すように、帯電器として接触型のローラ型の帯電ローラ２２〜２５を使用しているが、このような帯電ローラ２２〜２５に代えて、チャージャー型やブラシ型の帯電器を代用してもよい。

現像装置６〜９は、静電潜像が形成された感光体ドラム２〜５の表面にトナーを供給し、静電潜像をトナー像に現像する。現像装置６〜９のそれぞれは、ブラック、シアン、マゼンタ、およびイエローの各色相のトナーを収納しており、感光体ドラム２〜５のそれぞれの表面に形成された各色相に対応する静電潜像をブラック、シアン、マゼンタ、およびイエローの各色相のトナー像に顕像化する。クリーニングユニット２６〜２９は、現像・画像転写後における感光体ドラム２〜５の表面に残留したトナーを潤滑剤等によって除去・回収する。

感光体ドラム２〜５の上方に配置されている中間転写ベルト１８は、駆動ローラ１８１と従動ローラ１８２との間に張架されてループ状の移動経路を形成している。中間転写ベルト１８の外周面には、その移動方向１８０に沿って、感光体ドラム５（イエロー）、感光体ドラム４（マゼンタ）、感光体ドラム３（シアン）および感光体ドラム２（ブラック）がこの順序で対向配置されている。この中間転写ベルト１８を挟んで各感光体ドラム２〜５に対向する位置に、１次転写ローラ３０〜３３が配置されている。中間転写ベルト１８が感光体ドラム２〜５に対向する位置のそれぞれが１次転写位置である。この中間転写ベルト１８は、厚さ１００〜１５０μｍ程度のフィルムで無端状に形成されている。１次転写ローラ３０〜３３には、感光体ドラム２〜５の表面に担持されたトナー像を中間転写ベルト１８上に転写するために、トナーの帯電極性と逆極性の１次転写バイアスが定電圧制御によって印加される。これによって、感光体ドラム２〜５に形成された各色相のトナー像は、中間転写ベルト１８の外周面に順次重ねて転写され、中間転写ベルト１８の外周面にフルカラーのトナー像が形成される。

ただし、イエロー、マゼンタ、シアン、およびブラックの色相の一部のみの画像データが入力された場合には、４つの感光体ドラム２〜５のうち、入力された画像データの色相に対応する一部の感光体ドラムのみにおいて、静電潜像およびトナー像の形成が行われる。たとえば、モノクロ画像形成時には、ブラックの色相に対応した感光体ドラム２のみにおいて静電潜像の形成およびトナー像の形成が行われ、中間転写ベルト１８の外周面には、ブラックのトナー像のみが転写される。

各１次転写ローラ３０〜３３は、直径８〜１０ｍｍの金属（たとえば、ステンレス）を素材とする軸の表面を導電性の弾性材（たとえば、ＥＰＤＭ、発泡ウレタン等）によって被覆して構成されており、導電性の弾性材によって中間転写ベルト１８に均一に高電圧を印加する。本実施形態では、転写電極として１次転写ローラ３０〜３３を使用しているが、それ以外にブラシなども使用可能である。各１次転写位置において、中間転写ベルト１８の外周面に転写されたトナー像は、中間転写ベルト１８の前記移動方向１８０に沿った回転によって、２次転写ローラ１９との対向位置である２次転写位置に搬送される。２次転写ローラ１９は、画像形成時において、内周面が駆動ローラ１８１の周面に接触する中間転写ベルト１８の外周面に所定のニップ圧で圧接されている。当該ニップ圧を定常的に得るために、２次転写ローラ１９もしくは駆動ローラ１８１のいずれか一方は、金属等の硬質材料からなり、他方は、弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラまたは発泡性樹脂ローラ等）から成る。

給紙カセット３４または手差し給紙トレイ３５から給紙された用紙が２次転写ローラ１９と中間転写ベルト１８との間を通過する際に、２次転写ローラ１９にトナーの帯電極性（−）とは、逆極性（＋）の高電圧が印加される。前記のように、各感光体ドラム２〜５の表面に形成される静電潜像は、各色相に応じたトナーによって顕像化されて、それぞれトナー像となり、これらトナー像は、中間転写ベルト１８上において積層される。その後、積層されたトナー像は、中間転写ベルト１８の前記回転移動によって、搬送されて来た用紙と中間転写ベルト１８との接触位置に移動し、この位置に配置されている２次転写ローラ１９によって、中間転写ベルト１８の外周面から用紙上にトナー像が転写される。

中間転写ベルト１８と感光体ドラム２〜５との接触によって中間転写ベルト１８に付着したトナー、および中間転写ベルト１８から用紙へのトナー像の転写の際に転写されずに、中間転写ベルト１８上に残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるため、中間転写ベルトクリーニングユニット４２によって除去されて回収される。中間転写ベルトクリーニングユニット４２には、中間転写ベルト１８に接触するたとえばクリーニング部材としてのクリーニングブレードが備えられている。このクリーニングブレードが接触する部分の中間転写ベルト１８は、裏側から従動ローラ１８２にて支持されている。

可視画像としてトナー像が転写された用紙は、加熱ローラ２０ａと加圧ローラ２０ｂとを備える定着装置２０に導かれ、加熱ローラ２０ａと加圧ローラ２０ｂとの間を通過して、加熱および加圧処理を受ける。これによって、可視画像となるトナー像が用紙の表面に堅牢に定着する。トナー像が定着した用紙は、排紙ローラ４３によって排紙トレイ３６上に排出される。加熱ローラ２０ａには温度センサー（たとえば、サーミスタなど）２０ｃが設けられており、この温度センサーによる加熱ローラ２０ａの表面温度検出情報に基づき、図示しない制御部によって、加熱ローラ２０ａの発熱部の発熱制御が成される。

画像形成装置１には、給紙カセット３４に収納されている用紙を２次転写ローラ１９と中間転写ベルト１８との間および定着装置２０を経由して排紙トレイ３６に送るための略垂直方向の用紙搬送路Ｐ１が設けられている。この用紙搬送路Ｐ１には、給紙カセット３４内の用紙を１枚ずつ用紙搬送路Ｐ１内に繰り出すピックアップローラ４４、繰り出された用紙を上方に向けて搬送する搬送ローラ４５、搬送されてきた用紙を所定のタイミングで２次転写ローラ１９と中間転写ベルト１８との間に導くレジストローラ４６、および、用紙を排紙トレイ３６に排出する排紙ローラ４３が配置されている。また、画像形成装置１の内部には、手差し給紙トレイ３５からレジストローラ４６に至る間に、ピックアップローラ４７および搬送ローラ４８〜５０を配置した用紙搬送路Ｐ２が形成されている。さらに、排紙ローラ４３から用紙搬送路Ｐ１におけるレジストローラ４６の上流側に至る間には、用紙搬送路Ｐ３が形成されている。

排紙ローラ４３は、正逆両方向に回転自在とされており、用紙の片面に画像を形成する片面画像形成時、および用紙の両面に画像を形成する両面画像形成における第２面画像形成時に正転方向に駆動されて用紙を排紙トレイ３６に排出する。一方、両面画像形成における第１面画像形成時には、排紙ローラ４３は、用紙の後端が定着装置２０を通過するまで正転方向に駆動された後、用紙の後端部を挟持した状態で逆転方向に駆動されて用紙を用紙搬送路Ｐ３内に導く。用紙搬送路Ｐ３には、逆転搬送ローラ５１,５２が配置されており、これらの逆転搬送ローラ５１,５２によって、両面画像形成時に片面のみに画像が形成された用紙は、表裏面および前後端を反転した状態で用紙搬送路Ｐ３から用紙搬送路Ｐ１に導かれる。

レジストローラ４６は、給紙カセット３４もしくは手差し給紙トレイ３５から給紙され、または用紙搬送路Ｐ３を経由して搬送された用紙を中間転写ベルト１８の回転に同期したタイミングで２次転写ローラ１９と中間転写ベルト１８との間に導く。このため、レジストローラ４６は、感光体ドラム２〜５や中間転写ベルト１８の動作開始時には、回転を停止しており、中間転写ベルト１８の回転に先立って給紙または搬送された用紙は、前端をレジストローラ４６に当接させた状態で用紙搬送路Ｐ１内における移動を停止する。この後、レジストローラ４６は、２次転写ローラ１９と中間転写ベルト１８とが圧接する位置で用紙の前端部と中間転写ベルト１８上に形成されたトナー像の前端部とが対向するタイミングで回転を開始する。

なお、画像形成部３８〜４２の全てにおいて、画像形成が行われるフルカラー画像形成時には、１次転写ローラ３０〜３３が中間転写ベルト１８を感光体ドラム２〜５の全てに圧接させる。一方、画像形成部３８のみにおいて、画像形成が行われるモノクロ画像形成時には、１次転写ローラ３０のみが中間転写ベルト１８を感光体ドラム２に圧接させる。

次に、本実施形態に係る特徴的なトナーカートリッジ１４〜１７の構成について、図面を参照して詳細に説明する。図２は、これら４個のトナーカートリッジ１４〜１７が一括してユニット化されたトナーカートリッジユニット３７の構成を示す斜視図である。トナーカートリッジ１４〜１７は、図２に示すように、トナーカートリッジユニット３７の上に並んで載置されている。各トナーカートリッジ１４〜１７は、トナーカートリッジユニット３７に設けられたロックレバー３７ａ〜３７ｄの対応するいずれかを持ち上げることによって、トナー収容部１４０〜１７０を矢印Ｆ方向に移動してストッパプレート３７ｅに押し当てた状態で保持されるようになっている。このように、４個のトナーカートリッジ１４〜１７が並んで載置されたトナーカートリッジユニット３７は、前記中間転写ベルト１８の上に設置される。この設置された状態では、各トナー収容部１４０〜１７０と、前記トナー補給パイプ１０〜１３とが連結され、前記現像装置６〜９にトナー補給パイプ１０〜１３を介して対応するトナーが補給可能な状態とされる。なお、図２では、シアン用トナーカートリッジ１５が所定位置にセットされる前の状態を示している。

次に、トナーカートリッジ１４〜１７の構成について、ブラック用トナーカートリッジ１４を例に採って、図３〜図８を参照して詳細に説明する。他のトナーカートリッジ１５〜１７は、同様に構成されるので、以下ではその説明を省略する。図３はトナーカートリッジ１４が画像形成装置１に装着される前の状態を示す断面図であり、図４は図３の切断面線ＩＶ−ＩＶから見た断面図であり、図５（ａ）は、図３の切断面線Ｖ−Ｖから見た断面図であり、図５(ｂ)はシャッタ開閉機構１００の構成を示す斜視図である。また、図６（ａ）は、回転シャッタ１４６の開動作の過程を示す図５（ａ）と同様な断面図であり、図６（ｂ）は回転シャッタ１４６の動作過程に対応するシャッタ開閉機構１００の動作状態を示す斜視図である。さらに、図７（ａ）は、回転シャッタ１４６が開状態であることを示す図５（ａ）と同様な断面図であり、図７（ｂ）は回転シャッタ１４６の開状態におけるシャッタ開閉機構１００の動作状態を示す斜視図である。図８（ａ）、図８（ｂ）および図８（ｃ）は、図５〜図７にそれぞれ示す回転シャッタ１４６およびシャッタ開閉機構１００の動作状態を説明するための模式的な平面図である。

トナーカートリッジ１４は、図３、図４、図５（ａ）、図６（ａ）および図７（ａ）に示すように、トナーを収容するトナー収容部１４０、スクリュー部材１４１、トナー排出口１４２ａを有するトナー排出部１４２、スライドシャッタ１４３、攪拌パドル１４４、軸受部材１４５、回転シャッタ１４６を備えている。トナー収容部１４０は、一方端に前方後円形の断面を有する略円筒状のトナー排出部１４２を備え、トナーを収容する略角柱状のトナー収容器であり、その内部にスクリュー部材１４１と攪拌パドル１４４を回転自在に支持している。

スクリュー部材１４１は、回転軸１４１ａ、螺旋羽根１４１ｂ、駆動ギア１４１ｃを備え、回転することによってトナー収容部１４０内部のトナーをトナー排出口１４２ａに向けて搬送する。攪拌パドル１４４は、回転軸まわりに1枚の攪拌羽根を有する攪拌部材であり、回転することによってトナー収容部１４０内のトナーを解すと共に、スクリュー部材１４１の配設側にトナーを押しやるように機能する。トナー排出口１４２ａは、トナー収容部１４０のトナー排出部１４２の底部に設けられる四角形の開口部であり、スクリュー部材１４１で運ばれてきたトナーを、トナーカートリッジ１４の外部へ排出する。スライドシャッタ１４３は、トナー排出口１４２ａの下端開口部を閉鎖する位置にスライド可能に設けられる略四角形の板状の開閉弁部材であり、画像形成装置１に、図２および図３に示す矢印Ｆ方向に沿ってセットされる際に、画像形成装置１に設けられる図示しない固定当接部に突片１４３ａが当接し、その反作用を受けてＦ方向とは逆方向にスライドし、トナー排出口１４２ａの下端開口部を開放するようになっている。下端開口部が開放されたトナー排出口１４２ａは、トナー補給パイプ１０（図１参照）の上端開口部と整合し、トナー収容部１４０内からトナー補給パイプ１０を経て現像装置６（図１参照）へのトナーの供給が可能な状態とされる。

図２に示すように、トナーカートリッジ１４〜１７は、トナーカートリッジユニット３７に装着されるが、このとき、トナーカートリッジユニット３７のストッパプレート３７ｅに設けられた図示しない駆動伝達機構に、各攪拌パドルのカップリング部が結合されて、画像形成装置１の本体内に設置された駆動源（図示せず）から各攪拌パドルへの駆動伝達系が構成される。そして、各スクリュー部材は、各攪拌パドルからさらに駆動伝達される。具体的には、図３に示すように、駆動ギア１４１ｃと、隣接する攪拌パドル１４４に装着される図示しない駆動ギアとに、タイミングベルト１４１ｄが巻き掛けられ、これによって、攪拌パドル１４４から駆動伝達されて、スクリュー部材１４１がその回転軸線Ｌまわりに回転するよう構成されている。

回転シャッタ１４６は、前記トナー排出口１４２ａの上端開口部を開閉し得るよう、断面形状がトナー排出部１４２の円筒部と同じ曲率中心で、外周径がトナー排出部１４２の円筒部の内周径と略同じもしくは若干小さい円弧状に形成され、前記回転軸線Ｌまわりに回転可能に設けられている。そして、この回転シャッタ１４６は、前記スクリュー部材１４１の回転に連動して作動するシャッタ開閉機構１００によって開となるように構成されている。このシャッタ開閉機構１００は、前記回転シャッタ１４６を、前記トナー排出口１４２ａを閉鎖する位置に維持し、前記スクリュー部材１４１の初動回転に連動してこの閉鎖状態を解除し、その後トナー排出口１４２ａを開放する位置に維持するよう構成されている。

すなわち、シャッタ開閉機構１００は、前記回転シャッタ１４６の一側部にその回転方向に延びるよう固着された弾性変形可能な爪部片１０１と、前記スクリュー部材１４１の回転軸１４１ａに固着され前記爪部片１０１に作用する作用部片１０２と、前記軸受部材１４５の周方向に所定の間隔で隔設された第１および第２の係止用切欠き部１０３，１０４とを含む。前記第１の係止用切欠き部１０３の前記回転軸線Ｌ方向に沿った長さが、前記第２の係止用切欠き部１０４の長さより小さく形成され、かつ、第１および第２の係止用切欠き部１０３，１０４の周方向に沿った前記所定の間隔は、前記回転シャッタ１４６の弧長に略等しく設定されている。爪部片１０１は、回転シャッタ１４６の一側部からスクリュー部材１４１の回転方向に延びる弾性変形可能なアーム部１０５と、その先端部にＴ字状に形成された爪部１０６とから成る。爪部１０６は、前記係止用切欠き部１０３，１０４に、前記回転軸線Ｌ方向に沿って嵌まり込むよう係止される平面視三角形状の爪先部１０６ａと、爪基部１０６ｂとから成る。前記作用部片１０２は板状片からなり、その板面が前記回転軸線Ｌ方向に沿い、かつ径方向に起立するよう、前記スクリュー部材１４１の回転軸１４１ａに固着されている。作用部片１０２は、その遠心側端部が段差状になるよう、嵩高部１０２ａと嵩低部１０２ｂとを備えている（図７（ｂ）および図８（ｃ）参照）。作用部片１０２の嵩高部１０２ａの前記回転軸１４１ａからの起立高さは、前記爪部１０６の爪基部１０６ｂに、スクリュー部材１４１の回転方向オーバーラップし得る高さとされ、また、嵩低部１０２ｂの起立高さは、爪基部１０６ｂに干渉しない高さに設定されている。

このような構成のシャッタ開閉機構１００において、前記爪部片１０１における爪部１０６の爪先部１０６ａが前記第１の係止用切欠き部１０３に係止されているときは、前記爪部片１０１における爪部１０６の爪基部１０６ｂが、前記作用部片１０２における嵩高部１０２ａによる作用を受け得る位置にあって、前記回転シャッタ１４６による前記トナー排出口１４２ａの閉鎖状態が維持される。そして、前記スクリュー部材１４１の初動回転に伴い、前記爪部片１０１の爪基部１０６ｂが前記作用部片１０２の嵩高部１０２ａの作用を受け、爪部１０６が前記回転方向に推進されて前記爪先部１０６ａの前記第１の係止用切欠き部１０３に対する係止が解除される。前記回転シャッタ１４６がこれに連動して前記トナー排出口１４２ａを開放する。その後のスクリュー部材１４１の回転に伴い、前記爪先部１０６ａが前記第２の係止用切欠き部１０４に係止されることによって、前記爪部片１０１の爪基部１０６ｂが前記作用部片１０２の嵩高部１０２ａによる作用を受け得る位置から退避し、前記回転シャッタ１４６によるトナー排出口１４２ａの開放状態が維持される。

シャッタ開閉機構１００による回転シャッタ１４６の開動作について、図面を参照してさらに詳細に説明する。図８において、スクリュー部材１４１の螺旋羽根１４１ｂは、便宜上２点鎖線で示している。トナーカートリッジ１４の梱包時には、図５（ａ）（ｂ）および図８（ａ）に示すように、前記爪先部１０６ａが、前記第１の係止用切欠き部１０３に嵌り込むよう係止し、回転シャッタ１４６がトナー排出口１４２ａを閉鎖する状態に維持される。この状態では、第１の係止用切欠き部１０３の前記回転軸線Ｌに沿った深さが小さいから、前記爪部片１０１のアーム部１０５は、前記軸受部材１４５とは反対側に大きく弾性変形し、前記爪部１０６の爪基部１０６ｂが、前記作用部片１０２の嵩高部１０２ａに、スクリュー部材１４１の回転方向上流側でオーバーラップするよう位置付けられている。このとき、回転シャッタ１４６はトナー排出口１４２ａを塞ぐ位置にセットされているため、トナーカートリッジ１４が画像形成装置本体にセットされた際に、前述のとおりスライドシャッタ１４３が開いた状態となっても、トナーカートリッジ１４内のトナーがトナー補給パイプ１０（図１参照）内に流れ込むことはない。

次に画像形成装置１の本体からのトナー補給信号を受けて駆動ギア１４１ｃが回転を始めると、図６（ａ）、図６（ｂ）および図８（ｂ）に示すように、スクリュー部材１４１に一体に固着された作用部片１０２の嵩高部１０２ａが、前記爪部１０６の爪基部１０６ｂを矢印方向（スクリュー部材１４１の回転方向）に押すよう作用する。これに伴い、爪先部１０６ａの第１の係止用切欠き部１０３に対する係止が解除され、爪先部１０６ａが軸受部材１４５のトナー収容部１４０内側端面に沿って矢印方向に弾性的に摺接移動すると共に、回転シャッタ１４６が同方向に回転動作を始める。回転シャッタ１４６の回転開始によってトナー排出口１４２ａが開き始め、同時にトナー補給が開始される。

スクリュー部材１４１が一定の回転角だけ回転駆動すると、図７（ａ）、図７（ｂ）および図８（ｃ）に示すように、爪部１０６の爪先部１０６ａが第２の係止用切欠き部１０４に嵌まり込むよう係止される。第２の係止用切欠き部１０４は、その前記回転軸線Ｌに沿った深さが大きく形成されているから、前記爪部片１０１のアーム部１０５が軸受部材１４５側に弾性復元力によって変位し、この変位に伴い、前記爪部１０６の爪基部１０６ｂが、前記作用部片１０２の嵩高部１０２ａとオーバーラップする位置から外れ、その作用を受けない状態とされる。このとき、回転シャッタ１４６は全開状態とされる。したがって、以降画像形成装置１の本体からのトナー補給信号によって、スクリュー部材１４１の回転がなされても、爪部１０６が作用部片１０２によって作用を受けず、回転シャッタ１４６が全開状態に維持され、スクリュー部材１４１の回転によって、トナーを適量、トナー補給パイプ１０を経て現像装置６へと供給することができる。

上述のようなシャッタ開閉機構１００による回転シャッタ１４６の開動作によって、トナー収容部１４０が画像形成装置１の所定位置にセットされた後、スクリュー部材１４１が初動回転するまでの間のトナーのなだれ現象が防止される。これによって、簡単な構成でありながら、優れたトナー流出防止機構が構成される。その他のトナーカートリッジ１５〜１７にも同様のトナー流出防止機構が装備され、画像形成装置１の所定位置にセットされた後の、振動等によるトナーのなだれ現象を防止することができる。

なお、実施形態の画像形成装置１はフルカラーの画像形成装置であるが、モノクロ専用の画像形成装置であってもよい。また、フルカラーの画像形成システムも、例示のようなタンデム方式に限らず、他の方式によるものであってもよい。さらに、現像装置として、２成分現像剤を用いる例を示したが、非磁性１成分現像剤を用いる現像方式の現像装置であってもよい。

１ 画像形成装置
２，３，４，５ 感光体ドラム
６、７，８，９ 現像装置
１０，１１，１２，１３ トナー補給部材
１９ 転写装置
２０ 定着装置
１４，１５，１６，１７ トナーカートリッジ
１４０，１５０，１６０，１７０ トナー収容部
１４１ スクリュー部材
１４２ トナー排出部
１４２ａ トナー排出口
１４５ 軸受部材
１４６ シャッタ部材
１００ シャッタ開閉機構
１０１ 爪部片
１０２ 作用部片
１０３ 第１の係止用切欠き部
１０４ 第２の係止用切欠き部
Ｌ 回転軸線

Claims (6)

1. トナーを収容するトナー収容部と、
   前記トナー収容部の一側部に設けられ、トナー排出口を有するトナー排出部と、
   前記トナー収容部内に設けられて、該トナー収容部内のトナーを前記トナー排出部に搬送するスクリュー部材と、
   前記スクリュー部材の端部を保持する軸受部材と、
   前記トナー排出部に前記スクリュー部材の回転軸線まわりに回転可能に設けられる断面円弧状のシャッタ部材と、
   前記スクリュー部材の回転に連動して、前記シャッタ部材を開とするシャッタ開閉機構とを備えることを特徴とするトナーカートリッジ。
2. 前記シャッタ開閉機構は、前記シャッタ部材を、前記トナー排出口を閉鎖する位置に維持し、前記スクリュー部材の初動回転に連動してこの閉鎖状態を解除し、その後トナー排出口を開放する位置に維持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。
3. 前記シャッタ開閉機構は、前記シャッタ部材に固着される、爪部を有する爪部片と、
   前記スクリュー部材に設けられ、前記爪部片を押圧する作用部片と、
   前記軸受部材の周方向に隔設され、前記爪部に係止可能な２つの係止用切欠き部とを含み、
   前記爪部片の爪部が前記第１の係止用切欠き部に係止されているときは、前記爪部片が前記作用部片による作用を受け得る位置にあって、前記シャッタ部材による前記トナー排出口の閉鎖状態が維持され、
   前記スクリュー部材の回転開始によって前記作用部片が前記爪部片を押圧し、前記爪部の前記第１の係止用切欠き部に対する係止が解除され、前記シャッタ部材がこれに連動して前記トナー排出口を開放し、その後のスクリュー部材の回転によって、前記爪部片の爪部が前記第２の係止用切欠き部に係止されることによって、前記爪部片が前記作用部片によって押圧される位置から退避し、前記シャッタ部材によるトナー排出口の開放状態が維持され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. 前記第１の係止用切欠き部の前記回転軸線に沿う長さは、前記第２の係止用切欠き部の前記回転軸線に沿う長さよりも小さい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。
5. 前記爪部片は、弾性変形可能な部材から成ることを特徴とする請求項３または４に記載のトナーカートリッジ。
6. 表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、
   感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、
   前記現像装置にトナー補給部材を介してトナーを補給する請求項１〜５のいずれか１つに記載のトナーカートリッジと、
   感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
   トナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備えることを特徴とする電子写真方式の画像形成装置。

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