JP2015055641A - トナーカートリッジおよび画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トナーが固まった状態であっても、起動時の回転トルクの低減することができるトナーカートリッジおよび画像形成装置を提供する。【解決手段】 回転軸（２３１）と撹拌羽根（２３２）とを有するトナー撹拌部材（２３０）と、搬送軸（２２１）に螺旋状に設けられる搬送羽根（２２２）を有するトナー排出部材と、基部（２８１）の内周面から半径方向内方に突出し、回転軸（２３１）の外周面に接触して回転自在に支持される軸受突部（２８３ａ，２８３ｂ）を有する第２歯車（２５０）と、回転軸（２３１）の外周面から突出し、第２歯車（２５０）の回転によって軸受突部（２８３ａ，２８３ｂ）が当接するように設けられる当接部材（２８４ａ，２８４ｂ）と、第２歯車（２５０）の回転を、搬送軸（２２１）に伝達する第１および第３歯車（２４０，２８０）と、第２歯車（２５０）へ回転力を付与する回転駆動手段とを備える。【選択図】 図４

Description

本発明は、電子写真方式を用いる画像形成装置に使用されるトナーカートリッジおよび画像形成装置に関する。

プリンタ、複写機などに搭載される画像形成装置は、画像形成装置内の現像装置に貯留されるトナーを用いて画像を形成する。このような画像形成装置の分野において、従来から、現像装置にトナーを供給するトナーカートリッジが知られている。トナーカートリッジは、現像装置内のトナーが消費されて少なくなると、トナーカートリッジ内のトナーを現像装置内に供給する。

たとえば、特許文献１には、現像装置へ補給するためのトナーが収容されるトナー収容部、およびトナー収容部に隣接して設けられ、トナー排出口が形成されるトナー排出部を有するトナー収容容器と、トナー収容部内に収容されるトナーを撹拌するトナー撹拌板、および可撓性を有し、トナー収容部内のトナーを汲み上げてトナー排出部へ搬送する一対の撹拌羽根を備え、トナー収容部に設置されるトナー撹拌部材と、トナー排出部に設置され、トナー撹拌部材によってトナー排出部へ搬送されてきたトナーを、トナー排出口に向けて搬送するトナー排出部材とを含むトナーカートリッジが開示されている。

特許文献１に開示されるトナーカートリッジでは、一対の撹拌羽根は、回転軸の周方向に１８０度間隔を空けて設けられ、回転軸の半径方向外方に向かって回転軸から突出する板状の各トナー撹拌板の先端部に、半径方向外方に向かって延びるようにそれぞれ設けられ、各撹拌羽根は、回転軸の半径方向における長さが、トナー収容部の内表面に対して接触するような長さに設計されている。これにより、回転軸の回転に伴って、トナー収容部の内表面に付着したトナーを一対の撹拌羽根により掻き取ることができるので、トナー排出部に搬送されることなくトナー収容部の内壁に残留してしまうトナーの量を可及的に低減することができるように構成されている。

特開２０１１−２２８３６号公報

特許文献１に開示されるトナーカートリッジでは、トナーカートリッジ設置直後にトナー搬送部材が同時に回転を始めるために、トナーの放置環境によってはトナーが固まり、その結果、回転モータがロックしてしまい、正常な動作ができなくなってしまう場合が生じる。

また、現像装置の回転駆動部分における駆動トルクが増大し、許容値を超える場合が発生する。駆動部分のトルクが増大して許容値を超えると、たとえばローラや撹拌部材などの回転軸に設けられる歯車同士の噛合部において、歯車が飛ぶ、すなわち歯車の歯が１つずつ噛合って回転するのではなく、歯同士が滑りを生じて複数の歯数だけ一気に回転してしまうという事態が生じる。このような歯飛びが生じると、現像ローラが過大に高速で回転するので、現像ローラから電子写真感光体の表面の静電潜像に対して充分な現像剤が供給されなくなり、画像のいわゆる白抜けと呼ばれる画質不良を生じることになる。

本発明の目的は、トナー排出口を備えるトナー排出部がトナー収容部の鉛直方向下側に配置される場合であっても、トナーが固まった状態であっても、起動時の回転トルクの低減することができ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、現像装置を備える電子写真方式の画像形成装置に装着可能なトナーカートリッジであって、
内部にトナーを収容するトナー収容部と、前記画像形成装置への装着状態において前記トナー収容部の鉛直方向下側に設けられ、トナーを排出するためのトナー排出口が形成されるトナー排出部と、前記トナー収容部内のトナーを前記トナー排出部に導く連通口を形成する連通口形成部とを有するトナー収容容器と、
前記トナー収容部内に収容されるトナーを撹拌するトナー撹拌部材であって、
前記トナー収容部に回転自在に軸支される第１回転軸と、
可撓性を有するシート状の撹拌羽根であって、厚み方向に垂直な予め定める第１方向における一端部が、前記第１回転軸に軸線に沿って固定され、該第１方向に関して、該第１方向における他端部が前記トナー収容部の内表面に接触する長さに形成される撹拌羽根とを有するトナー撹拌部材と、
前記連通口を介して前記トナー収容部から前記トナー排出部へ導かれたトナーを、前記トナー排出口に向けて搬送するトナー排出部材であって、
前記トナー排出部に回転自在に軸支される第２回転軸と、
前記第２回転軸に、その軸線に沿って螺旋状に設けられる搬送羽根とを有するトナー排出部材と、
円環状の板状体から成る基部と、前記基部の内周面から半径方向内方に突出し、前記第１回転軸の外周面に接触して回転自在に支持される軸受突部とを有する差動部材と、
前記第１回転軸の外周面から突出し、前記差動部材の回転によって前記軸受突部が当接するように設けられる当接部材と、
前記差動部材の回転を、前記第２回転軸に伝達する回転伝達手段と、
前記差動部材へ回転力を付与する回転駆動手段と、を備えることを特徴とするトナーカートリッジである。

また本発明は、前記軸受突部および前記当接部材は、前記撹拌側回転軸の軸線に対して軸対称に複数設けられることを特徴とする。

また本発明は、前記回転駆動手段は、前記差動部材を、前記当接部材に前記軸受突部が接触せずに移動可能な範囲で正方向および逆方向へ回転させることを特徴とする。

また本発明は、現像装置を備える電子写真方式の画像形成装置において、
前記現像装置にトナーを供給するトナーカートリッジとして、前記トナーカートリッジを備えることを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、トナーカートリッジにおいて、起動時に差動部材の軸受突部が当接部材に当接することによってトナー撹拌部材が回転するとともに、差動部材の回転が回転伝達手段によって第２回転軸に伝達されるので、トナー収容容器内のトナーが固まった状態であっても、トナー排出部材だけを先に回転させてトナーをほぐした状態とし、その後に過大な回転トルクを発生させずにトナー撹拌部材を回転させることができる。

また本発明によれば、画像形成装置において、前記いずれかのトナーカートリッジを備えるので、白抜けなどの画質不良を生じることなく良好な画像を形成することができる画像形成装置を実現することができる。

本発明の第１実施形態に係るトナーカートリッジ２００を備える画像形成装置１００の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係るトナーカートリッジ２００の構成を説明するための簡略化した断面図である。 図２の切断面線Ａ−Ａから見た断面図である。 第１〜第３歯車２４０，２５０，２８０を示す側面図であり、図５は第２歯車２６の軸受突部２８３ａ，２８３ｂおよび当接部材２８４ａ，２８４ｂを示す一部の拡大図である。 第１〜第３歯車２４０，２５０，２８０を示す側面図であり、図５は第２歯車２６の軸受突部２８３ａ，２８３ｂおよび当接部材２８４ａ，２８４ｂを示す一部の拡大図である。 本発明の第２実施形態の第２歯車２５０ａを示す図である。

図１は、本発明の第１実施形態（実施例１）に係るトナーカートリッジ２００を備える画像形成装置１００の構成を模式的に示す断面図である。まず、同図を参照して、画像形成装置１００について説明する。本実施形態の画像形成装置１００は、複写機能、プリンタ機能、およびファクシミリ機能を併せ持つ複合機であり、伝達される画像情報に応じて、記録媒体上にフルカラーまたはモノクロの画像を形成する。画像形成装置１００は、コピアモード（複写モード）、プリンタモード、およびファクシミリモードという３種の印刷モードを有しており、図示しない操作部からの操作入力、パーソナルコンピュータ、携帯端末装置、情報記録媒体、メモリ装置を用いた外部機器などからの印刷ジョブの受信に応じて、図示しない制御ユニット部によって、印刷モードが選択される。

画像形成装置１００は、トナー像形成部２０と、転写部３０と、定着部４０と、記録媒体供給部５０と、排出部６０と、図示しない制御ユニット部とを含む。トナー像形成部２０は、感光体ドラム２１ｂ，２１ｃ，２１ｍ，２１ｙと、帯電部２２ｂ，２２ｃ，２２ｍ，２２ｙと、露光ユニット２３と、現像装置２４ｂ，２４ｃ，２４ｍ，２４ｙと、クリーニングユニット２５ｂ，２５ｃ，２５ｍ，２５ｙと、トナーカートリッジ２００ｂ，２００ｃ，２００ｍ，２００ｙと、トナー供給パイプ３００ｂ，３００ｃ，３００ｍ，３００ｙとを含む。

トナーカートリッジ２００ｂ，２００ｃ，２００ｍ，２００ｙは、トナーカートリッジユニット３６０として設けられる。トナーカートリッジ２００ｂ，２００ｃ，２００ｍ，２００ｙについては、後述する。転写部３０は、中間転写ベルト３１と、駆動ローラ３２と、従動ローラ３３と、中間転写ローラ３４ｂ，３４ｃ，３４ｍ，３４ｙと、転写ベルトクリーニングユニット３５と、転写ローラ３６とを含む。

感光体ドラム２１、帯電部２２、現像装置２４、クリーニングユニット２５、トナーカートリッジ２００、トナー供給パイプ３００、および中間転写ローラ３４は、カラー画像情報に含まれるブラック（ｂ）、シアン（ｃ）、マゼンタ（ｍ）、およびイエロー（ｙ）の各色の画像情報に対応するために、それぞれ４つずつ設けられる。

なお、本明細書中において、各色に応じて４つずつ設けられる各部材を区別する場合は、各部材を表す数字の末尾に各色を表すアルファベットを付して参照符号とし、各部材を総称する場合は、各部材を表す数字のみを参照符号とする。

感光体ドラム２１は、図示しない駆動部によって軸線まわりに回転可能に支持され、図示しない導電性基体と、この導電性基体の表面に形成される光導電層とを含む。導電性基体は種々の形状を採ることができ、たとえば、円筒状、円柱状、薄膜シート状などを挙げることができる。光導電層は、光を照射されることで導電性を示す材料によって形成される。感光体ドラム２１としては、たとえば、アルミニウムで形成された円筒状部材（導電性基体）と、この円筒状部材の外周面上に形成される、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、セレン（Ｓｅ）、または有機光半導体（ＯＰＣ）からなる薄膜（光導電層）とを含むものを用いることができる。

帯電部２２、現像装置２４、およびクリーニングユニット２５は、感光体ドラム２１の回転方向まわりに、この順序で配置され、帯電部２２は、現像装置２４およびクリーニングユニット２５よりも鉛直方向下方に配置される。

帯電部２２は、感光体ドラム２１表面を所定の極性および電位に帯電させる装置である。帯電部２２は、感光体ドラム２１に臨む位置に、感光体ドラム２１の長手方向に沿って設置される。接触帯電方式の場合、帯電部２２は、感光体ドラム２１表面に接するように設置される。非接触帯電方式の場合、帯電部２２は、感光体ドラム２１表面から離隔するように設置される。

帯電部２２は、現像装置２４、クリーニングユニット２５などとともに、感光体ドラム２１の周囲に設置される。帯電部２２は、現像装置２４、クリーニングユニット２５などよりも、感光体ドラム２１に近い位置に設置されることが好ましい。これによって、感光体ドラム２１の帯電不良の発生を確実に防止することができる。

帯電部２２としては、ブラシ型帯電装置、ローラ型帯電装置、コロナ放電装置、イオン発生装置などを使用できる。ブラシ型帯電装置およびローラ型帯電装置は、接触帯電方式の帯電装置である。ブラシ型帯電装置には、帯電ブラシを用いるもの、磁気ブラシを用いるものなどがある。コロナ放電装置およびイオン発生装置は、非接触帯電方式の帯電装置である。コロナ放電装置には、ワイヤ状の放電電極を用いるもの、鋸歯状の放電電極を用いるもの、針状の放電電極を用いるものなどがある。

露光ユニット２３は、露光ユニット２３から出射される光が、帯電部２２と現像装置２４との間を通過して感光体ドラム２１の表面に照射されるように配置される。露光ユニット２３は、帯電状態にある感光体ドラム２１ｂ，２１ｃ，２１ｍ，２１ｙ表面に、各色の画像情報に対応するレーザ光をそれぞれ照射することによって、感光体ドラム２１ｂ，２１ｃ，２１ｍ，２１ｙそれぞれの表面に、各色の画像情報に対応する静電潜像を形成する。露光ユニット２３には、たとえば、レーザ照射部および複数の反射ミラーを備えるレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）を使用できる。露光ユニット２３としては、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）アレイ、液晶シャッタと光源とを適宜組み合わせたユニットなどを用いてもよい。

トナーカートリッジ２００は、現像装置２４よりも鉛直方向上方に配され、未使用のトナーを収容する。トナーカートリッジ２００の鉛直方向下部には、筒状部材であるトナー供給パイプ３００が接続される。トナーカートリッジ２００は、トナー供給パイプ３００を介して、現像装置２４へトナーを供給する。トナーカートリッジ２００の詳細について
は後述する。

現像装置２４は、感光体ドラム２１上に形成された静電潜像をトナーによって現像することで、感光体ドラム２１上にトナー像を形成する装置である。現像装置２４の鉛直方向上部には、トナー供給パイプ３００が接続される。

現像装置２４は、現像槽、現像ローラ、第１搬送スクリュー、第２搬送スクリュー、およびトナー濃度検知センサを備える。現像槽は、その内部空間にトナーを収容する。現像槽内には、現像ローラ、第１搬送スクリュー、および第２搬送スクリューが、回転可能に支持される。現像槽は、感光体ドラム２１に臨む位置に開口部が形成され、この開口部を挟んで感光体ドラム２１に対向する位置に、現像ローラが設けられる。

現像ローラは、感光体ドラム２１との最近接部において感光体ドラム２１表面の静電潜像にトナーを供給する部材である。トナーの供給のときには、現像ローラ表面に、トナーの帯電電位とは逆極性の電位が現像バイアス電圧（現像バイアス）として印加される。これによって、現像ローラ表面のトナーが静電潜像に円滑に供給される。現像バイアスの値を変更することによって、静電潜像に供給されるトナー量（トナー付着量）を制御することができる。

第１搬送スクリューは、現像ローラに臨み、現像ローラ周辺にトナーを供給する部材である。第２搬送スクリューは第１搬送スクリューに臨み、トナー供給パイプ３００を介して現像槽内に新たに供給されるトナーを、第１搬送スクリュー周辺に送給する部材である。

現像槽の底面には、トナー濃度検知センサが設けられる。トナー濃度検知センサは、現像槽中のトナー濃度を検知する。トナー濃度検知センサとしては一般的なトナー濃度検知センサを使用でき、たとえば、透過光検知センサ、反射光検知センサ、透磁率検知センサなどが挙げられる。これらの中でも、透磁率検知センサが好ましい。

トナー濃度検知センサは、トナー濃度制御部に電気的に接続される。トナー濃度制御部は、トナー濃度検知センサによるトナー濃度値が所定の設定値よりも低いと判断すると、トナーカートリッジ２００内の後述するトナー排出部材２２０を回転駆動し、トナーカートリッジ２００内のトナーを現像槽内に供給するように制御する。

クリーニングユニット２５は、感光体ドラム２１から中間転写ベルト３１にトナー像が転写された後に、感光体ドラム２１の表面に残留するトナーを除去し、感光体ドラム２１の表面を清浄化する部材である。クリーニングユニット２５としては、たとえば、トナーを掻き取るための板状部材と、掻き取ったトナーを回収する容器状部材とが用いられる。

トナー像形成部２０によれば、帯電部２２によって均一な帯電状態にある感光体ドラム２１の表面に、露光ユニット２３から画像情報に応じたレーザ光が照射されて静電潜像が形成される。感光体ドラム２１上の静電潜像に現像装置２４からトナーが供給されることでトナー像が形成される。このトナー像は後述する中間転写ベルト３１に転写される。トナー像が中間転写ベルト３１に転写された後に、感光体ドラム２１表面に残留するトナーは、クリーニングユニット２５によって除去される。

中間転写ベルト３１は、感光体ドラム２１の鉛直方向上方に配置される無端ベルト状部材である。中間転写ベルト３１は、駆動ローラ３２と従動ローラ３３とによって張架されてループ状の経路を形成し、矢符Ａ４方向に移動する。

駆動ローラ３２は、図示しない駆動部によってその軸線まわりに回転可能に設けられる。駆動ローラ３２は、その回転によって、中間転写ベルト３１を矢符Ａ４方向へ移動させる。従動ローラ３３は、駆動ローラ３２の回転に従動して回転可能に設けられ、中間転写ベルト３１が弛まないように、中間転写ベルト３１に一定の張力を発生させる。

中間転写ローラ３４は、中間転写ベルト３１を介して感光体ドラム２１に圧接し、かつ図示しない駆動部によってその軸線まわりに回転可能に設けられる。中間転写ローラ３４としては、たとえば、直径８ｍｍ〜１０ｍｍの金属（たとえば、ステンレス）ローラの表面に、導電性の弾性部材が形成されたものを用いることができる。中間転写ローラ３４は、転写バイアスを印加する図示しない電源が接続され、感光体ドラム２１表面のトナー像を中間転写ベルト３１に転写する機能を有する。

転写ローラ３６は、中間転写ベルト３１を介して駆動ローラ３２に圧接し、図示しない駆動部によって軸線まわりに回転可能に設けられる。転写ローラ３６と駆動ローラ３２との圧接部（転写ニップ部）において、中間転写ベルト３１に担持されて搬送されるトナー像は、後述する記録媒体供給部５０から送給される記録媒体に転写される。

転写ベルトクリーニングユニット３５は、中間転写ベルト３１を介して従動ローラ３３に対向し、中間転写ベルト３１のトナー像担持面に接触するように設けられる。転写ベルトクリーニングユニット３５は、記録媒体へのトナー像の転写後に、中間転写ベルト３１表面のトナーを除去し回収するために設けられる。記録媒体へのトナー像の転写後に中間転写ベルト３１にトナーが付着したまま残っていると、中間転写ベルト３１の移動によって、残留トナーが転写ローラ３６に付着するおそれがある。転写ローラ３６にトナーが付着すると、そのトナーは、次に転写する記録媒体の裏面を汚染してしまう。

転写部３０によれば、中間転写ベルト３１が感光体ドラム２１に接しながら移動するとき、中間転写ローラ３４に、感光体ドラム２１表面のトナーの帯電極性とは逆極性の転写バイアスが印加され、感光体ドラム２１の表面に形成されたトナー像は、中間転写ベルト３１上へ転写される。感光体ドラム２１ｙ、感光体ドラム２１ｍ、感光体ドラム２１ｃ、感光体ドラム２１ｂでそれぞれ形成される各色のトナー画像が、中間転写ベルト３１上に、この順番で順次重ねて転写されることによって、フルカラートナー像が形成される。中間転写ベルト３１に転写されたトナー像は、中間転写ベルト３１の移動によって転写ニップ部に搬送され、転写ニップ部において、記録媒体に転写される。トナー像が転写された記録媒体は、後述する定着部４０に搬送される。

記録媒体供給部５０は、給紙ボックス５１と、ピックアップローラ５２ａ，５２ｂと、搬送ローラ５３ａ，５３ｂと、レジストローラ５４と、給紙トレイ５５とを含む。給紙ボックス５１は、画像形成装置１００の鉛直方向下部に設けられ、画像形成装置１００内部において記録媒体を貯留する容器状部材である。給紙トレイ５５は、画像形成装置１００外壁面に設けられ、画像形成装置１００外部において記録媒体を貯留するトレイ状部材である。記録媒体としては、普通紙、カラーコピー用紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート、葉書などがある。

ピックアップローラ５２ａは、給紙ボックス５１に貯留される記録媒体を１枚ずつ取り出し、用紙搬送路Ａ１に送給する部材である。搬送ローラ５３ａは互いに圧接するように設けられる一対のローラ状部材であり、用紙搬送路Ａ１において記録媒体をレジストローラ５４に向けて搬送する。ピックアップローラ５２ｂは、給紙トレイ５５に貯留される記録媒体を１枚ずつ取り出し、用紙搬送路Ａ２に送給する部材である。搬送ローラ５３ｂは互いに圧接するように設けられる一対のローラ状部材であり、用紙搬送路Ａ２において記録媒体をレジストローラ５４に向けて搬送する。

レジストローラ５４は、互いに圧接するように設けられる一対のローラ状部材であり、搬送ローラ５３ａ，５３ｂから送給される記録媒体を、中間転写ベルト３１に担持されるトナー像が転写ニップ部に搬送されるのに同期して、転写ニップ部に送給する。

記録媒体供給部５０によれば、中間転写ベルト３１に担持されるトナー像が転写ニップ部に搬送されるのに同期して、給紙ボックス５１または給紙トレイ５５から記録媒体が転写ニップ部に送給され、この記録媒体にトナー像が転写される。

定着部４０は、加熱ローラ４１および加圧ローラ４２を備える。加熱ローラ４１は、所定の定着温度となるように制御される。加圧ローラ４２は、加熱ローラ４１に圧接するローラである。加熱ローラ４１は、加圧ローラ４２とともに記録媒体を加熱しながら挟持することにより、トナー像を構成するトナーを溶融させて記録媒体上に定着させる。トナー像が定着した記録媒体は、後述する排出部６０に搬送される。

排出部６０は、搬送ローラ６１と、排出ローラ６２と、排出トレイ６３とを含む。搬送ローラ６１は、定着部４０よりも鉛直方向上方において、互いに圧接するように設けられる一対のローラ状部材である。搬送ローラ６１は、画像が定着した記録媒体を排出ローラ６２に向けて搬送する。

排出ローラ６２は、互いに圧接するように設けられる一対のローラ状部材である。排出ローラ６２は、片面印刷の場合、片面の印刷が完了した記録媒体を排出トレイ６３に排出する。排出ローラ６２は、両面印刷の場合、片面の印刷が完了した記録媒体を、用紙搬送路Ａ３を介してレジストローラ５４へ搬送し、両面の印刷が完了した記録媒体を排出トレイ６３に排出する。排出トレイ６３は、画像形成装置１００の鉛直方向上面に設けられ、画像が定着した記録媒体を貯留する。

画像形成装置１００は、図示しない制御ユニット部を含む。制御ユニット部は、たとえば、画像形成装置１００の内部空間における鉛直方向上部に設けられ、記憶部と演算部と制御部とを含む。記憶部には、画像形成装置１００の鉛直方向上面に配置される図示しない操作パネルを介した各種設定値、画像形成装置１００内部の各所に配置される図示しないセンサなどからの検知結果、外部機器からの画像情報などが入力される。また、記憶部には、各種処理を実行するプログラムが書き込まれる。各種処理とは、たとえば、記録媒体判定処理、付着量制御処理、定着条件制御処理などである。

記憶部には、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、リードオンリィメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などが挙げられる。外部機器には、画像情報の形成または取得が可能であり、かつ画像形成装置１００に電気的に接続可能な電気、電子機器を使用でき、たとえば、コンピュータ、デジタルカメラ、テレビジョン受像機器、ビデオレコーダ、ＤＶＤ（Digital Versatile
Disc）レコーダ、ＨＤＤＶＤ（High-Definition Digital Versatile Disc）レコーダ、
ブルーレイディスクレコーダ、ファクシミリ装置、携帯端末装置などが挙げられる。

演算部は、記憶部に書き込まれる各種データ（画像形成命令、検知結果、画像情報など）および各種処理のプログラムを取り出し、各種判定を行う。制御部は、演算部の判定結果に応じて画像形成装置１００に設けられる各装置に制御信号を送付し、動作制御を行う。

制御部および演算部は中央処理装置（ＣＰＵ、Central Processing Unit）を備えるマ
イクロコンピュータ、マイクロプロセッサなどによって実現される処理回路を含む。制御
ユニット部は、この処理回路とともに主電源を含み、電源は制御ユニット部だけでなく、画像形成装置１００に設けられる各装置にも電力を供給する。次に、トナーカートリッジ２００について説明する。

図２は、本発明の第１実施形態（実施例１）に係るトナーカートリッジ２００の構成を説明するための簡略化した断面図であり、図３は図２の切断面線Ａ−Ａから見た断面図である。ここで、トナーカートリッジ２００の上下方向とは、トナーカートリッジ２００を画像形成装置１００へ装着したときに、画像形成装置１００における上下方向、すなわち鉛直方向に一致する方向とする。

トナーカートリッジ２００は、大略的に、トナー収容容器２１０と、トナー排出部材２２０と、トナー撹拌部材２３０と、第１歯車２４０と、第２歯車２５０と、トナー排出口開閉機構２９０とを含んで構成される。

トナー収容容器２１０は、現像装置２４へ補給するためのトナーが収容されるトナー収容空間Ｓが内部に形成される容器状部材であって、トナー収容容器２１１と上蓋２１２とによって構成されている。トナー収容容器２１１は、開口部２１１ａがその上端部に形成され、上方に開放している有底の容器状部材である。上蓋２１２は、この開口部２１１ａによって規定される開口を閉塞する板状部材である。

トナー収容容器２１１の下端部には、画像形成装置１００に設けられるトナー供給パイプ３００の上部開口部と略同じ形状および大きさを有する開口部２１１ｂが形成され、この開口部２１１ｂによって、トナー収容空間Ｓとトナー収容容器２１０の下方の外部空間とを上下方向に連通するトナー排出口２１３が形成される。

なお、トナー排出口２１３は、トナー収容容器２１１の下端部において、トナーカートリッジ２００を画像形成装置１００に装着したときに、トナー供給パイプ３００の上部開口部による開口と連通可能な位置に形成される。本実施形態では、後述するように、トナー排出部２１５において、奥行方向（図３の左右方向）他方側に形成される。このトナー排出口２１３を介して、現像装置２４における現像槽内のトナーの消費状況に応じて、トナーカートリッジ２００から現像槽内部にトナーが補給される。

トナー収容空間Ｓの下部領域には、トナー排出部材２２０が設けられる。トナー排出部材２２０は、第２回転軸である搬送軸２２１と搬送羽根２２２とを含むオーガスクリュー状部材であり、搬送軸２２１の軸線Ｊ１が奥行方向に平行に延びるように、トナー排出部２１５における奥行方向一方側の壁と他方側の壁とによって回転自在に軸支される。

搬送軸２２１は、たとえば外径３ｍｍ〜１０ｍｍの円柱状部材である。搬送軸２２１は、その軸線方向の一端部が、トナー排出部２１５における奥行方向一方２側の壁を貫通して、その壁から外方へ突出するように設けられ、その一端部に対して、第１歯車２４０が連結される。搬送軸２２１は、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ハイインパクトポリスチレン、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合合成樹脂）などの材料から形成される。

搬送羽根２２２は、搬送軸２２１を取り巻いて設けられる螺旋状部材である。搬送羽根２２２の外径は、たとえば１２ｍｍ〜２５ｍｍである。搬送羽根２２２は、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ハイインパクトポリスチレン、ＡＢＳ樹脂などの材料から形成され、好ましくは、搬送軸２２１と一体的に形成される。搬送羽根２２２における螺旋の間隔および外径などは、トナー排出部材２２０の軸線Ｊ１まわりの回転速度などを考慮し、トナー収容空間Ｓでのトナーの搬送速度が所望の速度となるように適宜設計される。

第１歯車２４０は、トナー排出部材２２０の搬送軸２２１の前記一端部に固定される駆動力伝達部材である。第１歯車２４０は、トナーカートリッジ２００が画像形成装置に装着されたときに、画像形成装置１００に設けられている、駆動源（モータ）に接続された歯車から駆動力が入力されることで、トナー排出部材２２０を軸線Ｊ１まわりの回転方向Ｒ１に回転させる。なお、駆動源は、画像形成装置１００の制御部に電気的に接続されており、この制御部によってトナー排出部材２２０の回転動作が制御される。

トナー排出部材２２０は、第１歯車２４０を介して伝達される駆動力を受けて軸線Ｊ１まわりに回転方向Ｒ１に回転することで、トナー排出部２１５内のトナー収容空間Ｓに収容されているトナーを、奥行方向一方側から他方側に向けて、換言すれば、奥行方向において、連通口２１４が形成されている側からトナー排出口２１３が形成されている側に向けて搬送する。トナー排出部材２２０の回転動作によって奥行方向他方側に向けて搬送されるトナーは、トナー排出口２１３の上方まで搬送されると、トナー排出口２１３を通って下方へ落下することで、トナーカートリッジ２００から排出され、トナー供給パイプ３００を経て現像装置２４の現像槽内へ供給される。

一方、トナー収容空間Ｓの上部領域には、トナー撹拌部材２３０が設けられる。トナー撹拌部材２３０は、トナー収容部２１６における奥行方向一方側の壁と他方側の壁との間に架設される第１回転軸である回転軸２３１と、回転軸２３１によって保持されるシート状の撹拌羽根２３２とを含んで構成される。回転軸２３１は、その軸線Ｊ２が奥行方向に平行に延びるように、トナー収容部２１６における奥行方向一方側の壁と他方側の壁とによって回転自在に軸支される。

回転軸２３１は、大略的に、トナー収容部２１６における奥行方向一方側の壁と奥行方向他方側の壁との間に軸線Ｊ２まわりに回転自在に軸支されて架設され、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ハイインパクトポリスチレン、ＡＢＳ樹脂などの材料によって形成される。

回転軸２３１の一端部は、トナー収容部２１６における奥行方向一方側の壁を貫通している。前記奥行方向一方側の壁から外方に突出している部分には、差動部材である第２歯車２５０が連結される。

回転軸２３１の中間部には、一対の凹状の撹拌羽根保持片２６３が固定される。各撹拌羽根保持片２６３の遊端部には、撹拌羽根２３２がそれぞれ設けられる。撹拌羽根２３２は、可撓性を有するシート状部材であり、撹拌羽根保持片２６３ｂに固定される。撹拌羽根２３２の構成材料は、可撓性を有するものであればよく特に限定されるものではないが、たとえば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂などの樹脂が好適に用いられる。また、撹拌羽根２３２の厚みは、たとえば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。撹拌羽根２３２の詳細については後述する。

第２歯車２５０は、トナー撹拌部材２３０の回転軸２３１における一端部に固定される駆動力伝達部材でもあり、トナーカートリッジ２００が画像形成装置に装着されたときに、画像形成装置１００に設けられている、駆動源（モータ）に接続された歯車に噛合するように設けられている。第２歯車２５０は、この駆動源が出力する駆動力が入力されることで、トナー撹拌部材２３０を軸線Ｊ２まわりの回転方向Ｒ２に回転させる。なお、駆動源は、画像形成装置１００の制御部に接続されており、この制御部によってトナー撹拌部材２３０の回転動作が制御される。また、回転方向Ｒ２は、奥行方向一方側から見て、時計まわりの方向である。

次に、撹拌羽根２３２について詳細に説明する。撹拌羽根２３２は、その厚み方向に見て大略的に矩形状に形成されており、その一縁辺部である基端部が、奥行方向に沿って撹拌羽根保持片２６３の遊端部に固定され、厚み方向および基端部の延在方向のいずれにも垂直な方向に関して、基端部とは反対側に延在する縁辺部である遊端部が、基端部よりも回転方向Ｒ２の上流側に配置されている。

したがって、トナー収容部２１６内に収容されているトナーの残量が少なくなった場合には、各撹拌羽根２３２は回転方向Ｒ２の下流側に凸に湾曲・変形しながら、遊端部がトナー収容部２１６における各壁の内表面を摺動して、トナー収容部２１６の内表面に付着したトナーを掻き落とすことができる。

図４は、第１〜第３歯車２４０，２５０，２８０を示す側面図であり、図５は第２歯車２５０の軸受突部２８３ａ，２８３ｂおよび当接部材２８４ａ，２８４ｂを示す一部の拡大図である。第２歯車２５０は、円環状の板状体から成る基部２８１と、基部２８１の内周面から半径方向内方に突出し、先端部２８２ａ，２８２ｂが第１回転軸である回転軸２３１の外周面に接触して回転自在に支持される軸受突部２８３とを有する。

回転軸２３１の軸線方向一端部において、トナー収容容器２１０の奥行方向一方側の壁から突出する部分には、回転軸２３１の外周面から半径方向外方へ突出し、第２歯車２５０の回転によって軸受突部２８３ａ，２８３ｂが当接するように、板状の一対の当接部材２８４ａ，２８４ｂが軸対称に設けられる。

第２歯車２５０の各軸受突部２８３ａ，２８３ｂの間には、周方向に略扇状の透孔２８５ａ，２８５ｂが形成され、これらの透孔２８５ａ，２８５ｂ内に当接部材２８４ａ，２８４ｂが回転方向Ｒ２およびその逆方向へ移動自在に嵌合している。

このようなトナーカートリッジ２００において、起動時に第２歯車２５０の軸受突部２８３ａ，２８３ｂが当接部材２８４ａ，２８４ｂに当接することによってトナー撹拌部材２３０が回転するとともに、第２歯車２５０の回転が回転伝達手段である第３歯車２８０および第１歯車２４０によって第２回転軸である搬送軸２２１に伝達されるので、トナー収容容器２１０内のトナーが固まった状態であっても、トナー排出部材２２０だけを先に回転させてトナーをほぐした状態とし、その後に過大な起動時の回転トルクを発生させずにトナー撹拌部材２３０を回転させることができる。

また画像形成装置において、トナーカートリッジ２００を備えるので、白抜けなどの画質不良を生じることなく、良好な画像を形成することができる画像形成装置を実現することができる。

図６は、本発明の第２実施形態（実施例２）の第２歯車２５０ａを示す図である。前述の実施形態の第２歯車２５０は、一対の軸受突部２８３ａ，２８３ｂおよび一対の当接部材２８４ａ，２８４ｂを具備する構成について述べたが、本発明の第２実施形態では、１つの軸受突部２８３および１つの当接部材２８４を備える第２歯車２５０ａを用いてトナーカートリッジおよび画像形成装置が構成されてもよい。このような１つの軸受突部２８３および１つの当接部材２８４によって実現される第２歯車２５０ａを用いる構成を採用することによって、前述の実施形態のトナーカートリッジ２００および画像形成装置１００と同様な効果を奏することができる。

本発明の第３実施形態（実施例３）では、画像形成装置の前述の制御ユニットに、第２歯車２５０，２５０ａを当接部材に軸受突部が接触せずに移動可能な範囲で正方向および逆方向へ回転させるように設定される。これによって、トナー排出部材２２０を正逆交互に回転させて、トナー排出口２１３の周囲で固まったトナーを充分にほぐした後、排出することができる。

１００ 画像形成装置
２００ トナーカートリッジ
２１０ トナー収容容器
２１３ トナー排出口
２１４ 連通口
２１５ トナー排出部
２１６ トナー収容部
２１７ 仕切壁
２２０ トナー排出部材
２２１ 搬送軸
２２２ 搬送羽根
２３０ トナー撹拌部材
２３１ 回転軸
２３２ 撹拌羽根
２４０ 第１歯車
２５０ 第２歯車
２６３ 撹拌羽根保持片
２８０ 第３歯車
２８１ 基部
２８３ａ，２８３ｂ 軸受突材
２８４ａ，２８４ｂ 当接部材

特開２０１１−３３８３６号公報

Claims (4)

1. 現像装置を備える電子写真方式の画像形成装置に装着可能なトナーカートリッジであって、
   内部にトナーを収容するトナー収容部と、前記画像形成装置への装着状態において前記トナー収容部の鉛直方向下側に設けられ、トナーを排出するためのトナー排出口が形成されるトナー排出部と、前記トナー収容部内のトナーを前記トナー排出部に導く連通口を形成する連通口形成部とを有するトナー収容容器と、
   前記トナー収容部内に収容されるトナーを撹拌するトナー撹拌部材であって、
   前記トナー収容部に回転自在に軸支される第１回転軸と、
   可撓性を有するシート状の撹拌羽根であって、厚み方向に垂直な予め定める第１方向における一端部が、前記第１回転軸に軸線に沿って固定され、該第１方向に関して、該第１方向における他端部が前記トナー収容部の内表面に接触する長さに形成される撹拌羽根とを有するトナー撹拌部材と、
   前記連通口を介して前記トナー収容部から前記トナー排出部へ導かれたトナーを、前記トナー排出口に向けて搬送するトナー排出部材であって、
   前記トナー排出部に回転自在に軸支される第２回転軸と、
   前記第２回転軸に、その軸線に沿って螺旋状に設けられる搬送羽根とを有するトナー排出部材と、
   円環状の板状体から成る基部と、前記基部の内周面から半径方向内方に突出し、前記第１回転軸の外周面に接触して回転自在に支持される軸受突部とを有する差動部材と、
   前記第１回転軸の外周面から突出し、前記差動部材の回転によって前記軸受突部が当接するように設けられる当接部材と、
   前記差動部材の回転を、前記第２回転軸に伝達する回転伝達手段と、
   前記差動部材へ回転力を付与する回転駆動手段と、を備えることを特徴とするトナーカートリッジ。
2. 前記軸受突部および前記当接部材は、前記撹拌側回転軸の軸線に対して軸対称に複数設けられ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. 前記回転駆動手段は、前記差動部材を、前記当接部材に前記軸受突部が接触せずに移動可能な範囲で正方向および逆方向へ回転させることを特徴とする請求項１または２に記載のトナーカートリッジ。
4. 現像装置を備える電子写真方式の画像形成装置において、
   前記現像装置にトナーを供給するトナーカートリッジとして、請求項１〜３のいずれか１つに記載のトナーカートリッジを備えることを特徴とする画像形成装置。

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