JP2018136402A - トナーカートリッジ - Google Patents

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Abstract

【課題】 内部のトナーを無駄なく使用することが可能なトナーカートリッジ、及びその様なトナーカートリッジが搭載される画像形成装置を提供する。【解決手段】 仕切り壁40によって内部がトナーTの貯留域11とトナーの搬送域12とに区分けされた筐体10と、貯留域11に配された軸21の周りに回転可能な掻上げシート22を有し、当該掻上げシート22を、仕切り壁40に沿って回転させることにより、トナーTを掻き上げて搬送域12に供給するトナー供給部20と、搬送域12にてトナーTを搬送する搬送部30と、を備え、仕切り壁40の先端部40aには、貯留域11側を向いた傾斜面40cが形成されており、傾斜面は、先端部40b側の方が基端部40a側よりも、傾斜が緩やかである。【選択図】図2

Description

本発明は、画像形成装置に搭載されるトナーカートリッジに関する。
画像形成装置に搭載されるトナーカートリッジは、画像形成装置に内蔵される現像装置にトナーを補給し、カートリッジ内のトナーの残量が少量になると(この状態は、「トナーニアエンド」と称されている。)、センサがこれを検知する。ユーザは、新品のカートリッジを用意する等してカートリッジ内のトナーが空になったとき(この状態は、「トナーエンド」と称されている。)に備える。
現像装置へトナーを搬送する過程で、トナーはカートリッジの側壁に付着してしまい、搬送されないまま残存することが多い。
従来、トナー搬送用のスクリューフィーダを用いて、カートリッジ内に少量残存しているトナーを現像装置に搬送するトナーカートリッジがあった(例えば、特許文献1参照。)。トナーカートリッジでは、残量センサが所定量以下のトナー残量を検出するまでスクリューフィーダを順方向に回転させ、これにより、トナーが現像装置への補給口まで搬送される。そして、残量センサが所定量以下のトナー残量を検出した後、スクリューフィーダを逆方向に回転させる。スクリューフィーダの逆方向の回転により、補給口と搬送経路の終端との間に残存しているトナーを補給口に搬送する。これにより、トナーニアエンドが検知されてからも暫くの間、トナー補給が継続される。
特開2011−48267号公報
特許文献1のトナーカートリッジは、スクリューフィーダを使って、トナー補給を通常より長く行う。しかし、トナー補給の時間を延長しても、スクリューフィーダに当接または接触されず、依然としてカートリッジ内の側壁に付着して残存するトナーがある。このため、従来のトナーカートリッジは、内部にトナーを残したまま交換せざるを得ず、トナーが無駄になっていた。
本発明の目的は、内部のトナーを無駄なく使用することが可能なトナーカートリッジ、及びその様なトナーカートリッジが搭載される画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明に係るトナーカートリッジは、筐体と、トナー供給部と、搬送部と、を備える。筐体は、仕切り壁によって内部がトナーの貯留域とトナーの搬送域とに区分けされている。トナー供給部は、貯留域に配された軸の周りに回転可能な掻上げシートを有し、当該掻上げシートを、仕切り壁に沿って回転させることにより、トナーを掻き上げて搬送域に供給する。搬送部は、搬送域にてトナーを搬送する。仕切り壁の先端部には、貯留域側を向いた傾斜面が形成されており、この傾斜面は、仕切り壁の先端部側の方が基端部側よりも、傾斜が緩やかである。
上記トナーカートリッジによれば、掻上げシートを回転させることにより、貯留域に貯留されているトナーを掻き上げて、搬送域に供給する。具体的には、掻上げシートの先端部が貯留域のトナーに接触すると、掻上げシートが撓み、この状態でトナーを掻き上げる。掻き上げられたトナーは、仕切り壁を越えてトナーの搬送域に落下する。
また、仕切り壁の先端部には、貯留域側に傾いた傾斜面が形成されており、掻上げシートを回転させると、仕切り壁の傾斜面に掻上げシートの先端部が当接する。仕切り壁の先端部側は基端部側よりも傾斜面が緩くなっているため、この先端部側の傾斜面では、掻上げシートの先端部に掛かる負荷が低減される。よって、掻上げシートに過剰な負荷が掛かることを防ぎ、掻上げシートをスムーズに回転させることができる。
上記トナーカートリッジにおいて、トナー供給部による掻上げシートの回転は、仕切り壁の基端部から先端部へ向かう順方向であり、トナー供給部は、掻上げシートを、順方向とは逆方向へ回転させることが可能であることが好ましい。
この構成によれば、掻上げシートが順方向に回転すると、掻上げシートは撓んだ状態で搬送域内を回転しながら移動する。このため、搬送域側の筐体の側壁や上壁に付着しているトナーには掻上げシートの先端部が届き難く、掻上げシートの先端部はこの部分のトナーを掻けない。そこで、掻上げシートを順方向とは逆方向に回転させる。これにより、搬送域での掻上げシートの先端部は、撓みが解消するか、または、撓みの小さな状態となる。このため、掻上げシートの先端部は、搬送域側の筐体の側壁や上壁に付着しているトナーに届き易くなり、トナーを掻き落とすことができる。よって、トナー供給部は、これらのトナーを搬送域に供給して、搬送部がトナーを現像装置へと搬送することができる。
また、仕切り壁の傾斜面は、基端部側よりも先端部側の方が緩く形成されているため、仕切り壁に当接した掻上げシートは湾曲して、軸と仕切り壁との間に滑り込み易くなる。よって、掻上げシートは、逆方向に回転し易くなる。ここで、上記した通り、掻上げシートの先端部が仕切り壁の先端部側に当接しているときは、この傾斜面は緩やかであるため、掻上げシートの先端部に掛かる負荷は低減されている。このため、掻上げシートが逆方向に回転するとき、掻上げシートの先端部は、仕切り壁の傾斜面を先端部側から基端部側へと移動する。掻上げシートの先端部が仕切り壁の傾斜面に当接しながら、逆方向に回転するとき、掻上げシートは、その先端部に掛かる負荷は、徐々に大きくなっていく。このため、掻上げシートの先端部には一度に大きな負荷が掛からないため、掻上げシートは安定して逆方向に回転することができる。
上記トナーカートリッジにおいて、搬送域は、仕切り壁と筐体の側壁とで挟まれた領域であり、側壁は、上端部が下端部より外側に位置する様に傾斜していることが好ましい。
この構成によれば、掻上げシートを逆方向に回転させたとき、軸と側壁との距離が小さくなるため、掻上げシートの先端部が搬送域側の側壁に沿って接触した状態を長く維持できる。よって、この側壁に付着しているトナーを掻き易くなる。
上記トナーカートリッジにおいて、搬送域は、仕切り壁と筐体の側壁とで挟まれた領域であり、掻上げシートは、その先端部を側壁に接触させることができる長さを有していることが好ましい。
この構成によれば、掻上げシートの先端部は搬送域側の筐体の側壁に、確実に接触または当接する。よって、この部分に付着しているトナーは、掻上げシートの先端部によって掻き落とされ、搬送域に供給される。
上記トナーカートリッジにおいて、掻上げシートは、順方向へ屈曲した形状を呈していることが好ましい。
この構成によれば、逆方向に回転して搬送域内から仕切り壁に向かって移動してきた掻上げシートは、その屈曲した部分が仕切り壁の傾斜面に当接する。そして、掻上げシートの屈曲した部分は、傾斜面に沿って逆方向に移動する。これにより、掻上げシートの先端部は、軸と仕切り壁との間に滑り込み易くなり、軸への取り付け部分に当たる根元部分に過度な応力が生じることを防止できる。これにより、掻上げシートは破損し難くなる。また、軸と仕切り壁との間に掻上げシートの先端部が入り易くなるため、掻上げシートは逆方向に回転し易い。
本発明に係る画像形成装置は、上記記載の何れかのトナーカートリッジが搭載され、貯留域でのトナーの残量が所定量まで減少したとき、トナーカートリッジのトナー供給部に、掻上げシートの逆方向の回転を実行させる。
上記画像形成装置によれば、上記したトナーカートリッジが搭載されているため、トナ残量が少量になった場合、暫くの間、貯留域から搬送域にトナーを供給することができる。これにより、カートリッジ内のトナーを無駄なく消費することができる。よって、コスト削減に寄与する。
本発明に係るトナーカートリッジによれば、内部のトナーを無駄なく使用することが可能となる。また、その様なトナーカートリッジが搭載される画像形成装置を構成できる。
本発明の第1実施形態に係るトナーカートリッジを模式的に示した破断面図であり、トナー貯留域にトナーが多量にあるときを示した図である。 本発明の第1実施形態に係るトナーカートリッジを模式的に示した破断面図であり、トナー貯留域のトナーが少量となり、搬送域側の筐体の側壁及び上壁にトナーが付着している状態を示した図である。 本発明の第1実施形態に係るフローチャートである。 本発明の第2実施形態に係るトナーカートリッジの筐体を模式的に示した破断面図である。 本発明の第3実施形態に係るトナーカートリッジを模式的に示した破断面図である。 本発明の第4実施形態に係るトナーカートリッジを模式的に示した破断面図である。
以下、本発明に係るトナーカートリッジの実施形態について具体的に説明する。
[第1実施形態]
[トナーカートリッジの構成]
本実施形態のトナーカートリッジ100は、電子写真方式の画像形成装置に搭載され、画像形成に必要なトナーTが貯留されている。トナーカートリッジ100は、画像形成装置に内蔵される現像装置にトナーTを搬送する。トナーTの残量が所定量になると、センサ等でこれを検知し、トナーカートリッジ100は、新品のトナーカートリッジに交換される。
図1に示される様に、本実施形態のトナーカートリッジ100は、筐体10、トナー供給部20、及び搬送部30を備える。トナー供給部20及び搬送部30は夫々回転軸を有している。トナー供給部20及び搬送部30の夫々の回転軸は、筐体10の長手方向の側壁10a及び側壁10bに沿って配設されている。ここで、図1は、画像形成装置にトナーカートリッジ100を通常姿勢で搭載したときの筐体10の短手方向におけるトナーカートリッジ100の破断面図である。また、図1において、筐体10は、側壁10a及び側壁10bに連続する底壁10c及び上壁10dを備える。尚、図1には、トナーカートリッジ100の特徴構成のみが図示されており、他の構成は省略されている。他の図においても同様である。
筐体10の底壁10cには、仕切り壁40が設けられている。側壁10aと仕切り壁40とで形成される領域は、トナーTの貯留域11であり、この貯留域11にトナー供給部20が配設される。仕切り壁40と側壁10bとで形成される領域は、トナーTを搬送する搬送域12であり、この搬送域12に搬送部30が配設される。
トナー供給部20は、トナーTを搬送域12に供給する。トナー供給部20は、軸21及び軸21の回りを回転可能な掻上げシート22を有している。軸21は、貯留域11内に配設される。軸21は、掻上げシート22を回転させるための駆動力を駆動部(不図示。)から受ける。
掻上げシート22は、軸21の長手方向に沿って設けられている。掻上げシート22の軸21への取付けは、例えば、接着剤を用いることができるが、これに限られない。軸21に取り付けられている基端部22aから、基端部22aとは反対側の先端部22bまでの長さは、貯留域11に貯留されているトナーTを掻き上げることができ、且つ、後で説明するが、掻上げシート22が所定の条件下で側壁10bや上壁10dに付着しているトナーを掻くことができる長さとなる様に適宜設定される。
掻上げシート22は、軸21の回転に伴い回転する。掻上げシート22は、弾性を有する。このため、掻上げシート22の先端部22bがトナーTに接触すると、掻上げシート22には撓みが生じる。掻上げシート22は、この撓んだ状態で回転しながら先端部22bでトナーTを掻き上げて、搬送域12にトナーTを供給する。
搬送部30は、トナーTを図示しない現像装置に搬送する。搬送部30は、搬送スクリュを備える。搬送部30の回転により、搬送域12に形成された搬送路に沿ってトナーTが現像装置への補給口(不図示。)まで搬送される。尚、トナー供給部20と搬送部30との回転は、通常、夫々独立して制御されている。
仕切り壁40は、筐体10内において貯留域11と搬送域12とを区分けする。仕切り壁40の2つの端部のうち、底壁10c側を基端部40aとし、もう一方を先端部40bとする。また、仕切り壁40の先端部40bには、貯留域11側を向いた傾斜面40cが形成されている。傾斜面40cから連続する基端部40a側の傾斜面を40dとすると、傾斜面40cの方が、傾斜面40dよりも緩やかな傾斜となる様に形成されている。
仕切り壁40の高さを高くし過ぎると、掻上げシート22の先端部22bで掻き上げられたトナーTは仕切り壁40を超えることができず、トナーTは搬送域12に供給されない。一方、仕切り壁40を低くし過ぎると、トナーTが貯留域11から搬送域12に溢れ出てしまう。この場合、搬送域12にトナーTが一度に多量に送り込まれるため、トナーTが凝集してしまい、現像装置に搬送し難くなる。このため、仕切り壁40の高さは、搬送部30(搬送スクリュ)の端面の高さ程度が好ましい。
[トナー供給部の動作]
トナー供給部20の軸21は、駆動部からの駆動を受けると回転し、掻上げシート22も回転する。通常、図1中の矢印Aで示される様に、掻上げシート22は、仕切り壁40の基端部40aから先端部40bの方へ回転する。以降、本実施形態では、掻上げシート22が、仕切り壁40の基端部40aから先端部40bの方へ回転する回転方向を、「順方向」とする。順方向とは逆の回転方向を「逆方向」とする。
搬送域12へのトナーTの供給時は、掻上げシート22を順方向に回転させて、掻上げシート22の先端部22bを貯留域11のトナーTに接触させる。これにより、掻上げシート22には撓みが生じ、撓んだまま回転してトナーTを掻き上げる。掻き上げられたトナーTは、仕切り壁40を超えて、搬送域12に落下する。この様にして、貯留域11にあるトナーTは搬送域12に供給される。搬送域12に供給されたトナーTは、搬送部30によって現像装置への補給口に向けて搬送される。
上記の様にして、掻上げシート22によるトナーTの供給が進行していき、トナーが所定の残量になると、図示しないセンサによって、トナー残量が少量になったこと(この状態は、「トナーニアエンド」と称されている。)が検知される。トナーニアエンドが検知された後、センサにより、カートリッジ内のトナーが空になったこと(この状態は、「トナーエンド」と称されている。)が検知される。
トナーエンドは、トナーカートリッジ100内のトナーTが空になったことを示すが、実際には、トナーカートリッジ100内には、とくに、搬送域12側の筐体10の側壁10bや上壁10dには、トナーTが付着している場合が多い。この様なトナーを、貯留域11に貯留しているトナーTと区別するため、トナーRとする。掻上げシート22は、撓んだ状態で順方向に搬送域12内を通過するため、掻上げシート22の先端部22bは、この様な領域に付着しているトナーRに届き難く、掻くことができない。従って、トナーRは搬送域12に供給されず、搬送部30で現像装置に搬送されない。その結果、トナーRを残存させたまま、トナーエンドが検知されてしまう。
そこで、トナー供給部20は、センサがトナーニアエンドを検知したとき、図2中の矢印Bに示される様に、軸21を逆方向に回転させて、掻上げシート22も逆方向に回転させる。掻上げシート22が逆方向に回転すると、掻上げシート22の先端部22bは、撓みが解消するか、または、撓みが小さな状態となる。このため、掻上げシート22の先端部22bは、搬送域12内において、側壁10bや上壁10dに付着しているトナーRに届き易くなり、トナーRを掻くことができる。これにより、トナーRは搬送域12に供給され、搬送部30によって現像装置の補給口まで搬送される。
また、掻上げシート22が逆方向に回転するとき、掻上げシート22の先端部22bは、仕切り壁40の傾斜面を、先端部40b側の傾斜面40cから基端部40a側の傾斜面40dにかけて当接しながら移動する。このとき、傾斜面40cは、傾斜面40dよりも緩い傾斜であるため、傾斜面40cでは、掻上げシート22の先端部22bに掛かる負荷は低減される。掻上げシート22の逆方向の回転により、掻上げシート22の先端部22bが傾斜面40cから傾斜面40dへと移動するに連れて、先端部22bに掛かる負荷が徐々に増大する。このため、掻上げシート22の先端部22bには、一度に大きな負荷が掛からないため、掻上げシート22は安定して逆方向に回転することができる。
この様に、トナー供給部20を順方向及び逆方向に回転させることを繰り返すことによって、トナーRを搬送域12に供給することができる。これにより、貯留域11のトナーTを無駄なく使用することができる。
[トナー供給の工程]
本実施形態に係るトナー供給部20によるトナーTの供給の手順について、図3のフローチャートに基づいて説明する。尚、トナーTの供給の開始は、1回目のトナーニアエンドがセンサにより検知された状態からとする。
ステップ1では、センサが1回目のトナーニアエンドを検知すると、トナー供給部20の軸21及び掻上げシート22は逆方向に回転する(図2を参照。)。掻上げシート22の先端部22bは、搬送域12の筐体10の側壁10bや上壁10dに付着しているトナーRを掻いて搬送域12に供給する。
ステップ2では、センサによるトナーニアエンドの検知を一旦解除する。
ステップ3では、トナー供給部20の軸21及び掻上げシート22が順方向に回転する。
ステップ4では、センサがトナーニアエンドを検知する。
ステップ5では、ステップ3に対応するステップが実行される。
ステップ6では、センサがトナーカートリッジ100内のトナーTが空になったこと(トナーエンド)を検知する。
ステップ7では、ステップ1に対応するステップが実行される。
ステップ8では、センサによるトナーエンドの検知を一旦解除する。
ステップ9では、ステップ3に対応するステップを実行する。
ステップ10では、センサがトナーエンドを検知する。これで、トナーカートリッジ100のトナー供給部20による搬送域12へのトナーTの供給が終了する。このとき、トナーカートリッジ100を新品のものに交換する様に画像形成装置に表示する等して、ユーザに報知する様にしてもよい。尚、上記したステップでは記載しなかったが、貯留域11から搬送域12に供給されたトナーT及びトナーRは、搬送部30により現像装置の補給口へ搬送される。
上記のステップにおいて、トナー供給部20の回転数は、ステップ1及びステップ7では逆方向に1回転、ステップ3、5、及びステップ9では順方向に2回転を想定している。しかし、トナーカートリッジ100が搭載される画像形成装置のサイズや機能によって、必要なトナー量は夫々異なる。そのため、上記の回転数は一例であり、各ステップにおける逆方向及び順方向の回転数は、適宜設定することができる。
[第2実施形態]
図4に示される様に、本発明の第2実施形態に係るトナーカートリッジ200は、搬送域12側の側壁10bにおいて、上端部10eが下端部10fより外側に位置する様に傾斜している。その他の構成は、第1実施形態に係るトナーカートリッジ100と同様である。
トナーカートリッジ200は、搬送域12の側壁10bが上記の様に傾斜しているため、掻上げシート22を逆方向に回転させたとき、軸21と側壁10bとの距離が小さくなる。これにより、掻上げシート22の先端部22bが搬送域12側の側壁10bに沿って接触した状態を長く維持できる。よって、この側壁10bに付着しているトナーRを容易に掻くことができる。その結果、搬送域12にトナーRを供給することができる。
[第3実施形態]
図5に示される様に、本発明の第3実施形態に係るトナーカートリッジ300は、掻上げシート23の先端部23b(第1実施形態に係る掻上げシート22と区別するため、「掻上げシート23」及び「先端部23b」とする。)は、側壁10bに接触させることができる長さを有している。その他の構成は、第1実施形態に係るトナーカートリッジ100と同様である。
上記の様に、掻上げシート23を構成すれば、掻上げシート23が逆方向に回転するとき、掻上げシート23の先端部23bは、側壁10bに確実に接触または当接する。よって、この部分に付着しているトナーRは、掻上げシート23の先端部23bによって掻き落とされ、搬送域12に供給される。
[第4実施形態]
図6に示される様に、本発明の第4実施形態に係るトナーカートリッジ400は、掻上げシート24の先端部24b(第1及び第2実施形態に係る掻上げシート22及び掻上げシート23と区別するため、「掻上げシート24」及び「先端部24b」とする。)は、順方向に屈曲した形状を呈する。その他の構成は、第1実施形態に係るトナーカートリッジ100と同様である。
掻上げシート24が逆方向に回転して搬送域12内から仕切り壁40に向かって移動してきたとき、掻上げシート24の先端部24bは、その屈曲した部分(先端部24b)が仕切り壁40の傾斜面40cに当接する。そして、先端部24bは、軸21と仕切り壁40との間に滑り込み易くなり、軸21への取り付け部分に当たる根元部分(基端部24a)に過度な応力が生じることを防止できる。これにより、掻上げシート24bが入り易くなるため、掻上げシート24は逆方向に回転し易い。
[その他の実施形態]
(1)各実施形態に係る構成の組み合わせ
上記の第1〜第4実施形態に係るトナーカートリッジ100〜400の構成は、夫々組み合わせることができる。例えば、第2実施形態に係るトナーカートリッジ200の掻上げシート22に対して、第3実施形態に係るトナーカートリッジ300の掻上げシート23の構成を適用することができる。また、これらの構成を全て備えたトナーカートリッジとしてもよい。
(2)トナー供給部20の動作について
トナー供給部20の動作について、次の様な条件で設定することができる。
一般に、トナーは高温になると凝集するため、トナーカートリッジ内の温度を適切な温度で管理することが重要である。そこで、図示しないセンサが、所定の温度(トナーが凝集し易くなる温度)を検知する度に、上記のステップ1〜10を実行させる様にしてもよい。或いは、トナー供給部20の逆方向の回転数を増やしてもよい。
また、画像形成した用紙の枚数によって、定期的に上記のステップ1〜10を実行させる様にしてもよい。或いは、トナー供給部20の逆方向の回転数を増やしてもよい。
また、ユーザによる画像形成装置の使用頻度が低い場合、次の使用までの間、トナーは放置されるため凝集し易くなる。この様なトナーで画像形成を行うと、画質の劣ったものが形成される。このため、画像形成装置は使用していない間であっても、トナー供給部20や搬送部30を低速度で回転させている。この場合、トナーTは、側壁10aや底壁10cに付着し易い。このため、上記のステップ1〜10を実行させる様にしてもよい。或いは、トナー供給部20の逆方向の回転数を増やしてもよい。
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。更に、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
10…筐体
10a…側壁
10b…側壁
10c…底壁
10d…上壁
10e…上端部
10f…下端部
11…貯留域
12…搬送域
20…トナー供給部
21…軸
22、23、24…掻上げシート
22b、23b、24b…先端部
30…搬送部
40…仕切り壁
40a…基端部
40b…先端部
40c…傾斜面
40d…傾斜面
100〜400…トナーカートリッジ

Claims (6)

  1. 仕切り壁によって内部がトナーの貯留域とトナーの搬送域とに区分けされた筐体と、
    前記貯留域に配された軸の周りに回転可能な掻上げシートを有し、当該掻上げシートを、前記仕切り壁に沿って回転させることにより、トナーを掻き上げて前記搬送域に供給するトナー供給部と、
    前記搬送域にてトナーを搬送する搬送部と、
    を備え、
    前記仕切り壁の先端部には、前記貯留域側を向いた傾斜面が形成されており、前記傾斜面は、前記仕切り壁の先端部側の方が基端部側よりも、傾斜が緩やかである、トナーカートリッジ。
  2. 前記トナー供給部による前記掻上げシートの回転は、前記仕切り壁の前記基端部から前記先端部へ向かう順方向であり、
    前記トナー供給部は、前記掻上げシートを、前記順方向とは逆方向へ回転させることが可能である、請求項1に記載のトナーカートリッジ。
  3. 前記搬送域は、前記仕切り壁と前記筐体の側壁とで挟まれた領域であり、
    前記側壁は、上端部が下端部より外側に位置する様に傾斜している、請求項1又は2に記載のトナーカートリッジ。
  4. 前記搬送域は、前記仕切り壁と前記筐体の側壁とで挟まれた領域であり、
    前記掻上げシートは、その先端部を前記側壁に接触させることができる長さを有している、請求項1〜3の何れか1項に記載のトナーカートリッジ。
  5. 前記掻上げシートは、前記順方向へ屈曲した形状を呈している、請求項1〜4の何れか1項に記載のトナーカートリッジ。
  6. 請求項1〜5の何れかに記載のトナーカートリッジが搭載される画像形成装置であって、
    前記貯留域でのトナーの残量が所定量まで減少したとき、前記トナーカートリッジの前記トナー供給部に、前記掻上げシートの逆方向の回転を実行させる、画像形成装置。
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