JP2019082583A - トナーカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】構造の複雑化を抑制しつつ、大径コイル部及び小径コイル部の軸心位置を保つことができるトナーカートリッジを提供する。【解決手段】搬送コイル８０は、螺旋状の大径コイル部８３を有するとともに一端が回転連結部７０に連結し、他端がトナー容器６１の他端側まで延びる第１コイル８１と、大径コイル部８３の内側に配置される小径コイル部９３を有するとともに一端が回転連結部７０に連結し、他端がトナー容器６１の他端側まで延びる第２コイル９１とを有する。第１コイル８１及び第２コイル９１は、各々の他端が連続して一体化される。【選択図】図４

Description

本発明は、トナーカートリッジに関する。

画像形成装置に装着されるトナーカートリッジが知られている。特許文献１のトナーカートリッジのトナー容器の内部には、大径コイル部と小径コイル部とが設けられる。大径コイル部及び小径コイル部は、それぞれ螺旋状に形成される一方、互いに巻き方向が逆になっている。大径コイル部及び小径コイル部の各一端は、トナー容器の一端側に設けられたカップリングに固定される。駆動系によりカップリングが回転駆動されると、大径コイル部及び小径コイル部が回転する。これにより、大径コイル部と小径コイル部とは、互いに逆向きとなるようにトナーを搬送する。この結果、トナー容器の内部では、トナーが循環しながら攪拌される。

特開２０１３−３７２５４号公報

特許文献１のトナーカートリッジでは、大径コイル部及び小径コイル部の他端側がフリーな状態となっている。このため、大径コイル部及び小径コイル部の軸心がずれてしまい、搬送能力が低下してしまう可能性がある。また、大径コイル部及び小径コイル部の軸心位置を保つために、大径コイル部及び小径コイル部の各他端を凸状の部材の周囲に外嵌させることもできる。しかし、この場合には、大径コイル部及び小径コイル部が凸状の部材と摺接することで、摩擦熱が発生し、トナーの温度上昇を招いてしまう。これにより、トナーの凝集体が生成され、印刷画像に不具合が生じる可能性がある。また、このような部材を設けることで、トナーカートリッジの部品点数が多くなり、トナーカートリッジの複雑化、高コスト化を招いてしまう。

本発明は、このような課題に着目したものであり、その目的は、構造の複雑化を抑制しつつ、大径コイル部及び小径コイル部の軸心位置を保つことができるトナーカートリッジを提供することである。

第１の態様は、トナーが充填されるとトナー容器と、前記トナー容器の一端側に設けられ、回転駆動される回転連結部と、前記トナー容器の長手方向に延び、前記回転連結部に連結する搬送コイルとを備えたトナーカートリッジであって、前記搬送コイルは、螺旋状の大径コイル部を有するとともに一端が前記回転連結部に連結し、他端が前記トナー容器の他端側まで延びる第１コイルと、前記大径コイル部の内側に配置される小径コイル部を有するとともに一端が前記回転連結部に連結し、他端が前記トナー容器の他端側まで延びる第２コイルとを有し、前記第１コイル及び前記第２コイルは、各々の他端が連続して一体化されることを特徴とするトナーカートリッジである。

第１の態様では、大径コイル部を有する第１コイルと、小径コイル部を有する第２コイルの各一端がそれぞれ回転連結部に連結される。従って、回転連結部が回転駆動されることで、第１コイルと第２コイルとが回転し、トナー容器内のトナーが攪拌・搬送される。

第１コイルと第２コイルの他端は、互いに連結する。これにより、第１コイルと第２コイルとが１つの部材として一体化される。この構成では、第１コイル及び第２コイルの他端がフリーな状態であるのと比べて、搬送コイルの他端側の剛性が高くなり、第１コイル及び第２コイルの軸心の位置ずれを抑制できる。従って、第１コイル及び第２コイルを規制する部材を設けずとも、第１コイル及び第２コイルの軸心位置を維持できる。

第２の態様は、第１の態様において、前記トナー容器の他端側には、前記トナーを現像装置へ供給するための供給口が設けられ、前記大径コイル部は、前記トナー容器の一端側から他端側に向かって前記トナーを搬送するように構成され、前記小径コイル部は、前記大径コイル部と巻き方向が逆であることを特徴とするトナーカートリッジである。

第２の態様では、大径コイルが回転することで、トナー容器の一端側のトナーが、該トナー容器の他端側の供給口に向かって搬送される。これにより、トナーを連続的に供給口へ送ることができる。

一方、小径コイルが回転すると、トナー容器の他端側のトナーをトナー容器の一端側へ搬送できる。この小径コイルの回転により、特にトナー容器の他端側（供給口側）で締め固まった状態のトナーをほぐすことができ、回転連結部及び搬送コイルの動作を補償できる。

より詳細には、新品のトナーカートリッジを輸送する際等において、トナー容器の他端側を下向きとした状態で該トナー容器に輸送による振動が作用すると、トナー容器の他端側でトナーが締め固まってしまうことがある。この状態のトナーカートリッジを画像形成装置等に装着し、モータ等によって回転連結部を回転駆動しようとすると、モータ等の駆動トルクが著しく増大する問題があった。この問題は、大径コイル部を有する第１コイルを備えるが、小径コイル部を有する第２コイルを備えない従来の構成において顕著であった。

より具体的には、トナー容器の供給口側でトナーが締め固まった状態において、第１コイルを回転駆動させると、大径コイルは、トナー容器の供給口側のトナーを更に押し固める方向へ働こうとする。この場合、大径コイルは、その反作用で縮み、固まったトナーをほぐすことができなくなる。この結果、モータ等の駆動トルクが増大し、モータの動作不良を招く可能性があった。

これに対し、本態様では、小径コイル部がトナー容器の他端側のトナーを該トナー容器の一端側に搬送する。このため、トナー容器の他端側でトナーが締め固まったとしても、このトナーをトナー容器の一端側へ移動させながらほぐすことができる。更に、大径コイル部で搬送されるトナーは、小径コイルによりほぐされた低密度のトナー部分へ搬送される。

加えて、第１コイルと第２コイルとは一体化されるため、搬送コイルの他端側の剛性が高くなり、締め固まったトナーをほぐしやすくなる。この結果、モータ等の駆動トルクを低減できるため、トナーカートリッジの搬送コイルの動作を補償できる。

第３の態様は、第２の態様において、前記第２コイルは、該第２コイルの前記一端と前記小径コイル部との間に、直線状の直線部を有していることを特徴とするトナーカートリッジである。

第３の態様では、第２コイルの一端と小径コイルとの間に直線部を設けることで、第２コイルの構造を簡素化でき、第２コイルの低コスト化につながる。一方、上述したようにトナー容器の他端側でトナーが締め固まったとしても、このトナーが直線部の周囲にまで及びにくい。従って、この位置に直線部を設けたとしても、トナー容器の他端側の小径コイル部により、締め固まったトナーを十分にほぐすことができる。

第４の態様は、第２又は３の態様において、前記第１コイルは、該第１コイルの前記一端と前記大径コイル部との間に、該大径コイル部よりも巻きピッチが小さい螺旋状の中間コイル部を有していることを特徴とするトナーカートリッジである。

第４の態様では、第１コイルの一端側寄りに、大径コイル部よりも巻きピッチが小さい中間コイル部を形成することで、第１コイルにおける回転連結部側の部分が撓み易くなる。この構成では、モータ等により搬送コイルを回転させる際、大径コイル部よりも先に小径コイル部が回転し易くなる。従って、トナー容器の他端側でトナーが締め固まったとしても、このトナーを小径コイル部により優先してほぐすことができ、モータ等の駆動トルクの増大を抑制できる。

第５の態様は、第２乃至４の態様のいずれか１つにおいて、前記供給口は、前記トナー容器の周壁に設けられ、前記第２コイルにおける前記供給口に対向する対向部は、前記小径コイルよりも小径の螺旋形状、又は直線形状に形成され、前記小径コイルは、前記対向部を介して前記第１コイルと連続していることを特徴とするトナーカートリッジである。

第５の態様では、第２コイルのうち供給口に対向する対向部が、小径コイル部よりも小径の螺旋状、又は直線形状に形成される。これにより、第１コイルによりトナーを供給口側へ送ろうとするトナーの流れが、第２コイルの回転に伴い阻害されてしまうことを抑制できる。この結果、トナーカートリッジの通常の動作において、搬送コイルにより、トナーを供給口へ安定して供給できる。

第６の態様は、第１乃至５の態様のいずれか１つにおいて、前記トナー容器の他端の側壁には、トナー充填口が設けられ、前記小径コイル部は、該小径コイル部の軸方向視において、前記トナー充填口の全体を囲むように構成されていることを特徴とするトナーカートリッジである。

第６の態様では、トナー容器の他端側のトナー充填口の全体が、小径コイル部の内側に位置する。このため、トナー容器へのトナーの充填作業において、トナー充填用のノズルをトナー充填口より内部へ挿入したとしても、このノズルが小径コイル部とが干渉してしまうことを抑制できる。

本発明によれば、第１コイル及び第２コイルの他端を互いに連続させることで、搬送コイル全体の剛性を高くできる。この結果、第１コイル及び第２コイルの位置を規制する部材を設けずとも、第１コイル及び第２コイルの軸心を維持できる。従って、トナーカートリッジの部品点数を削減しつつ、十分な搬送性能を得ることができる。

規制部材が必要ないため、第１コイル及び第２コイルが他の部材と摺接したり、互いに摺接したりすることも抑制できる。従って、搬送コイルの摩擦熱に起因して、トナー温度が上昇することを抑制でき、ひいてはトナーの凝集等の不具合を抑制できる。

図１は、実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略構成図である。 図２は、トナーカートリッジの全体構成を示す斜視図である。 図３は、トナー容器を他端側から視た側面図である。 図４は、トナー容器の上蓋を外した状態における上面図である。 図５は、搬送コイルの側面図である。 図６は、カップリングの近傍を拡大した斜視図である。 図７は、従来例のトナーカートリッジの駆動トルクを検証した結果である。 図８は、従来例と本実施形態のトナーカートリッジの駆動トルクを対比したグラフである。 図９は、変形例１に係る搬送コイルの側面図である。 図１０は、変形例２に係る搬送コイルの側面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。また、以下に説明する各実施形態、変形例、その他の例等の各構成は、本発明を実施可能な範囲において互いに組み合わせてもよい。

〈画像形成装置の全体構成〉
本実施形態に係る画像形成装置１の概略構成を説明する。図１に示すように、画像形成装置１は、マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの各色のトナーカートリッジ６０を用いてカラー画像を形成する装置である。画像形成装置１は、用紙(記録媒体)Ｐに画像を形成する。

より詳細には、画像形成装置１は、用紙Ｐを搬送する記録媒体搬送ユニット１０と、静電潜像を現像する現像装置２０と、トナー像を用紙Ｐに二次転写する転写ユニット３０と、周面に画像が形成される静電潜像担持体である感光体ドラム４０と、トナー像を用紙Ｐに定着させる定着ユニット５０とを備えている。

記録媒体搬送ユニット１０は、画像が形成される用紙Ｐを搬送経路Ｒ１上で搬送する。用紙Ｐは、カセットＫに積層されて収容され、給紙ローラによりピックアップされて搬送される。記録媒体搬送ユニット１０は、用紙Ｐに転写されるトナー像が二次転写領域Ｒ２に到達するタイミングで、搬送経路Ｒ１を介して二次転写領域Ｒ２に用紙Ｐを到達させる。

現像装置２０は、色ごとに４個設けられている。各現像装置２０は、トナーを感光体ドラム４０に担持させる現像ローラ２１を備えている。現像装置２０では、トナーとキャリアを所望の混合比になるように調整される。現像装置２０では、トナーが均一に分散され、最適な帯電量を付与した現像剤が調整される。この現像剤を現像ローラ２１に担持させる。現像ローラ２１の回転により現像剤が感光体ドラム４０と対向する領域まで搬送されると、現像ローラ２１に担持された現像剤のうちのトナーが感光体ドラム４０の周面上に形成された静電潜像に移動し、静電潜像が現像される。

転写ユニット３０は、現像装置２０で形成されたトナー像を用紙Ｐに二次転写する二次転写領域Ｒ２に搬送する。転写ユニット３０は、転写ベルト３１と、転写ベルト３１を懸架する懸架ローラ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄと、感光体ドラム４０と共に転写ベルト３１を挟持する一次転写ローラ３２と、懸架ローラ３１ｄと共に転写ベルト３１を挟持する二次転写ローラ３３とを備えている。

転写ベルト３１は、懸架ローラ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄにより循環移動する無端状のベルトである。一次転写ローラ３２は、転写ベルト３１の内周側から感光体ドラム４０を押圧するように設けられる。二次転写ローラ３３は、転写ベルト３１の外周側から懸架ローラ３１ｄを押圧するように設けられる。

感光体ドラム４０は、色ごとに４個設けられている。各感光体ドラム４０は、転写ベルト３１の移動方向に沿って設けられている。感光体ドラム４０の周上には、現像装置２０と、帯電ローラ４１と、露光ユニット４２と、クリーニングユニット４３とが設けられている。

帯電ローラ４１は、感光体ドラム４０の表面を所定の電位に均一に帯電させる帯電手段である。帯電ローラ４１は、感光体ドラム４０の回転に追従して動く。露光ユニット４２は、帯電ローラ４１によって帯電した感光体ドラム４０の表面を、用紙Ｐに形成する画に応じて露光する。これにより、感光体ドラム４０の表面のうち露光ユニット４２により露光された部分の電位が変化し、静電潜像が形成される。４個の現像装置２０は、それぞれの現像装置２０に対向して設けられたトナーカートリッジ６０から供給されたトナーによって感光体ドラム４０に形成された静電潜像を現像し、トナー像を生成する。各トナーカートリッジ６０内には、それぞれ、マゼンタ、イエロー、シアン及びブラックのトナーが充填されている。クリーニングユニット４３は、感光体ドラム４０上に形成されたトナー像が転写ベルト３１に一次転写された後に感光体ドラム４０上に残存するトナーを回収する。

定着ユニット５０は、転写ベルト３１から用紙Ｐへ二次転写されたトナー像を用紙Ｐに付着させ、定着させる。定着ユニット５０は、用紙Ｐを加熱する加熱ローラ５１と、加熱ローラ５１を押圧する加圧ローラ５２と、を備えている。加熱ローラ５１及び加圧ローラ５２は円筒状に形成されており、加熱ローラ５１は内部にハロゲンランプ等の熱源を備えている。加熱ローラ５１と加圧ローラ５２との間には接触領域である定着ニップ部が設けられ、定着ニップ部に用紙Ｐを通過させることにより、トナー像を用紙Ｐに溶融定着させる。トナー像が用紙Ｐへ二次転写された後、転写ベルト３１に残存するトナーは、ベルトクリーニング装置によって回収される。

また、画像形成装置１には、定着ユニット５０によりトナー像が定着された用紙Ｐを装置外部へ排出するための排出ローラ５３，５４が設けられている。

〈印刷動作〉
次いで画像形成装置１の印刷動作について説明する。画像形成装置１に被記録画像の画像信号が入力されると、画像形成装置１は、給紙ローラを回転させて、カセットＫに積層された用紙Ｐをピックアップして搬送する。そして、帯電ローラ４１により感光体ドラム４０の表面を所定の電位に均一に帯電させる（帯電工程）。その後、受信した画像信号に基づいて、露光ユニット４２により感光体ドラム４０の表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する（露光工程）。

現像装置２０では、静電潜像が現像されてトナー像が形成される（現像工程）。こうして形成されたトナー像は、感光体ドラム４０と転写ベルト３１とが対向する領域において、感光体ドラム４０から転写ベルト３１へ一次転写される（転写工程）。転写ベルト３１には、４個の感光体ドラム４０上に形成されたトナー像が順次積層されて、１つの積層トナー像が形成される。そして、積層トナー像は、懸架ローラ３１ｄと二次転写ローラ３３とが対向する二次転写領域Ｒ２において、記録媒体搬送ユニット１０から搬送された用紙Ｐに二次転写される。

積層トナー像が二次転写された用紙Ｐは、定着ユニット５０へ搬送される。用紙Ｐを加熱ローラ５１と加圧ローラ５２との間で熱及び圧力を加えながら通過させることにより、積層トナー像を用紙Ｐへ溶融定着させる（定着工程）。その後、用紙Ｐは、排出ローラ５３，５４によって画像形成装置１の外部へ排出される。

〈トナーカートリッジの詳細な構成〉
トナーカートリッジ６０の詳細な構成について図２〜図６を参照しながら説明する。

トナーカートリッジ６０は、画像形成装置１に着脱可能に取り付けられる。トナーカートリッジ６０は、トナー容器６１と、付属品であるダイヤル１００とを備えている。

〈トナー容器〉
トナー容器６１は、略筒状の密閉容器である。トナー容器６１の内部には、トナーが充填される。トナー容器６１は、上側が開放された容器本体６２と、該容器本体６２の上側を覆う上蓋６３とを備えている。容器本体６２と上蓋６３とは互いに固定される。容器本体６２は、その下部に形成される底壁６４と、その長手方向の一端に形成される第１側壁６５と、その長手方向の他端に形成される第２側壁６６とを有している。

底壁６４は、横断面が略円弧状に形成され、画像形成装置１の前後方向に延びている。底壁６４の長手方向の他端付近（第２側壁６６付近）には、円形状の供給口６７（排出口）が形成される。供給口６７は、トナー容器６１内のトナーを画像形成装置１の現像装置２０へ供給するための開口である。

第１側壁６５は、容器本体６２の後側（画像形成装置１の奥側）の端部に形成される。図２及び図４に示すように、第１側壁６５の中央には、回転連結部であるカップリング７０が回転可能に取り付けられている。

第２側壁６６は、容器本体６２の前側（画像形成装置１の手前側）の端部に形成される。図３及び図４に示すように、第２側壁６６の中央には、円形状のトナー充填口６８が形成される。トナー充填口６８は、トナーカートリッジ６０の製造時等において、トナーをトナー容器６１内に充填するための開口である。トナー充填口６８には、該トナー充填口６８を閉塞するキャップ６８ａが取り付けられる。

〈カップリング〉
図６等に示すように、カップリング７０は、略円柱状に形成される。カップリング７０は、容器本体６２の外部に位置する基部７１と、該基部７１から容器本体６２の内部へ延出する支持部７２とを有している。カップリング７０の基部７１には、係合溝７３が形成されている。係合溝７３の内周面は、歯車状に形成されている。係合溝７３には、付属品であるダイヤル１００の先端（歯車状の外周面）が嵌合する。新品のトナーカートリッジ６０を画像形成装置１に装着する前には、ユーザがダイヤル１００を回転させるとともに、ダイヤル１００を取り外す作業を行う。これにより、トナー容器６１内のトナーが攪拌／搬送される（詳細は後述する）。

カップリング７０の支持部７２には、該支持部７２の根元部分を径方向に貫通する貫通穴７４と、支持部７２の先端に形成される長溝７５とが形成される。支持部７２には、長溝７５の先端から基部７１側に向かって延びる横穴（図示省略）が形成される。貫通穴７４には、第１コイル８１の一端が貫通して支持される。長溝７５及び横穴には、第２コイル９１の一端が嵌合して支持される。

トナーカートリッジ６０を画像形成装置１に装着すると、画像形成装置１の駆動機構（図示省略）がカップリング７０に連結される。駆動機構は、モータと、該モータに回転駆動される駆動軸とを有する。トナーカートリッジ６０が画像形成装置１に装着されると、駆動軸の先端（歯車状の外周面）が係合溝７３に嵌合する。これにより、トナーカートリッジ６０の装着時には、駆動機構により、トナー容器６１内のトナーが攪拌／搬送される。

〈搬送コイル〉
図４及び図５に示すように、トナーカートリッジ６０は、カップリング７０に連結する１つの搬送コイル８０を備えている。搬送コイル８０は、容器本体６２の長手方向に沿って延び、該容器本体６２に収容される。搬送コイル８０は、カップリング７０の回転に伴い回転駆動され、トナー容器６１内のトナーを攪拌・搬送する。

搬送コイル８０は、第１コイル８１と第２コイル９１とを含んでいる。第１コイル８１及び第２コイル９１の一端は、カップリング７０の支持部７２に連結される。第１コイル８１及び第２コイル９１の各他端は、互いに連続して一体化されている。

〈第１コイル〉
第１コイル８１は、その一端から他端に向かって順に、第１接続部８２、大径コイル部８３、及びコイル連結部８４が連続して構成される。

第１接続部８２は、第１コイル８１の一端に位置し、トナー容器６１の径方向に直線状に延びている。第１接続部８２は、カップリング７０の支持部７２の貫通穴７４に内嵌することで、カップリング７０に固定される。

大径コイル部８３は、トナー容器６１の第１側壁６５付近から第２側壁６６付近に亘って、トナー容器６１の長手方向（軸方向）に延びている。大径コイル部８３は、カップリング７０の軸心を中心とする螺旋状に形成されている。大径コイル部８３の他端側部分は、供給口６７に対向している。

大径コイル部８３が回転すると、トナー容器６１内のトナーが攪拌・搬送される。大径コイル部８３の巻き方向は、カップリング７０の回転方向に応じて定められている。つまり、大径コイル部８３は、カップリング７０の回転に伴い、トナー容器６１の一端側から他端側（カップリング７０側から供給口６７側）に向かってトナーを搬送するように、その巻き方向が設定されている。

コイル連結部８４は、第１コイル８１の他端に形成されている。コイル連結部８４は、大径コイル部８３と小径コイル部９３とを繋ぐように、トナー容器６１の径方向に延びている。

〈第２コイル〉
第２コイル９１は、その一端から他端に向かって順に、第２接続部９２、小径コイル部９３、及び直線部９４が連続して構成される。

第２接続部９２は、第２コイル９１の一端に形成されている。第２接続部９２は、カップリング７０の長溝７５及び横穴（図示省略）に内嵌するＬ字状（鉤状）に形成される。第２接続部９２は、長溝７５及び横穴に内嵌することで、カップリング７０に固定される。

小径コイル部９３は、トナー容器６１の第１側壁６５付近から第２側壁６６付近に亘って、トナー容器６１の長手方向（軸方向）に延びている。小径コイル部９３は、カップリング７０及び大径コイル部８３と同軸の螺旋状に形成されている。小径コイル部９３の他端側部分は、供給口６７よりもカップリング７０寄りに位置している。つまり、本実施形態の小径コイル部９３は、供給口６７と対向していない。

小径コイル部９３が回転すると、トナー容器６１内のトナーが攪拌・搬送される。小径コイル部９３の巻き方向は、大径コイル部８３の巻き方向と逆向きであり、カップリング７０の回転方向に応じて定められている。つまり、小径コイル部９３は、カップリング７０の回転に伴い、トナー容器６１の他端側から一端側（供給口６７側からカップリング７０側）に向かってトナーを搬送するように、その巻き方向が設定されている。

直線部９４は、第１コイル８１の他端側（第２側壁６６付近）であって、供給口６７に対向する部分に位置している。つまり、直線部９４は、供給口６７と対向する対向部を構成している。直線部９４は、大径コイル部８３の軸方向に沿って直線状に延びている。このため、直線部９４は、トナーの搬送に実質的に寄与しない。

〈寸法等の関係〉
図５に示すように、大径コイル部８３のコイル径Ｄ１は、小径コイル部９３のコイル径Ｄ２よりも大きい。大径コイル部８３の巻き数ｎ１は、小径コイル部９３の巻き数ｎ２よりも少ない。換言すると、小径コイル部９３の巻きピッチＰ２は、大径コイル部８３の巻きピッチＰ１よりも小さい。小径コイル部９３のピッチ角α２は、大径コイル部８３のピッチ角α１と概ね等しい。

図３に示すように、大径コイル部８３の内径、及び小径コイル部９３の内径は、トナー充填口６８の口径よりも大きい。大径コイル部８３及び小径コイル部９３は、トナー容器６１の軸方向視において、トナー充填口６８の全体を囲むように配置されている。つまり、トナー充填口６８は、トナー容器６１の軸方向視において、大径コイル部８３及び小径コイル部９３の内側に位置している。

〈トナーカートリッジの動作〉
トナーカートリッジ６０を画像形成装置１に装着した際のトナーカートリッジ６０の基本的な動作について説明する。

トナーカートリッジ６０を画像形成装置１に装着すると、駆動軸がカップリング７０の係合溝７３に嵌合する。モータにより駆動軸が回転駆動されると、カップリング７０が回転し、ひいては搬送コイル８０が回転する。

搬送コイル８０が回転すると、第１コイル８１と第２コイル９１とが一体的に回転する。第１コイル８１の大径コイル部８３が回転すると、トナー容器６１内の径方向外側寄りのトナーは、図４の実線矢印で示す方向に搬送される。これにより、カップリング７０側のトナーは、供給口６７側へ送られる。供給口６７に流入したトナーは、トナー容器６１の外部の現像装置２０へ供給される。

第２コイル９１の小径コイル部９３が回転すると、トナー容器６１内の軸心寄りのトナーは、図４の破線矢印で示す方向に搬送される。これにより、供給口６７側のトナーは、カップリング７０側へ送られる。以上のようにして、トナー容器６１内のトナーは、トナー容器６１の径方向外側寄りと、軸心寄りとを交互に循環する。

本実施形態の搬送コイル８０では、第１コイル８１の他端と第２コイル９１の他端とが互いに接続され、第１コイル８１及び第２コイル９１が一体化されている。これにより、第１コイル８１及び第２コイル９１の各他端が分離された構成と比べて、第１コイル８１及び第２コイル９１の軸心の位置ずれを抑制できる。従って、第１コイル８１や第２コイル９１の軸心位置を規制するための部材を設けずとも、トナーを安定して搬送することができる。

大径コイル部８３の他端側付近の部分は、供給口６７に対向する位置にある。このため、供給口６７付近のトナーを、供給口６７へ確実に送ることができる。第２コイル９１では、小径コイル部９３が供給口６７に対向しておらず、第２直線部９５が供給口６７に対向している。このため、供給口６７付近では、小径コイル部９３の回転に伴い、大径コイル部８３によるトナーの流れが阻害されてしまうことを抑制できる。

〈トナーを攪拌する作業〉
トナーカートリッジ６０を輸送する際には、振動等に起因してトナー容器６１内のトナーが締め固まってしまうことがある。トナーが締め固まった状態のまま、トナーカートリッジ６０を画像形成装置１に装着し、モータにより搬送コイル８０を回転駆動させると、モータの駆動トルクが過剰に大きくなり、動作不良の原因となる。

そこで、新品のトナーカートリッジ６０を画像形成装置１に装着する前には、図２に示す、梱包材として取り付けられているダイヤル１００によりカップリング７０を手動で回転させる。このダイヤル１００は一回転させなければトナー容器６１から外れないように構成される。すると、搬送コイル８０が回転し、トナー容器６１内で締め固まったトナーをほぐすことができる。

特にトナー容器６１の供給口６７付近において、トナーが締め固まった場合、小径コイル部９３の回転に伴い、供給口６７付近のトナーをカップリング７０側へ移動させることができる（詳細は後述する）。これにより、供給口６７付近で締め固まったトナーを確実にほぐすことができる。従って、その後、トナーカートリッジ６０を装着した際のモータの駆動トルクを低減でき、トナーカートリッジ６０の信頼性を向上できる。

なお、搬送コイル８０により、締め固まったトナーをほぐす効果は、トナーカートリッジ６０を画像形成装置１に装着した後の初期動作においても得ることができる。

〈検証結果〉
本実施形態のトナーカートリッジによる駆動トルクの低減効果を検証した結果を、図７及び図８を参照しながら詳細に説明する。

図７は、従来例のトナーカットリッジにおいて、駆動トルクを測定した結果である。従来例のトナーカートリッジは、本実施形態の第１コイル８１（大径コイル部８３）のみを有し、第２コイル９１（小径コイル部９３）を有していない。試験では、３つの異なる条件Ａ〜Ｃにおいて、トナーカートリッジ６０に振動を付与した。条件Ａでは、トナーカートリッジ６０を水平向きとした状態で振動を付与した。条件Ｂでは、トナー容器６１の供給口６７側（トナー容器６１の他端側）を上向きとした状態で振動を付与した。条件Ｃでは、トナー容器６１の供給口６７側（トナー容器６１の他端側）を下向きとした状態で振動を付与した。条件Ａ〜Ｃにより振動を付与した後、トナーカートリッジ６０のダイヤル１００を一回転させ、その後の駆動トルクを測定した。

条件Ａ及びＢと比べると、条件Ｃの駆動トルクが顕著に大きくなる結果となった。これは以下の理由からと推察できる。トナー容器６１の供給口６７側を下向きとした状態で振動を付与すると、トナー容器６１の供給口６７付近でトナーが締め固まる。一方、従来例の構成において、ダイヤル１００を一回転させると、大径コイル部８３の回転に伴いトナーが、供給口６７付近へ押し出される。つまり、トナーは、振動により締め固まった部分へ押し込まれるため、トナーをほぐすことができず、トナーが更に締め固まってしまう可能性がある。このように、従来例の搬送コイル８０では、供給口６７側に固まったトナーを十分にほぐすことができず、駆動トルクの増大につながったと推察できる。

図８は、従来例及び本実施形態のトナーカートリッジ６０において、条件Ｃにて振動を付与し、ダイヤル１００を一回転させた後の駆動トルクを対比したものである。従来例では、駆動トルクが１０[kgf・cm]前後であったのに対し、本実施形態では、駆動トルクが約８[kgf・cm]にまで低減された。この結果は、本実施形態のトナーカートリッジ６０が、供給口６７付近で締め固まったトナーをほぐす効果が高いことを裏付けている。

本実施形態の構成では、以下の理由により駆動トルクを低減できたと推察できる。

本実施形態では、第２コイル９１の小径コイル部９３の回転に伴い、供給口６７付近のトナーを供給口６７と逆向きに移動させる。つまり、小径コイル部９３は、締め固まったトナーを、よりトナーの密度が低い方向へ送るため、供給口６７付近のトナーをほぐすことができる。

大径コイル部８３により供給口６７側へ押し込まれるトナーは、小径コイル部９３によりほぐされた低密度のトナー部分へ移動可能である。これにより、大径コイル部８３の回転に伴い供給口６７側のトナーが更に締め固められることを抑制できる。

本実施形態では、第１コイル８１の他端と第２コイル９１の他端とが互いに接続されて一体化される。このため、本実施形態は、第１コイル８１の他端がフリーな状態の従来例の構成と比べて、搬送コイル８０の他端の剛性が高くなる。従って、搬送コイル８０の回転に伴い、供給口６７側に締め固まったトナーをより確実にほぐすことができる。

−実施形態の効果−
上記実施形態では、第１コイル８１及び第２コイル９１の他端が互いに連続するため、規制部材等を設けずとも、第１コイル８１及び第２コイル９１の軸心位置がずれにくくなる。従って、トナーカートリッジ６０の簡素化を図りつつ、大径コイル部８３及び小径コイル部９３の軸心位置を保つことができる。また、規制部材等を設けることに起因して摩擦熱が発生するこがないため、トナーの温度上昇を抑制でき、ひいてはトナーの凝集を抑制できる。

第２コイル９１の小径コイル部９３は、供給口６７側からカップリング７０側へトナーを搬送する。このため、供給口６７側で締め固まったトナーを、確実にほぐすことができ、モータの駆動トルクを低減できる。この結果、トナーカートリッジ６０の信頼性を向上できる。

第２コイル９１の供給口６７側に対向する部分に直線部９４を設けている。これにより、大径コイル部８３の回転による供給口６７側へのトナーの流れが、小径コイル部９３の回転によるトナーの逆向きの流れにより阻害されることを抑制できる。

図３に示すように、大径コイル部８３及び小径コイル部９３は、トナー容器６１の軸方向視において、トナー充填口６８の全体を囲むように配置されている。これにより、トナーカートリッジ６０の製造時等において、トナー容器６１内にトナー充填用のノズルを容易に挿通できる。つまり、トナー容器６１内のトナーを充填する作業を行う際には、トナー充填用のノズルをトナー充填口６８からトナー容器６１内部へ挿通し、この状態でトナーを注入することがある。この際、本実施形態のトナー容器６１では、ノズルを大径コイル部８３及び小径コイル部９３の内側に挿通できる。従って、大径コイル部８３及び小径コイル部９３がノズルと干渉することなく、トナーの充填作業を行うことができる。

《実施形態の変形例》
上記実施形態の搬送コイル８０は、以下のような変形例の構成としてもよい。

〈変形例１〉
図９に示す変形例１の搬送コイル８０は、上記実施形態と第２コイル９１の構成が異なる。

変形例１の第２コイル９１は、直線状の第２直線部９５を有している。具体的に、第２コイル９１は、その一端側から他端側に向かって順に、第２接続部９２、第２直線部９５、小径コイル部９３、及び直線部９４（第１直線部）を有している。つまり、第２直線部９５の一端は、第２接続部９２に連続し、第２直線部９５の他端は、小径コイル部９３の一端に連続している。第２直線部９５は、トナー容器６１の軸心に沿うように前後方向に直線状に延びている。第２直線部９５の一端は、第１側壁６５付近に位置し、小径コイル部９３の他端はトナー容器６１の第２側壁６６付近に位置する。

トナー容器６１の全長をＬ、トナー容器６１の第２側壁６６から小径コイル部９３の一端までの距離をＬ１、トナー容器６１の第１側壁６５から第２直線部９５の他端までの距離をＬ２とする。この場合、Ｌ１は、１／２Ｌから２／３Ｌの範囲であるのが好ましい。換言すると、Ｌ２は、１／３Ｌから１／２Ｌの範囲であるのが好ましい。

トナー容器６１の供給口６７側のトナーは、第２側壁６６から１／２Ｌ〜２／３Ｌまでの範囲で締め固まる傾向にある。このため、小径コイル部９３をこの範囲のみに形成したとしても、供給口６７側に締め固まったトナーを十分にほぐすことができる。一方で、第２コイル９１の残りの部分を直線状の第２直線部９５としても、トナーをほぐす効率にさほど影響がない。変形例１では、このように第２直線部９５を形成することで、第２コイル９１の構造の簡素化、低コスト化を図ることができる。

〈変形例２〉
図１０に示す変形例２の搬送コイル８０は、上記変形例１と第１コイル８１の構成が異なる。

変形例２の第１コイル８１は、螺旋状の中間コイル部８５を有している。具体的に、第１コイル８１は、その一端側から他端側に向かって順に、第１接続部８２、中間コイル部８５、大径コイル部８３、及びコイル連結部８４を有している。つまり、中間コイル部８５の一端は、第１接続部８２に連続し、中間コイル部８５の他端は、大径コイル部８３の一端に連続している。中間コイル部８５は、トナー容器６１の軸心を中心とする螺旋状に形成される。中間コイル部８５の一端は、第１側壁６５付近に位置し、大径コイル部８３の他端はトナー容器６１の第２側壁６６付近に位置する。

中間コイル部８５の巻きピッチＰ３は、大径コイル部８３の巻きピッチＰ１よりも小さい。また、例えば中間コイル部８５の巻きピッチＰ３は、小径コイル部９３の巻きピッチＰ２よりも大きい。

トナー容器６１の全長をＬ、トナー容器６１の第２側壁６６から大径コイル部８３の一端までの距離をＬ３、トナー容器６１の第１側壁６５から中間コイル部８５の他端までの距離をＬ４とする。この場合、Ｌ３は、１／２Ｌから２／３Ｌの範囲であるのが好ましい。換言すると、Ｌ４は、１／３Ｌから１／２Ｌの範囲であるのが好ましい。

中間コイル部８５をこの範囲のみに形成すると、第１コイル８１のうちカップリング７０寄りの部分が撓み易くなる。この構成により、供給口６７側で締め固まったトナーを、より効率的にほぐすことが可能となる。

つまり、この構成において、ダイヤル１００を回転させると、中間コイル部８５が撓むことで大径コイル部８３よりも先に小径コイル部９３が回転する。この結果、供給口６７側のトナーを速やかにほぐして、カップリング７０側へ移動させることができる。次いで、大径コイル部８３で搬送されたトナーは、小径コイル部９３によりほぐされたトナーの低密度部分へ移動する。

上述したように、トナー容器６１の供給口６７側のトナーは、第２側壁６６から１／２Ｌ〜２／３Ｌまでの範囲で締め固まる傾向にある。従って、中間コイル部８５の長さＬ４を１／３Ｌ〜１／２Ｌとすることで、中間コイル部８５の周囲は固まったトナーから露出することになる。これにより、中間コイル部８５をより確実に撓ませることができ、小径コイル部９３の回転を促すことができる。この結果、小径コイル部９３により、一層効率的にトナーをほぐすことができる。

《その他の実施形態》
上記実施形態の第２コイル９１において、供給口６７に対向する対向部を直線状の直線部９４としている。しかし、この対向部を、小径コイル部９３よりもコイル径の小さい螺旋形状としてもよい。この構成においても、大径コイル部８３の回転による供給口６７側のトナーの流れが、小径コイル部９３の回転によるトナーの逆向きの流れにより阻害されることを抑制できる。

実施形態では、小径コイル部９３の巻きピッチＰ２を、大径コイル部８３の巻きピッチＰ１よりも小さくしているが、巻きピッチＰ２を巻きピッチＰ１以上にすることもできる。

本発明は、トナーカートリッジについて有用である。

６０ トナーカートリッジ
６１ トナー容器
６７ 供給口
６８ トナー充填口
７０ カップリング（回転連結部）
８０ 搬送コイル
８１ 第１コイル
８３ 大径コイル部
９１ 第２コイル
９３ 小径コイル部
９４ 直線部（対向部）

Claims (6)

1. トナーが充填されるとトナー容器と、
   前記トナー容器の一端側に設けられ、回転駆動される回転連結部と、
   前記トナー容器の長手方向に延び、前記回転連結部に連結する搬送コイルとを備えたトナーカートリッジであって、
   前記搬送コイルは、
   螺旋状の大径コイル部を有するとともに一端が前記回転連結部に連結し、他端が前記トナー容器の他端側まで延びる第１コイルと、
   前記大径コイル部の内側に配置される小径コイル部を有するとともに一端が前記回転連結部に連結し、他端が前記トナー容器の他端側まで延びる第２コイルとを有し、
   前記第１コイル及び前記第２コイルは、各々の他端が連続して一体化されることを特徴とするトナーカートリッジ。
2. 請求項１において、
   前記トナー容器の他端側には、前記トナーを現像装置へ供給するための供給口が設けられ、
   前記大径コイル部は、前記トナー容器の一端側から他端側に向かって前記トナーを搬送するように構成され、
   前記小径コイル部は、前記大径コイル部と巻き方向が逆であることを特徴とするトナーカートリッジ。
3. 請求項２において、
   前記第２コイルは、該第２コイルの前記一端と前記小径コイル部との間に、直線状の直線部を有していることを特徴とするトナーカートリッジ。
4. 請求項２又は３において、
   前記第１コイルは、該第１コイルの前記一端と前記大径コイル部との間に、該大径コイル部よりも巻きピッチが小さい螺旋状の中間コイル部を有していることを特徴とするトナーカートリッジ。
5. 請求項２乃至４のいずれか１つにおいて、
   前記供給口は、前記トナー容器の周壁に設けられ、
   前記第２コイルにおける前記供給口に対向する対向部は、前記小径コイル部よりも小径の螺旋形状、又は直線形状に形成され、
   前記小径コイル部は、前記対向部を介して前記第１コイルと連続していることを特徴とするトナーカートリッジ。
6. 請求項１乃至５のいずれか１つにおいて、
   前記トナー容器の他端の側壁には、トナー充填口が設けられ、
   前記小径コイル部は、該小径コイル部の軸方向視において、前記トナー充填口の全体を囲むように構成されていることを特徴とするトナーカートリッジ。

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