JP3578889B2

JP3578889B2 - トナーカートリッジ

Info

Publication number: JP3578889B2
Application number: JP15136397A
Authority: JP
Inventors: 吉木　　茂; 登楠瀬
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-06-10
Filing date: 1997-06-09
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2017-06-09
Also published as: JPH1069157A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置におけるトナーカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置におけるトナー補給手段の一つとして、円筒状の容器本体の一端側中央部にトナー吐出口が形成され内壁面に螺旋状の突起部（リブ）が設けられたスクリューボトルタイプのトナーボトルを、現像部へのトナー導入部に連通させた状態で保持手段により略水平向きに保持するとともに、この保持手段に保持された該トナーボトルを装置本体側の駆動手段により回転させることにより、該螺旋状の突起部のトナー搬送作用によってトナーボトル内部のトナーをそのトナー吐出口から吐出させて、画像形成装置の現像部へトナー補給を行うようにしたトナーカートリッジが知られている。
この種のトナーカートリッジは、装置本体側の駆動軸に対して平行に挿入されて装着される構造のものが多く、駆動力伝達手段としてはカップリングやギヤが用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２６に示すように、装置本体側の駆動軸４００に対してカートリッジを平行に挿入し、該駆動軸４００に固定された駆動ギヤ４０１とカートリッジ側のギヤ４０２とを噛み合わせる方式のものでは、駆動ギヤ４０１の歯側面４０１ａと、これに対向するカートリッジ側のギヤ４０２の歯側面４０２ａとが干渉してスムーズにセットできない場合があった。
【０００４】
これを防止するための一つの方法として、図２７に示すように、駆動ギヤ４０１の歯側面にテーパ４０１ｂを付けるとともに、カートリッジ側のギヤ４０２の歯側面にも同様のテーパを付ける方法がある。このような構成ではテーパ同士の接触によって互いに回転させる力が作用するので、干渉位置で当接したとしてもその後自動的に噛み合うことになる。
しかしながら、ギヤ形状が特殊なものになるため、汎用性に欠ける問題がある。また、カートリッジ側のギヤにもテーパを付けるためにユーザーがテーパ先端のエッジに触れる可能性があり、安全性の観点からも問題があった。
【０００５】
また、カートリッジを一旦駆動軸４００に対して平行に挿入し、その後カートリッジ側のギヤを駆動軸４００に直交する方向に移動させて噛み合わせる方式も考えられる。しかしながらこの場合には、駆動軸４００に直交する方向へ移動するためのスペースを確保する必要があり、小型化、省スペース化の観点から好ましくない。
【０００６】
そこで、本発明は、回転軸心に直交する方向からの噛み合いによってギヤ同士の干渉を少なくでき、装置本体へのスムーズなセットができるとともに、省スペース化も図れるトナーカートリッジの提供を目的とする（請求項１）。
また、本発明は、直交方向からの噛み合いにおいてもなお生じ得るギヤ同士の干渉を完全に無くして常にスムーズなセットができるトナーカートリッジの提供を目的とする（請求項２）。
また、本発明は、直交方向からの噛み合いを簡単な構成で実現できるトナーカートリッジの提供を目的とする（請求項３）。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、画像形成装置の装置本体に着脱可能で該装置本体に設けられた駆動ギヤにより回転駆動力を受けるトナーカートリッジにおいて、
上記装置本体に対して上記駆動ギヤの駆動軸方向に平行に挿入されるとともに上記駆動軸と直交する方向には移動しないように装着され、該装着動作に連動して上記駆動ギヤをカートリッジ側の被駆動ギヤに対し該被駆動ギヤの回転軸心と直交する方向から噛み合うように移動させる構造を有している、という構成を採っている。
【０００８】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の構成において、上記駆動ギヤの移動方向を上記被駆動ギヤの回転中心に向かう方向に対して傾ける、という構成を採っている。
【０００９】
請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載の構成において、上記駆動ギヤの駆動軸を受ける軸受を有し、該軸受に上記駆動ギヤを移動させるガイド部が形成されている、という構成を採っている。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図に基づいて詳細に説明する。先ず、図１乃至図３を参照して、本発明のトナーカートリッジが使用される画像形成装置（ここでは、複写機）の作像系について説明する。図１乃至図３において、感光体１は、矢印方向に回転移動しながら、除電光７により除電され、表面電位が０〜−１５０Ｖの基準電位に平均化される。次に、感光体１は、帯電装置２により帯電され、表面電位が−９００Ｖ前後となる。帯電された感光体１は、露光部で画像光３が照射され、その画像光３の照射されない部分（画像部分）が、現像部における現像スリーブ４上のトナーによりトナー像化される。この時、現像スリーブ４には、−２００Ｖ前後のバイアスがかけられているが、感光体１の画像光３の照射されない部分（画像部分）の表面電位が−５００〜−８５０Ｖに維持されるので、この画像部分に現像スリーブ４上のトナーが付着する。感光体１が更に回転移動する間に、図示しない給紙部より転写紙が給紙される。この転写紙は、その先端と感光体１上に作られたトナー像の先端とが、転写部で一致するようなタイミングで給紙され、この転写部で転写装置５により感光体１上のトナー像を転写される。トナー像の転写された転写紙は、図示しない定着部へ送られ、図示しない定着装置の熱と圧力によりトナー像を融着された後、コピーとして機外に排出される。一方、転写紙に転写されずに感光体１上に残留したトナーは、クリーニング部のクリーニングブレード６により掻き落される。これにより、感光体１は、トナーの付着していない初期状態となり、再び次の作像工程へ移る。
【００１１】
本実施例における感光体、及び、感光体周辺に配置される帯電装置、現像装置、クリーニング装置などの作像装置は、通常、プロセスカートリッジと呼ばれている一体の感光体回りケース４０内に、ユニット化されて納められている。このプロセスカートリッジは、図１に示すような外観を有しており、クリーニングブレード６により感光体１から掻き落された残留トナーを、図３に示すように、トナー搬送コイル８によりケース４０の手前側のリサイクルトナー搬送部へ送り、このリサイクルトナー搬送部に配設されているトナーリサイクルベルト９により、現像装置の現像剤撹拌部に送り込んで、リサイクルトナーとして再使用する仕組になっている。なお、本発明の適用対象である画像形成装置において、図２から明らかなように、上記帯電装置２及び転写装置５としてローラ型を示したが、これに限定される趣旨ではなく、ワイヤーを用いてコロナ放電をさせるタイプを備えたもので良い。
【００１２】
次に、このプロセスカートリッジ内の現像装置について説明する。図２及び図３において、現像スリーブ４は、内部に５極の磁石を配置した固定軸を有し、その外周面をアルミなどの非磁性のパイプ材で覆うように構成されており、パイプ材が回転することで、現像容器（ケース４０）内に収容されている現像剤（小さな鉄球からなるキャリアとトナーとからなる２成分現像剤）が、磁石の磁力により現像スリーブ４上に汲み上げられて、感光体１の現像部に移動される。この現像スリーブ４による感光体１への現像剤の供給量は、その過不足による画像濃度不良や濃度ムラの発生を防止するために、ドクターブレード１０により現像スリーブ４上の感光体１側への流入量が一定量となるように規制されている。
【００１３】
また、ケース４０と一体に形成された現像容器には、現像剤を撹拌・循環させるための一対の撹拌スクリュー１１が設けられており、これらの撹拌スクリュー１１の回転により、現像容器内の現像剤が撹拌されながら現像スリーブ４の軸方向に沿ってループを描くように循環搬送される。ここで、この循環により感光体１の現像部に移動された現像剤のうち、キャリアは現像スリーブ４の回転により現像容器内に取り込まれて再び循環されるが、撹拌により帯電されキャリアに付着して感光体１の現像部まで運ばれたトナーは、感光体１上に形成された画像部分に静電気力により付着して消費される。従って、この種の画像形成装置におけるトナーは、周知のように、その消費に応じて適時補給する必要があり、このプロセスカートリッジのケース４０の現像容器上部には、図１及び図２に示すように、現像容器内に新規トナーを取り込むためのトナー補給口１２が設けられている。
【００１４】
このトナー補給口１２への新規トナーの補給が、トナーカートリッジにより行なわれる。本実施例におけるトナーカートリッジ１０００は、図４に示すように、トナー収容部材としてのスクリューボトル構造のトナーボトル１００と、トナーボトル１００の開口部又はトナー排出部としてのボトル口部１１４ｃに装着されて、トナーボトル１００のトナー吐出口１１４ｄに連通するトナー補給制御機構（トナー補給部材）の設けられた蓋部材２００と、トナーボトル１００を収納する外装部材３００とを一体に組付けて構成されている。なお、蓋部材２００と外装部材３００とを合わせて、分割された一つの外装部材と捉えることもできる。
また、本実施例における蓋部材２００及び外装部材３００は、その外形が共に角形状（ここでは略四角形状としたが、他の多角形状であってもよい）に形成されている。このため、横置きにしても転がりにくく、取り扱いに優れている。
このトナーカートリッジ１０００の組付けは、先ず、外装部材３００を直立させた状態とし、次いで、トナー吐出口１１４ｄが開口された状態（キャップの付いていない状態）のトナーボトル１００を外装部材３００の中に挿入し、このトナーボトル１００及び外装部材３００に蓋部材２００を取付けて組付ける。このとき、蓋部材２００と外装部材３００とは、蓋部材２００の外側端部に設けられた爪部２０１ｄが、外装部材３００の内側端部に設けられた爪部３０３ｄに係合することによって固定されるようになっている。従って、その組付けに際して接着剤等を使用する必要がなく、部品の組立や分解（リサイクル資源化）が容易となる。
また、従来のトナーボトルと蓋部材だけのものよりも、全体の組み付け強度を大きくすることができるるとともに、外装部材３００はトナーで汚染されないのでその再使用時の清掃が一切不要となり、そのままリサイクルに使用することができる。
【００１５】
トナーボトル１００には、図４に示すように、そのボトル部１１４の内方に突出する螺旋状の突起部１１４ｆが形成されており、ボトル部１１４が回転することによるこの突起部１１４ｆのトナー搬送作用によって、そのボトル口部１１４ｃのトナー吐出口１１４ｄから、収容されているトナーを吐出するように構成されている。また、このトナーボトル１００のボトル部１１４の底部には、後述するトナーカートリッジ駆動ギヤ１１５と噛み合うボトルギヤ１４２が取付けられている。
【００１６】
トナーボトル１００のボトル口部１１４ｃには、蓋部材２００が装着される。この蓋部材２００の蓋部材本体２０１の内側面には、図２及び図６に示すように、開口部２０１ｅが形成されており、この開口部２０１ｅには、トナー補給量を適正化するためのスリット穴（細長い角穴）２１９ａの穿たれたＰＥＴフィルムあるいはゴム等の弾性材料からなるゲート２１９が、両面テープ等により貼り付けられている。更に、このゲート２１９の上には、未使用状態におけるトナーカートリッジ１０００のゲート２１９のスリット穴２１９ａからのトナー漏れを防止するためのゲートシール２１０が貼り付けられている（図６）。このゲートシール２１０は、装置本体へのトナーカートリッジ１０００のセット後にユーザが手前に引き抜いて取り外すことができるように、蓋部材本体２０１の手前に設けられたシール引抜きスリット２０１ａを通して、その手前側端部が外方に露出している。つまり、トナーカートリッジ１０００の使用に際して、このゲートシール２１０を引き抜くことにより、トナー補給が可能となる。
【００１７】
また、蓋部材本体２０１の外側開口面には、図７に示すように、蓋部材本体側のトナー補給口となるゲート２１９を覆うようにして、トナー排出カバー２０４が取り付けられている。このトナー排出カバー２０４には、ＰＥＴフィルムからなるシャッタシート２０６が両面テープ等により貼り付けられたシャッタ２０５と、シャッタ開閉スプリング２１４とが組み付けられている。シャッタ２０５は、シャッタ開閉スプリング２１４の伸長性弾力によって、装置本体にトナーカートリッジ１０００がセットされていない状態では、トナー排出カバー２０４の下方側に押し付けられており、これによって、蓋部材２００側のトナー吐出口となるトナー排出カバー２０４の下部のトナー排出口２０４ａが、シャッタシート２０６により閉じられている。一方、装置本体にトナーカートリッジ１０００がセットされた状態では、装置本体側に設けられている図示しないシャッタ開閉スロープに沿って、シャッタ２０５の腹部に形成された突起２０５ａが押し上げられることにより、シャッタシート２０６がトナー排出口２０４ａを塞ぐ位置から退避して、蓋部材２００からのトナー補給が可能となる。このシャッタ機構はトナーカートリッジ１０００の操作時におけるトナー漏れを防ぐ目的で設けられたものであり、その輸送時等におけるトナー漏れに対してのシール性は、前述のゲートシール２１０によって確保されている。
【００１８】
また、このトナー排出カバー２０４には、蓋部材本体２０１のシール引抜きスリット２００ａからのトナー漏れを防ぐための発泡ポリウレタンからなるシール部材２０８と、このトナー排出カバー２０４と蓋部材本体２０１の下面との間のシール性を確保するための発泡ポリウレタンからなるシール部材２０７が、それぞれ両面テープ等で貼り付けられている。
【００１９】
更に、この蓋部材２００には、その蓋部材本体２０１にトナー排出カバー２０４を取り付けた状態で、装置本体にトナーカートリッジ１０００をセットして、蓋部材２００側のトナー排出口２０４ａと現像装置側のトナー補給口１２とを合わせた際の、トナー補給口１２とトナー排出口２０４ａとの間のシール性を確保するためのシール部材２１２が両面テープで貼り付けられている。
このシール部材２１２は、図５に示すように、ＰＥＴフィルムからなる薄板２１２ａと、トナー補給口１２に直接貼付られる発泡ポリウレタンからなるスポンジ部材２１２ｂとから構成されている。スポンジ部材２１２ｂはトナー補給口１２とトナー排出口２０４ａとの間における弾力的な密着性を確保するもので、その中央部にはトナー排出口２０４ａよりも大きな開口２１２ｅが形成されている。一方、薄板２１２ａにはトナー排出口２０４ａに対応する開口周囲において複数の切り込み２１２ｃが形成されており、折り曲げ可能な面２１２ｄが形成されている。
【００２０】
本実施例におけるトナー排出口２０４ａ部位には、図８（ａ）に示すように、下方側、すなわち、トナー補給口１２側にテーパ面２０４ｃが形成されており、スポンジ部材２１２ｂの開口２１２ｅはこのテーパ面２０４ｃを塞がない大きさに設定されている。
トナー排出口２０４ａにスポンジ部材２１２ｂを貼り付け、さらにその上に薄板２１２ａを貼付た後、図８（ｂ）に示すように、薄板２１２ａの折り曲げ可能な面２１２ｄが指で折り曲げられてテーパ面２０４ｃに貼り付けられる。これによってシール性を有する面取り構造の連絡路が構成される。
トナー排出口２０４ａとトナー補給口１２との間の連絡路を垂直側面を有する形状とした場合、スポンジ部材２１２ｂにトナーが付着し易く、トナーカートリッジ１０００の交換時に付着したトナーＴが振動によって落下し、トナー汚染を来し易い。
これに対し、本構成によれば、トナーが付着しにくい平滑面を有する薄板２１２ａでスポンジ部材２１２ｂのトナー付着領域が覆われるとともに、全体的なテーパ形状によってトナー付着面積が小さくなっているので、上記トナー汚染を防止することができるとともに良好なシール機能をも得ることができる。
【００２１】
蓋部材２００の蓋部材本体２０１の内側部は、図２に示すように、円筒状に形成されており、この内側部には、トナー補給フランジ２１６が回転自在に装着されている。このトナー補給フランジ２１６は、図９及び図１０に示すように、円筒キャップ状に形成されており、その手前側面の略中央には、トナーボトル１００のボトル口部１１４ｃが挿通されることにより、このトナーボトル１００のトナー吐出口１１４ｄに連通する開口２１６ｄが穿たれている。この開口２１６ｄの周囲の側面には、手前側に突出するように２個のブラケット２１６ａがそれぞれ一体に形成されており、これらのブラケット２１６ａには、ＰＥＴフィルムなどの可撓性を有する部材からなる２枚のトナー押出し部材２１７が、両面テープによりそれぞれ貼り付けられている。
このトナー押出し部材２１７は、図２に示すように、蓋部材本体２０１の内側部にトナー補給フランジ２１６を装着した状態で、その延出端が蓋部材本体２０１の内側部の内周面に対して弾力的に密着するように形成されている。
【００２２】
また、トナー補給フランジ２１６の外周面には、この外周面と蓋部材本体２１０の内側部の内周面との隙間をシールするための、発泡ポリウレタンからなる帯状のシール部材２０９が貼付されている。更に、トナーボトル１００のトナー吐出口１１４ｄに連通するトナー補給フランジ２１６の開口２１６ｄの周囲には、この開口２１６ｄとトナーボトル１００のボトル口部１１４ｃとの隙間をシールするための、発泡ポリウレタンからなるリング状のシール部材が両面テープにより貼り付けられている。
【００２３】
また、筒状の蓋部材本体２０１の底部には、図１１に示すように、断面Ｔ字状の突縁２０１ｇが、トナーボトル１００がセットされた時にトナー吐出口１１４ｄ内の上方部付近に位置するように形成されている。そして、この突縁２０１ｇの中央の突縁には、トナー吐出口１１４ｄの周面のトナーを掻き落すためのシート状のスクレーパ１００１が、トナーボトル１００の回転方向であるＮ方向において上記突縁の前面側に両面テープで貼り付けられている。
スクレーパ１００１はＰＥＴフィルムで形成されており、図６に示すように、貼付部１００１ａと、エッジ１００１ｂを有する掻取部１００１ｃとから構成されている。トナーボトル１００がセットされると、スクレーパ１００１がトナー吐出口１１４ｄ内に入り込み、その周面にエッジ１００１ｂが接触する。トナーボトル１００の回転に伴ってエッジ１００１ｂがトナー吐出口１１４ｄの周面をスクレープする。これによって、トナー吐出口１１４ｄでのトナー滞留が防止され、安定したトナー補給量が得られる。トナーボトル１００に対してはスクレーパ１００１のみが撓んだ状態で接触するように設けてあるので、摺動抵抗が極めて小さく、トナーボトル１００の駆動トルクにはほとんど影響を与えない。また、スクレーパ１００１はトナーボトル１００の回転方向における上記突縁の前面側に貼り付けられているので、トナー吐出口１１４ｄに対する摺動抵抗は貼り付けを助長するようし作用し、よって突縁から剥がれにくくなっている。
【００２４】
次に、上記スクレーパ１００１の存在理由を説明する。
トナーの物性によってはトナー吐出口１１４ｄにおけるトナーの流動性が悪化するため、トナーによってトナー吐出口１１４ｄが閉塞されてしまう。このため、流動性の良いトナーしか使用することができず、使用できるトナーの種類が限定されてしまう。また、常温では流動性の良いトナーでも高温環境下ではトナー吐出口１１４ｄに付着し易くなり、トナー補給量が減少する。
上記スクレーパ１００１を設ける構成とすれば、トナーの種類、環境の変動に拘らずトナーの付着を防止できるので、適用対象（画像形成装置）の種別に制限がないという利点がある。
【００２５】
また、蓋部材２００がトナー補給部材を備える構成としたので、画像形成装置側に開閉栓機構を設ける必要がなく、よって装置本体の構成を簡素化でき、装置本体の小型化及び低コスト化を図ることができる。
また、蓋部材２００にトナー補給部材を設けることにより、そのトナー補給部材のシール部材等の耐久性の必要な部分の性能が低下する前に、トナーカートリッジの交換により同時にトナー補給部材も新たなものとなるので、安定したトナー補給を実現できるとともに、そのトナー補給部材のシール部材等の耐久性の必要な部分に低コストの部材を使用することが可能となる。
また、トナーの収容されるトナーボトル１００と、これとは別体の外装部材３００との二重構造としたので、トナーカートリッジ内部の摺動音等の動作音を遮音でき、低騒音のトナーカートリッジを得ることができる。
また、装置本体の定着装置等の熱源からの熱が、外装部材３００によって遮蔽されるので、トナーの収容されているトナーボトル１００に伝わりにくくなり、トナーの溶融等の熱によって発生する不具合を防止できる。
また、トナーの充填もトナーカートリッジにトナー充填口を設けて専用の設備で行なう必要がなく、既存の充填設備によりトナーの充填されたトナーボトルを外装部材３００内にセットするだけでよいので、トナーカートリッジの生産性を向上させることができる。また、トナー漏れに対するシール部材が、トナーボトルの開口部のみで済むので、外装部材３００へのシールが不要となり、トナーカートリッジを簡単且つ低コストに構成できる。
また、スクリューボトルからなるトナーボトル１００を用いているので、収容トナーの排出にアジテータ等のトナー搬送部材を別途設ける必要がなく、トナーカートリッジの構成を簡素化できる。
【００２６】
外装部材３００は、図１２に示すように、後述する装置本体側の駆動軸を支持するための軸受３０１と、上部ケース３０２と、下部ケース３０３とから構成されている。ここで、上部ケース３０２と下部ケース３０３とは、上部ケース３０２に設けられた爪部３０２ａが、下部ケース３０３に設けられた穴部３０３ｂに係合することによって固定されるので、その組付けに際して接着剤等を使用する必要がなく、部品の組立や分解（リサイクル資源化）が容易となる。
【００２７】
上部ケース３０２はポリスチレン（ＰＳ）で形成されており、爪部３０２ａの厚みは約１．５ｍｍに設定されている。また、図１３（上部ケース３０２の裏返し状態の部分図）に示すように、爪部３０２ａの強度を維持するために、また、成形（製造）上、所定の精度を持たせることが困難なために、各爪部３０２ａの根元部には補強リブ３０２ｃが一体に形成されている。この補強リブ３０２ｃの角度θは４５度に設定されている。補強リブ３０２ｃの補強作用によって、爪部３０２ａと穴部３０３ｂとの係合によるロック機能が長期に亘って保障される。また、図１３に示すように、上部ケース３０２の下面には、その長手方向及び短手方向に延びる複数の補強リブが形成されているとともに、外周近傍には下部ケース３０３の壁厚に相当するゆとりをもつ位置に、且つ、周囲全体に亘って、厚肉の嵌合用リブ３０２ｄが形成されている。これに対応して、下部ケース３０３には、補強リブ３０３ｆと側面との間に切欠凹部３０３ｅが形成されている。嵌合用リブ３０２ｄの存在によって上部ケース３０２自体の強度が更に高まることになる。また、嵌合用リブ３０２ｄと切欠凹部３０３ｅとの係合によって、下部ケース３０３の長手方向の両壁面間の距離が所定寸法より短くてもあるいは長くても、上部ケース３０２を嵌めることで確実な寸法、位置決めが得られ、上部ケース３０２を嵌めた後は下部ケース３０３の長手方向の壁面を内側に押してもつぶれることがない。すなわち、嵌合用リブ３０２ｄの存在によって、分割構造とした場合の弱点が補完されることになり、外装部材３００全体のケース強度が確保される。また、上述のように寸法誤差があっても上部ケース３０２を嵌めた後に確実な寸法、位置決めが得られので、製造精度が緩和され、生産性の向上にも寄与することとなる。
【００２８】
軸受３０１は、図１４に示すように、その軸方向に沿うように形成されたスナップ爪３０１ｂを、図１２に示す外装部材３００の下部ケース３０３の軸受支持部３０３ａに対してスナップフィットさせることにより、下部ケース３０３に固定される。スナップ爪３０１ｂの根元部分には、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、スナップ爪３０１ｂが内側に倒れて引っ掛りが弱くなるのを防止するために、倒れを規制するリブ３０１ｃが形成されている。
【００２９】
軸受３０１の軸心の下側には、図１４（ｃ）に示すように、ガイド部としてのテーパ部３０１ａが設けられており、このテーパ部３０１ａは、図１５に示すように、装置本体内にトナーカートリッジ１０００を挿入した際に、装置本体側に配設されているトナーカートリッジ駆動ギヤ１１５の駆動軸１１６の延出端部を、その傾斜面に沿って下から上に移動させるようになっている。これにより、トナーカートリッジ駆動ギヤ１１５が、トナーボトル１００のボトル部１１４に設けられたボトルギヤ１４２に対して、その回転軸心と直交する方向から噛み合うので、従来のトナーカートリッジのように、ボトルギヤとその駆動ギヤとを互いに平行な軸方向から噛み合わせる場合に生じる、ギヤ同士の干渉がなくなり、装置本体に対してトナーカートリッジ１０００を極めてスムーズにセットできるようになる。
また、駆動軸１１６がテーパ部３０１ａによって滑らかに案内されるように、駆動軸１１６の先端は面取りないし先鋭化されている。
【００３０】
装置本体に対するトナーカートリッジ１０００の装着動作に連動して駆動軸１１６が移動し、上記噛み合いが自動的に生じるので、駆動軸１１６に平行に挿入する方式でありながらも、ギヤ同士を軸方向に直交する方向から噛み合わせるためのスペースを余分に設ける必要がなく、トナーカートリッジ１０００の設置スペースを最小限にすることができる。
また、軸受３０１のテーパ部３０１ａで駆動軸１１６の端部を案内するだけで直交方向の噛み合い構成を実現できるので、トナーカートリッジ１０００の構成の簡易化並びに低コスト化を図れるとともに、装置本体側の構成も簡易にできる。
【００３１】
また、トナーカートリッジ駆動ギヤ１１５は、図１６（ａ）に示すように、非駆動ギヤとしてのボトルギヤ１４２の中心Ｎから水平方向にｗずれた位置において軸受３０１のテーパ部３０１ａによって上方に移動される構成とすることもできる。
この場合には、ボトルギヤ１４２の中心Ｎに向かう方向に対して角度θだけ傾いた状態で上方へ移動するので、双方のギヤの歯が噛み合い始めに干渉しても互いに回転させる力が生じるので、軸方向に直交する方向からの噛み合わせであっても、図１７に示すような歯の上面１１５ａ，１４２ａ同士の干渉は生じず、接触後は常に干渉状態のまま止まることなくに噛み合い位置に移行する（図１６（ｂ））。
従って、本実施例の場合には最終的に双方のギヤが干渉することは無く、トナーカートリッジ１０００を常にスムーズにセットすることができる。
【００３２】
外装部材３００の下ケース３０３には、図１２に示すように、周面に突起としてのラチェット状の歯３１９ａを複数有する叩き部材３１９が、板バネからなる支持ブラケット３２０を介して取り付けられている。叩き部材３１９はその軸部３１９ｂを下ケース３０３に取付けられる支持ブラケット３２０の穴部３２０ａに挿通されて回転可能に支持されている。
この叩き部材３１９は、外装部材３００にトナーボトル１００を組み付けた状態で、ボトル部１１４の外側面に対して、支持ブラケット３２０の弾性変形によって弾力的に当接するようになっている。
後述するトナー補給動作によりトナーボトル１００が回転されると、図１８に示すように、叩き部材３１９も接触摩擦によって転がる。この場合、ボトル部１１４の外側面に歯３１９ａが間欠的に、すなわち、不連続に当たるので、トナーボトル１００に振動を与え、これによってボトル内壁へのトナー付着が防止される。転がりによる当接であるので、衝撃音も小さい。
図１９に示すように、ボトル部１１４の外側面に段差１１４ｇを形成した場合でも、叩き部材３１９は回転可能、すなわち、揺動可能に設けられているので、歯３１９ａ_１を支点として回動しながら段階的に３１９ａ_２が着地するので、一気に着地するのに比べて衝撃音が低減される。仮に叩き部材３１９が滑って回転しない場合でも同様の段階的乗り越えが行われる。
【００３３】
上記のように周面に複数の突起３１９ａを設けた叩き部材３１９の場合には、接触摩擦による回転の他に、トナーボトル１００の外側面の凹み（螺旋溝）や成型時のバリ等によっても回転するので、叩き動作を得るためにわざわざ段差を設ける必要がない。
また、叩き部材３１９は回転可能に支持されているので、トナーボトル１００に対する押圧力が強すぎた場合でも、トナーボトル１００に伴って連れ回りすることができ、これによって接触抵抗も小さくなるのでトナーボトル１００の外周面の摩耗を防止することができるとともに、トナーボトル１００の回転駆動力の妨げとなる負荷を小さくすることができる。
突起３１９ａの形状としてのは、上記ラチェット状の他に、例えば図２０に示す三角形のものや、図２１に示す台形状のものを採用することができる。
【００３４】
図２２に叩き部材の他の実施例を示す。
本実施例における叩き部材３３０は、直方体状に形成されており、軸部３３０ａを介して支持ブラケット３２０に回転可能に支持されている。図２３に示すように、叩き部材３３０がボトル部１１４の段差１１４ｇを乗り越える場合、まず、図２３（ｂ）に示すように叩き部材３３０の後半部３３０ｂが段差１１４ｇに接触した状態で回動しながら前半部３３０ｃの先端が着地し、トナーボトル１００に振動を与える。その後、図２３（ｃ）に示すように、後半部３３０ｂが着地して振動を与える。このように、段差１１４ｇを揺動構成によって段階的に乗り越えるので、上記実施例のように円形状でなくてもトナーボトル１００に振動を与えることができるとともに、衝撃音を低減することができる。
【００３５】
なお、上記各実施例ではトナーボトルが一体に組付けられるトナーカートリッジ１０００への叩き部材３１９，３３０の適用を説明したが、これに限定されるものではなく、トナーボトル１００が着脱可能なトナー補給装置においても同様に適用できるものである。
【００３６】
次に、トナーカートリッジ１０００におけるトナー補給動作について説明する。図２及び図３において、現像剤の透磁率を検知する透磁率センサからなるトナー濃度センサ３４により、現像容器内を循環搬送される現像剤のトナー濃度が基準トナー濃度未満であると検知されると、図示しない装置本体側の駆動部が作動して、図１５に示したトナーカートリッジ駆動ギヤ１１５が回転する。このトナーカートリッジ駆動ギヤ１１５は、前述したように、トナーカートリッジ１０００が装置本体にセットされることにより、カートリッジ内に収容されているトナーボトル１００のボトルギヤ１４２と噛み合い、この状態でトナーカートリッジ駆動ギヤ１１５が回転することにより、トナーボトル１００が所定方向に回転される。
【００３７】
このとき、トナーボトル１００の頭部に設けられた突起部１１４ａ（図４）が、蓋部材２００のトナー補給フランジ２１６の内壁面に設けられたリブ２１６ｂ（図１０）に係合することにより、トナーボトル１００とトナー補給フランジ２１６とが一体的に回転する。また、このトナー補給フランジ２１６には、トナーボトル１００の頭部に設けられた突起部１１４ａとトナー補給フランジ２１６の内壁面に設けられたリブ２１６ｂとの係合が、突起部１１４ａの摩耗等により外れた場合のトナーボトル１００の空回りを防止する目的で、トナーボトルの肩部の傾斜部１１４ｂに係合する突起１２１６ｃが、その内壁面に補助的に設けられている。
【００３８】
このトナーボトル１００の回転により、そのボトル部１１４の螺旋状の突起部１１４ｆのトナー搬送作用によって、トナーはトナーカートリッジ１０００の端部の開口側へ搬送され、そのボトル口部１１４ｃのトナー吐出口１１４ｄから吐出されたトナーは、先ず、図２に示すように、蓋部材本体２０１とトナー補給フランジ２１６とで形成されるトナーホッパ部（トナー押出し部材２１７の回転経路内）に導入される。次いで、このトナーホッパ部に導入されたトナーは、トナー補給フランジ２１６の回転により、このトナー補給フランジ２１６と実質的に一体のトナー押出し部材２１７によって、蓋部材本体２０１の内側部の内周面に沿うように掻き上げられ、トナー押出し部材２１７がゲート２１９を通過する際に、このゲート２１９のスリット穴２１９ａを通して、蓋部材本体２０１の内側部から押し出される。
【００３９】
更に、蓋部材本体２０１の内側部から押し出されたトナーは、蓋部材本体２０１の側面に取り付けられたトナー排出カバー２０４の内側を落下し、トナー排出カバー２０４の下部に穿たれたトナー排出口２０４ａ、及び、このトナー排出口２０４ａに対向する現像装置側のトナー補給口１２を通して、現像装置内に補給される。この現像装置内へのトナー補給は、トナー濃度センサ３４が、現像容器内を循環搬送される現像剤のトナー濃度が基準トナー濃度に達した状態を検知して、トナーカートリッジ駆動ギヤ１１５の駆動軸１１６の回転が停止されることによりストップされる。
【００４０】
このようにして現像装置内へのトナー補給が適時行なわれ、トナーボトル１００内のトナーがなくなると、装置本体に設けられている図示しないトナーエンド表示が点灯される。ユーザは、このトナーエンド表示の点灯を受けて、トナーのなくなった古いトナーカートリッジを新しいトナーカートリッジと交換する。このトナーカートリッジの交換は、図２４に示すような手順で行なわれる。すなわち、ユーザは、先ず、図２４（ａ）に示すように、装置本体の前カバーを開け、ストッパ１１７を押し下げて古いトナーカートリッジ１０００を装置本体から取り出す。次いで、図２４（ｂ）に示すように、新しいトナーカートリッジ１０００を５、６回振り、トナーボトル１００内のトナーをほぐす。次に、図２４（ｃ）に示すように、この新しいトナーカートリッジ１０００を装置本体内にセットする。そして、このセットが適正に行なわれたか否かをストッパ１１７のロック音（あるいはロック位置）により確認し、図２４（ｄ）に示すように、この新しいトナーカートリッジ１０００のゲートシール２１０を引き抜いて、トナー補給が可能な状態にした後、装置本体の前カバーを閉じる。
【００４１】
一方、このトナーカートリッジ１０００とプロセスカートリッジ及び装置本体との位置決めは、トナーカートリッジ１０００の蓋部材２００の取手部に設けられた位置決め穴２０１ｂ（図５）と、プロセスカートリッジの位置決めピン１１８（図１）との嵌合、及び、トナーカートリッジ１０００の蓋部材本体２０１の手前側に設けられた位置決め穴２０１ｃ（図５）と、装置本体側の位置決めピン（図示せず）との嵌合によってそれぞれ行なわれる。蓋部材２００が装置本体に位置決めされて固定されることにより、外装部材３００も同時に装置本体に位置決めされて固定されることになる。蓋部材２００と外装部材３００を合わせたものを一つの外装部材と見做した場合も同様である。
【００４２】
また、本実施例におけるトナーボトル１００のボトル口部１１４ｃの肩部の形状は、図２５（ａ）に示すように、そのトナーの搬送路となる螺旋状溝部１１４ｅの幅が、図２５（ｂ）に示す従来のトナーボトル１００’の螺旋状溝部１１４ｅ’の幅よりも広くなるように形成されている。従って、本実施例におけるトナーボトル１００によれば、その１回転当りのトナー吐出量を、従来のトナーボトル１００’よりも多くできるので、トナーカートリッジ１０００の蓋部材２００のトナーホッパ部に、十分な量のトナーを導入させることができ、トナーカートリッジ１０００から現像装置へのトナー補給を常時安定させることができる。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、カートリッジを画像形成装置本体側の駆動軸に平行に且つ上記駆動軸と直交する方向には移動しないように装着するようにし、この装着動作に連動して駆動軸に設けられた駆動ギヤを、カートリッジ側の被駆動ギヤに対し該被駆動ギヤの回転軸心と直交する方向から噛み合うように移動させる構成としたので、平行装着におけるギヤ同士の干渉を回避できて装置本体へのスムーズなセットが行えるとともに、カートリッジの設置スペースを最小限にすることができる。
【００４４】
請求項２記載の発明によれば、駆動ギヤの移動方向を、カートリッジ側の被駆動ギヤの回転中心に向かう方向に対して傾ける構成としたので、ギヤ同士を回転軸方向と直交する方向から噛み合わせる場合でも生じ得る干渉を完全に無くすることができ、装置本体へのセットを常にスムーズに行うことができる。
【００４５】
請求項３記載の発明によれば、カートリッジ側にガイド部を有する軸受を設け、このガイド部によって駆動ギヤの駆動軸を移動させる構成としたので、駆動ギヤを移動させるための構成を簡易にできるとともに、装置本体側の対応構成をも簡易にでき、この種のカートリッジと画像形成装置の双方のコストダウンをも図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトナーカートリッジが使用される画像形成装置（プロセスカートリッジ）の外観を示す斜視図である。
【図２】上記プロセスカートリッジの内部構造を示す概略断面図である。
【図３】上記プロセスカートリッジの上部ケースを取り除いた状態の内部構造を示す斜視図である。
【図４】本発明のトナーカートリッジの構成を示す分解斜視図である。
【図５】本発明のトナーカートリッジにおける蓋部材の構成を示す分解斜視図である。
【図６】本発明のトナーカートリッジにおける蓋部材の蓋部材本体の構成を示す分解斜視図である。
【図７】本発明のトナーカートリッジにおける蓋部材のトナー排出カバーの構成を示す分解斜視図である。
【図８】本発明のトナーカートリッジにおける蓋部材のトナー排出口部位のシール構造を示す断面図で（ａ）はシール構造の完成前の状態を示す断面図、（ｂ）は完成後状態を示す断面図である。
【図９】本発明のトナーカートリッジにおける蓋部材のトナー補給フランジの構成を示す分解斜視図である。
【図１０】本発明のトナーカートリッジにおける蓋部材のトナー補給フランジの構成を示す正面図、側面図、及び、要部断面図である。
【図１１】本発明のトナーカートリッジにおける蓋部材の蓋部材本体の斜視図である。
【図１２】本発明のトナーカートリッジにおける外装部材の構成を示す分解斜視図である。
【図１３】本発明のトナーカートリッジにおける外装部材の上部ケースの裏面の一部分を示す斜視図である。
【図１４】本発明のトナーカートリッジにおける外装部材の軸受の構成を示す平面図、正面図、断面図、及び、背面図である。
【図１５】本発明のトナーカートリッジにおける非駆動ギヤとしてのトナーボトルのボトルギヤと駆動ギヤとしてのトナーカートリッジ駆動ギヤとの噛み合いを説明するための概略側面図である。
【図１６】本発明のトナーカートリッジにおけるトナーボトルのボトルギヤとトナーカートリッジ駆動ギヤとの位置関係の変形例を示す図で、（ａ）は移動前の状態を示す図、（ｂ）はセット後の噛み合い状態を示す図である。
【図１７】軸方向に直交する方向からの噛み合いにおける駆動ギヤとボトルギヤの干渉を示す要部側面図である。
【図１８】本発明のトナーカートリッジにおける叩き部材とトナーボトルとの関係を示す概略側面図である。
【図１９】図１７で示した叩き部材の動作を示す概略側面図である。
【図２０】図１７で示した叩き部材の変形例を示す側面図である。
【図２１】図１７で示した叩き部材のさらに他の変形例を示す側面図である。
【図２２】他の実施例における叩き部材の斜視図である。
【図２３】図２１で示した叩き部材の動作を示す概略側面図である。
【図２４】本発明のトナーカートリッジの装置本体へのセット操作の手順を示す概略工程図である。
【図２５】本発明のトナーカートリッジにおけるトナーボトルと従来のトナーボトルとの肩部の形状の違いを示す概略斜視図である。
【図２６】従来においてカートリッジを駆動軸に平行に挿入する場合の駆動ギヤとボトルギヤとの干渉を説明する斜視図である。
【図２７】従来においてギヤ同士の干渉を回避するための対策の一例を示す駆動ギヤの斜視図である。
【符号の説明】
１１５駆動ギヤとしてのトナーカートリッジ駆動ギヤ
１４２非駆動ギヤとしてのボトルギヤ
３０１軸受
３０１ａガイド部としてのテーパ部

Claims

画像形成装置の装置本体に着脱可能で該装置本体に設けられた駆動ギヤにより回転駆動力を受けるトナーカートリッジにおいて、
上記装置本体に対して上記駆動ギヤの駆動軸方向に平行に挿入されるとともに上記駆動軸と直交する方向には移動しないように装着され、該装着動作に連動して上記駆動ギヤをカートリッジ側の被駆動ギヤに対し該被駆動ギヤの回転軸心と直交する方向から噛み合うように移動させる構造を有していることを特徴とするトナーカートリッジ。
上記駆動ギヤの移動方向を上記被駆動ギヤの回転中心に向かう方向に対して傾けたことを特徴とする請求項１記載のトナーカートリッジ。
上記駆動ギヤの駆動軸を受ける軸受を有し、該軸受に上記駆動ギヤを移動させるガイド部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のトナーカートリッジ。