JP3893259B2 - トナーカートリッジと画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真記録装置、複写装置等の画像形成装置と、その画像形成装置に着脱自在に搭載されるトナーカートリッジとに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真記録装置、例えば、電子写真カラー記録装置には、媒体搬送方向に沿ってトナーの各色に応じた画像形成装置が配列したものがある。各画像形成装置には感光体が設けてあり、感光体表面に形成された静電潜像を顕像化する現像部を有する。
【０００３】
現像部には感光体表面に圧接する現像ローラを挟んで感光体と対向する位置にトナー供給ローラが設けてあり、画像形成装置に着脱自在なトナーカートリッジから開口部を介してトナーを現像部に供給している。
【０００４】
トナーカートリッジには、開口部から現像部にトナーを供給する際に攪拌する攪拌機が設けてあり、攪拌機の一端側には攪拌シャフトを介してトナーカートリッジ内のトナー残量を検出するトナー残量検知機構が設けてある。
【０００５】
トナー残量検知機構は、トナー残量が減少してくると、上死点に達した攪拌シャフトがトナー面に向かって自重落下し、攪拌シャフトを一定速度で回転させる駆動部の周期に比べて攪拌シャフトの一回転に要する時間が短くなることを利用してトナー残量を検知している。
【０００６】
攪拌シャフトには、攪拌シャフトの周期を検出するセンサに攪拌シャフトの動作を伝達するセンサシャフトが連結され、センサシャフト先端部の動きをガイド部により直線運動するように規制している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のトナーカートリッジにあっては、輸送時の振動や保管状態によってカートリッジ内のトナーが局部に詰まる場合がある。特に攪拌シャフトに連結されたセンサシャフト先端部とセンサシャフト先端部の動きを規制するガイド部との間にトナーが詰まった場合にはトナーの負荷によりセンサシャフトが変形する恐れがあるという問題点があった。
【０００８】
また、センサシャフト先端部とガイド部との間にトナーが詰まった状態で、攪拌シャフトを動作させた場合には、攪拌シャフトの軸受や攪拌シャフトを回転するギヤに負荷がかかって破損する恐れもあるという問題点があった。
【０００９】
本発明は、攪拌シャフトに連結されたセンサシャフト先端部とセンサシャフト先端部の動きを規制するガイド部との間に、たとえ、トナーが詰まった場合にもセンサシャフトが変形や破損する恐れのないトナーカートリッジとそのトナーカートリッジを着脱自在に搭載した画像形成装置とを提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のトナーカートリッジは、現像部へ供給するトナーを収容する収容室と、トナーカートリッジ側壁に回転自在に軸支され、所定期間駆動力を受けて回転することにより収容室内のトナーを攪拌すると共に自重により回転する攪拌部材と、攪拌部材と回転可能に一端を係合すると共に他端に検出部材を備え、攪拌部材の回転動作を収容室内を往復する往復動作に変換してトナー残量により変化する往復動作の動きをトナーカートリッジ外部に伝達するセンサシャフトとをトナーカートリッジ内に備え、センサシャフトの少なくとも一部はセンサシャフトの往復動作中に所定以上の圧力が加わったときに圧力を吸収する部材で構成される。
【００１１】
また、上記目的を達成するために本発明の画像形成装置においては、トナーカートリッジは、現像部へ供給するトナーを収容する収容室と、トナーカートリッジ側壁に回転自在に軸支され、所定期間駆動力を受けて回転することにより収容室内のトナーを攪拌すると共に自重により回転する攪拌部材と、攪拌部材と回転可能に一端を係合すると共に他端に検出部材を備え、攪拌部材の回転動作を収容室内を往復する往復動作に変換してトナー残量により変化する往復動作の動きをトナーカートリッジ外部に伝達するセンサシャフトとをトナーカートリッジ内に備え、センサシャフトの少なくとも一部はセンサシャフトの往復動作中に所定以上の圧力が加わったときに該圧力を吸収する部材で構成され、センサシャフトの動作を検出するセンサ機構を画像形成装置本体側に備える。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。尚、各図面に共通な要素には同一符号を付す。
【００１３】
第１の実施の形態
図２は第１の実施の形態による電子写真カラー記録装置の模式図である。電子写真カラー記録装置１の装置内には媒体搬送方向に沿って駆動ローラ２，３に張設した媒体搬送ベルト４が設けてあり、媒体搬送ベルト４に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像を形成する同一な構成を有する画像形成装置５〜８と転写ローラ９とが配置してある。
【００１４】
電子写真カラー記録装置１のカバー１０には、露光装置１１と、一端部に永久磁石１２を固着して支軸１３に回動自在に支持されたセンサレバー１４と、センサレバー１４の他端部によりオン／オフ状態に切り替えられるセンサ１５とが設けてある。支軸１３はカバー１０に設けた図示せぬブラケットに圧入してある。
【００１５】
図３は画像形成装置の断面図である。画像形成装置（以後画像形成装置５と記する）は印刷プロセスカートリッジ１６と、印刷プロセスカートリッジ１６に着脱自在なトナーカートリッジ１７とからなる。
【００１６】
印刷プロセスカートリッジ１６には、表面に印刷画像を形成する感光体ドラム１８が媒体搬送方向と交差する方向に延在してある。感光体ドラム１８の周囲には感光体ドラム１８の表面を一様な電位に帯電させる帯電ローラ１９、印刷データに基づいて感光体ドラム１８の表面を露光して静電潜像を形成する露光装置１１、静電潜像にトナーを付着させて現像化する現像ローラ２０、媒体搬送ベルトにより搬送された印刷媒体に現像されたトナーを転写させる転写ローラ9、転写されずに感光体ドラム１８の表面に残ったトナーを掻き落とすクリーニングブレード２１が配置してある。
【００１７】
現像ローラ２０は現像部２２にあり、現像部２２には現像ローラ２０に圧接してトナー供給ローラ２３が設けてあり、トナーカートリッジ１７から開口部２４を介してトナーを現像ローラ２０とトナー供給ローラ２３との圧接部に供給している。
【００１８】
現像ローラ２０にはブレード２５が圧接してあり、トナーカートリッジ１７から供給されたトナーを薄層化している。
【００１９】
図４はトナーカートリッジの分解斜視図（１）、図５はトナーカートリッジの分解斜視図（２）、図６はトナー回収部の詳細図、図７はトナー収容部の詳細図、図８はサイドプレートの詳細図、図９は操作ノブと攪拌シャフトとの関係説明図、図１０はボスの正面図である。
【００２０】
トナーカートリッジ１７のカートリッジケース２６は、図４に示すように、一方の側壁２７と一体な本体ケース２８と、本体ケース２８に嵌め込まれて他方の側壁を形成するサイドプレート２９とからなる。
【００２１】
一方の側壁２７には、後述する操作ノブと結合する円形のボス部３０が設けられていると共に、キャップ３１ａが嵌りこむトナー充填口３１が形成されている。キャップ３１ａはトナーカートリッジ１７内に充填されたトナーの色がキャップ３１ａを介して見えるように無色透明、無色半透明にする。
【００２２】
サイドプレート２９を嵌め込む本体ケース２８の縁には、図５に示すように、嵌合穴３２が形成されている。
【００２３】
カートリッジケース２６の内部は未使用トナーを収容するトナー収容部３３と、図示せぬクリーニングユニットから搬送されてきた未転写トナーである廃トナーを収容するトナー回収部３４とが、本体ケース２８の内壁３５で仕切られることにより構成されている。すなわち、トナー回収部３４がトナー収容部３３の短手方向（矢印Ａ−Ｂ方向）に併設されている。
【００２４】
トナー収容部３３の底壁には、図４に示すように、カートリッジケース２６の長手方向に沿って複数の開口部２４が形成されてある。
【００２５】
また、側壁２７のボス部３０には操作ノブ３６が結合してある。操作ノブ３６はノブ部３７とシャッター部３８が一体に形成されており、シャッター部３８は開口部２４を覆う形状となっている。
【００２６】
ノブ部３６の外側面には、印刷プロセスカートリッジ１６にトナーカートリッジ１７を取り付ける際に印刷プロセスカートリッジ１６の後述する突起が入り込むガイド溝３９が形成されている。
【００２７】
また、ノブ部３６には、図５に示すように、溝４０が形成され、ドーナツ形状をしたシールスポンジ４１ａが嵌め込まれている。シールスポンジ４１ａは未使用トナーが操作ノブ３６側から外部に漏れることを防止している。そして、シャッター部３８の外周には、図４に示すように、貼り付け等によりシールスポンジ４１ｂが取り付けられており、シャッター部３８が所定位置にある間は開口部２４を塞いでいる。そしてこれにより開口部２４から未使用トナーが外部に漏れることを防止している。
【００２８】
サイドプレート２９は本体ケース２８の側断面の最外形に近い形状を有する。サイドプレート２９には、外部から回収されてきた廃トナーをトナー回収部３４に受け入れる開口部４２と、後述するボスを支持する２つの支持用孔４３、４４とが形成されている。
【００２９】
支持用孔４３、４４はそれぞれトナー収容部３３とトナー回収部３４とに対応している。また、サイドプレート２９の端面には、本体ケース２８にサイドプレート２９を結合させるときに本体ケース２８の嵌合穴３２に嵌り込むように形成された突起４５が設けられている。
【００３０】
更にサイドプレート２９の側面には印刷プロセスカ−トリッジ１６の後述する突起が嵌り込み、トナーカートリッジ１７が回転又は外れることを防止する凹部４６が形成されている。また、サイドプレート２９が嵌め込まれる側には、サイドプレート２９と略同一形状をしたシールスポンジ４７が本体ケース２８の内周に密接して設けられている。
【００３１】
トナー回収部３４には、図６示すように、カートリッジケース１７の長手方向に相当する長さを備えたトナー搬送部材であるスパイラルシャフト４８が設けられている。スパイラルシャフト４８の一端側は、図８に示すサイドプレート２９の支持用孔４３に回転自在に取り付けられたボス４９の凹部４９ｂにより支持され、ボス４９の突起４９ａに当接する突起４８ａが形成されている。また、スパイラルシャフト４８の他端側は本体ケース２８と一体な側壁２７に形成された支持部５０に支持されている。
【００３２】
トナー収容部３３には、攪拌したトナーを本体ケース２８の開口部２４から自重落下により現像ローラ２５に供給するトナー攪拌機構５１が設けてある。
【００３３】
トナー攪拌機構５１は、図７に示すように、カートリッジケース１７の長手方向に略相当する長さを備え、トナーを攪拌する幅広の第１のクランク部５２ａと第１のクランク部５２ａに対向する幅狭な第２のクランク部５２ｂとを有し、開口部２４の近傍の側壁２７，２９間に回転自在に軸支された攪拌シャフト５２と、本体ケース２８の上壁に一端部を固着し、第１のクランク部５２ａが上死点近傍に達したときに他端部を第１のクランク部５２ａに当接させて揺動する揺動部材５３とを備えている。
【００３４】
攪拌シャフト５２の一端側は、図８に示すサイドプレート２９の支持用孔４４に回転自在に取り付けられたボス５４の凹部５４ｂにより支持され、ボス５４の突起５４ａが第１のクランク部５２ａに当接するようになっている。また、攪拌シャフト５２の他端側は本体ケース２８と一体な側壁２７のボス部３０に結合する操作ノブ３６に支持されている。
【００３５】
操作ノブ３６には、図９に示すように、ボス部３０と同軸にすり鉢状の凹部が設けてあり、フィルム材からなる皿状のボス５５が固着してある。攪拌シャフト５２の他端は、第２のクランク部５２ｂがボス５５に接触しないように所定の厚さを有するピース５６の溝５６ａに嵌めてボス５５の中央部に回転自在に軸支されてある。
【００３６】
ボス４９、５４は弾性爪等によりにギヤ列６１と結合しており、図８に示すように、ギヤ列６１の回転によりボス４９、５４が回転するようになっている。ギヤ列６１は印刷プロセスカートリッジ１６の図示せぬ駆動ギヤと連結し、この駆動ギヤの回転で回転するようになっている。
【００３７】
図１１はトナーカートリッジの部分外観図、図１は図１１に示したトナーカートリッジのＡ−Ａ断面矢視図である。第２のクランク部５２ｂにはセンサシャフト５７の一端部が回転自在に接続してあり、センサシャフト５７の他端部を本体ケース２８の上壁に設けたガイド部５８に摺動自在に嵌合させてある。センサシャフト５７の他端部には磁性体５９が設けてある。ガイド部５８の上壁にはフィルム６０ａが貼付してある。
【００３８】
磁性体５９は、攪拌シャフト５２が矢印方向に回転し、第２のクランク部５２ｂが上死点に接離する度にフィルム６０ａを介し、図２に示したセンサレバー１４の一端部に固着した永久磁石１２との間に吸引力を作用させ、支軸１３を中心にセンサレバー１４を回動し、センサ１５をオン／オフにする。
【００３９】
センサシャフト５７には線径０．６ｍｍのステンレス材（ＳＵＳ３０４−ＷＰＢ；縦弾性係数Ｅ＝１．９×１０３ｋｇｆ／ｍｍ２ 、横弾性係数Ｇ＝７×１０３ｋｇｆ／ｍｍ２）を使用し、攪拌シャフト５２の第２のクランク部５２ｂに一端部を螺旋状に巻つけて係合させる。
【００４０】
センサシャフト５７に線径０．６ｍｍのステンレス材を使用した理由は、以下の理由からである。トナーカートリッジ内での初期のトナーの緩み密度は、Ｙ＝０．３４５〜０．３８５（ｇ／ｃｍ３）、Ｍ＝０．３４５〜０．３８５（ｇ／ｃｍ３）、Ｃ＝０．３３５〜０．３７５（ｇ／ｃｍ３）、Ｂ＝０．３５０〜０．３９０（ｇ／ｃｍ３）であり、トナーカートリッジに振動を与えて、上述したトナーの緩み見掛け密度が約２倍（０．７（ｇ／ｃｍ３））となったトナーを使用してセンサシャフト５７によるトナー残留検知の実験を行った。
【００４１】
センサシャフト５７の線径は０．２ｍｍ〜１．０ｍｍまで０．１ｍｍ単位で変えて行った。その結果、線径が０．８ｍｍを超えると、剛性が増し撓み難く、従来のロッドを使用した場合と同じく攪拌シャフトを回転させる軸受部及びギヤに局部的に負荷をかけてしまい、トナー残留検知が正常に動作しない。
【００４２】
また、線径が０．４ｍｍ未満の場合には、センサシャフトが一旦撓むと、撓みが元に戻らず、トナーの緩み見掛け密度を初期の状態に戻したとしても、トナー残留センサをオン／オフさせることができず、トナー残留誤検知してしまう。従って、センサシャフト５７の線径は０．4ｍｍ〜０．８ｍｍであり、好ましいのは０．６ｍｍである。
【００４３】
尚、センサシャフト５７は全体をステンレスにせず、一部をステンレスで構成するようにしてもよい。
【００４４】
また、フィルム６０ａの厚さは、０．２ｍｍの無色透明、又は無色半透明でカートリッジ内のトナーの色を識別可能にしている。
【００４５】
シャッター部３８の内部には、トナーカートリッジ１７を印刷プロセスカートリッジ１６に装着するまでに振動などで攪拌シャフト５２が回転しないように、第１のクランク部５２ａをボス５４の突起５４ａと挟持する回転止めフィルム６０ｂが設けてある。
【００４６】
図１２は印刷プロセスカートリッジの外観斜視図である。印刷プロセスカートリッジ１６は本体ケース６２の両端部に立設した側壁６３，６４を一体に有する。本体ケース６２には図３に示した感光体ドラム１８、帯電ローラ１９、現像ローラ２０、クリーニングブレード２１、トナー供給ローラ２３等が配置してある。
【００４７】
側壁６３には廃トナーをトナーカートリッジ１７に排出する際の排出口となるトナー廃棄口６５が形成されていると共に、突起６６が形成されている。トナーカートリッジ１７が印刷プロセスカートリッジ１６に取り付けられる際、トナー廃棄口６５は開口部４２と嵌合し、突起６６は凹部４６と嵌合する。
【００４８】
側壁６４には突起６７ａ、６７ｂが設けられており、突起６７ａ、６７ｂはトナーカートリッジ１７が印刷プロセスカートリッジ１６に取り付けられる際、図４に示すノブ部３６に形成されているガイド溝３９に入り込み、嵌合する。
【００４９】
図１３はトナーカートリッジのトナー残量を検知する制御ブロック図であり、制御部７０にはセンサ１５、表示部７１が接続されている。制御部７０は中央処理装置７０ａ（以後ＣＰＵ７０ａと記載する）とメモリ７０ｂとを有する。メモリ７０ｂには、トナーカートリッジ１７のトナー残留量がトナーカートリッジ交換時に達したか否かを検出する閾値と、表示部７１に表示するトナーカートリッジ交換のメッセージとが記憶されてある。
【００５０】
次にトナーカートリッジを印刷プロセスカートリッジに装填する動作について説明する。図１４はトナーカートリッジ装填動作図（１）、図１５はトナーカートリッジ装填動作図（２）である。また、図１６はトナー供給動作説明図であり、同図（Ａ）はノブ回転前を示し、同図（Ａ）はノブ回転後を示している。
【００５１】
先ず、図１４に示すように、サイドフレーム２９に形成された開口部４２をプロセスカートリッジ１６のトナー廃棄口６５に嵌合させるように斜めに装填していく。
【００５２】
この際、攪拌シャフト５２の第１のクランク部５２ａは、略下死点の位置にあり、ボス５４の突起５４ａと回転止めフィルム６０ｂとに挟持され、トナーカートリッジ１７には振動などが加わっても回転しない。
【００５３】
他方、第２のクランク部５２ｂは上死点の位置にあるので、センサシャフト５７の他端部に設けた磁性体５９とガイド部５８の上壁に貼付したフィルム６０ａとの間隙は僅かであり、トナー詰りを生じさせない。
【００５４】
トナーカートリッジ１７がほぼトナー廃棄口６５に突き当たったところで、トナーカートリッジ１７が水平になるように操作ノブ部３６側を降ろしていく。この段階で図５に示すサイドフレーム２９の凹部４６に印刷プロセスカートリッジの突起６６が嵌合し、トナーカートリッジ１７は印刷プロセスカートリッジ１６に固定され、トナーカートリッジ１７が回転したり、外れることが防止される。
【００５５】
また、操作ノブ部３６を降ろしていくと、図１５に示すように、印刷プロセスカートリッジ１６に設けられた突起６７ａ、６７ｂがノブ３７に形成されたガイド溝３９に入り込み、トナーカートリッジ１７が水平になるとガイド溝３９に突起６７ａ、６７ｂが嵌合し、操作ノブ部３６側も印刷プロセスカートリッジ１６に固定され、トナーカートリッジ１７が回転したり、外れることが防止される。
【００５６】
トナーカートリッジ１７が水平になったところで、図１６（Ａ）に示すように、ノブ３７を矢印Ｃ方向に回転すると、ノブ３７と一体に形成されたシャッター部３８も回転し、図１６（Ｂ）に示すように、突起６７ａに当接してノブ３７の回転が停止したとき、トナー収容部３３内の未使用トナーが印刷プロセスカートリッジ１６内に補給される。
【００５７】
次にトナーカートリッジのトナー残量を検知する動作について説明する。図１７はトナーカートリッジ内のトナー残量を示す説明図であり、同図（Ａ）はトナー残量が十分にある状態を示す説明図、同図（Ｂ）はトナー残量が少ない状態を示す説明図、同図（Ｃ）は空の状態を示す説明図である。
【００５８】
図１８はトナー残量検知動作説明図であり、同図（Ａ）は攪拌シャフトとセンサの動作を示す説明図、同図（Ｂ）はトナー残量が少ないトナーＬｏｗ時のオン／オフ状態図、同図（Ｃ）はトナー残量が十分にあるトナーＦｕｌｌ時のオン／オフ状態図である。
【００５９】
印刷プロセス処理が行われている間、スパイラルシャフト４８も攪拌シャフト５２も回転している。印刷媒体に転写されなかった残留トナーは、図３に示したクリーニングブレード２１により掻き落されたのち、印刷プロセスカートリッジ１６のトナー廃棄口６５を介して、図１５に示すように、トナー回収部３４内に落下する。
【００６０】
落下した廃トナーがスパイラルシャフト４８に接触する高さまで堆積されると、回転しているスパイラルシャフト４８により水平状態にされて、トナー回収部３４の奥方向、すなわち開口部４２と反対方向へと搬送される。動作を繰り返すことにより廃トナーがトナー回収部３４に順次堆積される。
【００６１】
他方、トナー収容部３３では攪拌シャフト５２が回転し、トナーが固化しないように攪拌している。この間、制御部７０のＣＰＵ７０ａはセンサ１５を介してトナーカートリッジ１７のトナー残量を検知している。
【００６２】
トナーカートリッジ１７のトナー残量が、図１７（Ａ）に示すように、十分にある状態ではＣＰＵ７０ａが以下のような動作を行っている。
【００６３】
即ち、攪拌シャフト５２の第２のクランク部５２ｂが、図１８（Ａ）に示すＡ点に達したとき、センサシャフト５７の他端部に設けてある磁性体５９がセンサレバー１４の一端部に固着した永久磁石１２を吸引して、図１８（Ｃ）に示すように、センサ１５をオンにする。
【００６４】
このとき、第１のクランク部５２ａには図８に示したギヤ列６１と一体に回転するボス５４の突起部５４ａが当接しており、ボス５４の回転に伴って回転している。第２のクランク部５２ｂが、図１８（Ａ）に示すＢ点に達したとき、センサレバー１４の一端部はセンサシャフト５７の他端部から離れ、図１８（Ｃ）に示すように、センサ１５をオフにする。
【００６５】
ＣＰＵ７０ａはセンサ１５のオン時間ｔを内蔵タイマで計測し、メモリ７０ｂに記憶してある閾値（本実施の形態では攪拌シャフト５２の１回転に要する時間Ｔに対して、例えば、時間Ｔ／２とする）と比較して閾値を超えたか否かをチェックしている。図１７（Ａ）に示すように、トナーカートリッジ１７のトナー残量が十分にある状態では、センサ１５のオン時間は閾値を超えることはない。
【００６６】
トナーカートリッジ１７のトナー残量が、図１７（Ｂ）に示したように少ない状態では、ボス５４の回転に伴って第２のクランク部５２ｂが、図１８（Ａ）に示すＣ点に達したとき、Ａ点で揺動部材５３の先端部に当接して共に回転してきた第１のクランク部５２ａが揺動部材５３の先端から外れる直前の位置にある。
【００６７】
第１のクランク部５２ａは更にボス５４の回転に伴って回転し、揺動部材５３の先端から離れると、自重により図１７（Ｂ）に示すように、下死点に向って回転する。このとき、第２のクランク部５２ｂは上死点に向い、図１８（Ｂ）に示すように、Ａ点でセンサ１５をオンにする。
【００６８】
第１のクランク部５２ａは、下死点でボス５４が到達するまで待ち、ボス５４が到達するとボス５４の回転に伴って再び回転を開始する。
【００６９】
第２のクランク部５２ｂが、図１８（Ａ）に示すＢ点に達したとき、センサレバー１４の一端部はセンサシャフト５７の他端部から離れ、図１８（Ｃ）に示すように、センサ１５をオフにする。
【００７０】
ＣＰＵ７０ａはセンサ１５のオン時間を内蔵タイマで計測し、メモリ７０ｂに記憶してある閾値（本実施の形態では攪拌シャフト５２の１回転に要する時間Ｔに対して、例えば、時間Ｔ／２とする）と比較して閾値を超えたか否かをチェックしている。センサ１５のオン時間ｔが、図１８（Ｂ）に示すように閾値を超えた場合、 ＣＰＵ７０ａはメモリ７０ｂからトナーカートリッジ交換のメッセージを読み出して表示部７１に表示する。
【００７１】
尚、トナー残量検知時に、振動などの影響でトナーカートリッジ内で固化したトナーがセンサシャフト５７に対して負荷になったとしても、センサシャフト５７が撓むことにより、固化したトナーの中でも動作が可能となる。
【００７２】
第１の実施の形態においては、センサシャフトに線径０．６ｍｍの可撓性を有するステンレス材を用いたことにより、振動などの影響でトナーカートリッジ内で固化したトナーがセンサシャフトに対して負荷になったとしても、線径が細いこと、また、センサシャフトが撓むことにより、固化したトナーの中でも動作が可能となる。
【００７３】
また、シャッター部の内部に第１のクランク部をボスの突起と挟持する回転止めフィルムを設けたことにより、トナーカートリッジには振動などが加わっても回転せず、センサシャフトの他端部に設けた磁性体とガイド部の上壁に貼付したフィルムとの間にトナー詰りを生じさせない。
【００７４】
また、ガイド部の上壁に貼付するフィルムの厚さを０．２ｍｍにすることにより、センサレバーのストロークを長くすることができ、センサの閾値のマージンを増やすことができる。
【００７５】
また、ガイド部の上壁に貼付するフィルムを無色透明、無色半透明としたことにより、フィルムを介してトナーの色を識別できるので、トナーカートリッジの外壁に識別用の色ラベルを貼付する工程を削除できる。
【００７６】
第２の実施の形態
図１９はセンサレバーの斜視図、図２０は第２のレバーの連結部を示す詳細図である。第１の実施の形態と異なるところは、センサレバー１４の一端側に第２の支軸８０を設けて一端側が矢印Ａ方向に回動自在にした点である。
【００７７】
即ち、センサレバー１４は第１のレバー１４ａと第２のレバー１４ｂとからなり、第２の支軸８０により連結されている。第１のレバー１４ａの連結部には、図２０に示すように、段差部８３と凸部８２とが設けてある。第２のレバー１４ｂの連結部には、図１９に示すように、凸部８２と嵌合する溝８１が設けてある。
【００７８】
また、第２の支軸８０には端部をそれぞれ第１のレバー１４ａ、第２のレバー１４ｂに当接させた図示せぬトーションスプリングが設けてある。
【００７９】
次に動作について説明する。第１の実施の形態の動作と異なるところは、図２に示した装置において、画像形成装置５を媒体搬送ベルト４に対してアップダウンさせる必要がある。
【００８０】
例えば、ブラックトナーにより印刷する場合には、ブラックの画像形成装置５を媒体搬送ベルト４に接近させるためにダウンさせ、イエロー、マゼンタ、シアンの画像形成装置５を媒体搬送ベルト４から離すためにアップさせる。
【００８１】
そのために、トナーカートリッジとセンサレバーの一端部との間隙を画像形成装置のアップダウン運動を考慮した間隙にする必要がある。
【００８２】
本実施の形態では、画像形成装置５をアップさせたとき、画像形成装置５が第２のレバー１４ｂに当接し、第２の支軸８０を中心に第２のレバー１４ｂのみを矢印Ａ方向に回動させる。従って、トナーカートリッジとセンサレバーの一端部との間隙をトナー残量検知のみを考慮した間隙にすればよい。
【００８３】
第２の実施の形態によれば、センサをオンオフさせる第１のレバーに対して第２のレバーを回動自在にしたことにより、画像形成装置がアップする際に第２のレバーが逃げるので、トナーカートリッジとセンサレバーの一端部との間隙を少なくすることができ、センサレバーを小型化できる。
【００８４】
第３の実施の形態
図２１は第３の実施の形態によるセンサシャフトの斜視図である。第１の実施の形態と異なるところは、センサシャフト９０をプラスチックにより断面矩形に成形し、本体ケース２８の上壁に設けたガイド部５８内を摺動する他端部に固着した磁性体５９の周囲に空洞部９３を設け、ガイド部５８との摺動面に空洞部９３と連通する穴部９２を４隅に設けてセンサシャフト９０との接触面積を最小限に抑えた形状にしてある。
【００８５】
即ち、センサシャフト９０とガイド部９１との接触面積を最小限に抑えることにより、トナー残量検知動作時に、センサシャフト９０にかかる摩擦による負荷を少なくするとともに、センサシャフト９０の他端部に設けた磁性体５９とガイド部９１の上壁に貼付したフィルム６０ａ（図示せず）との間隙に入り込むトナーを穴部９２から外に排出してトナー詰りを生じさせない。
【００８６】
第３の実施の形態によれば、本体ケースの上壁に設けたガイド部内を摺動する他端部に固着した磁性体の周囲に空洞部を設け、ガイド部との摺動面に空洞部と連通する穴部を設けたことにより、単体時に、振動などにより磁性体とガイド部の上壁に貼付したフィルムとの間隙に入り込むトナーを穴部から外に排出してトナー詰りを生じさせない。また、トナー残量検知動作時にはセンサシャフトにかかる摩擦による負荷を少なくし得る。
【００８７】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので以下に記載される効果を奏する。
【００８８】
センサシャフトの少なくとも一部をセンサシャフトの往復動作中に所定以上の圧力が加わったときに該圧力を吸収する部材で構成されたことにより、振動などの影響でトナーカートリッジ内で固化したトナーがセンサシャフトに対して負荷になったとしても、センサシャフトが撓むことにより、固化したトナーの中でも動作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１１に示したトナーカートリッジのＡ−Ａ断面矢視図である。
【図２】第１の実施の形態による電子写真カラー記録装置の模式図である。
【図３】画像形成装置の断面図である。
【図４】トナーカートリッジの分解斜視図（１）である。
【図５】トナーカートリッジの分解斜視図（２）である。
【図６】トナー回収部の詳細図である。
【図７】トナー収容部の詳細図である。
【図８】サイドプレートの詳細図である。
【図９】操作ノブと攪拌シャフトとの関係説明図である。
【図１０】ボスの正面図である。
【図１１】トナーカートリッジの部分外観図である。
【図１２】印刷プロセスカートリッジの外観斜視図である。
【図１３】トナーカートリッジのトナー残量を検知する制御ブロック図である。
【図１４】トナーカートリッジ装填動作図（１）である。
【図１５】トナーカートリッジ装填動作図（２）である。
【図１６】トナー供給動作説明図である。
【図１７】トナーカートリッジ内のトナー残量を示す説明図である。
【図１８】トナー残量検知動作説明図である。
【図１９】第２の実施の形態によるセンサレバーの斜視図である。
【図２０】第２のレバーの連結部を示す詳細図である。
【図２１】第３の実施の形態によるセンサシャフトの斜視図である。
【符号の説明】
１６ 印刷プロセスカートリッジ
１７ トナーカートリッジ
２６ カートリッジケース
５１ トナー攪拌機構
５２ 攪拌シャフト
５２ａ 第１のクランク部
５２ｂ 第２のクランク部
５３ 揺動部材
９１ ホール素子
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真記録装置、複写装置等の画像形成装置と、その画像形成装置に着脱自在に搭載されるトナーカートリッジとに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真記録装置、例えば、電子写真カラー記録装置には、媒体搬送方向に沿ってトナーの各色に応じた画像形成装置が配列したものがある。各画像形成装置には感光体が設けてあり、感光体表面に形成された静電潜像を顕像化する現像部を有する。
【０００３】
現像部には感光体表面に圧接する現像ローラを挟んで感光体と対向する位置にトナー供給ローラが設けてあり、画像形成装置に着脱自在なトナーカートリッジから開口部を介してトナーを現像部に供給している。
【０００４】
トナーカートリッジには、開口部から現像部にトナーを供給する際に攪拌する攪拌機が設けてあり、攪拌機の一端側には攪拌シャフトを介してトナーカートリッジ内のトナー残量を検出するトナー残量検知機構が設けてある。
【０００５】
トナー残量検知機構は、トナー残量が減少してくると、上死点に達した攪拌シャフトがトナー面に向かって自重落下し、攪拌シャフトを一定速度で回転させる駆動部の周期に比べて攪拌シャフトの一回転に要する時間が短くなることを利用してトナー残量を検知している。
【０００６】
攪拌シャフトには、攪拌シャフトの周期を検出するセンサに攪拌シャフトの動作を伝達するセンサシャフトが連結され、センサシャフト先端部の動きをガイド部により直線運動するように規制している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のトナーカートリッジにあっては、輸送時の振動や保管状態によってカートリッジ内のトナーが局部に詰まる場合がある。特に攪拌シャフトに連結されたセンサシャフト先端部とセンサシャフト先端部の動きを規制するガイド部との間にトナーが詰まった場合にはトナーの負荷によりセンサシャフトが変形する恐れがあるという問題点があった。
【０００８】
また、センサシャフト先端部とガイド部との間にトナーが詰まった状態で、攪拌シャフトを動作させた場合には、攪拌シャフトの軸受や攪拌シャフトを回転するギヤに負荷がかかって破損する恐れもあるという問題点があった。
【０００９】
本発明は、攪拌シャフトに連結されたセンサシャフト先端部とセンサシャフト先端部の動きを規制するガイド部との間に、たとえ、トナーが詰まった場合にもセンサシャフトが変形や破損する恐れのないトナーカートリッジとそのトナーカートリッジを着脱自在に搭載した画像形成装置とを提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のトナーカートリッジは、現像部へ供給するトナーを収容する収容室と、トナーカートリッジ側壁に回転自在に軸支され、所定期間駆動力を受けて回転することにより収容室内のトナーを攪拌すると共に自重により回転する攪拌部材と、攪拌部材と回転可能に一端を係合すると共に他端に検出部材を備え、攪拌部材の回転動作を収容室内を往復する往復動作に変換してトナー残量により変化する往復動作の動きをトナーカートリッジ外部に伝達するセンサシャフトとをトナーカートリッジ内に備え、センサシャフトの少なくとも一部はセンサシャフトの往復動作中に所定以上の圧力が加わったときに圧力を吸収する部材で構成される。
【００１１】
また、上記目的を達成するために本発明の画像形成装置においては、トナーカートリッジは、現像部へ供給するトナーを収容する収容室と、トナーカートリッジ側壁に回転自在に軸支され、所定期間駆動力を受けて回転することにより収容室内のトナーを攪拌すると共に自重により回転する攪拌部材と、攪拌部材と回転可能に一端を係合すると共に他端に検出部材を備え、攪拌部材の回転動作を収容室内を往復する往復動作に変換してトナー残量により変化する往復動作の動きをトナーカートリッジ外部に伝達するセンサシャフトとをトナーカートリッジ内に備え、センサシャフトの少なくとも一部はセンサシャフトの往復動作中に所定以上の圧力が加わったときに該圧力を吸収する部材で構成され、センサシャフトの動作を検出するセンサ機構を画像形成装置本体側に備える。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。尚、各図面に共通な要素には同一符号を付す。
【００１３】
第１の実施の形態
図２は第１の実施の形態による電子写真カラー記録装置の模式図である。電子写真カラー記録装置１の装置内には媒体搬送方向に沿って駆動ローラ２，３に張設した媒体搬送ベルト４が設けてあり、媒体搬送ベルト４に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像を形成する同一な構成を有する画像形成装置５〜８と転写ローラ９とが配置してある。
【００１４】
電子写真カラー記録装置１のカバー１０には、露光装置１１と、一端部に永久磁石１２を固着して支軸１３に回動自在に支持されたセンサレバー１４と、センサレバー１４の他端部によりオン／オフ状態に切り替えられるセンサ１５とが設けてある。支軸１３はカバー１０に設けた図示せぬブラケットに圧入してある。
【００１５】
図３は画像形成装置の断面図である。画像形成装置（以後画像形成装置５と記する）は印刷プロセスカートリッジ１６と、印刷プロセスカートリッジ１６に着脱自在なトナーカートリッジ１７とからなる。
【００１６】
印刷プロセスカートリッジ１６には、表面に印刷画像を形成する感光体ドラム１８が媒体搬送方向と交差する方向に延在してある。感光体ドラム１８の周囲には感光体ドラム１８の表面を一様な電位に帯電させる帯電ローラ１９、印刷データに基づいて感光体ドラム１８の表面を露光して静電潜像を形成する露光装置１１、静電潜像にトナーを付着させて現像化する現像ローラ２０、媒体搬送ベルトにより搬送された印刷媒体に現像されたトナーを転写させる転写ローラ9、転写されずに感光体ドラム１８の表面に残ったトナーを掻き落とすクリーニングブレード２１が配置してある。
【００１７】
現像ローラ２０は現像部２２にあり、現像部２２には現像ローラ２０に圧接してトナー供給ローラ２３が設けてあり、トナーカートリッジ１７から開口部２４を介してトナーを現像ローラ２０とトナー供給ローラ２３との圧接部に供給している。
【００１８】
現像ローラ２０にはブレード２５が圧接してあり、トナーカートリッジ１７から供給されたトナーを薄層化している。
【００１９】
図４はトナーカートリッジの分解斜視図（１）、図５はトナーカートリッジの分解斜視図（２）、図６はトナー回収部の詳細図、図７はトナー収容部の詳細図、図８はサイドプレートの詳細図、図９は操作ノブと攪拌シャフトとの関係説明図、図１０はボスの正面図である。
【００２０】
トナーカートリッジ１７のカートリッジケース２６は、図４に示すように、一方の側壁２７と一体な本体ケース２８と、本体ケース２８に嵌め込まれて他方の側壁を形成するサイドプレート２９とからなる。
【００２１】
一方の側壁２７には、後述する操作ノブと結合する円形のボス部３０が設けられていると共に、キャップ３１ａが嵌りこむトナー充填口３１が形成されている。キャップ３１ａはトナーカートリッジ１７内に充填されたトナーの色がキャップ３１ａを介して見えるように無色透明、無色半透明にする。
【００２２】
サイドプレート２９を嵌め込む本体ケース２８の縁には、図５に示すように、嵌合穴３２が形成されている。
【００２３】
カートリッジケース２６の内部は未使用トナーを収容するトナー収容部３３と、図示せぬクリーニングユニットから搬送されてきた未転写トナーである廃トナーを収容するトナー回収部３４とが、本体ケース２８の内壁３５で仕切られることにより構成されている。すなわち、トナー回収部３４がトナー収容部３３の短手方向（矢印Ａ−Ｂ方向）に併設されている。
【００２４】
トナー収容部３３の底壁には、図４に示すように、カートリッジケース２６の長手方向に沿って複数の開口部２４が形成されてある。
【００２５】
また、側壁２７のボス部３０には操作ノブ３６が結合してある。操作ノブ３６はノブ部３７とシャッター部３８が一体に形成されており、シャッター部３８は開口部２４を覆う形状となっている。
【００２６】
ノブ部３６の外側面には、印刷プロセスカートリッジ１６にトナーカートリッジ１７を取り付ける際に印刷プロセスカートリッジ１６の後述する突起が入り込むガイド溝３９が形成されている。
【００２７】
また、ノブ部３６には、図５に示すように、溝４０が形成され、ドーナツ形状をしたシールスポンジ４１ａが嵌め込まれている。シールスポンジ４１ａは未使用トナーが操作ノブ３６側から外部に漏れることを防止している。そして、シャッター部３８の外周には、図４に示すように、貼り付け等によりシールスポンジ４１ｂが取り付けられており、シャッター部３８が所定位置にある間は開口部２４を塞いでいる。そしてこれにより開口部２４から未使用トナーが外部に漏れることを防止している。
【００２８】
サイドプレート２９は本体ケース２８の側断面の最外形に近い形状を有する。サイドプレート２９には、外部から回収されてきた廃トナーをトナー回収部３４に受け入れる開口部４２と、後述するボスを支持する２つの支持用孔４３、４４とが形成されている。
【００２９】
支持用孔４３、４４はそれぞれトナー収容部３３とトナー回収部３４とに対応している。また、サイドプレート２９の端面には、本体ケース２８にサイドプレート２９を結合させるときに本体ケース２８の嵌合穴３２に嵌り込むように形成された突起４５が設けられている。
【００３０】
更にサイドプレート２９の側面には印刷プロセスカ−トリッジ１６の後述する突起が嵌り込み、トナーカートリッジ１７が回転又は外れることを防止する凹部４６が形成されている。また、サイドプレート２９が嵌め込まれる側には、サイドプレート２９と略同一形状をしたシールスポンジ４７が本体ケース２８の内周に密接して設けられている。
【００３１】
トナー回収部３４には、図６示すように、カートリッジケース１７の長手方向に相当する長さを備えたトナー搬送部材であるスパイラルシャフト４８が設けられている。スパイラルシャフト４８の一端側は、図８に示すサイドプレート２９の支持用孔４３に回転自在に取り付けられたボス４９の凹部４９ｂにより支持され、ボス４９の突起４９ａに当接する突起４８ａが形成されている。また、スパイラルシャフト４８の他端側は本体ケース２８と一体な側壁２７に形成された支持部５０に支持されている。
【００３２】
トナー収容部３３には、攪拌したトナーを本体ケース２８の開口部２４から自重落下により現像ローラ２５に供給するトナー攪拌機構５１が設けてある。
【００３３】
トナー攪拌機構５１は、図７に示すように、カートリッジケース１７の長手方向に略相当する長さを備え、トナーを攪拌する幅広の第１のクランク部５２ａと第１のクランク部５２ａに対向する幅狭な第２のクランク部５２ｂとを有し、開口部２４の近傍の側壁２７，２９間に回転自在に軸支された攪拌シャフト５２と、本体ケース２８の上壁に一端部を固着し、第１のクランク部５２ａが上死点近傍に達したときに他端部を第１のクランク部５２ａに当接させて揺動する揺動部材５３とを備えている。
【００３４】
攪拌シャフト５２の一端側は、図８に示すサイドプレート２９の支持用孔４４に回転自在に取り付けられたボス５４の凹部５４ｂにより支持され、ボス５４の突起５４ａが第１のクランク部５２ａに当接するようになっている。また、攪拌シャフト５２の他端側は本体ケース２８と一体な側壁２７のボス部３０に結合する操作ノブ３６に支持されている。
【００３５】
操作ノブ３６には、図９に示すように、ボス部３０と同軸にすり鉢状の凹部が設けてあり、フィルム材からなる皿状のボス５５が固着してある。攪拌シャフト５２の他端は、第２のクランク部５２ｂがボス５５に接触しないように所定の厚さを有するピース５６の溝５６ａに嵌めてボス５５の中央部に回転自在に軸支されてある。
【００３６】
ボス４９、５４は弾性爪等によりにギヤ列６１と結合しており、図８に示すように、ギヤ列６１の回転によりボス４９、５４が回転するようになっている。ギヤ列６１は印刷プロセスカートリッジ１６の図示せぬ駆動ギヤと連結し、この駆動ギヤの回転で回転するようになっている。
【００３７】
図１１はトナーカートリッジの部分外観図、図１は図１１に示したトナーカートリッジのＡ−Ａ断面矢視図である。第２のクランク部５２ｂにはセンサシャフト５７の一端部が回転自在に接続してあり、センサシャフト５７の他端部を本体ケース２８の上壁に設けたガイド部５８に摺動自在に嵌合させてある。センサシャフト５７の他端部には磁性体５９が設けてある。ガイド部５８の上壁にはフィルム６０ａが貼付してある。
【００３８】
磁性体５９は、攪拌シャフト５２が矢印方向に回転し、第２のクランク部５２ｂが上死点に接離する度にフィルム６０ａを介し、図２に示したセンサレバー１４の一端部に固着した永久磁石１２との間に吸引力を作用させ、支軸１３を中心にセンサレバー１４を回動し、センサ１５をオン／オフにする。
【００３９】
センサシャフト５７には線径０．６ｍｍのステンレス材（ＳＵＳ３０４−ＷＰＢ；縦弾性係数Ｅ＝１．９×１０３ｋｇｆ／ｍｍ２ 、横弾性係数Ｇ＝７×１０３ｋｇｆ／ｍｍ２）を使用し、攪拌シャフト５２の第２のクランク部５２ｂに一端部を螺旋状に巻つけて係合させる。
【００４０】
センサシャフト５７に線径０．６ｍｍのステンレス材を使用した理由は、以下の理由からである。トナーカートリッジ内での初期のトナーの緩み密度は、Ｙ＝０．３４５〜０．３８５（ｇ／ｃｍ３）、Ｍ＝０．３４５〜０．３８５（ｇ／ｃｍ３）、Ｃ＝０．３３５〜０．３７５（ｇ／ｃｍ３）、Ｂ＝０．３５０〜０．３９０（ｇ／ｃｍ３）であり、トナーカートリッジに振動を与えて、上述したトナーの緩み見掛け密度が約２倍（０．７（ｇ／ｃｍ３））となったトナーを使用してセンサシャフト５７によるトナー残留検知の実験を行った。
【００４１】
センサシャフト５７の線径は０．２ｍｍ〜１．０ｍｍまで０．１ｍｍ単位で変えて行った。その結果、線径が０．８ｍｍを超えると、剛性が増し撓み難く、従来のロッドを使用した場合と同じく攪拌シャフトを回転させる軸受部及びギヤに局部的に負荷をかけてしまい、トナー残留検知が正常に動作しない。
【００４２】
また、線径が０．４ｍｍ未満の場合には、センサシャフトが一旦撓むと、撓みが元に戻らず、トナーの緩み見掛け密度を初期の状態に戻したとしても、トナー残留センサをオン／オフさせることができず、トナー残留誤検知してしまう。従って、センサシャフト５７の線径は０．4ｍｍ〜０．８ｍｍであり、好ましいのは０．６ｍｍである。
【００４３】
尚、センサシャフト５７は全体をステンレスにせず、一部をステンレスで構成するようにしてもよい。
【００４４】
また、フィルム６０ａの厚さは、０．２ｍｍの無色透明、又は無色半透明でカートリッジ内のトナーの色を識別可能にしている。
【００４５】
シャッター部３８の内部には、トナーカートリッジ１７を印刷プロセスカートリッジ１６に装着するまでに振動などで攪拌シャフト５２が回転しないように、第１のクランク部５２ａをボス５４の突起５４ａと挟持する回転止めフィルム６０ｂが設けてある。
【００４６】
図１２は印刷プロセスカートリッジの外観斜視図である。印刷プロセスカートリッジ１６は本体ケース６２の両端部に立設した側壁６３，６４を一体に有する。本体ケース６２には図３に示した感光体ドラム１８、帯電ローラ１９、現像ローラ２０、クリーニングブレード２１、トナー供給ローラ２３等が配置してある。
【００４７】
側壁６３には廃トナーをトナーカートリッジ１７に排出する際の排出口となるトナー廃棄口６５が形成されていると共に、突起６６が形成されている。トナーカートリッジ１７が印刷プロセスカートリッジ１６に取り付けられる際、トナー廃棄口６５は開口部４２と嵌合し、突起６６は凹部４６と嵌合する。
【００４８】
側壁６４には突起６７ａ、６７ｂが設けられており、突起６７ａ、６７ｂはトナーカートリッジ１７が印刷プロセスカートリッジ１６に取り付けられる際、図４に示すノブ部３６に形成されているガイド溝３９に入り込み、嵌合する。
【００４９】
図１３はトナーカートリッジのトナー残量を検知する制御ブロック図であり、制御部７０にはセンサ１５、表示部７１が接続されている。制御部７０は中央処理装置７０ａ（以後ＣＰＵ７０ａと記載する）とメモリ７０ｂとを有する。メモリ７０ｂには、トナーカートリッジ１７のトナー残留量がトナーカートリッジ交換時に達したか否かを検出する閾値と、表示部７１に表示するトナーカートリッジ交換のメッセージとが記憶されてある。
【００５０】
次にトナーカートリッジを印刷プロセスカートリッジに装填する動作について説明する。図１４はトナーカートリッジ装填動作図（１）、図１５はトナーカートリッジ装填動作図（２）である。また、図１６はトナー供給動作説明図であり、同図（Ａ）はノブ回転前を示し、同図（Ａ）はノブ回転後を示している。
【００５１】
先ず、図１４に示すように、サイドフレーム２９に形成された開口部４２をプロセスカートリッジ１６のトナー廃棄口６５に嵌合させるように斜めに装填していく。
【００５２】
この際、攪拌シャフト５２の第１のクランク部５２ａは、略下死点の位置にあり、ボス５４の突起５４ａと回転止めフィルム６０ｂとに挟持され、トナーカートリッジ１７には振動などが加わっても回転しない。
【００５３】
他方、第２のクランク部５２ｂは上死点の位置にあるので、センサシャフト５７の他端部に設けた磁性体５９とガイド部５８の上壁に貼付したフィルム６０ａとの間隙は僅かであり、トナー詰りを生じさせない。
【００５４】
トナーカートリッジ１７がほぼトナー廃棄口６５に突き当たったところで、トナーカートリッジ１７が水平になるように操作ノブ部３６側を降ろしていく。この段階で図５に示すサイドフレーム２９の凹部４６に印刷プロセスカートリッジの突起６６が嵌合し、トナーカートリッジ１７は印刷プロセスカートリッジ１６に固定され、トナーカートリッジ１７が回転したり、外れることが防止される。
【００５５】
また、操作ノブ部３６を降ろしていくと、図１５に示すように、印刷プロセスカートリッジ１６に設けられた突起６７ａ、６７ｂがノブ３７に形成されたガイド溝３９に入り込み、トナーカートリッジ１７が水平になるとガイド溝３９に突起６７ａ、６７ｂが嵌合し、操作ノブ部３６側も印刷プロセスカートリッジ１６に固定され、トナーカートリッジ１７が回転したり、外れることが防止される。
【００５６】
トナーカートリッジ１７が水平になったところで、図１６（Ａ）に示すように、ノブ３７を矢印Ｃ方向に回転すると、ノブ３７と一体に形成されたシャッター部３８も回転し、図１６（Ｂ）に示すように、突起６７ａに当接してノブ３７の回転が停止したとき、トナー収容部３３内の未使用トナーが印刷プロセスカートリッジ１６内に補給される。
【００５７】
次にトナーカートリッジのトナー残量を検知する動作について説明する。図１７はトナーカートリッジ内のトナー残量を示す説明図であり、同図（Ａ）はトナー残量が十分にある状態を示す説明図、同図（Ｂ）はトナー残量が少ない状態を示す説明図、同図（Ｃ）は空の状態を示す説明図である。
【００５８】
図１８はトナー残量検知動作説明図であり、同図（Ａ）は攪拌シャフトとセンサの動作を示す説明図、同図（Ｂ）はトナー残量が少ないトナーＬｏｗ時のオン／オフ状態図、同図（Ｃ）はトナー残量が十分にあるトナーＦｕｌｌ時のオン／オフ状態図である。
【００５９】
印刷プロセス処理が行われている間、スパイラルシャフト４８も攪拌シャフト５２も回転している。印刷媒体に転写されなかった残留トナーは、図３に示したクリーニングブレード２１により掻き落されたのち、印刷プロセスカートリッジ１６のトナー廃棄口６５を介して、図１５に示すように、トナー回収部３４内に落下する。
【００６０】
落下した廃トナーがスパイラルシャフト４８に接触する高さまで堆積されると、回転しているスパイラルシャフト４８により水平状態にされて、トナー回収部３４の奥方向、すなわち開口部４２と反対方向へと搬送される。動作を繰り返すことにより廃トナーがトナー回収部３４に順次堆積される。
【００６１】
他方、トナー収容部３３では攪拌シャフト５２が回転し、トナーが固化しないように攪拌している。この間、制御部７０のＣＰＵ７０ａはセンサ１５を介してトナーカートリッジ１７のトナー残量を検知している。
【００６２】
トナーカートリッジ１７のトナー残量が、図１７（Ａ）に示すように、十分にある状態ではＣＰＵ７０ａが以下のような動作を行っている。
【００６３】
即ち、攪拌シャフト５２の第２のクランク部５２ｂが、図１８（Ａ）に示すＡ点に達したとき、センサシャフト５７の他端部に設けてある磁性体５９がセンサレバー１４の一端部に固着した永久磁石１２を吸引して、図１８（Ｃ）に示すように、センサ１５をオンにする。
【００６４】
このとき、第１のクランク部５２ａには図８に示したギヤ列６１と一体に回転するボス５４の突起部５４ａが当接しており、ボス５４の回転に伴って回転している。第２のクランク部５２ｂが、図１８（Ａ）に示すＢ点に達したとき、センサレバー１４の一端部はセンサシャフト５７の他端部から離れ、図１８（Ｃ）に示すように、センサ１５をオフにする。
【００６５】
ＣＰＵ７０ａはセンサ１５のオン時間ｔを内蔵タイマで計測し、メモリ７０ｂに記憶してある閾値（本実施の形態では攪拌シャフト５２の１回転に要する時間Ｔに対して、例えば、時間Ｔ／２とする）と比較して閾値を超えたか否かをチェックしている。図１７（Ａ）に示すように、トナーカートリッジ１７のトナー残量が十分にある状態では、センサ１５のオン時間は閾値を超えることはない。
【００６６】
トナーカートリッジ１７のトナー残量が、図１７（Ｂ）に示したように少ない状態では、ボス５４の回転に伴って第２のクランク部５２ｂが、図１８（Ａ）に示すＣ点に達したとき、Ａ点で揺動部材５３の先端部に当接して共に回転してきた第１のクランク部５２ａが揺動部材５３の先端から外れる直前の位置にある。
【００６７】
第１のクランク部５２ａは更にボス５４の回転に伴って回転し、揺動部材５３の先端から離れると、自重により図１７（Ｂ）に示すように、下死点に向って回転する。このとき、第２のクランク部５２ｂは上死点に向い、図１８（Ｂ）に示すように、Ａ点でセンサ１５をオンにする。
【００６８】
第１のクランク部５２ａは、下死点でボス５４が到達するまで待ち、ボス５４が到達するとボス５４の回転に伴って再び回転を開始する。
【００６９】
第２のクランク部５２ｂが、図１８（Ａ）に示すＢ点に達したとき、センサレバー１４の一端部はセンサシャフト５７の他端部から離れ、図１８（Ｃ）に示すように、センサ１５をオフにする。
【００７０】
ＣＰＵ７０ａはセンサ１５のオン時間を内蔵タイマで計測し、メモリ７０ｂに記憶してある閾値（本実施の形態では攪拌シャフト５２の１回転に要する時間Ｔに対して、例えば、時間Ｔ／２とする）と比較して閾値を超えたか否かをチェックしている。センサ１５のオン時間ｔが、図１８（Ｂ）に示すように閾値を超えた場合、 ＣＰＵ７０ａはメモリ７０ｂからトナーカートリッジ交換のメッセージを読み出して表示部７１に表示する。
【００７１】
尚、トナー残量検知時に、振動などの影響でトナーカートリッジ内で固化したトナーがセンサシャフト５７に対して負荷になったとしても、センサシャフト５７が撓むことにより、固化したトナーの中でも動作が可能となる。
【００７２】
第１の実施の形態においては、センサシャフトに線径０．６ｍｍの可撓性を有するステンレス材を用いたことにより、振動などの影響でトナーカートリッジ内で固化したトナーがセンサシャフトに対して負荷になったとしても、線径が細いこと、また、センサシャフトが撓むことにより、固化したトナーの中でも動作が可能となる。
【００７３】
また、シャッター部の内部に第１のクランク部をボスの突起と挟持する回転止めフィルムを設けたことにより、トナーカートリッジには振動などが加わっても回転せず、センサシャフトの他端部に設けた磁性体とガイド部の上壁に貼付したフィルムとの間にトナー詰りを生じさせない。
【００７４】
また、ガイド部の上壁に貼付するフィルムの厚さを０．２ｍｍにすることにより、センサレバーのストロークを長くすることができ、センサの閾値のマージンを増やすことができる。
【００７５】
また、ガイド部の上壁に貼付するフィルムを無色透明、無色半透明としたことにより、フィルムを介してトナーの色を識別できるので、トナーカートリッジの外壁に識別用の色ラベルを貼付する工程を削除できる。
【００７６】
第２の実施の形態
図１９はセンサレバーの斜視図、図２０は第２のレバーの連結部を示す詳細図である。第１の実施の形態と異なるところは、センサレバー１４の一端側に第２の支軸８０を設けて一端側が矢印Ａ方向に回動自在にした点である。
【００７７】
即ち、センサレバー１４は第１のレバー１４ａと第２のレバー１４ｂとからなり、第２の支軸８０により連結されている。第１のレバー１４ａの連結部には、図２０に示すように、段差部８３と凸部８２とが設けてある。第２のレバー１４ｂの連結部には、図１９に示すように、凸部８２と嵌合する溝８１が設けてある。
【００７８】
また、第２の支軸８０には端部をそれぞれ第１のレバー１４ａ、第２のレバー１４ｂに当接させた図示せぬトーションスプリングが設けてある。
【００７９】
次に動作について説明する。第１の実施の形態の動作と異なるところは、図２に示した装置において、画像形成装置５を媒体搬送ベルト４に対してアップダウンさせる必要がある。
【００８０】
例えば、ブラックトナーにより印刷する場合には、ブラックの画像形成装置５を媒体搬送ベルト４に接近させるためにダウンさせ、イエロー、マゼンタ、シアンの画像形成装置５を媒体搬送ベルト４から離すためにアップさせる。
【００８１】
そのために、トナーカートリッジとセンサレバーの一端部との間隙を画像形成装置のアップダウン運動を考慮した間隙にする必要がある。
【００８２】
本実施の形態では、画像形成装置５をアップさせたとき、画像形成装置５が第２のレバー１４ｂに当接し、第２の支軸８０を中心に第２のレバー１４ｂのみを矢印Ａ方向に回動させる。従って、トナーカートリッジとセンサレバーの一端部との間隙をトナー残量検知のみを考慮した間隙にすればよい。
【００８３】
第２の実施の形態によれば、センサをオンオフさせる第１のレバーに対して第２のレバーを回動自在にしたことにより、画像形成装置がアップする際に第２のレバーが逃げるので、トナーカートリッジとセンサレバーの一端部との間隙を少なくすることができ、センサレバーを小型化できる。
【００８４】
第３の実施の形態
図２１は第３の実施の形態によるセンサシャフトの斜視図である。第１の実施の形態と異なるところは、センサシャフト９０をプラスチックにより断面矩形に成形し、本体ケース２８の上壁に設けたガイド部５８内を摺動する他端部に固着した磁性体５９の周囲に空洞部９３を設け、ガイド部５８との摺動面に空洞部９３と連通する穴部９２を４隅に設けてセンサシャフト９０との接触面積を最小限に抑えた形状にしてある。
【００８５】
即ち、センサシャフト９０とガイド部９１との接触面積を最小限に抑えることにより、トナー残量検知動作時に、センサシャフト９０にかかる摩擦による負荷を少なくするとともに、センサシャフト９０の他端部に設けた磁性体５９とガイド部９１の上壁に貼付したフィルム６０ａ（図示せず）との間隙に入り込むトナーを穴部９２から外に排出してトナー詰りを生じさせない。
【００８６】
第３の実施の形態によれば、本体ケースの上壁に設けたガイド部内を摺動する他端部に固着した磁性体の周囲に空洞部を設け、ガイド部との摺動面に空洞部と連通する穴部を設けたことにより、単体時に、振動などにより磁性体とガイド部の上壁に貼付したフィルムとの間隙に入り込むトナーを穴部から外に排出してトナー詰りを生じさせない。また、トナー残量検知動作時にはセンサシャフトにかかる摩擦による負荷を少なくし得る。
【００８７】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので以下に記載される効果を奏する。
【００８８】
センサシャフトの少なくとも一部をセンサシャフトの往復動作中に所定以上の圧力が加わったときに該圧力を吸収する部材で構成されたことにより、振動などの影響でトナーカートリッジ内で固化したトナーがセンサシャフトに対して負荷になったとしても、センサシャフトが撓むことにより、固化したトナーの中でも動作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１１に示したトナーカートリッジのＡ−Ａ断面矢視図である。
【図２】第１の実施の形態による電子写真カラー記録装置の模式図である。
【図３】画像形成装置の断面図である。
【図４】トナーカートリッジの分解斜視図（１）である。
【図５】トナーカートリッジの分解斜視図（２）である。
【図６】トナー回収部の詳細図である。
【図７】トナー収容部の詳細図である。
【図８】サイドプレートの詳細図である。
【図９】操作ノブと攪拌シャフトとの関係説明図である。
【図１０】ボスの正面図である。
【図１１】トナーカートリッジの部分外観図である。
【図１２】印刷プロセスカートリッジの外観斜視図である。
【図１３】トナーカートリッジのトナー残量を検知する制御ブロック図である。
【図１４】トナーカートリッジ装填動作図（１）である。
【図１５】トナーカートリッジ装填動作図（２）である。
【図１６】トナー供給動作説明図である。
【図１７】トナーカートリッジ内のトナー残量を示す説明図である。
【図１８】トナー残量検知動作説明図である。
【図１９】第２の実施の形態によるセンサレバーの斜視図である。
【図２０】第２のレバーの連結部を示す詳細図である。
【図２１】第３の実施の形態によるセンサシャフトの斜視図である。
【符号の説明】
１６ 印刷プロセスカートリッジ
１７ トナーカートリッジ
２６ カートリッジケース
５１ トナー攪拌機構
５２ 攪拌シャフト
５２ａ 第１のクランク部
５２ｂ 第２のクランク部
５３ 揺動部材
９１ ホール素子
Claims (12)
- トナー画像を形成する画像形成装置の現像部にトナーを供給するトナーカートリッジにおいて、
前記現像部へ供給するトナーを収容する収容室と、
トナーカートリッジ側壁に回転自在に軸支され、所定期間駆動力を受けて回転することにより前記収容室内のトナーを攪拌すると共に自重により回転する攪拌部材と、
前記攪拌部材と回転可能に一端を係合すると共に他端に検出部材を備え、該攪拌部材の回転動作を前記収容室内を往復する往復動作に変換してトナー残量により変化する往復動作の動きをトナーカートリッジ外部に伝達するセンサシャフトとをトナーカートリッジ内に備え、
前記センサシャフトの少なくとも一部は該センサシャフトの往復動作中に所定以上の圧力が加わったときに該圧力を吸収する部材で構成されたことを特徴とするトナーカートリッジ。 - 前記センサシャフトの他端を摺動自在に係合するガイド部をトナーカートリッジ内壁に設けた請求項１記載のトナーカートリッジ。
- 前記センサシャフトは、可撓性部材で構成された請求項１記載のトナーカートリッジ。
- 前記可撓性部材は、金属部材である請求項３記載のトナーカートリッジ。
- 前記金属部材は、０．４ｍｍ〜０．８ｍｍの径を有する請求項４記載のトナーカートリッジ。
- 前記センサシャフトは、前記ガイド部内を摺動する他端部に空洞部を有し、該空洞部は該センサシャフト上面からガイド部の摺動面に対向する側面にかけてトナーが通過可能な穴部を有する請求項２記載のトナーカートリッジ。
- 前記検出部材は、磁性体からなる請求項１記載のトナーカートリッジ。
- 前記検出部材は、永久磁石からなる請求項１記載のトナーカートリッジ。
- 前記攪拌部材は、前記収容室内のトナーを攪拌する第１クランク部と、前記センサシャフトの一端が係合する第２クランク部を備え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。
- トナー画像を形成する画像形成装置の現像部にトナーを供給する画像形成装置において、
前記トナーカートリッジは、
前記現像部へ供給するトナーを収容する収容室と、
トナーカートリッジ側壁に回転自在に軸支され、所定期間駆動力を受けて回転することにより前記収容室内のトナーを攪拌すると共に自重により回転する攪拌部材と、
前記攪拌部材と回転可能に一端を係合すると共に他端に検出部材を備え、該攪拌部材の回転動作を前記収容室内を往復する往復動作に変換してトナー残量により変化する往復動作の動きをトナーカートリッジ外部に伝達するセンサシャフトとをトナーカートリッジ内に備え、
前記センサシャフトの少なくとも一部は該センサシャフトの往復動作中に所定以上の圧力が加わったときに該圧力を吸収する部材で構成され、
前記センサシャフトの動作を検出するセンサ機構を画像形成装置本体側に備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 前記センサ機構は、一端部に前記センサシャフトの他端部に設けた検出部材と吸引しあって支軸を回動するセンサレバーと、前記センサレバーによりオン／オフ状態に切り替えられるホトセンサとを備えた請求項１０記載の画像形成装置。
- 前記センサレバーは、前記ホトセンサをオン／オフ状態に切り替える他端部を有して前記支軸に回動自在に支持された第１のレバーと、前記センサシャフトの他端部に設けた検出部材と吸引しあう第２のレバーを第１のレバーの一端部に第２の支軸により回動自在に連結し、画像形成装置をアップさせる際に画像形成装置に当接して第１のレバーを第２のレバーに対して回動するようにした請求項１１記載の画像形成装置。
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