JP4051058B2

JP4051058B2 - トナーカートリッジ

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Publication number: JP4051058B2
Application number: JP2004360157A
Authority: JP
Inventors: 山良治谷; 藤真一伊
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Priority date: 2000-02-18
Filing date: 2004-12-13
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2020-03-22
Also published as: JP2005092240A; US6256470B1; JP2001235937A; JP3987671B2

Description

本発明は複写機，ファクシミリ，プリンタ等の画像形成装置におけるトナー補給装置に係り、特に交換可能な円筒形状のトナーカートリッジを回転させながらトナーを補給すると共にカートリッジ交換時や所望の状況により所定角度でトナーカートリッジを正逆方向に回動することによりカートリッジ内のトナーの局部的な堆積を崩すようにしたトナー補給装置に用いられるトナーカートリッジに関する。

画像形成装置においては、感光体ドラムの表面を帯電させてこの感光体ドラムの表面に複写しようとする画像情報を露光させて潜像を形成し、トナーを感光体に吸着させて可視像を形成し、この可視像を紙面に転写してから熱および圧力によりトナーを紙面に定着させ、クリーニングと除電とを行なうことにより、所定の画像情報を紙面上の印刷物情報とするものであり、可視像を形成する現像過程においては前記トナーが磁性体よりなるキャリアと共に現像剤として用いられている。

前記現像剤に含まれる主成分であるキャリアは、トナーの搬送と摩擦帯電の発生のために用いられている。このキャリアは、トナーを感光体ドラムおよび紙面に吸着させるために帯電させられて用いられるため、紙面に付着させて消費されることはないので、その量が減ることはない。これに対して、トナーはそれ自体が帯電することはないが、転写，定着，クリーニング等の過程を経て印刷物が作成されることにより徐々に消費されて減少していくことになる。したがって、トナーは画像形成装置の経時的使用に伴い随時補給しなければならない。

上記トナーの補給の仕方としては、大きく分けて２つの方法がある。１つはその複写機に専用のトナーカートリッジを設けておき、複写機のトナーの残量が不足してきたときに、所定量の容器に封入されたトナーをカートリッジの補給口から補給するものであり、この方法によれば容器からカートリッジにトナーを補給する際に熟練者はともかくとして通常のユーザでは、カートリッジの小径の補給口にトナーを手際よく充填することが難しく、トナーをこぼしたりして着衣や手を汚してしまう虞がある。また、こぼしたトナーをかき集めてカートリッジ内に入れたりすると不純物が混入してしまう可能性もある。

もう１つのトナー補給方法は、交換カートリッジを用いる方法である。交換カートリッジは、その画像形成装置の最高のパフォーマンスを発揮して複写物が作成されるために最良配合されたトナーを、不純物が混入しないようにして画像形成装置の現像部に供給することができると共に、トナーの補給を行なうユーザがトナーをこぼしたり着衣や手を汚したりする虞もないため、使用し易い優れた補給方法となっている。

従来のトナー補給装置によりトナーを補給するには、所定の形状や規格により形成された空のカートリッジを複写機のカートリッジ取付部から取り外し、同一形状および同一規格を有すると共にトナーが満杯となった交換用のカートリッジを、充分に振ってから前記カートリッジ取付部に装着することにより行なわれている。トナーカートリッジの形状や容量は千差万別であるが、その中の１つに、円筒形状のものもある。この円筒形カートリッジのメリットは、周面状の内壁を利用してトナーを効率よく排出孔まで供給することができることであるが、円筒形カートリッジを水平方向に設置する場合には円筒形カートリッジの内壁面にスパイラル状の溝を形成しておいたり、円筒形カートリッジの中心を軸にして回転駆動したりして、トナーを排出孔方向に案内したりするようにしている。

しかしながら、このような従来のトナー補給装置によれば、トナーカートリッジのトナー収納容器を例えば複写機等の画像形成装置の狭い空間に水平方向に挿入する際の作業がし難くいという問題があった。特に、トナーが消費され尽くしてしまった空の容器を取り出す際にはそれほどの作業の困難性がなくともトナーが満杯となった収納容器を挿入する際にかなりの重量の容器を指先で保持して収納するのはかなりの困難性を伴うという問題があった。このため、ユーザが前記画像形成装置の本体に対するトナーカートリッジの着脱作業を終了するまでの間はトナーがトナーカートリッジの排出孔から確実に漏れないようにすると共に、トナー収納容器の底部側にユーザがトナーカートリッジを確実に保持することができる保持部を形成することは重要なことである。

また、トナー収納容器の先端部を段状の小径円筒部に形成して、この小径円筒部の周面にトナー排出孔を形成しているタイプのトナーカートリッジにおいては、その周面に穿設されたトナー排出孔を上方に向けて保持した方が好ましい。このトナー排出孔にはトナーカートリッジが装着されていないときにはトナー排出孔を遮蔽し、トナー供給の必要がある状況となったときのみトナー排出孔を開放する遮蔽カバーを設けることが多いが、たとえ遮蔽カバーが設けられていたとしても、トナー排出孔は上方を向いていた方がトナーの漏れ等の問題が少ない。したがって、カートリッジのトナー排出孔は、カートリッジを本体側から外しているときには、確実に遮蔽カバーにより閉鎖されると共に本体側に装着されてトナーを供給する必要のあるときにはトナー排出孔を確実に開放するトナーカートリッジ先端側の構成の改良が望まれていた。

特に、トナーカートリッジの交換時においては、遮蔽カバーが開放される機会が多くなるが、現像器に対して実際にトナーを補給する必要性が生じる直前までは、なるべくならば、トナーカートリッジが上方を向けて保持されていることは重要なことである。ところがトナーカートリッジの交換時にあっては先端側に設けられたトナー排出孔が何れの方向を向いているかを底部側から確認することができないという問題があった。このために、複写機等の本体の内側に挿入されかけているトナーカートリッジにおける先端筒部に設けられたトナー排出孔の向きを底部側からでも確認したいという要請があった。

本発明は上記従来技術の有する問題を解消し、トナーカートリッジが本体側に装着されていないときにトナー排出孔からのトナーの漏れや零れを確実に防止して、さらに、カートリッジ交換時のトナー収納容器の底部側を持ち易くしてカートリッジの脱着を容易にできると共に、トナーカートリッジ交換時におけるカートリッジのトナー排出孔の向きをトナーカートリッジの底部側からでも確認できるトナー補給装置用のトナーカートリッジを提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の第１の基本構成に係るトナーカートリッジは、請求項１に定義されているように、所定方向に延びる所定の軸を中心として回転することにより、画像形成装置にトナーを補給するトナーカートリッジであって、内部にトナーを収容する略々円筒形状を有し、かつ、外周面に前記トナーを排出する排出孔を有するトナー容器と、前記トナー容器の少なくとも内周面に形成された螺旋突条と、前記排出孔を遮蔽開放するように前記トナー容器の外周面を前記トナー容器の軸線方向に沿ってスライド可能に設けられたリング状カバーと、前記リング状カバーをＵ字状に切り込んだ片持ちばり形状を有し、その弾性力により前記トナー容器の外周面で前記リング状カバーを保持させるために、前記トナー容器の外周面の前記排出孔が形成された位置よりそれぞれ９０度ずれた位置に形成された２つの舌片と、前記２つの舌片の内面にそれぞれ設けられた２つの突起と、前記トナー容器の外周面の前記排出孔が形成された位置よりそれぞれ９０度ずれた位置に形成されて、前記舌片の内面に設けられた突起と当接して前記リング状カバーのスライドを制限する係合部と、前記排出孔と対向し、かつ、前記２つの係合部の中間nに前記トナー容器の外周面に沿って設けられた前記リング状カバーを案内するガイドと、前記リング状カバーの内面に前記ガイドに対向して形成された被ガイド部と、を備え、前記リング状カバーが前記排出孔を遮蔽する位置にあるときに、前記舌片内面に形成された前記突起と、前記トナー容器の外周面に形成された前記係合部とが係合することを特徴とする。
また、請求項２のトナーカートリッジは、請求項１に記載のものにおいて、前記リング状カバーは、前記排出孔の直径の長さよりも大きい幅を有している。
また、請求項３のトナーカートリッジは、請求項１に記載のものにおいて、前記リング状カバーは、前記トナー容器が前記画像形成装置に装着される際に、前記トナー容器の外周面にスライド可能に取り付けられている。
また、請求項４に記載のトナーカートリッジは、請求項１に記載のものにおいて、前記係合部は、前記リング状カバーが前記排出孔を遮蔽する位置で、前記リング状カバーのスライド移動を停止させるストッパを備える。

本発明の第２の構成に係るトナー補給装置は、第１の基本構成に係るトナー補給装置において、前記トナーカートリッジが、前記螺旋突条および装填位置決め部を有すると共に先端が段部を介して小径部となりこの小径部の端面が開口する前記円筒容器と、この円筒容器の先端側に装着され前記小径部に嵌合して前記装填位置決め部の位置とその位置関係を一定にされる前記トナー排出孔がその周面に形成されたキャップと、を備えるものである。

第３の構成に係るトナー補給装置は、上記第２の構成において、前記トナーカートリッジが、前記キャップの周面に穿設された前記トナー排出孔の直径よりも幅広のリングにより形成され、前記キャップの小径部分を軸方向にスライド自在にして取り付けられた、前記トナー排出孔を遮蔽するためのカバー部材をさらに備えるものである。

本発明の第４の構成に係るトナー補給装置は、第３の構成において、前記キャップの小径部分の少なくとも前記トナー排出孔が形成されている箇所の周囲には、弾性材により形成されると共に前記カバー部材との面接触を密にするシールが貼着されているものである。

本発明の第５の構成に係るトナー補給装置は、第３の構成において、前記キャップの小径部分の外周面には軸方向の溝が形成され、前記カバー部材の内周面には軸方向の突起が形成され、前記溝と前記突起との係合によりカバー部材の回転が阻止され軸方向のスライドのみ許容されているものである。

本発明の第６の構成に係るトナー補給装置は第２の構成において、前記キャップの先端面には、前記トナーカートリッジの回転方向の移動を規制する位置決め用の凸部が設けられているものである。

本発明の第７の構成に係るトナー補給装置は、第２の構成において、前記円筒容器の基端側周面に形成された前記装填位置決め部は、円形容器の半径方向に放射状に突出する突起により構成されているものである。

本発明の第８の構成に係るトナー補給装置は、上記第１の基本構成において前記トナーカートリッジの底面に形成される前記ハンドルは、断面略々Ｃ字状の２脚で支持されると共に、前記底面に形成された凹部との窪みと併せて充分な掴み代を有するものである。

本発明の第９の構成に係るトナー補給装置は上記第８の構成において、前記ハンドルの表面には、前記トナー排出孔の位置を指し示すマークが設けられているものである。

本発明の第１０の構成に係るトナー補給装置は、上記第８の構成において、前記ハンドルには、滑り止めが形成されているものである。

本発明の第１１の構成に係るトナー補給装置は、上記第１の基本構成において、前記トナーカートリッジの底面に形成される前記ハンドルは、断面略々Ｔ字状で１脚で支持されると共に、前記底面に形成された凹部との窪みと併せて充分な掴み代を有するものである。

本発明の第１２の構成に係るトナー補給装置は、上記第１１の構成において前記ハンドルの表面には、前記トナー排出孔の位置を指し示すマークが設けられているものである。

本発明の第１３の構成に係るトナー補給装置は、上記第１１の構成において前記ハンドルには、滑り止めが形成されているものである。

本発明の第２の基本構成としての第１４の構成に係るトナーカートリッジは、トナーにより文字および絵を含む任意の画像を形成する画像形成装置に前記トナーを補給するトナー補給装置に用いられるトナーカートリッジであって、トナー排出用の先端と底面のある基端とを有する円筒形状を備え、少なくともその内周面に螺旋状に突出形成された螺旋突条と、前記円筒容器を保持するために前記底面に設けられた保持部と、前記円筒容器の前記先端側の周面に穿設されたトナー排出孔と、を備えるトナー容器と、前記トナー容器の軸線方向にスライド自在に前記先端側に設けられて前記トナー排出孔を開閉するリング状のカバー部材であって、前記トナー排出孔を閉鎖してトナーの排出を阻止する第１の位置と、前記トナー排出孔を開放してトナーの排出を許容する第２の位置でそれぞれ係止可能なリング状のカバー部材と、を備えることを特徴としている。
また、上記第２の基本構成としてのトナーカートリッジにおいて、前記トナー容器の先端は、前記トナー排出孔を上方に位置させたときに直交する方向の周面の両側にとなる位置に前記リング状のカバー部材を該容器の軸線方向に案内するために形成された溝とこの溝の該容器の先端側と基端側にそれぞれが設けられた係合用の２つの突起とを有すると共に、前記カバー部材は、その周方向に沿ってＵ字状の切り込みを入れることにより片持ちばりとして前記２つの突起に当たるまで該カバー部材を軸線方向にスライド可能とさせる弾性舌片を有するように構成されていても良い。
また、上記第２の基本構成としてのトナーカートリッジにおいて、前記トナー容器はその底面側に形成されて前記トナー排出孔が前記周面のどの方向を向いているのかを該底面から目視可能に指示するマークを備えていても良い。

本発明の第１５の構成に係るトナーカートリッジは、第１４の構成において前記トナーカートリッジの底面に形成される前記ハンドルは、断面略々Ｃ字状で２脚で支持されると共に、前記底面に形成された凹部との窪みと併せて充分な掴み代を有するものである。

本発明の第１６の構成に係るトナー補給装置は、上記第１５の構成において、前記ハンドルの表面には、前記トナー排出孔の位置を指し示すマークが設けられているものである。

本発明の第１７の構成に係るトナー補給装置は、上記第１５の構成において、前記ハンドルには、滑り止めが形成されているものである。

本発明の第１８の構成に係るトナー補給装置は、上記第１４の構成において、前記トナーカートリッジの底面に形成される前記ハンドルは、断面略々Ｔ字状で１脚で支持されると共に、前記底面に形成された凹部との窪みと併せて充分な掴み代を有するものである。

本発明の第１９の構成に係るトナー補給装置は、上記第１８の構成において、前記ハンドルの表面には、前記トナー排出孔の位置を指し示すマークが設けられているものである。

本発明の第２０の構成に係るトナー補給装置は、上記第１８の構成において、前記ハンドルには、滑り止めが形成されているものである。

本発明の第２１の構成に係るトナーカートリッジは、上記第１４の構成において、前記キャップは、前記画像形成装置への装着されたときに一体に結合された前記トナー容器を軸線周りに回転駆動させる回転力を前記画像形成装置より供給されるものである。

本発明の第２２の構成に係るトナーカートリッジは、上記第２１の構成において前記係合部は、前記キャップの先端面に突出形成された少なくとも２つの凸部であるものである。

本発明の第２３の構成に係るトナーカートリッジは、上記第２２の構成において、前記２つの凸部を結んだ線であって前記軸線と略々直交する線に沿った前記キャップの外周面上の位置に、前記トナー排出孔が設けられているものである。

本発明の第２４の構成に係るトナーカートリッジは、上記第１４の構成において、前記キャップは、外周面の一母線に沿って、先端側と基端側にそれぞれ突起を有し、前記円筒状カバーはこれら２つの突起の間をこれらの突起に当接するまで軸方向に移動可能であるものである。

本発明の第２５の構成に係るトナーカートリッジは、上記第２４の構成において、前記キャップにおける前記２つの突起と前記排出孔とは互いに略々９０度ずれた位置に形成されているものである。

本発明の第２６の構成に係るトナーカートリッジは、上記第２４の構成において、前記円筒状カバーは、周方向に形成された略々Ｕ字状の切り込みを少なくとも２つ有し、前記各切り込みにより断線を有する片持ちばりとしての舌片が形成され、この各舌片の先端近傍の表面および裏面にそれぞれ外ストッパと内ストッパが突出形成し、前記内ストッパが前記キャップの２つの突起に当接するまでこれらの突起間でスライドするものである。

本発明の第２７の構成に係るトナーカートリッジは、上記第１４の構成において、前記キャップの外周面と前記円筒状カバーの内周面には、それぞれ軸方向に延在し互いに契合する溝と突条がそれぞれ形成され、前記キャップへの前記円筒状カバーの着脱はこれらの溝と突条が係合下状態で軸方向にスライドすることにより行なわれこれにより両者の軸線周りの相対的回転関係が所定のものに規制されるものである。

本発明の第２８の構成に係るトナーカートリッジは、上記第１４の構成において、前記円筒状カバーと前記キャップの間には、両者間の隙間を少なくするシールが設けられており、このシールに穿設された切り抜き穴と前記トナーは一致するようにし、前記カバーによる前記派出光の閉鎖時にトナーの漏れを抑制するようにしたものである。

本発明の第２９の構成に係るトナーカートリッジは、上記第１４の構成において、前記トナー容器の外周面の予め決められた位置に、位置決め部が突出形成されており、この位置決め部を基準にしてこのトナー容器をその軸線周りに向きを決めることにより前記トナー排出孔を所定の向きに向けると共に、この状態で着脱自在にし得るようにしたものである。

以上、詳細に説明したように、本発明に掛かる画像形成装置およびトナーカートリッジによれば、トナー容器先端のトナー排出孔がカートリッジの本体装着時以外ではカーバー部材のスライドと係止とにより確実に閉鎖されているためトナーカートリッジの交換時のトナーの零れや漏れを確実に防止できると共に、カートリッジ交換時のトナー収納容器の底部側を持ち易くしてカートリッジの脱着を容易にすることができる。また、カートリッジの底面側の構成によっては、トナーカートリッジ交換時におけるトナーカートリッジのトナー排出孔の向きをトナーカートリッジの底部側からでも確認することができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明に係る画像形成装置におけるトナー補給装置およびトナーカートリッジの好適な実施形態について詳細に説明する。以下の実施形態の説明においては、画像形成装置の一例として複写機を用い、その具体的構造を説明しながら、この複写機におけるトナー補給装置を例にとって説明する。

図２は、本発明に係るトナー補給装置が設けられる複写機の全体構成を示す断面図である。図２において、複写機１はその本体下部に多数の紙を収納する給紙カセット装置２を備えている。また、同一サイズの紙を多量に給紙するためのＬＣＦ給紙装置３や、種々のサイズや種類の紙をマニュアルにより供給可能な手差し給紙装置４をも備えている。

複写機１は、上部に設けられた原稿を読み取るための画像読み取り部５と、この画像読み取り部５に原稿を送り込むための原稿自動送り装置６と、前記画像読み取り部５により読み込まれた画像データを保存する画像保存部７と、保存された前記画像データを取り出して画像形成部８に印刷する画像を書き込むレーザ光学システム９と、を備えている。

画像形成部８は、図２に加えて図３にも示すように、感光体ドラム１０と、現像器１１と、クリーナ１２と、帯電チャージャ１３と除電ランプ１４と、転写・剥離チャージャ１５と、を備えている。現像器１１には、トナーを補給するためのトナーカートリッジ１６と、このトナーカートリッジ１６を回転駆動するための駆動部１７と、が取り付けられている。なお、駆動部１７は、図２および３には図示されていない。

トナーカートリッジ１６の詳細な構成について、図１および図４を参照しながら説明する。図１において、トナーカートリッジ１６は、本体としての円筒容器６０とトナー排出部としてのキャップ１６０と、排出孔遮蔽カバー１６５と、より構成されている。円筒容器６０は、有底の円筒形状をなし、少なくともその内周面には、円筒容器６０が回転するのに伴い、予め充填されたトナーを開口部６１側に徐々に送るための螺旋状の突条（図示せず）が形成されており、図４に示された第１実施形態においては、円筒容器６０を合成樹脂を用いたブロー成形により製作しているため前記案内用の螺旋状の突条に対応して外周面に螺旋溝６２が形成されている。

円筒容器６０の底部より所定の位置には、円筒容器６０の外周の位置を決めるための位置決め部６３が設けられている。図１および図４に示す第１実施形態では、位置決め部６３は周状のフランジの途中を部分的に除去した２つの突起として形成されている。
図４におけるトナー容器６０の先端側の基本構成について説明する。図４に示すように、所定方向に延びる所定の軸を中心として回転することにより画像形成装置にトナーを補給するトナーカートリッジ１６は、内部にトナーを収容する略々円筒形状を有して外周面にトナーを排出する排出孔１６１を有するトナー容器６０と、このトナー容器６０の少なくとも内周面に形成された螺旋突条６２と、排出孔１６１を遮蔽開放するようにトナー容器６０の外周面を軸線方向に沿ってスライド可能に設けられたリング状カバー１６５と、このリング状カバー１６５をＵ字状に切り込んだ片持ちばり形状の弾性力によりトナー容器６０の外周面でリング状カバー１６５を保持させる舌片１６６と、舌片１６６の内面に設けられた突起１６６ａ，１６６ｂと、トナー容器６０の外周面に形成されて、舌片１６６の内面に設けられた突起１６６ａ，１６６ｂと当接してリング状カバー１６５のスライドを制限する係合部１６２ａ，１６２ｂと、を備える。

このカートリッジ１６の前記開口部６１は、段部６４の中心に所定の口径をもって突出形成されている。この段部６４の一部は、キャップ１６０を円筒容器６０に装着したときに後述する排出孔１６１が前記位置決め部６３に対して所定の位置関係になるようにして、円筒容器６０とキャップ１６０とを一体にするための位置決め用の切り欠き段部６５が形成されている。

キャップ１６０は、全体としては前記円筒容器６０の開口部６１の周囲の形状に対応する段部を備える形状を有しており、周壁の任意の箇所に１つ前記排出孔１６１が穿設されている。このキャップ１６０は、キャップ１６０が円筒容器６０に装着された後のトナーカートリッジ１６の回転駆動時に初期位置より半回転して下側を向いたときに１回分のトナーを補給するために設けられている。排出孔１６１に対して周壁面で９０度位置ずれした箇所には後述する排出孔遮蔽用のカバー１６５を係合させるための係合部（突起）１６２ａおよび１６２ｂが片側に２つずつ設けられている。図４においては、一方側の係合部１６２ａ，１６２ｂのみしか示されていないが、示されている側の係合部１６２に対して１８０度離れた位置に２つの第１および第２の係合部１６２ａ，１６２ｂが設けられている。後に詳しく述べるが、第１および第２の係合部１６２ａ，１６２ｂを結ぶ中間は、溝１６２ｃとなっており、カバー１６５はこの溝１６２ｃ内を案内されて軸方向に移動し、係合部１６２ａ，１６２ｂに当接するまで移動して係合するように構成されている。

キャップ１６０の先端平面には、後述する駆動装置２０のホルダガイドの内壁の平面に設けられた位置決め用の窪み（図示せず）に係合してホルダガイドとトナーカートリッジ１６との回転方向の位置ずれを阻止するための位置決め部としての凸部１６３が設けられている。この第１実施形態においては、凸部１６３は排出孔１６１が形成されている箇所と同一径上に位置する２つのボスにより構成されている。また、この凸部１６３は後述するモータ２６（図５参照）からの回転力を受けつつ、円筒容器６０を回転させるものである。キャップ１６０の排出孔１６１が形成されている同一径上の対向する周壁にはカバー１６５の軸方向の移動を案内するガイド溝１６４が、軸方向に形成されている。

排出孔１６１を遮蔽、開放するカバー１６５は、排出孔１６１の直径より大きい所定径および所定幅を有するリング形状をしている。前記キャップ１６０の係合部１６２ａ，１６２ｂ，溝１６２ｃに対応するカバー１６５には、前記係合部１６２に係合する突起を有すると共にＵ字状の切り込みにより弾性力を有するバネ部１６６がリングの対向する周面に形成されている。つまり、カバー１６５の周方向に沿ってＵ字状の切り込みを入れて片持ちばりとしての弾性舌片１６６を作り、この舌片１６６の内面および外面に内ストッパ１６６ａがキャップ１６０の溝１６２ｃ内を軸方向に、突起１６２ａ，１６２ｂに当たるまで移動するように構成されている。

さらに前述のように、前記カバー１６５における前記キャップのガイド溝１６４に対応する箇所には、内周面より軸線方向に突出する突条１６７が設けられており、この突条１６７は前記並行突条１６４の案内溝に位置決めされてカバー１６５はキャップ１６０の周面に沿ってスライド自在となっている。

前記排出孔１６１はカバー１６５のスライドにより開閉されるが、キャップ１６０の外周面とカバー１６５の内周面との間には僅かな隙間がある。排出孔１６１の遮蔽時にこの隙間からトナーが漏れるのを防止するため、排出孔１６１の周囲にはフェルトやスポンジ等の弾性材よりなるシール１６８が貼付されている。このシール１６８は、排出孔１６１に対応する箇所に形成された切り抜き穴１６９を有している。以上がトナーカートリッジ１６の構成である。

次に、図５を参照しながら、上述したトナーかとリッジ１６を回転させる駆動装置２０の構成について説明する。まず、簡単に説明すると、モータ２６の回転力が円形板（駆動板）３６に伝えられ、この円形板３６に凹状に形成された溝（駆動孔）３６ｂ，３６ｂにトナーカートリッジ１６側の突起１６３，１６３が挿嵌されていることから、このトナーカートリッジ１６が回転させられるのである。また、このモータ２６によって搬送オーガ３３を回転駆動させてトナーをチャンバ２３からホッパ２４に移動させるようにしている。以下に詳しく説明する。

図５において、カートリッジ受け部１７は、複写機１の本体に固定されており、その概略形状がＵ字状に成形された金属または合成樹脂製の受け部材である。駆動装置２０は、このＵ字状の受け部１７における図面手前側の端部１７ａに装着される。受け部１７の他端部１７ｂには四角い板状の入り口ガイド１８がネジ等により固定されている。入り口ガイド１８は、トナーカートリッジ１６を嵌挿可能な径のガイド穴１８Ａが形成され、挿入口１８Ａの周縁に沿って２つのコロ１８Ｂがトナーカートリッジ１６を回転自在に支持するために設けられている。

入り口ガイド１８には、トナーカートリッジ１６が装着された後に円筒容器６０の底部を駆動装置２０方向に付勢する略々Ｃ字状の付勢レバー１９が取り付けられている。付勢レバー１９はバネ１９Ａにより水平方向に挿入された円筒容器６０をガイド１８から駆動装置２０方向に向けて付勢するものである。図１は入り口ガイド１８と付勢レバー１９とトナーカートリッジ１６の挿入時の状態を概略的に示す斜視図であり、同図に示すように、入り口ガイド１８の挿入口１８Ａの内周面の上部側には、円筒容器６０の突起状の位置決め部６３が係合、詰まり挿抜を許容する凹部１８Ｃが形成されている。

駆動装置２０は、図５に示すように、形状が略々半円筒状のホルダ２１と、このホルダ２１に一体化されて入り口ガイド１８方向に開口する円筒形を形成するホルダカバー２２と、ホルダ２１およびホルダカバー２２により形成されるチャンバ２３と、チャンバ２３に満たされたトナーを現像器１１に供給するためのホッパ２４と、チャンバ２３の近傍に取り付けられる駆動機構２５と、を備えている。ホルダ２１とホルダカバー２２とは、円筒形をある半径により分割した形状になっており、隔壁２１ａによりチャンバ２３が区切られると共に後述するホルダガイド３５のフランジ部３５ｃが係合する係合隔壁２１ｂが設けられている。隔壁２１ａには図示されないホルダカバー２２の対向する隔壁との間で孔を形成する切り欠き部２１ｃが形成されている。

駆動機構２５は、駆動源としてのモータ２６と、ベルト２７と、プーリ２８と、駆動ギアセット３０，３１と、バネ３２と、チャンバ２３からホッパ２４へのトナーの移動を促す搬送オーガ３３と，ブッシュ３４と、ホルダガイド３５と、円形板３６と、を備えている。なお、符号２９はホッパ２４のカバーのピンに装着されるバネである。駆動ギアセット３０は、大径の第１のギア３０ａと、この第１のギア３０ａと歯合すると共に前記ブッシュ３４を介して搬送オーガ３３に取り付けられた第２のギア３０ｂと、チャンバ２３の外側で前記プーリ２８と一体となったギア２８ａと歯合する第３のギア３０ｃと、第３のギア３０ｃが一端に取り付けられたシャフトの他端に取り付けられた第４のギア３０ｄと、を備えており、第４のギア３０ｄは前記チャンバ２３内に配置されると共に前記ホルダガイド３５に固定されるギアセット３１に歯合するように構成されている。

前記ホルダガイド３５は、図４に示されたトナーカートリッジ１６のキャップ１６０の先端の円筒部分より一回り大きい径を有するカップ形状を有しており、前記キャップ１６０の排出孔１６１に対応する位置に対応する口径で穿設された補給孔３５ａを有している。ホルダガイド３５の底面の中心はボス状に突出すると共にこの突出した部分にはＤ形形状のＤ形穴３５ｂが形成されている。円形板３６は、ホルダガイド３５のＤ形穴３５ｂを貫通するようにＤカットされた軸３６ａと、この軸３６ａの扁平面の中心に一致する円形板３６の直径上に等距離に穿設された穴ないしは凹部３６ｂと、を備えている。なお、符号３５ｃはホルダガイド３５をホルダ２１に係止するためのフランジ部であり、図６に示される符号３５ｄは、キャップ１６０のカバー１６５に係合して排出孔１６１を開口させる係合突起である。

前記凹部３６ｂは、トナーカートリッジ１６のキャップ１６０の先端面に突出形成された凸部１６３が嵌合する形状とサイズを有しており、前記凸部１６３，凹部３６ｂ，軸３６ａ，Ｄ形穴３５ｂがそれぞれ係合することにより、トナーカートリッジ１６とホルダガイド３５とは少なくとも回転方向の位置ずれが阻止された状態で一体的に回転駆動されることになる。また、ギアセット３１は、ホルダ２１の隔壁２１ａに形成された切り欠き部２１ｃと図示されないこれに対向するホルダカバー２２の切り欠き部により形成される孔に係合する突起３１ａと、ホルダガイド３５のＤ形穴３５ｂに対応する形状のＤ形穴３１ｂを有し、円形板３６の軸３６ａはＤ形穴３５ｂおよび３１ｂを貫通させられた先端に前記バネ３２を遊嵌させ、前記チャンバ２３内の内壁に形成された軸受け部２３ａに回転自在に係止されている。軸受け部２３ａは、図５の分解斜視図には示されていないが図６の断面図に示されている。

上記の構造を有する各部は、トナーカートリッジ１６を除いて予め組み立てられており、カートリッジ受け部１７の一端側１７ａには駆動装置２０が組み立てられて装着されており、他端部１７ｂには付勢レバー１９が取り付けられた入り口ガイド１８が装着されている。駆動装置２０の駆動機構２５は、ホルダ２１の隔壁２１ａで仕切られたチャンバ２３の内側と外側にそれぞれ装着されてギアシステム３０，３１を構成し、ホルダガイド３５は円形板３６が装着された状態で、前記ホルダ２１の隔壁２１ａとホルダガイド３５のフランジ部３５ｃを係止する係止隔壁２１ｂとの間に取り付けられる。全ての構成部がホルダ２１に組み付けられた状態で、ホルダ２１にホルダカバー２２が被せられて図示されたネジにより固定されてアッセンブリにされた後、このアッセンブリがカートリッジ受け部１７の一端１７ａ側に固定される。

前記円筒容器６０は、受け部１７の他端部１７ｂより挿入される際に、周壁が入り口ガイド１８内にほとんど収納されてしまうと、円筒容器６０が出し入れし難いという問題があった。このため、円筒容器６０の底面６０Ａにはユーザが持ち易いようにハンドル６７が設けられている。この第１実施形態においては、ハンドル６５はキャップ１６０のトナー排出孔１６１の方向を示すためのマーク（図示のモノでは矢印）６７ａが形成されている。また、ハンドル６７の表面には凹凸状の滑り止め６７ｂが形成されている。

以上の構成を有するトナー補給装置にトナーカートリッジ１６を装着し、これを取り外す動作について、図１，図６，図７（ａ）（ｂ）（ｃ）を用いて説明する。まずトナーカートリッジ１６を駆動装置２０に装着するには、トナーカートリッジ１６を水平方向にして充分に撹拌した後、図１に示すように、入り口ガイド１８のガイド穴１８Ａにキャップ１６０側から挿入する。このとき、円筒容器６０の底面６０Ａのハンドル６７を掴むと共に矢印のマーク６７ａを上にして挿入すれば、円筒容器６０の突起状の位置決め部６３が入り口ガイド１８の凹部１８Ｃに一致することになる。このようにして、トナーカートリッジ１６を挿入することにより、キャップ１６０の排出孔１６１は上方を向いたままで挿入される。ただし、この時点ではキャップ１６０の排出孔１６１はリング状のカバー１６５により塞がれているので、このカバー１６５によってもトナーの零れは防止できる。

図６は、トナーカートリッジ１６の先端部分と駆動装置２０とは係合する際の状態を示しており、ホルダカバー２２を取り外して図１の上方向からホルダ２１とトナーカートリッジ１６とを俯瞰した平面図である。ホルダガイド３５とキャップ１６０のカバー１６５のみ断面表示されている。図６に示される位置からさらにカートリッジ１６が奥の方に挿入されると、位置決め部としての凸部１６３が円形板３６の凹部３６ｂに係合してキャップ１６０の先端面で円形板３６を押し込む。

その少し前に、ホルダガイド３５の内周面に形成された係合突起３５ｄがカバー１６５の弾性舌片１６６の外ストッパ１６６ｂに係合する。これにより、カバー１６５は図４に示されたガイド溝１６４に突条１６７が案内されてスライドし、排出孔１６１が開口する。このように排出孔１６１の開口は、あくまでもホルダガイド３５の内部で行なわれると共に、排出孔１６１は開口すると直ちにホルダガイドの補給孔３５ａと一致することになる。この状態でギアセット３１の突起３１ａは、ホルダ２１の切り欠き部２１ｃとこれに対応するホルダカバー２２の切り欠き部とにより形成される孔に係合している。図６において、キャップ１６０に対してカバー１６５が右動し、内ストッパ１６６ａが係合部１６２ｂに当たる。さらにカートリッジ１６を押し込むと、上ストッパ１６６ｂが係合突起３５ｄを越えて図中左動し、図７（ａ）に示す位置に移動する。

図６に戻って、上記のようにトナーカートリッジ１６をさらに押し込んだときには、キャップ１６０の先端面は筒部１６３と凹部３６ｂとが係合したまま円形板３６を押圧しつつバネ３２の力に抗して軸部３６ａが軸受け部２３ａに当接して位置決めされる。この状態で軸部３６ａに取り付けられたギアセット３１はギアセット３０の第４のギア３０ｄと歯合している。この状態は、図７（ａ）に示されている。この状態でモータ２６を駆動することによりモータの回転力はギアセット３０および３１により構成される駆動機構２５により伝達されてキャップ１６０および円筒容器６０を回転させることができる。

次に、図７（ａ）ないし図７（ｃ）を参照しながら、トナーカートリッジを駆動装置２０より取り外す場合について説明する。従来のトナー補給装置においては、キャップの排出孔ないしはホルダガイドの補給孔等からトナーが零れることがないように、排出孔や補給孔を上方向に向けた位置でトナーカートリッジの回転を停止させる必要があった。しかしながら、本発明の第１実施形態に係るトナー補給装置においては、トナーカートリッジ１６は、排出孔１６１が回転方向のどの位置にあっても回転を停止させることができる。

すなわち、ホルダガイド３５の補給孔３５ａとキャップ１６０の排出孔１６１とがどの位置にあっても停止することができるが、この状態からトナーカートリッジ１６を取り外そうとした場合、トナーカートリッジ１６の他端部に設けられた入り口ガイド１８の凹部１８Ｃと容器６０の突起状の位置決め部６３が一致していないために取り出すことができないように構成されている。

トナーカートリッジ１６を取り外す場合、まず初めに、入り口ガイド１８に取り付けられた付勢レバー１９を開ける。このとき、トナーカートリッジ１６およびホルダガイド３５、円形板３６、ギアセット３１はバネ３２によって４．５ｍｍ矢印方向に移動する。この４．５ｍｍの移動によりギア３０Ｄとギアセット３１との歯合状態が解除されて、トナーカートリッジ１６は自由に回転させることができることになる。

次に、トナーカートリッジ１６を自由に回転させ、入り口ガイド１８の凹部１８Ｃと容器６０の突起状の位置決め部６３を一致させることにより、トナーカートリッジ１６を取り出すことができる。このとき、ギアセット３１の突起３１ａが円形板３６と歯合したトナーカートリッジ１６を回転させることにより、ホルダ２１の隔壁２１ａの切り欠き部２１ｃとこれに対応するホルダカバー２２の切り欠き部とにより形成される係合孔の位置と一致しているため、トナーカートリッジ１６およびホルダガイド３５，円形板３６，ギアセット３１はバネ３２によりさらに２．５ｍｍ矢印方向に移動する（したがって、合計の移動量は７ｍｍとなる）。

これにより、トナーカートリッジ１６を取り外した状態でもホルダガイド３５は補給孔３５ａを上に下位置で固定されるようになる。このため、新しいトナーカートリッジ１６を入れた場合、ホルダガイド３５の位置が決められているため、排出孔１６１と補給孔３５ａが必ず一致するようになっている。

また、トナーカートリッジ１６を取り外した状態で駆動機構を動作させた場合、ギアセット３１とギア３０ｄの歯合状態が解除されているため、ホルダガイド３５が回転することが無いため、補給孔３５ａのずれ等が発生することはなくなり、また、ギアの破損等が発生することもない。

このように、ホルダガイド３５に検出機構を設けることなくトナーカートリッジ１６を着脱した場合に、必ず一定の位置にホルダガイド３５を固定することができる。これにより、どのような位置でトナーカートリッジ１６を取り外しても再度トナーカートリッジ１６を装着させるときには、トナーカートリッジの突起状の位置決め部６３と入り口ガイド１８の凹部１８Ｃとが一致した位置で装着することにより、排出孔１６１と補給孔３５ａが一致した状態でトナーカートリッジを駆動することができる。

この状態でトナーカートリッジ１６の排出孔１６１は、図７（ｂ）に２点鎖線で示すカバー１６５により徐々に塞がれつつあり、これをさらに引き抜くと、図７（ｃ）に示すように、完全に塞がれる状態となるので、トナーカートリッジ１６を引き抜いた状態においては、排出孔１６１は塞がれた状態を保たせることができる。この状態で、バネ３２の付勢力により円形板３６がさらに２．５ｍｍ移動させられることによって、図７（ｃ）に示すように、トナーカートリッジ１６は、「４．５＋２．５＝７ｍｍ」だけ、入り口ガイド１８側に移動させられることになる。この状態で、トナーカートリッジ１６は入り口ガイド１８より少なくとも７ｍｍ以上はその底部が突き出されていることになるので、ユーザがカートリッジの１６の円筒容器６０の底部をつまんで引き抜くことにより、使用済みのトナーカートリッジ１６を抜き出すことができる。

この発明の特徴的な構成であるトナーカートリッジの底面６０Ａに設けられた第１実施形態のハンドル６７の詳細な形状が図８（ａ）に示されている。図８（ａ）はトナーカートリッジ１６底面側から見た斜視図であり、図８（ｂ）は同じく先端側から見た斜視図である。図９（ａ）ないし図９（ｆ）は、同じく第１実施形態に係るトナーカートリッジ１６を平面、右側面、底面、左側面、正面、背面方向から見た６面図である。各図より明らかなように、円筒容器６０の底面６０Ａにはハンドル６７が設けられている。この第１実施形態に係るトナーカートリッジにおいては、ハンドル６７は円筒容器６０の底面６０Ａの窪み箇所の深さと併せて丁度操作者の手が入り込む程度の間隙を有するように、断面略々Ｃ字状に形成されている。

以上の構成を有するトナーカートリッジを複写機から取り出す動作を図１０ないし図１２を参照しながら説明する。複写機のキャビネットパネル４０に設けられた入り口ガイド１８のガイド穴１８Ａに収納されているトナーカートリッジ１６は、図示を省略された付勢レバー１９および付勢用のバネ１９Ａにより通常は先端側に付勢されている。この付勢レバー１９の係合のためには、ハンドル６７の滑り止め６７ｂが用いられている。

図１０に示される状態で、ハンドル６７を把持して引き抜くことにより、トナーカートリッジ１６の先端部ではホルダガイド３５やキャップ１６０の係合状態が解除されてトナーカートリッジ１６を引き抜き可能にしている。この引き抜き可能な状態になった後に、さらにハンドル６７を把持して白抜き矢印４１のように引き抜くことにより、円筒容器６０は図１１および図１２に示すように徐々に引き抜くことができる。

トナーカートリッジ１６を装着する際には、上述した動作とは逆の動作となるが、装着時の方がトナーは容器内に略々満杯にされているので、トナー交換を行なうユーザは本発明に係るハンドル６７がトナーボトルの底面６０Ａに設けられていることにより、底面に何も設けられていない場合と比較すると格段に作業性が向上する。以上のようにして、迅速かつ容易にトナーカートリッジの交換を行なうことができ、交換時の作業性を大幅に向上させたトナーカートリッジおよびこのトナーカートリッジを用いるトナー補給装置を提供することができる。

なお、上述した第１実施形態においては、ハンドル６７の形状は断面略々Ｃ字状に形成するものとして説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば図１３に示す第２実施形態に係るトナーカートリッジのように、円筒容器６０の底面よりも１段低くなった凹部６０Ｂを利用するようにすれば、単なる棒状のハンドル７１を設けるようにしても良い。このような第２実施形態に係るトナーカートリッジ６０において、ハンドル７１は円筒容器６０のキャップ１６５に設けられたトナー排出孔が設けられている位置を示す矢印７１ａと、表面に凹凸が形成された滑り止め７１ｂと、を備えている。その他の構成および作用は第１実施形態に係るトナーカートリッジおよびトナー補給装置と同様なので重複説明を省略する。

また、第１および第２実施形態に係るトナーカートリッジは、何れも握り棒状のハンドルを備えていたが、本発明はこれにも限定されず、図１４に示す第３実施形態に係るトナーカートリッジのように、円形の握り状のハンドル７２により構成しても良い。図１４において、ハンドル７２は、円形の握り部７２Ａと支持棒７２Ｂとより構成され、握り部７２Ａの表面にはトナー排出孔を上部方向に向けさせるための矢印７２ａが形成され、握り部７２Ａの外周側にはローレットまたは凹凸に形成された滑り止め７２ｂが設けられている。その他の構成および作用は第１および第２実施形態に係るトナーカートリッジおよびトナー補給装置と同様なので重複説明を省略する。

なお、状移した実施形態においては、握り部の表面に矢印を設けるものとして説明したが、本発明はこれにも限定されず、図１５に示す第４実施形態に係るトナーカートリッジのように、円形容器６０の底面６０Ａの中央側を窪ませた凹部６０Ｂに矢印７３ａを設けるようにしても良い。また、この第４実施形態に係るトナーカートリッジは、ハンドル７３の取付方向についても第１および第２実施形態のトナーカートリッジのように、トナー排出孔を含む直径に沿うように形成するのではなく、トナー排出孔を含む直径に直交する方向に形成するようにしても良い。

同様に、図１６に示す第５実施形態に係るトナーカートリッジのように、ハンドルを両端の脚部により底面６０Ａに支持するのではなくトナー排出孔を含む直径に直交する方向に延在する握り部を有し、円筒容器６０の底面６０Ａの凹部６０Ｂに１脚で支持される断面略々Ｔ字状のハンドル７４により構成するようにしても良い。この第５実施形態に係るトナーカートリッジにおいては、矢印７４ａも底面６０Ａの凹部６０Ｂに形成されている。また、握り部の表面には凹凸による滑り止め７４ｂが形成されている。

トナーカートリッジと入り口ホルダの挿入時の様子を示す斜視図である。本発明に係るトナー補給装置が適用される画像形成装置としての複写機の全体を示す断面図である。トナー補給装置の要部を示す模式図である。トナーカートリッジを構成する円筒容器とキャップの詳細を示す分解斜視図である。トナー補給装置の駆動装置を示す分解斜視図である。トナーカートリッジの装着直前の状態を示す断面図である。トナーカートリッジの取り外し動作を（ａ）ないし（ｃ）の工程でそれぞれ示す断面図である。本発明の実施形態に係るトナー補給装置におけるトナーカートリッジを（ａ）底面側より眺めた斜視図、（ｂ）は同じく先端側より眺めた斜視図である。同じく実施形態に係るトナーカートリッジの（ａ）平面図、（ｂ）右側面図、（ｃ）底面図、（ｄ）左側面図、（ｅ）先端側からの正面図、（ｆ）底面側からの背面図である。第１実施形態に係るトナーカートリッジを複写機本体より抜き出す動作を示す斜視図である。同じくトナーカートリッジを本体より抜き出す途中を示す斜視図である。同じく第１実施形態に係るトナーカートリッジを本体より抜き出した状態をします斜視図である。本発明の第２実施形態に係るトナーカートリッジを示す斜視図である。本発明の第３実施形態に係るトナーカートリッジを示す斜視図である。本発明の第４実施形態に係るトナーカートリッジを示す斜視図である。本発明の第５実施形態に係るトナーカートリッジを示す斜視図である。

符号の説明

１６トナーカートリッジ
１７カートリッジ支持部
１８入り口ホルダ（ガイド）
１８Ｃ本体側位置決め部
１９付勢部材
２０駆動装置
２１ホルダ
２２ホルダカバー
２５駆動ギア（駆動機構）
２６回転駆動手段（モータ）
３５カップ状把持部（円筒状カバー／ホルダガイド）
３０ギアセット
３１ギアセット
６０円筒容器
６３位置決め部
１６０トナー排出部（キャップ）
１６５排出孔遮蔽カバー

Claims

所定方向に延びる所定の軸を中心として回転することにより、画像形成装置にトナーを補給するトナーカートリッジであって、
内部にトナーを収容する略々円筒形状を有し、かつ、外周面に前記トナーを排出する排出孔を有するトナー容器と、
前記トナー容器の少なくとも内周面に形成された螺旋突条と、
前記排出孔を遮蔽開放するように前記トナー容器の外周面を前記トナー容器の軸線方向に沿ってスライド可能に設けられたリング状カバーと、
前記リング状カバーをＵ字状に切り込んだ片持ちばり形状を有し、その弾性力により前記トナー容器の外周面で前記リング状カバーを保持させるために、前記トナー容器の外周面の前記排出孔が形成された位置よりそれぞれ９０度ずれた位置に形成された２つの舌片と、
前記２つの舌片の内面にそれぞれ設けられた２つの突起と、
前記トナー容器の外周面の前記排出孔が形成された位置よりそれぞれ９０度ずれた位置に形成されて、前記舌片の内面に設けられた突起と当接して前記リング状カバーのスライドを制限する係合部と、
前記排出孔と対向し、かつ、前記２つの係合部の中間に前記トナー容器の外周面に沿って設けられた前記リング状カバーを案内するガイドと、
前記リング状カバーの内面に前記ガイドに対向して形成された被ガイド部と、
を備え、
前記リング状カバーが前記排出孔を遮蔽する位置にあるときに、前記舌片内面に形成された前記突起と、前記トナー容器の外周面に形成された前記係合部とが係合することを特徴とするトナーカートリッジ。
前記リング状カバーは、前記排出孔の直径の長さよりも大きい幅を有する請求項１に記載のトナーカートリッジ。
前記リング状カバーは、前記トナー容器が前記画像形成装置に装着される際に、前記トナー容器の外周面にスライド可能に取り付けられてい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。
前記係合部は、前記リング状カバーが前記排出孔を遮蔽する位置で、前記リング状カバーのスライド移動を停止させるストッパ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。