JP4757511B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は，脱着可能なトナーカートリッジを装着して画像形成を行う画像形成装置に関する。さらに詳細には，トナーカートリッジからイメージング部へのトナー供給経路におけるトナーの詰まりの防止を図った画像形成装置に関するものである。

従来から，画像形成装置においては，イメージング部で使用するトナーを，脱着可能なトナーカートリッジから供給することが行われている。このようにすることにより，イメージング部の交換またはメンテナンスのサイクルを長くできるからである。このようにトナーカートリッジからトナーの供給を受ける画像形成装置では，トナーカートリッジからイメージング部へトナーを導くトナー管を備える必要がある。

トナー管の内部におけるトナーの搬送の方式には，トナー自身の重量を利用する落下搬送と，スクリューその他の搬送手段による強制的な搬送とがある。落下搬送は，トナー管が垂直に配置される場合にはよいが，トナー管が傾斜して配置される場合には不適切である。トナーが管内の下側壁面に蓄積して詰まってしまうことがあるからである。その一方で実際には，画像形成装置全体をコンパクトにまとめるためにトナー管が傾斜配置されるケースが多い。その場合には強制的な搬送が用いられることとなる。

強制的な搬送の一例として，特許文献１に開示されている技術が上げられる。特許文献１の技術では，トナー管の内部に片持ち状に第１のトナー搬送手段を回転自在に備え，さらに，トナー管のうち可撓性の部分の内部に第２のトナー搬送手段を備えている。そして，第１および第２のトナー搬送手段の連結部におけるトナー管と第１のトナー搬送手段との接触を緩和する手段を設けている。トナー管の湾曲部での管壁と搬送手段との接触によるトナーの凝集を防止するためである。
特開２００４−１２９２７号公報

しかしながら，前記した従来の技術には，次のような問題点があった。強制的な搬送を行う場合には前述のように，ともすれば搬送手段によりトナーの凝集物が発生するおそれがある。これにより画像品質が低下する場合がある。特許文献１の技術ではこの対策として２つのトナー搬送手段を用いているのであるが，そのために必要な軸受けやギア等が多く，構造が複雑となる。これらの機械的な搬送手段に替えて空気圧によりトナーを圧送する技術も提案されているが，エアポンプ，バルブ等の付加部品が，そのためのみに必要となってしまう。

本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，簡易な構成にてトナー管内でのトナーの凝集の発生を防止し，スムーズにトナーがイメージング部へ供給される画像形成装置を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた本発明の画像形成装置は，トナーを用いて画像形成を行うイメージング部と，脱着可能なトナーカートリッジとを有し，トナーカートリッジからイメージング部へトナーの供給を受けて画像形成を行う装置であって，トナーカートリッジからイメージング部へトナーを導くトナー管と，トナーカートリッジを介して駆動伝達を受けるトナー撹拌部材と，トナーカートリッジに設けられ，装置本体から回転駆動を受けるとともにトナー撹拌部材を駆動する駆動伝達部材と，トナー撹拌部材を回転可能に保持する保持部とを有しており，駆動伝達部材は，装置本体から回転駆動を受ける被駆動部と，周縁に設けられた凸部および凹部とにより構成されるカム部とを有し，トナー撹拌部材は，トナー管の内部で揺動移動する棒状の攪拌部と，カム部に接触する被伝達部とを有し，駆動伝達部材の回転によりカム部の凸部と凹部が被伝達部に次々に接触することで，保持部を中心として往復回転し，前記攪拌部を揺動移動させるものである。

この画像形成装置では，脱着可能なトナーカートリッジを装着した状態で画像形成が行われる。ここにおいてトナーカートリッジを装着した状態では，装置本体からの駆動により，トナーカートリッジの駆動伝達部材が回転駆動される。そして，この駆動伝達部材の回転により，トナー撹拌部材が駆動される。これにより，トナー撹拌部材がトナー管の内部で揺動移動する。このため，トナー管の内部のトナーがトナー撹拌部材により撹拌される。したがって，トナー管の内部でのトナーの滞留が防止され，トナーはイメージング部へ向かうことになる。

ここにおいて本発明の画像形成装置におけるトナーカートリッジは，駆動伝達部材により駆動され，収容しているトナーをトナー管へ向けて搬送するトナー搬送部材を有することが望ましい。

この場合には，トナーカートリッジ内におけるトナーのトナー管へ向けての搬送が，トナー搬送部材により行われる。そのトナー搬送部材の駆動は，装置本体から駆動伝達部材を介して行われる。すなわち，駆動伝達部材は，トナー搬送部材とトナー撹拌部材とをともに駆動するのである。このため，トナーカートリッジ内でのトナーの搬送が行われるときには，トナー管内でのトナーの撹拌も必ず行われるのである。これにより，イメージング部へのトナーの供給が良好に行われるのである。

また，トナー撹拌部材が，駆動伝達部材から駆動伝達を受ける被伝達部と，トナー管の内部で移動する撹拌部とを有するので，被伝達部をトナー管の外に設けることができる。このため，トナー管の内部が簡素である。また，トナーカートリッジの駆動伝達部材は，装置本体から回転駆動を被駆動部で受ける一方，トナー撹拌部材の被伝達部をカム部で往復回転運動させる。このため，撹拌部の移動も往復回転運動である。これにより，ギアその他の複雑な機構を要せず，トナー管内でのトナーの撹拌が行われるようになっている。さらにトナー撹拌部材は，保持部により回転可能に保持されている。このため，振幅の大きい先端で効果的にトナーが撹拌される。

本発明は，トナー管が，鉛直方向からずれて傾斜配置されている画像形成装置において特にその意義が大きい。さらに，トナー管が屈曲または湾曲箇所を有している場合にさらにその意義が大きい。この場合，撹拌部の先端が，屈曲または湾曲箇所に達していることが望ましい。屈曲または湾曲箇所はトナーの搬送抵抗が大きいので，ここを撹拌することでトナーの滞留を効果的に防止できるからである。

本発明によれば，簡易な構成にてトナー管内でのトナーの凝集の発生を防止し，スムーズにトナーがイメージング部へ供給される画像形成装置が提供されている。これにより特に，トナー管が傾斜配置されている画像形成装置においてもイメージング部へのトナーのスムーズな供給が達成されている。

以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，トナー容器とイメージング部とをそれぞれ脱着可能なカートリッジ式としたフルカラータンデム型画像形成装置に本発明を適用したものである。

本形態の画像形成装置は，図１に示すように構成されている。この画像形成装置は，４つのイメージングカートリッジ１（Ｙ）〜１（Ｋ）を有している。各イメージングカートリッジ１はそれぞれ，感光体ドラム２，現像装置３，帯電装置４，クリーナ５を備えている。この画像形成装置はこれらの他，中間転写ベルト７，露光装置６，二次転写ローラ８，定着装置１０，トレイ１１，ベルトクリーナ１４，廃トナーボトル１５を有している。これにより，各イメージングカートリッジ１では，露光装置６により感光体ドラム２に潜像が形成され，その潜像に応じたトナー像が現像装置３で形成されるようになっている。そして，各イメージングカートリッジ１のトナー像が中間転写ベルト７上に重ね合わせられ，最終的に転写体９に転写されるのである。そして，定着装置１０で重ねトナー像の定着を受けた転写体９が，トレイ１１上に排出されるのである。

これら４つのイメージングカートリッジ１（Ｙ）〜１（Ｋ）は，中間転写ベルト７に沿って配置されている。そしてそれぞれに，トナーを供給するトナーカートリッジ１２（Ｙ）〜１２（Ｋ）が設けられている。各トナーカートリッジ１２は，中間転写ベルト７を挟んで各イメージングカートリッジ１の反対側に位置している。このうちの黒色のトナーカートリッジ１２（Ｋ）は，他の色のトナーカートリッジ１２（Ｙ）〜１２（Ｃ）よりやや大きい容量を有する。

各トナーカートリッジ１２と各イメージングカートリッジ１とは，トナー管１３（Ｙ）〜１３（Ｋ）により結ばれている。ここで各トナー管１３は，垂直ではなく傾斜された配置となっている。画像形成装置の全体としてのコンパクト性を実現するためである。各イメージングカートリッジ１および各トナーカートリッジ１２は，図１の紙面手前側から脱着可能である。各トナー管１３は，図１の紙面手前側から見て，中間転写ベルト７の向こう側に位置している。

各トナーカートリッジ１２は，図２の斜視図に示すように構成されている。トナーカートリッジ１２は，筒状のトナー貯蔵部２２と，操作部２１と，トナー排出部２３と，駆動伝達部材２４とを有している。操作部２１は，トナーカートリッジ１２の脱着操作の際にオペレータが持つ箇所であり，挿入方向に対して前面側に位置している。トナー排出部２３および駆動伝達部材２４は，挿入方向に対して奥側に位置している。トナー排出部２３は，トナー貯蔵部２２の内部のトナーをトナー管１３へ排出する部分である。トナー排出部２３には，閉鎖板２６が設けられている。トナーカートリッジ１２が画像形成装置の本体に取り付けられていない状態では，本来，トナー排出部２３は閉鎖板２６により閉鎖されている。図２は，閉鎖板２６をスライドさせてトナー排出部２３を開いた状態を示している。駆動伝達部材２４は，画像形成装置の本体から回転駆動を受ける部材である。

トナー貯蔵部２２の内部には，図３に示すように，その底面に沿って，トナー搬送スクリュー２５が配置されている。トナー搬送スクリュー２５は，駆動伝達部材２４に連結されている。これにより，駆動伝達部材２４が画像形成装置の本体から回転駆動を受けるとトナー搬送スクリュー２５に回転が伝達されるようになっている。トナー搬送スクリュー２５の回転により，トナー貯蔵部２２の内部のトナーが，トナー排出部２３へ向けて搬送されるようになっている。図３も，閉鎖板２６をスライドさせてトナー排出部２３を開いた状態を示している。

駆動伝達部材２４は，図４の斜視図に示すように，略円盤状の部材に種々の形状を形成したものである。駆動伝達部材２４の中央には，トナー搬送スクリュー２５の軸を固定する固定部３０が形成されている。実際のトナーカートリッジ１２においては，ここにトナー搬送スクリュー２５の軸の一端が取り付けれており，駆動伝達部材２４とトナー搬送スクリュー２５とは一体的に回転する。駆動伝達部材２４の一方の面には，ドッキング部３１が形成されている。ドッキング部３１は，画像形成装置の本体の駆動元部材と噛み合うことにより，回転駆動を受ける被駆動部分である。そして，駆動伝達部材２４の縁辺には凹凸が設けられている。すなわち，ドッキング部３１の部分の縁辺は小径の凹部３２となっており，ドッキング部３１とドッキング部３１との間の部分の縁辺は大径の凸部３３となっている。

一方，画像形成装置の本体には，図５に示すトナー撹拌部材４１が設けられている。トナー撹拌部材４１は，各トナーカートリッジ１２を画像形成装置の本体に装着したときに駆動伝達部材２４が来る位置のすぐ下に位置している。図５には，トナー撹拌部材４１とともに駆動伝達部材２４も示されている。トナー撹拌部材４１は，被伝達部４２と棒状の撹拌部４３とを有している。

被伝達部４２は，トナー管１３の外に位置し，駆動伝達部材２４により駆動を受ける部分である。被伝達部４２の上端中央には，上向きの突起部４８が設けられている。駆動伝達部材２４の縁辺のうち凸部３３が突起部４８に接しているときには，被伝達部４２は，凸部３３と凹部３２との段差の分だけ，下向きに押されることになる。なお，被伝達部４２の上端の前面側には，スロープ部４７（突起部４８の箇所），同４９（突起部４８以外の箇所）が設けられている。

撹拌部４３は，各トナー管１３の中に位置し，トナー管１３の中のトナーを撹拌する部分である（図６，図７参照）。図６は，トナー撹拌部材４１およびトナー管１３を，画像形成装置の正面から見た図である。図７は，トナー撹拌部材４１およびトナー管１３を，画像形成装置の側面から見た図である。図６から明らかなように撹拌部４３は，傾斜しているトナー管１３の下側の内壁面に近接している。撹拌部４３の断面形状は，四角形，円形，平板状など何でもよい。その断面積は，トナー管１３の内部空間の断面積に対して２０分の１程度のごく僅かを占めるにすぎない。

トナー撹拌部材４１には，被伝達部４２および撹拌部４３の他に，回転支点４４が設けられている。回転支点４４は画像形成装置の本体に支持されている。このため，トナー撹拌部材４１は，回転支点４４を中心として少し回転可能に保持されている。この回転により撹拌部４３はトナー管１３の中で，図５，図７に矢印Ａ，Ｂで示すように揺動することができる。ただし，撹拌部４３がトナー管１３の内壁面に当接することがない程度の角度とされている。

トナー管１３およびトナーカートリッジ１２を画像形成装置の後方側から見ると，図８に示されるようになっている。すなわち，トナー管１３の上端にはトナーカートリッジガイド５１が固定的に設けられている。そして，トナー撹拌部材４１の被伝達部４２の裏面とトナーカートリッジガイド５１との間に圧縮バネ４５が挟持されている。この圧縮バネ４５の弾力は，図５中の矢印Ｆの向きに作用する。すなわち被伝達部４２は圧縮バネ４５により，駆動伝達部材２４に押し付けられている。このため，被伝達部４２の突起部４８と駆動伝達部材２４の縁辺（凸部３３または凹部３２）とは，常時接触している。

なお，トナー管１３は，トナーカートリッジ１２側の第１管１３Ａと，イメージングカートリッジ１側の第２管１３Ｂとを継いだ構成となっている。第１管１３Ａと第２管１３Ｂとは，完全には直線でなく多少の角度がついている。トナー撹拌部材４１の撹拌部４３の先端４６は，その境目の折れ曲がり部１６に達している。

この画像形成装置にトナーカートリッジ１２を装着する際には，トナーカートリッジ１２の操作部２１を手で持って，駆動伝達部材２４を画像形成装置の後方側へ向けて，トナーカートリッジ装着箇所へ押し込む。すると，トナーカートリッジ装着箇所の奥の方にあるトナーカートリッジガイド５１により，トナーカートリッジ１２の閉鎖板２６がスライドされ，トナー排出部２３が開かれる。これにより，トナー貯蔵部２２の内部とトナー管１３の内部とが連通する。すなわち，トナーカートリッジ１２のトナーがトナー管１３を通ってイメージングカートリッジ１へ移動しうる状態となる。

また，駆動伝達部材２４のドッキング部３１が，画像形成装置の本体の駆動元部材と噛み合う。これにより，画像形成装置の本体側での制御により，トナー搬送スクリュー２５を回転させることができる状態となる。なお，トナーカートリッジ１２の装着の際，駆動伝達部材２４は，被伝達部４２の上端の前面側のスロープ部４７，４９にまず当たる。このため，駆動伝達部材２４は自然に被伝達部４２の上側に導かれる。また，被伝達部４２は駆動伝達部材２４に押されて少し下に移動するが，圧縮バネ４５の弾力Ｆにより元の位置に戻ろうとする。このため，トナーカートリッジ１２の装着はスムーズになされる。

画像形成の際には，トナーカートリッジ１２からイメージングカートリッジ１へトナーを供給しつつ，イメージングカートリッジ１でトナー像の形成やその中間転写ベルト７への転写等が行われる。その際，適宜のシーケンスで画像形成装置の本体側からトナーカートリッジ１２のトナー搬送スクリュー２５が駆動される。すなわち，画像形成装置の本体側から駆動伝達部材２４が回転駆動され，トナー搬送スクリュー２５が回転する。これによりトナー貯蔵部２２の内部のトナーが，トナー排出部２３へ向けて搬送される。トナー搬送スクリュー２５に搬送されてトナー排出部２３に達したトナーは，トナー管１３の中に落ち込んでイメージングカートリッジ１へ向かう。

その際，駆動伝達部材２４の回転により，その周縁の凸部３３と凹部３２とが次々に被伝達部４２の上端に接触する。凸部３３は被伝達部４２を押し下げるが，凹部３２が被伝達部４２の上に来ると圧縮バネ４５の弾力Ｆにより被伝達部４２が持ち上げられる。このためトナー撹拌部材４１は，回転支点４４を中心として往復回転運動する。すなわち駆動伝達部材２４の凸部３３および凹部３２は，カムの働きをする。これにより，撹拌部４３がトナー管１３の中で揺動運動する。このため，トナー管１３の中のトナーが撹拌され，掻き落とされる。すなわち，トナー管１３が傾斜配置されているにもかかわらず，トナー管１３の中でトナーが滞留することがない。これにより，トナーカートリッジ１２からイメージングカートリッジ１へのトナーの供給がスムーズである。

特に，本形態においては，トナー搬送スクリュー２５とトナー撹拌部材４１とがともに，駆動伝達部材２４を介して駆動される。すなわち，トナー搬送スクリュー２５が駆動されるときには必ずトナー撹拌部材４１も駆動される。言い替えると，トナーカートリッジ１２からトナー管１３へのトナーの排出が行われるときには必ず，トナー管１３の中でのトナーの掻き落としも行われる。これにより，トナー供給のスムーズさが担保されている。また，本形態においては，撹拌部４３の先端が，トナー管１３の折れ曲がり部の辺りに位置している。このため，ともすればトナーの滞留が起きやすい折れ曲がり部が，振幅の大きい撹拌部４３の先端により確実に撹拌される。このことも，トナー供給のスムーズな供給に貢献している。また，撹拌部４３の断面積がトナー管１３の内部空間の断面積に比して小さいので，撹拌部４３自体がトナーの流れの抵抗になることはない。

以上詳細に説明したように本形態の画像形成装置では，トナーカートリッジ１２の駆動伝達部材２４が装置本体から回転駆動を受けると，トナー搬送スクリュー２５と撹拌部４３とがともに駆動されるようにしている。これにより，トナー管１３が傾斜配置されているにもかかわらず，トナーカートリッジ１２からイメージングカートリッジ１へトナーがスムーズに供給される画像形成装置が実現されている。トナー管１３が傾斜配置されていてもトナー供給に問題ないので，イメージングカートリッジ１とトナーカートリッジ１２との配置の設計上の自由度が大きく，装置をコンパクトにまとめることができるものである。また，トナー撹拌部材４１は，トナー管１３の外の被伝達部４２が駆動伝達部材２４から駆動を受けるようになっている。このため，トナー管１３の内部には，撹拌部４３以外に余計な物がない。

なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，本形態では，駆動伝達部材２４の凸部３３と凹部３２とによるカム作用でトナー撹拌部材４１を駆動したが，クランク機構など他の機械要素によってもよい。駆動伝達部材とトナー撹拌部材との間に何らかの中間伝達部材が介在していてもよい。撹拌部４３の動き方についても，本形態の回転支点４４を中心とする揺動運動に限らず，平行往復運動や回転運動であってもよい。駆動伝達部材からそれらの動きを取り出す機構についても，公知のいかなる機械要素の組み合わせであってもよい。

また本形態では，トナー容器を，装置前面側から脱着可能なトナーカートリッジ１２としたが，上方からの脱着式であっても本発明の適用が可能である。上方からの脱着式の場合，トナー撹拌部材がトナーカートリッジに設けられる構成でもよい。また，トナー容器の形状によっては，トナー容器内のトナー搬送スクリューは必須ではない。また，撹拌部４３の断面積がトナー管１３の内部空間の断面積にたいして占める比は，５分の１以下であればトナーの流れに対する大きな抵抗にはならない。

実施の形態の画像形成装置の全体構成図である。 実施の形態の画像形成装置におけるトナーカートリッジの構成を示す斜視図である。 実施の形態の画像形成装置におけるトナーカートリッジの構成を示す断面図である。 実施の形態のトナーカートリッジにおける駆動伝達部材を示す斜視図である。 実施の形態の画像形成装置におけるトナー撹拌部材を示す斜視図である。 トナー撹拌部材とトナー管との配置関係を示す正面図である。 トナー撹拌部材とトナー管との配置関係を示す側面図である。 トナー管およびトナーカートリッジを画像形成装置の後方から見た斜視図である。

符号の説明

１ イメージングカートリッジ
１２ トナーカートリッジ
１３ トナー管
１６ 折れ曲がり部
２４ 駆動伝達部材
２５ トナー搬送スクリュー
３１ ドッキング部
３２ 凹部
３３ 凸部
４１ トナー撹拌部材
４２ 伝達部
４３ 撹拌部
４４ 回転支点
４６ 先端

Claims (3)

1. トナーを用いて画像形成を行うイメージング部と，脱着可能なトナーカートリッジとを有し，前記トナーカートリッジから前記イメージング部へトナーの供給を受けて画像形成を行う画像形成装置において，
   前記トナーカートリッジから前記イメージング部へトナーを導くトナー管と，
   前記トナーカートリッジを介して駆動伝達を受けるトナー撹拌部材と，
   前記トナーカートリッジに設けられ，装置本体から回転駆動を受けるとともに前記トナー撹拌部材を駆動する駆動伝達部材と，
   前記トナー撹拌部材を回転可能に保持する保持部とを有し，
   前記駆動伝達部材は，
   装置本体から回転駆動を受ける被駆動部と，
   周縁に設けられた凸部および凹部とにより構成されるカム部とを有し，
   前記トナー撹拌部材は，
   前記トナー管の内部で揺動移動する棒状の攪拌部と，
   前記カム部に接触する被伝達部とを有し，
   前記駆動伝達部材の回転により前記カム部の凸部と凹部が前記被伝達部に次々に接触することで，前記保持部を中心として往復回転し，前記攪拌部を揺動移動させるものであることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において，
   前記トナーカートリッジは，前記駆動伝達部材により駆動され，収容しているトナーを前記トナー管へ向けて搬送するトナー搬送部材を有することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の画像形成装置において，
   前記トナー管が，鉛直方向からずれて傾斜配置されているとともに屈曲または湾曲箇所を有しており，
   前記撹拌部の先端が，前記屈曲または湾曲箇所に達していることを特徴とする画像形成装置。

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