JP4827960B2

JP4827960B2 - 画像形成装置、及び、現像装置

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Publication number: JP4827960B2
Application number: JP2009231093A
Authority: JP
Inventors: 一郎小室
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2009-10-05
Filing date: 2009-10-05
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2023-01-29
Also published as: JP2010002929A

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置とそこに設置された現像装置とに関し、特に、トナーカートリッジが着脱自在に設置される現像部を備えた画像形成装置、及び、現像装置に関するものである。

従来から、電子写真方式を用いた画像形成装置において、感光体ドラム（像担持体）上に形成される静電潜像を現像する現像部に対して、トナーを補給するトナーカートリッジが着脱自在に設置できるように構成されたものが多く用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
そして、トナーカートリッジとしては、細長い円筒状や箱状のものであって、トナーを撹拌・搬送する回転部材が内部に設置されたものが多く用いられている。

これらのトナーカートリッジは、保管時や運搬時にトナーカートリッジの長手方向を垂直方向にした姿勢に維持されることが多い。そのために、内部のトナーが一部（垂直方向の下方である。）に凝集してしまうことがある。このようにトナーが凝集した状態のトナーカートリッジを現像部に設置すると、現像部へのトナー補給性が悪化してしまったり、回転部材の負荷が大きくなって回転駆動に係わる種々の部材が破損する不具合が生じる場合があることが知られている。このような不具合は、広幅型画像形成装置に用いられる長手方向に長いトナーカートリッジや、トナー容量の多いトナーカートリッジでは、特に顕著に発生する。

上述の不具合を抑止するために、トナーカートリッジを装置本体に設置する際にはトナーカートリッジをよく振る旨の注意書き（デカル）が、装置本体やトナーカートリッジに添付されることが多い。しかし、ユーザーがこのような注意書きの内容を実施しない場合には、上述の不具合が発生することになる。
これに対して、例えば、特許文献１には、回転部材（撹拌部材）を回転軸方向に揺動する技術が開示されている。
また、例えば、特許文献２には、回転部材の負荷トルクを検出して、その負荷トルクが大きい場合に負荷開放機構によって回転部材を回転させない技術が開示されている。

上述した従来の画像形成装置は、次のような問題があった。
まず、特許文献１の画像形成装置においては、トナーカートリッジ内に設置された回転部材を回転軸方向に揺動しても、その揺動範囲の近傍にあるトナーのみがほぐされるだけで、カートリッジ内の凝集トナー全体をほぐしきれない場合があった。特に、長手方向に長いカートリッジの場合には、そのような問題が無視できなかった。

さらに、画像形成装置を構成する部材の中でトナーカートリッジは交換頻度が高い部材であることからコストが安価であることが要求されるところ、特許文献１に係わるトナーカートリッジは回転部材の揺動に係わる部材が複雑であって比較的高価なものとなっていた。そのため使用後のトナーカートリッジを破棄する場合には、環境資源の無駄が多かった。

また、特許文献２の画像形成装置においては、回転部材の負荷トルクが大きい場合に負荷開放機構によって回転部材の回転を停止することにより、回転駆動に係わる部品の破損を防止することはできても、凝集トナーをほぐすという根本的な問題を解決することはできなかった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、トナーカートリッジ内のトナーが凝集している場合であっても、ユーザーにトナーカートリッジを振る手間をかけさせずに、トナー補給性の低下や構成部材の破損等の不具合が発生しない、比較的簡易で操作性の高い画像形成装置、及び、現像装置を提供することにある。

この発明の請求項１記載の発明にかかる画像形成装置は、トナーを搬送する回転部材を内部に備えたトナーカートリッジと、像担持体上に形成される潜像を現像するとともに、前記トナーカートリッジが着脱自在に保持される保持部を備えた現像部と、前記トナーカートリッジの前記回転部材に回転力を伝達する駆動伝達部と、を備え、前記駆動伝達部は、前記回転部材に係合して前記回転力を伝達するとともに前記回転部材の回転軸方向に退避可能に形成された係合部材と、前記係合部材を前記トナーカートリッジに向けて付勢する第１付勢部材と、を備え、前記トナーカートリッジを前記第１付勢部材の付勢方向に対して逆方向に付勢する第２付勢部材をさらに備え、前記駆動伝達部にかかる負荷が予め定めた値よりも大きいときに、前記係合部材の退避に連動して前記トナーカートリッジを前記第２付勢部材により前記逆方向に移動させて、前記第１付勢部材による前記係合部材の前記付勢方向への移動に連動して前記トナーカートリッジを前記付勢方向に移動させることにより、前記トナーカートリッジに振動を与えるものである。

また、請求項２記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１記載の発明において、前記第１付勢部材は、圧縮スプリングを具備し、前記係合部材を前記回転軸方向に前記トナーカートリッジに向けて付勢するものである。

また、請求項３記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記第２付勢部材は、圧縮スプリングを具備し、前記第１付勢部材とともに前記トナーカートリッジを前記回転軸方向に挟むように配設されたものである。

また、請求項４記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記保持部は、前記トナーカートリッジを前記回転部材の回転方向に対して回転可能に保持するとともに、前記トナーカートリッジの前記回転方向への回転角度を規制するストッパ部を備え、前記負荷が予め定めた値よりも大きいときに前記トナーカートリッジを前記駆動伝達部により前記回転方向に回転させて前記トナーカートリッジを前記ストッパ部に衝突させることにより前記トナーカートリッジに振動を与えるものである。

また、請求項５記載の発明にかかる現像装置は、画像形成装置に設置されるとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、トナーを搬送する回転部材を内部に備えたトナーカートリッジと、前記トナーカートリッジが着脱自在に保持される保持部と、前記トナーカートリッジの前記回転部材に回転力を伝達する駆動伝達部と、を備え、前記駆動伝達部は、前記回転部材に係合して前記回転力を伝達するとともに前記回転部材の回転軸方向に退避可能に形成された係合部材と、前記係合部材を前記トナーカートリッジに向けて付勢する第１付勢部材と、を備え、前記トナーカートリッジを前記第１付勢部材の付勢方向に対して逆方向に付勢する第２付勢部材をさらに備え、前記駆動伝達部にかかる負荷が予め定めた値よりも大きいときに、前記係合部材の退避に連動して前記トナーカートリッジを前記第２付勢部材により前記逆方向に移動させて、前記第１付勢部材による前記係合部材の前記付勢方向への移動に連動して前記トナーカートリッジを前記付勢方向に移動させることにより、前記トナーカートリッジに振動を与えるものである。

本発明は以上のように構成されているので、トナーカートリッジ内のトナーが凝集している場合であっても、ユーザーにトナーカートリッジを振る手間をかけさせずに、トナー補給性の低下や構成部材の破損等の不具合が発生しない、比較的簡易で操作性が高い画像形成装置、及び、現像装置を提供することができる。

この発明の実施の形態１における画像形成装置の要部を示す構成図である。この発明の実施の形態１における画像形成装置の全体を示す構成図である。図１及び図２の画像形成装置に設置されるトナーカートリッジを示す組立図である。図１及び図２の画像形成装置に設置される駆動伝達部を示す斜視図である。図１及び図２の画像形成装置に設置されたトナーカートリッジ近傍を示す断面図である。図５のトナーカートリッジ近傍における駆動空転時の状態を示す断面図である。駆動伝達部における係合部材の動作を示す概念図である。この発明の実施の形態２における画像形成装置に設置されたトナーカートリッジ近傍を示す断面図である。図８のトナーカートリッジ近傍における駆動空転時の状態を示す断面図である。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１〜図７にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
図１は、実施の形態１の画像形成装置における要部を示す構成図である。図１において、２は像担持体としての感光体ドラム、５は感光体ドラム２に対向するように設置される現像部、５１は現像部５に設置された現像ローラ、５２は現像ローラ５１に対して離間して設置された現像ドクタ、５３は現像部５内の現像剤を現像ローラ５１に搬送する撹拌パドル、５４はトナーを撹拌・搬送する撹拌ローラ、５５は現像ローラ５１から離脱した現像剤を搬送する撹拌スクリュ、５６はトナーカートリッジ６を着脱自在に保持する保持部を示す。

また、６は内部にトナーを収納したトナーカートリッジ、６１はトナーカートリッジ６を構成する円筒部材、６３ａはストッパ部８０ａに当接させるためにトナーカートリッジ６に設けられた当接部、６４はトナーカートリッジ６内のトナーを撹拌・搬送する回転部材、８０はトナーカートリッジ６を着脱するために画像形成装置本体に設けられたカバー、８０ａはカバー８０に設けられたストッパ部、８５はストッパ部８０ａに設けられた弾性部材、９０は回転部材６４に回転力を伝達する駆動伝達部を示す。

ここで、現像部５内に収納された現像剤は、非磁性のトナーと、磁性を有するキャリアと、からなる２成分現像剤である。
一方、トナーカートリッジ６には、非磁性トナーのみが収納されている。そして、現像部５内における現像剤中のトナーの消費量に応じて、トナーカートリッジ６から現像部５に適宜にトナーが補給される。
詳しくは、感光体ドラム２に対向する不図示の光学センサ（Ｐセンサ）によって、現像部５内におけるトナー濃度（現像剤中のトナーの割合である。）を間接的に検出する。そして、その検出結果に応じて、駆動伝達部９０によって回転部材６４を所定時間だけ回転駆動して、開口部６１ａからトナーを補給する。

なお、トナーカートリッジ６は、内部のトナーをほぼすべて使い切るまで現像部５に設置されている。そして、トナーを使い切った後にカバー８０を開放して（図１の破線で示す位置への移動である。）、トナーカートリッジ６を装置本体から取り外して、新しいトナーカートリッジ６に交換する。
また、現像部５の保持部５６は、トナーカートリッジ６を図中の双方向の矢印方向に回転可能に保持する。ここで、保持部５６に設置されたトナーカートリッジ６は、当接部６３ａがストッパ部８０ａ及び保持部５６端部に当接することによって、その回転角度（回転範囲）が規制されている。なお、トナーカートリッジ６を設置した後の動作については、後で詳しく説明する。

また、現像部５は、次のように動作する。
まず、図中矢印方向に回転する撹拌パドル５３及び撹拌ローラ５４によって、現像剤は撹拌混合されるとともに、現像ローラ５１に向けて搬送される。現像ローラ５１に搬送された現像剤は、現像ローラ５１内に固設されたマグネットによって、現像ローラ５１のスリーブ表面に磁着する。現像ローラ５１上に汲み上げられた現像剤は、現像ローラ５１の図中矢印方向の回転によって、現像ドクタ５２の位置に達する。そして、この位置で、現像ローラ５１上の現像剤の量が規制される。そして、適量に規制された現像ローラ５１上の現像剤は、感光体ドラム２との対向位置（現像領域である。）に達して、現像剤中のトナーが感光体ドラム２上に形成された静電潜像に移転してトナー像を形成する。
一方、現像ドクタ５２によって規制されて現像ローラ５１から離脱した後の現像剤は、搬送スクリュ５５やセパレータによって、撹拌混合されながら現像部５内の現像剤中に戻される。

次に、図２にて、画像形成装置の全体について説明する。
図２において、１は画像形成装置としての広幅紙対応型の複写機、２は感光体ドラム、３は感光体ドラム２表面を帯電する帯電部、４は原稿Ｄの画像情報に基づいた露光光Ｌを発する書込部、５は現像部、６はトナーカートリッジ、１０は感光体ドラム２上で形成されたトナー像を転写紙に転写する転写部、１１は感光体ドラム２上の未転写トナーを回収するクリーニング部、１２は感光体ドラム２の表面電位をリセットする除電部を示す。

また、１４はロール紙１５を収納する給紙部、１５は芯部にロール状に巻きつけられた一続きの転写紙としてのロール紙、１６は搬送経路Ｐを通過するロール紙１５を所望の長さに裁断する用紙カット部、１７は転写紙を転写部１０に搬送するレジストローラ対、１８は転写工程後の転写紙上のトナー像を定着する定着部、１９は定着工程後の転写紙を装置外に排出する排紙ローラ対、２０は原稿Ｄを原稿読取部２１へ搬送する原稿搬送部、２１は原稿Ｄの画像情報を読み取る固定式の原稿読取部、８０はカバー、９０は駆動伝達部を示す。

このように構成された画像形成装置１は、次のように動作する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部２０の搬送ローラによって、図中の矢印方向に搬送されて、所定位置に固設された原稿読取部２１上を通過する。このとき、原稿読取部２１では、上方を通過する原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。ここで、原稿Ｄは、例えば、Ａ０サイズの広幅の原稿である。
そして、原稿読取部２１で読み取られた光学的な画像情報は、電気信号に変換された後に、書込部４に転送される。そして、書込部４からは、その電気信号の画像情報に基づいたレーザ光等の露光光Ｌが、感光体ドラム２上に向けて発せられる。

一方、感光体ドラム２は、図中の矢印方向に回転しており、まず、帯電部３との対向位置でその表面が一様に帯電される。そして、帯電部３で帯電された感光体ドラム２表面は、露光光Ｌの照射位置に達する。そして、この位置で原稿Ｄの画像情報に対応した静電潜像が形成される。
その後、潜像が形成された感光体ドラム２表面は、現像部５との対向部（現像領域）に達する。現像ローラ５１には、不図示の電源部によって、所定の電圧が印加されており、現像剤中のトナーが現像領域に形成された電界によって、潜像に移動して付着する。

その後、現像部５の位置で現像された感光体ドラム２表面は、不図示の光学センサ（Ｐセンサ）の位置を通過して、転写部１０との対向部に達する。そして、この位置で、レジストローラ対１７により搬送された転写紙上に、感光体ドラム２上のトナー像が転写される。
このとき、感光体ドラム２上には、転写紙に転写されない未転写トナーが僅かながら残存する。

その後、転写部１０を通過した未転写トナーを有する感光体ドラム２表面は、クリーニング部１１との対向部に達する。クリーニング部１１では、感光体ドラム２に当接するクリーニングブレードにより、未転写トナーがクリーニング部１１内に回収される。
その後、クリーニング部１１を通過した感光体ドラム２表面は、除電部１２に達する。そして、ここで感光体ドラム２表面の電位は除電されて、一連の作像プロセスを終了する。

他方、給紙部１４では、ロール紙１５が回転駆動されて、実際に転写工程に関与する転写紙の部分が搬送経路Ｐに向けて給送される。そして、転写紙の先端は、レジストローラ対１７の位置に達して、この位置で感光体ドラム２上に作成されたトナー像とタイミングを合わせて転写部１０に搬送される。そして、上述したように、転写部１０で、トナー画像が転写紙上に転写される。
ここで、ロール状の転写紙は、給紙部１４から給送された後に、用紙カット部１６にて、所望の用紙長（搬送方向の長さである。）に裁断される。

そして、転写部１０の位置を通過した後の転写紙は、搬送経路Ｐを経て、定着部１８に達する。そして、この位置で、転写紙上の未定着トナー像が熱と圧力とによって定着される。
その後、定着工程後の転写紙は、排紙ローラ対１９を通過して、画像形成装置１の外に向けて排出される。
こうして、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図３にて、本実施の形態１におけるトナーカートリッジ６について説明する。
図３に示すように、トナーカートリッジ６は、主として、円筒部材６１、駆動側フランジ６２、従動側フランジ６３、回転部材６４、従動カップリング６５、シール部材６６等で構成される。なお、トナーカートリッジ６の組み立ての過程で、その内部にトナーが充填される。

詳しくは、円筒部材６１の円筒内に回転部材６４が設置される。円筒部材６１の両端には、それぞれ、回転部材６４の軸部を支持するように、駆動側フランジ６２及び従動側フランジ６３が圧入される。
さらに、円筒部材６１の駆動側端部に設置された駆動側フランジ６２には、回転部材６４の軸部と連結する従動カップリング６５が設置される。従動カップリング６５には係合部６５ａが形成されていて、この係合部６５ａに不図示の駆動伝達部からの回転力が入力されて回転部材６４が回転駆動される。

一方、円筒部材６１の従動側端部に設置された従動側フランジ６３には、当接部６３ａが従動側フランジ６３の周面に起立するように形成されている。そして、この当接部６３ａによって、現像部５の保持部５６におけるトナーカートリッジ６の回転範囲が規制される。

また、円筒部材６１の周面には開口部６１ａが形成されている。さらに、その開口部６１ａを覆うようにシール部材６６が貼着されている。シール部材６６の表面には複数の小径孔６６ａが形成されていて、この小径孔６６ａからカートリッジ６内のトナーが現像部５に供給されることになる。なお、図示は省略するが、使用前の新品のトナーカートリッジ６には、上述の小径孔６６ａからのトナー流出を防止するために、シール部材６６上にさらに封止部材が貼着される。そして、現像部５にトナーカートリッジ６を設置するときに、その封止部材を取り外して小径孔６６ａを開放する。

次に、図４〜図７にて、本実施の形態１におけるトナーカートリッジ６に対する駆動伝達について説明する。
図４は、駆動伝達部９０（現像駆動系）の構成を示す概略斜視図である。図４に示すように、駆動伝達部９０は、主として、複数のギア９１〜９３と、係合部材としての駆動カップリング９４とからなる。
駆動カップリング９４には駆動軸９５が設置されていて、この駆動軸９５が、同軸上に配設されるギア９３に一体的に形成されたクラッチ９３ａに連結される。また、駆動カップリング９４には係合部９７ａがトナーカートリッジ６に対向するように配設されていて、この係合部９７ａが、トナーカートリッジ６の係合部６５ａに係合される。

ここで、不図示のモータによる回転力は、複数のギア９１、９２を介して、クラッチ９３ａを備えたギア９３に伝達される。ギア９３に伝達された回転力は、クラッチ９３ａを接続することで、駆動カップリング９４の係合部９７ａを介してトナーカートリッジ６の係合部６５ａに伝達される。これによって、トナーカートリッジ６の回転部材６４が回転駆動される。なお、クラッチ９３ａの接続は、主として、トナーカートリッジ６から現像部５へのトナー補給時のみにおこなうものである。

図５は、現像部に設置されたトナーカートリッジ６の駆動側近傍を示す断面図である。
図５に示すように、図４で説明した係合部材としての駆動カップリング９４は、主として、駆動軸９５と、カム９６と、ケース９７とで構成される。また、駆動カップリング９４とギアカバー１００との間には、付勢部材としての圧縮スプリング９８が設置されていて、駆動カップリング９４は圧縮スプリング９８によってトナーカートリッジ６側に付勢されている。さらに、ケース９７の端面には係合部９７ａがトナーカートリッジ６側に突出するように形成されており、この係合部９７ａがトナーカートリッジ６の係合部６５ａと係合する。

また、駆動軸９５の先端には、樹脂材料からなるジョイント部９５ａが一体的に形成されている。さらに、駆動軸９５のジョイント部９５ａの端面には、斜面部９５ｂが形成されている。
一方、ジョイント部９５ａに対向するカム９６のカム部には、ジョイント部９５ａの斜面部９５ｂと嵌合する斜面部が形成されている。

そして、駆動伝達部９０にかかる負荷が小さいとき、すなわち、トナーカートリッジ６内のトナーが凝集していなくて回転部材６４にかかる負荷トルクが小さいときには、ジョイント部９５ａの斜面部９５ｂとカム９６の斜面部とが嵌合して（図５の状態である。）、駆動伝達部９０から回転部材６４のみに回転力が伝達される。すなわち、トナーカートリッジ６自体（回転部材６４以外の円筒部材６１等の部材である。）は、回転しない。
そして、上述した通常の画像形成プロセスがおこなわれる。

これに対して、駆動伝達部９０にかかる負荷が大きいとき、すなわち、トナーカートリッジ６内のトナーが凝集して回転部材６４にかかる負荷トルクが大きいときには、まず、トナー凝集によりトナーカートリッジ６自体が回転部材６４と連動して回転方向（図１の時計方向への回転である。）に回転する。その後、回転したトナーカートリッジ６は、図１に示すストッパ部８０ａに衝突する。このとき、衝突によってトナーカートリッジ６は振動して、その振動がトナーカートリッジ６内のトナーに伝達される。

さらに、ストッパ部８０ａとトナーカートリッジ６の当接部６３ａとが衝突したときに、駆動伝達部９０にかかる負荷は最大となり、そのときの負荷によって、ジョイント部９５ａの斜面部９５ｂとカム９６の斜面部との嵌合が解除される（図６の状態である。）。すなわち、図６に示すように、駆動カップリング９４におけるカム９６及びケース９７が矢印方向に退避（ギアカバー１００側への移動である。）して、駆動伝達部９０の係合部９７ａとトナーカートリッジ６の係合部６５ａとの係合が解除される。これにより、駆動伝達部９０からトナーカートリッジ６への回転力の伝達が切断される。
その後、ジョイント部９５ａを備えた駆動軸９５は、１回転分だけ空転して、再び圧縮スプリング９８の付勢力によって、カム９６と嵌合する（図５の状態である。）。

他方、ストッパ部８０ａとトナーカートリッジ６の当接部６３ａとが衝突したときに、ストッパ部８０ａに設置された弾性部材８５の弾性力によって、トナーカートリッジ６は逆回転方向に反発される（図１の反時計方向への回転である。）。なお、弾性部材８５は、発泡材料、ゴム材料、板バネ材料等の弾性材料で形成されたものである。
そして、駆動伝達部９０にかかる負荷が大きいときには、上述したトナーカートリッジ６の双方向の回転運動と駆動カップリング９４の退避運動とが繰り返されることになる。そして、その間、トナーカートリッジ６には周方向の振動が与えられるために、やがて凝集トナーはほぐされて、駆動伝達部９０にかかる負荷が低減される。そして、駆動伝達部９０にかかる負荷が低減された後に、駆動伝達部９０から回転部材６４への回転力の伝達がおこなわれて、通常の画像形成プロセスがおこなわれることになる。

図７は、駆動カップリング９４における、ジョイント部９５ａ及びカム９６の動作を示す概念図である。
図７（Ａ）及び図７（Ｂ）において、９５ａはジョイント部、９５ｂはジョイント部９５ａに形成された斜面部、９６ａはカム９６のカム部、９６ｂはカム部９６ａに形成された斜面部である。
ここで、ジョイント部９５ａの斜面部９５ｂと、カム部９６ａの斜面部９６ｂとは、それぞれ、ジョイント部９５ａの端面に対して角度θだけ傾斜するように形成されている。そして、双方の斜面部９５ｂ、９６ｂが接触して、回転力が伝達される。

図７（Ａ）を参照して、双方の斜面部９５ｂ、９６ｂが接触した状態における力の釣り合いについて説明する。
斜面部９５ｂ、９６ｂには、駆動による反力Ｔ（駆動伝達部９０にかかる負荷である。）と、圧縮スプリング９８による付勢力Ｆとが作用する。なお、図中の回転力Ｔの矢印方向が回転部材６４の回転方向であり、付勢力Ｆの矢印方向が付勢方向（トナーカートリッジ６側である。）となる。
そして、反力Ｔが充分に小さいとき（トナー凝集がないときである。）、斜面部９５ｂ、９６ｂにかかる力の釣り合いにより、カム部９６ａの斜面部９６ｂはジョイント部９５ａの斜面部９５ｂ上を移動することなく、回転力の伝達がされる。

詳しくは、反力Ｔが充分に小さいとき、図７（Ａ）を参照して、
Ｆ×ｓｉｎθ＋μＮ＞Ｔ×ｃｏｓθ
Ｎ＝Ｆ×ｃｏｓθ＋Ｔ×ｓｉｎθ
なる関係が成立して、カム部９６ａがジョイント部９５ａに密着する方向への力の釣り合いとなる。ここで、Ｎは斜面部９５ｂ、９６ｂにかかる垂直抗力であり、μは斜面部９５ｂ、９６ｂの摩擦係数である。

これに対して、反力Ｔが大きいとき（トナー凝集があるときである。）、斜面部９５ｂ、９６ｂにかかる力の釣り合いにより、カム部９６ａの斜面部９６ｂはジョイント部９５ａの斜面部９５ｂ上を移動して、回転力の伝達が切断される。

詳しくは、反力Ｔが充分に大きいとき、図７（Ａ）を参照して、
Ｆ×ｓｉｎθ＋μＮ＜Ｔ×ｃｏｓθ
なる関係が成立して、カム部９６ａがジョイント部９５ａから離脱する方向への力の釣り合いとなる。
そして、カム部９６ａは、図７（Ｂ）に示すように、ジョイント部９５ａの斜面部９５ｂを乗り越えて（斜線で示す９６ａ１〜９６ａ２への移動である。）、その後に圧縮スプリング９８の付勢力によって再びジョイント部９５ａに密着する（斜線で示す９６ａ３への移動である。）。さらに、１回転して、カム部９６ａは、再びジョイント部９５ａの斜面部９５ｂに当接する（図７（Ａ）の位置である。）。

このようにして、駆動伝達部９０にかかる負荷の大きさに応じて駆動カップリング９４を退避させることで、駆動伝達部９０からトナーカートリッジ６への回転力伝達の接離をおこなう。
なお、上述の力の釣り合い式において、反力Ｔに対して、付勢力Ｆは圧縮スプリング９８のスプリング力を選定することにより、傾斜角度θは斜面部９５ｂ、９６ｂの形状を選定することにより、摩擦係数μは斜面部９５ｂ、９６ｂの材料を選定することにより、変更可能な変数である。したがって、付勢力Ｆ、傾斜角度θ、摩擦係数μを最適に設定することで、トナーカートリッジ６がストッパ部８０ａに衝突するときの反力Ｔに応じて、上述の接離機構を確実に機能させることができる。

以上説明したように、本実施の形態１においては、内部のトナーが凝集してしまい高負荷トルクの新品トナーカートリッジを設置する場合や、画像形成装置本体を長期間未使用で放置することにより既設のトナーカートリッジ６内のトナーが凝集してしまったような場合であっても、駆動伝達部９０にかかる負荷の大きさに応じてトナーカートリッジ６に回転方向の振動を与えるとともに回転力の伝達を切断するので、ユーザーにトナーカートリッジ６を振る手間をかけさせずに凝集トナーをほぐして、トナー補給性の低下や駆動伝達部９０及びトナーカートリッジ６の破損等の不具合を未然に防止することができる。

実施の形態２．
図８〜図９にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図８は、実施の形態２の画像形成装置に設置されるトナーカートリッジ６の近傍を示す断面図であって、前記実施の形態１における図５に対応する図である。また、図９は、図８のトナーカートリッジ６近傍における駆動空転時の状態を示す断面図であり、前記実施の形態１における図６に対応する図である。
本実施の形態２の画像形成装置は、トナーカートリッジ６の従動側に第２付勢部材１１０を設置している点が、前記実施の形態１と相違する。

ここで、図８を参照して、第２付勢部材１１０は、主として、圧縮スプリング１１１とフランジ１１２とからなる。そして、圧縮スプリング１１１によって付勢されるフランジ１１２は、トナーカートリッジ６の従動側フランジ６３に当接するように配設されている。
一方、トナーカートリッジ６の駆動側においては、前記実施の形態１と同様に、第１付勢部材としての圧縮スプリング９８を備えた駆動伝達部９０が設置されている。

このような構成により、トナーカートリッジ６には、駆動伝達部９０に設置された第１付勢部材としての圧縮スプリング９８による回転軸方向の付勢力と、圧縮スプリング９８の付勢方向とは逆方向の第２付勢部材１１０による付勢力とが作用することになる。
なお、第２付勢部材１１０の圧縮スプリング１１１のスプリング力は、駆動伝達部９０の圧縮スプリング９８のスプリング力よりも小さくなるように設定されている。

次に、上述のように構成された画像形成装置の動作について説明する。
まず、駆動伝達部９０にかかる負荷が小さいときには、前記実施の形態１と同様に、ジョイント部９５ａの斜面部９５ｂとカム９６の斜面部９６ｂとが嵌合して（図８の状態である。）、駆動伝達部９０から回転部材６４のみに回転力が伝達される。そして、通常の画像形成プロセスがおこなわれる。

これに対して、駆動伝達部９０にかかる負荷が大きいときには、まず、前記実施の形態１と同様に、トナーカートリッジ６自体が回転部材６４と連動して回転方向（図１の時計方向への回転である。）に回転する。その後、回転したトナーカートリッジ６は、図１に示すストッパ部８０ａに衝突する。このとき、前記実施の形態１と同様に、衝突によってトナーカートリッジ６は回転方向に振動して、その振動がトナーカートリッジ６内のトナーに伝達される。

さらに、ストッパ部８０ａとトナーカートリッジ６の当接部６３ａとが衝突したときに、駆動伝達部９０にかかる負荷は最大となり、そのときの負荷によって、ジョイント部９５ａの斜面部９５ｂとカム９６の斜面部９６ｂとの嵌合が解除される（図９の状態である。）。すなわち、図９に示すように、カム９６及びケース９７が矢印方向に退避して、駆動伝達部９０の係合部９７ａとトナーカートリッジ６の係合部６５ａとの係合が解除される。これにより、前記実施の形態１と同様に、駆動伝達部９０からトナーカートリッジ６への回転力の伝達が切断される。
このとき、トナーカートリッジ６は、第２付勢部材１１０の付勢力によって、カム９６及びケース９の退避に連動するように、図９中の矢印方向に移動する。

その後、カム９６の斜面部９６ｂがジョイント部９５ａの斜面部９５ｂを乗り越えて、双方の斜面部９５ｂ、９６ｂが圧縮スプリング９８の付勢力によって再び嵌合する。
このとき、トナーカートリッジ６は、圧縮スプリング９８の付勢力によって、カム９６及びケース９の回転軸方向の移動に連動するように、図８の位置に移動する。
このように、本実施の形態２では、圧縮スプリング９８及び第２付勢部材１１０によってトナーカートリッジ６が回転軸方向に振動（揺動）して、その振動がトナーカートリッジ６内のトナーに伝達される。

他方、ストッパ部８０ａとトナーカートリッジ６の当接部６３ａとが衝突したときに、ストッパ部８０ａに設置された弾性部材８５の弾性力によって、前記実施の形態１と同様に、トナーカートリッジ６は逆回転方向に反発される。
そして、駆動伝達部９０にかかる負荷が大きいときには、トナーカートリッジ６の回転運動と、駆動カップリング９４の退避運動に連動したトナーカートリッジ６の軸方向の運動とが、繰り返されることになる。そして、その間、トナーカートリッジ６には周方向の振動に加えて軸方向の振動が与えられるために、やがて凝集トナーはほぐされて、駆動伝達部９０にかかる負荷が低減される。そして、駆動伝達部９０にかかる負荷が低減された後に、駆動伝達部９０から回転部材６４への回転力の伝達がおこなわれて、通常の画像形成プロセスがおこなわれることになる。

以上説明したように、本実施の形態２においては、駆動伝達部９０にかかる負荷の大きさに応じてトナーカートリッジ６に回転周方向の振動と回転軸方向の振動とを与えるとともに回転力の伝達を切断するので、ユーザーにトナーカートリッジ６を振る手間をかけさせずに凝集トナーをほぐして、トナー補給性の低下や駆動伝達部９０及びトナーカートリッジ６の破損等の不具合を未然に防止することができる。

なお、上記各実施の形態では、駆動カップリング９４が回転軸方向に退避するタイミングを、トナーカートリッジ６とストッパ部８０ａとが衝突するタイミングとしたが、本発明の適用はこれに限定されることはない。
例えば、回転部材６４に駆動伝達部９０が連結された状態で、駆動伝達部９０にかかる負荷が所定値より大きい場合に、即座に駆動カップリング９４を回転軸方向に退避させてもよい。この場合、駆動カップリング９４のジョイント部９５ａからカム９６が離脱するときに、慣性力によりトナーカートリッジ６は図１の時計方向に回転してストッパ部８０ａに衝突するために、上記各実施の形態と同様に、トナーカートリッジ６に対して回転方向の振動を与えることができる。

また、上記各実施の形態では、駆動伝達部９０や第２付勢部材１１０を、現像部５から独立して装置本体１に設置したが、駆動伝達部９０や第２付勢部材１１０を現像部５に一体的に設けることもできる。

なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態の中で示唆した以外にも、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

１画像形成装置、２感光体ドラム（像担持体）、３帯電部、
４書込部、５現像部、６トナーカートリッジ、１０転写部、
１１クリーニング部、１２除電部、
５１現像ローラ、５２現像ドクタ、５３撹拌パドル、
５４撹拌ローラ、５５撹拌スクリュ、５６保持部、
６１円筒部材、６１ａ開口部、６２駆動側フランジ、
６３従動側フランジ、６３ａ当接部、６４回転部材、
６５従動カップリング、６５ａ係合部、６６シール部材、
８０カバー、８０ａストッパ部、８５弾性部材、
９０駆動伝達部、９１〜９３ギア、９３ａクラッチ、
９４駆動カップリング（係合部材）、９５駆動軸、
９５ａジョイント部、９５ｂ斜面部、９６カム、
９６ａカム部、９６ｂ斜面部、９７ケース、９７ａ係合部、
９８圧縮スプリング（付勢部材、第１付勢部材）、
１１０第２付勢部材、１１１圧縮スプリング、１１２フランジ。

特開２０００−１８１２０７号公報（第２−３頁、第１５−１６図）特開平１−２０５１８５号公報（第１−２頁、第１図）

Claims

トナーを搬送する回転部材を内部に備えたトナーカートリッジと、
像担持体上に形成される潜像を現像するとともに、前記トナーカートリッジが着脱自在に保持される保持部を備えた現像部と、
前記トナーカートリッジの前記回転部材に回転力を伝達する駆動伝達部と、
を備え、
前記駆動伝達部は、前記回転部材に係合して前記回転力を伝達するとともに前記回転部材の回転軸方向に退避可能に形成された係合部材と、前記係合部材を前記トナーカートリッジに向けて付勢する第１付勢部材と、を備え、
前記トナーカートリッジを前記第１付勢部材の付勢方向に対して逆方向に付勢する第２付勢部材をさらに備え、
前記駆動伝達部にかかる負荷が予め定めた値よりも大きいときに、前記係合部材の退避に連動して前記トナーカートリッジを前記第２付勢部材により前記逆方向に移動させて、前記第１付勢部材による前記係合部材の前記付勢方向への移動に連動して前記トナーカートリッジを前記付勢方向に移動させることにより、前記トナーカートリッジに振動を与えることを特徴とする画像形成装置。
前記第１付勢部材は、圧縮スプリングを具備し、前記係合部材を前記回転軸方向に前記トナーカートリッジに向けて付勢することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記第２付勢部材は、圧縮スプリングを具備し、前記第１付勢部材とともに前記トナーカートリッジを前記回転軸方向に挟むように配設されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
前記保持部は、前記トナーカートリッジを前記回転部材の回転方向に対して回転可能に保持するとともに、前記トナーカートリッジの前記回転方向への回転角度を規制するストッパ部を備え、
前記負荷が予め定めた値よりも大きいときに前記トナーカートリッジを前記駆動伝達部により前記回転方向に回転させて前記トナーカートリッジを前記ストッパ部に衝突させることにより前記トナーカートリッジに振動を与えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
画像形成装置に設置されるとともに、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、
トナーを搬送する回転部材を内部に備えたトナーカートリッジと、
前記トナーカートリッジが着脱自在に保持される保持部と、
前記トナーカートリッジの前記回転部材に回転力を伝達する駆動伝達部と、
を備え、
前記駆動伝達部は、前記回転部材に係合して前記回転力を伝達するとともに前記回転部材の回転軸方向に退避可能に形成された係合部材と、前記係合部材を前記トナーカートリッジに向けて付勢する第１付勢部材と、を備え、
前記トナーカートリッジを前記第１付勢部材の付勢方向に対して逆方向に付勢する第２付勢部材をさらに備え、
前記駆動伝達部にかかる負荷が予め定めた値よりも大きいときに、前記係合部材の退避に連動して前記トナーカートリッジを前記第２付勢部材により前記逆方向に移動させて、前記第１付勢部材による前記係合部材の前記付勢方向への移動に連動して前記トナーカートリッジを前記付勢方向に移動させることにより、前記トナーカートリッジに振動を与えることを特徴とする現像装置。