JP5065456B2 - トナーカートリッジおよびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents
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Description
また、図10に示したトナーカートリッジと類似するものとして、例えば、特許文献1に記載のものが提案されている。
このようにトナーカートリッジ300を立てた状態で保管しないようにメーカー側はユーザーに要望しているが、それが守られないことがある。
なお、トナーカートリッジ300の輸送時の振動や積載状況によっても、トナー排出口304a付近のトナー密度が高くなって凝集することが起こりうる。
また、トナー排出口304a付近のトナーTの凝集物または塊がオーガスクリュー302の圧力によって圧縮されて固まり、その結果、オーガスクリュー302がロックするという故障も起こりうる。
そのため、新しいトナーカートリッジを装置本体に装着する場合には、トナーカートリッジを数回振った後に装着するといった対応を行うことをメーカー側はユーザーに要望しているが、それが守られないことがある。
また、最近の画像形成装置においては、小型化が要求される関係から、トナーカートリッジも小型化される傾向にあり、カートリッジ本体内にトナーが密に詰められるためにトナー凝集が生じ易い状況になっている。
特許文献1に記載のトナーカートリッジは、オーガスクリューのトナー排出口側の螺旋羽根の一部をカットすることにより、トナー搬送時におけるオーガスクリューによるトナー排出口側のトナーにかかる圧力を低減してトナー凝集を防止するようにしているが、トナー排出口側を下に向けて立てた状態で保管された場合に生じるトナー凝集には対処できない。
前記カートリッジ本体は、前記パドル部材が配置される大容積の空間であってトナーの大半が収容されるトナー収容部と、前記スクリュー形シャフトが配置される小容積の空間であって前記トナー収容部と連通して隣接しかつその長手方向の一端側に前記トナー排出口が配置されたトナー搬送路とを内部に有し、
前記トナー流入阻止部材は、前記カートリッジ本体が画像形成装置に装着される前の状態において前記スクリュー形シャフトの一部を覆ってトナー排出口側へのトナーの流入を阻止する阻止位置に配置され、かつ前記カートリッジ本体が画像形成装置に装着された後の状態において前記パドル部材と共に回転して前記阻止位置から離間するように構成され、
前記カートリッジ本体は、前記トナー搬送路が前記トナー収容部よりも前記長手方向の一端側へ突出する形状に形成されており、
前記トナー排出口は、前記トナー収容部よりも前記長手方向の一端側へ突出した前記トナー搬送路の突出空間に配置されており、
前記トナー流入阻止部材の前記阻止位置が、前記トナー収容部側に開口する前記突出空間の開口部であるトナーカートリッジが提供される。
また、トナーカートリッジが輸送時に揺らされたりしても同様である。
この結果、画像形成装置の装置本体側にてトナー切れと判断される誤検知や、オーガスクリューがロックして故障するという問題を解消することができる。
また、トナーカートリッジを装置本体に装着した後、画像形成装置の現像部へトナーカートリッジからトナーを補給する際に、トナー流入阻止部材がパドル部材と共に回転して阻止位置から離間するため、トナー搬送路のトナー排出口側の空間が自動的に開放され、スクリュー形シャフトによってトナーをトナー搬送口へ搬送することができる。
つまり、トナー流入阻止部材を開放するための特別な機構を設ける必要が無く、トナーカートリッジをコンパクトに設計することができる。
また、トナー排出口が突出空間に配置された既存のカートリッジ本体に対して、トナー流入阻止部材を効果的な阻止位置に配置することができ、この結果、画像形成装置の装置本体へ装着する前のトナーカートリッジにおいて、トナー排出口側へのトナーの流入をより効果的に阻止することができ、トナー排出口付近でのトナー凝集をより効果的に防止することができる。
また、このトナーカートリッジは次のように構成されてもよく、各構成が組み合わされてもよい。
このようにすれば、トナー搬送路のトナー排出口側へトナーが流入するのを阻止でき、かつトナー流入阻止部材のスクリュー形シャフトからの離脱を容易に行うことができる。
トナー流入阻止部材は、具体的に次のように構成することができる。
2枚重ねのフレキシブルシートの一端または二つ折りした1枚のフレキシブルシートの折曲げ部を前記パドル部材の回転軸に連結することにより、見かけ上2枚のフレキシブルシートの連結端側が前記可撓連結部となり、非連結端側が前記先端被覆部となる。
(1−2)前記可撓連結部が前記パドル部材における前記撹拌羽根の径方向に延びる一端部からなり、前記先端被覆部が2枚重ねのフレキシブルシートまたは二つ折りした1枚のフレキシブルシートからなり、
2枚重ねのフレキシブルシートの一端または二つ折りした1枚のフレキシブルシートの折曲げ部が前記撹拌羽根の一端部の先端に連結されている。
(1−3)前記先端被覆部が横断面C字形の弾性キャップからなり、前記可撓連結部が紐またはテープからなる。
また、構成(1−1)によれば、2枚のフレキシブルシートでスクリュー形シャフトを包み込むことができるので、1枚のフレキシブルシートでスクリュー形シャフトを包み込むよりも、フレキシブルシートの長さを短くできる。その結果、トナー流入防止部材(フレキシブルシート)が回転してトナー収容部の内面に摺接した時の摩擦抵抗を抑えることができる。
また、構成(1−2)によれば、パドル部材の撹拌羽根をトナー流入防止部材の可撓連結部として利用できるため、トナー流入防止部材をさらに簡素化することができる。
また、構成(1−3)によれば、パドル部材が回転することにより、パドル部材の回転軸にトナー流入阻止部材の可撓連結部(紐またはテープ)が巻き取られて先端被覆部(弾性キャップ)が回転軸側へ引き寄せられるため、先端被覆部がトナー収容部の内面に摺接することによる摩擦抵抗を無くすことができる。
図1は本発明の実施形態1に係る画像形成装置の全体の構成を示す説明図である。
実施形態1に係る画像形成装置100は、図1に示すように、4つの画像形成部55(55a〜55d)を備え、各画像形成部55に備えられた後述のトナーカートリッジ200(200a〜200d)を採用したことを特徴としている。
なお、実施形態1では、通信ネットワーク等を介して外部から送信された画像データ等の入力コマンドに含まれる画像データに基づいて、所定のシート(記録用紙)に多色あるいは単色の画像を可視画像として形成するプリンターの場合を例示しているが、画像形成装置としては、外部から伝達される画像データおよび/またはスキャナによって原稿から読み取った画像データに応じても記録媒体に多色または単色の画像を形成することができるコピー機、ファクシミリ装置またはこれらの機能を備えた複合機であってもよい。
まず、画像形成装置100の全体構成について詳しく説明する。
図1に示すように、実施形態1に係る画像形成装置100は、露光ユニットEと、前記4つの画像形成部55(55a〜55d)と、中間転写ベルト11と、一次転写ローラ13(13a〜13d)と、二次転写ローラ14と、定着部15と、用紙搬送路P1、P2、P3と、給紙カセット16と、手差し給紙トレイ17と、排紙トレイ18と、トナーカートリッジユニット20等を備えている。
また、各画像形成部55(55a〜55d)は、露光ユニットEによって潜像が形成された像担持体に相当する感光体ドラム101(101a〜101d)と、現像部102(102a〜102d)と、帯電ローラ103(103a〜103d)と、クリーニングユニット104(104a〜104d)等を備える。
従って、各色に応じた4種類の潜像を形成するように、各画像形成部55(55a〜55d)には、現像部102(102a〜102d)、感光体ドラム101(101a〜101d)、帯電ローラ103(103a〜103d)、転写ローラ13(13a〜13d)およびクリーニングユニット104(104a〜104d)がそれぞれ1つずつ設けられている。
そして、各画像形成部55(55a〜55d)は、中間転写ベルト11の移動方向(副走査方向)に一列に配列されている。
本実施形態では、露光ユニットEは、レーザ照射部および反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット(LSU)を用いる手法のものであるが、発光素子をアレイ状に並べた、例えば、ELやLED書込みヘッドを用いる手法のものを使用してもよい。
感光体ドラム101は、例えば、アルミニウム等で製作された金属ドラムからなる基材と、この基材の外周面に積層されたアモルファスシリコン(a−Si)、セレン(Se)や有機光半導体(OPC)等の薄膜光導電層とを有してなる。なお、感光体ドラム101の構成はこの構成に特に限定されない。
実施形態1では、図1に示すように、帯電器として接触型のローラ型の帯電ローラ103を使用しているが、帯電ローラ103に代えて、チャージャー型やブラシ型の帯電器を代用してもよい。
各現像部102a〜102dは、ブラック、シアン、マゼンタ、およびイエローのトナーを収納しており、各色相に対応する感光体ドラム101a〜101dのそれぞれに形成された静電潜像をブラック、シアン、マゼンタ、およびイエローのトナー像に顕像化する。
感光体ドラム101の上方に配置されている中間転写ベルト11は、厚さ100〜150μm程度のフィルムで無端状に形成されており、トナー画像搬送方向の下流側と上流側に配置された駆動ローラ11aと従動ローラ11bとの間に張架されて、ループ状の移動経路を形成している。
中間転写ベルト11の下部外周面に対向する感光体ドラム101は、トナー画像搬送方向の上流側から感光体ドラム101d、感光体ドラム101c、感光体ドラム101bおよび感光体ドラム101aの順に配置されている。
一次転写ローラ13a〜13dは、感光体ドラム101a〜101dの表面に担持されたトナー像を中間転写ベルト11上に転写するために、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写バイアスが定電圧制御によって印加される。
これによって、感光体ドラム101a〜101dに形成された各色相のトナー像は、中間転写ベルト11の外周面に順次重ねて転写され、中間転写ベルト11の外周面にフルカラーのトナー像が形成される。
例えば、モノクロ画像形成時には、ブラックの色相に対応した感光体ドラム101aのみにおいて静電潜像の形成およびトナー像の形成が行われ、中間転写ベルト11の外周面には、ブラックのトナー像のみが転写される。
本実施形態では、転写電極として一次転写ローラ13a〜13dを使用しているが、それ以外にブラシなども使用可能である。
二次転写ローラ14は、画像形成時において、駆動ローラ11aに巻かれた中間転写ベルト11の外周面に所定のニップ圧で圧接されている。当該ニップ圧を定常的に得るために、二次転写ローラ14若しくは駆動ローラ11aの何れか一方は、金属等の硬質材料からなり、他方は、弾性ローラ等の軟質材料(弾性ゴムローラまたは発泡性樹脂ローラ等)からなる。
このように、各感光体ドラム101a〜101d上の静電潜像は、各色相に応じたトナーにより顕像化されて、それぞれトナー像となり、これらトナー像は、中間転写ベルト11上において積層される。その後、積層されたトナー像は、中間転写ベルト11の回転によって二次転写位置に搬送され、二次転写位置に搬送されてきた用紙上にトナー像が転写される。
中間転写ベルトクリーニングユニット12には、中間転写ベルト11に接触する、例えば、クリーニングブレードが備えられている。このクリーニングブレードは、中間転写ベルト11における従動ローラ11bにて支持されている外周面部分に接触するよう配置されている。
そして、トナー像が定着した用紙は、排紙ローラ18aによって排紙トレイ18上に排出される。
用紙搬送路P1には、用紙カセット16内の用紙を一枚ずつ用紙搬送路P1内に繰り出すピックアップローラ16a、繰り出された用紙を上方に向けて搬送する搬送ローラr10、搬送されてきた用紙を所定のタイミングで2次転写ローラ14と中間転写ベルト11との間に導くレジストローラ19、および用紙を排紙トレイ18に排出する排紙ローラ18aが配置されている。
さらに、排紙ローラ18aから用紙搬送路P1におけるレジストローラ19の上流側に至る間には、用紙搬送路P3が形成されている。
一方、両面画像形成における第1面画像形成時には、排紙ローラ18aは、用紙の後端が定着部15を通過するまで正転方向に駆動された後、用紙の後端部を挟持した状態で逆転方向に駆動されて用紙を用紙搬送路P3内に導く。これによって、両面画像形成時に片面のみに画像が形成された用紙は、表裏面および前後端を反転した状態で用紙搬送路P1に導かれる。
このため、レジストローラ19は、感光体ドラム101や中間転写ベルト11の動作開始時には、回転を停止していると共に、中間転写ベルト11の回転に先立って給紙または搬送された用紙は、前端をレジストローラ19に当接させた状態で用紙搬送路P1内における移動を停止する。この後、レジストローラ19は、2次転写ローラ14と中間転写ベルト11とが圧接する位置で、用紙の前端部と中間転写ベルト11上に形成されたトナー像の前端部とが対向するタイミングで回転を開始する。
次に、実施形態1に係る特徴的なトナーカートリッジ200の構成について図面を参照して詳細に説明する。
図2は実施形態1に係る画像形成装置に搭載されるトナーカートリッジを具備するトナーカートリッジユニットの構成を示す斜視図である。
また、図3は実施形態1におけるトナーカートリッジが画像形成装置に装着される前の側面断面図であり、図4は実施形態1におけるトナーカートリッジのパドル部材とトナー流入阻止部材を示す斜視図であり、図5は実施形態1のトナーカートリッジが画像形成装置に装着された状態を示す説明図であり、図6(A)は図3におけるトナーカートリッジのA−A線断面図であり、図6(B)は図3におけるトナーカートリッジのB−B線断面図である。
トナーカートリッジホルダ20xは、上方開口容器形であって、その内部には区画壁によって仕切られた4つの凹部を有し、4つ凹部にトナーカートリッジ200が収容される。
また、トナーカートリッジホルダ20xの凹部の長手方向両側の壁部には、各トナーカートリッジ200の前記駆動ギア202cを挿通させる窓部およびロックレバー20aが揺動可能に取り付けられた切欠き部が形成されている。
トナーカートリッジ200をトナーカートリッジホルダ20xの凹部に嵌め込み、トナーカートリッジホルダ20xのロックレバー20aを持ち上げることにより、カートリッジ本体201を右方向(矢印F方向)に移動させて、トナーカートリッジホルダ20のストッパプレート20bに押し当てた状態で保持される。
画像形成装置にトナーカートリッジユニット20を装着する際、トナーカートリッジ200がトナー補給パイプ105に対して略水平方向に移動することにより、前記切欠き窓部を通過したトナー補給パイプ105の上端にシャッター203の端面が当接してシャッター203が略水平方向に移動し、トナー排出口204aがトナー補給パイプ105と対向する位置に配置されると、トナー排出口204aが開放する(図1、図5参照)。
なお、画像形成装置には、各トナーカートリッジ200のパドル部材206側の駆動ギアとスクリュー形シャフト202側の駆動ギアとにそれぞれ噛合して駆動モータからの回転力を伝達するギアが設けられている。
このトナー搬送路201yの長手方向の一端部分は、カートリッジ本体201の突出部分201bの内部空間であって、トナー排出口204aを有するトナー排出部204となっている。
つまり、カートリッジ本体201は、トナー搬送路201yがトナー収容部201xよりも長手方向の一端側へ突出する形状に形成されていると共に、トナー排出口204aは、トナー収容部201xよりも長手方向の一端側へ突出したトナー搬送路201yの突出空間に配置されている。
なお、トナー収容部201xおよびトナー搬送路201yの底面は円弧状に形成されている。
シャッター203は、トナー排出口204aを閉鎖する位置にスライド可能に設けられる略四角形の板状のシャッターであり、トナーカートリッジ200が画像形成装置に装着された際にトナー排出口204aを開放するためのものである。
トナーカートリッジ200が画像形成装置に装着される前の状態において、シャッターは、例えば、図示しないバネ部材によってトナー排出口204aを閉鎖する方向に弾発付勢されている。
回転軸202aの一端は前記の如く回転可能に支持されると共に、回転軸202aの他端はトナー搬送路201y内のカートリッジ本体201の長手方向他端側の側壁に設けられた凹部に回転可能に嵌め込まれて支持されている。
回転軸206aの一端は、トナー収容部201x内のカートリッジ本体201の長手方向一端側の側壁を回転可能に貫通し、その一端に図示しない駆動ギアが取り付けられている。
また、回転軸206aの他端は、トナー収容部201x内のカートリッジ本体201の長手方向他端側の側壁に設けられた凹部に回転可能に嵌め込まれて支持されている。
パドル部材206は、回転軸206aが矢印E方向に回転することにより、トナー収容部201x内のトナーTを解し、かつ解したトナーTをトナー搬送路201y内に送り込む。
詳しく説明すると、トナー流入阻止部材205は、例えば、PETシートといった2枚重ねのフレキシブルシート205aまたは二つ折りした1枚のフレキシブルシート205aからなる。
2枚重ねのフレキシブルシート205aの一端または二つ折りした1枚のフレキシブルシート205aの折曲げ部は、フレキシブルシート205aが撹拌羽根206bに隣接するようにパドル部材206の回転軸206aのトナー排出口204a側にビス205b等で連結されている。
なお、フレキシブルシート205aのスクリュー形シャフト202と接触していない部分が前記可撓連結部である。
したがって、従来の未使用状態のトナーカートリッジのようにトナー排出部の内部全体にトナーが流入し、凝固して塊となり、トナー排出部204からトナーが排出されなくなり、さらには、スクリュー形シャフト202の回転が妨げられるロック現象が生じるという問題が解消される。
つまり、トナー流入阻止部材205が阻止位置から離脱する。なお、矢印E方向はパドル部材206およびナー流入阻止部材205の回転方向を示している。
また、トナー流入阻止部材205は撹拌羽根206bの回転に干渉することなく弾性変形してカートリッジ本体201の内壁面に摺接しながら回転し、かつ撹拌羽根206bと同様にトナー収容部201内のトナーを解しながら掻き出すようにしてトナー搬送路201yへ送る。
また、トナー搬送路201y内のトナーTはスクリュー形シャフト202にてトナー排出部204aの内部へ搬送され、トナー排出口204aから排出されたトナーTがトナー補給パイプ105を介して現像部102へ補給される。
図7は本発明の実施形態2におけるパドル部材とトナー流入阻止部材を示す斜視図である。
実施形態2のトナーカートリッジは、トナー流入阻止部材215が、実施形態1におけるトナー流入阻止部材205よりも簡素化されたこと以外は、実施形態1と同様である。
以下、実施形態2における実施形態1と異なる点のみを説明する。
この場合、フレキシブルシート205aの軸方向の幅の分だけパドル部材206の撹拌羽根206bの軸方向の幅を短くしていた。
実施形態2の場合、パドル部材206の撹拌羽根206bの軸方向の幅を、実施形態1で短くした分長くすると共に、2枚重ねの短いフレキシブルシート215aまたは二つ折りした1枚のフレキシブルシート215aからトナー流入阻止部材215を構成している。
2枚重ねのフレキシブルシート215aの一端または二つ折りした1枚のフレキシブルシート215aの折曲げ部は、撹拌羽根216bのトナー排出部側の先端にビス215b等で連結されている。
実施形態2のトナーカートリッジも、実施形態1と同様の作用効果を奏する。
図8は本発明の実施形態3におけるパドル部材とトナー流入阻止部材を示す斜視図であり、図9(A)および(B)は実施形態2のトナーカートリッジの未使用時の状態と使用後の状態を示す断面図である。なお、図9において、図6(B)中の要素と同様の要素には同一の符号を付している。
実施形態3のトナーカートリッジは、トナー流入阻止部材225が、実施形態1におけるトナー流入阻止部材205と異なること以外は、実施形態1と同様である。
以下、実施形態3における実施形態1と異なる点のみを説明する。
なお、弾性キャップ225aとしては、例えば、薄いプラスチックシートを丸めたものを用いることができる。また、軟質テープ225bの代わりに紐を用いてもよい。
このトナー流入阻止部材225によれば、トナー排出部204の開口部近傍のスクリュー形シャフト202のほぼ全周を弾性キャップ225aが包み込むため、トナー排出部204の内部により一層トナーが流入し難くなる(図3参照)。
このとき、回転軸226a側に引き寄せられた弾性キャップ225aは、撹拌羽根226bに干渉することなく回転する。なお、弾性キャップ225aの直径がパドル部材226の回転半径よりも小さい場合は、カートリッジ本体201の内壁面に摺接することなく弾性キャップ225aは回転する。
100 画像形成装置
101(101a〜101d) 感光体ドラム
200、220 トナーカートリッジ
201 カートリッジ本体
201x トナー収容部
201y トナー搬送路
202 スクリューシャフト
202a 回転軸
202b 螺旋羽根
203 シャッター
204 トナー排出部
204a トナー排出口
205、215、225 トナー流入阻止部材
205a、215a フレキシブルシート
225a 弾性キャップ
225b テープ
206、216、226 パドル部材
206a、216a、226a 回転軸
206b、216b、226b 撹拌羽根
T トナー
Claims (6)
- 一方向に長い密封容器状に形成されてその長手方向一端側にトナー排出口を有するトナー収容用カートリッジ本体と、該カートリッジ本体の外面側に設けられて前記トナー排出口を開閉するためのシャッターと、該カートリッジ本体内に前記長手方向の回転軸心廻りに回転可能に設けられてカートリッジ本体内のトナーを前記トナー排出口へ搬送するためのスクリュー形シャフトと、該スクリュー形シャフトの回転軸と平行な回転軸およびこの回転軸に取り付けられた撹拌羽根を前記カートリッジ本体内に有しカートリッジ本体内のトナーを前記スクリュー形シャフト側へ送り込むためのパドル部材と、該パドル部材の一部に連結されたトナー流入阻止部材とを備え、
前記カートリッジ本体は、前記パドル部材が配置される大容積の空間であってトナーの大半が収容されるトナー収容部と、前記スクリュー形シャフトが配置される小容積の空間であって前記トナー収容部と連通して隣接しかつその長手方向の一端側に前記トナー排出口が配置されたトナー搬送路とを内部に有し、
前記トナー流入阻止部材は、前記カートリッジ本体が画像形成装置に装着される前の状態において前記スクリュー形シャフトの一部を覆ってトナー排出口側へのトナーの流入を阻止する阻止位置に配置され、かつ前記カートリッジ本体が画像形成装置に装着された後の状態において前記パドル部材と共に回転して前記阻止位置から離間するように構成され、
前記カートリッジ本体は、前記トナー搬送路が前記トナー収容部よりも前記長手方向の一端側へ突出する形状に形成されており、
前記トナー排出口は、前記トナー収容部よりも前記長手方向の一端側へ突出した前記トナー搬送路の突出空間に配置されており、
前記トナー流入阻止部材の前記阻止位置が、前記トナー収容部側に開口する前記突出空間の開口部であることを特徴とするトナーカートリッジ。 - 前記トナー流入阻止部材が、前記スクリュー形シャフトの一部を覆う先端被覆部と、この先端被覆部を前記パドル部材の回転軸に連結する可撓連結部とを有してなる請求項1に記載のトナーカートリッジ。
- 前記トナー流入阻止部材が、2枚重ねのフレキシブルシートまたは二つ折りした1枚のフレキシブルシートからなり、
2枚重ねのフレキシブルシートの一端または二つ折りした1枚のフレキシブルシートの折曲げ部を前記パドル部材の回転軸に連結することにより、見かけ上2枚のフレキシブルシートの連結端側が前記可撓連結部となり、非連結端側が前記先端被覆部となる請求項2に記載のトナーカートリッジ。 - 前記可撓連結部が前記パドル部材における前記撹拌羽根の径方向に延びる一端部からなり、前記先端被覆部が2枚重ねのフレキシブルシートまたは二つ折りした1枚のフレキシブルシートからなり、
2枚重ねのフレキシブルシートの一端または二つ折りした1枚のフレキシブルシートの折曲げ部が前記撹拌羽根の一端部の先端に連結されている請求項2に記載のトナーカートリッジ。 - 前記先端被覆部が横断面C字形の弾性キャップからなり、前記可撓連結部が紐またはテープからなる請求項2に記載のトナーカートリッジ。
- 表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、感光体ドラムの表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像部と、前記現像部にトナー補給部材を介してトナーを補給する請求項1〜5のいずれか1つに記載のトナーカートリッジと、感光体ドラムの表面のトナー像を記録媒体に転写する転写部と、トナー像を記録媒体に定着させる定着部とを備えた画像形成装置。
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