JP5397729B2 - トナーカートリッジ及びこれを用いる画像形成装置 - Google Patents

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着脱されるトナーカートリッジ及びこれを用いる画像形成装置に関するものである。

近年、画像形成装置に用いられるトナーは、低温定着化と小粒径化が進み、耐熱性能が劣る傾向にあるため、例えば輸送中に高温環境にさらされると凝集し最悪固化し、トナー収納容器から画像形成装置への供給が不可能になる虞がある。このトナーの凝集、固化は、同じ温度環境であれば湿度が高いほうが著しく発生しやすいことがわかっている。ユーザーへトナーを供給する経路は様々で、その環境を管理することはできない。例えば陸路、空路、海路による輸送があるがそれらの温度及び湿度を管理することは困難である。対策として輸送環境を制御するコンテナを用いる方法もあるが、全輸送経路において対応することは不可能で、また費用がかかる課題がある。

図８は特許文献１及び２に記載の、トナーカートリッジの構成を示す斜視図（一部部材の符号について修正あり）である。図９は、特許文献１及び２記載の、トナーカートリッジの構成を示す分解斜視図（一部部材の符号について修正あり）である。このトナーカートリッジ１００は、図８に示すように、トナーを収容するトナー収容部であるボトル部１０１と、これを回転自在に保持する容器保持部材であるホルダー部１０２とを有している。ボトル部１０１の内部には、螺旋状の突起１０３が形成されている。上記ホルダー部１０２は、図９に示すように、トナー補給装置側に固定された管部材たる吸引ノズルが挿入されるノズル挿入部１０４と、ボトル部１０１の先端に設けられた図示しない開口を覆うキャップ部１０５と、トナーを一時的に貯留するトナー貯留部１０６とを有している。ノズル挿入部１０４には、吸引ノズルを受け入れるためのノズル受入口１０９や、吸引ノズルを挿入する際の位置決めピン受入口１１０が形成されている。トナー貯留部１０６は、円筒状のキャップ部１０５の内径よりも小径の円筒状に形成され、キャップ部１０５内にリングシール１１８を介して嵌合せしめられている。

図１０は、特許文献１及び２に記載の、トナー補給装置の一部となっているカートリッジ連結部を示す部分拡大斜視図（一部部材の符号について修正あり）である。図１０に示すように、カートリッジ連結部１２１は、トナーを搬送するための搬送管１２２の上端に、吸引ノズル１２３が水平方向に延在するように固定されている。吸引ノズル１２３の先端部には、トナーを受け入れるためのトナー受入口１２４が形成されている。また、吸引ノズル１２３の両脇には、位置決めの役割を果たす棒状の位置決めピン１２５が、水平方向（ボトル部の回転軸線と並行な方向）に延在するようにそれぞれ固定されている。カートリッジ連結部１２１の凸部たる位置決めピン１２５は、先端部が吸引ノズル１２３の先端よりも出っ張るようになっている。トナーカートリッジ１００が図示しないトナー補給装置のカートリッジ載置台にセットされる際には、ホルダー部１０２（ノズル挿入部１０４）の端面に設けられた２つの位置決めピン受入口１１０に、カートリッジ連結部の２つの位置決めピン１２５が挿入される。これにより、トナーカートリッジ１００のトナー補給装置、ひいてはプリンタ本体に対する位置決めがなされる。そして、ボトル部１０１の回転に伴うホルダー１０２の位置ズレを回避することができる。

図１１は、特許文献１及び２に記載の、トナーカートリッジの先端部の構成を示す構成図（一部部材の符号ついて修正あり）である。図１２は、特許文献１及び２記載の、トナー補給装置に装着された状態のトナーカートリッジの構成を示す構成図（一部部材の符号について修正あり）である。図１１及び図１２に示すように、ホルダー部１０２におけるノズル挿入部１０４の挿入通路１１５内に吸引ノズル７３が挿入されると、トナー貯留部１０６の底部にある連通路１１４の直下に位置していたシャッタ部材１１６が、挿入通路１１５に差し込まれた吸引ノズル７３の先端に押されて図中右側から左側へとスライド移動する。そして、シャッタ部材１１６が連通路１１４の直下から待避するとともに、吸引ノズル１２３の先端部に設けられたトナー受入口１２４が連通路１１４の直下に位置する。これにより、トナー貯留部１０６内と吸引ノズル１２３内とが連通する。吸引ノズル１２３やシャッタ部材１１６がスライド移動可能な挿入通路１１５の内周面には、非通気性材料であるゴムからなる２つのＯリング１１７が固定されている。

上記２つのＯリング１１７のうち、一方は、挿入通路１１５の内壁における連通路１１４よりも入口側（ノズル受入口側）の箇所に固定されており、この箇所で挿入通路１１５と吸引ノズル１２３との間をシーリングしている。これにより、挿入通路１１５の入口（トナー受入口）と吸引ノズル１２３との隙間から挿入通路１１５内へのエアー流入を阻止している。もう一方のＯリング１１７は、挿入通路１１５の内壁における連通路１１４よりも出口側の箇所に固定されており、この箇所で挿入通路１１５と吸引ノズル１２３との間をシーリングしている。これにより、挿入通路１１５の出口と吸引ノズル１２３との隙間から挿入通路１１５内へのエアー流入を阻止している。

上記構成のトナーカートリッジ１００は、トナー補給装置にセットされると、ボトル部１０１の先端部に形成されたギヤ部１１１を、トナー補給装置に固定された原動ギヤ１２６に噛み合わせる。図示しない駆動源によって原動ギヤ１２６が回転駆動されると、これとギヤ部１１１との噛み合いにより、ボトル部１０１がホルダー部１０２に保持されながら回転する。この回転により、ボトル部１０１内のトナーが、ボトル部１０１内に設けられた螺旋状の突起１０３によってボトル後端側から先端側に向けて移送され、ホルダー部１０２のトナー貯留部１０６内に流入し底部にある連通路１１４上に堆積する。

吸引ノズル１２３に連結している搬送管１２２の図示しない領域には、吸引ポンプが接続されており、これの作動によって搬送管１２２内の空気やトナーが吸引される。すると、その吸引力が、搬送管１２２内、吸引ノズル１２３内を介して、連通路１１４内やトナー貯留部１０６内に伝わる。そして、トナー貯留部１０６内や連通路１１４内のトナーが、吸引ノズル１２３内へと吸引される。上述したように、挿入通路１１５とこれに差し込まれた吸引ノズル１２３との間は、非通気性シール部材たるＯリング１１７よってシーリングされている。一方、ホルダー部１０２のキャップ部１０５と、これに係合しているボトル部１０１との間は、通気性シール部材たるリングシール１１８によってシーリングされている。かかる構成では、挿入通路１１５と吸引ノズル７３との間の気密性が、ボトル部１０１とこれに係合したキャップ部１０５との間の気密性よりも高くなる。そして、吸引ポンプによる吸引に伴って吸引ノズル１２３内、連通路１１４及びトナー貯留部１０６内が負圧になると、外部からのエアー流入が、図中矢印で示したように、気密性に劣るボトル部１０１とキャップ部１０５との間で起こる。具体的には、エアーが、キャップ部１０５の内周面とこれに挿入されたボトル部１０１のトナー貯留部の外周面との間の摺動部を経由し、ボトル部１０１とトナー貯留部１０６との間に介在している通気性のリングシール１１８の内部を経由して、トナー貯留部１０６内に流入する。挿入通路１１５と吸引ノズル１２３との間の気密性は、Ｏリング１１７によって高く保たれているので、ここからエアーを流入させて、吸引ノズル１２３内に吸い込ませるといった事態は生じない。このため、トナー貯留部１０６内から吸引ノズル１２３内に向けての吸引力を良好に発揮させることができる。よって、トナー貯留部１０６内からプリンタ本体側の現像装置に向けて安定した量のトナーを排出することができる。

なお、トナーカートリッジ１００の内部と外部との気密性が高すぎると、吸引ポンプによるトナー吸引に伴うカートリッジ内への外気流入が全く行われなくなり、過剰な負圧によってボトル部１０１を変形させてしまう。しかしながら、本プリンタのトナーカートリッジ１００では、リングシール１１８として通気性材料たるスポンジからなるものを用いている。このため、トナー吸引に伴ってトナー貯留部１０６が少し負圧になると、適量の外気がリングシール１１８内を通ってトナー貯留部１０６に流れ込む。よって、過剰な負圧によるボトル部１０１の変形を回避することができる。

特開２００６−５８６９８ 特開２００６−４７８１１

上記トナーカートリッジ１００は、ボトル部１０１とこれに回転自在に係合されたホルダー部１０２との間がリングシール１１８によりシーリングされ、気密性が高められている。しかしながら、上記トナーカートリッジ１００は、保管時にトナー漏れを防止できても、外気や水分が通気性材料よりなるリングシール１１８を通ってボトル部１０１内に侵入できることになり、外部環境の影響を受けやすくなる。リングシール１１８を非通気性材料により構成することも考えられるが、やはり上記係合部（図中ではホルダー部１０２のキャップ部１０５の内周面とトナー貯留部１０６の外周面との間の摺動部）の気密性は完全でないことから、実際には外気や水分がボトル部１０１内に侵入してしまう。ここで、後述するように、トナーカートリッジ１００の保管時には、ボトル部１０１の開口部を封印部材により封印することも考えられる。しかし、上述したようにボトル部１０１の開口部にはホルダー部１０２が取り付けられ、このホルダー部１０２にはノズル挿入部１０４やこれとは別にキャップ部１０５やトナー貯留部１０６等の部材が取り付けられて構造が複雑で、開口部を封印することは考慮されていなかった。さらに、上記トナーカートリッジ１００は、ボトル部１０１とホルダー部１０２との係合部が露出し、この係合部をシーリングするリングシール１１８に弾性材料を用いているため、製品落下時の変形によるトナー漏れの虞もある。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、保管時に外部環境の影響を受けにくく、トナー漏れが生じにくいトナーカートリッジ及びこれを用いた画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、トナーを収容するためのトナー収納容器を備え、該トナー収納容器の回転に伴って該トナー収納容器内のトナーを開口部方向に移送するトナーカートリッジにおいて、画像形成装置本体に設けられた管部材を挿入するための管挿入部材が、該トナー収納容器の開口部内に固定されており、該管挿入部材は、上記管部材のトナー受入用開口が形成されている先端部が、挿入に伴って移動する経路を、構成するやぐら状部分を有し、トナーカートリッジを上記画像形成装置本体に装着した時に、当該やぐら状部分は該管部材のトナー受入用開口と対向することを特徴とするものである。
請求項２の発明は、請求項１のトナーカートリッジにおいて、上記管挿入部材は、上記管部材が進入可能な穴を有する上記トナー収納容器の開口部内への取付部分を有し、上記やぐら状部分は、該取付部分から上記トナー収納容器の内側に延在するように設けられられていることを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項２のトナーカートリッジにおいて、上記やぐら状部分は、上記管挿入部材における上記管部材が進入可能な穴を塞ぐためのシャッタを上記管部材挿入方向に移動可能に保持するとともに、該シャッタを該穴に向けて付勢する手段を備え、該シャッタ部材における上記管部材の挿入方向下流側の端部は、上記管部材の挿入完了状態で、上記やぐら状部分における上記管部材の挿入方向下流側の端部よりも該挿入方向下流側へ突出することを特徴とするものである。
請求項４の発明は、請求項３のトナーカートリッジにおいて、上記シャッタの外径と上記やぐら状部分の内径とは、略同径に構成され、上記やぐら状部分は、上記シャッタを上記管部材挿入方向にスライド移動可能に保持することを特徴とするものである。
請求項５の発明は、請求項１、２、３又は４のトナーカートリッジにおいて、上記トナー収納容器の開口部を封印する封印部材を備えていることを特徴とするものである。
請求項６の発明は、請求項５のトナーカートリッジにおいて、上記封印部材は、上記トナー収納容器の開口部に対し螺合して取り付けられており、使用時に、取り外されることを特徴とするものである。
請求項７の発明は、請求項６のトナーカートリッジにおいて、上記封印部材は、鍔からなる把持部を有することを特徴とするものである。
請求項８の発明は、請求項５、６又は７のトナーカートリッジにおいて、上記管挿入部材が上記トナー収納容器の開口部と通気性部材を介して連結されていることを特徴とするものである。
請求項９の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７又は８のトナーカートリッジにおいて、上記管挿入部材は、上記トナー収納容器内のトナーと接触する面の形状が上記トナー収納容器の開口部に向かって小径になる円錐形状であることを特徴とするものである。
請求項１０の発明は、記録体にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該トナー像形成手段に供給するためのトナーを収容し且つ画像形成装置本体に着脱可能に構成されたトナーカートリッジとを備える画像形成装置において、上記トナーカートリッジとして請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９の何れかのものを用いるとともに、該トナーカートリッジの管挿入部材に挿入するための管部材と、上記トナー収納容器内のトナーを該管部材を介して上記トナー像形成手段に搬送する搬送手段とを設けたことを特徴とするものである。
請求項１１の発明は、請求項１０の画像形成装置において、上記搬送手段は、上記トナーカートリッジ内に負圧を生じさせることによってトナーを吸引搬送する吸引搬送手段であることを特徴とするものである。
請求項１２の発明は、請求項１１の画像形成装置において、上記吸引搬送手段は、モーノポンプであることを特徴とするものである。
本発明のトナーカートリッジは、トナー収納容器の開口部内に画像形成装置本体に固定された管部材を挿入するための管挿入部材が固定されて取り付けられている。そのため、トナーカートリッジの保管時には、管挿入部材が取り付けられたトナー収納容器の開口部をキャップ等の封印部材で封印すれば、外気や水分の通り道となる個所となる管挿入部材の開口部も封印される。従来のトナーカートリッジにおいては、上述したように保管時に開口部を封印することは考慮されていなかった。これに対し、本発明のトナーカートリッジは、トナー収納容器の開口部内に管挿入部材が取り付けられているため、開口部に封印部材を取り付けることが容易である。また、管挿入部材は、トナー収納容器の開口部内に固定されトナー収納容器によって保護されているため、外力による変形を受けにくい。よって管挿入部材からのくトナー漏れも生じにくい。さらに、トナー収納容器を包装する緩衝材や個装箱を低減することができ、使用材料の低減により環境負荷を低減することができる。なお、本発明のトナーカートリッジは、上述した従来のトナーカートリッジのようにトナー収納容器の位置精度を確保するための容器保持部材を備えていないが、トナー収納容器及び管挿入部材の加工精度により十分に位置精度を確保できるものである。

本発明によれば、保管時に外部環境の影響を受けにくく、トナー漏れが生じにくいトナーカートリッジ及びこれを用いた画像形成装置を提供できるという優れた効果がある。

以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のプリンタ（以下、単にプリンタという）の実施形態について説明する。
まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本プリンタの構成を示す構成図である。同図において、本プリンタは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（以下、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋと記す）のトナー像を生成するための４つのプロセスカートリッジ１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを備えている。これらは、画像を形成する画像形成物質として、互いに異なる色のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。

次に、Ｙトナー像を生成するためのプロセスカートリッジ１Ｙについて詳しく説明する。他色用のプロセスカートリッジ（１Ｍ、Ｃ、Ｋ）についても用いるトナーが異なる以外は同様の構成である。図２は、プロセスカートリッジの構成を示す構成図である。図２に示すように、プロセスカートリッジ１Ｙは、ドラム状の感光体２Ｙ、ドラムクリーニング装置３Ｙ、除電装置（不図示）、帯電装置４Ｙ、現像装置５Ｙ等を備えている。このプロセスカートリッジ１Ｙは、プリンタ本体に脱着可能であり、一度に消耗部品を交換できるようになっている。

帯電装置４Ｙは、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転せしめられる感光体２Ｙの表面を一様帯電せしめる。同図においては、図示しない電源によって帯電バイアスが印加されながら、図中反時計回りに回転駆動される帯電ローラ６Ｙを感光体２Ｙに当接させることで、感光体２Ｙを一様帯電せしめる方式の帯電装置４Ｙを示した。帯電ローラ６Ｙの代わりに、帯電ブラシを当接させるものを用いてもよい。また、スコロトロンチャージャーのように、感光体２Ｙに対して非接触で帯電処理を施すものを用いてもよい。帯電装置４Ｙによって一様帯電せしめられた感光体２Ｙの表面は、後述する光書込ユニットから発せられるレーザ光によって露光走査されてＹ用の静電潜像を担持する。

現像装置５Ｙは、第１搬送スクリュウ７Ｙが配設された第１剤収容部８Ｙを有している。また、透磁率センサからなるトナー濃度センサ（以下、Ｔセンサという）９Ｙ、第２搬送スクリュウ１０Ｙ、現像ロール１１Ｙ、ドクターブレード１２Ｙ等が配設された第２剤収容部１３Ｙも有している。これら２つの剤収容部８、１３内には、磁性キャリアとマイナス帯電性のＹトナーとからなる図示しないＹ現像剤が内包されている。第１搬送スクリュウ７Ｙは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられることで、第１剤収容部８Ｙ内のＹ現像剤を図中手前側から奥側へと搬送する。そして、第１剤収容部８Ｙと第２剤収容部１３Ｙとの間の仕切壁に設けられた図示しない連通口を経て、第２剤収容部１３Ｙ内に進入する。第２剤収容部１３Ｙ内の第２搬送スクリュウ１０Ｙは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられることで、Ｙ現像剤を図中奥側から手前側へと搬送する。搬送途中のＹ現像剤は、第１剤収容部１３Ｙの底部に固定されたＴセンサ９Ｙによってそのトナー濃度が検知される。このようにしてＹ現像剤を搬送する第２搬送スクリュウ１０Ｙの図中上方には、図中反時計回りに回転駆動せしめられる非磁性パイプ１４Ｙ内にマグネットローラ１５Ｙを内包する現像ロール１１Ｙが平行配設されている。第２搬送スクリュウ１０Ｙによって搬送されるＹ現像剤は、マグネットローラ１５Ｙの発する磁力によって非磁性パイプ１４Ｙ表面に汲み上げられる。そして、非磁性パイプ１４Ｙと所定の間隙を保持するように配設されたドクターブレード１２Ｙによってその層厚が規制された後、感光体２Ｙと対向する現像領域まで搬送され、感光体２Ｙ上のＹ用の静電潜像にＹトナーを付着させる。この付着により、感光体２Ｙ上にＹトナー像が形成される。現像によってＹトナーを消費したＹ現像剤は、現像ロール１１Ｙの非磁性パイプ１４Ｙの回転に伴って第２搬送スクリュウ１０Ｙ上に戻される。そして、図中手前端まで搬送されると、図示しない連通口を経て第１剤収容部８Ｙ内に戻る。

Ｔセンサ９ＹによるＹ現像剤の透磁率の検知結果は、電圧信号として図示しない制御部に送られる。Ｙ現像剤の透磁率は、Ｙ現像剤のＹトナー濃度と相関を示すため、Ｔセンサ９ＹはＹトナー濃度に応じた値の電圧を出力することになる。上記制御部はＲＡＭを備えており、この中にＴセンサ９Ｙからの出力電圧の目標値であるＹ用Ｖｔｒｅｆや、他の現像装置に搭載されたＭ、Ｃ、Ｋ用のＴセンサからの出力電圧の目標値であるＭ用Ｖｔｒｅｆ、Ｃ用Ｖｔｒｅｆ、Ｋ用Ｖｔｒｅｆのデータを格納している。現像装置５Ｙについては、Ｔセンサ９Ｙからの出力電圧の値とＹ用Ｖｔｒｅｆを比較し、後述するＹ用のトナー補給装置を比較結果に応じた時間だけ駆動させる。この駆動により、現像に伴ってＹトナーを消費してＹトナー濃度を低下させたＹ現像剤に対して第１剤収容部８Ｙで適量のＹトナーが供給される。このため、第２剤収容部１３Ｙ内のＹ現像剤のＹトナー濃度が所定の範囲内に維持される。

感光体２Ｙ上に形成されたＹトナー像は、後述する中間転写ベルトに中間転写される。ドラムクリーニング装置３Ｙは、中間転写工程を経た後の感光体２Ｙ表面に残留したトナーを除去する。これによってクリーニング処理が施された感光体２Ｙ表面は、図示しない除電装置によって除電される。この除電により、感光体２Ｙの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。他色用のプロセスカートリッジ１Ｍ、６Ｃ、６Ｋにおいても、同様にして感光体２Ｍ、Ｃ、Ｋ上にＭ、Ｃ、Ｋトナー像が形成されて、中間転写ベルト上に中間転写される。

プロセスカートリッジ１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの図中下方には、光書込ユニット２０が配設されている。潜像形成手段たる光書込ユニット２０は、画像情報に基づいて発したレーザ光Ｌを、各プロセスカートリッジ１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋにおける各感光体に照射する。これにより、感光体２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ上にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の静電潜像が形成される。なお、光書込ユニット２０は、光源から発したレーザ光Ｌを、モータによって回転駆動されるポリゴンミラー２１によって偏向せしめながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋに照射するものである。

光書込ユニット２０の図中下側には、第１給紙カセット３１、第２給紙カセット３２が鉛直方向に重なるように配設されている。これら給紙カセット３１、３２内には、それぞれ、記録体たる転写紙Ｐが複数枚重ねられた転写紙束の状態で収容されており、一番上の転写紙Ｐには、第１給紙ローラ３１ａ、第２給紙ローラ３２ａがそれぞれ当接している。第１給紙ローラ３１ａが図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動せしめられると、第１給紙カセット３１内の一番上の転写紙Ｐが、カセットの図中右側方において鉛直方向に延在するように配設された給紙路３３に向けて排出される。また、第２給紙ローラ３２ａが図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動せしめられると、第２給紙カセット３２内の一番上の転写紙Ｐが、給紙路３３に向けて排出される。給紙路３３内には、複数の搬送ローラ対３４が配設されたおり、給紙路３３に送り込まれた転写紙Ｐは、これら搬送ローラ対３４のローラ間に挟み込まれながら、給紙路３３内を図中下側から上側に向けて搬送される。

給紙路３３の末端には、レジストローラ対３５が配設されている。レジストローラ対３５は、搬送ローラ対３４から送られてくる転写紙Ｐをローラ間に挟み込むとすぐに、両ローラの回転を一旦停止させる。そして、転写紙Ｐを適切なタイミングで後述の２次転写ニップに向けて送り出す。

各プロセスカートリッジ１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの図中上方には、中間転写体たる中間転写ベルト４１を張架しながら図中反時計回りに無端移動せしめる転写ユニット４０が配設されている。この転写ユニット４０は、中間転写ベルト４０の他、ベルトクリーニング装置４２、第１ブラケット４３、第２ブラケット４４等を備えている。また、４つの１次転写ローラ４５Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ、２次転写バックアップローラ４６、駆動ローラ４７、補助ローラ４８、テンションローラ４９等も備えている。中間転写ベルト４１は、これら８つのローラに張架されながら、駆動ローラ４７の回転駆動によって図中反時計回りに無端移動せしめられる。４つの１次転写ローラ４５Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、このように無端移動せしめられる中間転写ベルト４１を感光体２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋとの間に挟み込んでそれぞれ１次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト４１の裏面（ループ内周面）にトナーとは逆極性（例えばプラス）の転写バイアスを印加する。中間転写ベルト４１は、その無端移動に伴ってＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の１次転写ニップを順次通過していく過程で、その表面に感光体２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ上のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナー像が重ね合わせて１次転写される。これにより、中間転写ベルト４１上に４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。

２次転写バックアップローラ４６は、中間転写ベルト４１のループ外側に配設された２次転写ローラ５０との間に中間転写ベルト４１を挟み込んで２次転写ニップを形成している。先に説明したレジストローラ対３５は、ローラ間に挟み込んだ転写紙Ｐを、中間転写ベルト４１上の４色トナー像に同期させ得るタイミングで２次転写ニップに向けて送り出す。中間転写ベルト４１上の４色トナー像は、２次転写バイアスが印加される２次転写ローラ５０と２次転写バックアップローラ４６との間に形成される２次転写電界やニップ圧の影響により、２次転写ニップ内で転写紙Ｐに一括２次転写される。そして、転写紙Ｐの白色と相まって、フルカラートナー像となる。

２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト４１には、転写紙Ｐに転写されなかった転写残トナーが付着している。これは、ベルトクリーニング装置４２によってクリーニングされる。

２次転写ニップの図中上方には、加圧ローラ６１や定着ベルトユニット６２等を備える定着装置６０が配設されている。この定着装置６０の定着ベルトユニット６２は、定着ベルト６４を、加熱ローラ６３、テンションローラ６５、駆動ローラ６６によって張架しながら、図中反時計回りに無端移動せしめる。加熱ローラ６３は、ハロゲンランプ等の発熱源を内包しており、定着ベルト６４を裏面側から加熱する。このようにして加熱される定着ベルト６４の加熱ローラ６３掛け回し箇所には、図中時計回りに回転駆動される加圧ローラ６１がおもて面側から当接している。これにより、加圧ローラ６１と定着ベルト６４とが当接する定着ニップが形成されている。

２次転写ニップを通過した転写紙Ｐは、中間転写ベルト４１から分離した後、定着装置６０内に送られる。そして、定着ニップに挟まれながら図中下側から上側に向けて搬送される過程で、定着ベルト６４によって加熱されたり、押圧されたりして、フルカラートナー像が定着せしめられる。

このようにして定着処理が施された転写紙Ｐは、排紙ローラ対６７のローラ間を経た後、機外へと排出される。プリンタ本体の筺体の上面には、スタック部６８が形成されており、排紙ローラ対６７によって機外に排出された転写紙Ｐは、このスタック部６８に順次スタックされる。

転写ユニット４０の上方には、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナーを収容する４つのトナーカートリッジ７０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋが配設されている。トナーカートリッジ７０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ内のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナーは、それぞれプロセスカートリッジ１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの現像装置に適宜供給される。これらトナーカートリッジ７０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、プロセスカートリッジ１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋとは独立してプリンタ本体に脱着可能である。なお、トナーカートリッジ７０内には、トナー単体ではなく、所定のトナー濃度に調整された現像剤を収容してもよい。

以上の構成の本プリンタにおいては、４つのプロセスカートリッジ１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ、光書込ユニット２０、転写ユニット４０等の組合せにより、記録体たる転写紙Ｐにトナー像を形成するトナー像形成手段が構成されている。

次に、本プリンタの特徴的な構成について説明する。図３はトナーカートリッジの構成を示す構成図である。トナーカートリッジ７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｋは、収容するＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナーが異なる以外は同様の構成となっているので、以下添字を省略して説明する。図３に示すように、トナーカートリッジ７０は、図示しないトナーを収容するボトル状のボトル部７１と、ボトル部よりも小径に形成されて開口する開口部７２と、開口部７２の外周面に立設されたギヤ７３とが一体的に構成されている。ボトル部７１には、外側から内側に向けて突出するようスクリュー状の突起７１ａがその円周面に沿うようにエンボス加工されている。トナーカートリッジ７０は、図示しないトナー補給装置に装着されると、ギヤ７３をトナー補給装置に固定された原動ギヤ８１に噛み合わせる。図示しない駆動源によって原動ギヤ８１が回転駆動されると、原動ギヤ８１とギヤ７３との噛み合いによりトナーカートリッジ７０が回転する。トナーカートリッジ７０の回転によりボトル部７１内のトナーは開口部７２に向かい移動する。

図４は、トナー補給装置に装着される前のトナーカートリッジの様子を説明する構成図である。図４に示すように、トナーカートリッジ７０の開口部７２には、トナー補給装置側の管部材８２を挿入するための管挿入部材７４が固定されて取り付けられている。この管挿入部材７４は、開口部７２を塞ぐフランジ部材７５、フランジ部材７５に貼り付け固定される弾性部材７６、フランジ部材７６の管挿入経路内をスライド移動可能なシャッタ部材７７及びスプリング部材７８によって構成される。フランジ部材７５には、開口部７２の内径と略同径の外径となるように筒状に形成された管挿入部７５ａと、やぐら状に形成された管挿入経路７５ｂとからなる。フランジ部材７５の管挿入部７５ａには弾性部材７６が両面テープ等により固定され、管挿入部７５ａ及び弾性部材７６の中央部には管部材８２より若干径の小さい（本実施形態では約１ｍｍ小さい径）穴が設けられている。シャッタ部材７７はこの穴よりも若干径が大きい（本実施形態では約１ｍｍ大きい径）円柱形状となり、弾性部材７６とシャッタ部材７７とは隙間がない状態で接触する。弾性部材７６には発泡ウレタン等の材料が用いられる。シャッタ部材７７にはポリアセタール等、円柱部の寸法精度が高い材料が好ましい。

トナー補給装置側の管部材８２は、フレキシブルなチューブ８３を介して密閉状態で粉体ポンプ８４に連結されている。粉体ポンプ８４にはモーノポンプ等を用いることができるが、吸引能力があるものなら特定されない。管部材８２の上部には開口部８２ａが設けられ、その開口部８２ａは管部材８２の中心線よりも上部に位置していることが望ましい。また開口部８２ａの開口面積は管部材８２の内径の面積より小さい方が望ましい。

図５は、トナー補給装置に装着されたトナーカートリッジの構成を示す構成図である。図５に示すように、トナーカートリッジ７０が図示しないトナー補給装置に装着され、トナー補給装置側の管部材８２が管挿入部材７４に挿入されると、管部材８２の先端がシャッタ部材７７を押し、スプリング７８を圧縮しながらシャッタ部材７７を図中左方向にスライドさせ、管部材８２が所定の位置にセットされる。その後、トナーカートリッジ７０のボトル部７１内のトナーは、トナーカートリッジ７０の回転により開口部７２方向に移送され、管部材８２内の開口部８２ａを介してトナー補給装置へ供給される。このとき、トナー補給装置に固定された管部材８２と、トナーカートリッジ７０の開口部７２に取り付けられた管挿入部材７４の弾性部材７６は摺動する。ボトル部７１内のトナーは、ポンプ８４により吸引されるが一時的にボトル部７１内は負圧になる。しかし管部材８２と弾性部材７６との摺動部からエアーが僅かに侵入するため、負圧は解消され、トナー吸引に影響を与えない。弾性部材７６に通気性部材を用いれば、負圧の解消は確実である。

一方、トナー補給装置からトナーカートリッジ７０を取り外す際には、管挿入部材７２のスプリング７８によりシャッタ部材７７が図中右方向にスライドし、弾性部材７６に戻される。これにより、トナーカートリッジ７０の開口部７２の開口を自動で栓をすることができ、トナー飛散を無くすことができる。このとき、弾性部材７６が例えば発泡材であれば、トナーカートリッジ７０の抜きさし時に管部材８２に付着したトナーを発泡セルに閉じ込めることができ、汚れなくトナーカートリッジ７０を外すことができる。

図６は、トナーカートリッジの管挿入部材の別の構成を示す構成図である。トナーカートリッジ７０のボトル部７１内のトナーをポンプ８４により安定して吸引する為には、管部材８２の開口部８２ａに常にトナーが存在したほうが良い。もしトナーが存在しない場合、ポンプ８４が空気を吸引してしまい、トナーの吸引量にバラツキが生じる。その対策として、図６に示すように、管挿入部材９０は、開口部７２を塞ぐフランジ部材９１、フランジ部材９１に貼り付け固定される弾性部材９２、フランジ部材９１の管挿入経路内をスライド移動可能なシャッタ部材９３及びスプリング部材９４によって構成される。フランジ部材９１は、開口部７２の内径と略同径の外径となるように筒状に形成された管挿入部９１ａと、やぐら状に形成された管挿入経路９１ｂとからなる。ここで、管挿入部９１ａのボトル側の形状が、すなわちトナーと接触する面の形状が、開口部７２向かって小径になる円錐形状（円錐面９１ｃ）となっている。この管挿入部９１の円錐面９１ｃに連続したスパイラル溝を設けてもよい。このように管挿入部のトナーと接触する面の形状を円錐面９１ｃとすると、トナーカートリッジ７０の回転により開口部７２に集まったトナーを管部材８２の開口部８２の上方にスムーズに集めることができる。

図７は、トナーカートリッジの保管状態を示す構成図である。なお、図７中、上述した部材と同一部材には同一符号を付し説明を省略する。図７に示すように、トナーカートリッジ７０は、保管時（未装着時）には開口部７２が封印部材であるキャップ９５により封印されている。このキャップ９５は、開口部７２の外径と略同等の内径となる円筒状の筒部９５ａと、開口部７２の開口を覆うように内設された覆板部９５ｂと使用者が把手しやすいように立設された把手部９５ｃとから構成されて、トナーカートリッジ７０の開口部７２に取り付けられる。トナーカートリッジ７０の開口部７２の外周面とキャップ９５（筒部９５ａ）の内周面に互いに螺合する凸部と凹部を設ければ、キャップ９５の開閉が容易となる。キャップ９５には、高密度ポリエチレン等の材料を用いることができる。このように、トナーカートリッジ７０の開口部７２をキャップ９５により封印することによりトナーカートリッジを密閉でき、保管時にボトル部７１及び開口部７２内に空気や水分が侵入することを防止することができる。トナーカートリッジ５０の開口部７２の開口とキャップ９５の覆板部９５ｂとの間にパッキン材９６を設ければ、密着がより確実となり密閉性が増す。また、図８に示す従来のトナーカートリッジ１００は、落下時等、ボトル部１０１とキャップ部１０２との係合部が変形しやすくトナー漏れの虞もあるが、上述したトナーカートリッジ７０は、管挿入部材７５は開口部７２内に固定されているため、外部からの力を受けにくくトナー漏れの心配がない。なお、キャップ９５の形状はこれに限定されるものではなく、トナーカートリッジ７０を密閉状態にできるものであればよい。

以上、本実施形態に係るプリンタのトナーカートリッジ７０においては、開口部７２内にプリンタ本体に固定された管部材８２を挿入するための管挿入部材７４が固定されて取り付けられている。そのため、トナーカートリッジ７０の保管時には、管挿入部材７４が取り付けられた開口部７２を封印すれば、トナー収容部７０内に外気や水分が侵入することを抑制することができる。また、管挿入部材７４は、トナーカートリッジ７０の開口部７２内に固定され保護されているため、外力による変形を受けにくい。よって管挿入部材７４からのトナー漏れも生じにくい。
また、上記トナーカートリッジ７０においては、保管時（未装着時）は開口部７２が封印部材であるキャップ９５によって封印されている。よって、上述したように、トナー収容部７０内に外気や水分が侵入することを抑制することができ、外部環境の影響を受けず安定した品質のトナーを補給することができる。また、上記トナーカートリッジ７０においては、容器を包装する緩衝材や個装箱を削減することができ、使用材料の低減により環境負荷を低減できる。
また、上記トナーカートリッジ７０においては、管挿入部材７４が開口部７２と通気性部材である弾性部材７６を介して連結されている。そのため、トナーカートリッジ７０内がトナー吸引に伴って負圧になっても、適量の外気が弾性部材７６を介して通過できるため、トナー吸引安定性を得ることができる。
また、上記トナーカートリッジ７０においては、管挿入部材７４は、トナー収容部７１内のトナーと接触する面の形状が開口部７２に向かって小径になる円錐形状となっている。そのため、管挿入部材７４に挿入される管部材８２の開口部８２ａにトナーを集めやすく、トナー吸引安定性を得ることができる。
また、上記トナーカートリッジ７０においては、管部材８２の取り外しによって管挿入部材７４の開口が自動で栓をされる構成となっている。よって、トナーカートリッジ７０をトナー補給装置から取り外す際のトナー汚染を抑制することができる。
また、本実施形態に係るプリンタにおいては、上述したトナーカートリッジ７０を備えているため、安定した品質のトナーを用いることができ、高品質な画像を得ることができる。

本実施形態に係るプリンタの構成を示す構成図。 同プリンタのプロセスカートリッジの構成を示す構成図。 同プリンタのトナーカートリッジの構成を示す構成図。 同プリンタのトナー補給装置に装着される前のトナーカートリッジの状態を示す構成図。 同トナー補給装置に装着されたトナーカートリッジの構成を示す構成図。 同トナーカートリッジの管挿入部材の別の構成を示す構成図。 同トナーカートリッジの保管状態を示す構成図。 従来のトナーカートリッジの構成を示す斜視図。 同トナーカートリッジの構成を示す分解斜視図。 同トナーカートリッジが装着されるトナー補給装置の一部となっているカートリッジ連結部を示す部分拡大斜視図。 同トナーカートリッジの先端部の構成を示す構成図。 同トナーカートリッジがトナー補給装置に装着されている状態の構成を示す構成図。

符号の説明

７０ トナーカートリッジ
７１ ボトル部
７２ 開口部
７３ ギヤ
７４、９０ 管挿入部材
７５、９１ フランジ部材
７６、９２ 弾性部材
７７、９３ シャッタ部材
７８、９２ スプリング部材
８２ 管部材
９５ キャップ

Claims (12)

1. トナーを収容するためのトナー収納容器を備え、該トナー収納容器の回転に伴って該トナー収納容器内のトナーを開口部方向に移送するトナーカートリッジにおいて、
   画像形成装置本体に設けられた管部材を挿入するための管挿入部材が、該トナー収納容器の開口部内に固定されており、
   該管挿入部材は、上記管部材のトナー受入用開口が形成されている先端部が、挿入に伴って移動する経路を、構成するやぐら状部分を有し、
   トナーカートリッジを上記画像形成装置本体に装着した時に、当該やぐら状部分は該管部材のトナー受入用開口と対向することを特徴とするトナーカートリッジ。
2. 請求項１のトナーカートリッジにおいて、
   上記管挿入部材は、上記管部材が進入可能な穴を有する上記トナー収納容器の開口部内への取付部分を有し、
   上記やぐら状部分は、該取付部分から上記トナー収納容器の内側に延在するように設けられていることを特徴とするトナーカートリッジ。
3. 請求項２のトナーカートリッジにおいて、
   上記やぐら状部分は、上記管挿入部材における上記管部材が進入可能な穴を塞ぐためのシャッタを上記管部材挿入方向に移動可能に保持するとともに、該シャッタを該穴に向けて付勢する手段を備え、
   該シャッタ部材における上記管部材の挿入方向下流側の端部は、上記管部材の挿入完了状態で、上記やぐら状部分における上記管部材の挿入方向下流側の端部よりも該挿入方向下流側へ突出することを特徴とするトナーカートリッジ。
4. 請求項３のトナーカートリッジにおいて、
   上記シャッタの外径と上記やぐら状部分の内径とは、略同径に構成され、
   上記やぐら状部分は、上記シャッタを上記管部材挿入方向にスライド移動可能に保持することを特徴とするトナーカートリッジ。
5. 請求項１、２、３又は４のトナーカートリッジにおいて、
   上記トナー収納容器の開口部を封印する封印部材を備えていることを特徴とするトナーカートリッジ。
6. 請求項５のトナーカートリッジにおいて、
   上記封印部材は、上記トナー収納容器の開口部に対し螺合して取り付けられており、
   使用時に、取り外されることを特徴とするトナーカートリッジ。
7. 請求項６のトナーカートリッジにおいて、
   上記封印部材は、鍔からなる把持部を有することを特徴とするトナーカートリッジ。
8. 請求項５、６又は７のトナーカートリッジにおいて、
   上記管挿入部材が上記トナー収納容器の開口部と通気性部材を介して連結されていることを特徴とするトナーカートリッジ。
9. 請求項１、２、３、４、５、６、７又は８のトナーカートリッジにおいて、
   上記管挿入部材は、上記トナー収納容器内のトナーと接触する面の形状が上記トナー収納容器の開口部に向かって小径になる円錐形状であることを特徴とするトナーカートリッジ。
10. 記録体にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該トナー像形成手段に供給するためのトナーを収容し且つ画像形成装置本体に着脱可能に構成されたトナーカートリッジとを備える画像形成装置において、
    上記トナーカートリッジとして請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９の何れかのものを用いるとともに、該トナーカートリッジの管挿入部材に挿入するための管部材と、上記トナー収納容器内のトナーを該管部材を介して上記トナー像形成手段に搬送する搬送手段とを設けたことを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項１０の画像形成装置において、
    上記搬送手段は、上記トナーカートリッジ内に負圧を生じさせることによってトナーを吸引搬送する吸引搬送手段であることを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項１１の画像形成装置において、
    上記吸引搬送手段は、モーノポンプであることを特徴とする画像形成装置。

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