JP5674348B2 - トナー排出装置、トナーカートリッジ、および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナー排出装置、トナーカートリッジ、および画像形成装置に関する。

プリンタ、複写機などに搭載される電子写真方式の画像形成装置は、現像装置に収容されるトナーによって現像を行うことで、画像を形成する。このような画像形成装置の分野において、従来から、現像装置にトナーを補給するトナーカートリッジが知られている。トナーカートリッジは、現像装置内のトナーが画像形成により消費されて少なくなると、トナーカートリッジに収容されるトナーを現像装置内に補給するように構成されている。

たとえば、特許文献１には、トナーを貯蔵する貯蔵容器と、貯蔵容器に延設され、トナーを排出する排出口が設けられる排出容器と、貯蔵容器内のトナーを排出容器内へ搬送し、排出口から排出する排出部材とを備えるトナーカートリッジが記載されている。

また、特許文献２には、トナーを排出する排出口が設けられる排出容器と、排出容器内のトナーを排出口から排出する排出部材とを備える排出装置が記載されている。特許文献２に記載の排出部材は、回転軸と、回転軸を取り巻く２つの螺旋羽根とからなり、２つの螺旋羽根は、互いにトナーの搬送方向が逆方向になるように構成されている。

特開２００６−２３５２５５号公報 特開２００８−３２７６９号公報

一般的に、トナーカートリッジを長期間輸送したり、放置したりすると、トナーカートリッジ内のトナーは、その流動性が低下する。特許文献１に記載のトナーカートリッジにおいてトナーの流動性が低下している場合、トナーは、排出口から排出され難くなり、排出部材と排出容器の内壁面との間に挟まれて圧縮される。トナーが圧縮されると、排出部材を一定の回転速度で回転駆動するのに必要なトルク（以下、「駆動トルク」と称する）が増大し、排出部材に接続されるモータなどの駆動部が該排出部材に付与するトルクよりも大きくなる。その結果、排出部材の回転が停止するロック現象が生じてしまう。

特許文献２に記載の排出装置では、２つの螺旋羽根が、互いにトナーの搬送方向を逆方向とするように構成されているので、２つの螺旋羽根の間にトナーが挟まれて圧縮されることになる。したがって、特許文献１に記載のトナーカートリッジと同様に、駆動トルクが増大し、ロック現象が生じてしまう。

本発明は、上述した課題を解決するためのものであり、ロック現象の発生を抑えることができるトナー排出装置、トナーカートリッジ、および画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、トナーを受け入れるための受入口、およびトナーを排出するための排出口が設けられる排出容器と、
前記排出容器内に設けられる排出部材であって、
回転軸と、
該回転軸を取り巻いて設けられ、該回転軸の回転に伴う回転運動によって、該回転軸の軸線方向のうち前記受入口から前記排出口に向かう方向である排出方向に、前記排出容器内のトナーを移動させる排出羽根と、を含む排出部材とを備え、
前記排出羽根は、可撓性材料から形成される複数の螺旋羽根片であって、各羽根片は、隣接する他の羽根片と接触して、全体として螺旋羽根を形成するように連続的に配置される複数の螺旋羽根片から、構成され、前記複数の螺旋羽根片は、それぞれ他の隣接する螺旋羽根片に対して独立して変形可能に設けられ、
前記排出羽根は、前記螺旋羽根片が所定の部分において変形し易くなるように構成され、トナーの排出容器内壁に接触しないものであることを特徴とするトナー排出装置である。

また本発明は、前記排出羽根が、前記螺旋羽根片の主面に沿って固定される固定板を含み、
前記固定板が、前記排出方向の下流側に向かうにつれて、前記回転軸の軸線から該固定板の外周部までの距離が大きくなるように構成され、
前記螺旋羽根片の外径が、前記回転軸の軸線から前記固定板の外周部までの距離の最大値よりも大きくなるように構成されることを特徴とする。

また本発明は、前記螺旋羽根片が、前記排出方向下流側に向かうにつれて前記回転軸の軸線からの距離が遠ざかるように形成される折り目部分を有することを特徴とする。

また本発明は、前記可撓性材料が、弾性スポンジであることを特徴とする。
また本発明は、前記トナー排出装置と、
トナーを貯蔵する貯蔵容器と、
前記排出容器にトナーを搬送するための搬送口が設けられる搬送容器と、
前記貯蔵容器内に設けられ、該貯蔵容器内のトナーを前記搬送容器内に汲み上げる汲上げ部材と、
前記搬送容器内に設けられる搬送部材であって、該搬送容器内のトナーを前記搬送口に向けて搬送する搬送部材とを備え、
前記排出容器と前記搬送容器とが、前記搬送容器内のトナーが前記搬送口および前記受入口を介して前記排出容器に移動できるように連なって設けられることを特徴とするトナーカートリッジである。

また本発明は、現像装置を備える電子写真方式の画像形成装置において、
前記現像装置にトナーを補給するトナーカートリッジとして、前記トナーカートリッジを備えることを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、排出羽根は、可撓性材料から形成され、各羽根片は、隣接する他の羽根片と接触して、全体として螺旋羽根を形成するように連続的に配置される複数の螺旋羽根片から、構成され、前記複数の螺旋羽根片は、それぞれ他の隣接する螺旋羽根片に対して独立して変形可能に設けられ、前記螺旋羽根片が所定の部分において変形し易くなるように構成され、トナーの排出容器内壁に接触しない。したがって、排出羽根は、排出方向とは反対方向の抗力をトナーから受けることで、排出方向上流側に変形し易くなっている。これによって、トナーの過度な圧縮を抑えることができ、排出口からトナーを容易に排出することができる。その結果、ロック現象の発生を抑えることができる。

また本発明によれば、螺旋羽根片は、所定の部分において変形し易くなっている。これによって、螺旋羽根片が安定して変形するので、安定して、ロック現象の発生を抑えることができる。

また本発明によれば、排出羽根を構成する螺旋羽根片は、固定板に対向する部分と対向しない部分との境界部分において、変形し易くなっている。また、固定板は、排出方向の下流側に向かうにつれて、回転軸の軸線から該固定板の外周部までの距離が大きくなるように構成されている。したがって、排出羽根を構成する螺旋羽根片は、排出方向下流側の部分よりも、排出方向上流側の部分の方が、排出方向上流側に変位し易くなっている。よって、排出羽根を構成する螺旋羽根片は、該螺旋羽根片に対するトナーの相対的な流れにより、円滑に、変形することができる。

また本発明によれば、排出羽根を構成する螺旋羽根片は、排出方向下流側に向かうにつれて回転軸の軸線からの距離が遠ざかるように形成される折り目部分を有する。したがって、排出羽根を構成する螺旋羽根片は、排出方向下流側の部分よりも、排出方向上流側の部分の方が、排出方向上流側に変位し易くなっている。よって、排出羽根を構成する螺旋羽根片は、該螺旋羽根片に対するトナーの相対的な流れにより、円滑に、変形することができる。

また本発明によれば、排出羽根を構成する螺旋羽根片の材料である可撓性材料は、弾性スポンジである。これによって、トナーに過度な負荷をより軽減しながら、トナーを搬送、排出することができる。

また本発明によれば、トナーカートリッジは、上記トナー排出装置を備える。これによって、ロック現象の発生を抑えることができる。

また本発明によれば、画像形成装置は、上記トナーカートリッジを備えるので、トナーを長期間安定して、現像装置に補給できる。したがって、本発明に係る画像形成装置は、長期間安定して画像を形成することができる。

複合機１００の構成を示す模式図である。 トナーカートリッジユニット２６０を示す斜視図である。 トナーカートリッジ２００の内部の構成を示す模式図である。 図３のＡ−Ａを切断面線とするトナーカートリッジ２００の断面図である。 １周期の一般螺旋羽根面について説明するための図である。 トナー排出装置３００の内部の構成を示す模式図である。 排出方向Ｈ_１とは反対方向に離間した位置から排出部材３２０を見たときの排出羽根３２１を表す図である。 １周期の錐状一般螺旋羽根面について説明するための図である。 一般螺旋羽根片の変形の様子を示す図である。 トナー排出装置４００の内部の構成を示す模式図である。 排出方向Ｈ_１とは反対方向に離間した位置から排出部材４２０を見たときの排出羽根４２１を表す図である。

はじめに、本発明の第１実施形態であるトナー排出装置３００を備える複合機１００について説明する。図１は、複合機１００の構成を示す模式図である。複合機１００は、複写機能、プリンタ機能、およびファクシミリ機能を併せ持ち、伝達される画像情報に応じて、記録媒体上にフルカラーまたはモノクロの画像を形成する。複合機１００は、コピアモード（複写モード）、プリンタモード、およびファクシミリモードという３種の印刷モードを有しており、図示しない操作部からの操作入力、パーソナルコンピュータ、携帯端末装置、情報記録媒体、メモリ装置を用いた外部機器などからの印刷ジョブの受信に応じて、図示しない制御ユニット部によって、印刷モードが選択される。

複合機１００は、トナー像形成部２０と、転写部３０と、定着部４０と、記録媒体供給部５０と、排出部６０と、図示しない制御ユニット部とを含む。トナー像形成部２０は、感光体ドラム２１ｂ，２１ｃ，２１ｍ，２１ｙと、帯電部２２ｂ，２２ｃ，２２ｍ，２２ｙと、露光ユニット２３と、現像装置２４ｂ，２４ｃ，２４ｍ，２４ｙと、クリーニングユニット２５ｂ，２５ｃ，２５ｍ，２５ｙと、トナーカートリッジ２００ｂ，２００ｃ，２００ｍ，２００ｙとを含む。トナーカートリッジ２００ｂ，２００ｃ，２００ｍ，２００ｙは、トナーカートリッジユニット２６０として設けられる。トナーカートリッジユニット２６０については後述する。転写部３０は、中間転写ベルト３１と、駆動ローラ３２と、従動ローラ３３と、中間転写ローラ３４ｂ，３４ｃ，３４ｍ，３４ｙと、転写ベルトクリーニングユニット３５と、転写ローラ３６とを含む。

感光体ドラム２１、帯電部２２、現像装置２４、クリーニングユニット２５、トナーカートリッジ２００、および中間転写ローラ３４は、カラー画像情報に含まれるブラック（ｂ）、シアン（ｃ）、マゼンタ（ｍ）、およびイエロー（ｙ）の各色の画像情報に対応するために、それぞれ４つずつ設けられる。本明細書中において、各色に応じて４つずつ設けられる各部材を区別する場合は、各部材を表す数字の末尾に各色を表すアルファベットを付して参照符号とし、各部材を総称する場合は、各部材を表す数字のみを参照符号とする。

感光体ドラム２１は、図示しない駆動部によって軸線回りに回転可能に支持され、図示しない導電性基体と、該導電性基体の表面に形成される光導電層とを含む。導電性基体は種々の形状を採ることができ、たとえば、円筒状、円柱状、薄膜シート状などを挙げることができる。光導電層は、光を照射されることで導電性を示す材料によって形成される。感光体ドラム２１としては、たとえば、アルミニウムで形成された円筒状部材（導電性基体）と、該円筒状部材の外周面上に形成される、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、セレン（Ｓｅ）、または有機光半導体（ＯＰＣ）からなる薄膜（光導電層）とを含むものを用いることができる。

帯電部２２、現像装置２４、およびクリーニングユニット２５は、感光体ドラム２１の回転方向周りに、この順序で配置される。帯電部２２は、現像装置２４およびクリーニングユニット２５よりも鉛直方向下方に配置される。

帯電部２２は、感光体ドラム２１表面を所定の極性および電位に帯電させる装置である。帯電部２２は、感光体ドラム２１に臨む位置に、感光体ドラム２１の長手方向に沿って設置される。接触帯電方式の場合、帯電部２２は、感光体ドラム２１表面に接するように設置される。非接触帯電方式の場合、帯電部２２は、感光体ドラム２１表面から離隔するように設置される。

帯電部２２は、現像装置２４、クリーニングユニット２５などとともに、感光体ドラム２１の周囲に設置される。帯電部２２は、現像装置２４、クリーニングユニット２５などよりも、感光体ドラム２１に近い位置に設置されることが好ましい。これによって、感光体ドラム２１の帯電不良の発生を確実に防止することができる。

帯電部２２としては、ブラシ型帯電装置、ローラ型帯電装置、コロナ放電装置、イオン発生装置などを使用できる。ブラシ型帯電装置およびローラ型帯電装置は、接触帯電方式の帯電装置である。ブラシ型帯電装置には、帯電ブラシを用いるもの、磁気ブラシを用いるものなどがある。コロナ放電装置およびイオン発生装置は、非接触帯電方式の帯電装置である。コロナ放電装置には、ワイヤ状の放電電極を用いるもの、鋸歯状の放電電極を用いるもの、針状の放電電極を用いるものなどがある。

露光ユニット２３は、露光ユニット２３から出射される光が、帯電部２２と現像装置２４との間を通過して感光体ドラム２１の表面に照射されるように配置される。露光ユニット２３は、帯電状態にある感光体ドラム２１ｂ，２１ｃ，２１ｍ，２１ｙ表面に、各色の画像情報に対応するレーザ光をそれぞれ照射することによって、感光体ドラム２１ｂ，２１ｃ，２１ｍ，２１ｙそれぞれの表面に、各色の画像情報に対応する静電潜像を形成する。露光ユニット２３には、たとえば、レーザ照射部および複数の反射ミラーを備えるレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）を使用できる。露光ユニット２３としては、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）アレイ、液晶シャッタと光源とを適宜組み合わせたユニットなどを用いてもよい。

現像装置２４は、現像槽とトナー供給パイプ２５０とを含む。現像槽は、その内部空間にトナーを収容する。現像槽内には、現像ローラ、第１搬送スクリュー、および第２搬送スクリューが、回転自在に支持される。現像槽の感光体ドラム２１に臨む側面には開口部が形成され、該開口部を介して感光体ドラム２１に対向する位置に現像ローラが設けられる。

現像ローラは、感光体ドラム２１との最近接部において感光体ドラム２１表面の静電潜像にトナーを供給する部材である。トナーの供給のときには、現像ローラ表面にトナーの帯電電位とは逆極性の電位が現像バイアス電圧（現像バイアス）として印加される。これによって、現像ローラ表面のトナーが静電潜像に円滑に供給される。現像バイアスの値を変更することによって、静電潜像に供給されるトナー量（トナー付着量）を制御することができる。

第１搬送スクリューは、現像ローラに臨み、該現像ローラ周辺にトナーを供給する部材である。第２搬送スクリューは第１搬送スクリューに臨み、トナー供給パイプ２５０を介して現像槽内に新たに供給されるトナーを、該第１搬送スクリュー周辺に送給する部材である。

トナー供給パイプ２５０は、その鉛直方向下部に設けられるトナー補給口と、現像槽の鉛直方向上部に設けられるトナー受入口とが連なるように設けられる。トナー供給パイプ２５０は、トナーカートリッジ２００から供給されるトナーを現像槽に供給する。他の実施形態としては、トナー供給パイプ２５０を用いず、各色トナーカートリッジ２００からトナーが現像槽に直接供給されるように構成してもよい。

現像槽の底面には、トナー濃度検知センサが設けられる。トナー濃度検知センサは、現像槽中のトナー濃度を検知する。トナー濃度検知センサとしては一般的なトナー濃度検知センサを使用でき、たとえば、透過光検知センサ、反射光検知センサ、透磁率検知センサなどが挙げられる。これらの中でも、透磁率検知センサが好ましい。

トナー濃度検知センサは、トナー濃度制御部に電気的に接続される。トナー濃度制御部は、トナー濃度検知センサによるトナー濃度値が所定の設定値よりも低いと判断すると、トナーカートリッジ２００中の後述する排出部材３２０を回転駆動し、トナーカートリッジ２００内のトナーを現像槽内に供給するように制御する。

クリーニングユニット２５は、感光体ドラム２１から中間転写ベルト３１にトナー像が転写された後に、感光体ドラム２１の表面に残留するトナーを除去し、感光体ドラム２１の表面を清浄化する部材である。クリーニングユニット２５としては、たとえば、トナーを掻き取るための板状部材と、掻き取ったトナーを回収する容器状部材とが用いられる。

トナー像形成部２０によれば、帯電部２２によって均一な帯電状態にある感光体ドラム２１の表面に、露光ユニット２３から画像情報に応じたレーザ光が照射されて静電潜像が形成される。感光体ドラム２１上の静電潜像に現像装置２４からトナーが供給されることでトナー像が形成される。このトナー像は後述する中間転写ベルト３１に転写される。トナー像が中間転写ベルト３１に転写された後に、感光体ドラム２１表面に残留するトナーは、クリーニングユニット２５によって除去される。

中間転写ベルト３１は、感光体ドラム２１の鉛直方向上方に配置される無端ベルト状部材である。中間転写ベルト３１は、駆動ローラ３２と従動ローラ３３とによって張架されてループ状の経路を形成し、矢符Ｂ１の方向に移動する。

駆動ローラ３２は、図示しない駆動部によってその軸線回りに回転可能に設けられる。駆動ローラ３２は、その回転によって、中間転写ベルト３１を矢符Ｂ１方向へ移動させる。従動ローラ３３は、駆動ローラ３２の回転に従動して回転可能に設けられ、中間転写ベルト３１が弛まないように、中間転写ベルト３１に一定の張力を発生させる。

中間転写ローラ３４は、中間転写ベルト３１を介して感光体ドラム２１に圧接し、かつ図示しない駆動部によってその軸線回りに回転可能に設けられる。中間転写ローラ３４としては、たとえば、直径８ｍｍ〜１０ｍｍの金属（たとえば、ステンレス）ローラの表面に、導電性の弾性部材が形成されたものを用いることができる。中間転写ローラ３４は、転写バイアスを印加する図示しない電源が接続され、感光体ドラム２１表面のトナー像を中間転写ベルト３１に転写する機能を有する。

転写ローラ３６は、中間転写ベルト３１を介して駆動ローラ３２に圧接し、図示しない駆動部によって軸線回りに回転可能に設けられる。転写ローラ３６と駆動ローラ３２との圧接部（転写ニップ部）において、中間転写ベルト３１に担持されて搬送されるトナー像は、後述する記録媒体供給部５０から送給される記録媒体に転写される。

転写ベルトクリーニングユニット３５は、中間転写ベルト３１を介して従動ローラ３３に対向し、中間転写ベルト３１のトナー像担持面に接触するように設けられる。転写ベルトクリーニングユニット３５は、記録媒体へのトナー像の転写後に、中間転写ベルト３１表面のトナーを除去し回収するために設けられる。記録媒体へのトナー像の転写後に中間転写ベルト３１にトナーが付着したまま残っていると、中間転写ベルト３１の移動によって、残留トナーが転写ローラ３６に付着するおそれがある。転写ローラ３６にトナーが付着すると、そのトナーは、次に転写する記録媒体の裏面を汚染してしまう。

転写部３０によれば、中間転写ベルト３１が感光体ドラム２１に接しながら移動するとき、中間転写ローラ３４に、感光体ドラム２１表面のトナーの帯電極性とは逆極性の転写バイアスが印加され、感光体ドラム２１の表面に形成されたトナー像は、中間転写ベルト３１上へ転写される。感光体ドラム２１ｙ、感光体ドラム２１ｍ、感光体ドラム２１ｃ、感光体ドラム２１ｂでそれぞれ形成される各色のトナー画像が、中間転写ベルト３１上に、この順番で順次重ねて転写されることによって、フルカラートナー像が形成される。中間転写ベルト３１に転写されたトナー像は、中間転写ベルト３１の移動によって転写ニップ部に搬送され、転写ニップ部において、記録媒体に転写される。トナー像が転写された記録媒体は、後述する定着部４０に搬送される。

記録媒体供給部５０は、給紙ボックス５１と、ピックアップローラ５２ａ，５２ｂと、搬送ローラ５３ａ，５３ｂと、レジストローラ５４と、給紙トレイ５５とを含む。給紙ボックス５１は、複合機１００の鉛直方向下部に設けられ、複合機１００内部において記録媒体を貯留する容器状部材である。給紙トレイ５５は、複合機１００外壁面に設けられ、複合機１００外部において記録媒体を貯留するトレイ状部材である。記録媒体としては、普通紙、カラーコピー用紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート、葉書などがある。

ピックアップローラ５２ａは、給紙ボックス５１に貯留される記録媒体を１枚ずつ取り出し、用紙搬送路Ａ１に送給する部材である。搬送ローラ５３ａは互いに圧接するように設けられる一対のローラ状部材であり、用紙搬送路Ａ１において記録媒体をレジストローラ５４に向けて搬送する。ピックアップローラ５２ｂは、給紙トレイ５５に貯留される記録媒体を１枚ずつ取り出し、用紙搬送路Ａ２に送給する部材である。搬送ローラ５３ｂは互いに圧接するように設けられる一対のローラ状部材であり、用紙搬送路Ａ２において記録媒体をレジストローラ５４に向けて搬送する。

レジストローラ５４は、互いに圧接するように設けられる一対のローラ状部材であり、搬送ローラ５３ａ，５３ｂから送給される記録媒体を、中間転写ベルト３１に担持されるトナー像が転写ニップ部に搬送されるのに同期して、転写ニップ部に送給する。

記録媒体供給部５０によれば、中間転写ベルト３１に担持されるトナー像が転写ニップ部に搬送されるのに同期して、給紙ボックス５１または給紙トレイ５５から記録媒体が転写ニップ部に送給され、該記録媒体にトナー像が転写される。

定着部４０は、加熱ローラ４１および加圧ローラ４２を備える。加熱ローラ４１は、所定の定着温度となるように制御される。加圧ローラ４２は、加熱ローラ４１に圧接するローラである。加熱ローラ４１は、加圧ローラ４２とともに記録媒体を加熱しながら挟持することにより、トナー像を構成するトナーを溶融させて記録媒体上に定着させる。トナー像が定着した記録媒体は、後述する排出部６０に搬送される。

排出部６０は、搬送ローラ６１と、排出ローラ６２と、排出トレイ６３とを含む。搬送ローラ６１は、定着部４０よりも鉛直方向上方において、互いに圧接するように設けられる一対のローラ状部材である。搬送ローラ６１は、画像が定着した記録媒体を排出ローラ６２に向けて搬送する。

排出ローラ６２は、互いに圧接するように設けられる一対のローラ状部材である。排出ローラ６２は、片面印刷の場合、片面の印刷が完了した記録媒体を排出トレイ６３に排出する。排出ローラ６２は、両面印刷の場合、片面の印刷が完了した記録媒体を、用紙搬送路Ａ３を介してレジストローラ５４へ搬送し、両面の印刷が完了した記録媒体を排出トレイ６３に排出する。排出トレイ６３は、複合機１００の鉛直方向上面に設けられ、画像が定着した記録媒体を貯留する。

複合機１００は、図示しない制御ユニット部を含む。制御ユニット部は、たとえば、複合機１００の内部空間における鉛直方向上部に設けられ、記憶部と演算部と制御部とを含む。記憶部には、複合機１００の鉛直方向上面に配置される図示しない操作パネルを介した各種設定値、複合機１００内部の各所に配置される図示しないセンサなどからの検知結果、外部機器からの画像情報などが入力される。また、記憶部には、各種処理を実行するプログラムが書き込まれる。各種処理とは、たとえば、記録媒体判定処理、付着量制御処理、定着条件制御処理などである。

記憶部には、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、リードオンリィメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などが挙げられる。外部機器には、画像情報の形成または取得が可能であり、かつ複合機１００に電気的に接続可能な電子機器を使用でき、たとえば、コンピュータ、デジタルカメラ、テレビジョン受像機器、ビデオレコーダ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）レコーダ、ＨＤＤＶＤ（High-Definition Digital Versatile Disc）レコーダ、ブルーレイディスクレコーダ、ファクシミリ装置、携帯端末装置などが挙げられる。

演算部は、記憶部に書き込まれる各種データ（画像形成命令、検知結果、画像情報など）および各種処理のプログラムを取り出し、各種判定を行う。制御部は、演算部の判定結果に応じて複合機１００に設けられる各装置に制御信号を送付し、動作制御を行う。

制御部および演算部は中央処理装置（ＣＰＵ、Central Processing Unit）を備えるマイクロコンピュータ、マイクロプロセッサなどによって実現される処理回路を含む。制御ユニット部は、この処理回路とともに主電源を含み、電源は制御ユニット部だけでなく、複合機１００に設けられる各装置にも電力を供給する。

次に、トナーカートリッジユニット２６０について説明する。図２は、トナーカートリッジユニット２６０を示す斜視図である。トナーカートリッジユニット２６０は、トナーカートリッジ２００ｂ，２００ｃ，２００ｍ，２００ｙと、トナーカートリッジ載置台２６１とを含む。トナーカートリッジ載置台２６１は、角変位可能に構成されるロックレバー２６２と、ストッパプレート２６３とを備えている。各トナーカートリッジ２００は、トナーカートリッジ載置台２６１に載置された状態でロックレバー２６２がストッパプレート２６３側に角変位することで、該トナーカートリッジ載置台２６１に固定される。

図３は、トナーカートリッジ２００の内部の構成を示す模式図である。図４は、図３のＡ−Ａを切断面線とするトナーカートリッジ２００の断面図である。トナーカートリッジ２００は、トナー排出装置３００と、貯蔵容器２１０と、搬送容器２２０と、汲上げ部材２１１と、搬送部材２２１と、伝導部材２３０とを備え、トナーを現像装置２４に補給する。

貯蔵容器２１０は、略半円柱状の内部空間を有する容器状部材であり、その内部空間にトナーを収容するとともに、汲上げ部材２１１が設けられる。

汲上げ部材２１１は、回転軸２１１ａと、基体２１１ｂと、摺動部２１１ｃとを含む。回転軸２１１ａは、貯蔵容器２１０の長手方向に沿って延びる円柱状の部材である。基体２１１ｂは、貯蔵容器２１０の長手方向に沿って延びる平板状の部材であり、その幅方向および厚さ方向の中央部において、回転軸２１１ａに取り付けられる。摺動部２１１ｃは、基体２１１ｂの幅方向両端部に取り付けられる可撓性を有する部材であり、たとえば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から形成される。

汲上げ部材２１１は、図示しない駆動部と接続され、該駆動部から付与されるトルクによって、回転軸２１１ａがその軸線回りの回転方向Ｇ_１に回転する。回転軸２１１ａが回転方向Ｇ_１に回転するのに伴って、回転軸２１１ａの軸線を中心として基体２１１ｂが回転運動し、これによって基体２１１ｂの幅方向両端部に設けられる摺動部２１１ｃが貯蔵容器２１０の内壁面を摺擦することで、該貯蔵容器２１０内のトナーが、搬送容器２２０へ汲み上げられる。

搬送容器２２０は、略半円柱状の内部空間を有する容器状部材であり、その内部空間が、貯蔵容器２１０の内部空間と連通するように設けられる。搬送容器２２０の壁部には、汲上げ部材２１１によって供給されたトナーをトナー排出装置３００に搬送するための開口部である搬送口２２２が設けられる。また、搬送容器２２０内には、搬送部材２２１が設けられる。搬送部材２２１は、搬送羽根２２１ａと、搬送軸２２１ｂとを含む。搬送部材２２１は、搬送軸２２１ｂがその軸線回りの回転方向Ｇ_２に回転することによって、搬送容器２２０内のトナーを、搬送口２２２へ向けて搬送する部材である。

搬送軸２２１ｂは、外径３ｍｍ〜１０ｍｍの円柱状部材である。搬送軸２２１ｂは、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ハイインパクトポリスチレン、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合合成樹脂）などの材料から形成される。

搬送羽根２２１ａは、搬送軸２２１ｂを取り巻いて設けられる。搬送羽根２２１ａは、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ハイインパクトポリスチレン、ＡＢＳ樹脂などの材料から形成される。搬送羽根２２１ａは、搬送軸２２１ｂの回転に伴って該搬送軸２２１ｂの軸線を中心として回転運動することで、搬送容器２２０内のトナーを搬送口２２２へ向けて搬送する。

本実施形態では、搬送羽根２２１ａは、一続きの一般螺旋羽根から構成される。本発明において、「一般螺旋羽根」とは、概略的にはいわゆるオーガスクリューの羽根部分であり、より詳細には、後述する一般螺旋羽根面を主面とする所定の厚さの部材である。搬送羽根２２１ａを構成する一般螺旋羽根は、その内周部において搬送軸２２１ｂを取り巻いて設けられる。ここで、搬送羽根２２１ａを構成する一般螺旋羽根の内周部とは、上記一般螺旋羽根面のうち搬送軸２２１ｂの軸線に最も近接する部分であり、搬送羽根２２１ａを構成する一般螺旋羽根の外周部とは、上記一般螺旋羽根面において搬送軸２２１ｂから最も離間した部分である。一般螺旋羽根面の形状は、その内周部および外周部が、互いに異なる仮想的な一般螺線となるような形状であり、詳細は後述する。

本発明において、「螺線」とは、仮想的な円柱の側面上の連続した空間曲線であって、該仮想的な円柱の周方向のうちの一方向に進みながら該仮想的な円柱の軸線方向のうちの一方向に進む空間曲線である。仮想的な円柱の軸線方向のうちの一方向に見た場合において、螺線が、該仮想的な円柱の軸線方向のうちの一方向に進みながら、該仮想的な円柱の周方向のうちの右回りの方向に進むとき、右回りの螺線であると称し、左回りの方向に進むとき、左回りの螺線であると称する。また、螺線のうち、螺線上のすべての点においてリード角が一定となる螺線を特に、「一般螺線」と称する。ここで、螺線上のある点における該螺線の接線と、該螺線が取り巻く仮想的な円柱の軸線方向に対して垂直な面へ該接線を射影してできる直線と、がなす角が、その点における「リード角」である。リード角は、０°より大きく９０°より小さい角度である。

上記仮想的な円柱の軸線方向における螺線の間隔を、「リード」と称する。１周期以上の一般螺線では、リード角が一定なので、リードも一定である。以下では、一般螺旋羽根の主面である一般螺旋羽根面の外周部の一般螺線のリードを、該一般螺旋羽根の外周部のリードと称する。

本発明において、「一般螺旋羽根面」とは、仮想円柱Ｋ_１（以下では、半径をｒ_１とする）の側面上の１つの一般螺線Ｃ_１（以下では、リード角をθ_１で一定とする）に沿って、仮想円柱Ｋ_１の外部にある１つの線分Ｌ_１を、仮想円柱Ｋ_１の径方向における該線分Ｌ_１の長さｍ_１、および取付角度αを保ったまま、仮想円柱Ｋ_１の軸線に平行な一方向Ｄ_１に移動させたときの、該線分Ｌ_１の軌跡がなす面である。ここで、「取付角度α」とは、仮想円柱Ｋ_１の軸線と線分Ｌ_１とを含む面において、該線分Ｌ_１と、該線分Ｌ_１と仮想円柱Ｋ_１との接点から一方向Ｄ_１に延びる半直線と、のなす角度であって、０°より大きく１８０°より小さい角度である。

以下に、一般螺旋羽根面の一例として、一般螺線の１周期の部分に沿って線分を移動させたときの一般螺旋羽根面（「１周期の一般螺旋羽根面」と表す。他の周期についても同様）を示す。図５は、１周期の一般螺旋羽根面について説明するための図である。図５（ａ）は、仮想円柱Ｋ_１の側面と、仮想円柱Ｋ_１の側面上の右回りの一般螺線Ｃ_１と、一般螺線Ｃ_１上を一方向Ｄ_１に移動する線分Ｌ_１の開始位置および終了位置と、を示している。図５（ａ）の紙面において最も下側に示す線分Ｌ_１は移動の際の開始位置を示し、最も上側に示す線分Ｌ_１は終了位置を示している。図５（ａ）に示すように、仮想円柱Ｋ_１の径方向における線分Ｌ_１の長さｍ_１と、取付角度α（図５ではα＝９０°）とを一定に保ちながら、一般螺線Ｃ_１に沿って一方向Ｄ_１に、線分Ｌ_１を移動させるとき、該線分Ｌ_１の軌跡は図５（ｂ）に示す一般螺旋羽根面ｎ_１となる。図５（ｂ）において斜線部で示す面が、一般螺旋羽根面ｎ_１である。

図５（ｂ）に示すように、一般螺旋羽根面ｎ_１の外周部は、仮想円柱Ｋ_１と軸線が一致する仮想円柱Ｋ_２の側面上を一方向Ｄ_１に進む右回りの一般螺線となる。仮想円柱Ｋ_２の半径Ｒ_１は、仮想円柱Ｋ_１の半径ｒ_１と、仮想円柱Ｋ_１の径方向における線分Ｌ_１の長さｍ_１と、の和に等しい。

このような一般螺旋羽根面を主面とする部材が、一般螺旋羽根である。本実施形態のように搬送羽根２２１ａを構成する場合、上記一般螺旋羽根は、仮想円柱Ｋ_１の直径２ｒ_１が搬送軸２２１ｂの外径に等しくなるように構成される。そして、搬送羽根２２１ａを構成する一般螺旋羽根は、一般螺旋羽根面ｎ_１が搬送軸２２１ｂの軸線方向において搬送口２２２側になるように設けられ、該一般螺旋羽根面ｎ_１によってトナーを搬送口２２２に向けて搬送するように設けられる。ここで、本実施形態では、搬送軸２２１ｂの回転方向Ｇ_２は、搬送容器２２０からトナー排出装置３００へ向かう方向に見たときに、左回りである。よって、一般螺旋羽根面ｎ_１によってトナーを搬送口２２２に向けて搬送するために、搬送羽根２２１ａを構成する一般螺旋羽根は、右回りの一般螺線に沿って線分を移動させたときに形成される一般螺旋羽根面を主面とする部材、すなわち、右回りの一般螺旋羽根である必要がある。

また、このとき、搬送羽根２２１ａを構成する一般螺旋羽根の内周部と搬送軸２２１ｂの軸線との間の距離の２倍の値、すなわち搬送羽根２２１ａを構成する一般螺旋羽根の内径は２ｒ_１となり、搬送羽根２２１ａを構成する一般螺旋羽根の外周部と搬送軸２２１ｂの軸線との間の距離の２倍の値、すなわち搬送羽根２２１ａを構成する一般螺旋羽根の外径は２ｒ_１＋２ｍ_１となる。長さｍ_１は、たとえば５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内で適宜設定できる。また、たとえば、取付角度αは９０°でなくともよく、３０°〜１５０°の範囲内で適宜設定できる。リード角θ_１は、たとえば２０°〜７０°の範囲内で適宜設定できる。また、搬送羽根２２１ａを構成する一般螺旋羽根の外周部のリードｍ_２は、たとえば１０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内で適宜設定できる。

また本実施形態において、搬送羽根２２１ａは、１４周期の一般螺旋羽根面を有する一般螺旋羽根であり、該一般螺旋羽根の厚さは１．５ｍｍで一様である。一般螺旋羽根の周期、厚さなども、トナーの搬送速度やトナーカートリッジ２００の大きさなどに応じて適宜設定できる。たとえば、搬送羽根２２１ａを構成する一般螺旋羽根の厚さは、１ｍｍ〜３ｍｍの範囲内で適宜設定できる。

なお、本実施形態では、搬送羽根２２１ａは、一続きの一般螺旋羽根であるけれども、他の実施形態としては、搬送羽根２２１ａは、所定の間隔で離間した複数の一般螺旋羽根であってもよい。

図６は、トナー排出装置３００の内部の構成を示す模式図である。トナー排出装置３００は、排出容器３１０と排出部材３２０とシャッタ部材３３０とを含む。排出容器３１０は、円柱状の内部空間を有する容器状部材であり、トナーを受け入れるための開口部である受入口３１１が設けられる。排出容器３１０と搬送容器２２０とは、搬送容器２２０内のトナーが搬送口２２２および受入口３１１を介して排出容器３１０内に移動できるように連なって設けられる。すなわち、搬送容器２２０の内部空間と排出容器３１０の内部空間とは連通する。排出容器３１０と搬送容器２２０とは、一体として構成されてもよく、着脱自在に構成されてもよい。

また、排出容器３１０には、該排出容器３１０の壁部のうち、排出部材３２０の軸線方向に沿って該排出部材３２０を取り囲む壁部の少なくとも一部分に、トナーを排出するための開口部である排出口３１２が設けられる。本実施形態では、排出口３１２は、排出容器３１０の鉛直方向下方の壁部に設けられる。また、本実施形態では、排出口３１２の開口は、略矩形状である。

シャッタ部材３３０は、排出口３１２の鉛直方向下方において、スライド自在に設けられる。シャッタ部材３３０は、トナーカートリッジ２００がトナーカートリッジ載置台２６１に装着される過程において、トナー供給パイプ２５０に当接することによって略水平方向にスライドし、これによって排出口３１２が開放される。

排出部材３２０は、排出容器３１０内に設けられ、受入口３１１から排出容器３１０内に入ったトナーを、排出口３１２から排出する部材である。排出口３１２から排出されたトナーは、トナー供給パイプ２５０を介して現像装置２４に補給される。

排出部材３２０は、回転軸３２２と排出羽根３２１とを含む。回転軸３２２は、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ハイインパクトポリスチレン、ＡＢＳ樹脂などの材料から形成される。回転軸３２２は、外径３ｍｍ〜１０ｍｍの円柱状部材であり、その軸線が、円柱状の内部空間を有する排出容器３１０の軸線と一致するように設けられる。回転軸３２２は、その一端部が搬送軸２２１ｂに連なり、その他端部が伝導部材２３０に連なる。回転軸３２２、搬送軸２２１ｂ、および伝導部材２３０は、一体として構成されてもよく、着脱自在に構成されてもよい。本実施形態では、回転軸３２２の外径と搬送軸２２１ｂの外径とは同一であり、互いの軸線は一致する。なお、回転軸３２２上の排出羽根３２１と、搬送軸２２１ｂ上の搬送羽根２２１ａとは、滑らかに連なっていてもよいし、離間していてもよい。

排出羽根３２１は、回転軸３２２がその軸線回りの回転方向Ｇ_３に回転するのに伴って、回転軸３２２の軸線を中心として回転運動することで、排出容器３１０内のトナーを移動させる部材である。排出羽根３２１については後に詳述する。

伝導部材２３０は、歯車２３１と伝導軸２３２とを含む。伝導軸２３２は、円柱状部材であり、その一端部が歯車２３１に連なり、その他端部が回転軸３２２に連なる。歯車２３１は、図示しないモータなどの駆動部から付与されるトルクを、伝導軸２３２に伝えるための部材である。伝導部材２３０は、図示しない駆動部から付与されるトルクによって、伝導軸２３２の軸線回りの回転方向に、３０ｒｐｍ〜６０ｒｐｍで回転する。

このようなトナーカートリッジ２００によれば、汲上げ部材２１１によって、貯蔵容器２１０内のトナーが搬送容器２２０内へ汲み上げられる。そして、図示しない駆動部から付与されるトルクによって、伝導軸２３２、回転軸３２２、および搬送軸２２１ｂが一体的に回転する。搬送軸２２１ｂの回転によって搬送容器２２０内のトナーは、搬送口２２２および受入口３１１を介して、排出容器３１０内に搬送される。回転軸３２２の回転によって、排出容器３１０内のトナーは、排出口３１２から排出され、現像装置２４の現像槽内に補給される。

次に、排出羽根３２１について説明する。図６に示すように、排出羽根３２１は、回転軸３２２を取り巻いて設けられる。排出羽根３２１は、回転軸３２２の回転方向Ｇ_３への回転に伴って、回転軸３２２の軸線を中心として回転運動する。排出羽根３２１は、その回転運動によって、回転軸３２２の軸線方向のうち受入口３１１から排出口３１２へ向かう方向である排出方向Ｈ_１に向けて、排出容器３１０内のトナーを搬送する。

図７は、排出方向Ｈ_１とは反対方向に離間した位置から排出部材３２０を見たときの排出羽根３２１を表す図である。排出羽根３２１は、可撓性材料から形成される複数の一般螺旋羽根片と、図６および図７において斜線部で示す固定板３２１ａとから構成される。なお、後述する図９においても、固定板３２１ａを斜線部で示す。

本発明において、「一般螺旋羽根片」とは、図５を用いて説明した一般螺旋羽根のうち、特に、周期が１周期未満のものをいう。排出羽根３２１を構成する一般螺旋羽根片は、複数の一般螺旋羽根片が、全体として、回転軸３２２を取り巻く１周期以上の一般螺旋羽根を形成するように、該回転軸３２２上に連続的に配置される。

回転軸３２２の半径をｒ_１とするとき、排出羽根３２１を構成する一般螺旋羽根片の内周部と回転軸３２２の軸線との間の距離の２倍の値、すなわち排出羽根３２１を構成する一般螺旋羽根片の内径は２ｒ_１であり、排出羽根３２１を構成する一般螺旋羽根片の外周部と回転軸３２２の軸線との間の距離の２倍の値、すなわち排出羽根３２１を構成する一般螺旋羽根片の外径は２ｒ_１＋２ｍ_１である。長さｍ_１は、たとえば５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内で適宜設定できる。また、図５に示す取付角度αは、３０°〜１５０°の範囲内で適宜設定できる。また、図５に示す、一般螺旋羽根の内周部に沿う一般螺線Ｃ_１のリード角θ_１は、たとえば２０°〜７０°の範囲内で適宜設定できる。また、排出羽根３２１を構成する一般螺旋羽根片の外周部のリードｍ_３は、たとえば１０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内で適宜設定できる。

本実施形態において、排出羽根３２１は、すべて同一形状の６分の１周期の一般螺旋羽根片が連続的に１２枚設けられたものであり、全体として、一続きの、２周期の右回りの一般螺旋羽根を形成する。そして、この２周期の右回りの一般螺旋羽根の厚さは１．５ｍｍで一様である。排出羽根３２１を構成する複数の一般螺旋羽根片全体によって形成される一般螺旋羽根の周期、厚さなどは、トナーの搬送速度やトナー排出装置３００の大きさなどに応じて適宜設定できる。たとえば、排出羽根３２１を構成する一般螺旋羽根片の厚さは、１ｍｍ〜３ｍｍの範囲内で適宜設定できる。

なお、本実施形態では、排出羽根３２１を構成する複数の一般螺旋羽根片全体によって一続きの一般螺旋羽根が形成されるけれども、本発明の他の実施形態としては、排出羽根３２１を構成する複数の一般螺旋羽根片全体によって、所定の間隔で離間した複数の一般螺旋羽根が形成されてもよい。

本発明において、排出羽根３２１を構成する一般螺旋羽根片の材料である「可撓性材料」とは、圧縮変形率が５０％以上９０％以下の材質である。ここで、圧縮変形率は、１辺１ｃｍの立方体の試料に対して厚さ方向に０．１Ｎ／ｃｍ^２の荷重を加えたときの該試料の厚さの最小値をＦ［ｃｍ］とするときに、下記式（１）で与えられる値である。
圧縮変形率［％］＝（１−Ｆ）×１００［％］ …（１）

可撓性材料としては、たとえば弾性スポンジなどが挙げられる。弾性スポンジとは、圧縮変形率が５０％以上８０％以下の多孔質材質である。弾性スポンジとしては、ウレタンスポンジ、ゴムスポンジ、ポリエチレンスポンジなどを使用でき、この中でも耐摩耗性に優れるウレタンスポンジが好ましい。弾性スポンジとしてウレタンスポンジを用いることによって、トナー排出装置３００を長期間使用することができる。

上記弾性スポンジとしては、連続気泡を有する連泡性スポンジが好ましい。連泡性スポンジは、単泡性スポンジと比較して圧縮または変形し易いので、トナーに過度な負荷を掛けることなく、トナーを搬送できる。連泡性スポンジは、たとえば、炭酸カルシウムの微粉末を練り込んだ材料を射出成形後、成形品を塩酸水中に浸漬して、粉末炭酸カルシウムを分解溶出する方法や、水溶性の塩を練り込み成形した後、水中で塩を溶出して連泡体にする方法、または樹脂に予め発泡剤を添加しておき、発泡成形後に物理的に気泡の壁を破る方法などにより得られる。

さらに、上記弾性スポンジとしては、カーボンブラックなどの導電剤を含む導電性スポンジが好ましい。導電性スポンジは、トナーや排出容器３１０の内壁面と摩擦が生じても帯電し難いので、トナーを静電吸着することを抑えることができる。

上記弾性スポンジの各開口部は、開口にトナーが入り込まない程度の大きさであることが好ましい。開口にトナーが入り込まない程度の大きさは、たとえば、開口面積で表わせば、１μｍ^２以上１０μｍ^２以下である。また、たとえば、開口径で表わせば、１μｍ以上３μｍ以下である。このような大きさの開口部が設けられることにより、トナーが開口に入り込むことを抑えながら、トナーと弾性スポンジとの摩擦を大きくすることができる。これによって、トナーは、排出羽根３２１とともに移動し易くなり、その結果、トナーの流動性が低下していても、トナーを移動させることができ、駆動トルクの増大を抑えることができる。

上述したように、排出羽根３２１は、一般螺旋羽根片と固定板３２１ａとから構成される。固定板３２１ａは、排出羽根３２１を構成する一般螺旋羽根片の主面に沿って固定される。本実施形態では、固定板３２１ａは、一般螺旋羽根片の排出方向Ｈ_１上流側の主面に沿って固定されるけれども、本発明の他の実施形態としては、排出方向Ｈ_１下流側の主面に沿って固定されてもよい。また、固定板３２１ａは、一般螺旋羽根片の排出方向Ｈ_１両側の主面に沿って設けられてもよい。

本実施形態では、固定板３２１ａは、複数の一般螺旋羽根片に対応して、複数設けられる。より詳細には、図７に示すように、排出方向Ｈ_１とは反対方向に離間した位置から排出部材３２０を見たとき、一の一般螺旋羽根片の上に、一の固定板３２１ａが重なるように設けられる。

固定板３２１ａは、回転軸３２２および対応する一般螺旋羽根片のうちの少なくとも一方に固定される。固定板３２１ａは、少なくとも排出羽根３２１を構成する一般螺旋羽根片よりも硬い材料から形成され、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ハイインパクトポリスチレン、ＡＢＳ樹脂などの材料から形成される。

固定板３２１ａは、排出方向Ｈ_１の下流側に向かうにつれて、回転軸３２２の径方向における回転軸３２２の軸線から固定板３２１ａの外周部までの距離（以下では、「固定板３２１ａの外径」と称する）が大きくなるように構成される。そして、固定板３２１ａに対応する一般螺旋羽根片は、その外径が、固定板３２１ａの外径の最大値よりも大きくなるように構成される。

排出方向Ｈ_１の下流側に向かうにつれて外径が大きくなるように構成される部材としては、錐状一般螺旋羽根を挙げることができる。本実施形態では、固定板３２１ａは、排出羽根３２１を構成する一般螺旋羽根片のリード角θ_１と同一のリード角θ_２、および同一の周期の錐状一般螺旋羽根である。

本発明において、「錐状一般螺旋羽根」とは、概略的には、一般螺旋羽根を、その内径を一定に保ちながら、その外径を連続的に変化させた形状の部材である。より詳細には、後述する錐状一般螺旋羽根面を主面とする所定の厚さの部材である。固定板３２１ａを構成する錐状一般螺旋羽根は、その内周部において回転軸３２２を取り巻いて設けられる。ここで、固定板３２１ａを構成する錐状一般螺旋羽根の内周部とは、上記錐状一般螺旋羽根面のうち回転軸３２２の軸線に最も近接する部分であり、固定板３２１ａを構成する錐状一般螺旋羽根の外周部とは、上記錐状一般螺旋羽根面において回転軸３２２から最も離間した部分である。

本発明において、「錐状一般螺旋羽根面」とは、仮想円柱Ｋ_３（以下では、半径をｒ_２とする）の側面上の１つの一般螺線Ｃ_２（リード角をθ_２とする）に沿って、仮想円柱Ｋ_３の外部にある１つの線分Ｌ_２を、取付角度βを保ったまま、仮想円柱Ｋ_３の径方向における該線分Ｌ_２の長さｍ_４を連続的に大きくなるように変化させながら、仮想円柱Ｋ_３の軸線に平行な一方向Ｄ_２に移動させたときの、該線分Ｌ_２の軌跡がなす面である。ここで、「取付角度β」とは、仮想円柱Ｋ_３の軸線と線分Ｌ_２とを含む面において、該線分Ｌ_２と、該線分Ｌ_２と仮想円柱Ｋ_３との接点から一方向Ｄ_２に延びる半直線と、のなす角度であって、０°より大きく１８０°より小さい角度である。

以下に、錐状一般螺旋羽根面の一例として、一般螺線の１周期の部分に沿って線分を移動させたときの錐状一般螺旋羽根面（「１周期の錐状一般螺旋羽根面」と表す。他の周期についても同様）を示す。図８は、１周期の錐状一般螺旋羽根面について説明するための図である。図８（ａ）は、仮想円柱Ｋ_３の側面と、仮想円柱Ｋ_３の側面上の右回りの一般螺線Ｃ_２と、一般螺線Ｃ_２上を一方向Ｄ_２に移動する線分Ｌ_２の開始位置および終了位置と、を示している。図８（ａ）の紙面において最も下側に示す線分Ｌ_２は移動の際の開始位置を示し、最も上側に示す線分Ｌ_２は終了位置を示している。図８（ａ）に示すように、取付角度β（図８ではβ＝９０°）を一定に保ちつつ、仮想円柱Ｋ_３の径方向における線分Ｌ_２の長さｍ_４を連続的に大きくなるように変化させながら、一般螺線Ｃ_２に沿って一方向Ｄ_２に線分Ｌ_２を移動させるとき、該線分Ｌ_２の軌跡が錐状一般螺旋羽根面となる。

錐状一般螺旋羽根面の外周部は、仮想円柱Ｋ_３と軸線が一致する仮想錐台の側面に内接する。ここで、本発明において「錐台」とは、面積の異なる２つの底面を有し、軸線が該２つの底面を通り、かつ、軸線方向のうちの一方向に向かうにつれて外径が連続的に大きくなる立体である。線分Ｌ_２の長さｍ_４の変化のさせ方によって、錐状一般螺旋羽根面が内接する仮想錐台の形状は異なる。

図８（ｂ）は、仮想直円錐台Ｋ_４に内接する錐状一般螺旋羽根面ｎ_２を示している。本発明において、「直円錐台」とは、直円錐を底面に平行な平面で二分して得たれる立体のうち、円錐ではない方の立体である。一般螺線Ｃ_２に沿った単位移動距離当たりの線分Ｌ_２の長さｍ_４の変化率が一定のとき、線分Ｌ_２の軌跡は、図８（ｂ）において斜線部で示す錐状一般螺旋羽根面ｎ_２となり、その外周部は、仮想直円錐台Ｋ_４の側面に内接する。

図８（ｃ）は、仮想圧縮直円錐台Ｋ_５に内接する錐状一般螺旋羽根面ｎ_３を示している。本発明において、「圧縮直円錐台」とは、直円錐台の側面を、軸線に近付く向きに湾曲させた形状の立体である。一方向Ｄ_２に進むにつれて一般螺線Ｃ_２に沿った単位移動距離当たりの線分Ｌ_２の長さｍ_４の変化率が次第に大きくなるとき、線分Ｌ_２の軌跡は、図８（ｃ）において斜線部で示す錐状一般螺旋羽根面ｎ_３となり、その外周部は、仮想圧縮直円錐台Ｋ_５の側面に内接する。

図８（ｄ）は、仮想膨張直円錐台Ｋ_６に内接する錐状一般螺旋羽根面ｎ_４を示している。本発明において、「膨張直円錐台」とは、直円錐台の側面を、軸線から離れる向きに湾曲させた形状の立体である。一方向Ｄ_２に進むにつれて一般螺線Ｃ_２に沿った単位移動距離当たりの線分Ｌ_２の長さｍ_４の変化率が次第に小さくなるとき、線分Ｌ_２の軌跡は、図８（ｄ）において斜線部で示す錐状一般螺旋羽根面ｎ_４となり、その外周部は、仮想膨張直円錐台Ｋ_６の側面に内接する。

このような錐状一般螺旋羽根面を主面とする部材が、錐状一般螺旋羽根である。本実施形態のように固定板３２１ａを構成する場合、上記錐状一般螺旋羽根は、仮想円柱Ｋ_３の直径２ｒ_２が回転軸３２２の外径に等しくなるように構成される。そして、上述したように、固定板３２１ａを構成する錐状一般螺旋羽根のリード角θ_２は、排出羽根３２１を構成する一般螺旋羽根片のリード角θ_１と同一であり、固定板３２１ａを構成する錐状一般螺旋羽根と、排出羽根３２１を構成する一般螺旋羽根片とは同一の周期である。また、取付角度αと取付角度βとは同一の角度である。また、排出羽根３２１を構成する一般螺旋羽根片が右回りであるので、固定板３２１ａを構成する錐状一般螺旋羽根も、右回りの一般螺線に沿って線分を移動させたときに形成される錐状一般螺旋羽根面を主面とする部材、すなわち、右回りの錐状一般螺旋羽根である必要がある。

また、このとき、固定板３２１ａを構成する錐状一般螺旋羽根の内周部と回転軸３２２の軸線との間の距離の２倍の値、すなわち錐状一般螺旋羽根の内径は２ｒ_２で一様となり、固定板３２１ａを構成する錐状一般螺旋羽根の外周部と回転軸３２２の軸線との間の距離の２倍の値、すなわち錐状一般螺旋羽根の外径は、排出方向Ｈ_１に向かうにつれて、２ｍ_４の最小値＋２ｒ_２から、２ｍ_４の最大値＋２ｒ_２まで、連続的に変化する。長さｍ_４の最小値は、たとえば０ｍｍ〜５ｍｍの範囲内で適宜設定できる。長さｍ_４の最大値は、たとえば５ｍｍ〜排出羽根３２１を構成する一般螺旋羽根片の外径の値の範囲内で適宜設定できる。

本実施形態において、固定板３２１ａを構成する錐状一般螺旋羽根の厚さは、０．５ｍｍで一様である。固定板３２１ａを構成する錐状一般螺旋羽根の厚さは、排出羽根３２１を構成する一般螺旋羽根片の硬さに応じて適宜設定でき、たとえば、０．２ｍｍ〜１ｍｍの範囲内で適宜設定できる。

このように、排出羽根３２１は、一般螺旋羽根片と固定板３２１ａとから構成される。なお、本実施形態では、排出部材３２０は一般螺旋羽根片と固定板３２１ａと回転軸３２２とから構成されるけれども、本発明の他の実施形態としては、排出羽根３２１よりも排出方向Ｈ_１上流側に、回転軸３２２を取り巻く一般螺旋羽根が設けられてもよい。

このようなトナー排出装置３００によれば、ロック現象の発生を抑えることができる。ロック現象とは、従来のトナーカートリッジにおいて生じる不具合である。一般的に、トナーカートリッジを長期間輸送したり、放置したりすると、トナーカートリッジ内のトナーは、その流動性が低下する。トナーの流動性が低下した場合、従来のトナーカートリッジでは、排出口からトナーが速やかに排出されなくなることで、トナーが過度に圧縮され、その結果、排出部材の回転が停止してしまう現象が生じる。この現象がロック現象である。本発明に係るトナー排出装置３００は、以下に示すように、排出羽根３２１を構成する一般螺旋羽根片の変形によって、このロック現象の発生を抑えることができる。

図９は、一般螺旋羽根片の変形の様子を示す図である。排出部材３２０は、回転方向Ｇ_３に回転することで、排出方向Ｈ_１に向けてトナーを押し出す部材である。トナーの流動性が極端に低下している場合、この排出方向Ｈ_１に押し出す力によって、排出羽根３２１間または排出羽根３２１と排出容器３１０内壁との間でトナーが圧縮される。そして、圧縮されたトナーによる、排出方向Ｈ_１とは反対方向の抗力によって、図９に示すように、排出羽根３２１が排出方向Ｈ_１上流側に折れ曲がる。排出羽根３２１が折れ曲がるのは、排出羽根３２１を構成する一般螺旋羽根片が、１周期未満の比較的小さな一般螺旋羽根であり、さらに、可撓性材料から形成されているからである。このように排出羽根３２１が排出方向Ｈ_１上流側に変形することで、トナーを排出方向Ｈ_１に押し出す力が弱まり、トナーの過度な圧縮が抑えられ、トナーが排出口３１２から排出され易くなる。これによって、本発明は、ロック現象の発生を抑えることができる。

このように排出羽根３２１を構成する複数の一般螺旋羽根片が変形できるように、各一般螺旋羽根片は、他の隣接する一般螺旋羽根片に対して、独立して変形可能に設けられている。すなわち、排出羽根３２１を構成する各一般螺旋羽根片は、隣接する他の一般螺旋羽根片と接触しているけれども、少なくともその外周部において、該隣接する他の一般螺旋羽根片に固定されてはいない。より好ましくは、各一般螺旋羽根片は、隣接する他の一般螺旋羽根片に全く固定されずに設けられる。

上記ロック現象が回避されると、排出羽根３２１は変形している状態から元の状態に戻ろうとする。すなわち、排出羽根３２１を構成する、可撓性材料から形成される複数の一般螺旋羽根片は、回転軸３２２が回転し始めた段階ではトナーによる上記抗力によって変形しているけれども、トナーが円滑に搬送される段階になれば、トナーによる上記抗力が弱まり、徐々に、全体として１周期以上の一般螺旋羽根を形成している状態に戻る。したがって、トナーが円滑に搬送され始めれば、この１周期以上の一般螺旋羽根によって、充分な搬送量で、トナーを排出方向Ｈ_１に搬送することができる。特に、排出羽根３２１を構成する複数の一般螺旋羽根片がウレタンスポンジなどの弾性スポンジから形成されている場合は、変形した一般螺旋羽根片がより早く元の形状に戻るので、排出羽根３２１は、より早く、充分な搬送量でトナーを搬送できる状態に戻ることができる。

また本実施形態では、排出羽根３２１は、固定板３２１ａを備えることで、一般螺旋羽根片が所定の部分において変形し易くなるように構成されている。すなわち、排出羽根３２１を構成する一般螺旋羽根片は、固定板３２１ａに対向する部分と対向しない部分との間の境界部分が、折れ曲がり易くなっている。したがって、排出羽根３２１を構成する一般螺旋羽根片は、この境界部分において、固定板３２１ａに対向していない部分が排出方向Ｈ_１上流側に変位するように折れ曲がる。このように、排出羽根３２１を構成する一般螺旋羽根片が予め所定の部分において折れ曲がり易く構成されることで、安定して、ロック現象の発生を抑えることができる。

さらに、固定板３２１ａは、排出方向Ｈ_１下流側に向かうにつれて、その外径が大きくなるように構成されている。よって、排出羽根３２１を構成する一般螺旋羽根片において、変形し易くなっている上記境界部分は、排出方向Ｈ_１下流側に向かうにつれて、回転軸３２２から遠くなっている。その結果、排出羽根３２１を構成する一般螺旋羽根片は、排出方向Ｈ_１下流側の部分よりも、排出方向Ｈ_１上流側の部分の方が、排出方向Ｈ_１上流側に変位し易くなっている。ここで、排出羽根３２１が回転するとき、トナーは、相対的には、排出羽根３２１を構成する一般螺旋羽根片の排出方向Ｈ_１下流側の部分から、排出方向Ｈ_１上流側の部分に向けて移動する。したがって、本実施形態では、排出羽根３２１を構成する一般螺旋羽根片に対するトナーの相対的な流れにより、円滑に、当該一般螺旋羽根片を変形させることができる。

また本実施形態では、固定板３２１ａが錐状一般螺旋羽根によって構成されるので、排出羽根３２１を構成する一般螺旋羽根片に対するトナーの相対的な流れにより、当該一般螺旋羽根片は、より円滑に、変形することができる。

なお、上述したように、本発明は、可撓性材料から形成される螺旋羽根片が排出方向Ｈ_１上流側に折れ曲がることで、ロック現象の発生を抑えている。したがって、本発明としては、上記第１実施形態における固定板３２１ａは必須の構成ではない。たとえば、本発明の他の実施形態として、トナー排出装置３００から固定板３２１ａのみを取り除いたものを挙げることができ、当該他の実施形態によっても、ロック現象の発生を抑えることができる。

次に、本発明の第２実施形態であるトナー排出装置４００について説明する。図１０は、トナー排出装置４００の内部の構成を示す模式図である。トナー排出装置４００は、排出容器３１０と排出部材４２０とシャッタ部材３３０とを含む。排出容器３１０およびシャッタ部材３３０については、第１実施形態と共通するので説明は省略する。

排出部材４２０は、排出容器３１０内に設けられ、受入口３１１から排出容器３１０内に入ったトナーを、排出口３１２から排出する部材である。排出口３１２から排出されたトナーは、トナー供給パイプ２５０を介して現像装置２４に補給される。

排出部材４２０は、回転軸４２２と排出羽根４２１とを含む。回転軸４２２は、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ハイインパクトポリスチレン、ＡＢＳ樹脂などの材料から形成される。回転軸４２２は、外径３ｍｍ〜１０ｍｍの円柱状部材であり、その軸線が、円柱状の内部空間を有する排出容器３１０の軸線と一致するように設けられる。回転軸４２２は、その一端部が搬送軸２２１ｂに連なり、その他端部が伝導部材２３０に連なる。回転軸４２２、搬送軸２２１ｂ、および伝導部材２３０は、一体として構成されてもよく、着脱自在に構成されてもよい。本実施形態では、回転軸４２２の外径と搬送軸２２１ｂの外径とは同一であり、互いの軸線は一致する。なお、回転軸４２２上の排出羽根４２１と、搬送軸２２１ｂ上の搬送羽根２２１ａとは、滑らかに連なっていてもよいし、離間していてもよい。

排出羽根４２１は、回転軸４２２を取り巻いて設けられる。排出羽根４２１は、回転軸４２２の回転方向Ｇ_３への回転に伴って、回転軸４２２の軸線を中心として回転運動する。排出羽根４２１は、その回転運動によって、回転軸４２２の軸線方向のうち受入口３１１から排出口３１２へ向かう方向である排出方向Ｈ_１に向けて、排出容器３１０内のトナーを搬送する。

図１１は、排出方向Ｈ_１とは反対方向に離間した位置から排出部材４２０を見たときの排出羽根４２１を表す図である。排出羽根４２１は、複数の一般螺旋羽根片から構成される。排出羽根４２１を構成する一般螺旋羽根片は、第１実施形態と同じ可撓性材料から形成される。排出羽根４２１を構成する一般螺旋羽根片は、図１０および図１１において斜線部で示す折り目部分４２１ａを有する。

排出羽根４２１を構成する一般螺旋羽根片は、複数の一般螺旋羽根片が、全体として、回転軸４２２を取り巻く１周期以上の一般螺旋羽根を形成するように、該回転軸４２２上に連続的に配置される。このとき、各一般螺旋羽根片は、隣接する他の一般螺旋羽根片と接触しているけれども、少なくともその外周部において、該隣接する他の一般螺旋羽根片に固定されてはいない。より好ましくは、各一般螺旋羽根片は、隣接する他の一般螺旋羽根片に全く固定されずに設けられる。

回転軸４２２の半径をｒ_１とするとき、排出羽根４２１を構成する一般螺旋羽根片の内周部と回転軸４２２の軸線との間の距離の２倍の値、すなわち排出羽根４２１を構成する一般螺旋羽根片の内径は２ｒ_１であり、排出羽根４２１を構成する一般螺旋羽根片の外周部と回転軸４２２の軸線との間の距離の２倍の値、すなわち排出羽根４２１を構成する一般螺旋羽根片の外径は２ｒ_１＋２ｍ_１である。長さｍ_１は、たとえば５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内で適宜設定できる。また、図５に示す取付角度αは、３０°〜１５０°の範囲内で適宜設定できる。また、図５に示す、一般螺旋羽根の内周部に沿う一般螺線Ｃ_１のリード角θ_１は、たとえば２０°〜７０°の範囲内で適宜設定できる。また、排出羽根４２１を構成する一般螺旋羽根片の外周部のリードｍ_５は、たとえば１０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内で適宜設定できる。

本実施形態において、排出羽根４２１は、すべて同一形状の６分の１周期の一般螺旋羽根片が連続的に１２枚設けられたものであり、全体として、一続きの、２周期の右回りの一般螺旋羽根を形成する。そして、この２周期の右回りの一般螺旋羽根の厚さは１．５ｍｍで一様である。排出羽根４２１を構成する複数の一般螺旋羽根片全体によって形成される一般螺旋羽根の周期、厚さなどは、トナーの搬送速度やトナー排出装置４００の大きさなどに応じて適宜設定できる。たとえば、排出羽根４２１を構成する一般螺旋羽根片の厚さは、１ｍｍ〜３ｍｍの範囲内で適宜設定できる。

なお、本実施形態では、排出羽根４２１を構成する複数の一般螺旋羽根片全体によって一続きの一般螺旋羽根が形成されるけれども、本発明の他の実施形態としては、排出羽根４２１を構成する複数の一般螺旋羽根片全体によって、所定の間隔で離間した複数の一般螺旋羽根が形成されてもよい。

上述したように、排出羽根４２１は、折り目部分４２１ａを有する。折り目部分４２１ａは、排出方向Ｈ１下流側に向かうにつれて回転軸４２２の軸線からの距離が遠ざかるように形成される。本実施形態では、上記第１実施形態の排出羽根３２１を構成する一般螺旋羽根片における、固定板３２１ａに対向する部分と対向しない部分との間の境界部分に、折り目部分４２１ａが形成される。折り目部分４２１ａは、図１１に示すように、各一般螺旋羽根片に形成される。

折り目部分４２１ａは、排出羽根４２１を構成する一般螺旋羽根片において、他の部分よりも変形し易く形成されている部分である。折り目部分４２１ａは、たとえば、他の部分よりも軟らかい材料から形成される。また、折り目部分４２１ａは、たとえば、他の部分よりも薄く形成された部分であってもよく、複数箇所に切込みが入った部分であってもよい。

このように、排出羽根４２１は、折り目部分４２１ａを有する複数の一般螺旋羽根片から構成される。なお、本実施形態では、排出部材４２０は折り目部分４２１ａを有する複数の一般螺旋羽根片と回転軸４２２とから構成されるけれども、本発明の他の実施形態としては、排出羽根４２１よりも排出方向Ｈ_１上流側に、回転軸４２２を取り巻く一般螺旋羽根が設けられてもよい。

このようなトナー排出装置４００において、排出部材４２０は、回転方向Ｇ_３に回転することで、排出方向Ｈ_１に向けてトナーを押し出す。トナーの流動性が極端に低下している場合、この排出方向Ｈ_１に押し出す力によって、排出羽根４２１間または排出羽根４２１と排出容器３１０内壁との間でトナーが圧縮される。そして、圧縮されたトナーによる、排出方向Ｈ_１とは反対方向の抗力によって、第１実施形態のときと同様に、排出羽根４２１が排出方向Ｈ_１上流側に折れ曲がる。これによって、トナーを排出方向Ｈ_１に押し出す力が弱まり、トナーの過度な圧縮が抑えられ、トナーが排出口３１２から排出され易くなる。したがって、本発明は、ロック現象の発生を抑えることができる。

上記ロック現象が回避されると、排出羽根４２１は変形している状態から元の状態に戻ろうとする。すなわち、排出羽根４２１を構成する、可撓性材料から形成される複数の一般螺旋羽根片は、回転軸４２２が回転し始めた段階ではトナーによる上記抗力によって変形しているけれども、トナーが円滑に搬送される段階になれば、トナーによる上記抗力が弱まり、徐々に、全体として１周期以上の一般螺旋羽根を形成している状態に戻る。したがって、トナーが円滑に搬送され始めれば、この１周期以上の一般螺旋羽根によって、充分な搬送量で、トナーを排出方向Ｈ_１に搬送することができる。特に、排出羽根４２１を構成する複数の一般螺旋羽根片がウレタンスポンジなどの弾性スポンジから形成されている場合は、変形した一般螺旋羽根片がより早く元の形状に戻るので、排出羽根４２１は、より早く、充分な搬送量でトナーを搬送できる状態に戻ることができる。

また本実施形態では、排出羽根４２１は、折り目部分４２１ａを有することで、一般螺旋羽根片が当該折り目部分４２１ａにおいて変形し易くなっている。したがって、安定して、ロック現象の発生を抑えることができる。

さらに、折り目部分４２１ａは、排出方向Ｈ１下流側に向かうにつれて回転軸４２２の軸線からの距離が遠ざかるように形成されている。すなわち、排出羽根４２１を構成する一般螺旋羽根片において、変形し易くなっている折り目部分４２１ａは、排出方向Ｈ１下流側に向かうにつれて、回転軸４２２から遠くなっている。その結果、排出羽根４２１を構成する一般螺旋羽根片は、排出方向Ｈ１下流側の部分よりも、排出方向Ｈ１上流側の部分の方が、排出方向Ｈ１上流側に変位し易くなっている。したがって、本実施形態では、排出羽根４２１を構成する一般螺旋羽根片に対するトナーの相対的な流れにより、円滑に、当該一般螺旋羽根片を変形させることができる。

２０ トナー像形成部
２４，２４ｂ，２４ｃ，２４ｍ，２４ｙ 現像装置
３０ 転写部
４０ 定着部
５０ 記録媒体供給部
６０ 排出部
１００ 複合機
２００ トナーカートリッジ
２１０ 貯蔵容器
２２０ 搬送容器
２１１ 汲上げ部材
２２１ 搬送部材
２３０ 伝導部材
３００，４００ トナー排出装置
３１０ 排出容器
３１１ 受入口
３１２ 排出口
３２０，４２０ 排出部材
３２１，４２１ 排出羽根
３２１ａ 固定板
３２２，４２２ 回転軸
４２１ａ 折り目部分

Claims (6)

1. トナーを受け入れるための受入口、およびトナーを排出するための排出口が設けられる排出容器と、
   前記排出容器内に設けられる排出部材であって、
   回転軸と、
   該回転軸を取り巻いて設けられ、該回転軸の回転に伴う回転運動によって、該回転軸の軸線方向のうち前記受入口から前記排出口に向かう方向である排出方向に、前記排出容器内のトナーを移動させる排出羽根と、を含む排出部材とを備え、
   前記排出羽根は、可撓性材料から形成される複数の螺旋羽根片であって、各羽根片は、隣接する他の羽根片と接触して、全体として螺旋羽根を形成するように連続的に配置される複数の螺旋羽根片から、構成され、前記複数の螺旋羽根片は、それぞれ他の隣接する螺旋羽根片に対して独立して変形可能に設けられ、
   前記排出羽根は、前記螺旋羽根片が所定の部分において変形し易くなるように構成され、トナーの排出容器内壁に接触しないものであることを特徴とするトナー排出装置。
2. 前記排出羽根は、前記螺旋羽根片の主面に沿って固定される固定板を含み、
   前記固定板は、前記排出方向の下流側に向かうにつれて、前記回転軸の軸線から該固定板の外周部までの距離が大きくなるように構成され、
   前記螺旋羽根片は、その外径が、前記回転軸の軸線から前記固定板の外周部までの距離の最大値よりも大きくなるように構成されることを特徴とする請求項１に記載のトナー排出装置。
3. 前記螺旋羽根片は、前記排出方向下流側に向かうにつれて前記回転軸の軸線からの距離が遠ざかるように形成される折り目部分を有することを特徴とする請求項１に記載のトナー排出装置。
4. 前記可撓性材料は、弾性スポンジであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のトナー排出装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載のトナー排出装置と、
   トナーを貯蔵する貯蔵容器と、
   前記排出容器にトナーを搬送するための搬送口が設けられる搬送容器と、
   前記貯蔵容器内に設けられ、該貯蔵容器内のトナーを前記搬送容器内に汲み上げる汲上げ部材と、
   前記搬送容器内に設けられる搬送部材であって、該搬送容器内のトナーを前記搬送口に向けて搬送する搬送部材とを備え、
   前記排出容器と前記搬送容器とは、前記搬送容器内のトナーが前記搬送口および前記受入口を介して前記排出容器に移動できるように連なって設けられることを特徴とするトナーカートリッジ。
6. 現像装置を備える電子写真方式の画像形成装置において、
   前記現像装置にトナーを補給するトナーカートリッジとして、請求項５に記載のトナーカートリッジを備えることを特徴とする画像形成装置。

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