JP5858939B2 - 現像剤収容体、現像形成部、及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリンタ、ＦＡＸ、複写機など、電子写真装置中で使用される現像剤収容体、画像形成部、及びこれらを備えた画像形成装置に関する。

電子写真カラー記録装置のような画像記録装置には、媒体搬送方向に沿って現像剤であるトナーの各色に応じた画像形成部を配列したものがある。各画像形成部には感光体等が設けてあり、画像情報に基づき感光体表面に形成した静電潜像を顕像化する。画像形成部は、画像形成装置に対して各々着脱可能であり、現像剤を収納する現像剤収容体と現像装置から構成され、現像剤収容体と現像装置の間には、画像形成装置にトナー搬送路が設けられている。現像装置は、感光体ドラム表面に圧接する現像ローラを挟んで感光体ドラムと対向する位置に供給ローラが設けられ、現像装置に対して着脱可能な現像剤収容体の開口部から、トナー搬送路を介して現像剤を現像装置に供給している。

近年、現像剤収容体は、寿命交換時のクリーンハンド化が求められており、このため現像剤収容体の開口部を小さくし、且つ現像剤収容体の外側に、スライドすることで開口部を開閉するシャッターを設けている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−２３７５８８号公報（第９頁、図７）

しかしながら、従来の構成では、現像剤収容体の内部の現像剤は開口部に送り込まれるが、開口部が小さくなったため、開口部近傍で現像剤の圧力が増し、現像剤が凝集する。このため、凝集した現像剤が現像装置に送り込まれ、印刷不良が発生した。また、凝集がさらに増すと、現像剤収容体の開口部から現像剤を安定的に排出できないという問題があった。

本発明による現像剤収容体は、現像剤を収容する収容部と、前記現像剤を供給するための供給口と、前記収容部内に配置されて、前記供給口に回転動作により前記現像剤を搬送する搬送部材とを有し、
前記供給口に、前記搬送部材の回転軸に対して略垂直な複数のスリットを有し、
前記供給口の、前記回転軸の軸方向の中央部で該軸方向と垂直に交わる仮想面に対して、前記スリットが傾斜して略面対称に形成されていることを特徴とする。
本発明による別の現像剤収容体は、現像剤を収容する収容部と、前記現像剤を供給するための供給口と、前記収容部内に配置されて、前記供給口に回転動作により前記現像剤を搬送する搬送部材とを有し、
前記供給口に、前記搬送部材の回転軸に対して略垂直な複数のスリットを有し、
前記搬送部材は、前記回転軸の軸方向に前記現像剤を搬送する搬送部と、前記回転軸の回転方向に前記現像剤を攪拌する攪拌部とを有し、
前記搬送部材は、長手方向の中央部で垂直に交わる仮想平面に対して略面対称に形成され、長手方向の中央部で、前記攪拌部が屈折していることを特徴とする。

本発明の現像剤収容体によれば、搬送部材の回転動作により、凝集した現像剤を、搬送しながら解して直ちに排出することが可能となる。

本発明によるトナーカートリッジを採用した実施の形態１のプリンタの要部構成を説明するための概略構成図である。 実施の形態１において、ブラック（Ｋ）の現像形成部、転写ローラ、露光装置、及び印刷された記録用紙を模式的に示す概略構成図である。 フロントカバーを開けた状態のプリンタの外観斜視図である。 トナーカートリッジ保持ユニットに保持されたトナーカートリッジの外観斜視図である。 トナーカートリッジ保持ユニットに保持されたトナーカートリッジを図４とは異なる方向からみた外観斜視図である。 実施の形態１において、トナーカートリッジを斜め上方から見た外観斜視図である。 実施の形態１において、トナーカートリッジを斜め下方から見た外観斜視図である。 内部を示すために一部のカバーを除いた状態のトナーカートリッジの外観斜視図である。 実施の形態１において、トナーカートリッジ保持ユニットの外観斜視図である。 実施の形態１において、トナーカートリッジ保持ユニットを図９とは異なる方向からみた外観斜視図である プリンタ本体内に配設された駆動入力ギヤと、トナーカートリッジのギヤとが噛合した状態を斜め上方からみた外観斜視図である。 実施の形態１において、図８に示すように、トナーカートリッジのトナー収容部に配設されるスパイラルの外観斜視図である。 （ａ）は、実施の形態１において、トナー供給口が開いた状態のトナーカートリッジを斜め下方から見た外観斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の矢印元の点線囲み部分の部分拡大図である。 （ａ）は、実施の形態１において、トナーカートリッジの正面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＦ−Ｆ断面を同方向からみた内部構成図であり、（ｃ）は（ｂ）の矢印元の点線囲み部分の部分拡大図である。 （ａ）は、実施の形態１において、トナーカートリッジの平面透視図であり、（ｂ）は（ａ）の矢印元の点線囲み部分の部分拡大図である。 （ａ）は、実施の形態１において、実験例としてのトナーカートリッジの平面透視図であり、（ｂ）は（ａ）の矢印元の点線囲み部分の部分拡大図である。 実施の形態１において、変形例１としてのスパイラルの外観斜視図である。 実施の形態１において、変形例２としてのトナーカートリッジの平面透視図である。 実施の形態１において、変形例２としての攪拌部材の外観斜視図である。 実施の形態１において、変形例３としての現像形成部（但し、トナーカートリッジを除いている）の外観斜視図である。 （ａ）は、比較例において、トナー供給口が開いた状態のトナーカートリッジを斜め下方から見た外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の矢印元の点線囲み部分の部分拡大図である。 （ａ）は、比較例において、トナーカートリッジの正面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＧ−Ｇ断面を同方向からみた内部構成図であり、（ｃ）は（ｂ）の矢印元の点線囲み部分の部分拡大図である。 （ａ）は、比較例において、トナーカートリッジの平面透視図であり、（ｂ）は（ａ）の矢印元の点線囲み部分の部分拡大図である。 （ａ）は、実施の形態２において、トナーカートリッジの平面透視図であり、（ｂ）は同図（ａ）の矢印元の点線囲み部分の部分拡大図である。 実施の形態２において、トナーカートリッジに配置されるスパイラルの外観斜視図である。 （ａ）は、実施の形態２において、変形例４としてのスパイラルの外観斜視図であり、（ｂ）は、その正面図である。 （ａ）は、実施の形態２において、変形例５としてのスパイラルの外観斜視図であり、（ｂ）は、その正面図である。 （ａ）は、実施の形態２において、変形例６としてのスパイラルの外観斜視図であり、（ｂ）は、その正面図である。

実施の形態１．
図１は、本発明によるトナーカートリッジを採用した実施の形態１のプリンタ１００の要部構成を説明するための概略構成図である。

同図において、画像形成装置としてのプリンタ１００は、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の４色を印刷可能なカラー用電子写真式プリンタとしての構成を備えている。ロワーフレーム２８には、用紙搬送ローラ１６〜１９を有する概ねＳ字状の用紙搬送路１５が形成されており、この用紙搬送路１５の、上流側端部には記録用紙を収納する給紙カセット２０が配置され、下流側端部には印刷された記録用紙を載置するスタッカ２１が設けられている。

用紙搬送路１５には、給紙カセット２０から記録用紙を繰り出す用紙繰り出し部２２、記録用紙の紙厚を検知する検知部２６、繰り出された記録用紙を静電効果により転写ベルト１１に付着させて搬送する搬送ベルトユニット２４、及びトナー画像を記録用紙に定着させる定着部２５が設けられている。

搬送ベルトユニット２４とによって、転写ベルト１１に付着して搬送される記録用紙を挟む位置に、記録用紙の搬送方向上流側より順にブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）のトナーを収容する現像形成部２３Ｋ，２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ（特に区別する必要がない場合は現像形成部２３と称す）が一列に、プリンタ１００本体に配列されている。本実施の形態においては、これらの現像形成部２３Ｋ，２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃの構成は同一であり、収容されているトナーの色のみが異なるため、ここではブラック（Ｋ）の現像形成部２３Ｋを例にとり、その内部構造を以下に説明する。尚、例えばプリンタ１００の現像形成部２３のような、プリンタ１００の構成要素の個々に対して、その構成要素を除いた部分をプリンタ１００本体と称す場合がある。

図１中のＸ、Ｙ、Ｚの各軸は、記録用紙が現像形成部２３を通過する際の搬送方向にＸ軸をとり、後述する感光体１の回転軸方向にＹ軸をとり、これら両軸と直交する方向にＺ軸をとっている。また、後述する他の図においてＸ、Ｙ、Ｚの各軸が示される場合、これらの軸方向は、共通する方向を示すものとする。即ち、各図のＸ、Ｙ、Ｚ軸は、各図の描写部分が、図１に示すプリンタ１００を構成する際の配置方向を示している。またここでは、Ｚ軸が略鉛直方向となるように配置されるものとする。

図２は、ブラック（Ｋ）の現像形成部２３Ｋ、転写ローラ１２、露光装置３、及び印刷された記録用紙１３を模式的に示す概略構成図である。

同図に示すように、現像形成部２３Ｋは、プリンタ１００本体に対して着脱自在に配置された現像装置１０Ｋ（特に区別する必要がない場合は現像装置１０と称す）、現像剤収容体としてのトナーカートリッジ５Ｋ（特に区別する必要がない場合はトナーカートリッジ５と称す）、及びトナーカートリッジ保持ユニット４１Ｋ（特に区別する必要がない場合はトナーカートリッジ保持ユニット４１と称す）とを有する。

現像装置１０には、表面に電荷を貯えることができ、露光によって表面の電荷を除去することができる感光体１が矢印方向に回転可能に配置され、この感光体１の周囲には、その回転方向上流側から順に、感光体１の表面に一定の圧力で接触して電荷を供給して帯電させる帯電ローラ２、帯電された感光体１の表面に、例えばＬＥＤヘッド等の光源による光を照射して静電潜像を形成する露光装置３が配設される。尚、この露光装置３は、プリンタ１００の本体側のアッパーフレーム３０（図１）に配設されている。

更に、静電潜像が形成された感光体１の表面に、所定色（ここではブラック）の現像剤としてのトナー４を付着させて現像を発生させる現像部１１０、感光体１上のトナー現像を記録用紙１３に転写した際に残留した転写残トナーを除去して、廃トナー収集部１１１に落下させるクリーニングブレード９が配設されている。このためクリーニングブレード９は弾性体で形成され、そのエッジ部が感光体１の表面に一定の圧力で接触するように配置されている。尚、これら各装置に用いられている回転体は、図示しない駆動源からギヤなどを経由して動力が伝達され回転する。

現像部１１０は、トナー搬送路２７から排出されるトナー４を貯蔵するトナー貯蔵部１１２、現像ローラ６、この現像ローラ６に貯蔵されたトナー４を供給するトナー供給ローラ８、現像ローラ６上のトナー４を薄層化する現像ブレード７を有し、感光体１の表面に形成された静電潜像をトナー４によって顕像化、即ち現像する。

後述するトナーカートリッジ保持ユニット４１は、トナー４を収容するトナーカートリッジ５Ｋを挿抜可能に保持し、トナーカートリッジ５Ｋの下部に形成された供給口としてのトナー供給口３９から排出されるトナー４を、トナー搬送路２７を介してトナー貯蔵部１１２に導く。尚、ここでは、後述するようにトナーカートリッジ保持ユニット４１は、プリンタ１００本体に配設されている。

現像ローラ６とトナー供給ローラ８とは、一定の圧力で当接するように、互いに平行に配置され、それぞれ同図に示される矢印の方向（同方向）に回転する。また、現像ブレード７と現像ローラ６とは、同図に示すように、例えば現像ブレード７の折り曲げ部分が現像ローラ６の周面に一定の圧力で接触するように、互いに平行に配置される。尚、これら各装置に用いられている回転体は、図示しない駆動源からギヤなどを経由して動力が伝達され回転する。

図１に示すように、上記した４つの現像形成部２３の各感光体１に対向する位置には、それぞれ導電性のゴム等によって形成された転写ローラ１２が、記録用紙１３（図２）を静電吸収して搬送する転写ベルト１１を介して圧接された状態で配設されている。これらの転写ローラ１２は、感光体１上のトナー現像を記録用紙１３（図２）に転写するが、この転写時に、各感光体１の表面電位とこれらの各感光体に対向して配置された各転写ローラ１２の表面電位に電位差を持たせるための電圧が印加される。

定着部２５は、内部に加熱ローラとバックアップローラとを有し、記録用紙１３（図２）上に転写された転写済みトナー１４を加圧・加熱することによって定着する。ここで定着された記録用紙１３は、後段の用紙搬送ローラ１８，１９によって、印刷済み記録用紙のスタッカ２１に搬送される。

ここで、プリンタ１００の印刷動作の概略について、図１、図２を参照しながら説明する。

印刷が起動されると、プリンタ１００は、図１に示す用紙繰り出し部２２によって、給紙カセット２０から記録用紙１３（図２）を繰り出し、この記録用紙を用紙搬送路１５に沿って下流側に搬送する。そして用紙搬送路の途中にあって、紙の厚さを検知する検知部２６にてこの記録用紙１３の紙厚を検知し、搬送ベルトユニット２４で搬送する。この搬送過程で、現像形成部２３Ｋ，２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃによって個々に形成したトナー画像を、転写ローラ１２により記録用紙１３（図２）の記録面上に順次重ねて転写し、更に定着部２５によって記録面上に転写されたトナー画像の定着を行った後、印刷済みの記録用紙１３をスタッカ２１へ搬送する。

この時現像形成部２３では、トナーカートリッジ５から供給したトナー４をトナー供給ローラ８により現像ローラ６に供給し、現像ローラ６に供給したトナー４を現像ブレード７により均一な厚さに均す。そして、感光体１上に露光装置３によって形成された静電潜像を均一化されたトナー４によって顕像化、即ち現像する。現像されたトナー４は、転写ローラ１２によって記録媒体１３に電気的に転写される。記録媒体１３上に転写されず、感光体１表面に残った残留トナー４は、クリーニングブレード９により掻き取られ、廃トナー収集部１１１内に廃トナーとして落下する。

次に、本実施の形態のトナーカートリッジ５を、プリンタ１００に対して挿抜するための機構について説明する。

図３は、フロントカバー２９を開けた状態のプリンタ１００の外観斜視図であり、図４、図５は、トナーカートリッジ保持ユニット４１に保持されたトナーカートリッジ５を異なる方向から見た外観斜視図であり、図６は、トナーカートリッジ５を斜め上方から見た外観斜視図であり、図７は、トナーカートリッジ５を斜め下方から見た外観斜視図であり、図８は、内部を示すために一部のカバーを除いた状態のトナーカートリッジ５の外観斜視図であり、図９、図１０は、トナーカートリッジ保持ユニット４１を異なる方向から見た外観斜視図である。

図１〜図３に示すように、トナーカートリッジ保持ユニット４１は、プリンタ１００内に配列された４つの各現像形成部２３の、現像装置１０とトナーカートリッジ５の間に配置され、プリンタ１００本体に固定的に保持されている。フロントカバー２９は、プリンタ１００の正面上部において、Ｘ軸方向に向いた回動軸中心に、プリンタ１００本体によって回動可能に保持され、プリンタ１００本体のカートリッジ挿抜部１００ａを開閉する。このカートリッジ挿抜部１００ａには、トナーカートリッジ保持ユニット４１の端部が外側に突出し、トナーカートリッジ５を出し入れするための開口部１００ｂが形成されている。

この図３では、Ｘ軸方向に配列された４つのトナーカートリッジ保持ユニット４１のうち、トナーカートリッジ保持ユニット４１Ｃについてはトナーカートリッジ５Ｃが装着された状態を示し、トナーカートリッジ保持ユニット４１Ｍについてはトナーカートリッジ５Ｍを挿入途中の状態を示し、トナーカートリッジ保持ユニット４１Ｙ，４１Ｋについては、トナーカートリッジ５を外した状態を示している。

図４、図５は、図３に示すトナーカートリッジ保持ユニット４１Ｃのように、プリンタ１００本体の所定位置に配置されたトナーカートリッジ保持ユニット４１にトナーカートリッジ５が装着された状態を示している。この状態でトナーカートリッジ保持ユニット４１及びトナーカートリッジ５は、プリンタ１００本体内でＹ軸方向に延在するが、以後この方向を長手方向と称する場合がある。

図６、図７、及び図８に示すように、トナーカートリッジ５には、トナー４を収容する収容部としてのトナー収容部３１、トナー収容部３１の下部に形成されてトナーを供給するための供給口としてのトナー供給口３９、トナーカートリッジ５の長手方向にスライド可能に保持され、トナー供給口３９を開閉するシャッター３３、プリンタ１００本体に設けられた駆動入力ギヤ３７（図１１参照）により位置を決める位置決めポスト３２、駆動を受けてトナーカートリッジ５自体に発生する回転力を規制する規制溝部５２、トナーカートリッジ保持ユニット４１に対してスライド移動を可能にするための外周リブ５０、駆動入力ギヤ３７（図１１）に噛合して駆動力を受けるギヤ３４ａ，３４ｂ、ギヤ３４ａと一体的に回転してトナー４をトナー供給口３９へ搬送するスパイラル３６、ギヤ３４ｂと一体的に回転してトナー４を攪拌する攪拌部材３５、トナーカートリッジ５を持つための持ち手４９、及びプリンタ１００本体から引き出すときに使用する引き手４８が備えられている。尚、図７は、シャッター３３がトナー供給口３９を閉じた状態を示している。

ここで、トナー供給口３９は、トナーカートリッジ５の長手方向略中央部に配置されており、後述するように、このトナー供給口３９には、リブ５８（図１３（ｂ）参照）が形成されている。またトナーカートリッジ５の外装表面に表示された矢印５ａは、トナーカートリッジ５の挿入方向を示している。

一方、図９、図１０に示すように、トナーカートリッジ保持ユニット４１には、トナーカートリッジ５を載置するトレー４２、トレー４２上を移動するトナーカートリッジ５の外周リブ５０が摺動することでこれをガイドするガイド４３、トナーカートリッジ５の挿入時に、トナーカートリッジ５の規制溝部５２と係合することで、トナーカートリッジ５の回転を規制し且つその挿入量を規制する位置決め部４４、トナーカートリッジ５を引き出す時に、例えばそのシャッター３３を閉めるためのラッチ４５、トナーカートリッジ５の挿入時に、シャッター３３が当接してその後のシャッター３３の同方向へ移動を規制するシャッター移動規制部５６、及びトナーカートリッジ５のトナー供給口３９から排出されたトナー４を、現像装置１０のトナー貯蔵部１１２に搬送するための現像剤受入れ部としてのトナー搬送路２７が設けられている。

以上の構成において、プリンタ１００本体に対するトナーカートリッジ５の挿入動作について説明する。

図３に示すように、プリンタ１００のフロントカバー２９を開けると、開口部１００ｂから端部が突出した４つのトナーカートリッジ保持ユニット４１がある。操作者は、トナーカートリッジ５の矢印５ａ（図６）方向の先端部をトレー４２（図９）の上にのせ、ガイド４３（図９）にトナーカートリッジ５の外周リブ５０（図６）を沿わせながら挿入すする。このとき例えば図７に示すトナーカートリッジ５が、図９に示すトナーカートリッジ保持ユニット４１のトレー４２上をＹ軸のマイナス方向に向かってスライドすることになる。

その装着移動過程において、シャッター３３は、弾性部材で形成されたラッチ４５を押し下げて乗り越え、シャッター移動規制部５６に当接して移動が規制される。従って、更に挿入すると、トナーカートリッジ５本体は、これに応じて同方向へ移動し、シャッター３３は同方向移動が規制されるため、相対的に移動するシャッター３３が、閉じた状態のトナー供給口３９（図８）を開き始める。

更に挿入すると、やがて図１１に示すように、トナーカートリッジ５の位置決めポスト３２が駆動入力ギヤ３７の回転軸中心部に形成された嵌入穴（図示ぜす）に嵌入し、同時に溝部５２にトナーカートリッジ保持ユニット４１の位置決め部４４が嵌入して当接し、トナーカートリッジ保持ユニット４１にトナーカートリッジ５が位置決めされる。この時、駆動入力ギヤ３７とギヤ３４ａ及び３４ｂと噛合する。

この時、ラッチ４５は、押し下げられた撓みが解消して、シャッター３３の後端部及びトナーカートリッジ５本体に形成された図示しないラッチ係合部と係合して、シャッター３３及びトナーカートリッジ５本体がＹ軸のプラス方向に移動するのを規制する。即ちトナーカートリッジ５の抜け止めを行う。尚、トナー供給口３９（図８）が開いた状態のこの挿入位置を装着位置と称す場合がある。

次に、トナーカートリッジ５の構成について更に説明する。

図１２は、図８に示すように、トナーカートリッジ５のトナー収容部３１に配設される搬送部材としてのスパイラル３６の外観斜視図である。同図に示すように、スパイラル３６は、長手方向の中央部で垂直に交わる仮想平面に対して要部が略面対称に構成され、中央部には長手方向に延在する攪拌部３６ａが、スパイラル３６の外径と同径の仮想的な円筒曲面に沿って形成され、その両端部から連続して、それぞれスパイラル状に形成された搬送部としての左スパイラル部３６ｂ及び右スパイラル部３６ｃが形成されている。従って、左スパイラル部３６ｂと右スパイラル部３６ｃとは、巻き方向が互いに逆になっている。

このスパイラル３６は、図８に示すようにトナー収容部３１内の所定位置に配置されるとき左スパイラル部３６ｂの端部がギヤ３４ａに固定され、その攪拌部３６ａがトナー収容部３１の下部の長手方向略中央部に形成されたトナー供給口３９の上側でこれと対向し、トナー収容部３１の下部の、断面円弧状に形成された底部内周面３８（図１４（ｃ）参照）に沿って、近接或いは接しながらギヤ３４ａと一体的に回転する。この時のスパイラル３６の回転軸方向はトナーカートリッジ５の長手方向（Ｙ軸方向）と一致する。

従ってスパイラル３６は、ギヤ３４ａと噛合する駆動入力ギヤ３７が所定方向に回転すると、トナー収容部３１内にあって矢印Ａ方向（図１２）に回転し、近傍にあるトナー４を中央部に向けて、即ち左スパイラル部３６ｂはＹ軸プラス方向に、右スパイラル部３６ｃはＹ軸マイナス方向に、それぞれトナー供給口３９に向けて搬送する。このスパイラル３６は、ここでは例えば金属性の線材でＳＵＳ３０４−ＷＰＢである。

図１３（ａ）は、トナー供給口３９が開いた状態のトナーカートリッジ５を斜め下方から見た外観斜視図、同図（ｂ）は同図（ａ）の矢印元の点線囲み部分の部分拡大図、図１４（ａ）はトナーカートリッジ５の正面図、同図（ｂ）は同図（ａ）に示すＦ−Ｆ断面を同方向からみた内部構成図、同図（ｃ）は同図（ｂ）の矢印元の点線囲み部分の部分拡大図、図１５（ａ）はトナーカートリッジ５の平面透視図、同図（ｂ）は同図（ａ）の矢印元の点線囲み部分の部分拡大図である。

トナー供給口３９は、トナーカートリッジ５の長手方向略中央部に配置されており、その開口３９ａ（図１４（ｃ））が、図１３、図１５に示すように長手方向に延びた長方形状に、且つ図１４（ｃ）に示すようにトナー収容部３１の底部内周面３８からトナーカートリッジ保持ユニット４１(図９)との接合部４６までの深さを有して形成されている。このトナー供給口３９は、その底部内周面３８側に、長手方向に所定の間隔で配備した複数のリブ５８を形成している。各リブ５８は、図１４（ｃ）に示すように、その内部側がトナー収容部３１の底部内周面３８に沿って、且つスパイラル３６の回転軸に対して垂直に形成されている。これにより各リブ５８間には、回転軸に対して垂直に延在するスリット４０が、所定の間隔で回転軸方向に複数形成される。

このスリット４０は、底部内周面３８に沿った開口が長方形状に形成され、図１５（ｂ）に示すように、スパイラル３６の回転軸方向のスリット幅（短辺）をＬ１、スパイラル３６の回転軸と垂直な面と交わる辺（円弧状の長辺）の長さＬ２とすると、Ｌ１＜Ｌ２となるようにリブ５８の配置を考慮し、例えば短辺Ｌ１が４〜６ｍｍ、長辺Ｌ２が１０〜１５ｍｍの範囲で設定するのが望ましい。またリブ５８のスパイラル３６の回転軸方向の幅ｄは、１〜２ｍｍに設定するのが望ましい。

以上の構成において、トナー４が、トナーカートリッジ５内のトナー収容部３１から、トナー供給口３９を介して現像装置１０のトナー貯蔵部１１２（図２）につづくトナー搬送路２７に導かれるまでの動作について、主に図２、８、１３〜１５を参照しながら説明する。

例えば図１４（ｂ）に示すように、トナーカートリッジ５のトナー収容部３１に充填されているトナー４は、矢印Ｃ方向に回転する攪拌部材３５の回転動作によってスパイラル３６側に送り込まれる。スパイラル３６に送り込まれたトナー４は、例えば図８に示すように、矢印Ａ方向に回転するスパイラル３６の左スパイラル部３６ｂ及び右スパイラル部３６ｃによって、両側から中央部のトナー供給口３９に向けて搬送される。この場合のトナー４の移動方向はスパイラル３６の回転軸方向である。

スパイラル３６によってトナー供給口３９まで搬送されたトナー４は、トナー供給口３９が下方向に向いているため、またトナー供給口３９近傍のトナー４はトナー４の自重と左右のスパイラル部３６ｂ、３６ｃの搬送力とによりトナー供給口３９へ送り込まれる。また、自重でトナー供給口３９へ送り込まれなかったトナー４は、攪拌部３６ａによってスパイラル３６の回転方向へと移動する。攪拌部３６ａは、トナー４の搬送方向を変更することでトナー４を攪拌し、更にトナー収容部３１の内周面に近接し、或いは擦りながら回転することで、移動するトナー４をトナー供給口３９側へ送り込む。

スパイラル３６によりトナー４をトナー供給口３９に搬送し続けると、トナー供給口３９にはトナー４が必要以上に集められることでトナー４自体の圧力が増し、トナー４が一部凝集してしまうが、本実施の形態では、リブ５８を設けることによりトナー４の凝集を防止している。

即ち、ここではリブ５８が、図１４（ｃ）、図１５（ｂ）に示すように、トナー収容部３１の内周面に沿って、近接或いは接する攪拌部３６ａと直交する方向に形成されているため、攪拌部３６ａは、回転してトナー４をトナー供給口３９へ送り込む時には、リブ５８に接近し、或いは接しながら移動し、凝集したトナーを解してスリット４０からトナー供給口３９側へ送り込む。トナー供給口３９へ送り込まれたトナーは、図２に示すようにトナー搬送路２７を通過して現像装置１０のトナー貯蔵部１１２に収容される。以上のようにして、トナーカートリッジ５のトナー供給口３９でトナー４を解すことで、現像装置１０に解れたトナー４を安定的に供給することが可能になる。

ここで比較例１として、トナー供給口３９に、スパイラル３６の回転軸と平行に設けられた平行リブ９６１があるトナーカートリッジ９０５の場合について説明する。

図２１（ａ）は、トナー供給口３９が開いた状態のトナーカートリッジ９０５を斜め下方から見た外観斜視図、同図（ｂ）は同図（ａ）の矢印元の点線囲み部分の部分拡大図、図２２（ａ）はトナーカートリッジ９０５の正面図、同図（ｂ）は同図（ａ）に示すＧ−Ｇ断面を同方向からみた内部構成図、同図（ｃ）は同図（ｂ）の矢印元の点線囲み部分の部分拡大図、図２３（ａ）はトナーカートリッジ９０５の平面透視図、同図（ｂ）は同図（ａ）の矢印元の点線囲み部分の部分拡大図である。

この比較例１では、スパイラル３６の構成が前記した実施の形態１のスパイラルと同一の形状であり、トナー供給口３９に形成されるリブが、リブ５８に加えてスパイラル３６の回転軸と平行に設けられた平行リブ９６１が直角に交差し、格子状に形成されている。このように平行リブ９６１があると、図２３に示す左スパイラル部３６ｂ及び右スパイラル部３６ｃによってスパイラル３６の回転軸方向に移動するトナーのうち、この平行リブ９６１上を移動するトナーが増加するため、トナーの回転軸方向移動に対しては、トナー供給口３９が小さくなるとみなされる。

これにより、トナー４の自重と左右のスパイラル部３６ｂ、３６ｃの搬送力とによるトナー４の供給を妨げてしまい、トナー供給口３９近傍へ移動するためのトナーの圧力が増加しやすくなる。そのため、トナー４の凝集を加速させてしまう。

更に、提拌部３６ａは、トナー供給口３９へトナー４を送り出すが、平行リブ６１があると、スパイラル３６の回転方向に対する供給細孔９４０の開いている長さが短くなり、攪拌部３６ａが１回の回転で送り出すトナー４の量が少なくなる。また、攪拌部３６ａとリブ５８で擦ったトナー４は、各リブ５８間に押し出され、トナー搬送路２７へと送り出されるが、平行リブ６１がある場合、各リブ５８間の隙間が小さくなるため、一度に押し出されるトナー量が少なくなる。

そのため、トナー供給口３９のリブ５８は、スパイラル３６の回転軸方向に所定の間隔で複数、且つ回転軸に対して垂直に形成され、各リブ５８間のスリットの短辺Ｌ１と長辺（円弧状）Ｌ２の関係が、Ｌ１＜Ｌ２となるように配備されている。これにより、スパイラル３６によって送り込まれるトナー４を積極的にトナー供給口３９に送り出すことができ、トナー４の圧力が増すことによる、トナー４の凝集を軽減できる。

一方実験例として、トナー供給口３９に、傾斜したリブ９５８を設けたトナーカートリッジ１００５の場合について説明する。図１６（ａ）はトナーカートリッジ１００５の平面透視図、同図（ｂ）は同図（ａ）の矢印元の点線囲み部分の部分拡大図である。

この実験例では、スパイラル３６の構成が前記した実施の形態１のスパイラルと同一の形状であり、トナーの供給口３９に形成されるリブ９５８が、トナー収容部３１の底部内周面３８（図１４（ｃ））に沿って形成され、且つ中央部を境に、スパイラル３６の円周方向Ｂに対して、互いに逆方向に傾斜（ここでは±１０°）して形成されている。

この場合、リブ９５８が傾斜していない場合に比べてトナー供給口３９のリブ９５８と攪拌部３６ａの接触距離が大きくなるため、スパイラル３６の回転動作による、一度に解すことができるトナー４の量を増やすことができるが、トナー供給口３９の大きさに対するリブ９５８が専有する領域が大きくなるため、逆にトナー供給量が減ってしまう。

従って、本実施の形態では、トナーの供給口３９に形成されるリブ９５８が、その内部側が、トナー収容部３１の底部内周面３８（図１４（ｃ））に沿って形成され、且つ中央部を境に、スパイラル３６の円周方向Ｂに対して、互いに逆方向に傾斜して形成される場合、その傾斜角を±５°以内とし、更に好ましくは±２°以内としている。この範囲であれば、実験的に、問題ない程度にトナー凝集が抑制されることが確認されている。

尚、本実施の形態では、スパイラル３６を金属性の線材を螺線状に形成した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図１７に変形例１として示す搬送部材としてのスパイラル１５０のように、樹脂等による成形材によって螺子状に形成してもよい。

また、図１８、図１９に変形例２として示す攪拌部材１５１ように、スパイラル３６ではなく、その回転軸方向のトナー供給口３９近傍以外で、回転軸に対して所定の角度を有したシート材１５２により、トナー４をトナー供給口３９へ搬送可能にする攪拌部材１５１においても同様の効果を得ることができる。ここで、シート材１５２は可撓性を有し、例えば、厚さ０．１ｍｍのポリエステルフィルムである。

また、本実施の形態では、トナーカートリッジ保持ユニット４１を現像装置１０と別体とし、プリンタ１００本体に固定し、トナーカートリッジ保持ユニット４１のトナー搬送路２７を介して現像装置１０にトナーを導くように構成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図２０に変形例３として示す現像形成部１２３（但し、トナーカートリッジ５を除いている）のように、トナー搬送路２７を除いて、トナーカートリッジ保持ユニットの機能を現像装置の上部に直接配設し、これらを一体的に構成しても良いものである。

以上のように、本実施の形態のプリンタによれば、トナー供給口で凝集トナーを解すことができるため、凝集したトナーによる印刷不良を回避でき且つトナーカートリッジのトナー供給能力を安定して維持できる。また、常に現像装置へ解れたトナーを供給できるため、高画質化を実現できる。更に、トナーカートリッジ内のトナーを解すことができることで、トナーカートリッジが寿命になったときにトナー収容部内に残るトナーを減らすことが可能になるため、極力最後までトナーを使い切ることができないといった無駄をなくすことができ、経済的にも優れたものとなる。

実施の形態２．
図２４（ａ）は、本発明に基づく実施の形態２のプリンタに採用されるトナーカートリッジ２０５の平面透視図、同図（ｂ）は同図（ａ）の矢印元の点線囲み部分の部分拡大図、図２５は、トナーカートリッジ２０５に配置されるスパイラル２３６の外観斜視図である。

このトナーカートリッジ２０５を採用するプリンタが、前記した図１に示す実施の形態１のプリンタ１００と異なる点は、スパイラル２３６の形状である。従って、このトナーカートリッジ２０５を採用するプリンタが、前記した実施の形態１のプリンタ１００（図１）と共通する部分には同符号を付して、或いは図面を省いて説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。尚、本実施の形態のプリンタの要部構成は、スパイラル２３６以外において図１に示す実施の形態１のプリンタ１００の要部構成と共通するため、必要に応じて図１〜図１５を参照する。

ここでスパイラル２３６は、長手方向の中央部で垂直に交わる仮想平面に対して要部が略面対称に構成され、中央部には、くの字状に屈折して長手方向に延在する攪拌部２３６ａが形成され、その両端部から連続してそれぞれスパイラル状に形成された左スパイラル部２３６ｂ及び右スパイラル部２３６ｃが形成されている。従って、左スパイラル部２３６ｂと右スパイラル部２３６ｃとは、巻き方向が互いに逆になっている。

スパイラル２３６の攪拌部２３６ａは、図２４（ｂ）に示すように、例えば左スパイラル部２３６ｂとの接続部が、スパイラル２３６の外径と同径の仮想的な円筒上でこの接続部と接する接平面においてスパイラル２３６の回転軸と平行な線に対して所定の傾斜角度、ここでは１０°に曲げられた左半部２５１と、同じく右スパイラル部２３６ｃとの接続部において同様に１０°に曲げられた右半部２５２とが中点２５０で、回転方向（矢印Ａ方向）に対して突出する方向にくの字状に屈折して交わる形状となっている。

更に攪拌部２３６ａの左半部２５１と右半部２５２は、スパイラル２３６の外径と同径の仮想的な円筒曲面に沿って湾曲した形状とされる。従ってスパイラル２３６は、攪拌部２３６ａの中点２５０を含み、その回転軸と垂直に交わる仮想平面に対して要部が略面対称に構成されている。尚、ここでは傾斜角度を１０°に設定したが、これに限定されるものではなく、１０°以内であればよい。

以上の構成において、本実施の形態のトナーカートリッジ２０５の動作について説明する。

トナーカートリッジ２０５のトナー収容部３１に充填されているトナー４は、図１４（ｂ）に示す実施の形態１の場合と同様に、矢印Ｃ方向に回転する攪拌部材３５の回転動作によってスパイラル２３６側に送り込まれる。スパイラル２３６に送り込まれたトナー４は、例えば図２５に示すように、矢印Ａ方向に回転するスパイラル２３６の左スパイラル部２３６ｂ及び右スパイラル部２３６ｃによってトナー供給口３９に向けて搬送される。この場合のトナー４の移動方向はスパイラル３６の回転軸方向である。

スパイラル３６によってトナー供給口３９まで搬送されたトナー４は、トナー供給口３９が下方向に向いているため、またトナー供給口３９近傍のトナー４はトナー４の自重と左右のスパイラル部２３６ｂ、２３６ｃの搬送力とによりトナー供給口３９へ送り込まれる。また、自重でトナー供給口３９へ送り込まれなかったトナー４は、攪拌部２３６ａによってスパイラル２３６の回転方向から左右に傾斜角１０°ずれた矢印Ｄ方向に移動する。攪拌部２３６ａは、トナー４の搬送方向を変更することでトナー４を攪拌し、更にトナー収容部３１の内周面に近接し、或いは擦りながら回転することで、移動するトナー４をトナー供給口３９側へ送り込む。

スパイラル２３６によりトナー４をトナー供給口３９に搬送し続けると、トナー供給口３９にはトナー４が必要以上に集められることでトナー４自体の圧力が増し、トナー４が一部凝集してしまうが、本実施の形態では、リブ５８を設けることによりトナー４の凝集を防止している。

即ち、ここでリブ５８が、図１４（ｃ）、図１５（ｂ）に示すように、トナー収容部３１の内周面に沿って、近接或いは接する攪拌部２３６ａと直交に近い方向（ここでは８０°）に形成されているため、攪拌部２３６ａは、回転してトナー４をトナー供給口３９へ送り込む時には、リブ５８に接近し、或いは接しながら移動し、凝集したトナーを解してスリット４０からトナー供給口３９側へ送り込む。トナー供給口３９へ送り込まれたトナーは、図２に示すようにトナー搬送路２７を通過して現像装置１０のトナー貯蔵部１１２（図２）に収容される。以上のようにして、トナーカートリッジ２０５のトナー供給口３９でトナー４を解すことで、現像装置１０に解れたトナー４を安定的に供給することが可能になる。

更にここでは、図２４（ｂ）に示すように、攪拌部２３６ａの左半部２５１及び右半部２５２が、スパイラル２３６の円周方向（矢印Ｂ方向）に対して、それぞれ逆方向に所定角度（ここでは１０°）傾斜しているため、傾斜していない場合に比べてトナー供給口１３１のリブ５８と攪拌部２３６ａの接触距離が大きくなり、そのためにスパイラル２３６の回転動作による、一度に解すことができるトナー４の量を増やすことができる。尚、ここでは傾斜角を１０°に設定したが、これに限定されるものではなく、１０°以内であればよい。この範囲であれば、実験的に、問題ない程度にトナー凝集が抑制されることが確認されている。

また、攪拌部２３６ａがリブ５８に接近し、或いは擦りながら回転するとき、各リブ５８上を移動するトナー４をリブ５８間のスリット４０に落とすことができるために供給効率がよくなり、一度に供給できるトナー量を増加させることができる。

尚、本実施の形態では、攪拌部２３６ａの左右の半部２５１，２５２が、図２５に示すように、中点２５０で回転方向（矢印Ａ方向）に対して突出する方向にくの字状に屈折して交わる形状となっているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図２６（ａ），（ｂ）に変形例４として示すスパイラル３３６の攪拌部３３６ａのように、左右の半部２５１，２５２が回転方向（矢印Ａ方向）に対して引っ込む方向にくの字状に屈折して交わる形状としてもよい。この場合も傾斜角度を１０°以内とすることが出来る。

また、図２７（ａ），（ｂ）に変形例５として示すスパイラル４３６のように、攪拌部４３６ａ全体が例えば傾斜角５°として一方に傾斜した構成としても良く、また図２８（ａ），（ｂ）に変形例６として示すスパイラル５３６のように、攪拌部５３６ａ全体が例えば傾斜角５°として他方に傾斜した構成としても良い。

尚、ここでの傾斜角は、例えば左スパイラル部との接続部が、スパイラルの外径と同径の仮想的な円筒上でこの接続部と接する接平面においてスパイラルの回転軸と平行な線に対してなす角度であり、更に攪拌部は、スパイラルの外径と同径の仮想的な円筒曲面に沿って形成される。またここでは傾斜角を５°に設定したが、これに限定されるものではなく、５°以内であればよい。この範囲であれば、実験的に、問題ない程度にトナー凝集が抑制されることが確認されている。

以上のように、本実施の形態のプリンタによれば、スパイラルの攪拌部を前記したように所定の傾斜角度だけ傾斜させたため、実施の形態１の場合に比べて凝集トナーを解す能力、及びトナー供給性能を向上でき、高画質化の実現に加え、トナー供給不足によるカスレ印刷などを回避することができる。また、トナー供給性能を向上したことによって、トナーがトナーカートリッジ内に滞留する時間が短くなり、トナー供給口近傍で発生するトナー４の圧力増加を低減させてトナー４の凝集自体を遅らせることができるため、経時的に安定した印刷品位を確保することができる。

上記した実施の形態では、本発明を、カラー電子写真プリンタを例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電子写真方式を利用して記録材上に画像を形成する複写機、ファクシミリ、ＭＦＰ等の画像形成装置にも利用可能である。またカラープリンタに関して説明したが、モノクロプリンタであってもよい。

１ 感光体、 ２ 帯電ローラ、 ３ 露光装置、 ４ トナー、 ５ トナーカートリッジ、 ５ａ 矢印、 ６ 現像ローラ、 ７ 現像ブレード、 ８ トナー供給ローラ、 ９ クリーニングブレード、 １０ 現像装置、 １１ 転写ベルト、 １２ 転写ローラ、 １３ 記録用紙、 １４ 転写済みトナー、 １５ 用紙搬送路、 １６ 用紙搬送ローラ、 １７ 用紙搬送ローラ、 １８ 用紙搬送ローラ、 １９ 用紙搬送ローラ、 ２０ 給紙カセット、 ２１ スタッカ、 ２２ 用紙繰り出し部、 ２３ 現像形成部、 ２４ 搬送ベルトユニット、 ２５ 定着部、 ２６ 検知部、 ２７ トナー搬送路、 ２８ ロワーフレーム、 ２９ フロントカバー、 ３０ アッパーフレーム、 ３１ トナー収容部、 ３２ 位置決めポスト、 ３３ シャッター、 ３４ａ ギヤ、 ３４ｂ ギヤ、 ３５ 攪拌部材、 ３６ スパイラル、 ３６ａ 攪拌部、 ３６ｂ 左スパイラル部、 ３６ｃ 右スパイラル部、 ３７ 駆動入力ギヤ、 ３８ 底部内周面、 ３９ トナー供給口、 ４０ スリット、 ４１ トナーカートリッジ保持ユニット、 ４２ トレー、 ４３ ガイド、 ４４ 位置決め部、 ４５ ラッチ、 ４６ 接合部、 ４８ 引き手、 ４９ 持ち手、 ５０ 外周リブ、 ５２ 規制溝部、 ５６ シャッター移動規制部、 ５８ リブ、 １００ プリンタ、 １００ａ カートリッジ挿抜部、 １００ｂ 開口部、 １１０ 現像部、 １１１ 廃トナー収集部、 １１２ トナー貯蔵部、 １２３ 現像形成部、 １５０ スパイラル、 １５１ 攪拌部材、 １５２ シート材、 ２０５ トナーカートリッジ、 ２３６ スパイラル、 ２３６ａ 攪拌部、 ２３６ｂ 左スパイラル部、 ２３６ｃ 右スパイラル部、 ２５０ 中央部、 ２５１ 左半部、 ２５２ 右半部、 ３３６ スパイラル、 ４３６ スパイラル、 ５３６ スパイラル。

Claims (18)

1. 現像剤を収容する収容部と、
   前記現像剤を供給するための供給口と、
   前記収容部内に配置されて、前記供給口に回転動作により前記現像剤を搬送する搬送部材と
   を有し、
   前記供給口に、前記搬送部材の回転軸に対して略垂直な複数のスリットを有し、
   前記供給口の、前記回転軸の軸方向の中央部で該軸方向と垂直に交わる仮想面に対して、前記スリットが傾斜して略面対称に形成されていることを特徴とする現像剤収容体。
2. 現像剤を収容する収容部と、
   前記現像剤を供給するための供給口と、
   前記収容部内に配置されて、前記供給口に回転動作により前記現像剤を搬送する搬送部材と
   を有し、
   前記供給口に、前記搬送部材の回転軸に対して略垂直な複数のスリットを有し、
   前記搬送部材は、前記回転軸の軸方向に前記現像剤を搬送する搬送部と、前記回転軸の回転方向に前記現像剤を攪拌する攪拌部とを有し、
   前記搬送部材は、長手方向の中央部で垂直に交わる仮想平面に対して略面対称に形成され、長手方向の中央部で、前記攪拌部が屈折していることを特徴とする現像剤収容体。
3. 前記スリットは、前記収容部の内壁面に沿って前記回転軸に略垂直に、前記回転軸方向に所定の間隔で形成された複数のリブによって形成されることを特徴とする請求項１又は２記載の現像剤収容体。
4. 前記搬送部材が回転動作をする過程で前記リブと接することを特徴とする請求項３記載の現像剤収容体。
5. 前記搬送部材は、前記スリットの上側に配備されたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の現像剤収容体。
6. 前記スリットは、前記収容部の底部に形成されることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の現像剤収容体。
7. 前記搬送部材は、回転軸方向に前記現像剤を搬送する搬送部と、回転方向に前記現像剤を攪拌する攪拌部と
   を有することを特徴とする請求項１記載の現像剤収容体。
8. 前記攪拌部は、前記供給口に対向して配備されたことを特徴とする請求項２又は７記載の現像剤収容体。
9. 前記供給口が、前記現像剤収容体の長手方向の略中央部に配備されたことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の現像剤収容体。
10. 前記搬送部は、スパイラル形状を成していることを特徴とする請求項７又は８記載の現像剤収容体。
11. 前記搬送部材は、金属製の線材によって形成されていることを特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載の現像剤収容体。
12. 前記搬送部材は成形材であることを特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載の現像剤収容体。
13. 前記搬送部は、回転軸に対して所定の角度を有し、可撓性を有したシート材であることを特徴とする請求項７又は８記載の現像剤収容体。
14. 前記搬送部材は、回転軸方向に前記現像剤を搬送する搬送部と、回転方向に前記現像剤を攪拌する攪拌部とを有し、
    前記攪拌部は、前記搬送部との接続部が、前記搬送部材の回転径と同径の仮想的な円筒上で該接続部と接する接平面において、前記搬送部材の回転軸方向に対して所定の角度を有したことを特徴とする請求項１記載の現像剤収容体。
15. 前記スリットは、前記搬送部材の回転軸方向の幅をＬ１、回転軸に垂直な方向の長さをＬ２とすると、Ｌ１＜Ｌ２の関係であることを特徴とする請求項２記載の現像剤収容体。
16. 請求項１乃至１５の何れかの現像剤収容体を備えたことを特徴とする現像形成部。
17. 請求項１乃至１５の何れかの現像剤収容体を備えたことを特徴とする画像形成装置。
18. 請求項１６の現像形成部を備えたことを特徴とする画像形成装置。

Images