JPH02110481A - 画像形成装置のトナーカートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像
形成装置に使用する着脱自在な円筒形状のトナーカート
リッジに関するものである。

〔従来の技術〕

第９図は画像形成装置の一例として電子複写機を示した
ものであり、チャージコロトロン１３によりチャージさ
れた感光体３上に、光源１１により形成されるプラテン
１０上の複写対象の光学像を光学系１２により照射させ
ることにより怒光させ、現像装置２の現像ロール２ａに
よりトナー現像し、次いで転写コロトロン１４により用
祇供給部１５より供給される用紙上に現像された像を転
写し、定着ロール１６により定着させるものである。こ
の電子複写機の現像装置２は特開昭６２−８６３８２号
公報に示すようなタイプのものであり、また現像ロール
２ａにトナーを供給するためのトナーカートリッジｌａ
は、第１０図に示すごと（はぼ円筒形状を有し、その曲
面部にトナー供給用の開口部８を備えたものであり、こ
の間口部からトナーを現像ロールに供給するために、駆
動部９に接続された回転軸５により回転するコ字状の部
材６ａに支持されたトナー撹拌・搬送部材６が内蔵され
ている。このトナー撹拌・搬送部材６をトナーカートリ
ッジの内壁面に沿って摺捺移動させることによりトナー
を掻き上げ、また搬送して、開口部８より現像装置にト
ナーを供給するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような前記トナー撹拌・搬送部材６
は、第１Ｏ図に示すように線状支持部材に支持されてお
り、しかも通常トナー搬送能力を向上させるため大径の
棒状部材、ブレード状部材としているために回転させる
際トナーによる抵抗が大きく回転させるには大きな力を
必要とする。

更に通常はトナー充填時に空気が混入するためトナーを
カートリッジ容量の１００％まで封入することはできず
、充填トナーとトナーカートリッジ内壁面との間には必
ず空間が形成される。このような空間部においては回転
に際してほとんど力を要しないが、空間部から充填トナ
ーへ潜り込む際に特に大きな力を必要とする。そのため
にトナー撹拌・搬送部材６０回転に際して駆動部９への
負荷が不均一となり、変動が大きいと駆動部の故障や、
騒音の発生の原因ともなったり、また複数部品で一体的
に組み立てられている現像装置のハウジングに影響を与
え、振動の発生により部品等に！ＩＪ離が生じて不必要
なトナーが漏出し、感光体に付着して用紙端部を汚す原
因にもなっていた。そのため従来はトナーカートリッジ
ｌａに充填するトナー量を少なくして充填トナーへ潜り
込む際の抵抗を小さくするようにしているため、トナー
カートリッジｌａの交換頻度が多くなるという欠点があ
る。また回転負荷を低下させる手段としては、トナー撹
拌・搬送部材の断面積を小さくして負荷トルクを下げる
か、または回転半径を小さくすることにより負荷を下げ
ることも考えられるが、こうするとトナーの撹拌・搬送
量が減少したり、トナーが残留したりする問題を生じる
。

本願発明は、トナーカートリッジにおけるトナー撹拌・
搬送部材の回転による駆動部等に対する回転負荷を均一
にすると共に、トナーカートリッジの容量を大きくする
ことなくトナーカートリッジ内に収容するトナー量を増
加させることを可能とするトナー撹拌・搬送部材の提供
を課題とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本願発明の画像形成装置のトナーカートリッジは、トナ
ー補給用の着脱自在なほぼ円筒形状のトナーカートリッ
ジであって、該トナーカートリノジの曲面部にトナー供
給用開口部が開口されると共に、その内部にトナー撹拌
・搬送部材が内蔵されており、該トナー撹拌・搬送部材
の両端がトナーカートリッジ両端面の中心に取りつけら
れた回転軸にそれぞれ取り付けられ、トナーカートリッ
ジ内を回転することによりトナー供給用開口部にトナー
を撹拌・搬送するトナー撹拌・搬送部材において、トナ
ー撹拌・搬送部材が、トナーカートリッジ内壁に沿った
螺旋形状を有しており、ｔＳ　トナー撹拌・搬送部材の
一部が、トナーカートリッジに封入された充填トナーと
トナーカートリッジ内壁面とで形成される空間に常時露
出するように形成されたことを第１の特徴とするもので
あり、またトナー撹拌・搬送部材が直線状部材であって
、その両端が前記回転軸にそれぞれスプリング部材によ
り取りつけられ、コ字状に形成されていることを第２の
特徴とし、更にトナー撹拌・搬送部材が直線状部材であ
って、回転軸方向に３個以上に分割され、各分割部分が
回転方向において１周を分割数で除した角度ずつずらさ
れ、回転中心を通る連結部材により連結され、リンク状
に形成されていることを第３の特徴とするものである。

まず第１のトナー撹拌・搬送部材６は、回転軸と一体に
形成され、トナーカートリッジ内壁を摺接しつつ移動す
る螺旋状の部材とするが、長方形状の薄板を、その長手
方向中心線を回転軸に接続し、螺旋形状に捻じり、オー
ガ状としたものを使用してもよい、またトナー撹拌・搬
送部材全長にわたるねじれ角は、空間部から充填トナー
へ潜り込むにあたって、角度をもってトナーに潜り込む
ものであればいいが、充填トナーとトナーカートリッジ
内壁面とで形成される空間に常にトナー撹拌・搬送部材
６の一部が露出するようにすることが必要である。捻じ
り角は、一回転させた３６０度近傍としてもよい。また
トナーを実質的に中心軸方向に搬送させないものであれ
ば３６０度以上であってもよい。

なお、コピー用紙のサイズにかかわらず用紙の一例端の
位置が常に一定となるように規制されているサイドレジ
ストレーション方式の電子複写機に使用する場合には、
トナー撹拌・搬送部材全長にわたるねじれ回数を多くし
、トナーを用紙側端規制部側に搬送するような捻じり方
向にしてもよい。

また第２のトナー撹拌・搬送部材は、直線状部材であっ
て、その両端が回転軸にそれぞれスプリング部材により
取りつけられ、コ字状に形成されるが、直線状部材はシ
ャフトにプラスチックチューブを嵌挿して形成され、そ
の両端を仮バネ等のスプリングにより回転軸に取りつけ
られ、コ字状に形成されるものである。

更に第３のトナー撹拌・搬送部材は、直線状部材であっ
て、前記回転軸方向に３個以上に分割され、各分割部分
が回転方向において１周を分割数で除した角度ずつずら
せ、回転中心を通る連結部材により連結され、リンク状
に形成されるものであるが、例えば回転軸方向に３個に
分割される場合には後述する第８図に示すように、各分
割部分は１２０度ずつ回転方向にずらして配置され、回
転中心を通る連結部材に連結され、回転軸に平行である
各分割部分にはプラスチックチューブを嵌挿してトナー
撹拌・搬送機能をもたせるものである。

〔作用〕

本願発明における第１のトナー撹拌・搬送部材６は、ト
ナーカートリッジ内壁摺接部を螺旋形状にすると共に、
該トナー撹拌・搬送部材６の一部がトナーカートリッジ
ｌに封入された充填トナーとトナーカートリッジ内壁面
で形成される空間部に常時露出するようにしたことによ
り、前記空間部からトナー充填部にトナー撹拌・搬送部
材６が潜り込む際に、駆動部に対する回転負荷の変動に
よる影響をなくすことができるものであり、駆動源に対
する回転負荷を小さくして負荷の変動を一定とすること
もできるので、トナーカートリッジ内のトナー容量を多
くすることが可能となり、トナーカートリッジｌの交換
頻度を少なくできるもののである。

また第２のトナー撹拌・搬送部材は、直線状部材により
構成され、その両端が前記回転軸にそれぞれスプリング
部材により取りつけられ、コ字状に形成されていること
により、トナーカートリッジ内に多量のトナーが存在す
る時にはトナー撹拌・搬送部材にかかる回転負荷が大き
く、第４図に示すようにトナー内においてはスプリング
部材は変形し、回転半径はしから！へと減少する。この
減少によりトナー撹拌・搬送部材６を回転させるために
必要なトルクはトナーの存在にも係わらず変化しない。

他方、トナーの残量が少ない場合にはスプリング部材の
変形は小さくなり、２はＬに近づ（。このようにトナー
の容量が大きくなった場合でも回転トルクを増大させる
必要はなく、また回転負荷の変動をなくすることができ
るものである。

また第３のトナー撹拌・搬送部材は、直線状部材により
構成され、その直線状部材が回転軸方向に３個以上に分
割され、各分割部分は回転方向において１周を分割数で
除した角度だけずらされて配置され、その各セグメント
は回転中心を通る連結部材により連結されてリンク状に
形成されることにより、トナーが多量にある詩でも少な
くとも１つのセグメントはトナーのない空間部に位置し
、回転負荷がほとんどない状態とすることができるので
、従来のトナー撹拌・搬送部材における最大負荷の２／
３まで負荷を低減させることができる。

また分割数を多くすることにより１回転中の負荷をほぼ
均等にすることができ、負荷変動が少なく、定期的な騒
音の発生がなくすることができるものである。

以下、図面により本願発明を説明する。

第１図は本頴発明の第１の実施例であるトナーカートリ
ッジを有する現像装置の断面図、第２図は第１図に示す
トナーカートリッジの一部切り欠き斜視図、第３図は第
２図に示すトナーカートリッジの断面図、第４図は本願
発明の第２の実施例であるトナーカートリッジを有する
現像装置の断面図、第５図は第４図に示すトナーカート
リッジの断面図、第６図は本願発明の第３の実施例であ
るトナーカートリッジを有する現像装置の断面図、第７
図は第６図に示すトナーカートリッジにおけるＩ−１線
での断面図、第８図は第６図に示すトナーカートリッジ
におけるトナー撹拌・搬送部材の斜視図であり、図中１
はトナーカートリッジ、２は現像装置、２ａは現像ロー
ル、３は感光体、４はトナー、５は回転軸、５ａはシャ
フト、６はトナー撹拌・搬送部材、６ａはコ字状の支持
部材、６ｂは支持部材、６Ｃはスプリング部材、６ｄは
チューブ、６ｅはフランジ、７はトナー層形成ブレード
、８はトナーカートリッジ開口部、９は駆動部である。

〔実施例１〕 第１図に示すように本願発明のトナーカートリッジ１は
、はぼ円筒形状で、その曲面部の長手方向に長方形状の
開口部８を有し、トナーを現像ロール２ａに供給するた
めに、その開口部８を現像ロール２ａに対向させ、開口
部８を側面として並列して配置され、トナー４はその開
口部８位置にまで掻き上げられて現像装置部に供給され
る構造を有するものである。トナーカートリッジ１は使
用前にはシールによりこの開口部８は閉塞されているが
、使用時にはシールを剥がして現像装置の軸方向に挿入
され、使用されるものである。

まず本願発明における第１の実施態様について第１図〜
第３図により説明する。

トナーカートリッジｌ内には、トナーを間口部８にまで
掻き上げるためのトナー撹拌・搬送部材６が配置される
が、トナー撹拌・搬送部材６は、第３図に示すように駆
動部９に接続された回転軸５のトナーカートリッジ内部
部分壱支持部材６ｂに支持されており、回転軸全中心と
してその支持部材と共に、トナー撹拌・搬送部材全長に
わたるねじれ角が３６０度近傍になるように捻じって螺
旋形状としたもので、充填トナーとトナーカートリッジ
内壁面とで形成される空間に常にトナー撹拌・搬送部材
が露出する構造とした。トナー撹拌・搬送部材６は支持
部材６ｂに嵌合させた大径のチューブであり、その螺旋
部の外側部をトナーカートリッジの内壁面に摺接させる
ものである。なおトナー撹拌・搬送部材６をトナーカー
トリッジ内壁面に摺接させるとは、僅かな隙間を設けて
、移動するようにしたものも含むものである。また駆動
部材９は回転軸５に取り付けたギアであり、現像ロール
駆動系のギアと噛み合うことにより回転するが、他の独
立した駆動系によって回転させることも可能である。

このようにトナーカートリッジｌを形成することにより
、第１図に示すようにトナー撹拌・搬送部材６の移動に
よりトナー４を開口部８より現像ロール２ａ側に搬送す
ることができるものである。

従来のトナー撹拌・搬送部材の場合には空間部から充填
トナーに潜り込む際に、トナー撹拌・搬送部材が空間部
を移動する時の力の約２倍の力を必要とした。そのため
駆動系が過負荷となり、従来のトナー撹拌・搬送部材の
場合には、トナーカートリッジに収容しうるトナー量は
、通常はトナーカートリッジ全容積の６０％しか収容す
ることができないものであった。更にトナー量をトナー
カートリッジ全容積の８０％に増量したところ、充填ト
ナーに潜り込む際に、空間部での移動に要する力の約３
倍の力を必要とし、騒音や振動等の障害が発生した。本
願発明のトナー撹拌・搬送部材６の場合には、トナー撹
拌・搬送部材が螺旋形状に形成され、而も掻き出し部の
一部分が常に露出しているため、空間部からトナー充填
部に潜り込む際に、常にトナー撹拌・搬送部材６と充填
トナーとの抵抗が小さくなり、移動する力を小さく、即
ち空間部を移動する時の力と潜り込む時の力をほぼ同じ
にすることができるものである。また螺旋形状のトナー
掻き出し部全長にわたるねじれ角を３６０度近傍とした
時、移動に要する力は均一であり、はぼ一定となり、ト
ナーカートリッジ内における充填トナー量をトナーカー
トリッジ全容積の８０％に増量しても空間部を移動する
時の力と潜り込む時の力はほぼ同じであった。またこの
捻じれ角はトナーカートリッジｌａにおける中心軸方向
への大きなトナー搬送が発生しないように抑えるような
角度とすることが必要であるが、３６０度近傍のねじれ
角では、実使用上影響がある程の搬送量はなかった。

尚第３図Ｔ線で示されるように、コピー用紙の一例端が
、用紙サイズの大きさと無関係に規制されているサイド
レジストレーシランタイプの電子複写機の場合には、ト
ナー消費量がＴ線側に偏る性質を有しているが、トナー
撹拌・搬送部材６の螺旋形状によりＴ線側へのトナー搬
送作用を積極的に利用するとよい。この場合トナー撹拌
・搬送部材６をその全長にわたる捻しれ回数を多くする
ような螺旋形状とすればよく、そのねじれ方向はトナー
撹拌・搬送部材６が移動した時に、用紙側端規制側にト
ナー搬送が生じる向きに捻るとよい。

〔実施例２］ 次に本願発明における第２の実施態様について第４図〜
第５図により説明する。

まず第４図、第５図に示すようにトナーカートリッジ１
には、シャフト５ａが回転軸５と一体に形成され、トナ
ーカートリッジ内におけるシャツ）５ａの両端部近傍に
は、例えば板バネ等のスプリング部材６Ｃをそれぞれ固
着する。次いでこの２個のスプリング部材６Ｃの他端部
間に、直線状の支持部材６ｂを固着させるが、トナーの
撹拌・搬送能力を高めさせるように、支持部材６Ｃには
チューブ６ｄを嵌挿させておく。トナーカートリッジｌ
は現像装置２に挿入され、シャツ）５ａの端部に取りつ
けられているギア等の駆動部９を現像装置２に取り付け
られているギア等の駆動部（図示せず）と噛み合わされ
る。

このようにして組み立てられたトナーカートリッジは、
まず駆動部よりシャフトに動力が伝達され、シャフトと
一体化されたトナー撹拌・搬送部材をトナーカートリッ
ジ内で回転させることができるものである。トナーカー
トリッジ１内に多量のトナーが存在する時にはトナー撹
拌・搬送部材６にかかる回転負荷が大きく、トナー内に
おいてはスプリング部材６Ｃは変形し、回転半径はしか
らｌへと減少し、またトナーの残量が少なくなるにつれ
スプリング部材の変形は小さ（なり、ｌはＬに近づく。

このようにトナーの容量が多少に影響されることなく、
回転負荷が変動することがないものとすることができる
。

〔実施例３〕 次に本願発明における第３の実施態様について第６図〜
第８図により説明する。

第８図に示すようにトナー撹拌・搬送部材６は軸方向全
長を３つのセグメントに分割されており、各セグメント
は回転方向において各１２０度づつずれた位置に配置さ
れる。各セグメントにはチューブ６ｄが嵌挿されており
、トナー撹拌・搬送部材の回転に伴うトナーの撹拌・搬
送量を増大させている。各セグメントは回転中心を通る
連結部材で連結され、全体としてリンク状に形成されて
いる。このようにして形成されたトナー撹拌・搬送部材
の両端は回転軸５、及びフランジ６ｅの中心孔に係合さ
れ、トナーカートリッジとすることができる。

このトナーカートリッジにおいては、トナーが多量にあ
る時でも少なくとも１つのセグメントはトナーのない空
間部に位置し、回転負荷がほとんどない状態とすること
ができるので、従来のトナー撹拌・搬送部材における最
大負荷の２／３まで負荷を低減させることができるもの
である。また従来のトナーカートリッジにおいては１回
転中に１回負荷のピークがあったが、本願発明のトナー
カートリッジは１回転中はぼ均等に負荷があり、負荷変
動が少なく、定期的な騒音の発生がなく、更にトナーカ
ートリッジ内に使用されないトナーが残留することもな
いものである。

［発明の効果〕 本願発明における第１のトナー撹拌・搬送部材６は、ト
ナー補給用の着脱自在なほぼ円筒形状のトナーカートリ
ッジｌに於いて、トナー撹拌・＆送部材を螺旋形状とす
ると共に、トナー撹拌・搬送部材６の一部が、トナーカ
ートリッジ１に封入された充填トナーとトナーカートリ
ッジ内壁面とで形成される空間に常時露出することによ
り、トナー撹拌・搬送部材６をトナーカートリッジ内に
おける空間部からトナー充填部に順次潜り込むように動
作させることができるので、トナーによる抵抗を少なく
することができ、トナー撹拌・搬送部材６を移動させる
力が変動しないので、騒音の発生、駆動部の故障や振動
をなくすことができる。

又トナーカートリッジ内に収容しうるトナー量を多くす
ることが可能となり、トナーカートリッジの交換頻度を
少なくすることができ、また螺旋形状のトナー掻き出し
部会長にわたるねじれ角を３６０度近傍とすれば、移動
に要する力を更に均一にすることができるという作用効
果を奏するものである。

また、前述したサイドレジストレージクン方式の電子複
写機の場合には、ねじれ回数を太き（すれば、現像装置
へのトナー搬送と同時に、トナーカートリッジの中心軸
方向における用紙側端規制側にトナーを搬送させること
ができるので、トナー消費量の偏りを調整することも可
能とするも°のである。

また第２のトナー撹拌・搬送部材は、直線状部材により
構成され、その両端が前記回転軸にそれぞれスプリング
部材により取りつけられ、コ字状に形成されていること
により、トナーの容量が大きくなった場合でも回転トル
クを増大させる必要はなく、また回転負荷の変動をなく
することができ、騒音の発生、駆動部の故障や振動をな
くすことができる。又トナーカートリッジ内に収容しう
るトナー量を多くすることが可能となり、トナーカート
リッジの交換頻度を少なくすることができるものである
。

また第３のトナー撹拌・搬送部材は、直線状部材により
構成され、その直線状部材が回転軸方向に３個以上に分
割され、各分割部分は回転方向において１周を分割数で
除した角度だけずらされて配置され、その各セグメント
は回転中心を通る連結部材により連結されてリンク状に
形成されることにより、従来のトナー撹拌・搬送部材に
おける最大負荷の２／３まで負荷を低減させることがで
きる。また分割数を多くすることにより１回転中の負荷
をほぼ均等にすることができ、負荷変動が少なくするこ
とができ、騒音の発生、駆動部の故障や振動をなくすこ
とができる。又トナーカートリッジ内に収容しうるトナ
ー量を多くすることが可能となり、トナーカートリッジ
の交換頻度を少なくすることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願発明の第１の実施例であるトナーカートリ
ッジを有する現像装置の断面図、第２図は第１図に示す
トナーカートリッジの一部切り欠き斜視図、第３図は第
２図に示すトナーカートリッジの断面図、第４図は本願
発明の第２の実施例であるトナーカートリッジを有する
現像装置の断面図、第５図は第４図に示すトナーカート
リッジの断面図、第６図は本願発明の第３の実施例であ
るトナーカートリッジを有する現像装置の断面図、第７
図は第６図に示すトナーカートリッジにおけるＩ−１線
での断面図、第８図は第６図に示すトナーカートリッジ
におけるトナー撹拌・搬送部材の斜視図、第９図は本願
発明のトナーカートリッジを適用する電子複写機の全体
説明図、第１０図は従来のトナーカートリッジ縦断面図
である。 １はトナーカートリッジ、ｌａは従来のトナーカートリ
ッジ、２は現像装置、２ａは現像ロール、３は感光体、
４はトナー、５は回転軸、５ａはシャフト、６はトナー
撹拌・搬送部材、６ａはコ字状の支持部材、６ｂは支持
部材、６Ｃはスプリング部材、６ｄはチューブ、６ｅは
フランジ、７はトナー層形成ブレード、８はトナーカー
トリッジ開口部、９は駆動部、ｌＯはプラテン、１１は
光源、１２は光学系、１３はチャージコロトロン、１４
は転写コロトロン、１５は用紙供給部、１６は定着ロー
ルである。 出　　願　　人　　富士ゼロックス株式会社代理人　弁
理士　　内１）亘彦（外５名）箋１図 第５図 第６図 第 図 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）トナー補給用の着脱自在なほぼ円筒形状のトナー
   カートリッジであって、該トナーカートリッジの曲面部
   にトナー供給用開口部が開口されると共に、その内部に
   トナー撹拌・搬送部材が内蔵されており、該トナー撹拌
   ・搬送部材の両端がトナーカートリッジ両端面の中心に
   取りつけられた回転軸にそれぞれ取り付けられ、トナー
   カートリッジ内を回転することによりトナー供給用開口
   部にトナーを撹拌・搬送するトナー撹拌・搬送部材にお
   いて、トナー撹拌・搬送部材がトナーカートリッジ内壁
   に沿った螺旋形状を有しており、該トナー撹拌・搬送部
   材の一部が、トナーカートリッジに封入された充填トナ
   ーとトナーカートリッジ内壁面とで形成される空間に常
   時露出するように形成されたことを特徴とする画像形成
   装置のトナーカートリッジ。
2. （２）トナー補給用の着脱自在なほぼ円筒形状のトナー
   カートリッジであって、該トナーカートリッジの曲面部
   にトナー供給用開口部が開口されると共に、その内部に
   トナー撹拌・搬送部材が内蔵されており、該トナー撹拌
   ・搬送部材の両端がトナーカートリッジ両端面の中心に
   取りつけられた回転軸にそれぞれ取り付けられ、トナー
   カートリッジ内を回転することによりトナー供給用開口
   部にトナーを撹拌・搬送するトナー撹拌・搬送部材にお
   いて、トナー撹拌・搬送部材が直線状部材であって、そ
   の両端が前記回転軸にそれぞれスプリング部材により取
   りつけられ、コ字状に形成されていることを特徴とする
   画像形成装置のトナーカートリッジ。
3. （３）トナー補給用の着脱自在なほぼ円筒形状のトナー
   カートリッジであって、該トナーカートリッジの曲面部
   にトナー供給用開口部が開口されると共に、その内部に
   トナー撹拌・搬送部材が内蔵されており、該トナー撹拌
   ・搬送部材の両端がトナーカートリッジ両端面の中心に
   取りつけられた回転軸にそれぞれ取り付けられ、トナー
   カートリッジ内を回転することによりトナー供給用開口
   部にトナーを撹拌・搬送するトナー撹拌・搬送部材にお
   いて、トナー撹拌・搬送部材が直線状部材であって、回
   転軸方向に３個以上に分割され、各分割部分が回転方向
   において１周を分割数で除した角度ずつずらされ、かつ
   回転中心を通る連結部材により連結され、リンク状に形
   成されていることを特徴とする画像形成装置のトナーカ
   ートリッジ。