JPH11272055A

JPH11272055A - トナーカートリッジ

Info

Publication number: JPH11272055A
Application number: JP10071820A
Authority: JP
Inventors: Toshihisa Takiguchi; 俊央滝口
Original assignee: Niigata Fuji Xerox Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Niigata Fuji Xerox Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-03-20
Filing date: 1998-03-20
Publication date: 1999-10-08

Abstract

(57)【要約】【課題】別途攪拌手段を設けることなく、トナー粒子
が均一に分散したトナーの状態を維持する。未使用のト
ナーカートリッジにおいて必要であった、トナーをトナ
ー容器に封じるためのシール部材を不要とする。【解決手段】トナーカートリッジのトナー収容体を現
像室の上方に回転自在に配置し、トナーを供給する開口
部をトナー収容体の表面にその回転軸に沿って設けた。
さらに回転するトナー収容体の外周の一部を覆うカバー
部材を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トナーカートリッ
ジに関し、特に電子写真式記録装置に用いるトナーカー
トリッジに関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は従来のトナーカートリッジ１００
の感光体の回転軸方向断面構成図である。従来から電子
写真方式を採用する記録装置に使用されるトナーカート
リッジには、感光体１２１と、現像室１３０と、トナー
室１４０と、ミキサー１７０とを有するものがある。従
来のトナーカートリッジ１００では、現像ローラ等を含
む現像室１３０とトナーが充填されたトナー室１４０と
が隣り合って配置され、トナー室１４０内に設置された
ミキサー１７０が、トナー１６０をかき混ぜるとともに
現像室１３０へ搬送する。

【０００３】このトナーカートリッジで使用されるトナ
ーは、現像室での均一な帯電を実現するため、微粒子の
トナーが均一に分散していることが要求される。そのた
め、凝集したり、小さな塊を含むこと（ブロッキング）
は好ましくない。

【０００４】従来はトナーの均一な分散を確保するた
め、別途トナー攪拌手段を設けていた。この従来の攪拌
手段としては、例えばＰＥＴ製フィルムを羽根として回
転させるようなものや、アジテータのようなものや（例
えば特開平６ー５１６３６号公報、特開５８−１２７９
６０）、円筒体のスポンジ部材の外周面に凹部を設けト
ナーの補給とともに攪拌を行うトナー補給部材などがあ
る（例えば特開平５ー１２７５３１号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トナー
室に別途設けたミキサー等のトナー攪拌手段は、トナー
の微粒子全体と十分に接触することができず、トナーが
部分的に凝集したりブロッキングをしてしまうことを完
全に防止することができない。このように凝集・ブロッ
キングしたトナーは、現像時に均一な帯電がなされない
ため記録装置の印字品質を一定に保持することができな
いという不都合があった。

【０００６】

【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、特に現像手段で使用されるトナーの凝集・ブ
ロッキングを防止するとともにトナーが均一に分散され
た状態を保持して、このトナーカートリッジが使用され
る記録装置の印字品質を維持できるトナーカートリッジ
を提供することを、その目的とする。本発明は、さらに
別途攪拌手段、供給手段及び現像室とトナー収容体を仕
切る境界壁を封じるためのシール部材を不要とし、小型
で、消費電力が少なく、トナーカートリッジの交換が簡
単なトナーカートリッジを提供することをもその目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載のトナーカートリッジでは、電子写真
プロセスに用いられる静電潜像を形成する円筒状の感光
体と、この感光体上に形成された静電潜像を現像する現
像手段を収納する現像室と、この現像室で使用するトナ
ーを充填したトナー収容体と、これらを収納する筺体と
を有し、このトナー収容体を、現像室の上方の位置に配
置するとともに、感光体の回転軸と平行にかつ回転自在
に設け、さらに開口部を、トナー収容体の表面にその回
転軸に沿って設けている。

【０００８】回転自在なトナー収容体の回転でトナー６
は攪拌される。微粒子で構成されるトナーは、トナー収
容体４内を流体のように流れ動き、これを繰り返して摩
擦を生じることなく均一な分散状態を保つ。またトナー
粒子間に空気を含ませた状態として凝集、ブロッキング
の発生を防止する。

【０００９】また、現像室の上方にトナー収容体を設け
たことにより、トナーは上方のトナー収容体４から下方
の現像室へその重力方向に落下する。これにより、トナ
ーは、落下の際にちょうどふるった粉のように十分な空
気を含んで、分散された状態で現像室へ供給され、使用
される。

【００１０】請求項２記載のトナーカートリッジでは、
トナー収容体に設けられる開口部を格子状とし、請求項
３記載のトナーカートリッジでは網目状とし、請求項４
記載のトナーカートリッジでは複数の穴から構成した。
これを介して落下するトナーはさらにふるいをかけられ
たように十分な拡散が可能となる。

【００１１】請求項５記載のトナーカートリッジではト
ナー収容体を筒体とし、請求項６記載のトナーカートリ
ッジではトナー収容体を円筒状とした。これにより、ト
ナー収容体の回転が円滑に行われる。

【００１２】請求項７記載のトナーカートリッジでは、
回転するトナー収容体の外周の一部を覆うカバー部材を
筺体内に設けた。また、請求項８記載のトナーカートリ
ッジでは、回転するトナー収容体の外周に摺動自在に接
するカバー部材を筺体内に設けて、さらにこのカバー部
材の少なくとも前記現像室に対向する部分を、開放し
た。

【００１３】カバー部材を設けることにより、トナー収
容体に収容されるトナーがその回転によって巻き上げら
れ、現像室以外へ飛散してしまうのを防止するためであ
る。また、トナー収容体の開口部がカバー部材に覆われ
た状態を設定することによって、トナー収容体からトナ
ーが供給されない状態を得ることができる。

【００１４】請求項９記載のトナーカートリッジは、ト
ナー収容体を回転させる駆動部と、この駆動部の動作を
制御する駆動制御手段とを有している。この駆動制御手
段が、開口部の位置を検知する位置センサと、この位置
センサが検知した開口部の位置情報に関する所定の信号
に基づいて駆動部の動作を制御する主制御部とを備える
ように構成した。

【００１５】この駆動制御手段はトナー収容体の開口部
の位置を検知してトナー収容体の回転停止のタイミング
を制御することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の一実施態様を図
をもって説明する。

【００１７】図１は本実施形態における停止時のトナー
カートリッジ１の断面構成図を、図２はその作動時のト
ナーカートリッジ１の断面構成図を示す。トナーカート
リッジ１は、電子写真式記録装置に着脱自在に装備され
る。

【００１８】トナーカートリッジ１は、少なくとも電子
写真プロセスに用いられる現像手段を含む現像室３と、
トナー６が充填されているトナー収容体４とを有し、こ
れらを収納する筺体５を備えている。図１に示した実施
態様の筺体５の内部には、電子写真プロセス手段を構成
し静電潜像を形成する円筒状の感光体２、帯電器２１、
感光体２のクリーニング部材８と、さらに現像ローラ３
１にトナー６を供給する供給ローラ３２と、現像ローラ
３１の薄層形成部材９を配設している。そして、さらに
回転するトナー収容体４の外周に摺動自在に接するカバ
ー部材４２が設けられ、このカバー部材４２の少なくと
も現像室３に対向する部分が開放されている。

【００１９】この実施態様におけるトナーカートリッジ
１が、記録装置に装備されて現像が行われる過程を説明
する。トナーカートリッジ１内では、印加された帯電器
２１により感光体２が一様に帯電され、この感光体２が
印刷装置側のレーザ等（図示せず）から露光されて静電
潜像を形成する。トナー６は、トナー収容体４の開口部
から供給ローラ３２を経て薄層形成部材８によって現像
ローラ３１上で均一な薄層とされるとともに摩擦により
帯電する。そして、このトナー６は、感光体２に対向し
たとき電界によって感光体２の表面に形成された静電潜
像に付着して現像が行われる。

【００２０】次に本実施例の各構成部分を図１に基づい
て説明する。トナー収容体４は、現像室３の上方の位置
に配置されている。このトナー収容体４は、円筒状の感
光体２の回転軸と平行にかつ回転自在に設けられてい
る。このトナー収容体４の表面にその回転軸に沿って開
口部４１が設けられている。また、回転するトナー収容
体４の外周にトナー収容体４と摺動自在に接するカバー
部材４２が設けられており、このカバー部材４２の少な
くとも現像室３に対向する部分は開放されている。

【００２１】このトナー収容体４は回転し、トナー収容
体４内でトナーは以下のように十分に攪拌される。回転
自在なトナー収容体４はトナー収容体４自体が回転する
ことによりトナー６を攪拌する。具体的には、トナー６
は微粒子で構成されるため、トナー収容体４内を流体の
ように流れ動く。トナー６は上下なく全体がかき混ぜら
れ、トナー収容体４の回転とともに、上層にあるトナー
６が、トナー微粒子から構成される流体面に沿って空気
を巻き込みながら崩れ落ちてくる、という動きを繰り返
して均一な分散状態を得る。

【００２２】この攪拌では、微粒子で構成されるトナー
６が互いに接触することにより凝集を防止し、生じてし
まったブロッキングをも破壊して微粒子の状態を保つ。
このときトナー６に生じる摩擦は、同程度の大きさの粒
子との接触による小さなものであって、ミキサとの接触
で生じるような大きな摩擦ではない。このような攪拌に
よればトナー６は微粒子の状態で均一に分散し、またト
ナー粒子が空気に包まれた状態となるので凝集、ブロッ
キングの発生をも防止できる。

【００２３】また、このトナー収容体４は、現像室３の
上方の位置に配置され、トナー供給時においてトナー６
はトナー収容体４に設けた開口部４１から現像室３へ以
下のように十分に分散して供給される。図２は、そのト
ナー６の供給時のトナーカートリッジ１の断面構成図を
示す。トナー収容体４の回転によって十分に攪拌された
トナー６が、トナー収容体４が回転して開口部が下方
（現像室３のある方）に位置したとき、その重力に従い
現像室３へ供給される。すなわち、開口部４１が、トナ
ー収容体４に収納されたトナーを現像室３に供給する供
給口となる。

【００２４】このように供給されるトナー６は、上方の
トナー収容体４から下方の現像室へその自重とトナー収
容体４から受ける遠心力で落下する。これにより、トナ
ー６は、落下の際にちょうどふるった粉のように十分な
空気を含んで、分散された状態で現像室へ供給され、使
用される。

【００２５】このトナー収容体４に設けられた開口部４
１は、図１のようにスリット状のものや図３に示すよう
な格子状のもの、図４に示す網目状のもの、又は図５に
示す複数の穴から構成されたものであってもよい。この
ように構成することで、さらにトナー粒子を均一に分散
させることができる。

【００２６】また、このトナー収容体４は、トナー６を
収納して、トナー収容体４自体が回転する。図６（ａ）
には図１とは異なるトナー収容体４の他の例の正面図を
示し、図６（ｂ）には図６（ａ）のトナー収容体４が６
角柱の筒状である場合のＡ−Ａ断面図を、図６（ｃ）に
は（ａ）とは異なる他の例であってトナー収容体４が円
筒状である場合のＡ−Ａ−断面図を示した。トナー収容
体４の円滑な回転を確保するためには筒状の形状又は円
筒状のものが適しているが、このほか多角柱等の形状で
あってもよい。

【００２７】トナー収容体４の回転で所定量のトナー６
が現像室３へ供給される。この量はトナー収容体４に設
けられた開口部の大きさ、配置、数によって任意に設定
できる。

【００２８】このようにトナー収容体４で十分に攪拌さ
れたトナー６は、さらにこの供給に際する落下の過程に
おいて十分な空気を含み分散されるのである。これはト
ナー収容体４を筒状または円筒状として円滑な回転を確
保し、トナー収容体４の格子状、網目状、又は複数の穴
からなる開口部を介したときにはより効果的である。

【００２９】図１及び図２では回転するトナー収容体４
の外周にトナー収容体４と摺動自在に接するカバー部材
４２を筺体内に設け、このカバー部材４２の少なくとも
現像室３に対向する部分を開放した。開口部４１の大き
さによっては、トナー収容体４に収容されるトナー６
が、その回転によって巻き上げられ、開口部４１から現
像室３以外に飛散してしまう場合もあるからである。こ
のカバー部材４２はこのようなトナー６の飛散を防止す
るとともにトナー収容体４の回転を安定にする。

【００３０】また、このカバー部材４２は図７で示すよ
うに、トナー６の飛散を防止できる最小限の範囲で設け
ることも、図１に示すカバー部材４２のようにトナー収
容体４の周囲３／４程度覆うように設けることも可能で
ある。このようにトナー収容体４とそれを覆うカバー部
材４２は、トナー収容体４の容量やその回転数、現像室
３への供給量に応じて適宜設定することができる。な
お、カバー部材４２は、これを設けなくても本願発明を
実施することは可能である。

【００３１】このカバー部材４２が設けられたトナーカ
ートリッジ１では、トナー収容体４とともに回転する開
口部４１とカバー部材４２の開放部が重なり合うときに
現像室３にトナー６が供給される。

【００３２】一方、トナー収容体４の開口部４１がカバ
ー部材４２に覆われているときには、現像室３へのトナ
ー６供給はなされない。すなわち、カバー部材４２がト
ナー収容体４の開口部４１を覆う状態を設定することに
よって、トナー収容体４からトナー６が供給されない状
態を得ることができる。

【００３３】このことにより、トナーカートリッジ１が
未使用（記録装置に未装備）の状態では、トナー収容体
４の開口部４１がカバー部材４２に覆われるように設定
しておくことによって、トナーカートリッジ１が画像形
成装置にセットされて動作が開始された後に初めてトナ
ー６が現像室３に供給されるようにすることができる。

【００３４】この設定可能なトナー収容体４の開口部４
２とカバー部材４２を設けることによって、本実施態様
のトナーカートリッジ１は、通常未使用のトナーカート
リッジ１に必要なトナー収容体と現像室を隔てる境界壁
を封じるシール剤が不要となる。このシール剤は、トナ
ー収容場所と現像室の連絡路を封じてトナー６が使用前
に現像室へ入り込むことを防止し、トナーカートリッジ
１の使用に際し引き抜かれるものである。しかし、この
シール剤は引き抜き作業中に切断したり、トナーを巻き
込んで外部にトナーを飛散させ使用者の手や衣服を汚し
たりするといった不都合を伴う。本実施態様のトナーカ
ートリッジ１ではこのようなシール引き抜き作業が不要
で、トナーカートリッジ１を電子写真式記録装置に装備
するだけですぐに使用が可能となるのである。

【００３５】図８はトナー収容体４を回転させる駆動部
の動作を制御する駆動制御手段の一例を示すブロック図
である。本実施態様のトナーカートリッジ１はトナー収
容体４を回転させる駆動部７と、この駆動部７の動作を
制御する駆動制御手段７１を有する。駆動部７から力を
受けてトナー収容体４を回転させる駆動機構７４であっ
て、一部を省略した駆動機構７４を図３に示した。駆動
部７はモーター等の駆動源となるものが用いられる。ま
た、この駆動部７の力を受けてトナー収容体４を回転さ
せる駆動機構７４は駆動部７の力を伝達するギア列によ
って構成される。

【００３６】この駆動制御手段７１はトナー収容体４の
開口部４１の位置を検知してトナー収容体４の回転停止
のタイミングを制御する。例えばトナー収容体４の開口
部４１が上方を向いて（カバー部材４２に覆われて）い
る状態でトナー収容体４の回転を停止させて、非印刷時
にはトナー６の供給を停止させることができる。

【００３７】この駆動制御手段７１には、開口部４１の
位置を検知するための位置センサ７２と、この位置セン
サ７２が検知した開口部４１の位置情報に基づいて所定
の信号を発信し、この所定の信号に基づいて駆動部７の
動作を制御する主制御部７３とが備えられている。

【００３８】この位置センサ７２はトナー収容体４の位
置情報をトナー収容体４の回転情報から得るものであっ
てもよい。また、位置センサ７２はトナー収容体４に直
接設けるものであっても、又はトナー収容体４を駆動す
る駆動機構７４に設けるものであってもよい。

【００３９】

【発明の効果】本願発明は以上のように構成され機能す
るので、別途ミキサー等の攪拌手段を有することなく、
トナー収容体自体を回転させるというトナー微粒子に適
した攪拌により、トナーの凝集・ブロッキングの発生を
防止するとともにトナーが均一に分散された状態を保持
することができる。これにより、このトナーカートリッ
ジが使用される記録装置の印字品質を維持できるトナー
カートリッジを提供することができる。なお、トナー収
容体を筒状体又は円筒状とすることでより円滑な回転及
び十分な攪拌が確保される。また、従来別途設けていた
ミキサーを備える必要がないためトナーカートリッジの
小型化を実現できる。

【００４０】さらに、現像室の上方に設けたトナー収容
体の開口部からトナーの自重を利用して、現像室に供給
するため、トナー粒子は落下の際に十分な空気を含んで
ふるいをかけた粉のように均一に分散した状態で現像室
に供給される。これにより上記のトナー収容体の回転に
よる効果と相乗的に作用し、より現像処理に適した状態
（均一に帯電されうる）となり、このトナーカートリッ
ジが装備される記録装置の高い印字品質を保持すること
ができる。なお、トナー収容体の開口部を格子状、網目
状、複数の穴で構成した場合にはより十分な拡散が確保
される。また、従来ミキサーが行っていたトナー容器か
ら現像室への搬送に使用されるエネルギーを必要としな
い。よって、このトナーカートリッジが使用される記録
装置の消費電力を抑えることができる。

【００４１】また、回転するトナー収容体を覆うカバー
部材４２を設けることによって、トナー供給時にトナー
が現像室以外へ飛散することを防止できる。未使用時に
このカバー部材４２がトナー収容体の開口部を覆う状態
に設定しておくことによって、従来必要だったトナー容
器と現像室を隔てる境界壁を封じるシール部材が不要と
なり、シール部材を引き抜くことなく記録装置に装備し
使用することができる。従って、別途攪拌手段、供給手
段及び現像室とトナー収容体の仕切り部材を不要とし、
小型で、消費電力が少なく、トナーカートリッジの交換
が簡単なトナーカートリッジを提供することができる。

【００４２】さらに、トナー収容体の回転駆動を制御す
ることにより、トナー収容体の開口部の位置情報に基づ
いて、トナー収容体を、その開口部がカバー部材４２に
覆われているときに停止することができ、現像室へのト
ナー供給の量やタイミングを任意に設定することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す図で、停止時のトナ
ーカートリッジの断面構成図を示す。

【図２】本発明の一実施形態を示す図で、作動時のトナ
ーカートリッジ断面構成図を示す。

【図３】開口部が格子状であるトナー収容体を示す。

【図４】開口部が網目状であるトナー収容体を示す。

【図５】開口部が複数の穴から構成されたトナー収容体
を示す。

【図６】図６（ａ）はトナー収容体の正面図を、図６
（ｂ）は（ａ）に示したトナー収容体が６角柱の筒体で
ある場合のＡ−Ａ断面図を、図６（ｃ）は他のトナー収
容体であってトナー収容体が円筒状である場合のＡ−Ａ
−断面図を示した。

【図７】トナーカートリッジに設けられたカバー部材の
一例を示す断面図である。

【図８】駆動制御手段の一例を示すブロック図である。

【図９】従来のトナーカートリッジの例を示す。

【符号の説明】

１トナーカートリッジ２感光体３現像室４トナー収容体５筺体６トナー７駆動部８クリーニング部材９薄層形成部材２１帯電器３１現像ローラ３２供給ローラ４１開口部４２カバー部材７１駆動制御手段７２位置センサ７３主制御部７４駆動機構

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子写真プロセスに用いられる静電潜像
を形成する円筒状の感光体と、該感光体上に形成された
静電潜像を現像する現像手段を収納する現像室と、前記
現像室で使用するトナーを充填したトナー収容体と、こ
れらを収納する筺体とを有するトナーカートリッジにお
いて、前記トナー収容体を、前記現像室の上方の位置に配置す
るとともに、前記感光体の回転軸と平行にかつ回転自在
に設け、前記トナー収容体の表面にその回転軸に沿って開口部
を、設けたことを特徴とするトナーカートリッジ。
【請求項２】前記開口部が、格子状であることを特徴
とする請求項１記載のトナーカートリッジ。
【請求項３】前記開口部が、網目状であることを特徴
とする請求項１記載のトナーカートリッジ。
【請求項４】前記開口部が、複数の穴で構成されたこ
とを特徴とする請求項１記載のトナーカートリッジ。
【請求項５】前記トナー収容体が、筒体であることを
特徴とする請求項１乃至請求項４いずれか記載のトナー
カートリッジ。
【請求項６】前記トナー収容体が、円筒状であること
を特徴とする請求項５記載のトナーカートリッジ。
【請求項７】回転する前記トナー収容体の外周の一部
を覆うカバー部材を前記筺体内に有することを特徴とす
る請求項１乃至請求項６いずれか記載のトナーカートリ
ッジ。
【請求項８】回転する前記トナー収容体の外周に摺動
自在に接するカバー部材を前記筺体内に有し、前記カバー部材の少なくとも前記現像室に対向する部分
を、開放したことを特徴とする請求項１乃至請求項６い
ずれか記載のトナーカートリッジ。
【請求項９】前記トナーカートリッジは、前記トナー
収容体を回転させる駆動部と、この駆動部の動作を制御
する駆動制御手段とを有し、前記駆動制御手段が、前記開口部の位置を検知する位置
センサと、該位置センサが検知した前記開口部の位置情
報に関する所定の信号に基づいて、駆動部の動作を制御
する主制御部とを備えたことを特徴とする請求項１乃至
請求項８いずれか記載のトナーカートリッジ。