(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真法を利用する画像形成装置であって、トナー排出口が形成されたケース本体と、前記ケース本体内に回転可能に支持された回転部材とを有し、前記回転部材の回転によりトナーを搬送してトナー排出口から排出させ、異なる種類のトナーを収容する複数のトナーカートリッジと、前記複数のトナーカートリッジの前記回転部材をそれぞれ別個独立に駆動させる駆動機構とを有し、前記回転部材の回転方向を、前記回転部材の回転軸と前記トナー排出口を結ぶ直線と画像形成装置が設置される地面に垂直な直線とのなす装着角度に応じて変えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記複数のトナーカートリッジは、上下方向に異なる位置で装着され、前記複数のトナーカートリッジの中で最下部に位置するトナーカートリッジの前記回転部材の回転方向が、最上部に位置するトナーカートリッジの前記回転部材の回転方向と異なることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記最下部に位置するトナーカートリッジの前記回転部材の回転方向が、前記回転部材が前記ケース本体の底部から前記トナー排出口に向かってトナーを掻き上げる方向であることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記複数のトナーカートリッジは、上下方向に異なる位置で装着される４つのトナーカートリッジで構成され、前記最上部と前記最上部の次に位置するトナーカートリッジ内の前記回転部材は共に同一方向に回転し、その回転方向がその他の２つのトナーカートリッジの前記回転部材の回転方向と異なることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記最上部と前記最上部の次に位置するトナーカートリッジの前記回転部材の回転方向が、前記回転部材が前記ケース本体の側部から前記トナー排出口に向かってトナーを掻き下げる方向であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記複数のトナーカートリッジの中で前記最下部に位置するトナーカートリッジがブラックのトナーを収容することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記複数のトナーカートリッジの中で前記最上部に位置するトナーカートリッジがイエローのトナーを収容することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記回転部材は、前記ケース本体に回転自在に支持される回転軸を有し、
前記回転軸と前記トナー排出口を結ぶ直線と画像形成装置が設置される地面に垂直な直線とのなす装着角度が、
前記複数のトナーカートリッジの中で前記最上部に位置するトナーカートリッジから、前記最下部に位置するトナーカートリッジになるに従って大きくなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法を用いる複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものであり、特に現像装置にトナーを供給するためのトナーカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記方式の画像形成装置においては、回転駆動される感光体等の像担持体と、この感光体上に静電潜像を順次形成する潜像形成手段と、静電潜像をトナー像に現像する現像手段と、感光体上の複数色のトナー像を記録媒体に転写する転写装置とが備えられている。
【０００３】
従来、上記現像装置において、感光体に接する現像ローラを備える現像器と、この現像器に着脱自在に装着され、現像器側にトナーを供給するトナーカートリッジを備える方式がある。例えば、実公平３−５３２３２号公報は、図１（Ａ）に示すように、円筒状のトナーカートリッジ１１０内に回転可能に支持された回転軸１００と、回転軸上に固定されトナー排出口１０２の近傍に装着されて内部のトナーを排出する掻上げ板１０４と、同じく回転軸上の掻上げ板１０４以外の部分に固定され、トナーカートリッジの両端部付近のトナーをトナー排出口１０２に向けて軸方向に移送させるスパイラル状の掻出し板１０６が設けられた構造のトナーカートリッジを提案している。この構造を有するトナーカートリッジにおいては、トナー排出口の大きさ如何にかかわりなくトナーカートリッジを可及的に大きくし、そのトナー収容量を増加して交換頻度を少なくすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、プリンタ等の画像形成装置は、設置場所の制限から装置の小型化が要求されている。しかし、フルカラーのレーザープリンター等の電子写真装置では、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの複数色トナー用のトナーカートリッジを装置内に収容しなくてはならず、従来のトナーカートリッジでは装置の大型化は免れない。すなわち、図１（Ａ）に示すような円筒形のトナーカートリッジを感光体装置の周囲に４個別個に装着すると電子写真装置内での占有場所を大きく取ってしまう。
【０００５】
一方、トナーカートリッジ自体を小型化すれば電子写真装置内での占有場所の問題は解決されるが、トナー収容量が減少するためトナーカートリッジの交換回数が増加してメンテナンスが煩雑になるという別の問題が生じてしまう。従って、従来型の円筒形のカートリッジをフルカラーの電子写真装置に用いると、トナー収容量を減少させることなく装置自体を小型化することができないという問題がある。
【０００６】
一方、図１（Ａ）に示した従来のトナーカートリッジにおいては、一つの回転軸１００で掻上げ板１０４及び掻出し板１０６の両方を回転させてトナーをかき回しているだけなので、図１（Ｂ）に示すようにトナー粒子間の圧縮度合いが低く、また回転トルクが大きい。
【０００７】
トナーカートリッジの排出口から一定量のトナーをスムーズに現像器側に供給するには、トナー排出口付近でトナーが適度に圧密されていることが必要である。ただし、圧密が高すぎると、トナー排出口付近でトナーが固まってしまい安定した一定量のトナー供給ができない。
【０００８】
また、図１（Ａ）に示す従来のトナーカートリッジにおいては、トナーが過度にかき回されてしまい、トナーと空気の接触面積が大きくなる傾向がある。このため、図１（Ｃ）に示すように空気中の水分子による吸着により、トナーが局所的に固まってしまう。従って、トナーの排出量にばらつきが生じ、安定したトナー排出量が得られないという問題がある。なお、図１（Ｂ）（Ｃ）では、トナーとキャリアを有する２成分系のトナーを示しているが、上述した問題点は、１成分系のトナーであっても同様に生ずる。
【０００９】
また、図１（Ａ）に示すトナーカートリッジを電子写真装置に複数個取り付けると、それぞれの装着姿勢によってトナー排出口付近でのトナーの圧密状態がカートリッジ間でばらついてしまい、トナー排出量が異なるという問題もある。
【００１０】
安定した一定量のトナー排出量を実現するあたって、トナーはトナーカートリッジ内に局所的に固まらず、トナー成分の均一な分散とトナー排出口付近で適度に圧密されていることが好ましい。従って、トナーには、何らかの搬送部材による「適度なほぐし」とトナー排出口付近での「適度な圧密」の両方が必要とされる。このようにトナーカートリッジ内で、トナーには「適度なほぐし」と「適度な圧密」という相反する２つの状態が要求される。
【００１１】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明の第１の目的は、トナーを圧縮してトナー排出口に搬送する構成にすることにより、安定したトナー排出量を得ることができるトナーカートリッジを提供することである。
【００１２】
本発明の他の目的は、空気中の水分子に吸着してトナーが固まる影響を受けないトナーカートリッジを提供することである。
【００１３】
さらに、本発明の他の目的は、トナーカートリッジ内でのトナーのスムーズな流れを実現するための回転部材の駆動トルクを低減させるトナーカートリッジを提供することである。
【００１４】
さらに、本発明の他の目的は、トナーカートリッジの装着姿勢が異なることによって生じるトナー排出量のばらつきを低減し、トナーの流動性を向上させるトナーカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明が適用されるトナーカートリッジにおいては、連通する２つのトナー室構造を有するカートリッジ内部にトナーを圧縮搬送する機能を有する回転部材を２本並列的に設ける。そして、これら２本の回転部材が異なる速度で回転して、トナーを排出口へと圧縮搬送する。
【００１６】
このように、２本の回転部材が異なる速度で回転することで、２本の回転部材の主に境界領域でトナーの余分な圧力を逃がしかつトナーを適度にほぐし、また排出口近傍においては適度な圧密状態にすることができる。また、円筒形カートリッジ内に１本の回転部材を設けるのに比べて回転部材の半径を小さくできるため、回転部材の駆動トルクを低減できる。また、トナーカートリッジが単一の円筒形ではなく２つの円筒形容器を結合した横長形であるので、トナー収容量を減少させることなくその高さを軽減させることができる。
【００１７】
ここで、本発明のある実施形態に係わる電子写真法を利用する画像形成装置は、トナー排出口が形成されたケース本体と、前記ケース本体内に回転可能に支持された回転部材とを有し、前記回転部材の回転によりトナーを搬送してトナー排出口から排出させ、異なる種類のトナーを収容する複数のトナーカートリッジと、前記複数のトナーカートリッジの前記回転部材をそれぞれ別個独立に駆動させる駆動機構とを有し、前記回転部材の回転方向を、前記回転部材の回転軸と前記トナー排出口を結ぶ直線と画像形成装置が設置される地面に垂直な直線とのなす装着角度に応じて変えることを特徴とする。
【００１８】
複数のトナーカートリッジは、上下方向に異なる位置で装着され、複数のトナーカートリッジの中で最下部に位置するトナーカートリッジの回転部材の回転方向が、最上部に位置するトナーカートリッジの回転部材の回転方向と異なるようにしてもよい。
【００１９】
最下部に位置するトナーカートリッジの回転部材の回転方向が、回転部材がケース本体の底部からトナー排出口に向かってトナーを掻き上げる方向であるようにしてもよい。
【００２０】
複数のトナーカートリッジは、上下方向に異なる位置で装着される４つのトナーカートリッジで構成され、最上部と最上部の次に位置するトナーカートリッジ内の回転部材は共に同一方向に回転し、その回転方向がその他の２つのトナーカートリッジの回転部材の回転方向と異なるようにしてもよい。
【００２１】
最上部と最上部の次に位置するトナーカートリッジの回転部材の回転方向が、回転部材がケース本体の側部からトナー排出口に向かってトナーを掻き下げる方向であるようにしてもよい。
【００２２】
複数のトナーカートリッジの中で最下部に位置するトナーカートリッジがブラックのトナーを収容するようにしてもよい。
【００２３】
複数のトナーカートリッジの中で最上部に位置するトナーカートリッジがイエローのトナーを収容するようにしてもよい。
【００２４】
回転部材は、ケース本体に回転自在に支持される回転軸を有し、回転軸とトナー排出口を結ぶ直線と画像形成装置が設置される地面に垂直な直線とのなす装着角度が、複数のトナーカートリッジの中で最上部に位置するトナーカートリッジから、最下部に位置するトナーカートリッジになるに従って大きくなるようにしてもよい。
【００２５】
上記目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【００２６】
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２８】
図２は、本発明のトナーカートリッジの１実施形態による画像形成装置の全体構成を示す概略断面図である。この画像形成装置は、４色のトナーによりフルカラー画像を形成することができるカラー電子写真プリンタであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、感光体等の像担持体にトナー像を形成する方式の画像形成装置の全てに適用可能である。
【００２９】
感光体１は、薄肉円筒状の導電性基材とその表面に形成された感光層とを有し、図示しない駆動手段によって図示矢印方向に回転駆動される。この感光体１の周囲には、その回転方向に沿って、帯電手段としての帯電ローラ２、感光体１上に静電潜像を形成するための露光ユニット３、静電潜像を現像するための現像器ユニット４、感光体１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト７上に転写するための中間転写装置５、感光体１上に残留するトナーを除去するための感光体クリーニング装置６が配置されている。
【００３０】
現像器ユニット４は、イエロー用現像器４Ｙ、シアン用現像器４Ｃ、マゼンタ用現像器４Ｍおよびブラック用現像器４Ｋで構成されており、各現像器は、現像ハウジング４ａ内に配設された現像ローラ４ｂを備えている。そして、これらの現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋはそれぞれ感光体１に対して離当接するように揺動可能に配設され、感光体１の１回転毎に選択的に一つの現像器の現像ローラ４ｂのみが感光体１に当接可能にされている。
【００３１】
中間転写装置５は、中間転写ベルト７を走行させるための駆動ローラ９、一次転写用バックアップローラ１０、二次転写用バックアップローラ１１等から構成され、これら各ローラの周りに無端状の中間転写ベルト７が張架されている。中間転写ベルト７は、感光体１側に一次転写用バックアップローラ１０により付勢されており、ここに一次転写部Ｔ１が形成されている。また、二次転写用バックアップローラ１１には中間転写ベルト７を介在して二次転写ローラ１２が対向配置され、ここに二次転写部Ｔ２が形成されている。
【００３２】
次に、上記の画像形成装置の動作について説明する。図示しないコンピュータから画像形成信号が入力されると、感光体１、現像器ユニット４の各現像ローラ４ｂおよび中間転写ベルト７が回転駆動される。先ず、感光体１の外周面が帯電ローラ２によって一様にに帯電され、一様に帯電された感光体１の外周面に、露光ユニット３によって第１色目（例えばイエロー）の画像情報に応じた選択的な露光Ｌがなされ、イエローの静電潜像が形成される。
【００３３】
感光体１には、イエロー用現像器４Ｙの現像ローラ４ｂのみが接触し、これによってイエローの静電潜像のトナー像が感光体１上に形成される。中間転写ベルト７には上記トナーの帯電性と逆極性の一次転写電圧が印加され、感光体１上に形成されたトナー像が、一次転写部Ｔ１において中間転写ベルト７上に転写される。感光体１上に残留しているトナーは感光体クリーニング装置６によって除去された後、感光体１の外周面は除電手段（図示せず）により除電される。
【００３４】
上記の動作が画像形成信号の例えば、第２色目（シアン）、第３色目（マゼンタ）、第４色目（ブラック）に対応して、感光体１と中間転写ベルト７の１回転による潜像形成、現像が繰り返され、画像形成信号の内容に応じた４色のトナー像が中間転写ベルト７上において重ね合わされて転写される。そして、このフルカラー画像が二次転写部Ｔ２に達するタイミングで、シートＳが矢印方向から二次転写部Ｔ２に供給され、このとき、転写ローラ１２が中間転写ベルト７に押圧されるとともに二次転写電圧が印加され、中間転写ベルト７上のフルカラートナー像が記録媒体Ｓ上に転写される。なお、上記の画像形成信号の処理では第１色目（イエロー）、第２色目（シアン）、第３色目（マゼンタ）、第４色目（ブラック）としたが、処理の順序はこれに限定されるものではない。
【００３５】
ここで、本実施形態のトナーカートリッジ２０は、現像器４Ｙの現像ハウジング４ａに着脱自在に装着されている。なお、他の現像器４Ｃ、４Ｍ、４Ｋについても同様である。トナーカートリッジ２０は、ケース本体２２と、ケース本体２２に形成されたトナー排出口２４を備え、トナーカートリッジ２０を現像ハウジング４ａに装着したとき、トナー排出口２４から現像ハウジング４ａのトナー注入口４ｃにトナーが供給されるように構成されている。また、ケース本体２２内には、その上流側に回転搬送部材４０が配設され、下流側に回転圧縮部材６０が配設されている。
【００３６】
図３（Ａ）は、図１のトナーカートリッジのＡ−Ａ線に沿う断面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の回転圧縮部材をＢ方向から見た図、図３（Ｃ）は図３（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【００３７】
図３には、図２で説明したケース本体２２、ケース本体２２の中央部に設けられたトナー排出口２４、回転搬送部材４０及び回転圧縮部材６０が示されている。図３（Ｃ）に示すようににケース本体２２の底部にはケース本体２２の内部を向いた突部２６が形成されている。この構造により、ケース本体２２は、トナーの搬送方向上流側に位置する回転搬送部材４０の回転領域にほぼ相当する略円筒形の第１のトナー収容室９０と、下流側に位置する回転圧縮部材６０の回転領域にほぼ相当する略円筒形の第２のトナー収容室９２とが連結した形状となる。ケース本体２２は、回転搬送部材４０側の第１のトナー収容室９０の断面積が、回転圧縮部材６０側の第２のトナー収容室９２の断面積よりも大きく設計されている。このようにトナー搬送方向の下流側、すなわちトナー排出口２４側の高さを低くすることができ、図２に示すように感光体１周囲の限られた領域に効率良く、かつ収容するトナーの量を減らすことなく４つの現像器を配設することができる。なお、トナー排出口２４の位置、形状は図に限定されない。
【００３８】
回転搬送部材４０は、ケース本体２２に回転自在に支持される回転軸４２と、回転軸４２の中央部に固定されたプレート状の可撓性の中央部搬送フィン４４と、回転軸４２の両端に固定されたプレート状の可撓性の側部搬送フィン４６と、ケース本体２２の端部のトナーを掻出す可撓性の端部フィン４８とを有している。また、回転圧縮部材６０は、ケース本体２２に回転自在に支持される回転軸６２と、回転軸６２にトナー排出口２４に対向して固定された可撓性の掻出しフィン６８ａ、６８ｂと、掻出しフィン６８ａ、６８ｂの両側で回転軸６２に圧縮羽根６４とを有している。圧縮羽根６４は、回転軸６２と一体成形すれば、製造工程を簡略化できる。なお、掻出しフィンは、トナー排出口２４からトナーを排出させる送り出し部材の一つである。
【００３９】
搬送フィン４４，４６は、回転軸４２の周りに放射状に装着されている。図３（Ａ）では搬送フィンが３枚示されているが、取り付け枚数はこれに限定されない。また、図３（Ａ）に示すように搬送フィンの取り付け位置は、３枚の中で中央にある中央部搬送フィン４４が左右にある側部搬送フィン４６と１８０度の角度をなすように取り付けられることが好ましいが、特にこれに限定されるものではない。側部搬送フィン４６のそれぞれのプレート片は切り込みによって２枚構造をしており外側の可撓性の弱い弱可撓性フィン４６ａと内側の可撓性の強い強可撓性フィン４６ｂを有している。中央部搬送フィン４４も同様である。各フィンの可撓性の程度は、トナーを運ぶ時に適度に撓んでトナーの過重を分散するように選択することが好ましい。なお、２枚構造のフィンの可撓性は、切り込み数や位置や形状を変えることによって任意に調整できる。
【００４０】
端部フィン４８は、回転軸４２の端部に溜まりがちなトナーを効果的に送り出すように装着されている。図３（Ａ）では、回転軸４２の左側に一カ所であるが、回転軸４２の両端に設けてもよい。さらに回転軸６２の端部に設けてもよい。
【００４１】
掻出しフィン６８ａ、６８ｂはパルス形状をした可撓性プレートであり、図３（Ａ）に示す本実施例では回転軸６２上から放射状に１８０度の角度をなすように２枚取り付けられている。掻出しフィン６８ａ、６８ｂの枚数はこれには限定されず、１２０度毎に３枚、あるいは９０度毎に４枚を取り付けてもよい。また、掻出しフィン６８ａ、６８ｂのパルス形状のピッチや切り込みの深さは図に限定されるものではなく、所望の可撓性を有するように適切に選択すれば良い。また、上記では掻出しフィン６８ａ、６８ｂを説明したが、送り出し部材はこれに限定されない。例えば、回転軸６２の周りに水平板をロッドで支持するような構造であってもよい。
【００４２】
圧縮羽根６４は、図３（Ｂ）に示すように複数の半円板を交互に傾斜させて回転軸６２に連結した構造を有している。半円板の枚数及び傾斜角度を変化させれば、トナーの搬送量や圧縮を調整できる。また、半円板の取り付けピッチや角度は同一でなくてもい。
【００４３】
回転搬送部材４０及び回転圧縮部材６０の回転軸４２の一端には球状部３０が形成されており、この球状部３０はケース本体２２に形成された軸受部２８に軸支される。回転軸４２の他端には被駆動歯車（図示せず）が連結されている。球状部３０は軸受部２８に接触面積が小さくなるように接しているため、回転軸４２に作用する駆動トルクを低減できる。
【００４４】
次に、図３に示す本実施形態のトナーカートリッジの動作について説明する。まず、回転搬送部材４０と回転圧縮部材６０を回転させる駆動機構について説明する。画像形成装置内にある少なくとも１つの駆動装置（図示せず）を設ける。この駆動装置の動力によって、少なくとも一つの駆動歯車（図示せず）が回転する。回転した駆動歯車は、上述した回転搬送部材４０の回転軸４２と回転圧縮部材６０の回転軸６２の端部にそれぞれ連結された従動歯車を回転させる。ここで図３では、２つの回転部材は互いに異なった速度で共に左回転しているとする。
【００４５】
トナーカートリッジ２０内に収容されているトナーは、図３（ｃ）示すように、カートリッジ本体２２の回転搬送部材４０が収容された第１のトナー収容室９０から、搬送フィン４４，４６により、突部２６を越えて回転圧縮部材６０側が収容された第２のトナー収容室９２に搬送される。下流側の第２のトナー収容室９２に搬送されたトナーは、回転圧縮部材６０の両端にある圧縮羽根６４によって、トナー排出口２４の方向に、すなわち両端部から中心に向かって圧縮されながら搬送される。このようにして第２のトナー収容室９２の中心に搬送されたトナーは、掻出しフィン６８ａ、６８ｂによって、適度な圧密を保ちながらトナー排出口２４から排出され、現像器側のトナー注入口４ｃ（図２で図示）に供給される。
【００４６】
図４は、上述したトナー搬送の流れを示す図であり、図４（Ａ）は、図２のトナーカートリッジのＡ−Ａ線に沿う断面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【００４７】
図４（Ａ）は、図３で説明した本実施形態のトナーカートリッジ２０の内部でのトナーの流れを示す概念図である。図４（Ａ）では、回転搬送部材４０の回転軸４２と回転圧縮部材６０の回転軸６２とを点線で示し、その他のフィン等の形状は省略する。また、実線で示す２６はケース本体２２の内部に突出する突部２６の峰部を示す線である。この突部２６によって、トナーカートリッジは、回転搬送部材４０側と回転圧縮部材６０側とが連通した２部屋構造をしている。
【００４８】
図４（Ｂ）に示すように、回転搬送部材４０が左回りに回転することによって、回転搬送部材４０の搬送フィン４４、４６が第１のトナー収容室９０内のトナーを掻き上げる。そして、トナーは、ケース本体２２の底部に沿って第１のトナー収容室９０から突部２６の方向へ搬送される。搬送フィン４４、４６で掻き上げられた一部のトナーは、突部２６を乗り越えて、第２のトナー収容室９２へと搬送される。続いて、回転圧縮部材６０の両端にある圧縮羽根６４によって、トナーはトナーカートリッジの中央にあるトナー排出口２４側に向かって左右から圧縮搬送される。最後に、回転圧縮部材６０の掻出しフィン６８ａ、６８ｂによって、トナーは適度な圧密を保ちながらトナー排出口２４から掻き出される。
【００４９】
また、図４（Ｂ）に示すように、トナーカートリッジ２０の上流側の第１のトナー収容室９０の断面積は、下流側の第２のトナー収容室９２の断面積よりも大きく設計されている。トナーカートリッジ２０内に収容されるトナーは、現像器に装着される前までは、第１のトナー収容室９０内に多く充填されている。トナーカートリッジ２０を現像器に装着して回転搬送部材４０を回転させると、トナーは下流側の第２のトナー収容室９２側に多く送られてくる。このとき回転圧縮部材６０側の断面積が小さいので、第２のトナー収容室９２の容量より多くのトナーが全体的に下流側である回転圧縮部材６０側に搬送される。従って、トナーを常に適度な圧密状態にすることができる。さらに、トナーカートリッジ２０には突部２６が形成されているので、上流の回転搬送部材４０側から下流の回転圧縮部材６０側に送られたトナーが上流側に戻りにくい。このためトナーの消費がかなり進んでもカートリッジ内に残留するトナー量を低減することができ、収容されたトナーを最後まで効率よくかつ無駄なく利用することが可能である。また逆に、適切な高さに設定された突部２６が形成されているので、第２のトナー収容室９２側にトナーを過搬送することもない。
【００５０】
また、回転圧縮部材６０の圧縮羽根６４は、半円板を交互に傾斜させて回転軸６２に連結させた構造となっている。この構造を用いると、図１に示したスパイラル状（螺旋状）の構造に比べてトナーが半円板の連結部から逃げやすい。従来のスパイラル状（螺旋状）の構造では、トナーが排出口付近に向かって一律に圧縮搬送されるため、トナーが排出口付近で過度に圧縮され、回転軸に作用する駆動トルクが大きくなっていた。しかし、本実施例のようにトナーを半円板の連結部から適度に逃がすことによって、トナー排出口２４付近での過度な圧縮を避け、回転軸６２を回転駆動する余分な駆動トルクを低減できる。また、トナーがトナー排出口２４付近で安定して圧密状態を維持できるので、トナーは空気との接触面積が減少して水分子の影響を受けにくい。従って、現像器に安定したトナー量を供給できる。さらに、図２で示した画像形成装置の現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋに装着するトナーカートリッジの取り付け位置によるトナー排出口２４でのトナーの圧縮の程度差を軽減することができる。
【００５１】
図５は、２本の回転部材を一つの駆動歯車で回転させるトナーカートリッジを示す図であり、図２の現像器４Ｙとトナーカートリッジ２０Ｙの側面図である。一般的に、画像形成装置の小型化を図るために、装置内のスペースを効果的に使用し、駆動装置等の部品の点数もできる限り減らすことが望まれる。従って、２本の回転部材をそれぞれ別々の駆動装置で回転させてもよいが、一つの駆動装置で回転させることが好ましい。そこで、以下では１つの駆動歯車で２つの従動歯車を回転させる機構例を説明する。
【００５２】
回転搬送部材４０の回転軸４２の端部には、従動歯車４３ａが連結されている。また、回転圧縮部材６０の回転軸６２の端部には、従動歯車６３ａが連結されている。これら従動歯車４３ａ，６３ａは、駆動歯車２３に噛み合わさっている。
【００５３】
トナーカートリッジ２０Ｙを現像器４Ｙに装着したとき、従動歯車６３ａは、現像器４Ｙ側にある歯車１３と噛み合わさる。従って、駆動歯車２３の回転が、歯車４３ａ，６３ａ，１３に伝達される。なお、現像器４Ｙ側の歯車１３は、現像器内のトナーを搬送する搬送部材を回転させるための歯車である。回転圧縮部材６０の回転軸６２を可撓性のある樹脂で作れば、トナーカートリッジ２０を現像器４Ｙに装着する際、従動歯車６３ａと歯車１３が噛み合いにくくても、回転軸６２が逃げるようにして両歯車の噛み合わせを容易にすることができる。
【００５４】
なお、従動歯車４３ａと従動歯車６３ａの径の大きさや歯数は図に限定されない。従動歯車４３ａと従動歯車６３ａの歯数の比を変えて、２本の回転部材の回転速度比を変化させるようにしてもよい。また、トナーカートリッジ毎に従動歯車４３ａと従動歯車６３ａの歯数の比を変えるようにしてもよい。
【００５５】
上述のような機構を用いれば、画像形成装置内のスペースを効果的に使用できる。そして、１つの駆動装置で２本の回転部材を同時に回転させ、回転方向を容易に変えることができる。
【００５６】
以上が、本実施形態で使用されるトナーカートリッジ及びその回転部材の駆動機構の例である。次に、本実施形態であるトナーカートリッジ内の回転部材の回転方向をトナーカートリッジの装着位置によって変化させる画像形成装置について説明する。
【００５７】
図６は、図２で示した画像形成装置のトナーカートリッジ２０と現像器ユニット４と感光体１の部分の拡大図である。ここでは、画像形成装置のその他の部分は省略し図示していない。なお、トナーカートリッジは図４（Ａ）で示したＣ−Ｃ線に沿った断面図を示している。
【００５８】
画像形成装置の感光体１の周囲には、上下方向に縦列的に現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋがそれぞれ感光体１に対して離当接するように揺動可能に配設され、感光体１の１回転毎に選択的に一つの現像器の現像器ローラ４ｂのみが感光体１に当接可能にされている。また、現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋには、それぞれトナーカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｋが装着されている。
【００５９】
図示のように、現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋにそれぞれトナーカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｋが装着されるとトナーカートリッジの傾斜は異なる。例えば、画像形成装置内で上部側の現像器４Ｙに装着されるトナーカートリッジ２０Ｙは、下部側の現像器４Ｋに装着されるトナーカートリッジ２０Ｋよりも傾斜が大きい。
【００６０】
従って、トナーカートリッジ２０Ｙではトナーカートリッジ２０Ｋに比べて、ケース本体２２内で上流側にある回転搬送部材４０側からトナー排出口２４のある回転圧縮部材６０側にトナーが自重によって落ちてくる傾向が強い。このため、画像形成装置内で上部側にあるトナーカートリッジ内のトナーほど、トナーが自重によってトナー排出口２４から排出されやすい傾向にある。
【００６１】
この自重によるトナー排出のし易さは、主に上述したトナーカートリッジ２０の現像器４への装着位置の差から生じる要因が大きい。この装着位置によるトナー排出量の差は、例えば回転圧縮部材６０の回転軸６２とトナー排出口２４を結ぶ直線が、画像形成装置が設置された地面に垂直な直線となす角度（以下装着角度という）を測定することによって分かる。
【００６２】
最上部に装着されたトナーカートリッジ２０Ｙにおける上述の装着角度が一番小さく、下部にあるトナーカートリッジ２０ほど装着角度が大きくなっている。装着角度の小さいトナーカートリッジ２０Ｙでは、回転軸６２のほぼ真下にトナー排出口２４がありトナーが自重による影響を受け排出されやすい。一方、下部にあるトナーカートリッジ２０ほど装着角度が大きいので、トナー排出口２４が回転軸６２に対して右側に寄っておりトナーが自重によってトナー排出口２４から排出されにくい。
【００６３】
ここで、例えばトナーカートリッジ２０の２本の回転部材である回転搬送部材４０と回転圧縮部材６０の回転方向が４つのトナーカートリッジ２０全てにおいて左回転するように設定したとする。トナーカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃの傾斜が他のトナーカートリッジに比べて大きいので、トナーカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃのトナー排出量は、トナーの自重による排出が加味され他のトナーカートリッジよりも多くなる傾向にある。このため４つのトナーカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｋ間でトナー排出量にばらつきが生じてしまう。また、トナーカートリッジの傾斜が大きいとトナー全体がケース本体２２の下流側の第２のトナー収容室９２側に偏ってしまい全体的なトナーの流れがよくない。さらに、トナー排出口２４付近でトナーが過度な圧縮状態になると、トナー排出口２４が詰まってしまう可能性もある。
【００６４】
そこで、本実施形態では、回転搬送部材４０と回転圧縮部材６０の回転方向をトナーカートリッジ毎で変えることで上記の問題を解決をする。例えば、一番傾きの大きい（一番装着角度の小さい）トナーカートリッジ２０Ｙとその次に傾きの大きいトナーカートリッジ２０Ｃでは、回転搬送部材４０及び回転圧縮部材６０を共に右回転させる。
【００６５】
ここで、トナー排出口２４に近い回転圧縮部材６０は、右回転するほうが左回転するよりもトナー排出量が小さい傾向にあることに注目する。これは、回転軸６２とトナー排出口２４を結ぶ直線の左側と右側で存在するトナー量に差があるからである。つまり、回転軸６２とトナー排出口２４を結ぶ直線の左側のほうが、右側よりも多くのトナーを収容している。これは主にケース本体２２に形成された突部２６の形状によって突部２６の第２のトナー収容室９２側にトナーが滞留できるスペースがあるからである。このため、回転圧縮部材６０が左回転する方が、掻出しフィン６８ａ、６８ｂがより多くのトナーを捕らえてトナー排出口２４へ掻き出す。従って、少なくとも回転圧縮部材６０は、右回転させる方がトナー排出量が少なくなり、傾斜の大きなトナーカートリッジのトナーの過搬送や過度な圧縮状態を防止することができる。
【００６６】
さらに、回転搬送部材４０も右回転させると、下流側の第２のトナー収容室９２に偏ったトナーが上流の第１のトナー収容室９０側に搬送されるので全体的なトナーの流動性が向上する。また、第１のトナー収容室９０側にある余分なトナー量が減少するので、トナーの自重による排出のし易さが低減される。以上から、傾きの大きいトナーカートリッジ２０では少なくとも回転圧縮部材６０を右回転させることで、好適には２本の回転部材を共に右回転させることで、２本の回転部材を共に左回転させる場合に比べてトナー排出量を抑えて全体的なトナーの流動性を向上することができる。
【００６７】
一方、残りのトナーカートリッジ２０Ｍとトナーカートリッジ２０Ｋでは、回転搬送部材４０及び回転圧縮部材６０を共に左回転させる。これら２つのトナーカートリッジ２０Ｍ、２０Ｋの傾斜がトナーカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃに比べて小さい（装着角度が大きい）ため、自重によるトナー排出の影響は小さいからである。従って、トナーを上流の第１のトナー収容室９０側から下流の第２のトナー収容室９２側に積極的に搬送して、トナーをトナー排出口２４付近で適度な圧密状態にして排出させる必要がある。
【００６８】
なお、各トナーカートリッジ２０間でのトナー排出量の差をさらに低減するには、各トナーカートリッジ２０の回転部材のフィンの厚さや材質や形状を変化させることが好ましい。例えば、トナーカートリッジ２０Ｙの方がトナーカートリッジ２０Ｃより傾きが大きいので、トナーカートリッジ２０Ｃよりもトナーを搬送しすぎないように、軟らかい材質のフィンを使用したり、フィン厚さを薄くするようする。また、各トナーカートリッジ２０でのトナー排出口２４の形成位置や形状を変えたり、突部２６の高さを変えてトナー排出量をコントロールしてもよい。
【００６９】
また、上述のように、２本の回転部材が右回転しているトナーカートリッジ２０Ｙとトナーカートリッジ２０Ｃの間のトナー排出量の差をさらに低減するために、トナーカートリッジ２０Ｙとトナーカートリッジ２０Ｃ間で回転部材の回転速度を変えるようにしてもよい。例えば、トナーカートリッジ２０Ｃよりトナーカートリッジ２０Ｙの方が傾斜が大きいので、回転部材の回転速度を遅くするようにする。一方、トナーカートリッジ２０Ｍよりトナーカートリッジ２０Ｋの方が傾斜が小さいので、回転部材の回転速度を速くするようにする。
【００７０】
また、図５で示したような駆動機構を用いれば２本回転部材の回転方向は容易に変えられるので、各トナーカートリッジの回転搬送部材４０と回転圧縮部材６０を常時同一方向に回転させなくてもよい。トナー各色の使用量差等を考慮して回転搬送部材４０及び回転圧縮部材６０の回転方向を使用状況に応じて右回転させたり、左回転させるようにしてもよい。さらに、停止させてもよい。
【００７１】
なお、現像器ユニット４及びトナーカートリッジ２０の装着順序や数は図に限定されない。また、現像器ユニット４及びトナーカートリッジ２０は、すべて同一形状や機能を有するものを使用しなくてもよい。
【００７２】
以上のように、画像形成装置に装着される複数のトナーカートリッジ２０毎に回転部材の回転方向を変えることで、装着位置の差から生じるトナー排出量差を低減し、各トナーカートリッジ２０で単位時間あたりほぼ一定量のトナー供給をすることができる。また、トナーカートリッジ２０内で下流側にある第２のトナー収容室９２に、トナーが滞留をするのを防止して全体的なトナーの流動性を向上できる。なお、上記では、４つのトナーカートリッジ２０の内、最上部にあるトナーカートリッジ２０Ｙとその次にあるトナーカートリッジ２０Ｃの回転部材の回転方向を右回転にし、その他のトナーカートリッジ２０Ｙ、トナーカートリッジ２０Ｋの回転部材は左回転にする場合を例に説明した。しかし、本実施形態はこれに限定されず、トナーカートリッジ２０の傾斜角度に応じて最上部のトナーカートリッジ２０Ｙの回転部材のみを右回転させてもよい。また、最下部のトナーカートリッジ２０Ｋの回転部材のみを左回転させるようにしてもよく、複数のトナーカートリッジ２０間で様々な回転部材の回転方向の組み合わせが可能である。
【００７３】
なお、上記では、２本の回転部材を有する複数のトナーカートリッジ２０が装着された画像形成装置を例にとって説明したが、本実施形態はこれに限定されず１本又は３本以上の回転部材を有する複数のトナーカートリッジが装着された画像形成装置にも適用可能である。また、トナーカートリッジ２０や現像器４の数や順序も図には限定されない。ただし、トナー粒子は小さいので、各トナーカートリッジ２０からのトナー漏れを完全に防止することは一般的に困難である。このため、あるトナーカートリッジ２０から漏れたトナーが、他のトナーカートリッジ２０や現像器ユニット４に進入して混色し印刷不良が生じることがある。従って、このような印刷不良を低減するために、最上部に色の薄いイエローのトナーを収容したトナーカートリッジ２０Ｙを装着し、最下部にブラックのトナーを収容したトナーカートリッジ２０Ｋを装着することが好ましい。
【００７４】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることができる。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００７５】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば、画像形成装置での各トナーカートリッジの装着姿勢が異なることによって生じるトナー排出量のばらつきを低減し、トナーの流動性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例に係るトナーカートリッジを示す図である。
【図２】本発明のある実施形態に係る複数のトナーカートリッジが装着された画像形成装置の概略断面図である。
【図３】本発明のある実施形態に係るトナーカートリッジの断面図である。
【図４】本発明のある実施形態に係るトナーカートリッジ内でのトナーの流れを説明する図である。
【図５】本発明のある実施形態に係る２本の回転部材を１つの駆動で回転させるトナーカートリッジの断面図である。
【図６】図２で示した複数のトナーカートリッジが装着された画像形成装置の概略断面の拡大図である。
【符号の説明】
１  感光体
４  現像器ユニット
４ｂ  現像ローラ
２０  トナーカートリッジ
２２  ケース本体
２４  トナー排出口
２６  突部
４０  回転搬送部材
４２、６２  回転軸
４４  中央部搬送フィン
４６  側部搬送フィン
６０  回転圧縮部材
６８ａ、６８ｂ  掻出しフィン
９０  第１のトナー収容室
９２  第２のトナー収容室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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