(57)【要約】【課題】  突発的なトナーの流出を防止することができるトナーカートリッジおよびこれを備える画像形成装置を提供する。【解決手段】  トナーカートリッジ２００は、トナーを収容するトナー収容器２０１、オーガスクリュー２０２、トナー排出口２０４ａ、シャッター２０３、内部開閉弁２０５、攪拌パドル２０７を備えている。シャッター２０３に加えて、トナー排出口２０４ａを閉鎖するための部材として、内部開閉弁２０５を備える。シャッター２０３は、トナーカートリッジ２００が画像形成装置内に装着された状態では、トナー排出口２０４ａが常に開放される位置に固定される。内部開閉弁２０５は、オーガスクリュー２０２の回転軸２０２ａの駆動側端部のトナー排出口２０４ａに対向する位置に設けられる。内部開閉弁２０５は、柔軟性を有する矩形状のシート部材で構成され、トナー排出口２０４ａ全体を塞ぐことによって、トナー排出口２０４ａを閉鎖する。【選択図】      図３
2011081215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを収容する収容器であって、収容されたトナーを排出するための排出口が設けられた収容器と、
回転軸と螺旋羽根とを含み、前記収容器に回転可能に支持され、収容されたトナーを前記排出口に向かって搬送するオーガスクリューと、
前記オーガスクリューの回転軸に固定され、前記回転軸の回転に連動して前記排出口を開閉する開閉部材とを備えることを特徴とするトナーカートリッジ。
【請求項２】
前記開閉部材は、柔軟性を有する矩形状のシート部材で構成され、前記回転軸の前記排出口に対向する位置に、その短辺が回転軸の軸線方向に平行であり、長辺が回転軸の半径方向に延びるように固定されることを特徴とする請求項１に記載のトナーカートリッジ。
【請求項３】
前記開閉部材の固定位置の鉛直方向上方に、前記回転軸に向かって突出する突起部であって、前記開閉部材の回転時に、前記開閉部材と接触するように設けられる突起部を備えることを特徴とする請求項２に記載のトナーカートリッジ。
【請求項４】
前記突起部は、前記回転軸に平行に設けられる棒状突起であることを特徴とする請求項３に記載のトナーカートリッジ。
【請求項５】
表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、
前記感光体ドラムの表面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を現像する現像装置と、
請求項１〜４のいずれか１つに記載のトナーカートリッジであって、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、
前記感光体ドラムの表面に現像されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザービームプリンタや複合機等の画像形成装置に用いられるトナーカートリッジに係り、特に、交換可能に取付けられるトナーホッパーやトナーボトルなどのトナーを収容するトナーカートリッジおよびこれを備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電電子写真方式を利用した画像形成装置は、一般に帯電、露光、現像、転写、クリーニング、除電、および定着の各工程からなる。画像を形成する工程は、たとえば、帯電装置によって回転駆動される感光体の表面を均一に帯電され、露光装置によって帯電した感光体表面にレーザ光を照射され静電潜像が形成される。続いて、現像装置によって感光体上の静電潜像が現像され感光体表面上にトナー像が形成される。転写装置によって感光体上のトナー像は印刷用紙に転写され、その後、定着装置によって加熱されることによって、トナー像は印刷用紙に定着される。また転写後に感光体表面上に残った残留トナーはクリーニング装置により除去され所定の回収部に回収されるとともに、クリーニングされた後の感光体表面は除電装置により残留電荷が除去され次の画像形成に備える。
【０００３】
感光体上の静電潜像を現像する現像剤としては、トナーのみからなる一成分現像剤やトナーとキャリアとからなる二成分現像剤が用いられる。一成分現像剤はキャリアを使用しないことから、トナーとキャリアを均一に混合するための攪拌機構などを必要としないことから、現像装置の構成が単純化されるといった利点を有するが、キャリアを用いないためにトナーの帯電量が安定しにくいなどの欠点がある。二成分現像剤は、トナーとキャリアとを均一に混合するための攪拌機構などを必要とすることから、現像装置が複雑化するといった欠点を有するが、帯電量の安定性や高速印刷への適合性に優れることから、高速印刷用の画像形成装置やカラー画像形成装置によく使用されている。
【０００４】
近年においては低消費電力化および高画質化に対するユーザーの要望に応えるため、軟化温度が低く体積平均粒径が５〜９μｍといった小粒径トナーがよく使用されている。このようなトナーは、低温での定着を可能とし、高解像度化や粒状感の低減といった高画質化には有効であるが、トナーの流動性が低いため、トナーの凝集が発生しやすい。
【０００５】
特に、トナーカートリッジのトナー排出部材として使用されるスポンジ状の供給ローラとの摩擦により、トナーの外添剤が粒子内部に埋没することによってトナーの流動性が極端に低下するという問題がある。
【０００６】
このような課題に対して、たとえば、特許文献１および特許文献２に記載されるように、スポンジ状の供給ローラの代わりに、スクリュー状のトナー排出部材を用いることによって、供給部材とトナーとの摩擦を減らすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−８３８０２号公報
【特許文献２】特開２００８−２１６３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１，２に記載されるようなスクリュー状のトナー排出部材を使用すると、トナーカートリッジに何らかの振動が加わった場合、トナー補給時でなくトナー排出部材を回転駆動させていない状態であっても、カートリッジからトナーが突発的に流出する現象、いわゆるトナーなだれが発生するという問題がある。
【０００９】
トナーなだれについて簡単に説明する。トナー排出部材が停止している間は、トナーカートリッジ内のトナーは、排出口付近の斜面がほぼ安息角の傾斜角を保った状態となっており、振動が加わるとトナー全体が流動を開始し、空気とトナーとが混ざったエアロゾルとなってなだれのように排出口から落下してしまう。
【００１０】
本発明の目的は、突発的なトナーの流出を防止することができるトナーカートリッジおよびこれを備える画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、トナーを収容する収容器であって、収容されたトナーを排出するための排出口が設けられた収容器と、
回転軸と螺旋羽根とを含み、前記収容器に回転可能に支持され、収容されたトナーを前記排出口に向かって搬送するオーガスクリューと、
前記オーガスクリューの回転軸に固定され、前記回転軸の回転に連動して前記排出口を開閉する開閉部材とを備えることを特徴とするトナーカートリッジである。
【００１２】
また本発明は、前記開閉部材は、柔軟性を有する矩形状のシート部材で構成され、前記回転軸の前記排出口に対向する位置に、その短辺が回転軸の軸線方向に平行であり、長辺が回転軸の半径方向に延びるように固定されることを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、前記開閉部材の固定位置の鉛直方向上方に、前記回転軸に向かって突出する突起部であって、前記開閉部材の回転時に、前記開閉部材と接触するように設けられる突起部を備えることを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、前記突起部は、前記回転軸に平行に設けられる棒状突起であることを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、
前記感光体ドラムの表面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を現像する現像装置と、
前記トナーカートリッジであって、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、
前記感光体ドラムの表面に現像されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、収容器には、収容されたトナーを排出するための排出口が設けられ、収容されたトナーは、オーガスクリューによって前記排出口に向かって搬送される。開閉部材は、前記オーガスクリューの回転軸に固定されており、前記回転軸の回転に連動して前記排出口を開閉する。
【００１７】
開閉部材による排出口の開閉を、オーガスクリューの回転に連動して行うので、オーガスクリューが停止している状態で、排出口を閉鎖することができ、突発的なトナーの流出を防止することができる。また、開閉部材を駆動させるための機構が不要となり、トナーカートリッジを小型化しやすくなる。
【００１８】
また本発明によれば、前記開閉部材は、柔軟性を有する矩形状のシート部材で構成されており、前記回転軸の前記排出口に対向する位置に固定される。また、シート部材の短辺が、回転軸の軸線方向に平行であり、長辺が回転軸の半径方向に延びるように固定される。
【００１９】
シート部材は、柔軟性を有する部材であり、回転軸の回転に伴って排出口の周辺に付着するトナーを掻き落とすことができることから、オーガスクリューの回転停止時に、排出口周辺に付着したトナーが振動などで落下することを防止できる。
【００２０】
また本発明によれば、前記開閉部材の固定位置の鉛直方向上方に、前記回転軸に向かって突出する突起部が設けられる。またこの突起部は、前記開閉部材の回転時に、前記開閉部材と接触するように設けられる。
【００２１】
突起部と開閉部材とが鉛直方向上方において接触することで、開閉部材が振動し、開閉部材に付着するトナーを落とすことができる。これにより、オーガスクリューの回転停止時に、開閉部材に付着したトナーが落下することを防止できる。
【００２２】
また本発明によれば、前記突起部は、前記回転軸に平行に設けられる棒状突起である。
これにより、突起部との接触によって開閉部材薄板が局所的に磨耗することを防止することができる。
【００２３】
また本発明によれば、感光体ドラムの表面に静電潜像が形成され、現像装置によって静電潜像が現像される。現像装置には、上記のトナーカートリッジがトナーを補給する。
【００２４】
転写装置は、感光体ドラムの表面に現像されたトナー像を記録媒体に転写し、定着装置が、転写されたトナー像を記録媒体に定着させる。
【００２５】
上記のトナーカートリッジを備えることで、突発的なトナー流出を防止できることから、画像形成装置としては、トナー濃度を安定して制御でき、長期に渡って安定した画像濃度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置１００の全体の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の実施形態であるトナーカートリッジ２００を備えるトナーカートリッジユニット２０の構成を示す斜視図である。
【図３】トナーカートリッジ２００の構成を示す断面図である。
【図４】オーガスクリュー２０２の構成を示す外観図である。
【図５】内部開閉弁２０５を拡大した拡大斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置１００の全体の構成を示す説明図である。
【００２８】
本実施形態に係る画像形成装置１００は、図１に示すように、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム１０１と、感光体ドラム１０１表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置１０２と、現像装置１０２にトナー補給パイプ１０５を介してトナーを補給するトナーカートリッジ２００と、中間転写ベルト１１を介して感光体ドラム１０１表面のトナー像を用紙に転写する二次転写ローラ（転写装置）１４と、トナー像を用紙に定着させる定着装置１５とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置１００において、トナーカートリッジ２００として、本発明に係るトナーカートリッジの構成を採用したことを特徴とするものである。
【００２９】
まず、画像形成装置１００の全体構成について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置１００は、通信ネットワークなどを介して外部装置から送信された画像データに基づいて、所定のシート（印刷用紙）に多色あるいは単色の画像を可視画像として形成するものである。この画像形成装置１００は、図１に示すように、露光ユニットＥ、当該露光ユニットＥによって潜像が形成された像担持体に相当する感光体ドラム１０１（１０１ａ〜１０１ｄ）、現像装置１０２（１０２ａ〜１０２ｄ）、帯電ローラ１０３（１０３ａ〜１０３ｄ）、クリーニングユニット１０４（１０４ａ〜１０４ｄ）、中間転写ベルト１１、一次転写ローラ１３（１３ａ〜１３ｄ）、二次転写ローラ１４、定着装置１５、用紙搬送路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３、給紙カセット１６、手差し給紙トレイ１７、排紙トレイ１８、およびトナーカートリッジユニット２０などを備えている。
【００３０】
この画像形成装置１００において扱われるカラー画像の画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、およびイエロー（Ｙ）の４色の各色相に対応した画像データであり、画像データに基づいて、画像形成部５５（５５ａ〜５５ｄ）で可視画像の形成を行う。現像装置１０２（１０２ａ〜１０２ｄ）、感光体ドラム１０１（１０１ａ〜１０１ｄ）、帯電ローラ１０３（１０３ａ〜１０３ｄ）、クリーニングユニット１０４（１０４ａ〜１０４ｄ）は、前記の各色に応じた４種類の潜像を形成するように、それぞれ４個ずつ設けられている。
【００３１】
各画像形成部５５ａ〜５５ｄは、全て同様の構成であり、たとえば、ブラックの画像形成部５５ａは、感光体ドラム１０１ａ、現像装置１０２ａ、帯電ローラ１０３ａ、転写ローラ１３ａ、およびクリーニングユニット１０４ａなどから構成される。
【００３２】
この画像形成部５５ａ〜５５ｄは、中間転写ベルト１１の移動方向（副走査方向）に沿って一列に配列されている。なお、上記ａ〜ｄの符号は、ａがブラックに、ｂがシアンに、ｃがマゼンタに、ｄがイエローに対応し、これら符号によって区別された上記の各手段により、４つの画像ステーションが構成されている。
【００３３】
本実施形態の露光装置である露光ユニットＥは、図示しない半導体レーザ、ポリゴンミラー４、第１反射ミラー７、および第２反射ミラー８などを備えており、ブラック、シアン、マゼンタ、およびイエローの各色相の画像データによって変調されたレーザビームなどの光ビームのそれぞれを感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれに照射する。感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれには、ブラック、シアン、マゼンタ、およびイエローの各色相の画像データに基づく静電潜像が形成される。
【００３４】
本実施形態では、露光ユニットＥは、レーザ照射部および反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）を用いる手法のものであるが、発光素子をアレイ状に並べた、たとえば、ＥＬやＬＥＤ書込みヘッドを用いる手法のものを使用してもよい。
【００３５】
感光体ドラム１０１は、露光ユニットＥの上方に配設され、略円筒形状の像担持体であり、不図示の駆動手段と制御手段とにより所定方向に回転するように制御されている。感光体ドラム１０１は、基材上に光導電層が形成されて構成されている。たとえば、アルミニウム等で製作された金属ドラムを基材として、その外周面に、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、セレン（Ｓｅ）や有機光半導体（ＯＰＣ）等の光導電層が薄膜状に形成されている。なお、感光体ドラム１０１の構成は、上述の構成に特に限定されない。
【００３６】
帯電ローラ１０３は、感光体ドラム１０１の表面を所定の電位に均一に帯電させる接触方式の帯電器である。本実施形態では、図１に示すように、帯電器として接触型のローラ型の帯電ローラ１０３を使用しているが、帯電ローラ１０３に代えて、チャージャー型やブラシ型の帯電器を代用してもよい。
【００３７】
現像装置１０２は、静電潜像が形成された感光体ドラム１０１の表面にトナーを供給し、静電潜像をトナー像に現像する。現像装置１０２ａ〜１０２ｄのそれぞれは、ブラック、シアン、マゼンタ、およびイエローの各色相のトナーを収納しており、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれに形成された各色相の静電潜像をブラック、シアン、マゼンタ、およびイエローの各色相のトナー像に顕像化する。
【００３８】
クリーニングユニット１０４は、現像・画像転写後における感光体ドラム１０１上の表面に残留したトナーを潤滑剤等によって除去・回収する。
【００３９】
感光体ドラム１０１の上方に配置されている中間転写ベルト１１は、駆動ローラ１１ａと従動ローラ１１ｂとの間に張架されてループ状の移動経路を形成している。中間転写ベルト１１の外周面は、感光体ドラム１０１ｄ、感光体ドラム１０１ｃ、感光体ドラム１０１ｂおよび感光体ドラム１０１ａにこの順に対向する。
【００４０】
この中間転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄに対向する位置に、一次転写ローラ１３ａ〜１３ｄが配置されている。中間転写ベルト１１が感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄに対向する位置のそれぞれが一次転写位置である。この中間転写ベルト１１は、厚さ１００〜１５０μｍ程度のフィルムで無端状に形成されている。
【００４１】
一次転写ローラ１３ａ〜１３ｄには、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄの表面に担持されたトナー像を中間転写ベルト１１上に転写するために、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写バイアスが定電圧制御によって印加される。これによって、感光体ドラム１０１（１０１ａ〜１０１ｄ）に形成された各色相のトナー像は、中間転写ベルト１１の外周面に順次重ねて転写され、中間転写ベルト１１の外周面にフルカラーのトナー像が形成される。
【００４２】
ただし、イエロー、マゼンタ、シアン、およびブラックの色相の一部のみの画像データが入力された場合には、４つの感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄのうち、入力された画像データの色相に対応する一部の感光体ドラム１０１のみにおいて、静電潜像およびトナー像の形成が行われる。たとえば、モノクロ画像形成時には、ブラックの色相に対応した感光体ドラム１０１ａのみにおいて静電潜像の形成およびトナー像の形成が行われ、中間転写ベルト１１の外周面には、ブラックのトナー像のみが転写される。
【００４３】
各一次転写ローラ１３ａ〜１３ｄは、直径８〜１０ｍｍの金属（たとえば、ステンレス）を素材とする軸の表面を導電性の弾性材（たとえば、ＥＰＤＭ、発泡ウレタン等）により被覆して構成されており、導電性の弾性材によって中間転写ベルト１１に均一に高電圧を印加する。本実施形態では、転写電極として一次転写ローラ１３ａ〜１３ｄを使用しているが、それ以外にブラシなども使用可能である。
【００４４】
各一次転写位置において、中間転写ベルト１１の外周面に転写されたトナー像は、中間転写ベルト１１の回転によって、二次転写ローラ１４との対向位置である二次転写位置に搬送される。二次転写ローラ１４は、画像形成時において、内周面が駆動ローラ１１ａの周面に接触する中間転写ベルト１１の外周面に所定のニップ圧で圧接されている。当該ニップ圧を定常的に得るために、二次転写ローラ１４若しくは中間転写ベルト駆動ローラ１１ａの何れか一方は、金属等の硬質材料からなり、他方は、弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラまたは発泡性樹脂ローラ等）からなる。
【００４５】
給紙カセット１６または手差し給紙トレイ１７から給紙された用紙が二次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間を通過する際に、二次転写ローラ１４にトナーの帯電極性（−）とは、逆極性（＋）の高電圧が印加される。このように、各感光体ドラム１０１（１０１ａ〜１０１ｄ）上の静電潜像は、各色相に応じたトナーにより顕像化されて、それぞれトナー像となり、これらトナー像は、中間転写ベルト１１上において積層される。その後、積層されたトナー像は、中間転写ベルト１１の回転によって、搬送されて来た用紙と中間転写ベルト１１との接触位置に移動し、この位置に配置されている二次転写ローラ１４によって、中間転写ベルト１１の外周面から用紙上にトナー像が転写される。
【００４６】
中間転写ベルト１１と感光体ドラム１０１との接触により中間転写ベルト１１に付着したトナー、および中間転写ベルト１１から用紙へのトナー像の転写の際に転写されずに、中間転写ベルト１１上に残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるため、中間転写ベルトクリーニングユニット１２によって除去されて回収される。中間転写ベルトクリーニングユニット１２には、中間転写ベルト１１に接触するたとえばクリーニング部材としてクリーニングブレードが備えられている。このクリーニングブレードが接触する部分の中間転写ベルト１１は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ１１ｂにて支持されている。
【００４７】
可視画像としてトナー像が転写された用紙は、加熱ローラ１５ａと加圧ローラ１５ｂとを備える定着装置１５に導かれ、加熱ローラ１５ａと加圧ローラ１５ｂとの間を通過して、加熱および加圧処理を受ける。これによって、可視画像となるトナー像が用紙の表面に堅牢に定着する。トナー像が定着した用紙は、排紙ローラ１８ａによって排紙トレイ１８上に排出される。
【００４８】
画像形成装置１００には、用紙カセット１６に収納されている用紙を二次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間および定着装置１５を経由して排紙トレイ１８に送るための略垂直方向の用紙搬送路Ｐ１が設けられている。
【００４９】
用紙搬送路Ｐ１には、用紙カセット１６内の用紙を一枚ずつ用紙搬送路Ｐ１内に繰り出すピックアップローラ１６ａ、繰り出された用紙を上方に向けて搬送する搬送ローラｒ１０、搬送されてきた用紙を所定のタイミングで２次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間に導くレジストローラ１９、および、用紙を排紙トレイ１８に排出する排紙ローラ１８ａが配置されている。
【００５０】
また、画像形成装置１００の内部には、手差し給紙トレイ１７からレジストローラ１９に至る間に、ピックアップローラ１７ａおよび搬送ローラｒ１０を配置した用紙搬送路Ｐ２が形成されている。さらに、排紙ローラ１８ａから用紙搬送路Ｐ１におけるレジストローラ１９の上流側に至る間には、用紙搬送路Ｐ３が形成されている。
【００５１】
排紙ローラ１８ａは、正逆両方向に回転自在に支持されており、用紙の片面に画像を形成する片面画像形成時、および用紙の両面に画像を形成する両面画像形成における第２面画像形成時に正転方向に駆動されて用紙を排紙トレイ１８に排紙する。
【００５２】
一方、両面画像形成における第１面画像形成時には、排紙ローラ１８ａは、用紙の後端が定着装置１５を通過するまで正転方向に駆動された後、用紙の後端部を挟持した状態で逆転方向に駆動して用紙を用紙搬送路Ｐ３内に導く。これによって、予め片面のみに画像が形成された用紙は、表裏面および前後端を反転した状態で用紙搬送路Ｐ１に導かれる。
【００５３】
レジストローラ１９は、用紙カセット１６若しくは手差し給紙トレイ１７から給紙され、または用紙搬送路Ｐ３を経由して搬送された用紙を中間転写ベルト１１の回転に同期したタイミングで２次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間に導く。このため、レジストローラ１９は、感光体ドラム１０１や中間転写ベルト１１の動作開始時には、回転を停止しており、中間転写ベルト１１の回転に先立って給紙または搬送された用紙は、前端をレジストローラ１９に当接させた状態で用紙搬送路Ｐ１内における移動を停止する。この後、レジストローラ１９は、２次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１とが圧接する位置で用紙の前端部と中間転写ベルト１１上に形成されたトナー像の前端部とが対向するタイミングで回転を開始する。
【００５４】
なお、画像形成部５５ａ〜５５ｄの全てにおいて、画像形成が行われるフルカラー画像形成時には、一次転写ローラ１３ａ〜１３ｄが中間転写ベルト１１を感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄの全てに圧接させる。一方、画像形成部５５ａのみにおいて、画像形成が行われるモノクロ画像形成時には、一次転写ローラ１３ａのみが中間転写ベルト１１を感光体ドラム１０１ａに圧接させる。
【００５５】
図２は、本発明の実施形態であるトナーカートリッジ２００を備えるトナーカートリッジユニット２０の構成を示す斜視図である。図３は、トナーカートリッジ２００の構成を示す断面図である。図３（ａ）は、オーガスクリュー２０２の軸線方向に平行な切断面における断面図を示し、図３（ｂ）は、トナーカートリッジ２００の切断面線Ａ−Ａ´における断面図を示し、図３（ｃ）は、トナーカートリッジ２００の切断面線Ｂ−Ｂ´における断面図を示し、図３（ｄ）は、内部開閉弁２０５の拡大図を示す。なお、図２においては、１つのトナーカートリッジ２００が装着される前の状態を示している。図４は、オーガスクリュー２０２の構成を示す外観図である。図４（ａ）は、オーガスクリュー２０２と内部開閉弁２０５とを示し、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すオーガスクリュー２０２を回転軸周りに１８０度回転させた状態を示す。図５は、内部開閉弁２０５を拡大した拡大斜視図を示す。
【００５６】
トナーカートリッジ２００は、図１および図２に示すように、トナーカートリッジユニット２０の上方に４つ並んで配置されている。トナーカートリッジ２００は、ロックレバー２０ａを持ち上げることにより、トナー収容器２０１をロックレバー２０ａとは反対方向（矢符Ｆ方向）に変位させ、ストッパプレート２０ｂにトナー収容器２０１の端部を当接させた状態で保持されるように構成される。このように変位させた場合に、トナー収容器２０１はトナー補給パイプ１０５の上方で略水平方向に移動し、トナー収容器２０１の底面に設けられるシャッター２０３が略水平方向に移動する。そして、トナー収容器２０１の底面のトナー排出口２０４ａが、トナー補給パイプ１０５の上部開口と対向する位置にまでトナー収容器２０１が変位された時点で、シャッター２０３が開放され、トナー補給パイプ１０５の上部開口からトナーを補給可能な状態となる。
【００５７】
トナーカートリッジ２００は、図３に示すように、トナーを収容するトナー収容器２０１、オーガスクリュー２０２、トナー排出口２０４ａ、シャッター２０３、内部開閉弁２０５、攪拌パドル２０７を備えている。
【００５８】
トナー収容器２０１は、トナーを収容する略角柱状の容器であり、一方端には、略円筒状のトナー排出部２０４を備える。容器内部には、オーガスクリュー２０２と攪拌パドル２０７とが回転自在に設けられている。オーガスクリュー２０２は、回転軸２０２ａ、螺旋羽根２０２ｂ、駆動ギア２０２ｃを備え、駆動ギア２０２ｃに回転駆動力が加えられることで、回転軸２０２ａがその軸線まわりに回転することで、螺旋羽根２０２ｂを回転させ、トナー収容器２０１内部のトナーを回転軸２０２ａの軸線方向に沿ってトナー排出口２０４ａまで搬送する。
【００５９】
攪拌パドル２０７は、回転軸周りに４枚の攪拌羽根を有する攪拌部材であり、回転することによりトナー収容部２０６内に収容されたトナーを解して撹拌するように構成される。トナー排出口２０４ａは、トナー排出部２０４の底部に設けられる矩形状の開口部であり、オーガスクリュー２０２の回転によって搬送されたトナーを、トナーカートリッジ２００から排出する。
【００６０】
シャッター２０３は、トナー排出口２０４ａを閉鎖する位置と、開放する位置との間でスライド可能に設けられる矩形板状部材である。トナー排出口２０４ａを閉鎖するために、シャッター２０３は、トナー排出口２０４ａよりも大きな板状部材で構成され、オーガスクリュー２０２の軸線方向にスライドするように、トナー排出部２０４の底部外方に設けられる。シャッター２０３は、トナーカートリッジ２００を画像形成装置内へ装着する際のトナーカートリッジ２００の変位に連動してスライドする。
【００６１】
本発明の特徴は、シャッター２０３に加えて、トナー排出口２０４ａを閉鎖するための部材として、内部開閉弁２０５を備えることである。シャッター２０３は、トナーカートリッジ２００が画像形成装置内に装着された状態では、トナー排出口２０４ａが常に開放される位置に固定される。
【００６２】
内部開閉弁２０５は、オーガスクリュー２０２の回転軸２０２ａの駆動側端部、すなわち駆動ギア２０２ｃが設けられる側の端部であって、トナー排出口２０４ａに対向する位置に設けられる。内部開閉弁２０５は、矩形状のシート部材で構成され、その短辺で回転軸２０２ａに固定される。内部開閉弁２０５の短辺が、回転軸２０２ａの軸線方向に平行であり、内部開閉弁２０５の長辺が回転軸２０２ａの半径方向に延びるように固定される。内部開閉弁２０５は、回転軸２０２ａの側面に直接固定してもよいが、本実施形態では、回転軸２０２ａの側面に放射状に設けられる矩形状の固定台座２０５ａを介して固定している。内部開閉弁２０５の材質としては、厚みが０．２ｍｍ〜２ｍｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＰ（ポリプロピレン）などの柔軟性を有する樹脂材料が使用でき、本実施形態では、厚みが０．５ｍｍのＰＥＴフィルムを使用している。
【００６３】
内部開閉弁２０５は、トナー排出部２０４の内壁に沿って変形し、トナー排出口２０４ａ全体を塞ぐことによって、トナー排出口２０４ａを閉鎖する。内部開閉弁２０５の長辺の長さは、回転軸２０２ａの側面からトナー排出部２０４の内壁までの距離と、トナー排出口２０４ａの周方向の長さとの和に５〜１０ｍｍを加えた長さとする。また、内部開閉弁２０５の短辺の長さは、トナー排出口２０４ａの軸線方向長さに５〜１０ｍｍを加えた長さとする。
【００６４】
オーガスクリュー２０２を回転させると、回転軸２０２ａに固定された内部開閉弁２０５も回転し、オーガスクリュー２０２の回転を停止すると、内部開閉弁２０５の回転も停止する。トナー補給時以外などオーガスクリュー２０２の回転が停止した状態で、トナー排出口２０４ａからのトナーの流出を防止するためには、内部開閉弁２０５が、トナー排出口２０４ａ全体を塞ぐ状態となっていなければならない。オーガスクリュー２０２が回転したのち停止するときに、内部開閉弁２０５がトナー排出口２０４ａ全体を塞ぐ状態となるのは、オーガスクリュー２０２が予め定める停止位置に停止したときである。この停止位置は、内部開閉弁２０５の大きさや材質およびトナー排出口２０４ａの大きさや位置などにより決まるものであり、装置ごとに予め設定することができる。内部開閉弁２０５がトナー排出口２０４ａ全体を塞ぐ状態となるオーガスクリュー２０２の停止位置を一旦設定すれば、トナー補給時以外などトナー排出口２０４ａからのトナーの流出を防止すべきときには、設定した停止位置にオーガスクリュー２０２を停止するだけで確実にトナー排出口２０４ａを閉鎖することができる。
【００６５】
このように、オーガスクリュー２０２の回転を制御するだけで、トナー排出口２０４ａを内部から開閉することができるので、開閉のための駆動機構を追加する必要がない。
【００６６】
トナーカートリッジ２００の出荷時、またはオーガスクリュー２０２の回転停止時に、トナー排出口２０４ａを閉鎖することにより、トナーカートリッジ２００を画像形成装置に装着した直後、オーガスクリュー２０２の回転停止時に、トナー排出口２０４ａ付近のトナーが、エアロゾルとなって、トナー排出口２０４ａから一気に流れ落ちるトナーなだれ現象を防止できる。
【００６７】
また、内部開閉弁２０５として上記のような柔軟性を有するシート体を使用することにより、トナー排出口２０４ａの周辺に付着するトナーを掻き落とすことができることから、オーガスクリュー２０２の回転停止時に、トナー排出口２０４ａの周辺に付着したトナーが振動等で落下するのを未然に防止できる。
【００６８】
トナー排出部２０４の内周壁面であって、内部開閉弁２０５の固定位置に対向する鉛直方向上方の壁面には、内方側に突出する突起部２０４ｂが設けられている。この突起部２０４ｂは、内部開閉弁２０５が、オーガスクリュー２０２の回転に伴って回転軸２０２ａの軸線まわりに回転したときに内部開閉弁２０５に接触するように設けられており、突起部２０４ｂに接触することによって、内部開閉弁２０５が振動する。この振動により、内部開閉弁２０５の表面に付着するトナーが掻き落とされる。また、突起部２０４ｂは、回転軸２０２ａの鉛直方向上方に設けられることから、下向きに凸の突起となり、突起部２０４ｂに付着したトナーが落下しやすい。
【００６９】
内部開閉弁２０５は、オーガスクリュー２０２の回転に伴ってトナー排出部２０４の内壁に摺擦されるので、トナー排出部２０４の内壁に付着したトナーが内部開閉弁２０５の摺擦面にも付着することがある。内部開閉弁２０５が、トナー排出口２０４ａを閉鎖した状態では、この摺擦面が露出することになり、摺擦面に付着していたトナーが落下してしまう。
【００７０】
突起部２０４ｂは、回転する内部開閉弁２０５の摺擦面に接触し、内部開閉弁２０５に付着したトナーを掻き落として、トナー排出口２０４ａの閉鎖時にトナーが落下することを防止できる。また、突起部２０４ｂは、回転軸２０２ｃと平行に伸びる棒状突起で構成され、たとえ回転ごとに接触したとしてもその接触位置で内部開閉弁２０５が局所的に磨耗することを防止できる。
【符号の説明】
【００７１】
２０  トナーカートリッジユニット
２０ａ  ロックレバー
１００  画像形成装置
１０２  現像装置
１０５  トナー補給パイプ（トナー補給部材）
２００  トナーカートリッジ
２０１  トナー収容器
２０２  トナー搬送スクリュー
２０３  シャッター（シャッター部）
２０４  トナー排出部
２０４ａ  トナー排出口
２０４ｂ  振動突起
２０５  内部開閉弁
【図１】
2011081215.tif 000003
【図２】
2011081215.tif 000004
【図３】
2011081215.tif 000005
【図４】
2011081215.tif 000006
【図５】
2011081215.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成22年10月14日(2010.10.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを収容する収容器であって、収容されたトナーを排出するための排出口が設けられた収容器と、
回転軸と螺旋羽根とを含み、前記収容器に回転可能に支持され、収容されたトナーを前記排出口に向かって搬送するオーガスクリューと、
前記オーガスクリューの回転軸に固定され、前記回転軸の回転に連動して前記排出口を開閉する開閉部材とを備え、該開閉部材が柔軟性を有するシート部材であることを特徴とするトナーカートリッジ。
【請求項２】
前記開閉部材は、柔軟性を有する矩形状のシート部材で構成され、前記回転軸の前記排出口に対向する位置に、その短辺が回転軸の軸線方向に平行であり、長辺が回転軸の半径方向に延びるように固定されることを特徴とする請求項１に記載のトナーカートリッジ。
【請求項３】
前記開閉部材の固定位置の鉛直方向上方に、前記回転軸に向かって突出する突起部であって、前記開閉部材の回転時に、前記開閉部材と接触するように設けられる突起部を備えることを特徴とする請求項２に記載のトナーカートリッジ。
【請求項４】
前記突起部は、前記回転軸に平行に設けられる棒状突起であることを特徴とする請求項３に記載のトナーカートリッジ。
【請求項５】
表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、
前記感光体ドラムの表面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を現像する現像装置と、
請求項１〜４のいずれか１つに記載のトナーカートリッジであって、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、
前記感光体ドラムの表面に現像されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
静電電子写真方式を利用した画像形成処理は、一般に帯電、露光、現像、転写、クリーニング、除電、および定着の各工程からなる。画像を形成する工程は、たとえば、帯電装置によって回転駆動される感光体の表面を均一に帯電され、露光装置によって帯電した感光体表面にレーザ光を照射され静電潜像が形成される。続いて、現像装置によって感光体上の静電潜像が現像され感光体表面上にトナー像が形成される。転写装置によって感光体上のトナー像は印刷用紙に転写され、その後、定着装置によって加熱されることによって、トナー像は印刷用紙に定着される。また転写後に感光体表面上に残った残留トナーはクリーニング装置により除去され所定の回収部に回収されるとともに、クリーニングされた後の感光体表面は除電装置により残留電荷が除去され次の画像形成に備える。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明は、トナーを収容する収容器であって、収容されたトナーを排出するための排出口が設けられた収容器と、
回転軸と螺旋羽根とを含み、前記収容器に回転可能に支持され、収容されたトナーを前記排出口に向かって搬送するオーガスクリューと、
前記オーガスクリューの回転軸に固定され、前記回転軸の回転に連動して前記排出口を開閉する開閉部材とを備え、該開閉部材が柔軟性を有するシート部材であることを特徴とするトナーカートリッジである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明によれば、収容器には、収容されたトナーを排出するための排出口が設けられ、収容されたトナーは、オーガスクリューによって前記排出口に向かって搬送される。開閉部材は、前記オーガスクリューの回転軸に固定されており、前記回転軸の回転に連動して前記排出口を開閉する。開閉部材は柔軟性を有するシート部材である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
開閉部材による排出口の開閉を、オーガスクリューの回転に連動して行うので、オーガスクリューが停止している状態で、排出口を閉鎖することができ、突発的なトナーの流出を防止することができる。また、開閉部材を駆動させるための機構が不要となり、トナーカートリッジを小型化しやすくなる。開閉部材は、柔軟性を有するシート部材であり、回転軸の回転に伴って排出口の周辺に付着するトナーを掻き落とすことができる。したがって、オーガスクリューの回転停止時に、排出口周辺に付着したトナーが振動などで落下することを防止できる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置１００の全体の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の実施形態であるトナーカートリッジ２００を備えるトナーカートリッジユニット２０の構成を示す斜視図である。
【図３】トナーカートリッジ２００の構成を示す断面図である。
【図４】オーガスクリュー２０２の構成を示す外観図である。
【図５】内部開閉弁２０５を示す拡大斜視図である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
まず、画像形成装置１００の全体構成について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置１００は、通信ネットワークなどを介して外部装置から送信された画像データに基づいて、所定のシート（印刷用紙）に多色あるいは単色の画像を可視画像として形成するものである。この画像形成装置１００は、図１に示すように、露光ユニットＥ、当該露光ユニットＥによって潜像が形成された像担持体に相当する感光体ドラム１０１（１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ）、現像装置１０２（１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ）、帯電ローラ１０３（１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ）、クリーニングユニット１０４（１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ）、中間転写ベルト１１、一次転写ローラ１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ）、二次転写ローラ１４、定着装置１５、用紙搬送路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３、給紙カセット１６、手差し給紙トレイ１７、排紙トレイ１８、およびトナーカートリッジユニット２０などを備えている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
この画像形成装置１００において扱われるカラー画像の画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、およびイエロー（Ｙ）の４色の各色に対応した画像データであり、画像データに基づいて、画像形成部５５（５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄ）で可視画像の形成を行う。現像装置１０２（１０２ａ〜１０２ｄ）、感光体ドラム１０１（１０１ａ〜１０１ｄ）、帯電ローラ１０３（１０３ａ〜１０３ｄ）、クリーニングユニット１０４（１０４ａ〜１０４ｄ）は、前記の各色に応じた４種類の潜像を形成するように、それぞれ４個ずつ設けられている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
本実施形態の露光装置である露光ユニットＥは、図示しない半導体レーザ、ポリゴンミラー４、第１反射ミラー７、および第２反射ミラー８などを備えており、ブラック、シアン、マゼンタ、およびイエローの各色の画像データによって変調されたレーザビームなどの光ビームのそれぞれを感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれに照射する。感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれには、ブラック、シアン、マゼンタ、およびイエローの各色の画像データに基づく静電潜像が形成される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
現像装置１０２は、静電潜像が形成された感光体ドラム１０１の表面にトナーを供給し、静電潜像をトナー像に現像する。現像装置１０２ａ〜１０２ｄのそれぞれは、ブラック、シアン、マゼンタ、およびイエローの各色のトナーを収納しており、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれに形成された各色の静電潜像をブラック、シアン、マゼンタ、およびイエローの各色のトナー像に顕像化する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
一次転写ローラ１３ａ〜１３ｄには、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄの表面に担持されたトナー像を中間転写ベルト１１上に転写するために、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写バイアスが定電圧制御によって印加される。これによって、感光体ドラム１０１（１０１ａ〜１０１ｄ）に形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト１１の外周面に順次重ねて転写され、中間転写ベルト１１の外周面にフルカラーのトナー像が形成される。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
ただし、イエロー、マゼンタ、シアン、およびブラックの色の一部のみの画像データが入力された場合には、４つの感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄのうち、入力された画像データの色に対応する一部の感光体ドラム１０１のみにおいて、静電潜像およびトナー像の形成が行われる。たとえば、モノクロ画像形成時には、ブラックの色に対応した感光体ドラム１０１ａのみにおいて静電潜像の形成およびトナー像の形成が行われ、中間転写ベルト１１の外周面には、ブラックのトナー像のみが転写される。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
給紙カセット１６または手差し給紙トレイ１７から給紙された用紙が二次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間を通過する際に、二次転写ローラ１４にトナーの帯電極性（−）とは、逆極性（＋）の高電圧が印加される。このように、各感光体ドラム１０１（１０１ａ〜１０１ｄ）上の静電潜像は、各色に応じたトナーにより顕像化されて、それぞれトナー像となり、これらトナー像は、中間転写ベルト１１上において積層される。その後、積層されたトナー像は、中間転写ベルト１１の回転によって、搬送されて来た用紙と中間転写ベルト１１との接触位置に移動し、この位置に配置されている二次転写ローラ１４によって、中間転写ベルト１１の外周面から用紙上にトナー像が転写される。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
図２は、本発明の実施形態であるトナーカートリッジ２００を備えるトナーカートリッジユニット２０の構成を示す斜視図である。図３は、トナーカートリッジ２００の構成を示す断面図である。図３（ａ）は、オーガスクリュー２０２の軸線方向に平行な切断面における断面図を示し、図３（ｂ）は、トナーカートリッジ２００の切断面線Ａ−Ａ´における断面図を示し、図３（ｃ）は、トナーカートリッジ２００の切断面線Ｂ−Ｂ´における断面図を示し、図３（ｄ）は、内部開閉弁２０５の拡大図を示す。なお、図２においては、１つのトナーカートリッジ２００が装着される前の状態を示している。図４は、オーガスクリュー２０２の構成を示す外観図である。図４（ａ）は、オーガスクリュー２０２と内部開閉弁２０５とを示し、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すオーガスクリュー２０２を回転軸周りに１８０度回転させた状態を示す。図５は、内部開閉弁２０５を示す拡大斜視図である。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
内部開閉弁２０５は、オーガスクリュー２０２の回転軸２０２ａの駆動側端部、すなわち駆動ギア２０２ｃが設けられる側の端部の、トナー排出口２０４ａに対向する位置に設けられる。内部開閉弁２０５は、矩形状のシート部材で構成され、その短辺で回転軸２０２ａに固定される。内部開閉弁２０５は、その短辺が、回転軸２０２ａの軸線方向に平行であり、その長辺が回転軸２０２ａの半径方向に延びるように回転軸２０２ａに固定される。内部開閉弁２０５は、回転軸２０２ａの側面に直接固定してもよいが、本実施形態では、回転軸２０２ａの側面に放射状に設けられる矩形状の固定台座２０５ａを介して固定している。内部開閉弁２０５の材質としては、厚みが０．２ｍｍ〜２ｍｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＰ（ポリプロピレン）などの柔軟性を有する樹脂材料が使用でき、本実施形態では、厚みが０．５ｍｍのＰＥＴフィルムを使用している。