(57)【要約】【課題】  現像剤が現像剤補給容器から排出される際の流路抵抗を低減させることができ、確実にトナーの供給をする。【解決手段】  容器枠体に内包され、弾性復元力を有し、現像剤を収容する現像剤収容袋に収容されている現像剤を現像剤補給容器の外部へ排出するための現像剤排出路とを具備し、容器枠体と現像剤収容袋との間の空間の少なくとも一部は気密室を構成し、現像剤補給容器は、現像剤収容袋の弾性復元力により現像剤収容袋が収縮することにより気密室の気圧が現像剤補給容器の外部の気圧よりも低い負圧状態の維持及び解除が可能な負圧維持解除手段と、気密室の容積を可変させる容積拡大手段とをさらに具備し、容積拡大手段により気密室の容積が拡大された後に、負圧維持解除手段により負圧状態が解除されて現像剤収容袋に収容されている現像剤が装置本体に供給される。【選択図】図３
2015004779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置の装置本体に着脱可能で、前記装置本体に現像剤を補給するための現像剤補給容器であって、
容器枠体と、
前記容器枠体に内包され、弾性復元力を有し、前記現像剤を収容する現像剤収容袋と、
前記現像剤収容袋に収容されている前記現像剤を前記現像剤補給容器の外部へ排出するための現像剤排出路とを具備し、
前記容器枠体と前記現像剤収容袋との間の空間の少なくとも一部は気密室を構成し、
前記現像剤補給容器は、
前記現像剤収容袋の前記弾性復元力により前記現像剤収容袋が収縮することによって発生する、前記気密室の気圧が前記現像剤補給容器の外部の気圧よりも低い負圧状態の維持及び解除が可能な負圧維持解除手段と、
前記気密室の容積を拡大する容積拡大手段とをさらに具備し、
前記容積拡大手段により前記気密室の容積が拡大された後に、前記負圧維持解除手段により前記負圧状態が解除されて前記現像剤収容袋に収容されている前記現像剤が前記装置本体に供給されることを特徴とする現像剤補給容器。
【請求項２】
前記負圧維持解除手段は、前記気密室と前記現像剤補給容器の外部空間とを接続する空気連通路と、
前記空気連通路を開閉する開閉部材とを具備し、
前記開閉部材が前記空気連通路を閉じることにより前記負圧状態を維持し、前記空気連通路を開くことにより前記空気連通路を経由して前記気密室に空気を導入することで前記負圧状態を解除することを特徴とする請求項１に記載の現像剤補給容器。
【請求項３】
前記容器枠体は、
シリンダ状部材と、
前記シリンダ状部材と気密を保ちつつ、スライド自在に前記シリンダ状部材に挿入され、前記現像剤収容袋を保持するピストン状隔壁とを具備し、
前記容積拡大手段は、
前記シリンダ状部材に対する前記ピストン状隔壁の相対位置を変えることで前記気密室の容積を拡大することを特徴とする請求項２に記載の現像剤補給容器。
【請求項４】
前記空気連通路は、前記ピストン状隔壁に設けられており、
前記開閉部材は、前記容積拡大手段により前記ピストン状隔壁と前記シリンダ状部材とが所定の相対位置にきたときに前記空気連通路を開いて前記気密室に空気を導入することにより前記負圧状態を解除することを特徴とする請求項３に記載の現像剤補給容器。
【請求項５】
前記負圧維持解除手段は、前記気密室の壁面の一部を破壊して貫通穴を穿ち、前記気密室と前記外部とを連通させることを特徴とする請求項１に記載の現像剤補給容器。
【請求項６】
前記負圧維持解除手段は、
前記気密室の壁面に配置されたフィルムと、
前記フィルムを穿孔する針状部材とを有し、
前記針状部材が外部から押動されて前記フィルムを穿孔することで前記気密室と前記外部とを連通させることを特徴とする請求項５に記載の現像剤補給容器。
【請求項７】
前記負圧維持解除手段は、
前記気密室を構成する部材の一部に棒状突起を一体的に形成し、前記棒状突起を折ることによって前記気密室に通じる貫通穴を穿ち、前記気密室と前記外部とを連通させることを特徴とする請求項５に記載の現像剤補給容器。
【請求項８】
前記空気連通路は、前記シリンダ状部材に設けられており、
前記開閉部材は、前記容積拡大手段により前記ピストン状隔壁と前記シリンダ状部材とが所定の相対位置にきたときに前記空気連通路を開いて前記気密室に空気を導入することにより前記負圧状態を解除することを特徴とする請求項３に記載の現像剤補給容器。
【請求項９】
前記開閉部材は、前記気密室を封止するように前記シリンダ状部材と前記ピストン状隔壁との間に設けられた封止部材を兼ねることを特徴とする請求項８に記載の現像剤補給容器。
【請求項１０】
前記容積拡大手段は、ねじ送り機構により前記シリンダ状部材と前記ピストン状隔壁の相対位置を変えることで前記気密室の容積を拡大することを特徴とする請求項３、請求項４、請求項８、請求項９のいずれか一項に記載の現像剤補給容器。
【請求項１１】
前記ねじ送り機構は、前記シリンダ状部材を回転させることにより前記シリンダ状部材と前記ピストン状隔壁の相対位置を変えることで前記気密室の容積を拡大することを特徴とする請求項１０に記載の現像剤補給容器。
【請求項１２】
前記ねじ送り機構は、前記現像剤補給容器が前記装置本体に装着された場合に、前記装置本体から供給される駆動力によって作動し、前記気密室の容積を拡大させることを特徴とする請求項１１に記載の現像剤補給容器。
【請求項１３】
前記気密室の壁面の一部が蛇腹状の可撓性構造を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載の現像剤補給容器。
【請求項１４】
現像剤を用いて画像を形成する画像形成装置において、
請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の現像剤補給容器と、
前記現像剤補給容器が前記装置本体に装着された場合に、前記現像剤補給容器の前記現像剤排出路から排出される現像剤を前記画像形成装置の内部に導入するために前記現像剤排出路に接続する現像剤排出路接続部と
を具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
現像剤を用いて画像を形成する画像形成装置において、
請求項４に記載の現像剤補給容器と、
前記現像剤補給容器が前記装置本体に装着され、前記容積拡大手段により前記ピストン状隔壁と前記シリンダ状部材とが前記所定の相対位置となった場合に前記開閉部材を開くように押圧する押圧部材と
を具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
現像剤を用いて画像を形成する画像形成装置において、
請求項１２に記載の現像剤補給容器と、
前記現像剤補給容器が前記装置本体に装着された場合に、前記ねじ送り機構を駆動する駆動源と
を具備す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、ＬＥＤプリンタ、複写機等の画像形成装置に着脱可能に設けられ、現像剤を補給する現像剤補給容器を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ等の電子写真式の画像形成装置においては、微粉末の現像剤が使用されており、画像形成に伴い消費される現像剤が無くなる都度、現像剤補給容器から現像剤を補給する必要がある。
【０００３】
このような現像剤補給容器として、従来から、現像剤を搬送するためにスクリュー等の撹拌搬送部材を備えた現像剤補給容器が広く知られている。
【０００４】
近年、現像剤補給容器のコストを低減したり、現像剤補給容器をリサイクルしやすくするために、現像剤補給容器の構成をより簡素化すべく、現像剤補給容器の部品点数を少なくすることが望まれている。
【０００５】
例えば、特許文献１では、部品点数の少ない現像剤補給容器として、現像剤を収容する容器本体部を膨張収縮可能な弾性材料で形成し、弾性材料の復元力を利用することによって現像剤を排出する現像剤補給容器が記載されている。この構成によればスクリュー等の撹拌搬送部材が不要になるので部品点数を削減できる。
【０００６】
ところで、画像形成装置に使用される現像剤補給容器において、任意のタイミングで現像剤補給容器から現像剤を搬送・排出し、現像剤を画像形成装置に補給できることが必要である。特許文献１では、現像剤を排出するための出口部である現像剤流路上に備えた閉鎖部材を用いて、弾性材料の復元力により現像剤が現像剤補給容器から排出されることを抑制している。このようにすることで、任意のタイミングで現像剤補給容器から現像剤を搬送・排出することを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】昭６０−２３２５７８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では、弾性材料の復元力によって現像剤を現像剤補給容器から排出しようとする圧力が常に閉鎖部材に対して働いている。そのため、閉鎖部材が開き始めた途端に圧力の解放が開始され、現像剤が現像剤補給容器から排出され始める。ところが、閉鎖部材が全開になっていない状態において、現像剤が現像剤補給容器から排出され始めると、閉鎖部材の開ききっていない部分が流路抵抗となり、現像剤が現像剤補給容器から排出される際の妨げとなってしまう。
【０００９】
このように流路抵抗によって現像剤が堰き止められると、堰き止められた部分において現像剤の詰まりが発生し、更に現像剤塊へと成長すると画質の低下を招くことがあった。
【００１０】
また、弾性材料の復元力を利用するといった一定期間のみ働く力を利用する構成においては、閉鎖部材が全開になっていない状態において圧力損失が発生すると、現像剤が現像剤補給容器から排出される前に圧力差が無くなってしまうことがある。そのため、閉鎖部材を開く速度によっては現像剤補給容器における現像剤の残り量がばらつき、現像剤の残り量が増大することもあった。
【００１１】
更に、現像剤を搬送・排出するために弾性材料の復元力を利用する場合、安定した現像剤排出を行うためには弾性材料の内部に現像剤に加えて一定割合以上の空気が存在している事が望ましい。すなわち、弾性材料の内部にある現像剤の流動性を高めた状態で、空気の噴出と共に現像剤を排出できる状態が安定した現像剤の搬送に有効である。
【００１２】
そのため、特許文献１の現像剤補給容器では、弾性材料内に現像剤に加え予め空気も注入し弾性材料を膨張させた状態で製造出荷している。
【００１３】
しかしながら、一般的に伸縮可能な弾性材料は、伸縮性の低い材料に比べて気体透過性が高いため、現像剤補給容器の製造から使用までの期間において弾性材料内部の空気だけが漏出し、現像剤の排出が確実に実行できない場合がある。
【００１４】
また、空気を充填した状態で出荷すると、収容している現像剤の量に対し現像剤補給容器の容積比が大きくなるため物流効率を低下させる要因となる。
【００１５】
本発明は、このような課題を解決したものである。本発明の目的は、現像剤が現像剤補給容器から排出される際の流路抵抗を低減させることができ、現像剤補給容器への空気の充填が行え、確実にトナーの供給ができる画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この目的を達成するために、本発明の現像剤補給容器は、
画像形成装置の装置本体に着脱可能で、前記装置本体に現像剤を補給するための現像剤補給容器であって、
容器枠体と、
前記容器枠体に内包され、弾性復元力を有し、前記現像剤を収容する現像剤収容袋と、
前記現像剤収容袋に収容されている前記現像剤を前記現像剤補給容器の外部へ排出するための現像剤排出路とを具備し、
前記容器枠体と前記現像剤収容袋との間の空間の少なくとも一部は気密室を構成し、
前記現像剤補給容器は、
前記現像剤収容袋の前記弾性復元力により前記現像剤収容袋が収縮することにより前記気密室の気圧が前記現像剤補給容器の外部の気圧よりも低い負圧状態の維持及び解除が可能な負圧維持解除手段と、
前記気密室の容積を拡大する容積拡大手段とをさらに具備し、
前記容積拡大手段により前記気密室の容積が拡大された後に、前記負圧維持解除手段により前記負圧状態が解除されて前記現像剤収容袋に収容されている前記現像剤が前記装置本体に供給されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
現像剤補給容器への空気の充填が行え、現像剤収容袋に充填された空気によりより確実に装置本体への現像剤の供給を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態の画像形成装置の概略断面図である。
【図２】本発明の実施形態のプロセスカートリッジの構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態のトナーカートリッジの断面図である。
【図４】図３に示すトナーカートリッジの外観を示すである。図４（ａ）はトナーカートリッジの斜視図であり、図４（ｂ）はトナーカートリッジをトナー排出口側の正面から見た平面図である。
【図５】図３に示すトナーカートリッジを装置本体に装着する場合の装置本体の外観を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施形態のトナー補給動作を示すためのトナーカートリッジ及び装置本体の断面図である。図６（ａ）は本実施形態のトナー補給動作の第１ステップを示す断面図であり、図６（ｂ）は、ピストンが装置本体側へ引き込まれた状態を示す図である。
【図７】本発明の実施形態のトナー補給動作を示すためのトナーカートリッジ及び装置本体の断面図である。図７（ａ）は、図６（ｂ）の状態から、さらに操作者がトナーカートリッジ１５を回転させた状態の断面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の状態からさらに操作者がトナーカートリッジ１５を回転させた状態の断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態のトナーカートリッジの断面図である。
【図９】図８に示すトナーカートリッジを使用する場合のトナー補給動作を示すためのトナーカートリッジ及び装置本体の断面図である。図９（ａ）は本実施形態のトナー補給動作の第１ステップを示す断面図であり、図９（ｂ）は、ピストン２２１が装置本体１０１側へ引き込まれた状態を示す図である。
【図１０】図８に示すトナーカートリッジを使用する場合のトナー補給動作を示すためのトナーカートリッジ及び装置本体の断面図である。図１０（ａ）は、図９（ｂ）の状態から、さらに操作者がトナーカートリッジを回転させた状態の断面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の状態からさらに操作者がトナーカートリッジを回転させた状態の断面図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施形態のトナーカートリッジの断面図である。
【図１２】図１１に示すトナーカートリッジの外観を示すである。図１２（ａ）はトナーカートリッジの斜視図であり、図１２（ｂ）はトナーカートリッジをトナー排出口側の正面から見た平面図である。
【図１３】図１１に示すトナーカートリッジを装着する挿入口の外観図である。図１３（ａ）は、トナーカートリッジを装着する挿入口を正面から見た平面図であり、図１３（ｂ）は挿入口の斜視図である。
【図１４】図１１に示すトナーカートリッジと、装置本体の一部の断面図及び装置本体が有するトナー補給の駆動回路のブロック図を模式的に表した図である。
【図１５】図１１に示すトナーカートリッジを用いた場合のトナー補給動作を示すためのトナーカートリッジ及び装置本体の断面図である。図１５（ａ）はトナー補給動作の第１ステップを示す断面図であり、図１５（ｂ）は、ピストン２２１が装置本体１０１側へ引き込まれた状態を示す断面図である。
【図１６】図１１に示すトナーカートリッジを用いた場合のトナー補給動作を示すためのトナーカートリッジ及び装置本体の断面図である。図１６（ａ）は、図１５（ｂ）の状態から、さらに回転駆動が進行した状態を示す断面図であり、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）の状態からさらに回転駆動によりトナーカートリッジのピストンがさらに移動した状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２０】
＜第１実施形態＞
（画像形成装置の概略構成）
先ず、本実施形態の画像形成装置について図１及び図２を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態の画像形成装置の概略断面図であり、図２は、画像形成装置に装着されるプロセスカートリッジの構成を示す図である。
【００２２】
画像形成装置１００は、インライン方式、中間転写方式を採用したフルカラーレーザープリンタである。画像形成装置１００は、画像情報に従って、例えば、シート、プラスチックシート、布などの記録媒体１２にフルカラー画像を形成する。
【００２３】
画像情報は、画像形成装置１００の装置本体１０１に接続された画像読取装置或いは画像形成装置１００の装置本体１０１に通信可能に接続されたパーンナルコンピュータ等のホスト機器から、画像形成装置１００の装置本体１０１に入力される。
【００２４】
画像形成装置１００は、複数の画像形成部として、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫを有する。本実施形態では、画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫは、水平方向に一列に配置されている。
【００２５】
尚、画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫの構成及び動作は、形成する画像の色が異なることを除いて実質的に同じである。このため、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために符号に与えた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して、画像形成部の構成部分については、総括的に説明する。
【００２６】
画像形成装置１００は、複数の像担持体として、鉛直方向と交差する方向に並設された４個の感光体ドラム１を有する。感光体ドラム１は、図示しない駆動手段により図２の矢印Ａの方向に回転駆動される。感光体ドラム１の周囲には、感光体ドラム１の表面を均一に帯電する帯電ローラ２、画像情報に基づきレーザーを照射して感光体ドラム１上に静電潜像を形成する露光手段としてのスキャナユニット３が配置されている。
【００２７】
感光体ドラム１の周囲には、静電像をトナー像として現像する現像手段としての現像ユニット４、転写後の感光体ドラム１の表面に残った転写残トナーを除去するクリーニング部材６が配置されている。更に、４個の感光体ドラム１に対向して、感光体ドラム１上のトナー像を記録媒体１２に転写するための中間転写体としての中間転写ベルト５が配置されている。感光体ドラム１の回転方向において、帯電ローラ２による帯電位置、スキャナユニット３による露光位置、現像ユニット４による現像位置、中間転写ベルト５へのトナー像の転写位置、クリーニング部材６によるクリーニング位置は、この順番で設けられている。
【００２８】
尚、現像ユニット４は、現像剤担持体としての現像ローラ１７を感光体ドラム１に対して接触させて反転現像を行うものである。即ち、現像ユニット４は、感光体ドラム１の帯電極性と同極性（本実施形態では負極性）に帯電したトナーを、感光体ドラム１上への露光により電荷が減衰した部分に付着させることで静電像を現像する。
【００２９】
無端状のベルトで形成された中間転写ベルト５は、全ての感光体ドラム１に当接し、図１に示す矢印Ｂ方向に回転する。中間転写ベルト５は、複数の支持部材として、従動ローラ５１、二次転写対向ローラ５２、駆動ローラ５３に掛け渡されている。
【００３０】
中間転写ベルト５の内周面側には、４個の感光体ドラム１に、それぞれ、対向するように、４個の一次転写ローラ８が並設されている。一次転写ローラ８は、中間転写ベルト５を感光体ドラム１に向けて押圧し、中間転写ベルト５と感光体ドラム１とが当接する一次転写部Ｎ１を形成する。一次転写ローラ８には、一次転写バイアス電源（不図示）から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが印加される。これによって、感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト５上に一次転写される。
【００３１】
中間転写ベルト５の外周面側において二次転写対向ローラ５２に対向する位置には、二次転写ローラ９が配置されている。二次転写ローラ９は中間転写ベルト５を介して二次転写対向ローラ５２に圧接し、中間転写ベルト５と二次転写ローラ９とが当接する二次転写部Ｎ２を形成する。そして、二次転写ローラ９に、図示しない二次転写バイアス電源から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが印加される。これによって、中間転写ベルト５上のトナー像が記録媒体１２に二次転写される。
【００３２】
（画像形成装置の概略動作）
画像形成時には、先ず、感光体ドラム１の表面が帯電ローラ２によって一様に帯電される。次いで、スキャナユニット３から発された画像情報に応じたレーザー光によって、帯電した感光体ドラム１の表面が走査露光され、感光体ドラム１上に画像情報に従った静電潜像が形成される。感光体ドラム１上に形成された静電潜像は、現像ユニット４によってトナー像として現像される。
【００３３】
感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ８の作用によって中間転写ベルト５上に一次転写される。フルカラー画像の形成時には、上述のプロセスが、画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫにおいて順次行われ、中間転写ベルト５上に各色のトナー像が重ね合わせられて一次転写される。
【００３４】
その後、中間転写ベルト５の回転と同期が取られて記録媒体１２が二次転写部Ｎ２へと搬送され、二次転写ローラ９の作用によって、中間転写ベルト５上の４色トナー像は、一括して記録媒体１２上に二次転写される。
【００３５】
トナー像が転写された記録媒体１２は、定着装置１０に搬送され、記録媒体１２に熱及び圧力が加えられることで、記録媒体１２にトナー像が定着される。
【００３６】
一次転写後に感光体ドラム１上に残留した一次転写残トナーは、クリーニング部材６によって除去、回収される。二次転写後に中間転写ベルト５上に残留した二次転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置１１によって清掃される。
【００３７】
（プロセスカートリッジの構成）
次に、画像形成装置１００に着脱可能なプロセスカートリッジの構成について説明する。
【００３８】
図２に示すように、感光体ドラム１、帯電ローラ２、現像ユニット４及びクリーニング部材６は、一体的にカートリッジ化されて、プロセスカートリッジ７を形成している。プロセスカートリッジ７は、画像形成装置本体に設けられた装着ガイド、位置決め部材などの装着手段（不図示）を介して、画像形成装置１００に着脱可能となっている。本実施形態では、各色用のプロセスカートリッジ７は全て同一形状を有しており、各色用のプロセスカートリッジ７内には、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーが収容されている。
【００３９】
プロセスカートリッジ７は、感光体ドラム１等を備えた感光体ユニット１３と、現像ローラ１７等を備えた現像ユニット４とが一体化された構成である。
【００４０】
感光体ユニット１３は、感光体ユニット１３内の各部品を支持する枠体としてのクリーニング枠体１４を有する。そして、クリーニング枠体１４には、感光体ドラム１の他に、帯電ローラ２や、クリーニング部材６などが設けられている。
【００４１】
一方、現像ユニット４は、現像ユニット４内の各部品を支持する枠体としての現像枠体１８を有する。現像ユニット４には、感光体ドラム１と接触して図２の矢印Ｄの方向に回転する現像ローラ１７が設けられている。
【００４２】
現像ユニット４には、現像ローラ１７の周面上に接触するように、図２の矢印Ｅの方向に回転してトナーを供給するトナー供給ローラ２０が設けられている。
【００４３】
現像枠体１８には、トナーの層厚を規制する現像ブレード２１が設けられている。現像ブレード２１は金属製の板ばねであり、所定の当接圧で現像ローラ１７と当接しており、現像ローラ１７上にトナーの薄層が形成され、感光体ドラム１の表面に供給される。
【００４４】
また、現像枠体１８はトナーを一時的に収容するためのトナー収納室１８ａと、現像ローラ１７やトナー供給ローラ２０が設けられている現像室１８ｂとを有している。トナー収納室１８ａにはトナーを受け入れるためのトナー流入口２２が備えられている。
【００４５】
トナー収納室１８ａと現像室１８ｂとは、トナーが通過するための開口部１８ｃによって仕切られており、トナー収納室１８ａに供給されたトナーは、トナー収納室１８ａに設けられている撹拌部材１９によって現像室１８ｂへと搬送される。
【００４６】
尚、上述の構成では、トナー流入口２２から供給されたトナーがトナー収納室１８ａにおいて一時的に収容されるようにしたが、トナー流入口２２から直接に現像室１８ｂへとトナーが搬送される構成としてもよい。
【００４７】
（トナーカートリッジの構成）
次に、本実施形態におけるトナーカートリッジ１５（現像剤補給容器）について説明する。
【００４８】
図３はトナーカートリッジ１５の断面図である。
【００４９】
同図に示すように、トナーカートリッジ１５は、シリンダ２２０（シリンダ状部材）と、これに挿入されたピストン２２１（ピストン状隔壁）と、トナー１４０を収容するための弾性を有するトナー収容袋４１とを有している。シリンダ２２０は円筒状の凹部を有し、この円筒状内壁に沿って同じく円筒状のピストン２２１が挿入されている。なお、シリンダ２２０とピストン２２１とは、トナーカートリッジ１５内の各種要素を支持する容器枠体としても機能し、また、容積拡大手段としても機能する。
【００５０】
シリンダ２２０とピストン２２１とに内包されるトナー収容袋４１（現像剤収容袋）は弾性復元力を有し、材質としては、各種樹脂が使用可能である。
【００５１】
例えばポリアミド、ポリウレタン、ポリアミドエラストマー、ポリエステルエラストマー、ポリウレタンエラストマー、ポリスチレンエラストマー、フッ素系エラストマー、シリコーンゴム、ラテックスゴム等の各種エラストマーが使用可能である。さらに、これらのうちの２種以上を組合せたもの等を好適に使用することもできる。特にトナー収容袋４１によるトナーの排出力を高くするためには、大きな伸度と復元力を持つ材料を採用することが好ましい。本実施例では上記の物質のなかで、薄膜化、柔軟性の観点から、トナー収容袋４１の好適な材料として、ラテックスゴムを使用した。
【００５２】
ピストン２２１は一般ゴム材等の可撓性材料からなる円環状のパッキン２２２を介してシリンダ２２０に挿入され、気密を保ちながらスライド可能となっている。
【００５３】
ピストン２２１にはトナー排出路４２（現像剤排出路）、空気連通路４３Ａが設けられている。トナー排出路４２の内径はトナーが排出される際の流路抵抗の観点から４ｍｍ以上が望ましい。
【００５４】
また、トナー排出路４２の壁面には貫通穴と可撓性フィルムから成る一方向弁４５が設置されており、トナー収容袋４１への吸気は可能ながら、空気やトナーの噴出は極力抑制している。一方向弁４５は通常は貫通穴が可撓性フィルムによって覆われているが、トナー収容袋４１へ空気を注入する際は可撓性フィルムが捲れて貫通口が開放される。
【００５５】
シリンダ２２０およびピストン２２１の材質としては、内圧の変化に対して大きく潰れない程度の剛性を有しているものを採用するのが好ましい。本実施形態においては、シリンダ２２０とピストン２２１の材質としてポリスチレン樹脂を採用している。尚、使用する材質に関して、圧力に耐えうる素材であれば、例えば、ＡＢＳ、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂を使用することも可能であるし、金属製であっても構わない。
【００５６】
トナー収容袋４１はシリンダ２２０と、ピストン２２１と、パッキン２２２とで形成される閉空間内部においてトナー排出路４２に接続保持されており、トナー収容袋４１内のトナーはトナー排出路４２を経由して排出される。
【００５７】
出荷時においては、トナー排出路４２に対し、排出路封止部材４６を取り付け、トナー収容袋４１内のトナーが漏れるのを防止している。
【００５８】
空気連通路４３Ａ（負圧維持解除手段）はシリンダ２２０とピストン２２１およびトナー収容袋４１、パッキン２２２との間の空間である気密室４４とトナーカートリッジ１５の外部とを空間的に接続しうる管路となっている。しかし、出荷時には薄膜シール部材４７（負圧維持解除手段、開閉部材）で閉塞されており、気密室４４は外部空間と遮断されている。薄膜シール部材４７はガス透過性の低いフィルムから成り、空気連通路４３Ａを密閉閉塞するよう溶着あるいは接着等の手段でピストン２２１に固定されている。
【００５９】
空気連通路４３Ａには、棒状のシール破断押し子２２４がスライド可能に挿入されており、外部からの力を受けて気密室４４側へ押し込まれると薄膜シール部材４７を破断し、気密室４４と外気を連通させて空気が気密室４４に導入される。すなわち、空気連通路４３Ａを開閉する薄膜シール部材４７は、最初は、空気連通路４３Ａを閉じているが、シール破断押し子２２４がおし押し込まれ薄膜シール部材４７を破断させることで、気密室４４が外部空間と連通する。
【００６０】
次いでシリンダ２２０とピストン２２１の係合状態について説明する。
【００６１】
図４は、トナーカートリッジ１５の外観を示すである。図４（ａ）はトナーカートリッジ１５の斜視図であり、図４（ｂ）はトナーカートリッジ１５をトナー排出口側の正面から見た平面図である。
【００６２】
これらの図に示すように、シリンダ２２０の内壁面には回転止め突起２２６ａ、２２６ｂが突出して形成されている。またピストン２２１の外壁面には回転止めガイド溝２２７ａ、２２７ｂが形成されており、それぞれに回転止め突起２２６ａ、２２６ｂが嵌るように係合している。回転止め突起２２６ａ、２２６ｂと回転止めガイド溝２２７ａ、２２７ｂとの係合作用により、シリンダ２２０とピストン２２１は軸方向のスライドは可能ながらも、回転方向の相対移動は規制される。
【００６３】
さらに、ピストン２２１の外壁面にはヘリカル係合ピン２２５ａ、２２５ｂが突起状に形成されており、トナー補給時に装置本体１０１と係合するためのものである。
【００６４】
そして、ピストン２２１は、シリンダ２２０と気密を保ちつつ、スライド自在にシリンダ２２０に挿入されている。そして、シリンダ２２０に対するピストン２２１の相対位置が変わることで、気密室４４の容積を変えることができる。
【００６５】
尚、トナーカートリッジ１５における各仕様については本発明の趣旨により、材質や数値などは上記内容に限定するものではない。
【００６６】
（トナー補給動作）
続いて、トナーカートリッジ１５の装置本体１０１に対する装着および、トナーのトナー収納室１８ａへの排出・補給について説明する。
【００６７】
図５はトナーカートリッジ１５を装置本体１０１に装着する場合の装置本体１０１の外観を示す斜視図である。
【００６８】
画像形成装置１００の外装カバーの一部である前扉７０を操作者が開けると、トナーカートリッジ１５を装着し、ピストン２２１を画像形成装置１００の装置本体１０１内に引き込むための、ピストン引込部８４が現れる。
【００６９】
ピストン引込部８４にはトナーカートリッジ１５を装着する挿入口７１が形成されており、操作者はトナーカートリッジ１５を挿入口７１に挿入し、トナーの補給を開始する。
【００７０】
次に、トナー補給動作について説明する。図６、図７は、トナー補給動作を示すためのトナーカートリッジ１５及び装置本体１０１の断面図である。
【００７１】
［第１ステップ：トナーカートリッジの装着］
図６（ａ）は本実施形態のトナー補給動作の第１ステップを示す断面図である。
【００７２】
トナー排出路４２と対向する位置にはトナー排出路受入部８０（現像剤排出路接続部）が配置されており、トナー流入口２２を介してトナー収納室１８ａに連通している。
【００７３】
トナー排出路受入部８０にはトナー排出路４２からのトナー供給時にトナー飛散を防止するための受入シール部材８１が設けられている。本実施形態においては、受入シール部材８１としてゴムを用いたが、発泡スポンジ材を圧縮するようにして使用してもよい。
【００７４】
また、挿入口７１の壁面（ピストン引込部８４の内壁面）にはピストン２２１上のヘリカル係合ピン２２５ａ、２２５ｂと雄ネジ−雌ネジのように噛み合う形状で、螺旋状のヘリカル溝８５が彫り込まれている。
【００７５】
第１ステップではトナーカートリッジ１５のピストン２２１が挿入口７１に嵌め合わされ、トナーカートリッジ１５が装置本体１０１に装着される。
【００７６】
［第２ステップ：トナー収容袋への空気の充填］
次に、操作者はトナーカートリッジ１５が装置本体１０１に装着された状態で、シリンダ２２０を矢印Ｒの方向に回転させる。この回転動作により、ヘリカル溝８５にヘリカル係合ピン２２５ａ，２２５ｂが係合し、ピストン２２１は装置本体１０１側への引き込みが開始される。
【００７７】
図６（ｂ）は、ピストン２２１が装置本体１０１側へ引き込まれた状態を示す図である。
【００７８】
同図に示すように、シリンダ２２０はピストン引込部８４の縁によって留められ、ピストン２２１のみが装置本体１０１側へ移動する。ピストン２２１が移動するにつれ、気密室４４の容積が広げられ（容積が可変され）て気密室４４の内部圧力は低下する。この圧力はトナー収容袋４１に対し膨張させる力として作用し、トナー収容袋４１は一方向弁４５から空気を取り込み膨張する。気密室４４内部はトナー収容袋４１の弾性体復元力による収縮しようとする力の作用で大気圧に対して圧力が下がるため負圧状態となる。
【００７９】
本実施形態においては排出路封止部材４６が装着された状態でトナーカートリッジ１５を装置本体１０１に装着してトナー補給を行った。これに対し、操作者が排出路封止部材４６を剥がしてからトナーカートリッジ１５を装置本体１０１に装着しトナー補給を開始する方法も可能である。この場合、トナー収容袋４１への空気の取り込みはトナー排出路４２から行えるため、一方向弁４５は不要となる。
【００８０】
［第３ステップ：トナー収容袋の内部と装置本体との連通］
図７（ａ）は、図６（ｂ）の状態から、さらに操作者がトナーカートリッジ１５を回転させた状態の断面図である。
【００８１】
同図に示すように、さらに回転操作を進めると、トナー収容袋４１がさらに膨張するとともに、トナー排出路４２内にトナー流入口２２が侵入し、排出路封止部材４６が破断する。
【００８２】
排出路封止部材４６は各種樹脂、または樹脂と金属箔の多層構造フィルム等が使用可能であるが、トナー流入口２２による破断を容易にするために、予め排出路封止部材４６の表面に図４に示すようにＶ字状の切り込み溝が成形されているとより好適である。
【００８３】
排出路封止部材４６が破断した段階でトナー収容袋４１の内部と装置本体１０１のトナー収納室１８ａが空間的に連通する。
【００８４】
トナー収容袋４１の内部は大気圧に開放され、弾性体の復元力によって収縮しようとするが、気密室４４が密閉されているためトナー収容袋４１の膨張状態が保たれる。
【００８５】
［第４ステップ：トナーの装置本体への供給］
次に、トナー補給動作の最終の第４ステップについて説明する。
【００８６】
図７（ｂ）は、図７（ａ）の状態からさらに操作者がトナーカートリッジ１５を回転させた状態の断面図である。
【００８７】
回転操作が継続して進められ、さらにピストン２２１が移動すると、トナー排出路４２は、圧縮された受入シール部材８１を介してトナー排出路受入部８０に密閉接続される。
【００８８】
また、シール破断押し子２２４がトナー排出路受入部８０に接触した後、さらに回転操作を進めることにより、シール破断押し子２２４は気密室４４側に押し込まれ空気連通路４３Ａを密閉封止していた薄膜シール部材４７を破断する。すなわち、トナー排出路受入部８０（押圧部材）がシール破断押し子２２４を押動することでシール破断押し子２２４が薄膜シール部材４７を破断して気密室４４に外部の空気が導入される。
【００８９】
これによって気密室４４の密閉が破られ、空気連通路４３Ａを通じて外気が流入するため負圧状態が解除される。
【００９０】
気密室４４内で膨張していたトナー収容袋４１は膨張状態を維持する力が失われるため、弾性部材の復元力によって収縮する。つまり、気密室４４の負圧状態解除によって、弾性部材の復元力によってトナー収容袋４１が収縮することを利用して、トナー収容袋４１内に収容されたトナーを空気と共にトナー排出路４２から排出させることができる。
【００９１】
トナー排出路４２から排出されたトナーはトナー流入口２２からトナー収納室１８ａへと供給される。
【００９２】
以上説明したように、本実施形態においてはトナー補給時に必要な量の空気をトナー収容袋４１注入し膨張させる機能を有する。このため、未使用時のトナーカートリッジ１５には、空気を入れておく必要がないので、トナーカートリッジ１５を小型化する事が出来る。
【００９３】
またトナー収容袋４１へ空気を注入する機構がトナーカートリッジ１５上に備わっているため、空気を注入するための特別なポンプ等の装置が不要となる。さらにはトナー収容袋４１を所定の方向に回転させながら補給を行うため、収容するトナーの撹拌が安定的に行われ、空気と混ぜる事が出来るため、塊の無いトナーを補給する事が出来る。
【００９４】
最後に本実施例の構成をまとめると以下の通りである。本実施例のトナーカートリッジ１５（現像剤補給容器）は、空気連通路４３Ａおよび薄膜シール部材４７（負圧維持解除手段）を具備する。トナー収容袋４１（現像剤収容袋）の弾性復元力によりトナー収容袋４１が収縮することにより気密室４４の気圧がトナーカートリッジ１５の外部の気圧よりも低くなる負圧状態を、空気連通路４３Ａ、薄膜シール部材４７は維持することが可能であり、かつ、その負圧状態を、空気連通路４３Ａ、薄膜シール部材４７は解除することが可能である。
【００９５】
このため、装置本体１０１にトナーカートリッジ１５を装着する前などでは、空気連通路４３Ａ、薄膜シール部材４７により気密室４４を負圧に維持することでトナー収容袋４１の収縮を抑制してトナー（現像剤）がトナー収容袋４１から排出されないようにする。
【００９６】
一方、画像形装置１００の装置本体１０１に装着してトナーを装置本体１０１に供給する場合には、空気連通路４３Ａ、薄膜シール部材４７により気密室４４の負圧を解除して外部の気圧と同じする。これにより、トナー収容袋４１の弾性復元力によりトナーがトナー排出路４２（現像剤排出路）から排出される。
【００９７】
このように、トナーの排出を空気連通路４３Ａ、薄膜シール部材４７を用いて制御するため、トナー排出路４２は開いた状態のままで、現像剤の排出の制御が行える。このため、従来のように排出路の開閉により現像剤の排出の制御を行なうことで発生する流路抵抗によるトナーの詰まりなどの発生を抑制することができる。
【００９８】
さらに、トナーカートリッジ１５は、気密室４４の容積を可変させるシリンダ２２０およびピストン２２１（容積拡大手段）とをさらに具備している。そして、シリンダ２２０およびピストン２２１により気密室４４の容積が拡大された後に、空気連通路４３Ａ、薄膜シール部材４７により負圧状態が解除されてトナー収容袋４１に収容されているトナーが装置本体１０１に供給される。
【００９９】
このため、気密室４４の容積が拡大されることで、気密室４４がより負圧となり、このためトナー収容袋４１には、トナー排出路４２を介して外部から空気が充填される。そして、空気が充填された後に、負圧状態が解除されてトナー収容袋４１に収容されているトナーが装置本体１０１に供給される。
【０１００】
したがって、充填された空気によりより確実に装置本体１０１へのトナーの供給を行うことが可能である。
【０１０１】
＜第２実施形態＞
本発明の他の実施形態のトナーカートリッジ（現像剤補給容器）について説明する。
【０１０２】
図８は本実施形態のトナーカートリッジ１５ａの断面図である。図３に示す第１実施形態のトナーカートリッジと同一又は類似の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１０３】
本実施形態におけるトナーカートリッジ１５ａの構成は、基本的には、第１実施形態に準ずるが、以下の点が異なる。
【０１０４】
第１実施形態で気密室４４の負圧解除機構として用いた空気連通路４３Ａ、薄膜シール部材４７、シール破断押し子２２４の代わりに、本実施形態では、シリンダ２２０の壁面に貫通穴状の空気連通路４３Ｂを設けている。
【０１０５】
本実施形態におけるトナー補給動作も、基本的に第１実施形態に準じるが、異なる点を中心に順を追って説明する。
【０１０６】
図９、図１０は、トナー補給動作を示すためのトナーカートリッジ１５及び装置本体１０１の断面図である。
【０１０７】
［第１ステップ：トナーカートリッジの装着］
図９（ａ）は本実施形態のトナー補給動作の第１ステップを示す断面図である。
【０１０８】
第１実施形態と同様に、操作者によってトナーカートリッジ１５ａのピストン２２１が挿入口７１に嵌め合わされ、トナーカートリッジ１５ａが装置本体１０１に装着される。
【０１０９】
［第２ステップ：トナー収容袋への空気の充填］
第１実施形態と同様に操作者による回転動作により、装置本体１０１側への引き込みが開始される。
【０１１０】
図９（ｂ）は、ピストン２２１が装置本体１０１側へ引き込まれた状態を示す図である。
【０１１１】
同図に示すようにピストン２２１が装置本体１０１側に引き込まれ、トナー収容袋４１が膨張して、トナー収容袋４１内に空気が充填される。
【０１１２】
［第３ステップ：トナー収容袋の内部と装置本体との連通］
図１０（ａ）は、図９（ｂ）の状態から、さらに操作者がトナーカートリッジ１５ａを回転させた状態の断面図である。
【０１１３】
第１実施形態と同様に、操作者による回転動作の継続によって、図１０（ａ）に示すようにピストン２２１が更に移動し、排出路封止部材４６が排出路受入部によって破断される。これにより、トナー収容袋４１の内部と装置本体１０１のトナー収納室１８ａが空間的に連通する。
【０１１４】
［第４ステップ：トナーの装置本体への供給］
続いて、トナー補給動作の最終の第４ステップについて説明する。
【０１１５】
図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の状態からさらに操作者がトナーカートリッジ１５ａを回転させた状態の断面図である。
【０１１６】
第１実施形態と同様に、回転操作が継続して進められるとトナー排出路４２は、圧縮された受入シール部材８１を介してトナー排出路受入部８０に密閉接続される。
【０１１７】
回転操作を進めてピストン２２１が移動すると、ピストン２２１に設置されたパッキン２２２が空気連通路４３Ｂを跨ぎ超える。これによって気密室４４は空気連通路４３Ｂを通じて外気に連通し、負圧状態が解除される。
【０１１８】
すなわち気密室４４の膨張していたトナー収容袋４１は膨張状態を維持する力が失われ、弾性部材の復元力によって収縮する。つまり、気密室４４の負圧状態を解除すると同時に、弾性部材の復元力によってトナー収容袋４１が収縮することを利用して、トナー収容袋４１内に収容されたトナーを空気と共にトナー排出路４２から排出させることができる。
【０１１９】
トナー排出路４２から排出されたトナーはトナー流入口２２からトナー収納室１８ａへと供給される。
【０１２０】
以上説明したように、本実施形態の構成によれば、シリンダ２２０とピストン２２１をシールするパッキン２２２を負圧解放手段のシール手段として共用出来る。
【０１２１】
結果として、トナーカートリッジの構成部品数を減らし、製造コストを低減することが可能となる。
【０１２２】
＜第３実施形態＞
本発明の他の実施形態のトナーカートリッジ（現像剤補給容器）について説明する。
【０１２３】
図１１は本実施形態のトナーカートリッジ１５ｂの断面図である。図３に示す第１実施形態のトナーカートリッジと同一又は類似の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１２４】
図１２は、トナーカートリッジ１５ｂの外観を示すである。図１２（ａ）はトナーカートリッジ１５ｂの斜視図であり、図１２（ｂ）はトナーカートリッジ１５ｂをトナー排出口側の正面から見た平面図である。
【０１２５】
本実施形態におけるトナーカートリッジ１５ｂの構成は、基本的には、第１実施形態に準ずるが、以下の点が異なる。
【０１２６】
第１実施形態で気密室４４の負圧解除機構として用いた空気連通路４３Ａ、薄膜シール部材４７、シール破断押し子２２４の代わりに、本実施形態では、ピストン２２１に棒状突起２２８を一体的に形成している。棒状突起２２８の根元裏面には空気連通路４３Ｃが形成されており、ピストン２２１を形成する材料自体で閉塞されている。
【０１２７】
また、第１実施形態でシリンダ２２０とピストン２２１の気密を保っていたパッキン２２２の代わりに、本実施形態では、気密室４４の気密を保持するための部材として蛇腹部材２２９を設けている。蛇腹部材２２９は、蛇腹状の可撓性構造を有しており、蛇腹部材２２９は一方の端面が開口しており、開口側の端面がピストン２２１に溶着あるいは接着などの方法で気密を保持して固定されている。一方、蛇腹部材２２９の他の端面はシリンダ２２０に対し、溶着あるいは接着で固定されている。
【０１２８】
蛇腹部材２２９の材質としては、シリンダ２２０とピストン２２１のスライドに応じて伸縮可能とするため可撓性材料を用いるが、本実施形態ではポリエチレンを採用している。
【０１２９】
シリンダ２２０の外壁部には、トナーカートリッジ１５ｂを装置本体１０１に装着した際、回転を規制するための回転止め突起４９が一体的に設けられている。
【０１３０】
次いで、本実施形態のトナーカートリッジ１５を用いてトナーを補給する装置本体１０１ａのトナー受入れ部分について説明する。
【０１３１】
図１３は、トナーカートリッジ１５ｂを装着する挿入口７１の外観図である。図１３（ａ）は、トナーカートリッジ１５を装着する挿入口７１を正面から見た平面図であり、図１３（ｂ）は挿入口７１の斜視図である。
【０１３２】
図１４は、本実施形態のトナーカートリッジ１５ｂと、装置本体１０１ａの一部の断面図及び装置本体１０１ａが有するトナー補給の駆動回路のブロック図を模式的に表した図である。
【０１３３】
挿入口７１が形成されたピストン引込部８４の内壁面には第１実施形態と同様にヘリカル溝８５が形成されており、外壁の一部にはギア部８７が形成されている。ピストン引込部８４は装置本体１０１ａに固定保持されるピストン引込部支持軸受８６により、回転可能に保持されている。
【０１３４】
装置本体１０１ａは駆動源２１３によって回転駆動される歯車８８を有し、ギア部８７に駆動力を伝達しピストン引込部８４を回転させる。すなわち、装置本体１０１ａが有する駆動源２１３によりねじ送り機構は作動することになる。
【０１３５】
装置本体１０１ａは、歯車８８を駆動するための駆動源２１３、駆動源２１３の駆動信号を出力する駆動制御回路２１２、操作者が回転駆動命令を入力するための操作パネル２１１を備える。
【０１３６】
また、駆動を停止するタイミングを決定する駆動停止判定手段２１４も有し、駆動制御回路２１２に接続されている。すなわち駆動制御回路２１２は操作パネル２１１からの信号を元に回転駆動のための駆動信号を駆動源２１３に出力し、駆動停止判定手段２１４からの停止信号を受けると駆動源２１３の駆動を停止する。
【０１３７】
駆動停止判定手段２１４は、駆動条件記憶手段２１５に予め記憶されている条件に基づいて駆動停止タイミングを決定し駆動制御回路２１２に信号を送信する。
【０１３８】
これらの回転駆動機構は、第１実施形態および第２実施形態におけるトナー補給動作で必要であった操作者によるトナーカートリッジの回転動作を不要とし、自動でピストン２２１を引き込むためのものである。
【０１３９】
（トナー補給動作）
次に、本実施形態のトナー補給動作について説明する。図１５、図１６は、トナー補給動作を示すためのトナーカートリッジ１５ｂ及び装置本体１０１ａの断面図である。
【０１４０】
［第１ステップ：トナーカートリッジの装着］
図１５（ａ）は本実施形態のトナー補給動作の第１ステップを示す断面図である。
【０１４１】
トナー排出路４２に対向する位置にはトナー排出路受入部８０が配置されており、トナー流入口２２を介してトナー収納室１８ａに連通している。
【０１４２】
トナー排出路受入部８０にはトナー排出路４２からのトナー供給時にトナー飛散を防止するための受入シール部材８１が設けられている。本実施形態においては、受入シール部材８１としてゴムを用いたが、その他の例としては発泡スポンジ材を圧縮するようにして使用してもよい。
【０１４３】
また、ピストン引込部８４の内壁にはピストン２２１上のヘリカル係合ピン２２５ａ、２２５ｂと噛み合う形状で、螺旋状のヘリカル溝８５が彫り込まれている。ヘリカル係合ピン２２５ａ、２２５ｂとヘリカル溝８５は、ねじ送り機構を構成する。
【０１４４】
第１ステップでは、トナーカートリッジ１５ｂのピストン２２１が挿入口７１に嵌め合わされ、トナーカートリッジ１５ｂが装置本体１０１ａに装着される。この時、回転止め突起４９はピストン引込部支持軸受８６に凹状に形成された固定ガイド８９（図１３参照）に勘合するようにセットされ、シリンダ２２０は回転方向の動きが規制される。
【０１４５】
［第２ステップ：トナー収容袋への空気の充填］
次に、トナーカートリッジ１５ｂが装置本体１０１ａに装着された状態で、操作パネル２１１を操作者が操作することによって、歯車８８の回転が開始される。
【０１４６】
歯車８８は図１３（ａ）中の矢印Ｓの方向に回転駆動し、この作用でピストン引込部８４が同図中の矢印Ｔの方向に回転する。本実施形態における歯車８８の回転は、操作者の操作パネル２１１の操作のタイミングで開始する。他の構成として、トナーカートリッジ１５ｂの装着を自動的に判別するセンサを設け、トナーカートリッジ１５ｂが装着されると自動的に歯車８８の回転が開始されるようにしても良い。
【０１４７】
ピストン引込部８４の回転動作により、ヘリカル溝８５にヘリカル係合ピン２２５ａ，２２５ｂが係合して、ピストン２２１は装置本体１０１ａ側に引き込まれる。
【０１４８】
図１５（ｂ）は、ピストン２２１が装置本体１０１側へ引き込まれた状態を示す断面図である。
【０１４９】
ピストン２２１が移動するにつれ、蛇腹部材２２９が伸張し気密室４４の容積が広げられ気密室４４の内部圧力が低下する。この圧力はトナー収容袋４１に対し膨張させる力として作用し、トナー収容袋４１は一方向弁４５から空気を取り込み膨張する。気密室４４内部はトナー収容袋４１の弾性体復元力による収縮しようとする力の作用で大気圧に対して圧力が下がるため負圧状態となる。
【０１５０】
本実施形態においては排出路封止部材４６が装着された状態でトナーカートリッジ１５を装置本体１０１ａに装着してトナー補給を行う。これに対し、操作者が排出路封止部材４６を剥がしてからトナー補給を開始するようにしても良い。この場合、トナー収容袋４１への空気の取り込みはトナー排出路４２から行えるため、一方向弁４５は不要となる。
【０１５１】
［第３ステップ：トナー収容袋の内部と装置本体との連通］
図１６（ａ）は、図１５（ｂ）の状態から、さらに回転駆動が進行した状態を示す断面図である。
【０１５２】
図１６（ａ）に示すように、さらに回転駆動が進行すると、蛇腹部材２２９が伸張しトナー収容袋４１がさらに膨張するとともに、トナー排出路４２内にトナー流入口２２が侵入し、排出路封止部材４６が破断する。排出路封止部材４６が破断すると、トナー収容袋４１の内部と装置本体１０１ａのトナー収納室１８ａとが空間的に連通する。
【０１５３】
トナー収容袋４１の内部は大気圧に開放され弾性体の復元力によって収縮しようとするが、気密室４４が密閉されているためトナー収容袋４１の膨張状態が保たれる。
【０１５４】
［第４ステップ：トナーの装置本体への供給］
次に、本実施形態のトナー補給動作の最終の第４ステップについて説明する。
【０１５５】
図１６（ｂ）は、図１６（ａ）の状態からさらに回転駆動によりトナーカートリッジ１５ｂのピストン２２１がさらに移動した状態を示す断面図である。
【０１５６】
図１６（ｂ）に示すように、回転駆動が進み、さらにピストン２２１が移動すると、トナー排出路４２は、圧縮された受入シール部材８１を介してトナー排出路受入部８０に密閉接続される。
【０１５７】
また、棒状突起２２８はトナー排出路受入部８０に接触し、さらに回転駆動が進行すると、棒状突起２２８の根元部分で空気連通路４３Ｃを封鎖していた薄肉部が破断（破壊）される。棒状突起２２８の根元部分は上述の接触で破断しやい厚さとし、破断部分に予めＶ字状の切り込み溝が成形されているとより好適である。
【０１５８】
棒状突起２２８の根元の破断により空気連通路４３Ｃが外部空間と連通し、気密室４４の密閉が破られ空気連通路４３Ｃを通じて外気が流入するため負圧状態が解除される。
【０１５９】
気密室４４内で膨張していたトナー収容袋４１は膨張状態を維持する力が失われ、弾性部材の復元力によって収縮する。つまり、気密室４４の負圧状態解除によって、弾性部材の復元力によってトナー収容袋４１が収縮することを利用して、トナー収容袋４１内に収容されたトナーを空気と共にトナー排出路４２から排出させることができる。
【０１６０】
また、第２ステップで開始された歯車８８の回転駆動は、ピストン２２１が第４ステップにおけるトナー排出位置に到達した後に駆動制御回路２１２の命令に従って駆動が停止される。
【０１６１】
すなわち駆動制御回路２１２は、ピストン２２１がトナー排出位置へ到達した事を判定する駆動停止判定手段２１４による判定信号を受けて歯車８８の駆動を停止する。駆動停止判定手段２１４は、駆動条件記憶手段２１５に予め記憶されている所定の回転数や回転時間、または不図示の位置検知手段によるピストン２２１の位置検知などに基づいて駆動停止タイミングを決定し駆動制御回路２１２に信号を送信する。
【０１６２】
トナー排出路４２から排出されたトナーはトナー流入口２２からトナー収納室１８ａへと供給される。
【０１６３】
以上説明したように本実施形態の構成によれば、第１実施形態および第２実施形態で必要であった操作者によるトナーカートリッジの手動操作が減少するため、誤操作等による補給エラーの発生率を低減することができる。また、シリンダとピストンを蛇腹部材２２９で連結した事により気密室４４の空気漏れが抑制され、より確実なトナー補給が可能となる。
【０１６４】
尚、本実施形態においては装置本体１０１ａが具備する駆動源２１３を用いてピストン２２１を引き込み、棒状突起２２８の破断によって負圧状態を解除する構成とした。しかし、この引き込み機構と他の負圧解放手段を組み合わせる事も可能である。例えば、棒状突起２２８の代わりに、ピストン２２１の壁面にフィルムをも設け、装置本体１０１ａのトナー排出路受入部８０にフィルムを穿孔する針状部材を設け。そして、トナーカートリッジ１５ｂが装着され、装置本体１０１ａ側に引き込まれるとトナー排出路受入部８０の針状部材がフィルムを押動して穿孔することで気密室４４と外部とを連通させるようにすることもできる。
【０１６５】
さらに、本実施形態の引き込み機構と第１実施形態または第２実施形態の負圧状態解除手段を組み合わせても目的とするトナー補給機能を発揮する事ができる。またさらに、本実施形態の負圧状態解除手段と、第１実施形態及び第２実施形態に記載の手動によるシリンダ２２０回転操作の組み合わせでも、目的とするトナー補給機能を発揮する事が可能である。
【０１６６】
＜従来技術に対する優位性＞
次に、上述した本発明の実施形態の従来技術に対する優位性を説明する。従来技術では、現像剤を排出するための出口部である現像剤流路上に閉鎖部材を備えることで、弾性材料の復元力によって現像剤が現像剤補給容器から排出されることを抑制する方法が開示されている。
【０１６７】
しかしながら、閉鎖部材によって現像剤が現像剤補給容器から排出されることを抑制しているものの、弾性材料の復元力によって現像剤を現像剤補給容器から排出しようとする圧力が常に働いている。そのため、現像剤が現像剤補給容器から排出されることを抑制する閉鎖部材が開き始めた途端に圧力の解放が開始され、現像剤が現像剤補給容器から排出され始める。
【０１６８】
ところが、閉鎖部材が全開になっていない状態において、現像剤が現像剤補給容器から排出され始めると、閉鎖部材の開ききっていない部分が流路抵抗となり、現像剤が現像剤補給容器から排出される際の妨げとなる。このように流路抵抗によって現像剤が堰き止められると、堰き止められた部分において現像剤の詰まりが発生し、更に現像剤塊へと成長すると画質の低下を招くことがあった。
【０１６９】
また、弾性材料の復元力を利用するといった一定期間のみ働く力を利用する構成においては、上述したような閉鎖部材が全開になっていない状態において圧力損失が発生すると、現像剤が現像剤補給容器から排出される前に圧力差が無くなってしまうことがある。そのため、閉鎖部材を開く速度によっては現像剤補給容器における現像剤の残り量がばらつき、現像剤の残り量が増大することもあった。
【０１７０】
これに対して、本発明においては、トナーカートリッジ１５の気密室４４を負圧状態にすることによって、弾性を有するトナー収容袋４１が膨らんだ状態においても収縮を抑制し、膨らんだ状態を維持している。そして、トナー収容袋４１からトナー１４０を排出させる際には、空気連通路４３を経由して気密室４４に空気を流入させることによって、気密室４４の負圧状態が解除される。
【０１７１】
つまり、トナー収容袋４１からトナーが排出されることを制御している機構がトナー収容袋４１からトナーが排出される際のトナー流路であるトナー排出路４２以外に備えられている。これによって、トナーがトナー収容袋４１から排出される際のトナー流路における流路抵抗を低減させることが可能となる。
【０１７２】
また、本発明の実施形態においては、従来技術のようにトナー流路が全開になっていない状態でトナーが排出され始めることがないため、これによってもトナー流路における流路抵抗を低減させることが可能となる。
【０１７３】
加えて、トナー流路が全開になっていない部分が流路抵抗となり、トナーが堰き止められるといった従来技術における課題を抑制することができるため、トナー塊などの生成を抑制することが可能となる。さらに、トナー流路が確実に全開となった状態において、トナーの排出をさせることができることに加えて、トナーを排出させるためのきっかけが、流路抵抗への影響が少ない空気の流入である。そのため、弾性材料の復元力を利用するといった一定期間のみ働く力を利用する構成において、効果的に圧力を開放させることができる。その結果として、トナー収容袋４１内のトナー残りを抑制することが可能となる。
【０１７４】
さらに、従来技術のようにトナー収容袋４１に空気を充填した状態で製造出荷した場合は長期の保存において空気が漏出し、現像剤の排出が確実に実行できない場合がある。また、空気を充填した状態で出荷すると、収容している現像剤の量に対し現像剤補給容器の容積比が大きくなるため物流効率を低下させる要因となる。
【０１７５】
これに対して本発明の実施形態においては、トナーカートリッジの製造出荷時はトナー収容袋４１内の空気を抜いた状態とし、トナー補給時にトナーカートリッジ１５の容積を拡大することによってトナー収容袋４１内に必要量の空気を充填する。その結果として、未使用時のトナーカートリッジ１５の容積を小型化できるため、物流効率を高める事が可能となる。また、補給時におけるトナー収容袋４１内の空気不足が発生しないため、より確実なトナー補給を行う事が可能となる。
【符号の説明】
【０１７６】
１５、１５ａ…トナーカートリッジ
１８ａ…トナー収納室
２２…トナー流入口
４０…現像剤補給容器
４１…トナー収容袋
４２…トナー排出路
４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃ…空気連通路
４４…気密室
４５…一方向弁
４６…排出路封止部材
４７…薄膜シール部材
４８…装着ガイド
１００…画像形成装置
１０１、１０１ａ…装置本体
１４０…トナー
８４…ピストン引込部
８５…ヘリカル溝
８７…ギア部
８８…歯車
２１２…駆動制御回路
２１３…駆動源
２２０…シリンダ
２２１…ピストン
２２２…パッキン
２２４…シール破断押し子
２２５ａ、２２５ｂ…ヘリカル係合ピン
２２８…棒状突起
２２９…蛇腹部材
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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