(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を収容する現像剤収容部を内部に有する容器本体と、
前記現像剤収容部内の現像剤を外部へ排出する排出口と、
前記容器本体内に配設され、前記現像剤収容部内の現像剤を前記排出口へ搬送する搬送部材とを備える現像剤収容器において、
前記容器本体内で前記排出口と対向して配設され、容器本体の内面との間に前記搬送部材によって現像剤を搬送する現像剤搬送空間を形成するひさし部を設け、
前記ひさし部の排出口と対向する部分よりも搬送部材の現像剤搬送方向下流側の部分に、排出口から排出されなかった現像剤を前記現像剤搬送空間から現像剤収容部内に戻す戻し口を設け、
前記搬送部材は、現像剤収容部内の現像剤を排出口へ搬送する第１搬送部と、排出口から排出されなかった現像剤を前記戻し口へ搬送する第２搬送部とを有し、
前記第２搬送部の現像剤搬送速度を、前記第１搬送部の現像剤搬送速度よりも遅くし、
前記第１搬送部の現像剤搬送速度をＱ１、前記現像剤収容部内の現像剤量が多い状態での前記第２搬送部の現像剤搬送速度をＱ２ａ、前記現像剤収容部内の現像剤量が少ない状態での前記第２搬送部の現像剤搬送速度をＱ２ｂとすると、Ｑ１＞Ｑ２ａ＞Ｑ２ｂとなるように設定したことを特徴とする現像剤収容器。
【請求項２】
現像剤を収容する現像剤収容部を内部に有する容器本体と、
前記現像剤収容部内の現像剤を外部へ排出する排出口と、
前記容器本体内に配設され、前記現像剤収容部内の現像剤を前記排出口へ搬送する搬送部材とを備える現像剤収容器において、
前記容器本体内で前記排出口と対向して配設され、容器本体の内面との間に前記搬送部材によって現像剤を搬送する現像剤搬送空間を形成するひさし部を設け、
前記ひさし部の排出口と対向する部分よりも搬送部材の現像剤搬送方向下流側の部分に、排出口から排出されなかった現像剤を前記現像剤搬送空間から現像剤収容部内に戻す戻し口を設け、
前記搬送部材は、現像剤収容部内の現像剤を排出口へ搬送する第１搬送部と、排出口から排出されなかった現像剤を前記戻し口へ搬送する第２搬送部とを有し、
前記第２搬送部の現像剤搬送速度を、前記第１搬送部の現像剤搬送速度よりも遅くし、
前記第２搬送部よりもその現像剤搬送方向下流側に、第２搬送部とは反対方向に現像剤を搬送する第３搬送部を設け、
前記第２搬送部における羽根の現像剤搬送方向下流端と、前記第３搬送部における羽根の現像剤搬送方向下流端との、回転軸方向の間隔をＮ１とし、当該回転軸方向における前記戻し口の開口幅をＮ２とすると、Ｎ１＜Ｎ２となるように設定したことを特徴とする現像剤収容器。
【請求項３】
現像剤を収容する現像剤収容部を内部に有する容器本体と、
前記現像剤収容部内の現像剤を外部へ排出する排出口と、
前記容器本体内に配設され、前記現像剤収容部内の現像剤を前記排出口へ搬送する搬送部材とを備える現像剤収容器において、
前記容器本体内で前記排出口と対向して配設され、容器本体の内面との間に前記搬送部材によって現像剤を搬送する現像剤搬送空間を形成するひさし部を設け、
前記ひさし部の排出口と対向する部分よりも搬送部材の現像剤搬送方向下流側の部分に、排出口から排出されなかった現像剤を前記現像剤搬送空間から現像剤収容部内に戻す戻し口を設け、
前記搬送部材は、現像剤収容部内の現像剤を排出口へ搬送する第１搬送部と、排出口から排出されなかった現像剤を前記戻し口へ搬送する第２搬送部とを有し、
前記第２搬送部の現像剤搬送速度を、前記第１搬送部の現像剤搬送速度よりも遅くし、
前記排出口の開口面積をＭ１とし、前記戻し口の開口面積をＭ２とすると、Ｍ１≧Ｍ２となるように設定したことを特徴とする現像剤収容器。
【請求項４】
前記第２搬送部と前記第３搬送部を、回転軸の外周に螺旋状の羽根を設けて形成し、
第２搬送部における羽根の現像剤搬送方向下流端と、第３搬送部における羽根の現像剤搬送方向下流端とを、互いに回転方向に位相が異なるように配設した請求項２に記載の現像剤収容器。
【請求項５】
現像剤を収容する現像剤収容部を内部に有する容器本体と、
前記現像剤収容部内の現像剤を外部へ排出する排出口と、
前記容器本体内に配設され、前記現像剤収容部内の現像剤を前記排出口へ搬送する搬送部材と、
前記容器本体内に配設され、変形可能な羽根を有し回転することにより前記現像剤収容部内で現像剤を撹拌する撹拌部材とを備える現像剤収容器において、
前記容器本体内で前記排出口と対向して配設され、容器本体の内面との間に前記搬送部材によって現像剤を搬送する現像剤搬送空間を形成するひさし部を設け、
前記ひさし部の排出口と対向する部分よりも搬送部材の現像剤搬送方向下流側の部分に、排出口から排出されなかった現像剤を前記現像剤搬送空間から現像剤収容部内に戻す戻し口を設け、
前記撹拌部材の回転に伴って羽根が変形及び復帰する際の変形量が、前記戻し口に対応する部分で、それよりも搬送部材の現像剤搬送方向上流側の部分に比べて、大きくなるように構成したことを特徴とする現像剤収容器。
【請求項６】
現像剤を収容する現像ハウジングと、
前記現像ハウジング内の現像剤を担持して当該現像剤を潜像担持体上の潜像に供給する現像剤担持体と、
現像剤を収容すると共に、当該現像剤を前記現像ハウジング内へ供給する現像剤収容器とを少なくとも有する現像装置において、
前記現像剤収容器として、請求項１から５のいずれか１項に記載の現像剤収容器を有することを特徴とする現像装置。
【請求項７】
表面に潜像を担持する潜像担持体と、
前記潜像担持体上の潜像に現像剤を供給する現像装置とを少なくとも有し、
画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されたプロセスユニットにおいて、
前記現像装置として、請求項６に記載の現像装置を有することを特徴とするプロセスユニット。
【請求項８】
請求項１から５のいずれか１項に記載の現像剤収容器、請求項６に記載の現像装置、又は請求項７に記載のプロセスユニット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、現像剤を収容する現像剤収容器、現像剤収容器を有する現像装置、プロセスユニット及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の電子写真式の画像形成装置においては、感光体や現像装置等を一体化したプロセスユニットを備えるものが多く開発されている。プロセスユニットは、耐用寿命に達したときに新品に交換されるが、その交換頻度を少なくしてランニングコストを低減するため、プロセスユニットを構成する各部品の耐用寿命の向上が図られている。
【０００３】
しかし、プロセスユニットの耐用寿命が向上した結果、寿命に達するまでに必要な潤滑剤の量も多くなると、プロセスユニット内の現像剤収容スペースが増大し、プロセスユニットの大型化、ひいては、画像形成装置の大型化に繋がる。そこで、装置の小型化とランニングコストの低減の両立を図るために、現像剤を収容する現像剤収容器を単独で交換可能に構成する技術がすでに提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記現像剤収容器には、内部に収容する現像剤を現像装置へ補給するための排出口が形成されている。また、現像剤収容器内には、現像剤を排出口へ搬送するための搬送スクリュー等が設けてある。現像装置内の現像剤残量が少なくなると、搬送スクリューが回転することにより現像剤が搬送され排出口から現像装置内へ補給される。
【０００５】
そして、現像剤収容器内の現像剤が無くなると、使用済みの容器を新品の容器に交換するが、このとき、排出口からの現像剤の飛散を抑制するために、排出口は一般に小さく形成されている。しかしながら、排出口を小さく形成すると、堆積した現像剤によって排出口が詰まりやすくなるといった問題が生じる。そして、排出口が詰まった状態で、現像剤の補給動作が行われると、最悪の場合、搬送される現像剤の圧力によって搬送スクリューや容器本体等が破損する虞があった。
【０００６】
また、現像装置内の現像剤があまり減っていないにもかかわらず、制御系の不具合で、現像剤収容器から現像剤が補給された場合も、現像剤収容器の排出口に詰まりが生じ、搬送スクリューや容器本体等が破損する虞がある。
【０００７】
なお、このような排出口の詰まりによる部品の破損は、現像剤収容器を単独で交換可能に構成している場合に限らず、例えば、現像剤収容器と現像装置とを一体的に交換可能な構成などにおいても起こり得る。
【０００８】
本発明は、斯かる事情に鑑み、万が一、排出口が詰まっても破損を防止できる現像剤収容器、その現像剤収容器を有する現像装置、プロセスユニット及び画像形成装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、現像剤を収容する現像剤収容部を内部に有する容器本体と、前記現像剤収容部内の現像剤を外部へ排出する排出口と、前記容器本体内に配設され、前記現像剤収容部内の現像剤を前記排出口へ搬送する搬送部材とを備える現像剤収容器において、前記容器本体内で前記排出口と対向して配設され、容器本体の内面との間に前記搬送部材によって現像剤を搬送する現像剤搬送空間を形成するひさし部を設け、前記ひさし部の排出口と対向する部分よりも搬送部材の現像剤搬送方向下流側の部分に、排出口から排出されなかった現像剤を前記現像剤搬送空間から現像剤収容部内に戻す戻し口を設け、前記搬送部材は、現像剤収容部内の現像剤を排出口へ搬送する第１搬送部と、排出口から排出されなかった現像剤を前記戻し口へ搬送する第２搬送部とを有し、前記第２搬送部の現像剤搬送速度を、前記第１搬送部の現像剤搬送速度よりも遅くし、前記第１搬送部の現像剤搬送速度をＱ１、前記現像剤収容部内の現像剤量が多い状態での前記第２搬送部の現像剤搬送速度をＱ２ａ、前記現像剤収容部内の現像剤量が少ない状態での前記第２搬送部の現像剤搬送速度をＱ２ｂとすると、Ｑ１＞Ｑ２ａ＞Ｑ２ｂとなるように設定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ひさし部に戻し口を設けていることで、万が一、排出口に詰まりが生じたとしても、現像剤搬送空間内で搬送される現像剤を戻し口から現像剤収容部へ戻すことができる。これにより、搬送される現像剤の圧力によって搬送部材等が受ける負荷の増大を抑制することができるので、それらの破損を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】現像装置とトナーカートリッジの概略断面図である。
【図３】トナーカートリッジの外観図である。
【図４】トナーカートリッジから上ケースとギヤカバーを取り外した状態を示す斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るトナーカートリッジの断面正面図である。
【図６】搬送スクリューの端部を軸方向と直交する方向から見た図である。
【図７】搬送スクリューの軸方向と直交する方向の断面図である。
【図８】第１実施形態に係るトナーカートリッジの上ケースとギヤカバーを取り外した状態の平面図
【図９】トナーカートリッジのひさし部を設けていない端部側（図８のＸの位置）で切断した断面図である。
【図１０】トナーカートリッジのひさし部を設けている端部側（図８のＹの位置）で切断した断面図である。
【図１１】撹拌動作中のアジテータの斜視図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係るトナーカートリッジの断面正面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態に係るトナーカートリッジの要部の断面正面図である。
【図１４】本発明の第４実施形態に係るトナーカートリッジの要部の断面正面図である。
【図１５】本発明の第５実施形態に係るトナーカートリッジの要部の断面正面図である。
【図１６】本発明の第６実施形態に係るトナーカートリッジの要部の断面正面図である。
【図１７】本発明の第７実施形態に係るトナーカートリッジの断面平面図である。
【図１８】本発明の第８実施形態に係るトナーカートリッジの断面平面図である。
【図１９】トナーカートリッジのひさし部を設けている端部側（図１８のＺの位置）で切断した断面図である。
【図２０】本発明の第９実施形態に係るトナーカートリッジの断面平面図である。
【図２１】トナーカートリッジのひさし部を設けている端部側（図２０のＶの位置）で切断した断面図である。
【図２２】戻し口のサイズと搬送スクリューの羽根の間隔との関係を説明するための図である。
【図２３】戻し口サイズと排出口のサイズとの関係を説明するための図である。
【図２４】比較例のトナーカートリッジの断面正面図である。
【図２５】本発明と比較例を用いたトナー供給試験の結果を示す図である。
【図２６】比較例のトナーカートリッジにおけるトナー供給動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。
【００１３】
まず、図１を参照して、本発明を適用する画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。
図１に示す画像形成装置は、カラーレーザープリンタであり、その装置本体（画像形成装置本体）１００には、画像形成ユニットとしての４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋが着脱可能に装着されている。各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。
【００１４】
具体的には、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体２と、感光体２の表面を帯電させる帯電ローラ３等を備えた帯電装置と、感光体２上の潜像に現像剤を供給する現像装置４と、感光体２の表面をクリーニングするためのクリーニングブレード５等を備えたクリーニング装置などで構成されている。なお、図１では、イエローのプロセスユニット１Ｙが備える感光体２、帯電ローラ３、現像装置４、クリーニングブレード５のみに符号を付しており、その他のプロセスユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋにおいては符号を省略している。また、本実施形態では、現像剤としてトナーから成る一成分現像剤を用いている。ただし、現像剤は、これに限らず、トナーとキャリアから成る二成分現像剤であってもよい。
【００１５】
各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋが有する４つの現像装置４の上方には、それぞれ、各現像装置４に補給するためのトナーを収容した現像剤収容器としてのトナーカートリッジ５０が配設されている。本実施形態では、各現像装置４と各トナーカートリッジ５０との間に、装置本体１００に設けられた仕切り板１０８が配設されており、この仕切り板１０８に形成された４つの装着部１０６に各トナーカートリッジ５０が着脱可能に装着されている。
【００１６】
また、各トナーカートリッジ５０の上方付近には、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの感光体２の表面を露光する露光装置６が配設されている。露光装置６は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体２の表面へレーザー光を照射するようになっている。
【００１７】
また、装置本体１００の上部には、支点１１０を中心に回動することにより上下方向に開閉可能な上部カバー１０９が設けられている。また、この上部カバー１０９には、上記露光装置６が取り付けられている。このため、上部カバー１０９を開くと、露光装置６をトナーカートリッジ５０の上方付近から待避させることができ、その状態でトナーカートリッジ５０を装置本体１００の上部開口部から着脱できるようになっている。
【００１８】
上記各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの下方には、転写装置７が配設されている。転写装置７は、転写体としての無端状のベルトから構成される中間転写ベルト８を有する。中間転写ベルト８は、支持部材としての駆動ローラ９と従動ローラ１０に張架されており、駆動ローラ９が図の反時計回りに回転することによって、中間転写ベルト８は図の矢印に示す方向に周回走行（回転）するように構成されている。
【００１９】
４つの感光体２に対向した位置に、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ１１が配設されている。各一次転写ローラ１１はそれぞれの位置で中間転写ベルト８の内周面を押圧しており、中間転写ベルト８の押圧された部分と各感光体２とが接触する箇所に一次転写ニップが形成されている。各一次転写ローラ１１は、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が一次転写ローラ１１に印加されるようになっている。
【００２０】
また、駆動ローラ９に対向した位置に、二次転写手段としての二次転写ローラ１２が配設されている。この二次転写ローラ１２は中間転写ベルト８の外周面を押圧しており、二次転写ローラ１２と中間転写ベルト８とが接触する箇所に二次転写ニップが形成されている。二次転写ローラ１２は、一次転写ローラ１１と同様に、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ１２に印加されるようになっている。
【００２１】
また、中間転写ベルト８の図の右端側の外周面には、中間転写ベルト８の表面をクリーニングするベルトクリーニング装置１３が配設されている。このベルトクリーニング装置１３から伸びた図示しない廃トナー移送ホースは、転写装置７の下方に配設された廃トナー収容器１４の入り口部に接続されている。
【００２２】
装置本体１００の下部には、紙やＯＨＰシート等の記録媒体Ｓを収容する給紙カセット１５が配設されている。給紙カセット１５には、収容されている記録媒体Ｓを送り出す給紙ローラ１６が設けてある。一方、装置本体１００の上部には、記録媒体を外部へ排出するための一対の排紙ローラ１７が配設されている。また、排紙ローラ１７によって排出された記録媒体をストックするための排紙トレイ１８が、上部カバー１０９に設けられている。
【００２３】
装置本体１００内には、記録媒体Ｓを給紙カセット１５から二次転写ニップを通って排紙トレイ１８へ搬送するための搬送路Ｒが配設されている。搬送路Ｒにおいて、二次転写ローラ１２の位置よりも記録媒体搬送方向上流側には、搬送タイミングを計って記録媒体を二次転写ニップへ搬送する搬送手段としての一対のレジストローラ１９が配設されている。また、二次転写ローラ１２の位置よりも記録媒体搬送方向下流側には、定着装置２０が配設されている。
【００２４】
上記画像形成装置は以下のように動作する。
作像動作が開始されると、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの感光体２が図１の時計回りに回転駆動され、帯電ローラ３によって各感光体２の表面が所定の極性に一様に帯電される。図示しない画像読取装置によって読み取られた原稿の画像情報に基づいて、露光装置６から各感光体２の帯電面にレーザー光が照射されて、各感光体２の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体２に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体２上に形成された静電潜像に、各現像装置４によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。
【００２５】
続いて、中間転写ベルト８を張架する駆動ローラ９が回転駆動し、中間転写ベルト８を図の矢印の方向に周回走行させる。また、各一次転写ローラ１１に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加されることによって、各一次転写ローラ１１と各感光体２との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。そして、各感光体２上の各色のトナー画像が、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト８上に順次重ね合わせて転写される。かくして中間転写ベルト８はその表面にフルカラーのトナー画像を担持する。また、中間転写ベルト８に転写しきれなかった各感光体２上のトナーは、クリーニングブレード５によって除去される。
【００２６】
一方、給紙カセット１５では、給紙ローラ１６が回転することにより、収容されている記録媒体Ｓが搬送路Ｒへ送り出される。搬送路Ｒへ送り出された記録媒体Ｓは、レジストローラ１９によってタイミングを計られて、二次転写ローラ１２と中間転写ベルト８との間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ１２には、中間転写ベルト８上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。そして、二次転写ニップに形成された転写電界によって、中間転写ベルト８上のトナー画像が記録媒体Ｓ上に一括して転写される。また、転写後の中間転写ベルト８上に残留するトナーは、ベルトクリーニング装置１３によって除去され、除去されたトナーは、廃トナー収容器１４へ搬送され回収される。
【００２７】
その後、トナー画像が転写された記録媒体Ｓは、定着装置２０へと搬送され、定着装置２０において記録媒体Ｓ上のトナー画像が当該記録媒体Ｓに定着される。そして、記録媒体Ｓは、一対の排紙ローラ１７によって装置外に排出され、排紙トレイ１８上にストックされる。
【００２８】
以上の説明は、記録媒体にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つのプロセスユニットを使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。
【００２９】
図２は、上記現像装置と上記トナーカートリッジの概略断面図である。
図２に示すように、現像装置４は、トナーを収容する現像ハウジング４０と、トナーを担持する現像剤担持体としての現像ローラ４１と、現像ローラ４１にトナーを供給する現像剤供給部材としての供給ローラ４２と、現像ローラ４１上に担持されたトナー量を規制する規制部材としての現像ブレード４３と、トナーを搬送する搬送部材としての２つの搬送スクリュー４４，４５と、２つの導光部材４６，４７等を有する。
【００３０】
現像ハウジング４０の内部は、連通口４８ａを有する仕切部材４８によって、図の上側の第１の領域Ｅ１と、図の下側の第２の領域Ｅ２とに分割されている。連通口４８ａは、仕切部材４８の両端部（図２の紙面に直交する方向の手前側と奥側）にそれぞれ設けられている。すなわち、第１の領域Ｅ１と第２の領域Ｅ２は、２つの連通口４８ａを形成した箇所で互いに連通している。
【００３１】
第１の領域Ｅ１内には、一方の搬送スクリュー４４と、２つの導光部材４６，４７が設けられている。一方、第２の領域Ｅ２内には、他方の搬送スクリュー４５と、供給ローラ４２が設けられている。また、第２の領域Ｅ２の感光体２と対向する開口部には、現像ローラ４１及び現像ブレード４３が設けてある。
【００３２】
上記２つの搬送スクリュー４４，４５は、それぞれ回転軸４４０，４５０の外周に螺旋状の羽根４４１，４５１を設けて形成されている。各搬送スクリュー４４，４５が回転すると、それぞれの軸方向にトナーを搬送するようになっているが、ここでは、各搬送スクリュー４４，４５によるトナー搬送方向は互いに逆方向となっている。
【００３３】
上記現像ローラ４１は、金属製の芯金と、その芯金の外周に配設された導電性ゴムで構成されている。本実施形態では、芯金の外径をφ６、導電性ゴムの外周をφ１２、ゴム硬度Ｈｓ７５に設定している。また、導電性ゴムは、体積抵抗値を約１０5〜１０7Ω程度に調整されている。導電性ゴムとしては、例えば、導電性ウレタンゴムやシリコーンゴム等を使用可能である。現像ローラ４１は、図２において反時計回りの方向に回転し、表面に保持した現像剤を現像ブレード４３及び感光体２との対向位置へと搬送する。
【００３４】
上記供給ローラ４２には、一般に、スポンジローラなどが用いられる。スポンジローラとしては、金属製の芯金の外周に、カーボンを混合して半導電化させた発泡ポリウレタンを付着したものが適当である。本実施形態では、芯金の外径をφ６、スポンジ部分の外径をφ１２に設定している。供給ローラ４２は、現像ローラ４１に対して当接している。供給ローラ４２と現像ローラ４１とが当接して形成されるニップ部は、通常約１ｍｍ〜３ｍｍ程度に設定されている。本実施形態では、ニップを２ｍｍとしている。また、供給ローラ４２は、現像ローラ４１に対してカウンター方向（図２において反時計回り）に回転することで、現像ハウジング４０内のトナーを現像ローラ４１の表層まで効率よく供給できるようにしている。さらに、本実施形態では、現像ローラ４１と供給ローラ４２の回転数比を１に設定することで、良好なトナー供給機能を確保している。
【００３５】
上記現像ブレード４３は、例えば、厚さ０．１ｍｍ程度のＳＵＳなどの金属板で構成される。現像ブレード４３は、その先端側で現像ローラ４１の表面に当接している。現像ブレード４３による現像ローラ４１上のトナー量の制御は、現像特性を安定させ良好な画質を得るために非常に重要なパラメータである。そのため、通常の製品においては現像ローラ４１に対する現像ブレード４３の当接圧は２０〜６０Ｎ／ｍ程度、ニップ部の位置は現像ブレード４３の先端から０．５±０．５ｍｍ程度に厳しく管理されている。また、これらのパラメータは、使用するトナー、現像ローラ、供給ローラなどの特性に合わせて適宜決定される。本実施形態では、現像ブレード４３を厚さ０．１ｍｍのＳＵＳ材で構成し、当接圧４５Ｎ／ｍ、ニップ部の位置を現像ブレード４３の先端から０．２ｍｍ、現像ブレード４３の支持端部から自由端（先端）までの長さ（自由長）を１４ｍｍに設定することで、現像ローラ４１上に安定したトナーの薄層を形成できるようにしている。
【００３６】
上記２つの導光部材４６，４７は、光透過性の良い材料を用いて形成される。その材料として、例えば、樹脂を用いる場合は、透明度の高いアクリル材やＰＣ材などが好ましい。また、各導光部材４６，４７の材料として、より良好な光学特性が得られる光学ガラスなどを用いることも可能である。あるいは、各導光部材４６，４７に光ファイバーを用いてもよい。この場合は、導光部材４６，４７によって形成される光路の設計自由度が向上する。
【００３７】
各導光部材４６，４７の一端部は、現像ハウジング４０の外側に露出している。プロセスユニットを画像形成装置本体に装着した状態では、これらの露出する各端部に対して、本体側に設けられたトナー量検知手段としての図示しない発光素子と受光素子が対向するようになっている。発光素子と受光素子が各導光部材４６，４７の露出する端部に対向した状態では、各導光部材４６，４７を介して、発光素子から受光素子へ光を導く光路が形成される。すなわち、発光素子から発せられる光が一方の導光部材４６によって現像ハウジング４０内に導かれ、さらにその光が他方の導光部材４７によって受光素子まで導かれるようになっている。また、現像ハウジング４０内において、両導光部材４６，４７の互いに対向する端部の間には、所定の隙間が設けてある。
【００３８】
トナーカートリッジ５０は、トナーを収容する現像剤収容部５１を内部に有する容器本体７０と、現像剤収容部５１内のトナーを外部へ排出する排出口５２と、現像剤収容部５１内のトナーを排出口５２へ搬送する搬送部材としての搬送スクリュー５３と、現像剤収容部５１内の現像剤を撹拌する撹拌部材としてのアジテータ５４等を備える。排出口５２は現像剤収容部５１の下部に設けられている。一方、トナーカートリッジ５０が装着される仕切り板１０８の各装着部１０６には、トナーカートリッジ５０の排出口５２と連結される補給口４９が形成されている。
【００３９】
搬送スクリュー５３は、回転軸５３０の外周に、螺旋状の羽根５３１を設けて形成されている。アジテータ５４は、搬送スクリュー５３の回転軸５３０と平行に配設された回転軸５４０に、平面状の変形可能な羽根５４１を設けて形成されている。アジテータ５４の羽根５４１は、例えば、ＰＥＴフィルム等から成る可撓性の材料で構成される。また、図２に示すように、現像剤収容部５１の底面５０１を、羽根５４１の回転軌道に沿った円弧状に形成することで、羽根５４１によって移動されずに現像剤収容部５１内に残ってしまうトナー量を減らすことができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、装置本体１００に対し、トナーカートリッジ５０を単独で着脱可能に構成しているが、この構成に限定されることはない。例えば、トナーカートリッジ５０を現像装置４や感光体２等と一体的に構成し、プロセスユニットとして交換可能にしてもよい。あるいは、トナーカートリッジ５０を現像装置４と一体的に構成し、現像ユニットとして交換することもできる。その場合、上記仕切り板１０８をなくし、当該仕切り板１０８に設けているような装着部１０６を現像装置４の上部に設けることで、トナーカートリッジ５０を現像装置４の上部に直接装着することが可能である。
【００４１】
図２を参照しつつ、上記現像装置の現像動作について説明する。
作像動作開始の指示があり、現像ローラ４１と供給ローラ４２が回転を開始すると、供給ローラ４２によって現像ローラ４１の表面にトナーが供給され担持される。現像ローラ４１上に担持されたトナーは、現像ローラ４１と現像ブレード４３とのニップ部を通過することにより、トナー層の厚さが規制されると同時に摩擦荷電させられる。そして、現像ローラ４１上のトナーが感光体２との対向位置（現像領域）に搬送されると、トナーが感光体２上の静電潜像へ静電的に転移してトナー画像が形成される。
【００４２】
続いて、現像装置へのトナー補給動作について説明する。
現像装置へのトナーの補給は、現像ハウジング４０内のトナー量が所定の基準値以下となった場合に行われる。具体的に、現像ハウジング４０内にトナー量が所定の基準値よりも多い場合は、２つの導光部材４６，４７の互いに対向する端部間にトナーが存在しており、そのトナーによって端部間における光路が遮断されているため、受光素子には光が届かない状態となっている。その後、現像ハウジング４０内のトナーが消費されトナー量が所定の基準値以下になると、上記導光部材４６，４７の互いに対向する端部間にトナーが存在しなくなり、当該端部間において光が透過するようになる。このときの光の透過を検知することによって、トナー補給の指示が発せられる。
【００４３】
トナー補給の指示が発せられると、トナーカートリッジ５０内の搬送スクリュー５３が回転する。これにより、トナーが排出口５２へ向かって搬送され、排出口５２から現像ハウジング４０の第１の領域Ｅ１内にトナーが補給される。また、本実施形態では、トナーカートリッジ５０内の搬送スクリュー５３が回転を開始すると同時に、アジテータ５４も回転を開始する。このアジテータ５４の回転によって、トナーカートリッジ５０内のトナーが撹拌されると共に搬送スクリュー５３の方へ移動させられる。その後、トナーの補給によって、現像ハウジング４０内のトナー量が所定の基準値よりも多くなると（トナーによって２つの導光部材４６，４７間の光路が遮断されると）、搬送スクリュー５３とアジテータ５４の回転駆動が停止され、トナー補給を終了する。
【００４４】
一方、現像ハウジング４０では、トナーの補給があると、第１の領域Ｅ１内に設けられた搬送スクリュー４４と、第２の領域Ｅ２に設けられた搬送スクリュー４５が回転し、各領域Ｅ１，Ｅ２でトナーが互いに反対方向に搬送される。各搬送スクリュー４４，４５によって各領域Ｅ１，Ｅ２の搬送方向下流端まで搬送されたトナーは、仕切部材４８の両端部に形成された各連通口４８ａを通って、他方の領域内（領域Ｅ１から領域Ｅ２、又は領域Ｅ２から領域Ｅ１）に送り込まれる。そして、他方の領域内に送り込まれたトナーは、それぞれの領域内で搬送スクリュー４４，４５によって搬送され、上記とは反対側の連通口４８ａを通って元の領域内に戻される。この動作を繰り返し行うことにより、トナーが第１の領域Ｅ１と第２の領域Ｅ２との間で循環し、補給された新しいトナーと現像ハウジング４０内にあるトナーとが混ざり合う。
【００４５】
このように、本実施形態では、現像ハウジング４０内でトナーを循環させることで、トナーの状態（トナー中の新しいトナーの割合）を均一にし、色ムラや地汚れ等の不具合の発生を防止している。
【００４６】
図３は、上記トナーカートリッジの外観図である。
図３に示すように、トナーカートリッジ５０の容器本体７０は、上ケース５５と下ケース５６を有する。これらのケース５５，５６を接合することによって形成される内部空間に、トナーや、上記搬送スクリュー５３及びアジテータ５４が収容されている。両ケース５５，５６の接合方法には、振動容着や超音波容着などの容着、もしくは、両面粘着テープや接着剤などによる接着などの方法が用いられる。
【００４７】
上ケース５５及び下ケース５６の長手方向の一端側の側面には、ギヤカバー５７が設けられている。ギヤカバー５７内には、容器本体７０内で回転駆動される回転部材としての、上記搬送スクリュー５３や上記アジテータ５４に駆動力を伝達する複数のギヤが収容されている。これらのギヤをギヤカバー５７で覆っていることで、ユーザー等がトナーカートリッジ５０の交換作業中に誤ってギヤに触れるのを防止できる。
【００４８】
また、ギヤカバー５７には、情報記憶媒体５８が設けてある。この情報記憶媒体５８には、収容されているトナーの色やトナー量などのトナーカートリッジ５０に関する情報が記憶されている。情報記憶媒体５８は複数の接続端子を有しており、各接続端子が画像形成装置本体１００側に設けられた図示しない情報読み取り装置に電気的に接続されることで、トナーカートリッジ５０に関する情報を読み取り、又は情報記憶媒体５８が記憶している情報を更新することができるようになっている。
【００４９】
また、ギヤカバー５７が設けられている容器本体７０の一端側には、トナーを充填するための充填口を密封するキャップ部材５９と、上記排出口５２を開閉するシャッター６０が設けられている。キャップ部材５９は、充填口からトナーカートリッジ５０内にトナーが充填された後、充填口からのトナー漏れを防止するために取り付けられる。シャッター６０は、容器本体７０に回動可能に設けられており、シャッター６０が回動することで、排出口５２が開放された状態と閉鎖された状態とに切換可能となっている。
【００５０】
また、容器本体７０の長手方向の中央部上面には、取っ手６１が設けられている。取っ手６１は、例えば、ポリプロピレンやポリエチレンなどの材質から成る可撓性を有する部材で形成されている。トナーカートリッジ５０を交換する際に、ユーザー等がこの取っ手６１を把持することで、容易にトナーカートリッジ５０を着脱できるようになっている。
【００５１】
図４に、トナーカートリッジから上ケースとギヤカバーを取り外した状態を示す。
図４において、符号６２，６３，６４は、上記ギヤカバー５７内に収容される複数のギヤである。これらのギヤのうち、符号６２と符号６３で示すギヤは、下ケース５６の一端側の側面から外部に突出した搬送スクリュー５３とアジテータ５４の各回転軸に設けられた搬送駆動ギヤと撹拌駆動ギヤである。また、符号６４で示すギヤは、搬送駆動ギヤ６２及び撹拌駆動ギヤ６３と噛み合って回転トルクを伝達するトルク伝達ギヤである。
【００５２】
また、下ケース５６の搬送スクリュー５３とアジテータ５４の各回転軸が貫通する箇所には、各回転軸を受けると共にその貫通箇所からのトナー漏れを防止するシール機能を有する軸受部材（図示省略）が設けられている。この軸受部材のシール機能には、例えば、Ｇシールなどを用いることが可能である。Ｇシールは、リング本体の内周部に一体に形成された弾性密封リップによって軸をラジアル方向に締め付けてシールする断面略Ｇ字型のゴム製のシールリングである。また、Ｇシールを用いたものよりも低コストな軸受部材として、硬度の高いスポンジとＰＯＭなどの樹脂軸受を組み合わせたものを用いてもよい。
【００５３】
本実施形態では、トナーカートリッジ５０を装置本体１００に装着すると、搬送駆動ギヤ６２が、装置本体１００に設けられている本体側駆動ギヤ（図示省略）と噛み合う状態となる。この状態で、本体側駆動ギヤが回転駆動すると、搬送駆動ギヤ６２、トルク伝達ギヤ６４及び撹拌駆動ギヤ６３は、それぞれ、図４の矢印で示す方向に回転し、搬送スクリュー５３とアジテータ５４とが回転するようになっている。
【００５４】
以下、本発明の第１実施形態に係るトナーカートリッジの構成について説明する。
図５は、本発明の第１実施形態に係るトナーカートリッジの断面正面図である。
図５に示すように、このトナーカートリッジ５０は、容器本体７０内で排出口５２に対向するように設けられた半円筒状のひさし部６５を有している。このひさし部６５と容器本体７０の内面（底面）との間には、搬送スクリュー５３の一部が挿入されており、両者の間に搬送スクリュー５３によってトナーを搬送する現像剤搬送空間６６が形成されている。
【００５５】
上記ひさし部６５の排出口５２と対向する部分よりも、搬送スクリュー５３のトナー搬送方向下流側の部分には、戻し口６７が設けられている。また、ひさし部６５の戻し口６７を設けた側の端部は、容器本体７０の内面に当接しており、当該内面に当接するひさし部６５の端部においては、現像剤搬送空間６６は閉塞されている。
【００５６】
搬送スクリュー５３において、図５の左端部から排出口５２までの部分を第１搬送部Ｈ１、排出口５２から戻し口６７までの部分を第２搬送部Ｈ２、戻し口６７から図５の右端部までの部分を第３搬送部Ｈ３と称すると、それらの搬送部Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３では、羽根のピッチ又は向きが異なる。具体的に、第１搬送部Ｈ１と第２搬送部Ｈ２とでは、羽根の向きは同じであるが、第２搬送部Ｈ２における羽根のピッチＰ２が第１搬送部Ｈ１における羽根のピッチＰ１よりも短く形成されている。これにより、第２搬送部Ｈ１のトナー搬送速度Ｑ２を、第１搬送部Ｈ１のトナー搬送速度Ｑ１よりも遅くしている。また、第３搬送部Ｈ３では、他の搬送部Ｈ１，Ｈ２と比べて羽根の向きが逆向きに配設されている。このため、第３搬送部Ｈ３では、他の搬送部Ｈ１，Ｈ２とは反対方向にトナーが搬送されるようになっている。
【００５７】
なお、以下の説明において、特に説明がある場合を除いては、搬送スクリュー５３の「トナー搬送方向」というと、第３搬送部Ｈ３のトナー搬送方向ではなく、第１搬送部Ｈ１又は第２搬送部Ｈ２のトナー搬送方向をいうものとする。
【００５８】
以下、図５を参照しつつ、上記搬送スクリュー５３によるトナー搬送動作について説明する。
トナー補給の指示を受け、搬送スクリュー５３が回転すると、現像剤収容部５１内のトナーが搬送スクリュー５３の第１搬送部Ｈ１によって下流側へと搬送される。そして、第１搬送部Ｈ１によって搬送されるトナーは、現像剤搬送空間６６内に進入し、排出口５２の位置に到達すると、排出口５２から排出され、現像装置へ補給される。
【００５９】
また、排出口５２から排出されなかったトナーは、第２搬送部Ｈ２によってさらに下流へと搬送される。ここで、第２搬送部Ｈ２のトナー搬送速度Ｑ２は第１搬送部Ｈ１のトナー搬送速度Ｑ１に比べて遅いので、第２搬送部Ｈ２のトナー搬送領域においてトナーが溜まりやすくなり、排出口５２の下流側でトナー圧が高まる。その結果、搬送されるトナーは圧力の低い方へ逃げようとするため、排出口５２からのトナーの排出（補給）が促進される。
【００６０】
また、排出口５２の上方にはひさし部６５が設けられているので、このひさし部６５によって、現像剤収容部５１内のトナーが排出口５２へ不測に流れ込むのを防止でき、排出口５２からのトナーの排出量が安定する。また、ひさし部６５は、第２搬送部Ｈ２のトナー搬送領域に渡って設けられているので、第２搬送部Ｈ２によって搬送されるトナーに、現像剤収容部５１内のトナーの荷重がかかるのを軽減することができる。このため、現像剤収容部５１内のトナー量が減ってトナーの荷重が低下しても、その影響が第２搬送部Ｈ２におけるトナーに及ぶのを抑制できる。すなわち、第２搬送部Ｈ２におけるトナー圧の変動を抑制することができるので、排出口５２からのトナー排出量の安定化を図れる。
【００６１】
一方、排出口５２から排出されなかったトナーは、第２搬送部Ｈ２によって戻し口６７まで搬送される。また、このとき、第２搬送部Ｈ２よりもそのトナー搬送方向下流側に配設されている第３搬送部Ｈ３によって、トナーが第２搬送部Ｈ２側に戻される。その結果、第２搬送部Ｈ２と第３搬送部Ｈ３によって互いに反対方向に搬送されるトナーが戻し口６７付近で合流し、戻し口６７からトナーが押し出され、現像剤収容部５１内へ戻される。
【００６２】
なお、第３搬送部Ｈ３を設けていなくても、戻し口６７付近に集められたトナーの圧力によって、戻し口６７からトナーを押し出すことは可能である。ただし、本実施形態のように、第３搬送部Ｈ３を設けている方が、戻し口６７からのトナーの押し出しを行いやすくすることができる。また、第３搬送部Ｈ３によってトナーを戻すことで、現像剤搬送空間６６の（第３搬送部Ｈ３側の）端部におけるトナーの凝集を抑制できる効果もある。
【００６３】
また、戻し口６７からのトナーの押し出しをさらに行いやすくするには、図６と図７に示すように、第２搬送部Ｈ２における羽根のトナー搬送方向下流端ｈ２０と、第３搬送部Ｈ３における羽根のトナー搬送方向下流端ｈ３０とを、互いに回転方向に位相が異なるように配設するのが望ましい。各羽根の下流端２０ｈ，３０ｈの間で回転方向の位相差θを設定することで、それぞれの下流端２０ｈ，３０ｈへトナーを搬送するタイミングに、時間差を生じさせることができる。その結果、戻し口６７付近で合流するトナー同士が互いに押し固められるのを防止でき、戻し口６７付近でのトナー流動性を確保することができるようになる。なお、図６及び図７に示す例では、各羽根の下流端２０ｈ，３０ｈの回転方向の位相差θを、最大の１８０°に設定している。
【００６４】
続いて、図８〜図１１を参照しつつ、上記アジテータ５４によるトナー撹拌動作について説明する。
図８は、上記第１実施形態に係るトナーカートリッジの上ケースとギヤカバーを取り外した状態の平面図、図９は、トナーカートリッジのひさし部を設けていない端部側（図８のＸの位置）で切断した断面図、図１０は、トナーカートリッジのひさし部を設けている端部側（図８のＹの位置）で切断した断面図、図１１は、撹拌動作中のアジテータの斜視図である。
【００６５】
上記ひさし部６５の戻し口６７から現像剤収容部５１内に戻されたトナーは、回転するアジテータ５４によって撹拌される。撹拌動作中、アジテータ５４の羽根５４１は、現像剤収容部５１の底面５０１に接触するため、羽根５４１は撓んだ状態に変形する。
【００６６】
その後、図９に示す端部側では、羽根５４１の先端が底面５０１を通過した時点で、羽根５４１は撓んだ状態から元の状態（平面状）に復帰する。一方、図１０に示す端部側では、羽根５４１の先端が底面５０１を通過してもひさし部６５と接触しているので、撓んだ状態で保持されている。このため、図１１に示すように、アジテータ５４の羽根５４１は、一時的に、一端側で平面状となり、他端側で撓んだ状態となるので、羽根５４１の長手方向の途中の位置でねじれた状態となる。そして、アジテータ５４がさらに回転し、図１０に示す端部側で、羽根５４１の先端がひさし部６５に接触しなくなると、羽根５４１は撓んだ状態から元の状態（平面状）に復帰する。このように、本実施形態では、ひさし部６５を設けていない端部側よりも、ひさし部６５を設けている端部側において、遅いタイミングでアジテータ５４の羽根５４１が復帰するようになっている。
【００６７】
また、羽根５４１が撓んだ状態となったときの変形量は、ひさし部６５を設けていない端部側よりも、ひさし部６５を設けている端部側で大きくなる。これは、図１０に示すように、ひさし部６５の表面が、同図の点線で示す反対側の端部の底面５０１よりもアジテータ５４の回転軸５４０に近い位置に配設されているからである。また、本実施形態では、戻し口６７がひさし部６５におけるトナー搬送方向下流端近傍に設けられているため、羽根５４１の変形量は、特に戻し口６７に対応する部分において、それよりもトナー搬送方向上流側の部分に比べて大きくなる。
【００６８】
このように、本実施形態では、アジテータ５４の羽根５４１の変形量が、戻し口６７に対応する部分で大きくなるように構成されているので、特に戻し口６７付近でのトナー撹拌作用が増大する。これにより、戻し口６７付近でトナーが堆積するのを防止でき、戻し口６７からのトナーの排出が行われやすくなる。さらに、上記のように、羽根５４１は、ひさし部６５を設けていない端部側よりも、ひさし部６５を設けている端部側において、遅いタイミングで復帰するので、戻し口６７から戻されたトナーをトナー搬送方向上流側に移動させることもできる。これにより、戻し口６７付近のトナー圧が軽減されるため、戻し口６７からのトナーの排出が一層行われやすくなる。
【００６９】
次に、本発明の第２実施形態に係るトナーカートリッジの構成について説明する。
図１２は、本発明の第２実施形態に係るトナーカートリッジの断面正面図である。
図１２に示すように、このトナーカートリッジ５０は、トナーを搬送する搬送部材として、別部材で構成された２つの搬送スクリュー５３Ａ，５３Ｂを有する。図１２において、左側の搬送スクリュー５３Ａは、容器本体７０の左端部側から排出口５２まで配設され、右側の搬送スクリュー５３Ｂは、排出口５２から容器本体７０の右端部側まで配設されている。以下、図の左側に配設されている搬送スクリュー５３Ａを第１搬送スクリューと称し、図の右側に配設されている搬送スクリュー５３Ｂを第２搬送スクリューと称することにする。
【００７０】
第１搬送スクリュー５３Ａの図の左端部と、第２搬送スクリュー５３Ｂの図の右端部は、それぞれ容器本体７０の外側に突出しており、これらの突出した端部に駆動力を伝達するための搬送駆動ギヤ６２Ａ，６２Ｂが設けられている。本実施形態では、各搬送駆動ギヤ６２Ａ，６２Ｂの駆動を制御することで、第１搬送スクリュー５３Ａと第２搬送スクリュー５３Ｂとを、それぞれ異なる回転速度で回転させるようにしている。具体的には、第１搬送スクリュー５３Ａの回転速度よりも、第２搬送スクリュー５３Ｂの回転速度を遅く設定し、第２搬送スクリュー５３Ｂのトナー搬送速度Ｑ２を、第１搬送スクリュー５３Ａのトナー搬送速度Ｑ１よりも遅くしている。なお、この場合、各搬送スクリュー５３Ａ，５３Ｂの羽根のピッチは、同じピッチとなっている。また、その他の構成は、本発明の第１実施形態の構成と同様である。
【００７１】
以下、本発明の第２実施形態におけるトナー搬送動作について説明する。
トナー補給の指示を受け、第１搬送スクリュー５３Ａと第２搬送スクリュー５３Ｂとが回転を開始すると、第１搬送スクリュー５３Ａによって現像剤収容部５１内のトナーが下流側へと搬送される。そして、第１搬送スクリュー５３Ａによって搬送されるトナーは、現像剤搬送空間６６内に進入し、排出口５２の位置に到達すると、排出口５２から排出され、現像装置へ補給される。
【００７２】
また、排出口５２から排出されなかったトナーは、第２搬送スクリュー５３Ｂによってさらに下流へと搬送される。ここで、第２搬送スクリュー５３Ｂのトナー搬送速度Ｑ２は第１搬送スクリュー５３Ａのトナー搬送速度Ｑ１に比べて遅いので、第２搬送スクリュー５３Ｂのトナー搬送領域においてトナーが溜まりやすくなり、排出口５２の下流側でトナー圧が高まる。その結果、搬送されるトナーは圧力の低い方へ逃げようとするため、排出口５２からのトナーの排出（補給）が促進される。すなわち、この第２実施形態における第１搬送スクリュー５３Ａと第２搬送スクリュー５３Ｂは、上記第１実施形態における第１搬送部Ｈ１及び第２搬送部Ｈ２に相当する機能を有する。なお、本実施形態において、その他の第１実施形態と同様の構成部分の作用については、上述の作用と同様であるので説明を省略する。
【００７３】
また、図１２に示す第２実施形態の構成において、戻し口６７からトナーを押し出しやすくするために、第２搬送スクリュー５３Ｂの端部に逆向きの羽根を設けて第３搬送部Ｈ３に相当する部分を形成してもよい。また、その場合は、第２搬送スクリュー５３Ｂにおける互いに逆方向に向く各羽根の下流端を、図７に示すように、回転方向に位相が異なるように配設することが望ましい。
【００７４】
ところで、現像剤収容部５１内のトナー量が少なくなると、トナー量が多いときに比べて、戻し口６７に送られるトナー量が少なくなる傾向にある。このように、戻し口６７に送られるトナー量が少なくなると、排出口５２よりもトナー搬送方向下流側でのトナー圧が低下するため、排出口５２からのトナー排出量が少なくなることも考えられる。
【００７５】
そこで、排出口５２よりもトナー搬送方向下流側でのトナー圧を調整するため、本発明の第２実施形態に係る構成において、現像剤収容部５１内のトナー量が多いときと少ないときとで、第２搬送スクリュー５３Ｂの回転速度を異ならせ、トナー搬送速度を変化させてもよい。具体的には、現像剤収容部５１内のトナー量が多い状態での第２搬送スクリュー５３Ｂのトナー搬送速度をＱ２ａ、現像剤収容部５１内のトナー量が少ない状態での第２搬送スクリュー５３Ｂのトナー搬送速度をＱ２ｂとすると、Ｑ２ａ＞Ｑ２ｂとなるように回転速度を設定する。一方、第１搬送スクリュー５３Ａのトナー搬送速度は、現像剤収容部５１内のトナー量にかかわらず一定である。従って、第１搬送スクリュー５３Ａのトナー搬送速度をＱ１とすると、Ｑ１、Ｑ２ａ、Ｑ２ｂの関係を、Ｑ１＞Ｑ２ａ＞Ｑ２ｂとなるように各回転速度を設定する。
【００７６】
上記のようにトナー搬送速度（搬送スクリューの回転速度）を設定することで、現像剤収容部５１内のトナー量が少ないときは、第２搬送スクリュー５３Ｂのトナー搬送速度が遅くなるため、排出口５２よりもトナー搬送方向下流側でトナーが溜まりやすくなる。その結果、排出口５２の下流側におけるトナー圧の低下を抑制することができ、排出口５２からのトナー排出量を安定させることが可能となる。
【００７７】
さらに、図１３〜図２１に基づき、本発明の第３〜９実施形態に係るトナーカートリッジの構成及び作用について説明する。なお、以下に説明する構成以外は、基本的に本発明の第１実施形態の構成と同様であり、当該同様の構成部分の作用については、上述の作用と同様であるので説明を省略する。
【００７８】
図１３は、本発明の第３実施形態に係るトナーカートリッジの要部の断面正面図である。
本発明の第３実施形態においても、搬送スクリュー５３は、現像剤収容部５１内のトナーを排出口５２へ搬送する第１搬送部Ｈ１と、排出口５２から排出されなかったトナーを戻し口６７へ搬送する第２搬送部Ｈ２とを有する。ただし、この場合は、第１搬送部Ｈ１と第２搬送部Ｈ２とで、羽根の外径を異ならせることにより、トナー搬送速度に速度差を持たせている。具体的には、第２搬送部Ｈ２における羽根の外径Ｄ２を、第１搬送部Ｈ１における羽根の外径Ｄ１よりも小さく形成することで、第２搬送部Ｈ２のトナー搬送速度Ｑ２を第１搬送部Ｈ１のトナー搬送速度Ｑ１よりも遅くしている。
【００７９】
このように、羽根の外径を異ならせて、第２搬送部Ｈ２のトナー搬送速度Ｑ２を第１搬送部Ｈ１のトナー搬送速度Ｑ１よりも遅く設定した場合も、上記各実施形態と同様に、排出口５２よりもトナー搬送方向下流側でトナー圧が高めることができ、排出口５２からのトナー排出を促進することが可能である。
【００８０】
また、図１４は、本発明の第４実施形態に係るトナーカートリッジの要部の断面正面図である。
本発明の第４実施形態に係る構成は、図１３に示す第３実施形態の構成に加え、さらに、ひさし部６５と容器本体７０の内面（底面）との間の現像剤搬送空間６６を、戻し口６７側で狭く形成している。このように構成することで、第２搬送部Ｈ２における小径の羽根と、ひさし部６５及び容器本体７０の内面（底面）との間隔が狭くなるため、その間隔にトナーが溜まって凝集するのを防ぐことができる。これにより、トナーの詰まりが生じにくくなる。
【００８１】
また、図１５に示す本発明の第５実施形態に係る構成のように、第２搬送部Ｈ２における羽根をトナー搬送方向下流側に向かって縮径させ、これと同様に、ひさし部６５と容器本体７０の内面（底面）をテーパー状又は傾斜状に形成してもよい。
【００８２】
この場合、第２搬送部Ｈ２における羽根を縮径させることで、第２搬送部Ｈ２のトナー搬送速度Ｑ２を、第１搬送部Ｈ１のトナー搬送速度Ｑ１よりも遅くすることができる。従って、この場合も、上記各実施形態と同様に、排出口５２よりもトナー搬送方向下流側でトナー圧が高めることができ、排出口５２からのトナー排出を促進することが可能である。
【００８３】
また、ひさし部６５と容器本体７０の内面（底面）とをテーパ状又は傾斜状に形成することより、第２搬送部Ｈ２における羽根と、ひさし部６５及び容器本体７０の内面（底面）との間隔を小さくすることができる。これにより、その間隔にトナーが溜まって凝集するのを防ぐことができ、トナーが詰まりにくくなる。さらに、この場合は、搬送されるトナーがひさし部６５や容器本体７０の内面（底面）に引っ掛かって滞留しにくくなる。
【００８４】
図１６は、本発明の第６実施形態に係るトナーカートリッジの要部の断面正面図である。
本発明の第６実施形態では、第２搬送部Ｈ２に、螺旋状の線材で形成したコイルを設けている。このように第２搬送部Ｈ２にコイルを設けることで、螺旋状の羽根が設けられている第１搬送部Ｈ１に比べて、第２搬送部Ｈ２のトナー搬送速度を遅くすることができる。従って、本発明の第６実施形態においても、上記各実施形態と同様に、第１搬送部Ｈ１と第２搬送部Ｈ２とのトナー搬送速度差によって、排出口５２よりもトナー搬送方向下流側でトナー圧が高めることができ、排出口５２からのトナー排出を促進できる。
【００８５】
上記コイルの材料としては、例えば、ＳＷ−Ｃ（硬鋼線）などが適当である。また、図１６に示す実施形態では、搬送スクリュー５３に形成された孔に、コイルのトナー搬送方向上流端を通すことで、コイルを片持ち支持している。また、本実施形態のように、第２搬送部Ｈ２の搬送手段としてコイルを用いた場合は、当該コイルと、ひさし部６５及び容器本体７０の内面（底面）との間隔を容易に小さくすることが可能である。
【００８６】
なお、上記図１３〜図１６に示す構成においては、本発明の第１実施形態における第３搬送部Ｈ３を有していないが、各図の構成において、第２搬送部Ｈ２のトナー搬送方向下流側に第３搬送部Ｈ３を設けてもよい。また、その場合は、第３搬送部Ｈ３と第２搬送部Ｈ２における各羽根のトナー搬送方向下流端を、回転方向に位相が異なるように配設することが望ましい。
【００８７】
図１７は、本発明の第７実施形態に係るトナーカートリッジの断面平面図である。
図１７に示すように、本発明の第７実施形態では、アジテータ５４の羽根５４１の先端側に、長手方向（又は回転軸方向）に対して傾斜する複数のスリット６８が形成されている。詳しくは、これらのスリット６８は、アジテータ５４の羽根５４１の先端に向かうにつれて、搬送スクリュー５３のトナー搬送方向とは反対方向に向かうように傾斜している。
【００８８】
このようにスリット６８を羽根５４１に形成することで、羽根５４１の先端が基端よりも撓みやすくなり、アジテータ５４が回転することにより、羽根５４１の先端が基端に比べて遅れて回転するようになる。その結果、遅れて回転する羽根５４１の先端にトナーが偏り、これによってトナーが搬送スクリュー５３のトナー搬送方向上流側へ搬送される。
【００８９】
このように、本発明の第７実施形態では、回転するアジテータ５４によって、戻し口６７から排出されたトナーを搬送スクリュー５３のトナー搬送方向上流側に送ることができるので、戻し口６７におけるトナー圧を低減でき、戻し口６７からのトナー排出を行いやすくなる。
【００９０】
図１８は、本発明の第８実施形態に係るトナーカートリッジの断面平面図、図１９は、当該トナーカートリッジのひさし部を設けている端部側（図１８のＺの位置）で切断した断面図である。
図１８に示すように、本発明の第８実施形態では、アジテータ５４の羽根５４１の基端から先端までの長さを、ひさし部６５に対応する部分においてその他の部分よりも長く形成している。この場合、羽根５４１の長く形成している部分が、ひさし部６５に形成された戻し口６７の上方を通過するように構成されている。
【００９１】
このように、アジテータ５４の羽根５４１が戻し口６７の上方を通過するように構成することで、戻し口６７から排出されたトナーをアジテータ５４によって掻き取ることが可能となる。また、この場合、アジテータ５４の羽根５４１の変形量が、戻し口６７に対応する部分で大きくなるので、特に戻し口６７付近でのトナー撹拌作用が増大する。その結果、戻し口６７付近でトナーが堆積するのを防ぐことができ、戻し口６７からトナーを排出しやすくなる。
【００９２】
図２０は、本発明の第９実施形態に係るトナーカートリッジの断面平面図、図２１は、当該トナーカートリッジのひさし部を設けている端部側（図２０のＶの位置）で切断した断面図である。
図２０に示すように、本発明の第９実施形態では、アジテータ５４を傾けて配設している。詳しくは、アジテータ５４の回転軸５４０の戻し口６７から遠い方の端部５４０ｂから戻し口６７に近い方の端部５４０ａに向かって、回転軸５４０を戻し口６７あるいはひさし部６５に接近するように配設している。このようにアジテータ５４を傾斜させて配設することで、図１８に示す上記第８実施形態のように羽根５４１の一部を長く形成しなくても、羽根５４１が戻し口６７の上方を通過するように構成することができる。
【００９３】
従って、この場合も、アジテータ５４の羽根５４１が戻し口６７の上方を通過することで、戻し口６７から排出されたトナーをアジテータ５４によって掻き取ることが可能となる。また、このように構成することで、アジテータ５４の羽根５４１の変形量が、戻し口６７に対応する部分で大きくなるので、特に戻し口６７付近でのトナー撹拌作用が増大する。その結果、上記と同様に、戻し口６７付近でトナーが堆積するのを防ぐことができ、戻し口６７からトナーを排出しやすくなる。
【００９４】
なお、図１８に示す実施形態と、図２０に示す実施形態では、アジテータ５４の羽根５４１にスリットを形成していないが、これらの実施形態におけるアジテータ５４の羽根５４１にも、図１７に示すのと同様のスリット６８を形成してもよい。
【００９５】
図２２は、戻し口のサイズと搬送スクリューの羽根の間隔との関係を説明するための図である。
図２２に示すように、第２搬送部Ｈ２における羽根のトナー搬送方向下流端ｈ２０と、第３搬送部Ｈ３における羽根のトナー搬送方向下流端ｈ３０との、回転軸方向の間隔をＮ１とし、当該回転軸方向における戻し口６７の開口幅をＮ２とすると、Ｎ１＜Ｎ２となるように設定するのが好ましい。このように設定することで、各羽根の下流端ｈ２０，ｈ３０を、戻し口６７の開口幅Ｎ１に対応する範囲内に配設することができ、各羽根の下流端ｈ２０，ｈ３０から戻し口６７までのトナー搬送力を十分に確保することができる。その結果、戻し口６７からトナーを排出しやすくなる。
【００９６】
また、図２３は、戻し口サイズと排出口のサイズとの関係を説明するための図である。
図２３において、排出口５２の開口面積をＭ１とし、戻し口６７の開口面積をＭ２とすると、Ｍ１≧Ｍ２となるように設定するのが好ましい。このようにＭ１とＭ２との関係を設定することで、排出口５２からトナーを排出しやすくなり、現像装置へのトナー補給量が安定する。
【００９７】
以下、本発明のトナーカートリッジを用いた場合の作用・効果について、比較例と比較しつつさらに詳しく説明する。
【００９８】
まず、比較例のトナーカートリッジの構成について説明する。
図２４に示すように、比較例のトナーカートリッジ５００は、排出口５２とその上方に配設されたひさし部６５とが、搬送スクリュー５３の軸方向の中間部に配設されている。比較例では、本発明が有するような上記戻し口６７は設けていない。代わりに、ひさし部６５は、トナー搬送方向下流側の端部において開口しており、当該開口部からトナーを戻すようにしている。また、比較例において、搬送スクリュー５３の羽根は、軸方向に渡って同じピッチで形成されている。すなわち、比較例における搬送スクリュー５３は、軸方向に渡って同じ速度でトナーを搬送するように形成されている。また、本試験では、比較例における搬送スクリュー５３の回転速度と外径は、１００ｒｐｍ、φ１２とした。
【００９９】
一方、この試験に用いる本発明には、図５に示す上記第１実施形態の構成を適用した。従って、搬送スクリュー５３は、第１搬送部Ｈ１と、それよりもトナー搬送速度の遅い第２搬送部Ｈ２と、反対方向にトナーを搬送する第３搬送部Ｈ３とを有する。また、ひさし部６５には戻し口６７が設けられており、ひさし部６５の戻し口６７を設けた側の端部は、トナーカートリッジ５０の内面に当接して閉塞されている。本発明における搬送スクリュー５３の回転速度と外径は、上記比較例と同様に、１００ｒｐｍ、φ１２とした。また、第１搬送部Ｈ１における羽根のピッチは１１ｍｍ、第２搬送部Ｈ２における羽根のピッチは６ｍｍに設定している。
【０１００】
上記のように構成された比較例のトナーカートリッジと、上記本発明のトナーカートリッジ内に、それぞれ、５０ｇのトナーを充填し、トナー補給動作１回ごとに排出口から排出されるトナー量（供給量）を測定した。なお、本試験で充填したトナー量（５０ｇ）は、それぞれのトナーカートリッジの満載量（１３０ｇ）の３分の１程度としている。
【０１０１】
上記試験の結果を図２５に示す。図２５では、本発明のトナーカートリッジと、比較例のトナーカートリッジを用いた場合の、現像装置へのトナー供給量（補給量）の推移を示している。図２５において、丸印でプロットしたものが本発明におけるトナー供給量であり、三角印でプロットしたものが比較例におけるトナー供給量である。なお、試験では、充填したトナーが搬送スクリューに十分に行き渡ってない状態で駆動を開始したため、本発明に関してプロットした値のうち、供給回数が１回目のものと、比較例に関してプロットした値のうち、供給回数が１回目と２回目のものは、供給量が本来の値より少なくなっている。よって、本試験結果においては、試験開始後、供給量が最大となった時点（本発明では２回目以降、比較例では３回目以降）からの供給量に基づき両者を比較することにする。
【０１０２】
図２５に示すように、比較例の場合は、本発明に比べて１回分の供給量が少なく、供給が繰り返されるにつれて１回分の供給量が徐々に減少している。このように、比較例において、供給が繰り返されるにつれて１回分の供給量が徐々に減少していくのは、排出口からのトナー供給量がトナーカートリッジ内のトナー残量の影響を受けやすいためと考えられる。
【０１０３】
これついて詳しく説明すると、図２６（ａ）に示すように、比較例のトナーカートリッジ５００内にトナーＴが多く存在する場合は、排出口５２よりもトナー搬送方向下流側でのトナー圧が高くなっているため、そのトナー圧の影響により、トナーは下流側に移動しにくい状態となっている。このため、トナー量が多い状態では、排出口５２からトナーが排出されやすくなり、排出口５２からのトナー供給量をある程度確保できる。しかし、図２６（ｂ）に示すように、トナーＴが少なくなると、排出口５２のトナー搬送方向下流側でのトナー圧が低下し、トナーが下流側へ移動しやすくなるため、排出口５２からのトナー供給量が減少する。以降、トナー量が少なくなるにつれて、排出口５２よりもトナー搬送方向下流側でのトナー圧が低下していくため、これに伴って排出口５２から供給されるトナー量も減少していく。
【０１０４】
一方、本発明の場合は、上述のように、第２搬送部Ｈ２のトナー搬送速度Ｑ２を第１搬送部Ｈ１のトナー搬送速度Ｑ１に比べて遅くしているので（図５参照）、排出口５２よりもトナー搬送方向下流側でトナーが溜まりやすくなり、トナー圧を高めることができる。このため、本発明では、トナーカートリッジ５０内のトナー量が少なくなっても、排出口５２よりもトナー搬送方向下流側でのトナー圧の低下を抑えることができ、排出口５２からのトナー供給量の減少を抑制できる。
【０１０５】
このように、本発明の場合は、供給量がトナーカートリッジ５０内のトナー量の影響を受けにくいため、安定したトナー供給を行うことが可能である。しかも、本発明では、排出口５２の下流側におけるトナー圧を、比較例に比べて高く維持できるので、１回分の供給量が多くなる。これにより、少ない供給回数で目標の供給量を供給することができるようになる。その結果、供給動作時間を短縮することができ、ひいてはトナー補給時における画像形成動作の待ち時間の短縮を図ることが可能となる。
【０１０６】
以上のように、本発明の上記実施形態に係るトナーカートリッジ（現像剤収容器）は、ひさし部６５に戻し口６７を設けているので、万が一、排出口５２に詰まりが生じたとしても、現像剤搬送空間６６内で搬送されるトナーを戻し口６７から現像剤収容部５１へ戻すことができる。これにより、排出口５２が詰まった場合に、搬送されるトナーの圧力によって搬送スクリュー５３や容器本体７０等が受ける負荷を低減することができ、それらの部材の破損を防止することができる。
【０１０７】
また、排出口５２よりも下流側での現像剤搬送速度を、それよりも上流側での搬送速度に比べて遅くすることで、排出口５２よりも下流側でのトナー圧を高めることができ、排出口５２からのトナー排出を促進できる。また、これにより、トナーカートリッジ５０内のトナー量が少なくなっても、排出口５２の下流側でのトナー圧の低下を抑えることができるので、排出口５２からの安定したトナー排出（トナー供給）が可能となる。
【０１０８】
さらに、アジテータ５４の回転に伴う羽根５４１の変形量が、戻し口６７に対応する部分で大きくなるように構成されているので、戻し口６７付近でのトナー撹拌作用が増大し、戻し口６７付近にトナーが堆積するのを防ぐことができる。これにより、万が一、排出口５２に詰まりが生じた場合でも、戻し口６７からのトナーの排出を良好に行うことができ、トナー圧による負荷の増大を効果的に抑制することが可能となる。
【０１０９】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。上述の実施形態では、本発明の構成を適用する画像形成装置として、図１に示すカラーレーザープリンタを例に説明したが、これに限らず、モノクロプリンタや、その他のプリンタ、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置にも本発明の構成を適用可能である。
【符号の説明】
【０１１０】
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋ  プロセスユニット
２      感光体（潜像担持体）
４      現像装置
４０    現像ハウジング
４１    現像ローラ（現像剤担持体）
５０    トナーカートリッジ（現像剤収容器）
５１    現像剤収容部
５２    排出口
５３    搬送スクリュー（搬送部材）
５４    アジテータ（撹拌部材）
６５    ひさし部
６６    現像剤搬送空間
６７    戻し口
７０    容器本体
１００  画像形成装置本体
５３０  回転軸
５３１  羽根
５４０  回転軸
５４１  羽根
Ｈ１    第１搬送部
Ｈ２    第２搬送部
Ｈ３    第３搬送部
ｈ２０  第２搬送部における羽根の現像剤搬送方向下流端
ｈ３０  第３搬送部における羽根の現像剤搬送方向下流端
Ｍ１    排出口の開口面積
Ｍ２    戻し口の開口面積
Ｎ１    第２搬送部と第３搬送部における各羽根の下流端同士の回転軸方向の間隔
Ｎ２    回転軸方向における戻し口の開口幅
Ｑ１    第１搬送部の現像剤搬送速度
Ｑ２    第２搬送部の現像剤搬送速度
Ｑ２ａ  現像剤収容部内の現像剤量が多い状態での第２搬送部の現像剤搬送速度
Ｑ２ｂ  現像剤収容部内の現像剤量が少ない状態での第２搬送部の現像剤搬送速度
θ      回転方向の位相差
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１１】
【特許文献１】特開２００９−１５１２２８号公報
【図１】
0005822066.tif 000002
【図２】
0005822066.tif 000003
【図３】
0005822066.tif 000004
【図４】
0005822066.tif 000005
【図５】
0005822066.tif 000006
【図６】
0005822066.tif 000007
【図７】
0005822066.tif 000008
【図８】
0005822066.tif 000009
【図９】
0005822066.tif 000010
【図１０】
0005822066.tif 000011
【図１１】
0005822066.tif 000012
【図１２】
0005822066.tif 000013
【図１３】
0005822066.tif 000014
【図１４】
0005822066.tif 000015
【図１５】
0005822066.tif 000016
【図１６】
0005822066.tif 000017
【図１７】
0005822066.tif 000018
【図１８】
0005822066.tif 000019
【図１９】
0005822066.tif 000020
【図２０】
0005822066.tif 000021
【図２１】
0005822066.tif 000022
【図２２】
0005822066.tif 000023
【図２３】
0005822066.tif 000024
【図２４】
0005822066.tif 000025
【図２５】
0005822066.tif 000026
【図２６】
0005822066.tif 000027