(57)【要約】【課題】容積を減少させることなく、シール部材の巻き取り機構を簡略化できるトナーカートリッジを提供する。【解決手段】攪拌部材１１の駆動軸１１ａをトナーカートリッジ本体８ａの端面８ｃから突出させ、この突出部分に設けた連結部材７５にシール部材７０の一端を固定する。シール部材２０がその貼着面を内側にして駆動軸１１ａに巻き取られるようにシール部材７０にねじれを付与するガイド部をトナーカートリッジ本体８ａの端面８ｃに設ける。【選択図】  図７
2005010286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーカートリッジ本体に長手方向に沿って形成されたトナー供給口をシール部材で封止し、該シール部材を攪拌部材の駆動軸に巻き付けて上記トナーカートリッジ本体から剥離させるトナーカートリッジにおいて、上記駆動軸のトナーカートリッジ本体の端面から突出する部分に、上記シール部材の一端を固定するとともに、該シール部材がその貼着面を内側にして上記駆動軸に巻き取られるように上記シール部材にねじれを付与するガイド部を上記トナーカートリッジ本体の端面に設けたことを特徴とするトナーカートリッジ。
【請求項２】
上記シール部材の一端を、上記駆動軸の先端に設けられた動力伝達用の連結部材に固定す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】
上記シール部材の駆動軸への固定に際して、該シール部材に所定の弛みを付与する弛み付与部を上記トナーカートリッジ本体の端面に設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトナーカートリッジ。
【請求項４】
上記弛み付与部がシール部材を途中で折り返して収納する通路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】
上記トナーカートリッジ本体の端面に駆動軸を取り囲むようにして周壁部を設けるとともに、該周壁部に開口を形成して上記シール部材を挿通したことを特徴とする請求項１ないし請求項４に記載のトナーカートリッジ。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５に記載のトナーカートリッジを装着したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
上記攪拌部材をトナー補給部材と別個に駆動できるように構成するとともに、上記トナーカートリッジの装着後、上記シール部材の剥離が完了するまでの間、上記攪拌部材のみを駆動することを特徴とする請求項６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、プリンタや複写機などの現像装置にトナーを補給するトナーカートリッジ及び、これを装着した画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の画像形成装置においては、レーザ光の照射によって感光体上に静電潜像を形成し、この静電潜像にトナーを吸着させて可視像とし、これを記録紙にプリントしている。画像形成装置へのトナーの補給は、画像形成装置本体に着脱可能なトナーカートリッジによって行っている。
【０００３】
ところで、高速の印字や複写が可能な画像形成装置では、トナーカートリッジは大容量のものが必要となるが、設置スペースの制約から長尺箱型のものを用いるのが一般的である。このようなトナーカートリッジでは、現像装置にトナーを供給するトナー供給口が長手方向に沿って形成されているが、画像形成装置への装着前のトナー漏れを防止するため、シール部材を張り付けてトナー供給口を封止している。
【０００４】
しかし、ユーザが画像形成装置への装着前に誤ってシール部材を剥がしてしまうと、トナー供給口からトナーが漏れて床を汚してしまうため、画像形成装置への装着後に自動的にシール部材を剥がすトナーカートリッジが提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
このトナーカートリッジは、幅の広いシール部材の一端でトナー供給口を幅方向に封止するとともに、シール部材の他端を攪拌部材の駆動軸に固定してある。しかし、この方法ではシール部材を幅方向に巻き取って一気に剥離させているため、攪拌部材の起動トルクが非常に大きくなるばかりでなく、巻き取った後のシール部材がトナーカートリッジ内に残り、異音を生じる原因ともなる。
【０００６】
そこで、シール部材をトナー供給口の一端からトナーカートリッジの長手方向に沿って貼り付け、トナー供給口の他端で折り返して一端側に戻し、この折り返し部分の先端を引っ張って剥離させるトナーカートリッジが提案されている。
例えば、特許文献２のトナーカートリッジでは、その内部にシール部材巻取り室を隔成し、この巻取り室に攪拌部材の駆動軸を貫通させ、この駆動軸でシール部材を巻き取って剥離させている。
また、特許文献３，４のトナーカートリッジでは、端面にシール部材巻き取りローラを設置し、このローラでシール部材を巻き取って剥離させている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平３−２２１９８１号公報
【特許文献２】
特開平９−２４４３７１号公報
【特許文献３】
特開２００２−５５５１７号公報
【特許文献４】
特開平９−２８８４２５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前者のトナーカートリッジは、シール部材巻き取り室の容積分だけ充填できるトナー量が減少するため、カートリッジの交換頻度が多くなり、コスト高になるという問題がある。
一方、後者のトナーカートリッジは、シール部材巻き取りローラを攪拌部材の駆動軸で連結駆動させる必要があるため、機構が複雑になり、コスト高になるという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑み、容積を減少させることなく、シール部材の巻き取り機構を簡略化でき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を目的する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、本発明のトナーカートリッジは、トナーカートリッジ本体に長手方向に沿って形成されたトナー供給口をシール部材で封止し、該シール部材を攪拌部材の駆動軸に巻き付けて上記トナーカートリッジ本体から剥離させるトナーカートリッジにおいて、上記駆動軸のトナーカートリッジ本体の端面から突出する部分に、上記シール部材の一端を固定するとともに、該シール部材がその貼着面を内側にして上記駆動軸に巻き取られるように上記シール部材にねじれを付与するガイド部を上記トナーカートリッジ本体の端面に設けてある。
【００１１】
かかる構成によれば、トナーカートリッジ本体から剥離されたシール部材は、ガイド部によってねじりを付与され、その貼着面を内側にして攪拌部材の駆動軸に巻き取られる。つまり、従来からある撹拌部材の駆動軸を利用してシール部材を巻き取っているため、新たに巻き取り機構を設ける必要がなく、製作コストが安価で済む。また、トナーカートリッジ本体の端面から突出する攪拌部材の駆動軸でシール部材を巻き取っているので、トナーカートリッジ本体の容積の減少がなくなり、異音の発生する虞もなくなる。
【００１２】
上記シール部材の一端は、上記駆動軸の先端に設けられた動力伝達用の連結部材に固定するのが好ましい。
この場合、シール部材が連結部材に巻き取られていくので、トナーカートリッジ本体の端面からの駆動軸の突出量が小さくなり、トナーカートリッジ本体の容積確保に有利である。
【００１３】
上記駆シール部材の駆動軸への固定に際して、該シール部材に所定の弛みを付与する弛み付与部を上記トナーカートリッジ本体の端面に設けるのが好ましい。
【００１４】
トナーカートリッジを画像形成装置に装着した際には、トナーが固くなっているため、その撹拌に要する駆動トルクは大きい。このトルクは、撹拌部材が数回転すると、トナーの流動化にともなって小さくなる。つまり、シール部材に弛みがない状態でトナーの撹拌と同時にシール部材を剥がそうとすると、攪拌部材の駆動軸にはトナーを撹拌するための初期トルクと、トナーカートリッジからシール部材を剥がすためのトルクとの双方が一度に必要になる。そこで、シール部材に所定の弛みを持たせることで、この弛み分を巻き取る間は、駆動トルクの大半をトナーの攪拌に使用している。攪拌が充分に行われた後は、駆動トルクが軽減されるので、ここからシール部材の剥離を開始することで、駆動源に必要な最大トルクを低く設定している。
【００１５】
上記弛み付与部はシール部材を途中で折り返して収納する通路であるのが好ましい。
この場合、シール部材が通路から引き出されるまでは、トナーの攪拌だけが行われ、その後、シール部材の剥離が開始される。つまり、シール部材の、通路内に収納されている長さが弛みとなる。
【００１６】
上記トナーカートリッジ本体の端面に駆動軸を取り囲むようにして周壁部を設けるとともに、該周壁部に開口を形成して上記シール部材を挿通するのが好ましい。
この場合、攪拌部材の駆動軸に巻き取られたシール部材が周壁部内に収納されるので、シール部材に付着したトナーによって、駆動軸の周囲が汚されることはない。
【００１７】
上記攪拌部材をトナー補給部材と別個に駆動できるように構成するとともに、上記トナーカートリッジの装着後、上記シール部材の剥離が完了するまでの間、上記攪拌部材のみを駆動するのが好ましい。
この場合、シール部材の剥離が終わるまでは、攪拌部材のみを駆動することができ、トナー補給部材を無駄に駆動しなくても済む。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本実施の形態の画像形成装置（複写機）の全体構成を示している。
この複写機は周知の電子写真方式により画像を形成するものであって、感光体ドラム１は帯電装置２により帯電された後、レーザ露光装置３からのレーザ光の照射により静電潜像を形成する。現像装置４はキャリアとトナーからなる２成分現像材を攪拌し、感光体ドラム１の静電潜像にトナーを付着させてトナー像を作る。給紙部６から転写装置５に搬送された用紙には、感光体ドラム１のトナー像が転写される。トナー像の転写された用紙は、定着装置７まで搬送されてトナー像の定着が行われ、複写機から排出される。
【００１９】
図２は現像装置４とトナーカートリッジ８を拡大して示している。トナーカートリッジ８はトナー補給ローラ４７を回転させて現像装置４内にトナー供給口７２からトナーを落下させる。このトナーカートリッジ８は高速複写に対応する大容量のもので、現像装置４に対して２倍以上の断面を有している。このため、トナーカートリッジ８は第１及び第２トナー収納部１２，１３を備え、これらトナー収納部１２，１３に攪拌部材１０，１１を設置してある。
【００２０】
図３は現像装置４のシステム構成を示す概略図である。現像装置４は、トナーとキャリアとを混合した現像剤を使用する乾式２成分磁気ブラシ現像方式によるものである。すなわち、この現像装置４は感光体ドラム１に形成された静電潜像を現像して可視像とするもので、トナーとキャリアとからなる現像剤が充填された現像器４０を備えている。
【００２１】
現像装置４は、トナー濃度を制御するトナー濃度制御系６０を備え、トナーカートリッジ８内のトナーを現像器４０内の現像剤に補給してトナー濃度を一定に保っている。現像器４０内には、トナー濃度センサ４１、現像ローラ４４、攪拌ローラ４５及びトナー供給ローラ４３が設けられている。トナー補給ローラ４３は、トナーカートリッジ８から送られるトナーを撹拌ローラ４５に供給する。
【００２２】
撹拌ローラ４５は、現像器４０内の現像剤（キャリアとトナー）を撹拌してトナーとキャリアを摩擦帯電させる。現像ローラ４４は、混合撹拌された現像剤を感光体ドラム１に供給する。この現像ローラ４４は、アルミニウム合金、黄銅、ＳＵＳ３０４ステンレス等の非磁性金属で中空円筒に成形された現像スリーブに、磁界を発生するための複数本の磁石体を固定したマグネットローラを内挿している。現像ローラ４４は、現像スリーブのみを回転させながら、表面に現像剤を磁気的に吸着して感光体ドラム１と接する現像部へ搬送・供給する。なお、撹拌ローラ４５および現像ローラ４４は、制御ＣＰＵ６１の指示を受けて、図示しない駆動装置により回転駆動される。
【００２３】
トナー濃度制御系６０は、トナー濃度センサ（透磁率センサ）４１、基準電圧発生部６２、比較器６３、トナー補給ローラ駆動部６４、トナー補給モータ６５、制御ＣＰＵ６１等で構成されている。トナー濃度センサ４１は、現像装置２６の現像器（混合攪拌室）４０の下部に設置されており、現像器４６の現像剤のトナー濃度を検知し、電圧（濃度検知電圧）として出力する。基準電圧発生部６２は濃度検知電圧と比較されるべき基準電圧を発生する。この基準電圧は、現像器４０内の現像剤の基準濃度を表すものである。
【００２４】
比較器６３は濃度検知電圧と基準電圧とを比較し、現像器４０内のトナー濃度が低ければ、トナー補給ローラ駆動部６４に対して駆動信号を出力する。トナー補給ローラ駆動部６４は、駆動信号を受けている間、トナー補給ローラ（トナー補給部材）４７の回転駆動源であるトナー補給モータ６５を駆動する。なお、ＲＡＭは、読み取ったトナー濃度センサ４１の出力電圧などを一時記憶する。ＲＯＭには、トナー濃度制御等のプログラムが記憶されている。
【００２５】
ところで、この種の現像装置４ではトナー濃度センサとして透磁率センサ４１を使用しているのが一般的であるが、次のような差動トランス方式のトナー濃度センサ４１を用いることもできる。
図４は、差動トランス方式のトナー濃度センサ４１を使用する場合の制御回路の構成を示している。
このトナー濃度センサ４１は、一次コイル５１、基準コイル５２、検知コイル５３、交流電源５４、ねじコア５５、位相比較回路５７、平滑回路５８より構成されている。一次コイル５１には交流電源５４が接続されている。その二次側にある基準コイル５２と検知コイル５３はほぼ同じ巻き数で逆極性に巻かれて、直列接続されている。
【００２６】
一次コイル５１と基準コイル５２の間には、高透磁率のねじコア５５が磁心として働くように挿入されており、このねじコア５５の位置調整によって、一次コイル５１と基準コイル５２の相互インダクタンスを調整することができる。一次コイル５１と検知コイル５３の間を現像剤５６が流れると、現像剤５６が磁心として働いて一次コイル５１と検知コイル５３の間の相互インダクタンスを変化させる。その大きさは、磁心として働いている現像剤５６あるいは磁性トナーの磁粉量によって決まるので、検知コイル５３の出力電圧によって磁粉量であるキャリア濃度を測定することができる。
【００２７】
基準コイル５２と検知コイル５３はほぼ同じ巻き数で逆極性のものが直列に結ばれているので、両コイル５２，５３の差が出力として取り出せる。一次コイル５１へ供給される交流電圧と二次側のコイルである基準コイル５２および検知コイル５３の出力とは位相比較回路５７で排他的論理和を取った上で、その出力信号を平滑回路５８で平滑化して直流電圧として取り出し、トナー補給ローラ駆動部６４に入力させる。
【００２８】
トナーカートリッジ８は、図５に示すように長尺箱型のトナーカートリッジ本体８ａで構成されるとともに、その側面には段部８ｂが長手方向に沿って形成され、この段部８ｂにトナー供給口７２（図２に示す）が形成されている。トナーカートリッジ本体８ａの端面８ｃには、図７に示すように攪拌部材１０，１１とトナー供給ローラ４７の各駆動軸１０ａ，１１ａ，４７ａを突出させるとともに、その先端に動力伝達用の連結部材７５〜７７を設けてある。
【００２９】
トナーカートリッジ本体８ａの端面８ｃにはリブ８０が立設してあり、このリブ８０には、攪拌部材１１の連結部材７５を取り囲む周壁部８１と、シール部材７０に所定の弛みを付与する行き止まりの通路部８２と、連結部材７６を迂回させてシール部材７０を搬送する山形の搬送ガイド部８３とを形成してある。周壁部８１には、シール部材７０を通すための開口８４が形成されている。トナー供給口７２は、トナーカートリッジ本体８ａの表面にシール部材７０を貼着して閉塞されている。このシール部材７０は、トナー供給口７２の一端から他端に向かって貼着され、他端側で折り返えされて攪拌部材１１の連結部材７５に巻き取られることになる。
【００３０】
トナーカートリッジ本体８ａの端面８ｃには、シール部材７０がその貼着面を内側にして連結部材７０に巻き取られるようにシール部材７０に９０度のねじれを付与するガイド部（図７の点線枠Ａの位置に設けてあるが、周知のものなので図示を省略）を設けてある。このガイド部を通過したシール部材７０は、搬送ガイド部８３に案内されて通路部８２に入り、途中で折り返されて通路部８３から引き出され、攪拌部材１１の連結部材７５に固定されている。
【００３１】
シール部材７０には、ＰＥＴ等の高分子シートを用いるのが強度、コストの点で好ましい。また、その厚みは１０から２００μｍ程度が好ましい。これよりも薄いと、シール強度が低く、密閉性が保証できないばかりでなく、巻き取りの際に破損する虞もある。一方、２００μｍよりも厚いと、シール部材７０の腰が強くなり、巻き取りにくくなる。このため、例えば、厚さ０．０５ｍｍのＰＥＴ基材に再剥離両面テープを貼りつけたものが用いられる。なお、通気性を有するラミネート材の片面に、ポリエチレン等のヒートシール材がコートされたものが用いてもよい。通気性を有するものを用いると、減圧、高温環境により膨張したトナーカートリッジ８内の気体を排出でき、シール部材７０のめくれを防止することができる。
【００３２】
このトナーカートリッジ８を画像形成装置に装着すると、図５に示すように攪拌部材１１の連結部材７５が画像形成装置側の駆動軸８５の連結部材８６に係合する。なお、攪拌部材１０とトナー供給ローラ４７の連結部材７６，７７も同様に画像形成装置側の駆動軸（図示せず）に連結される。トナーカートリッジ８の装着が完了すると、攪拌部材１０，１１の駆動が開始され、シール部材７０が連結部材７５に巻き取られていく。シール部材７０の巻き取りにともなって、シール部材７０が通路部８２から引き出され、弛みが吸収されていくが、弛みがなくなると、シール部材７０のトナーカートリッジ本体８ａからの剥離が始まり、剥離されたシール部材７０は連結部材７５に巻き取られていく（図６参照）。シール部材７０の剥離が終了すると、トナー補給ローラ４７の駆動が開始される。
【００３３】
このトナーカートリッジ８は、撹拌部材１１の駆動軸１１ａを利用してシール部材７０を巻き取っているため、新たに巻き取り機構を設ける必要がなく、製作コストが安価で済むとともに、トナーカートリッジ本体８ａの端面８ｃから突出する攪拌部材１１の駆動軸１１ａでシール部材７０を巻き取っているので、トナーカートリッジ本体８ａの容積の減少がなくなり、異音の発生する虞もない。
【００３４】
また、シール部材７０は粘着面を内側にして連結部材７５に巻き取られるとともに、この連結部材７５は周壁部７３で囲まれているので、シール部材７０に付着していたトナーによって、駆動軸１１ａの付近が汚されることはない。また、シール部材７０を連結部材７５で巻き取っているので、トナーカートリッジ本体８ａの端面からの駆動軸１１ａの突出量が小さくなり、トナーカートリッジ本体８ａの容積確保に有利である。
【００３５】
ところで、シール部材７０を折り返して通路部８２に収納することで、シール部材７０に所定の弛みを付与しているので、この弛み分がなくなるまでの間は、駆動軸１１ａの駆動トルクはトナーの攪拌に費やされる。トナーカートリッジ８が画像形成装置に装着された際には、トナーは固くなっているが、この攪拌にともなってトナーが流動化し、その撹拌に要する駆動トルクが小さくなる。
【００３６】
つまり、シール部材７０に弛みがない状態でトナーの撹拌と同時にシール部材７０を剥がそうとすると、攪拌部材１１の駆動軸１１ａにはトナーを撹拌するための初期トルクと、トナーカートリッジ８からシール部材を剥がすためのトルクとの双方が一度に必要になる。そこで、シール部材７０に所定の弛みを持たせることで、この弛み分を巻き取るまで間は、駆動トルクの大半をトナーの攪拌に使用し、攪拌が充分に行われた後は、駆動トルクが軽減されるので、ここからシール部材７０の剥離を開始することで、駆動源に必要な最大トルクを低く設定している。
【００３７】
さらに、攪拌部材１１をトナー補給ローラ４７と別個に駆動できるように構成するとともに、トナーカートリッジ８の装着後、シール部材７０の剥離が完了するまでの間は、攪拌部材１１のみを駆動しているので、トナー補給ローラ４７を無駄に駆動しなくても済む。
【００３８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、シール部材７０の巻き取りは他の攪拌部材１０の駆動軸１０ａで行ってもよく、その場合、搬送ガイド８３や通路部８２の配置、形状等は適宜変更すればよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、撹拌部材の駆動軸を利用してシール部材を巻き取っているため、新たに巻き取り機構を設ける必要がなく、製作コストが安価で済む。また、トナーカートリッジ本体の端面から突出する攪拌部材の駆動軸でシール部材を巻き取っているので、トナーカートリッジ本体の容積の減少がなくなり、異音の発生する虞がないという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置を示す全体図である。
【図２】同画像形成装置の現像装置とトナーカートリッジを示す図である。
【図３】同画像形成装置のトナー濃度の制御システムを示す図である。
【図４】差動トランス方式のトナー濃度の制御装置を示す図である。
【図５】トナーカートリッジからシール部材を剥離する方法を説明する平面図である。
【図６】図５に示したシール部材の剥離途中の状態を示す図である。
【図７】図５の側面図である。
【図８】図６の側面図である。
【符号の説明】
１  感光体ドラム
３  レーザ露光装置
４  現像装置
８  トナーカートリッジ
８ａ  トナーカートリッジ本体
８ｂ  段部
８ｃ  端面
１１  攪拌部材
１１ａ  駆動軸
４７  トナー補給ローラ
７０  シール部材
７５  連結部材
８０  リブ
８１  周壁部
８２  通路部
８３  搬送ガイド部
８５  駆動軸
８６  連結部材
【図１】
2005010286.tif 000003
【図２】
2005010286.tif 000004
【図３】
2005010286.tif 000005
【図４】
2005010286.tif 000006
【図５】
2005010286.tif 000007
【図６】
2005010286.tif 000008
【図７】
2005010286.tif 000009
【図８】
2005010286.tif 000010