(57)【要約】【課題】  複数個取り付けられたトナーカートリッジについて、トナー排出量のばらつきを軽減する。【解決手段】  複数のトナーカートリッジ２０は、現像器４Ｙ〜４Ｋに装着された状態における、回転搬送部材４０側から回転圧縮部材６０側への下り傾斜の大きさがそれぞれ異なっている。そして、回転搬送部材４０は、下り傾斜の小さいトナーカートリッジ２０ほど速く回転するように構成されている。この回転搬送部材４０の回転速度の違いにより、下り傾斜の違いに起因するトナー排出量のばらつきを軽減する。【選択図】  図２
2005250517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体にトナー像を形成する複数の現像器と、
前記複数の現像器のそれぞれにトナーを供給するトナーカートリッジであって、
トナー排出口が形成されたケース本体と、
前記ケース本体内の前記トナー排出口側に支持され、回転によって前記トナーを圧縮搬送して前記トナー排出口から排出させる回転圧縮部材と、
前記ケース本体内の前記回転圧縮部材の上流側に支持され、回転によって前記トナーを前記回転圧縮部材側に搬送する回転搬送部材と、を有するトナーカートリッジと、
を有し、
複数の前記トナーカートリッジは、
前記回転搬送部材側から前記回転圧縮部材側への下り傾斜の大きさがそれぞれ異なり、
前記回転搬送部材は、
前記下り傾斜の小さい前記トナーカートリッジほど速く回転する、画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置であって、
複数の前記トナーカートリッジは、
前記回転搬送部材側から前記回転圧縮部材側への下り傾斜の大きさが、下側のトナーカートリッジほど小さい、画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置であって、
前記回転搬送部材は、
その回転速度が、前記回転圧縮部材の回転速度よりも遅い、画像形成装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像形成装置であって、
前記回転搬送部材は、
その回転速度が、前記下り傾斜の小さい前記トナーカートリッジほど、前記回転圧縮部材の回転速度に近い、画像形成装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れかに記載の画像形成装置であって、
前記回転搬送部材は、
前記ケース本体に回転自在に支持される回転軸と、
前記回転軸から延びる少なくとも１枚の可撓性の搬送フィンとを有し、
前記回転圧縮部材は、
前記ケース本体に回転自在に支持される回転軸と、
前記回転軸にトナー排出口に対向して固定される送り出し部材と、
前記送り出し部材の両側に装着されて、前記送り出し部材の方向に前記トナーを圧縮搬送する圧縮羽根と、を有する、画像形成装置。
【請求項６】
請求項５に記載の画像形成装置であって、
前記送り出し部材は、
前記回転軸から延びる少なくとも１枚の可撓性の掻出しフィンを有する、画像形成装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れかに記載の画像形成装置であって、
前記トナーカートリッジは、
前記回転圧縮部材が有する回転軸の端部に連結される第１の従動歯車と、
前記回転搬送部材が有する回転軸の端部に連結される、前記第１の従動歯車とは歯数の異なる第２の従動歯車と、
前記第１の従動歯車と前記第２の従動歯車の間で前記第１の従動歯車と前記第２の従動歯車に噛みあう少なくとも１つの駆動歯車と、を有する、画像形成装置。
【請求項８】
請求項７に記載の画像形成装置であって、
複数の前記トナーカートリッジは、
前記第１の従動歯車と第２の従動歯車のギヤ比がそれぞれ異なっている、画像形成装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８の何れかに記載の画像形成装置であって、
前記ケース本体は、
回転圧縮部材側のトナー収容室と、
前記回転圧縮部材側のトナー収容室と連結され、前記回転圧縮部材側のトナー収容室よりも断面積が大きい、回転搬送部材側のトナー収容室と、を有する、画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【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、それぞれの取り付け姿勢によって、自重による落ちやすさが異なり、トナーの排出量がばらつくという問題がある。また、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にあたって、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、上記の事情に鑑みなされたものである。すなわち、本発明の主たる目的は、複数個取り付けられたトナーカートリッジについて、トナー排出量のばらつきを軽減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明が適用される画像形成装置は次の構成を採る。  
すなわち、
感光体にトナー像を形成する複数の現像器と、
前記複数の現像器のそれぞれにトナーを供給するトナーカートリッジであって、
トナー排出口が形成されたケース本体と、
前記ケース本体内の前記トナー排出口側に支持され、回転によって前記トナーを圧縮搬送して前記トナー排出口から排出させる回転圧縮部材と、
前記ケース本体内の前記回転圧縮部材の上流側に支持され、回転によって前記トナーを前記回転圧縮部材側に搬送する回転搬送部材と、を有するトナーカートリッジと、
を有し、
複数の前記トナーカートリッジは、
前記回転搬送部材側から前記回転圧縮部材側への下り傾斜の大きさがそれぞれ異なり、
前記回転搬送部材は、
前記下り傾斜の小さい前記トナーカートリッジほど速く回転する、画像形成装置である。
【００１３】
かかる画像形成装置であって、複数の前記トナーカートリッジは、前記回転搬送部材側から前記回転圧縮部材側への下り傾斜の大きさが、下側のトナーカートリッジほど小さい構成が好ましい。
【００１４】
かかる画像形成装置であって、前記回転搬送部材は、その回転速度が、前記回転圧縮部材の回転速度よりも遅い構成が好ましい。
【００１５】
かかる画像形成装置であって、前記回転搬送部材は、その回転速度が、前記下り傾斜の小さい前記トナーカートリッジほど、前記回転圧縮部材の回転速度に近い構成が好ましい。
【００１６】
かかる画像形成装置であって、前記回転搬送部材は、前記ケース本体に回転自在に支持される回転軸と、前記回転軸から延びる少なくとも１枚の可撓性の搬送フィンとを有し、前記回転圧縮部材は、前記ケース本体に回転自在に支持される回転軸と、前記回転軸にトナー排出口に対向して固定される送り出し部材と、前記送り出し部材の両側に装着されて、前記送り出し部材の方向に前記トナーを圧縮搬送する圧縮羽根と、を有する構成が好ましい。
【００１７】
かかる画像形成装置であって、前記送り出し部材は、前記回転軸から延びる少なくとも１枚の可撓性の掻出しフィンを有する構成が好ましい。
【００１８】
かかる画像形成装置であって、前記トナーカートリッジは、前記回転圧縮部材が有する回転軸の端部に連結される第１の従動歯車と、前記回転搬送部材が有する回転軸の端部に連結される、前記第１の従動歯車とは歯数の異なる第２の従動歯車と、前記第１の従動歯車と前記第２の従動歯車の間で前記第１の従動歯車と前記第２の従動歯車に噛みあう少なくとも１つの駆動歯車と、を有する構成が好ましい。
【００１９】
かかる画像形成装置であって、複数の前記トナーカートリッジは、前記第１の従動歯車と第２の従動歯車のギヤ比がそれぞれ異なっている構成が好ましい。
【００２０】
かかる画像形成装置であって、前記ケース本体は、回転圧縮部材側のトナー収容室と、前記回転圧縮部材側のトナー収容室と連結され、前記回転圧縮部材側のトナー収容室よりも断面積が大きい、回転搬送部材側のトナー収容室と、を有する構成が好ましい。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、複数のトナーカートリッジは、回転搬送部材側から回転圧縮部材側への下り傾斜の大きさがそれぞれ異なっており、回転搬送部材は、下り傾斜の小さいトナーカートリッジほど速く回転する構成であるため、トナーの自重による排出されやすさの傾向が異なっても、トナー排出量のばらつきを軽減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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（記録媒体）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シート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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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き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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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よい。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
図４は、２つの回転部材を一つの駆動歯車で異なった速度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２０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つの回転部材を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。
【００４４】
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。ここで、２本の搬送部材の回転速度（時間あたりの回転数を意味する。以下同様。）を変化させるため、従動歯車４３ａと従動歯車６３ａの歯数は異なっている。
【００４５】
トナーカートリッジ２０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と噛み合わされる。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。
【００４６】
ここで、本実施形態のトナーカートリッジでは、２本の回転部材の回転速度を異なるようにするため、従動歯車４３ａが従動歯車６３ａより大径で歯数が多くなるように設計する。このようにすれば、回転搬送部材４０の回転速度が回転圧縮部材６０の回転速度より遅くなる。回転速度の差は、従動歯車４３ａと従動歯車６３ａのギヤ比を変化させることで調節可能である。例えば、従動歯車４３ａと従動歯車６３ａのギヤ比を１．１：１から１０：１程度の間で設計すれば２本の回転部材の回転速度を異ならせて効果的にトナー搬送を行うには十分である。
【００４７】
また、図２に示した各色（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ）の現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋに装着されるトナーカートリッジで、従動歯車４３ａ、６３ａのギヤ比をすべて同一にする必要はない。図２で示したように、各現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋに装着されるトナーカートリッジの取り付け位置は異なっている。つまり、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２０は、下部側の現像器４Ｋに装着されるトナーカートリッジよりも傾斜（すなわち、回転搬送部材４０側から回転圧縮部材６０側への下り傾斜）が大きい。従って、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に近い回転圧縮部材６０側にトナーが自重によって落ちてくる。このため上部側にあるトナーカートリッジ内のトナーほど、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。
【００４８】
このようなトナーカートリッジ間のトナー排出のばらつきを軽減するために、上部側の現像器４Ｙに装着されるトナーカートリッジ２０においては、ケース本体２２内で上流側にある回転搬送部材４０をトナー排出口２４に近い回転圧縮部材６０よりもゆっくりと回転させる。例えば従動歯車４３ａ、６３ａのギヤ比を１０：１程度にして２本の回転部材を回転させるとよい。このようにすればトナーカートリッジの傾きが大きくてもトナーの過度な排出を防止することができる。
【００４９】
一方、下部側にある現像器４Ｋに装着されるトナーカートリッジおいては、上部側の現像器４Ｙに装着されるトナーカートリッジ２０よりも傾斜が小さいため、自重によってトナーが排出される傾向は小さい。従って、上流側の回転搬送部材４０を積極的に回転させてトナーを下流に搬送しなければならない。例えば、上述した上部側の現像器４Ｙに装着されるトナーカートリッジ２０と異なり、従動歯車４３ａ、６３ａのギヤ比を１．１：１程度にして２本の回転部材を回転させるとよい。
【００５０】
以上から分かるように、画像形成装置内で上部側から下部側に行くに従って、トナーカートリッジの取り付け位置による傾斜が小さくなるためトナーの自重による排出しやすさの傾向は小さくなる。従って、画像形成装置内で上部側から下部側にいくに従って、トナーカートリッジ内で上流側にある回転搬送部材４０を次第に速く回転させてトナーをトナー排出口のある下流側に多量に搬送するようにする。
【００５１】
これを実現するには、画像形成装置内で上部側から下部側にいくに従って、２本の回転部材のギヤ比を小さくして回転部材の回転速度比の変化を小さくするようにすればよい。このようにすれば、画像形成装置内で下部のトナーカートリッジほど上流側の回転搬送部材４０の回転速度が下流側の回転圧縮部材６０の回転速度に近づくようになる。従って、画像形成装置内で上部側から下部側にいくに従ってトナーカートリッジ内で上流側から下流側に搬送するトナー量を多くすることができ、トナーカートリッジの取り付け位置によるトナー排出量のばらつきを軽減してさらに効果的なトナー供給ができる。
【００５２】
図５は、図４のトナーカートリッジ内でのトナー搬送の流れを示す図であり、図２のトナーカートリッジのＡ−Ａ線に沿う断面図である。図５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部屋構造となる。ここで、本図では２つの回転部材は共に左回りに回転し、かつ回転搬送部材４０の回転速度が回転圧縮部材６０の回転速度よりも遅い。
【００５３】
回転搬送部材４０が左回りに回転することによって、トナーは第１のトナー収容室９０から回転搬送部材４０により、ケース本体２２の底部を沿って突部２６の方向に押し出されるように搬送される（図中の矢印Ａ群）。続いて、一部のトナーは、突部２６を越えて第２のトナー収容室９２側へ送られる。第２のトナー収容室９２に送られたトナーは、回転圧縮部材６０の圧縮羽根６４により、図中の矢印Ｂ群が示すようにトナーカートリッジの中央にあるトナー排出口２４に向かって左右から圧縮搬送される。最後にトナーは、トナー排出口２４付近で適度な圧密状態を維持しながら排出される（図中の矢印Ｃ群）。
【００５４】
以上がトナーの主な流れである。しかし本実施形態では、２つの回転部材の回転速度が異なっており、回転搬送部材４０の回転速度が回転圧縮部材６０よりも遅い。従って、回転搬送部材４０が下流側の第２のトナー収容室９２側にトナーを過搬送してしまいトナーの圧縮状態が高くなりすぎることを回避できる。これは以下のような理由による。
【００５５】
回転圧縮部材６０よりも回転搬送部材４０の方が、回転速度が遅くトナー搬送量も少ない。つまり、回転搬送部材６０は回転圧縮部材４０に比べてトナーを押し出す力は弱い。
【００５６】
従って、トナーが第２のトナー収容室９２側で過度な圧縮状態になると、トナーは第２のトナー収容室９２側から第１のトナー収容室９０側に逆流するからである（図中の矢印Ｄ群）。このトナーの逆流によって、トナーは過度な圧縮状態を回避することができる。
【００５７】
図６は、上述したトナー搬送の流れを示す図であり、図５のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。ここで、２つの回転部材は図５と同様に共に左回転しており、上流側にある回転搬送部材４０の方が下流側にある回転圧縮部材６０の回転速度よりも遅い。図６に示すように、上流側の回転搬送部材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、下流側の第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。
【００５８】
また、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。
【００５９】
また、回転圧縮部材６０の圧縮羽根６４は、図３で示したように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、本実施形態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。
【００６０】
さらに、本実施形態のように、２本の回転部材の回転速度が異なり上流側の回転搬送部材４０の方が下流側の回転圧縮部材６０の回転速度よりも遅いトナーカートリッジでは、図５で示した矢印Ｄ群のように、トナーが第２の収容室９２から第１のトナー収容室９０に逆流する（図中の矢印Ｅ群）。この逆流によってトナーに掛かる余分な圧力を逃がすことができる。特に、２つの回転部材の回転領域の境界付近にある突部２６の上方では、トナーが回転圧縮部材６０の掻出しフィン６８ａ、６８ｂによって、第１のトナー収容室９０側に押し戻されることにより余分な圧力を逃がすことができる。以上のように、トナーが下流側から上流側に圧力を逃がすには２つの流れがある。一つは２本の回転部材の回転速度が異なり上流側の回転搬送部材４０の方が下流側の回転圧縮部材６０より遅く回転するために生ずるトナーの逆流であり、もう一つは下流側の回転圧縮部材６０の掻出しフィン６８ａ、６８ｂによる上流側へのトナーの押し戻す搬送によって生じるトナーの逆流である。
【００６１】
ここで、回転搬送部材４０と回転圧縮部材６０の回転速度が等しいトナーカートリッジ場合では、突部２６の上方付近で周期的に回転搬送部材４０の搬送フィン４４と回転圧縮部材６０の掻出しフィン６８ａ、６８ｂとが再接近する可能性がある。再接近した場合には、突部２６の上方付近でトナーの圧縮状態が常に高くなり、トナーが局所的に滞留しやすくなる。このためケース本体２２内では、全体的なトナーの流動性がよくない。また、搬送フィン４４と掻出しフィン６８ａ、６８ｂの長さが長いと周期的にフィンが突部２６上方でぶつかり合ってしまいフィンが早期に摩耗してしまう。
【００６２】
しかし、本発明では、２つの回転部材の回転速度が異なるので、突部２６上方で搬送フィン４４と掻出しフィン６８ａ、６８ｂが定期的に再接近することがなくなり、再接近する回数が減少する。従って、回転速度が同じ場合に比べ、フィンが長くてもぶつかる回数が減少するので、フィンの摩耗を防止し耐久性を上げることができる。
【００６３】
また、上述のように２本の回転部材の回転速度が同じであると、突部２６上方付近で圧縮状態の高いままトナーが滞留しやすい。しかし、本発明では、２本の回転部材の回転速度が異なり、搬送フィン４４と掻出しフィン６８ａ、６８ｂが突部２６上方で接近してトナーを上下から挟むように圧縮する現象が定期的に起こらない。さらに、下流側にある回転搬送部材４０の方が、上流側にある回転圧縮部材６０よりも回転速度が遅ければ、下流側の掻出しフィン６８ａ、６８ｂがトナーを上流側の第１のトナー収容室９０側に押し出す際に、上流側の搬送フィン４４によってトナーの流れが阻まれることが少ない。従って、トナーが適度に逆流できトナーに係る余分な圧力を逃がすことができる。  
また、この圧力の逃げに伴って、トナーが突部２６上方付近で適度にほぐされ、トナー成分を均一に分散することができる。
【００６４】
さらに、本実施例ではトナーが逆流できるために、上流側の第２のトナー収容室９２側でトナーが過度な圧縮状態を作り出すことがなくケース本体２２内でトナーの全体的な流動性を向上できる。回転搬送部材４０の方が回転圧縮部材６０よりも回転速度が遅くなるように設定することで、下流の第２のトナー収容室９２にトナーを過搬送しなくてすむ。また、回転搬送部材４０の回転が遅いため、回転搬送部材４０の搬送フィン４４、４６がケース本体２２の内壁に摺動する時間が減少するので、搬送フィン４４、４６の摩耗を防ぎ、耐久性を上げることもできる。なお、２つの回転部材の回転速度比は、トナーカートリッジの取り付け位置やトナーの種類等の諸条件に応じて、適切に変更することが好ましい。
【００６５】
図７は、２本の回転部材を別々に駆動させるトナーカートリッジを示す。構造は、図４の駆動歯車２３が無くなったのみでその他の構造は同じである。
【００６６】
図４に示したように２つの回転部材を１つの駆動で行う場合には、回転速度比は変化しないが２つの回転部材の回転速度を同時に変えることができる。しかし、トナーカートリッジ内のトナー残量に応じて、より細かく２つの回転部材の回転速度を変化させたいことがある。このような場合には、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それぞれを別々に駆動させるとよい。このように駆動を別々にすれば、トナー残量に応じてそれぞれ回転速度や回転方向を自由に変化させることができる。  
しかし、図４で示した駆動歯車２３と従動歯車４３ａ、６３ａの機構を改良することによって、１つの駆動でも２つの回転速度比を変えることができる。
【００６７】
図８は、１つの駆動で２本の回転部材の回転速度比を変えることができる機構の１例を示す図である。トナーカートリッジを先の図４のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面から見た図に相当する。
【００６８】
２本の回転部材の１つである回転搬送部材４０部材の回転軸４２の先端を円錐状に加工する。そして、従動歯車４３ａの回転と連動して回転する棒状の軸受け８４を設けトナーカートリッジのケース本体２２に回転可能であるように固定する。この軸受け８４の先端には、従動歯車４３ａの回転に連動して回転するボールベアリング８６が取り付けられている。このボールベアリング８６は、回転軸４２の円錐状の先端部の側面に接して回転軸４２を支えながら回転させる。また、回転軸４２とケース本体２２の間に回転軸４２を支えるスプリング８０を設ける。回転軸４２はこのスプリング８０と軸受け８４によって支えられている。
【００６９】
回転軸４２は、回転軸４２にかかるトルクの強弱に応じてスプリング８０を押して上下方向に移動できる。回転軸４２の円錐状の先端は、固定された軸受け８４に支えられており、ボールベアリング８６に摺動しながら左右にも移動できる。なお、回転軸４２が移動しすぎないようにケース本体２２には、ストッパー部材８２，８３が設けられている。
【００７０】
次に、トナーカートリッジの上流側の回転搬送部材４０側のトナー量に応じて回転搬送部材４０の回転速度が自動的に変化する動作について説明する。搬送するトナー量が多い場合には、回転搬送部材４０の回転軸４２に係るトルクは大きくなる。従って、図８（Ａ）に示すように、回転軸４２がスプリング８０を押し下げて、軸受け８４先端のボールベアリング８６が回転軸４２の円錐状の先端部の頂点に近い付近で接する。この接点の軌跡の円周は、回転軸４２の最外郭の円周よりも小さい。このことからボールベアリング８６が２回転する間に回転軸４２が一回転する程度の回転速度になることが分かる。
【００７１】
一方、搬送するトナー量が少ない場合には、回転搬送部材４０の回転軸４２に係るトルクは小さくなる。従って、図８（Ｂ）に示すように、回転軸４２がスプリング８０に押し上げられ、軸受け８４先端のボールベアリング８６が回転軸４２の円錐状の先端部の頂点から遠く回転軸４２の側面に近い付近で接する。この接点の軌跡の円周は、回転軸４２の最外郭の円周に近くなる。このことから、ボールベアリング８６が１０回転する間に回転軸４２が１回転する程度の回転速度になることが分かる。
【００７２】
以上のような駆動機構を用いれば１つの駆動でも、回転搬送部材４０と回転圧縮部材６０の回転速度だけでなく回転速度比も変えることができる。例えば、上流側の回転搬送部材４０の回転速度が下流側の回転圧縮部材６０よりも遅い設定にして、回転搬送部材４０側に上記のような機構を設ける。この機構よって、トナーの搬送量に応じて回転搬送部材４０の回転速度のみが自動的に変化して２本の回転部材の回転速度比が変化する。つまり、上流側の回転搬送部材側４０にトナーが多量に有るときは、回転軸４２に係るトルクが大きくなって回転搬送部材４０は速く回転する。その後、回転搬送部材４０によってトナーが搬送されるに従って回転搬送部材４０側のトナーが減って回転軸４２に係るトルクが小さくなる。従って、上述した機構を用いれば回転搬送部材４０の回転速度が遅くなりトナーを上流側の回転圧縮部材６０側に過搬送することを回避できる。なお、ここでは回転搬送部材４０側に上記の機構を設けたが、回転圧縮部材６０側に設けてもよい。また、上記機構の回転軸４２の円錐形の先端部の傾斜形状を変えたりすることで、回転搬送部材４０の回転速度を様々なパターンで変化させることができる。また、設計によって上流側の回転搬送部材４０の回転速度を下流側の回転圧縮部材６０よりも遅くしたり速くしたりすることもできる。
【００７３】
図９は、２つ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の別の実施例を説明する図であり、図２の現像器４Ｙとトナーカートリッジ２０の側面図である。ここでは、２つの回転部材は、共に左回転するとする。
【００７４】
構成要素は図４と同様であるが、回転搬送部材４０を回転させる従動歯車４３ｂの大きさ（歯数）が図４の従動歯車４３ａよりも小さい。駆動歯車２３によって従動歯車６３ｂ、４３ｂが回転するが、従動歯車４３ｂの方が、従動歯車６３ｂよりも回転速度が速い。つまり、上流側の回転搬送部材４０の方が、下流側の回転圧縮部材６０よりも回転速度が速い。
【００７５】
従って、このような駆動機構のトナーカートリッジでは、トナーは上流側の回転搬送部材４０により、下流の回転圧縮部材６０側に多く搬送されやすい。特に、新しいトナーカートリッジを装着した直後においては、トナーをトナー排出口２４に直ちに搬送することが好ましいので、本実施例は好適である。
【００７６】
なお、本実施形態では、上流側の回転搬送部材４０が下流側の回転圧縮部材６０よりも速く回転するため、回転搬送部材４０の搬送フィン４４、４６がケース本体２２の内壁に摺動しすぎて摩耗しないように搬送フィンの可撓性の強弱をコントロールする。
【００７７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【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２つの回転部材を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５】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搬送の流れを示す図である。
【図６】図５に示したトナーカートリッジのＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図７】本発明の別の実施形態に係る２つの回転部材を別々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８】本発明の別の実施形態に係る２つの回転部材の回転速度比を１駆動で変化させるトナーカートリッジを示す図である。
【図９】本発明の別の実施形態に係る２つの回転部材を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。
【符号の説明】
【００７９】
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
４４  中央部搬送フィン
４６  側部搬送フィン
６０  回転圧縮部材
６４  圧縮羽根
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】
2005250517.tif 000003
【図２】
2005250517.tif 000004
【図３】
2005250517.tif 000005
【図４】
2005250517.tif 000006
【図５】
2005250517.tif 000007
【図６】
2005250517.tif 000008
【図７】
2005250517.tif 000009
【図８】
2005250517.tif 000010
【図９】
2005250517.tif 000011