(57)【要約】【課題】常にほぼ一定量のトナー排出と機械的省スペースとの両立を実現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。【解決手段】  トナー貯留室１１と、その内壁１４によって隔てられトナー貯留室１１に隣接して設けられたスクリュー収容室１７と、トナー貯留室１１とは反対側のスクリュー収容室１７側面に設けられたトナー排出口１６と、トナー貯留室１１内のトナーを攪拌すると共にトナー貯留室１１の内壁に沿ってトナーをスクリュー収容室１７側に移動させるアジテータ１２と、スクリュー収容室１７内に設けられてスクリュー収容室１７内に存在するトナーをトナー排出口１６に搬送する搬送スクリュー１３と、を備え、トナー貯留室１１の内壁１４は、トナー排出口１６に対向する位置において、その外側の位置よりも高さの高いトナー流出障壁部１５を有する構造である。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを収容するためのトナー貯留室と、
前記トナー貯留室の内壁によって隔てられ、前記トナー貯留室に隣接して設けられたスクリュー収容室と、
前記スクリュー収容室の前記トナー貯留室とは反対側の側面に設けられたトナー排出口と、
前記トナー貯留室内のトナーを攪拌すると共に、前記トナー貯留室の内壁に沿ってトナーを前記スクリュー収容室側に移動させるアジテータと、
前記スクリュー収容室内に設けられ、前記スクリュー収容室内に存在するトナーを前記トナー排出口に搬送する搬送スクリューと、を備え、
前記トナー貯留室の内壁は、前記トナー排出口に対向する位置において、その外側の位置よりも高さの高いトナー流出障壁部を有する構造であることを特徴とするトナーカートリッジ。
【請求項２】
前記トナー流出障壁部は、前記トナー貯留室内にトナーが満充填されている状態において前記アジテータが前記スクリュー収容室側にトナーを移動させるとき、トナーが乗り越えられない範囲内の高さを有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】
前記トナー流出障壁部は、前記搬送スクリューの長手方向に関し、前記トナー排出口よりも幅広に構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のトナーカートリッジ。
【請求項４】
前記トナー排出口は、前記搬送スクリューの長手方向に関し、前記スクリュー収容室の側面の中央付近に形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のトナーカートリッジ。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載のトナーカートリッジと、
前記トナー排出口から放出されるトナーの直接供給が可能に配置された現像装置とを有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】
本発明はトナーカートリッジに関し、特に複合機等の画像形成装置に組み込まれた現像装置ユニットに着脱自在に取り付けられ、トナーを補給するためのトナーカートリッジに関する。また本発明は、このようなトナーカートリッジを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トナーを収容するトナーカートリッジには、トナー収容部（トナー貯留室）と、収容されたトナーを攪拌すると共に上方の搬送スクリューの位置までトナーを持ち上げるためのアジテータを備える。搬送スクリューの位置まで持ち上げられたトナーは、搬送スクリューの回転により、トナー収容部から奥行方向に突出した位置に形成されるトナー排出口まで移送され、トナー排出口に対応する位置に配置されるトナーホッパー内に受け入れられる。そして、トナーホッパー内のトナーは、スクリューコンベアーを介して現像装置側へと送られる（下記特許文献１参照）。なお、ここでいう「奥行方向」とは、トナーカートリッジと現像装置が左右に配置される状態で画像形成装置を見たときの、トナーカートリッジより奥に向かう方向という意味である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１２９１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の構成では、トナー収容部から突出した位置にトナー排出口を設けているが、これは単位時間当たりに一定量のトナーを搬送することを目的としている。すなわち、もしアジテータがトナーを攪拌している場所付近にトナー排出口を設けた場合、トナー収容部内のトナー量が多いときには、アジテータが搬送するトナーが搬送スクリューを介さず直接トナー排出口に到達してしまい、トナー収容部内のトナー量の多寡によって、排出口から排出されるトナー量が変動してしまうためである。
【０００５】
しかし、特許文献１の構成では、トナー収容部の外側の位置において、トナー収容部とスクリューコンベアーの間に中間搬送機構としてのトナーホッパーを設けているため、その分の機械的スペースが必要とされる。
【０００６】
小型化を実現しようとすべく、トナーカートリッジの近傍に現像装置を配置したとしても、トナー収容部の外側に配置されるトナーホッパーに設けられたトナー排出口と、現像装置とを連絡する必要があるため、このための連絡用搬送機構（スクリューコンベアー）を設けなければならない。よって、そのための機械的スペースも要求されることとなり、装置の小型化に対する妨げとなってしまう。更には、このような連絡用搬送機構を介してトナーを搬送することで、トナー詰まりの原因となるおそれもある。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑み、常にほぼ一定量のトナー排出と機械的省スペースとの両立を実現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とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るトナーカートリッジは、
トナーを収容するためのトナー貯留室と、
前記トナー貯留室の内壁によって隔てられ、前記トナー貯留室に隣接して設けられたスクリュー収容室と、
前記スクリュー収容室の前記トナー貯留室とは反対側の側面に設けられたトナー排出口と、
前記トナー貯留室内のトナーを攪拌すると共に、前記トナー貯留室の内壁に沿ってトナーを前記スクリュー収容室側に移動させるアジテータと、
前記スクリュー収容室内に設けられ、前記スクリュー収容室内に存在するトナーを前記トナー排出口に搬送する搬送スクリューと、を備え、
前記トナー貯留室の内壁は、前記トナー排出口に対向する位置において、その外側の位置よりも高さの高いトナー流出障壁部を有する構造であることを特徴とする。
【０００９】
このような構成とすることで、アジテータによりトナーがトナー貯留室内の内壁に沿って持ち上げられても、トナー流出障壁部によってトナーが直接トナー排出口に導かれるのを阻むことができる。これにより、トナー貯留室内のトナーを、搬送スクリューを介してトナー排出口へと導くことができ、トナーの排出量を均一にできる。
【００１０】
また、かかる構成によれば、トナーカートリッジの側面にトナー排出口が設けられる構成であるため、このトナー排出口から直接現像装置に対してトナーを移送することが可能となる。これにより、中間搬送装置が不要となり、省スペース化が実現できる。更には、中間搬送装置に起因するトナー詰まりの問題も解消する。
【００１１】
本発明に係るトナーカートリッジにおいては、前記トナー流出障壁部の高さに関して、前記トナー貯留室内にトナーが満充填されている状態において前記アジテータが前記スクリュー収容室側にトナーを移動させるときに、トナーが乗り越えられない範囲内に設定するのが好適である。更には、前記搬送スクリューの長手方向に関し、前記トナー流出障壁部の幅を、前記トナー排出口の幅よりも広く設計するのが好ましい。
【００１２】
このような構成とすることで、トナー貯留室内のトナーは、全て搬送スクリューを介してトナー排出口に導かれることとなる。これにより、トナー排出量を均一化する効果を最大限高めることができる。
【００１３】
また、本発明に係るトナーカートリッジにおいては、前記搬送スクリューの長手方向に関し、前記トナー排出口を前記スクリュー収容室の側面の中央付近に形成するのが好適である。
【００１４】
これにより、トナー貯留室内に存在するトナーの位置にかかわらず、トナーを均一的にトナー排出口に導くことが可能となる。
【００１５】
また、本発明に係る画像形成装置は、上記特徴構成を有するトナーカートリッジと、前記トナー排出口から放出されるトナーの直接供給が可能に配置された現像装置とを有することを特徴とする。
【００１６】
かかる構成としたことで、常にほぼ一定量のトナーの排出を可能にしながらも、機械的省スペース化を可能にした画像形成装置が実現できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に構成によれば、トナー排出口に対向する位置にトナー流出障壁部を備える構成としたことで、トナー貯留室内のトナーが直接トナー排出口に導かれるのを阻むことができ、搬送スクリューを介してトナー排出口へと導かれるため、トナーの排出量を均一化できる。そして、トナーカートリッジの側面にトナー排出口を設ける構成であるため、トナー排出口から直接現像装置に対してトナーを移送できる。これにより、中間搬送装置が不要となり、省スペース化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構成を示した概略断面図である。
【図２】本発明のトナーカートリッジの概略構成を示す斜視図である。
【図３】本発明のトナーカートリッジを上から見たときの概略平面図である。
【図４】トナー流出障壁部を設けたことの効果を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係る画像形成装置（以下、適宜「本装置」と略記する。）の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の各図は、あくまで模式的に示したものであり、例えば図面の寸法比は実際の寸法比と必ずしも一致しない。
【００２０】
〔全体構成〕
図１は、本装置１の内部構成を示した概略断面図の一例である。本装置１は、原稿読取部３０で読み取った原稿の画像データに基づいて記録紙に画像形成などを行う複合機であり、その外形が本体ハウジング２により規定されている。本体ハウジング２内には、給紙部３、画像形成部４及び定着部５等が収容されている。
【００２１】
なお、本実施形態では、複合機を例に挙げて説明するが、複写機、プリンタ、又はファクシミリといった単体機能を有する画像形成装置であっても構わない。
【００２２】
給紙部３は、記録紙を収容するための記録紙カセット３１を備えており、当該記録紙カセット３１内に設けられた支持板３２上に、記録紙を積層した状態で収容できる構成である。支持板３２は、その一端部に設けられた支軸３３を中心に回転可能となっており、支軸３３側とは反対側の端部が上方へ付勢されることにより、最上部の記録紙が給紙ローラ３４に対して押圧される。この状態で給紙ローラ３４が回転駆動されることにより、記録紙カセット３１内に収容されている記録紙が、給紙ローラ３４と分離パッド（不図示）により分離され、本体ハウジング２の内部に形成された搬送路６に１枚ずつ送り出される。
【００２３】
記録紙カセット３１から搬送路６に送り出された記録紙は、当該搬送路６を通って画像形成部４側へ搬送される。そしてレジストローラ７によって、記録紙は画像形成部４の直前で一旦停止され、画像形成部４により記録紙に画像を形成するタイミングに合わせて画像形成部４に送り出される。
【００２４】
画像形成部４は、感光体ドラム４１を有し、その周囲に帯電器４２、光書込みユニット４３、現像装置４４、転写器４５及びクリーニング装置４６を配置した構成となっており、電子写真方式により記録紙に画像を形成する。
【００２５】
円筒状の感光体ドラム４１の表面には感光体が形成されており、画像形成時には、回転駆動される感光体ドラム４１の表面が帯電器４２により一様に、例えば負に帯電される。光書込みユニット４３は、電話回線を介して受信したファクシミリ原稿の画像データや、原稿読取部３０で読み取った画像データに対応して、ＬＥＤ(Light-Emitting Diode)又はレーザ光源から選択的に光を出力させる。帯電器４２により一様に帯電された感光体ドラム４１の表面には、光書込みユニット４３から出力される光で露光されることにより、静電潜像が形成される。
【００２６】
静電潜像が形成された感光体ドラム４１の表面には、現像装置４４から供給されるトナーが付着することによりトナー像が形成され、当該トナー像が転写器４５を用いて記録紙に転写される。転写後に感光体ドラム４１の表面に残留したトナーは、クリーニング装置４６により取り除かれる。転写器４５によりトナー像が転写された記録紙は、搬送路６を通って定着部５へ搬送される。
【００２７】
なお、現像装置４４は、非磁性一成分現像方式を採用しており、トナー貯留室４９、トナー貯留室４９内に設けられたアジテータ５１、供給ローラ５３、現像剤担持体としての現像ローラ５４を備える。アジテータ５１は回転駆動され、これによってトナーをトナー貯留室４９内で攪拌させている。また、供給ローラ５３も回転駆動されて、現像ローラ５４と規制ブレード（不図示）との接触部においてトナーを摩擦帯電させ、現像ローラ５４上にトナーを吸着させるように構成されている。
【００２８】
定着部５には、所定の温度に加熱される加熱ローラ１８と、当該加熱ローラ１８に対して所定の圧力で接する加圧ローラ１９とが備えられている。トナー像が転写された記録紙は、加熱ローラ１８と加圧ローラ１９の間を通過することによりトナーが定着された後、排出ローラ８を介して、本体ハウジング２の外部に形成された排出トレイ９上に排出される。
【００２９】
トナーカートリッジ１０は、現像装置４４側にトナーを補給するための機構であり、現像装置４４に対して着脱自在に構成されている。トナーカートリッジ１０は、トナー貯留室１１、トナー貯留室１１内のトナーを撹拌するためのアジテータ１２、及びトナー貯留室１１内のトナーを現像装置４４に移送するための搬送スクリュー１３を備えている。この搬送スクリュー１３は、例えば他の搬送系や画像形成部から独立したモータであるトナー補給用モータによって駆動される。
【００３０】
トナーカートリッジ１０の構成につき、図面を改めて詳細に説明する。
【００３１】
〔トナーカートリッジの構成〕
図１に示すように、本実施形態においてはトナーカートリッジ１０の直下位置に現像装置４４を設け、トナーカートリッジ１０に収容されているトナーを現像装置４４側に直接落下させることで、トナーの移送を行う構成である。
【００３２】
図２及び図３は、トナーカートリッジ１０の概略構成を示す図面であり、図２は斜視図、図３は上から見たときの平面図である。上述したように、トナーカートリッジ１０は、トナー貯留室１１、アジテータ１２、搬送スクリュー１３を備える。
【００３３】
アジテータ１２は、搬送スクリュー１３とほぼ平行に設けられた軸を中心に回転することで、トナー貯留室１１内のトナーを攪拌する。トナー貯留室１１は、斜度を有する内壁１４を有しており、アジテータ１２による攪拌に起因して、貯留されたトナーをこの内壁に沿って上方へと持ち上げる。図３に図示しているように、アジテータ１２の側面にはトナーの攪拌・搬送を補助するためのシート材２２が設けられている。なお、図２ではシート材２２の図示を省略している。
【００３４】
トナー貯留室１１の底部には、トナーの残量を検出するためのトナー残量検出部２１を設けている。具体的には、トナー貯留室１１下部に設けられた透光面を両側から挟むようにして、発光素子及び受光素子が備えられる。発光素子と受光素子の間にトナーが存在しない場合は、発光素子からの放射光を受光素子によって検出できる。トナー残量検出部２１は、発光素子からの放射光がトナーによって遮られる度合いに基づいてトナー残量を検出する構成である。なお、図３ではトナー残量検出部２１の図示を省略している。
【００３５】
トナーカートリッジ１０は、トナー貯留室１１に対してｄ１方向に隣接してスクリュー収容室１７を設けており、当該スクリュー収容室１７内には、アジテータ１２のトナー搬送方向と直交する方向（異なる方向）にトナーを搬送する搬送スクリュー１３が設けられる。スクリュー収容室１７は、トナー貯留室１１の内壁１４によって隔てられている。内壁１４を乗り越えたトナーのみがスクリュー収容室１７内に導かれ、搬送スクリュー１３によって移送される。
【００３６】
スクリュー収容室１７のｄ１方向側の側面には、トナーを現像装置４４側に放出するためのトナー排出口１６が設けられている。このトナー排出口１６は、搬送スクリュー１３の軸方向（ｄ２方向）に関して、スクリュー収容室１７の側面のほぼ中央付近に形成される。なお、トナー排出口１６は、アジテータ１２の軸方向における搬送領域内に位置している。
【００３７】
更に、トナー貯留室１１の内壁１４は、このトナー排出口１６に対向する位置において、その隣接位置よりも高さの高いトナー流出障壁部１５を有している。
【００３８】
シート材２２が設けられたアジテータ１２が回転することで、トナー貯留室１１内に収容されているトナーが内壁１４に沿って持ち上げられる。そして、トナー流出障壁部１５が設けられていない箇所においては、内壁１４の高さが、トナー流出障壁部１が設けられている箇所における内壁１４の高さよりも低くなっているため、一定量のトナーがこの内壁１４を超えてスクリュー収容室１７側へと移送される。スクリュー収容室１７側に移送されたトナーは、図３の紙面上においてトナー排出口１６の左右に設けられた搬送スクリュー１３によって、それぞれトナー排出口１６側へと搬送される。
【００３９】
つまり、図３の紙面上において、ｄ２方向に関し、トナー貯留室１１の右側領域に収容されていたトナーは、トナー排出口１６の右側に位置する搬送スクリュー１３によって、左方向に移送されてトナー排出口１６に導かれる。逆に、ｄ２方向に関し、トナー貯留室１１の左側領域に収容されていたトナーは、トナー排出口１６の左側に位置する搬送スクリュー１３によって、右方向に移送されてトナー排出口１６に導かれる。よって、トナー排出口へ、その両側に位置するスクリューが並行してトナーを搬送するため、均一量でかつ十分な量のトナーを搬送することが可能である。
【００４０】
上述の説明及び図３で示す通り、搬送スクリュー１３は、ｄ２方向における中央領域に配置されたトナー排出口１６を境に右側領域と左側領域とに区分され、右側領域と左側領域とで互いにトナー搬送方向が逆方向になるように構成されているが、下記のように構成しても良い。つまり、トナー排出口を、ｄ２方向に関して、スクリュー収容室１７の側面の一端側に形成した上で、搬送スクリューを、トナー搬送方向がトナー排出口に向けた一方向にのみとなるように構成しても良い。この場合には、搬送スクリュー１３と比較して、搬送スクリューの設計が容易である。
【００４１】
そして、図２及び図３に示すように、本構成では、トナー排出口１６の対向位置にトナー流出障壁部１５が設けられている。これにより、内壁１４を乗り越えたトナーが直接トナー排出口１６に導かれるのを防止している。
【００４２】
つまり、本構成によれば、トナー貯留室１１内のトナーは、必ず搬送スクリュー１３を介してトナー排出口１６に導かれる。これにより、トナー貯留室１１内のトナーを均等にトナー排出口１６に導くことができる。
【００４３】
そして、前述したように、トナー排出口１６から排出されるトナーは、落下することで直接現像装置４４内に供給される構成である。このため、従来のように、中間搬送機構としてのトナーホッパーを設ける必要がなく、省スペース化が実現できる。
【００４４】
なお、上述したように、トナー流出障壁部１５は、搬送スクリュー１３を介することなくトナー貯留室１１から直接トナー排出口１６にトナーが導かれるのを防止するために設けられる構成である。トナー流出障壁部１５を備えることで、これが存在しないよりもその効果は期待できるが、より望ましくは、ｄ２方向に関し、トナー排出口１６よりも長い幅を有して形成されるのが好ましい。また、トナー流出障壁部１５の高さについては、アジテータ１２の回転による通常のトナー移送処理において、トナーが乗り越えられない程度の高さであればよい。
【００４５】
また、図２では図示を省略しているが、実際にはトナーカートリッジ１０には、トナー貯留室１１及びスクリュー収容室１７の上面を覆うカバーが設けられる。トナー流出障壁部１５は、その上端がこのカバーの面に接触する程度の高さを有するように構成して構わないし、多少の高さ余裕を有する設計としても構わない。
【００４６】
図４は、トナー流出障壁部１５を設けたことの効果を説明するためのグラフである。実施例としては、図２及び図３を参照して説明した、本発明のトナーカートリッジ１０を採用した。また、比較例としては、実施例に対してトナー流出障壁部１５を設けない態様を採用した。
【００４７】
図４のグラフは、トナー貯留室１１内においてトナーを満充填状態としてから、アジテータ１２の回転駆動を継続して実行したときの、トナー排出口１６から排出されるトナー量の経時的変化を示すものである。
【００４８】
図４に示すように、比較例においては、実験開始直後から一定時間が経過するまで（例えば１００秒経過時点まで）、すなわちトナーが満充填状態に近い状態では、その後（例えば２００秒〜８００秒経過時点）と比較してトナー排出量が著しく多くなっていることが分かる。これに対し、実施例では、トナー量が満充填状態に近い状態においても、トナー排出量の増加を抑制する効果が得られている。
【００４９】
つまり、比較例の構成では、トナーが満充填に近い状態において、トナー貯留室１１内のトナーのうちの一部が、搬送スクリュー１３を介することなく、直接トナー排出口１６に導かれていることが伺える。これに対し、実施例の構成では、トナーが満充填に近い状態であっても、トナーは必ず搬送スクリュー１３を介してトナー排出口１６に導かれるため、搬送スクリュー１３の搬送能力によってトナー排出量を固定化することができている。
【００５０】
なお、実施例において実験開始後１２００秒程度を過ぎたところからトナー排出量が減少しているのは、トナー貯留室１１内のトナー残量が低下していることを示唆するものである。比較例において実験開始後１０００秒程度を過ぎたところからトナー排出量が減少しているのも同様の理由による。ただし、比較例においては、満充填に近い状態においてトナー排出量が実施例よりも多くなっているため、結果的にトナー量の減少スピードも早くなっている。
【符号の説明】
【００５１】
１  ：  画像形成装置
２  ：  本体ハウジング
３  ：  給紙部
４  ：  画像形成部
５  ：  定着部
６  ：  搬送路
７  ：  レジストローラ
８  ：  排出ローラ
９  ：  排出トレイ
１０  ：  トナーカートリッジ
１１  ：  トナー貯留室
１２  ：  アジテータ
１３  ：  搬送スクリュー
１４  ：  トナー貯留室の内壁
１５  ：  トナー流出障壁部
１６  ：  トナー排出口
１７  ：  スクリュー収容室
１８  ：  加熱ローラ
１９  ：  加圧ローラ
２１  ：  トナー残量検出部
２２  ：  シート材
３０  ：  原稿読取部
３１  ：  記録紙カセット
３２  ：  支持板
３３  ：  支軸
３４  ：  給紙ローラ
４１  ：  感光体ドラム
４２  ：  帯電器
４３  ：  光書込みユニット
４４  ：  現像装置
４５  ：  転写器
４６  ：  クリーニング装置
４９  ：  トナー貯留室
５１  ：  アジテータ
５３  ：  供給ローラ
５４  ：  現像ローラ
【図１】
2013137435.tif 000003
【図２】
2013137435.tif 000004
【図３】
2013137435.tif 000005
【図４】
2013137435.tif 000006