(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤担持体と着脱可能なトナーカートリッヂとを具備する現像装置において、前記トナーカートリッヂに装着したアジテータ軸上にアジテータギアを摺動のみ可能に楔着し、前記アジテータギアが駆動ギアに噛合するのを規制する規制部材を前記アジテータ軸上に挿脱可能に装着し、前記トナーカートリッヂの内ケースに連結されたフランジ上の把手により前記アジテータ軸からの前記規制部材を離脱不能とし、前記内ケースが開放された際にのみ、前記規制部材が前記アジテータギアの規制を開放し、駆動ギアに噛合されて始めて駆動力を受けるように構成したことを特徴とする現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真技術によって画像を形成するレーザープリンター、レーザーファクシミリ等の画像形成装置に用いられる現像装置の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の現像装置において、トナー貯蔵容器が電子写真印刷装置に着脱可能に設けられたものとしては、例えば特開平３−２８８８７５号公報（公知例）のものが知られている。
【０００３】
この公知例のものは、略回転体形状のトナー貯蔵容器が外筒１、内筒２並びにギヤ５により駆動される螺旋コイル状の攪拌部材４を備えたものであって、内筒２の両端を閉止する妻板３ａ、３ｂを固定部材６を介装してトナーカートリッヂ保持部７によって着脱可能に支持させたものであるが、少なくとも軸６３を丸孔７１に係合させて凹部７３内に固定部材６を回転可能に支持させ、又ガイド６２を溝３１に係合させるようにする等の着脱手段を採用したものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記した公知例によっても着脱可能なトナーカートリッヂにより容易にトナーの補給をなしうるものであるが、尚改善の余地があった。
【０００５】
即ち、前記の公知例のものにあってはトナー貯蔵容器の着脱手段の構成が極めて複雑であって、着脱操作に多数の行程を必要としており、又構成部品点数も少なくないため故障のおそれがあるばかりでなく、その保守点検にも熟練を要するものであった。
【０００６】
この発明が解決しようとする第１の課題点は、所定の装着位置において現像カートリッヂ内にトナーカートリッヂを抜脱不能に係止し、トナーを確実に供給しうるものを提供することである。
【０００７】
この発明が解決しようとする第２の課題点は、トナーカートリッヂからトナーが供給可能な状態においてのみアジテータを駆動させてトナー供給をなしうるものを提供することである。
【０００８】
この発明が解決しようとする第３の課題点は、駆動ギアとアジテータギアとが完全に噛合された状態でのみトナー供給が実施され、アジテータギアの不完全な噛み合い状態による振動や損傷の発生を防止し画質の安定化を図ることが出来るものを提供することである。
【０００９】
この発明が解決しようとする第４の課題点は、アジテータギアと駆動ギアとの係脱が円滑に実施出来るものを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の各課題点を解決するためのこの発明における対応手段としては次の如くである。
【００１１】
(1)  現像剤担持体と着脱可能なトナーカートリッヂとを具備する現像装置において、前記トナーカートリッヂに装着したアジテータ軸上にアジテータギアを摺動のみ可能に楔着し、前記アジテータギアが駆動ギアに噛合するのを規制する規制部材を前記アジテータ軸上に挿脱可能に装着し、前記トナーカートリッヂの内ケースに連結されたフランジ上の把手により前記アジテータ軸からの前記規制部材を離脱不能とし、前記内ケースが開放された際にのみ、前記規制部材が前記アジテータギアの規制を開放し、駆動ギアに噛合されて始めて駆動力を受けるように構成したことを特徴とする現像装置。
【００１４】
前記の対応手段によれば、アジテータギアは確実且つ円滑に駆動ギアに噛合され、伝動損失が発生しない状態でトナーを供給出来るものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
図６はこの発明に係る現像ユニット４００を用いた画像形成装置１０００の一例を示す模式図である。
【００１７】
以下、この画像形成装置１０００のの概要について説明し、次いで現像カートリッヂ４１０について詳しく説明する。
【００１８】
この画像形成装置１０００は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色の現像剤（一例としてトナーが挙げられるので以下トナーＴと称す）による現像器を用いてフルカラー画像を形成することの出来る装置である。
【００１９】
図６において１１００は装置の外箱であり、この外箱１１００内に露光ユニット１００、給紙ユニット２００、感光体カートリッヂ３００、現像ユニット４００、中間転写ユニット５００、定着ユニット６００等が設けられている。
【００２０】
感光体カートリッヂ３００は潜像担持体３１０と、この潜像担持体３１０の外周面に当接して外周面を一様に帯電させる帯電手段としての帯電ローラ３２０と、クリーナー部３３０とを有している。
【００２１】
現像ユニット４００はイエロー用の現像カートリッヂ４１０Ｙ、シアン用の現像カートリッヂ４１０Ｃ、マゼンタ用の現像カートリッヂ４１０Ｍ、ブラック用の現像カートリッヂ４１０Ｋを備えている。
【００２２】
これらの各現像カートリッヂ４１０Ｙ、４１０Ｃ、４１０Ｍ、４１０Ｋは、それぞれ内部にイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナーを内蔵している。
【００２３】
又、それぞれ現像剤担持体４３０Ｙ、４３０Ｃ、４３０Ｍ、４３０Ｋを備えており、いずれか１つの現像カートリッヂの現像剤担持体のみが潜像担持体３１０に当接し得るようになっている。
【００２４】
中間転写ユニット５００は中媒駆動ローラ５１０と、皺取りローラ５２０と、テンションローラ５３０と、二次転写ローラ５４０と、これら各ローラの回りに張られた中間転写ベルト５５０と、この中間転写ベルト５５０に対して接離可能な中媒クリーナ５６０とを有している。
【００２５】
二次転写ローラ５４０にはバックアップローラ５７０が対向配置されている。
【００２６】
中媒駆動ローラ５１０は伝動手段（図示せず）により潜像担持体３１０と略同一の周速で回転駆動され、従って中間転写ベルト５５０が潜像担持体３１０と略同一の周速で循環駆動されるようになっている。
【００２７】
中間転写ベルト５５０が循環駆動される過程で潜像担持体３１０上のトナー像が中間転写ベルト５５０上に転写され、中間転写ベルト５５０上に転写されたトナー像は２次転写ローラ５４０との間に給紙ユニット２００から供給される用紙等の記録シートＳに転写される。
【００２８】
給紙ユニット２００は記録シートＳが積層状態で載置されるトレイ２１０と、ピックアップローラ２２０と、ピックアップローラ２２０により給送される用紙を確実に１枚ずつに分離する分離ローラ２３０とを有している。
【００２９】
給紙ユニット２００により給送された記録シートＳは搬送ローラ２４０により中間転写ベルト５５０と二次転写ローラ５４０との間に供給されて転写処理され、定着ユニット６００により定着処理され、紙搬送ローラ２５０より排出される。
【００３０】
定着ユニット６００は、熱源を有する定着ローラ６１０と、これに圧接されている加圧ローラ６２０とを有している。
【００３１】
以上のような画像形成装置１０００の作動は次の通りである。
【００３２】
▲１▼  図示しないホストコンピュータからの印字指令信号（画像形成信号）が入力されると、潜像担持体３１０、中間転写ベルト５５０が回転駆動される。
【００３３】
▲２▼  潜像担持体３１０の外周面が帯電ローラ３２０によって一様に帯電される。
【００３４】
▲３▼  一様に帯電した潜像担持体３１０の外周面に露光ユニット１００によって第１色目（例えばイエロー）の画像情報に応じた露光がなされ、イエロー用の静電潜像が形成される。
【００３５】
▲４▼  第１色目（例えばイエロー）用の現像カートリッヂ４１０Ｙの現像剤担持体４３０Ｙは回転し始めると同時に潜像担持体３１０に接触し、これによって静電潜像が現像され、第１色目（例えばイエロー）のトナー像が潜像担持体３１０上に形成され、第１色目用の現像カートリッヂ４１０Ｙの現像剤担持体４３０Ｙは、潜像担持体３１０から離間し、回転を停止する。
【００３６】
▲５▼  潜像担持体３１０上に形成されたトナー像が、潜像担持体３１０から中間転写ベルト５５０上に転写される。
【００３７】
▲６▼  潜像担持体３１０上に残留しているトナーがクリーナ部３３０のクリーナーブレード３３１によって除去された後、廃トナースクリュー３３２によって回収される。
【００３８】
▲７▼  前記印字指令信号の内容に応じて、第２色目、第３色目、第４色目と繰り返され、前記印字指令信号の内容に応じたトナー像が中間転写ベルト５５０上において重ね合わされて形成される等の前記▲２▼〜▲６▼の動作が繰り返される。
【００３９】
▲８▼  所定のタイミングで給紙ユニット２００から記録シートＳが供給され、記録シートＳの先端が二次転写ローラ５４０に達すると中間転写ベルト５５０上のトナー像が記録シートＳ上に転写される。
【００４０】
▲９▼  記録シートＳが定着ユニット６００を通過することによって記録シートＳ上にトナー像が定着し、その紙搬送ローラ２５０を経て記録シートＳがケース１１００外に排出される。
【００４１】
以上、画像形成装置１０００の概要について説明したが、次に現像ユニット４００及び現像カートリッヂ４１０について説明する。
【００４２】
現像ユニット４００は着脱可能に組み込まれた４つの現像カートリッヂ４１０（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ）を備えている。
【００４３】
尚、外箱１１００内の任意の現像カートリッヂ４１０を着脱することが出来、又感光体カートリッヂ３００も着脱することが出来る。
【００４４】
図１３は、現像カートリッヂ４１０Ｍ部分の拡大図である。
【００４５】
４個の現像カートリッヂ４１０（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ）は、その形状等が多少異なってはいるが、基本的構造は共通しているので、マゼンタ用の現像カートリッヂ４１０Ｍを代表させ、実施の形態を説明する。
【００４６】
現像カートリッヂ４１０は、ケース４２０と、このケース４２０に収納されたトナーＴを潜像担持体３１０の表面に供給する現像剤担持体４３０と、この現像剤担持体４３０にトナーＴを供給する供給ローラ４４０と、更にこの供給ローラ４４０に向けてトナーＴを移送する２つの移送フィン４６１、４６２を備えたアジテータ４５１、４５２とトナーＴを補給しうるトナーカートリッヂ４７０と前記現像剤担持体４３０に圧接され、現像剤担持体４３０上のトナー量を規制する薄層化手段４８０とを備えている。
【００４７】
現像剤担持体４３０はケース４２０に回転可能に支持されており、現像剤担持体４３０に対して平行状で互いにその表面を圧接状とした供給ローラ４４０もケース４２０に回転可能に支持されている。
【００４８】
トナーＴの薄層化手段４８０は受け部材４８１上に片持ち状に担持され、ブレード４８２を現像剤担持体４３０に当接させている。
【００４９】
ケース４２０には略半円筒列状のトナー槽４２４が設けられており、回転するアジテータ４５１、４５２のフィン４６１、４６２がトナー槽４２４の内面４２４ａと摺接することにより形成される楔状空間に抱き込まれるようにしてトナーＴが移送されるようになっている。
【００５０】
フィン４６１、４６２は可撓性を有する薄板状に構成し、供給ローラ４４０付近においてトナー槽４２１から急峻に変位開放される際にトナーＴは前記楔状空間に抱き込まれるようにして移送され、フィン４６１、４６２の弾性による復元力によって弾かれるようにして機械的搬送力により、供給ローラ表面にトナー移送するものである。
【００５１】
アジテータ４５１、４５２、及びトナーカートリッヂ４７０内のアジテータ４７７についてはその回転位相を各々異ならせることによって回転負荷の均等化を図っており、トナー移送手段をｎ個連設した場合（この場合ｎ＝３）、ｎ個の移送手段のフィン４６１、４６２、４７８の角度を３６０°／ｎずらすことにより、フィン４６１、４６２、４７８が内面４２１ａと摺接して回転する摺接長をアジテータ４５１、４５２、４７７の角度によらず略一定とする。
【００５２】
トナーＴがアジテータ４５１、４５２、４７７により弾かれる前後での負荷変動は分散されるので流動性の悪い高濃度トナーにおいても、アジテータ４５１、４５２、４７７による負荷が均等化されて装置のトルク変動は低減出来る。
【００５３】
ケース４２０は載置台１２００上に着脱可能に取り付けられている。
【００５４】
前記のトナーカートリッヂ４７０は現像カートリッヂ４１０に着脱自在であって図４にも示す如くに弾性部材４７１を介装して相対的に変位可能に嵌合させた内・外ケース４７２、４７３を備えた円筒形状を呈しており、内・外ケース４７２、４７３の開孔４７４、４７５を整列させてトナーＴを供給しうるように構成されているものであって、図１、図５にも示すように２分割状の部材を一体状に形成して円筒状となしており、内ケース４７２の両側を閉止するフランジ４７９の中心部に設けた軸孔４７９Ａによってアジテータ軸４７７Ａを支持させ、アジテータギアＧＥを駆動ギアＤＲによって旋回させうるように構成している。
【００５５】
アジテータギアＧＥの形状は平歯車状であって、図８乃至図１１に示すようにその歯部ＧＥ１の稜線ＧＥ２が歯先稜線ＧＥＸ、歯側稜線ＧＥＹにおいて面取り処理されており、その曲率Ｒ3 についてはモジュールが０．５〜１．０の場合に曲率Ｒ3 は１．０〜０．５であることが好ましく、曲率Ｒ3 をモジュールが０．５〜１／３程度とすることが望ましい。
【００５６】
その理由としては規制部材ＳＴを取り外した際にアジテータギアＧＥが円滑に駆動ギアＤＲに噛み合うためには曲率Ｒ3 が大きい方がよいが、大きすぎると歯先が狭くなるために強度が不足し、特にトナーカートリッヂ４７０の開封直後のトナーＴが多量に格納され、しかもトナーＴの流動性が低い状態ではアジテータギアＧＥが破損することがあり、又アジテータ４７７への駆動伝達が不安定になる等の不安があるためである。
【００５７】
ところで、トナーカートリッヂ４７０の駆動のための構成については図１乃至図３に示すようにトナーカートリッヂ４７０の内ケース４７２に連設したフランジ４７９の軸孔４７９Ａに回転可能に軸着したアジテータ軸４７７Ａの外端部には、アジテータギアＧＥをアジテータ軸４７７Ａ上にその軸方向にのみ移動可能となるように楔着すると共に、アジテータ軸４７７Ａ上に巻着したコイルバネ等の弾性部材ＰＲにより内向きに付勢させ（矢印ニ方向）、アジテータ軸４７７Ａの係止孔４７７Ｂに挿脱可能に装着した規制部材ＳＴに当接可能としている。
【００５８】
又、フランジ４７９の外端に突設した把手４７６に延設した阻止部４７６Ａを規制部材ＳＴの頂部上に臨ませうるように構成している。
【００５９】
尚、ＤＲはアジテータギアＧＥに噛合しうる駆動ギアである。
【００６０】
又、フランジ４７９の軸孔４７９Ａ位置において外向きに突出させたガイド手段ＧＵの横断形状については図６に示すように非円形状、好ましくは平行直線部ＧＵ１と円弧部ＧＵ２とで概ね長円形状に構成している。
【００６１】
次に、トナーカートリッヂ４７０を着脱可能に装着する現像カートリッヂ４１０のケース４２０の側壁４２３の尾部には、図６に示すように受容手段ＲＥが設けられている。
【００６２】
この受容手段ＲＥには、トナーカートリッヂ４７０のフランジ４７９の両側を支持する円板状の支持部ＲＥ１が設けられ、この支持部ＲＥ１には、その半径方向に傾斜状に凹入させた受容孔部ＲＥ２が開設されている。
【００６３】
この受容孔部ＲＥ２の形状については、第１の領域をなす開放状のガイド溝ＲＥ４と、これに続く第２の領域をなす中心位置の円孔ＲＥ３とで構成されおり、特にこのガイド溝ＲＥ４は斜直線状であり、好ましくは円孔ＲＥ３よりも上側位置に開放されるよう指向させたものである。
【００６４】
又、各部の寸法についてはガイド手段ＧＵが受容手段ＲＥ内でガタつくことなく円滑に移動出来るようにガイド手段ＧＵの平行直線部ＧＵ１の巾員Ｄ1 と円弧部ＧＵ２の曲率Ｒ1 を、それぞれ受容手段ＲＥのガイド溝ＲＥ４の巾員Ｄ2 並びに円孔ＲＥ３の曲率Ｒ2 よりも僅かに小さい寸法とし、巾員Ｄ2 よりも曲率Ｒ1 が大きい寸法に形成している。
【００６５】
従って、現像カートリッヂ４１０にトナーカートリッヂ４７０を装着させるには、ガイド手段ＧＵを受容手段ＲＥの支持部ＲＥ１に設けた受容孔部ＲＥ２に整列させ、図６に示す矢印イで示す方向に挿入し、ガイド手段ＧＵが受容手段ＲＥの第２の領域をなす中心位置に開設した円孔ＲＥ３位置に到着した状態がトナーカートリッヂ４７０の所定の装着位置に装着する。
【００６６】
この状態ではガイド手段ＧＵの曲率Ｒ1 は受容手段ＲＥの第１の領域をなすガイド溝ＲＥ４の巾員Ｄ2 よりも大きい寸法であるから、この位置でのみガイド手段ＧＵが旋回可能となる。
【００６７】
従って、把手４７６によって矢印ロ方向に旋回させると（図６参照）、把手４７６によってフランジ４７９及びこのフランジ４７９に一体的に取り付けられた内ケース４７２が外ケース４７３内で旋回され、それぞれの開口４７４、４７５が整列されて内ケース４７２内のトナーＴが供給可能となるものである（図７参照）。
【００６８】
この状態では、把手４７６の阻止部４７６Ａが規制部材ＳＴ上から退避されることとなる。
【００６９】
次いで、規制部材ＳＴを矢印ハ方向（図３参照）に抜脱すると弾性部材ＰＲの弾発力によりアジテータギアＧＥがアジテータ軸４７７Ａ上で矢印ニ方向（図１参照）に移動されて駆動ギアＤＲに噛み合わされる。
【００７０】
この際、前記したようにアジテータギアＧＥの端部は曲率Ｒ3 で面取り状に形成されているので支障なく駆動ギアＤＲに係合されうるものである。
【００７１】
この状態で、アジテータ４７７は旋回駆動されうることとなり、トナーＴが供給され、アジテータ４５２、４５１方向に移送し、旋回駆動される供給ローラ４４０を経て現像剤担持体４３０上に供給し、潜像担持体３１０上に付着させるものである。
【００７２】
尚、トナーカートリッヂ４７０の交換の際には、前記と逆の手順で把手４７６を矢印ロ’方向に図２の位置に復帰させ、矢印イ’方向にガイド手段ＧＵを抜き出すことにより容易にトナーカートリッヂ４７０を交換出来るものである。
【００７３】
以上のような現像カートリッヂ４１０は同様にイエロー用のもの４１０Ｙ、シアン用のもの４１０Ｃ、マゼンタ用のもの４１０Ｍ、ブラック用のもの４１０Ｋとして計４個を外箱１１００に着脱可能に取り付けられるものであって、その機能は前記したマゼンタ用のもの４１０Ｍと共通しているので重ねての説明は省略する。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したこの発明による特有の効果は次の如くである。
【００７５】
▲１▼  トナーカートリッヂが所定の装着位置においてのみトナーを効果的に供給出来る。
【００７６】
▲２▼  トナーが供給可能な状態においてのみアジテータが駆動され円滑にトナーが供給される。
【００７７】
▲３▼  アジテータを駆動する伝動手段の係合状態が確実となり、伝動各部の振動や破損を未然防止出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態におけるトナーカートリッヂの要部の断面図。
【図２】図１の一部斜視図。
【図３】図２の操作説明図。
【図４】この発明の実施の形態におけるトナーカートリッヂの要部の拡大断面図。
【図５】図４に示すトナーカートリッヂの組立図。
【図６】図４に示すトナーカートリッヂの装着説明図。
【図７】図６に続く装着説明図。
【図８】アジテータギアの歯部の切断説明図。
【図９】図８のＭ面切断状態を示す切断図。
【図１０】アジテータギアの歯部の切断説明図。
【図１１】図１０のＮ面切断状態を示す切断図。
【図１２】この発明の現像カートリッヂを装着した画像形成装置の模式図。
【図１３】この発明の現像カートリッヂの拡大図。
【符号の説明】
４１０          現像カートリッヂ
４２０          ケース
４７０          トナーカートリッヂ
４７６          把手
４７７Ａ        アジテータ軸
４７９          フランジ
ＧＥ            アジテータギア
ＤＲ            駆動ギア
ＳＴ            規制部材
ＰＲ            弾性部材
ＧＥ１          歯部
ＧＥＸ          歯先稜線
ＧＥＹ          歯側稜線
【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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