JP2004085812A - トナーカートリッジ - Google Patents
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Abstract
【解決課題】トナー又はトナーとキャリアからなる現像剤が収容されたトナーカートリッジの内部から、当該トナーカートリッジ内に収容されたトナー又は現像剤の殆どすべてを供給することができ、トナーカートリッジ内に最終的に残留するトナー等を限りなく少なくすることができ、トナーカートリッジ内に収容されたトナー等を有効に利用することが可能な経済的効果の大きいトナーカートリッジを提供することを課題とする。
【解決手段】少なくともトナーを収容するとともに、内部に配設された搬送部材によって、トナーを長手方向の一端部近傍に設けられた供給口へと搬送して供給するトナーカートリッジにおいて、前記トナーカートリッジの内部に、前記供給口側の端部から供給口へ向けて、前記搬送部材とは逆の方向にトナーを移動させる補助部材を設けるように構成して課題を解決した。
【選択図】 図1
【解決手段】少なくともトナーを収容するとともに、内部に配設された搬送部材によって、トナーを長手方向の一端部近傍に設けられた供給口へと搬送して供給するトナーカートリッジにおいて、前記トナーカートリッジの内部に、前記供給口側の端部から供給口へ向けて、前記搬送部材とは逆の方向にトナーを移動させる補助部材を設けるように構成して課題を解決した。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明が属する技術分野】
この発明は、電子写真方式を適用した複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはこれらの複合機等の画像形成装置に用いられるトナーカートリッジに係り、特に、トナーカートリッジ内のトナー搬送性を改良する技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、上記電子写真方式を適用した複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはこれらの複合機等の画像形成装置においては、トナーを収容したトナーカートリッジから、トナー搬送手段によって現像装置にトナーを供給するように構成されている。
【0003】
上記トナーカートリッジ100 は、図13に示すように、中空円筒状に形成されており、当該中空円筒状に形成されたトナーカートリッジ100 の内部に、トナー又はトナーとキャリアからなる現像剤101 が収容されているとともに、トナー又は現像剤101 をトナーカートリッジ100 の長手方向の一端部近傍に設けられた供給口へと搬送するアジテーター102 が回転自在に配設されている。上記アジテーター102 は、金属製の線状部材を螺旋状に形成したものであって、トナーカートリッジ100 の長手方向の一端部に位置する側壁に、片持ち状態で回転自在に軸支されており、当該トナーカートリッジ100 の内部に収容されたトナー又は現像剤101 を、供給口103 へと一方向に搬送するように構成されている。そして、上記トナーカートリッジは、複写機やプリンタ等の画像形成装置の本体に装着する際に、当該画像形成装置本体の所定位置に挿入するとともに、所定方向に回動操作して、当該トナーカートリッジの供給口を開口するようになっている。また、上記トナーカートリッジは、画像形成装置本体の所定位置に装着する際に、当該トナーカートリッジの一端面の外部に設けられたアジテーターのカップリングを介して、画像形成装置本体の駆動系と作動連結することにより、アジテーターを所定のタイミングで回転駆動することが可能となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記従来のトナーカートリッジの場合には、図13に示すように、当該トナーカートリッジ100 の内部に、トナー又は現像剤101 を供給口103 へと一方向に搬送するアジテーター102 が配設されているのみであるため、このアジテーター102 によって搬送されるトナー又は現像剤101 は、供給口103 からトナー搬送手段へと落下供給されるとともに、トナーカートリッジ100 の一端部側に搬送されて、当該トナーカートリッジ100 の一端部100 aに残トナー等として残りやすいという問題点があった。
【0005】
このトナーカートリッジの一端部に残った残トナー等は、アジテーターによって供給口へ搬送することができないため、そのままトナーカートリッジ内に残って、当該トナーカートリッジとともに新たなトナーカートリッジと交換されて廃棄等され、有効に画像形成に利用することができず、ユーザーにとって経済的にデメリットとなるという問題点を有していた。
【0006】
そこで、かかる問題点に対しては、特開平8−50406号公報に開示されているように、現像剤を搬送する搬送部材に羽根を取り付けて、現像剤の搬送性を向上させることが考えられるが、トナーカートリッジにおいて、当該特開平8−50406号公報に開示されているような手段を採用すると、トナー等の搬送性が向上するものの、搬送部材の羽根が回転するタイミングによって、トナーの供給量が大きく変動し、トナー供給量の安定化が難しいという新たな問題点を有している。また、上記特開平8−50406号公報に開示された技術の場合には、トナー搬送方向の片側端部の側壁付近に滞留するトナーの搬送が良好に行えず、最後にトナーが残ってしまうという問題点が未解決のままとなる。
【0007】
そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、トナー又はトナーとキャリアからなる現像剤が収容されたトナーカートリッジの内部から、当該トナーカートリッジ内に収容されたトナー又は現像剤の殆どすべてを供給することができ、トナーカートリッジ内に最終的に残留するトナー等を限りなく少なくすることができ、トナーカートリッジ内に収容されたトナー等を有効に利用することが可能な経済的効果の大きいトナーカートリッジを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に記載された発明は、少なくともトナーを収容するとともに、内部に配設された搬送部材によって、トナーを長手方向の一端部近傍に設けられた供給口へと搬送して供給するトナーカートリッジにおいて、前記トナーカートリッジの内部に、前記供給口側の端部から供給口へ向けて、前記搬送部材とは逆の方向にトナーを移動させる補助部材を設けたことを特徴とするトナーカートリッジである。
【0009】
また、請求項2に記載された発明は、前記補助部材は、前記搬送部材とは逆の方向にトナーを搬送する補助搬送部材からなることを特徴とする請求項1記載のトナーカートリッジである。
【0010】
さらに、請求項3に記載された発明は、前記補助部材は、前記トナーカートリッジ内の供給口側の端部に配設され、当該トナーカートリッジ内のトナー残量が少なくなった場合に、当該残量トナーの重量よりも弾性部材の弾性復元力の方が大きくなることによって、前記供給口側の端部から供給口へ向けた傾斜面を形成する板状部材からなることを特徴とする請求項1記載のトナーカートリッジである。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下に、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。
【0012】
実施の形態1
図2はこの発明の実施の形態1に係るトナーカートリッジを適用した画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンタを示すものである。
【0013】
図2において、01はタンデム型のフルカラープリンタの本体を示すものであり、このプリンタ本体01の内部には、大別して、フルカラーの画像形成を行うプリントヘッドデバイス(Print Head Device )02と、このプリントヘッドデバイス02の静電潜像担持体としての4つの感光体ドラム11, 12, 13, 14に画像露光を施す露光装置としてのROS(Raster Output Scanner )03と、上記プリントヘッドデバイス02の各色の現像装置41, 42, 43, 44に対応する色のトナーを供給する4つのトナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C と、上記プリントヘッドデバイス02に記録媒体としての記録用紙Pを供給する給紙カセット05と、上記プリントヘッドデバイス02からトナー像が転写された記録用紙Pに対して、定着処理を施す定着装置70と、この定着装置70によって片面に画像が定着された記録用紙Pを、表裏を反転した状態で、再度プリントヘッドデバイス02の転写部へと搬送する両面用搬送経路07と、プリンタ本体01の外部から所望の記録用紙Pを給紙する手差し給紙手段08と、プリンタの動作を制御する制御回路や、画像信号に対して画像処理を施す画像処理回路等からなるコントローラ09と、高圧電源回路等からなる電気回路10とが設けられている。なお、図2中、Tは画像が形成された記録用紙Pを排出する排出トイレを示すものであり、この排出トイレT は、プリンタ本体01の上部に一体的に配置されている。
【0014】
上記プリンタ本体01の内部に配設される種々の部材のうち、露光装置としてのROS03は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、ブラック(K)、シアン(C)の各色に対応した画像データに基づいて点灯駆動される4つの半導体レーザや、これら4つの半導体レーザから出射される4本のレーザ光を、偏向走査するためのf−θレンズやポリゴンミラー、あるいは複数枚の反射ミラーなどから構成されている。
【0015】
図3はこの発明の実施の形態1に係る画像形成装置としてのタンデム型フルカラープリンタのプリントヘッドデバイスを示すものである。尚、図3中の矢印は、各回転部材の回転方向を示している。
【0016】
このプリントヘッドデバイス02は、図3に示すように、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、ブラック(K)、シアン(C)用の各感光体ドラム(像担持体)11, 12, 13, 14を有する画像形成部1, 2, 3, 4と、これら感光体ドラム11, 12, 13, 14に接触する一次帯電用の帯電ロール(接触型帯電装置)21, 22, 23, 24と、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、ブラック(K)、シアン(C)の各色のレーザ光31, 32, 33, 34を照射するROS(露光装置)03(図2参照)と、上記感光体ドラム11, 12, 13, 14上に形成された静電潜像を、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、ブラック(K)、シアン(C)の各色のトナーで現像する現像装置41, 42, 43, 44と、上記4つの感光体ドラム11, 12, 13, 14のうちの2つの感光体ドラム11, 12に接触する第1の一次中間転写ドラム(中間転写体)51及び他の2つの感光体ドラム13, 14に接触する第2の一次中間転写ドラム(中間転写体)52と、上記第1、第2の一次中間転写ドラム51, 52に接触する二次中間転写ドラム(中間転写体)53と、この二次中間転写ドラム53に接触する最終転写ロール(転写部材)60とで、その主要部が構成されている。
【0017】
感光体ドラム11, 12, 13, 14は、共通の接平面M を有するように一定の間隔をおいて配置されている。また、第1の一次中間転写ドラム51及び第2の一次中間転写ドラム52は、各回転軸が該感光体ドラム11, 12, 13, 14軸に対し平行かつ所定の対称面を境界とした面対称の関係にあるように配置されている。さらに、二次中間転写ドラム53は、該感光体ドラム11, 12, 13, 14と回転軸が平行であるように配置されている。
【0018】
各色毎の画像情報に応じた信号は、電気回路10(図2参照)に配設された画像処理回路によりラスタライジングされてROS03に入力される。このROS03では、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、ブラック(K)、シアン(C)の各色のレーザ光31, 32, 33, 34が変調され、対応する色の感光体ドラム11, 12, 13, 14に照射される。
【0019】
上記各感光体ドラム11, 12, 13, 14の周囲では、周知の電子写真方式による各色毎の画像形成プロセスが行なわれる。まず、上記感光体ドラム11, 12, 13, 14としては、例えば、直径30mmのOPC感光体を用いた感光体ドラムが用いられ、これらの感光体ドラム11, 12, 13, 14は、例えば、104mm/secの回転速度で回転駆動される。上記感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面は、図3に示すように、接触型帯電装置としての帯電ロール21, 22, 23, 24に、約−840VのDC電圧を印加することによって、例えば約−300V程度に帯電される。なお、上記接触型の帯電装置としては、ロールタイプのもの、フィルムタイプのもの、ブラシタイプのもの等が挙げられるが、どのタイプのものを用いても良い。この実施の形態では、近年、電子写真装置で一般に使用されている帯電ロールを採用している。また、感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面を帯電させるために、この実施の形態では、DCのみ印加の帯電方式をとっているが、AC+DC印加の帯電方式を用いても良い。
【0020】
その後、感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面には、露光装置としてのROS03によってイエロー(Y)、マゼンタ(M)、ブラック(K)、シアン(C)の各色に対応したレーザ光31, 32, 33, 34が照射され、各色毎の入力画像情報に応じた静電潜像が形成される。感光体ドラム11, 12, 13, 14は、ROS03で静電潜像が書き込まれた際に、その画像露光部の表面電位は−60 V以下程度にまで除電される。
【0021】
また、上記感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面に形成されたイエロー(Y)、マゼンタ(M)、ブラック(K)、シアン(C)の各色に対応した静電潜像は、対応する色の現像装置41, 42, 43, 44によって現像され、感光体ドラム11, 12, 13, 14上にイエロー(Y)、マゼンタ(M)、ブラック(K)、シアン(C)の各色のトナー像として可視化される。
【0022】
この実施の形態では、現像装置41, 42, 43, 44として、磁気ブラシ接触型の二成分現像方式を採用しているが、この発明の適用範囲はこの現像方式に限定されるものではなく、非接触型の現像方式においてもこの発明を充分に適用することができることは勿論である。
【0023】
現像装置41, 42, 43, 44には、それぞれ色の異なったイエロー(Y)、マゼンタ(M)、ブラック(K)、シアン(C)色のトナーと、キャリアからなる現像剤が充填されている。これらの現像装置41, 42, 43, 44には、図2に示すように、対応する色のトナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C からトナーが補給されると、この補給されたトナーは、オーガー401 ,402 で充分にキャリアと攪拌されて摩擦帯電される。現像ロール403 の内部には、複数の磁極を所定の角度に配置したマグネットロール(不図示)が固定した状態で配置されている。この現像ロール403 に現像剤を搬送するオーガー402 によって、当該現像ロール403 の表面近傍に搬送された現像剤は、現像剤量規制部材404 によって現像部に搬送される量が規制される。この実施の形態では、上記現像剤の量は、30〜50g/m2 であり、また、このとき現像ロール403 上に存在するトナーの帯電量は、概ね−20 〜35μC/g 程度である。
【0024】
上記現像ロール403 上に供給されたトナーは、マグネットロールの磁力によって、キャリアとトナーで構成された磁気ブラシ状となっており、この磁気ブラシが感光体ドラム11, 12, 13, 14と接触している。この現像ロール403 にAC+DCの現像バイアス電圧を印加して、現像ロール403 上のトナーを感光体ドラム11, 12, 13, 14上に形成された静電潜像に現像することにより、トナー像が形成される。この実施の形態では、例えば、現像バイアス電圧のAC成分が4 kHz、1.5 kVppで、DC成分が−230V程度に設定されている。
【0025】
この実施の形態では、上記現像装置41, 42, 43, 44において、トナーとして略球形状のトナーである所謂”球形トナー”であって、その平均粒径が3〜10μm程度のものが使用され、例えば、ブラック色のトナーの平均粒径は8μm、カラートナーの平均粒径は7μmに設定される。
【0026】
次に、上記各感光体ドラム11, 12, 13, 14上に形成されたイエロー(Y)、マゼンタ(M)、ブラック(K)、シアン(C)の各色のトナー像は、第1の一次中間転写ドラム51及び第2の一次中間転写ドラム52上に、静電的に二次転写される。感光体ドラム11, 12上に形成されたイエロー(Y)およびマゼンタ(M)色のトナー像は、第1の一次中間転写ドラム51上に、感光体ドラム13, 14上に形成されたブラック(K)、シアン(C)色のトナー像は、第2の一次中間転写ドラム52上に、それぞれ転写される。従って、第1の一次中間転写ドラム51上には、感光体ドラム11または12のどちらから転写された単色像と、感光体ドラム11及び12の両方から転写された2色のトナー像が重ね合わされた二重色像が形成されることになる。また、第2の一次中間転写ドラム52上にも、感光体ドラム13,14 から同様な単色像と二重色像が形成される。
【0027】
上記第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52 上に感光体ドラム11,12,13,14 からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、+250〜500 V程度である。この表面電位は、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。この雰囲気温度や湿度は、雰囲気温度や湿度によって抵抗値が変化する特性を持った部材の抵抗値を検知することで簡易的に知ることが可能である。上述のように,トナーの帯電量が−20 〜35μC/g の範囲内にあり、常温常湿環境下にある場合には、第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位は、+380V程度が望ましい。
【0028】
この実施の形態で用いる第1、第2の一次中間転写ドラム51, 52は、例えば、外径が60mmに形成され、抵抗値は108 Ω程度に設定される。第1、第2の一次中間転写ドラム51, 52は、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはFeやAl等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層(R=102 〜103 Ω)が、厚さ0.1 〜10mm程度に設けられている。更に、第1、第2の中間転写ドラム51, 52の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ3 〜100 μmの高離型層(R=105 〜109 Ω)として形成し、シランカップリング剤系の接着剤(プライマ)で接着されている。ここで重要なのは、抵抗値と表面の離型性であり、高離型層の抵抗値がR=105 〜109 Ω程度であり、高離型性を有する材料であれば、特に材料は限定されない。
【0029】
このように第1、第2の一次中間転写ドラム51, 52上に形成された単色又は二重色のトナー像は、二次中間転写ドラム53上に静電的に3次転写される。従って、二次中間転写ドラム53上には、単色像からイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)色の四重色像までの最終的なトナー像が形成されることになる。
【0030】
この二次中間転写ドラム53上へ第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52 からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、+600〜1200V程度である。この表面電位は、感光体ドラム11, 12, 13, 14から第1の一次中間転写ドラム51及び第2の一次中間転写ドラム52へ転写するときと同様に、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。また、転写に必要なのは、第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52 と二次中間転写ドラム53との間の電位差であるので、第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位に応じた値に設定することが必要である。上述のように、トナーの帯電量が−20 〜35μC/g の範囲内にあり、常温常湿環境下であって、第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位が+380V程度の場合には、二次中間転写ドラム53の表面電位は、+880V程度、つまり第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52 と二次中間転写ドラム53との間の電位差は、+500V程度に設定することが望ましい。
【0031】
この実施の形態で用いる二次中間転写ドラム53は、例えば、外径が第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52 と同じ60mmに形成され、抵抗値は1011Ω程度に設定される。また、上記二次中間転写ドラム53も第1、第2の一次中間転写ドラム51, 52と同様、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはFeやAl等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層(R=102 〜103 Ω)が、厚さ0.1 〜10mm程度に設けられている。更に、二次中間転写ドラム53の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ3 〜100 μmの高離型層として形成し、シランカップリング剤系の接着剤(プライマ)で接着されている。ここで、二次中間転写ドラム53の抵抗値は、第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52 よりも高く設定する必要がある。そうしないと、二次中間転写ドラム53が第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52 を帯電してしまい、第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位の制御が難しくなる。このような条件を満たす材料であれば、特に材料は限定されない。
【0032】
次に、上記二次中間転写ドラム53上に形成された単色像から四重色像までの最終的なトナー像は、最終転写ロール60によって、用紙搬送路を通る用紙Pに3次転写される。この用紙Pは、不図示の紙送り工程を経て用紙搬送ロール90を通過し、二次中間転写ドラム53と最終転写ロール60のニップ部に送り込まれる。この最終転写工程の後、用紙上に形成された最終的なトナー像は、定着装置70によって定着され、一連の画像形成プロセスが完了する。
【0033】
ところで、この実施の形態に係るトナーカートリッジは、少なくともトナーを収容するとともに、内部に配設された搬送部材によって、トナーを長手方向の一端部近傍に設けられた供給口へと搬送して供給するトナーカートリッジにおいて、前記トナーカートリッジの内部に、前記供給口側の端部から供給口へ向けて、前記搬送部材とは逆の方向にトナーを移動させる補助部材を設けるように構成されている。
【0034】
また、この実施の形態では、前記補助部材が、前記搬送部材とは逆の方向にトナーを搬送する補助搬送部材からなるように構成されている。
【0035】
図4はこの発明の実施の形態1に係るトナーカートリッジを適用した画像形成装置としてのタンデム型フルカラープリンタを示す側面構成図である。
【0036】
すなわち、この実施の形態に係るトナー供給装置は、図4に示すように、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、ブラック(K)、シアン(C)の各色のトナー(現像剤)を収容したトナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C と、当該トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C から現像装置41, 42, 43, 44までトナーを搬送するトナー搬送部材71Y,71M,71K,71C とを備えるように構成されている。
【0037】
上記トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C は、図1に示すように、合成樹脂等によって円筒状に形成されており、その内部には、少なくともトナーを含む現像剤90が収容されている。この実施の形態では、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C の内部に、トナーとキャリアを所定の濃度で混合した現像剤90が収容されている。また、上記トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C の内部には、現像剤90を攪拌しつつ、当該トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C の長手方向の一端部近傍に設けられた供給口91へ攪拌しつつ搬送するアジテーター92が、回転自在に配設されている。このアジテーター92は、例えば、金属製の細線を螺旋状に折り曲げて形成されており、当該アジテーター92の基端部92aは、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C の基端部側の側壁93に回転自在に支持されているとともに、この側壁93の外面に設けられたカップリング部材94を介して、プリンタ本体01側の駆動手段によって所定のタイミングで回転駆動されるように構成されている。
【0038】
また、この実施の形態では、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C の内部に、前記供給口91側の端部95から供給口91へ向けて、アジテーター92とは逆の方向に現像剤90を搬送させる補助搬送部材としての補助アジテーター96が設けられている。この補助アジテーター96は、アジテーター92の先端部に一体的に設けられており、当該アジテーター92とは螺旋の巻き方向が逆方向に、しかも直径が小さく設定されている。そして、上記補助アジテーター96は、アジテーター92が回転駆動された際に、現像剤90を供給口91側の端部95から供給口91へ向けて搬送し、現像剤の残量が少なくなった場合に、供給口91側の端部95近傍に残留しがちな現像剤90を、当該供給口91側の端部95から供給口91へ向けて搬送し、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C の内部に残留する現像剤90の残量を、可及的に少なくし、当該トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C 内部の現像剤90を有効に利用することが可能となっている。
【0039】
上記トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C には、上述したように、そのフロント側の下端部近傍に、供給口91が開口されており、当該供給口91は、通常、図示しないシャッター部材によって閉塞されているとともに、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C をプリンタ本体01に装着する動作に伴って開口されるように構成されている。
【0040】
また、上記トナー搬送部材71Y,71M,71K,71C は、図5及び図6に示すように、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C に結合されるジョイント部材73と、現像装置41, 42, 43, 44に連結される連結部材74と、これらジョイント部材73と連結部材74とを接続するパイプ状部材75とを備えている。上記ジョイント部材73は、図7及び図8に示すように、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C の下面に結合される円弧状の曲面を有する結合部75を有し、この結合部75には、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C から落下供給される現像剤72を導入する導入口76が開口されている。また、上記ジョイント部材73には、結合部75の下方に、略円筒状に形成されたトナー搬送部77が一体的に設けられている。このトナー搬送部77の内部には、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C から落下供給される現像剤を、現像装置41, 42, 43, 44へと搬送する搬送部材としての搬送用オーガー78が、回転自在に配設されている。
【0041】
上記搬送用オーガー78は、回転軸79の外周に、トナー搬送用の羽根80を螺旋状に形成したものであり、当該回転軸79の基端部に設けられた軸受け部によって、軸受け部材81を介してトナー搬送部77の基端部に、片持ち梁状に回転自在に支持されている。また、この搬送用オーガー78の回転軸には、そのトナー搬送部の外部に突出した基端部に、当該搬送用オーガー78を回転駆動するためのはす歯ギアからなる駆動ギア82が取り付けられている。
【0042】
さらに、上記ジョイント部材73の先端部には、合成樹脂等によって円筒状に形成されたパイプ状部材75が、嵌合された状態で取り付けられている。このパイプ状部材75の内部には、搬送用オーガー78の先端部に連結された螺旋状のアジテーター84が配設されており、当該アジテーター84によって、ジョイント部材73の内部に供給された現像剤を、現像装置41, 42, 43, 44に連結された連結部材74まで搬送するように構成されている。この連結部材74は、パイプ状部材75の先端部に嵌合された状態で取り付けられており、当該パイプ状部材75を介して搬送される現像剤を、現像装置41, 42, 43, 44の内部に供給するように構成されている。
【0043】
以上の構成において、この実施の形態に係るトナーカートリッジでは、次のようにして、トナー又はトナーとキャリアからなる現像剤が収容されたトナーカートリッジの内部から、当該トナーカートリッジ内に収容されたトナー又は現像剤の殆どすべてを供給することができ、トナーカートリッジ内に最終的に残留するトナー等を限りなく少なくすることができ、トナーカートリッジ内に収容されたトナー等を有効に利用することが可能となっている。
【0044】
すなわち、上記トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C が装着されたタンデム型フルカラープリンタでは、図2及び図3に示すように、用紙P上にプリントを行う際に、現像装置41, 42, 43, 44内のトナーが消費されるため、当該現像装置41, 42, 43, 44の内部には、トナー搬送部材71Y,71M,71K,71C から所定の色のトナーを含む現像剤が、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C から供給されるようになっている。なお、上記現像装置41, 42, 43, 44で消費されるのは、トナーであり、当該現像装置41, 42, 43, 44に供給されるのは、キャリアを含む現像剤であるため、この現像装置41, 42, 43, 44では、古い現像剤を徐々に排出し、新しい現像剤と交換するように構成されている。
【0045】
ところで、上記トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C は、図1に示すように、アジテーター92を所定のタイミングで所定量だけ回転駆動することによって、当該トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C の内部から現像剤を、供給口91を介して供給するようになっている。その際、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C の内部に現像剤90が十分にある場合には、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C 内の現像剤90が、アジテーター92によって効率良く攪拌されつつ搬送され、供給口91を介して供給されるようになっている。
【0046】
このとき、上記トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C 内の現像剤の残量が少なくなると、当該トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C 内の現像剤90は、主に、アジテーター74によって供給口73側の端部77へ向けて搬送されるため、当該供給口73側の端部77に残留する傾向があった。
【0047】
しかし、この実施の形態では、図1に示すように、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C 内の供給口91側の端部95近傍に、供給口91側の端部95に残留しがちな現像剤72を、当該供給口91側の端部95から供給口91へ向けて搬送する補助アジテーター96が、アジテーター92と一体的に設けられている。
【0048】
そのため、上記供給口91側の端部95に残留しがちな現像剤72は、補助アジテーター96によって、供給口91側の端部95から供給口91へ向けて搬送されるので、現像剤の残量が少なくなった場合に、供給口91側の端部95に残留しがちな現像剤90を、当該供給口91側の端部95から供給口91へ向けて搬送し、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C の内部に残留する現像剤90の残量を、可及的に少なくし、当該トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C 内部の現像剤90を有効に利用することが可能となっている。
【0049】
実施の形態2
図9はこの発明の実施の形態2を示すものであり、前記実施の形態1と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施の形態2では、トナーカートリッジの内部に、前記供給口側の端部から供給口へ向けて、前記搬送部材とは逆の方向にトナーを移動させる補助部材が設けられており、この補助部材は、前記トナーカートリッジ内の供給口側の端部に配設され、当該トナーカートリッジ内のトナー残量が少なくなった場合に、当該残量トナーの重量よりも弾性部材の弾性復元力の方が大きくなることによって、前記供給口側の端部から供給口へ向けた傾斜面を形成する板状部材からなるように構成されている。
【0050】
すなわち、この実施の形態2では、図9に示すように、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C 内の供給口91側の端部95に、例えば、500 μm厚程度のPET製のフィルムからなる薄板状部材98が、その上端部98aを支点として傾斜移動自在に取り付けられているとともに、当該薄板状部材98の裏面側には、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C 内の端部77との間に、図10に示すように、板バネやコイルスプリング等からなる弾性部材99が介在されている。この板バネやコイルスプリング等からなる弾性部材99は、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C の内部に現像剤が十分有るうちは、当該現像剤90の重量によって圧縮された状態を保持しており、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C 内の現像剤90が所定量近傍まで少なくなると、当該残った現像剤90の重量に抗して、薄板状部材98を押し出し、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C 内の端部95近傍に残留した現像剤90を、供給口91へと押動するとともに、当該現像剤90を供給口91へと移動させる斜面を形成するようになっている。
【0051】
そのため、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C 内の現像剤90の残量が少なくなった場合に、供給口91側の端部95に残留しがちな現像剤90を、当該供給口91側の端部95から供給口91へ向けて移動させ、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C の内部に残留する現像剤90の残量を、可及的に少なくし、当該トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C 内部の現像剤90を有効に利用することが可能となっている。
【0052】
実施の形態3
図11はこの発明の実施の形態3を示すものであり、前記実施の形態1と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施の形態3では、現像装置が感光体ドラムに対して接離可能にリトラクトするように構成されており、そのリトラクト機構の現像装置を感光体ドラム側に移動させるための復元力を、特別な部材を設けることなく得ることが可能であり、部品点数を減少でき、安価で信頼性の高い現像装置を提供することが可能となっている。
【0053】
従来の現像装置では、図12に示すように、Aの部分に、現像装置を感光体ドラム側に移動させるための復元力を発生させるバネを配設していたため、部品点数も増加し、組み立て工数も多くなるという問題点を有していた。
【0054】
そこで、この実施の形態では、図11に示すように、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C から現像装置41, 42, 43, 44に現像剤を搬送するトナー搬送部材71Y,71M,71K,71C において、そのパイプ状部材75の現像装置41, 42, 43, 44側の端部にジャバラ部75aを設けるとともに、当該パイプ状部材75のジャバラ部75aの移動を、規制部材110 によって規制するように構成されている。
【0055】
そして、上記現像装置41, 42, 43, 44を図示しないリトラクト機構によって、感光体ドラムドラム11, 12, 13, 14から離間した方向Bに移動させた際に、当該現像装置41, 42, 43, 44に連結されたパイプ状部材75のジャバラ部75aを、規制部材110 によって規制して弾性変形させるようになっている。
【0056】
一方、上記現像装置41, 42, 43, 44を図示しないリトラクト機構によって、感光体ドラムドラム11, 12, 13, 14に近接させる方向に移動させる際に、当該現像装置41, 42, 43, 44をパイプ状部材75のジャバラ部75aの弾性復元力によって、感光体ドラムドラム11, 12, 13, 14側に移動させるように構成されている。
【0057】
その他の構成及び作用は、前記実施の形態1と同様であるので、その説明を省略する。
【0058】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、トナー又はトナーとキャリアからなる現像剤が収容されたトナーカートリッジの内部から、当該トナーカートリッジ内に収容されたトナー又は現像剤の殆どすべてを供給することができ、トナーカートリッジ内に最終的に残留するトナー等を限りなく少なくすることができ、トナーカートリッジ内に収容されたトナー等を有効に利用することが可能な経済的効果の大きいトナーカートリッジを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はこの発明の実施の形態1に係るトナーカートリッジを示す構成図である。
【図2】図2はこの発明の実施の形態1に係るトナーカートリッジを適用した画像形成装置としてのデジタルプリンタを示す構成図である。
【図3】図3はこの発明の実施の形態1に係るトナーカートリッジを適用した画像形成装置としてのデジタルプリンタを示す構成図である。
【図4】図4はトナー搬送手段を示す構成図である。
【図5】図5はトナー搬送手段を示す構成図である。
【図6】図6はトナー搬送手段を示す斜視図である。
【図7】図7はトナー搬送手段を示す構成図である。
【図8】図8はトナー搬送部材を示す斜視図である。
【図9】図9はこの発明の実施の形態2に係るトナーカートリッジを示す構成図である。
【図10】図10はこの発明の実施の形態2に係るトナーカートリッジを示す構成図の要部である。
【図11】図11はこの発明の実施の形態3に係るトナーカートリッジを示す構成図の要部である。
【図12】図12は従来の装置を示す要部構成図である。
【図13】図13は従来のトナーカートリッジを示す構成図である。
【符号の説明】
04Y,04M,04K,04C :トナーカートリッジ、90:現像剤、91:供給口、92:アジテーター(搬送部材)、95:供給口側の端部、96:補助アジテーター。
【発明が属する技術分野】
この発明は、電子写真方式を適用した複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはこれらの複合機等の画像形成装置に用いられるトナーカートリッジに係り、特に、トナーカートリッジ内のトナー搬送性を改良する技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、上記電子写真方式を適用した複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはこれらの複合機等の画像形成装置においては、トナーを収容したトナーカートリッジから、トナー搬送手段によって現像装置にトナーを供給するように構成されている。
【0003】
上記トナーカートリッジ100 は、図13に示すように、中空円筒状に形成されており、当該中空円筒状に形成されたトナーカートリッジ100 の内部に、トナー又はトナーとキャリアからなる現像剤101 が収容されているとともに、トナー又は現像剤101 をトナーカートリッジ100 の長手方向の一端部近傍に設けられた供給口へと搬送するアジテーター102 が回転自在に配設されている。上記アジテーター102 は、金属製の線状部材を螺旋状に形成したものであって、トナーカートリッジ100 の長手方向の一端部に位置する側壁に、片持ち状態で回転自在に軸支されており、当該トナーカートリッジ100 の内部に収容されたトナー又は現像剤101 を、供給口103 へと一方向に搬送するように構成されている。そして、上記トナーカートリッジは、複写機やプリンタ等の画像形成装置の本体に装着する際に、当該画像形成装置本体の所定位置に挿入するとともに、所定方向に回動操作して、当該トナーカートリッジの供給口を開口するようになっている。また、上記トナーカートリッジは、画像形成装置本体の所定位置に装着する際に、当該トナーカートリッジの一端面の外部に設けられたアジテーターのカップリングを介して、画像形成装置本体の駆動系と作動連結することにより、アジテーターを所定のタイミングで回転駆動することが可能となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記従来のトナーカートリッジの場合には、図13に示すように、当該トナーカートリッジ100 の内部に、トナー又は現像剤101 を供給口103 へと一方向に搬送するアジテーター102 が配設されているのみであるため、このアジテーター102 によって搬送されるトナー又は現像剤101 は、供給口103 からトナー搬送手段へと落下供給されるとともに、トナーカートリッジ100 の一端部側に搬送されて、当該トナーカートリッジ100 の一端部100 aに残トナー等として残りやすいという問題点があった。
【0005】
このトナーカートリッジの一端部に残った残トナー等は、アジテーターによって供給口へ搬送することができないため、そのままトナーカートリッジ内に残って、当該トナーカートリッジとともに新たなトナーカートリッジと交換されて廃棄等され、有効に画像形成に利用することができず、ユーザーにとって経済的にデメリットとなるという問題点を有していた。
【0006】
そこで、かかる問題点に対しては、特開平8−50406号公報に開示されているように、現像剤を搬送する搬送部材に羽根を取り付けて、現像剤の搬送性を向上させることが考えられるが、トナーカートリッジにおいて、当該特開平8−50406号公報に開示されているような手段を採用すると、トナー等の搬送性が向上するものの、搬送部材の羽根が回転するタイミングによって、トナーの供給量が大きく変動し、トナー供給量の安定化が難しいという新たな問題点を有している。また、上記特開平8−50406号公報に開示された技術の場合には、トナー搬送方向の片側端部の側壁付近に滞留するトナーの搬送が良好に行えず、最後にトナーが残ってしまうという問題点が未解決のままとなる。
【0007】
そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、トナー又はトナーとキャリアからなる現像剤が収容されたトナーカートリッジの内部から、当該トナーカートリッジ内に収容されたトナー又は現像剤の殆どすべてを供給することができ、トナーカートリッジ内に最終的に残留するトナー等を限りなく少なくすることができ、トナーカートリッジ内に収容されたトナー等を有効に利用することが可能な経済的効果の大きいトナーカートリッジを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に記載された発明は、少なくともトナーを収容するとともに、内部に配設された搬送部材によって、トナーを長手方向の一端部近傍に設けられた供給口へと搬送して供給するトナーカートリッジにおいて、前記トナーカートリッジの内部に、前記供給口側の端部から供給口へ向けて、前記搬送部材とは逆の方向にトナーを移動させる補助部材を設けたことを特徴とするトナーカートリッジである。
【0009】
また、請求項2に記載された発明は、前記補助部材は、前記搬送部材とは逆の方向にトナーを搬送する補助搬送部材からなることを特徴とする請求項1記載のトナーカートリッジである。
【0010】
さらに、請求項3に記載された発明は、前記補助部材は、前記トナーカートリッジ内の供給口側の端部に配設され、当該トナーカートリッジ内のトナー残量が少なくなった場合に、当該残量トナーの重量よりも弾性部材の弾性復元力の方が大きくなることによって、前記供給口側の端部から供給口へ向けた傾斜面を形成する板状部材からなることを特徴とする請求項1記載のトナーカートリッジである。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下に、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。
【0012】
実施の形態1
図2はこの発明の実施の形態1に係るトナーカートリッジを適用した画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンタを示すものである。
【0013】
図2において、01はタンデム型のフルカラープリンタの本体を示すものであり、このプリンタ本体01の内部には、大別して、フルカラーの画像形成を行うプリントヘッドデバイス(Print Head Device )02と、このプリントヘッドデバイス02の静電潜像担持体としての4つの感光体ドラム11, 12, 13, 14に画像露光を施す露光装置としてのROS(Raster Output Scanner )03と、上記プリントヘッドデバイス02の各色の現像装置41, 42, 43, 44に対応する色のトナーを供給する4つのトナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C と、上記プリントヘッドデバイス02に記録媒体としての記録用紙Pを供給する給紙カセット05と、上記プリントヘッドデバイス02からトナー像が転写された記録用紙Pに対して、定着処理を施す定着装置70と、この定着装置70によって片面に画像が定着された記録用紙Pを、表裏を反転した状態で、再度プリントヘッドデバイス02の転写部へと搬送する両面用搬送経路07と、プリンタ本体01の外部から所望の記録用紙Pを給紙する手差し給紙手段08と、プリンタの動作を制御する制御回路や、画像信号に対して画像処理を施す画像処理回路等からなるコントローラ09と、高圧電源回路等からなる電気回路10とが設けられている。なお、図2中、Tは画像が形成された記録用紙Pを排出する排出トイレを示すものであり、この排出トイレT は、プリンタ本体01の上部に一体的に配置されている。
【0014】
上記プリンタ本体01の内部に配設される種々の部材のうち、露光装置としてのROS03は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、ブラック(K)、シアン(C)の各色に対応した画像データに基づいて点灯駆動される4つの半導体レーザや、これら4つの半導体レーザから出射される4本のレーザ光を、偏向走査するためのf−θレンズやポリゴンミラー、あるいは複数枚の反射ミラーなどから構成されている。
【0015】
図3はこの発明の実施の形態1に係る画像形成装置としてのタンデム型フルカラープリンタのプリントヘッドデバイスを示すものである。尚、図3中の矢印は、各回転部材の回転方向を示している。
【0016】
このプリントヘッドデバイス02は、図3に示すように、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、ブラック(K)、シアン(C)用の各感光体ドラム(像担持体)11, 12, 13, 14を有する画像形成部1, 2, 3, 4と、これら感光体ドラム11, 12, 13, 14に接触する一次帯電用の帯電ロール(接触型帯電装置)21, 22, 23, 24と、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、ブラック(K)、シアン(C)の各色のレーザ光31, 32, 33, 34を照射するROS(露光装置)03(図2参照)と、上記感光体ドラム11, 12, 13, 14上に形成された静電潜像を、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、ブラック(K)、シアン(C)の各色のトナーで現像する現像装置41, 42, 43, 44と、上記4つの感光体ドラム11, 12, 13, 14のうちの2つの感光体ドラム11, 12に接触する第1の一次中間転写ドラム(中間転写体)51及び他の2つの感光体ドラム13, 14に接触する第2の一次中間転写ドラム(中間転写体)52と、上記第1、第2の一次中間転写ドラム51, 52に接触する二次中間転写ドラム(中間転写体)53と、この二次中間転写ドラム53に接触する最終転写ロール(転写部材)60とで、その主要部が構成されている。
【0017】
感光体ドラム11, 12, 13, 14は、共通の接平面M を有するように一定の間隔をおいて配置されている。また、第1の一次中間転写ドラム51及び第2の一次中間転写ドラム52は、各回転軸が該感光体ドラム11, 12, 13, 14軸に対し平行かつ所定の対称面を境界とした面対称の関係にあるように配置されている。さらに、二次中間転写ドラム53は、該感光体ドラム11, 12, 13, 14と回転軸が平行であるように配置されている。
【0018】
各色毎の画像情報に応じた信号は、電気回路10(図2参照)に配設された画像処理回路によりラスタライジングされてROS03に入力される。このROS03では、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、ブラック(K)、シアン(C)の各色のレーザ光31, 32, 33, 34が変調され、対応する色の感光体ドラム11, 12, 13, 14に照射される。
【0019】
上記各感光体ドラム11, 12, 13, 14の周囲では、周知の電子写真方式による各色毎の画像形成プロセスが行なわれる。まず、上記感光体ドラム11, 12, 13, 14としては、例えば、直径30mmのOPC感光体を用いた感光体ドラムが用いられ、これらの感光体ドラム11, 12, 13, 14は、例えば、104mm/secの回転速度で回転駆動される。上記感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面は、図3に示すように、接触型帯電装置としての帯電ロール21, 22, 23, 24に、約−840VのDC電圧を印加することによって、例えば約−300V程度に帯電される。なお、上記接触型の帯電装置としては、ロールタイプのもの、フィルムタイプのもの、ブラシタイプのもの等が挙げられるが、どのタイプのものを用いても良い。この実施の形態では、近年、電子写真装置で一般に使用されている帯電ロールを採用している。また、感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面を帯電させるために、この実施の形態では、DCのみ印加の帯電方式をとっているが、AC+DC印加の帯電方式を用いても良い。
【0020】
その後、感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面には、露光装置としてのROS03によってイエロー(Y)、マゼンタ(M)、ブラック(K)、シアン(C)の各色に対応したレーザ光31, 32, 33, 34が照射され、各色毎の入力画像情報に応じた静電潜像が形成される。感光体ドラム11, 12, 13, 14は、ROS03で静電潜像が書き込まれた際に、その画像露光部の表面電位は−60 V以下程度にまで除電される。
【0021】
また、上記感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面に形成されたイエロー(Y)、マゼンタ(M)、ブラック(K)、シアン(C)の各色に対応した静電潜像は、対応する色の現像装置41, 42, 43, 44によって現像され、感光体ドラム11, 12, 13, 14上にイエロー(Y)、マゼンタ(M)、ブラック(K)、シアン(C)の各色のトナー像として可視化される。
【0022】
この実施の形態では、現像装置41, 42, 43, 44として、磁気ブラシ接触型の二成分現像方式を採用しているが、この発明の適用範囲はこの現像方式に限定されるものではなく、非接触型の現像方式においてもこの発明を充分に適用することができることは勿論である。
【0023】
現像装置41, 42, 43, 44には、それぞれ色の異なったイエロー(Y)、マゼンタ(M)、ブラック(K)、シアン(C)色のトナーと、キャリアからなる現像剤が充填されている。これらの現像装置41, 42, 43, 44には、図2に示すように、対応する色のトナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C からトナーが補給されると、この補給されたトナーは、オーガー401 ,402 で充分にキャリアと攪拌されて摩擦帯電される。現像ロール403 の内部には、複数の磁極を所定の角度に配置したマグネットロール(不図示)が固定した状態で配置されている。この現像ロール403 に現像剤を搬送するオーガー402 によって、当該現像ロール403 の表面近傍に搬送された現像剤は、現像剤量規制部材404 によって現像部に搬送される量が規制される。この実施の形態では、上記現像剤の量は、30〜50g/m2 であり、また、このとき現像ロール403 上に存在するトナーの帯電量は、概ね−20 〜35μC/g 程度である。
【0024】
上記現像ロール403 上に供給されたトナーは、マグネットロールの磁力によって、キャリアとトナーで構成された磁気ブラシ状となっており、この磁気ブラシが感光体ドラム11, 12, 13, 14と接触している。この現像ロール403 にAC+DCの現像バイアス電圧を印加して、現像ロール403 上のトナーを感光体ドラム11, 12, 13, 14上に形成された静電潜像に現像することにより、トナー像が形成される。この実施の形態では、例えば、現像バイアス電圧のAC成分が4 kHz、1.5 kVppで、DC成分が−230V程度に設定されている。
【0025】
この実施の形態では、上記現像装置41, 42, 43, 44において、トナーとして略球形状のトナーである所謂”球形トナー”であって、その平均粒径が3〜10μm程度のものが使用され、例えば、ブラック色のトナーの平均粒径は8μm、カラートナーの平均粒径は7μmに設定される。
【0026】
次に、上記各感光体ドラム11, 12, 13, 14上に形成されたイエロー(Y)、マゼンタ(M)、ブラック(K)、シアン(C)の各色のトナー像は、第1の一次中間転写ドラム51及び第2の一次中間転写ドラム52上に、静電的に二次転写される。感光体ドラム11, 12上に形成されたイエロー(Y)およびマゼンタ(M)色のトナー像は、第1の一次中間転写ドラム51上に、感光体ドラム13, 14上に形成されたブラック(K)、シアン(C)色のトナー像は、第2の一次中間転写ドラム52上に、それぞれ転写される。従って、第1の一次中間転写ドラム51上には、感光体ドラム11または12のどちらから転写された単色像と、感光体ドラム11及び12の両方から転写された2色のトナー像が重ね合わされた二重色像が形成されることになる。また、第2の一次中間転写ドラム52上にも、感光体ドラム13,14 から同様な単色像と二重色像が形成される。
【0027】
上記第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52 上に感光体ドラム11,12,13,14 からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、+250〜500 V程度である。この表面電位は、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。この雰囲気温度や湿度は、雰囲気温度や湿度によって抵抗値が変化する特性を持った部材の抵抗値を検知することで簡易的に知ることが可能である。上述のように,トナーの帯電量が−20 〜35μC/g の範囲内にあり、常温常湿環境下にある場合には、第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位は、+380V程度が望ましい。
【0028】
この実施の形態で用いる第1、第2の一次中間転写ドラム51, 52は、例えば、外径が60mmに形成され、抵抗値は108 Ω程度に設定される。第1、第2の一次中間転写ドラム51, 52は、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはFeやAl等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層(R=102 〜103 Ω)が、厚さ0.1 〜10mm程度に設けられている。更に、第1、第2の中間転写ドラム51, 52の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ3 〜100 μmの高離型層(R=105 〜109 Ω)として形成し、シランカップリング剤系の接着剤(プライマ)で接着されている。ここで重要なのは、抵抗値と表面の離型性であり、高離型層の抵抗値がR=105 〜109 Ω程度であり、高離型性を有する材料であれば、特に材料は限定されない。
【0029】
このように第1、第2の一次中間転写ドラム51, 52上に形成された単色又は二重色のトナー像は、二次中間転写ドラム53上に静電的に3次転写される。従って、二次中間転写ドラム53上には、単色像からイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)色の四重色像までの最終的なトナー像が形成されることになる。
【0030】
この二次中間転写ドラム53上へ第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52 からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、+600〜1200V程度である。この表面電位は、感光体ドラム11, 12, 13, 14から第1の一次中間転写ドラム51及び第2の一次中間転写ドラム52へ転写するときと同様に、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。また、転写に必要なのは、第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52 と二次中間転写ドラム53との間の電位差であるので、第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位に応じた値に設定することが必要である。上述のように、トナーの帯電量が−20 〜35μC/g の範囲内にあり、常温常湿環境下であって、第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位が+380V程度の場合には、二次中間転写ドラム53の表面電位は、+880V程度、つまり第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52 と二次中間転写ドラム53との間の電位差は、+500V程度に設定することが望ましい。
【0031】
この実施の形態で用いる二次中間転写ドラム53は、例えば、外径が第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52 と同じ60mmに形成され、抵抗値は1011Ω程度に設定される。また、上記二次中間転写ドラム53も第1、第2の一次中間転写ドラム51, 52と同様、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはFeやAl等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層(R=102 〜103 Ω)が、厚さ0.1 〜10mm程度に設けられている。更に、二次中間転写ドラム53の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ3 〜100 μmの高離型層として形成し、シランカップリング剤系の接着剤(プライマ)で接着されている。ここで、二次中間転写ドラム53の抵抗値は、第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52 よりも高く設定する必要がある。そうしないと、二次中間転写ドラム53が第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52 を帯電してしまい、第1及び第2の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位の制御が難しくなる。このような条件を満たす材料であれば、特に材料は限定されない。
【0032】
次に、上記二次中間転写ドラム53上に形成された単色像から四重色像までの最終的なトナー像は、最終転写ロール60によって、用紙搬送路を通る用紙Pに3次転写される。この用紙Pは、不図示の紙送り工程を経て用紙搬送ロール90を通過し、二次中間転写ドラム53と最終転写ロール60のニップ部に送り込まれる。この最終転写工程の後、用紙上に形成された最終的なトナー像は、定着装置70によって定着され、一連の画像形成プロセスが完了する。
【0033】
ところで、この実施の形態に係るトナーカートリッジは、少なくともトナーを収容するとともに、内部に配設された搬送部材によって、トナーを長手方向の一端部近傍に設けられた供給口へと搬送して供給するトナーカートリッジにおいて、前記トナーカートリッジの内部に、前記供給口側の端部から供給口へ向けて、前記搬送部材とは逆の方向にトナーを移動させる補助部材を設けるように構成されている。
【0034】
また、この実施の形態では、前記補助部材が、前記搬送部材とは逆の方向にトナーを搬送する補助搬送部材からなるように構成されている。
【0035】
図4はこの発明の実施の形態1に係るトナーカートリッジを適用した画像形成装置としてのタンデム型フルカラープリンタを示す側面構成図である。
【0036】
すなわち、この実施の形態に係るトナー供給装置は、図4に示すように、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、ブラック(K)、シアン(C)の各色のトナー(現像剤)を収容したトナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C と、当該トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C から現像装置41, 42, 43, 44までトナーを搬送するトナー搬送部材71Y,71M,71K,71C とを備えるように構成されている。
【0037】
上記トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C は、図1に示すように、合成樹脂等によって円筒状に形成されており、その内部には、少なくともトナーを含む現像剤90が収容されている。この実施の形態では、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C の内部に、トナーとキャリアを所定の濃度で混合した現像剤90が収容されている。また、上記トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C の内部には、現像剤90を攪拌しつつ、当該トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C の長手方向の一端部近傍に設けられた供給口91へ攪拌しつつ搬送するアジテーター92が、回転自在に配設されている。このアジテーター92は、例えば、金属製の細線を螺旋状に折り曲げて形成されており、当該アジテーター92の基端部92aは、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C の基端部側の側壁93に回転自在に支持されているとともに、この側壁93の外面に設けられたカップリング部材94を介して、プリンタ本体01側の駆動手段によって所定のタイミングで回転駆動されるように構成されている。
【0038】
また、この実施の形態では、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C の内部に、前記供給口91側の端部95から供給口91へ向けて、アジテーター92とは逆の方向に現像剤90を搬送させる補助搬送部材としての補助アジテーター96が設けられている。この補助アジテーター96は、アジテーター92の先端部に一体的に設けられており、当該アジテーター92とは螺旋の巻き方向が逆方向に、しかも直径が小さく設定されている。そして、上記補助アジテーター96は、アジテーター92が回転駆動された際に、現像剤90を供給口91側の端部95から供給口91へ向けて搬送し、現像剤の残量が少なくなった場合に、供給口91側の端部95近傍に残留しがちな現像剤90を、当該供給口91側の端部95から供給口91へ向けて搬送し、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C の内部に残留する現像剤90の残量を、可及的に少なくし、当該トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C 内部の現像剤90を有効に利用することが可能となっている。
【0039】
上記トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C には、上述したように、そのフロント側の下端部近傍に、供給口91が開口されており、当該供給口91は、通常、図示しないシャッター部材によって閉塞されているとともに、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C をプリンタ本体01に装着する動作に伴って開口されるように構成されている。
【0040】
また、上記トナー搬送部材71Y,71M,71K,71C は、図5及び図6に示すように、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C に結合されるジョイント部材73と、現像装置41, 42, 43, 44に連結される連結部材74と、これらジョイント部材73と連結部材74とを接続するパイプ状部材75とを備えている。上記ジョイント部材73は、図7及び図8に示すように、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C の下面に結合される円弧状の曲面を有する結合部75を有し、この結合部75には、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C から落下供給される現像剤72を導入する導入口76が開口されている。また、上記ジョイント部材73には、結合部75の下方に、略円筒状に形成されたトナー搬送部77が一体的に設けられている。このトナー搬送部77の内部には、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C から落下供給される現像剤を、現像装置41, 42, 43, 44へと搬送する搬送部材としての搬送用オーガー78が、回転自在に配設されている。
【0041】
上記搬送用オーガー78は、回転軸79の外周に、トナー搬送用の羽根80を螺旋状に形成したものであり、当該回転軸79の基端部に設けられた軸受け部によって、軸受け部材81を介してトナー搬送部77の基端部に、片持ち梁状に回転自在に支持されている。また、この搬送用オーガー78の回転軸には、そのトナー搬送部の外部に突出した基端部に、当該搬送用オーガー78を回転駆動するためのはす歯ギアからなる駆動ギア82が取り付けられている。
【0042】
さらに、上記ジョイント部材73の先端部には、合成樹脂等によって円筒状に形成されたパイプ状部材75が、嵌合された状態で取り付けられている。このパイプ状部材75の内部には、搬送用オーガー78の先端部に連結された螺旋状のアジテーター84が配設されており、当該アジテーター84によって、ジョイント部材73の内部に供給された現像剤を、現像装置41, 42, 43, 44に連結された連結部材74まで搬送するように構成されている。この連結部材74は、パイプ状部材75の先端部に嵌合された状態で取り付けられており、当該パイプ状部材75を介して搬送される現像剤を、現像装置41, 42, 43, 44の内部に供給するように構成されている。
【0043】
以上の構成において、この実施の形態に係るトナーカートリッジでは、次のようにして、トナー又はトナーとキャリアからなる現像剤が収容されたトナーカートリッジの内部から、当該トナーカートリッジ内に収容されたトナー又は現像剤の殆どすべてを供給することができ、トナーカートリッジ内に最終的に残留するトナー等を限りなく少なくすることができ、トナーカートリッジ内に収容されたトナー等を有効に利用することが可能となっている。
【0044】
すなわち、上記トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C が装着されたタンデム型フルカラープリンタでは、図2及び図3に示すように、用紙P上にプリントを行う際に、現像装置41, 42, 43, 44内のトナーが消費されるため、当該現像装置41, 42, 43, 44の内部には、トナー搬送部材71Y,71M,71K,71C から所定の色のトナーを含む現像剤が、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C から供給されるようになっている。なお、上記現像装置41, 42, 43, 44で消費されるのは、トナーであり、当該現像装置41, 42, 43, 44に供給されるのは、キャリアを含む現像剤であるため、この現像装置41, 42, 43, 44では、古い現像剤を徐々に排出し、新しい現像剤と交換するように構成されている。
【0045】
ところで、上記トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C は、図1に示すように、アジテーター92を所定のタイミングで所定量だけ回転駆動することによって、当該トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C の内部から現像剤を、供給口91を介して供給するようになっている。その際、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C の内部に現像剤90が十分にある場合には、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C 内の現像剤90が、アジテーター92によって効率良く攪拌されつつ搬送され、供給口91を介して供給されるようになっている。
【0046】
このとき、上記トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C 内の現像剤の残量が少なくなると、当該トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C 内の現像剤90は、主に、アジテーター74によって供給口73側の端部77へ向けて搬送されるため、当該供給口73側の端部77に残留する傾向があった。
【0047】
しかし、この実施の形態では、図1に示すように、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C 内の供給口91側の端部95近傍に、供給口91側の端部95に残留しがちな現像剤72を、当該供給口91側の端部95から供給口91へ向けて搬送する補助アジテーター96が、アジテーター92と一体的に設けられている。
【0048】
そのため、上記供給口91側の端部95に残留しがちな現像剤72は、補助アジテーター96によって、供給口91側の端部95から供給口91へ向けて搬送されるので、現像剤の残量が少なくなった場合に、供給口91側の端部95に残留しがちな現像剤90を、当該供給口91側の端部95から供給口91へ向けて搬送し、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C の内部に残留する現像剤90の残量を、可及的に少なくし、当該トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C 内部の現像剤90を有効に利用することが可能となっている。
【0049】
実施の形態2
図9はこの発明の実施の形態2を示すものであり、前記実施の形態1と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施の形態2では、トナーカートリッジの内部に、前記供給口側の端部から供給口へ向けて、前記搬送部材とは逆の方向にトナーを移動させる補助部材が設けられており、この補助部材は、前記トナーカートリッジ内の供給口側の端部に配設され、当該トナーカートリッジ内のトナー残量が少なくなった場合に、当該残量トナーの重量よりも弾性部材の弾性復元力の方が大きくなることによって、前記供給口側の端部から供給口へ向けた傾斜面を形成する板状部材からなるように構成されている。
【0050】
すなわち、この実施の形態2では、図9に示すように、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C 内の供給口91側の端部95に、例えば、500 μm厚程度のPET製のフィルムからなる薄板状部材98が、その上端部98aを支点として傾斜移動自在に取り付けられているとともに、当該薄板状部材98の裏面側には、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C 内の端部77との間に、図10に示すように、板バネやコイルスプリング等からなる弾性部材99が介在されている。この板バネやコイルスプリング等からなる弾性部材99は、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C の内部に現像剤が十分有るうちは、当該現像剤90の重量によって圧縮された状態を保持しており、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C 内の現像剤90が所定量近傍まで少なくなると、当該残った現像剤90の重量に抗して、薄板状部材98を押し出し、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C 内の端部95近傍に残留した現像剤90を、供給口91へと押動するとともに、当該現像剤90を供給口91へと移動させる斜面を形成するようになっている。
【0051】
そのため、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C 内の現像剤90の残量が少なくなった場合に、供給口91側の端部95に残留しがちな現像剤90を、当該供給口91側の端部95から供給口91へ向けて移動させ、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C の内部に残留する現像剤90の残量を、可及的に少なくし、当該トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C 内部の現像剤90を有効に利用することが可能となっている。
【0052】
実施の形態3
図11はこの発明の実施の形態3を示すものであり、前記実施の形態1と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施の形態3では、現像装置が感光体ドラムに対して接離可能にリトラクトするように構成されており、そのリトラクト機構の現像装置を感光体ドラム側に移動させるための復元力を、特別な部材を設けることなく得ることが可能であり、部品点数を減少でき、安価で信頼性の高い現像装置を提供することが可能となっている。
【0053】
従来の現像装置では、図12に示すように、Aの部分に、現像装置を感光体ドラム側に移動させるための復元力を発生させるバネを配設していたため、部品点数も増加し、組み立て工数も多くなるという問題点を有していた。
【0054】
そこで、この実施の形態では、図11に示すように、トナーカートリッジ04Y,04M,04K,04C から現像装置41, 42, 43, 44に現像剤を搬送するトナー搬送部材71Y,71M,71K,71C において、そのパイプ状部材75の現像装置41, 42, 43, 44側の端部にジャバラ部75aを設けるとともに、当該パイプ状部材75のジャバラ部75aの移動を、規制部材110 によって規制するように構成されている。
【0055】
そして、上記現像装置41, 42, 43, 44を図示しないリトラクト機構によって、感光体ドラムドラム11, 12, 13, 14から離間した方向Bに移動させた際に、当該現像装置41, 42, 43, 44に連結されたパイプ状部材75のジャバラ部75aを、規制部材110 によって規制して弾性変形させるようになっている。
【0056】
一方、上記現像装置41, 42, 43, 44を図示しないリトラクト機構によって、感光体ドラムドラム11, 12, 13, 14に近接させる方向に移動させる際に、当該現像装置41, 42, 43, 44をパイプ状部材75のジャバラ部75aの弾性復元力によって、感光体ドラムドラム11, 12, 13, 14側に移動させるように構成されている。
【0057】
その他の構成及び作用は、前記実施の形態1と同様であるので、その説明を省略する。
【0058】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、トナー又はトナーとキャリアからなる現像剤が収容されたトナーカートリッジの内部から、当該トナーカートリッジ内に収容されたトナー又は現像剤の殆どすべてを供給することができ、トナーカートリッジ内に最終的に残留するトナー等を限りなく少なくすることができ、トナーカートリッジ内に収容されたトナー等を有効に利用することが可能な経済的効果の大きいトナーカートリッジを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はこの発明の実施の形態1に係るトナーカートリッジを示す構成図である。
【図2】図2はこの発明の実施の形態1に係るトナーカートリッジを適用した画像形成装置としてのデジタルプリンタを示す構成図である。
【図3】図3はこの発明の実施の形態1に係るトナーカートリッジを適用した画像形成装置としてのデジタルプリンタを示す構成図である。
【図4】図4はトナー搬送手段を示す構成図である。
【図5】図5はトナー搬送手段を示す構成図である。
【図6】図6はトナー搬送手段を示す斜視図である。
【図7】図7はトナー搬送手段を示す構成図である。
【図8】図8はトナー搬送部材を示す斜視図である。
【図9】図9はこの発明の実施の形態2に係るトナーカートリッジを示す構成図である。
【図10】図10はこの発明の実施の形態2に係るトナーカートリッジを示す構成図の要部である。
【図11】図11はこの発明の実施の形態3に係るトナーカートリッジを示す構成図の要部である。
【図12】図12は従来の装置を示す要部構成図である。
【図13】図13は従来のトナーカートリッジを示す構成図である。
【符号の説明】
04Y,04M,04K,04C :トナーカートリッジ、90:現像剤、91:供給口、92:アジテーター(搬送部材)、95:供給口側の端部、96:補助アジテーター。
Claims (3)
- 少なくともトナーを収容するとともに、内部に配設された搬送部材によって、トナーを長手方向の一端部近傍に設けられた供給口へと搬送して供給するトナーカートリッジにおいて、
前記トナーカートリッジの内部に、前記供給口側の端部から供給口へ向けて、前記搬送部材とは逆の方向にトナーを移動させる補助部材を設けたことを特徴とするトナーカートリッジ。 - 前記補助部材は、前記搬送部材とは逆の方向にトナーを搬送する補助搬送部材からなることを特徴とする請求項1記載のトナーカートリッジ。
- 前記補助部材は、前記トナーカートリッジ内の供給口側の端部に配設され、当該トナーカートリッジ内のトナー残量が少なくなった場合に、当該残量トナーの重量よりも弾性部材の弾性復元力の方が大きくなることによって、前記供給口側の端部から供給口へ向けた傾斜面を形成する板状部材からなることを特徴とする請求項1記載のトナーカートリッジ。
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