JP2023009259A - トナーカートリッジおよび画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 トナーカートリッジによって画像形成装置本体にトナーを供給する。
【解決手段】 トナーカートリッジは、ケーシングと、搬送部材と、ポンプと、を有する。ケーシングは、トナーを収容するトナー収容室と、トナーを排出するための排出口を備えるトナー排出室と、トナー収容室とトナー排出室とを連通する連通口と、を有している。搬送部材の一部は連通口の内部に配置されている。搬送部材のトナー搬送方向と直交する断面に関して、連通口の最も小さな断面の面積をAsminとした場合に、トナー排出室は、面積Asminよりも大きな面積Bsをもつ断面を有しており、かつ、トナー収容室は、面積Asminよりも大きな面積Csをもつ断面を有している。
【選択図】 図1
【解決手段】 トナーカートリッジは、ケーシングと、搬送部材と、ポンプと、を有する。ケーシングは、トナーを収容するトナー収容室と、トナーを排出するための排出口を備えるトナー排出室と、トナー収容室とトナー排出室とを連通する連通口と、を有している。搬送部材の一部は連通口の内部に配置されている。搬送部材のトナー搬送方向と直交する断面に関して、連通口の最も小さな断面の面積をAsminとした場合に、トナー排出室は、面積Asminよりも大きな面積Bsをもつ断面を有しており、かつ、トナー収容室は、面積Asminよりも大きな面積Csをもつ断面を有している。
【選択図】 図1
Description
本発明は、記録媒体に画像を形成するために用いられる画像形成装置と、画像形成装置に用いられるトナーカートリッジに関するものである。
従来、電子写真方式による画像形成装置では、画像形成に伴って消費されるトナー(現像剤)を補給するために、トナーを収容した現像剤補給容器を、画像形成装置本体に着脱可能に設ける構成がある。
現像剤補給容器にポンプを配置しポンプを用いて現像剤補給容器から画像形成装置本体へトナーを補給する方法が開示されている特許文献1がある。
また、現像剤補給容器に配置されたポンプを適切に動作させる方法が開示されている特許文献2がある。
本発明は従来の構成をさらに発展させたものである。
本願において開示される代表的な構成は、
トナーカートリッジにおいて、
(i)ケーシングであって、(i-i)トナーを収容するトナー収容室と、(i-ii)トナーを排出可能な排出口を備えるトナー排出室と、(i-iii)前記トナー収容室と前記トナー排出室とを連通する連通口と、を備えるケーシングと、
(ii)前記ケーシングに対して可動であって、トナーを前記トナー収容室から前記連通口を介して前記トナー排出室に搬送するように構成された搬送部材と、
(iii)空気を用いて前記排出口からトナーを排出させるように構成されたポンプと、
を有し、
前記搬送部材の少なくとも一部は前記連通口の内部に配置されており、
前記搬送部材による前記トナー搬送方向と直交する断面に関して、
前記連通口の最も小さな断面の面積をAsminとした場合に、
前記トナー排出室は、前記面積Asminよりも大きな面積Bsをもつ断面を有しており、かつ、
前記トナー収容室は、前記面積Asminよりも大きな面積Csをもつ断面を有しているトナーカートリッジである。
トナーカートリッジにおいて、
(i)ケーシングであって、(i-i)トナーを収容するトナー収容室と、(i-ii)トナーを排出可能な排出口を備えるトナー排出室と、(i-iii)前記トナー収容室と前記トナー排出室とを連通する連通口と、を備えるケーシングと、
(ii)前記ケーシングに対して可動であって、トナーを前記トナー収容室から前記連通口を介して前記トナー排出室に搬送するように構成された搬送部材と、
(iii)空気を用いて前記排出口からトナーを排出させるように構成されたポンプと、
を有し、
前記搬送部材の少なくとも一部は前記連通口の内部に配置されており、
前記搬送部材による前記トナー搬送方向と直交する断面に関して、
前記連通口の最も小さな断面の面積をAsminとした場合に、
前記トナー排出室は、前記面積Asminよりも大きな面積Bsをもつ断面を有しており、かつ、
前記トナー収容室は、前記面積Asminよりも大きな面積Csをもつ断面を有しているトナーカートリッジである。
まだ本願において開示される別の代表的な構成は、
トナーカートリッジにおいて、
(i)ケーシングであって、(i-i)トナーを収容するトナー収容室と、(i-ii)トナーを排出可能な排出口と、を備えるケーシングと、
(ii)開口を形成する第1の係合部と、
(iii)開口を形成する第2の係合部と、
(iv)前記ケーシングに対して可動であって、前記トナー収容室のトナーを前記排出口に向けて搬送するように構成された搬送部材と、
(v)空気によって前記排出口からトナーを排出させるように構成されたポンプと、
(vi)電気接点を備えた記憶素子と、
を有し、
前記ポンプは、前記ケーシングに結合する結合部を有し、
前記搬送部材によるトナーの搬送方向に沿って見ると、前記第1の係合部と前記第2の係合部を通る線に対して、前記記憶素子の電気接点と前記ポンプの結合部と、は互いに反対側に配置されているトナーカートリッジである。
トナーカートリッジにおいて、
(i)ケーシングであって、(i-i)トナーを収容するトナー収容室と、(i-ii)トナーを排出可能な排出口と、を備えるケーシングと、
(ii)開口を形成する第1の係合部と、
(iii)開口を形成する第2の係合部と、
(iv)前記ケーシングに対して可動であって、前記トナー収容室のトナーを前記排出口に向けて搬送するように構成された搬送部材と、
(v)空気によって前記排出口からトナーを排出させるように構成されたポンプと、
(vi)電気接点を備えた記憶素子と、
を有し、
前記ポンプは、前記ケーシングに結合する結合部を有し、
前記搬送部材によるトナーの搬送方向に沿って見ると、前記第1の係合部と前記第2の係合部を通る線に対して、前記記憶素子の電気接点と前記ポンプの結合部と、は互いに反対側に配置されているトナーカートリッジである。
また本願において開示される別の代表的な構成は、
トナーカートリッジにおいて、
(i)ケーシングであって、(i-i)トナーを収容するトナー収容室と、(i-ii)トナーを排出可能な排出口と、を備えるケーシングと、
(ii)開口を形成する第1の係合部と、
(iii)開口を形成する第2の係合部と、
(iv)空気を用いて前記排出口からトナーを排出させるように構成されたポンプと、
(v)前記ポンプに機能的に接続され、前記ポンプを駆動させるための回転力を受けるように構成されたカップリング部材と、
(vi)電気接点を備えた記憶素子と、
を有し、
前記ポンプは、前記ケーシングに結合する結合部を有し、
前記カップリング部材の軸線の方向に沿って見ると、前記第1の係合部と前記第2の係合部を通る線に対して、前記記憶素子の電気接点と前記ポンプの結合部と、は互いに反対側に配置されているトナーカートリッジである。
トナーカートリッジにおいて、
(i)ケーシングであって、(i-i)トナーを収容するトナー収容室と、(i-ii)トナーを排出可能な排出口と、を備えるケーシングと、
(ii)開口を形成する第1の係合部と、
(iii)開口を形成する第2の係合部と、
(iv)空気を用いて前記排出口からトナーを排出させるように構成されたポンプと、
(v)前記ポンプに機能的に接続され、前記ポンプを駆動させるための回転力を受けるように構成されたカップリング部材と、
(vi)電気接点を備えた記憶素子と、
を有し、
前記ポンプは、前記ケーシングに結合する結合部を有し、
前記カップリング部材の軸線の方向に沿って見ると、前記第1の係合部と前記第2の係合部を通る線に対して、前記記憶素子の電気接点と前記ポンプの結合部と、は互いに反対側に配置されているトナーカートリッジである。
また本願において開示される別の代表的な構成は、
トナーカートリッジにおいて、
(i)ケーシングであって、(i-i)トナーを収容するトナー収容室と、(i-ii)トナーを排出可能な排出口と、を備えるケーシングと、
(ii)可動部を備え、可動部が往復運動することによって前記排出口からトナーを排出させるように構成されたポンプと、
(iii)回転部材と、
(iv)前記回転部材と係合して前記回転部材の回転によって往復運動するように構成され、前記ポンプの可動部を往復運動させるように構成された往復部材と、
を有し、
前記回転部材と前記往復部材は、互いに係合する際に係合点において接触し、
前記ポンプの駆動時に、前記ポンプの可動部の移動方向の座標において、前記係合点が前記ポンプの可動部の内部に位置するタイミングが存在するように構成されているトナーカートリッジである。
トナーカートリッジにおいて、
(i)ケーシングであって、(i-i)トナーを収容するトナー収容室と、(i-ii)トナーを排出可能な排出口と、を備えるケーシングと、
(ii)可動部を備え、可動部が往復運動することによって前記排出口からトナーを排出させるように構成されたポンプと、
(iii)回転部材と、
(iv)前記回転部材と係合して前記回転部材の回転によって往復運動するように構成され、前記ポンプの可動部を往復運動させるように構成された往復部材と、
を有し、
前記回転部材と前記往復部材は、互いに係合する際に係合点において接触し、
前記ポンプの駆動時に、前記ポンプの可動部の移動方向の座標において、前記係合点が前記ポンプの可動部の内部に位置するタイミングが存在するように構成されているトナーカートリッジである。
また本願において開示される別の代表的な構成は、
トナーカートリッジにおいて、
(i)ケーシングであって、(i-i)トナーを収容するトナー収容室と、(i-ii)トナーを排出可能な排出口と、を備えるケーシングと、
(ii)可動部を有し、前記可動部が往復運動することによって前記排出口からトナーを排出させるように構成されたポンプと、
(iii)前記ポンプの可動部を往復運動させるための回転力が入力されるように構成された駆動入力部材と、
を有し、
前記ポンプの可動部の移動方向の座標において、前記ポンプの可動部が移動し得る範囲と、前記駆動入力部材が位置する範囲は、少なくとも部分的に重なり合うトナーカートリッジである。
トナーカートリッジにおいて、
(i)ケーシングであって、(i-i)トナーを収容するトナー収容室と、(i-ii)トナーを排出可能な排出口と、を備えるケーシングと、
(ii)可動部を有し、前記可動部が往復運動することによって前記排出口からトナーを排出させるように構成されたポンプと、
(iii)前記ポンプの可動部を往復運動させるための回転力が入力されるように構成された駆動入力部材と、
を有し、
前記ポンプの可動部の移動方向の座標において、前記ポンプの可動部が移動し得る範囲と、前記駆動入力部材が位置する範囲は、少なくとも部分的に重なり合うトナーカートリッジである。
本願において開示される別の代表的な構成は、
トナーカートリッジにおいて、
(i)ケーシングであって、(i-i)トナーを収容するトナー収容室と、(i-ii)トナーを排出可能な排出口と、を備えるケーシングと、
(ii)可動部を備え、可動部が往復運動することによって前記排出口からトナーを排出させるように構成されたポンプと、
(iii)回転部材と、
(iv)前記回転部材と係合して前記回転部材の回転によって往復運動するように構成され、前記ポンプの可動部を往復運動させるように構成された往復部材と、
を有し、
前記回転部材と前記往復部材は、互いに係合する際に係合点において接触し、
前記ポンプの駆動時に、前記ポンプの可動部の移動方向の座標において、前記係合点が前記ポンプの可動部の内部に位置するタイミングが存在するように構成されているトナーカートリッジである。
トナーカートリッジにおいて、
(i)ケーシングであって、(i-i)トナーを収容するトナー収容室と、(i-ii)トナーを排出可能な排出口と、を備えるケーシングと、
(ii)可動部を備え、可動部が往復運動することによって前記排出口からトナーを排出させるように構成されたポンプと、
(iii)回転部材と、
(iv)前記回転部材と係合して前記回転部材の回転によって往復運動するように構成され、前記ポンプの可動部を往復運動させるように構成された往復部材と、
を有し、
前記回転部材と前記往復部材は、互いに係合する際に係合点において接触し、
前記ポンプの駆動時に、前記ポンプの可動部の移動方向の座標において、前記係合点が前記ポンプの可動部の内部に位置するタイミングが存在するように構成されているトナーカートリッジである。
また本願において開示される別の代表的な構成は、
トナーカートリッジにおいて、
(i)ケーシングであって、(i-i)トナーを収容するトナー収容室と、(i-ii)トナーを排出可能な排出口と、を備えるケーシングと、
(ii)可動部を有し、前記可動部が往復運動することによって前記排出口からトナーを排出させるように構成されたポンプと、
(iii)前記ポンプの可動部を往復運動させるための回転力が入力されるように構成された駆動入力部材と、
を有し、
前記ポンプの可動部の移動方向の座標において、前記ポンプの可動部が移動し得る範囲と、前記駆動入力部材が位置する範囲は、少なくとも部分的に重なり合うトナーカートリッジである。
トナーカートリッジにおいて、
(i)ケーシングであって、(i-i)トナーを収容するトナー収容室と、(i-ii)トナーを排出可能な排出口と、を備えるケーシングと、
(ii)可動部を有し、前記可動部が往復運動することによって前記排出口からトナーを排出させるように構成されたポンプと、
(iii)前記ポンプの可動部を往復運動させるための回転力が入力されるように構成された駆動入力部材と、
を有し、
前記ポンプの可動部の移動方向の座標において、前記ポンプの可動部が移動し得る範囲と、前記駆動入力部材が位置する範囲は、少なくとも部分的に重なり合うトナーカートリッジである。
また本願において開示される別の代表的な構成は、
トナーカートリッジにおいて、
(i)ケーシングであって、(i-i)トナーを収容するトナー収容室と、(i-ii)トナーを排出可能な排出口と、を備えるケーシングと、
(ii)ポンプであって、(ii-i)可動部と、(ii-ii)前記ケーシングに取り付けられた結合部と、を備え、可動部が往復運動することによって前記排出口からトナーを排出させるように構成されたポンプと、
(iii)前記ポンプを駆動させるための回転力が入力されるように構成された駆動入力部材と、
(iv)軸線を中心に回転可能であって、回転することによって前記ポンプの可動部を往復運動させるように構成された回転部材であって、(iv-i)前記駆動入力部材から回転力を受けるように構成されたギア部を有する回転部材と、
を有し、
前記ポンプの可動部は、前記回転部材の軸線の方向に往復運動を行うものであって、
前記回転部材のギア部は、前記ポンプの結合部を取り囲むように配置されていて、
前記回転部材の軸線に沿って見ると、前記回転部材のギア部と、前記ポンプの可動部とは、互いに少なくとも部分的に重なるように配置されているトナーカートリッジである。
トナーカートリッジにおいて、
(i)ケーシングであって、(i-i)トナーを収容するトナー収容室と、(i-ii)トナーを排出可能な排出口と、を備えるケーシングと、
(ii)ポンプであって、(ii-i)可動部と、(ii-ii)前記ケーシングに取り付けられた結合部と、を備え、可動部が往復運動することによって前記排出口からトナーを排出させるように構成されたポンプと、
(iii)前記ポンプを駆動させるための回転力が入力されるように構成された駆動入力部材と、
(iv)軸線を中心に回転可能であって、回転することによって前記ポンプの可動部を往復運動させるように構成された回転部材であって、(iv-i)前記駆動入力部材から回転力を受けるように構成されたギア部を有する回転部材と、
を有し、
前記ポンプの可動部は、前記回転部材の軸線の方向に往復運動を行うものであって、
前記回転部材のギア部は、前記ポンプの結合部を取り囲むように配置されていて、
前記回転部材の軸線に沿って見ると、前記回転部材のギア部と、前記ポンプの可動部とは、互いに少なくとも部分的に重なるように配置されているトナーカートリッジである。
また本願において開示される別の代表的な構成は、
トナーカートリッジにおいて、
(i)ケーシングであって、(i-i)トナーを収容するトナー収容室と、(i-ii)トナーを排出可能な排出口と、を備えるケーシングと、
(ii)前記ケーシングに対して可動であって、前記トナー収容室に収容されたトナーを前記排出口に搬送するように構成された第1の搬送部材と、
(iii)前記ケーシングに対して可動であって、前記トナー収容室に収容されたトナーを前記第1の搬送部材に搬送するように構成された第2の搬送部材と、
(iv)空気を用いて前記排出口からトナーを排出させるように構成されたポンプと、
(v)前記第1の搬送部材、前記第2の搬送部材および前記ポンプを駆動させるための回転力が入力されるように構成された駆動入力部材と、
を有し、
前記第1の搬送部材によるトナーの搬送方向と、前記第2の搬送部材によるトナーの搬送方向は異なるトナーカートリッジである。
トナーカートリッジにおいて、
(i)ケーシングであって、(i-i)トナーを収容するトナー収容室と、(i-ii)トナーを排出可能な排出口と、を備えるケーシングと、
(ii)前記ケーシングに対して可動であって、前記トナー収容室に収容されたトナーを前記排出口に搬送するように構成された第1の搬送部材と、
(iii)前記ケーシングに対して可動であって、前記トナー収容室に収容されたトナーを前記第1の搬送部材に搬送するように構成された第2の搬送部材と、
(iv)空気を用いて前記排出口からトナーを排出させるように構成されたポンプと、
(v)前記第1の搬送部材、前記第2の搬送部材および前記ポンプを駆動させるための回転力が入力されるように構成された駆動入力部材と、
を有し、
前記第1の搬送部材によるトナーの搬送方向と、前記第2の搬送部材によるトナーの搬送方向は異なるトナーカートリッジである。
また本願において開示される別の代表的な構成は、
トナーカートリッジにおいて、
(i)ケーシングであって、(i-i)トナーを収容するトナー収容室と、(i-ii)トナーを排出可能な排出口と、を備えるケーシングと、
(ii)ポンプであって、(ii-i)可動部と、(ii-ii)前記ケーシングに取り付けられた結合部と、を備え、可動部が往復運動することによって前記排出口からトナーを排出させるように構成されたポンプと、
(iii)前記ポンプを駆動させるための回転力が入力されるように構成された駆動入力部材と、
(iv)軸線を中心に回転可能であって、回転することによって前記ポンプの可動部を往復運動させるように構成された回転部材であって、(iv-i)前記駆動入力部材から回転力を受けるように構成されたギア部を有する回転部材と、
を有し、
前記ポンプの可動部は、前記回転部材の軸線の方向に往復運動を行うものであって、
前記回転部材のギア部は、前記ポンプの結合部を取り囲むように配置されていて、
前記回転部材の軸線に沿って見ると、前記回転部材のギア部と、前記ポンプの可動部とは、互いに少なくとも部分的に重なるように配置されているトナーカートリッジである。
トナーカートリッジにおいて、
(i)ケーシングであって、(i-i)トナーを収容するトナー収容室と、(i-ii)トナーを排出可能な排出口と、を備えるケーシングと、
(ii)ポンプであって、(ii-i)可動部と、(ii-ii)前記ケーシングに取り付けられた結合部と、を備え、可動部が往復運動することによって前記排出口からトナーを排出させるように構成されたポンプと、
(iii)前記ポンプを駆動させるための回転力が入力されるように構成された駆動入力部材と、
(iv)軸線を中心に回転可能であって、回転することによって前記ポンプの可動部を往復運動させるように構成された回転部材であって、(iv-i)前記駆動入力部材から回転力を受けるように構成されたギア部を有する回転部材と、
を有し、
前記ポンプの可動部は、前記回転部材の軸線の方向に往復運動を行うものであって、
前記回転部材のギア部は、前記ポンプの結合部を取り囲むように配置されていて、
前記回転部材の軸線に沿って見ると、前記回転部材のギア部と、前記ポンプの可動部とは、互いに少なくとも部分的に重なるように配置されているトナーカートリッジである。
また本願において開示される別の代表的な構成は、
トナーカートリッジにおいて、
トナー収容している収容室と、トナーを排出可能な排出口と、を備えるケーシングと、
空気によって前記排出口からトナーを排出するように構成されたポンプと、
前記ポンプを駆動させるための回転力を受けるように構成されたカップリング部材と、
を備え、
前記排出口を下に向けた姿勢を前記トナーカートリッジがとった状態において、前記カップリング部材の軸線に沿って前記トナーカートリッジを見ると、水平方向において、前記ポンプの中心に対して第1の側に前記排出口が配置されていて、前記ポンプの中心に対して前記第1の側とは反対の第2の側に前記カップリング部材の軸線が配置されているトナーカートリッジである。
トナーカートリッジにおいて、
トナー収容している収容室と、トナーを排出可能な排出口と、を備えるケーシングと、
空気によって前記排出口からトナーを排出するように構成されたポンプと、
前記ポンプを駆動させるための回転力を受けるように構成されたカップリング部材と、
を備え、
前記排出口を下に向けた姿勢を前記トナーカートリッジがとった状態において、前記カップリング部材の軸線に沿って前記トナーカートリッジを見ると、水平方向において、前記ポンプの中心に対して第1の側に前記排出口が配置されていて、前記ポンプの中心に対して前記第1の側とは反対の第2の側に前記カップリング部材の軸線が配置されているトナーカートリッジである。
また本願において開示される別の代表的な構成は、
トナーカートリッジにおいて、
トナー収容している収容室と、トナーを排出可能な排出口と、を備えるケーシングと、
前記ケーシングに結合された結合部を有し、空気によって前記排出口からトナーを排出するように構成されたポンプと、
前記ポンプを駆動させるための回転力を受けるように構成されたカップリング部材と、
を備え、
前記排出口を下に向けた姿勢を前記トナーカートリッジがとった状態において、前記カップリング部材の軸線に沿って前記トナーカートリッジを見ると、水平方向において、前記ポンプの結合部に対して第1の側に前記排出口が配置されていて、前記ポンプの結合部に対して前記第1の側とは反対の第2の側に前記カップリング部材の軸線が配置されているトナーカートリッジである。
トナーカートリッジにおいて、
トナー収容している収容室と、トナーを排出可能な排出口と、を備えるケーシングと、
前記ケーシングに結合された結合部を有し、空気によって前記排出口からトナーを排出するように構成されたポンプと、
前記ポンプを駆動させるための回転力を受けるように構成されたカップリング部材と、
を備え、
前記排出口を下に向けた姿勢を前記トナーカートリッジがとった状態において、前記カップリング部材の軸線に沿って前記トナーカートリッジを見ると、水平方向において、前記ポンプの結合部に対して第1の側に前記排出口が配置されていて、前記ポンプの結合部に対して前記第1の側とは反対の第2の側に前記カップリング部材の軸線が配置されているトナーカートリッジである。
また本願において開示される別の代表的な構成は、
装置本体と、上記したトナーカートリッジのいずれかと、を有する画像形成装置である。
装置本体と、上記したトナーカートリッジのいずれかと、を有する画像形成装置である。
以上説明したように、本願に開示される構成によれば、従来技術を発展させることができる。
<実施例1>
以下に図面を参照して第1の実施形態(実施例1)を例示する。ただし、実施形態に記載されている構成部品の寸法や材質や形状やそれらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件などにより適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施形態に限定する趣旨ではない。
以下に図面を参照して第1の実施形態(実施例1)を例示する。ただし、実施形態に記載されている構成部品の寸法や材質や形状やそれらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件などにより適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施形態に限定する趣旨ではない。
<画像形成装置100の全体構成>
本実施例に係る電子写真画像形成装置100(以下、画像形成装置100)の全体構成について図2を用いて説明する。図2は、本実施例に係る画像形成装置100の概略図である。本実施例において、プロセスカートリッジ1、及び、現像剤補給カートリッジ(トナーカートリッジ、現像剤カートリッジ)13は画像形成装置100の装置本体に対して着脱自在となっている。なお、画像形成装置100から各カートリッジ(1、13)を除いた部分を、画像形成装置100の本体(装置本体、画像形成装置本体)と呼ぶ場合がある。
本実施例に係る電子写真画像形成装置100(以下、画像形成装置100)の全体構成について図2を用いて説明する。図2は、本実施例に係る画像形成装置100の概略図である。本実施例において、プロセスカートリッジ1、及び、現像剤補給カートリッジ(トナーカートリッジ、現像剤カートリッジ)13は画像形成装置100の装置本体に対して着脱自在となっている。なお、画像形成装置100から各カートリッジ(1、13)を除いた部分を、画像形成装置100の本体(装置本体、画像形成装置本体)と呼ぶ場合がある。
本実施例では、第1~4の画像形成部の構成と動作は、形成する画像の色が異なることを除いて実質的に同じである。したがって、以下において、特に区別を必要としない場合は、添え字であるY~Kを省略して総括的に説明する。
第1~第4のプロセスカートリッジ1は水平方向に並んで配置されている。各プロセスカートリッジ1は、クリーニングユニット4と現像ユニット6から形成される。クリーニングユニット4は像担持体としての感光体ドラム7と、感光体ドラム7の表面を均一に帯電する帯電手段としての帯電ローラ8、及び、クリーニング手段としてのクリーニングブレード10を有する。現像ユニット6は、現像ローラ11と現像剤T(以下、トナー)を収容し、感光体ドラム7上に静電潜像を現像する現像手段を有する。クリーニングユニット4と現像ユニット6は、互いに揺動可能に支持されている。なお、第1のプロセスカートリッジ1Yは現像ユニット6内にイエロー(Y)のトナーを収容している。同様に、第2のプロセスカートリッジ1Mはマゼンタ(M)、第3のプロセスカートリッジ1Cはシアン(C)、第4のプロセスカートリッジ1Kはブラック(K)のトナーを収容している。
プロセスカートリッジ1は、画像形成装置100の本体に設けられた装着ガイド(不図示)、位置決め部材(不図示)などの装着手段を介して、画像形成装置100の本体に着脱可能になっている。また、プロセスカートリッジ1の下方には静電潜像を形成するためのスキャナユニット12が配置されている。さらに、画像形成性装置においてプロセスカートリッジ1より後方(プロセスカートリッジ1の挿入方向において、プロセスカートリッジ1よりも下流)に廃トナー搬送ユニット23が配置されている。
第1~第4の現像剤補給カートリッジ13は、各プロセスカートリッジ1に収容されるトナーの色と対応した順序で、プロセスカートリッジ1の下方にそれぞれ水平方向に並んで配置されている。なお、以降の説明において、現像剤補給カートリッジ(トナーカートリッジ、現像剤カートリッジ)13を単にカートリッジ13と呼ぶ場合がある。
第1のカートリッジ13Yはイエロー(Y)のトナーを収容しており、同様に、第2のカートリッジ13Mはマゼンタ(M)、第3のカートリッジ13Cはシアン(C)、第4のカートリッジ13Kはブラック(K)のトナーを収納している。そして、各カートリッジ13は、同色のトナーを収容したプロセスカートリッジ1にトナーを補給する。
カートリッジ13によるトナーの補給動作(供給動作)は、画像形成装置100の装置本体に設けられた残量検知部(不図示)が、プロセスカートリッジ1内のトナー残量不足を検知した際に行われる。カートリッジ13は、画像形成装置100の本体に設けられた装着ガイド(不図示)、位置決め部材(不図示)などの装着手段を介して、画像形成装置100に着脱可能になっている。
また、トナーカートリッジ13とプロセスカートリッジ1とを区別してよぶ際に、両者の一方を第1のカートリッジ、他方を第2のカートリッジなどと呼ぶ場合もある。なお、プロセスカートリッジ1、カートリッジ13の詳細説明は後述する。
画像形成装置100の本体内部には、第1~第4のカートリッジ13の下方に、第1~第4のトナー搬送装置14が各カートリッジ13に対応するように配置される。
プロセスカートリッジ1の上方には、中間転写体としての中間転写ユニット19が設けられている。中間転写ユニット19は、一次転写部S1側を下方にして略水平に配置されている。各感光体ドラム7に対向する中間転写ベルト18は、回転可能な無端状のベルトであり、複数の張架ローラに張架されている。中間転写ベルト18の内面には、一次転写部材として一次転写ローラ20が中間転写ベルト18を介して各感光体ドラム7と一次転写部S1を形成する位置にそれぞれ配置されている。また、二次転写部材である二次転写ローラ21は、中間転写ベルト18に接触し、中間転写ベルト18を介して対向側のローラと二次転写部S2を形成している。さらに、左右方向(二次転写部S2と中間転写ベルトが張架される方向)において、二次転写部S2と反対側に中間転写ベルトクリーニングユニット4が配置される。
中間転写ユニット19のさらに上方には、定着ユニット25が配置されている。定着ユニットは加熱ユニット26と、加熱ユニットに圧接する加圧ローラ27とで構成される。
また、装置本体の上面には、排出トレイ32が配設されており、排出トレイ32と中間転写ユニットの間に廃トナー回収容器24が配設されている。さらに、装置本体の最下部には記録材3を収容するための給紙トレイ2が配設されている。
また、装置本体の上面には、排出トレイ32が配設されており、排出トレイ32と中間転写ユニットの間に廃トナー回収容器24が配設されている。さらに、装置本体の最下部には記録材3を収容するための給紙トレイ2が配設されている。
図3は画像形成装置に搭載されたトナー搬送装置14の概要構成を示している。
なお、図3はトナー搬送装置14内部構成を示すために一部形状を切り欠き表示している。
トナー搬送装置14は、大きく分けて、上流側搬送部110と下流側搬送部120によって構成されている。
上流側搬送部110の上面には供給口(受入口:不図示)が配置されている。トナーカートリッジ13から供給されるトナー(すなわち後述する図8の排出口52から排出されるトナー)が、供給口を通って、上流側搬送部110内部の貯蔵容器109にトナーが供給される。
供給されたトナーは、上流側搬送部110内部の貯蔵容器109に覆われるように配置された上流側スクリュー105に搬送される。上流側スクリュー105は、上流側駆動ギア103によって、回転駆動され、上流側スクリュー105は下流側搬送部120の方向へトナーを搬送する。
下流側搬送部120の内部には、下流側スクリュー124が下流側搬送部120内部の下流側壁面123に覆われるように配置される。下流側搬送部120の最上流部は、上流側搬送部110の最下流部に接続されており、上流側搬送部110によって搬送されてきたトナーが、下流側スクリュー124に搬送される。
下流側スクリュー124は、下流側駆動ギア122によって、回転駆動され、下流側スクリュー124は、重力に対して逆方向にトナーを搬送する。下流側スクリュー124は、重力に対して逆方向に搬送されたトナーを、本体排出口121を通して図2に図示したプロセスカートリッジ1にトナーを補給するようになっている。
詳細を説明すると本体排出口121から排出されたトナーは後述する図6に示したプロセスカートリッジ1の現像ユニット6に設けられた受入口40を通して、現像ユニット6内にトナーを補給される。
このように画像形成装置の装置本体は、トナーカートリッジ13から排出されたトナーを一端、貯蔵容器109において受け入れた後、そのトナーを上流側スクリュー105や、下流側スクリュー124を使ってプロセスカートリッジ1に供給する。これによって、異なるカートリッジ13,1の間で、トナーが搬送される。
<画像形成プロセス>
次に、画像形成装置100における画像形成動作について、図2、及び図4を用いて説明する。画像形成時には、感光体ドラム7は図4の矢印A方向に所定の速度で回転駆動される。中間転写ベルト18は、矢印Bの方向(感光体ドラム7の回転に順方向)に回転駆動される。
次に、画像形成装置100における画像形成動作について、図2、及び図4を用いて説明する。画像形成時には、感光体ドラム7は図4の矢印A方向に所定の速度で回転駆動される。中間転写ベルト18は、矢印Bの方向(感光体ドラム7の回転に順方向)に回転駆動される。
まず、感光ドラム1の表面が帯電ローラ8によって一様に帯電される。次に、スキャナユニット12から照射されたレーザー光によって感光ドラム1の表面が走査露光されることで、感光ドラム1上に画像情報に基づいた静電潜像が形成される。感光ドラム1上に形成された静電潜像は、現像ユニット6によってトナー像として現像される。このとき、現像ユニット6は画像形成装置100本体に設けられた現像加圧ユニット(不図示)によって加圧されている。そして、感光ドラム1上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ20によって中間転写ベルト18上に一次転写される。
例えば、フルカラー画像の形成時には、第1~4の一次転写部である画像形成部S1Y~S1Kにおいて上述したプロセスが順次に行われることで、中間転写ベルト18上に各色のトナー像が順次に重ね合わされる。
一方、給紙トレイ2に収容されている記録材3は、所定の制御タイミングで給送され、中間転写ベルト18の移動と同期して二次転写部S2へと搬送される。そして、記録材3を介して中間転写ベルト18に当接している二次転写ローラ21によって、中間転写ベルト18上の4色トナー像は一括して記録材3上に二次転写される。
その後、トナー像が転写された記録材3は定着ユニット25に搬送される。定着ユニット25において記録材3が加熱・加圧されることで記録材3にトナー像が定着する。その後、定着済の記録材3が排出トレイ32に搬送されることで画像形成動作が完了する。
また、一次転写工程後に感光ドラム1上に残留した一次転写残トナー(廃トナー)は、クリーニングブレード10によって除去される。二次転写工程後に中間転写ベルト18上に残留した二次転写残トナー(廃トナー)は、中間転写ベルトクリーニングユニット22によって除去される。クリーニングブレード10、及び、中間転写ベルトクリーニングユニット22によって除去された廃トナーは、装置本体に設けられる廃トナー搬送ユニット23によって搬送され、廃トナー回収容器24に蓄積される。なお、画像形成装置100は、所望の単独またはいくつか(全てではない)の画像形成部のみを用いて、単色またはマルチカラーの画像を形成することもできるようになっている。
<プロセスカートリッジ>
次に、本実施例に係る画像形成装置100の本体に装着されるプロセスカートリッジ1の全体構成について図4、図5、図6を用いて説明する。図4は、本実施例に係るプロセスカートリッジ1の断面図である。図5は、プロセスカートリッジ装着方向における上流側から見たときのプロセスカートリッジ1の斜視図である。図6は、プロセスカートリッジ装着方向における下流側から見たときのプロセスカートリッジ1の斜視図である。
次に、本実施例に係る画像形成装置100の本体に装着されるプロセスカートリッジ1の全体構成について図4、図5、図6を用いて説明する。図4は、本実施例に係るプロセスカートリッジ1の断面図である。図5は、プロセスカートリッジ装着方向における上流側から見たときのプロセスカートリッジ1の斜視図である。図6は、プロセスカートリッジ装着方向における下流側から見たときのプロセスカートリッジ1の斜視図である。
プロセスカートリッジ1は、クリーニングユニット4と現像ユニット6から形成される。クリーニングユニット4と現像ユニット6は回転支持ピン30を中心として、揺動可能に結合される。
クリーニングユニット4は、クリーニングユニット4内の各種部材を支持するクリーニング枠体5を有する。また、クリーニングユニット4内には、感光体ドラム7、帯電ローラ8、クリーニングブレード10の他に、感光体ドラム7の回転軸線方向に平行な方向に延びる廃トナースクリュー15を有する。クリーニング枠体5には、感光体ドラム7を回転可能に支持し、感光体ドラムから廃トナースクリュー15に駆動を伝達するためのクリーニングギア列31を備えるクリーニング軸受33が、クリーニングユニット4の長手両端に配設されている。
クリーニングユニット4に設けられる帯電ローラは、感光体ドラム7に向かって、両端に配置された帯電ローラ加圧ばね36で矢印C方向に付勢されている。帯電ローラは感光体ドラムに対して従動するように設けられ、感光体ドラム7が画像形成時に矢印A方向に回転駆動されると、矢印Dの方向(感光体ドラム7の回転に順方向)に回転する。
クリーニングユニット4に設けられるクリーニングブレード10は、一次転写後に感光ドラム1の表面に残った転写残トナー(廃トナー)を除去するための弾性部材10aと、弾性部材10aを支持するための支持部材10bとから構成されている。クリーニングブレード10によって感光ドラム1の表面から除去された廃トナーは、クリーニングブレード10とクリーニング枠体5により形成される廃トナー収容室9に収容される。廃トナー収容室9に収容された廃トナーは、廃トナー収容室9内に設置される廃トナー搬送スクリュー15によって画像形成装置100の後方(プロセスカートリッジ1の着脱方向下流側)に向かって搬送される。搬送された廃トナーは、廃トナー排出部35から排出され、画像形成装置100の本体に設けられた廃トナー搬送ユニット23へと受け渡される。
現像ユニット6は、現像ユニット6内の各種部材を支持する現像枠体16を有する。現像枠体16は、現像ローラ11と供給ローラ17とが内部に設けられる現像室16aと、トナーが収容され、撹拌部材29が内部に設けられるトナー収納室16bとに分けられる。
現像室16aには、現像ローラ11、供給ローラ17、現像ブレード28が設けられている。現像ローラ11は、トナーを担持しており、画像形成時は矢印E方向に回転し、感光ドラム1と接触することで感光ドラム1にトナーを搬送する。また、現像ローラ11は、その長手方向(回転軸線方向)の両端部において現像軸受ユニット34によって回転可能に現像枠体16に支持されている。供給ローラ17は現像ローラ11と接触しつつ回転可能に現像軸受ユニット34によって回転可能に現像枠体16に支持されており、画像形成時は矢印F方向に回転する。さらに、現像ローラ11上に形成されるトナー層の厚みを規制する、層厚規制部材としての現像ブレード28が、現像ローラ11の表面に当接するように配置されている。
トナー収納室16bには、収納されたトナーTを撹拌するとともに、現像室連通口16cを介して供給ローラ17へトナーを搬送するための撹拌部材29が設けられている。撹拌部材29は、現像ローラ11の回転軸線方向に平行な回転軸29aと、可撓性を有するシートである搬送部材としての撹拌シート29bとを有する。撹拌シート29bの一端が回転軸29aに取り付けられ、撹拌シート29bの他端が自由端となっており、回転軸29aが回転して撹拌シート29bが矢印G方向に回転することで、撹拌シート29bによってトナーが撹拌される。
現像ユニット6は、現像室16aとトナー収納室16bとを連通する現像室連通口16cを有する。本実施例では、現像ユニット6が通常使用される姿勢(使用時の姿勢)において、現像室16aは、トナー収納室16bの上方に位置している。撹拌部材29によって汲み上げられたトナー収納室16b内のトナーは、現像室連通口16cを通って現像室16aに供給される。
さらに、現像ユニット6には、カートリッジ1の挿入方向における下流の一端に受入口40が設けられる。トナー受入口40の上部には、受入口シール部材45と、前後方向に移動可能なトナー受入口シャッタ41が配置されている。トナー受入口40は、プロセスカートリッジ1が画像形成装置100の本体に装着されていない場合は受入口シャッタ41によって閉じられている。受入口シャッタ41は、プロセスカートリッジ1の着脱動作に連動し、画像形成装置100の本体に付勢されて開く構成となっている。
トナー受入口40に連通して受入搬送路42が設けられ、内部には受入搬送スクリュー43が配置されている。さらに、現像ユニット6の長手中央付近にはトナー収納室16bへトナーを供給するための収納室連通口44が設けられ、受入搬送路42とトナー収納室16bを連通している。受入搬送スクリューは現像ローラ11や供給ローラ17の回転軸線方向と平行に延びており、トナー受入口40から受け入れたトナーを、収納室連通口44を介してトナー収納室16bに搬送する。
なお本実施例では、1つのプロセスカートリッジ1が、感光体ドラム7と現像ローラ11の両方を有していたが、必ずしもこのような構成に限られるわけではない。例えば、感光体ドラム7を有するクリーニングユニット4と、現像ローラ11を有する現像ユニット6と、が連結されておらず、それぞれ別のカートリッジである場合もある。この場合はクリーニングユニット4によるカートリッジをドラムカートリッジ、現像ユニット6によるカートリッジを現像カートリッジ、などと呼ぶ場合がある。この場合、カートリッジ13からトナーが供給されるのは現像ユニット6の現像カートリッジとなる。
<現像剤補給カートリッジ(トナーカートリッジ)>
次に、本実施例に係る画像形成装置100に装着される現像剤補給容器となるカートリッジ13の全体構成について図1、図7、図8、図9を用いて説明する。
次に、本実施例に係る画像形成装置100に装着される現像剤補給容器となるカートリッジ13の全体構成について図1、図7、図8、図9を用いて説明する。
図1は、本実施例に係るカートリッジ(13Y、13M、13C)のトナー収容室49、連通路48、トナー排出室57を長手方向からみた断面図である。図7は、本実施例に係るカートリッジ(13Y、13M、13C)を分解斜視図である。図8は、本実施例に係るカートリッジ(13Y、13M、13C)の補給トナー搬送スクリュー54の付近を短手方向に沿ってみた断面図である。すなわち、図7は、YZ平面に平行な断面図である。図9は、本実施例に係るカートリッジ(13Y、13M、13C)のトナーを内包する内部空間を示す分解斜視図である。
カートリッジ13は、その内部空間51にトナー(現像剤)を収容しており、トナーを画像形成装置100の本体に供給(補給)するために、装置本体に装着される。
なお、カーリッジ13を説明する際に、特に断りがないときには、カートリッジ13が通常の姿勢、すなわち装置本体内部に装着される際の姿勢をとることを前提としつつ、以下のように方向(X1,X2,Y1,Y2,Z1,Z2)を定義する。
上下方向をY軸で示す。矢印Y1で示されるのは、上方向であり、矢印Y2で示されるのは下方向である。カートリッジ13のY1方向の端に設けられた面を天面(上面)と呼び、Y2方向の端に設けられた面を底面(底部、下部、下端)と呼ぶ。カートリッジ13の天面は上(Y1方向)を向いており、底面は下(Y2方向)を向いている。Y1方向、Y2方向を総称して上下方向、高さ方向、鉛直方向、重力方向、あるいはY方向、Y軸方向と呼ぶ場合がある。
前後方向をZ軸で示す。カートリッジ13を画像形成装置100の本体に装着する際の装着方向において上流に向かう方向を矢印Z1で示し、装着方向の下流側に向かう方向をZ2とする。便宜上、Z1方向を前、Z2方向を後ろとする。つまり、カートリッジ13のZ1方向の端に設けられた面をカートリッジ13の前面(前部、前端)と呼び、Z2方向の端に設けられた面を後面(背面、後端、後部)と呼ぶ。
カートリッジ13の前面は前(Z1方向)を向いており、後面は後ろ(Z2方向)を向いている。カートリッジ13は、前面から底面までの広がり(Z軸方向の広がり)を長手方向とする。Z1方向、Z2方向を総称して、前後方向、長手方向、縦方向、あるいはZ方向、Z軸方向と呼ぶ場合がある。
更に左右方向をX軸で示す。便宜上、カートリッジ13を画像形成装置100の本体に装着する際の装着方向(すなわちZ2方向)に沿って見た時に左になる方向を矢印X1で示し、右になる方向を矢印X2で示す。カートリッジ13のX1方向の端に設けられた面を左側面(左面、左端、左部)とよび、X2方向の端に設けられた面を右側面(右面、右部、右端)と呼ぶ。カートリッジ13の左側面は左方向(X1方向)に面し、右側面は右方向(X2方向)に面している。カートリッジ13は、左側面から右側面へ向かう方向(すなわちX軸の広がり)を短手方向とする。X1方向、X2方向を総称して、左右方向、水平方向、短手方向、横方向、X方向、X軸方向、などと呼ぶことがある。
つまり、カートリッジ13の前面と後面の距離は、右側面と左側面の距離よりも長く、また、上面と底面の距離よりも長い。また、右側面と左側面の距離は、上面と底面の距離の距離よりも短い。ただしこのような構成に限られるわけではない。例えば、カートリッジ13の右側面と左側面の距離を一番長くしてもよいし、あるいは、上面と底面の距離を一番長くしてもよい。上面と底面の距離を一番短くしてもよい。
X軸、Y軸、Z軸は互いに垂直な関係である。たとえばX軸は、Y軸に対して垂直であり、かつ、Z軸に対しても垂直である。また、X軸に垂直な平面をYZ平面、Y軸に垂直な平面をZX平面、Z軸に垂直な平面をXY平面と呼ぶことがある。例えば、ZX平面は、水平面である。
なお、本実施例においては、黒以外のイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の色のトナーが収容される第1~第3のカートリッジ(13Y、13M、13C)を例に用いて説明を行う。
ブラック(K)のトナーが収容される第4のカートリッジ(13K)は第1~第3のカートリッジ(13Y、13M、13C)と比べてトナー容量が大きいのみの構成でありその他には実質的な違いがない。したがって、第4のカートリッジ13Kの説明は省略する。
カートリッジ13によって画像形成装置100の装置本体に補給された現像剤は、上記したようにトナー搬送装置14によってプロセスカートリッジ1に補給される。つまりカートリッジ13はプロセスカートリッジ1に供給(補給)するためのトナーを収容している。
図7に示すように、本実施例のカートリッジ(13Y、13M、13C)の補給枠体(ケーシング、枠体)50を有する。補給枠体50は、容器部分50aと蓋部分50bを有していて、容器部分50aに蓋部分50bを取り付けることで構成される。また容器部分50aと蓋部分50bによって、補給枠体50の内側に内部空間51を形成している。蓋部分50bは、カートリッジ13の方向Y1の端に位置し、カートリッジ13の天面(補給枠体50の天面)を形成する。
補給枠体50はその内部空間51の中に仕切り部材(パーテーション)55を配置させている。この仕切り部材55によって、内部空間51がさらに複数の領域に仕分けられている。つまり、図1、図7、図9に示すように内部空間51は仕切り部材55によって、トナー収容室49、連通路48、トナー排出室57という複数の部屋に分かれている。仕切り部材(パーテーション)55を補給枠体50の一部とみなすこともできるし、実際に仕切り部材55を補給枠体50と一体的に形成することもできる。
また、補給枠体50のZ2側の端部(後端、後面)の近傍には駆動入力ギア59、カムギア60、スクリューギア64からなる駆動列や、ポンプ58などが取り付けられている。ギア列やポンプ58などをカバーするため、その外側からはサイドカバー62が取り付けられる。特にカムギア60については、このサイドカバー62と補給枠体50によってZ1方向とZ2方向への移動が規制されている。
図9に示すように、カートリッジ13は、内部にトナーを内包する内部空間51を備え、内部空間51は仕切り部材55によって上記説明してきた、トナー収容室49、連通路48、トナー排出室57に区切られている。
攪拌部材53とスクリュー54はカートリッジ13の装着方向の上流側(すなわちZ1方向の側)から装着方向の下流側(すなわちZ2方向の側)に広がって配置されている。
スクリュー54は、装着方向上流側(Z1方向の側)から装着方向下流側(Z2方向の側)に広がって配置されている一部を仕切り部材55によって覆われている。仕切り部材55がスクリュー54を覆うことで、仕切り部材55の内部にトンネル状の空間が形成され、これが連通路(連通口)48となっている。
補給枠体50の内部空間51に形成されたそれぞれの部屋を以下で詳細に説明する。
(トナー収容室)
トナー収容室(現像剤収容室)49は、トナー(現像剤)を収容する空間である。トナー収容室49には、補給撹拌部材53(以下、単に攪拌部材53と呼ぶ)が配置されている。
トナー収容室(現像剤収容室)49は、トナー(現像剤)を収容する空間である。トナー収容室49には、補給撹拌部材53(以下、単に攪拌部材53と呼ぶ)が配置されている。
攪拌部材53は、カートリッジ13の長手方向に平行に配置され、回転可能に補給枠体50に支持されている。また、攪拌部材53は回転軸53aと、可撓性を有するシートである搬送部材としての補給撹拌シート53bとを有する。攪拌部材53は、補給枠体50に対して可動な可動部材である。
補給撹拌シート53bの一端が回転軸53aに取り付けられ、補給撹拌シート53bの他端が自由端となっている。回転軸53aが回転して補給撹拌シート53bが矢印H方向に回転することで、補給撹拌シート53bによってトナーが撹拌され、トナーをトナー搬送スクリュー(以下、単にスクリューと呼ぶ)54に送る。
スクリュー54は、その回転軸線にそって、トナーを後述の連通路49やトナー排出室57に搬送する搬送部材である。スクリュー54の回転軸線と、攪拌部材53の回転軸線は実質的に平行である。
なお、トナー収容室49の内部には、スクリュー54と攪拌部材53の間に壁50a1が配置されている。壁50a1は、トナー収容室49の床面から上方に突出する壁形状、あるいは板形状の突起(リブ)である。この壁50bは、搬送スクリュー54のそばに並列配置され、搬送スクリュー54の軸線方向、すなわちトナー搬送方向に沿って延びている。この壁50a1と、トナー収容室49の側面によって挟まれることによって、スクリュー54はその周囲のトナーを安定的に搬送できる。なお、トナー搬送方向におけるトナー収容室49の下流側においては、スクリュー54と攪拌部材53の間に壁50a1が配置されていない。スクリュー54の下流側の部分が、攪拌部材53から受け取るトナーの量を多くさせるためである。なお、スクリュー54の上方も開放されているので、壁50a1の上方を越えて攪拌部材53からスクリュー54に移動するトナーもある。
(連通路)
連通路(トナー通路、トンネル)48はトナー収容室49と後述するトナー排出室57を連通する空間、開口であり、トナーがその内部を移動する通路である。連通路48は、仕切り部材55と補給枠体50とで形成される。連通路48内には搬送部材としてのスクリュー54の少なくとも一部が配置されている。
連通路(トナー通路、トンネル)48はトナー収容室49と後述するトナー排出室57を連通する空間、開口であり、トナーがその内部を移動する通路である。連通路48は、仕切り部材55と補給枠体50とで形成される。連通路48内には搬送部材としてのスクリュー54の少なくとも一部が配置されている。
スクリュー54は、補給枠体50に対して可動な可動部材であり、より詳細に言うと、回転可能に補給枠体50に支持されている。スクリュー54は一部をトナー収容室49へ露出させてあり回転することでトナー収容室49のトナーをスクリュー54の回転軸線方向に沿って搬送をする。
連通路48は前述したように仕切り部材55と補給枠体50とで形成されており、スクリュー54によるトナー搬送方向へ沿って延びていて、トンネル形状を有する。また仕切り部材55が、スクリュー54の一部を覆うことによって、連通路48の内部にスクリュー54を配置させている。連通路48のトンネル形状はスクリュー54の外形に対応して形成されている。つまり連通路48は、スクリュー54によって搬送されるトナーをすり切って定量搬送する役割をもっている。
スクリュー54によって搬送されるトナーの一部は、連通路48の内部に進入してトナー排出室57まで移動することができるが、残りのトナーは連通路48に入ることができず、トナー収容室49に残される。連通路48が形成するトンネルの開口の大きさと、スクリュー54の大きさの比率を適当に設定することによって連通路48の内部に進入するトナーの量を適当に決めることができる。つまり、スクリュー54が連通路48の内部を通ることによって、所望の量のトナーだけをトナー排出室57に供給することができる。
スクリューは、カートリッジ13の前面(前端)から後面(後端)に向かう方向(Z2方向)にトナーを搬送する。つまり本実施例においてスクリュー54の長手方向、すなわちトナーの搬送方向は、カートリッジ13の長手方向(Z方向、前後方向)と同じである。画像形成装置100の構成によって適宜、カートリッジ13の構成は変更可能である。
(トナー排出室)
トナー排出室(現像剤排出室)57は、仕切り部材55と補給枠体50とで形成される空間であり、スクリュー54がトナーを搬送する搬送方向において、連通路48よりも下流に配置されている。
トナー排出室(現像剤排出室)57は、仕切り部材55と補給枠体50とで形成される空間であり、スクリュー54がトナーを搬送する搬送方向において、連通路48よりも下流に配置されている。
トナー排出室57の近傍、すなわち補給枠体51の後面(Z2方向の端部)の近傍には、スクリュー54が回転するための回転力を受けるスクリューギア64が配置されている。またトナー排出室57は、トナー(現像剤)を補給枠体50の内部空間51から外部へ排出するための排出口52を有する。排出口52は、補給枠体50の内外を連通し、トナー排出可能に構成された開口である。
排出口52は、カートリッジ13の底面(すなわち補給枠体50の底面)に形成されていてカートリッジの下に向けられている。つまり排出口52からトナーは下方に排出される。なお、スクリュー54の搬送方向において排出口52は、カートリッジ13の下流側に配置される。つまり、排出口52とカートリッジ13の前面(Z1方向の端部)の距離よりも、排出口52とカートリッジ13の後面(Z2方向の端部)の距離の方が短い。
また、カートリッジ13の後面(矢印Z2方向の端部)の近傍にはポンプ58が配置されている。ポンプ58は、伸縮可能すなわち往復運動可能な蛇腹部58a備えている。蛇腹部58aは可撓性を有しており、伸縮(往復運動)することによって変形可能である。
蛇腹部58aは、伸縮、変形することによって容積が可変な領域である。ポンプ58の内部とトナー排出室57の内部とは、トナー排出室57に設けられた連通口を介して連通している。
蛇腹部58aは、伸縮、変形することによって容積が可変な領域である。ポンプ58の内部とトナー排出室57の内部とは、トナー排出室57に設けられた連通口を介して連通している。
ポンプ58は後述する駆動列および駆動変換部(駆動変換機構、ポンプ駆動機構)68によって蛇腹部(可動部、可変部)58aが往復運動、すなわち伸縮し、蛇腹部(可動部)58aの内部容積を変動させることができる。これによりポンプ58はトナー排出室57に作用可能になっている。
ポンプ58の伸縮に伴ってトナー排出室57の内圧(内部の気圧)が周期的に変動し、カートリッジ13の外部の気圧とトナー排出室57の内部の気圧の間に差が生じる。この圧力差により排出口52は吸気および排気を行い、この時の空気(気体)の流れをトナーの攪拌や排出に利用することで、安定的にトナーの排出を行うことができる。
ポンプ58が伸びてその容積が増えた際には、ポンプ58およびトナー排出室57の内部の気圧が低下し、排出口52からトナー排出室57の内部に空気が入りこむ。空気の流入によってトナー排出室57のトナーがほぐされてトナーの流動性を高くすることができる。その後、ポンプ58が縮んでその容積が減った際には、ポンプ58およびトナー排出室57の内部の気圧が大きくなるので、排出口52を通ってトナー排出室57の内部から外部に空気とともにトナーが排出される。この繰り返しによって、カートリッジ13の内部から排出口52を通って外部にトナーが断続的、周期的に排出される。
トナーが空気とともに搬送させる構成では、狭い通路内でトナーを搬送させたり、トナー排出口52から排出されたトナーを空気の流れに乗せて遠くに移動させたりしやすい。
これは、トナーカートリッジ13から排出されたトナーの搬送効率を上げるうえで好適である。また、トナー排出口52を小さくしてもトナーを排出できるようになるので、トナーが意図せずにトナー排出口52からカートリッジ13の外部に飛散するなどを抑えることができる。
これは、トナーカートリッジ13から排出されたトナーの搬送効率を上げるうえで好適である。また、トナー排出口52を小さくしてもトナーを排出できるようになるので、トナーが意図せずにトナー排出口52からカートリッジ13の外部に飛散するなどを抑えることができる。
本実施例では、ポンプ58の駆動によって、トナー排出室57の内部の気圧が周期的に変動することによって、トナーを攪拌することができる。特に、本実施例では排出口52を通じて吸気と排気が行われるため、排出口52を通る空気の移動方向、すなわち気流の方向がポンプ58の駆動によって周期的に変化する。このため排出口52の近傍のトナーを攪拌しやすく、トナーの流動性を高めて効率的に搬送するうえで好適である。
なお、ポンプ58をトナー排出室57から離して配置させることも可能ではあるが、本実施例のようにポンプ58を直接的にトナー排出室57に接続したほうが、ポンプ58がトナー排出室57に作用しやすく好適である。
ポンプ58の駆動時に、トナー収容室49とトナー排出室57との間には気圧差が少ない方がトナーを安定して排出することができる。このため、通常使用される姿勢(使用時の姿勢)において、排出口52およびポンプ58よりも上方にトナー排出室57とトナー収容室49を通気する連通口(通気路)46を配置している。
つまりポンプ58の駆動時には、ポンプ58が伸縮することで、トナー排出室57の内部の気圧(内圧)が周期的に増減する。また、トナー収容室49からトナーがトナー排出室57に向かって移動することによってトナー収容室49の内部の気圧(内圧)が低下する。仮にこれらの気圧変化の結果として、トナー収容室49とトナー排出室57の間に大きな気圧差が生じると、連通路48を通るトナーの量が変動したり、あるいは連通路48をトナーが逆流したりして、トナー排出室57に供給されるトナーの量が変動する可能性がある。この結果、排出口52から排出されるトナーの量が不安定になる恐れが生じる。
そこで本実施例では、連通路48とは別の位置に通気口46を配置させることで、トナー収容室49とトナー排出室57を連通させて、トナー収容室49とトナー排出室57の間で空気が通るようにしている。この結果、トナー収容室49とトナー排出室57の間の気圧差が大きくなるのを抑えられる。
つまり
(i)トナー排出室57の内圧をポンプ58によって増減させて現像剤を排出口52から安定的に排出させること、
および、
(ii)トナー収容室49とトナー排出室57の気圧差が大きくなるのを抑えること、の2つを、通気口46によって両立させている。
(i)トナー排出室57の内圧をポンプ58によって増減させて現像剤を排出口52から安定的に排出させること、
および、
(ii)トナー収容室49とトナー排出室57の気圧差が大きくなるのを抑えること、の2つを、通気口46によって両立させている。
なお通気口46は空気だけでなくトナーが通過し得る構成をとることもできる。ただその場合には、通気口46を通ってトナー排出室57に出入りするトナーの量が、連通路48を通過してトナー排出室57に供給されるトナーの量よりも十分に少なくなるようにするのが望ましい。このようにすれば、通気口46を通過するトナーがあったとしても、トナー排出室57の内部にあるトナーの量が大きく変動しない。排出口52から排出されるトナーの量に与える影響を小さく抑えたり、なくしたりすることができる。
これを踏まえると、通気口46はトナーが通過しにくい位置、つまりトナーが周囲にない位置に配置するのが望ましい。例えば、トナー排出室57の内部やトナー収容室の内部において、できるだけ高い位置に通気口46を配置することが考えられる。こうしておけば、通気口46を通るトナーの量を減らせる。またトナーによって通気口46がふさがれることも抑えることができる。つまり通気口46を通る空気の移動が、トナーによって妨げられない。
この観点から、トナー収容室49の内部において、通気口46の下端は、連通路48の上端よりも上方、かつ、スクリュー54よりも上方に位置するようにしている。スクリュー54によって連通路48の内部を通るトナーの量に対して、通気口46を通るトナーの量を少なくするためである。さらに言うと、トナー収容室49にトナーが収容された状態においては、トナー収容室49の内部における通気口46の下端が、トナーの上面よりも高くに位置させている(図7(b)参照)。逆に言うと、通気口46の下端よりもトナーの上面が低い位置になるように、トナー収容室49に収容させるトナーの量を制限させている。トナー収容室49の内部のトナーが通気口46に到達しにくいようになっている。
ここで、トナー収容室49におけるトナーの上面とは、ユーザがカートリッジ13を使用する前の段階、すなわち、カートリッジ13に収容されたトナーが未消費の状態における、トナーの上面である。トナーの上面の高さを観察する際には、カートリッジ13を通常時の姿勢とする。これは本実施例においては排出口52を下に向けた姿勢、すなわち、排出口52が設けられた面を底面とした姿勢である。そして、トナー収容室49の内部においてトナーが均一に堆積するように、トナーの上面を水平面と平行にさせる。そのうえで、トナーの状態が安定するまで一定の時間を空けてうえで、トナーの上面の高さをみることとする(図8(b)参照)。
このようにトナー収容室49の内部において通気口46を配置し、かつ、トナーの収容量を適切に設定することで、通気口46を通って、トナー収容室49からトナー排出室57にトナーが移動することを抑えることができる。また、トナー収容室49のトナーによって通気口46がふさがれることを抑えている。
またトナー未消費の状態(すなわちトナーカートリッジ13が未使用、新品の状態)において、トナー収容室49の内部におけるトナーの上面は、ポンプ58の上端よりも上方に位置する。つまり本実施例では、十分な量のトナーをトナー収容室49に収容するべくトナーの上面をポンプ58よりも高い位置に配置させつつ、そのトナーの上面よりもさらに上方に連通口46を配置させている。トナーの収容量を確保することと、連通口46を機能させることの両方を両立させている。
なお、上下関係(高さ)を比較した各部、各部材のうち、連通口46、連通路48およびトナー排出室57は、トナー収容室49とトナー排出室57にまたがって配置されており、かつ、Z軸方向に一定の幅を有している。したがって連通口46やスクリュー54、連通路48が仮にZ軸や、水平面に対して傾いて配置されている場合には、各部材の高さがトナー収容室49の側とトナー排出室57の側で異なる場合がある。上で、連通口46、スクリュー54、連通路48の間の上下関係を説明した際には、これらの高さをトナー収容室49の内部において比較した。すなわち上記の説明では、トナー収容室49の側における各部材の高さを比較している。
ただし本実施例では、連通口46、連通路48およびスクリュー54はすべてZ軸に平行、すなわち水平に配置されており、各部材の高さが位置によらず一定である。したがって本実施例では、トナー収容室49の内部であろうとトナー排出室57の内部であろうと、前述の上下関係は成立する。すなわち、連通口46、スクリュー54、連通路48に関する前述の上下関係はZ軸の座標にかかわらず成立する。
同様に、トナー収容室49における通気口46の下端だけでなく、トナー収容室57の内部における通気口46の下端も、ポンプ58の上端より上方に位置する。通気口46を通ってトナー排出室57からトナー収容室49にトナーが戻ることを抑えるべく、トナー排出室57の内部においても、通気口46を高い位置に配置させている。
なお、通気口46を通過するトナーの量を抑える別の方法としては、通気口46をフィルタで覆う方法もある。このような例として、通気口46の代わりに、フィルタを備える通気口69を備えた変形例としてのカートリッジ13の構成を図8(c)に示す。
連通口69に設けられたフィルタ69aは空気の通過を許容しつつ、トナーの通過を抑える部材である。なお図8(c)においては説明のためフィルタ69a(ハッチングを付した部分)を強調して図示した。
このようにフィルタ69aを有する通気口69を用いる場合には、通気口69の周囲にトナーがあったとしてもトナーの通過を抑えることができる。特に、トナーの上面よりも下方に通気口を設ける場合にはフィルタは有効である。もちろん、図8(b)の通気口46に、通気口69と同様にフィルタを設けてもよい。
また図8(b)では、通気口46を、仕切り部材55と補給枠体50の間にできる隙間を利用して形成したが、図8(c)の通気口69のように、仕切り部材55に開口を形成することで通気口を形成してもよい。
通気口46と連通路48は、ともにトナー排出室57とトナー収容室49を連通する連通路(連通口、経路)なので、これらの一方を第1連通路(あるいは第1連通口、第1経路)、他方を第二連通路(あるいは第2連通口、第2経路)などと呼ぶ場合もある。ただし、通気口46は空気を通すことを目的とした連通路であることから、トナー経路である連通路48とは異なり、通気口46はトナーが通過できない構成でもよいのは前述したとおりである。
次に上記トナー収容室49、連通路48、トナー排出室57の大きさの関係を説明する。図8(a)のA-A断面線で断面をつくった時の連通路48の断面の面積をAsとする。図1(a)にハッチングで示した領域の面積がAsである。
また連通路48よりもトナー搬送方向下流側(Z2方向の側)において、図8(a)のB-B線で断面をつくった時のトナー排出室57の断面の面積をBsとする。図1(b)にハッチングで示した領域の面積がBsである。
さらに連通路48よりもトナー搬送方向上流側(Z1方向の側)で、(図8(a)のC-C線で断面をつくった時のトナー収容室49の断面の面積をCsとする。図1(a)にハッチングで示した領域の面積がCsである。
なお、A-A線、B-B線、C-C線によって形成される3つの断面はすべてZ軸に直交する断面である。別の言い方をすると、これらは、スクリュー54によるトナーの搬送方向と直交する断面であり、カートリッジ13の長手方向と直交する断面であり、XY平面に平行な断面でもある。
この時、連通路48、トナー排出室57、トナー収容室49の各断面の面積は、以下の関係を満たす。
As<Bs
かつ
As<Cs。
かつ
As<Cs。
つまり、連通路48の断面がトナー排出室57の断面およびトナー収容室49の断面よりも小さくなっている。
なお、トナー排出室57の断面の面積Bsや、トナー収容室49の面積Csは、Z軸の座標(トナー搬送方向における位置)において異なる。また、本実施例において連通路48の断面の面積Asは、Z軸の座標(トナー搬送方向における位置)によらずほぼ一定であるが、連通路48の断面の面積AsもZ軸の座標に応じて変化させることが可能である。このような場合であっても、上記の大小関係を満たすような各断面を連通路48、トナー排出室57、トナー収容室49にそれぞれ見つけることができる。
たとえば、連通路48の最も小さな断面における面積をAsとする。この場合、この面積Asよりも大きな面積Csを持った断面がトナー収容室49に少なくとも1つ存在し、この面積Asよりも大きな面積Bsをもった断面がトナー排出室57に少なくとも1つ存在する。
また次のように考えることもできる。トナー収容室49の最も大きな断面の面積をCsとし、トナー排出室57のもっとも大きな断面の面積をBsとしたとき、連通路48にはCsおよびBsよりも小さな面積Asを持った断面が少なくとも1つ存在する。
トナー収容室49の断面の面積Csを連通路48の断面Asに対して大きくすることでトナー収容室49の内部に十分な量のトナーを収容することができるし、トナー収容室49の内部でトナーを攪拌部材53によって効率的に撹拌することもできる。攪拌部材53はトナーを攪拌することによって、トナーが凝集することを抑える。つまり攪拌部材53はトナーをほぐすことで流動性を高めることができる。
その一方で、トナーを小さな断面を有する連通路48を通過させることによってトナーの定量搬送をすることができる。つまりトナー収容室49からトナー排出室57に移動するトナーの量を制限するために、トナー収容室49の断面積Csよりも連通路48の断面積Asを小さくしている。これによって連通路48をスクリューが通る際に、搬送されるトナーの量を減らして所望の値(一定の値)に制御できる。
またトナー排出室57は連通路48の断面よりも大きな断面を有するので、このトナー排出室57の内部で、トナーをほぐすことができる。つまり、トナー排出室57は、排出口52を通じて空気を吸い込んだ時に、トナー排出室57の内部にあるトナーの流動性を高める必要がある。したがって、トナー排出室57は、排出口52から空気が流入した際に、その空気とトナーとを混合させるために一定の容積が必要である。その容積を確保するためにトナー排出室57の断面積Bsを、連通路48の断面積Asよりも大きくしている。
図8(a)で示されるように、上記したトナー排出室57のB-B断面は、トナー排出口52を通る断面であるが、トナー排出室57の断面の面積Bsを求める際に、必ずしもトナー排出口52を通る断面を用いる必要はない。つまりトナー排出室57の内部において、「As<Bs」を満たす面積Bsをもった断面がどこかに少なくとも1つあるとよい。
ただし、排出口52の位置におけるトナー排出室57の断面、すなわち排出口52を通るトナー排出室57の断面が、「As<Bs」を満たしていると、排出口52の周囲で、トナーの流動性を高めるうえではより好適である。
また、トナー排出室57の断面積Bsよりも連通路48の断面積Asを小さくした方が、トナーが連通路48を逆流することを抑えられる。ポンプ58が収縮すると、トナー排出室57の気圧が高まり、排出口52からトナーおよび空気が排出される。この際に、一部の空気およびトナーが、連通路48を通ってトナー収容室49に移動しようとする可能性がある。しかしながら、本実施例では連通路48においてトナーの移動経路を狭くしているので、トナー排出室57のトナーや空気が連通路48を通ってトナー収容室49に移動することを抑えることができる。さらに本実施例では、連通路48の面積Asを小さくするだけでなく、連通路48の内部にスクリュー54が配置されているので、スクリュー54も連通路48を逆流するトナーの移動を抑える働きを奏している。
このように連通路48があることによって、トナーや空気はトナー排出室57からトナー収容室49には移動することが抑えられる。トナー排出室57の排出口52から、トナーカートリッジ13の外部に安定的にトナーを排出できるようになる。
本実施例では、連通路48は、一定の範囲(本実施例では実質的に全域)において、断面の面積が実質的に同じ値Asをとる。一定の範囲にわたって断面の大きさが同じになる領域を連通路48が有していると、連通路48を通るトナーの量を安定させやすい。ただし上記したように連通路48の断面の大きさが位置によって変化する構成をとることもできる。トナー排出室57と、トナー収容室49の間のどこかで、トナーの流路が狭まっていれば、少なくともその部分を連通路48とみなし得る。
なお、仮に連通路48の断面の面積が位置によって異なる場合、連通路48の最も小さな断面As(Asmin)と、トナー排出室57の最も大きな断面Bsmaxと、トナー収容室49の最も大きな断面Csmaxを比較する。本実施例では、「Asmin<Bsmax<Csmax」を満たしている。トナー収容室49に収容するトナーの容量を増やすうえでは、トナー収容室49の断面は、連通路48の断面やトナー排出室57の断面よりも大きい方が好適である。
なお、添え字におけるminは最小値を意味し、maxは最大値を意味することとする。
また、排出口52の位置において、トナー排出室57の断面の面積Bsを求めた場合に、「Asmin<Bs<Csmax」を満たし得る。
なお、補給枠体50の内部空間51には、現像枠体50に対して可動な搬送部材として、スクリュー54と攪拌部材53が配置されている。特に断りがない場合には、連通路48、トナー収容室49、トナー排出室47の内部にこれらの搬送部材(53、54)が配置されている場合、各面積As,Bs,Csには、搬送部材(53、54)の断面の面積も含まれるものとする。別の言い方をすると、スクリュー54、攪拌部材53を補給枠体50から取り外した状態で、連通路48、トナー収容室49、トナー排出室47の内部に形成される空間の断面積を求めたものが面積As、Bs、Csである。スクリュー54および攪拌部材53の有無や大きさが、面積As、Bs、Csの値に影響しないようにしている。
ただし、本実施例では、連通路48、トナー排出室47、トナー収容室49の面積As、Bs、Csを求める際に、スクリュー54の断面の面積や攪拌部材53の断面の面積を控除したとしても、上記した各大小関係が成立するようになっている。つまり、図1(a)のAA断面において、ハッチング領域からスクリュー54の領域を除いた部分の面積をAsと定義しなおし、図1(b)のBB断面において、ハッチング領域からスクリュー54の領域を除いた部分の面積をBsと定義しなおし、図1(c)のCC断面において、ハッチング領域からスクリュー54および攪拌部材53の領域を除いた部分の面積をCsと定義しなおす。仮にこのようにAs,Bs,Csの定義を変更したとしても、上記したAs,Bs,Csの関係性を満たす断面が、連通路48、トナー排出室47、トナー収容室49に存在する。
本実施例では、連通路48の容積が一番小さく、トナー収容室49の容積が一番大きい。トナー排出室57の容積は、連通路48の容積より大きく、トナー収容室49の容積よりも小さい。連通路48、トナー排出室57の形状を変えることなく、トナー収容室49の断面積Csを変更することで容易にカートリッジ13内に収容するトナー量を変更することが可能である。
図28を用いて内部空間51の関係を説明する。図28は内部空間を説明するための簡略図であり図28(a)は分かりやすくトナー収容室49、連通路48、トナー排出室57を分けて表示したものであり、図28(b)はこれらが合わさって内部空間51が形成されていることを表示したものである。上記で説明してように面積As、Bs,Csの関係は「As<Bs<Cs」を満たしている。
図28において、トナー収容室49、連通路48、トナー排出室57の各々が占める空間の形状を単純化し、立方体の組み合わせで示した。したがって、それぞれの空間の断面も、その形状が四角形となるように単純化されて図示されている。
この場合、断面積Asは、連通路48のX方向の幅AwとY方向の高さAhを掛け合わしたものであってAs=Aw×Ahである。同様に、Bs=Bw×Bhであり、Cs=Cw×Chである。
図28においては、トナー収容室49の断面の面積が最も大きくなる位置において、断面積Csを求めている。このような断面積Csの最大値Csmaxは、上記したように連通路48の断面積Asより大きい。
好適にはCsmaxは、Asの5倍よりも大きい。さらに好適にはCsmaxの桁がAsの桁よりも多くなるように、CsmaxをAsmaxの10倍よりも大きくする。
特に本実施例のように大容量のトナーカートリッジ13においては、Csmaxを、Asの25倍よりも大きくするのがさらに好適である。たとえば5Aw<Cw、5Ah<Awを満たすような断面の面積Csがこのような関係を満たす。
まとめると、
5×As<Csmax
10×As<Csmax
25×As<Csmax
である。
5×As<Csmax
10×As<Csmax
25×As<Csmax
である。
なお、本実施例では、連通路48の断面の面積は、位置によらず一定である。連通路48の断面の面積Asを求める位置を問わずに上記関係がなりたつ。
ただ仮に、連通路48の面積の大きさが位置によって大きく異なる場合には、もっとも小さな連通路48の断面の面積Asminを、Csの最大値Csmaxと比較することもできる。すると、
5×Asmin<Csmax
10×Asmin<Csmax
25×Asmin<Csmax
となる。
5×Asmin<Csmax
10×Asmin<Csmax
25×Asmin<Csmax
となる。
Asの大きさが位置によって異なる場合の考え方については、以下も同様である。連通路48の断面の面積Asが位置によらず一定であれば、「As=Asin」が位置によらず満たされると考えることもできる。
本実施例ではイエロー、シアン、マゼンタのトナーカートリッジにおいて、Csの最大値Csmaxは、連通路の面積Asの60倍を超えるようにしている。
60×As<Csmax、
60×Asmin<Csmax
である。
60×Asmin<Csmax
である。
ブラックのトナーカートリッジにおいては、Csの最大値Csmaxは、連通路の面積Asの最小値の80倍を超えるようにしている。
80×As<Csmax、
80×Asmin<Csmax
である。
80×Asmin<Csmax
である。
トナー収容室49の容積を大きくしつつ、連通路48を通過するトナーの量の定量性を保つ上ではこのように、面積Csを面積Asに対して大きくすること、逆に言うと面積Csに対して面積Asを小さくするのが好適である。
本実施例では、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのカートリッジ13のいずれかを問わず、CsmaxがAsminの100倍よりも小さい。
100×As<Csmax
100×Asmin<Csmax
しかし、Csについては原理上、上限は特にないので、トナー収容室の容積を確保するうえで、Csの最大値を本実施例以上におおきくして、Asの100倍を超えるようにすることも可能である。
100×Asmin<Csmax
しかし、Csについては原理上、上限は特にないので、トナー収容室の容積を確保するうえで、Csの最大値を本実施例以上におおきくして、Asの100倍を超えるようにすることも可能である。
その一方で、カートリッジ13を配置する容積を画像形成装置本体の内部に確保するための観点から、通常、Csの最大値は、Asの1000倍よりは小さくするのが好適である。より一般的には、Csの最大値はAsの500倍より小さくするのが好適である。
1000×As>Csmax
1000×Asmin>Csmax、
500×As>Csmax、
500×Asmin>Csmax
である。
1000×Asmin>Csmax、
500×As>Csmax、
500×Asmin>Csmax
である。
また図28では、トナー排出口52(図8(a)等参照)が位置するところで、トナー排出室57の断面積Bsを求めた。
このとき断面積Bsは、Bs=Bw×Bhで算出でき、
Bs>As、
Bs>Asmin
である。特に、Bw>AwあるいはBh>Ahになる関係とし、面積Bsを面積Asに対して大きくするのが好適である。
Bs>As、
Bs>Asmin
である。特に、Bw>AwあるいはBh>Ahになる関係とし、面積Bsを面積Asに対して大きくするのが好適である。
本実施例では、トナー排出口52の位置において面積Bsを求めると、そのBsは、連通路の断面の面積Asの1.5倍を超えるようにしており、より具体的にいうと、トナー排出口52の位置において面積Bsは、面積Asの3倍を超えている。
1.5×As<Bs、
1.5×Asmin<Bs、
3×As<Bs、
3×Asmin<Bs
である。
1.5×Asmin<Bs、
3×As<Bs、
3×Asmin<Bs
である。
また、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各カートリッジ13のいずれかを問わず、トナー排出口52の位置における面積Bsは、面積Csmaxよりも小さい。
より詳細にいうと、トナー排出口52の位置における面積Bsが、面積Csmaxの2分の1よりも小さくなるようにしていて、実際には、面積Csmaxの10分の1よりも小さくなっている。
2×Bs<Csmax
10×Bs<Csmax
である。
10×Bs<Csmax
である。
特にブラックのカートリッジにおいては、トナー排出口52の位置における面積Bsは、面積Csmaxの20分の1よりも小さくなっている。
20×Bs<Csmax
である。
である。
なおトナー排出室の断面の面積を求める位置を、排出口52の位置以外とすると、Bsの値は変化し得る。その場合、Csの最大値CsmaxはBsの最大値Bsmaxより大きくなるようになっている。
Bsmax<Csmax
である。トナー収容室の容積を増やしてトナーの容量を増やすためである。
である。トナー収容室の容積を増やしてトナーの容量を増やすためである。
特に本実施例では、Bsmaxは、Csmaxの半分より小さい。
2×Bsmax<Csmax
である。
である。
なお上記したAs、Bs、Csの間の比率については上記の範囲を超えて変化し得る。
これらの比率が、ポンプ58の配置や性能、カートリッジへ収容するトナーの量、トナーカートリッジ13を配置するために画像形成装置本体内に確保できる容積、トナーカートリッジ13の内部空間の配置等によって変化するからである。
これらの比率が、ポンプ58の配置や性能、カートリッジへ収容するトナーの量、トナーカートリッジ13を配置するために画像形成装置本体内に確保できる容積、トナーカートリッジ13の内部空間の配置等によって変化するからである。
図28(b)に示すようにトナー収容室49の一部および連通路48は、互いにY軸方向、すなわち上下方向(鉛直方向)に沿って並んで配置されている。連通路48に対して、Y1方向の側、すなわち上方にトナー収容室49が位置する。したがって、連通路48とトナー収容室49を、Y軸に垂直な投影面(ZX平面)に対して、Y軸方向に沿って投影すると、連通路48とトナー収容室49の互いの投影領域は、少なくとも部分的に重なり合う。
またトナー収容室49の別の一部および連通路48は、互いにX軸方向、すなわち左右方向に沿って並んで配置されている。連通路48に対してX2方向の側、すなわち右側に、トナー収容室49の一部が位置する。したがって、連通路48とトナー収容室49を、X軸に垂直な投影面、すなわちYZ平面に対してX軸方向に沿って投影すると、連通路48とトナー収容室49の互いの投影領域は少なくとも部分的に重なり合う。
またトナー収容室49の別の一部および連通路48は、互いにZ軸方向、すなわち前後方向に沿って並んで配置されている。連通路48に対して、Z1方向の側、すなわち前方にトナー収容室49の一部が位置する。したがって、連通路48とトナー収容室49を、Z軸に垂直な投影面、すなわちXY平面に対してZ軸方向に沿って投影すると、連通路48とトナー収容室49の互いの投影領域は少なくとも部分的に重なり合う。
このように、トナー収容室49は、互いに直交するY軸方向、X軸方向、Z軸方向において、連通路48と並列するように配置されている。このような配置関係、レイアウトであればトナー収容室49の容積を増やして、トナーカートリッジの容量を増やすことができる。
更に連通路48とトナー排出室57は互いに、Z軸方向、すなわち前後方向に沿って配置されている。連通路48に対して、Z2方向の側、すなわち後方側に、トナー排出室57が位置する。したがって、連通路48とトナー排出室57を、Z軸に垂直な投影面、すなわちXY平面に対して、Z軸方向に沿って投影すると、連通路48とトナー排出室57の互いの投影領域は少なくとも部分的に重なり合う。
同様にトナー排出室57とトナー収容室49は互いに、X軸方向、すなわち左右方向に沿って配置されている。トナー排出室57に対してX2方向の側、すなわち右側に、トナー収容室49が位置する。したがってトナー排出室57とトナー収容室49を、X軸に垂直な投影面(YZ平面)に対してX軸方向に沿って投影した際、トナー排出室57とトナー収容室49の互いの投影領域は、少なくとも部分的に重なり合う。このような配置関係、レイアウトであれば、トナー収容室49の容積をふやすことができる。
特定の機能をもった空間(57,49,48)同士を隣接させて、投影面の中でこれらの空間同士が重なり合うような配置とすることで、無駄なスペースを削減した効率的な内部空間51を形成することが可能となる。トナーを収容し、定量的に搬送し、定量的に排出するというトナーカートリッジ13を、内部空間51の大きさを一定に収めながら、成立させることができる。
画像形成装置100において黒色のトナーは、他の色のトナーよりも多く消費される傾向があるので、第4の現像剤補給カートリッジ(13K)においてトナー収容室49の断面積Csを他の色のカートリッジ(13Y,13M,13K)よりも大きくしている。これによって第4の現像剤補給カートリッジ(13K)においてトナー収容室49の容積を、第1~第3の現像剤補給カートリッジ(13Y、13M、13C)のトナー収容室49の容積よりも大きくしている。第4の現像剤補給カートリッジ(13K)により多くのトナーを収容させている。
各カートリッジ(13Y、13M、13C,13K)の断面積Csを適宜変えることで、各カートリッジのそのほかの部分を大きく変えることなく、各カートリッジに収容されるトナーの量を適当に設定することができる。
また本実施例の4つのトナーカートリッジ13は、4色のカラー画像を形成するための画像形成装置100で用いられたが、1つのトナーカートリッジ13を単色の画像を形成するモノクロ画像形成装置で用いてもよい。また2つのトナーカートリッジ13を2色の画像を形成する画像形成装置で用いてもよい。つまり、1つの画像形成装置100において同時に用いられるトナーカートリッジの数に制限があるわけではない。
本実施例では、スクリュー54はトナー排出室57の排出口52のほぼ真上にも配置されている。つまりスクリュー54の一部はトナー収容室49の内部に配置され、別の一部は連通路48の内部に配置され、また別の一部はトナー排出室57の内部に配置されている。
これによって確実に、スクリュー54はトナーを、トナー収容室49から連通路48を通過させてトナー排出室57の排出口52に向かって安定的に搬送することができる。
しかしながら現像剤搬送部材(スクリュー54)の構成はこれに限られるわけではない。トナー収容室49、連通路48、トナー排出室57の一部の部屋には搬送部材が配置されない構成も考えられる。たとえば、一部の部屋の内部においては、スクリュー54に、らせん状の羽根が形成されておらず、トナー搬送能力のないスクリューのシャフトのみが配置されているような構成が考えられる。
(ポンプの伸縮動作、往復運動)
次に図10と図11を用いて、ポンプ58の伸縮動作、往復運動について説明する。
次に図10と図11を用いて、ポンプ58の伸縮動作、往復運動について説明する。
図10はカートリッジ13の後方端部を下方からみた部分斜視図であり、回転駆動の伝達経路を示すためにサイドカバー62を後方にずらした状態で表している。
図11は、カートリッジ13の後方端部の部分斜視図であり、ポンプ58の伸縮動作を説明するためにサイドカバー62を後方にずらした状態で表している。図11(a)はポンプ58が伸びた状態であり、図11(b)はポンプ58が縮んだ状態である。
図11に示すように、カートリッジ13の後方側、すなわち後面近傍には駆動列が配置される。本実施例の駆動列には、駆動入力ギア(駆動入力部材、カップリング部材)59と、回転部材としてのカムギア60と、スクリューギア64と、が含まれている。駆動入力ギア59は駆動受け部(駆動入力部、カップリング部)59aとギア部59bを有する。カムギア60にはカム溝60aが設けられている。カムギア60の内、カム溝60aが形成されている円筒部分をカム部と呼ぶ場合がある。カム溝60aは蛇行するように形成されており、後方側に変位した山部60bと、前方側に変位した谷部60cを有する。
カムギア60の軸線の方向は、Z軸に平行である。
往復部材としてのリンク部材61はカム突起部61aを有しており、カム突起部61aがカム溝60aと係合した状態で配置されている。また、リンク部材61はサイドカバー62によって、ポンプ58の中心軸線である軸線Zまわりの回転方向の動きは規制され、かつ前後方向(Z軸方向)には移動可能に支持される。つまり、リンク部材61は、カムギア60の軸線の方向に往復移動が可能である。
サイドカバー62は、ポンプ58を覆い、ポンプ58を保護するためのカバー部材(保護部材)であり、カートリッジ13のZ2方向の端部に位置し、カートリッジ13の後面(後端)を形成する。なおサイドカバー62も補給枠体50とともにカートリッジ13の枠体(ケーシング)の一部とみなすことがある。この場合、補給枠体50を特に枠体本体(ケーシング本体)などと呼ぶこともある。
前述したポンプ58には結合部58bが設けられており、結合部58bでリンク部材61とポンプ58は連結された状態となっている。本実施例においては、カムギア60とリンク部材61が駆動変換部(駆動変換機構、ポンプ駆動機構)68に含まれる。
回転駆動の伝達経路について説明する。図10に示すように、画像形成装置100の本体に設けられた駆動出力部材(本体側のカップリング部材)100aからカートリッジ13に回転駆動が入力される。つまり駆動出力部材100aに、カートリッジに設けられた駆動入力ギア59の駆動受け部(カップリング部)59aが連結する(カップリングする)ことによって、駆動力受け部59aが回転力(駆動力)を受け取る。その結果、駆動入力ギア59が回転し、駆動入力ギア59からカートリッジ13の各部材に駆動力が伝達される。
駆動入力ギア59は、図7に示されるように攪拌部材53の軸部53aに連結されているので、駆動入力ギア59が回転することで、攪拌部材53が回転する。駆動入力ギア59のギア部59bはカムギア60のギア部60dと係合しており、カムギア60へと回転駆動を伝達する。さらに、カムギア60のギア部60dはスクリューギア64と係合しており、スクリューギア64が回転する。スクリューギア64にはスクリュー54(図1参照)が連結されており、伝達された回転駆動により、スクリュー54が駆動される。
なお、カムギア60のギア部60dの径は、カムギア60のカム溝60aが形成されている円筒部分(カム部)の径よりも小さい。
このように駆動入力ギア59は、カートリッジ13の外部(すなわち画像形成装置100の本体)から駆動力(回転力)が入力される駆動入力部材である。別の言い方をすると、駆動入力ギア59は、駆動出力部材(本体側のカップリング部材)100aとカップリングし得るように構成されたカートリッジ側のカップリング部材である。
また、駆動入力ギア59は、カートリッジの各部材に駆動力を伝達するための駆動伝達部材(ギア部材)を兼ねてもいる。つまり駆動入力ギア59は、駆動力が入力されるカップリング部(駆動力受け部59a)と、トナーカートリッジ13の別の部材へ駆動力を出力するためのギア部59bの両方を備えている。ギア部59bは、駆動入力ギア59の外周面に配置されている。
駆動入力ギア59に入力された回転力(駆動力)は、スクリュー54と攪拌部材53を駆動させるだけでなく、ポンプ58を駆動させるためにも用いられる。
そこで次に、駆動入力ギア59が受けた回転力(駆動力)を往復運動に変換し、ポンプ58を伸縮、往復運動させる構成である駆動変換部68について図12を用いて説明する。
本実施例における駆動変換部68はカム(カム機構)であり、カムギア(回転部材)60とリンク部材(往復部材)61を有する。リンク部材61は軸線Zまわりの回転方向の動きが制限されている。そのため、回転駆動を受けてカムギア60が回転すると、リンク部材61のカム突起部61aが、カムギア60のカム溝60aの山部60bと谷部60cを交互に通過し、リンク部材61は前後方向に往復運動する。
すなわち、図12(a)の状態と図12(b)の状態を交互に繰り返すこととなる。このとき、回転部材としてのカムギア60が往復部材としてのリンク部材61を往復運動させるためにそれぞれの係合部である突起部61aとカム溝60aが接触する点を係合点Pとする。
リンク部材61の往復運動と連動して、リンク部材61に連結された結合部58bも往復運動する。そして、この結合部58bの往復運動によりポンプ58の蛇腹部58aが伸縮することでポンプ58の内部容積が周期的に変動する。なお結合部58bは、ポンプ58を伸縮させるための力をリンク部材61から受ける力受け部(伸縮力受け部、ポンプ駆動力受け部)である。
上記のようにして、駆動入力ギア59が受けた回転力を、駆動変換部68(リンク部材61、カムギア60)が、ポンプ58の蛇腹部58aを伸縮させる力(ポンプを駆動させてポンプの容積を変化させる力)に変換し、ポンプ58を駆動させる。
このとき、ポンプ58は回転するカムギア60の半径方向内側に配置されている。つまり、ポンプ58はカムギア60の内部にあってカムギア60に周囲を囲われている。
また、ポンプ58の蛇腹部58aと係合点Pは、ポンプ58の伸縮方向(ポンプの移動方向)において重なる場合があるよう設定されている。このような配置関係にすることで、ポンプ58の伸縮に必要なスペースと係合点Pの移動に必要なスペースを共有することができ、限られたスペースの中でポンプ58の伸縮量(移動量)をより大きく設定することができる。
係合点Pと蛇腹部58aの具体的な位置関係について、図12および図27を使用して説明する。図12はポンプの断面図であり、図12(a)はポンプが伸びた状態を示し、図12(b)はポンプが縮んだ状態を示している。図27は、ポンプの動作過程における係合点Pと蛇腹部58aの位置関係の経時変化を示したグラフである。
図12(a)においては、ポンプ58の蛇腹部58aは伸びた状態であり、Z軸方向において矢印Q1の範囲を占めている。このとき、係合点PはZ軸方向において矢印Q1の範囲と重なって配置されている。
また、図12(b)においては、ポンプ58の蛇腹部58aは縮んだ状態であり、Z軸方向において矢印Q2の範囲を占めている。このとき、係合点PはZ軸方向において矢印Q2の範囲と重なって配置されている。
図12(c)では、ポンプ58の伸縮方向(移動方向)に延びる線(Z軸)に蛇腹部58aと係合点を投影した場合の説明図を示している。蛇腹部58aが最も伸びた状態(図10(a)の状態)における係合点Pの位置を点Paで示し、その際に蛇腹部58aがZ軸方向に占める領域をQ1で示している。Z軸上において、蛇腹部58aの投影領域Q1の範囲内に、係合点Paが位置しているのがわかる。
また、蛇腹部58aが最も縮んだ状態(図10(b)の状態)における係合点の位置を点Pbで示す。また、蛇腹部58aが最も縮んだ状態(図10(b)の状態)において、蛇腹部58aがZ軸方向に占める領域をQ2で示している。Z軸上において、蛇腹部58aの投影領域Q2の範囲内に係合点Pbが位置しているのが分かる。
図27においては、リンク部材61のカム突起部61aがカムギア60のカム溝60aの中を移動する様子を展開図で示している。時間(Time)が変化するにつれて、カム突起部61aはカム溝60aに規制されてZ軸方向に移動する。このとき、カム突起部61aとカム溝60aの接触点である係合点Pは時間(Time)に応じて変化するため、図27内においては点ではなく太い実線で示している。
また、図27には蛇腹部58aがZ軸方向において占める範囲を細い実線で示しており、時間(Time)において蛇腹部58aがその伸縮方向の座標、すなわちZ軸の座標において占める範囲を矢印Qで示している。ここで、図12(a)に示したポンプ58がもっとも拡張された(伸びた)状態は図27においてはTime=Taの状態であり、図12(b)に示したポンプ58が最も縮んだ状態は図27においてはTime=Tbの状態である。
本実施例では係合点Pは、「Time=Tb」の時点、すなわちポンプ58が最も縮んだタイミングにおいて、係合点Pは、ポンプ58が伸縮方向において(すなわちZ軸上において)位置する領域Q2の範囲内に位置する。つまり、係合点PのZ座標は、ポンプ58がZ軸座標において占める範囲Q1の内にある。
同様に、「Time=Ta」の時点、すなわちポンプ58が最も伸びたタイミングにおいても、係合点Pはポンプ58が伸縮方向において位置する領域Q1の内部に位置する。
つまり、係合点PのZ座標は、ポンプ58がZ軸座標において占める範囲Q1の内にある。
つまり、係合点PのZ座標は、ポンプ58がZ軸座標において占める範囲Q1の内にある。
そうすることで、ポンプ58の伸縮運動、往復運動に必要なスペースと、係合点Pの移動に必要なスペースを共有することができる。つまりポンプ58や駆動変換部68を配置するのに必要なスペースを小さく保ちカートリッジ13を小型化することができる。
なお、図27の「Time=Tc」の状態を見てみると、ポンプ58が縮んだ状態から伸びた状態に切り替わる過程で、Z軸座標に関して、係合点Pはその時点における蛇腹部58aの範囲Qよりも外側に位置していることが分かる。このように、動作の過程において係合点Pが蛇腹部58aが占める範囲Qよりも外側に位置する場合があっても良い。動作の過程において、少なくとも、Z軸方向(ポンプの伸縮方向)において、蛇腹部58aが占める範囲Qの内部に係合点Pが配置される瞬間(タイミング)があれば良い。
本実施例では、「Time=Tc」の前後の短い時間を除くと、係合点Pは蛇腹部58aが占める領域Qの内部に配置されているようにした。特に、ポンプ58が最も広がった状態から最も縮んだ状態に変化する過程では常に、係合点Pは蛇腹部58aが占める領域Qの内部に配置されている。
また、ポンプ58の伸縮方向において、駆動入力ギア59がポンプ58の蛇腹部58aと少なくとも部分的に重なる場合があるように配置されている。これにより、ポンプ58の伸縮に必要なスペースと駆動入力ギア59の係合に必要なスペースを共有することができ、限られたスペースの中でポンプ58の伸縮量をより大きく設定することができる。
駆動入力ギア59と蛇腹部58aの具体的な位置関係について、図13を用いて説明する。図13(a)はポンプが伸びた状態を示し、図13(b)はポンプが縮んだ状態を示している。図13(c)は駆動入力ギア59と蛇腹部58aの位置関係を軸線Z上に投影した投影図である。
図13(a)においては、ポンプ58の蛇腹部58aは伸びた状態であり、Z軸方向において矢印Q1の範囲を占めている。このとき、駆動入力ギア59の駆動受け部59aとギア部59bを含む幅59Wは、Z軸方向において矢印Q1の範囲と重なって配置されている。
また、図13(b)においては、ポンプ58の蛇腹部58aは縮んだ状態であり、Z軸方向において矢印Q2の範囲を占めている。このとき、駆動入力ギア59の駆動受け部59aとギア部59bを含む幅59Wは、Z軸方向において矢印Q2の範囲と重なって配置されている。
本実施例においては、ポンプ58が伸びた状態と縮んだ状態のどちらの状態においても、駆動入力ギア59の駆動受け部59aとギア部59bを含む幅59WがZ軸方向において、蛇腹部58aが占める範囲と重なって配置されている。このように、駆動受け部59aとギア部59bを含む幅59WがZ軸方向において、常に蛇腹部58aが占める範囲と重なって配置されていることが望ましいが、必ずしもそうである必要はない。ポンプ58の動作の過程において、少なくとも駆動受け部59aとギア部59bを含む幅59WがZ軸方向において蛇腹部58aが占める範囲と重なる瞬間(タイミング)があれば良い。そうすることで、ポンプ58の伸縮に必要なスペースと、駆動入力ギア59を配置するのに必要なスペースを共有することができる。
さらに、ポンプ58が縮んだ状態となっている際、リンク部材61とポンプ58の結合部(伸縮力受け部、ポンプ駆動力受け部)58bが、Z軸方向においてカムギア60の山部60bと重なるよう配置されている。一方、ポンプ58が伸びた状態になっている際は、リンク部材61もZ軸方向に移動するため、カムギア60の山部60bとリンク部材61が動作中に干渉することはない。すなわち、Z軸方向において、ポンプ58の結合部58bが動作する範囲と、係合点Pの移動する範囲とが、少なくとも部分的に重なり合って配置されている。つまり、図12(c)でわかるように、Z軸方向における係合点Pの移動範囲は、点Paと点Pbの間である。蛇腹部58aが最も縮んだ状態(図12(b)の状態)において、結合部58bは、Z軸上において点Paと点Pbの間に挟まれることになる。この係合点Pと結合部58bの配置関係によっても、限られたスペースの中でポンプ58の伸縮量をより大きく設定でき、省スペース化と排出の安定化に貢献している。
図14を用いてカムギア60とポンプ58の蛇腹部58aの位置関係を説明する。
図14はポンプ周りの断面図である。なお、図14においてはリンク部材61、サイドカバー62を不図示で説明する。
ポンプ58は蛇腹部58a、結合部58cを持っている。蛇腹部58aはポンプ58が伸縮運動をするために可動に構成された可動部である。結合部58cは、トナーカートリッジ13のケーシング(補給枠体50)に取り付けられる取り付け部(接続部)である。
成形されている蛇腹部58aの厚さをta、結合部58cの厚さをtcとするとその関係は、ta<tcとなっている。蛇腹部58aは伸縮しやすく薄肉であり、結合部58cは補給枠体50に結合するための強度を確保するため肉厚の構成をしている。
また蛇腹部58aの径は、結合部58cの径よりも大きくなっている。
本実施例では、ポンプ58の伸縮方向に沿って見た際に、蛇腹部58aと結合部58cはいずれも円形であって、蛇腹部58aと結合部58cの互いの中心が一致するようになっている。しかしながら、必ずしもポンプ58がこのような形状でなくてもよい。
カムギア60のギア部60dは結合部58cを囲むように配置されており、Z軸方向に沿って見た時、直径Dc内に結合部58cは有り、その外側(直径Ddの位置)にギア部60dは配置されている。
Z1方向にポンプ58の蛇腹部58aの領域はZa、結合部58cの領域はZcの配置になっており、ギア部60dは、結合部58cの領域はZcに配置されている。
ポンプ58の長手方向における可動しない結合部58cのスペースにギア部60dを配置することで長手のスペースを効率良く使うことが可能となっている。
カムギア60のギア部60dとポンプ58の蛇腹部58aの関係を説明すると、Z軸方向に沿って見た時、直径Da内に蛇腹部58aは有り、この直径Daと重なるようにギア部60dは配置されている。
図14においてk1、k2は、ギア部60dが蛇腹部58aに重なっている部分であり、Z方向に沿って見た時にはk1、k2を、軸線Zを中心にして回転させた時にできる円環状(ドーナツ状)の領域となる。
この構成においてZ軸方向に沿って見た時にギア部60dを小さくすることが可能であり、またポンプ58の蛇腹部58aを大きくすることが可能となるため、ギア部60dの回転数を増やすこと、ポンプ58の変動体積を増やすことができるようになる。
(排出口、ポンプ、駆動入力ギア配置関係)
次に図1・図15を用いて、前述した排出口52、ポンプ58、駆動入力ギア59の配置関係に関して説明する。
次に図1・図15を用いて、前述した排出口52、ポンプ58、駆動入力ギア59の配置関係に関して説明する。
図1(a)、(b)、(c)は、Z軸に沿ってカートリッジ13を見たときの断面図である。すなわち図1(a)―(c)に示される断面は、Z軸に垂直なXY平面に相当する。図15(a)は、Z1方向に沿ってカートリッジ13の後方部を見た図である、図15(b)は、Y1方向に沿って、カートリッジ13の下方部(底部)を見た図である。図15(a)は、Z軸に垂直なXY平面に相当し、図15(b)は、Y軸に垂直なZX平面に相当する。
排出口52は、補給枠体50の内部において、X方向の一方の側(第1の側)、すなわち図1においては矢印X1で示される左側に寄せられて配置されている。同様にスクリュー54も、排出口52とともに、X1方向の側に配置されている。つまり、排出口52やスクリュー52は、補給枠体50の左側面の近傍に配置されている。
一方、X方向の他方の側(第2の側)、すなわち図1において矢印X2で示される右側には、攪拌部材53や、駆動入力ギア59が配置されている。
このようにすることで、X方向の第2の側X2(図1における右側)に配置された攪拌部材53から、第1の側X1(図1における左側)に配置されたスクリュー54にトナー(現像剤)を搬送するようにされている。
仮に、本実施例とは異なり、スクリュー54や排出口52を補給枠体50のX方向、すなわち左右方向における中央に配した場合には、補給枠体50の第1の側X1と第2の側X2の両方にそれぞれ撹拌部材53を配置する必要がある。すなわちX方向の中央に配置されたスクリュー54に向けて、X方向の両側にそれぞれ配置された2つの撹拌部材53からトナー(現像剤)を搬送する必要が生じる場合があって、カートリッジの構成が複雑化する可能性がある。
したがって、本実施例では、排出口52とスクリュー54を、X方向の一方の側X1(図1における左側)に寄せて配置することで、撹拌部材53の数を減らし、カートリッジの構成を簡易化させた。
ポンプ58の配置に関しては次の通りである。ポンプ58が排出口52に対して作用し易くするために、排出口52が配置された第1の側X1に寄せてポンプ58を配置することが望ましい。よって図15に示すようにポンプの中央が、X方向において補給枠体50の中央よりもX1側に位置するように、ポンプ58を配置した。なお、図1と図15(a)は互いに左右反転の関係にあるので、図15において、X1側は右側に相当し、X2側は左側に相当する。
なお、本実施例では、ポンプ58が、補給枠体50の第1の側X1の側面からはみ出ないように配置されている。Z軸に沿ってトナーカートリッジを見た際、ポンプ58の全体が、補給枠体50の内部に収まるようになっている。ポンプ58の配置するためのスペースを活用して、補給枠体50の容積を大きく確保するためである。
なお、ポンプ58の中心は、スクリュー54の中心軸線や排出口52よりは、X2側に配置されている。図15において、スクリューギア64の中心の位置がスクリュー54の中心の位置である。
つまり、X方向(すなわち左右方向あるいは水平方向)において、ポンプ58の中心は、補給枠体50の中央よりもX1側にあって、スクリュー54の中心(軸線)や排出口52よりはX2側に配置されている。これは、上記したように、ポンプ58が、補給枠体50からはみ出る領域を小さくする、あるいはなくすためである。つまり、トナーカートリッジ13の小型化を図るため、X軸方向において、排出口52の位置とポンプ58の中心の位置とを、あえてずらしている。ポンプ58の中心に位置する、結合部58cや結合部58bは、排出口52よりもX2方向に寄せられた位置にある。
最後に、駆動入力ギア59の配置は次の通りである。駆動入力ギア59は、ポンプ58に駆動を伝達するためのものであるが、駆動入力ギア59とポンプ58を、Z軸に沿って互いに整列させてしまうと、現像剤補給カートリッジ13のZ方向の長さが長くなってしまう。したがって、駆動入力ギア59の中心をポンプ58の中心からX方向かY方向にシフトさせて(ずらして)、駆動入力ギア59とポンプ58を配置することが望ましい。
本実施例では、駆動入力ギア59の中心(軸線)をポンプ58の中心に対してX2方向の側(図15における左側)にずらして配置させた。駆動入力ギア59の軸線は、ポンプ58の結合部58cや結合部58bよりも、X2方向に寄った位置にある。
このようにしたのは、ポンプ58よりもX2方向の側に、駆動入力ギア59を配置するスペースを確保しやすいからである。これは次の理由によるものである。
画像形成装置本体の内部には、図2に示すように、4つのトナーカートリッジ13のそれぞれの上方(矢印Y1側)に、プロセスカートリッジ1が配置されている。そして、4つのプロセスカートリッジ1はX方向に並べて配置されて、同様に4つのトナーカートリッジ13もX方向に並べられて配置されている。
このような画像形成装置のレイアウトにおいては、トナーカートリッジ13のX方向の幅は、プロセスカートリッジ1の幅と同等程度まで拡張し得る。その結果、図15に示すように、トナーカートリッジ13のX方向の幅はポンプ58の幅よりも比較的大きくしやすい。またポンプ58はトナーカートリッジ13のX1の側に寄せて配置するため、特に、ポンプ58よりもX2方向の側において、トナーカートリッジ13に、駆動入力ギア59を配置するためのスペースに余裕がある。
そこで、ポンプ58の中心に対して、駆動入力ギア59の中心(軸線)をX方向においてX2方向側にずらして配置させた。本実施例では駆動入力ギア59を、攪拌部材53と同軸状に配置した。
水平方向(X方向)において、ポンプ58の中心に対して第1の側(X1方向の側)に排出口52を配置させ、ポンプ58の中心に対して第1の側とは反対の第2の側(すなわちX2方向の側)に、駆動入力ギア59の軸線を配置させた。X方向(水平方向)において、排出口52と駆動入力ギア59の軸線とを、ポンプ58の中心を挟んで互いに反対側に配置されている。ここでポンプ58の中心とは、X方向においてポンプ58の占める領域の中央である。ポンプ58が作用する対象である排出口52と、ポンプ58に作用する駆動入力ギア59とを、あえて離して配置することで、スペースが有効に活用され、トナーカートリッジ13の小型化を図ることが可能となる。
本実施例では、ポンプ58の中心には、結合部58cや結合部58bがある。したがって、水平方向において、駆動入力ギア59の軸線と、排出口52は、ポンプ58の結合部58cまたは結合部58bを間に挟んで、互いに逆側に配置されている。
なお、水平方向(X軸方向)の座標において、スクリューの軸線54は、排出口52とほぼ同じ位置にある。したがって、水平方向において、スクリューの軸線54は、ポンプ58の中心よりもX1方向に寄せられて配置されている。また、攪拌部材53は、駆動入力ギア59と同軸状に配置されている。したがって攪拌部材53の軸線は、水平方向において、ポンプ58の中心よりもX2方向に寄せられて配置されている。
なお、Z軸に沿ってトナーカートリッジ13を見た際に、駆動入力ギア59は補給枠体50からはみ出ないように配置されている。補給枠体50が占める領域の内部に、駆動入力ギア59の全体が収まるようにされている。駆動入力ギア59を配置するためのスペースを活用して、補給枠体50の容積を大きく確保することができ、補給枠体50に含まれるトナーの量を大きくすることが可能になる。あるいは、駆動入力ギア59を配置するために必要なスペースが有効活用されるので、トナーカートリッジを小型化できる。
図15のようにZ軸に沿ってトナーカートリッジを見た際、ポンプ58と駆動入力ギア59は部分的に重なって配置されている。駆動入力ギア59が配置されたスペースの一部を活用することで、ポンプ58の容積を大きく確保するためである。
より具体的に言うと、駆動入力ギア59のギア部59bの一部は、ポンプ58の蛇腹部58aと補給枠体50の間に挟まれるように配置されている。その一方で、駆動入力ギア59のカップリング部59aは、ポンプ58と重ならないように配置されている。カップリング部59aは、駆動出力部材100aとカップリングするためにカートリッジ13の外部に向けて露出する必要があるからである。
まとめると、Z軸に沿ってカートリッジ13を見た際に、駆動入力ギア59の軸線は、補給枠体50の第2の側(すなわちX2方向の側)の側面とポンプ58の中心の間に配置されている。特に、駆動入力ギア59のカップリング部59aは、ポンプ58とは重ならないように、ポンプ58に対してX2方向の側に配置されている。その一方、駆動入力ギア59のその他の部分、より詳しく言うと、駆動入力ギア59のギア部59bの一部は、ポンプ58と重なるように配置されている。
同様にポンプ58と、スクリューギア64は互いに部分的に重なるように配置されている。スペースを有効活用して、ポンプ58の容積を大きく確保するためである。その一方で、スクリューギア64の軸線は、ポンプ58の中心よりも、X1方向の側に寄せられて配置されている。スクリューギア64と同軸状に配置されるスクリュー54を、排出口52の近くに配置するためである。
なお、ポンプ58の動作によって、トナー(現像剤)の排出量を多くするうえでは、駆動入力ギア59の回転数に対するポンプ58の伸縮回数を多くする必要がある。本実施例では、駆動入力ギア59が1回転する際に、ポンプ58が伸縮動作を1回以上行うようにした。なお、ポンプ58の伸縮動作(往復運動)は、ポンプ58が最も縮んでいる状態から、最も伸びた状態となって、再度、最も縮んだ状態に戻るまでの動作を1回と数えることとする。
ここで、ポンプの伸縮回数を多くするためには、ポンプ58の周囲に配置されてポンプ58を伸縮運動させるカムギア60をより早く回転させる必要がある。
カムギア60には、駆動入力ギア59から駆動が伝達されるので、2つのギアのギア比を適当に設定してカムギア60をより早く回転させるためには、駆動入力ギア59のギア部を大きくするのが望ましい。
このように、大型化させた駆動入力ギア59を効率的に配置するうえでも、上記したようにポンプ58の中心よりもX2の側に寄せて駆動入力ギア59を配置するのが効率的である。
このように駆動入力ギア59は大型化するのが望ましい一方で、スクリューギア64は小型化するのが望ましい。
スクリュー54によるトナー(現像剤)の搬送量を多くするうえでは、スクリュー54の回転を速くすることが望ましい。すなわちスクリュー54に接続しているスクリューギア64の回転を速くすることが望ましい。
ここでスクリューギア64には、カムギア60を介して駆動入力ギア59から駆動力が伝達される。これらのギアのギア比を適切に設定してスクリューギア64を速く回転させるためには、スクリューギア64の径を小さくするのが望ましい。
駆動入力ギア59のギア部59aの径を大きくし、スクリューギア64の径の小さくする観点から、駆動入力ギア59のギア部59aの径がスクリューギア64の径よりも大きくなるようにしてある。
なお本実施例でポンプ58が1回、伸縮運動をする際に、スクリュー54は1回転以上するようにした。また、駆動入力ギア59の回転数よりもスクリューギア64の回転数が多くなるようにした。
撹拌部材53に関しては、スクリュー54にトナー(現像剤)を供給するうえで、スクリュー54ほどの回転数は必要ない。したがって、駆動入力ギア59の回転数に対して攪拌部材53の回転数を大きくする必要は特段なく、駆動入力ギア59を攪拌部材53に直接接続させた。これによってカートリッジ13の構成を簡易化することができる。
さらに、ポンプ58や駆動入力ギア59を大型化するうえでは、これらの配置スペースを確保するために、アイドラギアの数を少なくするのが望ましい。そこで、ポンプ58の周囲で回転するカムギア60を、駆動入力ギア59からスクリューギア64へ駆動を伝達するためのアイドラギアとして兼用した。
ポンプ58は、カムギア60の軸線に沿って配置されていて、カムギア60にその周囲を取り囲まれている。カムギア60の軸線が、ポンプ58の内部を通るようになっている。本実施例では特に、カムギア60とポンプ58とは、互いの中心がほぼ一致するように、Z軸方向に沿って整列されている。
このような配置関係であれば、カムギア60を配置するためのスペースと、ポンプ58を配置するためのスペースを兼用することができ、カートリッジ13の小型化を図ることができる。より具体的にいうと、カムギア60の内部を、ポンプ58を配置するスペースとして活用できる。
図16と図17を用いてカートリッジ13の外観の説明を行う。図16(a)は、カートリッジ(13Y、13M、13C)後方からの全体斜視図である。図16(b)は、現像カートリッジ(13Y、13M、13C)後方からの正面図である。図17は、カートリッジ(13Y、13M、13C)前方からの全体斜視図である。
図16(a)に示すようにカートリッジ13は、矢印J方向に画像形成装置100の本体に装着される。カートリッジ13の後方側の表面(後面)となるサイドカバー62には、2つの係合部、すなわち第1の係合部71と第2の係合部72が設けられている。カートリッジ13が画像形成装置100の本体に装着された際に画像形成装置本体100に設置された2つの係合部1071、1072(図18参照)が、カートリッジ13に設けられた第1の係合部71と第2の係合部72にそれぞれ係合する。これによって画像形成装置の本体100の内部においてカートリッジ13の位置が決まるようになっている。
カートリッジ13が有する、第1の係合部71は円筒形をしており、第2の係合部72は長穴形状の円筒形をしている。これらの円筒形の内周面にそれぞれ本体側の係合部1071,1072(図18)が嵌合挿入されることでカートリッジ13の位置が画像形成装置100の本体内部で決まるようになっている。
つまり画像形成装置100の本体側の2つの係合部1071,1072(図18)はともにシャフト(軸部、突起)であり、カートリッジ側の2つの係合部71、72のそれぞれは、これらの装置本体側のシャフトと係合するための開口(丸穴と長丸穴)をそれぞれ有する。係合部71,72、1071、1072は、カートリッジ13の位置を画像形成装置本体の内部で決めるための位置決め部である。係合部71,72はカートリッジ側の係合部(位置決め部)であり、係合部1071,1072は装置本体100側の係合部(位置決め部)である。
図18を用いてカートリッジ13が画像形成装置100に装着される際の説明を行う。
図18(a)は、カートリッジ(13Y、13M、13C)が画像形成装置100に装着される際の全体斜視図である。
図18(b)は、カートリッジ(13Y、13M、13C)が画像形成装置100に装着された時の全体斜視図である。
サイドカバー62には画像形成装置100の本体の電気接点170と接する電気接点をもった記憶素子70が配置されている。
記憶素子70は、カートリッジ13に関する情報を記憶する素子である。情報の例としては、カートリッジ13の駆動状況や、カートリッジ13の内部に収容されたトナーの色などが考えられる。本実施例では記憶素子70はICチップ(メモリチップ、半導体チップ)であり、上述のように、その表面に画像形成装置本体100に設けられた接点(電気接点)170と接触して電気的に接続するための導電性の接点(電気接点)を有している。画像形成装置100の本体の電気接点170は記憶素子70と電気的に接続してその情報を読み取ることができる。また、画像形成装置100の本体が、記憶素子70に、カートリッジ13の使用状況等を書き込む場合もある。画像形成装置100の本体は、記憶素子70の情報に基づいてカートリッジ13を適切に制御することができる。
図18(a)に示すようにカートリッジ13を矢印J方向に画像形成装置100の本体に装着する過程にて記憶素子70の表面が画像形成装置100の本体の電気接点170に突き当たる。これによって図18(b)の状態となり記憶素子70と電気接点170とが電気的に接続可能となる。
前述した図12に示すように、ポンプ58はZ1方向の端部に位置する結合部58cにおいて、補給枠体50と接触し、補給枠体50と結合(接続、接合)している。そして、図16(b)で示すようにサイドカバー62に設けられた第1の係合部71の円筒中心と第2の係合部72の長穴形状の円筒中心を結んだ線をL1とする。この線L1を挟んで、片側にポンプ58が補給枠体50と接するポンプの結合部58cが配置してあり、その反対側に記憶素子70の電気接点が配置されている。この配置によって、ポンプ58と記憶素子70を遠ざけ、ポンプ58が駆動した時に生じる振動を記憶素子70に伝わることを抑制している。つまり記憶素子70が振動によって移動しにくく、画像形成装置100の本体に設けられた電気接点と、記憶素子70との接触状態を安定的に保つ。
また、線L1に対して、記憶素子70と同じ側に、更にサイドカバー62と補給枠体50とを結合させる結合部(ねじ)73が配置されている。記憶素子70と結合部73が同じ側に配置されているので、記憶素子70を補給枠体50に対してより強固に固定し、記憶素子70をさらに精度よく位置決めすることができる。
図17(a)に示すようにカートリッジ13の前方側、すなわち補給枠体50のZ1方向の端部の近傍には、カートリッジ13を画像形成装置100の本体に挿抜する際にユーザの手がかりとなる把手(取っ手)74が設けられている。把手74は、補給枠体50の上面から突出した突起の部分と、上面がくぼんだ窪みの部分と、によって形成されている。把手74の窪み部分は、把手74の窪み部分よりもZ2方向の側に配置されている。すなわち窪み部分の方が、突起部分よりも、カートリッジの後方寄りに配置されている。
なお、把手74がこのように、補給枠体50の上面に形成された突起と窪みの構造に限られるわけではない。例えば、把手74が突起と窪みのどちらか一方のみを有していてもよい。別の一例としては、補給枠体50の表面に小さな凹凸を複数設けられたり、補給枠体50の表面にゴムが張られたりするなど、カートリッジ13の一部に滑り止めの加工がなされていて、そのように加工された部分が把手(取っ手)74になることもある。把手74は、カートリッジの前方、すなわちカートリッジのZ1方向側に配置されていると好適である。
また、図17(b)に示すようにトナー排出室57には通常使用される姿勢(使用時の姿勢)において、下面に排出口(補給枠体開口)52が設けられている。さらに排出口52の下方には、開口63が設けられたシャッタ(開閉部材)41が、前後方向に移動可能に支持されている。
排出口52は、カートリッジ13が画像形成装置100の本体に装着されていない場合はシャッタ41によって閉じられている。シャッタ41は、カートリッジ13の装着動作に連動し、画像形成装置100の本体に付勢されて所定の位置に移動する構成となっている。
つまりカートリッジ13が画像形成装置100の本体に装着されることに伴って、シャッタ41が補給枠体50に対して相対移動する。このとき、排出口52と、シャッタ41の開口(シャッタ開口)63は連通し、カートリッジ13からのトナー排出が可能となる。つまり、シャッタ41は、排出口52を閉じた位置から開放する位置へ移動することになる。
なお本実施例ではカートリッジ13(補給枠体50)は立方体に近い形状である。このような形状であると、カートリッジ13は画像形成装置100本体内部のスペースを有効活用できるし、カートリッジ13に多くのトナーを収容させることもできる。
ただし、カートリッジ13の形状はこれに限られず、ボトル形状(円筒形状)など他の形状をとることも可能である。
またトナー収容室49からトナー排出室47へトナーを搬送する搬送部材(搬送手段)としてスクリュー54、攪拌部材53を用いていた。これらの一方を第1搬送部材とよび、他方を第2搬送部材と呼ぶ場合がある。また、各搬送部材(54、53)にそれぞれ連結されたスクリューギア64、駆動入力ギア59のことをともに搬送部材ギアと呼ぶことがある(図7参照)。またこれらのギア64、59の一方を第1搬送部材ギア、他方を第2搬送部材ギアと呼ぶこともある。また駆動入力ギア59のことを攪拌部材ギアと呼ぶこともある。
本実施例では、撹拌部材53とスクリュー54は、それぞれ異なる方向にトナーを搬送する。撹拌部材53は、スクリュー54に向けてトナーを搬送する。より詳細にいうと、撹拌部材53はスクリュー54によるトナー搬送方向と交差する方方向(本実施例ではほぼ直交する方向)にトナーを搬送する。本実施例では、スクリュー54はZ方向にトナーを搬送する。一方で、攪拌部材53はZ方向と交差するX方向にトナーを搬送する。
しかし搬送部材としてこれら撹拌部材53とスクリュー54とは別の構成を用いてもよい。例えば、スクリュー54の代わりにベルトコンベアを搬送部材として用いて、これをトナー収容室49と連通路48の内部に配置させてもよい。あるいは、往復運動によってトナーを搬送する搬送部材を用いて、これをトナー収容室49と連通路48の内部に配置してもよい。往復運動を行う搬送部材を用いる場合には、上記した駆動変換部68のように、駆動入力ギア59が受けた回転力を往復運動に変換する駆動変換部(搬送部材駆動機構)をカートリッジ13に設ければよい。また本実施例では2つの搬送部材を用いたが、搬送部材の数は2つに限られるわけではなく、1つの場合もあれば3つ以上の場合もある。このように搬送部材の構成、動作、数として種々のバリエーションがある。
その一例として、搬送部材にベルトコンベア(搬送ベルト154)を用いた構成については実施例6において後述する(図26参照)。
その一方で、搬送部材としてスクリュー54を配置した本実施例は次の点で好適である。つまり、スクリュー54は、回転軸線に沿ってトナーを搬送する構成であるため、スクリュー54を配置するために必要なスペースを小さくすることができる。そのため、スクリュー54を配置するための連通路48の断面も小さくできる。また連通路48をスクリュー54に沿って配置させた際に、スクリュー54から連通路48までの距離(すなわちスクリュー54と連通路48の間に生じる隙間の大きさ)をほぼ一定に保つことができる。その結果、連通路48はその内部を通過させるトナーの量を精度よく一定量に制限することができるし、連通路48を本来とは逆の向きに移動する(逆流する)トナーの量も減らすことができる。
本実施例では補給枠体50の内部空間51がトナー収容室49、連通路48、トナー排出室57の3つの部屋(領域)に分けられているが、補給枠体50の構成が、このようなものに限られるわけではない。例えば、トナー収容室49、連通路48、トナー排出室57以外の部屋を補給枠体50の内部に形成することも可能であるし、逆に部屋の数を減らすことも考えられる。
また、本実施例では、装置本体の駆動出力部材(出力カップリング)100aとカップリングして駆動力を受ける駆動入力部材(駆動入力カップリング部材、入力カップリング)として、攪拌部材53に直接接続された駆動入力ギア59を用いた。
駆動入力ギア59はスクリュー54には、ギア列(駆動入力ギア59のギア部59b、カムギア60およびスクリューギア64)を介して間接的に接続されていた(図6、図9参照)。また駆動入力ギア59は、ギア列(駆動入力ギア59のギア部59bとカムギア64)と駆動変換部68(カムギア64とリンクアーム61)を介してポンプ58に接続されていた(図10参照)。このように駆動入力ギア59が各部材と接続していることにより、駆動入力ギア59の回転によって、攪拌部材53、スクリュー54、ポンプ58のそれぞれに駆動力が伝達される。
しかしながら、駆動入力ギア59に対する、攪拌部材53、スクリュー54およびポンプ58それぞれの接続方法はこれらに限られるわけではない。例えば、スクリュー54に駆動入力ギア59を直接接続させて、ギア列を介して駆動入力ギア59から攪拌部材53やカムギア64に駆動力を伝えてもよい。同様に、カムギア64に直接、駆動入力部材を設けたうえで、カムギア64から攪拌部材53やスクリュー54にギア列を用いて駆動力を伝達してもよい。また、ギア列の代わりにベルトなど別の駆動伝達部材を用いて、駆動入力ギア59から攪拌部材53やスクリュー54、ポンプの駆動変換部68に駆動力を伝えてもよい。
すなわち駆動入力部材(駆動入力ギア59)は、カートリッジ13の各部材(攪拌部材53、スクリュー54、ポンプ58)に作用可能になるように、これらと機能的に接続されていればよい。つまり駆動入力部材(59)がこれらの部材(53,54,58)に駆動力を伝達可能に接続されていれば良いのであって、その接続方法は特定のものに限られない。直接的な接続であってもよいし、ギアなどを介した間接的な接続であってもよい。
間接的な接続方法もギアを使う方法に限られず、ギアとは異なる駆動伝達部材(例えば駆動伝達用のベルト)を用いた方法をとることもできる。
間接的な接続方法もギアを使う方法に限られず、ギアとは異なる駆動伝達部材(例えば駆動伝達用のベルト)を用いた方法をとることもできる。
また本実施例では、駆動入力ギア59のカップリング部59aが、駆動出力部材100aとカップリングすることで駆動入力ギア59が駆動出力部材100aから駆動力を受ける(図9参照)。つまり駆動入力ギア59は、カートリッジ側のカップリング部材(カートリッジ側カップリング、カートリッジ側カプラ)であり、駆動出力部材100aは画像形成装置本体側のカップリング部材(装置本体側カップリング、装置本体側カプラ)である。駆動出力部材100aは、駆動力をカートリッジに向けて出力する側の出力カップリング(出力カプラ)であり、駆動入力ギア59は駆動力が入力される入力側のカップリング(入力カプラ、入力カップリング)である。
より詳細にいうと、カップリング部59aの内部には開口が形成されており、カップリング部59aの内面と軸線の間が開放されている。このカップリング部59aの開口(開放空間)の内部に駆動出力部材100aの先端が進入することができる。ここで、駆動出力部材100aの先端近傍において、駆動出力部材100aの円形の外周面が120°間隔で3か所において窪んでいる。これによって駆動出力部材100aの外周面には凹凸(すなわち窪みがある部分と窪みがない部分)が形成されている。同様にカップリング部59aの内部には、カップリング部59aの内面から、カップリング部59aの軸線に向かって突出した3つの突起が、120度の間隔をあけて形成されている(図15(a)、図16(b)参照)。これによって、カップリング部59aの円形状の筒部の内周面にも凹凸(すなわち突起がない部分と突起がある部分)が形成されている。
駆動出力部材100aの外周面に設けられた凹部と凸部に、カップリング部59aの内周面に設けられた凸部と凹部がそれぞれ係合(かみ合い)することで、駆動出力部材100aとカップリング部59aが連結(カップリング)する。これによって、カップリング部59aに駆動出力部材100aから駆動力が伝達可能になる。駆動出力部材100aとカップリング部59aとがほぼ同軸状の状態でともに回転する。駆動入力部材59は、上記カップリング部59aの突起によって駆動出力部材100aから受けた回転力を、トナーカートリッジ13の各駆動部分、すなわち、攪拌部材53、スクリュー54、ポンプ58等に向かって伝達するように構成されている。
このように、画像形成装置本体とトナーカートリッジ13とを、カップリング部材同士の連結によって接続すると、トナーカートリッジ13やその駆動部分に向かって、駆動力(回転力)を精度よく安定的に伝達できるようになるので好適である。また、カートリッジ13を装置本体に挿入する動作によって、互いのカップリング部材(59、100a)を接続可能な状態にすることが容易にできる。
なお、画像形成装置本体とカートリッジの互いのカップリング部材(59、100a)の形状は上記のものに限られるわけではない。例えば、互いの形状を逆転させて、駆動出力部材100aが開口を有し、駆動入力ギア59のカップリング部59aが、駆動出力部材100aの開口に進入し得る軸部を有していてもよい。
なお、装置本体からカートリッジ13に対する駆動力の伝達方法がこのような2つのカップリング部材(カプラ)によるカップリング接続に限られるわけではない。例えばカートリッジ13と装置本体の接続方法が、カップリング接続以外の方法、例えば2つのギアによる接続であることも考えられる。一例としては、駆動出力部材100aにギア部を設けて、これと駆動入力ギア59のギア部59bを噛み合わせ合わせることによって駆動入力ギア59が回転する構成も考えられる。このようにギア接続を採用する場合には駆動入力ギア59にカップリング部59aは不要である。このように駆動入力ギア59からカップリング部59aを取り除いた場合には、駆動入力部材は、ギア部材である一方で、カップリング部材ではなくなる。
なお、ポンプ58を駆動入力ギア59に接続させる方法として、本実施例の駆動変換部68(カムギア64とリンクアーム61)とは異なる機構を採用することもできる。このような変形例として、駆動変換部にクランク機構を用いた構成を実施例3(図21参照)で後述し、駆動変換部にカム機構とバネを用いた構成を実施例4(図23参照)で後述する。また駆動変換部に磁石を用いた構成を実施例5(図25参照)で後述する。
ポンプ58はトナー排出のための気流(気体の流れ、空気の流れ)を発生させるための送風機、気流発生装置である。ポンプ58は、カートリッジ13の内部からトナーや空気(気体)やトナーを排出するトナー排出機、排気装置である。またポンプ58は、トナーの外部から空気(気体)を吸引する吸気装置でもある。
本実施例のポンプ58は、蛇腹ポンプ(ベローズポンプ)であって、容積式ポンプであり、より詳細にいうと往復動ポンプである。往復動ポンプのほかの例としては、ダイアフラムポンプ、ピストンポンプ、プランジャーポンプなどがある。なお、蛇腹ポンプ(ベローズポンプ)をダイアフラムポンプの一種とみなす場合もある。これらの往復動ポンプは、その可動部が往復運動することによって、補給枠体50内部の気圧を周期的に変動させて、排出口52からトナーを周期的、断続的に排出することができる。
ただしピストンポンプのピストンのように、ポンプの可動部がスライド移動によって往復運動する構成では、可動部とそのほかの部材との間の隙間が生じる。その隙間の中にトナーが入り込んで、ポンプの動作が影響をうける恐れがある。この点、ベローズポンプや、ダイアフラムポンプは、可撓性を有する可動部を変形させて往復運動する構成であって、可動部がスライド移動しない。したがって、ポンプの可動部とそのほかの部材の間に隙間が生じない。トナーがポンプの可動部の動作に影響を与えることが抑えられる。すなわちベローズポンプや、ダイアフラムポンプのようなポンプのほうが、ポンプが安定的に動作しやすいのでより好適である。
なお、本実施例のポンプ58は、吸気と排気の両方を、排出口52を介して行っていた。しかし必ずしもそのような構成に限られるわけではない。例えば、図29に示す変形例では、トナー収容室49に排出口52とは別に、吸気口86をトナー収容室49に設けている。ポンプ58は、その伸長時に、排出口52からだけでなく、吸気口86からも空気を吸引するようになる。
吸気口86から吸い込まれた空気は、連通路46を介してトナー収容室49からトナー排出室57の内部に入り込み、ポンプ58の収縮時にトナーの排出に用いられる。なお吸気口86を、トナー収容室49以外のところに配置することもできる。例えば吸気口86をトナー排出室57に配置することもできるし、吸気口86をポンプ58に直接接続させることもできる。吸気口86をカートリッジ13に複数設けることもできる。
吸気口86にはトナーの漏れ出しを抑えるように逆止弁86aを設けておくと好適である。逆止弁86aは、トナー収容室の気圧が低下した際には、吸気口86を開放して吸気口86が吸気を行うのを許容する。トナー収容室の気圧が高まった際には、吸気口86を塞いだ状態をたもち、吸気口86からの排気を抑え、かつ吸気口86からのトナーの排出を抑える。
図29に示すような変形例であれば、吸気口86から吸い込む空気の量に対して、排出口52から吸い込む空気の量が少なかったり、無視できたりする場合もある。ただし、図8などで示した構成と同様に、排出口52から積極的に空気が吸い込まれるように構成した方が、排出口52が吸気した際に、排出口52の周囲にあるトナーを攪拌させやすい。
すなわちトナー排出室51の内部においてトナーの流動性を高めやすく、トナーを円滑に排出口52から排出しやすくなる。その点では吸気する開口を、排出口52に限定した本実施例(図8等参照)は好適である。
すなわちトナー排出室51の内部においてトナーの流動性を高めやすく、トナーを円滑に排出口52から排出しやすくなる。その点では吸気する開口を、排出口52に限定した本実施例(図8等参照)は好適である。
なお別種のポンプを用いる構成も考えられる。図30は、往復動ポンプ(ベローズポンプ)であるポンプ58の代わりに、遠心ポンプ83を有するトナーカートリッジの変形例の概略図である。
ポンプ83は回転駆動するインペラ(羽根車、回転体)を有していて、インペラの回転によって送風を行う構成である。ポンプ83は、いわゆるファンであって、より詳細にいうと遠心送風機である。図30の変形例において、ポンプ83は上述したポンプ58とほぼ同じ位置に配置されている。
駆動入力ギア59が受けた駆動力が伝達されてポンプ83のインペラが回転する。ポンプ83は、インペラの回転によって、ポンプ軸線に沿って配置された吸気口84から吸引された空気Arを、ポンプの中心から半径方向の外側に向かって遠心力を用いて移動させる。この過程で、空気の圧力が高まり、トナー搬送に好適な大きさとなる。このように、ポンプ83によって、吸気口84から吸引されて、かつ、圧力を高められた空気(気体)は、トナー排出室57の内部に搬送され、トナー排出口52に向かって移動する。その結果、トナー排出口52から空気とともにトナーが排出される。遠心ポンプの種類としては、渦巻ポンプやタービンポンプなどがあって、そのポンプに用いられるインペラ(羽根車)についても種々の形状のものが用いられる。ポンプ83は、インペラの形状に応じて、ターボファン、シロッコファンなどと呼ばれることもある。図30に示す変形例では、気流の方向は、吸気口84から排出口51に向かう方向で固定されており、変化しない。
このように吸気口84から吸気を行うことのできるポンプの別の例としては、非容積式ポンプの一例である遠心ポンプのほかに、非容積ポンプの別の例である軸流ポンプや、容積式ポンプの一種である回転ポンプ(回転容積式ポンプ)なども考えられる。回転ポンプの一例としてスクリューポンプなどがある。
ただ特に遠心ポンプは、その回転軸線の近傍の空気を軸線から遠ざけるように径方向に搬送する過程で空気の圧力を高めやすく、トナーを排出するのに好適な気流を生じさせやすい。このように遠心ポンプなど、往復動ポンプとは異なるポンプであっても排出口52から空気とともにトナーを排出することができる。
しかしその一方で、図30の変形例では、通常、吸気口84を通じて十分な量の空気を吸引するためには、吸気口84やポンプ83に十分な大きさが必要である。またポンプ83のインペラを十分に早い速度で回転させる必要があって、駆動入力ギア59から遠心ポンプ83へ回転力を伝達する機構として、増速用の大がかりなギア列が必要になる場合もある。増速用のギア列としては遊星ギアを用いたものなどが考えられる。駆動入力ギア59の回転数に対して遠心ポンプ83の回転数を大きくするためである。
また、ポンプ83によって生じる気流だけではトナーを十分に排出できない場合には、トナー排出室57の内部に、トナーを攪拌したり、排出口52に向けてトナー搬送を行ったりするような攪拌部材を別途設ける必要がある場合もある。このような攪拌部材としては、スクリュー54のシャフトに取り付けたシート85が考えられる(図29参照)。シート85は、攪拌部材53のシートと類似の構成であって、スクリュー54と一緒に回転することでトナーを攪拌及び搬送するものである。シート85は、その回転によって、トナー排出室57のトナーを、ポンプ83によって搬送される空気とともに、排出口52から排出させるように構成されている。シート85の回転に応じて、排出口52から排出されるトナーや空気の量が周期的に変化したり、トナーや空気が断続的に排出されたりする場合がある。図29で示されたシート85は一枚のみであるが、複数のシート85をスクリュー54に取り付ける場合も考えられる。
このように、往復動ポンプ58の代わりに別種のポンプ(例えば遠心ポンプ83)を用いた変形例では、トナーカートリッジが大型化したり、ポンプに付随する部品が増えて、カートリッジの構成が複雑化したりする場合がある。
一方、往復動ポンプ(たとえば蛇腹ポンプ)を使えば、比較的に簡易な構成でトナーの排出や攪拌を行いやすい。したがって、このような往復動ポンプを有するトナーカートリッジであれば、その大型化や複雑化が生じるのを抑えやすくてより好適である。
<実施例2>
次に実施例2の構成について、図19を用いて説明する。図19は、実施例2に係るカートリッジ(13Y、13M、13C)のスクリュー54の付近を短手方向(X方向)に沿ってみた断面図である。すなわち図19の断面図は、X軸に垂直なYZ平面に相当する。
次に実施例2の構成について、図19を用いて説明する。図19は、実施例2に係るカートリッジ(13Y、13M、13C)のスクリュー54の付近を短手方向(X方向)に沿ってみた断面図である。すなわち図19の断面図は、X軸に垂直なYZ平面に相当する。
なお、本実施例では実施例1で述べたトナー排出室57とトナー収容室49を通気する連通口46の構成が異なるだけであり、その他の構成は実施例1とほぼ同様である。従って、本実施例では、上述した実施例1と同様な構成に関しては同符号を付すことで詳細な説明を省略する。
実施例1では、トナー排出室57とトナー収容室49の間に通気口46(もしくは通気口69)を設けることで2つの部屋の間で空気の移動(通気)を許容し、2つの部屋の間で大きな気圧差が生じることを抑えていた。これに対して、本実施例では、トナー排出室57とトナー収容室49のそれぞれに、補給枠体50の外部と連通する通気口(通気路、連通口、連通路)201,202を設けている。
(トナー収容室)
トナー収容室49は現像剤を収容する空間である。トナー収容室49には、攪拌部材53が配置されている。
トナー収容室49は現像剤を収容する空間である。トナー収容室49には、攪拌部材53が配置されている。
攪拌部材53は、カートリッジ13の長手方向に平行に配置され、回転可能に補給枠体50に支持されている。実施例1と同様に攪拌部材53の回転によってトナーをスクリュー54に送る。トナー収容室49は、現像補給カートリッジ13の外部と通気を行う連通口201が配置されている。
(トナー排出室)
トナー排出室57は、仕切り部材55と補給枠体50とで形成される空間であり、スクリュー54がトナーを搬送する搬送方向において、トナー収容室49および連通路48よりも下流に配置されている。
トナー排出室57は、仕切り部材55と補給枠体50とで形成される空間であり、スクリュー54がトナーを搬送する搬送方向において、トナー収容室49および連通路48よりも下流に配置されている。
またトナー排出室57の近傍(すなわち補給枠体50の後面の近傍)には、スクリュー54が回転するための回転力を受けうるスクリューギア64が配置されている。またトナー排出室57は、トナーを内部空間51から外部へ排出するための排出口52が配置されている。実施例1と同じく、排出口52は補給枠体50の底面に配置され、下方にトナーを排出する。
トナー排出室57は、現像補給カートリッジ13の外部と通気を行う連通口202が配置されている。
通気口201、202の好適な配置は、上述した通気口46の好適な配置と同様である。つまり、本実施例では、トナー排出室57の内部において、連通路48の上端よりも上方に通気口202の下端が位置している。
またトナー収容室49の内部において、通気口201の下端は連通路48の上端やスクリュー54の上端よりも上方に位置している。
また通気口201の下端および通気口202の下端は、ポンプ58の上端やスクリュー54の上端よりも上方に位置する。また通気口201の下端や通気口202の下端は、トナー収容室49に収容されたトナーの上面よりも上方に配置されている。
このような位置にあれば、通気口201、202からトナーがカートリッジ13の外部に漏れだしにくい。また、本実施例では通気口201、202の両方にフィルタを設け、さらにトナーの漏れ出しを抑えた。
ただし、このような構成に限られるわけではなく、カートリッジ13の構成や使われ方に合わせて、通気口201、202におけるフィルタの有無や、通気口201、202の配置を変更することも可能である。
以上、説明した構成であれば実施例1で説明したのと同様にポンプ58の伸縮に伴って、トナー収容室49とトナー排出室57との間に生じる内圧差を小さく保つことができる。ポンプ58の駆動によって補給枠体50の内部の内圧を変動させて排出口52からトナーを排出させる際に、その排出を安定させることができる。
なお図8等に示される実施例1のカートリッジ13は、ポンプ58の駆動時に、トナー排出室57において、排出口52のみが吸気と排気を行った。一方、本実施例では、ポンプ58の駆動に応じて、通気口201、202も吸気と排気を行うことがある。
なお、通気口201、202の一方を第1の通気口(第1の通気路)、他方を第2の通気口(通気路)と呼ぶ場合がある。
また、通気口201、通気口202、連通路48を順不同で、第1、第2、第3の連通路(連通口)と呼ぶ場合もある。通気口201、通気口202はカートリッジ13の内部と外部を連通させる連通路(連通口)であるのに対して、連通路48は、カートリッジ13の内部に設けられた異なる部屋を連通させる連通路(連通口)である。
また、本実施例で説明した通気口201と通気口202を後述の実施例3~6で採用してもよい。
<実施例3>
次に実施例3の構成について、図20、図21および図22を用いて説明する。図20と図21は、実施例3に係るカートリッジ(13Y、13M、13C)の、後方端部の部分斜視図であり、ポンプ58の伸縮動作を説明するために、サイドカバー362を後方にずらした状態で表している。図20(a)はポンプ58が伸びた状態であり、図21(a)はポンプ58が縮んだ状態である。また、図20(b)および図21(b)は、ポンプ58が伸びた状態と縮んだ状態の中間の状態を表している。図22は、クランクギア367周辺の詳細斜視図である。
次に実施例3の構成について、図20、図21および図22を用いて説明する。図20と図21は、実施例3に係るカートリッジ(13Y、13M、13C)の、後方端部の部分斜視図であり、ポンプ58の伸縮動作を説明するために、サイドカバー362を後方にずらした状態で表している。図20(a)はポンプ58が伸びた状態であり、図21(a)はポンプ58が縮んだ状態である。また、図20(b)および図21(b)は、ポンプ58が伸びた状態と縮んだ状態の中間の状態を表している。図22は、クランクギア367周辺の詳細斜視図である。
なお、本実施例では実施例1で述べたポンプ58を伸縮させるための構成(駆動変換部、ポンプ駆動機構)が異なるだけであり、その他の構成は実施例1とほぼ同様である。従って、本実施例では、上述した実施例1と同様な構成に関しては同符号を付すことで詳細な説明を省略する。
図20(a)に示すように、本実施例のカートリッジ13の駆動列には、本実施例の駆動列には、駆動入力ギア59、アイドラギア366、クランクギア367、スクリューギア64が含まれている。ポンプ58は、アイドラギア366の軸線に沿って配置されている。特に本実施例では、アイドラギア366とポンプ58は互いの中心がほぼ一致するように、Z軸方向に沿って互いに整列している。アイドラギア366は、駆動入力ギア59のギア部59bとかみ合うことで駆動力(回転力)を受けて回転する構成である。アイドラギア366は、クランクギア367とかみ合い、駆動入力ギア59からクランクギア367に駆動力を伝達する。
図22に示すように、クランクギア367は、補給枠体350に取り付けられた軸部材350aにより、その回転軸線が、軸線Zと直交するように、回転可能に保持されている。クランクギア367の回転軸線はX軸と平行である。
なお、補給枠体350は実施例1における補給枠体50に相当する部材であって、軸部材350aを有するほかは、補給枠体50とほぼ同様の構成である。
また、クランクギア367は、複数のギア歯部367aを有する。ギア歯部367aは、クランクギア367の軸線の周りを取り囲むように円形に並べられた複数の突起であり、それぞれが、クランクギア367の軸線方向すなわちX2方向に突出している。
つまり、クランクギア367は、クラウンギア(冠歯車)の一種である。クランクギア367は、ギア歯部367aのほかに、ギア歯部367aとは逆向きのX1方向に突出するボス367bを有している。ボス367bは、クランクギア367の回転軸線とはずれた位置に配置されているため、クランクギア367が回転することによって、ボス367bは、回転軸線の周りを回転する。
また、図20(a)に示すようにリンク部材361はボス形状(突起形状)である係合ボス361aを有する。リンク部材361は、サイドカバー362によって軸線Zまわりの回転方向の動きは規制され、かつ前後方向には移動可能に支持される。また、ポンプ58の結合部58bにおいてリンク部材361とポンプ58は連結された状態となっている。
クランクギア367とリンク部材361は、クランクアーム(アーム部材、ハンドル部材)369により連結されている。クランクアーム369はその第1端に係合孔(係合部)369aを有し、第1端の反対の第2端に係合孔(係合部)369bを有している。クランクギア367のボス(係合部)367bに、第1端の係合孔369aが係合し、リンク部材361の係合ボス(係合部)367bに第2端の係合孔369bが係合する。これによって、クランクアーム369は、リンク部材361とクランクギア367とに連結している。
本実施例においては、クランクギア367とクランクアーム369が駆動変換部(駆動変換機構、ポンプ駆動機構)368に含まれる。クランクギア367は駆動変換部368における回転部材であり、クランクアーム369は、クランクギア367の回転に応じて、その第2端を往復運動させる往復部材である。本実施例の駆動変換部368はクランク(クランク機構)である。つまり、回転部材であるクランクギア367には、アーム(ハンドル)であるクランクアーム369の第1端が接続されている。そして、クランクギア367が回転することによって、クランクアーム369の第2端(他端)が往復運動する。これによって、駆動変換部368は、回転運動を往復運動に変換する。
画像形成装置100の本体の駆動出力部材100a(図9)から回転駆動が入力されると、駆動入力ギア59の駆動受け部59aで回転駆動を受け取り、ギア部59bでポンプアイドラギア366に回転駆動を伝達する。次に、ポンプアイドラギア366がギア歯部367aと係合することで、クランクギア367がポンプアイドラギア366から回転駆動を受けとり、クランクギア367は軸線Xまわりに、矢印Wの方向に回転する。
図20(a)の状態においてクランクギア367が矢印Wの方向に回転すると、図20(b)に示すようにクランクアーム369の第1端の係合孔369aもW方向に連動して回転する。さらに、これに連動してクランクアーム369の第2端の係合孔369bも移動する。ここで、リンク部材361は、前後方向にしか動けないように支持されている。
クランクアーム369は、係合孔369bと係合ボス361aを介してリンク部材361に接続されている。そのため、リンク部材361と同様に、リンクアーム369の第2端に設けられた係合孔369bの移動方向も前後方向(Z軸方向)に限定されている。
クランクアーム369は、係合孔369bと係合ボス361aを介してリンク部材361に接続されている。そのため、リンク部材361と同様に、リンクアーム369の第2端に設けられた係合孔369bの移動方向も前後方向(Z軸方向)に限定されている。
図20(a)に示される状態から、図20(b)に示される状態に移行する過程で、クランクアーム369の第2端や、リンク部材361がZ1方向に移動する。これによって、リンク部材361に接続されたポンプ58が、圧縮される。
さらにクランクギア367が矢印Wの方向に回転すると、図21(a)に示すように、リンク部材361はポンプ58を圧縮するZ1方向へ移動する。図21(a)では、ポンプ58が最も圧縮された状態である。その後、リンク部材361は、図21(b)に示すようにポンプ58を伸ばす方向へと移動する。そして、再びリンク部材361は、図20(a)の状態へと戻って、ポンプ58をさらに伸長させる。図20(a)はポンプ58が最も伸びた状態である。
駆動変換部368が、このような動作の繰り返すことによって、リンク部材361が往復運動して、ポンプ58の蛇腹部58aが伸縮する。
また、回転駆動力はアイドラギア366からさらにスクリューギア64に伝達され、スクリュー54(図1参照)を駆動する。
回転部材としてのクランクギア367が往復部材としてのクランクアーム369と係合する際に接触する点を係合点P3と定義する。すなわちクランクギア367のボス367bと、クランクアームの係合孔369aが接触する点を係合点P3とする。この係合点P3は、実施例1の係合点P(図11,12、27など参照)に相当する点である。
ポンプ58の蛇腹部58aと係合点P3は、ポンプ58の伸縮方向において重なるタイミングがあるよう設定されている。つまり、ポンプ58の伸縮方向であるZ軸方向の座標(Z軸座標)において、蛇腹部58aの範囲内に、係合点P3が位置するタイミングがあるよう設定されている。図20(a)に示すのがそのタイミングである。
この蛇腹部58aと係合点P3の関係性は、実施例1における蛇腹部58aと係合点Pとの関係性(図11,12、27等参照)と同様又は類似である。蛇腹部58aと係合点P3とをこのような配置関係にすることで、ポンプ58の伸縮に必要なスペースと係合点P3の移動に必要なスペースを共有することができ、限られたスペースの中でポンプ58の伸縮量をより大きく設定することができる。
駆動変換部368は、クランクギア367とクランクアーム369によって、クランク(クランク機構)を形成している。クランクギア367が回転することによって、クランクリング369の第2端が往復運動するように構成されている。
<実施例4>
次に実施例4の構成について、図23を用いて説明する。図23は、実施例3に係るカートリッジ(13Y、13M、13C)の、後方端部の部分斜視図であり、ポンプ58の伸縮動作を説明するために、サイドカバー62を後方にずらした状態で表している。図23(a)はポンプ58が伸びた状態であり、図23(b)はポンプ58が縮んだ状態である。
次に実施例4の構成について、図23を用いて説明する。図23は、実施例3に係るカートリッジ(13Y、13M、13C)の、後方端部の部分斜視図であり、ポンプ58の伸縮動作を説明するために、サイドカバー62を後方にずらした状態で表している。図23(a)はポンプ58が伸びた状態であり、図23(b)はポンプ58が縮んだ状態である。
なお、本実施例では実施例1で述べたポンプ58を伸縮させるための構成が異なるだけであり、その他の構成は実施例1とほぼ同様である。従って、本実施例では、上述した実施例1と同様な構成に関しては同符号を付すことで詳細な説明を省略する。
図23に示すように、本実施例の駆動列には、駆動入力ギア59、回転部材としてのカムギア460、スクリューギア64が含まれている。駆動入力ギア59は駆動受け部59aとギア部59bを有する。カムギア460にはカム壁460aが設けられている。カム壁460aには、後方側に変位した山部460bと、前方側に変位した谷部460cが設けられている。
往復部材としてのリンク部材461はカム突起部461aを有しており、カム突起部461aがカム壁460aと係合した状態で配置されている。また、リンク部材461はサイドカバー62によって軸線Zまわりの回転方向の動きは規制され、かつ前後方向には移動可能に支持される。また、ポンプ58の結合部(力受け部)58bにおいてリンク部材461とポンプ58は連結された状態となっている。
さらに、リンク部材の後方端部にはリンクバネ467が取り付けられている。リンクバネ467はサイドカバー62とリンク部材461の間で圧縮されることにより、リンク部材461を前方(Z1方向)へと付勢している。本実施例においては、カムギア460とリンク部材461とリンクバネ467が駆動変換部468に含まれる。
画像形成装置100の本体に設けられた駆動出力部材100aから回転駆動が入力されると、駆動入力ギア59の駆動受け部59aが回転駆動を受け取り、ギア部59bでカムギア460に回転駆動を伝達する。カムギア460が回転することで、リンク部材461のカム突起部461aが山部460bと谷部460cを交互に通過する。このとき、リンク部材461はリンクバネ467の弾性力によって、ポンプ58の復元力よりも強い力で前方(Z1方向)に付勢されているため、カム突起部461aはカム壁460aに接触し続ける。したがって、リンク部材461は山部460bと谷部460cに沿った往復運動を行うこととなり、図23(a)の状態と図23(b)の状態を繰り返す。このとき、回転部材としてのカムギア460が往復部材としてのリンク部材461を往復運動させるためにそれぞれが接触する点を係合点P4とする。
リンク部材461の往復運動と連動して、リンク部材461に連結された結合部(伸縮力受け部)58bも往復運動する。そして、この往復運動によりポンプ58の蛇腹部58aが伸縮することでポンプ58の内部容積が周期的に変動する。
また、回転駆動力はカムギア460からさらにスクリューギア64に伝達され、スクリュー54(図1参照)を駆動する。
このとき、ポンプ58は回転するカムギア460の半径方向内側に配置されている。また、ポンプ58の蛇腹部58aと係合点P4は、ポンプ58の伸縮方向(すなわちZ軸方向)において重なるタイミングがあるよう設定されている。図23(a)がそのタイミングである。
このような蛇腹部58aと係合点P4の関係性は、実施例1における蛇腹部58aと係合点Pの関係性(図11,12、27等参照)や、実施例3における蛇腹部58aと係合点P3の関係性(図20,21等参照)と同様又は類似のものである。
蛇腹部58aと係合点P4をこのような配置関係にすることで、ポンプ58の伸縮に必要なスペースと係合点P4の移動に必要なスペースを共有することができ、限られたスペースの中でポンプ58の伸縮量をより大きく設定することができる。
さらに、ポンプ58が縮んだ状態となっている際、リンク部材461とポンプ58の結合部58bが、Z軸方向においてカムギア460の山部460bと重なるよう配置されている。一方、ポンプ58が伸びた状態になっている際は、リンク部材461もZ軸方向に移動するため、カムギア460の山部460bとリンク部材461が動作中に干渉することはない。すなわち、Z軸方向において、すなわちZ軸座標において、ポンプ58の結合部58bが動作する範囲と、係合点P4の移動する範囲とが、重なり合って配置されている。この配置関係によっても、限られたスペースの中でポンプ58の伸縮量をより大きく設定でき、省スペース化と排出の安定化に貢献している。
駆動変換部468は、上記したようにポンプ58を縮めるために、リンクバネ467の力を利用している。すなわち、リンクバネ467がリンク部材461に加える力を利用してポンプ58を縮めていた。したがってポンプ58を縮める際には、リンク部材461はカムギア460から力を受ける必要はない。駆動変換部468は、バネ(弾性部材)を有するカム(カム機構)である。
これまで説明した実施例1、3、4では、ポンプ58を伸縮させるためのポンプ駆動機構(駆動変換部、駆動変換機構)としてそれぞれ異なる構成(68、368,468)を採用していた。しかしポンプ58を伸縮させる構成はこれらに限られるわけではない。
例えば、ポンプ58に磁石を取り付け、それに対応するようにポンプ駆動機構にも磁石を取り付ける構成が考えられる。駆動入力ギア59が受けた回転力を用いて一方の磁石を動かすことにより、2つの磁石の間に生じる引力もしくは反発力を変化させる。この磁力の変化を用いてポンプ58を伸縮させる方法が考えられる。このような磁石を用いた駆動変換機構568の例を、以下の実施例5を用いて詳しく説明する。
<実施例5>
次に実施例5の構成について、図24、図25を用いて説明する。
次に実施例5の構成について、図24、図25を用いて説明する。
図24は、実施例5に係るカートリッジ(13Y、13M、13C)の、後方端部の部分斜視図であり、ポンプ58の伸縮動作を説明するために、サイドカバー62を後方にずらした状態で表している。
図25(a)はポンプ58が縮んだ状態であり、図25(b)はポンプ58が伸びた状態である。
なお、本実施例では実施例1で述べたポンプ58を伸縮させるための構成が異なるだけであり、その他の構成は実施例1とほぼ同様である。従って、本実施例では、上述した実施例1と同様な構成に関しては同符号を付すことで詳細な説明を省略する。
図24に示すように、本実施例の駆動列には、駆動入力ギア59、回転部材としてのギア470、スクリューギア64が含まれている。
駆動入力ギア59は駆動受け部59aとギア部59bを有する。ギア470には磁石を保持する凹部470a、470bが設けられており、この凹部の中に磁石470c、磁石470dが設置されている。
往復部材としてのリンク部材480にも磁石480c、480dが設置されている。
また、リンク部材480は、補給枠体50にある突出部50c、50dによって軸線Zまわりの回転方向の動きは規制され、かつ前後方向には移動可能に支持される。
また、ポンプ58の結合部58bにおいてリンク部材480とポンプ58は連結された状態となっている。
さらに、リンク部材の後方端部にはリンクバネ490が取り付けられている。リンクバネ490はサイドカバー62とリンク部材480の間で圧縮されることにより、リンク部材480を前方へと付勢している。本実施例においては磁石470c、470d、480c、480dとリンク部材480とリンクバネ490が駆動変換部568に含まれる。
図25に示すように、ポンプ58をポンプ58の中心軸線であるZ軸方向に見る。図25(a)に示すように、矢印W方向に回転するギア470の磁石470c、470dとリンク部材480に設けられた磁石480c、480dの位相が一致しない場合がある。この場合には、リンク部材480はリンクバネ490から前後方向のZ1方向に弾性力を受け移動するため、リンク部材480と連結されたポンプ58もZ1方向に移動する力を受けポンプ58の蛇腹部(可動部)58aは縮んだ状態となる。
図25(b)に示すように、矢印W方向に回転するギア470の磁石470c、470dとリンク部材480に設けられた磁石480c、480dの位相が一致する場合がある。この場合、磁石470cもしくは470dと磁石480cもしくは480dは対向する。対向した磁石の対向した面は同極になるように配置しているため、対向した磁石同士の間に反発力が発生する。
図25(a)で説明したリンク部材480に発生するリンクバネ490からZ1方向の弾性力に抗する力が磁石同士の反発力によって発生するため、リンク部材480はZ2方向へ移動する。リンク部材480と連結されたポンプ58もZ2方向に移動するためポンプ58の蛇腹部(可動部)58aは伸びた状態となる。
上記図25(a)と図25(b)の繰り返しによってポンプ58はポンプ58の中心軸線であるZ軸方向に伸縮動作を繰り返す。
<実施例6>
次に実施例6の構成について、図26を用いて説明する。
次に実施例6の構成について、図26を用いて説明する。
図26は、実施例6に係るカートリッジ(13Y、13M、13C)の補給トナー搬送ベルト154付近を短手方向、すなわちX軸方向に沿ってみた断面図である。すなわち、図26は、YZ平面に平行な断面図である。
本実施例では実施例1で述べた搬送スクリュー54(スクリュー54)の代わりに異なる搬送部材の構成を採用しているだけであり、その他の構成は実施例1とほぼ同様である。
従って、本実施例では、上述した実施例1と同様な構成に関しては同符号を付すことで詳細な説明を省略する。
補給枠体50の内部空間51に形成されるトナー収容室(現像剤収容室)49、連通路(トナー通路、トンネル)48、トナー排出室(現像剤排出室)57から成る構成は、前述した実施例1と同様である。
本実施例において連通路48内には搬送部材としての補給トナー搬送ベルト154(以下、単にベルト154と呼ぶ)が配置されている。
ベルト154は、補給枠体50に対して可動な可動部材であり、より詳細に言うと、回転可能に補給枠体50内に配置された回転部材153a、153bの回転に伴って、矢印P方向に回転する。回転部材153a、153bは、ベルト154の内面に形成された凹凸とかみ合うことで、ベルト154を駆動させるように構成されたギアとみなせる。回転部材153a、153bの回転軸線は、X軸に平行である。ベルト154は、回転部材153a、153bの軸線と直交するZ軸方向にトナーを搬送する。
ベルト154は一部をトナー収容室49へ露出させてあり、回転することでトナー収容室49のトナーを、連通路48を通して排出室57へ搬送をする。本実施例では、ベルト154の外面にも凹凸を形成することで、ベルト154の周囲のトナーを、ベルト154によって搬送しやすくしている。ベルト154の外面から突出している複数の突起がベルト154の凸部に相当し、それ以外の部分が凹部に相当する。
実施例1乃至6ではそれぞれ異なるカートリッジ13の構成を示したが、各実施例のカートリッジ13の特徴を組み合わせて適用してもよい。例えば、実施例1を用いて、通気口46の変形例としてフィルタ付きの通気口69を説明した(図8(c))。このような通気口69を実施例3乃至実施例6で用いてもよい。あるいは、実施例2で説明した通気口201、202(図19参照)を他の実施例で用いてもよい。あるいは、実施例6で説明したベルト154(図6参照)を他の実施例で用いてもよい。
46 連通口
48 連通路
49 トナー収容室
50 補給枠体
51 内部空間
52 排出口
53 補給撹拌部材
54 補給搬送スクリュー
55 仕切り部材
57 トナー排出室
58 ポンプ
58a 蛇腹部
58b 結合部
59 駆動入力ギア
60 カムギア(回転部材)
61 リンク部材(往復部材)
69 フィルタ付き連通口
70 記憶素子
71 係合部
72 係合部
100 画像形成装置
100a 駆動出力部材
201 連通口
202 連通口
350 補給枠体
361 リンク部材
361a 係合ボス
366 ポンプアイドラギア
367 クランクギア(回転部材)
368 駆動変換部
369 クランクアーム(往復部材)
460 カムギア(回転部材)
461 リンク部材(往復部材)
P 係合点
P3 係合点
P4 係合点
As 連通路の断面の面積
Bs トナー排出室の断面の面積
Cs トナー収容室の断面の面積
48 連通路
49 トナー収容室
50 補給枠体
51 内部空間
52 排出口
53 補給撹拌部材
54 補給搬送スクリュー
55 仕切り部材
57 トナー排出室
58 ポンプ
58a 蛇腹部
58b 結合部
59 駆動入力ギア
60 カムギア(回転部材)
61 リンク部材(往復部材)
69 フィルタ付き連通口
70 記憶素子
71 係合部
72 係合部
100 画像形成装置
100a 駆動出力部材
201 連通口
202 連通口
350 補給枠体
361 リンク部材
361a 係合ボス
366 ポンプアイドラギア
367 クランクギア(回転部材)
368 駆動変換部
369 クランクアーム(往復部材)
460 カムギア(回転部材)
461 リンク部材(往復部材)
P 係合点
P3 係合点
P4 係合点
As 連通路の断面の面積
Bs トナー排出室の断面の面積
Cs トナー収容室の断面の面積
Claims (17)
- トナーカートリッジにおいて、
トナーを収容するトナー収容室と、トナーを排出可能な排出口と、を備えるケーシングと、
可動部と、前記ケーシングに取り付けられた結合部と、を備え、可動部が往復運動することによって前記排出口からトナーを排出させるように構成されたポンプと、
前記ポンプを駆動させるための回転力が入力されるように構成された駆動入力部材と、
軸線を中心に回転可能であって、回転することによって前記ポンプの可動部を往復運動させるように構成された回転部材であって、前記駆動入力部材から回転力を受けるように構成されたギア部を有する回転部材と、
を有し、
前記ポンプの可動部は、前記回転部材の軸線の方向に往復運動を行うものであって、
前記回転部材のギア部は、前記ポンプの結合部を取り囲むように配置されていて、
前記回転部材の軸線に沿って見ると、前記回転部材のギア部と、前記ポンプの可動部とは、互いに少なくとも部分的に重なるように配置されているトナーカートリッジ。 - 前記回転部材は、回転力を前記ポンプの往復運動に変換するように構成されたカム部を有し、
前記回転部材のカム部の径のほうが、前記回転部材のギア部の径よりも大きい請求項1に記載のトナーカートリッジ。 - 前記回転部材のカム部は、カム溝であることを特徴とする請求項2に記載のトナーカートリッジ。
- 前記ポンプの前記可動部と往復運動することができるリンク部材であって、前記リンク部材は前記回転部材の前記カム部と係合していることを特徴とする請求項2に記載のトナーカートリッジ。
- 前記駆動入力部材はカップリング部材であって、回転力を受けるように構成されたカップリング部と、前記カップリング部から回転力を伝達するように構成されたギア部と、を備える請求項1に記載のトナーカートリッジ。
- 前記カップリング部は、前記カップリング部の内面から前記カップリング部の軸方向に向けて突出する突起を含むことを特徴とする請求項5に記載のトナーカートリッジ。
- 前記回転部材のギア部と、前記駆動入力部材のギア部がかみ合うように構成されている請求項5に記載のトナーカートリッジ。
- 前記トナーカートリッジは、前記排出口に向かってトナーを搬送する搬送部材を有し、
前記回転部材は、前記駆動入力部材から前記搬送部材に向かって回転力を伝達可能に構成されている請求項1に記載のトナーカートリッジ。 - 前記搬送手段はスクリューであることを特徴とする請求項8に記載のトナーカートリッジ。
- 前記搬送手段は第1の搬送手段であって、
前記第1の搬送手段に向けてトナーを搬送する第2の搬送手段を備えることを特徴とする請求項8に記載のトナーカートリッジ。 - 前記第2の搬送手段は、回転軸と可動シートを含むことを特徴とする請求項10に記載のトナーカートリッジ。
- 前記駆動入力手段は、前記第2の搬送手段と同軸に位置していることを特徴とする請求項10に記載のトナーカートリッジ。
- 前記第1の搬送手段と前記第2の搬送手段は異なる方向にトナーを搬送することを特徴とする請求項10に記載のトナーカートリッジ。
- 前記ポンプの可動部は可撓性をもっており、その変形によって往復運動するように構成されている請求項1に記載のトナーカートリッジ。
- 前記ポンプの可動部は、前記軸線と直交する方向における径として、第1の径を有する第1の領域と、前記第1の径よりも小さい第2の径を有し、前記第1の領域とは異なる第2の領域と、を含み、
前記回転部材のギア部は、前記回転部材の軸線に沿って見ると、前記ポンプの可動部の前記第1の領域と、少なくとも部分的に重なるように配置されてい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1乃至15のいずれか1項に記載のトナーカートリッジと、
前記トナーカートリッジが装着されるように構成され、かつ、前記トナーカートリッジから排出されたトナーを受けるように構成された装置本体と、
を有する画像形成装置。 - 前記画像形成装置は、現像ローラを備える第2のカートリッジをさらに有し、
前記装置本体は、前記トナーカートリッジから排出されたトナーを前記第2のカートリッジに供給するように構成された請求項16に記載の画像形成装置。
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