JP3353175B2 - トナーカートリッジ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、粉体現像剤（トナー）
を使用する画像形成装置に内蔵するトナー補給部に装着
して収容するトナーを供給するトナーカートリッジの構
造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プリンタやコピア等のＯＡ機器は高性能
化を進めていく中で小型、低価格が要求され、従来は構
造も複雑で大型で高価であったカラーの画像形成装置も
その例外ではなくなって来ている。そのダウンサイジン
グの流れによって装置がよりパーソナルなものへと変化
してきた。

【０００３】つまり印字品質に関しては現行の他の方式
（ドットインパクト、熱転写、インクジェットなど）に
対して有利な電子写真方式をカラーで小型で低価格で得
たいという要望が起きているのである。

【０００４】そこで電子写真方式のカラー画像形成装置
を小型で低価格で高性能にして、また操作性を向上させ
て開発し、提供する必要があった。

【０００５】しかしカラーの画像形成装置の場合には、
異なる色のトナーを収容する複数の現像器を内蔵するこ
とから単色の画像形成装置に対して小型化を行う上でよ
り困難を伴っている。一般に行われているＹ（イエロ
ー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）
の４つの現像器によるカラー画像を形成する装置の場合
は、それぞれの現像器を小さくし、そして画像形成のた
めの感光体を小さくすることにより装置を小型化にして
いる。ところが、感光体の回りに位置する各現像器を小
さくするとその中に収容されるトナーの量も少なくな
る。つまり現像器内にトナー収容部を持った装置で小型
化をはかることはできない。そこで、現像器外にトナー
補給の為にトナー収容部を設けることになった。トナー
補給部が複数必要ということもあり、トナー補給部を小
さくすることが画像形成装置を小さくすることに関して
必須条件となってきたのである。

【０００６】従来のトナー補給部としては、画像形成装
置内にトナー収納の為のホッパー部を設けてそこにトナ
ー収納容器からトナーだけを補給するもの（トナーカー
トリッジを装置内に内蔵しない）と、トナーカートリッ
ジを画像形成装置内に収容させトナーを現像器に補給す
るものがあるが、上記にあげているように操作性を重視
するとトナーの移し換えそのものを人手によるタイプよ
りもトナーカートリッジの交換だけで装置内へトナーを
装填できるタイプの採用が有効である。

【０００７】そこで画像形成装置内へトナーカートリッ
ジを内蔵するタイプを採用することとなった。従来から
あるトナーカートリッジの画像形成装置への内蔵タイプ
に関して説明する。トナーカートリッジには、円筒形状
のトナーカートリッジを開口部を上にしたまま現像器の
現像スリーブの回転中心と平行に装填し、その後トナー
カートリッジを半回転させてその開口部を下にむけてト
ナー補給をおこなうタイプ、ボトル形状のトナー収納
容器を開口部を上にしてトナー補給部に連結しその後に
ボトル位置を半回転させトナー補給を行うタイプ、螺
旋状の突起部を内周面にもつ円筒形状のトナーカートリ
ッジを水平に保持しそのトナーカートリッジを回転させ
その内部に収容するトナーをトナーカートリッジ端部に
搬送し端部に開口部を設けてトナー補給部に排出するタ
イプ等がある。さらにの変形としてトナーカートリ
ッジのなかにトナー搬送のためのスクリュウを内蔵した
タイプがある。

【０００８】この４タイプの中でもより操作性を重視す
るととのタイプはカートリッジ装填時にその収容し
ているトナーを一度に補給しようとするので装填前にト
ナーカートリッジをよく振ることにより流動性を良くし
ておかなければならない。

【０００９】または、トナーカートリッジ内でトナーが
かたまるという不具合に対する対応策を施さなければな
らず構成が複雑で大型にまた高価になるという欠点があ
った。

【００１０】タイプは、その構成上タイプに対して
あきらかに高価である。

【００１１】以上よりタイプの螺旋状突起を内周面に
もつトナーカートリッジが操作性と性能面より有利とな
り採用することとなった。

【００１２】ところが、従来の技術では小型化に対して
以下の点で明らかに不利であった。つまりトナーカート
リッジの端面まで搬送されてきたトナーは、その端面部
（端面もしくは端部の円周面）よりトナーを排出するの
だが被補給部（トナーホッパまたは現像器）はその排出
部より下方にある。円周面上に開口部がある例では、特
開平4-1681号、特開平4-477号、特開平3-2881号公報な
どがあるがいずれもトナーカートリッジからの排出され
たトナーを受ける部分はそのカートリッジの下方にあ
る。そのトナーを次に（たとえば現像器）送るための搬
送部がそれぞれの例で図示されているがトナー補給ユニ
ットとして見た場合にその部分の高さが必要となり装置
が大きくなる。またトナーを受けて搬送する部分以外の
トナーカートリッジの下には大きなデッドスペースがで
きる。それらが画像形成装置の小型化をはかるうえで問
題となった。次にトナーカートリッジの端面からトナー
を排出する例をあげて説明する。特開平2-266380号、特
公平5-6194号、特公昭63-60387号公報などがそれに該当
するが、トナーカートリッジの開口部はそのカートリッ
ジの回転軸の下方においてトナー排出のための作用をす
る。つまり排出されたトナーの受け部は、その開口部よ
り下でトナーを受けなければならないためトナーカート
リッジの最下面よりも下に位置する。これは上記のトナ
ーカートリッジ周縁部に開口部を設けたものと程度の差
こそあれ小型化にたいして不利であるという点で同じで
ある。デッドスペースがトナーカートリッジの下部にで
き、高さ方向でも大きくなるという欠点がある。

【００１３】以上のことから、内周面に螺旋状の突起を
有するトナーカートリッジを使用しても装置内にデッド
スペースができ、また装置が大きくなるという問題があ
った。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこの点を解決
して改良した結果、前記の課題を解決するためにトナー
カートリッジからのトナーの排出部をそのカートリッジ
の回転中心より上方にしその開口部より排出されるトナ
ーを受けるための受け部（トナーホッパ）をそのトナー
カートリッジと略同一平面上におくことによって小型で
操作性の良いトナー補給部を低価格で実現するトナーカ
ートリッジの提供を目的としたものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、内蔵するト
ナーを排出するための開口部を端面に持ち、内周面には
螺旋状の突起を有した円筒形のトナー収納容器で、画像
形成装置内に略水平に設置しその容器の回転により内蔵
トナーを搬送し開口部より排出するトナーカートリッジ
において、前記開口部には容器の回転によって内蔵トナ
ーを排出するための傾斜面を備え、その傾斜面上で回転
半径方向の外側をトナーカートリッジ内周面に接合し、
回転容器と一体に設置されたすくい上げ部が設けられて
いて、トナーカートリッジの回転によって、回転の中心
軸より上方において排出を可能としたことを特徴とする
トナーカートリッジによって達成される。

【００１６】

【実施例】本発明の実施例の説明に先立って、本発明の
トナーカートリッジを装填するカラー画像形成装置の構
成とその作用を図１ないし図８によって説明する。

【００１７】図１において10は像形成体である感光体ド
ラムで、ＯＰＣ感光体をドラム上に塗布したもので接地
されて時計方向に駆動回転される。12はスコロトロン帯
電器で、感光体ドラム10周面に対しＶHの一様な帯電を
ＶGに電位保持されたグリッドとコロナ放電ワイヤによ
るコロナ放電によって与えられる。このスコロトロン帯
電器12による帯電に先だって、前プリントまでの感光体
の履歴をなくすために発光ダイオード等を用いたＰＣＬ
11による露光を行って感光体周面の除電をしておく。

【００１８】感光体への一様帯電ののち像露光手段13に
より画像信号に基づいた像露光が行われる。像露光手段
13は図示しないレーザダイオードを発光光源とし回転す
るポリゴンミラー131、fθレンズ等を経て反射ミラー13
2により光路を曲げられ走査がなされるもので、感光体
ドラム10の回転（副走査）によって潜像が形成される。
本実施例では文字部に対して露光を行ない、文字部の方
が低電位ＶLとなるような反転潜像を形成する。

【００１９】感光体ドラム10周縁にはイエロー（Ｙ）、
マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒色（Ｋ）等のトナー
とキャリアとから成る現像剤をそれぞれ内蔵した現像器
14が設けられていて、先ず１色目の現像がマグネットを
内蔵し現像剤を保持して回転する現像スリーブ141によ
って行われる。現像剤はフェライトをコアとしてそのま
わりに絶縁性樹脂をコーティングしたキャリアと、ポリ
エステルを主材料として色に応じた顔料と荷電制御剤、
シリカ、酸化チタン等を加えたトナーとからなるもの
で、現像剤は層形成手段によって現像スリーブ141上に1
00〜600μmの層厚（現像剤）に規制されて現像域へと搬
送される。

【００２０】現像域における現像スリーブ141と感光体
ドラム10との間隙は層厚（現像剤）よりも大きい0.2〜
1.0mmとして、この間にＶACのＡＣバアイスとＶDCのＤ
Ｃバイアスが重畳して印加される。ＶDCとＶH、トナー
の帯電は同極性であるため、ＶACによってキャリアから
離脱するきっかけを与えられたトナーはＶDCより電位の
高いＶHの部分には付着せず、ＶDCより電位の低いＶL部
分に付着し顕像化（反転現像）が行われる。

【００２１】１色目の顕像化が終った後２色目の画像形
成行程にはいり、再びスコロトロン帯電器12による一様
帯電が行われ、２色目の画像データによる潜像が像露光
手段13によって形成される。このとき１色目の画像形成
行程で行われたＰＣＬ11による除電は、１色目の画像部
に付着したトナーがまわりの電位の急激な低下により飛
び散るため行わない。

【００２２】再び感光体ドラム10周面の全面に亘ってＶ
Hの電位となった感光体のうち、１色目の画像のない部
分に対しては１色目と同様の潜像がつくられ現像が行わ
れるが、１色目の画像がある部分に対し再び現像を行う
部分では、１色目の付着したトナーにより遮光とトナー
自身のもつ電荷によってＶM′の潜像が形成され、ＶDC
とＶM′の電位差に応じた現像が行われる。この１色目
と２色目の画像の重なりの部分では１色目の現像をＶL
の潜像をつくって行うと、１色目と２色目とのバランス
が崩れるため、１色目の露光量を減らしてＶH＞ＶM＞Ｖ
Lとなる中間電位とすることもある。

【００２３】３色目、４色目についても２色目と同様の
画像形成行程が行われ、感光体ドラム10周面上には４色
の顕像が形成される。

【００２４】一方給紙カセット15より半月ローラ16を介
して搬出された記録紙Ｐは一旦停止し、転写のタイミン
グの整った時点で給紙ローラ17の回転作動により転写域
へと給紙される。

【００２５】転写域においては転写のタイミングに同期
して感光体ドラム10の周面に転写ローラ18が圧接され、
給紙された記録紙Ｐを挟着して多色像が一括して転写さ
れる。

【００２６】次いで記録紙Ｐはほぼ同時に圧接状態とさ
れた分離ブラシ19によって除電され感光体ドラム10の周
面により分離して定着装置20に搬送され、熱ローラ201
と圧着ローラ202の加熱、加圧によってトナーを溶着し
たのち排紙ローラ21を介して装置外部に排出される。な
お前記の転写ローラ18および分離ブラシ19は記録紙Ｐの
通過後感光体ドラム10の周面より退避離間して次なるト
ナー像の形成に備える。

【００２７】一方記録紙Ｐを分離した感光体ドラム10
は、クリーニング装置22のブレード221の圧接により残
留トナーを除去・清掃し、再びＰＣＬ11による除電と帯
電器12による帯電を受けて次なる画像形成のプロセスに
入る。なお前記のブレード221は感光体面のクリーニン
グ後直ちに移動して感光体ドラム10の周面より退避す
る。

【００２８】図２は前記装置を構成する各ユニットの平
面のレイアウトを示したもので、矢示Ａにて示す側が装
置の前面すなわち操作側の側面に相当する。

【００２９】装置の本体は直立した２枚の側面パネル１
と側面パネル２とを有していて、これ等の側面パネルの
間に前記の像露光手段13である書込みユニットと、感光
体ドラム10と、複数の現像器14を収める現像ユニットと
さらに定着装置20のユニットと、ＤＣ電源ユニットが組
み込まれ、一方側面パネル１の外側には駆動系とプリン
ターコマンドを解読するフォーマッターと機械の動作シ
ーケンス制御用の制御基板類が収められ、また前記現像
ユニットの上部には現像ユニット内の各現像器14に接続
する後述のトナー補給手段が収容される。

【００３０】前記の感光体ドラム10および現像ユニット
は装置の操作側面の近くに位置しているので、簡単な操
作によって装置の前面に引き出せる構造とすることが可
能であり、さらに本体の上部を開放出来るようにするこ
とで、感光体ドラム10や現像ユニットを本体より取り出
すことなくドラム架台を引出位置まで引出すことによっ
て転写位置でのジャム処理を行うことも可能である。

【００３１】さらに給紙部でのジャム処理は、感光体ド
ラム10や現像ユニットの下部に装填される給紙カセット
15を装置外部に取出すことによって可能であり、また排
紙部でのジャム処理も装置の背側面を開放する構造とす
ることによって実現される。

【００３２】以下前記装置の画像形成部を構成する各機
材の機能，性能の特徴について説明する。

【００３３】（感光体）図３は感光体ドラム10に対する
回転動力の伝達方法を示したもので、ドラム周面を支持
する両フランジ101，102は駆動軸103と回転自在にして
おき、駆動軸103に固定した固定部材104と一方のフラン
ジ101との間にばね部材105を設けて互いを連結したもの
である。このようにすると、感光体ドラム10と駆動軸10
3とからなる駆動系の剛性を低くしたのと同等の効果が
得られ、固有振動数を下げて駆動歯車Ｇからの振動の変
動と共振しないようにすることができる。そして、駆動
軸103に入力された回転速度の変動を低剛性部材によっ
て吸収させ、感光体ドラム10を回転速度の変動を生じさ
せずに回転させることができる。

【００３４】感光体ドラム10は安定した回転作動により
周面のＯＰＣ感光体に前記のスコロトロン帯電器12によ
る均一な帯電作用が実現される。帯電に際しグリッド電
位が制御されて帯電電位の安定が図られる。感光体の仕
様ならびにその帯電条件は一例として次のように設定さ
れる。

【００３５】 感 光 体： ＯＰＣ φ120 線速 100mm／sec 負帯電 帯電条件： 帯電ワイヤ：白金線（クラッド又はアロ
イ）が好ましく用いられる。ＶH−850Ｖ，ＶL−50Ｖ （像露光）図４（ａ）は像露光手段13のレイアウトの平
面と側面を、また図４（ｂ）は前記像露光手段13に使用
される半導体レーザユニット135の説明図である。

【００３６】感光体ドラム10周面のＯＰＣ感光体は帯電
器12により負帯電されたあと、像露光手段13の半導体レ
ーザユニット135の発光による露光を受けて静電潜像を
形成する。

【００３７】前記のフォーマッタからの画像データはレ
ーザダイオード（ＬＤ）変調回路に送られて、変調され
た画像信号により半導体レーザユニット135のＬＤが発
光すると、そのビーム光はミラーを介しビームインデッ
クス136により各走査線の同期が図られてポリゴンミラ
ー131に投射される。

【００３８】ポリゴンミラー131はその多面体でビーム
光を反射して走査し、その走査光はfθレンズ133、シリ
ンドリカルレンズ134によりビーム形が補正されたあと
反射ミラー132を介して感光体を露光して主走査を行
い、静電画像を形成する。

【００３９】レーザ光は光学系により600ＤＰＩ相当に
ビーム系が絞られる。従って高品質画像を得るためには
トナーの粒径も小さくする必要がある。本実施例では各
色とも８μmのサイズのトナーを使用している。ただし
ユーザにとって最も重要なのは黒色の文字品質であり、
黒色トナーは小粒径トナー（７〜11μm）が好適であ
る。

【００４０】像露光の光学系としては例えば次に記す構
成のものが使用される。

【００４１】 （現像）図５は現像器14の構成を示したもので、前記の
トナーホッパより供給されたトナーは現像器の右端部に
落下され、相反する方向に回転する一対の撹拌スクリュ
142によってキャリアと撹拌混合され、所定の帯電量
（Ｑ／Ｍ）に設定される。

【００４２】一方トナー濃度は磁気的検知方式により検
知され、この出力周波数にもとづいてトナーの供給量を
制御して５ないし７％程度のトナー濃度値に設定制御さ
れる。

【００４３】撹拌された二成分現像剤は供給ローラ143
を介して現像スリーブ141に搬送され、層厚規制部材144
によって薄層とされて感光体ドラム10の現像域に搬送さ
れ、次に記す現像条件によって静電潜像の反転現像を行
う。

【００４４】 現像間隙 ： 0.5mm トナー搬送量： 20〜30mg／cm² 現像バイアス（ＡＣ）： ２KV，８KHZ （ＤＣ）： −750Ｖ 現像スリーブ回転方向： 感光体ドラムに対し正転 画像濃度調整 ： 現像スリーブ回転数制御または現像バイアス制御 （レーザビームにより感光体に標準票板を形成し、現 像後反射濃度を測定し画像濃度調整を行う） トナー濃度制御 ： 磁気的検知方式 なお図示しないが前記のトナーボックスに装填するトナ
ーボトルをそのままトナーホッパとして使用することに
よりトナーの供給装置を小型簡略化すると同時に、トナ
ーボトルを半透明の材料で成形することで残量を容易に
視認出来るようにすることも可能である。

【００４５】（給紙）図６は記録紙Ｐの給紙部を示した
もので、記録紙Ｐは給紙カセット15内に片側基準で格納
されており、従ってさばき爪151は記録紙Ｐの基準面側
にのみ設けられさらに半月ローラ16も片持ち構造とされ
て記録紙Ｐの基準面側に片寄って位置されている。

【００４６】給紙部は、専用のモータを有しており、半
月ローラ16が矢示方向に回転して押上げ板152上に積載
した記録紙Ｐをさばき爪151の作用によりその最上層の
１枚のみを搬出する。

【００４７】給紙カセット15より搬出された記録紙Ｐは
搬送系路に入ってＵターンし、先端が給紙ローラ17を通
過したすぐ後に図示しない給紙センサの検知によってモ
ータを一旦停止したのち、転写のタイミングが整った段
階で再びモータが回転を始め、感光体面に対し所定の角
度を保ってその転写域に給紙される。

【００４８】一方手差しによる給紙は装置本体の前面に
位置する手差し給紙台Ｍを図１の一点鎖線にて示す位置
より実線にて示す位置に回動してセットして行う。

【００４９】手差しされた紙はピックアップローラ153
の回転により搬送され、前述した給紙カセット15からの
給紙と同様のプロセスを経て転写域に給紙される。

【００５０】手差し給紙の対象とする紙は通常用いられ
る16lbsないし24lbsの一般の記録紙Ｐの他、36lbsの厚
紙やＯＨＰ用のトランスペアレンシ等である。また手差
し給紙台Ｍを取り外し、オプションとして専用のフィー
ダを装着することで封筒の給紙も可能である。

【００５１】（転写）転写ローラ18は感光体ドラム10の
周面に対する位置が可変であって、単色画像のプリント
時には図７に示す如く常に圧接状態に置かれるが、カラ
ー画像の形成中には退避して離間した位置に保たれ転写
時にのみ圧接される。一方分離ブラシ19も転写ローラ18
の位置変動にほぼ同期して感光体ドラム10の周面に圧接
ならびに離間の作動をする。

【００５２】本実施例の装置には、印加電圧が＋３ない
し４KVＤＣで、ブレードによってローラ面をクリーニン
グする形式の転写ローラ18が使用され、また分離ブラシ
19にはＤＣとＡＣを重畳したバイアス電圧を印加して使
用される。

【００５３】（定着）本実施例の装置の備える定着装置
20は図８に示す如く一対のローラから成るいわゆる熱ロ
ーラ方式の定着装置であって、ヒータＨを内蔵し時計方
向に駆動回転する上ローラ201と該上ローラ201に圧接し
て従動回転する下ローラ202との間に形成されたニップ
部により記録紙Ｐを加熱搬送してトナー像の溶着を行
う。

【００５４】上下の各ローラは共に耐熱チューブを被覆
されていて、圧接によりニップ部が直線状に形成される
ことにより、封筒等が搬送される際に生じ易い紙面のシ
ワが防止される。

【００５５】前記上ローラ201の周面温度は温度センサ
Ｓに検知されることによって制御されて所定の温度範囲
内に保たれ、またトナーの溶着によって付着した汚れは
クリーニングローラ203の圧接によって除去清掃され
る。このクリーニングローラ203はプリント枚数４万枚
程度で新規のものに交換される。また、定着ヒータは使
用しない時間が所定時間を越えるとＳＬＥＥＰモードと
なり、省エネ制御される。

【００５６】さらにＯＨＰに使用されるトランスペアレ
ンシを転写材として使用する場合、カラーのトナー像の
透過率を向上するべくトナー像面を平滑化して乱反射を
防止する目的から、上ローラ201の周面のオイルパッド2
04によりローラ表面にシリコンオイルが塗布される。

【００５７】従って本実施例の装置は転写材の搬送速度
を100mm／sec，50mm／secおよび12.5mm／secの３段階に
切換可能とすることにより、普通紙，封筒およびトラン
スペアレンシの３種の転写材を使用出来るモードを備え
て幅広い用途に対応して利用される。

【００５８】なお上ローラ201の設定温度は、低温度で
溶融するトナーを用いることにより約180℃前後と低温
度化することが可能であり、またオイルパッド204にス
ポンジ材（多孔質ＰＴＦＥ被覆）を用いることにより押
圧ムラが解消されて均一なオイル塗布が実現される。

【００５９】次に前述した各機材の装置本体に対する着
脱構造とその操作手順を図９ないし図14によって説明す
る。

【００６０】前述した各機材の内、感光体ドラム10とそ
の周面に配置されるＰＣＬ11、帯電器12ならびに各現像
器14とクリーニング装置22はドラム架台30に収められて
一体とされている。

【００６１】前記ドラム架台30は図９に示す如くその両
側面に備えるそれぞれ一対のコロ部材31を装置本体内に
架設したレール部材32に係合して載置され、図示しない
解除可能の係止装置によって所定の設定位置に固定され
る。

【００６２】前記ドラム架台30は、前述した手差し給紙
台Ｍを開放して給紙位置にセットした上で装置本体の上
部を覆うカバー部材Ｃを支軸Ｈ１を介して開放すること
により、取手を介して前記のレール部材32の上を右方向
に移動し一点鎖線をもって示す位置に迄引き出すことが
出来る。

【００６３】その結果画像の転写域やそれに続く搬送路
が広く開放されて装置本体の上部から直接手を挿入する
ことが出来るようになり、従ってドラム架台30内の各機
材に全く手や器物を触れずにジャム処理を行うことが可
能となる。なお給紙部のジャム処理は給紙カセット15を
図の右側すなわち機械の正面側に引き出すことによって
行われる。

【００６４】ドラム架台30に収められる前記の各機材
は、図10に示す如く感光体ドラム10その他を組込むドラ
ムカートリッジ40とＹ，Ｍ，Ｃの現像剤を内蔵する各現
像器14を組込む現像カートリッジ50とさらにＫの現像剤
を内蔵する現像器14Ａのみを組み込む現像カートリッジ
50Ａとに区分されて収容される。

【００６５】前記ドラムカートリッジ40は感光体ドラム
10の他にＰＣＬ11、帯電器12とさらにクリーニング装置
22を組み込んでいて、感光体面の露光，現像および転写
の各領域に対応する各開口部40Ａ，40Ｂおよび40Ｃ以外
の感光体面をすべて覆っている。

【００６６】前記ドラムカートリッジ40は、感光体ドラ
ム10の軸受部41をドラム架台30の縦溝30Ａへの係合によ
り、また底部をドラム架台30の両内側面に設けたそれぞ
れ一対の位置規制ピンＰ１に当接することによって回動
を阻止した上で水平方向ならびに垂直方向の位置を規制
されて収容する各機材を所定の画像形成位置に設定す
る。

【００６７】なおドラムカートリッジ40の露光領域であ
る開口部40Ａは、書き込みのビームが充分通過できる程
度の幅の細長いスリット穴にスライド式の遮蔽板42を設
けていて、感光体面に手が入らない様になっている。

【００６８】以上の様に構成することにより、ジャム紙
の取り出しのため、ドラム架台30を右方向に移動させて
も、そのすぐ直下に給紙部もしくは、マルチフィーダー
トレイがあるため、感光体面には、実質的に露出部が生
ぜず、手が触れて汚損することがない。

【００６９】一方前記現像カートリッジ50および50Ａ
は、それぞれの両側面の長穴に各現像器の突設する位置
規制ピンＰ２を係合した状態で圧縮バネ52によって付勢
している。

【００７０】前記現像カートリッジ50および50Ａは、ド
ラム架台30の右側面を形成する側面扉34の備える押圧ピ
ンＰ３あるいはＰ４によって左方向に押圧され、各現像
スリーブ141と同軸上の突当コロ（図示せず）を感光体
ドラム10上の周縁面に圧接させて感光体面に対する各現
像スリーブ141の周面の間隙すなわち現像間隙値を設定
する。

【００７１】さらにドラム架台30は上部に架設した台座
30Ｂの上面に、前記の各現像器にトナーを補給する複数
のトナー補給手段300を一体に設けている。

【００７２】各トナー補給手段300は各現像器にトナー
搬送用パイプ310Ａで接続されるトナーホッパ310と本発
明のトナーカートリッジ320を横位置にて装着する装填
部330とから構成されていて、それぞれのトナー補給手
段300が図11に示す如く隣接した状態で現像器14の現像
スリーブ141の軸方向の同一平面上に並列して配置され
ている。

【００７３】トナー搬送用パイプ310Ａと各現像器の連
結部は、各現像器の交換時の出し入れに伴って解除と連
結が行われる。つまりジャム処理や、ドラムカートリッ
ジの交換等でドラム架台を引き出す場合にはトナー搬送
パイプと現像器の連結部は離れることはなく、それぞれ
の現像器の取り出し時にのみ連結部が離れるためトナー
汚れの軽減がなされた。さらにドラム架台30の取り出し
の際にトナー補給手段300を現像器14と分離する必要が
ないということでそれらの装置の構成が簡略化されると
同時に取り扱い操作も簡便化されている。

【００７４】またトナーカートリッジ320とトナーホッ
パ310を同一平面上に配置したことによってトナー補給
手段300の占めるスペースの高さを低くすることが出来
て装置のコンパクト化が実現された。

【００７５】図12および図13は前記トナーカートリッジ
320の外観とその要部を示したもので、トナーカートリ
ッジ320は内周面に螺旋状の突起323Ａを形成した円筒形
のトナー収容容器323とその端面に固定したすくい上げ
部322Ａを備える可動部材322とからなる第１の部分と、
さらに前記可動部材322に摺接してトナーを密封したの
ち排出するトナー排出口321Ｂを備える固定部材から成
る第２の部分によって構成される。

【００７６】前記固定部材321は図13（ａ）に示す如く
フランジＦに切欠き321Ａを、また円面状部にはほぼ扇
形のトナー排出口321Ｂを設け、一方前記の可動部材322
は図13（ｂ）およびそのＢＢ断面に示す如く固定部材32
1のトナー排出口321Ｂよりトナーを排出するための開口
部322Ｂと、可動部材322の回転中心軸を含むある一平面
に対して所定の角度を持ち該開口部322Ｂに面して傾斜
するすくい上げ部322Ａを形成している。

【００７７】前記の開口部322Ｂとすくい上げ部322Ａ
は、ＣＣ乃至ＡＡの各断面に示すように可動部材322の
回動を反時計方向とした場合にその回動中心方向と反対
側の各端面が角度θの傾斜面322Ｃによって接続されて
おり、一方すくい上げ部322Ａの回転中心方向の端縁に
は適度の高さの立ち上がり部322Ｄが形成されている。

【００７８】一方前記の容器323に形成される螺旋状の
突起323Ａは、容器323の内側に断面がほぼ三角形で左方
向の螺旋角に容器本体と共に樹脂材料により一体的に形
成される。

【００７９】前記可動部材322と容器323とは、容器323
内にトナーを充填した状態で接着等の手段により一体と
されたうえでさらに可動部材322の前面には前記の固定
部材321が圧入等によって適度のフリクションを保って
取り付けられ回動可能に支持される。カートリッジの不
使用時には前記の固定部材321は回動されて前述したト
ナー排出口321Ｂを可動部材322の開口部322Ｂの位置よ
り外し、トナーの流出を防止される。

【００８０】前記のトナーカートリッジ320は図14に示
す如く装填部330に対し、フランジＦを係合しさらに容
器323の後端部を装填部330の基部に突設した弾性体の爪
330Ａにより係止されて装着される。その際前記の固定
部材321はフランジＦの切欠き321Ａが装填部330側の位
置規制ピン330Ｂに係合して前記のトナー排出口321Ｂを
上方の位置を規制すると同時に回動を阻止された状態に
置かれ、さらに前記の可動部材322の歯車Ｇ１が同じく
装填部330側の歯車Ｇ２に噛合される。

【００８１】前記の歯車Ｇ２は隣接して配置されるトナ
ーカートリッジ320の双方の歯車Ｇ１に噛合する位置に
それぞれ配設されていて、装填部330の動力系により前
記歯車Ｇ１の１つが駆動回転されるとすべてのトナーカ
ートリッジ320の可動部材322と容器323が同時に回転さ
れるようになっている。

【００８２】前記トナーカートリッジ320によるトナー
ホッパ310へのトナーの供給は次のようにして行われ
る。

【００８３】前記の各トナーホッパ310はトナーセンサ
Ｌを備えていて内部に保有するトナー量を常時検知して
検出信号を制御部へ入力している。制御部は、現像器14
への補給が続いてトナーが規定量以下になったという検
出信号を得ると前述した装填部330の動力系を作動状態
とし、前記の歯車Ｇ２を駆動して各トナーカートリッジ
320を固定部材321を係止したまま図13において反時計方
向に回動する。

【００８４】トナーカートリッジは略水平方向に設置さ
れているので内蔵のトナーは図14の如くトナーカートリ
ッジの下方に位置している。トナーカートリッジ320が
回動すると容器323内のトナーは螺旋状の突起323Ａの推
力により前方（図14における左方向）に搬送される。

【００８５】トナーが可動部材322内へ送り込まれると
後に説明する図16においてすくい上げ部322Ａに対して
回動方向に設けたトナーカートリッジ内のすくい上げ用
開口部322Ｆからそのトナーカートリッジの回動に伴っ
てすくい上げ部322Ａ内へトナーは捕獲されていく。す
くい上げの作用をするその構成は、図16に示す如くすく
い上げ部322Ａと可動部材322の内壁面の一部である322
Ｅとトナーのすくい上げ時にはトナー排出口321Ｂから
トナーがこぼれないようにふさぐための機能をする固定
部材321の円状内壁面321Ｃとすくい上げ時にトナーを捕
獲するための入り口であるすくい上げ用開口部322Ｆと
からなっている。すくい上げ部322Ａは、図16で示すよ
うに円筒形状をある平面で切り取った時の楕円形状の一
部のような形状をしている。本発明ではすくい上げ部32
2Ａに対して、ある傾斜面を持つ斜面または曲面322Ｃと
立ち上がり部322Ｄを持たせることにより排出の作用が
きわめて効果的となっている。

【００８６】ここですくい上げの作用をする円筒容器の
内壁面の一部である322Ｅとすくい上げ用開口部322Ｆを
示す図中の２点鎖線はすくい上げ部322Ａによって得ら
れたすくい上げの作用を施す立体空間（322Ａ、322B、3
22Ｅ、322Ｆの４面からなる。ただし322Ｂに相当する位
置は実際には321Ｃが機能している）を考えた時の架空
の位置である。

【００８７】可動部材322の回動によりすくい上げ部322
Ａと可動部材322の内壁面の一部である322Ｅとによって
捕獲したトナーは固定部材321の内壁面321Ｃに摺接して
保持されつつトナー排出口321Ｂに面する位置に回転搬
送される。

【００８８】図15に示す如くトナー排出口321Ｂに面す
る位置に搬送されたトナーは固定部材321の内壁面321Ｃ
による保持力を失う結果、すくい上げ部322Ａの傾斜面
に沿って自重で滑落し、前記のトナー排出口321Ｂを経
てトナーホッパ310のトナー供給口310Ｂからホッパ内に
供給される。トナーカートリッジを水平に設置している
ので、可動部材が回動により排出の機能する位置におい
て、トナーカートリッジの回転中心軸を含み重力方向に
直交する水平面322Ｇと、すくい上げ部322Ａのなす角α
はその内蔵しているトナーの安息角より大きく取ること
によってトナーを排出する性能を安定させることができ
る。またトナーのすくい上げ時に受けるトナーの圧縮力
を減らすことと、トナーの排出を一度に行うためにすく
い上げ部322Ａの端縁に前記の傾斜面322Ｃを設けてい
る。つまり傾斜面322Ｃとその端縁部が可動部材322の内
壁面と接合している点での接線とのなす角を大きくする
ことによりすくい上げ時のトナーの圧縮力を減らし、ま
た可動部材322の排出口322Ｂが固定部材321の排出口321
Ｂと合致してそのすくい上げたトナーを排出するときよ
り前の回動位置において傾斜面322Ｃと前記水平面322Ｇ
がなす角を内蔵トナーの安息角より大きくすることによ
りトナーの排出前に傾斜面322Ｃと前記内壁面322Ｅとに
よって保持されたトナーをすくい上げ部322Ａへと誘導
することが出来る。またすくい上げ部322Ａの回動方向
端縁に立ち上がり部322Ｄを設けることによってすくい
上げたトナーがカートリッジ内へ戻るのを阻止すること
によって効率良く排出することが出来る。この立ち上が
り部322Ｄは、トナーのすくい上げ時には、その作用を
邪魔するほどには322Ｆの開口部を塞いでおらず数ｍｍ
の立ち上げ高さがあれば良い。

【００８９】このようにトナーはカートリッジの上方部
より供給されることからトナーホッパ310をトナーカー
トリッジ320に対して従来より高い位置に設定すること
が可能となり、その結果トナーホッパ下部のスペースが
有効に利用される。

【００９０】トナーホッパ内へ搬送されたトナーは、そ
れぞれ対応する現像器内のトナー濃度の検出センサによ
ってある基準以下になったことを検出されるとその信号
が制御部へ送られその信号に対応した量のトナーをトナ
ー搬送パイプ310Ａ内の搬送スクリュウの回転によって
現像器内へ搬送される。

【００９１】つまりそれぞれの現像器に対してトナーを
内蔵する部分がトナーカートリッジとトナーホッパの２
段階となっている。トナーカートリッジは対応している
トナーホッパに対してトナーを補給し、トナーホッパは
対応している現像器に対してトナーを補給する。

【００９２】前記のトナーカートリッジ320から搬出さ
れるトナーの量は、図17に示すようにカートリッジの回
転作動数が多くなるに従って低下して行くが、現像器で
消費するトナーの単位時間当たりの量よりもトナーカー
トリッジからの排出量の単位時間当たりの最低値を大き
くすることによりトナーホッパ310が常に所定量のトナ
ーを保有しているので現像器に対するトナーの補給には
支障がない。

【００９３】前記すくい上げ部322Ａは可動部材322の内
壁面に接合して設けられるために容器323内のトナーが
減少しても効率の良い搬送・排出作用を発揮することが
可能であり、またトナーホッパ310内のトナーが充満状
態の場合にはすくい上げたトナーを再び容器323内に戻
す作用をするので機構的に無理がなく、従って特定のト
ナーホッパ310へのトナー補給を必要とする場合でもす
べてのトナーカートリッジ320を一斉に回動させること
が可能となり、駆動系の機構やその制御回路を簡単なも
のにすることも出来る。これらはトナーを自重でトナー
カートリッジからトナーホッパへ排出することと、トナ
ーホッパの側面のトナー補給口からトナーを送り込むた
めにトナーホッパ内の上部に空間が保持できるのでトナ
ーホッパに対して過補給状態とならないことから可能と
なった。

【００９４】なお前記の側面扉34は、閉止位置にあって
は図示しない解除可能の係止位置によって前記の圧縮バ
ネ52の反力に耐えるよう固定される。

【００９５】従って現像器とトナー補給手段300とは現
像器の交換時にのみその接続解除を要することとなり、
補給パイプ310Ａの着脱の頻度が減少してトナーの飛散
や流出のおそれもなくなり装置が常に清潔で最良の状態
に保たれる。

【００９６】またトナーカートリッジの着脱操作を前面
側から実施できるので、作業性が良く取り扱いも極めて
容易である。

【００９７】

【発明の効果】本発明により、トナーカートリッジは収
容するトナーの量の多少にかかわらず効率の良いトナー
の排出・供給が可能となり、またトナーホッパ内のトナ
ーが充満状態にあっても供給作動を支障なく継続するこ
とができるので駆動系の機構簡略化が実現される。

【００９８】またすくい上げ部はトナーカートリッジの
回転半径方向外側である内周面方向に傾斜面を設けるこ
とによりすくい上げたトナーの滑落・排出を助長し、さ
らにその反対側である回転半径方向の中心側に立ち上が
り部を設けることによりすくい上げたトナーを無駄なく
搬送する作用をすることから歯車等を介した簡易な駆動
系により確実にトナーを排出して供給することの出来る
実用上極めて有用なトナーカートリッジが提供されるこ
ととなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラー画像形成装置の断面構成図。

【図２】前記装置内における各機材のレイアウトを示す
説明図。

【図３】感光体ドラムの駆動形式を示す要部図。

【図４】像露光手段の光学系を示す説明図。

【図５】現像器の断面構成図。

【図６】給紙部の要部図。

【図７】転写部の要部図。

【図８】定着装置の要部図。

【図９】ドラム架台の設定位置と移動位置を示す説明
図。

【図１０】ドラム架台の断面構成図。

【図１１】トナー補給手段と現像カートリッジの斜視
図。

【図１２】トナーカートリッジの斜視図。

【図１３】トナーカートリッジの要部図。

【図１４】トナー補給手段の構成図。

【図１５】トナー供給作用の説明図。

【図１６】カートリッジからのトナーの搬出の機能の説
明図。

【図１７】カートリッジからのトナー搬出量の変化を示
すグラフ。

【符号の説明】

10 感光体ドラム 11 ＰＣＬ 12 スコロトロン帯電器 13 像露光手段 14，14Ａ 現像器 141 現像スリーブ 15 給紙カセット 16 半月ローラ 17 給紙ローラ 18 転写ローラ 19 分離ブラシ 20 定着装置 22 クリーニング装置 30 ドラム架台 31 コロ部材 32 レール部材 34 側面扉 40 ドラムカートリッジ 42 シャッタ部材（遮蔽板） 50，50Ａ 現像カートリッジ 52 圧縮バネ 300 トナー補給手段 310 トナーホッパ 310Ａ トナー補給パイプ（トナー搬送用パイプ） 320 トナーカートリッジ 321 固定部材 321Ａ 切欠き 321Ｂ 排出口 321Ｃ 円状内壁部 322 可動部材 322Ａ すくい上げ部 322Ｂ 開口部 322Ｃ 傾斜面 322Ｄ 立ち上がり部 322Ｅ トナーカートリッジの内壁面の一部 322Ｆ すくい上げ用開口部 322Ｇ 水平面 330 装填部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−102758（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−60387（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−6194（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内蔵するトナーを排出するための開口部
   を端面に持ち、内周面には螺旋状の突起を有した円筒形
   のトナー収納容器で、画像形成装置内に略水平に設置し
   その容器の回転により内蔵トナーを搬送し開口部より排
   出するトナーカートリッジにおいて、前記開口部には容器の回転によって内蔵トナーを排出す
   るための傾斜面を備え、その傾斜面上で回転半径方向の
   外側をトナーカートリッジ内周面に接合し、回転容器と
   一体に設置されたすくい上げ部が設けられていて、 トナーカートリッジの回転によって、回転の中心軸より
   上方において排出を可能としたことを特徴とするトナー
   カートリッジ。
2. 【請求項２】 前記すくい上げ部はカートリッジの回転
   半径方向でその内周面に向かうにつれて前記傾斜面へト
   ナーを搬送する傾斜面をふくむ複数の傾斜面、もしくは
   曲面を持つ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。
3. 【請求項３】 前記すくい上げ部は容器の回転中心方向
   の端面に立ち上がり部を設けたことを特徴とする請求項
   １または２に記載のトナーカートリッジ。
4. 【請求項４】 前記螺旋状の突起とすくい上げ部を持つ
   回転しうる第一の部分と、その端面に取り付けられ第一
   の部分の回転中心上方に第一の部分からのトナーを排出
   するための開口部をもち第一の部分の回転動作にたいし
   て摺動しトナーこぼれを防ぐための密閉機能をもたせ装
   置に装着時にはトナーカートリッジを位置決めし固定す
   るための第二の部分とからなることを特徴とする請求項
   １ないし３の何れか１項に記載のトナーカートリッジ。
5. 【請求項５】 前記回転容器部に被回転のための歯車部
   またはカップリング部を設けたことを特徴とする請求項
   １ないし４の何れか１項に記載のトナーカートリッジ。