JP4470470B2 - 現像剤カートリッジ及びこれを用いた現像装置、並びに画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、電子写真方式を適用したフルカラーの複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはこれらの複合機等の画像形成装置に用いられる現像剤カートリッジ及びこれを用いた現像装置、並びに画像形成装置に関し、特に現像装置を小型化した場合であっても、十分な量の現像剤を収容することが可能な現像剤カートリッジ及びこれを用いた現像装置、並びに画像形成装置に関するものである。

特開平１０−１９８１４５号公報 特開平１１−１４９２１１号公報 特開２０００−１６２８６１号公報

従来、この種の電子写真方式を適用したフルカラーの複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはこれらの複合機等の画像形成装置としては、イエロー、マゼンタ、シアン、黒等の各色に対応した複数の画像形成部を並列的に配置し、各画像形成部で形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、黒等の各色のトナー像を、記録用紙上に直接転写したり、中間転写ベルト等を介して記録用紙上に二次転写することにより、フルカラーの画像を形成するように構成した所謂タンデム方式のものがある。

また、上記フルカラーの複写機やプリンタ等の画像形成装置としては、単一の感光体ドラムに隣接させて、イエロー、マゼンタ、シアン、黒等の各色に対応した複数の現像器を、現像装置本体の周方向に沿って配置し、当該現像装置本体を回転駆動して各色の現像器を、感光体ドラムと対向する現像位置に移動させ、感光体ドラムを所定回数だけ回転させることにより、当該感光体ドラム上にイエロー、マゼンタ、シアン、黒等の各色のトナー像を形成し、これら感光体ドラム上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、黒等の各色のトナー像を、記録用紙上に直接転写したり、中間転写ベルト等を介して記録用紙上に二次転写することにより、フルカラーの画像を形成するように構成した所謂４サイクル方式のものがある。

上記タンデム方式と４サイクル方式の画像形成装置のうち、４サイクル方式の画像形成装置は、感光体ドラムが１つで済み、小型化が可能であるという特徴を有している。

ところで、かかる４サイクルの画像形成装置に用いられる現像剤カートリッジとしては、特開平１０−１９８１４５号公報や特開平１１−１４９２１１号公報、あるいは特開２０００−１６２８６１号公報等に開示されたものが既に提案されている。

上記特開平１０−１９８１４５号公報に係る画像形成装置は、トナーおよびキャリアの少なくとも一方を含む現像剤成分が収容され、この現像剤成分を外部へ供給する供給口を供えた現像剤カートリッジと、前記現像剤カートリッジが着脱自在に装着され、正規に装着された現像剤カートリッジの前記供給口と対向する位置に現像剤成分の受け口が開口された現像器と、現像剤カートリッジの着脱操作に連動して前記受け口が開閉されるように現像器表面で摺動されるスライドシャッターとを具備し、前記現像器が回転ドラムと対向して画像を形成する画像形成装置において、前記スライドシャッターは、現像剤カートリッジの取り出し操作に連動して閉動し、閉動作の完了時にその摺動先端部が到達する現像器表面の予定位置は、当該現像剤カートリッジの下方からの投影領域内にあるように構成したものである。

また、上記特開平１１−１４９２１１号公報に係る現像カートリッジは、電子写真画像形成装置本体に着脱可能であって、電子写真感光体に形成された潜像を現像するための現像カートリッジにおいて、カートリッジフレームと、電子写真感光体に形成された潜像を現像するための現像手段と、電子写真画像形成装置本体に装着された際に、装置本体から前記現像手段を回転させるための駆動力を受ける駆動力受け部材と、前記現像手段が前記カートッリッジフレームから露出する部分をカバーするためのカバー位置と、前記カバー位置から退避して前記現像手段を前記カートリッジフレームから露出させる退避位置と、を移動可能なシャッター部材と、を有し、前記シャッター部材がカバー位置に来た際、前記現像手段の長手方向に沿って、前記カートリッジフレームの一部を覆うようにシート部材が設けらるように構成したものである。

上記特開２０００−１６２８６１号公報に係るトナー補給容器は、トナー補給装置本体に着脱可能なトナー補給容器において、トナーを前記トナー補給装置本体に補給する開口を備え、トナーを収容するトナー容器本体と、前記トナー容器本体に対して前記開口を開閉する第１の方向にスライド可能な開閉部材と、を有し、前記開閉部材は、前記トナー容器本体に対して前記第１の方向と異なる第２の方向にスライド可能であり、前記開閉部材が前記開口を閉じる閉鎖位置にあるとき前記開閉部材は前記第２の方向にスライドする前に前記第１の方向のスライドを禁止されるように構成したものである。

しかしながら、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記特開平１０−１９８１４５号公報に係る画像形成装置の場合には、現像剤カートリッジが円筒形状に形成されているので、現像器そのものを小型化すると、それに伴なって現像剤カートリッジの半径が小さくなり、当該現像剤カートリッジの体積は、半径の２乗に比例して小さくなるため、相対的に収容できる現像剤の量が少なくなるという問題点を有していた。

また、上記特開平１１−１４９２１１号公報に係る現像カートリッジの場合には、現像カートリッジを収容するスペースが円形の断面形状を１／４に分割した略扇型の形成となっているのに対し、現像カートリッジが略直方体状に形成されているため、現像装置全体が大型化するとともに、現像カートリッジの容量が犠牲となるという問題点を有していた。

さらに、上記特開２０００−１６２８６１号公報に係るトナー補給容器の場合には、開閉部材が、トナー容器本体に対して第１の方向と異なる第２の方向にスライド可能であり、開閉部材が開口を閉じる閉鎖位置にあるとき前記開閉部材は前記第２の方向にスライドする前に前記第１の方向のスライドを禁止されるように構成したものであり、開閉部材の開閉機構が複雑になるとともに、開閉部材の外形がトナー補給容器の外形よりも外側にあるため、無駄なスペースを必要とし、大型化するという問題点を有していた。

そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、現像器を小型化した場合でも、収容できる現像剤の量を多く設定することができ、結果的に無断なスペースを無くし、小型化が可能な現像剤カートリッジ及びこれを用いた現像装置を提供することにある。

上記の課題を解決するため、請求項１に記載された発明は、現像装置本体が回動可能に配置され、前記現像装置本体の回動方向に沿って配置される複数の現像器にそれぞれ対応して設けられ、前記対応する現像器に少なくともトナーを含む現像剤を供給する現像剤カートリッジにおいて、
前記現像剤カートリッジは、新しい現像剤を収容する現像剤収容部と、
前記現像剤収容部の長手方向の一端に延設され、前記現像器から回収する使用済みの現像剤を回収する現像剤回収部と、
前記現像剤収容部と連通して前記現像剤回収部側に開口され、現像剤を外部へ供給するための供給口と、
前記現像剤収容部の外周に回動自在に嵌挿される円筒形状に形成され、前記供給口を開閉する開閉部材と、
前記開閉部材の外周面の一部に半径方向外方に向けて一体的に突設されるとともに、前記現像装置本体が回動可能な状態では、当該現像装置本体の回転外周面内に収まるように構成され、前記現像剤カートリッジを現像装置本体に着脱する際に把持するための把手とを有し、
前記現像剤収容部の前記現像装置本体の回動方向における断面形状は、前記現像装置本体の回動方向における曲面と当該曲面よりも曲率半径の小さい曲面とを備え、
前記曲率半径の小さい曲面は、前記現像剤カートリッジ内の攪拌部材の回転中心と等しい中心を有し、
前記現像装置本体の回動方向における曲面は、前記現像装置本体の回動中心と等しい中心を有することを特徴とする現像剤カートリッジである。

又、請求項２に記載された発明は、前記現像剤収容部の断面形状は、互いに鋭角をなす２つの側面を備えていることを特徴とする請求項１に記載の現像剤カートリッジである。

更に、請求項３に記載された発明は、前記現像剤収容部の断面形状は、略ティアドロップ形状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像剤カートリッジである。

又、請求項４に記載された発明は、前記把手は、前記現像剤カートリッジが現像装置本体から取り外し可能な状態では、前記現像装置本体の回転外周面の外側に突出するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の現像剤カートリッジである。

更に、請求項５に記載された発明は、現像装置本体を回動可能に配置し、前記現像装置本体には、その回動方向に沿って複数の現像器を配置するとともに、前記複数の現像器に少なくともトナーを含む現像剤を供給する現像剤カートリッジを、当該現像器に対応させて配置した現像装置において、
前記請求項１乃至４のいずれかに記載の現像剤カートリッジを備えたことを特徴とする現像装置である。

また、請求項６に記載された発明は、現像装置本体を回動可能に配置し、前記現像装置本体には、その回動方向に沿って複数の現像器を配置するとともに、前記複数の現像器に少なくともトナーを含む現像剤を供給する現像剤カートリッジを、当該現像器に対応させて配置した現像装置を備え、前記現像装置の各現像器によって像担持体上に形成された静電潜像を順次現像することによって画像を形成する画像形成装置において、
前記請求項５に記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置である。

この発明によれば、現像器を小型化した場合でも、収容できる現像剤の量を多く設定することができ、結果的に無断なスペースを無くし、小型化が可能な現像剤カートリッジ及びこれを用いた現像装置を提供することができる。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

実施の形態１
図２はこの発明の実施の形態１に係る現像剤カートリッジ及びこれを用いた現像装置を適用した画像形成装置としての４サイクル方式のフルカラープリンタを示すものである。

図２において、１はフルカラープリンタの本体を示すものであり、このフルカラープリンタ本体１の内部には、中央よりもやや右上部に、像担持体としての感光体ドラム２が回転可能に配設されている。この感光体ドラム２としては、例えば、表面にＯＰＣ等よりなる感光体層が被覆された直径が約４７ｍｍの導電性円筒体からなるものが用いられ、図示しない駆動手段により、矢印方向に沿って約１５０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで回転駆動される。上記感光体ドラム２の表面は、当該感光体ドラム２の略真下に配置された帯電手段としての帯電ロール３によって所定の電位に帯電された後、これ又感光体ドラム２真下の離れた位置に配置された露光手段としてのＲＯＳ４（Ｒａｓｔｅｒ Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｃａｎｎｅｒ）によって、レーザービーム（ＬＢ）による画像露光が施され、画像情報に応じた静電潜像が形成される。上記感光体ドラム２上に形成された静電潜像は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の現像器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋを周方向に沿って配置した回転式の現像装置５によって現像され、所定の色のトナー像となる。

その際、上記感光体ドラム２の表面には、形成する画像の色に応じて、帯電・露光・現像の各工程が、所定回数だけ繰り返される。上記回転式の現像装置５は、対応する色の現像器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが、感光体ドラム２と対向する現像位置に移動する。例えば、フルカラーの画像を形成する場合、感光体ドラム２の表面には、帯電・露光・現像の各工程が、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応して４回繰り返され、当該感光体ドラム２の表面には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応したトナー像が順次形成される。上記トナー像が形成されるにあたって感光体ドラム２が回転する回数は、画像のサイズに応じて異なるが、例えば、Ａ４サイズであれば、感光体ドラム２が３回転することによって、１つの画像が形成される。つまり、感光体ドラム２の表面には、感光体ドラム２が３回転するごとに、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応したトナー像が順次形成される。

上記感光体ドラム２上に順次形成されるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、感光体ドラム２の外周に中間転写体としての中間転写ベルト６が巻き付けられた一次転写位置において、当該中間転写ベルト６上に互いに重ね合わされた状態で、一次転写ロール７によって一次転写される。この中間転写ベルト６上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像は、二次転写ロール８によって、所定のタイミングで給紙される記録用紙９上に一括して二次転写される。記録用紙９は、フルカラープリンタ本体１の下部に配置された給紙カセット１０から、ピックアップロール１１によって送り出されるとともに、フィードロール１２及びリタードロール１３によって１枚ずつ捌かれた状態で給紙され、レジストロール１４によって中間転写ベルト６上に転写されたトナー像と同期した状態で、中間転写ベルト６の二次転写位置へと搬送される。

上記中間転写ベルト６は、複数のロールによって張架されており、所定のプロセススピード（約１５０ｍｍ／ｓｅｃ）で循環移動するように、例えば、感光体ドラム２の回転に伴って従動される。この中間転写ベルト６は、感光体ドラム２における回動方向の上流側にて中間転写ベルト６のラップ位置を特定するラップインロール１５と、感光体ドラム２上に形成されたトナー像を中間転写ベルト６上に転写する一次転写ロール７と、ラップ位置の下流側にて中間転写ベルト６のラップ位置を特定するラップアウトロール１６と、二次転写ロール８に中間転写ベルト６を介して当接するバックアップロール１７と、中間転写ベルト６のクリーニング装置１８に対向する第１のクリーニングバックアップロール１９と、第２のクリーニングバックアップロール２０とによって、所定の張力で張架されている。

また、上記中間転写ベルト６は、上記の如く、複数のロール７、８、１５〜１７、１９、２０によって張架されているが、この実施の形態では、フルカラープリンタ本体１の小型化を図るため、中間転写ベルト６が張架される断面形状が、偏平な細長い略台形状となるように構成されている。

さらに、この実施の形態では、図２に示すように、フルカラープリンタの全体が可能な限り小型化されているが、フルカラープリンタ本体１の大きなスペースを回転式の現像装置５が占めている。そのため、上記フルカラープリンタ本体１は、装置の小型化を達成しつつ、中間転写ベルト６や回転式の現像装置５などのメンテナンス性を向上させるように設計されている。具体的に、上記中間転写ベルト６は、感光体ドラム２や帯電ロール３、二次転写ロール８を含めて、一体的に画像形成ユニット２１を構成しており、フルカラープリンタ本体１の上部カバー２２を開くことによって、画像形成ユニット２１の全体がフルカラープリンタ本体１に着脱自在となるように構成されている。また、上記中間転写ベルト６の上部には、当該中間転写ベルト６上に形成されたトナーのパッチを検出する反射型フォトセンサからなる位置センサ２３が配設されている。

また、上記中間転写ベルト６のクリーニング装置１８は、図２に示すように、第１のクリーニングバックアップロール１９によって張架された中間転写ベルト６の表面に当接するように配置されたスクレーパ２４と、第２のクリーニングバックアップロール２０によって張架された中間転写ベルト６の表面に圧接するように配置されたクリーニングブラシ２５とを備え、これらのスクレーパ２４やクリーニングブラシ２５によって除去された残留トナーや紙粉は、クリーニング装置１８の内部に回収されるようになっている。なお、上記クリーニング装置１８は、揺動軸２６を中心にして、図中反時計周り方向に揺動可能に配置されており、最終色のトナー像の二次転写が終了するまでは、中間転写ベルト６の表面から離間した位置に退避しているとともに、最終色のトナー像の二次転写が終了すると、中間転写ベルト６の表面に当接するように構成されている。

さらに、上記中間転写ベルト６からトナー像が転写された記録用紙９は、図２に示すように、定着器２７へと搬送され、この定着器２７によって熱及び圧力でトナー像が記録用紙９上に定着され、片面プリントの場合には、排出ロール２８によってプリンタ本体１の上部に設けられた排出トレイ２９上にそのまま排出される。

一方、両面プリントの場合には、定着器２７によりトナー像が定着された記録用紙９を、排出ロール２８によって排出トレイ２９上にそのまま排出せずに、排出ロール２８によって記録用紙９の後端部を挟持した状態で、当該排出ロール２８を逆転させるとともに、記録用紙９の搬送径路を両面用の用紙搬送路３０に切り替え、この両面用の用紙搬送路３０に配設された搬送ロール３１によって、記録用紙９の表裏を反転した状態で、再度、中間転写ベルト６の二次転写位置へ搬送して、記録用紙９の裏面に画像を形成するようになっている。

さらに、上記フルカラープリンタには、図２に示すように、オプションによって、プリンタ本体１の側面に手差しトレイ３２が開閉自在に装着可能となっている。この手差しトレイ３２上に載置された任意のサイズ及び種類の記録用紙９は、給紙ロール３３によって給紙され、搬送ロール３１及びレジストロール１４を介して、中間転写ベルト６の二次転写位置へ搬送されることにより、任意のサイズ及び種類の記録用紙９にも画像を形成することが可能となっている。

なお、トナー像の転写工程が終了した後の感光体ドラム２の表面は、当該感光体ドラム２が１回転する毎に、感光体ドラム２の斜め下方に配置されたクリーニング装置３４のクリーニングブレード３５によって、残留トナーなどが除去され、次の画像形成工程に備えるようになっている。

ところで、この実施の形態に係る回転式の現像装置は、現像装置本体を垂直面内で回動可能に配置し、前記現像装置本体には、その周方向に沿って複数の現像器を配置するとともに、前記複数の現像器に少なくともトナーを含む現像剤を供給する現像剤カートリッジを、当該現像器に対応させて配置した現像装置において、後述するような特徴を有する現像剤カートリッジを備えた現像装置である。

また、この実施の形態に係る画像形成装置は、現像装置本体を垂直面内で回動可能に配置し、前記現像装置本体には、その周方向に沿って複数の現像器を配置するとともに、前記複数の現像器に少なくともトナーを含む現像剤を供給する現像剤カートリッジを、当該現像器に対応させて配置した現像装置を備え、前記現像装置の各現像器によって像担持体上に形成された静電潜像を順次現像することによって画像を形成する画像形成装置において、後述するような特徴を有する現像剤カートリッジ及び現像装置を備えた画像形成装置である。

図１は、この実施の形態に係る現像剤カートリッジを適用した現像装置としての回転式現像装置５の一具体例を示す外観斜視図である。なお、図１は、便宜上、現像装置本体に１つの現像器５Ｙ及び現像剤カートリッジ４５Ｙを搭載した状態を示している。

この回転式現像装置５は、図１及び図３に示すように、垂直面内で回転可能に配置された現像装置本体４０を備えている。現像装置本体４０は、その中心部に長手方向に沿って配設された円筒状の回転軸部材４１と、当該回転軸部材４１の長手方向の手前側の端部に配設されたフロント側のフランジ部材４２と、前記回転軸部材４１の長手方向の奥側の端部に配設されたリア側のフランジ部材４３と、回転軸部材４１とフロント側及びリア側のフランジ部材４２、４３によって形成される円筒形状の空間Ｓを９０度毎に４つに仕切る仕切り部材４４とを備えている。

上記現像装置本体４０は、回転軸部材４１を中心にして、図２に示すように、反時計回り方向に沿って回転可能にプリンタ本体１に取り付けられている。この現像装置本体４０には、図４に示すように、時計回り方向に沿って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４つの現像器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが、周方向に沿って実装されているとともに、これらの現像器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋに対応してイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４つの現像剤カートリッジ４５Ｙ、４５Ｍ、４５Ｃ、４５Ｋが、周方向に沿って実装されている。

これらの現像器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、すべて同様に構成されているので、ここでは、イエロー（Ｙ）の現像器５Ｙを例にして説明すると、このイエロー（Ｙ）の現像器５Ｙは、図５に示すように、現像器本体４６を備えており、当該現像器本体４６には、現像剤カートリッジ４５Ｙから新しい現像剤が供給されるように構成されている。

上記現像器本体４６の内部には、図５に示すように、現像器本体４６の外周に面して設けられた開口部４７に一部が露出するように配置され、紙面に垂直な方向に長尺な現像ロール４８と、この現像ロール４８の斜め下方の背面側に位置し、当該現像ロール４８と平行に延びる２本のスパイラルオーガ４９、５０が配設されている。上記現像ロール４８は、図６に示すように、現像器本体４６の略全長にわたって配設されている。上記現像器５Ｙでは、図５に示すように、現像ロール４８が回転すると、奥側のスパイラルオーガ４９が、現像器本体４６内に収容されている現像剤５１を紙面と垂直な一方向に攪拌しながら搬送する。一方、スパイラルオーガ５０は、スパイラルオーガ４９の搬送方向とは逆方向に現像剤５１を攪拌しながら搬送して、現像剤５１を現像ロール４８に均等に供給するものである。上記現像ロール４８の表面に供給された現像剤５１は、層厚規制部材５２によって層厚が規制され、現像ロール４８の回転に伴なって、感光体ドラム２と対向する現像領域へと搬送される。なお、この実施の形態では、現像剤５１として、トナーとキャリアとからなる二成分の現像剤を使用しているが、現像剤５１としては、少なくともトナーを含んでいればよく、トナーのみからなる一成分の現像剤を使用しても勿論良い。

上記現像ロール４８は、図５に示すように、内部に固定した状態で配設されるマグネットロール４８ａによって、現像剤５１中に含まれるキャリアを磁力で吸着し、当該現像ロール４８の表面に現像剤５１の磁気ブラシを形成し、キャリアに吸着したトナーを感光体ドラム２と対向する現像領域へと搬送する。そして、感光体ドラム２上に形成された静電潜像は、現像ロール４８の表面に形成されたキャリアとトナーとからなる現像剤５１の磁気ブラシによって顕像化されるようになっている。

また、この実施の形態に係る現像剤カートリッジは、現像装置本体が垂直面内で回動可能に配置され、前記現像装置本体の周方向に沿って配置される複数の現像器にそれぞれ対応して設けられ、前記対応する現像器に少なくともトナーを含む現像剤を供給する現像剤カートリッジにおいて、前記現像剤カートリッジは、新しい現像剤を収容する現像剤収容部を有し、当該現像剤収容部の断面形状を、前記現像剤カートリッジが装着される現像装置本体の１つの現像器に割り当てられた空間のうち、現像器以外の空間全部を略占める非円形状に形成されている。

さらに、この実施の形態に係る現像剤カートリッジは、現像装置本体が垂直面内で回動可能に配置され、前記現像装置本体の周方向に沿って配置される複数の現像器にそれぞれ対応して設けられ、前記対応する現像器に少なくともトナーを含む現像剤を供給する現像剤カートリッジにおいて、前記現像剤カートリッジは、新しい現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤収容部の長手方向の一端に延設され、前記現像器から回収された使用済みの現像剤を回収する現像剤回収部とを有し、前記現像剤収容部の断面形状を、前記現像剤カートリッジが装着される現像装置本体の１つの現像器に割り当てられた空間のうち、現像器以外の空間全部を略占める非円形状に形成するとともに、前記現像剤回収部の断面形状を、前記現像剤カートリッジが装着される現像装置本体の１つの現像器に割り当てられた空間のうち、現像器以外の空間に略内接する円形状に形成するように構成されている。

又、この実施の形態では、前記現像剤収容部の断面形状は、互いに鋭角をなす２つの側面を備えるように構成されている。

更に、この実施の形態では、前記現像剤収容部の断面形状は、略ティアドロップ形状に形成されている。

また、この実施の形態では、前記現像剤収容部と連通して現像剤回収部側に開口され、現像剤を外部へ供給するための供給口と、前記供給口を開閉する開閉部材と、前記現像剤カートリッジを現像装置本体に着脱する際に把持するための把手とを備え、前記把手は、開閉部材と一体的に形成されている。

さらに、この実施の形態では、前記開閉部材は、前記現像剤収容部の外周に回動自在に嵌挿される円筒形状に形成され、前記把手は、前記開閉部材の外周面の一部に半径方向外方に向けて突設されるように構成されている。

又、この実施の形態では、前記把手は、前記現像装置本体が回動可能な状態では、当該現像装置本体の回転外周面内に収まるように構成されている。

更に、この実施の形態では、前記把手の把持部には、すべり止め手段が設けられるように構成されている。

また、この実施の形態では、前記現像剤カートリッジには、当該現像剤カートリッジが現像装置本体から取り外された状態で、前記開閉部材が供給口を開放する方向に回動するのを防止するロック機構が設けられるように構成されている。

さらに、この実施の形態では、前記現像剤カートリッジには、前記開閉部材が供給口を開放したままの状態で、当該現像剤カートリッジが現像装置本体から取り外されるのを防止するストッパ機構が設けられるように構成されている。

又、この実施の形態では、前記把手は、前記現像剤カートリッジが現像装置本体から取り外し可能な状態では、前記現像装置本体の回転外周面の外側に突出するように構成されている。

すなわち、上記現像剤カートリッジ４５は、図１及び図７、図８に示すように、そのほとんどの断面形状が円形状ではない非円形状の長尺な筒状の容器からなる。この現像剤カートリッジ４５の内部は、図９に示すように、新しい現像剤５２を収容する現像剤収容部５３と、使用済みの現像剤５４を回収する現像剤回収部５５とに、仕切り用のキャップ５６によって区画されている。尚、図示の実施の形態では、現像剤収容部５３が、現像剤カートリッジ４５の全長の約４／５を占め、現像剤回収部５５が、約１／５を占めるように設定されているが、これら現像剤収容部５３及び現像剤回収部５５の長さの割合は、他の比率であっても良いことは勿論である。

ところで、上記現像剤カートリッジ４５の現像剤収容部５３は、図７及び８に示すように、その断面形状が円形状ではない非円形状に形成されている。この現像剤収容部５３の断面形状は、図８に示すように、頂部に位置する角部５８の角度がやや小さく設定された略三角形状に形成され、各々の角部５７、５８、５９が円弧状に形成された、" おむすび" 形状乃至、略涙の滴形状をした略ティアドロップ形状に形成されている。更に説明すると、上記現像剤収容部５３の断面形状は、下端部に位置する第１の角部５７が、相対的に大きな半径を有する円弧状に形成されており、当該第１の角部５７を中心にして、略平面状に形成された第１及び第２の側面６０、６１が、約６０度程度の角度をなす略Ｖ字形状に配置されている。また、上記第１の側面６０及び第２の側面６１の先端に位置する第２の角部５８及び第３の角部５９は、第１の角部５７よりも小さな半径を有し、且つ第２の角部５８と第３の角部５９が略同じ半径を有するように、円弧状に形成されている。そして、上記第２の角部５８と第３の角部５９を結ぶ第３の側面６２は、図４に示すように、現像装置５のフロント側のフランジ部材４２の半径と略等しい大きな半径を有する円弧状に形成されている。

その結果、上記現像剤カートリッジ４５の現像剤収容部５３は、図８（ｃ）に示すように、当該現像剤収容部５３の断面形状が円形状ではなく、現像剤カートリッジ４５が装着される現像装置本体４６の１つの現像器５Ｙに割り当てられた空間Ｓ１のうち、現像器５Ｙ以外の空間Ｓ２の略すべてを占める非円形状に形成されているので、この現像剤収容部５３には、現像装置６の全体を小型化し、当該現像装置６の直径を小さく設定した場合であっても、可能な限り多くの現像剤５２を収容することが可能となっている。

一方、上記現像剤収容部５３の一端部に連設された現像剤回収部５５は、図８（ａ） （ｃ）に示すように、その断面形状が、現像剤カートリッジ４５が装着される現像装置本体４６の１つの現像器６に割り当てられた空間Ｓ１のうち、現像器５以外の空間Ｓ２に略内接し、かつこれよりも僅かに小径の円形状に形成されている。この現像剤回収部５５は、図９に示すように、現像剤収容部５３の長手方向の一端部に、断面形状が円形となる円筒形状に一体的に形成されており、当該現像剤回収部５５の現像剤収容部５３寄りの端部に、仕切り用のキャップ５６が配設されている。

更に説明すると、上記現像剤収容部５３は、図９に示すように、その現像剤回収部５５寄りの端部が、若干細く形成されており、円筒形状に形成された現像剤回収部５５に連接されている。その結果、上記現像剤収容部５３は、その現像剤回収部５５寄りの端部５３ａが、当該現像剤回収部５５と同じ円筒形状に形成されている。上記現像剤収容部５３の円筒形状部分５３ａには、図９に示すように、現像剤回収部５５側の端部に、外部に新しい現像剤５２を供給するための供給口６５が、やや傾斜した位置に矩形状に開口されている。また、現像剤収容部５３の内部には、当該現像剤収容部５３の内部に収容された新しい現像剤５２を、攪拌しつつ搬送するスパイラル状のアジテータ６６が回転自在に配設されており、このアジテータ６６によって現像剤５２が搬送されて供給口６５から外部に供給されるようになっている。なお、上記現像剤カートリッジ４５のリア側の端部には、アジテータ６６を回転駆動するためのギヤ６７が、その一部が外部に露出するように設けられている。このギヤ６７は、図６に示すように、現像剤カートリッジ４５を現像装置本体４６に装着した状態で、当該現像装置本体４６に設けられたギヤ６７ａと噛み合い、アジテータ６６が回転駆動されるように構成されている。

なお、上記現像剤収容部５３の曲率の小さい曲面５７は、現像剤カートリッジ４５内の現像剤を攪拌させる攪拌部材としてのアジテータ６６の回転中心と略等しい中心を有するように構成されている。

上記現像剤カートリッジ４５から現像剤５２が供給される現像器５Ｙには、図６に示すように、当該現像剤カートリッジ４５の供給口６５に対応した部分を当接する現像器側のシャッター板６８が、略円弧状に湾曲した状態で設けられている。このシャッター板６８は、現像器本体４６に対して矢印方向に沿ってスライド自在に装着されている。また、上記シャッター板６８には、現像剤カートリッジ４５から供給される新しい現像剤５２を受ける補給受け口６９が開口されているとともに、当該補給受け口６９の外周側の端部には、凸片６９ａが内側に向けて突設されている。上記補給受け口６９から現像剤５２が補給された現像器５Ｙは、図５及び図６に示すように、現像装置本体４６の背面側の上部に所定の長さにわたって配設され、入り口に現像剤の補給口７１ａを有する補給用のオーガ７１により、現像器本体４６の長手方向に沿って所定の距離だけ搬送された後、現像器本体４６の背面側の上部に設けられた図示しない補給用の開口部から現像器本体４６の内部に補給される。

さらに、上記現像器５Ｙは、図５（ｂ）に示すように、現像器本体４６の内部に収容された現像剤５１のうち、使用済みの現像剤を回収するため、現像器本体４６の背面側の上部には、回収用の開口部９５が設けられており、現像器５Ｙが回転して図４のＣ位置に移動した際に、フラップ７３が開いて使用済みの現像剤５４を回収するように構成されている。この現像器５から回収された使用済みの現像剤５４は、図６に示すように、シャッター板６８に開口された回収用の排出口７０及び、図９に示すように、現像剤カートリッジ４５に開口された回収口７４を介して、図５（ｂ）に示すように、現像剤カートリッジ４５の現像剤回収部５５内に回収されるように構成されている。なお、上記現像器の回収用の排出口７０にも、図６に示すように、凸片７０ａが内側に向けて突設されている。

また、この実施の形態では、図５及び図９に示すように、現像剤カートリッジ４５の円筒形状に形成された現像剤収容部５３ａ及び現像剤回収部５５の外周に、現像剤収容部５３の供給口６５及び現像剤回収部５５の回収口７４を開閉する開閉部材としてのシャッター部材７５が、周方向に沿って回動自在に嵌挿されている。このシャッター部材７５は、図５及び図７に示すように、現像剤カートリッジ４５の現像剤収容部５３ａ及び現像剤回収部５５と同様に、円筒形状に形成されているが、当該シャッター部材７５の内径は、現像剤回収部５５の外径よりも僅かに大きく、図５及び図８（ｃ）に示すように、現像剤カートリッジ４５が装着される現像装置本体４６の１つの現像器５Ｙに割り当てられた空間Ｓ１のうち、現像器５Ｙ以外の空間Ｓ２に略内接する円形状に形成されている。

上記シャッター部材７５には、図５及び図９、図１０に示すように、現像剤カートリッジ４５の供給口６５と回収口７４に対応した位置に、供給用の開口部７６と回収用の開口部７７とが開口されており、このシャッター部材７５は、現像剤カートリッジ４５の現像剤回収部５５の外周に沿って、回動させることにより、現像剤カートリッジ４５の供給口６５と回収口７４を同時に開閉することが可能となっている。なお、上記シャッター部材７５の供給用の開口部７６と回収用の開口部７７の端縁には、凸片７６ａ及び７７ａが外側に向けて突設されている。

また、上記シャッター部材７５には、図７に示すように、その周方向の一部に、当該シャッター部材７５を回動操作するとともに、現像剤カートリッジ４５を把持して、現像装置本体４６に装着するための把手７８が、半径方向外方に向けて突設されている。この把手７８は、図５に示すように、現像剤カートリッジ４５を現像器本体４６に装着し、シャッター部材７５を開けた状態で、現像剤カートリッジ４５の現像剤収容部５３の第２の角部５８と一致するように、先端の曲率半径が設定されているとともに、当該把手７８の側面は、把持を容易にするように複数の凸条からなるすべり止め部７９が設けられている。

さらに、上記シャッター部材７５は、図８（ａ）に示すように、当該シャッター部材７５を時計周り方向に回動操作し、現像剤カートリッジ４５の供給口６５と回収口７４を閉じた状態では、現像装置本体４６の外周に把手７８が突出するように構成されている。

また、上記シャッター部材７５には、図１０に示すように、現像剤カートリッジ４５を現像装置本体４６から取り外した状態では、当該シャッター部材７５を誤って現像剤カートリッジ４５の供給口６５と回収口７４を開く方向に回動するのを防止するロック機構８０が設けられている。このロック機構８０は、図１１に示すように、現像剤カートリッジ４５のフロント側の端面４５ａに形成された突き当て部８１と、当該突き当て部８１と係止するように、シャッター部材７５の内面に突設された弾性変形可能な係止片８２とから構成されている。そして、上記現像剤カートリッジ４５は、現像装置本体４６から取り外した状態では、シャッター部材７５の内面に突設された係止片８２が、当該現像剤カートリッジ４５のフロント側の端面４５ａに形成された突き当て部８１と係止されて、図１２に示すように、シャッター部材７５が現像剤カートリッジ４５の供給口６５と回収口７４を開く方向に回動するのを防止するように構成されている。また、上記現像剤カートリッジ４５は、現像装置本体４６の所定の位置に装着されると、当該現像装置本体４６の所定の位置に突設された突起８３によって、図１１に破線で示すように、現像剤カートリッジ４５の係止片８２が弾性変形されて突き当て部８１との係止状態が解除され、シャッター部材７５を現像剤カートリッジ４５の供給口６５と回収口７４を開く方向に回動することが可能となっている。

さらに、この実施の形態では、現像剤カートリッジ４５を現像器本体４６の所定の位置に装着して、シャッター部材７５を開いたままの状態で、当該現像剤カートリッジ４５を現像器本体４６から取り外すのを防止するストッパ機構８５を備えている。このストッパ機構８５は、現像剤カートリッジ４５を現像器本体４６の所定の位置に装着し、シャッター部材７５を開く方向に回動すると、現像器本体４６の所定の位置に突設された係止板部８６が、図１３に示すように、シャッター部材７５の端面に設けられたフランジ部８７の内周に設けられた係止用の凹部８８に係止され、そのままの状態では、現像器本体４６に突設された係止板部８６が、シャッター部材７５の係止用の凹部８８に当接して、シャッター部材７５を閉じる方向に回動しない限り、現像剤カートリッジ４５を現像器本体４６から取り外すことができないように構成されている。

また、上記シャッター部材７５のフランジ部８７には、図１３に示すように、係止用の凹部８８の手前側に、滑らかに湾曲した山部８９ａを介して、傾斜した傾斜面８９ｂが形成されており、シャッター部材７５を回動して山部８９ａを越えると、傾斜面８９ｂの傾斜によって係止板部８６が係止用の凹部８８へと案内され、常に、確実に現像剤カートリッジ４５を現像装置本体４６の所定の位置に装着することが可能となっている。

また、この実施の形態では、現像剤カートリッジ４５を現像器本体４６の所定の位置に装着する際に、当該現像剤カートリッジ４５を現像器本体４６の半径方向外方から、現像器本体４６の略中心方向に向けてスライドすることにより、図６に示すように、現像剤カートリッジ４５の奥側の端面に突設されたスライド部９０が、図１４に示すように、現像器本体４６の対応する位置に設けられた係合用の板バネ９１に係合するとともに、現像剤カートリッジ４５のフロント側の端面に突設されたシャッター部材７５のフランジ部８７のガイド用の隙間９２を介して、図１２乃至図１５に示すように、現像器本体４６に突設された係止板部８６が案内されるように構成されている。

以上の構成において、この実施の形態に係る現像剤カートリッジ及び現像装置を適用した画像形成装置としてのフルカラープリンタでは、次のようにして、現像器を小型化した場合でも、収容できる現像剤の量を多く設定することができるとともに、現像剤カートリッジの供給口を開閉する機構を簡略化することができ、結果的に無断なスペースを無くし、小型化が可能となっている。

上記フルカラープリンタでは、図２及び図４に示すように、回転式現像装置５に装着された現像剤カートリッジ４５から、対応する現像器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋに所定の色の現像剤５２が供給され、カラー画像のプリント動作が行われる。

ところで、上記現像剤カートリッジ４５の現像剤収容部５３は、図１及び図５、図８に示すように、当該現像剤収容部５３の断面形状が円形状ではなく、現像剤カートリッジ４５が装着される現像装置本体４６の１つの現像器５Ｙに割り当てられた空間Ｓ１のうち、現像器５Ｙ以外の空間Ｓ２の略すべてを占める非円形状に形成されているので、この現像剤収容部５３には、現像装置６の全体を小型化し、当該現像装置６の直径を小さく設定した場合であっても、可能な限り多くの現像剤５２を収容することが可能となっている。

そのため、上記回転式の現像装置５を小型化した場合であっても、現像剤カートリッジ４５の現像剤収容部５３に、可能な限り多くの現像剤５２を収容することができ、例えば、白黒単色の濃度５％の画像であれば、Ａ４サイズの用紙に４０００枚程度プリントすることが可能となっている。

次に、上記フルカラープリンタでは、図２に示すように、カラー画像のプリント動作を継続していくと、回転式現像装置５に装着された現像剤カートリッジ４５内に収容された現像剤５２が徐々に消費され、当該現像剤カートリッジ４５内の現像剤５２が空になると、現像剤カートリッジ４５を新たなものと交換する必要が生じる。

この場合には、図２に示すように、回転式現像装置５の各現像器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが位置する状態で、現像装置５を停止させ、プリンタ本体１の側面に設けられたサイドカバー９６を開き、図４のＢに示す位置において、交換する現像剤カートリッジ４５を取り出すようになっている。その際、上記現像剤カートリッジ４５は、図１６に示すように、シャッター部材７５の把手７８を手で把持し、当該シャッター部材７５が徐々に時計周り方向に回動される。

すると、上記現像剤カートリッジ４５は、図８（ａ）に示すように、シャッター部材７５の回動に伴って、現像剤カートリッジ４５の供給口６５と回収口７４がシャッター部材７５によって閉じられる。その際、上記現像剤カートリッジ４５の供給口６５に存在する現像剤５２は、図１７に示すように、シャッター部材７５の開口部７６の端縁によって擦り切り状態となり、当該シャッター部材７５の開口部７６端縁に現像剤が介在しない状態で、現像剤カートリッジ４５の供給口６５が閉じられる。

そこで、上記現像剤カートリッジ４５は、図１８及び図１９に示すように、シャッター部材７５を更に回動させると、シャッター部材７５の開口部７６端縁によって、現像器本体４６のシャッター板６８が回動され、現像器本体４６の供給口６５が完全に閉じられる。この状態では、図１３に示すように、現像剤カートリッジ４５のフロント側に設けられたストッパ機構８５が解除される。すなわち、現像装置本体４６の所定の位置に突設された係止板部８６は、シャッター部材７５のフランジ部８７の係止用凹部８８から外れ、フランジ部材８７のガイド用の隙間９２を通して移動可能となり、現像剤カートリッジ４５が現像器本体４６から取り外すことができるようになっている。

そして、新しい現像剤カートリッジ４５を現像装置５の略半径方向の外方から中心部に向けて、現像器本体４６の所定位置に装着することによって、現像剤カートリッジ４５のロック機構８０が解除され、現像剤カートリッジ４５のシャッター部材７５が反時計周り方向に回動することが可能となっている。

すると、上記現像剤カートリッジ４５は、図１７乃至１９に示すように、当該現像剤カートリッジ４５の取り外し操作と逆の操作によって、現像剤カートリッジ４５が現像器本体４６に装着されるとともに、現像剤カートリッジ４５の供給口６５と回収口７４がシャッター部材７５によって開けられるようになっている。

このように、上記実施の形態に係る現像剤カートリッジ４５及び現像装置５によれば、現像器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋを小型化した場合でも、収容できる現像剤の量を多く設定することができるとともに、現像剤カートリッジ４５の供給口を開閉する機構を簡略化することができ、結果的に無断なスペースを無くし、小型化が可能となっている。

図１はこの発明の実施の形態１に係る現像剤カートリッジを適用した現像装置を示す外観斜視図である。 図２はこの発明の実施の形態１に係る現像剤カートリッジ及び現像装置を適用した画像形成装置としてのフルカラープリンタを示す構成図である。 図３は現像装置本体を示す側面図である。 図４は現像装置を示す断面図である。 図５は現像装置の現像器及び現像剤カートリッジを示す断面図である。 図６は現像器を示す概観斜視図である。 図７は現像剤カートリッジを示す外観斜視図である。 図８は現像剤カートリッジを示す横断面図である。 図９は現像剤カートリッジを示す縦断面図である。 図１０は現像剤カートリッジの要部を示す下面図である。 図１１はロック機構を示す構成図である。 図１２は現像剤カートリッジのロック機構の操作を示す構成図である。 図１３はストッパ機構を示す構成図である。 図１４は現像剤カートリッジのガイド機構を示す構成図である。 図１５は現像剤カートリッジのガイド機構を示す構成図である。 図１６はこの発明の実施の形態１に係る現像剤カートリッジを適用した現像装置を示す外観斜視図である。 図１７は現像剤カートリッジのシャッター部材の開閉動作を示す断面図である。 図１８は現像剤カートリッジのシャッター部材の開閉動作を示す断面図である。 図１９は現像剤カートリッジのシャッター部材の開閉動作を示す断面図である。

符号の説明

５：回転式現像装置、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ：現像器、４５：現像剤カートリッジ、５３：現像剤収容部、５５：現像剤回収部。

Claims (6)

1. 現像装置本体が回動可能に配置され、前記現像装置本体の回動方向に沿って配置される複数の現像器にそれぞれ対応して設けられ、前記対応する現像器に少なくともトナーを含む現像剤を供給する現像剤カートリッジにおいて、
   前記現像剤カートリッジは、新しい現像剤を収容する現像剤収容部と、
   前記現像剤収容部の長手方向の一端に延設され、前記現像器から回収する使用済みの現像剤を回収する現像剤回収部と、
   前記現像剤収容部と連通して前記現像剤回収部側に開口され、現像剤を外部へ供給するための供給口と、
   前記現像剤収容部の外周に回動自在に嵌挿される円筒形状に形成され、前記供給口を開閉する開閉部材と、
   前記開閉部材の外周面の一部に半径方向外方に向けて一体的に突設されるとともに、前記現像装置本体が回動可能な状態では、当該現像装置本体の回転外周面内に収まるように構成され、前記現像剤カートリッジを現像装置本体に着脱する際に把持するための把手とを有し、
   前記現像剤収容部の前記現像装置本体の回動方向における断面形状は、前記現像装置本体の回動方向における曲面と当該曲面よりも曲率半径の小さい曲面とを備え、
   前記曲率半径の小さい曲面は、前記現像剤カートリッジ内の攪拌部材の回転中心と等しい中心を有し、
   前記現像装置本体の回動方向における曲面は、前記現像装置本体の回動中心と等しい中心を有することを特徴とする現像剤カートリッジ。
   現像剤カートリッジ。
2. 前記現像剤収容部の断面形状は、互いに鋭角をなす２つの側面を備えていることを特徴とする請求項１に記載の現像剤カートリッジ。
3. 前記現像剤収容部の断面形状は、略ティアドロップ形状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像剤カートリッジ。
4. 前記把手は、前記現像剤カートリッジが現像装置本体から取り外し可能な状態では、前記現像装置本体の回転外周面の外側に突出するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の現像剤カートリッジ。
5. 現像装置本体を回動可能に配置し、前記現像装置本体には、その回動方向に沿って複数の現像器を配置するとともに、前記複数の現像器に少なくともトナーを含む現像剤を供給する現像剤カートリッジを、当該現像器に対応させて配置した現像装置において、
   前記請求項１乃至４のいずれかに記載の現像剤カートリッジを備えたことを特徴とする現像装置。
6. 現像装置本体を回動可能に配置し、前記現像装置本体には、その回動方向に沿って複数の現像器を配置するとともに、前記複数の現像器に少なくともトナーを含む現像剤を供給する現像剤カートリッジを、当該現像器に対応させて配置した現像装置を備え、前記現像装置の各現像器によって像担持体上に形成された静電潜像を順次現像することによって画像を形成する画像形成装置において、
   前記請求項５に記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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