JP4543077B2 - トナーカートリッジ、画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に着脱自在に装着されるトナーカートリッジに関する。
レーザプリンタ、複写機、複合機などの電子写真方式の画像形成装置には、印刷処理に使用されるトナーを収容するトナーカートリッジが着脱自在に装着されており、印刷処理が実行されていく度にトナーカートリッジ内のトナーが徐々に消耗される。そして、前記画像形成装置において、トナーカートリッジが空になれば、空になったトナーカートリッジとトナーが満たされているトナーカートリッジとが交換される。
図1は、従来のトナーカートリッジであって、画像形成装置に装着される前のトナーカートリッジの内部構成を示した図である。図1に示すように、トナーカートリッジ100には、トナーを収容する筐体101と、筐体101の底面において開口しており筐体101内部のトナーを筐体101外部へ落下させる落下口102と、筐体101内部に備えられておりトナーを落下口102付近に搬送するトナー搬送スクリュー103と、トナー搬送スクリュー103と連結される駆動用ギア104とが備えられている。さらに、トナーカートリッジ100には、筐体101の外壁において落下口102を外部から覆うように配されるシャッター105と、落下口102とシャッター105との間に挟みこまれるヒートシール106とが備えられている。
以上の構成によれば、トナーカートリッジ100が画像形成装置に装着される前は、ヒートシール106およびシャッター105が落下口102を外部から塞ぐことによって、落下口102からのトナー漏れを防止している。そして、ユーザがトナーカートリッジ100からヒートシール106を引き抜き、ヒートシール106を引き抜いた後のトナーカートリッジ100を画像形成装置に装着すると、シャッター105が自動的にスライドして落下口102が外部に露出されることになり、筐体101内部のトナーが落下口102を介して画像形成装置の現像装置(不図示)へと流れ込むようになっている。
特開2003−57936号公報(公開日:2003年2月28日)
また、以上示したトナーカートリッジ100を画像形成装置に装着する直前、筐体101内部においてトナーをほぐしてトナーを均一に分散させるために、ユーザは、トナーカートリッジ100を手作業で振り、その後にヒートシール106を引き抜いてからトナーカートリッジ100をプリンタに装着する。
ここで、ユーザによってトナーカートリッジ100が振られると、ヒートシール106にトナーが付着してしまい、その後にユーザがヒートシール106を引き抜くと、ヒートシール106に付着しているトナーが周囲に飛散し、ユーザの手や周囲を汚してしまうという問題が生じてしまう。
本発明は、前記問題を解決するためになされたものであり、画像形成装置にトナーカートリッジを装着する際の汚れの発生を抑制できるトナーカートリッジを提供することを目的とする。
以上の目的を達成するために、本発明は、電子写真方式の画像形成装置に装着されるトナーカートリッジにおいて、トナー収容室と、前記トナー収容室からトナーカートリッジの外部に貫通し、前記トナー収容室に収容されているトナーを前記外部へ放出させるための放出口と、前記トナー収容室に備えられており、前記トナー収容室に収容されているトナーを搬送する搬送スクリューと、前記搬送スクリューに形成されており、前記トナー収容室においてトナーの存在する区域であるトナー区域と前記放出口との間に位置することによって前記トナー区域と前記放出口との間を遮断状態にする遮断壁と、前記トナーカートリッジが前記画像形成装置に装着されると、前記画像形成装置から伝達される動力によって、前記遮断状態が解除されるように前記搬送スクリューを駆動する駆動機構とを有することを特徴とする。
本発明の構成によれば、トナーカートリッジが画像形成装置に装着される前は、前記トナー収容室において前記トナーの存在する前記トナー区域と前記放出口との間が前記搬送スクリューに形成されている遮断壁によって遮断されていることになり、前記トナー収容室に収容されているトナーが前記放出口にまで至ることはなく、放出口からトナーが漏れることはない。そして、トナーカートリッジが画像形成装置に装着されると、前記駆動機構が、前記画像形成装置から伝達される動力を用いて、前記遮断状態が解除されるように前記遮断壁の形成されている搬送スクリューを駆動する。それゆえ、トナーカートリッジが画像形成装置に装着された後はトナー収容室のトナーを前記放出口に至らせることが可能になり、前記放出口からトナーカートリッジ外部へトナーを放出することが可能になる。
すなわち、本発明の構成によれば、従来のトナーカートリッジにおいて必要であったヒートシール(図1の参照符106)をトナーカートリッジに備えることなく、前記装着の前において前記放出口からのトナー漏れを防止しつつ前記装着の後において前記放出口からトナーを放出させることができる。それゆえ、前記ヒートシールをトナーカートリッジに備えることに起因して生じていた汚れ(ヒートシールを引き抜く際に飛散するトナーによってユーザの手や周囲に生じる汚れ)を抑制することができる。
本発明のトナーカートリッジにおいて、前記駆動機構は、前記遮断状態において前記遮断壁が配されている位置を第1所定位置とし、前記遮断状態が解除された状態において前記遮断壁が配されている位置を第2所定位置とする場合、前記遮断壁が前記第1所定位置から前記第2所定位置まで移動するように前記搬送スクリューを移動させる機構であり、前記トナー放出口は、前記第1所定位置と前記第2所定位置との間に配されていることが好ましい。これにより、前記遮断状態の解除後、前記トナー収容室において前記トナーの存在するトナー区域と前記放出口との間には前記遮断壁が存在しなくなり、前記トナー区域から前記放出口の間において前記遮断壁がトナーの通行を阻害してしまうといった事態を防止できる。
本発明のトナーカートリッジにおいて、前記搬送スクリューは、前記遮断壁の外周部に形成されている第1溝部もしくは凸部である案内受部を有し、前記駆動機構は、前記搬送スクリューが第1所定位置から第2所定位置に向かう移動方向に移動可能に嵌められており、且つ、前記移動方向が回転軸方向となるように前記搬送スクリューと共に回転するシャフトと、前記第1所定位置から第2所定位置に至るように形成されており、前記案内受部と嵌合することによって前記搬送スクリューを嵌めこみ、前記搬送スクリューが回転すると前記搬送スクリューが前記移動方向に案内されるように螺旋状に形成されている案内部と、前記画像形成装置から伝達される動力によって前記シャフトを回転させるギア部材とを有する構成であることが好ましい。この構成によれば、前記画像形成装置から伝達される動力によって前記搬送スクリューを回転させながら前記移動方向(第1所定位置から第2所定位置に向かう方向)へ移動させることができると共に、前記搬送スクリューに形成されている前記遮断壁を前記第1所定位置から前記第2所定位置へ移動させることが可能になる。
本発明のトナーカートリッジは、前記構成に加えて、前記第2所定位置に形成され、前記遮断状態が解除された状態において前記移動方向および前記移動方向とは逆方向への前記搬送スクリューの移動が妨げられるように前記遮断壁を嵌め込む第2溝部を有していることが好ましい。これにより、前記搬送スクリューに形成されている前記遮断壁が前記第2所定位置に至ってしまうと、前記搬送スクリューは回転可能であるものの前記移動方向および前記移動方向とは逆方向への移動が妨げることになる。それゆえ、前記搬送スクリューに形成されている遮断壁が前記第1所定位置へ戻ってしまうことはなく、前記遮断状態の解除を維持することができる。
本発明のトナーカートリッジには、前記構成に加えて、前記トナー収容室の壁面と前記遮断壁との隙間を塞ぐシール部材が備えられていることが好ましい。これにより、前記トナーカートリッジが前記画像形成装置に装着される前において、前記トナー区域にあるトナーが遮断壁から漏れて放出口に至ってしまうという事態の発生を高精度に抑制できる。
また、前記シール部材はシリコンゴムからなることが好ましい。この理由を以下説明する。シリコンゴムは圧縮復元性が高く且つ耐熱性があるため、シリコンゴムからなるシール部材を用いると、シール部材に対して作用する摩擦抵抗やストレスを低減することができる。それゆえ、シール部材が破損してしまうという弊害や、トナー収容室の壁面と遮断壁との隙間の密閉性が損なわれるといった弊害を抑制できる。
また、前記シール部材は、前記遮断壁の外周部に嵌められているOリングであってもよいし、前記遮断壁の外周部または前記トナー収容室の壁面にコーティングされていてもよい。なお、前記シール部材を前記外周部または前記壁面にコーティングする形態の場合、部品点数を削減することができ、トナーカートリッジ組み立ての際の工程を簡素化することが可能になる。
さらに、本発明のトナーカートリッジは、前記構成に加えて、前記トナーカートリッジが前記画像形成装置に装着される前は前記ギア部材に当接することによって前記ギア部材の回転を妨げる回転妨害状態を維持し、前記トナーカートリッジが前記画像形成装置に装着されると前記ギア部材から離間することによって前記回転妨害状態を解除する回転妨害部材を有することが好ましい。これにより、前記トナーカートリッジが前記画像形成装置に装着される前において、利用者の手などが前記ギア部材に触れてしまうことにより前記ギア部材が回転してしまって前記遮断状態が解除されてしまうという誤作動が起こることを抑制できる。
また、本発明のトナーカートリッジでは、前記第1所定位置から第2所定位置まで前記遮断壁を移動させるために必要な前記ギア部材の回転量を1回転以下に設定することが好ましい。これにより、前記ギア部材を少なくとも1回転させれば前記遮断状態を解除できるため、トナーカートリッジを画像形成装置に装着した後、僅かな時間で前記放出口からのトナー放出が可能になる。
以上のように、本発明は、電子写真方式の画像形成装置に装着されるトナーカートリッジにおいて、トナー収容室と、前記トナー収容室からトナーカートリッジの外部に貫通し、前記トナー収容室に収容されているトナーを前記外部へ放出させるための放出口と、前記トナー収容室に備えられており、前記トナー収容室に収容されているトナーを搬送する搬送スクリューと、前記搬送スクリューに形成されており、前記トナー収容室においてトナーの存在する区域であるトナー区域と前記放出口との間に位置することによって前記トナー区域と前記放出口との間を遮断状態にする遮断壁と、前記トナーカートリッジが前記画像形成装置に装着されると、前記画像形成装置から伝達される動力によって、前記遮断状態が解除されるように前記搬送スクリューを駆動する駆動機構とを有することを特徴とする。
それゆえ、従来のトナーカートリッジにおいて必要であったヒートシールをトナーカートリッジに備えることなく、画像形成装置に装着される前において前記放出口からのトナー漏れを防止しつつ前記装着の後において前記放出口からトナーを放出させることができる。これにより、前記ヒートシールをトナーカートリッジに備えることに起因して生じていた汚れ(ヒートシールを引き抜く際に飛散するトナーによってユーザの手や周囲に生じる汚れ)を抑制することができる。
以下では、まず、本発明の一実施形態のトナーカートリッジが装着される画像形成装置について説明する。
〔画像形成装置の構成〕
図2は、本実施形態のトナーカートリッジが装着される画像形成装置50の内部構成を示す図である。画像形成装置50は、外部から入力されたデジタル画像データあるいは原稿読取りにより得られたデジタル画像データに基づいて、シート(記録用紙)に多色あるいは単色の画像を形成する電子写真方式のプリンタである。
画像形成装置50においては、黒(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)および黄(Y)の色成分毎の画像データが取り扱われ、黒画像、シアン画像、マゼンタ画像、黄画像が形成され、各々の色の画像を重畳することによってカラー画像が形成されるようになっている。したがって、図2に示すように、画像形成装置50においては、各色成分の画像が形成されるように、現像装置2(2a,2b,2c,2d)、感光体ドラム3(3a,3b,3c,3d)、帯電器5(5a,5b,5c,5d)、クリーナユニット4(4a,4b,4c,3d)がそれぞれ4個ずつ設けられている。なお、上記a〜dの符号は、aが黒画像形成用の部材、bがシアン画像形成用の部材、cがマゼンタ画像形成用の部材、dがイエロー画像形成用の部材であることを示したものである。また、画像形成装置には、露光ユニット1、定着ユニット12、シート搬送路S、給紙カセット10および排紙トレイ15が備えられている。
感光体ドラム3は、画像形成装置50の上部に配置されている。帯電器5は、感光体ドラム3の表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。この帯電器5としては、図2に示すような、ローラ型のものが使用されてもよいし、ブラシ型のものが使用されてもよい。
露光ユニット1は、図2に示すように、レーザ照射部および反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット(LSU)である。但し、露光ユニット1としては、LSUに限定されるものではなく、発光素子をアレイ状に並べた例えばELやLED書込みヘッドであってもよい。露光ユニット1は、帯電された感光体ドラム3を、入力されたデジタル画像データに基づいて露光することにより、感光体ドラム3の表面にデジタル画像データに応じた静電潜像を形成する。
各現像装置2は、各感光体ドラム3上に形成された静電潜像をK,C,M,Yのトナーにより顕像化するものである。クリーナユニット4は、顕像化(現像)および画像転写工程後に感光体ドラム3の表面に残留しているトナーを除去し、回収するものである。
感光体ドラム3の上方には中間転写ベルトユニット8が配置されている。この中間転写ベルトユニット8は、中間転写ローラ6(6a,6b,6c,6d)、中間転写ベルト7、中間転写ベルト駆動ローラ31、中間転写ベルト従動ローラ32、中間転写ベルトテンション機構33、および中間転写ベルトクリーニングユニット9を備えている。
中間転写ローラ6、中間転写ベルト駆動ローラ31、中間転写ベルト従動ローラ32、中間転写ベルトテンション機構33は、中間転写ベルト7を張架し、中間転写ベルト7をC方向(図2参照)に回転駆動させるものである。
中間転写ローラ6は、中間転写ベルトテンション機構33における中間転写ローラ取付部に回転可能に支持されている。
中間転写ベルト(中間転写体)7は、各感光体ドラム3に接触するように設けられている。中間転写ベルト7上には、各感光体ドラム3に形成された各色のトナー像が順次重ねて転写されることにより、カラーのトナー像(多色トナー像)が形成される。この中間転写ベルト7は、厚さ100μm〜150μm程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。
感光体ドラム3から中間転写ベルト7へのトナー像の転写(以下、この転写を「1次転写」と称することもある)は、中間転写ベルト7の裏側に接触している中間転写ローラ6によって行われる。中間転写ローラ6には、感光体ドラム3のトナー像を中間転写ベルト7上に1次転写するために高電圧の転写バイアス(トナーの帯電極性(−)とは逆極性(+)の高電圧)が印加されている。
中間転写ローラ6は、直径8〜10mmの金属(例えばステンレス)軸をベースとして形成され、表面が導電性の弾性材(例えばEPDM,発泡ウレタン等)により覆われている。この導電性の弾性材により、中間転写ローラ6は中間転写ベルト7に対して均一に高電圧を与えることができる。本実施の形態では、転写電極としてローラ形状のもの(中間転写ローラ6)を使用しているが、これ以外にブラシなども用いることが可能である。
上述のように各感光体ドラム3上の静電潜像は各色相に応じたトナーにより顕像化されてそれぞれトナー像となり、これらトナー像は中間転写ベルト7上において積層される。このように、積層されたトナー像は、中間転写ベルト7の回転によって用紙と転写ローラ11との接触位置(以下「転写部」と称することもある)に移動し、この接触位置において転写ローラ11によって用紙上に転写される。ここで、中間転写ベルト7から用紙(被画像形成媒体)上へのトナーの転写(以下、この転写を「2次転写」と称することもある)は、中間転写ベルト7と転写ローラ11とが所定ニップで互いに圧接され、トナー像を用紙に転写させるための転写バイアス(2次転写バイアス)が転写ローラ11に印加されることによって実現される。この2次転写バイアスは、トナーの帯電極性(−)とは逆極性(+)の高電圧である。
また、上記ニップを定常的に得るために、転写ローラ11もしくは中間転写ベルト駆動ローラ31の何れか一方を金属等の硬質材料から構成し、他方を弾性ローラ等の軟質材料(弾性ゴムローラまたは発泡性樹脂ローラ等)から構成する。
中間転写ベルト7と感光体ドラム3との接触により中間転写ベルト7に付着したトナー、および中間転写ベルト7から用紙へのトナー像の転写の際に転写されずに中間転写ベルト7上に残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるために、中間転写ベルトクリーニングユニット9によって除去され回収される。中間転写ベルトクリーニングユニット9には、中間転写ベルト7に接触するクリーニングブレードが備えられている。このクリーニングブレードが接触する部分の中間転写ベルト7は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ32にて支持されている。
給紙カセット10は、画像形成に使用するシート(記録用紙)を蓄積しておくためのものであり、感光体ドラム3および露光ユニット1の下側に設けられている。一方、画像形成装置50の上部に設けられている排紙トレイ15は、印刷済みのシートをフェイスダウンで載置するためのものである。
また、画像形成装置50には、給紙カセット10のシートおよび手差しトレイ20のシートを転写ローラ11や定着ユニット12を経由させて排紙トレイ15に送るためのシート搬送路Sが設けられている。このシート搬送路Sにおける給紙カセット10から排紙トレイ15までの部分には、ピックアップローラ16、レジストローラ14、転写ローラ11を備えた転写部、定着ユニット12および搬送ローラ25が配されている。
搬送ローラ25は、シートの搬送を促進・補助するための小型のローラであり、シート搬送路Sに沿って複数設けられている。ピックアップローラ16−1は、給紙カセット10の端部に備えられ、給紙カセット10からシートを1枚ずつシート搬送路Sに供給する呼び込みローラである。また、ピックアップローラ16−2は、手差しトレイ20の近傍に備えられ、手差しトレイ20からシートを1枚ずつシート搬送路Sに供給する呼び込みローラである。レジストローラ14は、シート搬送路Sを搬送されているシートを一旦保持し、中間転写ベルト7上のトナー像の先端とシートの先端とを合わせるタイミングでシートを転写部に搬送するものである。
定着ユニット12は、ヒートローラ34および加圧ローラ35を備え、ヒートローラ34および加圧ローラ35はシートを挟んで回転する。ヒートローラ34は、所定の定着温度となるように制御部(図示せず)によって制御される。この制御部は温度検出器(図示せず)からの検出信号に基づいてヒートローラ34の温度を制御する。ヒートローラ34は、加圧ローラ35とともにシートを熱圧着することにより、シートに転写されている各色トナー像を溶融・混合・圧接させ、シートに対して熱定着させる。なお、多色トナー像(各色トナー像)を定着後のシートは、複数の搬送ローラ25によってシート搬送路Sの反転排紙経路に搬送され、反転された状態(多色トナー像を下側に向けた状態)にて、排紙トレイ15上に排出される。
つぎに、シート搬送路Sによるシート搬送動作について説明する。画像形成装置50には、上記のように、予めシートを収納する給紙カセット10、および少数枚の印字を行う場合に使用される手差しトレイ20が配置されている。これらには各々ピックアップローラ16(16−1,16−2)が配置され、これらピックアップローラ16はシートを1枚ずつシート搬送路Sに供給する。
(片面印字の場合)
給紙カセット10から搬送されるシートは、シート搬送路S中の搬送ローラ25−1によってレジストローラ14まで搬送され、このレジストローラ14によりシートの先端と中間転写ベルト7上の積層されたトナー像の先端とを整合するタイミングで転写部に搬送される。転写部ではシート上にトナー像が転写され、このトナー像は定着ユニット12にてシート上に定着される。その後、シートは、搬送ローラ25−2を経て排紙ローラ25−3から排紙トレイ15上に排出される。
また、手差しトレイ20から搬送されるシートは、複数の搬送ローラ25(25−6,25−5,25−4)によってレジストローラ14まで搬送される。それ以降は給紙カセット10から供給されるシートと同様の経過を経て排紙トレイ15に排出される。
(両面印字の場合)
上記のようにして片面印字が終了し、定着ユニット12を通過したシートは、後端が排紙ローラ25−3にてチャックされる。次に、シートは、排紙ローラ25−3が逆回転することによって搬送ローラ25−7,25−8に導かれ、レジストローラ14を経て裏面印字が行われた後に、排紙トレイ15に排出される。
また、画像形成装置50には、トナー消費に対応可能にするために、現像装置2a,2b,2c,2dの各々にトナーを補給するためのトナーカートリッジ60a・60b・60c・60dが着脱自在に設けられている。
なお、画像形成装置50に備えられる4つのトナーカートリッジ60a・60b・60c・60dは何れも同じ構造である。そして、以下において単に「トナーカートリッジ60」と称して説明している内容は、トナーカートリッジ60a・60b・60c・60dの全てに当てはまる内容であるものとする。
図3に示すように、本実施形態のトナーカートリッジ60は略直方体形状である。そして、この形状の長辺方向と画像形成装置50のフロント側からリア側に向けたA方向とが一致するように、トナーカートリッジ60はA方向に向けて画像形成装置50に装着される。なお、本明細書および図面では、前記したように画像形成装置50のフロント側からリア側に向けた方向をA方向と称し、画像形成装置50のリア側からフロント側に向けた方向をB方向と称している。つまり、B方向はA方向の逆方向になる。
トナーカートリッジ60a・60b・60c・60dは、それぞれのカートリッジに収容されているトナーの色と同じ色のトナーを用いて現像する現像装置2の上にスライドして配置される。そして、各トナーカートリッジ60a・60b・60c・60dは、それぞれのカートリッジに収容されているトナーの色と同じ色のトナーを用いて現像する現像装置2に対して放出口からトナーを補給する構造となっている。以下、トナーカートリッジ60の構造について詳細に説明する。
〔トナーカートリッジの構成〕
図3は、本実施形態のトナーカートリッジ60の斜視図である。図4は、本実施形態のトナーカートリッジ60の内部を示した模式図である。図5は、現像装置2の上部に装着された状態のトナーカートリッジ60を示した模式図である。なお、図3では、説明の便宜上、図4に示される駆動ギア69を省略している。
図3に示すように、トナーカートリッジ60は、直方体状の筐体61と、筐体61と連通している円筒管62と、筐体61の外壁においてA方向に突出するように形成されている突起部材80・81とを有している。これら突起部材80・81が画像形成装置50に形成されている位置決め穴(不図示)に嵌めこまれることによって、トナーカートリッジ60が画像形成装置50に装着されるようになっている。
そして、図4に示すように、トナーカートリッジ60は、トナー収容室63と放出口64と搬送スクリュー65と撹拌棒66とシャッター67とを有している構成である。
トナー収容室63は、筐体61の内部空間であるトナー収容区域63aと円筒管62の内部空間であるトナー搬送区域63bとからなるスペースである。なお、A方向に沿ってトナー収容区域63aとトナー搬送区域63bとが並ぶように配されており、トナー収容区域63aとトナー搬送区域63bとは連通している。
放出口64は、図4、図6、図7に示すように、円筒管62の壁を貫通するようにトナー搬送区域63bに形成されている貫通穴であって、トナー搬送区域63bのトナーをトナーカートリッジ60の外部の現像装置2に落下(放出)させるための開口である(図5参照)。なお、図6は、円筒管62および搬送スクリュー65を示した斜視図であり、図7は、図4に示すD方向に向けてトナーカートリッジ60を写した場合の図である。なお、図7では、説明の便宜上、シャッター67を省略している。
搬送スクリュー(搬送部材)65は、図4に示すように、トナー収容区域63aからトナー搬送区域63bに渡って配置され、A方向が回転軸方向となるように且つ一定方向に回転するスクリュー部材である。搬送スクリュー65が回転するとトナー収容区域63aのトナーは撹拌され、搬送スクリュー65に撹拌されたトナーはA方向に向けて搬送されるようになっている。なお、搬送スクリュー65には、図4に示すように、後述するDカット軸68を挿入するDカット穴65aと、前記回転軸方向と一致する方向を軸とした円柱形状の遮断壁65bとが形成されている。また、図6に示されるように、遮断壁65bの外周部には凸部(案内受部)65cが形成されている。
撹拌棒66は、トナー収容区域63aに配置され且つA方向が回転軸方向となるように回転する撹拌棒である。撹拌棒66が回転するとトナー収容区域63aのトナーは撹拌され、撹拌棒66に撹拌されたトナーは搬送スクリュー65の周囲に送り込まれるようになっている。
シャッター67は、円筒管62の外壁にてスライドすることによって、図12(a)に示されるように円筒管62の外壁側から放出口64を覆う閉状態と、図12(b)に示されるように円筒管62の外壁側にて放出口64を露出させる開状態とを切り替える部材である。なお、トナーカートリッジ60が画像形成装置50に装着される前(新品状態)においては前記閉状態になっており、トナーカートリッジ60が画像形成装置50に装着されると前記閉状態から前記開状態に自動的に切り替えられる。
また、本実施形態のトナーカートリッジ60は、画像形成装置50に装着されると、トナー収容区域63aおよびトナー搬送区域63bにて搬送スクリュー65がA方向に所定距離だけ移動するように設定されている。図8(a)は画像形成装置50に装着される前のトナーカートリッジ60の内部構成を示した図であり、図8(b)は、画像形成装置50に装着され且つ搬送スクリュー65が移動している途中のトナーカートリッジ60の内部構成を示した図であり、図8(c)は、画像形成装置50に装着され且つ搬送スクリュー65の移動が終了した後のトナーカートリッジ60の内部構成を示した図である。
図8(a)に示されるように、トナーカートリッジ60が画像形成装置50に装着される前の状態では(新品状態では)、トナー搬送区域63bの第1所定位置に遮断壁65bが配されるように搬送スクリュー65が位置決めされている。そして、図8(a)〜図8(c)に示されるように、トナーカートリッジ60が画像形成装置50に装着されると、搬送スクリュー65がA方向へ移動し始め、これに伴い遮断壁65bもA方向へ移動し、遮断壁65bが放出口64の上部を通過して第2所定位置へ到達すると、搬送スクリュー65は停止するようになっている。
なお、図8(a)〜図8(c)に示されるように、第2所定位置はトナー搬送区域63bに配されており第1所定位置よりもA方向側に配される位置である。また、トナーカートリッジ60においては、放出口64が第1所定位置と第2所定位置との間に配されるように、放出口64、第1所定位置、第2所定位置の各々が位置決めされている。
さらに、トナーカートリッジ60が新品状態である時(つまり画像形成装置50への装着前)、トナーカートリッジ60のトナーはトナー収容区域63aにのみ収容され、図8(a)に示されるように遮断壁65bによってトナー収容区域63aと放出口64との間は遮断されている。それゆえ、トナーカートリッジ60が新品状態である時、トナー収容区域63aのトナーが放出口64にまで至ることはない。
そして、トナーカートリッジ60が画像形成装置50に装着されると、図8(c)に示されるように、遮断壁65bは第2所定位置に移される。これにより、トナー収容区域63aと放出口64との間は開放されることになる。そして、トナー収容区域63aのトナーは、搬送スクリュー65に撹拌されることによって、第1所定位置よりもA方向側にある放出口64まで搬送され、放出口64を介して現像装置2に落下するようになっている。
つぎに、搬送スクリュー65をA方向へ移動させるための駆動機構について詳細に説明する。トナーカートリッジ60は、図4、図6、図8に示されるように、Dカット軸68と駆動ギア69と螺旋溝70とを有している。また、図9に示されるように、トナー搬送区域63bの第2所定位置において円周溝71が形成されている。そして、Dカット軸68と駆動ギア69と螺旋溝70と円周溝71とが、搬送スクリュー65をA方向へ移動させるための駆動機構に相当する。なお、図9は、トナー搬送区域63bおよび遮断壁65bの側面を模式的に示した図である。
Dカット軸(シャフト)68は、その外周部にDカットが施され、搬送スクリュー65と同じ回転方向に回転するシャフトである。また、図8に示されるように、Dカット軸68はA方向が回転軸方向となるようにトナー搬送区域63bに配置される。さらに、図8に示されるように、Dカット軸68は搬送スクリュー65に形成されているDカット穴65a(図6参照)に挿入されている。つまり、図8に示すように、搬送スクリュー65はDカット軸68に嵌められていることになる。そして、Dカット軸68と搬送スクリュー65とが共に回転するように、且つ、搬送スクリュー65がDカット軸68上をA方向にスライド可能なように(移動可能なように)、Dカット軸68およびDカット穴65aの形状が設定されている。
駆動ギア(ギア部材)69は、図4および図8に示すように、トナーカートリッジ60においてA方向側の外壁に設けられており、Dカット軸68と連結しているギアである。駆動ギア69は、画像形成装置50の駆動源(例えばモータ,不図示)から伝達される動力によってトルクを発生し、このトルクによってDカット軸68を回転させるものである。
螺旋溝(案内部)70は、図6に示されるように、円筒管62の内壁部(つまりトナー搬送区域63bの壁面)に形成され、且つ、第1所定位置が始点であって第2所定位置が終点となるように螺旋状に形成されている溝である。また、図6に示されるように、螺旋溝70は遮断壁65bの外周部に形成されている凸部65cと嵌合する。つまり、凸部65cを有している搬送スクリュー65は螺旋溝70に嵌めこまれることになる。
なお、凸部65cと螺旋溝70とが嵌合している状態において搬送スクリュー65が回転すると、搬送スクリュー65が螺旋溝70によって第1所定位置から第2所定位置へ向かう方向(A方向)に案内されることになる。
円周溝(第2溝部)71は、図9に示されるように、トナー搬送区域63bの第2所定位置において、円筒管62の中心軸を回転軸として円筒管62の内壁部(つまりトナー搬送区域63bの壁面)を一周するように形成されている溝である。また、円周溝71は、第1所定位置から第2所定位置へ移動してきた遮断壁65bと嵌合するように設定されている。そして、遮断壁65bが一旦円周溝71に嵌められると、遮断壁65bは、A方向を回転軸方向とした回転は可能であるものの、A方向およびB方向への移動が円周溝71によって妨げられるようになっている。
つぎに、Dカット軸68と駆動ギア69と螺旋溝70と円周溝71とからなる駆動機構の動作について説明する。まず、図8(a)に示されるように、トナーカートリッジ60が画像形成装置50に装着される前においては、遮断壁65bは第1所定位置に配されており、且つ、凸部65cは螺旋溝70に嵌めこまれている状態である。つぎに、トナーカートリッジ60が画像形成装置50に装着されると、駆動ギア69がDカット軸68を回転させ、これにより搬送スクリュー65も回転する。そして、搬送スクリュー65が回転すると、遮断壁65bの外周部の凸部65cが螺旋溝70と嵌合しながらスライドする(図6参照)。これにより、図6および図8に示されるように、搬送スクリュー65はA方向へ案内され、遮断壁65bが第1所定位置から第2所定位置へ移動する。さらに、遮断壁65bが第2所定位置へ到達すると、凸部65cが螺旋溝70からはずれ、且つ、遮断壁65bが円周溝71に嵌めこまれるようになっている(図9参照)。これにより、遮断壁65bと遮断壁65bを有する搬送スクリュー65とは回転可能であるがA方向またはB方向への移動が禁じられることになる。それゆえ、図8(c)に示されるように、遮断壁65bが第2所定位置に移動した後は、遮断壁65bは第2所定位置に固定され、トナー収容区域63aと放出口64との間を開放させ続けることができ、トナー収容区域63aのトナーをトナーカートリッジ60外部の現像装置2へ連続的に供給し続けることができる。
以上説明したように、本実施形態のトナーカートリッジ60は、トナー収容室63と、放出口64と、搬送スクリュー65と、遮断壁65bと、搬送スクリュー65をA方向に動かす駆動機構とを有する構成である。トナー収容室63はトナーを収容するものである。放出口64は、トナー収容室63からトナーカートリッジ60の外部に貫通している開口であり、トナー収容室63に収容されているトナーを前記外部へ放出させるためのものである。搬送スクリュー65は、トナー収容室63に備えられ且つトナー収容室63に収容されているトナーをA方向に搬送するものである。遮断壁65bは搬送スクリュー65に形成されている。また、遮断壁65bは、トナーカートリッジ60が画像形成装置50に装着される前、トナー収容室63においてトナーの存在する区域であるトナー収容区域63aと放出口64との間に位置することによってトナー収容区域63aと放出口64との間を遮断状態にする。そして、前記駆動機構は、トナーカートリッジ60が画像形成装置50に装着されると、画像形成装置50から伝達される動力を用いて搬送スクリュー65をA方向に動かす(駆動する)ことによって前記遮断状態を解除している。
このようなトナーカートリッジ60によれば、画像形成装置50に装着される前は、トナー収容区域63aと放出口64との間が遮断壁65bによって遮断されていることになり、トナー収容区域63aに収容されているトナーが放出口64にまで至ることはなく、放出口64からトナーが漏れることはない。そして、トナーカートリッジ60が画像形成装置50に装着されると、画像形成装置50から伝達される動力を用いて搬送スクリュー65および遮断壁65bをA方向へ移動させることによって、トナー収容区域63aと放出口64との間を開放できる(前記遮断状態を解除する)。それゆえ、トナーカートリッジ60が画像形成装置50に装着された後はトナー収容区域63aのトナーを放出口64に至らせることが可能になり、放出口64からトナーカートリッジ外部へトナーを放出することが可能になる。
すなわち、以上示したトナーカートリッジ60によれば、従来のトナーカートリッジにおいて必要であったヒートシール(図1の参照符106)を備えることなく、画像形成装置50に装着される前において放出口64からのトナー漏れを防止しつつ、画像形成装置50に装着された後において放出口64からトナーを放出させることができる。それゆえ、以上のトナーカートリッジ60によれば、前記ヒートシールを用いることに起因して生じていた汚れ(ヒートシールを引き抜く際に飛散するトナーによってユーザの手や周囲に生じる汚れ)を抑制することができる。
また、本実施形態において、前記第1所定位置は前記遮断状態において遮断壁65bが配されている位置に相当し、前記第2所定位置は前記遮断状態が解除された状態において遮断壁65bが配されている位置に相当し、放出口64は前記第1所定位置と前記第2所定位置との間に配されていることになる。そして、トナーカートリッジ60が画像形成装置50に装着されると、前記駆動機構は、遮断壁65bが前記第1所定位置から前記第2所定位置まで移動するように搬送スクリュー65をA方向へ動かすようになっている。したがって、遮断壁65bが第2所定位置へ移動した後、トナー収容区域63aと放出口64との間には遮断壁65bが存在しなくなり、トナー収容区域63aから放出口64の間において遮断壁65bがトナーの通行を阻害してしまうといった事態を防止できる。
さらに、本実施形態において、搬送スクリュー65をA方向へ動かすための前記駆動機構は、Dカット軸68と螺旋溝70と駆動ギア69とを有するものである。Dカット軸68は、搬送スクリュー65がA方向へ移動可能に嵌められており、且つ、A方向が回転軸方向となるように搬送スクリュー65と共に回転するシャフトである。螺旋溝70は、第1所定位置から第2所定位置に至るように形成されている。また、螺旋溝70は、遮断壁65bの凸部65cと嵌合することによって搬送スクリュー65を嵌めこみ、搬送スクリュー65が回転すると搬送スクリュー65をA方向に案内するように螺旋状に形成されている溝である。駆動ギア69は、画像形成装置50から伝達される動力によってDカット軸68を回転させるギア部材である。
このような駆動機構によれば、搬送スクリュー65を回転させながらA方向(第1所定位置から第2所定位置に向かう方向)へ移動させることができると共に、搬送スクリュー65に形成されている遮断壁65bを第1所定位置から第2所定位置へ移動させることが可能になる。
また、図9に示されるように、トナー搬送区域63bの第2所定位置には、搬送スクリュー65のA方向およびB方向への移動が妨げられるように遮断壁65bを嵌め込む円周溝71が形成されている。それゆえ、遮断壁65bは、第2所定位置に至ると円周溝71に嵌めこまれる。これにより、遮断壁65bが第2所定位置に至った後は、搬送スクリュー65を回転させつつ、搬送スクリュー65および遮断壁65bの移動を妨げることが可能になるため、遮断壁65bが第1所定位置へ戻ってしまうことはなく、トナー収容区域63aと放出口64との間が開放している状態を維持することができる。
さらに、本実施形態のトナーカートリッジ60においては、遮断壁65bが第1所定位置に配置されている場合においてトナー収容室63(トナー搬送区域63b)の壁面と遮断壁65bの外周部との隙間が完全に塞がれるように、遮断壁65bの外周部にOリング(シール部材)72を嵌めこむことが好ましい(図8,図9参照)。これにより、トナーカートリッジ60が画像形成装置50に装着される前において、トナー収容区域63aのトナーが遮断壁65bから漏れて放出口64に至ってしまうという事態の発生を高精度に抑制できる。
また、Oリング72はシリコンゴムからなるものであることが好ましい。この理由を以下説明する。シリコンゴムは圧縮復元性が高く且つ耐熱性があるため、シリコンゴムからなるOリング72を用いると、Oリング72に対して作用する摩擦抵抗やストレスを低減することができる。それゆえ、Oリング72が破損してしまうという弊害や、トナー収容室63の壁面と遮断壁65bとの隙間の密閉性が損なわれるといった弊害を抑制できる。
また、遮断壁65bの外周部にOリング72を嵌めるのではなく、図10(a)〜図10(c)に示すように、遮断壁65bの外周部にシリコンゴム(シール部材)73をコーティングし、遮断壁65bが第1所定位置に配置されている場合においてトナー収容室63の壁面と遮断壁65bとの隙間を当該シリコンゴム73によって塞ぐようにしてもよい。さらに、図11(a)〜図11(c)に示すように、トナー収容室63の壁面にシリコンゴム(シール部材)74をコーティングし、遮断壁65bが第1所定位置に配置されている場合においてトナー収容室63の壁面と遮断壁65bとの隙間を当該シリコンゴム74によって塞ぐようにしてもよい。図10や図11の構成の場合、Oリング72が不要になるため、部品点数を削減でき、トナーカートリッジ60組み立ての際の工程を簡素化することが可能になる。
さらに、図12に示されるように、本実施形態のトナーカートリッジ60にはシャッター67が備えられているが、さらに、シャッター67のA方向側端部にギアロック(回転妨害部材)76を設けてもよい。以下、ギアロック76について詳細に説明する。
本実施形態において、シャッター67は、トナーカートリッジ60が画像形成装置50に装着されるとA方向とは逆方向(B方向)にスライドし、前記装着の前後で配置を異ならせている。それゆえ、シャッター67に設けられているギアロック76も前記装着の前後で配置を異ならせることになる。
より具体的に説明すると、トナーカートリッジ60が画像形成装置50に装着される前、ギアロック76は、図12(a)に示されるように駆動ギア69の回転軌道上において駆動ギア69と当接する位置に配される。これにより、駆動ギア69に回転力が作用しても、駆動ギア69の回転を妨げるようにギアロック76が駆動ギア69に当接するため、駆動ギア69が回転することはない。これに対し、トナーカートリッジ60が画像形成装置50に装着された後、ギアロック76は、図12(b)に示されるように駆動ギア69の回転軌道から退き、駆動ギア69と離間する位置に配される。これにより、ギアロック76が駆動ギア69に当接することはなく、駆動ギア69に回転力が作用すると、駆動ギア69は回転する。
つまり、ギアロック76は、トナーカートリッジ60が画像形成装置50に装着される前は駆動ギア69に当接することによって駆動ギア69の回転を妨げる回転妨害状態を維持し、トナーカートリッジ60が画像形成装置50に装着されると駆動ギア69から離間することによって前記回転妨害状態を解除していることになる。それゆえ、トナーカートリッジ60が画像形成装置50に装着される前において、利用者の手などが駆動ギア69に触れてしまうことにより駆動ギア69が回転して搬送スクリュー65および遮断壁65bが動いてしまってトナー収容区域63aと放出口64との間が開放されてしまうという誤作動が起こることを抑制できる。
また、図6に示されるように、遮断壁65bを第1所定位置から第2所定位置まで移動させるために必要な駆動ギア69の回転量は1回転以下に設定されていることが好ましい。このようにすれば、駆動ギア69を少なくとも1回転させればトナー収容区域63aと放出口64との間を遮断状態から開放状態へ移行させることができるため、トナーカートリッジ60を画像形成装置50に装着した後、僅かな時間で放出口64からのトナー放出が可能になる。
さらに、以上示したトナーカートリッジ60においては、図6に示すように、遮断壁65bの外周部に凸部65cを形成し、円筒管62の内壁(トナー搬送区域63bの壁面)に凸部65cと嵌合する螺旋溝70を形成することによって、搬送スクリュー65をA方向に案内している。しかし、遮断壁65bの外周部に凸部65cの代わりに溝(第1溝部,案内受部)を形成し、円筒管62の内壁において螺旋状に形成され且つ前記溝(第1溝部)と嵌合する凸状のレール(案内部)を形成することによって、搬送スクリュー65をA方向に案内してもよい。
また、以上の実施形態では、画像形成装置50はレーザプリンタであるが、電子写真方式の画像形成装置であればレーザプリンタに限定されるものではなく、LEDアレイによって感光体ドラムを露光する方式のプリンタであってもよい。また、画像形成装置50は、プリンタ専用機である必要はなく、複写機、複合機、ファクシミリ装置であってもよい。また、画像形成装置50は、カラー画像形成装置に限定されず、モノクロ画像形成装置であってもよい。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、上述した実施形態において開示された各技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明のトナーカートリッジは、電子写真方式のプリンタ、複写機、複合機、ファクシミリ装置に好適である。
従来のトナーカートリッジを示した模式図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部を示した模式図である。 本発明の一実施形態に係るトナーカートリッジの斜視図である。 図3に示したトナーカートリッジの内部を示した模式図である。 図2の画像形成装置に含まれている現像装置の上部に配置された状態のトナーカートリッジを示した模式図である。 図3に示したトナーカートリッジに含まれる円筒管および搬送スクリューを示した斜視図である。 図4に示されるD方向に向けてトナーカートリッジ60を写した場合の図である。 (a)は、画像形成装置に装着される前における本実施形態のトナーカートリッジの内部構成を示した図である。(b)は、(a)のトナーカートリッジであって、画像形成装置に装着され且つ搬送スクリューが移動している途中のトナーカートリッジの内部構成を示した図である。(c)は、(a)のトナーカートリッジであって、画像形成装置に装着され且つ搬送スクリューの移動が終了した後のトナーカートリッジの内部構成を示した図である。 本実施形態のトナーカートリッジにおけるトナー搬送区域および遮断壁の側面を模式的に示した図である。 (a)は、遮断壁にシリコンゴムをコーティングしたトナーカートリッジの内部構成を示した図である。(b)は、(a)のトナーカートリッジであって、画像形成装置に装着され且つ搬送スクリューが移動している途中のトナーカートリッジの内部構成を示した図である。(c)は、(a)のトナーカートリッジであって、画像形成装置に装着され且つ搬送スクリューの移動が終了した後のトナーカートリッジの内部構成を示した図である。 (a)は、トナー収容室の壁にシリコンゴムをコーティングしたトナーカートリッジの内部構成を示した図である。(b)は、(a)のトナーカートリッジであって、画像形成装置に装着され且つ搬送スクリューが移動している途中のトナーカートリッジの内部構成を示した図である。(c)は、(a)のトナーカートリッジであって、画像形成装置に装着され且つ搬送スクリューの移動が終了した後のトナーカートリッジの内部構成を示した図である。 (a)は、シャッターによって放出口64が覆われているトナーカートリッジを示した図であり、(b)は、放出口が露出した状態のトナーカートリッジを示した図である。
符号の説明
50 画像形成装置
60 トナーカートリッジ
63 トナー収容室
63a トナー収容区域
63b トナー搬送区域
64 放出口
65 搬送スクリュー(搬送部材)
65a Dカット穴
65b 遮断壁
65c 凸部(案内受部)
66 撹拌棒
67 シャッター
68 Dカット軸(シャフト,駆動機構)
69 駆動ギア(ギア部材,駆動機構)
70 螺旋溝(案内部,駆動機構)
71 円周溝(第2溝部)
72 Oリング(シール部材)
73 シリコンゴム(シール部材)
74 シリコンゴム(シール部材)
76 ギアロック(回転妨害部材)

Claims (9)

  1. 電子写真方式の画像形成装置に装着されるトナーカートリッジにおいて、
    トナー収容室と、
    前記トナー収容室からトナーカートリッジの外部に貫通し、前記トナー収容室に収容されているトナーを前記外部へ放出させるための放出口と、
    前記トナー収容室に備えられており、前記トナー収容室に収容されているトナーを搬送する搬送スクリューと、
    前記搬送スクリューに形成されており、前記トナー収容室においてトナーの存在する区域であるトナー区域と前記放出口との間に位置することによって前記トナー区域と前記放出口との間を遮断状態にする遮断壁と、
    前記トナーカートリッジが前記画像形成装置に装着されると、前記画像形成装置から伝達される動力によって、前記遮断状態が解除されるように前記搬送スクリューを駆動する駆動機構とを有し、
    前記駆動機構は、前記遮断状態において前記遮断壁が配されている位置を第1所定位置とし、前記遮断状態が解除された状態において前記遮断壁が配されている位置を第2所定位置とする場合、前記遮断壁が前記第1所定位置から前記第2所定位置まで移動するように前記搬送スクリューを移動させる機構であり、
    前記トナー放出口は、前記第1所定位置と前記第2所定位置との間に配されており、
    前記搬送スクリューは、前記遮断壁の外周部に形成されている第1溝部もしくは凸部である案内受部を有し、
    前記駆動機構は、
    前記搬送スクリューが第1所定位置から第2所定位置に向かう移動方向に移動可能に嵌められており、且つ、前記移動方向が回転軸方向となるように前記搬送スクリューと共に回転するシャフトと、
    前記第1所定位置から第2所定位置に至るように形成されており、前記案内受部と嵌合することによって前記搬送スクリューを嵌めこみ、前記搬送スクリューが回転すると前記搬送スクリューが前記移動方向に案内されるように螺旋状に形成されている案内部と、
    前記画像形成装置から伝達される動力によって前記シャフトを回転させるギア部材とを有することを特徴とするトナーカートリッジ。
  2. 前記第2所定位置に形成され、前記遮断状態が解除された状態において前記移動方向および前記移動方向とは逆方向への前記搬送スクリューの移動が妨げられるように前記遮断壁を嵌め込む第2溝部を有していることを特徴とする請求項に記載のトナーカートリッジ。
  3. 前記トナー収容室の壁面と前記遮断壁との隙間を塞ぐシール部材が備えられていることを特徴とする請求項またはに記載のトナーカートリッジ。
  4. 前記シール部材はシリコンゴムからなることを特徴とする請求項に記載のトナーカートリッジ。
  5. 前記シール部材は前記遮断壁の外周部に嵌められているOリングであることを特徴とする請求項またはに記載のトナーカートリッジ。
  6. 前記シール部材は前記遮断壁の外周部または前記トナー収容室の壁面にコーティングされていることを特徴とする請求項またはに記載のトナーカートリッジ。
  7. 前記トナーカートリッジが前記画像形成装置に装着される前は前記ギア部材に当接することによって前記ギア部材の回転を妨げる回転妨害状態を維持し、前記トナーカートリッジが前記画像形成装置に装着されると前記ギア部材から離間することによって前記回転妨害状態を解除する回転妨害部材を有することを特徴とする請求項からのいずれか1項に記載のトナーカートリッジ。
  8. 前記第1所定位置から第2所定位置まで前記遮断壁を移動させるために必要な前記ギア部材の回転量を1回転以下に設定することを特徴とする請求項からのいずれか1項に記載のトナーカートリッジ。
  9. 請求項1からのいずれか1項に記載のトナーカートリッジが装着されている画像形成装置。


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