JP4613234B2 - トナーカートリッジ及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナーカートリッジ及びこれを用いた画像形成装置に係り、特に、トナーを用いて画像形成を行う静電複写機、レーザープリンタおよびファクシミリ等の画像形成装置に用いられるトナーカートリッジ及びこれを用いた画像形成装置に関する。

従来、トナーを用いた複写装置やファクシミリ装置などの静電電子写真方式を利用した画像形成装置では、トナーカートリッジなどを用いたトナー補給装置により現像装置にトナーを供給して画像出力の連続運転を行うようにされている。

このように構成された画像形成装置は、一般に帯電、露光、現像、転写、剥離、クリーニング、除電、および定着の各工程からなる。

画像を形成する工程は、例えば、帯電装置によって回転駆動される感光体ドラムの表面を均一に帯電され（帯電工程）、露光装置によって帯電した感光体ドラム表面にレーザ光を照射され静電潜像が形成される（露光工程）。続いて、現像装置によって感光体ドラム上の静電潜像が現像され感光体ドラム表面上にトナー像が形成される（現像工程）。

そして、転写装置によって感光体ドラム上のトナー像は転写材上に転写され（転写工程）、その後、定着装置によって加熱されることによって、トナー像は転写材上に固定される（定着工程）。

また、感光体ドラム表面上に残った転写残留トナーは、クリーニング装置により除去され所定の回収部に回収され（クリーニング工程）、クリーニングされた後の感光体ドラム表面は、除電装置により残留電荷が除去され次の画像形成に備える（除電工程）。

感光体ドラム上の静電潜像を現像する現像剤としては、トナーのみからなる一成分現像剤やトナーとキャリアとからなる二成分現像剤が一般に用いられる。一成分現像剤は、キャリアを使用しないことから、トナーとキャリアを均一に混合するための撹拌機構などを必要としないことから、現像装置がシンプルになるといった利点を有するが、トナーの帯電量が安定しにくい等の欠点がある。一方、二成分現像剤は、トナーとキャリアを均一に混合するための撹拌機構などを必要とすることから、現像装置が複雑になるといった欠点を有するが、帯電量の安定性や高速機への適合性に優れることから、高速画像形成装置やカラー画像形成装置によく使用されている。

二成分現像剤においては、トナーが消費されると、現像槽内のトナー中におけるトナー濃度が所定値以下となることがないように、トナーがトナーカートリッジから現像装置内に補給されるようになっている。

近年においては、ユーザーの省エネルギー化や高画質化に対する要望に応えるため、軟化温度が低く、体積平均粒径が５〜９μｍの小粒径トナーが使用されるようになってきている。しかしながら、このようなトナーは、低温での定着温度での定着を可能とし、高解像度化や粒状感の低減といった高画質化に有効であるが、トナーの流動性が低く、トナーカートリッジ内でトナーが凝集しやすいという問題があった。

そこで、トナー凝集といった問題の対策として、例えば、新しいトナーカートリッジが装着された際に、トナー排出口付近に溜まっているトナーをトナー排出口から遠ざけるために、一定時間逆回転を行うトナーカートリッジが開示されている（特許文献１を参照）。
特開２００２−１６２８１５号公報

しかしながら、上述した従来の方式では、トナーカートリッジの輸送中に振動等で圧密状態になったトナーを解すことはできるが、画像形成装置の稼働中に、高温環境下でトナーの流動性が低下するなどしてトナーが圧密状態になった場合に、トナー排出スクリューがロックする課題があった。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、トナーカートリッジ内でトナーが圧密状態にならないトナーカートリッジ及びこれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するための本発明に係るトナーカートリッジ及びこれを用いた画像形成装置の各構成は、次の通りである。
本発明は、トナーを収容するトナー収容部と、トナー収容部内のトナーを外部に排出するトナー排出口と、回転することによりトナー収容部内のトナーをトナー排出口に向けて搬送するトナー排出部材とを備え、前記トナー排出部材は、該トナー排出部材を回転させるトナー排出部材回転軸を備えるトナーカットリッジにおいて、前記トナーを、トナーと磁性体粒子とからなる２成分現像剤用に用いられるトナーとし、前記トナー排出部材回転軸を非磁性で形成し、軸線周りに螺旋状に磁石を埋め込み、前記トナー排出部材回転軸の表面には、前記磁石に沿って螺旋状に形成される前記磁性体粒子による磁気ブラシによってトナー搬送羽根を形成することを特徴とするものである。

また、本発明は、前記磁性体粒子を、フェライト成分を含むフェライト系粒子として、前記フェライト系粒子の表面をフッ素系樹脂で被覆し、前記トナーとして、負帯電トナーを使用するものとすることが好ましい。

また、本発明は、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、感光体ドラム表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラム表面に静電潜像を形成する露光装置と、感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、前記現像装置にトナーを補給するトナーカートリッジと、感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、トナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置において、前記トナーカートリッジとして、請求項１または２に記載のトナーカートリッジを用いることを特徴とするものである。

本発明によれば、トナーを収容するトナー収容部と、トナー収容部内のトナーを外部に排出するトナー排出口と、回転することによりトナー収容部内のトナーをトナー排出口に向けて搬送するトナー排出部材とを備え、前記トナー排出部材は、該トナー排出部材を回転させるトナー排出部材回転軸を備えるトナーカットリッジにおいて、前記トナーを、トナーと磁性体粒子とからなる２成分現像剤用に用いられるトナーとし、前記トナー排出部材回転軸を非磁性で形成し、軸線周りに螺旋状に磁石を埋め込み、前記トナー排出部材回転軸の表面には、前記磁石に沿って螺旋状に形成される前記磁性体粒子による磁気ブラシによってトナー搬送羽根を形成することで、フレキシブルな磁気ブラシをトナー搬送羽根として使用することから、トナーに加わる最大圧力が緩和されるので、トナーが圧密状態となることによるトナー排出部材がロックするのを防止できる。これにより、安定したトナー補給を行うことができるので、長期に渡って安定した画像が得られる。

また、本発明によれば、前記磁石が前記トナー排出部材回転軸表面に埋め込まれていることで、トナーの搬送力が、磁石から直接受けることがなくなるので、トナーの流動性が低下しても、トナーが圧密状態になることを防止できる。

また、本発明によれば、前記磁性体粒子を、フェライト成分を含むフェライト系粒子として、前記フェライト系粒子の表面をフッ素系樹脂で被覆し、前記トナーとして、負帯電トナーを使用するものとすることで、しっかりとした磁気ブラシが形成されるので、トナーの搬送力を高めることができる。

また、本発明によれば、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、感光体ドラム表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラム表面に静電潜像を形成する露光装置と、感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、前記現像装置にトナーを補給するトナーカートリッジと、感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、トナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置において、前記トナーカートリッジとして、請求項１または２に記載のトナーカートリッジを用いることで、トナー排出部材がロックするのを防止でき、安定したトナー補給を行うことができるので、長期に渡って安定した画像が得られる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は発明を実施する形態の一例であって、本発明に係るトナーカートリッジが用いられた画像形成装置の全体の構成を示す説明図、図２は前記画像形成装置を構成するトナーカートリッジの構成を示す正面断面図、図３は前記トナーカートリッジにおける上カバーを取り外した際の平面図、図４は図２のＡ−Ａ断面矢視図、図５は図２のＢ−Ｂ断面矢視図である。

本実施形態は、図１に示すように、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム１７と、感光体ドラム１７の表面を帯電させる帯電装置２５と、感光体ドラム１７の表面に静電潜像を形成する露光装置２２と、感光体ドラム１７の表面にトナーを供給して静電潜像をトナー像として顕像化する現像装置２０と、現像装置２０にトナーを供給するトナーカートリッジ１０を備え、電子写真方式により感光体ドラム１７上に形成された静電潜像をトナー像として顕像化するようにした画像形成装置３０において、トナーカートリッジ１０として、本発明に係るトナーカートリッジの構成を採用したものである。

本実施形態に係るトナーカートリッジ１０は、図２に示すように、回転することによりトナー容器（トナー収容部）１内のトナーをトナー容器１外部に排出するトナー排出部材３と、トナー容器１内のトナーを撹拌するトナー撹拌部材８とを備え、画像形成装置３０に搭載された現像装置２０に対して着脱可能に構成されている。

まず、画像形成装置３０の全体構成について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置３０は、図１に示すように、トナーカートリッジ１０、現像装置２０、感光体ドラム１７、帯電装置２５、露光装置２２、クリーニング装置２６、転写装置２４、定着装置２３、給紙カセット２１、排紙トレイ２９、及びスキャナユニット３１を備える。

感光体ドラム１７は、図示しない駆動手段によって軸線回りに回転駆動可能に支持され、その表面に静電潜像ひいてはトナー像が形成されるローラ状部材で構成されている。感光体ドラム１７には、例えば、図示しない導電性基体と、導電性基体表面に形成されるローラ状部材を使用できる。導電性基体には、円筒状、円柱状、シート状などの導電性基体を使用でき、その中でも円筒状導電性基体が好ましい。感光体ドラム１７としては、有機感光体ドラム、無機感光体ドラムなどが挙げられる。

有機感光体ドラムとしては、電荷発生物質を含む樹脂層である電荷発生層と、電荷輸送物質を含む樹脂層である電荷輸送層との積層感光体ドラム、もしくは１つの樹脂層中に電荷発生物質と電荷輸送物質とを含む単層感光体ドラムなどが挙げられる。

無機感光体ドラムとしては、酸化亜鉛、セレン、アモルファスシリコンなどから選ばれる１種または２種以上を含む膜が挙げられる。導電性基体と感光体ドラムとの間には、下地膜を介在させてもよく、感光体ドラムの表面には主に感光体ドラムを保護するための表面膜（保護膜）を設けてもよい。

帯電装置２５は、感光体ドラム１７にコロナ放電を行うものであり鋸歯型帯電器が採用されている。この帯電装置２５として、鋸歯型帯電器以外に、チャージャー型帯電器、帯電ブラシ型帯電器、ローラ状帯電器、磁気ブラシなどの接触方式の帯電器などが使用できる。

また、帯電装置２５には図示しない電源が接続され、帯電装置２５に電圧を印加する。すなわち、帯電装置２５は、電源から電圧の印加を受けて、感光体ドラム１７表面を所定の極性および電位に帯電させるようにされている。

露光装置２２は、スキャナユニット３１において読み取られる原稿の画像情報または外部機器からの画像情報が入力され、画像情報に応じた信号光を帯電状態にある感光体ドラム１７表面に照射する。これによって、感光体ドラム１７表面に、画像情報に応じた静電潜像が形成される。この露光装置２２として、光源を含むレーザスキャニング装置が用いられる。

レーザスキャニング装置は、たとえば、光源、ポリゴンミラー、ｆθレンズ、反射ミラーなどを組合せた装置である。光源としては、たとえば、半導体レーザ、ＬＥＤアレイ、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子などを使用できる。

現像装置２０は、トナーカートリッジ１０、現像槽１１、撹拌ローラ１３、現像ローラ１２備えている。

現像槽１１は、内部空間を有するほぼ半円筒状の容器部材であり、撹拌ローラ１３、現像ローラ１２を回転自在に支持し、トナーとキャリアからなる二成分現像剤（以下、単に「現像剤」と称する。）を収容する。

撹拌ローラ１３は、図示しない駆動手段によって回転駆動し、現像槽１１内に収容される現像剤を撹拌するものである。

現像ローラ１２は、ローラ状部材で構成され、現像剤を感光体ドラム１７へと搬送するものであり、図示しない駆動手段によって軸心回りに回転駆動する。また、現像ローラ１２は、現像槽１１の開口部１６を介して感光体ドラム１７に対向し、感光体ドラム１７に対して間隙を有して離隔するように設けられる。

現像ローラ１２で搬送される現像剤は、現像ローラ１２の最も近接した部分で感光体ドラム１７と接触する。この接触領域が現像ニップ部であり、この現像ニップ部では、現像ローラ１２に接続される図示しない電源から現像ローラ１２に対して現像バイアス電圧が印加され、現像ローラ１２表面の現像剤から感光体ドラム１７表面の静電潜像へトナーが供給される。

撹拌ローラ１３の鉛直方向下方の現像槽１１底面に図示しないトナー濃度検知センサが、センサ面が現像槽１１の内部に露出するように設けられる。
トナー濃度検知センサは、図示しない制御手段に電気的に接続され、トナー濃度検知センサによる検知結果がトナー濃度設定値よりも低いと判定されると、トナー排出部材３を回転駆動させる駆動手段に制御信号を送り、トナー排出部材３を回転駆動させる。

転写装置２４は、ローラ状部材で構成され、図示しない支持部材によって回転自在に支持されかつ図示しない駆動手段によって回転可能に設けられ、かつ感光体ドラム１７に圧接するように設けられている。

転写装置２４には、例えば、直径８〜１０ｍｍの金属製芯金と、金属製芯金の表面に形成される導電性弾性層とを含むローラ状部材が用いられる。金属製芯金を形成する金属としては、ステンレス鋼、アルミニウムなどを使用できる。導電性弾性層としては、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、発泡ＥＰＤＭ、発泡ウレタンなどのゴム材料にカーボンブラックなどの導電材を配合したゴム材料を使用できる。

感光体ドラム１７と転写装置２４との圧接部（転写ニップ部）に、感光体ドラム１７の回転によってトナー像が搬送されるのに同期して、給紙カセット２１から給紙ローラ２７を介して記録媒体が１枚ずつ供給される。

記録媒体が感光体ドラム１７と転写装置２４との転写ニップ部を通過することによって、感光体ドラム１７表面のトナー像が記録媒体に転写される。
転写装置２４には図示しない電源が接続され、トナー像を記録媒体に転写する際に、トナー像を構成するトナーの帯電極性とは逆極性の電圧を転写装置２４に印加する。これによって、トナー像が記録媒体に円滑に転写される。

クリーニング装置２６は、図示しないクリーニングブレードと、図示しないトナー貯留槽とを備えている。クリーニングブレードは、感光体ドラム１７の軸線方向に沿って平行に延設された板状部材で構成され、この板状部材の短手方向の一端が感光体ドラム１７表面に当接するように設けられている。このクリーニングブレードは、回転する感光体ドラム１７表面に当接することで、記録媒体にトナー像を転写した後に感光体ドラム１７表面に残留するトナー、紙粉などを感光体ドラム１７表面から取り除くようになっている。トナー貯留槽は、内部空間を有する容器状部材で構成され、クリーニングブレードによって除去されたトナーを一時的に貯留する。このように構成されたクリーニング装置２６によって、トナー像を転写した後の感光体ドラム１７表面が清浄化される。

定着装置２３は、定着ローラ３２と加圧ローラ３３とを備えている。定着ローラ３２は、ローラ状部材で構成され、図示しない支持部材によって回転自在に支持され、かつ図示しない駆動手段によって軸線回りに回転可能に設けられている。この定着ローラ３２は、その内部に図示しない加熱部材を有し、転写ニップ部から搬送される記録媒体に担持される未定着トナー像を構成するトナーを加熱し、溶融させて記録媒体に定着させるようになっている。

定着ローラ３２は、例えば、芯金と、弾性層とを含むローラ状部材により構成されている。芯金は、鉄、ステンレス、アルミニウムなどの金属によって形成される。弾性層は、たとえば、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどの弾性材料で形成される。加熱部材は図示しない電源から電圧印加を受けて発熱する。加熱部材としてハロゲンランプ、赤外線ランプなどを使用できる。

加圧ローラ３３は、ローラ状部材で構成され、回転自在に支持されかつ図示しない加圧部材によって定着ローラ３２に対して圧接するように設けられている。この加圧ローラ３３は、定着ローラ３２の回転に従動回転するようにされている。定着ローラ３２と加圧ローラ３３との圧接部が定着ニップ部である。

加圧ローラ３３は、定着ローラ３２によるトナー像の記録媒体への加熱定着に際し、溶融状態にあるトナーを記録媒体に対して押圧することによって、トナー像の記録媒体への定着を促進する。加圧ローラ３３として、定着ローラ３２と同じ構成のローラ状部材を使用できる。また、加圧ローラ３３の内部にも加熱部材を設けてもよい。この加熱部材として定着ローラ３２内部の加熱部材と同様のものを使用できる。

定着装置２３においては、トナー像が転写された記録媒体が定着ニップ部を通過する際、トナー像を構成するトナーを溶融させるとともに記録媒体に押圧され、トナー像が記録媒体に定着する。画像が印刷された記録媒体は、排紙ローラ２８を介して、排紙トレイ２９に排出される。

給紙カセット２１は、普通紙、コート紙、カラーコピー用紙、ＯＨＰフィルムなどの記録媒体を収容するトレイである。図示しないピックアップローラと、搬送ローラとによって、感光体ドラム１７表面のトナー像が転写ニップ部に搬送されるのに同期して、記録媒体が１枚ずつ送給される。

スキャナユニット３１には図示しない原稿セットトレイ、自動反転原稿搬送装置（ＲＡＤＦ、Reversing Automatic Document Feeder）などが設けられるとともに、図示しない原稿読み取り装置が設けられる。

自動反転原稿搬送装置は、原稿セットトレイに載置される原稿を原稿読み取り装置の原稿載置台に搬送する。原稿読み取り装置は、原稿載置台と、原稿走査装置と、反射部材と、光電変換素子（Charge Coupled Device、以下「ＣＣＤ」と称する。）を用いたラインセンサなどを含み、原稿載置台に載置される原稿の画像情報を複数ライン毎、例えば１０ライン毎に読み取る。

原稿載置台は、画像情報を読み取る原稿を載置するためのガラス製板状部材である。
原稿走査装置は、図示しない光源と第１の反射ミラーとを含み、原稿載置台の鉛直方向下面に沿って平行に一定速度Ｖで往復移動し、原稿載置台に載置される原稿の画像形成面に光を照射する。光の照射によって反射光像が得られる。

光源は、原稿載置台に載置される原稿に照射する光の光源である。
第１の反射ミラーは、反射光像を反射部材に向けて反射する。
反射部材は、図示しない第２の反射ミラーと第３の反射ミラーと光学レンズとを含み、原稿走査装置で得られる反射光像を光電変換素子ライセンサ上で結像させる。また、反射部材は、原稿走査装置の往復移動に追随してＶ／２の速度で往復移動する。

第２，第３の反射ミラーは、反射光像が光学レンズに向うように反射光像を反射させる。光学レンズは、反射光像を光電変換素子ライセンサ上に結像させる。ＣＣＤライセンサは、光学レンズによって結像される反射光像を電気信号に光電変換する図示しないＣＣＤ回路を含み、画像情報である電気信号を制御手段の中の画像処理部に出力する。

画像処理部は、原稿読み取り装置またはパーソナルコンピュータなどの外部装置から入力される画像情報を電気信号に変換し、露光装置２２に出力する。

次に、本実施形態に係る特徴的なトナーカートリッジ１０について図面を参照して詳細に説明する。

トナーカートリッジ１０は、図１，図２に示すように、トナー容器１、トナー排出口２、トナー排出部材３、トナー撹拌部材８およびトナー汲み上げブレード９を備え、トナーを現像装置２０に供給する。

トナー容器１は、内部空間を有する略半円筒状の容器部材であり、その内部にトナーを収容するとともに、トナー撹拌部材８、トナー排出部材３を回転自在に支持している。

また、トナー容器１は、図３，図５に示すように、トナー排出部材３の軸方向一端部が突出して突出部１ｂが形成され、その突出部１ｂのトナー排出部材３の鉛直方向下部に矩形状に開口されたトナー排出口２が設けられている。

トナー排出口２は、図１に示すように、トナーカートリッジ１０を画像形成装置３０に装着した際に、画像形成装置３０が備える現像装置２０を臨む位置に配置されるようになっている。

トナー撹拌部材８は、回転軸８ａ、撹拌ギア８ｂ及びトナー汲み上げブレード９が一体的に設けられ、撹拌ギア８ｂを介して駆動力が伝達されて回転軸８ａを中心に回転することにより、トナー容器１内に収容されるトナーを撹拌するものである。

トナー撹拌部材８は、図示しない歯車伝達機構および駆動モータからの駆動力により回転するように構成されている。

トナー汲み上げブレード９は、可撓性を有する０．５〜２ｍｍ程度の厚さのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートからなり、トナー容器１内のトナーを汲み上げてトナー排出部材３へ搬送するために、トナー撹拌部材８の両端に取付けられる。

トナー排出部材３は、図３〜図５に示すように、トナー排出部材回転軸３ａ、排出部材駆動ギア３ｂと磁気ブラシ３ｄを形成する磁性体粒子３ｄ１（トナー搬送部として機能する）とを備え、図１に示すように、トナー汲み上げブレード９によって搬送されたトナーをトナー排出口２から現像槽１１に供給する。

トナー排出部材３とトナー撹拌部材８との間には、図３に示すように、トナー排出部材３に軸線方向に沿ってトナー容器１内部をトナー排出部材３側とトナー撹拌部材８側とに区分けするトナー排出部材隔壁（隔壁部）４が設けられる。このトナー排出部材隔壁４によって、トナー撹拌部材８によって汲み上げられたトナーがトナー排出部材３の周辺に適量保持されるようになっている。

ここで、本実施形態に係る特徴的なトナー排出部材回転軸３ａの構成について具体的に説明する。
図６は本実施形態のトナー排出部材回転軸の構成を示す模式図、図７は前記トナー排出部材回転軸の構成を示す断面図である。

トナー排出部材回転軸３ａは、図６に示すように、非磁性のステンレスで形成される回転軸芯３ｅと、回転軸芯３ｅの周りを螺旋状に設けられる磁石３ｃと、トナー排出部材保護層３ｆを備える円柱状の部材である。磁石３ｃは、永久磁石を用いて構成されている。

磁石３ｃにより形成される磁界（磁場）は、磁石３ｃ表面のトナー排出部材回転軸３ａに対する法線方向、つまり、トナー排出部材回転軸３ａの半径方向の最大磁束密度が１００ｍＴ以上２００ｍＴ以下であることが好ましい。すなわち、磁束密度が１００ｍＴ未満では、磁性体粒子を保持することが難しく、離脱しやすくなる。一方、磁束密度が２００ｍＴを超えると、剛直な磁気ブラシが形成されるため、摺擦力が高まりトナーへのダメージが大きくなる。

トナー排出部材３は、図７に示すように、トナー排出部材回転軸３ａに備えられる磁石３ｃに磁性体粒子３ｄ１を付着させることにより磁気ブラシ３ｄ（トナー搬送部として機能する）を構成し、排出部材駆動ギア３ｂを介して図示しない駆動モータの駆動力によって回転するようになっている。

磁石３ｃがトナー排出部材３の外周に沿って螺旋状に設けられていることから、磁気ブラシ３ｄもまたトナー排出部材３の外周に沿って螺旋状に形成される。螺旋状に巻回される磁気ブラシ３ｄ向きは、トナー排出部材３の軸方向一端からトナー排出口２側に向けてトナーが搬送されるように設定されている。

磁気ブラシ３ｄは、図４，図５に示すように、トナーカートリッジ１０の内壁１ａと接触させて隙間をなくすことが好ましい。これにより、トナーの搬送効率が向上するとともに、排出されずにトナーカートリッジ１０内に残るトナー残量を低減できる。

ここで、本実施形態に係る特徴的な磁性体粒子３ｄ１について説明する。
磁性体粒子３ｄ１としては、公知の磁性粒子が使用できるが、体積平均粒径が８０μｍ以上から２００μｍ以下の球形のフェライト成分を含む粒子（フェライト系粒子）が好ましい。

フェライト系粒子は、飽和磁化が高いため、トナーの搬送力が高くなる。球形にすることによって流動性が高まり、耐久性が向上する。すなわち、体積平均粒径が８０μｍ未満では、トナーとの接触面積が大きくなり、磁性体粒子３ｄ１がトナーと混合しやすくなり、トナーカートリッジ１０外へ排出されやすくなる。一方、体積平均粒径が２００μｍを越えると、磁気ブラシ３ｄの表面が粗くなり、トナーカートリッジ１０の内壁１ａに付着しているトナーの搬送能力が低下する。

また、飽和磁化は高すぎると、磁気ブラシ３ｄが剛直化することにより摺擦力が高まり、トナーへのダメージが大きくなり、低すぎると、トナー中に紛れ込み、トナーカートリッジ１０外へ排出されやすくなることから、磁性体粒子３ｄ１の飽和磁化は、６０〜２００ｅｍｕ／ｇの範囲内が好ましい。尚、本実施形態において、飽和磁化は、東英工業株式会社製のＶＳＭＰ−１によって測定された値をいう。

フェライト系粒子としては公知のものを使用でき、例えば、亜鉛系フェライト、ニッケル系フェライト、銅系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、マンガン−マグネシウム系フェライト、銅−マグネシウム系フェライト、マンガン−亜鉛系フェライト、マンガン−銅−亜鉛系フェライト等の粒子が挙げられる。

フェライト系粒子は、公知の方法で作製できる。例えば、Ｆｅ_２Ｏ_３やＭｇ（ＯＨ）_２等のフェライト原料を混合し、この混合粉を加熱炉で加熱して仮焼する。得られた仮焼品を冷却後、振動ミルでほぼ１μｍ程度の粒子となるように粉砕し、粉砕粉に分散剤と水を加えてスラリーを作製する。このスラリーを湿式ボールミルで湿式粉砕し、得られる懸濁液をスプレードライヤーで造粒乾燥することによって、フェライト系粒子が得られる。

フェライト系粒子はそのままで使用できるが、耐汚染性や耐摩耗性を向上させるために、フェライト系粒子の表面を樹脂で被覆してもよい。被覆する樹脂としては、シリコーン樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂が使用できるが、フッ素系樹脂が磁性体粒子表面への耐汚染性が優れる点で好ましい。また、負帯電トナーを使用する場合、負帯電性を有するフッ素系樹脂とトナーとの静電力が弱くなるので、磁性体粒子トナー中に紛れ込み、トナーカートリッジ外へ排出されることを防止できる。

また、磁性体粒子３ｄ１を被覆する樹脂に導電剤を添加することが好ましい。
樹脂層（被覆槽）に導電剤を含むことによって、トナーとの摩擦帯電を低減させることができるので、磁性体粒子３ｄ１にトナーが混ざることを防止できる。

導電剤としては、磁性体粒子３ｄ１の体積抵抗率を制御できるものであれば特に制限はなく、たとえば、酸化ケイ素、アルミナ、カーボンブラック、グラファイト、酸化亜鉛、チタンブラック、酸化鉄、酸化チタン、酸化スズ、チタン酸カリウム、チタン酸カルシウム、ホウ酸アルミニウム、酸化マグネシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等の導電剤が挙げられる。導電剤は１種を単独で使用できまたは２種以上を併用できる。

上記の導電剤の中でも、作製安定性、コスト、電気抵抗の低さという観点からカーボンブラックが好ましい。カーボンブラックの種類は特に限定されないが、ＤＢＰ(ジブチルフタレート)吸油量が９０〜１７０ｍｌ／１００ｇの範囲にあるものが、作製安定性に優れる点で好ましい。また、一次粒子径として５０ｎｍ以下のものが分散性に優れるため特に好ましい。

また、導電剤の含有率としては、樹脂層を構成する樹脂１００重量部に対して１〜２０重量部が好ましい。１重量部未満では、導電性を得られないことがある。一方、２０重量部を超えると樹脂層が剥がれやすくなる。

さらに、磁性体粒子３ｄ１の被覆層の被覆方法には、公知の方法が採用できる。例えば、被覆層の原料を溶媒（例えば、トルエン、アセトン等の有機溶媒）に溶解し、得られた溶液中にコア粒子を浸漬させる浸漬法、該溶液をコア粒子に塗布又はスプレーする方法等がある。

次に、本実施形態の画像形成装置３０においてトナーカートリッジ１０から現像装置２０にトナー補給を行う動作について説明する。

トナーカートリッジ１０により現像装置２０にトナーを補給する場合は、図２に示すように、トナーカートリッジ１０において、トナー撹拌部材８を矢印Ｅ方向に回転させてトナー容器１内のトナーを撹拌しながら、トナー汲み上げブレード９によってトナーをトナー排出部材３側へ汲み上げる。

この時、トナー汲み上げブレード９は、ブレードを構成する素材の有する可撓性によってトナー容器１の内壁１ａに摺接しながら変形しつつ回転し、回転方向下流側のトナー、すなわち、図２中のトナー容器１内で右側（図１中の現像装置２０寄り）でトナー汲み上げブレード９の上方に位置するトナーをトナー排出部材３側に供給する。

そして、トナー排出部材３側に供給されたトナーは、図３に示すように、トナー排出部材３の回転によって螺旋状に構成された磁性体粒子３ｄ１の磁気ブラシ３ｄによりトナー排出口２に向かって搬送され、図１に示すように、トナー排出口２を通って現像装置２０に供給される。

以上のように構成したので、本実施形態によれば、トナー排出部材３の構成として、軸線周りに螺旋状に磁石３ｃを設けたトナー排出部材回転軸３ａと、磁気ブラシ３ｄを形成する磁性体粒子３ｄ１とを備えることで、フレキシブルな磁気ブラシ３ｄをトナー搬送羽根として使用してトナーを搬送することができる。これにより、トナーに加わる最大圧力が緩和されるので、トナーが圧密状態となることによるトナー排出部材３がロックするのを防止できる。

従って、本実施形態に係る画像形成装置３０によれば、トナーカートリッジ１０により現像装置２０に対して安定したトナー補給を行うことができるので、高品位の画像を安定して出力することが可能になる。

尚、上述した実施形態では、本発明に係るトナーカートリッジを図１に示すような画像形成装置３０に適用した例について説明したが、トナーカートリッジを用いて現像装置にトナーを補給する画像形成装置であれば、上述したような構成の画像形成装置や複写機に限定されるものではなく、その他の画像形成装置等に展開が可能である。

以上のように、本発明は、上述した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る。すなわち、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更した技術的手段を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。

本発明に係るトナーカートリッジが用いられた実施形態の画像形成装置の構成を示す説明図である。 前記画像形成装置を構成するトナーカートリッジの構成を示す正面断面図である。 前記トナーカートリッジにおける上カバーを取り外した際の平面図である。 図２のＡ−Ａ断面矢視図である。 図２のＢ−Ｂ断面矢視図である。 本実施形態のトナー排出部材回転軸の構成を示す模式図である。 前記トナー排出部材回転軸の構成を示す断面図である。

符号の説明

１ トナー容器
１ａ 内壁
２ トナー排出口
３ トナー排出部材
３ａ トナー排出部材回転軸
３ｂ 排出部材駆動ギア
３ｃ 磁石
３ｄ 磁気ブラシ
３ｄ１ 磁性体粒子
３ｅ 回転軸芯
３ｆ トナー排出部材保護層
４ トナー排出部材隔壁（隔壁部）
８ トナー撹拌部材
１０ トナーカートリッジ
１１ 現像槽
２０ 現像装置
３０ 画像形成装置

Claims (3)

1. トナーを収容するトナー収容部と、トナー収容部内のトナーを外部に排出するトナー排出口と、回転することによりトナー収容部内のトナーをトナー排出口に向けて搬送するトナー排出部材とを備え、前記トナー排出部材は、該トナー排出部材を回転させるトナー排出部材回転軸を備えるトナーカットリッジにおいて、
   前記トナーは、トナーと磁性体粒子とからなる２成分現像剤用に用いられるトナーであり、
   前記トナー排出部材回転軸は、非磁性であって、軸線周りに螺旋状に磁石が埋め込まれ、前記トナー排出部材回転軸の表面には、前記磁石に沿って螺旋状に形成される前記磁性体粒子による磁気ブラシによってトナー搬送羽根が形成されることを特徴とするトナーカートリッジ。
2. 前記磁性体粒子は、フェライト成分を含むフェライト系粒子であって、前記フェライト系粒子の表面は、フッ素系樹脂で被覆され、
   前記トナーは、負帯電トナーを使用す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。
3. 表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、感光体ドラム表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラム表面に静電潜像を形成する露光装置と、感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、前記現像装置にトナーを補給するトナーカートリッジと、感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、トナー像を記録媒体に定着させる定着装置とを備え、電子写真方式によりトナーを用いて画像を形成する画像形成装置において、
   前記トナーカートリッジとして、請求項１または２に記載のトナーカートリッジを用いることを特徴とする画像形成装置。

Images