JP6657653B2 - トナーカートリッジおよび画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナーカートリッジおよび画像形成装置に関する。

特許文献１には、トナーを持ち上げて開口部の縁まで迫り出させる迫り出し部分が形成されたトナーボトルが開示されている。

また、特許文献２には、現像剤をすくい上げて排出開口部へ搬送する搬送部材を備えた現像剤補給容器が開示されている。

特開２００４−２８００６４号公報 特開２０１０−２１０９４６号公報

本発明は、粉体容器内の粉体が減ってきて単位時間当たりの粉体の排出量が必要な排出量を下回った時点での粉体残量の低減が図られたトナーカートリッジおよびそのトナーカートリッジを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１は、
粉体を収容し１端が閉じて２端が開口し、本体部と、本体部よりも該２端側に、該２端側に向かうほど径が細くなる絞り部を有し、該１端と該２端とを結ぶ方向に延びる回転軸の回りに回転することで該粉体を該２端側に搬送する突条が内周面に形成された粉体容器と、
前記粉体の流出口を有し、前記開口から流出した粉体を該流出口から流出させる蓋部材とを備え、
前記突条は、前記本体部と前記絞り部とに跨って形成された、途中に途切れた部分が存在することを許容し該途切れた部分を内挿すると螺旋形となる第１の突条と、前記絞り部において該第１の突条の間を通るように形成された、途中に途切れた部分が存在することを許容し該途切れた部分を内挿すると螺旋形となる第２の突条とを有することで、該絞り部において２重の螺旋形に形成された突条であって、さらに、
前記第１の突条が、該第１の突条の全長に亘って、前記１端と前記２端とを結ぶ回転軸方向に同一間隔となるように形成され、
前記第２の突条が、該第２の突条の全長に亘って、前記回転軸方向に同一間隔となるように形成されていることを特徴とするトナーカートリッジである。

請求項２は、請求項１に記載の粉体収容装置を備え、前記粉体収容装置から粉体を取り出し該粉体を用いて画像を形成することを特徴とする画像形成装置である。

請求項１および請求項２によれば、上記突条の回転軸方向の間隔が本体部と絞り部とで同一の場合と比べ、粉体残量が低減される。

また、請求項１および請求項２によれば、絞り部に、上記の第１の螺旋形のみであって上記の第２の螺旋形を有さない突条が形成されている場合と比べ、粉体残量が低減される。

本発明の一実施形態としての画像形成装置の外観斜視図である。 図１に外観を示した画像形成装置の内部構成を示した模式図である。 図１，図２に示す画像形成装置に採用される、一実施形態としてのトナーカートリッジの斜視図である。 図３に示すトナーカートリッジの分解斜視図である。 図３に示すトナーカートリッジの側面図である。 図３に示すトナーカートリッジの、フランジ近傍部分の断面図である。 絞りの傾斜角度と長さを変えたときの、突条による搬送能力の一例を示した図である。 図３〜図６に示したトナーボトルとその突条を示した模式図である。 別例のトナーボトルとその突条を示した模式図である。 トナーボトルと突条の、もう１つの例を示した模式図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の一実施形態としての画像形成装置の外観斜視図である。

この画像形成装置１は、スキャナ１０とプリンタ２０を備えている。

スキャナ１０は、この画像形成装置１の骨組みである装置筐体９０の上に載せられており、プリンタ２０は、装置筐体９０内に構成されている。

図２は、図１に外観を示した画像形成装置の内部構成を示した模式図である。

プリンタ２０は、ほぼ横に１列に配列された４つの像形成部５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋを有する。これらの像形成部５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋでは、それぞれ、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒（Ｋ）の各色トナーによるトナー像が形成される。ここでは、これらの像形成部５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋに共通の説明については、トナーの色の区別を表わす、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの符号を省略し、像形成部５０と表記する。像形成部以外の他の構成要素についても同様である。

各像形成部５０には、感光体５１が備えられている。この感光体５１は、駆動力を受けて矢印Ａ方向に回転しながら、その表面に静電潜像が形成され、さらに現像によりトナー像が形成される。

各像形成部５０に備えられている各感光体５１の周りには、帯電器５２、露光器５３、現像器５４、１次転写器６２、およびクリーナ５５が備えられている。ここで、１次転写器６２は、感光体５１との間に、後述する中間転写ベルト６１を挟んだ位置に置かれている。この１次転写器６２は、像形成部５０ではなく、後述する中間転写部６０に備えられている要素である。

帯電器５２は、感光体５１の表面を一様に帯電する。

露光器５３は、一様に帯電された感光体５１に、画像信号に基づいて変調された露光光を照射して、感光体５１上に静電潜像を形成する。

現像器５４は、感光体５１上に形成された静電潜像を、各像形成部５０に応じた色のトナーで現像して、感光体５１上にトナー像を形成する。

１次転写器６２は、感光体５１上に形成されたトナー像を、後述する中間転写ベルト６１上に転写する。

クリーナ５５は、転写後の感光体５１上の残留トナー等を感光体５１上から取り除く。

４つの像形成部５０の上部には、中間転写部６０が配置されている。そして、この中間転写部６０には、中間転写ベルト６１が備えられている。この中間転写ベルト６１は、駆動ロール６３ａ、従動ロール６３ｂ、張架ロール６３ｃ等の複数のロールに支持されている。そして、この中間転写ベルト６１は、駆動ロール６３ａに駆動されて、４つの像形成部５０に備えられている４つの感光体５１に沿う経路を含む循環経路上を、矢印Ｂ方向に循環移動する。

各感光体５１上のトナー像は１次転写器６２の作用により、中間転写ベルト６１上に順次重なるように転写される。そして、中間転写ベルト６１上に転写されたトナー像は、その中間転写ベルト６１により、２次転写位置Ｔ２に搬送される。この２次転写位置Ｔ２には２次転写器７１が備えられており、中間転写ベルト６１上のトナー像は、その２次転写器７１の作用により、その２次転写位置Ｔ２に搬送されてきた用紙Ｐ上に転写される。用紙Ｐの搬送については後述する。用紙Ｐへのトナー像の転写後の中間転写ベルト６１上に残存するトナー等は、クリーナ６４により、その中間転写ベルト６１から取り除かれる。

中間転写部６０の上部には、各色のトナーが収容されたトナーカートリッジ１００が備えられている。現像器５４内のトナーが現像により消費されると、対応する色のトナーを収容したトナーカートリッジ１００から、トナーが、不図示のトナー補給路を通って現像器５４に補給される。トナーカートリッジ１００は装置筐体９０に対し着脱自在に構成されており、空になると取り出されて、新たなトナーカートリッジ１００が装着される。

用紙トレイ２１からは、ピックアップロール２４により用紙Ｐが１枚取り出され、搬送ロール２５により、搬送路９９上を矢印Ｃ方向に、タイミング調整ロール２６まで搬送される。このタイミング調整ロール２６まで搬送されてきた用紙Ｐは、そのタイミング調整ロール２６により、中間転写ベルト６１上のトナー像が２次転写位置Ｔ２に到達するタイミングに合わせて２次転写位置Ｔ２に到達するように、その２次転写位置に向かって送り出される。タイミング調整ロール２６により送り出された用紙Ｐは、２次転写位置Ｔ２において、２次転写器７１の作用により、中間転写ベルト６１からトナー像の転写を受ける。トナー像の転写を受けた用紙Ｐは、さらに矢印Ｄ方向に搬送されて定着器７２を通過する。用紙Ｐ上のトナー像は、この定着器７２により加熱および加圧を受けて用紙Ｐ上に定着される。これにより、用紙Ｐ上には、定着されたトナー像からなる画像がプリントされる。定着器７２によりトナー像の定着を受けた用紙は、搬送ロール２７によりさらに搬送され、排紙ロール２８により、排紙口２９から排紙トレイ２２上に送り出される。

次に、トナーカートリッジ１００の構造について説明する。

図３は、図１，図２に示す画像形成装置に採用される、一実施形態としてのトナーカートリッジの斜視図である。

また、図４は、図３に示すトナーカートリッジの分解斜視図である。

また、図５は、図３に示すトナーカートリッジの側面図である。ただし、この図５では、トナーボトルを除き断面が示されている。

さらに、図６は、図３に示すトナーカートリッジの、フランジ近傍部分の断面図である。

このトナーカートリッジ１００は、図４に示すように、トナーボトル１１０、攪拌部材１２０、シール部材１３０、フランジ１４０、もう１つのシール部材１５０、およびカップリング１６０を有する。このトナーカートリッジ１００は、本発明にいうトナーカートリッジの一例に相当する。また、トナーボトル１１０は、粉体容器の一例に相当する。さらに、攪拌部材１２０〜カップリング１６０の組立体が、蓋部材の一例に相当する。

このトナーカートリッジ１００は、トナーボトル１１０内にトナーが収容されて図３に示す状態に組み立てられ、その組み立てられた状態のトナーカートリッジ１００が、図１，図２に示す画像形成装置１内に差し込まれて横置きに設置される。また、このトナーカートリッジ１００は、トナーボトル１１０が空になると矢印Ｅの向きに引き抜かれ、新たなカートリッジ１００が差し込まれる。

トナーボトル１１０は、全体として略円筒形を成し、その第１端（矢印Ｉの向きの後端）が閉じ、第２端（矢印Ｉの向きの先端）に開口を有し、内部にはトナーが収容される。第１端には、このトナーカートリッジ１００を画像形成装置１から引き抜くときに把持する把っ手１１２が設けられている。

また、このトナーボトル１００は、開口が形成されている第２端寄りに、開口側ほど細径に、第２端に至る手前まで形成された絞り部Ｂと、その絞り部Ｂよりも開口側に、その開口にまで至る、回転軸方向（長手方向）に同一径に形成された出口部Ｃとを有する。

本実施形態では、この出口部Ｃは、回転軸方向（長手方向）に同一径に形成されているが、この出口部Ｃは、必ずしも同一径である必要はなく、絞り部Ｂよりも緩やかな傾斜を有していてもよい。また、このトナーボトル１００は、絞り部Ｂよりも第１端寄り（把っ手１１２側）に、本体部Ａを有する。この本体部Ａも、本実施形態では回転軸方向にほぼ同一径に形成されている。ただし、本体部Ａは必ずしも同一径である必要はなく、出口部Ｃと同様、絞り部Ｂよりも緩やかな傾斜を有していてもよい。

また、このトナーボトル１１０の外周面１１０ａには螺旋状に延びる溝１１３ａが形成されている。ただし、この螺旋状の溝１１３ａは、補強リブ１１８ａで断続されている。すなわち、このトナーボトル１１０の外周面１１０ａには、断続しながら螺旋形に延びる一本の溝１１３ａが形成されている。

この溝１１３ａの裏面は、トナーボトル１１０の内周面１１０ｂに突き出ている。すなわち、このトナーボトル１１０の内周面１１０ｂには、螺旋形に延びる一本の突条１１３ｂ（図６参照）が形成されている。ただし、この突条１１３ｂは、外周面１１０ａに設けられている補強リブ１１８ａの裏面１１８ｂによって断続しながら延びている。このトナーボトル１１０は、後述するようにして、そのトナーボトル１１０の中央に左右に延びる回転軸の回りに、図３，図４に示す矢印Ｒの向きに回転する。このトナーボトル１１０内にはトナー（不図示）が充填されており、トナーボトル１１０が回転するとその内周面１１０ｂの螺旋形の突条１１３ｂによりトナーが開口１１１側に搬送される。

ここで、本実施形態では、トナーボトル１１０内に充填されているトナーは、圧縮比が０．３５以上、０．４５以下であって、流動性に劣るトナーである。本実施形態のトナーボトル１１０は、図５に示すように、開口１１１に近い部分が、開口１１１に向かって、回転軸に対し５度の傾斜を持って径が絞られている。この傾斜が５度以下であれば、圧縮比が０．３５以上、０．４５以下のトナーであっても、内周面１１０ａの突条１１３ｂにより開口１１１に向けてトナーを円滑に搬送することができることが確認されている。

上記の通り、圧縮比は、０．３５以上、０．４５以下が望ましい。なぜならば、０．３５未満については、流動性が良すぎてトナーが過多に供給されてしまうので、よろしくない。０．４５越えについては、流動性が悪過ぎてトナーが詰まる可能性があるので、よろしくない。

以下に、圧縮比が０．３５以上０．４５以上のトナーの実施例と、圧縮比が０．３４と０．４６の比較例を示す。

（樹脂微粒子分散液(１)の調製）
ビスフェノールＡエチレンオキサイド２モル付加物 ２５部
ビスフェノールＡプロピレンオキサイド２モル付加物 ２５部
テレフタル酸 ３０部
コハク酸 ５部
無水トリメリット酸 １５部
以上を、撹拌装置、窒素導入管、温度センサー、精留塔を備えた丸底フラスコに投入し、マントルヒーターを用い２００℃まで昇温させた。次いで、ガス導入管より窒素ガスを導入し、フラスコ内を不活性ガス雰囲気に保ちながら攪拌した。その後、原料混合物１００部に対して、ジブチルスズオキシド０．０５部を添加し、反応物の温度を２００℃に保ちながら4時間反応させることで樹脂（１）を得た。

次いで、得られた樹脂（１）を溶融状態のまま、乳化機（キャビトロンＣＤ１０１０、ユーロテック社製）に毎分１００ｇの速度で移送した。別途準備した水性媒体タンクには、試薬アンモニア水をイオン交換水で希釈した０．４０％濃度の希アンモニア水を入れ、熱交換器で１２０℃に加熱しながら毎分０．１リットルの速度で上記ポリエステル樹脂溶融体と同時に前記乳化機に移送した。この状態で、回転子の回転速度が６０Ｈｚ、圧力が０．４９ＭＰａ（５ｋｇ／ｃｍ2）の条件で乳化機を運転し、樹脂微粒子分散液（１）を得た。

（離型剤分散液の調製）
−離型剤分散液（１）−
・ポリエチレンワックス（東洋ペトロライト社製、Ｐｏｌｙｗａｘ７２５、融解温度：１ ０２℃） ５０部
・アニオン性界面活性剤（第一工業製薬（株）、ネオゲンＲＫ） ５部
・イオン交換水 ２００部
以上の各成分を混合し１１０℃に加熱溶融させ、ホモジナイザー（ＩＫＡ社製、ウルトラタラックスＴ５０）を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザ（ゴーリン社）で分散処理し、体積平均粒径が２２０ｎｍである離型剤を分散させてなる離型剤分散液（１）（離型剤濃度：２０％）を調製した。

（着色剤分散液(１)の調製）
・シアン顔料（大日精化（株）製、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：３（銅フタロシア ニン）） １０００部
・アニオン界面活性剤（第一工業製薬社製、ネオゲンＲ） １５０部
・イオン交換水 ９０００部
以上を混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー（（株）スギノマシン製、ＨＪＰ３０００６）を用いて約１時間分散して着色剤（シアン顔料）を分散させてなる着色剤分散液（１）を調製した。着色剤分散液（１）における着色剤（シアン顔料）の体積平均粒径は０．１５μｍ、着色剤粒子濃度は２３％であった。

（トナー粒子の作製）
樹脂微粒子分散液（１） ４００部
離型剤分散液（１） ５０部
着色剤分散液（１） ２２部
これらを丸型ステンレス製フラスコ中に添加し、次に１０％ポリ塩化アルミニウム水溶液（浅田化学社製）１．５部とを投入し、０．１Ｎ硝酸水溶液にて系をｐＨ２．５に調整した。その後、３０分間室温にて撹拌を行った後、ホモジナイザー（ＩＫＡ社製、ウルトラタラックスＴ５０）にて混合分散を行い、加熱用オイルバス中で４５℃まで撹拌しながら昇温し３０分間保持した。次いで、樹脂分散液５０部を追添加した後、５０℃まで昇温し、さらに１時間保持した。

得られた内容物を光学顕微鏡にて観察すると、粒径が７．５μｍ前後の凝集粒子が生成していることが確認された。水酸化ナトリウム水溶液でｐＨを７．５に調整し、その後、加熱用オイルバスにより８０℃まで昇温しそのまま２時間保持した。室温まで冷却後、濾過を行い、イオン交換水にて十分に洗浄した後、真空乾燥機を用いて乾燥させることによりトナー粒子1を得た。

得られた各トナー粒子１００部に対して、コロイダルシリカ（日本アエロジル社製、Ｒ９７２）１．７部を加え、ヘンシェルミキサーにて外添混合を行い、圧縮比が０．３４の静電荷像現像用トナー１を得た。

得られた各トナー粒子１００部に対して、コロイダルシリカ（日本アエロジル社製、Ｒ９７２）１．５部を加え、ヘンシェルミキサーにて外添混合を行い、圧縮比が０．３５の静電荷像現像用トナー２を得た。

得られた各トナー粒子１００部に対して、コロイダルシリカ（日本アエロジル社製、Ｒ９７２）１．２部を加え、ヘンシェルミキサーにて外添混合を行い、圧縮比が０．４の静電荷像現像用トナー３を得た。

得られた各トナー粒子１００部に対して、コロイダルシリカ（日本アエロジル社製、Ｒ９７２）０．７部を加え、ヘンシェルミキサーにて外添混合を行い、圧縮比が０．４４の静電荷像現像用トナー４を得た。

得られた各トナー粒子１００部に対して、コロイダルシリカ（日本アエロジル社製、Ｒ９７２）０．５部を加え、ヘンシェルミキサーにて外添混合を行い、圧縮比が０．４５の静電荷像現像用トナー５を得た。

得られた各トナー粒子１００部に対して、コロイダルシリカ（日本アエロジル社製、Ｒ９７２）０．４部を加え、ヘンシェルミキサーにて外添混合を行い、圧縮比が０．４６の静電荷像現像用トナー６を得た。

（静電荷像現像剤の製造）
トルエン１．２５部にカーボンブラック（商品名；ＶＸＣ−７２、キャボット社製）０．１２部を混合し、サンドミルで２０分攪拌分散したカーボン分散液に、３官能性イソシアネート８０％酢酸エチル溶液（タケネートＤ１１０Ｎ、武田薬品工業社製）１．２５部を混合攪拌したコート剤樹脂溶液と、Ｍｎ−Ｍｇ−Ｓｒフェライト粒子（体積平均粒径：３５μｍ）をニーダーに投入し、常温で５分間混合攪拌した後、常圧にて１５０℃まで昇温し溶剤を留去した。さらに３０分混合攪拌後、ヒーターの電源を切り５０℃まで降温した。得られたコートキャリアを７５μｍメッシュで篩分し、キャリアを作製した。このキャリア９５部と、前記静電荷像現像用トナー５部とをＶブレンダーにて混合し、静電荷像現像剤を得た。

樹脂（１）の作製の反応物の温度を２００℃に保ちながら4時間反応させるのをＸ℃Ｙ時間にした以外は樹脂（１）の作製と同様の方法で樹脂（2）及び樹脂微粒子分散液（2）を作製し、樹脂微粒子分散液（2）に変更した以外はトナー粒子（1）と同様にしてトナー粒子（２）を作製した。

（トナーの流動性の評価）
パウダーテスター(ホソカワミクロン社製)を用いてトナーの圧縮比を以下の式より求めることができる。
圧縮比＝[(固め見掛け密度)−(ゆるみ見掛け密度)]／(固め見掛け密度)
以下に、実施例のトナーの一覧を示す。

図３〜図６に示すトナーボトル１１０の説明に戻る。

このトナーボトル１１０の外周面１１０ａには、その開口１１１の近傍に、雄ねじ１１４が形成されている。この雄ねじ１１４には、攪拌部材１２０の雌ねじ１２２（図６参照）がねじ止めされ、トナーボトル１１０に攪拌部材１２０が固定される。したがって、トナーボトル１１０と攪拌部材１２０は一体に回転する。

この攪拌部材１２０は、トナーボトル１１０側に開口した円筒部１２１を有し、その円筒部１２１の内周面には雌ねじ１２２が形成されている。また、この攪拌部材１２０には、フランジ１４０側に突き出た攪拌羽根１２３が設けられている。ここで、フランジ１４０にも、図６に示すように、トナーボトル１１０側に対面する向きに開いた中空の筒状部１４１が形成されている。攪拌部材１２０の攪拌羽根１２３は、フランジ１４０の筒状部１４１内に配置される。この攪拌羽根１２３は、トナーボトル１１０の開口１１１からフランジ１４０内に移動してきたトナーを、回転軸を周回する向き（矢印Ｒの向き）に撹拌して、トナーの凝集を防ぐ役割を担っている。攪拌羽根１２３の先端には嵌合穴１２４が設けられている。一方、フランジ１４０の、嵌合穴１２４に対面する位置には、通し孔１４２が形成されている。この通し孔１４２には、このフランジ１４０の外側（図６の左側）からカップリング１６０が差し込まれて嵌合穴１２４に嵌め込まれている。このトナーカートリッジ１００が画像形成装置１（図１，図２参照）に差し込まれると、カップリング１６０が装置本体側のカップリング（不図示）と結合する。そして、このカップリング１５０は、装置本体に備えられているモータ（不図示）により、その装置本体側のカップリングを介して回転駆動される。このカップリング１６０は、攪拌部材１２０の嵌合穴１２４に嵌め込まれていて、そのカップリング１６０が回転すると攪拌部材１２０も一体に回転する。また、攪拌部材１２０はトナーボトル１１０に固定されているため、攪拌部材１２０が回転するとトナーボトル１１０も一体に回転する。

攪拌部材１２０には、その外周面１２０ａに、周回方向に一周する係止溝１２５が設けられている。一方、フランジ１４０には、この係止溝１２３に嵌め込まれる係止爪１４６が設けられている。この係止溝１４６は、フランジ１４０を、回転軸方向（図６の左右方向）には攪拌部材１２０に固定しながら回転方向（図３，図４に示す矢印Ｒ方向）には係止溝１２３と摺動する。このトナーカートリッジ１００が画像形成装置１に差し込まれると、フランジ１４０はその装置本体に対し非回転状態に固定される。したがって、攪拌部材１２０は、フランジ１４０の係止爪１４６と摺動しながら回転する。

リング状のシール部材１３０は、攪拌部材１２０とフランジ１４０との間に挟まれて、フランジ部材１４０の円形の突条１４７に押し潰されている。このシール部材１３０は、攪拌部材１２０とフランジ１４０との間からトナーが洩れ出るのを防止している。また、もう１つのリング状のシール部材１５０は、フランジ１４０の通し孔１４２を取り巻く位置に配置されて、フランジ１４０の通し孔１４２からトナーの洩れを防止している。

このフランジ１４０は、攪拌部材１２０などとともにトナーボトル１１０に対する蓋としての役割を有し、さらに、トナーが流出する流出口１４３を有する。その流出口１４３の周囲は、もう１つのシール部材１４４で覆われている。さらに、その流出口１４３とシール部材１４４は、シャッタ１４５で覆われている。このシャッタ１４５は、このトナーカートリッジ１００を画像形成装置１に差し込んだ際に開放され、抜き取る際に閉鎖される。上述の通り、このトナーカートリッジ１００が画像形成装置１に差し込まれると、シャッタ１４５が開かれるとともに、さらにフランジ１４０が非回転状態に保持される。さらに、装置本体側のカップリング（不図示）とこのトナーカートリッジ１００のカップリング１６０が結合する。このカップリング１６０は、装置本体側のモータにより装置本体側のカップリングを介して回転駆動される。そして、その回転駆動により、トナーカートリッジ１００の攪拌部材１２０とトナーボトル１１０が回転する。トナーボトル１１０の回転によりそのトナーボトル１１０内のトナーが開口１１１側に搬送され、その開口１１１から搬出されてフランジ１４０内に入り込む。フランジ１４０内に入り込んだトナーは攪拌部材１２０の攪拌羽根１２３により攪拌されながら、流出口１４３から、このトナーカートリッジ１２０外部に流出する。

ここで説明しているトナーカートリッジ１００は、図２に示すトナーカートリッジ１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋを代表している。すなわち、このトナーカートリッジ１００から流出したトナーは対応する現像器５４に供給され、トナー像の形成に供される。

ここで、この実施形態のトナーカートリッジ１００は、回転軸上に設けられたカップリング１６０を介して回転駆動される。したがって、トナーボトル１１０にギアを形成してそのギアを駆動する構成と比べ、トナーカートリッジを回転駆動するための駆動系の構成が簡易化される。また、図２に示す４個のトナーカートリッジ１００Ｙ，１００Ｍ,１０
０Ｃ，１００Ｋどうしの間にギア（図３参照）等の配置スペースは不要であり、省スペース化が図られる。

また、本実施形態のトナーカートリッジ１００の場合、トナーボトル１１０は開口１１１に向かって５度絞られているものの、それ以外には、前掲の特許文献１，２にように回転軸方向に向かって強く絞られた開口は存在せず、したがってその開口に向けてトナーを掬い上げる構造（掬い上げる形状や部材等）は不要であり、簡易な構造であって、しかも流動性に劣るトナーの収容および送り出しに適したトナーカートリッジ１００となっている。

図７は、絞りの傾斜角度と長さを変えたときの、突条による搬送能力の一例を示した図である。

ここでは、図３〜図５に示すトナーボトル１１０と同様の突条を有し、開口に向かって小径に窄まった形状であって、窄まりの角度や長さを様々に変化させた複数のトナーボトルを作製し、突条によるトナーの搬送能力を測定した。ここでは、圧縮比０．４のトナー（前述の表１のトナー３）を用いている。

この図７はその測定結果を表わしている。この図７の横軸は絞り（傾斜）の長さ、縦軸は搬送能力（リットル／秒）である。

搬送能力としては、０．１リットル／秒以上であることが求められている。この点を考慮すると、傾き角度は５度以下であることが好ましい。この絞り（傾斜）を図３〜図６に示すトナーボトル１１０の絞り部Ｂに採用したときの絞りの長さは、画像形成装置１へのトナーカートリッジ１００の収容寸法等を考慮すると、１５０ｍｍ以下であることが望ましい。また、トナーボトル１１０の開口の寸法は、本体Ａの寸法の７５％以上であることが好ましい。この点からも絞りの長さは１５０ｍｍ以下であることが望ましい。

次に、トナーボトルに形成された突条について考察する。

図８は、図３〜図６に示したトナーボトルとその突条を示した模式図である。

この図８には、トナーボトル１１０の開口近傍の形状と、内壁面の突条１１３ｂが示されている。

前述の通り、このトナーボトル１１０は、ほぼ同一径の本体部Ａと、開口に向かって開口に至る手前まで径が徐々に窄まった絞り部Ｂと、絞り部Ｂの開口側の端と開口との間に形成された、ほぼ同一径の出口部Ｃとを有する。

ここで、突条１１３ｂは、トナーボトル１１０、本体部Ａから絞り部Ｂを経由して出口部Ｃに達するまで形成されている。ただし、出口部Ｃの、開口側最終端の部分には、突条は形成されていない。これは、図３に示す雄ネジ１１４など、トナーカートリッジ１００の蓋部分を構成する部品（図３〜図６に示すトナーカートリッジ１００の場合は、蓋部材を構成する攪拌部材１２０）を取り付ける構造を形成する必要があるからである。

トナーボトル１１０は、図８に示す通り、横向きの姿勢に設置される。したがって、トナーボトル１１０内のトナーは、その収容量が減ってくると、横向きの姿勢における下部に溜まる。トナーボトル１１０が回転すると内部のトナーは内壁面に突き出た突条１１３ｂに押されて開口に向かって搬送されるが、絞り部Ｂの下面は開口に向かって登り坂となっている。このため、この絞り部Ｂ内のトナーにはその登り坂を滑り落ちる向き、すなわち突条１１３ｂによる搬送方向とは逆向きの力が働く。ただし、この絞り部Ｂは、そのトナーボトル１１０の長手方向全長に渡って突条１１３ｂが形成されているため、この絞り部Ｂ内のトナーは、突条１１３ｂにより、滑り落ちようとする力に抗して出口部Ｃに向かって搬送される。

出口部Ｃにまで搬送されたトナーは、その出口部Ｃに形成されている突条１１３ｂによってさらに搬送されるが、突条１１３ｂが途切れた開口側最終端まで搬送されたトナーは、突条１１３ｂによっては直接的には搬送力は働かない。ただし、その開口側最終端にまで搬送されたトナーは、それよりも開口から離れた部分に位置するトナーが搬送されることによって開口に向かって押され、開口から排出される。

トナーボトル１１０が空になる最終段階では、この出口部Ｃの開口側最終端に位置するトナーには、それ以上の搬送力は作用せず、トナーボトル１１０の内に残存することになる。

ただし、図８に示す側では、突条１１３ｂが出口部Ｃの途中まで形成されているため、トナーボトル１１０が空になったときのトナーの残存量は僅かである。

図９は、別例のトナーボトルとその突条を示した模式図である。ここでは分かり易さのため、図８において付した符号と同一の符号を付して示す。

このトナーボトル１１０には、本体部Ａと絞り部Ｂが設けられているが、図８に示すトナーボトル１１０における出口部Ｃに相当する部分は存在しない。すなわち、絞り部Ｂが、開口が形成された第２端まで続いている。突条１１３ｂは本体部Ａから絞り部Ｂに達するまで螺旋形に延びている。ただし、この絞り部Ｂの開口側最終端の部分では、その突条１１３ｂが途切れている。上述の通り、開口側最終端の部分には、トナーカートリッジを構成する蓋部材の取付け構造を設ける必要があるからである。

蓋部材の、トナーボトル１１０に取り付けられる部分は、径が一定になっていることが通常なので、トナーボトル１１０についても、蓋部材が取り付けられる部分は一定の径となるように形成される。

ここで、この図９に示す例における突条１１３ｂは、絞り部Ｂでは本体部Ａよりも狭い間隔の螺旋となっている。

これも上述した通り、トナーボトル１１０内のトナーは、絞り部Ｂでは突条１１３ｂに押されて登り斜面を登る向きに搬送される。このため、絞り部Ｂの、開口側最終端の、突条１１３ｂが途切れた部分にまで搬送されてきたトナーは、直接の搬送力を失うだけでなく、そのトナーには、開口から離れる向きに斜面を滑り落ちる力が働くことになる。十分なトナー残量があるときは、その部分のトナーも後から搬送されてくるトナーに押されて開口から排出される。ただし、トナーボトル１１０が空になる最終段階では、この絞り部Ｂの開口側最終端に位置するトナーには、開口から離れる向きに斜面を滑り落ちる力のみが作用することになる。

そこで、この図９に示す例では、絞り部Ｂの突条の螺旋の間隔を本体部Ａにおける螺旋の間隔よりも狭い間隔に形成している。トナーが斜面を滑り落ちる距離は、絞り部Ｂにおける突条１１３ｂの間隔が狭いほど短くて済む。この図９に示す例では、本体部Ａと比べ絞り部Ｂにおける突条１１３ｂの螺旋の間隔が狭いため、絞り部Ｂにおける突条１１３ｂの螺旋の間隔を本体部Ａにおける間隔と同一にした場合と比べ、トナーボトル１１０が空であると判定される最終段階でのトナーの残量を僅かな量に抑えることができる。

図１０は、トナーボトルと突条の形状の、もう１つの例を示した模式図である。

ここでも、分かり易さのため、図８，図９において付した符号と同一の符号を付して示す。

この図１０に示すトナーボトル１１０の、突条１１３ｂの形状を除く全体形状は、図９に示すトナーボトル１１０と同一である。すなわち、この図１０に示すトナーボトル１１０は、本体部Ａと絞り部Ｂを有する。図８に示すトナーボトル１１０における出口部Ｃに相当する部分は存在しない。

ただし、上述したように、蓋部材が取り付けられる部分は一定の径となっている必要があり、絞り部Ｂの先に一定径の、蓋部材を取り付ける取付部(不図示)が存在する。

すなわち、本発明にいう２端は取付部を除外した残りの部分の端部をいう。

この図１０に示すトナーボトル１１０の突条１１３ｂは、本体部Ａから絞り部Ｂにまで延びる第１螺旋形の突条１１３ｂ＿１と、絞り部Ｂにおいて形成された第２螺旋形の突条１１３ｂ＿２とで構成されている。ただし、突条１１３ｂ＿１，１１３ｂ＿２の双方とも、開口側最終端の部分には形成されておらず、開口（第２端）の少し手前で途切れている。突条１１３ｂ＿１は、本体部Ａから絞り部Ｂにまで同一間隔の螺旋に形成されている。また、突条１１３ｂ＿２は、間隔自体は突条１１３ｂ＿１と同一であるが、絞り部１１３ｂ＿２にのみ形成されて、突条１１３ｂ＿１の間を通って螺旋形に延びている。

すなわち、この図１０に示すトナーボトル１１０の突条１１３ｂは、本体部Ａでは、１重の螺旋形であって、絞り部Ｂでは２重の螺旋形となっている。これにより、突条１１３ｂの間隔は、絞り部Ｂでは本体部Ａの半分の間隔となり、図９のトナーボトル１１０の場合と同様の作用により、トナーボトル１１０が空であると判定される最終段階でのトナー残量を僅かな量に抑えることができる。

なお、図８〜図１０に示す模式図上では、突条１１３ｂ（図１０に示す例では２本の突条１１３ｂ＿１，１１３ｂ＿２）は、それぞれが連続しているように示されている。ただし、この突条１１３ｂ（突条１１３ｂ＿１，１１３ｂ＿２）は、図３〜図６に示すように、リブ１１８ｂ等で断続した突条であってもよい。さらには、この突条は、分散配置された複数本の短い突条等からなるものであってもよい。

また、ここでは、図２に示すように、いわゆるタンデム型の、カラー画像形成タイプの画像形成装置に本発明を適用した例を示したが、本発明は、例えばモノクロ機等、トナー等の粉体を収容した容器からその粉体を取り出して画像を形成するタイプの画像形成装置に広く適用することができる。

１ 画像形成装置
１０ スキャナ
２０ プリンタ
５０ 像形成部
５１ 感光体
５４ 現像器
６０ 中間転写部
７２ 定着器
９０ 装置筐体
１００ トナーカートリッジ
１１０ トナーボトル
１１０ａ 外周面
１１０ｂ 内周面
１１２ 把っ手
１１３ｂ，１１３ｂ＿１，１１３ｂ＿２ 突条
１１４ 雄ネジ
１２０ 攪拌部材
１３０，１４４，１５０ シール部材
１４０ フランジ
１４３ 流出口
１４５ シャッタ
１６０ カップリング

Claims (2)

1. 粉体を収容し１端が閉じて２端が開口し、本体部と、本体部よりも該２端側に、該２端側に向かうほど径が細くなる絞り部を有し、該１端と該２端とを結ぶ方向に延びる回転軸の回りに回転することで該粉体を該２端側に搬送する突条が内周面に形成された粉体容器と、
   前記粉体の流出口を有し、前記開口から流出した粉体を該流出口から流出させる蓋部材とを備え、
   前記突条は、前記本体部と前記絞り部とに跨って形成された、途中に途切れた部分が存在することを許容し該途切れた部分を内挿すると螺旋形となる第１の突条と、前記絞り部において該第１の突条の間を通るように形成された、途中に途切れた部分が存在することを許容し該途切れた部分を内挿すると螺旋形となる第２の突条とを有することで、該絞り部において２重の螺旋形に形成された突条であって、さらに、
   前記第１の突条が、該第１の突条の全長に亘って、前記１端と前記２端とを結ぶ回転軸方向に同一間隔となるように形成され、
   前記第２の突条が、該第２の突条の全長に亘って、前記回転軸方向に同一間隔となるように形成されていることを特徴とするトナーカートリッジ。
2. 請求項１に記載のトナーカートリッジを備え、前記トナーカートリッジから粉体を取り出し該粉体を用いて画像を形成することを特徴とする画像形成装置。

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