JP2003057931A - トナー補給容器及び画像形成装置 - Google Patents
トナー補給容器及び画像形成装置Info
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Abstract
ことができるトナー補給容器及び画像形成装置を提供す
る。 【解決手段】 トナー補給容器は、トナーを収容する容
器本体1Aと、容器本体内のトナーを排出する開口1a
と、容器本体内に設けられ回転することによってトナー
を搬送する搬送部材3と、を有する。搬送部材3は、容
器本体内のトナーを回転に伴い持ち上げる持ち上げ部
と、持ち上げ部によって持ち上げられたトナーを回転に
伴い開口側に向けて下方へ案内する案内部と、持ち上げ
部によって持ち上げられたトナーを回転に伴い開口側へ
搬送することなく下方に落下させる落下部と、を備え
る。
Description
電記録方式を用いた画像形成装置、及びこれに用いられ
るトナー補給容器に関し、特に、複写機、プリンタ、F
AX等の画像形成装置、及びこれに用いられるトナー補
給容器に関する。
像形成装置には現像剤として微粉末のトナーが使用され
ている。そして、画像形成装置本体の現像剤が消費され
た場合には、トナー補給容器を用いて画像形成装置へト
ナーを補給することが行われている。
ナー補給作業時にトナーが飛散してオペレータや周囲を
汚すという問題があった。このため、トナー補給容器を
画像形成装置本体(以下「装置本体」ともいう)の内部
に据え置いて、小さな開口部から少量ずつトナーを排出
する方式が提案、実用されている。このような方式にあ
っては、トナーは重力等の作用で自然に排出させるのは
困難であり、何らかのトナー撹拌搬送手段が必要とな
る。
ているトナー補給容器は、全体形状が略円筒形であり、
その一端部の円筒面には比較的小さなトナー排出用の開
口が設けられている。そして容器内部には螺旋状のトナ
ー撹拌搬送部材が設けられ、容器本体の端部壁面を貫通
して容器本体外部より駆動を受けるようになっている。
また、撹拌部材の駆動側と反対側は自由端となってい
る。
ているトナー補給容器は、容器本体に内装されたアジテ
ータ羽根が複数の弾性部材とされ、回転軸から羽根先端
までの長さを異ならせて台形形状とすることで、軸線方
向へのトナー搬送力を得るものである。
器本体の端部壁面を貫通しているが、この部分には何ら
かの軸受けシール機構が必要とされる。シール機構の構
成は、撹拌部材の端部にギア部材を連設し、ギア部材と
容器壁面との間にシール部材を挟持するようにしたもの
が一般的である。シール部材としては、ドーナツ状の羊
毛フェルトやオイルシール等が用いられる場合が多い。
に装着したまま使用され、装置本体側からの駆動により
トナー撹拌搬送部材を回転することでトナーを搬送し、
開口部から少量ずつトナーを排出するようになってい
る。
公報に開示されているトナー補給容器は、全体形状は円
筒形のボトル状をなし、その内面には螺旋状の突起を設
け、一端側の中心付近に小さなトナー排出口を、トナー
排出口を設けた側の容器端面に迫り出し部をそれぞれ設
けている。螺旋状の突起によって排出口側の端部へ搬送
されたトナーは、開口部近傍の迫り出し形状により案内
されて容器中心付近の排出口へ持ち上げられて容器外へ
排出される。
SP5890040)に開示されているトナー補給容器
は、やはり全体形状は円筒形のボトル状で、その内面に
螺旋状の突起を設け、一端側の中心付近に小さなトナー
排出口を設けている。そして螺旋状突起によって排出口
側の端部へ搬送されたトナーを掻き上げる掻き上げ部
と、掻き上げられたトナーを排出口へ案内する案内部を
有する。
異なり、撹拌部材は内装されていない。そして、これら
二つのトナー補給容器もまた画像形成装置本体に据え置
いて使用され、装置本体側からの駆動を受けて容器本体
そのものが回転することでトナーを搬送する。
来例においては次のような問題点があった。
特開平7−104572号公報に開示される従来例の場
合、少なくとも撹拌部材の駆動を受ける側には前記のと
おりの軸受けシール機構があり、部品点数が多い上に組
立てには非常に手間がかかり、製造コストが高くなる。
軸受けシール部にトナーが巻き込まれ、溶融固着して粗
大な粒子となり、これが現像されて画像品質上問題とな
ることも稀に発生する。
開平10−260574号公報に開示される従来例の場
合は、容器本体に内装される撹拌部材を持っていないた
め、前記のような撹拌軸受けにまつわる問題は発生しな
い。しかし、容器本体内面に螺旋状の突起を設けている
ため、以下のような問題がある。
体内にトナーを攪拌する撹拌部材等を持っていないた
め、物流による振動や長期間高温高湿下に放置保管され
ることによって容器本体内でトナーが凝集し固まった状
態、所謂トナーブリッジが発生した場合、トナーブリッ
ジを崩す手段が無いため満足な排出性能が得られない。
即ち、このようなトナーブリッジは崩されることなく固
まった状態のまま容器内面の螺旋突起によって開口部へ
搬送され、トナー詰まりを起こす可能性がある。
ー攪拌性を向上することができるトナー補給容器及び画
像形成装置を提供することである。
まう現象が発生する場合であっても、これを崩しながら
搬送することができるトナー補給容器及び画像形成装置
を提供することである。
ながら以下の詳細な説明を読むことにより明らかになる
であろう。
トナー補給容器及び画像形成装置にて達成される。要約
すれば、本発明の一態様によれば、画像形成装置に着脱
可能なトナー補給容器において、トナーを収容する容器
本体と、前記容器本体内のトナーを排出する開口と、前
記容器本体内に設けられ回転することによってトナーを
搬送する搬送部材と、を有し、前記搬送部材は、前記容
器本体内のトナーを回転に伴い持ち上げる持ち上げ部
と、前記持ち上げ部によって持ち上げられたトナーを回
転に伴い前記開口側に向けて下方へ案内する案内部と、
前記持ち上げ部によって持ち上げられたトナーを回転に
伴い前記開口側へ搬送することなく下方に落下させる落
下部と、を備える、ことを特徴とするトナー補給容器が
提供される。
器を着脱可能に装着する装着手段を有し、前記トナー補
給容器は、トナーを収容する容器本体と、前記容器本体
内のトナーを排出する開口と、前記容器本体内に設けら
れ回転することによってトナーを搬送する搬送部材とを
備え、前記搬送部材は、前記容器本体内のトナーを回転
に伴い持ち上げる持ち上げ部と、前記持ち上げ部によっ
て持ち上げられたトナーを回転に伴い前記開口側に向け
て下方へ案内する案内部と、前記持ち上げ部によって持
ち上げられたトナーを回転に伴い前記開口側へ搬送する
ことなく下方に落下させる落下部と、を備える、ことを
特徴とする画像形成装置が提供される。
器及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明す
る。
画像形成装置の一例である電子写真複写機の構成につい
て図1に基づいて説明する。
写真複写機本体(以下「装置本体」という)100にお
いて、原稿101が原稿台ガラス102の上に置かれ
る。そして、画像情報に応じた光像が光学部103の複
数のミラーMとレンズLnにより、像担持体としての電
子写真感光体(以下「感光体ドラム」という)104上
に結像する。カセット105〜108に積載された記録
媒体(以下、「用紙」という)Pのうち、図2に示す操
作部100aから使用者が入力した情報もしくは原稿1
01の紙サイズから最適な用紙をカセット105〜10
8の用紙サイズ情報から選択する。ここで、記録媒体と
しては、用紙に限定されずに、例えばOHPシート等適
宜選択できる。
Aにより搬送された1枚の用紙Pを、搬送部109を経
由してレジストローラ110まで搬送し、感光体ドラム
104の回転と、光学部103のスキャンのタイミング
を同期させて搬送する。転写部では、転写放電器111
によって、感光体ドラム104上に形成されたトナー像
を用紙Pに転写する。そして、分離放電器112によっ
て、トナー像の転写された用紙Pを感光体ドラム104
から分離する。
た用紙Pは、定着部114において熱と圧により用紙上
のトナー像を定着させた後、片面コピーの場合には、排
紙反転部115を通過し、排紙ローラ116により排紙
トレイ117へ排出される。また、多重コピーの場合に
は、排紙反転部115のフラッパ118の制御により、
再給紙搬送路119,120を経由してレジストローラ
110まで搬送された後、片面コピーの場合と同様の経
路をたどって排紙トレイ117へ排出される。
紙反転部115を通り、一度排紙ローラ116により一
部が装置外へ排出される。そして、この後、用紙Pの終
端がフラッパ118を通過し、排紙ローラ116にまだ
挟持されているタイミングでフラッパ118を制御する
と共に排紙ローラ116を逆回転させることにより、再
度装置内へ搬送される。さらにこの後、再給紙搬送部1
19,120を経由してレジストローラ110まで搬送
された後、片面コピーの場合と同様の経路をたどって排
紙トレイ117へ排出される。
いて、感光体ドラム104の回りには現像部201、ク
リーナ部202、一次帯電器203等が配置されてい
る。ここで、現像部201は、原稿101の画像情報に
基づいて光学部103により感光体ドラム104表面を
露光することにより形成された静電潜像を現像剤として
のトナーで現像するものである。そして、この現像部2
01へトナーを補給するためのトナー補給容器1が装置
本体100の装着部に使用者によって着脱可能に設けら
れている。
201aと現像器201bとを有している。トナーホッ
パー201aは、トナー補給容器1から補給されたトナ
ーを撹拌するための撹拌部材201cを有している。
されたトナーは、マグネットローラ201dにより現像
器201bに送られる。現像器201bは、現像ローラ
201fと、送り部材201eを有している。そして、
マグネットローラ201dによりトナーホッパー201
aから送られたトナーは、送り部材201eにより現像
ローラ201fに送られて、この現像ローラ201fに
より感光体ドラム104に供給される。
104に残留しているトナーを除去するためのものであ
る。また、一次帯電器203は、感光体ドラム104を
帯電するためのものである。
補給容器交換用カバー15(以下「交換用カバー」とい
う)を図3に示すように使用者が開けると、容器受け台
50が、駆動系(不図示)によって、所定の位置まで引
き出される。そして、この容器受け台50上にトナー補
給容器1を設置する。使用者がトナー補給容器1を装置
本体100から取り出す際には、引き出された容器受け
台50に載っているトナー補給容器1を取り出す。ここ
で、交換用カバー15はトナー補給容器1を着脱(交
換)するための専用カバーであって、トナー補給容器1
を着脱するためだけに開閉される。なお、装置本体10
0のメインテナンスは、前面カバー100cを開閉する
ことによって行なわれる。
トナー補給容器1を直接装置本体100に設置し、又、
装置本体100から取り外してもよい。
態1に係るトナー補給容器について図4及び図5を用い
て説明する。図4は本発明の実施の形態1におけるトナ
ー補給容器1の部分断面斜視図である。図5(A)はト
ナー補給容器の正面断面図、図5(B)は、図5(A)
のA−A矢視図である。
ユーザーによって封止部材2側を先端にして容器本体の
長手方向と略平行な方向に画像形成装置本体に装着され
る構成となっている。トナー補給容器1を取り出す際は
これとは逆の方向に引き出される。
(以下「ボトル又は容器本体」とも称す)は、略中空円
筒形状に形成され、その一端面のほぼ中央に円筒部が突
設されており、この円筒部先端側がトナーを画像形成装
置(現像装置)側へ排出するための開口部1aとなって
いる。
封止部材2が圧入嵌合されており、この封止部材2はト
ナーボトル1Aの軸方向(図4矢印A方向)にトナーボ
トル1Aに対して相対的にスライド移動することによ
り、開口部1aの自動開閉動作を行う構成になってい
る。なお、図4においては開口部1aが開封された状態
にある。
いて説明する。
り、画像形成装置本体内に略水平方向に配置されてい
る。さらに、ボトル1Aは、画像形成装置本体100か
ら封止部材2に設けられた係合突起及び後述の搬送部材
3を介して回転駆動を受けて回転する構成になってい
る。
トナーボトル1A内部を二つに仕切るように、平板状の
搬送部材3がボトル1Aの長手方向全長にわたって設け
られている。
ル1Aの回転軸線a−aに対して開口部側へ傾斜した、
即ち、例えば図7(B)に示す姿勢のように、搬送部材
3がトナーを開口部1aへ向けて下方に案内・搬送する
姿勢の状態のときに、案内部としての突起3aが複数設
けてある。つまり、平板状の領域は傾斜突起3aを支持
する領域である。
一端は、開口部1aが設けられた円筒部に接続するよう
に設けられており、最終的にトナーは搬送部材3の回転
に伴ってこの突起3aを滑り落ちるように前記円筒部へ
搬送され、そのまま開口部1aから排出される。なお、
開口部1aに最も近い突起3aの一端は前記円筒部の近
傍に至るように設けられる構成であっても良い。
に、搬送部材3の平板の表裏面にそれぞれ同一回転方向
でトナーが開口部1aに向って搬送されるように回転軸
対称に配置されている。即ち、ボトル1Aと共に搬送部
材が180度回転する毎に、持ち上げられたトナーが突
起3aを滑り落ちることによってトナー搬送・排出動作
が効率良く行われる。従って、ボトル1Aと共に搬送部
材3が1回転するとデジタル的(離散的)に2回のトナ
ー搬送・排出動作が実行されることになる。これを連続
して高速回転させることによりアナログ的にトナー搬送
・排出動作を実行することができる。ここで、搬送部材
3の両面の突起3aは180度の回転につれて夫々がほ
ぼ同一位置をとることを回転軸線に対して回転対称と称
する。
原理について図6及び図7を用いて説明する。図6は、
図5(A)のA−A矢視の部分断面図である。
a方向に回転するに連れて、図6(A)に示すように、
トナーは、搬送部材3の板状の部分である持ち上げ部
(ボトル内で重力方向下方に溜まっているトナー溜まり
内に入り込める板状の部分であって、穴部が形成されて
いない領域に相当する。例えば、図7(A)の3y領域
に相当する)によって重力に逆らって上方に徐々に持ち
上げられる。
上側近傍(搬送部材3がトナーを開口部1aへ向けて下
方に案内・搬送する姿勢の状態のとき(例えば、図7
(B)の姿勢のとき)の上側をいう)に、持ち上げ部で
ある板状の部分(図7(A)の3y領域に相当する)
と、これに当接配置されたボトル内面と、で挟むように
して持ち上げられる。
でボトル内周面とほぼ接するように配置されているの
で、トナーの持ち上げをボトル内面を利用して効率良く
行うことができる。
ないトナーは後述の穴部3cを通り抜けるので、トナー
の持ち上げと並行してこの通り抜けによりトナーの攪拌
を行うことができる。
と、搬送部材3によりすくい上げられたトナーの一部
は、重力の落下作用により、傾斜突起3aとこれを支持
している板状の部分3xとにより開口部1aへ向けて下
方に案内・搬送される(図6(B)、図7(B)のt
2)。
持ち上げられたトナーの一部は、開口部側へ搬送される
ことなく、穴部3cを通り抜けて裏側へ重力方向下方に
落下する(図6(B)、図7(B)のt1)ので、持ち
上げられたトナーの案内・搬送と並行してこの穴部3c
からの落下によりトナーを充分に攪拌することができ
る。
トル1A内部のトナーは排出口側へ順次、搬送されなが
ら充分に撹拌される。そして、最終的に開口部1aに通
じた傾斜突起3aから開口部1aへとトナーが搬送さ
れ、図6(C)に示すように開口部1aから排出され
る。
域に板状の部分が設けられると共にこれに傾斜突起3a
が複数設けられるように搬送部材3が構成されているの
で、トナーは充分に攪拌されながら効率良く搬送され
る。
に投影すると、個々の傾斜突起3aは一部が互いに重な
るように配置されている。これは、ある傾斜突起3aに
よって開口部1aに向けて前方に案内・搬送されたトナ
ーが次の回転時にこれの前方にある傾斜突起3aによっ
て案内・搬送されるようにするためである。即ち、効率
良くトナーを攪拌・搬送するためである。
に設けられた傾斜突起3aの形状や寸法、さらにその配
置構成などを適宜設定することで、様々なトナー排出性
能を得ることができるものである。
材3について説明する。この搬送部材3は、容器本体1
Aの回転軸線方向に容器本体1Aを複数に分割するよう
に容器本体1A全長にわたって設けられている。本実施
の形態においては容器本体1Aを略中心から二分するよ
うに搬送部材3を設けたが、三分割或いは四分割等のよ
うに複数に分割した配置にしてもよい。
開口部1aの軸線方向延長を横切る位置に設けているの
が好ましい。その理由は先に述べたように、傾斜突起3
aのトナー搬送作用により最終的には開口部1aからト
ナーを排出するため、容器本体1Aのフランジ部(「端
部壁面」ともいう)3b付近において搬送部材3は開口
部1aを横切る位置に設けるのが好ましい。
回転する構成になっており、容器本体1Aの略全長にわ
たって設けているため、容器本体1Aの補強リブのよう
な役割も同時に果たしている。
で回転するため、搬送部材3と容器本体1Aとの間でト
ナーが摺擦されて固化してしまうなどの問題を回避して
いる。
器であっても容器本体1Aの強度を搬送部材3によって
補強できるため(容器本体の骨組み的な機能)、容器本
体1Aの薄肉化が可能となり、容器本体1Aのコストダ
ウンが図れるとともに容器本体1Aの材質の選択範囲も
広げることができる。
拌効果について説明する。図7(A)は本発明における
搬送部材3の斜視図、図7(B)は正面図、図7(C)
は左側面図である。
貫通穴部3cが設けられている。この穴部3cによりト
ナーボトル1A内部のトナーは搬送部材3によって分割
された個々のスペース間を自由に往来・流動可能な状態
になっている。
って持ち上げられたトナーは、あるものは傾斜突起3a
によって案内・搬送され、また、あるものはこの穴部3
cから落下していく。このように、ボトル内のトナーに
対して様々な動きを付与する効果が生まれる。
することでそれまで凝集していたトナーも落下時の衝撃
力でトナーが容易にほぐれるため、ボトル内部のトナー
の流動性が非常に良くなる。このような穴部3cがトナ
ーボトル内部全長に渡って複数設けられているため、ボ
トル内全ての領域においてトナーの流動性が非常に早い
時間で良くなり、トナー容器を交換した直後の初期から
優れた排出性能を得ることができる。従って、排出性能
が安定化するまでにボトルを余計に回転させたりして余
計な時間を費やす必要がなくなるので、結果として、画
像形成装置のダウンタイム(画像形成を行うことができ
ない時間)を可及的に短くすることができる。
を形成したトナー補給容器の場合、ボトル内部のトナー
がブリッジした時、固まってしまったトナーを積極的に
崩す手段が無く、トナーが崩れるまで延々とボトルを回
転させ、トナーが自然に崩れて排出可能になるのを待つ
しかなかった。
ば、搬送部材3により積極的にボトル内部のトナーに動
きを与え、流動性を付与させることが可能であるため、
ブリッジして固まってしまったトナーや、流動性の悪い
トナーにおいても、何ら問題無くトナーを排出すること
ができる。
の樹脂を射出成形して製造するのが好ましいが、他の材
料及び製造方法であっても構わない。基本的には容器本
体1Aと同じ材質である方がトナー補給容器1の再利用
時を考慮すると好ましい。具体的にはABS、PP、P
OM、HI−PSなどの材質が好適である。なお、本実
施例においてはHI−PSを使用した。
性に大きく影響する傾斜突起3aについて図8を用いて
詳しく説明する。図8において、角度θはボトル回転軸
線a−aに対する傾斜突起3aの傾斜角度、寸法pは各
傾斜突起3aの突起間の配置距離を示している。また、
距離sは傾斜突起3aによってトナーが搬送される距離
を示し、寸法bは傾斜突起3aの幅寸法である。
分から突き出した形で設けているので、トナーボトル1
Aの回転によってトナーボトル内部のトナーを切り崩す
役割を果たしている。さらに、切り崩したトナーを傾斜
突起3aの傾斜によって開口部1aに向けて前方にトナ
ーを搬送するという、撹拌と搬送の2つの機能を同時に
果たしている。
えることによりトナーの搬送能力を任意に設定すること
が可能である。例えば、傾斜角度θを急勾配にすると、
傾斜突起3a上を滑るトナーは、より垂直落下に近い状
態になるため、トナーはより滑りやすくなりトナーの搬
送量は高くなるが、傾斜突起一個あたりのトナー搬送距
離sは短くなるため、搬送速度は低くなる。逆に、傾斜
角度θを緩く(小さく)設定すると、傾斜突起3a一個
あたりのトナー搬送距離sが長くなるので、搬送速度は
高くなる傾向にあるが、あまり角度を緩くし過ぎると、
トナーが傾斜突起3a上を滑り落ちなくなる。このよう
に傾斜角度θを変えることにより、所望のトナー搬送能
力に最適設計することができる。本発明者らの実験結果
から、傾斜角度θは30°〜80°、好ましくは45°
〜70°の範囲が好適であることが分かった。
トナーの搬送距離sを仮想的に傾斜突起3aの回転軸線
方向に投影した距離としているが、図7(B)に示すよ
うに、傾斜突起3aの下側(搬送部材3がトナーを開口
部1aへ向けて下方に案内・搬送する姿勢の状態のとき
(例えば、図7(B)の姿勢のとき)の下側をいう)を
ボトル内面より所定距離離れるように構成すると、次の
ような効果がある。
って持ち上げられたトナーが重力によって傾斜突起3a
の上部から下部へ滑り落ちる勢いで前方の傾斜突起3a
の部分を通り越すのを遮らないようにするためであり、
傾斜突起1個あたりのトナー搬送距離をできる限り伸ば
すことが可能となる。
3aの上側(例えば、図7(B)の姿勢のとき)の上側
をいう)はボトル内面に可能な限り近づける構成とする
のが好ましい(接触させた状態が最も好ましい)。なぜ
ならば、傾斜突起3aの上側近傍に持ち上げ部によって
持ち上げられたトナーを余すことなく傾斜突起上に乗せ
て案内・搬送したいためである。
良くトナーを搬送することができる。
れた、この傾斜突起3aの傾斜角度θは全て同じ角度で
ある必要はなく、図9(A)に示すように、それぞれの
傾斜突起3aに対して、個々の傾斜角度θ1、θ2、θ
3・・・等に設定することも、もちろん構わない。同様
に配置距離pについても、全て等間隔の配置距離である
必要はなく、それぞれの傾斜突起3aに対して個々の配
置距離p1、p2、p3・・・・などに設定することも
もちろん可能である。
定することにより、トナーの排出性を制御することが可
能である。
してトナーを排出するようなトナー補給容器1の場合、
トナーボトル内部の残存トナー量によってトナーの排出
量が変化するという、いわゆる定量排出性を維持するの
が非常に困難であった。これは、トナーがボトル内部に
満たされた排出初期の状態はトナーの粉圧が高いため、
必然的にトナー排出量が多めになり、逆に排出が進みボ
トル内部のトナー量が少なくなってきた排出後期の段階
においては、初期に比べて排出量が極端に低くなるとい
う傾向があった。
によれば傾斜突起3aの傾斜角度θや配置距離pを個々
に設定することで、常に一定のトナー排出量が得られる
ような設定が可能である。
は、トナー排出速度を低く抑えるため配置距離pを大き
く設定し、逆に開口部1aから遠い部分についてはトナ
ー排出速度を速くするために傾斜角度θを小さく設定す
ることで、トナーボトルの長手方向でトナーの搬送能力
を変えるように設定する。そうすると、トナーが排出過
多気味の排出初期ではトナーが出過ぎるのを抑制し、ト
ナー排出量が大きく減少する排出後半では、トナーが速
く搬送されるように、常に一定の定量性が確保できる排
出制御が可能となる。
傾斜突起3aの幅寸法bも自由に設定することで先に説
明した傾斜角度θや配置距離pと同様にトナーの搬送力
を調整することができる。
た方が、それだけ多くトナーを乗せて搬送させることが
できるが、逆に大きく取り過ぎると、トナー補給容器の
製造時においてトナーの充填口の位置によってはトナー
の充填性が悪化する場合があるので適当な寸法に設定す
るのが好ましい。
3aの幅寸法bは、トナーボトル内径寸法dの5〜20
%程度が好ましい。より好ましくは10〜15%が良
い。
の開口部1aにつながっているが、この開口部1aの幅
よりも大きくても何ら差し支えない。逆に開口部1aの
幅よりも小さいと、トナーの搬送効率が低下するが、開
口部1aの半分以上あれば十分に実用的な搬送性が得ら
れる。本実施例では、開口部1aの幅と略等しく設定し
た。
ナー補給容器1の組立方法を説明する。
1を組み立てる状況を示す斜視図である。本発明の実施
の形態のトナー補給容器1は極めて単純な構成であり、
図10に示すように5つの部分を結合するだけで組み立
てることができる。
にて容易に製造でき、封止部材2、搬送部材3、フラン
ジ部材4、充填口キャップ部材5はいずれも射出成形に
て容易に製造できる。なお、本実施例ではいずれの部材
も全て射出成形で製造した。
る方法としては、超音波溶着、振動溶着などにより溶着
するか、ホットメルト接着剤をはじめとする種々の接着
剤によって接着すれば簡便で確実な密封性が得られる。
端部とを軽圧入嵌合させ、さらにその嵌合部の外周を粘
着テープ等で巻き付けて結合すれば、容易に分解可能と
なりトナー補給容器の再利用性が非常に高まる。
材4の内面に設けた突起4aの間に搬送部材3の端部を
挟むようにして嵌め込んだ後、容器本体1Aに挿入す
る。その後、先述したように容器本体1Aとフランジ部
材4とを結合し、封止部材2を搬送部材3に設けた駆動
伝達軸部3dに嵌合させる。
填し、充填キャップ5を充填口4bに圧入し封止するこ
とでトナー補給容器の組み立てが完了する。
3と容器本体1Aの内面とが接する部分の構造に留意す
る必要がある。前記のような原理でトナーを搬送するた
め、搬送部材3と容器本体内面との間に隙間が生じる
と、そこをトナーがすり抜けてしまい、搬送効率が低下
し、残トナーも増大するので好ましくない。そこで、図
11に示すような構成とすることで前記の方法によって
組み立ててもトナー搬送効率の低下や残トナーの増大を
もたらさないようにすることができる。
に伸びるリブ状の突起1eを2つ平行に設け、2つの突
起1eの間に搬送部材3が挿入されるようにしたもので
ある。これは容器本体1Aを射出成形で製造する場合に
好適である。搬送部材3先端の端面は容器本体1Aと接
してはいないが、トナーがすり抜けることはなく、搬送
効率低下や残トナー増大は防止できる。なお、リブ状突
起1eは搬送部材3の容器回転方向下流側だけあっても
良い。
部1fを設け、凹部1fの中に搬送部材3が挿入される
ようにしたものであり、容器本体1Aをブロー成形で製
造する場合には好適な構成である。トナー搬送の効率や
残トナーは、図11(a)の構成と同等である。
ものであるが、同図のように搬送部材3と、フランジ部
材4とを一体に射出成形にて製造したものを容器本体1
Aに挿入してもよい。こうすることにより部品点数を減
らすことができ、この場合だと4つの部品点数で製造す
ることが可能である。
によって種々の製法・組立方法を適宜使い分けることが
できる。また、従来のトナー補給容器にあったような、
トナー容器本体内で撹拌部材を回転させるような構成で
はないため、撹拌起動時のトルク上昇等の問題もない。
さらに、撹拌軸を受ける軸受部材等の部品を使用しない
ため部品コストの削減はもちろんのこと、軸受部分での
摺動によりトナーが摺擦し合って融着・凝固し、トナー
粒子が粗大化するという問題も発生しない。
ー補給容器1を回収し、再生利用する場合を考える。分
解容易とするため、前記の容器本体1Aとフランジ部材
4は組立時、粘着テープにより結合されている。分解方
法は組立方法と逆に行えばよく、まず、封止部材2を取
り外し、粘着テープを剥がして容器本体1Aを図12に
示すように4つの部品に分ければ完了する。
フランジ部材4、封止部材2、充填キャップ5をそれぞ
れエアーブローによって清掃し、再び組み立てて所定量
のトナーを充填すれば再利用可能である。この際、いず
れの部品も損耗する部分が無いため部品の利用率は高
く、基本的に交換を要する部品は無い。また、エアー清
掃を行うにあたっては、入り組んだ部分やエアーの届き
にくい部分が無いため、簡便で確実に清掃を行うことが
でき、新品時と何ら変わらないトナー補給性能が得られ
る。
して材料として再利用する場合にも、仮に容器本体1
A、搬送部材3、フランジ部材4、封止部材2、充填キ
ャップ5がそれぞれ異なる材料であっても、分解が非常
に容易であるため好都合である。
ては、搬送部材3の材料選択の幅が広いため、全ての部
品を同一の材料で構成することも可能であり、この場合
には容器本体1Aの組立を超音波溶着とし、再利用にあ
たっては容器本体1Aを分解することなく粉砕して材料
に再利用することも可能である。材料としてはポリプロ
ピレンやポリエチレンを採用すれば、封止部材2も含め
て同一材料にできるので、最も好ましい選択となる。
転させるための駆動力を伝達する手段について説明す
る。これは従来公知の種々の手段が応用可能であり、図
13〜図15にその例を示す。
を設け、これを画像形成装置本体側の駆動伝達部と係合
させることで回転駆動力を受けるものである。図14
は、容器本体1Aの外周面の全周にわたりギア部1dを
設けたものであり、画像形成装置本体側の駆動ギアと係
合して回転駆動力を受けるものである。
転駆動力伝達部材をも兼ねる例である。封止部材2は、
封止部2c、鍔部2d、駆動力受け部2e、係止部2f
を有している。
僅かに大きく設定され、開口部1aに鍔部2dで止まる
まで圧入嵌合される。
1を装着した後、前扉の開閉又はレバー操作等により、
係止具11を封止部材2の中心に向って移動し、封止部
材2の係止部2fの溝に係止具11を係止しつつ、容器
本体1Aを図の左方へ移動させて封止部材2を自動開封
する。トナー排出時には画像形成装置本体側の駆動手段
12より封止部材2の駆動力受け部2eに回転駆動力が
伝えられる。封止部材2は、搬送部材3から一体的に延
在して設けられた角形の軸部3dと軸線方向にスライド
移動自在に嵌合する角穴2gが設けられており、開口部
1aを開封した状態にあっても両者は係合を保ったまま
とされる。
3及び容器本体1Aへと回転駆動力が伝達され、これら
が一体的に回転することによりトナーを搬送・排出す
る。
逆の動作を行う。すなわち、前扉又はレバーを操作する
ことにより、容器本体1Aが前進し、封止部材2が再び
開口部1aに圧入嵌合され、開口部1aが密閉された状
態となる。
樹脂を射出成形して製造するのが好ましいが、他の材料
及び製造方法であっても、任意に分割、接合しても構わ
ない。
に圧入嵌合してこれを密封するために適度な弾性が必要
とされる。その材料としては低密度ポリエチレンが最も
好ましく、次いでポリプロピレン・ナイロン・高密度ポ
リエチレン等を好ましく利用できる。
態2について図16を用いて説明する。
Aの回転軸線a−aに対して鏡面対称に配置させた場合
を示したものである。
ーを排出するトナー補給容器1の場合、トナー排出時
(供給時)、トナーボトル1Aの回転方向は右か左のど
ちらか一方向であった。
面に螺旋状の突起を設けた容器などでは、螺旋の方向に
よりトナーが排出するボトルの回転方向は右か左かどち
らか一方に決まってしまう。
けるトナー補給容器1の場合、図16に示すような鏡面
対象の傾斜突起3aの配置構成により、左右どちらのト
ナーボトル1Aの回転方向においてもトナーを排出する
ことが可能となる。
合、図18はトナーボトル1Aが左回転の場合のトナー
排出の様子を示したものである。
(A)、(B)の工程を経て搬送部材3の持ち上げ部に
よってトナーをすくい上げ、夫々(C)で傾斜突起3a
上においてトナーをすべらせ、開口部1aから排出す
る。
軸線a−aに対し鏡面対象に配置しているため、右でも
左でもいずれのトナーボトル1Aの回転方向に対しても
トナーを排出することが可能である。ただし、ボトル1
Aと共に搬送部材3が右もしくは左に1回転する毎に1
回のトナー排出動作しか行なわれない。
を両方向に回転させた場合でもトナーの排出が可能であ
るという特性を生かせば次のようなことが実現できる。
方向を間欠的に切り替えるような回転駆動制御を行うこ
とにより、回転方向を右から左、もしくは、左から右に
反転させた時の衝撃振動(加速度変動)により容器本体
内のトナーの撹拌効果が劇的に高まると同時に、ボトル
内面に付着しているトナーを振るい落とすことができ、
残トナー量を劇的に低減することができる。
してきた実施の形態に限定されるものではなく、種々の
実施の形態が可能である。
域から約90度の方向に突出させて設けていたが、傾斜
突起3aの形状に関しては図19〜図23に示すよう
に、その形状も自由に設定することも可能である。
aではなく、突起3a先端側を折り曲げて断面をL字形
にしてトナーを抱き込むように抱き込み部(囲い込み
部)を設けることで、上記実施例の構成に比べて傾斜突
起3a上をすべり落ちるトナー量を多くした。
斜突起3aの断面を半円又は楕円形状等の滑らかな曲面
形状にすることでトナーを確実にホールドしてトナー搬
送力を高めると同時に、傾斜突起3a表面に付着するト
ナーを減少させることで残トナー低減の効果を得ること
ができる。
傾斜突起3aの幅寸法bを徐々に変化させる(幅を徐々
に細くしたり太くしたりする)ことでトナー搬送量を自
由に制御させることが可能である。図22の構成の場
合、傾斜突起上部では多くのトナーを案内・搬送できる
が、下部ではトナーの一部を案内・搬送せずに落下させ
ることになるので、トナー攪拌効果をより向上できると
共にトナー搬送量を自由に制御させることが可能であ
る。
設計することによりトナーの搬送量を自由に設定するこ
とが可能となり、所望のトナー排出性能力が得られる。
についても、容器本体1Aの端面に設けることに限定す
ることなく、図24に示すように容器本体1Aの円筒面
上に配置した構成にしてもよい。
2は、容器本体1Aの外形に合せた円弧状のシャッター
2aを備え、前記シャッター2aの内面にはパッキン部
材2bが貼着される。
を閉じる位置と開く位置との間を往復自在に容器本体1
Aに取付けられる。取付け方法は、シャッター2aに平
行なレールを設け、対応する容器本体1Aの開口部1a
周囲にも並行なレールガイド部を設け、互いに係合させ
ることで達成できる。
Aの周面に沿った方向であっても、容器本体1Aの回転
軸線に沿った方向であっても良いが、後者の方であれば
トナー補給容器1を回転軸線に沿って着脱する際に、そ
の動きを利用して封止部材を2の開閉が行えるので好ま
しい。即ち、トナー補給容器1を装着する画像形成装置
の装着部の下部に上記シャッター2aを引っ掛ける引っ
掛け部を設け、トナー補給容器を装着する動作に連動し
てシャッター2aを閉位置から開位置へと自動的に移動
させることができる。
好ましく、これを両面テープでシャッター2aに固定す
るのが簡便で実用的である。パッキン部材2bとしては
他の発泡体やゴム等の弾性体あっても良く、固定手段も
両面テープに限らず、他の従来公知の方法が応用でき
る。封止部材2を容器本体1に取付けると、パッキン部
材2bは所定量圧縮されて、開口部1aを密閉する。
トナー補給容器のトナー排出性能について以下に示す実
験例に基づいて詳しく説明する。
形態のトナー補給容器1にトナー2000gを充填した
後、温度40℃、湿度80%の高温高湿環境下に開口部
1aを下向きにした状態で40日間縦置き放置させた。
高湿環境下に長期間放置したことによりボトル内部のト
ナーは吸湿し流動性が非常に悪い状態になっている。
たことで開口部側にトナーが重力により寄せられて内部
は圧密状態になっている。
ーボトル1Aを振らずに画像形成装置本体に静かにセッ
トし、所定の回転数(30rpm)でトナーボトル1A
を回転駆動させてトナーを排出させる。排出されたトナ
ー量を逐一測定し、トナー全量排出し終わるまでトナー
ボトル1Aを回転駆動する。
果を図27に示す。縦軸は累積したトナー排出量(g)
であり、横軸はトナー排出時間(秒)、即ち、ボトル回
転時間(秒)である。
部材3の穴部3cを全て塞ぎ、ボトル内を完全に2つに
仕切った形状の搬送部材3が内部に固定されたトナーボ
トル1Aを使用して、実験例1と同様にトナーを充填
し、同条件にてトナーの排出性能を確認した。このとき
のトナー排出量を逐一測定した結果を図27に示す。
な、従来からよく知られている螺旋状突起をトナーボト
ル本体内面に形成したトナーボトル1Aを使用し、実施
例1と同様にトナーを充填し、同条件にてトナーの排出
性能を確認した。このときのトナー排出量を逐一測定し
た結果を図27に示す。
図27のトナー排出性能を比較すると、実験例1で使用
した搬送部材3に穴部3cを設けた場合は、排出初期の
段階から特に問題なくトナーを排出することができる
が、実験例2の穴部を無くした場合だと、初期の段階の
排出性がやや悪く、実験例1と比較すると排出初期の1
50秒程度までは排出量が若干低い傾向にある。
を完全に仕切っていることから、実験例1のようにトナ
ーは搬送部材3の穴部3cを通り抜けて一方のスペース
から他方のスペースへ移動できないので、画像形成装置
のボトルを回転させる駆動モータにかかる起動トルクが
大幅にアップしてしまい、駆動モータが損傷して交換の
必要が生じたり、高価な駆動モータを使用しなければな
らなくなりコストアップの要因になる可能性がある。
00秒程度までは殆どトナーが排出されず、ボトル内部
で完全にトナーが固まった状態になっていた。やがてボ
トルを回転し続けると、200秒を過ぎたあたりからよ
うやくトナーが崩れてきて排出されるという状態であっ
た。
2は実験例1に比べて性能が落ちるが)、過酷な環境下
に放置されてブリッジしてしまったトナーが生じても、
排出初期(ボトル回転初期)の段階から適正な量のトナ
ーを排出することが可能であると実証された。
以下のような効果を得ることができる。 (1)部品点数、組立工数が少ないため、製造コストを
低減することができる。 (2)従来例のような軸受シール機構がないため、回転
トルクが上昇しない。 (3)従来例のような軸受シール機構がないため、この
部分からのトナー漏れの心配がない。 (4)突起の形状や配置構成を自由に設定することによ
りトナー排出量や排出速度を簡単に変更できる。 (5)容器本体、搬送部材を左右どちらの方向に回転さ
せもトナー排出が可能である。 (6)容器本体内部に搬送部材が存在することで、容器
本体の強度が補強され、容器本体の厚みを薄肉化するこ
とができる。 (7)トナーが溶融固着した粗大粒子が発生しても初期
の段階からトナーを良好に排出することができる。 (8)トナーの定量排出性が良い。 (9)画像形成装置本体のコンパクト化、トナー補給容
器の駆動ユニットのコストダウンが図れる。 (10)使用済みトナー補給容器の再生利用が容易にで
きる。 (11)トナーを撹拌する能力が高いため、容器本体内
部でトナーブリッジが発生せず、適切な流動性とトリボ
付与ができる。 (12)従来例のような容器本体内面に突き出した螺旋
状の突起のような、ねじれた形状がないので、金型の製
作や成形が容易に行える。
(複写機)の概略縦断面図である。
を開いてトナー補給容器を電子写真複写機に装着する様
子を示す斜視図である。
部分断面斜視図である。
正面断面図(A)、及び(A)図のA−A矢視図(B)
である。
の形態1に係るトナー補給容器のトナー排出原理を示し
た概略断面図である。
(A)、正面図(B)、及び左側面図(C)である。
各構成要素について説明するための正面断面図(A)、
及び(A)図のA−A矢視図(B)である。
図(A)、及び(A)図のA−A矢視図(B)ある。
の組立工程を示す斜視図である。
のトナー補給容器の仕切壁と容器本体の内面との位置関
係を示す概略部分断面図である。
組立工程を示す斜視図である。
器の駆動伝達部の構成を示す概略図であって、図13
(A)は正面図、図13(B)は側面図である。
器の駆動伝達部の構成を示す概略図であって、図14
(A)は正面図、図14(B)は側面図である。
器の駆動伝達部の他の構成を示す概略正面断面図であ
る。
の傾斜突起の配置を鏡面対象に配置した場合の搬送部材
の斜視図(A)、正面図(B)、及び左側面図(C)で
ある。
おける実施の形態2に係るトナー補給容器のトナー排出
原理を示す部分断面図であり、右回転の場合を示す側断
面図である。
おける実施の形態2に係るトナー補給容器のトナー排出
原理を示す部分断面図であり、右回転の場合を示す側断
面図である。
他の実施の形態を示す斜視図である。
他の実施の形態を示す斜視図である。
他の実施の形態を示す斜視図である。
他の実施の形態を示す斜視図である。
他の実施の形態を示す斜視図である。
形態を示すものであり、開口部が容器本体の外周面に設
けた場合の部分断面斜視図(A)及び正面断面図(B)
である。
すものであり、搬送部材に穴部を設けない場合の正面断
面図(A)、及び(A)図のA−A矢視図(B)であ
る。
すものであり、トナーボトル内面に螺旋状突起を形成し
た従来のトナー補給容器の部分断面斜視図である。
出性能を表すグラフである。
Claims (24)
- 【請求項1】 画像形成装置に着脱可能なトナー補給容
器において、 トナーを収容する容器本体と、前記容器本体内のトナー
を排出する開口と、前記容器本体内に設けられ回転する
ことによってトナーを搬送する搬送部材と、を有し、 前記搬送部材は、前記容器本体内のトナーを回転に伴い
持ち上げる持ち上げ部と、前記持ち上げ部によって持ち
上げられたトナーを回転に伴い前記開口側に向けて下方
へ案内する案内部と、前記持ち上げ部によって持ち上げ
られたトナーを回転に伴い前記開口側へ搬送することな
く下方に落下させる落下部と、を備える、ことを特徴と
するトナー補給容器。 - 【請求項2】 前記持ち上げ部及び前記落下部は共通の
板部にそれぞれ複数設けられることを特徴とする請求項
1のトナー補給容器。 - 【請求項3】 前記落下部は前記板部に設けられた貫通
穴であることを特徴とする請求項2のトナー補給容器。 - 【請求項4】 前記案内部は回転軸線に対して前記開口
側に傾斜した複数の突出部を前記板部に備えることを特
徴とする請求項2又は3のトナー補給容器。 - 【請求項5】 前記複数の突出部のうち1つは前記開口
の近傍もしくは接続するように設けられることを特徴と
する請求項4のトナー補給容器。 - 【請求項6】 前記持ち上げ部及び前記落下部は前記板
部の両面にそれぞれ複数設けられることを特徴とする請
求項2のトナー補給容器。 - 【請求項7】 前記落下部は前記板部に設けられた貫通
穴であることを特徴とする請求項6のトナー補給容器。 - 【請求項8】 前記案内部は、回転軸線に対して前記開
口側に傾斜した複数の突出部を前記板部の両面にそれぞ
れ備えることを特徴とする請求項6又は7のトナー補給
容器。 - 【請求項9】 前記搬送部材は一方向にのみ回転するこ
とによりトナーを開口側へ搬送可能であり、前記搬送部
材が1回転する間にトナー排出動作が複数回行われるこ
とを特徴とする請求項8のトナー補給容器。 - 【請求項10】 前記板部の両面において、前記複数の
突出部のうち1つは前記開口の近傍もしくは接続するよ
うに設けられることを特徴とする請求項9のトナー補給
容器。 - 【請求項11】 前記搬送部材は前記容器本体と共に一
体に回転することを特徴とする請求項1のトナー補給容
器。 - 【請求項12】 前記容器本体は実質的に円筒形状であ
ることを特徴とする請求項11のトナー補給容器。 - 【請求項13】 トナー補給容器を着脱可能に装着する
装着手段を有し、 前記トナー補給容器は、トナーを収容する容器本体と、
前記容器本体内のトナーを排出する開口と、前記容器本
体内に設けられ回転することによってトナーを搬送する
搬送部材とを備え、 前記搬送部材は、前記容器本体内のトナーを回転に伴い
持ち上げる持ち上げ部と、前記持ち上げ部によって持ち
上げられたトナーを回転に伴い前記開口側に向けて下方
へ案内する案内部と、前記持ち上げ部によって持ち上げ
られたトナーを回転に伴い前記開口側へ搬送することな
く下方に落下させる落下部と、を備える、ことを特徴と
する画像形成装置。 - 【請求項14】 前記持ち上げ部及び前記落下部は共通
の板部にそれぞれ複数設けられることを特徴とする請求
項13の画像形成装置。 - 【請求項15】 前記落下部は前記板部に設けられた貫
通穴であることを特徴とする請求項14の画像形成装
置。 - 【請求項16】 前記案内部は回転軸線に対して前記開
口側に傾斜した複数の突出部を前記板部に備えることを
特徴とする請求項14又は15の画像形成装置。 - 【請求項17】 前記複数の突出部のうち1つは前記開
口の近傍もしくは接続するように設けられることを特徴
とする請求項16の画像形成装置。 - 【請求項18】 前記持ち上げ部及び前記落下部は前記
板部の両面にそれぞれ複数設けられることを特徴とする
請求項14の画像形成装置。 - 【請求項19】 前記落下部は前記板部に設けられた貫
通穴であることを特徴とする請求項18の画像形成装
置。 - 【請求項20】 前記案内部は、回転軸線に対して前記
開口側に傾斜した複数の突出部を前記板部の両面にそれ
ぞれ備えることを特徴とする請求項18又は19の画像
形成装置。 - 【請求項21】 前記搬送部材は一方向にのみ回転する
ことによりトナーを開口側へ搬送可能であり、前記搬送
部材が1回転する間にトナー排出動作が複数回行われる
ことを特徴とする請求項20の画像形成装置。 - 【請求項22】 前記板部の両面において、前記複数の
突出部のうち1つは前記開口の近傍もしくは接続するよ
うに設けられることを特徴とする請求項21の画像形成
装置。 - 【請求項23】 前記搬送部材は前記容器本体と共に一
体に回転することを特徴とする請求項13の画像形成装
置。 - 【請求項24】 前記容器本体は実質的に円筒形状であ
ることを特徴とする請求項23の画像形成装置。
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