JP2003186288A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】トナーエンド時の残トナー量を大幅に減少する
ことのできる画像形成装置を提供することである。 【解決手段】装置本体のホルダ５１にセットされたトナ
ー収納容器２を揺動する揺動手段としてソレノイド７０
Ｌ，７０Ｒを設け、トナーニアエンド時にソレノイド７
０Ｌ，７０Ｒを交互にオン・オフして容器を左右に揺ら
す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式のプ
リンタ、複写機、ファクシミリ及びこれらの複合機等の
画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記形式の画像形成装置において、例え
ば、像担持体に形成された静電潜像を可視像化する現像
装置がトナーとキャリアからなる現像剤を用いる２成分
現像装置の場合、画像の形成に伴ってトナーを消費され
るため、消費された量のトナーを順次補給する必要があ
る。そこで、トナーを収納したトナーボトルやトナーカ
ートリッジ等のトナー収納容器を設け、該容器から現像
装置へ消費分のトナーを補給するように構成した画像形
成装置が提案されている。

【０００３】この種の画像形成装置において、トナー収
納容器から現像装置へのトナー補給のための移送方法と
しては機械的なオーガ手段を用いているものが殆どであ
った。しかし、このオーガ手段によるトナー移送は、ト
ナー移送量の精度における制御に問題がないものの、移
送経路がほぼ直線的なものに限られ、さらに移送経路が
長いとトナーの凝集等を招き、トナー品質を悪化させる
という問題がある。したがって、トナー収納容器を現像
装置の近傍に配置しなければならず、しかもオーガ手段
では移送距離が短くても急角度でトナーを揚げることも
できないので、トナー収納容器を現像装置とほぼ同じ高
さレベルかそれより上方へ配置せざるを得ない等の制約
があった。

【０００４】このような従来の画像形成装置が有してい
た問題を大幅に緩和することができる画像形成装置が本
願出願人より提案されており、図７にその構成を示す。
図７において、符号１は現像装置、２は粉体トナーを収
納するトナー収納容器であり、現像装置１の近傍には吸
い込み型の粉体ポンプ３である一軸偏芯スクリューポン
プが設けられている。この粉体ポンプ３の構成は、金属
などの剛性をもつ材料で偏芯したスクリュー形状に作ら
れたロータ４と、ゴム等の弾性体で作られ、２条スクリ
ュー形状に形成されたステータ５と、これらを包み、か
つ粉体の搬送路を形成する樹脂材料などで作られたホル
ダ６とを有している。このホルダ６の先端、すなわち、
図７の右端にはトナー吸い込み部７が設けられ、トナー
吸い込み部７は後述するノズル３０のトナー用接続口３
５とトナー移送チューブ１５を介して接続されている。
このトナー移送チューブ１５としては、例えば直径４〜
１０ｍｍのフレキシブルなチューブで、耐トナー性に優
れたゴム材料（例えば、ポリウレタン、ニトリル、ＥＰ
ＤＭ、シリコン等）から作られているものを用いること
がきわめて有効であり、フレキシブルなチューブは上下
左右の任意方向へ配管が容易に行い得る。

【０００５】トナー収納容器２は、トナーを収納する変
形可能なトナー収納袋２０（以下、トナー袋という。）
と、そのトナー袋２０を収納し、そのトナー袋２０より
も剛性の大きい外箱５０とを有したバックインボックス
タイプに構成されていて、画像形成装置本体の適所に設
けられたセット部にセットされて使用される。セット部
には、トナー収納容器２を受けるホルダ５１と、容器内
に挿入されるノズル３０とを有しており、トナー収納容
器２は上方からの挿着によりホルダ５１にセットされ
る。ノズル３０は、上部にエアー供給口とトナー排出口
を兼ねた、開口部３１が設けられ開口部３１に続いてエ
アー供給路とトナー排出路が一部共有されている搬送路
３２が設けられている。ノズル３０の内部は、トナー排
出路用の搬送路３２がノズル３０の下端において図の左
方へ曲げられてその先端にトナー用接続口３５が設けら
れている。また、搬送路３２は、トナー用接続口３５よ
りも上方で図の右方へ曲げられたエアー接続口３４が設
けられている。

【０００６】エアー接続口３４は、本実施形態の場合、
エアー供給手段としてのエアーポンプ４０にエアー移送
パイプ４１を介して接続されている。このエアーポンプ
４０が作動すると、該ポンプからエアー移送パイプ４１
および搬送路３２を介して、トナー収納容器２内にエア
ーが噴出される。そして、トナー収納容器２内に噴出さ
れたエアーは、トナー層を通過することによりトナーを
拡散しながら流動化させる。

【０００７】図８はトナー収納容器２のトナー袋２０を
下方から見た斜視図である。図８において、トナー袋２
０は、例えば８０〜２００μｍ程度のポリエチレンやナ
イロン等の樹脂製または紙製のフレキシブルなシートを
単層または複層にして作られており、そのトナー袋２０
にはブロー成形法などにより形成され、トナー排出部を
設けられた樹脂等から作られた口金部２１が固定されて
いる。このトナー袋２０は、図５及び図６から明らかな
ように密閉構造をなし、その底部の口金部２１にはトナ
ー排出口２５が設けられ、この排出口にはスポンジシー
ルからなる自閉弁２３が設けられている。なお、トナー
袋２０のシートの表面または裏面にアルミ蒸着処理を施
すことは静電気対策や防湿対策に有効である。

【０００８】このように構成された画像形成装置は、粉
体ポンプ３の吸引力によってトナーを移送するので，現
像装置１とトナー収納容器２を別体のユニットとして構
成でき、トナー収納容器２のセット部の位置も任意で、
画像形成装置本体の扉やカバー等を開けたときに現れる
装置内部側の箇所でもよいし、装置の外部に現出してい
る位置にすることもできる。

【０００９】ところで、上記画像形成装置において，ト
ナー袋２０に収容されているトナーは粉体ポンプ３によ
って吸引されて補給され、空となってトナーの補給が途
絶えると、トナーニアエンドとして検知される。その
後、トナーが補給されずにトナーがある量消費される
と、トナーエンドになる。このトナーエンド時におい
て、容器内のトナーが完全な空の状態になることがな
く、トナー袋２０内には重力等によってノズル３０付近
に落ちずに残留しているトナーが見られた。そこで、空
になったトナー袋２０を調べたところ、図９に示すよう
に、符号Ｂで示す箇所に多くのトナー残が見られた。ま
た、トナー袋２０にエアーを送り込んで攪拌されている
場合でも、斜面２４の部分はエアーが届きにくいため攪
拌がし難くなっており、トナー残の原因の一つになって
いる。

【００１０】トナーエンド時の残トナーは、できる限り
減少させることが要望されており、このため、特開２０
０１−２６５１００号公報にトナーを排出するためのト
ナー排出口が設けられているとともに、該トナー排出口
に向かう少なくとも一つの面が先細りになる斜面に形成
されたトナー収納袋を有し、前記斜面の角度を４０度以
上の傾斜を有することや、該トナー収納袋を振動する振
動手段を設けたことにより、トナーエンド時の残トナー
量を減少させる提案もなされている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載された画像形成装置ではトナー収納容器３内の
トナーの種類が変わる事により、トナーの流動性、凝集
性、崩落性等の物性も変わり、かなりの量のトナーが残
ってしまうことがあった。さらに、上記公報に記載され
た画像形成装置は振動発生手段を設けてバイブレータの
如き細かい振動を与えることで残トナーを減らすことも
開示しているが、このような細かい振動を容器に与える
と、トナーの種類によってはタッピングといってトナー
が締まる（固くなる）現象を引き起こす可能性があり、
かえって残量を多くしてしまうこともあった。

【００１２】本発明は、上記した事情に鑑み、トナーエ
ンド時の残トナー量を大幅に減少することのできる画像
形成装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【００１３】上記の目的を達成するため、本発明は、収
納したトナーを排出するためのトナー排出口に向かう少
なくとも一つの面が、トナー排出口に近づくほど先細り
になるような斜面に形成されたトナー収納容器が前記ト
ナー排出口を下方に向けて装置本体にセットされる画像
形成装置において、前記装置本体にセットされた前記ト
ナー収納容器を揺動する揺動手段を設けたことを特徴と
している。

【００１４】なお、本発明は、装置本体のセット部に前
記トナー収納容器の保持する手段を設け、前記揺動手段
が該保持手段を揺動すると、効果的である。さらに、本
発明は、前記揺動手段が前記トナー収納容器の前記トナ
ー排出口の近傍を支点として揺動すると、効果的であ
る。

【００１５】また、上記の目的を達成するため、本発明
は、収納したトナーを排出するためのトナー排出口に向
かう少なくとも一つの面が、トナー排出口に近づくほど
先細りになるような斜面に形成されたトナー収納容器が
前記トナー排出口を下方に向けて装置本体にセットされ
る画像形成装置において、前記装置本体にセットされた
前記トナー収納容器に衝撃を与える衝撃付与手段を設け
たことを特徴としている。

【００１６】なお、本発明は、前記揺動手段の揺動に基
づく衝撃もしくは前記衝撃付与手段の衝撃が画像形成装
置本体への伝達することを防止する衝撃吸収部材を設け
ると、効果的である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って説明する。図１は、本発明に係る画像形成
装置の主要部を示す構成図であるが、現像装置側は図７
と同様の構成であるので省略し、装置本体にセットされ
たトナー収納容器２側を示している。

【００１８】図１において、トナー収納容器２自体の構
成は図７及び図８のものと概ね変わりがなく、同一部材
には同一符号を付している。なお、図１と図７において
異なる点は、自閉弁がスプリング力により閉塞する機械
的なシャッター２６を設けていることと、保持手段であ
るホルダにセットしたトナー収納容器２を係止する係止
部材５２を設けていることと、ノズル３０のエアー接続
口３４が図の左方へ曲げられていることである。

【００１９】本実施形態では、トナーエンド時のトナー
収納容器２に残留するトナー量を減少させるため、衝撃
付与手段としてのソレノイド６０を設けている。このソ
レノイド６０は、プランジャー６１が２つの位置を取る
自己保持型のソレノイドであって、第１の位置ではプラ
ンジャー６１がトナー収納容器２から離れているが、第
２の位置ではプランジャー６１がその外箱５０に当るよ
うに図示していない装置本体の機枠に支持されている。

【００２０】このように構成された画像形成装置は、ト
ナーニアエンドを図示していないセンサが検知すると、
トナーが残り少ないことをユーザーに知らせるととも
に、それまでプランジャー６１が実線で示す第１の位置
にあったソレノイド６０が作動してプランジャー６１を
鎖線で示す第２の位置へ移動させる。この移動により、
トナー収納容器２が打撃されることで衝撃が与えられ、
この衝撃によって例えば図９のＢ部に残留していたトナ
ー等が落下する。このようなソレノイド６０の打撃は、
数回繰り返して行われ、それによって残留していたトナ
ーが補給されれば、トナーニアエンドが解除され、その
表示が消えるとともに、トナー収納容器２の交換時期が
延期される。すなわち、トナー収納容器２の残トナーが
減少したことになる。また、上記打撃を行ってもトナー
ニアエンドが解除されないときは残トナーも少ない状態
であると判断できるので、ユーザーにトナーがニアエン
ドである旨の知らせを続けて行う。そして、ユーザーが
トナー収納容器２の交換をせずに使用を続行すると、ト
ナーエンドが検知されてそれを報知するとともに、機械
の作動を停止する。

【００２１】かくして、ソレノイド６０をトナーニアエ
ンドの信号によって作動することで、最終的なトナーエ
ンド時におけるトナー収納容器２の残トナーを大幅に減
らすことができる。なお、トナーを打撃して衝撃を与え
ると、衝撃音が発生し、また衝撃による振動が画像形成
に悪影響を及ぼすおそれがあるので、機枠との間にスポ
ンジ、スプリング等の弾性部材（図示せず）を介在させ
ることが有効である。

【００２２】図２は、衝撃付与手段の変形例を示し、本
例ではソレノイド６０のオン・オフで作動するハンマー
手段を設けている。該ハンマー手段は、支軸６２を中心
として回動可能に装着された一端側に打撃部６３ａが形
成されたハンマー６３を有している。このハンマー６３
の他端側には、ハンマー６３を反時計方向への回動力を
付勢するスプリング６４が設けられ、ソレノイド６０が
オンしているときには、スプリング６４の作用に抗して
ハンマー６３を実線で示す位置に保持させる。そして、
ソレノイド６０をオフすると、ハンマー３０はスプリン
グ６４の作用により素早く反時計方向に回動してトナー
収納容器２を打撃する。

【００２３】また、図３には本実施形態によるトナーニ
アエンドからトナーエンドまでの制御例を示すフローチ
ャートである。図３において、例えばトナー濃度センサ
等のセンサがトナーニアエンドか否かを監視しており
（ステップ１）、センサがトナーニアエンドを検知する
と、トナーニアエンドの表示を行い、トナー量が僅かに
なったことをユーザーに知らせる（ステップ２）。この
表示とともにソレノイド６０を数回オン・オフをしてト
ナー収納容器２に衝撃を与える（ステップ３）。このと
き、トナーニアエンド時の残トナーが多く、衝撃によっ
てそれが落とされて補給トナーとして現像装置１へ移送
される。また、センサはトナー濃度の監視を続けて行っ
ており、残留していたトナーが使用されてトナー濃度が
正常値に戻ったときにはトナーニアエンドを解除し、ス
テップ１の前に戻る（ステップ４）。しかし、既に残ト
ナーが少なく衝撃を与えてもトナー濃度が不足ぎみ状態
のままであると、その後出力する画素数のカウントを開
始する（ステップ５）。そして、カウントした画素数が
所定数に達すると（ステップ６）、トナーエンドと判断
して機械を停止し、その旨とユーザーに知らせる（ステ
ップ７）。

【００２４】このように制御することで、トナーニアエ
ンドとなっても衝撃を与えることで残留していたトナー
が使用されるため、トナーエンド時の残留トナーを減ら
すことができる。

【００２５】図４は、本発明の他の実施形態を示すホル
ダ５１にセットされたトナー収納容器２を示す断面説明
図である。図４において、ホルダ５１にはその左右両側
部にそれぞれ長孔７１Ｌ，７１Ｒが形成された連結耳７
２Ｌ，７２Ｒが固定されている。この連結耳７２Ｌ，７
２Ｒの長孔７１Ｌ，７１Ｒにはトナー収納容器２を揺動
する揺動手段としてそれぞれソレノイド７０Ｌ，７０Ｒ
がピン７３Ｌ，７３Ｒを介して連結されている。また、
ホルダ５１は鎖線で示すトナー排出口近傍の支軸７４に
回動可能に装着されているが、両ソレノイド７０Ｌ，７
０Ｒがオフされている通常時には機枠との間に嵌挿され
た左右スプリング７５Ｌ，７５Ｒの弾性力によってノズ
ル３０が真上に延びる位置に保持されている。

【００２６】ここで、トナーニアエンド信号が発せられ
ると、一方のソレノイド７０がオンし、他方のソレノイ
ドがオフ状態のままであると、ホルダ５１が支軸７４を
中心としてオンしたソレノイド７０側へ傾く。すなわ
ち、左側のソレノイド７０Ｌがオンし、右側ソレノイド
７０Ｒがオフ状態のままであると、図４に示すように、
ホルダ５１が支軸７４を中心として左に傾く。次に、右
側のソレノイド７０Ｒがオンし、左側ソレノイド７０Ｌ
がオフ状態に切り換ると、図５に示すように、ホルダ５
１が右へ傾く。

【００２７】このようにして、トナーニアエンドになる
と、ソレノイド７０Ｌ，７０Ｒを交互に数回オン・オフ
切り換えを行うことで、トナー収納容器２が支軸７４を
中心として左右交互に傾けられる。そして、図４に示す
ように、トナー収納容器２を左に傾ければ、右側Ｂ部の
トナーが落下し、図５に示すように、トナー収納容器２
を右に傾ければ、左側Ｂ部のトナーが落下する。したが
って、トナー収納容器２内の残トナーを大幅に減らすこ
とができる。

【００２８】ところで、上記したようにトナー収納容器
２を揺動させたときも揺動による衝撃が発生するので、
衝撃音が発生し、また衝撃による振動が画像形成に悪影
響を及ぼすおそれがある。しかし、上記実施形態ではホ
ルダ５１が左右スプリング７５Ｌ，７５Ｒを介して支持
されているので、上記した衝撃を吸収して衝撃音やそれ
に起因する振動を緩和することができる。

【００２９】なお、本発明は、図６に示すようなトナー
排出口に向う面の３面がほぼ垂直な面で１つの面が斜面
２４’に構成されているトナー収納容器２’を使用する
画像形成装置にも当然適用することができるものであ
る。

【００３０】

【発明の効果】請求項１の構成によれば、装置本体にセ
ットされたトナー収納容器を揺動する揺動手段を設けた
ので、トナー収納容器を揺動して該容器に残留するトナ
ー量を減少させることができる。

【００３１】請求項２の構成によれば、装置本体のセッ
ト部にトナー収納容器の保持する手段を設け、揺動手段
が該保持手段を揺動するので、トナー収納容器の形態に
係りなく該容器を揺動することができる。

【００３２】請求項３の構成によれば、揺動手段がトナ
ー収納容器のトナー排出口の近傍を支点として揺動する
ので、揺動による落下効率が高く、トナーがトナー排出
口に確実に集まる。

【００３３】請求項４の構成によれば、装置本体にセッ
トされたトナー収納容器に衝撃を与える衝撃付与手段を
設けたので、トナー収納容器に与える衝撃により該容器
に残留するトナー量を減少させることができる。

【００３４】請求項５の構成によれば、揺動手段の揺動
に基づく衝撃もしくは衝撃付与手段の衝撃が画像形成装
置本体への伝達することを防止する衝撃吸収部材を設け
たので、衝撃音や、画像への悪影響を防止することがで
きる。さらに、揺動可能な保持手段の場合、ノズルを真
上に直立した位置に保持するという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置のトナー補給機構を
示す構成図である。

【図２】図１の変形例を示すトナー収納容器側の構成図
である。

【図３】本発明のトナーエンドまでの制御の流れを示す
フローチャートである。

【図４】本発明のトナー収納容器保持手段を揺動させる
一例を示す説明図である。

【図５】図４の逆方向に揺動させた状態を示す説明図で
ある。

【図６】本発明に適用されるトナー収納容器の斜視図で
ある。

【図７】従来の画像形成装置のトナー補給機構を示す構
成図である。

【図８】そのトナー補給機構に使用されるトナー収納容
器を下から見た斜視図図である。

【図９】図８のトナー収納容器のトナーが残留しやすい
箇所を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 現像装置 ２ トナー収納容器 ２０ トナー袋 ２４ 斜面 ３０ ノズル ４０ エアーポンプ ５０ 外箱 ５１ ホルダ ６０ ソレノイド ７０Ｌ，７０Ｒ 揺動用のソレノイド ６４，７５Ｌ，７５Ｒ スプリング

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 収納したトナーを排出するためのトナー
   排出口に向かう少なくとも一つの面が、トナー排出口に
   近づくほど先細りになるような斜面に形成されたトナー
   収納容器が前記トナー排出口を下方に向けて装置本体に
   セットされる画像形成装置において、 前記装置本体にセットされた前記トナー収納容器を揺動
   する揺動手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の画像形成装置におい
   て、装置本体のセット部に前記トナー収納容器の保持す
   る手段を設け、前記揺動手段が該保持手段を揺動するこ
   とを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の画像形成装置
   において、前記揺動手段が前記トナー収納容器の前記ト
   ナー排出口の近傍を支点として揺動することを特徴とす
   る画像形成装置。
4. 【請求項４】 収納したトナーを排出するためのトナー
   排出口に向かう少なくとも一つの面が、トナー排出口に
   近づくほど先細りになるような斜面に形成されたトナー
   収納容器が前記トナー排出口を下方に向けて装置本体に
   セットされる画像形成装置において、 前記装置本体にセットされた前記トナー収納容器に衝撃
   を与える衝撃付与手段を設けたことを特徴とする画像形
   成装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４の何れか一項に記載の
   画像形成装置において、前記揺動手段の揺動に基づく衝
   撃もしくは前記衝撃付与手段の衝撃が画像形成装置本体
   への伝達することを防止する衝撃吸収部材を設けたこと
   を特徴とする画像形成装置。