JP2004333705A

JP2004333705A - 粉体排出装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2004333705A
Application number: JP2003127394A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Muramatsu; 智村松; Nobuo Kasahara; 伸夫笠原; Nobuo Iwata; 信夫岩田; Junichi Matsumoto; 純一松本
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-05-02
Filing date: 2003-05-02
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2023-05-02
Also published as: JP4264295B2

Abstract

【課題】衝撃付与手段によってトナーカートリッジ等の粉体収容器に付与する衝撃力の強さや紛体収容器に設けられた排出口の大きさの如何にかかわらず、粉体収容器から粉体詰まりを起こすことなく良好に排出させることができる粉体排出装置及び画像形成装置を提供すること。
【解決手段】内部の粉体を排出するための排出口３１ｆが形成された粉体収容器３１と、粉体収容器３１に衝撃を付与する衝撃付与手段とを有する粉体排出装置３０において、上記衝撃付与手段と連動して紛体を攪拌する攪拌部材５０を設けた。
【選択図】図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部の粉体を排出するための排出口が形成された粉体収容器と、該粉体収容器に衝撃を付与する衝撃付与手段とを有する粉体排出装置、及びこれを用いる画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置において、画像形成用のトナーを収容するトナー収容器を用いるものが知られている。例えば、潜像担持体上に形成した静電潜像を現像器によってトナー像に現像する電子写真方式の画像形成装置では、トナーを必要に応じてトナー収容部から現像器に補給している。また例えば、トナー飛翔装置からドット状に飛翔させたトナーを記録紙等に付着させてトナー像を形成するいわゆる直接記録方式の画像形成装置では、トナーを必要に応じてトナー収容部からトナー飛翔装置に補給している。トナー収容器としては、現像器やトナー飛翔装置に一体的に設けられる固定式のものや、画像形成装置本体に対して着脱可能に装着されるカートリッジ式のものがある。このうち、カートリッジ式のトナー収容器（以下、トナーカートリッジという）を用いる画像形成装置においては、ほぼ空になったトナーカートリッジが新たなものと交換されることで、装置本体にトナーが補充されることになる。このとき、使用済みのトナーカートリッジ内に多量のトナーが残っていると、トナーの無駄な廃棄を招いてランニングコストを上昇させるばかりでなく、環境にも好ましくない。よって、使用済みのトナーカートリッジに残留するトナー量をできるだけ少なくすることが望ましい。
【０００３】
トナーを無駄なく排出し得るトナーカートリッジとして、本出願人は先に、特許文献１に記載のトナー排出装置を提案した。このトナー排出装置は、内部に収容している粉体たるトナーを排出するための排出口が床面に形成されたトナーカートリッジと、これに衝撃を付与する衝撃付与手段とを有している。そして、衝撃付与手段による衝撃の付与に伴ってトナーカートリッジ内のトナーを床面の排出口に向けて移動させて排出口から排出する。かかる構成のトナー排出装置では、衝撃の付与によってトナーをトナーカートリッジ内で排出口に向けて移動させることで、トナーを無駄なく排出させることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−４６８４３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のように衝撃付与手段を備えたトナー排出装置においても次のような問題がある。
トナーを長期間放置した場合や高温高湿などの環境下に置いた場合、トナーカートリッジに設けられた排出口から排出されるトナー量が減少してトナー供給不足を起こすことがある。トナーの流動性が低下するためである。トナー供給不足を起こさないためには、予めトナー排出量を多めに設定しておく必要があった。
トナー排出量を多くする手段としては、トナーカートリッジに与える衝撃力を強くすることが有効である。しかし、この衝撃力を強くしすぎると、排出口内でトナーが圧縮凝集せしめられ、次第に口を塞いでしまうトナーブロッキング（トナー架橋）という現象を引き起こすことがある。これは、多量のトナーが排出口に向かって移動し、排出口からのトナーの排出が追いつかなくなり、トナーが排出口内壁に強く押し付けられてトナーブロッキングを形成するためである。
トナーカートリッジに与える衝撃力の強さに依存せずにトナー収容器から安定してトナーを排出させるためには、トナー収容器の排出口を大きくすることが有効である。しかし、排出口を大きくするとプロセスカートリッジを脱着する際に、トナー汚れが発生しやすいという問題が生じる。
なお、画像形成剤としてトナーではなく、顔料などといった他の粉体を用いる場合にも同様の問題を生ずるおそれがある。
【０００６】
本発明は、以上の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、次のような粉体排出装置及びこれを用いる画像形成装置を提供することである。すなわち、衝撃付与手段によってトナーカートリッジ等の粉体収容器に付与する衝撃力の強さや紛体収容器に設けられた排出口の大きさの如何にかかわらず、粉体収容器から粉体詰まりを起こすことなく良好に排出させることができる粉体排出装置等である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、内部の粉体を排出するための排出口が形成された粉体収容器と、該粉体収容器に衝撃を付与する衝撃付与手段とを有し、該衝撃付与手段による衝撃の付与に伴って該粉体収容器内の粉体を該排出口に向けて移動させて該排出口から排出する粉体排出装置において、上記衝撃付与手段と連動して紛体を攪拌する攪拌部材を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の粉体排出装置において、上記攪拌部材は、上記紛体収容器に設けられた排出口の口部と一体的に構成されていることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１、又は２の粉体排出装置において、上記攪拌部材は、弾性部材により支持されていることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１の粉体排出装置において、上記攪拌部材は、上記粉体収容器外に支持され、該攪拌部材の攪拌部が上記排出口を通じて該紛体収容器内に進入されていることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項４の粉体排出装置において、上記攪拌部材は、上記排出口を通じて上記粉体収納容器内へ進入及び退避する手段を備えていることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項、１，２，３，４，又は５の粉体排出装置において、上記粉体収容器として、粉体を収容する変形自在な変形収容部と、これの底に固定された底補強部材とを有するものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、粉状のトナーを排出するトナー排出装置と、これから排出されるトナーを用いてトナー像を形成するトナー像形成手段とを備える画像形成装置において、上記トナー排出装置として、請求項１，２，３，４，５，又は６の粉体排出装置を用いたことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項１乃至６の粉体排出装置、並びに、請求項７の画像形成装置においては、紛体排出装置に攪拌部材を設けることにより、紛体排出口において紛体詰まりを防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した画像形成装置の一実施形態として、タンデム方式のカラーレーザープリンタ（以下「プリンタ」という）について説明する。
まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本実施形態に係るプリンタの概略構成図である。このプリンタは、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像を形成するための４組のプロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備えている。各符号の数字の後に付されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、言うまでもなく、イエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示している（以下同様）。プロセスユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの他には、光書込ユニット２、中間転写ユニット３、２次転写バイアスローラ４、レジストローラ対５、給紙カセット６、ベルト定着方式の定着ユニット７などが配設されている。光書込ユニット２は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどを有し、画像データに基づいて後述するドラム状の感光体の表面にレーザ光を照射する。
【００１０】
図２は、上記プロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのうち、イエロー用のプロセスユニット１Ｙの概略構成を示す拡大図である。なお、他のプロセスユニット１Ｍ，Ｃ，Ｋについてもそれぞれ同じ構成となっているので、これらの説明については省略する。同図において、プロセスユニット１Ｙは、感光体１０Ｙ、帯電器１１Ｙ、現像器２０Ｙ、ドラムクリーニング装置１２Ｙ、図示しない除電器などを有している。
【００１１】
上記帯電器１１Ｙは、交流電圧が印加される帯電ローラ１３Ｙを感光体１０Ｙに摺擦させることで、ドラム表面を一様帯電せしめる。帯電処理が施された感光体１０Ｙの表面には、上記光書込ユニット（図１の２）によって変調及び偏向されたレーザ光が走査されながら照射される。すると、ドラム表面に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は現像器２０Ｙによって現像されてＹトナー像となる。なお、帯電器１１Ｙとして、帯電ローラ方式のものに代えて、チャージャー方式やブラシ方式などといった他の方式のものを用いてもよい。
【００１２】
上記現像器２０Ｙは、現像ケース２１Ｙの開口から一部露出させるように配設された現像ローラ２２Ｙを有している。また、第１搬送スクリュウ２３Ｙ、第２搬送スクリュウ２４Ｙ、現像ドクタ２５Ｙ、トナー濃度センサ（以下、Ｔセンサという）２６Ｙ、トナー受入ホッパ２７Ｙなども有している。
【００１３】
上記現像ケース２１Ｙには、磁性キャリアと、マイナス帯電性のＹトナーとを含む二成分現像剤が収容されている。この二成分現像剤は上記第１搬送スクリュウ２３Ｙ、第２搬送スクリュウ２４Ｙによって撹拌搬送されながら摩擦帯電せしめられた後、上記現像ローラ２２Ｙの表面に担持される。そして、上記現像ドクタ２５Ｙによってその層厚が規制されてから感光体１０Ｙに対向する現像領域に搬送され、ここで感光体１０Ｙ上の静電潜像にＹトナーを付着させる。この付着により、感光体１０Ｙ上にＹトナー像が形成される。現像によってＹトナーを消費した二成分現像剤は、現像ローラ２２Ｙの回転に伴って第１搬送スクリュウ２３Ｙ上に戻される。
【００１４】
上記第１搬送スクリュウ２３Ｙと、上記第２搬送スクリュウ２４Ｙとの間には仕切壁２８Ｙが設けられている。この仕切壁２８Ｙにより、現像ローラ２２Ｙや第１搬送スクリュウ２３Ｙ等を収容する第１剤収容部と、第２搬送スクリュウ２４Ｙを収容する第２剤収容部とが現像ケース２１Ｙ内で分かれている。第１搬送スクリュウ２３Ｙは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられ、上記第１剤収容部内の二成分現像剤を図中手前側から奥側へと搬送しながら現像ローラ２２Ｙに供給する。第１搬送スクリュウ２３Ｙによって上記第１剤収容部の端部付近まで搬送された二成分現像剤は、仕切壁２８Ｙに設けられた図示しない開口部を通って上記第２剤収容部内に進入する。第２剤収容部内において、第２搬送スクリュウ２４Ｙは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられ、上記第１剤収容部から送られてくる二成分現像剤を第１搬送スクリュウ２３Ｙとは逆方向に搬送する。第２搬送スクリュウ２４Ｙによって第２剤収容部の端部付近まで搬送された二成分現像剤は、仕切壁２８Ｙに設けられたもう一方の開口部（図示せず）を通って第１剤収容部内に戻る。このようにして、二成分現像剤は、第１剤収容部→現像ローラ→第１剤収容部→第２剤収容部→第１剤収容部という循環経路を搬送される。
【００１５】
上記第２剤収容部の天井には、トナー受入ホッパ２７Ｙが上広がりの状態で現像器２０Ｙ外部と第２剤収容部内とを連通させるように設けられている。このトナー受入ホッパ２７Ｙには、図示しないＹトナー排出装置から排出されたＹトナーが重力落下してくる。そして、トナー受入ホッパ２８Ｙに案内された第２剤収容部内に補給される。
【００１６】
透磁率センサからなるトナー濃度センサ（以下、「Ｔセンサ」という）２６Ｙは、上記第２剤収容部の現像剤搬送方向中央付近の底壁に設けられ、その上を通過する二成分現像剤の透磁率に応じた値の電圧を出力する。二成分現像剤の透磁率は、トナー濃度とある程度の相関を示すため、Ｔセンサ２６ＹはＹトナー濃度に応じた値の電圧を出力することになる。この出力電圧の値は、図示しない制御部に送られる。この制御部は、ＲＡＭを備えており、この中にＴセンサ２６Ｙからの出力電圧の目標値であるＹ用Ｖｔｒｅｆを格納している。また、他の現像器に搭載された図示しないＴセンサからの出力電圧の目標値であるＭ用Ｖｔｒｅｆ、Ｃ用Ｖｔｒｅｆ、Ｋ用Ｖｔｒｅｆのデータも格納している。Ｙ用Ｖｔｒｅｆは、図示しないＹ用のトナー排出装置の駆動制御に用いられる。具体的には、上記制御部は、Ｔセンサ４６Ｙからの出力電圧の値をＹ用Ｖｔｒｅｆに近づけるように、図示しないＹ用のトナー排出装置を駆動制御して第２剤収容部内にＹトナーを補給させる。この補給により、現像器２０Ｙ内の二成分現像剤のＹトナー濃度が所定の範囲内に維持される。
【００１７】
先に示した図１において、定着ユニット７の図中左側方には、補給用のＹトナー、Ｍトナー、Ｃトナー、Ｋトナーを収容する粉体収容器たる４つのトナーカートリッジ３１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋが配設されている。これらトナーカートリッジ３１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれ図中手前側（本体正面側）から奥側に向かってのスライド移動によってプリンタ本体に装着されるようになっている。上述のＹ用のトナー排出装置には、これらのトナーカートリッジ３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１ＫのうちのＹトナーカートリッジ３１Ｙが取り付けられており、そのＹトナーカートリッジ３１Ｙ内に収容されているＹトナーを現像器２０Ｙに向けて排出する。他色についても同様で、それぞれの色のトナー排出装置から排出されたＭ，Ｃ，Ｋトナーが、それぞれ対応する色の現像器に補給される。この補給については、上記制御部によって実施されるＹ用Ｖｔｒｅｆに基づいたＹ用のトナー排出装置の制御と同様にして、Ｍ，Ｃ，Ｋ用Ｖｔｒｅｆに基づいたＭ，Ｃ，Ｋ用のトナー排出装置の制御によって行われる。
【００１８】
Ｙ用の感光体１０Ｙ上に形成されたＹトナー像は、後述の中間転写ベルトに中間転写される。中間転写後の感光体１０Ｙの表面は、ドラムクリーニング装置１２Ｙによって転写残トナーがクリーニングされた後、除電ランプによって除電される。そして、帯電器１１Ｙによって一様帯電せしめられて次の画像形成に備えられる。他のプロセスユニットについても同様である。
【００１９】
上記中間転写ユニット３は、中間転写ベルト８、駆動ローラ８ａ、二つの張架ローラ８ｂ，８ｃ、ベルトクリーニング装置９、４つの中間転写バイアスローラ１４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋなどを有している。中間転写ベルト８は、駆動ローラ８ａ、二つの張架ローラ８ｂ，８ｃにテンション張架されながら、図示しない駆動系によって回転せしめられる駆動ローラ８ａによって図中反時計回りに無端移動せしめられる。４つの中間転写バイアスローラ１４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれ図示しない電源から中間転写バイアスが印加される。そして、中間転写ベルト８をその裏面から感光体１０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに向けて押圧してそれぞれ中間転写ニップを形成する。各中間転写ニップには、上記中間転写バイアスの影響により、感光体と中間転写バイアスローラとの間に中間転写電界が形成される。Ｙ用の感光体１０Ｙ上に形成された上述のＹトナー像は、この中間転写電界やニップ圧の影響によって中間転写ベルト８上に中間転写される。そして、このＹトナー像の上には、感光体１０Ｍ，Ｃ，Ｋ上に形成されたＭ，Ｃ，Ｋトナー像が順次重ね合わせて中間転写される。かかる重ね合わせの中間転写により、中間転写ベルト８上には４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。この４色トナー像は、後述の２次転写ニップで転写紙Ｐに２次転写され、転写紙Ｐの各色と相まってフルカラー画像となる。２次転写ニップ通過後の中間転写ベルト８の表面に残留する転写残トナーは、上記張架ローラ８ｃにバックアップされる中間転写ベルト部分に当接するベルトクリーニング装置９によってクリーニングされる。
【００２０】
上記光書込ユニット２の下方には、複数枚の転写紙Ｐを重ねて収容する給紙カセット６が配設されており、一番上の転写紙Ｐに給紙ローラ６ａを押し当てている。給紙ローラ６ａが所定のタイミングで回転駆動すると、一番上の転写紙Ｐが紙搬送路に給紙される。
【００２１】
中間転写ユニット３の上記駆動ローラ８ａには、中間転写ベルト８を介して２次転写バイアスローラ４が当接して２次転写ニップを形成している。この２次転写バイアスローラ４には、図示しない電源によって２次転写バイアスが印加される。
【００２２】
上記給紙カセット６から紙搬送路に給紙された転写紙Ｐは、レジストローラ対５のローラ間に挟まれる。一方、上記中間転写ベルト８上に形成された４色トナー像は、ベルトの無端移動に伴って上記２次転写ニップに進入する。レジストローラ対５は、ローラ間に挟み込んだ転写紙Ｐを２次転写ニップにて４色重トナー像に密着させ得るタイミングで送り出す。これにより、２次転写ニップでは、４色トナー像が転写紙Ｐに密着する。そして、上記２次転写バイアスやニップ圧の影響を受けて転写紙Ｐ上に２次転写されてフルカラー画像となる。このようにしてフルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、定着ユニット７に送られる。
【００２３】
上記定着ユニット７は、定着ベルト７ａを３本のローラによって張架しながら無端移動せしめるベルトユニット７ｂと、内部に熱源を有する加熱ローラ７ｃとを備えている。そして、このベルトユニット７ｂと加熱ローラ７ｃとの間に転写紙Ｐを挟み込みながら、その表面にフルカラー画像を定着させる。定着ユニット７を通過した転写紙Ｐは、排紙ローラ対を経て機外へと排出される。
【００２４】
次に、トナー排出装置の構成について説明する。
図３は、本プリンタのトナー排出装置を感光体１０や現像器２０とともに示す概略構成図である。以下の説明では、各現像器２０ごとに設けられる４つトナー排出装置のうち、イエロー用のトナー排出装置についてのみ説明し、他のトナー排出装置については同じ構成であるため説明を省略する。また、以下の説明では、各符号の数字の後に付していたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの添え字については省略する。
【００２５】
図３において、トナー排出装置３０は、トナーカートリッジ３１と、カートリッジ保持部材３２と、支持台３３、攪拌部材５０とを有している。支持台３３は、図示しないプリンタ本体側板に、略水平に固定支持されている。カートリッジ保持部材３２は、このように固定支持される支持台３３に対して着脱可能に構成されている。また、トナーカートリッジ３１は、カートリッジ保持部材３２に対して着脱可能に構成されている。
【００２６】
図４は、トナーカートリッジ３１を示す分解斜視図である。図において、粉体収容器たるトナーカートリッジ３１は、収容袋３１ａや底補強板３１ｂ等から構成されている。直方体状に成形された収容袋３１ａは、厚さ８０〜２００［μｍ］程度のポリエチレンやナイロンなどの変形自在な樹脂や紙を単層又は複層にして形成され、図示のように横に寝かせた状態で使用される。その内部には図示しない粉体たるトナーが収容されており、端部付近には鉛直方向下向きの開口３１ｃが形成されている。収容袋３１ａの底面には外側から厚さ０．５［ｍｍ］以上の底補強板３１ｂが溶着又は接着によって固定される。このように底補強板３１ｂが固定されることにより、変形自在な収容袋３１ａの底面だけは変形しないようになる。
底補強板３１ｂには、収容袋３１ａの開口３１ｃに対応する開口３１ｄが設けられている。この底補強板３１ｂの開口３１ｄの周囲には、図中鉛直方向下方に突出する口金部３１ｅが底補強板３１ｂと一体的に形成されている。これらの開口（３１ｃ、３１ｄ）や口金部３１ｅにより、収容袋３１ａ内と外部とを連通させるトナー排出口３１ｆが鉛直方向下方を向くように形成されている。
【００２７】
排出口３１ｆには、開閉自在なシャッター部を設けてもよい。図５は、トナーカートリッジ３１の排出口３１ｆにシャッター部を設けた場合の一例を示す説明図である。口金部３１ｆの外部側面には、シャッターと係合させるためのレール溝４１が設けられ、これに係合させることによりトナーカートリッジ３１側にシャッター４２を設けている。また、口金部３１ｅの下部面には、シャッター４２とのシール性を保つためのシール部材４３を配設している。
【００２８】
トナーが充填されているトナーカートリッジ３１を図３に示すようにトナー排出装置３０にセットする場合、まず、予めトナー排出装置３０から取り出しておいたカートリッジ保持部材３２とトナーカートリッジ３１とを一体化する。具体的には、トナーカートリッジ３１の口金部３１ｅを、カートリッジ保持部材３２に形成された開口３２ａに貫通させて両者を一体化する。そして、カートリッジ保持部材３２と一体化したトナーカートリッジ３１の口金部３１ｅを、支持台３３に形成された開口３３ａに貫通させるようにして、カートリッジ保持部材３２と一体化したトナーカートリッジ３１を、コロ３４ａ，３４ｂを介して支持台３３上にセットする。このようにトナーカートリッジ３１をトナー排出装置３０にセットすることにより、トナーカートリッジ３１は、図３に示すように、その排出口３１ｅが鉛直方向下方を向くように配置される。また、カートリッジ保持部材３２の開口３２ａは、開口３２ａ内でのトナーカートリッジ３１の排出口３１ｅの移動を規制するような形状に形成され、一方、支持台３３の開口３３ａは、その開口３３ａ内での排出口３１ｅの図中矢印ＢＣ方向の移動を許容するような形状に形成されている。これにより、トナーカートリッジ３１は、カートリッジ保持部材３２と一体的に、支持台３３上を図中矢印ＢＣ方向に移動することができる構成となっている。
【００２９】
次に、上記トナー排出装置３０において、トナーカートリッジ３１内のトナーＴを排出口３１ｆに向かって移動させるように、トナーカートリッジ３１を移動させるトナーカートリッジ移動手段としての衝撃付与手段について説明する。
上記支持台３３の図３に示す左側板には、トナーカートリッジ３１がセットされたカートリッジ保持部材３２を矢印Ｃ方向（図中左側から右側に向かう方向）に付勢するバネ３５が設けられている。また、支持台３３には図示しないアームが設けられており、これにはカートリッジ保持部材３２の図中右側板に周面を当接させる偏心カム３６が回動可能に設けられている。更に、支持台３３の図中右側板の内面には、カートリッジ保持部材３２の図中右側板の外面に対向するように弾性材料からなるダンパ３７が固定されている。
【００３０】
上記偏心カム３６は、図示しない駆動手段によって図中矢印Ａ方向（反計回り）に回転せしめられるようになっており、その周面３６ａには段差３６ｂが設けられている。この段差３６ｂから図中時計回りに進むにつれて、偏心カム３６の回転中心から周面３６ａまでの距離が徐々に大きくなっていき、段差３６ｂを境にして、最大半径部から一気に最小半径部に変化する。このような偏心カム３６は、その周面３６ａをカートリッジ保持部材３２の右側板に当接させながら回転するのに伴い、上記バネ３５の付勢力に逆らいながらカートリッジ保持部材３２を徐々に図中右側から左側に移動させる。そして、その段差３６ｂを境にして、カートリッジ保持部材３２との当接部を最大半径部から最小半径部に変化させると、カートリッジ保持部材３２が上記バネ３５の付勢力によって一気に図中左側から右側に押し戻され、ダンパ３７に衝突する。この衝突に伴い、トナーカートリッジ３１に衝撃が付与される。すると、トナーカートリッジ３１は図中左側から右側への移動が急停止せしめられるが、その内部のトナーは、図中左側から右側に向かう慣性力によって収容袋３１ａ内部を排出口３１ｆに向けて移動する。そして、排出口３１ｆからトナーが排出されて、現像器２０内に補給される。かかる構成のトナー排出装置３０では、バネ３５、偏心カム３６、偏心カム３６の回転駆動手段、ダンパ３７などにより、トナーカートリッジ３１を往復移動せしめながらそれに衝撃を付与する衝撃付与手段が構成されている。
【００３１】
図６は、上記トナーカートリッジ３１からのトナーの累積排出量と、上記偏心カム３６の連続回転時間との関係を示すグラフである。同図は、新たなトナーカートリッジ３１がセットされてから、そのカートリッジ内のトナーが無くなるまで、偏心カム３６を連続回転させた場合のトナーの累積排出量を示している。トナーカートリッジ３１のセット直後から暫くの期間は、グラフが急傾斜で立ち上がっている。これは、単位時間あたりのトナー排出量が極めて多くなっていることを示している。この原因は、トナーカートリッジ３１内で上記排出口３１ｆの真上に位置していたトナーが、重力落下によって一気に排出されることによる。排出口３１ｆの真上のトナーがなくなると、その後は、単位時間あたりのトナー排出量が安定し、偏心カム３６の回転時間の長さに比例して、累積排出量が増加していく。更に回転が継続されてトナーカートリッジ３１内のトナー残量が少なくなってくると、トナーが排出され難くなっていき、やがてトナーがほぼ排出され尽くす。
【００３２】
図７は、上記偏心カム３６の１回転に伴って１往復するトナーカートリッジ３１に加わる加速度の時間変化を示すグラフである。同図では、図３におけるＢ方向への加速度の向きを正の値とし、図３におけるＣ方向への加速度の向きを負の値として示している。上記偏心カム３６の回転が開始すると、時間Ｔ_０において偏心カム３６の周面が上記カートリッジ保持部材３２に当接し始める。そして、上記バネ３５の付勢力に抗してカートリッジ保持部材３２を上記Ｂ方向へ押圧し始める。この押圧により、カートリッジ保持部材３２とトナーカートリッジ３１とが（以下、両者をまとめてカートリッジ移動体という）、比較的小さい加速度でＢ方向に移動し始める（往時）。偏心カム３６が更に回転すると、時間Ｔ_１において偏心カム３６の上記段差部３６ｂがカートリッジ保持部材３２との対向位置まで移動する。すると、偏心カム３６とカートリッジ保持部材３２との当接が解かれ、カートリッジ移動体がバネ３５の付勢力によって上記Ｃ方向に大きく加速されて移動し始める（復時）。そして、やがて時間Ｔ_２において上記ダンパ３７に衝突する。このとき、カートリッジ移動体は上記Ｃ方向への加速度を失って加速度運動から等速運動に切り替わるだけでなく、ほぼゼロに近い状態まで減速せしめられるように、上記Ｂ方向に向かう大きな加速度が付与される。これにより、カートリッジ移動体がほぼ停止状態（実際には微妙に振動している）になる。一方、トナーカートリッジ３１内のトナーはダンパ３７による障害を受けず、カートリッジ内を自由に移動し得るため、慣性力によって上記Ｃ方向への移動を継続する。この結果、トナーがトナーカートリッジ３１で上記排出口３１ｆに向けて移動して、カートリッジ内から排出される。その後、カートリッジ移動体は残留振動した後、時間Ｔ_３において停止する。
【００３３】
このような往復運動を繰り返すことにより、略水平に配置されたトナーカートリッジ３１内において、トナーが上記排出口３１ｆに向かって徐々に移動する。そして、排出口３１ｆの真上に達したトナーが、攪拌部材５０により攪拌され、かつ、その自重によって落下して、現像装置２０内に補給される。
【００３４】
次に、本発明の特徴部分である攪拌部材５０の構成について説明する。本実施形態に係る攪拌部材５０は、図４に示すように薄厚の樹脂からなる断面「コ」の字型の弾性板５１と、厚みのある樹脂又は金属などの重量のある天板５２とから構成されている。弾性板５１の断面「コ」の字型の開口端部が排出口３１ｆの口部と一体的に形成されている。そして、弾性板５１の他端部である連結部と天板５２とを一体的に構成させる。この攪拌部材５０は、排出口３１ｆに対して底補強板３１ｂの長手方向をまたぐように配設されている。図８は、このような攪拌部材５０を有するトナー排出装置の一例を示す説明図である。本実施形態では、図８に示すように排出口３１ｆの左右両端に底補強板３１ｂに対して略鉛直方向上方となるように攪拌部材５０を設けているが、これに限定されるものではなく、トナーカートリッジ３１内に１つあるいは複数設けることができる。
【００３５】
次に、トナー排出口３１ｆにおいてトナー詰まりを防止するための手段について説明する。トナー詰まりを防止するための手段として、上記攪拌部材５０が備えられている。攪拌部材５０は、図８に示す矢印ＢＣ方向にトナーカートリッジ３１が往復運動せしめられるのに付随して図８に示す矢印Ｄ方向に揺れ動く。前述したように攪拌部材５０は、弾性板５１と、重量のある天板５２で構成されているので、上記衝撃付与手段に連動して大きく揺動される。この揺動によりトナーカートリッジ３１内のトナーが攪拌され、トナー詰まりを防止することができる。また、簡易な構成なのでトナー排出装置を安価に提供することができる。
【００３６】
なお、収容袋３１ａ、底補強板３１ｂ、口金部３１ｅ、攪拌部材５０のそれぞれに同一の材料を用いれば、トナーカートリッジ３１の全体を同一の材料で構成することができる。そうすると、使用後のトナーカートリッジ３１を材料毎に分解してそれぞれ個別にリサイクルに回すといった手間が不要になるため、トナーカートリッジ３１のリサイクル性を向上させることができる。トナーカートリッジ３１のリサイクルについては、使用済みのものをメーカーがユーザーから引き取って行うのが一般的である。この引き取りの際、トナーカートリッジ３１の嵩が大きくなるほど運搬コストが高くなってしまう。そこで、本プリンタにおいては、収容袋３１ａとして、上述のような変形自在な材料から構成したものを用いている。こうすることで、収容トナーの無くなった収容袋３１ａをつぶしてその減容を図ることで、運搬コストを低減することが可能になる。
一方、収容袋３１ａは、変形自在であるためトナーカートリッジ３１内のトナーの嵩が不安定になりやすく、排出口３１ｆから現像装置２０へ供給されるトナー量が変動しやすい。しかし、上述した攪拌部材５０を設けることにより、トナー詰まりを起こすことなくトナーを良好に排出させることができる。
【００３７】
変形自在な収容袋３１ａをそのままの状態でトナーカートリッジとして用いると、トナーを満載しているときであっても収容袋３１ａが長さ方向に折り曲がり易くなるため、トナー排出装置への装着性が悪くなる。そこで、本プリンタにおいては、収容袋３１ａの底面に底補強板３１ｂを固定しているのである。かかる構成では、トナーカートリッジ３１を後述のトナー排出装置に装着する際に折り曲げるようなことが無くなるため、その装着性を向上させることができる。また、変形自在な収容袋３１ａの底面に床補強板３１ｂを固定して上述した衝撃付与手段によるトナーカートリッジ３１の移動方向への変形を抑えているため、変形によるトナー排出性の阻害を抑えることもできる。
【００３８】
上記底補強板３１ｂには、その長手方向の中央付近に、幅方向に延在する溝状の切り欠き部３１ｇを設けている。このように切り欠き部３１ｇを設けることにより、収容袋３１ａの減容後に底補強板３１ｂを切り欠き部３１ｇの部分で折り曲げて、使用済みのトナーカートリッジ３１を更にコンパクトにすることができる。なお、切り欠き部３１ｇについては、カートリッジの幅方向に延在するものを複数設けてもよい。また、幅方向に延在するものではなく、長手方向に延在するものを設けて、底補強板３１ｂを幅方向に折り曲げるようにしてもよい。
【００３９】
また、トナーカートリッジ３１にエアフィルターを設けて、トナーの消費に応じて袋部分が減容するように構成してもよい。
また、本実施形態では、フレキシブルな部分を有するトナーカートリッジ３１を用いているが、トナーカートリッジ全体が剛性のある部材で構成されたトナー収容器を用いることもできる。例えば、図９（ａ）に示すように、厚さ０．５〜２［ｍｍ］程度の樹脂等で形成された剛性の高い箱状部材４３１ａで構成されたトナー収容器４３１を用いることができる。このトナー収容器４３１は、使用済みとなっても減容しないのでスペースをとってしまうが、トナーカートリッジをトナー排出装置３０に装着する際の操作性が良いという利点がある。
また、図９（ｂ）に示すように、剛性の高い箱状部材５３１ｂの内部に、本実施形態で使用するようなフレキシブルな袋状部材５３１ａを配置したトナー収容器５３１を用いることもできる。このトナー収容器５３１は、使用済みとなったときに内部の袋状部材５３１ａのみを交換することができる。このときに回収されるのはフレキシブルな袋状部材５３１ａだけであるので、本実施形態と同様に、回収作業時における取扱性、スペース低減の効果が得られるとともに、図９（ａ）に示したトナー収容器４３１と同様に高い操作性が得られる。
【００４０】
本トナー排出装置３０においては、上記のような攪拌部材５０を備えることにより衝撃付与手段によってトナーカートリッジに付与する衝撃力の強さやトナーカートリッジに設けられた排出口３１ｆの大きさの如何にかかわらず、トナーカートリッジからトナー詰まりを起こすことなく良好に排出させることができる。攪拌部材５０が衝撃付与手段に連動して揺動することにより、トナーカートリッジ内のトナーが攪拌され、トナーブロッキングなどに起因するトナー詰まりを防止することができるからである。上記攪拌部材５０を設けることにより、排出口を小さくすることも可能となり、トナーカートリッジ３１の脱着の際のトナー汚れを低減できるという効果もある。
また、本トナー排出装置３０においては、攪拌部材５０をトナーカートリッジ３１の排出口部３１ｆに設けるという簡易な構成であるので、安価なトナー排出装置を提供することができる。
【００４１】
〔実施形態２〕
次に、上記実施形態の紛体排出装置における別の実施形態２について説明する。
図１０は、本実施形態２におけるトナー排出装置１３０を示す概略構成図である。このトナー排出装置１３０の基本的な構成及び動作は、上記実施形態のものと同様であるが、攪拌部材の構成が上記実施形態とは異なっている。すなわち、上記実施形態のトナー排出装置３０では、攪拌部材５０を紛体収容器であるトナーカートリッジ３１に配設しているが、本実施形態２のトナー排出装置１３０では支持台３３に攪拌部材１５０の基端部を固設することにより構成している。
【００４２】
攪拌部材１５０は、Ｌ字型をしており、その基端部１５１を支持台３３に一体的に固設し、攪拌部１５２の先端部を排出口３１ｆを通じてトナーカートリッジ１３１内に進入するように配設する。攪拌部材１５０自身は、支持台３３に固設されているので揺動しないが、上述した衝撃付与手段によるトナーカートリッジ１３１の揺動により、トナーカートリッジ１３１内のトナーを攪拌することができる。このときの攪拌ストロークは、トナーカートリッジ３１の揺動のストローク分あり、実施形態１に係るトナーカートリッジ３１内に設けた攪拌部材５０による攪拌ストロークよりも大きくなる。よって、本実施形態２に係る攪拌部材１５０を用いると、トナーの詰まり防止をさらに効果的に行うことができる。
【００４３】
なお、攪拌部材１５０を支持台３３に固設して設けるのではなく、トナーカートリッジを本体に水平にセットする動作に連動させて、攪拌部材の先端部をトナーカートリッジ内に排出口を通じて進入、退避させるための移動手段を設けてもよい。図１１（ａ）から（ｃ）は、このような移動手段を設けたトナー排出装置２３０の一例を示す概略説明図である。
図１１（ａ）は、トナーカートリッジ２３１を支持部材３３に沿ってセットする途中を示した説明図である。攪拌部材２５０は、トナー排出装置２３０の支持台３３に対して回動可能に支持されている。そして、トナーカートリッジ２３１をセットする際に邪魔にならないようにカートリッジ保持部材３２に支持される引張りバネ２５４にて、カートリッジ保持部材３２の下方に待機している。矢印Ｇ方向（図中左側から右側へ向かう方向）へトナーカートリッジ２３１が移動すると、図１１（ｂ）に示すように、カートリッジ保持部材３２に設けられた爪部２５５によりシャッター２５６が開かれる。また、トナーカートリッジが攪拌部材の端部２５３を押圧することによって、攪拌部材２５０が回動し、攪拌部材２５０の攪拌部２５２がトナーカートリッジ２３１内の排出口３１ｆに進入されることになる。。
図１１（ｃ）は、トナーカートリッジ２３１が完全にトナー排出装置２３０にセットされ、さらに攪拌部材２５０の攪拌部２５２が完全にトナーカートリッジ２３１の排出口に進入された状態を示したものである。
【００４４】
〔変形例１〕
次に、上記実施形態１や２のプリンタにおける紛体排出装置に備えられた衝撃付与手段とは別の変形例について説明する。
図１２は、変形例に係る衝撃付与手段を備えたトナー排出装置を示す概略構成図である。このトナー排出装置３３０の基本的な構成及び動作は、上記実施形態のものと同様であるが、カムおよびダンパの部分の構成が上記実施形態とは異なっている。すなわち、上記実施形態のトナー排出装置３０ではダンパ３７を支持台３３に固定しているが、本変形例のトナー排出装置３３０ではダンパ３３７が移動してくるトナーカートリッジ３１及びカートリッジ保持部材３２の移動の向きとは逆向きに移動しながらこれに当接するように構成している。
【００４５】
カム３３６は、２つの偏心カム面と２つの段差部とを有しており、一方の偏心カム面がカートリッジ保持部材３２と当接している間、他方の偏心カム面が、ダンパ３３７を支持するダンパ支持部材３３７ａに固定されたアーム３３７ｃと当接する。この当接により、カートリッジ保持部材３２及びトナーカートリッジ３１とダンパ３３７とが互いに離れることとなる。そして、カム３３６の回転によってカートリッジ保持部材３２及びアーム３３７ｃとの当接部分にそれぞれ段差部がくると、カートリッジ保持部材３２及びトナーカートリッジ３１とダンパ３３７とがバネ３５及びバネ３３７ｂの付勢力によって互いに近づく方向にそれぞれ移動することとなる。そして、カートリッジ保持部材３２はダンパ３３７と当接することで、その移動が停止する。
【００４６】
なお、攪拌部材の形態は、上述したものに限られるものではなく、トナー等の紛体の攪拌効果、部品製造コスト等を考慮して適宜選択することができる。
また、トナーと磁性キャリアとを含有する二成分現像剤を用いる二成分現像方式のプリンタについて説明したが、磁性キャリアを含まない一成分現像剤を用いる一成分現像方式にも本発明の適用が可能である。また、プリンタに限らず、複写機やファクシミリなどの他の画像形成装置でもよい。また、レーザ光による露光を行う方式ではなく、ＬＥＤによる露光や、イオン付与などによって静電潜像を形成する方式でもよい。また、電子写真プロセスを用いない画像形成方式のものにも、本発明の適用が可能である。かかる方式としては、例えば、特開平１１−３０１０１４号公報に記載の画像形成装置のような直接記録方式などがある。また、画像形成装置ではなく、トナー排出装置についても本発明の適用が可能である。更には、トナー排出装置から排出したトナーを自重によって現像器等の補給先に補給する方式ではなく、排出したトナーを吸引ポンプ等の搬送手段によって補給先に補給する方式でも、本発明の適用が可能である。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１乃至７の発明によれば、衝撃付与手段と連動して揺動する攪拌部材を設けることによって、粉体収容器から紛体詰まりを起こすことなく粉体を良好に排出させることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るプリンタの概略構成図。
【図２】同プリンタにおけるイエロー用のプロセスユニットの概略構成を示す拡大図。
【図３】同プリンタのトナー排出装置を感光体や現像器とともに示す概略構成図。
【図４】同プリンタのトナーカートリッジを示す分解斜視図。
【図５】排出口にシャッターを設けた同トナーカートリッジの概略斜視図。
【図６】同トナーカートリッジからのトナーの累積排出量と、同トナー排出装置の偏心カムの連続回転時間との関係を示すグラフ。
【図７】同偏心カムの１回転に伴って１往復する同トナーカートリッジに加わる加速度の時間変化を示すグラフ。
【図８】攪拌部材をトナーカートリッジ内に備えた同トナー排出装置を示す概略構成図。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は、同トナー排出装置に適用可能な他のトナー収容器の例を示す概略構成図。
【図１０】同トナー排出装置の別の実施形態に係る装置を示す概略構成図。
【図１１】（ａ）乃至（ｃ）は、攪拌部材の先端部をトナー排出口を通じてトナーカートリッジ内に進入、退避させるための移動手段を設けた同トナー排出装置の例を示す概略構成図。
【図１２】同トナー排出装置の変形例装置を示す概略構成図。
【符号の説明】
１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋプロセスユニット（トナー像形成手段の一部）
２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ光書込ユニット（トナー像形成手段の一部）
１０感光体
３０トナー排出装置（粉体排出装置）
３１トナーカートリッジ（粉体収容器）
３１ａ収容袋（変形収容部）
３１ｂ底補強板（底補強部材）
３１ｆ排出口
３２カートリッジ保持部材（支持手段）
３５バネ（衝撃付与手段の一部）
３６偏心カム（衝撃付与手段の一部）
３７ダンパ（衝撃付与手段の一部）
５０、１５０、２５０攪拌部材
５１弾性板（攪拌部材の一部）
２５２攪拌部（攪拌部材の一部）
２５４引っ張りバネ

Claims

内部の粉体を排出するための排出口が形成された粉体収容器と、
該粉体収容器に衝撃を付与する衝撃付与手段とを有し、
該衝撃付与手段による衝撃の付与に伴って該粉体収容器内の粉体を該排出口に向けて移動させて該排出口から排出する粉体排出装置において、
上記衝撃付与手段と連動して紛体を攪拌する攪拌部材を設けたことを特徴とする粉体排出装置。
請求項１の粉体排出装置において、
上記攪拌部材は、上記紛体収容器に設けられた排出口の口部と一体的に構成されていることを特徴とする粉体排出装置。
請求項１、又は２の粉体排出装置において、
上記攪拌部材は、弾性部材により支持されていることを特徴とする粉体排出装置。
請求項１の粉体排出装置において、
上記攪拌部材は、上記粉体収容器外に支持され、該攪拌部材の攪拌部が上記排出口を通じて該紛体収容器内に進入されていることを特徴とする粉体排出装置。
請求項４の粉体排出装置において、
上記攪拌部材は、上記排出口を通じて上記粉体収納容器内へ進入及び退避する手段を備えていることを特徴とする粉体排出装置。
請求項、１，２，３，４，又は５の粉体排出装置において、
上記粉体収容器として、粉体を収容する変形自在な変形収容部と、これの底に固定された底補強部材とを有するものを用いたことを特徴とする粉体排出装置。
粉状のトナーを排出するトナー排出装置と、
これから排出されるトナーを用いてトナー像を形成するトナー像形成手段とを備える画像形成装置において、
上記トナー排出装置として、請求項１，２，３，４，５，又は６の粉体排出装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。