JP2005077516A - トナー収納容器、トナー補給装置及びそれらを有する画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 画像形成装置にセットされた状態で、下側にトナー排出口を有するトナー収納容器のトナー排出口に向かう少なくとも一つの斜面が先細りになる縦置型トナー収納容器において、トナーの自重、またはエア供給手段を有する圧抜き手段によるトナー収納容器内外に発生する圧力差により、トナー収納容器からトナーを排出し、縦置型トナー収納容器は、斜面の角度が70°以上の傾斜を有するものであり、トナー排出口の面積が斜面上端部に対して面積比が30%以上である収納容器を特徴とする。
【選択図】 図1
Description
従来のトナー収容容器としては、インナーソフトケースと姿勢保持装置が具備されたFTCに関する発明が開示されているが、基本構成が異なる(例えば、特許文献1参照)。
装置本体に対して横置き状態で装着されるトナー収納容器の場合は、内部トナーの攪拌、トナー排出のためにはアジテータを用いたり、外形をスクリュー形状としたボトルを回転させることによって行われている。このタイプのカートリッジはトナー排出口が広くとれる為、エアによる洗浄が可能となっているが、装置本体に縦置に配置されるトナー収納容器については、トナー収容器下面にトナー排出口を具備する為、先細形状(排出口が小さい形状)である必要があり、そのためトナー洗浄が不完全になりやすく、再使用が困難な状況となっている。この為、ユーザー使用後のカートリッジは洗浄、再利用のサイクルを築くことができないという問題があった。
そこで本発明は上記の問題点に解決するためになされたもので、縦置型トナー収納容器の使用後の洗浄、再利用のサイクルを達成し、縦置型トナー収納容器の使用後再利用が容易に可能となり、省資源、省エネ、環境負荷低減に大きく貢献することができるトナー収納容器、トナー補給装置及びそれらを有する画像形成装置を提供することを目的とする。
請求項2記載の発明では、前記圧抜き手段が、現像剤濃度検知器からの電気信号で稼動するバルブである請求項1記載のトナー収納容器を主要な特徴とする。
請求項3記載の発明では、前記圧抜き手段が、トナーを通過させないフィルタである請求項1記載のトナー収納容器を主要な特徴とする。
請求項4記載の発明では、該トナー収納容器が変形可能なトナー収納袋である請求項1記載のトナー収納容器を主要な特徴とする。
請求項5記載の発明では、該トナー収納容器に姿勢を保持する手段を設け請求項1記載の斜面角度を保持する請求項4に記載のトナー収納容器を主要な特徴とする。
請求項6記載の発明では、該トナー収納容器において、姿勢保持手段が容易に開閉し、トナー収容袋と簡単に分解できる構成である請求項5記載のトナー収納容器を主要な特徴とする。
請求項7記載の発明では、トナー排出口以外に一つ以上の孔形状を具備し、請求項2または3記載の圧抜き手段の機能を有する着脱可能なキャップが具備されている請求項1記載のトナー収納容器を主要な特徴とする。
請求項8記載の発明では、前記圧抜き手段に具備する着脱可能なキャップとトナー収納容器との接合部の部材は、圧入による操作でトナー収納容器と接合され、容易に着脱可能である請求項7記載のトナー収納容器を主要な特徴とする。
請求項9記載の発明では、請求項8記載の接合部材が取手を具備する部材であるトナー収納容器を主要な特徴とする。
請求項11記載の発明では、請求項1から10のいずれか1項に記載のトナー収納容器に外部からエアを供給するトナー補給装置を主要な特徴とする。
請求項12記載の発明では、請求項1から10のいずれか1項に記載のトナー収納容器のトナーを粉体ポンプにより搬送するトナー補給装置を主要な特徴とする。
請求項13記載の発明では、請求項11または12に記載されたトナー補給装置を具備する画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項14記載の発明では、請求項1に充填されるトナーの体積平均粒径をDvμm、個数平均粒径をDnμmとしたとき、Dv/Dnが1.05〜1.30であるトナー収納容器を主要な特徴とする。
請求項15記載の発明では、請求項1から10のいずれか1項に記載のトナー収納容器が、少なくとも、使用済みのトナーカートリッジのキャップ或いは排出口からエアブロー或いはバキューム吸引による内部洗浄を行うステップと、洗浄後のトナー収納容器にトナーの再充填を行うことができる形態を有する縦置型トナー収納容器を主要な特徴とする。
請求項2によれば、前記圧抜き手段が、現像剤濃度検知器からの電気信号で稼動するバルブであることを特徴とする請求項1記載のトナー収納容器により、排出トナー量がバラツキやすくなり、電気信号で稼動するバルブで行うことにより圧抜きが確実で、且つ排出と圧抜き動作の稼動のタイミングを制御しやすくすることが可能となる。
請求項3によれば、前記圧抜き手段が、トナーを通過させないフィルタであることを特徴とする請求項1記載のトナー収納容器により、フィルタという単純な構成で圧抜きを行うことが可能となる。
請求項5によれば、請求項4に記載のトナー収納容器に姿勢を保持する手段を設け請求項1記載の斜面角度を保持することを特徴とするトナー収納容器により、カートリッジに姿勢を矯正する姿勢保持手段をもつことにより良好な排出性能を得ることが可能となる。
請求項6によれば、該トナー収納容器において、姿勢保持手段が容易に開閉し、トナー収容袋と簡単に分解できる構成であることを特徴とする請求項5記載のトナー収納容器により、姿勢保持手段をもつことにより良好な排出性能が得られるだけでなく、ユーザー操作性が向上し、トナー収納容器と姿勢保持手段が簡単に分解できる構成にすることが可能となる。
請求項7によれば、前記トナー排出口以外に一つ以上の孔形状を具備し、請求項2または3記載の圧抜き手段の機能を有する着脱可能なキャップが具備されていることを特徴とする請求項1記載のトナー収納容器により、エアによる洗浄性能は、カートリッジに排出口以外の孔形状を追加することにより大きく向上する。洗浄エアが排出口以外の孔から排出されれば、エアは通気される為洗浄効率が向上し、孔形状は、洗浄時以外は閉まった状態である必要があり、着脱可能なキャップで圧抜きすることにより、単純な構成で洗浄能力を確保することが可能となる。
請求項8によれば、前記圧抜き手段に具備する着脱可能なキャップとトナー収納容器との接合部の部材は、圧入による操作でトナー収納容器と接合され、容易に着脱可能である事を特徴とする請求項7記載のトナー収納容器により、洗浄時の作業負荷を低減する圧入方式で簡便に着脱することが可能となる。
請求項10によれば、請求項7の圧抜き手段付キャップとトナー収納容器との接合部にねじ部材が具備され、ねじ締めにより着脱可能であることを特徴とするトナー収納容器により、簡便に着脱する方式が可能となる。
請求項11によれば、請求項1から10のいずれか1項に記載のトナー収納容器に外部からエアを供給することを特徴とするトナー補給装置により、エア供給を行うことでトナー排出を確実にすることが可能となる。
請求項12によれば、請求項1から10のいずれか1項に記載のトナー収納容器のトナーを粉体ポンプにより搬送することを特徴とするトナー補給装置により、収納容器側に負圧を発生する、いわゆる粉体ポンプによりトナーを搬送することでトナー排出を確実にすることが可能となる。
請求項13によれば、請求項11または12に記載されたトナー収納容器を具備することを特徴とする画像形成装置により、縦置型トナー収納容器の使用後再利用が容易に可能となり、省資源、省エネ、環境負荷低減に大きく貢献することができる。
請求項14によれば、請求項1に充填されるトナーの体積平均粒径をDvμm、個数平均粒径をDnμmとしたとき、Dv/Dnが1.05〜1.30であることを特徴とするトナー収納容器により、体積平均粒子径/個数平均粒子径のこの範囲であると微粉が少ないことから洗浄能力を著しく向上させることが可能となる。
請求項15によれば、請求項1から10のいずれか1項に記載のトナー収納容器が、少なくとも、使用済みのトナーカートリッジのキャップ或いは排出口からエアブロー或いはバキューム吸引による内部洗浄を行うステップと、洗浄後のトナー収納容器にトナーの再充填を行うことができる形態を有することを特徴とする縦置型トナー収納容器により、縦置型トナー収納容器の洗浄が容易に可能となり、縦置型トナー収納容器の使用後再利用が容易に可能となり、コストメリットや環境負荷低減に大きく貢献できる。
図1は、本発明によるトナー補給装置の実施例の構成図を示す。
図1において、公知の電子写真法による画像形成装置では、現像装置200により不図示の感光体にトナー像を形成する。現像装置200には、その一部に粉体ポンプ305を具備し、粉体ポンプ305の作動により現像装置200内にトナーが供給される。
粉体ポンプ手段305は、吸引型1軸偏芯スクリューポンプ(通称 モーノポンプ)等を用いる。その構成は、図2に示すように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つくられたロータ302、ゴム材料で内側が2条のスクリュー形状につくられ固定されて設置されるステータ303、これらを包みかつ粉体の移送路を形成する樹脂材料などで作られたホルダー304よりなる。ロータ302の回転によりポンプに強い自吸力(吸引圧)が生じトナー収納手段400からトナーを吸引することが可能となる。
トナー収納容器400内のトナーは重力及び粉体ポンプの吸引力を利用して容器外へ移送されるが、電子写真のトナーは流動性が悪いため、粉体ポンプでノズル付近のトナーを吸引した後、容器内で架橋現象(なくなったトナーの部分に空洞ができる)が生じることがある。このためトナー補給量が不安定になったりトナー容器内のトナー残量が極端に多くなったりすることとなる。
よって、本発明ではエアー供給手段600を設けて、エア供給手段600から電磁弁(バルブ)601、ノズル510を介してトナー収納容器400内へエアーを供給する。また、多色画像形成装置の場合には、エア供給手段600から各色のトナー収容容器への電磁弁(バルブ)601〜604へ分岐させる。実際のトナー収納容器へのエア供給時間は長くても5秒以下が望ましい為(エア過多による詰り等の問題)、多色(4色)でもエア供給手段600は1つでもまかなえる事となる。また、エア供給手段は従来公知のエアポンプであり、毎分1〜3L程度の流量を発生する。
バルブと粉体ポンプは同時には動かさない。図6のように、バルブを粉体ポンプと同時に駆動させると、エアーが粉体ポンプ側に送られてしまい、容器内のトナーが十分に撹拌されない場合が生じるためである。
チューブ301は、内径φ4〜10のチューブ状で、フレキシブルでかつ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、EPDM、シリコン等やポリエチレン、ナイロン等のプラスチック材料を用いることが非常に有効である。
本体の容器ホルダ500は、樹脂等で作られ、トナー収納容器400の保護ケース(姿勢保持手段)401を保持する。保護ケース401は剛性を有する紙、段ボールやプラスチック等の材料で作られ、袋状のトナー収納袋410の周囲を包み、一部が口金部材420と係合した構造を持つ。袋状のトナー収納袋410は、ポリエチレンやナイロン等の樹脂製又は紙製の80〜200μm程度の厚みのシート状のフレキシブルなシートを単層または複層構成にして折り紙製作のように作られ、空気の流入出が無い密閉された袋状容器形状に作られている。
排出口420は、ケース421とシール材422からなり、ケース421はポリエチレンやナイロン等の樹脂製からなり、これらはシート410と同一部材を使用することがリサイクルの観点で望ましく、袋容器への溶着も容易にすることができる。
トナー容器400が本装置にセットされると、ノズルが容器の排出口420のシール材422に挿入される。シール材422はスポンジやゴムなどの弾性部材に十字のスリットが切られており、ノズルを挿入した状態でノズルと密着しトナー容器から装置外へのトナー漏れを防ぐことができ、かつトナー容器を取り出した時にもシール材のスリットがその弾性により閉じることによってトナー漏れを防止する。スリットの長さは、ノズル510の外径と同径〜3mm大きい程度の長さとし、シール材422とケース421は両面接着テープなどにより接着されている。シール材422は発泡スポンジ、ゴム等の弾性体で作られ、耐トナー性と空気の透過が非常に少ない、クリープに優れた強度を有したものを使用する。
吸引されたトナーは、現像容器の一部に設けられたトナー導入孔241より、現像装置内に落下し、さらに撹拌スクリューにより現像部に移送される。2成分現像方式を用いた場合は、この移送行程中に補給されたトナー(吸引されたトナー)は現像装置内の現像剤と撹拌混合され、均一な剤濃度と適正な帯電量となる。
保護ケース401は剛性を有するので、トナー収納部材(容器)のトナー補給装置への装填・離脱時(トナー収納容器交換時)の操作性を容易にしている。また、トナー収納容器内のトナー品質特性の保護・維持にも有効である。また、従来より使用されている、ブロー成形法などにより形成された口金部とトナー収納部が一体構造をなすフレキシブルなトナー容器を用いることも可能であり、且つ本発明の意図に反しないこともいうまでもない。
使用後のトナー収納手段400は、保護ケース401とトナー収納部材(容器)410が容易に分解でき、保護ケース401は折り畳め、袋状のトナー収納部材410はフレキシブルであるので、従来のカートリッジ、ボトルといったハードボトルに比較し、容器がかさばらないので運搬や保管時での取扱性が良く、収納スペースをとらないため、ユーザー先からメーカーへ回収物流コストの大幅な低減が可能となる。
本トナー補給装置は画像形成装置の現像装置に対して、フレキシブルなトナー移送パイプのみを接続するだけでよく、現像装置に対するトナー補給装置の設置位置・場所の制約を持たないので、ユーザーにとってトナー補給容器の交換時の操作性が最もやり易い場所にトナー補給装置を設ける事が可能となる。このため補給装置を4つもつカラー複写機・プリンターに特に効果がある。
請求項1では縦置型トナーカートリッジの洗浄性能確保の基本構成を示す。すなわち縦置型とはトナー収納容器内外圧の変化や重力によって外部に排出するものであるが、差圧による排出方法を採用するものにおいても、収納容器下方にトナーが重力で移動してから外部に排出される為、排出部近傍のトナーしか排出されず、従って先細形状である必要がある。この先細形状の傾斜角であるが、洗浄能力と関係深い事が確認された。また、トナー排出口と傾斜面下端部の面積比とも相関があることが確認された。
請求項4、5、6については、請求項1のトナー収納容器は縦置型の洗浄性能確保であるが、特に変形可能なトナー収納袋においてその効果を大きく発揮する。というのもシート状を張り合わせた収納袋ではその張り合わせ面に鋭角領域が存在し、トナーが進入、介在し滞留しやすい。請求項1のトナー収納容器は請求項4の形態でも洗浄能力を確保できる。トナー収納容器においては、シート張り合わせ形状である為、作像装置内で姿勢が崩れやすい。請求項5においては、カートリッジに姿勢を矯正する姿勢保持手段をもつ。これにより良好な排出性能が得られるだけでなく、ユーザー操作性が向上する。さらにはトナー収納容器と姿勢保持手段が簡単に分解できる構成にすることによって、上記の目的を達成できる。
この孔形状であるが、洗浄時以外は閉まった状態である必要がある。請求項7では着脱可能なキャップ440に圧抜き手段441を持たすことにより、単純な構成で洗浄能力を確保する。請求項8、9、10では圧抜き手段を具備するキャップ440の具体的構成を示している。キャップについては洗浄時の作業負荷を低減する為、圧入やねじ方式で簡便に着脱する方式を提案する。
請求項1のトナー収納容器は請求項14のトナーを使用することで、十分な洗浄を行うことができる。収納容器に付着するトナーは、大きくは滞留するものと付着するものに分類されるが、付着トナーの洗浄の方が困難な状況にある。これはトナーが収納容器との静電力で付着する帯電による付着であるが、トナー粒径が微細ないわゆる微粉はトナー重量が帯電力と比較して十分小さく、そのために洗浄が困難となっている。請求項14のトナーのごとき体積平均粒子径/個数平均粒子径では微分が少ないことから洗浄能力が著しく向上する。
請求項15については、本発明により縦置型トナー収納容器の使用後再利用が容易に可能となる。それには少なくとも、内部洗浄のステップと洗浄後にトナー充填を行うステップを新設する。それにより省資源、省エネ、環境負荷低減に大きく貢献できる。本発明により、縦置型トナー収納容器の洗浄が容易に可能となり、カートリッジ再使用サイクルでのコストメリットや環境負荷低減に大きく貢献できる。
Claims (15)
- 画像形成装置にセットされた状態で、下側にトナー排出口を有するトナー収納容器のトナー排出口に向かう少なくとも一つの斜面が先細りになる縦置型トナー収納容器において、トナーの自重、またはエア供給手段を有する圧抜き手段によるトナー収納容器内外に発生する圧力差により、トナー収納容器からトナーを排出し、前記縦置型トナー収納容器は、前記斜面の角度が70°以上の傾斜を有するものであり、前記トナー排出口の面積が前記斜面下端部の面積に対して面積比が30%以上である収納容器であることを特徴とするトナー収納容器。
- 前記圧抜き手段が、現像剤濃度検知器からの電気信号で稼動するバルブであることを特徴とする請求項1記載のトナー収納容器。
- 前記圧抜き手段が、トナーを通過させないフィルタであることを特徴とする請求項1記載のトナー収納容器。
- 該トナー収納容器が変形可能なトナー収納袋を備えることを特徴とする請求項1記載のトナー収納容器。
- 該トナー収納容器が前記トナー収容袋の姿勢を保持する姿勢保持手段を備え請求項1記載の斜面角度を保持することを特徴とする請求項4に記載のトナー収納容器。
- 該トナー収納容器において、姿勢保持手段が容易に開閉し、トナー収容袋と簡単に分解できる構成であることを特徴とする請求項5記載のトナー収納容器。
- 前記トナー排出口以外に一つ以上の孔形状を具備し、請求項2または3記載の圧抜き手段の機能を有する着脱可能なキャップが具備されていることを特徴とする請求項1記載のトナー収納容器。
- 前記圧抜き手段に具備する着脱可能なキャップとトナー収納容器との接合部の部材は、圧入による操作でトナー収納容器と接合され、容易に着脱可能であることを特徴とする請求項7記載のトナー収納容器。
- 請求項8記載の接合部材が取手を具備する部材であることを特徴とするトナー収納容器。
- 請求項7の圧抜き手段付キャップとトナー収納容器との接合部にねじ部材が具備され、ねじ締めにより着脱可能であることを特徴とするトナー収納容器。
- 請求項1から10のいずれか1項に記載のトナー収納容器に外部からエアを供給することを特徴とするトナー補給装置。
- 請求項1から10のいずれか1項に記載のトナー収納容器のトナーを粉体ポンプにより搬送することを特徴とするトナー補給装置。
- 請求項11または12に記載されたトナー補給装置を具備することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1に充填されるトナーの体積平均粒径をDvμm、個数平均粒径をDnμmとしたとき、Dv/Dnが1.05〜1.30であることを特徴とするトナー収納容器。
- 請求項1から10のいずれか1項に記載のトナー収納容器が、少なくとも、使用済みのトナーカートリッジのキャップ或いは排出口からエアブロー或いはバキューム吸引による内部洗浄を行うステップと、洗浄後のトナー収納容器にトナーの再充填を行うことができる形態を有することを特徴とする縦置型トナー収納容器。
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