JP2013061424A - トナー補給装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
トナー収容器内のトナーの充填率が高い場合であっても、トナーの流動性を向上させてトナーをスムーズに補給することができるトナー補給装置およびこのトナー補給装置を備える画像形成装置を提供する。
【解決手段】
トナー補給装置２０を、トナー排出口２１１ａａが形成されるトナー収容器２１１と、トナー収容器２１１を回転駆動する回転駆動源と連結するための連結部２１３と、トナー収容器２１１外に固定される圧縮部材２１２と、トナー収容器２１１の外壁に固定され、トナー収容器２１１が回転するのに伴って回転するときに、圧縮部材２１２によって圧縮されことによりトナー収容器２１１内に空気を供給するエアーポンプ３２ａ〜３２ｅとから構成する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、トナー補給装置および画像形成装置に関する。

画像形成装置は、現像装置によってトナーを感光体に供給することでトナー像を形成し、このトナー像を記録用紙上に転写および定着することで、所望の画像を形成する。このような画像形成装置内には、現像装置内にトナーを補給するためのトナー補給装置が設けられる。トナー補給装置は、トナー補給装置が備えるトナー収容器内のトナーを、現像装置に接続されるトナーホッパへ補給し、トナーホッパは、補給されたトナーを順次、現像装置へ補給する。

特許文献１には、トナー収容器を固定し、トナー収容器のキャップを手動で回動させることで、トナー収容器内のトナーを排出口から落下させて、トナーホッパへトナーを補給するトナー補給装置が記載されている。また、近年では、特許文献２に記載のトナー補給装置のように、画像形成装置が備える回転駆動源によってトナー収容器を回転駆動してトナーを補給する回転型のトナー補給装置が主流である。回転型のトナー補給装置では、トナー収容器が回転することで、トナー収容器の内壁に螺旋状に形成された突起部によって、排出口までトナーを案内し、排出口からトナーを排出することで、トナーホッパへトナーを補給する。

特開平４−１４３７８１号公報 特開２００４−２７１９９５号公報

特許文献１に記載のトナー補給装置は、トナー収容器内のトナーの流動性を向上させるために、トナー収容器内へ空気を送り込むポンプを備えている。また、特許文献２に記載のトナー補給装置は、トナー収容器が回転することで、トナー収容器内のトナーが攪拌されており、トナーの流動性が向上している。したがって、特許文献１，２に記載のトナー補給装置は、基本的には、排出口からトナーをスムーズに排出し、トナーを補給することができる。

しかしながら、画像形成装置の省スペース化のために、トナー収容器内のトナーの充填率を高めた場合は、例外的に、トナーはスムーズに排出されなくなる。たとえば、特許文献１に記載のトナー補給装置は、トナー収容器の鉛直下方からポンプで空気を供給し、トナーの流動性の向上を図っているが、トナー収容器内にトナーが密に詰まっている場合、トナー収容器の鉛直方向下部における空気量が増えるのみであり、空気がトナー収容器内全体に行き渡らないので、トナーの流動性向上の効果が得られない。また、たとえば、特許文献２に記載のトナー補給装置は、トナー収容器を回転させることでトナーを攪拌し、トナーの流動性の向上を図っているが、トナー収容器内にトナーが密に詰まっている場合、トナー収容器が回転するだけではトナーはほとんど攪拌されないので、トナーの流動性向上の効果が得られない。

本発明は、上述した課題を解決するためのものであり、トナー収容器内のトナーの充填率が高い場合であっても、トナーの流動性を向上させてトナーをスムーズに補給することができるトナー補給装置およびこのトナー補給装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、トナーを収容しながら回転するトナー収容器であって、収容されたトナーを外部に排出可能な開口が形成されるトナー収容器と、
前記トナー収容器外において、前記トナー収容器の外壁面に臨んで固定される圧縮部材と、
前記トナー収容器の外壁面に固定されるエアーポンプであって、前記トナー収容器が回転するのに伴って回転し、前記圧縮部材によって圧縮されることにより、前記トナー収容器内に空気を供給するエアーポンプとを備えることを特徴とするトナー補給装置である。

また本発明は、前記圧縮部材は、前記エアーポンプを圧縮する際に前記トナー収容器の回転軸線の鉛直方向下方に位置するように設けられることを特徴とする。

また本発明は、前記圧縮部材は、前記トナー収容器の回転軸線に平行な回転軸線を中心に回転自在に設けられるローラ状部材であることを特徴とする。

また本発明は、前記エアーポンプは、前記トナー収容器内の空気の、前記エアーポンプへの流入を止めるための逆止弁を有することを特徴とする。

また本発明は、前記トナー収容器には排気孔が形成され、この排気孔にはエアーフィルタが設けられることを特徴とする。

また本発明は、前記排気孔は、前記トナー収容器の回転軸線を挟んで前記エアーポンプとは反対側に形成されることを特徴とする。

また本発明は、前記エアーポンプは、前記トナー収容器の回転軸線が延びる方向に複数設けられることを特徴とする。

また本発明は、板状に形成される下流側案内板であって、前記トナー収容器の回転方向における上流側の端部が前記エアーポンプに固定され、前記トナー収容器の回転方向における下流側の端部が自由端になる下流側案内板を備え、
前記下流側案内板は、前記トナー収容器が回転するのに伴って前記エアーポンプとともに回転するときに、前記圧縮部材によって押圧されることを特徴とする。

また本発明は、板状に形成される上流側案内板であって、前記トナー収容器の回転方向における下流側の端部が前記エアーポンプに固定され、前記トナー収容器の回転方向における上流側の端部が自由端になる上流側案内板を備え、
前記上流側案内板は、前記トナー収容器が回転するのに伴って前記エアーポンプとともに回転するときに、前記圧縮部材によって押圧されることを特徴とする。

また本発明は、現像装置を備える電子写真方式の画像形成装置において、
前記現像装置にトナーを供給するためのトナー補給装置として、前記トナー補給装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、回転駆動源によってトナー収容器が回転駆動されるとき、トナー収容器の外の圧縮部材によってエアーポンプが圧縮されて、トナー収容器内に空気が供給される。よって、トナー収容器内のトナーは、空気が送り込まれながら攪拌されることになり、トナー収容器内の隅々まで空気が行き渡ることになり、その結果、トナーの流動性を向上させることができる。

さらに、本発明では、圧縮部材によるエアーポンプの圧縮動作により、エアーポンプが固定されるトナー収容器は揺動する。これによって、トナー収容器内で凝集したトナーを解砕することができ、トナーの流動性をさらに向上させることができる。

本発明に係るトナー補給装置は、このようにしてトナーの流動性を向上させることができるので、トナーをスムーズに補給することができる。

また本発明によれば、圧縮部材は、トナー収容器の回転軸線の鉛直方向下方に設けられるので、エアーポンプは、トナー収容器の回転に伴って回転して、トナー収容器の回転軸線の鉛直方向下方に移動したときに、圧縮部材により圧縮されることになる。したがって、エアーポンプは、トナー収容器内に鉛直方向下方から、空気を供給することになるので、トナーの流動性を効率的に高めることができる。

また本発明によれば、圧縮部材がローラ状部材であるので、圧縮部材によるエアーポンプの圧縮の際に摩擦を少なくすることができ、圧縮部材およびエアーポンプの損傷を抑えて、エアーポンプによって確実にトナー収容器内に空気を供給することができる。

また本発明によれば、エアーポンプは逆止弁を有するので、エアーポンプ内にトナー収容器内のトナーが流入するのを防止することができる。

また本発明によれば、排気孔によってトナー収容器の内圧の上昇を防ぐことができるので、エアーポンプによって確実にトナー収容器内に空気を供給することができる。また、排気孔にはエアーフィルタが設けられるので、エアーポンプによってトナー収容器内に空気が供給される際に、排気孔からトナーが流出するのを防止することができる。

また本発明によれば、排気孔がエアーポンプとは反対側に形成されるので、エアーポンプによってトナー収容器内に空気が供給される際に、排気孔から、トナー収容器内の空気を速やかに排出することができ、トナー収容器の内圧の上昇を確実に防ぐことができる。

また本発明によれば、エアーポンプがトナー収容器の回転軸線方向に複数設けられるので、回転軸線方向における複数の位置で、トナー収容器内に空気を供給することができ、トナーの流動性をより向上させることができる。

また本発明によれば、圧縮部材とエアーポンプとが最近接する前に、下流側案内板は、トナー収容器の回転に伴って回転することで、圧縮部材によって押圧される。したがって、圧縮部材とエアーポンプとが最近接する前に、下流側案内板によって除々にエアーポンプを圧縮することができる。よって、圧縮部材およびエアーポンプの損傷を抑えて、エアーポンプによって確実にトナー収容器内に空気を供給することができる。

また本発明によれば、圧縮部材とエアーポンプとが最近接した後に、上流側案内板は、トナー収容器の回転に伴って回転することで、圧縮部材によって押圧される。したがって、圧縮部材とエアーポンプとが最近接した後に、上流側案内板によって除々にエアーポンプの圧縮を解除することができる。よって、圧縮部材およびエアーポンプの損傷を抑えて、エアーポンプによって確実にトナー収容器内に空気を供給することができる。

また本発明によれば、トナー補給装置はトナーをスムーズに補給することができるので、トナー補給装置から現像装置へ補給されるトナーの量が安定化し、その結果、画像濃度の安定した印刷画像を得ることができる。

画像形成装置１０の構成を示す模式図である。 トナー補給装置２０の構成を示す図である。 トナー補給装置２０が備える補給装置本体部２１の側面図である。 補給装置本体部２１を分解して示す図である。 補給装置本体部２１を、第１貫通孔２３ａａから引き出したときの様子を示す図である。 トナー収容器２１１の周壁部２１１ａの斜視図である。 図６の線Ａ−Ａを切断面線とする周壁部２１１ａの断面と、台座部２１５ｂおよび圧縮部材２１２の断面とを示す図である。 図７の状態におけるエアーポンプ３２ｃ、下流側案内板３３ｃ、および上流側案内板３４ｃを拡大して示す図である。 エアーポンプ３２ｃが圧縮された状態を示す図である。 図９の状態におけるエアーポンプ３２ｃ、下流側案内板３３ｃ、および上流側案内板３４ｃを拡大して示す図である。

はじめに、本発明の実施形態であるトナー補給装置２０を備える画像形成装置１０について説明する。図１は、画像形成装置１０の構成を示す模式図である。画像形成装置１０は、電子写真方式によって、記録用紙などの記録媒体の表面に画像を形成して、印刷物を得る装置である。画像形成装置１０は、記録媒体を供給する記録媒体供給部５０と、原稿などから画像情報を読み取るスキャナ４３と、スキャナ４３が読み取った画像情報や画像形成装置１０の外部の装置から入力された画像情報に基づいて、供給された記録媒体に画像を形成する電子写真プロセス部６０とを備える。電子写真プロセス部６０は、感光体ドラム４４と、帯電部４５と、露光ユニット４６と、現像ユニット７０と、転写部４８と、クリーニング部４９と、定着ユニット５１とを含む。

感光体ドラム４４は、円筒状や円柱状の導電性基体と、この導電性基体の表面に形成される感光層とを含み、図示しない回転駆動源によって、導電性基体の軸線回りに回転可能に設けられる。導電性基体は、たとえばアルミニウムから形成される。感光層は、光を照射されることで導電性を示す材料であり、たとえば有機感光層が用いられる。有機感光層は、電荷発生物質を含む電荷発生層と電荷輸送物質を含む電荷輸送層とが積層されたものであってもよいし、電荷発生物質と電荷輸送物質とを１つの層に含むものであってもよい。

帯電部４５は、感光体ドラム４４の表面を所定の極性および電位に帯電させる装置である。帯電部４５としては、ブラシ型帯電装置、ローラ型帯電装置、コロナ放電装置、イオン発生装置などを用いることができ、本実施形態では、たとえば、ローラ型帯電装置が用いられる。

露光ユニット４６は、レーザ光を出射する装置であり、露光ユニット４６から出射された光は、帯電部４５と現像ユニット７０との間を通過して感光体ドラム４４の表面に照射される。帯電状態にある感光体ドラム４４の表面にレーザ光が照射されることによって、その表面に、画像情報に対応する静電潜像が形成される。露光ユニット４６としては、たとえば、レーザ照射部および複数の反射ミラーを備えるレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）を用いることができる。また、露光ユニット４６としては、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）アレイ、液晶シャッタと光源とを適宜組み合わせたユニットなどを用いてもよい。

現像ユニット７０は、トナー補給装置２０と、トナーホッパ１３と、現像装置４７とを含む。トナー補給装置２０は、トナーホッパ１３および現像装置４７よりも鉛直方向上方に配置され、未使用のトナーを収容する。トナー補給装置２０は、画像形成装置１０が備える図示しない回転駆動源に接続される回転型のトナー補給装置であり、現像装置４７内のトナーが消費されて少なくなると、未使用のトナーをトナーホッパ１３へ供給する。トナー補給装置２０の詳細については後述する。

トナーホッパ１３は、トナー補給装置２０の鉛直方向下方において、現像装置４７に隣接して設けられる。トナーホッパ１３は、トナー補給装置２０から供給されたトナーを攪拌して、現像装置４７へ供給する。

現像装置４７は、感光体ドラム４４上に形成された静電潜像をトナーによって現像することで、感光体ドラム４４上にトナー像を形成する装置である。現像装置４７は、現像槽、現像ローラ、搬送スクリュー、およびトナー濃度検知センサを備える。現像槽は、その内部空間にトナーを収容する。現像槽内には、現像ローラおよび搬送スクリューが、回転可能に支持される。現像槽は、感光体ドラム４４に臨む位置に開口部が形成され、この開口部を挟んで感光体ドラム４４に対向する位置に、現像ローラが設けられる。

現像ローラは、感光体ドラム４４との最近接部において感光体ドラム４４表面の静電潜像にトナーを供給する部材である。トナーの供給のときには、現像ローラ表面に、トナーの帯電電位とは逆極性の電位が現像バイアス電圧（現像バイアス）として印加される。これによって、現像ローラ表面のトナーが静電潜像に円滑に供給される。現像バイアスの値を変更することによって、静電潜像に供給されるトナー量（トナー付着量）を制御することができる。

搬送スクリューは、現像ローラ周辺にトナーを供給する部材である。搬送スクリューによって、トナーは攪拌搬送されて、帯電した状態で現像ローラに供給される。

トナー濃度検知センサは、現像槽の底面に設けられる。トナー濃度検知センサは、現像槽中のトナー濃度を検知する。トナー濃度検知センサとしては、一般的なトナー濃度検知センサを使用でき、たとえば、透過光検知センサ、反射光検知センサ、透磁率検知センサなどが挙げられる。これらの中でも、透磁率検知センサが好ましい。

トナー濃度検知センサは、トナー濃度制御部に電気的に接続される。トナー濃度制御部は、トナー濃度検知センサによるトナー濃度値が所定の設定値よりも低くなると、トナー補給装置２０に接続される回転駆動源が作動し、トナー補給装置２０内のトナーがトナーホッパ１３へ供給される。

転写部４８は、感光体ドラム４４の表面に圧接するローラ部材であり、図示しない回転駆動源によって軸線回りに回転可能に設けられる。感光体ドラム４４上に担持されて搬送されるトナー像は、転写部４８と感光体ドラム４４との圧接部において、後述する記録媒体供給部５０から供給される記録媒体に転写される。

クリーニング部４９は、感光体ドラム４４から記録媒体へトナー像が転写された後に、感光体ドラム４４の表面に残留するトナーや転写の際に付着した紙粉などを除去し、感光体ドラム４４の表面を清浄化する部材である。クリーニング部４９としては、たとえば、トナーを掻き取るための板状部材と、掻き取ったトナーを回収する容器状部材とが用いられる。

記録媒体供給部５０は、記録媒体を収容する収容部と、記録媒体を搬送する搬送ローラとを含む。収容部に収容される記録媒体は、搬送ローラによって、感光体ドラム４４と転写部４８との圧接部に送給され、トナー像が転写された後、定着ユニット５１に送給される。記録媒体としては、普通紙、カラーコピー用紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート、葉書などがある。

定着ユニット５１は、加熱ローラおよび加圧ローラを含む。加熱ローラは、所定の定着温度となるように制御される。加圧ローラは、加熱ローラに圧接するローラである。加熱ローラは、加圧ローラとともに記録媒体を加熱しながら挟持することにより、トナー像を構成するトナーを溶融させて記録媒体上に定着させる。トナー像が定着した記録媒体は、画像形成装置１０の外部に搬送され、画像形成動作が完了する。

次に、トナー補給装置２０について詳細に説明する。図２は、トナー補給装置２０の構成を示す図であり、図３は、トナー補給装置２０が備える補給装置本体部２１の側面図であり、図４は、補給装置本体部２１を分解して示す図である。図５は、後述するように、補給装置本体部２１を、第１貫通孔２３ａａから引き出したときの様子を示す図である。

トナー補給装置２０は、トナー収容器２１１、圧縮部材２１２、連結部２１３、支持部材２１４、および支持台２１５を有する補給装置本体部２１と、駆動源側連結部２２１、回転軸部材２２２、ギア２２３、および押しばね２２４を有する駆動力伝達部２２と、２つのガイド部材２３１および係止部材２３２を有する筺体２３と、フック部材２４１を有する取手部２４とを備える。

筺体２３は、補給装置本体部２１の一部、駆動源側連結部２２１、回転軸部材２２２、および押しばね２２４を収容する内部空間が形成され、鉛直方向下部が開放される箱状部材である。ギア２２３および取手部２４は、筺体２３の外側に配置される。筺体２３の、所定の一方向（以下では、Ｘ方向と称する）端部となる壁部２３ａには、第１貫通孔２３ａａが形成され、Ｘ方向とは反対の方向（以下では、Ｙ方向と称する）の端部となる壁部２３ｂには、第２貫通孔２３ｂａが形成される。第１貫通孔２３ａａは、補給装置本体部２１が挿通可能な大きさの孔であり、トナー補給装置２０の使用時には、補給装置本体部２１のＸ方向端部が挿通されている。第２貫通孔２３ｂａは、回転軸部材２２２が挿通される孔であり、第２貫通孔２３ｂａにおいて、回転軸部材２２２の周りには、図示しない軸受が設けられる。

トナー収容器２１１は、周壁部２１１ａと２つの底壁部２１１ｂ，２１１ｃとによって内部空間を形成する略円筒状の部材であり、その内部空間にトナーを収容する。トナー収容器２１１の中心軸線Ｓ_１は、Ｘ方向およびＹ方向に延びている。周壁部２１１ａには、トナーを排出するためのトナー排出口２１１ａａが形成される。底壁部２１１ｃには、連結部２１３が固定される。連結部２１３は、トナー収容器２１１からＹ方向に突出する凸部を有し、この凸部は、Ｘ方向に見たときの形状が略十字状である。

支持部材２１４は、略円筒状のトナー収容器２１１を、トナー収容器２１１の中心軸線Ｓ_１を回転軸線として回転可能に支持する、トナー収容器２１１よりも径が大きな略円筒状の部材であり、支持台２１５に着脱可能に構成される。支持部材２１４の中心軸線方向長さは、１００ｍｍ〜１５０ｍｍであり、支持部材２１４は、トナー収容器２１１の周壁部２１１ａのＹ方向端部を支持する。トナー補給装置２０の使用時には、支持部材２１４は支持台２１５に装着されている。支持部材２１４には、その鉛直方向下部に、トナー排出口２１１ａａと同じ形状・大きさの第１連通口２１４ａが形成される。第１連通口２１４ａは、トナー収容器２１１が回転することでトナー排出口２１１ａａが鉛直方向下方に位置したときに、トナー排出口２１１ａａと連通するように形成される。

支持台２１５は、支持部材２１４が装着可能に構成される装着部２１５ａと、装着部２１５ａの鉛直方向下部に固定される略矩形平板状の台座部２１５ｂとを含む。台座部２１５ｂは、Ｘ方向およびＹ方向に長く延び、トナーホッパ１３の鉛直方向上方に配置される。台座部２１５ｂには、第１連通口２１４ａと同じ形状・大きさの第２連通口２１５ｂａが形成される。第２連通口２１５ｂａは、支持台２１５に支持部材２１４が装着されているときに、第１連通口２１４ａと連通するように形成される。

台座部２１５ｂには、圧縮部材２１２を収容する凹部２１５ｂｂが形成される。圧縮部材２１２は、Ｘ方向およびＹ方向に延びる中心軸線Ｓ_２を有するローラ状部材である。圧縮部材２１２の、中心軸線Ｓ_２方向の長さは、トナー収容器２１１の、支持部材２１４に支持されていない部分の長さと同程度の長さであり、この部分の鉛直方向下方に、圧縮部材２１２が設けられる。より詳細には、圧縮部材２１２の中心軸線Ｓ_２は、同一の鉛直面内において、トナー収容器２１１の中心軸線Ｓ_１よりも下方に位置する。

圧縮部材２１２は、外径８ｍｍ〜１２ｍｍの円筒状部材２１２ａに、直径５ｍｍ〜７ｍｍの円柱状部材２１２ｂが挿通されて構成されるローラ状部材である。円柱状部材２１２ｂは、剛性の高いステンレスなどから形成される。円柱状部材２１２ｂは、中心軸線Ｓ_２を中心として回転自在となるように、台座部２１５ｂに支持される。円筒状部材２１２ａは、トナー収容器２１１の周壁部２１１ａに接するか、または、周壁部２１１ａから、後述する長さＬ_１よりも短い距離で離間しており、弾性を有するウレタンゴムなどから形成される。弾性を有する材料を用いることにより、振動吸収作用が得られ、静音性が向上する。

ギア２２３は、画像形成装置１０が備える回転駆動源と係合し、回転する。回転軸部材２２２は、円柱状の部材であり、ギア２２３が回転するときに円柱の中心軸線まわりに回転するように、ギア２２３に固定される。

駆動源側連結部２２１は、略円盤状の部材であり、一方の主面側に、Ｙ方向に退避する凹部を有し、この凹部は、Ｙ方向に見たときの形状が略十字状である。トナー補給装置２０の使用時には、この凹部は、連結部２１３の凸部と嵌合する。駆動源側連結部２２１の他方の主面は、回転軸部材２２２に固定され、回転軸部材２２２が回転するのに伴って、駆動源側連結部２２１も回転する。

押しばね２２４は、コイルスプリングからなり、壁部２３ｂと駆動源側連結部２２１との間において、回転軸部材２２２が挿通される。押しばね２２４は、回転軸部材２２２および駆動源側連結部２２１の回転を阻害することなく、駆動源側連結部２２１が壁部２３ｂから離間するように、Ｘ方向へのばね力を付与する。これによって、連結部２１３の凸部と駆動源側連結部２２１の凹部とが嵌合する際に、駆動源側連結部２２１が連結部２１３によって押されて、駆動源側連結部２２１に固定される回転軸部材２２２、および、回転軸部材２２２に固定されるギア２２３が、Ｙ方向に移動してしまうことを防いでいる。

２つのガイド部材２３１は、補給装置本体部２１、より詳細には、支持台２１５の台座部２１５ｂを、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能に支持する。２つのガイド部材２３１は、壁部２３ｂから、第１貫通孔２３ａａを通って、筺体２３の外部まで、Ｘ方向に延びて設けられる。係止部材２３２は、筺体２３の第１貫通孔２３ａａに臨む部分に設けられ、取手部２４のフック部材２４１が係止可能に構成される。取手部２４は、その外壁面が、画像形成装置１０の正面の外壁面の一部をなし、台座部２１５ｂのＸ方向端部に接続される。取手部２４のフック部材２４１は、筺体２３の係止部材２３２に係止されることで、トナー補給装置２０の使用時に、補給装置本体部２１を筺体２３内に確実に収容する。トナー補給装置２０の非使用時には、取手部２４を操作することで、フック部材２４１の係止状態を解除することができる。

上述したように、第１貫通孔２３ａａは、補給装置本体部２１が挿通可能な大きさであり、トナー補給装置２０の非使用時には、フック部材２４１の係止状態を解除し、取手部２４を把持してＸ方向に引くことで、図５に示すように、補給装置本体部２１を、第１貫通孔２３ａａから引き出すことができる。このとき、連結部２１３と駆動源側連結部２２１との嵌合状態は解除される。補給装置本体部２１を引き出した後は、支持台２１５から、トナー収容器２１１および支持部材２１４を取り外して、新たなトナー収容器２１１に交換することができる。トナー収容器２１１の交換後は、取手部２４を把持してＹ方向に押すことで、補給装置本体部２１を押し入れることができる。このとき、フック部材２４１が係止部材２３２に係止されるとともに、連結部２１３と駆動源側連結部２２１とが嵌合し、トナー補給装置２０が使用可能となる。

以上のように構成されるトナー補給装置２０によれば、補給装置本体部２１の連結部２１３と、画像形成装置１０が備える駆動源とが、駆動力伝達部２２を介して連結される。これによって、連結部２１３に固定される略円筒状のトナー収容器２１１は、その中心軸線Ｓ_１まわりに回転する。トナー収容器２１１が回転すると、トナー収容器２１１のトナー排出口２１１ａａが鉛直方向下方に位置したときに、トナー排出口２１１ａａ、第１連通口２１４ａ、および第２連通口２１５ｂａが連通し、このときに、トナー収容器２１１に収容されるトナーは、トナー排出口２１１ａａ、第１連通口２１４ａ、および第２連通口２１５ｂａを経て、トナーホッパ１３へ供給される。トナー収容器２１１内のトナーが無くなったときには、補給装置本体部２１をＸ方向に引き出して、トナー収容器２１１を新たなトナー収容器２１１へと交換することができる。

次に、トナー収容器２１１について詳細に説明する。図６は、トナー収容器２１１の周壁部２１１ａの斜視図である。図７は、図６の線Ａ−Ａを切断面線とする周壁部２１１ａの断面と、台座部２１５ｂおよび圧縮部材２１２の断面とを示す図である。

トナー収容器２１１は、周壁部２１１ａと、図２に示した２つの底壁部２１１ｂとを含む。周壁部２１１ａは、内径５０ｍｍ〜１５０ｍｍ、外径５２ｍｍ〜１５４ｍｍの、Ｘ方向およびＹ方向に延びる略円筒状の部材である。中心軸線Ｓ_１方向における周壁部２１１ａの長さは、４００ｍｍ〜６００ｍｍである。周壁部２１１ａに形成されるトナー排出口２１１ａａの形状は正方形状であり、この正方形状の一辺の長さは１０ｍｍ〜２５ｍｍである。

周壁部２１１ａの内壁面には、中心軸線Ｓ_１に向かって、５ｍｍ〜１０ｍｍ程度突出する突起部２１１ａｂが形成される。突起部２１１ａｂは、周壁部２１１ａの内壁面において、中心軸線Ｓ_１を中心として螺旋状に形成されている。トナー収容器２１１は、中心軸線Ｓ_１まわりの回転方向Ｇに、画像形成装置１０が備える図示しない回転駆動源によって、５ｒｐｍ〜１５ｒｐｍで回転するように構成されており、このように回転することで、トナー収容器２１１内のトナーは、突起部２１１ａｂによってＹ方向に攪拌搬送される。

底壁部２１１ｂは、周壁部２１１ａのＸ方向端部に固定され、底壁部２１１ｃは、周壁部２１１ａのＹ方向端部に固定される。底壁部２１１ｂ，２１１ｃは、直径５０ｍｍ〜１５０ｍｍの円盤状の部材であり、この円盤の中心軸線と、周壁部２１１ａの中心軸線Ｓ_１と、回転軸部材２２２の中心軸線とは一致する。

底壁部２１１ｂ，２１１ｃと、突起部２１１ａｂを含む周壁部２１１ａとは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＨＩＰＳ樹脂（ハイインパクトポリスチレン樹脂）、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合合成樹脂）などの材料から形成される。底壁部２１１ｂ，２１１ｃおよび周壁部２１１ａは、これらの材料から一体成形されてもよい。

図６および図７に示すように、周壁部２１１ａの、支持部材２１４に支持されてない部分には、空気を取り込むための吸気孔３０ａ〜３０ｅと、空気を排出するための排気孔３１ａ〜３１ｅとが形成される。吸気孔３０ａ〜３０ｅは、直径３ｍｍ〜７ｍｍの円形状であり、この円形状の中心軸線は、周壁部２１１ａの中心軸線Ｓ_１に直交する。吸気孔３０ａ〜３０ｅは、中心軸線Ｓ_１方向に等間隔で並んで形成される。排気孔３１ａ〜３１ｅは、直径８ｍｍ〜１２ｍｍの円形状であり、この円形状の中心軸線は、周壁部２１１ａの中心軸線Ｓ_１に直交する。排気孔３１ａ〜３１ｅは、中心軸線Ｓ_１方向に等間隔で並んで形成されるとともに、排気孔３１ａが、中心軸線Ｓ_１を挟んで吸気孔３０ａとは反対側に形成され、同様に、排気孔３１ｂ〜３１ｅが、中心軸線Ｓ_１を挟んで吸気孔３０ｂ〜３０ｅとは反対側に形成される。

なお、本発明の他の実施形態としては、吸気孔３０ａ〜３０ｅの中心軸線を周壁部２１１ａの中心軸線Ｓ_１に直交させる代わりに、吸気孔３０ａ〜３０ｅの中心軸線を周壁部２１１ａの中心軸線Ｓ_１に対して傾斜させてもよい。傾斜の方向は、吸気孔３０ａ〜３０ｅを介して取り込まれる空気を、トナー排出口２１１ａａ側へ、すなわち、周壁部２１１ａのＹ方向端部側へ案内する方向である。排気孔３１ａ〜３１ｅは、その中心軸線が、吸気孔３０ａ〜３０ｅの中心軸線とそれぞれ一致するように形成される。

吸気孔３０ａ〜３０ｅおよび排気孔３１ａ〜３１ｅには、トナーの流出を防ぐためのエアーフィルタ３０１，３１１が設けられる。エアーフィルタ３０１，３１１は、樹脂から形成されるスポンジや、セラミックスから形成される多孔質材料であり、粒径が２μｍ未満の物質を透過させ、２μｍ以上の物質を透過させないように構成されるフィルタである。

吸気孔３０ａ〜３０ｅに臨んで、エアーポンプ３２ａ〜３２ｅが、周壁部２１１ａの外壁面に固定される。エアーポンプ３２ａ〜３２ｅには、下流側案内板３３ａ〜３３ｅおよび上流側案内板３４ａ〜３４ｅが、それぞれ固定される。

図８は、図７の状態におけるエアーポンプ３２ｃ、下流側案内板３３ｃ、および上流側案内板３４ｃを拡大して示す図である。なお、エアーポンプ３２ａ，３２ｂ，３２ｄ，３２ｅは、エアーポンプ３２ｃと同様に構成されるので、以降では、エアーポンプ３２ｃについてのみ説明する。

エアーポンプ３２ｃは、圧縮されることによりトナー収容器２１１内に空気を供給する、略円筒状の蛇腹ポンプであり、エアーポンプ３２ｃ内に空気を取り入れるための吸気口３２ｃａと、エアーポンプ３２ｃ内の空気をトナー収容器２１１内へ空気を送り出すための排気口３２ｃｂとを有する。吸気口３２ｃａには、エアーポンプ３２ｃ内の空気が吸気口３２ｃａを介してエアーポンプ３２ｃ外へ流れようとするのを止めるための逆止弁である吸気弁３２１が設けられる。排気口３２ｃｂには、トナー収容器２１１内の空気が排気口３２ｃｂを介してエアーポンプ３２ｃ内へ流れようとするのを止めるための逆止弁である排気弁３２２が設けられる。エアーポンプ３２ｃの長さＬ_１は、１０ｍｍ〜１５ｍｍであり、幅Ｌ_２は、１２ｍｍ〜１８ｍｍであり、蛇腹部分の幅Ｌ_３は、３ｍｍ〜５ｍｍである。

下流側案内板３３ｃは、回転方向Ｇにおける上流側の端部がエアーポンプ３２ｃに固定され、回転方向Ｇにおける下流側の端部が自由端になる長方形板状部材である。下流側案内板３３ｃの幅はエアーポンプ３２ｃの幅と同程度であり、下流側案内板３３ｃは、エアーポンプ３２ｃの表面に沿って、エアーポンプ３２ｃから周壁部２１１ａに向かって延在して設けられる。下流側案内板３３ｃは、たとえば、剛性の高いポリスチレン樹脂などから形成される。

上流側案内板３４ｃは、回転方向Ｇにおける下流側の端部がエアーポンプ３２ｃに固定され、回転方向Ｇにおける上流側の端部が自由端になる長方形板状部材である。上流側案内板３４ｃの幅はエアーポンプ３２ｃの幅と同程度であり、上流側案内板３４ｃは、エアーポンプ３２ｃの表面に沿って、エアーポンプ３２ｃから周壁部２１１ａに向かって延在して設けられる。上流側案内板３４ｃは、たとえば、剛性の高いポリスチレン樹脂などから形成される。

図９および図１０を用いて、エアーポンプ３２ｃによるトナー収容器２１１内への空気の供給動作について説明する。図９は、エアーポンプ３２ｃが圧縮された状態を示す図である。図１０は、図９の状態におけるエアーポンプ３２ｃ、下流側案内板３３ｃ、および上流側案内板３４ｃを拡大して示す図である。

まず、図７に示す状態では、エアーポンプ３２ｃは非圧縮状態であり、かつ、下流側案内板３３ｃの回転方向Ｇにおける下流側の端部および上流側案内板３４ｃの回転方向Ｇにおける上流側の端部は、周壁部２１１ａに接している。図７に示す状態から、トナー収容器２１１が回転方向Ｇに回転すると、トナー収容器２１１の回転に伴って、エアーポンプ３２ｃ、下流側案内板３３ｃ、および上流側案内板３４ｃも回転し、下流側案内板３３ｃが圧縮部材２１２に接触して押圧される。これにより、下流側案内板３３ｃが固定されるエアーポンプ３２ｃが圧縮される。

さらにトナー収容器２１１が回転方向Ｇに回転すると、エアーポンプ３２ｃと圧縮部材２１２とが最近接し、図９に示す状態となる。下流側案内板３３ｃが圧縮部材２１２に押圧されてから図９に示す状態になるまで、エアーポンプ３２ｃの圧縮は進み、エアーポンプ３２ｃと圧縮部材２１２とが最近接するときにエアーポンプ３２ｃは最も圧縮された状態となる。このようにエアーポンプ３２ｃが圧縮される過程で、エアーポンプ３２ｃの排気弁３２２がトナー収容器２１１側へ開き、エアーポンプ３２ｃ内から排気口３２ｃｂを経てトナー収容器２１１内へ空気が供給される。

図９に示す状態では、図１０に示すように、下流側案内板３３ｃの回転方向Ｇにおける下流側の端部は、周壁部２１１ａから離間している。同様に、上流側案内板３４ｃの回転方向Ｇにおける上流側の端部は、周壁部２１１ａから離間している。

図９に示す状態からさらにトナー収容器２１１が回転方向Ｇに回転すると、上流側案内板３４ｃが、圧縮部材２１２に接触して押圧される。上述したように、エアーポンプ３２ｃと圧縮部材２１２とが最近接するときにエアーポンプ３２ｃは最も圧縮された状態になるけれども、エアーポンプ３２ｃが圧縮部材２１２から遠ざかっても、上流側案内板３４ｃが圧縮部材２１２によって押圧されているので、上流側案内板３４ｃが固定されるエアーポンプ３２ｃは圧縮された状態である。すなわち、エアーポンプ３２ｃが圧縮部材２１２の近傍を通り過ぎても、上流側案内板３４ｃが圧縮部材２１２によって押圧されている間は、エアーポンプ３２ｃは圧縮されている。

トナー収容器２１１の回転方向Ｇへの回転がさらに進むと、徐々にエアーポンプ３２ｃの圧縮状態が解除され、上流側案内板３４ｃが圧縮部材２１２から離間すると、エアーポンプ３２ｃは非圧縮状態となり、図７に示す状態へ戻る。このように圧縮状態が解除される過程で、エアーポンプ３２ｃの吸気弁３２１がトナー収容器２１１側へ開き、エアーポンプ３２ｃ外から吸気口３２ｃａを経てエアーポンプ３２ｃ内へ空気が取り込まれる。以上のようにして、エアーポンプ３２ｃによる空気の供給動作が行われ、繰り返される。

このような本実施形態によれば、画像形成装置１０が備える回転駆動源によってトナー収容器２１１が回転駆動されるとき、トナー収容器２１１の外に設けられる圧縮部材２１２によってエアーポンプ３２ａ〜３２ｅが圧縮されて、トナー収容器２１１内に空気が供給される。よって、トナー収容器２１１内のトナーは、空気が送り込まれながら攪拌されることになり、トナー収容器２１１内の隅々まで空気が行き渡ることになり、その結果、トナーの流動性を向上させることができる。

さらに、本実施形態では、圧縮部材２１２によるエアーポンプ３２ａ〜３２ｅの圧縮動作により、エアーポンプ３２ａ〜３２ｅが固定されるトナー収容器２１１が鉛直方向に揺動する。これによって、トナー収容器２１１内で凝集したトナーを解砕することができ、トナーの流動性をさらに向上させることができる。

本発明に係るトナー補給装置２０は、このようにしてトナーの流動性を向上させることができるので、トナー収容器２１１内のトナーをスムーズにトナーホッパ１３へ補給することができる。

また本実施形態では、圧縮部材２１２は、トナー収容器２１１の中心軸線Ｓ_１の鉛直方向下方に設けられるので、エアーポンプ３２ａ〜３２ｅは、トナー収容器２１１の回転に伴って回転してトナー収容器２１１の中心軸線Ｓ_１の鉛直方向下方に移動したときに、圧縮部材２１２により圧縮されることになる。したがって、エアーポンプ３２ａ〜３２ｅは、トナー収容器２１１内に鉛直方向下方から空気を供給することになるので、トナーの流動性を効率的に高めることができる。

また本実施形態では、圧縮部材２１２がローラ状の部材であるので、圧縮部材２１２によるエアーポンプ３２ａ〜３２ｅの圧縮の際に摩擦を少なくすることができ、圧縮部材２１２およびエアーポンプ３２ａ〜３２ｅの損傷を抑えて、エアーポンプ３２ａ〜３２ｅによって確実にトナー収容器２１１内に空気を供給することができる。

また本実施形態では、エアーポンプ３２ａ〜３２ｅは、逆止弁である排気弁３２２を有するので、エアーポンプ３２ａ〜３２ｅ内にトナー収容器２１１内のトナーが流入するのを防止することができる。

また本実施形態では、周壁部２１１ａには、排気孔３１ａ〜３１ｅが形成され、排気孔３１ａ〜３１ｅによってトナー収容器２１１の内圧の上昇を防ぐことができるので、エアーポンプ３２ａ〜３２ｅによって確実にトナー収容器２１１内に空気を供給することができる。また、排気孔３１ａ〜３１ｅにはエアーフィルタ３１１が設けられるので、エアーポンプ３２ａ〜３２ｅによってトナー収容器２１１内に空気が供給される際に、排気孔３１ａ〜３１ｅからトナーが流出するのを防止することができる。

また本実施形態では、排気孔３１ａ〜３１ｅがエアーポンプ３２ａ〜３２ｅとは反対側に形成されるので、エアーポンプ３２ａ〜３２ｅによってトナー収容器２１１内に空気が供給される際に、排気孔３１ａ〜３１ｅから、トナー収容器２１１内の空気を速やかに排出することができ、トナー収容器２１１の内圧の上昇を確実に防ぐことができる。なお、排気孔３１ａ〜３１ｅと同様に、トナー排出口２１１ａａも、エアーポンプ３２ａ〜３２ｅとは反対側に形成されることが好ましい。これにより、エアーポンプ３２ａ〜３２ｅによってトナー収容器２１１内に空気が供給される際に、トナー排出口２１１ａａからトナーが噴出されるのを防ぐことができる。

また本実施形態では、エアーポンプ３２ａ〜３２ｅが、中心軸線Ｓ_１方向に複数並んで配置されるので、中心軸線Ｓ_１方向における複数の位置で同時に、トナー収容器２１１内に空気を供給することができ、トナーの流動性をより向上させることができる。なお、本発明の他の実施形態としては、中心軸線Ｓ_１方向にエアーポンプ３２ａ〜３２ｅを並べて配置する代わりに、エアーポンプ３２ａ〜３２ｅを、中心軸線Ｓ_１を中心とする螺旋状に配置してもよい。このように配置することで、エアーポンプ３２ａ〜３２ｅが同時に空気を供給するのではなく、エアーポンプ３２ａ〜３２が順次圧縮され、空気を供給することになる。これにより、エアーポンプ３２ａ〜３２ｅの圧縮動作に起因する、トナー収容器２１１の揺動の回数が増加し、トナーの流動性をより向上させることができる。

また本実施形態では、圧縮部材２１２とエアーポンプ３２ａ〜３２ｅとが最近接する前に、下流側案内板３３ａ〜３３ｅが圧縮部材２１２によって押圧される。したがって、圧縮部材２１２とエアーポンプ３２ａ〜３２ｅとが最近接する前に、下流側案内板３３ａ〜３３ｅによって除々にエアーポンプ３２ａ〜３２ｅを圧縮することができる。よって、圧縮部材２１２およびエアーポンプ３２ａ〜３２ｅの損傷を抑えて、エアーポンプ３２ａ〜３２ｅによって確実にトナー収容器２１１内に空気を供給することができる。

また本実施形態では、圧縮部材２１２とエアーポンプ３２ａ〜３２ｅとが最近接した後に、上流側案内板３４ａ〜３４ｅが圧縮部材２１２によって押圧される。したがって、圧縮部材２１２とエアーポンプ３２ａ〜３２ｅとが最近接した後に、上流側案内板３４ａ〜３４ｅによって除々にエアーポンプ３２ａ〜３２ｅの圧縮状態を解除することができる。よって、圧縮部材２１２およびエアーポンプ３２ａ〜３２ｅの損傷を抑えて、エアーポンプ３２ａ〜３２ｅによって確実にトナー収容器２１１内に空気を供給することができる。

以上のように、画像形成装置１０は、トナー収容器２１１内に空気を供給することでトナーをスムーズにトナーホッパ１３へ補給することができるトナー補給装置２０を備えるので、現像装置４７へ補給されるトナーの量が安定化し、その結果、画像濃度の安定した印刷画像を得ることができる。

１０ 画像形成装置
１３ トナーホッパ
２０ トナー補給装置
２１ 補給装置本体部
２２ 駆動力伝達部
２３ 筺体
３２ａ〜３２ｅ エアーポンプ
４７ 現像装置
７０ 現像ユニット
２１１ トナー収容器
２１１ａ 周壁部
２１１ａａ トナー排出口
２１１ａｂ 突起部
２１１ｂ，２１１ｃ 底壁部
２１２ 圧縮部材
２１３ 連結部
３０１，３１１ エアーフィルタ
３２１ 吸気弁
３２２ 排気弁

Claims (10)

1. トナーを収容しながら回転するトナー収容器であって、収容されたトナーを外部に排出可能な開口が形成されるトナー収容器と、
   前記トナー収容器外において、前記トナー収容器の外壁面に臨んで固定される圧縮部材と、
   前記トナー収容器の外壁面に固定されるエアーポンプであって、前記トナー収容器が回転するのに伴って回転し、前記圧縮部材によって圧縮されることにより、前記トナー収容器内に空気を供給するエアーポンプとを備えることを特徴とするトナー補給装置。
2. 前記圧縮部材は、前記エアーポンプを圧縮する際に前記トナー収容器の回転軸線の鉛直方向下方に位置するように設けられることを特徴とする請求項１に記載のトナー補給装置。
3. 前記圧縮部材は、前記トナー収容器の回転軸線に平行な回転軸線を中心に回転自在に設けられるローラ状部材であることを特徴とする請求項１または２に記載のトナー補給装置。
4. 前記エアーポンプは、前記トナー収容器内の空気の、前記エアーポンプへの流入を止めるための逆止弁を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のトナー補給装置。
5. 前記トナー収容器には排気孔が形成され、この排気孔にはエアーフィルタが設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のトナー補給装置。
6. 前記排気孔は、前記トナー収容器の回転軸線を挟んで前記エアーポンプとは反対側に形成されることを特徴とする請求項５に記載のトナー補給装置。
7. 前記エアーポンプは、前記トナー収容器の回転軸線が延びる方向に複数設けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のトナー補給装置。
8. 板状に形成される下流側案内板であって、前記トナー収容器の回転方向における上流側の端部が前記エアーポンプに固定され、前記トナー収容器の回転方向における下流側の端部が自由端になる下流側案内板を備え、
   前記下流側案内板は、前記トナー収容器が回転するのに伴って前記エアーポンプとともに回転するときに、前記圧縮部材によって押圧されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のトナー補給装置。
9. 板状に形成される上流側案内板であって、前記トナー収容器の回転方向における下流側の端部が前記エアーポンプに固定され、前記トナー収容器の回転方向における上流側の端部が自由端になる上流側案内板を備え、
   前記上流側案内板は、前記トナー収容器が回転するのに伴って前記エアーポンプとともに回転するときに、前記圧縮部材によって押圧されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載のトナー補給装置。
10. 現像装置を備える電子写真方式の画像形成装置において、
    前記現像装置にトナーを供給するためのトナー補給装置として、請求項１〜９のいずれか１つに記載のトナー補給装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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