JP2013167767A - 現像剤容器、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、現像剤の詰まりや飛散を起こさずに現像剤を供給することが可能な現像剤容器を提供すること。
【解決手段】内部に現像剤を収容し、一方向に伸縮する現像剤容器であって、伸縮方向の一方側に設けられ、前記現像剤が排出される排出口と、前記伸縮方向の他方側の内面から前記排出口に向けて設けられ、前記現像剤容器の伸縮に伴って前記伸縮方向に移動する棒状部材と、を備える現像剤容器。
【選択図】図４

Description

本発明は、現像剤容器、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いた画像形成装置の現像装置では、予め現像剤としてのトナーを内部に密封して収容するトナー容器を備えて構成されるものがある。トナー容器を備える現像装置は、使用開始時にトナー容器に設けられているトナーを密封するためのシール部材を剥がすこと等によってトナーが供給され、画像形成装置におけるトナー像の形成に使用される。

ここで、現像装置とトナー容器とが一体化された現像ユニットでは、現像装置に供給されたトナーが消費されて無くなった（トナーエンド）時に、現像装置を含む現像ユニット単位で新品に交換される。しかし、この様な現像ユニット単位での交換は、トナーエンド時においても継続使用が可能な現像装置の各部品を含めて交換することとなり、画像形成にかかるコストが上昇するため好ましくない。

そこで、例えば特許文献１には、現像装置に着脱可能で、トナーを現像装置に供給した後は容器部の容積が縮小するトナー容器が開示されている。当該トナー容器を備える現像装置では、トナーエンド時にトナー容器を交換するだけで画像形成を再開可能であり、さらにトナー供給後に容器部が減容するため装置を小型化することが可能である。

特許文献１に係るトナー容器では、トナー容器及び現像装置の双方に大きな開口部を設けて連結し、上方に設置したトナー容器からトナーの自重により下方に設置した現像装置に開口を介してトナーの供給を行う。この様にトナー容器から現像装置に大きな開口部を介してトナーを供給する構成では、トナー供給時に大量のトナーが現像装置に流れ込むことにより、現像装置からトナー飛散が起こり易いという問題がある。そこで、トナー容器と現像装置との間でトナーの供給を行う開口部の面積を小さくすることが考えられるが、開口部においてトナー詰まりが生じて現像装置へのトナー供給に支障が生じる場合がある。

そこで、例えば特許文献２には、トナー容器に空気を流入してトナーを流動化させ、流動化されたトナーを流入した空気の圧力により現像装置にトナーを供給する剤移送方法が開示されている。当該剤移送方法によれば、トナー容器内のトナーを流動化させることで現像装置へのトナー供給を容易に行うことが可能となる。

しかしながら、特許文献２に係る剤移送方法では、トナー容器とは別にトナー容器に空気を供給して流入させるための空気供給手段が必要となり、コスト増になると共に構成が複雑化する可能性がある。

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で、現像剤の詰まりや飛散を起こさずに現像剤を供給することが可能な現像剤容器を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、内部に現像剤を収容し、一方向に伸縮する現像剤容器であって、伸縮方向の一方側に設けられ、前記現像剤が排出される排出口と、前記伸縮方向の他方側の内面から前記排出口に向けて設けられ、前記現像剤容器の伸縮に伴って前記伸縮方向に移動する棒状部材と、を備える。

本発明の実施形態によれば、簡易な構成で、現像剤の詰まりや飛散を起こさずに現像剤を供給することが可能な現像剤容器を提供できる。

第１の実施形態に係る画像形成装置の構成例を示す概略図である。 第１の実施形態に係る現像装置の構成例を示す概略図である。 第１の実施形態に係るトナー容器の外観斜視図である。 第１の実施形態に係るトナー容器を例示する断面概略図である。 第１の実施形態に係るトナー容器のトナー排出動作例を説明する図である。 第２の実施形態に係るトナー容器を例示する断面概略図である。 第２の実施形態に係るトナー容器の棒状部材及び支持部材の構成を例示する部分拡大図である。 第３の実施形態に係るトナー容器を例示する断面概略図 第３の実施形態に係るトナー容器の棒状部材及び支持部材の構成を例示する部分拡大図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

［第１の実施形態］
＜画像形成装置の構成＞
図１は、第１の実施形態に係る画像形成装置１００の構成例を示す概略図である。

図１に示す様に、画像形成装置１００は、感光体ドラム２、帯電ローラ３、現像装置４、クリーニングブレード５、露光装置７、転写ベルト１０、２次転写ローラ１２、定着装置１６等を備える。なお、第１の実施形態に係る画像形成装置１００は、異なる色のトナー像を形成する現像装置４等を含む現像部を複数併設したタンデムタイプのカラープリンタであるが、図１に示す構成にスキャナ等を組み合わせたカラー複合機、若しくは黒色画像を形成する１つの現像部で構成したモノクロプリンタやモノクロ複合機等であっても良い。

画像形成装置１００における画像形成動作について説明する。

まず、回転駆動する感光体ドラム２の表面を帯電ローラ３が所定電位に帯電させ、露光装置７が入力された画像信号に基づいて変調された光Ｌで帯電された感光体ドラム２の表面を露光し、感光体ドラム２の表面に画像信号に対応した静電潜像を形成する。

次に、内部に現像剤としてのトナーを収容する現像装置４が、感光体ドラム２に形成された静電潜像にトナーを付着させることでトナー像を形成する。感光体ドラム２の表面に形成されたトナー像は、駆動ローラ８によって図中矢印Ａ方向に回転駆動する転写ベルト１０の表面に他色のトナー像と重ねて転写され、フルカラートナー像が形成される。

一方、用紙トレイ１３に収納されている記録媒体Ｓは、駆動ローラ８と２次転写ローラ１２との間の２次転写部に向けて搬送され、２次転写部において転写ベルト１０に１次転写されたフルカラートナー像が転写される。表面にトナー像を載せた記録媒体Ｓは、さらに搬送されて定着装置１６にて熱と圧力を加えられることで表面にトナー像が定着される。トナー像が定着された記録媒体Ｓは、排紙ローラ１９により搬送されて機外の排紙トレイ２０にスタックされる。

表面に形成されたトナー像を転写ベルト１０に転写した感光体ドラム２は、さらに回転して表面に付着する転写残トナーがクリーニングブレード５によって除去される。また、転写ベルト１０上の転写残トナーもクリーナ２１によって除去されて、感光体ドラム２と共に次回の画像形成に供される。画像形成装置１００では、以上のプロセスを経て記録媒体Ｓの表面に画像形成を行う。

＜現像装置の構成＞
図２は、第１の実施形態に係る現像装置４の構成例を示す概略図である。

現像装置４は、現像ローラ４１、供給ローラ４２、規制部材４３、撹拌部材４４、トナー収容室４５、トナー供給口４６等を有し、トナー供給口４６に排出口５３が挿入された現像剤容器としてのトナー容器５０を備える。

現像ローラ４１は、金属製の芯金と、芯金の外周に体積抵抗値を調整した導電性ゴム（例えば導電性ウレタンゴムやシリコーンゴム等）とを有し、表面にトナーを担持して回転可能に設けられている。現像ローラ４１の芯金には不図示の電圧印加手段から所定の電圧が印加されて感光体ドラム２との間で電界を形成し、表面に担持したトナーを感光体ドラム２に形成された静電潜像に付着させる。

供給ローラ４２は、例えば金属製の芯金の外周に、カーボンを混合させることで半導電化させた発泡ポリウレタンを付着させたスポンジローラ等であり、回転可能に設けられてトナーを現像ローラ４１に供給する。

規制部材４３は、例えば板厚0.1mm程度のＳＵＳ等の金属板であり、現像ローラ４１に当接することで現像ローラ４１上のトナーを薄層化してトナー量の調整を行う。現像ローラ４１上のトナー量の調整は、現像特性を安定させる上で極めて重要であり、規制部材４３の現像ローラ４１への当接圧（例えば20〜60N/m）、当接位置（例えば規制部材４３の先端から0.5±0.5ｍｍ程度）等が厳しく管理され、使用するトナー、現像ローラ４１、供給ローラ４２等の特性に併せて適宜決定される。

現像装置４は、トナー収容室４５に現像剤としてのトナーを収容しており、撹拌部材４４がトナーを撹拌し、撹拌されたトナーが供給ローラ４２によって現像ローラ４１に供給される。

トナー容器５０は、排出口５３が現像装置４のトナー供給口４６に着脱可能に連結し、内部に収容しているトナーを現像装置４に供給する。トナー容器５０は、収容していたトナーを現像装置４に供給した後、現像装置４内のトナーが消費されて不図示のセンサにより一定量以下になったことが検知されたトナーエンド時に、トナーが充填されたトナー容器５０'に交換される。現像装置４は、交換されたトナー容器５０'から再度トナーの供給を受けることで、画像形成装置１００において画像形成を継続して行うことが可能になる。

この様に、トナー容器５０を現像装置４に着脱可能に設けて適宜交換して現像装置４にトナーを供給することで、現像ローラ４１や供給ローラ４２等が寿命に達するまで長期間に渡って現像装置４を使用可能になる。したがって、現像装置４及びトナー容器５０が一体化した現像ユニット単位で交換する場合に比べて、画像形成装置１００を使用するユーザにとっての部品交換コスト及びランニングコストを低減することができる。

なお、現像装置４がトナー容器５０を備える構成について例示したが、トナー容器５０を着脱可能に備える現像装置４と、感光体ドラム２と、帯電ローラ３等を一体に構成し、画像形成装置１００に着脱可能なプロセスカートリッジとすることも可能である。

＜トナー容器の構成＞
図３は、第１の実施形態に係るトナー容器５０を例示する外観斜視図である。

図３に示す様に、トナー容器５０は、側壁の一部に形成された蛇腹状の伸縮部５２と、現像装置４のトナー供給口４６に挿入され、内部に収容したトナーを現像装置４に排出する排出口５３とを備えている。トナー容器５０は、押圧されて伸縮部５２が図中矢印Ｂ方向（以下、伸縮方向Ｂという）に繰り返し伸縮することでトナーを現像装置４に排出する。

伸縮部５２は、伸縮方向Ｂに伸縮する構成であれば本実施形態に限るものではなく、例えば矢印Ｂ方向に伸縮する可撓性部材や弾性部材等を用いて蛇腹以外の構成にしても良い。

排出口５３は、トナー容器５０に収容されているトナーを現像装置４に排出するための開口部であり、現像装置４のトナー供給口４６に挿入される。排出口５３の開口部の大きさは、トナーが現像装置４に大量に流入してトナー飛散を起こすことが無い大きさに適宜設定することができる。

図４は、第１の実施形態に係るトナー容器５０を例示する断面概略図であり、図４（ａ）はトナー容器５０の通常状態を示し、図４（ｂ）はトナー容器５０が押圧されて縮小した状態を示している。

トナー容器５０は、排出口５３と伸縮方向Ｂの反対側の内面から排出口５３に向けて設けられ、トナー容器５０の伸縮に伴って伸縮方向Ｂに移動する棒状部材５１を備えている。本実施形態における棒状部材５１は、伸縮方向Ｂに直交する断面が略円形の円柱状部材であるが、例えば断面が多角形状を有する角柱部材や、断面が不定形の柱状部材等であっても良い。

また、棒状部材５１は、図４（ａ）に示す様に、排出口５３側の端部が先細りする形状（伸縮方向Ｂに直交する断面積Ｄが排出口に近い程小さい形状（Ｄ１＜Ｄ２））を有することが好ましい。この様な形状により、トナー容器５０の縮小時に、棒状部材５１が内部に収容するトナー層に侵入し易くなる。

さらに、図４（ｂ）に示す様に、棒状部材５１の伸縮方向Ｂの長さＬ１は、トナー容器５０の縮小時における排出口５３からトナー容器５０の棒状部材５１が設けられた内面位置までの長さＬ２よりも長いことが好ましい。トナー容器５０の縮小時に、棒状部材５１が排出口５３から露出することでトナーを排出し、トナー容器５０が通常状態に復帰する時にトナー層に空気流入孔を形成することが可能になる。

なお、トナー容器５０は、例えばブロー成型等によって棒状部材５１及び排出口５３と一体成型することが好ましい。棒状部材５１等と一体成型することで、部品点数を減らして製造コストを低減することができる。

図５は、第１の実施形態に係るトナー容器５０が、内部に収容するトナーを排出する動作を例示する図である。

図５（ａ）に示す様に、トナー容器５０は内部にトナー９０を収容しており、押圧されて伸縮部５２が縮小すると、棒状部材５１がトナー容器５０の縮小に伴って移動して排出口５３付近に存在していたトナー９０を外部に排出し、端部が排出口５３から露出する。

トナー容器５０は、縮小時にトナー９０を排出し（図５（ａ））、トナー容器５０にかけられていた押圧力から解放されると、伸縮部５２が元の状態に復帰する（図５（ｂ））。棒状部材５１は、トナー容器５０の伸縮部５２の伸張に伴い、排出口５３側の端部が再びトナー容器５０内に入る位置まで移動する。この時、棒状部材５１は、外部からトナー容器５０内に通じる空気流入孔７０をトナー９０に形成する。空気流入孔７０が形成されることでトナー容器５０内に外部の空気が流入し、その結果、トナー９０の排出量とトナー容器５０内に流入する空気量が安定し、トナー容器５０から現像装置４へのトナー補給作業を安定して行うことが可能になる。

第１の実施形態に係るトナー容器５０は、図５（ａ）及び（ｂ）に示す伸縮動作を繰り返すことによって、内部に収容したトナーを現像装置４に供給することができる。トナー容器５０から現像装置４へのトナー供給時には、棒状部材５１が排出口５３付近のトナー９０を外部に排出すると共に、トナー９０に空気流入孔７０を形成する。トナー容器５０からトナー９０が大量に現像装置４に排出されることが無いためトナー飛散を招くことがなく、排出口５３付近のトナーを押し出して空気流入孔７０を形成することでトナー詰まりを起こさずにトナー供給を行うことが可能である。

［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同一構成部分についての説明は省略する。

図６に、第２の実施形態に係るトナー容器５０を例示する断面概略図を示す。

図６に示す様に、第２の実施形態に係るトナー容器５０は、棒状部材５１、伸縮部５２、排出口５３、支持部材５４を備える。

棒状部材５１は、トナー容器５０の排出口５３の伸縮方向Ｂの反対側の内面から排出口５３に向けて取り付けられ、回転軸５６の外周面に螺旋羽根５７を備えて回転可能に設けられている。

支持部材５４は、螺旋羽根５７の一部に沿った形状を有して棒状部材５１を支持する様に、トナー容器５０の側壁に固定して設けられている。

図７に、第２の実施形態に係るトナー容器５０の棒状部材５１と支持部材５４の構成を例示する部分拡大図を示す。図７は、トナー容器５０の支持部材５４の位置における伸縮方向Ｂに直交する切断面を上面から見た図であり、棒状部材５１及び支持部材５４を拡大して示している。

支持部材５４は、棒状部材５１の螺旋羽根５７の形状に沿う溝５５を有しており、溝５５に棒状部材５１の螺旋羽根５７が嵌る様に設けられている。

この様な構成においてトナー容器５０が縮小する際に、棒状部材５１は、トナー容器５０の縮小に伴って排出口５３の方向に移動すると共に、螺旋羽根５７が支持部材５４の溝５５に接触して押圧されることで、図６に示す矢印Ｃ方向に回転しながらトナー９０の中に侵入する。

棒状部材５１は、螺旋羽根５７を備えることで容易にトナー９０の中を掘り進むことができるため、過度な力を必要とせずにトナー容器５０の伸縮に伴ってトナー９０を排出すると共に空気流入孔７０を形成することが可能になる。トナー容器５０は、トナー９０を一度に大量に排出することが無いためトナー飛散を生じることなく、また、棒状部材５１が排出口５３付近のトナー９０を排出するためトナー詰まりを起こさずにトナー９０を現像装置４等に供給することができる。

［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態について説明する。なお、第１及び第２の実施形態と同一構成部分についての説明は省略する。

図８に、第３の実施形態に係るトナー容器５０を例示する断面概略図を示す。

図８に示す様に、第３の実施形態に係るトナー容器５０は、棒状部材５１、伸縮部５２、排出口５３、支持部材５４ａ，５４ｂを備える。

棒状部材５１は、回転軸５６の外周面に２つの螺旋羽根５７，５８を供える２条スクリュであり、トナー容器５０の排出口５３の伸縮方向Ｂの反対側の内面から排出口５３に向けて回転可能に設けられている。なお、棒状部材５１の回転軸５６には３つ以上の複数の螺旋羽根を設けても良い。

支持部材５４ａ，５４ｂは、それぞれ螺旋羽根５７，５８に沿う形状を有して棒状部材５１を支持する様に、トナー容器５０の側壁に固定して設けられている。

図９に、第３の実施形態に係るトナー容器５０の棒状部材５１と支持部材５４ａ，５４ｂの構成を例示する部分拡大図を示す。図９は、トナー容器５０の支持部材５４ａ，５４ｂの位置における伸縮方向Ｂに直交する切断面を上面から見た図であり、棒状部材５１及び支持部材５４ａ，５４ｂを拡大して示している。

支持部材５４ａは、棒状部材５１の螺旋羽根５７の形状に沿う溝５５ａを有し、支持部材５４ｂは、棒状部材５１の螺旋羽根５８の形状に沿う溝５５ｂを有している。支持部材５４ａ，５４ｂのそれぞれの溝５５ａ，５５ｂには、棒状部材５１の螺旋羽根５７，５８が嵌る様に設けられている。

なお、支持部材５４ａ，５４ｂは、何れか一方のみで構成することもできるが、複数の支持部材５４を設け、伸縮方向Ｂにおいて同じ位置で対向する様に設置することが好ましい。複数の支持部材５４で棒状部材５１を挟み込む様に構成し、棒状部材５１の移動時における位置ずれを抑制することが可能になる。

この様な構成においてトナー容器５０が縮小する際に、棒状部材５１は、トナー容器５０の縮小に伴って排出口５３の方向に移動すると共に、螺旋羽根５７，５８がそれぞれ支持部材５４ａ，５４ｂの溝５５ａ，５５ｂに接触して押圧されることで、図８に示す矢印Ｄ方向に回転しながらトナー９０の中に侵入していくことになる。

棒状部材５１は、螺旋羽根５７，５８を備えることでさらに容易にトナー９０の中を掘り進むことができるため、過度な力を必要とせずにトナー容器５０の伸縮に伴ってトナー９０を排出すると共に空気流入孔７０を形成することが可能になる。トナー容器５０は、トナー９０を一度に大量に排出することが無いためトナー飛散を生じることなく、また、棒状部材５１が排出口５３付近のトナー９０を排出するためトナー詰まりを起こさずにトナー９０を現像装置４等に供給することができる。

＜まとめ＞
以上で説明した様に、第１から第３の実施形態に係るトナー容器５０は、空気供給手段等を設けない簡易な構成で、トナー詰まり及びトナー飛散を招くことなく現像装置４等にトナーを供給することができる。なお、トナーを供給する対象は現像装置４だけでなく、トナーを収容するトナーカートリッジ等にトナーを供給する様に構成することもできる。

また、本実施形態に係るトナー容器５０を備える現像装置４は、供給されたトナーを消費した場合にトナー容器５０を交換して再度トナーの供給を受けることで、引き続きトナー像の形成が可能になる。したがって、現像装置４が備える現像ローラ４１等の各部品が寿命に達するまで使用可能になり、現像装置４とトナー容器５０とが一体形成された現像ユニット単位で交換する場合に比べて、画像形成装置１００における画像形成にかかるランニングコストの低減を図ることができる。

また、本実施形態に係るトナー容器５０を備える現像装置４を含み、画像形成装置１００に着脱可能なプロセスカートリッジでも、同様にトナー容器５０の交換のみで感光体ドラム等の各部品が寿命に達するまで使用可能になり、同様に画像形成装置１００における画像形成にかかるランニングコストを低減することができる。

また、本実施形態に係るトナー容器５０を備える現像装置４を含む画像形成装置１００では、トナー容器５０の交換によりトナー飛散を招くことなく現像装置４へのトナー供給が可能であり、現像装置４等を継続使用することで部品交換にかかるコストを低減できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

４ 現像装置
５０ トナー容器（現像剤容器）
５１ 棒状部材
５３ 排出口
５４ａ，５４ｂ 支持部材
５６ 回転軸
５７，５８ 螺旋羽根
９０ トナー（現像剤）
１００ 画像形成装置
Ｂ 伸縮方向

特開平８−６２９６２号公報 特開２０００−１４７８８４号公報

Claims (9)

1. 内部に現像剤を収容し、一方向に伸縮する現像剤容器であって、
   伸縮方向の一方側に設けられ、前記現像剤が排出される排出口と、
   前記伸縮方向の他方側の内面から前記排出口に向けて設けられ、前記現像剤容器の伸縮に伴って前記伸縮方向に移動する棒状部材と、
   を備えることを特徴とする現像剤容器。
2. 前記棒状部材の前記伸縮方向の長さは、前記現像剤容器の縮小時における前記内面の前記棒状部材が設けられた位置から前記排出口までの長さ以上である
   ことを特徴とする請求項１に記載の現像剤容器。
3. 前記棒状部材は、前記排出口側の端部が前記排出口に向けて先細りする形状である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の現像剤容器。
4. 前記排出口及び前記棒状部材と一体成型される
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の現像剤容器。
5. 前記棒状部材は、回転軸の外周面に螺旋羽根を備えて回転可能に設けられ、
   前記螺旋羽根に沿った形状を有して前記棒状部材を支持する支持部材を備え、
   前記棒状部材は、前記現像剤容器が縮小して前記排出口の方向に移動する際に、前記螺旋羽根が前記支持部材に接触して押圧されることにより回転する
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の現像剤容器。
6. 前記棒状部材は、回転軸の外周面に複数の螺旋羽根を備えて回転可能に設けられ、
   前記複数の螺旋羽根のうちの少なくとも一つに沿った形状を有して前記棒状部材を支持する支持部材を備え、
   前記棒状部材は、前記現像剤容器が縮小して前記排出口の方向に移動する際に、前記複数の螺旋羽根のうちの少なくとも一つが前記支持部材に接触して押圧されることにより回転する
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の現像剤容器。
7. 請求項１から６の何れか一項に記載の現像剤容器を備えることを特徴とする現像装置。
8. 請求項７に記載の現像装置を備え、画像形成装置に着脱可能に設けられたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
9. 請求項７に記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

Images