JP2019191264A - 現像剤補給容器 - Google Patents

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Abstract

【課題】ポンプによる吸排気動作によって現像剤補給容器内の現像剤を排出させる構成で、現像剤を安定的に排出させることが可能な現像剤補給容器の提供。【解決手段】回転方向に第一撹拌部材と、第二撹拌部材とを有する撹拌部9が設けられる。ポンプ部5による吸排気動作時、撹拌部9は回転する。第一撹拌部材は撹拌部9の回転方向に関し、下流端の位置がポンプ部5による吸気動作の開始時に、開口部1baの上流端から下流端までの開口部区間に到達するように形成されている。他方、第二撹拌部材は撹拌部9の回転方向に関し、第一撹拌部材が開口部区間を通過後、下流端の位置がポンプ部5による排気動作の開始時に開口部区間に到達するように形成されている。これにより、入口領域Qにおける現像剤の流動化を実現でき、もって現像剤の安定的な排出を実現できる。【選択図】図7

Description

本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリあるいは複合機などの、電子写真技術を利用した画像形成装置に用いて好適な現像剤補給容器に関する。
従来、複写機などの電子写真方式の画像形成装置には、微粉末のトナーなどの現像剤が使用されている。この画像形成装置では、画像形成によって消費されてしまう現像剤を現像剤補給容器から補う構成となっている。現像剤補給容器としては収容されている現像剤を、例えば容積可変な蛇腹状のポンプによる吸排気動作に応じて連通部の排出口から排出させる構成が提案されている(特許文献1)。こうした構成では、ポンプが伸長された場合に、現像剤補給容器内の気圧が大気圧よりも低い状態になり、排出口から空気が流入することにより(吸気)、現像剤補給容器内の現像剤が流動化される。他方、ポンプが圧縮された場合には、現像剤補給容器内の気圧が大気圧よりも高い状態になり、現像剤補給容器の内外の圧力差によって排出口から空気が流出することにより(排気)、現像剤補給容器内の現像剤が排出口から排出される。
特許第5623109号公報
現像剤補給容器は、現像剤を受け入れる現像剤受入れ装置に着脱自在に設けられている。それ故、装着前の現像剤補給容器は例えば運搬時や保管時などに現像剤が現像剤補給容器内で偏在しやすく、場合によっては排出口近傍における現像剤の嵩密度が高くなることがある。また、最近では一回の吸排気動作でより多くの現像剤を排出させたいという要望があり、そうするために排出口近傍における現像剤の嵩密度が高くなるようにしている。しかしながら、従来では排出口近傍における現像剤の嵩密度が高いような場合に、ポンプによる吸排気動作によっては現像剤を排出させることが難しかった。
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、ポンプによる吸排気動作によって現像剤補給容器内の現像剤を排出させる構成で、現像剤を安定的に排出させることが可能な現像剤補給容器の提供を目的とする。
本発明に係る現像剤補給容器は、現像剤を排出するための排出口を有する、現像剤を収容可能な現像剤収容部と、前記現像剤収容部の内面に開口した開口部を有し、前記現像剤収容部の内部と前記排出口とを連通する連通部と、前記現像剤収容部内の現像剤を前記連通部に搬送する搬送部材と、前記排出口を介した吸気動作と排気動作とを交互に行うポンプ部と、前記現像剤収容部内の前記開口部に対向する領域を通過するように回転し、前記領域に存在する現像剤を撹拌する撹拌部と、を備え、前記撹拌部は回転方向に関し、下流端の位置が前記ポンプ部による吸気動作の開始時に前記開口部の上流端から前記開口部の下流端までの区間に到達する第一撹拌部材と、前記第一撹拌部材の前記区間の通過後、下流端の位置が前記ポンプ部による排気動作の開始時に前記区間に到達する第二撹拌部材とを有する、ことを特徴とする。
本発明によれば、ポンプ部による吸気動作の開始時と排気動作の開始時に、現像剤収容部の内部と排出口とを連通する連通部の開口部に対向する領域を撹拌部が通過するので、現像剤収容部内の現像剤を安定的に排出させることが簡易な構成で実現できる。
本実施形態の現像剤補給容器を用いて好適な画像形成装置の概略構成図。 画像形成装置の斜視図。 現像剤受入れ装置の、(a)斜視図、(b)断面図。 現像剤補給容器を装着した現像剤受入れ装置を示す部分断面図。 (a)現像剤補給容器の斜視図、(b)現像剤補給容器の排出口周辺を示す底面図、(c)現像剤補給容器を装着した現像剤受入れ装置を正面から見た正面図。 現像剤補給容器を説明するための図であり、(a)ポンプ部が最大限伸長された状態を示す上面図、(b)ポンプ部が最大限圧縮された状態を示す上面図、(c)正面断面図。 (a)現像剤補給容器を示す断面斜視図、(b)搬送部材を示す斜視図。 現像剤補給容器のカム溝を示す展開図。 撹拌部の回転角度(位相)と入口領域における現像剤の排出抵抗値との関係を示すグラフ。 ポンプ部が最大限圧縮された状態で停止している場合を示す、(a)正面断面図、(b)上面図。 ポンプ部が最大限圧縮された状態で停止している場合に第一撹拌部材が入口領域を通過する場合を示す、(a)正面断面図、(b)上面図。 ポンプ部が最大限圧縮された状態から伸長開始した場合を示す、(a)正面断面図、(b)上面図。 ポンプ部が最大限伸長された場合を示す、(a)正面断面図、(b)上面図。 従来の搬送部材を示す斜視図。
[画像形成装置]
本実施形態の現像剤補給容器を用いて好適な画像形成装置の概略構成について、図1及び図2を用いて説明する。詳しくは後述するように、本実施形態の現像剤補給容器は、画像形成装置本体に搭載されている現像剤受入れ装置に着脱自在に設けられている。
図1において、画像形成装置100は、装置本体100aの上部に原稿読取装置103を有する。原稿101は、原稿台ガラス102の上に置かれる。そして、原稿101の画像情報に応じた光像を原稿読取装置103の複数のミラーMとレンズLnにより、像担持体としての円筒状の感光体である感光ドラム104上に結像させることにより静電潜像を形成する。この静電潜像は乾式の現像器(一成分現像器)201により現像剤(乾式粉体)としてのトナーを用いて可視化される。なお、本実施形態では、現像剤補給容器1から補給すべき現像剤として一成分非磁性トナーを用いた例について説明するが、このような例だけではなく、後述するような構成としても構わない。
具体的には、一成分非磁性トナーを用いて現像を行う一成分現像器を用いる場合、現像剤として一成分非磁性トナーを補給することになる。また、非磁性トナーと磁性キャリアとを混合した二成分現像剤を用いて現像を行う二成分現像器を用いる場合、現像剤として非磁性トナーを補給することになる。なお、この場合、現像剤として非磁性トナーとともに磁性キャリアも併せて補給する構成としても構わない。
図1に示す現像器201は、上述したように、原稿101の画像情報に基づいて感光ドラム104上に形成された静電潜像を、現像剤としてトナーを用いて現像するものである。また、現像器201には、現像剤補給システム200が接続されており、現像剤補給システム200は、現像剤補給容器1と、現像剤補給容器1が着脱可能な現像剤受入れ装置90とを有する。現像剤補給システム200については後述する。
現像器201は、現像剤ホッパ部201aの他に、現像ローラ201fが設けられている。この現像剤ホッパ部201aには、現像剤補給容器1から補給された現像剤を撹拌するための撹拌部材201cが設けられている。そして、この撹拌部材201cにより撹拌された現像剤は、搬送部材201dにより搬送部材201e側へと送られる。そして、搬送部材201e、201bにより順に搬送されてきた現像剤は、現像ローラ201fに担持され、最終的に感光ドラム104と対向する現像部へと供給される。本実施形態では、一成分現像剤を用いているため、現像剤補給容器1から現像剤としてのトナーを、現像器201へ補給する構成としているが、二成分現像剤を用いる場合、現像剤補給容器から現像剤としてのトナー及びキャリアを補給する構成としても構わない。
カセット105〜108は、それぞれシートなどの記録材Sを収容する。画像形成時には、これらカセット105〜108のうち、画像形成装置の操作部100dから操作者(ユーザやサービスマン)が入力した情報もしくは原稿101のサイズを基に最適な記録材Sを収容したカセットが選択される。ここで記録材Sとしては用紙に限定されずに、例えばOHPシート等適宜使用、選択できる。そして、給送分離装置105A〜108Aにより搬送された1枚の記録材Sを、搬送部109を経由してレジストレーションローラ110まで搬送し、感光ドラム104の回転と、原稿読取装置103のスキャンのタイミングを同期させて搬送する。
レジストレーションローラ110の記録材搬送方向下流側で、感光ドラム104と対向する位置には、転写帯電器111及び分離帯電器112が設けられている。レジストレーションローラ110により搬送された記録材Sは、転写帯電器111によって、感光ドラム104上に形成された現像剤による画像(トナー画像)が転写される。そして、トナー画像が転写された記録材Sは、分離帯電器112によって感光ドラム104から分離される。この後、搬送部113により搬送された記録材Sは、定着部114において熱と圧力が加えられ、記録材上にトナー像が定着される。その後、トナー像を定着した記録材Sは、片面コピーの場合には、排出反転部115を通過し、排出ローラ116により排出トレイ117へ排出される。
他方、両面コピーの場合には、記録材Sは、排出反転部115を通り、一度、排出ローラ116により一部が装置外へ排出される。そして、この後、記録材Sの終端が切換部材118を通過し、排出ローラ116にまだ挟持されているタイミングで切換部材118の位置を切り換えると共に排出ローラ116を逆回転させることにより、記録材Sは、再度、装置内へ搬送される。さらに、この後、記録材Sは、再給送搬送部119、120を経由してレジストレーションローラ110まで搬送された後、片面コピーの場合と同様の経路をたどって排出トレイ117へ排出される。
上記構成の画像形成装置100において、感光ドラム104の周りには現像器201、クリーナ部202、一次帯電器203等の画像形成プロセス機器が設置されている。なお、現像器201は、原稿読取装置103により読み取った原稿101の画像情報などに基づき感光ドラム104に形成された静電潜像に現像剤を付着させることにより、静電潜像を現像するものである。また、一次帯電器203は、感光ドラム104上に所望の静電潜像を形成するために感光ドラム表面を一様に帯電するためのものである。また、クリーナ部202は感光ドラム104に残留している現像剤を除去するためのものである。
図2に示すように、画像形成装置100の装置本体100aの外装カバーの一部である交換用カバー40を操作者が開けると、後述する現像剤受入れ装置90の一部が現れる。そして、この現像剤受入れ装置90に現像剤補給容器1を挿入することで、現像剤補給容器1は、現像剤受入れ装置90へ現像剤を補給可能な状態に装着される。他方、操作者が現像剤補給容器1を交換する際は、装着動作とは逆の動作を行って現像剤受入れ装置90から現像剤補給容器1を離脱した後に、新たな現像剤補給容器1を装着する。なお、交換用カバー40は、現像剤補給容器1を着脱(交換)するための専用カバーであって、現像剤補給容器1を着脱するためだけに開閉される。他方、画像形成装置100のメンテナンスは、前面カバー100cを開閉することにより行われる。ここで、交換用カバー40と前面カバー100cは一体であってもよく、その場合、現像剤補給容器1の交換や、画像形成装置100のメンテナンスは一体化されたカバー(不図示)を開閉することにより行われる。
[現像剤受入れ装置]
次に、現像剤補給システム200を構成する現像剤受入れ装置90について、図3(a)乃至図4を用いて説明する。現像剤受入れ装置90には、現像剤補給容器1が着脱自在に装着される装着部(装着スペース)10が設けられている。装着部10には、現像剤補給容器1を着脱方向に案内するための挿入ガイド11が設けられている。本実施形態の場合、挿入ガイド11により現像剤補給容器1の装着方向が矢印X方向となるように、現像剤補給容器1の離脱方向が矢印X方向と反対方向となるように構成されている。
図3(a)に示すように、現像剤受入れ装置90は、現像剤補給容器1を駆動する駆動機構として機能する駆動ギア300を有している。この駆動ギア300は、駆動モータ500(図4参照)から不図示の駆動ギア列を介して回転駆動力が伝達され、装着部10に装着された状態にある現像剤補給容器1に対し回転駆動力を付与する機能を有している。なお、本実施形態において、駆動ギア300は駆動モータ500による制御を簡易化させるために、一方向のみに回転される。
図4に示すように、駆動モータ500は制御装置600によりその動作を制御される構成となっている。制御装置600は、駆動モータ500の制御の他、画像形成装置100全体の制御を行う。このような制御装置600は、図示を省略したが、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)を有している。CPUは、ROMに格納された制御手順に対応するプログラムを読み出しながら各部の制御を行う。また、RAMには、作業用データや入力データが格納されており、CPUは、前述のプログラム等に基づいてRAMに収納されたデータを参照して制御を行う。
現像剤受入れ装置90の装着部10には、現像剤補給容器1から排出された現像剤を受入れるための現像剤受入れ部12が設けられている。現像剤受入れ部12は、現像剤補給容器1の装着動作時に現像剤補給容器1の容器排出口1a(図4参照)と接続され、容器排出口1aから排出される現像剤を受け入れる受入れ口12aを有する。現像剤受入れ部12は、受入れ口12aが容器排出口1aに対して遠近動する方向に、本実施形態では現像剤補給容器1の装着方向に交差する方向(具体的には、現像剤受入れ装置90に対して鉛直方向)に移動可能(変位可能)に取り付けられている。
そして、本実施形態の場合、図3(b)に示すように、現像剤受入れ部12は、直径が現像剤受入れ部12よりも狭い、弾性部材からなるガイドシール13により変位自在に保持されている。それ故、現像剤受入れ部12は、受入れ口12aが容器排出口1aに対し接離するように鉛直方向の上下方向に移動する際、ガイドシール13との間で生じる摩擦力に抗して移動する(摺動する)。
また、図3(a)に示すように、現像剤受入れ装置90の装着部10には、現像剤受入れ部12よりも装着方向(矢印X方向)の上流側にシャッタストッパ部21が設けられている。シャッタストッパ部21は、現像剤受入れ装置90に対し相対移動する着脱中の現像剤補給容器1において、シャッタ4(図4参照)のみに関し現像剤受入れ装置90に対する相対移動を規制する。この場合、シャッタ4は後述する容器本体2(図5(a)参照)などのシャッタ4以外の現像剤補給容器1の一部に対し相対移動することになる。
なお、受入れ口12aの直径は、装着部10内が現像剤により汚れてしまうのを防止するために、シャッタ4のシャッタ開口4aの直径に対して略同径〜約2mm大きくすることが望ましい。例えば、シャッタ開口4aの直径が約2mmの微細口(ピンホール)である場合、受入れ口12aの直径は約3〜4mmに設定するのが好ましい。
図4に示すように、現像剤受入れ装置90の鉛直方向下方には、現像剤補給容器1から補給された現像剤を一時的に溜めておくサブホッパ90aが設けられている。サブホッパ90aには、現像器201の一部である現像剤ホッパ部201a(図1参照)に連通するホッパ開口部90bが形成されている。そして、サブホッパ90a内には、現像剤ホッパ部201aへ現像剤を搬送するための搬送スクリュー91と、サブホッパ90a内に収容されている現像剤の量を検出する現像剤センサ92とが設けられている。本実施形態の場合、現像剤センサ92に検出される現像剤量に基づいて駆動モータ500が制御されることにより、サブホッパ90a内に所定範囲量の現像剤が常に収容されている状態に維持される。
[現像剤補給容器]
次に、現像剤補給システム200を構成する本実施形態の現像剤補給容器1について説明する。まず、本実施形態の現像剤補給容器1の構成について、図5(a)乃至図8を用いて説明する。本実施形態の現像剤補給容器1は、容器本体2、フランジ部3、シャッタ4、ポンプ部5、搬送部材6、カバー7、往復部材8、撹拌部9を有する。そして、容器本体2が現像剤受入れ装置90内で回転することに応じて、現像剤が現像剤受入れ装置90(詳しくはサブホッパ90a)へ補給される。
[容器本体]
収容容器としての容器本体2は円筒状に形成され、内部に現像剤を収容可能な現像剤収容部2cを有する。本実施形態では現像剤として、例えば体積平均粒径が5μm〜6μmのトナーが現像剤収容部2c内(現像剤収容部内)に収容される。図5(a)に示すように、容器本体2には、容器本体2が回転軸線Pに対して矢印R方向へ回転することによって、現像剤収容部2c内の現像剤をフランジ部3側へ搬送する螺旋状の搬送溝2aが形成されている。また、図6(a)及び図6(b)に示すように、容器本体2には一端面側の外周面の全周に亘って、カム溝2bと現像剤受入れ装置90から駆動を受ける駆動受け部2d(ギア)とが、一体的に形成されている。本実施形態では、カム溝2bと駆動受け部2dとが容器本体2に対して一体的に形成されているがこれに限らず、カム溝2bあるいは駆動受け部2dを別体として形成し、容器本体2に一体的に取り付けた構成であってもよい。なお、本実施形態では、駆動ギア300により駆動受け部2dを介し容器本体2が受ける回転力を、後述するポンプ部5を往復動させる駆動力に変換することで、容器本体2の回転とポンプ部5の往復動とを1つの駆動源により実現している。
[フランジ部]
続いて、フランジ部3について説明する。フランジ部3は、図7(a)に示すように、容器本体2と回転軸線Pに対して相対回転可能に取り付けられる。そして、現像剤補給容器1が現像剤受入れ装置90に装着されると、フランジ部3は装着部10(図3(a)参照)に対し矢印R方向の回転が不可となるように保持される。フランジ部3には底面に容器排出口1aが形成されており、その周囲には現像剤漏れを防止するための開口シール3aが貼着されている。そして、容器排出口1aの上部には、現像剤の排出量を一定量に調整するために、容器本体2から搬送された現像剤を一時的に貯留する現像剤貯留部1bが設けられている。現像剤貯留部1bは、現像剤収容部2cの内面に開口した開口部1baを有し、現像剤収容部2cの内部と容器排出口1aとを連通する連通部である。なお、本実施形態の場合、現像剤収容部2cは容器本体2だけでなく、容器本体2とフランジ部3及び後述するポンプ部5の内部スペースを合わせたものである。
フランジ部3には、シャッタ4、ポンプ部5、搬送部材6、カバー7、往復部材8が組み付けられている。フランジ部3の一端側にはポンプ部5がネジ接合され、他端側には容器本体2がリング状に形成されたフランジシール1cを介して接合される。容器本体2は、フランジ部3に対して圧縮されたフランジシール1cに摺動しながら回転する。こうすると、現像剤収容部2cの気密性が保たれて現像剤収容部2cから現像剤が漏れることなく容器本体2を回転できることから、後述するようなポンプ部5の動作に伴った容器排出口1aを介しての空気の出入りを適切に確保することができる。
また、フランジ部3にはシャッタ4が組み付けられている。シャッタ4は、容器排出口1aが形成されたフランジ部3の底面に摺動するように、現像剤補給容器1(フランジ部3)に対して移動可能に設けられている。シャッタ4はシャッタ開口4aを有し、現像剤補給容器1の着脱動作に伴い現像剤補給容器1の容器排出口1aを開閉する。即ち、現像剤補給容器1の装着動作に伴ってシャッタ4が現像剤補給容器1に対して移動することで、現像剤受入れ部12の受入れ口12a(図4参照)とシャッタ開口4aが連通し、さらに容器排出口1aが連通する。これにより、現像剤補給容器1内の現像剤を受入れ口12aへと排出可能になる。このように、本実施形態では、フランジ部3とシャッタ4とで現像剤を排出する排出部301を構成し、排出部301のシャッタ4には現像剤を排出する排出口としてのシャッタ開口4aが形成されている。
フランジ部3内には、容器本体2と一体回転可能に搬送部材6が設けられている。搬送部材6は回転することで、現像剤収容部2c内の現像剤を現像剤貯留部1bに搬送し得る。本実施形態の場合、搬送部材6には撹拌部9が一体形成されている。撹拌部9は、現像剤収容部2c内の開口部1ba(現像剤貯留部1bの現像剤入口に相当)に対向する領域(以下、入口領域Qと呼ぶ)を通過するように回転し、この入口領域Qに存在する現像剤をかき回す(撹拌する)。これら搬送部材6及び撹拌部9については後述する。
そして、フランジ部3内において、往復部材8がポンプ部5を挟み込むようにして配置され、往復部材8に設けられた係合突起8aが容器本体2のカム溝2bに嵌め込まれている。また、外観上の見た目を向上させる目的と、ポンプ部5、搬送部材6、往復部材8、撹拌部9を保護するために、フランジ部3にはポンプ部5、搬送部材6、往復部材8、撹拌部9の全体を覆うように、カバー7が一体的に組み付けられている。
[ポンプ部]
ポンプ部5について、図7(a)参照しながら図6(a)及び図6(b)を用いて説明する。図6(a)はポンプ部5が最大限伸長された場合を示し、図6(b)はポンプ部5が最大限圧縮された場合を示している。本実施形態では上述したように小さな容器排出口1a(図7(a)参照)から現像剤を排出させるべく、現像剤補給容器1にポンプ部5が設けられている。ポンプ部5は、その容積が往復動作により可変な容積可変型ポンプである。本実施形態では、ポンプ部5として伸縮可能な蛇腹状の伸縮部材で構成されているものを採用している。
ポンプ部5は、容器本体2の駆動受け部2dが受けた駆動力により容器本体2が回転することに伴い、現像剤収容部2cの内圧が大気圧よりも低い伸長状態と、現像剤収容部2cの内圧が大気圧よりも高い圧縮状態とに交互に繰り返し切り替わるように動作する。つまり、ポンプ部5の伸縮動作により現像剤補給容器1内の圧力を変化させ、その圧力を利用して現像剤の排出を行っている。具体的には、ポンプ部5を縮める際には現像剤補給容器1内が加圧状態となり、その圧力に押し出される形で現像剤が容器排出口1aから排出される。またポンプ部5を伸ばす際には現像剤補給容器1内が減圧状態になり、外部から容器排出口1aを介して現像剤補給容器1内に空気が流入する。この流入する空気により現像剤貯留部1b近傍(図7(a)参照)の上記した入口領域Qに存在する現像剤がほぐれ、次の排出がスムーズに行われるようになっている。このように、ポンプ部5は容器排出口1aを介して吸気動作と排気動作とを交互に行う吸排気機構として機能する。言い換えれば、ポンプ部5は、容器排出口1aを通じて現像剤補給容器1の内部に向かう気流と(吸気動作時)、現像剤補給容器1から外部に向かう気流と(排気動作時)を交互に繰り返し発生させる気流発生機構として機能する。
図6(a)及び図6(b)に示すように、ポンプ部5は、開口端側にフランジ部3と接合可能な接合部5bを有している。接合部5bには、例えばネジが形成されている。また、ポンプ部5は他端側に、後述する往復部材8と同期して変位させるために、往復部材8と係合する往復部材係合部5cを有する。そして、ポンプ部5は、「山折り」部と「谷折り」部が周期的に形成された蛇腹状の伸縮部5aを有する。伸縮部5aは、その折り目に沿って(その折り目を基点として)、折り畳まれたり伸びたりし得る。したがって、蛇腹状のポンプ部5を採用した場合には、伸縮量に対する容積変化量のばらつきを少なくすることができるので、安定した容積可変動作(伸縮動作)を行うことが可能となる。
なお、ポンプ部5の材料としてはポリプロピレン樹脂を用いるとよいが、これに限らない。ポンプ部5の材料(材質)に関しては、伸縮機能を発揮し容積変化によって現像剤収容部2cの内圧を変化させることができる材料であれば何でもよい。例えば、ABS(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体)、ポリスチレン、ポリエステル、ポリエチレン等を用いてもよい。あるいは、ゴム、その他の伸縮性材料などを用いることも可能である。
[往復部材]
往復部材8について、図6(a)乃至図6(c)を用いて説明する。図6(a)及び図6(b)に示すように、往復部材8は上述したポンプ部5の容積を可変するために、ポンプ部5に設けられた往復部材係合部5cに係合する係合突起8aを有する。また、往復部材8は、組み立ての際に後述するカム溝2b(図8参照)に嵌め込まれる係合突起8bを有する。係合突起8bは、係合突起8a近傍より着脱方向(図中矢印X、矢印Y方向)に延在するように対向配置された一対のアーム8cの先端部に設けられている。そして、一対のアーム8cはカバー7(図7(a)参照)によって、容器本体2が回転しても回転しないように保持されている。
こうすることにより、容器本体2が駆動ギア300(図5(c)参照)によって駆動受け部2dより駆動を受け、カム溝2bが一体となって回転する際に、カム溝2bに係合突起8bが嵌め込まれている往復部材8は矢印X、Y方向へ往復運動する。それに伴い、さらに、往復部材8の係合突起8aと往復部材係合部5cを介して係合したポンプ部5が矢印X、Y方向へ伸縮動作する。このようにして、変換部材としての往復部材8は容器本体2の回転動作をポンプ部5の伸縮動作へ変換する駆動変換機構として機能する。なお、アーム8cは一対でなく一つだけ設けていてもよいが、アーム8cを一対に設けた方がポンプ部5の伸縮時に往復部材8にモーメントを発生させ難く、それ故、ポンプ部5はスムーズに伸縮動作するので好ましい。
[カム溝]
図8に、カム溝2bの一例を示す。図8では、容器本体2の一回転当たりにポンプ部5が二往復動作するカム溝2bを示している。図8において、矢印Aは容器本体2の回転方向、矢印Bはポンプ部5の伸長方向、矢印Cはポンプ部5の圧縮方向を示す。図8に示すように、カム溝2bは、ポンプ部5を圧縮させるためのカム溝2gと、ポンプ部5を伸長させるためのカム溝2hとを有する。ポンプ部5を二往復動作させるために、カム溝2gとカム溝2hは二個ずつ形成されている。なお、ここでは容器本体2の回転方向(矢印A方向)に対するカム溝2gのなす角度をα、カム溝2hのなす角度をβ、カム溝2bによるポンプ部5の伸縮長さをK1で示している。これら角度α、角度β、伸縮長さK1は、ポンプ部5の一往復当たりの現像剤の排出量、ポンプ部5の伸縮速度、さらには容器本体2の回転トルクなどを所望の値に調整するためのパラメータである。
また、カム溝2bには、ポンプ部5を圧縮動作も伸長動作もさせない非動作状態に維持するためのカム溝2iが形成されるのが好ましい。カム溝2iを形成する方が好ましい理由について述べる。本実施形態の場合、駆動モータ500(図4参照)が制御されるとポンプ部5が往復動作し、これにより現像剤補給容器1からほぼ一定量の現像剤が排出される。しかしながら、駆動モータ500による制御だけではポンプ部5の容積可変量を毎回同じにすることが難しいために、現像剤補給容器1から排出される現像剤量が安定しない。例えば、上記したカム溝2bにカム溝2iを設けずに、ポンプ部5を圧縮動作させるためのカム溝2gと、ポンプ部5を伸長動作させるためのカム溝2hとでカム溝2bを構成した場合を考える。この場合、ポンプ部5の圧縮動作と伸長動作とを切り替えるためには、伸長動作や圧縮動作の途中で駆動モータ500を停止させる必要がある。ただし、駆動モータ500を停止しても容器本体2は惰性で回転し続け、容器本体2が停止するまでポンプ部5も連動して往復動作し続ける。容器本体2が惰性で回転する距離は容器本体2の回転速度に依存し、容器本体2の回転速度は駆動モータ500にかかるトルクに依存する。このことから、現像剤補給容器1内の現像剤量によって駆動モータ500にかかるトルクが変わると、容器本体2の回転速度も変わることから、ポンプ部5を同じ位置で停止させることが難しくなる。
上記点に鑑み、ポンプ部5を同じ位置で停止させるためには、容器本体2が回転中でもポンプ部5を往復動させない領域をカム溝2bに設ければよい。そこで、カム溝2bには、容器本体2が回転してもポンプ部5を圧縮動作も伸長動作もさせないためのカム溝2iが設けられている。カム溝2iは、容器本体2の回転方向(図8の矢印A方向)に延びるストレート状の溝である。
[吸気動作時]
本実施形態では、ポンプ部5が伸長することで吸気動作が行われ、ポンプ部5が圧縮することで排気動作が行われる。図6(b)に示す最大限圧縮された状態から図6(a)に示す最大限伸長された状態へのポンプ部5の動作が、吸気動作に相当する。吸気動作の開始時に、現像剤貯留部1b(図7(a)参照)が現像剤で満たされていると、現像剤補給容器1は実質的に密閉状態であるので、ポンプ部5の容積増加に応じて現像剤収容部2cの内圧が大気圧(外気圧)よりも低くなる。そうなると、現像剤補給容器1内外の圧力差により、現像剤補給容器1外の空気が容器排出口1aから現像剤貯留部1bを通って現像剤収容部2cに流入する。これにより、例え入口領域Qに存在する現像剤の嵩密度が高い場合であっても、入口領域Qに存在する現像剤に対し空気を含ませることで嵩密度を低下でき、もって現像剤を流動化させ得る。
[排気動作時]
他方、図6(a)に示す最大限伸長された状態から図6(b)に示す最大限圧縮された状態へのポンプ部5の動作が、排気動作に相当する。排気動作開始時に、現像剤貯留部1bが現像剤で満たされていると、ポンプ部5の容積減少に応じて現像剤収容部2cの内圧が大気圧(外気圧)よりも高くなる。そうなると、現像剤補給容器1内外の圧力差により、現像剤収容部2c内の空気が現像剤貯留部1bを通って容器排出口1aから現像剤補給容器1外へ流出する。これにより、現像剤貯留部1bに蓄積された現像剤の後に続いて、ポンプ部5による吸気動作に伴い既に流動化された現像剤が、現像剤貯留部1bを通って容器排出口1aから排出される。ただし、後述するように、従来では入口領域Qにおける現像剤の嵩密度が高いような場合に、ポンプ部5による吸排気動作によっては現像剤を排出させることが難しかった。
[従来の問題]
ところで、現像剤補給容器1は交換用品として運搬され、また長期間に亘って保管され得るものである。それ故に、現像剤が現像剤補給容器1内で偏在しやすく、場合によっては入口領域Qにおける現像剤の嵩密度が想定以上に高くなる場合がある。こうした場合でも、ポンプ部5による吸排気動作によって現像剤を排出させるためには、ポンプ部5の伸縮量を大きくするつまりは最大容積と最小容積との容積差がより大きいポンプ部5を用いることが考えられる。しかしながら、そうするとポンプ部5ひいては現像剤補給容器1の大型化を招くことから、これは昨今の小型化の要望に反する。また、ポンプ部5の圧縮時に現像剤収容部2c内外の圧力差が大きくなり過ぎ、排出された現像剤の一部が現像剤受入れ装置90に受け入れられずに漏れて飛散しやすくなる。こうしたことから、容積差がより大きいポンプ部5を用いることは採用が難しかった。また、複数回にわたりポンプ部5を伸縮動作させることが考えられるが、こうすると、現像剤補給容器1の交換時にかかる画像形成装置100のダウンタイムが長くなり、生産性の低下を招くので好ましくない。
また、最近では、ポンプ部5による一回の吸排気動作でより多くの現像剤を排出させたいという要望がある。そうする場合、搬送部材6による現像剤の搬送量が増し、結果として、入口領域Q(図7(a)参照)における現像剤の嵩密度が高くならざるを得ない。しかしながら、従来では入口領域Qにおける現像剤の嵩密度が高い場合に、ポンプ部5による吸排気動作によっては現像剤を排出させることが難しかった。これは、空気の通り道である現像剤貯留部1bの入口領域Qに嵩密度の高い現像剤つまりはより多くの現像剤が存在すると、ポンプ部5による排気動作時に、その現像剤が外部への空気の流れを生じさせ難くし得るからである。また、ポンプ部5による吸気動作時に、現像剤収容部2c内が大気圧に対して正圧状態のままで負圧状態になり難い。そのため、ポンプ部5による吸気動作に伴って内部に空気が流れ込まずに、現像剤が流動化され難い。入口領域Qにおける現像剤の流動化を実現できなければ、ポンプ部5による排気動作時に現像剤を安定して排出させることが難しくなる。
本実施形態では上記点に鑑み、現像剤収容部2c内の開口部1baに対向する入口領域Qを通過するように回転し、入口領域Qに存在する現像剤を撹拌可能な撹拌部9が搬送部材6に一体形成されている。以下、本実施形態の搬送部材6及び撹拌部9について、図7(a)及び図7(b)を用いて説明する。
[搬送部材]
搬送部材6は、容器本体2と一体的に回転するように容器本体2内に設けられている。搬送部材6は、基体部6bと、容器本体2の回転軸線Pに対し排出部301側に傾斜した複数の傾斜リブ6aを有している。搬送リブとしての傾斜リブ6aは、平板状の基体部6b表面から突出するようにして突条に形成されている。即ち、容器本体2内の現像剤は、容器本体2の回転に伴い基体部6bによって鉛直方向の下方から上方へと掻き上げられる。掻き上げられた現像剤は、重力によって基体部6bの表面上を滑り落ちて傾斜リブ6aに到達する。傾斜リブ6aは、基体部6bの表面上を滑り落ちてきた現像剤を排出部301側へ搬送可能である。
[撹拌部]
基体部6bには、搬送部材6の現像剤搬送方向の下流端側に撹拌部9が設けられている。本実施形態の撹拌部9は、図7(b)に示すように、回転方向(矢印R方向)に第一撹拌部材9b1、9b2と、第二撹拌部材9a1、9a2とを有している。撹拌部9の一回転当たりにポンプ部5による吸気動作と排気動作つまりはポンプ部5の往復動作がn回行われる場合、第一撹拌部材9b1、9b2と第二撹拌部材9a1、9a2とはそれぞれn個以上形成される。本実施形態では、撹拌部9の一回転当たりにポンプ部5が二往復する構成であることから、二個の第一撹拌部材9b1、9b2と二個の第二撹拌部材9a1、9a2とが回転方向に関し90度間隔に交互に配置されている。これら第一撹拌部材9b1、9b2と第二撹拌部材9a1、9a2とは、撹拌部9の回転中心(ここでは回転軸線P)から現像剤収容部2cの内面に向けて延びる羽根で形成するのが好ましい。ただし、ここに示すように、基体部6bの一部が第二撹拌部材9a1、9a2を兼ねてもよい。この場合、第一撹拌部材9b1、9b2は基体部6bに対し略垂直方向に交差するように形成される。また、撹拌部9は搬送部材6と別に設けられてもよい。
また、第一撹拌部材9b1、9b2と第二撹拌部材9a1、9a2とは、搬送部材6の現像剤搬送方向に関し、開口部1baを通過する際に開口部1baに対向する先端部の長さが開口部1baの長さO(図7(a)参照)よりも長く形成されるのが好ましい。そうすると、現像剤をより安定的に容器排出口1aから排出させることができる。
本実施形態の場合、第一撹拌部材9b1、9b2は撹拌部9の回転方向に関し、下流端の位置がポンプ部5による吸気動作の開始時に、開口部1baの上流端から下流端までの開口部区間K(図10(a)参照)に到達するように形成されている。他方、第二撹拌部材9a1、9a2は撹拌部9の回転方向に関し、第一撹拌部材9b1、9b2が開口部区間Kを通過後、下流端の位置がポンプ部5による排気動作の開始時に開口部区間Kに到達するように形成されている。このような撹拌部9を設けることで、入口領域Qにおける現像剤の嵩密度が高い場合であっても、ポンプ部5による吸気動作時における現像剤の流動化を実現でき、またポンプ部5による排気動作時における現像剤の安定的な排出を実現することができる。以下、この点について説明する。
本実施形態の撹拌部9の動作について、図7(a)を参照しながら図9乃至図13(b)を用いて説明する。図9は、撹拌部9の回転角度(位相)と、入口領域Qにおける現像剤の排出抵抗値との関係を示すグラフである。現像剤の排出抵抗値とは、ポンプ部5による排気動作により容器排出口1aから現像剤を排出するときにかかる抵抗値であり、入口領域Qに存在する現像剤の嵩密度や量あるいは現像剤の付着力等によって変化し得る。この排出抵抗値が大きいと、ポンプ部5による排気動作により現像剤を排出することが難しくなる。なお、図9では、ポンプ部5による吸気動作後はすぐに排気動作が行われる一方で、排気動作後は容器本体2の回転が一旦停止されて、一定時間経過後に容器本体2の回転が再開されて吸気動作が開始される場合を例に示した。
「P1」はポンプ部5が最大限圧縮された状態で停止しているタイミングを(図10(a)参照)、「P2」はポンプ部5が最大限圧縮された状態で停止している場合に第二撹拌部材9a1が入口領域Qを通過するタイミングを位相で示す(図11(a)参照)。また、「P3」はポンプ部5が最大限圧縮された状態から伸長開始したタイミングを(図12(a)参照)、「P4」はポンプ部5が最大限伸長されたタイミングを位相で示す(図13(a)参照)。さらに、「P5」は上記した「P1」から容器本体2が180°回転したタイミングを位相で示す。即ち、「P1」から「P5」に至るまでがポンプ部5の一往復動作を表し、そのうちの「P3」から「P4」までが吸気動作時、「P4」から「P5」までが排気動作時を示す。なお、ここでは第二撹拌部材9a1が図10(a)に示す位置にある場合を、位相「0」(回転角度0°)とする。また、図9の実線は本実施形態の場合における排出抵抗値を示し、破線は従来の場合における排出抵抗値を示している。ここでは、図13(a)の位置において、現像剤補給容器1の回転が一旦停止する。
ここで、従来の搬送部材60を図14に示す。従来の搬送部材60は本実施形態の搬送部材6(図7(b))に比較すると、第一撹拌部材9b1、9b2を有していない。従来の場合、搬送部材60が図9の「P3」から「P4」まで回転する際に、本実施形態と異なり、図13(a)に示すような、第一撹拌部材9b2(図7(b)参照)による入口領域Q(図7(a)参照)に存在する現像剤の撹拌が行われない。そのため、搬送部材60が「P4」から「P5」に回転する際に、図9に示すように、現像剤の排出抵抗値が本実施形態に比較して高い状態に維持される。即ち、第一撹拌部材9b2による現像剤の流動化が行われることなく、第二撹拌部材9a2が入口領域Qに存在する現像剤Tを下流側に向けて押し込みながら回転する。そうであるから、ポンプ部5による排気動作に伴って容器排出口1aから現像剤が排出され難くなる。特に、運搬や長期保管された現像剤補給容器1では、入口領域Qにおける現像剤の嵩密度が高く、現像剤の排出抵抗値がさらに大きくなることから、ポンプ部5による吸排気動作によっては現像剤を排出させることが難しくなる。
これに対し、本実施形態では、現像剤センサ92に検出される現像剤量に基づいて駆動モータ500が制御されることにより容器本体2が回転開始すると、撹拌部9が図9に示す「P1」から「P2」まで回転する。その場合には、図10(b)及び図11(b)に示すように、現像剤補給容器1のポンプ部5は最大圧縮状態に維持されるので、現像剤収容部2cの内圧に変化なく、その内圧は大気圧とほぼ同じである。つまり、容器排出口1aを介した空気の流入、流出がない。また、容器本体2の回転に伴い、図10(a)及び図11(a)に示すように、撹拌部9が回転方向(矢印R方向)に回転し、第二撹拌部材9a1の下流端が入口領域Qに近接する。その過程において、入口領域Qでは第二撹拌部材9a1によって現像剤Tが押し込まれ、一時的に入口領域Qにおける現像剤の嵩密度が高くなる。そのため、図9に示すように、位相35〜40°付近で現像剤の排出抵抗値は高くなっている。そして、第二撹拌部材9a1の下流端が位相35°〜45°までの間を移動する際に、第二撹拌部材9a1により入口領域Qの現像剤Tが撹拌されると共に、現像剤Tが現像剤貯留部1bに流入して貯留される。これに伴い、現像剤の嵩密度が低下するので、結果として現像剤の排出抵抗値は低下する。なお、ここで言う上流、下流とは特に断りのない限り、撹拌部9の回転方向上流、回転方向下流のことを指す。
続いて、撹拌部9が図9に示す「P2」から「P3」まで回転する。その際には、図11(a)及び図12(a)に示すように、第二撹拌部材9a1が開口部1baを通過する一方で、第一撹拌部材9b2が入口領域Qに存在する現像剤Tを下流側に向けて押し込みながら回転する。また、この場合、図11(b)及び図12(b)に示すように、現像剤補給容器1のポンプ部5は最大圧縮状態に維持されている。つまり、上述した撹拌部9が「P1」から「P2」まで回転した場合と同様に、容器排出口1aを介した空気の流入、流出がない。したがって、現像剤貯留部1bに貯留済みの現像剤Tは容器排出口1aから排出されない一方で、新たに現像剤Tが現像剤貯留部1bに流入することから、現像剤貯留部1bは現像剤Tで満たされる。
続いて、撹拌部9が図9に示す「P3」から「P4」まで回転する。その際には、図12(a)及び図13(a)に示すように、第一撹拌部材9b2の下流端が入口領域Qに近接する。その過程において、入口領域Qでは第一撹拌部材9b2によって現像剤Tが押し込まれるが、現像剤貯留部1bは既に現像剤Tで満たされていることから、新たに現像剤Tが現像剤貯留部1bに流入することがない。それ故、図9に示すように、位相90〜115°付近までの間では現像剤の排出抵抗値が高くなっていく。そして、第一撹拌部材9b2の下流端が位相115〜135°までの間つまりは開口部1baの上流端から中央までの間を移動する際に、第一撹拌部材9b2により入口領域Qの現像剤Tが撹拌される。また、この場合には、図12(b)及び図13(b)に示すように、ポンプ部5が最大限圧縮した状態から最大限伸長した状態まで伸長される。つまり、ポンプ部5により吸気動作が行われる。そうすると、空気が容器排出口1aを介して現像剤収容部2c内に流入するので、入口領域Qに存在する現像剤Tが流動化される。本実施形態の場合、第一撹拌部材9b2(9b1)は、その下流端の位置がポンプ部5による吸気動作の開始時に開口部1baの上流端から開口部1baの下流端までの区間に到達する。
さらに、撹拌部9は図9に示す「P4」から「P5」まで回転する。その際には、図13(a)及び図10(a)に示すように(ただし、符号は括弧内を参照)、第一撹拌部材9b2が開口部1baを通過する一方で、第二撹拌部材9a2が入口領域Qに存在する現像剤Tを下流側に向けて押し込みながら回転する。この場合、上述したポンプ部5の吸気動作に伴い流動化された入口領域Qに存在する現像剤Tが、第一撹拌部材9b2によって撹拌されることで、図9に示すように、位相125〜145°付近までの間では現像剤の排出抵抗値が急激に低下する。こうした現像剤の排出抵抗値が低下するタイミングで、図13(b)及び図10(b)に示すように、ポンプ部5が最大限伸長した状態から最大限圧縮した状態まで圧縮される。つまり、ポンプ部5により排気動作が行われる。そうすると、空気が容器排出口1aを介して現像剤収容部2cから流出するので、容器排出口1aを介して現像剤Tが効率よく排出される。なお、ポンプ部5による排気動作後(つまりは最大圧縮状態に到達後)に容器本体2の回転が一旦停止されても、現像剤収容部2cからの空気の流出は容器本体2の回転が再開されるまでの間、一定時間に亘り継続される。
本実施形態の場合、第二撹拌部材9a2(9a1)は、その下流端の位置がポンプ部5による排気動作の開始時に開口部1baの上流端から開口部1baの下流端までの区間に到達する。一例として、第二撹拌部材9a2(9a1)の下流端の位置がポンプ部5による排気動作の開始時に、開口部1baの中央を基準に±10°、好ましくは±5°の範囲内にあればよい。また、第二撹拌部材9a2(9a1)は、その下流端の位置がポンプ部5による排気動作の開始時に開口部1baの中央よりも上流側の上流区間に到達していればよい。
以上のように、本実施形態では、ポンプ部5による吸排気動作時に、撹拌部9の第一撹拌部材9b1、9b2と第二撹拌部材9a1、9a2とが現像剤収容部2c内の開口部1baに対向する入口領域Qに存在する現像剤を撹拌しながら通過するようにした。これにより、ポンプ部5による吸排気動作によって現像剤収容部2c内の現像剤を排出させる構成で、例え入口領域Qにおける現像剤の嵩密度が高い場合であっても、現像剤を流動化させたうえで排出させることができる。
なお、上述の実施形態では、現像剤受入れ装置90の鉛直方向下方に、現像剤補給容器1から補給された現像剤を一時的に溜めておくサブホッパ90aを設けた例を説明したが、これに限らない。例えば、サブホッパ90aを省き、現像剤受入れ装置90から現像器201(図1参照)へ直接的に現像剤を補給する構成であってもよい。ポンプ部5による容積可変動作によって現像剤が排出される本実施形態の場合、排出量のばらつきを抑えることができるため、サブホッパ90aを省いたとしても現像器201へ現像剤を安定的に補給することができる。なお、サブホッパ90aを省いた構成は、非磁性トナーと磁性キャリアとを混合した二成分現像剤を用いて現像を行う二成分現像器を用いる場合に採用されることが多い。
1…現像剤補給容器、1a…排出口(容器排出口)、1b…連通部(現像剤貯留部)、1ba…開口部、2…収容容器(容器本体)、2b…カム溝、2c…現像剤収容部、5…ポンプ部、6…搬送部材、6a…搬送リブ(傾斜リブ)、6b…基体部、8…変換部材(往復部材)、9…撹拌部、9a1(9a2)…第二撹拌部材、9b1(9b2)…第一撹拌部材

Claims (9)

  1. 現像剤を排出するための排出口を有する、現像剤を収容可能な現像剤収容部と、
    前記現像剤収容部の内面に開口した開口部を有し、前記現像剤収容部の内部と前記排出口とを連通する連通部と、
    前記現像剤収容部内の現像剤を前記連通部に搬送する搬送部材と、
    前記排出口を介した吸気動作と排気動作とを交互に行うポンプ部と、
    前記現像剤収容部内の前記開口部に対向する領域を通過するように回転し、前記領域に存在する現像剤を撹拌する撹拌部と、を備え、
    前記撹拌部は回転方向に関し、下流端の位置が前記ポンプ部による吸気動作の開始時に前記開口部の上流端から前記開口部の下流端までの区間に到達する第一撹拌部材と、前記第一撹拌部材の前記区間の通過後、下流端の位置が前記ポンプ部による排気動作の開始時に前記区間に到達する第二撹拌部材とを有する、
    ことを特徴とする現像剤補給容器。
  2. 前記第二撹拌部材は前記回転方向に関し、下流端の位置が前記ポンプ部による排気動作の開始時に前記開口部の中央を含む上流側の上流区間に到達する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の現像剤補給容器。
  3. 前記第一撹拌部材と前記第二撹拌部材は、前記ポンプ部による吸気動作と排気動作とが前記撹拌部の一回転当たりにn回ずつ行われる場合、それぞれn個以上形成されている、
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の現像剤補給容器。
  4. 前記第一撹拌部材と前記第二撹拌部材は、前記搬送部材の現像剤搬送方向に関し、前記開口部を通過する際に前記開口部に対向する先端部の長さが前記開口部の長さよりも長い、
    ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の現像剤補給容器。
  5. 前記第一撹拌部材と前記第二撹拌部材は、前記撹拌部の回転中心から前記現像剤収容部の内面に向けて延びる羽根である、
    ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の現像剤補給容器。
  6. 前記搬送部材は、前記回転方向に回転する平板状の基体部と、前記基体部の表面から突出して現像剤を搬送可能な突条の搬送リブとを有し、
    前記撹拌部は、前記基体部に一体形成されている、
    ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の現像剤補給容器。
  7. 現像剤を収容し、前記回転方向に回転可能な収容容器を備え、
    前記ポンプ部は、前記収容容器の回転に伴い往復動作して、前記現像剤収容部の内圧が大気圧よりも低い伸長状態と、前記現像剤収容部の内圧が大気圧よりも高い圧縮状態とに交互に繰り返し切り替わるように、その容積が可変する容積可変型ポンプである、
    ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の現像剤補給容器。
  8. 前記ポンプ部は、伸縮可能な蛇腹状のポンプである、
    ことを特徴とする請求項7に記載の現像剤補給容器。
  9. 前記収容容器は、外周面の全周に亘って形成されたカム溝を有する円筒状の容器であり、
    一端が前記ポンプ部に接続され、他端が前記カム溝に係合されて、前記収容容器の回転に伴い前記カム溝に沿って動作することで、前記収容容器の回転動作を前記ポンプ部の往復動作に変換する変換部材を備える、
    ことを特徴とする請求項7又は8に記載の現像剤補給容器。
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