JP2020046610A - 粉体収容器、及び、画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
そして、トナー容器が画像形成装置本体に装着されていない状態では、容器シャッタは、ガイドロッドに巻装された圧縮スプリングによって付勢されて、挿入口を閉鎖する位置に移動している。
これに対して、トナー容器が画像形成装置本体に装着されると、その装着動作に連動して、容器シャッタが装置本体のノズルに押動されて、挿入口を開放する位置にガイドロッドとともに移動する。そして、駆動機構によって容器本体が回転駆動されることで、トナー容器の内部に収容されたトナーが、開放された挿入口に挿入されたノズルの流入口(ノズル開口)に流入されて、ノズルを介して容器外に排出されることになる。
図1は画像形成装置としてのプリンタを示す構成図であり、図2は作像部を示す拡大図であり、図3はそのトナー補給装置とその近傍とを示す構成図である。
図1に示すように、画像形成装置本体100の上方にある設置部31(トナー収容器受台)には、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した4色の略筒状の粉体収容器としてのトナー収容器32Y、32M、32C、32Kが着脱可能(交換可能)に載置されている。また、各トナー収容器32Y、32M、32C、32Kの下方には、それぞれ、トナー補給装置(粉体補給装置)のホッパ81Y、81M、81C、81Kが配設されている。
また、設置部31の下方には中間転写ユニット15が配設されている。その中間転写ユニット15の中間転写ベルト8に対向するように、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した作像部6Y、6M、6C、6Kが並設されている。
その後、感光体ドラム1Yの表面は、露光部7(書込み部)から発せられたレーザ光Lの照射位置に達して、この位置での露光走査によってイエローに対応した静電潜像が形成される(露光工程である。)。
その後、感光体ドラム1Yの表面は、中間転写ベルト8及び第1転写バイアスローラ9Yとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム1Y上のトナー像が中間転写ベルト8上に転写される(1次転写工程である。)。このとき、感光体ドラム1Y上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
最後に、感光体ドラム1Yの表面は、除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム1上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム1Y上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。
その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト8上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト8上にカラー画像が形成される。
そして、中間転写ベルト8は、矢印方向に走行して、各1次転写バイアスローラ9Y、9M、9C、9Kの1次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム1Y 、1M 、1C 、1K上の各色のトナー像が、中間転写ベルト8上に重ねて1次転写される。
こうして、中間転写ベルト8上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。
詳しくは、給紙部26には、用紙Pが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ27が図1中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の用紙Pがレジストローラ対28のローラ間に向けて給送される。
その後、用紙Pは、排紙ローラ対29のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対29によって装置外に排出された用紙Pは、出力画像として、スタック部30上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
現像装置5Yは、感光体ドラム1Yに対向する現像ローラ51と、現像ローラ51に対向するドクターブレード52と、現像剤収容部53、54内に配設された2つの搬送スクリュ55と、現像剤中のトナー濃度を検知する濃度検知センサ56と、等で構成される。現像ローラ51は、内部に固設されたマグネットや、マグネットの周囲を回転するスリーブ等で構成される。現像剤収容部53、54内には、キャリアとトナーとからなる2成分現像剤が収容されている。
現像ローラ51のスリーブは、図2の矢印方向に回転している。そして、マグネットにより形成された磁界によって現像ローラ51上に担持された現像剤は、スリーブの回転にともない現像ローラ51上を移動する。
ここで、現像装置5Y内の現像剤は、現像剤中のトナーの割合(トナー濃度)が所定の範囲内になるように調整される。詳しくは、現像装置5Y内のトナー消費に応じて、トナー収容器32Yに収容されているトナーが、トナー補給装置90を介して現像剤収容部54内に補給される。
現像ローラ51上に担持された現像剤は、図3中の矢印方向に搬送されて、ドクターブレード52の位置に達する。そして、現像ローラ51上の現像剤は、この位置で現像剤量が適量化された後に、感光体ドラム1Yとの対向位置(現像領域である。)まで搬送される。そして、現像領域に形成された電界によって、感光体ドラム1Y上に形成された潜像にトナーが吸着される。その後、現像ローラ51上に残った現像剤はスリーブの回転にともない現像剤収容部53の上方に達して、この位置で現像ローラ51から離脱される。
トナー補給装置90(粉体補給装置)は、設置部31に設置された粉体収容器としてのトナー収容器32Y(容器主部33及び延設部34)を所定方向(図3の矢印方向である。)に回転駆動して、トナー収容器32Y内に収容された粉体としてのトナーを容器外に排出して、サブホッパ70を介して現像装置5Yに導くためのものであって、トナー補給経路(トナー搬送経路)を形成している。
なお、図3は、理解を容易にするために、トナー収容器32Y、トナー補給装置90、現像装置5Yの配置方向などを変えて図示している。実際には、図3において、トナー収容器32Yとトナー補給装置90の一部との長手方向が紙面垂直方向になるように配設されている(図1を参照できる。)。また、搬送管95、96の向きや配置も簡略化して図示している。
詳しくは、図3(及び図4)を参照して、トナー収容器32Yが装置本体100の設置部31にセットされると、トナー収容器32Yのシャッタ部材36が装置本体100のノズル91に押動されて、ノズル91が挿入口35a1を介してトナー収容器32Y(延設部34)の内部に挿入される。これにより、トナー収容器32Yの内部に収容されたトナーの排出(ノズル91を介した排出である。)が可能になる。
また、トナー収容器32Yの頭部側(図3の右方であって、延設部34である。)の外周面には、画像形成装置本体100の駆動ギア110に噛合するギア部39が形成されている。トナー収容器32Yが設置部31に装着されると、ギア部39が画像形成装置本体100の駆動ギア110に噛合することになる。そして、駆動モータ115が駆動されると、そのモータ軸に設置された駆動ギア110からギア部39に駆動が伝達されて、容器主部33が延設部34とともに回転駆動されることになる。すなわち、駆動モータ115と駆動ギア110とが、容器主部33及び延設部34を回転駆動する駆動機構として機能することになる。
なお、トナー収容器32Yの構成・動作については、後でさらに詳しく説明する。
ここで、ノズル91の流出口の下方には、落下経路部82を介してホッパ81が設けられている。ホッパ81の底部には吸引口83が設けられていて、この吸引口83が搬送管95(チューブ)の一端に接続されている。搬送管95は、親トナー性の低いフレキシブルなゴム材料からなり、その他端がポンプ60(ダイヤフラムポンプ)に接続されている。ポンプ60は、サブホッパ70、搬送管96を介して現像装置5Yに接続されている。
このように構成されたトナー補給装置90において、駆動モータ115(駆動機構)によってトナー収容器32Yの容器主部33(及び延設部34)が回転駆動されて、トナー収容器32Yの内部に収容されたトナーがノズル91を介して容器外に排出される。トナー収容器32Yから排出されたトナーは、落下経路部82を落下してホッパ81に貯留される。ホッパ81に貯留されたトナーは、ポンプ60が稼働することで、空気とともに吸引口83から吸引されて搬送管95を介してポンプ60からサブホッパ70に向けて搬送される。そして、サブホッパ70に搬送されて貯留されたトナーは、搬送管96を介して現像装置5Y内に適宜に補給される。すなわち、トナー収容器32Y内のトナーは、図3中の破線矢印方向に搬送されることになる。
詳しくは、トナー残量検知センサ86としては、圧電センサ、透過光センサなどを用いることができる。トナー残量検知センサ86の検知面の高さは、吸引口83の上方に堆積されるトナー量(堆積高さ)が狙いの値になるように設定されている。
そして、トナー残量検知センサ86の検知結果に基いて、トナー収容器32Y(容器主部33及び延設部34)を回転駆動する駆動モータ115の駆動タイミングや駆動時間が制御される。具体的に、トナー残量検知センサ86によってその位置にトナーがないものと判別された場合には駆動モータ115が所定時間だけ駆動されて、トナー残量検知センサ86によってその位置にトナーがあるものと判別された場合には駆動モータ115の駆動が停止されることになる。そして、そのような制御が繰り返しおこなわれても、トナー残量検知センサ86によってその位置にトナーがない状態が連続的に検知された場合には、トナー収容器32Yの内部に収容されたトナーが空になった状態(トナーエンド状態)、又は、それに近い状態(トナーニアエンド状態)であるものと判別されることになる。
先に図1〜図3等を用いて説明したように、粉体収容器としてのトナー収容器32Yは、その内部に粉体としてのトナーを収容して、画像形成装置本体100に対して着脱可能なものである。
図4、図5等を参照して、トナー収容器32Yは、容器主部33(大径部)、延設部34(小径部)、保持部材35、シャッタ部材36、ロッド部材37、圧縮スプリング38(付勢部材)、などで構成されている。保持部材35には、キャップ部として機能する立設部35aが形成されている。延設部34は、容器主部33の頭部側に連通するとともに、容器主部33とともに回転可能に略円柱状に形成されている。容器主部33は、その内周面に螺旋状の突起33aが形成された円柱状部材(筒状部材)である。また、容器主部33及び延設部34は、立設部35a(保持部材35)に対して相対的に回転可能に形成されている。
そして、トナー収容器32Yが画像形成装置本体100(設置部31)に装着された状態で、立設部35aが形成された保持部材35(及び、シャッタ部材36、ロッド部材37、圧縮スプリング38)は非回転で保持されて、容器主部33及び延設部34は画像形成装置本体100に設置された駆動モータ115(駆動機構)によって回転駆動されて、トナー収容器32Yの内部に収容されたトナーがノズル91を介して排出されることになる。
なお、挿入口35a1は、容器主部33の回転中心を中心とする略円柱状の穴部である。シャッタ部材36は、そのような形状の挿入口35a1に嵌合するように形成されたキャップ状部材である。
詳しくは、シール材40は、発泡ポリウレタンやフエルトなどの弾性材料で形成されていて、挿入口35a1の周面全域に沿うように立設部35aに貼着されている。そして、シール材40は、シャッタ部材36が挿入口35a1を閉鎖した状態ではシャッタ部材36と挿入口35a1との間を封止して、シャッタ部材36が挿入口35a1を開放した状態ではノズル91と挿入口35a1との間を封止して、容器主部33内のトナーが挿入口35a1から漏出しないようにしている。
また、ロッド部材37は、その軸中心が、容器主部33(及び、延設部34)の回転中心に略一致するように配置されている。これにより、容器主部33が回転駆動されるときに、非回転で保持されるロッド部材37に予定していない回転力が間接的に作用してしまったとしても、シャッタ部材36の位置がズレてしまう不具合などが生じにくくなる。
詳しくは、保持部35cは、ロッド部材37が嵌合する2つの穴部が開閉方向の離れた位置に形成されたコの字状の枠体である。保持部35は、後述する架橋部35bと合わせると、略フック状に形成されている。ロッド部材37は、回転軸方向の一端側に設けられた保持部35cによって片持ち支持に近い状態で保持されていることになる。
立設部35aには、ノズル91が挿入される方向の手前側(図4の右方である。)に開口する開口部35a2が形成されている。開口部35a2は、容器主部33の回転中心を中心とする略円柱状の凹部である。
また、立設部35aには、周方向の位置が定められた状態で設置部31に固定保持されるように、設置部31に形成された被係合部に係合する係合部が形成されている。これにより、トナー収容器32Yが装置本体100に装着された状態で、保持部材35は、架橋部35bがロッド部材37に対して下方に位置した状態で位置決めされることになる。
付勢部材としての圧縮スプリング38は、シャッタ部材36と保持部35cとの間で架橋部35bに対向するようにロッド部材37に巻装されている。圧縮スプリング38は、挿入口35a1が閉鎖される方向(図4の右方である。)にシャッタ部材36を付勢するものである。
これに対して、シャッタ部材36は、画像形成装置本体100(設置部31)からの離脱動作に連動して、ノズル91の押動が解除されて、圧縮スプリング38の付勢力によって、ロッド部材37とともに挿入口35a1の側に移動して挿入口35a1を閉鎖することになる。具体的に、シャッタ部材36(及び、ロッド部材37)は、閉鎖時に図4(B)、(A)の順番で動作することになる。
なお、図4(B)に示すように、装置本体100へのトナー収容器32Yのセットが完了した状態のとき、シャッタ部材36は保持部35cに当接した状態になり、圧縮スプリング38はシャッタ部材36の凹部に収納された状態になる。これにより、装置本体100にトナー収容器32Yがセットされた状態のとき、圧縮スプリング38に容器内のトナーが付着する不具合を防止することができる。
詳しくは、嵌合部94は、ノズル91の主部の外径よりも大きな外径で形成されていて、立設部35aの開口部35a2に嵌合可能に略円柱状に形成されている。また、嵌合部94は、ノズル91の主部に対して装着方向にスライド移動可能に設置されている。また、ノズル91には、嵌合部94を装着方向奥側(図4の左方である。)に付勢する圧縮スプリング97が設置されている。
このような構成により、嵌合部94は、トナー収容器32Yの装着動作に連動して、ノズル91がトナー収容器32Y内に挿入されると、圧縮スプリング97に付勢されて開口部35a2に嵌合することになる。これに対して、嵌合部94は、トナー収容器32Yの離脱動作に連動して、ノズル91がトナー収容器32Yから引き抜かれると、開口部35a2から引出されることになる。
そして、トナー収容器32Y(粉体収容器)は、画像形成装置本体100に装着された状態で駆動モータ115(画像形成装置本体100に設置された駆動機構である。)によって駆動されて、その内部に収容されたトナーT(粉体)が延設部34に搬送されるように構成されている。そして、図5に示すように、延設部34にトナーTが搬送されたときに、延設部34の内壁面とノズル91の流入口91aとの間にトナーTが充満される空間Cが、延設部34に設けられている。
すなわち、トナー収容器32Yにノズル91が挿入された状態でトナー収容器32Yの駆動が開始されると、トナーエンド状態(又は、トナーニアエンド状態)になるまで、延設部34の内部において上方に開口する流入口91aの周囲の空間CはトナーTが常に充満していることになる。
一方、容器主部33は、延設部34の挿入口35a1が形成されていない側で延設部34に連通していて、延設部34よりも大径になるように形成されている。また、容器主部33は、その内周面に螺旋状の突起が形成されていて、駆動モータ115(駆動機構)による駆動によって延設部34とともに回転可能に形成されている。容器主部33と延設部34とは、ブロー成形などによって一体的に形成することができる。
また、容器主部33の回転中心と、延設部34の回転中心と、ノズル91の中心と、は略一致した位置にある。
また、ノズル91の流入口91aは、延設部34の長手方向中央位置よりも頭部側(挿入口35a1側)に位置している。これにより、流入口91aがトナーTで埋没しやすくなる。
また、本実施の形態において、容器主部33の内径は60mm程度に設定され、延設部34の内径は30mm程度に設定されている。
また、ノズル91の流入口91aと、延設部34の内壁面と、の離間距離は5〜15mm程度に設定されている。その離間距離が長すぎると、空間CにトナーTが充満しにくくなり、離間距離が短すぎると、空間CでトナーTが凝集しやすくなるので、上述した離間距離の範囲が好適である。
これに対して、本実施の形態では、ノズル91の流入口91aの周囲がトナーTで充満した状態になるため、トナー特性に関わらず、ノズル91の流入口91aに流入されるトナーTの流入量が安定しやすくなる。
具体的に、本実施の形態では、図4(B)、図5において破線で囲んだ部分を参照して、容器主部33の突起33aが、延設部34との連通部を越えて延設部34の内部に少し入り込むように構成されている。このように構成することにより、容器主部33から延設部34に搬送されたトナーTが、その連通部の近傍の突起33aに塞き止められて、容器主部33側に逆流せずに延設部34に滞留しやすくなる。そのため、延設部34において流入口91aの近傍に充満するトナーTの状態が維持されやすくなって、ノズル91の流入口91aに流入されるトナーTの流入量がさらに安定しやすくなる。
なお、本実施の形態では、延設部34の内壁面の長手方向の一部に螺旋状の突起を設けたが、容器主部33と同様に、延設部34の内壁面の長手方向全域にわたって螺旋状の突起を設けることもできる。
図7は、変形例としてのトナー収容器32Yにノズル91が挿入された状態を示す断面図であって、本実施の形態における図5に相当する図である。
図7に示すように、変形例におけるトナー収容器32は、延設部34が、挿入口35a1が形成された側が形成されていない側に比べて大径となるように略円錐台状に形成されている点が、延設部34が略円柱状に形成された本実施の形態のものと相違する。
すなわち、変形例における延設部34は、本実施の形態のものと同様に、その外径(及び内径)が全体的に容器主部33の外径(及び内径)よりも小さくなるように形成されているものの、本実施の形態のものとは異なり、図7の左方から右方に向かうほど外径(及び内径)が漸増するように形成されている。換言すると、変形例における延設部34は、図7に示すように回転中心軸を含む断面でみたときに、その回転中心軸に対して外壁面(及び、内壁面)が傾斜するように形成されている。
このように構成することにより、容器主部33から延設部34に搬送されたトナーTが、延設部34の傾斜によって容器主部33側に逆流せずに、延設部34に滞留しやすくなる。そのため、延設部34において流入口91aの近傍に充満するトナーTの状態が維持されやすくなって、ノズル91の流入口91aに流入されるトナーTの流入量がさらに安定しやすくなる。
これにより、挿入口35a1から挿入されたノズル91の流入口91aに流入されるトナーTの流入量が安定しない不具合を生じにくくすることができる。
そして、そのような場合であっても、本実施の形態のものとほぼ同様の効果を得ることができる。
そして、そのような場合であっても、本実施の形態のものとほぼ同様の効果を得ることができる。
32Y、32M、32C、32K トナー収容器(粉体収容器)、
33 容器主部、
34 延設部、
35 保持部材、
35a 立設部、
35a1 挿入口(貫通穴部)、
35a2 開口部、
36 シャッタ部材、
37 ロッド部材、
38 圧縮スプリング(付勢部材)、
40 シール材、
90 トナー補給装置(粉体補給装置)、
91 ノズル(トナー搬送ノズル)、
91a 流入口、
100 画像形成装置(画像形成装置本体)、
115 駆動モータ(駆動機構)。
Claims (7)
- 画像形成装置本体に対して着脱可能な粉体収容器であって、
画像形成装置本体に設置されたノズルが挿入される挿入口と、
前記ノズルが挿入される方向に延びるように形成されて、前記挿入口から挿入された前記ノズルの周囲を囲む延設部と、
を備え、
前記画像形成装置本体に装着された状態で前記画像形成装置本体に設置された駆動機構によって駆動されて、当該粉体収容器の内部に収容された粉体が前記延設部に搬送されるように構成され、
前記延設部に粉体が搬送されたときに、前記延設部の内壁面と前記ノズルの流入口との間に粉体が充満される空間が、前記延設部に設けられたことを特徴とする粉体収容器。 - 前記延設部は、略円柱状に形成されたことを特徴とする請求項1に記載の粉体収容器。
- 前記延設部は、前記挿入口が形成された側が形成されていない側に比べて大径となるように略円錐台状に形成されたことを特徴とする請求項1に記載の粉体収容器。
- 前記延設部の前記挿入口が形成されていない側で前記延設部に連通して、前記駆動機構による駆動によって前記延設部とともに回転可能に形成されるとともに、前記延設部よりも大径になるように形成されて、内周面に螺旋状の突起が形成された容器主部を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の粉体収容器。
- 前記延設部は、少なくとも、前記挿入口が形成されていない側の端部に、螺旋状の突起が形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の粉体収容器。
- 前記挿入口を開閉するシャッタ部材と、
前記挿入口が閉鎖される方向に前記シャッタ部材を付勢する付勢部材と、
を備え、
前記シャッタ部材は、前記画像形成装置本体への当該粉体収容器の装着動作に連動して前記ノズルに押動されて前記付勢部材の付勢力に抗するように前記延設部の内部に移動して前記挿入口を開放して、前記画像形成装置本体からの当該粉体収容器の離脱動作に連動して前記ノズルの押動が解除されて前記付勢部材の付勢力によって前記挿入口の側に移動して前記挿入口を閉鎖することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の粉体収容器。 - 請求項1〜請求項6のいずれかに記載の粉体収容器が前記画像形成装置本体に設置されたことを特徴とする画像形成装置。
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