JP3670954B2

JP3670954B2 - トナー補給装置および画像形成装置

Info

Publication number: JP3670954B2
Application number: JP2000330566A
Authority: JP
Inventors: 純一松本; 伸夫笠原; 信夫岩田; 智村松; 智之市川
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-10-30
Filing date: 2000-10-30
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2020-10-30
Also published as: JP2002132028A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下方端部に開口部を備えたトナー収納容器と、該トナー収納容器の画像形成装置本体への装脱により前記開口部から前記トナー収納容器に抜き差しされる軸状の係合子とを有し、前記トナー収納容器内に収納されたトナーが前記係合子を介して現像部に補給されるトナー補給装置および画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像形成装置において、トナーボトルやトナーカートリッジ等のトナーを収納するトナー収納容器を画像形成装置本体にセットし、その容器から現像部へトナーを補給するものが良く知られている。この種のトナー収納容器は、カートリッジ、ボトルといったハードボトルで作られているために、トナー収納容器の交換に伴う使用済み容器のリサイクルに大きな課題を生じていた。すなわち、使用済みのトナー収納容器はユーザー先からメーカーに引き取り、再生・再利用や焼却処理が行われるが、トナー収納容器は容量がかさみ、ユーザー先からメーカーへ回収・運搬ための物流コストが高額を要していた。
【０００３】
また、そのトナー収納容器として袋状の形状で容器が減容可能なものの提案がある。減容型のトナー収納容器は、ユーザー先からメーカーへの回収・運搬の物流コストの削減、さらには回収された容器にトナーを再充填し容器の再使用を図る場合に要するコストの低減などの点できわめて有利である。
【０００４】
ところで、本願出願人は、減容型のトナー収納容器から吸引型粉体ポンプによりトナーを現像装置へ補給するトナー補給装置を提案している。この減容型のトナー収納容器を設置した装置は、トナー収納容器から吸引型粉体ポンプまでの経路を密閉系にするのが有効である。このような密閉系であれば、吸引型粉体ポンプが作動すると、容器内が減圧され、ポンプと容器内の圧力差によってポンプ側への吸引力が生じる。この吸引力により、容器内のトナーはポンプ側へと補給されることになる。そして、かかる吸引型粉体ポンプを用いたトナー補給装置の場合、トナーが容器下部の開口部付近に集まって補給されるのは、トナーの重力によるところが大きい。このため、トナー収納容器は下部に設けた開口部に向かって先細りとなる形状のものを採用している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、トナーは流動性が悪いことは良く知られている。したがって、先細り形状になっているトナー収納容器内ではトナーの架橋現象が起こりやすく、架橋が発生すると、安定したトナー補給ができなくなり、多量のトナーが残留してしまう。特に、トナーは長期間放置されたり、温度や湿度によって流動性がさらに悪化することがあり、このように流動性が悪化したトナーは架橋現象がより発生し状況下にあると言える。
【０００６】
本発明は、上記した従来の問題を鑑みてなされたものであり、トナー収納容器内での架橋が発生しにくいトナー補給装置および画像形成装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、ポリエステルまたはポリエチレンから成形されており、下部中央に開口部が設けられ、該開口部が軸状の係合子へ抜き差しされて画像形成装置本体に装脱されるトナー収納容器を有し、該トナー収納容器内に収納されたトナーが前記係合子を介して現像部に補給されるトナー補給装置において、前記トナー収納容器は前記開口部を真下に向けたときの水平方向の断面形状が該開口部を中心とする真円または正多角形に形成されているとともに、前記係合子の軸線が鉛直方向に対して傾斜されていることを特徴としている。
【０００９】
さらに、本発明は、前記トナー収納容器のトナーを該容器から前記現像部へ移送するための一軸偏心スクリューポンプを設けると、効果的である。
さらにまた、本発明は、前記トナー収納容器にエアを供給するためのエア供給手段を設けると、効果的である。
【００１０】
また、上記の目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、請求項１ないし３の何れか一項に記載のトナー補給装置を具備することを特徴としている。
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置に用いられるトナー補給機構を示す構成図、図２はそのトナーが補給される側である現像装置の一部を示す断面図である。
【００１２】
図１において、電子写真法による画像形成装置は、現像装置１０により像担持体１に形成された静電潜像がトナー像として現像される。この現像装置１０には、後に詳述するトナーを収納したトナー収納容器２０から吸引手段としての粉体ポンプ４０および移送チューブ１５を介してトナーが補給される。
【００１３】
現像装置１０には、像担持体１に対向配置された現像スリーブ１１と、第１攪拌スクリュー１２、第２攪拌スクリュー１３とが備えられている。現像装置１０内でのトナーは、第１攪拌スクリュー１２によって搬送されるようにして循環される。この循環の間に搬送路の途中で現像スリーブ１１に移送されたトナーにより像担持体１上に形成された静電潜像を現像する。なお、符号１８はトナー濃度センサである。
【００１４】
粉体ポンプ４０は、トナー収納容器２０から現像装置１０までのトナー導通経路に設けられ、本例では図２および図３に示すように、現像装置１０に隣接配置されている。この粉体ポンプ４０は、吸い込み型の一軸偏芯スクリューポンプであって、その構成は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作られたロータ４２と、ゴム等の弾性体で内側に２条スクリュー形状に作られ固定されて設置されるステータ４３と、これらを包みかつ粉体の搬送路を形成する樹脂材料等から作られたホルダ４４とを有している。そして、本実施形態では第１攪拌スクリュー１２と一体連結され、図示していない駆動装置に駆動連結された歯車１６と、上記ロータ４２とピン継ぎ手により連結された駆動軸４３ａに一体連結された歯車４５とが噛み合っているとともに、歯車４５には歯車１６による回転駆動を断続する断続手段としての電磁クラッチ４６を介在させている。この電磁クラッチ４６により粉体ポンプ４０のオン・オフが切り換えられ、現像装置１０内のトナー濃度を一定に保つように制御する方式の現像装置に適用させることができる。
【００１５】
また、上記ホルダ４４の先端は後述するノズル５１に設けられたトナー用接続口３５とトナー移送チューブ１５によって接続されている。このトナー移送チューブ１５としては、例えば直径４〜１０ｍｍのフレキシブルなチューブで、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）から作られているものを用いることがきわめて有効であり、フレキシブルなチューブは上下左右の任意方向へ配管が容易に行い得る。この粉体ポンプ４０は、ロータ４２の回転により強い自吸力が生じ、トナー収納容器２０からトナーを吸い込むことができる。吸い込まれたトナーは、粉体ポンプ４０と第１攪拌スクリュー１２との間に形成された供給孔１７により現像装置１０内に移送され、そして２成分現像方式を用いている場合にはこの移送工程中に補給されたトナーが現像装置１０内のトナーと攪拌混合され、均一な剤濃度と適正な帯電量になる。なお、現像装置には脱気孔１４ａとその脱気孔１４ａを覆うフィルタ１４が設けられ、エアのみを現像装置１０から脱気し、装置内の昇圧を抑え、トナー補給の安定化と現像装置１０からのトナー飛散を防止するように構成している。
【００１６】
図３において、符号５０は画像形成装置本体に設けられたトナー収納容器２０がセットされるセット部である。このセット部５０には、ほぼ真上方向に延在するトナー収納容器２０内に入り込み可能な係合子としてのノズル５１が一体または脱着可能であるが位置固定に設けられている。ノズル５１は、直線状で、円筒状に形成されているとともに、上部に設けられた尖端部５２に続いて軸芯部にトナー排出路３３が設けられている。ノズル５１の内部は、単管構造になっており、トナー排出路３３はノズル５１の下端においてトナー移送チューブ１５が接続されている。
【００１７】
トナー収納容器２０は、保護ケースとしての外箱２１と、その外箱２１内に着脱可能に収容されたフレキシブルで変形可能な袋状体としてのトナー袋２２とを有するバックインボックスタイプに構成されている。この外箱２１は、剛性を有する紙、段ボール、樹脂等の材料から作られ、トナー袋２２が殆ど隙間なく収まる程度の内部空間を有している。トナー収納容器２０は、トナーを収納したトナー袋２２がフレキブルであっても、外箱２１内に収めることで、保護されるだけでなく、ハンドリング性が向上して容器の取り扱いが行い易く、保管時の整理も行い易いという利点が得られる。
【００１８】
また、トナー袋２２の袋部分はポリエステルフィルム、ポリエチレンフィルム等のフレキシブルなシート材（８０〜１２５μｍ程度の厚み）を単層または複層構成にして袋状容器形状のものである。そして、トナー袋２２はその下部中央にトナー排出孔２４が設けられ、ポリエチレンやナイロン等に樹脂から作られた口金部材２３が固定されて構成されている。口金部材２３のトナー排出孔２４には、自閉弁の役割を持つ単層または複層のシール２５が設けられ、シール２５は非通気性の発泡スポンジ等からなる弾性体によって構成されている。また、トナー袋２２はトナーが残留しにくいように、トナー排出孔２４に向かって先細りとなる形状に形成されている。
【００１９】
かかる構成のトナー補給装置では、エアポンプ３０よりエア供給チューブ３１、導通路３３を経てトナー収納容器２０内にエアが噴出される。噴出されたエアは、トナー層を拡散しながら通過したのち、トナー収納容器２０内を充満させる。充満されたエアは、トナーとともにノズル５１の先端側に設けられた開口よりノズル５１の管内をとおり、トナー移送チューブ１５を介して粉体ポンプ４０の自吸力により現像装置１０に補給される。トナー収納容器２０内に噴出されたエアは、トナー層を拡散しながら通過することにより、トナーの流動化が行われる。
【００２０】
ところが、トナーは環境変動や長期にわたる保管等によって流動性が悪化することが多く、流動性の悪いトナーは図９および図１０に示すような架橋現象を起こしトナーが排出されず、容器内に残る恐れがある。なお、図１０に示す現象は典型的な架橋現象であるが、図９に示すものは容器中央のトナーだけが排出されて内壁面の全周に渡ってトナーが残る現象であるが、これも架橋現象の準じた現象と言える。
【００２１】
このような架橋現象は、発明者が種々の実験を行った結果、トナー収納容器２０の横断面形状が円または正多角形のような対称形状の場合で、その中心にノズル５１が差し込まれるものに起こり易いことが判明した。これはトナーの重力による圧力が容器の内壁面に対して均等に働き、バランスしてしまうことが原因である。
【００２２】
そこで、かかる架橋現象の発生を抑えるべく、本発明ではトナー収納容器２０の横断面形状を非対称形状にしており、図４ないし図６はその一例である。
図４は、トナー収納容器２０の横断面形状を楕円形に形成している。また、図５ではトナー収納容器２０の横断面形状を矩形に形成している。図４や図５のように、トナー収納容器２０の横断面形状を非対称形状であれば、トナーの圧力バランスが均等になることがなく、架橋現象が発生しないためトナ−は順次ノズル上に集まる。また、図６に示すトナー収納容器２０のように、断面形状が円または正多角形であっても、断面形状の中心がノズル５１の軸線上でなければ、圧がバランスすることがない。よって、かかるトナー収納容器２０も確実に収納したトナーを余すことなく排出できる。
【００２３】
なお、本発明ではトナー収納容器２０の横断面形状を非対称形状ものならば、任意の形状をすることができ、図４ないし図６に示す実施形態はその一部の例示に過ぎないものである。
【００２４】
図７は、本発明の他の実施形態を示す中央断面図であって、本例のトナー補給装置の構成自体は図３のものと実質同様であり、同一部材には同一符号を付している。異なる点は、トナー収納容器２０のセット部５０へのセット方向が斜め上方からであり、その挿入角度θに合わせてノズル５１の軸線も傾斜させている。また、トナー収納容器２０はトナー排出部を真下に向けたときの水平方向断面の形状が真円である。したがって、このトナー収納容器２０を図３に示すように鉛直方向にセットする場合では水平方向の断面形状が対称形状でトナー架橋が発生し易いが、斜に装着するものでは水平方向の断面形状が図８に示すように、非対称形状になり、またノズル５１の軸線が断面の中心からずれるためトナーのバランスは均等にならず、架橋現象を起こすことがない。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１の構成によれば、トナー架橋によるトナー収納容器内に大量のトナーが残留することが防止でき、残留トナーの低減を図ることができる。
【００２６】
請求項２および３の構成によれば、トナー移送を確実に行われるとともに、トナー収納容器内に残留するトナー量を低減することができる。
請求項４の構成によれば、安定したトナー補給とトナー収納容器内に残留するトナー量を低減される画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトナー補給機構を示す概略構成図である。
【図２】現像装置の一部分を示す断面図である。
【図３】本発明のトナー補給装置の一実施形態を示す断面説明図である。
【図４】（ａ）は本発明の用いられるトナー収納容器の一例を示す正面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線による断面図である。
【図５】（ａ）は本発明の用いられるトナー収納容器の他の例を示す正面図、（ｂ）はそのＢ−Ｂ線による断面図である。
【図６】（ａ）は本発明の用いられるトナー収納容器の他の例を示す正面図、（ｂ）はそのＣ−Ｃ線による断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態を示すセット部の断面説明図である。
【図８】図７のＤ―Ｄ線に従う断面図である。
【図９】トナー架橋現象を示す断面説明図である。
【図１０】他のトナー架橋現象を示す断面説明図である。
【符号の説明】
１０現像装置
２０トナー収納容器
５１ノズル

Claims

ポリエステルまたはポリエチレンから成形されており、下部中央に開口部が設けられ、該開口部が軸状の係合子へ抜き差しされて画像形成装置本体に装脱されるトナー収納容器を有し、該トナー収納容器内に収納されたトナーが前記係合子を介して現像部に補給されるトナー補給装置において、
前記トナー収納容器は前記開口部を真下に向けたときの水平方向の断面形状が該開口部を中心とする真円または正多角形に形成されているとともに、
前記係合子の軸線が鉛直方向に対して傾斜されていることを特徴とするトナー補給装置。
請求項１に記載のトナー補給装置において、前記トナー収納容器のトナーを該容器から前記現像部へ移送するための一軸偏心スクリューポンプを設けたことを特徴とするトナー補給装置。
請求項１または２に記載のトナー補給装置において、前記トナー収納容器にエアを供給するためのエア供給手段を設けたことを特徴とするトナー補給装置。
請求項１ないし３の何れか一項に記載のトナー補給装置を用いてトナー収納容器に収納されたトナーを現像装置へ補給することを特徴とする画像形成装置。