JP4056037B2 - トナー収納容器、これを用いる画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像装置で使用されたトナーを補給するためのトナーを収納するトナー収納容器、このトナー収納容器を用いる画像形成装置及び画像形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプリンター、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置においては、現像装置を有するユニット内もしくはその近傍にトナーボトルやカートリッジ等のトナー収納容器を配置し、そのトナー収納容器から直接またはトナーホッパを介して現像装置内へ補給するように構成している。この場合、トナー収納部から現像装置へのトナーの移送はスクリューやバドル等の機械的オーガ手段により行っていた。
しかしながら、このような機械的オーガ手段によってトナー移送する場合、スクリューがほぼ直線状にしか配置等により、トナー収納部やトナー補給装置は現像装置と一体または非常に近接した位置に設置せざるを得なかった。このたため、トナー補給装置の構成が複雑となり、コスト高、低生産性、機械メンテナンス性を阻害し、トナー品質特性の保護、維持の確保も困難であり、さらに、ユーザーによるトナー収納容器交換作業の操作性に不具合があった。
【０００３】
また、従来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廃棄に大きな課題を生じていた。すなわち、使用済みトナー収納容器はユーザー先からメーカーが引き取り、再生、再利用、焼却処理が行われるが、該容器は容量が嵩み、回収するまでの物流コストに高額を要していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、容積が減容可能なトナー収納容器を用いても補給性能を安定して維持することができ、しかも該容器から直接トナーを移送して現像装置に補給可能なトナー移送装置が提案されている。例えば、特開２００１−１７５０８３号公報では、トナー収納容器にトナーの攪拌・流動化するためのエアを供給するエア供給手段と、トナー収納容器に内部圧力を減圧するための開口部が設けた画像形成装置が開示されている。ここでは、トナー収納容器にトナーの攪拌・流動化するためのエアを供給するエア供給手段と、前記トナー収納容器に内部圧力を減圧するための開口部にエア抜き開口部が設けられている。
【０００５】
図８は、画像形成装置が備えるトナー移送装置とトナー収納容器の構成を示す概略図である。このように、トナー収納容器２０にエアを供給しトナーを攪拌・流動化させ一軸延伸吸引ポンプ１０を用いトナーを吸引排出する方法に用いられるトナー収納容器２０においては、供給エアによる容器の内圧上昇をおさえるためのエア抜き開口部２２が容器に設けられている。
図９は、トナー収納容器に設けられる開口部とその内部のエアの流れを示す概略図である。通常、エアの供給口３０はトナー排出口３０と一軸に位置している。トナー収納容器２０内にトナーが大量にある場合、トナー排出口３０周りのトナーはまんべんなく流動化され排出可能である。
図１０は、トナー収容容器でトナーが少ないときの状態とその内部のエアの流れを示す概略図である。トナーが減少してくると、エア供給口３０とトナー粉面にエアの道が通じ、エアの供給を続けてもトナーは流動化されず、エアがエア抜き開口部２２から逃げるだけとなり、またトナー排出口３０からはエアが排出され、結果トナー排出が安定しなくなり、結果トナーの残量が増加するという問題点がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、トナー収納容器内のトナーの量に関わらず、エアにより安定した攪拌、流動化を可能とするエア抜き開口部の位置を備えるトナー収納容器を提供することを課題とする。
さらに、トナー収納容器内のトナーの量に関わらず、エアにより安定した攪拌、流動化を可能とするエア抜き開口部の位置を備えるトナー収納容器を備える画像形成装置を提供することを課題とする。
また、このトナー収納容器を用いる画像形成方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は本発明の（１）「粉体を移送させる粉体移送手段と、粉体移送手段で移送する粉体に対してエアを供給する空気供給手段とを有し、粉体移送手段とエア供給手段とをそれぞれ独立に駆動制御する粉体移送装置に用いるトナー収納容器であって、前記トナー収納容器は、直方体と四角錘とを繋いだ形状であり、該四角錘形状部の頂部にエア供給口及びトナー排出口を有し、該四角錘形状部の側面及び該四角錘形状部の頂部に対向する直方体形状部の上面にエア抜き開口部を有し、前記直方体形状部の上面のエア抜き開口部は、他のエア抜き開口部より通気量が少ないことを特徴とするトナー収納容器」、（２）「前記エア抜き開口部を四角錘形状部の側面に複数個設けたことを特徴とする前記第（１）項記載のトナー収納容器」により達成される。
【０００８】
また、本発明の（３）「トナー収納容器からトナーが移送される現像装置を備える画像形成装置であって、前記画像形成装置は、粉体を移送させる粉体移送手段と、粉体移送手段で移送する粉体に対してエアを供給する空気供給手段と、粉体移送手段とエア供給手段とをそれぞれ独立に駆動制御する粉体移送装置を備える画像形成装置において、粉体移送装置に用いるトナー収納容器が、前記第（１）項または前記第（２）項に記載のトナー収納容器であることを特徴とする画像形成装置」により達成される。
【０００９】
また、本発明の（４）「像担持体上に形成される静電潜像を、トナーを収容する現像装置で可視化する画像形成方法において、前記画像形成方法は、粉体移送装置で、粉体を移送させる粉体移送手段と、粉体移送手段で移送する粉体に対してエアを供給する空気供給手段とをそれぞれ独立に駆動制御し、トナー収納容器から現像装置へトナーを移送するものであり、前記トナー収納容器は、前記第（１）項または前記第（２）項に記載のトナー収納容器であることを特徴とする画像形成方法」により達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図９に示すように、トナー収納容器２０は、現像装置１と別体のユニットとして構成されていて、画像形成装置本体内の適宜な位置に配設されている。このトナー収納容器２０は、密閉構造をなし、ポリエチレンやナイロン等の樹脂製または紙製であって、その底部には自閉弁として弾性体、好ましくは発泡スポンジ等で作られたシール弁２１が設けられている。なお、トナー収納容器２０は、ブロー成形法などにより形成された口金部とトナー収納部が一体構造をなすハードケースのトナー容器を用いることも可能である。また、ここでは、容器は例えば８０〜２００μｍ程度の樹脂または紙製フレキシブルなシートを単層または複層に構成して作られている。これらのシートの表面または裏面にアルミ蒸着処理を施すことは静電気対策や防湿対策に有効である。このようなトナー収納容器２０は、容器自体がフレキシブルであるので、ハードケースと比較して運搬や保管時での取扱性が良く、収納スペースをとらない。さらに、使用済みトナー収納容器２０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、本トナー収納容器２０はフレキシブルな袋状のものであるため折り畳みが可能であり、運搬や保管時での取扱性が良く、運搬や保管時の収納スペースをとらないという利点がさらに増長し、ユーザー先からメーカーへ回収物流コストの大幅な低減が可能となる。また、ハードケースにフレキシブルなトナー収納容器２０をセットして使用しても良い。この場合、ハードケースを持つことで、脱着時の操作性が向上する。
なお、トナー収納容器２０、シール弁２１は同一材料もしくは同一系統の材料を使用すれば、リサイクル時に両者を分別する手間が省けるので有利である。
【００１１】
トナー収納容器２０は、上方から画像形成装置本体へセットされ、画像形成装置本体のセット位置には上記シール弁２１に挿入されるノズル３０が立設されている。ノズル３０は、上部に断面錐状に形成された尖端部材３１が一体成形または固着等により設けられ、この尖端部材３１に続いてエア供給路３２とトナー排出路３３とが設けられている。ノズル３０の内部は、２重構造になっており、トナー排出路３３はノズル３０の下端において、左方へ曲げられてその先端にトナー用接続口３５が設けられている。また、ノズル３０の内部は、単層構造にしても良い。エア供給路３２は、トナー排出路３３よりも上方で図の右方へ曲げられ、エア接続口３４に達している。
エア接続口３４は、本実施形態の場合、エア供給手段としてのエアポンプ４０にエア移送パイプ４１を介して接続されている。このエアポンプ４０が作動すると、該ポンプからエア移送パイプ４１およびエア供給路３２を介してトナー収納容器２０内にエアが噴出される。そして、トナー収納容器２０内に噴出されたエアは、トナー層を通過することによりトナーを拡散しながら流動化させる。
【００１２】
現像装置１には、その近傍または一体に吸い込み型の粉体ポンプ３である一軸偏芯スクリューポンプが設けられている。この粉体ポンプ３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４と、ゴム等の弾性体で作られ、２条スクリュー形状に形成されたステータ５と、これらを包み、かつ粉体の搬送路を形成する樹脂材料などで作られたホルダ６とを有している。このホルダ６の先端、にはトナー排出部７が設けられ、トナー排出部７が現像装置１のトナー補給部２にパイプ８で連結されている。
そして、この粉体ポンプ３の吸い込み側には適量のトナーが溜められるトナー貯留手段としてのバッファ１０が連接されるようにして設けられている。このバッファ１０内には、トナー送り手段としてのスクリュー１１が設けられ、スクリュー１１の一端は、バッファ１０を飛び出し、図示していない駆動装置に駆動連結され、スクリュー１１が回転駆動される。また、スクリュー１１の他端は粉体ポンプ３のロータ４に連結されているおり、よって粉体ポンプ３とスクリュー１１は同時に作動される。
【００１３】
また、バッファ１０にはトナー受け入れ部１２が設けられ、このトナー受け入れ部１２と上記ノズル３０に設けられたトナー用接続口３５が移送中空パイプ４１としての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。 このように構成されたトナー補給装置は、粉体ポンプ３である１軸偏芯スクリューポンプが、高い固気比で連続定量移送が可能であって、ロータ４の回転数に比例した正確なトナーの移送量が得られることが知られている。そこで、画像濃度検知等によりトナー補給指令が発せられると、粉体ポンプ３が作動し、要求された量のトナーが現像装置１に補給される。このとき、粉体ポンプ３の直前にバッファ１０を設けていることにより、粉体ポンプ３の入力トナーが安定して確保され、入力トナーにバラツキがないので、確実なトナー補給が得られる。しかも、バッファ１０にはスクリュー１１が設けられているので、トナーがバッファ１０内で滞留することもない。
また、吸引型の粉体ポンプ３を作動すると、トナー収納容器２０からポンプまでの系が密閉されているので、トナー収納容器２０に収納されたトナーがポンプの吸引圧により吸引され、トナー移送チューブ１５を介してトナー受け入れ部１２からバッファ１０に送られる。
【００１４】
ところで、粉体ポンプ３によってトナーが吸引されるとき、トナー収納容器２０の底部に向かう斜面の角度が小さいと、重力によってトナーがノズル３０付近に落ちにくくなり残留トナーになる。この容器内の残留トナーは、トナー収納容器２０内に大量のエアを供給してトナーを十分に攪拌させ、流動化させることによりトナーが吸引され易くなるので、その残量を大幅に減少させることができる。しかし、トナー収納容器２０に供給できるエア量はその容積に応じた量に制限されるため、エア不足によってトナーを十分に攪拌できない恐れがある。
【００１５】
図１は、本発明のトナー収納容器の構造を示す概略図である。エア供給口３０と対向する面以外にエア抜き開口部２２を設ける。ここでは、トナー収納容器２０の側面に設けている。エア抜き開口部２２を設ける面及び高さは、図１に記載の位置に限定するものでない。この位置にエア抜き開口部２２を位置させることで容器内部をエアが通過するのみでなく、エアがトナー収納容器２２内壁に1度ぶつかりエア抜き開口部２２に向かって流れる。これにより、トナー量が減少しても、エアは直接に、エア抜き開口部２２から排出されることはなく、トナー収納容器２０の内部で回動した後に、エア抜き開口部２２から排出される。このエア抜き開口部２２には、エアのみを通して、トナーを通さないようにエア抜きフィルタ２３を設ける。
【００１６】
図２は、本発明のトナー収納容器でトナーが少ないときのエアの流れの状態を示す概略図である。トナー排出口３０近傍にエア抜き開口部２２を位置させると、エアはトナー収納容器２０の内圧が上昇してからエア抜き開口部２２に集中するため、トナーの量が減った状態でもトナーはトナー排出口３０の方向すなわちエア抜き開口部２２の方向にエアにより動かされる。
ここで、トナー排出性の実験を行なった結果をグラフとして図３、図４に示す。グラフは縦軸がある一軸延伸吸引ポンプ１０の駆動時間にたいするトナー補給量で、横軸がトナー残量を示し、グラフ右側が実験スタートとなる。図３では、図１０に示す位置に開口部２３があると、エア供給口３０と開口部２２がエアの供給方向と同一の方向にあると、エアの供給を続けてもトナーは流動化されず、エアがエア抜き開口部２２から逃げるだけになる。そのために、トナー残量が０ｇになっていないにもかかわらず、トナー排出量が０ｇになる。図４では、図１に示す位置に開口部２２があると、トナー残量0ｇ近傍までトナー補給がされていることが確認できた。
【００１７】
図５は、本発明のトナー収納容器で、エア抜き開口部を側面で、トナー収納容器の角度が低い面に設けるトナー収納容器の概略図である。その部分にエアの流れが集中し、結果的にトナーも集中する。通常、トナー収納容器２２に角度の差がある場合、角度の高い面のトナーは先に排出されトナーが存在しなくなると、そこでエアが開口部２２に流れるのみとなりトナーが排出されなくなる。図５に示すように、トナー収納容器２０内面の角度が最も低い面以外にエア抜き開口部２２を設置するとそこエア及びトナーが集まるため、角度の低い面のトナーと同等の粉面を維持しながらトナーを沈降させることができる。
【００１８】
また、図６は、本発明のトナー収納容器で、エア抜き開口部を側面で、複数設けるトナー収納容器の概略図である。これにより、より均等に粉面を沈降させることができる。トナーの状態によりエア抜き開口部２２の上部にトナーが存在する場合、エアの抜けが低減されトナー収納容器２０の内圧が上昇する場合があるため、またエア抜き開口部２２を複数個設けその一つのエア抜き開口部２２をトナー収納容器２０上部に設置しても良い。また、図７は、本発明のトナー収納容器で、エア抜き開口部を上部面と側面に設けるトナー収納容器の概略図である。この場合、トナー収納容器２０のエア抜き開口部２２の通気性を小さくし、トナーが減少した場合、トナー排出口３０近傍にエアが流れる様にする。これにより、一部のエアは上部面の開口部２２より、トナー収納容器２０内を回動するエアがあることで、トナーの面が均等に沈降させることができる。なお、通気性の調整はエア抜き開口部２２の面積、エア抜きフィルター２３の種類で操作する。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のトナー収納容器では、安定したトナーの攪拌、流動化が可能となり、トナー残量の低減が可能となる。また本発明のトナー収納容器では、エアの抜ける方向をトナー排出口の方向に合わせ、トナーを排出口に集めることができ、トナー残量の低減が可能となる。また本発明のトナー収納容器では、容器の形状の上でトナーが最も残留する部分以外にエアの抜ける場所をつくることで、エアの抜ける場所にトナーが集まることで、トナー粉面が安定して下げることができ、エアのショートパスを防止し、トナー残量の低減が可能となる。また本発明のトナー収納容器では、トナーが多いときには上部エア抜き開口部からエアを抜くことで、トナーの量、状態によらず容器内圧を一定化することができる。また本発明のトナー収納容器では、トナーが減少した場合、容器下のエア抜き開口部からエアが抜けることで、トナーを排出口に集めることができ、トナー残量の低減が可能となる。
【００２０】
本発明の画像形成装置では、トナー収納容器から安定してトナー供給ができるので、トナーエンプティー検知等の警告の前に、画像濃度低下又は画像かすれが生ずるのを防止することができる。また本発明の画像形成方法では、トナー収納容器から安定してトナー供給ができるので、トナーエンプティー検知等の警告の前に、画像濃度低下又は画像かすれが生ずるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトナー収納容器の構造を示す概略図である。
【図２】本発明のトナー収納容器でトナーが少ないときのエアの流れの状態を示す概略図である。
【図３】従来のトナー収納容器を用いたトナー排出性の実験を行なった結果を示すグラフである。
【図４】本発明のトナー収納容器を用いたトナー排出性の実験を行なった結果を示すグラフである。
【図５】本発明のトナー収納容器で、エア抜き開口部を側面で、トナー収納容器の角度が低い面に設けるトナー収納容器の概略図である。
【図６】本発明のトナー収納容器で、エア抜き開口部を側面で、複数設けるトナー収納容器の概略図である。
【図７】本発明のトナー収納容器で、エア抜き開口部を上部面と側面に設けるトナー収納容器の概略図である。
【図８】画像形成装置が備えるトナー移送装置とトナー収納容器の構成を示す概略図である。
【図９】トナー収納容器に設けられる開口部とその内部のエアの流れを示す概略図である。
【図１０】トナー収容容器でトナーが少ないときの状態とその内部のエアの流れを示す概略図である。
【符号の説明】
１ 現像装置
３ 粉体ポンプ
４ ロータ
５ ステータ
６ ホルダ
７ トナー排出部
８ パイプ
１０ 一軸延伸吸引ポンプ
１１ スクリュー
１２ トナー受け入れ部
１５ トナー移送チューブ
２０ トナー収納容器
２１ シール弁
２２ 開口部
２３ エア抜きフィルター
２４ 外箱
３０ エア供給口、トナー排出口
３１ 尖端部材
３２ エア供給路
３３ トナー排出路
３４ エア接続口
３５ トナー用接続口
４０ エア供給装置
４１ エア移送パイプ
４３ チューブ
実線矢印：エアの流れ
波線矢印：トナーの流れ

Claims (4)

1. 粉体を移送させる粉体移送手段と、粉体移送手段で移送する粉体に対してエアを供給する空気供給手段とを有し、粉体移送手段とエア供給手段とをそれぞれ独立に駆動制御する粉体移送装置に用いるトナー収納容器であって、前記トナー収納容器は、直方体と四角錘とを繋いだ形状であり、該四角錘形状部の頂部にエア供給口及びトナー排出口を有し、該四角錘形状部の側面及び該四角錘形状部の頂部に対向する直方体形状部の上面にエア抜き開口部を有し、前記直方体形状部の上面のエア抜き開口部は、他のエア抜き開口部より通気量が少ないことを特徴とするトナー収納容器。
2. 前記エア抜き開口部を四角錘形状部の側面に複数個設けたことを特徴とする請求項１記載のトナー収納容器。
3. トナー収納容器からトナーが移送される現像装置を備える画像形成装置であって、前記画像形成装置は、粉体を移送させる粉体移送手段と、粉体移送手段で移送する粉体に対してエアを供給する空気供給手段と、粉体移送手段とエア供給手段とをそれぞれ独立に駆動制御する粉体移送装置を備える画像形成装置において、粉体移送装置に用いるトナー収納容器が、請求項１又は２に記載のトナー収納容器であることを特徴とする画像形成装置。
4. 像担持体上に形成される静電潜像を、トナーを収容する現像装置で可視化する画像形成方法において、前記画像形成方法は、粉体移送装置で、粉体を移送させる粉体移送手段と、粉体移送手段で移送する粉体に対してエアを供給する空気供給手段とをそれぞれ独立に駆動制御し、トナー収納容器から現像装置へトナーを移送するものであり、前記トナー収納容器は、請求項１又は２に記載のトナー収納容器であることを特徴とする画像形成方法。

Images