JP4371318B2 - トナー容器及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

この発明は、画像形成プロセスで消費されるトナーを補給するために画像形成装置本体に着脱自在に設置されるトナー容器と、それを備えた画像形成装置と、に関するものである。
従来から、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又はそれらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置において、現像装置にトナーを補給するための円筒状のトナー容器が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特許文献1等において、画像形成装置本体のトナー容器収容部(ボトル収容器)に交換自在に設置されるトナー容器(トナーボトル)は、主として、容器本体と被保持部(キャップ部)とで構成されている。容器本体の内周面には螺旋状の突起が設けられていて、容器本体が回転駆動されることによって容器本体内に収容されているトナーが開口部に向けて搬送される。被保持部は、容器本体の開口部に連通していて、容器本体の回転駆動に連動することなくトナー容器収容部に非回転で保持される。そして、容器本体の開口部から排出されたトナーは、被保持部に設けられたトナー排出口から排出される。その後、被保持部のトナー排出口から排出されたトナーは、現像装置に補給されることになる。
このように構成されたトナー容器は、被保持部が設けられておらず容器本体の開口部から現像装置に向けて直接的にトナーを供給するトナー容器(例えば、特許文献2参照。)に比べて、トナー容器の交換をおこなう際のトナー汚れを軽減することができる。すなわち、トナー容器の着脱動作の一部の動作(回転動作)に連動して被保持部のトナー排出口が開閉されるために、ユーザーがトナー排出口に触れてトナーで汚される不具合が抑止される。さらに、トナー容器におけるトナー排出口の向きが鉛直方向下方に配設されて、トナーの自重落下によってトナーエンド時におけるトナー排出口近傍のトナー量を少なくできるために、トナー容器交換時のトナー排出口のトナー汚れが軽減される。
詳しくは、特許文献1等において、トナー容器を装置本体のトナー容器収容部に装着する場合は、まず、本体カバー(スタック部)を上方に開放してトナー容器収容部を露出させる。その後、トナー容器をトナー容器収容部上に上方から載置する。その後、被保持部に一体的に設置された把手が把持されて、被保持部が回転操作(回転動作)される。これにより、最終的に、トナー容器収容部におけるトナー容器の位置が定まることになる。さらに、被保持部の回転動作にともない被保持部に設けられたトナー排出口が下方に移動して、スプリングの付勢力に抗するようにシャッタがトナー排出口を開放する。
一方、特許文献3等には、袋容器と口金部材とで構成されるトナー収納容器であって、着脱動作にともなうトナー汚れ(トナー飛散)の発生を低減することを目的として、トナー収納容器の着脱動作の一部の動作(開閉フォルダの回転動作)に連動して口金部材のトナー排出口が開閉される技術が開示されている。
詳しくは、トナー収納容器を装置本体に装着する場合は、まず、ヒンジを中心にして開閉ホルダ(開閉フォルダ)を回転させて開閉ホルダの上方を露出させる。その後、トナー収納容器を開閉ホルダ内にセットする。その後、トナー収納容器がセットされた開閉ホルダがヒンジを中心に回転操作(回転動作)される。これにより、最終的に、装置本体におけるトナー収納容器の位置が定まることになる。さらに、開閉ホルダの回転動作にともない、スプリングの付勢力に抗するように口栓部材(シャッタ部材)がトナー搬送管(ノズル)に押動されてパッキン(Gシール)で密封されたトナー排出口を開放する。
特開2004−287404号公報 特開2000−338758号公報 特開2004−161371号公報
上述した特許文献1等のトナー容器は、特許文献2等のものに比べて、トナー排出口のトナー汚れが少なく、ユーザーがトナー排出口に触れてトナーで汚される不具合も抑止される効果が期待できる。しかし、特許文献1等のトナー容器は、着脱時(交換時)の操作性・作業性の面でいくつかのデメリットもあった。
第1のデメリットは、トナー容器収容部に対する着脱動作が複数の動作をともなう点である。すなわち、トナー容器の着脱動作は、本体カバーを開閉する動作、トナー容器をトナー容器収容部上に載置・取出する動作、被保持部を回転してトナー排出口を開放する回転動作、等の複数の動作をともなうものであった。
第2のデメリットは、装着動作が完了する間際までユーザーが誤操作していないことを確信しにくい点である。すなわち、本体カバーを開放する動作とトナー容器をトナー容器収容部上に載置する動作とが完了した時点では、ユーザーは誤操作していないことを確信できない。そして、その後に被保持部の回転動作をおこなって被保持部の位置が定まっていくことで、ユーザーは被保持部のクリック感を体感して、誤操作していないことを確信することになる。
第3のデメリットは、トナー容器収容部の上方にレイアウト上の制約を与える点である。すなわち、トナー容器をトナー容器収容部上に上方から載置するために、本体カバーを上下方向に開閉する動作が必要になる。したがって、トナー容器収容部の上方には、本体カバーの開閉とトナー容器の載置・取出とをおこなうためのスペースをレイアウト上確保する必要がある。これにより、トナー容器収容部の上方にスキャナ(原稿読込み部)等が配設されている場合等には、トナー容器の着脱における操作性・作業性が低下することになる。
一方、特許文献3等のトナー収納容器は、開閉ホルダの開放動作に連動して、口栓部材がノズルに押動されてパッキンで密封されたトナー排出口を開放するために、トナー汚れの発生を低減する効果が期待できる。しかし、特許文献3等のトナー収納容器も、着脱時の操作性・作業性の面でいくつかのデメリットがあった。
第1のデメリットは、トナー収納容器のトナー容量を多くできずにトナー収容容器の交換頻度が多くなってしまう点である。すなわち、トナー収納容器は、鉛直方向を長手方向とする袋容器にトナーを収納しているために、トナー容量を多くしようとするとトナー収納容器の高さが大きくなってしまう。これにともない開閉ホルダの高さも大きくなって、画像形成装置全体の高さ方向のレイアウトに影響してしまう。したがって、トナー収納容器のトナー容量はそれほど多くできずに、特許文献1等のトナー容器(水平方向が長手方向になるものである。)に比べて、交換頻度が多くなってしまう。
第2のデメリットは、ユーザーが誤操作していないことを確信しにくい点である。すなわち、開閉ホルダの開閉動作に連動して口栓部材がトナー排出口を開閉するために、ユーザーはトナー収納容器から手を離していてトナー排出口の開閉感を体感しにくい。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、交換時の操作性・作業性が高く、トナー汚れの発生が確実に軽減されるトナー容器及び画像形成装置を提供することにある。
この発明の請求項1記載の発明にかかるトナー容器は、画像形成装置本体のトナー容器収容部に着脱自在に設置されるトナー容器であって、内部に収容したトナーを開口部から排出するとともに、前記画像形成装置本体の駆動ギアに噛合して水平方向を回転軸として駆動されるギアを有する容器本体と、前記ギアを覆うとともに、前記トナー容器収容部に非回転で保持される被保持部と、を備え、前記被保持部は、前記容器本体の前記開口部から排出されたトナーを排出するトナー排出口と、前記トナー容器収容部に対する着脱動作に連動して前記トナー排出口を開閉する開閉部材と、前記トナー容器収容部に対する着脱動作に連動して当該トナー容器収容部における溝形状の滑動面に対して当接して滑動する滑動部とを前記回転軸の方向からみて当該回転軸よりも下方にそれぞれ具備するとともに、前記ギアの一部を露呈させる切欠部を前記被保持部の上方に具備し、前記滑動部は、前記開閉部材の下方に配設された水平面からなる第1の滑動部と、前記開閉部材を挟んだ両側に配設された2つの鉛直面からなる第2の滑動部と、を具備したものである。
また、請求項2記載の発明にかかるトナー容器は、前記請求項1に記載の発明において、前記被保持部の前記切欠部によって露呈される前記ギアの一部は、前記ギアの最上部から1/4回転するまでの範囲内におけるいずれかの位置を含むものである。
また、請求項3記載の発明にかかるトナー容器は、前記請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記容器本体の長手方向に沿って着脱されるものである。
また、請求項4記載の発明にかかるトナー容器は、前記請求項3に記載の発明において、前記容器本体の長手方向を水平方向として前記トナー容器収容部に装着されるものである。
また、請求項5記載の発明にかかるトナー容器は、前記請求項3又は請求項4に記載の発明において、前記被保持部が前記容器本体に対して先方になるように前記トナー容器収容部に装着されるものである。
また、請求項6記載の発明にかかるトナー容器は、前記請求項1〜請求項5のいずれかに記載の発明において、前記開口部は、前記トナー容器収容部への装着動作において前記容器本体の先頭となる位置に配設されたものである。
また、請求項7記載の発明にかかるトナー容器は、前記請求項1〜請求項6のいずれかに記載の発明において、前記ギアは、前記容器本体の周面上であって前記開口部の近傍に設けられたものである。
また、請求項8記載の発明にかかるトナー容器は、前記請求項7に記載の発明において、前記ギアは、前記容器本体とともに一体的に回転可能に形成され、前記容器本体は、前記画像形成装置本体から前記ギアに伝達された回転駆動力による回転に連動して内部に収容したトナーを前記開口部に向けて搬送するものである。
また、請求項9記載の発明にかかるトナー容器は、前記請求項8に記載の発明において、前記容器本体は、その内周面に螺旋状の突起を備えたものである。
また、請求項10記載の発明にかかるトナー容器は、前記請求項7に記載の発明において、前記ギアは、前記トナー容器収容部に非回転で保持される前記容器本体に対して回転可能に設置され、前記容器本体は、前記画像形成装置本体から前記ギアに伝達された回転駆動力による回転に連動して内部に収容したトナーを前記開口部に向けて搬送する搬送部材を備えたものである。
また、請求項11記載の発明にかかるトナー容器は、前記請求項10に記載の発明において、前記搬送部材を、回転可能に構成されたコイル又はスクリュとしたものである。
また、請求項12記載の発明にかかるトナー容器は、前記請求項10に記載の発明において、前記搬送部材を、前記容器本体の長手方向に移動可能に構成された板状部材としたものである。
また、請求項13記載の発明にかかるトナー容器は、前記請求項1〜請求項12のいずれかに記載の発明において、前記容器本体内にトナーを収容したものである。
また、請求項14記載の発明にかかるトナー容器は、前記請求項13に記載の発明において、前記容器本体内にキャリアをさらに収容したものである。
また、請求項15記載の発明にかかるトナー容器は、前記請求項13又は請求項14に記載の発明において、前記トナーは、体積平均粒径をDv(μm)として個数平均粒径をDn(μm)としたときに、
3≦Dv≦8
1.00≦Dv/Dn≦1.40
なる関係が成立するように形成されたものである。
また、請求項16記載の発明にかかるトナー容器は、前記請求項13〜請求項15のいずれかに記載の発明において、前記トナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲になって、形状係数SF−2が100〜180の範囲になるように形成されたものである。
また、請求項17記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項1〜請求項16のいずれかに記載のトナー容器が前記画像形成装置本体の前記トナー容器収容部に着脱自在に設置されたものである。
本発明は、長手方向を水平方向としてトナー容器収容部に設置されるトナー容器の構成を最適化しているために、交換時の操作性・作業性が高く、トナー汚れの発生が確実に軽減されるトナー容器及び画像形成装置を提供することができる。
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
実施の形態1.
図1〜図12にて、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。
まず、図1〜図4にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1は画像形成装置としてのプリンタを示す全体構成図であり、図2はその作像部を示す拡大図であり、図3はそのトナー補給経路を示す概略図であり、図4はトナー補給装置の一部を示す斜視図である。
図1に示すように、画像形成装置本体100の上方にあるトナー容器収容部31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つのトナー容器32Y、32M、32C、32Kが着脱自在(交換自在)に設置されている。
トナー容器収容部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。
図2を参照して、イエローに対応した作像部6Yは、感光体ドラム1Yと、感光体ドラム1Yの周囲に配設された帯電部4Y、現像装置5Y(現像部)、クリーニング部2Y、除電部(不図示である。)等で構成されている。そして、感光体ドラム1Y上で、作像プロセス(帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程)がおこなわれて、感光体ドラム1Y上にイエロー画像が形成されることになる。
なお、他の3つの作像部6M、6C、6Kも、使用されるトナーの色が異なる以外は、イエローに対応した作像部6Yとほぼ同様の構成となっていて、それぞれのトナー色に対応した画像が形成される。以下、他の3つの作像部6M、6C、6Kの説明を適宜に省略して、イエローに対応した作像部6Yのみの説明をおこなうことにする。
図2を参照して、感光体ドラム1Yは、不図示の駆動モータによって図2中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電部4Yの位置で、感光体ドラム1Yの表面が一様に帯電される(帯電工程である。)。
その後、感光体ドラム1Yの表面は、露光装置7(図1を参照できる。)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、現像装置5Yとの対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、イエローのトナー像が形成される(現像工程である。)。
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。
その後、感光体ドラム1Yの表面は、クリーニング部2Yとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム1Y上に残存した未転写トナーがクリーニングブレード2aによって機械的に回収される(クリーニング工程である。)。
最後に、感光体ドラム1Yの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム1Y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。
なお、上述した作像プロセスは、他の作像部6M、6C、6Kでも、イエロー作像部6Yと同様におこなわれる。すなわち、作像部の下方に配設された露光部7から、画像情報に基いたレーザ光Lが、各作像部6M、6C、6Kの感光体ドラム上に向けて照射される。詳しくは、露光部7は、光源からレーザ光Lを発して、そのレーザ光Lを回転駆動されたポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学素子を介して感光体ドラム上に照射する。
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。
ここで、図1を参照して、中間転写ユニット15は、中間転写ベルト8、4つの1次転写バイアスローラ9Y、9M、9C、9K、2次転写バックアップローラ12、クリーニングバックアップローラ13、テンションローラ14、中間転写クリーニング部10、等で構成される。中間転写ベルト8は、3つのローラ12〜14によって張架・支持されるとともに、1つのローラ12の回転駆動によって図1中の矢印方向に無端移動される。
4つの1次転写バイアスローラ9Y、9M、9C、9Kは、それぞれ、中間転写ベルト8を感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kとの間に挟み込んで1次転写ニップを形成している。そして、1次転写バイアスローラ9Y、9M、9C、9Kに、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。
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。
その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト8は、2次転写ローラ19との対向位置に達する。この位置では、2次転写バックアップローラ12が、2次転写ローラ19との間に中間転写ベルト8を挟み込んで2次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト8上に形成された4色のトナー像は、この2次転写ニップの位置に搬送された転写紙等の被転写材P上に転写される。このとき、中間転写ベルト8には、被転写材Pに転写されなかった未転写トナーが残存する。
その後、中間転写ベルト8は、中間転写クリーニング部10の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト8上の未転写トナーが回収される。
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。
ここで、2次転写ニップの位置に搬送された被転写材Pは、装置本体100の下方に配設された給紙部26から、給紙ローラ27やレジストローラ対28等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、給紙部26には、転写紙等の被転写材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、一番上の被転写材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。
レジストローラ対28に搬送された被転写材Pは、回転駆動を停止したレジストローラ対28のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト8上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対28が回転駆動されて、被転写材Pが2次転写ニップに向けて搬送される。こうして、被転写材P上に、所望のカラー画像が転写される。
その後、2次転写ニップの位置でカラー画像が転写された被転写材Pは、定着部20の位置に搬送される。そして、この位置で、定着ローラ及び圧力ローラによる熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が被転写材P上に定着される。
その後、被転写材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被転写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。
次に、図2にて、作像部における現像装置の構成・動作について、さらに詳しく説明する。
現像装置5Yは、感光体ドラム1Yに対向する現像ローラ51Y、現像ローラ51Yに対向するドクターブレード52Y、現像剤収容部53Y、54Y内に配設された2つの搬送スクリュ55Y、現像剤中のトナー濃度を検知する濃度検知センサ56Y、等で構成される。現像ローラ51Y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53Y、54Y内には、キャリアとトナーとからなる2成分現像剤Gが収容されている。現像剤収容部54Yは、その上方に形成された開口を介してトナー搬送パイプ43Yに連通している。
このように構成された現像装置5Yは、次のように動作する。
現像ローラ51Y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51Y上に担持された現像剤Gは、スリーブの回転にともない現像ローラ51Y上を移動する。
ここで、現像装置5Y内の現像剤G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、トナー容器32Yに収容されているトナーが、トナー補給装置59(図3を参照できる。)を介して現像剤収容部54Y内に補給される。なお、トナー補給装置59及びトナー容器32Yの構成・動作については、後で詳しく説明する。
その後、現像剤収容部54Y内に補給されたトナーは、2つの搬送スクリュ55Yによって、現像剤Gとともに混合・撹拌されながら、2つの現像剤収容部53Y、54Yを循環する(図2の紙面垂直方向の移動である。)。そして、現像剤G中のトナーは、キャリアとの摩擦帯電によりキャリアに吸着して、現像ローラ51Y上に形成された磁力によりキャリアとともに現像ローラ51Y上に担持される。
現像ローラ51Y上に担持された現像剤Gは、図2中の矢印方向に搬送されて、ドクターブレード52Yの位置に達する。そして、現像ローラ51Y上の現像剤G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51Y上に残った現像剤Gはスリーブの回転にともない現像剤収容部53Yの上方に達して、この位置で現像ローラ51Yから離脱される。
次に、図3にて、トナー容器32Y内に収容されたトナーを現像装置5Yに導くトナー補給装置59について詳述する。
なお、図3は、理解を容易にするために、トナー容器32Y、トナー補給経路43Y、60、70、71、現像装置5Yの配置方向を変えて図示している。実際には、図3において、トナー容器32Yとトナー補給経路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。)。
図4を参照して、装置本体100のトナー容器収容部31に設置された各トナー容器32Y、32M、32C、32K内のトナーは、各色の現像装置内のトナー消費に応じて、トナー色ごとに設けられたトナー補給経路を経て適宜に各現像装置内に補給される。4つのトナー補給経路は、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外はほぼ同一構造である。
詳しくは、トナー容器32Yが装置本体100のトナー容器収容部31にセットされると、トナー容器32Yの被保持部34Yにトナー容器収容部31のノズル70が接続される。このとき、トナー容器32Yの口栓部材34d(開閉部材)は、被保持部34Yのトナー排出口を開放する。これにより、トナー容器32Yの容器本体33Y内に収容されたトナーが、トナー排出口を介して、ノズル70内に搬送されることになる。
一方、ノズル70の他端は、搬送管としてのチューブ71の一端に接続されている。チューブ71は、耐トナー性に優れたフレキシブルな材料からなり、その他端がトナー補給装置のスクリューポンプ60(モーノポンプ)に接続されている。
搬送管としてのチューブ71は、その内径が4〜10mmになるように形成されている。チューブ71の材料としては、ポリウレタン、ニトリル、EPDM、シリコン等のゴム材料や、ポリエチレン、ナイロン等の樹脂材料を用いることができる。このようなフレキシブルなチューブ71を用いることで、トナー補給経路のレイアウトの自由度が増して、画像形成装置が小型化される。
スクリューポンプ60は、吸引型一軸偏心スクリューポンプであって、ロータ61、ステータ62、吸引口63、ユニバーサルジョイント64、モータ66、等で構成される。ロータ61、ステータ62、ユニバーサルジョイント64等は、不図示のケース内に収納されている。ステータ62は、ゴム等の弾性材料からなる雌ねじ状部材であって、その内部にはダブルピッチの螺旋溝が形成されている。ロータ61は、金属等の剛性材料からなる軸が螺旋状にねじれて形成された雄ねじ状部材であって、ステータ62内に回動自在に嵌挿されている。ロータ61の一端は、ユニバーサルジョイント64を介して、モータ66に回転自在に連結されている。
なお、本実施の形態1では、ロータ61の螺旋方向(巻き方向)及び回転方向が、トナー容器32Yの容器本体33Yに形成された突起33bの螺旋方向(巻き方向)及び回転方向に一致するように設定されている。
また、本実施の形態1では、チューブ71にスクリューポンプを接続したが、チューブ71にダイヤフラム式エアーポンプを接続することもできる。
このように構成されたスクリューポンプ60は、モータ66によってステータ62内のロータ61を所定方向(トナー搬送方向上流側からみて反時計方向である。)に回転駆動させることで、吸引口36に吸引力を発生させる(チューブ31内の空気を送出してチューブ31内に負圧を発生させる。)。これによって、トナー容器32Y内のトナーが空気とともにチューブ71を介して吸引口63に吸引される。吸引口63まで吸引されたトナーは、ステータ62とロータ61との隙間に送入されて、ロータ61の回転に沿って他端側に送出される。送出されたトナーは、スクリューポンプ60の送出口67から排出されて、トナー搬送パイプ43Yを介して現像装置5Y内に補給される(図3中の破線矢印方向の移動である。)。
なお、本実施の形態1では、スクリューポンプ60のロータ61を、トナー搬送方向上流側からみて反時計方向に回転させている。また、ロータ61の螺旋方向(巻き方向)を右方向に設定している。これにより、ロータ61の回転によって、スクリューポンプ60内には、右回りの渦気流が形成されることになる。
次に、図5〜図7にて、トナー容器について説明する。
先に図1及び図4で説明したように、トナー容器収容部31には、4つの略円筒状のトナー容器32Y、32M、32C、32K(トナーボトル)が、着脱自在に設置されている。トナー容器32Y、32M、32C、32Kは、それぞれ、寿命に達したとき(収容するトナーがほとんどすべて消費されて空になったときである。)に新品のものに交換される。そして、トナー容器32Y、32M、32C、32K内に収容された各色のトナーは、それぞれ、図3で説明したトナー補給経路を経て、各作像部6Y、6M、6C、6Kの現像装置に適宜補給される。
図5は、トナー容器32Yを示す斜視図である。図6は、トナー容器32Yの頭部側(被保持部34Yが設置された側である。)を示す断面図である。図7は、図6のトナー容器32YをM視方向からみた図である。
なお、他の3つのトナー容器32M、32C、32Kも、収容されたトナーの色が異なることと凹部34m及び凸部34nの位置以外は、イエロートナーを収容したトナー容器32Yとほぼ同様の構成となっている。以下、他の3つのトナー容器32M、32C、32Kの説明を適宜に省略して、イエロートナーを収容したトナー容器32Yのみの説明をおこなうことにする。
図5に示すように、トナー容器32Yは、主として、容器本体33Yと、その頭部に設けられた被保持部34Y(ボトルキャップ)と、で構成される。
容器本体33Yの頭部には、容器本体33Yと一体的に回転するギア33cと、開口部Aとが設けられている(図6を参照できる。)。開口部Aは、容器本体33Yの頭部(装着動作において先方となる位置である。)に設けられていて、容器本体33Y内に収容されたトナーを被保持部34Y内のスペース(空洞)に向けて排出するためのものである。
ギア33cは、装置本体100のトナー容器収容部31に設けられた駆動部の駆動ギア31gと噛合して、容器本体33Yを回転軸(図6中の一点鎖線である。)を中心に回転駆動させるためのものである。詳しくは、ギア33cは、被保持部34Yに形成された切欠部34hから露呈して、図6及び図7に示す噛合位置Dで装置本体100の駆動ギア31gと噛合する。そして、駆動ギア31gからギア33cに駆動力が伝達されて、容器本体33Yが図7の反時計方向に回転することになる。なお、本実施の形態1において、駆動ギア31g及びギア33cは平歯車である。
ここで、本実施の形態1において、駆動ギア31gが図7の矢印方向に回転駆動しているとき(主としてトナー補給時である。)に、駆動ギア31gからギア33cが受ける力によって被保持部34Y(又は容器本体33Y)が下方に付勢されるように、トナー容器32Y及び装置本体100が構成されている。
具体的には、図7を参照して、ギア33cの最上部から1/4回転するまでの位置で、ギア33cと駆動ギア31gとが噛合するように構成されている。換言すると、ギア33cと駆動ギア31gとの噛合位置Dが、ギア33cの最上部から1/4回転下流側までの範囲X(最上部と1/4回転位置を含まない。)に設けられている。
このような構成によって、駆動ギア31gがギア33cの歯面に対して垂直に作用する力Rに、鉛直方向下方に作用する分力Rvが生じることになる(水平方向に作用する分力Rhも生じる。)。そして、鉛直方向下方に作用する分力Rvによって、被保持部34Yが鉛直方向下方に付勢されて、当接部として機能する滑動部34c1がトナー容器収容部31の保持部の底面に当接することになる(分力Rvの反作用を受けることになる。)。さらに、水平方向に作用する分力Rhによって、被保持部34Yが水平方向に付勢されて、当接部として機能する滑動部34c2がトナー容器収容部31の保持部の側面に当接することになる(分力Rhの反作用を受けることになる。)。したがって、駆動ギア31gの駆動・非駆動(トナー補給動作)が繰り返されても、被保持部34Yが上下に大きく揺動することなく、トナー排出口Bに連通するノズル70に対するシール性が維持されて、トナー排出口B近傍からのトナー飛散が抑止される。
なお、噛合位置Dが上述した範囲Xにないときには、鉛直方向下方に作用する分力Rvが生じないか、生じても小さなものになってしまうために、上述した効果が得られないことになる。
図5を参照して、容器本体33Yの後端部(底部)には、トナー容器32Yの着脱作業をおこなう際にユーザーが把持するための把持部33dが設けられている。
また、容器本体33Yの内周面には、螺旋状の突起33bが設けられている(外周面側から見ると螺旋状の溝となっている。)。この螺旋状の突起33bは、容器本体33Yを所定方向に回転駆動して開口部Aからトナーを排出するためのものである。このように構成された容器本体33Yは、その周面上に配設されるギア33cとともにブロー成形にて製造することができる。
なお、本実施の形態1におけるトナー容器32Yは、容器本体33Yとともに回転する撹拌部材33fが開口部Aに設置されている。撹拌部材33fは、被保持部34Y内のスペースから容器本体33Y内に向けて延設されるとともに、回転軸(図6中の一点鎖線である。)に対して斜めに配設された棒状部材である。容器本体33Yとともに撹拌部材33が回転することで、開口部Aからのトナー排出性が向上する。
また、本実施の形態1では、トナー容器32Yの容器本体33Yを、トナー搬送方向上流側からみて反時計方向に回転させている。また、容器本体33Yにおける突起33bの螺旋方向(巻き方向)を右方向に設定している。これにより、容器本体33Yの回転によって、トナー容器32Y内には右回りの渦気流が形成されることになる(スクリューポンプ60内に形成される渦気流の回転方向と同方向である。)。
図5及び図6を参照して、被保持部34Yは、キャップ34a、キャップカバー34b、ホルダ34c、開閉部材としての口栓部材34d、パッキン34e、IDチップ35、等で構成されている。また、図5及び図7を参照して、被保持部34Yの両側面には、トナー容器収容部31の位置決め部材31cが係合する係合部34g(溝部)が設けられている。また、被保持部34Yの端面には、トナー容器収容部31の嵌合部材31dが嵌合する凹部34mが設けられている。また、被保持部34Yの周面には、トナー容器収容部31の別の嵌合部材(不図示である。)が嵌合する凸部34nが設けられている。さらに、被保持部34Yの上方には、ギア33cの一部が露呈する切欠部34hが設けられている。
被保持部34Yは、開口部Aを介して容器本体33Yに連通していて、開口部Aから排出されたトナーをトナー排出口Bから排出する(図6中の破線矢印方向の移動である。)。
ここで、本実施の形態1では、被保持部34Yの内部に形成された空洞(スペース)が、略円柱状に形成されている。さらに、被保持部34Yの内部に形成された略円柱状の空洞からトナー排出口Bに至るトナー排出経路(垂直経路)がすり鉢状に形成されている。これによって、容器本体33Yの回転によって容器本体33Y内に形成された渦気流が消失されることなく維持されて、トナー排出口Bに向けて効率よく受け渡されることになる。そのため、トナー排出口Bから排出されてチューブ71内を移動するトナーのトナー搬送性が向上する。
被保持部34Yは、容器本体33Yの回転には連動せずに、係合部34gが位置決め部材31cに係合した状態でトナー容器収容部31の保持部73(図4及び図8を参照できる。)に非回転で保持される。
被保持部34Yのキャップカバー34bは、キャップ34aの周面に接着されている。キャップカバー34bの先端には爪34b1が設けられていて、この爪34b1が容器本体33Yの頭部に形成された係合部材に係合することで、容器本体33Yが被保持部34Yに対して相対的に回転可能に保持される。ここで、容器本体33Yの回転駆動をスムーズにおこなうために、被保持部34Yの爪34b1と容器本体33Yの係合部材とは適度なクリアランスを設けて係合されている。
また、被保持部34Yは、容器本体33Yの開口部Aの周囲の先端面33aに対向する対向面にシール材37が貼着されている。シール材37は、開口部Aの周囲で容器本体33Y及び被保持部34Yの互いの対向面の隙間を封止するためのもので、発泡ポリウレタン等の弾性材料で形成されている。
また、被保持部34Yの下方にはホルダ34cが設けられている。ホルダ34cには、トナー容器32Yの着脱動作に連動してトナー排出口Bを開閉する開閉部材としての口栓部材34d(シャッタ)が設置されている。口栓部材34dの両端には、口栓部材34d近傍からのトナーの漏出を抑止するためにGシール等のパッキン34eが設置されている。なお、図示は省略するが、トナー容器32Yをトナー容器収容部31にセットすると、口栓部材34dの右端に、トナー排出口Bを閉鎖する方向に口栓部材34dを付勢するレバー(付勢部材)が係合する。
さらに、ホルダ34cとキャップ34aとの係合部には、双方の隙間からのトナーの漏出を抑止するためにOリング等のパッキンが設置されている。
また、被保持部34YのIDチップ35は、トナー容器収容部31に対するトナー容器32Yの装着動作に連動してトナー容器収容部31の通信回路74に対して所定距離離間して対向するように構成されている。詳しくは、IDチップ35は、トナー容器収容部31への装着方向(図5の矢印方向である。)に突出する被保持部34Yの突出部34a1上であって装着方向に直交する面上に配設されている。そして、IDチップ35は、被保持部34Yがトナー容器収容部31に保持された状態で、装置本体の通信回路74との間で非接触通信(無線通信)をおこなう。
ここで、IDチップ35には、トナー容器32Yに係わる種々の情報が予め記憶されている。一方、トナー容器収容部31の通信回路74は、トナー容器32Yがトナー容器収容部31にセットされた状態で、IDチップ35との間で無線にて情報を授受することになる。すなわち、IDチップ35に記憶された情報が通信回路74を介して装置本体100の制御部75(図5を参照できる。)に送信されたり、制御部75で取得した装置本体100の情報が通信回路74を介してIDチップ35に送信され記憶されたりすることになる。
なお、IDチップ35には、トナー色、トナーの製造番号(製造ロット)、トナーの製造年月日等のトナーに係わる情報や、リサイクル回数、リサイクル年月日、リサイクルメーカ等のトナー容器32Yのリサイクルに係わる情報が記憶されている。そして、トナー容器32Yがトナー容器収容部31に設置されると、IDチップ35に記憶された情報が通信回路74を介して装置本体100の制御部75に送信される。そして、これらの情報に基いて、装置本体100が最適に制御される。例えば、トナー色がトナー容器収容部に設置されるべきトナー色と異なる場合にはトナー補給装置の稼働を停止したり、製造番号やリサイクルメーカに応じて作像条件を変更することができる。
また、被保持部34Yのホルダ34cには、トナー容器収容部31に対する着脱動作に連動してトナー容器収容部31を滑動する滑動部34c1、34c2が設けられている。
詳しくは、第1の滑動部34c1は、トナー容器収容部31の滑合面31a(上面であって、図8を参照できる。)に対して平行になるように形成された平面部であって、着脱動作がおこなわれる被保持部34Yの底部に配設されている。また、第2の滑動部34c2は、トナー容器収容部31の滑合面(側面である。)に対して平行になるように形成された平面部であって、着脱動作がおこなわれる被保持部34Yの側部に配設されている。なお、上述したように、滑動部34c1、34c2の一部は、駆動ギア31gによる付勢力によってトナー容器収容部31に当接する当接部としても機能する。
また、図5及び図7を参照して、被保持部34Yの端面であって突出部34a1の近傍には、トナー容器収容部31の嵌合部材31dに嵌合する凹部34mが設けられている。この凹部34mは、トナー容器収容部31への装着操作が正しいときに(トナー容器収容部31の正規位置へ装着されたときに)、対応する嵌合部材31dに嵌合するように構成されている。
具体的には、図7に示すように、トナー容器(容器本体)に収容されるトナーの色に応じて凹部34mの位置が異なる位置に配設されている。シアンに対応したトナー容器の凹部34m(C)とトナー容器収容部の嵌合部材(不図示である。)とは最上方に配設され、マゼンタに対応したトナー容器の凹部34m(M)とトナー容器収容部の嵌合部材(不図示である。)とは中段上方に配設され、イエローに対応したトナー容器の凹部34m(Y)とトナー容器収容部の嵌合部材31dとは中段下方に配設され、ブラックに対応したトナー容器の凹部34m(K)とトナー容器収容部の嵌合部材(不図示である。)とは最下方に配設されている。
このような構成によって、所定の色のトナー容器収容部(例えば、シアンのトナー容器収容部である。)に、異なる色のトナー容器(例えば、イエローのトナー容器である。)がセットされて、所望のカラー画像が形成できなくなる不具合が抑止される。
同様に、図5及び図7を参照して、被保持部34Yの周面には、別の嵌合部材(不図示である。)が嵌合する凸部34nが設けられている。この凸部34nは、上述した凹部34mと同様に、トナー容器収容部31への装着操作が正しいときに、対応する嵌合部材に嵌合するように構成されている。図示は省略するが、トナー容器(容器本体)に収容されるトナーの色に応じて凸部34nの位置が異なる位置に配設されている。
このような構成によって、上述した凹部34mと同様に、トナー容器収容部へのトナー容器の誤セットが抑止される。
ここで、本実施の形態1では、トナー容器32Y、32M、32C、32K内に収容するトナーとして、体積平均粒径をDv(μm)として個数平均粒径をDn(μm)としたときに、
3≦Dv≦8 …(1)
1.00≦Dv/Dn≦1.40 …(2)
なる関係が成立するように形成されたものを用いている。これによって、現像工程時に画像パターンに応じたトナー粒子の選択がおこなわれて良好な画質が維持されるとともに、現像装置で長時間撹拌されても良好な現像性が維持される。さらには、チューブ71等のトナー補給経路が閉塞することなく、トナーが効率的かつ確実に搬送されることになる。
なお、トナーの体積平均粒径及び個数平均粒径の測定は、代表的には、コールカウンター式粒度分布測定器「コールターカウンターTA−2」(コールター社製)又は「コールターマルチサイザー2」(コールター社製)を用いて測定することができる。
さらに、本実施の形態1では、トナー容器32Y、32M、32C、32K内に収容するトナーとして、形状係数SF−1が100〜180の範囲になって、形状係数SF−2が100〜180の範囲になるように形成された略球形トナーを用いている。これにより、高い転写効率を維持しつつ、クリーニング性能の低下を抑止することができる。さらには、チューブ71等のトナー補給経路が閉塞することなく、トナーが効率的かつ確実に搬送されることになる。
ここで、形状係数SF−1は、トナー粒子の球形度を示すものであり、次式で求まる。
SF−1=(M2/S)×(100π/4)
上式において、Mはトナー粒子の投影面における最大粒径(まばらな粒径の中で最も大きな粒径である。)であり、Sはトナー粒子の投影面の面積である。したがって、形状係数SF−1が100であるトナー粒子は真球であって、100から大きくなるほど球形度が低くなる。
また、形状係数SF−2は、トナー粒子の凹凸度を示すものであり、次式で求まる。
SF−2=(N2/S)×(100/4π)
上式において、Nはトナー粒子の投影面における周長であり、Sはトナー粒子の投影面の面積である。したがって、形状係数SF−2が100であるトナー粒子は凹凸がなくて、100から大きくなるほど凹凸が大きくなる。
なお、形状係数SF−1及び形状係数SF−2は、走査型電子顕微鏡「S−800」(日立製作所社製)にて撮影したトナー粒子の写真を、画像解析装置「LUSEX3」(ニレコ社製)にて解析して求める。
次に、図8及び図9にて、トナー容器収容部31の構成について説明する。
図8を参照して、トナー容器収容部31には、4つのトナー容器32Y、32M、32C、32Kの被保持部の滑動部が滑動する滑合面31a、被保持部のホルダ34cの位置を定める保持部73、ノズル70、容器本体33Yに回転駆動力を伝達するための駆動部(駆動ギア31gが設置されている。)、通信回路74、トナー容器32Yの装着動作に連動して被保持部34Yを保持部73に向けて付勢するアーム対80、トナー容器32Yのトナー排出口Bを閉鎖する方向に口栓部材34dを付勢するレバー(付勢部材)、等が設置されている。
保持部73は、トナー容器32Y、32M、32C、32Kの被保持部をそれぞれ非回転で保持する。保持部73は、ホルダ34cに当接する滑合面や、キャップカバー34bの一部に当接する当接面、等で構成される。保持部73の滑合面(側面)には、被保持部34Yの装着動作に連動して位置決めをおこなう位置決め部材31cが設けられている(図5を参照できる。)。位置決め部材31cは、トナー容器32Yの着脱方向に沿って延設された凸部である。さらに、保持部73の奥側の面上には、通信回路74や嵌合部材31dが配設されている。
保持部73内には、図9に示すノズル70がトナー色ごとに設置されている。ノズル70には、トナー容器32Yの被保持部34Yに形成されたトナー排出口Bに連通するトナー補給口70aが設けられている。
図10〜図12にて、トナー容器収容部31へのトナー容器32Yの着脱動作(着脱操作)について説明する。
図10はイエローのトナー容器32Yがトナー容器収容部31に装着される状態(矢印Q方向の移動である。)を長手方向にみた概略図である。図11はトナー容器32Yの装着が進んだ状態(トナー排出口Bの開放が開始された状態である。)を長手方向にみた概略図である。図12はトナー容器32Yがトナー容器収容部31に装着された状態(トナー排出口Bの開放が完了した状態である。)を長手方向にみた概略図である。
トナー容器32Yを装置本体100のトナー容器収容部31に装着する場合は、まず、画像形成装置本体100の前面(図1の紙面手前側である。)に設けられた本体カバー(不図示である。)を開放してトナー容器収容部31を前方に露出させる。
その後、図10を参照して、トナー容器32Yをトナー容器収容部31内に向けて押し込む(矢印Q方向の移動である。)。すなわち、被保持部34Yが容器本体33Yに対して先方になるように、容器本体33Y(又は、トナー容器32Y)の長手方向に沿って、トナー容器32Yがトナー容器収容部31に装着される。
このとき、トナー容器32Yの先頭側で滑動部34c1がトナー容器収容部31の滑合面31aを滑りながら、トナー容器32Yの後端側で把持部33dを把持するユーザーによって、トナー容器32Yがトナー容器収容部31内にバランスよく押し込められることになる。
その後、トナー容器33Yのホルダ34cがトナー容器収容部31の保持部73に達すると、第1の滑動部34c1の滑合面31aの滑動に加えて、第2の滑動部34c2が滑合面(側面)を滑りながら被保持部34Yの位置決めが開始される。詳しくは、被保持部34Yの係合部34gと、トナー容器収容部31の位置決め部材31cと、の係合が開始される。
その後、さらにトナー容器32Yの装着動作が進められると、係合部34gと位置決め部材31cとが係合した状態で、口栓部材34dによるトナー排出口Bの開放が開始される(図11の状態である。)。すなわち、ノズル70の先端がホルダ34cの穴部に挿入されるのにともない、口栓部材34dがノズル70に押動される。このとき、アーム対80によって、トナー容器32Yの被保持部34Yは保持部73に向けて付勢される(矢印Q方向への付勢である。)。
そして、図12を参照して、ホルダ34cが保持部73に突き当たる位置(突き当て基準位置)で被保持部34Yの位置が定まり(係合部34gと位置決め部材31cとの係合である。)、それと同時に口栓部材34dがトナー排出口Bを完全に開放するとともに、トナー容器収容部31の駆動部の駆動ギア31gにトナー容器32Yのギア33cが噛合する。また、電子基板としてのIDチップ35が、通信回路74に対して無線通信ができる位置で対向する。さらに、トナー容器の非互換性を担保するための凹部34m及び凸部34nが、装置本体の嵌合部材31d、31eと嵌合する。そして、トナー容器32Yのトナー排出口Bとノズル70のトナー補給口70aとが連通して、トナー容器32Yの装着動作が完了する。
また、トナー容器32Yを装置本体100のトナー容器収容部31から取出(離脱)する場合には、上述の装着時の手順と逆の手順で操作がおこなわれる。このとき、トナー容器32Yが保持部73から離れる動作に連動して、ノズル70もホルダ34cから離れていって、レバー(付勢部材)の付勢力によって口栓部材34dがトナー排出口Bを閉鎖する位置に移動する。
このように、トナー容器32Yの滑動部34c1が滑合面31a上を滑動する1つのアクション(本体ドアーの開閉動作を除く。)で、トナー容器32Yの離脱動作が完了することになる。
なお、本実施の形態1のトナー容器32Yは、トナー排出口Bが鉛直方向下方に向けて配設された被保持部34Yを備え、そのトナー排出口Bが開口部Aより鉛直方向下方に配設されるとともに、装着動作に連動して口栓部材34dが確実に位置決めされた後にノズル70に押動されてパッキン34eで密封されたトナー排出口Bを開放するために、トナー排出口Bのトナー汚れが少なく、ユーザーがトナー排出口Bに触れてトナーで汚される不具合が抑止される。
また、トナー容器収容部31に対するトナー容器32Yの着脱動作は、滑動部34c1の滑動にともなう1つのアクションになるために、トナー容器32Yの交換時の操作性・作業性が向上する。特に、被保持部34Yの底面に滑動部34c1を設けることで、滑動部34c1がトナー容器32Yを支持しながら滑合面31aを滑動することになる。
さらに、トナー容器32Yの装着動作は、ユーザーが把持部33dを直接的に把持した状態で滑動部34c1の滑動が開始されて、その後にアーム対80の付勢とともに被保持部34Yの位置決めが開始されて、その後にノズル70の挿入が開始されて、滑動の終了とともに被保持部34Yの位置決めとノズル70の挿入と駆動部の連結とが終了するものである。これにより、ユーザーは被保持部34Yの滑動(1アクションの装着動作)が進むのと同時に、被保持部34Yの位置決めによるクリック感を体感して、装着動作に誤操作が生じていないことを確信することになる。
また、トナー容器32Yは、トナー容器収容部31(装置本体100)の上方から載置するのではなくて、トナー容器収容部31(装置本体100)の前面から着脱されるために、トナー容器収容部31の上方のレイアウトの自由度が高まる。例えば、トナー補給装置の真上にスキャナ(原稿読込み部)が配設されている場合であっても、トナー容器32Yの着脱における操作性・作業性は低下しない。さらに、トナー容器32Yのギア33cと装置本体100の駆動ギア31gとの噛合位置Dに対するレイアウトの自由度も高まる。
また、トナー容器32Yは、その長手方向を水平方向として装置本体100に設置されるために、画像形成装置100全体の高さ方向のレイアウトに影響を及ぼすことなく、トナー容器32Yのトナー容量を多くしてその交換頻度を少なくすることができる。
以上説明したように、本実施の形態1の画像形成装置においては、駆動ギア31gが駆動しているときに駆動ギア31gからギア33cが受ける力によって被保持部34Yが下方に付勢されるように構成しているために、トナー容器32Yの交換時の操作性・作業性が高く、トナー補給動作が繰り返されてもトナー容器32Yからトナー飛散が生じる不具合を抑止することができる。
なお、本実施の形態1では、トナー容器32Y、32M、32C、32Kの容器本体内にトナーのみを収容したが、トナーとキャリアとからなる2成分現像剤を現像装置に適宜に供給する画像形成装置に対してはトナー容器32Y、32M、32C、32Kの容器本体内に2成分現像剤を収容することもできる。その場合であっても、上述した本実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態1では、容器本体33Yの内周面に突起33bを一体的に形成して、容器本体33Yを回転駆動した。これに対して、容器本体33Yの内部にコイル又はスクリュを回転自在に保持して、容器本体33Yを回転せずに、コイル又はスクリュをギア33cによって回転駆動することもできる。その場合も、駆動ギア31gが駆動しているときに、コイル又はスクリュを回転駆動するギア33cが受ける力によって被保持部34Yが下方に付勢されるように構成することで、上述した本実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態1では、トナー補給装置に、チューブ71の内部に対して空気を送出する吸引型スクリューポンプ60を設置した。これに対して、トナー補給装置に、チューブ71の内部に対して空気を送入する吐出型スクリューポンプを設置することもできる。さらには、スクリューポンプの替わりにダイヤフラム式エアーポンプを設置することもできる。それらの場合も、駆動ギア31gが駆動しているときに駆動ギア31gからギア33cが受ける力によって被保持部34Yが下方に付勢されるように構成することで、上述した本実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
実施の形態2.
図13〜図16にて、この発明の実施の形態2について詳細に説明する。
図13は、実施の形態2におけるトナー容器の頭部側を示す断面図であって、前記実施の形態1の図6に相当する図である。
図13を参照して、本実施の形態2におけるトナー容器32Yは、前記実施の形態1のものとは異なり、被保持部34Yに付勢部材として圧縮スプリング34fが設置されている。詳しくは、口栓部材34dの右端に、トナー排出口Bを閉鎖する方向に口栓部材34dを付勢する圧縮スプリング34f(付勢部材)が設置されている。
また、電子基板(記憶手段)としてのIDチップ35が、装置本体の通信回路74と直接的に接触するように構成されている。
被保持部34YのIDチップ35は、トナー容器収容部31に対するトナー容器32Yの着脱動作に連動してトナー容器収容部31の通信回路74(接続端子)に対して接離されるように構成されている。詳しくは、IDチップ35は、トナー容器収容部31に対する着脱方向(図14の矢印方向である。)に直交する被保持部34Yの面上であって、着脱動作において通信回路74に対向する位置に設置されている。
このように、IDチップ35は、1アクションでおこなわれるトナー容器32Yの着脱動作(直線的な動作である。)に連動して、装置本体100に設置された通信回路74に接触するために、IDチップ35と通信回路74との接触性が向上する。すなわち、装置本体100(トナー容器収容部31)に固設された通信回路74に対して、IDチップ35が直線的に面接触するために、通信回路74に対してIDチップ35が片当たりして接触不良が生じたり、IDチップ35及び通信回路74の一部に磨耗が生じて部品が損傷したりする不具合が未然に防止される。
図14〜図16にて、トナー容器収容部31へのトナー容器32Yの着脱動作(着脱操作)について説明する。
図14(A)はイエローのトナー容器32Yがトナー容器収容部31に装着される状態(矢印方向の移動である。)を長手方向にみた概略図であって、図14(B)はそのときの被保持部34Yのホルダ34c近傍を上方からみた概略図である。図15(A)はトナー容器32Yの装着が進んだ状態(被保持部34Yの位置決めが開始された状態である。)を長手方向にみた概略図であって、図15(B)はそのときの被保持部34Yのホルダ34c近傍を上方からみた概略図である。図16(A)はトナー容器32Yがトナー容器収容部31に装着された状態(設置完了した状態である。)を長手方向にみた概略図であって、図16(B)はそのときのホルダ34c近傍を上方からみた概略図である。
トナー容器収容部31には、4つのトナー容器32Y、32M、32C、32Kに対応した4つのトナー容器収容部が設けられている。4つのトナー容器収容部には、それぞれ、被保持部34Yの滑動部34c1、34c2が滑動する滑合面31a、31b、被保持部34Yのホルダ34cの位置を定める保持部73、ノズル70(トナー搬送管)、容器本体33Yに回転駆動力を伝達するための駆動部(駆動ギア31gが設置されている。)、通信回路74、等が設けられている。保持部73は、ホルダ34cに当接する滑合面31a、31bや、キャップカバー34bの一部に当接する当接面(不図示である。)、等で構成される。保持部73の滑合面31b(側面)には、被保持部34Yの装着動作に連動して位置決めをおこなう位置決め部材31cが設けられている。位置決め部材31cは、トナー容器32Yの着脱方向に沿って延設された凸部である。
トナー容器32Yを装置本体100のトナー容器収容部31に装着する場合は、まず、画像形成装置本体100の前面(図1の紙面手前側である。)に設けられた本体カバー(不図示である。)を開放してトナー容器収容部31を前方に露出させる。
その後、図14を参照して、トナー容器32Yをトナー容器収容部31内に向けて押し込む(矢印方向の移動である。)。すなわち、被保持部34Yが容器本体33Yに対して先頭になるように、容器本体33Y(又は、トナー容器32Y)の長手方向に沿って、トナー容器32Yがトナー容器収容部31に装着される。
このとき、トナー容器32Yの先頭側で第1の滑動部34c1がトナー容器収容部31の滑合面31aを滑りながら、トナー容器32Yの後端側で把持部33dを把持するユーザーによって、トナー容器32Yがトナー容器収容部31内にバランスよく押し込められることになる。
そして、図15を参照して、トナー容器33Yのホルダ34cがトナー容器収容部31の保持部73に達すると、第1の滑動部34c1の滑合面31aの滑動に加えて、第2の滑動部34c2が滑合面31bを滑りながら被保持部34Yの位置決めが開始される。詳しくは、被保持部34Yの係合部34gと、トナー容器収容部31の位置決め部材31cと、の係合が開始される。
その後、さらにトナー容器32Yの装着動作が進められると、係合部34gと位置決め部材31cとが係合した状態で、口栓部材34dによるトナー排出口Bの開放が開始される。すなわち、ノズル70の先端がホルダ34cの穴部に挿入されるのにともない、口栓部材34dがノズル70に押動される。そして、図16に示すように、ホルダ34cが保持部73に突き当たる位置(突き当て基準位置)で被保持部34Yの位置が定まり、それと同時に口栓部材34dがトナー排出口Bを完全に開放するとともに、トナー容器収容部31の駆動部の駆動ギア31gにトナー容器32Yのギア33cが噛合する。さらに、IDチップ35が通信回路74に接続される。このように、トナー容器32Yのトナー排出口Bとノズル70のトナー補給口70aとが連通して、トナー容器32Yの装着動作が完了する。
このように、本実施の形態2では、トナー容器32Yの滑動部34c1が滑合面31a上を滑動する1つのアクション(本体ドアーの開閉動作を除く。)に連動して、被保持部34Y(トナー容器32Y)の位置決め動作が開始され、その後にノズル70の挿入動作が開始され、最終的にギア33cの駆動ギア31gへの連結が完了する。被保持部34Yへのノズル70の挿入が、ギア33cの噛合位置Dから離れた位置で優先的におこなわれるために、ノズル70が口栓部材34dに当接しないで予期せぬ外力が加わり変形する不具合が抑止される。すなわち、被保持部34Yへのノズル70の挿入よりもギア33cの接続が優先的に近くでおこなわれる場合には、駆動部ギア31gとギア33cとの噛合状態によってトナー容器32Yが変位して、ノズル70の挿入位置がずれてしまう可能性がある。
なお、ノズル70のホルダ34c内外への移動と、口栓部材34dのホルダ34c内外への移動と、は、双方の部材がホルダ34cのパッキン34eのリップに摺接した状態でおこなわれるために、ノズル70の挿脱によってホルダ34cからトナーが漏出する不具合が抑止される。
また、トナー容器32Yを装置本体100のトナー容器収容部31から取出(離脱)する場合には、上述の装着時の手順と逆の手順で操作がおこなわれる。このとき、トナー容器32Yが保持部73から離れる動作に連動して、ノズル70もホルダ34cから離れていって、圧縮スプリング34fの付勢力によって口栓部材34dがトナー排出口Bを閉鎖する位置に移動する。
このように、トナー容器32Yの滑動部34c1が滑合面31a上を滑動する1つのアクション(本体ドアーの開閉動作を除く。)で、トナー容器32Yの離脱動作が完了することになる。
本実施の形態2のトナー容器32Yは、トナー排出口Bが鉛直方向下方に向けて配設された被保持部34Yを備え、そのトナー排出口Bが開口部Aより鉛直方向下方に配設されるとともに、装着動作に連動して口栓部材34dが確実に位置決めされた後にノズル70に押動されてパッキン34eで密封されたトナー排出口Bを開放するために、トナー排出口Bのトナー汚れが少なく、ユーザーがトナー排出口Bに触れてトナーで汚される不具合が抑止される。
また、トナー容器収容部31に対するトナー容器32Yの着脱動作は、滑動部34c1の滑動にともなう1つのアクションになるために、トナー容器32Yの交換時の操作性・作業性が向上する。特に、被保持部34Yの底面に滑動部34c1を設けることで、滑動部34c1がトナー容器32Yを支持しながら滑合面31aを滑動することになる。
さらに、トナー容器32Yの装着動作は、ユーザーが把持部33dを直接的に把持した状態で滑動部34c1の滑動が開始されて、その後に滑動とともに被保持部34Yの位置決めが開始されて、その後にノズル70の挿入が開始されて、滑動の終了とともに被保持部34Yの位置決めとノズル70の挿入と駆動部の連結とが終了するものである。これにより、ユーザーは被保持部34Yの滑動(1アクションの装着動作)が進むのと同時に、被保持部34Yの位置決めによるクリック感を体感して、装着動作に誤操作が生じていないことを確信することになる。
また、トナー容器32Yは、トナー容器収容部31(装置本体100)の上方から載置するのではなくて、トナー容器収容部31(装置本体100)の前面から着脱されるために、トナー容器収容部31の上方のレイアウトの自由度が高まる。例えば、トナー容器収容部の真上にスキャナ(原稿読込み部)が配設されている場合であっても、トナー容器32Yの着脱における操作性・作業性は低下しない。さらに、トナー容器32Yのギア33cと装置本体100の駆動ギア31gとの噛合位置Dに対するレイアウトの自由度も高まる。
また、トナー容器32Yは、その長手方向を水平方向として装置本体100に設置されるために、画像形成装置100全体の高さ方向のレイアウトに影響を及ぼすことなく、トナー容器32Yのトナー容量を多くしてその交換頻度を少なくすることができる。
また、図13を参照して、本実施の形態2におけるトナー容器32Yは、トナー排出口Bが、容器本体33Y(又は、開口部A)よりも、トナー容器収容部31への装着方向に対して奥側(図13中の左側である。)に配設されている。
これにより、トナー容器32Yの長手方向の着脱動作に連動して、トナー排出口Bの開閉をスムーズかつ確実におこなうことができる。すなわち、トナー容器32Yの装着時において、被保持部34Yの位置決めが開始された後に、ノズル70と口栓部材34dとの当接が優先的におこなわれることになる。また、ノズル70を含むトナー補給部を装着方向奥側(図13中の左側である。)に配設することができるために、装置本体100のレイアウトが簡素化される。
さらに、本実施の形態2におけるトナー容器32Yは、トナー排出口Bが、容器本体33Yの周面上であって開口部Aの近傍に設置されたギア33Cよりも、トナー容器収容部31への装着方向に対して奥側(図13中の左側である。)に配設されている。
これにより、トナー容器32Yの長手方向の着脱動作に連動して、トナー排出口Bの開閉をスムーズかつ確実におこなうことができる。すなわち、トナー容器32Yの装着時において、被保持部34Yの位置決めが開始された後に、ノズル70と口栓部材34dとの当接が優先的におこなわれて、その後にギア33cと駆動ギア31gとの噛合がおこなわれる。また、ノズル70を含むトナー補給部とともに、ギア33cに回転駆動力を伝達する駆動部を装着方向奥側(図13中の左側である。)に配設することができるために、装置本体100のレイアウトが簡素化されるとともに、トナー補給部及び駆動部のメンテナンスを装置本体100の奥側から一括しておこなうことができる。
以上説明したように、本実施の形態2の画像形成装置においても、前記実施の形態1と同様に、被保持部34Yのトナー排出口Bに対して、容器本体33Yの開口部Aを介した鉛直方向反対側の位置で画像形成装置本体100の駆動ギア31gに噛合するように、容器本体32Yのギア33cを配設しているために、トナー排出口Bの開閉と駆動ギア31gに対するギア33cの接離とをトナー容器32Yの着脱動作に連動させてスムーズかつ確実におこなうことができる。これにより、トナー容器32Yの交換時の操作性・作業性が高められて、トナー汚れの発生を確実に軽減することができる。
また、本実施の形態2においては、前記実施の形態1と同様に、被保持部34Yのトナー排出口Bが容器本体33Yよりも装着方向奥側に配設されているために、トナー排出口Bの開閉をトナー容器32Yの着脱動作に連動させてスムーズかつ確実におこなうことができる。これにより、トナー容器32Yの交換時の操作性・作業性が高められて、トナー汚れの発生を確実に軽減することができる。
さらに、本実施の形態2においては、前記実施の形態1と同様に、被保持部34Yのトナー排出口Bが容器本体33Yの開口部Aよりも鉛直方向下方に配設されているために、トナー容器32Yの装着動作に連動させて開放するトナー排出口Bからのトナーの排出をスムーズかつ確実におこなうことができる。これにより、トナー容器32Yの交換時の操作性・作業性が高められて、トナー汚れの発生を確実に軽減することができる。
実施の形態3.
図17にて、この発明の実施の形態3について詳細に説明する。
図17は、実施の形態3におけるトナー容器を示す断面図である。本実施の形態3のトナー容器は、主として、容器本体33Yが被保持部34Yとともに非回転でトナー容器収容部31に保持される点と、搬送部材としてコイル81Yが設けられている点と、が容器本体33Yが回転することで内部に収容したトナーを開口部Aに搬送する前記各実施の形態のものとは相違する。
図17に示すように、トナー容器32Yは、主として、容器本体33Yと被保持部34Yとで構成される。
容器本体33Yの頭部には開口部Aが設けられていて、その開口部Aの外周部にはギア33cが回転自在に設置されている。ギア33cは、装置本体100の駆動ギアと噛合してコイル81Yを回転駆動するためのものである。
ギア33cには回転軸80Yが一体的に設けられていて、回転軸80Yには螺旋状のコイル81Yが連結されている。回転軸80Yの一端は、被保持部34Yの軸受部34a2に支持されている。コイル81Yは、容器本体33Y内部の開口部Aから後端部(底部)にかけて延設されている。そして、ギア33cが容器本体33Yの周りを回転することで、回転軸80Y及びコイル81Yも回転駆動される。
これにより、容器本体33Y内に収容されたトナーは、コイル81Yのトナー搬送力によって開口部Aに向けて搬送されることになる。
ここで、コイル81Yの外径は、容器本体33Yの内径よりも小さいために、容器本体33Yの内周面から遠い回転中心軸近傍のトナーに対してもトナー搬送力を及ぼすことができる。さらに、コイル81Yは、その形状が比較的フレキシブルであるとともに、一端側のみの支持になっているために、回転時にその姿勢が揺動することになる。これにより、容器本体33Yの内周面から回転中心軸にかけて、全体的にトナー搬送力を及ぼすことができる。したがって、容器本体33Yに多量にトナーが収容されている状態で、環境変動や長期間放置等でトナー凝集が生じた場合であっても、コイル81Yによるトナー搬送力によってその凝集状態を弱めて、排出トナー量の低下を抑止することができる。
ここで、本実施の形態3のトナー容器32Yも、前記各実施の形態のものと同様に、駆動ギア31gが駆動しているときに駆動ギア31gからギア33cが受ける力によって被保持部34Yが下方に付勢されるように構成している。
また、被保持部34Yのトナー排出口Bに対して、容器本体33Yの開口部Aを介した鉛直方向反対側の位置で画像形成装置本体100の駆動ギア31gに噛合するように、容器本体32Yのギア33cを配設している。
また、被保持部34Yのトナー排出口Bが容器本体33Yよりも装着方向奥側に配設されている。
さらに、被保持部34Yのトナー排出口Bが容器本体33Yの開口部Aよりも鉛直方向下方に配設されている。
以上説明したように、本実施の形態3においても、前記各各実施の形態と同様に、トナー容器32Yの交換時の操作性・作業性が高められて、トナー汚れの発生を確実に軽減することができる。
なお、本実施の形態3では、搬送部材としてコイル81Yを用いたが、搬送部材としてスクリュを用いることもできる。そして、その場合にも、本実施の形態3と同様の効果を得ることができる。
実施の形態4.
図18及び図19にて、この発明の実施の形態4について詳細に説明する。
図18は、実施の形態4におけるトナー容器を示す断面図であって、前記実施の形態3の図17に相当する図である。本実施の形態4のトナー容器は、搬送部材として板状部材84Yが用いられている点が、前記実施の形態3のものとは相違する。
図18に示すように、トナー容器32Yは、主として、容器本体33Yと被保持部34Yとで構成される。
容器本体33Yの頭部には開口部Aが設けられていて、その開口部Aの外周部にはギア33cが回転自在に設置されている。ギア33cは、前記実施の形態3と同様に、装置本体100の駆動ギアと噛合して回転駆動される。
ギア33cにはネジ棒83Yが一体的に設けられていて、ネジ棒83Yには板状部材84Yが設置されている。詳しくは、ネジ棒83Yの雄ネジ部83Yaに、板状部材84Yの雌ネジ部84Yaが螺合されている(図19を参照できる。)。図19を参照して、板状部材84Yには切欠部が形成されていて、この切欠部が容器本体33Yの内周面に起立する案内部85Yに係合する。
図18を参照して、ネジ棒83Yは、一端側が被保持部34Yの軸受部34a2に支持され、他端側が容器本体33Yの後端部に設けた軸受部に支持されている。そして、ギア33cが容器本体33Yの周りを回転することで、ネジ棒83Yも一体的に回転駆動される。これにより、ネジ棒83Yに螺合する板状部材84Yが、案内部85Yに案内されながら(ネジ棒83Yともに連れ回ることなく)、ネジの送り方向に沿って移動する(開口部A側への矢印方向の移動である。)。なお、板状部材84Yの移動のスピードは、容器本体33Yのトナー消費のスピードに合わせて、比較的緩やかに設定されている。
こうして、容器本体33Yに収容されたトナーは、板状部材84Yのトナー搬送力によって開口部A側に搬送されることになる。
ここで、板状部材84Yの外径は、容器本体33Yの内径よりもやや小さくなるように形成されていて、容器本体33Yの内周面から遠い回転中心軸A近傍にかけてトナーに対してトナー搬送力を及ぼすことができる。したがって、容器本体33Yに多量にトナーが収容されている状態で、環境変動や長期間放置等でトナー凝集が生じた場合であっても、板状部材84Yによるトナー搬送力によってその凝集状態を弱めて、排出トナー量の低下を抑止することができる。
ここで、本実施の形態4のトナー容器32Yも、前記各実施の形態のものと同様に、駆動ギア31gが駆動しているときに駆動ギア31gからギア33cが受ける力によって被保持部34Yが下方に付勢されるように構成している。
また、被保持部34Yのトナー排出口Bに対して、容器本体33Yの開口部Aを介した鉛直方向反対側の位置で画像形成装置本体100の駆動ギア31gに噛合するように、容器本体32Yのギア33cを配設している。
また、被保持部34Yのトナー排出口Bが容器本体33Yよりも装着方向奥側に配設されている。
さらに、被保持部34Yのトナー排出口Bが容器本体33Yの開口部Aよりも鉛直方向下方に配設されている。
以上説明したように、本実施の形態4においても、前記各各実施の形態と同様に、トナー容器32Yの交換時の操作性・作業性が高められて、トナー汚れの発生を確実に軽減することができる。
なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
この発明の実施の形態1における画像形成装置を示す全体構成図である。 図1の画像形成装置における作像部を示す断面図である。 図1の画像形成装置におけるトナー補給経路を示す概略図である。 トナー容器が設置される状態のトナー容器収容部を示す斜視図である。 トナー容器収容部に設置されるトナー容器を示す斜視図である。 図5のトナー容器の頭部側を示す断面図である。 図6のトナー容器をM視方向からみた正面図である。 トナー容器が設置されていない状態のトナー容器収容部を示す斜視図である。 ノズルを示す斜視図である。 トナー容器がトナー容器収容部に搭載される状態を示す概略図である。 図10に続くトナー容器の搭載状態を示す概略図である。 トナー容器がトナー容器収容部に搭載された状態を示す概略図である。 この発明の実施の形態2におけるトナー容器の頭部側を示す断面図である。 図13のトナー容器がトナー容器収容部に搭載される状態を示す概略図である。 図14に続くトナー容器の搭載状態を示す概略図である。 トナー容器がトナー容器収容部に搭載された状態を示す概略図である。 この発明の実施の形態3におけるトナー容器を示す断面図である。 この発明の実施の形態4におけるトナー容器を示す断面図である。 図18のトナー容器に設置される板状部材を示す正面図である。
符号の説明
5Y 現像装置、
31 トナー容器収容部、
31a 滑合面、 31c 位置決め部材、 31d 嵌合部材、
31g 駆動ギア、
32Y、32M、32C、32K トナー容器、
33Y 容器本体、 33b 突起、 33c ギア、
34Y 被保持部、 34a キャップ、 34a1 突出部、
34b キャップカバー、 34c ホルダ、
34c1、34c2 滑動部(当接部)、
34d 口栓部材(開閉部材)、 34e パッキン、
34g 係合部、 34h 切欠部、 34m 凹部、 34n 凸部、
35 IDチップ、 37 シール材、
59 トナー補給装置、
60 スクリューポンプ、 61 ロータ、 62 ステータ、
70 ノズル(トナー搬送管)、 70a トナー補給口、
71 チューブ(搬送管)、
73 保持部、 74 通信回路、
100 画像形成装置本体(装置本体)、
A 開口部、 B トナー排出口。

Claims (17)

  1. 画像形成装置本体のトナー容器収容部に着脱自在に設置されるトナー容器であって、
    内部に収容したトナーを開口部から排出するとともに、前記画像形成装置本体の駆動ギアに噛合して水平方向を回転軸として駆動されるギアを有する容器本体と、
    前記ギアを覆うとともに、前記トナー容器収容部に非回転で保持される被保持部と、
    を備え、
    前記被保持部は、
    前記容器本体の前記開口部から排出されたトナーを排出するトナー排出口と、
    前記トナー容器収容部に対する着脱動作に連動して前記トナー排出口を開閉する開閉部材と、
    前記トナー容器収容部に対する着脱動作に連動して当該トナー容器収容部における溝形状の滑動面に対して当接して滑動する滑動部と
    を前記回転軸の方向からみて当該回転軸よりも下方にそれぞれ具備するとともに、
    前記ギアの一部を露呈させる切欠部を前記被保持部の上方に具備し、
    前記滑動部は、
    前記開閉部材の下方に配設された水平面からなる第1の滑動部と、
    前記開閉部材を挟んだ両側に配設された2つの鉛直面からなる第2の滑動部と、
    を具備したことを特徴とするトナー容器。
  2. 前記被保持部の前記切欠部によって露呈される前記ギアの一部は、前記ギアの最上部から1/4回転するまでの範囲内におけるいずれかの位置を含むことを特徴とする請求項1に記載のトナー容器。
  3. 前記容器本体の長手方向に沿って着脱されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のトナー容器。
  4. 前記容器本体の長手方向を水平方向として前記トナー容器収容部に装着されることを特徴とする請求項3に記載のトナー容器。
  5. 前記被保持部が前記容器本体に対して先方になるように前記トナー容器収容部に装着されることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載のトナー容器。
  6. 前記開口部は、前記トナー容器収容部への装着動作において前記容器本体の先頭となる位置に配設された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トナー容器。
  7. 前記ギアは、前記容器本体の周面上であって前記開口部の近傍に設けられたことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載のトナー容器。
  8. 前記ギアは、前記容器本体とともに一体的に回転可能に形成され、
    前記容器本体は、前記画像形成装置本体から前記ギアに伝達された回転駆動力による回転に連動して内部に収容したトナーを前記開口部に向けて搬送することを特徴とする請求項7に記載のトナー容器。
  9. 前記容器本体は、その内周面に螺旋状の突起を備えたことを特徴とする請求項8に記載のトナー容器。
  10. 前記ギアは、前記トナー容器収容部に非回転で保持される前記容器本体に対して回転可能に設置され、
    前記容器本体は、前記画像形成装置本体から前記ギアに伝達された回転駆動力による回転に連動して内部に収容したトナーを前記開口部に向けて搬送する搬送部材を備えたことを特徴とする請求項7に記載のトナー容器。
  11. 前記搬送部材は、回転可能に構成されたコイル又はスクリュであることを特徴とする請求項10に記載のトナー容器。
  12. 前記搬送部材は、前記容器本体の長手方向に移動可能に構成された板状部材であることを特徴とする請求項10に記載のトナー容器。
  13. 前記容器本体内にトナーを収容したことを特徴とする請求項1〜請求項12のいずれかに記載のトナー容器。
  14. 前記容器本体内にキャリアをさらに収容したことを特徴とする請求項13に記載のトナー容器。
  15. 前記トナーは、体積平均粒径をDv(μm)として個数平均粒径をDn(μm)としたときに、
    3≦Dv≦8
    1.00≦Dv/Dn≦1.40
    なる関係が成立するように形成されたことを特徴とする請求項13又は請求項14に記載のトナー容器。
  16. 前記トナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲になって、形状係数SF−2が100〜180の範囲になるように形成されたことを特徴とする請求項13〜請求項15のいずれかに記載のトナー容器。
  17. 請求項1〜請求項16のいずれかに記載のトナー容器が前記画像形成装置本体の前記トナー容器収容部に着脱自在に設置されたことを特徴とする画像形成装置。
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