JP4485937B2

JP4485937B2 - 現像剤収納容器及び画像形成装置

Info

Publication number: JP4485937B2
Application number: JP2004378907A
Authority: JP
Inventors: 啓介加藤; 恵美北; 伸雄高見
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2024-12-28
Also published as: JP2006184643A

Description

本発明は、現像剤収納容器及び画像形成装置に関するものである。詳しくは、内圧が減少することで減容する柔軟な袋状部材と、上記袋状部材の内部に収納された現像剤を排出するための現像剤排出口を形成する排出口形成部材とを備えた現像剤収納容器及びこの現像剤収納容器を備えた画像形成装置に関するものである。

特許文献１には、柔軟な材料で形成され、内圧が減少することで減容する袋状部材と、上記袋状部材の内部に収納された現像剤を排出するための現像剤排出口を形成する排出口形成部材とを備え、上記袋状部材が内圧の減少により減容するときに屈折する該袋状部材上の屈折箇所よりも該袋状部材上の他部の剛性を高める剛性強化手段を有する現像剤収納容器が記載されてい。この現像剤収納容器は、現像剤収納容器内の現像剤が無くなったときには、つぶれた状態となるため、その使用済みの現像剤収納容器のユーザーによる取り扱いが容易となり、また、その使用済みの現像剤収納容器を回収する際の運搬コストを低く抑えることができる。更に、剛性強化手段により、袋状部材が内圧の減少により減容するときに屈折する袋状部材上の屈折箇所よりも袋状部材の他部の剛性が高まっている。このため、袋状部材が減容するときには、剛性が低い部分である上記屈折箇所が屈折し、剛性が高い上記他部は屈折しない。よって、袋状部材は、減容により上記屈折箇所で適切に屈折しながら所定形状に向かって変形していき、最終的に、減容後の袋状部材は、その所定形状につぶれた状態となる。したがって、その所定形状として、ユーザーによる取り扱いの容易性が良く、また、収納性が良い形状を採用すれば、使用済みの現像剤収納容器の取り扱いの容易性や収納性を安定して確保することができる。

特許第３５７０７１４号公報

しかしながら、上記剛性強化手段を、上記現像剤収納容器の平面部の少なくとも一部に固定される平板状部材で構成した場合、別の課題が生じる場合があることが判明した。折り畳み箇所以外に平板状部材を貼ったトナー収納容器で、トナー吸引をさせてみると折り畳み動作中にトナー吸引不良が発生するという課題である。
この点について図を用いて説明する。図１は、開発中の現像剤収納容器としてのトナー収納容器の斜視図、図２（ａ）（ｂ）は、吸引ポンプを用いたトナー搬送装置でこのトナー収納容器からトナーを排出させる状態の説明図である。図１において、このトナー収納容器１は、柔軟な材料で形成され、内圧が減少することで減容する袋状部材２と、袋状部材２の内部に収納されたトナーを排出するための現像剤排出口を形成する排出口形成部材として口金部材３と、円柱状のシャッタ部材４とを有している。袋状部材２には折り目fが付けられており、正面と裏面（図中手前側の面と奥側の面）の平坦部外面に、剛性強化手段として平板状部材である補強板５が固着されている。シャッタ部材４は口金部材３のノズル受入孔６に入れられている。図２（ａ）において、このトナー搬送装置は、ノズル７、搬送チューブ８、吸引ポンプ９などを備えている。トナー収容器１を支持する図示しない容器支持部材としての容器支持ホルダも備えている。トナー収容器１は、口金部材３を下方に向ける姿勢で容器支持ホルダにセットされる。この口金部材３のシャッタ部材４が入っていたノズル受入孔６にノズル７の先端が挿入せしめられ、シャッタ部材４が押し出されるとともに、ノズル７がノズル受入孔６に係合し、ノズル７と口金部材３とが連結されている。口金部材３には、袋状部材２内と上記ノズル受入孔６とを連通させる連通孔が形成されていおり、この連通孔のノズル受入孔６内の開口が、ノズル受入孔６に進入したノズル７周壁の開口と対向する。後に詳述する吸引ポンプ９を作動させて、袋状部材２内を減圧させ、口金部材３、ノズル７、搬送チューブ８という経路で袋状部材２内のトナーを搬送する。図２（ａ）は袋状部材２内のトナーをほとんど排出した状態を示す。図２（ｂ）はこの状態の袋状部材の矢印Ａ方向から見た図である。
この図２（ａ）からもわかるように、補強板５の収納容器周面への固着用面が平面もしくは凸の反りを有すると、内圧減少時にトナーが袋状部材２の上部にのこったまま、下部の壁面が密着してしまう。図２（ｂ）に符号Ｂで示すのが密着した部分、符号Ｃで示すのが内部にトナーが残っている部分である。この結果、トナー吸引不良になっていた。このトナー吸引不良は、次のトナー排出不良につながる。吸引対象の大部分が空気のみとなって単位時間あたりのトナー排出量が断続的に予定量以下になる。また、最後にはトナー排出口とは反対側の収納容器の端部（排出口を下向きにして収納容器を使用する場合は上部）にトナーを残留させてしまう。
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、上記課題を解決した現像剤収納容器及びこれを用いた画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、柔軟な材料で形成され、内圧が減少することで減容する袋状部材と、上記袋状部材の内部に収納された現像剤を排出するための現像剤排出口を形成する排出口形成部材とを備え、上記現像剤収納容器の互いに対向する平面部にそれぞれ平板状部材を固着した現像剤収納容器において、それぞれの上記平板状部材は、上記平面部と固着している面が上記現像剤排出口と現像剤排出口とは反対側とを結ぶ方向に延びる凹面となるような反りを有していることを特徴とする。
請求項２の発明は、潜像担持体と、上記潜像担持体上に形成される潜像を現像剤により現像する現像装置と、現像剤を上記現像装置に補給するための現像剤補給装置と、上記現像剤補給装置により上記現像装置に補給するための現像剤を収納し、該現像剤補給装置に対して着脱可能な現像剤収納容器とを備えた画像形成装置において、上記現像剤収納容器として、請求項１の現像剤収納容器を用いたことを特徴とする。

請求項１乃至２の発明によれば、柔軟な材料で形成された袋状部材の互いに対向する平面部それぞれに固着される平板状部材が、上記平面部に固着している面が凹面となるような反りを有するので、これが固着された袋状部材の平面部は、内周面側が凹面になる。よつて、内圧の減少によって減容するときに、この凹面と対向する収納容器内周面との間の密着を防止できる。この結果、収容している現像剤の吸引不良を抑制でき、現像剤の排出不良を抑制できるという効果がある。

本発明を前述の図１のトナー収納容器１に適用した実施形態について説明する。まず、トナー収納容器１について説明する。図１において、袋状部材２は、厚さ５０〜２１０［μｍ］程度の変形自在である柔軟なシート材が単層又は複層の角張った袋状に成形されたもので、内部に収容物であるトナーを収容している。このシート材としては、ポリエステル、ポリエチレン、ナイロン等からなる樹脂シートや、紙シートなどを用いることができる。袋状部材２の上半分は、膨らんだ状態でほぼ直方体の形状になるが、下半分は逆四角錐状の形状（テーパー形状）になる。このような逆四角錐状の形状により、口金部材３に向かって下り勾配となるホッパが形成されている。口金部材３は、樹脂材等からなる変形不能な部材で、袋状部材３の開口部に溶着等で固定されている。この口金部材３には、厚み方向の貫通孔であるノズル受入孔６形成され、これに円柱状のシャッタ部材４が挿入されてトナー収容器１内が封止されている。

袋状部材２の正面と裏面に固着されている補強板５は、ポリスチレン（ＰＳ）、ハイインパクトポリスチレン（ＨＩＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、金属（ステンレス、ＳＵＳ、アルミ）などの材質の板材からなる。この補強板５の作用により、袋状部材２の減容過程において、補強板５が設けられた平坦部は平面を保つことができるので、その平坦部がシワになったり波打ったりしない。よって、このシワや波打ちによって折り目ｆが崩されることがなくなり、減容後の袋状部材２は折り目ｆに沿ってきちんと折り畳まれる。
また、この補強板５には、図示のように８つの孔が設けられている。作業者は、袋状部材２を把持するときにこれらの孔に指をかけることができる。よって、作業者がトナー収納容器１を把持して振ったり、後述する容器支持ホルダにセットしたりする作業時の取扱性がよい。更に、これらの孔は、袋状部材２を把持するときに指を接触させるべき適切な位置を作業者に報知するためのマークとしても機能する。これにより、折り目ｆが崩されないような適切な位置を作業者に把持させることができ、減容後の袋状部材２の形状を一定形状とすることができる。
そして、本実施形態において、正面及び裏面に固着されたそれぞれの補強板５が、袋状部材２への固着前の状態で、固着側の面が凹面となるような反りを有するものであることを特徴とする。しかも、上記凹面のくぼみがトナー排出口がある口金部材３と袋状部材２の口金部材３とは反対側とを結ぶ方向に延びるように固着されている。このような反りを形成する方法については後に詳述する。

次に、各現像装置に補給用トナーを搬送するための搬送装置であるトナー搬送装置の構成及び動作について説明する。
図２（ａ）において、ノズル７の後端に接続された搬送チューブ８は、変形自在で且つ耐トナー性に優れたゴム材や樹脂材等からなる内径φ４〜１０［ｍｍ］のチューブであり、ノズル７とは反対側の端部が吸引ポンプ９のポンプ部１０に接続されている。吸引ポンプ９は、一軸偏芯スクリューポンプ（通称モーノポンプ）と呼ばれる方式のものであり、ポンプ部１０、これに連通する吐出部１１、軸部材１２、ユニバーサルジョイント１３、吸引モータ１４等を有している。

吸引ポンプ９のポンプ部１０は、金属や剛性の高い樹脂などが偏芯した二条スクリュー形状に加工されたロータ１５、ゴム等の材料に２条スクリュー状の空洞が形成されたステータ１６、吸引口１７などから構成されている。吸引モータ１４が回転すると、その回転駆動力がユニバーサルジョイント１３と軸部材１２とを介して２条スクリュー形状のロータ１５に伝わる。そして、ロータ１５がステータ１６内で回転すると、ポンプ部１０の吸引口１７に負圧が発生する。この負圧により、搬送チューブ８、ノズル７及び口金部材３を介して袋状部材２内のトナーが吸引されて、吸引ポンプ９内に吸われた後、ステータ１６内を通って吐出部１１内に吐出される。この吐出部１１にはトナー搬送先である現像装置１８に接続されており、吐出部１１内に吐出されたトナーは現像装置１８内に供給される。

次に、袋状部材２に固着前の上記補強板４に反りを形成する方法について説明する。１つ目の方法は、補強板５を、原材料である大型のシート部材から打ち抜き用の型で打ち抜き加工で形成し、この加工の際に同時に反りを形成する方法である。図３（ａ）（ｂ）は大形のシート部材１９から６個の補強板５を抜き取り加工する場合の説明図である。図３（ａ）は１つの補強板５当たり８つの指をかける貫通孔をパンチ加工した状態を示す。パンチの移動方向は矢印D方向とする。この大型のシート部材１９は図中下面側に両面接着層が形成されている。図３（ｂ）は図３（ａ）の加工のあと、補強板５６枚分の外形の、図中矢印Ｅで示す上方側（上記両面接着層とは反対側）からの打ち抜き加工をした状態を示す。この打ち抜き加工は、ビク抜き型を使用した。これにより、図中に示すような両面接着層とは反対側である上面側が凸に突出する反りを形成できた。この反りが形成される理由は、比較的堅い大型のシート部材１９の一面に比較的柔らかい両面接着層が形成されている状態で両面接着層とは反対側の面側からビク抜き型で打ち抜き加工する際に、ビク抜き型の刃で切られるシート部材１９部分の変形によるものと考えられる。なお、図３（ａ）のパンチのあと、シート部材１９を反転すれば、パンチと逆の方向から補強板６外形の打ち抜き加工をすることもできる。打ち抜き加工の際に反りを形成するので、工程を増やすことく、機能を追加することができる。

図３（ａ）と（ｂ）の加工を同時に行うことも出来る。図４はその説明図である。これは大型のシート部材１９から、複数枚の補強板５の外形打ち抜きと、各補強板５部分での８つの指をかける貫通孔の打ち抜きとを同時におこなう様子を、補強板５の一枚分の箇所について示したものである。この方法では、形成する反りに対応させた凸条部２０を有するダイス２１と、この凸条部２０に対応した凹条部２２を有する抑え用の金型２３との間で大型のシート部材１９を挟む。ダイス２１と抑え用の金型２３のそれぞれには、指をかける貫通孔形成のパンチのピン２４や外形打ち抜きようのビク抜き型２５が通過する孔２６やスリット２７が形成されている。加工の際は、ピン２４とビク抜き型２５を同時に駆動してそれぞれの加工を行う。図４の下部に示すのは加工後の補強板５である。このダイス２１は、上記突如部２０を備えるので、反りの量を増大できる。なお、このような凸状部２０を形成しない表面が平坦なダイスを用いての図３（ｂ）の打ち抜き加工でも、上述のように反りを形成できた。

以上の８つの指がかかる貫通孔や補強板５外形の打ち抜きによる加工には、補強板５の原材料として、樹脂板（ＰＥＴ、ＰＳ）、厚紙板、金属板（ステンレス、アルミ板）等種々の材料を選択できる。特にＰＳは、安価で機能達成できる点で好ましい。金属板は、反りのコントロールが他の材料よりしやすく、かつ化粧板として外観に美観を兼ねさせることもできる点で好ましい。上記原材料の厚みとしては、樹脂板では５０〜４００μｍの範囲、厚紙では１５０μｍ〜１０００μｍの範囲、金属板では１０〜３００μｍの範囲が好適である。特に、原材料として、ハイインパクトポリスチレン（ＨＩＰＳ）を使用した場合には、図４に符号２８で示す指をかける孔の表面側の角２８にＲがついて指があたったときの感触が良くなる。このＲは、図５に示すように、パンチ加工の際に形成される。ハイインパクトポリスチレンなど柔らかい原材料の打ち抜き加工では、打ち抜き時の剪断力が角が引っ張られてＲがつく。例えば、ハイインパクトポリスチレンのペレットを溶かして着色加工し、この溶解液を厚み２５０μｍのシート状（板状）又はロール状に形成し、裏面に両面テープを貼り合わせた原材料を加工したところ良好に角にＲを形成できた。ＰＥＴのように堅い原材料では形成されない。

上記反りを形成する２つ目の方法は、上記補強板５を樹脂の射出成形で形成するにあたり、この成形の際に同時に形成する方法である。図６（ａ）（ｂ）はその説明図である。図６（ａ）において、２９は固定金型、３０可動金型である。固定金型２９には、両金型２９，３０の間に形成した樹脂注入空間３１に連通するゲート３２及びエジェクトピン用の孔３３が形成されている。この注入空間３１内に成形された樹脂で補強板５の材料となる樹脂板３４が形成される。この成形の際に、可動金型３０と固定金型２９で成形温度に差を設ける。例えば、可動金型３０の温度を、可動金型２９の温度よりも低温に設定する。射出成形後、可動金型３０側から温度低下、固化（いわゆる成形後の後収縮）が始まる。温度の高い側である固定金型２９側がまだ柔らかいうちに可動金型３０側が収縮しだすので、結果、可動金型３０側が凹面となる。こちら側をトナー収納容器との固着面とする。反対の凸面に必要であれば印刷を行う。これによれば、上下関係を図６（ａ）に合わせて示した図６（ｂ）のように、樹脂板３４の可動金型２９に対向した側の方が、比較的高温の固定金型２９側よりも面方向に収縮した形になり、固定金型２９側のほうが凸になる反りが形成される。

上記反りを形成する３つ目の方法は、補強板５の原材料としての樹脂板に紫外線を照射して反りを形成する方法である。図７（ａ）（ｂ）はその説明図ある。図７（ａ）において、紫外線ランプ３５を有する紫外線照射装置３６の下方に、搬送ベルト３７で補強板５を搬送して紫外線を照射する。これによれば、上下関係を図７（ａ）に合わせて示した図７（ｂ）のように、紫外線が照射を受ける面側が凸になる反りが形成される。補強板５の厚み方向で紫外線の照射を受ける側と反対側とで、受ける側の方が紫外線をうけて比較的大きく伸びるために生じるものと考えられる。なお、具体的には次のような手順で紫外線照射による反りを形成した。まず、ハイインパクトポリスチレンのペレットを溶かして着色加工し、この溶解液を厚み２５０μｍのシート状（板状）に形成された大型のシート（例えば、東和合成工業株式会社製、ＰＳＷシート。）を用意した。このシートの裏面に両面テープを貼り合わせたシート部材から打ち抜き加工をして補強板５（口金部材３とその反対側との結ぶ方向が長手方向で、１２．５ｍｍ、この方向に直交する端手方向が１１．５ｍｍ）を形成した。これに対して、図８（ａ）において、ハッチングを付した印刷領域３８にハイインパクトポリスチレン専用インクを用いて説明書き等をシルク印刷した。この印刷のインキを乾かすのを兼ねて、図７（ａ）の紫外線照射装置で両面テープが貼付された側とは反対側から紫外線を照射した。ランプ３５の高さは１６０mm〜１８０mm、ランプ電力は２Ｋｗ〜３Ｋｗ、搬送ベルト３７による搬送速度は２５０cm/min〜２７０cm/minであった。この加工によって良好に反りが形成された。この例では、補強板の樹脂板全体が両面テープの層に比し紫外線によって大きく伸びるために反りが良好に形成されたとも考えられる。また、この例では、補強板５への印刷の一工程である印刷インク乾燥工程を反り形成に兼ねているので、これらを別にする場合に比べて工数を減らせている。

図１に示す構造のトナー収納容器１の表裏両方の平坦部に固着した補強板５として、表１に示す各種のものを使用したものを用意した。実験装置としては、図２に示す装置を用いた。そして、トナー排出性を評価した。表１中の評価は次の内容を示す。○は単位時間当たりの排出量が常に規格内にある（規格は上下限にある）。△は単位時間当たりの排出量が規格外となることがあるが、トナー残りにがあるにもかかわらずトナー無しと検知するトナーエンド誤検知が発生する可能性は低い。×はトナーエンド誤検知（残量大）が発生する可能性が高い。
なお、○の場合は、トナーエンド直前まで単位時間当りの排出量がポンプの吸引圧に応じて一定範囲の安定した量になっている。△の場合は残量１００ｇ以下で瞬間的に単位時間当りの排出量が規格値を下回ることがある。発生頻度は低い。×の場合は残量２００ｇ以下で瞬間的に単位時間当りの排出量が規格値を下回り、これが多発する。
また、吸引が断続的にされる度に容器の状態は、上方にトナーがある物の下の方で補強板が貼られている広い側の壁面の間隔が狭まっていき、排出量が減少する不良を生じている。ポンプ９の吸引動作は１回当り１sec〜6sec動作（搭載する機械のトナー消費仕様によって異なる）。吸引圧は３ｋPa以上にした。
また、表１中の反り量（そり量）は図８（ｂ）に符号Gで示す反り量を表す。

この表１からも、補強板５が、トナー収納容器内部から見て凹形状の反りになっている実施例で良好なトナー排出性を確保出来たことがわかる。吸引で内圧が減少していっても、補強板５が対向する平坦部と全面的に密着するのに抗するよう作用し、上方にあるトナーの排出経路が確保され、トナーの排出性を確保することができた。

トナー収納容器の斜視図。（ａ）及び（ｂ）はトナー収納容器使用の説明図。（ａ）及び（ｂ）は補強板５加工例の説明図。（ａ）及び（ｂ）は補強板５加工の他の例の説明図。樹脂板のＲ形成の説明図。（ａ）及び（ｂ）は補強板５加工の更に他の例の説明図。（ａ）及び（ｂ）は補強板５加工の更に他の例の説明図。補強板５への印刷の説明図。

符号の説明

１トナー収納容器
２袋状部材
３口金部材
４シャッタ部材
５補強板
６ノズル受入孔
７ノズル
８搬送チューブ
９吸引ポンプ
１０ポンプ部
１１吐出部
１２軸部材
１３ユニバーサルジョイント
１４吸引モータ
１５ロータ
１６ステータ
１７吸引口
１８現像装置
１９大型のシート部材
２０凸条部
２１ダイス
２２凹条部
２３抑え金型
２４ピン
２５ビク抜き型
２６孔
２７スリット
２８角
２９固定金型
３０可動金型
３１樹脂注入空間
３２ゲート
３３エジェクトピン用の孔
３４樹脂板
３５ランプ
３６紫外線照射装置
３７搬送ベルト
３８印刷領域

Claims

柔軟な材料で形成され、内圧が減少することで減容する袋状部材と、上記袋状部材の内部に収納された現像剤を排出するための現像剤排出口を形成する排出口形成部材とを備え、上記現像剤収納容器の互いに対向する平面部にそれぞれ平板状部材を固着した現像剤収納容器において、
それぞれの上記平板状部材は、上記平面部と固着している面が上記現像剤排出口と現像剤排出口とは反対側とを結ぶ方向に延びる凹面となるような反りを有していることを特徴とする現像剤収納容器。
潜像担持体と、
上記潜像担持体上に形成される潜像を現像剤により現像する現像装置と、
現像剤を上記現像装置に補給するための現像剤補給装置と、
上記現像剤補給装置により上記現像装置に補給するための現像剤を収納し、該現像剤補給装置に対して着脱可能な現像剤収納容器とを備えた画像形成装置において、
上記現像剤収納容器として、請求項１の現像剤収納容器を用いたことを特徴とする画像形成装置。