JP4766977B2 - 粉体収容容器 - Google Patents

Description

本発明は、粉体収容容器、特に、外部から粉体を補給可能な粉体収容容器に関する。

プリンタなどの画像形成装置においては、現像器とトナーを収容するトナーコンテナとが別に配置されているタイプのものがある。このような画像形成装置では、現像器のトナー収容部にトナーコンテナからのトナーを供給するために、トナー収容部に対して挿脱可能なトナー搬送用パイプが設けられている。また、トナー収容部にはトナー搬送用のパイプが挿脱するための開口部が設けられ、開口部にはトナーが内部から外部に漏れるのを防止するシャッタ部材としてのシール部材が設けられている。このシール部材は、開口部にスリットの形成された弾性部材で構成されている（特許文献１参照）。
特開２００３−２２３０４５号公報

従来のシール部材は、薄いとスリットが上下方向に少しずれてもトナー漏れが起こるので、スリットからのトナー漏れを確実に防止するためにはスリットは極力厚く設定されていることが望ましい。しかしながら、シール部材が厚くなればなるほど、パイプがシール部材のスリットに挿入されたときにパイプへ作用する摩擦力が大きくなる。このために、パイプを挿脱するためのパイプ駆動力として大きな駆動力が必要となる。

本発明の課題は、トナーなどの粉体搬送用の部材を粉体収容容器に挿脱する際の摩擦力を減らし、粉体搬送部材の挿脱を容易にすることにある。

請求項１に係る粉体収容容器は、粉体を搬送可能な粉体搬送部材が挿脱される容器であって、補給口を有するハウジングと、補給口に装着されたシール部材とを有する。ハウジングは、粉体補給口を有し、粉体を収容可能である。シール部材は、ハウジングの粉体補給口から粉体が外部へ漏れるのを防止するためにハウジングの粉体補給口に装着され、粉体搬送部材が挿脱されるスリット状の挿脱部と、挿脱部近傍以外であって粉体搬送部材が挿脱部に挿入される際に粉体搬送部材と接触する接触部とを有し、挿脱部及び接触部が弾性変形可能なシール部材を備える。また、接触部は挿脱部よりも摩擦抵抗が小さい。

この粉体収容容器では、粉体収容容器内に粉体を搬送する場合には、粉体搬送部材がシール部材の挿脱部を通って粉体収容容器内に進入し粉体収容容器内に粉体を供給する。このとき、粉体搬送部材の進入に伴って、シール部材の挿脱部及び接触部が弾性変形し、シール部材の挿脱部及び接触部は粉体収容容器内部に引き込まれる。このとき粉体搬送部材はシール部材の接触部と接触する。その後、粉体の供給が終了し、粉体搬送部材を粉体収容容器から離脱させる際には、粉体搬送部材の離脱に伴ってシール部材が外側に引っ張られて前記とは逆に弾性シールの挿脱部及び接触部が弾性変形する。このとき、粉体搬送部材はシール部材の接触部と接触する。

ここでは、接触部の摩擦抵抗が比較的小さいために、粉体搬送部材が粉体収容容器内に進入する際、及び粉体収容容器内から離脱させる際に、それぞれ粉体搬送部材がシール部材との接触による摩擦抵抗を受けにくくなる。

請求項２に係る粉体収容容器は、請求項１に記載の粉体収容容器であって、接触部は、シール部材の表面にシート部材を添付して構成されている。ここでは、本件の構成を簡単に得ることができる。

請求項３に係る粉体収容容器は、請求項２に記載の粉体収容容器であって、シート部材は、シール部材の両面またはいずれか一方の面に設けられている。

ここでは、両面に設けられることによって粉体搬送部材が粉体収容容器に挿入・離脱される際の摩擦抵抗が減少し、一方の面に設けられることによって両面にシート部材が設けられた場合よりも剛性が低下する。

請求項４に係る粉体収容容器は、請求項１から３のいずれかに記載の粉体収容容器であって、シート部材は挿脱部に対応する部分の近傍を矩形状に切り抜いたシート部材を添付して構成される。ここでは、本件のシール部材の構成が簡単に得られる。

請求項５に記載の粉体収容容器は、請求項１に記載の粉体収容容器であって、粉体はトナーであって、粉体収容容器は現像器である。

本発明では、粉体収容部材を粉体収容容器に挿脱する際に作用する摩擦力が減少し、粉体搬送部材の挿脱が容易に行える。

図１に本発明の一実施形態によるカラー画像形成装置としてのカラープリンタ１を示す。なお、この図１は各構成要素の配置を示すための模式図であり、各部の詳細は省略して示している。

このカラープリンタ１は、図示しないコンピュータ等に接続されており、コンピュータ等から送られてくる画像情報に基づいてカラー画像を用紙に印刷可能な装置である。また、このカラープリンタ１は、図１において右側がオペレータが操作する側であり、以下では、図１における装置の右側を手前側、左側を奥側とする。

カラープリンタ１は、感光体ドラム２と、回転現像装置３と、レーザユニット４と、トナー収容部５と、複数のトナー供給装置６と、中間転写ベルト７と、２次転写ローラ８と、定着装置９とを有している。

感光体ドラム２は、表面に静電潜像が形成されるものであり、装置のほぼ中央に回転自在に設けられ、その回転軸は装置の手前側から見て横方向に延びるように、すなわち図１の紙面に対して垂直に延びるように設けられている。感光体ドラム２の上部には、感光体ドラム２の表面を一様に帯電するための帯電ローラ１０が設けられている。また感光体ドラム２の側方には、感光体ドラム２の表面に残留したトナーや付着物を清掃するためのドラムクリーニング装置１１が設けられている。

回転現像装置３は、感光体ドラム２に形成された静電潜像を各色のトナーによって現像するものであり、感光体ドラム２に隣接して、中心が感光体ドラム２の中心とほぼ同じ高さ位置になるように設けられている。この回転現像装置３は、回転枠１５と、４色のトナーに対応して設けられ回転枠１５に支持された４つの現像器１６とを有している。回転枠１５は、感光体ドラム２の回転軸と平行な軸の回りに回転自在な円筒形状であり、図示しないモータやギアを含む駆動機構によって回転させられるようになっている。また、回転枠１５は、回転軸の中心から放射状に延びる仕切枠によって円周方向に４等分された４つの区画を有しており、各区画にイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４つのトナー色に対応した現像器１６が配置されている。

図２に１つの現像器１６の外観を、また、図３にその縦断面を示している。粉体収容容器としての各現像器１６は、それぞれほぼ同様の構成であり、感光体ドラム２に対向配置可能な現像ローラ１６ａや、トナー攪拌用の攪拌部材１６ｂ等が設けられている。また、トナー収容部からトナーを現像器１６の内部に供給するために、現像器１６のハウジング１７の外周側にトナー供給部が設けられている。このトナー供給部は、ハウジング１７の一部に開口を形成するとともに、この開口にシール部材７０を固定してなるものである。

このシール部材７０は、図３及びその平面図である図４に示すように、弾性部材７１とシート部材７２とを有している。弾性部材７１は、直方体状であって、後述するトナー供給パイプ２５が進入可能なスリット７３が形成されている。また、弾性部材７１は、例えば高密度マイクロセルウレタンフォームなどのウレタンフォーム、ＪＩＳ―Ａ硬度（Ｈｓ）が２０度〜８０度程度の熱可塑性エラストマーやゴム等によって形成されている。接触部としてのシート部材７２は弾性部材７１の一側面と同じ四角形状の部材であって、弾性部材７１のスリット７３に対応する位置の近傍が長方形状に切り取られている。この長方形の短い方の一辺は６ミリであって、その真ん中にスリット７３が設けられている。シート部材７２は、弾性部材７１よりも摩擦係数が低い部材であって、例えば、フッ素樹脂シートやテープ等によって形成されている。そして、このシート部材７２は弾性部材７１の両面に接着剤により貼付されている。

レーザユニット４は、外部のコンピュータ等から送られてきた画像情報に基づいて、感光体ドラム２を走査露光するものであり、感光体ドラム２の上方で、かつ回転現像装置３の回転軸より装置奥側に配置されている。なお、レーザユニット４の内部の構成は、従来の構成と同様であり、レーザ光源、ポリゴンミラー、ポリゴンミラー駆動用モータ等を有している。また、レーザユニット４のレーザ光路の前方には、反射ミラー２０が設けられている。したがって、図１の一点鎖線で示すように、レーザユニット４から発射されたレーザ光は、この反射ミラー２０によって屈曲し、回転現像装置３の装置手前側上方を通過し、感光体ドラム２の表面に照射されるようになっている。

トナー収容部５は、回転現像装置３の各現像器１６に対して供給するトナーを収容する部分であり、感光体ドラム２の上方で、かつレーザユニット４と対向する側（装置手前側）に配置されている。このトナー収容部５は、横方向（図１の紙面垂直方向）に並べて配置されたイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのそれぞれの各色のトナーを収容する４つの収容部を有している。

トナー供給装置６は、トナー収容部５に収容された各色のトナーを、対応する現像器１６に供給するためのものであり、感光体ドラム２の上方において、レーザユニット４とトナー収容部５との間のスペースに配置されている。このトナー供給装置６は、図１の要部拡大図である図５に示すように、上下方向に移動可能な４つのトナー供給パイプ２５と、トナー収容部５の各色のトナーを収容している部分と対応するトナー供給パイプ２５とを連結する４つの搬送パイプ２６と、各トナー供給パイプ２５を上下動させるための駆動機構２７とを有している。

トナー供給パイプ２５は、上下方向に長く、上端が装置手前側に、下端が装置奥側に傾斜している。このトナー供給パイプ２５は、先端が先細形状となっており、下方に移動した際には、先端が現像器１６のシール部材７０のスリット７３を通って内部に進入可能である。また、トナー供給パイプ２５の内部には、トナーを搬送するためのスパイラル部材３０が回転可能に設けられている。

搬送パイプ２６は、トナー供給パイプ２５の上下動に追従して移動可能なように、可撓性を有するパイプである。そして、内部には、コイルスプリング３１が配置されており、図示しない駆動機構によって回転させられて、これによりトナーが搬送パイプ２６内を通ってトナー供給パイプ２５側に搬送される。

駆動機構２７は、トナー供給パイプ２５の外周部に、軸方向に沿って設けられたラック３２と、このラック３２に噛み合うピニオンギア３３とを有している。ピニオンギア３３は装置のフレームに回転自在に支持されており、図示しないモータ等によって駆動されるようになっている。そして、この駆動機構２７によって、トナー供給パイプ２５は、上方の待避位置と、下方で先端部が現像器１６の内部に進入した供給位置とを取り得る。

中間転写ベルト７は、感光体ドラム２に形成された各色のトナー画像が順次転写されるものであり、感光体ドラム２及びトナー収容部５の下方に配置されている。この中間転写ベルト７は、駆動ローラ３５とバネ３８によって駆動ローラ３５から離れる側に付勢された従動ローラ３６との間に掛け渡されている。また、中間転写ベルト７の感光体ドラム２と対向する部分は、１対の１次転写ローラ３７ａ，３７ｂによって感光体ドラム２に当接するように構成されている。

２次転写ローラ８は、中間転写ベルト７に転写された画像を、搬送されてきた用紙に転写するためのものであり、駆動ローラ３５の下方に駆動ローラ３５と対向するように配置されている。そして、この２次転写ローラ８には、図示しない電圧印加手段によって、用紙に対して、画像転写のためのバイアス電圧が印加されている。

定着装置９は、用紙上に転写されたトナーを溶融定着するためのものであり、回転現像装置３の下方で、かつ装置奥側に配置されている。この定着装置９は、ヒータを内蔵する加熱ローラ９ａと加熱ローラ９ａに圧接する加圧ローラ９ｂとを有しており、両ローラ間に用紙を挟持して搬送する。

なお、このプリンタ１では、装置の上部表面、すなわち、レーザユニット４、トナー供給装置６及びトナー収容部５の上方に、画像が形成された用紙を載置するための排出部５０が形成されている。また、装置の底部には給紙トレイ５２が配置され、トナー収容部５の下方でかつ給紙カセット５２の上方には、装置の手前側の側壁を構成するように給紙トレイ６５が配置されている。この給紙トレイ６５は、下端を中心に回動自在（開閉自在）であり、上端を装置手前側に倒すことが可能である。このようにして給紙トレイ６５を開いた状態では、給紙トレイ６５上に用紙を載置し、この用紙を装置内部に給紙することが可能である。

次に画像形成動作について簡単に説明する。まず、カラープリンタに電源が投入されると、各種パラメータが初期化され、定着部の温度設定を行うなどの初期設定が実行される。そして、このプリンタに接続されたコンピュータ等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、以下のようにして画像形成動作が実行される。なお、この画像形成動作中においては、トナー供給パイプ２５は上方の待避位置に移動させられている。

まず、帯電ローラ１０によって感光体ドラム２が帯電される。その後、この感光体ドラム２に対して、レーザユニット４により画像データに対応した走査露光が行われ、感光体ドラム２には静電潜像が形成される。次に、回転現像装置３が回転されて、対応する色の現像器１６が感光体ドラム２に対向させられる。この状態で、感光体ドラム２の静電潜像が対応する色のトナーによって現像される。現像された画像は、中間転写ベルト７に転写される。以上の動作を各色毎に順次繰り返すことによって、中間転写ベルト７上にはフルカラー画像が形成される。なお、感光体ドラム２に残留した残留トナー等は、ドラムクリーニング装置１１により清掃されて、図示しない廃トナーコンテナに廃棄される。

一方で、給紙カセット５２から１枚の用紙が前送りコロ等によって取り出され、この用紙は、中間転写ベルト７上の画像形成にタイミングを合わせて搬送され、２次転写ローラ８に案内される。２次転写ローラ８は中間転写ベルト７に当接し、２次転写ローラ８に印加された転写バイアスにより、中間転写ベルト７上に形成されたフルカラーの画像が用紙に転写される。この用紙は搬送路を介して定着装置９に案内され、この定着装置９による加熱・加圧によって画像が用紙に定着されて、排出部５０に排出される。

現像器１６に対してトナーを供給する場合は、トナー供給パイプ２５を下方に移動させて供給位置に位置させる。すなわち、図示しないモータを駆動すると、ギアを介してピニオンギア３３が回転し、これによってラック３２が固定されたトナー供給パイプ２５が下方に移動する。一方、トナー収容部５からは、トナーが搬送パイプ２６を介してトナー供給パイプ２５側に供給されている。そして、トナー供給パイプ２５の先端はトナー供給口に配置されたシール部材７０に接触し、その後スリット７３を通過して現像器１６の内部に進入する。ここでは、スリット７３の近傍にシート部材７２が設けられていないのでスリット７３の近傍において弾性部材７１の変形が妨げられない。このとき、トナー供給パイプ２５の移動に伴ってシール部材７０のスリット７３近傍部分は図６に示すように弾性変形し、シール部材７０が現像器１６内部に引き込まれる。このとき、トナー供給パイプ２５の外周面はシール部材７０の表面に設けられたシート部材７２と接触するために、進入の際の摩擦力が小さくなり、トナー供給パイプ２５を挿入しやすくなる。このトナー供給パイプ２５の下方への移動に際して、トナー供給パイプ２５を構成する外筒部が内筒部に対して回転し、トナー供給パイプ２５の先端が現像器１６の内部に進入した時点では、外筒部の開口と内筒部の開口が一致する。すなわち、シャッタ機構が開き、トナー供給パイプ２５の内部のトナーは現像器１６の内部に供給される。

その後、トナー補給が終了すると、トナー供給パイプ２５は元の位置に戻るために上方に移動する。この際には、前記とは逆に、図７に示すように、トナー供給パイプ２５によってシール部材７０が上方に引っ張られることとなる。この場合においても、トナー供給パイプ２５の外周面はシール部材７０の裏側に設けられたシート部材７２と接触するが、シート部材７２の摩擦係数が小さいために、トナー供給パイプ２５に対する摩擦抵抗が小さくなる。このために、トナー供給パイプ２５が現像器１６から離脱しやすくなる。

従って、トナー補給時のトナー補給パイプ２５の挿入荷重及び抜き取り荷重が小さくなる。

［他の実施形態］
上記実施形態では、粉体としてトナーを用いたが、本発明はトナーに限らず別の粉体であっても良い。また、上記実施形態では、シート部材７２は弾性部材７１の両面に設けたが、どちらか一面であっても良い。

以下本発明の実施例を示す。

実施例１〜３及び比較例
シート部材７２の厚さを６ミリとして、トナー補給パイプ２５の直径を１２ミリとしている。図４に示すように、シート部材７２は、弾性部材７１のスリット７３に対応する位置の近傍が長方形状に切り取られている。この長方形の短い方の一辺は６ミリであって、その真ん中にスリット７３が設けられている。このような状態で、シート部材７２の材質などを変更してトナー供給パイプ２５の挿入及び抜き取りを１０００回繰り返す実験を行った。挿入を繰り返したときの実験結果を図８に示し、抜き取りを繰り返したときの実験結果を図９に示す。ここで実施例１は、シート部材７２としてフッ素樹脂テープ（株式会社日東電工製＃９０３ＵＬ）を使用した場合であり、実施例２はフッ素樹脂シート（中興化成製スカイブドテープ８０μｍ）を使用した場合であり、実施例３は弾性部材７１としての高密度マイクロウレタンフォームにフッ素表面処理加工を行った場合であり、比較例は、フッ素表面処理加工を行なわずに弾性部材７１として高密度マイクロウレタンフォームを使用した場合である。また、耐久挿入荷重及び耐久抜き取り荷重は１０００回の挿入及び抜き取りを繰り返し行った後の挿入荷重及び抜き取り荷重を示す。

実施例１の結果及び実施例２の結果と比較例の結果とから、表面にシート部材７２を貼り付けた場合には、１０００回の実験後も挿入荷重及び抜き取り荷重は小さくなる。また、実施例３と比較例とから表面にフッ素加工を行った方が挿入荷重及び抜き取り荷重は小さくなる。さらに、実施例１と実施例３とから表面にフッ素表面処理加工を行った場合よりもシート部材７２を貼り付けた方が、１０００回の挿入及び抜き取りを繰り返し行った後の挿入荷重及び抜き取り荷重の増加率が小さくなる。

本発明の一実施形態によるカラープリンタ１の概略構成図。 現像器１６の１つを示した図。 現像器１６の断面図。 シール部材７０の詳細図。 トナー供給装置の詳細断面図。 トナー供給パイプ２５がシール部材７０に挿入される際の図。 トナー供給パイプ２５がシール部材７０から離脱する際の図。 弾性部材７１の上面（現像器１６の外側）のみにシート部材７２を設けた場合の実験結果。 弾性部材７１の下面（現像器１６の内側）のみにシート部材７２を設けた場合の実験結果。

符号の説明

１ カラープリンタ
２ 感光体ドラム
３ 回転現像装置
４ レーザユニット
５ トナー収容部
６ トナー供給装置
７ 中間転写ベルト
８ ２次転写ローラ
９ 定着装置
１６ 現像器
７０ シール部材
７１ 弾性部材
７２ シート部材

Claims (4)

1. 粉体を搬送可能な粉体搬送部材が挿脱される粉体収容容器であって、
   粉体補給口を有し粉体を収容可能なハウジングと、
   前記ハウジングの前記粉体補給口から粉体が外部へ漏れるのを防止するために前記ハウジングの前記粉体補給口に装着される弾性変形可能なシール部材であって、前記粉体搬送部材が挿脱されるスリット状の挿脱部と、前記挿脱部近傍以外の部分であって前記粉体搬送部材が前記挿脱部に挿脱される際に前記挿脱部の近傍の部分が弾性変形することにより前記粉体搬送部材と接触する接触部と、を有するシール部材と、を備え、
   前記シール部材は、前記粉体搬送部材が前記挿脱部に挿入される際に前記粉体搬送部材に接触する第１表面と、前記第１表面の裏側の第２表面であって前記粉体搬送部材が前記挿脱部から離脱される際に前記粉体搬送部材に接触する第２表面と、を有しており、
   前記接触部は、前記挿脱部の近傍の部分よりも摩擦抵抗が小さい、
   粉体収容容器。
2. 前記接触部は、前記シール部材の両面又は前記第１表面若しくは前記第２表面にシート部材を貼付して構成されている、請求項１に記載の粉体収容容器。
3. 前記シート部材は、前記挿脱部に対応する部分の近傍を矩形状に切り抜いて形成されている、請求項２に記載の粉体収容容器。
4. 前記粉体はトナーであって、前記粉体収容容器は現像器である、請求項１に記載の粉体収容容器。

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