JP4784564B2 - トナーカットリッジおよび画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナーカットリッジおよび画像形成装置に関する。

近年、地球環境保全の観点から資源を有効に利用するため、製品を材料毎に分解してリサイクルすることが要望されている。このような観点から提案された従来の技術として、例えば、特許文献１に記載された現像装置がある。

この現像装置は、上フレーム部、下フレーム部、および中フレーム部をネジ止め等によって結合して形成された現像装置本体を有し、この現像装置本体内に、感光体と、現像ローラと、トナーとキャリア（磁性体粒子）からなる現像剤を収容する収容部と、回転によって現像剤を現像ローラに搬送する搬送スクリュウとを各々配設したものである。

中フレーム部と上フレーム部および下フレーム部とは、シール部材によってシールされており、中フレーム部は、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene polymer）樹脂、ポリカーボネート等の樹脂材料からなり、２色成型によってシール部材とともに成型される。シール部材は、トナーが付着しにくく、成型後も樹脂材料の中フレームと分離可能なスチレン系、オレフィン系等のフッ素系エラストマーからなる。これにより、従来の手作業によるスポンジ部材の中フレーム部への固定作業を無くすことができ、破棄時に材料ごとに分離が可能となる。

また、従来、複写機内で占めるスペースを少なくした供給・回収トナーボトルが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

この供給・回収トナーボトルは、ハウジングの内部を弾性シートによって斜めに仕切ることにより、現像器に供給される使用前トナーが収納される使用前トナー用収納部と、クリーナから回収された回収トナーが収納される回収トナー収納部とを構成している。
特開２００４−１７０８０３号公報 特開昭５９−１８４３７３号公報

本発明の目的は、画像形成装置内で占めるスペースを少なくし、組立が容易で、材料毎のリサイクルが可能なトナーカートリッジ、およびそのトナーカートリッジを用いた画像形成装置を提供することにある。

本発明の一態様は、上記目的を達成するため、以下のトナーカートリッジおよび画像形成装置を提供する。

［１］一方の端部が閉塞され、他方の端部が開放された筒状を有し、現像装置に供給する未使用トナーを収容するトナー供給室と、一方の端部が閉塞され、他方の端部が開放された筒状を有し、廃トナーが回収されるトナー回収室と、前記トナー供給室および前記トナー回収室の開放端同士を対向させ、それらの前記開放端に接触するように前記開放端間に配置され、樹脂からなる仕切り部材と弾性を有する熱可塑性エラストマーからなるシール部材とが２色成型によって成型された仕切り壁とを備えたトナーカートリッジ。

［２］前記仕切り壁の前記シール部材は、前記仕切り部材の両面に前記トナー供給室および前記トナー回収室の前記開放端にそれぞれ接触するシール部を有する前記［１］に記載のトナーカートリッジ。

［３］前記仕切り壁の前記仕切り部材は、貫通穴を有し、前記シール部材は、前記貫通穴を通して前記仕切り部材の両側の前記シール部を接続する接続部を備えた前記［２］に記載のトナーカートリッジ。

［４］前記仕切り部材は、水素添加スチレン系またはＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene polymer）樹脂から形成され、前記シール部材は、ポリスチレン系の熱可塑性エラストマーから形成された前記［１］に記載のトナーカートリッジ。

［５］前記トナー供給室は、閉塞された前記一方の端部に設けられた軸受けと、前記未使用トナーが前記現像装置に供給される排出口とを有し、前記仕切り壁は、前記トナー供給室の前記軸受けに対向する位置に設けられた軸受けを有し、さらに、前記トナー供給室の前記軸受けと前記仕切り壁の前記軸受けによって回転可能に支持され、前記トナー供給室に収容された前記未使用トナーを攪拌するとともに前記排出口に搬送するトナー攪拌搬送部材を備えた前記［１］に記載のトナーカートリッジ。

［６］前記トナー供給室および前記トナー回収室は、角筒状を有する前記［１］に記載のトナーカートリッジ。

［７」前記［１］乃至［６］のいずれか１つに記載のトナーカートリッジと、前記トナーカートリッジが着脱可能に装着され、感光体に形成された静電潜像を、前記トナーカートリッジの前記トナー供給室から供給された前記未使用トナーで現像してトナー像を形成する現像装置と、前記感光体に形成された前記トナー像が記録媒体に転写された後に前記感光体に残留する前記廃トナーを除去して前記トナーカートリッジの前記トナー回収室に回収する回収部とを備えた画像形成装置。

請求項１に係るトナーカートリッジによれば、画像形成装置内で占めるスペースを少なくし、組立が容易で、材料毎のリサイクルが可能となる。

請求項２に係るトナーカートリッジによれば、シール部を仕切り部材の片方の面に設けた場合と比較して廃トナーのトナー供給室への混入をより一層防ぐことができる。

請求項３に係るトナーカートリッジによれば、貫通穴を有していない場合と比較して仕切り部材とシール部材との接合が強固になる。

請求項４に係るトナーカートリッジによれば、２色成型によって仕切り部材およびシール部材を成型可能であって、材料毎のリサイクル時に仕切り部材とシール部材との分離が容易になる。

請求項５に係るトナーカートリッジによれば、トナー攪拌搬送部材の支持構造における部品点数を少なくすることができる。

請求項６に係るトナーカートリッジによれば、画像形成装置の小型化が可能になる。

請求項７に係る画像形成装置によれば、トナーカートリッジの画像形成装置内で占めるスペースを少なくし、組立が容易で、材料毎のリサイクルが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態に係るトナーカートリッジの概略の構成を示し、図１（ａ）は、断面図、図１（ｂ）は、要部正面図である。

このトナーカートリッジ１は、図１（ａ）に示すように、後述する現像装置に供給する未使用トナーを収容する供給ボックス（トナー供給室）２と、供給ボックス２に仕切り壁３を介して取り付けられ、現像装置により感光体に供給されたトナーが記録媒体に転写した後に感光体に残留した廃トナーが回収されて収容される回収ボックス（トナー回収室）４とを有して構成されている。なお、現像剤として、トナーおよびキャリア（磁性体粒子）からなるものを用い、それを供給ボックスに収容してもよい。

また、トナーカートリッジ１は、オーガ軸５０に羽根５１が螺旋状に設けられたオーガ５を供給ボックス２内に配設している。オーガ軸５０の供給ボックス２から外部に露出する部分には、大ギヤ７Ｂが固定されており、モータ６の軸に固定された小ギヤ７Ａを介して大ギヤ７Ｂにモータ６の回転力が伝達されるように構成されている。なお、オーガ５は、螺旋状に設けた羽根５１の代わりに、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム等からなる複数の送り板をオーガ軸５０の周囲に軸方向に傾斜して取り付けたものでもよい。

（供給ボックス）
供給ボックス２は、四角筒状を有する筒部２ａと、筒部２ａの一方の端部を閉塞する閉塞部２ｂと、筒部２ａの他方の端部が開放された連結部２ｃとから構成されている。なお、筒部２ａは、六角筒状等の他の角筒状でもよい。

また、供給ボックス２は、オーガ５の回転によって未使用トナーを排出する排出口２０を筒部２ａに有し、オーガ軸５０を回転可能に支持する、外側に凸状に形成された軸受け部２１を閉塞部２ｂに有し、回収ボックス４に係止する係合穴２２を連結部２ｃに有している。筒部２ａは、閉塞部２ｂ側の径よりも連結部２ｃ側の径が大きくなるように抜き勾配を有する。連結部２ｃは、内側に段差部２３を有し、その段差部２３の側面２３ａを仕切り壁３の後述するシール部に接触する面にしている。そして連結部２ｃの内径は、回収ボックス４の後述する連結部の外径よりも僅かに大きいサイズを有する。

供給ボックス２は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の合成樹脂からなり、射出成形等により形成される。

（仕切り壁）
仕切り壁３は、合成樹脂からなる仕切り部材３０と、弾性を有する熱可塑性エラストマーからなるシール部材３１とから構成され、供給ボックス２の連結部２ｃの内側に配置される。仕切り部材３０およびシール部材３１は、２色成型によって成型される。２色成型では、仕切り部材３０を射出成型等によって形成した後、仕切り部材３０の表面にシール部材３１を射出成型等によって形成する。

仕切り部材３０は、板状部３０ａと、板状部３０ａから回収ボックス４側に凸状に形成され、オーガ軸５０を回転可能に支持する軸受け部３０ｂとを備え、２色成型によってシール部材３１とともに成型可能で、リサイクル時にシール部材３１を仕切り部材３０から分離可能な材料から形成される。このような材料として、例えば、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（ＡＢＳ：Acrylonitrile Butadiene Styrene polymer）、ポリオレフィン樹脂、ポリカーボネイト等を用いることができる。

シール部材３１は、仕切り部材３０の両面に設けられた供給側シール部３１ａおよび回収側シール部３１ｂと、シール部３１ａ，３１ｂ間を接続する接続部３１ｃとから構成されている。シール部材３１は、弾性を有し、トナーが付着しにくく、２色成型によって仕切り部材３０とともに成型可能で、リサイクル時に仕切り部材３０から分離可能な材料から形成される。このような材料として、例えば、ポリエステル系、ポリオレフィン系、ポリスチレン系、水素添加スチレン系等の熱可塑性エラストマーを用いることができる。シール部３１ａ，３１ｂのそれぞれの厚さは、例えば、１〜３ｍｍのものが用いられ、トナーカートリッジ１の組立後のそれぞれの圧縮変形量は、例えば、０．２〜１ｍｍとなるように設定されている。

また、シール部材３１は、シール部３１ａ，３１ｂの平坦性を向上させるため、ウェルドラインの近傍にオーバーフロー部を設けて形成するのが好ましく、また、表面にゲート痕を形成しないようにするため、タブゲートを介してシール部材３１を形成するのが好ましい。

（回収ボックス）
回収ボックス４は、四角筒状を有する筒部４ａと、筒部４ａの一方の端部を閉塞する閉塞部４ｂと、筒部４ａの他方の端部が開放された連結部４ｃとから構成されている。連結部４ｃの開放側の端面４２を仕切り壁３の回収側シール部３１ｂに接触する面にしている。なお、筒部４ａは、六角筒状等の他の角筒状でもよい。

また、回収ボックス４は、廃トナーが回収される回収口４０を閉塞部４ｂに有し、供給ボックス２の係合穴２２に係止する係止爪４１を連結部４ｃに有している。筒部４ａは、閉塞部４ｂの径側よりも連結部４ｃ側の径が大きくなるように抜き勾配を有する。連結部４ｃの開放側の端面４２を仕切り壁３の回収側シール部３１ｂに接触する面にしている。そして、連結部４ｃの外径は、供給ボックス２の連結部４ｃの内径よりも僅かに小さいサイズを有する。係止爪４１には、開放端側に傾斜面４１ａを設け、回収ボックス４の連結部４ｃを供給ボックス２の連結部２の内側に挿入し易い構成としている。

回収ボックス４は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の合成樹脂からなり、射出成形等により形成される。

図２（ａ）は、仕切り壁の図１のＡ方向から見た平面図、図２（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

仕切り部材３０は、上記の板状部３０ａと、上記の軸受け部３０ｂと、シール部３１ａ，３１ｂよりも内側に形成された貫通穴３０ｃとを有する。板状部３０ａは、回収ボックス４の連結部４ｃの外径にほぼ等しい外径を有し、供給ボックス２の連結部２ｃの内側に配置される。

シール部材３１は、仕切り部材３０の供給ボックス２側の面に接合された上記の供給側シール部３１ａと、仕切り部材３０の回収ボックス４側の面に接合された上記の回収側シール部３１ｂと、仕切り部材３０の貫通穴３０ｃを通して供給側シール部３１ａと回収側シール部３１ｂとを接続する接続部３１ｃとを備える。

（トナーカートリッジの組立方法）
以上のように構成されたトナーカートリッジ１を組み立てるには、例えば、次のように行われる。供給ボックス２の軸受け部２１にオーガ軸５０の一方の端部を挿入し、供給ボックス２内にオーガ５を配置する。次に、オーガ軸５０の他方の端部が仕切り壁３の軸受け部３０ｂに挿入されるように仕切り壁３を供給ボックス２の連結部２ｃ内に配置する。次に、回収ボックス４の連結部４ｃを供給ボックス２の連結部２ｃの内側に差し込むと、回収ボックス４の連結部４ｃ全体が内側に弾性変形するとともに、係止爪４１が内側に弾性変形し、供給ボックス２の連結部２ｃが外側に弾性変形する。回収ボックス４を更に奥へ押し込むと、係止爪４１が復帰して係合穴２２に係止する。オーガ軸５０の供給ボックス２から露出している部分に大ギヤ７Ｂを取り付ける。このようにしてトナーカートリッジ１が組み立てられる。

（リサイクル時）
図３は、仕切り壁３を材料毎に分離する様子を示す断面図である。同図は、図２（ｂ）に対応する図である。仕切り壁３を材料毎にリサイクルする場合は、図３に示すように、シール部材３１の一対のシール部３０ａ，３０ｂのうち、例えば、供給側シール部３１ａを仕切り部材３０から引き離す。すると、供給側シール部３１ａは、接続部３１ｃで切断され、これにより、シール部材３１を仕切り部材３０から分離することができる。その後、仕切り部材３０およびシール部材３１は、材料毎にリサイクルされる。

（画像形成装置の構成）
図４は、本実施の形態に係るトナーカートリッジが適用された画像形成装置の概略の構成を示す図である。この画像形成装置１００は、感光体１０１と、感光体１０１の表面を帯電させる帯電器１０２と、帯電された感光体１０１を露光して表面に静電潜像を形成する露光光学系１０３と、感光体１０１に形成された静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像装置１０４と、感光体１０１の表面に紙等の記録媒体Ｐを転写部材により押し当てることにより、記録媒体Ｐの表面にトナー像を転写して画像を形成する転写器１０５と、感光体１０１の表面に残留するトナー等をクリーニングブレード１０６により除去してトナーカートリッジ１に回収するクリーニング器（回収部）１０７と、記録媒体Ｐの表面に転写された画像を熱、圧力等により定着する定着器１０９とを有して構成されている。本実施の形態に係るトナーカートリッジ１は、上記現像装置１０４に着脱可能に設けられている。

（画像形成装置の動作）
次に、画像形成装置１００の動作について説明する。現像装置１０４には、トナーカートリッジ１の供給ボックス２から排出口２０を介してトナーが供給されている。露光光学系１０３が、帯電器１０２によって帯電された感光体１０１の表面に、画像データに応じた静電潜像を形成する。次に、現像装置１０４は、感光体１０１に形成された静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する。転写器１０５は、感光体１０１の表面のトナー像を記録媒体Ｐに転写して画像を形成する。定着器１０９は、記録媒体Ｐの表面に転写された画像を定着する。

一方、クリーニング器１０７は、クリーニングブレード１０６により感光体１０１の表面に残留するトナー等を除去してトナーカートリッジ１に回収する。トナーカートリッジ１の供給ボックス２内のトナーの量が所定の量以下になると、トナーカートリッジ１の交換時期となり、ユーザまたはサービス員によってトナーカートリッジ１が交換される。

図５（ａ）、（ｂ）は、仕切り壁３のシール部材３１の変形例を示す断面図である。同図は、図２（ｂ）に対応する図である。シール部材３１は、図５（ａ）に示すように、供給側シール部３１ａを有していない構成でもよい。また、シール部材３１は、図５（ｂ）に示すように、回収側シール部３１ｂを有していない構成でもよい。

次に、本発明の実施例について説明する。仕切り部材３０とシール部材３１の材料の組合せについて検討した結果を表１に示す。表１中、○、△、×の印は、仕切り部材３０とシール部材３１の接合強度の大きさを示し、○印は、接合強度が最も大きく、×印が接合強度が最も小さく、×印は、両者の中間の接合強度を示している。

表１中、△印で示す組合せが、２色成型の成型性（仕切り部材３０とシール部材３１の接合性）と、材料毎の分離が容易な分離性を有する点で好ましい。従って、２色成型の成型性と分離性を考慮するならば、仕切り部材３０は、ＡＢＳを用い、シール部材３１は、ポリスチレン系または水素添加スチレン系の熱可塑性エラストマーを用いるのが好ましい。

［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々な変形が可能である。

図１は、本発明の実施の形態に係るトナーカートリッジの概略の構成を示し、図１（ａ）は、断面図、図１（ｂ）は、要部正面図である。 図２（ａ）は、仕切り壁の図１のＡ方向から見た平面図、図２（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 図３は、仕切り壁を材料毎に分離する様子を示す断面図である。 図４は、本実施の形態に係るトナーカートリッジが適用された画像形成装置の概略の構成を示す図である。 図５（ａ）、（ｂ）は、仕切り壁のシール部材の変形例を示す断面図である。

符号の説明

１ トナーカートリッジ
２ 供給ボックス
２ａ 筒部
２ｂ 閉塞部
２ｃ 連結部
３ 仕切り壁
４ 回収ボックス
４ａ 筒部
４ｂ 閉塞部
４ｃ 連結部
５ オーガ
６ モータ
７Ｂ 大ギヤ
７Ａ 小ギヤ
２０ 排出口
２１ 軸受け部
２２ 係合穴
２３ 段差部
２３ａ 側面
３０ 仕切り部材
３０ａ 板状部
３０ｂ 軸受け部
３０ｃ 貫通穴
３１ シール部材
３１ａ 供給側シール部
３１ｂ 回収側シール部
３１ｃ 接続部
４０ 回収口
４１ 係止爪
４１ａ 傾斜面
４２ 端面
５０ オーガ軸
５１ 羽根
１００ 画像形成装置
１０１ 感光体
１０２ 帯電器
１０３ 露光光学系
１０４ 現像装置
１０５ 転写器
１０６ クリーニングブレード
１０７ クリーニング器
１０９ 定着器
Ｐ 記録媒体

Claims (7)

1. 一方の端部が閉塞され、他方の端部が開放された筒状を有し、現像装置に供給する未使用トナーを収容するトナー供給室と、
   一方の端部が閉塞され、他方の端部が開放された筒状を有し、廃トナーが回収されるトナー回収室と、
   前記トナー供給室および前記トナー回収室の開放端同士を対向させ、それらの前記開放端に接触するように前記開放端間に配置され、樹脂からなる仕切り部材と弾性を有する熱可塑性エラストマーからなるシール部材とが２色成型によって成型された仕切り壁とを備えたトナーカートリッジ。
2. 前記仕切り壁の前記シール部材は、前記仕切り部材の両面に前記トナー供給室および前記トナー回収室の前記開放端にそれぞれ接触するシール部を有する請求項１に記載のトナーカートリッジ。
3. 前記仕切り壁の前記仕切り部材は、貫通穴を有し、
   前記シール部材は、前記貫通穴を通して前記仕切り部材の両側の前記シール部を接続する接続部を備えた請求項２に記載のトナーカートリッジ。
4. 前記仕切り部材は、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene polymer）樹脂から形成され、
   前記シール部材は、水素添加スチレン系またはポリスチレン系の熱可塑性エラストマーから形成された請求項１に記載のトナーカートリッジ。
5. 前記トナー供給室は、閉塞された前記一方の端部に設けられた軸受けと、前記未使用トナーが前記現像装置に供給される排出口とを有し、
   前記仕切り壁は、前記トナー供給室の前記軸受けに対向する位置に設けられた軸受けを有し、
   さらに、前記トナー供給室の前記軸受けと前記仕切り壁の前記軸受けによって回転可能に支持され、前記トナー供給室に収容された前記未使用トナーを攪拌するとともに前記排出口に搬送するトナー攪拌搬送部材を備えた請求項１に記載のトナーカートリッジ。
6. 前記トナー供給室および前記トナー回収室は、角筒状を有する請求項１に記載のトナーカートリッジ。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のトナーカートリッジと、
   前記トナーカートリッジが着脱可能に装着され、感光体に形成された静電潜像を、前記トナーカートリッジの前記トナー供給室から供給された前記未使用トナーで現像してトナー像を形成する現像装置と、
   前記感光体に形成された前記トナー像が記録媒体に転写された後に前記感光体に残留する前記廃トナーを除去して前記トナーカートリッジの前記トナー回収室に回収する回収部とを備えた画像形成装置。

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