JP4924006B2 - トナー充填方法 - Google Patents

Description

本発明は，電子写真方式の画像形成装置に利用されるトナー容器およびトナー充填方法に関する。さらに詳細には，未使用のトナーを収容するトナー貯蔵部と廃トナーを収容する廃トナー回収部とが一体となったトナー容器およびトナー充填方法に関する。

電子写真方式の画像形成装置では，トナー像を感光体ドラム上に形成し，そのトナー像を記録用紙上に転写（あるいは一旦中間転写ベルト上に転写した後に記録用紙上に転写）し，これを加熱定着することにより画像を形成する。そして，感光体ドラム上のトナー像を転写した後，感光体ドラムの表面上に残留したトナー（廃トナー）は，次の画像形成に備えクリーニングブレード等によって掻き落とされて捕集される。捕集された廃トナーは，トナーをトナー搬送管を介して感光体ドラムの近傍に設置された廃トナー回収容器に収容される。

また，近年，画像形成装置のコンパクト化が要請されている。そこで，補給トナーを収容するトナー貯蔵部と廃トナーを収容する廃トナー回収部とが一体となったトナー容器が提案されている。例えば，特許文献１には，容器内を２室に分割し，一方を補給トナーの貯蔵室（トナー貯蔵室）とし，他方を廃トナーの回収室（廃トナー回収室）とし，さらに両室を可撓性を有する仕切り部材で隔てるトナー容器が開示されている。このように，トナー貯蔵室と廃トナー回収室とを一体化することで，専用のトナー回収容器をなくすことができ，画像形成装置本体のコンパクト化を図ることができる。
特開２００３−２９５５９２号公報

しかしながら，前記した従来のトナー容器には，次のような問題があった。すなわち，可撓性を有する仕切り部材によって２室を構成するトナー容器では，仕切り部材の形状によってトナー貯蔵室の容積が変化する。そのため，トナーの充填量が安定しない。

また，トナー容器内に廃トナー回収室用のスペースが必要となり，トナーの充填量に制約がある。特に，トナー充填直後はトナー自体のかさ密度が低いため，十分な充填量を得ることが難しい。そのため，より多くのトナー充填量を確保するにはトナー貯蔵室用により大きなスペースが必要となる。一方，トナー充填量を優先すると，廃トナー回収室用のスペースが小さくなる。つまり，トナーの充填量の確保と廃トナーの回収スペースの確保とがトレードオフの関係にあり，トナーを効率よく充填ないし蓄積できない。

本発明は，前記した従来のトナー容器が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，補給トナーの充填と廃トナーの回収とを効率よく行うことができるトナー容器およびトナー充填方法を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされたトナー充填方法は，未使用トナーの充填口を有する第１トナー貯蔵室と，廃トナーの回収口を有する第２トナー貯蔵室とが一体であり，第１トナー貯蔵室と第２トナー貯蔵室とが可撓性および弾性を有する仕切り部材によって隔てられたトナー容器のトナー充填方法であって，第１トナー貯蔵室の気圧を第２トナー貯蔵室の気圧よりも高くし，気圧差により引っ張られた仕切り部材を第２トナー貯蔵室の内壁面と接触させることにより，第１トナー貯蔵室をトナー容器内で拡張させて所定量の容積とする気圧差設定ステップと，気圧差設定ステップにて第１トナー貯蔵室と第２トナー貯蔵室との間の気圧差により所定量の容積となった第１トナー貯蔵室内にトナーを充填するトナー充填ステップと，トナー充填ステップにて第１トナー貯蔵室に充填したトナーが，自重により嵩密度が上昇した後に，仕切り部材の収縮力により第１トナー貯蔵室の容積を所定量よりも縮小させ，第２トナー貯蔵室の容積を拡大する収縮ステップとを含むことを特徴としている。

本発明では，未使用のトナーを貯蔵する第１トナー貯蔵室と，廃トナーを回収する第２トナー貯蔵室とが１つの容器で構成され，両貯蔵室の共通隔壁として可撓性を有する仕切り部材を有するトナー容器を対象としている。

そして，第１トナー貯蔵室にトナーを充填するトナー充填方法として，トナーを充填する前に，第１トナー貯蔵室の気圧を第２トナー貯蔵室の気圧よりも高くする（気圧差設定ステップ）。このステップにより，可撓性を有する仕切り部材が第２トナー貯蔵室側に撓み，第１貯蔵室の容積が拡張される。さらに仕切り部材が第２トナー貯蔵室側に引っ張られることにより，仕切り部材が引き伸ばされる。よって，第１トナー貯蔵室が最大限に拡張されるとともに第１トナー貯蔵室内の容積が安定する。

次に，第１トナー貯蔵室が拡張された状態で，第１トナー貯蔵室内にトナーを供給する（トナー充填ステップ）。これにより，第１トナー貯蔵室として最大限のトナー量が充填され，第１トナー貯蔵室がトナーで満たされる。その後，充填されたトナーが自重によって密集し，かさ密度が高くなる。そして，かさ密度の上昇に伴って第１トナー貯蔵室内にスペースが生じ，仕切り部材の収縮力よって第２トナー貯蔵室のスペースが自動的に確保される。従って，トナーの充填量の確保と廃トナーの回収スペースの確保とが両立できる。

また，気圧差設定ステップでは，第２トナー貯蔵室内を減圧することとするとよりよい。すなわち，第１トナー貯蔵室を加圧すると，充填口や補給口を封止するキャップやシールが剥がれた際，トナーが飛び散るおそれがある。そのため，第２トナー貯蔵室内を減圧することでクリーンハンド化を図ることができる。

また，本発明のトナー容器は，未使用トナーの充填口を有する第１トナー貯蔵室と，廃トナーの回収口を有する第２トナー貯蔵室とが一体であり，第１トナー貯蔵室と第２トナー貯蔵室とが可撓性を有する仕切り部材によって隔てられたトナー容器であって，仕切り部材は，弾性を有し，仕切り部材が外力を受けていない状態では，第１トナー貯蔵室の容積よりも第２トナー貯蔵室の容積が大きいことを特徴としている。

本発明のトナー容器の仕切り部材は，可撓性のほか，弾性を有している。仕切り部材は，部材自体がゴム材のように弾性体であってもよいし，２枚の紙材を貼り合わせて間にバネ材を内蔵させたものであってもよい。また，第１トナー貯蔵室の容積よりも第２トナー貯蔵室の容積が大きくなるように仕切り部材が配置される。

本発明のトナー容器は，先ほどのトナー充填方法と同様の手順でトナー充填を行うことでより効率よくトナー充填および廃トナー回収領域の確保を行うことができる。すなわち，トナー充填前に第１トナー貯蔵室と第２トナー貯蔵室との間に気圧差を設け，仕切り部材を第２トナー貯蔵室側に引っ張る。これにより，第１トナー貯蔵室の容積の方が第２トナー貯蔵室の容積よりも大きくなり，第１トナー貯蔵室が拡張される。さらに仕切り部材が第２トナー貯蔵室側に引っ張られることにより，仕切り部材が引き伸ばされる。よって，第１トナー貯蔵室が最大限に拡張されるとともに第１トナー貯蔵室内の容積が安定する。この状態でトナーを充填することにより，効率よくトナーを充填できる。

その後，充填されたトナーが自重によって密集し，かさ密度が高くなる。そして，かさ密度の上昇に伴って第１トナー貯蔵室内にスペースが生じ，仕切り部材が収縮することによって再び第１トナー貯蔵室の容積よりも第２トナー貯蔵室の容積が大きくなる。すなわち，第２トナー貯蔵室用により大きなスペースが確保される。従って，トナーの充填量の確保と廃トナーの回収スペースの確保とがより効率よく両立できる。

本発明によれば，補給トナーの充填と廃トナーの回収とを効率よく行うことができるトナー容器およびトナー充填方法が提供されている。

以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお，本実施の形態は，電子写真方式のプリンタに備えられたトナー容器の充填方法に本発明を適用したものである。

本形態の画像形成装置は，電子写真方式のレーザプリンタであり，図１に示すように画像プロセス部に感光体ドラム１０１と，帯電器１０２と，露光器１０３と，現像器１０４と，転写器１０５と，クリーニング装置１０６とが配置されている。また，搬送部に給紙ローラ１０７と，排紙ローラ１０８と，給紙センサ１１０と，排紙センサ１１１と，定着装置１０９等とが配置されている。また，現像器１０４にトナーを供給するトナー容器１００と，クリーニング装置１０６によって回収された廃トナーをトナー容器１００に搬送する搬送管１１２とが配置されている。トナー容器１００は，未使用のトナーを貯蔵するトナー貯蔵室３と廃トナーを貯蔵する廃トナー回収室４とが一体となっている。トナー容器１００の詳細は後述する。

次に，上記のように構成されたレーザプリンタの動作を簡単に説明する。感光体ドラム１０１は図１中矢印方向に回転しており，帯電器１０２により表面を一様に帯電させられる。また，画像信号に基づいて，露光器１０３からレーザ光が変調発光される。このレーザ光は，不図示のポリゴンミラーにより主走査方向に走査されて感光体ドラム１０１に入射する。これにより，感光体ドラム１０１上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器１０４により現像されてトナー像となる。トナー像は，感光体ドラム１０１に対向して配置された転写器１０５により，給紙ローラ１０７によって給紙された記録紙Ｓ上に転写される。その後，トナー像が転写された記録紙Ｓは，定着装置１０９において加熱され，その熱によりトナー像が溶融して記録紙Ｓ上に定着される。画像定着後，記録紙Ｓは，排紙ローラ１０８により装置外に排出される。以上の動作により，１枚分のプリントが行われる。

転写の際，一部のトナーは，転写されずに感光体ドラム１０１上に残留し廃トナーとなる。廃トナーは，クリーニング装置１０６にて掻き取られる。クリーニング装置１０６によって回収された廃トナーは，搬送管１１２に送り込まれる。そして，廃トナーは，トナー容器１００に向かって搬送され，トナー容器１００に収容される。

続いて，トナー容器１００の構成について説明する。トナー容器１００は，図２に示すように，容器のハウジング１と，ハウジング１内の収容スペースを２室に分割する仕切り部材２とを備えている。仕切り部材２によって仕切られた一方のスペースは，現像器１０６に供給する未使用のトナー（補給用トナー）を収容するトナー貯蔵室３として，他方のスペースは，転写後に感光体ドラム１０１に残ったトナー（廃トナー）を収容する廃トナー回収室４として機能する。すなわち，本形態のトナー容器１００は，トナー貯蔵室と廃トナー回収室とが一体化されたものである。

仕切り部材２は，補給用トナーと廃トナーとが容器内で混合しないように，トナー貯蔵室３と廃トナー回収室４とを隙間なく仕切っている。また，仕切り部材２は可撓性を有する部材で構成されている。そのため，トナー貯蔵室３および廃トナー回収室４の容量は可変である。可撓性を有する部材としては，例えばポリエステル，ポリエチレン，ポリウレタン，ポリプロピレン，ナイロン樹脂が挙げられる。

また，ハウジング１には，トナー貯蔵室３側に２つの開口部３１，３２が，廃トナー回収室４側に１つの開口部４１がそれぞれ設けられている。すなわち，現像器１０６にトナーを送り出すための補給口３１と，トナー貯蔵室３内にトナーを送り込むための充填口３２と，廃トナー回収室４にトナーを送り込むための回収口４１とを備えている。補給口３１は，現像器１０６と連結する搬送管１１３に連結されている。回収口４１は，クリーニング装置１０８と連結する搬送管に連結されている。また，充填口３２は，キャップ３４によって封止されている。

続いて，トナー容器１００のトナー充填手順について説明する。まず，トナー貯蔵室３内および廃トナー回収室４内がともに空の状態のトナー容器１００を用意する。この状態での仕切り部材２は，図３に示すように自重によってトナー貯蔵室３側に撓んだ状態である。

次に，図４に示すように，充填口３２にトナー充填装置９２を接続し，回収口４１に脱気装置９１を接続する。また，補給口３１をシール部材３３によって封止する。そして，脱気装置９１により，廃トナー回収室４内を減圧する。これにより，トナー貯蔵室３と廃トナー回収室４との間に気圧差が生じ，仕切り部材２が廃トナー回収室４側に撓み，さらに仕切り部材２が廃トナー回収室４側に引っ張られる。すなわち，図４に示したように，トナー貯蔵室３が最大限に拡張されるとともにその容量が安定する。この状態で，トナー充填装置９２により，トナー貯蔵室３内にトナーを充填する。これにより，図５に示すように，トナー容器１００内の殆どが補給トナーで満たされる。

なお，トナー充填直後のトナー容器１００は，補給トナーによって満たされているため，廃トナー回収室４の容積が極めて小さい。しかし，トナー充填直後のトナー貯蔵室３内は，かさ密度が低い状態である。そのため，しばらくの間放置しておくと，図６に示すように，トナーが自重によって密集してかさ密度が高くなる。そして，かさ密度の上昇に伴ってトナー貯蔵室３内にスペースが生じ，仕切り部材２の収縮力よってトナー貯蔵室３の容積が縮小する。換言すれば，かさ密度の上昇に伴って廃トナー回収室４の容積が拡大する。そのため，トナー容器１００の画像形成装置への装着時には，廃トナー回収室４のスペースは確保されている。

［応用例］
応用例のトナー容器は，図７に示すように，バネ材１２２を内包した円筒状の紙筒１２１で構成される仕切り部材１２を有している。仕切り部材１２は，トナー充填前の初期状態では，図８に示したように紙筒１２１部分が折りたたまれている。そして，廃トナー回収室１４の容積のほうがトナー貯蔵室１３の容積よりも大きい状態になっている。この初期状態では，トナーを充填してもトナーが十分には充填されない。

トナー充填の際には，図９に示すように，充填口１３２にトナー充填装置９２を接続し，回収口１４１に脱気装置９１を接続する。そして，脱気装置９１により，廃トナー回収室１４内を減圧する。これにより，仕切り部材１２が廃トナー回収室１４側に引っ張られ，さらに仕切り部材１２内部のバネ材１２２が伸長され，紙筒１２１部分が廃トナー回収室１４の回収口１４１に向かって広げられる。これにより，トナー貯蔵室１３が最大限に拡張される。この状態で，トナー充填装置９２からトナー貯蔵室１３内にトナーを充填する。これにより，トナー容器２００内が補給トナーで満たされる。

その後，しばらくの間放置しておくことにより，かさ密度の上昇に伴ってトナー貯蔵室１３内にスペースが生じ，バネ材１２２がトナー充填前の形状となるように収縮することにより，再び紙筒１２１部分が折りたたまれて廃トナー回収室１４の容積が拡大する。そのため，トナー容器２００の画像形成装置への装着時には，廃トナー回収室１４のスペースは確保される。

応用例のトナー容器２００では，仕切り部材１２の位置が回収口１４１よりも充填口１３２に近く，バネ材１２２が外力を受けない状態の場合には，廃トナー回収室１４の容積のほうがトナー貯蔵室１３の容積よりも大きい。そのため，トナーのかさ密度の上昇およびトナーの消費に伴って，廃トナー回収室１４用により大きいスペースを確保できる。一方で，トナー充填時にはバネ材１２２を伸長させることで，トナー容器２００全体にトナーを充填できる。よって，トナー貯蔵室１３と廃トナー回収室１４との利用効率がよい。

なお，弾性を有する仕切り部材１２として，本応用例ではバネ材１２２と紙筒１２１とで構成されるものを適用しているが，これに限るものではない。例えば，ゴム材のように仕切り部材全体が高い弾性を有する部材であってもよい。

以上詳細に説明したように本形態のトナー容器では，トナーを充填する前に廃トナー回収室４を減圧することにより，トナー貯蔵室３と廃トナー回収室４との間に気圧差を設けている。これにより，仕切り部材２が廃トナー回収室４側に撓み，トナー貯蔵室３の容積が拡張される。さらに仕切り部材２が廃トナー回収室４側に引き寄せられることで，仕切り部材２の弾性限度内で仕切り部材２が引き伸ばされ，トナー貯蔵室３が最大限に拡張されるとともにトナー貯蔵室３内の容積が安定する。

そして，トナー貯蔵室３が拡張された状態で，トナー貯蔵室３内にトナーを供給する。これにより，トナー貯蔵室３として最大限のトナー量が充填され，ハウジング１内の殆どのスペースがトナーで満たされる。その後，かさ密度の上昇に伴ってトナー貯蔵室３内にスペースが生じ，仕切り部材２の収縮力よって廃トナー回収室４のスペースが自動的に確保される。従って，補給トナーの充填と廃トナーの回収とを効率よく行うことができるトナー容器およびその充填方法が実現している。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。画像形成装置としては，プリンタ，複写機，スキャナ，ＦＡＸ等であって電子写真方式にて画像を形成するものであれば適用可能である。また，カラー画像を形成するものであってもモノクロ画像専用のものであってもよい。また，タンデム方式であっても４サイクル方式であってもよい。また，２次転写方式であっても直接転写方式であってもよい。

また，トナー充填時に仕切り部材２を廃トナー回収室４側に引っ張る方法としては，本実施の形態のように廃トナー回収室４を減圧するほか，トナー貯蔵室３を加圧してもよい。ただし，トナー貯蔵室３を加圧すると，充填口３２や補給口３１を封止するキャップやシールが剥がれた際，トナーが飛び散るおそれがある。そのため，廃トナー回収室４内を減圧する方がクリーンハンド化を図る上でより好ましい。

実施の形態にかかるプリンタの概略構成を示す図である。 実施の形態にかかるトナー容器の概略構成を示す図である。 実施の形態にかかるトナー容器の，両トナー室内が空の状態を示す図である。 実施の形態にかかるトナー容器の，トナー充填開始前の状態を示す図である。 実施の形態にかかるトナー容器の，トナー充填開始直後の状態を示す図である。 実施の形態にかかるトナー容器の，トナー充填後，所定時間放置した状態を示す図である。 応用例にかかるトナー容器の，仕切り部材を示す図である。 応用例にかかるトナー容器の，両トナー室内が空の状態を示す図である。 応用例にかかるトナー容器の，トナー充填開始直後の状態を示す図である。

符号の説明

１ ハウジング
２ 仕切り部材
３ トナー貯蔵室（第１トナー貯蔵室）
４ 廃トナー回収室（第２トナー貯蔵室）
３１ 補給口
３２ 充填口
４１ 回収口
９１ 脱気装置
９２ トナー充填装置
１００ トナー容器
１０６ 現像器

Claims (2)

1. 未使用トナーの充填口を有する第１トナー貯蔵室と，廃トナーの回収口を有する第２トナー貯蔵室とが一体であり，前記第１トナー貯蔵室と前記第２トナー貯蔵室とが可撓性および弾性を有する仕切り部材によって隔てられたトナー容器のトナー充填方法において，
   前記第１トナー貯蔵室の気圧を前記第２トナー貯蔵室の気圧よりも高くし，気圧差により引っ張られた前記仕切り部材を前記第２トナー貯蔵室の内壁面と接触させることにより，前記第１トナー貯蔵室を前記トナー容器内で拡張させて所定量の容積とする気圧差設定ステップと，
   前記気圧差設定ステップにて前記第１トナー貯蔵室と前記第２トナー貯蔵室との間の気圧差により前記所定量の容積となった前記第１トナー貯蔵室内にトナーを充填するトナー充填ステップと，
   前記トナー充填ステップにて前記第１トナー貯蔵室に充填したトナーが，自重により嵩密度が上昇した後に，前記仕切り部材の収縮力により前記第１トナー貯蔵室の容積を前記所定量よりも縮小させ，前記第２トナー貯蔵室の容積を拡大する収縮ステップと，
   を含むことを特徴とするトナー充填方法。
2. 請求項１に記載するトナー充填方法において，
   前記気圧差設定ステップでは，前記第２トナー貯蔵室内を減圧することを特徴とするトナー充填方法。

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