JP5314635B2 - トナー収容容器及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置に用いられる、トナー攪拌部材やトナー搬送部材、トナー担持体等の回転体を備えたトナー収容容器及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式の複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置においては、画像形成装置の現像部にトナー供給口からトナーを供給するトナーカートリッジや中間ホッパー等のトナー収容容器が備えられており、このトナー収容容器内には、容器内のトナーをトナー供給口まで搬送するためにトナー攪拌部材が設けられている。

トナー攪拌部材としては、トナー収容容器内に回転自在に支持される回転軸と、回転軸の外周面に形成される螺旋羽とで構成される攪拌搬送スクリューや、回転軸の外周面に合成樹脂製シート等の可撓性部材を取り付けた攪拌パドルがあり、回転軸を中心としてトナー攪拌部材を回転させることでトナー収容容器内のトナーが攪拌され、トナー供給口までトナーが搬送されるようになっている。

上記のような構成の場合、トナー収容容器と回転軸との隙間からトナーが漏出しないように、トナー収容容器と回転軸との間に弾性部材から成るシール部材を配置する対策が取られている。

図８は、従来のトナー収容容器における回転軸の支持部周辺を示す断面図である。図８に示すように、回転軸１０１の端部はトナー収容容器１０２の軸受け孔１０３に挿入されて回転自在に支持されている。回転軸１０１の外周面には、トナー収容容器１０２の内側面１０２ａと対向するフランジ部１０４が形成されており、フランジ部１０４と内側面１０２ａとの間には弾性材料から成るリング状のシール部材１０５が配置されている。

ここで、シール部材１０５によるシール性能を高めてトナーの漏出を確実に防止するためには、シール部材１０５とフランジ部１０４及び内側面１０２ａとの接触面積を広くするとともに、シール部材１０５を所定以上の圧縮率で圧縮してフランジ部１０４及び内側面１０２ａとの密着性を高める必要がある。

しかし、シール部材１０５の面積及び圧縮率が大きくなると、トナー攪拌部材の駆動トルクが大きくなってモータの負荷が増加してしまう。また、シール部材１０５と内側面１０２ａとの摩擦により発熱し、トナーの融着も発生し易くなる。

そこで、例えば特許文献１には、弾性材料から成るリング状のパッキン（シール部材）とポリエステルフィルム等の低摩擦シール体とを現像ローラの回転軸に装着することにより、現像ローラの回転トルクを高くすることなくトナー漏れを防止する方法が開示されている。

特開平２−２４８９７４号公報

特許文献１の方法によれば、低摩擦シール体により駆動トルクは低減できるものの、弾性材料から成るシール部材のみを用いた場合に比べて密着性が弱くなるため、シール性能が低下する。また、低摩擦シール体に折れ目等が入って表面が破損すると、シール性能が損なわれてしまい復元できなくなる。一方、弾性材料とグリス等のシール剤とを併用することにより、トルクを低下させつつシール性能を維持する方法も一般的であるが、シール剤がはみ出してトナーに混入し、画像不具合を引き起こすおそれがあった。

なお、ここではトナー攪拌部材を備えたトナー収容容器の回転軸周りのシール構造を例に挙げて説明したが、現像剤攪拌搬送部材、現像ローラ等の回転体を備えた現像装置のシール構造においても同様の問題点が存在する。

本発明は、上記問題点に鑑み、簡単な構成で回転軸端部のシール性能を確保しつつ、回転体の駆動トルクも低減できるトナー収容容器及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、トナーを収容するトナー収容部と、該トナー収容部の側面に回転可能に支持される回転軸を有する回転体と、を備えたトナー収容容器において、前記回転軸の外周面には、前記トナー収容部の内側面に対向するフランジ部が形成され、前記フランジ部と前記トナー収容部の内側面との間には弾性材料で形成されたリング状のシール部材が前記回転軸方向に圧縮されて配置されており、前記シール部材の圧縮率を前記フランジ部の径方向内側から径方向外側へ向かって連続的に高くしたことを特徴としている。

また本発明は、上記構成のトナー収容容器において、前記フランジ部と前記トナー収容部の内側面との間隔が前記フランジ部の径方向外側へ向かうにつれて小さくなるように、前記フランジ部と前記トナー収容部の内側面の少なくとも一方にテーパ部を設けたことを特徴としている。

また本発明は、上記構成のトナー収容容器において、前記シール部材の厚みを、前記フランジ部の径方向外側へ向かうにつれて厚くしたことを特徴としている。

また本発明は、上記構成のトナー収容容器において、前記シール部材は、前記フランジ部及び前記回転軸の外周面に固定されることを特徴としている。

また本発明は、上記構成のトナー収容容器が搭載された画像形成装置である。

本発明の第１の構成によれば、シール部材の圧縮率を径方向内側から外側に向かって連続的に高めることにより、シール部材の径方向外側においてはフランジ部及び内側面との密着性が強くなり、トナー収容部内のトナーの容器外部への漏出を確実に防止することができる。また、シール部材の径方向内側においてはフランジ部に対する圧接力が弱くなるため、回転軸の駆動トルクを低減することができる。また、シール部材とフランジ部及び内側面との摩擦力も低減されるため、シール部材、回転軸、或いはトナー収容部の内側面の発熱、及びそれに伴うトナーの融着も抑制できる。さらに、シール部材の圧縮率を局所的に高くした場合に比べてシール部材に加わる負荷が分散されるため、シール部材の耐久性も向上する。

また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成のトナー収容容器において、フランジ部とトナー収容部の内側面の少なくとも一方にテーパ部を設けることにより、簡易な構成でシール部材の圧縮率を径方向内側から外側に向かって連続的に高めることができる。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第１の構成のトナー収容容器において、シール部材の厚みを径方向内側から外側に向かって厚くすることにより、簡易な構成でシール部材の圧縮率を径方向内側から外側に向かって連続的に高めることができる。また、回転軸やトナー収容宇容器の設計変更も不要となる。

また、本発明の第４の構成によれば、上記第１乃至第３のいずれかの構成のトナー収容容器において、シール部材をフランジ部及び回転軸の外周面に固定することにより、シール部材は回転軸の回転によってトナー収容部の内側面との間で摺動する。従って、摺動面が一面のみとなり、回転軸の駆動トルクをより低減することができる。

また、本発明の第５の構成によれば、上記第１乃至第４のいずれかの構成のトナー収容容器を搭載することにより、トナー収容容器からのトナー漏れによる装置内部の汚染や発熱によるトナーの融着を抑制するとともに、トナー収容容器内の回転体の駆動に用いるモータの小型化も可能な画像形成装置となる。

本発明のトナー収容容器が搭載された画像形成装置の概略断面図 本発明のトナーコンテナを下方から見た斜視図 トナーコンテナ内部の概略を示す側面断面図 本発明の第１実施形態に係るトナーコンテナにおける、攪拌パドルの回転軸端部周辺の断面斜視図 第１実施形態のトナーコンテナに用いられるシール部材の断面図（図５（ａ））及び攪拌パドルの回転軸端部周辺の断面図（図５（ｂ）） 本発明の第２実施形態に係るトナーコンテナにおける、攪拌パドルの回転軸端部周辺の断面図 本発明の第３実施形態のトナーコンテナに用いられるシール部材の断面図（図７（ａ））及び攪拌パドルの回転軸端部周辺の断面図（図７（ｂ）） 従来のトナーコンテナにおける、攪拌パドルの回転軸端部周辺の断面図

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明のトナー収容容器を備えた画像形成装置の概略断面図である。図１において、１００は画像形成装置であり、ここでは一例としてデジタル複合機を示している。画像形成装置１００では、コピー動作を行う場合、複合機本体２内の画像形成部３において、帯電ユニット４により図中のＡ方向に回転する小径の感光体ドラム５が一様に帯電される。次に、画像読取部６で読み取られた原稿画像データに基づく露光ユニット（レーザ走査ユニット等）７からのレーザビームにより感光体ドラム５上に静電潜像が形成され、現像ユニット８により静電潜像に現像剤（以下、トナーという）が付着されてトナー像が形成される。この現像ユニット８へのトナーの供給はトナーコンテナ９から行われる。

上記のようにトナー像が形成された感光体ドラム５に向けて、用紙が給紙機構１０から用紙搬送路１１及びレジストローラ対１２を経由して画像形成部３に搬送され、この画像形成部３において転写ローラ１３（画像転写部）により感光体ドラム５の表面におけるトナー像が用紙に転写される。そして、トナー像が転写された用紙は感光体ドラム５から分離され、定着ローラ対１４ａを有する定着部１４に搬送されてトナー像が定着される。定着部１４を通過した用紙は、複数方向に分岐した用紙搬送路１５に送られて、用紙搬送路１５の分岐点に設けられた複数の経路切換ガイドを有する経路切換機構２１、２２によって搬送方向が振り分けられ、そのまま（或いは、用紙搬送路１６に送られて両面コピーされた後に）、第１排出トレイ１７ａ、第２排出トレイ１７ｂから成る用紙排出部に排出される。

また、図示しないが、感光体ドラム５の表面の残留電荷を除去する除電装置が感光体ドラム５の回転方向に対しクリーニング装置１８の下流側に設けられている。さらに、給紙機構１０は、複合機本体２に着脱自在に取り付けられ、用紙を収納する複数の給紙カセット１０ａ、１０ｂと、その上方に設けられる手差し給紙機構（バイパスユニット）１０ｃとを備えてなり、これらは用紙搬送路１１によって感光体ドラム５及び現像ユニット８等からなる画像形成部３に繋がっている。画像読取部６の上端にはコンタクトガラス上に載置される原稿を押さえて保持する開閉可能なプラテン（原稿押さえ）２４が設けられている。

用紙搬送路１５は、具体的には、定着ローラ対１４ａの下流側において、まず左右二股に分岐し、一方の経路（図１では右方向に分岐する経路）は第１排出トレイ１７ａに連通するように構成されている。そして、他方の経路（図１では左方向に分岐する経路）は搬送ローラ対１９を経由して上下に分岐し、一方の経路（図１では左方向に分岐する経路）は第２排出トレイ１７ｂに連通するように構成されている。これに対し、他方の経路（図１では下方向に分岐する経路）は用紙搬送路１６に連通するように構成されている。

次に、本発明のトナーコンテナ９について図２及び図３を参照して説明する。図２はトナーコンテナを下方から見た斜視図、図３はトナーコンテナ内部の概略構成を示す側面断面図である。なお、図３は図２の紙面奥側から見た状態を示している。ケーシング（筐体）３０はトナーを貯留する容器であり、内部は仕切壁３１によってトナー供給部３３とトナー攪拌部３５とに分離されている。トナー供給部３３には、現像ユニット８（図１参照）にトナーを供給するためのトナー供給口３７が中央部近傍に設けられており、トナー供給部３３内のトナーをトナー供給口３７まで搬送するために、螺旋形状の羽根を有するスパイラル部材４０が回転自在に設けられている。

トナー攪拌部３５には、トナー攪拌部３５内のトナーを撹拌するとともにトナー供給部３３にトナーを搬送する攪拌パドル４１が設けられている。攪拌パドル４１は、回転軸４２と、回転軸４２に固定された攪拌羽根４３とから構成されている。回転軸４２の一端はトナー攪拌部３５の外側面に突出し、駆動源からの駆動力を回転軸４２に伝達する駆動カップリング４４及びギヤ４５が設けられている。ギヤ４５はアイドルギヤ４７を介してスパイラル部材４０の駆動入力ギヤ４９と連結されている。

トナーコンテナ９内のトナー搬送動作について説明すると、印刷開始時には、攪拌パドル４１が図３において矢印Ｂ方向に回転する。これにより、トナー攪拌部３５内のトナーが攪拌され、特に、トナー攪拌部３５の底部に溜まっているトナーが攪拌羽根４３による内壁の摺擦によって掻き出されて隣接するトナー供給部３３に搬送されていく。トナー供給部３３においては、スパイラル部材４０の回転によってトナーがトナー供給口３７まで搬送される。そしてトナー供給口３７から現像ユニット８にトナーが供給される。

図４は、本発明の第１実施形態に係るトナーコンテナにおける、攪拌パドルの回転軸端部周辺の断面斜視図であり、図５は、第１実施形態のトナーコンテナに用いられるシール部材及び攪拌パドルの回転軸端部周辺の断面図である。図４及び図５に示すように、攪拌パドル４１の回転軸４２はケーシング３０の軸受け孔５０に挿入されており、回転軸４２は軸受け孔５０において回転自在に支持されている。また、軸受け孔５０からケーシング３０の外部に突出する回転軸４２の先端にはギヤ４５が固定されている。

回転軸４２の外周面にはケーシング３０の内側面３０ａと対向するフランジ部５１が形成されており、フランジ部５１とケーシング３０の内側面３０ａとの間には弾性材料で形成されたリング状のシール部材５３が配置されている。シール部材５３はフランジ部５１及び回転軸４２の外周面に固定されており、ケーシング３０の内側面３０ａとの間で摺動する。シール部材５３は、例えばウレタンフォームやウレタンスポンジ等で成形されたシートをリング状に打ち抜いて形成される。

シール部材５３に外力を加えない状態では、図５（ａ）に示すシール部材５３の軸方向の厚みＴはフランジ部５１と内側面３０ａとの間隔よりも大きくなるように設計されている。そのため、シール部材５３はフランジ部５１と内側面３０ａとに挟まれて圧縮され、内側面３０ａに密着する。これにより、シール部材５３と内側面３０ａとの接触面へのトナーの進入を防止し、ケーシング３０の外部へのトナーの漏出を防止している。

また、本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、内側面３０ａのフランジ部５１と対向する部分にテーパ部５５が形成されており、フランジ部５１と内側面３０ａとの間隔がフランジ部５１の径方向外側へ向かうにつれて小さくなっている。一方、図５（ａ）に示すように、シール部材５３の軸方向の厚みＴは一定である。従って、シール部材５３の圧縮率はフランジ部５１の径方向内側から外側へ向かうにつれて連続的に高くなっている。

この構成により、シール部材５３の径方向外側においてはシール部材５３と内側面３０ａとの密着性が強くなり、トナー攪拌部３５から軸受け孔５０へのトナーの進入、及び軸受け孔５０からケーシング３０の外部へのトナーの漏出を確実に防止することができる。また、シール部材５３の径方向内側においては内側面３０ａに対する圧接力が弱くなるため、シール性を安定させるためにシール部材５３の径方向の寸法を大きくとっても面圧の変化はほとんどない。従って、回転軸４２の駆動トルクを増大させることなく安定したシール性を維持することができる。

また、シール部材５３と内側面３０ａとの摩擦力も低減されるため、内側面３０ａ或いはシール部材５３の発熱、及びそれに伴うトナーの融着も抑制できる。さらに、シール部材５３の圧縮率を局所的に高くした場合に比べてシール部材５３に加わる負荷が分散されるため、シール部材５３の耐久性も向上する。

なお、ここでは攪拌パドル４１の一端（図２の前側）の構成について説明するが、攪拌パドル４１の他端（図２の後側）についても、ギヤ４５が設けられていない以外は基本的に同様であるため説明を省略する。また、ここでは攪拌パドル４１の回転軸端部のシール構造について説明したが、トナー供給部３３に配置されるスパイラル部材４０（図３参照）の回転軸端部のシール構造にも適用できる。

また、シール部材５３をフランジ部５１及び回転軸４２に固定せず、内側面３０ａに固定することもできるが、シール部材５３とフランジ部５１の接触面、及びシール部材５３と回転軸４２との接触面の２面が摺動面となり、摺動面の面積が大きくなるため回転軸４２の駆動トルクも増大する。従って、第１実施形態のようにシール部材５３をフランジ部５１及び回転軸４２の外周面に固定する構成が好ましい。

図６は、本発明の第２実施形態に係るトナーコンテナにおける、攪拌パドルの回転軸端部周辺の断面図である。本実施形態では、内側面３０ａに代えてフランジ部５１側にテーパ部５５が形成されており、フランジ部５１と内側面３０ａとの間隔が回転軸４２の径方向外側へ向かうにつれて小さくなっている。また、シール部材５３は第１実施形態の図５（ａ）と同様であり、軸方向の厚みＴは一定である。

この構成により、第１実施形態と同様に、シール部材５３の圧縮率はフランジ部５１の径方向外側へ向かうにつれて連続的に高くなる。従って、シール部材５３の径方向外側においてはシール部材５３と内側面３０ａとの密着性が強くなり、トナー攪拌部３５から軸受け孔５０へのトナーの進入、及びケーシング３０の外部へのトナーの漏出を確実に防止することができる。また、シール部材５３の径方向内側においては内側面３０ａに対する圧接力が弱くなるため、回転軸４２の駆動トルクを低減することができる。また、内側面３０ａ或いはシール部材５３の発熱、及びそれに伴うトナーの融着も抑制できる。

図７は、本発明の第３実施形態のトナーコンテナに用いられるシール部材及び攪拌パドルの回転軸端部周辺の断面図である。本実施形態では、図７（ｂ）に示すように、フランジ部５１は内側面３０ａに対し略平行に形成されており、フランジ部５１と内側面３０ａとの間隔はフランジ部５１の径方向において一定である。一方、図７（ａ）に示すように、シール部材５３の軸方向の厚みは、径方向外側の厚みＴ１が径方向内側の厚みＴ２よりも大きく設計されている。

この構成により、シール部材５３をフランジ部５１と内側面３０ａとの間に配置したとき、第１及び第２実施形態と同様にシール部材５３の圧縮率はフランジ部５１の径方向外側へ向かうにつれて連続的に高くなる。従って、シール部材５３の径方向外側においてはシール部材５３と内側面３０ａとの密着性が強くなり、ケーシング３０の外部へのトナーの漏出を確実に防止することができる。また、シール部材５３の径方向内側においては内側面３０ａに対する圧接力が弱くなるため、回転軸４２の駆動トルクを低減することができる。また、内側面３０ａ或いはシール部材５３の発熱、及びそれに伴うトナーの融着も抑制できる。

また、本実施形態ではケーシング３０や回転軸４２の仕様は従来例の図８と同様であり、シール部材５３の形状を変更するだけで良いため、ケーシング３０や回転軸４２の金型の変更等を必要とせず、第１及び第２実施形態に比べて製造コストも安価となる。

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、各実施形態を適宜組み合わせた構成も本発明に包含される。例えば、上記第１及び第２実施形態では、ケーシング３０の内側面３０ａ、回転軸４２のフランジ部５１のいずれかにテーパ部５５を形成しているが、内側面３０ａ及びフランジ部５１の両方にテーパ部５５を形成しても良い。また、テーパ部５５を形成し、且つ第３実施形態の図７（ａ）に示した形状のシール部材５３を用いても良い。

また、ここではトナー収容容器として現像ユニット８にトナーを供給するトナーコンテナ９について説明したが、本発明のシール構造を感光体ドラム５にトナーを供給する現像ユニット８に適用しても良いし、トナーコンテナ９と現像ユニット８の間に配置される中間ホッパー、或いはクリーニング装置１８により回収された廃棄トナーを貯留するトナー回収容器に適用しても良い。例えば現像ユニット８のシール構造に適用する場合、現像剤攪拌搬送部材のシールのみでなく、現像剤若しくはトナーを担持する現像ローラの回転軸のシールにも適用可能である。

さらに、本発明のトナー収容容器が搭載される画像形成装置としては、図１に示したデジタル複合機に限らず、カラー複写機やモノクロ及びカラープリンタ、ファクシミリ等の、他の画像形成装置にも適用できるのはもちろんである。

本発明は、トナー攪拌部材やトナー搬送部材、現像剤担持体（トナー担持体）等の回転体を備えたトナー収容容器に利用可能であり、回転体の回転軸の外周面に、トナー収容部の内側面に対向するフランジ部を形成し、フランジ部とトナー収容部の内側面との間に弾性材料で形成されたリング状のシール部材を回転軸方向に圧縮して配置するとともに、シール部材の圧縮率をフランジ部の径方向外側へ向かうにつれて高くしたものである。

本発明の利用により、回転軸端部のシール性能を確保しつつ、回転体の駆動トルクの上昇や発熱によるトナーの融着を抑制可能なトナー収容容器を簡単な構成で提供することができる。

９ トナーコンテナ（トナー収容容器）
３０ ケーシング（トナー収容部）
３０ａ 内側面
３３ トナー供給部
３５ トナー攪拌部
３７ トナー供給口
４０ スパイラル部材（回転体）
４１ トナー撹拌部材（回転体）
４２ 回転軸
４３ 撹拌羽根
５０ 軸受け孔
５１ フランジ部
５３ シール部材
５５ テーパ部
１００ 画像形成装置

Claims (5)

1. トナーを収容するトナー収容部と、
   該トナー収容部の側面に回転可能に支持される回転軸を有する回転体と、
   を備えたトナー収容容器において、
   前記回転軸の外周面には、前記トナー収容部の内側面に対向するフランジ部が形成され、前記フランジ部と前記トナー収容部の内側面との間には弾性材料で形成されたリング状のシール部材が前記回転軸方向に圧縮されて配置されており、前記シール部材の圧縮率を前記フランジ部の径方向内側から径方向外側へ向かって連続的に高くしたことを特徴とするトナー収容容器。
2. 前記フランジ部と前記トナー収容部の内側面との間隔が前記フランジ部の径方向外側へ向かうにつれて小さくなるように、前記フランジ部と前記トナー収容部の内側面の少なくとも一方にテーパ部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のトナー収容容器。
3. 前記シール部材の厚みを、前記フランジ部の径方向外側へ向かうにつれて厚くしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトナー収容容器。
4. 前記シール部材は、前記フランジ部及び前記回転軸の外周面に固定されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のトナー収容容器。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のトナー収容容器が搭載された画像形成装置。

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