JP5337568B2

JP5337568B2 - トナー補給装置およびそれを備える画像形成装置

Info

Publication number: JP5337568B2
Application number: JP2009105258A
Authority: JP
Inventors: 英司天竺; 庄一藤田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2009-04-23
Filing date: 2009-04-23
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2029-04-23
Also published as: JP2010256551A

Description

この発明は、トナー補給装置およびそれを備える画像形成装置に関する。

静電電子写真方式を利用した画像形成装置の画像形成工程は、一般に帯電、露光、現像、転写、剥離、クリーニング、除電、および定着の各工程からなる。画像を形成する工程は、具体的には、回転駆動される感光体の表面を帯電装置によって均一に帯電し、帯電した感光体表面に露光装置によってレーザ光を照射し、静電潜像を形成する。

続いて、感光体上の静電潜像を現像装置によって現像し、感光体表面上にトナー像を形成する。感光体上のトナー像を転写装置によって転写材上に転写し、その後、定着装置によって加熱することによって、トナー像を転写材上に固定する。

また、感光体表面上に残った転写残留トナーをクリーニング装置により除去し、所定の回収部に回収すると共に、クリーニングした後の感光体表面を除電装置により残留電荷を除去し、次の画像形成に備える。
感光体上の静電潜像を現像する現像剤としては、トナーのみからなる一成分現像剤やトナーとキャリアとからなる二成分現像剤が一般に用いられる。

近年においては省エネや高画質化に対するユーザーの要望に応えるため、軟化温度が低く体積平均粒径が５〜９μｍといった小粒径トナーがよく使用されている。このようなトナーは、低温での定着を可能とし、高解像度化や粒状感の低減といった高画質化に有効である。
しかし、トナーの流動性が低く、トナーカートリッジから現像装置へのトナー補給量を制御することが難しいといった課題がある。また、トナー補給装置の供給ローラとの摩擦により、トナー凝集が発生したり、トナーの外添剤が埋没することによって流動性が低下する問題があった。

このような問題を解決するために、それぞれが回転軸を有する第１および第２撹拌搬送部材をケーシング内に備え、各回転軸の両端がケーシングの外壁に固定された軸受によって支持されたトナー補給装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−８３８０２号公報

しかしながら、従来のこのような攪拌搬送部材を用いるトナー補給装置をリサイクルしようとすると、構造が複雑で、軸受けから攪拌搬送部材の取り外しに手間がかかり、ケーシング内部の清掃が容易でないため、そのリサイクルを効率的に行うことが難しいという課題がある。
この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、構造が簡単で分解や清掃が容易でリサイクルを効率的に行うことが可能なトナー補給装置を提供するものである。

この発明は、トナー排出口を有し粉体トナーを収容する開閉可能なトナー容器と、トナー容器内に移動可能に設けられ移動動作によってトナーを撹拌してトナー排出口から排出する磁石付きの撹拌部材と、トナー容器の外部に設けられ前記磁石と磁気的に結合して撹拌部材を移動させる駆動源とを備えたトナー補給装置を提供するものである。

この発明によれば、トナー容器が開閉可能であり、トナー容器内の撹拌部材と外部の駆動源とが磁気的な結合され機械的に結合されていないので、トナー容器を開くだけで撹拌部材を簡単に取りはずすことができ、トナー容器の清掃にも手間を要しないため、リサイクルを効率よく行うことができる。

この発明の実施形態１のトナー補給装置を示す断面図である。図１のＡ部拡大図である。図１のＢ部拡大図である。図１のトナー補給装置の分解斜視図である。この発明の実施形態３の画像形成装置を示す構成説明図である。この発明の実施形態２のトナー補給装置を示す図４対応図である。

この発明のトナー補給装置は、トナー排出口を有し粉体トナーを収容する開閉可能なトナー容器と、トナー容器内に移動可能に設けられた磁石付きの撹拌部材と、トナー容器の外部に設けられ前記磁石と磁気的に結合して撹拌部材を移動させる駆動源とを備えたことを特徴とする。

撹拌部材が、円錐部材と、円錐部材から半径方向に突出する複数の羽根部材とを備え、駆動源が回転駆動源であり、円錐形部材は駆動源によって軸中心に回転するように構成されてもよい。

トナー容器は、トナー排出口を有する底板を備え、トナー排出口は、円錐形部材が回転するとき前記羽根部材によってトナーが排出される位置に形成されることが好ましい。
円錐部材は、中心軸に沿って頂点から突出する丈夫突起と、底面から中心軸に沿って突出する底部突起を備えてもよい。
補給トナー収容容器は、上部突起の先端が係合する凹部を有する上部内壁と、底部突起の先端が係合する凹部を有する底部内壁とを備えてもよい。

この発明は、別の観点から、表面に静電荷像が形成される感光体と、感光体の表面を帯電させるための帯電手段と、帯電状態にある感光体表面に画像情報に基づく信号光を照射して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、前記現像手段にトナーを補給するトナー補給装置と、トナー像を記録媒体に転写させる転写手段と、記録媒体に転写されたトナー像を定着させる定着手段とを含む画像形成装置であって、トナー補給装置が、上記トナー補給装置であることを特徴とする画像形成装置を提供するものである。

以下、図面に示す実施形態を用いてこの発明を詳述する。
実施形態１
図１は、この発明の実施形態１のトナー補給装置の断面図、図２と図３は図１のＡ部とＢ部の拡大図、図４は図１のトナー補給装置の分解斜視図である。
これらの図に示すように、トナー補給装置は５００〜１０００ｍＬの粉体トナーを収容するトナー容器１と駆動部２からなる。

トナー容器１は、円筒ケース１１と、底板１１ａとを備え、底板１１ａは円筒ケース１１に取りはずし可能に嵌め込まれ、図示しない締結部品により円筒ケース１１の底部に固定される。底板１１ａはトナー排出口１３と、トナー排出口１３を開閉するシャッタ２０とを備える。

トナー容器１は撹拌排出部材１２を内部に備え、撹拌排出部材１２は、円錐形の回転羽根保持部材１４と、回転羽根保持部材１４から底板１１ａに沿って半径方向に突出する２枚の回転羽根１５ａ、１５ｂとを備える。回転羽根１５ａ、１５ｂは傾きが一定に保持されている。回転羽根保持部材１４は、その中心軸に沿って底面から下方に突出する底部突起１６と、その中心軸に沿って頂点から上方に突出する上部突起１７を備える。

上部突起１７の先端部１７ａは円筒ケース１１の天井面の中心の凹部１２ａに係合し、底部突起１６は底板１１ａの中心の凹部１２ｂに係合している（図２、図３参照）。なお、底板１１ａに設けられるトナー排出口１３は、回転羽根保持部材１４の外周よりも外側に位置する。

回転羽根１５ａ、１５ｂは、台形の板状の羽根で、底板１１ａに対して垂直になるように回転羽根保持部材１４の外周に固定されている。撹拌排出部材１２、円筒ケース１１および底板１１ａなどの材質としては、プラスチック、例えば、ＡＢＳ樹脂が好適に用いられる。また、撹拌排出部材１２は、回転羽根１５ａ、１５ｂと回転羽根保持部材１４との接合部近傍に、２つの永久磁石１８ａ、１８ｂを備える。

一方、駆動部２は、２つの永久磁石２１ａ，２１ｂを両端に備える直方体形状の保持部材２１と、モータ２３とを備え、モータ２３の出力軸２２は保持部材２１の中央に結合し、保持部材２１を回転させるようになっている。永久磁石２１ａと永久磁石１８ａ、および、永久磁石２１ｂと永久磁石１８ｂとは互いの磁力が作用しあうように、底板１１ａを挟んで向き合う位置に設けられている。

永久磁石２１ａと永久磁石１８ａ、および、永久磁石２１ｂと永久磁石１８ｂは、互いに引き合うように、磁極が設定されることが好ましい。
このような構成において、モータ２３が５〜１５ｒｐｍで駆動すると、それによって保持部材２１が回転する。磁石２１ａ，２１ｂは磁石１８ａ，１８ｂと磁気的に結合しているので、撹拌排出部材１２が連動して軸中心に回転する。

トナー容器１内に収容されている粉体トナーは、撹拌排出部材１２の回転によって、撹拌される。この時、シャッタ２０が開くと、トナーは回転羽根１５ａ，１５ｂによってトナー排出口１３の方へ案内され、トナー排出口１３から排出される。

実施形態２
図６は、この発明の実施形態２のトナー補給装置の図４対応図である。
図６に示すように、この実施形態のトナー補給装置は５００〜１０００ｍＬの粉体トナーを収容するトナー容器１０１と駆動部１０２からなる。

トナー容器１０１は、円筒ケース１１１と、底板１１１ａとを備え、底板１１１ａは円筒ケース１１１に取りはずし可能に嵌め込まれ、図示しない締結部品により円筒ケース１１１の底部に固定される。底板１１１ａはトナー排出口１３と、トナー排出口１３を開閉するシャッタ（図示せず）を備える。

トナー容器１１１は撹拌排出部材１１２を内部に備え、撹拌排出部材１１２は、円錐形の回転羽根保持部材１４と、回転羽根保持部材１４から底板１１ａに沿って半径方向に突出する４枚の回転羽根１５ａ〜１５ｄを備える。

回転羽根保持部材１４は、その中心軸に沿って底面から下方に突出する底部突起１６と、その中心軸に沿って頂点から上方に突出する上部突起１７を備える。なお、この実施形態では、上部突起１７の先端部１７ａは円筒ケース１１の天井面に係合せず、また、底部突起１６も底板１１ａに係合しない。つまり、それらが係合する凹部が設けられていない。
また、底板１１ａに設けられるトナー排出口１３は、回転羽根保持部材１４の外周よりも外側に位置する。

回転羽根１５ａ〜１５ｄは、台形の板状の羽根で、底板１１１ａに対して垂直になるように回転羽根保持部材１４の外周に固定されている。撹拌排出部材１１２、円筒ケース１１１および底板１１１ａなどの材質としては、プラスチック、例えば、ＡＢＳ樹脂が好適に用いられる。また、撹拌排出部材１１２は、回転羽根１５ａ〜１５ｄと回転羽根保持部材１４との接合部近傍に、それぞれ４つの永久磁石（図示しない）を備える。

一方、駆動部１０２は、４つの永久磁石２１ａ〜２１ｄを先端に備える十字形状の保持部材１２１と、モータ２３とを備え、モータ２３の出力軸２２は保持部材１２１の中央に結合し、保持部材１２１を回転させるようになっている。

４つの永久磁石２１ａ〜２１ｄと、撹拌排出部材１１２に設けられた４つの永久磁石とは、実施形態１と同様に互いの磁力が作用しあうように、底板１１１ａを挟んで向き合う位置に設けられ、互いに引き合うように、磁極が設定される。

このような構成において、モータ２３が５〜１５ｒｐｍで駆動すると、磁石２１ａ〜２１ｄが撹拌排出部材１１２の４つの磁石と磁気的に結合しているので、撹拌排出部材１１２はトナー容器１０１内でトナーの中を浮遊しながら軸中心に回転する。

トナー容器１０１内に収容されている粉体トナーは、撹拌排出部材１１２の回転によって撹拌される。この時、トナー排出口１３のシャッタが開くと、トナーは回転羽根１５ａ〜１５ｄによってトナー排出口１３の方へ運ばれ、トナー排出口１３から排出される。

実施形態３
図５は、この発明の実施形態３の画像形成装置を示す構成説明図である。画像形成装置３０は、記録用紙などの記録媒体の表面に画像を形成して、印刷物を得る装置である。画像形成装置３０は、画像形成プロセス部および給紙搬送部を含む。

画像形成プロセス部は、静電潜像を担持する感光体ドラム５と、感光体ドラム５の表面を帯電する帯電装置６と、感光体ドラム５の表面に印刷画像に対応したレーザー光を照射して静電潜像を形成するレーザースキャナーユニット３２と、感光体ドラム５表面の静電潜像を現像してトナー画像を形成する現像装置４と、感光体ドラム５の表面の異物を取り除くクリーニング装置８とを備える。

給紙搬送部は、記録用紙などの記録媒体を収容する給紙カセット３１と、感光体ドラム５の表面のトナー画像を記録媒体に転写する転写ローラー７と、記録媒体に転写されたトナー画像を記録媒体に定着させる定着装置３５と、記録媒体を転写ローラー７に向けて搬送する複数の給紙ローラー３３と、記録媒体を転写ローラー７から定着装置３５に向けて搬送する搬送ローラー３４とを備える。

また、画像形成プロセス部は、補給トナーを収容するトナー容器１（又は１０１）と、トナー容器１から現像装置４に補給トナーを供給するためのトナー搬送パイプ３と、トナー容器１のトナー撹拌排出動作を行う駆動部２（又は１０２）を備え、トナー容器１内の補給トナーを撹拌しながら現像装置４へ供給できるようになっている。

なお、トナー容器１又は１０１と駆動部２又は１０２は、実施形態１又は２でそれぞれ説明したものであり、トナーカートリッジとして画像形成プロセス部に交換可能に設置される。また、トナー容器１（又は１０１）内の補給トナーは、現像装置４に直接供給する構成となっているが、トナーホッパ等を介して補給トナーを間接的に供給することもできる。

図５において、感光体ドラム５は図示しない駆動手段によって軸中心に回転駆動され、図示しない円筒状または円柱状の導電性基体と、導電性基体の表面に形成される感光層とによって構成される。感光体ドラム５にはたとえば、導電性基体であるアルミニウム素管と、アルミニウム素管の表面に形成される有機感光層とが使用できる。有機感光層は、電荷発生物質を含む電荷発生層と、電荷輸送物質を含む電荷輸送層とを積層して形成される。有機感光層は、電荷発生物質と電荷輸送物質とを１つの層に含むものであってもよい。

帯電装置６は、感光体ドラム５の表面を所定の極性および電位に帯電させる。帯電装置６には通常、帯電ローラが用いられるけれども、それに限定されず、たとえば、ブラシ型帯電器、チャージャー型帯電器、スコロトロンといったコロナ帯電器なども使用される。レーザースキャナーユニット３２は、帯電状態にある感光体ドラム５の表面に、印刷画像データに対応するレーザー光を照射し、感光体ドラム５の表面に、印刷画像に対応する静電潜像を形成する。

現像装置４は、感光体ドラム５表面の静電潜像にトナーを供給し、静電潜像を現像してトナー像を形成する。このとき、現像装置４内から消費されたトナー量に応じて、トナー容器１からトナーが補給されるようになっている。

転写ローラー７は、感光体ドラム５表面に接して設けられ、図示しない高圧電源によりトナーとは逆の電荷が印加されるようになっている。つまり、給紙カセット３１から給紙される記録媒体をトナーと逆電荷に帯電することにより、感光体ドラム５表面に形成されるトナー画像を静電力で記録媒体上に転写する。

給紙カセット３１は、記録媒体を収容するとともに、給紙ローラー３３を介して、感光体ドラム５の表面に形成されるトナー画像が転写ローラー７の位置に到達するタイミングが一致するように、記録媒体を転写ローラー７の位置に給紙する。
搬送ローラー３４は、転写ローラー７によりトナー画像が転写された記録媒体を定着装置３５へ搬送する。

定着装置３５は、加熱ローラー３５ａと加圧ローラー３５ｂからなり、記録媒体上に転写されたトナー画像を溶融させながら圧力を加えることによって、記録媒体に定着させる。
トナー画像が定着された記録媒体は排出トレイ３６へ排出される。

また、使用済みのトナー容器１（又は１０１）をリサイクルする場合には、まず、トナー容器１を画像形成装置３０からとり出す。そして、底板１１ａ（又は１１１ａ）を円筒ケース１１（又は１１１）からはずすと、撹拌排出部材１２（又は１１２）が円筒ケース１１からはずれ、個々の部品に分離される。分離された部品を真空クリーナなどにより清掃した後、材料に応じて分別すれば容易にリサイクル処理を施すことができる。

１，１０１トナー容器
２，１０２駆動部
１１，１１１円筒ケース
１１ａ，１１１ａ底板
１２、１１２撹拌排出部材
１２ａ凹部
１２ｂ凹部
１３トナー排出口
１４回転羽根保持部
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ回転羽根
１６底部突起
１７上部突起
１７ａ先端部
１８ａ，１８ｂ永久磁石
２０シャッタ
２１保持部材
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ永久磁石
２２出力軸

Claims

トナー排出口を有し粉体トナーを収容する開閉可能なトナー容器と、トナー容器内に移動可能に設けられた磁石付きの撹拌部材と、トナー容器の外部に設けられ前記磁石と磁気的に結合して撹拌部材を移動させる駆動源とを備え、
撹拌部材が、円錐部材と、円錐部材から半径方向に突出する複数の羽根部材とを備え、駆動源が回転駆動源であり、円錐形部材は駆動源によって軸中心に回転するように構成され、
トナー容器は、前記トナー排出口を有する底板を備え、トナー排出口は、円錐形部材が回転するとき前記羽根部材によってトナーが排出される位置に形成されてなるトナー補給装置。
円錐部材は、中心軸に沿って頂点から突出する上部突起と、底面から中心軸に沿って突出する底部突起を備える請求項１記載のトナー補給装置。
トナー容器は、上部突起の先端が係合する凹部を有する上部内壁と、底部突起の先端が係合する凹部を有する底部内壁とを備える請求項２記載のトナー補給装置。
表面に静電荷像が形成される感光体と、感光体の表面を帯電させるための帯電手段と、帯電状態にある感光体表面に画像情報に基づく信号光を照射して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、前記現像手段にトナーを補給するトナー補給装置と、トナー像を記録媒体に転写させる転写手段と、記録媒体に転写されたトナー像を定着させる定着手段とを含む画像形成装置であって、
前記トナー補給装置が、請求項１〜３のいずれか１つに記載のトナー補給装置であることを特徴とする画像形成装置。