JP5488571B2 - 粉体収納容器、粉体補給装置及び画像形成装置 - Google Patents

粉体収納容器、粉体補給装置及び画像形成装置 Download PDF

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本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機やそれら複数の機能を備えた複合機などの画像形成装置に用いられる粉体となる現像剤を収納する粉体収納容器、その粉体収納容器を備える粉体補給装置及び画像形成装置に関するものである。
像担持体に形成された静電潜像を粉体であるトナーを用いた現像装置によって可視像化する画像形成装置においては、画像形成に伴って現像装置内のトナーが消費されていく。そのため、従来はトナーを収容した粉体収納容器となるトナー容器を有するトナー補給装置を備え、そのトナー補給装置によってトナー容器に収容されたトナーを現像装置へ補給する画像形成装置が知られている。
このような構成のトナー補給装置においては、トナー容器内のトナーが容器の端部に形成された開口から保管時や輸送時に外部へ漏れないように、栓部材によって開口が閉じられていて、画像形成装置本体に装着された時に栓部材が取り除かれるように構成されている。このようなトナー容器やそれを備えたトナー補給装置や画像形成装置としては、例えば特許文献1が挙げられる。
トナー容器の保管状態は、理想的には容器が軸線方向(長手方向)に長いため、トナー容器の軸線が水平になるように保管するのが好ましい。しかし、開口を下にしてトナー容器を立てた状態で保管すると、開口近傍において、トナーが自重により凝集してしまい、トナー容器を装置本体にセットしたときにトナー排出の妨げによる、トナーの排出や搬送の不安定原因と成り易く、新たな構造が要望されている
本発明は、容器内に収納されている粉体の漏れや飛散を防止しながらも、確実に容器外に粉体を排出可能してトナーの排出や搬送が安定して行える新たな構造の粉体収納容器、粉体補給装置及び画像形成装置を提供することを、目的とする。
本発明に係る画像形成装置に用いられる粉体を収容する長手方向に延びる粉体収納容器は、長手方向の一端と、該一端と長手方向逆側に開口を有する他端とを備え、画像形成装置本体から粉体を搬送することに利用される駆動力を受け取る歯車と、他端側内に配置されていて、粉体受け口を有する搬送ノズルが挿入されるノズル受入口を有するノズル受入部材とを備え、粉体収納容器は、その内部の前記長手方向における歯車が設けられる位置を越えた内側の位置で粉体受け口と連通し、歯車が設けられた位置の内側の径が、一端側の粉体収納容器の内側の径に比べて狭くなっていると共に、前記粉体を上方へと持ち上げる少なくとも1つの汲み上げ部を有し、該汲み上げ部は、ノズル受入口への搬送ノズルの挿入時に、粉体受け口と対向可能な位置に形成されていることを特徴としている。
本発明に係る粉体収納容器において、ノズル受入部材は、容器本体と一体回転可能に設けられていることを特徴としている。
本発明に係る粉体収納容器において、ノズル受入部材は、容器本体に回転自在に支持されていることを特徴としている。
本発明に係る粉体収納容器において、補給口近傍に溜まっている粉体を崩すほぐし部材を有することを特徴としている。
本発明に係る粉体収納容器において、ほぐし部材は、ノズル受入部材から容器本体の内部に向かって突出した部材であることを特徴としている。
本発明に係る粉体収納容器において、ほぐし部材は、開閉部材の開閉動作と連動して開閉部材の移動方向に移動することを特徴としている。
本発明に係る粉体収納容器において、ほぐし部材は、開閉部材と一体的に移動可能に設けられていて、ノズル受入部材の表面よりも容器内部に突出しており、ノズル受入部材の表面を移動するリング部材であることを特徴としている。
本発明に係る粉体収納容器において、リング部材は、自身の移動方向に貫通した開口を有することを特徴としている。
本発明に係る粉体収納容器において、ほぐし部材は、開閉部材と一体的に移動可能に設けられていて、ノズル受入部材の表面よりも容器内部に突出しており、ノズル受入部材の表面を移動する複数の羽部材であることを特徴としている。
本発明に係る粉体収納容器において、ほぐし部材は、開閉部材と一体的に移動可能に設けられていて、ノズル受入部材の表面よりも容器内部に突出したピン部材であることを特徴としている。
本発明に係る粉体収納容器において、ほぐし部材は、開閉部材の移動に伴い、補給口よりも容器本体の他端側を占める第1の位置と、補給口よりも容器本体の一端側を占める第2の位置とに移動することを特徴としている。
本発明に係る粉体収納容器において、容器本体は、その内面に向け螺旋状に突出した突部を有し、自身が回転することにより収納する粉体を一端側から他端側へ移動させることを特徴としている。
本発明に係る粉体収納容器において、容器本体は少なくとも1つの汲み上げ部を有し、汲み上げ部は、搬送ノズルの装着時に、粉体受け口と対向する位置に形成されることを特徴としている。
本発明に係る粉体補給装置は、粉体収納容器と、粉体収納容器内に挿入されて粉体収納容器の補給口から粉体となるトナーが供給される粉体受け口を有する搬送ノズルと、搬送ノズルと現像装置とに連結され、搬送ノズルに供給されたトナーを現像装置へと搬送する搬送経路を有し、粉体収納容器として上記何れか1つに記載の粉体収納容器を有することを特徴としている。
本発明に係る画像形成装置は、上記粉体補給装置を備えたことを特徴としている。
発明によれば、粉体収納容器を、その内部の長手方向における歯車が設けられる位置を越えた内側の位置で搬送ノズルの粉体受け口と連通し、歯車が設けられた位置の内側の径が、一端側の粉体収納容器の内側の径に比べて狭くなるように形成することで、歯車を形成した位置よりも容器内部側で搬送ノズルが粉体を受け取れるので、従来よりもスムースに粉体の受け渡しを行うことができる
発明によれば、容器本体の他端側内に配置され、粉体受け口を有する搬送ノズルが挿入されるノズル受入口を有するノズル受入部材と、ノズル受入部材に支持されていて、搬送ノズルがノズル受入部材に挿入される動作によりスライド移動してノズル受入口を開閉する開閉部材とを有するので、搬送ノズルが挿入されるまではノズル受入口が閉じられ、開閉部材がスライド移動するとノズル受入部材の近傍に溜まっている粉体が押しのけられる。このため、ノズル受入部材周辺に空間を確保でき、容器内から粉体受け口への粉体の供給を確実に行えるので、容器内に収納されている粉体の漏れや飛散を防止しながらも、確実に容器外に粉体を排出することができる。
(a)は本発明に係る粉体収納容器の一形態を示す分解斜視図、(b)は本発明に係る粉体収納容器の別な形態を示す分解斜視図である。 本発明に係る画像形成装置の一形態を示す構成図である。 図2に示す画像形成装置が備える画像形成部の一形態を示す拡大図である。 図1(a)に示す粉体収納容器を備えた粉体補給装置の構成を示す部分断面図である。 図1(b)に示す粉体収納容器を備えた粉体補給装置の構成を示す部分断面図である。 本発明に係る粉体収納容器の全体構成と現像装置との接続状態を示す斜視図である。 本発明に係る粉体収納容器の全体構成と現像装置との接続状態を示す斜視図である。 図4に示す粉体補給装置が備える搬送ノズルと粉体収納容器との連結状態を示す断面図である。 図5に示す粉体補給装置が備える搬送ノズルと粉体収納容器との連結状態を示す断面図である。 粉体収納容器と搬送ノズルが連結された状態の断面図である。 (a)は図1(a)に示す粉体収納容器が回転したときの補給口と汲み上げ部との位置関係を示す図、(b)は粉体収納容器が回転して移動する補給口と粉体受け口との位置がずれている状態を示す図である。 (a)は図1(b)に示す粉体収納容器が回転したときの補給口と粉体受け口と汲み上げ部との位置関係を示す図、(b)は、粉体収納容器が回転して補給口と粉体受け口とにトナーが供給される状態を示す図である。 (a)はほぐし部材を備えた本発明に係る粉体収納容器の一形態を示す分解斜視図、(b)はほぐし部材を備えた本発明に係る粉体収納容器の別な形態を示す分解斜視図である。 (a)はリンク状のほぐし部材の構成を示す正面図、(b)は(a)の側面図である。 (a)はリンク状のほぐし部材が開閉部材と一体化された状態を示す断面図、(b)は(a)の側面断面図である。 図13(a)に示す粉体収納容器を備えた粉体補給装置の構成を示す部分断面図である。 図13(b)に示す粉体収納容器を備えた粉体補給装置の構成を示す部分断面図である。 図16に示す粉体補給装置が備える搬送ノズルと粉体収納容器との連結状態を示す断面図である。 図17に示す粉体収納容器と搬送ノズルが連結された状態をノズル側から見た断面図である。 (a)は複数の開口を有するほぐし部材の形態を示す正面図、(b)は(a)の側面断面図である。 (a)は羽部材で構成したほぐし部材の形態を示す正面図、(b)は(a)の側面断面図である。 (a)は開閉部材をノズル受入部材に支持するピンでほぐし部材を構成した形態を示す断面図、(b)はほぐし部材を開閉部材に設けたピン部材で構成した形態を示す断面図である。
以下、図を参照して本発明の実施形態を説明する。各実施形態及び変形例等に亘り、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すに留め、重複説明は省略する。
まず、本発明に係る画像形成装置全体の構成と動作について説明する。図2に示すように、画像形成装置本体100の上方にある粉体容器収納部となるトナー容器収容部31には、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した粉体収納容器となる4つのトナー容器38Y,38M,38C,38Kが着脱自在(交換自在)に設置されている。トナー容器収容部31の下方には中間転写ユニット15が配設されている。中間転写ユニット15が有する中間転写ベルト8の下方には、中間転写ベルト8に対向して各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した作像部6Y,6M,6C,6Kがベルト移動方向に並設されている。なお、実施形態において、(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した部材には(Y、M、C、K)の符号を付して区別している。
トナー容器38Y,38M,38C,38K内には、粉体となる各色のトナーがそれぞれ収納されていて、トナー容器収容部31にトナー容器38Y,38M,38C,38Kが装着されると、トナー容器収容部31内に臨んでいる粉体補給装置となるトナー補給装置160Y,160M,160C,160Kによって、作像部6Y,6M,6C,6Kの各現像装置内に各色のトナーが供給(補給)される。
本形態において、作像部、トナー容器、トナー補給装置は、トナーの色以外はほぼ同一構成であるので、以下、1つの構成をそれぞれ代表して説明する。
図3に示すように、イエローに対応した作像部6Yは、像担持体となる感光ドラム1Yと、感光体ドラム1Yの周囲に配設された帯電部4Y、現像装置5Y(現像部)、クリーニング部2Y、図示しない除電部等で構成されたプロセスカートリッジとして構成されていて、画像形成装置本体100に対して着脱自在とされている。そして、感光体ドラム1Y上で、作像プロセス(帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程)が行われて、感光体ドラム1Y上にイエロー画像が形成されることになる。
なお、他の3つの作像部6M,6C,6Kも、使用されるトナーの色が異なる以外は、イエローに対応した作像部6Yとほぼ同様の構成となっていて、それぞれのトナー色に対応した画像が形成される。
図3において、感光体ドラム1Yは、不図示の駆動モータによって図3中の時計方向に回転駆動され、帯電部4Yの位置で、感光体ドラム1Yの表面が一様に帯電される(帯電工程)。
その後、感光体ドラム1Yの表面は、露光装置7(図2を参照)から発せられたレーザ光Lの照射位置に達して、この位置での露光走査によってイエローに対応した静電潜像が形成される(露光工程)。感光体ドラム1Yの表面は、現像装置5Yとの対向位置(現像領域)に達して、この位置で静電潜像が現像されて、イエローのトナー像が形成される(現像工程)。
現像後の感光体ドラム1Yの表面は、中間転写ベルト8及び1次転写バイアスローラ9Yとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム1Y上のトナー像が中間転写ベルト8上に転写される(1次転写工程)。このとき、感光体ドラム1Y上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
1次転写後の感光体ドラム1Yの表面は、クリーニング部2Yとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム1Y上に残存した未転写トナーがクリーニングブレード2aによって機械的に回収される(クリーニング工程)。感光体ドラム1Yの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム1Y上の残留電位が除去される。こうして、感光体ドラム1Y上で行なわれる、一連の作像プロセスが終了する。
なお、上述した作像プロセスは、他の作像部6M,6C,6Kでも、イエロー作像部6Yと同様に行なわれる。すなわち、作像部の下方に配設された露光装置7から、画像情報に基づいたレーザ光Lが、各作像部6M,6C,6Kの感光体ドラム上に向けて照射される。詳しくは、露光装置7は、光源からレーザ光Lを発して、そのレーザ光Lを回転駆動されたポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学素子を介して各感光体ドラム1上に照射する。その後、現像工程を経て各感光体ドラム1上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト8上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト8上にカラー画像が形成される。
中間転写ユニット15は、中間転写ベルト8、4つの1次転写バイアスローラ9Y,9M,9C,9K,2次転写バックアップローラ12、複数のテンションローラ、中間転写クリーニング部等で構成されている。中間転写ベルト8は、複数のローラ部材によって張架・支持されるとともに、2次転写バックアップローラ12の回転駆動によって図2中の矢印方向に無端移動される。
4つの1次転写バイアスローラ9Y,9M,9C,9Kは、それぞれ、中間転写ベルト8を感光体ドラム1Y,1M,1C,1Kとの問に挟み込んで、1次転写ニップを形成している。1次転写バイアスローラ9Y,9M,9C,9Kには、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。
中間転写ベルト8は、矢印方向に走行して、各1次転写バイアスローラの1次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム1Y,1M,1C,1K上の各色のトナー像が、中間転写ベルト8上に重ねて1次転写される。
各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト8は、2次転写ローラ11との対向位置に達する。この位置では、2次転写バックアップローラ12が、2次転写ローラ11との問に中間転写ベルト8を挟み込んで2次転写ニップを形成している。中間転写ベルト8上に形成された4色のトナー像は、この2次転写ニップの位置に搬送された転写紙等の記録媒体P上に転写される。このとき、中間転写ベルト8には、記録媒体Pに転写されなかった未転写トナーが残存する。中間転写ベルト8は、図示しない中間転写クリーニング部の位置に達し、この位置で、中間転写ベルト8上の未転写トナーが回収される。こうして、中間転写ベルト8上で行われる、一連の転写プロセスが終了する。
2次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Pは、画像形成装置本体100の下方に配設された給紙部16から、給紙ローラ17やレジストローラ対18等を経由して搬送されたものである。詳しくは、給紙部16には、転写紙等の記録媒体Pが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ17が図2中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Pがレジストローラ18のローラ間に向けて給送される。
レジストローラ対18に搬送された記録媒体Pは、回転駆動を停止したレジストローラ対18のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト8上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対18が回転駆動されて、記録媒体Pが2次転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録媒体P上に、所望のカラー画像が転写される。2次転写ニップの位置でカラー画像が転写された記録媒体Pは、定着部20の位置に搬送される。そして、この位置で、定着ベルト及び加圧ローラによる熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が記録媒体P上に定着される。
定着後の記録媒体Pは、排紙ローラ対19のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対19によって装置外に排出された記録媒体Pは、出力画像として、スタック部30上に順次スタックされる。こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
次に、図3を用いて作像部における現像装置の構成・動作について、さらに詳しく説明する。現像装置5Yは、感光体ドラム1Yに対向する現像ローラ21Y、現像ローラ21Yに対向するドクターブレード22Y、現像剤収容部23Y,24Y内に配設された2つの搬送スクリュ25Y、現像剤中のトナー濃度を検知する濃度検知センサ26Y等で構成されている。現像ローラ21Yは、内部に固設されたマグネットや、マグネットの周囲を回転するスリーブ等で構成される。現像剤収容部23Y,24Y内には、キャリアとトナーとからなる2成分現像剤YGが収容されている。現像剤収容部24Yは、その上方に形成された開口を介してトナー落下経路161Yに連通している。
このように構成された現像装置5Yは、次のように動作する。現像ローラ21Yのスリーブは、図3の矢印方向に回転している。そして、マグネットにより形成された磁界によって現像ローラ21Y上に担持された現像剤YGは、スリーブの回転にともない現像ローラ21Y上を移動する。現像装置5Y内の現像剤YGは、現像剤中のトナーの割合(トナー濃度)が所定の範囲内になるように調整される。詳しくは、現像装置5Y内のトナー消費に応じて、トナー容器38Yに収容されているトナーが、トナー補給装置160Yからトナー落下経路161Yを介して現像剤収容部24Y内に補給される。
その後、現像剤収容部24Y内に補給されたトナーは、2つの搬送スクリュ25Yによって、現像剤YGとともに混合・攪拌されながら、2つの現像剤収容部23Y,24Yを循環する(図3の紙面垂直方向の移動である。)。そして現像剤YG中のトナーは、キャリアとの摩擦帯電によりキャリアに吸着して、現像ローラ21Y上に形成された磁力によりキャリアとともに現像ローラ21Y上に担持される。
現像ローラ21Y上に担持された現像剤YGは、図3中の矢印方向に搬送されて、ドクターブレード22Yの位置に達する。そして、現像ローラ21Y上の現像剤YGは、この位置で現像剤量が適量化された後に、感光体ドラム1Yとの対向位置(現像領域)まで搬送される。そして現像領域に形成された電界によって、感光体ドラム1Y上に形成された潜像にトナーが吸着される。その後、現像ローラ21Y上に残った現像剤YGはスリーブの回転にともない現像剤収容部23Yの上方に達して、この位置で現像ローラ21Yから離脱される。
トナー補給装置160Y,160M,160C,160Kとトナー容器38Y,38M,38C,38Kについて説明するが、各トナー補給装置および各トナー容器は、セットされるトナー容器内のトナーの色以外は同一構成であるので、ここではトナーの色を識別するY,M,C,Kの符号を付さないでトナー補給装置160とトナー容器38として説明する。
本発明に係るトナー容器38は、図1(a)、図1(b)に示すように、大きくは2つのタイプに区分される。
図1(a)、図4に示すトナー容器38Aは、トナーが内部に収納される容器本体138と、容器本体の他端側内に配置されていて、粉体受け口170を有する搬送ノズル162が挿入されるノズル受入口(挿入部)139aと、少なくともその一部に容器本体138内の粉体となるトナーを粉体受け口170へ供給するための補給口139bとを有するノズル受入部材139と、ノズル受入部材139に支持されていて、搬送ノズル162がノズル受入部材139に挿入される動作によりスライド移動してノズル受入口(挿入部)139aを開閉する開閉部材となるシャッター部材140とを備えていて、ノズル受入部材139が容器本体138に固定されて容器本体138と一体回転するタイプである。
筒状の容器本体138は、その周面に一端側138aから他端側138bに掛けて容器内部に向かって突出した螺旋突起部138cが形成されていて、容器本体138が回転することでその内部に収納されているトナーを、一端側138aから他端側138bに搬送するように構成されている。
容器本体138の他端側138bの端面には、ノズル受入部材139を挿入するための開口138dと、螺旋突起部138cで搬送されて他端側138bの下部に堆積する、あるいは最初から他端側138bの下部に堆積しているトナーを容器本体138が回転することで容器内において上方へと持ち上げる汲み上げ部138e、138fと、容器本体138を回転するための駆動力が伝達される歯車143が形成されている。歯車143は容器本体138に一体的に形成されている。
本形態において、汲み上げ部138e、138fは、その位相が180度ずれて互いに対向するように配置されている。汲み上げ部としては、本形態のように複数の汲み上げ部138e、138fではなく、汲み上げ部138eまたは汲み上げ部138fの何れか一方だけでもよく、また、その配置も90度位相として4つの汲み上げ部としてもよい。あるいは4つ以上に数を増やすこともでき、汲み上げ部の数や形状について、後述する補給口139b及び粉体受け口170に対して、その上方からトナーを供給できる数及び形状であればよい。
ノズル受入部材139は、容器本体138の長手方向に延びる概略円筒形状を成し、その一端には、図4に示すように、容器本体138に形成された開口138dに嵌合するノズル受入口(挿入部)139aが形成されている。ノズル受入部材139の外周面には、ノズル受入部材139の長手方向に延びる一対のスリット139cが互いに対向して形成されている。ノズル受入部材139の外周面には、ノズル受入部材139の長手方向に長く開口された補給口139bが形成されている。ノズル受入口139aと補給口139bとはノズル受入部材139内で連通するように形成されている。この補給口139bは、シャッター部材140の移動範囲内に、少なくともその一部が位置するように形成されている。ノズル受入口139aの内部には、トナーの漏れを防止するためのスポンジ部材で構成されたリング状のシール部材144が装着される。
シャッター部材140は筒状部材であって、ノズル受入部材139内に挿入される。シャッター部材140はピン141が直径方向に貫通していて、このピン141をノズル受入部材139の各スリット139c内で支持することで、ノズル受入部材139の長手方向に移動自在に支持される。ノズル受入口139aと反対側に位置するノズル受入部材139の端面139dとシャッター部材140との間には付勢手段となるコイルバネ142が介装される。シャッター部材140は、このコイルバネ142によって図4に示すノズル受入口139aを閉じる位置(閉位置)に向かって付勢されていて、閉位置を閉めているときにはノズル受入口139aを閉じるとともに、補給口139bの一部を閉じるように構成されている。シャッター部材140は、搬送ノズル162がノズル受入部材139内に挿入されたときに図4に示す閉位置から容器内部に向かってスライドさせて、ノズル受入口139aと補給口139bとを開くとともに、ノズル受入口139aと補給口139bを連通状態とする図8に示す開位置へと移動するように構成されている。本形態では、補給口139bがノズル受入口139aと隣接する範囲まで開口されているので、シャッター部材140が閉位置を占めている場合には、ノズル受入口139aと補給口139bとが閉じられるが、補給口139bが端面139d寄りに形成されている場合には、シャッター部材140が閉位置を占めている場合にはノズル受入口139aだけを閉じることになる。
このような構成のトナー容器38Aは、容器本体138の他端側138bがトナー容器収納31の奥側に位置するように画像形成装置本体100の手前側から奥側に向かってスライドさせて装着される。
図1(b)、図5に示すトナー容器38Bは、トナーが内部に収納される容器本体138と、ノズル受入部材139と、シャッター部材140、歯車143を備えていて、ノズル受入部材139が容器本体138に対して回転自在に支持されたタイプである。容器本体138、ノズル受入部材139の構成は、図1(a)に示すトナー容器38Aと同一の構成であり、異なる部分はシャッター部材140の端部の構成と、2つの部材が追加されている点にある。図1(b)において、トナー容器38Bは、符号145で示す軸受部材と、符号146で示すシール部材をさらに備えている。リング状の軸受部材145は、図5に示すように、容器本体138の開口138dとノズル受入部材139のノズル受入口139aの外側面との間に介装され、ノズル受入部材139を容器本体138に対して回転自在に支持する。シール部材146は、軸受部材145よりも容器本体138の内側に位置するノズル受入部材139の外周面に装着されるもので、リング状の基部から傾斜したリップ部146aが周方向に連続して傘状に形成されたものである。シール部材146は、ノズル受入部材139を容器本体138に挿入した際に、容器本体の開口138dの内周面に弾性変形して接触するように、ゴムまたは樹脂で形成されている。
このような構成のトナー容器38Bは、容器本体138の他端側138bがトナー容器収納部31の奥側に位置するように画像形成装置本体100の手前側から奥側に向かってスライドさせて装着される。
トナー補給装置160は、図1(a)に示すトナー容器38Aに対応するものと、図1(b)に示すトナー容器38Bに対応するものとがあるが、両者の違いはシャッター部材140との接触部が異なる以外は同一構成であるので、ここでは共通の部分の構成について説明し、異なる構成については個別に説明する。図6はトナー補給装置160の全体図である。図4に示すトナー補給装置160は、図1(a)に示すトナー容器38Aに対応したものであり、図5に示すトナー補給装置160は、図1(b)に示すトナー容器38Bに対応したものである。
各トナー補給装置160は、トナー容器38A,38Bと、各トナー容器内に挿入されてトナーの供給を受ける搬送ノズル162と、搬送ノズル162と現像装置5とに連結され、搬送ノズル162に供給されたトナーを現像装置5へと搬送する搬送経路161をそれぞれ有している。搬送ノズル162は、トナー容器収納部31(画像形成装置本体100)の奥側で、トナー容器収納部31内に挿入されるトナー容器のシャッター部材140と対向するように配設されている。搬送ノズル162と搬送経路161の間には、搬送ノズル162で搬送されるトナーを貯めるサブホッパー163が設けられていて、トナーはサブホッパー163を介して搬送経路161へと供給される。
搬送経路161は、図4、図5に示すように、ホース161Aと、ホース161A内に配置されていて回転することでサブホッパー163からのトナーを現像装置5に向かって搬送する搬送スクリュ161Bとを備えている。
搬送ノズル162は、トナー容器38A、38Bのノズル受入部材139内に挿入される筒状のノズル部165と、ノズル部165とサブホッパー163とを接続する接続経路166と、ノズル部165内に配置されていて、トナー容器38A、38Bから供給されるトナーを接続経路166へと搬送する搬送スクリュ167と、シャッター部材140のシール部材144と接触してシール面を構成するシール部材168と、付勢手段としてのコイルバネ169を備えている。
ノズル部165は、トナー容器の長手方向に延びていて、その外径は、ノズル受入部材139の内部にノズル受入口139aから挿入可能な径とされている。ノズル部165の先端側の外周面には、トナー容器38A、38Bの補給口139bからトナーを受けて搬送スクリュ167へと案内する粉体受け口170が形成されている。ノズル部165の長さは、ノズル受入部材139の内部に挿入した際に、粉体受け口170が補給口139bと対向可能な長さに設定されている。
接続経路166は、粉体受け口170と反対側に位置するノズル部165の基端と一体的に形成されていて、ノズル部165と連通している。粉体受け口170は、ノズル部165の上面に位置するように形成されている。
搬送スクリュ167は、スクリュ部167aがノズル部165の先端から接続経路166まで形成されていて、ノズル部165に回転自在に支持されている。シール部材168は、スポンジなどでリング状に形成されていて、ノズル部165の外周面において長手方向に移動自在に支持されたホルダー171に装着されている。
コイルバネ169は、一方の端部169aがノズル部165の外周面に摺動可能及び軸中心に回動可能に保持されたホルダー171に、他方の端部169bがノズル部165の外周面に保持されたばね受け部材172に、それぞれ係止されていて、シール部材168をシール部材144側に付勢(ホルダー171がばね受け部材172から遠ざかる方向へ付勢)している。
粉体受け口170は、ノズル部165がノズル受入部材139のノズル受入口139aから容器本体138内に挿入した際に、ノズル受入部材139の補給口139bと対向するように形成されているとともに、容器本体138の軸方向(長手方向)におけるギヤ143が設けられる位置を越えた内側の位置で補給口139bと連通する。
トナー補給装置160の駆動手段180について説明する。駆動手段180は、図6、図7に示すように、フレーム181に固定された駆動源となる駆動モータ182と、搬送スクリュ167の端部には固定された歯車183と、トナー容器38A、38Bをトナー容器収納部31(図2参照)に装着した時に、容器本体138の歯車143に噛合う歯車184と、図4,図5に示す搬送スクリュ161Bの端部に固定された歯車185と、これら歯車183〜歯車185と噛合い、駆動モータ182の回転を各歯車に伝達する歯車輪列を備えている。駆動モータ182は、トナー容器38A,38Bがトナー容器装着部31に装着された状態で、トナー補給信号が図示しない制御手段によって検知されると、一定時間回転するように制御手段によって制御される。
図4に示すトナー補給装置160と、図5に示すトナー補給装置160との異なる点について説明する。図4に示すトナー補給装置160は、トナー容器38Aのシャッター部材140の端面140aに円形の窪み部140bが形成され、ノズル部165の先端に窪み部140bに挿入可能な円形の突起165aが形成されており、窪み部140bと突起165aとの接触面が摺接面とされている。これに対し、図5に示すトナー補給装置160は、トナー容器38Bのシャッター部材140の端面140aに窪み部140cが形成されていて、ノズル部165の先端に、窪み部140cに入り込むように形成されていて、窪み部140cと係合することで、シャッター部材140を固定する突部165bが形成されている。
図4に示すトナー補給装置160では、トナー容器38Aが回転すると、ノズル受入部材139に保持されたシャッター部材140も一体回転するが、窪み部140bと突起165aとの接触面が摺接面とされているため、その回転は阻害されることはない。また、トナー容器38Aでは、ノズル受入部材139が容器本体138に固定されて一体化されているため、ノズル受入部材139を一度固定してしまうと容器本体138との位置関係が決まってしまう。このため、ノズル受入部材139を容器本体138に固定する場合、少なくとも補給口139bが、容器本体138の汲み上げ部138eまたは汲み上げ部138fと対向し、汲み上げ部で持ち上げられたトナーの落下箇所に位置するように配置している。
一方、図5に示すトナー補給装置160では、トナー容器38Bが回転すると、トナー容器38Bのノズル受入部材139に保持されたシャッター部材140は、容器本体138に対して回転自在に支持されてはいるが、窪み部140cと突部165bとの係合により、その回転が阻止されるためノズル受入部材139の回転も阻止され、シャッター部材140と容器本体138とが相対回転することになる。また、図5に示す形態の場合、トナー容器38Bがトナー容器収納部31に装着される前の状態において、ノズル受入部材139と容器本体138とが相対回転可能に支持されているため、補給口139bと容器本体138の汲み上げ部138e、138fとの位置関係を規定することが難しい。このため、窪み部140cと突部165bとが係合したときに、補給口139bとノズル部165に設けた粉体受け口170との位置が合うように、窪み部140cと突部165bとを、補給口139bと粉体受け口170との位置決め手段として構成することができる。
図4、図9に示す形態において、粉体受け口170は、ノズル部165の上面に形成されていて、トナー容器38A、38Bが回転しても、その向きは変わらないため、各トナー容器をトナー容器収納部31に装着したときに、補給口139bが上面に向くように窪み部140cと突部165bとを形成すると確実にトナー容器内のトナーを粉体受け口170へと補給することができるので好ましい。
このような構成のトナー補給装置160の動作を図4〜図12を用いて説明する。トナー容器38A,38Bは、図2に示すトナー容器収納部31への装着前、例えば輸送時や保管時において、コイルバネ142により付勢されたシャッター部材140によって、ノズル受入口139aが閉じられる。つまり、ノズル受入口139aと補給口139bとの連通が絶たれるため略密閉状態とされている。この状態から開口138d側を先端側として、図4、図5に示すように、トナー容器収納部31に水平状態にしてトナー容器38A,38Bを挿入する。挿入が進むと、ノズル部165の先端とシャッター部材140の端面140aとが接触する。このとき、図4に示すトナー補給装置160の場合、シャッター部材140の窪み部140bにノズル部165の先端の突起165aが挿入するとともに、シール部材144とシール部材168とが接触する。図5に示すトナー補給装置160の場合、シャッター部材140の窪み部140cにノズル部165の突部165bが係合し、両者が係合することでシャッター部材140が固定されて位置決めされる。
トナー容器38A,38Bをさらに奥側に向かって移動させると、図8,図9に示すように、シャッター部材140がノズル部165によって容器本体138内にコイルバネ142の付勢力に抗して押し込まれる。また、トナー容器38A,38Bの移動に伴い、シール部材168もトナー容器38A,38Bによってコイルバネ169の付勢力に抗して奥側に押し込まれる。このため、シール部材168とシール部材144とが圧接状態となり、ノズル受入口139aのシール性が確保される。トナー容器38A,38Bの移動は、トナー容器38A,38Bがトナー容器収納部31内にすべて収納されて図示しない支持部によって容器本体138の一端側138aが回転自在に保持されることで停止して装着位置を占める。トナー容器38A,38Bが装着位置を占めるまで、シャッター部材140は、ノズル部165によってさらに容器内部へとスライド移動され、トナー容器38A,38Bが装着位置を占めることで、そのスライド移動が停止し、図8、図9に示す開位置を占める。このとき、ノズル受入口139aは開放されるとともに補給口139bも開放され、粉体受け口170は、図10に示すように、ノズル受入部材139に形成されて上方に位置する補給口139bと対向し、トナー容器内と連通状態となる。
このような構成のトナー容器38A、38Bによると、容器本体138の他端側138b内に配置され、粉体受け口170を有する搬送ノズル162のノズル部165が挿入されるとともに、容器本体138内のトナーを粉体受け口170へ供給するための補給口139bを有するノズル受入部材139と、ノズル受入口139aを開閉可能にノズル受入部材139に支持され、ノズル部165がノズル受入部材139内に挿入される動作によりスライド移動して少なくともノズル受入口139a、本形態ではノズル受入口139aとつながる補給口139bも開閉するシャッター部材140を有するので、ノズル部165がノズル受入部材139内に挿入されるまでは、ノズル受入口139aと補給口139bが閉状態に保たれる。ノズル部165がノズル受入部材139内に挿入してシャッター部材140がスライド移動すると、ノズル受入口139aが開放されるとともに、補給口139b近傍に溜まっているトナーがシャッター部材140によって容器内方に押しのけられる。このため、補給口139b周辺の空間を確保でき、補給口139bから粉体受け口170へのトナーTの供給を確実に行えるので、トナー容器38A、38B内に収納されているトナーTの漏れや飛散を防止しながらも、確実に容器外にトナーを排出することができる。
従来の歯車を開口側に設けたトナー容器では、トナー容器を装脱し且つ本体側の歯車184と駆動連結させる都合上、歯車143を形成する位置の径が容器本体の他の部分に比べて必然的に狭くなるため、いわゆる肩部を設けてこの小径部分を乗り越えさせて、容器本体内部から開口へトナーを移動させていた。
しかし、本形態においては、粉体受け口170が、容器本体138の軸方向(長手方向)における歯車143が設けられる位置を越えた内側の位置で補給口139bと連通するように形成したので、歯車143を形成した位置(小径位置)よりも容器本体138内部側で搬送ノズル162がトナーTを受け取れるので、従来よりもスムースにトナーTの受け渡しを行うことができる。
トナー容器38A,38Bが装着位置を占め、画像形成装置が作動し、トナー補給信号が図示しない制御手段から出力されると、図6、図7に示す駆動モータ182が回転駆動する。駆動モータ182が回転駆動すると、その駆動力が歯車184を介して歯車143に伝達されてトナー容器38A,38Bがそれぞれ回転する。また、駆動モータ182の駆動力は、歯車183を介してノズル部165内の搬送スクリュ167へ伝達され、搬送スクリュ167がトナーを接続経路166へ搬送する向きに回転するとともに、図4、図5に示す歯車185を介して搬送経路161内の搬送スクリュ161Bへも伝達され、搬送スクリュ161Bがトナーを現像装置5へ搬送する向きに回転する。
トナー容器38A,38Bがそれぞれ回転すると、容器内に収納されているトナーが螺旋溝138cの作用により他端側138b側に搬送されるとともに、搬送されたトナーTと、他端側138bの下部に堆積していたトナーとが混ざり合う。
トナー容器38Aが回転した場合、ノズル受入部材139に形成した補給口139bと容器の汲み上げ部138fとの位置関係は固定状態であるので、図11(a)に示すように、容器内下部に堆積したトナーTは、トナー容器38Aが回転すると、その回転によって汲み上げ部138fで容器内において上方へと持ち上げられ、その途中で落下して、図11(b)に示すように、ノズル部165の粉体受け口170と回転によって周方向に移動する補給口139bとの位置が略一致したときに、粉体受け口170を介してノズル部165の内部に供給される。
トナー容器38Bが回転した場合、ノズル部165に設けた粉体受け口170とノズル受入部材139に形成した補給口139bとの位置関係は固定状態にあるので、図12(a)に示すように、容器内下部に堆積したトナーTは、トナー容器38Bが回転すると、その回転によって汲み上げ部138e、138fで容器内において上方へと交互に持ち上げられ、図12(b)に示すようにその途中で落下して、補給口139b、粉体受け口170を介してノズル部165の内部に供給される。
つまり、トナー容器38Aの場合、容器内のトナーTは、容器1回転中に、ノズル部165の粉体受け口170とノズル受入部材139の補給口139bとがオーバーラップしている間だけノズル部165内にトナー供給が行われる。トナー容器38Bの場合、容器内のトナーTは、容器1回転中に、その位置が一致しているノズル部165の粉体受け口170とノズル受入部材139に設けた補給口139bの上を汲み上げ部138e、138fが通過する度にノズル部165内にトナー供給が行われることになる。
ノズル部165の内部に供給されたトナーTは、搬送スクリュ167によって接続経路166へ向かって搬送され、接続経路166上で落下する。落下したトナーTは、図4、図5に示したサブホッパー163を介して搬送経路161内に送られ、搬送スクリュ161Bの回転作用によって現像装置5へと搬送されて補給されることになる。
図13(a)、図13(b)に示す粉体収納容器としてのトナー容器38C、38Dは、図1に示すトナー容器38A,38Bに対して、補給口139b近傍に溜まっているトナーを崩すほぐし部材190を追加したものである。ほぐし部材190以外の構成は、トナー容器38A,38Bと同一構成であるので、ここではほぐし部材190の構成と、それによる作用を中心に説明する。
図13、図14、図15に示すように、ほぐし部材190は中央に貫通穴190aが形成されたリング部材であって、一方の側面190bには、シャッター部材140を貫通するピン141と嵌合するための溝190cが形成されている。ほぐし部材190は、図16、図17に示すように、ノズル受入部材139の外周面を貫通穴190aに挿入し、ノズル受入部材139内部に収納されているシャッター部材140のピン141を側面190b側から溝190cを嵌合させることで、ノズル受入部材139の表面よりも容器内部に突出して、シャッター部材140と一体的に移動可能とされている。
つまり、ほぐし部材190は、ノズル受入部材139から容器本体138の内部に向かって突出した部材であり、シャッター部材140の開閉動作と連動してシャッター部材140の移動方向に移動可能に構成されている。
ほぐし部材190は、シャッター部材140の内側端部140d側に配置されるようにシャッター部材140に装着されている。ほぐし部材190は、シャッター部材140が図16、図17に示す閉位置を閉めているときには、補給口139bの端部よりも容器本体138の他端側138bを占める第1の位置を占め、シャッター部材140が図18、図19に示す開位置を閉めているときには、補給口139bのよりも容器本体138の一端側138aを占める第2の位置を占める。すなわち、ほぐし部材190は、シャッター部材140の移動に伴い、第1の位置と第2の位置とへ移動することになる。
このようなほぐし部材190を備えた構成であると、図18、図19に示すように、シャッター部材140のスライド移動による補給口139b近傍に溜まっているトナーの押しのけ作用とともに、ほぐし部材190の移動により補給口139b近傍に堆積しているトナーTの崩し作用によって、補給口139b近傍、より詳しくはノズル受入部材139上に堆積しているトナーに対する擦り切り作用により補給口139b周辺に空間を確保し易くなる。このため、補給口139bから粉体受け口170へのトナーの供給を確実に行え、トナー容器38C、38D内に収納されているトナーの漏れや飛散を防止しながらも、より確実に容器外に粉体を排出することができる。
図13から図15に示したほぐし部材190は、リング部材であるので、シャッター部材140の移動に伴い、ノズル受入部材139の長手方向にスライド移動すると、トナーを擦り切る際の摺動抵抗が大きくなることが想定される。このため例えば、図20に示すように、自身の移動方向に貫通した開口190dを有するほぐし部材190Aとしても良い。この場合、開口190dの数や面積は、摺動抵抗に応じて変更すればよい。例えばシャッター部材140移動時の摺動抵抗が大きい場合には、開口面積を大きくし、摺動抵抗が小さい場合には、開口190dを形成しない、あるいは開口面積を小さくすればよい。開口面積の調整手法としては、図20に示すように、複数の開口190dを形成する場合と、図示は省略するが1つの開口190dの大きさを変更して調整することができる。
ほぐし部材の形態としては、リング形状に限定するものではなく、例えば図21に示すように、羽部材195を円周方向に間隔を空けて複数配置して構成したほぐし部材190B、または図22(a)に示すように、ピン141の全長を長くしてノズル受入部材139の表面よりも容器内部に突出させて構成したほぐし部材190C、あるいは図22(b)に示すように、シャッター部材140の表面からノズル受入部材139の表面よりも容器内部に突出させた単数あるいは複数のピン部材196で構成したほぐし部材190Dとしてもよい。これらほぐし部材の形態は、シャッター部材140のスライド移動時の摺動抵抗やトナー容器内の形状、トナーの流動特性に応じて適宜選択して定めればよい。
5(Y、M、C、K)現像装置
38(A〜D) 粉体収納容器
138 容器本体
138a 一端側
138b 他端側
139 ノズル受入部材
139a ノズル受入口
139b 補給口
140 開閉部材(シャッタ部材)
143 歯車
160 粉体補給装置(トナー補給装置)
161 搬送経路
162 搬送ノズル
170 粉体受け口
190(A〜D)ほぐし部材
190d 移動方向に貫通した開口
195 複数の羽部材
196 ピン部材
T 粉体
特許第3492856号公報

Claims (15)

  1. 画像形成装置に用いられる粉体を収容する長手方向に延びる粉体収納容器において、
    前記長手方向の一端と、該一端と前記長手方向逆側に開口を有する他端とを備え、
    前記画像形成装置本体から前記粉体を搬送することに利用される駆動力を受け取る歯車と、
    前記他端側内に配置されていて、粉体受け口を有する搬送ノズルが挿入されるノズル受入口を有するノズル受入部材とを備え、
    前記粉体収納容器は、その内部の前記長手方向における前記歯車が設けられた位置を越えた内側の位置で前記粉体受け口と連通し、
    前記歯車が設けられた位置の内側の径が、前記一端側の粉体収納容器の内側の径に比べて狭くなっていると共に、
    前記粉体を上方へと持ち上げる少なくとも1つの汲み上げ部を有し、
    該汲み上げ部は、前記ノズル受入口への前記搬送ノズルの挿入時に、前記粉体受け口と対向可能な位置に形成されていることを特徴とする粉体収納容器。
  2. 請求項1記載の粉体収納容器において、
    前記ノズル受入部材に支持されていて、前記搬送ノズルが前記ノズル受入部材に挿入される動作によりスライド移動して前記ノズル受入口を開閉する開閉部材を有していることを特徴とする粉体収納容器。
  3. 請求項1または2記載の粉体収納容器において、
    前記長手方向に延び、その内部に前記粉体を収納する容器本体を備え、
    前記歯車は、前記容器本体に一体的に形成されていることを特徴とする粉体収納容器。
  4. 請求項1または2記載の粉体収納容器において、
    前記長手方向に延び、その内部に前記粉体を収納する容器本体を備え、
    前記ノズル受入部材は、前記容器本体と一体回転可能に設けられていることを特徴とする粉体収納容器。
  5. 請求項1または2記載の粉体収納容器において、
    前記長手方向に延び、その内部に前記粉体を収納する容器本体を備え、
    前記ノズル受入部材は、前記容器本体に回転自在に支持されていることを特徴とする粉体収納容器。
  6. 請求項2乃至5の何れか1つに記載の粉体収納容器において、
    前記ノズル受入部材に設けられ、前記粉体を前記粉体受け口へ供給するための補給口と、
    前記補給口近傍に溜まっている粉体を崩すほぐし部材を有することを特徴とする粉体収納容器。
  7. 請求項6記載の粉体収納容器において、
    前記ほぐし部材は、前記ノズル受入部材から前記容器内部に向かって突出した部材であることを特徴とする粉体収納容器。
  8. 請求項6または7記載の粉体収納容器において、
    前記ほぐし部材は、前記開閉部材の開閉動作と連動して開閉部材の移動方向に移動することを特徴とする粉体収納容器。
  9. 請求項8記載の粉体収納容器において、
    前記ほぐし部材は、前記開閉部材と一体的に移動可能に設けられていて、前記ノズル受入部材の表面よりも容器内部に突出しており、前記ノズル受入部材の表面を移動するリング部材であることを特徴とする粉体収納容器。
  10. 請求項9記載の粉体収納容器において、
    前記リング部材は、自身の移動方向に貫通した開口を有することを特徴とする粉体収納容器。
  11. 請求項8記載の粉体収納容器において、
    前記ほぐし部材は、前記開閉部材と一体的に移動可能に設けられていて、前記ノズル受入部材の表面よりも容器内部に突出しており、前記ノズル受入部材の表面を移動する複数の羽部材であることを特徴とする粉体収納容器。
  12. 請求項8記載の粉体収納容器において、
    前記ほぐし部材は、前記開閉部材と一体的に移動可能に設けられていて、前記ノズル受入部材の表面よりも容器内部に突出したピン部材であることを特徴とする粉体収納容器。
  13. 請求項8乃至12の何れか1つに記載の粉体収納容器において、
    前記ほぐし部材は、前記開閉部材の移動に伴い、前記補給口よりも前記他端側を占める第1の位置と、前記補給口よりも前記一端側を占める第2の位置とに移動することを特徴とする粉体収納容器。
  14. 粉体収納容器と、前記粉体収納容器内に挿入されて前記粉体収納容器の補給口から粉体となるトナーが供給される粉体受け口を有する搬送ノズルと、前記搬送ノズルと現像装置とに連結され、前記搬送ノズルに供給されたトナーを前記現像装置へと搬送する搬送経路を有し、
    前記粉体収納容器として請求項1乃至14の何れか1つに記載の粉体収納容器を有することを特徴とする粉体補給装置
  15. 請求項14記載の粉体補給装置を備えたことを特徴とする画像形成装置
JP2011262861A 2010-12-03 2011-11-30 粉体収納容器、粉体補給装置及び画像形成装置 Active JP5488571B2 (ja)

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