JP6252155B2 - トナー収納容器、トナー補給装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナー収納容器、該トナー収納容器を着脱自在に支持するトナー補給装置、該トナー補給装置を有する複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、あるいはこられのうち少なくとも１つを備えた複合機等の画像形成装置に関する。

この種の電子写真方式による画像形成装置では、像担持体上の静電潜像に現像装置で現像剤としてのトナーを供給することで、静電潜像をトナー像として可視像化している。
現像装置内のトナーは使用に伴い消費されて少なくなるため、画像形成装置には、現像装置にトナーを補給するためのトナー補給装置が備えられている。
トナー補給装置は、トナー収納容器と、該トナー収納容器を着脱可能に装着する装着部とを備えている。
図６（ａ）に示すように、トナー収納容器２００は、トナーＴを収納するためのトナー収納部２０２と、トナーを外部に排出するための図示しない排出口と、トナー収納部２０２内のトナーを排出口に搬送するトナー搬送手段２０４とを有している。
後述する現像装置内のトナー量が減少したことが図示しないトナー濃度センサにより検知されると、トナー搬送手段２０４が駆動され、トナー収納部２０２内のトナーが排出口から排出されて現像装置へ供給される。

トナー搬送手段２０４は、回転しながら排出口に向けてトナーを搬送するトナー排出部材としての搬送スクリュ２０６と、搬送スクリュ２０６によるトナー搬送方向と直交する方向に回転し、トナーを攪拌しながら搬送スクリュへ供給する撹拌部材２０８とから構成されている。
攪拌部材２０８は、回転軸２１０を一体に有する比較的高剛性の支持部材２１２と、支持部材２１２の自由端側に配置された可撓性の羽根部材２１４とを備えている。
支持部材２１２が回転すると、羽根部材２１４がトナー収納部２０２の内壁に接触して弾性変形した状態で移動する。これによりトナーは撹拌されながら搬送スクリュ２０６の部位へ供給される。
排出口は、搬送スクリュ２０６の軸方向一端側に形成されており、搬送スクリュ２０６の回転により搬送されたトナーは排出口からトナー収納容器２００の外部に落下する。

搬送スクリュ２０６と羽根部材２１４とが接触すると、トナーにストレスが加わり、トナー凝集体が生成しやすい。
トナー凝集体が生じると、塊状のまま現像装置へ補給され、現像装置内での現像剤の流動性を阻害し、トナーの均一帯電にも悪影響を及ぼす。
このような問題を回避すべく、搬送スクリュ２０６は、攪拌部材２０８と接触しないように、攪拌部材２０８の回転半径Ｒの領域の外側に配置されている。
ここでの回転半径Ｒは、羽根部材２１４がトナー収納部２０２の内壁に接触して弾性変形した状態で移動する場合の軌跡円の半径を意味し、換言すれば、トナー収納部２０２の下部の円弧状の曲率半径である（以下、同じ）。

このため、トナー収納容器２００の下部には、搬送スクリュ２０６の存在によって、ハッチングで示すデッドスペース２１６が生じ、トナー収納容器全体におけるトナー収納容量を低下させていた。
換言すれば、トナー収納容器全体の容積に占めるトナー容量の割合を増やすことができず、搬送スクリュ２０６の存在によって生じるスペースが無駄となっていた。

トナー収納容器のトナー収納容量は、トナーが空になった場合の交換作業の頻度を低減する観点からもできるだけ大きい方が望ましい。

本発明は、このような現状に鑑みて創案されたもので、トナー凝集体の生成を抑制しつつトナーの収納容量を増加できるトナー収納容器の提供を、その主な目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、トナーを収納するためのトナー収納部と、前記トナー収納部に収納されているトナーを排出するための排出口と、前記トナー収納部内のトナーを前記排出口に搬送するトナー搬送手段と、を有し、前記トナー搬送手段は、回転しながら前記排出口に向けてトナーを搬送するトナー排出部材と、該トナー排出部材によるトナー搬送方向と交差する方向に回転し、トナーを攪拌しながら前記トナー排出部材へ供給するための撹拌部材とで構成されたトナー収納容器において、前記トナー排出部材は、少なくともその一部が前記撹拌部材の回転半径の内側に位置するように配置され、前記トナー排出部材の一部がカバーで覆われ、前記撹拌部材が前記カバーに接触して変形することで、前記トナー排出部材を乗り越えながら回転し、前記カバーが、前記撹拌部材の回転軸方向における前記トナー排出部材の両端部に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、トナー凝集体の生成を抑制しつつトナーの収納容量を増加できるトナー収納容器を実現できる。
これにより、トナー収納容器の交換頻度の抑制に寄与することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概要構成図である。 トナー補給装置を示す図で、（ａ）はトナー収納容器が１つだけ装着されている内部構造を示すドア開放状態での斜視図、（ｂ）はドアを閉めた状態での斜視図である。 トナー収納容器の前板を開放した状態を示す斜視図である。 前板を閉めたときに搬送スクリュの軸方向両端部がカバーで覆われた状態を示す要部斜視図である。 撹拌部材の斜視図である。 トナー収納容器を示す断面図で、（ａ）は従来の構成を示す図、（ｂ）は本発明の一実施形態の構成を示す図である。 撹拌部材の羽根部材と、搬送スクリュの軸方向両端部を覆うカバーとの接触状態を示す斜視図である。 撹拌部材の羽根部材と、搬送スクリュの軸方向両端部を覆うカバーとの接触状態を示す断面図である。 搬送スクリュのカバーで覆われる部分と露出する部分との長さの関係を示す図である。 カバー形状の変形例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を図を参照して説明する。
図１に基づいて、本実施形態に係る画像形成装置としてのカラープリンタ（以下、単に「プリンタ」という）の構成の概要を説明する。
このプリンタは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色の現像剤を用いてカラー画像を形成するものである。
図中、符号の末尾に付すＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋという添字は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック用の部材であることを示す。なお、同一の機能及び同一の部材には同一の符号を付し、重複説明は省略する。

プリンタは、その本体１００の内部に、転写手段として転写ユニット２０を備えている。転写ユニット２０は、複数のローラ２１、２２に、中間転写体としての無端状の中間転写ベルト２３を巻きかけた構成を有している。
中間転写ベルト２３は、図示しない駆動モータによって図中反時計回り方向に回転移動する。
中間転写ベルト２３の内側には、１次転写部材としての４つの１次転写ローラ２４Ｙ、２４Ｃ、２４Ｍ、２４Ｋがベルトに接するように配置されている。
中間転写ベルト２３の外側には、ローラ２１と対向する位置に２次転写部材としての２次転写ローラ２５が配置されている。
符号２６は、中間転写ベルト２３の表面を清掃するベルトクリーニング手段を示している。

１次転写ローラ２４Ｙ、２４Ｃ、２４Ｍ、２４Ｋには、図示しない電源から１次転写バイアスが供給され、２次転写ローラ２５には、２次転写バイアスが図示しない電源から供給される。
転写ユニット２０の上方には、作像手段としてＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋ用の４つの画像形成ユニットが、中間転写ベルト２３の上部水平面に沿って配設されている。

各画像形成ユニットは、像担持体としてのドラム状の感光体１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｋと、帯電手段１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｋと、現像装置１３Ｙ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｋとを備えている。
また、各画像形成ユニットは、ドラムクリーニング装置１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｋをそれぞれ備えている。
これら各部材は、図示しないケーシングによってユニット毎に一体化されていて、本体１００に対して着脱自在となっている。
各感光体の周面の下部は、１次転写ローラ２４Ｙ、２４Ｃ、２４Ｍ、２４Ｋと対向する中間転写ベルト２３の上部水平面に当接しており、これによりＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋ用の１次転写ニップが形成されている。

画像形成ユニットの上方には書込ユニット３０が配置されている。書込ユニット３０は、画像情報に基づいて図示しない光源を駆動してＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋ用の露光光を各感光体に照射して光走査することで、図中時計回り方向に回転駆動する各感光体の周面に静電潜像を形成する。
現像装置１３Ｙ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｋには、それぞれＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋ色の現像剤が収納されていて、現像バイアスが供給される現像剤担持体によって、それぞれの現像剤が各感光体表面に供給される。
これにより、静電潜像が現像されてトナー像として可視像化される。
現像装置１３Ｙ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｋの上部には、トナー補給装置４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋが配置されている。
トナー補給装置４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋには、補給用のトナーが収納されたトナー収納容器としてのトナーカートリッジ５０Ｙ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０が着脱可能に装着されている。

現像装置１３Ｙ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｋには、図示しないトナー濃度センサが設けられており、トナー濃度センサにより現像剤中のトナー濃度が所定値を下回ったことがと検知されると、図示しない制御手段はトナー補給装置４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋを作動させる。
これにより、トナーカートリッジ５０Ｙ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０内のトナーが図示しないトナー補給手段により現像装置へ補給される。

転写ユニット２０の下方には、記録媒体としての記録材Ｐが収納された給紙部６０が配置されている。
給紙部６０の記録材Ｐは、給紙ローラ６１によって給紙部６０から給紙経路６２へ送り出される。給紙経路６２には、給紙部６０から送り出された記録材Ｐを２次転写ニップに向けて搬送する搬送ローラ対６３と、レジストローラ対６４が配置されている。
給紙経路６２の記録材Ｐは、レジストローラ対６４によって、中間転写ベルト２３上の重ね合わせ画像とタイミングを合わせて２次転写ニップに搬送される。
二次転写ニップよりも装置上方には、定着手段７０が配置されていて、定着手段７０よりも記録材の搬送方向下流側には、排紙ローラ対６５が配置されている。

カラー画像形成時には、各色の感光体表面に形成されたトナー像が、１次転写ニップにおいて中間転写ベルト２３上に重ね合わせて転写され、重ね合わせ画像が２次転写ニップにおいて記録材Ｐに一括転写される。
転写後の各感光体はドラムクリーニング装置１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｋによって、転写後の中間転写ベルト２３はベルトクリーニング手段２６によって、それぞれその表面に残留している現像剤や紙粉などを除去される。
重ね合わせ画像を転写された記録材Ｐは定着手段７０を通過することでトナー像が定着され、排紙ローラ対６５によって本体１００の外部に排出される。
本実施形態では、記録材Ｐは本体上面に形成された積載部６６にスタックされる。

次にトナー補給装置とトナーカートリッジの構成について説明する。
トナー補給装置４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋと、トナーカートリッジ５０Ｙ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｋは、現像剤（トナー）の色が異なる以外は同一構成であるので、共通の構成としてその１つを以下に説明する。なお、添字であるＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋは省略する。

図２に示すように、トナー補給装置４０は、トナーカートリッジ５０と、トナーカートリッジ５０を着脱可能に支持する装着部４１とを備えていて、トナーカートリッジ５０内のトナーを、対応する色の現像装置１３に供給するものである。
装着部４１は、その内部にトナーカートリッジ５０を収納するための開口４２と、開口４２を開閉するドア４３とを有している。
装着部４１は、その内部形状がトナーカートリッジ５０の外観形状と近似する形状を有し、符号Ａで示す方向に着脱自在にトナーカートリッジ５０を保持する。
符号Ａ１は挿入方向、符号Ａ２は離脱方向をそれぞれ示す。

図２（ａ）は、４つのトナーカートリッジ５０をそれぞれ収納する開口４２が形成された構成を示している。
また、１つのトナーカートリッジ５０が装着部４１に収納され、ドア４３が開いている状態を示している。
図２（ｂ）は、ドア４３を閉じた状態を示していて、この状態において開口４２は塞がれている。ドア４３は、画像形成装置の本体１００の外装面に位置していて、本体１００の外部側から開閉操作可能となっている。

トナーカートリッジ５０は、図３に示すように、前面が開口された容器本体としてのトナー収納部５２と、前面を塞ぐ側板としての前板５４とから構成されている。
トナー収納部５２には、トナー収納部５２内に収納されたトナーを回転しながら図示しない排出口に向けて搬送するトナー排出部材としての搬送スクリュ５６と、トナー収納部５２内のトナーを撹拌しながら搬送スクリュ５６の部位へ供給する撹拌部材５８とが備えられている。
搬送スクリュ５６はトナー収納部５２の底面側に一体に形成された断面が半円状のトナー搬送路７２に収容されており、図示しない駆動機構により回転する。
搬送スクリュ５６のトナー搬送方向（以下、「軸方向」又は「回転軸方向」という）における上流側端部は、トナー収納部５２に一体に形成されたカバーとしての後部スクリュカバー７４で覆われている。
トナー搬送路７２の軸方向下流側に上記排出口が設けられており、搬送スクリュ５６で搬送されたトナーは該排出口から落下して図示しないトナー補給手段により現像装置へ補給される。

撹拌部材５８は、上記軸方向における端部がトナー収納部５２に片持ち状態で支持された回転軸７６と、撹拌部材本体７８とから構成されている。
撹拌部材５８は、搬送スクリュ５６による軸方向と交差する方向、ここでは直交する方向に回転する。
トナー補給装置４０にトナーカートリッジ５０をセットすると、トナー補給装置４０側に設けられた図示しない駆動機構に回転軸７６が回転駆動可能に連結される。搬送スクリュ５６においても同様である。
前板５４の内側には、回転軸７６の自由端部を挿入して支持するための軸受８０が一体成形されている。
また、トナー収納部５２の前面を塞ぐように前板５４を取り付けたときに、搬送スクリュ５６の軸方向における下流側端部の上部を覆うカバーとしての前部スクリュカバー８２が一体に形成されている。

前板５４を取り付けると、図４に示すように、搬送スクリュ５６の回転軸方向における両端部はそれぞれ、後部スクリュカバー７４と前部スクリュカバー８２とにより覆われ、それらの間は搬送スクリュ５６が露出した状態となる。

図５に基づいて、撹拌部材５８の構成を詳細に説明する。
撹拌部材本体７８は、トナーがすり抜ける開口８４ａやリブ８４ｂを有し、回転軸７６に一体に固定される骨部材８４と、骨部材８４の両端部に固定された可撓性を有する羽根部材８６とから構成されている。骨部材８４は剛性を有している。
撹拌部材５８の回転軸７６と搬送スクリュ５６は、トナー収納部５２に、互いに平行になるように配置されている。

撹拌部材５８は、トナー収納部５２内のトナーが塊状になるのを防ぐように攪拌し、且つ、トナーを搬送スクリュ５６が配置されたトナー搬送路７２に供給する。
トナー搬送路７２に供給されたトナーは搬送スクリュ５６によってその軸方向に搬送され、上記排出口から排出され、トナーカートリッジの下に配置される図示しないサブホッパに入る。
上記排出口は図示しないシャッタ部材により開閉可能となっている。トナー補給時には排出口が開放される。
本実施形態ではトナーカートリッジから排出されたトナーをトナー補給手段で現像装置へ搬送する構成としたが、トナーカートリッジから現像装置に直接供給する構成としてもよい。

回転軸７６と骨部材８４は、金属や樹脂などで一体的に形成するのが簡便で好ましい。他の材料や製造方法で形成してもよい。
羽根部材８６は、剛性の低い材質、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）または、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ポリウレタンシート等可撓性を有する部材からなる。
羽根部材８６の厚さは５０μｍ〜５００μｍ程度が好ましく、特に５０μｍ〜３００μｍが好適である。
羽根部材８６は、回転軸７６に直交する方向における骨部材８４の端から外側に１０ｍｍ以上延びる長さに設定されている。
羽根部材８６のトナー収納部５２の壁面（内面）への食い込み量は０〜２０ｍｍ程度が好ましい。

図６（ｂ）に示すように、本実施形態における搬送スクリュ５６は、撹拌部材５８の回転半径Ｒの内側に一部が入り込む位置に配置されている。
このように配置することで、トナー収納部５２の容積を符号８８で示す分増やすことができる。換言すれば、トナー収納部５２の底面を下げて容積を大きくすることができる。
このようにした場合、搬送スクリュ５６と羽根部材８６とが接触し、上述したように、トナーにストレスが加わり、トナー凝集体が生成しやすくなる。

しかしながら、上記のように搬送スクリュ５６の軸方向両端部はそれぞれ、後部スクリュカバー７４と前部スクリュカバー８２とで覆われている。
このため、図７及び図８に示すように、羽根部材８６はその軸方向端部が後部スクリュカバー７４と前部スクリュカバー８２とに接触して撓む。
羽根部材８６は軸方向に切れ目の無い長方形状であるため、羽根部材８６の中央部もそれに追随して撓む。

このため、羽根部材８６は、後部スクリュカバー７４と前部スクリュカバー８２との間に露出する搬送スクリュ５６に接触することなく、搬送スクリュ５６を乗り越えて移動する。
したがって、搬送スクリュ５６と羽根部材８６とが接触してトナー凝集体が生成するのを抑制することができる。
撹拌部材５８により供給されたトナーは、搬送スクリュ５６の露出した部分で排出口へ向けて搬送される。
図９に示すように、搬送スクリュ５６のカバーで覆われる長さ（ａ＋ｂ）よりも、カバー間の露出する長さｃを大きくするのが望ましい。これによりトナーの排出性を確保できる。

なお、図７、図８では、説明を分かりやすくするために、撹拌部材５８の回転方向を実際（反時計周り方向）とは逆態様で示している。
流出温度が９０℃以下のトナーを用いる場合には、特に凝集が生じやすいが、このようなトナーでも本実施形態の構成によれば、トナー凝集体が生成するのを良好に抑制することができる。

上記のように本実施形態では、前部スクリュカバー８２を前板５４に一体に形成している。このようにすれば、トナー収納部５２に一体に形成する場合に比べ、型による成形時の抜き等の問題を回避可能である。
勿論、前部スクリュカバー８２をトナー収納部５２に一体に形成してもよい。また、後部スクリュカバー７４を後板に一体に形成してもよい。
要するに、トナー収納部５２を構成すべく、前板５４等の側板を組み付けたとき、あるいは開閉可能な側板を閉めたときに、搬送スクリュ５６の軸方向端部がカバーで覆われる構成となればよい。
また、後部スクリュカバー７４と前部スクリュカバー８２をトナー搬送路７２と一体に円筒状に形成してもよい。

本実施形態では、後部スクリュカバー７４と前部スクリュカバー８２の断面形状を半円状としたが、図１０に示すように、外側に向かってなだらかに湾曲する山形状とすれば、カバー部位におけるトナーの留まりを抑制でき、一層望ましい。
また、上記では羽根部材８６が搬送スクリュ５６の露出部分に接触しない構成としたが、トナー凝集体の生成を抑制できる程度の接触状態であれば接触しても問題はない。
接触しないようにすることが最も望ましいが、羽根部材８６が搬送スクリュ５６に接触する、しないにかかわらず、カバーによってトナー凝集体の生成を抑制できればよいというのが本発明の趣旨である。
この抑制機能が得られるように、羽根部材８６の軸方向の長さは、図９におけるカバー間の露出長さｃよりも大きく設定されている。

上記実施形態では、搬送スクリュ５６の軸方向における両端部をカバーで覆う構成としたが、羽根部材８６の搬送スクリュ５６に対する接触を回避ないし低減できれば、一方のみでもよい。
また、上記実施形態では、トナー排出部材としてスクリュ形状を採用した構成を例示したが、これに限定されず、例えば搬送コイル等でもよい。

特許文献１には、撹拌部材の回転半径内に搬送スクリュを設置する構成が記載されているが、搬送スクリュの上方にトナーのケーキ状の塊ができることを防止するために、搬送スクリュに積極的に撹拌部材を接触させることを目的としている。
その接触が確実に生じるように、同文献の図７に示すように、羽根部材には軸方向に間隔をおいて複数のスリットが形成されている。
このような構成では、搬送スクリュと羽根部材とが接触してトナー凝集体が生成するのを抑制することができない。
また、羽根部材がスリット（切れ目）を有する構成では、カバーに接触したときの羽根部材の中央部の、搬送スクリュへの接触を回避する変形追従性は得られない。

１１ 像担持体としての感光体
１３ 現像装置
４０ トナー補給装置
４１ 装着部
５０ トナー収納容器としてのトナーカートリッジ
５２ トナー収納部
５４ 側板としての前板
５６ トナー排出部材としての搬送スクリュ
５８ 撹拌部材
７４ カバーとしての後部スクリュカバー
８２ カバーとしての前部スクリュカバー

特開２００８−１９７６３６号公報

Claims (6)

1. トナーを収納するためのトナー収納部と、
   前記トナー収納部に収納されているトナーを排出するための排出口と、
   前記トナー収納部内のトナーを前記排出口に搬送するトナー搬送手段と、
   を有し、
   前記トナー搬送手段は、回転しながら前記排出口に向けてトナーを搬送するトナー排出部材と、該トナー排出部材によるトナー搬送方向と交差する方向に回転し、トナーを攪拌しながら前記トナー排出部材へ供給するための撹拌部材とで構成されたトナー収納容器において、
   前記トナー排出部材は、少なくともその一部が前記撹拌部材の回転半径の内側に位置するように配置され、
   前記トナー排出部材の一部がカバーで覆われ、
   前記撹拌部材が前記カバーに接触して変形することで、前記トナー排出部材を乗り越えながら回転し、
   前記カバーが、前記撹拌部材の回転軸方向における前記トナー排出部材の両端部に設けられていることを特徴とするトナー収納容器。
2. 請求項１に記載のトナー収納容器において、
   前記カバーが前記トナー収納部を構成する側板に設けられ、前記側板を組み付けたとき、あるいは閉めたときに前記カバーが前記トナー排出部材を覆うことを特徴とするトナー収納容器。
3. 請求項２に記載のトナー収納容器において、
   前記カバーが前記側板に一体成形されていることを特徴とするトナー収納容器。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載のトナー収納容器において、
   前記トナー排出部材がスクリュ形状を有していることを特徴とするトナー収納容器。
5. トナー収納容器と、前記トナー収納容器を着脱可能に支持する装着部とを備え、前記トナー収納容器のトナーを現像装置に供給するトナー補給装置において、
   前記トナー収納容器が請求項１〜４のいずれか１つに記載のトナー収納容器であることを特徴とするトナー補給装置。
6. 像担持体と、該像担持体上に形成される静電潜像を可視像化する現像装置と、該現像装置へトナーを供給するトナー補給装置とを備えた画像形成装置において、
   前記トナー補給装置が請求項５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。

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