JP6930078B2 - 粉体収納容器、トナーカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
ここで、トナー容器には、難燃性を保つために最小肉厚が規格として定められている。最小肉厚を満足するためには、薄肉となる部分の延伸量を考慮してパリソンの肉厚を調整する必要がある。しかし、パリソンの肉厚を部分によって細かく調整することは困難であるため、結果的にパリソンの肉厚は全体的に厚くなるように調整される。以上のような理由から、従来のトナー容器においては、使用する樹脂量の増大、及びトナー容器の重量化を招いていた。
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、使用する樹脂量の低減及び軽量化を図ることを目的とする。
以下、本発明が適用される画像形成装置としての複写機について説明する。
図1は、本発明が適用される複写機の全体構成を示す模式図である。複写機500は、複写機装置本体(以下、プリンタ部100という。画像形成手段の一例)、給紙テーブル(以下、給紙部200という)及びプリンタ部100上に取り付けるスキャナ(以下、スキャナ部400という)から構成される。
中間転写ユニット85は、中間転写ベルト48、四つの一次転写バイアスローラ49(Y、M、C、K)、二次転写バックアップローラ82、複数のテンションローラ、及び、中間転写クリーニング装置等で構成される。中間転写ベルト48は、複数のローラ部材によって張架、支持されるとともに、この複数のローラ部材の1つである二次転写バックアップローラ82の回転駆動によって図1中の矢印方向に無端移動する。
プリンタ部100には、中間転写ベルト48に対向するように、各色に対応した四つの作像部46(Y、M、C、K)が並設されている。また、四つのトナー容器32(Y、M、C、K)の下方には、それぞれに対応した四つのトナー補給装置60(Y、M、C、K)が配設されている。そして、トナー容器32(Y、M、C、K)に収容されたトナー(画像形成用の粉体)は、それぞれに対応するトナー補給装置60(Y、M、C、K)によって、各色に対応した作像部46(Y、M、C、K)の現像装置(粉体物使用部)内に供給(補給)される。
図2は、イエローに対応した作像部46Yの概略構成を示す模式図である。
作像部46Yは、潜像担持体であるドラム状の感光体41Yを備える。さらに、作像部46Yは、帯電手段である帯電ローラ44Y、現像手段である現像装置50Y、感光体クリーニング装置42Y、除電装置等を感光体41Yの周囲に配設した構成である。そして、感光体41Y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41Y上にイエロー画像が形成されることになる。
なお、他の三つの作像部46(M、C、K)も、使用されるトナーの色が異なる点以外は、イエローに対応した作像部46Yとほぼ同様の構成となっていて、各感光体41(M、C、K)上にそれぞれのトナーに対応した色の画像が形成される。以下、他の三つの作像部46(M、C、K)の説明を適宜に省略して、イエローに対応した作像部46Yのみの説明を行うことにする。
感光体41Yは、駆動モータによって図2中の時計回り方向に回転駆動する。そして、帯電ローラ44Yと対向する位置で、感光体41Yの表面が一様に帯電される(帯電工程)。その後、感光体41Yの表面は、露光装置47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)。その後、感光体41Yの表面は、現像装置50Yとの対向位置に達して、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)。
中間転写ユニット85の四つの一次転写バイアスローラ49(Y、M、C、K)は、それぞれ、中間転写ベルト48を感光体41(Y、M、C、K)との間に挟み込んで一次転写ニップを形成している。そして、一次転写バイアスローラ49(Y、M、C、K)に、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。
各色のトナー像が重ねて転写され、カラートナー像が形成された中間転写ベルト48は、二次転写ローラ89との対向位置に達する。この位置では、二次転写バックアップローラ82が、二次転写ローラ89との間に中間転写ベルト48を挟み込んで二次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト48上に形成されたカラートナー像は、二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48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。二次転写ニップを通過した中間転写ベルト48は、中間転写クリーニング装置の位置に達し、その表面上の未転写トナーが回収され、中間転写ベルト48上で行われる一連の転写プロセスが終了する。
上述した二次転写ニップに搬送される記録媒体Pは、プリンタ部100の下方に配設された給紙部200の給紙トレイ26から、給紙ローラ27やレジストローラ対28等を経由して搬送されるものである。詳しくは、給紙トレイ26には記録媒体Pが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ27が図1中の反時計回り方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Pがレジストローラ対28の二つのローラによって形成されるローラニップに向けて搬送される。
レジストローラ対28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28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48上のカラートナー像が二次転写ニップに到達するタイミングに合わせて、レジストローラ対28が回転駆動されて、記録媒体Pが二次転写ニップに向けて搬送される。これにより、記録媒体P上に、所望のカラートナー像が転写される。
二次転写ニップでカラートナー像が転写された記録媒体Pは、定着装置86の位置に搬送される。定着装置86では、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トナー像が記録媒体P上に定着される。定着装置86を通過した記録媒体Pは、排紙ローラ対29のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対29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、複写機500における一連の画像形成プロセスが完了する。
現像装置50Yは、図2に示すように、現像ローラ51Y、ドクタブレード52Y、二つの現像剤搬送スクリュ55Y、及び、トナー濃度検知センサ56Y等で構成される。現像ローラ51Yは、感光体41Yに対向し、ドクタブレード52Yは、現像ローラ51Yに対向する。また、二つの現像剤搬送スクリュ55Yは、二つの現像剤収容部(53Y、54Y)内に配設されている。現像ローラ51Yは、内部に固設されたマグネットローラ、及び、マグネットローラの周囲を回転するスリーブ等で構成される。第一現像剤収容部53Y及び第二現像剤収容部54Y内には、キャリアとトナーとからなる二成分の現像剤Gが収容されている。第二現像剤収容部54Yは、その上方に形成された開口を介してトナー落下搬送経路64Yに連通している。また、トナー濃度検知センサ56Yは、第二現像剤収容部54Y内の現像剤G中のトナー濃度を検知する。
現像装置50Y内の現像剤Gは、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50Y内の現像剤Gに含まれるトナーの現像による消費量に応じて、トナー容器32Yに収容されているトナーが、後述するトナー補給装置60Yを介して第二現像剤収容部54Y内に補給される。
第二現像剤収容部54Y内に補給されたトナーは、二つの現像剤搬送スクリュ55Yによって、現像剤Gとともに混合、攪拌されながら、第一現像剤収容部53Yと第二現像剤収容部54Yとの間を循環する。
次に、粉体搬送手段であるトナー補給装置60(Y、M、C、K)について説明する。
図3は、トナー補給装置60Yにトナー容器32Yが設置された状態を示す模式図であり、図4は、トナー容器収容部70に四つのトナー容器32(Y、M、C、K)が設置された状態を示す概略斜視図である。
トナー補給装置60(Y、M、C、K)は、トナー容器収容部70、搬送ノズル611(Y、M、C、K)、搬送スクリュ614(Y、M、C、K)、トナー落下搬送経路64(Y、M、C、K)、容器回転駆動部91(Y、M、C、K)等で構成されている。
トナー容器32Yが図中矢印Qの方向へ移動してプリンタ部100のトナー容器収容部70に装着されると、その装着動作に連動して、トナー容器32Yの容器先端側からトナー補給装置60Yの搬送ノズル611Yが挿入される。これにより、トナー容器32Y内と搬送ノズル611Y内とが連通する。この装着動作に連動して連通する構成についての詳細は後述する。
トナー容器収容部70は、主として、容器カバー受入部73と、容器受部72と、挿入口形成部71とで構成されている。容器カバー受入部73は、トナー容器32Yの容器先端側カバー34Yを保持するための部分であり、容器受部72は、トナー容器32Yの容器本体33Yを保持するための部分である。また、挿入口形成部71は、容器受部72と、トナー容器32Yの装着動作時における挿入口を形成する部分である。複写機500の手前側(図1の紙面垂直方向手前側)に設置された本体カバーを開放すると、トナー容器収容部70の挿入口形成部71が露呈される。そして、各トナー容器32(Y、M、C、K)の長手方向を水平方向とした状態で、複写機500の手前側から各トナー容器32(Y、M、C、K)の着脱操作(トナー容器32の長手方向を着脱方向とする着脱操作)を行う。なお、図3中のセットカバー608Yは、トナー容器収容部70の容器カバー受入部73の一部である。
容器先端側カバー34Yが容器カバー受入部73に装着された状態で、駆動モータや駆動ギア等で構成されている容器回転駆動部91Yから容器駆動ギア601Yを介して、容器本体33Yに具備された容器ギア301Yに回転駆動が入力される。これにより、容器本体33Yが図3中の矢印A方向に回転駆動される。容器本体33Y自体が回転することで、容器本体33Yの内周面に螺旋状に形成された螺旋状突起302Yによって、容器本体33Yの内部に収容されたトナーが容器本体長手方向に沿って図3中の左側から右側へ搬送される。これにより、容器先端側カバー34Y側から搬送ノズル611Y内に供給される。
トナー容器32(Y、M、C、K)は、それぞれ、寿命に達したとき(収容するトナーがほとんどすべて消費されて空になったとき)に新品のものに交換される。トナー容器32の長手方向における容器先端側カバー34とは反対側の端部には把手部303が設けられており、交換の際には、作業者が把手部303を握って引き出すことで、装着されたトナー容器32を取り外すことが出来る。
また、トナー濃度検知センサ56Yがトナー濃度低下を検知して、補給動作実行し、トナー濃度が回復したか否か判定を複数回繰り返しても、トナー濃度検知センサ56Yによってトナー濃度が回復したことが検知されない場合がある。この場合も、トナー容器32Y内にトナーが無いものとして、複写機500の表示部にトナー容器32Yの交換を促す旨の表示を行う。
また、本実施形態のトナー補給装置60Yでは、搬送ノズル611Y内に供給されたトナーを搬送スクリュ614Yによって搬送する構成としているが、搬送ノズル611Y内に供給されたトナーを搬送する構成としては、スクリュ部材に限るものではない。特許文献4のように、粉体ポンプを用いて搬送ノズル611Yの開口部に負圧を発生させる構成など、スクリュ部材以外によって搬送力を付与する構成であってもよい。
次に、トナー容器32(Y、M、C、K)及びトナー補給装置60(Y、M、C、K)の基本的な構成についてより詳細に説明する。なお、上述したように、トナー容器32(Y、M、C、K)及びトナー補給装置60(Y、M、C、K)は、それぞれ使用するトナーの色が異なる他はほぼ同様の構成になっている。よって、以下、Y、M、C、Kという使用するトナーの色を示す添字を省略して説明する。
上述したようにトナー容器32は、容器本体33と、容器先端側カバー34とから主に構成されている。
図9は、容器本体33からノズル受入部材330を取り外した状態のトナー容器32の断面説明図である。また、図10は、図9の状態からノズル受入部材330を容器本体33に取り付けた状態のトナー容器32の断面説明図である。なお、図10は、図5に示された容器先端側カバー34を取り外した状態のトナー容器32を示している。容器先端側カバー34を取り外したトナー容器32は、容器本体33と、ノズル受入口331を形成するノズル受入部材330とから構成される。
容器本体33の容器先端側の内壁には、容器本体33が図中矢印A方向に回転することで螺旋状突起302によって容器先端側に搬送されてきたトナーを、容器本体33の回転によって上方に汲み上げる汲み上げ部304が形成されている。汲み上げ部304は、螺旋状突起302の搬送力によって汲み上げ部304に対向する内部空間に進入したトナーを、容器本体33の回転に応じて上方に汲み上げる。これにより、挿入された搬送ノズル611(図8参照)よりも上方にトナーを汲み上げることができる。なお、汲み上げ部304の詳細構成については後述する。
容器本体33の容器ギア301よりもさらに容器先端側には、円筒状の容器開口部33aが形成されている。そして、この容器開口部33aにノズル受入部材330の受入部材固定部337を圧入することにより、容器本体33に対してノズル受入部材330を固定することが出来る。ノズル受入部材330を固定する方法としては圧入に限らず、接着剤による固定やネジ止めによる固定であっても良い。
トナー容器32は、容器本体33に対して容器開口部33aの開口からトナーを充填後、ノズル受入部材330を容器本体33の容器開口部33aに固定する構成となっている。
二軸延伸ブロー成形法(特許文献1〜3参照)は、一般的にはプリフォーム成形工程と延伸ブロー成形工程との二段工程からなる。プリフォーム成形工程では、樹脂を用いて射出成形により試験管状のプリフォーム(有底パリソン)を成形する。このときの射出成形により、試験管状の口部に、容器開口部33a、カバー爪引掛け部306及び容器ギア301を形成する。延伸ブロー成形工程は、プリフォーム成形工程後に冷却され、型から外されたプリフォームを加熱して軟化した後、ブロー成形すると共に延伸する。
容器本体33において、容器ギア301、容器開口部33a及びカバー爪引掛け部306等の容器ギア301から容器先端側の各部は、射出成形されたプリフォームのままの形状であるため、精度良く成形できる。一方、汲み上げ部304、螺旋状突起302が形成されている部分、及び、把手部303は、射出成形された後、延伸ブロー成形工程で延伸して成形されているため、成型の精度はプリフォーム成型部よりは劣る。
ダイレクトブロー成形法については、後述する。
図11は、容器先端側から見たノズル受入部材330の斜視説明図であり、図12は、容器後端側から見たノズル受入部材330の斜視説明図である。図13は、ノズル受入部材330の分解斜視図である。
容器シャッタ332は、先端円筒部332c、滑動部332d、ガイドロッド332e及びシャッタ抜け防止爪332aから成る。先端円筒部332cは、容器シール333の円筒開口(ノズル受入口331)と密着する容器先端側の部分である。滑動部332dは、先端円筒部332cよりも容器後端側に形成され、先端円筒部332cよりは外径が少し大きく、一対のシャッタ側面支持部335aの内周面を滑動する円筒状の部分である。ガイドロッド332eは、先端円筒部332cの円筒内部から容器後端側に向けて起立した柱であり、容器シャッタバネ336のコイル内部に挿入されることで容器シャッタバネ336が座屈しないようにガイドするロッド部分である。シャッタ抜け防止爪332aは、ガイドロッド332eの起立した根元とは反対側の端部に備えられ、容器シャッタ支持部材340から容器シャッタ332の脱落を防止する一対の爪部分である。
図11及び図13に示すように、受入部材固定部337の内周面であって容器シール333の外周に隣接する箇所には、複数本のノズルシャッタ突き当てリブ337aが放射状に延在するように形成されている。図8に示すように、トナー容器32をトナー補給装置60に装着したときには、トナー補給装置60側のノズルシャッタ612のノズルシャッタ鍔部612aが、ノズルシャッタバネ613に付勢されて容器シール333の突き出た分を押し潰す。更に進入してノズルシャッタ突き当てリブ337aの容器先端側端部に突き当てた容器シール333のノズル受入口331から容器シール333の先端側端面を覆って容器外部から遮断する。これにより、装着時のノズル受入口331における搬送ノズル611周りの密閉性を確保し、トナー漏れを防止することができる。
ノズルシャッタ鍔部612aがノズルシャッタ突き当てリブ337aに突き当たる状態では、搬送ノズル611のノズル開口610が形成されている部分は、ノズル受入口331の入口部分よりも十分にトナー容器32の内側(容器後端側、奥側)に位置している。具体的には、回転軸方向を容器後端側に向かって、容器ギア301を越え、汲み上げ部304に対向する位置にノズル開口610が有る様配置されている。
容器本体33に固定されるノズル受入部材330は、容器本体33の回転時に容器本体33とともに回転するが、このとき、ノズル受入部材330のシャッタ側面支持部335aは、トナー補給装置60側の搬送ノズル611の周りを回転する。このため、回転しているシャッタ側面支持部335aが搬送ノズル611の上部に形成されたノズル開口610のすぐ上方の空間を通過する。これにより、仮にノズル開口610の上方でトナーが瞬間的に堆積してもその堆積トナーをシャッタ側面支持部335aが横切って崩すので、放置時に堆積トナーが凝集してしまい、再起動時にトナーの搬送不良を起こすことを抑制することができる。一方、シャッタ側面支持部335aが搬送ノズル611の側方に位置し、ノズル開口610とシャッタ支持開口335bとが対向するタイミングでは、図8中の矢印βで示すように、容器本体33内のトナーが搬送ノズル611内へと供給される。
ガイドロッド332eの容器後端側は二股に割れて一対の片持ち梁332fを形成している。その各梁の外周面にシャッタ抜け防止爪332a及び第二シャッタ抜け防止爪332bは配置されている。図14にあるように、容器シャッタ332がノズル受入口331を閉鎖している状態ではシャッタ抜け防止爪332aと第二シャッタ抜け防止爪332bとの間にシャッタ後端支持部335の垂直面があるように配置されている。シャッタ後端支持部335の垂直面には、シャッタ抜け防止爪332aの軸方向投影面積よりも小さい穴が形成されている。ガイドロッド332eを容器シャッタバネ336に通し、ガイドロッド332eの一対の片持ち梁332fをガイドロッド332eの軸中心に向かって撓ませて、シャッタ後端支持部335の垂直面の穴に対してシャッタ抜け防止爪332aを通過させる。これにより、図14に示すようなノズル受入部材330に対するガイドロッド332eの組み付けが成されている。片持ち梁332fが撓める弾性を有すよう、ガイドロッド332eはポリスチレン等の樹脂で成型されている。
図14の状態から、トナー容器32がトナー補給装置60本体にセットされる際には、装置本体に対してトナー容器32が押し込まれると共に、搬送ノズル611の先端が容器シャッタ332をトナー容器32の内部に押し込む。このとき、ガイドロッド332e端部のシャッタ抜け防止爪332aは、シャッタ後端支持部335の容器後端側に押し出されていく。そうすると、二つめのフックである第二シャッタ抜け防止爪332bがシャッタ後端支持部335の垂直面の穴に係る。
一度セットされたトナー容器32の容器シャッタ332は、以後、第二シャッタ抜け防止爪332bが容器シャッタ332の抜け止めとして機能する。
トナー容器32の容器先端側カバー34は、トナー補給装置60に装着するときに、図4の容器受部72上を滑らせて移動させる。図4では四つのトナー容器32の直下に容器本体33の軸方向を長手として、挿入口形成部71から容器カバー受入部73まで続く溝がそれぞれ形成されている。この溝に嵌ってすべり移動を可能にするよう、容器先端側カバー34の下部の両側面には一対のスライドガイド361がある(図6)。詳しく述べると、容器受部72の溝にはその両側面から突き出る一対のスライドレールがある。この一対のスライドレールに上下から挟むように、スライドガイド361は容器本体33の回転軸と平行にスライド溝361aが形成されている。さらに容器先端側カバー34は、トナー補給装置60に装着するときに、セットカバー608に設けられた補給装置側ロック部材609と結合する容器ロック部339を備える。
図6及び図7に示すように、トナー補給装置60は、複写機500本体のフレーム602に対して搬送ノズル611を固定するノズルホルダ607を備え、ノズルホルダ607に対して、セットカバー608が固定されている。さらに、ノズルホルダ607には、搬送ノズル611の下方から搬送ノズル611の内部に連通するように配置されたトナー落下搬送経路64が固定されている。
この揺動スプリング640は、搬送スクリュ614の回転軸に一端が係合されていて、搬送スクリュ614の回転に伴い上下動するよう構成されている。揺動スプリング640は、この上下動によって管状部材であるトナー落下搬送経路64の内壁面近傍に停滞・付着しているトナーを掻き落とす。トナー落下搬送経路64のつまり防止効果の向上を図るためには、この揺動する揺動スプリング640をトナー落下搬送経路64の内壁面に近付けることが望ましい。そして、本実施形態の構成では、トナー落下搬送経路64が円筒状の部材であるため、揺動スプリング640(径がトナー落下搬送経路64の内壁の径よりもやや小さい程度のスプリング部材)を揺動掻き落とし部材として用いている。しかし、トナー落下搬送経路64を輪切りにした断面形状が円形以外であればそれに沿う様に、揺動掻き落とし部材の形状もトナー落下搬送経路64の断面形状併せて調整してやると良い。
なお、駆動モータ603から容器ギア301までの駆動伝達経路や、駆動モータ603から搬送スクリュギア605までの駆動伝達経路にクラッチを設けても良い。このようなクラッチを設けることで、駆動モータ603を回転駆動させたときに、トナー容器32と搬送スクリュ614との何れか一方のみを回転させる構成を実現できる。
図8、図14、及び図15を参照してトナー容器32のトナー補給装置60に対する装着過程について説明する。
図中矢印Qで示すようにトナー補給装置60の方向にトナー容器32を移動させることで、搬送ノズル611のノズル先端部が容器シャッタ332の容器先端側の端面に接触する。さらに、トナー容器32をトナー補給装置60の方向に移動させることで、搬送ノズル611が容器シャッタ332の容器先端側の端面を押圧する。容器シャッタ332が押圧されることで、容器シャッタバネ336が縮み、これに伴って容器シャッタ332がトナー容器32の内部側(容器後端側)に押し込まれるとともに、搬送ノズル611のノズル先端側がノズル受入口331に挿入される。
さらにトナー容器32をトナー補給装置60の方向に移動させることで、搬送ノズル611はさらにトナー容器32の内部側に挿入される。このとき、ノズルシャッタ突き当てリブ337aに突き当たったノズルシャッタ612は、搬送ノズル611に対してノズル根元側に押し戻される。これにより、ノズルシャッタバネ613が縮み、ノズルシャッタ612の搬送ノズル611に対する相対的位置がノズル根元側に移動する。この相対的位置の移動に伴い、ノズルシャッタ612に覆われていたノズル開口610が容器本体33内部で露出し、容器本体33内と搬送ノズル611内とが連通する。
ガイド溝339bの容器後端側は、係止孔339dに直接繋がる形状ではなく終端を有し、容器先端側カバー34の側周面の高さになっている。即ち、ガイド溝339bと係止孔339dの間には幅1[mm]程度の容器先端側カバー34の外周面があり、これが乗り越え部339cに相当する。補給装置側ロック部材609はこの乗り越え部339cを乗り越えて係止孔339dに落ち込み、トナー容器32とトナー補給装置60との結合が達成される。
容器本体33が回転することで、容器本体33内のトナーは螺旋状突起302によって、容器本体33の容器先端側に搬送される。この搬送によって汲み上げ部304に到達したトナーは、容器本体33が回転することで汲み上げ部304によってノズル開口610の上方まで持ち上げられる。ノズル開口610の上方まで持ち上げられたトナーが、ノズル開口610に落下することで、搬送ノズル611内にトナーが供給される。搬送ノズル611内に供給されたトナーは、搬送スクリュ614によって搬送され、トナー落下搬送経路64を通って現像装置50に補給される。なお、このときの容器本体33内からトナー落下搬送経路64までのトナーの流れを図8中の矢印βで示す。
このようにトナー容器32は、トナー補給装置60に装着前の状態では、容器本体33に収納されているトナーの漏れや飛散を防止しつつ、トナー補給装置60に装着されたときには、確実に容器本体33外にトナーを排出することができる。
このように、容器本体33の開口位置に対して、奥まったところにノズル受入口331の開口位置があるため、容器開口部33aの外周面にトナーが付着することを抑制できる。これは、トナー容器32から搬送ノズル611を抜き出すときにトナー漏れが生じたとしても、ノズル受入口331から漏れて舞ったトナーが容器開口部33aの容器先端側の端部を回り込み難いためである。また、ノズル受入口331から漏れて落下したトナーは、先端開口305の下方の内周面に引っ掛かるため、容器セット部615の内周面にトナーが付着することを防止できる。このように、ノズル受入口331から漏れたトナーを、容器開口部33aの容器先端側の端面よりも容器後端側の内周面で囲まれた領域内に留めることができるので、トナー容器32の外にトナーが飛散することを抑制することができる。
また、上述したように、トナー容器32をトナー補給装置60に装着したときに、容器シール333がノズルシャッタ鍔部612aに押し潰される。これにより、ノズルシャッタ鍔部612aは容器シール333に密着加圧された状態となり、より確実にトナー漏れを防止することができる。容器シャッタ332を開口位置より長手方向内側(容器後端側)に配置する構成とすることによって、トナー容器32の先端から容器シャッタ332及び容器シール333の容器先端側の端面までの間に円柱状の空間部が形成される。
本発明の第一の実施形態に係るトナー容器の特徴的な構成について説明する。
図16は、本発明の一実施形態に係るトナー容器の容器先端側を示す図であり、(a)は斜視図であり、(b)は容器開口部側から観察した図であり、(c)は側面から観察した図である。本実施形態に係るトナー容器は、容器開口部から容器後端に向けて伸びる内径側壁面が、容器開口部の径方向位置よりも内径側に入り込まない点に特徴がある。このような形状にすることにより、容器開口部周辺におけるパリソンの延伸量の差が小さくなり、トナー容器の形成に使用する樹脂量の低減及び軽量化を図ることができる。
ここで、軸線は回転する容器本体33の回転軸のことであり、本実施形態において回転軸は、略円筒状の容器本体33の中心軸に等しい。また、横臥状態とは、回転軸が水平となっている状態を含むが、螺旋状突起302によりトナーを搬送可能な角度で回転軸が傾斜している状態でもよい。
上述の通り、容器本体33は、ブロー成形法(二軸延伸ブロー成形法又はダイレクトブロー成形法)によって形成される。図16に示す容器本体33は、ダイレクトブロー成形法により形成される。
ダイレクトブロー成形法では、まず熱可塑性樹脂を加熱溶融させてチューブ状に押し出したパリソンを形成する。軟化した状態にあるパリソンを金型で挟んでブロー成形し、冷却固化した後に取り出す。ダイレクトブロー成形法では、汲み上げ部304、螺旋状突起302が形成されている部分、及び、把手部303を成形する。精度良く成形する必要がある容器ギア301、及び容器ギア301から容器先端側の各部は、射出成形法などを利用して形成した後、ダイレクトブロー成形法により成形した部品と螺着等により一体化する。
汲み上げ部304は、容器本体33が図中矢印A方向に回転することで螺旋状突起302によって容器先端側に搬送されてきたトナーを、容器本体33の回転によってノズル開口610の上方に汲み上げる部位である。
汲み上げ部304は、容器本体33の回転方向と交叉する方向に伸びる面である。汲み上げ部304は、容器開口部33aから軸方向に沿って容器後端側に向けて伸びる内径側端縁3041と、容器本体33の最外周面側に位置し、容器天面307(又はその近傍)から軸方向に沿って容器後端側に向けて伸びる外径側端縁3042と、内径側端縁3041と外径側端縁3042の先端側同士と後端側同士を夫々接続する先端側端縁3043と後端側端縁3044とを備える。
なお、容器本体33の軸方向先端面を容器天面307と称する。本例において容器天面307は軸方向と略直交しているが、容器天面は容器後端に向かって伸びる傾斜面であってもよい。
内径側壁面308は、容器開口部33aの内側端縁から軸方向他端側へ所定長延びる部位を有する面である。図16(b)に示すように、内径側壁面308の径方向位置は、容器開口部33aの内側端縁を軸線と平行に延長した仮想筒状体を内径側に越えないように設定されている。図16に示す内径側壁面308は軸線に平行であるが、内径側壁面は、容器本体33の容器先端側から容器後端側に向かって軸線から離間していく形状であってもよい。
ここで、トナー容器32はブロー成形法により作製される。本実施形態においては、内径側壁面308を容器開口部33aよりも内径側に突出させないようにすることによって、トナー容器32に大きくくびれた部分を設けないようにした。このため、容器本体33の先端側端縁3043の周辺部位(容器肩部)と他の部位との間で成形時に肉厚差が生じにくい。従って、トナー容器32を形成するパリソンの肉厚を全体的に薄くなるように設定しても、規格として定められている最小肉厚を満足することができるので、使用樹脂量の低減及びトナー容器の軽量化を図れる。
図17(a)、(b)は、汲み上げ部がトナーを汲み上げて落下させる様子を示す模式図である。本図はトナー容器32の先端部側の横断面であり、図16(c)のB−B断面を示している。
汲み上げ部304は、容器本体33の矢印A方向の回転により、トナーを一時的に保持してノズル開口610よりも上方に持ち上げる。また、汲み上げ部304は、容器本体33の回転に伴って、汲み上げたトナーを、内径側端縁3041からノズル開口610に向けて落下させる。
ここで、ノズル開口610は、トナー容器の回転軸を間に挟んで所定の幅方向長、及び所定の軸方向長(図17の紙面の奥行き方向の長さ)を有する。なお、ノズル開口610の幅とは、回転軸と直交する方向の長さを意味する。トナー容器32における汲み上げ部304の軸方向位置は、ノズル開口610の軸方向位置と略同等の位置(ノズル開口と対向する位置)に設定されている。
ノズル開口610に対する汲み上げ部304の傾斜角度は、汲み上げ部304の角度がトナーの安息角に到達したときに、汲み上げ部304の上面を回転軸R(或いはノズル開口610)に向けて延長した延長面(延長線)が、ノズル開口610の幅方向奥側端縁(汲み上げ部304から離間した側に位置するノズル開口610の幅方向端縁)とノズル開口610の幅方向中央部(トナー容器32の回転軸Rの直上に相当する位置)との間に位置するように設定されている。
このように設定することで、汲み上げ部304からの放出速度が高く、汲み上げ部304の傾斜に沿って直線的な軌跡を描いて落下するトナーTは効率よくノズル開口610に供給される。また、汲み上げ部304は容器本体33が回転する過程で上昇すると共にノズル開口610に対しては幅方向における位置が近くなるので、汲み上げ部からの放出速度が低く、汲み上げ部の傾斜よりも急な角度の軌跡を描いて落下するトナーTも、効率よくノズル開口610に供給される。
なお、ノズル開口610に対する汲み上げ部304の傾斜角度は、トナー容器32に収納されるトナーの性質に応じて設定される。
本発明の第二の実施形態に係るトナー容器の特徴的な構成について説明する。図18は、本発明の第二の実施形態に係るトナー容器の容器先端側を示す図であり、(a)は斜視図であり、(b)は容器開口部側から観察した図であり、(c)は側面から観察した図である。本実施形態に係るトナー容器は、汲み上げ部が回転方向上流側に凹陥した形状を有する点に特徴がある。なお、第一の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
供給部3045は回転軸Rに略平行な面であり、トナー容器32を水平にしたときに略水平となる。また、輸送部3046は、供給部3045を水平にしたときに、供給部3045と接続する前部側が後部側よりも下方に位置するように傾斜している。供給部3045と輸送部3046は180度未満の角度で回転方向上流側に凹陥するように接続されている。より詳しくは、供給部3045と輸送部3046の成す角度は鈍角である。
本例に示す汲み上げ部304は、平面的な供給部3045と平面的な輸送部3046の二面から構成されているが、汲み上げ部304は三以上の面から構成されてもよい。また、汲み上げ部を構成する面は曲面でもよい。
汲み上げ部304に汲み上げられたトナーは、供給部3045から内径側端縁3041を経由してノズル開口610に供給される。
図20(a)〜(c)は、汲み上げ部がトナーを汲み上げて落下させる様子を説明する模式図である。本図はトナー容器32の先端部側の横断面であり、図18(c)のB−B断面を示している。
図20(a)に示すように、容器本体33が矢印A方向に回転する過程で、トナーTは汲み上げ部304によって汲み上げられ、一時的に保持される。図20(a)は、汲み上げ部304にトナーTをすり切りまで乗せた状態、即ち、汲み上げ部304の内径側端縁3041と後端側端縁3044の双方を水平にした状態で汲み上げ部304に保持されたトナーTの上面を上記各端縁の位置に合わせて水平に均した状態を示している。汲み上げ部304の形状は、汲み上げ部304にトナーTをすり切りまで乗せたときのトナー量が、補給するトナー量の規格(1秒あたりのトナー補給量)よりも大きくなるように設定する。
なお、汲み上げ部304に乗ったトナーTは、汲み上げ部304を構成する供給部3045及び輸送部3046、供給部3045と連接する容器天面307の一部によって保持される(図19参照)。
図20(b)に示すように、汲み上げ部304によって汲み上げられたトナーが安息角に到達したときに、トナーTは内径側端縁3041から放物線の落下軌跡を描きながらノズル開口610に向けて落下する。
また、図20(c)に示すように、汲み上げ部304に保持されているトナーは、容器本体33の回転に伴って輸送部3046によって供給部3045に順次輸送されていき、ノズル開口610に向けて落下する。本例では、汲み上げ部304を供給部3045と輸送部3046とから構成し、輸送部3046の方が先に安息角に到達するため、供給部3045が安息角に到達するまで、効率的にトナーを保持できる。
汲み上げ部304の角度について説明する。汲み上げ部304の輸送部3046(又は供給部3045)の傾斜がトナーの安息角と等しくなったときに、輸送部3046(又は供給部3045)を回転軸Rに向けて延長した面(線)は、ノズル開口610の奥側端縁(汲み上げ部304から離間した側に位置するノズル開口610の幅方向端縁)とノズル開口610の幅方向中央部(トナー容器32の回転軸Rに対応する幅方向位置)との間に位置するように設定されている。
このように設定することで、汲み上げ部304からの放出速度が高く、汲み上げ部304の傾斜に沿って直線的な軌跡を描いて落下するトナーTは効率よくノズル開口610に供給される。また、汲み上げ部304は容器本体33が回転する過程で上昇すると共にノズル開口610に対しては幅方向における位置が近くなるので、汲み上げ部からの放出速度が低く、汲み上げ部の傾斜よりも急な角度の軌跡を描いて落下するトナーTも、効率よくノズル開口610に供給される。
即ち、汲み上げ部304により汲み上げられたトナーは、容器本体33の回転に伴って容器本体33の外径側から内径側に移動する。汲み上げ部304内にトナーが比較的多く保持されている状態では、汲み上げ部304内にあるトナーの重量と滑落距離との関係からトナーの放出速度が高くなりやすく、トナーは汲み上げ部304の傾斜に沿って直線的な落下軌跡を描く。一方で、汲み上げ部304内のトナーが少なくなり、トナーの重量が軽くなると、汲み上げ部304から落下するトナーの放出速度が低くなる。このため、重力方向への速度成分が大きくなって、トナーはノズル開口610に向かって汲み上げ部の傾斜よりも急な角度の軌跡を描きながら落下する。
本実施形態によれば、トナーTは、その落下速度に応じて効率的にノズル開口610に供給される。
本実施形態に係るトナー容器は、ノズル受入部材330(図11参照)のシャッタ側面支持部335aとの間で最小距離をとる部位を、汲み上げ部304の内径側端縁3041部分のみとして、トナー容器の内部空間をより広く確保できるようにした点に特徴がある。図21は、本発明の第三の実施形態に係るトナー容器の汲み上げ部周辺の横断面図である。図22は、比較例に係るトナー容器の汲み上げ部周辺の横断面図である。
図22の比較例に示すトナー容器32の内径側壁面308は、ノズル受入部材330のシャッタ側面支持部335aに沿って円弧状に形成されている。このため、トナーを収容するための内部空間(図中網掛けにて示す)を広くとることができなかった。
一方、図21の本発明の実施形態に示すトナー容器32においては、汲み上げ部304の内径側端縁3041部分のみがシャッタ側面支持部335aに最も近接し、汲み上げ部304に連接された内径側壁面308は、内径側端縁3041から外径方向に離間する形状である。即ち、本実施形態においては、シャッタ側面支持部335aとトナー容器32の内壁面とが最小距離aをとる部位の周方向長が、比較例に比べて大幅に短くなる。
その結果、ノズル受入部材330部分を除くトナー容器32の内部空間(図中網掛けにて示す)を、比較例に比べてより広くとることができ、トナー容器32をトナー補給装置60にセットしたときの、汲み上げ部304周辺のトナーの拡散性が高まる。
ガイドロッド332eの後端部からトナーが受ける圧縮力は、トナー容器32の内部空間の広いほうが小さくなる。つまり、内部空間を広くとればとるほど、容器シャッタ332(封止部材)がトナー容器32のノズル開口610を開放する方向へ移動するときに、トナーがその移動を阻害しにくくなる。
温度25℃、湿度50%RHの環境中で、容積が730cm^3のトナー収容容器に365gのトナーを充填し、上下に10回振って十分に流動化させた。その後、搬送ノズル611を、ノズル受入部材330を介してトナー容器32内に挿入し、ノズル受入部材330を構成する容器シャッタ332がノズル開口610を全開にする位置まで移動したことを確認した。
以上から本実施形態に示すトナー容器32は、トナー嵩密度0.5g/cm3以下であれば、容器シャッタ332の移動がトナーによって阻害されることなく、トナー補給装置60にセット可能であることが確認できた。
本発明の第四の本実施形態に係るトナー容器について説明する。トナー容器の容器本体の後端部には、トナー容器の着脱用に使用する把手部が一体成形されている。本実施形態に係るトナー容器においては、把手部内に保持されたトナーを、容器本体の回転により螺旋状突起に受け渡すことが可能となるように、把手部の後端側よりも前方側が下降するように容器に傾斜を持たせた点に特徴がある。
図23は、トナー容器の容器後端部の斜視図である。図24は、トナー容器の容器後端部の側面図である。なお、図24においては、容器内部のトナーの状態を透視して表示している。
夫々の把持凹所3031は、容器本体33の最外周面から屈曲形成されると共に、容器本体33の後端から先端側に向けて伸びる一対の傾斜面3032、3032を有する。2つの傾斜面3032、3032は、回転軸Rが水平な状態で傾斜面3032、3032の上部にトナーが載置された場合に、トナーを容器本体33の後端側から先端側に向かって落下させるように傾斜している。
即ち、容器本体33が横臥状態で配置されている場合に、容器本体33の回転により把持凹所3031の上側に位置した傾斜面3032は容器後端側が高く、容器先端側が低くなるように傾斜している。このため、傾斜面3032に乗ったトナーTは、容器先端側に向かって滑り落ちる(図中矢印F)。従って、把持凹所3031は、トナーを容器本体33後端部に保持し続けることなく、容器本体33の回転によりトナーを順次容器先端に向けて移動させる機能を有する。
<<第一の実施態様>>
本態様に係る粉体収納容器(トナー容器32)は、横臥状態で軸線(回転軸R)を中心として回転する概略筒状の粉体収納用の容器本体33と、容器本体の軸方向一端に形成されて容器本体よりも小さい内径を有した筒状の開口部(容器開口部33a)と、容器本体の内部に配置され、容器本体の回転時に粉体を開口部側へ向けて搬送する搬送手段(螺旋状突起302)と、開口部よりも容器本体の内部側に配置され、容器本体の回転時に搬送手段により搬送された粉体を、開口部から挿入された搬送管(搬送ノズル611)の粉体受入口(ノズル開口610)よりも上方に汲み上げてから該粉体受入口へ落下させる汲み上げ部304と、汲み上げ部の内径側端縁に連設されて汲み上げ部と交差する方向へ延び、且つ容器本体の最外周面よりも内径側に位置する内径側壁面308と、を備え、内径側壁面は、開口部の端縁から軸方向他端側へ所定長延びる面であり、内径側壁面の径方向位置は開口部の内側端縁を軸線と平行に延長した仮想筒状体を内径側に越えないように設定されていることを特徴とする。
本態様によれば、粉体収納容器をブロー成形法により作製した場合に、容器本体の先端側端縁3043の周辺部位と他の部位との間で成形時に肉厚差が生じにくい。従って、粉体収納容器を形成するプリフォーム又はパリソンの肉厚を全体的に薄くできるので、使用樹脂量の低減及び粉体収納容器の軽量化を図れる。
本態様に係る粉体収納容器(トナー容器32)において、内径側壁面308は、軸線(回転軸R)と平行か、又は容器本体の軸方向一端側(容器先端側)から他端側(容器後端側)に向かって軸線から離間していく形状であることを特徴とする。
本態様は、第一の実施態様と同様の効果を奏する。
本態様に係る粉体収納容器(トナー容器32)において、汲み上げ部304は、回転方向上流側に凹陥した形状を有することを特徴とする。
本態様によれば、汲み上げ部304による粉体の保持力が向上する。
本態様に係る粉体収納容器(トナー容器32)において、汲み上げ部304は、内径側端縁3041を有すると共に軸方向一端側(容器先端側)に配置されて粉体(トナー)を粉体受入口(ノズル開口610)へ供給する供給面(供給部3045)と、汲み上げ部の軸方向他端側端縁(後端側端縁3044)を有すると共に粉体を供給面に輸送する輸送面(輸送部3046)と、を備えることを特徴とする。
本態様によれば、輸送面に乗った粉体が、容器本体33が回転する過程で順次供給面に向けて移動するので、粉体が供給面から効率よく粉体受入口に供給される。
本態様に係る粉体収納容器(トナー容器32)は、汲み上げ部304の角度が粉体(トナー)の安息角に到達したときに、粉体受入口(ノズル開口610)に向けて延長した汲み上げ部の延長線が粉体受入口の奥側端縁から粉体受入口の幅方向中央部の間に位置するように設定されていることを特徴とする。
本態様によれば、汲み上げ部からの放出速度が高く、汲み上げ部の傾斜に沿って直線的な軌跡を描いて落下する粉体は、効率よく粉体受入口に供給される。また、汲み上げ部は容器本体が回転する過程で上昇するので、汲み上げ部からの放出速度が低く、汲み上げ部の傾斜よりも急な角度の軌跡を描いて落下する粉体も、効率よく粉体受入口に供給される。
本態様に係る粉体収納容器(トナー容器32)は、ブロー成形法により形成されていることを特徴とする。
ここで、ブロー成形法としては、二軸延伸ブロー成形法とダイレクトブロー成形法の何れを採用してもよい。本態様に係る粉体収納容器においては、内径側壁面308の径方向位置が開口部(容器開口部33a)の内側端縁を軸線(回転軸R)と平行に延長した仮想筒状体を内径側に越えないように設定されている。このため、容器本体33の先端側端縁3043の周辺部位と他の部位との間で成形時に肉厚差が生じにくい。従って、本態様によれば、粉体収納容器を形成するプリフォーム又はパリソンの肉厚を薄くできるので、使用樹脂量の低減及び粉体収納容器の軽量化を図れる。
本態様に係る画像形成装置(複写機500)は、画像形成用の粉体(トナー)を用いて像担持体(感光体41)に画像を形成する画像形成手段(プリンタ部100)と、画像形成手段に粉体を搬送する粉体搬送手段(トナー補給装置60)と、粉体搬送手段に着脱自在に保持される粉体収納容器(トナー容器32)と、を備え、粉体収納容器として、第一乃至第六の実施態様の何れかに記載の粉体収納容器を用いることを特徴とする。
本態様によれば、第一乃至第六の実施態様が奏する効果を享受できる。
Claims (9)
- 横臥状態で軸線を中心として回転する概略筒状の粉体収納用の容器本体と、
前記容器本体の軸方向一端に形成されて該容器本体よりも小さい内径を有した筒状の開口部と、
前記容器本体の内部に配置され、該容器本体の回転時に前記粉体を前記開口部側へ向けて搬送する搬送手段と、
前記開口部よりも前記容器本体の内部側に配置され、該容器本体の回転時に前記搬送手段により搬送された前記粉体を、前記開口部から挿入された搬送管の粉体受入口よりも上方に汲み上げてから該粉体受入口へ落下させる汲み上げ部と、
該汲み上げ部の内径側端縁に連設されて該汲み上げ部と交差する方向へ延び、且つ前記容器本体の最外周面よりも内径側に位置する内径側壁面と、を備え、
該内径側壁面は、前記開口部の端縁から軸方向他端側へ所定長延びる面であり、前記内径側壁面の径方向位置は前記開口部の内側端縁を軸線と平行に延長した仮想筒状体を内径側に越えないように設定されていることを特徴とする粉体収納容器。 - 前記軸方向の所定位置における前記内径側壁面は、前記内側端縁に対して外径方向に離間する形状を有することを特徴とする請求項1に記載の粉体収納容器。
- 前記内径側壁面は、前記軸線と平行か、又は前記容器本体の軸方向一端側から他端側に向かって前記軸線から離間していく形状であることを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれか一項に記載の粉体収納容器。
- 前記汲み上げ部は、回転方向上流側に凹陥した形状を有することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の粉体収納容器。
- 前記汲み上げ部は、前記内径側端縁を有すると共に軸方向一端側に配置されて前記粉体を前記粉体受入口へ供給する供給面と、前記汲み上げ部の軸方向他端側端縁を有すると共に前記粉体を前記供給面に輸送する輸送面と、を備えることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の粉体収納容器。
- 前記汲み上げ部の角度が粉体の安息角に到達したときに、前記粉体受入口に向けて延長した前記汲み上げ部の延長線が前記粉体受入口の奥側端縁から該粉体受入口の幅方向中央部の間に位置するように設定されていることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の粉体収納容器。
- ブロー成形法により形成されていることを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の粉体収納容器。
- 請求項1乃至7の何れか一項に記載の粉体収納容器にトナーが充填されたトナーカートリッジ。
- 画像形成用の粉体を用いて像担持体に画像を形成する画像形成手段と、
該画像形成手段に前記粉体を搬送する粉体搬送手段と、
該粉体搬送手段に着脱自在に保持される粉体収納容器と、を備え、
前記粉体収納容器として、請求項1乃至7の何れか一項に記載の粉体収納容器又は請求項8に記載のトナーカートリッジを用いることを特徴とする画像形成装置。
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