JP7059565B2 - トナー容器、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナーを本体から送り出す機構を有するトナー容器およびそれを備える画像形成装置に関する。

一般に、電子写真方式の画像形成装置は、取り外し可能に装着されたトナー容器を備える。前記トナー容器が、トナーコンテナまたはトナー容器などと称される場合もある。

前記トナー容器は、トナーを収容する本体と、前記トナーを前記本体から送り出すスクリューフィーダーとを有する。前記本体から送り出された前記トナーは、現像装置へ供給される。

また、前記トナー容器の前記本体内のトナーが、エア流または粉体ポンプによって前記現像装置へ搬送されることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５－１９５６５９号公報

ところで、前記トナー容器において、前記トナーを前記本体から前記現像装置へ送り出す機構の簡素化および省スペース化が望まれている。

本発明の目的は、トナーを本体から送り出す機構の簡素化および省スペース化が可能なトナー容器およびそれを備える画像形成装置を提供することにある。

本発明の一の局面に係るトナー容器は、容器本体と、筒体と、スクリューフィーダーと、を備える。前記容器本体は、トナーを収容する。前記筒体は、前記容器本体内に連通するトナー搬送路を形成する。前記スクリューフィーダーは、前記容器本体内から前記トナー搬送路の入口へ向けて伸びて形成された軸および前記軸から螺旋状に張り出して形成された羽根を有する。前記スクリューフィーダーは、前記容器本体内で回転駆動されることにより、前記容器本体内の前記トナーを前記トナー搬送路へ送り出し、さらに、前記トナー搬送路内に到達した前記トナーを、後続する前記トナーの送り出し圧力によって前記トナー搬送路に沿って押し進める。

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、現像装置と、前記トナー容器と、を備える。前記現像装置は、感光体上の静電潜像をトナー像へ現像する。前記トナー容器は、前記現像装置を収容する本体に取り外し可能に装着され、前記現像装置へトナーを供給する。

本発明によれば、トナーを本体から送り出す機構の簡素化および省スペース化が可能なトナー容器およびそれを備える画像形成装置を提供することが可能になる。

図１は、第１実施形態に係るトナー容器を備える画像異形成装置の構成図である。 図２は、第１実施形態に係るトナー容器の分解斜視図である。 図３は、第１実施形態に係るトナー容器の断面図である。 図４は、バルブが取り外されたトナー容器の断面図である。 図５は、第１実施形態に係るトナー容器が備えるバルブの分解斜視図である。 図６は、第１実施形態に係るトナー容器が備えるバルブの閉状態の断面図である。 図７は、第１実施形態に係るトナー容器が備えるバルブの開状態の断面図である。 図８は、第２実施形態に係るトナー容器が備えるバルブの閉状態の断面図である。 図９は、第２実施形態に係るトナー容器が備えるバルブの開状態の断面図である。

以下、添付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。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格を有さない。

［第１実施形態］
図１に示されるように、第１実施形態に係るトナー容器５は、画像形成装置１０の本体１に装着されている。

画像形成装置１０は、電子写真方式でシートに画像を形成する装置である。前記シートは、用紙または樹脂フィルムなどのシート状の画像形成媒体である。

画像形成装置１０は、シート供給装置２、シート搬送装置３、印刷処理装置４０、光走査装置４６、定着装置４９、トナー容器５および廃現像剤ボトル７などを備える。

画像形成装置１０の本体１は、シート搬送装置３、印刷処理装置４０、光走査装置４６および定着装置４９を収容する筐体である。

印刷処理装置４０は、シートにトナー像を形成する画像形成処理を実行する。例えば、印刷処理装置４０が、トナー９およびキャリアを含む二成分の現像剤を用いて前記画像形成処理を実行する。前記キャリアは、磁性を有する粒状物である。

図１に示される画像形成装置１０は、タンデム式画像形成装置であり、カラープリンターである。そのため、印刷処理装置４０は、複数の色のトナー９に対応した複数の作像ユニット４および複数のトナー容器５と、中間転写ベルト４７と、二次転写装置４８と、二次クリーニング装置４７０とを備える。

作像ユニット４各々は、感光体４１、帯電装置４２、現像装置４３、一次転写装置４４および一次クリーニング装置４５などを備える。

トナー容器５は、本体１のカートリッジ装着部６に対して取り外し可能に装着されている。トナー容器５は、トナー９を収容する本体５１と、トナー９を本体５１から送り出すスクリューフィーダー５２とを有する。トナー容器５は、スクリューフィーダー５２の動作によってトナー９を現像装置４３へ供給する。スクリューフィーダー５２は送出機構の一例である。また、本体５１は容器本体に相当する。

本体５１から送り出されたトナー９は、現像装置４３へ供給される。トナー容器５の本体５１内のトナー９が空になった場合に、トナー容器５が交換される。

シート供給装置２は、前記シートを本体１内のシート搬送路３０へ送り出し、シート搬送装置３は、前記シートをシート搬送路３０に沿って搬送する。

ドラム状の感光体４１が回転し、帯電装置４２が感光体４１の表面を帯電させる。さらに、光走査装置４６が、レーザー光の走査によって感光体４１の表面に静電潜像を書き込む。

さらに、現像装置４３が、感光体４１上の前記静電潜像をトナー像へ現像する。前記トナー像は、トナー９の顕像である。そして、一次転写装置４４が、感光体４１表面のトナー像を中間転写ベルト４７に転写する。一次クリーニング装置４５は、感光体４１表面に残存するトナー９を除去する。

なお、感光体４１および中間転写ベルト４７は、トナー９の像を担持する像担持体の一例である。

二次転写装置４８は、中間転写ベルト４７に形成された前記トナー画像を前記シートに転写する。二次クリーニング装置４７０は、中間転写ベルト４７に残存するトナー９を除去する。定着装置４９は、加熱によって前記シートに前記トナー画像を定着させる。

一次クリーニング装置４５および二次クリーニング装置４７０によって感光体４１および中間転写ベルト４７から除去されたトナー９は、廃現像剤９ａとして廃現像剤ボトル７へ搬送され、廃現像剤ボトル７へ収容される。

さらに、現像装置４３内で浮遊するトナー９および現像装置４３内で劣化した前記キャリアの一部も、前記廃現像剤として廃現像剤ボトル７に回収される。即ち、廃現像剤ボトル７は、使用済みの前記廃現像剤を収容する。

廃現像剤ボトル７は、本体１のボトル装着部７０に対して取り外し可能に装着されている。廃現像剤ボトル７内の前記廃現像剤が予め定められた許容量を超えた場合に、廃現像剤ボトル７が取り換えられる。

ところで、トナー容器５において、トナー９を本体５１から現像装置４３へ送り出す機構の簡素化および省スペース化が望まれている。

また、トナー９が本体５１から送り出されると、本体５１内が負圧になりやすい。本体５１内が負圧は、トナー９の送り出しを妨げる原因となり得る。

一方、本体５１に通気用の開口が形成される場合、本体５１内が負圧になる問題は解消される。しかしながら、本体５１の開口は、トナー容器５が運搬されるときにトナー漏れの原因となりやすい。

本実施形態において、トナー容器５は、トナー９を本体５１から送り出す機構の簡素化および省スペース化が可能な構造を有している。さらに、トナー容器５は、本体５１内が負圧になる問題およびトナー漏れの問題を解消する構造も有している。以下、トナー容器５の構造について説明する。

図２～図４に示されるように、トナー容器５は、本体５１と、スクリューフィーダー５２と、筒体５３とを備える。さらに、トナー容器５は、バルブ５４を備える。

前述したように、本体５１は、トナー９を収容する。図３，４に示されるように、筒体５３は、本体５１内に連通するトナー搬送路５３０を形成している。

スクリューフィーダー５２は、軸５２１および羽根５２２を有する。軸５２１は、本体５１内からトナー搬送路５３０の入口へ向けて伸びて形成されている。羽根５２２は、軸５２１から螺旋状に張り出して形成されている。

図３および図４に示されるように、本体５１は、その下部に軸受け部５１１および内径先細り部５１２を有している。

軸受け部５１１は、本体５１における筒体５３と繋がる部分に対し反対側の部分である。軸５２１は、軸受け部５１１によって回転可能に片持ち支持されている。本体５１における筒体５３と繋がる部分が、内径先細り部５１２である。

図２に示されるように、軸５２１は、周囲に羽根５２２が形成された第１軸部５２１１と、周囲に羽根５２２が形成されていない第２軸部５２１２とを有する。第２軸部５２１２が、軸受け部５１１によって回転可能に支持されている。

第２軸部５２１２の一部は、本体５１の軸受け部５１１から外側へはみ出している。第２軸部５２１２における本体５１からはみ出した部分に、係合部材５５が固定されている。トナー容器５がカートリッジ装着部６に装着されると、係合部材５５が本体１に設けられた駆動機構６０と連結される。

駆動機構６０は、係合部材５５を介してスクリューフィーダー５２の軸５２１に回転力を加える。これにより、スクリューフィーダー５２が回転する。

スクリューフィーダー５２の長手方向における第２軸部５２１２から第１軸部５２１１へ向かう方向がトナー送出方向Ｄ０である。

スクリューフィーダー５２は、トナー送出方向Ｄ０へ向けて徐々に羽根５２２の外径が小さくなる輪郭先細り部５２ａを有している。

図３および図４に示されるように、第１軸部５２１１における輪郭先細り部５２ａに対応する部分は、先細り軸部５２１１ａである。先細り軸部５２１１ａは、トナー送出方向Ｄ０へ向けて先細り状に形成されている。

本体５１の内径先細り部５１２は、輪郭先細り部５２ａの周囲を囲む筒状に形成されている。内径先細り部５１２は、トナー送出方向Ｄ０へ向けて徐々に内径が小さくなる筒状である。

筒体５３の内径は、内径先細り部５１２における最も大きな内径よりも小さい。また、筒体５３の内径は、スクリューフィーダー５２の輪郭先細り部５２ａにおける最も大きな外径よりも小さい。

スクリューフィーダー５２は、本体５１内で回転駆動されることにより、本体５１内のトナー９をトナー搬送路５３０へ送り出す。これにより、トナー９がトナー搬送路５３０の入口付近に充填される。

さらに、スクリューフィーダー５２は、トナー搬送路５３０内に到達したトナー９を、後続するトナー９の送り出し圧力によってトナー搬送路５３０に沿って押し進める。これにより、トナー９は、トナー搬送路５３０全体に充填され、さらに、トナー搬送路５３０の出口５３ａから送り出される。

なお、トナー容器５が本体１のカートリッジ装着部６に装着される前において、不図示のキャップが筒体５３に装着されている。このキャップが、トナー搬送路５３０の出口５３ａを塞ぐ。前記キャップが筒体５３から取り外された後に、トナー容器５が本体１のカートリッジ装着部６に装着される。

トナー搬送路５３０から送り出されたトナー９は、直接、または、不図示の中間搬送路を通じて現像装置４３へ供給される。

図３，４に示される例では、筒体５３は直管である。しかしながら、筒体５３が横方向から下方へ向けて湾曲した筒状であることも考えられる。

図４に示されるように、本体５１の上部には通気口５１３０が形成されている。以下の説明において、本体５１における通気口５１３０の縁部のことを開口縁部５１３と称する。

また、本体５１の外側から通気口５１３０を通じて本体５１の内側へ向かう方向を第１方向Ｄ１と称し、第１方向Ｄ１の反対の方向を第２方向Ｄ２と称する（図４参照）。開口縁部５１３は、第１方向Ｄ１に沿う円筒状に形成されている。なお、開口縁部５１３が、第１方向Ｄ１に沿う角筒状に形成されていることも考えられる。

さらに、本体５１は、開口縁部５１３の周囲において第１方向Ｄ１に伸びて形成された案内部５１４を有している。本実施形態において、開口縁部５１３および案内部５１４は、同心円に沿って形成されている。

バルブ５４は、通気口５１３０を塞ぐ閉状態と、通気口５１３０の一部を開放する開状態とに切り替わる機構である。

図５に示されるように、バルブ５４は、組み合わされることによって一体の変位部材５４１を成す第１変位部材５４１ａおよび第２変位部材５４１ｂを備える。さらに、バルブ５４は、バネ５４２も備える。

第１変位部材５４１ａは、通気口５１３０を貫通する貫通部５４１１と、それぞれ貫通部５４１１と一体に設けられたシール部５４１２、第１係合部５４１３およびフランジ部５４１４とを有する。

シール部５４１２は、貫通部５４１１における中間部分に設けられている。第１係合部５４１３は、貫通部５４１１の第一端寄りに設けられており、フランジ部５４１４は、貫通部５４１１の第二端に設けられている。

第１係合部５４１３は、貫通部５４１１における本体５１の内側に位置する部分に形成されている。一方、フランジ部５４１４は、貫通部５４１１における本体５１の外側に位置する部分に形成されている。

第２変位部材５４２ｂは、第２係合部５４１５およびストッパー５４１６を有する。第１係合部５４１３および第２係合部５４１５は、係合することにより、第１変位部材５４１ａおよび第２変位部材５４１ｂを一体に保持する。第２変位部材５４２ｂは、変位部材５４１における本体５１の内側に位置する部分を構成する。

シール部５４１２は、貫通部５４１１の外周に沿って全周に亘って形成されている。本実施形態において、シール部５４１２は、貫通部５４１１の中間部に密着状態で装着された円状のリング部材である。

図６に示されるように、変位部材５４１のシール部５４１２は、通気口５１３０を塞ぐ部分である。変位部材５４１は、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２へ変位可能な部材である。なお、第１方向Ｄ１は第１変位方向に相当し、第２方向Ｄ２は第２変位方向に相当する。

変位部材５４１は、シール部５４１２が通気口５１３０を塞ぐ閉位置と、シール部５４１２が通気口５１３０の一部を解放する開位置と、の間で変位可能である。図６は、前記閉位置に存在する変位部材５４１を示し、図７は、前記開位置に存在する変位部材５４１を示す。

案内部５１４は、変位部材５４１のフランジ部５４１４を第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２に案内する（図６，７参照）。フランジ部５４１４の外縁には、欠け部５４１４ａが形成されている。欠け部５４１４ａは、フランジ部５４１４と案内部５１４との間に隙間を形成している。

また、変位部材５４１のストッパー５４１６は、変位部材５４１が前記閉位置に存在する状態において、本体５１の内側面に当接する。これにより、ストッパー５４１６は、変位部材５４１の第２方向Ｄ２への変位を制限する（図７参照）。

変位部材５４１が前記閉位置に存在する状態で、シール部５４１２は、通気口５１３０における貫通部５４１１と開口縁部５１３との間の隙間を塞ぐ（図６参照）。シール部５４１２は、開口縁部５１３の内周面に接することにより前記隙間を塞ぐ。

一方、変位部材５４１が前記開位置に存在する状態で、シール部５４１２は、通気口５１３０における貫通部５４１１と開口縁部５１３との間の隙間を解放する（図７参照）。従って、変位部材５４１が前記開位置に存在するときに、本体５１の外側と内側とを連通する通気路Ｒ０が形成される（図７参照）。欠け部５４１４ａは、通気路Ｒ０の一部を形成している。

本実施形態において、フランジ部５４１４と案内部５１４との間の隙間、および、貫通部５４１１と開口縁部５１３との間の隙間を通る経路が、通気路Ｒ０の経路である。

バネ５４２は、変位部材５４１のフランジ部５４１４に弾性力を加えることにより、変位部材５４１を前記閉位置に保持する。本実施形態において、バネ５４２は、案内部５１４の内側に挿入されたコイルバネである。バネ５４２は、変位部材５４１のフランジ部５４１４に第２方向Ｄ２への弾性力を加える。

なお、バネ５４２は弾性部材の一例である。ゴムなどの他の弾性部材が、バネ５４２の代わりに採用されることも考えられる。

図７に示されるように、本体１のカートリッジ装着部６には、変位部材５４１のフランジ部５４１４に当接する突起部６ａが形成されている。

突起部６ａは、変位部材５４１のフランジ部５４１４に当接することにより、バネ５４２の弾性力に抗して変位部材５４１を前記開位置に保持する。

以上に示されるように、シール部５４１２は、変位部材５４１が前記閉位置から第１方向Ｄ１へ変位するときに、本体５１における通気口５１３０の縁を成す開口縁部５１３と貫通部５４１１との隙間を塞ぐ位置から、開口縁部５１３から離れた本体５１内の位置へ変位する。

トナー容器５が採用されることにより、スクリューフィーダー５２をトナー搬送路５３０内に配置する必要がない。そのため、スクリューフィーダー５２を短くすることができ、さらに、筒体５３を細くすることができる。従って、トナー９を本体５１から送り出す機構の簡素化および省スペース化が可能となる。

また、内径先細り部５１２および輪郭先細り部５２ａの作用により、トナー９が円滑に本体５１から筒体５３内のトナー搬送路５３０へ送り出される。

また、トナー容器５が本体１に装着されていない状態において、バルブ５４が本体５１の通気口５１３０を塞ぐ。そのため、トナー容器５が運搬される際に、バルブ５４が本体５１からトナー９が漏れることを防ぐ。

また、トナー容器５が本体１に装着された状態において、バルブ５４が本体５１の通気口５１３０の一部を開放する。これにより、トナー９の送り出しによって本体５１内が負圧になることは回避される。

トナー容器５において、トナー９は、筒体５３内のトナー搬送路５３０に充満した状態で搬送される。そのため、本体５１内が負圧になることは、本体５１内からのトナー９の送り出しを著しく阻害する。そのため、バルブ５４の効果がより顕著である。

［第２実施形態］
次に、図８，９を参照しつつ、第２実施形態に係るトナー容器５Ａについて説明する。図８，９において、図１～７に示される構成要素と同じ構成要素は、同じ参照符号が付されている。

以下、トナー容器５Ａにおけるトナー容器５と異なる点について説明する。トナー容器５Ａは、トナー容器５にフィルター５４３が追加された構成を有している。

フィルター５４３は、変位部材５４１が前記開位置に存在する状態で、本体５１の外側における通気口５１３０に連通する空間を覆う（図９参照）。フィルター５４３は、通気性を有し、浮遊するトナー９を捕捉可能な部材である。

本実施形態において、フィルター５４３は、開口縁部５１３の周囲を囲む筒状の部材である。そして、変位部材５４１が前記開位置に存在する状態で、変位部材５４１のフランジ部５４１４と本体５１の外側面との間の隙間を覆う。

例えば、フィルター５４３が、連泡スポンジであることが考えられる。前記連泡スポンジは、ゴム材料などの弾性材料からなる連続気泡体の一例である。

トナー容器５Ａが採用される場合、トナー容器５が採用される場合と同様の効果が得られる。さらに、トナー容器５Ａが本体１に装着された状態において、フィルター５４３は、スクリューフィーダー５２が停止しているときに、トナー９が本体５１から漏れることを防ぐ。

[応用例]
トナー容器５において、バルブ５４が省略されることも考えられる。この場合、フィルター５４３が、本体５１の通気口５１３０を覆う状態で、本体５１に固定されることが考えられる。

１ ：本体
２ ：シート供給装置
３ ：シート搬送装置
４ ：作像ユニット
５ ：トナー容器
５Ａ ：トナー容器
６ ：カートリッジ装着部
６ａ ：突起部
７ ：廃現像剤ボトル
９ ：トナー
９ａ ：廃現像剤
１０ ：画像形成装置
３０ ：シート搬送路
４０ ：印刷処理装置
４１ ：感光体
４２ ：帯電装置
４３ ：現像装置
４４ ：一次転写装置
４５ ：一次クリーニング装置
４６ ：光走査装置
４７ ：中間転写ベルト
４８ ：二次転写装置
４９ ：定着装置
５１ ：本体（容器本体）
５２ ：スクリューフィーダー
５２ａ ：輪郭先細り部
５３ ：筒体
５３ａ ：出口
５４ ：バルブ
５５ ：係合部材
６０ ：駆動機構
７０ ：ボトル装着部
４７０ ：二次クリーニング装置
５１１ ：軸受け部
５１２ ：内径先細り部
５１３ ：開口縁部
５１４ ：案内部
５２１ ：軸
５２２ ：羽根
５３０ ：トナー搬送路
５４１ ：変位部材
５４１ａ ：第１変位部材
５４１ｂ ：第２変位部材
５４２ ：バネ
５４２ｂ ：第２変位部材
５４３ ：フィルター
５１３０ ：通気口
５２１１ ：第１軸部
５２１１ａ ：軸部
５２１２ ：第２軸部
５４１１ ：貫通部
５４１２ ：シール部
５４１３ ：第１係合部
５４１４ ：フランジ部
５４１４ａ ：欠け部
５４１５ ：第２係合部
５４１６ ：ストッパー
Ｄ０ ：トナー送出方向
Ｄ１ ：第１方向
Ｄ２ ：第２方向
Ｒ０ ：通気路

Claims (6)

1. トナーを収容する容器本体と、
   前記容器本体内に連通するトナー搬送路を形成する筒体と、
   前記容器本体内から前記トナー搬送路の入口へ向けて伸びて形成された軸および前記軸から螺旋状に張り出して形成された羽根を有するスクリューフィーダーと、
   前記容器本体に形成された通気口を塞ぐシール部を有し、前記シール部が前記通気口を塞ぐ閉位置と前記シール部が前記通気口の少なくとも一部を解放する開位置との間で変位可能な変位部材と、
   前記変位部材に弾性力を加えることにより、前記変位部材を前記閉位置に保持する弾性部材と、を備え、
   前記変位部材は、前記通気口を通じて前記容器本体の外側から内側へ向かう第１変位方向および前記第１変位方向の反対の第２変位方向へ変位可能であり、
   前記変位部材は、
   前記通気口を貫通する貫通部と、
   前記貫通部における前記容器本体の内側に位置する部分に形成され、前記変位部材が前記閉位置に存在する状態において、前記容器本体の内側面に当接することによって前記変位部材の前記第２変位方向への変位を制限するストッパーと、
   前記貫通部の外周に沿って全周に亘って形成され、前記変位部材が前記閉位置から前記第１変位方向へ変位するときに、前記容器本体における前記通気口の縁を成す開口縁部と前記貫通部との隙間を塞ぐ位置から前記開口縁部から離れた前記容器本体内の位置へ変位する前記シール部と、を有し、
   前記弾性部材は、前記変位部材に前記第２変位方向への弾性力を加え、
   前記開口縁部は前記第１変位方向に沿う筒状に形成され、
   前記変位部材が前記閉位置に存在する状態において、前記シール部は、前記開口縁部の内周面に接することにより前記隙間を塞ぎ、
   前記スクリューフィーダーは、前記容器本体内で回転駆動されることにより、前記容器本体内の前記トナーを前記トナー搬送路へ送り出し、さらに、前記トナー搬送路内に到達した前記トナーを、後続する前記トナーの送り出し圧力によって前記トナー搬送路に沿って押し進める、トナー容器。
2. 前記スクリューフィーダーは、トナー送出方向へ向けて徐々に前記羽根の外径が小さくなる輪郭先細り部を有し、
   前記容器本体は、前記輪郭先細り部の周囲を囲む筒状に形成され、前記トナー送出方向へ向けて徐々に内径が小さくなる筒状の内径先細り部を有し、
   前記筒体の内径は、前記内径先細り部における最も大きな内径よりも小さい、請求項１に記載のトナー容器。
3. 前記軸は、前記輪郭先細り部において、前記トナー送出方向へ向けて先細り状に形成されている、請求項２に記載のトナー容器。
4. 前記軸は、前記容器本体における前記筒体と繋がる部分に対し反対側の部分によって回転可能に片持ち支持されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のトナー容器。
5. 前記変位部材が前記開位置に存在する状態で、前記容器本体の外側における前記通気口に連通する空間を覆い、通気性を有し前記トナーを捕捉可能なフィルターをさらに備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のトナー容器。
6. 感光体上の静電潜像をトナー像へ現像する現像装置と、
   前記現像装置を収容する本体に取り外し可能に装着され、前記現像装置へトナーを供給する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のトナー容器と、を備える画像形成装置。

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