JP3554162B2 - トナー補給容器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真複写機やプリンター等の画像形成装置にトナーを補給するためのトナー補給容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真複写機やプリンター等の画像形成装置には現像剤として微粉末のトナーが使用されている。画像形成装置本体の現像剤が消費された場合には、トナー補給容器を用いて画像形成装置へトナーを補給することが行なわれている。
【０００３】
トナーは極めて微細な粉末であり、物流時等の影響によりトナー補給容器内でパッキング（トナーを均一に供給することができないという状況）があった。
【０００４】
これらの状況に対応するために特公平７−１１３７９６号公報に示されたような容器内に攪拌部材を設けた構成や特公平４−９３０５号公報に示されたような振動を利用したトナー供給装置のトナー補給容器が種々提案されている。
【０００５】
特公平７−１１７９６号公報に示されるトナー補給容器は略円筒形状であり該円筒の一端部にトナー排出用の開口が設けられている。更に容器内部には、ら旋状のトナー搬送部材が設けられており、該搬送部材を容器に固定し駆動するための筒状フランジ部材、ギア部材、軸受部のシール部材、前記トナー排出用開口の開閉用シャッター及びシール部材等の非常に多くの部品で構成されている。
【０００６】
また、特公平４−９３０５号公報に示されるトナー補給容器は、水平面とのなす角が静止角（安息角）以下の傾斜角（１５〜４０°）を有す底壁と、水平と該傾斜角をなすバッフルを備えた側壁を有し、これらの壁面で囲まれたトナー排出口を容器底部に設けた構成であり、該容器に特定条件の振動を与えることにより、該排出口よりトナーを排出させる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来の技術を更に発展させたものであり、下記のようなトナー補給容器を提供することを目的とする。
１）製造コスト低減。
２）残トナー量の低減
３）トナー排出口付近でのトナーの閉塞、フラッシングの防止
４）一定の振動条件で安定したトナー排出速度の維持が可能
５）トナー補給容器内に存在する異物をトナー補給容器内から排出させない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本出願に係る第１の発明は画像形成装置に据置かれた状態でトナーを補給するトナー補給容器であって、トナーを収納する容器本体と、前記容器本体の底面の一端側に設けられたトナー排出口と、を有するトナー補給容器において、
前記容器本体の底面が前記トナー排出口に向かって下降するように水平方向に対し３〜１０°傾斜した状態にて付与された振動により前記容器本体内のトナーを搬送すると共に前記トナー排出口に設けた網目状のフィルターにてトナー排出量を規制するよう構成したことを特徴とするトナー補給容器である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
本発明に係る実施の形態１を図面を参照して具体的に説明する。
【００１８】
｛全体構成｝
図１０は本発明のトナー補給容器の装着部を有する画像形成装置の断面図である。
【００１９】
原稿１０１は原稿台ガラス１０２の上に置かれ、光学部１０３の複数のミラーとレンズにより感光体ドラム１０４上に原稿の情報が結像するように配置される。給紙カセット１０５〜１０８に積載された用紙Ｐのうち、不図示の操作部から使用者が入力した情報もしくは原稿１０１の紙サイズから最適な給紙カセット１０５〜１０８を選択する。そして給紙、分離装置１０５Ａ〜１０８Ａにより搬送された１枚の紙を搬送部１０９を経由して、レジストローラ１１０まで搬送し、感光体ドラム１０４の回転と、光学部１０３のスキャンのタイミングと同期させて用紙Ｐを転写・分離帯電器１１１，１１２に送り用紙Ｐの背面より感光体ドラム１０４上のトナー像と逆極性の電圧を加えて用紙Ｐにこのトナー像を転写して分離し、搬送部１１３によりこの用紙Ｐは定着部１１４へ送られ、定着部１１４で熱と圧により用紙Ｐ上のトナーを定着させたあと、
１）片面コピーの場合、排紙反転部１１５を通過し排紙ローラ１１６により排紙トレー１１７へと排出される。
２）両面コピーの場合 排紙反転部１１５のフラッパー１１８の制御により用紙Ｐは再給紙搬送路１１９，１２０を搬送され、レジストローラ１１０まで搬送し、前記と同様に画像形成、転写、搬送、定着部を通り、今度は排紙トレー１１７上に排出される。
３）多重コピーの場合 排紙反転部１１５を通り一度排紙ローラ１１６により用紙Ｐの一部を機外へ排出し、用紙Ｐの終端がフラッパー１１８を通過し、排紙ローラ１１６にまだ挟持されているタイミングに前記フラッパー１１８を制御し前記排紙ローラ１１６を逆回転させ用紙Ｐを再度機内へ搬送し、再給紙搬送路１１９，１２０を搬送され、レジストローラー１１０まで搬送し、前記と同様に画像形成、転写、搬送、定着部を通り今度は排紙トレー１１７上に排出される。
【００２０】
上記構成の画像形成装置において、感光体ドラム１０４の回りには現像器２０１、クリーニング器２０２、一次帯電器２０３等の装置が配置されている。この画像形成部では一次帯電器２０３により図に示すように回転する感光体ドラム１０４が一様に帯電され、光学部１０３により感光体ドラム１０４に潜像が形成される。そして現像器２０１は原稿１０１の情報を光学部１０３により感光体ドラム１０４に静電潜像として結像した情報を顕在化するためにトナーを前記感光体ドラム１０４上に吸着させるのにトナーを供給しており、前記現像器２０１へトナーを補給するためのトナー補給容器１０が装置本体１３内部から機外へと着脱可能に設けられている。トナー補給容器１０は図１１、図１２に示すようにトナー補給装置カバー１２１を矢印ａ方向に不図示のヒンジを中心に回転移動させ開けることにより、装着部１００が見える。この装着部１００内へトナー補給容器１０を矢印方向へ挿入し、トナー補給装置カバー１２１を閉める。
【００２１】
図１、図２は本発明の実施の形態１のトナー補給容器１０を示し、図１は斜視図、図２は側面図を示す。図３〜図５は、本発明のトナー補給容器のトナー排出口部に配設された流量規制部材の例を示す。
【００２２】
図１、図２においてトナー容器本体は容器底面２の一端部にトナー排出口３、更にトナー排出口３の内側部にトナーの流量を規制する流量規制部材４を有している。
【００２３】
トナー容器本体１は、プラスチックを射出成形、ブロー成形、インジェクションブロー成形等の方法で製造するのが好ましいが他の材料及び製造方法であっても良い。また、トナー容器本体１は、一体的に形成するのが好ましいが、二部分あるいはそれ以上の部分に分割し、それらを溶着、接着等の手段で一体化する方法を取っても良い。
【００２４】
流量規制部材４は図３〜図５に示したような碁盤目状（図３）、レンガ目地状（図４）、輪の集合状（図５）の網目状のフィルターで構成されており、ナイロン、ポリエステル等の繊維、ステンレス、しんちゅう等の金属、プラスチックのモールド等からなり、容器本体１の製造時に射出成形、インサート成形により一体的に成形することが好ましいが、別体として容器本体１に溶着、接着等により接合しても良い。
【００２５】
また、本実施の形態において、トナー排出口３には、該トナー排出口３を開閉するスライド式シャッター５が設けてあり、シャッター５の上面側には該排出口３をシールするためのパッキン材６を有しているが、その他の方法としてイージーピールフィルム方式や回転シャッターを用いた方式（不図示）等本実施の形態のみに限定されるものではない。
【００２６】
容器底面２は水平面に対して、トナー排出口３の方向へ向って下降するように傾斜しておりその傾斜角θはトナーの流動性、必要とするトナー排出速度、振動条件により決定するが、３〜１０°が好ましく、３°未満では、トナーの搬送能力が低く、１０°を越える場合は、搬出性は、問題ないもののスペース効率的に好ましくない。
【００２７】
図９は画像形成装置本体１３のトナー補給容器１０を取り外し可能に装着する装着部１００を示す。トナー補給容器１０を図示矢印イ方向に着脱するための不図示のガイドレールを装着部１００は有し、トナー補給容器１０を装着部１００に装着すると容器底面２は加振器８上に載置されると共にトナー補給装置カバー１２１を閉めると、トナー補給容器１０は水平方向の全方位への移動が制限されるように装着部１００の周壁とトナー補給装置カバー１２１で囲まれる。
【００２８】
加振器８はばね−質量系であつて質量部に交互に上下方向へ電磁力を加えることにより加振するようになっている。即ち、ばね８ａで支えた導体付台板８ｂとトナー補給容器１０とで質量となっている。
【００２９】
トナー排出口３は装着部１００にトナー補給容器１０が装着されると現像器２０１のホッパー２０１ａの挿入口２０１ｂと一致する。ここで、手動又はトナー補給装置カバー１２１の閉動作と連動してシャッター５が開放される。
【００３０】
次に実施の形態に関する実施例をのべる。
【００３１】
〔実施例１〕は、内容積１０００ｃｃの容器本体１を容器底面２をトナー排出口３へ向って傾斜角１０度で下るようにしてこの底面２を囲む側板１ｂを一体とし、天板１ａと二部品化し、ＨＩＰＳにて射出成形したものを用い、トナー排出口３の流量規制部材４は図３に示したポリエステル繊維製の網目状のフィルターを、ＨＩＰＳ材にてガイド部材７とインサート成形により成形した部材とをそれぞれ超音波溶着によって接合した。シャッター５は、ＨＩＰＳ材にて射出成形し更にパッキン材６として発泡ポリウレタン（イノアック社製ポロン）を貼着したものを用いた。
【００３２】
上記構成のトナー補給容器１０に一成分系のトナー５００ｇを充填したものを所定の画像形成装置本体１３に挿入し加振器８上に底面２を接するようにして載置し、不図示の拘束部材で加振器８上でトナー補給容器１０の移動を制限し、シャッター５で塞がれたトナー排出口３を開口した後に、周波数５０Ｈｚ、両振幅１ｍ／ｍ、振動方向鉛直方向の電磁力に依る振動力をトナー補給容器１０の底面２側より与え（図９参照）トナーの排出速度を確認したところ５００ｇのトナーが２０分でほぼ全量排出でき、ほぼ一定量の流量で排出されることが認められた（図８参照）。そして、トナー補給容器１０内でのトナーの固化、フラッシングは、発生しなかった。また、排出途中で振動力を数回停止してみたが、トナーのフラッシングや、ボタ落ちの傾向は見られなかった。
【００３３】
尚本実施例に流量規制部材４として用いたフィルターは、Ｓｃｈｗｅｉｚ．Ｓｅｉｄｅｎｇａｚｅｆａｂｒｉｋ ＡＧ Ｔｈａｌ製 Ｅｓｔａｌ ｍｏｎｏで開孔寸法ａ＝１４８μｍ、フィルター開口部の投影面積を全フィルター面積で割った値である開口率５３％のものを用いた。また、使用トナーの粒径は、体積平均径８μｍ最大粒径１１μｍ（コールター社・マルチサイザー測定）のものを用いた。
【００３４】
〔実施例２〕
実施の形態１と同一のトナー補給容器１０に同一トナー５００ｇを充填した後、トナー補給容器１０全体を２０ｍ／ｍ高さから自由落下させるタッピングを５００回上下方向に行ないトナー補給容器１０内のトナーを固化させた後に画像形成装置本体１３にセットし、トナー排出性能を確認したところ、タッピング時の影響でフィルターである流量規制部材４とシャッター５の間にトナーが一部溜っており、更には、トナー全体が固化しているため、初期は、排出の定量性に若干のバラツキはあったものの約３２分でほぼ全量が排出できた。
【００３５】
〔実施例３〕
本実施例においては、容器底面２の傾斜角θを３°に変更した以外は実施例１と同様の構成のトナー補給容器１０を用いて、実施例１と同様の条件にてトナー排出性を確認した結果、ほぼ全量排出に約６０分要し、傾斜角θが小さい分トナーの搬送能力が低下しているので排出の後半では、ダラダラと小量づつを排出する傾向が見られ、これより小さい傾斜角は好ましくないと判断した。
【００３６】
〔実施例４〕
本実施例においては、流量規制部材４として設けたフィルターの開孔寸法ａ（図３、図５参照）を９５μｍ、開口率を４９％に変更した以外は、実施例１と同様の構成のトナー補給容器１０を用いて、実施例１と同様の条件にてトナー排出性を確認した結果、約３０分でほぼ全量が排出でき、トナー補給容器１０内部でのトナーの固化の傾向は見られなかった。
【００３７】
更に、排出途中で振動を停止してみたが、フラッシングの傾向はなく、トナーのボタ落ちは実施例１の場合より少なく、よりこのましい傾向が確認された。
【００３８】
【参考例】
本参考例においては、容器底面２が略水平であり、図６、図７に示したように搬送方向の断面形状が搬送方向へ傾斜した複数の微小な傾斜面を有するノコギリ刃状であって更に該ノコギリ刃状の傾斜面は、トナーの搬送、排出方向に対し斜めに（直角方向ではない）形成されている（図７参照）。ノコギリ刃状の傾斜面を排出方向に対して斜めにしているのは縦方向（動）の振動に対して、水平方向の分力を発生させトナーを横移動させるため、更に容器底面全体を傾斜させる場合よりスペース効率は有利である。
【００３９】
上記以外は実施の形態１と同様の構成のトナー補給容器１０を用いて実施例１と同様の条件にてトナー排出性を確認したところ図８のグラフに示したような結果を得た。本参考例は図８のグラフに示した通りトナー排出口部にフィルター４が設けられていることにより初期のトナーの過大な流出を防止していると共に、容器底面２が略水平でありながら、複数の微小な傾斜面で構成されていることにより、トナー排出後期においても実施例１に比べ高い排出速度が維持できておりより好ましくない状態が確認できた。
【００４０】
尚、グラフ１のＲｅｆは、後述する比較例２の排出速度の状況を示すものである。
【００４１】
〔比較例１〕
本比較例は、容器底面２が略水平であり、トナー排出口３部には流量規制部材４を具備していないこと以外は実施例１と同様の構成のトナー補給容器であり、実施例１と同様の条件にてトナー排出性を確認した結果、排出初期に過大な量のトナーが流出し、排出後期においては、トナー補給容器内にトナーが多量に残存しているにもかかわらずほとんど排出しない状況が発生し、トナー排出量の安定性、残トナー量に関して好ましくない結果であった。
【００４２】
〔比較例２〕
本比較例は、容器底面２をトナー排出口３に向って１０度傾斜させた以外は比較例１と同様な構成のトナー補給容器であり、比較例１と同様の条件にてトナー排出性を確認した結果、残トナー量は実施例１と同様なレベルであったものの、排出初期においては、比較例１よりも更に過大な量のトナーが図８に示すように流出し振動を停止しても、トナー排出が停止できない状況が発生し、トナー排出速度の安定性に関して好ましくない結果であった。
【００４３】
更に、比較例１でも同様であったが、振動を加えていないにもかかわらず流量を規制する部材がないためにトナー補給容器内のトナーがボタ落ちする状況も確認された。
【００４４】
（異物除去効果確認）
実施例１〜４、参考例のトナー補給容器１０に夫々５００ｇのトナーと５００μｍ〜１０００μｍ程度の粒径の異物（プラスチック片）を０．５ｇ入れ、良く振った後に、実施例１と同一条件で振動を加えトナーを排出させた結果、各実施例及び参考例共トナー補給容器１０内には０．５ｇの異物が残留しておりトナー補給容器１０外には排出されてないことが確認できた。
【００４５】
同様にして比較例１，２では、トナー排出後のトナー補給容器１０内には異物の残留は認められなかった。
【００４６】
前記構成のトナー補給容器は部品点数が少ないうえに簡単に組立てることができるためコストが安い。
【００４７】
振動力によりトナーを流動化させ搬送排出する構成であり、デッドスペースがないため残トナー量が非常に少ない。
【００４８】
また、トナー排出口部に流量規制部材を設けているため、トナーがフラッシング気味になってもトナー排出速度が過大になることはなく、また、トナーが固化傾向にある場合は、固化したトナーをほぐす効果がある。更に振動停止時は、トナーが規制部材を通過しずらくなるためにトナー排出口部からのトナーのボタ落ち等の異常流出がおさえられる。
【００４９】
更に、単一の振動条件でも排出初期から後期においても安定したトナー排出速度が得られる。
【００５０】
また、使用済のトナー補給容器を回収して再利用する際にも、分解、清掃が容易であり、しかも各部品は、殆んど損耗しないのでトナーを再充填すれば再使用は十分可能である。また、各部品を成形材料に戻して再生することも容易である。
【００５１】
更にトナー排出口全面にわたってフィルターが取り付けられているため、容器本体内に存在する成形バリ等の異物がトナー補給時に画像形成装置内に混入することを防止できる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のトナー補給容器によれば下記の効果がある。
（１）部品点数、組立工数が少なく製造コストが低減できる。
（２）トナー補給容器内の残トナー量が低減できる。
（３）トナー排出口付近でのトナーの閉塞、フラッシングが発生しない。
（４）一定の振動条件で、安定したトナー排出速度の維持ができる。
（５）トナー補給容器内に存在する異物を容器外に排出させない。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１のトナー補給容器の斜視図である。
【図２】図１の側断面図である。
【図３】流量規制部材の平面図である。
【図４】流量規制部材の平面図である。
【図５】流量規制部材の平面図である。
【図６】参考例のトナー補給容器の側断面図である。
【図７】図６の底面を示す水平断面図である。
【図８】本発明の実施の形態、実施例、参考例、比較例の排出特性を示すグラフである。
【図９】画像形成装置本体のトナー補給容器の装着部を示す縦断面図である。
【図１０】電子写真画像形成装置の縦断面図である。
【図１１】図１０の斜視図である。
【図１２】図１０の斜視図である。
【符号の説明】
１…容器本体 １ａ…天板 １ｂ…側板
２…容器底面
３…トナー排出口
４…流量規制部材
５…スライド式シャッター
６…パッキン材
７…ガイド部材
８…加振器 ８ｂ…導体付台板
１０…トナー補給容器
１３…画像形成装置本体
１００…装着部
１０１…原稿
１０２…原稿台ガラス
１０３…光学部
１０４…感光体ドラム
１０５…給紙カセット １０５Ａ…給紙・分離装置
１０６…給紙カセット １０６Ａ…給紙・分離装置
１０７…給紙カセット １０７Ａ…給紙・分離装置
１０８…給紙カセット １０８Ａ…給紙・分離装置
１０９…搬送部
１１０…レジストローラ
１１１…転写・分離帯電器
１１２…転写・分離帯電器
１１３…搬送部
１１４…定着部
１１５…排紙反転部
１１６…排紙ローラ
１１７…排紙トレー
１１８…フラッパー
１１９…再給紙搬送路
１２０…再給紙搬送路
１２１…トナー補給装置カバー
２００…現像装置
２０１…現像器 ２０１ａ…ホッパー ２０１ｂ…投入口
２０２…クリーニング器
２０３…一次帯電器

Claims (1)

1. 画像形成装置に据置かれた状態でトナーを補給するトナー補給容器であって、トナーを収納する容器本体と、前記容器本体の底面の一端側に設けられたトナー排出口と、を有するトナー補給容器において、
   前記容器本体の底面が前記トナー排出口に向かって下降するように水平方向に対し３〜１０°傾斜した状態にて付与された振動により前記容器本体内のトナーを搬送すると共に前記トナー排出口に設けた網目状のフィルターにてトナー排出量を規制するよう構成したことを特徴とするトナー補給容器。