JP3861429B2 - トナー補給装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒形状をなす容器本体内にトナーを収容したトナー収納容器を装着し、回転駆動させることによりトナー収納容器内のトナーをトナー貯蔵部へ補給するトナー補給装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、トナーを収容するトナー収納容器(トナーカートリッジ)から画像形成装置のトナー収納部へトナーを補給する手段として、トナーを補給する際にトナー収納容器を装置本体にセットし、トナー収納容器内のトナーを全部トナー貯蔵部に補給し、補給終了後にトナー収納容器を装置本体から取り外すタイプのものがあった。しかし上記タイプの補給方式はトナーを一度にトナー貯蔵部に補給するために補給しすぎてトナーがトナー貯蔵部から溢れる可能性があり、トナーの過補給を防止する手段を設けなければならなかった。
【0003】
上記のトナー過補給を防止することは難しく、また過補給防止の手段を装置本体に設置出来たとしても、装置の高価格化、大型化を招いていた。そこで、容器内部に螺旋状の突起を有するトナー収納容器を装置本体に対してセットし、トナー収納容器の中心軸を回転中心として回転させ、トナー収納容器のトナー排出口からトナーを排出させ、トナー貯蔵部にトナーを補給するタイプのものが開発された(特開昭7−295356号公報等)。このタイプのものはトナー収納容器が装置本体に常時設置されているので、トナー貯蔵部内のトナーが減少した場合に、随時トナー収納容器を回転させ、トナー貯蔵部にトナーを補給することが出来るので、上記のようなトナーの過補給を防止する必要がなくなった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記トナー収納容器、及び該トナー収納容器を装着したトナー補給装置は、いかに効率よくトナー収納容器内のトナーをトナー貯蔵部へ補給できるか考慮すべき課題としてあがっていた。
【0005】
本発明は、トナー収納容器、及びトナー収納容器から現像装置にトナーを供給するトナー補給装置における上記のような諸問題を解決することを課題とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
内部に螺旋状の突起を有する円筒形状をなす容器本体内にトナーを収容し回転することにより容器本体の外周面に設置した開口部からトナーを排出するトナー収納容器と、前記トナー収納容器を装着し前記トナー収納容器の開口部に対向する位置に設けた開口部からトナーを受容し掻き上げて押し出すパドル部を有するトナー搬送通路内を案内してトナー補給口から排出するトナー案内手段と、前記トナー案内手段のトナー補給口から排出されたトナーを受容して貯蔵するトナー貯蔵部とを有し、装着された前記トナー収納容器を回転させることにより、前記トナー収納容器の開口部から前記トナー案内手段にてトナー補給口へ搬送し、前記トナー案内手段のトナー補給口を経て前記トナー貯蔵部にトナーを落下させトナーを補給することを特徴とするものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の説明に先立って、本発明のトナー補給装置及び現像器を複数組搭載したカラー画像形成装置の一例であるカラープリンタの構成とその作用を図1の断面構成図によって説明する。
【0008】
このカラープリンタは、像形成体上に順次形成される各色トナー像を重ね合わせたのち、転写部で記録紙上に1回で転写してカラー画像を形成し、その後、分離手段により像形成体面から剥離する方式のカラー画像形成装置である。
【0009】
図1において、10は像形成体である感光体ドラムで、OPC感光体(有機感光体)をドラム基体上に塗布形成したもので、接地されて図示の時計方向に駆動回転される。11はスコロトロン帯電器で、感光体ドラム10周面に対し高電位VHの一様な帯電をグリッド電位VGに電位保持されたグリッドとコロナ放電ワイヤによるコロナ放電によって与えられる。このスコロトロン帯電器11による帯電に先だって、前プリントまでの感光体の履歴をなくすために発光ダイオード等を用いたPCL(帯電前除電器)12による露光を行って感光体周面の除電をしておく。
【0010】
感光体ドラム10への一様帯電ののち、像露光手段13により画像信号に基づいた像露光が行われる。像露光手段13は図示しないレーザーダイオードを発光光源とし回転するポリゴンミラー131,fθレンズ132,シリンドリカルレンズ133を経て反射ミラー134により光路を曲げられ主走査がなされるもので、感光体ドラム10の回転(副走査)によって潜像が形成される。本実施の形態では文字部に対して露光を行い、文字部の方が低電位VLとなるような反転潜像を形成する。
【0011】
感光体ドラム10の周縁には、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒色(K)等のトナーとキャリアとから成る二成分現像剤をそれぞれ内蔵した現像器20Y,20M,20C,20Kから成る現像装置20が設けられている。
【0012】
先ず1色目のイエローの現像がマグネットを内蔵し現像剤を保持して回転する現像剤担持体(現像スリーブ)21によって行われる。現像剤はフェライトをコアとしてそのまわりに絶縁性樹脂をコーティングしたキャリアと、ポリエステルを主材料として色に応じた顔料と荷電制御剤、シリカ、酸化チタン等を加えたトナーとからなるもので、現像剤は層形成手段によって現像スリーブ21上に100〜600μmの現像剤層厚に規制されて現像域へと搬送される。
【0013】
現像域における現像スリーブ21と感光体ドラム10との間隙は現像剤層厚よりも大きい0.2〜1.0mmとして、この間にACバイアスVACのとDCバイアスVDCのが重畳して印加される。DCバイアスVDCと高電位VH、トナーの帯電は同極性であるため、ACバイアスVACによってキャリアから離脱するきっかけを与えられたトナーはDCバイアスVDCより電位の高い高電位VHの部分には付着せず、DCバイアスVDCより電位の低い低電位VL部分に付着し顕像化(反転現像)が行われる。
【0014】
1色目の顕像化が終った後、2色目のマゼンタの画像形成行程に入り、再びスコロトロン帯電器11による一様帯電が行われ、2色目の画像データによる潜像が像露光手段13によって形成される。このとき1色目の画像形成行程で行われたPCL12による除電は、1色目の画像部に付着したトナーがまわりの電位の急激な低下により飛び散るため行わない。
【0015】
再び感光体ドラム10周面の全面に亘って高電位VHの電位となった感光体のうち、1色目の画像のない部分に対しては1色目と同様の潜像がつくられ現像が行われるが、1色目の画像がある部分に対し再び現像を行う部分では、1色目の付着したトナーにより遮光とトナー自身のもつ電荷によって電位VM′の潜像が形成され、DCバイアスVDCと電位VM′の電位差に応じた現像が行われる。この1色目と2色目の画像の重なりの部分では1色目の現像を低電位VLの潜像をつくって行うと、1色目と2色目とのバランスが崩れるため、1色目の露光量を減らしてVH>VM′>VLとなる中間電位とすることもある。
【0016】
3色目のシアン、4色目の黒色についても2色目のマゼンタと同様の画像形成行程が行われ、感光体ドラム10周面上には4色の顕像が形成される。
【0017】
上記各現像器20Y,20M,20C,20Kに新規の各色トナーを制御して補給するトナー補給装置40は、複数のトナー収納容器(以下、収納容器と称す)30Y,30M,30C,30Kを着脱可能にする収納容器装着部41Y,41M,41C,41Kと、上記収納容器30Y,30M,30C,30K内のトナーを一時収容するトナー貯蔵部47Y,47M,47C,47Kと、該トナー貯蔵部47Y,47M,47C,47K内のトナーを前記現像器20Y,20M,20C,20Kに搬送するトナー搬送部48Y,48M,48C,48Kとから構成されている。
【0018】
一方、給紙カセット50より半月ローラ51を介して搬出された一枚の転写材(転写紙等)pは、給紙ローラ対52,53を経てレジストローラ対54近傍で一旦停止し、転写のタイミングの整った時点でレジストローラ対54の回転作動により転写域へと給紙される。
【0019】
転写域においては転写のタイミングに同期して感光体ドラム10の周面に転写手段60が圧接され、給紙された転写材pを挟着して多色像が一括して転写される。
【0020】
次いで、転写材pは分離手段61によって除電され、感光体ドラム10の周面より分離して定着装置70に搬送され、熱ローラ(上ローラ)71と圧着ローラ(下ローラ)72の加熱,加圧によってトナーを溶着したのち、排紙ローラ81,82を経て装置外部の排紙トレイ83上に排出される。なお、前記の転写手段60は転写材pの通過後感光体ドラム10の周面より退避離間して、次なるトナー像の形成に備える。
【0021】
一方、転写材pを分離した感光体ドラム10は、除電器14により除電を受けたのち、クリーニング装置15のブレード151の圧接により残留トナーを除去、清掃され、再び前記PCL12による除電とスコロトロン帯電器11による帯電を受けて次なる画像形成のプロセスに入る。なお、前記のブレード151は感光体面のクリーニング後、直ちに移動して感光体ドラム10の周面より退避する。ブレード151によってクリーニング装置15内に掻き落された廃棄トナーは、スクリュー152により排出されたのち、図示しない廃トナー回収容器内へ貯留される。
【0022】
図2は、トナー収納容器30Y,30M,30C,30Kを装着したトナー補給装置40の斜視図である。
【0023】
トナー補給装置40の収納容器装着部41Y,41M,41C,41Kは、それぞれ4種のトナー収納容器30Y,30M,30C,30Kをほぼ同一平面上に平行設置し、着脱可能にする。トナー貯蔵部47Y,47M,47C,47Kは、トナー収納容器30Y,30M,30C,30K内から排出された各トナーを貯蔵し、前記現像器20Y,20M,20C,20K内のトナーの量が減少した際に、各トナーを制御して補給する。
【0024】
これらのトナー収納容器30Y,30M,30C,30Kは、ほぼ同じ構成をなすから、以下、これらのトナー収納容器30Y,30M,30C,30Kを代表して収納容器30と称し、収納容器装着部41Y,41M,41C,41Kを代表して収納容器装着部41と称し、トナー貯蔵部47Y,47M,47C,47Kを代表してトナー貯蔵部47と称して説明する。
【0025】
図3(a)は前記収納容器30をトナー補給装置40の収納容器装着部41に装着する前の状態、即ち、収納容器装着部41と収納容器30とが離間した状態を示す断面図、図3(b)は収納容器30の部分拡大断面図、図3(c)は収納容器装着部41の部分拡大断面図である。
【0026】
収納容器30は、円筒形状をなし内部にトナーを収容する容器本体31と、該容器本体31の回転軸方向の端面を固定する固定蓋32と、前記容器本体に一端が固定され伸縮自在な容器開閉蓋33とから構成されている。
【0027】
容器本体31の回転軸方向の一方の端面の突出部には開口部が設けられ、前記固定蓋32により閉蓋、固定されている。該容器本体31の内周面には、螺旋状の突起311から成る案内部(トナー誘導部)が形成され、収納容器30が回転されるとき、容器本体31内に収納されたトナーは螺旋状の突起311に沿って案内され、固定蓋32の方向に移動される。
【0028】
前記容器本体31の突出部の外周面には、前記容器本体31内のトナーを排出して、後述のトナー補給装置40の収納容器装着部41を介してトナー貯蔵部47に収容、堆積する複数の開口部(トナー排出口)312が穿設されている。
【0029】
固定蓋32の端面(図示左側)は、平坦な突き当て部321が形成され、後述の収納容器装着部41の装着部開閉蓋44に当接する。また、前記固定蓋32の外周面にはリング状の突起部322が一体に形成され、伸縮自在な前記容器開閉蓋33の図示左端近傍の係止部(自由端)331が係脱可能に係合している。該容器開閉蓋33の図示右端の開放面は、前記容器本体31の外周面に密接して固定される固定部(固定端)332である。該固定部332は容器開閉蓋33に接着又は溶着により一体化される。
【0030】
前記容器開閉蓋33は、例えばブロー成型されたポリエチレン樹脂からなり、可撓性を有し、その外周は、蛇腹状に複数の襞により形成され、回転軸R方向に伸縮可能である。容器開閉蓋33の内方は貫通した空間を形成している。
【0031】
前記収納容器装着部41は、外筒部材42、内筒部材43、伸縮自在な装着部開閉蓋44、コイルスプリング45、及び収納容器回転用歯車46から構成されている。前記外筒部材42と内筒部材43は一体に形成され、収納容器30から排出されたトナーを受容して搬送し、前記トナー貯蔵部47に補給するトナー案内手段を構成している。
【0032】
前記外筒部材42の図示左側の回転軸部421は、前記トナー貯蔵部(トナーホッパ)47を構成する平行した2つの直立壁471,472に回転可能に支持されている。該回転軸部421の軸端部には、収納容器回転用歯車46が固定されている。該収納容器回転用歯車46は図示しない駆動源により駆動回転される。
【0033】
前記回転軸部421の軸心部には貫通穴422が形成されていて、中空状になっている。該貫通穴422は、前記収納容器30を収納容器装着部41に装着するとき、収納容器30の先端部の突き当て部321により圧縮される後述の装着部開閉蓋44内の空気を排気穴423から排出して、トナー補給装置40の機外に排気する。
【0034】
前記内筒部材43の外周面には、複数の開口部(トナー排出口)431が穿設されている。該開口部431は、前記外筒部材42と内筒部材43とにより形成されたトナー搬送通路424に連通し、更に外筒部材42の側面に穿設されたトナー補給口425から前記トナー貯蔵部47に通じている。
【0035】
前記内筒部材43の一方の端面の入り口部内側に突出した係止突起部432は、前記装着部開閉蓋44の入り口の先端部(自由端)442に係合し、脱出を防止している。また、内筒部材43の他方の端面の係止壁部433は、装着部開閉蓋44の奥側の係止部(固定端)443からに超音波融着により固定(溶着)されている。この固着は接着剤により固定されてもよい。
【0036】
前記装着部開閉蓋44は、例えばブロー成型されたポリエチレン樹脂からなり、可撓性を有し、その外周は、蛇腹状に複数の襞により形成され、回転軸R方向に伸縮可能である。装着部開閉蓋44の内方は貫通した空間を形成している。該空間内に前記コイルスプリング45が伸縮可能に装填されている。該コイルスプリング45は前記装着部開閉蓋44を内側から張設して伸長させている。装着部開閉蓋44の入り口側の端部は、前記コイルスプリング45により付勢されているが、回転中心軸R方向の外力により移動可能な自由端である。
【0037】
図4は、前記収納容器30を収納容器装着部41に装着した状態のトナー補給装置、即ち、収納容器30、収納容器装着部41、トナー貯蔵部47、トナー搬送部48を示す断面図、図5は収納容器30と収納容器装着部41の部分拡大断面図、図6は図4における収納容器30と収納容器装着部41のA−A断面図である。
【0038】
前記収納容器30を把持して、収納容器装着部41の案内台411上に載置して図示左方向に移動させ、収納容器30の最先端の突き当て部321を前記装着部開閉蓋44の右端面に当接させる。
【0039】
引き続き収納容器30を図3に示す矢印方向に移動させると、この収納容器30の移動過程中に、前記容器開閉蓋33の凸部333が前記内筒部材43の入口壁面434に当接して進行を遮られて、容器開閉蓋33の蛇腹部が圧縮されるとともに、容器開閉蓋33の係止部331と固定蓋32の突き当て部321との係合が外されて離間し、更に固定蓋32が装着部開閉蓋44を押圧する。これにより装着部開閉蓋44はコイルスプリング45に抗して圧縮され、前記開口部(トナー排出口)431が次第に開放され、開口部431は全開状態になる。この全開状態の開口部431は、前記容器本体31の開口部312と位相が一致し、容器本体31内のトナーを開口部312から開口部431へ排出可能にする。
【0040】
図6において、容器本体31には4箇所に開口部312が穿設され、外周部の2箇所に突起部313が設けてある。該突起部313は内筒部材43の内壁に設けた4箇所の凹部435の何れかに嵌合する。該内筒部材43と一体をなす外筒部材42が、駆動源に接続された収納容器回転用歯車46により駆動回転されると、内筒部材43の凹部435と接続された容器本体31が従動回転される。
【0041】
前記内筒部材43の4箇所に穿設された開口部431の各近傍には、4個のパドル部436が突出している。該パドル部436は回転中心軸R方向に捩り角を有し、トナー搬送通路424内を搬送されるトナーの排出を円滑にする。該パドル部(掻き上げ部)436は前記開口部431から排出されたトナーを掬い上げてトナー搬送通路424内を搬送し、トナー補給口425から排出する。
【0042】
トナー補給口425から排出されたトナーは、トナー貯蔵部47の直立壁471の開口部473を通過し、ホッパ内に収容される。
【0043】
前記トナー貯蔵部47内に収容されるトナーの量は、図示しない光検知手段により検出され、トナー補給量が所定量に達したとき駆動源の駆動を停止し、トナー貯蔵部47からのトナー補給を停止する。
【0044】
なお、前記収納容器30により回転されて、トナーはトナー貯蔵部47に補給されるが、トナー貯蔵部47内のトナーの高さが収納容器30内のトナーの高さと一致すると、収納容器30が回転してもトナーは補給されないから、この状態で収納容器30が回転し続けてもトナー詰りのような問題は発生しない。
【0045】
トナー貯蔵部47のホッパ内に収容されたトナーは、図示しない駆動源に接続した搬送スクリュー用歯車481に固定された搬送スクリュー482に送り込まれ、トナー搬送部48内で搬送されて、前記現像器20に補給される。
【0046】
図3(a)及び図4において、収納容器30、収納容器装着部41、トナー貯蔵部47の上方には、カバー部材412が固定配置されている。該カバー部材412の入り口側には、装着される収納容器30の脱出を防止する弾性を有する抜け止め部材413が固定され、容器本体31の段部314に係合する。なお、該抜け止め部材413はカバー部材412の一部に一体に形成してもよい。また、該抜け止め部材413を、複数の収納容器30Y,30M,30C,30Kを所定の収納容器装着部41Y,41M,41C,41Kにそれぞれ装着するときの誤装着防止用部材を兼用することも可能である。
【0047】
【発明の効果】
(1) 請求項1に記載の発明は、トナー収納容器が回転することによりトナー貯蔵部へトナーを補給するトナー補給装置に関する発明である。トナー収納容器の外側面に設置した開口部からトナーを排出させ、そのトナーをトナー収納容器の外側面近傍からトナー収納容器の回転中心軸近傍まで案内しトナー貯蔵部へ排出するようなトナー案内手段を設置する。まず、トナー収納容器の外側面に開口を設置することにより、トナー収納容器が回転する際に重力の作用によりトナーが最も効率よく排出され、トナー収納容器内に残らないよう排出可能になる。しかもトナー収納容器の構造が簡素であり、画像形成装置のトナー補給のため、複数回交換されるトナー収納容器のコストを抑えることができ、メーカー、ユーザーにとって効果的である。また、前記のような構造のトナー案内手段を設置することにより、装置の小型化を目的として装着されたトナー収納容器の横にトナー貯蔵部があるような場合でも、そのトナー貯蔵部に貯蔵されるトナーを多く確保することが可能であるので、トナー収納容器内のトナーが減少し交換する間でも、画像低下等の不具合を防止することが可能である。
【0048】
(2) 請求項2、3に記載の発明は、開閉蓋に関するものである。各々の開口部に開閉蓋を設置することにより、装着したトナー収納容器を交換する際のトナーこぼれを防止することができ、またトナー収納容器の着脱動作時に開閉蓋が開閉するような構造にしておけば、開閉蓋を開閉する操作が省略でき、手間が省ける。
【0049】
(3) 請求項4に記載の発明は、トナー案内手段にトナー収納容器に回転力を伝達する駆動伝達部を設置する発明で、このようにしておけばスペースを有効活用することができ、装置の小型化に寄与出来る。
【0050】
(4) 請求項5に記載の発明は、トナー案内手段のトナー搬送通路に、トナー案内手段の開口部から導入されたトナーをトナー収納容器の回転中心軸よりも上方へ掻き上げて搬送する掻き上げ部を設けたことを特徴とするもので、収納容器の回転中心軸よりも高い位置からトナーをトナー貯蔵部へ落下させることが出来るので、トナー貯蔵部に貯蔵されるトナーの収容量を多く確保することが出来る。更にトナーの撹拌、補給効率も良好にすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】トナー補給装置及び現像器を複数組搭載したカラー画像形成装置の一例であるカラープリンタの断面構成図。
【図2】トナー収納容器を装着したトナー補給装置の斜視図。
【図3】収納容器装着部と収納容器とが離間した状態を示す断面図、収納容器の部分拡大断面図、収納容器装着部の部分拡大断面図。
【図4】収納容器を収納容器装着部に装着した状態のトナー補給装置の断面図。
【図5】収納容器と収納容器装着部の部分拡大断面図。
【図6】図4における収納容器と収納容器装着部のA−A断面図。
【符号の説明】
20(Y,M,C,K) 現像器(現像装置)
30(Y,M,C,K) トナー収納容器(収納容器)
31 容器本体
311 螺旋状の突起(案内部)
312 開口部(トナー排出口)
32 固定蓋
321 突き当て部
322 突起部
33 容器開閉蓋
40 トナー補給装置
41(Y,M,C,K) 収納容器装着部
412 カバー部材
413 抜け止め部材
42 外筒部材(トナー案内手段)
421 回転軸部
424 トナー搬送通路
425 トナー補給口
43 内筒部材(トナー案内手段)
431 開口部(トナー排出口)
432 係止突起部
436 パドル部(掻き上げ部)
44 装着部開閉蓋
45 コイルスプリング
46 収納容器回転用歯車
47(Y,M,C,K) トナー貯蔵部(トナーホッパ)
473 開口部
48 トナー搬送部
R 回転中心軸

Claims (3)

  1. 内部に螺旋状の突起を有する円筒形状をなす容器本体内にトナーを収容し回転することにより容器本体の外周面に設置した開口部からトナーを排出するトナー収納容器と、前記トナー収納容器を装着し前記トナー収納容器の開口部に対向する位置に設けた開口部からトナーを受容し掻き上げて押し出すパドル部を有するトナー搬送通路内を案内してトナー補給口から排出するトナー案内手段と、前記トナー案内手段のトナー補給口から排出されたトナーを受容して貯蔵するトナー貯蔵部とを有し、装着された前記トナー収納容器を回転させることにより、前記トナー収納容器の開口部から前記トナー案内手段にてトナー補給口へ搬送し、前記トナー案内手段のトナー補給口を経て前記トナー貯蔵部にトナーを落下させトナーを補給することを特徴とするトナー補給装置。
  2. 前記トナー収納容器の開口部に当該開口部を開閉する容器開閉蓋を設けると共に、前記トナー案内手段の開口部に当該開口部を開閉する装着部開閉蓋を設けたことを特徴とする請求項1に記載のトナー補給装置。
  3. 前記トナー収納容器を前記トナー案内手段に着脱する動作により、前記容器開閉蓋が前記トナー収納容器の開口部を開閉し、前記装着部開閉蓋が前記トナー案内手段の開口部を開閉することを特徴とする請求項2に記載のトナー補給装置。
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