JP3884974B2 - トナー補給容器 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式や静電記録方式を用いた画像形成装置に用いられるトナー補給容器に関し、特に、複写機、プリンタ、FAX等の画像形成装置に用いられる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。そして、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われている。
【0003】
トナーは極めて微細な粉末であるため、トナー補給作業時にトナーが飛散してオペレータや周囲を汚すという問題があった。このため、トナー補給容器を画像形成装置本体(以下「装置本体」ともいう)の内部に据え置いて、小さな開口部から少量ずつトナーを排出する方式が提案、実用されている。このような方式にあっては、トナーは重力等の作用で自然に排出させるのは困難であり、何らかのトナー撹拌搬送手段が必要となる。
【0004】
特公平7−113796号公報に開示されているトナー補給容器は、全体形状が略円筒形であり、その一端部の円筒面には比較的小さなトナー排出用の開口が設けられている。そして容器内部には螺旋状のトナー撹拌搬送部材が設けられ、容器本体の端部壁面を貫通して容器本体外部より駆動を受けるようになっている。また、撹拌部材の駆動側と反対側は自由端となっている。
【0005】
特開平7−104572号公報に開示されているトナー補給容器は、容器本体に内装されたアジテータ羽根が複数の弾性部材とされ、回転軸から羽根先端までの長さを異ならせて台形形状とすることで、軸線方向へのトナー搬送力を得るものである。
【0006】
これら二つの従来例はともに撹拌部材が容器本体の端部壁面を貫通しているが、この部分には何らかの軸受けシール機構が必要とされる。シール機構の構成は、撹拌部材の端部にギア部材を連設し、ギア部材と容器壁面との間にシール部材を挟持するようにしたものが一般的である。シール部材としては、ドーナツ状の羊毛フェルトやオイルシール等が用いられる場合が多い。
【0007】
このトナー補給容器は画像形成装置本体内に装着したまま使用され、装置本体側からの駆動によりトナー撹拌搬送部材を回転することでトナーを搬送し、開口部から少量ずつトナーを排出するようになっている。
【0008】
他の従来例として特開平7−44000号公報に開示されているトナー補給容器は、全体形状は円筒形のボトル状をなし、その内面には螺旋状の突起を設け、一端側の中心付近に小さなトナー排出口を、トナー排出口を設けた側の容器端面に迫り出し部をそれぞれ設けている。螺旋状の突起によって排出口側の端部へ搬送されたトナーは、開口部近傍の迫り出し形状により案内されて容器中心付近の排出口へ持ち上げられて容器外へ排出される。
【0009】
特開平10−260574号公報(対応USP5890040)に開示されているトナー補給容器は、やはり全体形状は円筒形のボトル状で、その内面に螺旋状の突起を設け、一端側の中心付近に小さなトナー排出口を設けている。そして螺旋状突起によって排出口側の端部へ搬送されたトナーを掻き上げる掻き上げ部と、掻き上げられたトナーを排出口へ案内する案内部を有する。
【0010】
これら二つの従来例は前記二つの従来例と異なり、撹拌部材は内装されていない。そして、これら二つのトナー補給容器もまた画像形成装置本体に据え置いて使用され、装置本体側からの駆動を受けて容器本体そのものが回転することでトナーを搬送する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来例においては次のような問題点があった。
【0012】
まず、特公平7−113796号公報及び特開平7−104572号公報に開示される従来例の場合、少なくとも撹拌部材の駆動を受ける側には前記のとおりの軸受けシール機構があり、部品点数が多い上に組立てには非常に手間がかかり、製造コストが高くなる。
【0013】
このような軸受けシール機構においては、軸受けシール部にトナーが巻き込まれ、溶融固着して粗大な粒子となり、これが現像されて画像品質上問題となることも稀に発生する。
【0014】
次に、特開平7−44000号公報及び特開平10−260574号公報に開示される従来例の場合は、容器本体に内装される撹拌部材を持っていないため、前記のような撹拌軸受けにまつわる問題は発生しない。しかし、容器本体内面に螺旋状の突起を設けているため、以下のような問題がある。
【0015】
つまり、これらのトナー補給容器は容器本体内にトナーを攪拌する撹拌部材等を持っていないため、物流による振動や長期間高温高湿下に放置保管されることによって容器本体内でトナーが凝集し固まった状態、所謂トナーブリッジが発生した場合、トナーブリッジを崩す手段が無いため満足な排出性能が得られない。即ち、このようなトナーブリッジは崩されることなく固まった状態のまま容器内面の螺旋突起によって開口部へ搬送され、トナー詰まりを起こす可能性がある。
【0016】
本発明の目的は、トナー搬送性と共にトナー攪拌性を向上することができるトナー補給容器を提供することである。
【0017】
本発明の他の目的は、トナーが固まってしまう現象が生じたとしても、これを崩しながら搬送することができるトナー補給容器を提供することである。
【0018】
本発明の更なる目的は、添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことにより明らかになるであろう。
【0019】
上記目的は本発明に係るトナー補給容器にて達成される。要約すれば、本発明によれば、画像形成装置に着脱可能なトナー補給容器において、トナーを収容する回転可能な容器本体と、前記容器本体の回転軸線方向一端側に設けられトナーを排出する開口と、前記容器本体内を複数の領域に分割すべく回転軸線方向に沿って設けられた板状部材と、を有し、前記板状部材は、前記容器本体内面と接するように前記容器本体内に固定されることで前記容器本体内面とでトナー持ち上げ部を形成するとともに、前記容器本体内面とで持ち上げたトナーを、その後の回転に伴い、前記開口に向けて案内する回転軸線方向に対し傾斜して設けられた複数の案内部と他の領域へ落下させる複数の貫通口と、を備えることを特徴とするトナー補給容器が提供される。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るトナー補給容器を図面に則して更に詳しく説明する。
【0022】
実施例1
まず最初に、本発明に係るトナー補給容器が装着される画像形成装置の一例である電子写真複写機の構成について図1に基づいて説明する。
【0023】
(電子写真画像形成装置)
図1に示す電子写真複写機本体(以下「装置本体」という)100において、原稿101が原稿台ガラス102の上に置かれる。そして、画像情報に応じた光像が光学部103の複数のミラーMとレンズLnにより、像担持体としての電子写真感光体(以下「感光体ドラム」という)104上に結像する。カセット105〜108に積載された記録媒体(以下、「用紙」という)Pのうち、図2に示す操作部100a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用紙をカセット105〜108の用紙サイズ情報から選択する。ここで、記録媒体としては、用紙に限定されずに、例えばOHPシート等適宜選択できる。
【0024】
そして、給紙・分離装置105A〜108Aにより搬送された1枚の用紙P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を同期させて搬送する。転写部では、転写放電器111によって、感光体ドラム104上に形成されたトナー像を用紙Pに転写する。そして、分離放電器112によって、トナー像の転写された用紙Pを感光体ドラム104から分離する。
【0025】
この後、用紙搬送部113により搬送された用紙Pは、定着部114において熱と圧により用紙上のトナー像を定着させた後、片面コピーの場合には、排紙反転部115を通過し、排紙ローラ116により排紙トレイ117へ排出される。また、多重コピーの場合には、排紙反転部115のフラッパ118の制御により、再給紙搬送路119,120を経由してレジストローラ110まで搬送された後、片面コピーの場合と同様の経路をたどって排紙トレイ117へ排出される。
【0026】
また、両面コピーの場合には、用紙Pは排紙反転部115を通り、一度排紙ローラ116により一部が装置外へ排出される。そして、この後、用紙Pの終端がフラッパ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でフラッパ118を制御すると共に排紙ローラ116を逆回転させることにより、再度装置内へ搬送される。さらにこの後、再給紙搬送部119,120を経由してレジストローラ110まで搬送された後、片面コピーの場合と同様の経路をたどって排紙トレイ117へ排出される。
【0027】
ところで、上記構成の装置本体100において、感光体ドラム104の回りには現像部201、クリーナ部202、一次帯電器203等が配置されている。ここで、現像部201は、原稿101の画像情報に基づいて光学部103により感光体ドラム104表面を露光することにより形成された静電潜像を現像剤としてのトナーで現像するものである。そして、この現像部201へトナーを補給するためのトナー補給容器1が装置本体100の装着部に使用者によって着脱可能に設けられている。
【0028】
ここで、現像部201は、トナーホッパー201aと現像器201bとを有している。トナーホッパー201aは、トナー補給容器1から補給されたトナーを撹拌するための撹拌部材201cを有している。
【0029】
そして、この撹拌部材201cにより撹拌されたトナーは、マグネットローラ201dにより現像器201bに送られる。現像器201bは、現像ローラ201fと、送り部材201eを有している。そして、マグネットローラ201dによりトナーホッパー201aから送られたトナーは、送り部材201eにより現像ローラ201fに送られて、この現像ローラ201fにより感光体ドラム104に供給される。
【0030】
なお、クリーナ部202は、感光体ドラム104に残留しているトナーを除去するためのものである。また、一次帯電器203は、感光体ドラム104を帯電するためのものである。
【0031】
図2に示す外装カバーの一部であるトナー補給容器交換用カバー15(以下「交換用カバー」という)を図3に示すように使用者が開けると、容器受け台50が、駆動系(不図示)によって、所定の位置まで引き出される。そして、この容器受け台50上にトナー補給容器1を設置する。使用者がトナー補給容器1を装置本体100から取り出す際には、引き出された容器受け台50に載っているトナー補給容器1を取り出す。ここで、交換用カバー15はトナー補給容器1を着脱(交換)するための専用カバーであって、トナー補給容器1を着脱するためだけに開閉される。なお、装置本体100のメインテナンスは、前面カバー100cを開閉することによって行なわれる。
【0032】
なお、容器受け台50を介することなく、トナー補給容器1を直接装置本体100に設置し、又、装置本体100から取り外してもよい。
【0033】
〔実施の形態1〕
次に、本発明の実施の形態1に係るトナー補給容器について図4及び図5を用いて説明する。図4は本発明の実施の形態1におけるトナー補給容器1の部分断面斜視図である。図5(A)はトナー補給容器の正面断面図、図5(B)は、図5(A)のA−A矢視図である。
【0034】
(トナー補給容器)
トナー補給容器1は、ユーザーによって封止部材2側を先端にして容器本体の長手方向と略平行な方向に画像形成装置本体に装着される構成となっている。トナー補給容器1を取り出す際はこれとは逆の方向に引き出される。
【0035】
図4及び図5において、トナーボトル1A(以下「ボトル又は容器本体」とも称す)は、略中空円筒形状に形成され、その一端面のほぼ中央に円筒部が突設されており、この円筒部先端側がトナーを画像形成装置(現像装置)側へ排出するための開口部1aとなっている。
【0036】
前記開口部1aには開口部1aを密封する封止部材2が圧入嵌合されており、この封止部材2はトナーボトル1Aの軸方向(図4矢印A方向)にトナーボトル1Aに対して相対的にスライド移動することにより、開口部1aの自動開閉動作を行う構成になっている。なお、図4においては開口部1aが開封された状態にある。
【0037】
まず、トナーボトル1Aの内部の構成について説明する。
【0038】
トナーボトル1Aは略円筒形状を有しており、画像形成装置本体内に略水平方向に配置されている。さらに、ボトル1Aは、画像形成装置本体100から封止部材2に設けられた係合突起及び後述の搬送部材3を介して回転駆動を受けて回転する構成になっている。
【0039】
そして、このトナーボトル1Aの内部にはトナーボトル1A内部を二つに仕切るように、平板状の搬送部材3がボトル1Aの長手方向全長にわたって設けられている。
【0040】
搬送部材3の平板状の領域の両面にはボトル1Aの回転軸線a−aに対して開口部側へ傾斜した、即ち、例えば図7(B)に示す姿勢のように、搬送部材3がトナーを開口部1aへ向けて下方に案内・搬送する姿勢の状態のときに、案内部としての突起3aが複数設けてある。つまり、平板状の領域は傾斜突起3aを支持する領域である。
【0041】
開口部1aに最も近い傾斜した突起3aの一端は、開口部1aが設けられた円筒部に接続するように設けられており、最終的にトナーは搬送部材3の回転に伴ってこの突起3aを滑り落ちるように前記円筒部へ搬送され、そのまま開口部1aから排出される。なお、開口部1aに最も近い突起3aの一端は前記円筒部の近傍に至るように設けられる構成であっても良い。
【0042】
この突起3aは、図5(B)に示すように、搬送部材3の平板の表裏面にそれぞれ同一回転方向でトナーが開口部1aに向って搬送されるように回転軸対称に配置されている。即ち、ボトル1Aと共に搬送部材が180度回転する毎に、持ち上げられたトナーが突起3aを滑り落ちることによってトナー搬送・排出動作が効率良く行われる。従って、ボトル1Aと共に搬送部材3が1回転するとデジタル的(離散的)に2回のトナー搬送・排出動作が実行されることになる。これを連続して高速回転させることによりアナログ的にトナー搬送・排出動作を実行することができる。ここで、搬送部材3の両面の突起3aは180度の回転につれて夫々がほぼ同一位置をとることを回転軸線に対して回転対称と称する。
【0043】
次に、このトナー補給容器1のトナー排出原理について図6及び図7を用いて説明する。図6は、図5(A)のA−A矢視の部分断面図である。
【0044】
搬送部材3と共にトナーボトル1Aが矢印a方向に回転するに連れて、図6(A)に示すように、トナーは、搬送部材3の板状の部分である持ち上げ部(ボトル内で重力方向下方に溜まっているトナー溜まり内に入り込める板状の部分であって、穴部が形成されていない領域に相当する。例えば、図7(A)の3y領域に相当する)によって重力に逆らって上方に徐々に持ち上げられる。
【0045】
本実施例では、トナーは、傾斜突起3aの上側近傍(搬送部材3がトナーを開口部1aへ向けて下方に案内・搬送する姿勢の状態のとき(例えば、図7(B)の姿勢のとき)の上側をいう)に、持ち上げ部である板状の部分(図7(A)の3y領域に相当する)と、これに当接配置されたボトル内面と、で挟むようにして持ち上げられる。
【0046】
このように、板状の部分は、長手方向全域でボトル内周面とほぼ接するように配置されているので、トナーの持ち上げをボトル内面を利用して効率良く行うことができる。
【0047】
さらに、持ち上げ部によって持ち上げられないトナーは後述の穴部3cを通り抜けるので、トナーの持ち上げと並行してこの通り抜けによりトナーの攪拌を行うことができる。
【0048】
やがて、図6(B)のように回転が進むと、搬送部材3によりすくい上げられたトナーの一部は、重力の落下作用により、傾斜突起3aとこれを支持している板状の部分3xとにより開口部1aへ向けて下方に案内・搬送される(図6(B)、図7(B)のt2)。
【0049】
さらに、搬送部材3の持ち上げ部によって持ち上げられたトナーの一部は、開口部側へ搬送されることなく、穴部3cを通り抜けて裏側へ重力方向下方に落下する(図6(B)、図7(B)のt1)ので、持ち上げられたトナーの案内・搬送と並行してこの穴部3cからの落下によりトナーを充分に攪拌することができる。
【0050】
この動作を繰り返すことにより、トナーボトル1A内部のトナーは排出口側へ順次、搬送されながら充分に撹拌される。そして、最終的に開口部1aに通じた傾斜突起3aから開口部1aへとトナーが搬送され、図6(C)に示すように開口部1aから排出される。
【0051】
このようにトナーボトル1Aの長手方向全域に板状の部分が設けられると共にこれに傾斜突起3aが複数設けられるように搬送部材3が構成されているので、トナーは充分に攪拌されながら効率良く搬送される。
【0052】
また、個々の傾斜突起3aを回転軸線方向に投影すると、個々の傾斜突起3aは一部が互いに重なるように配置されている。これは、ある傾斜突起3aによって開口部1aに向けて前方に案内・搬送されたトナーが次の回転時にこれの前方にある傾斜突起3aによって案内・搬送されるようにするためである。即ち、効率良くトナーを攪拌・搬送するためである。
【0053】
本発明の実施の形態の特徴は、搬送部材3に設けられた傾斜突起3aの形状や寸法、さらにその配置構成などを適宜設定することで、様々なトナー排出性能を得ることができるものである。
【0054】
(搬送部材)
まず、本発明における搬送部材3について説明する。この搬送部材3は、容器本体1Aの回転軸線方向に容器本体1Aを複数に分割するように容器本体1A全長にわたって設けられている。本実施の形態においては容器本体1Aを略中心から二分するように搬送部材3を設けたが、三分割或いは四分割等のように複数に分割した配置にしてもよい。
【0055】
また、この搬送部材3は、開口部1a又は開口部1aの軸線方向延長を横切る位置に設けているのが好ましい。その理由は先に述べたように、傾斜突起3aのトナー搬送作用により最終的には開口部1aからトナーを排出するため、容器本体1Aのフランジ部(「端部壁面」ともいう)3b付近において搬送部材3は開口部1aを横切る位置に設けるのが好ましい。
【0056】
この搬送部材3は、容器本体1Aと一体で回転する構成になっており、容器本体1Aの略全長にわたって設けているため、容器本体1Aの補強リブのような役割も同時に果たしている。
【0057】
また、搬送部材3は、容器本体1Aと一体で回転するため、搬送部材3と容器本体1Aとの間でトナーが摺擦されて固化してしまうなどの問題を回避している。
【0058】
したがって、細長い円筒状のトナー補給容器であっても容器本体1Aの強度を搬送部材3によって補強できるため(容器本体の骨組み的な機能)、容器本体1Aの薄肉化が可能となり、容器本体1Aのコストダウンが図れるとともに容器本体1Aの材質の選択範囲も広げることができる。
【0059】
次に、図7を用いて搬送部材3のトナー撹拌効果について説明する。図7(A)は本発明における搬送部材3の斜視図、図7(B)は正面図、図7(C)は左側面図である。
【0060】
この搬送部材3には、平板の部分に複数の貫通穴部3cが設けられている。この穴部3cによりトナーボトル1A内部のトナーは搬送部材3によって分割された個々のスペース間を自由に往来・流動可能な状態になっている。
【0061】
したがって、トナーボトル1Aの回転によって持ち上げられたトナーは、あるものは傾斜突起3aによって案内・搬送され、また、あるものはこの穴部3cから落下していく。このように、ボトル内のトナーに対して様々な動きを付与する効果が生まれる。
【0062】
この穴部3cから落下するトナーは、落下することでそれまで凝集していたトナーも落下時の衝撃力でトナーが容易にほぐれるため、ボトル内部のトナーの流動性が非常に良くなる。このような穴部3cがトナーボトル内部全長に渡って複数設けられているため、ボトル内全ての領域においてトナーの流動性が非常に早い時間で良くなり、トナー容器を交換した直後の初期から優れた排出性能を得ることができる。従って、排出性能が安定化するまでにボトルを余計に回転させたりして余計な時間を費やす必要がなくなるので、結果として、画像形成装置のダウンタイム(画像形成を行うことができない時間)を可及的に短くすることができる。
【0063】
従来例にて示したボトル内部に螺旋状突起を形成したトナー補給容器の場合、ボトル内部のトナーがブリッジした時、固まってしまったトナーを積極的に崩す手段が無く、トナーが崩れるまで延々とボトルを回転させ、トナーが自然に崩れて排出可能になるのを待つしかなかった。
【0064】
しかしながら、本発明の実施形態によれば、搬送部材3により積極的にボトル内部のトナーに動きを与え、流動性を付与させることが可能であるため、ブリッジして固まってしまったトナーや、流動性の悪いトナーにおいても、何ら問題無くトナーを排出することができる。
【0065】
このような搬送部材3は、プラスチック等の樹脂を射出成形して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構わない。基本的には容器本体1Aと同じ材質である方がトナー補給容器1の再利用時を考慮すると好ましい。具体的にはABS、PP、POM、HI−PSなどの材質が好適である。なお、本実施例においてはHI−PSを使用した。
【0066】
(傾斜突起)
次に、トナーの撹拌及び搬送性に大きく影響する傾斜突起3aについて図8を用いて詳しく説明する。図8において、角度θはボトル回転軸線a−aに対する傾斜突起3aの傾斜角度、寸法pは各傾斜突起3aの突起間の配置距離を示している。また、距離sは傾斜突起3aによってトナーが搬送される距離を示し、寸法bは傾斜突起3aの幅寸法である。
【0067】
この傾斜突起3aは、搬送部材3の平板部分から突き出した形で設けているので、トナーボトル1Aの回転によってトナーボトル内部のトナーを切り崩す役割を果たしている。さらに、切り崩したトナーを傾斜突起3aの傾斜によって開口部1aに向けて前方に搬送するという、撹拌と搬送の2つの機能を同時に果たしている。
【0068】
また、この傾斜突起3aの傾斜角度θを変えることによりトナーの搬送能力を任意に設定することが可能である。例えば、傾斜角度θを急勾配にすると、傾斜突起3a上を滑るトナーは、より垂直落下に近い状態になるため、トナーはより滑りやすくなりトナーの搬送量は高くなるが、傾斜突起一個あたりのトナー搬送距離sは短くなるため、搬送速度は低くなる。逆に、傾斜角度θを緩く(小さく)設定すると、傾斜突起3a一個あたりのトナー搬送距離sが長くなるので、搬送速度は高くなる傾向にあるが、あまり角度を緩くし過ぎると、トナーが傾斜突起3a上を滑り落ちなくなる。このように傾斜角度θを変えることにより、所望のトナー搬送能力に最適設計することができる。本発明者らの実験結果から、傾斜角度θは30°〜80°、好ましくは45°〜70°の範囲が好適であることが分かった。
【0069】
なお、上記説明では、傾斜突起3aによりトナーの搬送距離sを仮想的に傾斜突起3aの回転軸線方向に投影した距離としているが、図7(B)に示すように、傾斜突起3aの下側(搬送部材3がトナーを開口部1aへ向けて下方に案内・搬送する姿勢の状態のとき(例えば、図7(B)の姿勢のとき)の下側をいう)をボトル内面より所定距離離れるように構成すると、次のような効果がある。
【0070】
傾斜突起3aの上側近傍に持ち上げ部によって持ち上げられたトナーが重力によって傾斜突起3aの上部から下部へ滑り落ちる勢いで前方の傾斜突起3aの部分を通り越すのを遮らないようにするためであり、傾斜突起1個あたりのトナー搬送距離をできる限り伸ばすことが可能となる。
【0071】
一方、図7(B)に示すように、傾斜突起3aの上側(例えば、図7(B)の姿勢のとき)の上側をいう)はボトル内面に可能な限り近づける構成とするのが好ましい(接触させた状態が最も好ましい)。なぜならば、傾斜突起3aの上側近傍に持ち上げ部によって持ち上げられたトナーを余すことなく傾斜突起上に乗せて案内・搬送したいためである。
【0072】
このような構成とすることによって、効率良くトナーを搬送することができる。
【0073】
(傾斜角度と配置距離)
また、複数配置された、この傾斜突起3aの傾斜角度θは全て同じ角度である必要はなく、図9(A)に示すように、それぞれの傾斜突起3aに対して、個々の傾斜角度θ1、θ2、θ3・・・等に設定することも、もちろん構わない。同様に配置距離pについても、全て等間隔の配置距離である必要はなく、それぞれの傾斜突起3aに対して個々の配置距離p1、p2、p3・・・・などに設定することももちろん可能である。
【0074】
このように傾斜突起3aに対して個々に設定することにより、トナーの排出性を制御することが可能である。
【0075】
従来、このようなトナーボトル1Aを回転してトナーを排出するようなトナー補給容器1の場合、トナーボトル内部の残存トナー量によってトナーの排出量が変化するという、いわゆる定量排出性を維持するのが非常に困難であった。これは、トナーがボトル内部に満たされた排出初期の状態はトナーの粉圧が高いため、必然的にトナー排出量が多めになり、逆に排出が進みボトル内部のトナー量が少なくなってきた排出後期の段階においては、初期に比べて排出量が極端に低くなるという傾向があった。
【0076】
しかしながら、本発明の実施の形態の構成によれば傾斜突起3aの傾斜角度θや配置距離pを個々に設定することで、常に一定のトナー排出量が得られるような設定が可能である。
【0077】
例えば、排出口の開口部1aに近い部分は、トナー排出速度を低く抑えるため配置距離pを大きく設定し、逆に開口部1aから遠い部分についてはトナー排出速度を速くするために傾斜角度θを小さく設定することで、トナーボトルの長手方向でトナーの搬送能力を変えるように設定する。そうすると、トナーが排出過多気味の排出初期ではトナーが出過ぎるのを抑制し、トナー排出量が大きく減少する排出後半では、トナーが速く搬送されるように、常に一定の定量性が確保できる排出制御が可能となる。
【0078】
(幅寸法)
また、図9(B)に示すように傾斜突起3aの幅寸法bも自由に設定することで先に説明した傾斜角度θや配置距離pと同様にトナーの搬送力を調整することができる。
【0079】
例えば、幅寸法bはできるだけ大きく取った方が、それだけ多くトナーを乗せて搬送させることができるが、逆に大きく取り過ぎると、トナー補給容器の製造時においてトナーの充填口の位置によってはトナーの充填性が悪化する場合があるので適当な寸法に設定するのが好ましい。
【0080】
本発明者らの検討結果によれば、傾斜突起3aの幅寸法bは、トナーボトル内径寸法dの5〜20%程度が好ましい。より好ましくは10〜15%が良い。
【0081】
また、この幅寸法bは、最終的には排出口の開口部1aにつながっているが、この開口部1aの幅よりも大きくても何ら差し支えない。逆に開口部1aの幅よりも小さいと、トナーの搬送効率が低下するが、開口部1aの半分以上あれば十分に実用的な搬送性が得られる。本実施例では、開口部1aの幅と略等しく設定した。
【0082】
(トナー補給容器の組立方法)
本発明のトナー補給容器1の組立方法を説明する。
【0083】
図10は、実施の形態1のトナー補給容器1を組み立てる状況を示す斜視図である。本発明の実施の形態のトナー補給容器1は極めて単純な構成であり、図10に示すように5つの部分を結合するだけで組み立てることができる。
【0084】
容器本体1Aは、射出成形又はブロー成形にて容易に製造でき、封止部材2、搬送部材3、フランジ部材4、充填口キャップ部材5はいずれも射出成形にて容易に製造できる。なお、本実施例ではいずれの部材も全て射出成形で製造した。
【0085】
容器本体1Aとフランジ部材4とを結合する方法としては、超音波溶着、振動溶着などにより溶着するか、ホットメルト接着剤をはじめとする種々の接着剤によって接着すれば簡便で確実な密封性が得られる。
【0086】
あるいは、フランジ部材4の外周部と円筒端部とを軽圧入嵌合させ、さらにその嵌合部の外周を粘着テープ等で巻き付けて結合すれば、容易に分解可能となりトナー補給容器の再利用性が非常に高まる。
【0087】
組み立て手順としては、まず、フランジ部材4の内面に設けた突起4aの間に搬送部材3の端部を挟むようにして嵌め込んだ後、容器本体1Aに挿入する。その後、先述したように容器本体1Aとフランジ部材4とを結合し、封止部材2を搬送部材3に設けた駆動伝達軸部3dに嵌合させる。
【0088】
その後、トナー充填口4bからトナーを充填し、充填キャップ5を充填口4bに圧入し封止することでトナー補給容器の組み立てが完了する。
【0089】
このような組立方法による場合、搬送部材3と容器本体1Aの内面とが接する部分の構造に留意する必要がある。前記のような原理でトナーを搬送するため、搬送部材3と容器本体内面との間に隙間が生じると、そこをトナーがすり抜けてしまい、搬送効率が低下し、残トナーも増大するので好ましくない。そこで、図11に示すような構成とすることで前記の方法によって組み立ててもトナー搬送効率の低下や残トナーの増大をもたらさないようにすることができる。
【0090】
図11(A)は、容器本体内面に軸線方向に伸びるリブ状の突起1eを2つ平行に設け、2つの突起1eの間に搬送部材3が挿入されるようにしたものである。これは容器本体1Aを射出成形で製造する場合に好適である。搬送部材3先端の端面は容器本体1Aと接してはいないが、トナーがすり抜けることはなく、搬送効率低下や残トナー増大は防止できる。なお、リブ状突起1eは搬送部材3の容器回転方向下流側だけあっても良い。
【0091】
図11(B)は、容器本体1Aに伸びる凹部1fを設け、凹部1fの中に搬送部材3が挿入されるようにしたものであり、容器本体1Aをブロー成形で製造する場合には好適な構成である。トナー搬送の効率や残トナーは、図11(a)の構成と同等である。
【0092】
また、図12は他の組立工程の例を示したものであるが、同図のように搬送部材3と、フランジ部材4とを一体に射出成形にて製造したものを容器本体1Aに挿入してもよい。こうすることにより部品点数を減らすことができ、この場合だと4つの部品点数で製造することが可能である。
【0093】
このように、本発明においては目的・用途によって種々の製法・組立方法を適宜使い分けることができる。また、従来のトナー補給容器にあったような、トナー容器本体内で撹拌部材を回転させるような構成ではないため、撹拌起動時のトルク上昇等の問題もない。さらに、撹拌軸を受ける軸受部材等の部品を使用しないため部品コストの削減はもちろんのこと、軸受部分での摺動によりトナーが摺擦し合って融着・凝固し、トナー粒子が粗大化するという問題も発生しない。
【0094】
(トナー補給容器の再生)
使用済みのトナー補給容器1を回収し、再生利用する場合を考える。分解容易とするため、前記の容器本体1Aとフランジ部材4は組立時、粘着テープにより結合されている。分解方法は組立方法と逆に行えばよく、まず、封止部材2を取り外し、粘着テープを剥がして容器本体1Aを図12に示すように4つの部品に分ければ完了する。
【0095】
容器本体1A、突起3a付の搬送部材3とフランジ部材4、封止部材2、充填キャップ5をそれぞれエアーブローによって清掃し、再び組み立てて所定量のトナーを充填すれば再利用可能である。この際、いずれの部品も損耗する部分が無いため部品の利用率は高く、基本的に交換を要する部品は無い。また、エアー清掃を行うにあたっては、入り組んだ部分やエアーの届きにくい部分が無いため、簡便で確実に清掃を行うことができ、新品時と何ら変わらないトナー補給性能が得られる。
【0096】
一方、使用済みのトナー補給容器1を粉砕して材料として再利用する場合にも、仮に容器本体1A、搬送部材3、フランジ部材4、封止部材2、充填キャップ5がそれぞれ異なる材料であっても、分解が非常に容易であるため好都合である。
【0097】
さらに、本発明のトナー補給容器1においては、搬送部材3の材料選択の幅が広いため、全ての部品を同一の材料で構成することも可能であり、この場合には容器本体1Aの組立を超音波溶着とし、再利用にあたっては容器本体1Aを分解することなく粉砕して材料に再利用することも可能である。材料としてはポリプロピレンやポリエチレンを採用すれば、封止部材2も含めて同一材料にできるので、最も好ましい選択となる。
【0098】
(回転駆動構成)
次に、容器本体1Aを回転させるための駆動力を伝達する手段について説明する。これは従来公知の種々の手段が応用可能であり、図13〜図15にその例を示す。
【0099】
図13は、フランジ部3b外面に突起3fを設け、これを画像形成装置本体側の駆動伝達部と係合させることで回転駆動力を受けるものである。図14は、容器本体1Aの外周面の全周にわたりギア部1dを設けたものであり、画像形成装置本体側の駆動ギアと係合して回転駆動力を受けるものである。
【0100】
また、図15に示す例は、封止部材2が回転駆動力伝達部材をも兼ねる例である。封止部材2は、封止部2c、鍔部2d、駆動力受け部2e、係止部2fを有している。
【0101】
封止部2cの外径は開口部1aの内径より僅かに大きく設定され、開口部1aに鍔部2dで止まるまで圧入嵌合される。
【0102】
画像形成装置本体100にトナー補給容器1を装着した後、前扉の開閉又はレバー操作等により、係止具11を封止部材2の中心に向って移動し、封止部材2の係止部2fの溝に係止具11を係止しつつ、容器本体1Aを図の左方へ移動させて封止部材2を自動開封する。トナー排出時には画像形成装置本体側の駆動手段12より封止部材2の駆動力受け部2eに回転駆動力が伝えられる。封止部材2は、搬送部材3から一体的に延在して設けられた角形の軸部3dと軸線方向にスライド移動自在に嵌合する角穴2gが設けられており、開口部1aを開封した状態にあっても両者は係合を保ったままとされる。
【0103】
封止部材2から軸部3dを介して搬送部材3及び容器本体1Aへと回転駆動力が伝達され、これらが一体的に回転することによりトナーを搬送・排出する。
【0104】
トナー補給容器1を取り出す際には前記と逆の動作を行う。すなわち、前扉又はレバーを操作することにより、容器本体1Aが前進し、封止部材2が再び開口部1aに圧入嵌合され、開口部1aが密閉された状態となる。
【0105】
このような封止部材2もプラスチック等の樹脂を射出成形して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、任意に分割、接合しても構わない。
【0106】
また、封止部材2はトナー補給開口部1aに圧入嵌合してこれを密封するために適度な弾性が必要とされる。その材料としては低密度ポリエチレンが最も好ましく、次いでポリプロピレン・ナイロン・高密度ポリエチレン等を好ましく利用できる。
【0107】
〔実施の形態2〕
次に、本発明の実施の形態2について図16を用いて説明する。
【0108】
図16は、傾斜突起3aをトナーボトル1Aの回転軸線a−aに対して鏡面対称に配置させた場合を示したものである。
【0109】
従来、トナーボトル1Aを回転させてトナーを排出するトナー補給容器1の場合、トナー排出時(供給時)、トナーボトル1Aの回転方向は右か左のどちらか一方向であった。
【0110】
特に、従来例で述べたトナーボトル1A内面に螺旋状の突起を設けた容器などでは、螺旋の方向によりトナーが排出するボトルの回転方向は右か左かどちらか一方に決まってしまう。
【0111】
しかしながら、本発明の実施の形態2におけるトナー補給容器1の場合、図16に示すような鏡面対象の傾斜突起3aの配置構成により、左右どちらのトナーボトル1Aの回転方向においてもトナーを排出することが可能となる。
【0112】
図17はトナーボトル1Aが右回転の場合、図18はトナーボトル1Aが左回転の場合のトナー排出の様子を示したものである。
【0113】
ここで、図17及び図18では夫々(A)、(B)の工程を経て搬送部材3の持ち上げ部によってトナーをすくい上げ、夫々(C)で傾斜突起3a上においてトナーをすべらせ、開口部1aから排出する。
【0114】
この図に示すように、傾斜突起3aが回転軸線a−aに対し鏡面対象に配置しているため、右でも左でもいずれのトナーボトル1Aの回転方向に対してもトナーを排出することが可能である。ただし、ボトル1Aと共に搬送部材3が右もしくは左に1回転する毎に1回のトナー排出動作しか行なわれない。
【0115】
このように、ボトル1Aと共に搬送部材3を両方向に回転させた場合でもトナーの排出が可能であるという特性を生かせば次のようなことが実現できる。
【0116】
例えば、ボトル1A及び搬送部材3の回転方向を間欠的に切り替えるような回転駆動制御を行うことにより、回転方向を右から左、もしくは、左から右に反転させた時の衝撃振動(加速度変動)により容器本体内のトナーの撹拌効果が劇的に高まると同時に、ボトル内面に付着しているトナーを振るい落とすことができ、残トナー量を劇的に低減することができる。
【0117】
〔その他の実施の形態〕
本発明は以上説明してきた実施の形態に限定されるものではなく、種々の実施の形態が可能である。
【0118】
上記実施例では、傾斜突起3aを板状の領域から約90度の方向に突出させて設けていたが、傾斜突起3aの形状に関しては図19〜図23に示すように、その形状も自由に設定することも可能である。
【0119】
図19では、単なる傾斜した板状の突起3aではなく、突起3a先端側を折り曲げて断面をL字形にしてトナーを抱き込むように抱き込み部(囲い込み部)を設けることで、上記実施例の構成に比べて傾斜突起3a上をすべり落ちるトナー量を多くした。
【0120】
あるいは、図20及び図21のように、傾斜突起3aの断面を半円又は楕円形状等の滑らかな曲面形状にすることでトナーを確実にホールドしてトナー搬送力を高めると同時に、傾斜突起3a表面に付着するトナーを減少させることで残トナー低減の効果を得ることができる。
【0121】
さらに、図22及び図23に示すように、傾斜突起3aの幅寸法bを徐々に変化させる(幅を徐々に細くしたり太くしたりする)ことでトナー搬送量を自由に制御させることが可能である。図22の構成の場合、傾斜突起上部では多くのトナーを案内・搬送できるが、下部ではトナーの一部を案内・搬送せずに落下させることになるので、トナー攪拌効果をより向上できると共にトナー搬送量を自由に制御させることが可能である。
【0122】
このように、傾斜突起3aの形状を任意に設計することによりトナーの搬送量を自由に設定することが可能となり、所望のトナー排出性能力が得られる。
【0123】
また、トナーを排出する開口部1aの位置についても、容器本体1Aの端面に設けることに限定することなく、図24に示すように容器本体1Aの円筒面上に配置した構成にしてもよい。
【0124】
この場合、開口部1aを封止する封止部材2は、容器本体1Aの外形に合せた円弧状のシャッター2aを備え、前記シャッター2aの内面にはパッキン部材2bが貼着される。
【0125】
封止部材2は、容器本体1Aの開口部1aを閉じる位置と開く位置との間を往復自在に容器本体1Aに取付けられる。取付け方法は、シャッター2aに平行なレールを設け、対応する容器本体1Aの開口部1a周囲にも並行なレールガイド部を設け、互いに係合させることで達成できる。
【0126】
封止部材2の往復移動方向は、容器本体1Aの周面に沿った方向であっても、容器本体1Aの回転軸線に沿った方向であっても良いが、後者の方であればトナー補給容器1を回転軸線に沿って着脱する際に、その動きを利用して封止部材を2の開閉が行えるので好ましい。即ち、トナー補給容器1を装着する画像形成装置の装着部の下部に上記シャッター2aを引っ掛ける引っ掛け部を設け、トナー補給容器を装着する動作に連動してシャッター2aを閉位置から開位置へと自動的に移動させることができる。
【0127】
パッキン部材2bは、発泡ポリウレタンが好ましく、これを両面テープでシャッター2aに固定するのが簡便で実用的である。パッキン部材2bとしては他の発泡体やゴム等の弾性体あっても良く、固定手段も両面テープに限らず、他の従来公知の方法が応用できる。封止部材2を容器本体1に取付けると、パッキン部材2bは所定量圧縮されて、開口部1aを密閉する。
【0128】
次に、本発明に係る上記実施形態におけるトナー補給容器のトナー排出性能について以下に示す実験例に基づいて詳しく説明する。
【0129】
<実験例1>
図4〜図7に示す第一の実施形態のトナー補給容器1にトナー2000gを充填した後、温度40℃、湿度80%の高温高湿環境下に開口部1aを下向きにした状態で40日間縦置き放置させた。
【0130】
トナーボトル内部のトナーの状態は、高温高湿環境下に長期間放置したことによりボトル内部のトナーは吸湿し流動性が非常に悪い状態になっている。
【0131】
更に、開口部1aを下向きにして放置させたことで開口部側にトナーが重力により寄せられて内部は圧密状態になっている。
【0132】
このように過酷な環境に放置した後、トナーボトル1Aを振らずに画像形成装置本体に静かにセットし、所定の回転数(30rpm)でトナーボトル1Aを回転駆動させてトナーを排出させる。排出されたトナー量を逐一測定し、トナー全量排出し終わるまでトナーボトル1Aを回転駆動する。
【0133】
このときのトナー排出量を逐一測定した結果を図27に示す。縦軸は累積したトナー排出量(g)であり、横軸はトナー排出時間(秒)、即ち、ボトル回転時間(秒)である。
【0134】
<実験例2>
図25に示したように、搬送部材3の穴部3cを全て塞ぎ、ボトル内を完全に2つに仕切った形状の搬送部材3が内部に固定されたトナーボトル1Aを使用して、実験例1と同様にトナーを充填し、同条件にてトナーの排出性能を確認した。このときのトナー排出量を逐一測定した結果を図27に示す。
【0135】
<比較例1の構成>
図26に示したような、従来からよく知られている螺旋状突起をトナーボトル本体内面に形成したトナーボトル1Aを使用し、実施例1と同様にトナーを充填し、同条件にてトナーの排出性能を確認した。このときのトナー排出量を逐一測定した結果を図27に示す。
【0136】
上述した実験例1〜2、比較例1について図27のトナー排出性能を比較すると、実験例1で使用した搬送部材3に穴部3cを設けた場合は、排出初期の段階から特に問題なくトナーを排出することができるが、実験例2の穴部を無くした場合だと、初期の段階の排出性がやや悪く、実験例1と比較すると排出初期の150秒程度までは排出量が若干低い傾向にある。
【0137】
また、実験例2の構成の場合、ボトル内部を完全に仕切っていることから、実験例1のようにトナーは搬送部材3の穴部3cを通り抜けて一方のスペースから他方のスペースへ移動できないので、画像形成装置のボトルを回転させる駆動モータにかかる起動トルクが大幅にアップしてしまい、駆動モータが損傷して交換の必要が生じたり、高価な駆動モータを使用しなければならなくなりコストアップの要因になる可能性がある。
【0138】
一方、比較例1の場合は、排出初期から200秒程度までは殆どトナーが排出されず、ボトル内部で完全にトナーが固まった状態になっていた。やがてボトルを回転し続けると、200秒を過ぎたあたりからようやくトナーが崩れてきて排出されるという状態であった。
【0139】
このように実験例1、2によれば(実験例2は実験例1に比べて性能が落ちるが)、過酷な環境下に放置されてブリッジしてしまったトナーが生じても、排出初期(ボトル回転初期)の段階から適正な量のトナーを排出することが可能であると実証された。
【0140】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、トナー搬送性と共にトナー攪拌性を向上することができる
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態における画像形成装置本体(複写機)の概略縦断面図である。
【図2】 上記電子写真複写機の斜視図である。
【図3】 上記電子写真複写機のトナー容器交換用カバーを開いてトナー補給容器を電子写真複写機に装着する様子を示す斜視図である。
【図4】 本発明の実施の形態1に係るトナー補給容器の部分断面斜視図である。
【図5】 本発明の実施の形態1に係るトナー補給容器の正面断面図(A)、及び(A)図のA−A矢視図(B)である。
【図6】 図6(A)、(B)、(C)は、本発明の実施の形態1に係るトナー補給容器のトナー排出原理を示した概略断面図である。
【図7】 本発明の実施の形態1に係る搬送部材の斜視図(A)、正面図(B)、及び左側面図(C)である。
【図8】 本発明の実施の形態1に係るトナー補給容器の各構成要素について説明するための正面断面図(A)、及び(A)図のA−A矢視図(B)である。
【図9】 図7の各構成要素を変えた場合を示す正面断面図(A)、及び(A)図のA−A矢視図(B)ある。
【図10】 本発明の実施の形態1に係るトナー補給容器の組立工程を示す斜視図である。
【図11】 図11(A)、(B)は本発明の実施の形態のトナー補給容器の仕切壁と容器本体の内面との位置関係を示す概略部分断面図である。
【図12】 本発明の実施の形態のトナー補給容器の他の組立工程を示す斜視図である。
【図13】 本発明の実施の形態における、トナー補給容器の駆動伝達部の構成を示す概略図であって、図13(A)は正面図、図13(B)は側面図である。
【図14】 本発明の実施の形態における、トナー補給容器の駆動伝達部の構成を示す概略図であって、図14(A)は正面図、図14(B)は側面図である。
【図15】 本発明の実施の形態における、トナー補給容器の駆動伝達部の他の構成を示す概略正面断面図である。
【図16】 本発明の実施の形態2に係るトナー補給容器の傾斜突起の配置を鏡面対象に配置した場合の搬送部材の斜視図(A)、正面図(B)、及び左側面図(C)である。
【図17】 図17(A)、(B)、(C)は、本発明における実施の形態2に係るトナー補給容器のトナー排出原理を示す部分断面図であり、右回転の場合を示す側断面図である。
【図18】 図18(A)、(B)、(C)は、本発明における実施の形態2に係るトナー補給容器のトナー排出原理を示す部分断面図であり、回転の場合を示す側断面図である。
【図19】 本発明におけるトナー補給容器の傾斜突起の他の実施の形態を示す斜視図である。
【図20】 本発明におけるトナー補給容器の傾斜突起の他の実施の形態を示す斜視図である。
【図21】 本発明におけるトナー補給容器の傾斜突起の他の実施の形態を示す斜視図である。
【図22】 本発明におけるトナー補給容器の傾斜突起の他の実施の形態を示す斜視図である。
【図23】 本発明におけるトナー補給容器の傾斜突起の他の実施の形態を示す斜視図である。
【図24】 本発明におけるトナー補給容器の他の実施の形態を示すものであり、開口部が容器本体の外周面に設けた場合の部分断面斜視図(A)及び正面断面図(B)である。
【図25】 実験例2におけるトナー補給容器の形態を示すものであり、搬送部材に穴部を設けない場合の正面断面図(A)、及び(A)図のA−A矢視図(B)である。
【図26】 比較例におけるトナー補給容器の形態を示すものであり、トナーボトル内面に螺旋状突起を形成した従来のトナー補給容器の部分断面斜視図である。
【図27】 実験例1〜2及び比較例1におけるトナー排出性能を表すグラフである。
【符号の説明】
1 トナー補給容器
1A トナーボトル(容器本体)
1a 開口部
2 封止部材
3 搬送部材
3a 傾斜突起
3b フランジ部
3c 穴部
3y 持ち上げ部
4 フランジ部材
100 画像形成装置本体

Claims (4)

  1. 画像形成装置に着脱可能なトナー補給容器において、
    トナーを収容する回転可能な容器本体と、前記容器本体の回転軸線方向一端側に設けられトナーを排出する開口と、前記容器本体内を複数の領域に分割すべく回転軸線方向に沿って設けられた板状部材と、を有し、前記板状部材は、前記容器本体内面と接するように前記容器本体内に固定されることで前記容器本体内面とでトナー持ち上げ部を形成するとともに、前記容器本体内面とで持ち上げたトナーを、その後の回転に伴い、前記開口に向けて案内する回転軸線方向に対し傾斜して設けられた複数の案内部と他の領域へ落下させる複数の貫通口と、を備えることを特徴とするトナー補給容器。
  2. 前記開口は前記容器本体の回転軸線方向一端から突出し前記容器本体よりも小径の円筒部先端に形成されており、前記複数の案内部のうち1つはトナーを前記円筒部へ案内するように設けられていることを特徴とする請求項1のトナー補給容器。
  3. 前記複数の案内部は前記容器本体の一方向への回転に伴いトナーを前記開口に向けて案内するように前記板状部材の両面に設けられていることを特徴とする請求項1又は2のトナー補給容器。
  4. 前記複数の案内部はその隣同士が回転軸線方向において互いに一部が重なるように設けられていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかのトナー補給容器。
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