JP3940559B2 - トナー収納容器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に用いるトナー収納容器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置においては、現像装置を有するユニット内もしくはその近傍にトナーボトルやカートリッジ等のトナー収納容器を配置し、そのトナー収納容器から直接またはトナーホッパを介して現像装置内へ補給するように構成している。この場合、トナー収納部から現像装置へのトナーの移送はスクリューやバドル等の機械的なオーガ手段を用いて行っていた。
【0003】
しかしながら、上記した機械的なオーガ手段によってトナー移送する場合、スクリューがほぼ直線状にしか配置できない等により、トナー収納部やトナー補給装置は現像装置と一体または非常に近接した位置に設置せざるを得なかった。このため、トナー補給装置の構成が複雑となり、コスト高、低生産性、機械メンテナンス性を阻害し、トナー品質特性の保護、維持の確保も大変で、なおかつユーザーによるトナー収納容器交換作業の操作性にも難があった。
【0004】
このような問題を生じにくいトナー補給装置が特開平4−9082号公報に開示されており、このトナー補給装置では吸引手段の吸引力によりトナーを搬送している。かかる装置では、トナー収納容器と現像装置がどのような位置関係にあってもトナーを補給できる等の利点を有するものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、通常、電子写真方式の画像形成装置が用いているトナーは流動性が非常に悪く、その移送が困難であることが知られている。したがって、上記トナー補給装置では、トナーが吸引パイプの先端やその途中でトナー詰まりが生じ、スムーズなトナー補給ができない場合が発生し易いという問題があった。
【0006】
本発明は、上記した従来の事情を鑑み、残留するトナー量を大幅に低減することができる画像形成装置用のトナー収納容器を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、粉体ポンプによって現像装置に移送するトナーを収納する画像形成装置用のトナー収納容器において、該トナー収納容器が保護ケースとしての外箱と、該外箱内に収納されるフレキシブルなシート材からなるトナー袋とから構成され、該トナー袋内に空気を供給する空気供給路と、トナー袋内のトナーを吸引するためのトナー補給路とを有する、画像形成装置本体のセット部に設けられたノズルが挿入されるトナー排出孔が下部中央に設けられているとともに、該トナー排出孔に向かって先細りとなる形状に形成されており、トナー袋の前記トナー排出孔と反対側の上面には、空気を通すがトナーを通さない通気性フィルタで覆われた脱気部としての開口部が設けられており、前記セット部に上方からセットされる際、前記トナー排出孔に鉛直方向の下部側から前記ノズルが挿入され、該ノズルを介して鉛直方向下部側から供給される空気は収納されているトナー層を通過して前記通気性フィルタからトナー袋外部に抜けることを特徴とするトナー収納容器を提案する。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。
図1は、本発明のトナー収納容器を用いるトナー補給装置を具備した画像形成装置の一例であるカラーレーザプリンタを示す概略図である。このカラーレーザプリンタは、装置本体1の下部に給紙部2が配置され、その上方に作像部3を配置した構成となっている。作像部3には、給紙側を下で、排紙側を上となるように傾斜して配置された転写ベルト装置が設けられている。転写ベルト装置は、複数のベルト車22、本例では4のベルト車22に巻き掛けられたエンドレスの転写ベルト20を有し、該転写ベルト20の上部走行辺21には、下から順にマゼンタ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)、黒(Bk)用の4つの作像ユニット4M,4C,4Y,4Bkが並列配置されている。
【0019】
図1および図2において、各作像ユニット4M,4C,4Y,4Bkは、像担持体としての感光体ドラム5が設けられ、該感光体ドラム5は図示していない駆動手段によって時計方向へ回転駆動される。感光体ドラム5の回りには、帯電手段としての帯電ロール6、光書込み装置8によってレーザ光による書込みが行われる光書込み部、現像手段として現像装置10、クリーニング手段としてクリーニング装置9が設けられている。現像装置10は、トナーとキャリアからなる2成分現像装置であって、消費されたトナー量に応じた後述するトナー補給装置によりトナーが補給される。
【0020】
次に、図1に示すカラープリンタのフルカラープリントを行う作像動作についてマゼンタ用の作像ユニット4Mにより説明する。
帯電ロール6によって帯電された感光体ドラム5には、図示していないLD(レーザダイオード)を駆動してレーザ光をポリゴンミラー80に照射し、シリンダーレンズ等を介して反射光を感光体ドラム5上に導く光書込み装置8により、マゼンタトナーで現像する光像の光書込みが行われる。この書込みにより感光体ドラム5上にはパソコン等のホストマシーンより送られた画像データに基づいた静電潜像が形成され、該潜像は現像装置10によってマゼンタトナーの可視像となる。
【0021】
一方、給紙部2からは転写材として指定された用紙が給紙され、給紙された用紙は転写ベルト20の搬送方向上流側に設けられたレジストローラ23に一旦突き当てられる。そして、用紙は上記可視像に同期するようにして転写ベルト20上に給送され、該ベルトの走行により感光体ドラム5に対向する転写位置に到る。この転写位置では、転写ベルト20の裏面側に配置された転写ロール24の作用によりマゼンタトナーの可視像が用紙に転写される。
【0022】
上記作像動作に同様にして、他の作像ユニット4C,4Y,4Bkにおいてもそれぞれの感光体ドラム5の表面に各トナーによる可視像が形成され、これら可視像は転写ベルト20によって搬送される用紙が各転写位置に到来するごとに重ね転写される。したがって、本カラープリンタはフルカラーの画像がモノクロとほぼ同様な短時間で用紙に重ね転写される。転写後の用紙は、転写ベルト20から分離されて、定着装置30により定着される。定着を終えた用紙は、通常、そのまま機外に排紙されるか、このとき用紙は反転されて装置本体1の上面に設けられた排紙トレイ40に裏面排紙される。プリンタにとって裏面排紙は、プリントをページ順に並べるためのほぼ必須の条件となっている。
【0023】
次に、トナー収納容器100M,100C,100Y,100Bkに収納されたトナーを各作像ユニット4M,4C,4Y,4Bkに補給するトナー補給装置について、図2を用いて説明する。なお、各作像ユニット4M,4C,4Y,4Bkに補給するトナー補給装置は実質上、同一構造に構成されている。
【0024】
現像装置10には、その近傍または一体に吸い込み型の粉体ポンプ110である一軸偏芯スクリューポンプが設けられている。この粉体ポンプ110の構成は、図2に示すように、金属などの剛性をもつ材料で偏芯したスクリュー形状に作られたロータ142と、ゴム等の弾性体で作られ、2条スクリュー形状に形成されたステータ143と、これらを包み、かつ粉体の搬送路を形成する樹脂材料などで作られたホルダ144とを有している。上記ロータ142は、ピン継ぎ手により連結された駆動軸145に一体連結された歯車146を介して回転駆動される。なお、符号147は電磁クラッチであり、該クラッチにより粉体ポンプ110の稼働が制御されている。
【0025】
また、上記ホルダ144の先端、すなわち、図2の右端にはトナー吸い込み部148が設けられ、トナー吸い込み部148と後述するノズル160に設けられたトナー用接続口165とトナー移送チューブ149によって接続されている。このトナー移送チューブ149としては、例えば直径4〜10mmのフレキシブルなチューブで、耐トナー性に優れたゴム材料(例えば、ポリウレタン、ニトリル、EPDM、シリコン等)から作られているものを用いることがきわめて有効であり、フレキシブルなチューブは上下左右の任意方向へ配管が容易に行い得る。 このように構成されたトナー補給装置は、粉体ポンプ110である1軸偏芯スクリューポンプが、高い固気比で連続定量移送が可能であって、ロータ142の回転数に比例した正確なトナーの移送量が得られることが知られている。そこで、画像濃度検知等によりトナー補給指令が発せられると、粉体ポンプ110が作動し、要求された量のトナーが現像装置10に補給される。
【0026】
一方、トナー収納容器100がセットされる画像形成装置本体1に設けられたセット部200は、現像装置10と別体のユニットとして構成されている。このセット部200には、トナー袋102内に挿入される断面が円形のノズル160が立設され、トナー収納容器100は上方から画像形成装置本体1のセット部200へセットされる。セット部200に設けられたノズル160は、単管構造になっており、上部に断面錐状に形成された尖端部材161が一体成形または固着等により設けられ、この尖端部材161に続いてエアー供給路とトナー補給路とを兼ねる通路163が設けられている。ノズル160の内部は、単管構造になっており、通路163はノズル160の下端において図の左方へ曲げられてその先端にトナー移送チューブ149が接続されたトナー用接続口35が設けられている。また、通路163にはトナー用接続口165よりも上方で図の右方へ曲げられ、エアー接続口164が設けられている。
【0027】
エアー接続口164は、本実施形態の場合、エアー供給装置におけるエアー供給源としてのエアーポンプ151にエアー移送パイプ152を介して接続されている。このエアーポンプ151が作動すると、該ポンプからエアー移送パイプ152およびエアー供給路162を介してトナー収納容器100内に対し下部側よりエアーが噴出される。そして、トナー収納容器100内に噴出されたエアーは、トナー層を通過することによりトナーを攪拌しながら流動化させる。
【0028】
トナー収納容器100は、保護ケースとしての外箱101と、その外箱101内に着脱可能に収容されたフレキシブルで変形可能な袋状体としてのトナー袋102とを有するバックインボックスタイプに構成されている。この外箱101は、剛性を有する紙、段ボール、樹脂等の材料から作られ、トナー袋102が殆ど隙間なく収まる程度の内部空間を有している。トナー収納容器100は、トナーを収納したトナー袋102がフレキブルであっても、外箱101内に収めることで保護されるだけでなく、ハンドリング性が向上するため容器の取り扱いが行い易く、保管時の整理も行い易いという利点が得られる。
【0029】
また、トナー袋102の袋部分はポリエステルフィルム、ポリエチレンフィルム等のフレキシブルなシート材(80〜125μm程度の厚み)を単層または複層構成にして袋状容器形状のものである。そして、トナー袋102はその下部中央にトナー排出孔104が設けられ、ポリエチレンやナイロン等に樹脂から作られた口金部材103が固定されて構成されている。口金部材103のトナー排出孔104には、自閉弁の役割を持つ単層または複層のシール105が設けられ、シール105は非通気性の発泡スポンジ等からなる弾性体によって構成されている。また、トナー袋102はトナーが残留しにくいように、トナー排出孔104に向かって先細りとなる形状に形成されている。したがって、このように構成されたトナー収納容器100は、セット部200にセットされたとき、鉛直方向の下部側、すなわち真下からノズル160が挿入される。
【0030】
ところで、上記構成された画像形成装置は粉体ポンプ3によってトナーが吸引されるとき、トナー収納容器100の底部に向かう斜面の角度が小さいと、重力によってトナーがノズル160付近に落ちにくくなり残留トナーになる。この容器内の残留トナーは、トナー収納容器100内に大量のエアーを供給してトナーを十分に攪拌させ、流動化させることによりトナーが吸引され易くなるので、その残量を大幅に減少させることができる。しかし、トナー収納容器100に供給できるエアー量はその容積に応じた量に制限されるため、エアー不足によってトナーを十分に攪拌できない恐れがある。
【0031】
この場合、図3(a),(b)に示すように、トナー収納容器100に内部圧力を減圧するため、脱気部としての開口部106を設け、その開口部106をエアーは通すがトナーを通さない通気性フィルタ107で覆っている。この通気性フィルタ107は、トナーを十分に攪拌したエアーが抜けるように、ノズル160が挿入されるシール105と反対側である上面に設けられている。
【0032】
このように構成すると、トナー収納容器100に供給されたエアーの一部が通気性フィルタ107から容器外へ抜けるので、トナー収納容器100にはほぼ制限なくエアーを供給することができる。よって、トナー収納容器100のトナーは大量に供給したエアーで十分に攪拌されるため、粉体ポンプ110によるトナーの吸引がよりスムーズに行われ、容器内に残留するトナー量を大幅に減らすことができる。
【0033】
上記のように、トナー収納容器100に通気性フィルタ107を設けると、トナー収納容器100に大量のエアーを供給することができる。大量エアーの供給は、エアーポンプ151を用いて行っているが、上記フルカラー画像形成装置では4個のトナー収納容器100M,100C,100Y,100Bkを具備しており、したがって、エアー供給装置も4台設ければよいが、エアーポンプ151を複数台設けることはコストも嵩むし、その設置スペースも必要になる。
【0034】
そこで、本発明は次のように構成している。
図4は、本発明の一実施形態を示す概略説明図である。
図4において、トナー収納容器100M,100C,100Y,100Bkにはそれぞれ色の異なるイエロー、マゼンタ、シアンおよび黒のトナーを収納されており、これらのトナー収納容器100にはそれよりも少ない設置数、本例では1台のエアーポンプ151によってエアー供給を行うように構成されている。この場合、エアーポンプ151に接続したエアー搬送パイプ152に供給路を4つに分ける四股部153を設け、4つの搬送パイプ152M,152C,152Y,152Bkをそれぞれトナー収納容器100M,100C,100Y,100Bkに挿入されるノズル160M,160C,160Y,160Bkに接続されている。そして、搬送パイプ152M,152C,152Y,152Bkには、それぞれエアーの供給をオン・オフする開閉弁154M,154C,154Y,154Bkを設けている。なお、エアーポンプ151の作動と開閉弁154M,154C,154Y,154Bkの開閉は図示していない制御部によって制御される。
【0035】
このように構成されたカラーの画像形成装置は、トナー収納容器100の数より少ない設置数のエアーポンプ151によって、それらにエアーを供給することができるので、省スペース、低コストを実現できる。
【0036】
図5は、本発明の他の実施形態を示す概略説明図である。
図5において、エアーポンプ151と各トナー収納容器100M,100C,100Y,100Bkの間にはエアーを貯められるエアー貯留部としてのサージタンク155が設けられている。このサージタンク155には、トナー収納容器100M,100C,100Y,100Bkに挿入されるノズル160M,160C,160Y,160Bkに接続された搬送パイプ152M,152C,152Y,152Bkが設けられている。そして、サージタンク155の各出口もしくは搬送パイプ152M,152C,152Y,152Bkの適所に開閉弁154M,154C,154Y,154Bkを設けている。
【0037】
このような構成においても上記実施形態と同様に装置の省スペース、低コストを実現できる。
なお、図4および図5に示す実施形態において、同時複数のトナー収納容器100M,100C,100Y,100Bkにエアーを供給しようとして複数の開閉弁154M,154C,154Y,154Bkを開くと、トナー収納容器100M,100C,100Y,100Bkに供給されたエアー量にばらつきが生じる。すなわち、2個の開閉弁154をオンしても、容器に収納されているトナー量が少ない等の圧の弱い方へ多くのエアーが供給される等によって供給量は2分の1ずつにならず、エアー供給量の管理ができない。
【0038】
そこで、図4に示す実施形態においては図6に示すように、エアーポンプ151と開閉弁154M,154C,154Y,154Bkのオンを同期させるとともに、同時に複数の開閉弁がオンしないように制御する。また、図5に示す実施形態においては図7に示すように、サージタンク155を設けているので、エアーポンプ151と開閉弁154M,154C,154Y,154Bkのオンを同期させる必要はないが、同時に複数の弁がオンしないように制御する。
【0039】
このように制御すれば、トナー収納容器100M,100C,100Y,100Bkに供給されるエアー量をエアーポンプ151の能力と作動時間から容易に把握することができ、その管理も簡単に行い得る。
【0040】
図8は、上記した実施形態の変形例を示す概略説明図である。
図8において、エアーポンプ151に接続したエアー搬送パイプ152には供給路を4つに分ける四股部153が設けられ、4つの搬送パイプ152M,152C,152Y,152Bkをそれぞれトナー収納容器100M,100C,100Y,100Bkに挿入されるノズル160M,160C,160Y,160Bkに接続されている。そして、搬送パイプ152M,152C,152Y,152Bkには、それぞれエアーを貯められるエアー貯留部としての弁付サージタンク155M,155C,155Y,155Bkとエアーの供給をオン・オフする弁装置としての開閉弁154M,154C,154Y,154Bkが設けられている。
【0041】
このような構成においても上記実施形態と同様に装置の省スペース、低コストを実現でき、しかも、個々に弁付サージタンク155M,155C,155Y,155Bkを備えているので、同時に複数のトナー収納容器100へエアーを供給することができる。さらに、トナー収納容器100内のトナーはエアー供給と粉体ポンプ151により排出されるので、残留トナーがほとんど無く、経済的であり且つ使用後のトナー収納容器100の処置が安全かつ衛生的に行える。
【0042】
また、図1に示すカラープリンタにおいて、各トナー収納容器100M,100C,100Y,100Bkへのエアー供給は図9および図10のフローに基づいて制御される。
【0043】
図9において、トナー収納容器100M,100C,100Y,100Bkへのエアー供給は現像装置10にトナー補給されると行うが、エアーの供給頻度等を考慮してリピート枚数が奇数のときに行う。このため、まずリピート枚数nが奇数かを判断する。次に、リピート枚数が奇数の場合、現像クラッチ(図示せず)がオンされたかが判断され、現像クラッチがオンされると、紛体ポンプ110のクラッチ147がオンされたかが判断される。クラッチ147がオンされると、現像装置にトナーが補給され、そしてクラッチ147のオフかを監視して、そのオフによるトナー補給動作が終了すると、エアーを供給する。このとき、エアー供給は単独で行うため、図10のフローに示すように、トナー収納容器100M,100C,100Y,100Bkの中から1ずつ選択されてエアー供給が行われる。エアー供給中はクラッチ147がオンしたり、エアー供給設定時間を経過すると、エアー供給を終了させている。
【0049】
【発明の効果】
請求項1の構成によれば、空気を供給しても内部圧力上昇を防止でき、空気がトナーを攪拌して流動化させ、しいては残留トナー量を大幅に減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のトナー収納容器を用いるトナー補給装置を具備した画像形成装置の一例であるカラーレーザプリンタを示す概略図である。
【図2】 そのトナー補給装置を示す構成図である。
【図3】 (a),(b)はトナー収納容器の正面および平面図である。
【図4】 本発明の一実施形態を示す概略説明図である。
【図5】 本発明の他の実施形態を示す概略説明図である。
【図6】 図4の実施形態の制御例を示すタイミングチャートである。
【図7】 図5の実施形態の制御例を示すタイミングチャートである。
【図8】 本発明の変形例を示す概略説明図である。
【図9】 図1のカラープリンタのエアー供給に関する制御フロー図である。
【図10】 図9のフロー図における一部の詳細を示すフロー図である。
【符号の説明】
10 現像装置
100 トナー収納容器
107 通気性フィルタ
140 粉体ポンプ
149 トナー移送チューブ
151 エアーポンプ
152 エアー搬送パイプ
154 開閉バルブ
44,44Y,44M,44C,44K サージタンク
Claims (1)
- 粉体ポンプによって現像装置に移送するトナーを収納する画像形成装置用のトナー収納容器において、
該トナー収納容器が保護ケースとしての外箱と、該外箱内に収納されるフレキシブルなシート材からなるトナー袋とから構成され、該トナー袋内に空気を供給する空気供給路と、トナー袋内のトナーを吸引するためのトナー補給路とを有する、画像形成装置本体のセット部に設けられたノズルが挿入されるトナー排出孔が下部中央に設けられているとともに、該トナー排出孔に向かって先細りとなる形状に形成されており、
トナー袋の前記トナー排出孔と反対側の上面には、空気を通すがトナーを通さない通気性フィルタで覆われた脱気部としての開口部が設けられており、
前記セット部に上方からセットされる際、前記トナー排出孔に鉛直方向の下部側から前記ノズルが挿入され、
該ノズルを介して鉛直方向下部側から供給される空気は収納されているトナー層を通過して前記通気性フィルタからトナー袋外部に抜ける
ことを特徴とするトナー収納容器。
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