JP4580993B2 - 流動体収容装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、流動体を収容する流動体収容装置およびこの流動体収容装置を備える画像形成装置に関する。

近年の画像形成装置のトナー補給方法においては、トナー補給容器からトナーホッパに補給する方法に代わって、空になったトナー補給容器を新品のものと交換する方法が、手が汚れにくいなどの利点があることから主流となっている。しかしながら、このようなトナー補給容器においては、トナーの自重によりトナー同士が凝集して固まり、画像形成装置内部に円滑にトナーを補給することができないといった問題があった。また、トナー補給容器内部に攪拌羽根を設けた構成も知られているが、コストが高くなるといった問題があった。

この問題に対し、比較的簡単な構成によりトナーを凝集させることなく収容できるトナー補給容器が知られている。

例えば、特許文献１においては、有底筒状に形成されたトナー補給容器自体を画像形成装置内部で回転させ、トナー補給容器の内面に螺旋状に形成された凸部によりトナーを搬送し、画像形成装置本体に供給している。これによれば、低コストの構成にてトナーの凝集を防ぎ、円滑にトナーを補給することができる。

このトナー補給容器は、トナー補給容器の一端から駆動力を与えて回転させることができる。したがって、このトナー補給容器を使用すれば、複雑な駆動機構を設ける必要がなく、スペース効率に優れたトナー補給容器が得られる。
特開２００４−２７１９９５号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたトナー補給容器は、トナー補給容器の内壁にトナーが付着し、トナーが排出されずに残ってしまう問題があった。特に、凝集力の強い小粒径トナーを用いた場合において、内壁にトナーが付着して排出されずに残るトナー量がさらに多くなるという課題があった。

ここではトナー補給容器を例に挙げたが、トナー以外の流動体に関しても同様の課題が生じる場合がある。

本発明の目的は、流動体収容部の内壁に流動体が付着するのを防止し、排出されずに残る流動体残量を少なくすることができる流動体収容装置を提供することにある。

本発明の流動体収容装置は、流動体収容部、支持部および保持部を備える。流動体収容部は、外周部に第１の磁石を有し、収容したトナーを排出する略円柱状の収容部である。支持部は、流動体収容部を、第１の磁石を有する一方の端部を自由状態にして、他方の端部を片持ち状態で回転時材に支持する。保持部は、第１の磁石に対向する位置に第２の磁石を有し、支持部に支持された流動体収容部を保持する。
また、第１の磁石および第２の磁石は、永久磁石である。
さらに、第２の磁石は、第１の磁石の回転経路に沿って複数配置され、隣接する磁極がそれぞれ異なる。

この構成では、流動体収容部の回転に伴う第１の磁石と第２の磁石との相互作用により流動体収容部が振動し、流動体収容部の内壁に付着する流動体をふるい落とすことができ、排出されずに残る流動体残量を少なくすることができる。

本発明における流動体収容装置は、流動体収容部の内壁に流動体が付着するのを防止し、排出されずに残る流動体残量を少なくすることができる。

以下、本発明の最良の実施形態に係る流動体収容装置およびこの流動体収容装置を備える画像形成装置を、図面を参照にしつつ詳細に説明する。

図１は、画像形成装置に用いられる流動体収容装置を備える画像形成装置の構成を示す図である。

画像形成装置１００は、電子写真プロセス部３００を備え、この電子写真プロセス部３００は現像装置３４０を備えている。現像装置３４０にはトナーホッパ３４４からトナーが供給され、さらにトナーホッパ３４４にはトナー補給容器３４２からトナーが補給される。本実施の形態において、トナー補給容器３４２はトナーホッパ３４４と左右に並ぶように配置される。トナー補給容器３４２は、本発明の流動体収容装置に相当する。

画像形成装置１００は、原稿の画像を読み取るためのスキャナ２００を備えるとともに、読み取られた原稿の画像を形成するための、周面に静電潜像が担持される回転可能な感光体ドラム３１０と、感光体ドラム３１０を帯電する帯電装置３２０と、原稿画像に対応する静電潜像を感光体ドラム３１０に担持させるレーザービームスキャナーを有する露光装置３３０とを備え、現像装置３４０によって静電潜像の現像が行われる。

また、画像形成装置１００は、現像装置３４０により現像された感光体ドラム３１０のトナー画像をシートに転写する転写装置３５０と、感光体ドラム３１０に残留するトナーを除去するクリーニング装置３６０と、感光体ドラム３１０に向けてシートを供給するシート供給装置４００と、画像が形成されたシートを定着する定着装置３７０とを備える。トナー補給容器３４２に収容されるトナーは、現像装置３４０に供給され、最終的にシート上に画像となって定着する。

図２は、画像形成装置に用いられる流動体収容装置が画像形成装置に装着されたときを示す図である。

画像形成装置１００の外周は外装部に覆われており、互いに対向する正面外装部１４と背面外装部１５とを有している。正面外装部１４は、通常、利用者が画像形成装置１００を利用するときに、利用者の正面に位置する部分である。また、背面外装部１５は、正面外装部１４側にいる利用者から見て画像形成装置１００の裏側に当たる部分である。

トナー補給容器３４２は、トナーを収容する有底筒状のトナー収容部２と、トナー収容部２を軸線Ｌ１まわりに回転自在に支持する支持部材３とを備えている。トナー収容部２は、本発明の流動体収容部に相当する。支持部材３は、本発明の支持部に相当する。

トナー収容部２は、容器側連結部６、図示しない排出孔およびトナー案内突起４を有する。容器側連結部６は、本体側連結部１１を介して画像形成装置１００から伝達される回転駆動力を受ける部分である。

支持部材３は、トナー収容部２の一部を外周面の全周にわたって包み込む形で支持する。支持部材３には、トナー収容部２の排出孔から排出されるトナーをトナーホッパ３４４に導く導通孔５が設けられている。

トナー案内突起４は、トナー補給容器３４２における円筒内周面にトナー補給容器３４２の回転方向に対応した螺旋状に形成されている。これにより、トナー補給容器３４２は、軸線Ｌ１まわりに回転することによってトナーを排出孔に向けて解しながら搬送する。

トナー収容部２の排出孔は、トナー収容部２内のトナーを排出するためのもので、支持部材３の取り付け位置に形成され、排出されたトナーはトナー収容部２の回転に伴って導通孔５からトナーホッパ３４４へ導かれる。

図３は、画像形成装置に用いられる流動体収容装置の外観を示す図である。

支持部材３に支持されたトナー収容部２は、容器保持部材７に装着される。容器保持部材７に装着されたトナー収容部２は、容器保持部材７内において規定位置に固定される。

容器保持部材７は、底壁部２２および容器固定部６１（図４参照。）を備えており、前壁部１２と結合されている。底壁部２２は、画像形成装置１００の正面−背面方向に延びており、トナー収容部２を配置するための台部分を構成する。容器固定部６１は、底壁部２２に設けられ、底壁部２２上に配置されたトナー収容部２の支持部材３を着脱可能に保持し、トナー収容部２が軸線Ｌ１方向に動かないように固定する。

前壁部１２は、容器保持部材７における画像形成装置１００の正面側位置に設けられ、正面外装部１４の一部を構成している。前壁部１２の前面には、容器保持部材７を画像形成装置１００内部から引き出すための取手６２が形成されている。

画像形成装置１００内の容器保持部材７が配置される空間は、トナー補給容器３４２を収容するための図示しない容器収容空間である。この容器収容空間の後端位置は筐体背面部１７であり、前端位置は筐体正面部１６を貫通して正面外装部１４に達している。なお、筐体正面部１６および筐体背面部１７は、正面外装部１４と背面外装部１５との間に位置する。

容器保持部材７は、容器収容空間に収納された位置と容器収容空間から正面方向へ引き出された位置との間において正面−背面移動可能となっている。

容器保持部材７の上記移動を可能とするために、容器保持部材７の底壁部２２には２本のガイド部材８が設けられている。すなわち、容器保持部材７は、筐体背面部１７側から筐体正面部１６側を越えて軸線Ｌ１と並行に伸縮可能な２本のガイド部材８に保持されている。これにより、容器保持部材７は、ガイド部材８の伸縮方向に沿って、引き出し方向Ｈに画像形成装置１００の内部から正面外装部１４の外側まで引き出し可能となる。

画像形成装置１００での容器収容空間への容器保持部材７およびトナー収容部２の収納状態を確実に維持するために、前壁部１２にはフック部材２８が、筐体正面部１６には係止部材１９が設けられる。これらフック部材２８と係止部材１９とは、容器保持部材７が画像形成装置１００の容器収容空間へ完全に収納された状態において、フック部材２８が係止部材１９に係止されるようになっている。なお、フック部材２８と係止部材１９との配置位置は上記のものに限定されず、フック部材２８が筐体正面部１６に設けられ、係止部材１９が前壁部１２に設けられていてもよい。

筐体背面部１７における容器収容空間に臨む位置には、駆動伝達機構６５が設けられている。駆動伝達機構６５は、トナー収容部２に回転駆動力を伝えるものであり、本体側連結部１１、回転軸２４、押しバネ２５およびギヤ２７を備える。回転軸２４は筐体背面部１７を貫通している。回転軸２４における筐体背面部１７の位置には図示しない軸受部が設けられ、これにより回転軸２４は回転自在となっている。

容器収容空間に配置される本体側連結部１１は、略円盤状に形成され、回転軸２４と一体となって軸線Ｌ１まわりに回転できるように回転軸２４に固定されている。

コイルスプリングからなる押しバネ２５は、筐体背面部１７と本体側連結部１１との間に配置され、回転軸２４および本体側連結部１１の回転を阻害することなく、本体側連結部１１が筐体背面部１７から離間する方向へバネ力を付与する。

ギヤ２７は、回転軸２４における本体側連結部１１とは反対側の端部に固定されている。このギヤ２７にはトナー収容部２を回転させるための駆動力が画像形成装置１００の図示しない駆動源から伝達される。

次に、トナー収容部２と容器保持部材７に設ける磁石について説明する。

図４は、画像形成装置に用いられる流動体収容装置の外観を示す図である。図５は、画像形成装置に用いられる流動体収容装置を分解した図である。

トナー収容部２の円柱底面２ａの外周部には、磁石３１がＳ極を外周方向に向けて固定されており、トナー収容部２の回転とともに回転するようになっている。また、容器保持部材７の底壁部２２には、対向磁石３２が設けられており、磁石３１が底壁部２２に接近した際に、磁石３１と引き合う向きにＮ極を向けて配置されている。磁石３１は、本発明の第１の磁石に相当する。対向磁石３２は、本発明の第２の磁石に相当する。

トナー収容部２が回転すると、磁石３１が対向磁石３２に近接した際に、磁石３１と対向磁石３２とが引き合う力によってトナー補給容器３４２が振動する。この振動によりトナー収容部２内壁に付着するトナーが落とされるので、ボトル内壁に付着トナーが少なくなり、排出されずに残るトナー残量が低減される。また、磁石の力によって振動させることから、摩耗により振動が小さくなることがなく、長期にわたって安定した振動を得ることができ、トナー補給容器３４２を何度でも再利用することができる。

容器保持部材７は、トナー収容部２の下方に、かつ、略水平に位置することが好ましい。トナー収容部２が重力によって容器保持部材７に安定して保持され、さらに互いの磁石の影響が及びやすい。

対向磁石３２は、磁石３１と反対の極性が向き合うように配置することが好ましい。トナー補給容器３４２が磁石の力で振動する際に,互いの磁石を同じ極性が向き合うように配置した場合よりも大きな加速度が得られ、内壁に付着するトナーを落とす効果が高まる。

対向磁石３２は、磁石３１との最近接位置においてのみトナー収容部２（または磁石３１）が、底壁部２２（または対向磁石３２）と接触するように配置させることが好ましい。磁力による振動とともに接触時の振動が加わるため、内壁に付着するトナーを落とす効果がさらに高まる。

図６は、画像形成装置に用いられる流動体収容装置の流動体収容部が振動する様子を示す図である。

図６（Ａ）は磁石３１が対向磁石３２から離れており、磁力の影響を受けていない状態を示し、図６（Ｂ）は磁石３１が対向磁石３２に接近し、トナー収容部２が磁力の影響を受けて下に動き、トナー収容部２が底壁部２２に接触した状態を示す。

図７は、本発明の第１の実施形態に係る流動体収容装置を分解した図である。

容器保持部材７の底壁部２２には、隣接する複数の対向磁石３２ａ，３２ｂが、磁石３１の回転経路の特定位置にそれぞれ異なる磁極を向けて配置されている。

図８は、本発明の第１の実施形態に係る流動体収容装置の流動体収容部が振動する様子を示す図である。

図８（Ａ）は磁石３１が対向磁石３２ａ，３２ｂから離れており、磁力の影響を受けていない状態を示す。図８（Ｂ）は磁石３１が対向磁石３２ｂに接近し、トナー収容部２が磁力の影響を受けて上に動いた状態を示す。図８（Ｃ）は磁石３１が対向磁石３２ａに接近し、トナー収容部２が磁力の影響を受けて下に動き、トナー収容部２が底壁部２２に接触した状態を示す。

磁石３１が対向磁石３２ｂに接近した際に、トナー収容部２が一旦上に動き、その後すぐに、磁石３１と対向磁石３２ａとの磁力により、トナー収容部２が下に動き、底壁部２２に接触することによってトナー補給容器３４２が激しく振動する。すなわち、磁石３１の移動時に対向磁石３２ａ、３２ｂにより発生する反発する力と引き合う力とが短時間で切り替わることから、より大きな加速度が得られ、内壁に付着するトナーを落とす効果がさらに高まり、排出されずに残るトナー残量の低減が図れる。

図９（Ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る流動体収容装置の要部の構成を示す図である。

トナー収容部２の円柱底面２ａの外周部において、磁石３１とともに磁石３１ｇが、磁石３１をトナー収容部２の回転軸を中心に１８０°回転させた方向に、外周方向にＮ極を向けて設けられている。

磁石３１ｇと対向磁石３２ａ，３２ｂにより発生する振動により、トナー収容部２の内壁において、特に磁石３１側の内壁に付着するトナーを落とす効果が高まり、排出されずに残るトナー残量をさらに減らすことが可能となる。

図９（Ｂ）は、本発明の第３の実施形態に係る流動体収容装置の要部の構成を示す図である。

トナー収容部２の円柱底面２ａの外周部には、隣接する複数の磁石３１ａ，３１ｂが、外周方向に異なる磁極を向けて配置されている。

磁石３１ａが対向磁石３２に接近した際に、トナー収容部２が一旦上に動き、その後すぐに、磁石３１ｂと対向磁石３２との磁力により、トナー収容部２が下に動き、底壁部２２に接触することによってトナー補給容器３４２が激しく振動する。すなわち、磁石３１ａ，３１ｂと対向磁石３２との磁力により発生する反発する力と引き合う力とが短時間で切り替わることから、より大きな加速度が得られ、内壁に付着するトナーを落とす効果がさらに高まり、排出されずに残るトナー残量の低減が図れる。

図９（Ｃ）は、本発明の第４の実施形態に係る流動体収容装置の要部の構成を示す図である。

トナー収容部２の円柱底面２ａの外周部には、隣接する複数の磁石３１ａ，３１ｂ，３１ｃが、外周方向に異なる磁極を交互に向けて配置されるとともに、磁石３１ｄ，３１ｅ，３１ｆが、外周方向に異なる磁極を交互に向けて配置される。磁石３１ｄ，３１ｅ，３１ｆは、磁石３１ａ，３１ｂ，３１ｃをトナー収容部２の回転軸を中心に１８０°回転させた方向にそれぞれ設けられている。

対向磁石３２,３２ａは、磁石３１の回転経路上の最近接位置に対向して設けられることが好ましい。磁力による加速度とともに重力による加速度が加わり、より大きな加速度が得られ、内壁に付着するトナーを落とす効果がさらに高まる。

磁石３１，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆ，３１ｇおよび対向磁石３２，３２ａ，３２ｂの少なくともいずれかは、電磁石であることが好ましい。電磁石は流れる電流量を調整することによって磁力を自在に変化させることができることから、画像形成装置１００を長時間放置した後や、トナー収容部２内のトナー残量が少なくなったときなど、必要に応じて振動の強さを強くしたり弱くしたりすることができる。これによって、トナー補給容器３４２に振動を加える必要がないときなど、磁力を発生させないようにして画像形成装置１００のノイズを抑えることができたり、逆に、トナー収容部２内のトナーが残り少なくなったときに磁力を強くして、付着しているトナーを強力に落とすことができる。

最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

画像形成装置に用いられる流動体収容装置を備える画像形成装置の構成を示す図である。 画像形成装置に用いられる流動体収容装置が画像形成装置に装着されたときを示す図である。 画像形成装置に用いられる流動体収容装置の外観を示す図である。 画像形成装置に用いられる流動体収容装置の外観を示す図である。 画像形成装置に用いられる流動体収容装置を分解した図である。 画像形成装置に用いられる流動体収容装置の流動体収容部が振動する様子を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る流動体収容装置を分解した図である。 本発明の第１の実施形態に係る流動体収容装置の流動体収容部が振動する様子を示す図である。 本発明の第２〜第４の実施形態に係る流動体収容装置の要部の構成を示す図である。

符号の説明

２−トナー収容部
３−支持部材
７−容器保持部材
３１−磁石
３２−対向磁石
３４２−トナー補給容器

Claims (7)

1. 外周部に第１の磁石を有し、収容したトナーを排出する略円柱状の流動体収容部と、
   前記流動体収容部を、前記第１の磁石を有する一方の端部を自由状態にして、他方の端部を片持ち状態で回転自在に支持する支持部と、
   前記第１の磁石に対向する位置に第２の磁石を有し、前記支持部に支持された前記流動体収容部を保持する保持部と、
   を備え、
   前記第１の磁石および前記第２の磁石は、永久磁石であり、
   前記第２の磁石は、前記第１の磁石の回転経路に沿って複数配置され、隣接する磁極がそれぞれ異なる流動体収容装置。
2. 前記保持部は、前記流動体収容部の下方に、かつ、略水平に位置する請求項１に記載の流動体収容装置。
3. 前記第２の磁石は、前記第１の磁石と引き合う磁極を前記第１の磁石に向けて配置される請求項２に記載の流動体収容装置。
4. 前記流動体収容部は、前記第１の磁石と前記第２の磁石との略最近接位置において前記保持部と接触する請求項３に記載の流動体収容装置。
5. 前記第１の磁石は、前記流動体収容部の回転方向に沿って複数配置され、隣接する磁極がそれぞれ異なる請求項１〜４のいずれか１項に記載の流動体収容装置。
6. 前記第２の磁石は、前記第１の磁石の回転経路における前記保持部との略最近接位置に配置される請求項２〜５のいずれか１項に記載の流動体収容装置。
7. 表面に静電潜像が形成される像担持体と、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の流動体収容装置を有し、前記像担持体の表面に現像剤を供給する現像装置と、
   を備える画像形成装置。

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