JP5267844B2 - トナー補給装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、トナー補給装置及び画像形成装置に係り、特に、画像形成装置に搭載され、トナーが収納され装置本体から着脱可能な補給用トナー容器と、該補給用トナー容器から補給されたトナーを一時的に蓄留するトナータンク部と、該トナータンク部に蓄留されたトナーを現像装置へ搬送するトナー搬送部材と、を備えたトナー補給装置及びこれを備える画像形成装置に関する。
従来、トナー補給装置として、現像スリーブ等の現像剤担持体と、トナーを収納する現像剤収容部とを有し、現像剤担持体または現像剤担持体に担持された現像剤に現像剤収容部のトナーを供給する現像装置を含むよう構成されたプロセスカートリッジと、トナー収容器とが、それぞれ個別に画像形成装置本体に対して脱着自在に構成され、トナー収容器から現像剤収容部へトナーの自重を利用して搬送を行うトナー搬送装置を画像形成装置本体に設けたものが知られている。(例えば、特許文献1参照)
また、現像剤を貯蔵する現像貯蔵部(トナーホッパー)と該現像剤貯蔵部に現像剤を補給するための現像剤補給用開口部を有し、該現像剤補給用開口部に対して、補給用現像剤を収容した現像剤補給容器(トナーボトル)をその口部を対応させて装着し、該容器から現像剤貯蔵部に現像剤を補給する現像剤補給機構において、現像剤補給容器内のトナー残り状態を確実に確認することができるようにして、トナー補給を最後まで確実に終らせ、トナー補給途中で補給終了操作に移行してしまう操作ミスや、それによるトナー飛散トラブルを生じさせるようなことをなくす発明は知られている。(例えば、特許文献2参照)
特開2004−139031公報 特開平11−249404号公報
しかしながら、前述した従来のトナー補給装置にあっては、装置本体からトナーボトル等の補給用トナー容器を着脱する際、トナータンク部がトナーで満杯状態であると、トナーの最上面が補給用トナー容器に触れて補給用トナー容器を汚してしまうことがある。
また、補給用トナー容器を汚さない場合でもトナーの最上面がトナー補給装置の開口部近傍まで来ているので、何かの拍子にトナーが舞ってしまいトナー補給装置を汚してしまうこともある。本来トナーの補給が必要なトナーエンド時はトナーの最上面はトナータンク部内のエンドセンサの配置個所まで下がっているが、近年補給用トナー容器の準備を促すため早めにトナーニアエンド表示を出す傾向にある。よってニアエンド時であっても補給用トナー容器の着脱を行うことがあり、また不具合が発生した際なども補給用トナー容器の着脱を行うことがある。即ち、補給用トナー容器の着脱は、必ずしもトナーエンド時のみとは限らない。
本発明は上記問題に鑑みなされたものであり、トナーがトナー補給装置の開口部の近傍にあるときでも補給用トナー容器およびトナー補給装置を汚さずに補給用トナー容器の着脱を行うことができるトナー補給装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
請求項1の発明は、
画像形成装置に搭載され、トナーが収納され画像形成装置本体から着脱可能な補給用トナー容器と、該補給用トナー容器から補給されたトナーを一時的に蓄留するトナータンク部と、該トナータンク部に蓄留されたトナーを現像装置へ搬送するトナー搬送部材と、を備えたトナー補給装置において、
前記トナータンク部の壁の一部に可動壁部を開閉可能に設けると共に、該可動壁部を開いた時前記トナータンク部を密閉するフタを設けて前記トナータンク部の容量を変化させ得るトナー補給装置であって、
前記可動壁部を開閉させるための手段が、
前記可動壁部が開くように付勢する手段と、
前記補給用トナー容器に備えた凸部と、
一端側が前記凸部に当たり、他端側が前記可動壁部に当たるように回動可能に支持したレバーとからなり、
前記補給用トナー容器を前記画像形成装置本体に装着した状態で回転させ、前記凸部の位置を変えて前記レバーの前記一端側と前記凸部が当たる状態を変え、前記レバーを回動させて前記レバーの他端側が前記可動壁部に当たる状態を変え、前記付勢する手段の付勢力で前記可動壁部を開き、あるいは前記付勢する手段の付勢力に抗して前記可動壁部を閉じ得るようにしてなる、
ことを特徴とするトナー補給装置である。
請求項2の発明は、 前記補給用トナー容器回転は、前記補給用トナー容器のロック操作及びアンロック操作用の取手の操作で行わせるものであることを特徴とする。
請求項の発明は、請求項1または2に記載のトナー補給装置を具備したことを特徴とする画像形成装置である。
請求項の発明は、請求項1または2に記載の画像形成装置において、トナー補給装置を複数備えカラー印刷が可能なことを特徴とする画像形成装置である
本発明に係るトナー補給装置及び画像形成装置によれば、トナータンク部の容量を可変としたので、補給用トナー容器の着脱時においてトナータンク部の容量を大きくしトナーの最上面が下げることができるので、補給用トナー容器及びトナー補給装置を汚さずにトナー容器の交換を行うことができる。
以下本発明を実施するための最良の形態としての実施例を図面に基づいて説明する。
以下、図面を参照して実施例に係る画像形成装置について説明する。図1は実施例に係る画像形成装置を示す概略断面図である。この画像形成装置は、タンデム方式を採用しフルカラー画像を形成可能なカラープリンタである。
画像形成装置は、装置本体1の下部に記録用メディアとしての用紙Pが収納される給紙部2が配設され、給紙部2の上方に画像形成部3が配置された構成となっている。画像形成部3は、像担持体を備えた複数の作像手段としてイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)に対応する4台の作像ユニット8Y,8M,8C,8BKを備えた作像部8と、複数のローラ4,5,6およびこれらのローラ4,5,6に巻き掛けられた可撓性を有する無端ベルトにより構成された中間転写体としての中間転写ベルト7aを有する中間転写ユニット7と、前記各像担持体に光書込みを行う光書込み部としての光書き込みユニット15と、用紙Pにトナー像を定着する定着装置19とを備えている。
作像ユニット8Y,8M,8C,8BK及び中間転写ユニット7は、装置本体1に対して着脱自在に構成されている。また、給紙部2から定着装置19までの間には、画像形成部3で画像形成された用紙Pを搬送する搬送経路Rが形成されている。ローラ6は、後述する2次転写装置を構成しており、一点鎖線で示す搬送経路Rに臨んで配置されている。搬送経路Rの端部R1は、装置本体1の上部に形成された排紙部20を構成する積載部としての排紙トレイ22に臨むべく開放されている。なお、作像ユニット8Y,8M,8C,8BKは、プロセスカートリッジ・ユニット(PCU)とも呼ばれる。
中間転写ベルト7aのローラ4とローラ5との間は、この中間転写ベルト7aの下部側ベルト走行辺に相当している。中間転写ベルト7aには、ローラ6と対向する部位に2次転写装置となる2次転写ローラ16が搬送経路Rに臨むように配設され、ローラ4と対向する部位にベルト表面を清掃するベルトクリーニング装置17が配設されている。
作像部8は、中間転写ベルト7aの下部側ベルト走行辺に対向するように配置されることで、中間転写ベルト7aの下方に配設されている。本実施形態において、各作像ユニット8Y,8M,8C,8BKは、基本的には同一の構成であり、図1では代表して作像ユニット8BKの構成にのみ構成要素の符号を付している。
各作像ユニット8Y,8M,8C,8BKは、中間転写ベルト7aに接する像担持体としての感光体ドラム10をそれぞれ具備している。各感光体ドラム10の周りには、帯電装置11、現像手段としての現像装置12、クリーニング装置13がそれぞれ配置されている。各感光体ドラム10が中間転写ベルト7aに接する位置における中間転写ベルト7aの内側には、1次転写を行う転写手段としての転写ローラ14がそれぞれ設けられている。
各作像ユニット8Y,8M,8C,8BKにおいては、各現像装置12に収容されている現像剤としてのトナーの色が異なる点のみ相違し、その他の構成は基本的に同様である。各作像ユニット8Y,8M,8C,8BKの各現像装置12には、それぞれイエロー,マゼンタ、シアン,ブラックのトナーが収容されている。
各現像装置12は、トナーが減ると装置本体1の上部に装着・セットされたトナーボトル32Y,32M,32C,32BKから補給用のトナーがそれぞれ供給されるように構成されている。
図2は現像装置の構成を示す断面図である。図2では、イエローを表す符号「Y」を現像装置12の符号の末尾に付加し、作像ユニットの現像装置を代表してその細部構成を説明する。同様に、同図において括弧を付して示す現像装置12Mは作像ユニット8Mに、現像装置12Cは作像ユニット8Cに、現像装置12BKは作像ユニット8BKに、それぞれ対応して配設されるものを表している。
現像装置12Yは、内部に磁界発生手段を備え、磁性粒子であるキャリアとトナーとを含む二成分系現像剤(以下、単に「現像剤」という)を表面に担持して感光体ドラム10Yの外周表面と対向する現像領域まで搬送する剤担持手段・現像剤担持体としての現像スリーブ25Yと、現像スリーブ25Y上に担持されて搬送される現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材としてのドクター26Yと、ドクター26Yの現像剤搬送方向上流側に
形成され上記現像領域まで搬送されずにドクター26Yで規制された現像剤を収容する現像剤収容部27Yと、現像剤収容部27Yに隣接して形成されトナーを収容するトナー収容部28Yと、トナーを攪拌搬送するためのトナー搬送スクリュー29Yとを具備している。
光書き込みユニット15は、光変調されたレーザ光Lを各感光体ドラム10Yの表面に照射して、その感光体表面に色毎の潜像を形成するものであり、本実施形態では、作像部8の下方に配置されている。
次に、プリンタの動作を説明する。図1に示すプリンタでは、画像形成動作が開始されると、各作像ユニット8Y,8M,8C,8BKの感光体ドラム10が図示しない駆動装置によって時計回り方向に回転駆動され、各感光体ドラム10の表面が帯電装置11によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体ドラム10の外周表面には、光書き込みユニット15からレーザ光Lがそれぞれ照射されて、それぞれの表面に静電潜像が形成される。この際、各感光体ドラム10に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように形成された静電潜像は、各感光体ドラム10と現像装置12の間を通る時、各現像装置12のトナーによってトナー像として可視像化される。
図2を参照して現像装置12Yを代表してその細部動作を説明する。現像装置12Yにおいては、現像スリーブ25Y上に現像剤層が形成される。また、現像スリーブ25Yの回転により搬送される現像剤層の動きにより、現像剤収容部27Yからトナーが現像剤内に取り込まれる。
このトナーの取り込みは、現像剤が所定のトナー濃度範囲内になるように行われる。現像剤中に取り込まれたトナーは、キャリアとの摩擦帯電により帯電する。帯電したトナーを含む現像剤は、内部に磁極を有する現像スリーブ25Yの表面に供給され、その磁力により担持される。現像スリーブ25Yに担持された現像剤層は、現像スリーブ25Yの回転に伴い図2中矢印方向に搬送される途中において、ドクター26Yで現像剤の層厚を規制された後、感光体ドラム10Yと対向する現像領域まで搬送される。
現像領域では、感光体ドラム10Y上に形成された静電潜像に基づく現像が行われる。現像スリーブ25Y上に残った現像剤層は、現像スリーブ25Yの回転に伴い現像剤収容部27Yの現像剤搬送方向上流部分に搬送される。
ここで、30Yは現像剤のトナー濃度を検知する濃度検知センサであり、この濃度検知センサ30Yがトナー収容部28Y内でトナー濃度不足を検知すると、制御部54Yからの補給信号により、駆動モータ55Yが回転し、トナーボトル32Yが回転することによりトナーが補給される。
中間転写ベルト7aが巻き掛けられた複数のローラ4,5,6のうちの1つのローラが、図示していない駆動装置によって反時計回り方向に回転駆動され、これにより中間転写ベルト7aが矢印で示す反時計回り方向に走行駆動されることで、他のローラが従動回転する。このように走行する中間転写ベルト7aには、図2に示すようにイエローのトナーを有する現像装置12Yを具備する作像ユニット8Yで形成されたイエロートナー像が転写ローラ14によって転写される。その転写されたイエロートナー像には、作像ユニット8M,8Cおよび8BKで形成された、マゼンタトナー像さらにシアントナー像およびブラックトナー像が転写ローラ14によって順次重ね転写され、こうして中間転写ベルト7aはその表面にフルカラーのトナー像を担持する。
トナー像が転写された後の各感光体ドラム10の表面に付着する残留トナーは、各クリーニング装置13によって感光体ドラム10の表面から除去され、次いでその表面が図示していない除電装置によって除電作用を受け、その表面電位が初期化されて次の画像形成に備えられる。
一方、給紙部2から給紙される用紙Pは、搬送経路Rに送り込まれ、2次転写ローラ16よりも搬送経路Rの上流側(給紙部2側)に配設されたレジストローラ対18によって給紙タイミングを取られて、ローラ6と2次転写ローラ16とが対向する転写部に給送される。このとき2次転写ローラ16には、中間転写ベルト7a表面のトナー像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト7aの表面のトナー像が用紙P上に一括して転写される。トナー像を転写された用紙Pは、定着装置19へと搬送され、定着装置19を通過する際に熱と圧が加えられてトナー像が溶融されて定着される。トナー像が定着された用紙Pは、搬送経路Rの端部R1に配設された排出部21へと搬送され、排紙トレイ22へと排出される。トナー像を用紙Pに転写後の中間転写ベルト7aは、このベルトに残留したトナーがベルトクリーニング装置17より除去される。
このように構成されたタンデム方式のプリンタは、4個の作像ユニット8Y,8M,8C,8BKを中間転写ベルト7aに対向して設け、中間転写ベルト7aに順次各色のトナー像を重ね転写するため、例えば作像手段が1つで4色の現像装置を持ち、中間転写ベルト7a上にトナー像を重ね転写し、その後用紙に転写する形式のものと比べて、作像時間を大幅に短縮することができる。また、装置本体1の上部に積載部としての排紙トレイ22が配置されているので、装置本体1から排紙トレイ22が周囲に飛び出ることがなく、設置面積や占有面積が小さくなるという利点を有する。
以上の説明は、用紙P上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、作像部8の作像ユニットの何れか1つを使用して単色画像を形成したり、2色または3色の画像を形成したりすることもできる。
また、本実施形態のプリンタを用いてモノクロ印刷をする場合には、作像ユニット8BKの感光体ドラム10上にのみ静電潜像を形成して同ユニットによって現像して用紙Pに転写し、定着装置19で定着すればよい。
図3はトナー補給装置を示す断面図、図4はトナー搬送装置を示す斜視図である。トナー搬送装置50BKは、図1および図3に示すように、トナー搬送経路64を形成するトナー搬送管63と、その回転運動によってトナーを搬送方向下流側へ移動させるトナー搬送部材60と、トナー搬送部材60とトナーボトル32BKとを駆動する駆動手段としての駆動モータ55とを備えて構成されている。
トナー搬送管63は、樹脂のモールドで形成されている。トナー搬送管63の内周壁とトナー搬送部材60の外周との隙間(最大、最小寸法)は、実施例的には0.1〜0.2mm程度に設定されている。
本例では、図4に示すように、トナー搬送経路64は、その途中にトナーエンド検知手段68とトナータンク部69が配されている。
次にトナー補給装置の実施例について説明する。以下トナータンク部としてブッラク用のもの(添え字としてBKが附してある)について説明するが、他のY、M、Cのトナータンク部も同様の構造を備える。図5は第1実施例に係るトナー補給装置を示すものであり、(a)は可動壁部が閉まった状態を示す断面図、(b)は可動壁部が開いた状態を示す断面図である。
この例では、トナータンク部69BKの容量を可変としている。トナータンク部69BKの一部に可動壁部80BKを設け、可動壁部80BKが開くことによってトナータンク部69BKの容量を可変とした。その際、可動壁部80BKの上方には可動壁部フタ81BKを設け、完全に密封することでトナー漏れを防いでいる。なおこの可動壁部フタ81BKは蛇腹状の形状となっており、閉まった状態でもトナータンク部69BK内にはみ出すことがない。材質としては、モールド、金属、紙等何でも構わない。
また可動壁部80BKが開く力は、可動壁部フタ81BKの蛇腹状の形状を利用しても構わないし、別途スプリング等付勢部材を利用しても構わない。可動壁部80BKが開くことによってトナータンク部69BKのスペースが大きくなり、内部のトナーの最上面が下がるのが確認できる。
よって、トナーの最上面がトナーボトル32BKに触れて汚してしまうことを防止出来、また、トナー補給装置の開口部近傍をトナーが舞うことにより汚してしまうことも防止できる。
図6は第2実施例に係るトナー補給装置を示すものであり、(a)は可動壁部が閉まった状態を示す斜視図、(b)は可動壁部が開いた状態を示す斜視図である。この例では、可動壁部80BKを動かすため、トナーボトル32BKを着脱する際に開閉する前カバー(図示せず)に前カバー凸部100BKを設け、その前カバー凸部100BKで可動壁部80BKを動かすようにしている。
図7は第3実施例に係るトナー補給装置を示すものであり、(a)は可動壁部が閉まった状態を示す断面図、(b)は可動壁部が開いた状態を示す断面図である。本例ではトナータンク部69BKの容量を可変とするため、トナーボトル32BKを装着して、正規の位置にセットする際に回転させるトナーボトル取手33BKに連動させ、可動壁部80BKを動かすこととした。
即ち、トナーボトル取手33BKと一緒に動くトナーボトル凸部34BKがレバーA82BKを稼動させ、可動壁部80BKが動くようになっている。スプリング83BKはレバーA82BKを引っ張るものであり、ストッパ84BKはレバーA82BKの位置を規制する。
図8は第4実施例に係るトナー補給装置を示すものであり、(a)は直接可動壁部が閉まった状態を示す断面図、(b)は可動壁部が開いた状態を示す断面図である。本例では、可動壁部80BKを駆動するため、ソレノイド90BKを使用している。そして、トナータンク部69BKの容量は、電源のON/OFF、装置本体の稼動のON/OFF、作像部の稼動のON/OFFに連動させる。
ソレノイド90BKは、Pull型のソレノイドであり、スプリング83BK、アーム91BK、レバーB85BK、レバーC86BKを介して可動壁部80BKを動かしている。
図9は第5実施例に係るトナー補給装置を示すものであり、(a)は直接可動壁部が閉まった状態を示す断面図、(b)は可動壁部が開いた状態を示す断面図である。本例ではソレノイド90BKは、Push型のソレノイドであり、アーム91BKが直接可動壁部80BKを駆動している。
図10は第6実施例に係るトナー補給装置を示すものであり、(a)は可動壁部が閉まった状態を示す断面図、(b)は可動壁部が開いた状態を示す断面図である。
本例では、トナータンク部69BKの容量を可変とする際に、可動壁部80BKを動かすため、クラッチ95BKと偏心カム96BKを使用している。
以上説明したように、装置本体から着脱可能なトナーボトルを有し、該トナーボトルから補給されたトナーを一度溜めるトナータンク部と、該トナータンク部で溜めたトナーを現像装置へ搬送するトナー搬送部材を、装置本体に設けたトナー補給装置において、該トナータンク部の容量を可変としたので、トナータンク部内のトナーの最上面が下がるので、トナーボトルの着脱時において、トナーボトル及びトナー補給装置を汚さずにトナーボトルを交換することができる。
また、前記トナータンク部の容量変化を、前カバーの開閉と連動させることによって、単純な機構とすることができる。
また、前記トナータンク部の容量変化を、トナーボトルのロック及びアンロックと連動させることによって、単純な機構とすることができる。
さらに、電気駆動部品であるソレノイドやクラッチを使用してトナータンク部の容量を可変させるために、電源のON/OFF、装置本体の稼動のON/OFF、作像部の稼動のON/OFFに連動させることによって、精度良く、確実に、動作させることができる。
実施例に係る画像形成装置を示す概略断面図である。 現像装置の構成を示す断面図である。 トナー補給装置を示す断面図である。 トナー搬送装置を示す斜視図である。 第1実施例に係るトナー補給装置を示すものであり、(a)は可動壁部が閉まった状態を示す断面図、(b)は可動壁部が開いた状態を示す断面図である。 第2実施例に係るトナー補給装置を示すものであり、(a)は可動壁部が閉まった状態を示す斜視図、(b)は可動壁部が開いた状態を示す斜視図である。 第3実施例に係るトナー補給装置を示すものであり、(a)は可動壁部が閉まった状態を示す断面図、(b)は可動壁部が開いた状態を示す断面図である。 第4実施例に係るトナー補給装置を示すものであり、(a)は直接可動壁部が閉まった状態を示す断面図、(b)は可動壁部が開いた状態を示す断面図である。 第5実施例に係るトナー補給装置を示すものであり、(a)は直接可動壁部が閉まった状態を示す断面図、(b)は可動壁部が開いた状態を示す断面図である。 第6実施例に係るトナー補給装置を示すものであり、(a)は可動壁部が閉まった状態を示す断面図、(b)は可動壁部が開いた状態を示す断面図である。
符号の説明
1 装置本体
2 給紙部
3 画像形成部
4,5,6 ローラ
7 中間転写ユニット
7a 中間転写ベルト
8 作像部
8Y,8M,8C,8BK 作像ユニット
10 感光体ドラム
10Y 感光体ドラム
11 帯電装置
12 現像装置
12BK 現像装置
12C 現像装置
12M 現像装置
12Y 現像装置
13 クリーニング装置
14 転写ローラ
15 ユニット
16 2次転写ローラ
17 ベルトクリーニング装置
18 レジストローラ対
19 定着装置
20 排紙部
21 排出部
22 排紙トレイ
25Y 現像スリーブ
26Y ドクター
27Y 現像剤収容部
28Y トナー収容部
29Y トナー搬送スクリュー
30Y 濃度検知センサ
32BK トナーボトル
32Y,32M,32C,32BK トナーボトル
33BK トナーボトル取手
34BK トナーボトル凸部
50BK トナー搬送装置
54Y 制御部
55 駆動モータ
55Y 駆動モータ
60 トナー搬送部材
63 トナー搬送管
64 トナー搬送経路
68 トナーエンド検知手段
69 トナータンク部
69BK トナータンク部
80BK 可動壁部
81BK 可動壁部フタ
83BK スプリング
84BK ストッパ
90BK ソレノイド
91BK アーム
95BK クラッチ
96BK 偏心カム
A82BK レバー
B85BK レバー
C86BK レバー
BK 前カバー凸部100
L レーザ光
P 用紙
R 搬送経路
R1 端部

Claims (4)

  1. 画像形成装置に搭載され、トナーが収納され画像形成装置本体から着脱可能な補給用トナー容器と、該補給用トナー容器から補給されたトナーを一時的に蓄留するトナータンク部と、該トナータンク部に蓄留されたトナーを現像装置へ搬送するトナー搬送部材と、を備えたトナー補給装置において、
    前記トナータンク部の壁の一部に可動壁部を開閉可能に設けると共に、該可動壁部を開いた時前記トナータンク部を密閉するフタを設けて前記トナータンク部の容量を変化させ得るトナー補給装置であって、
    前記可動壁部を開閉させるための手段が、
    前記可動壁部が開くように付勢する手段と、
    前記補給用トナー容器に備えた凸部と、
    一端側が前記凸部に当たり、他端側が前記可動壁部に当たるように回動可能に支持したレバーとからなり、
    前記補給用トナー容器を前記画像形成装置本体に装着した状態で回転させ、前記凸部の位置を変えて前記レバーの前記一端側と前記凸部が当たる状態を変え、前記レバーを回動させて前記レバーの他端側が前記可動壁部に当たる状態を変え、前記付勢する手段の付勢力で前記可動壁部を開き、あるいは前記付勢する手段の付勢力に抗して前記可動壁部を閉じ得るようにしてなる、
    ことを特徴とするトナー補給装置。
  2. 前記補給用トナー容器回転は、前記補給用トナー容器のロック操作及びアンロック操作用の取手の操作で行わせるものであることを特徴とする請求項1記載のトナー補給装置。
  3. 請求項1または2に記載のトナー補給装置を具備したことを特徴とする画像形成装置。
  4. 請求項1または2に記載のトナー補給装置を複数備えてカラー印刷が可能なことを特徴とする画像形成装置。
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