JP6123376B2 - トナーカートリッジ及びこのトナーカートリッジが用いられる画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナーカートリッジ及びこのトナーカートリッジが用いられる画像形成装置に関する。

従来から、画像形成装置では、トナーの消費に伴って、トナーカートリッジを交換して、トナーを補給する充填作業が行われている。このトナーの充填作業では、トナーカートリッジをトナー補給口から着脱する際に、トナーカートリッジからトナーが漏れて飛散することがある。

このトナーカートリッジの画像形成装置に対するトナーの着脱作業の際に、カートリッジ内のトナーの飛散を低減するために、トナーカートリッジの排出口に遮蔽部材を設けた画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、このものでは、シール部材も設けられている。

また、トナーカートリッジの排出口とトナー補給口とには弾性部材が設けられ、その遮蔽部材はこの両弾性部材により挟み込まれた状態で引き抜き可能とされている。

しかしながら、この種のトナーカートリッジでは、使用済みの空のトナーカートリッジの排出口はシールされておらず、使用済みのトナーカートリッジをトナー補給口から取り外す際に、トナーカートリッジの内部に残存するトナーが周囲に飛散するおそれがある。

トナーカートリッジが柔軟材料により構成されている場合には、ユーザーが手でこのトナーカートリッジを握った際のトナーカートリッジの圧縮変形による空気が排出口から吐き出されるため、トナーの噴煙が生じるおそれがある。

このようなトナーの飛散は、環境汚染の原因になりかねず、トナーカートリッジの交換の際にはトナーカートリッジの内部に残存するトナーが交換の際に排出口から飛散するのを極力防止するのが望ましい。
また、空のトナーカートリッジに排出口を通じてトナー充填詰め替え作業を行う際にもトナーが飛散するのを防止する構成とするのが望ましい。

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、排出口からトナーが飛散するのを極力防止可能なトナーカートリッジ及びこのトナーカートリッジが用いられる画像形成装置に関する。

本発明に係るトナーカートリッジは、内部にトナーを収納するトナー収納室を有しかつ前記トナーを排出する排出口を胴部に有するトナーカートリッジ本体と、該トナーカートリッジ本体に移動可能に設けられて前記排出口を開閉するシャッター部材とから構成され、前記シャッター部材は前記胴部の外周面に対面する内周面を有し、前記排出口には該排出口を閉じる方向に前記トナーカートリッジ本体に対して相対的に前記シャッター部材を移動させたときには前記外周面と前記内周面との間に折り重ね合わされて前記排出口をシールしかつ前記排出口が下向きとなるようにして前記排出口を開く方向に前記シャッター部材を相対的に移動させたときには垂れ下がってトナーを案内しつつ排出するトナー案内口袋が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、画像形成装置にトナーカートリッジの排出口が下向きになるようにしてトナーカートリッジをセットして、その排出口が開成される方向にトナーカートリッジ本体に対してシャッター部材を相対的に移動させるとトナー案内口袋が垂れ下がってトナーがトナー案内口袋に案内されつつトナー補給口に流出するのでトナーの充填の際の飛散が防止される。

また、トナーカートリッジをトナー補給口から取り外す際に、シャッター部材を排出口が閉成される方向にトナーカートリッジ本体に対してシャッター部材を相対的に移動させると、シャッター部材により排出口が閉じられると共に、シャッター部材の内周面と胴部の外周面との間の隙間にトナー案内口袋が折り重ね合わされて排出口がシールされる。
従って、使用済みのトナーカートリッジをトナー補給口から取り外す際に、トナーカートリッジの内部に残存するトナーが周囲に飛散することも防止される。

図１は本発明の実施例に係るトナーカートリッジが用いられる画像形成装置の概要を示す説明図である。 図２は本発明の実施例に係るトナーカートリッジの外観図であり、排出口を下向きにして排出口が開成されてトナー案内口袋が垂れ下がっている状態を示す図である。 図３は図２に示すトナーカートリッジの断面図であり、排出口がシャッター部材により閉じられている状態を示す図である。 図４は本発明の実施例に係るトナーカートリッジの外観図であり、排出口がシャッター部材により閉じられている状態を示す図である。 図５は本発明の実施例に係るトナーカートリッジの使用方法を模式的に示す説明図であり、（ａ）はトナーカートリッジをその排出口が閉じられた状態で斜め下向きとなるようにして画像形成装置にセットした状態を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すトナーカートリッジ本体をシャッター部材に対して相対的に回動させて排出口が開成される途中の状態を示す断面図であり、（ｃ）は（ｂ）に示す排出口が開成されてトナー案内口袋が垂れ下がってトナーがトナー案内口袋に案内されつつ画像形成装置のトナー補給口に流出している状態を示す断面図である。 図６は本発明の実施例に係るトナーカートリッジの使用方法を模式的に示す説明図であって、（ａ）は図５（ｃ）に示すトナー収納室のトナーがトナー補給装置に充填されてトナー収納室が空になった状態を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すトナーカートリッジ本体をシャッター部材に対して相対的に回動させて排出口を閉じる状態を示す断面図であり、（ｃ）は（ａ）に示す排出口がシャッター部材により閉じられてトナー案内口袋が折り畳まれた状態を示す断面図である。 図７は図１に示すトナー案内口袋の長さとシャッター部材の長さと排出口の長さとの長さ関係を説明するための模式図である。 図８はトナー案内口袋に折り目を設けた例を模式的に示す説明図であって、（ａ）は排出口が開成されてトナー案内口袋が垂れ下がっている状態を示す図であり、（ｂ）、（ｃ）は折り目に沿ってトナー案内口袋が徐々に折り畳まされている状態を示す図である。 図９はシャッター部材に座屈防止用の空間を形成した例を模式的に示す説明図であって、（ａ）はトナー案内口袋にシャッター部材が突き当たる直前の状態を示す断面図あり、（ｂ）はトナー案内口袋にシャッター部材が突き当たって排出口が閉じられたときにトナー案内口袋の外側となる面が座屈防止用の空間に引き込まれつつある状態を示す断面図であり、（ｃ）はトナー案内口袋の外側となる面と内側となる面が座屈防止用の空間に引き込まれつつある状態を示す断面図である。 図１０はトナーカートリッジ本体のトナー収納室に撹拌羽根部材を設けた例を示す外観図である。 図１１はトナーカートリッジの胴部の長手方向に複数個の排出口を設け、各排出口にそれぞれトナー案内口袋を設けた例を示す外観図である。 図１２は空になったトナーカートリッジへのトナーの充填作業の一例を示す模式図である。

図１は本発明に係るトナーカートリッジが用いられる画像形成装置の概要を示す説明図である。
その図１において、１は画像形成装置本体、２は給紙部、３は画像形成部、４はトナー
補給装置、５はトナーカートリッジである。

ここでは、この画像形成装置はカラー画像形成用に用いられ、画像形成部３はカラー画像形成用のプロセスカートリッジ３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３ＢＫを有する。そのプロセスカートリッジ３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３ＢＫは、例えば、静電潜像が形成される感光体ドラム３ａないし３ｄ、現像装置３ｅないし３ｈ等により構成されている。なお、符号３’は中間転写ベルトを示す。

その現像装置３ｅないし３ｆには、トナー補給装置４からトナーが供給される。このトナー補給装置４には、トナーカートリッジ５がセットされる。
そのトナーカートリッジ５は、図２に示すように、円筒状のトナーカートリッジ本体６とシャッター部材７とから構成されている。

そのトナーカートリッジ本体６の内部は、図３に示すようにトナー８を収納するトナー収納室６ａとなっている。そのトナーカートリッジ本体６の胴部６ｂには排出口９が図２ないし図４に示すように形成されている。

シャッター部材７はトナーカートリッジ本体６に移動可能に設けられて排出口９を開閉する機能を果たす。ここでは、このシャッター部材７は、胴部６ｂに沿って湾曲しかつ排出口９を開閉する開閉板部７ａとトナーカートリッジ本体６の両端面部６ｃに支持される一対の支持板部としての扇状板部７ｂ、７ｂとから構成されている。

そのトナーカートリッジ本体６の両端面部６ｃ、６ｃには、円周方向に延びる案内溝６ｄ、６ｄがそれぞれ形成されている。その一対の扇状板部７ｂ、７ｂにはその案内溝６ｄ、６ｄに係合する係合突起７ｃ、７ｃが図３に示すように形成されている。

そのシャッター部材７は、トナーカートリッジ本体６に対して排出口９を閉じる方向と開く方向との間で相対的に回動される。
その開閉板部７ａは胴部６ｂの外周面６ｂ’に対面する内周面７ａ’を図３に示すように有する。

そのトナーカートリッジ５はその排出口９を斜め下向きにしてトナー補給装置４にセットされる。図５、図６はそのトナー補給装置４のトナー補給口４ａの構成壁４ｂの部分を拡大して模式的に示す部分拡大図である。

その構成壁４ｂには、シャッター部材７の開閉板部７ａの端壁７ａ”に係合する係合突起部４ｃが形成されている。その排出口９には、トナー案内口袋１０が設けられている。このトナー案内口袋１０は、折り畳み可能な柔軟性を有する材料、表面が滑らかな滑りの良い可撓性を有する材料により構成される。例えば、この材料には、ポリプロピレン、ビニールが適している。このトナー案内口袋１０の肉厚は１００μｍないし２５０μｍのフィルム体が望ましい。

トナー案内口袋１０はその両端が開放された筒状の構成とされ、その一端側が排出口９の内周壁に貼り付けられている。例えば、その一端側は排出口９の内周壁に溶着により取付けられる。トナー案内口袋１０は、筒状であれば、円筒形でも、角形状でも構わない。
このトナー案内口袋１０は、排出口９が閉じられているときには、図３、図４、図５（ａ）、図６（ｃ）に示すように、胴部６ｂの外周面６ｂ’と開閉板部７ａの内周面７ａ’との間に折り重ね合わされている。このトナー案内口袋１０の折り畳みにより排出口９がシールされている。トナー案内口袋１０は、トナー収納室６ａのトナー８が空の状態のときに排出口９を閉じる方向にシャッター部材７に対してトナーカートリッジ本体６を相対的に回動させたときに内側となる面１０ｂが、トナー収納室６ａにトナー８が充填されているときには排出口９を塞ぐ方向に折り畳まれている。このような折り畳み構造とすると、トナーカートリッジの輸送中にトナー８が漏れるのを極力抑制できる。
このトナーカートリッジ５の製造時にトナーを充填する作業については後述する。

そのトナーカートリッジ本体６の一方の端面部６ｃには、図２ないし図４に示すように、トナーカートリッジ本体６を回動させる摘み用突起部１１’が一体に設けられている。
そのトナーカートリッジ５は、図５（ａ）に示すように、排出口９が斜め下向きとなるようにしてかつシャッター部材７が係合突起４ｃに係合するようにして、トナー補給口４ａにセットされる。ついで、例えば、シャッター部材７を指で摘まんで固定する。

そして、トナーカートリッジ本体６を図５（ｂ）に示すように矢印Ｐ１方向に回動させると、トナー案内口袋１０の折り畳みが徐々に解除される。更に、トナーカートリッジ本体６を矢印Ｐ１方向に回動させると、トナー案内口袋１０が垂れ下がってトナー収納室６ａに収納されているトナー８がトナー補給口４ａからトナー補給装置４に充填される。

すなわち、画像形成装置へのトナーカートリッジ５を排出口９が下向きになるようにセットして、シャッター部材７を排出口９が開成される方向にトナーカートリッジ本体６に対して相対的に移動させる。するとトナー案内口袋１０が垂れ下がってトナー８がトナー案内口袋１０に案内されつつトナー補給口４ａに流出するのでトナー８の充填の際の飛散が防止される。
また、画像形成装置内の気流によるトナーの飛散、画像形成装置の振動によるトナーの飛散も防止される。
なお、ここでは、シャッター部材７を指で摘まんで固定してトナーカートリッジ本体を手で回転させることにして説明した。しかしながら、これに限るものではなく、トナーカートリッジ５を画像形成装置にセットして機械的に固定し、自動的にトナーカートリッジ本体６を相対的にシャッター部材７に対して回動させる構成とすることもできる。
また、排出口９は必ずしもトナー補給口４ａに対面してセットされる必要なく、この実施例のようにトナーカートリッジ本体６の回転中にトナー補給口４ａに対面する構成であれば良い。

ついで、空になったトナーカートリッジ５をトナー補給口４ａから取り外すときには、シャッター部材７を例えば指で摘まんで固定し、トナーカートリッジ本体６を図６（ａ）、（ｂ）に示すように矢印Ｐ２方向（矢印Ｐ１で示す方向とは反対方向）に回動させる。すると、図６（ｃ）に示すように、トナー案内口袋１０が折り畳まれて重ね合わされ、排出口９がシールされる。

従って、使用済みのトナーカートリッジ５をトナー補給口５ａから取り外す際に、トナーカートリッジ５の内部に残存するトナー８が周囲に飛散すること、トナー案内口袋１０に付着したトナー８が飛散することも防止される。

（変形例１）
図７はトナーカートリッジ５の変形例１を模式的に示す説明図であって、シャッター部材７の回動方向の排出口９の長さをｂ、排出口９を閉じる方向にシャッター部材７を相対的に回動させたときに案内口袋１０の外側となる面１０ａの垂れ下がり時の長さをａ、案内口袋１０の内側となる面１０ｂの垂れ下がり時の長さをｃ、シャッター部材７の回動方向の長さをＬとするとき、Ｌ＞ａ、ａ＞ｂ＋ｃ、の関係を満たすように、トナーカートリッジ５を形成したものである。

このように構成すると、シャッター部材７により排出口９を開く際に、先に露出する案内口袋１０の内側の面１０ｂに引っ張られて、外側の面１０ａが引き出されるので、案内口袋１０の引き出しの容易化を図ることができる。
また、シャッター部材７により排出口９を閉じた際に、トナー案内口袋１０の内面に付着しているトナー８がシャッター部材７からはみ出るのを防止でき、交換の際にトナー８の付着による汚れ防止を図ることができる。

（変形例２）
図８はトナーカートリッジ５の変形例２を模式的に示す説明図である。この変形例２では、排出口９をシャッター部材７により閉じたときにトナー案内口袋１０の外側となる面１０ａと内側となる面１０ｂとを連結する連結面１０ｃに垂れ下がり方向に延びる折り畳み用の折り目１１が設けられている。

この折り目１１を設ける構成とすると、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、トナーカートリッジ本体６をシャッター部材７に対して相対的に回動させたときに、トナー案内口袋１０が折り目１１を境にして谷折りされて、折り畳まれる。従って、排出口９を閉じる際にトナー案内口袋１０をスムーズに折り畳むことができる。

（変形例３）
図９はトナーカートリッジ５の変形例３を模式的に示す説明図である。この変形例３では、シャッター部材７には、排出口９を閉じる方向にシャッター部材７を相対的に回動させて排出口９を閉じたときに外側となるトナー案内口袋１０の面１０ａに突き当たるシャッター部材７の端壁７ａ”に滑らかな傾斜を形成する。これにより、トナー案内口袋１０の座屈防止用の空間７ｅが設けられている。

このように構成すると、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、排出口９を閉じる方向にトナーカートリッジ本体６を回動させたときに、胴部６ｂの外周面６ｂ’と開閉板部７ｂの内周面７ａ’との間の空間７ｅにスムーズにトナー案内口袋１０の面１０ａが引き込まれる。従って、トナー案内口袋１０が排出口９の根元１０ｆが排出口９の周壁に引っかかってその近傍で座屈するのが防止される。

（変形例４）
図１０はトナーカートリッジ５の変形例４を模式的に示す斜視図であって、トナー収容室６ａにトナー撹拌用の撹拌羽根部材１２を設けたものである。
この撹拌羽根部材１２は摘み用突起部１１’に連結して、摘み用突起部１１’の手動による回転に連動して回動する構成としても良い。また、画像形成装置の図示を略す動力伝達部材を介して自動的に回転させる構成としても良い。

このように構成すると、トナーカートリッジ５の交換の際に、トナー８を撹拌してトナー補給口４ａにトナー８を充填することができるので、トナー収納室６ａ内のトナー８の排出の迅速化を図ることができる。

（変形例５）
図１１はトナーカートリッジ５の変形例４を模式的に示す斜視図であって、この変形例５では、胴部６ａの長手方向に排出口９が間隔を開けて複数個設けられている。この排出口９にはトナー案内口袋１０がそれぞれ設けられている。
この構成によれば、排出口９が複数個設けられているので、トナー８の収納容量の大きなトナーカートリッジ５であっても、トナー８の充填作業を迅速に行うことができる。
また、画像形成装置の主走査方向（感光体ドラムの画像形成領域に対応する方向）に排出口９を複数個配置する構成とすると、現像装置内に残っているトナー８と補給されたトナー８との撹拌を短時間で行うことができる。
現像装置内の撹拌むらによるトナーの異常帯電があると、画像濃度の変化やトナーのかぶり等の画像品質の劣化が生じるおそれがあるが、この変形例によればその低減化を図ることができる。

図１２はトナーカートリッジ５の変形例５を模式的に示す説明図であって、トナーの充填作業方法に適用した例を示している。
この変形例５では、空のトナーカートリッジ５にトナーを充填する場合、トナー案内口袋１０を引き出して、充填用のトナー収納容器１３の漏斗形状の排出筒１３ａの先端をトナー案内口袋１０に差し込んで、トナー８を空のトナーカートリッジ５に充填する。これにより、トナーカートリッジ５にトナーを充填することができる。

その際に、トナー案内口袋１０をクリップ部材１３ａで挟み込んで、トナー案内口袋１０の開口を塞いで、トナー収納容器１３からトナー８をトナーカートリッジ５に充填することにすれば、充填作業の際にトナー８がこぼれて飛散するのを防止できる。
そして、トナー案内口袋１０をクリップ部材１３ａにより仮止めした状態で、その後シャッター部材７をトナーカートリッジ本体６に取り付ける。これにより、トナーカートリッジ５を製造できる。
また、トナーカートリッジ本体６にシャッター部材７が設けられた空のトナーカートリッジ５の場合には、空のトナーカートリッジ５への詰め替え作業にトナー案内口袋１０を用いることができる。

以上、実施例においては、トナーカートリッジ５を円筒状のトナーカートリッジ本体６と胴部６ａの外周面６ａ’に沿って湾曲する内周面７ａ’が設けられた開閉板部７ａを有するシャッター部材７とから構成し、シャッター部材７に対してトナーカートリッジ本体６を回動可能の構成とした。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。

例えば、シャッター部材７を胴部６ａの延びる方向に往復移動させて、排出口９を開閉する構成とすることもできる。
また、本発明に用いられるトナーは、異形トナー、球形トナーのいずれでも良く、外添材として、シリコンオイル含有シリカが含まれていても良い。
なお、シリコンオイル含有シリカは、粉砕トナー又は重合トナー１００部に対して、疎水シリカＲＹ５0（アエロジル製）を２部添加し、２０リットルヘンシェルミキサーを用いて周速４０ｍ/秒で５分間撹拌混合処理を行い、その後、目開き７５μの櫛でふるいをかけることにより作成できる。
また、なお、図１には、説明の便宜上、撹拌羽根部材１２が二点鎖線で示されている。

５…トナーカートリッジ
６…トナーカートリッジ本体
６ａ…トナー収納室
６ｂ…胴部
６ｂ’…外周面
７…シャッター部材
７ａ’…内周面
８…トナー
９…排出口
１０…トナー案内口袋

特開２０１２−８８６０９号公報

Claims (15)

1. 内部にトナーを収納するトナー収納室を有しかつ前記トナーを排出する排出口を胴部に有するトナーカートリッジ本体と、該トナーカートリッジ本体に移動可能に設けられて前記排出口を開閉するシャッター部材とから構成され、前記シャッター部材は前記胴部の外周面に対面する内周面を有し、前記排出口には該排出口を閉じる方向に前記トナーカートリッジ本体に対して相対的に前記シャッター部材を移動させたときには前記外周面と前記内周面との間に折り重ね合わされて前記排出口をシールしかつ前記排出口が下向きとなるようにして前記排出口を開く方向に前記シャッター部材を相対的に移動させたときには垂れ下がってトナーを案内しつつ排出するトナー案内口袋が設けられていることを特徴とするトナーカートリッジ。
2. 前記シャッター部材は、前記胴部の外周面に沿って前記内周面が湾曲する開閉板部と、前記トナーカートリッジ本体の両端面部に回動可能に支持された一対の支持板部とから構成され、
   前記排出口を閉じる方向に前記シャッター部材を前記トナーカートリッジ本体に対して相対的に回動させたときに、前記排出口が前記トナー案内口袋によってシールされることを特徴とする請求項１に記載のトナーカートリッジ。
3. 前記シャッター部材が固定され、前記トナーカートリッジ本体を回転させることにより前記排出口が開閉されることを特徴とする請求項２に記載のトナーカートリッジ。
4. 前記シャッター部材の回動方向の排出口の長さをｂ、前記排出口を閉じる方向に前記シャッター部材を相対的に回動させたときに前記トナー案内口袋の前記シャッター部材が突き当たる側の垂れ下がり時の長さをａ、前記トナー案内口袋の前記シャッターが突き当たる側とは反対側の垂れ下がり時の長さをｃ、前記シャッター部材の回動方向の前記開閉板部の長さをＬとするとき、Ｌ＞ａ、ａ＞ｂ＋ｃ、の関係を満たすことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のトナーカートリッジ。
5. 前記トナー案内口袋には、垂れ下がり方向に延びる折り畳み用の折り目が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のトナーカートリッジ。
6. 前記シャッター部材には、前記排出口を閉じる方向に前記トナーカートリッジ本体に対して前記シャッター部材を相対的に回動させたときに前記トナー案内口袋に突き当たる側の端壁に、該トナー案内口袋の座屈防止用の空間が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のトナーカートリッジ。
7. 前記胴部の長手方向に前記排出口が複数個設けられ、該排出口に前記トナー案内口袋がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のトナーカートリッジ。
8. 前記トナーカートリッジ本体の内部にトナーを撹拌する撹拌羽根部材が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のトナーカートリッジ。
9. 前記トナーカートリッジ本体の端面部に摘み用突起部が設けられていることを特徴とする請求項８に記載のトナーカートリッジ。
10. 前記撹拌羽根部材が画像形成装置の動力伝達部材に連結されることを特徴とする請求項８に記載のトナーカートリッジ。
11. 前記トナー案内口袋が空のトナー収納室へのトナーの充填時に用いられることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載のトナーカートリッジ。
12. 前記トナー案内口袋は、前記トナー収納室のトナーが空の状態のときに前記排出口を閉じる方向に前記シャッター部材に対して前記トナーカートリッジ本体を相対的に回動させたときに前記胴部の外周面に沿って前記排出口を塞がない方向に折り畳まれる側が、前記トナー収納室にトナーが充填されているときには前記排出口を塞ぐ方向に折り畳まれていることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載のトナーカートリッジ。
13. 前記トナーにシリコンオイルが外添されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載のトナーカートリッジ。
14. 請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載のシャッター部材に係合する係合突起を有するトナー補給口が設けられている画像形成装置。
15. 前記係合突起に前記シャッター部材を係合させて前記トナーカートリッジ本体を回動させることにより前記排出口が開閉されることを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。