JP2022094855A - トナー容器及び画像形成システム - Google Patents

Abstract

【課題】トナー容器及び画像形成システムの一形態を提供する。
【解決手段】トナー容器は、内部にトナーを収容する収容空間を形成し第１方向に延びる側面部と、収容空間の第１方向における第１端部側を塞ぐ底面部と、を有し、可撓性の材料で形成された収容部と、収容空間の第１方向における第２端部側を塞ぐように側面部と接続された連通部材であって、収容空間に向かって開口する受入口と、トナー容器の外部に向かって開口する排出口と、受入口と排出口とを連通し収容空間内のトナーがトナー容器の外部に向かって流れる流路と、が形成された連通部材と、を有し、収容部を変形させられることで収容空間内のトナーを排出するように構成される。収容空間と、収容空間及び排出口を連通している連通部材内部の空間と、を含む前記トナー容器の容積に対する、トナー容器に充填されたトナーの体積の比である充填率は、０．６３未満である、
【選択図】図７

Description

本発明は、トナーを収容するトナー容器及びトナーを用いて記録材に画像を形成する画像形成システムに関する。

電子写真方式の画像形成装置は、現像剤としてのトナーを用いて感光ドラムの表面に形成したトナー像を、記録媒体としての転写材（記録材）に転写することで、画像を形成する。そして、現像剤の補給方式は、例えばプロセスカートリッジ方式やトナー補給方式が知られている。プロセスカートリッジ方式は、感光ドラムと現像容器をプロセスカートリッジとして一体化し、現像容器内の現像剤が枯渇するとプロセスカートリッジを新品に交換する方式である。

一方、トナー補給方式は、トナーが切れると、新たにトナーを現像容器に補給する方式
である。従来、トナーが搬送されるトナー搬送路に、トナーを補給可能なトナー供給箱が
接続されるトナー補給方式の一成分現像装置が提案されている（特許文献１参照）。トナー供給箱に貯留されたトナーは、搬送スクリューによってトナー搬送路に搬送される。

特開平０８－３００８４号公報

近年、画像形成装置は、上述のプロセスカートリッジ方式やトナー補給方式等の、様々
な使われ方がユーザから求められている。また、トナーを補給するために画像形成装置に
装着されるトナー容器についても、様々な形態がユーザから求められている。

本発明は、トナー容器及び画像形成システムの一形態を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、トナーを収容するトナー容器であって、内部にトナーを収容する収容空間を形成し第１方向に延びる側面部と、前記収容空間の前記第１方向における第１端部側を塞ぐ底面部と、を有し、可撓性の材料で形成された収容部と、前記収容空間の前記第１方向における第２端部側を塞ぐように前記側面部と接続された連通部材であって、前記収容空間に向かって開口する受入口と、トナー容器の外部に向かって開口する排出口と、前記受入口と前記排出口とを連通し前記収容空間内のトナーがトナー容器の外部に向かって流れる流路と、が形成された連通部材と、を有し、前記収容部を変形させられることで前記収容空間内のトナーを排出するように構成されたトナー容器において、前記収容空間と、前記収容空間及び前記排出口を連通している前記連通部材内部の空間と、を含む前記トナー容器の容積に対する、トナー容器に充填されたトナーの体積の比である充填率は、０．６３未満である、ことを特徴とするトナー容器である。

本発明によれば、トナー容器及び画像形成システムの一形態を提供することができる。

本開示の実施形態に係るトナーパックの正面図（ａ）及び断面図（ｂ）。 実施形態に係る画像形成装置の断面図（ａ）及び斜視図（ｂ）。 実施形態に係る画像形成装置の補給口を露出させた状態を示す図。 実施形態に係るトナーパックの排出口シャッタについて説明するための図（ａ、ｂ）。 実施形態に係るトナーパックの分解図。 実施形態に係るトナーパックのノズルの拡大斜視図（ａ）及び底面図（ｂ）。 実施形態に係るトナーパック内にトナーが充填された様子を示す正面図（ａ）及び断面図（ｂ）。 実施形態に係るトナーパックにおけるトナーの充填率と排出時間との関係を表す図。

以下、本開示に係る例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

［全体構成］
図２（ａ、ｂ）を用いて、本実施形態に係る画像形成装置１について説明を行う。図２（ａ）は、画像形成装置１の概略構成を示す断面図である。本実施形態の画像形成装置１は、外部機器から入力される画像情報に基づいて記録材Ｐに画像を形成するモノクロプリンターである。記録材Ｐには、普通紙及び厚紙等の紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート等のプラスチックフィルム、封筒やインデックス紙等の特殊形状のシート、並びに布等の、材質の異なる様々なシート材が含まれる。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、装置本体としてのプリンタ本体２は、記録材Ｐにトナー像を形成する画像形成部１０と、記録材Ｐを支持するトレイ６４と、画像形成部１０に記録材Ｐを給送する給送手段としてのピックアップローラ６６と、を有する。また、プリンタ本体２は、画像形成部１０によって形成されたトナー像を記録材Ｐに定着させる定着部７０と、トナー像の定着処理を受けた記録材Ｐをプリンタ本体２の外部に排出する排出ローラ対８０と、を有している。

画像形成部１０は、スキャナユニット１１と、電子写真方式のプロセスカートリッジ２０と、プロセスカートリッジ２０の感光ドラム２１に形成された現像剤像としてのトナー像を記録材Ｐに転写する転写ローラ１２と、を有している。プロセスカートリッジ２０は、感光ドラム２１と、感光ドラム２１の周囲に配置された帯電ローラ２２、前露光装置２３及び現像装置３０とを有している。プロセスカートリッジ２０は、プリンタ本体２に対して着脱可能に取り付けられている。なお、プリンタ本体２とは、画像形成装置１からプロセスカートリッジ２０を除いた部分を指す。

感光ドラム２１は、円筒型に成形された像担持体（電子写真感光体）である。本実施形態の感光ドラム２１は、アルミニウムで成形されたドラム状の基体上に、負帯電性の有機感光体で形成された感光層を有している。また、像担持体としての感光ドラム２１は、モータによって所定の方向（図中時計周り方向）に所定のプロセススピードで回転駆動される。

帯電ローラ２２は、感光ドラム２１に所定の圧接力で接触し、帯電部を形成する。また、帯電高圧電源によって所望の帯電電圧を印加されることで、感光ドラム２１の表面を所定の電位に均一に帯電させる。本実施形態では、感光ドラム２１は帯電ローラ２２により負極性に帯電する。前露光装置２３は、帯電部で安定した放電を生じさせるために、帯電部に到達する前の感光ドラム２１の表面電荷を除電する。

露光手段としてのスキャナユニット１１は、外部機器から入力された画像情報に対応したレーザ光を、ポリゴンミラーを用いて感光ドラム２１に照射することで、感光ドラム２１の表面を走査露光する。この露光により、感光ドラム２１の表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。なお、スキャナユニット１１は、レーザスキャナ装置に限定されることはなく、例えば、感光ドラム２１の長手方向に沿って複数のＬＥＤが配列されたＬＥＤアレイを有するＬＥＤ露光装置を採用しても良い。

現像装置３０は、現像剤を担持する現像剤担持体としての現像ローラ３１と、現像剤としてのトナーを収容する現像容器３２と、現像ローラ３１に現像剤を供給する供給ローラ３３と、を備えている。現像ローラ３１及び供給ローラ３３は、現像装置３０の枠体でもある現像容器３２によって回転可能に支持されている。また、現像ローラ３１は、感光ドラム２１に対向するように、現像容器３２の開口部に配置されている。供給ローラ３３は現像ローラ３１に回転可能に当接しており、現像容器３２に収容されている現トナーは供給ローラ３３によって現像ローラ３１の表面に塗布される。なお、現像ローラ３１に十分にトナーを供給できる構成であれば、必ずしも供給ローラ３３は必要としない。

本実施形態の現像装置３０は、現像方式として接触現像方式を用いている。即ち、現像ローラ３１に担持されたトナー層が、感光ドラム２１と現像ローラ３１とが対向する現像部（現像領域）において感光ドラム２１と接触する。現像ローラ３１には現像高圧電源によって現像電圧が印加される。現像電圧の下で、現像ローラ３１に担持されたトナーが感光ドラム２１の表面の電位分布に従って現像ローラ３１からドラム表面に転移することで、静電潜像がトナー像に現像される。なお、本実施形態では、反転現像方式を採用している。即ち、帯電工程において帯電させられた後、露光工程において露光されることで電荷量が減衰した感光ドラム２１の表面領域にトナーが付着することでトナー像が形成される。

また、本実施形態では、粒径が約６μｍで、正規の帯電極性が負極性のトナーを用いている。本実施形態のトナーは一例として重合法により生成された重合トナーを採用している。また、本実施形態のトナーは磁性成分を含有せず、主に分子間力や静電気力（鏡像力）によってトナーが現像ローラ３１に担持される、所謂非磁性の一成分現像剤である。ただし、磁性成分を含有する一成分現像剤を用いてもよい。また、一成分現像剤には、トナー粒子以外にもトナーの流動性や帯電性能を調整するための添加物（例えば、ワックスやシリカ微粒子）が含まれている場合がある。また、現像剤として非磁性のトナーと磁性を有するキャリアとによって構成された二成分現像剤を用いてもよい。磁性を有する現像剤を用いる場合、現像剤担持体としては、例えば内側にマグネットが配置された円筒状の現像スリーブが用いられる。

現像容器３２には、トナーを収容するトナー収容室３６と、トナー収容室３６の内部に配置される撹拌手段としての撹拌部材３４と、が設けられている。撹拌部材３４は、不図示のモータに駆動されて回動することで、現像容器３２内のトナーを撹拌すると共に、現像ローラ３１及び供給ローラ３３に向け、トナーを送り込む。また、撹拌部材３４は、現像に使用されず現像ローラ３１から剥ぎ取られたトナーや、後述のトナーパック１００によって外部から補給されるトナーを現像容器３２内で撹拌し、現像容器３２内のトナーを均一化する役割を有する。現像容器３２の上部には、トナーパック１００から補給されるトナーを受け入れる開口１１７ａ（受入口）が設けられている。なお、撹拌部材３４は、回動する形態に限定されない。例えば、揺動する形態の撹拌部材を採用しても良い。

また、現像ローラ３１が配置される現像容器３２の開口部には、現像ローラ３１に担持されるトナーの量を規制する現像ブレード３５が配置されている。現像ローラ３１の表面に供給されたトナーは、現像ローラ３１の回転に伴って現像ブレード３５との対向部を通過することで、均一な厚さに薄層化され、また摩擦帯電により負極性に帯電させられる。

次に、画像形成装置１の画像形成動作について説明する。画像形成装置１に画像形成の指令が入力されると、画像形成装置１に接続された外部のコンピュータから入力された画像情報に基づいて、画像形成部１０による画像形成プロセスが開始される。スキャナユニット１１は、入力された画像情報に基づいて、感光ドラム２１に向けてレーザ光を照射する。このとき感光ドラム２１は、帯電ローラ２２により予め帯電されており、レーザ光が照射されることで感光ドラム２１上に静電潜像が形成される。その後、現像ローラ３１によりこの静電潜像が現像され、感光ドラム２１上にトナー像が形成される。

上述の画像形成プロセスに並行して、トレイ６４上の記録材Ｐはピックアップローラ６５によって１枚ずつ送り出され、転写ローラ１２及び感光ドラム２１によって形成される転写部としての転写ニップに向けて搬送される。

転写ローラ１２には、転写高圧電源からトナーの正規帯電極性とは反対極性の転写電圧が印加される。これにより、転写ニップを通過する記録材Ｐに、感光ドラム２１に担持されているトナー像が転写される。トナー像を転写された記録材Ｐは、定着部７０を通過する際にトナー像が加熱及び加圧される。これによりトナー粒子が溶融し、その後固着することで、トナー像が記録材Ｐに定着する。定着部７０を通過した記録材Ｐは、排出手段としての排出ローラ対８０によってプリンタ本体２の外部に排出され、プリンタ本体２の上部に形成された積載部としての排出トレイ８１に積載される。

プロセスカートリッジ２０の上方にはプリンタ本体２の筐体上面を構成するトップカバー８２が設けられており、トップカバー８２の上面には、積載部としての排出トレイ８１が形成されている。トップカバー８２には、図２（ｂ）及び図３に示すように、開閉部材８３が前後方向に延びる回動軸８３ａを中心に開閉可能に支持されている。ただし、画像形成装置１の前側（正面）は図２（ａ）における右方であり、本実施形態では排出ローラ対８０の前方側に延びる排出トレイ８１に記録材Ｐが積載されるフロント排出方式が採用されている。トップカバー８２の排出トレイ８１には、上方に開口した開口部８２ａが形成されている。開口部８２ａには、後述のトナーパック１００が装着される装着部１０６が設けられている。装着部１０６には、トナーパック１００から排出されるトナーを受け入れる開口（不図示）が設けられ、該開口は現像容器３２の上部に設けられた開口１１７ａと連通している。

開閉部材８３は、トナーパック１００が現像容器３２に装着できないように装着部１０６を覆う閉位置と、トナーパック１００が現像容器３２に装着できるように装着部１０６を露出させる開位置と、の間を移動可能に構成される。図２（ｂ）及び図３は、開閉部材８３が開位置にある状態を表す。なお、開閉部材８３が閉位置にある状態で上述の画像形成動作が実行可能になる。開閉部材８３は、閉位置において、排出トレイ８１の一部として機能する。開閉部材８３及び開口部８２ａは、画像形成装置１の正面側から見て排出トレイ８１の左側に形成されている。また、開閉部材８３は、トップカバー８２に設けられた溝部８２ｂから指を掛けることで左方向に開かれる。開閉部材８３は、トップカバー８２の形状に沿って、略Ｌ字状に形成されている。つまり、開閉部材８３は、排出ローラ対８０による記録材Ｐの排出方向に見た場合に、略水平方向に延びて排出トレイ８１と略面一の積載面を形成する部分と、水平方向における積載面の端部から略鉛直方向上方に立ち上がって排出トレイ８１の側壁を形成する部分とを含む。

排出トレイ８１の開口部８２ａは、上方から見て装着部１０６が露出するように開口しており、開閉部材８３が開かれることで、ユーザは装着部１０６にアクセスすることができる。なお、本実施形態では、トップカバー８２の上方に、プリンタ本体２に対して開閉可能（回動可能）な上部ユニットとしての読取装置９０が設けられている。読取装置９０は、原稿を載置する原稿台と、原稿台に載置された原稿から画像情報を読み取るイメージセンサとを有する。ただし、上部ユニットが設けられておらず、鉛直方向上方から見て排出トレイ８１が常に露出している構成であってもよい。

本実施形態では、現像装置３０が画像形成装置１に装着されている状態のまま、ユーザが補給用のトナーが充填されているトナーパック１００（図２（ａ）、（ｂ）参照）から現像装置３０へとトナーを補給する方式（直接補給方式）を採用している。つまり、画像形成装置１及びトナーパック１００は、直接補給方式の画像形成システム１Ｓを構成している。トナーパック１００は、画像形成装置１に装着された状態で、少なくとも一部が外部に露出している。

このため、プロセスカートリッジ２０のトナー残量が少なくなった場合に、プロセスカートリッジ２０をプリンタ本体２から取り出して新品のプロセスカートリッジに交換する作業が不要になるので、ユーザビリティを向上することができる。また、プロセスカートリッジ２０全体を交換するよりも安価に現像装置３０にトナーを補給することができる。なお、直接補給方式は、プロセスカートリッジ２０の現像装置３０のみを交換する場合に比しても、現像ローラ３１等の各種ローラやギヤ等を交換する必要が無いので、コストダウンできる。

［トナーパックの構成］
次に、図１（ａ、ｂ）、図４（ａ、ｂ）及び図５を用いて、本実施形態に係るトナー容器であるトナーパック１００の構成について説明する。図１（ａ）はトナーパック１００の正面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の線１Ｂ－１Ｂにおけるトナーパック１００の断面図である。図４（ａ、ｂ）は、トナーパック１００の排出口シャッタの開閉について説明するための図である。図５はトナーパック１００の分解図である。

図１（ａ、ｂ）、図４（ａ、ｂ）及び図５に示すようにトナーパック１００は、トナーを収容する収容部１０１と、連通部材としてのノズル１０２（ノズル部、パイプ、チューブ、バルブ）と、シャッタ１０３（蓋部材、回転部材）と、を有する。図１（ａ、ｂ）に示すように、第１方向Ｘにおける第１端部の側に収容部１０１が設けられ、第１方向Ｘにおいて第１端部と反対側の第２端部の側にノズル１０２及びシャッタ１０３が設けられている。第１方向Ｘは、略円筒状であるノズル１０２の軸線Ａ１の方向であり、ノズル１０２に対して回転するシャッタ１０３の回転軸線の方向でもある。

収容部１０１は、トナーを収容する空間（収容空間）を形成しつつ第１方向Ｘに延びる側面部１０１ａと、収容空間の第１方向Ｘにおける第１端部側を塞ぐ底面部１０１ｂと、を有する袋状の部分である。収容空間の第１方向Ｘにおける第２端部側は、開口１０１ｃとなっている。収容部１０１は、ユーザが手で容易に変形可能な可撓性を有する材料で形成される。本実施形態の収容部１０１は可撓性のポリプロピレンシートによるパウチ加工によって形成されたパウチである。収容部１０１は、軸線Ａ１に垂直な方向（パウチ加工によって貼り合わせられたシートの厚さ方向）に見て、第１方向Ｘの第１端部側から第２端部側（ノズル側）に向かって第１方向Ｘの幅が狭くなるテーパー形状を有している。収容部１０１は、パウチに限らず樹脂製のボトルや紙製やビニール等の容器であっても良い。

ノズル１０２は、収容部１０１の開口１０１ｃを塞ぐように収容部１０１と接続されている（図５）。ノズル１０２は、収容部１０１内のトナーを受け入れる受入口としてのトナー受け部１０２ｅと、トナーをトナーパック１００の外部に排出する排出口１０２ａと、トナー受け部１０２ｅと排出口１０２ａとを連通する流路１０２ｋと、有する。つまり、ノズル１０２は、トナーパック１００の内部と外部とを連通する流路（経路、通路）を構成する連通部として機能する。収容部１０１内（収容空間内）に収容されたトナーはトナー受け部１０２ｅ、流路１０２ｋ、排出口１０２ａを介してトナーパック１００の外部に排出されることが可能である。なお、ノズル１０２は、収容部１０１と一体的に構成されていても良い。また、収容部１０１とノズル１０２の排出口１０２ａの間にシールが設けられ、そのシールを取り除いた場合に収容部１０１と排出口１０２ａとが連通する構成でも良い。

排出口１０２ａ（開口）は、軸線Ａ１を中心とする仮想円ＶＣに沿って第１方向Ｘに延びるノズル１０２の側面１０２ｃ（第一外表面）には、収容部１０１の内部と連通するように形成されている。

ノズル１０２の側面１０２ｃの外側には、シャッタ１０３が設けられている。シャッタ１０３は、第１方向Ｘに沿った方向に延びる軸線Ａ１を中心にノズル１０２に対して回転可能に取り付けられている。シャッタ１０３は、第１方向Ｘに見てノズル１０２の側面１０２ｃの外側で軸線Ａ１を中心とする円弧状に延びる側面１０３ｄを有する。側面１０３ｄには、図４（ｂ）に示すように開口１０３ａが設けられている。

シャッタ１０３は、軸線Ａ１を中心とする仮想円ＶＣの半径方向ｒにおいて側面１０２ｃの外側に設けられている。ノズル１０２の側面１０２ｃは、軸線Ａ１を中心とする仮想円ＶＣの半径方向ｒにおける外側に向かって凸の曲面である。シャッタ１０３の内側の面（ノズル１０２の側面１０２ｃに対向する面）は、ノズル１０２の側面１０２ｃに沿った曲面（第１方向Ｘに見て円弧状の面）である。シャッタ１０３の内側の面には、略矩形状のシール１０５が取り付けられている。シール１０５は、内側（半径方向ｒにおける軸線Ａ１の側）から見て、少なくともノズル１０２の排出口１０２ａの開口面積より広い面積を有している。

図４（ａ、ｂ）に示すように、シャッタ１０３は、シール１０５がノズル１０２の排出口１０２ａを閉鎖する閉鎖位置（第１位置）と、排出口１０２ａを開放する開放位置（第２位置）と、の間を、軸線Ａ１を中心に回転可能に構成されている。シャッタ１０３が開放位置にあるとき、開口１０３ａからノズル１０２の排出口１０２ａが露出する。図４（ａ）はシャッタ１０３が閉鎖位置にある状態を表し、図４（ｂ）はシャッタ１０３が開放位置にある状態を示している。図４（ａ）に示す閉鎖位置にあるシャッタ１０３が軸線Ａ１を中心に矢印Ｋ方向（第１回転方向）に回転させられると、図４（ｂ）に示す開放位置に至る。逆に、シャッタ１０３を開放位置から矢印Ｌ方向（第２回転方向）に回転させると閉鎖位置に至る。シャッタ１０３の回転動作において、シャッタ１０３はシール１０５を介してノズル１０２の側面１０２ｃと摺擦する。

シール１０５は、シャッタ１０３が閉鎖位置にある状態で排出口１０２ａからのトナー飛散（漏出）を防いでいる。そのためシール１０５はノズル１０２の側面１０２ｃに対して一定の侵入量（つぶし量）で配置された弾性部材を用いることが好ましい。また、シール１０５は、トナーを封止するために一定のシール幅（軸線Ａ１を中心とする周方向において排出口１０２ａの開口幅以上の幅）で延びている。シール１０５は、上記のシール幅に亘って、軸線Ａ１を中心とする仮想の円筒面（ノズル１０２の側面１０２ｃに沿った面）に対して凹凸の無い円弧状の面となっている。また、ノズル１０２の側面１０２ｃ（外側面）及びその裏面である内側面１０２ｆも、排出口１０２ａを除いて、軸線Ａ１を中心とする仮想の円筒面に対して凹凸の無い円弧状の面となっている。

このような構成にすることでシャッタ１０３が開放位置と閉鎖位置との間で回動している途中、あるいはシャッタ１０３が閉鎖位置にある場合であっても、シール１０５とノズル１０２の側面１０２ｃが安定して接触できる。そのため、排出口１０２ａからのトナーの漏れを防止することができる。

図６（ａ、ｂ）を用いてノズル１０２とシャッタ１０３の詳細な構成について説明する。矢印Ｎ方向は、収容部１０１からノズル１０２へ向かう方向であり、Ｕ方向はその逆方向である。矢印Ｎ方向及び矢印Ｕ方向は軸線Ａ１に平行な方向である。

図６（ａ）はシャッタ１０３が閉鎖位置にあるときのノズル１０２近傍の拡大図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）における矢印Ｕ方向にトナーパック１００を見た図である。ノズル１０２は、トナーパック１００が画像形成装置１の装着部１０６（図３）に装着された際に位置決めされる被位置決め部としての第１凹部１０２ｄを有している。シャッタ１０３が閉鎖位置にあるとき、ノズル１０２の第１凹部１０２ｄはシャッタ１０３の開口１０３ａを介して露出している。第１凹部１０２ｄは、装着部１０６に設けられた第１凸部（回転規制部）と係合することで、ノズル１０２が軸線Ａ１を中心としていずれの方向にも回転しないように構成されている。なお、図６（ｂ）に示すように軸線Ａ１の方向に見たとき、軸線Ａ１を中心とする周方向において第１凹部１０２ｄと排出口１０２ａとは互いに重ならない位置にある。

さらに、シャッタ１０３は、軸線Ａ１の方向に見て側面１０３ｄの一部が軸線Ａ１に向かって凹んだ被係合部としての第２凹部１０３ｂを有している。第２凹部１０３ｂは、例えば、画像形成装置１の装着部１０６に回転可能に設けられた操作レバー（不図示）の第２凸部（係合部）と係合することで、ユーザがシャッタ１０３を操作レバーと一体に回転させることが可能となるように構成されている。

［トナー補給操作］
本実施形態のトナーパック１００を用いて画像形成装置１の現像装置３０にトナーを補給する一連の動作について説明する。ユーザは、画像形成装置１の開閉部材８３（図３）を開いて装着部１０６を露出させておく。そして、ユーザはトナーパック１００を把持して、ノズル１０２が装着部１０６に向いた姿勢に保持しつつ、装着方向Ｍ（図３）に向かって移動させる。このとき、シャッタ１０３は閉鎖位置にあるものとする。本実施形態において、装着方向Ｍは略鉛直方向下方である。

被位置決め部としての第１凹部１０２ｄ及び被係合部としての第２凹部１０３ｂが、それぞれ装着部１０６の対応する第１凸部及び第２凸部と係合することで、トナーパック１００は装着部１０６に装着された状態となる。この時点で、ノズル１０２の回転が規制され、シャッタ１０３は操作レバーと共に回転可能であるが、シャッタ１０３はまた閉鎖位置にある。

ユーザが操作レバーを所定の回転方向（図４（ａ）の矢印Ｋ方向参照）に回転させると、操作レバーと共にシャッタ１０３が回転して開放位置へ移動し、シャッタ１０３の開口１０３ａの位置がノズル１０２の排出口１０２ａと重なる。また、シャッタ１０３の回転により装着部１０６の開口と排出口１０２ａとが対向する。これにより、トナーパック１００の収容部１０１内の空間が排出口１０２ａ、装着部１０６の開口、現像容器３２の開口１１７ａ（図２（ａ））を介して現像容器３２内の空間と連通する。そして、収容部１０１内のトナーがノズル１０２を通って排出され、上記の連通経路を介して現像容器３２内に補給される。

なお、ここではトナーパック１００を画像形成装置１の装着部１０６に装着したときにノズル１０２が固定され、シャッタ１０３を操作レバーによって回転させることで開閉する構成を例示したが、シャッタ１０３の開閉方法はこれに限らない。例えば、トナーパック１００を装着部１０６に装着したときにシャッタ１０３が画像形成装置１側の固定部材と係合し、ノズル１０２が画像形成装置１側の回転可能な部材と係合するようにしてもよい。そして、ユーザがノズル１０２を軸線Ａ１を中心に所定の回転方向に回転させることで、ノズル１０２に対してシャッタ１０３が相対的に回転し、ノズル１０２の排出口１０２ａが開放状態となるようにしてもよい。

［トナーの排出流路］
次に図１（ａ、ｂ）及び図７（ａ、ｂ）を用いてトナーの排出流路について説明を行う。図７（ｂ）は、図７（ａ）の線７Ｂ－７Ｂで切断したトナーパック１００の断面図である。ノズル１０２の軸線Ａ１と排出口１０２ａの中心とを仮想平面は、トナーパック１００の中心面である。

図１（ｂ）に示すように、ノズル１０２は、第１方向Ｘにおけるノズル１０２の第１端部側（収容部側、図１（ｂ）の上側）の面である天面部１０２ｈを有する。天面部１０２ｈは、収容部１０１内の空間（収容空間）に対向する面である。天面部１０２ｈの少なくとも一部は、トナー受け部１０２ｅとして形成されている。トナー受け部１０２ｅは、軸線Ａ１に対して径方向外側から内側に向かって第１方向Ｘの第２端部側（ノズル側、図１（ｂ）の下側）に延びるすり鉢状（円錐状）の傾斜面を有する。

ノズル１０２は、さらに、トナー受け部１０２ｅの底部から排出口１０２ａに連通する流路１０２ｋを有している。流路１０２ｋは、軸線Ａ１に対して傾斜した傾斜部１０２ｇと、傾斜部１０２ｇと対向する内側面１０２ｆと、傾斜部１０２ｇと内側面１０２ｆとを接続する側壁１０２ｉ，１０２ｊと、によって囲まれた空間である。

以下、流路１０２ｋの好ましい形状を特定するため、第１方向Ｘに直交する方向であって、排出口１０２ａがノズル１０２の外部に向かって開口している方向を第２方向Ｙとする。また、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに対して垂直な方向を第３方向Ｚとする。また、特に断らない限り、第１方向Ｘの「上方側」及び「下方側」とは、トナーパック１００を画像形成装置１の装着部１０６に装着するためにノズル１０２を下方に向けたときの重力方向（鉛直方向）の上方側及び下方側を指すものとする。

図１（ｂ）に示すように、傾斜部１０２ｇは、第１方向Ｘの下方側に向かうほど第２方向Ｙに延びるように、第１方向Ｘに対して傾斜している。傾斜部１０２ｇは、シャッタ１０３が開放位置へ移動して排出口１０２ａが開放された場合に、その上面をトナーが排出口１０２ａに向かって滑り落ちる部分である。

本実施形態の傾斜部１０２ｇは、傾斜角度が互いに異なる第１傾斜面１０２ｇ１及び第２傾斜面１０２ｇ２を含む。第２傾斜面１０２ｇ２は、流路１０２ｋにおけるトナーの流動方向において第１傾斜面１０２ｇ１の下流側に接続されている。また、第２傾斜面１０２ｇ２は排出口１０２ａの下縁部に接続され、排出口１０２ａから第１方向Ｘの上方側かつ第２方向Ｙの反対側（ノズル１０２の内側）に向かって延びている。第１傾斜面１０２ｇ１は、第２傾斜面１０２ｇ２の上端と接続され、第２傾斜面１０２ｇ２からさらに第１方向Ｘの上方側かつ第２方向Ｙの反対側に延び、トナー受け部１０２ｅと接続されている。また、第２傾斜面１０２ｇ２は、ノズル１０２の軸線Ａ１と交差している。

第３方向Ｚに見た断面（図１（ｂ））において、第２方向Ｙに対する第１傾斜面１０２ｇ１の傾斜角度θ１は、第２方向Ｙに対する第２傾斜面１０２ｇ２の傾斜角度θ２より大きい。言い換えると、軸線Ａ１に対して垂直な仮想平面（第２方向Ｙ及び第３方向Ｚに広がる仮想平面）に対する第２傾斜面１０２ｇ２の傾斜角度θ２［度］は、この仮想平面に対する第１傾斜面ｇ１の傾斜角度θ１［度］より小さい（０＜θ２＜θ１＜９０）。

なお、図１（ｂ）に示す断面において、第１傾斜面１０２ｇ１の上端からさらに第１方向Ｘの上方側かつ第２方向Ｙの反対側に延びる第３傾斜面ｇ３が設けられている。第３傾斜面ｇ３は、トナー受け部１０２ｅの一部を構成している。第３傾斜面ｇ３の傾斜角度θ３［度］（トナー受け部１０２ｅの傾斜角度）は、第１傾斜面１０２ｇ１の傾斜角度θ１より小さい（０＜θ３＜θ１＜９０）。以上の傾斜面の好ましい傾斜角度θ１，θ２，θ３については後述する。

内側面１０２ｆは、軸線Ａ１を中心とする円弧に沿って広がり、排出口１０２ａの上縁部と天面部１０２ｈとの間で第１方向Ｘに延びている。側壁１０２ｉ，１０２ｊは、傾斜部１０２ｇと内側面１０２ｆとを接続するように第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに広がる面である。図１（ａ）に示すように、２つの側壁１０２ｉ，１０２ｊは、第３方向Ｚにおいてノズル１０２の軸線Ａ１の一方側と他方側に位置し、第３方向Ｚに対向している。

このように、トナー受け部１０２ｅと排出口１０２ａとの間で第２方向Ｙ及び第３方向Ｚに広がる仮想平面でノズル１０２を切断した場合、傾斜部１０２ｇ、側面１０２ｃの裏面、及び側壁１０２ｉ，１０２ｊによって流路１０２ｋが形成されている。

ここで、流路１０２ｋに傾斜部１０２ｇを設けずにノズル１０２の流路をストレート形状にした場合を比較例として、傾斜部１０２ｇを有する流路１０２ｋの利点を説明する。ストレート形状の流路とは、ノズル１０２の内部で第１方向Ｚに延びる円柱状又は角柱状の流路であり、円柱又は角柱の側面に排出口１０２ａが形成される。この場合、シャッタ１０３を開けてユーザがトナー排出作業を行ったとき、流路内で排出口１０２ａから遠い位置にあるトナーは排出口１０２ａまで移動しにくく、一部のトナーが流路内に堆積（滞留）した状態で排出が終了する。

比較例において、ストレート形状の流路内に堆積するトナーには挙動の異なる２種類の層が存在する。流路の底部付近には、シャッタ１０３が開いてから排出終了まで全く動かないトナーの層である不動層が形成される。不動層の上面は、排出口１０２ａから遠ざかるほど流路の底部からの高さが高くなる。一方、不動層の上には安息角層が形成される。安息角層は、シャッタ１０３が開いた直後に一時的に移動するものの、その後は移動せずに一定の角度の斜面を形成し、その上を排出口１０２ａに向かってトナーが滑り落ちる層である。また、比較例において、排出口１０２ａの付近では、トナーは安息角層よりも傾斜角度が小さい不動層の上を滑っており、排出口からやや離れた位置ではトナーは安息角層の上を滑っていた。

不動層と安息角層を確認するには、例えば次の方法を用いる。まず、着色された色を除いて同一の複数色のトナーを用意し、トナーパック１００内に複数色のトナーを層状に充填しておく。そして、シャッタ１０３を開けてトナーパック１００内のトナーを排出させて、ノズル１０２内のトナーの挙動を観察する。このとき、排出開始時点からトナー色が変化しない領域を不動層とする。また、排出開始直後に、最初のトナー色から直上のトナー色に変化するものの、その後はトナー色の変化が見られない（トナーが移動していない）領域を安息角層とする。

上記の比較例のようにストレート形状の流路を採用すると、流路内に堆積するトナーによって円滑なトナーの排出が妨げられる可能性がある。そこで、本実施形態では、第１方向Ｘに対して傾斜した傾斜部１０２ｇを設けて、傾斜部１０２ｇの上面を排出口１０２ａに向けてトナーが滑り落ちるように構成した。流路１０２ｋ内でのトナーの堆積を低減するには、傾斜部１０２ｇの少なくとも一部の傾斜角度は、トナーの安息角以上の角度であることが好ましい。特に、比較例におけるトナー挙動の観察結果に基づき、第１傾斜面１０２ｇ１の傾斜角度θ１はトナーの安息角以上とし、第２傾斜面１０２ｇ２の傾斜角度θ２は不動層の角度以上とすると好適であった。

本実施形態の構成例において、トナーの安息角は６７度であり、このトナーを用いた比較例の観察では不動層表面の傾斜角度が４３度であった。そこで、第１傾斜面１０２ｇ１の傾斜角度θ１を６７度、第２傾斜面１０２ｇ２の傾斜角度θ２を４３度とすることで、トナーが流路１０２ｋ内で堆積しにくくなり、収容部１０１内のトナーを円滑に排出口１０２ａから排出させることができる。

また、傾斜部１０２ｇ３の傾斜角度θ３（トナー受け部１０２ｅの傾斜角度）は、ユーザがトナーの排出作業を行う際に、収容部１０１のノズル１０２との接続部周辺の部分をトナー受け部１０２ｅに押し込むことができるように設定する。傾斜部１０２ｇ３の傾斜角度θ３は、例えば４０度とする。

なお、傾斜部１０２ｇの全体を一定の傾斜角度で形成することも考えられる。ただし、例えば傾斜部１０２ｇの全体を本実施形態の第１傾斜面１０２ｇ１と等しい傾斜角度θ１で形成すると、トナーの堆積しにくさは本実施形態と同等であるが、第１方向Ｘに流路１０２ｋが長くなってトナーパック１００の大型化につながる。また、例えば傾斜部１０２ｇの全体を本実施形態の第２傾斜面１０２ｇ２と等しい傾斜角度θ２で形成すると、ストレート形状の流路に比べてトナーの堆積は生じにくくなるものの、本実施形態に比べて傾斜部１０２ｇ上でトナーの堆積が生じる懸念がある。これに対し、本実施形態では、傾斜角度の異なる第１傾斜面１０２ｇ１と第２傾斜面１０２ｇ２を組み合わせることで、トナーパック１００の大型化を回避しつつ、トナーの堆積を十分に低減することができる。

また、傾斜部１０２ｇの傾斜角度としては、傾斜部１０２ｇを形成している材料上でのトナーの滑りやすさを考慮すると好適である。例えば、傾斜部１０２ｇを形成している材料と同一の板材を所定の傾斜角度で傾けて上からトナーを落下させた場合にトナーが堆積せずに滑り落ちるような傾斜角度で傾斜部１０２ｇの少なくとも一部を構成すると好適である。

以上説明した流路構成をとることにより、トナーパック１００を画像形成装置１に装着してシャッタ１０３を開放した状態でユーザが収容部１０１を変形させることで、収容部１０１内のトナーを容易に排出することができる。

［トナー充填率とトナー排出性］
次に図７、図８を用いてトナーの充填率と排出時間の関係について説明を行う。図８は収容部１０１に充填するトナー量を増減させたときにユーザが収容部１０１を変形させてトナーを全て排出させるまでの所要時間（排出時間）を示したグラフである。

排出時間の測定に当たっては、ユーザは、親指以外の４本の指で収容部１０１の一方の面を支えた状態で、親指で収容部１０１の他方の面を押圧して収容部１０１を変形させてトナーパック１００からのトナーの排出を促す。このとき、ユーザは、収容部１０１の上部、中央部、下部を順に押圧する動作を１セットとして、トナーの排出が終わるまで繰り返し収容部１０１を押圧する。

図８の実験に用いたトナーパック１００としては、容積（トナーパック１００全体の容積）が２２５ｃｍ^３のものを用いた。トナーパック１００の容積とは、排出口１０２ａに対してトナーパック１００の内側となる空間の体積であって、トナーを充填可能な空間全体の体積を指す。本実施形態におけるトナーパック１００の容積は、収容部１０１内の空間（収容空間）と、この収容部１０１内の空間と排出口１０２ａとを連通しているノズル１０２内部の空間と、を含む。ノズル１０２内部の空間は、具体的には、排出口１０２ａから、流路１０２ｋ及びトナー受け部１０２ｅの内側を通り、第１方向Ｘにおいてノズル１０２の天面部１０２ｈの位置（天面部１０２ｈと接するＹ－Ｚ平面の位置）までの空間である。トナーパック１００の容積は、例えば、収容部１０１にトナーが充填されていない状態で、排出口１０２ａを介してトナーパック１００全体が水で満たされるまで水を注ぎ、注水前後のトナーパック１００の重量差を計算するなどして求めることができる。

なお、実験に用いたトナーパック１００の収容部１０１の容積は２１５ｃｍ^３であり、第１方向Ｘにおける収容部１０１の高さ１１６ｍｍである。ただし、収容部１０１の容積とは、収容部１０１の側面部１０１ａと、底面部１０１ｂと、ノズル１０２の天面部１０２ｈに沿った面（天面部１０２ｈと接するＹ－Ｚ平面）とによって囲まれた空間の体積を指す。収容部１０１の容積にはノズル１０２の流路１０２ｋ内の空間の体積は含まない。排出口１０２ａの開口面積は１９６ｍｍ^２（１４ｍｍ四方）であり、流路１０２ｋ上で最も断面積が小さい箇所（排出口１０２ａの上縁と、第１傾斜面１０２ｇ１と第２傾斜面１０２ｇ２の境界とを通る断面位置）の断面積は、１９６ｍｍ^２である。また、実験に用いたトナーの安息角は６７度、比重は１．０８ｇ／ｃｍ^３である。

トナーが収容部１０１に充填されると、図７に示すようにトナーの堆積するエリアＶ１とトナーの無いエリア（エアーエリア）Ｖ２とに分けられる。このときのトナーパック１００の容積（Ｖ１＋Ｖ２）をａ［ｃｍ^３］、充填されたトナーの体積をｂ［ｃｍ^３］とした場合、充填率ｃはｃ＝（ｂ／ａ）で表すことができる。

図８に示す通り、充填率が０．６３以上の場合（斜線の領域）は排出時間が９０秒以上になっており、ユーザが収容部１０１を変形させてもトナーを容易に排出することは難しいことが分かる。充填率が０．６３以上の場合には、シャッタ１０３が開いても排出口１０２ａからはほとんどトナーが排出されず、ユーザが収容部１０１を変形させることで少量ずつトナーが排出された。一方、充填率を０．６３より小さくすると排出時間は急激に短くなる。

充填率が大きい場合にトナーの排出が妨げられる理由としては、次のものが考えられる。（ａ）収容部１０１内のトナーの重量が増え、収容部１０１内での堆積高さが大きくなることで、排出口付近のトナーが圧縮されてブリッジングが生じている。（ｂ）ユーザが収容部１０１を押圧したときに、エアーエリアの圧縮による容器内圧の上昇（排出の促進）よりも、トナーが圧縮されて流動性が低下する効果（排出の阻害）が大きくなってしまっている。これに対し、充填率を小さくすればこれらの理由は解消され、トナーはエアーと共にノズル１０２の流路１０２ｋを流れて円滑に排出される。また、充填率が小さければ、ユーザが排出動作の準備としてトナーパック１００を振った際に、エアーとトナーが十分に撹拌され、トナーのかさ密度が低下して流動性が向上する効果も大きくなり、トナーの排出はより容易になる。

そのため、ユーザが容易にトナーを排出可能なトナーパック１００を提供するには、充填率を０．６３未満とすればよい。実験に用いたトナーの比重は１．０８ｇ／ｃｍ^３であるから、上記の条件は、充填されたトナーの重量ｄ［ｇ］と収容部１０１の容積ａ［ｃｍ^３］との比率（ｄ／ａ）では０．６８未満に相当する。

また、充填率をより下げることで排出性はさらに良化する。そこで、充填率は０．６以下が好ましく、０．５５以下がより好ましい。一方、充填率があまりに小さいと、所定量のトナーを充填するために大きな収容部１０１が大型化したり、少量しかトナーが充填されていないことで複数回のトナー補給が必要になるなどの懸念がある。そこで、充填率は０．３以上が好ましく、０．４以上がより好ましい。つまり、充填率は、例えば０．３以上０．６以下の範囲で設定すると好適であり、０．４以上０．５５以下の範囲で設定するとより好適である。

このような構成をとることにより、ユーザが収容部１０１を押しつぶすことで必要以上の時間をかけずに円滑にトナー排出を行うことができる。

（その他の実施形態）
本実施形態では、ノズル１０２内の流路１０２ｋに傾斜部１０２ｇを設けたが、トナーの堆積が許容できる場合は比較例で説明したストレート形状の流路を採用してもよい。その場合でも、充填率を上述の範囲で設定することで、ユーザはトナーを容易に排出することができる。

また、本実施形態では、ノズル１０２の側面１０２ｃに設けられた排出口１０２ａからトナーが排出されるものとして説明したが、排出口１０２ａをノズル１０２の底面（第１方向Ｘにおける第２端部側の面）に設けてもよい。

１…画像形成装置／１Ｓ…画像形成システム／１００…トナー容器（トナーパック）／１０１…連通部材（ノズル）／１０２…収容部／１０２ａ…排出口／１０２ｅ…受入口（トナー受け部）／１０２ｇ…傾斜部／１０２ｇ１…第１傾斜面／１０２ｇ２…第２傾斜面／１０２ｋ…流路

Claims (8)

1. トナーを収容するトナー容器であって、
   内部にトナーを収容する収容空間を形成し第１方向に延びる側面部と、前記収容空間の前記第１方向における第１端部側を塞ぐ底面部と、を有し、可撓性の材料で形成された収容部と、
   前記収容空間の前記第１方向における第２端部側を塞ぐように前記側面部と接続された連通部材であって、前記収容空間に向かって開口する受入口と、トナー容器の外部に向かって開口する排出口と、前記受入口と前記排出口とを連通し前記収容空間内のトナーがトナー容器の外部に向かって流れる流路と、が形成された連通部材と、
   を有し、前記収容部を変形させられることで前記収容空間内のトナーを排出するように構成されたトナー容器において、
   前記収容空間と、前記収容空間及び前記排出口を連通している前記連通部材内部の空間と、を含む前記トナー容器の容積に対する、トナー容器に充填されたトナーの体積の比である充填率は、０．６３未満である、
   ことを特徴とするトナー容器。
2. 前記充填率は、０．３以上０．６０以下である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のトナー容器。
3. 前記充填率は、０．４以上０．５５以下である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のトナー容器。
4. 前記受入口は、前記連通部材の前記第１方向における前記第１端部側の面に設けられ、
   前記排出口は、前記連通部材の前記第１方向に直交する第２方向の側面に設けられ、前記第１方向において前記受入口より前記第１方向の前記第２端部側に位置し、
   前記流路は、前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向に見た場合に、前記第１方向の前記第２端部側に向かうほど前記第２方向において前記排出口に近づくように、前記第１方向に対して傾斜した傾斜部を有し、
   前記トナー容器が、前記連通部材が前記収容部に対して重力方向の下方側に位置する姿勢にある状態で、前記収容空間からのトナーが前記傾斜部を前記排出口へ向かって滑り落ちる、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のトナー容器。
5. 前記傾斜部の少なくとも一部は、前記第２方向及び前記第３方向に広がる仮想平面に対して、前記トナー容器に充填されたトナーの安息角以上の傾斜角度で傾斜している、
   ことを特徴とする請求項４に記載のトナー容器。
6. 前記傾斜部は、第１傾斜面と、前記受入口から前記排出口に向かってトナーが流れる方向における前記第１傾斜面の下流側に接続された第２傾斜面と、を有し、
   前記第２方向及び前記第３方向に広がる仮想平面に対する前記第１傾斜面の傾斜角度は、前記仮想平面に対する前記第２傾斜面の傾斜角度より大きい、
   ことを特徴とする請求項４に記載のトナー容器。
7. 前記仮想平面に対する前記第１傾斜面の傾斜角度は、前記トナー容器に充填されたトナーの安息角以上であり、
   前記仮想平面に対する前記第２傾斜面の傾斜角度は、前記トナー容器に充填されたトナーの安息角より小さい、
   ことを特徴とする請求項６に記載のトナー容器。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のトナー容器と、
   トナーを用いて記録材に画像を形成する画像形成装置と、
   を備え、前記トナー容器は、前記収容部の少なくとも一部が前記画像形成装置の外部に露出した状態で前記画像形成装置に装着される、
   ことを特徴とする画像形成システム。

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