JP3958769B2 - トナー収納容器および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナー収納容器および画像形成装置、特に、電子写真方式の画像形成装置において使用するトナー収納容器および画像形成装置に関するものである。

従来、トナートナーを収納しているトナー収納容器は、カートリッジ、ボトルといったハードボトルで作られているために、トナー収納容器の交換に伴う使用済み容器の廃棄に大きな課題を生じていた。すなわち、使用済みトナー収納容器はユーザー先からメーカーが引き取り、再生、再利用、焼却処理が行われるが、該容器は容量が嵩み、回収するまでの物流コストに高額を要していた。なお、従来においてもトナー収納容器の容積が減容可能となるものの提案がある。

しかしながら、容積が減容可能なトナー収納容器は該容器からトナー補給装置を用いて補給する際、補給性能を安定して維持することができなかった。また、運搬時にのみ減容可能な容器を使用することも提案されているが、この場合もハードボトルやトナーホッパーにトナーを移し替えるときに、トナー飛散等による汚染を招く等の問題が解決されておらず、実用化に至っていないのが現状である。

ところで、本願出願人は、樹脂、紙等のフレキシブルなシートからなる容積が減容可能なトナー収納容器を用いても補給性能を安定して維持することができ、しかも該容器から離れた現像装置にトナーの補給が可能なトナー補給装置を既に提案している。この場合のトナー補給装置に用いるトナー収納容器はトナー排出口を下方へ向けた状態で使用されている。

ところで、稼働時に伴ってトナーを現像部へ補給する画像形成装置のトナー収納容器は、トナーニアエンドと検知されたとき、容器内のトナーが完全に空になることがなく、残トナーが生じてしまう。この残トナーは、上記したトナー補給装置のトナー収納容器においても発生し、その残量をできる限り減少させることが要望されている。

本発明は、上記した事情に鑑み、トナーニアエンド時の残トナー量を大幅に減少することのできるトナー収納容器および画像形成装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、本発明は、画像形成装置に対し、トナーを排出するトナー排出部が下方へ向けてセットされ、収納されたトナーが画像濃度検知結果により発せられるトナー補給指令に応じて現像部に粉体ポンプによって搬送され、補給されるトナー収納容器を備えた画像形成装置において、前記トナー収納容器は前記トナー排出口に向かう少なくとも１つの面が先細りになる斜面に形成されたトナー収納袋を有し、該トナー収納袋は外部からの圧力に応じて変形可能であり、前記斜面の近傍から圧付勢手段による圧付勢と前記トナーの補給による収納トナー量の減少とに応じて前記トナー収納袋に対して前記斜面の角度が少しずつ大きくなるように変形されることを特徴とする画像形成装置を提案する。

なお、本発明は、前記斜面はトナーニアエンドと検知されたときに水平線に対して４０°以上の角度となっていると、効果的である。

請求項１及び２の構成によれば、トナー収納容器のトナー収納袋の容積を小さくすることなく、残留するトナー量を減少させることができる。

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、本発明に係る粉体収納容器がトナー収納容器であり、そのトナー収納容器を用いた画像形成装置のトナー補給装置の一例を示す構成図、図２はトナー収納容器の一例を示す斜視図である。

図１および図２において、符号１は現像装置、２は粉体トナーを収納するトナー収納容器である。本実施形態のトナー収納容器２は、トナーを収納する変形可能なトナー収納袋２０（以下、トナー袋という。）と、そのトナー袋２０を収納し、そのトナー袋２０よりも剛性の大きい外箱５０とを有したバックインボックスタイプに構成されている。

トナー収納容器２は、現像装置１と別体のユニットとして構成されていて、画像形成装置本体に設けられたセット部に装着される。トナー収納容器２のセット部は、画像形成装置本体の扉やカバー等を開けたときに現れる装置内部側の箇所でもよいし、装置の外部に現出している位置にすることもできる。

上記トナー収納容器２は、上方から画像形成装置本体へセットされ、画像形成装置本体のセット部には容器内に挿入されるノズル３０が立設されている。ノズル３０は、上部に断面錐状に形成された尖端部材３１が一体成形または固着等により設けられ、この尖端部材３１に続いてエアー供給路３２とトナー排出路３３とが設けられている。ノズル３０の内部は、２重管構造になっており、トナー排出路３３はノズル３０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用接続口３５が設けられている。また、エアー供給路３２は、トナー排出路３３よりも上方で図の右方へ曲げられ、エアー接続口３４に達している。

エアー接続口３４は、本実施形態の場合、エアー供給手段としてのエアーポンプ４０にエアー移送パイプ４１を介して接続されている。このエアーポンプ４０が作動すると、該ポンプからエアー移送パイプ４１およびエアー供給路３２を介してトナー収納容器２内にエアーが噴出される。そして、トナー収納容器２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拡散しながら流動化させる。

上記現像装置１には、その近傍または一体に吸い込み型の粉体ポンプ３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３の構成は、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４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５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６とを有している。このホルダ６の先端、すなわち、図１の右端にはトナー吸い込み部７が設けられ、トナー吸い込み部７と上記ノズル３０に設けられたトナー用接続口３５とトナー移送チューブ１５によって接続されている。このトナー移送チューブ１５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３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４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３が作動し、要求された量のトナーが現像装置１に補給される。

図２はトナー収納容器２のトナー袋２０を下方から見た斜視図である。
図２において、トナー袋２０は、例えば８０〜２００μｍ程度のポリエチレンやナイロン等の樹脂製または紙製のフレキシブルなシートを単層または複層にして作られており、そのトナー袋２０にはブロー成形法などにより形成され、トナー排出部を設けられた樹脂等から作られた口金部２１が固定されている。このトナー袋２０は、密閉構造をなし、その底部の口金部２１にはトナー排出部として自閉弁の弾性体、好ましくは発泡スポンジ等で作られたシール弁２３が設けられている。なお、トナー袋２０のシートの表面または裏面にアルミ蒸着処理を施すことは静電気対策や防湿対策に有効である。

本例のトナー収納容器２のトナー袋２０は、膨らませたときほぼ長方体であり、その口金部２１が設けられている面は中央の口金部２１に向かう４つの斜面２４に形成された先細り形状となっている。また、上記外箱５０はトナー袋２０が殆ど隙間なく収まる程度の内部空間を持ち、その材質はある程度の剛性を有する樹脂または紙で作ることができる。

ところで、トナー袋２０に収容されているトナーは粉体ポンプ３によって吸引されて補給され、空となってトナーの補給が途絶えると、トナーニアエンドとして検知される。このとき、トナー袋２０には重力によってノズル３０付近に落ちないトナーが残り、そのトナー袋２０を調べたところ、図３に示すように、符号Ｂで示す箇所に多くのトナー残が見られた。また、トナー袋２０にエアーを送り込んで攪拌されている場合でも、斜面２４の部分はエアーが届きにくいため攪拌がし難くなっている。

そこで、発明者は種々の実験の行った結果、口金部２１に向かう斜面２４の角度によってトナー残量が大きく差が生じていることを見出した。実験では、上記斜面２４の角度、すなわち、図４に示す角度θが異なるトナー袋２０を用いて行ったところ、図５のグラフに示すような結果が得られた。この結果からトナー袋２０斜面角度θは４０度以上にすることが必要であるが判明した。すなわち、斜面２４の角度θを４０度以上にすると、トナー残量が一般に望ましいとされている３０ｇ以下になることが判明した。これは、重力によりノズル３０付近に落下するトナーが斜面角度に応じてある程度量まで行われるとともに、斜面角度が大きくなると、上記したＢ部にもエアーも届き易くなるものと推測される。さらに、実験では図６に示すように、斜面２４’が１つのトナー袋２０’についても行ったところ、ほぼ同様に斜面２４’の角度θ’が４０度より大きくなると、トナー残量が３０ｇ以下になった。

また、トナー袋２０は変形可能な袋であるため、そのトナー袋２０自体の斜面角度がトナーの重みによって維持できないこと十分に考えられる。しかし、本実施形態では図１に示すようにトナー袋２０が外箱５０に収められており、外箱５０の斜面角度をトナー袋２０の同角度に形成することで、トナー袋２０の斜面角度が外箱５０によって維持される。

このように、トナー袋２０の斜面２４の角度θは４０度以上で９０度に近づける程トナー残を減少させる点で好ましいものであるが、斜面２４の角度θは大きくすると、その分トナー収納量が少なくなる。すなわち、斜面２４の角度θを大きくすることと、トナー袋２０の容積を増やすことは相反関係にある。

図７に示す実施形態は、相反関係にある斜面２４の角度θを大きくすることと、トナー袋２０の容積を増やすこととの両方を満足させるようにしたものである。

図７において、トナー袋２０にはその斜面２４の角度を大きくする方向の圧を付勢する圧付勢手段として一対の弾性部材を設けている。一対の弾性部材としては、例えばバネやゴムであり、本実施形態では板バネ２５を用いている。板バネ２５は、ほぼ点線で示す位置までの、互いに近づく方向の弾性力が付勢されているが、初期のトナー袋２０に多量のトナーが収納されている状態ではそのトナーの重みによって実線で示す開いた位置に保持されている。トナー補給が進み、収納トナー量が減少してくると、トナー袋２０が変形可能なので、板バネ２５はその弾性力がトナーの重みに少しずつ勝って点線で示す位置に近づく。そして、トナー袋２０のトナーがほぼ空になると、板バネ２５は点線で示す位置に達し、このとき斜面２４の角度が直角に近づき、トナー残量を大幅に減少させることができる。

このように構成すれば、トナー袋２０の斜面角度を小さくして容積を確保しても、トナー袋２０のトナーが空に近づけば板バネ２５によって斜面角度を大きく変更することができ、相反関係にあった斜面２４の角度θを大きくすることと、トナー袋２０の容積を増やすこととの両方を満足することができる。

図８は、図７の変形例であって本例では例えば、輪ゴムの如き弾性伸縮部材２６をトナー袋２０の側面に巻き掛けている。このとき、弾性伸縮部材２６はトナー袋２０に多量のトナーが収納されている状態で縮む方向に付勢されており、上記実施形態と同様にトナー量が少なくなると、トナー容器の側部を狭めて斜面２４の角度を大きくするように変えることができる。

ところで、上記したトナー袋２０のＢ部に残留するトナーは、外部から振動を与えれば、ある程度の量がノズル３０に落下して十分に減らすことができる。そこで、図１に示すように、トナー収納容器２にエアーポンプ４０を接触させ、エアーポンプ４０の振動をトナー収納容器２に伝えている。この場合、エアーポンプ４０にはその機能上、振動子４２を備えており、したがってエアーポンプ４０が作動すると、トナー収納容器２を振動することができる。振動が与えられるトナー収納容器２は、外箱５０の揺れがトナー袋２０に伝わるので、容器内のＢ部等にトナーが留まりにくくなり、よってトナー残量を減少させることができる。なお、トナー収納容器２への振動は新たに振動発生手段を設けて行うこともできるが、エアーポンプ４０の振動を利用すれば、そのような振動発生手段を設けることなくトナー収納容器２を振動することができる。また、エアーポンプ４０の振動は適宜振動伝達部材を介在させて行うようにしてもよい。

本発明に係る画像形成装置のトナー補給機構を示す構成図である。 トナー収納容器の上方から見た斜視図である。 トナー収納容器のトナー残が生じ易い箇所を示す説明図である。 本発明のトナー収納容器の一例を示す説明図である。 斜面角度とトナー残量の関係を示すグラフである。 本発明のトナー収納容器の他の例を示す説明図である。 本発明のトナー収納容器の別の実施形態を示す説明図である。 図７の変形実施例を示す説明図である。

符号の説明

１ 現像装置
２ トナー収納容器
２０ トナー袋
２４ 斜面
４０ エアーポンプ
５０ 外箱
θ 斜面角度

Claims (2)

1. 画像形成装置に対し、トナーを排出するトナー排出部が下方へ向けてセットされ、収納されたトナーが画像濃度検知結果により発せられるトナー補給指令に応じて現像部に粉体ポンプによって搬送され、補給されるトナー収納容器を備えた画像形成装置において、
   前記トナー収納容器は前記トナー排出口に向かう少なくとも１つの面が先細りになる斜面に形成されたトナー収納袋を有し、
   該トナー収納袋は外部からの圧力に応じて変形可能であり、
   前記斜面の近傍から圧付勢手段による圧付勢と前記トナーの補給による収納トナー量の減少とに応じて前記トナー収納袋に対して前記斜面の角度が少しずつ大きくなるように変形されることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記斜面はトナーニアエンドと検知されたときに水平線に対して４０°以上の角度となっていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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