説明

剤収納容器および剤補給装置

【課題】トナーや現像剤をフレキシブルな容器に収納し、しかも該容器から直接現像手段に剤の補給が可能な剤収納容器および剤補給装置を提供することである。
【解決手段】密閉された袋状の収納容器本体21と、その収納容器本体21に固定されているとともに、一端が収納容器本体21内に入り込み、他端が収納容器本体21外に飛び出たトナーまたは現像剤の出し入れを行うためのトナー吸い込みガイド部材22と、トナー吸い込みガイド部材22の収納容器本体21の外側に設けられたネジ部23とを有している。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置において使用するトナー、現像剤を収納する剤収納容器および剤補給装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
複写機等の画像形成装置においては、トナー濃度等を検知して現像手段内におけるトナーとキャリアとの混合比を一定に保つように制御している。このため、現像手段を有するユニット内もしくはその近傍にトナーボトルやカートリッジ等のトナー収納部を設け、そのトナー収納部から使用により消費された量に応じてトナーを現像手段へ補給するように構成している。この場合、トナー収納部から現像手段へのトナーの移送・補給はスクリューやバドル等の機械的オーガ手段により行っていた。
【0003】
しかしながら、上記した機械的オーガ手段によってトナー補給する場合、スクリューがほぼ直線状にしか配置等により、トナー収納部やトナー補給装置は現像手段と一体または非常に近接した位置に設置せざるを得なかった。
【0004】
また、従来の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。
【0005】
なお、従来においても、トナー収納容器の容積が減容可能なものも提案されているが、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ず、また運搬時にのみ減容可能な容器を使用する場合でもトナー移し替えるときに、トナー汚染を招く等の問題が生じ、実用化に至っていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、上記した従来の問題を解消し、トナーや現像剤をフレキシブルな容器に収納し、しかも該容器から直接現像手段に剤の補給が可能な剤収納容器および剤補給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の目的を達成するため、本発明は、トナーまたはトナーとキャリアを混合してなる現像剤を収納する剤収納容器において、密閉された袋状の容器本体と、該容器本体に固定されているとともに、一端が容器本体内に入り込み、他端が容器本体外に飛び出たトナーまたは現像剤の出し入れを行うための剤ガイド部材と、該剤ガイド部材の前記容器本体外側に設けられた係合部とを有することを特徴とする剤収納容器を提案する。
【0008】
また、上記の目的を達成するため、本発明は、トナーまたはトナーとキャリアを混合してなる現像剤を収納する剤収納容器において、密閉された袋状の容器本体と、該容器本体に固定されているとともに、一端が容器本体内に入り込み、他端が容器本体外に飛び出たトナーまたは現像剤の出し入れを行うための剤ガイド部材と、前記容器本体内に送り込まれるエアー用の連通路と、該剤ガイド部材の前記容器本体外側に設けられた係合部とを有することを特徴とする剤収納容器を提案する。
【0009】
なお、本発明は、前記剤ガイド部材の係合部には、吸い込み型の一軸偏芯スクリューポンプが用いた剤移送手段の移送部材が連結可能な口金部材と前記剤ガイド部材の閉じるキャップとが選択的に係合されると、効果的である。
【0010】
さらに、本発明は、前記容器本体がフレキシブルな材料から作られていると、効果的である。
さらにまた、本発明は、前記剤ガイド部材の一端は容器本体内の底部近くまで延在し、該容器本体の底部が逆円錐形状に形成されていると、効果的である。
【0011】
さらにまた、本発明は、前記剤ガイド部材は二重パイプ状に形成され、その中央側が前記剤ガイド部で、その外周側が前記連通路であると、効果的である。
また、上記の目的を達成するため、本発明は、前記剤収納容器に収納されたトナーまたは現像剤を、画像形成装置の現像手段に補給する剤補給装置において、前記剤収納容器が前記現像手段と異なる箇所に配置され、その剤収納容器と現像手段の間に、吸い込み型の一軸偏芯スクリューポンプが用いた剤移送手段を配設し、該剤移送手段の吸い込み力により前記剤収納容器に収納されたトナーまたは現像剤を前記現像手段に移送することを特徴とする剤補給装置を提案する。
【0012】
なお、本発明は、前記剤収納容器は前記剤ガイド部材が上下に延在する方向で、かつ剤ガイド部材の現出部分が上部に位置するように支持されると、効果的である。
【発明の効果】
【0013】
請求項1の構成によれば、トナー、現像剤を収納した容器から剤を確実に現像手段に移送でき、しかも容器交換が簡単に行うことができる。
請求項2の構成によれば、上記効果に加えトナー移送性が向上し、流動性の悪いトナーでも確実に移送することができる。
【0014】
請求項3の構成によれば、容器をセットする際、作業性がきわめて簡便である。
請求項4の構成によれば、運搬や保管時の収納スペースをとらないという利点がさらに増長し、ユーザー先からメーカーへ回収物流コストの大幅な低減が可能となる。
【0015】
請求項5の構成によれば、容器中のトナー、現像剤におけるほぼ全量を確実に現像手段に移送することができる。
請求項6の構成によれば、剤ガイド部と連通路とを設けても小さいスペースで済み、剤ガイド部材の大径化を防止することができる。
【0016】
請求項7の構成によれば、現像手段と別の箇所に配置した剤収納容器からトナー等を現像手段に移送することができ、しかも必要量ずつ補給することができる。
請求項8の構成によれば、容器交換時のトナー等の飛散を抑制でき、かつ確実な移送が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
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、本発明に係る剤補給装置の構成図、図2は現像手段の一部を示す断面図である。
【0018】
図1において、本実施形態の剤補給装置は現像手段10にトナーを補給するものであって、トナーを収納した剤収納容器としてのトナー収納手段20、該トナー収納手段に収納されたトナーを現像手段10に移送するための剤移送手段としてのトナー移送手段40とを有している。
【0019】
現像手段10には、図1および図2に示すように、感光体1に対向配置された現像スリーブ11と、第1撹拌スクリュー12、第2撹拌スクリュー13とが備えられている。現像手段10内での現像剤は、第1撹拌スクリュー12によって図2の左から右へ搬送され、第2撹拌スクリュー13によって右から左へ搬送されるようにして循環される。この循環の間に搬送路の途中で現像スリーブ11に移送された現像剤のトナーにより感光体1上に形成された静電潜像を現像する。
【0020】
この現像手段10には、図2に明示するように、装置の手前側端部において第1撹拌スクリュー12と対応する位置にトナー受け入れ口14が設けられ、トナー受け入れ口14には接続部材15が取り付けられ、この接続部材15に移送部材としてのチューブ16が脱着可能に連結されている。接続部材15の一部には空気フィルター17が設けられ、トナーとエアー流の混合気中のエアーのみを現像手段から脱気し、トナー補給時の接続部材15および現像手段10からのトナー飛散を防止している。
【0021】
上記トナー収納手段20は、現像手段10と別体のユニットとして構成されていて、装置本体内の適宜な位置に配設されている。このトナー収納手段20から現像手段10までの間には、上記トナー移送手段40が設けられており、トナー移送手段40と現像手段10の間は上記チューブ16によって連結され、トナー収納手段20とトナー移送手段40の間は移送部材としてのチューブ26によって連結されている。
【0022】
図3は、トナー移送手段40の断面図であり、このトナー移送手段40は従来公知の通称モーノポンプと呼ばれる、吸い込み型の一軸偏芯スクリューポンプ41を用いている。スクリューポンプ41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42と、ゴム等の弾性体で作られた2条スクリュー形状に作られ、固定されて設置されるステータ43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44とを有している。上記ロータ42は、図示していない駆動源と駆動連結された歯車45及び軸継ぎ手46を介して回転駆動される。ロータ42の回転により、ポンプに強い自吸力が生じ,ホルダ44先端の吸い込み部からトナーを吸い込み、吸い込んだトナーを軸継ぎ手46の近傍の排出部から送り出すことが可能となる。また、トナー移送手段40には図示していないエアーポンプから管48を介してエアーが供給され、そのエアーにより送り出すトナーの流動化が促進され、スクリューポンプ41によるトナー移送が確実なものとなる。なお、吸引型スクリューポンプ41は専用モータもしくは画像形成装置内のメインモータとクラッチ(図示せず)を介してその駆動が上記歯車45に伝達して作動され、そしてその駆動が制御される。
【0023】
このように構成される1軸偏芯スクリューポンプ41は、高い固気比で連続定量移送が可能であって、ロータ42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。したがって、トナーの移送量の制御はスクリューポンプの駆動時間を制御すればよい。また、1軸偏芯スクリューポンプ41の排出部に接続したチューブ16および吸い込み部に接続したチューブ26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、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を用いれば、トナーを高位置や上下左右の任意方向へ自由に移送することができる。しかも、スクリューポンプ41は移送するトナーに無用なストレスを与えることがなく、これから使用するトナーの移送にきわめて有利なものである。
【0024】
なお、トナー移送手段40はユニット化することが有利であり、ユニット化されたトナー移送手段40は生産、機械メンテナンスが容易になる。
トナー収納手段20は、図4に示すように、袋状に形成された収納容器本体21を有し、該収納容器本体21の上部中央にはパイプ状の剤ガイド部材としての吸い込みガイド部材22が超音波等により溶着され、一体的に結合されている。この吸い込みガイド部材22の下端は、収納容器本体21の底部近くまで達し、また上端は収納容器本体21から飛び出し、その現出された部分に係合部としてのネジ部23が形成されている。このネジ部23には、口金部材24が螺合され、口金部材24の上部にチューブ26の一端が着脱可能に連結されている。このチューブ26の他端は上記スクリューポンプ41の吸い込み部に連結されている。
【0025】
図4および図5において、収納容器本体21はポリエチレンやナイロン等の樹脂製で、80〜120μm程度の厚味を持ったフレキシブルなシートを単層または複層の構成にして作られている。なお、これらシートの表面にアルミ蒸着処理することは静電気対策に有効である。また、吸い込みガイド部材22もポリエチレンやナイロン等の樹脂製にすることができ、収納容器本体21と同一材に設定すれば、リサイクルするのに好都合である。上記吸い込みガイド部材22は、トナーの吸引口にあたるものであるが、工場でのトナー充填口の役割も果たすものである。そして、工場でトナーが充填された収納容器本体21はその吸い込みガイド部材22のネジ部23に口金部材24の代りにキャップ25が螺合によって取り付けられる。このため、工場出荷時にはキャップ25によって収納容器本体21は完全に密封され、使用時にはこのキャップ25を外し、そのネジ部に23に上記口金部材24を装填するだけで済み、操作がきわめて簡便である。
【0026】
このように構成されたトナー補給装置は、現像手段10の一部に設けられた従来周知の透磁率検出器(図示せず)に基づくトナーとキャリアの混合比の変化を検知し、この検知値がある定められた値以下であると、スクリューポンプ41およびエアーポンプを駆動して収納容器本体21のトナー現像手段10にトナーを移送する。そして、この移送によるトナー補給は現像剤の濃度がある定められた値以上になると停止される。
【0027】
これらの制御により、現像手段10には常に一定の現像剤濃度の現像剤が収納され、安定した現像行程が保証される。また、透磁率検出器にて現像剤濃度がある定められた値以下であると検知し、これが予め定められた回数・時間等を越えると、トナー収納手段20にトナーが無いと判断し、複写機やプリンタ等の本体(図示せず)に設けられた操作部または表示部へオペレータにわかるような警告を発する。これにより、トナー収納手段20へのトナー補給を適正な時期に行うことができる。
【0028】
また透磁率検出器の代わりに、従来周知のように、感光体ドラム上に形成したトナー像の濃度を検出し、同様のトナーの補給制御を行うことも可能である。
ところで、電子写真方式の画像形成装置が用いているトナーは流動性が非常に悪い。このため、収納容器本体21は縦置きとし、パイプ状の吸い込みガイド部材22の下端をその底部近傍位置に達するように配置している。スクリューポンプ41によりトナーは、吸い込みガイド部材22の先端部より吸引される。収納容器本体21は、フレキシブルであるので、トナーの吸引が進むにつれ、その袋内の容積が減容されるが、吸い込みガイド部材22により収納容器本体21の減容時の局部的変形によるトナー詰まりなどの発生が抑えられ、収納されているトナーは袋内に残すことなく排出することができる。また、袋状の収納容器本体21の底部を逆円錐形状27とし、収納するトナーが少量となっても、トナーの重量により自然落下し吸い込みガイド部材22の吸引口に移送させている。これらにより、トナー収納量の多少にかかわりなく安定したトナー移送が可能となる。
【0029】
次に、図6及び図7を用いてトナー収容手段の他の実施形態について説明する。
トナー収納手段50は、袋状に形成された収納容器本体51を有し、該収納容器本体51の上部中央にはパイプ状の吸い込みガイド部材52が超音波等により溶着され、一体的に結合されている。この吸い込みガイド部材52の下端は、収納容器本体51の底部近くまで達し、また上端は収納容器本体51から飛び出し、ネジ部53が形成されている。このネジ部53には、エアー取り入れ部57を有する口金部材54が螺合され、口金部材54の上部にチューブ56の一端が連結されている。このチューブ56の他端は図示していないトナー移送手段40の吸い込み口に連結されている。
【0030】
収納容器本体51は、ポリエチレンやナイロン等の樹脂製で、80〜120μm程度の厚味を持ったフレキシブルなシートを単層または複層構成にして作られている。なお、これらシートの表面にアルミ蒸着処理することは静電気対策に有効である。また、吸い込みガイド部材52もポリエチレンやナイロン等の樹脂製にすることができ、収納容器本体51と同一材に設定すれば、リサイクルするのに好都合である。上記吸い込みガイド部材52は、トナーの吸引口にあたるものであるが、工場でのトナー充填口の役割も果たすものである。そして、工場でトナーが充填された収納容器本体51はその吸い込みガイド部材52のネジ部54に口金部材55の代りにキャップ60が取り付けられる。よって、工場出荷時にはキャップ60によって収納容器本体51は完全に密封され、使用時にはこのキャップ60を外し、上記口金部材54を装填するだけで済み、操作がきわめて簡便である。
【0031】
電子写真用トナーは、流動性が非常に悪い。このため、収納容器本体51は縦置きとし、パイプ状の吸い込みガイド部材52の下端をその底部近傍位置に達するように配置している。スクリューポンプによりトナーは、吸い込みガイド部材52の先端部より吸引される。さらに、本実施形態では吸い込みガイド部材52は2重菅に構成され、中央の管部がトナーを吸い込み部52aでその回りを囲むようにエアー導通部57が形成されている。このエアー導通部57には、口金部材54に形成されたエアー入口56と通じており、そしてこのエアー入口56には図示していないエアーポンプからエアーが送り込まれるように構成されている。
【0032】
このように構成されたトナー収納手段50は、トナーを吸引するとき、エアー入口56、エアー導通部57を経て吸い込みガイド部材52の下端部よりエアーが噴出され、この噴出されたエアーはトナー層を拡散しながら通過することにより、トナーの流動化がはかられる。収納容器本体51内のトナーが流動化されることにより、架橋現象等の発生が防止され、トナーの移動(移送)がより確実なものとなる。なお、符号58は収納容器本体51に送り込まれたエアーを逃がすためのフィルター部である。
【0033】
収納容器本体51は、フレキシブルであるので、トナーの吸引が進むにつれ、その袋内の容積が減容されるが、底部近傍位置に達している吸い込みガイド部材52により収納容器本体51の減容時の局部的変形によるトナー詰まりなどの発生がおさえられ、収納されているトナーは袋内に残すことなく排出される。また、袋状の収納容器本体51の底部を逆円錐形状59とし、収納するトナーが少量となっても、トナーの重量により自然落下し吸い込みガイド部材52aの吸引口に移送させている。これらにより、トナー収納量の多少にかかわりなく安定したトナー移送が可能となる。
【0034】
なお、本トナー補給装置の駆動、制御は、未図示の電源コンセント、電源と未図示のスイッチ、制御回路により駆動モータやエアーポンプの駆動・制御を行う。これらは、従来周知の技術を用いればよい。
【0035】
また、トナー補給時のトナー移送の信頼性確保のために、ポンプの駆動とポンプのエアーの供給のタイミングが重要で、エアーの供給はポンプの駆動より以前から駆動中にかけて行う(駆動停止以降にエアー供給すればさらによい)ことが肝要である。これにより、移送部材(チューブなど)内でのトナーの残留が防止され、トナーの安定補給がはかれる。
【0036】
トナー収納容器内へのエアー供給は、ポンプへの供給タイミングと同じでも良いが、トナー補給信号と同期させたり、これらの間欠的な供給でも良い。
トナーは、トナー移送部材(パイプ、チューブ)中をエアーとの混合気状態で移送されるので、トナーへの機械的ストレスはほとんどかからない。さらに、移送部材での駆動負荷も無い。これらから、トナー特性の維持、トナー移送の確実化がはかれ、トナー補給装置の信頼性、耐久性の確保も充分はかれる。さらには、トナー補給装置の構成の簡易化がはかれ低駆動負荷化による低消費電力化、低コスト化も可能としている。
【0037】
本トナー補給装置は、画像形成装置の現像手段10に対して、フレキシブルなトナー移送パイプのみを接続するだけでよく、トナーの飛散がないので粉塵問題の発生も無く安全である。かつ現像手段に対するトナー補給装置の設置位置・場所の制約を持たないので、ユーザーのトナー収納(補給)容器の交換時の操作性が最もやり易い場所にトナー補給装置を設けることが可能となる。
【0038】
トナー収納手段20の袋状収納容器本体21,51は、フレキシブルであるので、従来のカートリッジ、ボトルといったハードボトルに比較し、容器がかさばらないので運搬や保管時での取扱性が良く、運搬や保管時の収納スペースをとらず、さらにはパイプ状の吸い込みガイド部材22,52により袋状の収納容器本体21,51の変形によるトナー凝集や破損を防止できるという利点を持つ。またさらに、使用済みトナー収納手段はユーザー先からメーカーに引き取り、再生・再利用や焼却処理が行われるが、本トナー収納容器はフレキシブルな袋状のものであるため折り畳みが可能であり、運搬や保管時での取扱性が良く、運搬や保管時の収納スペースをとらないという利点がさらに増長し、ユーザー先からメーカーへ回収物流コストの大幅な低減が可能となる。
【0039】
また、現像手段10によれば、トナー補給装置が付設していないため現像手段の構成が非常に簡易となるばかりでなく、現像手段の駆動も現像スリーブ及びトナー供給用のスクリューを駆動するだけでよいので、現像手段として小型化・簡易化・低コスト化、高信頼性化、省電力化、メンテナンス容易化が図れる。更に画像形成装置全体として前述の効果が得られることも言うまでもない。
【0040】
トナー収納手段は、機械本体に対して、チューブと駆動・制御用の電線束のみを接続するだけでよく、機械本体とは独立した別体ユニットとすることが可能であることは自明である。この場合は、機械本体に対しての大きさの制約がより少なくなり、大容量のトナーの収納も可能となるので、さらなるトナー収納手段の交換間隔を長期化することが可能となる利点を持つ。
【0041】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、各種改変できるものである。
例えば、剤収納容器はトナーに限らず、現像剤を収納するものであってもよく、この現像剤を現像手段に補給するようにしてもよい。また、トナーが補給される現像手段の構成等は任意のものでよく、上記実施形態の如き2成分現像剤ではない1成分現像剤を使用する装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】本発明の構成を説明するための説明図である。
【図2】現像手段のトナー受け入れ部を示す断面図である。
【図3】本発明のトナー移送手段の中央断面図である。
【図4】本発明のトナー収納手段の断面説明図である。
【図5】そのトナー収納手段の斜視図である。
【図6】本発明の他のトナー収納手段を示す断面説明図である。
【図7】そのトナー収納手段の斜視図である。
【符号の説明】
【0043】
1 感光体ドラム
10 現像手段
11 現像スリーブ
20,50 トナー収納手段
21,51 収納容器本体
22,52 吸い込みガイド部材
23,53 ネジ部
24,54 口金部材
25,60 キャップ
40 トナー移送手段
57 エアー連通部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
トナーまたはトナーとキャリアを混合してなる現像剤を収納する剤収納容器において、
密閉された袋状の容器本体と、該容器本体に固定されているとともに、一端が容器本体内に入り込み、他端が容器本体外に飛び出たトナーまたは現像剤の出し入れを行うための剤ガイド部材と、該剤ガイド部材の前記容器本体外側に設けられた係合部とを有することを特徴とする剤収納容器。
【請求項2】
トナーまたはトナーとキャリアを混合してなる現像剤を収納する剤収納容器において、
密閉された袋状の容器本体と、該容器本体に固定されているとともに、一端が容器本体内に入り込み、他端が容器本体外に飛び出たトナーまたは現像剤の出し入れを行うための剤ガイド部材と、前記容器本体内に送り込まれるエアー用の連通路と、該剤ガイド部材の前記容器本体外側に設けられた係合部とを有することを特徴とする剤収納容器。
【請求項3】
請求項1または2に記載の剤収納容器において、前記剤ガイド部材の係合部には、吸い込み型の一軸偏芯スクリューポンプが用いた剤移送手段の移送部材が連結可能な口金部材と前記剤ガイド部材の閉じるキャップとが選択的に係合されることを特徴とする剤収納容器。
【請求項4】
請求項1ないし3の1つに記載の剤収納容器において、前記容器本体がフレキシブルな材料から作られていることを特徴とする剤収納容器。
【請求項5】
請求項1ないし4の1つに記載の剤収納容器において、前記剤ガイド部材の一端は容器本体内の底部近くまで延在し、該容器本体の底部が逆円錐形状に形成されていることを特徴とする剤収納容器。
【請求項6】
請求項2に記載の剤収納容器において、前記剤ガイド部材は二重パイプ状に形成され、その中央側が前記剤ガイド部で、その外周側が前記連通路であることを特徴とする剤収納容器。
【請求項7】
前記剤収納容器に収納されたトナーまたは現像剤を、画像形成装置の現像手段に補給する剤補給装置において、
前記剤収納容器が前記現像手段と異なる箇所に配置され、その剤収納容器と現像手段の間に、吸い込み型の一軸偏芯スクリューポンプが用いた剤移送手段を配設し、該剤移送手段の吸い込み力により前記剤収納容器に収納されたトナーまたは現像剤を前記現像手段に移送することを特徴とする剤補給装置。
【請求項8】
請求項7に記載の剤補給装置において、前記剤収納容器は前記剤ガイド部材が上下に延在する方向で、かつ剤ガイド部材の現出部分が上部に位置するように支持されることを特徴とする剤補給装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2006−184915(P2006−184915A)
【公開日】平成18年7月13日(2006.7.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−4901(P2006−4901)
【出願日】平成18年1月12日(2006.1.12)
【分割の表示】特願平10−86613の分割
【原出願日】平成10年3月31日(1998.3.31)
【出願人】(000006747)株式会社リコー (37,907)
【Fターム(参考)】