(57)【要約】【課題】トナーイメージ発生マシンのトナーホッパにトナーを再充填する際に、トナーの霧散、溢失を防止する。【解決手段】トナーを収容する円筒形のトナー収容チャンバ１０６の第１の端を封止ディスク１０８で封止し、第２の端を断裂可能薄膜１１０で封止する。第２の端側をトナーホッパに連結し、第１の端側からピストン１２０を押し込む。ピストンより加えられた圧力Ｐｆがトナーを介して断裂可能薄膜を断裂させ、ここからトナーがホッパ内に送り込まれる。【選択図】図２
2005107524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーイメージ発生マシン内に設けられているトナーホッパにトナーをその霧散及び溢失なしで再充填するためのトナーコンテナカートリッジ兼補充装置であって、
（ａ）再充填用のトナーを入れるためのトナー収容チャンバ並びにその第１及び第２の端を規定する壁と、
（ｂ）上記トナー収容チャンバの第１の端を封止する移動可能な封止ディスクと、
（ｃ）上記トナー収容チャンバの第２の端を封止する断裂可能薄膜と、
（ｄ）上記トナーホッパに上記第２の端を連結する手段と、
（ｅ）上記封止ディスクと接触し当該封止ディスクを上記第１の端から上記第２の端に向けて動かすことによって、上記トナー収容チャンバから上記トナーホッパへと再充填用のトナーを吐出させるピストン装置と、
を備えるトナーコンテナカートリッジ兼補充装置。
【請求項２】
請求項１記載のトナーコンテナカートリッジ兼補充装置であって、上記封止ディスクは外側面と内側面を有し、内側面は上記トナー収容チャンバの内部を向いて突出するようスパイク部材が設けられており、当該スパイク部材により、上記ピストン装置により上記トナー収容チャンバ内にある再充填用のトナーに加えられる圧力のプロファイルが制御される、トナーコンテナカートリッジ兼補充装置。
【請求項３】
請求項１記載のトナーコンテナカートリッジ兼補充装置であって、上記封止ディスク及び上記ピストン装置により押された再充填用のトナーにより加わる圧力によって、上記断裂可能薄膜が断裂する、トナーコンテナカートリッジ兼補充装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複写機械と共に使用されるトナーコンテナ及び装填システムに関し、より詳細には、トナー装填時におけるパウダー霧散を減少させトナー溢失を最小化するトナーコンテナカートリッジ兼補充装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トナーイメージを発生させるマシンとしては、プリンタ、ファックス機、コピー機等、様々なものが知られている。周知の通り、その種のマシンの内部には、トナーイメージを発生させるために用いる一定量のトナーを保持すべく、トナーホッパ又はトナーカートリッジが設けられている。もちろんのこと、最初一定量あったトナーは、トナーイメージを発生させるたびに、徐々に使いつくされていく。マシンを運転し続けるためには、一つには、ある種のトナー補充用コンテナからトナーホッパ又はトナーカートリッジにトナーを補充すればよい。
【０００３】
トナー補充用コンテナは簡便且つ安全に取り扱えるようにする必要がある。即ち、取扱者の身体上やトナーホッパ若しくはトナーカートリッジの外面上やトナーイメージ発生マシン内へとトナーを溢失させずに、トナーホッパ若しくはトナーカートリッジの交換又はそれへのトナー補充を行えるようにする必要がある。既知のトナー補充用コンテナにおいては、通常、当該トナー補充用コンテナをマシンのトナーホッパの頂面に取り付けるべく、ロックその他の機構が用いられている。また、多くの場合、トナーホッパの頂部には開口及びその開閉機構を設けて、当該トナーホッパにトナーを入れられるようにしている。
【０００４】
既知のトナー補充用コンテナのなかには、その下部に除去可能なシールが設けられているものがある。そのトナー補充用コンテナをトナーホッパの頂部に取り付けてシールを除去すると、当該トナー補充用コンテナからトナーが流れ出し、開口を介してトナーホッパへとトナーが入っていく。しかしながら、このような装置及び手法にはいくつかの問題点がある。例えば、排出口シールをはがすときには常に、トナーがこぼれるリスクを伴う。また、トナー補充用コンテナの所定のトナー排出口からトナーホッパへとトナーが落入していくときに、普通、塵埃状になったトナーが霧散する。加えて、従来のトナー補充用コンテナにおいては、空になったトナー補充用コンテナを取り外すときに、トナーホッパ内で発生した“霧”即ちトナー粒子からなる“霧”がトナーホッパの開口から漏出し、不要にもトナーホッパの周囲及びマシンの内部が汚れてしまう。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４６２７４７６号明細書
【特許文献２】米国特許第５３１１２６５号明細書
【特許文献３】米国特許第５８９５１４９号明細書
【特許文献４】米国特許第５９５３５６７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、トナーイメージ発生マシン内へと簡便且つ安全にトナーを補充でき且つトナーパウダー霧散が少なくトナー溢失が最少のトナーホッパ再充填装置が、求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、本発明の一実施形態に係るトナーコンテナカートリッジ兼補充装置は、（ａ）再充填用のトナーを入れるためのトナー収容チャンバ並びにその第１及び第２の端を規定する壁と、（ｂ）上記トナー収容チャンバの第１の端を封止する移動可能な封止ディスクと、（ｃ）上記トナー収容チャンバの第２の端を封止する断裂可能薄膜と、（ｄ）上記トナーホッパに上記第２の端を連結する手段と、（ｅ）上記封止ディスクと接触し当該封止ディスクを上記第１の端から上記第２の端に向けて動かすことによって、上記トナー収容チャンバから上記トナーホッパへと再充填用のトナーを吐出させるピストン装置と、を備えるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１に、トナーイメージ発生マシンの一例たる静電画像複写マシン８を示す。このマシン８は、本発明に係る装置を利用するのに適するトナーホッパ２３を含め、各種のコンポーネントから構成されている。以後の議論により徐々に明らかになる通り、本発明に係る装置は、静電画像複写マシンに限らず、多岐に亘るトナーイメージ発生マシンにおいて等しく好適に利用できる。本発明の用途を、以下に述べる特定の実施形態乃至構成手法に限定する必要はない。
【０００９】
静電画像印刷の分野において周知であることから、図１に示した複写マシンにて採用している各種の処理ステーションに関する説明は、模式的な説明にとどめることとする。また、その動作についても簡潔に示すのみとする。図１に示すように、図示した静電画像複写マシン８は、導電基板に被着した光伝導性面１２を有するドラム１０を備えている。好ましくは、光伝導性面１２は、セレン合金又は有機フォトレセプタ（ＯＰＣ）から構成される。光導電面１２は、例えば、アルミニウム合金による接地面を有する導電基板上に形成される。ドラム１０は矢印１４の方向に回転する。この回転の経路上には各種の処理ステーションが配置されており、光伝導性面１２の各部分は、ドラム１０の回転につれて順に各処理ステーションを通過していく。
【００１０】
最初に、光伝導性面１２のうち荷電ステーションＡを通過する部分に着目する。荷電ステーションＡにおいては、コロナ発生装置１６により光伝導性面１２のこの部分が実質的に均一な比較的高い電位に荷電される。
【００１１】
次に、光伝導性面１２における荷電された部分はイメージングステーションＢへと進む。イメージングステーションＢは露出システム１８を備えている。露出システム１８はランプ（複数）を有しており、これにより、透明プラテン上に下向きで配置されている原本ドキュメントが照らされる。原本ドキュメントにより反射された光線はレンズを介して伝達され、光の像を形成する。この光の像は、光伝導性面１２中の荷電部分上に合焦され、当該荷電部分における電荷が選択的に失われる。これによって、原本ドキュメントに含まれる情報に相応した静電潜像が、光伝導性面１２上に形成される。
【００１２】
露出システム１８は、或いは、レーザビームによるラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）を備える構成とすることができる。この種の構成は、例えばレーザプリンタやディジタルコピー機等において使用されている。周知の通り、その種の装置においては、精細に合焦するレーザビームが、当該ビームの下を進んでいくドラム１０の荷電部分を、その軸に沿う方向に繰り返しスキャンする。レーザビームの光強度は電子的に変調されており、そのためドラム１０上の電荷は選択的に失われて、印刷すべき情報に対応した静電潜像が光伝導性面１２上に発生する。
【００１３】
露出システム１８は、更に、発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイにより構成することもできる。このＬＥＤアレイは、当該ＬＥＤアレイの下を進む光ドラム１０の荷電部分を照らす。ＬＥＤ出力の光強度は電子的に変調されており、そのためドラム１０上の電荷は選択的に失われて、印刷すべき情報に対応した静電潜像が光伝導性面１２上に発生する。このような処理によって静電潜像が記録された光伝導性面１２はドラム１０の回転につれ現像ステーションＣへと進む。
【００１４】
現像ステーションＣを構成する現像ユニット２２は、キャップ付きの再充填用開口２５が設けられたホッパ２３を有している。現像ユニット２２は磁気ロールアセンブリ５７を有している。磁気ロールアセンブリ５７は、キャリアの細粒と現像剤の混合物を、静電潜像に接するよう送給する。このキャリア細粒には、摩擦電気によって(triboelectrically)トナー粒子が被着している。トナー粒子はキャリア細粒から静電潜像へと吸引され、これによりトナーパウダーイメージが形成される。
【００１５】
このような組成の現像剤に代えて、単一コンポーネント型の現像液を用いてもよい。周知の通り、この種の現像剤にはキャリア細粒は入っていないが、トナー（ドライインク）粒子それ自体が磁性を帯びているため、（キャリア細粒を含まないけれども）磁気ロールアセンブリ５７により送給できる。この種の現像トナー粒子は、磁気ロールアセンブリ５７から直接（即ちキャリアを介さずに）ドラム１０上の静電潜像に吸引されて、ドラム１０の表面上にトナーパウダーイメージを形成する。
【００１６】
静電潜像の現像の後、ドラム１０の回転につれてトナーパウダーイメージが転写ステーションＤに送られる。転写ステーションＤにはシート送給装置２６により支持素材のシート等のコピー基板が送給されており、このシートはトナーパウダーイメージに接触する。好ましくは、シート送給装置２６は、シートスタック３０の一番上に接するよう設けられた送給ロール２８を有する。送給ロール２８は矢印３２の方向に回転し、先送りローラ３４と先送りローラ３４の間の隙間へと、最も上のシートを送り込む。先送りローラ３４は矢印３６の方向に回転し、シートをシュート３８内へと送り込む。シュート３８は送られてきたシートの向きを光伝導性面１２に接する方向へと変え、当該シートと現像されたトナーパウダーイメージとが所定タイミングにて転写ステーションＤにて接するようにする。
【００１７】
転写ステーションＤは、シートの裏側にイオンをスプレーするコロナ発生装置４０を有している。これによってトナーパウダーイメージは光伝導性面１２からシートへと吸引される。この転写の後、シートはコンベア４４上を矢印４２方向へと移動し、融着ステーションＥへと進む。
【００１８】
融着ステーションＥは融着アセンブリ４６を有している。融着アセンブリ４６は転写されたトナーパウダーイメージをシートに永久的に固着させる。好ましくは、融着アセンブリ４６はバックアップロール及び加熱された融着ローラ５０を有しており、シートはこれら融着ローラ５０及びバックアップロールの間を通る。その際、シートのパウダーイメージの側が融着ローラ５０に接し、これによって、トナーパウダーイメージはシートに永久的に固着される。融着の後、先送りローラ５２によってシートはキャッチトレイ５４へと送られ、オペレータによって複写マシン外に取り出される。
【００１９】
パウダーイメージが光伝導性面１２からコピーシートに転写された後、ドラム１０の回転によって光伝導性面１２の該当部分はクリーニングステーションＦへと進む。クリーニングステーションＦに設けられているクリーニングシステムは、現像ユニット２２を構成する磁気ロールアセンブリ５７と同様の構成を有する磁気ロールアセンブリ等を備えている。この磁気ロールアセンブリは、例えばキャリア細粒を光伝導性面１２に接近させることにより、光伝導性面１２に残留被着しているトナー粒子等を吸引し、これによって当該残留粒子を除去する。
【００２０】
或いは、クリーニングステーションＦに（固定の）エラストマクリーナブレードを設け、このブレードを光伝導性面１２に接触させ、周知の如く光伝導性面１２からトナー粒子を掻き落とすようにしてもよい。この不要トナーはクリーニングステーションＦにて回収され又はクリーニングステーションＦ外の不要トナーコンテナへと送られる。
【００２１】
本発明を説明するに当たり本発明に係る装置の前提となる静電画像複写マシン等のトナーイメージ発生マシンの一般動作を示す、という目的は、以上の説明で充分達せられたであろう。
【００２２】
さて、図２および図３に、本発明に係るシリンジ型トナーコンテナカートリッジ兼補充装置１００を示す。この装置は、トナーイメージ発生マシン８におけるトナーホッパ２３向けに使用するのに適している。トナーを収蔵するため、カートリッジ兼補充装置１００の第１の端である充填端１０２は、トナー注入ピストン１２０の摺動面に配置された封止ディスク１０８によって封止されている。また、カートリッジ兼補充装置１００の反対側にあるもう一方の端（第２の端）１０４、即ちマシンへの補充動作中にトナーホッパ２３につながれる端は、薄膜１１０によって封止されている。マシンホッパ２３への補充を行う際には、本発明に係るカートリッジ兼補充装置１００は適当な姿勢で以てトナーホッパ２３につながれる。垂直或いはそれに近い姿勢とする必要はない。内部トナー吐出圧Ｐｆがピストン乃至針状要素１２０に加わると、トナー１０７が押し出され薄膜１１０が断裂する。カートリッジ兼補充装置１００の一実施形態１０１（図３参照）においては、ピストンの内側に円錐ラム状乃至スパイク状の部材１２２が設けられており、このスパイク部材１２２は、印加圧力Ｐｆを集中させて薄膜１１０の断裂を容易にする。
【００２３】
薄膜１１０が断裂すると、格納室（トナー収容チャンバ）１０６内のトナー１０７は、重力及び印加された圧力によりトナーホッパ２３へと流れる。ピストン１２０が終端に達しカートリッジ兼補充装置１００が空になると、当該カートリッジ兼補充装置１００がホッパ２３から取り外され廃棄される一方、ホッパ２３はフィルキャップ２５（図１参照）により再封止される。
【００２４】
このように、本発明に係るシリンジ型トナーコンテナカートリッジ兼補充装置１００は、トナー収容チャンバ１０６並びにその第１の端１０２及び第２の端１０４を規定する壁１０３を備えている。充填状態におけるトナーコンテナカートリッジ兼補充装置１００内には、トナーイメージ発生マシン８におけるホッパ２３に追加するため又はこれに再充填乃至補充するため、補充用乃至再充填用トナー１０７が収蔵される。トナーコンテナカートリッジ兼補充装置１００はまた、移動可能な封止ディスク１０８及び断裂可能薄膜１１０を備えている。封止ディスク１０８はチャンバ１０６の第１の端である充填端１０２を閉止・封止し、断裂可能薄膜１１０はチャンバ１０６の第２の端乃至吐出端１０４を封止する。トナーコンテナカートリッジ兼補充装置１００は連結部材（連結手段）１０５を有しており、この連結部材１０５によって、チャンバ１０６の第２の端１０４が、マシンのトナーホッパ２３即ちトナー１０７の再充填対象となるホッパ２３に、連結される。トナーコンテナカートリッジ兼補充装置１００は更に、ピストン乃至ピストン装置１２０を備えている。このピストン（装置）１２０は、封止ディスク１０８と接触して当該封止ディスク１０８をチャンバ１０６の第１の端１０２から第２の端１０４に向けて移動させることにより、再充填用トナー１０７を格納室１０６からトナーホッパ２３へと吐出させる。ピストン（装置）１２０は例えばインジェクタガンを備える。
【００２５】
封止ディスク１０８は外側の面Ｓ１及び内側の面Ｓ２を有している。第２実施形態においては内側の面Ｓ２にスパイク部材１２２が設けられている。スパイク部材１２２は、ピストン１２０によって室１０６内の再充填用トナー１０７に印加される圧力Ｐｆのプロファイルを制御し、また当該圧力を集中させるべく、格納室１０６の内側向きに突出している。また格納室１０６の第２の端１０４の内側は円錐状のテーパ面であり、スパイク部材１２２の形状及び寸法はこのテーパ面にぴったりとフィットするよう設定されている。このような形状及び寸法設定により、第２の端１０４からトナーホッパ２３へと再充填用トナーをより効率的に排出乃至吐出させることができる。
【００２６】
薄膜１１０は、ピストン１２０の封止ディスク１０８により押された再充填用トナー１０７によって当該薄膜１１０に印加される圧力Ｐｆにより、断裂可能である。図示の如く、トナーコンテナカートリッジ兼補充装置１００は円筒形状を有しており、その円錐状の第２の端である吐出端１０４においてマシン８内のトナーホッパ２３につながれる。第２の端である吐出端１０４には、膜保護キャップ１２４を受容し保持するための手段としてキャップスレッド１２１等が設けられている。即ち、壁１０３による円筒内にトナー１０７を充填し収蔵する期間においては、キャップスレッド１２１等によって膜保護キャップ１２４が受容及び保持される。この膜保護キャップ１２４は、もちろんのこと、第２の端１０４をトナーホッパ２３につなぐ直前に、図３に示すように取り外される。
【００２７】
トナーコンテナカートリッジ兼補充装置１００は、例えばプラスチック等により形成することができる。封止ディスク１０８は例えば可撓性プラスチック等により形成することができる。
【００２８】
このように、本発明によれば、（ａ）再充填用のトナーを入れるためのトナー収容チャンバ並びにその第１及び第２の端を規定する壁と、（ｂ）上記トナー収容チャンバの第１の端を封止する移動可能な封止ディスクと、（ｃ）上記トナー収容チャンバの第２の端を封止する断裂可能薄膜と、（ｄ）上記トナーホッパに上記第２の端を連結する手段と、（ｅ）上記封止ディスクと接触し当該封止ディスクを上記第１の端から上記第２の端に向けて動かすことによって、上記トナー収容チャンバから上記トナーホッパへと再充填用のトナーを吐出させるピストン装置と、を備えるトナーコンテナカートリッジ兼補充装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係るシリンジ型トナーコンテナが使用されるトナーイメージ発生マシン例の模式的立面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るシリンジ型トナーコンテナ、特にその装填出荷乃至格納モードを示す模式的断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るシリンジ型トナーコンテナ、特にそのマシン再充填モードを示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
８  トナーイメージ発生マシン、２３  トナーホッパ、１００，１０１  カートリッジ兼補充装置、１０２  第１の端、１０４  第２の端、１０５  連結部材、１０６  トナー収容チャンバ、１０７  トナー、１０８  封止ディスク、１１０  断裂可能薄膜、１２０  トナー注入ピストン、１２２  スパイク部材。
【図１】
2005107524.tif 000003
【図２】
2005107524.tif 000004
【図３】
2005107524.tif 000005