(57)【要約】【課題】消耗品となる粉体補給装置の構成を簡易化してユーザの負担コストを低減し、しかもユーザが粉体補給先に簡単確実に粉体を補給可能にする。【解決手段】粉体補給装置５０は、粉体収容部としてのトナーホッパ４０ａに装着して粉体を補給するもので、補給すべき粉体を貯留する粉体貯留部５０ａと、粉体貯留部５０ａに連通すると共にトナーホッパ４０ａに接続可能な粉体排出部５１と、トナーホッパ４０ａ内の気体を吸引して粉体貯留部５０ａからトナーホッパ４０ａへ流れる気流を発生させる気体吸引部としての中空体５０ｂ又は真空容器６０とを一体化したものである。【選択図】図３Ａ
2013045061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体収容部に装着して当該粉体収容部に粉体を補給する粉体補給装置であって、補給すべき粉体を貯留する粉体貯留部と、前記粉体貯留部に連通すると共に前記粉体収容部に接続可能な粉体排出部と、前記粉体収容部内の気体を吸引して前記粉体貯留部から前記粉体収容部へ流れる気流を発生させる気体吸引部とを一体化したことを特徴とする粉体補給装置。
【請求項２】
前記気体吸引部を、前記粉体収容部に接続可能であって弾性復元力で膨張可能な中空体と、当該中空体の膨張を拘束する着脱自在な拘束部材で構成したことを特徴とする請求項１に記載の粉体補給装置。
【請求項３】
前記気体吸引部を、前記粉体収容部に接続可能な真空容器で構成したことを特徴とする請求項１に記載の粉体補給装置。
【請求項４】
前記粉体貯留部の一部又は全部が透明又は半透明であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１に記載の粉体補給装置。
【請求項５】
前記粉体排出部と、前記気体吸引部の気体吸引通路を、開放可能なシール部材で閉じたことを特徴とする請求項１に記載の粉体補給装置。
【請求項６】
前記粉体収容部に対する装着動作と連動して前記粉体排出部を開放すると共に前記気体吸引部を作動させ、前記粉体収容部からの離脱動作と連動して前記粉体排出部を閉塞すると共に前記気体吸引部を非作動にするようにしたことを特徴とする請求項１に記載の粉体補給装置。
【請求項７】
前記気体吸引部の気体吸引通路の少なくとも一部に、粉体の通過を阻止するフィルタ部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の粉体補給装置。
【請求項８】
前記粉体貯留部に貯溜する粉体を、平均粒径５μｍ、円形度０．９８以上、トナー母体１００重量部に対し添加される一次粒子径７ｎｍ〜３０ｎｍの無機微粒子が１．５重量部以上であるトナーとしたことを特徴とする請求項１に記載の粉体補給装置。
【請求項９】
請求項８に記載の粉体補給装置において、粉体の外添処方をシリコンオイル含有シリカとしたことを特徴とする粉体補給容器。
【請求項１０】
現像装置の粉体収容部、或いは、現像装置のトナーホッパ、トナーカートリッジ又はプロセスカートリッジのいずれかの粉体収容部に対して、粉体としてのトナーを補給可能にした請求項１から９のいずれか１に記載の粉体補給装置。
【請求項１１】
請求項１０の粉体補給装置で補給可能な現像装置のトナーホッパ、トナーカートリッジ又はプロセスカートリッジを用いた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体補給装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光導電性感光体に静電潜像を形成し、この潜像を帯電させた着色粒子（トナー）によって現像し、そのトナー像を記録紙へ転写する電子写真法を利用する複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の電子写真方式の画像形成装置が広く使用されている。この種の画像形成装置では、現像器でトナーが消費されると当該現像器にトナーを補給するようにしている。
【０００３】
トナーの補給形態としては、１）現像器のトナー収容部にトナー補給容器を接続して当該トナー収容部に直接トナーを補給する形態、２）現像器にトナーホッパが接続されている場合はこのトナーホッパにトナー補給容器を接続してトナーを補給する形態、３）画像形成装置本体に脱着可能に設けられたトナー容器、トナー容器を装着したトナーカートリッジ、或いはトナー容器を装着したプロセスユニットを新しいものに交換する形態、４）トナーカートリッジやプロセスユニットにトナー補給容器を接続してトナーを補給する形態がある。いずれの補給形態でも、トナー残量がトナーエンド又はニアエンドになると、それをエンドセンサ等が検知してユーザにトナー補給が必要であることを知らせる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
１）、２）、４）の補給形態は使い捨て式の簡易化した補給容器を使用することが多く、トナーは補給容器から自重で落下させて補給する。このような補給容器は交換部品が少ないので消耗品コストが低くなるという利点がある。しかしながら、このような簡易化した補給容器から現像器、トナーホッパ或いはトナーカートリッジやプロセスユニットのトナー収容部にトナーを補給する際、トナーの補給を自重に任せているので補給容器の排出口にトナーが詰まりやすい。このようなトナー詰まりが生じるとユーザは補給容器を揺すったり叩いたりしがちであるが、そうすると補給容器の排出口が補給先のトナー収容部のトナー供給口から不測に外れ、補給容器の排出口からトナーが周囲に飛散する場合がある。
【０００５】
特許文献１（特開平８−１７１２８１号公報）に記載の補給容器は、補給容器の排出口が補給先のトナー供給口から不測に外れる問題を解消するため、トナー補給容器を補給先のトナー収容部にいったん取り付けると、係止爪によるロックが掛かって二度と取り外せないようしている。しかし、このようなロック機構を設けると、補給容器の補給能力や補給先の製品の寿命との関係で複数のトナー供給口が必要になることがあり、特許文献１においても製品側に２個のトナー供給口を設け、２個の補給容器を取付け可能にした実施例が記載されている。
【０００６】
また、特許文献１の補給容器はトナーを自重で落下させて補給する方式であるため、トナー排出口にトナー詰まりが発生しやすいという問題が未解決であり、トナー補給容器と補給先の位置関係も上下に限定される。このため、特許文献１に記載の補給容器を使用すると補給先であるプロセスユニット等の構成がかなり限定されるので、プロセスユニット等を複数個搭載するフルカラー画像形成装置の本体サイズが拡大するおそれがある。
【０００７】
一方、３）の補給形態は補給の手間がかからないから便利であるが、交換部品が多くなるという問題がある。そこで、交換部品の構成を単純化してそのコストを低減するため、画像形成装置本体側にエアポンプを設置し、当該エアポンプから供給する空気によってトナー容器内のトナーを攪拌・搬送する方法が知られている。この方法は、トナー容器側にスクリュやアジテータなどのトナー攪拌部材を設ける必要がなく、消耗品の部品点数を減らしてコストを低減することができる。しかしながら、画像形成装置本体側にエアポンプを設置するため、このエアポンプ設置による本体コストの上昇や本体サイズの拡大が新たな問題となる。
【０００８】
本発明の目的は、画像形成装置本体側にエアポンプを設置する必要がなく、消耗品となる粉体補給装置（トナー補給容器）の構成を簡易化してユーザの負担コストを低減し、しかもユーザが粉体補給先に簡単確実に粉体を補給可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題は、本発明に係る以下の粉体補給装置、すなわち、粉体収容部に装着して当該粉体収容部に粉体を補給する粉体補給装置であって、補給すべき粉体を貯留する粉体貯留部と、前記粉体貯留部に連通すると共に前記粉体収容部に接続可能な粉体排出部と、前記粉体収容部内の気体を吸引して前記粉体貯留部から前記粉体収容部へ流れる気流を発生させる気体吸引部とを一体化したことを特徴とする粉体補給装置によって解決される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、粉体収容部に装着して当該粉体収容部に粉体を補給する粉体補給装置であって、補給すべき粉体を貯留する粉体貯留部と、前記粉体貯留部に連通すると共に前記粉体収容部に接続可能な粉体排出部と、前記粉体収容部内の気体を吸引して前記粉体貯留部から前記粉体収容部へ流れる気流を発生させる気体吸引部とを一体化した。
これにより、画像形成装置本体側にエアポンプを設置することなく、消耗品となる粉体補給装置（トナー補給容器）の構成を簡易化してユーザの負担コストを低減し、しかもユーザが粉体補給先に簡単確実に粉体を補給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態を適用する画像形成装置の全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態を適用する現像装置の構成図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態に係る粉体補給装置の縦断面図である。
【図３Ｂ】図３ＡのIIIＢ−IIIＢ線矢視断面図である。
【図４】（Ａ）はトナー収容部に装着後粉体補給前、（Ｂ）はトナー収容部に装着後粉体補給中をそれぞれ示す、粉体補給装置及びトナー収容部の断面図である。
【図５Ａ】粉体補給装置の排出部の開閉機構の変形例（回転式開閉機構）を示す斜視図である。
【図５Ｂ】粉体補給装置の排出部の開閉機構の変形例（回転式開閉機構）を示す断面図である。
【図６】粉体補給装置の排出部の開閉機構の別の変形例（回転式開閉機構）を示す横断面図である。
【図７】気体吸引部の変形例として真空容器を使用した粉体補給装置の縦断面図である。
【図８】（Ａ）はトナー収容部に装着後で粉体補給前、（Ｂ）はトナー収容部に装着後で粉体補給中をそれぞれ示す、真空容器付き粉体補給装置及びトナー収容部の断面図である。
【図９】真空容器内圧力と粉体充填率の相関関係をグラフ化した図である。
【図１０】（Ａ）（Ｂ）は気体吸引部の変形例として蛇腹形中空体を使用した粉体補給装置の上部断面図である。
【図１１】（Ａ）（Ｂ）は気体吸引部の変形例としてバネ内蔵蛇腹形中空体を使用した粉体補給装置の上部断面図である。
【図１２】（Ａ）（Ｂ）は気体吸引部の変形例として拘束部材を兼ねた栓付きの蛇腹形中空体を使用した粉体補給装置の上部断面図である。
【図１３】（Ａ）（Ｂ）は気体吸引部の変形例としてダイヤフラム式密閉部付きの真空容器を使用した粉体補給装置の上部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付の図面に基づき、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の実施形態を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。
【００１３】
（画像形成装置）
まず、図１を参照して、画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。この画像形成装置は、４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋを備えたもので、これらプロセスユニットは、感光体２、帯電ローラ３、トナーホッパ４０を有する現像装置４及びクリーニングブレード５を一体に形成したものである。プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋはこの組み合わせに限らず、トナーホッパ４０と、それ以外の４つ部材のうち少なくとも１つを一体に形成してもよい。或いは、帯電ローラ３と、現像装置４と、クリーニングブレード５のうちのいずれか１つと、感光体２とトナー収容部６を一体に形成したプロセスユニットでもよい。或いは、プロセスユニットが上述した部材以外の部材も有するものであってもよい。
【００１４】
本発明の実施形態に係る粉体補給装置は、現像装置４、現像装置４のトナーホッパ４０、トナーカートリッジ又はプロセスユニットのいずれかの粉体収容部に対して、粉体としてのトナーを補給可能である。以下に説明する画像形成装置は、本発明の実施形態に係る粉体補給装置で補給可能なトナーホッパ４０を備えた現像装置４を用いた画像形成装置であるが、本発明の実施形態に係る粉体補給装置で補給可能なトナー収容部を有する現像装置、トナーカートリッジ又はプロセスカートリッジを用いた画像形成装置であってもよい。
【００１５】
図１に示す画像形成装置は、カラーレーザープリンタであり、その装置本体１００には、画像形成ユニットとしての４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋが着脱可能に装着されている。各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。なお、ここでは非磁性一成分接触現像方式を用いた画像形成装置を例に説明するが、本発明の実施形態は二成分現像方式を用いた画像形成装置にも適用可能である。
【００１６】
各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体２と、高圧電源により所定のバイアスが印加されて感光体２の表面を帯電させる帯電ローラ３等を備えた帯電装置と、感光体２の表面にトナーを供給する現像装置４と、感光体２の表面をクリーニングするためのクリーニングブレード５等を備えたクリーニング装置などで構成されている。なお、図１では、イエローのプロセスユニット１Ｙが備える感光体２、帯電ローラ３、現像装置４、クリーニングブレード５のみに符号を付しており、その他のプロセスユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋにおいては符号を省略している。
【００１７】
図１において、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの上方には、感光体２の表面を露光する露光手段としての露光装置６が配設されている。露光装置６は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体２の表面へレーザー光を照射するようになっている。
【００１８】
また、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの下方には、転写装置７が配設されている。転写装置７は、転写体としての無端状のベルトから構成される中間転写ベルト８を有する。中間転写ベルト８は、支持部材としての駆動ローラ９と従動ローラ１０に張架されており、駆動ローラ９が図の反時計回りに回転することによって、中間転写ベルト８は図の矢印に示す方向に周回走行（回転）するように構成されている。
【００１９】
４つの感光体２に対向した位置に、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ１１が配設されている。各一次転写ローラ１１はそれぞれの位置で中間転写ベルト８の内周面を押圧しており、中間転写ベルト８の押圧された部分と各感光体２とが接触する箇所に一次転写ニップが形成されている。各一次転写ローラ１１は、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が一次転写ローラ１１に印加されるようになっている。
【００２０】
また、駆動ローラ９に対向した位置に、二次転写手段としての二次転写ローラ１２が配設されている。この二次転写ローラ１２は中間転写ベルト８の外周面を押圧しており、二次転写ローラ１２と中間転写ベルト８とが接触する箇所に二次転写ニップが形成されている。二次転写ローラ１２は、一次転写ローラ１１と同様に、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ１２に印加されるようになっている。
【００２１】
また、中間転写ベルト８の図の右端側の外周面には、中間転写ベルト８の表面をクリーニングするベルトクリーニング装置１３が配設されている。このベルトクリーニング装置１３から伸びた図示しない廃トナー移送ホースは、転写装置７の下方に配設された廃トナー収容器１４の入り口部に接続されている。
【００２２】
装置本体１００の下部には、紙やＯＨＰシート等の記録媒体Ｐを収容した給紙カセット１５が配設されている。給紙カセット１５には、収容されている記録媒体Ｐを送り出す給紙ローラ１６が設けてある。一方、装置本体１００の上部には、記録媒体を外部へ排出するための一対の排紙ローラ１７と、排出された記録媒体をストックするための排紙トレイ１８とが配設されている。
【００２３】
装置本体１００内には、記録媒体Ｐを給紙カセット１５から二次転写ニップを通って排紙トレイ１８へ搬送するための搬送路Ｒが配設されている。搬送路Ｒにおいて、二次転写ローラ１２の位置よりも記録媒体搬送方向上流側には一対のレジストローラ１９が配設されている。また、二次転写ローラ１２の位置よりも記録媒体搬送方向下流側には、定着装置２０が配設されている。
【００２４】
上記画像形成装置は以下のように動作する。
作像動作が開始されると、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの感光体２が図１の時計回りに回転駆動され、感光体２と接して従動回転する帯電ローラ３によって各感光体２の表面が所定の極性に一様に帯電される。図示しない読取装置によって読み取られた原稿の画像情報に基づいて、露光装置６から各感光体２の帯電面にレーザー光が照射されて、各感光体２の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体２に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。一方、現像ローラ４１はトナーと同極性で潜像部の電位より絶対値が大きくなるようにバイアスを設定されているので、感光体２と現像ローラ４１との間に電界力が発生する。そしてこの電界力によって、現像ローラ４１のトナーが感光体２上に形成された静電潜像に供給され、これによって静電潜像がトナー画像として顕像化（可視像化）される。
【００２５】
中間転写ベルト８を張架する駆動ローラ９が回転駆動し、中間転写ベルト８を図の矢印の方向に周回走行させる。また、各一次転写ローラ１１に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加されることによって、各一次転写ローラ１１と各感光体２との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。そして、各感光体２上の各色のトナー画像が、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト８上に順次重ね合わせて転写される。かくして中間転写ベルト８はその表面にフルカラーのトナー画像を担持する。また、中間転写ベルト８に転写しきれなかった各感光体２上のトナーは、クリーニングブレード５によって除去される。
【００２６】
また、作像動作が開始されると、給紙ローラ１６が回転して、給紙カセット１５から記録媒体Ｐが搬出される。搬出された記録媒体Ｐは、レジストローラ１９によってタイミングを計られて、二次転写ローラ１２と中間転写ベルト８との間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ１２には、中間転写ベルト８上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。そして、二次転写ニップに形成された転写電界によって、中間転写ベルト８上のトナー画像が記録媒体Ｐ上に一括して転写される。その後、記録媒体Ｐは定着装置２０に送り込まれトナー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。そして、記録媒体Ｐは一対の排紙ローラ１７によって排紙トレイ１８に排出される。
【００２７】
以上の説明は、記録媒体にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つのプロセスユニットを使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。
【００２８】
（現像装置）
次に、前述した現像装置４の構造を図２の概略断面図により説明する。現像装置４は、トナーを収容する粉体収容部としてのトナーホッパ４０と、トナーを担持する現像ローラ４１と、現像ローラ４１にトナーを供給する供給ローラ４２と、現像ローラ４１上に担持されたトナー量を規制するブレード状の規制部材４３とを備える。トナーホッパ４０は、その下部の連通口４４を介して、現像ローラ４１、規制部材４３、現像剤搬送部材４５等が配設されたトナー供給室４６と連通されている。
【００２９】
トナーホッパ４０の上部には、本発明の実施形態に係る後述の粉体補給装置５０を着脱自在に接続できるようになっている。なお、トナーホッパ４０の上部に、補給用のトナーを収容した不図示のトナーカートリッジを着脱可能に装着する場合もある。この場合、トナーホッパ４０内のトナーが少なくなると、トナーカートリッジからトナーを補給することで印刷を継続できる。トナーの補給は、トナーホッパ４０内のトナー残量が所定値以下になったことをトナー残量検知装置による検知結果に基づいて行われる。
【００３０】
現像ローラ４１は、金属製の芯金と、その芯金の外周に配設された導電性ゴムで構成されている。本実施形態では、芯金の外径をφ６、導電性ゴムの外周をφ１２、ゴム硬度Ｈｓ７５に設定している。また、導電性ゴムは、体積抵抗値を約１０5〜１０7Ω程度に調整されている。導電性ゴムとしては、例えば、導電性ウレタンゴムやシリコーンゴム等を使用可能である。現像ローラ４１は、図２において反時計回りの方向に回転し、表面に保持した現像剤を規制部材４３及び感光体２との対向位置へと搬送する。
【００３１】
供給ローラ４２には、一般に、スポンジローラなどが用いられる。スポンジローラとしては、金属製の芯金の外周に、カーボンを混合して半導電化させた発泡ポリウレタンを付着したものが適当である。供給ローラ４２は、現像ローラ４１に対して当接している。供給ローラ４２と現像ローラ４１とが当接して形成されるニップ部は、通常約１ｍｍ〜３ｍｍ程度に設定される。また、供給ローラ４２は、現像ローラ４１に対してカウンター方向（図２において反時計回り）に回転することで、トナーホッパ４０内のトナーを現像ローラ４１の表層まで効率よく供給できる。
【００３２】
規制部材４３は、例えば、厚さ０．１ｍｍ程度のＳＵＳなどの金属板で構成される。規制部材４３は、その先端側で現像ローラ４１の表面に当接しており、供給ローラ４２によって現像ローラ４１上に供給されたトナーは、現像ローラ４１と規制部材４３とのニップ部を通過することにより、厚さが薄層状に規制されると同時に十分な摩擦電荷を付与される。
【００３３】
（粉体補給装置）
次に、本発明の実施形態に係る粉体補給装置について説明する。この実施形態は、図２の現像装置４のトナーホッパ４０に対して粉体補給装置５０でトナーを補給することを想定している。しかし、粉体補給装置５０の補給先は、現像装置４のトナーホッパ４０に限られず、トナーカートリッジやプロセスカートリッジのトナー収容部でもよい。
【００３４】
粉体補給装置５０は、図３Ａのように、外径がほぼ等しい円筒状の粉体貯留部５０ａと樽状の中空体５０ｂを有し、ユーザが粉体貯留部５０ａの本体部５０ａ１を手で持って簡単に持ち運べる程度の大きさにしてある。この粉体補給装置５０は、通常は図示のように中空体５０ｂを上側にして立てた状態で使用するが、粉体補給装置５０を斜め或いは水平に倒した状態で使用することも可能である。粉体貯留部５０ａの本体部５０ａ１は樹脂製の円筒体で構成し、内部に粉体としてのトナーＴを貯留している。本体部５０ａ１は必ずしもハードケースである必要はなく、可撓性の例えばラミネートフィルム等を袋状に成形したもので構成することも可能である。また、本体部５０ａ１の一部又は全部を必要に応じて透明又は半透明にしてもよく、これにより内部のトナーＴの量を外部から目視確認することができ、ユーザ又はサービスマンが安心して粉体補給作業を行うことができる。なお、本体部５０ａ１をハードケースにする場合、その上部に粉体補給時に外気を導入するための通気性フィルタ又は逆止弁を必要に応じて設けてもよい。
【００３５】
粉体貯留部５０ａの下部は本体部５０ａ１よりもやや細い小径筒部５０ａ２とされ、この小径筒部５０ａ２の下端部ないし先端部がトナーの排出部５１とされている。そして小径筒部５０ａ２を図４のようにトナーホッパ４０ａの上壁に形成された供給口４７に装着できるようになっている。小径筒部５０ａ２の外周面に、必要に応じてモルトプレーンなど密閉性を高める部材を設けることで、供給口４７の隙間からトナーが飛散するのを防止することができる。なお、トナーホッパ４０ａは図２のトナーホッパ４０を概念的に示したものに過ぎず、形状や大きさの相違は無視している。
【００３６】
小径筒部５０ａ２の基端側には、図３Ｂのようにシール材としてタブ５２ａ付きシールプレート５２が抜き差し自在に取り付けられている。そして、常時はこのシールプレート５２によって排出部５１が閉じられていて、粉体貯留部５０ａの内部のトナーＴが排出部５１から出ないようになっている。シールプレート５２は例えばＰＥＴシートなど薄い可撓性シート材により形成し、パイプ材５３との干渉を避けるように例えばＣ字状にして、小径筒部５０ａ２の横断方向に形成されたスリット５９から差し込んで排出部５１を閉じる。パイプ材５３の下端部は、小径筒部５０ａ２の内周面から張り出した支持部６５に連結する。
【００３７】
中空体５０ｂは、天然ゴム、合成ゴム等の軟らかく反発弾性のよい材料などにより粉体貯留部５０ａよりやや短い縦型樽状に成形され、粉体貯留部５０ａの上端に一体的に取り付けられている。この中空体５０ｂは外径を押圧すると図４（Ａ）のように弾性的に縮小変形し、押圧を解除すると弾性復元力によって図４（Ｂ）のように元通りの形状に復帰するようになっている。中空体５０ｂの形状は縦型樽状に限られることはなく、弾性的に形状復元しやすい形状であれば任意の形状でよい。
【００３８】
粉体貯留部５０ａと中空体５０ｂの内部には、図３Ａのように両者の中心部分を上下方向に貫通するようにパイプ材５３が配置されている。このパイプ材５３の上端部は中空体５０ｂの上壁に固定され、下端部は小径筒部５０ａ２の排出部５１から下方に向けて所定長で突出している。そしてこの突出端が吸引口５３ａとされ、その内部に空気は通過するがトナーの通過を阻止する所定厚のフィルタ５４が嵌め込まれている。フィルタ５４は、パイプ材５３の中の気体吸引通路となる任意の位置に設けることが可能であり、吸引口５３ａの位置のフィルタ５４に代えて、例えばパイプ材５３の中間高さ位置に別のフィルタを設けることができる。また、吸引口５３ａの位置のフィルタ５４に加えて、第２のフィルタを例えばパイプ材５３の中間高さ位置や上端付近に設けることもできる。
【００３９】
中空体５０ｂの内部に延びたパイプ材５３の上端部周壁に複数の孔５３ｂが形成され、この孔５３ｂを通してパイプ材５３の下端吸引口５３ａからパイプ材５３の中に吸入した空気が中空体５０ｂ内に導入されるようになっている。中空体５０ｂは常時はその外周を拘束部材としての不図示の紐で縛ったり、外周に拘束部材としての不図示のテープ材を巻き付けたりしておくことで図４（Ａ）のように縮径した状態に保持しておく。そして使用時（トナー補給時）に紐やテープ材を除去して中空体５０ｂを弾性的に復元膨張させる。
【００４０】
この粉体補給装置５０によってトナーホッパ４０ａにトナーを補給する場合、図４（Ａ）のようにトナーホッパ４０ａの供給口４７に粉体補給装置の小径筒部５０ａ２を装着した後、シールプレート５２をそのタブ５２ａに指や爪等を引っ掛けて引き抜く。シールプレート５２を引き抜いても粉体貯留部５０ａ内のトナーＴはスムーズに落下しないことが多い。そこで中空体５０ｂの周りを締め付けていた紐やテープを除去する。これにより、図４（Ｂ）のように中空体５０ｂがその弾性復元力によって勢い良く元の形状に復帰し、この弾性復元によって中空体５０ｂの内容積が一気に拡大してパイプ材５３の先端の吸引口５３ａからトナーホッパ４０ａ内の空気が中空体５０ｂ内に勢い良く吸い込まれる。
【００４１】
この結果、トナーホッパ４０ａ内が粉体貯留部５０ａ内よりも低圧となる差圧が発生し、この差圧によって粉体貯留部５０ａからトナーホッパ４０ａ内への空気流が発生する。そしてこの空気流に乗るようにして粉体貯留部５０ａ内のトナーＴが排出部５１から排出されてトナーホッパ４０ａに流れ込む。このように、本発明の実施形態に係る粉体補給装置５０は粉体貯留部５０ａからトナーホッパ４０ａに流れる空気流を利用して強制的にトナーＴをトナーホッパ４０ａ内に流し込むので、粉体補給装置５０を斜め又は水平に倒した状態でも粉体補給が可能である。
【００４２】
ところで、トナーホッパ４０ａ内にトナーが少量でも残っていると、このトナーがパイプ材５３の吸引口５３ａに吸い込まれてフィルタ５４が目詰まりを起こす可能性がある。フィルタ５４が目詰りを起こすとトナーホッパ４０ａ内の脱気効率が低下してトナーホッパ４０ａに対する粉体充填率が低下する。特に、シールプレート５２を先に開放せず、中空体５０ｂを先に膨張作動させてトナーホッパ４０ａ内と粉体貯留部５０ａ内の差圧をある程度拡大してからシールプレート５２を開放する補給方法では、トナーホッパ４０ａ内の空気が非常に勢い良くパイプ材５３の吸引口５３ａから吸い込まれる。従って、このような補給方法ではフィルタ５４が目詰まりする可能性がいっそう高まる。
【００４３】
そこで、フィルタ５４が目詰まりを起こした場合、中空体５０ｂを手で圧縮することにより中空体５０ｂの内圧を高め、中空体５０ｂ内の空気をいったんパイプ材５３を通してトナーホッパ４０ａ内に逆流させる。これにより、フィルタ５４に付着したトナーをトナーホッパ４０ａ内に吹飛ばして目詰まりを解消することができる。圧縮していた中空体５０ｂから手を離すと、中空体５０ｂが再び膨張して前述と同様に粉体貯留部５０ａ内のトナーＴが排出部５１から排出されてトナーホッパ４０ａに流れ込む。
【００４４】
前述した実施形態では排出部５１を抜き差し自在のシールプレート５２で閉じるようにしたが、粉体補給装置５０をトナーホッパ４０ａに装着した後、粉体補給装置５０をその中心軸回りに回転させることによって排出部５１を開閉することも可能である。図５Ａ、図５Ｂはこのような回転開閉機構を概念的に示したもので、粉体貯留部５０ａの小径筒部５０ａ２から下方に延長した粉体排出筒５５を、パイプ材５３の下端部の周囲に隙間を明けて同心状に配置している。そしてこの粉体排出筒５５の外周に円筒状の差込部５６を回転自在に嵌め込み、差込部５６の外周に左右一対でタブ５７を突設している。
【００４５】
粉体排出筒５５と差込部５６の周壁には、周方向１箇所又は数カ所に開口部５５ａ、５６ａを設けている。そして、粉体排出筒５５に対する差込部５６の回転位置によって、図５Ｂ左側のように、内外の開口部５５ａ、５６ａが互いに合致して粉体排出筒５５の内側と差込部５６の外側が連通する。或いは、図５Ｂ右側のように、開口部５５ａ、５６ａが互いに周方向にずれて粉体排出筒５５の開口５５ａの外側が差込部５６で閉じられる。なお、差込部５６と粉体排出筒５５の間には不図示のバネが設けられ、このバネによって常時は開口部５５ａと５６ａが周方向にずれた閉状態に保持されている。
【００４６】
一方、トナーホッパ４０ａ側には図示するような突起部５８が供給口４７の外側において径方向に左右一対で垂直に設けられ、この突起部５８は、平面視で供給口４７を中心とする円弧状の壁部を構成している。そして、その突起部５８の周方向の一端に差込部５６のタブ５７を水平方向から受け入れる開口部５８ａが形成され、反対側の他端にタブ５７が突き当たる第１壁部５８ｂが形成され、また突起部５８の上部に内側に張り出した第２壁部５８ｃが形成されている。
【００４７】
そして、トナーホッパ４０ａの供給口４７に粉体補給装置５０の差込部５６を差し込んだ後、粉体補給装置５０を図５Ａで矢印方向に９０°前後回転させることで差込部５６の一対のタブ５７を突起部５８の内側に入れ、タブ５７を第１壁部５８ｂに突き当てる。これで差込部５６の更なる矢印方向の回転が拘束され、この拘束状態で粉体補給装置５０を不図示のバネに抗して矢印方向にさらに回転させると、粉体排出筒５５と差込部５６の相対回転により開口部５５ａ、５６ａ同士が合致する。この結果、粉体貯留部５０ａ内のトナーＴを互いに合致した開口部５５ａ、５６ａを通してトナーホッパ４０ａ内に排出することが可能になる。また、この開状態では一対のタブ５７の上方への移動が突起部５８の第２壁部５８ｃによって拘束されるので、粉体補給装置５０がトナーホッパ４０ａから不測に外れることがない。
【００４８】
トナーの補給を終えて粉体補給装置５０をトナーホッパ４０ａから取り外す時、粉体補給装置５０を図５Ａの矢印方向と反対方向に回転させる。これにより開口部５５ａと５６ａが不図示のバネの力で周方向にずれた閉状態に復帰し、一対のタブ５７が突起部５８の開口部５８ａから外に出ると粉体補給装置５０を上方に引き抜くことが可能になる。このように、図５Ａの粉体補給装置５０は装置本体を手で持って所定角度回転させた状態に保持している間だけトナーが補給され、手を離すとバネの力で開口部５５ａ、５６ａが互いに周方向にずれて自動的に閉じるので、不測にトナーが飛散するおそれがない。
【００４９】
図５Ａ、図５Ｂは粉体排出筒５５と差込部５６の各周壁に開口部５５ａと５６ａを設けたが、粉体排出筒５５と差込部５６の各底壁の１箇所又は数カ所に開口部５５ｂ、５６ｂを設けることも可能である。図６はこのような開口部５５ｂ、５６ｂをパイプ材５３の周囲に左右一対で円弧状に形成したもので、前記と同様に差込部５６のタブ５７を突起部５８の第１壁部５８ｂで拘束した状態で粉体排出筒５５を図６（Ａ）で時計方向に回転させると、図６（Ｂ）のように開口部５５ｂ、５６ｂ同士が合致する開状態になってトナーの排出が可能になる。なお、トナー排出面積を拡大するために粉体排出筒５５と差込部５６の各周壁と底壁の両方に開口部５５ａ、５５ｂ、５６ａ、５６ｂを形成してもよい。
【００５０】
次に、図７は弾性復元力を有する中空体５０ｂに代えて、真空容器６０を粉体貯留部５０ａの上端部に配置したものである。この真空容器６０の大きさは、前述した中空体５０ｂと同程度で構成することが可能であるが、必要に応じて中空体５０ｂよりも大きくしたり小さくしたりすることができる。真空容器６０を形成する材料には、樹脂、ゴム材、金属などを用いることができる。真空容器６０は、前述した中空体５０ｂを真空引きしたものを使用することも可能であり、その場合は中空体５０ｂの自己膨張による吸引作用と真空引きによる吸引作用の両方が得られる。
【００５１】
図７の変形例では、図８（Ａ）のように粉体補給装置５０をトナーホッパ４０ａに装着した後、図８（Ｂ）のようにパイプ材５３の中に配置したシール材としての弁６１を不図示の弁開閉機構によって開放する。弁６１は、例えば一端がパイプ材５３の内側面に固定されたＰＥＴなどの可撓性材料で構成することができ、図８で上向きにのみ開放するようになっている。この弁６１は、常時は外部から差込ピンやねじ巻き式固定具等で閉じた状態に固定しておき、固定具を緩めることで弁６１の固定力が解除されて弁６１が開く仕組みである。弁６１が開くと真空容器６０の負圧によって粉体貯留部５０ａからトナーホッパ４０ａ内への強力な空気流が発生し、中空体５０ｂによるトナー補給量を上回る多量のトナーを補給することが可能である。
【００５２】
弁６１を開閉する機構は、前述したものの他に、図５Ａの粉体排出筒５５と差込部５６の相対回転を利用した開閉機構にすることも可能である。このような弁開閉機構では、トナーホッパ４０ａに対する粉体補給装置５０の装着動作と連動して弁６１を開くことができるから、ユーザ又はサービスマンが簡単にトナーを補給することができる。また、粉体補給装置５０を反対方向に回転することで粉体排出部（開口部５５ａ、５５ｂ又は開口部５６ａ、５６ｂ）だけでなく真空吸引通路の弁６１も閉じてトナーの補給を停止することができるので、トナーを必要量だけ補給することができる。
【００５３】
図９は真空容器６０内の圧力とトナーホッパ４０ａの粉体充填率との相関関係を示したもので、真空容器６０内の圧力が低いほどトナーホッパ４０ａ内の粉体充填率が高まることを示している。この相関関係は、平均粒径５μｍ、円形度０．９８以上、小径外添量１．５％以上のトナーを使用した実験により求めた。ここで「小径外添量」とは、トナーに含まれる小粒径の外添剤（一次粒子径７ｎｍ〜３０ｎｍの無機微粒子）の量のことであり、小径外添量１．５％以上は、トナー母体１００重量部に対して添加した外添剤の量が１．５重量部以上であることを意味する。本明細書で使用する外添剤の粒径は一次粒子径をいう。
【００５４】
粉体充填率は、実充填量÷最大充填量で表し、最大値は１．０である。この相関関係から、使用する真空容器６０の圧力を必要な充填率から決定することができる。なお、本発明の実施形態に用いるトナーは、異形トナーでも球形トナーでもよく、外添剤についてもシリコンオイル含有シリカが含まれていてもよいし含まれていなくてもよい。
【００５５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。図１０（Ａ）（Ｂ）は弾性復元力を有する中空体５０ｂの変形例として、蛇腹形の中空体５０ｂ１を設けたものである。この中空体５０ｂ１は天然ゴム、合成ゴム等の軟らかく反発弾性のよい材料によって蛇腹状周壁を有する縦型円筒状に成形され、上下方向に弾性的に伸縮可能とされている。そして常時は不図示の拘束部材によって図９（Ａ）のように上下方向に圧縮された状態に保持され、拘束部材を除去すると図９（Ｂ）のように自己復元力で上方に伸長するようになっている。なお、パイプ材５３の上端部は中空体５０ｂ１の伸縮の妨げにならない低い位置で中空体５０ｂ１内に開口させておく。
【００５６】
図１１（Ａ）（Ｂ）は図１０（Ａ）（Ｂ）の蛇腹形中空体５０ｂ１の中に圧縮バネ６２を設けたもので、中空体５０ｂ１の弾性復元力が劣る場合でも圧縮バネ６２を設けることで十分な気体吸引力を発生することができる。また、圧縮バネ６２をより強力なものに変更したり複数段設けたりすることで粉体補給能力を高めることができる。また、前記中空体５０ｂ、５０ｂ１又は真空容器６０は１個だけでなく２個以上の多段で設け、これら多段の中空体５０ｂ、５０ｂ１又は真空容器６０を１段又は複数段ずつ段階的に作動させたり、一時に一括して全作動させたりしてもよい。
【００５７】
図１２（Ａ）（Ｂ）は図１０（Ａ）（Ｂ）の蛇腹形中空体５０ｂ１の上部内面に中空体５０ｂ１の拘束部材を兼ねた栓６３を一体的に設けたものである。栓６３をパイプ材５３の上端開口にスナップフィットすることにより中空体５０ｂ１を収縮状態に拘束し、栓６３を外部からの力でパイプ材５３の上端開口から外すことにより中空体５０ｂ１の上方に向けた自己弾性膨張を可能にする。
【００５８】
図１３（Ａ）（Ｂ）は図７の真空容器６０の上壁内面に弁として機能するダイヤフラム式密閉部６４を形成したものである。比較的薄肉の密閉部６４をパイプ材５３の上端開口に大気圧で気密的に密着させることにより真空容器６０の真空圧を保持し、密閉部６４の外側の取っ手６５を大気圧に抗して引き上げることで密閉部６４をパイプ材５３の上端開口から離脱させ、これにより真空容器６０による真空引きを可能にする。
【符号の説明】
【００５９】
４０ａ  トナーホッパ（粉体収容部）
５０  粉体補給装置
５０ａ  粉体貯留部
５０ｂ  中空体（気体吸引部）
５１  排出部（粉体排出部）
５３  パイプ材
５４  フィルタ
５５  粉体排出筒
５６  差込部
６０  真空容器（気体吸引部）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６０】
【特許文献１】特開平８−１７１２８１号公報
【図１】
2013045061.tif 000003
【図２】
2013045061.tif 000004
【図３Ａ】
2013045061.tif 000005
【図３Ｂ】
2013045061.tif 000006
【図４】
2013045061.tif 000007
【図５Ａ】
2013045061.tif 000008
【図５Ｂ】
2013045061.tif 000009
【図６】
2013045061.tif 000010
【図７】
2013045061.tif 000011
【図８】
2013045061.tif 000012
【図９】
2013045061.tif 000013
【図１０】
2013045061.tif 000014
【図１１】
2013045061.tif 000015
【図１２】
2013045061.tif 000016
【図１３】
2013045061.tif 000017