(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体ポンプによって現像装置に移送するトナーを収納する画像形成装置用のトナー収納容器において、
該トナー収納容器が保護ケースとしての外箱と、該外箱内に収納されるフレキシブルなシート材からなるトナー袋とから構成され、該トナー袋内に空気を供給する空気供給路と、トナー袋内のトナーを吸引するためのトナー補給路とを有する、画像形成装置本体のセット部に設けられたノズルが挿入されるトナー排出孔が下部中央に設けられているとともに、該トナー排出孔に向かって先細りとなる形状に形成されており、
トナー袋の前記トナー排出孔と反対側の上面には、空気を通すがトナーを通さない通気性フィルタで覆われた脱気部としての開口部が設けられており、
前記セット部に上方からセットされる際、前記トナー排出孔に鉛直方向の下部側から前記ノズルが挿入され、
該ノズルを介して鉛直方向下部側から供給される空気は収納されているトナー層を通過して前記通気性フィルタからトナー袋外部に抜ける
ことを特徴とするトナー収納容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に用いるトナー収納容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置においては、現像装置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容器を配置し、そのトナー収納容器から直接またはトナーホッパを介して現像装置内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装置へのトナーの移送はスクリューやバドル等の機械的なオーガ手段を用いて行っていた。
【０００３】
しかしながら、上記した機械的なオーガ手段によってトナー移送する場合、スクリューがほぼ直線状にしか配置できない等により、トナー収納部やトナー補給装置は現像装置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。このため、トナー補給装置の構成が複雑となり、コスト高、低生産性、機械メンテナンス性を阻害し、トナー品質特性の保護、維持の確保も大変で、なおかつユーザーによるトナー収納容器交換作業の操作性にも難があった。
【０００４】
このような問題を生じにくいトナー補給装置が特開平４−９０８２号公報に開示されており、このトナー補給装置では吸引手段の吸引力によりトナーを搬送している。かかる装置では、トナー収納容器と現像装置がどのような位置関係にあってもトナーを補給できる等の利点を有するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、通常、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く、その移送が困難であることが知られている。したがって、上記トナー補給装置では、トナーが吸引パイプの先端やその途中でトナー詰まりが生じ、スムーズなトナー補給ができない場合が発生し易いという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記した従来の事情を鑑み、残留するトナー量を大幅に低減することができる画像形成装置用のトナー収納容器を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、粉体ポンプによって現像装置に移送するトナーを収納する画像形成装置用のトナー収納容器において、該トナー収納容器が保護ケースとしての外箱と、該外箱内に収納されるフレキシブルなシート材からなるトナー袋とから構成され、該トナー袋内に空気を供給する空気供給路と、トナー袋内のトナーを吸引するためのトナー補給路とを有する、画像形成装置本体のセット部に設けられたノズルが挿入されるトナー排出孔が下部中央に設けられているとともに、該トナー排出孔に向かって先細りとなる形状に形成されており、トナー袋の前記トナー排出孔と反対側の上面には、空気を通すがトナーを通さない通気性フィルタで覆われた脱気部としての開口部が設けられており、前記セット部に上方からセットされる際、前記トナー排出孔に鉛直方向の下部側から前記ノズルが挿入され、該ノズルを介して鉛直方向下部側から供給される空気は収納されているトナー層を通過して前記通気性フィルタからトナー袋外部に抜けることを特徴とするトナー収納容器を提案する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
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、本発明のトナー収納容器を用いるトナー補給装置を具備した画像形成装置の一例であるカラーレーザプリンタを示す概略図である。このカラーレーザプリンタは、装置本体１の下部に給紙部２が配置され、その上方に作像部３を配置した構成となっている。作像部３には、給紙側を下で、排紙側を上となるように傾斜して配置された転写ベルト装置が設けられている。転写ベルト装置は、複数のベルト車２２、本例では４のベルト車２２に巻き掛けられたエンドレスの転写ベルト２０を有し、該転写ベルト２０の上部走行辺２１には、下から順にマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、黒（Ｂｋ）用の４つの作像ユニット４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋが並列配置されている。
【００１９】
図１および図２において、各作像ユニット４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋは、像担持体としての感光体ドラム５が設けられ、該感光体ドラム５は図示していない駆動手段によって時計方向へ回転駆動される。感光体ドラム５の回りには、帯電手段としての帯電ロール６、光書込み装置８によってレーザ光による書込みが行われる光書込み部、現像手段として現像装置１０、クリーニング手段としてクリーニング装置９が設けられている。現像装置１０は、トナーとキャリアからなる２成分現像装置であって、消費されたトナー量に応じた後述するトナー補給装置によりトナーが補給される。
【００２０】
次に、図１に示すカラープリンタのフルカラープリントを行う作像動作についてマゼンタ用の作像ユニット４Ｍにより説明する。
帯電ロール６によって帯電された感光体ドラム５には、図示していないＬＤ（レーザダイオード）を駆動してレーザ光をポリゴンミラー８０に照射し、シリンダーレンズ等を介して反射光を感光体ドラム５上に導く光書込み装置８により、マゼンタトナーで現像する光像の光書込みが行われる。この書込みにより感光体ドラム５上にはパソコン等のホストマシーンより送られた画像データに基づいた静電潜像が形成され、該潜像は現像装置１０によってマゼンタトナーの可視像となる。
【００２１】
一方、給紙部２からは転写材として指定された用紙が給紙され、給紙された用紙は転写ベルト２０の搬送方向上流側に設けられたレジストローラ２３に一旦突き当てられる。そして、用紙は上記可視像に同期するようにして転写ベルト２０上に給送され、該ベルトの走行により感光体ドラム５に対向する転写位置に到る。この転写位置では、転写ベルト２０の裏面側に配置された転写ロール２４の作用によりマゼンタトナーの可視像が用紙に転写される。
【００２２】
上記作像動作に同様にして、他の作像ユニット４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋにおいてもそれぞれの感光体ドラム５の表面に各トナーによる可視像が形成され、これら可視像は転写ベルト２０によって搬送される用紙が各転写位置に到来するごとに重ね転写される。したがって、本カラープリンタはフルカラーの画像がモノクロとほぼ同様な短時間で用紙に重ね転写される。転写後の用紙は、転写ベルト２０から分離されて、定着装置３０により定着される。定着を終えた用紙は、通常、そのまま機外に排紙されるか、このとき用紙は反転されて装置本体１の上面に設けられた排紙トレイ４０に裏面排紙される。プリンタにとって裏面排紙は、プリントをページ順に並べるためのほぼ必須の条件となっている。
【００２３】
次に、トナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋに収納されたトナーを各作像ユニット４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋに補給するトナー補給装置について、図２を用いて説明する。なお、各作像ユニット４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋに補給するトナー補給装置は実質上、同一構造に構成されている。
【００２４】
現像装置１０には、その近傍または一体に吸い込み型の粉体ポンプ１１０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１１０の構成は、図２に示すように、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１４２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１４３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１４４とを有している。上記ロータ１４２は、ピン継ぎ手により連結された駆動軸１４５に一体連結された歯車１４６を介して回転駆動される。なお、符号１４７は電磁クラッチであり、該クラッチにより粉体ポンプ１１０の稼働が制御されている。
【００２５】
また、上記ホルダ１４４の先端、すなわち、図２の右端にはトナー吸い込み部１４８が設けられ、トナー吸い込み部１４８と後述するノズル１６０に設けられたトナー用接続口１６５とトナー移送チューブ１４９によって接続されている。このトナー移送チューブ１４９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１１０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１４２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１１０が作動し、要求された量のトナーが現像装置１０に補給される。
【００２６】
一方、トナー収納容器１００がセットされる画像形成装置本体１に設けられたセット部２００は、現像装置１０と別体のユニットとして構成されている。このセット部２００には、トナー袋１０２内に挿入される断面が円形のノズル１６０が立設され、トナー収納容器１００は上方から画像形成装置本体１のセット部２００へセットされる。セット部２００に設けられたノズル１６０は、単管構造になっており、上部に断面錐状に形成された尖端部材１６１が一体成形または固着等により設けられ、この尖端部材１６１に続いてエアー供給路とトナー補給路とを兼ねる通路１６３が設けられている。ノズル１６０の内部は、単管構造になっており、通路１６３はノズル１６０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移送チューブ１４９が接続されたトナー用接続口３５が設けられている。また、通路１６３にはトナー用接続口１６５よりも上方で図の右方へ曲げられ、エアー接続口１６４が設けられている。
【００２７】
エアー接続口１６４は、本実施形態の場合、エアー供給装置におけるエアー供給源としてのエアーポンプ１５１にエアー移送パイプ１５２を介して接続されている。このエアーポンプ１５１が作動すると、該ポンプからエアー移送パイプ１５２およびエアー供給路１６２を介してトナー収納容器１００内に対し下部側よりエアーが噴出される。そして、トナー収納容器１００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攪拌しながら流動化させる。
【００２８】
トナー収納容器１００は、保護ケースとしての外箱１０１と、その外箱１０１内に着脱可能に収容されたフレキシブルで変形可能な袋状体としてのトナー袋１０２とを有するバックインボックスタイプに構成されている。この外箱１０１は、剛性を有する紙、段ボール、樹脂等の材料から作られ、トナー袋１０２が殆ど隙間なく収まる程度の内部空間を有している。トナー収納容器１００は、トナーを収納したトナー袋１０２がフレキブルであっても、外箱１０１内に収めることで保護されるだけでなく、ハンドリング性が向上するため容器の取り扱いが行い易く、保管時の整理も行い易いという利点が得られる。
【００２９】
また、トナー袋１０２の袋部分はポリエステルフィルム、ポリエチレンフィルム等のフレキシブルなシート材（８０〜１２５μｍ程度の厚み）を単層または複層構成にして袋状容器形状のものである。そして、トナー袋１０２はその下部中央にトナー排出孔１０４が設けられ、ポリエチレンやナイロン等に樹脂から作られた口金部材１０３が固定されて構成されている。口金部材１０３のトナー排出孔１０４には、自閉弁の役割を持つ単層または複層のシール１０５が設けられ、シール１０５は非通気性の発泡スポンジ等からなる弾性体によって構成されている。また、トナー袋１０２はトナーが残留しにくいように、トナー排出孔１０４に向かって先細りとなる形状に形成されている。したがって、このように構成されたトナー収納容器１００は、セット部２００にセットされたとき、鉛直方向の下部側、すなわち真下からノズル１６０が挿入される。
【００３０】
ところで、上記構成された画像形成装置は粉体ポンプ３によってトナーが吸引されるとき、トナー収納容器１００の底部に向かう斜面の角度が小さいと、重力によってトナーがノズル１６０付近に落ちにくくなり残留トナーになる。この容器内の残留トナーは、トナー収納容器１００内に大量のエアーを供給してトナーを十分に攪拌させ、流動化させることによりトナーが吸引され易くなるので、その残量を大幅に減少させることができる。しかし、トナー収納容器１００に供給できるエアー量はその容積に応じた量に制限されるため、エアー不足によってトナーを十分に攪拌できない恐れがある。
【００３１】
この場合、図３（ａ），（ｂ）に示すように、トナー収納容器１００に内部圧力を減圧するため、脱気部としての開口部１０６を設け、その開口部１０６をエアーは通すがトナーを通さない通気性フィルタ１０７で覆っている。この通気性フィルタ１０７は、トナーを十分に攪拌したエアーが抜けるように、ノズル１６０が挿入されるシール１０５と反対側である上面に設けられている。
【００３２】
このように構成すると、トナー収納容器１００に供給されたエアーの一部が通気性フィルタ１０７から容器外へ抜けるので、トナー収納容器１００にはほぼ制限なくエアーを供給することができる。よって、トナー収納容器１００のトナーは大量に供給したエアーで十分に攪拌されるため、粉体ポンプ１１０によるトナーの吸引がよりスムーズに行われ、容器内に残留するトナー量を大幅に減らすことができる。
【００３３】
上記のように、トナー収納容器１００に通気性フィルタ１０７を設けると、トナー収納容器１００に大量のエアーを供給することができる。大量エアーの供給は、エアーポンプ１５１を用いて行っているが、上記フルカラー画像形成装置では４個のトナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋを具備しており、したがって、エアー供給装置も４台設ければよいが、エアーポンプ１５１を複数台設けることはコストも嵩むし、その設置スペースも必要になる。
【００３４】
そこで、本発明は次のように構成している。
図４は、本発明の一実施形態を示す概略説明図である。
図４において、トナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋにはそれぞれ色の異なるイエロー、マゼンタ、シアンおよび黒のトナーを収納されており、これらのトナー収納容器１００にはそれよりも少ない設置数、本例では１台のエアーポンプ１５１によってエアー供給を行うように構成されている。この場合、エアーポンプ１５１に接続したエアー搬送パイプ１５２に供給路を４つに分ける四股部１５３を設け、４つの搬送パイプ１５２Ｍ，１５２Ｃ，１５２Ｙ，１５２Ｂｋをそれぞれトナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋに挿入されるノズル１６０Ｍ，１６０Ｃ，１６０Ｙ，１６０Ｂｋに接続されている。そして、搬送パイプ１５２Ｍ，１５２Ｃ，１５２Ｙ，１５２Ｂｋには、それぞれエアーの供給をオン・オフする開閉弁１５４Ｍ，１５４Ｃ，１５４Ｙ，１５４Ｂｋを設けている。なお、エアーポンプ１５１の作動と開閉弁１５４Ｍ，１５４Ｃ，１５４Ｙ，１５４Ｂｋの開閉は図示していない制御部によって制御される。
【００３５】
このように構成されたカラーの画像形成装置は、トナー収納容器１００の数より少ない設置数のエアーポンプ１５１によって、それらにエアーを供給することができるので、省スペース、低コストを実現できる。
【００３６】
図５は、本発明の他の実施形態を示す概略説明図である。
図５において、エアーポンプ１５１と各トナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋの間にはエアーを貯められるエアー貯留部としてのサージタンク１５５が設けられている。このサージタンク１５５には、トナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋに挿入されるノズル１６０Ｍ，１６０Ｃ，１６０Ｙ，１６０Ｂｋに接続された搬送パイプ１５２Ｍ，１５２Ｃ，１５２Ｙ，１５２Ｂｋが設けられている。そして、サージタンク１５５の各出口もしくは搬送パイプ１５２Ｍ，１５２Ｃ，１５２Ｙ，１５２Ｂｋの適所に開閉弁１５４Ｍ，１５４Ｃ，１５４Ｙ，１５４Ｂｋを設けている。
【００３７】
このような構成においても上記実施形態と同様に装置の省スペース、低コストを実現できる。
なお、図４および図５に示す実施形態において、同時複数のトナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋにエアーを供給しようとして複数の開閉弁１５４Ｍ，１５４Ｃ，１５４Ｙ，１５４Ｂｋを開くと、トナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋに供給されたエアー量にばらつきが生じる。すなわち、２個の開閉弁１５４をオンしても、容器に収納されているトナー量が少ない等の圧の弱い方へ多くのエアーが供給される等によって供給量は２分の１ずつにならず、エアー供給量の管理ができない。
【００３８】
そこで、図４に示す実施形態においては図６に示すように、エアーポンプ１５１と開閉弁１５４Ｍ，１５４Ｃ，１５４Ｙ，１５４Ｂｋのオンを同期させるとともに、同時に複数の開閉弁がオンしないように制御する。また、図５に示す実施形態においては図７に示すように、サージタンク１５５を設けているので、エアーポンプ１５１と開閉弁１５４Ｍ，１５４Ｃ，１５４Ｙ，１５４Ｂｋのオンを同期させる必要はないが、同時に複数の弁がオンしないように制御する。
【００３９】
このように制御すれば、トナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋに供給されるエアー量をエアーポンプ１５１の能力と作動時間から容易に把握することができ、その管理も簡単に行い得る。
【００４０】
図８は、上記した実施形態の変形例を示す概略説明図である。
図８において、エアーポンプ１５１に接続したエアー搬送パイプ１５２には供給路を４つに分ける四股部１５３が設けられ、４つの搬送パイプ１５２Ｍ，１５２Ｃ，１５２Ｙ，１５２Ｂｋをそれぞれトナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋに挿入されるノズル１６０Ｍ，１６０Ｃ，１６０Ｙ，１６０Ｂｋに接続されている。そして、搬送パイプ１５２Ｍ，１５２Ｃ，１５２Ｙ，１５２Ｂｋには、それぞれエアーを貯められるエアー貯留部としての弁付サージタンク１５５Ｍ，１５５Ｃ，１５５Ｙ，１５５Ｂｋとエアーの供給をオン・オフする弁装置としての開閉弁１５４Ｍ，１５４Ｃ，１５４Ｙ，１５４Ｂｋが設けられている。
【００４１】
このような構成においても上記実施形態と同様に装置の省スペース、低コストを実現でき、しかも、個々に弁付サージタンク１５５Ｍ，１５５Ｃ，１５５Ｙ，１５５Ｂｋを備えているので、同時に複数のトナー収納容器１００へエアーを供給することができる。さらに、トナー収納容器１００内のトナーはエアー供給と粉体ポンプ１５１により排出されるので、残留トナーがほとんど無く、経済的であり且つ使用後のトナー収納容器１００の処置が安全かつ衛生的に行える。
【００４２】
また、図１に示すカラープリンタにおいて、各トナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋへのエアー供給は図９および図１０のフローに基づいて制御される。
【００４３】
図９において、トナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋへのエアー供給は現像装置１０にトナー補給されると行うが、エアーの供給頻度等を考慮してリピート枚数が奇数のときに行う。このため、まずリピート枚数ｎが奇数かを判断する。次に、リピート枚数が奇数の場合、現像クラッチ（図示せず）がオンされたかが判断され、現像クラッチがオンされると、紛体ポンプ１１０のクラッチ１４７がオンされたかが判断される。クラッチ１４７がオンされると、現像装置にトナーが補給され、そしてクラッチ１４７のオフかを監視して、そのオフによるトナー補給動作が終了すると、エアーを供給する。このとき、エアー供給は単独で行うため、図１０のフローに示すように、トナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋの中から１ずつ選択されてエアー供給が行われる。エアー供給中はクラッチ１４７がオンしたり、エアー供給設定時間を経過すると、エアー供給を終了させている。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１の構成によれば、空気を供給しても内部圧力上昇を防止でき、空気がトナーを攪拌して流動化させ、しいては残留トナー量を大幅に減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のトナー収納容器を用いるトナー補給装置を具備した画像形成装置の一例であるカラーレーザプリンタを示す概略図である。
【図２】  そのトナー補給装置を示す構成図である。
【図３】  （ａ），（ｂ）はトナー収納容器の正面および平面図である。
【図４】  本発明の一実施形態を示す概略説明図である。
【図５】  本発明の他の実施形態を示す概略説明図である。
【図６】  図４の実施形態の制御例を示すタイミングチャートである。
【図７】  図５の実施形態の制御例を示すタイミングチャートである。
【図８】  本発明の変形例を示す概略説明図である。
【図９】  図１のカラープリンタのエアー供給に関する制御フロー図である。
【図１０】  図９のフロー図における一部の詳細を示すフロー図である。
【符号の説明】
１０  現像装置
１００  トナー収納容器
１０７  通気性フィルタ
１４０  粉体ポンプ
１４９  トナー移送チューブ
１５１  エアーポンプ
１５２  エアー搬送パイプ
１５４  開閉バルブ
４４，４４Ｙ，４４Ｍ，４４Ｃ，４４Ｋ  サージタンク
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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