(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に収容したトナーを吐出するトナー吐出口を有するトナー収容器と、
このトナー収容器を保持し上記トナー吐出口から吐出されたトナーを画像形成装置本体側に補給する保持手段と、
この保持手段に保持されたトナー収容器を回転駆動する回転駆動手段とを有し、
上記トナー吐出口に着脱可能に係合したキャップにより上記トナー吐出口が開閉可能であって、
上記回転駆動手段がトナー収容器を回転駆動することにより、トナー吐出口に係合した上記キャップがトナー吐出口から離脱し、このトナー吐出口からのトナーの吐出が可能となるトナー補給装置を備えた画像形成装置において、
上記キャップは上記トナー吐出口と反対側に突起部を有し、
上記保持手段は上記突起部と対向する位置にこの突起部と係合可能な凹部からなる係合部を有し、
上記キャップを上記トナー収容器とともに上記係合部側に付勢する付勢手段を有し、
上記キャップを上記トナー吐出口から離間させる方向に付勢する、上記付勢手段とは別のばねを有し、
上記トナー収容器の回転に伴い上記突起部が上記付勢手段によって上記係合部の凹部に係合し、上記突起部が上記回転駆動手段によって上記トナー収容器に対して相対的に回転駆動されることにより上記トナー吐出口から離脱する上記キャップを、上記ばねにより上記トナー吐出口から離間させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、上記キャップが上記トナー収容器とのネジ又はバヨネットによって上記トナー吐出口に着脱可能とされていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の画像形成装置において、上記トナー収容器がその内周面に螺旋突条を有するスクリューボトルであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一つに記載の画像形成装置において、上記トナー収容器が上記保持手段に略水平に保持されることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられるトナー補給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置の現像部にトナーを補給するためのトナー補給装置であって、トナーを吐出するトナー吐出口を有するトナー収容部と、このトナー収容部を保持し、トナー収容部から吐出されたトナーを画像形成装置側に補給する保持手段とを有し、トナー吐出口からのトナー吐出を制御する構成のトナー補給装置が提案されている。使用者がトナーに触れることなく容易にトナー交換ができるように、このトナー収容部としてのトナーボトルを交換することによりトナー交換を行うようにしたトナー補給装置が、特開平９−６１１５号、特開平９−８０８８２号、及び特開平５−２４１４４３号において提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の構成では、交換部品であるトナーボトルをトナーの搬送に用いることができ、比較的コストを抑えることができるが、トナー吐出口を塞ぐキャップをこのトナー吐出口から離脱可能な構成として、トナー吐出口からのトナーの吐出を制御する特開平９−６１１５号、特開平９−８０８８２号に記載のトナー補給装置では、キャップをトナー吐出口から離脱するための構成が複雑であるため、部品点数の増加によるコスト上昇、装置の大型化の問題がある。また、特開平５−２４１４４３号に記載のトナー補給装置は、トナーボトルのセットのみでトナーの吐出口を開閉するシャッターの駆動が可動となりトナーの吐出が可能となるので、操作性に優れ、比較的簡単な構成であるが、特開平９−６１１５号、特開平９−８０８８２号に記載されているような、トナー吐出口をトナーボトルの一端側の中央部に設けた構成とすることが困難である。
【０００４】
本発明は、その一端側中央部に、内部に収容したトナーを吐出するトナー吐出口を有する筒状のトナー収容器にも適用でき、またトナー吐出口の開口を制御でき、構造が簡単で操作性がよく、安価なトナー補給装置の提供を目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、内部に収容したトナーを吐出するトナー吐出口を有するトナー収容器と、このトナー収容器を保持し上記トナー吐出口から吐出されたトナーを画像形成装置本体側に補給する保持手段と、この保持手段に保持されたトナー収容器を回転駆動する回転駆動手段とを有し、上記トナー吐出口に着脱可能に係合したキャップにより上記トナー吐出口が開閉可能であって、上記回転駆動手段がトナー収容器を回転駆動することにより、トナー吐出口に係合した上記キャップがトナー吐出口から離脱し、このトナー吐出口からのトナーの吐出が可能となるトナー補給装置を備えた画像形成装置において、上記キャップは上記トナー吐出口と反対側に突起部を有し、上記保持手段は上記突起部と対向する位置にこの突起部と係合可能な凹部からなる係合部を有し、上記キャップを上記トナー収容器とともに上記係合部側に付勢する付勢手段を有し、上記キャップを上記トナー吐出口から離間させる方向に付勢する、上記付勢手段とは別のばねを有し、上記トナー収容器の回転に伴い上記突起部が上記付勢手段によって上記係合部の凹部に係合し、上記突起部が上記回転駆動手段によって上記トナー収容器に対して相対的に回転駆動されることにより上記トナー吐出口から離脱する上記キャップを、上記ばねにより上記トナー吐出口から離間させることを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、上記キャップが上記トナー収容器とのネジ又はバヨネットによって上記トナー吐出口に着脱可能とされていることを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の画像形成装置において、上記トナー収容器がその内周面に螺旋突条を有するスクリューボトルであることを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３の何れか一つに記載の画像形成装置において、上記トナー収容器が上記保持手段に略水平に保持されることを特徴とする。
【００１２】
【実施例】
図１は本発明を適用したトナー補給装置１２０を備えた画像形成装置の一部すなわち図示しない画像形成装置本体に着脱自在に配設されるプロセスカートリッジ１００、トナー補給装置１２０とその周辺の構成とを示している。
【００１３】
プロセスカートリッジ１００には、像担持体としての感光体である感光体ドラム１の周囲に近接あるいは接触して、感光体ドラム１上に一様な電荷を帯電させる帯電ローラ２、感光体ドラム１上に静電潜像を形成するためのレーザー光３を発生する図示しない露光手段、静電潜像を顕像化してトナー像とする現像装置４、トナー像を図示しない転写紙に転写する転写ローラ５、感光体ドラム１上の残留トナーを除去するクリーニングブレード１３を有するクリーニング装置６、感光体ドラム１上の残電荷を除電する除電光７を発生する図示しない除電ランプが配置されている。現像装置４には、攪拌スクリュー８、９、現像スリーブ１０、ドクターブレード１１等が備えられている。転写ローラ５は画像形成装置本体側に設けられている。図１中、符号１２はトナー濃度センサを示している。現像装置４にはトナー補給装置１２０が接続されている。
【００１４】
プロセスカートリッジ１００における作像動作は次のように行われる。感光体ドラム１はＡ方向に回転し、除電光７により除電され、表面電位が０〜−１５０Ｖの基準電位に平均化される。次に帯電ローラ２により帯電され、表面電位が−１１００Ｖ前後となる。次に露光光３で露光され、光が照射された部分すなわち画像部は表面電位が０〜−２９０Ｖとなる。現像スリーブ１０には−８００Ｖ前後のバイアス電圧がかけられているため、現像スリーブ１０上のトナーが上記画像部分に付着する。
【００１５】
トナー像が作られた感光体ドラム１はさらに回転移動し、図示しない給紙部より用紙先端部と画像先端部とが転写ローラ５部で一致するようなタイミングで転写紙が送られ、転写ローラ５部で感光体１表面のトナー像が転写紙へ転写される。その後転写紙は加熱ローラを含む一対のローラを有する図示しない定着部に送られ、熱と圧力とによりトナーを融着されてコピーとして排出される。
【００１６】
感光体ドラム１上に残った残留トナーはクリーニングブレード１３により掻き落とされ、その後感光体ドラム１は除電光７により残留電荷を除電されてトナーの無いまっさらな状態となり、再び次の作像工程へ移る。
【００１７】
感光体ドラム１、帯電ローラ２、現像装置４及びクリーニングブレード１３等は、一体の感光体回りケース５０内に納められている。クリーニングブレード１３を有するクリーニング装置６で回収された残留トナーはトナー搬送コイル１４でにより現像装置４側に連結された一点鎖線で示す搬送パイプ１５へ搬送され、自由落下により攪拌スクリュー９を有する現像剤攪拌部へ送られ、トナーがリサイクルされる仕組みになっている。
【００１８】
図１、２に示すように、トナー補給装置１２０は、トナー収容器としてのトナーボトル１５と、このトナーボトル１５を載置するトナー受台１８と、トナー受台１８に一体的に設けられた第１のトナーホッパ部１６及び第２のトナーホッパ部１７と、第１のトナーホッパ部１６内部に配設されトナーボトル１５と一体的に回転する第１の回転部材としてのボトル保持部材１９と、第２のトナーホッパ部１７内部に配設される第２の回転部材としての回転部材２１とを有している。トナー受台１８と第１のトナーホッパ部１６とによりトナーボトルを保持する保持手段が構成されている。
【００１９】
ボトル保持部材１９は、トナーボトル１５の頭部を保持し、トナーボトル１５と一体的に回転可能に第１のトナーホッパ部１６に装着されており、開口部２３へトナーを押し出す本実施例では２枚であるが、複数の第１のトナー押出し部材としての押出し部材２０を有している。第２のトナーホッパ部１７内部には、回転部材２１が回転自在に収容されており、この回転部材２１には、トナーを開口部２５へ押し出す本実施例では２枚であるが複数の第２のトナー押出し部材としての押出し部材２２がそれぞれ取り付けられている。
【００２０】
第１のトナーホッパ部１６と第２のトナーホッパ部１７とが互いに接している部分には、第１の連通部としての開口部２３が形成されており、互いに連通している。この開口部２３の幅はＷ、長さはＬである。また、第２のトナーホッパ部１７のプロセスカートリッジ１００側の後述するトナー受入口２９に通ずる部分にも、開口部２５が形成されている。この開口部２５の外面は、トナー補給量を適正にするための弾性を有する補給量規制部材２６で覆われている。この規制部材２６にはトナー補給量を適正にするために幅ｗ、長さｌ、面積ｓの第２の連通部としての開口部２６ａを有している。開口部２６ａの外方近傍には、開口部２６ａ及び補給量規制部材２６を覆うトナー導入カバー２７が取り付けられており、このトナー導入カバー２７の下端には、トナー受入口２９に対向して水平状に開口するトナー供給口２８が形成されている。トナー供給口２８は、後述するシャッター部材４５により開閉される。
【００２１】
プロセスカートリッジ１００の現像装置４の攪拌スクリュー９の斜め上方には、水平状に開口するトナー受入口２９が形成されていて、トナー補給装置１２０がプロセスカートリッジ１００と連結されたときに、トナー供給口２８とトナー受入口２９とは互いに対向するようになっている。
【００２２】
トナー補給装置１２０の構成部品の詳細を詳細に説明する。
図２はトナー補給装置１２０の分解斜視図である。トナーボトル１５は、図示しない画像形成装置の図示しない本体後側板に固定された回転駆動手段としての駆動部３０によって回転駆動される。この駆動部３０は、ジョイント３１、付勢手段としてのスプリング３２、モータと軸３３の一部とを内蔵したケース部５１から構成されており、ジョイント３１の先端には、凹部３１ａと、３１ｂとがそれぞれ形成されている。これらに対応してトナーボトル１５の底面（後端面）には、ジョイント３１の凹部３１ａに嵌入する円柱状凸部からなるセンタ１５ｂと、凸部３１ｂ、３１ｂの側面に係合する角柱状凸部からなる軸方向突起１５ｃが形成されている。センタ１５ｂの凹部３１ａへの嵌入によってトナーボトル１５の底部が保持され、凸部３１ｂ、３１ｂに対する軸方向突起１５ｃの係合によってトナーボトル１５の回転が得られるものである。駆動部３０のジョイント３１、トナーボトル１５、及びトナーボトル１５の頭部に装着されたボトル保持部材１９は同一方向に回転する。
【００２３】
また、第２のトナーホッパ部１７内部に装着される回転部材２１は図示しない装置本体のブラケットに固定された、駆動部３４によって回転駆動される。駆動部３４はジョイント３５、モータと軸の一部とを内蔵したケース部５２から構成されており、ジョイント３５の先端には、凹部３５ａと、３５ｂとがそれぞれ形成されている。これらに対応して回転部材２１の底部には、図示を省略するが、トナーボトル１５の底面（後端面）に形成されているものと同様な、ジョイント３５の凹部３５ａに嵌入する円柱状凸部からなるセンタと、凸部３５ｂ、３５ｂの側面に係合する角柱状凸部からなる軸方向突起が形成されている。トナーボトル１５とジョイント３１との係合関係と同様に、凹部３１ａによって回転部材２１の底部が保持され、凸部３１ｂ、３１ｂによって回転部材２１の回転が得られる。
【００２４】
トナーボトル１５はスクリューボトルであって、その内周面には、螺旋状の突条が形成されており、この突条は外周面の螺旋状溝１５ｄとなって現れている。トナーボトル１５が回転されることにより、トナーがその螺旋状の突条に案内され、トナーボトル１５の一端側中央部に位置するトナー吐出口１５ａから吐出される。トナー吐出口１５ａには、詳細を後述するキャップ６１が着脱可能であって、トナーボトル１５の使用前は、トナー吐出を防止するためにキャップ６１がはめ込まれている。符号６２は、キャップ６１をトナー吐出口１５ａから離間させる方向に付勢するスプリングを示している。
【００２５】
トナーボトル１５の大径部である円筒状の本体部と、径が絞られたトナー吐出口１５ａとの間は、中間形の中間部１５ｆが形成されていて、中間部１５ｆのトナー吐出口１５ａ側の端面、いわゆる肩部には、ボトル保持部材１９内側に形成されたリブ１９ｂが係合する駆動爪１５ｑ、１５ｑがそれぞれ形成されている。
【００２６】
図１にも示すが、ボトル保持部材１９の先端側、すなわち、第１のトナーホッパ部１６側には、本実施例では２つであるが複数のリブ１９ａがそれぞれ一体形成されており、これらのリブ１９ａに第１の押出し部材２０が両面テープでそれぞれ貼り付けられている。第１の押出し部材２０は、例えば、マイラーやゴム等の弾性材料から形成されている。ボトル保持部材１９の内壁面であって、トナーボトル１５の中間部１５ｆの端面と対向する部位には、リブ１９ｂが形成されている。このリブ１９ｂがトナーボトル１５の駆動爪１５ｑ、１５ｑに係合することによって、トナーボトル１５の回転がボトル保持部材１９に伝達され、両者が一体的に回転する。
【００２７】
回転部材２１の先端側、すなわち、第２のトナーホッパ部１７側にもボトル保持部材１９と同様に複数のリブ２１ａが一体形成されており、これらのリブ２１ａにはそれぞれ第２の押し出し部材２２が両面テープで貼り付けられている。第１、２の押出し部材２０は、例えば、マイラーやゴム等の弾性材料から形成されている。
【００２８】
トナー供給口２８を開閉するシャッター部材４５について説明する。
図２に示すように、第２のトナーホッパ部１７の開口部２５に設けられる補給量規制部材２８は、弾性材料、例えば、マイラーやゴム等で形成されており、この略中央部には、細長い角孔状のスリット２８ａが設けられている。このスリット２８ａの開口面積ｓの設定によりトナー補給量を調整することができ、トナー補給量が適正となるようにスリット２８ａの開口面積ｓが適宜設定されている。補給量規制部材２８は、開口部２７の周縁に両面テープで貼り付けられている。
【００２９】
図１にも示すが、補給量規制部材２８の外方に取り付けられるトナー導入カバー２７の外方には、トナー導入カバー２７を覆う形でトナー供給口２８を開閉するシャッター部材４５が設けられている。シャッター部材４５は、トナー補給装置１２０の前後方向、すなわち、図１においては紙面と垂直方向、図２においては矢印Ｆ方向に移動可能に設けられている。シャッター部材４５には、プロセスカートリッジ１００に一体形成された図示しない案内リブに当接する突起部４５ａと、移動方向へ案内するための長孔４５ｂとが一体形成されており、常時、トナー供給口２８が閉じるようにシャッター部材４５を付勢するバネ部材４７が取り付けられている。シャッター部材４５のトナー供給口２８に対応する部位には、シール部材４６が設けられている。シール部材４６は、スポンジで形成されており、両面テープでシャッター部材４５に取り付けられている。
【００３０】
トナー導入カバー２７の上面には、シャッター部材４５の移動を案内するため、長孔４５ｂに係合する突起部２７ａが形成されている。また、図１に示すように、トナー導入カバー２７の下部には、トナー飛散を防止するための弾性シール部材としてのスポンジシール５３が設けられている。突起部４５ａは、第１、２のトナーホッパ部１７等がプロセスカートリッジ１００に連結される際に、プロセスカートリッジ１００に一体形成された図示しない案内リブに当接し、バネ部材４７の付勢力に反してシャッター部材４５がスライドして、トナー供給口を開放し、トナー供給口２８とトナー受入口２９とが対向して開口する。
【００３１】
新規のトナーボトル１５は、その頭部にボトル保持部材１９を装着してから受け台１８に略水平に載置して第１のトナーホッパ部１６にセットされる。受け台１８を図示しない画像形成装置本体側に設けられたガイド板に沿ってスライドさせると、トナーボトル１５の底部が画像形成装置本体側に設けられた駆動部３０に係合する。スプリング３２に抗してさらにスライドさせると、回転部材２１の底部が駆動部３４に係合するとともにガイド板の先端部に設けられたストッパが第１のトナーホッパ部１６の先端部に係合し、抜け止め支持される。このようにして新規のトナーボトル１５が画像形成装置にセットされる。
【００３２】
図３に、このセット時のトナーボトル１５、ボトル保持部材１９、第１のトナーホッパ部１６の状態を示す。キャップ６１はネジ６３によって、キャップ６１とトナーボトル１５との間に位置するスプリング６２の付勢力に反してトナー吐出口１５ａに装着され、トナー吐出口１５ａを閉じている。キャップ６１は、ネジでなくバヨネットによってトナー吐出口１５ａに着脱可能とすることもできる。キャップ６１はトナー吐出口１５ａと反対側に突起部６４を有している。突起部６４は図２にも示すように角柱状をなしており、幅が厚さよりも大きくなっている。
【００３３】
ボトル保持部材１９は突起部６４と対向する位置に突起部６４と係合可能な係合部としての長孔６５を有しているが、図３に示す状態では、図５に示すように、突起部６４と長孔６５との位相がずれているので、突起部６４が長孔６５に嵌入することはない。よってトナーボトル１５の底部がスプリング３２（図２参照）によって図３において矢印Ｈで示す右方に付勢されているにもかかわらず、駆動爪１５ｑはリブ１９ｂに係合しておらず、駆動爪１５ｑの先端とボトル保持部材１９の内壁面との間には大きさｄの間隙が生じている。
【００３４】
駆動部３０（図２参照）がトナーボトル１５を回転駆動すると、図７に示すように、突起部６４と長孔６５との位相が一致したときに、スプリング３２（図２参照）の付勢力により、図４に示すように突起部６４が長孔６５に嵌入し、駆動爪１５ｑの先端がボトル保持部材１９の内壁面に当接し、駆動爪１５ｑはリブ１９ｂに係合し、ボトル保持部材１９がトナーボトル１５と一体的に回転を始め、押し出し部材２０が駆動される。突起部６４の長孔６５に嵌入した部分の長さはｄである。
【００３５】
さらに駆動部３０（図２参照）がトナーボトル１５を回転駆動すると、キャップ６１は突起部６４が長孔６５によって回り止めされているので、キャップ６１が突起部６４とともにトナーボトル１５に対して相対的に回転駆動され、ネジ６３によるキャップ６１とトナーボトル１５との係合が解除されて、スプリング６２の付勢力により、突起部６４が長孔６５にさらに嵌入し、キャップ６１がトナー吐出口１５ａから離脱する。開放されたトナー吐出口１５ａからはトナーが吐出される。トナーボトル１５の内周面には、螺旋状の突条が形成されているので、駆動部３０による回転駆動により効率良くトナーが吐出される。
【００３６】
駆動３０によるトナーボトル１５の回転駆動は、トナーボトル１５の交換時や、図１に示す現像装置４内のトナー濃度が基準濃度以下になったことがトナー濃度センサ１２によって検知されることにより行われる。このとき、駆動部３４も共に作動する。
【００３７】
図１に示すように、トナーボトル１５の回転により、トナー吐出口１５ａからトナーが吐出して（矢印Ｙ１）、第１のトナーホッパ部１６内に溜まる。第１のトナーホッパ部１６内に溜まったトナーは、押出し部材２０により掻き上げられ（矢印Ｙ２）、開口部２３を通り（矢印Ｙ３）、第２のトナーホッパ部１７内に押し出される。第２のトナーホッパ部１７内に溜まったトナーは、押出し部材２２により掻き上げられ（矢印Ｙ４）、補給量規制部材２６のスリット２６ａを通り（矢印Ｙ５）、トナー導入カバー２７内に押し出される。トナー導入カバー２７の内部に押し出されたトナーは、トナー供給口２８及びトナー受入口２９を通過して、現像装置４内に供給される（矢印Ｙ６）。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、回転駆動手段がトナー収容器を回転駆動することによりキャップがトナー吐出口から離脱するので、使用者のキャップの外し忘れを防止できる上に搬送時や使用前のトナー吐出口の開口によるトナー飛散を防止でき、またトナー吐出口の開口のための構造が簡単で操作性が良く、小型で安価なトナー補給装置を備えた画像形成装置を提供することができる。
【００３９】
また、請求項１記載の発明によれば、キャップに設けられた突起部が保持手段に設けられた係合部に係合することによってキャップが離脱するので、何ら特別な機構を設ける必要がなく、さらに簡単な構成で操作性が良く、小型で安価なトナー補給装置を備えた画像形成装置を提供することができる。
【００４０】
さらに、請求項１記載の発明によれば、離脱したキャップがスプリングによりトナー吐出口から離間され、スプリングの間隙を介してトナーを供給でき、トナー吐出口からのトナーの吐出がスムーズに行われる小型のトナー補給装置を備えた画像形成装置を提供することができる。
【００４１】
請求項２記載の発明によれば、キャップがトナー収容器に対してネジ又はバヨネットで着脱可能とされているので、回転駆動手段によって効率良くキャップの離脱を行うトナー補給装置を備えた画像形成装置を提供できる。
【００４２】
請求項３記載の発明によれば、螺旋突条によってトナーがトナー吐出口側に搬送されトナーの吐出が効率良く行われるトナー補給装置を備えた画像形成装置を提供できる。
【００４３】
請求項４記載の発明によれば、トナー収容器が略水平に保持されので、設計状の自由度の高いトナー補給装置を備えた画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したトナー補給装置を備えた画像形成装置の一部を示す概略断面図である。
【図２】本発明を適用したトナー補給装置の各構成部品を示す分解斜視図である。
【図３】突起部が係合部に係合する前の状態を示す断面図である。
【図４】突起部が係合部に係合したときの状態を示す断面図である。
【図５】キャップがトナー吐出口から離脱した状態を示す断面図である。
【図６】突起部と係合部との位相が異なる状態を示す断面図である。
【図７】突起部と係合部との位相が一致した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１５    トナー収容器
１５ａ  トナー吐出口
１６    保持手段としての第１のトナーホッパ部
１８    保持手段としての受け台
３０    回転駆動手段
３２    付勢手段
６１    キャップ
６２    スプリング
６３    ネジ
６４    突起部
６５    係合部
１２０  トナー補給装置
【図１】
0003784503.tif 000002
【図２】
0003784503.tif 000003
【図３】
0003784503.tif 000004
【図４】
0003784503.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0003784503.tif 000008