JP4681854B2 - 封止部材、トナー補給容器及び画像形成装置 - Google Patents

Description

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とこれに着脱自在に装着されるトナー補給容器及び該トナー補給容器のトナー排出口を封止するための封止部材に関するものである。

従来、電子写真複写機やプリンタ等の電子写真方式を採用した画像形成装置には現像剤としての微粉末トナーが使用されている。そして、画像形成装置本体内のトナーが消費された場合には、トナートナー補給容器を用いて画像形成装置本体にトナーを補給することが行われている。

ところで、トナーは一般的な粒径が３μｍ〜１０μｍ程度の極めて微細な粉末であるため、トナー補給作業時には、トナーが飛散しないようにトナー補給容器を画像形成装置本体内部に据え置き、小さな開口部から少量ずつトナーを排出する方法が採られている。

上記トナー補給容器は、画像形成装置本体若しくはトナー補給装置から何らかの駆動を受け、該トナー補給容器側のトナー搬送部材や容器自体を駆動することによってトナーをトナー補給容器から排出することが行われている。ここで、トナー補給容器に駆動を伝達する駆動伝達手段としては幾つかの方式のものがあり、例えば特許文献１に記載されているように、円筒状のトナー補給容器の外周面にギア部を設け、その部分に駆動を入力してトナー補給容器自体を回転させる構成が知られている。

又、特許文献２に記載されているように、円筒状のトナー補給容器の端面に回転駆動用の突起を設け、この突起を画像形成装置本体若しくはトナー補給装置からの駆動部に設けた凹部に係合させて駆動を伝達する構成も知られている。

その他の例としては、特許文献３に開示されているような構成のものもあり、これは画像形成装置本体の回転伝達部の内径に複数の係合溝を設ける一方、トナー補給容器側にはその係合溝に係合する突起を設け、両者を係合させて駆動を伝達する構成が採用されている。

更に、特許文献４には、トナー補給容器の着脱の際にトナー補給容器を回転軸方向に移動させる構成が開示されている。

しかしながら、上記従来の駆動伝達方式には下記のような幾つかの技術的課題があった。

例えば、特許文献１に記載された構成では、トナー補給容器に設けたギアの噛み合いを保証する手段を設けなければならない他、トナー補給容器をセットする際にもギアの噛み合いを合わせる作業が必要であり、或はギアの噛み合いが常に良好になされるための構成が必要であった。同様に、特許文献２，３に記載された構成でも、係合部での位置合わせ必要になる等、ユーザビリティという面で不利であった。

上記課題を解決するため、特許文献５において、トナー補給容器の封止部と画像形成装置若しくはトナー補給装置の駆動伝達部をスナップフィット的に係止させてトナー容器の封止部材を開閉させる構成が提案されている。

実開平０５−０７５７６８号公報 特開平１０−０６３０８４号公報 特開平１０−０６３０７６号公報 特開２００３−０７６１２３号公報 特開２００２−３１８４９０号公報

しかしながら、上記特許文献５（特開２００２−３１８４９０号公報）に記載された構成では、特にトナー補給容器を画像形成装置若しくはトナー補給装置から取り外す際に、該トナー補給容器の封止部と駆動伝達部の回転軸上における同軸度が高精度に維持されていないと、スナップフィット的係止の解除用に設けられた突起部をバランス良く均一に押すことができず、複数設けられた全ての係合突起の退避量を十分に確保することが難しく、スナップフィットが完全に解除できないことがある。

又、特許文献４（特開２００３−０７６１２３号公報）に記載されたトナー補給容器の着脱の際にトナー補給容器を回転軸方向に移動させる構成の場合、上記と同様にトナー補給容器の封止部と駆動伝達部の回転軸上における同軸度が高精度であることが必要であり、且つ、トナー補給容器の移動方向が完全に駆動伝達部の回転軸と一致していない場合には上記と同じ問題が生じる。

更に、特許文献５や特許文献４に記載された構成では、駆動伝達部とトナー補給容器の回転軸が同軸度のズレを吸収するため、スナップフィット的係止部にガタを持たせている場合は、特にスナップフィット的係止の解除用に設けられた突起部をバランス良く均一に押すことが容易ではない。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、トナー補給容器の補給可能状態での装着、補給状態からの解除及び容器着脱位置への退避を可能とする封止部材とこれによってユーザーの装着交換性を高めることができるトナー補給容器及び該トナー補給容器を備える画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、
トナー補給容器を有し、前記トナー補給容器を着脱可能に装着する画像形成装置において、
その周面に係合穴が形成された中空の駆動部材と、前記駆動部材の回転中心に設けられた嵌合軸と、前記駆動部材に対しその周りを進退可能な中空の解除部材と、を有し、
前記トナー補給容器は、
トナーを収容する容器と、
前記容器内のトナーを排出する排出口と、
前記排出口を封止する封止部材であって、
前記駆動部材の係合穴にスナップフック係合可能であり且つ前記排出口を開封した状態のとき前記駆動部材から回転力を受けることが可能な係合突起を備えたスナップフック部と、
前記スナップフック部の根元側に設けられ前記係合突起を内方に変位させて前記駆動部材との係合を解除するための解除力を前記解除部材から受ける解除突起と、
前記係合突起が受けた回転力を前記容器へ伝達する駆動伝達爪と、
前記封止部材の回転中心に設けられ前記嵌合軸が挿入される嵌合部であって、前記トナー補給容器を前記画像形成装置から取り外すため前記解除突起が解除力を受けるとき前記封止部材の傾きを規制すべく前記嵌合軸と当接可能な嵌合部と、を備えた封止部材と、
を有することを特徴とするものである。

本発明によれば、封止部材と駆動部材の係合時及び係合解除時において両者の同軸度を高めることができる。その結果、トナー補給容器を画像形成装置から取り外す際、封止部材が傾いていることに伴い係合突起と駆動部材との係合が適切に解除されずに、封止部材が画像形成装置に置き去りにされてしまうのを防止することができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係るトナー補給容器であるトナーボトルを備えた画像形成装置の縦断面図であり、本画像形成装置においては、トナー補給容器であるトナーボトル１は、本体に横向き水平に設置されており、該トナーボトル１から排出されるトナーは、収容手段としてのホッパ２４に一旦収容された後、現像器１１へと送り出される。そして、現像器１１に送り出されたトナーは、画像形成部７において像担持体である感光ドラム６上に形成された静電潜像の現像に供され、感光ドラム６上にはトナー像が形成される。

一方、給紙手段５から給送された転写材Ｓには、画像形成部７において形成された前記トナー像が転写帯電器９の作用によって転写され、トナー像が転写された転写材Ｓは、搬送手段１０によって定着器８に送られ、該定着器８において加熱及び加圧されてトナー像の定着を受けた後、排紙トレイ１２に排出される。

図２は装置本体に取り付けられるトナー補給装置の概略構成と作用を示す部分側断面図である。

トナー補給装置には、前記トナーボトル１と連結して該トナーボトル１を回転駆動する駆動部（駆動部材）２０が備えられており、この駆動部２０は、トナー補給装置に内蔵された不図示の駆動モータによって回転駆動される。又、このトナー補給装置には、前記ホッパ２４（図１参照）に収容された補給トナーを前記現像器１１（図１参照）に搬送するためのスクリュー部材２７が配置されている。

図２（Ａ）はトナーボトル１の装置本体への装着を開始する状態を示しており、この状態では、トナーボトル１は装置本体に固定されていないため、ユーザーは、トナーボトル１を装置本体に対してて着脱することが可能である。ここで、トナーボトル１の先端の一端面には、トナーの排出開口部１ａが設けられており、この開口部１ａはその先端部が封止部材２によって封止された状態にある。

図２（Ｂ）は不図示のボトル保持部材の図２（ａ）に示す矢印ａ方向への動作によってトナーボトル１の装着が更に進み、封止部材２の先端部に設けられた係合突起３が装置本体の駆動部２０の係止穴（係合穴）に係止された状態を示している。この場合、封止部材２と装置本体側の駆動部２０が相対的に近付くスライド動作により、先ず、駆動部２０の中心に設けられた迎合部（嵌合軸）５２と封止部材２の中心に設けられた嵌合部５３が嵌合しつつ、封止部材２の係合突起３と駆動部２０の係止穴とがスナップフック的に係合される。その様子を図３に示す。

駆動部２０に設けられた前記迎合部５２の先端部には先細状のテーパ部が設けられておりあり、封止部材２の係合突起３と駆動部２０の係止穴とがスナップフック的に係合する直前までは迎合部５２が封止部材２の嵌合部５３に挿入されているが、完全には嵌合していない。封止部材２の係合突起３と駆動部２０の係止穴とがスナップフック的に係合したときに駆動部２０の回転軸とトナーボトル１の回転軸が略同軸になる。

図２（Ｃ）は封止部材２と駆動部２０が係合した後にボトル保持部材が図示矢印ｂ方向に後退する様子を示しており、ボトル保持部材が後退するとトナーボトル１も後退するが、封止部材２は画像形成装置本体側（駆動部２０側）に係止によって固定されているため、相対的に封止部材２がトナーボトル１から離れてトナーボトル１の開口部１ａが開き、トナーの補給が可能となる。即ち、ボトル保持部材を後退させれば、封止部材２の開動作が自動的になされる。尚、後述のように、封止部材２の閉動作も自動的に行うことができる。

上記状態で不図示の駆動モータを駆動すると、その回転駆動力は駆動部２０から封止部材２の係合突起３の駆動力受け部としての駆動力受け面へと伝達され、更に封止部材２からトナーボトル１へと伝達されて該トナーボトル１が回転し、その内部に収容された補給トナーが搬送されて排出される。

ここで、トナーボトル１と封止部材２及び駆動部２０の構成の詳細を図４〜図６に基づいて説明する。尚、図４はトナーボトル１の半裁断面斜視図、図５は封止部材２の斜視図、図６は駆動部２０の斜視図である。

図５に示すように、封止部材２には複数（本実施の形態では、２つ）の爪部材（駆動伝達爪）５１が設けられており、これらの爪部材５１は、図２に示すように、トナーボトル１の開口部１ａに挿入されている。又、図４に示すように、トナーボトル１の開口部１ａの内周部には爪止め部１ｃが設けられており、この爪止め部１ｃによって封止部材２が完全にトナーボトル１から分離しないよう構成されている。

更に、図４に示すように、開口部１ａの内周部には、トナーボトル１の回転方向と直交する方向に複数（本実施の形態では、２つ）のリブ部１ｄ（図４には１つのみ図示）が設けられている。従って、駆動部２０によって封止部材２に駆動が伝達されると、封止部材２が回転し、該封止部材２の爪部材５１がトナーボトル１の前記リブ部１ｄに当接してトナーボトル１自体が回転（自転）せしめられる。即ち、この封止部材２は、開口部１ａを封止すると共に回転駆動力を受ける機能及びこの回転駆動力をトナーボトル１側に伝達する機能を併せ持っている。このように封止部材２を介してトナーボトル１が回転することによって、該トナーボトル１の内部に収容されたトナーが開口部１ａから順次排出され、ホッパ２４に設けられたスクリュー部材２７（図２参照）によって現像器１１（図１参照）へと搬送され、現像器１１へのトナー補給が行われる。

尚、本実施の形態においては、封止部材２に設けられる爪部材５１の本数を２本としたが、その最大の理由は、該爪部材５１がトナーボトル１の開口部１ａの内周面に２箇所で接触しているため、封止部材２の回転軸とトナーボトル１の回転軸の同軸度に多少のズレがあっても、封止部材２とトナーボトル１が簡易的なジョイントの役割を果たし、封止部材２からトナーボトル１への駆動伝達がスムーズに行われる。

図７に封止部材２と駆動部２０の詳細を示す。図７（Ａ）は図２（Ｃ）に示す状態と同じ状態を示し、この状態では、封止部材２の先端部に設けられた係止突起３が装置本体側の駆動部２０の係止穴に係止され、トナーボトル１の動作により開口部１ａが開口しているため、トナーボトル１からのトナー補給が可能ある。

駆動部２０と封止部材２との係止を解除するには、図７（Ｂ）に示すように、中空の開閉制御部材（解除部材）２１を矢印ｃ方向に移動させ、該開閉制御部材２１に、封止部材２の先端に設けられた解除突起４を進入させれば良い。すると、解除突起４は、開閉制御部材２１の内周面によって内側へと押圧されて変位し、同時にこの解除突起４と共に係合突起３も内方へと変位するため、係合突起３と駆動部２０との係合が解除される。

一方、トナーボトル１を図示矢印ｅ方向に移動させれば、該トナーボトル１の開口部１ａが封止部材２によって封止される。尚、前述した図２（Ｂ）に示すように封止部材２と駆動部２０が係止されているときには、開閉制御部材２１は、図７（Ａ）に示す位置に待機したままである。

その後、図７（Ｃ）に示すように、開閉制御部材２１が静止したままの状態で、トナーボトル１を図示矢印ｆ方向に移動させれば、前述のように駆動部２０と封止部材２との係止は解除されているため、トナーボトル１を駆動部２０から取り外すことができるが、このとき、トナーボトル１の開口部１ａは、封止部材２によって封止された状態にある。

尚、本実施の形態では、開閉制御部材２１は矢印ｃ方向の動作後に静止し、トナーボトル１の矢印ｅ方向への移動によって開口部１ａが封止部材２によって封止されるよう構成したが、開閉制御部材２１を矢印ｃ方向にそのまま進行させ、該開閉制御部材２１の押圧による封止部材２の移動後に開口部１ａの封止を行い、更に開閉制御部材２１の進行を継続してトナーボトル１を矢印ｆ方向に退避させる手法を採用しても良い。

このとき、駆動部２０の中心に設けられた迎合部５２と封止部材２の中心に設けられた嵌合部５３との嵌合ガタは重要である。ここで、迎合部５２と嵌合部５３が嵌合している状態で、両者間に僅かでも隙間がなければ、迎合部５２がスムーズに嵌合部５３に進入することができない。逆に、迎合部５２と嵌合部５３間の隙間が大き過ぎると、封止部材２と駆動部２０の同軸度の保証が難しくなる。嵌合ガタの値は、本実施の形態においては、迎合部５２の外径をφ６ｍｍとしたとき、そのおよそ０．３％〜３％程度である２０μｍ〜２００μｍが適当である。

このように、本実施の形態では、駆動部２０に迎合部５２、封止部材２に嵌合部５３をそれぞれ設けたため、解除突起４が開閉制御部材２１から力を受けた状態で封止部材２が画像形成装置に対して相対移動する際、画像形成装置に設けられた迎合部５２が嵌合部５３に当接することによって、封止部材２の所定角以上の傾き（開閉制御部材２１の進退方向に対する封止部材２の回転軸線方向の傾き）を規制する構成が採用されている。この結果、再封動作時において封止部材２が駆動部との係合が解除されることなく、画像形成装置に置き去りにされてしまう、といった不具合の発生が防がれる。

尚、本実施の形態では、前述の嵌合ガタにより、再封時、開閉制御部材２１の進退方向に対する封止部材２の回転軸線方向の傾きが±５°以内となるよう構成されている。これよりも封止部材２が傾いてしまうと、上述した不具合が発生してしまった。

更に、迎合部５２がスムーズに嵌合部５３に進入できる前提で画像形成装置本体側やトナーボトル１の製造誤差や組立誤差を小さくすることができれば、上述した嵌合ガタにより、再封時、閉制御部材２１の進退方向に対する封止部材２の回転軸線方向の傾きが±２°以内となるとよう構成することが望ましい。

ところで、迎合部５２と嵌合部５３が無い場合には、図１０に示すように、トナーボトル１の回転軸と駆動部２０の回転中心軸が合わない場合に、開閉制御部材２１で複数の解除突起４を全て均等に押圧することができず、係合突起３の何れかの係合が解除できないためにトナーボトル１を着脱することができない可能性がある。

つまり、以上説明したように、トナーボトル１及び開閉制御部材２１のトナーボトル回転軸方向（図２の矢印ａ，ｂ方向）への往復動作とその組み合わせにより、トナーボトル１の補給可能状態での装着、補給状態からの解除及びボトル着脱位置への退避を行うことができる。ユーザーの装着交換の容易性を考慮した上で、これらのトナーボトル１及び開閉制御部材２１の動作の一部若しくは全てをトナーボトル交換扉を閉める操作に連動させる場合や、ユーザーの操作把手の操作と組み合わせる場合、又はモータ等の駆動手段を付加し、装置本体からの信号によって一部若しくは全てを自動で行う場合等が考えられる。

次に、これらのトナーボトル１及び開閉制御部材２１について具体的に説明する。ここでは、一例として、トナーボトル１及び開閉制御部材２１の往復直線動作を、ユーザー操作把手を用いてユーザーによる一動作で行う例を挙げる。

本実施の形態に係る画像形成装置は、複数のトナー色を必要としないものであるため、特にトナーボトル１の誤設置等を防止する構成は必要ではない。しかし、カラー機のように、複数のトナーを使用し、且つ、同じトナーボトル及び同じトナー補給装置を必要なトナー色の数分だけ使用する場合や、それぞれ異なる種類のトナーを使用する複数の画像形成装置で、同じトナーボトル、同じトナー補給装置を使用する場合等には、トナーボトルとトナー補給装置若しくは画像形成装置本体間で誤操作防止のための選別手段が必要になる。

そこで、駆動部に設けた迎合部と封止部材に設けた嵌合部との間でのトナーボトル選別手段の一例について説明する。

図８はシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）及びブラック（Ｋ）の４色トナーボトルの封止部材２（２（ｃ），２（ｍ），２（ｙ），２（ｋ））と駆動部が正しくスナップフィット的に係合している状態を示す断面図である。尚、説明の都合上、図９には封止部材２の係合突起と解除突起を設けた部分を省略し、且つ、駆動部は迎合部５２（５２（ｃ），５２（ｍ），５２（ｙ），５２（ｋ））のみを図示している。

各色における特徴は、迎合部５２の外径ｄ（ｄ（ｃ），ｄ（ｍ），ｄ（ｙ）ｄ（ｋ））と特定の箇所から先端までの長さＹ（Ｙ（ｃ），Ｙ（ｍ），Ｙ（ｙ），Ｙ（ｋ））が各色についてそれぞれ異なる点である。同様に、封止部材２（２（ｃ），２（ｍ），２（ｙ），２（ｋ））の嵌合部５３（５３（ｃ），５３（ｍ），５３ｙ），５３（ｋ））の内径Ｄ（Ｄ（ｃ），Ｄ（ｍ），Ｄ（ｙ），Ｄ（ｋ））と特定の箇所から嵌合部５３（５３（ｃ），５３（ｍ），５３ｙ），５３（ｋ））の底までの距離Ｘ（Ｘ（ｃ），Ｘ（ｍ），Ｘ（ｙ），Ｘ（ｋ））が各色についてそれぞれで異なっている。

図９に示す例の場合では、Ｄ，ｄ，Ｘ，Ｙの間に以下の（１）〜（５）式で表される大小関係が成立している。

Ｄ（ｃ）＞Ｄ（ｍ）＞Ｄ（ｙ）＞Ｄ（ｋ） … （１）
ｄ（ｃ）＞ｄ（ｍ）＞ｄ（ｙ）＞ｄ（ｋ） … （２）
Ｄ（ｃ）≒ｄ（ｃ），Ｄ（ｍ）≒ｄ（ｍ），Ｄｙ≒ｄ（ｙ）,
Ｄ（ｋ）≒ｄ（ｋ） … （３）
Ｘ（ｃ）＞Ｘ（ｍ）＞Ｘ（ｙ）＞Ｘ（ｋ）＝０ … （４）
Ｙ（ｃ）＜Ｙ（ｍ）＜Ｙ（ｙ）＜Ｙ（ｋ） … （５）
又、各色について封止部材２と駆動部が全て適切に係合している場合には、迎合部５２の特定の位置から封止部材２の特定の位置まで距離がＬで表されるように、全て同じ距離になる。つまりは、以下の（６）式で表される関係が成り立つよう構成されている。

Ｌ＝Ｘ（ｃ）＋Ｙ（ｃ）＝Ｘ（ｍ）＋Ｙ（ｍ）＝Ｘ（ｙ）＋Ｙ（ｍ）
＋（Ｘ（ｋ）（＝０）＋Ｙ（ｋ） … （６）
図９は誤操作を行った場合の選別例を示す断面図である。

図９（ａ）はマゼンタ用のトナー補給装置にブラックのトナーボトルを装着しようとした場合を示す。この場合は、前記（１）〜（３）より、
Ｄ（ｋ）＜ｄ（ｍ） … （７）
の関係が成立しているため、迎合部５２（ｍ）を嵌合部５３（ｋ）に挿入することができない。つまり、マゼンタ用のトナー補給装置内で、ブラック用のトナーボトルが開口されることがなく、トナーの混合を防止することができる。

図９（ｂ）は、先の場合とは逆にブラック用のトナー補給装置にマゼンタ用のトナーボトルを装着しようとした場合を示す。この場合は、前記（１）〜（３）式より、
Ｄ（ｍ）＞ｄ（ｍ） … （８）
の関係が成立しているため、迎合部５２（ｋ）を嵌合部５３（ｍ）に挿入することができる。しかし、前記（４）〜（６）式より、
Ｌ＜Ｘ（ｍ）＋Ｙ（ｋ） … （９）
の関係が成立しているため、迎合部５２（ｋ）を嵌合部５３（ｍ）に対して一部挿入することができるが、嵌合部５３（ｍ）の底に迎合部５２（ｋ）が当たり、封止部材２と駆動部とを係合させることができない。つまり、ブラック用のトナー補給装置で、マゼンタ用のトナーボトルが開口されることがなく、トナーの混合を防止することができる。

本発明に係るトナーボトルを備えた画像形成装置の概略断面図である。 トナー補給装置の概略構成と作用を示す部分側断面図である。 駆動部と封止部材の係合状態を示す斜視図である。 トナーボトルの半裁断面斜視図である。 封止部材の斜視図である。 駆動部の斜視図である。 トナーボトルの駆動部からの取り外し作業を説明する部分断面図である。 駆動部と封止部材が正しく係合されている一例を示す部分断面図である。 駆動部と封止部材との不適当な係合を防止する一例を示す部分断面図である。 従来のトナー補給装置の概略断面図である。

符号の説明

１ トナーボトル（トナー補給容器）
１ａ 開口部（トナー排出口）
１ｃ 爪止め部
１ｄ リブ部
２ 封止部材
３ 係合突起
４ 解除突起
１１ 現像器
２０ 駆動部
２１ 開閉制御部材（解除部材）
２４ ホッパ
２７ スクリュー部材
５１ 爪部材
５２ 迎合部（規制部材）
５３ 嵌合部（規制部）

Claims (1)

1. トナー補給容器を有し、前記トナー補給容器を着脱可能に装着する画像形成装置において、
   その周面に係合穴が形成された中空の駆動部材と、前記駆動部材の回転中心に設けられた嵌合軸と、前記駆動部材に対しその周りを進退可能な中空の解除部材と、を有し、
   前記トナー補給容器は、
   トナーを収容する容器と、
   前記容器内のトナーを排出する排出口と、
   前記排出口を封止する封止部材であって、
   前記駆動部材の係合穴にスナップフック係合可能であり且つ前記排出口を開封した状態のとき前記駆動部材から回転力を受けることが可能な係合突起を備えたスナップフック部と、
   前記スナップフック部の根元側に設けられ前記係合突起を内方に変位させて前記駆動部材との係合を解除するための解除力を前記解除部材から受ける解除突起と、
   前記係合突起が受けた回転力を前記容器へ伝達する駆動伝達爪と、
   前記封止部材の回転中心に設けられ前記嵌合軸が挿入される嵌合部であって、前記トナー補給容器を前記画像形成装置から取り外すため前記解除突起が解除力を受けるとき前記封止部材の傾きを規制すべく前記嵌合軸と当接可能な嵌合部と、を備えた封止部材と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。

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