JP2006300974A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、簡単な構造でトナーボトルを正常な位置に装着させるとともにその装着状態を監視することができる画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【解決手段】トナーボトル５０を保持するボトル保持体５１に受け部８０を形成して、トナーボトル５０の前端部７２を挿入して装着する。前端部７２の前面に固定したキャップ部７４の前面には、受け部８０の内面に回転板８２が回転自在に取り付けられている。そして、キャップ部７４の前面に突設した係合突起７５が回転板８２の係合孔８４に嵌合して回転板８２はトナーボトル５０とともに回転する。回転板８２の回転状態を光学センサ５７で検知する。
【選択図】図２

Description

本発明は、補給用のトナーボトルを装着する画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの電子写真方式の画像形成装置としては、像担持体として例えば感光体ドラムを用いて、その表面を帯電して露光することで静電潜像を形成し、静電潜像にトナーを付着させて可視像化し用紙に転写するといった画像形成を行うものが知られている。このような画像形成処理では、現像の際に用いるトナーを消費していくためトナーの残量が少なくなってきた場合に適宜トナーを補給する必要がある。そのために、装置に補給用のトナーボトルを着脱可能に取り付けておき、トナーボトル内のトナーがなくなると新しいトナーボトルに交換してトナー切れを防止している。

トナーボトルによる補給に関して様々な改良工夫が提案されている。例えば、特許文献１では、円筒状のトナー収容器の内周面にトナー送り用の突条部を螺旋状に形成してリボルバ現像ユニットとともに回転させることでトナー排出口に向けてトナーを送るとともにトナー収容器の周壁外面に非検知用突起部を設けてトナー収容器の取り出し可能な回転位置を検知できるようにした点が記載されている。また、特許文献２では、トナーボトルの側面に突起部を設け、ボトル保持体には突起部に対応する切除溝を設けておき、突起部が切除溝に嵌合することで両者が一体となって回転するようにし、また、トナーボトルは、その突起部がストッパ用リング部材の切除部を通り抜けて装着されるようになっており、トナーボトルの脱着の際にはストッパ用リング部材により規制を受ける点が記載されている。
特許第３３７７５９５号公報 特開２００１−９２２２９号公報

先行文献に記載されたトナーボトルの着脱機構は、トナーが正常な状態で着脱されるようにするために複雑な機構を用いているため、装置の大型化が避けられずまたコストアップ要因となってしまうおそれがある。

そこで、本発明は、簡単な構造でトナーボトルを正常な位置に装着させるとともにその装着状態を監視することができる画像形成装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係る画像形成装置は、補給用のトナーを収容するとともに一端部にトナーを吐出する開口部が形成されているトナーボトルと、トナーボトルを回転させて開口部よりトナーを吐出させる回転駆動手段と、トナーボトルが正常に装着される場合にのみトナーボトルと係合する係合部を有しトナーボトルとともに回転可能に設けられた回転体と、回転体の回転状態を検知することでトナーボトルの装着状態を検知する装着状態検知手段とを備えていることを特徴とする。さらに、前記回転体は、トナーボトルの回転中心軸を中心として回転自在となるように設けられており、前記係合部は、トナーボトルの一端部に形成された突起に嵌合する係合孔からなることを特徴とする。さらに、前記回転体は、外周に切欠きが形成されており、前記装着状態検出手段は、前記回転体の切欠きを検知するセンサを備えていることを特徴とする。

上記のような構成を有することで、回転体によりトナーボトルの正常な位置へ装着されたかチェックされるとともにトナーボトルの装着状態を監視することができる。すなわち、回転体は、トナーボトルが正常に装着される場合にのみトナーボトルと係合する係合部を有しているため、正常にトナーボトルが装着されていない場合には回転体とトナーボトルとが係合せずトナーボトルが回転しても回転体が回転しなくなる。したがって、トナーボトルの回転動作に伴って回転体が回転するか装着状態検知手段により検知すれば、トナーボトルが正常に装着されたか検知することができる。また、トナーボトルが装着されていない状態で回転動作を行う場合にも回転体が回転しないので、トナーボトルの装着有無についても検知することができる。また、回転体がトナーボトルの回転動作に同期して回転しない場合には、トナーボトルの装着状態に何らかの異常状態が発生したことを示すことから、トナーボトルの回転動作中の装着状態についても監視することができる。さらに、トナーボトルを取り外す際には、回転体が所定位置に停止していることを検知して取り外すようにすれば、例えば、トナーを吐出する開口部が下向きのまま取り出すといったことが防止できる。この場合には、トナーボトルにトナー漏れが発生しない回転位置において回転体の回転位置が検知されるように両者の係合関係を予め設定するようにすればよい。

また、回転体をトナーボトルの回転中心軸を中心として回転自在となるように設け、係合部をトナーボトルの一端部に形成された突起に嵌合する係合孔とすることで、簡単な構造でトナーボトルと回転体との間に確実に係合関係を持たせることができ、係合状態の両者を一体となってスムーズに回転させることができる。同様に、回転体の外周に切欠きを形成し、装着状態検出手段が回転体の切欠きを検知するセンサを備えることで、簡単な構造で確実にトナーボトルの装着状態を検知することができる。

以下、本発明に係る実施形態について詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。

図１は、本発明に係る画像形成装置全体の概略構成図である。画像形成装置１は、用紙へ像形成を行う画像形成処理部として、感光体ドラム１０の周囲に配設されたコロナ帯電器１１、ＬＥＤヘッド１２、現像装置１３、転写ローラ１７及び回転ブラシ１８を備えている。

像形成される用紙は、一点鎖線で示す搬送径路に沿って搬送される。まず、図示せぬ給紙カセットよりピックアップローラ２０により給紙されてフィードローラ２１及びプレスローラ２２により画像形成処理部に搬送される。

感光体ドラム１０は、円筒状で、外周面に感光体として所定膜厚の光導電膜が設けられている。感光体ドラム１０は主モータ４０により回転駆動され、コロナ帯電器１１、ＬＥＤヘッド１２及び現像装置１３によってその表面に像形成が行われる。コロナ帯電器１１は、放電ワイヤからのコロナ放電により感光体ドラム１０の外周面を一様に帯電するように作用する。

現像器装置１３は、後述するトナー補給装置からトナー補給を受け、現像装置内において撹拌器１６によりトナーを撹拌しながら現像ローラ１４にトナーを供給し、現像ローラ１４から感光体ドラム１０表面にトナーを転移して表面に形成された静電潜像を可視像化する。現像ローラ１４には、ブレード１５が当接しており、現像ローラ１４の表面に均一なトナー層を形成する。

転写ローラ１７は、高電圧の転写電圧が印加されてその電界吸引力により感光体ドラム１０の表面に現像されたトナーを移動させる。感光体ドラム１０と転写ローラ１７との間に用紙が存在している場合には用紙にトナーが転写されるようになる。用紙に転写されたトナーは図示せぬ除電ブラシにより電荷が除かれる。

回転ブラシ１８は、転写ローラ１７の下流側に配置されており、感光体ドラム１０の表面に接触して表面に付着している紙粉を除去したり、転写されずに表面に残留したトナーを感光体ドラム１０の表面で分散させるように作用する。回転ブラシ１８には、一定の電圧が印加されており、残留トナーを効率よく分散させて現像ローラ１４への回収を容易にするようにしている。

転写されたトナー像は、定着ローラ２３及びプレスローラ２４によって狭持されて加熱・プレスされ用紙に定着される。定着ローラ２３内にはヒータランプが設けられており、ヒータランプを発熱させて加熱する。定着された用紙は、排紙ローラ２５及びプレスローラ２６の間に狭持されて図示せぬ用紙排出トレイに搬出される。

以上のような画像形成処理は、制御部３０により行われる、感光体ドラム１０や各種ローラの回転駆動は主モータ４０及び図示せぬクラッチ機構等の駆動伝達機構を制御して行われる。また、コロナ帯電器１１、現像ローラ１４、転写ローラ１７及び回転ブラシ１８に印加される電圧の制御は、現像電圧印加回路３１、帯電電圧印加回路３２、分散電圧印加回路３３、転写電圧印加回路３４をそれぞれ制御することにより行われる。

トナー補給装置では、トナーボトル５０を保持するボトル保持体５１からトナー送出路５２を通って搬送スパイラル５３を内蔵したホッパ５４にトナーが送出される。ホッパ５４から搬送スパイラル５６を内蔵するトナー搬送路５５を通って現像装置１３にトナーが補給される。トナーボトル５０は、ボトルモータ６０により回転されてトナーを吐出するようになっており、ボトルモータ６０は、制御部３０により回転駆動制御が行われる。また、トナーボトル５０の装着状態は、後述する光学センサ５７の検知信号により装着状態検知回路６１が検知して、制御部３０によりトナー補給装置の制御が行われる。装着状態検知回路６１では、例えば、光学センサ５７からの検知信号のレベルを閾値レベルと比較して判定したり、検知信号のレベルをＡ／Ｄ変換して閾値を超えたか否かで判定したりすることで、トナーボトルの装着状態を検知する。

図２は、トナーボトル５０がボトル保持体５１に装着された状態を示す概略構成図である。トナーボトル５０は、円筒状容器の内周面に螺旋状の突起７０が形成されており、容器の中心軸Ａ−Ａの回りを回転することで内部に貯留するトナーを前端部７２の方に移送するようになっている。前端部７２は、円筒状に形成され後端の周囲にはフランジ部７１が周設されており、前端にはキャップ部７４が固定されている。そして、前端部７２の側面にはトナーを吐出する開口部７３が穿設されている。キャップ部７４の前面には後述する３つの係合突起７５が突設されている。

ボトル保持体５１には、トナーボトル５０の前端部７２が挿入される受け部８０が形成されており、受け部８０の開口部分にはトナーボトル５０のフランジ部７１が当接する段差部分が形成されている。また、受け部８０の内面にはキャップ保持部８１が設けられており、キャップ保持部８１がトナーボトル５０のキャップ部７４を保持してボトルモータ６０により回転するようになっている。したがって、トナーボトル５０が正常に装着された状態では、図２に示すようにフランジ部７１が受け部８０の開口部分に当接し、キャップ部７４がキャップ保持部８１に当接する位置に位置決めされるようになる。そして、ボトルモータ６０の回転駆動によりトナーボトル５０が回転すると、前端部７２に形成された開口部７３が上下方向に回動するようになって、下降する度に開口部７３からトナーが吐出されるようになる。吐出されたトナーは受け部８０に連通するトナー送出路５２からホッパ５４に送出される。

受け部８０の内面には、キャップ部７４の前面に対向して円板状の回転板８２が配設されている。回転板８２は、その中心を受け部８０の内面に立設した回転軸８３に回転自在に軸支されている。回転軸８３は、トナーボトル５０の回転中心軸Ａ−Ａと一致するように設定されている。そして、回転板８２の上部には光学センサ５７が配設されている。光学センサ５７は、フォトカプラからなり、発光素子と受光素子との間に回転板８２の周縁部が通過するように設けられている。

図３は、回転板８２を前面側から見た図を示している。図３に示すように、回転板８２の下半分には、周方向に３つの係合孔８４が穿設されており、各係合孔８４にはキャップ部７４の前面に突設された係合突起７５が嵌合している。回転板８２の上部には周縁部から中心に向かって切り欠いた切欠き部８５が形成されている。係合孔８４に係合突起７５が嵌合した状態では、トナーボトル５０の前端部７２に設けられた開口部７３に対応する位置に切欠き部８５が形成されている。また、係合突起７５が係合孔８５に係合していない状態では、回転板８２は、重力の作用により常に切欠き部８５が上部に、係合孔８４が形成された部分が下部に位置するように設定される。

したがって、トナーボトル５０を装着する場合には、前端部７２を受け部８０に挿入する際に係合突起７５が下部に位置するようにトナーボトル５０を設定する必要がある。係合突起７５が係合孔８４からずれていると、前端部７２が受け部８０の奥まで挿入することができず、キャップ部７４がキャップ保持部８１に当接する位置に配置されないため、正常な装着状態とならない。そのためボトルモータ６０を回転駆動してもトナーボトル５０は回転せず、回転板８２についても係合突起７５が係合孔８４に嵌合していないため回転することはない。そこで、回転板８２の回転状態を検知することで、トナーボトル５０の装着状態を監視することができる。

回転板８２の回転状態は、回転板８２に形成された切欠き部８５が光学センサ５７を通過することによる信号の有無に基づいて検知することができる。図４は、光学センサ５７からの検知信号及びボトルモータ６０の駆動信号に関するタイミングチャートを示している。最初の装着されていない状態では回転板８２は切欠き部８５を上部にして設定されているためちょうど光学センサ５７に切欠き部８５が対向しており、検知信号は、図４に示すように、最初の段階では受光素子が発光素子の光を感知してＨ（Ｈｉｇｈ）状態となっている。そして、トナーボトル５０が正常に装着されている場合には、ボトルモータ６０の回転駆動開始とともにトナーボトル５０が回転して回転板８２が回転するようになり切欠き部８５が光学センサ５７を通過して発光素子の光が遮断されＬ（Ｌｏｗ）状態となる。その後回転板８２の回転に基づいて検知信号が所定のタイミングでＨ状態となり、トナーボトル５０が正常に回転していることがわかる。こうして、回転板８２の回転状態を検知することでトナーボトル５０が正常に装着されて回転していることが検知される。

また、トナーボトル５０が装着されていない場合に誤ってボトルモータ６０を回転したときも回転板８２が回転しないため検知信号が一定の状態のままとなって装着されていないことが検知される。同様に、何らかの原因でトナーボトル５０が回転しなくなった場合にも回転板８２が回転しなくなるためトラブルの検知にも用いることができる。さらに、切欠き部８５が光学センサ５７に対向する位置にあるときに前端部７２に形成された開口部７３が上部に位置していることから、検知信号がＨ状態の場合にのみトナーボトル５０を取り外すことができるようにすれば、取り外す際に開口部７３から不用意にトナーが漏れることなく取外し作業を行うことができる。

図５は、トナーボトルの装着状態を検知する変形例を示している。この例では、光学センサ５７は、受け部８０の内面にキャップ部７４の前面に対向するように配設されており、発光した光の反射光を検知するようになっている。そして、キャップ部７４の前面には反射シート７６が貼着されている。図６は、図３と同様にトナーボトル５０が正常に装着された状態おいて回転板８２の前面から見た図である。図６に示すように、キャップ部７４に貼着された反射シート７６は、切欠き部８５に対向する位置に配置されている。また、回転板８２の前面側の表面には全面に反射シート７６よりも光反射率の高い材料からなる反射シート８６が貼着されている。

以上の構成において、光学センサ５７の検知信号とボトルモータ６０の駆動信号に関するタイミングチャートを示したのが図７である。トナーボトル５０が装着されていない状態では、光学センサ５７に切欠き部８５が対向しているため光が反射せず、検知信号はＬ状態となる。トナーボトル５０が正常に装着されると、反射シート７６が切欠き部８５に位置するようになり、光が反射されて検知信号はＨ１状態となる。そして、ボトルモータ６０を回転駆動を開始すると、トナーボトル５０とともに回転板８２が回転して切欠き部８５は光学センサ５７の前を通過してより光反射率の高い反射シート８６が光学センサ５７の前を通過するため検知信号はＨ２状態となる。以後回転板８２の回転に基づいて所定のタイミングでＨ１及びＨ２の状態が交互に検知されるようになる。

この場合には、Ｌ、Ｈ１及びＨ２の３段階で検知が行われるため、まずＬからＨ１に移行することで、トナーボトル５０が回転する前にその装着の有無が検知される。そして、Ｈ１とＨ２とが交互に検知されることで、トナーボトル５０が正常に装着されて回転していることが検知される。トナーボトル５０が正常に装着されていない場合には、トナーボトル５０が回転しないため回転板８２も回転せず、検知信号が一定の状態で継続されるため正確に検知することができる。

以上説明したように、トナー保持体５１側に回転板８２を回転自在に軸支してその回転状態を検知するようにしているので、トナーボトル５０側に検知のための構成を付加することがなく、トナーボトルの構造が複雑になることはない。また、回転板８２の回転に必要なスペースはわずかなスペースで済み、回転機構についても簡単な構造となっているので、コスト負担も少なくて済む。

本発明に係る実施形態に関する概略構成図である。 トナーボトルを装着した状態を示す概略構成図である。 回転板の前面から見た図である。 光学センサの検知信号及びボトルモータの駆動信号に関するタイミングチャートである。 変形例に関する概略構成図である。 変形例において回転板の前面から見た図である。。 変形例において光学センサの検知信号及びボトルモータの駆動信号に関するタイミングチャートである。

符号の説明

１ 画像形成装置
50 トナーボトル
51 ボトル保持体
57 光学センサ
60 ボトルモータ
61 装着状態検知回路
72 前端部
73 開口部
74 キャップ部
75 係合突起
76 反射シート
80 受け部
82 回転板
84 係合孔
85 切欠き部
86 反射シート

Claims (3)

1. 補給用のトナーを収容するとともに一端部にトナーを吐出する開口部が形成されているトナーボトルと、トナーボトルを回転させて開口部よりトナーを吐出させる回転駆動手段と、トナーボトルが正常に装着される場合にのみトナーボトルと係合する係合部を有しトナーボトルとともに回転可能に設けられた回転体と、回転体の回転状態を検知することでトナーボトルの装着状態を検知する装着状態検知手段とを備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記回転体は、トナーボトルの回転中心軸を中心として回転自在となるように設けられており、前記係合部は、トナーボトルの一端部に形成された突起に嵌合する係合孔からなることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記回転体は、外周に切欠きが形成されており、前記装着状態検出手段は、前記回転体の切欠きを検知するセンサを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。

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