JP2007147890A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーカートリッジに残るトナーを格段に少なくする。
【解決手段】トナーを補給するためにシャッター１３０を開閉すると、同時に連動して攪拌部材１５０も回転（遥動）し、羽根１５２Ａ，１５２Ｂ，１５２Ｃ，１５２Ｄの先端がトナーカートリッジ１２０の内壁面の略全域を接触しながら移動し、内壁面に付着したトナーを掻き落とす。したがって、トナーカートリッジ１２０の内壁面に付着したまま残るトナーが格段に減少する。
【選択図】図５

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、印刷速度がＵＰするにしたがって、ロール紙などを用いて高速且つ大量の連続印刷が可能となっている。このような高速での連続印刷の際、トナーエンプティ（トナー切れ）で装置が停止すると、その停止時間による時間的損失は、高速印刷になればなるほど印刷量に影響を与える。

そのため、現像部にトナーを供給するトナーホッパーに着脱自在のトナーカートリッジを装着し、トナーが少なくなると（ニアエンプティ状態になると）、自動的にシャッターを開きトナートリッジからトナーホッパーへトナーを補給する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、シャッターを開き、トナーの自重によって落下するのみでは、トナーの補給に時間がかかると共に、トナーカートリッジ内にトナーが残ってしまう。よって、トナーカートリッジを振動させ、トナーの補給を補助する構成が提案されている。（例えば、特許文献２参照）。
特開２０００−１９４１８５号公報 特開平５−３０３２７６号公報

しかしながら、特許文献１の特開平５−３０３２７６号公報に記載の構成でも、やはりトナーカートリッジの内部にトナーが残ってしまう。

本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、トナーカートリッジに残るトナーをより少なくすることを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の画像形成装置は、トナーを収容するトナー収容部と、前記トナー収容部に着脱可能に装着され、該現像収容部に補給するトナーが収容されたトナーカートリッジと、前記トナー収容部と前記トナーカートリッジとの接合部の開口を開閉するシャッターと、前記シャッターの開閉に連動し、前記トナーカートリッジの内壁面を接触移動する移動部材と、を備えることを特徴としている。

請求項１に記載の画像形成装置は、シャッターの開閉に連動し、トナーカートリッジの内壁面を接触移動する移動部材が、トナーカートリッジの内壁に付着したトナーを掻き落とす。よって、トナーカートリッジの内壁に付着して残るトナーが格段に減少する。

請求項２に記載の画像形成装置は、請求項１に記載の構成において、前記シャッターは回転して開閉し、前記移動部材は、前記シャッターとともに回転することを特徴としている。

請求項２に記載の画像形成装置は、シャッターは回転して開閉する。移動部材は、シャッターとともに回転し、先端がトナーカートリッジの内壁面を接触移動する。このように、簡単な機構でシャッターの開閉に連動して、移動部材が移動する。

請求項３に記載の画像形成装置は、請求項１、又は請求項２に記載の構成において、前記トナーは、前記トナーカートリッジから落下して、前記トナー収容部に補給されることを特徴としている。

請求項３に記載の画像形成装置は、トナーカートリッジからトナーが落下して、トナー収容部に補給される。このような補給方法はトナーカートリッジの内壁面にトナーが残りやすい。しかし、移動部材がトナーカートリッジの内壁に接触移動し掻き落とすので、付着して残るトナーが格段に減少する。

請求項４に記載の画像形成装置は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の構成において、前記シャッターを開閉させる駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御手段と、前記トナー収容部のトナー量を検知する検知手段と、を備え、前記制御部は、前記検知手段の検知結果に基づき、前記シャッターを開き、トナーを該トナー収容部に補給することを特徴としている。

請求項４に記載の画像形成装置は、制御手段が検知手段の検知結果に基づき、シャッターを開き、トナーをトナー収容部に自動的に補給する。トナーを自動的に補給する際、シャッターの開閉に連動し、トナーカートリッジの内壁面を接触移動する移動部材が、トナーカートリッジの内壁に付着したトナーを掻き落とす。

請求項５に記載の画像形成装置は、請求項４に記載の構成において、前記制御手段は、前記トナーを前記トナー収容部に補給する際、前記シャッターの開閉動作を連続して複数回行うことを特徴としている。

請求項５に記載の画像形成装置は、トナーをトナー収容部に補給する際、シャッターの開閉動作を連続して複数回行うので、移動部材も複数回移動しトナーカートリッジの内壁面に付着したトナーをより確実に掻き落とす。よって、トナーカートリッジの内壁に付着して残るトナーがより減少する。

請求項６に記載の画像形装置は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の構成において、前記移動部材は、弾性体であることを特徴としている。

請求項６に記載の画像形装置は、移動部材が弾性体であるので、トナーカートリッジの内壁に当接して撓んだ状態で移動する。よって、掻き落とし性能が高い。

請求項７に記載の画像形成装置は、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の構成において、前記移動部材には、開口が形成されていることを特徴としている。

請求項７に記載の画像形成装置は、移動部材には開口が形成されているので、移動部材が移動する際の、抵抗が減少する。

以上説明したように本発明によれば、トナーカートリッジの内壁面に付着して残るトナーを格段に少なくすることができる。

まず、本発明の実施形態の画像形成装置１０の全体構成と画像形成プロセスの概要を説明する。

図１に示すように、画像形成装置１０は、装置全体を制御する制御部１２を備えている。

また、電子写真方式で記録用紙などの記録媒体に画像を形成する画像形成装置１０は、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体、即ち、感光体ドラム１４が、回転可能に支持されている。この回転する感光体ドラム１４の表面は帯電器１６によって帯電する。帯電した感光体ドラム１４は、光走査装置１８によって画像情報に応じたレーザ光Ｌで露光されることで、静電潜像が形成される。この静電潜像を現像装置１００の現像器１０２によって現像し、感光体ドラム１４上にトナー像を形成する。

用紙トレイ（図示略）に収容されていた記録用紙が用紙搬送経路Ｐに沿って搬送される。そして、前述した感光体ドラム１４に形成されたトナー像が、転写装置２０によって、搬送されてきた記録用紙に転写する。トナー像が転写した記録用紙は、定着装置（図示略）に搬送されトナー像が定着した後、装置外に排出される。

現像装置１００は現像器１０２と現像器１０２にトナーを供給するトナー収容部１０４を備えている。更に、トナー収容部１０４には、トナーを補給するトナーカートリッジ１２０が着脱自在に取り付けられている。

トナーカートリッジ１２０は、箱形状部１２２と、くびれが形成された四角錐状部１２４とからとなり、この四角錐状部１２４の先端の口部１２６（図１（Ｂ）参照）がトナー収容部１０４の口部１０６と接合する。また、トナーカートリッジ１２０が取り付けられると、箱形状部１２２の外壁面に加振部１０８が当接する。

図２に示すように、トナーカートリッジ１２０の口部１２６には、シャッター１３０が設けられている。シャッター１３０は中心角度が略９０°の扇状の開口部１３３が、対象に二箇所形成された第一シャッター１３２と、同様の形状の開口部１３５が形成された第二シャッター１３４とが重なった構成としている。

そして、図２（Ａ）に示すように、第一シャッター１３２の開口部１３３と第二シャッター１３４の開口部１３５とが重なると開口状態（シャッターが開いた状態）となる。図２（Ｂ）に示すように、第一シャッター１３２が略９０°回転し、第一シャッター１３２の開口部１３３と第二シャッター１３４の開口部１３５とが重ならなくなると閉止状態（シャッターが閉じた状態）となる。

さて、トナーカートリッジ１２０をトナー収容部１０４の口部１０６にセットすると、図３に示すように、第一シャッター１３２の突起１４０がトナー収容部１０４のピン１４２とピン１４３との間に嵌り位置決めされる。

ピン１４２，１４３は円環状のシャッター金具１４６に取り付けられている。このシャッター金具１４６は、リンクレバー１５６を介して円盤部１６０に取り付けられている。円盤部１６０の側面には駆動軸１５８が当接している。この駆動軸１５８は、制御部１２（図１参照）によって制御される駆動機構（図示略）によって回転し、この駆動軸１５８の回転によって円盤部１６０が回転する。円盤部１６０が回転すると、図３（Ａ）と図３（Ｂ）に示すように、シャッター金具１４６が９０°遥動する。よって、ピン１４２，１４３に挟まれている突起１４０（第一シャッター１３２）も９０°遥動する。つまり、円盤部１６０が回転すると、シャッター金具１４６が９０°遥動し、シャッター１３０が開閉する。

また、円盤部１６０には金具１６２が取り付けられている。図３（Ａ）に示すように、円盤部１６０の回転に伴い、この金具１６２が上方にくると、金具１６２に押されてオンする位置に第一マイクロスイッチ１７２が配置されており、図３（Ｂ）に示すように、金具１６２が下方にくると、金具１６２に押されてオンする位置に第二マイクロスイッチ１７４が配置されている。なお、上述した上方・下方とは、図３での上方・下方であり、装置の上方・下方ではない。

そして、図３（Ａ）に示す、円盤部１６０が回転し、第一マイクロスイッチ１７２がオンする位置となると、図２（Ｂ）に示すようにシャッター１３０が開く、円盤部１６０が回転し、第二マイクロスイッチ１７４がオンする位置となるとシャッター１３０が閉じる。

前述したように、円盤部１６０を回転させる駆動軸１５８を駆動する駆動機構（図示略）は、制御部１２（図１参照）によって制御されている。また、第一マイクロスイッチ１７２、第二マイクロスイッチ１７４のオン・オフで、制御部１２はシャッター１３０が開放状態か閉止状態であるかが判る。よって、制御部１２は、シャッター１３０の開閉を制御できる。

なお、図３は、裏側から平面視した図であり、円盤部１６０の回転軸１６１は、図の手前側に伸び、反対側には僅かしか突出していない。つまり、円盤部１６０の回転軸１６１はリンクレバー１５６の動きを干渉しないようになっている。

さて、図１示す、現像装置１００の現像器１０２では、トナー濃度（キャリアとトナーとの混合比）が監視され、トナー濃度が低下すると、トナー収容部１０４の攪拌搬送部材（図示略）を回転させ、トナー収容部１０４から現像器１０２へトナーを供給する。

トナー収容部１０４には、エンプティーセンサー１１４が底部に設けられると共に、ニアエンプティーセンサー１１２が壁面に設けられている。

そして、図１（Ａ）に示すように、現像器１０２にトナーを供給し、トナーが減少し、トナーの上面が下がりＴ２となるとニアエンプティーセンサー１１２が検知する。ニアエンプティーセンサー１１２が検知すると、制御部１２は、駆動軸１５８を駆動する駆動機構（図示略）を制御し、一定時間、シャッター１３０を開けると共に加振部１０８を振動させ、トナーカートリッジ１２０からトナーを落下させて、トナー収容部１０４に補給する。

図１（Ｂ）に示すように、何度か補給しトナーカートリッジ１２０が空になると、シャッター１３０を開いてもトナーが補給されなくなり、トナー収容部１０４のトナーが減少しトナーの上面がＴ２となり、底部のエンプティーセンサー１１４が検知する。エンプティーセンサー１１４が検知すると、制御部１２は画像形成装置１０の全体の動作を停止すると共に、パネルなどにトナーカートリッジ１２０の交換を促す表示を行う。そして、オペレーターはトナーカートリッジ１２０を新品に交換する。

さて、図４と図５とに示すように、トナーカートリッジ１２０の内部には、四枚の羽根１５２Ａ，１５２Ｂ，１５２Ｃ，１５２Ｄが上方からみると十字状に配置された攪拌部材１５０を備えている。この攪拌部材１５０の中心（十字の中心）には回転軸１５４を備えている。（回転軸１５４に四枚の羽根１５２Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが取り付けられている構成）。

この回転軸１５４の下端部は第一シャッター１３２の回転中心に繋がっている。また、図４（Ｂ）に示すように、上端部はトナーカートリッジ１２０の天井の支持部１２８に回転自在に軸支されている。よって、シャッター１３０の開閉動作に伴い第一シャッター１３２が回転（遥動）すると、連動して攪拌部材１５０も回転（遥動）する。

四枚の羽根１５２Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの先端は、図５（Ａ）に示すように、トナーカートリッジ１２０を上方からみると四角形の対角線の角にまで届く長さを有すると共に、垂直方向の形状は、側面の内壁面に沿った形状している。更に、四枚の羽根１５２Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、樹脂板やゴム板などの弾性変形する材質からなり、図５（Ｂ）に示すように、攪拌部材１５０が回転（遥動）すると弾性変形して撓む。つまり、攪拌部材１５０の四枚の羽根１５２Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの先端は、トナーカートリッジ１２０の側面の内壁面の略全域を当接移動する。

更に、四枚の羽根１５２Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄには、開口１５３Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが形成されている。

つぎに、本実施形態の作用について説明する。

図６は、攪拌部１５０（図４、図５参照）が無いトナーカートリッジ２２０を示している。トナーは粉体であるので、トナーカートリッジ２２０の壁面に付着して残る。特に、図６に示す箇所Ｙ１、Ｙ２にトナーが付着したまま残りやすい。

箇所（下側）Ｙ２にトナーが付着して残りやすいのは、落下方向に対して鈍角なった部分であるため、トナーが落下しにくいからである。

また、トナーカートリッジ２２０（トナーカートリッジ１２０も）は、トナー収容部１０４に装着する前は、口部１２６が上となっている（装着時の天井は、装着前は底となる、図１（Ｂ）を参照）。よって、保管中や輸送中は、箇所(上側)Ｙ１のトナーは圧接された状態となる。トナーカートリッジ２２０（トナーカートリッジ１２０も）をトナー収容部１０４に装着する際にオペレーターに「トナーカートリッジをよく振って下さい」とアナウンスしているが、実施されない場合は、トナーは圧接状態のままとなり、非常に落ちにくい状態となる。よって、箇所(上側)Ｙ１にトナーが付着したまま残りやすい。

しかし、本実施形態では、トナーを補給するために、シャッター１３０を開閉（第一シャッター１３２を回転（遥動））すると、同時に攪拌部材１５０も回転（遥動）し、羽根１５２Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの先端がトナーカートリッジ１２０の側面の内壁面の略全域を接触しながら移動し、内壁面に付着したトナーを掻き落とす。

よって、トナーカートリッジ１２０の内壁面に付着したまま残るトナーが格段に減少する。当然、トナーが残りやすい箇所Ｙ１，Ｙ２にもトナーが残らない。

また、制御部１２は、シャッター１３０を一定時間（約数分間)開いてトナーを落下させて補充した後に、開閉動作を連続して複数回行って閉じる。つまり、開→数分間→閉→開→閉・・開→閉となる。

よって、攪拌部材１５０も複数回回転（遥動）し、トナーカートリッジ１２０の内壁面に付着したまま残るトナーをより確実に掻き落とす。

更に、羽根１５２Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄには、開口１５３Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが形成されているので、まだ、トナーがたくさんある状態で攪拌部材１５０が回転する際の抵抗が、非常に小さくなっている。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。

例えば、上記実施形態では、シャッター１３０はトナーカートリッジ１２０に設けられていたが、トナー収容部１０４側に設ける構成であっても良い。

また、例えば、上記実施形態では、現像器１０２とトナー収容部１０４とが別体となっているが、一体となった構成であっても良い。或いは、現像器とトナー収容部とが離れて配置され、その間を、例えば、内部にトナー搬送部材（オーガなど）を備えるトナー搬送路で繋がれた構成であっても良い。

また、例えば、上記実施形態では、シャッター１３０は９０°遥動することで、開閉したが、これに限定されない。９０°以外の角度で遥動する構成であって良い。或いは、一方向に回転する構成であっても良い。

更に、回転して開閉する構成でなくても良い。例えば、スライドして開閉するシャッターであっても良い。その場合は、シャッターのスライド運動を攪拌部材の回転運動に変更する機構（例えば、ラックギアと歯車とからなる機構）があればよい。

また、同様に、攪拌部材も回転運動に限定されない。例えば、水平方向に移動する構成であっても良い。

また、上記実施形態では、攪拌部材は、トナーカートリッジの側面の内壁面の略全域を当接移動したが、これに限定されない。一部の領域（例えは、トナーが付着して残りやすい箇所Ｙ１，Ｙ２（図６参照））のみ当接移動する構成であっても良い。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の要部を模式的に示す図である。 （Ａ）は、本発明の実施形態に係る画像形成装置のトナーカートリッジを示す図であり、（Ｂ）は、シャッターが開いた状態の拡大図であり、（Ｃ）はシャッターが閉じた状態の拡大図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置のトナー収容部を平面視し、（Ａ）は、シャッターが開いた状態の図であり、（Ｃ）はシャッターが閉じた状態の図である。 （Ａ）は、本発明の実施形態に係る画像形成装置のトナーカートリッジの縦断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の点線Ｋで囲まれた部分を拡大し模式的に示す図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置のトナーカートリッジの横断面図であり、（Ａ）は羽根がまっすぐの状態を示し、（Ｂ）は羽根が撓んでいる状態を示す図である。 攪拌部材が無い従来のトナーカートリッジの縦断面図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１２ 制御部（制御手段）
１０２ 現像器
１０４ トナー収容部
１１２ ニアエンプティーセンサー（検知手段）
１１４ エンプティーセンサー（検知手段）
１２０ トナーカートリッジ
１３０ シャッター
１４６ シャッター金具（駆動手段）
１５０ 攪拌部材（移動部材）
１５３Ａ 開口
１５３Ｂ 開口
１５３Ｃ 開口
１５３Ｄ 開口
１５６ リンクレバー（駆動手段）
１５８ 駆動軸（駆動手段）
１６０ 円盤部（駆動手段）

Claims (7)

1. トナーを収容するトナー収容部と、
   前記トナー収容部に着脱可能に装着され、該現像収容部に補給するトナーが収容されたトナーカートリッジと、
   前記トナー収容部と前記トナーカートリッジとの接合部の開口を開閉するシャッターと、
   前記シャッターの開閉に連動し、前記トナーカートリッジの内壁面を接触移動する移動部材と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記シャッターは回転して開閉し、
   前記移動部材は、前記シャッターとともに回転することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記トナーは、前記トナーカートリッジから落下して、前記トナー収容部に補給されることを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記シャッターを開閉させる駆動手段と、
   前記駆動手段を制御する制御手段と、
   前記トナー収容部のトナー量を検知する検知手段と
   を備え、
   前記制御部は、前記検知手段の検知結果に基づき、前記シャッターを開き、トナーを該トナー収容部に補給することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記トナーを前記トナー収容部に補給する際、前記シャッターの開閉動作を連続して複数回行うことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記移動部材は、弾性体であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記移動部材には、開口が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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