JP2021063904A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)画像形成装置
図1(a)は、第1の実施形態に係る画像形成装置1の構成を示す概略図である。画像形成装置1は、外部機器から入力される画像情報に基づいて記録材に画像を形成するモノクロプリンターである。記録材には、普通紙及び厚紙等の紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート等のプラスチックフィルム、封筒やインデックス紙等の特殊形状のシート、並びに布等の、材質の異なる様々なシート材が含まれる。
画像形成装置1は、図1(a)(b)に示すように、装置本体としてのプリンタ本体100と、プリンタ本体100に開閉可能に支持される読取装置200と、プリンタ本体100の外装面に取付けられた操作部300と、を有している。プリンタ本体100は、画像形成部10と、給送部60と、定着部70と、排出ローラ対80と、を有している。給送部60は画像形成部10に記録材を給送し、画像形成部10は記録材にトナー像を形成する。定着部70は、画像形成部10によって形成されたトナー像を記録材に定着させ、排出ローラ対80は定着部70を通過した記録材を装置外に排出する。また、本実施形態のプロセスカートリッジ20には、補給用のトナーが充填されたトナーパック40を用いて、画像形成装置1の外部からトナーを直接補給する直接補給方式を採用している。
図2(a)、(b)及び図3に示すように、プリンタ本体100の上部には、上方に開口した第1開口部101が設けられている。第1開口部101は、使用中の状態ではトップカバー82によって覆われ(図1(b))、トップカバー82を上方に開くことでプロセスカートリッジ20が露出する(図2(b))。トップカバー82は、左右方向に延びる回動軸82c(図3)を中心にプリンタ本体100に対して開閉可能に支持されており、上面に排出トレイ81が設けられている。トップカバー82は、読取装置200がプリンタ本体100に対して開かれた状態で、手前側から奥側に向けて開かれる。なお、読取装置200及びトップカバー82は、ヒンジ機構等の保持機構によって、開かれた状態及び閉じられた状態で保持されるように構成されてもよい。
読取装置200は、図4(a)(b)に示すように、内部に不図示の読取部を内蔵する読取ユニット201と、読取ユニット201に開閉可能に支持される圧板202と、を有している。読取ユニット201の上面には、読取部から出射される光を透過すると共に、原稿が載置される原稿台ガラス203が設けられている。
次に、プロセスカートリッジ20の構成について説明する。図5(a)は、プロセスカートリッジ20及びトナーパック40を示す斜視図であり、図5(b)は、プロセスカートリッジ20及びトナーパック40を示す側面図である。図6(a)は、図5(b)の6A−6A断面図であり、図6(b)は、図5(b)の6B−6B断面図であり、図6(c)は、図6(a)、(b)の6C−6C断面図である。なお、図5及び図6において、補給容器装着部701の外形を簡略化して図示している(詳細な形状は、例えば図9(a)参照)。
トナーパック40の構成について説明する。図7(a)はシャッタ部材41が閉状態にあるトナーパック40を示す斜視図であり、図7(b)はその下面図である。図8(a)はシャッタ部材41が開状態にあるトナーパック40を示す斜視図であり、図8(b)はその下面図であり、図8(c)はトナー補給時にユーザがトナーパック40を手で絞る様子を表している。また、図12は、シャッタ部材41が閉状態にあるトナーパック40を下方から見た斜視図である。
プロセスカートリッジ20のトナー受けユニット801に設けられたトナー収容部8011は、トナーパック40のトナーが供給可能な構成とされている。具体的には、トナー受けユニット801に設けられた補給容器装着部701にトナーパック40の排出部42が挿入された後、プロセスカートリッジ20に対して(画像形成装置1に対して)トナーパック40が回転させられる。これにより、補給容器装着部701に設けられた補給口8012を覆う補給口シャッタ7013の蓋部70131と、トナーパック40に設けられた排出部42の一部である係合面42sとが係合し、トナーパック40と連動して補給口シャッタ7013が回る。この回動により、補給口シャッタ7013に設けられた蓋部70131が退避し、補給口8012が露出する。そして、トナーパック40の回動により、補給口8012の上方に排出口42aが移動する。これにより、トナーパック40の排出口42aから補給容器装着部701の補給口8012へトナーが供給可能とされている。以下では、トナー受けユニット801に設けられた補給容器装着部701とトナーパック40の排出部42の構成及びトナー補給時の動作等のうち、トナー受けユニット801(プロセスカートリッジ20)に設けられた補給容器装着部701の構成及び動作について切り出し、説明を行う。
まず初めにトナー受けユニット801に設けられた補給容器装着部701にトナーパック40の排出部42が挿入される。このとき、補給口シャッタ7013の二つの突出部70135aの間に、ロック位置に位置するロック部材7014が位置する(図10(a)、図11(a))。トナーパック40が補給容器装着部701に装着されると、後述の通り、トナーパック40に設けられたメモリユニット45の接点部45a(図7)が補給容器装着部701の接点部70133と接触・導通する。これにより、ロック部材7014は、ロック位置(図11(a))からロック解除位置(図11(b))へ移動する。このためロック部材7014は、ロック位置に位置する際には、ロック部材7014を基準として取り付け方向R1側に位置する第1突出部70135aと取り外し方向R2側に位置する第2突出部70135aとの間に位置する。
続いて、トナー受けユニット801に設けられた補給容器装着部701にトナーパック40の排出部42が挿入された状態でトナーパック40を取り付け方向R1へ回転させる。これにより、取り付け方向R1側に位置する第1突出部70135aは、板バネ70152の先端部701521と接触し、回転検知部7015の板バネ70151、70152を接触させる。これにより制御部90は、回転検知部7015の状態を検知し、プロセスカートリッジ20に対してトナーパック40が一定の角度以上、回転させられたことを検知し、ロック部材7014を、ロック解除位置からロック位置へ移動させる。
さらにトナー受けユニット801に設けられた補給容器装着部701にトナーパック40の排出部42が挿入された状態でトナーパック40を取り付け方向R1へ回転させる。この結果、取り外し方向R2側に位置する第2突出部70135aは、シャッタ支持部7011の円筒部分7011aに設けられた突出部70125bと接触し、取り付け方向R1への更なるトナーパック40の回動が規制される(図10(b)及び(c))。なお、取り外し方向R2側に位置する第2突出部70135aは、取り付け方向R1側に位置する第1突出部70135aに比べ、下方、つまりシャッタ支持部7011の円筒部分7011a側へ突出している。この構成により、突出部70125bと第2突出部70135aと接触するものの、第1突出部70135aは接触することなく、トナーパック40の回動が許容される構成となっている。一方で、ロック部材7014は、ロック位置に位置することにより、補給口シャッタ7013の筒状部70132の外周部に設けられた突出部70135bと係合可能とされ、トナーパック40の取り外し方向R2への回動を規制する構成となっている。
ここで、画像形成装置1が有する押圧機構600について図13及び20を用いて説明する。図13は押圧機構600の斜視図である。図13(a)はロック部材7014がロック位置に位置し、補給口シャッタ7013の回転を規制した状態を、図13(b)はロック部材7014がロック解除位置に位置し、補給口シャッタ7013の回転規制が解除された状態を示す。図20は図13のトナー受けユニット801の内部を示した斜視図であり、図20(a)は補給口シャッタ7013の回転を規制した状態を、図20(b)は補給口シャッタ7013の回転規制が解除された状態を示す。
以上で説明したトナーパック40、補給容器装着部701及び押圧機構600の構成に基づいて、トナーパック40を補給容器装着部701に装着してトナーを補給した後に取り外す際の一連の動作を説明する。図10(a)は、補給口8012が閉状態にある補給容器装着部701の上面図であり、図10(b)は、補給口8012が開状態にある補給容器装着部701の上面図である。図10(c)は、補給口8012が開状態にある補給容器装着部701の斜視図である。
次に、表示パネル400について説明する。表示パネル400は、図1(b)及び図14(a)〜(c)に示すように、例えば、プリンタ本体100の筐体の前面に設けられている。現像容器32内のトナーの残量(あるいは、現像容器32の空き容量)に関する情報を表す表示手段の一例である。表示パネル400は、複数の目盛り(インジケータ)を含む液晶パネルからなる。本実施例では、鉛直方向の上方から下方に3つの目盛り4001、4002,4003が配列されている。表示パネル400は、段階的に変化する目盛り4001〜4003の表示により、現像容器32に対して補給可能なトナーの量を表している。制御部90は後述の補給動作完了認識に基づきパネル表示を随時更新する。また、補給動作完了が実際のトナー残量に反映されていなかった場合には、追ってトナー残量検知をし、パネル表示を更新しても良い。例えば、制御部90が、インジケータ4002を点灯させた後、実際にはトナー残量が十分補給されていないことを光学センサ(51a,51b、図6(a)参照)で検知した場合、制御部90は、インジケータ4002を消灯させ、表示パネル400の表示を更新する。また、最下部の目盛り4003は、現像容器32内のトナーがLowレベルであるかOutレベルであるかについても表している。ただし、Lowレベルとは、現像容器32に対するトナーの補給が必要であるが、画質を維持するために最低限の量のトナーは残っており、現時点では画像形成動作を実行可能であることを表す。Outレベルとは、現像容器32内にトナーがほとんど残っておらず、画像形成動作を実行不能であることを表す。
次に、補給容器の他の例として、袋状のトナーパックに代えてボトル状のトナーボトルユニットを用いる第1変形例の形態について、図15を用いて説明する。なお、このトナーボトルユニットは、上述のトナーパック40と同じく上述の補給容器装着部701に対して取付け及び取外し可能に構成される。従って、第1の実施形態と共通である画像形成装置の構成については説明を省略する。
図15(a)はトナーボトルユニット900の外観を示す斜視図であり、図15(b)はトナー排出後のトナーボトルユニット900を示す斜視図である。図15(c)はトナーボトルユニット900をピストンの下方から見た図であり、図15(d)は図15(c)に示す断面位置D−Dにおけるトナーボトルユニット900の断面図である。
また、図16(a)、(c)に示すように、外筒903と内筒901との間には、ピストン902の押込み動作を検知する押込み検知機構として、押込み検知棒907、第一接点板908及び第二接点板909が配置されている。押込み検知棒907は、樹脂等の絶縁材料で、第一接点板908、第二接点板909は金属等の導電材料で形成される。押込み検知棒907は、軸方向の一端側(排出口側)に接点解除部9072を有し、軸方向の他端側に、ピストン902の押込みリブ9021に当接可能なピストン接触部9071を有している。押込み検知棒907は、ピストン902の押込み動作に連動して、押込みリブ9021にピストン接触部9071が押圧されることで軸方向に移動する。
次に、トナーボトルユニット900を補給容器装着部701に装着した場合に、トナーボトルユニット900が未使用(新品)か使用済みかを検知する構成について説明する。図16(c)、(d)に示すように、押込み検知棒907の接点解除部9072は第一接点板908及び第二接点板909近傍に位置している。
次に、図16(e)、(f)を用いてトナーボトルユニット900の回転を検知する方法について説明する。なお、本実施の形態における回転検知方法は、補給容器の排出口を封止するシャッタ部材904がトナーボトルユニット900の外筒903に取付けられている以外は、上述のトナーパック40を用いる実施の形態と同様である。
トナーボトルユニット900を補給容器装着部701に装着してトナーの補給を行った後、トナーボトルユニット900を取り外す一連の動作について説明する。なお、トナーパック40を用いる上述の実施形態と同様の部分については説明を省略する。
次に、プロセスカートリッジの構成が異なる第2変形例の形態について説明する。本変形例は、プロセスカートリッジに関する構成以外の部分については第1の実施形態と共通の構成を備えるため、共通部分については説明を省略する。
図17は、本変形例に係るプロセスカートリッジ20Aの(a)斜視図、(b)側面図、(c)断面図、(d)断面図である。図17(c)、(d)は、それぞれ図17(b)に図示した切断位置における切断面を表している。
クリーナーレス構成におけるトナーの挙動について説明する。転写部において感光ドラム21に残った転写残トナーは、以下の工程で除去される。転写残トナーには正極性に帯電しているトナーや、負極性に帯電しているものの充分な電荷を有していないトナーが混在する。前露光装置により転写後の感光ドラム21を除電し、帯電ローラ22による均一な放電を生じさせることで、転写残トナーは再び負極性に帯電させられる。帯電部において再び負極性に帯電させられた転写残トナーは、感光ドラム21の回転に伴い現像部に到達する。そして、帯電部を通過した感光ドラム21の表面領域は、転写残トナーが表面に付着した状態のまま、スキャナユニット11により露光されて静電潜像を書き込まれる。
次に、プロセスカートリッジの構成が上述のいずれの形態とも異なる第3の変形例について説明する。本変形例は、プロセスカートリッジに関する構成以外の部分については第1の実施形態と共通の構成を備えるため、共通部分については説明を省略する。
図18は、本変形例に係るプロセスカートリッジ20Bの(a)斜視図、(b)側面図、(c)断面図である。図18(c)は、図18(b)に図示した切断位置における切断面を表している。
図19は、第1の実施形態に係る画像形成装置1の制御系を示すブロック図である。画像形成装置1の制御手段としての制御部90は、演算装置としてのCPU91と、CPU91の作業領域として使用されるRAM92と、各種プログラムを格納する不揮発性メモリ93と、を有している。また、制御部90は、外部の機器と接続される入出力ポートとしてのI/Oインターフェース94と、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換部95と、を有している。CPU91は、不揮発性メモリ93に記憶されている制御プログラムを読み出して実行することで、画像形成装置1の各部を制御する。従って、不揮発性メモリ93は、画像形成装置を特定の方法で動作させるための制御プログラムを格納した非一過性の記憶媒体の例である。
次に、第2の実施形態について図21を用いて説明する。本実施形態は、振り子ギアを用いて駆動力の伝達経路を切り替える点が第1の実施形態と異なっている。その他、第1の実施形態と共通である画像形成装置の構成については説明を省略する。
次に、第3の実施形態について図22乃至図24を用いて説明する。本実施形態は、クラッチ機構を用いて駆動力の伝達経路を切り替える点が第1及び第2の実施形態と異なっている。その他、第1及び第2の実施形態と共通である画像形成装置の構成については説明を省略する。
本実施形態では、クラッチ機構の一例として欠歯ギア620及びフラップソレノイド621を例示したが、他のクラッチ機構を用いてもよい。例えば、図25に示す電磁クラッチ630を用いて、第二ギア8018の駆動をカムギア603に伝達させる構成としてもよい。この場合、位相検知手段によりカムギア603の位相を検出しながら、電磁クラッチ630を係合させる時間の長さを制御部90が制御するように構成する。これにより、カムギア603を180度ずつ回転させて、ロック部材7014をロック位置とロック解除位置とに移動させることができる。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
Claims (11)
- トナーが収容された補給容器を着脱可能であって、記録材に画像を形成する画像形成装置において、
像担持体と、
トナーを収容する収容容器と、
前記収容容器に収容されたトナーを用いて、前記像担持体に形成された静電潜像をトナー像に現像する現像手段と、
前記補給容器を装着することで前記画像形成装置の外部にある前記補給容器から前記収容容器にトナーを補給するための補給口と、
前記補給口を介して補給されたトナーを前記現像手段へ向けて搬送するトナー搬送手段と、
前記補給口を介したトナー補給を規制する規制状態と、前記補給口を介したトナー補給を許容する許容状態と、を取りうる補給規制手段と、
駆動力を供給する駆動源と、
前記駆動源の駆動力を前記補給規制手段に伝達して前記補給規制手段を前記規制状態と前記許容状態との間で変化させる第一動作状態と、前記駆動源の駆動力を前記トナー搬送手段に伝達して前記トナー搬送手段にトナーを搬送させる第二動作状態と、を取りうる駆動伝達手段と、を備える、
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記駆動源は、回転方向を変更可能なモータであり、
前記駆動伝達手段は、前記モータが第一方向に回転する場合に前記第一動作状態となり、前記モータが前記第一方向とは反対の第二方向に回転する場合に前記第二動作状態となる、
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記駆動伝達手段は、前記モータが前記第一方向に回転する場合に前記モータの駆動力を前記補給規制手段に伝達し、前記モータが前記第二方向に回転する場合に前記補給規制手段への駆動伝達を遮断する第一ワンウェイクラッチと、前記モータが前記第二方向に回転する場合に前記モータの駆動力を前記トナー搬送手段に伝達し、前記モータが前記第一方向に回転する場合に前記トナー搬送手段への駆動伝達を遮断する第二ワンウェイクラッチと、を有する、
ことを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。 - 前記駆動伝達手段は、前記モータに駆動連結された第一歯車と、前記第一歯車に噛み合う第二歯車と、前記第一歯車の回転軸線を中心に揺動可能であり、前記第二歯車を回転可能に保持する保持部材と、を有し、前記モータが前記第一方向に回転する場合に前記第二歯車が前記補給規制手段と駆動連結される第一位置へ移動し、前記モータが前記第二方向に回転する場合に前記第二歯車が前記トナー搬送手段と駆動連結される第二位置へ移動するように構成されている、
ことを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。 - 前記駆動源、前記駆動伝達手段及び前記補給規制手段は、画像形成装置の装置本体に設けられており、
前記像担持体、前記収容容器、前記現像手段及び前記トナー搬送手段は、前記装置本体に対して着脱可能なカートリッジの一部として設けられており、
前記駆動源、前記駆動伝達手段及び前記補給規制手段は、前記像担持体の長手方向に関して前記カートリッジに対して同じ側に配置されている、
ことを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記駆動伝達手段は、前記第一動作状態において前記駆動源及び前記補給規制手段の駆動連結を遮断し、前記第二動作状態において前記駆動源及び前記補給規制手段を駆動連結するクラッチ機構を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記クラッチ機構は、前記駆動源に駆動連結されると共に所定の回転角度において前記駆動源に対する駆動連結が解除される欠歯ギアと、前記欠歯ギアを前記所定の回転角度に係止するソレノイドとを含む、
ことを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。 - 前記クラッチ機構は、電磁クラッチである、
ことを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。 - 前記補給規制手段は、前記規制状態において前記補給口と前記補給容器の排出口を連通させるための操作をロックするロック位置をとり、前記許容状態において前記補給口と前記補給容器の排出口を連通させるための操作のロックを解除するロック解除位置をとるロック部材と、回転駆動されることで前記ロック部材を前記ロック位置と前記ロック解除位置とに移動させるカム部材と、を含み、
前記クラッチ機構により、前記ロック部材が前記ロック位置及び前記ロック解除位置の一方から他方に移動するように前記カム部材の回転量を制御する、
ことを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記トナー搬送手段は、前記像担持体の長手方向に沿って延びる回転軸を中心に回転することでトナーを搬送する搬送部材を有し、
前記回転軸は、前記長手方向の一方側から他方側へ前記収容容器を貫通しており、
前記駆動伝達手段は、前記回転軸の前記長手方向における一方側の端部に設けられ、前記駆動源の駆動力を受け取る入力部材と、前記回転軸の前記長手方向における他方側の端部に設けられ、前記回転軸の回転を前記補給規制手段に伝達する出力部材と、を有する、
ことを特徴とする請求項6乃至9のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記駆動源、前記駆動伝達手段及び前記補給規制手段は、画像形成装置の装置本体に設けられており、
前記像担持体、前記収容容器、前記現像手段及び前記トナー搬送手段は、前記装置本体に対して着脱可能なカートリッジの一部として設けられており、
前記駆動源及び前記駆動伝達手段の前記入力部材は、前記像担持体の長手方向に関して前記カートリッジの一方側に配置され、前記駆動伝達手段の前記出力部材及び前記補給規制手段は、前記長手方向に関して前記カートリッジの他方側に配置される、
ことを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。
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