JP2022048099A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 更なるユーザ要望に応えていくこと。【解決手段】 本発明の画像形成装置は、現像剤が収容された補給容器が着脱可能であって、記録材に画像を形成する画像形成装置において、回転可能な感光体と、前記感光体に光を照射し、前記感光体に静電潜像を形成する光学箱と、現像剤を担持し、前記感光体に現像剤を供給することで前記光学箱により形成された前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、前記補給容器から現像剤が補給されるための補給口を備え、前記現像剤担持体に担持される現像剤を収容する現像容器と、を有し、前記感光体の回転軸線方向において見たときに、水平方向において前記光学箱が設けられた領域と前記補給口が設けられた領域の少なくとも一部が重なることを特徴とする。【選択図】 図13

Description

本発明は、記録材に画像を形成する画像形成装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置では、光学箱によって感光ドラムの表面に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像剤であるトナーによって現像している。特許文献1には、補給容器を画像形成装置に取り付けることによって、装置本体の外部から現像容器に現像剤を補給できる構成が記載されている。
国際公開第2020/022585号公報
特許文献1に記載された構成は、当時として望まれる画像形成装置のサイズを十分に満たすものであったが、近年更なる小型化が求められるようになった。
そこで本発明は、更なるユーザ要望に応えていくことを目的とする。
上記の目的を達成するための本発明の画像形成装置は、現像剤が収容された補給容器が着脱可能であって、記録材に画像を形成する画像形成装置において、回転可能な感光体と、前記感光体に光を照射し、前記感光体に静電潜像を形成する光学箱と、現像剤を担持し、前記感光体に現像剤を供給することで前記光学箱により形成された前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、前記補給容器から現像剤が補給されるための補給口を備え、前記現像剤担持体に担持される現像剤を収容する現像容器と、を有し、前記感光体の回転軸線方向において見たときに、水平方向において前記光学箱が設けられた領域と前記補給口が設けられた領域の少なくとも一部が重なることを特徴とする。
以上のように、本発明によれば、更なるユーザ要望に応えていくことができる。
画像形成装置の斜視図 画像形成装置の内部構成を説明する図 回路基板の位置を説明するための斜視図 回路基板の位置を説明するための正面斜視図 回路基板とその周辺部材の斜視図 回路基板とその周辺部材の側面図 回路基板とその周辺部材の上面図 光学箱と駆動モータの保持構成を説明するための斜視図 基板面に対して垂直な方向から回路基板の背面図 回路基板上の電子部品を説明するための図 インレットの位置を示す斜視図 回路基板の機能を説明するためのブロック図 補給部と光学箱の位置を説明するための側面図 補給部と光学箱の位置を説明するための上面図 現像容器の斜視図 補給部の拡大斜視図 レバー部の回転軌跡を説明するための斜視図 レバー部の回転軌跡を説明するための上面図 補給パックの構成を説明するための図 排出トレイを開閉させた状態を示す斜視図 補給パックを装着した状態を示す斜視図 補給パックを装着した状態を示す上面図 回路基板が側面に設けられた構成を示す斜視図 補給パックからトナーを補給する様子を示す図 補給パックを装着する向きに関する第1の変形例を示す図 補給パックを装着する向きに関する第2の変形例を示す図 カラーのレーザービームプリンタの斜視図 カラーのレーザービームプリンタに補給パックを装着した状態を示す斜視図 カラーのレーザービームプリンタに補給パックを装着した状態を示す上面図 複数のプロセスユニットを示す斜視図 プロセスユニットにおける感光体の位置を示す図 画像形成装置の背面斜視図
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
(実施例1)
[画像形成装置の全体構成]
本実施例における画像形成装置1の全体構成について説明する。本実施例の画像形成装置1は、電子写真プロセスを用いたモノクロレーザビームプリンタであり、パーソナルコンピュータなどの外部機器から送信された画像情報に応じて、記録材Pに現像剤(トナー)による画像を形成するものである。記録材Pの一例としては、記録紙、ラベル紙、OHPシート、布等が挙げられる。
また、以下の説明において、画像形成装置1が水平な面に設置された場合における画像形成装置1の高さ方向(鉛直方向とは反対の方向)をZ方向とする。Z方向と交差し、後述する感光ドラム11の回転軸線方向(主走査方向)と平行な方向をX方向とする。X方向及びZ方向と交差する方向をY方向とする。X方向、Y方向、Z方向は、好ましくは互いに垂直に交差する。また便宜上、X方向においてプラス側を右側、マイナス側を左側と呼び、Y方向においてプラス側を前側または正面側、マイナス側を後側または背面側と呼び、Z方向においてプラス側を上側、マイナス側を下側と呼ぶ。
図1は画像形成装置1の斜視図を示しており、図2はX方向(感光ドラム11の回転軸線方向)から見た画像形成装置1の内部構成を説明する図である。図2は画像形成プロセスに関係のある部材だけを抜き出して図示している。図1において画像形成装置1は、記録材Pが収容される給送カセット4、排出された記録材Pが積載される排出トレイ14を有している。給送カセット4が給送口81に挿入されることによって、給送カセット4に収容された記録材Pが画像形成装置1の内部に給送可能な状態となる。また、給送カセット4は給送口81からY方向に引き出せるようになっており、ユーザが記録材Pを補充することができる。給送カセット4から給送され、画像が形成された記録材Pは排出口15から図1に記載された排出方向(Y軸プラス方向)に向かって排出され、排出トレイ14に積載される。
排出方向の下流側における画像形成装置1の端面の一部(正面の一部)には前カバー70が設けられ、後述する回路基板100を覆っている。前カバー70が設けられている箇所以外の正面の一部、画像形成装置1の側面や天面には外装カバー71が設けられている。前カバー70と外装カバー71、そして上述した排出トレイ14はともに画像形成装置1の筐体75を形成している。また、図1には図示されていないが、画像形成装置1の背面側には背面カバー76が設けられており、この背面カバー76も筐体75の一部を形成している。ここで、筐体75とは画像形成装置1の全体を覆う部材であり、後述する光学箱50などのプロセス部材を内部に備えている。上述した給送口81や排出口15は筐体75の一部に形成された開口であり、記録材Pは給送口81を通じて画像形成装置1の内部へ挿入され、記録材Pは排出口15を通って画像形成装置1の外部へと排出される。
図2を用いて、記録材Pに対する画像形成動作の流れについて説明する。画像形成動作は主にプロセスユニット45(感光ドラム11、帯電ローラ17、現像ローラ12、収容部18)、光学箱50、転写ユニット7、定着装置9によって行われる。まず、画像形成装置1に対して画像情報が送信されると、プリントスタート信号に基づいて、回転体である感光ドラム11は矢印R方向に所定の周速度(プロセススピード)をもって回転駆動される。光学箱50は、入力された画像情報に基づいて、感光ドラム11に向けてレーザ光を照射する。光学箱50は、レーザ光を出力するレーザ発振器、レーザ光を感光ドラム11に照射するためのポリゴンミラーやレンズ、ポリゴンミラーを回転させるためのスキャナモータなどの部材を内部に備えた箱型のユニットである。感光ドラム11は、帯電ローラ17により予め帯電されており、レーザ光が照射されることで感光ドラム11上には静電潜像が形成される。その後、収容部18に収容されているトナーが現像ローラ12(現像剤担持体)により感光ドラム11(感光体)へ運ばれることにより、この静電潜像が現像され、感光ドラム11上にトナー像が形成される。
上述の画像形成プロセスと並行して、給送カセット4からは記録材Pが給送される。画像形成装置1の搬送路19上には、ピックアップローラ3、給送ローラ5a、搬送ローラ対5cが設けられている。ピックアップローラ3(給送部材)は給送カセット4に収容されている記録材Pの内、最上位に位置するものと接触し、ローラ自身が回転することで記録材Pを給送方向(Y軸マイナス方向)に給送する。給送ローラ5aとこれに圧接する分離ローラ5bは分離ニップを形成している。記録材P同士の摩擦力の影響によって複数枚の記録材Pが分離ニップに給送されてしまった場合、給送ローラ5aと分離ローラ5bは複数枚の記録材Pを分離し、最上位に位置するもののみを下流側に給送する。
給送カセット4から給送された記録材Pは、搬送ローラ対5cによって搬送路19を通り、転写ユニット7に向けて搬送される。転写ユニット7は転写ローラ7aを有しており、転写ローラ7aに転写バイアスが印加されることで、感光ドラム11上に形成されたトナー像が記録材Pに転写される。転写ローラ7aによってトナー像が転写された記録材Pは定着装置9によって加熱・加圧処理され、記録材Pにトナー像が定着される。定着装置9は、定着ヒータ9cを内蔵する加熱ローラ9aと、加熱ローラ9aに向けて付勢される加圧ローラ9bによって構成される。そして、トナー像が定着された記録材Pは、排出ローラ対10によって排出トレイ14に排出される。
記録材Pの両面に画像を形成する場合には、排出ローラ対10は、第1面に画像が形成された記録材Pをスイッチバックさせることで、記録材Pを両面搬送路16に案内する。両面搬送路16に案内された記録材Pは両面搬送ローラ対5dによって再び転写ローラ7aに向けて搬送される。記録材Pは転写ローラ7aによって第2面に画像が形成された後、排出ローラ対10によって機外に排出される。また、記録材Pにトナー像が転写された後、感光ドラム11上に残存したトナーはクリーニングユニット13によってクリーニングされる。
図2に示すように、画像形成装置1は回路基板100を有している。回路基板100は、絶縁体でできた配線板101と、配線板101にはんだ付けされた電子部品111、121によって構成されている。配線板101の板の上や内部には導体の配線が施されているため、電子部品111、121は電気的に接続されている。回路基板100は、画像形成装置1の外部から供給された交流電流を直流に変換したり、画像形成プロセスに必要な所定の電圧値を得るために入力電圧を変換する機能をもつ。
図2に示すように、電子部品111、121が搭載された配線板101の面が排出方向と交差するような向きに回路基板100は配置されている。さらに、配線板101は排出方向において前カバー70と光学箱50の間に設けられている。電子部品111、121は配線板101上において光学箱50と対向する側の面に設けられている。
[回路基板の配置]
図3乃至図8を用いて、本実施例における回路基板100の配置について詳しく説明する。図3は回路基板100の配置を説明するための画像形成装置1の斜視図であり、図1とは異なり前カバー70や外装カバー71は省略されている。なお、図3ではトナーを補給するための補給部200が新たに記載されている。本実施例の画像形成装置1ではユーザやサービスマンが補給部200から現像剤を補給することができ、補給部200は装置内部で収容部18と接続されている。補給部200について詳細は後述する。
図3に示すように、回路基板100は正面側に設置されており、回路基板100のさらに奥側(Y方向におけるマイナス側)には光学箱50や駆動モータ60(駆動源)が設けられている。なお、図3において光学箱50や駆動モータ60は実際には見えない位置にあるため、これらは点線で図示されている。
図3に示すように、画像形成装置1は右側板フレーム72(第1側板フレーム)、左側板フレーム73(第2側板フレーム)、土台フレーム74を有している。右側板フレーム72はX方向における感光ドラム11の右側の端部(第1の端部)を支持しており、左側板フレーム73はX方向における感光ドラム11の左側の端部(第2の端部)を支持している。土台フレーム74は底面に設けられ、下方から右側板フレーム72と左側板フレーム73を支持している。
回路基板100はこれらのフレーム部材によって支持され、その板面がXZ面と略平行となるような形で画像形成装置1に搭載されている。右側板フレーム72、左側板フレーム73それぞれのY方向における端部には、補強のために設けられた折り曲げ部72a、73aが形成されている。折り曲げ部72aはXZ面と略平行となるように、X方向プラス側に向けて折り曲げられており、折り曲げ部73aはXZ面と略平行となるように、X方向マイナス側に向けて折り曲げられている。つまり、折り曲げ部72a、73aは配線板101の面に沿うように折り曲げられている。このように、両側板フレームを画像形成装置1の外側(X方向において感光ドラム11から離れる方向)に向けて折り曲げることで、配線板101のより多くの領域に電子部品を搭載することができるようになっている。
図4は回路基板100の配置を説明するための画像形成装置1の正面斜視図である。図4に示すように、X方向における右側板フレーム72と左側板フレーム73の内面間の距離L1は、X方向における回路基板100の長さL2よりも短い。配線板101は折り曲げ部72a、73aよりもY方向においてプラス側(正面側)に配置されており、配線板101は折り曲げ部72a、73aそれぞれと接触している。正面側から見たときに、回路基板100と折り曲げ部72a、73aは重なっている。図4において折り曲げ部72a、73aや光学箱50、駆動モータ60の一部は実際には見えない位置にあるため、これらは点線で図示されている。
このように回路基板100を正面側に設け、右側板フレーム72と左側板フレーム73の間にわたって形成することで、画像形成装置1ではY方向において右側板フレーム72と左側板フレーム73の間を横断する束線等を設ける必要がない。これにより、束線長を従来よりも短くできるため、その分コストを削減することができる。さらに束線が這いまわされる領域も従来に比べて少なくなるため、電気的なノイズも低減することができる。
[背面カバーの構成]
次に、図32を用いて画像形成装置1の背面側の構成について説明する。図32(a)は背面カバー76が閉じられた状態を示しており、図32(b)は背面カバー76が開かれた状態を示している。
図32(a)に示すように、背面カバー76には取っ手77が設けられており、ユーザやサービスマンはこの取っ手77を把持して背面カバー76を開くことができる。図32(b)に示すように、背面カバー76を開くことによって、記録材Pが搬送される搬送路19やプロセスユニット45を露出させることができる。これにより、ユーザやサービスマンはジャムの解消やプロセスユニット45の交換といった保守作業を行うことができる。
なお、背面カバー76を開くことによって、搬送路19だけでなく両面搬送路16にもアクセスすることができ、またプロセスユニット45だけでなく転写ユニット7や定着装置9にもアクセスすることができるようになっている。
このように、本実施例の構成においては、画像形成装置1の背面側からまとめてユーザやサービスマンが保守作業を行えるように構成することで、画像形成装置1の正面側のスペースに回路基板100を配置することができる。
<電子部品と光学箱の位置関係>
次に、図5乃至図7を用いて、電子部品111と光学箱50の位置関係について詳細に説明する。
図5は本体後方から回路基板100を見たときの斜視図である。Y方向におけるサイズが他の部材と比べて大きい電子部品111は、スペースを有効に活用するために、配線板101の下方に集約されていて、光学箱50の下部に収まるように実装されている。より具体的には、鉛直方向において配線板101の中央よりも下側に電子部品111は設けられている。なお、配線板101の端部には電源入力部115が設けられている。電源入力部115は後述するインレット116と接続されていて、商用電源から電力の供給を受ける。
図6は本体左側面から回路基板100を見たときの図である。光学箱50の一部は補給部200と重なって実際には見えない位置にあるため、この領域は一点鎖線で図示されている。光学箱50は、点線で示すレーザ光を感光ドラム11に照射するための最適な位置に配置されている。また、光学箱50と配線板101がY方向において最も近接する箇所には、板面から大きく突出する電子部品111などの部材は配置されていない。つまり、光学箱50と電子部品111は互いに干渉しないように、Z方向においてずらして配置されている。
図7は本体上面から回路基板100を見たときの拡大上面図である。この図を見ると、光学箱50と電子部品111は互いに一部重なる位置に配置されている。なお、上述した通り、光学箱50は電子部品111よりも上側にあるため、本来この方向から電子部品111を視認することはできない。図7では2つの部材の位置関係をわかりやすく示すため、光学箱50を点線で示し、電子部品111を透視する形で図示している。
このように、電子部品111を上述の位置に配置することで、回路基板100と光学箱50のY方向(前後方向)における距離を短くすることができ、画像形成装置1を小型化することができる。
<電子部品と駆動モータとの位置関係>
次に、図5乃至図7を用いて、電子部品111と駆動モータ60の位置関係について詳細に説明する。なお、駆動モータ60は、記録材Pを給送・搬送するための搬送部材(ピックアップローラ3、給送ローラ5a、搬送ローラ対5cなど)や感光ドラム11を回転させる役割を担っている。
図5に示すように、駆動モータ60はX方向におけるマイナス側に突出していて、配線板101は駆動モータ60に対して本体前側に配置されている。電子部品111は駆動モータ60と干渉しないように、駆動モータ60を避けて実装されていることがわかる。図6に示すように、本体左側面から見ると、駆動モータ60と電子部品111は互いに一部重なる位置に配置されている。そして、図7に示すように、本体上面から見ると、駆動モータ60と電子部品111は互いに干渉しないように、X方向においてずらして配置されている。
このように、電子部品111を上述の位置に配置することで、回路基板100と駆動モータ60のY方向(前後方向)における距離を短くすることができ、画像形成装置1を小型化することができる。
<本体への取り付け構成>
次に、図8を用いて、光学箱50と駆動モータ60の本体への取り付け構成について詳しく説明する。図8は、図5の斜視図に対して右側板フレーム72、スキャナ保持部材40を追加したものである。なお、左側板フレーム73や土台フレーム74は省略している。
光学箱50は、スキャナ保持部材40によって保持されている。スキャナ保持部材40は、右側板フレーム72と左側板フレーム73(図8においては不図示)に対してそれぞれ固定されており、補給部200の下方を通り2つのフレーム間を橋渡しするような構成となっている。一方、駆動モータ60は右側板フレーム72に取り付けられており、駆動モータ60に連結されている歯車は、右側板フレーム72のX方向プラス側(右側)に設けられている。駆動モータ60の駆動力はこの歯車を介して、給送ローラ5aや感光ドラム11に伝達される。
[回路基板の構成]
次に、図9と図10を用いて回路基板100の構成について説明する。図9は回路基板100を本体後側から見たときの背面図である。図9では回路基板100だけでなく、光学箱50、駆動モータ60、補給部200も併せて図示している。図10では回路基板100のみを図示している。
回路基板100は、外部の商用電源から交流電力を取り込み、直流電力に変換する低圧電源部110と、画像形成に必要な高電圧を各プロセス部材に供給するための高圧電源部120によって構成されている。本実施例の回路基板100では、低圧電源部110と高圧電源部120が同一の基板上に実装されている。
低圧電源部110は、Y方向におけるサイズが大きい電子部品111として低圧電源トランス112、ヒートシンク113、電解コンデンサ114を備えている。さらに、低圧電源部110は電源入力部115を備えている。高圧電源部120は、Y方向におけるサイズが大きい電子部品121として帯電用トランス122、現像用トランス123、転写用トランス124を備えている。図9を見ても明らかなように、Y方向におけるサイズが大きい電子部品111、121はいずれも光学箱50、駆動モータ60、補給部200の位置を避けるようにして配置されていることがわかる。
図10を用いて回路基板100に設けられたその他の部品について説明する。回路基板100の上下端部には複数のコネクタ220、221、222、223が設けられており、回路基板100は束線によって様々な部材と接続されている。コネクタ220は、駆動モータ60や搬送中の記録材Pを検知するセンサ(不図示)等と接続される。コネクタ221は、光学箱50のレーザ出力部(不図示)やポリゴンミラーを回転させるスキャナモータ(不図示)と接続される。コネクタ222は、ユーザが操作する電源スイッチや実行キーなどを備えたコントロールパネル(不図示)や、ビデオコントローラ140と接続される。コネクタ223は定着ヒータ9cと接続される。駆動モータ60と対向する斜線部224には、高圧電源部120の中でもY方向におけるサイズが小さい電子部品が実装されている。具体的には抵抗やジャンパー線などが設けられている。この位置に設けられた抵抗は、帯電用トランス122、現像用トランス123、転写用トランス124から出力される各種バイアスを調整する役割を担っている。
図11は本体後方から見たときの画像形成装置1の斜視図であり、前カバー70や外装カバー71は省略されている。前述した通り、インレット116からは電源ケーブル117がのびていて、電源ケーブル117は電源入力部115に接続される。
次に、低圧電源部110や高圧電源部120の機能について図9と図12を用いて説明する。図12は回路基板100の機能を説明するためのブロック図である。
まず、低圧電源部110は、外部電源から回路基板100の端部に実装されている電源入力部115を介して電力を取り込み、電解コンデンサ114を含む整流平滑回路によって、交流電圧を安定した直流電圧に変換する。その後、低圧電源部110はトランジスタなどのスイッチング素子によって直流電圧を高周波の交流電圧に変換した後、低圧電源トランス112に高周波の交流電圧を入力する。低圧電源トランス112は入力電圧である高周波の交流電圧を、所望の電圧値をもつ交流電圧(出力電圧)に変換する。低圧電源部110は、再び交流電圧を直流電圧に変換し、得られた直流電圧を高圧電源部121に出力する。また、低圧電源部110においては、個々の回路部品の損失が熱となってあらわれるため、放熱するためにアルミや鉄で製造されたヒートシンク113が設けられている。
高圧電源部120は、低圧電源部110から供給された電圧(例えば24V)を、帯電・現像・転写といった画像形成プロセスに必要な高い電圧に変換する。帯電用トランス122は低圧電源部110から供給された電圧を帯電用の電圧に変換し、変換された電圧はその後帯電ローラ17に供給される。現像用トランス123は低圧電源部110から供給された電圧を現像用の電圧に変換し、変換された電圧はその後現像ローラ12に供給される。転写用トランス124は低圧電源部110から供給された電圧を転写用の電圧に変換し、変換された電圧はその後転写ローラ7aに供給される。
低圧電源部110は高圧電源部120だけではなく、光学箱50、駆動モータ60、エンジンコントローラ130、ビデオコントローラ140にも電圧(例えば3.3Vまたは5V)を供給している。ここで、エンジンコントローラ130は各種プロセス部材を統括して制御する役割を担っている。エンジンコントローラ130は、CPU(不図示)、画像形成装置1を制御するために必要なデータの演算や一時的な記憶等に使われるRAM(不図示)、画像形成装置1を制御するプログラムや各種データを格納するROM(不図示)等を有している。ビデオコントローラ140はパーソナルコンピュータ等の外部機器と通信を行って印刷データを受信し、印刷データを解析した結果をエンジンコントローラ130に通知する役割を担っている。なお、エンジンコントローラ130とビデオコントローラ140は回路基板100とは別の基板上に設けられていてもよいし、同一基板上に設けられていてもよい。
また、電源入力部115が受けた商用電源からの交流電力は、低圧電源部110だけでなく定着ヒータ9cにも供給される。図10に示す回路基板100において、電源入力部115とコネクタ223の間にはトライアック(不図示)が設けられ、トライアックのオン/オフを切り替え、正弦波形を変化させることによって定着ヒータ9cの温度を調整することができる。なお、定着装置9におけるローラなどの駆動は駆動モータ60によって行われる。
[補給部の配置と構成]
次に、図13乃至図18を用いて、補給部200の配置と構成について説明する。前述した通り、画像形成装置1には収容部18内のトナー残量が少なくなった場合に、収容部18を筐体75から外すことなく、外部からトナーを補給するための補給部200が設けられている。補給部200には後述する補給パック210が着脱可能な構成となっている。
図13は感光ドラム11の回転軸線方向からみたときの画像形成装置1の左側面図である。図13において外装カバー71、左側板フレーム73は外されている。補給部200は補給パック210(図13では不図示)が取り付けられる取り付け部201、円筒形状のトナー受け部202、収容部18とトナー受け部202をつなぐ補給経路部203によって構成されている。取り付け部201はトナーを補給するための開口である補給口204を形成しており、補給口204を通過してトナー受け部202、補給経路部203の順にトナーが移動し、最終的に収容部18へトナーが供給される。
光学箱50の一部は補給部200と重なって実際には見えない位置にあるため、図13においてこの領域は点線で示されている。補給部200の中でも具体的には、トナー受け部202と補給経路部203が光学箱50と重なっている。つまり、トナー受け部202と補給経路部203はZ方向において光学箱50と重なった位置にある。ここで、Y方向(水平方向)において補給口204が設けられた領域をR1とし、Y方向において光学箱50が設けられた領域をR2とすると、R1とR2は重なっている。
また、収容部18の枠体18aの中で最も上側に位置する上端部18bを通り、水平面と平行な仮想面をSとする。仮想面Sは図13において一点鎖線で示されている。仮想面Sを基準とすると、補給部200の一部はZ方向においてプラス側(上側)に位置していることがわかる。つまり、補給部200の一部は収容部18の上端部18bに対し、上側に突出している。補給部200の一部とは具体的には、取り付け部201の全体、トナー受け部202の一部、補給経路部203の一部である。また、仮想面Sよりも上側に突出しているトナー受け部202と補給経路部203の一部は光学箱50と重なっている。
図13に記載されている通り、収容部18の一部は感光ドラム11を支持するドラム枠体11aと重なって実際には見えない位置にあるため、この領域は点線で示されている。収容部18は現像剤を担持する現像ローラ12を支持しており、この現像ローラ12も実際には見えない位置にあるため、図13では点線で示されている。
図14は外装カバー71を外した画像形成装置1の上面図である。前述した通り、取り付け部201は補給口204を形成している。さらに、取り付け部201は、補給口204を囲むように配置されたリング部201aと、リング部201aに接続されたレバー部201bを備えている。図14に記載されている通り、X方向における補給部200の幅はX方向における収容部18の幅よりも短い。
ここで、光学箱50から感光ドラム11へ照射されるレーザ光はポリゴンミラーとレンズ(いずれも不図示)の作用により、図14のように台形状に広がる。このため、X方向において光学箱50の幅は感光ドラム11の幅よりも短い。その結果、光学箱50の左端と左側板フレーム73の間には空間がうまれ、本実施例においてはその空間に補給部200を設けている。つまり、図14に記載されている通り、補給部200はX方向において光学箱50と左側板フレーム73の間に設けられている。さらに、X方向において収容部18が設けられた領域内に補給口204と光学箱50が並んで設けられている。このような位置に補給部200を設けることにより、画像形成装置1のサイズに与える影響を小さくすることが可能となる。
また、補給部200は光学箱50を介して駆動モータ60とは反対側に設けられている。本実施例で採用した駆動モータ60は比較的小型のため、図13に示すように補給部200と駆動モータ60はZ方向において重なっていない。ゆえに、光学箱50を介して補給部200と駆動モータ60を同じ側に設けることも可能ではあるが、より大型な駆動モータ60を採用した場合には補給部200を上側にシフトさせた位置に設けなければならない。その結果、画像形成装置1のサイズが大型化してしまう。本実施例に記載した反対側に設ける構成をとれば、画像形成装置1のサイズが大型化することなく、より大きな駆動モータ60を採用することも可能である。つまり、設計の自由度を確保することができる。
図15は収容部18と補給部200によって構成される現像容器230の斜視図である。なお、図15において補給部200の取り付け部201及びそれに付随する一部の部材は省略している。図15に記載されている通り、円筒形状のトナー受け部202の内壁には補給経路部203へとつながる開口205が形成されている。トナーはトナー受け部202からこの開口205を通って補給経路部203へと導かれた後、補給経路部203を通って収容部18へと収容される。
図16は補給部200の拡大斜視図である。図16(a)において、トナー受け部202に形成された開口205はシャッタ部206によってふさがれており、実際には見えないため点線で示されている。シャッタ部206はトナー受け部202と同心の円筒形状の部材であり、トナー受け部202の内側に設けられている。シャッタ部206にもトナーが通過するための開口207が形成されているが、実際には見えない位置にあるため点線で示されている。図16(a)において開口205と開口207はずれた位置にあるため、開口205は遮断されている。
また、シャッタ部206はリング部201a及びレバー部201bに固定されている。ユーザがレバー部201bを把持し、図16(a)の状態から図16(b)の状態までレバー部201bを移動させることで、シャッタ部206をトナー受け部202の中で回転させることができる。図16(b)において開口205と開口207は重なった位置にあるため、開口205は開放され、開口205を通してトナーを補給できる状態にある。
記録材Pに画像形成を行う際には、不図示の撹拌部材によって収容部18内においてトナーが撹拌され、開口205からトナーが漏れ出さないように、開口205を遮断する必要がある。従って、画像形成時には図16(a)に示す位置にレバー部201bを移動させる。この位置をレバー部201bの初期位置または動作位置と呼ぶ。一方、後述する補給パック210から収容部18へトナーを補給する際には、開口205を開く必要がある。従って、トナー補給時には図16(b)に示す位置にレバー部201bを移動させる。この位置をレバー部201bの補給位置と呼ぶ。
ここで、ユーザがレバー部201bをつかみやすいように、レバー部201bのサイズはなるべく大きいことが好ましい。さらに、回路基板100は補給部200よりも前側(Y方向プラス側)に設けられており、画像形成装置1のY方向におけるサイズを小型化するために、本実施例においては補給部200と回路基板100が互いに近接した位置に設けられている。そのため、図17と図18に示すように、配線板101の上端にはレバー部201bと接触しないように切り欠け101aが形成されている。図17は本体後方から見たときの斜視図であり、図18は上面図である。図18において切り欠け101aに対応する位置は点線で示している。初期位置にあるレバー部201bは配線板101と重なっていることがわかる。これらの図に示すように、切り欠け101aはレバー部201bの回転軌跡と対応する位置に設けられている。なお、本実施例においては配線板101に切り欠け101aを設けたが、配線板101に貫通穴または溝を設けてレバー部201bと干渉しないように構成してもよい。
また、図18に記載されている通り、補給口204の内部には位置合わせリブ208が設けられている。位置合わせリブ208の役割について詳しくは後述する。
[補給容器の構成]
次に、図19を用いて補給パック210(補給容器)の構成について説明する。補給パック210は、補給するトナーの入ったパウチ部211、補給口204に挿入する円筒形状の挿入部212、挿入部212の側面に形成されたトナーが出入りする開口213、開口213からトナーが漏れないように蓋をするシャッタ部214を備えている。さらに、補給パック210は円錐台形状のパック底部215を備えており、パック底部215は挿入部212に対して固定されている。また、パウチ部211は挿入部212とは反対側に向かうにつれて扁平な形状をしており、その端には所定の方向にのびたパウチ端部216が形成されている。
シャッタ部214は挿入部212と同心の円筒形状の部材であり、挿入部212の外側に設けられている。シャッタ部214は挿入部212に対して回転することができるようになっている。また、図示されていないがシャッタ部214にも開口が形成されており、シャッタ部214が回転してシャッタ部214の開口と挿入部212の開口213が一致すると、補給パック210からトナーを補給することができる。
図19(a)において、挿入部212に形成された開口213はシャッタ部214によって覆われて実際には見えないため点線で示されている。図19(b)は図19(a)とは異なる角度から補給パック210を見たときの図である。パック底部215の一部には位置合わせ切り欠け217が形成されている。位置合わせ切り欠け217の役割について詳しくは後述する。
[補給容器の取り付け手順]
次に、図20乃至図22を用いて、補給パック210を用いたトナーの補給手順について説明する。図20は画像形成装置1の斜視図を示している。本実施例において排出トレイ14は、補給部200を覆い、排出口15から排出された記録材Pを積載可能な図20(a)に示す位置と、補給部200を露出させた図20(b)に示す位置の間で移動可能な構成となっている。補給部200は画像形成装置1の本体前面の上部に設けられているため、補給時にもユーザがアクセスしやすい。
トナーを補給するときには、排出トレイ14に積載された記録材Pを取り除き、排出トレイ14を開いて図20(b)に示す位置に移動させる。排出トレイ14を開くと、補給部200と補給部200と隣接して設けられた天面部240が露出する。そして、露出された補給部200に補給パック210を挿入する。この時、補給部200に設けられた位置合わせリブ208(図18)と、補給パック210に設けられた位置合わせ切り欠け217(図19)の位置が一致するように補給パック210を挿入する。位置合わせリブ208と位置合わせ切り欠け217の位置が一致しない場合は、パック底部215が位置合わせリブ208と干渉し、補給パック210を挿入することができないようになっている。
図21(a)は補給部200に補給パック210を挿入した状態を示している。本実施例においては、図21(a)に示すようにパウチ端部216がのびた方向DがX方向と平行になるような向きのときに、補給パック210を挿入することができる。補給パック210を補給部200の奥まで挿入すると、不図示の係合機構によって補給部200のシャッタ部206(図16)と補給パック210のシャッタ部214(図19)が係合する。
図21(b)はレバー部201bを初期位置から補給位置へと動かした状態を示している。このとき、不図示のロック機構によって補給パック210が補給部200に対して固定される。そして前述した通り、レバー部201bを動かすと、補給部200に設けられたシャッタ部206は回転する。さらに、補給部200のシャッタ部206と補給パック210のシャッタ部214は係合しているので、シャッタ部206とともにシャッタ部214は回転する。その結果、レバー部201を補給位置へと動かすことで、トナー受け部202に形成された開口205(図16)が開くとともに、挿入部212に形成された開口213(図19)も開くように構成されている。トナー受け部202に形成された開口205と、挿入部212に形成された開口213は、補給パック210を補給部200に挿入した時点で互いに向かい合うような位置関係にある。そのため、レバー部201bを初期位置から補給位置へと動かした時点で、補給パック210と補給部200と収容部18がつながり、トナーを補給することが可能となる。
図22は、図21(b)の状態を上方から見たときの上面図である。画像形成装置1に装着された補給パック210を見ると、前述した通り、パウチ端部216ののびた方向DがX方向と平行となっていることがわかる。また、排出トレイ14を開くことで露出した天面部240のY方向プラス側(正面側)の端にはZ方向プラス側(上側)に盛り上がった凸部241が形成されている。凸部241の一部には切り欠け242が形成されており、切り欠け242が設けられた位置はレバー部201bの回転軌跡に対応している。図22において初期位置にあるレバー部201bは点線で示されている。
トナー補給完了後、レバー部201bを元の初期位置に戻す操作をする。この時、補給位置へのレバー操作と逆に、まず補給部200のシャッタ部206と補給パック210のシャッタ部214がともに回転し、双方の開口205と開口213が閉まる。そして、補給部200と補給パック210のロックが外れ、補給パック210を補給部200から取り外すことが可能になる。これにより、補給パック210が画像形成装置1の補給部200に挿入されていない場合はシャッタ部214が閉まっていることになり、トナーの漏れを防ぐことが可能になる。
[その他の変形例]
<回路基板に関する変形例>
上記の実施例においては、低圧電源部110と高圧電源部120が同一の基板上(回路基板100)に設けられた構成を説明したが、これに限定されない。2つの電源部が別基板上に設けられていてもよい。そして、低圧電源部110の基板と高圧電源部120の基板が両方とも図3に示す画像形成装置1の正面側に設けられていてもよい。もしくは、低圧電源部110の基板のみが正面側に設けられ、高圧電源部120の基板が別の位置に設けられていてもよい。
さらには、高圧電源部120の基板のみが正面側に設けられ、低圧電源部110の基板が別の位置に設けられていてもよい。ただし、この場合は高圧電源部120に搭載されたY方向におけるサイズが大きい電子部品121が光学箱50や駆動モータ60の位置を避けて配置されていることが望ましい。
また、上記の実施例においては、図4に示したようにX方向における右側板フレーム72と左側板フレーム73の内面間の距離L1が、X方向における回路基板100の長さL2よりも短い構成について説明を行った。しかし、これに限定されない。例えば、上述した距離L1が長さL2以上の関係性となっていてもよい。そして、配線板101が折り曲げ部72a、73aよりもY方向においてマイナス側(背面側)に設けられていてもよい。つまり、右側板フレーム72と左側板フレーム73の内面間の領域に配線板101が設けられていてもよい。
また、上記の実施例においては、図9、図10に示したように本体背面から見たときに光学箱50と重なる位置(Y方向において光学箱50と対向する位置)には低圧電源部110の一部が搭載されていたが、これに限定されない。高圧電源部120など他の回路が搭載されていてもよいし、そもそもこの位置に回路基板100が搭載されていなくてもよい。
また、上記の実施例においては画像形成装置1の本体から引き出し可能な給送カセット4を例に説明を行ったが、この構成に限定されない。画像形成装置1から引き出し可能にはなっておらず、画像形成装置1の正面に形成された給送口81からユーザが直接的に記録材Pを挿入可能なトレイであってもよい。
さらに、図1や図2から明らかなように、前カバー70は給送口81が設けられた側と同じ側(正面側)に設けられている。また、本実施例の構成において給送方向と排出方向は互いに逆向きではあるが、平行の関係にある。従って、前カバー70は光学箱50よりも給送方向の上流側にあると表現することもできる。
また、上記の実施例においては、図7に示したように、鉛直方向から見たときに光学箱50と電子部品111の少なくとも一部が重なる関係にあったが、これに限定されない。光学箱50と電子部品111はX方向において多少ずれて配置されていてもよい。つまり、鉛直方向から見たときに光学箱50と電子部品111は重なっていないが、XZ面と平行であって鉛直方向と交差する方向から見たときに光学箱50と電子部品111の少なくとも一部が重なる関係であってもよい。言い換えれば、排出方向や給送方向と直交する方向から見たときに、光学箱50と電子部品111の少なくとも一部が重なる関係であってもよい。上記のような構成であっても、回路基板100と光学箱50のY方向(前後方向)における距離を短くすることができ、画像形成装置1を小型化することができる。
また、上記の実施例においては、画像形成装置1の正面側に回路基板100を設置する構成について説明を行ったが、これに限定されない。図23に示すように、回路基板100を画像形成装置1の側面に設置してもよい。図23では左側板フレーム73の外側に回路基板100を設置している。
回路基板100を画像形成装置1の正面側に設置する場合は、光学箱50などをよけるため、背の高い電子部品111、121の配置に制約があった。しかし、図23のように回路基板100を左側板フレーム73の外側に設置する場合は、電子部品111、121の配置制約が緩くなるため、回路基板100を正面側に設置する構成に比べて基板の面積を小さくすることができる。
また、回路基板100を側面に設置すると、画像形成装置1の正面側に回路基板100を設置していたスペースがなくなるため、補給部200をより正面側に設けることができる。これにより、補給部200へのアクセス性が良くなり、よりユーザビリティが向上する。なお、回路基板100は右側板フレーム72の外側に回路基板100を設置してもよい。
<補給容器を取り付ける向きに関する変形例>
上記の実施例においては、補給パック210を補給部200に装着する際の補給パック210の向きを、パウチ端部216ののびる方向DがX方向と平行となる向きとしていた。しかし、これに限定されない。補給パック210を装着する際に、パウチ端部216ののびる方向DがX方向と交差していてもよい。
図24は、補給パック210が補給部200に装着された状態で、ユーザがトナーを補給する様子を示す図である。前述した通り、パウチ部211はパウチ端部216に向かうにつれて扁平な形状をしているため、パウチ部211を手で挟み込みやすい。ユーザはパウチ部211を揉みほぐすことで、補給パック210からトナーを補給する。
図24の補給方法を鑑みると、補給パック210を補給部200に装着する際の補給パック210の向きは以下の範囲に含まれていることが好ましい。つまり、パウチ端部216ののびる方向DがX方向プラス側と交差する角度が+45度から-45度の範囲に含まれていることが好ましい。
図25はパウチ端部216ののびる方向DがX方向プラス側と交差する角度が+45度である状態を示している。図25(a)は補給パック210が補給部200に装着された状態の斜視図を示しており、図25(b)は上面図を示している。
図26はパウチ端部216ののびる方向DがX方向プラス側と交差する角度が-45度である状態を示している。図26(a)は補給パック210が補給部200に装着された状態の斜視図を示しており、図26(b)は上面図を示している。
補給パック210の向きが上記の角度範囲に含まれていれば、ユーザがパウチ部211を手で挟み込みやすく、補給パック210からトナーを補給しやすくなる。
<カラー画像形成装置に関する変形例>
上記の実施例においては、画像形成装置1としてモノクロのレーザービームプリンタを例に説明を行った。しかし、これに限定されない。カラーのレーザービームプリンタに本発明を適用してもよい。図27乃至図31を用いて、カラーのレーザービームプリンタである画像形成装置300の構成について説明する。主な部分の説明はモノクロのレーザービームプリンタの説明と同様であり、ここでは異なる部分のみを説明する。
図27は画像形成装置300の斜視図である。図27(a)に示すように、画像形成装置300は画像形成装置1と同様に給送カセット4、排出トレイ14、排出口15、外装カバー71を備えている。一方、画像形成装置300は画像形成装置1とは異なり、補給部200を覆う補給部カバー301を備えている。図27(b)は補給部カバー301を開いた状態を示している。補給部カバー301は排出トレイ14に隣接した位置に設けられており、Y方向にのびた回転軸を中心に開閉可能な構成となっている。補給部カバー301はX方向マイナス側、つまり排出トレイ14に向かう側に開放される構成となっているため、画像形成装置300の外側にカバー開放のための余計なスペースを設ける必要がない。つまり、装置の占有スペースを小さくすることができる。
画像形成装置300は、図27(b)に示すように4つの補給部200を備えており、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーをそれぞれ補給することができるようになっている。図28は4つの補給部200それぞれに補給パック210を装着した状態を示す斜視図である。この図に示すように、画像形成装置300には一度に4つの補給パック210を装着できるようになっている。
図29は1つの補給パック210を補給部200に装着した状態の上面図である。この図に示すように、パウチ端部216がのびている方向DがX方向と平行となる向きにおいて補給パック210は補給部200に装着できるように構成されている。また、パウチ端部216がのびている方向Dは複数の補給部200が並んでいる方向(Y方向)に対して直交している。このように構成することにより、補給パック210が互いに干渉することなく、一度に複数の補給パック210を隣り合う補給部200に装着することができる。
さらに、この向きで補給パック210を装着させるように構成することで、画像形成装置300を小型化できるというメリットもある。図29において、補給部200の中心間隔をL3とし、補給パック210の最大幅(パウチ端部216の長さ)をL4とする。補給パック210を図29に示す向きで装着することで、L3<L4となるように補給部200の中心間隔をつめることができ、Y方向におけるサイズを小さくすることができる。
なお、複数の補給パック210を隣り合う補給部200に装着することができれば、補給パック210の向きは図29に示す方向に限定されない。図29の状態を中心として、パウチ端部216がのびる方向DがX方向プラス側と交差する角度が+45度から-45度の範囲に含まれていればよい。
図30は画像形成装置300の内部に含まれるプロセスユニット302を示す斜視図である。画像形成装置300にはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色に対応するプロセスユニット302が設けられている。それぞれのプロセスユニット302は補給部200、収容部18、感光ドラム11を備えている。図30において感光ドラム11はプロセスユニット302のX方向における中心に配置されている。つまり、感光ドラム11のX方向における中心とプロセスユニット302のX方向における中心が一致するような位置に感光ドラム11は配置されている。
なお、図31に示すように、補給部200のX方向における中心線L(一点鎖線で図示)から外れる位置に感光ドラム11を配置する構成であってもよい。図31において、突出部250は補給部200の一部であり、収容部18の枠体18aの上端部18bを通る仮想面S(点線で図示)よりも上側に突出している。つまり、図13で説明した構成に当てはめれば、突出部250には取り付け部201の全体、トナー受け部202の一部、補給経路部203の一部が含まれる。
図31の位置に感光ドラム11を配置すれば、突出部250の隣に空いているスペース303に光学箱(不図示)を配置することで、スペースを有効利用することができ、画像形成装置300のサイズをコンパクトにすることができる。
画像形成装置300の画像形成プロセスについて簡単に説明すると、まず給送カセット4に積載された記録材Pは、不図示のピックアップローラにより給送される。一方、プロセスユニット302の上方には、光学箱が配置され、この光学箱には各プロセスユニット302に対応した発光素子(Laser Diode)が配置されている。そして、画像データに従い、各発光素子からレーザ光が照射され、各感光ドラム11上に静電潜像が形成されると共に、プロセスユニット302に含まれる現像ローラにより静電潜像の現像剤による現像が行われる。また、各プロセスユニット302の下方には、各感光ドラム11と転写ニップを形成する中間転写ベルト(不図示)が配置され、感光ドラム11上に形成された現像剤像は、転写ローラの転写バイアス印加により中間転写ベルトに転写される。そして、先に給送された記録材Pは、搬送ローラ等の搬送手段により、中間転写ベルトと二次転写ローラとで形成されるニップ部へ向けて搬送され、中間転写ベルト上に形成された現像剤像が、ニップ部において記録材Pに転写される。記録材Pに転写された現像剤像は不図示の定着装置により熱定着され、その後、排出口15から排出トレイ14に排出される。
1 画像形成装置
11 感光ドラム
12 現像ローラ
18 収容部
50 光学箱
200 補給部
204 補給口
210 補給パック
230 現像容器

Claims (7)

  1. 現像剤が収容された補給容器が着脱可能であって、記録材に画像を形成する画像形成装置において、
    回転可能な感光体と、
    前記感光体に光を照射し、前記感光体に静電潜像を形成する光学箱と、
    現像剤を担持し、前記感光体に現像剤を供給することで前記光学箱により形成された前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、
    前記補給容器から現像剤が補給されるための補給口を備え、前記現像剤担持体に担持される現像剤を収容する現像容器と、を有し、
    前記感光体の回転軸線方向において見たときに、水平方向において前記光学箱が設けられた領域と前記補給口が設けられた領域の少なくとも一部が重なることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記現像容器は、前記現像剤担持体を内部に備える収容部と、前記補給口と前記収容部を接続し、前記回転軸線方向における長さが前記収容部よりも短い補給部と、を含み、
    前記回転軸線方向において見たときに、前記補給部と前記光学箱が少なくとも一部重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. 鉛直方向において見たときに、前記収容部と前記光学箱は重なっておらず、前記収容部と前記補給口は重なっていないことを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 鉛直方向において見たときに、前記回転軸線方向において、前記収容部が設けられた領域内に前記光学箱及び前記補給口が設けられていることを特徴とする請求項2または3に記載の画像形成装置。
  5. 記録材を搬送する搬送部材を駆動するための駆動源を有し、
    前記回転軸線方向において、前記補給口と前記駆動源は前記光学箱を介して反対側に設けられていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  6. 外部電源から供給された電力を前記光学箱に供給するための回路基板を有し、
    前記回路基板は、複数の電子部品と、前記複数の電子部品を電気的に接続するための配線板を含み、前記複数の電子部品が搭載された前記配線板の面が前記水平方向と交差するような向きに前記回路基板は配置され、前記水平方向において前記補給口は前記感光体と前記配線板の間に設けられていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  7. 前記現像容器は、前記補給容器から補給される現像剤をせき止めるシャッタ部と、前記シャッタ部を開閉するためのレバー部と、を含み、
    鉛直方向において見たときに、前記レバー部の軌跡と前記配線板は少なくとも一部重なっており、前記配線板の端には前記レバー部と接触しないように切り欠けが設けられていることを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
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