JP2023180736A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストを上昇させることなく、アジテータフィルムの変形を抑制できるトナーコンテナを備える画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、トナーが収容される容器本体４１と、回転軸６１及び該回転軸６１に固定されたアジテータフィルム６３を有し、回転することで前記トナーを撹拌する撹拌部材４３と、を備えるトナーコンテナ３３と、前記アジテータフィルム６３の回転位置を検知するセンサーと、前記回転軸６１に回転力を与える駆動源と、前記センサーの検知結果に基づいて前記駆動源を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記撹拌部材４３の回転動作後に、前記センサーの検知結果に基づいて、前記アジテータフィルム６３に負荷に加わらない位置で前記回転軸６１が停止するように前記駆動源を制御する。【選択図】図３

Description

本発明は、撹拌パドルを有するトナーコンテナを備える画像形成装置に関する。

複合機やプリンター等、トナーを用いる電子写真式の画像形成装置は、現像装置に補給されるトナーを収容するトナーコンテナを備えている。トナーコンテナ内には、トナーを撹拌及び搬送する撹拌部材が備えられている。撹拌部材は、回転軸と、回転軸に固定されたアジテータフィルムと、を有し、回転軸が回転することで、アジテータフィルムによってトナーが排出口に向けて搬送される。アジテータフィルムは弾性を有する材料で作成され、弾性変形してトナーコンテナの内周面を擦りながら回転する。

このため、アジテータフィルムが弾性変形した状態のままで回転軸が停止すると、アジテータフィルムがクリープ変形して、トナーを撹拌及び搬送する能力が低下してしまう。

例えば、特許文献１に記載の現像装置は、弾性シート（アジテータフィルムに相当）が、高温環境及びクリープ変形に対して寸法変化の少ないポリフェニレンサルファイドで作成されている。

特開２０００－３３０３６５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の現像装置に使用されるポリフェニレンサルファイドは、一般的なアジテータフィルムに使用されるポリエチレンテレフタレートに比べて非常に高価であり、トナーコンテナのコストが上昇してしまう。また、変形の大きい位置で弾性シートの回転が停止した場合は、変形を確実に防止することは困難である。

そこで、本発明は上記事情を考慮し、コストを上昇させることなく、アジテータフィルムの変形を抑制できるトナーコンテナを備える画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、トナーが収容される容器本体と、回転軸及び該回転軸に固定されたアジテータフィルムを有し、回転することで前記トナーを撹拌する撹拌部材と、を備えるトナーコンテナと、前記アジテータフィルムの回転位置を検知するセンサーと、前記回転軸に回転力を与える駆動源と、前記センサーの検知結果に基づいて前記駆動源を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記撹拌部材の回転動作後に、前記センサーの検知結果に基づいて、前記アジテータフィルムに負荷に加わらない位置で前記回転軸が停止するように前記駆動源を制御する。

本発明の画像形成装置において、前記アジテータフィルムは、前記撹拌部材の回転動作時に前記容器本体の内周面の一部を擦りながら回転するように設けられ、前記制御部は、前記センサーが、前記アジテータフィルムが前記容器本体の内周面と接触しない回転位置に回転したことを検知すると、前記回転軸を停止するように前記駆動源を制御することを特徴としてもよい。

本発明の画像形成装置において、前記回転軸に固定され、前記駆動源に接続される駆動ギアを更に備え、前記駆動ギアは、前記回転軸の軸方向に貫通する孔部を有し、前記センサーは反射型の光センサーであり、前記駆動ギアの前記孔部と前記孔部以外の部分との反射率の差に基づいて前記アジテータフィルムの回転位置を検知することを特徴としてもよい。

本発明によれば、撹拌部材の回転動作終了後に、アジテータフィルムを、容器本体の内周面に接触しない領域に自動的に位置させることができるので、アジテータフィルムの変形を防止できる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構成を模式的に示す正面図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置のトナーコンテナ（本体部）を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置のトナーコンテナを示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置のトナーコンテナ（アジテータフィルムが本体部の内周面を擦っている状態）を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置のトナーコンテナ（アジテータフィルムが最も変形している状態）を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置のトナーコンテナの駆動ギアを示す正面図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置のトナーコンテナ（センサーが孔部と対向している状態）を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置のトナーコンテナ（センサーが孔部以外と対向している状態）を示す断面図である。 本発明の一実地形態に係る画像形成装置の制御部を示すブロック図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る画像形成装置について説明する。

まず、図１を参照して、画像形成装置１について説明する。図１は画像形成装置１の内部を模式的に示す正面図である。各図に示すＦｒ、Ｒｒ、Ｌ、Ｒは、それぞれ画像形成装置１の前側、後側、左側、右側を示す。

画像形成装置１は、略直方体形状の中空の筐体３を備える。筐体３の内部には、用紙が収容される給紙カセット５と、給紙カセット５から用紙を送り出す給紙装置７と、用紙にトナー像を形成する画像形成部９と、トナー像を用紙に定着する定着装置１１と、用紙を排出する排出装置１３と、が収容されている。筐体３の上面には、排出された用紙が積載される排紙トレイ１５が形成されている。さらに、筐体３の内部には、給紙装置７から画像形成部９と定着装置１１とを通って排出装置１３まで用紙が搬送される搬送経路１７が形成されている。さらに、筐体３の内部には、定着装置１１の下流側で搬送経路１７から分岐して、画像形成部９の上流側で搬送経路１７に合流する反転経路１９が形成されている。

画像形成部９は、回転可能な感光体ドラム２１と、感光体ドラム２１の周囲に、感光体ドラム２１の回転方向に沿って配置された、帯電装置２３、現像装置２５、転写ローラー２７及びクリーニング装置２９と、露光装置３１と、トナーコンテナ３３と、を有している。感光体ドラム２１と転写ローラー２７との間には、転写ニップが形成されている。また、トナーコンテナ３３は現像装置２５と接続されて、トナーコンテナ３３から現像装置２５にトナーが供給される。

画像形成動作について簡単に説明する。給紙カセット５から給紙装置７によって送り出された用紙は、搬送経路１７に沿って画像形成部９に搬送される。画像形成部９において、帯電装置２３は、感光体ドラム２１の表面を帯電させる。露光装置３１は、帯電装置２３によって帯電した感光体ドラム２１の表面を露光し、感光体ドラム２１の表面に画像データに対応した静電潜像を形成する。現像装置２５は、トナーコンテナ３３から供給されたトナーを用いて感光体ドラム２１上の静電潜像をトナー像に現像する。転写ローラー２７は、搬送経路１７に沿って転写ニップに搬送された用紙にトナー像を転写する。トナー像が転写された用紙は、搬送経路１７に沿って定着装置１１に搬送される。クリーニング装置２９は転写後に感光体ドラム２１の表面に残留したトナーを除去する。定着装置１１において、用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、排出装置１３によって排紙トレイ１５に排出される。

両面印刷の場合は、定着装置１１で一方の面にトナー像が定着された用紙が、搬送経路１７でスイッチバックされて反転経路１９に搬送される。その後、反転経路１９から搬送経路１７に搬送されて、画像形成部９で他方の面にトナー像が形成され、定着装置１１でトナー像が他方の面に定着される。このように両面にトナー像が定着された用紙は、排出装置１３によって排紙トレイ１５に排出される。

次に、トナーコンテナ３３について、図２～図７を参照して説明する。図２はトナーコンテナの本体部を示す斜視図、図３～図４Ｂはトナーコンテナ３３を示す断面図、図５は駆動ギアを示す正面図、図６Ａ及び図６Ｂは駆動ギアを示す断面図、図７は制御部を示すブロック図である。

トナーコンテナ３３は、容器本体４１と、容器本体４１内に備えられる撹拌パドル４３及び搬送スクリュー４５とを、を備える。

容器本体４１は、上面が開口した本体部５１と、下面が開口した蓋部５３と、を有している。本体部５１は、略半筒状の底板５１ａと、略半円状の前後の側板５１ｂと、を有している。また、本体部５１には、上面開口に沿って外側に張り出すフランジ５１ｃが形成されている。蓋部５３の天板は、下面開口からの高さが低い低部５３ａと、低部５３ａよりも高さの高い高部５３ｂと、を有している。蓋部５３には、下面開口に沿って外側に張り出すフランジ５３ｃが形成されている。両フランジ５１ｃ、５３ｃが溶着されることで、本体部５１と蓋部５３とによって、トナーが収容される内空間を有する容器本体４１が構成される。

本体部５１の底板５１ａには、容器本体４１の長手方向に沿って、仕切り壁５１ｄが形成されている。容器本体４１の内空間には、仕切り壁５１ｄによって、長手方向に沿ったトナー搬送部４１ａが形成されている。トナー搬送部４１ａには、長手方向の一端部にトナーの排出口（図示省略）が形成されている。排出口は、現像装置２５のトナー供給口（図示省略）と連通している。排出口は、シャッター（図示省略）によって開閉可能である。また、本体部５１の一方の側板５１ｂには、トナーの充填口５１ｅが形成されている。

撹拌パドル４３は、回転軸６１と、回転軸６１に固定されたアジテータフィルム６３と、を有している。アジテータフィルム６３には、回転軸６１の軸方向と交差する方向に沿った複数のスリット６３ａが形成されている。アジテータフィルム６３は、例えば、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂で作成される。撹拌パドル４３は、容器本体４１内のトナーを撹拌する撹拌部材の一例である。

回転軸６１の両端は、本体部５１の両側板５１ｂに回転可能に支持されている。詳細には、図２に示されるように、回転軸６１の両端は、両側板５１ｂの中央付近に回転可能に支持されている。

回転軸６１が回転することで、アジテータフィルム６３は、回転軸６１を中心として、図３～図４Ｂの時計回り方向に回転する。容器本体４１の内周面の一部、特には、本体部５１の内周面の大部分は、アジテータフィルム６３の先端の回転軌道（図３～図４Ｂに二点鎖線で示される）よりも内側に設定されているので、アジテータフィルム６３は容器本体４１の内周面の一部を擦りながら回転する。

詳細には、図３に示されるように、蓋部５３の天板の低部５３ａと高部５３ｂとの間の段部（図３の実線で示す）から、時計回り方向に沿って、本体部５１の上面開口よりも下方の底板５１ａの内周面（図３の二点鎖線で示す）までの領域Ａでは、アジテータフィルム６３は容器本体４１の内周面には接触しない。一方で、本体部５１の上面開口よりも下方の底板５１ａの内周面から、時計回り方向に沿って、蓋部５３の天板の低部５３ａと高部５３ｂとの間の段部までの領域Ｂは、一部を除いて、アジテータフィルム６３は容器本体４１の内周面に接触する。

アジテータフィルム６３は、容器本体４１の内周面に接触すると、回転方向の上流側に湾曲するように変形する。これにより、図４Ａに示されるように、アジテータフィルム６３の変形した部分が容器本体４１の内周面を擦りながら回転するので、容器本体４１に収容されたトナーを残さずに搬送できるようになっている。特には、図４Ｂに示されるように、本体部５１の仕切り壁５１ｄよりも回転方向の上流側の底板５１ａに接触する際に、アジテータフィルム６３の変形量が最も大きくなる。このように大きく変形することで、トナーを搬送する力が大きくなり、トナー搬送部４１ａに確実にトナーを搬送することができる。

図２に示されるように、回転軸６１の一方の端部は、側板５１ｂから突き出している。側板５１ｂから突き出した端部には、駆動ギア６５が固定されている。

図５に示されるように、駆動ギア６５には、回転軸６１の軸方向に貫通する孔部６７が、駆動ギア６５の周方向に沿って形成されている。駆動ギア６５は、ギア列（図示省略）を介して駆動モーター６９（図７参照）と接続されている。駆動モーター６９は制御部７１（図７参照）と電気的に接続されて、制御部７１で制御されて駆動ギア６５、すなわち、回転軸６１を回転又は停止させる。駆動モーター６９は、回転軸６１に回転力を与える駆動源の一例である。

図５、図６Ａ及び図６Ｂに示されるように、筐体３には、駆動ギア６５の回転位置を検知するセンサー７３が備えられている。センサー７３は、光を発する発光部と、発光部から発せられた光の反射光を受光する受光部と、を備える反射型の光センサーである。センサー７３は、例えば、トナーコンテナ３３が所定位置に装着された際に、駆動ギア６５と対向するフレーム（図示省略）に取り付けられている。詳細には、センサー７３は、駆動ギア６５が回転した際に、孔部６７が通過する軌道上であって、アジテータフィルム６３が、上記の領域Ａ内に位置している状態での孔部６７に対向するように配置されている。例えば、センサー７３は、領域Ａ内の、駆動ギア６５の回転方向におけるほぼ中央に配置されている。

センサー７３が孔部６７と対向するように駆動ギア６５が回転すると、発光部から発せられた光は、孔部６７を通過して本体部５１の側板５１ｂで反射して受光部で受光される。一方で、センサー７３が孔部６７以外の駆動ギア６５の端面と対向するように駆動ギア６５が回転すると、発光部から発せられた光は、端面で反射して受光部で受光される。側板５１ｂと端面とは、発光部からの距離や材質が異なるので、反射光の光量が異なる。

センサー７３は、制御部７１（図７参照）と電気的に接続している。センサー７３は、側板５１ｂで反射した反射光の光量に対応するオン信号と、駆動ギア６５の端面で反射した反射光の光量に対応するオフ信号と、を制御部７１に送信する。すなわち、アジテータフィルム６３が領域Ａ内に配置されている場合は、センサー７３が孔部６７に対向するので（図６Ａ参照）、センサー７３は側板５１ｂで反射した反射光の光量に対応するオン信号を送信する。一方で、アジテータフィルム６３が領域Ａ外に配置されている場合は、センサー７３が端面に対向するので（図６Ｂ参照）、センサー７３は端面で反射した反射光の光量に対応するオフ信号を送信する。

搬送スクリュー４５は、容器本体４１の内空間内のトナー搬送部４１ａに収容されて、両端が本体部５１の両側板５１ｂに回転可能に支持されている。搬送スクリュー４５は、撹拌パドル４３の回転に連動して回転する。搬送スクリュー４５が回転することで、トナー搬送部４１ａに搬送されたトナーが、搬送スクリュー４５の回転軸方向に搬送されて、排出口から現像装置２５へ補給される。

制御部７１について、図７のブロック図を参照して説明する。制御部７１には、センサー７３から、オン信号又はオフ信号が送信される。制御部７１は、オン信号を受信すると、アジテータフィルム６３が領域Ａに位置していると判定し、オフ信号を受信すると、アジテータフィルム６３が領域Ａ外（領域Ｂ内）に位置していると判定する。また、制御部７１は、センサー７３からの検知信号に応じて、駆動モーター６９を回転及び停止して、回転軸６１を回転及び停止する。

上記構成を有する画像形成装置１におけるトナー補給動作について説明する。画像形成動作中に、現像装置２５のトナー濃度が所定の濃度以下に低下すると、トナー補給動作が実行される。トナー補給動作においては、制御部７１が駆動モーター６９を回転させて撹拌パドル４３を回転させる。撹拌パドル４３の回転に伴って搬送スクリュー４５が回転する。さらに、シャッターが開いてトナー排出口が開放される。撹拌パドル４３の回転によって、容器本体４１内のトナーが撹拌されながらトナー搬送部４１ａに搬送される。トナー搬送部４１ａに搬送されたトナーは、搬送スクリュー４５の回転によって排出口に搬送される。トナーは、排出口から現像装置２５に補給される。なお、撹拌パドル４３の回転によって駆動ギア６５が回転すると、センサー７３はオン信号とオフ信号とを一定の周期で制御部７１に送信する。

所定量のトナーが現像装置２５に補給されて、現像装置２５のトナー濃度が所定濃度に達すると、制御部７１は、センサー７３の検知結果に基づいて駆動モーター６９の駆動を制御する。すなわち、現像装置２５のトナー濃度が所定濃度に達した際に、センサー７３からオン信号が受信されていた場合は、アジテータフィルム６３が領域Ａ内に位置していると判定される。制御部７１は駆動モーター６９を停止させて回転軸６１の回転を停止する。これにより、アジテータフィルム６３は、容器本体４１の内周面に接触しない領域Ａで回転を停止する。一方で、現像装置２５のトナー濃度が所定濃度に達した際に、センサー７３からオフ信号が受信されていた場合は、アジテータフィルム６３が領域Ａ外に位置していると判定される。制御部７１は、センサー７３からオン信号が受信されるまで駆動モーター６９の回転を継続する。センサー７３からオン信号が受信されると、制御部７１は駆動モーター６９を停止させて回転軸６１の回転を停止する。これにより、アジテータフィルム６３は、容器本体４１の内周面に接触しない領域Ａで回転を停止する。

上記説明したように、本発明の画像形成装置１によれば、撹拌パドル４３の回転動作終了後に、アジテータフィルム６３を、容器本体４１の内周面に接触しない領域Ａに自動的に位置させることができる。すなわち、アジテータフィルム６３に、容器本体４１の内周面や容器本体４１に収容されたトナーから負荷が加わらない位置で停止させることができるので、アジテータフィルム６３のクリープ変形を防止できる。このため、アジテータフィルム６３を、高温環境やクリープ変形に対して寸法変化の少ない高価な材料で作成する必要がない。したがって、安価な材料で作成されたアジテータフィルム６３の撹拌及び搬送能力を維持することができる。また、アジテータフィルム６３が、容器本体４１の内周面に接触しないように設けられている場合は、容器本体４１に収容されたトナーと接触しない位置で、アジテータフィルム６３を停止させる。

また、孔部６７を、領域Ａの全域に対応するように周方向に沿って形成してもよい。この場合は、領域Ａの検知範囲が広くなるので、撹拌パドル４３の回転動作終了後にアジテータフィルム６３を領域Ａに回転させるための時間を短くできる。また、上記実施形態では、撹拌パドル４３の回転動作終了に連続して撹拌パドル４３を回転又は停止させる動作を実行したが、撹拌パドル４３の回転動作が一旦終了した後で、制御部７１がセンサー７３からの検知信号に基づいて、撹拌パドル４３の回転又は停止を制御してもよい。

上記実施形態では、駆動ギア６５の孔部６７と孔部６７以外の部分の反射率の差によってアジテータフィルム６３の位置を検知したが、孔部６７の代わりに、駆動ギア６５の端面と反射率の異なる反射シートを駆動ギア６５に貼り付けてもよい。

本発明は特定の実施形態について記載されてきたが、本発明は上記実施形態に限定されない。本発明の範囲及び主旨を逸脱しない限りにおいて、当業者は上記実施形態を改変可能である。

１ 画像形成装置
９ 画像形成部
４１ 容器本体
３３ トナーコンテナ
４３ 撹拌パドル
６１ 回転軸
６３ アジテータフィルム
６５ 駆動ギア
６７ 孔部
６９ 駆動モーター（駆動源）
７１ 制御部
７３ センサー

Claims (3)

1. トナーが収容される容器本体と、回転軸及び該回転軸に固定されたアジテータフィルムを有し、回転することで前記トナーを撹拌する撹拌部材と、を備えるトナーコンテナと、
   前記アジテータフィルムの回転位置を検知するセンサーと、
   前記回転軸に回転力を与える駆動源と、
   前記センサーの検知結果に基づいて前記駆動源を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記撹拌部材の回転動作後に、前記センサーの検知結果に基づいて、前記アジテータフィルムに負荷に加わらない位置で前記回転軸が停止するように前記駆動源を制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記アジテータフィルムは、前記撹拌部材の回転動作時に前記容器本体の内周面の一部を擦りながら回転するように設けられ、
   前記制御部は、前記センサーが、前記アジテータフィルムが前記容器本体の内周面と接触しない回転位置に回転したことを検知すると、前記回転軸を停止するように前記駆動源を制御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. 前記回転軸に固定され、前記駆動源に接続される駆動ギアを更に備え、
   前記駆動ギアは、前記回転軸の軸方向に貫通する孔部を有し、
   前記センサーは反射型の光センサーであり、前記駆動ギアの前記孔部と前記孔部以外の部分との反射率の差に基づいて前記アジテータフィルムの回転位置を検知す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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