JP3784503B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられるトナー補給装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置の現像部にトナーを補給するためのトナー補給装置であって、トナーを吐出するトナー吐出口を有するトナー収容部と、このトナー収容部を保持し、トナー収容部から吐出されたトナーを画像形成装置側に補給する保持手段とを有し、トナー吐出口からのトナー吐出を制御する構成のトナー補給装置が提案されている。使用者がトナーに触れることなく容易にトナー交換ができるように、このトナー収容部としてのトナーボトルを交換することによりトナー交換を行うようにしたトナー補給装置が、特開平9−6115号、特開平9−80882号、及び特開平5−241443号において提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の構成では、交換部品であるトナーボトルをトナーの搬送に用いることができ、比較的コストを抑えることができるが、トナー吐出口を塞ぐキャップをこのトナー吐出口から離脱可能な構成として、トナー吐出口からのトナーの吐出を制御する特開平9−6115号、特開平9−80882号に記載のトナー補給装置では、キャップをトナー吐出口から離脱するための構成が複雑であるため、部品点数の増加によるコスト上昇、装置の大型化の問題がある。また、特開平5−241443号に記載のトナー補給装置は、トナーボトルのセットのみでトナーの吐出口を開閉するシャッターの駆動が可動となりトナーの吐出が可能となるので、操作性に優れ、比較的簡単な構成であるが、特開平9−6115号、特開平9−80882号に記載されているような、トナー吐出口をトナーボトルの一端側の中央部に設けた構成とすることが困難である。
【0004】
本発明は、その一端側中央部に、内部に収容したトナーを吐出するトナー吐出口を有する筒状のトナー収容器にも適用でき、またトナー吐出口の開口を制御でき、構造が簡単で操作性がよく、安価なトナー補給装置の提供を目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、内部に収容したトナーを吐出するトナー吐出口を有するトナー収容器と、このトナー収容器を保持し上記トナー吐出口から吐出されたトナーを画像形成装置本体側に補給する保持手段と、この保持手段に保持されたトナー収容器を回転駆動する回転駆動手段とを有し、上記トナー吐出口に着脱可能に係合したキャップにより上記トナー吐出口が開閉可能であって、上記回転駆動手段がトナー収容器を回転駆動することにより、トナー吐出口に係合した上記キャップがトナー吐出口から離脱し、このトナー吐出口からのトナーの吐出が可能となるトナー補給装置を備えた画像形成装置において、上記キャップは上記トナー吐出口と反対側に突起部を有し、上記保持手段は上記突起部と対向する位置にこの突起部と係合可能な凹部からなる係合部を有し、上記キャップを上記トナー収容器とともに上記係合部側に付勢する付勢手段を有し、上記キャップを上記トナー吐出口から離間させる方向に付勢する、上記付勢手段とは別のばねを有し、上記トナー収容器の回転に伴い上記突起部が上記付勢手段によって上記係合部の凹部に係合し、上記突起部が上記回転駆動手段によって上記トナー収容器に対して相対的に回転駆動されることにより上記トナー吐出口から離脱する上記キャップを、上記ばねにより上記トナー吐出口から離間させることを特徴とする。
【0006】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の画像形成装置において、上記キャップが上記トナー収容器とのネジ又はバヨネットによって上記トナー吐出口に着脱可能とされていることを特徴とする。
【0007】
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の画像形成装置において、上記トナー収容器がその内周面に螺旋突条を有するスクリューボトルであることを特徴とする。
【0008】
請求項4記載の発明は、請求項1ないし3の何れか一つに記載の画像形成装置において、上記トナー収容器が上記保持手段に略水平に保持されることを特徴とする。
【0012】
【実施例】
図1は本発明を適用したトナー補給装置120を備えた画像形成装置の一部すなわち図示しない画像形成装置本体に着脱自在に配設されるプロセスカートリッジ100、トナー補給装置120とその周辺の構成とを示している。
【0013】
プロセスカートリッジ100には、像担持体としての感光体である感光体ドラム1の周囲に近接あるいは接触して、感光体ドラム1上に一様な電荷を帯電させる帯電ローラ2、感光体ドラム1上に静電潜像を形成するためのレーザー光3を発生する図示しない露光手段、静電潜像を顕像化してトナー像とする現像装置4、トナー像を図示しない転写紙に転写する転写ローラ5、感光体ドラム1上の残留トナーを除去するクリーニングブレード13を有するクリーニング装置6、感光体ドラム1上の残電荷を除電する除電光7を発生する図示しない除電ランプが配置されている。現像装置4には、攪拌スクリュー8、9、現像スリーブ10、ドクターブレード11等が備えられている。転写ローラ5は画像形成装置本体側に設けられている。図1中、符号12はトナー濃度センサを示している。現像装置4にはトナー補給装置120が接続されている。
【0014】
プロセスカートリッジ100における作像動作は次のように行われる。感光体ドラム1はA方向に回転し、除電光7により除電され、表面電位が0〜−150Vの基準電位に平均化される。次に帯電ローラ2により帯電され、表面電位が−1100V前後となる。次に露光光3で露光され、光が照射された部分すなわち画像部は表面電位が0〜−290Vとなる。現像スリーブ10には−800V前後のバイアス電圧がかけられているため、現像スリーブ10上のトナーが上記画像部分に付着する。
【0015】
トナー像が作られた感光体ドラム1はさらに回転移動し、図示しない給紙部より用紙先端部と画像先端部とが転写ローラ5部で一致するようなタイミングで転写紙が送られ、転写ローラ5部で感光体1表面のトナー像が転写紙へ転写される。その後転写紙は加熱ローラを含む一対のローラを有する図示しない定着部に送られ、熱と圧力とによりトナーを融着されてコピーとして排出される。
【0016】
感光体ドラム1上に残った残留トナーはクリーニングブレード13により掻き落とされ、その後感光体ドラム1は除電光7により残留電荷を除電されてトナーの無いまっさらな状態となり、再び次の作像工程へ移る。
【0017】
感光体ドラム1、帯電ローラ2、現像装置4及びクリーニングブレード13等は、一体の感光体回りケース50内に納められている。クリーニングブレード13を有するクリーニング装置6で回収された残留トナーはトナー搬送コイル14でにより現像装置4側に連結された一点鎖線で示す搬送パイプ15へ搬送され、自由落下により攪拌スクリュー9を有する現像剤攪拌部へ送られ、トナーがリサイクルされる仕組みになっている。
【0018】
図1、2に示すように、トナー補給装置120は、トナー収容器としてのトナーボトル15と、このトナーボトル15を載置するトナー受台18と、トナー受台18に一体的に設けられた第1のトナーホッパ部16及び第2のトナーホッパ部17と、第1のトナーホッパ部16内部に配設されトナーボトル15と一体的に回転する第1の回転部材としてのボトル保持部材19と、第2のトナーホッパ部17内部に配設される第2の回転部材としての回転部材21とを有している。トナー受台18と第1のトナーホッパ部16とによりトナーボトルを保持する保持手段が構成されている。
【0019】
ボトル保持部材19は、トナーボトル15の頭部を保持し、トナーボトル15と一体的に回転可能に第1のトナーホッパ部16に装着されており、開口部23へトナーを押し出す本実施例では2枚であるが、複数の第1のトナー押出し部材としての押出し部材20を有している。第2のトナーホッパ部17内部には、回転部材21が回転自在に収容されており、この回転部材21には、トナーを開口部25へ押し出す本実施例では2枚であるが複数の第2のトナー押出し部材としての押出し部材22がそれぞれ取り付けられている。
【0020】
第1のトナーホッパ部16と第2のトナーホッパ部17とが互いに接している部分には、第1の連通部としての開口部23が形成されており、互いに連通している。この開口部23の幅はW、長さはLである。また、第2のトナーホッパ部17のプロセスカートリッジ100側の後述するトナー受入口29に通ずる部分にも、開口部25が形成されている。この開口部25の外面は、トナー補給量を適正にするための弾性を有する補給量規制部材26で覆われている。この規制部材26にはトナー補給量を適正にするために幅w、長さl、面積sの第2の連通部としての開口部26aを有している。開口部26aの外方近傍には、開口部26a及び補給量規制部材26を覆うトナー導入カバー27が取り付けられており、このトナー導入カバー27の下端には、トナー受入口29に対向して水平状に開口するトナー供給口28が形成されている。トナー供給口28は、後述するシャッター部材45により開閉される。
【0021】
プロセスカートリッジ100の現像装置4の攪拌スクリュー9の斜め上方には、水平状に開口するトナー受入口29が形成されていて、トナー補給装置120がプロセスカートリッジ100と連結されたときに、トナー供給口28とトナー受入口29とは互いに対向するようになっている。
【0022】
トナー補給装置120の構成部品の詳細を詳細に説明する。
図2はトナー補給装置120の分解斜視図である。トナーボトル15は、図示しない画像形成装置の図示しない本体後側板に固定された回転駆動手段としての駆動部30によって回転駆動される。この駆動部30は、ジョイント31、付勢手段としてのスプリング32、モータと軸33の一部とを内蔵したケース部51から構成されており、ジョイント31の先端には、凹部31aと、31bとがそれぞれ形成されている。これらに対応してトナーボトル15の底面(後端面)には、ジョイント31の凹部31aに嵌入する円柱状凸部からなるセンタ15bと、凸部31b、31bの側面に係合する角柱状凸部からなる軸方向突起15cが形成されている。センタ15bの凹部31aへの嵌入によってトナーボトル15の底部が保持され、凸部31b、31bに対する軸方向突起15cの係合によってトナーボトル15の回転が得られるものである。駆動部30のジョイント31、トナーボトル15、及びトナーボトル15の頭部に装着されたボトル保持部材19は同一方向に回転する。
【0023】
また、第2のトナーホッパ部17内部に装着される回転部材21は図示しない装置本体のブラケットに固定された、駆動部34によって回転駆動される。駆動部34はジョイント35、モータと軸の一部とを内蔵したケース部52から構成されており、ジョイント35の先端には、凹部35aと、35bとがそれぞれ形成されている。これらに対応して回転部材21の底部には、図示を省略するが、トナーボトル15の底面(後端面)に形成されているものと同様な、ジョイント35の凹部35aに嵌入する円柱状凸部からなるセンタと、凸部35b、35bの側面に係合する角柱状凸部からなる軸方向突起が形成されている。トナーボトル15とジョイント31との係合関係と同様に、凹部31aによって回転部材21の底部が保持され、凸部31b、31bによって回転部材21の回転が得られる。
【0024】
トナーボトル15はスクリューボトルであって、その内周面には、螺旋状の突条が形成されており、この突条は外周面の螺旋状溝15dとなって現れている。トナーボトル15が回転されることにより、トナーがその螺旋状の突条に案内され、トナーボトル15の一端側中央部に位置するトナー吐出口15aから吐出される。トナー吐出口15aには、詳細を後述するキャップ61が着脱可能であって、トナーボトル15の使用前は、トナー吐出を防止するためにキャップ61がはめ込まれている。符号62は、キャップ61をトナー吐出口15aから離間させる方向に付勢するスプリングを示している。
【0025】
トナーボトル15の大径部である円筒状の本体部と、径が絞られたトナー吐出口15aとの間は、中間形の中間部15fが形成されていて、中間部15fのトナー吐出口15a側の端面、いわゆる肩部には、ボトル保持部材19内側に形成されたリブ19bが係合する駆動爪15q、15qがそれぞれ形成されている。
【0026】
図1にも示すが、ボトル保持部材19の先端側、すなわち、第1のトナーホッパ部16側には、本実施例では2つであるが複数のリブ19aがそれぞれ一体形成されており、これらのリブ19aに第1の押出し部材20が両面テープでそれぞれ貼り付けられている。第1の押出し部材20は、例えば、マイラーやゴム等の弾性材料から形成されている。ボトル保持部材19の内壁面であって、トナーボトル15の中間部15fの端面と対向する部位には、リブ19bが形成されている。このリブ19bがトナーボトル15の駆動爪15q、15qに係合することによって、トナーボトル15の回転がボトル保持部材19に伝達され、両者が一体的に回転する。
【0027】
回転部材21の先端側、すなわち、第2のトナーホッパ部17側にもボトル保持部材19と同様に複数のリブ21aが一体形成されており、これらのリブ21aにはそれぞれ第2の押し出し部材22が両面テープで貼り付けられている。第1、2の押出し部材20は、例えば、マイラーやゴム等の弾性材料から形成されている。
【0028】
トナー供給口28を開閉するシャッター部材45について説明する。
図2に示すように、第2のトナーホッパ部17の開口部25に設けられる補給量規制部材28は、弾性材料、例えば、マイラーやゴム等で形成されており、この略中央部には、細長い角孔状のスリット28aが設けられている。このスリット28aの開口面積sの設定によりトナー補給量を調整することができ、トナー補給量が適正となるようにスリット28aの開口面積sが適宜設定されている。補給量規制部材28は、開口部27の周縁に両面テープで貼り付けられている。
【0029】
図1にも示すが、補給量規制部材28の外方に取り付けられるトナー導入カバー27の外方には、トナー導入カバー27を覆う形でトナー供給口28を開閉するシャッター部材45が設けられている。シャッター部材45は、トナー補給装置120の前後方向、すなわち、図1においては紙面と垂直方向、図2においては矢印F方向に移動可能に設けられている。シャッター部材45には、プロセスカートリッジ100に一体形成された図示しない案内リブに当接する突起部45aと、移動方向へ案内するための長孔45bとが一体形成されており、常時、トナー供給口28が閉じるようにシャッター部材45を付勢するバネ部材47が取り付けられている。シャッター部材45のトナー供給口28に対応する部位には、シール部材46が設けられている。シール部材46は、スポンジで形成されており、両面テープでシャッター部材45に取り付けられている。
【0030】
トナー導入カバー27の上面には、シャッター部材45の移動を案内するため、長孔45bに係合する突起部27aが形成されている。また、図1に示すように、トナー導入カバー27の下部には、トナー飛散を防止するための弾性シール部材としてのスポンジシール53が設けられている。突起部45aは、第1、2のトナーホッパ部17等がプロセスカートリッジ100に連結される際に、プロセスカートリッジ100に一体形成された図示しない案内リブに当接し、バネ部材47の付勢力に反してシャッター部材45がスライドして、トナー供給口を開放し、トナー供給口28とトナー受入口29とが対向して開口する。
【0031】
新規のトナーボトル15は、その頭部にボトル保持部材19を装着してから受け台18に略水平に載置して第1のトナーホッパ部16にセットされる。受け台18を図示しない画像形成装置本体側に設けられたガイド板に沿ってスライドさせると、トナーボトル15の底部が画像形成装置本体側に設けられた駆動部30に係合する。スプリング32に抗してさらにスライドさせると、回転部材21の底部が駆動部34に係合するとともにガイド板の先端部に設けられたストッパが第1のトナーホッパ部16の先端部に係合し、抜け止め支持される。このようにして新規のトナーボトル15が画像形成装置にセットされる。
【0032】
図3に、このセット時のトナーボトル15、ボトル保持部材19、第1のトナーホッパ部16の状態を示す。キャップ61はネジ63によって、キャップ61とトナーボトル15との間に位置するスプリング62の付勢力に反してトナー吐出口15aに装着され、トナー吐出口15aを閉じている。キャップ61は、ネジでなくバヨネットによってトナー吐出口15aに着脱可能とすることもできる。キャップ61はトナー吐出口15aと反対側に突起部64を有している。突起部64は図2にも示すように角柱状をなしており、幅が厚さよりも大きくなっている。
【0033】
ボトル保持部材19は突起部64と対向する位置に突起部64と係合可能な係合部としての長孔65を有しているが、図3に示す状態では、図5に示すように、突起部64と長孔65との位相がずれているので、突起部64が長孔65に嵌入することはない。よってトナーボトル15の底部がスプリング32(図2参照)によって図3において矢印Hで示す右方に付勢されているにもかかわらず、駆動爪15qはリブ19bに係合しておらず、駆動爪15qの先端とボトル保持部材19の内壁面との間には大きさdの間隙が生じている。
【0034】
駆動部30(図2参照)がトナーボトル15を回転駆動すると、図7に示すように、突起部64と長孔65との位相が一致したときに、スプリング32(図2参照)の付勢力により、図4に示すように突起部64が長孔65に嵌入し、駆動爪15qの先端がボトル保持部材19の内壁面に当接し、駆動爪15qはリブ19bに係合し、ボトル保持部材19がトナーボトル15と一体的に回転を始め、押し出し部材20が駆動される。突起部64の長孔65に嵌入した部分の長さはdである。
【0035】
さらに駆動部30(図2参照)がトナーボトル15を回転駆動すると、キャップ61は突起部64が長孔65によって回り止めされているので、キャップ61が突起部64とともにトナーボトル15に対して相対的に回転駆動され、ネジ63によるキャップ61とトナーボトル15との係合が解除されて、スプリング62の付勢力により、突起部64が長孔65にさらに嵌入し、キャップ61がトナー吐出口15aから離脱する。開放されたトナー吐出口15aからはトナーが吐出される。トナーボトル15の内周面には、螺旋状の突条が形成されているので、駆動部30による回転駆動により効率良くトナーが吐出される。
【0036】
駆動30によるトナーボトル15の回転駆動は、トナーボトル15の交換時や、図1に示す現像装置4内のトナー濃度が基準濃度以下になったことがトナー濃度センサ12によって検知されることにより行われる。このとき、駆動部34も共に作動する。
【0037】
図1に示すように、トナーボトル15の回転により、トナー吐出口15aからトナーが吐出して(矢印Y1)、第1のトナーホッパ部16内に溜まる。第1のトナーホッパ部16内に溜まったトナーは、押出し部材20により掻き上げられ(矢印Y2)、開口部23を通り(矢印Y3)、第2のトナーホッパ部17内に押し出される。第2のトナーホッパ部17内に溜まったトナーは、押出し部材22により掻き上げられ(矢印Y4)、補給量規制部材26のスリット26aを通り(矢印Y5)、トナー導入カバー27内に押し出される。トナー導入カバー27の内部に押し出されたトナーは、トナー供給口28及びトナー受入口29を通過して、現像装置4内に供給される(矢印Y6)。
【0038】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、回転駆動手段がトナー収容器を回転駆動することによりキャップがトナー吐出口から離脱するので、使用者のキャップの外し忘れを防止できる上に搬送時や使用前のトナー吐出口の開口によるトナー飛散を防止でき、またトナー吐出口の開口のための構造が簡単で操作性が良く、小型で安価なトナー補給装置を備えた画像形成装置を提供することができる。
【0039】
また、請求項1記載の発明によれば、キャップに設けられた突起部が保持手段に設けられた係合部に係合することによってキャップが離脱するので、何ら特別な機構を設ける必要がなく、さらに簡単な構成で操作性が良く、小型で安価なトナー補給装置を備えた画像形成装置を提供することができる。
【0040】
さらに、請求項1記載の発明によれば、離脱したキャップがスプリングによりトナー吐出口から離間され、スプリングの間隙を介してトナーを供給でき、トナー吐出口からのトナーの吐出がスムーズに行われる小型のトナー補給装置を備えた画像形成装置を提供することができる。
【0041】
請求項2記載の発明によれば、キャップがトナー収容器に対してネジ又はバヨネットで着脱可能とされているので、回転駆動手段によって効率良くキャップの離脱を行うトナー補給装置を備えた画像形成装置を提供できる。
【0042】
請求項3記載の発明によれば、螺旋突条によってトナーがトナー吐出口側に搬送されトナーの吐出が効率良く行われるトナー補給装置を備えた画像形成装置を提供できる。
【0043】
請求項4記載の発明によれば、トナー収容器が略水平に保持されので、設計状の自由度の高いトナー補給装置を備えた画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したトナー補給装置を備えた画像形成装置の一部を示す概略断面図である。
【図2】本発明を適用したトナー補給装置の各構成部品を示す分解斜視図である。
【図3】突起部が係合部に係合する前の状態を示す断面図である。
【図4】突起部が係合部に係合したときの状態を示す断面図である。
【図5】キャップがトナー吐出口から離脱した状態を示す断面図である。
【図6】突起部と係合部との位相が異なる状態を示す断面図である。
【図7】突起部と係合部との位相が一致した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
15 トナー収容器
15a トナー吐出口
16 保持手段としての第1のトナーホッパ部
18 保持手段としての受け台
30 回転駆動手段
32 付勢手段
61 キャップ
62 スプリング
63 ネジ
64 突起部
65 係合部
120 トナー補給装置
Claims (4)
- 内部に収容したトナーを吐出するトナー吐出口を有するトナー収容器と、
このトナー収容器を保持し上記トナー吐出口から吐出されたトナーを画像形成装置本体側に補給する保持手段と、
この保持手段に保持されたトナー収容器を回転駆動する回転駆動手段とを有し、
上記トナー吐出口に着脱可能に係合したキャップにより上記トナー吐出口が開閉可能であって、
上記回転駆動手段がトナー収容器を回転駆動することにより、トナー吐出口に係合した上記キャップがトナー吐出口から離脱し、このトナー吐出口からのトナーの吐出が可能となるトナー補給装置を備えた画像形成装置において、
上記キャップは上記トナー吐出口と反対側に突起部を有し、
上記保持手段は上記突起部と対向する位置にこの突起部と係合可能な凹部からなる係合部を有し、
上記キャップを上記トナー収容器とともに上記係合部側に付勢する付勢手段を有し、
上記キャップを上記トナー吐出口から離間させる方向に付勢する、上記付勢手段とは別のばねを有し、
上記トナー収容器の回転に伴い上記突起部が上記付勢手段によって上記係合部の凹部に係合し、上記突起部が上記回転駆動手段によって上記トナー収容器に対して相対的に回転駆動されることにより上記トナー吐出口から離脱する上記キャップを、上記ばねにより上記トナー吐出口から離間させることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1記載の画像形成装置において、上記キャップが上記トナー収容器とのネジ又はバヨネットによって上記トナー吐出口に着脱可能とされていることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1または2記載の画像形成装置において、上記トナー収容器がその内周面に螺旋突条を有するスクリューボトルであることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1ないし3の何れか一つに記載の画像形成装置において、上記トナー収容器が上記保持手段に略水平に保持されることを特徴とする画像形成装置。
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