JP4351814B2 - カラー画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カラー画像形成装置のカラー画像形成方式は、転写ドラム方式、中間転写方式、Image on Image方式、タンデム方式の４種類に大別される。「転写ドラム方式」とは、誘電体フィルムからなる転写ドラム表面に転写紙を巻き付けて感光体と対向させ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色に対して静電潜像の形成、現像、転写という電子写真プロセスを繰り返すことで転写紙上に順次各色のトナーを重ね合わせることによりフルカラー画像を得る方式である。「中間転写方式」とは、転写ドラム方式で用いる転写紙の代わりに中間転写体と呼ばれるドラム又はベルト上に各色のトナー像を順次転写することによりフルカラー画像を形成し、これを一度に転写紙上に再転写する方式である。「Image on Image方式」とは、感光体上で直接的にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色に対する静電潜像の形成、現像、転写という電子写真プロセスを繰り返すことで転写紙上に転写する方式である。「タンデム方式」とは、画像形成ユニットによって形成された画像を転写ベルトに搬送される単一の転写紙上に順次重ね合わせて転写することにより転写紙上にフルカラー画像を得る方式である。
【０００３】
これらの各方式を用いたカラー画像形成装置は、何れの方式においても３色ないしは４色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の現像装置が設けられ、さらにその近傍に現像器にトナーを補給するトナーボトル、トナーカートリッジ、トナータンク等のトナー貯蔵部を設けている。また、トナー貯留部には使用頻度が最も高い黒トナーを他の色のトナーより大量に蓄えたいと要求があり、実際に黒トナーを他の色のトナーより大量した貯留するように構成した装置も多く出現している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したカラー画像形成装置では現像装置の近傍に４個のトナーボトル等のトナー貯蔵部を配置するスペースを確保することが困難で、しかもトナーボトル等はユーザーが交換するため、装置の前面側から簡単に行えるようにする工夫も要した。この結果、黒色トナーは消費される量が他の色のトナーより多いにもかかわらず、多量に貯えることができず、装置本体の大型化を招いていた。
【０００５】
本発明は、上記した従来の問題に鑑み、トナー収納容器の交換作業が簡単で、装置本体の大型化を抑制することができるカラー画像形成装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、ほぼ直方体に形成されている装置本体の正面に操作部が設けられているカラー画像形成装置であって、装置本体にはそれぞれ異なる色のトナーを収納した複数のトナー収納容器をセットするセット部を有し、該セット部には上方から挿入される前記トナー収納容器のトナー排出部に突き刺さるノズルが設けられ、トナー収納容器のトナー排出部にはノズルの抜き差しによって開閉する自閉弁が設けられているカラー画像形成装置において、前記装置本体にはレーザダイオード、ポリゴンミラー、シリンダーレンズを有する書き込みユニットを斜めに配置することにより装置本体上部に三角柱の空間が形成され、前記セット部は前記三角柱の空間に設けられており、該セット部にセットされる前記トナー収納容器は装置本体の一側縁に沿い、かつ、装置本体の正面から奥行き方向に向かって一直線上に並ぶようにセットされるとともに、複数のトナー収納容器のうち、最もトナー収納量の大きいトナー収納容器はセット部への挿入方向の長さが他のトナー収納容器より長く設定しているとともに、前記書き込みユニットの幅に対応する通紙領域外の位置に配置されていることを特徴とするカラー画像形成装置を提案する。
【０００８】
さらに、本発明は、前記最もトナー収納量の大きいトナー収納容器が黒色トナーを収納されたトナー収納容器であると、効果的である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。
図１は、本発明に係るカラー画像形成装置の一例であるカラーレーザプリンタを示す概略図である。このカラーレーザプリンタ１は、装置本体の下部に給紙部２が配置され、その上方に作像部３を配置した構成となっている。作像部３には、給紙側を下で、排紙側を上となるように傾斜して配置された転写ベルト装置が設けられている。転写ベルト装置２０は、複数のベルト車２２、本例では４のベルト車２２に巻き掛けられたエンドレスの転写ベルト２０を有し、該転写ベルト２０の上部走行辺２１には、下から順にマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、黒（Ｂｋ）用の４つの作像ユニット４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋが並列配置されている。
【００２１】
図２は、作像ユニット４Ｃの部分を拡大して示した説明図であって、同図では各作像ユニットを構成する各装置をユニット毎に区別するため、Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｂｋを付加した符号で示している。
【００２２】
図１および図２において、各作像ユニット４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋは、像担持体としての感光体ドラム５が設けられ、該感光体ドラム５は図示していない駆動手段によって時計方向へ回転駆動される。感光体ドラム５の回りには、帯電手段としての帯電ロール６、光書き込み装置８によってレーザ光による書き込みが行われる光書き込み部７、現像手段として現像装置１０、クリーニング手段としてクリーニング装置９が設けられている。現像装置１０は、トナーとキャリアをからなる現像剤を使用する２成分現像装置であって、消費されたトナー量に応じた後述するトナー補給装置によりトナーが補給される。
【００２３】
次に、図１に示すカラープリンタのフルカラープリントを行う作像動作についてマゼンタ用の作像ユニット４Ｍにより説明する。
帯電ロール６Ｍによって帯電された感光体ドラム５Ｍには、図示していないＬＤ（レーザダイオード）を駆動してレーザ光をポリゴンミラー８０に照射し、シリンダーレンズ等を介して反射光を感光体ドラム５Ｍ上に導く書き込みユニット８により、マゼンタトナーで現像する光像の光書き込みが行われる。この光書き込みにより感光体ドラム５Ｍ上にはパソコン等のホストマシーンより送られた画像データに基づいた静電潜像が形成され、該潜像は現像装置１０によってマゼンタトナーの可視像となる。なお、書き込みユニット８は単一のポリゴンミラー８０の反射光を各感光体ドラム５に書き込むように構成され、この場合、書き込みユニット８を転写ベルト２０とほぼ平行な斜め配置することにより、各感光体までの光路長を一定することが容易に行い得る。
【００２４】
一方、給紙部２からは転写材として指定された用紙が給紙され、給紙された用紙は転写ベルト２０の搬送方向上流側に設けられたレジストローラ２３に一旦突き当てられる。そして、用紙は上記可視像に同期するようにして転写ベルト２０上に給送され、該ベルトの走行により感光体ドラム５Ｍに対向する転写位置に到る。この転写位置では、転写ベルト２０の裏面側に配置された転写ロール２４の作用によりマゼンタトナーの可視像が用紙に転写される。
【００２５】
上記作像動作に同様にして、他の作像ユニット４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋにおいてもそれぞれの感光体ドラム５の表面に各トナーによる可視像が形成され、これら可視像は転写ベルト２０によって搬送される用紙が各転写位置に到来するごとに重ね転写される。したがって、本カラープリンタはフルカラーの画像がモノクロとほぼ同様な短時間で用紙に重ね転写される。転写後の用紙は、転写ベルト２０から分離されて、定着装置３０により定着される。定着を終えた用紙は、通常、そのまま機外に排紙されるか、このとき用紙は反転されて装置本体１の上面に設けられた排紙トレイ４０に裏面排紙される。プリンタにとって裏面排紙は、プリントをページ順に並べるためのほぼ必須の条件となっている。
【００２６】
各作像ユニット４の現像装置１０へ補給するトナーを収納したトナー収納容器１００は、図２に示すように、トナーを収納する変形可能なトナー収納袋１０２（以下、トナー袋という。）と、そのトナー袋１０２を収納し、そのトナー袋１０２よりも剛性の大きい外箱１０１とを有したバックインボックスタイプに構成されている。トナー袋１０２は、例えば８０〜１２０μｍ程度のポリエチレンやナイロン等の樹脂製または紙製のフレキシブルなシートを単層または複層にして作られており、そのトナー袋１０２にはブロー成形法などにより形成され、トナー供給部を設けられた樹脂等から作られた口金部１０３が固定されている。このトナー袋１０２は、密閉構造をなし、その底部の口金部１０３には例えば弾性体、好ましくは発泡スポンジ等で作られた自閉弁１０４が設けられている。なお、自閉弁１０４は、スプリング力で閉まる機械的なシャッターで構成してもよい。また、トナー袋１０２のシートの表面または裏面にアルミ蒸着処理を施すことは静電気対策や防湿対策に有効である。
【００２７】
また、上記外箱１０１はトナー袋１０２が適宜収まる程度の内部空間を持ち、その材質は適度の剛性を有する樹脂または紙で作られている。したがって、トナー収納容器１００はトナー袋１０２が柔軟性を有していても、外箱１０１は適度な剛性を有するので、容器の取り扱いが行い易く、保管等にも有利である。
【００２８】
次に、トナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋに収納されたトナーを各作像ユニット４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋに補給するトナー補給装置を図３により説明する。
【００２９】
図３において、現像装置１０には、その近傍または一体に吸い込み型の粉体ポンプ１１０である一軸偏芯スクリューポンプが設けられている。この粉体ポンプ１１０の構成は、図３に示すように、金属などの剛性をもつ材料で偏芯したスクリュー形状に作られたロータ１４２と、ゴム等の弾性体で作られ、２条スクリュー形状に形成されたステータ１４３と、これらを包み、かつ粉体の搬送路を形成する樹脂材料などで作られたホルダ１４４とを有している。上記ロータ１４２は、ピン継ぎ手により連結された駆動軸１４５に一体連結された歯車１４６が図示していない駆動装置と駆動連結されていることにより、該歯車１４６を介して回転駆動される。なお、符号１４７は駆動の連断を行うための電磁クラッチであり、該クラッチ１４７により粉体ポンプ１１０の稼働が制御されている。
【００３０】
また、上記ホルダ１４４の先端、すなわち、図３の右端にはトナー吸い込み部１４８が設けられ、トナー吸い込み部１４８と後述するノズル１６０に設けられたトナー用接続口１６５とトナー移送チューブ１４９によって接続されている。このトナー移送チューブ４９としては、例えば直径４〜１０ｍｍのフレキシブルなチューブで、耐トナー性に優れたゴム材料（例えば、ポリウレタン、ニトリル、ＥＰＤＭ、シリコン等）から作られているものを用いることがきわめて有効であり、フレキシブルなチューブは上下左右の任意方向へ配管が容易に行い得る。
【００３１】
このように構成されたトナー補給装置は、粉体ポンプ１１０である１軸偏芯スクリューポンプが、高い固気比で連続定量移送が可能であって、ロータ１４２の回転数に比例した正確なトナーの移送量が得られることが知られている。そこで、画像濃度検知等によりトナー補給指令が発せられると、粉体ポンプ１１０が作動し、要求された量のトナーが現像装置１０に補給される。
【００３２】
一方、トナー収納容器１００がセットされる画像形成装置本体１に設けられたセット部２００は、現像装置１０と別体のユニットとして構成されている。このセット部２００には、トナー収納容器１００を受ける受け部材２０１が設けられ、その受け部材２０１内にはトナー袋１０２内に挿入される断面が円形のノズル１６０が立設されている。したがって、トナー収納容器１００は後に詳しく述べるように、上方から画像形成装置本体１のセット部２００へセットされる。セット部２００に設けられたノズル１６０は、上部に断面錐状に形成された尖端部材１６１が一体成形または固着等により設けられ、この尖端部材１６１に続いてエアー供給路１６２とトナー供給路１６３とが設けられている。ノズル１６０の内部は、２重管構造になっており、トナー供給路１６３はノズル１６０の下端において図の左方へ曲げられてその先端にトナー移送チューブ１４９が接続されたトナー用接続口１６５が設けられている。また、エアー供給路１６２は、トナー供給路１６３よりも上方で図の右方へ曲げられ、エアー接続口１６４に達している。
【００３３】
エアー接続口１６４は、本実施形態の場合、エアー供給手段としてのエアーポンプ１５１にエアー移送パイプ１５２を介して接続されている。このエアーポンプ１５１が作動すると、該ポンプからエアー移送パイプ１５２およびエアー供給路１６２を介してトナー収納容器１００内にエアーが噴出される。そして、トナー収納容器１００内に噴出されたエアーは、トナー層を通過することによりトナーを拡散しながら流動化させる。
【００３４】
上記トナー補給装置は、各作像ユニット４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋとトナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋとが離れていても確実なトナー補給が可能となり、ナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋの設置位置を作像ユニット４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋの位置にとらわれることなく、任意の箇所に設置できる。また、プリンタ等の画像形成装置は、その筐体がほぼ直方体であるものが殆どであり、この種のプリンタに傾斜させた転写ベルト２０を設けると、転写ベルト２０の上部および下部に断面がほぼ三角形の空間が形成される。そこで、転写ベルト２０の下端側の上方である装置本体１の上部の三角形空間に、トナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋのセット部２００を設けている。
【００３５】
このように構成されたカラープリンタは、斜め配置した転写ベルト２０によって形成される三角形状の空間にセット部２００を設けることで有効利用することができ、装置のコンパクト化に貢献できる。また、セット部２００での各トナー収納容器１００の配置はフレキシブルチューブを介しているので、作像ユニット４の配置順、すなわち転写順に関係なく配置できるで設計自由度が増す。なお、本プリンタの場合、下部の三角形空間には廃トナータンク９３を設置している。
【００３６】
セット部２００は、図４に示すように、装置本体を正面から見て上面の右角に設けられており、該セット部２００にセットされるトナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋが転写ベルト２０の幅方向、すなわち正面から見て奥行き方向に直線状に並列配置される。トナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋは、カラートナーを収納したトナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙがすべて同寸同形に形成されているが、黒トナー収納容器１００Ｂｋはこれらカラートナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙとトナー収納容量が異なり、当然容器の寸法も異なっている。本実施形態の場合、図５に示すように、カラートナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙのケースと黒トナー収納容器１００Ｂｋのケースの幅Ｗは同寸で、例えば１３０ｍｍ程度であるが、高さはカラートナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙの高さＨ１に対して黒トナー収納容器１００Ｂｋはその約２倍の高さＨ２（２７０ｍｍ程度）を有する。また、カラートナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙのケースの厚みＴ１は黒トナー収納容器１００Ｂｋのケースの厚みＴ２より厚く形成されている。この厚みＴは、ユーザーが片手で着脱操作が行い得る長さに設定しており、例えば、カラートナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙの厚みＴ１が９０ｍｍ程度で、黒トナー収納容器１００Ｂｋの厚みＴ２は６０ｍｍ程度である。なお、黒トナー収納容器１００Ｂｋの厚みＴ２をカラートナー収納容器より薄くしたのは、黒トナー収納容器１００Ｂｋの厚みＴ２をカラートナー収納容器と同じ９０ｍｍにすると、黒トナー収納容器１００Ｂｋの重量がかなり重くなり、片手操作に不都合が生ずる恐れがあるためである。
【００３７】
このように構成されたトナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋは上方から差し込むようにしてセット部２００にセットする。正しくセットされたトナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋの上面は、奥行き方向に一直線に並ぶように構成している。すなわち、黒用のトナー収納容器１００Ｂｋの高さＨ２は他の色のトナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙより高さＨ１より高いため、その分受け部材２０１の深さが深くなっている。そして、このセット部２００にセットされたトナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋは、装置本体を正面から見てある高さ分が露出される。
【００３８】
このように構成すると、正しくセットされたトナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋの上面の高さが揃うので、セット不備があってノズル１６０が容器内に差し込まれないと、その容器は他の容器よりも浮き上がるためユーザーは目視によってセット不備を容易に知ることができる。なお、このトナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋの露出部分は、上面から側面に跨る断面がほぼ「く」の字状の開閉カバー２０２によって覆われている。本例の開閉カバー２０２は、装置本体の側面近くに設けられたヒンジ（図示せず）介して開閉されるが、カバー２０２は装置本体に対して取り外すものや、ヒンジの位置を奥側にして手前から奥側へ回動させるもの等であってもよい。また、カバー２０２を設けずにトナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋの一部を露出させるように構成することもできる。
【００３９】
また、セット部２００にセットされるトナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋのセット位置は、その最も収納容量の多い黒トナー収納容器１００Ｂｋを手前に装着するように設定している。この黒トナー収納容器１００Ｂｋは、上記したようにカラートナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙより装着する方向の長さが長く、交換のための着脱作業がしにくい。さらに、黒トナーはカラートナーよりも消費量が多く、最も頻繁に交換される。このように作業性の悪い黒トナー収納容器１００Ｂｋを最も作業し易い手前側に配置することで作業性の悪さを緩和し、ユーザーへのトナー収納容器交換作業の負担を軽くすることができる。なお、カラートナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙのセット位置は任意であるが、その作像ユニットの位置に応じて距離が平均化するように決めても良い。
【００４０】
上記したように、セット部２００にセットされたトナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋの上面が揃うには、高さＨ２の黒トナー収納容器１００Ｂｋのセット部分がカラートナーのセット部分の約２倍の深さとなっている。このため、黒トナー収納容器１００Ｂｋは図１に示すように、その底部が光書込み装置８に届いた位置に達しているが、光書込み装置８は転写ベルト２０の幅内である通紙領域に位置しているのに対し、黒トナー収納容器１００Ｂｋは前面ドアから通紙領域までの間に配置されている。したがって、黒トナー収納容器１００Ｂｋの大きさは作像ユニット３等によって制限を受けることなく、適当な大きさに設定することができる。
【００４１】
ところで、カラープリンタには本体の上部にスキャナーを配置して、複写機能やファックス機能を備えているものがある。上記したカラープリンタおいても図６に示すように、スキャナー３００を配置した構成を採用することができる。このスキャナー３００は、装置本体１の上面より適宜空間を持って配置することで、排紙トレイ４０上に胴内排紙をできるようにしている。このとき、上記トナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋは上方よりセット部２００にセットするため、スキャナー３００がトナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋのセット作業性を阻害する恐れがある。特に、セット方向の長さが長い黒トナー収納容器１００Ｂｋの着脱にスキャナー３００が邪魔になる恐れがある。
【００４２】
しかし、本実施形態では上記したようにセット部２００が装置本体の正面から見て右上の角に設けており、さらに、セット部２００の容器受け部２０１は図７に示すように、トナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋの挿入部分を斜めに開放している。したがって、トナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋを右上方からセット部２００に挿入し、かつその方向へ取り出すことができる。
【００４３】
このように構成することにより、スキャナー３００を設けてもトナー収納容器１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋの着脱に支障を来すことが防止される。
【００４４】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、各種改変することができるものである。
例えば、上記実施形態は、タンデム方式のカラープリンタであるが、本発明は転写ドラム方式、中間転写方式、Image on Image方式のものにも当然適用することができる。また、図６に示すプリンタはスキャナーが装置本体に支持されているが、スキャナーは装置本体と別個のラック等に支持されたものであってもよい。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１の構成によれば、挿入方向の長さが長く重量が重い収納量の多いトナー収納容器であってもその交換作業が容易にすることができる。
【００４７】
請求項２の構成によれば、交換頻度の多い黒色トナーを収納したトナー収納容器の交換作業が容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラー画像形成装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】トナー収納容器の一例を示す斜視明図である。
【図３】図１のカラー画像形成装置におけるトナー補給装置の一例を示す断面説明図である。
【図４】図１のカラー画像形成装置におけるトナー収納容器セット部を示す斜視図である。
【図５】本発明のトナー収納容器の外観を示す斜視図である。
【図６】スキャナーを備えたカラー画像形成装置の外観斜視図である。
【図７】本発明に係るトナー収納容器のセット部の断面説明図である。
【符号の説明】
１ 装置本体
４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋ 作像ユニット
５ 感光体ドラム
２０ 転写ベルト
４０ 排紙トレイ
１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｙ，１００Ｂｋ トナー収納容器
２００ セット部
２０１ 受け部材
２０２ 開閉カバー

Claims (2)

1. ほぼ直方体に形成されている装置本体の正面に操作部が設けられているカラー画像形成装置であって、装置本体にはそれぞれ異なる色のトナーを収納した複数のトナー収納容器をセットするセット部を有し、該セット部には上方から挿入される前記トナー収納容器のトナー排出部に突き刺さるノズルが設けられ、トナー収納容器のトナー排出部にはノズルの抜き差しによって開閉する自閉弁が設けられているカラー画像形成装置において、
   前記装置本体にはレーザダイオード、ポリゴンミラー、シリンダーレンズを有する書き込みユニットを斜めに配置することにより装置本体上部に三角柱の空間が形成され、
   前記セット部は前記三角柱の空間に設けられており、
   該セット部にセットされる前記トナー収納容器は装置本体の一側縁に沿い、かつ、装置本体の正面から奥行き方向に向かって一直線上に並ぶようにセットされるとともに、
   複数のトナー収納容器のうち、最もトナー収納量の大きいトナー収納容器はセット部への挿入方向の長さが他のトナー収納容器より長く設定しているとともに、前記書き込みユニットの幅に対応する通紙領域外の位置に配置されていることを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 前記最もトナー収納量の大きいトナー収納容器が黒色トナーを収納されたトナー収納容器であることを特徴とする請求項１に記載のカラー画像形成装置。

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