JP4396946B2 - トナー補給装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
詳しくは、トナー収納容器を装置本体に装着する場合は、まず、ヒンジを中心にして開閉ホルダ(開閉フォルダ)を回転させて開閉ホルダの上方を露出させる。その後、トナー収納容器を開閉ホルダ内にセットする。その後、トナー収納容器がセットされた開閉ホルダがヒンジを中心に回転操作(回転動作)される。これにより、最終的に、装置本体におけるトナー収納容器の位置が定まることになる。さらに、開閉ホルダの回転動作にともない、スプリングの付勢力に抗するように口栓部材(シャッタ部材)がトナー搬送管(ノズル)に押動されてパッキン(Gシール)で密封されたトナー排出口を開放する。
しかし、特許文献1〜4等の技術は、トナー容器を装着するときに被保持部の姿勢が定まらないためにトナー容器の交換時の操作性(セット性)が不充分であったり、トナー容器の交換時にトナー排出口近傍からトナーが飛散してしまう問題があった。
図1〜図18にて、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。
まず、図1〜図4にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1は画像形成装置としてのプリンタを示す全体構成図であり、図2はその作像部を示す拡大図であり、図3はそのトナー補給経路を示す概略図であり、図4はトナー補給装置の一部を示す斜視図である。
図1に示すように、画像形成装置本体100の上方にあるトナー補給装置31には、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した4つのトナー容器32Y、32M、32C、32Kが着脱自在(交換自在)に設置されている。
装着部(セット部)としてのトナー補給装置31の下方には中間転写ユニット15が配設されている。その中間転写ユニット15の中間転写ベルト8に対向するように、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した作像部6Y、6M、6C、6Kが並設されている。
その後、感光体ドラム1Yの表面は、露光装置7(図1を参照できる。)から発せられたレーザ光Lの照射位置に達して、この位置での露光走査によってイエローに対応した静電潜像が形成される(露光工程である。)。
その後、感光体ドラム1Yの表面は、中間転写ベルト8及び第1転写バイアスローラ9Yとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム1Y上のトナー像が中間転写ベルト8上に転写される(1次転写工程である。)。このとき、感光体ドラム1Y上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
最後に、感光体ドラム1Yの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム1Y上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム1Y上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。
その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト8上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト8上にカラー画像が形成される。
そして、中間転写ベルト8は、矢印方向に走行して、各1次転写バイアスローラ9Y、9M、9C、9Kの1次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム1Y、1M、1C、1K上の各色のトナー像が、中間転写ベルト8上に重ねて1次転写される。
こうして、中間転写ベルト8上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。
詳しくは、給紙部26には、転写紙等の被転写材Pが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ27が図1中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の被転写材Pがレジストローラ対28のローラ間に向けて給送される。
その後、被転写材Pは、排紙ローラ対29のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対29によって装置外に排出された被転写Pは、出力画像として、スタック部30上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
現像装置5Yは、感光体ドラム1Yに対向する現像ローラ51Y、現像ローラ51Yに対向するドクターブレード52Y、現像剤収容部53Y、54Y内に配設された2つの搬送スクリュ55Y、現像剤中のトナー濃度を検知する濃度検知センサ56Y、等で構成される。現像ローラ51Yは、内部に固設されたマグネットや、マグネットの周囲を回転するスリーブ等で構成される。現像剤収容部53Y、54Y内には、キャリアとトナーとからなる2成分現像剤Gが収容されている。現像剤収容部54Yは、その上方に形成された開口を介してトナー搬送パイプ43Yに連通している。
現像ローラ51Yのスリーブは、図2の矢印方向に回転している。そして、マグネットにより形成された磁界によって現像ローラ51Y上に担持された現像剤Gは、スリーブの回転にともない現像ローラ51Y上を移動する。
なお、図3は、理解を容易にするために、トナー容器32Y、トナー補給経路43Y、60、70、71、現像装置5Yの配置方向を変えて図示している。実際には、図3において、トナー容器32Yとトナー補給経路の一部との長手方向が紙面垂直方向になるように配設されている(図1を参照できる。)。
図4を参照して、装置本体100のトナー補給装置31に設置された各トナー容器32Y、32M、32C、32K(剤収納容器)内のトナー(粉体の剤)は、各色の現像装置内のトナー消費に応じて、トナー色ごとに設けられたトナー補給経路を経て適宜に各現像装置内に補給される。4つのトナー補給経路は、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外はほぼ同一構造である。
粉体ポンプ60は、ロータ61、ステータ62、吸引口63、ユニバーサルジョイント64、モータ66、等で構成される。ロータ61は、金属材料からなる軸が螺旋状にねじれたように形成されている。ロータ61の一端は、ユニバーサルジョイント64を介して、モータ66に回転自在に連結されている。ステータ62は、ゴム材料からなり、その穴部が長円形の断面が螺旋状にねじれたように形成されている。ステータ62の穴部には、ロータ61が挿着されている。
先に図1及び図4で説明したように、トナー補給装置31には、4つの略円筒状のトナー容器32Y、32M、32C、32K(トナーボトル)が、着脱自在に設置されている。トナー容器32Y、32M、32C、32Kは、それぞれ、寿命に達したとき(収容するトナーがほとんどすべて消費されて空になったときである。)に新品のものに交換される。そして、トナー容器32Y、32M、32C、32K内に収容された各色のトナーは、それぞれ、図3で説明したトナー補給経路を経て、各作像部6Y、6M、6C、6Kの現像装置に適宜補給される。
なお、他の3つのトナー容器32M、32C、32Kも、収容されたトナーの色が異なる以外は、イエロートナーを収容したトナー容器32Yとほぼ同様の構成となっている。以下、他の3つのトナー容器32M、32C、32Kの説明を適宜に省略して、イエロートナーを収容したトナー容器32Yのみの説明をおこなうことにする。
容器本体33Yの頭部には、容器本体33Yと一体的に回転するギア33cと、開口部Aとが設けられている(図6を参照できる。)。開口部Aは、容器本体33Yの頭部(装着動作において先頭となる位置である。)に設けられていて、容器本体33Y内に収容されたトナーを被保持部34Y(キャップ)内のスペースに向けて排出するためのものである。
また、容器本体33Yには、外周面から内周面にかけて、螺旋状の突起33bが設けられている。この螺旋状の突起33bは、容器本体33Yを回転駆動して開口部Aからトナーを排出するためのものである。
なお、このように構成された容器本体33Yは、ギア33cとともにブロー成形にて製造することができる。
被保持部34Yは、開口部Aを介して容器本体33Yに連通していて、開口部Aから排出されたトナーをトナー排出口B(補給口)から排出する(図6中の破線矢印方向の移動である。)。被保持部34Yは、容器本体33Yの回転には連動せずに、係合部34gが位置決め部材31cに係合した状態でトナー補給装置31の保持部73(図4及び図8を参照できる。)に非回転で保持される。
さらに、ホルダ34cとキャップ主部34aとの係合部には、双方の隙間からのトナーの漏出を抑止するためにOリング等のパッキンが設置されている。
詳しくは、第1の滑動部34c1は、トナー補給装置31に設置されたベース板31aのガイドレール31a1(上面が滑合面となっている。図8を参照できる。)に対して平行になるように形成された平面部であって、着脱動作がおこなわれる被保持部34Yの底部に配設されている。また、第2の滑動部34c2は、トナー補給装置31の滑合面(側面である。)に対して平行になるように形成された平面部であって、着脱動作がおこなわれる被保持部34Yの側部に配設されている。
これにより、トナー容器32Yの装着動作に連動して開放されるトナー排出口Bから、容器本体33Y内のトナーがスムーズかつ確実に排出されることになる(図6中の破線矢印方向の移動である。)。すなわち、開口部Aから排出された容器本体33Y内のトナーは、被保持部34Y内にほとんど残留することなく、鉛直方向下方のトナー排出口Bから排出される。さらに換言すると、開口部Aから排出された容器本体33Y内のトナーは、重力に反することなく、トナー排出口Bから排出される。したがって、トナーエンド時におけるトナー排出口B近傍のトナー量が少なくなって、トナー容器32Yを交換するときのトナー排出口Bのトナー汚れが軽減される。
これにより、トナー容器32Yの長手方向(軸線方向)の着脱動作に連動して、トナー排出口Bの開閉をスムーズかつ確実におこなうことができる。すなわち、トナー容器32Yの装着時において、被保持部34Yの位置決めが開始された後に、トナー搬送管70と口栓部材34dとの当接が優先的におこなわれることになる。また、トナー搬送管70を含むトナー補給装置31の保持部73を装着方向奥側(図6中の左側である。)に配設することができるために、装置本体100のレイアウトが簡素化される。
これにより、トナー容器32Yの長手方向の着脱動作に連動して、トナー排出口Bの開閉をスムーズかつ確実におこなうことができる。すなわち、トナー容器32Yの装着時において、被保持部34Yの位置決めが開始された後に、トナー搬送管70と口栓部材34dとの当接が優先的におこなわれて、その後にギア33cと駆動ギアとの噛合がおこなわれる。
図8を参照して、トナー補給装置31には、4つのトナー容器32Y、32M、32C、32Kの被保持部の滑動部が滑動する滑合面31a1(ガイドレール)、被保持部のホルダ34cの位置を定める保持部73、係合部材としてのトナー搬送管70、容器本体33Yに回転駆動力を伝達するための駆動部、端子74、付勢部材及び第2の付勢部材として機能するアーム対80、等が設置されている。
保持部73内には、図9に示すトナー搬送管70がトナー色ごとに設置されている。トナー搬送管70には、トナー容器32Yの被保持部34Yに形成されたトナー排出口Bに連通するトナー補給口70aが設けられている。
アーム対80は、図11を参照して、第1アーム81、第2アーム82、支軸83、トーションスプリング84、等で構成される。アーム対80は、支軸83を介して一体的に設置されるとともにトーションスプリング84によって支軸83を中心にした回転方向の双方向に力を作用させるものである。具体的には、第1アーム81と第2アーム82とによって、支軸83を中心にした回転方向の双方向に力を作用させる。その力は、第1アーム81と第2アーム82とのなす角度が大きくなれば大きくなることになる。
図12はイエローのトナー容器32Yがトナー補給装置31に装着される状態(矢印Q方向の移動である。)を長手方向にみた概略図であって、図13はそのときのアーム対80と被保持部34Y(ホルダ34c)との位置関係を上方から示した概略図である。図14はトナー容器32Yの装着が進んだ状態(トナー排出口Bの開放が開始された状態である。)を長手方向にみた概略図であって、図15はそのときのアーム対80と被保持部34Y(ホルダ34c)との位置関係を上方から示した概略図である。図16はトナー容器32Yがトナー補給装置31に装着された状態(トナー排出口Bの開放が完了した状態である。)を長手方向にみた概略図であって、図17はそのときのアーム対80と被保持部34Y(ホルダ34c)との位置関係を上方から示した概略図である。
その後、図12を参照して、トナー容器32Yをトナー補給装置31内に向けて押し込む(矢印Q方向の移動である。)。すなわち、被保持部34Yが容器本体33Yに対して先頭になるように、容器本体33Y(又は、トナー容器32Y)の長手方向(軸線方向)に沿って、トナー容器32Yがトナー補給装置31に装着される。
このとき、付勢部材として機能するアーム対80によって、トナー容器32Yの被保持部34Yは保持部73に向けて付勢される(矢印Q方向への付勢である。)。
このように、本実施の形態1では、被保持部34Yの保持部73への移動と、トナー容器32Yのトナー排出口Bの開放と、がアーム対80の付勢力によっておこなわれる。
このとき、図17を参照して、第1アーム81はホルダ34c側面に当接した状態であり、第2アーム82はホルダ34c後端に当接した状態になっている。これにより、第2アーム82による矢印R2方向の力のみが被保持部34Yに作用することになる。この力は、トナー容器32Yの被保持部34Yを保持部73に保持する力(位置決め力)となる。
図18に示すように、被保持部34YがW1の位置に移動したとき(図12、図13の位置である。)、被保持部34Yは装着方向(矢印Q方向)とは逆方向の力を受けることになる。すなわち、アーム対80によって保持部73に向けて付勢される直前のトナー容器32Yに対して、保持部73から離脱する方向の力が加わる。これにより、ユーザーはその力に打ち勝つ力でトナー容器32Yを保持部73側に押し込むことになる。したがって、その後に被保持部34Yに加わるアーム対80の付勢力に、ユーザーによる押し込み力が付加されて、トナー排出口Bの開放が勢いよくおこなわれることになる。
そして、図18におけるW3の位置(図16、図17の位置である。)で被保持部34Yの位置が定まることになる。
このように、トナー容器32Yの滑動部34c1が滑合面31a1上を滑動する1つのアクション(本体ドアーの開閉動作を除く。)で、トナー容器32Yの離脱動作が完了することになる。
先に述べた特許文献1〜4等の技術では、トナー容器を手動で着脱するユーザーの操作スピードが遅くなってしまった場合に、トナー排出口近傍からトナーが飛散してしまうことがあった。
さらに、トナー容器32Yの装着動作は、ユーザーが把持部33dを直接的に把持した状態で滑動部34c1の滑動が開始されて、その後にアーム対80の付勢とともに被保持部34Yの位置決めが開始されて、その後にトナー搬送管70の挿入が開始されて、滑動の終了とともに被保持部34Yの位置決めとトナー搬送管70の挿入と駆動部の連結とが終了するものである。これにより、ユーザーは被保持部34Yの滑動(1アクションの装着動作)が進むのと同時に、被保持部34Yの位置決めによるクリック感を体感して、装着動作に誤操作が生じていないことを確信することになる。
また、トナー容器32Yは、その長手方向を水平方向として装置本体100に設置されるために、画像形成装置100全体の高さ方向のレイアウトに影響を及ぼすことなく、トナー容器32Yのトナー容量を多くしてその交換頻度を少なくすることができる。
また、トナー容器32Yの装着動作に連動してトナー容器32Yをトナー補給装置31の保持部73に向けて付勢するように、トナー補給装置31を構成しているために、トナー容器32Yのトナー排出量や交換時の操作性を低下させることなく、ユーザーによるトナー容器32Yの交換時の操作に係わりなく、トナー飛散の発生を確実に軽減することができる。
図19〜図22にて、この発明の実施の形態2について詳細に説明する。
図19は、実施の形態2におけるトナー搬送装置に着脱自在に設置されるトナー容器を示す斜視図であって、前記実施の形態1における図5に相当する図である。本実施の形態2におけるトナー搬送装置26は、トナー容器32Yの位置決め孔34kに係合する位置決めピン70bがトナー搬送管70に設置されている点が、前記実施の形態1のものとは相違する。
トナー容器32Yをトナー補給装置(セット部)31に対して矢印Q方向に正しくセットすると、位置決めピン70aが位置決め孔34kに挿入されるとともに、トナー搬送管70がノズル孔34nに挿入される。すなわち、トナー容器32Yをその軸線方向(長手方向)へ被保持部34Yを先端として移動させることにより、トナー搬送管70がノズル孔34nに挿入される。そして、トナー搬送管70がノズル孔34nに挿入されると、口栓部材34dがノズル孔34nから奥側へ押し出されて、トナー搬送管70のトナー補給口(受け口)70aとトナー排出口B(開口34c2)とが連通することによりトナー補給が可能となる。
図21を参照して(図8をも参照することができる。)、トナー補給装置31に設けられるベース板31aには、4色分のトナー容器32Yを装着することができるスペースがあり、各トナー容器32Yの装着位置にはガイドレール31a1(前記実施の形態1で説明した滑合面としても機能する。)が設けられている。なお、本実施の形態2におけるベース板31aは1枚で4個のトナーボトル32Yが装着されるが、トナーボトルの数に合わせてトナーボトルごとにベース板を独立して設けることもできる。
本実施の形態2において、トナー容器32Yの排出側の被保持部(キャップ)34Yの主部は略円筒なのだが、その一部にトナーシャッタ機構を含むスペース上、突出する張り出し部(突出部)34cを有する。この張り出し部34cをキーとして、装置本体側に形成したガイド溝31a11に入れて装着することで、トナーを吸引するトナー搬送管70との位置関係を正確に定めることができる。
また、ガイドレール31a1のガイド溝31a11を設けることで、装着時のトナー容器32Yのブレがなくなり、トナー容器32Yのセット不良や誤セットが確実に防止される。
また、容器本体33Yのみをつかんでトナー容器32Yの着脱操作を無理なくできるために、装置本体奥側にトナー排出機構(トナー搬送管70とトナー排出口Bとのドッキング部である。)を配設することができる。
31 トナー補給装置(装着部)、
31a ベース板、 31a1 ガイドレール(滑合面)、
31a11 ガイド溝、 31a12 ガイド縁、 31c 位置決め部材、
32Y、32M、32C、32K トナー容器(剤収納容器)、
33Y 容器本体、
33a 先端面、 33b 突起、 33c ギア、
34Y 被保持部(キャップ)、
34a キャップ主部、 34b キャップカバー、
34c ホルダ(張り出し部)、 34c1、34c2 滑動部、
34d 口栓部材(開閉部材)、 34e パッキン、
34f 圧縮スプリング(付勢手段)、 34g 係合部、 34h 切欠部、
35 IDチップ、 37 シール材、
70 トナー搬送管(係合部材)、 70a トナー補給口、
73 保持部、 74 端子、
80 アーム対(付勢部材、第2の付勢部材)、
81 第1アーム、 82 第2アーム、
83 支軸、 84 トーションスプリング、
100 画像形成装置本体(装置本体)、
A 開口部、 B トナー排出口(補給口)。
Claims (18)
- トナー容器が着脱自在に設置されるトナー補給装置であって、
前記トナー容器は、
内部にトナーを収容する容器本体と、
前記容器本体の一端側に位置するとともに、トナー補給装置に保持される被保持部と、
前記被保持部に設けられるとともに、トナーを排出するトナー排出口と、
前記被保持部に設けられるとともに、当該トナー容器の着脱動作に連動して着脱方向に相対的に移動することで前記トナー排出口を開閉する開閉部材と、
を具備し、
前記トナー容器の前記被保持部を非回転で保持する保持部と、
前記容器本体に対して前記被保持部が先頭になるように前記トナー容器を前記保持部に向けて押し込む装着動作が操作者によってされるときに、前記トナー容器を前記保持部に向けて装着する方向に付勢する第1の付勢部材と、
前記第1の付勢部材によって前記保持部に向けて装着する方向への付勢がおこなわれる直前まで前記トナー容器を前記保持部から離脱する方向に付勢する第2の付勢部材と、
を備え、
前記トナー容器の装着動作において、前記第1の付勢部材によって前記保持部に向けて装着する方向への付勢が開始された後に前記開閉部材による前記トナー排出口の開放が開始されるように構成したことを特徴とするトナー補給装置。 - 前記第1の付勢部材及び前記第2の付勢部材は、前記トナー容器の装着動作に連動して前記被保持部を付勢することを特徴とする請求項1に記載のトナー補給装置。
- 前記被保持部が前記保持部から引き抜かれるように前記トナー容器の離脱動作が操作者によってされるときに、
前記第2の付勢部材は、前記トナー容器を前記保持部から離脱する方向に付勢して、
前記第1の付勢部材は、前記第2の付勢部材によって前記保持部から離脱する方向への付勢がおこなわれる直前まで前記トナー容器を前記保持部に向けて付勢する方向に付勢することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のトナー補給装置。 - 前記第1の付勢部材及び前記第2の付勢部材は、前記トナー容器の離脱動作に連動して前記被保持部を付勢することを特徴とする請求項3に記載のトナー補給装置。
- 前記トナー容器の離脱動作において、前記第2の付勢部材によって前記保持部から離脱する方向への付勢が開始された後に前記開閉部材による前記トナー排出口の閉鎖が開始されるように構成したことを特徴とする請求項3又は請求項4に記載のトナー補給装置。
- 前記第1の付勢部材と前記第2の付勢部材とは、支軸を介して一体的に設置されるとともにトーションスプリングによって当該支軸を中心にした回転方向の双方向に力を作用させるアーム対であることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載のトナー補給装置。
- 前記トナー容器は、前記被保持部の底部と側部とにそれぞれ滑動部を具備し、
前記トナー容器の着脱動作に連動して前記被保持部の前記滑動部が滑動する溝形状の滑合面を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載のトナー補給装置。 - 前記トナー容器の装着動作において、前記滑動部の滑動が開始された後に前記第1の付勢部材による前記保持部に向けて装着する方向への付勢とともに前記保持部への前記被保持部の位置決めが開始されて、前記滑動部の滑動が終了するのにともない前記保持部への前記被保持部の位置決めが終了することを特徴とする請求項7に記載のトナー補給装置。
- 前記トナー容器の装着動作に連動して前記開閉部材を押動して前記トナー排出口を開放するとともに当該トナー排出口に連通するトナー搬送管を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれかに記載のトナー補給装置。
- 前記トナー容器は、前記トナー搬送管によって押動される方向に抗する方向に前記開閉部材を付勢する付勢手段を備えたことを特徴とする請求項9に記載のトナー補給装置。
- 前記トナー容器は、前記容器本体の長手方向に沿って着脱されることを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれかに記載のトナー補給装置。
- 前記トナー容器は、前記容器本体の長手方向を水平方向として装着されることを特徴とする請求項11に記載のトナー補給装置。
- 前記トナー容器は、前記容器本体の周面上であって前記被保持部の近傍にギアを具備し、
前記ギアに噛合して当該ギアに回転駆動力を伝達する駆動ギアを備えたことを特徴とする請求項1〜請求項12のいずれかに記載のトナー補給装置。 - 前記トナー容器は、前記ギアに伝達された前記回転駆動力による前記容器本体の回転に連動して当該容器本体内に収容したトナーを前記被保持部に向けて搬送することを特徴とする請求項13に記載のトナー補給装置。
- 前記トナー容器は、前記容器本体の内周面に螺旋状の突起を備えたことを特徴とする請求項14に記載のトナー補給装置。
- 前記トナー容器は、前記容器本体内にトナーを収容したことを特徴とする請求項1〜請求項15のいずれかに記載のトナー補給装置。
- 前記トナー容器は、前記容器本体内にキャリアをさらに収容したことを特徴とする請求項16に記載のトナー補給装置。
- 請求項1〜請求項17のいずれかに記載のトナー補給装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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