JP4649240B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置では、一般的にトナーやキャリアと呼ばれる現像剤を用いて現像装置によりトナー像を形成して画像を形成している。トナーは画像形成とともに消費されるため、画像形成装置においてはトナーボトルやトナーカートリッジ等のトナーを収納するトナー容器を装置本体にセットし、トナー補給装置を用いてその容器から現像装置へトナーを補給している。

このようなトナー容器からトナーを順次現像装置に補給するトナー補給装置では、トナー容器内のトナーを完全に補給することは実質上不可能であり、トナーエンドと検知されても容器内に多少トナーが残留してしまう。残留トナーを減らすにはトナー容器のトナー排出口をできる限り大きくすることであるが、トナー排出口が大きいとトナー飛散の問題が発生し易い。

特開２００２−４６８４３号公報 特開２００４−３３３７０５号公報

ところで、上記したトナーを安定して補給することができ、しかもトナーエンド時におけるトナー容器内の残トナーを減らすことができるトナー補給方式として特許文献１，２に記載されているトレイ揺動方式が注目されている。このトレイ揺動方式は、トナー容器に揺動させ急停止させることによって収納しているトナーを慣性力で排出口に向けて移動させ、そして排出口は落下させることでトナーを無駄なく排出させることができる。

ところが、このトレイ揺動方式においてもトナーの流動性が悪化すると詰まり等によって供給不足になるため、トナー排出口の開口面積をできる限り大きくしてトナー排出量は多めに設定することが要望されている。

しかし、トナー容器においてトナー排出口の開口面積を大きくすればする程、トナー汚染の危険度が高く、特にトナー容器の装置本体への着脱時のトナー飛散やトナー毀れが発生し易い。このように、トナー容器においてトナーを安定して供給できるようにトナー排出口を大きく取ることと、トナー飛散等に汚染の発生を抑えることとは相反関係にあり、ともに満足させることは困難であった。

さらに、従来のトナー容器の装着前のトナー容器を触って誤ってトナー排出口を開けてしまうと、トナーこぼれ等の問題が発生することがある。かかる問題を防止するため、新品のトナー容器はシール部材等によってトナー排出口を封印しているものが多いが、この種の容器ではシールの剥がし忘れによる誤セットを生じやすいという問題もある。

本発明は、上記した従来の問題を解消し、剤排出口を大きく取って安定した剤供給を実現させても容器着脱時の剤汚染を抑制することができ、装着前の剤収納容器から現像剤が飛散されにくい画像形成装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、本発明は、電子写真プロセスに用いるトナーまたはキャリア、もしくはトナーとキャリアからなる現像剤が収納される剤収納容器と、該剤収納容器にはその底板に形成された現像剤の排出口と、該剤収納容器の画像形成装置本体への装着動作に追従して前記排出口を開放し、該剤収納容器の画像形成装置本体からの引き出し動作に追従して前記排出口を閉鎖するシャッタとが設けられている画像形成装置において、前記シャッタの開閉方向の左右側面に形成された係合凹部と、該係合凹部に係合可能な画像形成装置本体に設けられた係合ピンと、前記係合ピンと前記係合凹部とが係合した状態で、前記係合ピンが前記係合凹部からはずれないようにガイドするガイド溝とを有し、前記係合ピンは前記剤収納容器の幅方向に移動可能で、かつ互いに近づく方向への移動力が付勢されているともに、前記係合ピンの直径と前記係合凹部の最っも凹んだ位置から前記ガイド溝を形成する係合補助突起までの距離とが同じ長さに設定されており、前記剤収納容器が画像形成装置本体へ装着されると、前記係合ピンは前記剤収納容器の幅方向に移動して前記係合ピンの付勢された移動力によって前記係合ピンが前記係合凹部に係合されることを特徴とする画像形成装置を提案する。

なお、本発明は、前記底板が細長矩形に形成され、前記排出口が該底板の長手方向の一端側に設けられていると、効果的である。
さらに、本発明は、前記シャッタを隠す隠蔽手段が設けられていると、効果的である。

さらにまた、本発明は、前記隠蔽手段が前記シャッタと前記ガイド溝を覆い隠す目隠し板を備えていると、効果的である。

さらにまた、本発明は、前記目隠し板が前記シャッタと同時に開閉されると、効果的である。

本発明によれば、剤排出口を大きく取って安定した剤供給を実現させても容器着脱動作に連動してシャッタで排出口を確実に開閉でき、さらにシャッタ及びシャッタ開閉機構を触れにくくして不用意なシャッタの開放を防止することができる。

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、画像形成装置の一例であるカラープリンタを示す概略図である。ここに示した画像形成装置は、装置本体上部に像担持体としての中間転写ベルト１が配置されており、該中間転写ベルト１はローラ２，３に巻き掛けられ、その一方のローラが駆動ローラとして反時計方向に回転駆動することにより矢印方向に走行駆動される。中間転写ベルト１の下部走行辺には、第１ないし第４の作像ユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが対向配置されている。第１ないし第４の作像ユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、像担持体としてドラム状の感光体５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを有し、その各感光体上にマゼンタトナー像、シアントナー像、イエロートナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成される。

第１ないし第４の作像ユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、その像担持体上にトナー像を形成する構成とその作用は実質的に全て同一であるため、第１の作像ユニット４ａの感光体５ａにトナー像を形成する構成だけを説明する。この感光体５ａは図１における時計方向に回転駆動され、このとき帯電ローラ６によって像担持体表面が所定の極性に均一に帯電される。次いでその帯電面に、レーザ書き込みユニット７から出射する光変調されたレーザビームＬが照射される。これによって感光体５ａ上に静電潜像が形成され、その静電潜像が現像装置８によって例えばマゼンタトナー像として可視像化される。このようにして形成されたマゼンタトナー像は、感光体５ａと中間転写ベルト１を挟んで配置された転写ローラ９にトナーと逆極性の電圧が印加され、これによって感光体５ａ上のマゼンタトナー像が中間転写ベルト１上に転写される。中間転写ベルト１に転写されず、感光体５ａ上に残された転写残トナーは、クリーニング装置１０によって除去される。

全く同様にして、第２ないし第４の作像ユニット４ｂ，４ｃ，４ｄの感光体５ｂ，５ｃ，５ｄ上にシアントナー像、イエロートナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成され、これらのトナー像がマゼンタトナー像の転写された中間転写ベルト１上に順次重ね合されて転写される。このようにして中間転写ベルト１上に形成された４色のトナー像はベルト走行に伴って図１の右端のローラ２と対向する２次転写ローラ１１が設けられた２次転写部へ移動する。

一方、装置本体の下部には給紙部１２が設けられ、該給紙部１２から給紙手段１３によって例えば転写紙より成る記録材Ｐが矢印方向に給送される。給紙された記録材Ｐは，レジストローラ１４に突き当てられた後，記録材に正しくトナー像が転写されるタイミングで中間転写ベルト１の２次転写部へ送り込まれる。そして，２次転写ローラ１１に対し中間転写ベルト１上のトナーと逆極性の電圧が印加され、これによって中間転写ベルト１上に重ね転写されたトナー像が記録材Ｐ上に転写される。トナー像が転写された記録材Ｐは、上方へ搬送されて定着装置１５を通過し、トナー像が定着された後、排紙ローラ１６を介して装置本体上面の排紙部１７に排出される。また、２次転写後、記録材Ｐに転写されなかった転写残トナーはローラ３と中間転写ベルト１を挟んで配置されたベルトクリーニング装置１８に除去される。

各現像装置８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄに補給するトナーを収納した現像剤容器としてのトナーカートリッジ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが排紙部１７と中間転写ベルト１の間に設けられたセット部に装着されている。このセット部は、図２に示すように、細長の長方体に形成したトナーカートリッジ２０をその長手方向に沿って装置本体に設けた挿入口１９から挿入する。そして、本発明ではトナーカートリッジ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄから各現像装置８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄへのトナー補給装置にトレイ揺動方式を採用しており、次に図３を用いてトレイ揺動方式の原理について説明する。

図３において、トレイ揺動方式は、支持台７０にコロ６６を介して矢印Ｂ−Ｃ方向に移動可能な揺動トレイ５０に、底板にトナー排出口２１を形成したトナーカートリッジ２０を固定する。揺動トレイ５０の支持台７０は収縮バネ５１が固定され、揺動トレイ５０を矢印Ｃ方向に引きつけている。カム５２は支持台７０に支持されており、矢印Ａ方向に回転することで、第１ステップとして図３に示すように、揺動トレイ５０が矢印Ｂ方向へ移動し収縮バネ５１が伸ばされ、第２ステップとして図４に示すように、カム５２の天頂が通過した時点で開放され、揺動トレイ５０が収縮バネ５１の力で矢印Ｃ方向に加速しながら移動する。第３ステップとして、トナーカートリッジ２０が固定された揺動トレイ５０はあるスピードで支持台７０に衝突して止まる。このとき、トナーカートリッジ２０の急激な減速によりトナーカートリッジ２０のＣ方向とＢ方向の加速度に大きな差が生ずるため、内部のトナーは慣性力によりＣ方向へ移動してトナー排出口２１から排出される。そして、排出されたトナーは図示していない移送手段によって現像装置８に補給される。

このようにしてトナーをトナーカートリッジ２０から排出するトレイ揺動方式では、揺動トレイ５０にトナーカートリッジ２０をセットしたとき、そのトナーカートリッジ２０を確実に揺動トレイ５０にロックすること、同時にトナーカートリッジ２０のトナー排出口２１を開放して揺動トレイ５０の開口５３に連通させ、トナー補給可能な状態にすることが必要である。

次に、トレイ揺動方式に使用するトナーカートリッジ２０について説明すると、トナーカートリッジ２０は図５に示すように、例えば塩化ビニル等から作られた軟質の透明材を略直方体状に膨らむ容器本体２２と、該容器本体２２の底部に取り付けられる硬質な底板部材２３とで構成されている。容器本体２２は、図６に示すように、その底部、すなわち底板部材２３と対向する面における長手方向一端側にトナー排出口２１が形成された排出口部材２４が固着され、他端には底板部材２３に係止する係止爪２６を備えた係止部材２５が固着されている。トナー排出口２１が形成されている排出口部材２４は、樹脂製の薄板部材であって、トナー排出口２１の周囲には装着溝に嵌合されたＯリング２７が設けられている。また、排出口部材２４の左右側部、すなわち長手方向に平行な側部にはトナー排出口２１を開閉するシャッタ３０をスライド可能に案内するための案内溝（図示せず）が形成されている。

シャッタ３０は、その鉤状部（図示せず）が案内溝に嵌合することにより、図６（ａ），（ｂ）の矢印Ｄ方向にスライド移動可能であり、このときシャッタ３０がＯリング２７に接する位置ではある程度の摺接抵抗を受け、その移動にある程度の力が必要となっている。また、シャッタ３０の左右側部には後述する係合ピン５５が係合する係合凹部３１が形成されている。

上記底板部材２３には、図５に示すように、容器本体２２の排出口部材２４が嵌合する嵌合部３２と、容器本体２２の係止爪２６が係止される係止部３３と、トナーカートリッジ２０の着脱操作時に把持する取っ手部３４とが設けられている。嵌合部３２は排出口部材２４が合致して嵌り込む凹部であり、この嵌合部３２にはトナー排出口２１の一部を構成する開口と、シャッタ３０を覆う目隠し板３５が設けられている。この目隠し板３５は、図７及び図８に示すように、例えば金属製薄板からなり、底板部材２３にシャッタ３０と同方向のトナー容器の長手方向にスライド可能に取り付けられ、スプリング３６によって常時閉じ方向の弾性力が付勢されていることにより、通常閉じ位置に保持されている。また、取っ手部３４には押し下げると、後述するロック爪を解除する作動板３７が設けられている。

装置本体に挿入されるトナーカートリッジ２０が固定される揺動トレイ５０には、図９に示すように、その開口５３近くの底面両側にそれぞれ係合部材としての係合ピン５５がトレイの幅方向に延びる達磨状の案内孔５４に装着されている。この各係合ピン５５は、スプリング５６の両端に固定されており、トレイの幅方向に移動可能であるとともに、スプリング５６によって互いに近づく方向への弾性力が付勢されている。

係合ピン５５は、トナーカートリッジ２０が装着されたとき、シャッタ３０の両側に設けられている係合凹部３１に係止され、これにてトナーカートリッジ２０の着脱に応じてシャッタ３０の自動開閉を行うように構成している。このとき、係合ピン５５が係合凹部３２から逃げないようにその軌道が底板部材２３に設けられたガイド溝３８によってガイドされている。

次に、トナーカートリッジ２０を装置本体に装着したときの作動態様について説明すると、ユーザーがトナーカートリッジ２０を挿入口１９から装置本体内に挿入して揺動トレイ５０に装着する。このとき、トナーカートリッジ２０は底板部材２３だけが硬質な材料から作られているので、この底板部材２３の両側が揺動トレイ５０に設けたガイド壁６０に案内されてスムースに挿入される。トナーカートリッジ２０が正規の位置にセットされる寸前において、トナーカートリッジ２０の動作に追随してトナー排出口２１が自動的に開放される。

この開放動作について図１０を用いて説明する。なお、図１０ではトナーカートリッジ２０を下から見た状態を示す説明図である。
図１０（ａ）において、トナーカートリッジ２０が所定位置近くまで挿入されると、揺動トレイ５０に設けた係合ピン５５が底板部材２３に設けられたガイド溝３８に入り込む。このとき、係合ピン５５はスプリング５６によってガイド溝３８の内側壁面に沿う方向に付勢され、トナーカートリッジ２０の移動に対して相対的に移動する。すなわち、トナーカートリッジ２０が矢印Ｄ方向に移動することで、係合ピン５５が矢印Ｄ’方向に相対的に移動する。ガイド溝３８には係合ピン５５を外側へシフトさせる傾斜面３９が形成され、傾斜面３９が係合ピン５５に接すると、図１０（ｂ）に示すように、係合ピン５５が外側に移動する。そして、傾斜面３９の終点位置にはガイド溝３８の外側壁面に係合補助突起４０が形成され、係合ピン５５が傾斜面３９を越えると、図１０（ｃ）に示すように、係合ピン５５がスプリング５６によって内側への移動力が付勢されているとともに、係合補助突起４０に当たって確実にシャッタ３０の係合凹部３１に係合する。この係合によってトナーカートリッジ２０の移動が続いているにも拘らずシャッタ３０の移動が停止され、これによってシャッタ３０が開き始め、やがてトナー排出口２１が開放される。なお、ガイド溝３８の溝幅ｗは図１０（ｄ）に示すように、係合凹部３１に係合した係合ピン５５が抜けることができない幅に設定することが好ましい。さらに、係合ピン５５を指で操作できると、シャッタ３０が移動してトナー排出口２１が開放されるので、上記ガイド溝３８の幅ｗは指が入らない幅、例えば１０ｍｍ以下、好ましくは４ｍｍ〜６ｍｍ程度にすることが好ましい。

また、上記目隠し板３５はトナーカートリッジ２０の移動によってスプリング３６の作用に抗して係合ピン５５に押され、シャッタ３０と同時に開放される。このとき、係合ピン５５は係合凹部３１に嵌る前に目隠し板３５を押すので、目隠し板３５がシャッタ３０より僅かに先行して開放され、トナーカートリッジ２０が正規の位置に装着されると、シャッタ３０及び目隠し板３５が完全に開放される。この目隠し板３５はシャッタ３０のみならずガイド溝３８も隠すので、上記ガイド溝３８の幅ｗは指が入らない幅にすることと相俟ってユーザーが不用意に係合凹部３１からシャッタ３０を動かすことがしにくいように構成している。

さらに、トナーカートリッジ２０が正規の位置に装着されると、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、取っ手部３４に設けたロック爪４１に揺動トレイ５０に設けた挿入板５７が取っ手部３４内には入り込む。この挿入板５７の挿入により、樹脂材料から作られたロック爪４１は自身の弾性によって挿入板５７に設けた係止孔５８に係止される。これにて、トナーカートリッジ２０がロックされ、揺動トレイ５０が振動されても該トレイからトナーカートリッジ２０が外れることがない。

なお、係合ピン５５はトナーカートリッジ２０の装着時において、ガイド溝３８の壁面に接して回転するのでトナーカートリッジの移動に対して大きな負荷を与えるおそれはない。

次に、トナーカートリッジ２０が空になって取り出すときにはユーザーが装置本体のセット部を現出させ、取っ手部３４を掴んで手前に引き出す。このとき、取っ手部３４を掴むとほぼ自動的に作動板３７を指で押すため、図１１（ｃ）に示すように、係止孔５８に係止されているロック爪４１が解除され、トナーカートリッジ２０を引き出すことができる。そして、トナーカートリッジ２０を引き出すと、シャッタ３０が閉じ始め、シャッタ３０は係合凹部３１に係合されている係合ピン５５が係合補助突起４０の位置まで戻るとトナー排出口２１を完全に閉じる。そして、シャッタ３０がトナー排出口２１を閉じた後、係合ピン５５が係合凹部３１から抜ける。したがって、トナーカートリッジ２０は引き出すときにはトナー排出口２１が完全に閉じており、交換時のトナー飛散やトナー漏れが生ずる恐れがない。

なお、上記実施形態ではトナーを補給する剤補給装置について説明したが、本発明はキャリアの補給、さらにはトナーとキャリアが混合された現像剤の補給にも適用することができるものである。

本発明に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 本発明に係る画像形成装置のトナーカートリッジのセット部を示す斜視説明図である。 本発明に係るトナーカートリッジからのトナー排出方法を説明する説明図である。 本発明に係るトナーカートリッジからのトナー排出方法を説明する説明図である。 本発明に係るトナーカートリッジの全体構成を示す斜視図である。 図５のトナーカートリッジの容器本体を示し、（ａ）が底面図、（ｂ）が側面図である。 図５のトナーカートリッジの底板部材を示す平面図である。 図５のトナーカートリッジの底板部材を示す底面図である。 揺動トレイを示す平面図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）及び（ｄ）はトナーカートリッジ装着時のシャッタの開放時の動きを示す説明図である。 （ａ），（ｂ）及び（ｃ）はトナーカートリッジ装着時のロック動作を説明する説明図である。

符号の説明

８ 現像装置
２０ トナーカートリッジ
２１ トナー排出口
２２ 容器本体
２３ 底板部材
３０ シャッタ
３１ 係合凹部
３８ ガイド溝
５５ 係合ピン

Claims (5)

1. 電子写真プロセスに用いるトナーまたはキャリア、もしくはトナーとキャリアからなる現像剤が収納される剤収納容器と、該剤収納容器にはその底板に形成された現像剤の排出口と、該剤収納容器の画像形成装置本体への装着動作に追従して前記排出口を開放し、該剤収納容器の画像形成装置本体からの引き出し動作に追従して前記排出口を閉鎖するシャッタとが設けられている画像形成装置において、
   前記シャッタの開閉方向の左右側面に形成された係合凹部と、
   該係合凹部に係合可能な画像形成装置本体に設けられた係合ピンと、
   前記係合ピンと前記係合凹部とが係合した状態で、前記係合ピンが前記係合凹部からはずれないようにガイドするガイド溝とを有し、
   前記係合ピンは前記剤収納容器の幅方向に移動可能で、かつ互いに近づく方向への移動力が付勢されているともに、前記係合ピンの直径と前記係合凹部の最っも凹んだ位置から前記ガイド溝を形成する係合補助突起までの距離とが同じ長さに設定されており、
   前記剤収納容器が画像形成装置本体へ装着されると、前記係合ピンは前記剤収納容器の幅方向に移動して前記係合ピンの付勢された移動力によって前記係合ピンが前記係合凹部に係合されることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記底板が細長矩形に形成され、前記排出口が該底板の長手方向の一端側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記シャッタを隠す隠蔽手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記隠蔽手段が前記シャッタと前記ガイド溝を覆い隠す目隠し板を備えていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記目隠し板が前記シャッタと同時に開閉されることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。

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