JP5504776B2 - トナー補給装置及び画像形成装置 - Google Patents
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しかし、画像形成装置によってトナーの補給手段は、様々有り、通常は、画像形成装置本体の前扉を開き、現像装置と共に取り外し入れ替えることもある。また、画像形成装置本体の前扉を開き、直接トナーの補給ボックスにユーザーがトナーを補給する場合がある。しかしながら、最近は、トナー補給容器をユーザーが、画像形成装置に装着するようになっている画像形成装置が増えている。
ただ、新しいトナー収納容器の装着のタイミング、装着手段が様々であり、また、トナー補給容器の挿入する場所も様々であり、ユーザー、特に、車椅子に乗っているような障害を有するユーザーについて、全く考慮されていないのが実状である。
剤収納容器が装置本体にセットされると、該本体側に設置されたノズルと嵌合する画像形成装置において、前記ノズルから補給部までの剤搬送路の途中に、剤の有無を検出する検知窓と検知センサを有する検出部を設け、該検出部の前記検知窓の内壁を傾斜させた画像形成装置が開示されている。又、特許文献3では、回転する支持体と、該支持体を回転させるモータと、該支持体により着脱可能に支持されて回転するトナー容器と、前記トナー容器の回転駆動状態を計測して検出する検出手段と、該検出手段による検出結果に基づいて前記トナー容器内のトナー残量を判定する制御手段と、を有するトナー補給装置が開示されている。しかし、いずれも、トナーボトルから排出された後の搬送経路内で重力を用いてトナー排出性を改善することが触れられているが、トナーボトル部での排出性改善について記載されたものは無い。
本発明のトナー補給装置は、像担持体上の潜像を現像装置でトナー像を形成する画像形成装置に、トナーを補給するトナー収納容器であって、現像装置とは別に、画像形成装置に対して独立して着脱可能であって、トナー収納容器自身又は内部に設けられている搬送部材が回転して、トナー収納容器内のトナーをトナー排出口まで搬送して、現像装置にトナーを補給するトナー収納容器を備えるトナー補給装置において、前記トナー収納容器が、前記トナー補給装置のトナー収納容器ガイド部に装着され、前記トナー収納容器がトナーを補給するトナー排出口が端部付近に配置しており、その端部が下向きになり、かつ、画像形成装置本体に傾斜して装着されていて、前記トナー排出口のある端部から画像形成装置本体に設けられるトナー収納容器挿入口へ装着する場合、前記トナー補給装置は、前記トナー収納容器挿入口が低くなるような傾斜を有し、該傾斜の角度θとトナー収納容器及び前記トナー収納容器ガイド部の摩擦係数をμとした場合、μcosθ>sinθを満たす関係を有することを特徴とする。
また、本発明のトナー補給装置は、さらに、前記トナー収納容器が、画像形成装置が配置されている接地面に対して、傾斜する角度が5°以上で装着されていることを特徴とする。
また、本発明のトナー補給装置は、さらに、前記トナー収納容器は、長手方向の中心位置が700mm以下の高さにあり、かつ、前記トナー収納容器挿入口が画像形成装置設置面から700mm以上の高さにあるように傾斜して装着されていることを特徴とする。
また、本発明のトナー補給装置は、さらに、前記トナー収納容器は、長手方向の中心位置が1170mm以上の高さにあり、かつ、前記トナー収納容器挿入口が画像形成装置設置面から1170mm以下の高さにあるように傾斜して装着されていることを特徴とする。
また、本発明のトナー補給装置は、さらに、前記トナー収納容器及び前記トナー収納容器ガイド部の摩擦係数は約0.4〜0.5のときに、前記傾斜の角度θが5〜27°の範囲にあることを特徴とする。
また、本発明のトナー補給装置は、さらに、前記トナー収納容器の長手方向の中心位置が700mm未満又は1170mmを越える高さに設置される場合、前記トナー収納容器挿入口が700〜1170mmの範囲に入るように前記トナー収納容器ガイド部を傾斜させて保持することを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、像担持体上の潜像をトナーで顕像化してトナー像を形成する電子写真方式の画像形成装置において、前記画像形成装置は、上記のいずれかに記載のトナー補給装置を備えることを特徴とする。
本発明のトナー補給装置では、トナー収納容器は画像形成装置内でトナー収納容器の排出口が低くなるように傾斜してセットされるので、トナー収納容器内のトナーが重力で排出口付近に集まってトナーの排出が促進され、トナー残量が少なくすることができる。また、画像形成装置本体内でトナー収納容器の高さを所定の高さにすることで、ユーザーの操作性を改善することができる。
図1は、本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
画像形成装置は、その内部の略中央に中間転写ベルト51を備えている。中間転写ベルト51は、ポリイミドやポリアミド等の耐熱性材料からなり、中抵抗に調整された基体からなる無端状ベルトで、4つのローラ531、532、533、534に掛け回して支持され、図中矢印A方向に回転駆動される。中間転写ベルト51の下方にはイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色トナーに対応した4つの作像ユニットが中間転写ベルト51のベルト面に沿って並んでいる。
帯電装置10は、帯電部材として導電性芯金の外側に中抵抗の弾性層を被覆して構成される帯電ローラを備える。帯電ローラは、図示しない電源に接続されており、所定の電圧が印加される。帯電ローラは、感光体3に対して微小な間隙をもって配設される。この微小な間隙は、例えば、帯電ローラの両端部の非画像形成領域に一定の厚みを有するスペーサ部材を巻き付けるなどして、スペーサ部材の表面を感光体3表面に当接させることで、設定することができる。また、帯電ローラは、感光体に接触させずに、近接させても良い。ローラ形状であり、感光体3に近接している部分で、放電して、感光体3を帯電させることができる。また、非接触にすることで、帯電ローラの転写残トナーによる汚れの発生を抑えることができる。
また、帯電ローラには、帯電ローラ表面に接触してクリーニングする帯電クリーナローラ13が設けられている。
現像装置40は、感光体3と対向する位置に、内部に磁界発生手段を備える図示しない現像スリーブが配置されている。現像スリーブの下方には、図示しないトナーボトルから投入されるトナーを現像剤と混合し、攪拌しながら現像スリーブへ汲み上げるための図示しない2つのスクリューが備えられている。現像スリーブによって汲み上げられるトナーと磁性キャリアからなる現像剤は、図示しないドクターブレードによって所定の現像剤層の厚みに規制され、現像スリーブに担持される。現像スリーブは、感光体3との対向位置において同方向に移動しながら、現像剤を担持搬送し、トナーを感光体3の潜像面に供給する。
潤滑剤塗布装置30は、固定されたケースに収容された固形潤滑剤と、固形潤滑剤に接触して潤滑剤を削り取り、感光体3に塗布するブラシローラとブラシローラで塗布された潤滑剤を均す潤滑剤塗布ブレードを備える。固形潤滑剤は、直方体状に形成されており、加圧バネによってブラシローラ側に付勢されている。固形潤滑剤はブラシローラによって削り取られ消耗し、経時的にその厚みが減少するが、加圧バネで加圧されているために常時ブラシローラに当接している。ブラシローラは、回転しながら削り取った潤滑剤を感光体3表面に塗布する。
ブラシローラのブラシ繊維の太さは、3〜8デニールが好ましく、ブラシ繊維の密度は2万〜10万本/inch2が好ましい。ブラシ繊維の太さが細すぎると、ブラシローラが感光体3表面に当接したときに毛倒れを起こしやすくなり、逆にブラシ繊維が太すぎると繊維の密度を高くすることができなくなる。また、ブラシ繊維の密度が低いと感光体3表面に当接するブラシ繊維の本数が少ないため、潤滑剤を均一に塗布することができず、逆にブラシ繊維の密度が高すぎると繊維と繊維の隙間が小さくなり、掻き取った潤滑剤の粉体の付着量が減るため、塗布量が不足してしまう。
そこで、毛倒れを起こしにくくするためのブラシ繊維の太さと、潤滑剤の均一な塗布を効率的に行うことができるブラシ繊維の密度とを有する、上記設定範囲のブラシローラとする。
中間転写ベルト51を挟んで、各感光体3と対向する位置には、感光体3上に形成されたトナー像を中間転写ベルト51上に一次転写する一次転写ローラ52がそれぞれ配置されている。一次転写ローラ52は、図示しない電源に接続されており、所定の電圧が印加される。
中間転写ベルト51の支持ローラ531で支持された部分の外側には、二次転写後の中間転写ベルト51の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置55が設けられている。
二次転写部の上方には、記録紙上のトナー像を記録紙に半永久的に定着させる定着装置70が備えられている。定着装置70は、定着ローラ71と、これに対向し、圧接して配置される、内部にハロゲンヒータを有する加圧ローラ72とから構成されている。この他に、定着ローラ71の代わりに、図示しないが、内部にハロゲンヒータを有する加熱ローラ及び定着ローラに巻き掛けられた無端の定着ベルトを用いても良い。
画像形成装置の下部には、記録紙を載置し、二次転写部に向けて記録紙を送り出す給紙装置60が備えられている。
ここで、本発明のトナー補給装置48は、画像形成装置1の筐体又は側板等の画像形成装置本体に設けられているトナー収納容器49を挿入する入口となるトナー収納容器挿入口(以下、「挿入口」と記す。)101に対して挿入される。また、トナー補給装置48は、トナーを収納しているトナー収納容器(補給用トナーボックス)49を装着するトナーボトルガイド部(以下、「ガイド部」と記す。)482、ガイド部482を操作するためのガイド取手483、ガイドを傾斜した位置で保持するガイド位置保持手段484とを備えている。
図2に示すように、図示しないトナー収納容器49を左側からの矢印で示す挿入方向で、画像形成装置1の本体に設けられる挿入口101へ挿入する。
本発明のトナー補給装置48に装着されるトナー収納容器49は、装着される画像形成装置1で、トナーが補給される現像装置40とは独立して、全く別個に着脱可能にしている。図1に示すように、現像装置40とトナー収納容器49とは隣接することもなく、別の位置に配置されている。トナー収納容器49を現像装置40とは独立して、全く別個に着脱可能にすることで、画像形成装置1の本体は複雑化するが、プロセスカートリッジ2、画像形成装置1の小型化、設計の自由度は大きくなる。また、多くのトナーを補給するように設計することが可能になり、メンテナンスする時期の間隔を長くすることで、画像形成装置1のランニングコストを下げることができる。
図3は、本発明のトナー補給装置であって、トナー収納容器が傾斜して装着される機構を示している。
(a)では、トナー収納容器49を装着していない通常の状態を示している。一方、(b)では、トナー収納容器49を挿入する状態、または、水平状態で装着した後で傾斜させた状態を示している。本発明のトナー補給装置48は、トナー収納容器49を傾斜させるために、ガイド部482全体をガイド取手483で傾斜させて、ガイド位置保持手段484で保持して、トナー収納容器49を傾斜させておくようにする。
長さ500mm、直径φ60mm、ピッチ50mmで乗数2のスパイラルのみを持つトナー収納容器49にトナーを、600g充填したおいた。このトナー収納容器49の排出口491側を下側にして、トナー収納容器49の角度を所定の値に振ったものについてトナーの排出実験を行いトナー残量を確認した。トナー残量の結果を表1に示す。
その結果、高さ700mm〜1220mmが操作しやすい高さであることが判った。これより、トナー交換の操作を高さ700mm〜1170mmの範囲で実施可能であれば車椅子ユーザー及び健常者ユーザーにとってトナー収納容器49交換操作のユーザビリティが高まる事がわかる。
しかしながら、生産性が低く、低速のプリント枚数を有する画像形成装置では、小型化が進み、高さ700mmに満たない位置に、トナー収納容器49の補給位置である挿入口101を設置する場合もある。その一方で、生産性が高く、高速のプリント枚数を有する画像形成装置では、大型の感光体3、現像装置40等を搭載しているので、トナー収納容器49の補給位置が1170mmを超えた高さに補給位置である挿入口101を設置する場合もある。
図4は、本発明のトナー補給装置であって、トナー収納容器を画像形成装置本体に傾斜して装着する状況を示している。
したがって、トナー収納容器49を排出口491のある端部から画像形成装置1本体に設けられる挿入口101へ装着する場合は、トナー収納容器49は、長手方向の中心位置が700mm以下の高さにあり、かつ、挿入口101が画像形成装置1の設置面から700mm以上の高さにあるように傾斜して装着されることで、車椅子ユーザー等がトナー収納容器49を画像形成装置1本体に容易に装着できる。
図5は、本発明のトナー補給装置であって、トナー収納容器を画像形成装置本体に傾斜して装着する他の状況を示している。
一方、トナー収納容器49を排出口491のある端部と反対の端部から画像形成装置1本体に設けられる挿入口101へ装着する場合、トナー収納容器49は、長手方向の中心位置が1170mm以上の高さにあり、かつ、挿入口101が画像形成装置1の設置面から1170mm以下の高さにあるように傾斜して装着されることで、健常者等がトナー収納容器49を画像形成装置1本体に容易に装着できる。
本発明のトナー補給装置48では、画像形成装置1内に装着されるトナー収納容器49の高さが、700〜1170mmの間に存在しない画像形成装置1では、操作性を改善したトナー補給装置48を提供する。
なお、トナー収納容器49の存在する高さとは、画像形成装置1の接地面からトナー収納容器49の長手方向中心位置の高さとする。
図4、5のように傾斜をつけることでトナー収納容器49の高さが700〜1170mmの外にあってもユーザーは、700〜1170mmの間でトナー収納容器49の操作できるようになるため操作性が改善される。しかしながら、図4のようにトナー収納容器49の挿入口101に向かって低くなるように傾斜のついたトナー補給機構48において急な傾斜がついている場合には、トナー収納容器49を画像形成装置1に挿入している途中で手を離すとトナー収納容器49が自重で落下してしまう危険性がある。
これを防ぐためにはトナー収納容器49と画像形成装置1本体との摩擦係数をμとした際にμcosθ>sinθを満たす傾斜の角度θにする必要がある。これによって、トナー収納容器49を傾斜しているトナー補給機構48に挿入したときに、自重で急激にガイド板482を滑って落下するのを防止することができる。
101 挿入口
2 プロセスカートリッジ
3 感光体
4 露光装置
10 帯電装置
20 クリーニング装置
30 潤滑剤塗布装置
40 現像装置
48 トナー補給装置
482 ガイド部
483 ガイド取手
484 ガイド位置保持手段
49 トナー収納容器
491 トナー排出口
50 転写装置
51 中間転写ベルト
52 一次転写ローラ
531、532、533、534 支持ローラ
54 二次転写ローラ
55 中間転写ベルトクリーニング装置
60 給紙装置
61 給紙ユニット
62 給紙ローラ
63 レジストローラ
64 排紙ローラ
65 排紙ストック部
70 定着装置
Claims (7)
- 像担持体上の潜像を現像装置でトナー像を形成する画像形成装置に、トナーを補給するトナー収納容器であって、現像装置とは別に、画像形成装置に対して独立して着脱可能であって、
トナー収納容器自身又は内部に設けられている搬送部材が回転して、トナー収納容器内のトナーをトナー排出口まで搬送して、現像装置にトナーを補給するトナー収納容器を備えるトナー補給装置において、
前記トナー収納容器が、前記トナー補給装置のトナー収納容器ガイド部に装着され、
前記トナー収納容器がトナーを補給するトナー排出口が端部付近に配置しており、その端部が下向きになり、かつ、画像形成装置本体に傾斜して装着されていて、前記トナー排出口のある端部から画像形成装置本体に設けられるトナー収納容器挿入口へ装着する場合、
前記トナー補給装置は、前記トナー収納容器挿入口が低くなるような傾斜を有し、該傾斜の角度θとトナー収納容器及び前記トナー収納容器ガイド部の摩擦係数をμとした場合、μcosθ>sinθを満たす関係を有する
ことを特徴とするトナー補給装置。 - 請求項1に記載のトナー補給装置において、
前記トナー収納容器が、画像形成装置が配置されている設置面に対して、傾斜する角度が5°以上で装着されている
ことを特徴とするトナー補給装置。 - 請求項1又は2に記載のトナー補給装置において、
前記トナー収納容器は、長手方向の中心位置が700mm以下の高さにあり、かつ、
前記トナー収納容器挿入口が画像形成装置設置面から700mm以上の高さにあるように傾斜して装着されている
ことを特徴とするトナー補給装置。 - 請求項1又は2に記載のトナー補給装置において、
前記トナー収納容器は、長手方向の中心位置が1170mm以上の高さにあり、かつ、
前記トナー収納容器挿入口が画像形成装置設置面から1170mm以下の高さにあるように傾斜して装着されている
ことを特徴とするトナー補給装置。 - 請求項1ないし4のいずれかに記載のトナー補給装置において、
前記トナー収納容器及び前記トナー収納容器ガイド部の摩擦係数は約0.4〜0.5のときに、
前記傾斜の角度θが5〜27°の範囲にある
ことを特徴とするトナー補給装置。 - 請求項1ないし5のいずれかに記載のトナー補給装置において、
前記トナー収納容器の長手方向の中心位置が700mm未満又は1170mmを越える高さに設置される場合、前記トナー収納容器挿入口が700〜1170mmの範囲に入るように前記トナー収納容器ガイド部を傾斜させて保持する
ことを特徴とするトナー補給装置。 - 像担持体上の潜像をトナーで顕像化してトナー像を形成する電子写真方式の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、請求項1ないし6のいずれかに記載のトナー補給装置を備える
ことを特徴とする画像形成装置。
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