<第1の実施形態>
まず、図1を用いて画像形成装置としてのカラープリンター1の全体の構成について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係るカラープリンターの構成の概略を示す模式図である。
カラープリンター1は、箱型形状のプリンター本体2を備えており、プリンター本体2の下部には転写紙(図示せず)を収納した給紙カセット3が設けられ、プリンター本体2の上端には排紙トレイを兼ねる上面カバー4が開閉可能に設けられている。
プリンター本体2の上部には、像担持体としての中間転写ベルト5が複数のローラー間に架設され、中間転写ベルト5の下方には、レーザー・スキャニング・ユニット(LSU)で構成される露光器10が配置され、中間転写ベルト5の下部に沿って複数の画像形成部6が設けられている。各画像形成部6は、例えば、イエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色に対応して設けられている。各画像形成部6には、感光体ドラム7が回転可能に設けられており、感光体ドラム7の周囲には、帯電器8と、現像器11と、一次転写部12と、クリーニング装置13と、除電器14とが、一次転写のプロセス順に配置されている。
現像器11の下部には一対の攪拌ローラー15が設けられ、攪拌ローラー15の上方には磁気ローラー16が設けられ、磁気ローラー16の上方には現像ローラー17が設けられている。現像器11の上方にはトナー容器としてのトナーコンテナ18が設けられており、トナーコンテナ18から現像器11へとトナーが供給されるようになっている。このトナーコンテナ18の詳細については後述する。
プリンター本体2の一側(図面上右側)には、転写紙の搬送経路20が設けられている。搬送経路20の上流端には給紙部21が設けられ、搬送経路20の中流部には中間転写ベルト5の一端(図面上右端)に二次転写部22が設けられ、搬送経路20の下流部には定着部23が設けられ、搬送経路20の下流端には排紙口24が設けられている。
次に、このような構成を備えたカラープリンター1の画像形成動作について説明する。
カラープリンター1に電源が投入されると、各種パラメータ−が初期化され、定着部23の温度設定等の初期設定が実行される。そして、カラープリンター1に接続されたコンピューター等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、以下のようにして画像形成動作が実行される。
まず、帯電器8によって感光体ドラム7の表面が帯電された後、露光器10からのレーザー光(矢印P参照)により感光体ドラム7に対して画像データに対応した露光が行われ、感光体ドラム7の表面に静電潜像が形成される。次に、この静電潜像を、現像器11がトナーにより対応する色のトナー像に現像する。このトナー像は、一次転写部12において中間転写ベルト5の表面に一次転写される。以上の動作を各画像形成部6が順次繰り返すことによって、中間転写ベルト5上にフルカラーのトナー像が形成される。なお、感光体ドラム7上に残留したトナー及び電荷は、クリーニング装置13及び除電器14によって除去される。
一方、給紙部21によって給紙カセット3又は手指しトレイ(図示せず)から取り出された転写紙は、上記した画像形成動作とタイミングを合わせて二次転写部22へと搬送され、二次転写部22において、中間転写ベルト5上のフルカラーのトナー像が転写紙に二次転写される。トナー像を二次転写された転写紙は、搬送経路20を下流側へと搬送されて定着部23に進入し、この定着部23において転写紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された転写紙は、排紙口24から上面カバー4に排出される。
次に、主に図2〜図5を用いて、トナーコンテナ18について説明する。以下、説明の便宜上、図2における左手前側をトナーコンテナ18の正面側として説明する。図2は、本発明の第1の実施形態に係るカラープリンターにおいて、蓋部材を容器本体に溶着する前のトナー容器を示す正面側からの斜視図である。図3は、本発明の第1の実施形態に係るカラープリンターにおいて、蓋部材を容器本体に溶着する前のトナー容器を示す背面側からの斜視図である。図4は、本発明の第1の実施形態に係るカラープリンターにおいて、搬送スクリューを示す斜視図である。図5は、本発明の第1の実施形態に係るカラープリンターにおいて、攪拌パドルを示す斜視図である。
トナーコンテナ18は、プリンター本体2の上面カバー4(図1参照)の下方に設けられた装着部(図示せず)に着脱可能に装着されている。そして、トナーを使い切った時には、上面カバー4を開放し、プリンター本体2の上方からトナーコンテナ18を着脱することで、トナーコンテナ18を交換できるようになっている(図1の二点鎖線参照)。
図2に最も良く示されるように、トナーコンテナ18は、前面に開口部25が設けられた容器本体26と、容器本体26の開口部25を閉止する蓋部材27と、を備えている。
容器本体26は、前後方向に沿って細長の形状を成しており、容器本体26には、トナーが収容されている。このトナーは、例えば磁性トナー及びキャリアにより構成される2成分現像剤である。容器本体26の左下端部にはスクリュー用湾曲面31が形成され、スクリュー用湾曲面31の右上方には、パドル用湾曲面32が形成されている。
図3に示されるように、容器本体26の後壁33の左下端部(図面上、右下端部)には、スクリュー用穴部34が穿設され、スクリュー用穴部34の右上方(図面上、左上方)には、パドル用穴部35が穿設されている。
容器本体26の底壁36の後部には、排出口37が穿設されている。排出口37は、トナーコンテナ18をプリンター本体2に装着していない状態において、スライド式のシャッター(図示せず)により閉止されている。そして、トナーコンテナ18がプリンター本体2に装着されるのに連動してシャッターがスライドして排出口37が開放され、トナーコンテナ18の内部空間と現像器11の内部空間が連通するように構成されている。なお、本実施形態ではこのようにスライド式のシャッターを用いているが、他の異なる実施形態では、トナーコンテナ18がプリンター本体2に装着されることでレバーのロックが解除された後、ユーザーのレバー操作に連動してシャッターが回転して排出口37が開放される回転式のシャッターを用いても良い。
容器本体26には、排出口37の上方に、回転部材としての搬送スクリュー38が回転可能に設けられている。図4に示されるように、搬送スクリュー38は、前後方向に長い形状を成している。搬送スクリュー38は、棒状の回転軸40と、この回転軸40の外周に同心で設けられるスパイラルフィン41と、を備えている。
回転軸40の前端部は、円盤状のスクリュー用軸受け部材42によって回転可能に支持されている。スクリュー用軸受け部材42は、容器本体26と別体且つ搬送スクリュー38と一体の部品である。スクリュー用軸受け部材42の外周面の下部は、容器本体26のスクリュー用湾曲面31に接触している(図2参照)。
回転軸40の後端部には円盤状の係止部44が設けられており、この係止部44は、容器本体26の後壁33の前面に近接又は当接している。回転軸40の係止部44よりも後ろ側の部分は、容器本体26のスクリュー用穴部34に貫挿されて容器本体26の後壁33の後方に突出している。これにより、回転軸40の後端部が、容器本体26の後壁33によって回転可能に支持されている。回転軸40の後端部にはスクリュー駆動ギア43(図3参照)が固定され、このスクリュー駆動ギア43は駆動ユニット(図示せず)と接続されている。なお、スクリュー駆動ギア43は、図4において図示が省略されている。
容器本体26には、搬送スクリュー38の右上方に回転部材としての攪拌パドル45が回転可能に設けられている。図5に示されるように、攪拌パドル45は、前後方向に長い形状を成している。攪拌パドル45は、枠板状を成す支持枠46と、支持枠46によって支持されるシート状の攪拌羽根47と、を備えている。
支持枠46の前端部は、パドル用軸受け部材48によって回転可能に支持されている。パドル用軸受け部材48は、容器本体26とは別体且つ攪拌パドル45と一体の部品である。パドル用軸受け部材48は、支持枠46の前端部に設けられる円柱状の内周部50と、内周部50の外側に所定間隔を介して設けられる円環状の外周部51と、内周部50と外周部51を連結する放射状の連結アーム部52と、を備えており、車輪状を成している。
図2に示されるように、外周部51の右下部は、容器本体26のパドル用湾曲面32に接触している。外周部51の左下部は、スクリュー用軸受け部材42の後方に位置しており、スクリュー用軸受け部材42に近接又は当接している。連結アーム部52は90度間隔で4本設けられており、各連結アーム部52の形成間隔には、隙間53が形成されている。
支持枠46の後端部には、後方に向かって貫挿突起54が設けられている。貫挿突起54は、容器本体26のパドル用穴部35に貫挿されており、容器本体26の後壁33の後方に突出している。これにより、支持枠46の後端部が、容器本体26の後壁33によって回転可能に支持されている。貫挿突起54にはパドル駆動ギア59(図3参照)が固定され、パドル駆動ギア59は搬送スクリュー38に固定されたスクリュー駆動ギア43と噛合している。なお、パドル駆動ギア59は、図5において図示が省略されている。
支持枠46の左側部分には、前後方向に長い固定枠55が設けられ、固定枠55には、長方形状の切欠部56が前後方向に並んで複数個(本実施形態では7個)設けられている。支持枠46の右側部分には、固定枠55の各切欠部56と対応する位置に、固定片57が設けられ、各固定片57には、切欠部56の方向に向かって係合突起58が設けられている。
攪拌羽根47は、例えば、ルミラー(商標名)等の合成樹脂製シートによって構成される。攪拌羽根47の下部には、支持枠46の各係合突起58と対応する位置に係合穴(図示せず)が設けられている。そして、この係合穴と係合突起58を係合させながら、固定枠55と固定片57の間に攪拌羽根47を差し込んでいくことで、支持枠46に攪拌羽根47が装着されるようになっている。攪拌羽根47の上部には、複数の切り込み溝60が設けられている。
図2に示されるように、容器本体26の前端部には開口部25の周囲にフランジ部28が設けられ、フランジ部28には溶着面30が形成されている。溶着面30は、搬送スクリュー38及び攪拌パドル45の長さ方向(本実施形態では前後方向)とは垂直に形成されている。
蓋部材27は、容器本体26のフランジ部28と対応する輪郭形状を備えており、フランジ部28の溶着面30に超音波溶着されている。蓋部材27は、平板状の部材であり、前面及び後面のどちらにも凹凸を有しない。
上記の如く構成されたものにおいて、トナーコンテナ18から現像器11にトナーを供給するには、トナーコンテナ18をプリンター本体2に装着した状態で、駆動ユニット(図示せず)を駆動させる。そうすると、駆動ユニットに接続されたスクリュー駆動ギア43及びこのスクリュー駆動ギア43と噛合するパドル駆動ギア59が回転し、搬送スクリュー38及び攪拌パドル45が回転する。これにより、トナーコンテナ18内のトナーが、攪拌されつつ排出口37へと搬送され、排出口37から現像器11に供給される。なお、搬送スクリュー38の回転に伴って、スクリュー用軸受け部材42は、搬送スクリュー38と共に回転しながら搬送スクリュー38の前端部を支持する。同様に、パドル用軸受け部材48は、攪拌パドル45と共に回転しながら攪拌パドル45の前端部を支持する。
次に、上記したトナーコンテナ18の組み立ての一例について説明する。
まず、開口部25を介して攪拌パドル45を容器本体26内に挿入していき、攪拌パドル45の貫挿突起54を、容器本体26のパドル用穴部35に貫挿させる。そして、このパドル用穴部35に貫挿させた貫挿突起54に、パドル駆動ギア59を固定する。次に、開口部25を介して搬送スクリュー38を容器本体26内に挿入していき、搬送スクリュー38の回転軸40の後端部をスクリュー用穴部34に貫挿させる。そして、このスクリュー用穴部34に貫挿させた回転軸40の後端部に、スクリュー駆動ギア43を固定する。この状態で、開口部25が上側に来るように容器本体26を保持し、開口部25から容器本体26内にトナーを充填する。この充填が完了したら、容器本体26のフランジ部28の溶着面30に蓋部材27を超音波溶着して、容器本体26の開口部25を閉止する。
本実施形態では上記のように、スクリュー用軸受け部材42によって搬送スクリュー38の前端部が支持されており、容器本体26の前面には搬送スクリュー38の前端部を支持するための軸受け部が設けられていない。また、パドル用軸受け部材48によって攪拌パドル45の前端部が支持されており、容器本体26の前面には攪拌パドル45の前端部を支持するための軸受け部が設けられていない。そのため、容器本体26に形成された軸受け部で搬送スクリュー38及び攪拌パドル45(以下、「各回転部材38、45」と略称する。)の前端部を軸支する場合と比較して、容器本体26の前面の設計自由度を高めることが可能となる。また、トナーコンテナ18の前面に、各回転部材38、45の軸受け部とトナーの充填口を両方形成するだけの面積を確保する必要がなくなり、トナーコンテナ18の前面の面積を縮小することができる。これに伴って、トナーコンテナ18の小型化を実現することが可能となる。
また、本実施形態では、スクリュー用軸受け部材42を搬送スクリュー38と一体の部品とするとともに、パドル用軸受け部材48を攪拌パドル45と一体の部品としている。そのため、各軸受け部材42、48を各回転部材38、45と別体に形成する場合と比較して、トナーコンテナ18の組み立ての容易化及び部品点数の削減を図ることが可能となる。
また、容器本体26の後壁33には、搬送スクリュー38の回転軸40の後端部を貫挿させるスクリュー用穴部34と、攪拌パドル45の貫挿突起54を貫挿させるパドル用穴部35が設けられ、後壁33の反対側の側面(前面)には、各回転部材38、45を挿入可能な開口部25が設けられている。そのため、開口部25から容器本体26内に各回転部材38、45をスライドさせながら挿入すれば、各回転部材38、45を撓ませたりすることなく、各穴部34、35に回転軸40の後端部や攪拌パドル45の貫挿突起54を貫挿させることが可能となる。そのため、各回転部材38、45を容器本体26に容易に組付けることが可能となる。
また、容器本体26には、蓋部材27との溶着面30が各回転部材38、45の長さ方向(本実施形態では前後方向)と垂直に形成されている。このような構成を採用することで、各回転部材38、45の長さ方向と平行に溶着面30を形成する場合(例えば、容器本体26の上面に沿って溶着面30を形成する場合)と比較して、溶着面30の面積を縮小することが可能となる。そのため、蓋部材27を容器本体26に対して容易に溶着することが可能となる。
また、開口部25を介して容器本体26内にトナーを充填してから、開口部25を蓋部材27で閉止している。つまり、開口部25は、容器本体26へのトナーの充填口を兼ねている。そのため、開口部25と別個に形成されたトナーの充填口に蓋部材27とは別体に形成されたキャップを溶着するような場合と比較して溶着工程を減らすことが可能となり、製造工程の簡易化及び製造コストの低廉化を図ることが可能となる。
本実施形態では、トナーコンテナ18の組立ての一例を示したが、トナーコンテナ18の組立て手順はこの一例には限定されない。例えば、本実施形態では、トナー充填の前に各駆動ギア43、59を各回転部材38、45に固定したが、他の異なる実施形態では、トナー充填後に各駆動ギア43、59を各回転部材38、45に固定しても良い。
本実施形態では、上面カバー4を開放した状態で、トナーコンテナ18をプリンター本体2の上方から着脱する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、トナーコンテナ18をプリンター本体2の側方(前後左右のいずれかの方向)から着脱する構成としても良い。特に、トナーコンテナ18をプリンター本体2の前方から着脱する場合には、トナーコンテナ18の前面がユーザーの視界に入り易くなるが、本実施形態のように凹凸のない蓋部材27をトナーコンテナ18の前面に配置することで、トナーコンテナ18の前面の見栄えを良好に保つことが可能となる。
本実施形態では、搬送スクリュー38と攪拌パドル45を各1個ずつ備えたトナーコンテナ18に本発明の構成を適用する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、複数個の搬送スクリュー38や攪拌パドル45を備えたトナーコンテナ18に本発明の構成を適用しても良い。本実施形態では、回転部材として搬送スクリュー38と攪拌パドル45を用いたが、他の異なる実施形態では、ローラー状の部材を回転部材として用いても良い。本実施形態では、一枚の合成樹脂製シートを用いて攪拌羽根47を形成したが、他の異なる実施形態では、前後2分割式の合成樹脂製シートを用いて攪拌羽根47を形成しても良いし、他の異なる形状の攪拌羽根47を用いても良い。
本実施形態では、パドル用軸受け部材48の連結アーム部52を90度間隔で4本としたが、連結アーム部52の本数は適宜変更可能であり、例えば、連結アーム部52を120度間隔で3本としても良い。
本実施形態では、各駆動ギア43、59を直接噛合させる場合について説明したが、他の異なる実施形態では、各駆動ギア43、59を1又は複数の中間ギアを介して噛合させても良い。
本実施形態では、トナーコンテナ18を現像器11と直接連通させる場合について説明したが、他の異なる実施形態では、トナーコンテナ18と現像器11の間に中間ホッパーを介装しても良い。この場合には、トナーコンテナ18に本発明の構成を適用しても良いし、中間ホッパーに本発明の構成を適用しても良い。
<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態に係るトナーコンテナ18について、図6〜図8を用いて説明する。図6は、本発明の第2の実施形態に係るカラープリンターにおいて、蓋部材を容器本体に溶着する前のトナー容器を示す正面側からの斜視図である。図7は、本発明の第2の実施形態に係るカラープリンターにおいて、パドル用軸受け部材により攪拌パドルの前端部を支持した状態を示す断面図である。図8は、本発明の第2の実施形態に係るカラープリンターにおいて、パドル用軸受け部材を示す斜視図である。
図6に示されるように、トナーコンテナ18は、前面に開口部25が設けられた容器本体26と、容器本体26の開口部25を閉止する蓋部材27と、を備えている。
容器本体26の左右両壁61、62の前端部には、上下方向の中央部に固定溝63が設けられ、固定溝63には固定穴64(図7参照)が設けられている。容器本体26の前端部には開口部25の周囲にフランジ部28が設けられ、フランジ部28には溶着面30が設けられている。フランジ部28の左右両側部には、外側に向かってコ字状に突出する突出部65が固定溝63と対応する位置に形成されている。容器本体26のその他の部分の構成については、第1の実施形態と同様であるため説明を省略する。
容器本体26の左下部には、回転部材としての搬送スクリュー38が回転可能に設けられている。搬送スクリュー38の構成については、第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
容器本体26には、搬送スクリュー38の右上方に回転部材としての攪拌パドル45が回転可能に設けられている。攪拌パドル45は、前後方向に長い枠板状を成す支持枠46と、支持枠46によって支持されるシート状の攪拌羽根47と、を備えている。支持枠46の前端面には、円柱状の凹部69(図7参照)が設けられている。支持枠46のその他の部分の構成及び攪拌羽根47の構成については、第1の実施形態と同様であるため説明を省略する。
支持枠46の前方には、平板状のパドル用軸受け部材48が配置されている。パドル用軸受け部材48は、容器本体26及び攪拌パドル45とは別体の部品である。図8に示されるように、パドル用軸受け部材48の後面66の左右方向中央には、円柱状の突部68が支持枠46の凹部69と対応する位置に設けられ、凹部69と突部68が係合することで、パドル用軸受け部材48に支持枠46の前端部が回転可能に支持されている(図7参照)。
図8に示されるように、パドル用軸受け部材48の後面66の左右両端部には、円柱状の固定突起67が設けられ、固定突起67は容器本体26の固定穴64に挿入されている。パドル用軸受け部材48の前面70は平坦面であり、固定突起67を固定穴64に挿入した状態で、前面70と溶着面30が面一になるように、各部材の厚みが調節されている。
図6に示されるように、蓋部材27には、フランジ部28の突出部65と対応する位置に、外側に向かって突片71が設けられている。蓋部材27のその他の部分の構成については、第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
上記の如く構成されたものにおいて、第1の実施形態と同様に搬送スクリュー38及び攪拌パドル45を回転させると、トナーコンテナ18内のトナーが攪拌されつつ排出口37へと搬送され、排出口37から現像器11に供給される。なお、搬送スクリュー38の回転に伴って、スクリュー用軸受け部材42は、搬送スクリュー38と共に回転しながら搬送スクリュー38の前端部を支持する。一方で、パドル用軸受け部材48は、容器本体26に回転不能に固定された状態で、攪拌パドル45を支持する。即ち、パドル用軸受け部材48は攪拌パドル45と一体に回転せず、攪拌パドル45のみが回転する。
このような構成を採用することにより、パドル用軸受け部材48を攪拌パドル45と共に回転させる場合と比較して、攪拌パドル45の回転に伴う騒音を低減させることが可能となる。
また、攪拌パドル45の凹部69とパドル用軸受け部材48の突部68が係合することで、攪拌パドル45の前端部がパドル用軸受け部材48に回転可能に支持されている。このような構成を採用することにより、攪拌パドル45に設けられた突部68とパドル用軸受け部材48に設けられた凹部69を係合させる場合と比較して、攪拌パドル45の前端部をパドル用軸受け部材48側(本実施形態では前側)に延ばすことが可能となる(図7参照)。これに伴って、攪拌パドル45による攪拌効果を高めることが可能となり、容器本体26の前隅部にトナーが堆積するのを抑制することができる。
次に、上記したトナーコンテナ18の組み立ての一例について説明する。
まず、開口部25を介して搬送スクリュー38を容器本体26内に挿入していき、搬送スクリュー38の回転軸40の後端部をスクリュー用穴部34に貫挿させる。そして、このスクリュー用穴部34に貫挿させた回転軸40の後端部に、スクリュー駆動ギア43を固定する。
次に、開口部25を介して攪拌パドル45を容器本体26内に挿入していき、攪拌パドル45の貫挿突起54を、容器本体26のパドル用穴部35に貫挿させる。この状態で、突部68と凹部69を係合させながら固定突起67を固定穴64に挿入し、容器本体26の左右両側壁61、62にパドル用軸受け部材48を取り付ける。そして、パドル用穴部35に貫挿させた貫挿突起54に、パドル駆動ギア59を固定する。
なお、固定溝63は左右両壁61、62の上下方向中央に設けられており、上記のようにパドル用軸受け部材48を容器本体26に取り付ける際にはパドル用軸受け部材48の上方と下方にそれぞれ形成される隙間72(図6参照)を介して、容器本体26内を視認することができる。
次に、開口部25が上側に来るように容器本体26を保持し、隙間72から容器本体26内にトナーを充填する。この充填が完了したら、容器本体26のフランジ部28の溶着面30に蓋部材27を超音波溶着して、容器本体26の開口部25を閉止する。
本実施形態では上記のように、パドル用軸受け部材48の上方と下方にそれぞれ隙間72が形成されるため、この隙間72を介して容器本体26の内部を視認しながら、容器本体26へのパドル用軸受け部材48の組付けを円滑に行うことが可能となる。また、パドル用軸受け部材48の下方の隙間72にスクリュー用軸受け部材42を配置することで、スクリュー用軸受け部材42とパドル用軸受け部材48の干渉を抑制することが可能となる。
本実施形態では、トナーコンテナ18の組立ての一例を示したが、トナーコンテナ18の組立て手順はこの一例には限定されない。例えば、本実施形態では、搬送スクリュー38を攪拌パドル45よりも先に容器本体26に組み付ける場合について説明したが、他の異なる実施形態では、攪拌パドル45を搬送スクリュー38よりも先に容器本体26に組み付けても良い。また、本実施形態では、攪拌パドル45を容器本体26に組み付けてから、攪拌パドル45の凹部69とパドル用軸受け部材48の突部68を係合させる場合について説明したが、他の異なる実施形態では、攪拌パドル45の凹部69とパドル用軸受け部材48の突部68を予め係合させてから攪拌パドル45を容器本体26に組み付けても良い。
本実施形態では、攪拌パドル45に有底状の凹部69を設ける場合について説明したが、他の異なる実施形態では、攪拌パドル45に無底状の凹部(貫通穴)69を設けても良い。本実施形態では、攪拌パドル45に凹部69を設け、パドル用軸受け部材48に突部68を設けたが、他の異なる実施形態では、攪拌パドル45に突部68を設け、パドル用軸受け部材48に有底状又は無底状の凹部69を設けても良い。
本実施形態では、パドル用軸受け部材48を固定式とし、スクリュー用軸受け部材42を回転式としたが、他の異なる実施形態では、スクリュー用軸受け部材42を固定式とし、パドル用軸受け部材48を回転式としたり、スクリュー用軸受け部材42とパドル用軸受け部材48の両方を固定式としたりすることも可能である。
第1、第2の実施形態では、タンデム式のカラープリンター1に本発明を適用する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、ロータリー式のカラープリンター、モノクロプリンター、複写機、デジタル複合機、ファクシミリ等の他の画像形成装置に本発明を適用することも可能である。