以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。図1及び図2は、本発明の一実施形態に係るプリンター100(画像形成装置)の斜視図である。図3は、図1および図2に示されるプリンター100の内部構造を概略的に示す断面図である。図1乃至図3に示される画像形成装置としてのプリンター100は、いわゆるモノクロプリンター機であるが、他の実施形態において、画像形成装置は、カラープリンター、ファクシミリ装置、これらの機能を備える複合機やトナー画像をシートに形成するための他の装置であってもよい。尚、以下の説明で用いられる「上」や「下」、「前」や「後」、「左」や「右」といった方向を表す用語は、単に、説明の明瞭化を目的とするものであり、画像形成装置の原理を何ら限定するものではない。
プリンター100は、シートSに画像を形成するための様々な装置を収容する筐体101を備える。筐体101は、筐体101の上面を規定する上壁102と、筐体101の底面を規定する底壁103(図3)と、上壁102と底壁103との間の本体後壁105(図3)と、本体後壁105の前方に位置する本体前壁104と、を含む。筐体101は、各種の装置が配置される本体内部空間107を備える。筐体101の本体内部空間107には、シートSが所定の搬送方向に搬送されるシート搬送路PPが延設されている。また、プリンター100は、筐体101に対して開閉自在に装着される開閉カバー100Cを備える。
開閉カバー100Cは、本体前壁104の上方部分である前壁上方部104Bと、上壁102の前方部分である上壁前方部102Bとから構成される。また、開閉カバー100Cは、左右方向の両端部に配置された一対のアーム部108に配置される不図示のヒンジ軸を支点として、上下方向に開閉可能とされる(図2)。開閉カバー100Cの開状態において、本体内部空間107の上方が外部に開放される。一方、開閉カバー200Cの閉状態において、本体内部空間107の上方が、閉塞される。
上壁102の中央部には、排紙部102Aが配置される。排紙部102Aは、上壁102の前方部分から後方部分にかけて、下方に傾斜した傾斜面からなる。排紙部102Aには、後記の画像形成部120において、画像が形成されたシートSが排出される。また、本体前壁104の上下方向の中央部には、手差しトレイ104Aが配置される。手差トレイ104Aは、下端を支点として、上下に回動可能である(図3の矢印DT)。
図3を参照して、プリンター100は、カセット110と、ピックアップローラー112と、第1給紙ローラー113と、第2給紙ローラー114と、搬送ローラー115と、レジストローラー対116と、画像形成部120と、定着装置130とを備える。
カセット110は、内部にシートSを収容する。カセット110は、リフト板111を備える。リフト板111は、シートSの先頭縁を押し上げるように傾斜する。カセット110は、筐体101に対して、前方に引き出し可能とされる。
ピックアップローラー112は、リフト板111によって押し上げられたシートSの先頭縁上に配置される。ピックアップローラー112が回転すると、シートSはカセット110から引き出される。
第1給紙ローラー113は、ピックアップローラー112の下流に配設され、シートSを更に下流に送り出す。第2給紙ローラー114は、手差しトレイ104Aの支点の内側(後側)に配設され、手差トレイ104A上のシートSを筐体101内に引き込む。
搬送ローラー115は、第1給紙ローラー113、第2給紙ローラー114のシート搬送方向(以下、単に搬送方向ともいう)の下流(以下、単に下流ともいう)に配設される。搬送ローラー115は、第1給紙ローラー113、第2給紙ローラー114によって送り出されたシートSを更に下流へ搬送する。
レジストローラー対116は、シートSの斜め搬送を矯正する機能を有する。これにより、シートS上に形成される画像の位置が調整される。レジストローラー対116は、画像形成部120による画像形成のタイミングに合わせて、シートSを画像形成部120に供給する。
画像形成部120は、感光体ドラム121(像担持体)と、帯電器122と、露光装置123と、現像装置20と、トナーコンテナ30(現像剤収容容器)と、転写ローラー126(転写部)と、クリーニング装置127とを備える。
感光体ドラム121は、円筒形状を有する。感光体ドラム121は、静電潜像が形成される表面を有するとともに、前記表面に該静電潜像に応じたトナー画像(現像剤像)を担持する。帯電器122は、所定の電圧が印加され、感光体ドラム121の周面を略一様に帯電させる。
露光装置123は、帯電器122によって帯電された感光体ドラム121の周面に、レーザー光を照射する。該レーザー光は、プリンター100に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータなどの外部装置(図示せず)から出力された画像データに従って、照射される。この結果、感光体ドラム121の周面には、画像データに対応する静電潜像が形成される。
現像装置20は、静電潜像が形成された感光体ドラム121の周面にトナーを供給する。トナーコンテナ30は、現像装置20へトナーを補給する。トナーコンテナ30は、現像装置20に対して着脱自在に配設されている。現像装置20がトナーを感光体ドラム121に供給すると、感光体ドラム121の周面に形成された静電潜像が現像(可視化)される。この結果、感光体ドラム121の周面に、トナー画像(現像剤像)が形成される。
転写ローラー126は、感光体ドラム121の下方においてシート搬送路PPを挟んで感光体ドラム121に対向して配置される。転写ローラー126は、感光体ドラム121との間で転写ニップ部Nを形成し、トナー画像をシートSに転写させる。
クリーニング装置127は、シートSへトナー画像が転写された後に、感光体ドラム121の周面に残るトナーを除去する。
定着装置130は、画像形成部120よりも搬送方向下流側に配置され、シートS上のトナー画像を定着させる。定着装置130は、シートS上のトナーを溶融させる加熱ローラー131と、シートSを加熱ローラー131に密着させる圧力ローラー132と、を備える。
プリンター100は、定着装置130の下流に配設された搬送ローラー対133と、搬送ローラー対133の下流に配設された排出ローラー対134と、を更に備える。シートSは、搬送ローラー対133によって上方に搬送され、最終的に、排出ローラー対134によって、筐体101から排出される。筐体101から排出されたシートSは、排紙部102A上に積み重ねられる。
<現像装置について>
図4は、現像装置20の内部構造を示す平面図である。現像装置20は、一方向(現像ローラー21の軸方向、左右方向)に長尺の箱形形状を有する現像ハウジング210(ハウジング)を備える。該現像ハウジング210は、貯留空間220を有する。貯留空間220には、現像ローラー21と、第1攪拌スクリュー23および第2攪拌スクリュー24と、トナー補給口25とが配設されている。本実施形態では、一成分現像方式が適用され、この貯留空間220には、トナーが現像剤として充填されている。一方、二成分現像方式の場合、トナーと磁性体からなるキャリアとが混合されたものが、現像剤として充填される。トナーは、貯留空間220内において攪拌搬送され、静電潜像を現像するために、逐次現像ローラー21から感光体ドラム121に供給される。
現像ローラー21は、現像ハウジング210の長尺方向に延設される円筒形状を有し、外周に回転駆動されるスリーブ部分を有する。
現像ハウジング210の貯留空間220は、不図示の天板によって覆われるとともに、左右方向に延びる仕切り板22によって、左右方向に長尺の第1搬送路221と第2搬送路222とに区画されている。仕切り板22は、現像ハウジング210の左右方向の幅よりも短く、仕切り板22の左端及び右端には、第1搬送路221と第2搬送路222とをそれぞれ連通させる第1連通路223及び第2連通路224が備えられている。これにより、貯留空間220には、第1搬送路221、第2連通路224、第2搬送路222及び第1連通路223に至る循環経路が形成される。トナーは、該循環経路内を図4において反時計回りに搬送される。
トナー補給口25は、前記天板に穿孔された開口部であり、第1搬送路221の左端付近の上方に配置されている。トナー補給口25は、上記の循環経路に対向して配置され、トナーコンテナ30から補給される補給トナー(補給現像剤)を貯留空間220に受け入れる機能を備える。
第1攪拌スクリュー23は、第1搬送路221に配設されている。第1攪拌スクリュー23は、第1回転軸23aと、この第1回転軸23aの周上にスパイラル状に突設された第1螺旋羽根23b(スクリュー羽根)とを含む。第1攪拌スクリュー23は、第1回転軸23a回り(矢印R2)に回転駆動されることで、図4の矢印D1方向にトナーを搬送する。第1攪拌スクリュー23は、トナー補給口25が第1搬送路221に対向する位置を通過するように現像剤を搬送する。これにより、第1攪拌スクリュー23は、トナー補給口25から流入する新しいトナーと、第2搬送路222側から第1搬送路221に搬入されたトナーとを混合しながら搬送する機能を有する。第1攪拌スクリュー23のトナー搬送方向(D1方向)下流側には、第1パドル23cが配設されている。第1パドル23cは、第1回転軸23a上に配設された板状部材である。第1パドル23cは、第1回転軸23aと共に回転され、図4の矢印D4方向に向かって、第1搬送路221から第2搬送路222に、トナーを受け渡す。
第2攪拌スクリュー24は、第2搬送路222に配設されている。第2攪拌スクリュー24は、第2回転軸24aと、この第2回転軸24aの周上にスパイラル状に突設された第2螺旋羽根24bとを含む。第2攪拌スクリュー24は、第2回転軸24a回り(矢印R1)に回転駆動されることで、図4の矢印D2方向にトナーを搬送しながら、現像ローラー21にトナーを供給する。第2攪拌スクリュー24のトナー搬送方向(D2方向)下流側には、第2パドル24cが配設されている。第2パドル24cは、第2回転軸24aと共に回転され、図4の矢印D3方向に向かって、第2搬送路222から第1搬送路221に、トナーを受け渡す。
トナーコンテナ30(図3)は、現像ハウジング210のトナー補給口25の上方に配置されている。トナーコンテナ30は、トナー排出口319(図4)を備える。トナー排出口319は、現像装置20のトナー補給口25に対応して、トナーコンテナ30(図5)に配設されている。トナー排出口319から落下したトナーは、トナー補給口25から現像装置20に補給される。
更に、現像装置20は第1ハウジングセンサー26(第2検知センサー)を備える。第1ハウジングセンサー26は、第1搬送路221に対向するように現像ハウジング210の壁部に配置されている。第1ハウジングセンサー26は、圧力センサーからなり、第1搬送路221のトナーを検知する。第1ハウジングセンサー26は、第1搬送路221を搬送されるトナーの量に応じて異なる電圧を出力する。第1ハウジングセンサー26が出力する電圧は、後記の制御部50によって参照される(図8参照)。
<トナーコンテナの構造について>
次に、図5乃至図10を参照して、本発明の第1の実施形態に係るトナーコンテナ30(現像剤収容容器)について説明する。図5および図6は、本実施形態に係るトナーコンテナ30の斜視図である。図7は、トナーコンテナ30の(A)平面図、(B)正面図および(C)側面図である。図8は、トナーコンテナ30の内部の様子を示した透視斜視図である。図8は、後記のコンテナ本体31を透明にして示した図である。また、図9は、トナーコンテナ30の移動壁34の斜視図(A)、(B)である。図10は、トナーコンテナ30の断面図である。
トナーコンテナ30は、略円筒体形状からなる。トナーコンテナ30は、内部に補給トナー(現像剤)を収容する。トナーコンテナ30は、コンテナ本体31(容器本体)と、トナー搬送部31Lと、コンテナスクリュー31Mと、攪拌ディスク32と、シャフト33(シャフト部)と、移動壁34と、スポンジシール36(図10)と、蓋部37と、回転ギア38(駆動伝達部)と、カバー39と、スクリュー40(図7(C))とを備える。
コンテナ本体31は、略円筒体形状からなるトナーコンテナ30の本体部分である。コンテナ本体31は、内周部31Kと、内部空間31H(図8、図11)と、を備える。内周部31Kは、コンテナ本体31の内周面であって、トナーコンテナ30の長手方向(第1方向、図5、図6および図10の矢印DA方向)に沿って筒状に延びている。
また、コンテナ本体31は、底部311と、天板312と、前壁313と、後壁314と、左壁315(壁部)と、フランジ部316と、を備える。底部311は、コンテナ本体31の底部分であって、下方に向かって突出した半円筒形状からなる。換言すれば、前記第1方向と交差する断面視において、底部311は円弧形状からなる。前壁313および後壁314は、底部311の側端から上方に向かって立設された一対の側壁である。天板312は、底部311の上方に配置され内部空間31Hの上方を覆う。左壁315は、底部311、前壁313、後壁314および天板312の第1方向の一端側(左端側)に連設され、コンテナ本体31を塞ぐ壁部である。なお、内部空間31Hは、底部311、天板312、前壁313、後壁314および左壁315に加え、後記の蓋部37よって形成されている。また、内部空間31Hのうち、左壁315と後記の移動壁34との間の領域が、収容空間31S(図11(A)、(B))とされる。収容空間31Sは、トナーコンテナ30の内部において、トナーが収容される空間である。
なお、図10に示すように、コンテナ本体31のうち左壁315の第1方向の反対側は開口されている。フランジ部316は、該開口部を形成するとともに、コンテナ本体31の第1方向の他端部の外径が拡大された領域である。フランジ部316には、後記の蓋部37が装着される。
また、コンテナ本体31は、第1ガイド部318(図6)を備える。第1ガイド部318は、左壁315の外側において、上下方向に延設される突出部である。第1ガイド部318は、後記の第2ガイド部392とともに、トナーコンテナ30の筐体101への装着をガイドする。
トナー搬送部31Lは、コンテナ本体31の下端部に配置されている。トナー搬送部31Lは、内部にトナー搬送路31L1(図8、図10)を備える。トナー搬送路31L1は、第1方向に沿って内部空間31Hに連通され、トナーが搬送される搬送路である。図5乃至図8に示すように、トナー搬送部31Lは、略円筒形状からなる。そして、トナー搬送部31Lの内径は、コンテナ本体31の内径よりも小さく設定されている。換言すれば、トナー搬送路31L1は、内部空間31Hの下端部が下方に向かって部分的に突出して形成される。なお、本実施形態では、トナー搬送部31Lは、コンテナ本体31と一体的に樹脂成型される。更に、トナー搬送部31Lは、トナー排出口319を備える。
トナー排出口319は、トナー搬送路31L1に連通してトナー搬送部31Lの下面部に開口されている。また、図5に示すように、トナー排出口319は、トナーコンテナ30の左側端部に配置されている。トナー排出口319は、左右に所定の幅をもって、かつ、トナー搬送部31Lの周面の円弧形状に沿って開口されている。トナー排出口319を介して、収容空間31Sおよびトナー搬送路31L1のトナーが現像装置20に向かって排出される。なお、トナー排出口319の外側には不図示のシャッターが配置されている。前記シャッターは、ユーザーによってスライド移動可能とされる。シャッターは、トナー排出口319をコンテナ本体31の外側から塞ぐ(封止する)とともに、トナー排出口319を外部に露出させる。
コンテナスクリュー31Mは、トナー搬送路31L1に配置され、後記の第2モーターM2によって回転駆動される。コンテナスクリュー31Mは、トナー排出口319に向かってトナーを搬送する。本実施形態では、コンテナスクリュー31Mは、図8に示すように、軸部と、軸部まわりに配設されたスパイラル羽根と、を備える。スパイラル羽根の回転によって、トナー排出口319から安定してトナーを排出することができる。また、図10を参照して、コンテナスクリュー31Mの右端部には、スクリューギア31M1が固定されている。トナーコンテナ30がプリンター100に装着されると、スクリューギア31M1が第2モーターM2(図8)に連結される。この結果、第2モーターM2の回転駆動力が、コンテナスクリュー31Mに伝達される。
攪拌ディスク32(図8、図10)は、円板形状からなる板部材である。攪拌ディスク32は、後記のシャフト33の第2シャフト端部332に固定され、シャフト33と一体回転する。攪拌ディスク32は、コンテナ本体31の収容空間31Sにおいて、左壁315に沿って配置される。攪拌ディスク32は、トナー排出口319の上方に配置されるトナーを攪拌する機能を備える。
シャフト33は、内部空間31Hにおいて第1方向に延びるようにコンテナ本体31および後記の蓋部37に回転可能に支持されている。シャフト33は、第1シャフト端部331と、第2シャフト端部332と、雄螺旋部333と、移動壁停止部334(図10)と、を備える。
第1シャフト端部331(図10)は、シャフト33の第1方向の一方の端部である。第1シャフト端部331は、後記の蓋部37の蓋軸穴部37Jに軸支される。第2シャフト端部332は、シャフト33の第1方向の他方の端部である。第2シャフト端部332は、コンテナ本体31の左壁315に形成された本体軸受部31J(図10)に軸支されている。雄螺旋部333は、内部空間31Hにおいてシャフト33の外周面に形成された螺旋状のねじ部である。本実施形態では、雄螺旋部333は、図11に示すようにシャフト33のうちフランジ部316が対向する領域からトナー排出口319の直前の領域まで配置されている。移動壁停止部334は、雄螺旋部333よりも第1方向先端側に配置されている。移動壁停止部334は、シャフト33のうち雄螺旋部333が配置されていない軸部分のみの領域である。移動壁停止部334は、トナー排出口319の上方に配置されている。
移動壁34は、コンテナ本体31の内部において第1方向に面して配置される壁部である。移動壁34は、収容空間31S(図11)の第1方向の一方の端面(右端面)を画定する。なお、収容空間31Sの第1方向の他方の端面(左端面)は、左壁315および攪拌ディスク32によって画定されている。また、移動壁34は、トナーコンテナ30の使用開始時から使用終了時までの間、収容空間31Sのトナーを搬送しながら、内部空間31H内を右端側に設定された初期位置から左端側のトナー排出口319の上方まで移動する機能を備える。なお、移動壁34は後記の第1モーターM1によって左方向だけに向かって移動可能とされている。
図9を参照して、移動壁34は、搬送壁部340と、外周壁部341と、内壁シール342と、シャフトシール343と、補給孔キャップ344と、移動壁軸穴部34Jと、外周部34Kと、を備える。
搬送壁部340は、コンテナ本体31の内周部31Kとともに収容空間31Sを画定する壁部である。特に、搬送壁部340は、シャフト33に垂直な搬送面340Sを備える。搬送面340Sは、移動壁34の移動に伴って、収容空間31S内のトナーを押圧しながら搬送する。搬送壁部340は、更に、軸受部340Aと、トナー補給孔340Bと、円筒部340Cとを備える。軸受部340Aは、搬送壁部340の略中央部に形成された軸受部である。軸受部340Aは移動壁34を保持しながら第1方向に沿って移動する。前述のシャフト33は、この軸受部340Aに挿通される。トナー補給孔340Bは、軸受部340Aの上方において、第1方向に沿って搬送壁部340を貫通するように形成される。移動壁34がコンテナ本体31に装着されると、トナー補給孔340Bは収容空間31Sに連通する。トナーコンテナ30が製造される際に、トナー補給孔340Bから収容空間31Sに補給トナーが充填される。
円筒部340Cは、搬送壁部340のうち搬送面340Sとは反対側の面から第1方向に沿って突設される円筒部分である。円筒部340Cは、軸受部340Aの一部を形成する。円筒部340Cは、雌螺旋部340Dを備える。雌螺旋部340Dは、円筒部340Cの内周面に形成された螺旋状のねじ部である。雌螺旋部340Dは、シャフト33の雄螺旋部333と係合することで、移動壁34を第1方向に沿って移動させる機能を備える。この際、円筒部340Cの内壁とシャフト33の外周部との接触によって、移動壁34の姿勢が維持される。このため、シャフト33に対して移動壁34の搬送壁部340が傾斜することが防止される。
外周壁部341は、搬送壁部340の外周縁から収容空間31Sとは反対側、すなわち、移動壁34の移動方向上流側に向かって突設されている。外周壁部341は、コンテナ本体31の内周部31Kに対向して配置される。外周壁部341は、リブ341Aと、排出口封止部341Bとを備える。リブ341Aは、外周壁部341において第1方向に沿って延設されたリブ部材である。リブ341Aは、外周壁部341の周方向に間隔をおいて複数配置されている。リブ341Aは、内周部31Kに僅かに接触し、コンテナ本体31の内部において移動壁34が第1方向に対して傾斜することを防止する機能を備える。排出口封止部341Bは、外周壁部341の下端部に相当し、トナー排出口319の上方を覆うサイズを有する。
内壁シール342は、外周壁部341の搬送壁部340側において、搬送壁部340の周囲を覆うように配置されるシール部材である。図9(A)に示すように、内壁シール342の第1シール端部342Aが、搬送壁部340の上部に固定された後、内壁シール342が搬送壁部340の回りに巻きつけられながら固定される。そして、内壁シール342の第2シール端部342Bが第1シール端部342Aに重なるように固定される。内壁シール342は、コンテナ本体31の内周部31Kと移動壁34との間で圧縮変形する。また、内壁シール342は、移動壁34の外周部34Kを形成する。外周部34Kは、コンテナ本体31の内周部31Kに密接して配置される。内壁シール342によって、収容空間31Sのトナーが、コンテナ本体31の内周部31Kと移動壁34との間から、移動壁34よりも移動方向上流側に流出することが防止される。
シャフトシール343は、軸受部340Aにおいて雌螺旋部340Dよりも移動壁34の移動方向先端側に配置されている(図9(B)、図10)。シャフトシール343は、移動壁34の移動に伴って、シャフト33の雄螺旋部333と接触する。この際、シャフトシール343は、雌螺旋部340Dよりも先に雄螺旋部333に接触し、雄螺旋部333に付着したトナーを清掃する。したがって、トナーが雄螺旋部333からほぼ除去された状態で、雄螺旋部333が雌螺旋部340Dに係合する。このため、雄螺旋部333と雌螺旋部340Dとの間でトナーが凝集することが抑止され、移動壁34の移動が安定して実現される。また、シャフトシール343はリング形状を有するため、シャフト33の周方向全体に亘ってシャフト33に密着する。このため、収容空間31Sのトナーが軸受部340Aを通って移動壁34よりも移動方向上流側に流出することが防止される。リング状のシャフトシール343および円筒部340Cの径方向内側に、シャフト33が挿入される移動壁軸穴部34Jが形成される。
補給孔キャップ344は、図9(B)に示すように、外周壁部341の内側を介してトナー補給孔340Bに装着され、トナー補給孔340Bを封止する。トナー補給孔340Bから補給トナーが収容空間31Sに充填された後、補給孔キャップ344がトナー補給孔340Bに装着される。この結果、トナー補給孔340Bからトナーが漏れ出すことが防止される。
スポンジシール36(図10)は、シャフト33と蓋部37との間に配置される。スポンジシール36は、蓋部37がコンテナ本体31に固定された状態で、蓋部37の蓋軸穴部37Jからトナーが漏れ出すことを防止する。
蓋部37(図10)は、コンテナ本体31のフランジ部316に固定され、コンテナ本体31の開口部を封止する。蓋部37は、蓋軸穴部37Jを備える。蓋軸穴部37Jは、シャフト33の第1シャフト端部331側を回転可能に軸支する。
回転ギア38は、シャフト33の第1シャフト端部331に固定される回転ギアである。第1シャフト端部331の先端部は軸方向と交差する断面視でD面形状を備え、回転ギア38の中心部には、該D面形状に係合する不図示のD穴が開口されている。回転ギア38は、シャフト33とともに一体回転可能とされる。回転ギア38は、外周ギア部381(図10)を備える。外周ギア部381は、回転ギア38の外周面に形成されたギア部である。なお、各図では、外周ギア部381のギア歯の図示を省略している。回転ギア38は、プリンター100の筐体101に配置された第1モーターM1(図7(B)、図8)に連結される。第1モーターM1から回転駆動力が入力されると、回転ギア38は、シャフト33に前記回転駆動力を伝達し、移動壁34を第1方向に移動させる。
カバー39は、トナーコンテナ30の端部に配置されるカバー部材である。図7(C)を参照して、カバー39は、回転ギア38の半円部分を覆う形状からなる。換言すれば、カバー39が蓋部37を介してコンテナ本体31に固定されると、回転ギア38の半円部分がトナーコンテナ30の外部に露出する。カバー39は、軸カバー部391と、第2ガイド部392とを備える。軸カバー部391は、カバー39の中央部に形成された円筒部である。軸カバー部391は、回転ギア38から突出した第1シャフト端部331の端部を覆うカバー部分である。第2ガイド部392は、軸カバー部391の後方において、上下方向に延設された突起部である。軸カバー部391は、トナーコンテナ30がプリンター100に装着されることをガイドする機能を備える。
スクリュー40は、蓋部37およびカバー39に開口された不図示のねじ穴に挿通された後、コンテナ本体31のフランジ部316に締結される。この結果、コンテナ本体31の内部空間31Hに攪拌ディスク32、シャフト33および移動壁34が配置された上で、コンテナ本体31、蓋部37、回転ギア38およびカバー39が一体とされる。
更に、トナーコンテナ30は、トナーセンサー31T(第1検知センサー)を備える(図6、図7(A)、(B)、図10)。トナーセンサー31Tは、トナー排出口319の上方においてコンテナ本体31の天板312に配置されるセンサーである。トナーセンサー31Tは、透磁率センサーもしくは圧電素子からなるセンサーである。トナーセンサー31Tが圧電素子からなる場合、トナーセンサー31Tのセンサー部分は収容空間31Sに露出している。トナーセンサー31Tは、収容空間31Sのトナーに押圧されることで、HIGH信号(+5V)を出力する。また、トナーセンサー31Tの直下にトナーが存在しない場合には、トナーセンサー31TはLOW信号(0V)を出力する。トナーセンサー31Tの出力信号は、後記の第1制御部50によって参照される(図8参照)。なお、トナーセンサー31Tが透磁率センサーの場合、センサーが直接トナーに接触する必要がない。このため、他の実施形態において、トナーセンサー31Tは、コンテナ本体31の外壁に対向するようにプリンター100の筐体101側に配置されてもよい。更に、トナーセンサー31Tの配置は、天板312に限定されるものではない。他の実施形態において、トナーセンサーは、コンテナ本体31の底部311、前壁313および後壁314のいずれかに配置されてもよい。更に、他の実施形態において、トナーセンサー31Tは、トナー排出口319の上方においてトナー搬送部31Lに配置されてもよい。この場合、トナーセンサー31Tは、トナー排出口319近傍のトナー搬送路31L1のトナーを検知する。
<トナーコンテナの機能について>
前述のとおり、トナーコンテナ30は、現像装置20に対して着脱可能とされる。図2を参照して、筐体101の開閉カバー100Cが上方に開放されると、本体内部空間107の一部であるコンテナ収容部109が筐体101の外部に露出する。本実施形態では、トナーコンテナ30はコンテナ収容部109に対して上方から装着される(図5および図6の矢印DC参照)。この際、トナーコンテナ30のカバー39がコンテナ収容部109の右側部分に配置され、トナーコンテナ30の左壁315が、コンテナ収容部109の左側部分に配置される。プリンター100は、ガイド溝109Aを備える(図2)。ガイド溝109Aは、コンテナ収容部109において上下方向に延設される溝部分である。なお、図2では、右側のガイド溝109Aのみが現れているが、コンテナ収容部109の左側部分にも、同様に、ガイド溝109Aが配置されている。
第1ガイド部318および第2ガイド部392が一対のガイド溝109Aに挿通されながら、トナーコンテナ30がユーザーによってコンテナ収容部109に装着される。トナーコンテナ30がコンテナ収容部109に装着されると、ユーザーによって、または、不図示の開閉機構によって、前述のシャッターがスライド移動され、トナー排出口319が開放される。この結果、トナー排出口319がトナー補給口25の上方に対向して配置される(図4)。
図8を参照して、プリンター100は、第1モーターM1と、第2モーターM2と、第1制御部50とを備える。第1モーターM1は、移動壁34を移動させる移動力を発生するモーターである。第2モーターM2は、コンテナスクリュー31Mを回転させる回転駆動力を発生するモーターである。第1制御部50は、第1モーターM1および第2モーターM2を制御する。第1制御部50は、トナーセンサー31Tおよび第1ハウジングセンサー26に電気的に接続されている。そして、本実施形態では、第1制御部50は、移動壁34の第1方向への移動と、コンテナスクリュー31Mの回転駆動とを個別に制御する。特に、第1制御部50は、トナーセンサー31Tの出力結果に応じて、移動壁34の第1方向への移動を制御するとともに、第1ハウジングセンサー26の出力結果に応じて、コンテナスクリュー31Mの回転駆動を制御する。
図11は、トナーコンテナ30において移動壁34が移動する様子を示す断面図(A)、(B)および(C)である。図11(A)は、移動壁34が初期位置に配置された様子を示し、図11(B)は、移動壁34が初期位置から第1方向に沿って移動された様子を示している。また、図11(C)は、移動壁34が最終位置に配置された様子を示している。なお、図11の各図では、トナー搬送部31Lおよびコンテナスクリュー31Mの図示を省略している。
図11(A)に示すように、ユーザーによって新たなトナーコンテナ30がプリンター100に装着された場合、移動壁34は、蓋部37に沿った初期位置に配置されている。トナーコンテナ30の製造時に収容空間31Sにトナーが満充填された際でも、収容空間31Sには僅かな空間が残されている。トナーコンテナ30の使用が開始されるにあたり、収容空間31Sに収容されたトナーに所定の流動性を付与するためには、上記の空間が必要とされる。しかしながら、この場合、収容空間31Sに収容されるトナーの喫水面(上面)は天板312から所定の間隔をもって下方に存在するため、トナーセンサー31Tは収容空間31Sに収容されたトナーを精度良く検出することができない。
このため、新しいトナーコンテナ30がプリンター100に装着されると、第1制御部50(図8)は、第1モーターM1を駆動させ、回転ギア38およびシャフト33を回転駆動する。この結果、雄螺旋部333と雌螺旋部340Dとの係合によって、移動壁34が第1方向に沿ってトナー排出口319に向かって移動する。やがて、図11(A)に示された初期位置から僅かに左方に移動壁34が移動すると、収容空間31Sがトナーで充満され、トナーセンサー31Tが収容空間31Sのトナーを検出する。第1制御部50は、トナーセンサー31Tから出力されたHIGH信号を受けて、移動壁34の移動を停止させる。
なお、本実施形態では、第1方向と交差する断面視において、コンテナ本体31の内周部31Kおよび移動壁34の外周部34K(外周壁部341)は、非真円形状からなる。このため、雄螺旋部333と雌螺旋部340Dとの係合によって、移動壁34に対してシャフト33回りの回転力が付与された場合であっても、移動壁34がコンテナ本体31に対して回転することが防止される。この結果、第1モーターM1の回転駆動力によって、移動壁34を安定して第1方向に沿って移動させることができる。また、上記のように、雄螺旋部333と雌螺旋部340Dとの係合によって、移動壁34の外周部34Kがコンテナ本体31の内周部31Kに密接して配置された状態で、移動壁34を第1方向に沿って安定して移動させることができる。
前述のように、本実施形態では、図4に示すように、現像装置20が第1ハウジングセンサー26を備える。現像装置20の貯留空間220のトナーが減少すると、第1ハウジングセンサー26が前記トナー量に応じた電圧を出力する。この結果、第1制御部50によってコンテナスクリュー31Mが回転され、トナー排出口319からトナー補給口25を介して現像装置20にトナーが流入する。やがて、現像装置20の貯留空間220のトナーが増加すると、第1ハウジングセンサー26が前記トナー量に応じた電圧を出力する。この電圧の変化によって、第1制御部50はコンテナスクリュー31Mの回転を停止する。このように、本実施形態では、コンテナスクリュー31Mの回転によって、トナー排出口319から安定してトナーを排出することができる。
コンテナスクリュー31Mによるトナーの補給が繰り返されると、トナーコンテナ30の収容空間31Sでは、トナーセンサー31Tの下方部分のトナーが消失するため、トナーセンサー31TがLOW信号を出力する。該信号を受けて、第1制御部50は、トナーセンサー31TがHIGH信号を出力するまで、第1モーターM1を駆動させ、移動壁34をトナー排出口319に向かって移動させる(図11(B))。この際、収容空間31Sの先端側に配置された攪拌ディスク32がシャフト33とともに回転するため、トナー排出口319の上方のトナーが攪拌される。このため、前記トナーの流動性が増し、トナーがトナー排出口319周辺に貯留されるとともに、該トナーがコンテナスクリュー31Mの回転に応じてトナー排出口319からスムーズに落下する。
トナーコンテナ30の収容空間31Sのトナーが使用され続けると、やがて移動壁34は図11(C)に示す最終位置に至る。移動壁34が、トナー排出口319に対向する最終位置に至ると、移動壁34の排出口封止部341B(図9(B))がトナー排出口319の上方を覆う。このように、移動壁34が第1方向に沿って徐々に移動していくことで、収容空間31Sのトナーが移動壁34に押圧されながら、トナー排出口319の上方まで搬送される。この際、移動壁34がトナー排出口319の上方に至るまでの間、収容空間31Sが徐々に縮小されていく。したがって、トナーコンテナ30の内部において、トナーが残留する空間自体が徐々に消失される。そして、図11(C)に示す最終位置では、移動壁34が攪拌ディスク32に当接し、収容空間31Sがほぼ消失される。この結果、収容空間の容積が変化しない従来のトナーコンテナと比較して、使用終了時に、コンテナ本体31の収容空間31Sに残留するトナー量が減少される。
また、本実施形態では、上記のように、底部311、前壁313、後壁314および天板312によってコンテナ本体31の内部空間31Hが形成されている。そして、内部空間31Hの下方には、コンテナ本体31よりも小径のトナー搬送部31Lが配置される。収容空間31S内のトナーは、トナーの自重によってトナー搬送路31L1に落下する。このため、移動壁34によって搬送されるトナーを効率的にトナー搬送路31L1に流入させた後、コンテナスクリュー31Mによってトナー排出口319から排出させることができる。
また、トナー搬送部31Lのトナー搬送路31L1は、初期位置に配置された移動壁34の下方からトナー排出口319に至るまで、第1方向に沿って延設されている。このため、移動壁34が移動する際に僅かなトナーが移動壁34よりも移動方向上流側に残存した場合であっても、前記トナーは下方のトナー搬送部31Lに落下し、コンテナスクリュー31Mによって搬送される。このため、収容空間31Sに収容されるトナーを余すことなくトナー排出口319から排出することができる。
更に、第1制御部50が移動壁34の移動とコンテナスクリュー31Mの回転駆動とを個別に制御するため、トナー排出口319の上方のトナーの分布に応じて移動壁34を移動させることができる。したがって、収容空間31S内のトナーがトナー排出口319の上方に向かって過剰に押圧されることが防止される。この結果、収容空間31S内でトナーが凝集することが防止される。更に、現像装置20におけるトナーの必要性に応じてコンテナスクリュー31Mを回転駆動させ、トナー排出口319からトナーを排出することができる。特に、トナーセンサー31Tがトナー排出口319の上方に配置されているため、収容空間31Sのうちトナー排出口319の上方部分のトナーが不足した状態で、コンテナスクリュー31Mが回転することを抑止することが可能となる。
また、前述のように、本実施形態では、トナーコンテナ30の製造段階で収容空間31Sにトナーを充填するためのトナー補給孔340Bが移動壁34に配置されている。このため、トナー排出口319に加えて、コンテナ本体31側に充填口を形成する必要がない。したがって、コンテナ本体31の形状が簡易に成形される。
更に、図10に示すように、本実施形態に係るトナーコンテナ30は、移動壁停止部334を備えている。移動壁停止部334は、前述のように、シャフト33のうち雄螺旋部333が配置されていない領域であって、トナー排出口319に対向して配置されている。このため、移動壁34が図11(C)に示す最終位置に到達する直前で、移動壁34の雌螺旋部340D(図9(B))は、雄螺旋部333から脱離され、移動壁停止部334に対向して配置される。換言すれば、移動壁34がひとたび図11(C)の最終位置に配置されると、雌螺旋部340Dと雄螺旋部333とが再び係合することが防止される。この結果、誤って回転ギア38が逆回転された場合であっても、移動壁34が蓋部37側に向かって逆行することがない。
また、図11(C)に示す最終位置では、移動壁34の内壁シール342がトナーコンテナ30の内周部31Kを内側から弾性力をもって径方向に付勢している。このため、移動壁34が最終位置に安定してロックされ、移動壁34の逆行が一層防止される。
次に、図12を参照して、本発明の第2の実施形態に係るトナーコンテナ30Pおよびトナーコンテナ30Pが装着されるプリンターについて説明する。図12は、トナーコンテナ30Pの斜視図である。なお、図12において、先の第1の実施形態に係るトナーコンテナ30の部材と同じ機能を備える部材については、末尾にPを付して示している。また、本実施形態では第1の実施形態に係るトナーコンテナ30と比較して、移動壁34Pおよびコンテナスクリュー31MPの駆動制御において相違するため、該相違点を中心に説明し、共通する点の説明を省略する。
トナーコンテナ30Pは、コンテナ本体31Pと、シャフト33Pと、移動壁34Pと、トナー搬送部31LPと、コンテナスクリュー31MPとを備える。また、トナーコンテナ30Pが装着されるプリンターは、第3モーターM3(第3駆動部)と、第2制御部50Pと、第2ハウジングセンサー26P(第3検知センサー)とを備える。
シャフト33Pには、先の第1の実施形態の回転ギア38と同様のギア(不図示)が固定されている。また、コンテナスクリュー31MPの右側端部には、先の第1の実施形態のスクリューギア31M1と同様のギア(不図示)が固定されている。そして、シャフト33Pのギアとコンテナスクリュー31MPのギアとは互いに係合されている。したがって、シャフト33Pとコンテナスクリュー31MPとは同時に駆動回転される。
一方、第3モーターM3は、移動壁34Pを移動させる移動力、およびコンテナスクリュー31MPを回転させる回転駆動力を発生する。第2ハウジングセンサー26Pは、第1ハウジングセンサー26と同様に、プリンターの現像装置内のトナー量に応じて異なる電圧を出力する。
本実施形態では、第2制御部50Pは、移動壁34Pの第1方向への移動と、コンテナスクリュー31MPの回転駆動とを同期して制御する。したがって、単一の駆動部を利用して、移動壁34Pの移動およびコンテナスクリュー31MPの回転を実現することができる。また、制御部50Pは、第2ハウジングセンサー26Pの出力結果に応じて、第3モーターM3を制御する。このため、第2ハウジングセンサー26Pが現像装置のトナーの残量を精度よく検知した上で、コンテナスクリュー31MPの回転によって現像装置にトナーを補給することができる。この際、コンテナスクリュー31MPとともに移動壁34Pが第1方向(図12の矢印DA)に移動するため、常にトナー排出口319Pの上方にトナーを分布させることができる。
以上、本発明の実施形態に係るトナーコンテナ30、30Pおよびこれらを備えたプリンター100について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を採用することができる。
(1)上記の第1の実施形態では、プリンター100としてモノクロプリンターをもって説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。特に、プリンター100がタンデム式のカラープリンターの場合には、プリンター100の開閉カバー100C(図2)が開放された後、複数色のトナーに対応してそれぞれのトナーコンテナ30が上方から隣接するように筐体101に装着されてもよい。
(2)また、上記の実施形態では、トナー搬送部31Lがコンテナ本体31の一端側から他端側にかけて延設される態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。トナー搬送部31Lは、コンテナ本体31の第1方向の中央部からトナー排出口319に至るまで延設されてもよい。また、トナー搬送部31Lは、コンテナ本体31の第1方向の端部(左壁315)よりも突出するように配設されてもよい。
(3)また、上記の第2の実施形態では、第2制御部50Pが、移動壁34Pの移動と、コンテナスクリュー31MPの回転駆動とを同期して制御する態様にて説明した。本発明は、これに限定されるものではない。プリンターは不図示のモーターと伝達機構とを備える態様でもよい。モーターは、第1回転方向および第1回転方向とは逆の第2回転方向に回転可能なモーターである。そして、伝達機構は、プリンターに配設され、モーターに連結される。更に、伝達機構は、トナーコンテナがプリンターに装着されると、トナーコンテナの回転ギアおよびコンテナスクリューに連結される。伝達機構は、ワンウェイクラッチを含む。そして、伝達機構は、モーターの第1回転方向への回転に伴って、移動壁を第1方向へ移動させるとともにコンテナスクリューを回転駆動させる。一方、伝達機構は、モーターの第2回転方向への回転に伴って、移動壁を停止させた状態でコンテナスクリューを回転駆動させる。このような構成によれば、モーターの回転方向を切り替えることで、コンテナスクリューの回転駆動に対応して、移動壁の移動を切り替えることができる。すなわち、現像装置へのトナー補給が必要な場合には、不図示の制御部がモーターを第2回転方向に回転させることで、コンテナスクリューだけを回転駆動させることができる。一方、コンテナスクリューが回転されるにも関わらず、現像装置のトナー量が増加しない場合には、前記制御部がモーターを第1方向に回転させることで、コンテナスクリューを回転させるとともに移動壁を移動させることができる。このため、必要な場合だけ、移動壁を移動させることが可能となり、トナーコンテナの収容空間内のトナーがトナー排出口の上方に向かって過剰に押圧されることが防止される。