JP6111689B2 - トナー補給装置 - Google Patents

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Description

本発明は、トナー補給装置に関り、特にカラー画像を形成する画像形成装置の現像部にトナーを補給するトナー補給装置に関する。
従来、電子写真方式の画像形成装置がある。この画像形成装置は、一般に感光体ドラムを一様に帯電させて初期化し、この感光体ドラムに光書込みによって静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー像化、つまり現像して、そのトナー像を直接または間接に用紙等の転写材に転写して定着器で定着させる。
静電潜像のトナー像化には現像器が用いられる。現像器には感光体ドラムにトナーを供給する現像ローラ、トナーを攪拌・搬送しながら現像ローラにトナーを供給するオーガローラ等が備えられている。
現像器内のトナーは、現像によって消費される消耗品であり、現像器内のトナーが所定量以下になったことをセンサ又は印字枚数カウンタ等で検知すると、トナー補給装置から現像器にトナーが補給される。トナーが空になったトナー補給装置は、新たなトナー補給装置と交換される。
ところで、カラー画像を形成する画像形成装置では、通常、例えば、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの4種類の色で画像を形成する。そのために4種類の画像形成ユニットを備えている。画像形成ユニットは、一般に、現像キットと感光体キットからなる。
初期の画像形成ユニットでは、現像キットのトナーが消費されてトナーが空になると現像キットを新品の現像キットと交換していたが、現像キットの交換作業は容易ではないので、現像器にトナーを補給するトナーカートリッジを現像器から着脱可能にして、色毎にトナー補給が簡単にできるようにしたカラー電子写真装置が提案されている。(例えば、特許文献1参照。)
ところで、通常、4種類の画像形成ユニットの現像キット(現像器)に対応する4種類のトナー補給装置(トナーカートリッジ)は、収容するトナーの色が異なるだけで、外観や構成は同一である。
このように、トナー補給装置は外観や構成は同一であるため、例えばマゼンタの色のトナーを収容しているトナー補給装置を、誤って、シアンの色のトナー画像を現像する現像キットとの連結部に装着するなどの不具合がしばしば発生した。
このような不具合を解消するために、トナー補給装置と装置本体側のトナー補給装置装着部に、一対一で対応する非互換性の識別装置を設けるようにしたものがある。例えば、トナー補給装置を装着部に案内するガイドレールに、非互換性となる「形状」または「取り付け位置」を設定したものが提案されている。(例えば、特許文献2参照。)
特開平09−050174号公報 特開2003−084534号公報
しかし、トナー補給装置の4箇所の装着部に、それぞれ異なる形状または異なる位置にガイドレールを設けるのは、工場の組立工程が複雑になる。そればかりでなく、ガイドレールに係合するトナー補給装置側の係合溝も、収容するトナーの種類ごとに、形状または形成位置を異ならせる必要がある。
これでは、収容するトナーの種類に対応するトナー補給装置ごとに、異なる成形金型が必要になってコストが上昇するだけでなく、トナー補給装置の在庫管理にスペースと手数が必要になって、この点でもコスト上昇の要因となる。
また、トナー補給装置には、新品であるか途中で着脱されたか何枚の印刷が実行されたか等の使用状況の履歴を制御部で識別できる機能が必要である。これを従来は装置本体側の制御部で各トナー補給装置に対応する情報格納回路チップ等を用いて処理されていた。
更に、トナー補給装置には装着部に着脱する際に、トナー補給装置と装着部との連結部となるトナー補給口を開閉する機構も必要である。これは、従来ではトナーを補給する開閉シャッタを有する補給口がトナー補給装置本体に備えられているのが一般的である。
しかし、このように情報格納回路チップや色識別用の機構的な鍵などの機能部品が、トナー補給装置が装着される画像形成装置本体側に別部品として構成される仕様構成では、部品点数が増えて、コストの上昇を招くといった問題がある。ところが、これらのことについて特許文献1又は2には、特別な記載が見られない。
本発明は、例えば4種類のトナー補給装置の種類判別部と、使用状況の履歴認識部と、トナー補給口開閉部とが、一つの部材として集約されたトナー補給装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係るトナー補給装置は、画像形成装置の装着部に着脱自在に装着されるトナー補給装置において、該トナー補給装置の筐体が前記装着部に装着されたとき該装着部の連結部に連結される前記筐体の端部に配設されるカバー部材を有し、前記カバー部材は、色設定部とIC基板とトナー補給口シャッタ部とを備え、前記色設定部と前記IC基板とが、前記装着部に押し込まれる際に先頭側になる端面に埋設され、前記色設定部は、前記端面の第1の所定の位置に多角形形状に凹設され、前記筐体が前記装着部に装着されたとき前記連結部のトナー色識別部に係合する穴と、前記多角形に対応した形態で前記穴の壁面に外側面を当接させて前記穴に着脱自在に挿入される識別用部材と、を有し、前記識別用部材の内側面と、前記識別用部材の前記内側面に対向する前記穴の壁面とで形成される空間部が、前記連結部の前記トナー色識別部と係合することを特徴とする。
本発明によれば、例えば4種類のトナー補給装置の種類判別部と、使用状況の履歴認識部と、トナー補給口開閉部とが、一つの部材として集約されたトナー補給装置を提供することが可能となる。
本発明の実施例1に係るトナー補給装置を備えたフルカラーの画像形成装置(プリンタ、装置本体)の内部構成を説明する断面図である。 実施例1に係るトナー補給装置を連結するプリンタ本体側の連結装置とこの連結装置の連結部に連結される直前のトナー補給装置を代表的に1個のみ示す斜視図である。 実施例1に係るトナー補給装置をプリンタ本体の装着部に装着される前の単体の状態で示す斜視図である。 (a)は実施例1に係るトナー補給装置における装置本体の連結部に連結される端部の分解斜視図、(b)はその色設定部と装置本体側の色識別ピンとの関係を示す図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明においては、印字と印刷を同義に用いている。
図1は、本発明の実施例1に係るトナー補給装置を備えたフルカラーの画像形成装置(以下、単にプリンタ、又は装置本体という)の内部構成を説明する断面図である。
図1に示すプリンタ1は、電子写真式で二次転写方式のタンデム型のカラー画像形成装置であり、画像形成部2、転写ベルトユニット3、トナー供給部4、給紙部5、ベルト式定着ユニット6、及び両面印刷用搬送ユニット7で構成されている。
上記画像形成部2は、いわゆる背面転写方式で転写ベルト8の下部走行部表面8aにトナー画像を転写するために、その転写ベルト8の下部走行部表面8aに接して同図の右から左へ4個の画像形成ユニット9(9k、9c、9m、9y)を多段式に並設した構成をとっている。
この画像形成部2は、図1に示す印刷実行時位置から、それより下方の保守位置に、昇降可能にプリンタ1本体のフレームに保持されている。上記4個の画像形成ユニット9のうち上流側(図の左側)の3個の画像形成ユニット9y、9m及び9cは、それぞれ減法混色の三原色であるイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の色トナーによるモノカラー画像を形成する。
また、画像形成ユニット9kは、主として文字や画像の暗黒部分等に用いられるブラック(K)トナーによるモノクロ画像を形成する。上記の各画像形成ユニット9は、画像を現像するトナーの色を除き全て同じ構成である。したがって、以下イエロー(Y)のトナー用の画像形成ユニット9yを例にしてその構成を説明する。
画像形成ユニット9は、最上部に感光体ドラム10を備えている。この感光体ドラム10は、その周面が例えば有機光導電性材料で構成されている。この感光体ドラム10の周面に当接し又は近傍を取り巻いて、クリーナ11、帯電ローラ12、光書込ヘッド13、及び現像器14の現像ローラ15が配置されている。
現像器14は、外部を覆うユニット筐体16、内部に設けられた隔壁17、現像ローラ15、第1の攪拌搬送スクリュー18、及び第2の攪拌搬送スクリュー19を備えている。第1及び第2の攪拌搬送スクリュー18及び19は、特には図示しないが、スクリュー軸と、このスクリュー軸と一体に構成されて回転するフィンから成る。
この現像器14には、トナー供給部4のトナー補給装置20(20y、20m、20c、20k)から、同図にはY、M、C、Kで示すようにイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)のいずれかのトナーが供給される。
転写ベルトユニット3は、本体装置のほぼ中央で図の左右方向に扁平なループ状になって延在する無端状の上述した転写ベルト8と、この転写ベルト8を掛け渡されて転写ベルト8を図の矢印aで示す反時計回り方向に循環移動させる駆動ローラ21と従動ローラ22を備えている。
上記の転写ベルト8には、一次転写ローラ23がユニットと一体に組み込まれている。一次転写ローラ23は転写ベルト8を介して感光体ドラム10に圧接し、下方を循環移動する転写ベルト8の下部走行部表面8aにトナー像を直接転写(一次転写)する。
転写ベルト8は、そのトナー像を更に用紙に転写(二次転写)すべく用紙への二次転写部24まで搬送する。二次転写部24は、駆動ローラ21に隣接して下流側(図では上方)に配置された転写補助ローラ25と、この転写補助ローラ25に転写ベルト8を介して圧接する二次転写ローラ26とで形成されている。
転写ベルト8には、ベルトクリーナ27が配置されている。ベルトクリーナ27は、転写ベルト8の従動ローラ22に掛け渡されている表面に当接するクリーニングブレード28を備えている。また、ベルトクリーナ27の左方から下方にかけて隣接して、廃トナー回収容器29が着脱自在に配置されている。
ベルトクリーナ27は、クリーニングブレード28により転写ベルト8の表面に残留する廃トナーを擦り取って除去し、その廃トナーを不図示の搬送スクリューにより廃トナー回収容器29に送り込んでいる。
トナー供給部4は、転写ベルト8の上部走行部の上方に配置される4個のトナー補給装置20(20y、20m、20c、20k)を着脱自在に備えている。4個のトナー補給装置20には前述したようにイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)のトナーが収容されている。
これら4個のトナー補給装置20は、図1では転写ベルトユニット3の向う側に隠れて見えないが、それぞれ装着部のトナー供給口に続くトナー供給路を介して、それぞれに対応する画像形成ユニット9の現像器14と連結されている。
このトナー供給部4は、特には図示しないが、図1に示す印刷実行時位置から、それより上方の保守位置に、昇降可能に装着部を介してプリンタ1本体のフレームに保持されている。
給紙部5は、上下2段に配置された2個の給紙カセット30(30a、30b)を備えている。2個の給紙カセット30の給紙口(図の右方)近傍には、それぞれ用紙取出ローラ31、給送ローラ32、捌きローラ33、待機搬送ローラ対34が配置されている。
待機搬送ローラ対34の用紙搬送方向(図の鉛直上方向)には、転写ベルト8、転写補助ローラ25、二次転写ローラ26による前述した用紙への二次転写部24が形成されている。
この二次転写部24の下流(図では上方)側にはベルト式熱定着ユニット6が配置され、ベルト式熱定着ユニット6の更に下流側には、定着後の用紙をベルト式熱定着ユニット6から搬出する搬出ローラ対36、及びその搬出される用紙を装置上面に形成されている排紙トレー37に排紙する排紙ローラ対38が配設されている。
両面印刷用搬送ユニット7は、外面(図の右方外側面)がプリンタ1の内部を側面から外部に開放又は遮蔽する開閉部材を兼ねている。
この両面印刷用搬送ユニット7は、排紙ローラ対38の直前から図の右横方向に分岐する返送開始路39a、それから下方に曲がる返送中間路39b、更に上記とは反対の左横方向に曲がって最終的に返送用紙を反転させる返送終端路39cから成る返送路39を備えている。
また、返送路39の途中には、5組の返送ローラ対41(41a、41b、41c、41d、41e)が配置されている。上記返送終端路39cの出口は、給紙部5の下方の給紙カセット30bに対応する待機搬送ローラ対34への搬送路に合流している。
図2は、実施例1に係るトナー補給装置20を連結するプリンタ1本体側の連結装置とこの連結装置の連結部に連結される直前のトナー補給装置20を代表的に1個のみ示す斜視図である。
図2に示す連結装置42は、4個の連結部43を備えた装置本体1側の機構部材であり、4個の連結部43は、それぞれ、不図示の装着部に装着されたトナー補給装置20の端部を抱き込むように位置決めしてトナー補給装置20の各部を装置本体1側に連結する。
これらの連結部43は、トナー補給装置20のIC(integrated circuit)基板44の電極に当接して係合する接点バネ45、トナー補給装置20の色設定部46に係合して正しいトナー補給装置20のみの装着を許容する色識別ピン47、トナー補給装置20の図では陰になって見えないトナー補給口に係合するトナー受給口48を備えている。
トナー受給口48からは、トナー搬送パイプ49が伸び出しており、その端部には開閉シャッタ51が配設されている。トナー搬送パイプ49の開閉シャッタ51を備えた端部は、転写ベルトユニット3の後方(図1の図面奥行き方向の向こう側)で画像形成ユニット9の現像器14のトナー補給口に連結される。
図3は、上記のトナー補給装置20をプリンタ1の装着部に装着される前の単体の状態で示す斜視図である。なお、図3には、図2と同一の構成部分には図2と同一の番号を付与して示している。
図4(a)は、上記のトナー補給装置20における装置本体1側の連結部に連結される端部の分解斜視図であり、図4(b)はその色設定部46と装置本体1側の色識別ピン47との関係を示す図である。
図2、図3及び図4(a)に示すトナー補給装置20は、長い円筒形状の筐体52の内部に、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)のいずれかの色のトナーが充填されている。
そして、筐体52の外部には、筐体52の装置本体1側の連結部43に連結される端部(装着部への押し込み方向前端部)にカバー53が設けられ、後端部に抓み54が設けられている。カバー53の前面中央には丸孔55が形成されている。
この丸孔55には、カバー53がトナー補給装置20の前端部に嵌合したとき、筐体52側のカップリング56が挿通される。カップリング56は、トナー補給装置20が装置本体1側の連結部43に連結されたとき、連結部43の丸孔を介して装置本体1側の駆動系のカップリングに係合する。
カップリング56は、筐体52内においてトナー攪拌・搬送部材に連結されており、装置本体1側の駆動系に駆動され、筐体52内部のトナーを攪拌しながら、そのトナーをトナー補給口57から連結部43のトナー受給口48に補給する。
更に、カバー53は、前面左上部角に前述したIC基板44を備え、前面右上部角にこれも前述した色設定部46を備えている。また、側面下部に開閉シャッタ58を備えている。開閉シャッタ58はトナー補給口57と同様の大きさの開口部59を備えている。
上記のIC基板44には、3個の電子チップ部品61が搭載されている。IC基板44には、電子チップ部品61によるメモリ回路やメモリ駆動回路が形成されている。
このIC基板44には、当該トナー補給装置20が新品であるか否か、途中で着脱されたか否か、収容されているトナーの色や、消費ドット数等の使用履歴の情報が必要に応じて更新されて格納される。これらの情報は、接点バネ45を介して装置本体1の不図示の制御部により読み書きされる。
また、色設定部46は、四角形(本例では正方形)の穴62と、この穴62に着脱自在に挿入される断面がL字形のL字形部材63とで構成される。この色設定部46について先ず図3を用いて説明する。
L字形部材63は、穴62の隣接する二辺の壁面(図3では左と上の壁面)に、L字形の外側面を当接させ、L字形の外側角部を、穴62の上記隣接する二辺の壁面で形成される角部(図3では左上角)に対向させて配置されている。
尚、穴62に挿入されたL字形部材63が穴62から抜け落ちるのを防止するための抜け止め防止用の止めピンが穴62内に配設されているが、図3には描写が煩雑になるのを避けるため、止めピンの図示を省略している。
図3に示す穴62へのL字形部材63の挿入が完了した状態で、穴62には、L字形部材63のL字形の縦横の内側面と、L字形部材63の角部に対向する穴62の角部(図3では右下角部)と、この角部を挟む二辺の壁面(図3では右と下の壁面)とで空間部が形成されている。この空間部が、図2に示した色識別ピン47と係合する。
図4(b)は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)のトナーを収容するトナー補給装置20(20y、20m、20c、20k)が図2に示した連結装置42のそれぞれに対応する連結部43(43y、43m、43c、43k)に連結された状態において、連結部43の色識別ピン47の根元部分で切断した断面図である。
図4(b)の左から右へ、トナー補給装置20のカバー53の色設定部46において、穴62に挿入されているL字形部材63は、1種類の共通部品として使用されており、穴62の中でL字形の向きを右周りに90°ずつ回転させた状態で挿入されている。
これにより、トナー補給装置20yでは、穴62の空間が右下角部寄りに形成され、トナー補給装置20mでは、穴62の空間が左下角部寄りに形成され、トナー補給装置20cでは、穴62の空間が左上角部寄りに形成され、トナー補給装置20kでは、穴62の空間が右上角部寄りに形成されている。
そして、それらの空間の形成位置に対応して連結装置42の連結部43に配設されている色識別ピン47が、それらの空間にそれぞれ排他的に挿入されている。つまりトナー補給装置20y、20m、20c、20kに対して、連結部43y、43m、43c、43kがそれぞれ排他的に対応している。これにより、トナー補給装置20の誤装着が機構的に防止される。
また、カバー53の開閉シャッタ58は、図4の矢印bで示す遮蔽部方向と、図4の実線で示す開口位置とに移動可能である。トナー補給装置20が装着部に装着されず単体であるときは、開閉シャッタ58は遮蔽部方向に移動してトナー補給口57を遮蔽してトナーが外部に飛散することを防止する。そして、トナー補給装置20が装着部に装着されたときは、開口位置に移動してトナーの補給を可能とする。
このように、トナーの使用状況の履歴に関する情報を有するIC基板44、装着部への誤装着を機構的に防止する色設定部46、トナー補給口57を開閉する開閉シャッタ51というトナー補給装置20に不可欠な機能部分をカバー53という1つの部品に集約して設けているので部品精度が向上する。
また、同様に1つの部品に複数の機能が集約しているので、1つの部品で複数の機能を兼ね備えることができ、プリンタ1全体として部品が削減され、コストの低減に貢献することができる。
また、装着部の連結部に連結される端部の1つの部品に複数の機能が集約しているので、例えば、連結部がプリンタ本体の奥側にあるときは、各機能部とのインターフェース構成を一箇所にまとめやすく設計が容易となる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明は特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[付記1]
画像形成装置の装着部に着脱自在に装着されるトナー補給装置において、
該トナー補給装置の筐体が前記装着部に装着されたとき該装着部の連結部に連結される前記筐体の端部に配設されるカバー部材を有し、
該カバー部材に、色設定部とIC基板とトナー補給口シャッタ部とを備えている、
ことを特徴とするトナー補給装置。
[付記2]
前記色設定部は、
前記筐体が前記装着部に装着されたとき前記連結部のトナー色識別部に係合する前記カバー部の面の所定の位置に形成された断面が多角形で凹設された穴と、
該穴の中心線周りに回転させた際に前記多角形に対応した形態で前記穴に着脱自在に挿入される被識別用部材と、
を有し、
前記被識別用部材は、前記多角形のいずれか1箇所の角を空ける形態で前記穴に挿入されるように構成される、
ことを特徴とする付記1記載のトナー補給装置。
[付記3]
前記IC基板は、
ひとつ以上の電子チップ部品を搭載され、
前記カバー部の面の他の所定の位置に形成された保持穴に嵌入して保持され、
前記筐体が前記装着部に装着されたとき前記連結部の電極に係合して前記装着部側の制御部により使用履歴を読み書きされる、
ことを特徴とする付記1記載のトナー補給装置。
[付記4]
前記トナー補給口シャッタ部は、
前記筐体のトナー補給口と同形状の開口部と該開口部に連設された遮蔽部とを有し、
前記カバー部の側面に取り付けられ、
前記筐体が前記装着部に装着されたとき前記筐体のトナー補給口と前記連結部に形成されているトナー受給口との間に介装された態様で摺動可能に配置される、
ことを特徴とする付記1記載のトナー補給装置。
本発明は、カラー画像を形成する画像形成装置の現像部にトナーを補給するトナー補給装置に利用することができる。
1 フルカラー画像形成装置(プリンタ、装置本体)
2 画像形成部
3 転写ベルトユニット
4 トナー供給部
5 給紙部
6 ベルト式定着ユニット
7 両面印刷用搬送ユニット
8 転写ベルト
8a 下部走行部表面
9(9m、9c、9y、9k) 画像形成ユニット
10 感光体ドラム
11 クリーナ
12 帯電ローラ
13 光書込ヘッド
14 現像器
15 現像ローラ
16 ユニット筐体
17 隔壁
18 第1の攪拌搬送スクリュー
19 第2の攪拌搬送スクリュー
20(20y、20m、20c、20k) トナー補給装置
21 駆動ローラ
22 従動ローラ
23 一次転写ローラ
24 二次転写部
25 転写補助ローラ
26 二次転写ローラ
27 ベルトクリーナ
28 クリーニングブレード
29 廃トナー回収容器
30(30a、30b) 給紙カセット
31 用紙取出ローラ
32 給送ローラ
33 捌きローラ
34 待機搬送ローラ対
36 搬出ローラ対
37 排紙トレー
38 排紙ローラ対
39 返送路
39a 返送開始路
39b 返送中間路
39c 返送終端路
41(41a、41b、41c、41d、41e) 返送ローラ対
42 連結装置
43 連結部
44 IC(integrated circuit)基板
45 接点バネ
46 色設定部
47 色識別ピン
48 トナー受給口
51 開閉シャッタ
52 筐体
53 カバー
54 抓み
55 丸孔
56 カップリング
57 トナー補給口
58 開閉シャッタ
59 開口部
61 電子チップ部品
62 穴
63 L字形部材

Claims (4)

  1. 画像形成装置の装着部に着脱自在に装着されるトナー補給装置において、
    該トナー補給装置の筐体が前記装着部に装着されたとき該装着部の連結部に連結される前記筐体の端部に配設されるカバー部材を有し、
    前記カバー部材は、色設定部とIC基板とトナー補給口シャッタ部とを備え、
    前記色設定部と前記IC基板とが、前記装着部に押し込まれる際に先頭側になる端面に埋設され
    前記色設定部は、
    前記端面の第1の所定の位置に多角形形状に凹設され、前記筐体が前記装着部に装着されたとき前記連結部のトナー色識別部に係合する穴と、
    前記多角形に対応した形態で前記穴の壁面に外側面を当接させて前記穴に着脱自在に挿入される識別用部材と、
    を有し、
    前記識別用部材の内側面と、前記識別用部材の前記内側面に対向する前記穴の壁面とで形成される空間部が、前記連結部の前記トナー色識別部と係合する、
    ことを特徴とするトナー補給装置。
  2. 前記IC基板は、
    ひとつ以上の電子チップ部品が搭載され、
    前記端面の第2の所定の位置に形成された保持穴に嵌入して保持され、
    前記筐体が前記装着部に装着されたとき前記連結部の電極に係合して前記装着部側の制御部により使用履歴が読み書きされる、
    ことを特徴とする請求項に記載のトナー補給装置。
  3. 前記トナー補給口シャッタ部は、
    前記筐体のトナー補給口と同形状の開口部と該開口部に連設された遮蔽部とを有し、
    前記カバー部材の側面に取り付けられ、
    前記筐体が前記装着部に装着されたとき前記筐体のトナー補給口と前記連結部に形成されているトナー受給口との間に介装された態様で摺動可能に配置される、
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載のトナー補給装置。
  4. 前記色設定部は、前記端面において前記IC基板の長軸方向の延長線上に位置するように設けられている、
    ことを特徴とする請求項1からの何れかに記載のトナー補給装置。
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