JP6182516B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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本発明は、シートに画像を形成する画像形成装置に関するものである。
従来、シートに画像を形成する画像形成装置として、像担持体と、現像装置と、現像剤収容容器と、を備えるものが知られている。現像装置から像担持体に現像剤が供給されると、像担持体上に形成された静電潜像が現像剤像として顕在化される。現像剤収容容器は現像剤排出口を備え、現像装置に備えられた補給口に補給現像剤を供給する。
特許文献1には、現像剤を搬送する搬送スクリューを備えた現像装置が開示されている。搬送スクリューは、補給口よりも搬送方向下流側に搬送能力抑制部を備える。搬送能力抑制部によって補給口に対向するように現像剤の滞留部が形成される。滞留部の現像剤の増減に応じて、補給現像剤の流入量が調整される。
また、特許文献2および3には、現像剤排出口に向かって現像剤を搬送しながら移動する壁を備えた現像剤収容容器が開示されている。
特開2005−346116号公報 特開2001−092230号公報 特開2007−264073号公報
特許文献2および3に記載された現像剤収容容器では、現像剤収容容器の現像剤排出口から現像装置の補給口に流入する現像剤量が安定しないために、現像装置内の現像剤量が大きく変動するという問題があった。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、使用終了時に現像剤収容容器に残留する現像剤の量を減少させるとともに、現像装置に安定して現像剤を供給することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明の一局面に係る画像形成装置は、表面に静電潜像が形成されるとともに、現像剤像を担持する像担持体と、前記像担持体に現像剤を供給する現像装置と、前記現像装置に前記現像剤を供給する現像剤収容容器と、第1駆動部および第2駆動部と、前記第1駆動部および前記第2駆動部を制御する駆動制御部と、を有し、前記現像剤収容容器は、第1方向に沿って筒状に延びた内周部と、前記内周部によって画定される内部空間と、を備える容器本体と、前記内周部に連通するように前記容器本体の下面部に開口され、現像剤が排出される現像剤排出口と、前記容器本体の前記内周部に密接して配置された外周部と、前記容器本体の前記内周部とともに前記現像剤が収容される収容空間を画定する搬送面とを備え、前記収容空間の前記現像剤を前記現像剤排出口に向かって搬送しながら、前記内部空間内を前記第1方向に移動する移動壁と、前記現像剤排出口に対向して配置され、回転駆動され、前記収容空間内の前記現像剤を攪拌するとともに、前記現像剤排出口から前記現像剤を送り出す攪拌部材と、を有し、前記第1駆動部は前記移動壁を移動させる駆動力を発生し、前記第2駆動部は、前記攪拌部材を回転させる駆動力を発生し、前記駆動制御部は、前記収容空間内の現像剤量に応じて、前記移動壁の移動および前記攪拌部材の回転を制御することを特徴とする。
本構成によれば、現像剤収容容器の移動壁が第1方向へ移動することで、収容空間の現像剤が現像剤排出口まで搬送される。この際、移動壁の移動に伴って収容空間が徐々に縮小される。この結果、使用終了時に、容器本体の収容空間に残留する現像剤の量が減少される。また、攪拌部材は、回転駆動され、現像剤を攪拌するとともに、現像剤排出口から現像剤を送り出す。このため、現像剤排出口周辺の現像剤の流動性が向上する。一方、現像剤収容容器内の現像剤量が多い場合は、現像剤排出口から現像剤が排出されやすい。また、現像剤収容容器内の現像剤量が少ない場合は、現像剤排出口から現像剤が排出されにくくなる。更に、移動壁の移動および攪拌部材の回転によって、現像装置側の現像剤の消費量を超えて現像剤が排出された場合、現像装置内の現像剤量が過剰に増大してしまう。本構成によれば、駆動制御部は、収容空間内の現像剤量に応じて、移動壁の移動および攪拌部材の回転を制御する。このため、現像剤収容容器の使用初期から使用終了時まで、現像装置に安定して補給現像剤を供給することが可能となる。
上記の構成において、前記現像装置は、所定の搬送方向に前記現像剤が搬送される現像剤搬送路を備えるハウジングと、前記現像剤排出口の下方において前記ハウジングに開口され、前記現像剤収容容器から前記現像剤搬送路に前記現像剤を受け入れる現像剤補給口と、前記現像剤搬送路に配置され、前記搬送方向に前記現像剤を搬送する現像剤搬送部材と、前記現像剤補給口よりも前記搬送方向下流側において、前記現像剤搬送部材の前記搬送方向への前記現像剤の搬送能力を部分的に抑制する搬送能力抑制部と、を有することが望ましい。
本構成によれば、体積補給型の現像装置が採用され、現像剤搬送路のうち現像剤補給口が対向する領域には、搬送能力抑制部によって現像剤の滞留部が形成される。滞留部の現像剤量が増大すると、現像剤が現像剤補給口を封止するため、現像剤の補給が抑制される。また、滞留部の現像剤量が減少すると、現像剤補給口の周囲に空間が形成されるため、現像剤が現像剤搬送路に流入する。一方、現像剤収容容器内の現像剤が多いときに、過剰に移動壁が移動され攪拌部材が回転されると、現像剤補給口が滞留部の現像剤によって封止されている場合であっても、補給現像剤が現像剤搬送路に流入しやすくなる。また、現像剤収容容器内の現像剤が少ないときに、攪拌部材が停止されると、補給現像剤の流入が不十分となる。このような場合であっても、駆動制御部は収容空間内の現像剤量に応じて移動壁の移動および攪拌部材の回転を制御するため、現像装置に安定して現像剤を供給することが可能となる。
上記の構成において、前記駆動制御部は、前記収容空間内の現像剤量が所定の閾値よりも多い場合に、前記前記移動壁の移動および前記攪拌部材の回転を停止させた状態で、前記現像剤排出口から前記現像剤補給口に前記収容空間内の前記現像剤を落下させ、前記収容空間内の現像剤量が前記閾値よりも少ない場合に、前記移動壁を前記第1方向に移動させ、かつ、前記攪拌部材を回転させながら、前記現像剤排出口から前記現像剤補給口に前記収容空間内の前記現像剤を供給することが望ましい。
本構成によれば、収容空間内の現像剤量が所定の閾値よりも多い場合には、現像装置側の滞留部の現像剤量に応じて、自由落下にて補給現像剤が供給される。したがって、過剰な現像剤の供給が抑止される。また、収容空間内の現像剤量が所定の閾値よりも少ない場合には、移動壁の移動および攪拌部材の回転によって、補給現像剤が供給される。したがって、現像剤の供給不足が抑止される。
上記の構成において、前記現像剤排出口の周辺の前記現像剤を検知する検知部を更に有し、前記駆動制御部は、前記検知部の出力に応じて、前記移動壁の前記第1方向への移動距離および前記攪拌部材の回転量を制御することが望ましい。
本構成によれば、現像剤排出口の周辺の現像剤量に応じて、移動壁の移動および攪拌部材の回転が安定して制御される。
上記の構成において、前記駆動制御部は、所定時間内の前記攪拌部材の回転時間によって、前記攪拌部材の回転量を制御することが望ましい。
本構成によれば、攪拌部材の回転のON、OFFが切り替えられることによって、攪拌部材の回転量が制御可能とされる。
上記の構成において、前記駆動制御部は、所定時間内の前記攪拌部材の回転数によって、前記攪拌部材の回転量を制御することが望ましい。
本構成によれば、攪拌部材の回転数が切り替えられることによって、攪拌部材の回転量が制御可能とされる。このため、攪拌部材の回転量が速やかに調整される。
上記の構成において、前記攪拌部材は、前記回転における周方向に間隔をおいて複数配置される羽根部を備え、前記駆動制御部は、前記収容空間内の現像剤量が所定の閾値よりも多い場合に、前記攪拌部材のうち隣接する前記羽根部同士の間の領域が前記現像剤排出口に対向するように、前記攪拌部材を停止させることが望ましい。
本構成によれば、羽根部が回転することによって、現像剤の攪拌および補給が安定して実現される。更に、攪拌部材の回転停止時に、現像剤の排出が羽根部によって妨げられることが防止される。
本発明によれば、使用終了時に現像剤収容容器に残留する現像剤の量を減少させるとともに、現像装置に安定して補給現像剤を供給することが可能な画像形成装置が提供される。
本発明の一実施形態に係る画像形成装置を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一部が開放された状態の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構造を示す模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に係る現像装置の内部構造を示す模式的な平面図である。 本発明の一実施形態に係る現像装置に現像剤が補給される様子を示す模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に係る現像剤収容容器および現像装置の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る現像剤収容容器および現像装置の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る現像剤収容容器の(A)平面図、(B)正面図である。 本発明の一実施形態に係る現像剤収容容器の分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る現像剤収容容器の断面図である。 本発明の一実施形態に係る現像剤収容容器の内部の様子を示した斜視図である。 本発明の一実施形態に係る現像剤収容容器の内部の様子を示した斜視図である。 本発明の一実施形態に係る現像剤収容容器の(A)正面図、(B)断面図である。 本発明の一実施形態に係る現像剤収容容器の(A)断面図、(B)拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、現像剤収容容器および現像装置内の現像剤の挙動を示した断面図(A)、(B)および(C)である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、現像剤収容容器内の現像剤量に応じた移動壁の移動および攪拌部材の回転の関係を示したグラフである。 本発明の一実施形態と比較される、現像剤収容容器内の現像剤量に応じた移動壁の移動および攪拌部材の回転の関係を示したグラフである。 本発明の一実施形態と比較される、現像剤収容容器内の現像剤量に応じた移動壁の移動および攪拌部材の回転の関係を示したグラフである。 本発明の変形実施形態に係る画像形成装置において、現像剤収容容器内の現像剤量に応じた移動壁の移動および攪拌部材の回転の関係を示したグラフである。 本発明の変形実施形態に係る現像剤収容容器の断面斜視図である。
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(補給現像剤)を供給する。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(現像剤搬送路)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(現像剤搬送部材)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。
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(現像剤補給口)は、現像ハウジング210の前記天板に開口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のトナー排出口377(図4)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377(図4)を備える。トナー排出口377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の底部371(図8(B))に配設されている。トナー排出口377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。
<トナー補給について>
次に、トナー補給口25から新たに補給されるトナーの流れについて説明する。図5は、現像装置20に配設されたトナー補給口25およびトナーコンテナ30に配設されたトナー排出口377付近の断面図である。
トナーコンテナ30のトナー排出口377から供給された補給トナーT2は、第1搬送路221に落下して既存のトナーT1と混合され、第1攪拌スクリュー23により矢印D1方向に搬送される。この際、トナーT1、T2は攪拌され、帯電される。
第1攪拌スクリュー23は、トナー補給口25よりトナー搬送方向下流側に、部分的に現像剤の搬送性能が抑制される抑制パドル28(搬送能力抑制部)を備える。本実施形態では、抑制パドル28は、第1攪拌スクリュー23の隣接する第1螺旋羽根23b間に配置された板状部材である。抑制パドル28が第1回転軸23a回りに回転することで、抑制パドル28よりも上流側から搬送されるトナーは滞留し始める。そして、これらのトナーの滞留は、抑制パドル28の直ぐ上流側であって、トナー補給口25が第1搬送路221に対向する位置まで累積していく。この結果、トナー補給口25の入口付近には、現像剤の滞留部29(現像剤滞留部)が形成される。なお、トナー補給口25が対向する領域には、第1螺旋羽根23bが配置されている(図4)。また、他の実施形態において、搬送能力抑制部は、第1攪拌スクリュー23の第1螺旋羽根23bが部分的に欠落され、第1回転軸23aが軸方向に沿って部分的に露出した領域によって形成されてもよい。このような構成においても、第1攪拌スクリュー23の搬送能力が部分的に抑制されるため、現像剤の滞留部が形成される。
トナー補給口25から補給トナーT2が補給され、貯留空間220内のトナー量が増えると、この滞留部29で滞留するトナーがトナー補給口25を塞ぎ(封止し)、それ以上のトナーの補給を抑制する。また、第1螺旋羽根23bは、回転されることによって、トナー補給口25周辺の貯留空間220の現像剤を上方に押し上げる。この結果、滞留部29によるトナー補給口25の封止作用が増大される。その後、貯留空間220内のトナーが現像ローラー21から消費され滞留部29で滞留するトナーが減少すると、トナー補給口25を塞いでいたトナーが減り、滞留部29とトナー補給口25との間に隙間が生じる。この結果、再び補給トナーT2がトナー補給口25から貯留空間220に流入する。このように、本実施形態では、滞留部29に滞留するトナーの減少に伴って、補給トナー量の受入量が調整される体積補給型のトナー補給形式が採用される。
<トナーコンテナの現像装置に対する装着について>
図6および図7は、本実施形態に係るトナーコンテナ30および現像装置20の斜視図である。トナーコンテナ30は、筐体101内の現像装置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、現像装置20の現像ハウジング210に備えられたコンテナ収容部109が、筐体101の外部に露出する。図6および図7を参照して、現像ハウジング210は、一対のハウジング左壁210Lおよびハウジング右壁210Rを備える。コンテナ収容部109は、ハウジング左壁210Lおよびハウジング右壁210Rの間に形成されている。本実施形態では、トナーコンテナ30はコンテナ収容部109に対して略上方から装着される(図6および図7の矢印DC参照)。この際、トナーコンテナ30の後記のカバー39がハウジング右壁210R側に配置され、トナーコンテナ30の後記の蓋部31が、ハウジング左壁210L側に配置される。現像ハウジング210は、一対のガイド溝109Aを備える(図7)。ガイド溝109Aは、ハウジング左壁210Lおよびハウジング右壁210Rに形成された溝部分である。
更に、図7を参照して、現像装置20は、第1伝達ギア211と、第2伝達ギア212と、第3伝達ギア213と、を備える。また、プリンター100は、筐体101に備えられた第1モーターM1(第1駆動部)と、第2モーターM2(第2駆動部)と、制御部50(駆動制御部)と、を備える。第1伝達ギア211、第2伝達ギア212および第3伝達ギア213は、ハウジング右壁210Rに回転可能に支持されたギアである。第1伝達ギア211は第2伝達ギア212に連結されている。また、第1伝達ギア211は不図示のギア群を介して、現像ローラー21、第1攪拌スクリュー23および第2攪拌スクリュー24に連結されている。現像装置20が筐体101に装着されると、第1モーターM1が第3伝達ギア213に連結されるとともに、第2モーターM2が第1伝達ギア211に連結される。
第1モーターM1は、後記のトナーコンテナ30の移動壁32を移動させる駆動力を発生する。特に、第1モーターM1は、第3伝達ギア213を介して、トナーコンテナ30の後記のシャフト33を回転させることで、トナーコンテナ30の移動壁32を移動させる。第2モーターM2は、第1伝達ギア211を介して、現像装置20の現像ローラー21、第1攪拌スクリュー23および第2攪拌スクリュー24を回転させる。更に、第2モーターM2は、第1伝達ギア211および第2伝達ギア212を介して、トナーコンテナ30の後記の攪拌部材35を回転させる駆動力を発生する。制御部50は、プリンター100の印刷動作などにおいて、第1モーターM1、第2モーターM2および後記の電磁クラッチをそれぞれ制御し、現像装置20およびトナーコンテナ30の各部材を駆動させる。特に、制御部50は、現像装置20における現像動作に応じて、第2モーターM2を駆動し、現像ローラー21などを回転駆動させる。
<トナーコンテナの構造について>
次に、図8乃至図14を参照して、本発明の一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8は、本実施形態に係るトナーコンテナ30の(A)平面図、(B)正面図である。図9は、トナーコンテナ30の分解斜視図である。図10は、トナーコンテナ30の断面図である。図11および図12は、本実施形態に係るトナーコンテナ30の内部の様子を示した斜視図である。なお、図11および図12は、トナーコンテナ30の後記のコンテナ本体37が部分的に欠落された斜視図である。図13は、本実施形態に係るトナーコンテナ30の(A)正面図、(B)断面図である。図14は、本実施形態に係るトナーコンテナ30の(A)断面図、(B)拡大断面図である。
トナーコンテナ30は、左右方向(第1方向、図10の矢印DA方向)に延びる筒形状からなる。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。図9を参照して、トナーコンテナ30は、蓋部31と、移動壁32と、シャフト33と、第1シール34と、攪拌部材35と、第2シール36と、コンテナ本体37(容器本体)と、充填口キャップ30K(図13)と、トナーセンサーTS(図8(B))と、第1ギア381(図9)と、第2ギア382と、カバー39と、を備える。
蓋部31(図9、図10)は、コンテナ本体37に固定され、コンテナ本体37の開口部を封止する。蓋部31は、蓋軸穴部31Jと、当接部311と、第1ガイド部312と、を備える。蓋軸穴部31Jは、蓋部31の中央部に備えられ、シャフト33を回転可能に軸支する。蓋軸穴部31Jは、蓋部31の右側の側面(内面部)から左方向に所定の長さだけ形成された孔部である。当接部311は、蓋軸穴部31Jの底面部に相当する。当接部311には、シャフト33の端面が当接する。第1ガイド部312(図11)は、蓋部31の左側の側面(外面部)において、上下方向に延びるように形成された突起部である。第1ガイド部312は、トナーコンテナ30が現像装置20に装着されることをガイドする機能を備える。
コンテナ本体37は、筒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37は、内周部37Kと、内部空間37H(図10、図11)と、を備える。内周部37Kは、コンテナ本体37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10および図11の矢印DA方向)に沿って筒状に延びている。
また、図8(A)、(B)を参照して、コンテナ本体37は、底部371と、天板372と、前壁373と、後壁374と、右壁375(図10)と、本体フランジ部37F(図9)と、突出壁376(図9、図10)と、を備える。底部371は、コンテナ本体37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371は円弧形状からなる。前壁373および後壁374は、底部371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372は、底部371の上方に配置され内部空間37Hの上方を覆う。右壁375は、底部371、前壁373、後壁374および天板372の第1方向の一端側(右端側)に連設され、コンテナ本体37を塞ぐ壁部である。なお、内部空間37Hは、底部371、天板372、前壁373、後壁374によって形成される内周部37Kと、更に、右壁375および蓋部31よって画定される空間である。また、内部空間37Hのうち、右壁375と移動壁32との間の領域が、収容空間37Sとされる。収容空間37S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。
図10に示すように、コンテナ本体37のうち右壁375の第1方向の反対側は開口されている。本体フランジ部37Fは、該開口部を形成するとともに、コンテナ本体37の左端部の外径が僅かに拡大された領域である。蓋部31が本体フランジ部37Fに固定されると、蓋部31はコンテナ本体37の内部空間37Hを塞ぐ。なお、蓋部31の外周縁は、本体フランジ部37Fに超音波溶着される。
図9および図10を参照して、突出壁376は、コンテナ本体37の外周部が右壁375よりも右側に突出した部分である。突出壁376には、カバー39が装着される。
また、コンテナ本体37は、トナー排出口377(現像剤排出口)と、シャッター30Sと、把持部37Lと、充填口37Gと、本体軸受部37Jと、を備える。トナー排出口377は、内周部37Kに連通してコンテナ本体37の下面部に開口されている開口である。図10および図11に示すように、トナー排出口377は、コンテナ本体37の右端部(第1方向の一端部)に開口されている。換言すれば、トナー排出口377は、第1方向において右壁375に隣接して配置されている。また、トナー排出口377は、第1方向に沿って所定の長さをもって、かつ、底部371の円弧形状に沿って所定の幅をもって、矩形形状に開口されている。本実施形態では、トナー排出口377は、底部371の下端部よりも周方向に沿って後側かつ上方にずれた位置に開口されている。
収容空間37Sに収容されたトナーはトナー排出口377から現像装置20に向かって排出される。本実施形態では、上記のように、底部371、前壁373、後壁374および天板372によってコンテナ本体37の内部空間37Hが形成されている。このため、トナーの自重によって、収容空間37S内のトナーが円弧形状からなる底部371に集まるため、後記の移動壁32によって搬送されるトナーを効率的にトナー排出口377から排出させることができる。
シャッター30S(図6)は、コンテナ本体37の右端部において、スライド移動可能に配置されている。シャッター30Sは、トナー排出口377をコンテナ本体37の外側から塞ぐ(封止する)とともに、トナー排出口377を外部に露出させる。シャッター30Sのスライド移動は、トナーコンテナ30の現像装置20に対する装着動作に連動される。
把持部37L(図9)は、コンテナ本体37の天板372の後側部分において、左右方向に沿って突設された突起である。把持部37Lは、ユーザーによって把持される。充填口37Gは、右壁375から右側に突設された円筒形状からなる。充填口37Gの円筒内部は、右壁375を第1方向に沿って貫通するように形成されている。そして、充填口37Gは、コンテナ本体37の外側と収容空間37Sとを連通させる。トナーコンテナ30の製造段階で、充填口37Gから収容空間37Sにトナーが充填される。
本体軸受部37Jは、右壁375に形成された軸受である。本体軸受部37Jは、右壁375の中央部から右方に向かって突出した円筒形状からなる。図10を参照して、本体軸受部37Jは、大径部37J1と、小径部37J2とを備える。大径部37J1は、右壁375から右方に向かって突設された円筒部である。小径部37J2は、大径部37J1の右端部に連結され、大径部37J1よりも小径の円筒部である。本体軸受部37Jには、シャフト33が挿通される。この際、シャフト33の右端側がコンテナ本体37の外側に突出する。更に、本体軸受部37Jの円筒内部において、本体軸受部37Jとシャフト33との間には、攪拌部材35の一部(攪拌軸受部351)が挿通されている。
充填口キャップ30K(図13)は、コンテナ本体37の充填口37Gに装着され、充填口37Gを封止する。充填口37Gからトナーが収容空間37Sに充填された後、充填口キャップ30Kが充填口37Gに装着され、溶着される。この結果、充填口37Gからトナーが漏れ出すことが防止される。
移動壁32は、コンテナ本体37の内部(内部空間37H)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32は、収容空間37Sの第1方向の一方の端面(左端面)を画定する。なお、収容空間37Sの第1方向の他方の端面(右端面)は、右壁375によって画定されている。また、移動壁32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37Sのトナーをトナー排出口377に向かって搬送しながら、第1方向の一端側の初期位置から他端側の最終位置まで、内部空間37H内を第1方向に移動する機能を備える。本実施形態では、移動壁32の初期位置は、蓋部31の右側(第1方向下流側)に配置され、最終位置はトナー排出口377の直左側(第1方向上流側)に配置されている。
図10乃至図12を参照して、移動壁32は、搬送壁部320と、外周壁部321と、ガイドリブ320A(図12)と、内部リブ320B(図11)と、円筒部320Cと、内壁シール322と、シャフトシール323と、軸受部32J(図10)と、外周部32Kと、を備える。
搬送壁部320は、コンテナ本体37の内周部37Kとともに収容空間37Sを画定する壁部である。特に、搬送壁部320は、シャフト33に垂直な搬送面320Sを備える。搬送面320Sは、移動壁32の移動に伴って、収容空間37S内のトナーを押圧しながら搬送する。本実施形態では、搬送面320Sは、テーパ面320T(図10、図12)を備える。
軸受部32Jは、搬送壁部320の略中央部に形成された軸受部である。軸受部32Jは移動壁32を保持しながら第1方向に沿って移動する。後記のシャフト33は、この軸受部32Jに挿通されている。
円筒部320Cは、搬送壁部320のうち搬送面320Sとは反対側の面から第1方向上流側に向かって突設される円筒部分である。円筒部320Cは、軸受部32Jの一部を形成する。円筒部320Cは、雌螺旋部320Dを備える。雌螺旋部320Dは、円筒部320Cの内周面に形成された螺旋状のねじ部である。雌螺旋部320Dは、シャフト33の後記の雄螺旋部333と係合することで、移動壁32を第1方向に沿って移動させる機能を備える。
外周壁部321は、搬送壁部320の外周縁全体から収容空間37Sとは反対側、すなわち、移動壁32の移動方向上流側(第1方向上流側)に向かって突設されている壁部である。外周壁部321は、コンテナ本体37の内周部37Kに対向して配置される。ガイドリブ320Aは、外周壁部321において第1方向に沿って延設されたリブ部材である。ガイドリブ320Aは、外周壁部321の周面において、シャフト33の回転における周方向に間隔をおいて複数配置されている。ガイドリブ320Aは、コンテナ本体37の内周部37Kに僅かに接触し、コンテナ本体37の内部において移動壁32がシャフト33に対して傾斜することを抑止する機能を備える。内部リブ320Bは、図11に示すように、円筒部320Cの外周面と外周壁部321の内周面とを連結するリブである。内部リブ320Bは、周方向に沿って複数配置されている。
内壁シール322は、外周壁部321の搬送壁部320側において、搬送壁部320の周囲を覆うように配置されるシール部材である。内壁シール322はウレタンスポンジからなる弾性部材である。内壁シール322は、コンテナ本体37の内周部37Kと移動壁32との間で圧縮変形する。また、内壁シール322は、移動壁32の外周部32Kを形成する。外周部32Kは、コンテナ本体37の内周部37Kに密接して配置される。内壁シール322によって、収容空間37Sのトナーが、コンテナ本体37の内周部37Kと移動壁32との間から、移動壁32よりも移動方向上流側に流出することが防止される。なお、前述のガイドリブ320Aは、内壁シール322よりも第1方向上流側に配置されている。
シャフトシール323は、軸受部32Jにおいて雌螺旋部320Dよりも移動壁32の移動方向先端側に固定されている(図10)。シャフトシール323はウレタンスポンジからなる弾性部材である。シャフトシール323は、雌螺旋部320D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。このため、雄螺旋部333と雌螺旋部320Dとの間でトナーが凝集することが抑止され、移動壁32の移動が安定して実現される。また、シャフトシール323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37Sのトナーが軸受部32Jを通って移動壁32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33は、内部空間37Hにおいて第1方向に延びるようにコンテナ本体37の右壁375および蓋部31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と、移動壁支持部335と、シャフトフランジ336と、を備える。
図9および図10を参照して、第1シャフト端部331は、本体軸受部37Jを貫通して右側に突出したシャフト33の先端部である。図9に示すように、第1シャフト端部331の周面には、一対のD面が形成されている。第1シャフト端部331には、中央部にD穴形状を備える第2ギア382が係合される。この結果、シャフト33と第2ギア382とが一体回転可能とされる。第2シャフト端部332は、シャフト33の左端部である。第2シャフト端部332は、蓋部31に形成された蓋軸穴部31Jに軸支される。
雄螺旋部333は、内部空間37H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10に示すようにシャフト33のうち蓋部31に隣接する領域から、トナー排出口377よりも第1方向(図10の矢印DA)上流側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の第1方向下流側に連続して配置されている。移動壁停止部334は、内部空間37H内のシャフト33において雄螺旋部333が部分的に欠落された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377の上方であって、トナー排出口377よりも第1方向上流側に位置している。
移動壁支持部335は、移動壁停止部334の第1方向下流側に配置されている。移動壁支持部335は、シャフト33の周面から径方向に突設された突起部である。移動壁支持部335は、移動壁32が最終位置に至った際に軸受部32Jを支持し、移動壁32の搬送面320Sの第1方向に対する傾斜(シャフト33に対する傾斜)を抑制する機能を備える。
シャフトフランジ336は、移動壁支持部335よりも第1方向下流側に間隔をおいて配置されている。シャフトフランジ336は、シャフト33の周面から径方向に突設された円板状のフランジである。なお、シャフトフランジ336は第1方向において隣接するように、2枚配置されている。下流側のシャフトフランジ336は、攪拌部材35の後記の攪拌円筒部354(図11)とともに、第1シール34(図10)を圧縮する機能を備える。一方、上流側のシャフトフランジ336は、攪拌円筒部354の内部にトナーが進入することを抑止する機能を備える。
第1シール34は、上記のように、シャフト33のシャフトフランジ336と、攪拌部材35の攪拌円筒部354の側面との間で圧縮して配置されるリング状のシール部材である。第1シール34は、スポンジ材からなる。第1シール34は、攪拌部材35の攪拌軸受部351(図10)の内周面とシャフト33の周面との間を通って、トナーがコンテナ本体37の外側に漏れ出すことを防止する。
攪拌部材35(図9、図10)は、トナー排出口377の上方において、右壁375に沿って配置される。攪拌部材35は、収容空間37S内のトナーを攪拌するとともに、トナー排出口377からトナーを送り出す。本実施形態では、攪拌部材35は、シャフト33回りに、かつ、シャフト33に対して相対的に回転する。図11において、攪拌部材35は矢印DB方向に回転される。攪拌部材35は、攪拌軸受部351と、攪拌支持部352と、攪拌羽根353(羽根部)と、攪拌円筒部354(図10、図11)とを備える。
攪拌軸受部351は、シャフト33に外嵌される円筒形状からなる。攪拌軸受部351はコンテナ本体37の収容空間37S側から本体軸受部37Jに挿通される。この結果、攪拌軸受部351の右端側は、本体軸受部37Jを貫通して右壁375(本体軸受部37J)よりもコンテナ本体37の外側に露出する。一方、攪拌軸受部351の左端側は、収容空間37S内に配置される。攪拌軸受部351の右端部には、第1係合部35Kが形成されている(図9)。第1係合部35Kは、第1ギア381の内周面に形成された第2係合部381Kと係合する。この結果、攪拌部材35と第1ギア381とが一体的に回転する。
攪拌支持部352は、円筒状の攪拌軸受部351の左端側からシャフト33の回転における径方向に突設される突片である。攪拌支持部352は、右壁375に沿って、第1方向に面して配置される。攪拌支持部352は、収容空間37Sにおいてシャフト33回りに回転する。特に、本実施形態では、攪拌支持部352は、一対配置されている。すなわち、一方の攪拌支持部352は、右壁375に沿って、シャフト33よりも径方向外側に向かって延びるように配置されている。また、他方の攪拌支持部352は、上記の一方の攪拌支持部352とは周方向において異なる位置から、径方向外側に向かって延びるように配置されている。換言すれば、一対の攪拌支持部352は、径方向において互いに反対側に向かって延びるように配置されており、径方向外側に向かって周方向の幅が広く設定されたプロペラ形状を備えている。このため、攪拌支持部352が円板形状からなる場合と比較して、攪拌支持部352と右壁375との隙間に入ったトナーが動きやすく、当該トナーが凝集することが防止される。
攪拌羽根353は、一対の攪拌支持部352から、左側(第1方向上流側)に向かって突設された羽根部材である。図11および図12に示すように、攪拌羽根353は、攪拌部材35の回転における周方向に間隔をおくように、各攪拌支持部352から2つずつ突設されている。攪拌羽根353は、シャフト33の軸方向と直交する断面視において、L字型形状を備えている(図13(B)参照)。攪拌羽根353は、トナー排出口377の上方を周回しながら、トナー排出口377の周辺のトナーを攪拌するとともに、トナー排出口377からトナーを排出する。
攪拌円筒部354は、攪拌軸受部351のうち攪拌支持部352よりも左側の領域である。攪拌円筒部354の外径は、攪拌支持部352よりも右側の攪拌軸受部351の外径よりも大きく設定されている。図10に示すように、攪拌円筒部354の内部には、第1シール34が圧縮して配置されている。
図13を参照して、本実施形態では、第1方向上流側(左側、図13(B)の紙面手前側)から右壁375を見た場合、攪拌部材35のシャフト33回りの所定の回転位置において、充填口37Gが露出する形状を攪拌部材35が備えている。詳しくは、図13(B)に示すように、攪拌部材35がシャフト33回りの所定の回転位置に配置されると、周方向において一方の攪拌支持部352と他方の攪拌支持部352との間に、充填口37Gが露出する。したがって、右壁375に沿った位置で攪拌部材35が回転可能とされている場合であっても、図13(B)に示すように攪拌部材35の回転位置を合わせることで、充填口37Gを介して収容空間37Sにトナーをスムーズに充填することが可能となる。
第2シール36(図9、図10)は、コンテナ本体37の大径部37J1の内部に配置されるリング状のシール部材である。第2シール36は、本体軸受部37Jの大径部37J1と小径部37J2との段差部と、攪拌部材35の攪拌支持部352の右側面に形成されたリング状の突起との間で圧縮して配置される。第2シール36は、スポンジ材からなる。第2シール36は、攪拌部材35の攪拌軸受部351の外周面と本体軸受部37Jの内周面との間を通って、トナーがコンテナ本体37の外側に漏れ出すことを防止する。
第1ギア381は、攪拌部材35に回転駆動力を伝達する。第1ギア381は、現像装置20の第1伝達ギア211および第2伝達ギア212を介して第2モーターM2に連結される(図7)。なお、第1ギア381と第2伝達ギア212との間には、不図示の電磁クラッチが配置されている。当該電磁クラッチは、制御部50(図7)によって制御される。制御部50が、電磁クラッチを制御することによって、現像装置20の現像ローラー21とは独立して攪拌部材35が回転制御される。第1ギア381は、本体軸受部37Jを貫通した攪拌部材35の攪拌軸受部351に連結される。この結果、第1ギア381と攪拌部材35とが一体的に回転する。第1ギア381の周面には複数のギア歯が備えられている。
第2ギア382は、シャフト33に回転駆動力を伝達する。第2ギア382の周面にも複数のギア歯が備えられている。第2ギア382は、第3伝達ギア213を介して第1モーターM1に連結される(図7)。図10に示すように、シャフト33の右端部は、攪拌部材35の攪拌軸受部351を貫通するように配置されている。そして、第2ギア382は、攪拌軸受部351を貫通したシャフト33の先端部(第1シャフト端部331)に連結(固定)されている。
カバー39は、コンテナ本体37の突出壁376に装着される。カバー39は、第1ギア381および第2ギア382の周方向の一部を外部に露出させ、かつ、第1ギア381および第2ギア382の周方向の他の部分を覆う機能を備えている。図10を参照して、カバー39は、第2ガイド部391と、ギア用開口部39Kとを備えている。
第2ガイド部391は、カバー39の右側の側面において、上下方向に沿って右側に突設される突起部である。第2ガイド部391は、蓋部31の第1ガイド部312とともに、トナーコンテナ30が現像装置20に装着されることをガイドする機能を備える。
ギア用開口部39Kは、カバー39の下面部が半円弧形状をもって開口された開口部である。カバー39がコンテナ本体37に装着されると、第1ギア381および第2ギア382のギア歯の一部がギア用開口部39Kを介してトナーコンテナ30の外側に露出する。この結果、トナーコンテナ30が現像装置20の現像ハウジング210に装着された際に、第1ギア381および第2ギア382がそれぞれ第2伝達ギア212に接続された電磁クラッチおよび第3伝達ギア213(図7)に係合される。
トナーセンサーTS(図8(B))(検知部)は、コンテナ本体37の底部371に配置されるセンサーである。トナーセンサーTSは、周方向においてトナー排出口377に隣接して配置されており、本実施形態では、底部371の最下面部に固定されている。トナーセンサーTSは、トナー排出口377の周辺のトナーを検知する。トナーセンサーTS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TSが圧電素子からなる場合、トナーセンサーTSのセンサー部分は収容空間37Sに露出している。トナーセンサーTSは、収容空間37Sのトナーに押圧されることで、トナー量に応じた電圧を出力する。トナーセンサーTSの出力信号は、制御部50(図7)によって参照される。なお、トナーセンサーTS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TSは、コンテナ本体37の外壁に対向するように現像装置20の現像ハウジング210側に配置されてもよい。この場合であっても、トナーセンサーTSは、収容空間37Sの特にトナー排出口377周辺のトナー量に応じて、異なる電圧を出力可能である。更に、トナーセンサーTSの配置は、底部371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37の天板372、前壁373および後壁374などに配置されてもよい。
<移動壁の移動について>
蓋部31の第1ガイド部312およびカバー39の第2ガイド部391が、現像装置20の一対のガイド溝109Aにガイドされながら、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(図6、図7)。トナーコンテナ30がコンテナ収容部109に装着される際、シャッター30Sが移動され、トナー排出口377が開放される。この結果、トナー排出口377がトナー補給口25の上方に対向して配置される(図4、図5)。
図14は、トナーコンテナ30において移動壁32が最終位置に配置された様子を示す断面図(A)および拡大断面図(B)である。なお、前述の図10は、移動壁32が初期位置から第1方向に移動した途中の状態を示す断面図である。また、移動壁32の初期位置は、蓋部31に沿った位置、すなわち、図10で示される移動壁32の位置よりも左側に設定されている。
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、制御部50(図7)は、第1モーターM1を駆動させ、第3伝達ギア213に係合する第2ギア382を介して、シャフト33を回転駆動させる。この結果、シャフト33の雄螺旋部333と移動壁32の雌螺旋部320Dとの係合によって、移動壁32が第1方向(図10の矢印DA)にトナー排出口377に向かって移動する。やがて、移動壁32が初期位置から右方に所定の距離だけ移動すると、収容空間37Sがトナーで充満され、トナーセンサーTSが充満状態に応じた出力電圧を出力する。制御部50は、トナーセンサーTSから出力された出力電圧を受けて、移動壁32を停止させる。
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37の内周部37Kおよび移動壁32の外周部32Kは、非真円形状からなる。また、コンテナ本体37の内周部37Kに密着する移動壁32の外周部32Kも内周部37Kと相似な形状を備えている。このため、雄螺旋部333と雌螺旋部370Dとの係合によって、移動壁32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32がシャフト33回りに回転する(連れ回りする)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32を安定して第1方向に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5に示すように体積補給型のトナー補給形式が採用されている。図15は、プリンター100において、トナーコンテナ30および現像装置20内のトナーの挙動を示した断面図(A)、(B)および(C)である。図15(A)は、トナー排出口377の上方にトナーが充分貯留されていない状態を示している。このような状態で、現像装置20側のトナーが現像ローラー21から消費されると、図15(A)に示すように、トナー補給口25の周辺に隙間が形成される。しかし、トナー排出口377の周辺に充分なトナーが存在しない場合、現像装置20側へのトナー補給が不十分となり、画像濃度の低下などが生じてしまう。このような現象は、トナーコンテナ30の収容空間37S内のトナー量が少なくなった際に顕著となる。
一方、図15(B)は、トナー排出口377の上方にトナーが充分貯留されている状態を示している。このような場合、滞留部29(図5)に滞留するトナーがトナー補給口25を下方から封止する押圧力と、トナー排出口377の周辺に貯留されるトナーがトナー補給口25周辺のトナーを下方に押圧する押圧力とが均衡する。したがって、トナーコンテナ30のトナー排出口377から補給トナーが落下しにくい。また、現像装置20の現像ローラー21から感光体ドラム121にトナーが供給され、滞留部29のトナーが減少すると、減少量に応じた分のトナーがトナー補給口25から現像ハウジング210内に進入する。
一方、図15(C)を参照して、移動壁32が収容空間37Sのトナーを強く押し込み、トナー排出口377の周辺に過剰なトナーが分布した場合、滞留部29(図5)に滞留するトナーがトナー補給口25を下方から封止する押圧力よりも、トナー排出口377の周辺に貯留されるトナーがトナー補給口25周辺のトナーを下方に押圧する押圧力の方が大きくなってしまう。この結果、現像装置20の現像ハウジング210に過剰なトナーが流入し、トナーの供給過多が生じる。なお、この状態で、更に攪拌部材35が回転されると、現像ハウジング210に更に多量のトナーが流入する。この場合、安定した体積補給型のトナー補給が実現されにくくなる。このような現象は、一例として、トナーコンテナ30の収容空間37S内のトナー量が多い、トナーコンテナ30の使用初期段階で顕著となる。このように、トナーコンテナ30の収容空間37Sに貯留されるトナー量に応じて、現像ハウジング210に流入するトナー量が変動することがある。
本実施形態では、現像ハウジング210に流入するトナー量の変動を抑制するために、制御部50が収容空間37S内のトナー量に応じて、移動壁32の移動および攪拌部材35の回転を制御する。図16は、本実施形態に係るプリンター100において、トナーコンテナ30内のトナー量に応じた移動壁32の移動および攪拌部材35の回転の関係を示したグラフである。図16のグラフの横軸は、収容空間37SにおいてトナーセンサーTS周辺のトナー量(g)を示している。また、同縦軸は、トナーセンサーTSの出力電圧を示している。制御部50は、トナーセンサーTS(残量検知センサー)の出力に応じて、移動壁32の第1方向への移動距離および攪拌部材35の回転量を制御する。また、図17および図18は、本実施形態と比較される、他のトナーコンテナ内のトナー量に応じた移動壁の移動および攪拌部材の回転の関係を示したグラフである。
図16を参照して、トナーセンサーTSの出力電圧が1.2V(閾値)以上の場合、トナー排出口377の周辺のトナー量は100g以上となる。この場合、図15(B)で示すように、トナー排出口377の上方には十分なトナーが貯留されている。換言すれば、この状態で移動壁32が第1方向に移動されると、図15(C)で示すように、トナー補給口25周辺のトナーに過剰な圧力が付与されてしまう。したがって、本実施形態では、このように収容空間37S内のトナー量が所定の閾値よりも多い場合には、制御部50は、移動壁32の移動および攪拌部材35の回転を停止させる。この結果、トナー排出口377の周辺のトナーが移動壁32によって過剰に押圧されることが抑止されるとともに、上記トナーが攪拌部材35によって下方に強く押し出されることがない。この場合、トナー排出口377の上方に分布するトナーは、滞留部29(図5)のトナーの減少量に応じて、自由落下にて現像ハウジング210側に流入する。
なお、上記のように、攪拌部材35の回転が停止される際には、制御部50は攪拌部材35のうち隣接する攪拌羽根353同士の間の領域がトナー排出口377に対向するように、攪拌部材35を停止させることが望ましい(図11)。この結果、トナー排出口377の周辺に攪拌羽根353が配置されることがない。したがって、攪拌部材35の回転停止時に、トナーの排出が攪拌羽根353によって妨げられることが防止される。
一方、図16において、トナーセンサーTSの出力電圧が1.2V(閾値)未満の場合、トナー排出口377の周辺のトナー量は100g未満となる。この場合、図15(A)で示すように、トナー排出口377の上方のトナーが不足した状態となる。この場合、安定した体積補給方式のトナー補給が実現されにくい。このように、収容空間37S内のトナー量が所定の閾値よりも少ない場合には、制御部50は、移動壁32を第1方向に移動させ、かつ、攪拌部材35を回転させながら、トナー排出口377からトナー補給口25にトナーを供給する。したがって、収容空間37S内のトナー量が少ない場合であっても、現像ハウジング210側に安定してトナーを補給することができる。この結果、トナーの供給不足が抑止される。
なお、制御部50は、第2伝達ギア212と第1ギア381との間に配置された電磁クラッチを制御して、攪拌部材35を回転させる。この結果、収容空間37Sの右端側に配置された攪拌部材35がシャフト33回りに回転するため、移動壁32によってトナー排出口377の上方に移動されたトナーが安定して攪拌される。このため、前記トナーの流動性が増し、トナーが安定してトナー排出口377から落下する。特に、本実施形態では、攪拌部材35の攪拌支持部352から攪拌羽根353が突設されている。このため、攪拌羽根353の周回運動によって、トナー排出口377の周辺のトナーが積極的に攪拌されながら、排出される。
また、制御部50は、電磁クラッチを介して、所定時間(2秒間)内の攪拌部材35の回転時間(Duty(%))によって、攪拌部材35の回転量を制御する。図16に示すように、制御部50は、トナーセンサーTSの出力に応じて、攪拌部材35の回転時間を調整する。すなわち、所定の閾値未満において、トナー排出口377周辺のトナー量が少なくなるにつれて、攪拌部材35の回転時間(Duty)が20%間隔で大きく設定される。したがって、トナー排出口377周辺のトナー量に応じて、トナー排出口377からトナーを押し出す力が調整され、トナーの排出量が安定して維持される。同様に、所定の閾値未満において、トナー排出口377周辺のトナー量が少なくなるにつれて、移動壁32の第1方向への移動距離が大きく設定されてもよい。
なお、本実施形態では、Duty100%の場合、攪拌部材35は2秒間連続的に回転される。一方、Duty50%の場合、攪拌部材35は1秒間回転され、1秒間停止される。すなわち、1秒間隔をもって間欠駆動される。このように、攪拌部材35の回転のON、OFFが切り替えられることによって、攪拌部材35の回転量が制御可能とされる。
また、図16を参照して、トナーセンサーTS(トナー排出口377)周辺のトナー量が20g(0.4V)になると、制御部50は、TonerLow情報(まもなくトナーコンテナ30内のトナーが空となる情報)をプリンター100の不図示の表示部に報知させる。
一方、本実施形態に係る移動壁32および攪拌部材35の駆動制御と比較される図17のグラフでは、トナーセンサーTSの出力が1.2V以上の場合でも、攪拌部材がDuty20%で回転される。この場合、攪拌部材によってトナー排出口から強くトナーが押し出され、現像装置側に過剰にトナーが補給される。この結果、現像装置内のトナー量が増大し、トナーの循環不良や画像濃度の低下がもたらされる。
また、本実施形態に係る移動壁32および攪拌部材35の駆動制御と比較される図18のグラフでは、トナーセンサーTSの出力によらず、攪拌部材の回転が停止される。この場合、トナー排出口の上方に分布するトナーが少ない場合には、現像装置へのトナー補給が困難となる。この結果、現像装置内のトナーが過剰に減少し、画像形成において濃度低下などの画像欠陥が生じてしまう。
本実施形態において、トナーコンテナ30の収容空間37Sのトナーが使用され続けると、やがて移動壁32は図14(A)に示す最終位置に至る。このように、移動壁32が第1方向に徐々に移動していくことで、収容空間37S内のトナーが移動壁32に押圧されながら、トナー排出口377まで搬送される。この際、移動壁32が最終位置に至るまでの間、収容空間37S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。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37の収容空間37Sに残留するトナー量が減少される。
なお、本実施形態では、図14(A)に示すように、移動壁32の最終位置では、移動壁32はトナー排出口377よりも僅かに第1方向上流側で停止する。詳しくは、図14(B)を参照して、移動壁32の移動に伴って移動壁32の軸受部32Jが移動壁停止部334に至ると、雄螺旋部333と雌螺旋部320Dとの係合が解除される。この結果、シャフト33から移動壁32への移動力の伝達が失われ、移動壁32が最終位置において停止する。なお、この際、トナー排出口377の上方には空間が残っているため、当該空間には若干のトナーが残存する。しかしながら、本実施形態では、図16に示すように、トナーセンサーTS周辺のトナーが20g未満となると、制御部50は、Duty100%、すなわち、現像装置20の現像ローラー21が回転される間は連続的に、攪拌部材35を回転させる。この結果、最後まで安定してトナーをトナー排出口377から排出することができる。なお、トナー排出口377は、コンテナ本体37の下端部よりも僅かに上方にずれた位置に開口されている。このような場合であっても、コンテナ本体37の最下端部に残ったトナーは、攪拌羽根353(図11)によって、上方に掬い上げられた後、トナー排出口377から安定して排出される。
更に、図14(A)を参照して、移動壁32の最終位置では、移動壁32の搬送面320Sは攪拌部材35の攪拌羽根353に対して第1方向上流側に間隔をおいて配置される。このため、最終位置に至った移動壁32の搬送面320Sと攪拌部材35とが干渉することが防止される。また、図14(A)に示す移動壁32の最終位置では、移動壁32の内壁シール322がトナーコンテナ30の内周部37K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32が最終位置に安定してロックされ、移動壁32が攪拌部材35側に近づくことが防止される。なお、他の実施形態において、攪拌部材35が攪拌羽根353を備えず、移動壁32がトナー排出口377を内側から塞ぐように移動壁32の最終位置が設定されてもよい。
以上、本発明の実施形態に係るプリンター100について説明した。このような構成によれば、制御部50が収容空間37S内のトナー量に応じて、移動壁32の移動および攪拌部材35の回転を制御するため、トナーコンテナ30の使用初期から使用終了時まで、現像装置20に安定してトナーを供給することが可能となる。一方、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内に装着されてもよい。
(2)また、上記の実施形態では、制御部50は、攪拌部材35の回転量として、所定時間内の攪拌部材35の回転時間(Duty)を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。制御部50は、攪拌部材35の回転量として、所定時間内の攪拌部材35の回転数を制御する態様でもよい。この場合、攪拌部材35を回転させる固有のモーター(不図示)がプリンター100に配置される。当該モーターは、回転数が可変とされるものであり、攪拌部材35の回転数が制御可能とされる。このような構成によれば、攪拌部材35の回転数が切り替えられることによって、収容空間37S内のトナー量に応じて、攪拌部材35の回転量が制御可能とされる。このため、攪拌部材35の回転量が速やかに調整され、現像装置20側に安定してトナーが供給される。
(3)更に、上記の実施形態では、収容空間37S内のトナー量として、トナーセンサーTSの出力に応じて、移動壁32の移動および攪拌部材35の回転量が制御され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。制御部50は、現像ハウジング210などに配置された他の検知部などの出力に応じて、収容空間37S内のトナー量を予測し、移動壁32の移動および攪拌部材35の回転量を制御するものでもよい。
(4)また、上記の実施形態では、図16に示すように、トナーセンサーTSの出力が1.2V未満の場合に、攪拌部材35の回転制御におけるDutyが20%間隔で制御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。図19は、本発明の変形実施形態におけるトナーコンテナ30内のトナー量に応じた移動壁32の移動および攪拌部材35の回転の関係を示したグラフである。本変形実施形態では、トナーセンサーTSの出力電圧が0.8V(閾値)以上の場合、トナー排出口377の周辺のトナー量が100g以上となるため、制御部50は移動壁32の移動および攪拌部材35の回転を停止させる。この結果、トナー排出口377の上方に分布するトナーは、滞留部29(図5)のトナーの減少量に応じて、自由落下にて現像ハウジング210側に流入する。
一方、トナーセンサーTSの出力電圧が0.8V(閾値)未満の場合、トナー排出口377の周辺のトナー量が60g未満となるため、制御部50は移動壁32を第1方向に移動させ、かつ、攪拌部材35を回転させながら、トナー排出口377からトナー補給口25にトナーを供給する。また、本変形実施形態では、所定の閾値(0.8V)未満において、トナー排出口377周辺のトナー量が少なくなるにつれて、攪拌部材35の回転時間(Duty)が40%間隔で大きく設定される。
(5)また、上記の実施形態では、移動壁32は、蓋部31側から右壁375側に移動す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。トナー排出口377が蓋部31側に開口され、移動壁32が右壁375側から蓋部31側に移動する態様でもよい。
(6)また、上記の実施形態では、攪拌部材35が攪拌支持部352を備え、攪拌支持部352から2枚ずつ攪拌羽根353が突設される態様にて説明した。攪拌部材35の形状はこれに限定されるものではない。攪拌部材35は、トナー排出口377の周辺のトナーを攪拌する、その他の形状を備えるものでもよい。図20は、本発明の変形実施形態に係るトナーコンテナ30A(現像剤収容容器)の断面斜視図である。本変形実施形態では、先の実施形態の攪拌部材35の代わりに、攪拌部材35Aが備えられる。このため、当該攪拌部材35Aの構成について説明し、その他の共通する構成の説明を省略する。
攪拌部材35Aは、シャフト33回りに図20の矢印D181方向に回転される。攪拌部材35Aは、ディスクプレート350Aと、第1突起部351A(羽根部)と、第2突起部352A(羽根部)とを備える。ディスクプレート350Aは、シャフト33に軸支される円板状の部材である。ディスクプレート350Aの中央部に開口された不図示の軸穴部にシャフト33が挿通される。第1突起部351A及び第2突起部352Aは、ディスクプレート350Aにおいて、周方向に間隔をおいて複数配置される突片である。これらの突片は、ディスクプレート350Aからコンテナ本体37の収容空間に向かって延設されている。また、攪拌部材35Aの回転に伴って、これらの突片はトナー排出口377の径方向内側を周回する。このような構成においても、第1突起部351Aが図20の矢印D182方向に回転することによって、コンテナ本体37の底部371付近に溜まったトナーを、トナー排出口377まで掬いあげることが可能となる。また、本構成においても、攪拌部材35Aの回転が停止される際には、制御部50は攪拌部材35Aのうち隣接する第1突起部351A及び第2突起部352Aの間の領域がトナー排出口377に対向するように、攪拌部材35Aを停止させることが望ましい。この結果、攪拌部材35Aの回転停止時に、トナーの排出が第1突起部351A及び第2突起部352Aによって妨げられることが防止される。
100 プリンター(画像形成装置)
121 感光体ドラム(像担持体)
126 転写ローラー
20 現像装置
21 現像ローラー
210 現像ハウジング(ハウジング)
23 第1攪拌スクリュー(現像剤搬送部材)
25 トナー補給口(現像剤補給口)
28 抑制パドル(搬送能力抑制部)
30、30A トナーコンテナ(現像剤収容容器)
31 蓋部
32 移動壁
33 シャフト
34 第1シール
35、35A 攪拌部材
351 攪拌軸受部
351A 第1突起部(羽根部)
352 攪拌支持部
352A 第2突起部(羽根部)
353 攪拌羽根(羽根部)
36 第2シール
37 コンテナ本体(容器本体)
377 トナー排出口(現像剤排出口)
37H 内部空間
37K 内周部
37S 収容空間
50 制御部(駆動制御部)
M1 第1モーター(第1駆動部)
M2 第2モーター(第2駆動部)
TS トナーセンサー(検知部)

Claims (7)

  1. 表面に静電潜像が形成されるとともに、現像剤像を担持する像担持体と、
    前記像担持体に現像剤を供給する現像装置と、
    前記現像装置に前記現像剤を供給する現像剤収容容器と、
    第1駆動部および第2駆動部と、
    前記第1駆動部および前記第2駆動部を制御する駆動制御部と、
    を有し、
    前記現像剤収容容器は、
    第1方向に沿って筒状に延びた内周部と、前記内周部によって画定される内部空間と、を備える容器本体と、
    前記内周部に連通するように前記容器本体の下面部に開口され、現像剤が排出される現像剤排出口と、
    前記容器本体の前記内周部に密接して配置された外周部と、前記容器本体の前記内周部とともに前記現像剤が収容される収容空間を画定する搬送面とを備え、前記収容空間の前記現像剤を前記現像剤排出口に向かって搬送しながら、前記内部空間内を前記第1方向に移動する移動壁と、
    前記現像剤排出口に対向して配置され、回転駆動され、前記収容空間内の前記現像剤を攪拌するとともに、前記現像剤排出口から前記現像剤を送り出す攪拌部材と、
    を有し、
    前記第1駆動部は前記移動壁を移動させる駆動力を発生し、
    前記第2駆動部は、前記攪拌部材を回転させる駆動力を発生し、
    前記駆動制御部は、前記収容空間内の現像剤量に応じて、前記移動壁の移動および前記攪拌部材の回転を制御することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記現像装置は、
    所定の搬送方向に前記現像剤が搬送される現像剤搬送路を備えるハウジングと、
    前記現像剤排出口の下方において前記ハウジングに開口され、前記現像剤収容容器から前記現像剤搬送路に前記現像剤を受け入れる現像剤補給口と、
    前記現像剤搬送路に配置され、前記搬送方向に前記現像剤を搬送する現像剤搬送部材と、
    前記現像剤補給口よりも前記搬送方向下流側において、前記現像剤搬送部材の前記搬送方向への前記現像剤の搬送能力を部分的に抑制する搬送能力抑制部と、
    を有することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記駆動制御部は、前記収容空間内の現像剤量が所定の閾値よりも多い場合に、前記前記移動壁の移動および前記攪拌部材の回転を停止させた状態で、前記現像剤排出口から前記現像剤補給口に前記収容空間内の前記現像剤を落下させ、前記収容空間内の現像剤量が前記閾値よりも少ない場合に、前記移動壁を前記第1方向に移動させ、かつ、前記攪拌部材を回転させながら、前記現像剤排出口から前記現像剤補給口に前記収容空間内の前記現像剤を供給することを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 前記現像剤排出口の周辺の前記現像剤を検知する検知部を更に有し、
    前記駆動制御部は、前記検知部の出力に応じて、前記移動壁の前記第1方向への移動距離および前記攪拌部材の回転量を制御することを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
  5. 前記駆動制御部は、前記攪拌部材の回転量として、所定時間内の前記攪拌部材の回転時間を制御することを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
  6. 前記駆動制御部は、前記攪拌部材の回転量として、所定時間内の前記攪拌部材の回転数を制御することを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
  7. 前記攪拌部材は、前記回転における周方向に間隔をおいて複数配置される羽根部を備え、
    前記駆動制御部は、前記収容空間内の現像剤量が所定の閾値よりも多い場合に、前記攪拌部材のうち隣接する前記羽根部同士の間の領域が前記現像剤排出口に対向するように、前記攪拌部材を停止させることを特徴とする請求項3乃至6の何れか1項に記載の画像形成装置。
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