JP6192389B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、トナー収容容器を有する画像形成装置に関する。
従来、特許文献1に示すように、トナー収容容器の回転動作に伴ってポンプ部を往復運動させ、排出口からトナーを排出するトナー収容容器が提案されている。
特開2010−256893号
しかしながら、ユーザーが、トナー収容容器であるボトルをセット位置にセットした状態で、不用意に手で回してしまうことがある。すると、ボトルからトナーが現像装置内にトナーが補給され、現像器内のトナー濃度が変動する原因となる。特に、ボトルから現像器に直接補給する構成の場合は、課題が顕著になる。
そこで本発明は、トナー収容容器にロック機構を設けることで、現像器への不測のトナー流入を防止することを目的とする。
上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、複数のトナー収容容器と、前記トナー収容容器を駆動するための駆動モータと前記駆動モータに付帯される駆動ギアの駆動を前記トナー収容容器に伝達するためのギア列とを備えた補給駆動装置と、を有する画像形成装置において、複数のギア列の回転を同時に規制する規制位置と、前記複数のギア列の回転の規制を解除する解除位置と、に移動可能な回転抑制部材が設けられたことを特徴とする。
上記構成により、現像器への不測のトナー流入を防止し、不測のトナー流入に起因する画像不良の発生を抑制することができる。
画像形成装置の断面図。 トナー収容容器の断面図。 トナー収容容器の部分拡大図。 画像形成装置の上視図。 画像形成装置の背面図。 補給駆動装置の側面図。 補給駆動装置のギア列の説明図。 前扉の開閉動作図。 ロック機構の稼働説明図。 ロック機構の可撓性の説明図。
本実施形態の画像形成装置について説明する。本実施形態では電子写真方式を用いたカラープリンタを例示して説明する。
<画像形成装置について>
図1は画像形成装置の断面図である。図1において紙面に垂直な方向が装置の前奥方向である。画像形成装置は、トナー像を形成する画像形成部を複数有する。
図1に示すように、画像形成装置200は、4色の画像形成部を中間転写ベルト7上に並べて配置した、所謂中間転写タンデム方式の画像形成装置である。中間転写タンデム方式は、高いプロダクティビティや様々なメディアの搬送に対応できる点から、近年主流となっている。
<記録材の搬送プロセス>
記録材Sは、記録材収納庫10上に積載されて収納される。記録材Sは、摩擦分離方式を採用した給送ローラ61により、画像形成タイミングに合わせて給送される。給送ローラ61により送り出された記録材Sは、搬送パスを通過し、レジストローラ62へと搬送される。レジストローラ62において斜行補正やタイミング補正を行った後、記録材Sは二次転写部T2へと送られる。
二次転写部T2は、対向する二次転写内ローラ8および二次転写外ローラ9により形成される転写ニップ部である。二次転写部T2において、所定の加圧力と静電的負荷バイアスを与えることで、トナー像が記録材Sに吸着する。
<画像の作像プロセス>
以上説明した二次転写部T2までの記録材Sの搬送プロセスに対して、同様のタイミングで二次転写部まで送られて来る画像の形成プロセスについて説明する。画像形成部Pは、4つ(Pa、Pb、Pc、Pd)存在する。それぞれ、aがイエロー(Y)、bがマゼンタ(M)、cがシアン(C)、dがブラック(Bk)に対応した添え字となるが、a〜dが付された各部構成は、いずれも同様であるため、必要に応じて省略する。ただし、色数は4色に限定されるものではなく、また色の並び順もこの限りである必要はない。
画像形成部Pは、感光体1(1a〜1d)を有する。また感光体1の周囲に、帯電装置2(2a〜2d)、露光装置3(3a〜3d)、現像装置100(100a〜100d)、現像容器101(101a〜101d)、一次転写ローラ5(5a〜5d)、感光体クリーナ6(6a〜6d)を有する。
このような構成により、画像形成動作は次の手順で進行する。まず、予め帯電装置2によって表面を一様に帯電された感光体1は、図示しない現像駆動装置によって回転駆動される。次に、画像形成部Pへ送られた画像情報の信号に基づいて露光装置3がレーザーを照射する。照射されたレーザーは、回折手段を適宜経由したのち、感光体1に対して露光される。これにより、感光体1に静電潜像が形成される。
感光体1上に形成された静電潜像は、現像装置100によるトナー現像を経て、トナー像として顕在化する。その後、一次転写ローラ5と中間転写ベルト7との間の一次転写部T1(T1a、T1b、T1c、T1d)において所定の加圧力および静電的負荷バイアスが与えられる。これにより、トナー像が中間転写ベルト7上に転写される。
一方、感光体1から中間転写ベルト7に転写されずに、感光体1上に僅かに残った転写残トナーは、感光体クリーナ6により回収される。この後、感光体1は、再び次の作像プロセスに備える。
現像装置100内のトナー量が低下した際には、対応するトナー収容容器Tからトナーが供給される。このとき、トナー補給装置70(70a〜70d、図5参照)は、対応する現像装置100と駆動を同期ながらトナー補給を行う。補給動作については後述する。
図4は画像形成装置の上視図である。ここで、図4に示すように、トナー収容容器T(Ta〜Td)は、画像形成装置の前側板500、後側板600間に懸架されたトナー収容容器保持部材TM(TMa〜TMd)にそれぞれ収容保持される。トナー収容容器保持部材TMは、前側板500、後側板600間にそれぞれ独立に懸架される。また、現像駆動装置は、後側板600に締結、設置される。
現像容器101内部には、予め非磁性トナーと磁性キャリアを混合した二成分現像剤が収容されるが、磁性トナー又は非磁性トナーのみの一成分現像剤でもよい。本実施形態は、二成分現像剤(初期剤)が収容された場合に関する記述を行う。
次に、中間転写ベルト7について説明する。中間転写ベルト7は図示しない中間転写ベルトフレームに設置される無端ベルトである。図1に示すように、中間転写ベルト7は、駆動伝達手段を兼ねる二次転写内ローラ8、テンションローラ17、二次転写上流ローラ18によって張架される。中間転写ベルト7は、図中矢印R7の方向へと搬送駆動される。
並列処理される画像形成部Pによる各色の作像プロセスは、中間転写ベルト7上に一次転写された上流色のトナー像上に順次重ね合わせるタイミングで行われる。その結果、最終的にはフルカラーのトナー像が中間転写ベルト7上に形成され、二次転写部T2へと搬送される。なお、二次転写部T2を通過した後の転写残トナーは、転写クリーナ11によって回収される。
<二次転写以降のプロセス>
以上の搬送プロセスおよび作像プロセスを行うことで、二次転写部T2において記録材Sとフルカラートナー像のタイミングを一致させ、二次転写が行われる。その後、記録材Sは定着装置13へと搬送される。
定着装置13は対向するローラ(加圧ローラ14、加熱ローラ15)により形成された定着ニップ内で、通過する記録材Sに所定の圧力と熱量を与えて、記録材S上にトナー像を溶融固着させるものである。加熱ローラ15は熱源となるヒータを備え、常に最適な温度が維持されるように制御される。
こうして画像定着された記録材Sは、排出トレイ63上に排出される。もしくは両面画像形成を要する場合には図示しない反転搬送装置へと搬送される。
<トナー収容容器>
次に、トナー収容容器保持部材TMに保持されるトナー収容容器Tについて図2を用いて説明する。図2はトナー収容容器の断面図である。
トナー収容容器Tは図2(a)に示すように、中空円筒状に形成され、内部にトナーを収容するトナー収容部20を有する。トナー収容部20の長手方向(現像剤搬送方向)一端側には、フランジ部21(非回転部)を有する。トナー収容部20は、フランジ部21に対して相対回転可能に構成される。
フランジ部21には、図2(b)に示すように、中空の排出部21hが設けられる。排出部21hはトナー収容部20内から搬送されたトナーを一時的に貯留する。排出部21hの底部には、小さな排出口21aが形成される。排出口21aは、トナー収容容器Tの外へトナーの排出を許容する。つまり、排出口21aは、トナー補給装置70へトナーを補給する。
本実施形態のポンプ部20bは、排出口21aを介して吸気動作と排気動作を交互に行わせる吸排気機構として機能する。
ポンプ部20bは、図2(b)に示すように、排出部21hと円筒部20kとの間に接続、固定される。つまり、ポンプ部20bは、円筒部20kとともに一体的に回転可能となる。また、本実施形態のポンプ部20bは、その内部にトナーを収容可能な構成である。
本実施形態では、ポンプ部20bとして、往復動に伴いその容積が可変な樹脂製の容積可変型ポンプ(蛇腹状ポンプ)を採用している。具体的には、図2に示すように、蛇腹状のポンプを採用しており、「山折り」部と「谷折り」部が周期的に交互に複数形成されている。
また、ポンプ部20bは、図2(b)に示すように、排出部21h側の端部がフランジ部21の内面に設けられている。また、リング状のシール部材27を圧縮した状態で、排出部21hに対して相対回転可能に固定される。
トナー収容容器Tには駆動入力ギア20aが設けられる。駆動入力ギア20aは、ポンプ部20bの長手方向一端側に固定される。つまり、駆動入力ギア20a、ポンプ部20b、円筒部20kは、一体的に回転可能な構成となる。従って、駆動入力ギア20aに入力された回転駆動力は、ポンプ部20bを介して円筒部20k(及び搬送部20c)伝達される仕組みとなる。
一方、フランジ部21の内周面には、カム溝21bが全周にわたり形成される。カム溝21bは、カム突起20dが嵌り込む従動部として機能する。カム溝21bについて、図3を用いて説明する。図3はトナー収容容器の部分拡大図である。
図3において、矢印Aは円筒部20kの回転方向(カム突起20dの移動方向)、矢印Bはポンプ部20bの伸張方向、矢印Cはポンプ部20bの圧縮方向を示している。また、円筒部20kの回転方向(矢印A)に対するカム溝21cのなす角度をα、カム溝21dのなす角度をβとする。また、カム溝21bのポンプ部20bの伸縮方向(矢印B、矢印C)における振幅(=ポンプ部20bの伸縮長さ)をLとする。
具体的には、カム溝21bは、これを展開した図3に示すように、円筒部20k側から排出部21h側へ傾斜したカム溝21cと、排出部21h側から円筒部20k側へ傾斜したカム溝21dとが、交互に連結された構造となっている。本実施形態では、α=βに設定している。
従って、トナー収容部20のカム突起20dと嵌合するフランジ部21のカム溝21bが、ポンプ部20bへの駆動伝達機構として機能する。つまり、カム突起20dとカム溝21bは、駆動入力ギア20aが受けた回転駆動力を、ポンプ部20bを往復移動させる方向への力(円筒部20kの回転軸線方向への力)に変換し、これをポンプ部20bへ伝達する。
<補給構成>
次に、トナー収容容器Tからトナーを排出させるための補給構成について図4乃至図6を用いて述べる。上述のように、図4は画像形成装置の上視図である。また、図5は画像形成装置の背面図である。図6は補給駆動装置の側面図である。
図4に示すように、トナー収容容器Tは、画像形成装置200の前側板500と後側板600に張架されたトナー収容容器保持部材TMに着脱自在に収容される。また、トナー収容容器Tの挿抜側を前扉700(カバー部材)が覆う。
図4及び図5に示すように、後側板600には補給駆動装置D(Dab、Dcd)が設置される。ここで、補給駆動装置Dabはトナー収容容器Ta、トナー収容容器Tbを駆動し、補給駆動装置Dcdはトナー収容容器Tc、トナー収容容器Tdを駆動する。
補給駆動装置Dは、ボトル駆動モータ80(80ab、80cd)と駆動を減速伝達するためのギア列40から構成される。ギア列の最終段には、図6に示すように、駆動ギア45が設置され、トナー収容容器T上の駆動入力ギア20aと駆動連結する。
また、トナー収容容器Tのポンプ部20b(図2参照)の伸縮を検知するため、位相検知センサTS(TSa、TSb、TSc、TSd)が各トナー収容容器保持部材TM上に設置される。
以上により、ボトル駆動モータ80からの駆動が、トナー収容容器Tへと伝達され、トナー収容容器Tのトナー補給動作が可能となる。
ボトル駆動モータ80の出力は、図1に示すCPU50が、記録材S上のトナー濃度等から判断する。また、ボトル駆動モータ80の回転時期、回転時間、回転速度も、CPU50が決定する。この時、トナー収容容器Tのポンプ部20bが補給毎に縮んだ状態(図2(b))から開始可能となるように、位相検知センサTSの値を元に、CPU50が回転停止位置を決定する。なお、図1における表示部60には、画像形成装置200の状態が表示される。
これにより、所定量のトナーがトナー収容容器Tからトナー補給装置70内へと安定的に送られる。
トナー補給装置70では、トナー収容容器Tからトナー収容部71(71a、71b、71c、71d)に搬送され、収容されたトナーを、現像装置100に供給する。トナー収容部71のトナーは、補給装置搬送部Hの駆動により補給される。具体的には、補給装置搬送部H(Ha、Hb、Hc、Hd)は、それぞれ、搬送モータ90(90a、90b、90c、90d)と、搬送モータ90の駆動をトナー補給装置70の各部に伝達するギア列73(73a、73b、73c、73d)を有する。そして、図6に示すように、ギア列73に連結されたスクリュー72等を搬送モータ90によって駆動することにより、トナーをトナー収容部71から現像装置100(図1参照)に補給する。
<補給駆動構成>
本実施形態の特徴的な構成を有する補給駆動構成について図6乃至図8を用いて詳細に述べる。上述のように、図6は補給駆動装置の側面図である。図7は補給駆動装置のギア列の説明図である。図8は前扉の開閉動作図である。
図7(a)は図8に示す前扉700が開状態(図8中破線位置)の補給駆動装置Dであり、図7(b)は図8に示す前扉700が閉状態(図8中実線位置)の補給駆動装置Dである。
前扉700を閉じる場合、前扉700は図8中X1方向に回動する。この時、前扉700は開閉レバー30(30ab、30cd)の端部を押すことになる。このため、前扉700の閉動作と連動して、開閉レバー30はX2方向へ移動する。これによって、後述の手順によって、図7(b)の状態となる。
図6に示すように、補給駆動装置Dにおいては、ボトル駆動モータ80と同軸上に付帯されたピニオンギア41(駆動ギア)が揺動ギア42と噛み合った状態で設置される。
そして、ボトル駆動モータ80は正逆回転することが可能で、ピニオンギア41に噛み合う揺動ギア42はトナー収容容器Tの1つを選択的に駆動させる構成である。
ボトル駆動モータ80が一方(例えば図7中時計回り)に回転すると、揺動ギア42は、図7における右方向へ揺動し、段ギア43(駆動伝達ギア)と噛み合う。逆に、ボトル駆動モータ80が他方(例えば図7中反時計回り)に回転すると、揺動ギア42は、図7における左方向へ揺動し、段ギア44(駆動伝達ギア)と噛み合う。揺動ギア42が段ギア43と噛み合っているときは段ギア44側へ駆動は伝達されず、揺動ギア42が段ギア44と噛み合っているときは、段ギア43側へ駆動が伝達されない。
段ギア43、段ギア44より下流側において、所定の減速を行いながら、トナー収容容器T上の駆動入力ギア20aへと駆動が連結される。つまり、ボトル駆動モータ80に付帯されるピニオンギア41が図7中の時計回りに回転することで、トナー収容容器Ta及びトナー収容容器Tcを動作させることができる。一方、反時計回りに回転することでトナー収容容器Tb及びトナー収容容器Tdを動作させることができる。
前扉700が開状態となると、ユーザーがトナー収容容器Tに触れることが可能な状態となる。この場合、図7(a)に示すように、ロック部材33(回転抑制部材)が段ギア43及び段ギア44と噛み合う。このように、ロック部材33は、駆動入力ギア20aよりも上流側に配設された段ギア43及び段ギア44と噛み合うことで、確実にトナー収容容器Tの駆動を抑制する。
このように、本実施形態では、ロック部材33を有するロック機構があるため、トナー収容容器Tの不測の駆動を防止することができる。本実施形態では、後述のように、ロック機構において、ロック部材33がギア列40の回転を規制する規制位置と、ギア列40の回転の規制を解除する解除位置との間で移動可能とすることで、トナー収容容器Tの回転を制御する。
ここで、ロック部材33の動作を説明する。図9はロック機構の稼働説明図である。なお、図7(a)と図9(a)、図7(b)と図9(b)がそれぞれ、ロック部材33の動作に対応している。
図9に示すように、開閉レバー30の移動に伴って、リンクアーム31が回転中心311を中心としてX3方向へ回動する。この時、リンクアーム31は、ロックバネ34によってX2とは逆方向へ付勢されている。
リンクアーム31が回動すると、スライダ32がX4方向に移動し、ロック部材33がX5方向(図9(b)、図7(b)参照)へ移動する。
つまり、前扉700の開動作に伴って、図9(a)の状態となると、図7(a)に示すように、ロック部材33は段ギア43及び段ギア44と嵌合する。すると、段ギア43及び段ギア44がロックされるので、トナー収容容器Tの回転は、複数個同時に抑制される。
一方、前扉700の閉動作に伴って、開閉レバー30がX2方向(図9(a)参照)へ押し込まれると、図9(b)の状態となる。すると、ロック部材33は、図7(b)に示すX5方向に移動して段ギア43及び段ギア44から離間する。これにより、トナー収容容器Tの回転抑制は解放される。つまり、ロックが解除される。
前述のとおり、ギア列40は、段ギア43、段ギア44からトナー収容容器Tの駆動入力ギア20a(図6参照)まで連結している。このため、例えば、トナー収容容器Tの交換作業中に不用意にトナー収容容器Tに回転する力が働いた場合であっても、段ギア43、段ギア44がロック部材33によって固定されているため、トナー収容容器Tを回転させることは困難である。
トナー収容容器Tに正規の回転方向(トナーの排出可能方向:正回転)に回転させる力が働く場合、段ギア43は図7中時計回り、段ギア44は図7中反時計回りに回転しようとする。このため、ロック部材33に対してはそれぞれ逃げ勝手方向の力が作用する関係となる。
逆に、トナー収容容器Tに非正規回転方向(トナーの非排出可能方向:逆回転)に回転させる力が働く場合、ロック部材33と対向する段ギア43は図7中反時計回り、段ギア44は図7中時計回りに回転しようとする。このため、ロック部材33に対してはそれぞれ食い込み勝手方向の力が作用する関係となる。
また、段ギア43が回転する際には、ロック部材33が段ギア44の方向へ付勢され、段ギア44が回転する際には、ロック部材33が段ギア43の方向へと付勢される。このため、前述のトナー収容容器Tの正規回転方向よりも回転抑制力が高くなる。これは、ユーザーによって不用意にトナー収容容器Tが非正規回転方向へ回転されることによって、補給性能の低下をさせることを防ぐこととなる。
即ち、非正規回転方向に回転される場合、ボトル内に設けられた搬送翼によってトナーが排出口から離れる方向に搬送されてしまう。その結果、トナー補給がされにくい状態となり、トナーなしと誤検知されるおそれもある。本実施形態の構成によれば、誤検知のような課題を抑制することができる。
また、ロック部材33はギア列40の上流でギアの回転抑制を行っている。このため、例えば、トナー収容容器Tを不用意に回転させたとしても、減速比分だけ回転トルクが減ぜられることとなる。よって、比較的小さな負荷でトナー収容容器Tの回転抑制が可能となる。
本実施形態の構成によれば、段ギア43、段ギア44からトナー収容容器Tの駆動入力ギア20aまでの減速比を5としている。つまり、ロックバネの負荷を低減することができ、ひいては前扉700の操作力が低減可能となる。
図10はロック部材33の可撓性の説明図である。図10に示すように、ロック部材33のロック部331は、可撓性によって撓んだロック部材33が移動可能な空間を有している。ロック部材33は可撓性を有する部材で構成されるため、段ギア43、段ギア44に過度の負担がかかることを防ぐことが可能となる。
さらに、ユーザーによってトナー収容容器Tに所定以上のトルクをかけられた際には、歯とび(図10中のロック部材33が実線から破線への変形)を起こすことによって異音を発生させ、ユーザーに異常操作を通知することが可能となる。
このような構成により、ユーザーの不用意な操作によるトナー収容容器Tの回転を抑制することができる。これにより、トナー収容容器Tから現像容器101内へのトナー流入を防ぐことによるトナー流入に起因する装置故障や画像不良の発生を抑制することができる。また、トナー収容容器Tの回転開始位置が変更させることによる補給毎の補給精度低下を、抑制することができる。
以上のように、ユーザーの誤操作によるトナー収容容器の回転を抑制することが可能となる。また、トナー収容容器に高い負荷がかかり、僅かでもユーザーによって回転動作が行われてしまった場合、異音を発生させて誤操作を通知する。その結果、トナー流入による画像不良の発生を抑制するとともに、位相制御を実施する際の位相バラツキに起因する補給精度低下を抑制することが可能となる。
本実施形態では駆動列の上流にロック部材33を配置したが、これに限るものではない。例えば、トナー収容容器Tの駆動入力ギア20aにロック部材33を噛み合わせ、トナー収容容器Tの回転抑制を行うことも可能である。この場合は、前述のとおり、ユーザーからの負荷トルクが直接、ロック部材33にかかるため、ロックバネ34の付勢力をさらに増加させて構成する必要がある。
また、本実施形態においては、ロック機構のロック部材33が複数の段ギア43、段ギア44の駆動を抑制するものとしたが、これに限るものではなく、単数の駆動を抑制するものとしてもよい。
また、本実施形態では、トナー収容容器はポンプ式のものを例に説明したが、この構成に限るものではない。トナー収容容器を回転させるためのギアを有するトナー収容容器であれば、適宜適用は可能である。
本発明は、電子写真方式を用いたトナー収容容器を有する画像形成装置(プリンタ、複写機、FAX、印刷機など)に利用可能である。
D…補給駆動装置
P…画像形成部
S…記録材
T…トナー収容容器
20a…駆動入力ギア
30…開閉レバー
33…ロック部材
40…ギア列
41…ピニオンギア
43…段ギア
44…段ギア
700…前扉

Claims (6)

  1. 複数のトナー収容容器と、前記トナー収容容器を駆動するための駆動モータと前記駆動モータに付帯される駆動ギアの駆動を前記トナー収容容器に伝達するためのギア列とを備えた補給駆動装置と、を有する画像形成装置において、
    複数のギア列の回転を同時に規制する規制位置と、前記複数のギア列の回転の規制を解除する解除位置と、に移動可能な回転抑制部材が設けられたことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記回転抑制部材は、前記ギア列のうち、前記トナー収容容器と係合して駆動を入力する駆動入力ギアよりも上流側に配設されたギアの回転を抑制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. 前記回転抑制部材は、前記複数のギア列のうち、駆動の減速を行うそれぞれの駆動伝達ギアの回転を抑制することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 前記駆動モータの前記駆動ギアを正逆回転させると、前記駆動ギアに噛み合う揺動ギアが前記トナー収容容器の1つを選択的に駆動させる構成であり、
    前記回転抑制部材は、前記揺動ギアの下流側に配置された前記ギア列に噛み合うことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  5. 前記回転抑制部材は、前記トナー収容容器の挿抜側を覆うカバー部材の開閉動作に連動し、前記カバー部材を開けた場合に、前記回転抑制部材は前記規制位置に移動し、前記カバー部材を閉じた場合に、前記規制位置から前記解除位置に移動することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  6. 前記回転抑制部材は、可撓性を有する部材で構成されることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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