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2は、図1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および図2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2)と、上壁102と底壁103との間の本体後壁105(図2)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。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、後記のトナーコンテナ30が着脱される。
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2の矢印DT)。
図2を参照して、プリンター100は、給紙カセット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。
給紙カセット110は、内部にシートSを収容する。給紙カセット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。給紙カセット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は給紙カセット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ーなどの外部装置(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、筐体101内の現像装置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。更に、プリンター100は、LED100Pを備える(図1。LED100Pは、筐体101の上面部に配置されている。LED100Pは、トナーコンテナ30内のトナー残量に応じた残量情報を表示する表示部として機能する。本実施形態では、LED100Pは、トナー残量に応じて異なる色または時間間隔で発光する。なお、他の実施形態において、残量情報を表示する表示部は、プリンター100に接続されたパーソナルコンピューターのディスプレイ(不図示)などでもよい。
<現像装置について>
図3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、磁性一成分現像方式が適用され、この貯留空間220には、磁性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3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3)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3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、図3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3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、図3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2)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3)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6)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4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。
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(図3参照)。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。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。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。
<トナーコンテナの構造について>
次に、図5乃至図7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5は、本実施形態に係るトナーコンテナ30において、移動壁32が初期位置から第1方向に移動した状態の断面図である。図6および図7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6および図7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。また、図8は、トナーコンテナ30において、移動壁32が最終位置に至った際の断面図である。
トナーコンテナ30は、左右方向(第1方向、図5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5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、攪拌部材35と、コンテナ本体37(容器本体)と、トナーセンサーTSと、第1ギア381と、第2ギア382と、カバー39と、を備える。
蓋部31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。
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5の矢印DA方向)に沿って筒状に延びている後記の内部空間37Hを画定する。
また、コンテナ本体37は、底部371と、天板372と、前壁373(図2)と、後壁374(図2)と、右壁375(図5)と、突出壁376(図5)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。
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。そして、前述の蓋部31がコンテナ本体37の開口部を塞ぐ。なお、蓋部31の外周縁は、コンテナ本体37に超音波溶着される。図5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(図7)と、本体軸受部37Jと、を備える。トナー排出口377は、内部空間37H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5に示すように、トナー排出口377は、コンテナ本体37の右端側に開口されている。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7)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。
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(図6)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。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。
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(水平方向)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。なお、移動壁32の初期位置は、後記のトナーセンサーTSの検知面よりも第1方向上流側に設定されている。また、移動壁32の最終位置は、少なくともトナーセンサーTSの検知面の一部が移動壁32よりも第1方向上流側に配置されるように設定されている。
図5乃至図7を参照して、移動壁32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。移動壁32は、搬送面320Sと、内壁シール322と、シャフトシール323と、軸受部32Jと、外周部32Kと、を備える。なお、内壁シール322およびシャフトシール323を除く、移動壁32の本体部分は、非磁性の樹脂材料からなる。
搬送面320Sは、シャフト33の軸方向と交差する壁面である。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。
軸受部32Jは、移動壁32の略中央部に形成された軸受部である。換言すれば、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。
軸受部32Jは、雌螺旋部320Dを備える。雌螺旋部320Dは、軸受部32J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。
内壁シール322は、移動壁32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に摺動可能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。
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5、図7)。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、を備える。
図5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の右端部である。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5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5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。
攪拌部材35(図5)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6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(図6)。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(図7)。
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6、図7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、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。
第1ギア381は、攪拌部材35の攪拌軸受部351に連結され、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の不図示の伝達ギアを介して後記の第1モーターM1に連結される。また、攪拌部材35は、後記の制御部500により、現像動作時に現像装置20の現像ローラー21と同期して回転制御される。
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。第1ギア381は、現像装置20の不図示の伝達ギアを介して後記の第2モーターM2に連結される。また、制御部500により、攪拌部材35とは独立してシャフト33が回転制御され、移動壁32が第1方向に移動する。
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。
トナーセンサーTS(図5)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、トナー排出口377に対して第1方向上流側に間隔をおいて、底部371に固定されている。トナーセンサーTSは、透磁率センサーからなる。トナーセンサーTSは、収容空間37Sに対向して配置され、磁性トナーの有無を検知可能な検知面を備えている。トナーセンサーTSは、収容空間37Sのトナーを検出することで、HIGH信号(+5V)を出力する。また、収容空間37SのうちトナーセンサーTSが対向する領域にトナーがほとんど存在しない場合には、トナーセンサーTSはLOW信号(0V)を出力する。トナーセンサーTSの出力信号は、制御部500によって参照される。なお、このようにトナーセンサー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。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TS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。
更に、図5を参照して、プリンター100は、制御部500(残量検出部)と、第1モーターM1と、第2モーターM2とを備える。制御部500は、トナーセンサーTSの出力に応じて、トナーコンテナ30のトナー残量(現像剤残量)を検出する。また、制御部500は、トナーセンサーTSの出力に応じて、移動壁32を第1方向に移動させる。第1モーターM1は、攪拌部材35を回転させる駆動力、および、現像装置20の各部材を回転させる駆動力を発生する。第2モーターM2は、シャフト33を回転させ、移動壁32を移動させる駆動力を発生する。
<移動壁の移動について>
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500は、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、初期位置に配置されていた移動壁32が第1方向(図5乃至図7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HIGH信号を出力する。制御部500は、トナーセンサーTSから出力されたHIGH信号を受けて、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。
前述のように、本実施形態では、図4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。このため、現像装置20側の滞留部29(図4)がトナー補給口25を下方から封止している場合、トナーコンテナ30から補給トナーは落下しにくい。一方、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、トナー排出口377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。この結果、トナーコンテナ30の収容空間37Sでは、トナーセンサーの周辺のトナーが消失するため、トナーセンサーがLOW信号を出力する。該信号を受けて、制御部は、トナーセンサーがHIGH信号を出力するまで、移動壁32をトナー排出口377に向かって更に移動させる。
なお、現像装置20における現像動作に応じて、制御部50は、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、トナー排出口377の上方の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る。
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8に示すようにトナー排出口377の直前の最終位置に至る。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。
本実施形態では、移動壁32の最終位置として、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、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、攪拌部材35が回転駆動されることによって、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。
図9は、本実施形態に係るトナーコンテナ30のトナーセンサーTSの検知動作を示したフローチャートである。トナーコンテナ30がプリンター100に装着された後、印刷動作が繰り返されると、前述のようにトナーセンサーTSのLOW信号をきっかけとして移動壁32が第1方向に徐々に移動される。この際、制御部500は、トナーセンサーTSのLOW信号が、予め設定された検知時間内において周期的に検知されるか否かを判断する(ステップS1)。なお、本実施形態では検知時間は10秒であり、ステップS1の検知動作は、現像装置20において現像動作が実行されている時間内で実行される。また、LOW信号の出力の周期性は、一例として、10秒間に5回を上回るか否かで判断される。トナーコンテナ30の収容空間37S内のトナーが少なくなると、移動壁32が第1方向に移動されても、トナーセンサーTSがLOW信号を頻繁に出力するようになる。すなわち、ステップS1において、トナーセンサーTSが周期的にLOW信号を出力すると(ステップS1でYES)、制御部500は、LED100P(図1)を制御して、トナーニアエンド情報(まもなくトナーが空になるという情報、現像剤ニアエンド情報)を表示する(ステップS2)。本実施形態では、トナーニアエンド情報として、LED100Pが黄色に発光する。したがって、トナーコンテナ30が空に近づいていることをユーザーに速やかに報知することができる。
なお、トナーセンサーTSがLOW信号を所定時間内で周期的に出力しない場合(ステップS1でNO)は、移動壁32が第1方向に移動されながら、トナーコンテナ30内のトナーが継続して消費される。
更に、トナーニアエンド状態において、移動壁32が第1方向に移動されると、やがて、移動壁32が図8の最終位置に至る。この際、トナーセンサーTSの検知面の一部が、移動壁32よりも第1方向上流側に配置される。検知面が対向する領域にはトナーが存在しないため、トナーセンサーTSはLOW信号を出力し続ける。この結果、トナーセンサーTSの出力によって、移動壁32が最終位置に至ったこと、および、トナーコンテナ30が空(または、ほぼ空)になったことが速やかに把握される。
すなわち、トナーセンサーTSが10秒間の間、連続的にLOW信号を出力した場合(ステップS3でYES)、制御部500は、LED100P(図1)を制御して、トナーエンプティ情報(トナーが空になったという情報、現像剤エンプティ情報)を表示する(ステップS4)。本実施形態では、トナーエンプティ情報として、LED100Pが赤色に発光する。したがって、トナーコンテナ30のトナーが空になったことをユーザーに速やかに報知することができる。この際、印刷画像において濃度低下が生じることを防止するために、制御部500はプリンター100をマシンロック(印刷不可状態)してもよい。
なお、トナーニアエンド状態において、トナーセンサーTSがLOW信号を所定時間内で連続的に出力しない場合(ステップS3でNO)は、トナーコンテナ30内のトナーが継続して消費される。また、移動壁32が最終位置に至った場合でも、前述のように移動壁32と右壁375との間には、若干のトナーが残っている場合がある。したがって、トナーエンプティ情報をユーザーに報知するとともに、所定枚数の間は、プリンター100の印刷動作が許容される態様でもよい。
以上のように、本実施形態では、少なくともトナーセンサーTSの一部が、最終位置に至った移動壁32よりも第1方向上流側に配置されている。このため、トナーセンサーTSは、トナーが収容されていない内部空間37Hに応じた出力信号を発信することができる。更に、本実施形態では、収容空間37Sには磁性トナーが収容され、トナーセンサーTSは透磁率センサーであり、移動壁32は非磁性材料からなる。したがって、トナーセンサーTSは、磁性トナーの有無に応じて精度良く出力信号を発信することができる。また、移動壁32が最終位置に至ると、移動壁32またはトナーが収容されていない内部空間37HがトナーセンサーTSに対向することで、トナーコンテナ30が空になったことが速やかに把握される。
なお、前述のように、本実施形態では、移動壁32が内壁シール322を備えている。したがって、図8に示すように、移動壁32が最終位置に至る際に、内壁シール322がトナーセンサーTSの検知面に付着したトナー、または、検知面に隣接するコンテナ本体37の内周部37Kに付着したトナーを拭き取ることができる。この結果、移動壁32が最終位置に至ったこと、および、トナーコンテナ30が空になったことが速やかに、かつ、確実に把握される。
以上、本発明の実施形態に係るトナーコンテナ30を備えたプリンター100について説明した。このような構成によれば、使用終了時に、コンテナ本体37の収容空間37Sに残留するトナーの量が減少される。このため、トナーコンテナ30のトナーが効率的に現像装置20に補給されながら、シートSに安定して画像が形成される。更に、トナーコンテナ30が空になったことが速やかに把握される。このため、プリンター100において、現像装置20内のトナーが著しく減少することが抑止され、濃度低下などの不具合を防止することができる。一方、本発明はこれら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1)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、上記の第1の実施形態では、シャフト33が雄螺旋部333に加え、移動壁停止部334を備え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。雄螺旋部333は、第1方向に沿って、シャフト33全体に配置されてもよい。この場合、攪拌部材35は、攪拌羽根353を備えず、攪拌支持部352のみからなることが望ましい。攪拌支持部352の回転によっても、トナー排出口377上のトナーを攪拌することが可能である。そして、移動壁32の搬送面320Sが攪拌支持部352に近接するまで、移動壁32が雄螺旋部333に沿って移動してもよい。
(3)更に、上記の実施形態では、トナーセンサーTSが透磁率センサーからな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。トナーセンサーTSは、圧力センサーでもよい。この場合、トナーセンサーTSの検知面の少なくとも一部が内部空間37Hに露出することで、トナーセンサーTSの検知面に対する圧力が減少し、トナーセンサーTSの出力電圧が低下する。したがって、トナーコンテナ30内のトナーが空になったことが速やかに把握される。
(4)また、上記の実施形態では、トナーセンサーTSの出力に応じて、トナーコンテナ30のトナー残量が把握されるとともに、同出力に応じて移動壁32が移動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。トナーセンサーTSは、トナーコンテナ30のトナー残量を把握する(移動壁32が最終位置に至ったことを検知する)ためだけに使用され、移動壁32の移動は、他のセンサーの出力に基づいて制御されるものでもよい。一例として、現像装置20の現像ハウジング210内に備えられたトナー残量センサー(不図示)の出力が減少した場合に、現像ハウジング210にトナーを補うべく、移動壁32が第1方向に移動されてもよい。また、プリンター100において印刷される印字率に応じて、移動壁32が第1方向に移動されるものでもよい。
(5)また、上記の実施形態では、トナーセンサーTSのLOW信号の出力形態(周期的または連続的)に応じて、トナーコンテナ30のトナー残量が検知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。トナーセンサーTSは、3つの異なる出力信号(出力電圧)を備えるものでもよい。一例として、トナーセンサーTSは、トナーセンサーTSの検知面に多くの磁性トナーが対向している場合に、HIGH信号(5V)を出力し、検知面に僅かな磁性トナーが対向している場合に、MIDDLE信号(2V)を出力し、検知面に磁性トナーが全く対向していない場合に、LOW信号(0V)を出力するものでもよい。LOW信号は、移動壁32が最終位置に至り、トナーセンサーTSの検知面がトナーを含まない内部空間37Hに露出した場合に、出力される。この場合、制御部500は、HIGH信号およびMIDDLE信号に応じて、移動壁32を第1方向に移動させ、LOW信号が出力された際に、トナーコンテナ30の空状態(エンプティ)を検出すればよい。
(6)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。
(7)更に、上記の実施形態では、移動壁32の最終位置は、少なくともトナーセンサーTSの検知面の一部が移動壁32よりも第1方向上流側に配置されるように設定されていた。本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、移動壁32の最終位置は、トナーセンサーTSの検知面の全体が移動壁32よりも第1方向上流側に配置されるように設定されているものでもよい。この場合、トナーセンサーTSは、トナーが収容されていない内部空間37Hに応じた出力信号(連続的なLOW信号)を精度良く発信可能とされる。この結果、先の実施形態と比較して、トナーコンテナ30が空になったことが速やかに、かつ、確実に把握される。