JP6260027B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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本発明は、本体装置と、本体装置に対し挿抜可能であって、消耗時に交換される交換ユニットと、を備えた画像形成装置に関する。
周知の通り、画像形成装置には様々な種類が存在するが、そのうち、電子写真方式を用いた画像形成装置では、イメージングユニットにより、下記のようなプロセスが実行される。すなわち、まず、帯電した感光体に、画像データで変調された光が照射され、その結果、感光体の表面上には静電潜像が形成される。次に、感光体表面上の静電潜像に現像剤(換言すると、トナー)が供給され、これにより、感光体表面上にはトナー像が形成される。上記プロセスによるトナー像は、用紙上への転写後に定着させられる。これによって、印刷物が完成する。
トナーは上記プロセスにより消費されるため、画像形成装置には、トナーを収容したトナーカートリッジが交換ユニットの典型例として装着される。ユーザは、使用中のトナーカートリッジのトナー残量が少なくなると、新品に交換する。かかるトナーカートリッジには、自身が新品か使用済みかを画像形成装置の本体装置側で識別可能とするために、ヒューズを備えた検知回路が備わることがある。具体的には、本体装置は、検知回路のヒューズが溶断していなければ、装着中のトナーカートリッジが新品であると判断し、その後、ヒューズを溶断させる(例えば、特許文献1を参照)。
特開平9−80992号公報
ところで、トナーカートリッジの表面には検知回路用の端子電極が形成されている。また、本体装置側には、トナーカートリッジ側の端子電極に対応する接点端子であって、本体装置側の制御回路と電気的に接続される接点端子が設けられる。トナーカートリッジが本体装置に装着されると、端子電極が接点端子と当接して、検知回路と制御回路とが電気的に接続される。したがって、端子電極と接点端子との間で接触不良が発生しないことが望ましい。
それゆえに、本発明の目的は、交換ユニット側の端子電極と、本体装置側の接点端子との間で接触不良が発生し難い画像形成装置を提供することである。
本発明の一形態は、本体装置と、前記本体装置に対し挿抜可能であって、使用により消耗する交換ユニットとを備えた画像形成装置である。前記交換ユニットは、自身の使用状態を前記本体装置側で識別するための回路であって、自身の表面上に設けられた端子電極と電気的に接続された回路を含んでいる。また、前記本体装置は、前記交換ユニットの挿入時に前記端子電極と当接し押圧可能な接点端子と、前記回路の出力信号を前記接点端子を介して受信し、受信信号に基づき前記交換ユニットの使用状態を識別可能な制御手段と、前記端子電極および前記接点端子が当接している状態で、前記端子電極を揺動させる揺動手段と、を備え、通常使用時には、前記本体装置に挿入された前記交換ユニットに第一方向への回転力を伝達し、前記本体装置に挿入された交換ユニットの新品検出時には、前記揺動手段に第二方向への回転力を伝達する駆動機構を、さらに含み、前記交換ユニットは、前記駆動機構から伝達された第一方向への回転力により、前記交換ユニットに収容された消耗材を前記本体装置に供給し、前記揺動手段は、前記駆動機構から伝達された第二方向への回転力により、前記端子電極および前記接点端子が当接している状態で、前記端子電極を揺動させる
上記局面によれば、交換ユニット側の端子電極と、本体装置側の接点端子との間で接触不良が発生し難い画像形成装置を提供することができる。
一実施形態に係る画像形成装置を斜め前方から視た時の斜視図である。 図1に示す前ドアを開けた時の画像形成装置を斜め上方から視た時の斜視図である。 図2に示すトナーカートリッジを斜め上方から視た時の斜視図である。 図3に示すトナーカートリッジの上面図および側面図である。 図2に示すトナーカートリッジの新品検出のための回路図である。 図2に示す本体装置に設けられた駆動機構を示す図である。 図2に示すトナーカートリッジの揺動を示す模式図である。 図7に示す揺動手段の制御ブロック図である。 図8に示す制御回路の処理手順を示すフロー図である。 図8に示す制御回路の処理手順の変形例を示すフロー図である。 図7に示す揺動手段の変形例を示す図である。
以下、図面を参照して、各実施形態に係る画像形成装置について詳説する。
《はじめに》
まず、いくつかの図に示されるx軸、y軸およびz軸について説明する。x軸、y軸およびz軸は互いに直交する。x軸、y軸およびz軸は、画像形成装置1の左右方向、前後方向および上下方向を示す。また、y軸は、トナーカートリッジ5の本体装置3への挿入方向を示す。また、z軸は、本体装置3の接点端子335〜337がトナーカートリッジ5の端子電極591〜593を押圧する方向と逆方向を示す。
また、図中および以下の説明において、参照符号の後に記載されたアルファベット小文字のa、b、c、dは、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)を意味する添え字である。例えば、トナーカートリッジ5aは、イエロー用のトナーカートリッジ5を意味する。また、色を限定せずに単にトナーカートリッジ5と記載した場合、これは各色のトナーカートリッジ5を意味する。
《画像形成装置の構成》
図1,図2において、画像形成装置1は、例えば電子写真方式およびタンデム方式によりフルカラー画像を形成可能であって、大略的に、本体装置3と、本体装置3に対し挿抜可能なトナーカートリッジ5a〜5dと、を備えている。また、本体装置3は、大略的には、供給ユニット31と、前ドア33と、イメージングユニット35a〜35dと、排出トレイ37と、操作パネル39と、制御回路311と、を備えている。なお、制御回路311は、本体装置3の内部に備わるため、便宜上、図1に仮想的な点線にて示されている。
供給ユニット31は、大略的に、供給トレイおよび供給ローラ群を含む。供給トレイは、未印刷のシート(例えば、用紙またはOHPシート)を積載可能に構成される。供給ローラ群は、所定方向に回転することで、供給トレイ上のシート束から未印刷シートを一枚ずつピックアップし、その後、二次転写領域(後述)に向けて送り出す。
前ドア33は、本体装置3の前側に開閉可能に設けられる。前ドア33を開けると、ユーザは、トナーカートリッジ5およびイメージングユニット35等を挿抜することができる。
イメージングユニット35a〜35dは、本体装置3の内部に左から右へと直線的に並ぶように配置される。各イメージングユニット35a〜35dは、前後方向に延在する感光体ドラムを有する。各感光体ドラムの円柱面(換言すると周面)の周囲には、自身の回転方向に沿って、帯電器および現像器等が設けられている。各イメージングユニット35a〜35dにおいて、帯電器は、対応する感光体ドラムの周面を一様に帯電させる。次に、帯電した各感光体ドラムの周面には、画像データで変調された対応色の光が露光装置(図示せず)によって照射され、その結果、各感光体ドラムの表面上には、対応色の静電潜像が形成される。次に、各感光体ドラムの周面上の静電潜像に、対応色の現像剤(換言すると、トナー)が供給され、これにより、感光体表面上にはトナー像が形成される。
このようにして形成された各色のトナー像は、互いに重なり合うように中間転写ベルト(図示せず)に転写され、その結果、合成トナー像が形成される。この合成トナー像は、中間転写ベルトの回転によって二次転写領域に搬送され、二次転写領域にて、供給ユニット31から送り出された未印刷シート上に転写される。その後、合成トナー像は、定着器(図示せず)によってシート上に定着させられる。これによって、印刷物が完成し、排出トレイ37上に排出される。
制御回路311は、CPUと、不揮発性メモリ(例えばEEPROM)と、メインメモリ(例えばSDRAM)とを含み、CPUは、メインメモリを作業領域として使いつつ不揮発性メモリに格納されているプログラムに従って動作する。これにより、制御回路311は、上記のような画像形成プロセスを制御する。
トナーは印刷の度に消費されるため、本体装置3には、トナーカートリッジ5a〜5dが交換ユニットの典型例として装着されている。トナーカートリッジ5a〜5dからは、消耗材の典型例としての対応色のトナーがイメージングユニット35a〜35dの現像器に供給される。もし使用中のトナーカートリッジ5内のトナー残量が少なくなると、ユーザは、前ドア33を開いて、新しいトナーカートリッジ5に交換する。
《トナーカートリッジの詳細な構成》
次に、上記トナーカートリッジ5の詳細な構成について説明する。まず、図3,図4において、トナーカートリッジ5の本体51には、吐出口53と、回転軸55と、第一カップリング57と、基板59と、揺動手段511の構成の一部である少なくとも一つの第二突起513と、第一ロック溝515と、第二ロック溝517とが設けられている。なお、回転軸55および第一カップリング57は、図4では視認できないため、図4下段の側面図に点線で示される。
本体51は、主に樹脂で作製されており、対応色のトナーを収容する箱体である。この本体51の奥側下方にはトナーの吐出口53が形成される。また、本体51の内部には、前後方向に延在し、羽根等が形成された回転軸55が架け渡されている。また、回転軸55の奥側端部には、第一カップリング57が固定される。第一カップリング57は、本体装置3側の第二カップリング331と係合する(図6,図7を参照)。
基板59は、図4上段等に示すように、本体51の上面に設けられ、xy平面と略平行な主面を有する。この主面には、図4最上段の円内に示すように、平面状の端子電極591〜593が形成される。また、図5に示すように、端子電極592にはヒューズ512の一端が、また、端子電極593には抵抗R1の一端が、配線等により電気的に接続され、ヒューズ512および抵抗R1の他方端はそれぞれ、配線等により端子電極591に接続される。これらヒューズ512、抵抗R1および配線等により、トナーカートリッジ5の使用状態、特に、新品か否かを制御回路311にて識別するための回路514の一部が構成される。なお、ヒューズ512および抵抗R1は、例えば基板59の背面側に配置される。
また、本体51の奥側端部(換言すると、y軸正方向側の端部)の一部は、zx平面と略平行に形成される。この部分に、少なくとも一つの第二突起513が固定的に取り付けられる。ここで、図4には四個の第二突起が示されるが、図示の都合上、参照符号513は一つの第二突起のみを指し示している。各第二突起513は、y軸正方向に向かって突出する、ここで、図4上段右側に示すように、y軸正方向側から視ると、四個の第二突起513は、一点鎖線により仮想的に示された同一円周上に等間隔に設けられている。
また、第一ロック溝515は、V字溝であって、本体51の右側面に上下方向に縦断するように形成される。また、第二ロック溝517は、本体51の縦中心面Pv(図3を参照)を基準として、第一ロック溝515と概ね対称に形成されている。ここで、縦中心面Pvは、本体51のx軸方向中心点を含み、yz平面に略平行な仮想的な面である。
《本体装置側の詳細な構成》
次に、上記トナーカートリッジ5を装着するために本体装置3側に設けられた構成を説明する。本体装置3には、閉じた前ドア33の後方に、図6,図7に示すように、トナーカートリッジ5を一つずつ挿入可能なスペースSが色毎に設けられている。各スペースS内およびその周囲には、駆動機構321を構成するモータ323、連結ギア325、第一ワンウェイクラッチ327、第二ワンウェイクラッチ329および第二カップリング331と、揺動手段511の一部であるカム333、第一ロック部材339および第二ロック部材341と、接点端子335〜337と、が設けられている。なお、図6,図7では、図示の都合上、上記構成の一部の図示を省略している。
モータ323、連結ギア325および第二カップリング331は、周知のように、スペースSに挿入されたトナーカートリッジ5内のトナーをイメージングユニット35に補給するために設けられる。具体的には、第二カップリング331は、トナーカートリッジ5の挿入中、トナーカートリッジ5側の第一カップリング57と係合して連結されると共に、前方(つまり、y軸負方向側)に付勢される。第二カップリング331には、トナー補給時(つまり、通常使用時)、モータ323で生成された回転力が、連結ギア325を介することで、第一方向への第一回転力として伝達される。応じて、トナーカートリッジ5の回転軸55が回転し、これによって、収容されたトナーは吐出口53から吐出される。
カム333は、挿入されたトナーカートリッジ5側の第二突起513と正対するように、スペースSの奥側に設けられている。カム333には、前方(つまり、y軸負方向側)に突出する少なくとも一つの第一突起334であって、トナーカートリッジ5側の第二突起513が設けられる円周(図4参照)上に配置される。このようなカム333には、新品検出時等に、モータ323で生成された回転力が、連結ギア325を介して、第一方向とは逆方向の第二方向への第二回転力として伝達される。応じて、第一突起334は、第二回転力により、第二方向に円軌道を描くように回動する。この時、トナーカートリッジ5側の第二突起513は、第一突起334の円軌道上に配置されるため、第一突起334が第二突起513を乗り越えることで、第一突起334の回転運動が、トナーカートリッジ5の挿抜方向(つまり、前後方向)への運動に変換される。
ここで、本実施形態では、第二カップリング331およびカム333は、同一モータ323からの駆動力に基づき回動している。しかし、第二カップリング331およびカム333のいずれか一方が回動している時に、いずれか他方は回転する必要は無い。そこで、第二カップリング331の回転軸上であって連結ギア325の一つのギアの内部には、第一ワンウェイクラッチ327が設けられる。この第一ワンウェイクラッチ327により、トナー補給時には、トナーカートリッジ5に第一回転力が伝達されると共に、カム333への回転力の伝達が遮断される。また、カム333の回転軸上であって連結ギア325の他のギアの内部には、第二ワンウェイクラッチ329が設けられる。この第二ワンウェイクラッチ329により、新品検出時等に、カム333には第二回転力が伝達されると共に、第二カップリング331への回転力の伝達が遮断される。
また、スペースSの左右両側には、トナーカートリッジ5の第一ロック溝515および第二ロック溝517に対応して、弾性変形する材料(例えば、樹脂や金属)で作製される第一ロック部材339および第二ロック部材341が設けられている。第一ロック部材339は鉤状の先端を有する。第二ロック部材341は、挿入されたトナーカートリッジ5の縦中心面Pvを基準として、第一ロック部材339と略対称な形状を有する。また、第一ロック部材339および第二ロック部材341は、それらの間をトナーカートリッジ5が挿通可能な程度、x軸方向に間隔をあけて配置される。また、第一ロック部材339および第二ロック部材341の鉤状の先端部分は、挿入されたトナーカートリッジ5の第一ロック溝515および第二ロック溝517に填まり込む。このように、第一ロック溝515および第二ロック溝517は、トナーカートリッジ5を左右両側から挟み込んで支持する。
上記の通り、カム333の回動により、第一突起334が第二突起513上を通過する。通過中には、図7下段に示すように、トナーカートリッジ5が前方に変位する。この変位に応じて、第一ロック部材339および第二ロック部材341が弾性変形し、両先端間の幅が広がる。通過後、図7上段に示すように、第一ロック部材339および第二ロック部材341の復元力により、トナーカートリッジ5は後方に変位して、元の位置に復帰する。以上のようにして、本実施形態の揺動手段511は、トナーカートリッジ5を前後方向(つまり、y軸と平行)に揺動させる。
接点端子335〜337は、図6に示すように、挿入されたトナーカートリッジ5側の端子電極591〜593と上下方向に正対するように、スペースSの上部に設けられている。接点端子335〜337は、周知のように、板バネになっており、端子電極591〜593に上方から押圧し当接する。
ここで、図5を参照する。接点端子335〜337には、新品検出のための回路514の残りの部分が接続されている。この部分は、接点端子335〜337および端子電極591〜593が当接することで、トナーカートリッジ5側の部分と電気的に接続される。この回路514は、制御回路311に含まれるCPUの制御下で、接点端子335(つまり、端子電極591)およびグランドの間に、所定電圧を印加する。トナーカートリッジ5が新品の場合(つまり、ヒューズ512が溶断していない場合)、CPUのヒューズカット入力端子には、Hiレベルの信号が入力される。逆に、トナーカートリッジ5が新品でない場合、ヒューズカット入力端子には、Loレベルの信号が入力される。CPUは、かかる入力信号のレベルにより、トナーカートリッジ5が新品であるか否かを識別する。CPUは、新品と判断した場合、ヒューズカット出力をオンにして、ヒューズ512に対し過電流を流して溶断させる。
《揺動手段の制御例》
次に、上記揺動手段511の制御の第一例について説明する。図8に示す制御回路311において、CPUは、いずれかのトナーカートリッジ5が交換されると、図9の処理を開始する。まず、CPUは、対象となるトナーカートリッジ5用のモータ323に対し制御信号を出力して、揺動手段511のカム333を第二方向に回転させる。これに応じて、揺動手段511は、上述した手法で、対象となるトナーカートリッジ5を前後方向に揺動させる(図9;S01)。
次に、CPUは、上記の手法で、トナーカートリッジ5が新品か否かを識別し(S02)、図9の処理を終了する。以降、画像形成装置1では通常の印刷動作が可能となる。
《画像形成装置の作用・効果》
図9のS01による揺動により、各接点端子335〜337は端子電極591〜593上を摺動して、接点端子335〜337および端子電極591〜593の各表面が削られる。その結果、これらに付着する可能性がある汚れ等に起因する接触不良を未然に防止することが可能となる。このように、本実施形態によれば、トナーカートリッジ5側の端子電極591〜593と、本体装置3側の接点端子335〜337との間で接触不良が発生し難い画像形成装置1を提供することができる。
《第一変形例》
上記実施形態では、図9を参照して説明した通り、トナーカートリッジ5の交換後に、揺動手段511がトナーカートリッジ5を揺動させていた。しかし、これに限らず、図10に示すように、CPUは、まず、交換直後のトナーカートリッジ5が新品か否かを識別し(S11)、これが新品でないと判断した場合に(S12)、揺動手段511がトナーカートリッジ5を揺動させても構わない(S13)。CPUはさらに、S13の後に、再度、トナーカートリッジ5が新品か否かを改めて識別する(S14)。以降、S11で新品と判断されるか、S14の実行後、画像形成装置1では通常の印刷動作が可能となる。
《第二変形例》
上記実施形態では、揺動手段511はトナーカートリッジ5を前後方向に揺動させていた。しかし、これに限らず、揺動手段511は、カム333の代わりに、図11に示すように、カム343を備えていても構わない。このカム343は、カム343と同様に、駆動機構321からの駆動力を受けて、第二方向に回転する回転部材であって、前方に突出する少なくとも一つの第一突起344を有する。カム343の回転により、第一突起344は、第二方向に回転する。トナーカートリッジ5側の第二突起513は、トナーカートリッジ5の装着時、第一突起344の可動域内に配置され、第一突起344の回転により、上下方向に変位する。これに応じて、トナーカートリッジ5は、上下方向に揺動する。以上の構成によっても、上記と同様の効果を得ることが可能となる。
《付記1》
上記実施形態では、交換ユニットとしてトナーカートリッジ5を例に採り上げて説明を行った。しかし、トナーカートリッジ5以外にも、本体装置3に対し挿抜可能であって、消耗時に交換される交換ユニットは存在する。例えば、イメージングユニット35が交換ユニットの別の例に該当する。このイメージングユニット35に揺動手段511を適用しても構わない。
《付記2》
また、上記実施形態では、画像形成装置1がトナー像を形成することから、交換ユニットとしてトナーカートリッジ5が例示された。ここで、画像形成装置1がインク像を形成する場合には、交換ユニットとしてのインクカートリッジに揺動手段511を適用しても構わない。
本発明に係る画像形成装置は、交換ユニット側の端子電極と、本体装置側の接点端子との間で接触不良が発生し難いという効果が得られ複合機等に好適である。
1 画像形成装置
3 本体装置
311 制御回路
321 駆動機構
327 第一ワンウェイクラッチ
329 第二ワンウェイクラッチ
334,344 第一突起
335,336,337 接点端子
5(5a〜5d) トナーカートリッジ(交換ユニット)
514 回路
511 揺動手段
513 第二突起
591,592,593 端子電極

Claims (7)

  1. 本体装置と、前記本体装置に対し挿抜可能であって、使用により消耗する交換ユニットとを備えた画像形成装置であって、
    前記交換ユニットは、自身の使用状態を前記本体装置側で識別するための回路であって、自身の表面上に設けられた端子電極と電気的に接続された回路を含み、
    前記本体装置は、
    前記交換ユニットの挿入時に前記端子電極と当接し押圧可能な接点端子と、
    前記回路の出力信号を前記接点端子を介して受信し、受信信号に基づき前記交換ユニットの使用状態を識別可能な制御手段と、
    前記端子電極および前記接点端子が当接している状態で、前記端子電極を揺動させる揺動手段と、を備え
    通常使用時には、前記本体装置に挿入された前記交換ユニットに第一方向への回転力を伝達し、前記本体装置に挿入された交換ユニットの新品検出時には、前記揺動手段に第二方向への回転力を伝達する駆動機構を、さらに含み、
    前記交換ユニットは、前記駆動機構から伝達された第一方向への回転力により、前記交換ユニットに収容された消耗材を前記本体装置に供給し、
    前記揺動手段は、前記駆動機構から伝達された第二方向への回転力により、前記端子電極および前記接点端子が当接している状態で、前記端子電極を揺動させる、画像形成装置。
  2. 前記揺動手段はさらに、
    前記駆動機構から伝達された第二方向への回転力によって同方向に回転するように、前記本体装置側に設けられた少なくとも一つの第一突起と、
    前記交換ユニット側に固定された少なくとも一つの第二突起であって、前記交換ユニットの挿入時に前記第一突起の回転軌道上に配置される第二突起と、を含み、
    前記第一突起の前記第二方向への回転により、前記交換ユニットが挿抜される方向に揺動する、請求項に記載の画像形成装置。
  3. 前記駆動機構は、
    通常使用時には、前記本体装置に挿入された前記交換ユニットに第一方向への回転力を伝達すると共に、前記揺動手段に対する第二方向への回転力の伝達を遮断する第一ワンウェイクラッチと、
    前記本体装置に挿入された交換ユニットの新品検出時には、前記揺動手段に第二方向への回転力を伝達すると共に、前記本体装置に挿入された前記交換ユニットに対する第一方向への回転力の伝達を遮断する第二ワンウェイクラッチと、を含む請求項またはに記載の画像形成装置。
  4. 前記揺動手段は、前記交換ユニットが前記本体装置に挿入された直後に、前記端子電極および前記接点端子が当接している状態で前記端子電極を揺動させる、請求項1〜のいずれかに記載の画像形成装置。
  5. 前記揺動手段は、前記制御手段が前記交換ユニットの使用状態を識別する前に、前記端子電極および前記接点端子が当接している状態で前記端子電極を揺動させる、請求項1〜のいずれかに記載の画像形成装置。
  6. 前記揺動手段は、前記制御手段が前記交換ユニットの使用状態を識別した後であって、前記端子電極および前記接点端子が当接している状態で前記端子電極を揺動させる、請求項1〜のいずれかに記載の画像形成装置。
  7. 前記揺動手段はさらに、
    前記駆動機構から伝達された第二方向への回転力によって同方向に回転するように、前記本体装置側に設けられた少なくとも一つの回転部材と、
    前記交換ユニット側に固定された少なくとも一つの第二突起であって、前記交換ユニットの挿入時に前記回転部材の可動域内に配置される第二突起と、を含み、
    前記回転部材の前記第二方向への回転により、前記接点端子が前記端子電極を押圧する方向と略平行な方向に前記交換ユニット揺動する、請求項に記載の画像形成装置。
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