JP6385251B2 - 現像剤補給容器、現像剤補給装置、及び、画像形成装置 - Google Patents
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Description
図1は、実施例1に係る画像形成装置100の断面図である。この画像形成装置100は、補給容器1(所謂、トナーカートリッジ)が着脱可能(取り外し可能)に装着される補給装置201が搭載された画像形成装置100の一例として、電子写真方式を採用した複写機(電子写真画像形成装置)の構成を示す。『現像剤補給容器』としての補給容器1は、『現像剤補給装置』としての補給装置201に着脱可能な構成であり、装置本体100Aに対しても着脱可能な構成である。従って、補給容器1や補給装置201をカートリッジとする場合に、こうしたカートリッジを装置本体100Aに着脱自在に装着される。
ここで、図2(a)は補給装置201の部分断面図、図2(b)は補給容器1を装着する装着部10の斜視図、図2(c)は装着部10の断面図を示している。また、図3は、制御系並びに、補給容器1と補給装置201を部分的に拡大した断面図を示している。図4は、制御系による現像剤の補給の流れを説明するフローチャートである。図1〜図4を用いて、以下で、現像剤補給システムの構成要素である補給装置201について説明する。『現像剤補給容器』としての補給容器1は、『現像剤補給装置』としての補給装置201に着脱可能な容器である。
次に、補給容器1の装着/取り出し方法について説明する。まず、操作者が、交換カバーを開き、補給容器1を補給装置201の装着部10へ挿入、装着させる。この装着動作に伴い、補給容器1のフランジ部4が補給装置201に保持、固定される。その後、操作者が交換カバーを閉じることで、装着工程が終了する。その後、制御装置600が駆動モータ500を制御することにより、駆動ギア300を適宜のタイミングで回転させる。
図4のフローチャートを基に、補給装置201による現像剤補給制御について説明する。この現像剤補給制御は、制御装置600(CPU)により各種機器を制御することにより実行される。本例では、現像剤センサ10dの出力に応じて制御装置600が駆動モータ500の作動/非作動の制御を行うことにより、ホッパ10a内に一定量以上の現像剤が収容されないように構成している。
次に、現像剤補給システムの構成要素である補給容器1の構成について、図6、図7を用いて説明する。ここで、図6(a)は補給容器1の全体斜視図、図6(b)は補給容器1の排出口4a周辺の部分拡大図、図6(c)は補給容器1を装着部10に装着した状態を示す正面図である。また、図7(a)は補給容器1の断面斜視図、図7(b)はポンプ部3aが使用上で最大限に伸張された状態の部分断面図、図7(c)はポンプ部が使用上で最大限に収縮された状態の部分断面図である。
本例では、後述するように、ポンプ部3aにより補給容器1の内部の容積を変化させることにより、排出口4aから現像剤を排出させる構成となっている。よって、補給容器1の材質としては、容積の変化に対して大きく潰れてしまったり、大きく膨らんでしまったりしない程度の剛性を有したものを採用するのが好ましい。
このフランジ部4には、図7(a)、(b)に示すように、円筒部2kから搬送されてきた現像剤を一時的に収容するための中空の排出部(現像剤排出室)4cが設けられている。そして、排出部4cは、傾斜リブ6aが搬送する現像剤を排出する排出口4aを有する。詳しくは、この排出部4cの底部には、補給容器1の外へ現像剤の排出を許容する、つまり、補給装置201へ現像剤を補給するための小さな排出口4aが形成されている。また、排出口4aの上部には、排出口4aと補給容器1の内部とを連絡する排出前の現像剤を一定量貯留可能な貯留部4dが設けられている。この排出口4aの大きさについては後述する。
本例では、補給容器1の排出口4aについて、補給容器1が補給装置201に現像剤を補給する姿勢のとき、重力作用のみでは十分に排出されない程度の大きさに設定している。つまり、排出口4aの開口サイズは、重力作用のみでは補給容器1から現像剤の排出が不充分となる程度に小さく設定している(微細口(ピンホール)とも言う)。言い換えると、排出口4aが現像剤で実質閉塞されるようにその開口の大きさを設定している。これにより、以下の効果を期待できる。
次に、現像剤収容室として機能する円筒部2kについて図6、図7を用いて説明する。『現像剤収容室』としての円筒部2kは、現像剤を収容可能な部屋である。円筒部2kは、図6、図7に示すように、円筒部2kの内面には、収容された現像剤を自らの回転に伴い、現像剤排出室として機能する排出部4c(排出口4a)に向けて搬送する搬送部として機能する螺旋状に突出した搬送突起2cが設けられている。また、円筒部2kは、上述した材質の樹脂を用いてブロー成型法により形成されている。
次に、往復動に伴いその容積が可変なポンプ部3a(往復動可能な)について図7を用いて説明する。ここで、図7(a)は補給容器の断面斜視図、図7(b)はポンプ部3aが使用上で最大限に伸張された状態の部分断面図、図7(c)はポンプ部3aが使用上で最大限に収縮された状態の部分断面図である。
次に、搬送突起2cを備えた円筒部2kを回転させるための回転駆動力を補給装置201から受ける、補給容器1の駆動力受け機構(駆動力受部、駆動力受け部)について説明する。補給容器1には、図6(a)に示すように、補給装置201の駆動ギア300(駆動機構として機能する)と係合(駆動連結)可能な駆動力受け機構として機能するギア部2dが設けられている。『駆動力受部』としてのギア部2dは、補給装置201の駆動ギア300から、傾斜リブ6aを回転させるための回転駆動力を受ける。このギア部2dは、円筒部2kと一体的に回転可能な構成となっている。
次に、補給容器1の駆動力変換機構(駆動変換部)について説明する。なお、本例では、駆動力変換機構の例としてカム機構を用いた場合について説明する。補給容器1には、ギア部2dが受けた円筒部2kを回転させるための回転駆動力を、ポンプ部3aを往復動させる方向の力へ変換する駆動力変換機構として機能するカム機構が設けられている。
本例では、駆動力変換機構は、円筒部2kの回転に伴い排出部4cへ搬送される現像剤搬送量(単位時間当たり)が、排出部4cからポンプ部作用により補給装置201へ排出される量(単位時間当たり)よりも多くなるように駆動変換している。
本例では、図11に示すように、駆動力変換機構(係合突起3cとカム溝2X、2Yにより構成されるカム機構)を、収容部2の外部に設けている。つまり、駆動力変換機構を、円筒部2k、ポンプ部3a、排出部4cの内部に収容された現像剤と接触することが無いように、円筒部2k、ポンプ部3a、排出部4cの内部空間から隔てられた位置に設けている。
次に、図11、図12を用いて、ポンプ部3aによる現像剤補給工程について説明する。図11(a)はポンプ部3aが使用上で最大限に伸張された状態の部分図、図11(b)はポンプ部3aが使用上で最大限に収縮された状態の部分図、図11(c)はポンプ部3aの部分図である。図12は前述の駆動力変換機構(係合突起3cとカム溝2X、2Yにより構成されるカム機構)における、カム溝2X、2Yの展開図を示したものである。カム溝2X、2Yの詳細については後述する。
まず、吸気工程(排出口4aを介した吸気動作)について説明する。上述した駆動力変換機構(カム機構)によりポンプ部3aが最も縮んだ状態の図11(b)からポンプ部3aが最も伸びた状態の図11(a)になることで、吸気動作が行われる。つまり、この吸気動作に伴い、補給容器1の現像剤を収容し得る部位(ポンプ部3a、円筒部2k、排出部4c)の容積が増大する。
次に、排気工程(排出口4aを介した排気動作)について説明する。ポンプ部3aが最も伸びた状態の図11(a)からポンプ部3aが最も縮んだ状態の図11(b)になることで、排気動作が行われる。具体的には、この排気動作に伴い補給容器1の現像剤を収容し得る部位(ポンプ部3a、円筒部2k、排出部4c)の容積が減少する。その際、補給容器1の内部は排出口4aを除き実質密閉されており、現像剤が排出されるまでは、排出口4aが現像剤Tで実質的に塞がれた状態となっている。従って、補給容器1の現像剤Tを収容し得る部位の容積が減少していくことで補給容器1の内圧が上昇する。
次に、ポンプ部3aが往復動作しない動作停止工程について説明する。本例では、前述したように磁気センサ800cや現像剤センサ10dの検出結果に基づいて制御装置600が駆動モータ500の動作を制御する構成となっている。この構成では、補給容器1から排出される現像剤量がトナー濃度に直接影響を与えるので、画像形成装置が必要とする現像剤量を補給容器1から補給する必要がある。このとき、補給容器1から排出される現像剤量を安定させるために、毎回決まった容積可変量を行うことが望ましい。
次に、補給容器1の内圧がどのように変化しているかについての検証実験を行った。以下、この検証実験について説明する。補給容器1内の現像剤収容スペースが現像剤で満たされるように現像剤を充填した上で、ポンプ部3aを5cm3の容積変化量で伸縮させた際の、補給容器1の内圧の推移を測定した。補給容器1の内圧の測定は、補給容器1に圧力計(株式会社キーエンス社製、型名:AP−C40)を接続して行った。
次に規制部7について図7を用いて具体的に説明する。図7(a)は、補給容器1の断面斜視図、図7(b)はポンプが最大限膨張された時の部分断面図、図7(c)はポンプ部が使用上で最大限に収縮された状態の部分断面図である。
次に、本実施例の最も特徴的であるカム溝2X、2Yについて図12、図14、図15を用いて説明する。図12は駆動力変換機構部の展開図であり、円筒部2kの1回転分の展開図となっている。図14(a)、(b)、図15は変形例を示す駆動力変換機構部の展開図である。
2d ギア部(被駆動力入力部)
2k 円筒部(現像剤収容室)
2X 第1カム溝(駆動力変換部)
2Y 第2カム溝(駆動力変換部)
3a ポンプ部
3b 往復動部材(駆動力変換部)
4c 排出部
6a 傾斜リブ(搬送部)
201 補給装置(現像剤補給装置)
Claims (10)
- 現像剤補給装置に着脱可能な現像剤補給容器であって、
現像剤を収容可能な現像剤収容室と、
前記現像剤収容室の内部で回転しつつ現像剤を搬送する搬送部と、
前記搬送部が搬送する現像剤を排出する排出口を有する現像剤排出室と、
前記搬送部を回転させるための回転駆動力を受ける駆動力受部と、
少なくとも前記排出口に対して圧力を作用させるために前記現像剤収容室の内部の容積を前記現像剤補給容器の長手方向に変更可能なポンプ部と、
前記駆動力受部が受けた回転駆動力を、前記ポンプ部が前記現像剤補給容器の長手方向に動作して現像剤を搬送する搬送駆動力へと変換する駆動力変換部と、
を備え、
前記駆動力変換部は、前記駆動力受部が回転駆動力を受けて前記搬送部が最初に所定回数の回転をする初期回転期間に前記ポンプ部が伸縮する伸縮ストローク量を、前記初期回転期間以後に前記ポンプ部が伸縮する伸縮ストローク量と異なるように変換することを特徴とする現像剤補給容器。 - 前記駆動力変換部は、前記ポンプ部の前記初期回転期間の伸縮ストローク量を、前記ポンプ部の前記初期回転期間以後の伸縮ストローク量よりも大きくなるように変換することを特徴とする請求項1に記載の現像剤補給容器。
- 前記駆動力変換部は、
前記現像剤補給容器に形成される前記現像剤補給容器の長手方向に蛇行しながら前記現像剤補給容器の回転方向に進んで凹む第1カム溝と、
前記現像剤補給容器に形成される前記第1カム溝よりも小さく前記現像剤補給容器の長手方向に蛇行しながら前記現像剤補給容器の回転方向に進んで凹む第2カム溝と、
前記第1カム溝と前記第2カム溝に沿って一部が係合しつつ移動することで前記現像剤補給容器の長手方向に往復動する往復動部材と、
を有し、
前記往復動部材の一部が、前記第1カム溝に係合しつつ移動した後に、前記第2カム溝のみに係合しつつ移動することを特徴とする請求項2に記載の現像剤補給容器。 - 前記駆動力変換部は、前記ポンプ部の前記初期回転期間の伸縮ストローク量を、前記ポンプ部の前記初期回転期間以後の伸縮ストローク量よりも小さくなるように変換することを特徴とする請求項1に記載の現像剤補給容器
- 前記駆動力変換部は、
前記現像剤補給容器に形成される前記現像剤補給容器の長手方向に蛇行しながら前記現像剤補給容器の回転方向に進んで凹む第1カム溝と、
前記現像剤補給容器に形成される前記第1カム溝よりも大きく前記現像剤補給容器の長手方向に蛇行しながら前記現像剤補給容器の回転方向に進んで凹む第2カム溝と、
前記第1カム溝と前記第2カム溝に沿って一部が係合しつつ移動することで前記現像剤補給容器の長手方向に往復動する往復動部材と、
を有し、
前記往復動部材の一部が、前記第1カム溝に係合しつつ移動した後に、前記第2カム溝のみに係合しつつ移動することを特徴とする請求項4に記載の現像剤補給容器。 - 前記第1カム溝及び前記第2カム溝は、前記現像剤補給容器の回転方向で周期的に蛇行する形状であることを特徴とする請求項3又は請求項5に記載の現像剤補給容器。
- 現像剤を担持する現像剤担持体と、
請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の現像剤補給容器と、
を備えることを特徴とする現像剤補給装置。 - 像担持体と、
請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の現像剤補給容器と、
を備えることを特徴とする現像剤補給装置。 - 請求項7又は至請求項8に記載の現像剤補給装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
- 前記現像剤補給装置はカートリッジであり、前記カートリッジが装置本体に着脱自在であることを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
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