<第1の実施形態>
まず、図1を用いて、電子写真方式のプリンター1の全体の構成について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係るプリンターの概略を示す模式図である。以下、図1における紙面左側を、プリンター1の正面側(前側)とする。
プリンター1は、箱型形状のプリンター本体2を備えており、プリンター本体2の下部には用紙(図示せず)を収納する給紙カセット3が収容され、プリンター本体2の上面には排紙トレイ4が設けられている。プリンター本体2の上面には、排紙トレイ4の前方に上カバー5が開閉可能に取り付けられ、上カバー5の下方にはトナーコンテナ6が収納されている。
プリンター本体2の上部には、排紙トレイ4の下方にレーザー・スキャニング・ユニット(LSU)で構成される露光器7が配置され、露光器7の下方には、画像形成部8が設けられている。画像形成部8には、像担持体である感光体ドラム10が回転可能に設けられており、感光体ドラム10の周囲には、帯電器11と、現像器12と、転写ローラー13と、クリーニング装置14とが、感光体ドラム10の回転方向(図1の矢印X参照)に沿って配置されている。
プリンター本体2の内部には、用紙の搬送経路15が設けられている。搬送経路15の上流端には給紙部16が設けられ、搬送経路15の中流部には、感光体ドラム10と転写ローラー13によって構成される転写部17が設けられ、搬送経路15の下流部には定着装置18が設けられ、搬送経路15の下流端には排紙部20が設けられている。搬送経路15の下方には、両面印刷用の反転経路21が形成されている。
次に、このような構成を備えたプリンター1の画像形成動作について説明する。
プリンター1に電源が投入されると、各種パラメーターが初期化され、定着装置18の温度設定等の初期設定が実行される。そして、プリンター1に接続されたコンピューター等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、以下のようにして画像形成動作が実行される。
まず、帯電器11によって感光体ドラム10の表面が帯電された後、露光器7からのレーザー光(図1の二点鎖線P参照)により感光体ドラム10に対して画像データに対応した露光が行われ、感光体ドラム10の表面に静電潜像が形成される。次に、この静電潜像を、現像器12がトナーによりトナー像に現像する。
一方、給紙部16によって給紙カセット3から取り出された用紙は、上記した画像形成動作とタイミングを合わせて転写部17へと搬送され、転写部17において感光体ドラム10上のトナー像が用紙に転写される。トナー像を転写された用紙は、搬送経路15を下流側へと搬送されて定着装置18に進入し、この定着装置18において用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、排紙部20から排紙トレイ4に排出される。なお、感光体ドラム10上に残留したトナーは、クリーニング装置14によって回収される。
次に、主に図2〜図7を用いて、トナーコンテナ6について詳細に説明する。図2は、本発明の第1の実施形態に係るプリンターにおいて、トナーコンテナを示す後側からの斜視断面図である。図3は、本発明の第1の実施形態に係るプリンターにおいて、容器側シャッターが排出口を開放すると共に現像器側シャッターが補給口を開放している状態を示す左後側からの斜視断面図である。図4は、本発明の第1の実施形態に係るプリンターのトナーコンテナにおいて、レバーの把持部が前傾している状態を示す右側面図である。図5は、本発明の第1の実施形態に係るプリンターのトナーコンテナにおいて、レバーの把持部が後傾している状態を示す右側面図である。図6は、本発明の第1の実施形態に係るプリンターにおいて、トナーコンテナを示す分解斜視図である。図7は、本発明の第1の実施形態に係るプリンターにおいて、トナーコンテナを示す右下方からの斜視図である。
各図に適宜付される矢印Frは、プリンター1の正面側(前側)を示している(図8以降も同様である)。なお、図2は後側からの斜視断面図であるため、図面上の左右関係と実際の左右関係が逆転している。つまり、図2における図面上の右側がトナーコンテナ6の左側であり、図2における図面上の左側がトナーコンテナ6の右側である。
図1に示されるように、トナーコンテナ6は、プリンター本体2の上カバー5の下方に配置されている。トナーコンテナ6は、現像器12に着脱可能に装着されており、トナーを使い切った時には、上カバー5を開放することでトナーコンテナ6を交換できるようになっている(図1の二点鎖線参照)。
図2に最も良く示されるように、トナーコンテナ6は、上面が開口された箱型形状の容器本体22と、容器本体22の後下部に収容される搬送スクリュー23と、容器本体22の略中央に収容される攪拌パドル24と、容器本体22の上面を覆う蓋体25と、容器本体22の右端部に装着されるレバー26と、レバー26と共に容器本体22の右端部に配置される伝達部材27と、容器本体22の右下端部に装着される容器側シャッター28と、を備えている。なお、伝達部材27は、図2及び図6を除いて記載が省略されている。
容器本体22は、トナーを収容しており、左右方向に長い形状を成している。容器本体22の左端壁30にはトナー充填口31が形成され、トナー充填口31はキャップ32によって塞がれている。容器本体22の上端外周には、本体側フランジ部33が設けられている。
容器本体22の右下端部には、円筒状の排出用ダクト34が右方に向かって突設され、排出用ダクト34の右端部には開口部36が形成されている。図3に最も良く示されるように、排出用ダクト34の底部には、トナーを排出するための排出口35が穿設されている。排出用ダクト34の下部外周にはシール部材37が取り付けられ、シール部材37には排出口35と対応する位置に連通口38が穿設されている。
図4に示されるように、容器本体22の右端壁40の中央には、連通穴41を有する円筒状のボス42が右側(外側)に向かって突設されている。容器本体22の右端壁40の右面(外面)には、ボス42の後上方に第1規制リブ43が突設されている。容器本体22の右端壁40の右面には、ボス42の前上方に第2規制リブ44が突設されている。第2規制リブ44の上部には、凹部45が設けられている。容器本体22の右端壁40の右面には、第1規制リブ43の下方に円柱状の突起部46が設けられている。
図2に最も良く示されるように、搬送スクリュー23は、左右方向に長い形状を成している。搬送スクリュー23は、棒状の回転軸47と、この回転軸47の外周に同心で設けられるスパイラルフィン48と、を備えている。回転軸47の左端部は、容器本体22の左端壁30に軸支されている。回転軸47及びスパイラルフィン48の右側部は、排出用ダクト34内に挿入されている。回転軸47の右端部は、開口部36を介して排出用ダクト34よりも右方に突出しており、この突出部分には搬送用ギア50が固定されている。
攪拌パドル24は、搬送スクリュー23の上前方に配置されており、左右方向に長い形状を成している。攪拌パドル24は、枠板状を成す支持枠51と、支持枠51によって支持されるシート状の攪拌羽根52と、を備えている。支持枠51の左右両端部は、容器本体22の左端壁30と右端壁40にそれぞれ軸受49(図3参照。以下、「攪拌パドル24の軸受49」と称する。)を介して軸支されている。図4等に示されるように、右端壁40に取り付けられた攪拌パドル24の軸受49には、ボス42の連通穴41と対応する位置に係合受部53が設けられている。
攪拌羽根52は、例えば、ルミラー(商標名)等の合成樹脂製シートによって構成されている。図2等に示されるように、攪拌羽根52の一側は、左右方向に沿って支持枠51に固定されている。攪拌羽根52には、複数の切り込み溝54が設けられている。
蓋体25の下端には、容器本体22の本体側フランジ部33と対応する形状の蓋体側フランジ部55が設けられており、本体側フランジ部33と蓋体側フランジ部55が超音波溶着されることで、容器本体22と蓋体25が一体化されている。蓋体25の左右方向中央には、窪み部56が形成されている。
図4等に示されるように、レバー26は、側面視で円形の輪郭を有するレバー本体57を備えている。レバー本体57は、円筒状の小径筒部58と、この小径筒部58の外周に設けられる円筒状の大径筒部60と、放射状に延びて小径筒部58と大径筒部60を連結する4個の連結部61と、を備えている。小径筒部58は、容器本体22の右端壁40に設けられたボス42の外周に装着されており、これにより、レバー26が容器本体22に回転可能に支持されている。
大径筒部60の上部には、把持部62が突設されている。把持部62の上端は蓋体25の右方まで延びている。把持部62は、第2規制リブ44によって前傾角度を規制され(図4参照)、第1規制リブ43によって後傾角度を規制されている(図5参照)。大径筒部60の上部には、把持部62よりも前方に突片63が設けられている。図5に示されるように、突片63は、把持部62が後傾した状態で第2規制リブ44の凹部45に係合している。大径筒部60の後下部の外周には、レバー側ギア64が設けられている。
図6に最も良く示されるように、伝達部材27は、円盤状の伝達部材本体65を備えている。伝達部材本体65の右面(外面)には、側面視三角柱状を成す伝達用カップリング66が突設されている。伝達部材本体65の左面(内面)には、係合片67が突設されている。係合片67は、容器本体22のボス42に設けられた連通穴41に挿入され、攪拌パドル24の軸受49に設けられた係合受部53(図4等参照)に係合している。これにより、伝達部材27と攪拌パドル24が連結され、一体に回転するようになっている。
図6に示されるように、伝達部材本体65の外周には伝達用ギア68が設けられている。この伝達用ギア68は、搬送スクリュー23の回転軸47に固定された搬送用ギア50(図6では、回転軸47と分離した状態で表示)と噛合しており、伝達部材27の回転に伴って搬送スクリュー23が回転するようになっている。
容器側シャッター28は、円筒状を成しており、容器本体22の排出用ダクト34の外周に回転可能に装着されている。容器側シャッター28の下面には、排出用開口部70が形成されている。図3に最も良く示されるように、排出用開口部70は、容器本体22の排出口35及びシール部材37の連通口38と対応する位置に設けられている。
図4等に示されるように、容器側シャッター28には、略扇型形状のガイド片71が前方に向かって突設されている。ガイド片71には、円弧状のガイド穴72が設けられており、このガイド穴72に容器本体22の突起部46が係合している。
図2に最も良く示されるように、容器側シャッター28には、円筒状の軸受部73が設けられ、この軸受部73には、搬送スクリュー23の回転軸47の右端部が軸支されている。軸受部73の右方にはギア収納部74が設けられ、このギア収納部74には搬送用ギア50が収納されている。図7に最も良く示されるように、ギア収納部74には連通開口部75が形成されており、この連通開口部75を介して搬送用ギア50をギア収納部74に収納できるようになっている。
容器側シャッター28には、シャッター側ギア76が設けられている。シャッター側ギア76は、レバー26のレバー側ギア64と噛合しており、レバー26の回転に伴って容器側シャッター28がレバー26とは逆方向に回転するようになっている。容器側シャッター28の右端部には、ロック片77が設けられている。ロック片77は、対向する一対の平面部78と、平面部78の両端を接続する一対の湾曲面部79と、を備えており、小判型の断面形状を有している。容器側シャッター28の下部外周には、排出用開口部70の右方に押圧突起80が設けられ、押圧突起80の上方に窓部81が設けられている。
次に、図3及び図8〜図13を用いて、現像器12について詳細に説明する。図3は、前記のように、本発明の第1の実施形態に係るプリンターにおいて、容器側シャッターが排出口を開放すると共に現像器側シャッターが補給口を開放している状態を示す左後側からの斜視断面図である。図8は、本発明の第1の実施形態に係るプリンターにおいて、画像形成ユニットの概略を示す模式図である。図9は、本発明の第1の実施形態に係るプリンターにおいて、トナーコンテナを現像器に装着した状態を示す右前側からの斜視図である。図10は、本発明の第1の実施形態に係るプリンターにおいて、画像形成ユニットを示す左前側からの斜視図である。図11は、本発明の第1の実施形態に係るプリンターの現像器において、補給口の周辺を示す斜視図である。図12は、図11のA−A断面図である。図13は、本発明の第1の実施形態に係るプリンターにおいて、容器側シャッターが排出口を閉止すると共に現像器側シャッターが補給口を閉止している状態を示す左後側からの斜視断面図である。
図8に示されるように、現像器12は、感光体ドラム10、帯電器11及びクリーニング装置14と一体化されて画像形成ユニット82を構成している。現像器12は、箱型形状の現像器本体83を備えている。現像器本体83の内部中央には、上下方向に延びる隔壁84が設けられ、隔壁84の前方と後方には、それぞれ攪拌部材85が収納されている。各攪拌部材85は、現像器本体83に回転可能に支持されている。現像器本体83の内部には、後側の攪拌部材85の後下方に、現像ローラー86が収納されている。現像ローラー86は、現像器本体83に回転可能に支持されており、感光体ドラム10の表面に接触している。図9に示されるように、現像器本体83の上面側には、トナーコンテナ6が着脱可能に装着されている。
図3等に示されるように、現像器本体83の上壁87には補給口88が上下方向に穿設されている。現像器本体83の上壁87の上面(現像器本体83の外面の一部)には、補給口88の周囲にシール部材90が固定されている。シール部材90は、例えばスポンジ等の弾性部材によって形成されている。図10及び図11に示されるように、シール部材90には、現像器本体83の補給口88と対応する位置に、補給用開口部91が形成されている。シール部材90の前端部は、現像器本体83の上壁87に突設された台座部92に載置され、前上方に向かって円弧状に湾曲している。
図11に示されるように、現像器本体83の上壁87の上面には、シール部材90の後方に規制突起89が突設されている。現像器本体83の上壁87の上面には、シール部材90の右方にスプリング用収容部93が前後方向に沿って形成されている。スプリング用収容部93には、付勢部材としてのコイルスプリング94が収容され、コイルスプリング94の後端部は、スプリング用収容部93の後面に当接している。コイルスプリング94の後部は、スプリング用収容部93の上方に架設されるアーチ状のスプリング保持片95によって上側を覆われている。
現像器本体83の上壁87の上面には、シール部材90の左方に、前後方向に沿って係合部96が突設されている。係合部96には、前後方向に沿って係合溝97が形成されている(図12参照)。
図10等に示されるように、現像器本体83の上壁87の上面側には、現像器側シャッター98が取り付けられている。現像器側シャッター98は、左右方向に長い平板状を成している。現像器側シャッター98の左端部には支点部100が設けられ、この支点部100を中心に現像器側シャッター98が現像器本体83の上壁87の上面に沿って前後方向に回転するようになっている。現像器側シャッター98の左右方向中央部には、緩やかに屈曲された屈曲部101が形成されている。
図11に示されるように、現像器側シャッター98の右側部には、薄肉な開閉部102が設けられている。開閉部102の下面はシール部材90の上面に接触しており、支点部100を中心とする現像器側シャッター98の回転に伴って、現像器本体83の補給口88及びシール部材90の補給用開口部91を開閉部102が開閉するようになっている。以下、現像器本体83のトナー補給口88及びシール部材90の補給用開口部91を開放する位置(図3参照)を開閉部102の開放位置と称し、現像器本体83のトナー補給口88及びシール部材90の補給用開口部91を閉止する位置(図13参照)を、開閉部102の閉止位置と称する。
図11に示されるように、現像器側シャッター98には、開閉部102の右方に矩形状の切欠き部103が設けられ、切欠き部103には当接片104が突設されている。図10に示されるように、当接片104は、開閉部102よりも支点部100から離間した位置に設けられている。
図11に示されるように、当接片104の後方には、スプリング受部105が設けられている。スプリング受部105には、コイルスプリング94の前端部が装着されており、これにより、現像器側シャッター98の開閉部102が閉止位置に付勢されている。現像器側シャッター98には、スプリング受部105の後方にアーチ状のバネ保持部106が設けられ、このバネ保持部106によってコイルスプリング94の上側が覆われている。
図12に示されるように、現像器側シャッター98には、開閉部102の左方に連通穴109が設けられ、連通穴109から現像器本体83側(本実施形態では下側)に向かってL字状のフック107が突設されている。フック107は、現像器本体83の係合部96に設けられた係合溝97に挿入され、係合部96に係合している。
図10に示されるように、現像器本体83の右端部には駆動機構110が設けられている。駆動機構110には、モーター等の駆動手段(図示せず)と接続された側面視三角筒状の駆動用カップリング111が設けられている。
上記の如く構成されたものにおいて、図9に示されるようにレバー26の把持部62を前傾させた状態でトナーコンテナ6を現像器12に装着すると、図4に示されるように容器側シャッター28の押圧突起80が現像器側シャッター98の当接片104に当接する。この時、図13に示されるように、容器本体22の排出口35は容器側シャッター28によって閉止され、現像器本体83の補給口88は現像器側シャッター98の開閉部102によって閉止されている。そのため、容器本体22の内部と現像器本体83の内部の連通は遮断されている。
この状態で、図4に矢印Yで示されるように、ユーザーやサービスマン等の作業者がレバー26の把持部62を後側に倒すと、レバー26が容器本体22のボス42を中心に一方向(図面上時計回り)に回転する(図5参照)。この回転に伴って、図4に矢印Zで示されるように、レバー26に接続された容器側シャッター28が容器本体22に対して一方向(図面上反時計回り)に回転する(図5参照)。この容器側シャッター28の回転により、図3に示されるように、容器側シャッター28の排出用開口部70が容器本体22の排出口35及びシール部材37の連通口38の真下に移動する。即ち、容器側シャッター28が容器本体22の排出口35を開放する。
また、上記した容器側シャッター28の回転に伴って、図4、図5に示されるように、容器側シャッター28の押圧突起80が現像器側シャッター98の当接片104を後方に押圧する。この押圧に伴って、現像器側シャッター98が支点部100を中心に後方に回転し、図3に示されるように、現像器側シャッター98の開閉部102が閉止位置から開放位置まで変位する。即ち、現像器側シャッター98が現像器本体83の補給口88を開放する。以上のように容器本体22の排出口35と現像器本体83の補給口88が開放されることで、容器本体22の内部と現像器本体83の内部が連通する。
また、上記したレバー26の回転に連動して、駆動用カップリング111が伝達用カップリング66に連結される。この状態で、駆動用カップリング111に接続されたモーター等の駆動手段が回転すると、この回転が駆動用カップリング111及び伝達用カップリング66を介して伝達部材27に伝達され、伝達部材27が回転する。このように伝達部材27が回転すると、伝達部材27に連結された攪拌パドル24が回転し、容器本体22内のトナーが攪拌されながら搬送スクリュー23側へと搬送される。また、上記のように伝達部材27が回転すると、この回転が伝達用ギア68及び搬送用ギア50を介して搬送スクリュー23の回転軸47に伝達され、搬送スクリュー23が回転する。これに伴って、容器本体22内のトナーが排出口35から排出され、補給口88を介して現像器本体83の内部へと導入される。現像器本体83の内部へと導入されたトナーは、各攪拌部材85によって攪拌された後、現像ローラー86へと搬送され、現像ローラー86から感光体ドラム10へと供給される。
本実施形態では前述のように、回転式の現像器側シャッター98を用いて補給口88を開閉している。これに伴って、コイルスプリング94を補給口88の片側(本実施形態では右側)のみに配置する構成を採用しつつ、現像器側シャッター98の作動安定性を十分に確保することが可能となっている。そのため、直線的にスライドする現像器側シャッターを用いる場合と比較して、コイルスプリング94の数を削減することが可能となり、製造コストの低廉化を図ることが可能となる。
また、補給口88の周囲に設けられて現像器側シャッター98と接触するシール部材90が現像器本体83に固定されているため、トナーコンテナ6と現像器12の間のトナー漏れを防止しつつ、現像器側シャッター98を確実に作動させることが可能となる。また、現像器本体83には、現像器側シャッター98の回転方向(前後方向)に沿って係合部96が設けられ、現像器側シャッター98には、現像器本体83側に突出して係合部96と係合するフック107が設けられている。そのため、現像器側シャッター98の浮き上がりを防止して、シール部材90に現像器側シャッター98を確実に密着させることが可能となる。
また、開閉部102よりも支点部100から離間した位置に設けられる当接片104を容器側シャッター28の押圧突起80が押圧するようになっている。そのため、現像器側シャッター98の開閉部102を容器側シャッター28の押圧突起80で押圧する場合又は現像器側シャッター98の開閉部102よりも支点部100に接近した部分を容器側シャッター28の押圧突起80で押圧する場合と比較して、少ない力で開閉部102を変位させることが可能となる。
一方で、他の異なる実施形態では、現像器側シャッター98の開閉部102よりも支点部100に接近した部分を容器側シャッター28等の押圧部材で押圧しても良い。この場合の効果について図14を用いて説明する。図14(a)は、現像器側シャッターの開閉部よりも支点部から離間した部分を押圧した場合における開閉部の変位量を示す模式図であり、図14(b)は、現像器側シャッターの開閉部よりも支点部に接近した部分を押圧した場合における開閉部の変位量を示す模式図である。なお、図14(a)、図14(b)の矢印Fは、それぞれ押圧部材による押圧箇所を示している。
図14(a)に示されるように、現像器側シャッター98の開閉部102よりも支点部100から離間した部分を押圧部材で押圧する場合には、現像器側シャッター98の被押圧部分の変位量L1よりも開閉部102の変位量L2が小さくなる。これに対して、図14(b)に示されるように、現像器側シャッター98の開閉部102よりも支点部100に接近した部分を押圧部材で押圧した場合には、現像器側シャッター98の被押圧部分の変位量L1よりも開閉部102の変位量L2を大きくすることが可能となる。なお、他の異なる実施形態では、現像器側シャッター98の開閉部102を押圧部材で押圧することも可能である。
本実施形態では、回転式の容器側シャッター28によって現像器側シャッター98を押圧する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、直線的にスライドする容器側シャッター28によって現像器側シャッター98を押圧しても良い。また、トナーコンテナ6の容器本体22によって現像器側シャッター98を押圧するような構成を採用しても良い。
本実施形態では、プリンター1に本発明の構成を適用する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、複写機、ファクシミリ、複合機等のプリンター1以外の画像形成装置に本発明の構成を適用しても良い。
<第2の実施形態>
次に、図15を用いて、本発明の第2の実施形態について説明する。図15は、本発明の第2の実施形態に係るプリンターの現像器において、補給口の周辺を示す斜視図である。なお、第1の実施形態と同様の構成については、図面上に第1の実施形態と同一の番号を付し、説明を省略する。
現像器本体83の上壁87の上面には、現像器本体83の補給口88と隣接して溝状のトナー回収部112が凹設されている。トナー回収部112は、直方体形状を成している。
現像器側シャッター98の開閉部102の前縁部には、右方に向かって後方に傾斜するトナー搬送部113が設けられている。トナー搬送部113は、現像器側シャッター98の回転方向(本実施形態では前後方向。図15の二点鎖線A参照)に対して傾斜している。
このように構成したものにおいて、現像器側シャッター98の回転に伴って開閉部102が開放位置から閉止位置まで移動すると(図15の二点鎖線参照)、補給口88の周囲(例えば、シール部材90の上面)に付着したトナーが、トナー搬送部113によってトナー回収部112へと搬送される。
このような構成を採用することで、補給口88の周囲を清掃する部材を現像器側シャッター98とは別個に設けることなく、トナーによって補給口88の周囲が汚染されるのを防止することが可能となる。
本実施形態では、トナー回収部112を補給口88の右側(現像器側シャッター98において支点部100から離間する側)に設ける場合について説明したが、他の異なる実施形態では、トナー回収部112を補給口88の左側(現像器側シャッター98において支点部100に接近する側)に設けても良い。この場合には、トナー搬送部113を左方に向かって後方に傾斜させる必要が有る。