JP2007004058A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 現像器へ供給するトナーの量を簡単な構造によって、精度良く管理できる機構を備えた画像形成装置を提供することにある。
【解決手段】 画像形成装置は、画像形成部と、定着ユニットと、用紙搬送部と、トナー供給部とを備えている。画像形成部はトナー画像を形成すると共に形成されたトナー画像を用紙に転写する部分である。定着ユニットは、画像形成部で用紙に転写されたトナー画像を定着するためのユニットである。用紙搬送部は、画像形成部と定着ユニットとに用紙を搬送するための部分である。トナー供給部は、画像形成部にトナーを供給するトナー供給パイプ２５と、内部にトナーを収容するトナー収容部５と、コイルスプリング３１を内部に有しトナー収容部５のトナーをトナー供給パイプ２５に搬送するトナー搬送パイプ２６とを備えている。トナー搬送パイプ２６は、トナー搬送方向上流側にトナー搬送方向下流側よりも低い部分を有している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、画像形成装置、特に、外部からトナーが供給される方式の現像ユニットを備えた画像形成装置に関する。

画像形成装置の現像ユニットは、メンテナンスの容易化のため、現像ユニット内に一定量のトナーを充填しておき、トナーがなくなると現像ユニットごと交換している。しかし、現像ユニットは経済上の観点から頻繁に交換できず、ある程度画像形成を行うためにはトナーの容積を大きくせざるを得ない。そのため小型化は困難である。

そこで、現像ユニットの小型化を図るために、外部からトナーを供給する方式の現像ユニットが提案されている。外部からトナーを供給する方式の現像ユニットには、特開２００１−１３４０４５号公報に記載されたものが存在する。この公報に記載されたものは、ロータリー現像方式を採用した画像形成装置であって、回転するロータリー現像器のジョイント部が摺動しながらシャッタ機構が開き、特定の停止位置でトナー収容部と現像器とが連通する構成になっている。トナー収容部と回転するロータリー現像器とが連通するとトナー収容部内のトナーが自然落下することによって現像器へ供給される。
特開２００１−１３４０４５号公報

従来の現像ユニットは、トナー収容部内のトナーを自然落下させることによって現像器へ供給しているため、トナー収容部内のトナーを現像器に供給する場合にトナーの供給量を正確に管理することは困難である。

本発明の課題は、現像器へ供給するトナーの量を簡単な構造によって、精度良く管理できる機構を備えた画像形成装置を提供することにある。

請求項１に係る画像形成装置は、画像形成部と、用紙搬送部と、トナー供給部とを備えている。画像形成部はトナー画像を形成すると共に形成されたトナー画像を用紙に転写する部分である。用紙搬送部は、画像形成部に用紙を搬送するための部分である。トナー供給部は、画像形成部にトナーを供給するトナー供給部材と、内部にトナーを収容するトナー収容部と、トナー搬送部材を内部に有しトナー収容部のトナーをトナー供給部材に搬送するトナー搬送部とを備えている。トナー搬送パイプは、トナー搬送方向上流側にトナー搬送方向下流側よりも低い部分を有している。

この画像形成装置では、トナー供給を行う際に、トナー収容部のトナーはトナー搬送部を介してトナー供給部材へと搬送される。ここで、トナー収容部のトナーは、トナー搬送部のトナー搬送方向上流側のトナー搬送方向下流側よりも低い部分を通過してトナー供給部材へと搬送される。この場合には、トナー搬送方向下流側の方がトナー搬送方向上流側よりも高いので、トナーは、自由落下しにくく、トナー搬送部材の搬送力によって搬送されることとなる。

ここでは、トナーの自由落下が抑えられているので、トナー搬送部材のトナー供給部材へのトナーの供給量を従来に比較して精度良く管理することができる。

請求項２に記載の画像形成装置は、請求項１に記載の画像形成装置であって、トナー搬送部とトナー収容部との接続部は、トナー搬送部とトナー供給部材との接続部よりも低い位置に配置されている。

請求項３に記載の画像形成装置は、請求項１または２に記載の画像形成装置であって、トナー搬送部のトナー搬送量は、トナー供給部材のトナー供給量よりも少ない。

ここでは、トナー供給部材が画像形成部に供給するトナーの量は、トナー搬送部によってトナー供給部材に搬送されるトナーの量よりも多いので、トナー搬送部によって搬送されたトナーがトナー供給部材内で詰まりにくくなる。このため、トナー供給量をより精度良く管理できる。

請求項４に記載の画像形成装置は、請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置であって、トナー収容部からトナー搬送部へのトナー供給量は、トナー搬送部のトナー搬送量よりも少ない。

ここでは、トナー搬送部によってトナー供給部材に搬送されるトナーの量は、トナー収容部からトナー搬送部に供給されるトナーの量よりも多いので、トナー収容部から供給されたトナーがトナー搬送部内で詰まりにくくなる。このため、トナー搬送量をより精度良く管理できる。

請求項５に記載の画像形成装置は、請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置であって、トナー供給部材とトナー搬送部との接続部は、トナー供給部材とトナー搬送部との接続部近傍の上流側よりも高い位置に配置されている。

ここでは、簡単な構成で本発明を得られる。

本発明では、トナー収容部から画像形成部内に供給されるトナーの量を精度良く管理することができる。

図１に本発明の一実施形態によるカラー画像形成装置としてのカラープリンタ１を示す。なお、この図１は各構成要素の配置を示すための模式図であり、各部の詳細は省略して示している。

［全体構成］
このカラープリンタ１は、図示しないコンピュータ等に接続されており、コンピュータ等から送られてくる画像情報に基づいてカラー画像を用紙に印刷可能な装置である。また、このカラープリンタ１は、図１において右側がオペレータが操作する側であり、以下では、図１における装置の右側を手前側、左側を奥側とする。

カラープリンタ１は、感光体ドラム２と、回転現像装置３と、レーザユニット４と、トナー収容部５と、トナー供給装置６と、中間転写ベルト７と、２次転写ローラ８と、定着装置９とを有している。なお、ここでは、感光体ドラム２と、回転現像装置３と、レーザユニット４と、中間転写ベルト７と、２次転写ローラ８とによって画像形成部が構成されている。

［感光体ドラム］
感光体ドラム２は、表面に静電潜像が形成されるものであり、装置のほぼ中央に回転自在に設けられ、その回転軸は装置の手前側から見て横方向に延びるように、すなわち図１の紙面に対して垂直に延びるように設けられている。感光体ドラム２の上部には、感光体ドラム２の表面を一様に帯電するための帯電ローラ１０が設けられている。また感光体ドラム２の側方には、感光体ドラム２の表面に残留したトナーや付着物を清掃するためのドラムクリーニング装置１１が設けられている。

［回転現像装置］
回転現像装置３は、感光体ドラム２に形成された静電潜像を各色のトナーによって現像するものであり、感光体ドラム２に隣接して、中心が感光体ドラム２の中心とほぼ同じ高さ位置になるように設けられている。この回転現像装置３は、回転枠１５と、４色のトナーに対応して設けられ回転枠１５に支持された４つの現像器１６とを有している。回転枠１５は、感光体ドラム２の回転軸と平行な軸の回りに回転自在な円筒形状であり、図示しないモータやギヤを含む駆動機構によって回転させられるようになっている。また、回転枠１５は、回転軸の中心から放射状に延びる仕切枠によって円周方向に４等分された４つの区画を有しており、各区画にイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４つのトナー色に対応した現像器１６が配置されている。

各現像器１６は、それぞれほぼ同様の構成であり、感光体ドラム２に対向配置可能な現像ローラや、トナー攪拌用の攪拌ローラ等が設けられている。また、トナー収容部からトナーを現像器１６の内部に供給するために、現像器１６のケースの外周側に、トナー供給部が設けられている。このトナー供給部は、ケースの一部に開口を形成するとともに、この開口にスリットが形成された弾性部材を固定してなるものである。

［レーザユニット］
レーザユニット４は、外部のコンピュータ等から送られてきた画像情報に基づいて、感光体ドラム２を走査露光するものであり、感光体ドラム２の上方で、かつ回転現像装置３の回転軸より装置奥側に配置されている。正確には、レーザユニット４の前端（レーザ光が発射される側の端部）が、回転現像装置３の回転軸のほぼ真上に位置し、後端側に行くにつれて下方に傾斜し、後端は回転現像装置３の上端部よりは下方に位置している。なお、レーザユニット４の内部の構成は、従来の構成と同様であり、レーザ光源、ポリゴンミラー、ポリゴンミラー駆動用モータ等を有している。また、レーザユニット４のレーザ光路の前方には、反射ミラー２０が設けられている。したがって、図１の一点鎖線で示すように、レーザユニット４から発射されたレーザ光は、この反射ミラー２０によって屈曲し、回転現像装置３の装置手前側上方を通過し、感光体ドラム２の表面に照射されるようになっている。

［トナー収容部］
トナー収容部５は、回転現像装置３の各現像器１６に対して供給するトナーを収容する部分であり、感光体ドラム２の上方で、かつレーザユニット４と対向する側（装置手前側）に配置されている。このトナー収容部５は、横方向（図１の紙面垂直方向）に並べて配置されたイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのそれぞれの各色のトナーを収容する４つの収容部を有している。また、このトナー収容部５は、装置の手前側に取り出しが可能となっている。

［トナー供給装置］
トナー供給装置６は、図２及び図３に示すように、トナー収容部５に収容された各色のトナーを、対応する現像器１６に供給するためのものであり、感光体ドラム２の上方において、レーザユニット４とトナー収容部５との間のスペースに配置されている。このトナー供給装置６は、上下方向に移動可能な４つのトナー供給パイプ２５と、トナー収容部５の各色のトナーを収容している部分と対応するトナー供給パイプ２５とを連結する４つの搬送パイプ２６と、各トナー供給パイプ２５を上下動させるための駆動機構２７とを有している。

トナー供給パイプ２５は、上下方向に長く、上端が装置手前側に、下端が装置奥側に傾斜している。このトナー供給パイプ２５は、先端が先細形状となっており、下方に移動した際には、先端が現像器１６のトナー供給部を通って内部に進入可能である。また、トナー供給パイプ２５の内部には、トナーを搬送するためのトナー搬送スクリュー３０が回転可能に設けられている。

トナー搬送パイプ２６は、トナー収容部５から供給されたトナーをトナー供給パイプ２５へ搬送するための部材であって、トナー供給パイプ２５の上下動に追従して移動可能なように可撓性を有する筒状の部材である。図２に示すように、トナー搬送パイプ２６は、トナー搬送パイプ２６とトナー収容部５とを接続する第１接続部２６ａと、トナー搬送パイプ２６とトナー供給パイプ２５とを接続する第２接続部２６ｂと、第１接続部２６ａと第２接続部２６ｂとの間に位置しトナーを搬送するトナーの搬送部２６ｃとを有している。図２のように、トナー供給パイプ２５が最も下側に位置する場合であっても、第２接続部２６ｂは第１接続部２６ａに比べて上側に位置している。トナーの搬送部２６ｃは、第１接続部２６ａから第２接続部２６ｂまでトナーを搬送する部材であって、第１接続部２６ａから第２接続部２６ｂにかけて上方に傾斜するように傾斜している。そして、トナー搬送パイプ２６の内部には、コイルスプリング３１が配置されており、図示しない駆動機構によって回転させられて、これによりトナーが搬送パイプ２６内を通ってトナー供給パイプ２５側に搬送される。

駆動機構２７は、図３に示すように、トナー供給パイプ２５の外周部に、軸方向に沿って設けられたラック３２と、このラック３２に噛み合うピニオンギヤ３３とを有している。ピニオンギヤ３３は装置のフレームに回転自在に支持されており、図示しないモータ等によって駆動されるようになっている。そして、この駆動機構２７によって、トナー供給パイプ２５は、上方の待避位置と、下方で先端部が現像器１６の内部に進入した供給位置とを取り得る。

［中間転写ベルト］
中間転写ベルト７は、感光体ドラム２に形成された各色のトナー画像が順次転写されるものであり、感光体ドラム２及びトナー収容部５の下方に配置されている。この中間転写ベルト７は、駆動ローラ３５とバネ３８によって駆動ローラ３５から離れる側に付勢された従動ローラ３６との間に掛け渡されている。また、中間転写ベルト７の感光体ドラム２と対向する部分は、１対の１次転写ローラ３７ａ，３７ｂによって感光体ドラム２に当接するように構成されている。

なお、駆動ローラ３５の装置奥側で、回転現像装置３の下方には、中間転写ベルト７を清掃するためのベルトクリーニング装置４０が設けられている。このベルトクリーニング装置４０は、駆動ローラ３５と対向する位置に設けられ中間転写ベルト７の表面に摺接するファーブラシ４１と、ファーブラシ４１の上方にファーブラシ４１と接触するように配置されたクリーニングローラ４２と、先端がクリーニングローラ４２の表面に接触するように配置されたブレード４３と、ブレード４３の下方に並べて配置された回収スパイラル４４とを有している。

このクリーニング装置４０においては、中間転写ベルト７の付着物はファーブラシ４１によって掻き取られ、ファーブラシ４１に掻き取られた付着物はクリーニングローラ４２に回収される。そして、クリーニングローラ４２側に回収された付着物は、ブレード４３によってクリーニングローラ４２の表面から掻き落とされ、回収スパイラル４４によって図示しない回収部に回収される。

［２次転写ローラ］
２次転写ローラ８は、中間転写ベルト７に転写された画像を、搬送されてきた用紙に転写するためのものであり、駆動ローラ３５の下方に駆動ローラ３５と対向するように配置されている。そして、この２次転写ローラ８には、図示しない電圧印加手段によって、用紙に対して、画像転写のためのバイアス電圧が印加されている。

［定着装置］
定着装置９は、用紙上に転写されたトナーを溶融定着するためのものであり、回転現像装置３の下方で、かつ装置奥側に配置されている。この定着装置９は、ヒータを内蔵する加熱ローラ９ａと加熱ローラ９ａに圧接する加圧ローラ９ｂとを有しており、両ローラ間に用紙を挟持して搬送する。

［排出部］
このプリンタ１では、装置の上部表面、すなわち、レーザユニット４、トナー供給装置６及びトナー収容部５の上方に、画像が形成された用紙を載置するための排出部５０が形成されている。この排出部５０は、レーザユニット４側（装置奥側）が最も低く、トナー収容部５側（装置手前側）に行くにしたがって徐々に高くなる曲面部と、この曲面部に連続しトナー収容部５の上方に位置する平面部とを有している。

［搬送部］
給紙部５１と排出部５０との間には、用紙を搬送する搬送部が設けられている。搬送部は、給紙部５１から２次転写ローラ８に至る第１搬送路５５と、２次転写ローラ８から定着装置９に至る第２搬送路５６と、定着装置９から排出部５０に至る第３搬送路５７とを有している。また、定着装置９の出口には、分岐爪５８が設けられており、この分岐爪５８と第１搬送路５５の途中との間には用紙を第１搬送路５５に戻すための戻し搬送路５９が設けられている。

第１搬送路５５は、給紙カセット５２から送り出された用紙を上方に搬送しつつ搬送方向を逆にするための湾曲路５５ａと、この湾曲路５５ａから２次転写ローラ８に至る直線路５５ｂとを有している。これらの搬送路は、用紙を案内しながら搬送するガイド板及びローラ対で形成されており、所定位置には用紙を検出するためのセンサが設けられている。また、直線路５５ｂには用紙の搬送タイミングを制御するためのレジストローラ対６０が配置されている。

第２搬送路５６は、ほぼ直線的に形成されており、用紙を案内しながら搬送するガイド板及びローラ対で構成されている。また、搬送路の所定位置には用紙を検出するためのセンサが設けられている。

第３搬送路５７は、分岐爪５８の搬送方向下流側に形成された縦搬送路を有している。すなわち、用紙は、分岐爪５８を通過した後は、ほぼ垂直上方に向かって搬送され、排出部５０に排出される。この第３搬送路５７も、前記同様に、用紙を案内しながら搬送するガイド板及びローラ対で構成されている。

戻し搬送路５９は、分岐爪５８の設けられた部分において第３搬送路５７から下方に分岐し、定着装置９、第２搬送路５６、２次転写ローラ８及びレジストローラ対６０の下方を通り、さらに上方に向かう搬送路であり、第１搬送路５５のレジストローラ対６０の搬送方向上流側に合流している。すなわち、この戻し搬送路５９は、第１搬送路５５の直線路５５ｂ及び第２搬送路５６と給紙カセット５２との上下方向の間に設けられ、定着装置９を通過した用紙を、２次転写ローラ８の上流側に配置されたレジストローラ対６０のさらに上流側に戻すための搬送路である。この戻し搬送路５９も、前記同様に、用紙を案内しながら搬送するガイド板及びローラ対で構成され、所定位置には用紙検出用のセンサが設けられている。

［給紙トレイ］
トナー収容部５の下方でかつ給紙カセット５２の上方には、装置の手前側の側壁を構成するように給紙トレイ６５が配置されている。この給紙トレイ６５は、下端が第１搬送路５５の湾曲路５５ａの近傍で回動自在（開閉自在）に支持されており、この回動支点６５ａを中心に、上端を装置手前側に倒すことが可能である。このようにして給紙トレイ６５を開いた状態では、給紙トレイ６５上に用紙を載置し、この用紙を第１搬送路５５の湾曲路５５ａに給紙することが可能である。

［画像形成動作］
次に画像形成動作について簡単に説明する。まず、カラープリンタに電源が投入されると、各種パラメータが初期化され、定着部の温度設定を行うなどの初期設定が実行される。そして、このプリンタに接続されたコンピュータ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。なお、この画像形成動作中においては、トナー供給パイプ２５は上方の待避位置に移動させられている。したがって、レーザ光路はトナー供給パイプ２５によって遮られていない。

まず、帯電ローラ１０によって感光体ドラム２が帯電される。その後、この感光体ドラム２に対して、レーザユニット４により画像データに対応した走査露光が行われ、感光体ドラム２には静電潜像が形成される。次に、回転現像装置３が回転されて、対応する色の現像器１６が感光体ドラム２に対向させられる。この状態で、感光体ドラム２の静電潜像が対応する色のトナーによって現像される。現像された画像は、中間転写ベルト７に転写される。以上の動作を各色毎に順次繰り返すことによって、中間転写ベルト７上にはフルカラー画像が形成される。なお、感光体ドラム２に残留した残留トナー等は、ドラムクリーニング装置１１により清掃されて、図示しない廃トナーコンテナに廃棄される。

一方で、給紙部５１において、給紙カセット５２から１枚の用紙が前送りコロ５３及び重送防止機構５４により取り出され、第１搬送路５５を介してレジストローラ対６０に搬送される。その後、用紙は、レジストローラ対６０から中間転写ベルト７上の画像形成にタイミングを合わせて搬送され、２次転写ローラ８に案内される。２次転写ローラ８は中間転写ベルト７に当接し、２次転写ローラ８に印加された転写バイアスにより、中間転写ベルト７上に形成されたフルカラーの画像が用紙に転写される。この用紙は第２搬送路５６を介して定着装置９に案内され、この定着装置９による加熱・加圧によって画像が用紙に定着される。そして、片面印刷の場合は、分岐爪５８を介して第３搬送路５７に案内され、排出部５０に排出される。

また、両面印刷の場合は、定着装置９を通過した用紙は、分岐爪５８によって戻し搬送路５９側に案内され、再び第１搬送路５５に戻される。第１搬送路５５に戻された用紙はレジストローラ対６０で一旦停止させられる。そして、裏面側の画像が前述の動作と同様の動作で中間転写ベルト７に形成された後、レジストローラ対６０で待機していた用紙はタイミングを合わせて２次転写ローラ８側に送られる。その後は前記同様の動作が実行され、分岐爪５８を介して第３搬送路５７側に案内されて排出部５０に排出される。

［トナー供給動作］
現像器１６に対してトナーを供給する場合は、トナー供給パイプ２５を下方に移動させて供給位置に位置させる。すなわち、図示しないモータを駆動すると、ギヤを介してピニオンギヤ３３が回転し、これによってラック３２が固定されたトナー供給パイプ２５が下方に移動する。一方、トナー収容部５からは、トナー搬送パイプ２６へトナーが供給されている。このトナーは、トナー搬送パイプ２６内のコイルスプリング３１によって、第１接続部２６ａからトナーの搬送部２６ｃを介して第２接続部２６ｂに搬送される。ここで、トナーの搬送部２６ｃは、第１接続部２６ａから第２接続部２６ｂにかけて上方に傾斜するように傾斜しているため、トナーは自由落下しにくくコイルスプリング３１の搬送力によって搬送される。このため、現像器１６へのトナー供給量を正確に管理することができる。なお、トナー収容部５からトナー搬送パイプ２６へのトナー供給量は、トナー搬送パイプ２６によってトナー供給パイプ２５に搬送できるトナーの量よりも少なく、トナー搬送パイプ２６によってトナー供給パイプ２５に搬送できるトナーの量は、トナー供給パイプ２５によって現像器１６に供給できるトナーの量よりも少ないように設定されている。従って、トナー搬送パイプ２６やトナー供給パイプ２５内ではトナーが詰まりにくく、トナーが詰まることによるトナー供給量の管理精度が下がりにくくなる。そして、トナー搬送パイプ２６によってトナー供給パイプ２５側にトナーが搬送された後、トナー供給パイプ２５の先端はトナー供給口を通過して現像器１６の内部に進入する。このトナー供給パイプ２５の下方への移動に際して、トナー供給パイプ２５を構成する外筒部が内筒部に対して回転し、トナー供給パイプ２５の先端が現像器１６の内部に進入した時点では、外筒部の開口と内筒部の開口が一致する。すなわち、シャッタ機構が開き、トナー供給パイプ２５の内部のトナーは現像器１６の内部に供給される。ここでは、トナー供給動作終了時にトナーがトナー供給パイプ２５に残らないために、トナー供給パイプ２５先端にトナーが溜まることによるトナーの凝集やトナーの詰まり、及びシャッタ機構からのトナー落ちを防止することができる。

［他の実施形態］
上記実施形態では、第１接続部２６ａから第２接続部２６ｂにかけて全体が上方に傾斜しているが、少なくとも第２接続部２６ｂが第２接続部２６ｂ近傍の上流側よりも高い位置に配置されていればよい。また、上記実施形態ではコイルスプリングを用いたがエラストマーで成形した可撓性のあるスパイラルでも良い。

本発明の一実施形態によるカラープリンタの概略構成図。 トナー供給装置の詳細断面構成図。 トナー供給パイプの駆動器機構の外観図。

符号の説明

１ カラープリンタ
２ 感光体ドラム
３ 回転現像装置
４ レーザユニット
５ トナー収容部
６ トナー供給装置
７ 中間転写ベルト
８ ２次転写ローラ
９ 定着装置
１６ 現像器
２５ トナー供給パイプ
２６ トナー搬送パイプ
３０ トナー搬送用スクリュー

Claims (5)

1. トナー画像を形成するとともに形成されたトナー画像を用紙に転写する画像形成部と、
   前記画像形成部に用紙を搬送する用紙搬送部と、
   前記画像形成部にトナーを供給するトナー供給部とを備え、
   前記トナー供給部は、前記画像形成部にトナーを供給するトナー供給部材と、内部にトナーを収容するトナー収容部と、内部にトナー搬送部材を有し前記トナー収容部のトナーを前記トナー供給部材に搬送するトナー搬送部とを備えており、
   前記トナー搬送部は、トナー搬送方向上流側にトナー搬送方向下流側よりも低い部分を有する、
   画像形成装置。
2. 前記トナー搬送部と前記トナー収容部との接続部は、前記トナー搬送部と前記トナー供給部材との接続部よりも低い位置に配置されている、
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記トナー搬送部のトナー搬送量は、前記トナー供給部材のトナー供給量よりも少ない、
   請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記トナー収容部から前記トナー搬送部へのトナー供給量は、前記トナー搬送部のトナー搬送量よりも少ない、
   請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記トナー供給部材と前記トナー搬送部との接続部は、前記トナー供給部材と前記トナー搬送部との接続部近傍の上流側よりも高い位置に配置されている、
   請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。

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