以下、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の実施の形態を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。
まず、図1を参照して、本発明の実施の一形態であるカラーレーザープリンタの全体構成及び動作について説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。モノクロプリンタや、その他のプリンタ、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置にも本発明の構成を適用可能である。
図1に示すように、カラーレーザープリンタの装置本体(画像形成装置本体)100のユニット装着部130には、画像形成ユニットとしての4つのプロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkが着脱可能に装着されている。各プロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の異なる色のトナーを収容している以外は同様の構成となっている。
具体的には、各プロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkは、潜像担持体(像担持体)としてのドラム状の感光体2と、感光体2の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ3と、感光体2上の潜像を可視画像化する現像手段としての現像装置4と、感光体2の表面をクリーニングするクリーニング手段としてのクリーニングブレード5などで構成されている。各感光体2に対向した位置には、それぞれ、感光体2の表面に潜像を形成する潜像形成手段としての露光装置6が設けられている。本実施形態では、露光装置6としてLEDユニットを用いている。
各現像装置4の上方には、それぞれ、画像形成用の粉体(現像剤)であるトナーを収容した現像剤収容器としてのトナーカートリッジ30が着脱可能に装着されている。各トナーカートリッジ30は、対応する現像装置4内のトナーと同じ色のトナーが収容されており、現像装置4内のトナーが所定量を下回ると、トナーカートリッジ30からトナーが補給されるようになっている。なお、本実施形態では、画像形成用の粉体としてトナーから成る一成分現像剤を用いているが、これに限らず、トナーとキャリアから成る二成分現像剤を用いる構成にも本発明を適用可能である。
各感光体2の下方には、転写装置7が配設されている。転写装置7は、中間転写体(像担持体)としての無端状のベルトから成る中間転写ベルト8を有する。中間転写ベルト8は、支持部材としての駆動ローラ9と従動ローラ10に張架されており、駆動ローラ9が図の反時計回りに回転することによって、中間転写ベルト8は図の矢印に示す方向に周回走行(回転)するように構成されている。
各感光体2に対向した位置に、それぞれ、一次転写手段としての一次転写ローラ11が配設されている。各一次転写ローラ11は、それぞれの位置で中間転写ベルト8の内周面を押圧しており、中間転写ベルト8の押圧された部分と各感光体2とが接触する箇所に一次転写ニップが形成されている。各一次転写ローラ11は、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧(DC)及び/又は交流電圧(AC)が一次転写ローラ11に印加されるようになっている。
また、駆動ローラ9に対向した位置に、二次転写手段としての二次転写ローラ12が配設されている。二次転写ローラ12は、中間転写ベルト8の外周面を押圧しており、二次転写ローラ12と中間転写ベルト8とが接触する箇所に二次転写ニップが形成されている。また、二次転写ローラ12は、一次転写ローラ11と同様に、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧(DC)及び/又は交流電圧(AC)が二次転写ローラ12に印加されるようになっている。
また、中間転写ベルト8の図の右端側の外周面には、中間転写ベルト8の表面をクリーニングするベルトクリーニング装置13が配設されている。このベルトクリーニング装置13から伸びた図示しない廃トナー移送ホースは、転写装置7の下方に配設された廃トナー収容器14の入り口部に接続されている。
装置本体100の下部には、記録媒体としての用紙Pを収容した給紙トレイ15や、給紙トレイ15から用紙Pを給送する給紙ローラ16等が設けてある。ここで、用紙Pには、厚紙、はがき、封筒、普通紙、薄紙、塗工紙(コート紙やアート紙等)、トレーシングペーパ等が含まれる。また、記録媒体として、OHPシートやOHPフィルム等を用いることも可能である。
装置本体100の上部には、用紙を外部へ排出するための一対の排紙ローラ17と、排紙ローラ17によって排出された用紙をストックするための排紙トレイ18が設けられている。
また、装置本体100内には、用紙Pを給紙トレイ15から二次転写ニップを通って排紙トレイ18へ搬送するための搬送路Rが配設されている。この搬送路Rにおいて、二次転写ローラ12の位置よりも用紙搬送方向上流側には、搬送タイミングを計って用紙を二次転写ニップへ搬送するタイミングローラとしての一対のレジストローラ19が設けられている。また、二次転写ローラ12の位置よりも用紙搬送方向下流側には、用紙に画像を定着する定着装置20が設けられている。
続いて、図1を参照して、本実施形態に係るプリンタの基本的動作について説明する。
作像動作が開始されると、各プロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkの感光体2が図1の時計回りに回転駆動され、帯電ローラ3によって各感光体2の表面が所定の極性に一様に帯電される。図示しない画像読取装置によって読み取られた原稿の画像情報に基づいて、露光装置6から各感光体2の帯電面にレーザー光が照射されて、各感光体2の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体2に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体2上に形成された静電潜像に、各現像装置4によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化(可視像化)される。
また、作像動作が開始されると、中間転写ベルト8を張架する駆動ローラ9が回転駆動することにより、中間転写ベルト8が図の矢印の方向に周回走行される。また、各一次転写ローラ11に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加されることによって、各一次転写ローラ11と各感光体2との間の一次転写部において転写電界が形成される。
その後、各感光体2の回転に伴い、感光体2上の各色のトナー画像が一次転写部に達したときに、一次転写部において形成された上記転写電界によって、各感光体2上のトナー画像が中間転写ベルト8上に順次重ね合わせて転写される。かくして、中間転写ベルト8の表面にフルカラーのトナー画像が担持される。また、中間転写ベルト8に転写しきれなかった各感光体2上のトナーは、クリーニングブレード5によって除去される。
装置本体100の下部では、給紙ローラ16が回転駆動を開始し、給紙トレイ15から用紙Pが搬送路Rに送り出される。搬送路Rに送り出された用紙Pは、レジストローラ19によって搬送を一旦停止される。
その後、所定のタイミングでレジストローラ19の回転駆動を開始し、中間転写ベルト8上のトナー画像が二次転写部に達するタイミングに合わせて、用紙Pを二次転写部へ搬送する。このとき、二次転写ローラ12には、中間転写ベルト8上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写部に転写電界が形成されている。そして、この転写電界によって、中間転写ベルト8上のトナー画像が用紙P上に一括して転写される。また、用紙Pに転写しきれなかった中間転写ベルト8上の残留トナーは、ベルトクリーニング装置13によって除去され、除去されたトナーは、廃トナー収容器14へ搬送され回収される。
その後、トナー画像が転写された用紙Pは、定着装置20へと搬送され、定着装置20において用紙P上のトナー画像が当該用紙Pに定着される。そして、用紙Pは、一対の排紙ローラ17によって装置外に排出され、排紙トレイ18上にストックされる。
以上の説明は、用紙にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、4つのプロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkのいずれか1つを使用して単色画像を形成したり、2つ又は3つのプロセスユニットを使用して、2色又は3色の画像を形成したりすることも可能である。
本実施形態に係るプリンタは、図1に示すように、装置本体100の上部に設けられた第1カバーとしての上部カバー101と、上部カバー101よりも内側(下方)に設けられた第2カバーとしての中間カバー102とを備える。上部カバー101と中間カバー102は、それぞれ、装置本体100に設けられた支軸103,104を中心に回動することで開閉可能に構成されている。図2は、上部カバー101を開いた状態、図3は、さらに、中間カバー102を開いた状態を示す。
図2に示すように、上部カバー101を開いた状態にすると、各トナーカートリッジ30を中間カバー102に対して上方から着脱可能な状態となる。
さらに、図3に示すように、中間カバー102を開いた状態にすると、各トナーカートリッジ30をプロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkの上方から一体的に退避させることができる。また、このとき、中間カバー102と一緒に各露光装置6が各感光体2の上方から退避するため、各プロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkを上方から着脱可能な状態となる。このように、本実施形態の場合、トナーカートリッジ30を中間カバー102から取り外さなくても、プロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkを着脱することができ、交換作業性に優れる。
中間カバー102には、複数のトナーカートリッジ30を装着可能な容器装着部120(第1装着部)が形成されている。各容器装着部120には、図4に示すように、各トナーカートリッジ30に設けられた導電部材58(詳細は後述する)に対応する位置に、導電部材121が設けられる。各導電部材121は、第1の装着検知部122に接続される。また、中間カバー102の内側(下方)に形成されたユニット装着部130(第2装着部)には、各色のプロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkが装着可能となっている。各ユニット装着部130には、図5に示すように、各プロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkの現像装置4に設けられた導電部材59(詳細は後述する)に対応する位置に、導電部材131が設けられる。各導電部材131は、第2の装着検知部132に接続される。
中間カバー102の各容器装着部120にトナーカートリッジ30を装着すると共に、装置本体100の各ユニット装着部130にプロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkを装着した状態で、中間カバー102を閉じることにより、各トナーカートリッジ30とプロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkの現像装置4とが接続され、現像剤補給装置としてのトナー補給装置が構成される。
以下、図6〜図8に基づき、トナーカートリッジの構成について説明する。
図6は、トナーカートリッジの断面側面図、図7は、トナーカートリッジの上ケースを取り外した状態の斜視図、図8は、トナーカートリッジの外観斜視図である。なお、各トナーカートリッジ30は、異なる色のトナーを収容している以外は同様の構成となっているので、以下、1つのトナーカートリッジ30の構成について説明する。
図6に示すように、トナーカートリッジ30は、上ケース31と下ケース32を接合して成る容器本体33を備える。両ケース31,32の接合方法には、振動溶着や超音波溶着などの溶着、もしくは、両面粘着テープや接着剤などによる接着などの方法が用いられる。
容器本体33の内部には、補給用のトナーを収容する粉体収容部34(現像剤収容部)と、半円筒状のひさし部36によって粉体収容部34とは仕切られた粉体搬送部35とが形成されている。粉体収容部34には、トナーを撹拌する撹拌部材としてのアジテータ37が設けられている。一方、粉体搬送部35には、トナーを搬送する搬送部材としての搬送スクリュー38が設けてある。
容器本体33の下部には、上記搬送スクリュー38によって搬送されるトナーを排出するための排出口39が形成されている。排出口39は、トナーカートリッジ30を中間カバー102の容器装着部120に装着した状態で、シール部材106を介して中間カバー102に設けられた連通口105に連結されるようになっている。また、この連通口105は、現像装置4の上部に設けられた補給口40と連結されるようになっている。すなわち、トナーカートリッジ30を中間カバー102上に装着すると、連通口105を介して排出口39と補給口40とが連通し、トナーカートリッジ30から現像装置4へトナーを補給可能な状態となる。
また、トナーカートリッジ30は、排出口39を開閉するためのシャッター機構を備える。このシャッター機構は、排出口39の内側に配設される内側シャッター41(開閉機構)と、排出口39の外側に配設される外側シャッター42(他の開閉機構)とを有する二重シャッター構造となっている。
内側シャッター41は、上記粉体搬送部35内に収容された円筒状の回転シャッターであり、その周方向の一部に径方向に貫通した開口部43が形成されている。内側シャッター41は、その軸心回りに回転することにより、開口部43が排出口39と対向する位置に配設された開放位置と、開口部43が開放位置から退避した閉鎖位置とに切換可能となっている。
外側シャッター42は、内側シャッター41と同心円上に回転する回転シャッターである。外側シャッター42は、回転することにより、排出口39と対向して排出口39を閉鎖する閉鎖位置と、閉鎖位置から退避して排出口39を開放する開放位置とに切換可能となっている。
図7に示すように、下ケース32の側方外面には、搬送スクリュー38及びアジテータ37に駆動力を伝達するための複数のギヤ44,45,46から成るギヤ列が設けられている。これらのギヤのうち、符号44で示すギヤは、搬送スクリュー38の回転軸の一端部に取り付けられた搬送駆動ギヤであり、符号46で示すギヤは、アジテータ37の回転軸の一端部に取り付けられた撹拌駆動ギヤである。また、符号45で示すギヤは、搬送駆動ギヤ44及び撹拌駆動ギヤ46と噛み合って回転トルクを伝達するトルク伝達ギヤである。
トナーカートリッジ30を装置本体100に装着すると、ここでは、搬送駆動ギヤ44が、装置本体100に設けられている図示しない本体側駆動ギヤと噛み合う状態となる。この状態で、本体側駆動ギヤが回転駆動すると、搬送駆動ギヤ44、トルク伝達ギヤ45及び撹拌駆動ギヤ46は、それぞれ、図7の矢印で示す方向に回転し、搬送スクリュー38とアジテータ37とが回転するようになっている。なお、本体側駆動ギヤと噛み合うギヤは、搬送駆動ギヤ44以外に、トルク伝達ギヤ45又は撹拌駆動ギヤ46であってもよい。
図8に示すように、容器本体33の長手方向の一端側の側面には、上記各ギヤ44,45,46を覆うカバー部材47が設けられている。カバー部材47には、情報記憶媒体48が設けてあり、情報記憶媒体48には、収容されているトナーの色やトナー量などのトナーカートリッジ30に関する情報が記憶されている。また、情報記憶媒体48は複数の接続端子を有している。各接続端子が画像形成装置本体100側に設けられた図示しない情報読み取り装置に電気的に接続されることで、トナーカートリッジ30に関する情報を読み取り、又は情報記憶媒体48が記憶している情報を更新することができるようになっている。
トナーカートリッジ30の表面には、導電部材58が設けられる。導電部材58は、例えば導電板、具体的には金属板で構成される。導電部材58は、容器装着部120に装着した状態で容器装着部120の導電部材121と対向する位置に設けられ{図4(b)参照}、例えばカバー部材47に取り付けられる。本実施形態では、上記の情報記録媒体48が導電部材58として機能する。尚、導電部材58は、情報記録媒体48とは別に設けてもよい。
また、カバー部材47が設けられている側の容器本体33の端部には、トナーを充填するための充填口を密封するキャップ部材49が設けられている。充填口からトナーカートリッジ30内にトナーを充填した後、充填口にキャップ部材49を取り付けて密閉することで、充填口からのトナー漏れが防止される。
また、容器本体33の長手方向の中央部上面には、取っ手50が設けられている。取っ手50は、例えば、ポリプロピレンやポリエチレンなどの材質から成る可撓性を有する部材で形成されている。トナーカートリッジ30を交換する際に、作業者等がこの取っ手50を把持することで、容易にトナーカートリッジ30を着脱できるようになっている。
図9は、トナー補給装置の概略断面図である。
図9に示すように、現像装置4は、トナーを収容する現像ハウジング440と、トナーを担持する現像剤担持体としての現像ローラ441と、現像ローラ441にトナーを供給する現像剤供給部材としての供給ローラ442と、現像ローラ441上に担持されたトナー量を規制する規制部材としての現像ブレード443と、トナーを搬送する搬送部材としての2つの搬送スクリュー444,445と、2つの導光部材446,447等を有する。
現像ハウジング440の内部空間(現像剤収容部)は、連通口448aを有する仕切部材448によって、図の上側の第1の領域E1と、図の下側の第2の領域E2とに分割されている。連通口448aは、仕切部材448の両端部(図9の紙面に直交する方向の手前側と奥側)にそれぞれ設けられている。すなわち、第1の領域E1と第2の領域E2は、2つの連通口448aを形成した箇所で互いに連通している。
第1の領域E1内には、一方の搬送スクリュー444と、2つの導光部材446,447が設けられている。一方、第2の領域E2内には、他方の搬送スクリュー445と、供給ローラ442が設けられている。また、第2の領域E2の感光体2と対向する開口部には、現像ローラ441及び現像ブレード443が設けてある。
上記2つの搬送スクリュー444,445は、それぞれ回転軸444a,445aの外周に螺旋状の羽根444b,445bを設けて形成されている。各搬送スクリュー444,445が回転すると、それぞれの軸方向にトナーを搬送するようになっているが、ここでは、各搬送スクリュー444,445によるトナー搬送方向は互いに逆方向となっている。
上記現像ローラ441は、金属製の芯金と、その芯金の外周に配設された導電性ゴムで構成されている。本実施形態では、芯金の外径をφ6、導電性ゴムの外周をφ12、ゴム硬度Hs75に設定している。また、導電性ゴムは、体積抵抗値を約105〜107Ω程度に調整されている。導電性ゴムとしては、例えば、導電性ウレタンゴムやシリコーンゴム等を使用可能である。現像ローラ441は、図9において反時計回りの方向に回転し、表面に保持した現像剤を現像ブレード443及び感光体2との対向位置へと搬送する。
上記供給ローラ442には、一般に、スポンジローラなどが用いられる。スポンジローラとしては、金属製の芯金の外周に、カーボンを混合して半導電化させた発泡ポリウレタンを付着したものが適当である。本実施形態では、芯金の外径をφ6、スポンジ部分の外径をφ12に設定している。供給ローラ442は、現像ローラ441に対して当接している。供給ローラ442と現像ローラ441とが当接して形成されるニップ部は、通常約1mm〜3mm程度に設定されている。本実施形態では、ニップを2mmとしている。また、供給ローラ442は、現像ローラ441に対してカウンター方向(図9において反時計回り)に回転することで、現像ハウジング440内のトナーを現像ローラ441の表層まで効率よく供給できるようにしている。さらに、本実施形態では、現像ローラ441と供給ローラ442の回転数比を1に設定することで、良好なトナー供給機能を確保している。
上記現像ブレード443は、例えば、厚さ0.1mm程度のSUSなどの金属板で構成される。現像ブレード443は、その先端側で現像ローラ441の表面に当接している。現像ブレード443による現像ローラ441上のトナー量の制御は、現像特性を安定させ良好な画質を得るために非常に重要なパラメータである。そのため、通常の製品においては現像ローラ441に対する現像ブレード443の当接圧は20〜60N/m程度、ニップ部の位置は現像ブレード443の先端から0.5±0.5mm程度に厳しく管理されている。また、これらのパラメータは、使用するトナー、現像ローラ、供給ローラなどの特性に合わせて適宜決定される。本実施形態では、現像ブレード443を厚さ0.1mmのSUS材で構成し、当接圧45N/m、ニップ部の位置を現像ブレード443の先端から0.2mm、現像ブレード443の支持端部から自由端(先端)までの長さ(自由長)を14mmに設定することで、現像ローラ441上に安定したトナーの薄層を形成できるようにしている。
上記2つの導光部材446,447は、光透過性の良い材料を用いて形成される。その材料として、例えば、樹脂を用いる場合は、透明度の高いアクリル材やPC材などが好ましい。また、各導光部材446,447の材料として、より良好な光学特性が得られる光学ガラスなどを用いることも可能である。あるいは、各導光部材446,447に光ファイバーを用いてもよい。この場合は、導光部材446,447によって形成される光路の設計自由度が向上する。
各導光部材446,447の一端部は、現像ハウジング440の外側に露出している。プロセスユニットを画像形成装置本体に装着した状態では、これらの露出する各端部に対して、本体側に設けられたトナー量検知手段としての図示しない発光素子と受光素子が対向するようになっている。発光素子と受光素子が各導光部材446,447の露出する端部に対向した状態では、各導光部材446,447を介して、発光素子から受光素子へ光を導く光路が形成される。すなわち、発光素子から発せられる光が一方の導光部材446によって現像ハウジング440内に導かれ、さらにその光が他方の導光部材447によって受光素子まで導かれるようになっている。また、現像ハウジング440内において、両導光部材446,447の互いに対向する端部の間には、所定の隙間が設けてある。
以下、図9を参照しつつ、上記現像装置の現像動作について説明する。
作像動作開始の指示があり、現像ローラ441と供給ローラ442が回転を開始すると、供給ローラ442によって現像ローラ441の表面にトナーが供給され担持される。現像ローラ441上に担持されたトナーは、現像ローラ441と現像ブレード443とのニップ部を通過することにより、トナー層の厚さが規制されると同時に摩擦荷電させられる。そして、現像ローラ441上のトナーが感光体2との対向位置(現像領域)に搬送されると、トナーが感光体2上の静電潜像へ静電的に転移してトナー画像が形成される。
続いて、現像装置へのトナー補給動作について説明する。
現像装置へのトナーの補給は、現像ハウジング440内のトナー量が所定の基準値以下となった場合に行われる。具体的に、現像ハウジング440内にトナー量が所定の基準値よりも多い場合は、2つの導光部材446,447の互いに対向する端部間にトナーが存在しており、そのトナーによって端部間における光路が遮断されているため、受光素子には光が届かない状態となっている。その後、現像ハウジング440内のトナーが消費されトナー量が所定の基準値以下になると、上記導光部材446,447の互いに対向する端部間にトナーが存在しなくなり、当該端部間において光が透過するようになる。このときの光の透過を検知することによって、トナー補給の指示が発せられる。
トナー補給の指示が発せられると、トナーカートリッジ30内の搬送スクリュー38が回転する。これにより、トナーが排出口39へ向かって搬送され、トナーカートリッジ30の排出口39、中間カバー102の連通口105、及び現像装置4の補給口40を介して、現像ハウジング440の第1の領域E1内にトナーが補給される。また、本実施形態では、トナーカートリッジ30内の搬送スクリュー38が回転を開始すると同時に、アジテータ37も回転を開始する。このアジテータ37の回転によって、トナーカートリッジ30内のトナーが撹拌されると共に搬送スクリュー38の方へ移動させられる。その後、トナーの補給によって、現像ハウジング440内のトナー量が所定の基準値よりも多くなると(トナーによって2つの導光部材446,447間の光路が遮断されると)、搬送スクリュー38とアジテータ37の回転駆動が停止され、トナー補給を終了する。
一方、現像ハウジング440では、トナーの補給があると、第1の領域E1内に設けられた搬送スクリュー444と、第2の領域E2に設けられた搬送スクリュー445が回転し、各領域E1,E2でトナーが互いに反対方向に搬送される。各搬送スクリュー444,445によって各領域E1,E2の搬送方向下流端まで搬送されたトナーは、仕切部材448の両端部に形成された各連通口448aを通って、他方の領域内(領域E1から領域E2、又は領域E2から領域E1)に送り込まれる。そして、他方の領域内に送り込まれたトナーは、それぞれの領域内で搬送スクリュー444,445によって搬送され、上記とは反対側の連通口448aを通って元の領域内に戻される。この動作を繰り返し行うことにより、トナーが第1の領域E1と第2の領域E2との間で循環し、補給された新しいトナーと現像ハウジング440内にあるトナーとが混ざり合う。
このように、本実施形態では、現像ハウジング440内でトナーを循環させることで、トナーの状態(トナー中の新しいトナーの割合)を均一にし、色ムラや地汚れ等の不具合の発生を防止している。
図10は、トナーカートリッジ30のシャッター機構の構成を示す図である。
図10に示すように、外側シャッター42は、矢印Aと矢印Bに示す方向に回転可能に構成されている。外側シャッター42には、外側シャッター付勢手段としての引張バネ52(図11参照)が取り付けられている。この引張バネ52の付勢によって、外側シャッター42は、矢印B方向に付勢されている。また、外側シャッター42には、外側シャッター42を矢印A方向に回転操作するための操作部53が設けられている。
また、図10に示すように、内側シャッター41は、矢印Aと矢印Bに示す方向に回転可能に構成されている。内側シャッター41には、内側シャッター付勢手段としての引張バネ51(図11参照)が取り付けられている。この引張バネ51の付勢によって、内側シャッター41は、矢印B方向に付勢されている。また、内側シャッター41には、後述するスライド部材57が当接する当接部55が設けられている。
図11は、外側シャッター42と内側シャッター41を回転操作する操作手段の構成を示す図である。
図11に示すように、本実施形態では、外側シャッター42を回転操作する当接部材として、凸状のリブ56を装置本体側に設けている。リブ56は、中間カバー102に一体に設けられ、中間カバー102の容器装着部120の底面から上方へ(トナーカートリッジ30の装着方向とは反対方向に)突出するようになっている。トナーカートリッジ30の装着に伴い、リブ56が外側シャッター42の操作部53に当接すると、外側シャッター42が矢印A方向へ回転操作される{図10(b)参照}。
また、図11に示すように、内側シャッター41を回転操作する内側シャッター操作部材として、矢印Cと矢印Dに示す方向に移動可能な長手状のスライド部材57が装置本体側に設けられている。本実施形態では、スライド部材57は、上部カバー101が閉鎖され、プリンタの電源がONになった後、第1の装着検知部122及び第2の装着検知部132による検知信号をトリガーにして、ソレノイド又はカムなどの図示しない駆動手段によって矢印C方向に移動されるようになっている。
また、スライド部材57が矢印C方向に移動して、スライド部材57に設けられた突形状57aが内側シャッター41の当接部55に当接すると、内側シャッター41が矢印A方向へ回転操作される{図10(c)参照}。このように、本実施形態では、内側シャッター41の当接部55は、スライド部材57が当接することにより内側シャッター41を回転操作するための操作部として機能する。
図12は、トナーカートリッジの側面にカバー部材を取り付けた状態を示す図である。
図12に示すように、トナーカートリッジ30の容器本体33の側面に上記カバー部材47を取り付けた状態では、外側シャッター42の操作部53や内側シャッター41の当接部55は、カバー部材47によって覆われた状態となる。このため、操作部材としてのリブ56とスライド部材57は、それぞれ、操作部53又は当接部55に当接するために、カバー部材47の内側に進入可能に構成されている。
図13は、外側シャッター42の外観斜視図、図13は、内側シャッター41の外観斜視図である。
図13に示すように、外側シャッター42は、上記トナーカートリッジ30の排出口39と対向する位置に配設可能な円弧状のシャッター部60と、シャッター部60の一端部に一体的に設けられた円環状のホルダ部61とを有する。
シャッター部60の内面には、トナー漏れを防止するシール部材62が設けられている。このシール部材62が、シャッター部60の内面とトナーカートリッジ30の容器本体33の外面との間に介在することで、外側シャッター42を閉じた際に、シール部材62によって排出口39が密閉されるようになっている{図10(a)参照}。
ホルダ部61は、内側シャッター41の外周面に嵌め込まれるようになっている。これにより、外側シャッター42は内側シャッター41に対して周方向に回転可能に保持される。また、ホルダ部61には、上記操作部53が設けられている。本実施形態では、操作部53は、ホルダ部61の外径方向に突出した凸部63で構成されている。
図14に示すように、内側シャッター41は、トナーカートリッジ30の容器本体33内に収容される円筒状のシャッター部65と、シャッター部65の軸方向一端部に一体的に設けられると共に容器本体33の外側に突出した突出部66とを有する。
シャッター部65には、排出口39と対向する位置に配設可能な上記開口部43が形成されている。また、シャッター部65の外面には、トナー漏れを防止するシール部材67が設けられている。このシール部材67が、シャッター部65の外面とトナーカートリッジ30の容器本体33の内面との間に介在することで、内側シャッター41を閉じた際に、シール部材67によって排出口39が密閉されるようになっている{図10(a)参照}。また、シール部材67の内側シャッター41の開口部43と対向する部分には、同様にトナーを排出するための開口部69が形成されている。
突出部66には、上記操作部を兼ねる当接部55が設けられている。本実施形態では、当接部55は、突出部66の外径方向に突出した凸部68で構成されている。また、突出部66の外周には、上記外側シャッター42のホルダ部61が嵌め込まれるようになっている。
以下、図10を参照しつつ、シャッターの開閉操作について説明する。
図10(a)は、トナーカートリッジ30を装置本体100に装着する前の状態を示している。この状態では、外側シャッター42と内側シャッター41は、それぞれ、引張バネ51,52によって引っ張られ、いずれも排出口39を閉じた閉鎖位置に配設された状態で保持されている。
次に、トナーカートリッジ30を装置本体100に装着すると、図10(b)に示すように、装置本体側のリブ56が外側シャッター42の操作部53に当接し、外側シャッター42を上記引張バネ52の付勢力に抗して図の時計回りに回転させる。これにより、外側シャッター42は、排出口39を開放する開放位置へと切り換えられる。
そして、トナーカートリッジ30の装置本体100への装着が完了し、上部カバー101を閉じ、プリンタの電源をONにすると、図15に示すフロー図に従って、第1装着検知部122及び第2装着検知部132による装着検知が行われる。以下、この装着検知の手順を説明する。まず、第2装着検知部132により、各ユニット装着部130に各プロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkが装着されているか否かを検知する(ステップS1)。具体的には、各プロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkの現像装置4に設けられた導電部材59と各ユニット装着部130に設けられた導電部材131との導通の有無を検知する。そして、全ての導電部材59と導電部材131との導通が検知されれば、プロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkが正常に装着されたとみなして、次のステップに移行する。もし、何れかの導電部材59と導電部材131との導電が検知されなければ、何れかのプロセスユニットの装着が不良とみなして、警報(未セットアラート)を出力する。
次に、第1装着検知部122により、各容器装着部120にトナーカートリッジ30が装着されているか否かを検知する(ステップS2)。具体的には、各トナーカートリッジ30に設けられた導電部材58(本実施形態では情報記録媒体48)と各容器装着部120に設けられた導電部材121との導通の有無を検知する。そして、全ての導電部材58と導電部材121との導通が検知されれば、各トナーカートリッジ30が正常に装着されたとみなして、次のステップに移行する。もし、何れかの導電部材58と導電部材121との導電が検知されなければ、何れかのトナーカートリッジ30の装着が不良とみなして、警報(未セットアラート)を出力する。
そして、第1装着検知部122及び第2装着検知部132により、プロセスユニット1Y,1M,1C,1Bk及びトナーカートリッジ30の装着が確認されたら、内側シャッター41を開放する(ステップS3)。具体的には、図示しない駆動手段によってスライド部材57が駆動される。この場合、スライド部材57は、図10(c)に示すように、矢印C方向へ移動させられ、内側シャッター41の当接部55に当接する。これにより、内側シャッター41は上記引張バネ51の付勢力に抗して図の時計回りに回転させられ、排出口39を開放する開放位置へと切り換えられる。その結果、排出口39が完全に開放状態となり、トナー排出が可能となる。その後、印刷ジョブが入力されたら、印刷を開始する。このとき、内側シャッター41の開放動作が完了してから、現像装置4による現像、具体的には現像ローラ441及び供給ローラ442の回転が開始される。
トナーカートリッジ30を交換する際には、上部カバー101を開く(図2参照)。このとき、上部カバー101の開放動作と連動して、内側シャッター41が閉じる。具体的には、図10(c)に示す状態から、上部カバー101の開放動作と連動してスライド部材57が図中D方向へ移動する。これにより、内側シャッター41は上記引張バネ51によって引っ張られることで図中矢印B方向に回転し、図10(b)に示すように、内側シャッター41が初期位置に戻された状態となる。これにより、排出口39は内側シャッター41によって閉じられる。
そして、図10(b)に示す状態から、トナーカートリッジ30を装置本体100から引き抜くと、リブ56が外側シャッター42の操作部53に対して相対的に離れる。これに伴い、外側シャッター42は上記引張バネ52によって引っ張られ、図中矢印B方向に回転する。その結果、外側シャッター42は、図10(a)に示す閉鎖位置に切り換えられた状態となり、排出口39は内側シャッター41及び外側シャッター42で完全に閉じられた状態となる。その後、新たなトナーカートリッジ30を第1装着部120に装着する。
プロセスユニットを交換する際には、上部カバー101を開いてトナーカートリッジ30の内側シャッター41を閉じた後、さらに中間カバー102を開く(図3参照)。そして、交換すべきプロセスユニットをユニット装着部130から取り外し、新たなプロセスユニットを当該ユニット装着部130に装着する。そして、中間カバー102及び上部カバー101を閉じると、図15に示すフローに従ってプロセスユニット1Y,1M,1C,1Bk及びトナーカートリッジ30の装着検知を行う。その結果、全てのプロセスユニット1Y,1M,1C,1Bk及びトナーカートリッジ30が装着されていれば、トナーカートリッジ30の内シャッター41を開放する。
本実施形態のトナー補給装置は、上記のように、第2装着検知部132により、全てのプロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkのユニット装着部130への装着を確認してから、内側シャッター41を開放するようにしている。これにより、プロセスユニットが一つでも装着されていなければ内側シャッター41が開放されないため、プロセスユニットが装着されない状態で内側シャッター41が開いて画像形成装置内にトナーが飛散する事態を防止できる。
また、トナーカートリッジ30が一つでも装着不十分である場合、例えばトナーカートリッジ30の底面と容器装着部120の底面との間に異物が噛み込んだ場合、スライド部材57を移動させると、トナーカートリッジ30の容器本体33等にスライド部材57が衝突し、容器本体33やスライド部材57の損傷等を招く恐れがある。本実施形態では、第1装着検知部122により全てのトナーカートリッジ30の容器装着部120への装着を確認してから、スライド部材57を移動させて内側シャッター41を開くようにしているため、上記の不具合を回避できる。
ところで、画像形成装置の輸送時にトナーカートリッジ30の排出口39が開いていると、輸送時の振動や衝撃によりトナーカートリッジ30から現像装置4へ大量のトナーが供給されることがある。この場合、トナーカートリッジ30の排出口39と現像装置4の補給口40との接続部(本実施形態では中間カバー102の連通口105を介した接続部)からトナーが飛散する恐れがある。そこで、本実施形態では、上記のように、画像形成装置の電源をONにした後、第2装着検知部132による装着検知を行うようにした。これにより、画像形成装置の電源がOFFの状態では第2装着検知部132が作動しないため、第2装着検知部132から装着検知信号が発信されず、第2シャッター41が開くことがない。従って、画像形成装置を電源OFFの状態で搬送しているときは、第2シャッター41は常に閉じた状態となっているため、搬送中におけるトナーの飛散を防止できる。
また、本実施形態では、第2装着検知部132が、現像装置4に設けられた導電部材59と、第2装着部130に設けられた導電部材131との間の導通を検知するものであるため、簡単な構成により、現像装置4の第2装着部130への装着を検知することができる。また、本実施形態では、第1装着検知部122が、トナーカートリッジ30に設けられた導電部材58と、第1装着部120に設けられた導電部材121との間の導通を検知するものであるため、簡単な構成により、トナーカートリッジ30の第1装着部120への装着を検知することができる。
また、本実施形態では、内側シャッター41の開放動作が完了した後、現像装置4による現像を開始するようにしたので、内側シャッター41の開放動作による振動等が出力画像に影響を及ぼすことがなく、印刷品質を安定させることができる。
また、本実施形態では、上部カバー101を開く動作に連動して、トナーカートリッジ30の内側シャッター41を閉じるようにした。これにより、トナーカートリッジ30を交換するために上部カバー101を開いたときには、トナーカートリッジ30の排出口39が必ず内側シャッター41で閉じられた状態となるため、トナーカートリッジ30の交換時にトナーが飛散する事態を防止できる。
また、本実施形態では、トナーカートリッジ30の排出口39を開閉するための機構として、内側シャッター41に加えて、外側シャッター42を設けている。このように、排出口39を二重のシャッターで閉じることで、排出口39からのトナー漏れを確実に防止できる。そして、トナーカートリッジ30を第1装着部120に装着することで、第1装着部120に設けたリブ56に外側シャッター41の操作部53を当接させ、外側シャッター41を回転させて開くことができる。
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
上述の実施形態では、外側シャッター42を開放操作するためのリブ56を中間カバー102上に一体に設け、トナーカートリッジ30の第1装着部120への着脱と同時に外側シャッター42を開閉しているが、これに限られない。例えば、図16に示すように、中間カバー102の開閉動作により、外側シャッター42の開閉を行うようにしてもよい。この実施形態では、リブ56をプロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkの上部に設けている。この構成では、プロセスユニット1Y,1M,1C,1Bkを第2装着部130に装着した後、中間カバー102を閉じた状態にすると、リブ56が中間カバー102に形成された挿通孔107から中間カバー102の第1装着部120の底面から上方へ突出する。この場合、プロセスユニットを装着していない箇所では、外側シャッター42を開放操作するためのリブ56が存在しないため、外側シャッター42が開くことはない。
また、上記の実施形態では、第1装着検知部122及び第2装着検知部132として、導電部材同士の導通によりトナーカートリッジ30やプロセスユニットの装着を検知するものを示したが、これに限られない。例えば、近接センサ等によりトナーカートリッジ30やプロセスユニットの装着を検知するもので、第1装着検知部122及び/又は第2装着検知部132を構成してもよい。
また、上記の実施形態では、感光体2、帯電ローラ3、現像装置4、及びクリーニングブレード5をプロセスユニットとして一体化した場合を示したが、これに限らず、例えば現像装置4を単独で交換可能な構成としてもよい。