JP5771579B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、現像ユニットにトナーを供給するためのトナー搬送経路を有する補給パイプを備えた画像形成装置に関するものである。

コピー機、プリンター、ＦＡＸ等の電子写真方式を用いる画像形成装置においては、主に粉末の現像剤（以下、トナーという）が使用され、感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像を現像ユニット内のトナーによって可視化し、そのトナー像を直接或いは中間転写体を介して記録媒体上に転写した後、定着処理を行うプロセスが一般的である。トナーを用いる画像形成装置では、トナーコンテナ（補給部）から現像ユニットにトナーを供給するために、トナー搬送経路が設けられている。

しかしながら、トナー搬送経路の形状やトナーの流動性等によっては、トナー搬送経路内でトナー溜まりが発生する場合があった。特に、トナー搬送経路が屈曲している（一直線状でない）場合や、トナー搬送経路が水平方向にトナーを搬送する部分を含んでいる場合に、トナー搬送経路内でトナー溜まりが発生しやすい。

そこで、特許文献１には、トナー搬送経路を有するトナー搬送部材（補給パイプ）と、トナー搬送部材を振動させる回転体とを備え、トナー搬送部材を振動させることによりトナー溜まりを解消する画像形成装置が開示されている。この画像形成装置では、回転体は、トナーを撹拌しながら搬送する撹拌搬送部材の回転駆動力を受けて回転するように構成されている。

特開２００６−２６７９４５号公報

しかしながら、上記特許文献１では、撹拌搬送部材の回転駆動力を回転体に伝達するために、ギア列が必要である。このため、構造が複雑になるという問題点がある。なお、上記特許文献１には、回転体を駆動させるための専用の駆動源（例えばモーター）を設けてもよいとの記載があるが、この場合、駆動源、駆動回路および配線等が別途必要になる。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、簡単な構成で、トナー搬送経路のトナー溜まりを解消することが可能な画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、装置本体に対して着脱可能な現像ユニットと、現像ユニットにトナーを供給するためのトナー搬送経路を有する補給パイプと、を備え、補給パイプおよび現像ユニットには、現像ユニットを装置本体に対して着脱する際に摺動する摺動面に、現像ユニットの着脱によって互いに当接する第１当接部および第２当接部がそれぞれ設けられており、第１当接部および第２当接部が当接することにより、補給パイプが振動する。

本発明によれば、補給パイプおよび現像ユニットには、現像ユニットを装置本体に対して着脱する際に互いに当接する第１当接部および第２当接部がそれぞれ設けられており、第１当接部および第２当接部が当接することにより、補給パイプが振動する。これにより、現像ユニットの着脱時に補給パイプを振動させることができるので、トナー搬送経路のトナー溜まりを解消することができる。また、補給パイプおよび現像ユニットに第１当接部および第２当接部をそれぞれ設けるだけなので、構造が複雑になるのを抑制することができる。

本発明の一実施形態の画像形成装置の構造を概略的に示した断面図である。 本発明の一実施形態の補給パイプ周辺の構造を示した断面図である。 本発明の一実施形態の補給パイプの構造を示した斜視図である。 本発明の一実施形態の補給パイプおよび現像ユニット周辺の構造を示した斜視図である。 本発明の一実施形態の補給パイプおよび現像ユニット周辺の構造を示した斜視図である。 本発明の一実施形態の補給パイプのトナー搬送経路にトナー溜まりが生じた状態を示した断面図である。 本発明の一実施形態の補給パイプおよび現像ユニットの構造を示した側面図である。 本発明の一実施形態の補給パイプの第１当接部が現像ユニットの第２当接部に当接した状態を示した側面図である。 本発明の一実施形態の補給パイプの第１当接部が現像ユニットの第２当接部に当接し、第１当接部が持ち上がった状態を示した側面図である。 本発明の一実施形態の補給パイプがＣ２方向に回動した状態を示した断面図である。 本発明の一実施形態の補給パイプの第１当接部が現像ユニットの第２当接部のＢ方向側の部分に当接した状態を示した側面図である。 本発明の一実施形態の補給パイプおよび現像ユニットの構造を示した斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１〜図１２を参照して、本発明の一実施形態による画像形成装置１００の構造について説明する。画像形成装置１００（ここではカラープリンター）本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。

これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム（像担持体）１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、さらに駆動手段（図示せず）により図１において時計回りに回転する中間転写ベルト８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次一次転写されて重畳される。その後、中間転写ベルト８上に一次転写されたトナー像は、二次転写ローラー９の作用によって記録媒体の一例としての転写紙Ｐ上に二次転写される。さらに、トナー像が二次転写された転写紙Ｐは、定着部１３においてトナー像が定着された後、画像形成装置１００本体より排出される。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

トナー像が二次転写される転写紙Ｐは、画像形成装置１００の本体下部に配置された用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａ及びレジストローラー対１２ｂを介して二次転写ローラー９と後述する中間転写ベルト８の駆動ローラー１１とのニップ部へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが主に用いられる。また、二次転写ローラー９の下流側には中間転写ベルト８表面に残存するトナー等を除去するためのブレード状のベルトクリーナー１９が配置されている。

次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する露光装置５と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像ユニット３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）等を除去するクリーニング部７ａ、７ｂ、７ｃ及び７ｄが設けられている。

パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いで露光装置５によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像ユニット３ａ〜３ｄには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤が所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像ユニット３ａ〜３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ（補給部）４ａ〜４ｄから後述する補給パイプ２０を介して各現像ユニット３ａ〜３ｄにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、現像ユニット３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光装置５からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、一次転写ローラー６ａ〜６ｄにより一次転写ローラー６ａ〜６ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、一次転写後に感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナー等がクリーニング部７ａ〜７ｄにより除去される。

中間転写ベルト８は、上流側の従動ローラー１０と、下流側の駆動ローラー１１とに掛け渡されており、駆動モーター（図示せず）による駆動ローラー１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回りに回転を開始すると、転写紙Ｐがレジストローラー対１２ｂから所定のタイミングで駆動ローラー１１とこれに隣接して設けられた二次転写ローラー９とのニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送され、中間転写ベルト８上のフルカラー画像が転写紙Ｐ上に二次転写される。トナー像が二次転写された転写紙Ｐは定着部１３へと搬送される。

定着部１３に搬送された転写紙Ｐは、定着ローラー対１３ａにより加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられる。転写紙Ｐの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。

一方、転写紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着部１３を通過した転写紙Ｐの一部を一旦排出ローラー対１５から装置外部にまで突出させる。そして、転写紙Ｐの後端が分岐部１４を通過した後に排出ローラー対１５を逆回転させるとともに分岐部１４の搬送方向を切り換える。これにより、転写紙Ｐは後端から用紙搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ニップ部に再搬送される。そして、中間転写ベルト８上に形成された次のトナー像が、二次転写ローラー９によって転写紙Ｐの画像が形成されていない面に二次転写される。トナー像が二次転写された転写紙Ｐは、定着部１３に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ１７に排出される。

次に、現像ユニット３ａおよび現像ユニット３ａにトナーを供給するための補給パイプ２０の詳細構造について説明する。なお、図２は図１の左側から補給パイプ２０周辺を見た断面を示している。また、以下の説明では図１の画像形成部Ｐａに配置される現像ユニット３ａを例示するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄに配置される現像ユニット３ｂ〜３ｄの構成についても基本的に同様であるため説明を省略する。

現像ユニット３ａ近傍には、現像ユニット３ａにトナーを供給するためのトナー搬送経路２０ａが設けられた補給パイプ２０（図２および図３）が配置されている。なお、補給パイプ２０は、現像ユニット３ａだけでなく現像ユニット３ｂ〜３ｄの各々に対応して１つずつ設けられている。また、後述するように、現像ユニット３ａは図４および図５に示すように、装置本体（画像形成装置１００本体）のレール部４１に沿ってスライドされることにより装置本体に対して着脱可能となっている。

ここで、本実施形態では、画像形成装置１００はカラー機であり中間転写ベルト８が設けられている。この中間転写ベルト８は図１に示すように現像ユニット３ａのすぐ上に配置されており、トナーコンテナ４ａは中間転写ベルト８の上方に配置されている。このため、トナーコンテナ４ａから現像ユニット３ａにトナーを供給するための補給パイプ２０は、図２および図３に示すように、略鉛直方向に延びる鉛直搬送部２１と、鉛直搬送部２１につながるとともに略水平方向に延びる水平搬送部２２とを含む略Ｌ字状に形成されている。

鉛直搬送部２１は図２に示すように、トナーコンテナ４ａ（図１参照）につながるトナー搬送経路４０ａが設けられた補給通路部材４０に接続されている。水平搬送部２２内にはトナーを搬送するための搬送スクリュー２３が設けられている。この搬送スクリュー２３は図示しない駆動源に接続されており、回転することにより鉛直搬送部２１側から先端側（Ａ方向）にトナーを搬送する。なお、補給パイプ２０が鉛直搬送部２１と水平搬送部２２とを含む略Ｌ字状に形成されている場合、水平搬送部２２の入口部分２０ｂでトナー溜まりが生じやすい。これは、トナーＴが図６に示すように、搬送スクリュー２３の周囲のみ空洞化され、所謂カマクラ状になる場合があるためである。特にトナーＴが一度に多量に落下してきた場合や、トナーＴの流動性が低下している場合は、この現象は顕著である。

また、水平搬送部２２の先端側（Ａ方向）の部分には図２に示すように、トナーを落下させるための落下口２２ａが形成されているとともに、落下口２２ａを開閉するスライド式の扉２４が設けられている。

また、補給パイプ２０は、後述するように現像ユニット３ａを装置本体に対して着脱する際に振動するように構成されている。具体的には図３に示すように、補給パイプ２０には回動軸部２０ｃが設けられている。回動軸部２０ｃは装置本体の軸受け（図示せず）に回動可能に支持されている。これにより、補給パイプ２０は回動軸部２０ｃ（回動軸Ｏ）を中心として回動可能となっている。この回動軸部２０ｃ（回動軸Ｏ）は、鉛直搬送部２１の回動軸Ｏに垂直な側面のうちのＢ方向（後述する第１当接部２０ｅとは反対側）寄りの部分に配置されている。また、回動軸部２０ｃ（回動軸Ｏ）は、鉛直搬送部２１の中央部よりも下側寄りの部分に配置されている。

また、図２に示すように、鉛直搬送部２１のＢ方向側の外側面には、鉛直搬送部２１をＡ方向に付勢するばね部材４２（付勢部材）が設けられている。これにより、補給パイプ２０にはＣ１方向に回動しようとする力が加わっている。また、鉛直搬送部２１には、補給パイプ２０のＣ１方向の回動を規制する規制部２０ｄ（図３参照）が設けられている。このため、鉛直搬送部２１は略鉛直方向に延びるように配置されているとともに、水平搬送部２２は略水平方向に延びるように配置されている。なお、回動軸部２０ｃおよび規制部２０ｄの各々は、図２の紙面に対して手前側および奥側の両方に設けられている。

ここで、図７に示すように、補給パイプ２０の水平搬送部２２の先端部には、第１当接部２０ｅが設けられており、現像ユニット３ａのＢ方向側の部分には、第２当接部３０が設けられている。第１当接部２０ｅおよび第２当接部３０は、補給パイプ２０および現像ユニット３ａのうちの、現像ユニット３ａを装置本体に対して着脱する際に摺動する摺動面に、それぞれ設けられている。第２当接部３０は、現像ユニット３ａの着脱方向（Ａ方向、Ｂ方向）に沿って複数（例えば３個）配置されている。第１当接部２０ｅおよび第２当接部３０は、現像ユニット３ａを装置本体に対して着脱する際に、互いに当接するように設けられている。

図８に示すように第１当接部２０ｅが第２当接部３０に当接すると、図９に示すように第１当接部２０ｅが上側に持ち上げられ、図１０に示すように補給パイプ２０がＣ２方向に数°だけ回動する。そして、第１当接部２０ｅが第２当接部３０を１つ超えると、ばね部材４２により補給パイプ２０はＣ１方向に回動する（戻る）。このＣ２方向およびＣ１方向の回動は、第１当接部２０ｅと第２当接部３０とが当接する回数だけ繰り返される。すなわち、第２当接部３０の数だけ、補給パイプ２０が振動する。

また、補給パイプ２０は例えば樹脂成型により形成されており、水平搬送部２２が先端に向かって下側に反っている場合がある。第１当接部２０ｅには傾斜面が形成されているから、この場合、水平搬送部２２の第１当接部２０ｅは図１１に示すように、現像ユニット３ａの第２当接部３０のＢ方向側の部分に当接して上側に持ち上がる。このため、現像ユニット３ａが装置本体に装着できなくなるのを抑制することが可能である。

そして、現像ユニット３ａをレール部４１に沿ってさらにＢ方向に移動（挿入）させると、補給パイプ２０の扉２４の爪部２４ａ（図７参照）に現像ユニット３ａの先端部３２（図７参照）が当接する。これにより、扉２４がＢ方向にスライドし、落下口２２ａ（図２参照）が開く。これと略同時に、現像ユニット３ａのスライド式の扉３３（図７参照）に補給パイプ２０の先端凸部２０ｆ（図７参照）が当接する。これにより、扉３３がスライドし、補給口３４（図１２参照）が開く。そして、現像ユニット３ａを装置本体に装着した状態で、現像ユニット３ａの補給口３４が補給パイプ２０の落下口２２ａ（図２参照）の下方に配置される。このとき、現像ユニット３ａの位置決め用ボス３５（図５参照）が装置本体側の位置決め用穴４３（図５参照）に嵌り、現像ユニット３ａが位置決めされる。なお、扉２４および３３は図示しないばね部材等により付勢されており、現像ユニット３ａを装置本体から取り外す際には落下口２２ａおよび補給口３４は閉じられる。

本実施形態では、上記のように、補給パイプ２０および現像ユニット３ａには、現像ユニット３ａを装置本体に対して着脱する際に互いに当接する第１当接部２０ｅおよび第２当接部３０がそれぞれ設けられており、第１当接部２０ｅおよび第２当接部３０が互いに当接することにより、補給パイプ２０が振動する。これにより、現像ユニット３ａの着脱時（例えばメンテナンス時）に補給パイプ２０を振動させることができるので、トナー搬送経路２０ａのトナー溜まりを解消することができる。また、補給パイプ２０および現像ユニット３ａに第１当接部２０ｅおよび第２当接部３０をそれぞれ設けるだけなので、構造が複雑になるのを抑制することができる。

また、上記のように、補給パイプ２０は所定の回動軸部２０ｃ（回動軸Ｏ）を中心として回動することにより振動する。これにより、容易に、補給パイプ２０を振動させることができる。

また、上記のように、第１当接部２０ｅおよび第２当接部３０が互いに当接する際に補給パイプ２０が回動する方向とは反対方向に、補給パイプ２０を付勢するばね部材４２を設ける。これにより、容易に、補給パイプ２０を振動させることができる。

また、上記のように、第２当接部３０は、現像ユニット３ａの着脱方向（Ａ方向、Ｂ方向）に沿って複数配置されている。これにより、現像ユニット３ａの着脱時に、第２当接部３０の数だけ補給パイプ２０を振動させることができる。

また、上記のように、補給パイプ２０が略鉛直方向に延びる鉛直搬送部２１と略水平方向に延びる水平搬送部２２とを含む略Ｌ字状に形成されている場合に、トナー搬送経路２０ａ内でトナー溜まりが特に生じやすい。このため、補給パイプ２０が鉛直搬送部２１と水平搬送部２２とを含むＬ字状に形成されている場合に本発明を適用するのは、特に有効である。

また、上記のように、第１当接部２０ｅは水平搬送部２２の先端部近傍に設けられている。これにより、第１当接部２０ｅを第２当接部３０に当接させやすくできるとともに、補給パイプ２０を小さい力で回動させることができる。また、水平搬送部２２が下側に反っている場合であっても、水平搬送部２２の先端を持ち上げることができ、現像ユニット３ａが装置本体に装着できなくなるのを抑制することができる。

また、上記のように、回動軸部２０ｃ（回動軸Ｏ）は、鉛直搬送部２１の回動軸Ｏに垂直な側面のうちの第１当接部２０ｅとは反対側寄りの部分に配置されている。これにより、トナー溜まりが生じやすい部分（入口部分２０ｂ）から回動軸部２０ｃ（回動軸Ｏ）を離すことができるので、トナー溜まりが生じやすい部分（入口部分２０ｂ）の移動量（振れ幅）が小さくなるのを抑制することができる。

また、上記のように、回動軸部２０ｃ（回動軸Ｏ）は、鉛直搬送部２１の上下方向の中央部よりも下側寄りの部分に配置されている。これにより、補給パイプ２０が回動する際に、水平搬送部２２の先端がＡ方向側に出すぎるのを抑制することができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、上記実施形態では、図１に示したようなタンデム型のカラー画像形成装置に本発明を適用した例について示したが、本発明はこれに限らない。言うまでもなく、ロータリー方式のカラー複写機及びプリンター、モノクロ複写機、モノクロプリンター、デジタル複合機、ファクシミリ等の、トナーを供給するための補給パイプを有する種々の画像形成装置に本発明を適用できる。

また、上記実施形態では、補給パイプをＬ字状に形成した例について示したが、補給パイプはＬ字状以外（例えば一直線状）に形成されていてもよい。

また、上記実施形態では、現像ユニットの着脱方向に沿って第２当接部を複数配置した例について示したが、現像ユニットの着脱方向に沿って第１当接部を複数配置してもよいし、第１当接部および第２当接部の両方を複数配置してもよい。

また、上記実施形態では、ばね部材により補給パイプをＡ方向（Ｃ１方向）に付勢し、第１当接部と第２当接部とが当接した際に補給パイプがＣ２方向に回動するように構成した例について示したが、本発明はこれに限らない。ばね部材により補給パイプをＢ方向（Ｃ２方向）に付勢し、第１当接部と第２当接部とが当接した際に補給パイプがＣ１方向に回動するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、回動軸部（回動軸）を鉛直搬送部の下側の部分に配置した例について示したが、回動軸部（回動軸）を鉛直搬送部の上側の部分に配置してもよい。

また、上記実施形態では、補給パイプは回動することにより振動する例について示したが、補給パイプは回動せずに振動してもよい。

３ａ〜３ｄ 現像ユニット
２０ 補給パイプ
２０ａ トナー搬送経路
２０ｅ 第１当接部
２１ 鉛直搬送部
２２ 水平搬送部
３０ 第２当接部
４２ ばね部材
１００ 画像形成装置
Ｏ 回動軸

Claims (7)

1. 装置本体に対して着脱可能な現像ユニットと、
   前記現像ユニットにトナーを供給するためのトナー搬送経路を有する補給パイプと、
   を備え、
   前記補給パイプおよび前記現像ユニットには、前記現像ユニットを前記装置本体に対して着脱する際に摺動する摺動面に、前記現像ユニットの着脱によって互いに当接する第１当接部および第２当接部がそれぞれ設けられており、
   前記第１当接部および前記第２当接部が当接することにより、前記補給パイプは所定の回動軸を中心として回動することにより振動することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１当接部および前記第２当接部が互いに当接する際に前記補給パイプが回動する方向とは反対方向に、前記補給パイプを付勢する付勢部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第１当接部および前記第２当接部の少なくとも一方は、前記現像ユニットの着脱方向に沿って複数配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記補給パイプは、略鉛直方向に延びる鉛直搬送部と前記鉛直搬送部につながるとともに略水平方向に延びる水平搬送部とを含む略Ｌ字状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記第１当接部は前記水平搬送部の先端部近傍に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記回動軸は、前記鉛直搬送部の前記回動軸に垂直な側面のうちの前記第１当接部とは反対側寄りの部分に配置されていることを特徴とする請求項４または５に記載の画像形成装置。
7. 前記回動軸は、前記鉛直搬送部の上下方向の中央部よりも下側寄りの部分に配置されていることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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