画像形成装置

【課題】装置本体に対して着脱自在のトナー容器を、装置本体に装着し回転させることによって現像装置にトナーを定量的に供給する画像形成装置において、トナー容器の回転と現像装置へのトナー供給とを共通の駆動源で行い、装置の小型・軽量化を図ること。
【解決手段】回転軸１１の端面に第１カップリング部１１１を設け、トナーボトル７２に第２カップリング部７２６を設ける。一方、第３カップリング部２１１が形成された第１ギヤ２１と、第４カップリング部２２１が形成された第２ギア２２とが直接又は間接的に歯合し回転駆動を伝達するギア列を、装置本体１に対して開閉自在の正面扉Ｄの内側面に設ける。そして、正面扉Ｄを閉状態にすると、第３カップリング部２１１と第１カップリング部１１１及び第４カップリング部２２１と第２カップリング部７２６とがそれぞれ係合し、トナーボトル７２及び回転軸１１の一方の回転駆動力が他方に伝えられる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファクシミリやプリンタ、複写機などの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現像装置には、通常、現像剤中のトナー割合であるトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段が設けられ、検知されたトナー濃度に基づいて、補給用トナーが充填されたトナー容器からトナーが現像装置に供給され、現像装置内のトナー濃度は一定に維持されている。
【０００３】
近年、取り扱いの簡便性から、補給用トナーを充填したトナー容器として、装置本体に対して着脱自在で、内周面に螺旋状の突条を設けた円筒形状のトナー容器が広く用いられつつある。このようなトナー容器を装置本体に対して軸方向に装着し、装置本体側の駆動手段によって回転させることにより、容器内周面に形成された螺旋状の突条のトナー搬送作用で、トナー容器に形成された排出口からトナーを排出させ現像装置に供給している。
【０００４】
ところが、トナー容器の回転によってトナーを排出させ現像装置に供給する方法では、現像装置へのトナー供給量を厳密に制御することが難しい。このため、トナー容器から排出されたトナーを一旦トナーホッパーに貯留し、トナーホッパーから現像装置に回転搬送手段を用いてトナーを定量的に供給する手段が通常用いられている。
【０００５】
トナーホッパーから現像装置にトナーを供給する回転搬送手段は、トナーの詰まりなどの不具合が生じたときの対応を考慮すると、装置本体の正面側に配置するのが望ましい。
【０００６】
一方、トナー容器を回転させる装置本体側の駆動手段は、例えば特許文献１では、装置本体の背面側に設け、装置本体側のギヤとトナー容器のギヤとを歯合させて回転駆動を伝達させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平10-69157号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、トナー容器を装置本体に装着する際に、干渉しないようにギヤ同士を歯合させるには、ギヤが移動するための空間が必要となり装置の小型化が図れない。また、トナーホッパーから現像装置にトナーを供給する回転搬送手段と、トナー容器の回転駆動手段をそれぞれ別の駆動源により駆動させると、装置の小型・軽量化に逆行することとなる。
【０００９】
本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置本体に対して着脱自在のトナー容器を、装置本体に装着し回転させることによって現像装置にトナーを定量的に供給する画像形成装置において、トナー容器の回転と現像装置へのトナー搬送とを共通の駆動源で行い、装置の小型・軽量化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る画像形成装置は、装置本体に対して着脱自在のトナー容器を、装置本体に装着し回転させることによってトナー容器からトナーホッパーにトナーを補給し、トナー供給手段を回転させることによってトナーホッパーから現像装置にトナーを定量的に補給する画像形成装置であって、前記トナー供給手段の回転軸の端面に第１カップリング部を設け、トナー容器の装置本体装着方向後端側に第２カップリング部を設け、第３カップリング部が端面に形成された第１ギヤと、第４カップリング部が端面に形成された第２ギアとが直接又は間接的に歯合し回転駆動を伝達するギア列を、装置本体に対して開閉自在の正面扉の内側面に設け、前記正面扉を閉状態にすると、第３カップリング部と第１カップリング部及び第４カップリング部と第２カップリング部とがそれぞれ係合し、トナー容器及びトナー供給手段の一方の回転駆動力が他方に伝えられ、前記正面扉を開状態にすると、第３カップリング部と第１カップリング部及び第４カップリング部と第２カップリング部との係合状態がそれぞれ解消する共に、装置本体に対してトナー容器の着脱が可能となることを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記ギア列をギヤホルダ内に設け、このギヤホルダを前記正面扉の内側面に設けるようにしてもよい。
【００１２】
そしてまた、前記ギヤホルダに突起又は穴を形成し、装置本体に穴又は突起を形成すると共に、前記ギヤホルダを前記正面扉にスライド自在に取り付け、前記正面扉を閉状態にすると、前記ギヤホルダの突起又は穴が装置本体の穴又は突起と係合し、前記ギヤホルダの位置決めがなされるようにしてもよい。
【００１３】
また、前記カップリング部が係合していない状態であっても正面扉を閉状態にでき、前記カップリング部が回転することで適正な係合状態になるようにする観点からは、第１ギヤを第１カップリング部の方向に、第２ギヤを第２カップリング部の方向にそれぞれ付勢する付勢手段を設けるのが好ましい。
【００１４】
第１カップリング部及び第３カップリング部の一方を軸方向に突出した凸部とし、もう一方を前記凸部に係合する凹部とし、また第２カップリング部及び第４カップリング部の一方を軸方向に突出した凸部とし、もう一方を前記凸部に係合する凹部としてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る画像形成装置では、装置本体に対して開閉自在の正面扉の内側面にギア列を設けて、トナー容器及びトナー供給手段の一方の回転駆動力を他方に伝えるようにしたので、トナー容器の回転と現像装置へのトナー搬送とを共通の駆動源で行うことができ、装置の小型・軽量化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】トナーボトルを装着したトナーホッパーの斜視図である。
【図３】トナーボトルの斜視図である。
【図４】トナーボトルの部分断面斜視図である。
【図５】トナーボトルを装着したトナーホッパーの断面図である。
【図６】トナーホッパーの斜視図である。
【図７】トナーホッパーの動作状態を示す断面図である。
【図８】正面扉を開状態とした装置本体の斜視図である。
【図９】ギアホルダの正面扉への取付を示す組み立て図である。
【図１０】正面扉を閉状態としたときのギアホルダの位置決めを説明する斜視図である。
【図１１】ギヤホルダ内のギヤ列の構成を示す斜視図である。
【図１２】カップリング部が正常に係合した状態の斜視図である。
【図１３】カップリング部が干渉した状態の斜視図である。
【図１４】本発明に係る画像形成装置の他の実施形態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る画像形成装置について図に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。
【００１８】
図１に、本発明に係る画像形成装置の一例を示す概説図を示す。画像形成装置の装置本体１は、主に原稿画像を読み取るイメージリーダ部１０と、読み取った画像を印刷するプリンタ部２０とから構成される。イメージリーダ部１０は、不図示の原稿ガラス板の上に載置された原稿を、スキャナを移動して読み取る公知のものである。原稿画像は、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の三色に色分解されて、不図示のＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサにより電気信号に変換され、Ｒ・Ｇ・Ｂの画像データが得られる。
【００１９】
イメージリーダ部１０で得られた各色成分ごとの画像データは、制御部３０において各種処理が行われた上、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各再現色の画像データに変換される。
【００２０】
画像データは、制御部３０内の画像メモリ３４に各再現色ごとに記憶され、位置ズレ補正のための補正を受けた後、記録シートの供給と同期して１走査ラインごとに読み出され、発光ダイオードの駆動信号となる。
【００２１】
記録シートは、給紙トレイ６１から一枚づつ給紙ローラ６２で取り出され、後述の中間転写ベルト５３とタイミングを合わせて送られる。
【００２２】
中間転写ベルト５３は、駆動ローラ５１と従動ローラ５２の間に張設され、従動ローラ５２が不図示のスプリングで図１の左方向へ付勢されることにより、中間転写ベルト５３に張力が与えられている。そして、装置本体制御部３１で制御される転写モータ５４によって駆動ローラ５１が反時計方向に回転する。中間転写ベルト５３にはポリカーボネート、ポリイミド、ポリイミドアミドなどの樹脂材料が使用される。
【００２３】
中間転写ベルト５３の下方には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の作像部４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋが所定間隔で配置されている。そして、各作像部の感光体ドラムと、中間転写ベルト５３を挟んで対向する位置に、転写ローラ４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｋが配置されている。感光体ドラム表面に形成されたトナー像は、中間転写ベルト５３が感光体ドラムと転写ローラとの間を通過する時に中間転写ベルト５３上に１次転写される。そして、給紙トレイ６１から引き出された記録シートが、破線Ａを通って、中間転写ベルト５３と２次転写ローラ５５とのニップ部を通過する際に、中間転写ベルト５３のトナー像が記録シート上に２次転写される。その後、記録シートは定着部８０へ搬送され、ここで加熱・加圧されてトナー像が記録シートに定着される。そして、トナー像が定着された記録シートは装置外部へ排出される。一方、中間転写ベルト５３上の残留トナーは転写ベルトクリーナー１０１で回収され廃トナーボックス１０２に蓄えられる。
【００２４】
作像部４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの各現像ユニットには、各色トナーを一定量補給するトナーホッパー７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｋ（以下、「トナーホッパー７０」と総称することがある）が設けられており、ここからジョイント７１Ｙ、７１Ｍ、７１Ｃ、７１Ｋを介して各現像ユニットに供給される。トナーホッパー７０の上方には、トナーボトル（トナー容器）７２Ｙ、７２Ｍ、７２Ｃ、７２Ｋ（以下、「トナーボトル７２」と総称することがある）が着脱自在に設けられている。トナーホッパー７０内のトナー残量が少なくなると、トナーボトル７２からトナーホッパー７０にトナーが供給される。トナーボトル７２内のトナーがなくなると、新しいトナーボトル７２と交換される。
【００２５】
図２にトナーホッパー７０とトナーボトル７２の斜視図を、図３にトナーボトル７２の斜視図を、図４にトナーボトル７２の部分断面図をそれぞれ示す。図３に示すように、トナーボトル７２は、トナーを収納しているボトル部７２２と、供給口７２３ａが外周面に形成されたキャップ部７２３と、供給口７２３ａを開閉するシャッター部７２５とを有する。ボトル部７２２とキャップ部７２３とは相対的に回転可能に取り付けられている。キャップ部７２３の正面側には、トナーボトル７２を回転させてシャッター部７２５を開状態とするツマミ７２４が形成されている。そして、図４に示すように、ボトル部７２２の供給口側の端部は段階的に縮径されてツマミ７２４の中心に露出し、その端面には、ボトル部７２２を回転させる駆動力を得るための第２カップリング部７２６が形成されている。
【００２６】
後述する回転伝達機構を介してボトル部７２２を回転させると、ボトル部７２２内に収納されたトナーは、ボトル部７２２の内周面に形成された螺旋状溝７２７によって、キャップ部７２３の供給口７２３ａに導かれる。そして、トナーは供給口７２３ａからトナーホッパー７０に落下供給される。
【００２７】
図５に、トナーボトル７２のキャップ部７２３及びトナーホッパー７０の概略構成図を、図６に、トナーホッパー７０の斜視図を示す。図５に示すように、キャップ部７２３の供給口７２３ａがトナーホッパー７０の上方に位置する。トナーホッパー７０内には、トナーの上面レベルを検出するフロート部材７０４が、軸７０４ａを中心として揺動自在に設けられている。そして、フロート部材７０４の下方には撹拌軸１２と共に回転するカム７０２が設けられており、カム７０２の回転によってフロート部材７０４は上下揺動する。また、撹拌軸１２には撹拌板７０５が取り付けられており、撹拌板７０５の回転によってトナーホッパー７０内のトナーが撹拌される。
【００２８】
現像ユニットには不図示のトナー濃度センサーが設けられていて、現像ユニット内のトナー濃度が低くなった場合には、所定のトナー濃度となるようにトナーホッパー７０の供給スクリュ（トナー供給手段）７０３が回転して現像ユニットにトナーが補給される。
【００２９】
図６に示すように、供給スクリュ７０３（図５に図示）を回転させる回転軸１１の、トナーホッパー７０から突出した端部にはギヤ８１が取り付けられ、またその端部には第１カップリング部１１１が設けられている。撹拌軸１２の、トナーホッパー７０から突出した端部にはギヤ８２が取り付けられている。ギヤ８１とギヤ８２とは、トナーホッパー７０の側面に回転自在に取り付けられた中間ギア８３とそれぞれ歯合している。モータ７０１から回転駆動力は不図示の伝達機構によって回転軸１１にまず伝えられ、回転軸１１が回転する。そして、回転駆動力はギア８１から中間ギア８３に伝えられ、ギヤ８３からギヤ８２に伝えられて撹拌軸１２が回転する。なお、モータ７０１ａ〜７０１ｃは、トナーホッパー７０のそれぞれ対応して複数個（この実施形態では４個）設けられている。なお、クラッチ等を用いて必要なトナーホッパー７０にのみ回転駆動力を伝えるようにして、モータの個数を減らしてももちろん構わない。
【００３０】
図７に、トナー量に対応したフロート部材７０４の変動状態を示す。フロート部材７０４の自由端側には浮体７０４ｂが設けられており、トナーの上面レベルに応じて上下動する。浮体７０４ｂの上面には磁石７０４ｃが設けられており、トナーホッパー７０の外側面に配置された不図示のリードスイッチによって磁石７０４ｃの位置が検出される。トナーが十分にある場合はフロート部材７０４が上方に位置する（図７（ａ），（ｂ））。一方、トナーホッパー７０内のトナー量が少なくなるとトナーの上面が低下し、フロート部材７０４は下方に下がる。すると、リードスイッチがＯＮとなり、モータ７０１によってトナーボトル７２のボトル部７２２が所定時間（例えば１０秒間）回転され、トナーボトル７２からトナーホッパー７０内にトナーが供給される。
【００３１】
図８に、正面扉Ｄを開状態としたときの画像形成装置の斜視図を示す。正面扉Ｄは下辺を軸として開閉自在であり、開状態のとき正面扉Ｄは略水平状態で維持される。正面扉Ｄを開状態とすると、装置本体１側では、トナーボトル７２の第２カップリング部７２６、供給スクリュ７０３を回転させる回転軸１１の端部に設けられ第１カップリング部１１１とが露出する。正面扉Ｄの内側面にはギヤホルダＧＨが取り付けられており、ギヤホルダＧＨの表面には第３カップリング部２１１及び第４カップリング部２２１とが露出する。ギヤホルダＧＨの内部構造については後述する。
【００３２】
図９に、ギヤホルダＧＨの正面扉Ｄへの取り付け図を示す。正面扉Ｄは、通常、樹脂成型したものであって比較的大きい部品であるため、高い寸法精度が得られにくい。このため、正面扉ＤにギヤホルダＧＨを固定してしまうと、カップリング部が正常に係合しないおそれがある。そこで、ネジ２４の軸部よりも大きい径の穴２７をギヤホルダＧＨに形成し、段付きネジ２４の軸部を穴２７に挿通させてギヤホルダＧＨを正面扉Ｄにスライド可能に取り付ける。そして、ギヤホルダＧＨに位置決め用の突起２５ａ，２５ｂを設けると共に、装置本体１に突起２５ａ，２５ｂが係入する穴２６ａ，２６ｂ（図８に図示）を形成する。
【００３３】
図１０に示すように、このような構成によれば、正面扉Ｄを閉状態にすると、ギヤホルダＧＨの突起２５ａ，２５ｂが装置本体の穴２６ａ，２６ｂに係入するようにギヤホルダＧＨがスライドして、カップリング部が正常に係合する位置にギヤホルダＧＨが位置決めされる。なお、ギヤホルダＧＨに穴を形成し、装置本体１に突起を形成し、ギヤホルダＧＨの位置決めを行ってももちろん構わない。また、装置本体１に形成する穴２６ａ，２６ｂの一方を長穴にしておくと、突起２５ａ，２５ｂの穴２６ａ，２６ｂへの係入が円滑に行われるようになる。
【００３４】
図１１に、ギヤホルダＧＨの内部構造を示す。ギヤホルダＧＨには、トナーホッパー７０及びトナーボトル７２に合わせて４組のギヤ列が内蔵されている。４組のギヤ列は同じ構成であるので、その１組について以下説明する。ギヤホルダＧＨの内側面に、第１ギヤ２１と中間ギア２３、及び中間ギア２３と第２ギア２２とがそれぞれ歯合するように回転自在に取り付けられている。第１ギア２１及び第２ギア２２の端面には、周方向に等間隔に３つの突起からなる第３カップリング部２１１及び第４カップリング部２２１が形成されている。また、第１ギア２１及び第２ギア２２は回転軸に外挿されたバネＳによって外方に常に付勢されている。
【００３５】
図１２に示すように、正面扉Ｄを閉状態にすると、回転軸１１の第１カップリング部１１１と第１ギアの第３カップリング部２１１、及びボトル部７２２の第２カップリング部７２６と第２ギアの第４カップリング部２２１とが係合する。具体的には、第３カップリング部２１１及び第４カップリング部２２１の３つの突起が、第１カップリング部１１１及び第２カップリング部７２６の３つの凹部に係合する。これにより、モータ７０１（図６に図示）から回転駆動力によって回転軸１１が回転すると、第１カップリング部１１１と第３カップリング部２１１との係合によって第１ギア２１が回転する。そして、中間ギア２３を介して第２ギア２２が回転し、第４カップリング部２２１及び第２カップリング部７２６によってボトル部７２２が回転する。このように、１つのモータによって、供給スクリュ７０３の回転軸１１とボトル部７２２とが回転するようになる。なお、第１カップリング部１１１と第３カップリング部２１１、及び第２カップリング部７２６と第４カップリング部２２１とは、それぞれ係合し回転駆動を伝達できる構造であれば特に限定はなく、従来公知の構造を用いることができる。
【００３６】
ここで、カップリング部が係合する際、両者の回転位相関係によっては、一方のカップリング部の凸部が他方の凹部に係合しない場合がある。すなわち、図１３に示すように、カップリング部が軸方向で干渉し、正面扉Ｄが完全な閉状態にならない場合がある。本実施形態では、第１ギア２１及び第２ギア２２をバネＳによって軸方向外方に常に付勢するとともに、中間ギア２３の歯幅を長くすると共に平歯として、第１ギア２１及び第２ギア２２が移動しても中間ギア２３と歯合可能としているので、カップリング部が干渉した場合には、第１ギア２１及び第２ギア２２がバネＳの付勢力に抗して退避して正面扉Ｄを完全な閉状態にできる。また、その後、カップリング部が回転すると、カップリング部の位相差がなくなり、退避していた第１ギア２１及び第２ギア２２がバネＳの付勢力で軸方向外方に移動する。これによりカップリング部は適正な係合状態となり、回転駆動伝達が可能となる。
【００３７】
図１４に、本発明に係る画像形成装置の他の実施形態を示す斜視図を示す。この図の画像形成装置が、図８に示した画像形成装置と異なる点は、正面扉Ｄの一方の側辺を軸として開閉自在とした点である。このように構成にすると、正面扉Ｄを開閉させるための空間が前記実施形態の装置よりも広くなるが、開状態としたときに正面扉Ｄの重量を支える部材を特に要しなくなる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明に係る画像形成装置では、トナー容器の回転と現像装置へのトナー供給とを共通の駆動源で行うことができ、装置の小型・軽量化が図れ有用である。
【符号の説明】
【００３９】
１装置本体
Ｄ正面扉
Ｓバネ（付勢手段）
１１回転軸
２１第１ギヤ
２２第２ギヤ
２５ａ，２５ｂ凸部
２６ａ，２６ｂ凹部
７０トナーホッパー
７２トナーボトル（トナー容器）
ＧＨギヤホルダ
１１１第１カップリング部
２１１第３カップリング部
２２１第４カップリング部
７０３供給スクリュ（トナー供給手段）
７２６第２カップリング部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体に対して着脱自在のトナー容器を、装置本体に装着し回転させることによってトナー容器からトナーホッパーにトナーを補給し、トナー供給手段を回転させることによってトナーホッパーから現像装置にトナーを定量的に補給する画像形成装置において、
前記トナー供給手段の回転軸の端面に第１カップリング部を設け、
トナー容器の装置本体装着方向後端側に第２カップリング部を設け、
第３カップリング部が端面に形成された第１ギヤと、第４カップリング部が端面に形成された第２ギアとが直接又は間接的に歯合し回転駆動を伝達するギア列を、装置本体に対して開閉自在の正面扉の内側面に設け、
前記正面扉を閉状態にすると、第３カップリング部と第１カップリング部及び第４カップリング部と第２カップリング部とがそれぞれ係合し、トナー容器及びトナー供給手段の一方の回転駆動力が他方に伝えられ、前記正面扉を開状態にすると、第３カップリング部と第１カップリング部及び第４カップリング部と第２カップリング部との係合状態がそれぞれ解消する共に、装置本体に対してトナー容器の着脱が可能となることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記ギア列がギヤホルダ内に設けら、このギヤホルダが前記正面扉の内側面に設けられている請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記ギヤホルダに突起又は穴が形成され、装置本体に穴又は突起が形成され、前記ギヤホルダは前記正面扉にスライド自在に取り付けられ、前記正面扉を閉状態にすると、前記ギヤホルダの突起又は穴が装置本体の穴又は突起と係合し、前記ギヤホルダの位置決めがなされる請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
第１ギヤを第１カップリング部の方向に、第２ギヤを第２カップリング部の方向にそれぞれ付勢する付勢手段を設けた請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
第１カップリング部及び第３カップリング部の一方が軸方向に突出した凸部で、もう一方が前記凸部に係合する凹部であり、第２カップリング部及び第４カップリング部の一方が軸方向に突出した凸部で、もう一方が前記凸部に係合する凹部である請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。

【図１】