(57)【要約】【課題】トナー容器から現像部へのトナーの供給を円滑に行うトナーカートリッジ及び画像形成装置を提供する。【解決手段】トナーカートリッジ４１の筒状のトナー供給部５９は長手方向の全域に亘って延在する長孔状の開口部６１を形成され、内部には内壁に沿うように配置されスリット６２を有する螺旋体６３から成るアジテータ５５を備えている。アジテータ５５はトナー供給部５９の開口部６１を斜めに横切る複数のトナー供給口６４を開口部６１の一方の端部から他方の端部に亘って形成し、駆動部により回転駆動されると、スリット６２により形成される複数のトナー供給口６４（６４−１）が開口部６１の一方の端部から他方の端部へ、回転中の「あめんぼう」のように順次移動して、トナー供給部５９に収容されているトナーを現像部４３の現像領域に対応する範囲全域に亘って万遍なく供給する。【選択図】    図６
2010020117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のトナー供給部を有する装置本体と、
前記トナー供給部の長手方向に沿い現像領域全域に亘って延在する長孔状の開口部と、
前記トナー供給部の内壁に沿い前記開口部を斜めに横切って複数のトナー供給口を前記開口部の一方の端部から他方の端部に亘って形成するスリットを有する螺旋体と、
該螺旋体を回転させて前記スリットにより形成される前記複数のトナー供給口を前記開口部の一方の端部から他方の端部へ順次移動させる回転駆動部と、
を有することを特徴とするトナーカートリッジ。
【請求項２】
消耗品と、
該消耗品の脱着に際して該消耗品の脱着路から退避する部材と、
前記消耗品が装着された後、前記脱着路に復帰する部材に連動し、前記消耗品の衝撃受動部に衝撃を与える衝撃機構と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記消耗品は感光体ドラムであり、前記部材は光書込みヘッドであり、前記衝撃機構は前記光書込みヘッドの保持フレームと、該保持フレームに一体に取り付けられた付勢部材及びハンマー部材である、ことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー容器から現像部へのトナーの供給を円滑に行うトナーカートリッジ及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トナーを用い電子写真方式でモノクロ又はカラー画像を印刷（以下、印字ともいう）する画像記録装置がある。トナーを用いる印刷は、画像形成部において現像器内のトナーにより感光体上にトナー像を現像し、この現像したトナー像を用紙に転写して、この転写したトナー画像を定着装置において熱と圧力を加えて用紙に定着させてトナー画像を形成する。
【０００３】
現像器に収容されているトナーが印刷によって消費され、現像器内のトナー残量がある一定以下になると、残量検知装置が働いてトナー無しがユーザに通知され装置の運転が停止される。ユーザはトナーが空になったトナーカートリッジを現像器から取り去り、新しいトナーカートリッジと交換して、印刷作業を継続する。
【０００４】
このような従来の電子写真方式の画像形成装置における現像部へのトナーの供給方法は、現像領域に対応する範囲の一部にトナー供給部を設け、このトナー供給部から供給されるトナーを現像領域全体へ広げて供給する方法が一般的である。
【０００５】
特に近年、装置の小型化が進み、トナーユニットの小型化等の理由から、トナーユニットのトナー供給口も、現像領域に対応する範囲の中央部に１箇所のみ設けられている例が多い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、トナーユニットの現像領域に対応する範囲の一部にトナー供給口を設け、ここからトナーを現像部に供給する方法は、供給口近傍のトナーが優先的に現像部に供給され、供給口の付近に、トナーが供給された後の空隙部が生じる。
【０００７】
空隙部の外側には十分なトナーが残されており、供給口付近のみにトナーが無い状態となる。尚、この状態はトナーブリッジと呼ばれている。
【０００８】
このようにトナーブリッジが発生すると、トナーブリッジの空隙部が壊されて空隙部をトナーが埋めるまでは、トナー供給口からのトナーの供給が行われなくなり、供給先である現像部ではトナー無しの状態となる。
【０００９】
すると、トナーユニット内にはまだ十分なトナーが残されているにも関わらず「現像部トナー無し」の予告や、「トナーユニット交換」の指示の報知がユーザに対して行われ、本来の交換予定の時期以前にトナーユニットの交換をしなければならないという不都合な問題があった。
【００１０】
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、トナー容器から現像部へのトナーの供給を円滑に行うトナーカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
先ず、第１の発明のトナーカートリッジは、筒状のトナー供給部を有する装置本体と、上記トナー供給部の長手方向に沿い現像領域全域に亘って延在する長孔状の開口部と、上記トナー供給部の内壁に沿い上記開口部を斜めに横切って複数のトナー供給口を上記開口部の一方の端部から他方の端部に亘って形成するスリットを有する螺旋体と、該螺旋体を回転させて上記スリットにより形成される上記複数のトナー供給口を上記開口部の一方の端部から他方の端部へ順次移動させる回転駆動部と、を有して構成される。
【００１２】
次に、第２の発明の画像形成装置は、消耗品と、該消耗品の脱着に際して該消耗品の脱着路から退避する部材と、上記消耗品が装着された後、上記脱着路に復帰する部材に連動し、上記消耗品の衝撃受動部に衝撃を与える衝撃機構と、を備えて構成される。
【００１３】
この画像形成装置において、例えば、上記消耗品は感光体ドラムであり、上記部材は光書込みヘッドであり、上記衝撃機構は上記光書込みヘッドの保持フレームと、該保持フレームに一体に取り付けられた付勢部材及びハンマー部材である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、トナー容器から現像部へのトナーの供給を円滑に行うトナーカートリッジ及び画像形成装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１における非磁性１成分トナーを用いる現像装置を備えたカラー画像形成装置（以下、単にプリンタという）の内部構成を説明する断面図である。
【００１６】
図１に示すプリンタ１は、電子写真式で二次転写方式のタンデム型のカラー画像形成装置であり、画像形成部２、中間転写ベルトユニット３、給紙部４、及び両面印刷用搬送ユニット５で構成されている。
【００１７】
上記画像形成部２は、同図の右から左へ４個の画像形成ユニット６（６Ｍ、６Ｃ、６Ｙ、６Ｋ）を多段式に並設した構成からなる。
【００１８】
上記４個の画像形成ユニット６のうち上流側（図の右側）の３個の画像形成ユニット６Ｍ、６Ｃ及び６Ｙは、それぞれ減法混色の三原色であるマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の色トナーによるモノカラー画像を形成し、画像形成ユニット６Ｋは、主として文字や画像の暗黒部分等に用いられるブラック（Ｋ）トナーによるモノクロ画像を形成する。
【００１９】
上記の各画像形成ユニット６は、トナー容器（トナーカートリッジ）に収納されたトナーの色を除き全て同じ構成である。したがって、以下ブラック（Ｋ）用の画像形成ユニット６Ｋを例にしてその構成を説明する。
【００２０】
画像形成ユニット６は、最下部に感光体ドラム７を備えている。この感光体ドラム７は、その周面が例えば有機光導電性材料で構成されている。この感光体ドラム７の周面近傍を取り巻いて、クリーナ８、帯電ローラ９、光書込ヘッド１１、及び現像器１２の現像ローラ１３が配置されている。
【００２１】
現像器１２は、上部のトナー容器に同図にはＭ、Ｃ、Ｙ、Ｋで示すようにマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のいずれかのトナーを収容し、中間部には下部へのトナー補給機構を備えている。
【００２２】
また、現像器１２の下部には側面開口部に上述した現像ローラ１３を備え、内部にトナー撹拌部材、現像ローラ１３にトナーを供給するトナー供給ローラ、現像ローラ１３上のトナー層を一定の層厚に規制するドクターブレード等を備えている。
【００２３】
中間転写ベルトユニット３は、本体装置のほぼ中央で図の左右のほぼ端から端まで扁平なループ状になって延在する無端状の転写ベルト１４と、この転写ベルト１４を掛け渡されて転写ベルト１４を図の反時計回り方向に循環移動させる駆動ローラ１５と従動ローラ１６を備えている。
【００２４】
上記の転写ベルト１４は、トナー像を直接ベルト面に転写（一次転写）されて、そのトナー像を更に用紙に転写（二次転写）すべく用紙への転写位置まで搬送するので、ここではユニット全体を中間転写ベルトユニットといっている。
【００２５】
この中間転写ベルトユニット３は、上記扁平なループ状の転写ベルト１４のループ内にベルト位置制御機構１７を備えている。ベルト位置制御機構１７は、転写ベルト１４を介して感光体ドラム７の下部周面に押圧する導電性発泡スポンジから成る一次転写ローラ１８を備えている。
【００２６】
ベルト位置制御機構１７は、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びイエロー（Ｙ）の３個の画像形成ユニット６Ｍ、６Ｃ及び６Ｙに対応する３個の一次転写ローラ１８を鉤型の支持軸を中心に同一周期で回転移動させる。
【００２７】
そして、ベルト位置制御機構１７は、ブラック（Ｋ）の画像形成ユニット６Ｋに対応する１個の一次転写ローラ１８を上記３個の一次転写ローラ１８の周期と異なる回転移動周期で回転移動させて転写ベルト１４を感光体ドラム７から離接させる。
【００２８】
すなわち、ベルト位置制御機構１７は、中間転写ベルトユニット３の転写ベルト１４の位置を、フルカラーモード（４個全部の一次転写ローラ１８が転写ベルト１４に当接）、モノクロモード（画像形成ユニット６Ｋに対応する一次転写ローラ１８のみが転写ベルト１４に当接）、及び全非転写モード（４個全部の一次転写ローラ１８が転写ベルト１４から離れる）に切換える。
【００２９】
上記の中間転写ベルトユニット３には、上面部のベルト移動方向最上流側の画像形成ユニット６Ｍの更に上流側に、ベルトクリーナユニットが配置され、下面部のほぼ全面に沿い付けるように平らで薄型の廃トナー回収容器１９が着脱自在に配置されている。
【００３０】
給紙部４は、上下２段に配置された２個の給紙カセット２１を備え、２個の給紙カセット２１の給紙口（図の右方）近傍には、それぞれ用紙取出ローラ２２、給送ローラ２３、捌きローラ２４、待機搬送ローラ対２５が配置されている。
【００３１】
待機搬送ローラ対２５の用紙搬送方向（図の鉛直上方向）には、転写ベルト１４を介して従動ローラ１６に圧接する二次転写ローラ２６が配設されて、用紙への二次転写部を形成している。
【００３２】
この二次転写部の下流（図では上方）側にはベルト式熱定着装置２７が配置されて、ベルト式熱定着装置２７の更に下流側には、定着後の用紙をベルト式熱定着装置２７から搬出する搬出ローラ対２８、及びその搬出される用紙を装置上面に形成されている排紙トレー２９に排紙する排紙ローラ対３１が配設されている。
【００３３】
両面印刷用搬送ユニット５は、上記搬出ローラ対２８と排紙ローラ対３１との中間部の搬送路から図の右横方向に分岐した開始返送路３２ａ、それから下方に曲がる中間返送路３２ｂ、更に上記とは反対の左横方向に曲がって最終的に返送用紙を反転させる終端返送路３２ｃ、及びこれらの返送路の途中に配置された４組の返送ローラ対３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄを備えている。
【００３４】
上記終端返送路３２ｃの出口は、給紙部４の下方の給紙カセット２１に対応する待機搬送ローラ対２５への搬送路に連絡している。また、本例において中間転写ベルトユニット３の上面部には、クリーニング部３５及び取り込みローラ３６が配置されている。
【００３５】
クリーニング部３５は、転写ベルト１４の上面に当接して廃トナーを擦り取って除去し、取り込みローラ３６はクリーニング部３５が除去した廃トナーを引き継いで、図示を省略したベルトクリーナユニットの一時貯留部に溜め込み、その溜め込まれた廃トナーを搬送スクリューにより落下筒内を上部まで搬送し、落下筒を介して廃トナー回収容器１９に送り込んでいる。
【００３６】
また、上記のクリーニング部３５を適度の圧力で転写ベルト１４に圧接させるために、中間転写ベルトユニット３側には、下方から転写ベルト１４をクリーニング部３５に向けて押圧する押圧ローラ３７が設けられている。
【００３７】
図１に示すように、この画像形成装置１は、従来の用紙に直接トナー像を転写する方式ではなく、待機搬送ローラ対２５により二次転写部まで鉛直方向に搬送される用紙に中間転写ベルト１４を介してトナー像を転写する方式となっている。
【００３８】
したがって、用紙の搬送路に発生する用紙ジャム等の不具合を回復するメンテナンス処理時には、図１の右側を開放するのみで対処できるようになっている。
【００３９】
そして、用紙ジャム等の不具合はキット類の配設部では発生しないので、図１の左側に集中するキット類などの消耗品の着脱の操作は、長手方向に入れ替え操作するだけの小さなスペースで良いように構成されている。
【００４０】
これにより、キット間の寸法は、可及的に縮小されており、装置本体全体の小型化が図られている。また、光書込みヘッド自体も小型化され、感光体ドラムに、より近接している構成となっている。
【００４１】
図２は、画像形成ユニット６を示す断面図である。図１に示した現像器１２は、図２に示すように、上部のトナーホッパーＡ３８と下部のトナーホッパーＢ３９からなるトナーカートリッジ４１と、外装フレーム４２を備えた現像部４３とから成る。
【００４２】
図３は、上記の画像形成ユニット６のトナーカートリッジ４１と現像ドラムユニット５８が合体している状態を示す斜視図である。
【００４３】
図４は、上記の画像形成ユニット６において、トナーカートリッジ４１が現像ドラムユニット５８に対し、装置本体の用紙搬送方向に直行する方向に挿抜可能な構成を示す図である。
【００４４】
図２及び図３において、現像部４３の内部には、既に述べた現像ローラ１３のほかに、この現像ローラ１３にトナーを供給する供給ローラ４４、及び現像ローラ１３上に供給されたトナーの層を一定の厚さに規制するドクターブレード４５、現像部４３のトナーを攪拌する攪拌部材４６等を備えている。
【００４５】
また、感光体ドラム７、クリーナ８、帯電ローラ９は、ドラムユニット部５７として外装フレーム４２の内部に現像器１２と一体に組み込まれている。ドラムユニット部５７は、現像器１２の現像部４３と共に現像ドラムユニット５８を形成している。
【００４６】
そして、上記の感光体ドラム７は、通常、導電性の金属ローラの表面に有機光導電体を一様に被着して成り、金属ローラ部は接地されている。
【００４７】
また、帯電ローラ９は、不図示の高圧電源により白印字状態の帯電電位（一様に印加する初期化電位、プラス極性で印加する方式とマイナス極性で印加する方式があり、この例ではマイナスの高電圧）を感光体ドラム７に印加する。
【００４８】
この印加により感光体ドラム７の周表面の感光層は、例えば「−５００Ｖ（ボルト）」のマイナス高電位に一様に帯電する。
【００４９】
図１に示した光書込ヘッド１１は、レーザー光源又はＬＥＤ光源を備えており、感光体ドラム７のマイナス高電位に帯電した周表面を画像情報に応じて選択的に露光する。
【００５０】
この露光により感光体ドラム７の表面には電位が略「−５０Ｖ」に減衰したマイナス低電位部が形成され、その「−５０Ｖ」の低電位部と予め帯電した上記「−５００Ｖ」の高電位部とによる静電潜像が形成される。
【００５１】
現像器１２の内部には非磁性一成分のトナーが収容されている。現像ローラ１３は、高圧電源４７から例えば「−３００Ｖ」の現像バイアスを印加される。また、供給ローラ４４は、他の高圧電源４８から「−５００Ｖ」の供給バイアスを印加される。そして、ドクターブレード４５には、更に他の高圧電源４９から「−３００Ｖ」のドクターバイアスを印加される。
【００５２】
供給ローラ４４と現像ローラ１３の間の電界は、現像ローラ１３から供給ローラ４４へ働く。負に帯電しているトナーは、供給ローラ４４から現像ローラ１３方向の力を受けて現像ローラ１３方向に移動し、現像ローラ１３の表面に付着する。
【００５３】
現像ローラ１３の表面に付着したトナーは、ドクターブレード４５により一定の層厚に規制されると共に、ドクターブレード４５を介して高圧電源４８から加わるマイナス高圧電位により、−５〜−２５μｑ／ｇ程度の電荷を持った比較的弱いマイナス電位に帯電している。
【００５４】
現像ローラ１３は、回転しながら上記のトナー層を感光体ドラム７との対向部に搬送する。現像ローラ１３と感光体ドラム７との対向部では、上記「−５０Ｖ」の静電潜像の低電位部と現像ローラ１３との間に「−２５０Ｖ」の電位差が形成される。即ち静電潜像の低電位部は現像ローラ１３に対して相対的にプラス極性の電位を形成する。
【００５５】
この電位差による電界により、マイナス極性に帯電している非磁性のトナーが感光体ドラム７のプラス極性の静電潜像低電位部に転移してトナー像を形成する。このトナー像は、感光体ドラム７の回転によって、図１に示す感光体ドラム７と一次転写ローラ１８との対向部に搬送される。
【００５６】
一次転写ローラ１８は、感光体ドラム７と対向し、転写ベルト１４を介して感光体ドラム７に圧接して転写部を形成している。この一次転写ローラ１８は、例えば導電性のスポンジ等で形成され、不図示の正極性の高圧電源に接続されている。一次転写ローラ１８は、転写ベルト１４にプラス電位の転写バイアスを印加する。
【００５７】
この電圧印加によりプラス電位となった転写ベルト１４に、転写部に回転搬送されて来る感光体ドラム７上の負極性のトナー像が転写される。同様にして４個の画像形成ユニット６により、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、及びブラック（Ｋ）の４色のトナー像を重ねて転写された転写ベルト１４は、そのトナー像を従動ローラ１６と二次転写ローラ２６が圧接する二次転写部へと搬送する。
【００５８】
そして、トナー像は、二次転写部において用紙に転写される。用紙に転写されたトナー像は、ベルト式熱定着装置２７により熱と圧力で紙面に定着され、搬出ローラ対２８及び排紙トレー２９により排紙トレー２９上に排紙される。
【００５９】
図２に戻り、クリーナ８には、感光体ドラム７の周表面に当接するクリーニングブレード５１と、搬送スクリュー５２が配設されている。
【００６０】
クリーニングブレード５１は感光体ドラム７の周表面に残留する廃トナーを取り除き、搬送スクリュー５２は、その取り除かれた廃トナーを、外装フレーム４２の左上外装フレーム４２ａに配置されている搬送スクリュー５２ｂを経由して、上部のトナーホッパーＡ３８に配設されている廃トナー収容パイプ５３内の搬送スクリュー５２ｃを介し、廃トナー回収袋５４に送出する。
【００６１】
また、下部のトナーホッパーＢ３９には、中央部に内部のトナーを攪拌するためのアジテータ５５が配設されており、また、下部開口には現像部４３の開口部との間にシール部材５６が介装されている。内部のトナーは、アジテータ５５の回転によって、下部隔壁の開口を通って現像部４３に補給される。
【００６２】
このトナーの補給の概略を簡単に説明する。トナーカートリッジ４１は外ケースと内ケースにより構成されており、内ケースの中には現像部４３内にトナーを送るためのトナーアジテータ５５が回転可能な構造にて配置されている。当初は外ケース内にトナーが充填されており、内ケース内にはトナーは入らない状態になっている。
【００６３】
トナーカートリッジ４１を図２のように現像部４３に装着し、両者を固定するための不図示のロックレバーを動かす事により、トナーカートリッジ４１に配置されているこれも不図示の爪が現像部４３に噛み込み、両者が一体化すると同時に、内ケースが回転し外ケースからトナーが入り込み、さらにアジテータ５５の回転により内ケースから現像部４３にトナーが補給されるようになっている。
【００６４】
このようにして順次トナーは外ケース⇒内ケース⇒現像部⇒供給ローラ⇒現像ローラ⇒感光体ドラム、という供給フローにより画像形成ユニットから消費される。
【００６５】
トナーが画像形成により消費され、最初に内ケース（下部のトナーホッパーＢ３９）のトナー無しが、アジテータ５５の回転周期によって検出され、制御装置に「ホッパートナー無し」信号が通知される。
【００６６】
尚、アジテータ５５の回転軸はワンウェイギヤに接続されており、トナーホッパーＢ３９にトナーが十分あるときは回転が一定であるためトナーありを検出し、トナーが無くなってある一定以下になると、アジテータ５５自身の重さで落下回転することによってトナーなしを検出するものである。
【００６７】
その後、遂には現像部４３内にトナーがなくなると、ピエゾ素子等を用いた圧力センサからなるトナー有無センサが、トナーからの圧力が所定値以下となったことを検知して制御装置に「現像部トナー無し」信号を通知する。
【００６８】
尚、本例では、現像部４３のトナー残量１０ｇにて現像部トナー無し検知が出力されるような仕様となっている。そして、画像欠陥、ハード障害発生防止のために、トナー無し検知が働くと、後述するように劣化トナーの吐き出しを行ってから、トナーカートリッジの交換指示を報知して、装置が停止し、強制的に印字が禁止されるようになっている。
【００６９】
トナーカートリッジの交換指示の報知を知って、ユーザは、図４に示すように、現像ドラムユニット５８からトナー無しカートリッジを取り外し、新品のトナーカートリッジ４１と交換する。
【００７０】
画像形成ユニット６の寿命は、感光体ドラム７の回転時間４２５０００秒にて設定されており、その間にトナーカートリッジ４１が何本使用されても制限は設けられていない。
【００７１】
画像形成ユニット６の中にはフューズが設けられており、新品の画像形成ユニット６がプリンタ１本体に装着されると、フューズに電流が流されてフューズが切断され、以後フューズの断線を検知することで画像形成ユニット６の新旧が判断される。
【００７２】
そして画像形成ユニット６の新品を検知した時点から、感光体ドラム７の回転時間を計測される。これにより、単純に設定寿命時間４２５０００秒から引けば残りの寿命が表示できる。
【００７３】
ところで、上述したように、本例におけるトナーカートリッジ４１にはアジテータ５５が配置されているが、このアジテータ５５は、従来のようにトナーカートリッジ４１の中央部からトナーを現像部に供給するのではなく、トナーカートリッジ４１の一方の端部から他方の端部に亘ってトナー供給口を形成し、現像領域に対応する範囲に万遍なくトナーを供給する。
【００７４】
以下、この構成について、より詳しく説明する。
図５(a) は、図４に示したトナーカートリッジ４１の天地を逆にして示す斜視図であり、図５(b) は、参考のためトナー供給口がトナーカートリッジの中央部にのみ形成されている従来例を示す図、図５(c) は本例のトナーカートリッジ４１の開口部を模式的に示す図、図５(d) はトナーカートリッジ４１に内蔵されるアジテータ５５を示す図である。
【００７５】
図６(a) は、図５(c) に示すトナーカートリッジ４１に、図５(d) に示すアジテータ５５を内蔵した状態を示す図であり、図６(b) は、アジテータ５５の回転に伴う複数のトナー供給口の移動状態を説明する図である。但し図６(b) には代表的に、左端部のトナー供給口６４−１のみを示している。
【００７６】
図５(a),(c),(d) に示すように、トナーカートリッジ４１は、筒状のトナー供給部５９を有する装置本体（トナーカートリッジ４１）と、トナー供給部５９の長手方向に沿い現像領域全域に亘って延在する長孔状の開口部６１と、トナー供給部５９に内蔵されるアジテータ５５を有している。
【００７７】
アジテータ５５は、トナー供給部５９に内蔵されると、トナー供給部５９の内壁に沿うようにして配置される。このアジテータ５５は、図５(d) に示すように、スリット６２を有する螺旋体６３から成る。
【００７８】
そして、このアジテータ５５は、トナー供給部５９に内蔵されると、図６(a) に示すように、トナー供給部５９の開口部６１を斜めに横切る複数のトナー供給口６４を形成する。この複数のトナー供給口６４は、開口部６１の一方の端部から他方の端部に亘って形成される。
【００７９】
このアジテータ５５、すなわち螺旋体６３が、不図示の駆動部により回転駆動されると、図６(b) の矢印ａで示す順に、スリット６２により形成される複数のトナー供給口６４（６４−１）は、開口部６１の一方の端部（図６(b) では左端部）から他方の端部（図６(b) では右端部）へ、あたかも回転中の「あめんぼう」のように順次移動する。
【００８０】
これにより、トナー供給部５９に収容されているトナーが、トナー供給部５９の長手方向に沿い、現像領域に対応する範囲全域に亘って万遍なく現像部４３（図２参照）に供給される。
【００８１】
このように、本実施形態によれば、トナーの供給口が１箇所に集中することなく、複数の供給口がトナー供給部５９の長手方向に沿い、現像領域に対応する範囲全域に亘って移動するので、トナーの安定供給が実現する。
【００８２】
（実施形態２）
ところで、図１及び図２に示した現像器１２が、図５(b) に示した従来型のトナーカートリッジを備えている場合でも、実施形態１とは異なる機構で、現像部４３に対してトナーの供給を円滑に行うことができる。
【００８３】
以下、これについて実施形態２における画像形成装置の特にトナーブリッジの解消形態として説明する。
【００８４】
図７(a),(b),(c) は、実施形態２における画像形成装置のトナーブリッジの解消機構とその動作を説明する図である。尚、同図(a),(b),(c) は、図１又は図２に示した画像形成ユニット６の現像器１２及び感光体ドラム７並びに光書込ヘッド１１のみを取り出して簡略かつ模式的に示している。
【００８５】
プリンタ１において、画像データによる印字処理が進んで、図７(a) に示すように、現像器１２に収容されているトナー６５が消費され、トナー供給口６６の付近に、トナー６５が現像部４３に供給された後の空隙部、つまりトナーブリッジ６７が形成されている。
【００８６】
また、図７(a) は、ユーザが消耗品としての感光体ドラム７の交換のためドラムユニット部５７（図２参照）を脱着するために、光書込ヘッド１１を上方の退避位置に退避させた状態となっている。
【００８７】
本例において、光書込ヘッド１１を支持するヘッド保持フレーム６８には、図の奥行き方向に配置された複数のハンマー部材６９と螺旋バネ７１が、それぞれヘッド保持フレーム６８と一体に取り付けられている。これらヘッド保持フレーム６８、ハンマー部材６９及び螺旋バネ７１は、トナーカートリッジ４１に衝撃を与える衝撃機構を構成している。
【００８８】
また、トナーカートリッジ４１には、光書込ヘッド１１及びヘッド保持フレーム６８が図７(a) に示す退避位置から図７(b),(c) に示す現像位置に降下したときハンマー部材６９が衝突する位置に衝撃受動部７２が形成されている。
【００８９】
ユーザは、感光体ドラム７を交換したドラムユニット部５７を、図の奥行き方向へ所定の装着位置に達するまで挿入する。その後、退避位置に上昇していた光書込ヘッド１１が図７(b) に示すように所定の書込み位置に復帰して固定される。
【００９０】
この光書込ヘッド１１の書込み位置への復帰に際しては、退避位置への仮固定を解除されたヘッド保持フレーム６８が、螺旋バネ７１による図の下方への付勢力を受けながら下降する。
【００９１】
このとき、ハンマー部材６９がトナーカートリッジ４１の衝撃受動部７２に接触してトナーカートリッジ４１に衝撃を与える。この衝撃により、それまでトナーカートリッジ４１でトナー供給口６６近傍に形成されていたトナーブリッジ６７が、図７(c) に示すように崩壊して解消される。
【００９２】
このように、本実施形態によれば、ユーザがドラムユニット部を装着する際、装着後の光書込ヘッド１１の下降によるハンマー部材６９の当接の衝撃をトナーカートリッジ４１に加える簡単な機構で、トナーブリッジ６７を容易に解消させることができるので便利である。
【００９３】
（実施形態３）
ところで、トナーカートリッジ４１に衝撃を加えてトナーブリッジ６７を解消させる方法は、上記の方法に限るものではなく、トナーカートリッジ４１に定期的かつ強制的に振動を与えてトナーブリッジ６７を解消させる方法がある。以下、これについて実施形態３として説明する。
【００９４】
図８(a) は、実施形態３においてトナーカートリッジに強制的に振動を与えるモータとそのモータドライバ回路を示す図であり、図８(b) は、モータドライバ回路からモータに与える駆動波形を示す図である。
【００９５】
図８(a) に示すモータ７５は、ステッピングモータを示しており、モータドライバ７６は、２相バイポーラ駆動回路７７を備え、ＣＰＵ(central processing unit）７８からの指示により、図８(b) に示す２相バイポーラ駆動のパルス波形の電圧によりモータ７５を回転駆動する。
【００９６】
ＣＰＵ７８は、通常の印字動作中は、２相バイポーラ駆動のパルス波形の周波数を、モータ７５の特性に合う適正トルクが発生する数値で制御する。そしてＣＰＵ７８は、装置本体の電源ＯＮ時や、印字動作時以外の適切なタイミングで、モータ７５からトナーカートリッジ４１に振動を与える振動モードを実行するようモータドライバ７６を制御する。
【００９７】
ＣＰＵ７８から振動モードの指令を受けたモータドライバ７６は、モータ７５の特性の最大周波数を超えるパルス電圧をモータ７５に印加する。ステッピングモータは、自己特性の最大周波数を超えるパルス電圧を印加され、その最大周波数を超える周期のトルクにロータ７９が追随して回転することが出来ずにモータ７５が脱調する。
【００９８】
このときモータ７５自体が通常より多大な振動を発生する。実測によれば、モータ７５が脱調したときは振動が通常時の５倍程度に増加する。
【００９９】
図９は、振動モードにおけるモータ振動の伝達経路を示す図である。尚、図９には、図２に示した画像形成ユニット６の現像器１２及びドラムユニット部５７を簡略に示すと共に、図１〜図４では図示を省略したモータ７５からの駆動系を示している。
【０１００】
図９に示すように、モータ７５の駆動系は、モータ軸に固定されている駆動ギア８１、この駆動ギア８１に噛合する減速二枚ギア８２の大径ギア、減速二枚ギア８２の小径ギアに噛合するアイドルギア８３、このアイドルギア８３の回転軸に固設されているカップリング８４ａまでがプリンタ本体装置側の駆動系である。
【０１０１】
そして、このプリンタ本体装置側の駆動系に連結される画像形成ユニット６側の駆動系は、ドラムユニット部５７の感光体ドラム７の回転軸と一体なカップリング８４ｂ、同じく感光体ドラム７の回転軸と一体なギア８５、このギア８５に噛合する増速二枚ギア８６の小径ギア、増速二枚ギア８６の大径ギアに噛合する現像器１２の現像ローラ１３の回転軸に一体なギア８７とで構成されている。
【０１０２】
モータ７５に発生した振動モードにおける振動は、図９に矢印で示すように、モータ７５の駆動ギア８１、減速二枚ギア８２の大径ギアと小径ギア、アイドルギア８３、カップリング８４ａ及び８４ｂを介してドラムユニット部５７に伝達される。
【０１０３】
それより更に、感光体ドラム７のギア８５、増速二枚ギア８６の小径ギアと大径ギア、及び現像ローラ１３のギア８７を介して現像器１２に振動が伝達される。この振動により現像器１２に発生していたトナーブリッジが解消される。
【０１０４】
このように、本実施形態によれば、装置本体の電源ＯＮ時や印字動作時以外の適切なタイミングで、画像形成ユニット６を駆動するモータを脱調させる駆動方法により、モータの振動を通常の５倍程度に増大させて、その振動を駆動系を介して現像器１２に伝達してトナーブリッジの解消を行う。これにより、トナーの安定的な供給が可能となる。
【０１０５】
（実施形態４）
ところで、上述した現像器１２のトナーカートリッジ４１のトナー残量の検出は、トナーカートリッジ４１のトナーホッパーＢ３９に設けられているアジテータ５５の回転変化により検知している。この回転変化は、アジテータ５５の回転軸の端部に固設されているエンコーダによる回転パルスの検知によって行われている。
【０１０６】
ところが、トナーホッパーＢ３９の長さや、その内部に配設されるアジテータ５５の回転軸の長さ、さらにはエンコーダのパルス（スリット）を検出する光透過型光学センサが配設されるプリンタ本体側の画像形成ユニット６の装着部の奥行きには、製造誤差が付きものである。
【０１０７】
これらの製造誤差の寸法差累積値によっては、エンコーダのパルス（スリット）を検出する光透過型光学センサに対するエンコーダの位置決めが不正確となって、パルスが検出されないか、検出されても不安定な検出となる不具合が往々にして発生する。そのような不具合の発生を、この実施形態４では完全に防止する。
【０１０８】
図１０(a),(b),(c) は、不具合改善前のトナーホッパーＢ３９のアジテータ５５のエンコーダと光透過型光学センサとの組み付け関係の状態を示す図である。尚、同図(a) には、エンコーダと光透過型光学センサ以外の構成は、簡略に示している。
【０１０９】
図１０(a) に示すように、トナーホッパーＢ３９の内部に配設されるアジテータ５５のアジテータ回転軸８８は、左右の軸受け支持部８９（８９ａ、８９ｂ）に支持されている。そして。装着奥側（図の左側）のトナーホッパーＢ３９から外部に露出するアジテータ回転軸８８の先端には筒型のエンコーダ９１が取り付けられている。
【０１１０】
このエンコーダ９１の上方の円周部は、プリンタ本体フレーム９２に取り付けられている画像形成ユニット検知基板９３に搭載されている光透過型光学センサ９４の発光部と受光部が対向する逆コの字型の間隙に挿入されて配置される。
【０１１１】
トナーホッパーＢ３９の長さ、アジテータ５５の回転軸の長さ、プリンタ本体側の画像形成ユニット６の装着部の奥行きの、設計寸法に対する寸法差累積値が小さければ、図１０(b) に示すように、光透過型光学センサ９４の逆コの字型の間隙に挿入されたエンコーダ９１の上方円周部は、光透過型光学センサ９４の発光部と受光部が対向する検知光路９５を遮断する位置に配置される。したがって、エンコーダ９１の円周部に形成されているスリットが正しく検出されるので不具合は発生しない。
【０１１２】
ところが、上記の設計寸法に対する寸法差累積値が大きいと、図１０(c) に示すように、光透過型光学センサ９４の逆コの字型の間隙に挿入されたエンコーダ９１の上方円周部は、光透過型光学センサ９４の発光部と受光部が対向する検知光路９５から外れてしまう又は円周部外端部が僅かに検知光路９５に掛かったりする状態で配置される。
【０１１３】
そうすると、光透過型光学センサ９４からは、連続した受光信号が出力される又は不安定な受光信号が出力されて、制御部では正しいパスル信号が得られなくなるという不具合が発生する。この不具合の発生を防止するためには「（光透過型光学センサ９４の検知範囲）＞（上述した設計寸法に対する寸法差累積値）」とする必要がある。
【０１１４】
換言すれば、光透過型光学センサ９４の逆コの字型の間隙に挿入されるエンコーダ９１の円周部の挿入深さは、光透過型光学センサ９４の逆コの字型の底部に突き当たらない範囲で且つ検知光路９５に対し、上述した設計寸法に対する寸法差累積値よりも深く挿入されるようにすればよい。
【０１１５】
図１１(a) は、不具合改善後のアジテータ５５の回転軸８８とエンコーダ９１との取り付け関係を示す図であり、図１１(b) は、その動作状態を示す図である。
【０１１６】
図１１(a),(b) に示すように、本実施の形態では、アジテータ５５の回転軸８８のエンコーダ９１側の端部を、軸受け支持部８９ａまでの長さとし、この軸受け支持部８９ａに回転軸８８と共に支持される左端部のアジテータ５５に可動回転軸９６を設け、この可動回転軸９６にエンコーダ９１を取り付ける。
【０１１７】
この可動回転軸９６は、エンコーダ９１の中央を貫通してエンコーダ９１の外端部よりも長さＬだけ外部に突き出るように設定される。また、可動回転軸９６は、この可動回転軸９６のアジテータ５５側端部に外嵌し、可動回転軸９６の図では定かには見えないバネ係合部とアジテータ５５との間に介装された螺旋バネ９７により押し付勢力を受け、アジテータ５５の回転軸８８に対し進退自在である。
【０１１８】
この構成において、図２に示した画像形成ユニット６がプリンタ本体の装着部に挿入されたとき、図１１(b) に示すように、エンコーダ９１の可動回転軸９６の先端が、装着部奥側に配置されている軸受け９８に突き当たり、可動回転軸９６は、押し込まれた分だけ螺旋バネ９７の付勢力に抗して図の右方に移動する。
【０１１９】
その状態で、可動回転軸９６の先端が軸受け９８に保持されて、エンコーダ９１が光透過型光学センサ９４に対して位置決めされる。
【０１２０】
上述した可動回転軸９６の先端が、エンコーダ９１の外端部よりも外部に突き出る長さＬは、図１１(b) に示すように可動回転軸９６の先端が軸受け９８に保持されたとき、光透過型光学センサ９４の逆コの字型の間隙に挿入されエンコーダ９１の円周部が、逆コの字型の底部に突き当たらない範囲で且つ検知光路９５に対し、前述した設計寸法に対する寸法差累積値よりも深く挿入されるように設定された長さである。
【０１２１】
このように、本実施の形態によれば、消耗品であるトナーカートリッジ４１のトナーホッパーＢ３９の全長、アジテータ５５の回転軸８８の全長、プリンタ本体の装着部奥行きなどの寸法差累積の大小に関係なく、光透過型光学センサ９４に対するエンコーダ９１の位置関係を常に正常に保つことができる。
【０１２２】
（実施形態４）
ところで、光透過型光学センサ９４は、検知位置（検知光路９５）に正しく検知対象が設定されないと、検知信号の出力値にバラツキがあることが知られている。それに対して上述したようにプリンタ本体や消耗品にも寸法上で総合的に大きなバラツキがある。したがって、光透過型光学センサ９４の検知位置と、プリンタ側のバラツキの関係の整合を取るために、設計上の制約を受けることが多い。
【０１２３】
実施形態４では、光透過型光学センサ９４の検知信号の出力値にバラツキが無いように光透過型光学センサ９４の構成を改善して、設計上の制約を可及的に排除する。
【０１２４】
図１２(a) は、光透過型光学センサ９４の改善前の構成を示し、図１２(b),(c) は改善後の光透過型光学センサ９４の構成を２例示す図である。
【０１２５】
図１２(a) に示すように、通常の光透過型光学センサ９４は、逆コの字形の開口部の上下両側に、発光部１０１と受光部１０２が、それぞれ配置されている。発光部１０１は、透明チップ１０３に埋設された発光ダイオード１０４と、この発光ダイオード１０４と外部駆動回路とを接続する配線１０５と、透明チップ１０３の発光射出側に形成された凸レンズ１０６を備えている。
【０１２６】
他方の受光部１０２は、透明チップ１０７に埋設された受光素子１０８と、この受光素子１０８と外部駆動回路とを接続する配線１０９と、透明チップ１０７の受光側に形成された凸レンズ１１０を備えている。
【０１２７】
この構成において、発光部１０１の発光ダイオード１０４からの発光の大半は、凸レンズ１０６により収束されて、図の矢印ａ、ｂ及びｃで示すように、ほぼ直線な、つまり平行した光束となって、受光部１０２側に射出される。
【０１２８】
受光部１０２に受光された矢印ａ、ｂ及びｃで示す光束は、受光部１０２側の凸レンズ１１０により集約されて受光素子１０８に結像する。
【０１２９】
ところが、発光部１０１の発光ダイオード１０４からの発光の一部は、凸レンズ１０６による収束から外れて散乱する。逆コの字形の開口部の外側に散乱した光はそのまま何らの影響力も持たないが、開口部の内側に矢印ｄ１のように散乱した光は、逆コの字形の底部で反射して反射光ｄ２となって、受光部１０２に入射する。
【０１３０】
この反射光ｄ２による受光部１０２への入射光が、光透過型光学センサ９４の検知信号の出力値にバラツキを発生させる要因になるとともに、検知対象となるエンコーダ９１のスリット付き円筒の円周部を、散乱光ｄ１を遮る位置まで挿入する必要が出来てきて、これが設計上の制約となる。
【０１３１】
この実施形態４では、先ず、図１２(b) に示すように、光透過型光学センサ９４の逆コの字形の底部に遮光板１１１を取り付ける。これにより、散乱光ｄ１が遮光板１１１に吸収され、同図(a) のように反射光ｄ２となって受光部１０２に入射することが無くなる。
【０１３２】
したがって、発光部１０１からの射出光は、矢印ａ、ｂ及びｃで示す光束のみとなるので、この光束の光路を遮るようにしさえすれば、バラツキの無い検知が容易にできる。
【０１３３】
また、矢印ａ、ｂ及びｃで示す光束の光路は狭い範囲に収束されているので、この狭い範囲の光路を遮る検知対象物は、光束の左端から逆コの字形の底部までの距離の余裕を持って挿入されれば良いことになり、挿入距離に余裕があるだけ設計上の制約が軽くなる。
【０１３４】
このように散乱光ｄ１が反射光ｄ２となって受光部１０２に入射しないようにするには、逆コの字形の底部に遮光板１１１を取り付けることの他に、同図(c) に示すように、逆コの字形の開口部の上下両側の受光部１０２側の内壁に遮光板１１２を取り付けるようにしてもよい。
【０１３５】
このようにしても、たとえ散乱光ｄ１が反射光ｄ２となっても、遮光板１１２に吸収されて受光部１０２には入射することがないから、同図(b) の場合と同様の効果が得られる。また、この方が遮光板の使用量が少なくて済む。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】実施形態１における非磁性１成分トナーを用いる現像装置を備えたプリンタの内部構成を説明する断面図である。
【図２】実施形態１におけるプリンタの画像形成ユニットを示す断面図である。
【図３】実施形態１におけるプリンタの画像形成ユニットのトナーカートリッジと現像ドラムユニットが合体している状態を示す斜視図である。
【図４】実施形態１におけるプリンタの画像形成ユニットにおいてトナーカートリッジが現像ドラムユニットに対し装置本体の用紙搬送方向に直行する方向に挿抜可能な構成を示す図である。
【図５】(a) は図４に示したトナーカートリッジの天地を逆にして示す斜視図、(b) は参考のためトナー供給口がトナーカートリッジの中央部にのみ形成されている従来例を示す図、(c) は本例のトナーカートリッジの開口部を模式的に示す図、(d) はそれに内蔵されるアジテータを示す図である。
【図６】(a) は図５(c) に示すトナーカートリッジに図５(d) に示すアジテータを内蔵した状態を示す図、(b) はアジテータの回転に伴う複数のトナー供給口の移動状態を説明する図である。
【図７】(a),(b),(c) は実施形態２における画像形成装置のトナーブリッジの解消機構とその動作を説明する図である。
【図８】(a) は実施形態３においてトナーカートリッジに強制的に振動を与えるモータとそのモータドライバ回路を示す図、(b) はモータドライバ回路からモータに与える駆動波形を示す図である。
【図９】実施形態３において振動モードにおけるモータ振動の伝達経路を示す図である。
【図１０】(a),(b),(c) は実施形態３における不具合改善前のトナーホッパーＢのアジテータのエンコーダと光透過型光学センサとの組み付け関係の状態を示す図である。
【図１１】(a) は、不具合改善後のアジテータ５５の回転軸８８とエンコーダ９１との取り付け関係を示す図であり、図１１(b) は、その動作状態を示す図である。
【図１２】(a) は実施形態４における光透過型光学センサの不具合改善前の構成を示す図、(b),(c) は不具合改善後の光透過型光学センサの構成を２例示す図である。
【符号の説明】
【０１３７】
１      プリンタ
２      画像形成部
３      中間転写ベルトユニット
４      給紙部
５      両面印刷用搬送ユニット
６（６Ｍ、６Ｃ、６Ｙ、６Ｋ）  画像形成ユニット
７（７ｍ、７ｃ、７ｙ、７ｋ）  感光体ドラム
８      クリーナ
９      帯電ローラ
１１    光書込ヘッド
１２    現像器
１３    現像ローラ
１４    転写ベルト
１５    駆動ローラ
１６    従動ローラ
１７    ベルト位置制御機構
１８    一次転写ローラ
１９    廃トナー回収容器
２１    給紙カセット
２２    用紙取出ローラ
２３    給送ローラ
２４    捌きローラ
２５    待機搬送ローラ対
２６    二次転写ローラ
２７    ベルト式熱定着装置
２８    搬出ローラ対
２９    排紙トレー
３１    排紙ローラ対
３２ａ  開始返送路
３２ｂ  中間返送路
３２ｃ  終端返送路
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ  返送ローラ対
３５    クリーニング部
３６    取り込みローラ
３７    押圧ローラ
３８    トナーホッパーＡ
３９    トナーホッパーＢ
４１    トナーカートリッジ
４２    外装フレーム
４２ａ  左上外装フレーム
４３    現像部
４４    供給ローラ
４５    ドクターブレード
４６    攪拌部材
４７、４８、４９  高圧電源
５１    クリーニングブレード
５２、５２ｂ、５２ｃ  搬送スクリュー
５３    廃トナー収容パイプ
５４    廃トナー回収袋
５５    アジテータ
５６    シール部材
５７    ドラムユニット部
５８    現像ドラムユニット
５９    トナー供給部
６１    開口部
６２    スリット
６３    螺旋体
６４（６４−１）  トナー供給口
６５    トナー
６６    トナー供給口
６７    トナーブリッジ
６８    ヘッド保持フレーム
６９    ハンマー部材
７１    螺旋バネ
７２    衝撃受動部
７５    モータ（ステッピングモータ）
７６    モータドライバ
７７    ２相バイポーラ駆動回路
７８    ＣＰＵ(central processing unit）
７９    ロータ
８１    駆動ギア
８２    減速二枚ギア
８３    アイドルギア
８４ａ、８４ｂ  カップリング
８５    感光体ドラムギア
８６    増速二枚ギア
８７    現像ローラギア
８８    アジテータ回転軸
８９（８９ａ、８９ｂ）  軸受け支持部
９１    エンコーダ
９２    プリンタ本体フレーム
９３    画像形成ユニット検知基板
９４    光透過型光学センサ
９５    検知光路
９６    可動回転軸
９７    螺旋バネ
９８    軸受け
１０１  発光部
１０２  受光部
１０３  透明チップ
１０４  発光ダイオード
１０５  配線
１０６  凸レンズ
１０７  透明チップ
１０８  受光素子
１０９  配線
１１０  凸レンズ
１１１、１１２  遮光板
【図１】
2010020117.tif 000003
【図２】
2010020117.tif 000004
【図３】
2010020117.tif 000005
【図４】
2010020117.tif 000006
【図５】
2010020117.tif 000007
【図６】
2010020117.tif 000008
【図７】
2010020117.tif 000009
【図８】
2010020117.tif 000010
【図９】
2010020117.tif 000011
【図１０】
2010020117.tif 000012
【図１１】
2010020117.tif 000013
【図１２】
2010020117.tif 000014