(57)【要約】【課題】  現像剤補給後の現像装置内の現像剤を十分に撹拌して均一な混合状態を作る時間を短縮する。【解決手段】  装置本体に着脱可能な現像剤補給容器を有し、現像剤補給容器は、現像剤を現像剤補給容器の外部へ排出する現像剤排出路と、現像剤排出路から前記現像剤補給容器に収容されている現像剤を排出させる現像剤排出手段と、を具備し、装置本体は、補給される現像剤を、現像のために収容する現像容器と、現像剤担持体と、現像剤を現像容器に導入する現像剤導入口と、内部の空気を前記現像容器の外部に排出するための空気排出口とを具備し、現像剤導入口は、現像剤担持体の軸方向に交差する、前記現像容器の壁面で、かつ現像容器に保持される現像剤の上面よりも鉛直方向の下側に設けられている画像形成装置。【選択図】  図６
2015096914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を用いて画像形成を行う画像形成装置であって、前記画像形成装置の装置本体に着脱可能な現像剤補給容器を有し、
前記現像剤補給容器は、
前記現像剤補給容器に収容されている現像剤を前記現像剤補給容器の外部へ排出するための現像剤排出路と、
前記現像剤排出路から前記現像剤補給容器に収容されている現像剤を排出させる現像剤排出手段と、
を具備し、
前記装置本体は、
前記現像剤補給容器によって補給される現像剤を、現像のために収容する現像容器と、
前記現像容器に設けられ、現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像容器に設けられ、前記現像容器が前記装置本体に装着された場合に、前記現像剤排出路から排出される現像剤を前記現像容器に導入する現像剤導入口と、
前記現像容器に設けられ、前記現像容器が前記装置本体に装着された場合に、前記現像容器の内部の空気を前記現像容器の外部に排出するための空気排出口と
を具備し、
前記現像剤導入口は、前記現像剤担持体の軸方向に交差する、前記現像容器の壁面で、かつ前記現像容器に収容されている現像剤の上面よりも鉛直方向の下側に設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記装置本体は、前記現像容器に設けられ、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材を有し、
前記現像剤導入口は、前記画像形成装置の画像形成動作時の姿勢において前記現像容器の前記現像剤担持体の最上部を通る水平面及び前記現像剤供給部材の最上部を通る水平面のうち上方にある水平面より鉛直方向の下側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記現像剤補給容器が前記装置本体に装着された場合に、前記現像剤排出路と前記現像剤導入口とを接続する接続路の内壁面の少なくとも一部は、前記現像容器の内壁面と連続するように設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像剤補給容器は、前記現像剤排出手段として、
容器枠体と、
前記容器枠体の内部に設けられ、弾性復元力を有し、現像剤を収容する現像剤収容袋と、
前記容器枠体の外部から空気を前記容器枠体と前記現像剤収容袋との間の空間に導入するための空気導入路と、
前記空気導入路を開閉する開閉手段とを具備し、
前記開閉手段が閉じている場合には、前記空間が気密状態になり、前記現像剤収容袋の前記弾性復元力により前記現像剤収容袋が収縮し、前記空間の気圧が前記現像剤補給容器の外部の気圧よりも低い負圧状態となり、
前記現像剤補給容器が前記装置本体に装着された状態で前記開閉手段が開いた場合には、前記現像剤収容袋の前記弾性復元力により前記現像剤収容袋が収縮して前記現像剤収容袋に収容されている現像剤が前記現像剤排出路及び前記現像剤導入口を介して前記現像容器へ導入されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記現像剤補給容器が前記装置本体に装着された場合に、前記空気導入路が前記空気排出口に接続し、
前記現像剤補給容器が前記装置本体に装着された状態で、前記開閉手段が開いた場合には、前記現像容器の内部の空気が前記空気排出口及び前記空気導入路を介して前記空間に導入されることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記現像剤収容袋には、現像剤と空気とが圧力を加えて充填されていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記現像剤補給容器が前記装置本体に装着される前は、前記開閉手段は、閉じた状態を維持し、前記現像剤補給容器が前記装置本体に装着されると、開いた状態になることを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記現像剤補給容器が前記装置本体に装着された場合に、前記現像剤排出路と前記現像剤導入口とが連通して前記現像剤の流通が可能になった後に、前記開閉手段が開いた状態となることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記装置本体は、前記空気導入路から前記空間の空気を排気することで前記現像剤収容袋を膨張させる負圧発生手段を具備することを特徴とする請求項４乃至請求項８のいずれか１項に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、電子写真画像形成方式を用いてシート等の記録媒体に画像を形成する機能を備えた、例えば、複写機、プリンタなどの画像形成装置に適用される現像剤補給システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ等の電子写真画像形成方式の画像形成装置においては、微粉末の現像剤が使用されており、画像形成に伴い消費される現像剤が無くなる都度、現像剤補給容器から現像装置に現像剤が補給される必要がある。
【０００３】
現像剤補給容器としては、現像剤を搬送するための手段としてスクリュー等の撹拌搬送部材を備えたものが広く知られている。また、それ以外では現像剤を搬送する手段として圧力差を利用した現像剤補給容器も提案されている。
【０００４】
特許文献１では、エアーポンプを用いて現像剤と気体の混合気を現像装置の上部から補給している。さらに、特許文献２では、部品点数の少ない現像剤補給容器として、現像剤を収容する容器本体部を膨張収縮可能な弾性材料で形成し、弾性材料の復元力を利用することによって現像剤を排出する現像剤補給容器が記載されている。
【０００５】
ところで、現像装置内の現像剤は、現像装置の動作に伴い撹拌および循環されるうちに少なからず劣化していくことが知られている。一般的に、劣化とは機械的摩擦によって現像剤樹脂が摩耗、変形したり、表面に添加されている外添剤が遊離したり樹脂内に埋め込まれたりして、新品の現像剤に対して帯電特性等の挙動が変わってしまう、といった現象を指すことが多い。
【０００６】
現像剤補給容器から現像装置に現像剤が補給された直後には、現像装置内において新品の現像剤と劣化した現像剤が混在する状態となる。このとき、新品の現像剤と劣化した現像剤の帯電量の差は画像に表れて、濃度ムラ等の問題を発生させることがある。
【０００７】
よって、現像剤補給時には、新品の現像剤と劣化した現像剤とが混在しないようにすることが望まれる。このため、例えば、劣化した現像剤を回収し新品の現像剤と混合させないようにすることが考えられる。さらには、新品の現像剤を少量ずつ補給するなどして可能な限り混合比率を小さくするか、または現像剤補給後に現像装置内の現像剤を十分に撹拌して均一な混合状態を作ることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−３１６６６５号公報
【特許文献２】特開昭６０−２３２５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、例えば特許文献１のように撹拌部材等を用いて帯電特性の異なる現像剤を均一に分散させるには、現像装置内の現像剤を循環させつつ十分に撹拌する必要がある。そのため、濃度ムラ等のない安定した画像形成が可能となるまでに時間を要するという課題があった。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、現像剤補給後の現像装置内の現像剤を十分に撹拌して均一な混合状態を作る時間を短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、
現像剤を用いて画像形成を行う画像形成装置であって、前記画像形成装置の装置本体に着脱可能な現像剤補給容器を有し、
前記現像剤補給容器は、
前記現像剤補給容器に収容されている現像剤を前記現像剤補給容器の外部へ排出するための現像剤排出路と、
前記現像剤排出路から前記現像剤補給容器に収容されている現像剤を排出させる現像剤排出手段と、
を具備し、
前記装置本体は、
前記現像剤補給容器によって補給される現像剤を、現像のために収容する現像容器と、
前記現像容器に設けられ、現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像容器に設けられ、前記現像容器が前記装置本体に装着された場合に、前記現像剤排出路から排出される現像剤を前記現像容器に導入する現像剤導入口と、
前記現像容器に設けられ、前記現像容器が前記装置本体に装着された場合に、前記現像容器の内部の空気を前記現像容器の外部に排出するための空気排出口と
を具備し、
前記現像剤導入口は、前記現像剤担持体の軸方向に交差する、前記現像容器の壁面で、かつ前記現像容器に収容されている現像剤の上面よりも鉛直方向の下側に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の画像形成装置では、現像剤導入口は、現像剤担持体の軸方向に交差する壁面で、かつ現像容器に保持される現像剤の上面よりも鉛直方向の下側に設けられている。
【００１３】
このため、本発明によれば、現像剤補給容器からの現像剤補給の圧力により、現像剤補給と同時に現像装置内の劣化した現像剤と新品の現像剤を現像容器の長手方向全体に効率よく撹拌混合することができ、撹拌時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態の画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態のプロセスカートリッジの概略構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態のトナーカートリッジの概略構成を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態のトナーカートリッジの外観図である。
【図５】本発明の実施形態の画像形成装置の外観図である。
【図６】本発明の実施形態において、トナーカートリッジと装置本体との装着状態を示す断面図である。図６（ａ）は、トナーカートリッジを装置本体に挿入した際の第１の位置を示している。図６（ｂ）は、トナーカートリッジを第１の位置からさらに挿入した際の第２の位置を示している。
【図７】図７（ａ）は、本発明の他の実施形態において、トナーカートリッジと装置本体との装着状態を示す断面図である。図７（ｂ）は、本発明の他の実施形態において、トナー排出路開閉部材、空気連通路開閉部材、空気注入路開閉部材およびポンプの制御モードを示している。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施形態に限定する趣旨のものではない。
【００１６】
＜第１実施形態＞
（画像形成装置の全体構成）
まず、本実施形態の画像形成装置の全体構成および動作について説明する。
【００１７】
図１は、画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【００１８】
画像形成装置１００は、インライン方式、中間転写方式を採用したフルカラーレーザープリンタである。画像形成装置１００は、画像情報に従って、記録媒体１２（例えば、記録シート、プラスチックシート、布など）にフルカラー画像を形成することができる。また、画像情報は、画像形成装置１００に接続された画像読み取り装置、或いは画像形成装置１００の装置本体１００ａに通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器から、装置本体１００ａに入力される。
【００１９】
図１において、画像形成装置１００は、複数の画像形成部として、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫを有する。本実施形態では、画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫは、水平方向に一列に配置されている。
【００２０】
なお、画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫの構成および動作は、形成する画像の色が異なることを除いて実質的に同じである。従って、以下の説明において特に区別を要しない場合には、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために符号に与えた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して、総括的に説明する。
【００２１】
本実施形態では、画像形成装置１００は、複数の像担持体として、鉛直方向と交差する方向に並設された４個の感光体ドラム１を有する。感光体ドラム１は、図示矢印Ａ方向（反時計方向）に図示しない駆動手段（駆動源）により回転駆動される。そして、感光体ドラム１の周囲には、帯電ローラ２、スキャナユニット３、現像ユニット４およびクリーニング部材６が配置されている。
【００２２】
帯電ローラ２は、感光体ドラム１の表面を所定の極性の電位に均一に帯電させる。スキャナユニット３は、ホストコンピュータ（不図示）から入力される画像情報に基づいてレーザ光を照射して、一様に帯電された感光体ドラム１の表面に静電潜像を形成する。現像ユニット４は、現像剤としての非磁性一成分トナーを備えており、静電潜像をトナー像として現像する。
【００２３】
本実施形態では、現像ユニット４は、感光体ドラム１の帯電極性と同極性（本実施形態では負極性）に帯電したトナーを、感光体ドラム１の表面の露光により電荷が減衰した部分（画像部、露光部）に付着させてトナー像を形成する。また、本実施形態では、各色用の現像ユニット４内には、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーが収容されている。そして、クリーニング部材６は、転写後の感光体ドラム１の表面に残った転写残トナーを除去する。
【００２４】
さらに、並設された４個の感光体ドラム１に対向して、感光体ドラム１上のトナー像を記録媒体１２上に転写するために、中間転写ベルト５が配置されている。
【００２５】
感光体ドラム１の図示矢印Ａに示す回転方向に、帯電ローラ２の帯電位置、スキャナユニット３の露光位置、現像ユニット４の現像位置、中間転写ベルト５へのトナー像の転写位置、クリーニング部材６のクリーニング位置が設けられている。
【００２６】
また、本実施形態では、感光体ドラム１と、帯電ローラ２、現像ユニット４およびクリーニング部材６とは、一体的にカートリッジ化されてプロセスカートリッジ７を形成している。プロセスカートリッジ７は、画像形成装置１００の装置本体１００ａに設けられた装着ガイド、位置決め部材などの装着手段を介して、画像形成装置１００の装置本体１００ａに着脱可能となっている。また、本実施形態では、各色用のプロセスカートリッジ７は全て同一形状を有している。
【００２７】
中間転写ベルト５は無端状のベルトで形成されており、従動ローラ５１、２次転写対向ローラ５２、駆動ローラ５３間に掛け渡されている。そして、外周面において全ての感光体ドラム１に当接し、図示しない駆動モータが接続された駆動ローラ５３の駆動によって、図示矢印Ｂ方向（時計方向）に所定の速度で循環移動（回転）する。
【００２８】
中間転写ベルト５の内周面側には、各々の感光体ドラム１に対向するように、４個の１次転写ローラ８が並設されている。１次転写ローラ８は、中間転写ベルト５を感光体ドラム１に向けて押圧し、中間転写ベルト５と感光体ドラム１とが当接する１次転写部Ｎ１を形成する。そして、１次転写ローラ８には、図示しない１次転写バイアス電源（高圧電源）から、トナーの正規帯電極性とは逆極性の電圧が印加される。これにより、感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト５上に転写（１次転写）される。
【００２９】
一方、中間転写ベルト５の外周面側において、２次転写対向ローラ５２に対向する位置には、２次転写ローラ９が配置されている。２次転写ローラ９は、中間転写ベルト５を介して２次転写対向ローラ５２に圧接し、中間転写ベルト５と２次転写ローラ９とが当接する２次転写部Ｎ２を形成する。そして、２次転写ローラ９には、図示しない２次転写バイアス電源（高圧電源）から、トナーの正規帯電極性とは逆極性の電圧が印加される。これにより、中間転写ベルト５上のトナー像が記録媒体１２上に２次転写される。本実施形態では、２次転写ローラ９は１次転写ローラ８と同様の構成を有する。
【００３０】
さらに、中間転写ベルト５の外周面側の２次転写対向ローラ５２に対向する領域で２次転写部Ｎ２よりも表面移動方向の下流側の位置には、中間転写ベルト５を清掃する中間転写ベルトクリーニング装置１１が設けられている。
【００３１】
また、２次転写部Ｎ２において記録媒体１２の搬送方向下流側には、定着ローラと加圧ローラとを有する定着装置１０が設けられている。
【００３２】
画像形成時には、まず、画像形成動作開始信号に応じて感光体ドラム１が回転駆動されるとともに、感光体ドラム１の表面が帯電ローラ２によって一様に帯電される。次に、スキャナユニット３から出力される画像情報に応じたレーザ光によって、一様に帯電された感光体ドラム１の表面が走査露光され、感光体ドラム１上に画像情報に従った静電潜像が形成される。そして、現像ユニット４により、感光体ドラム１上に形成された静電潜像がトナー像として現像される。
【００３３】
次に、感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、１次転写部Ｎ１において１次転写ローラ８の作用により中間転写ベルト５上に１次転写される。ここで、例えばフルカラー画像形成時には、以上のプロセスが画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫにおいて順次行われ、中間転写ベルト５上に各色のトナー像が順次重ね合わされる。その後、中間転写ベルト５の移動と同期が取られて、記録媒体１２が２次転写部Ｎ２へと搬送される。そして、２次転写部Ｎ２において、中間転写ベルト５上のトナー像は、２次転写ローラ９の作用により記録媒体１２上に２次転写される。
【００３４】
トナー像が転写された記録媒体１２は、定着装置１０に搬送される。そして、定着ローラと加圧ローラとの接触部に形成される定着ニップにおいて、記録媒体１２に熱および圧力が加えられ、トナー像が記録媒体１２上に定着される。その後、記録媒体１２は画像形成装置１００の外部に排出される。
【００３５】
一方、２次転写部Ｎ２で記録媒体１２上に２次転写されずに中間転写ベルト５上に残った２次転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置１１により中間転写ベルト５上から除去・回収される。また、１次転写部Ｎ１で中間転写ベルト５上に１次転写されずに感光体ドラム１上に残った１次転写残トナーは、クリーニング部材６により感光体ドラム１上から除去・回収される。
【００３６】
なお、画像形成装置１００は、単独またはいくつかの（全てではない）所望の画像形成部のみを用いて、単色またはマルチカラーの画像を形成することもできるようになっている。
【００３７】
また、本実施形態では、現像剤として非磁性一成分トナーを用いており、現像剤補給容器から補給する現像剤も非磁性一成分トナーとしているが、これに限定されるものではない。例えば、磁性一成分トナーを用いて現像作用を行う現像ユニットを用いる場合には、補給する現像剤を磁性一成分トナーとしてもよい。さらには、磁性キャリアと非磁性トナーを混合した所謂二成分現像剤を用いて現像作用を行う現像ユニットを用いる場合には、補給する現像剤を非磁性トナー単独あるいは二成分現像剤としてもよい。
【００３８】
（プロセスカートリッジの構成）
次に、画像形成装置１００に装着されるプロセスカートリッジ７の構成および動作について説明する。
【００３９】
なお、現像ユニットあるいはプロセスカートリッジの構成や動作について、上、下、垂直、水平といった方向を表す用語は、特に断りのない場合には、それらの通常の使用状態において見た時の方向を表す。つまり、現像ユニットあるいはプロセスカートリッジの通常の使用状態とは、適正に配置された装置本体１００ａに対して適正に装着され、画像形成動作に供し得る状態である。
【００４０】
図２は、本実施形態のプロセスカートリッジ７の概略構成を示す断面図である。ここで、プロセスカートリッジ７の概略構成を示す断面は、感光体ドラム１の回転軸線方向に直交する断面を示している。なお、本実施形態では、収容しているトナーの種類（色）を除いて、各色用のプロセスカートリッジ７の構成および動作は実質的に同一である。
【００４１】
図２において、プロセスカートリッジ７は、それぞれ別枠体で構成される感光体ドラム１等を備えた感光体ユニット１３と、現像ローラ１７（現像剤担持体）等を備えた現像ユニット４とが一体となった構成である。
【００４２】
感光体ユニット１３は、感光体ユニット１３内の各種要素を支持する枠体としてのクリーニング枠体１４を有する。クリーニング枠体１４には、図示しない軸受を介して感光体ドラム１が回転可能に取り付けられている。感光体ドラム１は、アルミニウム製のドラム基体上に機能性膜である下引き層、キャリア発生層、キャリア移送層を順にコーティングした感光体層を有している。そして、感光体ドラム１は、駆動源（不図示）により、画像形成動作等に応じて所定の周速度で図示矢印Ａ方向（反時計方向）に回転駆動される。本実施形態では、感光体ドラム１は負帯電性の有機感光体ドラムを用いている。
【００４３】
また、クリーニング枠体１４には、感光体ドラム１の周面上に接触するようにして、帯電ローラ２とクリーニング部材６が配設されている。帯電ローラ２は、感光体ドラム１の周面上に所定の圧接力で当接している。そして、感光体ドラム１の表面との摩擦により感光体ドラム１に対して従動回転する。また、帯電ローラ２の回転軸には、画像形成動作等に応じて、図示しない帯電バイアス電源（高圧電源）から所定の電圧が印加される。クリーニング部材６によって、感光体ドラム１の表面から除去された１次転写残トナーは、クリーニング枠体１４内に回収されるように構成されている。
【００４４】
一方、現像ユニット４は、現像ユニット４内の各種要素を支持する枠体である現像枠体１８（現像容器）を有し、非磁性一成分トナーを収容している。そして、現像ユニット４には、現像剤を担持する現像ローラ１７と、現像剤を現像ローラ１７に供給するトナー供給ローラ２０（現像剤供給部材）と、現像ローラ１７の表面の現像剤の層厚を規制する現像ブレード２１が設けられている。
【００４５】
現像ローラ１７は、画像形成動作等に応じて感光体ドラム１と所定の当接幅で接触し、感光体ドラム１の周速度よりも速い周速度で図示矢印Ｄ方向（時計方向）に回転駆動される。すなわち、本実施形態では、現像ローラ１７と感光体ドラム１とは、対向部（接触部）において互いの表面移動方向が同方向（本実施形態では上から下に向かう方向）となるように設定されている。そして、本実施形態では、現像ローラ１７は、感光体ドラム１の周速度の約１．３倍の周速度で回転駆動される。また、現像ローラ１７には、画像形成動作等に応じて図示しない現像バイアス電源（高圧電源）から所定の電圧が印加される。
【００４６】
現像ローラ１７には、単層ローラ又は複数層構成のローラが使用可能である。単層ローラとしては、芯金上にシリコーンゴム、ウレタンゴム、ヒドリンゴムなどのゴム材料により形成したものが使用される。複数層構成のローラとしては、弾性層の表面にシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂などを塗工して表層を形成したものが使用される。
【００４７】
トナー供給ローラ２０は、現像ローラ１７の周面上に所定の当接幅で接触した状態で配置され、画像形成動作等に応じて現像ローラ１７の周速度よりも遅い周速度で図示矢印Ｅ方向（時計方向）に回転駆動される。すなわち、本実施形態では、トナー供給ローラ２０と現像ローラ１７とは、対向部（接触部）において互いの表面移動方向が逆方向となるように設定されている。そして、本実施形態では、トナー供給ローラ２０は、現像ローラ１７の周速度の約０．８５倍の周速度で回転駆動される。また、トナー供給ローラ２０には、画像形成動作等に応じて図示しない供給バイアス電源（高圧電源）から所定の電圧が印加される。
【００４８】
トナー供給ローラ２０としては、例えば、導電性芯金上に、発泡ウレタンゴム、発泡ＥＰＤＭゴム、発泡シリコーンゴムなどの材料で構成された発泡骨格状スポンジ構造を持つものが用いられる。
【００４９】
現像ブレード２１は、現像ローラ１７の周面上に接触した状態で配置されている。また、現像ブレード２１には、画像形成動作等に応じて図示しない規制バイアス電源（高圧電源）から所定の電圧が印加される。
【００５０】
現像ブレード２１は、現像ユニット４に固定された支持板金により、ステンレス鋼やリン青銅などの金属薄板を片持ちで支持して構成される。ただし、これに限定されるものではなく、現像ブレード２１は、シリコーンゴム、ウレタンゴムなどのゴム材料や、ステンレス鋼、リン青銅などの金属薄板を基体とし、現像ローラ１７との接触面側に導電性ゴム材料などを塗工して構成されたもの等でもよい。
【００５１】
画像形成動作に応じて、現像ユニット４内のトナーはトナー供給ローラ２０に担持・搬送され、トナー供給ローラ２０と現像ローラ１７との接触部において、トナー供給ローラ２０の作用により現像ローラ１７の表面に供給される。そして、現像ローラ１７の表面に供給されたトナーは現像ローラ１７により担持・搬送され、現像ブレード２１によって層厚が規制されるとともに摩擦帯電により電荷が付与される。現像ローラ１７上の薄層化されたトナーは現像ローラ１７により担持・搬送され、現像ローラ１７と感光体ドラム１との接触部において、感光体ドラム１上に形成された静電潜像を現像し、トナー像を形成する。
【００５２】
また、現像ローラ１７上の現像に供されなかったトナーは、トナー供給ローラ２０と現像ローラ１７との接触部において、トナー供給ローラ２０の作用により現像ローラ１７上から剥ぎ取られる。そして、その一部は新たにトナー供給ローラ２０に供給されたトナーとともに再び現像ローラ１７の表面に供給される。一方で、残りの剥ぎ取られたトナーは、現像枠体１８内へと戻される。
【００５３】
本実施形態におけるトナーは、懸濁重合法で製造した負帯電性を有する非磁性のトナーで、体積平均粒径が７．０μｍ程度である。また、表面性を改質するために、体積平均粒径が２０ｎｍ程度の酸化ケイ素粒子をトナー重量の１．５％程度トナー表面に均一に付着させている。
【００５４】
ここで、トナーの体積平均粒径は、ベックマン・コールター株式会社製の精密粒度分布測定装置Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ３で測定した体積平均粒径である。ただし、本実施形態では懸濁重合法で製造したトナーを用いたが、これに限定されるものではない。例えば、粉砕法や、乳化重合法等の他の重合法を用いて製造されたトナー等であってもよい。
【００５５】
なお、本実施形態では現像ローラ１７は感光体ドラム１に接触して現像作用を行うものとしたが、これに限定されるものではない。例えば、現像ローラ１７が感光体ドラム１に対して所定の間隔を保って近接配置された状態で現像作用を行う構成等であってもよい。
【００５６】
また、現像枠体１８には、外部からトナーを導入するためのトナー流入口２２（現像剤導入口）と、現像枠体１８内の空気を外部へ排出するための空気排出口２３が設けられている。
【００５７】
トナー流入口２２は、現像枠体１８の壁面のうち、現像ローラ１７の回転軸線方向に交差する壁面の一つ（例えば、現像ローラ１７の回転軸を支持している壁面のうちどちらか一方）に設けられている。これは、トナー補給時の圧力の分散を小さくして、現像枠体１８内の長手方向全体にその影響を行き渡らせるためである。
【００５８】
また、トナーカートリッジ１５（現像剤補給容器）が装置本体１００ａに装着された場合に、トナー排出路４２とトナー流入口２２とを接続する接続路の内壁面の少なくとも一部を、現像枠体１８の内壁面と連続するように設ける方が好ましい。これは、現像枠体１８の内壁面に沿わせてトナーを補給した方が、トナー補給時の圧力の分散がより小さくなり、現像枠体１８内の長手方向全体にその影響をより強く行き渡らせることができるようにするためである。
【００５９】
そして、トナー流入口２２は、現像枠体１８内のトナー面高さよりも鉛直方向の下側、すなわち常にトナーに埋没する領域に設けられている。このため、トナー流入口２２から流入した新しいトナーと現像枠体１８内に収容されている古いトナーとがより効率的に撹拌される。
【００６０】
具体的には、現像ユニット４の画像形成動作時の姿勢において、現像ローラ１７の最上部を通る水平面またはトナー供給ローラ２０の最上部を通る水平面のうち、より上方にある水平面より下側となるように設ける方が好ましい。これは、現像ローラ１７とトナー供給ローラ２０との対向部（接触部）上方のくさび形状の領域にトナーが存在しなくなると、画像濃度薄等の画像不良が発生しやすくなることから、一般的にトナー補給は、現像枠体１８内のトナー面高さが上記くさび形状の領域より鉛直方向の上側にある状態で行われるためである。すなわち、トナー流入口２２を確実にトナーに埋没する領域に設けることができる。空気排出口２３は、現像枠体１８内の空気層に設けられている。また、空気排出口２３は、トナー流入口２２と同一壁面に設ける方が好ましい。これは、トナー流入口２２から補給されたトナーが流れる方向と、空気排出口２３から排出される空気が流れる方向が逆方向となることで、トナー補給時の圧力の影響で現像枠体１８内のトナーが空気排出口２３から排出されにくくするためである。
【００６１】
（トナーカートリッジの構成）
次に、本実施形態における現像剤補給容器としてのトナーカートリッジ１５の全体構成および動作について説明する。
【００６２】
図３は本実施形態のトナーカートリッジ１５の概略構成を示す断面図であり、図４は本実施形態のトナーカートリッジ１５の外観図である。
【００６３】
トナーカートリッジ１５は、トナーカートリッジ１５内の各種要素を支持する枠体としての容器本体４０（容器枠体）を有している。さらに、トナーカートリッジ１５は、トナーを収容するための弾性復元力を有するトナー収容袋４１（現像剤収容袋）と、容器本体４０とトナー収容袋４１との間の空間である気密室４４とを有している。
【００６４】
容器本体４０には、トナー排出路４２（現像剤排出路）および空気連通路４３が設けられている。トナー排出路４２は、容器本体４０内部においてトナー収容袋４１と接続されており、トナー収容袋４１内のトナーはトナー排出路４２を経由して排出される。また、トナー収容袋４１は、トナー排出路４２と接続されることにより容器本体４０に支持されている。空気連通路４３（空気導入路）は、気密室４４と容器本体４０外部の空間とを接続しており、気密室４４への空気の出入りを許容している。また、容器本体４０の外側には、画像形成装置１００の装置本体１００ａに装着するための装着ガイド４８が設けられている。
【００６５】
まず、本実施形態のトナーカートリッジ１５に対してトナーを充填する工程について説明する。
【００６６】
トナー収容袋４１には、トナー排出路４２を経由して空気とともに所定量のトナーが充填される。トナー収容袋４１にトナーと空気が充填されると、容器本体４０内部において、トナー収容袋４１は弾性を有するために膨張する。トナー収容袋４１の膨張に伴い、気密室４４に存在する空気は、空気連通路４３を経由して容器本体４０外部へと排出される。
【００６７】
そして、トナー収容袋４１に空気と所定量のトナーを充填した後、空気連通路４３に対して薄膜シール部材４７を取り付けることによって、空気連通路４３からの空気の流出入を遮蔽して気密状態とする。このとき、トナー収容袋４１は弾性による復元力によって収縮するが、薄膜シール部材４７により気密室４４への空気の流入が遮蔽されているため、気密室４４内は減圧されて、大気圧（外気圧）よりも低い圧力状態である負圧（減圧）状態となる。
【００６８】
そして、トナー収容袋４１が収縮する力と気密室４４内の負圧が釣り合った状態において、トナー収容袋４１の膨張した状態が維持される。よって、トナー収容袋４１と接続されたトナー排出路４２が開放されている状態でも、トナー収容袋４１内に収容されたトナーおよび空気が排出されるのを抑制できる。ただし、出荷時においては、トナー排出路４２に対し排出路封止部材４６を取り付ける。排出路封止部材４６は、トナーカートリッジ１５が製造されてから使用されるまでの間に、トナー収容袋４１内のトナーおよび空気がトナー排出路４２から排出されるのを防止する。
【００６９】
容器本体４０の材質としては、内圧の変化に対して大きく潰れない程度の剛性を有しているものが好ましい。本実施形態では、容器本体４０の材質としてポリスチレン樹脂を採用している。ただし、これに限定されるものではなく、内圧の変化に耐えうる材料であれば、例えば、ＡＢＳ、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂を使用してもよいし、各種金属であっても構わない。
【００７０】
トナー収容袋４１の材質としては、各種樹脂が使用可能である。例えば、ポリアミド、ポリウレタン、ポリアミドエラストマー、ポリエステルエラストマー、ポリウレタンエラストマー、ポリスチレンエラストマー、フッ素系エラストマー、シリコーンゴム、ラテックスゴム等の各種エラストマー、またはこれらのうちの２種類以上を組合せたもの等を好適に使用することができる。中でも、薄膜化や柔軟性の観点から、トナー収容袋４１の好適な材料としてラテックスゴムが挙げられる。
【００７１】
本実施形態では、容器本体４０の容積を２５０ｃｃとした。そして、容器本体４０内のトナー収容袋４１が、トナーおよび空気を含んで膨張し容積が２００ｃｃとなった状態を維持した。このときの気密室４４の気圧を測定したところ、大気圧に対して−１０ｋＰａ程度の負圧状態であった。
【００７２】
トナー排出路４２の内径は、トナーが排出される際の流路抵抗の観点から３ｍｍ以上が好ましい。一方、空気連通路４３は、空気が流出入する経路であるため流路抵抗の影響が小さい。よって、トナー排出路４２の内径よりも小さくすることが可能であり、空気連通路４３の内径としては２ｍｍ以上が好ましい。また、空気連通路４３の径をトナー排出路４２の径よりも小さく設定することによって、誤装着を防止できるとともに、トナーカートリッジ１５および画像形成装置１００を小型化することが可能となる。
【００７３】
本実施形態では、トナー排出路４２の内径を３．５ｍｍ、空気連通路４３の内径を３ｍｍとした。
【００７４】
（トナーカートリッジの装着およびトナー補給動作）
次に、画像形成装置１００へのトナーカートリッジ１５の装着、およびトナーカートリッジ１５から現像ユニット４へのトナー補給とその際の撹拌効果について説明する。図５は、本実施形態の画像形成装置１００の外観図である。
【００７５】
同図において、画像形成装置１００の外装カバーの一部である前扉７０を操作者が開けると、トナーカートリッジ１５を装着するための挿入口７１が現れる。画像形成装置１００には装着リブ７２が備えられており、容器本体４０に設けられた装着ガイド４８を装着リブ７２に沿わせてスライド挿入することで、トナーカートリッジ１５が画像形成装置１００に装着される。
【００７６】
また、図６は、トナーカートリッジ１５と画像形成装置１００との装着状態を示す断面図である。図６（ａ）は、トナーカートリッジ１５を画像形成装置１００の装置本体１００ａに挿入した際の第１の位置を示している。図６（ｂ）は、トナーカートリッジ１５を第１の位置からさらに挿入した際の第２の位置を示している。
【００７７】
トナーカートリッジ１５を画像形成装置１００の装置本体１００ａに対してスライド挿入すると、まず図６（ａ）に示す第１の位置で、トナー排出路４２が画像形成装置１００の装置本体１００ａに備えられたトナー排出路受入部８０に対して進入する。その際に、排出路封止部材４６が破断されるとともに、トナー排出路開閉部材８２が開いた状態となり、トナーカートリッジ１５から装置本体１００ａへトナーの流通が可能になる。また、ほぼ同時に空気連通路４３が画像形成装置１００の装置本体１００ａに備えられた空気連通路受入部９０に対して進入する。その際に、空気連通路開閉部材９３が開いた状態となる。
【００７８】
トナー排出路受入部８０は、現像枠体１８に設けられたトナー流入口２２と繋がっており、トナーカートリッジ１５内のトナー収容袋４１と現像枠体１８内の残留トナー層とが接続される。また、トナー排出路４２は、トナー排出路受入部８０に設けられた受入シール部材８１に係合されている。受入シール部材８１は、トナー補給時にトナー飛散を防止するとともに、トナー排出路４２との摩擦によりトナーカートリッジ１５が脱落してしまうことを防止している。
【００７９】
空気連通路受入部９０は、現像枠体１８に設けられた空気排出口２３と繋がっており、トナーカートリッジ１５内の気密室４４と現像枠体１８内の空気層とが接続される。また、空気連通路４３は、空気連通路受入部９０に設けられた空気シール部材９２に係合されている。空気シール部材９２は、空気連通路受入部９０と空気連通路４３との気密性を保つために設けられている。
【００８０】
本実施形態では、受入シール部材８１および空気シール部材９２としてオイルシールを用いた。ただし、それに限定されるものではなく、例えば、フェルト材や発泡スポンジ材を一定量圧縮して使用してもよい。
【００８１】
また、空気連通路受入部９０には、空気連通路４３に取り付けられた薄膜シール部材４７を破断するために、円筒形状のシール破断部材９１が設けられている。シール破断部材９１の円筒中空部分は、現像枠体１８内の空気層へと接続されている。
【００８２】
図６（ａ）に示す第１の位置において、空気連通路４３は、薄膜シール部材４７によって空気の流出入を遮蔽された状態にある。すなわち、トナーカートリッジ１５内の気密室４４は大気圧に対して負圧状態であり、トナー収容袋４１はトナーおよび空気を含んで膨張した状態を維持している。一方、空気連通路４３等を介して、トナーカートリッジ１５内の気密室４４と接続された現像枠体１８内は、大気圧状態である。つまり、第１の位置では、薄膜シール部材４７を境にして圧力差が生じている状態となる。
【００８３】
次いで、図６（ｂ）に示す第２の位置まで、トナーカートリッジ１５が画像形成装置１００に対してスライド挿入されると、トナー排出路４２および空気連通路４３が、それぞれトナー排出路受入部８０と空気連通路受入部９０に対してさらに進入する。
【００８４】
このとき、空気連通路４３に取り付けられた薄膜シール部材４７とシール破断部材９１とが接触して、薄膜シール部材４７が破断される。薄膜シール部材４７が破断されると、圧力差により、現像枠体１８内の空気層からシール破断部材９１の円筒中空部分および空気連通路４３を経由して空気が気密室４４に流入し、気密室４４の負圧状態が解除される。トナー収容袋４１は、気密室４４が負圧状態となることでトナーおよび空気を含んで膨張した状態を維持していたため、気密室４４の負圧状態が解除されると、弾性部材の復元力によって収縮する。
【００８５】
ここで、このように現像枠体１８内の空気層から気密室４４に空気が供給されるようにしているのは、現像枠体１８内の気圧の上昇を防ぎ、現像剤漏れなどを防ぐためである。
【００８６】
そして、このトナー収容袋４１が収縮する力により、トナー収容袋４１内に収容されていたトナーおよび空気がトナー排出路４２から勢いよく排出され、トナー排出路受入部８０を経由してトナー流入口２２から現像枠体１８内へと補給される。
【００８７】
トナー収容袋４１からのトナー排出が終了したら、トナー排出路開閉部材８２と空気連通路開閉部材９３が閉じた状態となる。
【００８８】
本実施形態によれば、トナー流入口２２は、現像枠体１８の壁面のうち、現像ローラ１７の回転軸線方向（軸方向）に交差する壁面１１１に設けられている。また、トナー流入口２２は、現像枠体１８内に保持されるトナーのトナー面（上面）の高さよりも下側、すなわち常にトナーに埋没する領域に設けられている。これにより、トナー収容袋４１が収縮する力で勢いよく補給されたトナーおよび空気は、現像枠体１８内に残留していた劣化トナーと強力に撹拌されつつ現像枠体１８の長手方向全体に渡って循環する。
【００８９】
よって、トナー補給後、現像枠体１８内に残留していた劣化トナーと新しく補給されたトナーの撹拌にほとんど時間を要することなく、均一な混合状態を作ることができる。すなわち、本実施形態によれば、従来の撹拌部材を用いた撹拌・搬送に比べて、トナー補給後のトナー撹拌に要する時間を大幅に短縮することができ、濃度ムラ等のない安定した画像形成がすぐに可能となる。
【００９０】
また、本実施形態では、現像ユニット４の非動作時にトナーカートリッジ１５から現像ユニット４へのトナー補給を行う構成とした。ただし、これに限定されるものではない。例えば、第１の位置までトナーカートリッジ１５を画像形成装置１００に挿入した状態で現像ユニット４を動作させ、現像ユニット４の動作中に第２の位置までトナーカートリッジ１５が挿入されてトナー補給が行われる構成等であってもよい。
【００９１】
なお、本実施形態では、正規帯電極性が負極性である感光体ドラム１やトナーを用いたが、これに限定されるものではなく、正規帯電極性が正極性である感光体ドラム１やトナーを用いてもよい。その場合には、必要に応じて帯電ローラ２や現像ローラ１７を始めとする各部材に印加する電圧の極性を変える必要がある。
【００９２】
＜第２実施形態＞
次に本発明の他の実施形態の画像形成装置について説明する。なお、本実施形態は、基本的には第１実施形態に準ずる。このため、以下の説明においては、第１実施形態と異なる点についてのみ説明し、重複する説明は省略する。
【００９３】
本実施形態における装置本体１００ｂへのトナーカートリッジ１５の装着、およびトナーカートリッジ１５から現像ユニット４へのトナー補給とその際の撹拌効果について説明する。
【００９４】
図７（ａ）は、トナーカートリッジ１５と装置本体１００ｂとの装着状態を示す断面図である。
【００９５】
本実施形態では、空気連通路受入部９０と空気連通路開閉部材９３との間にポンプ７３（負圧発生手段）と連通している空気注入路８３が設けられている。また、空気注入路８３には、空気注入路開閉部材９４が取り付けられている。空気注入路開閉部材９４が開いた状態の時にポンプ７３を動作させることで、空気注入路８３および空気連通路４３を経由して気密室４４から空気が排気される。
【００９６】
図７（ｂ）は、トナー排出路開閉部材８２、空気連通路開閉部材９３、空気注入路開閉部材９４およびポンプ７３の制御モードを示している。
【００９７】
次に、図７（ｂ）を用いてトナーカートリッジ１５から現像枠体１８内へトナーを補給する動作の工程を順に説明する。
【００９８】
モード１は初期状態であり、トナー排出路開閉部材８２、空気連通路開閉部材９３、空気注入路開閉部材９４はともに閉じた状態で、ポンプ７３は停止している。この状態では、トナーカートリッジ１５はまだ装置本体１００ｂに対して装着されていない。
【００９９】
トナーカートリッジ１５を装置本体１００ｂに対してスライド挿入していくと、トナー排出路４２が装置本体１００ｂに備えられたトナー排出路受入部８０に対して進入する。そして、トナーカートリッジ１５内のトナー収容袋４１と現像枠体１８内の残留トナー層とが接続される。その際に、排出路封止部材４６が破断されるとともに、トナー排出路開閉部材８２が開いた状態となる。同様に、空気連通路４３が装置本体１００ｂに備えられた空気連通路受入部９０に対して進入し、トナーカートリッジ１５内の気密室４４と現像枠体１８内の空気層とが接続される。その際に、シール破断部材９１により薄膜シール部材４７が破断されるとともに、空気連通路開閉部材９３が開いた状態となる。
【０１００】
すなわち、モード２では、トナー排出路開閉部材８２と空気連通路開閉部材９３が開いた状態に切り替わる。一方、空気注入路８３は閉じた状態で、ポンプ７３は停止している。
【０１０１】
薄膜シール部材４７が破断されると、圧力差により、現像枠体１８内の空気層からシール破断部材９１の円筒中空部分および空気連通路４３を経由して空気が気密室４４に流入し、気密室４４の負圧状態が解除される。トナー収容袋４１は、気密室４４が負圧状態となることでトナーおよび空気を含んで膨張した状態を維持していたため、気密室４４の負圧状態が解除されると、弾性部材の復元力によって収縮する。そして、このトナー収容袋４１が収縮する力により、トナー収容袋４１内に収容されていたトナーおよび空気がトナー排出路４２から勢いよく排出され、トナー排出路受入部８０を経由してトナー流入口２２から現像枠体１８内へと補給される。
【０１０２】
続くモード３においては、空気連通路開閉部材９３が閉じた状態、空気注入路開閉部材９４が開いた状態に切り替わる。そして、ポンプ７３を駆動させて、空気注入路８３と空気連通路４３を経由して気密室４４から空気を排気する。このとき、トナー収容袋４１と気密室４４の圧力差による力がトナー収容袋４１の弾性による復元力を上回ると、トナー収容袋４１が膨張する。
【０１０３】
トナー収容袋４１が容器本体４０に接触するまで膨張したら、モード４に切り替えて、空気注入路開閉部材９４を閉じてポンプ７３を停止させる。ただし、本実施形態では、トナー収容袋４１が容器本体４０に接触するまで膨張させるとしたが、これに限定されるものではない。例えば、現像枠体１８内のトナーの撹拌・混合に必要な圧力に応じて、膨張させる大きさを変えてもよい。このモード４では、トナー収容袋４１と気密室４４の圧力差による力とトナー収容袋４１の弾性による復元力が釣り合った状態となり、トナー収容袋４１は膨張した状態を維持している。
【０１０４】
次に、モード５において、空気連通路開閉部材９３を開くと、気密室４４の負圧状態が解除されてトナー収容袋４１内と同じ大気圧に戻り、トナー収容袋４１と気密室４４の圧力差による力がなくなる。その結果、トナー収容袋４１が弾性による復元力によって収縮して、トナー収容袋４１内のトナーおよび空気をトナー排出路４２から勢いよく排出する。トナー排出路４２から排出されたトナーと空気は、トナー排出路受入部８０を経由してトナー流入口２２から現像枠体１８内へと供給される。
【０１０５】
トナー収容袋４１からのトナー排出が終了したら、次回の動作に備えるために初期状態であるモード１に戻る。
【０１０６】
なお、本実施形態では、トナーカートリッジ１５から現像枠体１８内へのトナー補給（モード２）に続いてモード３からモード５を実行する構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、トナー補給後に所定の枚数だけ印刷してから実行するなど、任意のタイミングで実行する構成等であってもよい。その場合には、トナーカートリッジ１５から現像枠体１８内へのトナー補給（モード２）において、トナー収容袋４１からのトナー排出が終了したら、次回の動作に備えるために初期状態であるモード１に戻る。
【０１０７】
以上のように、本実施形態によれば、トナー収容袋４１の膨張・収縮する力を利用して、トナー補給後に再度（複数回）、現像枠体１８内のトナーを強力に撹拌しつつ現像枠体１８の長手方向全体に渡って循環させることができる。これにより、従来の撹拌部材を用いた撹拌・搬送に比べて、トナーの撹拌にほとんど時間を要することなく、均一な混合状態を作ることができ、濃度ムラ等のない安定した画像形成が可能となる。
【符号の説明】
【０１０８】
１…感光体ドラム
２…帯電ローラ
４…現像ユニット
１５…トナーカートリッジ
１７…現像ローラ
１８…現像枠体
２０…トナー供給ローラ
２２…トナー流入口
２３…空気排出口
４０…容器本体
４１…トナー収容袋
４２…トナー排出路
４３…空気連通路
４４…気密室
４６…排出路封止部材
４７…薄膜シール部材
４８…装着ガイド
４４…気密室
７３…ポンプ
８３…空気注入路
９３…空気連通路開閉部材
１００…画像形成装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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