(57)【要約】【課題】トナー充填に要する時間が従来に比較して短縮され、カブリ等の画像不具合の発生することが無い画像形成装置を提供する。【解決手段】現像ハウジングにトナーを補給する、少なくとも２個のトナー補給口を有するトナーコンテナにおいて、前記トナー補給口のうち、一方のトナー補給口は他方のトナー補給口よりも上方に設けられ、トナー初期充填時には全てのトナー補給口を通して前記現像ハウジング中にトナーが補給され、画像形成時には下方に設けられたトナー補給口を通して前記現像ハウジング中にトナーが補給されることを特徴とするトナーコンテナ。【選択図】図４
2005043523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像ハウジングに対して着脱自在に装着され、装着時に前記現像ハウジングに設けられたトナー受入口に対向する位置に少なくとも２個のトナー補給口を有し、トナー補給口からトナー受入口を通して現像ハウジングにトナーを補給するトナーコンテナにおいて、
前記トナー補給口のうち、一方のトナー補給口は他方のトナー補給口よりも上方に設けられ、
トナー初期充填時には全てのトナー補給口を通して前記現像ハウジング中にトナーが補給され、画像形成時には下方に設けられたトナー補給口を通して前記現像ハウジング中にトナーが補給されることを特徴とするトナーコンテナ。
【請求項２】
前記現像ハウジングに装着してトナー補給を開始した後、画像形成可能になった時点で、上方に設けられたトナー補給口からのトナー補給が途絶えるように補給トナーが収納されていることを特徴とする請求項１記載のトナーコンテナ。
【請求項３】
前記現像ハウジング内には、現像ローラ横に延在する第１搬送経路と、第１搬送経路横に延在する第２搬送経路とから成る循環経路が規定されており、前記第１搬送経路と第２搬送経路とは幅方向両端部において相互に連通されており、
前記攪拌搬送手段は第１搬送経路に配設された第１攪拌搬送機構と、第２搬送経路に配設された第２攪拌搬送機構とを含み、
第２搬送経路には、下方に設けられたトナー補給口に対向するトナー受入口が形成され、第１搬送経路には、上方に設けられたトナー補給口に対向するトナー受入口が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のトナーコンテナ。
【請求項４】
請求項１〜３記載のトナーコンテナが着脱自在に装着された現像ハウジングを有する現像装置を備えた画像形成装置。
【請求項５】
前記現像装置は一成分現像方式であることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、像担持体上に形成された静電潜像をトナー像に現像するための現像装置、及び前記現像装置に補給する補給トナーを収納するトナーコンテナ、及びそれを備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
複写機、プリンター及びファクシミリのような画像形成装置として、像担持体上に静電潜像を形成し、静電潜像をトナー像に現像し、そしてトナー像をシート部材（例えば普通紙）に転写する形態の画像形成装置が広く実用化されている。
【０００３】
前記画像形成装置は、像担持体に加えて、像担持体上に静電潜像を形成するための露光装置、像担持体上の静電潜像をトナー像に現像するための現像装置、像担持体上のトナー像をシート部材上に転写するための転写装置、像担持体上のトナー像をシート部材上に転写した後に像担持体上に残留するトナーを像担持体上から除去するためのクリーニング装置を備える（クリーニング装置については省略される場合がある）。
【０００４】
現像装置には、一般にトナーとキャリア粒子とから成る二成分現像剤を使用した二成分現像方式と、磁性または非磁性トナーを使用した一成分現像方式が知られているが、現像剤コスト、現像剤寿命等の点から一成分現像方式が優れている。
【０００５】
一成分現像方式では、例えば、現像装置や像担持体（例えば感光体ドラム）、クリーニング装置等を一体的にユニット化して、画像形成装置に着脱可能とした、いわゆるプロセスユニット方式が多用されている。この方式では、現像装置に予めトナーを充填しておき、画像形成によりトナーが消費されて空になった時にプロセスユニットを交換する。そして、使用済みのプロセスユニットはトナーの再充填、感光体ドラムの交換等を行い再使用するか、あるいは廃棄するかしている。
【０００６】
一方、二成分現像方式においては補給トナーを充填したトナーコンテナを現像装置に装着してトナーを補給する方式が従来から使用されている。アモルファスシリコン感光体等の長寿命感光体を使用することにより、一成分現像方式においてもこのようなトナーを補給する方式（カートリッジ方式）が増加している。このような補給方式ではトナーコンテナを交換するのみであるから、プロセスユニット方式に比較して部材コスト、トナーの再充填費用、廃棄費用等を削減することが可能で、画像形成コストを低減する上で大きな効果が期待される。
【０００７】
前記トナー補給方式において、トナーの補給については種々の方法が提案されている。特開平８−１５９８４公報には、現像ローラに平行に配置された攪拌搬送機構に対して上方からトナー補給を行う方式が記載されている。
【０００８】
画像形成装置あるいは現像装置を新たに設置する場合にはトナーの初期充填を行う必要がある。すなわち、トナー初期充填とは、トナーが空の状態の現像装置にトナーを充填し、画像形成可能な状態にすることである。前記公報においては、トナー初期充填時に、トナー充填開始から所定時間（例えば３分間）はトナー補給手段を連続駆動し、その後はホッパー駆動ＯＮ（例えば２秒）、駆動ＯＦＦ（例えば１秒）の間欠補給で、画像形成可能なまでの時間を短縮させる画像形成装置が開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記公報に記載の画像形成装置では、補給トナーを収納するトナーコンテナから現像装置内にトナー補給する時間を減少することはできても、トナーコンテナから補給トナーを現像装置内に送り込むトナー補給口（トナーコンテナに形成される）またはトナー受入口（現像装置の現像ハウジングに形成される）は、１個しか形成されていないために、更なるトナー初期充填の高速化は困難である。
【００１０】
更に、現像ローラと平行方向に２つのトナー搬送経路を有する現像装置の場合には、現像ローラから離れた上流側搬送経路上方にトナー受入口を設けるために、補給トナーが、上流側搬送経路から、現像ローラ横の下流側搬送経路に移動し現像ローラに到達するまでには長時間を要し、トナー初期充填の高速化はより一層困難となる。
【００１１】
その対策として、前記トナー補給口またはトナー受入口を大面積化することが考えられるが、トナー初期充填時には大量のトナーがトナーコンテナから現像装置に補給されるものの、通常の画像形成時には、補給トナー量の制御が困難となり補給トナー量が過多になるために、画像不具合（カブリ等）が発生する。
【００１２】
本発明の目的は、上記課題を解決し、トナー初期充填に要する時間が従来に比べて短縮し、例えば、画像形成装置を新たに設置する場合や現像装置のみを新たに交換する場合、設置時間や交換時間が著しく短縮し、且つ良好な画像形成を行うことが可能なトナーコンテナ、及びそれを備えた画像形成装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、現像ハウジングに対して着脱自在に装着され、装着時に前記現像ハウジングに設けられたトナー受入口に対向する位置に少なくとも２個のトナー補給口を有し、トナー補給口からトナー受入口を通して現像ハウジングにトナーを補給するトナーコンテナにおいて、前記トナー補給口のうち、一方のトナー補給口は他方のトナー補給口よりも上方に設けられ、トナー初期充填時には全てのトナー補給口を通して前記現像ハウジング中にトナーが補給され、画像形成時には下方に設けられたトナー補給口を通して前記現像ハウジング中にトナーが補給されることを特徴とする。
【００１４】
好適には、前記現像ハウジングに装着してトナー補給を開始した後、画像形成可能になった時点で、上方に設けられたトナー補給口からのトナー補給が途絶えるように補給トナーが収納されていることを特徴とする。
【００１５】
上記本発明は特に、前記現像ハウジング内には、現像ローラ横に延在する第１搬送経路と、第１搬送経路横に延在する第２搬送経路とから成る循環経路が規定されており、前記第１搬送経路と第２搬送経路とは幅方向両端部において相互に連通されており、前記攪拌搬送手段は第１搬送経路に配設された第１攪拌搬送機構と、第２搬送経路に配設された第２攪拌搬送機構とを含み、前記現像ハウジングに対して着脱自在に装着される補給トナーを収納するトナーコンテナに好ましく適用され、第２搬送経路には、下方に設けられたトナー補給口に対向するトナー受入口が形成され、第１搬送経路には、上方に設けられたトナー補給口に対向するトナー受入口が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
以上の本発明は、特に、現像装置が一成分現像方式の画像形成装置に好ましく適用される。
【００１７】
【本発明の作用】
本発明によれば、現像ハウジングに対して着脱自在に装着され、装着時に前記現像ハウジングに設けられたトナー受入口に対向する位置に少なくとも２個のトナー補給口を有し、トナー補給口からトナー受入口を通して現像ハウジングにトナーを補給するトナーコンテナにおいて、前記トナー補給口のうち、一方のトナー補給口は他方のトナー補給口よりも上方に設けられ、トナー初期充填時には全てのトナー補給口を通して前記現像ハウジング中にトナーが補給され、画像形成時には下方に設けられたトナー補給口を通して前記現像ハウジング中にトナーが補給される。
【００１８】
この構成によれば、トナー初期充填時には全てのトナー補給口から現像ハウジングの各トナー受入口を通して現像ハウジング内にトナーを補給するために、トナー初期充填に要する時間が、１個のトナー受入口を通して現像ハウジング内にトナーを補給する従来技術に比べて短縮される。また、通常の画像形成時には、下方に位置する１個のトナー受入口を通してトナー補給されるために、補給トナー量が過多になり画像不具合が発生することが無い。
【００１９】
好適には、現像ハウジングに装着してトナー補給を開始した後、画像形成可能になった時点で、上方に設けられたトナー補給口からのトナー補給が途絶えるように補給トナーが収納されている。
【００２０】
この構成によれば、画像形成可能な時点で上方に設けられたトナー補給口からのトナー補給が途絶えるように補給トナーが収納されているために、トナーの初期充填が終了して画像形成可能になった時点で、上方に設けられたトナー補給口から補給される補給トナーが残って無駄になることが無い。
【００２１】
上記本発明は特に、現像ハウジング内には、現像ローラ横に延在する第１搬送経路と、第１搬送経路横に延在する第２搬送経路とから成る循環経路が規定されており、前記第１搬送経路と第２搬送経路とは幅方向両端部において相互に連通されており、前記攪拌搬送手段は第１搬送経路に配設された第１攪拌搬送機構と、第２搬送経路に配設された第２攪拌搬送機構とを含み、前記現像ハウジングに対して着脱自在に装着される補給トナーを収納するトナーコンテナに好ましく適用され、第２搬送経路には、下方に設けられたトナー補給口に対向するトナー受入口が形成され、第１搬送経路には、上方に設けられたトナー補給口に対向するトナー受入口が形成されている。
この構成によれば、従来においては、現像ローラから離れた第２搬送経路上方にトナー受入口を１個のみ設けるために、補給されたトナーが、現像ローラ横の第１搬送経路に移動し現像ローラに到達するまでには長時間を要するのに対して、本発明においては、少なくとも２個トナー受入口を通して現像ハウジング内にトナーを補給するためにトナーの初期充填時間が短縮される。
【００２２】
特に、第１搬送経路には、上方に設けられたトナー補給口に対向するトナー受入口が形成されているために、上方に設けられたトナー補給口に対向するトナー受入口を通して補給されたトナーは短時間で現像ローラ付近に到達する。
【００２３】
そして、第２搬送経路には、下方に設けられたトナー補給口に対向するトナー受入口が形成されているために、下方に設けられたトナー補給口に対向するトナー受入口を通して補給されたトナーは第２搬送経路から第１搬送経路を経て、十分に攪拌混合されて現像ローラ付近に到達する。
【００２４】
以上の本発明は、現像装置が一成分現像方式の画像形成装置に好ましく適用されるため、トナーカートリッジ方式であって、トナーの初期充填時間が短く、且つ良好な画像形成を行うことが可能な画像形成装置が提供される。
【００２５】
【実施例】
本発明は一成分現像装置を有した画像形成装置において好適に使用される。ただし、トナーが現像ハウジング内に大量補給されても、例えば、攪拌機構の構造を改良し効率良くキャリアとトナーを混合攪拌可能にして、短時間で画像形成可能な帯電量にまで立ち上げることにより二成分現像方式においても適用可能である。
【００２６】
本発明のトナーコンテナを備えた画像形成装置の一例の断面概略図を図１に示す。画像形成装置は矢印１で示す方向に回転する像担持体としての感光体ドラム２を有する。コロナ放電器３３の作用によって感光体ドラム２の表面が例えば正極性に一様に帯電され、次いで形成すべき画像に対応して露光装置３４により感光体ドラム２に光が照射されて電荷が選択的に消失され、感光体ドラム２上に静電潜像が形成される。全体を番号３で示す現像装置の作用によって感光体ドラム２上の静電潜像にトナーが施され、静電潜像がトナー像に現像される。感光体ドラム２上のトナー像が搬送されるシート部材（用紙）３５に転写される。この際には、普通紙のようなシート部材の裏面に転写ローラ３６から転写放電電流が施される。そして、クリーニングブレード３７の作用によって、感光体ドラム２上から残留トナーが除去される。一成分現像装置においては、前記クリーニング装置が省略されることがある。
【００２７】
本発明のトナーコンテナ２５には、第１トナー補給口３９と第２トナー補給口２９が形成されており、第１トナー補給口３９は第２トナー補給口２９よりも上方に設けられているのが最大の特徴部分である。
【００２８】
第１トナー補給口３９付近には第１トナー補給スパイラル５６が、第２トナー補給口２９付近には第２トナー補給スパイラル４６が設けられ、第１、第２トナー補給口３９、２９には、補給口の開閉を行う第１、第２シャッター６８、６７がそれぞれ設けられる。トナーコンテナ２５内の補給トナーは補給トナー攪拌スパイラル６６によってコンテナ内おいて凝集しないよう適度に攪拌される。
【００２９】
第１、第２トナー補給スパイラル５６、４６が回転し、第１、第２シャッター６８、６７がスライドし、補給口が開くことで、第１、第２トナー受入口３８、２８を通して、現像ハウジング４内にトナーが補給される。
【００３０】
図１に示す画像形成装置の現像装置の断面平面概略図を図２に示す。図１と共に図２を説明すると、現像装置３は現像ハウジング４を有する。この現像ハウジング４は底壁５、後壁６、両側壁７及び８、上壁９を有する。底壁５には、その両側部を除いて底壁５から実質上鉛直に上方に突出する分離壁１０も一体に形成されており、現像ハウジング４内の空間が分離壁１０によって第２搬送経路１１と第１搬送経路１２とに区画されている。第２搬送経路１１には第２攪拌搬送機構１３が配設され、第１搬送経路１２には第１攪拌搬送機構１４が配設されている。攪拌搬送機構は、例えば経路中を幅方向に伸びる回転軸とこの回転軸の周表面に配設されたスパイラルとから構成されている。
【００３１】
現像ハウジング４には、第１攪拌搬送機構１４に沿って幅方向に延びる現像ローラ１６を有し、現像ローラ１６内部には静止磁石部材が配設されている。現像ハウジング４の前面には幅方向に延在する開口１７が形成されており、現像ローラ１６は前記開口１７を通って前方に部分的に突出しており、上記感光体ドラム２に周表面に近接している。現像ハウジング４の上壁９には、トナー規制部材１８が固定されている。このトナー規制部材１８は現像ローラ１６に向かって実質上垂直に設置され、トナー規制部材１８の先端と現像ローラ１６の周表面との間には、０．２〜０．４ｍｍ程度の間隔が形成されている。
【００３２】
現像ハウジング４内には、一成分トナー１９が収容されている。前記一成分トナー１９は、第２攪拌搬送機構１３の作用によって攪拌されながら第２搬送経路１１を矢印２０で示すように一端部から他端部に向けて搬送され、矢印２１で示すように第２搬送経路１１の他端部から第１搬送経路１２の他端部に移動される。第１搬送経路１２においては、第１攪拌搬送機構１４が一成分トナー１９を攪拌しながら矢印２２で示すように他端部から一端部に向けて搬送し、そして矢印２３で示すように第１搬送経路の一端部から第２搬送経路１１の一端部に移動する。このようにして、一成分トナー１９は第２搬送経路１１及び第１搬送経路１２を通して循環する。
【００３３】
現像ローラ１６は、図１に矢印２４で示す方向に回転し、その周表面に一成分トナー１９を保持し、保持した一成分トナー１９を感光体ドラム２上の静電潜像にトナーを選択的に付着させてトナー像に現像する。トナー規制部材１８は、現像ローラ１６の周表面に保持されて現像域に運ばれる一成分トナー１９の量を規制するとともに一成分トナー１９の帯電も付加的に行う。
【００３４】
図１に示す画像形成装置のトナーコンテナの断面概略図を図３に示す。図３は、感光体ドラム２側から感光体ドラム軸に垂直な方向にトナーコンテナを見た図である。図１、２と共に図３を説明すると、トナーの初期充填時には、トナー補給手段である第１、第２トナー補給スパイラル５６、４６が回転し、第１及び第２シャッター６８、６７がスライドして、第１及び第２トナー補給口３９、２９が開くことにより、トナー現像ハウジング４内に、第１及び第２トナー補給口３９、２９から、第１及び第２トナー受入口３８、２８を通して補給トナー２７が補給される。
【００３５】
そしてトナーの初期充填が終了し、画像形成可能な状態になった時点で、第１シャッター６８のみをスライドして、第１トナー補給口３９のみが閉じることにより第１トナー補給口３９からのトナー補給を停止させ、第２トナー補給口２９からのみのトナー補給に切換えるように制御されている。
【００３６】
上記の画像形成可能な状態になった時点の判別は、例えば、トナー量検出センサー３０を設けて判別するように制御しても良いし、トナー初期充填開始から所定時間経過した時点で画像形成可能な状態として判別するように制御しても良い。
【００３７】
また、第２トナー受入口２８は第２搬送経路１１の上方に形成され、第１トナー受入口３８は第１搬送経路１２の上方に形成される。このように構成することで、トナー初期充填時に第１トナー受入口３８を通して補給されたトナーは、短時間で現像ローラ１６付近に到達するとともに、画像形成時には、第２トナー受入口２８を通してトナーが補給され、補給トナーは第２搬送経路１１から第１搬送経路１２を経て、十分に攪拌混合されて現像ローラ付近に到達する。
【００３８】
図４は、トナーコンテナのトナー初期充填前の補給トナー収納量と、画像形成可能になった時点でのトナーコンテナ内の、好適な補給トナー収納量を示す概略図である。補給トナー２７の収納量に関して、現像ハウジング４に装着してトナー補給を開始した後、画像形成可能になった時点で、上方に設けられた第１トナー補給口３９からのトナー補給が途絶えるように補給トナーが収納されている。
【００３９】
すなわち、現像ハウジング４が空でトナーの初期充填を行う場合、新品のトナーコンテナ２５には図４のＡに示す位置まで補給トナーが充填されており、初期充填が終了し、画像形成可能になった時点においては図４のＢに示す位置まで補給トナーが減少し、上方に設けられた第１トナー補給口３９からのトナー補給が途絶えるようになっている。この構成によれば、画像形成可能な時点で、第１トナー補給スパイラル５６の上方に滞留したトナーがコンテナ内に残って無駄になることが無い。
【００４０】
本発明のトナーコンテナは、以上の実施例のように、現像ローラと平行方向に２つのトナー搬送経路を有する現像装置に好適に使用されるが、これに限らず例えば１つのトナー搬送経路を有する現像装置にも適用される。トナー補給口の数については少なくとも２個を有していれば良く３個でも良いが、画像形成時には１個のトナー補給口からトナー補給されることが好ましい。
【００４１】
また、本発明のトナーコンテナは、画像形成装置あるいは現像装置を新たに設置する場合で、トナーの初期充填が必要な場合にのみ使用される。すなわち、本発明のトナーコンテナを装着してトナーの初期充填が終了し、その後、通常の画像形成を行うことによりトナーコンテナ内の補給トナーが消費されて、トナーコンテナの交換が必要になった場合は、例えば、上記実施例における第２トナー補給口２９のみを有する通常のトナーコンテナを装着し、従来方式のトナー補給を行い画像形成を実施する。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の画像形成装置によれば、トナーの初期充填に要する時間、すなわち、画像形成装置あるいは現像装置を新たに設置する場合に、トナーが空の状態の現像装置にトナーを充填し画像形成可能な状態にするのに要する時間が従来に比較して短縮され、且つカブリ等の無い良好な画像を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトナーコンテナを備えた画像形成装置の一例の断面概略図を示す。
【図２】図１に示す画像形成装置の現像装置の断面平面概略図を示す。
【図３】図１に示す画像形成装置のトナーコンテナの断面概略図を示す。
【図４】トナーコンテナ内のトナー初期充填前の補給トナー収納量と、画像形成可能になった時点でのトナーコンテナ内の補給トナー収納量を示す概略図である。
【符号の説明】
２：感光体ドラム
３：現像装置
４：現像ハウジング
１１：第２搬送経路
１２：第１搬送経路
１３：第２攪拌搬送機構
１４：第１攪拌搬送機構
１６：現像ローラ
１８：トナー規制部材
１９：一成分トナー
２５：トナーコンテナ
２６：トナー補給ローラ
２７：補給トナー
３８、２８：第１、第２トナー受入口
３９、２９：第１、第２トナー補給口
【図１】
2005043523.tif 000003
【図２】
2005043523.tif 000004
【図３】
2005043523.tif 000005
【図４】
2005043523.tif 000006