(57)【要約】【課題】トナー充填を行っているカートリッジに与える振動を発生させるのに必要なエネルギー量を減らし、トナー充填中は余計な振動を与えないトナー充填装置とトナー充填方法を提供する。【解決手段】トナーカートリッジ内にトナーを充填するトナー充填手段、充填したトナー面を検知する検知手段、トナーカートリッジをたたく打撃手段、検知手段の検知結果に基づいてトナー充填手段と打撃手段の作動を制御する制御手段を有するトナー充填装置。【選択図】図１
2009286420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、
トナーカートリッジ内にトナーを充填するトナー充填手段と、
前記トナー充填手段により充填されたトナーの面を検知する検知手段と、
前記トナーカートリッジをたたく打撃手段と、
前記検知手段の検知結果に基づいて前記トナー充填手段と前記打撃手段の作動を制御する制御手段とを有するトナー充填装置であって、
前記制御手段は、
前記トナー充填手段によるトナー充填を開始後、前記検知手段がトナー面を検知したときに前記打撃手段を作動させるとともに、
前記打撃手段を作動させた後、前記検知手段がトナー面を検知しないときに前記トナー充填手段の作動を継続させる様に制御するものであることを特徴とするトナー充填装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記検知手段がトナー面を検知したときに前記トナー充填手段の作動を停止させて前記打撃手段を作動させる様に制御するとともに、
前記打撃手段を作動させた後、前記検知手段がトナー面を検知しないときに前記トナー充填手段の作動を再開させる様に制御するものであることを特徴とする請求項１に記載のトナー充填装置。
【請求項３】
前記打撃手段が、前記トナーカートリッジの任意の１個所を少なくとも１回たたくものであることを特徴とする請求項１または２に記載のトナー充填装置。
【請求項４】
トナーにより形成されるトナー面を検知する検知手段とトナーカートリッジをたたく打撃手段を用いてトナーカートリッジへのトナー充填を行うトナー充填方法であって、
トナー充填開始後、充填されたトナーにより形成されるトナー面を前記検知手段が検知したとき、前記打撃手段がトナーカートリッジをたたき、
前記打撃手段がトナーカートリッジをたたいた後、前記検知手段がトナー面を検知しないとき、トナー充填を継続する様に、制御することを特徴とするトナー充填方法。
【請求項５】
前記検知手段が形成されたトナー面を検知したときに、前記トナー充填を中断して前記打撃手段がトナーカートリッジをたたく様に制御するとともに、
前記打撃手段がトナーカートリッジをたたいた後、前記検知手段がトナー面を検知しないときに、トナー充填を再開する様に、制御することを特徴とする請求項４に記載のトナー充填方法。
【請求項６】
前記打撃手段が、前記トナーカートリッジの任意の１個所を少なくとも１回たたくものであることを特徴とする請求項４または５に記載のトナー充填方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に装填された状態で画像形成装置にトナー供給を行うトナーカートリッジにトナーを充填するトナー充填装置、及び、トナー充填方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ等に代表される電子写真方式の画像形成装置は、像担持体上に形成された静電潜像を、通常、トナーにより顕像化し、形成されたトナー画像を用紙等の媒体上に転写、定着することにより、プリント作製を行うものである。画像形成装置へのトナー供給は、トナーカートリッジと呼ばれるトナー収納容器を画像形成装置に装填し、装填したトナーカートリッジよりプリント作製により消費された量に相当するトナーが画像形成装置に自動的に供給される様になっている。
【０００３】
トナーカートリッジには、トナーを収納するトナー収納部のみから構成されるものの他に、現像ローラや像担持体等の部材がトナー収納部とともに組み込まれたプロセスカートリッジあるいはイメージングカートリッジと呼ばれるユニット形態のものもある。すなわち、トナーカートリッジには、画像形成装置への装填によりトナーの自動供給が行えるものに加えて、部品の更新も同時に行える様に設計されているものもある。
【０００４】
ところで、トナーカートリッジへのトナー充填技術に関しては、トナーカートリッジ内に現像ローラ等の部品が内蔵されることが多くなっていることやコンパクト化の進行に伴って、高密度のトナー充填を効率よく行えるトナー充填技術が求められている。すなわち、収納スペースの狭いカートリッジに所定量のトナーを短時間で高密度充填する技術が求められている。
【０００５】
高密度のトナー充填を効率よく行う技術として、トナーカートリッジに振動を与えて充填トナーに流動性を付与して、カートリッジ内のトナーを動き易くさせて充填を促進させる技術がある。たとえば、トナーを小出しで容器に充填しながら容器に振動を与えるという操作を繰り返し行って段階的にトナーを充填する方法がある（たとえば、特許文献１参照）。また、現像カートリッジにトナーを充填する際、トナー収容室へのトナー充填工程中またはそれ以降の工程で現像カートリッジに振動を与えて小型の現像カートリッジへのトナー充填を実現する技術がある（たとえば、特許文献２参照）。
【０００６】
この様に、トナー充填時あるいは充填後にトナーカートリッジに振動を与えて高密度のトナー充填を効率よく行おうとする技術が検討されていた。
【特許文献１】特開平６−２６３１０１号公報
【特許文献２】特開２００４−３７７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記特許文献１及び２の技術は、いずれもトナーカートリッジをテーブル（振動台）上に載置してテーブルを振動させるため、トナーカートリッジの生産規模が増大するとテーブルの面積も大きくなり、振動発生に要する消費電力も増大するものになった。近年、生産工程における環境負荷の低減が強く叫ばれる様になり、生産規模が拡大してもエネルギー消費量の増大を極力抑える対応が求められている。
【０００８】
また、前述の方法ではバイブレータや偏心モータを作動させて振動を与えるものであるが、これらは電源をＯＦＦしてもすぐに振動を停止させることができないので、トナーを充填する時に振動が残っていることがある。トナーカートリッジに振動を加えた状態でトナーを充填すると、振動の影響で充填したトナーの体積が瞬間的に変動して、充填量を正確に検知できなくなる。また、振動の影響により空隙が生ずる分、トナーの密度も低減するので高密度の状態でトナーを充填できなくなる。さらには、コンパクトなトナーカートリッジほど、充填スペースが狭く充填口が小さくなる傾向があるので振動の影響で充填作業がしにくくなることも考えられる。
【０００９】
この様に、トナーカートリッジに振動を与えた状態でトナーを充填するケースでは、振動発生用のエネルギーがかかることや、振動の影響を受けて高密度のトナー充填を効率よく行うことがとても難しいという問題を有していた。特に、充填スペースの小さなコンパクトタイプのトナーカートリッジではその問題は切実なものになった。
【００１０】
本発明は、高密度のトナー充填を行う際、トナーカートリッジに与える振動をなるべくなくして充填作業に伴う消費電力量を減らし、トナー充填を邪魔する余計な振動をなくして効率よく充填が行えるトナー充填技術を提供することを目的とするものである。すなわち、本発明はトナーカートリッジに高密度のトナー充填を行う作業で、従来好ましいとされていた振動付与をできるだけ減らして、振動が原因となっていた課題を解消させるものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の課題は、下記に記載のいずれかの構成により解消されることが確認された。
【００１２】
請求項１に記載の発明は、
『少なくとも、
トナーカートリッジ内にトナーを充填するトナー充填手段と、
前記トナー充填手段により充填されたトナーの面を検知する検知手段と、
前記トナーカートリッジをたたく打撃手段と、
前記検知手段の検知結果に基づいて前記トナー充填手段と前記打撃手段の作動を制御する制御手段とを有するトナー充填装置であって、
前記制御手段は、
前記トナー充填手段によるトナー充填を開始後、前記検知手段がトナー面を検知したときに前記打撃手段を作動させるとともに、
前記打撃手段を作動させた後、前記検知手段がトナー面を検知しないときに前記トナー充填手段の作動を継続させる様に制御するものであることを特徴とするトナー充填装置。』というものである。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、
『前記制御手段は、
前記検知手段がトナー面を検知したときに前記トナー充填手段の作動を停止させて前記打撃手段を作動させる様に制御するとともに、
前記打撃手段を作動させた後、前記検知手段がトナー面を検知しないときに前記トナー充填手段の作動を再開させる様に制御するものであることを特徴とする請求項１に記載のトナー充填装置。』というものである。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、
『前記打撃手段が前記トナーカートリッジの任意の１個所を少なくとも１回たたくものであることを特徴とする請求項１または２に記載のトナー充填装置。』というものである。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、
『トナーにより形成されるトナー面を検知する検知手段とトナーカートリッジをたたく打撃手段を用いてトナーカートリッジへのトナー充填を行うトナー充填方法であって、
トナー充填開始後、充填されたトナーにより形成されるトナー面を前記検知手段が検知したとき、前記打撃手段がトナーカートリッジをたたき、
前記打撃手段がトナーカートリッジをたたいた後、前記検知手段がトナー面を検知しないとき、トナー充填を継続する様に、制御することを特徴とするトナー充填方法。』というものである。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、
『前記検知手段が形成されたトナー面を検知したときに、前記トナー充填を中断して前記打撃手段がトナーカートリッジをたたく様に制御するとともに、
前記打撃手段がトナーカートリッジをたたいた後、前記検知手段がトナー面を検知しないときに、トナー充填を再開する様に、制御することを特徴とする請求項４に記載のトナー充填方法。』というものである。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、
『前記打撃手段が、前記トナーカートリッジの任意の１個所を少なくとも１回たたくものであることを特徴とする請求項４または５に記載のトナー充填方法。』というものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、高密度のトナー充填を行っている途中でカートリッジをたたくことにより、カートリッジ内に形成した山形のトナー面がならされ、トナーカートリッジ内に所定量のトナーを充填させるスペースを確保することができる。この様に、本発明の構成により、トナーを充填している途中でカートリッジを少なくとも１回程度たたくだけでトナーの充填作業を継続できるので、みだりに振動を与えながら充填を行う必要がなくなった。その結果、振動発生に必要なエネルギー量を大幅に減らすことができ、余計な振動を加えずにトナーを充填できるので高密度のトナー充填を効率よく行える様になった。特に、トナー収納スペースが狭く充填口の小さなトナーカートリッジへの高密度のトナー充填を効率よく行える様にした。また、振動を発生させる際にバイブレータや偏心モータを設置する必要がないのでトナー充填装置のコンパクト化も可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は、トナーカートリッジ内にトナーを充填するトナー充填装置及びトナー充填方法に関するものである。
【００２０】
本発明者は、カートリッジ内にトナーを充填したときに形成されるトナー面の形状に着目し、トナー面の形状が充填装置の供給口にあたる位置が頂上で、そこから外に向かってほぼ同心円状にすそ野を引く様に下がっていく形状となっていることに気づいた。そこで、本発明者は振動を発生させる機会が少なくてもトナー充填で形成された山形のトナー面を平らにならせることができればよいと考え、たとえば振動を１回与えるだけでトナー面を平らにならせる条件を見出そうとしたのである。
【００２１】
本発明者は、山形のトナー面が形成された個所に局所的に衝撃を与えることで効率よく面を平らにならせると考え、カートリッジを局所的にたたく手段により山形のトナー面も平らにならせて所定量のトナーを確実に収納できることを見出したのである。この様に、トナー充填途中のカートリッジをたたいて振動を局所的に与えることにより、トナーカートリッジへのトナー充填が確実かつ効率よく行えることを見出した。ここで、「トナー面」とはトナーを充填したときに形成されるトナー粒子による立体面のことをいい、「山形のトナー面」とはトナー粒子が紡錘状に堆積した状態のを意味するものである。
【００２２】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００２３】
最初に、本発明に係るトナー充填装置について説明する。図１は本発明が適用可能なトナー充填装置の全体構成図である。
【００２４】
図１のトナー充填装置Ａは、トナーカートリッジ５０上の任意の１個所をたたく打撃手段であるノッカー１０を有し、トナー充填装置Ａで行われるトナー充填のための制御プログラムを内蔵した制御手段である制御装置２０を有するものである。また、トナー充填装置Ａにはトナーカートリッジ５０内に充填されたトナーの面を検知する検知手段である充填トナー検知センサ３０が設けられている。
【００２５】
本発明に係るトナー充填装置は、少なくとも、以下の構成を有するものである。
（１）トナーカートリッジ内にトナーを充填するトナー充填手段、
（２）トナーカートリッジ内に充填されたトナーの面を検知する検知手段、
（３）トナーカートリッジ上の任意の１個所をたたく打撃手段、
（４）トナー充填手段と打撃手段の作動を制御する制御手段。
【００２６】
本発明を構成する制御手段は、検知手段の検知結果に基づいてトナー充填手段と打撃手段の作動を制御するものである。すなわち、本発明を構成する制御手段は、トナー充填手段によるトナー充填を開始した後、検知手段がトナー面を検知したとき打撃手段を作動させる様に制御する。そして、打撃手段を作動させた後、検知手段がトナー面を検知しないときトナー充填手段の作動を継続させる様に制御するものである。
【００２７】
なお、本発明では充填手段によるトナー充填を行っている状態で打撃手段を作動させても、あるいは、トナー充填を停止させて打撃手段を作動させてもよいものである。
【００２８】
この様に、本発明に係るトナー充填装置に該当する図１のトナー充填装置は、トナーカートリッジ内にトナーを充填するトナー充填手段と、トナー充填手段により充填されたトナーの面を検知する検知手段と、トナーカートリッジの任意の１個所をたたく打撃手段と、検知手段の検知結果に基づいてトナー充填手段と打撃手段の作動を制御する制御手段という構成を少なくとも有するものである。
【００２９】
すなわち、図１に示す本発明に係るトナー充填装置を構成する制御手段に該当する制御部２０は、トナー充填手段によるトナー充填を開始後、検知手段がトナー面を検知したとき打撃手段を作動させ、打撃手段の作動後、検知手段がトナー面を検知しないときトナー充填手段の作動を継続させる様に制御するものである。図１に示す制御部２０は、前述した様に、充填手段によるトナー充填を行っている状態で打撃手段を作動させる様に制御するものであっても、また、トナー充填を停止させてから打撃手段を作動させる様に制御するものであってもよい。
【００３０】
以下、図１に示すトナー充填装置の概要について説明する。
【００３１】
図１のトナー充填装置Ａは、固定台上に立設したコラムスタンド上部に駆動手段を内蔵する駆動部Ａ１が固定されている。駆動部Ａ１は、駆動モータＭ１、電磁ブレーキＥＢ、電磁クラッチＥＣ、及びプーリＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、ベルトＢ１、Ｂ２などの駆動伝達手段から構成される。
【００３２】
駆動モータＭ１は電源投入とともに連続回転を開始し、プーリＰ１，Ｐ２、ベルトＢ１を介して電磁ブレーキＥＢを駆動させる。電磁ブレーキＥＢは駆動モータＭ１の回転を停止させたときの回転慣性を急速に低減させて駆動を急停止させる。
【００３３】
プーリＰ２と同軸上のプーリＰ３は、ベルトＢ２を介してプーリＰ４に駆動を伝達する。プーリＰ４の同軸上に設けた電磁クラッチＥＣは、オーガ手段Ａ２の回転軸Ａ２１を適時回転させる。
【００３４】
オーガ手段Ａ２の回転軸Ａ２１の下部の先端部付近には、スクリューＡ２２が固定され、回転軸Ａ２１と一体に回転可能である。
【００３５】
オーガ手段Ａ２の下部は、ホッパＡ３内に収容されている。ホッパＡ３は円錐状をなし、その下部は小開口のトナー供給路Ａ４と接続している。ホッパＡ３の上部は広口の開口部を形成し、天蓋Ａ３１により密閉されている。天蓋Ａ３１の一部は、トナー補給口Ａ３２、センサＡ３３が設けられている。センサＡ３３はホッパＡ３内に収容されたトナーＴの上面を検知する。
【００３６】
トナー供給路Ａ４は供給管Ａ４１により構成され、コラムスタンドに保持されたアーム部材の先端部に保持されている。トナー供給路Ａ４の上部Ａ４２はホッパＡ３と接続している。ホッパＡ３内に収容されたトナーＴは、トナー供給路Ａ４内のスクリューＡ２２により搬送され、トナー供給路Ａ４の供給管Ａ４１を経由して排出開口部Ａ４３より排出される。この様に、駆動部Ａ１より伝達される駆動力によりオーガ手段Ａ２が回転し、オーガ手段Ａ２の回転力によりホッパＡ３内に収容されているトナーＴがトナー供給路Ａ４を移動して排出開口部Ａ４３よりトナーカートリッジ５０に充填される様になっている。
【００３７】
すなわち、本発明でいう「トナーカートリッジ内にトナーを充填するトナー充填手段」は、トナー充填装置Ａを構成する駆動部Ａ１、オーガ手段Ａ２、ホッパＡ３、トナー供給路Ａ４より構成されるものである。なお、「トナー充填手段」を構成する駆動部Ａ１、オーガ手段Ａ２、ホッパＡ３、トナー供給路Ａ４を総称して「トナー充填部」ともいう。
【００３８】
さらに、トナー充填装置Ａはトナーを充填するトナーカートリッジ５０を載置するトナーカートリッジ配置部Ａ５を有し、トナーカートリッジ配置部Ａ５にはトナーカートリッジ５０を検知する図示しないトナーカートリッジ検知センサ３５が設けられる。
【００３９】
本発明に係るトナー充填装置Ａは、図１に示す様に、トナー充填のためにトナーカートリッジ５０を配置させる部位にトナーカートリッジ内に充填したトナーの面を検知するための検知手段である充填トナー検知センサ３０を有するものである。また、トナー充填装置Ａはトナー充填のために配置したトナーカートリッジ５０上の任意の１個所をたたくことができる位置に打撃手段であるノッカー１０を有するものである。さらに、図１に示すトナー充填装置Ａは、マイコン等より構成される制御部２０を有する。制御部２０は、駆動部Ａ１、ノッカー１０、充填トナー検知センサ３０とそれぞれ接続しており、充填トナー検知センサ３０からの信号に基づいて駆動部Ａ１やノッカー１０の作動を制御する。
【００４０】
ここで、制御部２０により行われるトナー充填装置Ａを構成するトナー充填手段（駆動部Ａ１）や打撃手段であるノッカー１０の作動を制御する制御部２０について図２と図３を用いて説明する。図２は本発明に係るトナー充填装置を制御する制御部２０の構成を示すブロック図である。トナー充填装置Ａの作動を制御する制御部２０は、図１に示す構成のトナー充填装置Ａに内蔵、あるいは、接続した形態を採り、ＣＰＵ２１、メモリ２２や図示しない入出力ポート、駆動回路等より構成されるものである。図２に示す様に、制御部２０は、電源スイッチＡＳ、トナーカートリッジ検知センサ３５、充填トナー検知センサ３０、駆動部Ａ１、ノッカー１０等のセンサや各作動部位と接続し、トナーカートリッジ検知センサ３５や充填トナー検知センサ３０からの検知信号に基づいて駆動部Ａ１やノッカー１０の作動を制御する。
【００４１】
制御部２０を構成するメモリ２２には、トナーカートリッジ５０へのトナー充填を行うためのトナー充填実行プログラム２２１と呼ばれるプログラムやトナー充填作業に関連する各種情報を一時的あるいは長期間記録しておく記録部２２２が割り当てられている。トナー充填実行プログラム２２１は、トナー充填装置Ａの電源スイッチＡＳがＯＮされ、トナーカートリッジ配置部Ａ５にトナーカートリッジ５０が載置されたことが検知された後に開始される本発明に係るトナー充填を実施するプログラムである。また、記録部２２２に記録されるトナー充填作業に関連する情報としては、たとえば、トナー充填を行ったトナーカートリッジ５０の本数に関する情報やホッパＡ３へのトナー供給実施の記録情報、トナー充填装置Ａに使用する部品の交換情報等が挙げられる。
【００４２】
制御部２０によるトナー充填装置Ａの作動制御は、たとえば、以下の様な手順で行われる。図３は制御部２０によるトナー充填装置Ａの作動制御の一例を示すフローチャートである。なお、下記に示すフローは、ノッカー１０を作動させるときにトナー充填作業を中断するものになっているが、下記フローは本発明の実施形態の１つに位置付けられ、本発明を限定するものではない。前述した様に、本発明はトナー充填を行っている状態で打撃手段を作動させる様に制御してもよいものである。
【００４３】
先ず、制御部２０は、トナー充填装置Ａの電源スイッチＡＳがＯＮされたことを検知する（ステップＳ０１）と、トナー充填実行プログラム２２１を起動させる（ステップＳ０２）。トナー充填実行プログラム２２１が起動することにより、制御部２０はトナー充填実行プログラム２２１のプログラムに基づいてトナー充填装置Ａがトナー充填作業を行える状態にする（ステップＳ０３）。
【００４４】
トナー充填装置Ａによるトナー充填作業が可能な状態になった後、制御部２０はトナーカートリッジ５０の検知を行う（ステップＳ０４）。すなわち、制御部２０はトナーカートリッジ配置部Ａ５にトナーカートリッジ５０が載置されていることをトナーカートリッジ検知センサ３５からの検知信号に基づいて判断する（ステップＳ０５）。トナーカートリッジ検知センサ３５の検知信号からトナーカートリッジ５０が載置されていると判断すると（ステップＳ０５のＹｅｓ）、制御部２０はトナー充填装置Ａによるトナー充填作業を開始させる（ステップＳ０６）。すなわち、駆動部Ａ１を駆動させ、駆動部Ａ１からの駆動力をオーガ手段Ａ２に伝達して回転させ、ホッパＡ３に収納されているトナーＴをトナー供給路Ａ４に搬送させて排出開口部Ａ４３よりトナーカートリッジ５０に充填する様に制御する。一方、トナーカートリッジ検知センサ３５からの検知信号に基づいてトナーカートリッジ５０が載置されていないと判断した場合（ステップＳ０５のＮｏ）はトナーカートリッジ５０を検知する状態が継続される（ステップＳ０４）。
【００４５】
トナー充填作業開始後、制御部２０はトナーカートリッジ内に充填されたトナーにより形成されるトナー面の有無を充填トナー検知センサ３０からの検知信号に基づいて判断する（ステップＳ０７）。制御部２０は充填トナー検知センサ３０からの検知信号によりトナーカートリッジ５０内の所定位置に山形（紡錘形状）のトナー面が形成されていると判断すると（ステップＳ０７のＹｅｓ）、トナー充填作業を中断させる（ステップＳ０８）。そして、ノッカー１０を作動させ（ステップＳ０９）、ノッカー１０がトナーカートリッジ５０をたたくことで山形に形成されたトナー面を平らにならす。一方、充填トナー検知センサ３０からの検知信号によりトナーカートリッジ５０内の所定位置にトナー面がまだ形成されていない場合（ステップＳ０７のＮｏ）は、トナー面検知状態下でトナー充填を継続させる（ステップＳ０６）。制御部２０はトナーカートリッジ５０内の所定位置にトナー面が形成されたと判断するまでステップＳ０６とＳ０７の操作を繰り返す。
【００４６】
次に、制御部２０はノッカー１０の作動によりトナーカートリッジ５０内に形成された山形に形成されたトナー面を平らにならす様に制御する。すなわち、制御部２０はノッカー１０の作動後、充填トナー検知センサ３０からの検知信号によりトナーカートリッジ５０内に形成されたトナー面がなくなったと判定したときは（ステップＳ１０のＹｅｓ）、トナー充填作業を再開させる（ステップＳ１１）。一方、ノッカー１０の作動後も充填トナー検知センサ３０からの検知信号によりトナーカートリッジ５０内にまだトナー面が存在すると判定したときは（ステップＳ１０のＮｏ）ノッカー１０を再度作動させる（ステップＳ０９）。制御部２０はノッカー１０の打撃によりトナー面がなくなったと判断するまでステップＳ０９とＳ１０の操作を繰り返す。
【００４７】
トナー充填作業再開後、制御部２０はトナーカートリッジ５０に所定量のトナー充填が行われたことを判断する（ステップＳ１２）。トナーカートリッジ５０内に所定量のトナー充填が行われたと判断した場合（ステップＳ１２のＹｅｓ）、制御部２０はトナー充填装置Ａによるトナー充填作業を停止させる（ステップＳ１３）。一方、所定量のトナーがまだ充填しきれていないと判断した場合は（ステップＳ１２のＮｏ）、トナー充填を継続させる（ステップＳ１１）。制御部２０はトナーカートリッジ５０内に所定量のトナーが充填されたと判断するまでステップＳ１１とＳ１２の操作を繰り返す。
【００４８】
トナー充填作業停止後、制御部２０はトナー充填の完了したトナーカートリッジ５０をトナーカートリッジ載置部Ａ５より移動させる（ステップＳ１４）。その後、前述のステップＳ０４と同様、トナーカートリッジ検知センサ３５からの検知信号によりトナーカートリッジ配置部Ａ５に新しいトナーカートリッジ５０の載置を判断する（ステップＳ１５、Ｓ１６）。カートリッジ配置部Ａ５に新しいトナーカートリッジ５０が載置されていると判断した場合（ステップＳ１６のＹｅｓ）、前述のステップＳ０６によりトナーカートリッジ５０内へのトナー充填作業を開始させる（ステップＳ０６）。一方、トナーカートリッジ検知センサ３５からの検知信号によりカートリッジ配置部Ａ５にまだ新しいトナーカートリッジ５０が載置されていないと判断した場合（ステップＳ１６のＮｏ）、制御部２０はトナー充填装置Ａによるトナー充填作業を終了させる。
【００４９】
以上の手順により、制御部２０はトナー充填装置Ａによるトナー充填作業を制御することができる。そして、トナー充填を開始後、充填トナー検知センサ３０からの検知信号によりトナーカートリッジ５０内の所定位置にトナー面が形成されたと判断したとき、トナー充填装置Ａによるトナー充填作業を中断して、ノッカー１０を作動させて形成されたトナー面を平らにならす。そして、ノッカー１０を作動させた後、充填トナー検知センサ３０からの検知信号によりトナーカートリッジ５０内にできたトナー面がなくなったと判断したとき、トナー充填作業を再開させて所定量のトナーをトナーカートリッジ５０内に充填させる。
【００５０】
次に、本発明に係るトナー充填装置を構成する打撃手段であるノッカーについて詳細に説明する。上記図３のフローチャートでは、ノッカー１０の作動後、トナーカートリッジ５０内でのトナー面の有無を検知し、トナー面が存在する場合、ノッカー１０を再度作動させるプログラムになっている。前述した様に、本発明では、トナー充填途中のカートリッジをたたいて局所的な振動を付与することにより、トナーカートリッジにみだりに振動を与えることなく、所定量のトナーを確実かつ効率よく充填することができる様になった。すなわち、ノッカー１０の設定により、ノッカー１０を１回作動させるだけでトナー面を平らにならし、所定量のトナーをスムーズに充填することができるのである。
【００５１】
以下、本発明に係るトナー充填装置を構成する打撃手段であるノッカーの設定について詳細に説明する。
【００５２】
先ず、本発明では、トナー充填開始後、検知手段である充填トナー検知センサ３０がトナーカートリッジ５０内に形成される山形のトナー面を検知すると、トナー充填を中断させて打撃手段であるノッカー１０を作動させる。そして、ノッカー１０がトナーカートリッジ５０上の任意の１個所をたたいて山形に形成されたトナー面を崩し、残りのトナーをスムーズに充填できる様にしている。
【００５３】
本発明者は、図１に示すトナー充填装置Ａを用い、後述する図５に示すトナーカートリッジ５０（長さ４９０ｍｍ）を図示する長さ方向に立てて直径２０ｍｍのトナー充填口５０１より所定量のトナーを充填する実験を行った。なお、前記トナーカートリッジ５０は本来市販のものであるが、本実験ではトナー充填状態を観察できる様に筐体を透明樹脂で作製した他は市販品の仕様と全く同様のものにした。
【００５４】
検討を重ねた結果、本発明者は、ノッカー１０がトナーカートリッジ５０に与える打撃力、トナーカートリッジ５０をたたく位置、トナーカートリッジ５０をたたくときのトナー充填量の３つの条件がトナー面の変形に影響を与えることを見出した。以下、これらについて説明する。
【００５５】
先ず、本発明者はノッカー１０がトナーカートリッジ５０に特定範囲内の打撃力を与えることにより、山形に形成されたトナー面を崩して平らに近い形状にできることを見出した。すなわち、前記実験でトナーカートリッジ５０に加える打撃力を変化させてトナー面の変化を確認したところ、５×１０４Ｐａ〜１２０×１０４Ｐａ（５Ｎ／ｃｍ２〜１２０Ｎ／ｃｍ２）の打撃力を与えたとき、１回の打撃でほとんど平らなトナー面が得られた。一方、打撃力が５×１０４Ｐａ未満のときは打撃を与えた後もトナー面はある程度の山形形状を有し、再度ノッカー１０により打撃を与えなければならなかった。また、打撃力が１２０×１０４Ｐａを超えるとトナー充填口５０１より充填したトナーがこぼれた。この様に、図５のトナーカートリッジ５０にトナーを充填する際、ノッカー１０の打撃力が５×１０４Ｐａ〜１２０×１０４Ｐａという特定範囲内にあると１回の打撃で山形に形成されたトナー面が平らにならされ、所定量のトナーをスムーズに充填することができた。
【００５６】
次に、本発明者はノッカー１０がトナーカートリッジ５０をたたく位置がトナー充填口の近傍にすることにより、山形に形成されたトナー面を崩して平らに近い形状にできることを見出した。すなわち、前記実験でトナーカートリッジ５０をノッカー１０でたたく位置を変化させて、たたいた後のトナー面の形状を確認した。その結果、トナー充填口５０１より８０ｍｍ以内の個所をたたいたとき、１回の打撃でほとんど平らなトナー面が得られることが確認された。具体的には、ノッカー１０のたたく位置をトナー充填口５０１より６０ｍｍまでの個所にしたときトナー面は１回の打撃で確実に平らな形状になり所定量のトナーをスムーズに充填することができた。また、ノッカー１０のたたく位置をトナー充填口５０１より６０ｍｍより大きく８０ｍｍまでにしたときはトナー面が若干山形の形状を残すものの１回の打撃で所定量のトナーをスムーズに充填することができた。一方、トナー充填口５０１より８０ｍｍ以上離れた位置でノッカー１０を作動させた場合、１回の打撃では山形形状のトナー面を十分に崩すことができず、ノッカーを少なくとも２回以上作動させないと所定量のトナーを充填することができなかった。
【００５７】
さらに、本発明者は、ノッカー１０でトナーカートリッジ５０をたたくときのトナー充填量を所定量の７０％〜９５％とすることにより、トナー充填を再開した後にトナー面が再び山形形状にならず、残トナーをスムーズに充填できることを見出した。すなわち、前記実験により所定量の７０％〜９５％のトナーを充填させた状態でノッカー１０を作動させると、１回の打撃で山形のトナー面を平らにならすことができ、しかもトナー充填を再開した後にトナー面が山形にならずトナー充填をスムーズに行えた。一方、トナー充填量が７０％未満の状態でノッカー１０を作動させた場合は、トナー面を確実に平らにならすことはできるがトナー充填を再開した後再びトナー面が山形の形状となり、再度ノッカー１０を作動させなくてはならなかった。また、所定量の９５％を超えた状態のトナーカートリッジ５０をノッカー１０でたたくと、充填したトナーがトナー充填口５０１よりこぼれてしまい、所定量のトナー充填をスムーズに行う上で支障をきたした。
【００５８】
次に、本発明でいうトナーカートリッジの形態について具体的に説明する。ここで、「トナーカートリッジ」とは、トナーを収容した状態で画像形成装置にそのまま装填し、装填した状態で画像形成装置に直接トナー供給を行うことが可能なトナー収容容器のことをいう。トナーカートリッジの具体的な形態には、たとえば、以下のものがある。
（１）トナーボトル
ボトル形状のトナー収納容器で、画像形成装置にそのまま装填して収納したトナーを供給するタイプである。
（２）現像装置
トナーを収納する収納部の他に、現像ローラ等の現像剤担持体や現像層規制部材等の部品より構成される現像部を有し、画像形成装置への装填が可能なユニットタイプのもので、現像装置とも呼ばれる。
（３）プロセスカートリッジ
トナーを収納する収納部の他に、現像部や感光体ドラム、さらには、クリーニング手段等のトナー画像形成に必要な部品が搭載された一体型のユニットタイプのもので、イメージングカートリッジ等とも呼ばれる。画像形成装置にそのまま装填して使用される。
【００５９】
図４に、上記トナーカートリッジの外観例を示す。すなわち、図４（ａ）はトナーボトルの一例、図４（ｂ）は現像装置の一例、さらに、図４（ｃ）はプロセスカートリッジの一例である。
【００６０】
本発明では、トナーカートリッジの形態を特に限定するものではないが、内部に画像形成使用部品が収納され、かつ、複雑な構造を採ることの多い、図４（ｂ）や（ｃ）に示す様な現像装置やプロセスカートリッジに対するトナー充填で特に効果を発現できる。
【００６１】
また、図５（ａ）に示す様に、トナーカートリッジ５０は、トナー充填口５０１に加えて空気抜き口５０２を設けたものが好ましく、空気抜け口５０２を設けることにより、トナー充填時、トナー充填口５０１からのトナー噴出の発生を防ぐことができる。すなわち、トナー充填時、トナーカートリッジ５０にはトナー粒子とともにトナーのかさ密度の低減に寄与した空気も入ってくる。空気抜け口５０２を設けることにより、空気をトナーカートリッジ外にゆっくり逃すことができるので、トナー充填口からのトナー噴出の発生を抑制することができる。また、空気を逃がしながらトナー充填を行うので、空気がトナー充填を阻害することがなく、スムーズなトナー充填が行える。
【００６２】
次に、本発明に係るトナー充填装置に使用可能なトナーカートリッジの代表的な形態である現像装置とプロセスカートリッジについて説明する。
【００６３】
図５は、前述の実験に関する記載でも述べた様に、本発明の効果を発現するトナー充填が行えるトナーカートリッジの代表的な形態の１つである現像装置の外観図と断面構成図である。図５に示すトナーカートリッジの一形態である現像装置５０は、たとえば、非磁性１成分系トナー（非磁性１成分現像剤）を用いて現像を行うことが可能である。現像装置５０は、たとえば、図５（ａ）に示す様な外観を有するもので、内部に現像ローラ等の部品が配置されるとともに所定量のトナーが収納されてなるものである。現像装置５０は、画像形成装置内の所定位置に装填後、収納されている現像剤を感光体ドラムに供給して現像を行い、所定枚数の画像形成に供されて現像剤がなくなると、装置より取り外し、新しいものに交換される。
【００６４】
現像装置５０は、図示しないモータにより図中反時計回り方向に回転駆動され、画像形成装置に組み込んだ状態で図示しない像担持体に接触または近接する現像ローラ５１と、現像ローラ５１の左側に設けられたバッファ室５２と、バッファ室５２に隣接するホッパ５３とを有する。
【００６５】
現像ローラ５１は、導電性の円柱基体と、基体の外周にシリコーンゴム等の硬度の高い物質を用いて形成した弾性層を有する。
【００６６】
バッファ室５２にはトナー規制部材であるブレード５４が現像ローラ５１に圧接させた状態で配置されている。ブレード５４は、現像ローラ５１上のトナーの帯電量及び付着量を規制するものである。また、現像ローラ５１の回転方向に対してブレード５４の下流側に、現像ローラ５１上のトナー帯電量・付着量の規制を補助するための補助ブレード５５をさらに設けることも可能である。
【００６７】
現像ローラ５１には供給ローラ５６が押圧されている。供給ローラ５６は、図示しないモータにより現像ローラ５１と同一方向（図中反時計回り方向）に回転駆動する。供給ローラ５６は、導電性の円柱基体と基体の外周にウレタンフォームなどで形成された発泡層を有する。
【００６８】
ホッパ５３には一成分現像剤であるトナーＴが収容されている。また、ホッパ５３にはトナーＴを攪拌する回転体２７が設けられている。回転体５７には、フィルム状の搬送羽根が取付けられており、回転体５７の矢印方向への回転によりトナーＴを搬送する。搬送羽根により搬送されたトナーＴは、ホッパ５３とバッファ室５２を隔てる隔壁に設けられた通路５８を介してバッファ室５２に供給される。なお、搬送羽根の形状は、回転体５７の回転に伴い羽根の回転方向前方でトナーＴを搬送しながら撓むとともに、通路５８の左側端部に到達すると真っ直ぐの状態に戻るようになっている。このように羽根はその形状を湾曲状態を経て真っ直ぐに戻るようにすることでトナーＴを通路５８に供給している。
【００６９】
また、通路５８には通路５８を閉鎖する弁５８１が設けられている。この弁はフィルム状の部材で、一端が隔壁の通路５８右側面上側に固定され、トナーＴがホッパ５３から通路５８に供給されると、トナーＴからの押圧力により右側に押されて通路５８を開けるようになっている。その結果、バッファ室５２内にトナーＴが供給される。
【００７０】
また、弁５８１の他端には規制部材５８２が取り付けられている。規制部材５８２と供給ローラ５６は、弁５８１が通路５８を閉鎖した状態でも僅かな隙間を形成する様に配置される。規制部材５８２は、バッファ室５２の底部に溜まるトナー量が過度にならないように調整するもので、現像ローラ５１から供給ローラ５６に回収されたトナーＴがバッファ室５２の底部に多量に落下しないように調整される。
【００７１】
現像装置５０では、画像形成時に現像ローラ５１が矢印方向に回転駆動するとともに供給ローラ５６の回転によりバッファ室５２のトナーが現像ローラ５１上に供給される。現像ローラ５１上に供給されたトナーＴは、ブレード５４、補助ブレード５５により帯電、薄層化された後、像担持体との対向領域に搬送され、像担持体上の静電潜像の現像に供される。現像に使用されなかったトナーは、現像ローラ５１の回転に伴ってバッファ室５２に戻り、供給ローラ５６により現像ローラ５１から掻き取られ回収される。
【００７２】
次に、感光体や現像器等の画像形成に使用される構成要素を内蔵した構造を有するトナーカートリッジであるプロセスカートリッジについて説明する。図６は、プロセスカートリッジ５０が画像形成装置１に着脱自在に装填することが可能なことを示す模式図である。図６（ａ）は、プロセスカートリッジ５０の断面構造を示すもので、プロセスカートリッジ５０は、像担持体であるドラム状の感光体３１、感光体３１の表面を一様に帯電する帯電装置３２、感光体３１の外周面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像部４０、トナー像を記録媒体Ｓに転写した後に感光体３１の外周面に残量したトナーを回収するクリーニング装置３３等により構成される。
【００７３】
現像部４０内には図示していないが、本発明に係るトナー充填方法によりトナーが充填されている。また、現像部４０内には、時計回りに回転して感光体３１と接触または近接する現像ローラ５１、現像ローラ５１にトナーを供給する供給ローラ５６、現像ローラ５１上にコートされたトナー層の厚みを規制しつつ摩擦によりトナーを帯電させるブレード５４、現像部４０内のトナー粒子を撹拌しつつ供給ローラ５６に向けて搬送する回転部材５７を有する。
【００７４】
図６（ａ）に示すプロセスカートリッジ５０は、図６（ｂ）に示す様に、画像形成装置であるカラープリンタ１の装置本体２内に装填される。図中、装置本体２内にはプロセスカートリッジ５０が４個装填されているが、これは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色トナーが充填されたプロセスカートリッジを装填するものである。
【００７５】
図６（ｂ）のカラープリンタ１は、光書込装置７（７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ）より各色の画像情報に応じて感光体３１が露光され、感光体３１の外周面に静電潜像が形成される。この静電潜像に対して現像部４０からトナーが供給され、静電潜像がトナー像として可視化される。トナー画像の形成とタイミングを図って搬送ベルト４に吸着された記録媒体Ｓが収納部６より搬送され、転写ローラ５の作用により感光体３１上のトナー像が記録媒体Ｓ上に次々と転写される。トナー像が転写された記録媒体Ｓは定着装置８に搬送されてトナー画像が定着され、定着の終了した記録媒体Ｓは装置本体２の上面部に形成されている排紙トレイ１４上に排紙される。
【００７６】
また、図６（ｃ）に示す様に、プロセスカートリッジ５０は、搬送ベルト４を開放位置へ回動させた後に、装置本体２外へ取り出し可能に装填されている。図６（ｃ）では、黒色トナーを充填したプロセスカートリッジ５０Ｋとイエロートナーを充填したプロセスカートリッジ５０Ｙを装置本体２の外へ取り外した状態を示している。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】トナー充填装置の全体構成図である。
【図２】トナー充填装置制御部の構成を示すブロック図である。
【図３】制御手段によるトナー充填装置の作動制御の一例を示すフローチャートである。
【図４】トナーカートリッジの外観例を示す模式図である。
【図５】現像装置の外観図と断面構成図である。
【図６】画像形成装置に装填可能なプロセスカートリッジを示す模式図である。
【符号の説明】
【００７８】
Ａ  トナー充填装置
Ａ１  駆動部
Ａ２  オーガ手段
Ａ３  ホッパ
Ａ４  トナー供給部
Ａ４１  供給管
Ａ４３  排出開口部
Ａ５  トナーカートリッジ配置部
１０  ノッカー（打撃手段）
２０  制御装置（制御手段）
２１  ＣＰＵ
２２  メモリ
２２１  トナー充填実行プログラム
３０  充填トナー検知センサ（検知手段）
５０  トナーカートリッジ（トナーボトル、現像装置、プロセスカートリッジ）
【図１】
2009286420.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2009286420.tif 000007
【図６】
2009286420.tif 000008