JP2004325772A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー充填に要する時間が従来に比較して更に減少し、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た画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像容器にトナー収納容器２５からトナーを補給して画像形成が可能な状態にする初期化モードと、画像形成が可能な状態において前記現像容器にトナー収納容器２５からトナーを補給する標準モードとを切替えるモード切替え制御手段を含み、前記初期化モード時におけるトナー補給量は前記標準モード時のトナー補給量よりも大きく設定されており、前記初期化モード時においては、上流側経路１１内の搬送トナーの一部が隔壁手段１０を通過して、直接、下流側経路１２に移動することを特徴とした画像形成装置。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、像担持手段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手段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、像担持手段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。
前記画像形成装置は、像担持手段に加えて、像担持手段上に静電潜像を形成するための静電潜像形成手段、像担持手段上の静電潜像をトナー像に現像するための現像手段、像担持手段上のトナー像をシート部材上に転写するための転写手段、像担持手段上のトナー像をシート部材上に転写した後に像担持手段上に残留するトナーを像担持手段上から除去するためのクリーニング手段を備える（クリーニング手段については省略される場合がある）。
【０００３】
現像手段には、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。
【０００４】
一成分現像方式では、例えば、現像手段や像担持手段（例えば感光体ドラム）、クリーニング手段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。
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容器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が増加している。このような補給方式ではトナー容器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。
【０００５】
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搬送・攪拌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、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、現像剤設置モードを選択した場合に、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ＯＮ（例えば２秒）、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制御が開示されている。
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記公報に記載の制御では、ホッパー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、現像装置内部の現像ローラにまで到達する時間はそれほど減少されず、更なるトナー充填の高速化は困難であった。
特に、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、現像ローラから離れた上流側搬送経路に補給されたトナーが、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ていた。
【０００７】
本発明の目的は、上記課題を解決し、トナー充填に要する時間が更に減少し、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た画像形成装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、像担持手段と、前記像担持手段上に静電潜像を形成するための静電潜像形成手段と、前記像担持手段上の静電潜像をトナー像に現像するための現像手段と、前記像担持手段上のトナー像をシート部材上に転写するための転写手段とを少なくとも備え、前記現像手段は、トナーを収容する現像容器と、前記現像容器内のトナーを前記像担持手段上に適用するための現像適用手段と、前記現像容器内に配設された搬送・攪拌手段とを備え、前記現像容器内には幅方向に並列して延在する上流側経路と下流側経路とから成る循環経路が隔壁手段により規定されており、前記上流側経路と前記下流側経路とは幅方向両端において相互に連通された連通部を備えており、前記搬送・攪拌手段は前記上流側経路に配設された上流側搬送・攪拌機構と、前記下流側経路に配設された下流側搬送・攪拌機構とを含み、前記現像適用手段は前記下流側経路に沿って幅方向に延びる現像ローラを含み、前記下流側経路に存在するトナーを前記現像ローラの周表面に汲み上げて前記像担持手段に適用する、画像形成装置において、前記上流側経路の上方にはトナー補給口が設けられ、前記現像容器に対して着脱自在に装着され前記トナー補給口に対向する位置にトナー落下口を有し、前記トナー落下口にトナーを搬送するトナー補給手段を備えた補給トナーを収納するトナー収納容器を備え、前記現像容器に前記トナー収納容器からトナーを補給して画像形成が可能な状態にする初期化モードと、画像形成が可能な状態において前記現像容器に前記トナー収納容器からトナーを補給する標準モードとを切替えるモード切替え制御手段を含み、前記初期化モード時におけるトナー補給量は前記標準モード時のトナー補給量よりも大きく設定されており、前記初期化モード時においては、前記上流側経路内の搬送トナーの一部が前記隔壁手段を通過して前記下流側経路に移動し、前記標準モード時においては、前記上流側経路内の全ての搬送トナーが前記隔壁手段を通過することなく、前記上流側経路と前記下流側経路との幅方向両端の連通部により循環して搬送されることを特徴とする。
【０００９】
好適には、前記画像形成装置の隔壁手段には、開口部または切欠き部が形成されており、前記初期化モード時におけるトナー補給量は前記標準モード時のトナー補給量よりも大きく設定されており、前記初期化モード時においては、前記上流側経路内の搬送トナーの一部が前記隔壁手段の開口部または切欠き部を通過して前記下流側経路に移動し、前記標準モード時においては、前記上流側経路内の全ての搬送トナーが前記隔壁手段の開口部または切欠き部を通過することなく、前記上流側経路と前記下流側経路との幅方向両端の連通部により循環して搬送されることを特徴とする。
【００１０】
【本発明の作用】
本発明によれば、画像形成装置あるいは現像装置のみを新たに設置する、いわゆる初期化モード時におけるトナー補給量が、画像形成が繰返し行われる標準モード時のトナー補給量よりも大きく設定されており、且つ、前記初期化モード時においては、上流側経路内の搬送トナーの一部が隔壁手段を通過して下流側経路に移動し、前記標準モード時においては、前記上流側経路内の全ての搬送トナーが前記隔壁手段を通過することなく、前記上流側経路と前記下流側経路との幅方向両端の連通部により循環して搬送される。
初期化モード時においては、前記上流側経路内のトナーの一部が隔壁手段を乗越えて前記下流側経路に移動するため、現像装置内部の現像ローラ付近へのトナー充填時間を減少することができ、現像装置の設置時間を著しく短縮することができる。
【００１１】
好適には、前記隔壁手段には開口部または切欠き部が形成されており、前記初期化モード時においては、前記上流側経路内の搬送トナーの一部が前記隔壁手段の開口部または切欠き部を通過して前記下流側経路に移動するため、トナー補給量が多い場合、上流側経路内のトナーは容易に下流側経路に確実に移動することができ、更にトナー充填時間を減少することができる。
【００１２】
【実施例】
本発明は一成分現像手段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、トナーが大量補給されても、攪拌機構等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。
一例として、本発明の画像形成装置の概略断面図を図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手段としての感光体ドラム２を有する。図示しないコロナ放電器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で示す現像手段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図示しないシート部材に転写される。この際には、普通紙のようなシート部材の裏面に図示しない転写ローラから転写放電電流が施される。そして、図示しないクリーニング手段の作用によって、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、前記クリーニング手段が省略されることがある。
【００１３】
一例として、本発明の画像形成装置が有する一成分現像装置の概略平面図及び概略断面図を図２に示す。図１と共に図２を参照して説明すると、現像手段３は現像容器４を有する。この現像容器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隔壁手段である分離壁１０が一体に形成されており、現像容器４内の空間が分離壁１０によって上流側経路１１と下流側経路１２とに区画されている。
【００１４】
本実施例では、分離壁１０には切欠き部が形成されており、分離壁上底５０と分離壁下底５１が交互に構成されている。分離壁上底５０と分離壁下底５１の間隔は、例えば分離壁下底５１の長さが分離壁上底５０の長さより長く設定されていても良いしその反対であっても良く、トナーの補給量等に応じて適宣設定される。また、分離壁上底５０及び分離壁下底５１の前記底壁５から鉛直上方に突出する高さについてもトナーの補給量等に応じて適宣設定される。
本実施例では分離壁１０には切欠き部が形成されているが、他の実施例として、図３に示すような開口部が形成されていても良い。開口部の形状、大きさ、位置は特に限定されず四角形や円形であっても良く、トナーの補給量等に応じて適宣設定される。
【００１５】
上流側経路１１には上流側搬送・攪拌機構１３が配設され、下流側経路１２には下流側搬送・攪拌機構１４が配設されている。搬送・攪拌機構は、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螺旋羽根とから構成されている。
【００１６】
現像容器４には現像適用手段１５も配設されている。この現像適用手段１５は、下流側搬送・攪拌機構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。現像容器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、現像剤適用手段１５の現像ローラ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。現像容器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。
【００１７】
現像容器４内には、一成分トナー１９が収容されている。本発明においては、通常画像形成時（標準モード時）のトナー補給量に比べて、トナー補給量が多い場合（初期化モード時）に、搬送トナーの一部が前記分離壁下底５１を通過して乗越え、通常画像形成時（標準モード時）は搬送トナーの全てが前記分離壁下底５１を通過することがない。
通常画像形成時（標準モード時）時においては、上流側搬送・攪拌機構１３の作用によって攪拌されながら上流側経路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、第一連通部５２において矢印２１で示すように上流側経路１１の他端部から下流側経路１２の他端部に移送される。下流側経路１２においては、下流側搬送・攪拌機構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、そして第ニ連通部５３において矢印２３で示すように下流側経路１２の一端部から上流側経路１１の一端部に移送する。このようにして、一成分トナー１９は、分離壁１０を通過することなく上流側経路１１及び下流側経路１２を通して循環する。
一方、通常画像形成時（標準モード時）のトナー補給量に比べて、トナー補給量が多い場合（初期化モード時）には、前記一成分トナー１９は上流側搬送・攪拌機構１３の作用によって攪拌されながら上流側経路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るとともに、前記一成分トナー１９の一部は、矢印５４、５５、５６で示されるように前記分離壁下底５１を通過して上流側経路１１から下流側経路１２に移動し、短時間で下流側経路１２にトナーが搬送される。
本実施例においては、分離壁１０に切欠き部が形成されている例を示したが、前述のように開口部が形成されていても良いし、また、切欠き部や開口部が形成されていない分離壁１０を搬送トナーが乗越えるような構成としても良い。
【００１８】
現像剤適用手段１５の現像ローラ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上の静電潜像に適用し、感光体ドラム２上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。
画像形成の繰返しにより、一成分トナー１９が消費され、現像容器４に着脱自在に設置されたトナー収納容器２５からトナー補給手段であるトナー補給ローラ２６が回転することによって現像容器４内に補給トナー２７が補給される。トナー現像容器４の上壁９にはトナー補給口２８が、トナー補給口２８に対向する位置にはトナー落下口２９がトナー収納容器２５に形成されており、補給トナー２７はトナー落下口２９からトナー補給口２８を通過して上流側経路１１に補給される。
【００１９】
本発明の画像形成装置に配設されている制御関連要素の一部を示すブロック図を図３に示す。本発明の画像形成装置は、現像容器４にトナー収納容器２５からトナーを補給して画像形成が可能な状態にする初期化モード４２と、画像形成が可能な状態において現像容器４にトナー収納容器２５からトナーを補給する標準モード４３とを切替えるモード切替え制御手段４１をトナー補給制御手段４０に備える。
初期化モード４２とは、画像形成装置を新たに設置した場合や、現像装置に不具合が発生した等の理由により、現像装置のみを新たに交換した場合に、現像容器４にトナーを補給して画像形成が可能な状態にするモードである。また、標準モード４３とは上述のように画像形成の繰返しにより現像容器４中のトナーが消費された場合にトナーを補給するモードである。
本発明の画像形成装置では、初期化モード時におけるトナー補給量が、標準モード時のトナー補給量よりも大きく設定されている。例えば、トナー補給ローラ２６を連続駆動させることによりトナー補給量を大きく設定することができる。
【００２０】
本発明の画像形成装置におけるトナー補給制御方法の一実施例について、図４に示す制御関連ブロック図と図５に示すフローチャートを用いて説明する。例えば、新たに画像形成装置を設置する場合に、サービスマンが一般ユーザーには知られていないシュミレーション番号を画像形成装置操作部の操作ハードキーで入力する。操作液晶パネル上には、例えば、「現像バイアス設定」、「露光量設定」、「現像剤初期化モード設定」等の各種設定の操作ソフトキーが表示される。サービスマンが「現像剤初期化モード設定」のソフトキーを押すと、ソフトキーの表示領域部分が白色から黒色に反転表示され、ステップＮ−１（図５）で示される初期化モードが開始される。
ステップＮ−２（図５）において、搬送・攪拌機構駆動制御手段４４（図４）、トナー補給ローラ駆動制御手段４５（図４）により、搬送・攪拌機構１３、１４の駆動とトナー補給ローラ２６の連続駆動が開始される。
この時、搬送・攪拌機構駆動制御手段４４（図４）により搬送・攪拌機構１３、１４の駆動速度は標準モード時の駆動速度よりも大きく設定されることが好ましい。例えば、初期化モード時及び標準モード時の搬送・攪拌機構１３、１４の駆動速度は、初期化モード時においては分離壁低部５１を搬送トナーの一部が通過するように設定されており（７５ｒｐｍ）、標準モード時においては、分離壁低部５１を全てのトナーが通過しないように設定されている（３０ｒｐｍ）。
【００２１】
ステップＮ−３（図５）においては、搬送・攪拌機構駆動時間計測制御手段４７（図４）により、搬送・攪拌機構１３、１４が駆動開始してから所定時間が経過したかどうかを判断する。例えば前記所定時間は１８０秒であり、１８０秒経過した場合にはステップＮ−４（図５）に移り、搬送・攪拌機構駆動制御手段４４（図４）により搬送・攪拌機構１３、１４の駆動速度を標準化モード時の駆動速度に減少させ、トナー補給ローラ駆動制御手段４５（図４）により連続駆動していたトナー補給ローラ２６を断続的に駆動させトナー搬送量を一定に保つようにする。
本実施例では、ステップＮ−３（図５）を搬送・攪拌機構１３、１４が駆動開始してからの所定時間が経過したかどうかを判断基準にしたが、上流側経路１１側の後壁６にトナー量検出センサ３０（図１）のようなトナー量検出手段を設け、更に搬送・攪拌機構駆動時間計測手段４７（図４）の代わりに、所定トナー量に対するトナー量検出センサ３０の出力電圧を計測するトナー量検出電圧計測手段を設け、画像形成可能な状態のトナー量に達したかどうかを判断基準にしても良い。
【００２２】
ステップＮ−５（図５）においては、搬送・攪拌機構駆動時間計測制御手段４７（図４）により、標準化モード時の駆動速度で搬送・攪拌機構１３、１４が駆動開始してから所定時間が経過したかどうかを判断する。トナーの帯電量を安定化させるために、例えば前記所定時間は１８０秒であり、１８０秒経過した場合にはステップＮ−６（図５）に移り、搬送・攪拌機構駆動制御手段４４（図５）、トナー補給ローラ駆動制御手段４５（図４）により、搬送・攪拌機構１３、１４とトナー補給ローラ２６の駆動を停止させ、ステップＮ−７（図５）において初期化モードが終了する。
初期化モードが終了した時点で、操作液晶パネル上の「現像剤初期化モード設定」のソフトキー表示領域部分が黒色から元の白色表示に戻り、初期化モードが終了した旨をサービスマンに知らせる。
【００２３】
初期化モードが終了して、ステップＮ−８（図５）において画像形成装置の操作部上の「コピースタートボタン」が押され画像形成信号が送られた時に、ステップＮ−９（図４）においてモード切替え手段４１（図４）により自動的に標準モードに設定され、ステップＮ−１０（図５）において、搬送・攪拌機構駆動制御手段４４（図４）、トナー補給ローラ駆動制御手段４５（図４）により、搬送・攪拌機構１３、１４とトナー補給ローラ２６の駆動が開始される。この時、搬送・攪拌機構１３、１４の駆動速度は標準モード時の駆動速度に設定され、トナー補給ローラ２６は断続的に駆動させられ、通常の画像形成動作が行われる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の画像形成装置によれば、現像装置にトナーが充填され画像形成が可能になるまでに要する時間が従来に比較して更に減少し、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を著しく短縮させることができる。
【００２５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の主要部断面概略図を示す。
【図２】本発明の画像形成装置における現像手段の主要部平面概略図及び断面概略図を示す。
【図３】図２に示す現像手段の分離壁（隔壁手段）の他形状を示す概略断面図を示す。
【図４】本発明の画像形成装置に配設されているトナー補給制御関連要素のブロック図を示す。
【図５】本発明の画像形成装置におけるトナー補給制御関連のフローチャート図を示す。
【符号の説明】
２：感光体ドラム
３：現像手段
４：現像容器
１１：上流側搬送経路
１２：下流側搬送経路
１３：上流側搬送・攪拌機構
１４：下流側搬送・攪拌機構
１５：現像剤適用手段
１６：現像ローラ
１８：トナー規制部材
１９：一成分トナー
２５：トナー収納容器
２６：トナー補給ローラ
２７：補給トナー
２８：トナー補給口
２９：トナー落下口
３０：トナー濃度センサ

Claims (3)

1. 像担持手段と、前記像担持手段上に静電潜像を形成するための静電潜像形成手段と、前記像担持手段上の静電潜像をトナー像に現像するための現像手段と、前記像担持手段上のトナー像をシート部材上に転写するための転写手段とを少なくとも備え、
   前記現像手段は、トナーを収容する現像容器と、前記現像容器内のトナーを前記像担持手段上に適用するための現像適用手段と、前記現像容器内に配設された搬送・攪拌手段とを備え、
   前記現像容器内には幅方向に並列して延在する上流側経路と下流側経路とから成る循環経路が隔壁手段により規定されており、
   前記上流側経路と前記下流側経路とは幅方向両端において相互に連通された連通部を備えており、
   前記搬送・攪拌手段は前記上流側経路に配設された上流側搬送・攪拌機構と、前記下流側経路に配設された下流側搬送・攪拌機構とを含み、
   前記現像適用手段は前記下流側経路に沿って幅方向に延びる現像ローラを含み、前記下流側経路に存在するトナーを前記現像ローラの周表面に汲み上げて前記像担持手段に適用する、画像形成装置において、
   前記上流側経路の上方にはトナー補給口が設けられ、前記現像容器に対して着脱自在に装着されていて、前記トナー補給口に対向する位置にトナー落下口を有し、前記トナー落下口にトナーを搬送するトナー補給手段を備えた補給トナーを収納するトナー収納容器を備え、
   前記現像容器に前記トナー収納容器からトナーを補給して画像形成が可能な状態にする初期化モードと、
   画像形成が可能な状態において前記現像容器に前記トナー収納容器からトナーを補給する標準モードとを切替えるモード切替え制御手段を含み、
   前記初期化モード時におけるトナー補給量は前記標準モード時のトナー補給量よりも大きく設定されており、
   前記初期化モード時においては、前記上流側経路内の搬送トナーの一部が前記隔壁手段を通過して前記下流側経路に移動し、
   前記標準モード時においては、前記上流側経路内の全ての搬送トナーが前記隔壁手段を通過することなく、前記上流側経路と前記下流側経路との幅方向両端の連通部により循環して搬送されることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記隔壁手段には、開口部または切欠き部が形成されており、
   前記初期化モード時においては、前記上流側経路内の搬送トナーの一部が前記隔壁手段の開口部または切欠き部を通過して前記下流側経路に移動し、
   前記標準モード時においては、前記上流側経路内の全ての搬送トナーが前記隔壁手段の開口部または切欠き部を通過することなく、前記上流側経路と前記下流側経路との幅方向両端の連通部により循環して搬送されることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記現像手段は一成分現像方式であることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。

Images