JP2006085202A - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】収容されているトナーの残留を殆ど完全に防止すると共に、このための構成を間単なものとすることができるトナー補給構造を備えた現像装置を得る。
【解決手段】潜像担持体上の潜像に対してトナーを供給して可視像処理する現像装置において、内部に未使用トナーを収容しているトナーホッパー３と、上記現像装置１本体と上記トナーホッパー３との連通位置に設けられていて、上記トナーホッパー３を設置可能なトナーホッパーセッティング部４とを備え、上記ナーホッパーセッティング部４には振動装置５が設けられていることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、静電潜像の可視像処理に用いられる現像装置およびこれを用いた画像形成装置に関する。

電子写真複写方式を適用可能な複写機、ファクシミリ装置あるいはプリンタなどの画像形成装置においては、感光体などの像担持体上に形成された静電潜像に対し、現像剤として用いられるトナー（以下、トナーという）を供給して静電潜像を可視像処理する現像工程が実行されている。

現像工程に用いられる現像装置の構成としては、例えば、現像槽内で像担持体に対峙し、表面に担持したトナーを像担持体に供給する現像スリーブと、現像槽の適所に設置されて内部に未使用トナーを収容しているトナー補給部とを主要部として備えた構成がある。

現像装置では、像担持体上の静電潜像の静電引力によって現像スリーブに担持されているトナーを静電吸着させることで静電潜像の可視像処理、いわゆる、現像が行われるようになっているが、現像槽内でのトナーの量が不足してくると、トナー補給部からトナーを補給するようになっている。

トナー補給部は、例えば、内部に未使用トナーを収容し、開口を下向きにして設置されているボトルあるいはホッパー等の容器を備え、その開口部に設けられている補給部材の駆動によって必要量が現像槽内に補給されるようになった構造が用いられることがある。

ところで、トナー補給部に収容されているトナーは、粒子間の付着力が比較的強く、ボトルやホッパーなどの容器内で凝固しやすいものであり、凝固した場合には、ボトルやホッパー内で一部が剥落するだけでその他のものがブリッジ状に残ってしまい、全てのトナーを補給できなくなることがある。

また、仮にボトルやホッパー内で滑落した場合でも、凝固したトナーが現像槽内に導入されてしまったり、あるいは、排出開口で詰まってしまうこともある。

そこで、このような不具合を解消するために、ボトルやホッパーから排出されたトナーを加振して突き崩すことにより一様分散させて現像槽内に供給する構成（例えば、特許文献１）、あるいは、ボトルを脈動回転させて内部に配置した攪拌部材によって収容されているトナーを崩すようにした構成（例えば、特許文献２）が提案されている。

特開平６−２２２６７２号公報 実開平６−６９９６１号公報

しかし、前者の構成ではボトルやホッパー内に収容されているトナーの凝固をなくすことができず、また、後者の構成では、ボトル内への攪拌部材の設置や回転制御などの特別な構成が必要となるという新たな問題があった。

本発明の目的は、上記従来の現像装置、特にトナー補給構造における問題に鑑み、収容されているトナーが残留してしまうのを防止すると共に、このための構成を簡単なものとすることができるとともにメンテナンスコストを低減できるトナー補給構造を備えた現像装置およびこれを用いた画像形成装置を提供することにある。

この目的を達成するため、請求項１記載の発明は、潜像担持体上の潜像に対してトナーを供給して可視像処理する現像装置において、内部に未使用トナーを収容しているトナーホッパーと、上記現像装置に装備されている現像槽と上記トナーホッパーとの連通位置に設けられていて、上記トナーホッパーを設置可能なトナーホッパーセッティング部とを備え、上記トナーホッパーセッティング部には振動装置が設けられていることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の現像装置において、上記振動装置は、モータとそのモータの回転軸に有する偏心部とで構成されていることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の現像装置において、上記モータは、トナーホッパーセッティング部壁面に固定され、上記偏心部は、上記モータの外形部よりも小さい形状とされていることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の現像装置において、上記振動装置は、上記トナーホッパーセッティング部の壁部に設けられている圧電素子で構成されていることを特徴としている。

請求項５記載の発明は、請求項１記載の現像装置において、上記振動装置は、上記トナーホッパーセッティング部の壁部に複数設けられていることを特徴としている。

請求項６記載の発明は、請求項１、２、４および５のうちの一つに記載の現像装置において、上記振動装置による加振周波数をｆｍとし、トナーホッパーセッティング部の固有振動数をｆｓとした場合、
（ｆｍ／√２）＜ｆｓ＜√２・ｆｍ
の関係に設定されていることを特徴としている。

請求項７記載の発明は、請求項１、２、４および５のうちの一つに記載の現像装置において、上記振動装置による加振周波数をｆｍとし、トナーホッパーの固有振動数をｆｈとした場合、
（ｆｍ／√２）＜ｆｈ＜√２・ｆｍ
の関係に設定されていることを特徴としている。

請求項８記載の発明は、請求項７記載の現像装置において、上記加振周波数ｆｍは、変更可能であることを特徴としている。

請求項９記載の発明は、請求項１乃至８のうちの一つに記載の現像装置を用いる画像形成装置であって、上記潜像担持体上に形成されている基準濃度パターン画像の濃度が所定濃度以下に達したときに、トナーホッパーが挿脱可能に支持されているトナーホッパーセッティング部に設けられている振動装置を駆動して上記トナーホッパーを共振させ、トナーホッパー内のトナーを流動させて上記潜像担持体に向け供給可能にすることを特徴としている。

請求項１０記載の発明は、請求項１乃至８のうちの一つに記載の現像装置を用いる画像形成装置であって、上記現像装置は、上記潜像担持体上に形成される色毎の静電潜像に対応して複数設けられていることを特徴としている。

請求項１１記載の発明は、請求項１乃至８のうちの一つに記載の現像装置を用いる画像形成装置であって、上記現像装置は、画像形成装置本体の上部に設けられた蓋によって開閉可能な開口部内に配置され、その開口部には上記現像装置に対して着脱可能なトナー補給用供給手段が挿脱されることを特徴としている。

請求項１２記載の発明は、請求項１乃至８のうちの一つに記載の現像装置を用いる画像形成装置において、上記振動装置は縦振動を起振可能であることを特徴としている。

請求項１３記載の発明は、請求項１乃至８のうちの一つに記載の現像装置を用いる画像形成装置において、上記振動装置は、画像形成時以外の時に起振可能であることを特徴としている。

請求項１４記載の発明は、請求項１０記載の画像形成装置において、上記現像装置は、各色同士で上記振動装置の振動が伝搬しない構成とされていることを特徴としている。

請求項１５記載の発明は、請求項１０記載の画像形成装置において、上記現像装置は、上記振動装置の加振強度が色毎に変更可能であることを特徴としている。

請求項１６記載の発明は、請求項１１記載の画像形成装置において、上記ホッパーは、各現像装置同士で略角形状で一端が錘部とされ手その先端部に開口部が形成された同一形状とされ、開口部には収容されているトナーの供給量を制御するトナー供給制御手段が設けられていることを特徴としている。

請求項１７記載の発明は、請求項１６記載の画像形成装置において、上記トナー供給制御手段は、５０〜５００（μ）のメッシュサイズを有するメッシュ材で構成されていることを特徴としている。

請求項１８記載の発明は、請求項１乃至８のうちの一つに記載の現像装置を用いる画像形成装置において、上記ホッパーは、収容されているトナーを外部から視認可能な構成とされていることを特徴としている。

請求項１９記載の発明は、請求項１１記載の画像形成装置において、上記ホッパーは、上記開口部を開閉可能なキャップが設けられ、キャップを取り除くことでトナーの再充填を許容することを特徴としている。

請求項１記載の発明によれば、トナーホッパーセッティング部に振動装置を設けることにより、トナー排出口ではなく、これに支持されるトナーホッパー全体に対して振動を与えるようにしてトナーホッパー内に収容されているトナー同士を振動させることができるので、トナーホッパーの内部全域に亘ってトナーの流動性を得ることができる。これにより、トナーホッパー内においてトナー排出口以外の箇所で凝固しているトナーがブリッジ状に残ってしまうようなことを完全に防止することが可能になる。しかも、トナーホッパーセッティング部に対して振動装置を設けているので、トナーホッパーを交換する際にも容易に交換することができ、交換されたトナーホッパーに対して一々振動装置を設置するような面倒な作業が必要なくなることで、間単な構成によりトナーの排出性の向上および目詰まり防止を確実に行わせることができる。

請求項２および３記載の発明によれば、振動装置として、モータの回転軸に設けられた偏心部を用い、さらに、その偏心部がモータの外形部よりも小形とされていることにより、偏心部によってトナーホッパーセッティング部を直接殴打するのでなく、遠心力による振動を生起させることができるので、低騒音でしかも比較的低周波数の振動を生起させることによってトナーの突き固めを防止しながらトナーの流動性を確保することが可能になる。

請求項４記載の発明によれば、振動装置として、積層可能な圧電素子を用いることにより、圧電素子の積層数を適宜選択することで振動装置を小型化することが可能になり、しかも、加振力や変位量は印加電圧の制御によって設定可能であるので、最も効率のよいトナーの流動性が得られる状態を容易に設定することが可能になる。

請求項５記載の発明によれば、複数の振動装置を設けることにより、トナーホッパー全域に亘って均一な振動を生起させることができるので、トナーホッパー内のトナーが殆ど全て振動を受けて流動性を向上され、残留トナーの発生をなくすことが可能になる。

請求項６および７記載の発明によれば、トナーホッパーセッティング部あるいはトナーホッパーが共振するので、振動装置での出力を少なくしても効率よくトナーの流動性を確保することができ、省エネルギーを可能にすることができる。

請求項８記載の発明によれば、トナーの残量に応じて変化するトナーホッパーの質量変化に対応して振動装置での加振周波数を変更することができるので、振動装置での出力を低減してもトナーホッパーを効率よく共振させることができ、これによって効率よくトナーの流動性を確保することが可能になる。

請求項９記載の発明によれば、像担持体上の基準濃度パターンの濃度が所定値以下に達した際にトナーホッパーセッティング部に設けた振動装置が駆動されてトナーホッパーが共振するので、トナーの流動性が保証されてトナーの搬送性を向上させるとともに均一分散を可能にできる。これにより、感光体上で現像される画像の濃度ムラの発生を防止することができるとともに、濃度ムラの発生防止を省エネルギーで済ませることができ、しかも低騒音が得られるという環境面で
の悪影響を排除することが可能になる。

請求項１０、１１、１６、１８および１９記載の発明によれば、複数の現像装置を用いて画像形成を行う場合に、各現像装置毎でトナー補給を行うことができ、しかも、トナー補給に用いられるトナーホッパーが各現像装置同士で共通して用いることができるとともに、トナーホッパー毎にトナーの消費量の確認および補充が可能であるので、トナー補給部に用いられる部材のリサイクル性を高めて複数の現像装置を用いる場合のメンテナンスコストを低減することができる。

請求項１２記載の発明によれば、振動装置の振動モードを縦振動とすることにより、塊状となっていたトナーが粒子状態に分離した際の滑落を容易化して連続的な排出が可能となるので、迅速なトナー補給ができる。

請求項１３および１４記載の発明によれば、振動装置の起振が画像形成時以外の時に行われ、しかも、現像装置同士で振動が伝搬しない構成とされているので、不用意に振動が伝搬した際の画像形成に悪影響が生じるのを未然に防止することができる。特に、複数の現像装置を用いるカラー画像形成時には、中間転写体への重畳転写が感光体から行われる関係上、振動による転写位置のずれなどが発生しないようにして画像品質を低下させないようにすることができる。

請求項１５記載の発明によれば、振動装置の加振強度を色毎に変更できることにより、補給量が多い色のトナーの補給時間を短くして補給を迅速化することができる。

請求項１７記載の発明によれば、メッシュサイズを規定したトナー供給制御手段を用いることにより、塊状のトナーを堰止め、塊状から分離されて相互に付着していない状態のトナー粒子のみを通過させて排出させることができるので、排出されて補給されるトナーが均一分散され易くなり、現像装置から感光体に供給されるトナーの分散濃度を均一化して画像品質の低下を防止することができる。

以下、図示実施例により本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、本発明実施例による現像装置の原理構成を説明するための模式図である。
図１において現像装置１は、現像スリーブや攪拌羽根を内装している現像槽２とトナーホッパー３とを備えている。

現像槽２内の現像スリーブは詳細を図示しないが、磁気ブラシを形成可能な回転スリーブで構成され、また攪拌羽根は現像槽内のトナーを攪拌して摩擦帯電させる構成を備えた周知構造のものが用いられている。
トナーホッパー３は、現像槽２の適所に設けられているトナーホッパーセッティング部４に対して挿脱可能に設けられており、交換できるようになっている。

トナーホッパーセッティング部４は、現像槽２とトナーホッパー３との連通位置に設けられており、その位置でトナーホッパー３を挿脱可能に設置できるようになっている。
トナーホッパーセッティング部４には、その外壁面に振動装置５が設けられている。
振動装置５は、図示しない濃度センサからの信号により振動開始時期および振動持続時間を制御されるようになっており、振動した場合には、トナーホッパーセッティング部４の外壁を振動させることでその振動をトナーホッパー３に伝播させるようになっている。本実施例では、濃度センサにより感光体上に形成される基準濃度パターンの濃度が基準値以下に達したことが検出された場合にその濃度が基準値に達するまでの間、振動装置５が作動される。

本実施例は以上のような構成であるから、トナーホッパーセッティング部４に未使用トナーを収容したトナーホッパー３が挿嵌される。

濃度センサによって感光体上に形成されている基準濃度パターンの濃度が低下したことが検出されると振動装置５が作動を開始され、トナーホッパーセッティング部４の外壁が振動する。
トナーホッパーセッティング部４の外壁が振動すると、その振動がトナーホッパー３に伝播される。
トナーホッパー３に振動が伝播されると、トナーホッパー３自体も振動し、内部に収容されているトナーが加振されて突き崩され、トナー粒子同士の付着力の影響が及ばない間隔に広げられるので、トナーはトナーホッパー３の排出開口に向け流動することができる。

図２および図３は、上述した振動装置５の非作動時および作動時でのトナーの状態を説明するための模式図であり、図２に示すように、トナーホッパーセッティング部４に対して振動装置５からの振動が伝えられない場合には、トナーホッパー３の内部に収容されているトナーＴは、粒子間の付着力の影響で凝固した状態にあり、トナー排出口に向け滑落しにくい状態にある。

しかし、図３に示すように、振動装置５が作動すると、トナーホッパーセッティング部４を介したトナーホッパー３の振動（便宜上、振動波を表示する）により、トナーＴの粒子同士が振動し、粒子間隔が広がることにより粒子相互の位置が変化することになり、これによって、いわゆる、滑落できる状態となり流動性が生起される。また、振動により粒子同士がふるい落とされる状態となるので、トナーは、トナー排出口において目詰まりすることなくトナー排出口から流れ出る。

以上のような実施例によれば、トナー排出口を対象としてではなく、トナーホッパー３全体に対して振動を与えるようにしてトナーホッパー３内に収容されているトナー同士を振動させるようにしているので、トナーホッパー３の内部全域に亘ってトナーの流動性を得ることができ、これにより、トナーホッパー３内においてトナー排出口以外の箇所で凝固しているトナーがブリッジ状に残ってしまうようなことを完全に防止することができる。

トナーホッパー３内全域での振動を促すためには、トナーホッパー３内にモータなどの振動装置を配置することも考えられるが、このような構成とした場合には、モータがトナーによって目詰まりを起こし易くなり、最悪の場合には振動させることができなくなる。これに対して本実施例では、トナーホッパーセッティング部４の外壁面に振動装置を設けているので、かような問題が一切生じない。しかも、トナーホッパー３に対してではなくトナーホッパーセッティング部４に
対して振動装置５を設けているので、トナーホッパー３を交換する際にも容易に交換することができ、さらには、交換されたトナーホッパー３に対して一々振動装置を設置するような面倒な作業が必要なくなる。

また、振動装置５が感光体上に形成されている基準濃度パターンの濃度変化、特に濃度低下に応じて駆動されると、トナー粒子同士の付着を解消した状態が得られるので、いわゆる、ブロック化したトナーがそのまま補給されるような事態がなくされ、感光体に対して均一分散した状態で新たなトナーを供給することが可能になり、感光体上での濃度ムラをなくすことが可能になる。

次に、上記振動装置の構成について説明する。
図４は振動装置５として、モータ５Ａを用いた場合を示しており、同図においてモータ５Ａは、携帯電話などに用いられるような小型のモータで構成され、回転軸５Ａ１の円周方向片側に相当する範囲に偏心部をなす錘５Ａ２が固定されている。
錘５Ａ２の外径寸法は、モータ５Ａのそれよりも小径とされており、回転した際にトナーホッパーセッティング部４の外壁面に当接しないようになっている。

本実施例は以上のような構成であるから、トナーホッパーセッティング部４の外壁面に振動装置５をなすモータ５Ａが固定される。
図１に示した実施例と同様に振動装置５としてのモータ５Ａは、濃度センサからの信号により回転する。モータ５Ａが回転すると、錘５Ａ２の重心位置が回転軸５Ａ１の中心とずれていることにより発生する遠心力によってモータ５Ａ自体が振動する。

モータ５Ａの振動は、図５に示すように、錘５Ａ２が直接トナーホッパーセッティング部４の外壁面を殴打するのでなく遠心力によって発生する振動であるので、加振周波数が比較的低くでき、これによって、トナーに作用する衝撃力を小さくして衝撃によってトナーが突き固められてしまうのを防止でき、これにより流動性を確保することが可能になる。

図６は振動装置５として圧電素子５Ｂを用いた場合を示しており、同図において圧電素子５Ｂは、積層型構造のものがその積層方向をトナーホッパーセッティング部４の外壁面と直角な方向とされて該外壁面に固定されている。
圧電素子５Ｂは、図７に示すように複数の圧電板５Ｂ１を積み重ねて構成されており、隣り合った圧電板５Ｂ１の分極の方向が互いに１８０゜向きを異にしている。各圧電板５Ｂ１は、図示しない電源部により電気的に並列駆動されるようになっており、積層方向に変位を生じることができる。また、このような形状を有する圧電素子５Ｂの発生変位ｘは、圧電板５Ｂ１の積層数をＮ、印加電圧をＶ、縦効果電圧歪乗数をｄ３３とすると、
ｘ＝Ｎ・ｄ３３・Ｖ
で示される。

本実施例は以上のような構成であるから、複数の圧電板５Ｂ１が積層されて構成された圧電素子５Ｂはその積層方向をトナーホッパーセッティング部４の外壁面と直角な方向に設定されてその外壁面に固定されて取り付けられる。
圧電板５Ｂ１への電圧印加により各圧電板５Ｂ１が変位を生じる。１層分での圧電板５Ｂ１の変位量は僅かであるが、積層数Ｎを調整することによりその積層数に比例して圧電素子５Ｂの変位量が増大される。

特に、積層された圧電板５Ｂ１に対して電圧をパルス状に入力することにより、パルスの周波数に応じた振動が得られることになる。

本実施例によれば、圧電板５Ｂ１の積層数を変更するだけでトナーの流動性を良好なものとすることができ、しかも、そのために必要とされる振動装置５の設置スペースも小スペースとすることが可能になる。

図８は、図１に示した振動装置５を複数設置した場合を示す模式図であり、同図において振動装置５は、トナーホッパーセッティング部４の外壁面全域に亘って均一な振動を発生させることができる状態で設置されている。つまり、振動装置５を一部にのみ設置した場合には、一部での振動がトナーホッパー３に伝播されてトナーホッパー３では局部的な振動が生起されるに過ぎないのに対して外壁面の複数箇所に振動装置５を設置することにより、外壁面全域を振動させるようになっている。

本実施例は以上のような構成であるから、元来、流動性を持たない固体粒子群の集合体であるトナーの粒子群相互に均一な振動による外力を作用させることができ、これにより、外力が作用しても応力がある値に達するまでは静止したままであったトナー粒子の応力の限界を越えさせて流動させることができる。さらに、トナー粒子の振動によってトナー粒子間の間隔を広げて粒子相互の位置を変えることができるので、いわゆる、粒子同士の密着力が作用しない間隔に広げられることになり、これによってもトナー粒子が流動できるようになる。
特に、トナーが収容されているトナーホッパー３の全域に振動を伝播できるようにトナーホッパーセッティング部４の全域に亘って複数の振動装置５を設置することにより、トナーホッパー３内のトナー収容部全域で上述したトナーの流動性を得ることができる。

ところで、図１乃至図８において符号５、５Ａ、５Ｂで示した振動装置は、自らの加振周波数（ｆｍ）と、トナーホッパーセッティング部４の固有振動数（ｆｓ）との関係が次の関係となるように設定されている。

（ｆｍ／√２）＜ｆｓ＜（√２・ｆｍ）
このような関係が設定されることにより、トナーホッパーセッティング部４が共振するために振動装置５、５Ａ、５Ｂにおいて僅かな加振力が生起されたとしても、効果的にトナーホッパー３に対して振動を伝播させることができるので、省エネルギー化を可能にしてトナーホッパー３内のトナーの流動性を確保することができる。

図９は、振動伝達率を示す線図であり、同図において加振周波数（ｆｍ）と固有振動数（ｆｓ）との比が１になるとき、すなわち、両者が一致するときに振動の振幅が最大となり、減衰比によっては加振の数百倍の振幅を得ることが可能となる。

さらに、上記振動装置による加振周波数（ｆｍ）とトナーホッパー３の固有振動数（ｆｈ）との関係が次の関係とされている。
（ｆｍ／√２）＜ｆｈ＜（√２・ｆｍ）
このような関係が設定されることによっても、トナーホッパーセッティング部４を介してトナーホッパー３が共振するようになり、これにより、僅かな加振力であっても効果的にトナーホッパー３を振動させることができるので、トナーホッパー３内でのトナーの残留を防止し、かつ、トナー排出開口での目詰まりを起こさないトナーの流動性を省エネルギーによって確保することができる。

このような振動装置（５、５Ａ、５Ｂ）での加振周波数（ｆｍ）とトナーホッパーセッティング部４あるいはトナーホッパー３での固有振動数（ｆｈ）との関係は、図１０に示す構成の制御回路によって設定されるようになっている。
図１０は、上記振動装置の加振周波数を設定する制御回路の構成を説明するためのブロック図であり、同図において、振動装置（便宜上、符号５を用いる）は、加振周波数制御装置６からの信号によって加振周波数を設定されるようになっており、加振周波数制御装置６は、トナーホッパー３内のトナーの量を検出する量検知センサ７からの信号に基づき、加振周波数を設定するようになっている。
加振周波数制御装置６は、トナーホッパー３内に収容されているトナーの量に応じたトナーホッパー３の質量変化に基づき、トナーホッパー３を最大限に共振させるための加振周波数を変更し、新たに設定された加振周波数を振動装置５に対して出力するようになっている。

なお上記量検知センサ７は、これに代えて、トナーホッパー３の振動時での加速度を検知できる加速度ピックアップを用いることも可能である。

以下、上記振動装置を備えた現像装置を有する画像形成装置について説明する。
以下に説明する画像形成装置は、フルカラーを含めた多色画像を形成可能なカラープリンタである。なお、本発明の画像形成装置はプリンタのみでなく、複写機あるいはファクシミリ装置など、電子写真複写方式を用いる装置を対象とすることもちろん可能である。

図１１は、カラープリンタの内部構成を説明するための模式図であり、同図においてカラープリンタ１００は、内部に中間転写ベルト１０１を備えている。
中間転写ベルト１０１は、後述する画像ステーションに装備されている感光体ドラムに形成された色毎の可視像が重畳転写され、転写紙（符号Ｐで示す）に対して一括転写するようになっており、転写紙Ｐの最大サイズの移動方向長さよりも後述する各ロ−ラでの迂回長さを含む非画像領域分だけ長いベルト長を有している。
中間転写ベルト１０１は、展張方向両端に位置する駆動ローラ１０２および従動ローラ１０３にそれぞれ掛け回されており、図示矢印方向に移動する。図１１中、符号１０４は中間転写ベルト１０１のテンションローラを、また、符号１０１Ａはクリーニング装置をそれぞれ示している。

図１１において中間転写ベルト１０１の下側展張面には、展張方向に沿って所定間隔で第１の画像ステーション１０５、第２の画像ステーション１０６がそれぞれ配置されている。
図１１に示す第１、第２の画像ステーション１０５、１０６は、それぞれに感光体ドラム１０７、１０７’を備え、この感光体ドラムに対して色分解された色と補色関係にある色の現像剤を供給するが、現像剤を供給する現像手段が、画像ステーション毎に分割され、色分解数の半分である２色毎に纏めて設けられている。

第１および第２の画像ステーション１０５、１０６は、感光体ドラムに対して供給する現像剤を色がことなるだけで共に同じ構成であるので、第１の画像形成ステーション１０５の構成について以下に説明する。
第１の画像ステーション１０５には、図示矢印方向に回転する感光体ドラム１０７の周囲に感光体ドラム１０７の回転方向に沿って電子写真プロセスを実行する帯電装置１０８、書き込み装置１０９、現像装置１１０、１１０’、クリーニング装置１１１および中間転写ベルト１０１を挟んで感光体ドラム１０７と対向する転写装置１１２とが設けられている。

現像装置１１０、１１０’は、色分解された色の補色に相当する色の現像剤を供給するために各色毎に対応して設けられており、図１１に示す構成では、キャリアにトナーを担持させる二成分系現像剤が用いられる。
現像装置１１０は、ケーシング内に配置されて感光体ドラム１０７と対向する現像スリーブ１１０Ａと、攪拌用パドル１１０Ｂとを備えた現像部と、攪拌パドル１１０Ｂの近傍に位置する搬送スクリュー１１０Ｃおよび搬送スクリューの上方でケーシングに設けられて、図１に示したトナーホッパー３を装着可能なトナーホッパーセッティング部を有したトナー補給部とで構成されている。トナー補給部に関しては後で詳しく説明する。

攪拌用パドル１１０Ｂは、現像剤の攪拌と搬送機能を持たせるために螺旋状の羽根と複数枚の放射状に設けられた板を備えている。

搬送スクリュー１１０Ｃは、羽根を螺旋状に巻いた構造を備えており、攪拌用パドル１１０Ｂに対して逆方向に回転し、現像剤を逆向きに移送して現像スリーブ１１０Ａの軸方向で均等に現像剤を分布できるようにされている。

中間転写ベルト１０１の移動方向において第２の画像ステーション１０６を通過した位置には、従動ローラ１０３と対峙するローラ状の転写装置１１３が配置されており、レジストローラ１１４によって給紙タイミングを設定されて給紙装置（図示されず）から給送される転写紙Ｐに対して中間転写ベルト１０１上の重畳画像を一括転写するようになっている。
中間転写ベルト１０１上に担持された重畳画像を一括転写された転写紙Ｐは、転写位置を通過した後、加熱ローラを備えた定着装置１１５により加熱定着された後、排紙装置１１６を介して排紙トレイ１１７上に排出される。図１１に示した画像形成装置１００には、排気ファン１１７Ａが設けられ、排紙トレイ１１７下方に配置されている電装部品が定着装置１１５の熱の影響で加熱されないようになっている。図１１において符号１１５Ａは、加熱側のローラに当接してオフセット防止液を塗布するローラを示している。

上記現像装置におけるトナー補給部には、搬送スクリュー１１０Ｃが位置する空間に連通するトナーホッパーセッティング部（図示されず）が設けられており、このトナーホッパーセッティング部が、図１２に示すように、装置本体をなす筐体の一部に纏められている。
図１２は、画像形成装置１００の筐体の上部に設けられているカバー１００Ａ（図１３参照）を取り除いた状態を示しており、トナーホッパー３に隣り合わせて第１、第２の画像ステーション１０５、１０６を構成する作像ユニット１０５Ｐ（便宜上、第１の画像ステーションに関するユニットのみが示されている）が着脱できるようになっている。
トナーホッパーセッティング部に対応する画像形成装置１００の筐体部には、図１２に示すように、各現像装置において消費される色のトナーを収容したトナー補給用供給手段をなすトナーホッパー３が整列されて配置されている。
図１３に示されている画像形成装置１００の筐体には、トナーホッパーセッティング部に対応する箇所に、図１２および図１４に示すように、トナーホッパー３を挿脱するための開口１００Ｂが形成されており、その開口には、図１４に示すように、開閉可能な蓋部材１１８が設けられている。

トナー補給部には、開口１００Ｂから挿脱可能なトナーホッパー３が設けられているが、トナーホッパー３は、図１５に示す構成によって支持されている。
図１５はトナー補給部の原理構成を説明するための模式的な斜視図であり、同図おいて、トナーホッパー３は、図示しないトナーホッパーセッティング部に設けられた支持部材２０１の穿孔部２０１Ａ内にトナー排出開口を有する先端が抜き差し可能に挿入されて支持されている。
支持部材２０１は、各現像装置に対応して設けられている図示しないトナーホッパーセッティング部において不動状態で設けられている基板２０２に対して減衰材をなすコイルバネ２０３を介して浮動状態で支持された上面開放形状の箱体で構成されている。
支持部材２０１の側壁の一部には、図４に示したモータ５Ａを備えた振動装置５が取り付けられている。振動装置５は、各現像装置毎で加振強度を変更することができるようになっている。これにより、トナー補給速度を速めて同時に複数の色のトナーを用いる場合でトナーが不足している色のトナー補給を迅速に行なえるようにして画像の品質が低下しないようにできる。

この場合の振動装置５は、回転した際の振動モードとして、図１５中、矢印で示す方向の縦振動を誘起できる状態、つまり、錘５Ａ１が垂直面内で回転するように取り付けられている。これにより、支持部材２０１は縦振動を誘起されてトナーホッパー３を縦方向に振動させるようになっている。
トナーホッパー３に振動が誘起された場合には、支持部材２０１の振動がコイルバネ２０３によって緩衝されるので、起振対象にない支持部材２０１に対しては振動が伝搬されないようになっている。
トナーホッパー３は、図１５および図１６に示すように、略角形状とされた同一形状のものであり、支持部材２０１の穿孔部２０１Ａに挿入される先端部を錐状とされてトナーの排出開口３Ａ（図１６参照）が形成されている。しかも、トナーホッパー３は、半透明あるいは透明の容器で構成されており、内部を透視できることで収容されているトナーの量を視認することができるようになっているとともに、先端部が錐状とされることで、滑落するトナーを排出開口３Ａに集約させることができる。
トナーホッパー３の排出開口３Ａには、図１６に示すように、トナー供給制御部材として５０〜５００μのメッシュサイズを有したメッシュ部材２０４が設けられている。
トナーホッパー３の先端部と反対側の底部には充填開口３Ｂが形成されており、この充填開口３Ｂにはキャップ３Ｃが着脱可能に取り付けられている。トナーホッパー３は、キャップ３Ｃに一体的に設けられている把持部３Ｃ１を掴んで充填開口３Ｂからキャップ３Ｃが取り除かれると、新たなトナーを充填することができるようになっている。

トナーホッパー３の内部に収容されたトナーは、振動が発生していない場合に重力によって凝固し、静止したままでトナー塊となっているが、縦振動を誘起されることにより、図１に示した振動装置５の起振時と同様に加振され、粒子同士がそれらの間に影響していた付着力が及ばない間隔に広げられて流動することができる。特に、振動装置５の振動モードが縦振動であるので、粒子同士で密着しない状態に分離したトナーは自重を利用して落下しやすくなる。しかも、落下するトナーは、トナーホッパー３の先端側の錐状形状により排出開口３Ａに集約され、メッシュ部材２０４を介して粒子状のもののみが排出開口３Ａから排出されやすくなる。
メッシュ部材２０４は、凝固して塊状をなすトナーを通過させることなく、分離したトナー粒子のみを通過させることで塊状の場合と粒子の場合とでトナーの供給を制御するようになっている。

本実施例は以上のような構成であるから、フルカラー画像を形成する場合には、第１、第２の画像ステーション１０５、１０６に有する感光体ドラム１０７、１０７’に対して書き込み装置１０９から色分解された色毎の静電潜像が形成され、その静電潜像が各現像装置により可視像処理される。
図１１に示した構成の画像形成装置１００では、第１の画像ステーション１０５および第２の画像ステーション１０６にそれぞれ設けられている転写位置に達するまでの間、第２の画像ステーション１０６では第１の画像ステーション１０５で形成された画像と異なる色の画像を形成し、中間転写ベルト１０１に重畳転写するようになっている。

つまり、中間転写ベルト１０１への転写方式としては次の２形式が採用されている。
（１）中間転写ベルト１０１の１回転目に第１、第２の画像ステーション１０５、１０６において形成された第１番目の色および第２番目の色の可視像を順次重畳転写し、中間転写ベルト１０１の２回転目に第１、第２の画像ステーションで形成された第３番目の色および第４番目の色の可視像が上記第１、第２番目の色の転写画像に重畳転写されたうえで転写紙Ｐに一括転写する。
（２）第１の画像ステーション１０６において形成された第１番目の色の可視像に対して第２の画像ステーション１０６において形成された第２番目の色の可視像が重畳転写されて移動する中間転写ベルト１０１の新たな面に、先行して転写された第１番目の色と同じ色の画像、つまり、第１番目の色に該当する色の画像を再度、第１の画像ステーション１０５において転写し、先行して転写された第１番目の色の画像が第２の画像ステーション１０６に達した時点で第２番目の色の画像を重畳転写し、引き続いて再度転写された第１の色の画像が第２の画像ステ−ション１０６に達した時点に第２番目の色の可視像を重畳転写すると共に、先行して第１および第２の画像ステーション１０５、１０６において重畳転写された画像が中間転写ベルト１０１の１回転後に再度第１の画像ステーション１０５に到達すると、第３番目の色の可視像がそして連続して第２の画像ステーションにおいて第４番目の色の可視像が転写されて転写紙Ｐに一括転写される。さらに、この一括転写に引き続いて重畳転写された第１番目および第２番目の色の画像が中間転写ベルト１０１の移動に伴い第１の画像ステーション１０５に達すると第３番目の色の画像が、そして第２の画像ステーション１０６に達すると第４番目の色の画像がそれぞれ重畳転写されて転写紙Ｐに対して一括転写される。
（１）および（２）に挙げた形式の違いは、（１）の場合が中間転写ベルト１０１の１回転毎に異なる色の画像を重畳転写するようになっているのに対し、（２）の場合は、中間転写ベルト１０１が半回転する間に第１、第２の画像ステーション１０５、１０６において先に転写された色の画像を再度転写して、同じ色の画像を連続的に転写するようにした点で異なっている。

（１）に挙げた形式では、中間転写ベルト１０１の２回転目に重畳転写された可視像が転写紙Ｐに対して一括転写され、（２）に挙げた形式では、１枚目の転写紙Ｐに対しては、中間転写ベルト１０１の１．５回転目に重畳転写された可視像が一括転写され、２枚目の転写紙Ｐに対しては、中間転写ベルト１０１において、一つの一括転写対象となる画像形成領域が通過するまで遅延した状態で重畳転写されるので、第１、第２の画像ステーション１０５、１０６間での転写位置のずれに対応して中間転写ベルト１０１の２．５転目に一括転写される。（２）の形式は複数枚の転写物（コピ−）等を得る際に画像形成時間を短縮するのに有効となる。

各感光体ドラム上でのトナー像濃度の低下あるいは各現像装置でのトナーの量の低下が発生した場合には、トナー補給部からトナーが補給される。
この場合には、振動装置５が起振され、トナーホッパーセッティング部に対して縦振動を誘起する。なお、加振時期は、感光体ドラム１０７への画像形成時以外の時期に設定され、不用意に振動が現像装置側に伝搬されないようになっている。このような振動の伝搬防止は、支持部材２０１と基板２０２との間に配置されているコイルバネ２０３による緩衝によっても行われ、補給対象以外のトナー補給部に設けられているトナーホッパー３に対して振動が伝搬しないようになっている。

トナーホッパーセッティング部の支持部材２０１に振動装置５からの縦振動が誘起されると、トナーホッパー３が縦方向に振動し、内部に収容されているトナーも縦方向に振動する。これにより、凝固して塊状のトナーは、トナー粒子同士が振動により付着状態から分離されて滑落し、トナーホッパー３の排出開口３Ａに達する。排出開口３Ａでは、メッシュ部材２０４のメッシュサイズに対応したサイズのトナー粒のみがメッシュ部材２０４を通過して排出される。

振動装置５によるトナーホッパー３の起振が停止されると、トナーホッパー３内のトナーは自重により排出開口３Ａの周辺部に溜まり、凝固して塊状となるとトナー粒子のサイズ以上となるので、メッシュ部材２０４を通過することができず、トナーホッパー３内に留まる。トナーホッパー３内のトナーの状態はトナーホッパー３が透明または半透明の容器であるので、外部から視認することができ、所定状態にない場合には、交換などの対策がとれる。

以上のような実施例によれば、トナーホッパー３が各現像装置のトナー補給部に適用される形状を同一としているので、リサイクルに用いることが可能となる。また、その形状として、略角形状としているので、トナーの収容量を最も多くすることができ、トナーの補充サイクルを長くして保守の煩わしさを解消することが可能となる。さらに、トナーホッパー３は、排出開口３Ａが形成されている先端部の形状が錐状とされているので、塊状から粒子に分離されたトナーが滑落しやすくなり、排出開口３Ａから連続的に排出させることができる。これにより、迅速なトナーの補給が可能となる。

上記トナーホッパー３の排出開口３Ａは、メッシュ部材２０４を設けることにより、トナーの粒子のみを通過させるようにしてトナーの供給制御を行うようになっているが、本発明では、任意に排出開口を開閉するようにしてトナーの排出を制御することも可能である。
図１７は、この場合の原理構成を示しており、図１７に示す構成は、排出開口にこの開口を開閉可能なシャッター部材２１０を設けたことを特徴としている。

図１７（Ａ）において、トナーホッパー（便宜上、符号３’で示す）の排出開口３Ａ’には、上記実施例のメッシュ部材２０４とは異なり、図１７（Ｂ）に示すように、スリット状の開口が複数形成されたメッシュ部材（便宜上、符号２０４’で示す）が設けられており、このメッシュ部材２０４’の近傍にメッシュ部材２０４’を横断する方向に摺動可能なシャッター部材２１０が設けられている。この場合のスリット状開口のサイズは、上記実施例に挙げたメッシュ部材２０４と同様に、トナー粒子のみを通過させることができるサイズに形成されている。

シャッター部材２１０は、メッシュ部材２０４’の開口全域を露出させることが可能な開口２１０Ａが形成された板部材で構成されて、メッシュ部材２０４’に形成された折り曲げ片からなる支持片２０４Ａ’に挿嵌されて摺動可能に支持されている。

シャッター部材２１０の摺動方向一方端には、開口で構成された係止孔２１０Ｂが形成されており、この係止孔２１０Ｂには、シャッター部材２１０を摺動させるための駆動部材２１１の係止片２１１Ａが嵌合するようになっている。駆動部材２１１は、トナーホッパーセッティング部の基板２０２（図１５参照）側にて摺動可能に設けられており、その一部には外部操作可能な操作片部（図示されず）が形成されている。操作片部は、例えば、ソレノイドなどの駆動手段に連結されて摺動できるようになっており、振動装置５が振動を開始される時期に合わせてソレノイドが励磁されることにより係止片２１１Ａを牽引あるいは押圧してシャッター部材２１０の開口２１０Ａとメッシュ部材２０４’のスリット状開口とを連通させる。この場合の駆動部材であるソレノイドは、非励磁時、シャッター部材２１０の開口２１０Ａがメッシュ部材２０４’のスリット状開口と連通しない状態に上記駆動部材２１１の態位を設定しており、励磁時には、上述したように、メッシュ部材２０４’の開口とシャッター部材２１０の開口２１０Ａとを連通させる。

このような構成によれば、振動装置５の起振が停止された場合でも、慣性力によってトナーホッパー３が振動した場合に不用意にトナー粒子が排出されるのを防止して過剰な補給を防止することができる。これにより、適正な量のみのトナー補給を可能にして画像濃度が極端に変化してしまうのを防止することができる。

本発明の実施例による現像装置の原理構造を説明するための模式図である。 本発明実施例による現像装置の要部構成である振動装置が作動しない場合のトナーの排出状態を説明するための模式図である。 本発明実施例による現像装置の要部構成である振動装置が作動した場合のトナーの排出状態を説明するための模式図である。 本発明実施例による現像装置の要部構成である振動装置としてモータを用いた場合の構成を説明するための模式図である。 図４に示したモータを用いた場合のトナーの振動状態を説明するための模式図である。 本発明実施例による現像装置の要部構成である振動装置として圧電素子を用いた場合の構成を説明するための模式図である。 図６に示した圧電素子の構成を説明するための拡大模式図である。 本発明実施例による現像装置の要部構成である振動装置を複数設けた場合の構成を説明するための模式図である。 本発明実施例による現像装置の要部構成である振動装置の加振周波数とトナーホッパーの固有振動数との関係に基づく振動伝達率を説明するための線図である。 本発明実施例による現像装置の要部構成である振動装置の加振周波数を変更するための構成を説明するためのブロック図である。 本発明実施例による画像形成装置の構成を説明するための模式図である。 図１１に示した画像形成装置の上部カバーを取り除いた状態の外観図である。 図１１に示した画像形成装置の外観図である。 図１１に示した画像形成装置におけるトナー補給部を示す外観図である。 図１４に示したトナー補給部の原理構成を説明するための斜視図である。 図１５に示したトナー補給部に用いられるトナー供給手段であるトナーホッパーーの断面図である。 図１６に示したトナー供給手段であるトナーホッパーの構成の一部変形例を示す模式図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は要部の斜視図である。

符号の説明

１ 現像装置
２ 現像槽
３ トナーホッパー
３Ａ トナー滑落用開口
３Ｃ キャップ
４ トナーホッパーセッティング部
５ 振動装置
５Ａ 振動装置としてのモータ
５Ａ１ 偏心部をなす錘
５Ｂ 振動装置としての圧電素子
５Ｂ１ 圧電板
６ 加振周波数制御装置
７ 量検知センサ
１００ 画像形成装置
１００Ａ カバー
１０１ 中間転写ベルト
１０７、１０７’ 感光体ドラム
１１８ 蓋
２０１ 支持部材
２０１Ａ トナーホッパーが挿入される開口
２０２ トナーホッパーセッティング部の基材
２０３ 減衰材をなすコイルバネ
２０４ メッシュ部材

Claims (19)

1. 潜像担持体上の潜像に対してトナーを供給して可視像処理する現像装置において、
   内部に未使用トナーを収容しているトナーホッパーと、
   上記現像装置に装備されている現像槽と上記トナーホッパーとの連通位置に設けられていて、上記トナーホッパーを設置可能なトナーホッパーセッティング部とを備え、
   上記トナーホッパーセッティング部には振動装置が設けられていることを特徴とする現像装置。
2. 請求項１記載の現像装置において、
   上記振動装置は、モータとそのモータの回転軸に有する偏心部とで構成されていることを特徴とする現像装置。
3. 請求項２記載の現像装置において、
   上記モータは、トナーホッパーセッティング部壁面に固定され、上記偏心部は、上記モータの外形部よりも小さい形状とされていることを特徴とする現像装置。
4. 請求項１記載の現像装置において、
   上記振動装置は、上記トナーホッパーセッティング部の壁部に設けられている圧電素子で構成されていることを特徴とする現像装置。
5. 請求項１記載の現像装置において、
   上記振動装置は、上記トナーホッパーセッティング部の壁部に複数設けられていることを特徴とする現像装置。
6. 請求項１、２、４および５のうちの一つに記載の現像装置において、
   上記振動装置による加振周波数をｆｍとし、トナーホッパーセッティング部の固有振動数をｆｓとした場合、
   （ｆｍ／√２）＜ｆｓ＜（√２・ｆｍ）
   の関係に設定されていることを特徴とする現像装置。
7. 請求項１、２、４および５のうちの一つに記載の現像装置において、
   上記振動装置による加振周波数をｆｍとし、トナーホッパーの固有振動数をｆｈとした場合、
   （ｆｍ／√２）＜ｆｈ＜（√２・ｆｍ）
   の関係に設定されていることを特徴とする現像装置。
8. 請求項７記載の現像装置において、
   上記加振周波数ｆｍは、変更可能であることを特徴とする現像装置。
9. 請求項１乃至８のうちの一つに記載の現像装置を用いた画像形成装置であって、
   上記潜像担持体上に形成されている基準濃度パターン画像の濃度が所定濃度以下に達したときに、トナーホッパーが挿脱可能に支持されているトナーホッパーセッティング部に設けられている振動装置を駆動して上記トナーホッパーを共振させ、トナーホッパー内のトナーを流動させて上記潜像担持体に向け供給可能にすることを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項１乃至８のうちの一つに記載の現像装置を用いる画像形成装置であって、
    上記現像装置は、上記潜像担持体上に形成される色毎の静電潜像に対応して複数設けられていることを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項１乃至８のうちの一つに記載の現像装置を用いる画像形成装置であって、
    上記現像装置は、画像形成装置本体の上部に設けられた蓋によって開閉可能な開口部内に配置され、その開口部には上記現像装置に対して着脱可能なトナー補給用供給手段が挿脱されることを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項１乃至８のうちの一つに記載の現像装置を用いる画像形成装置において、
    上記振動装置は縦振動を起振可能であることを特徴とする画像形成装置。
13. 請求項１乃至８のうちの一つに記載の現像装置を用いる画像形成装置において、
    上記振動装置は、画像形成時以外の時に起振可能であることを特徴とする画像形成装置。
14. 請求項１０記載の画像形成装置において、
    上記現像装置は、各色同士で上記振動装置の振動が伝搬しない構成とされていることを特徴とする画像形成装置。
15. 請求項１０記載の画像形成装置において、
    上記現像装置は、上記振動装置の加振強度が色毎に変更可能であることを特徴とする画像形成装置。
16. 請求項１１記載の画像形成装置において、
    上記ホッパーは、各現像装置同士で略角形状で一端が錘部とされ手その先端部に開口部が形成された同一形状とされ、開口部には収容されているトナーの供給量を制御するトナー供給制御手段が設けられていることを特徴とする画像形成装置。
17. 請求項１６記載の画像形成装置において、
    上記トナー供給制御手段は、５０〜５００（μ）のメッシュサイズを有するメッシュ材で構成されていることを特徴とする画像形成装置。
18. 請求項１乃至８のうちの一つに記載の現像装置を用いる画像形成装置において、
    上記ホッパーは、収容されているトナーを外部から視認可能な構成とされていることを特徴とする画像形成装置。
19. 請求項１１記載の画像形成装置において、
    上記ホッパーは、上記開口部を開閉可能なキャップが設けられ、キャップを取り除くことでトナーの再充填を許容することを特徴とする画像形成装置。
    

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