JP2024057526A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】補給されたトナーを速やかに行き渡らせることが可能な現像装置及びこれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】トナーを補給するための補給容器を着脱可能な画像形成装置に用いられる現像装置であって、トナーを収容するための収容部と、収容部内のトナーを像担持体に供給するための現像ローラと、収容部内のトナーを撹拌するための撹拌部材と、を有し、収容部は、補給容器から補給されるトナーを収容部内に受け入れるための受入口であって、現像ローラの回転軸方向における収容部の第1端側に設けられた受入口を有し、回転軸方向に見たときの受入口の開口面積は、回転軸方向と直交する方向に見たときの受入口の開口面積よりも広い。【選択図】図1

Description

本発明は、記録材に画像を形成する画像形成装置、及び画像形成装置に用いられる現像装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置において、画像形成によって消費されるトナー(現像剤)を補給する方式としては、プロセスカートリッジ又はトナーカートリッジを交換する方式の他に、トナー補給方式が知られる。トナー補給方式では、補給用のトナーを収容した補給容器を画像形成装置に装着して装置外からトナーのみを補給することで、画像形成装置の小型化やユーザビリティの向上等を図ることができる。特許文献1には、トナー補給方式の画像形成装置において、現像装置内のトナー残量に関する残量表示の制御方法が記載されている。
特開2021-26218号公報
トナー補給方式において、補給容器から現像装置の収容部に補給されたトナーを、収容部内において現像ローラの回転軸方向に速やかに行き渡らせることが望まれていた。
そこで、本発明は、補給されたトナーを速やかに行き渡らせることが可能な現像装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様は、トナーを補給するための補給容器を着脱可能な画像形成装置に用いられる現像装置であって、トナーを収容するための収容部と、前記収容部内のトナーを像担持体に供給するための現像ローラと、前記収容部内のトナーを撹拌するための撹拌部材と、を有し、前記収容部は、前記補給容器から補給されるトナーを前記収容部内に受け入れるための受入口であって、前記現像ローラの回転軸方向における前記収容部の第1端側に設けられた受入口を有し、前記回転軸方向に見たときの前記受入口の開口面積は、前記回転軸方向と直交する方向に見たときの前記受入口の開口面積よりも広い、ことを特徴とする現像装置である。
本発明の他の一態様は、トナーを補給するための補給容器を着脱可能な画像形成装置であって、トナーを収容するための収容部と、前記収容部内のトナーを像担持体に供給するための現像ローラと、前記収容部内のトナーを撹拌するための撹拌部材とを有する現像装置と、前記現像ローラの回転軸方向における前記収容部の第1端側に設けられ、前記補給容器を装着するための装着部と、を備え、前記装着部は、前記補給容器から排出されるトナーを受け入れるための第1受入口を有し、前記収容部は、前記第1受入口から流れてきたトナーを前記収容部内に受け入れるための第2受入口を有し、前記第1受入口及び前記第2受入口を介して前記収容部にトナーを補給可能な状態において、前記第1受入口は、前記装着部において前記補給容器が装着される装着空間に対して、前記回転軸方向の前記第1端側とは反対の第2端側に位置し、前記回転軸方向に見たときの前記第1受入口の開口面積は、前記回転軸方向と直交する方向に見たときの前記第1受入口の開口面積よりも広く、かつ、前記第2受入口は、前記第1受入口よりも前記回転軸方向の前記第2端側かつ前記回転軸方向における前記収容部の中央位置よりも前記回転軸方向の前記第1端側に位置する、ことを特徴とする画像形成装置である。
本発明によれば、補給されたトナーを速やかに行き渡らせることが可能な現像装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することができる。
第1実施形態に係る現像装置及びトナー受入装置について説明するための断面図(a、b)。 第1実施形態に係る画像形成装置の概略図。 第1実施形態に係る画像形成装置の概略図。 第1実施形態に係るトナー受入装置の分解図。 第1実施形態に係るトナー受入装置の上面図(a、b)。 第1実施形態に係るトナー受入装置の断面図。 第1実施形態に係るトナーパックの分解図。 第1実施形態に係るトナーパックの分解図。 第1実施形態に係るトナーパックについて説明するための図(a、b)。 第1実施形態に係るトナーパックの画像形成装置への装着を説明するための図(a、b)。 第1実施形態に係るトナーパックの画像形成装置への装着を説明するための図(a、b)。 第1実施形態に係るトナーパック及びトナー受入装置の断面図。 第1実施形態に係る現像装置及びトナー受入装置の斜視図(a、b)。 第1実施形態に係る現像装置及びトナー受入装置の上面図。 第1実施形態に係る現像装置及びトナー受入装置について説明するための図(a、b)。 第1実施形態に係る現像装置及びトナー受入装置について説明するための図。 第1実施形態に係るトナーの移動経路を説明するための図。 比較例及び第1実施形態におけるトナー剤面の均一化について説明するための図(a~c)。 第2実施形態に係るトナー受入装置の斜視図。 第2実施形態に係る現像装置及びトナー受入装置の斜視図(a、b)。 第2実施形態に係る現像装置及びトナー受入装置の上面図。 第2実施形態に係る現像装置及びトナー受入装置について説明するための図(a、b)。 第2実施形態に係る現像装置及びトナー受入装置について説明するための断面図。 第2実施形態におけるトナー剤面の均一化について説明するための図。 変形例に係る現像装置及びトナー受入装置の模式図。 変形例に係る画像形成装置の斜視図(a、b)。
以下、本開示に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。
《第1実施形態》
まず、図2を用いて第1実施形態に係る画像形成装置1の概略を説明する。画像形成装置1は、外部機器から入力される画像情報に基づいて記録材Pに画像を形成するモノクロレーザープリンタである。記録材Pには、普通紙及び厚紙等の紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート等のプラスチックフィルム、封筒やインデックス紙等の特殊形状のシート、並びに布等の、材質の異なる様々なシート材が含まれる。
以下の説明及び図面において、画像形成装置1が水平面に設置された場合の鉛直方向上向きを「Z方向」とする。画像形成装置1の現像装置30が備える現像ローラ31の回転軸方向を「X方向」とする。また、X方向及びZ方向の双方と交差する方向を、「Y方向」とする。X方向、Y方向及びZ方向は、好ましくは互いに直交する。また、必要に応じ、図示した矢印が示す向きを基準にして+又は-の符号を付ける。例えば、図1(a)において「+X側」は矢印Xが示す向きと同じ側(図中左側)を表し、-X側は矢印Xが示す向きの反対側(図中右側)を表す。また、画像形成装置1に対して着脱可能なユニット、部品については、画像形成装置1に装着された状態の位置や姿勢を基準として説明する。
図2に示すように、画像形成装置本体(装置本体)としてのプリンタ本体2は、記録材Pにトナー像を形成する画像形成部10と、画像形成部10によって形成されたトナー像を記録材Pに定着させる定着部70と、を有する。また、プリンタ本体2は、画像形成部10に記録材Pを給送する給送手段としてのピックアップローラ65と、画像を形成された記録材Pを外部に排出する排出手段としての排出ローラ対80と、を有する。
画像形成部10は、スキャナユニット11と、電子写真方式のプロセスユニット20と、プロセスユニット20の感光ドラム21に形成された画像(トナー像)を記録材Pに転写する転写手段としての転写ローラ12と、を有する。プロセスユニット20は、像担持体としての感光ドラム21と、像担持体に作用する1つ以上のプロセス手段と、を有する。本実施形態のプロセスユニット20は、感光ドラム21と、いずれも感光ドラム21の周囲に配置された、帯電ローラ22と前露光装置23と現像装置30とを有する。
感光ドラム21は、円筒型(ドラム状)に成形された感光体である。本実施形態の感光ドラム21は、アルミニウムで成形されたドラム状の基体上に、負帯電性の有機感光体で形成された感光層を有する。また、感光ドラム21は、モータによって所定の方向(図中時計周り方向)に所定のプロセススピードで回転駆動される。
帯電手段としての帯電ローラ22は、感光ドラム21に所定の圧接力で接触し、帯電部を形成する。また、帯電高圧電源によって所望の帯電電圧を印加されることで、感光ドラム21の表面を所定の電位に均一に帯電させる。本実施形態では、感光ドラム21は帯電ローラ22により負極性に帯電する。前露光装置23は、帯電部で安定した放電を生じさせるために、帯電部に侵入する前の感光ドラム21の表面電位を除電する。
露光手段としてのスキャナユニット11は、外部機器から入力された画像情報に対応したレーザ光を、ポリゴンミラーを用いて感光ドラム21に照射することで、感光ドラム21の表面を走査露光する。この露光により、感光ドラム21の表面には画像情報に応じた静電潜像が形成される。なお、スキャナユニット11は、レーザスキャナ装置に限定されることはなく、例えば、感光ドラム21の長手方向に沿って複数のLEDが配列されたLEDアレイを有するLED露光装置を採用しても良い。
現像手段としての現像装置30は、現像剤を担持する現像剤担持体としての現像ローラ31と、現像剤としてのトナーを収容する収容部(現像剤収容部)としての現像容器32と、現像容器32内のトナーを撹拌しながら搬送する撹拌部材34と、を有する。
現像容器32は、現像装置30の枠体を兼ねる。現像容器32の内側は、トナーの収容空間となるトナー収容室36である。現像ローラ31は、現像容器32によって回転可能に支持される。また、現像ローラ31は、感光ドラム21に対向するように、現像容器32の開口部に配置される。現像ローラ31は、感光ドラム21の回転軸線と実質的に平行な回転軸線を中心に回転する。なお、現像ローラ31に当接する供給ローラ(塗布ローラ)を現像容器32に配置して現像ローラ31へのトナーの供給能力を高めてもよい。
本実施形態の現像装置30は、現像方式として接触現像方式を用いる。即ち、現像ローラ31に担持されたトナー層が、感光ドラム21と現像ローラ31とが対向する現像部(現像領域)において感光ドラム21と接触する。現像ローラ31には現像高圧電源によって現像電圧が印加される。現像電圧の下で、現像ローラ31に担持されたトナーが感光ドラム21の表面の電位分布に従って現像ローラ31からドラム表面に転移することで、静電潜像がトナー像に現像される。なお、本実施形態では、反転現像方式を採用する。即ち、帯電工程において帯電させられた後、露光工程において露光されることで電荷量が減衰した感光ドラム21の表面領域にトナーが付着することでトナー像が形成される。
また、本実施形態では、例えば粒径が6μmで正規の帯電極性が負極性のトナーを用いる。トナーは一例として重合法により生成された重合トナーを採用する。また、トナーは磁性成分を含有せず、主に分子間力や静電気力(鏡像力)によってトナーが現像ローラ31に担持される、所謂非磁性の一成分現像剤である。ただし、磁性成分を含有する一成分現像剤を用いてもよい。また、一成分現像剤には、トナー粒子以外にもトナーの流動性や帯電性能を調整するための添加物(例えば、ワックスやシリカ微粒子)が含まれる場合がある。また、現像剤として非磁性のトナーと磁性を有するキャリアとによって構成された二成分現像剤を用いてもよい。磁性を有する現像剤を用いる場合、現像剤担持体としては、例えば内側にマグネットが配置された円筒状の現像ローラが用いられる。
撹拌部材34は、現像ローラ31の回転軸方向(X方向)に延びる軸部34aと、軸部34aから回転軸方向と交差する方向に突出する撹拌部34bと、を有する。撹拌部34bは、例えばX方向におけるトナー収容室36の略全長に亘る長さを有する可撓性のシート状部材からなる。撹拌部材34は、軸部34aが不図示のモータから供給される動力で回転することで、撹拌部34bにより現像容器32内のトナーを撹拌すると共に、現像ローラ31にトナーを供給する。また、撹拌部材34は、現像に使用されず現像ローラ31から剥ぎ取られたトナーを現像容器32内で循環させ、現像容器32内のトナーを均一化する役割を有する。
なお、撹拌部34bは、例えば軸部34aから突出する複数の突起(パドル)がX方向に互いに間隔をあけて配置されたものであってもよい。また、撹拌部34bは、例えばスクリュー状又はプロペラ状の形状であってもよい。また、撹拌部材34は、回転する形態に限定されない。例えば、揺動する形態の撹拌部材を採用しても良い。
また、現像ローラ31が配置される現像容器32の開口部には、現像ローラ31に担持されるトナーの量を規制する現像ブレード35が配置される。現像ローラ31の表面に供給されたトナーは、現像ローラ31の回転に伴って現像ブレード35との対向部を通過することで、均一に薄層化され、また摩擦帯電により負極性に帯電させられる。
(画像形成動作)
次に、画像形成装置1の画像形成動作について説明する。画像形成装置1に画像形成の指令が入力されると、画像形成装置1に接続された外部のコンピュータから入力された画像情報に基づいて、画像形成部10による画像形成プロセスが開始される。スキャナユニット11は、入力された画像情報に基づいて、感光ドラム21に向けてレーザ光を照射する。このとき感光ドラム21は、帯電ローラ22により予め帯電されており、レーザ光が照射されることで感光ドラム21上に静電潜像が形成される。その後、現像ローラ31によりこの静電潜像が現像され、感光ドラム21上にトナー像が形成される。
上述の画像形成プロセスに並行して、記録材Pはピックアップローラ65によって送り出され、転写ローラ12及び感光ドラム21によって形成される転写ニップに向けて搬送される。
転写ローラ12には、転写高圧電源から転写電圧が印加され、記録材Pに感光ドラム21に担持されているトナー像が転写される。トナー像を転写された記録材Pは、定着部70を通過する際にトナー像が加熱及び加圧される。これによりトナー粒子が溶融し、その後固着することで、トナー像が記録材Pに定着する。定着部70を通過した記録材Pは、排出手段としての排出ローラ対80によって画像形成装置1の外部(機外)に排出され、プリンタ本体2の上部に形成された積載部としての排出トレイ81に積載される。
プリンタ本体2の上面部はトップカバー82によって構成される。なお、図2ではトップカバー82を上方に開いた状態で示す。トップカバー82の上面には、積載面としての排出トレイ81が形成される。トップカバー82は、プリンタ本体2の枠体に対して開閉可能(回動可能)に支持される。
トップカバー82は、後述するトナー受入装置106(図3)に補給容器が装着できないように開口2aを塞ぐ閉位置と、補給容器のトナー受入装置106への装着を許容するように開口2aを露出させる開位置と、に移動可能である。画像形成装置1は、トップカバー82が閉位置に位置する状態において、画像形成動作を実行することが可能である。なお、プリンタ本体2の上面部全体を開閉可能とする構成に代えて、トップカバー82の一部としての開閉部材83(図26(a、b))を開放することでトナー受入装置106が露出する構成としてもよい。
本実施形態では、現像装置30への現像剤の補給方式としてトナー補給方式を採用する。画像形成装置1は、現像容器32内のトナー残量を検知する残量検知センサ等の残量検知機構を有し、トナー残量が少なくなった場合に画像形成装置1の操作部(表示パネル)等にトナー補給を促す情報を表示する等してユーザに報知する。もしくは、画像形成装置1は、ユーザから視認可能な位置に設けられた残量表示部などの表示状態を変化させることで、ユーザに対してトナー補給を促すことも可能である。例えば、画像形成装置1に残量に応じて点灯状態を切り替えるようなランプ(表示部)を設けて、その点灯状態を変化させることでユーザにトナー残量の情報を表示することが可能である。ユーザは、トップカバー82を開いて、後述するトナーパックをトナー受入装置106の補給口に装着することで、画像形成装置1の外部から現像装置30に直接、トナーを補給することができる。
残量検知センサとしては、発光部及び受光部を有するセンサ基板と、発光部から現像容器32内の空間を経由して受光部に至る光路を形成する導光部材と、を備えた光学式センサを用いることができる。この場合、撹拌部材34を回転させたときにトナーによって光路が遮られる時間の長さがトナー残量に応じて変化することを利用して、トナー残量を検知することができる。残量検知センサは、現像容器32内におけるトナーの偏りの影響を受けにくいように、後述するトナー受入装置106の長手中央M又はその付近でトナーを検知するように配置することができる。なお、残量検知機構としては、光学式センサを用いた光学式の検知機構に限らず、現像容器32内のトナーの静電容量の検知に基づいた検知機構を用いてもよい。また、各種センサなどを配置せずに、形成した画像データに基づいてトナーの残量の推測や算出を行う構成、例えば、ピクセルカウント等に基づいたトナーの残量検知機構を用いてもよい。
トナー補給方式は、トナー残量が少なくなった場合にプロセスユニット20(プロセスカートリッジ)や現像装置30(トナーカートリッジ)を交換する方式に比べて、カートリッジ交換の作業が不要になる点でユーザビリティが向上する。また、カートリッジ方式に比べてランニングコストの低減が可能である。なお、画像形成装置1と、画像形成装置1に着脱可能なトナーパック等の補給容器は、画像形成システムを構成する。
本実施形態では、トナー補給方式により画像形成装置1の外部からトナーを補給することで、プロセスユニット20及び現像装置30を交換することなく画像形成装置1の耐用期間(寿命)に亘って使用することが可能である。
(トナー受入装置)
図1(a、b)、図4~図6を用いて、補給容器が装着される装着部(補給部)としてのトナー受入装置106の構成について説明する。本実施形態において、トナー受入装置106は、補給容器の一例としてのトナーパック100が装着される補給口を構成するユニットである。
図1(a)は、トナー受入装置106とトナー収容室36が連通した状態の断面図である。図1(b)は、トナー受入装置106に装着されたトナーパック100からトナー収容室36にトナーが流れ込む様子を示す断面図である。図4は、トナー受入装置106の分解図である。図5(a)は、装置側シャッタ109が閉じた状態のトナー受入装置106の上面図である。図5(b)は、装置側シャッタ109が開いた状態のトナー受入装置106の上面図である。図6は、図5(a)にH-H線で示す平面で切断したトナー受入装置106の断面図である。
図4に示すように、トナー受入装置106は、第1枠体107と、操作レバー108と、カバー部材110と、装置側シャッタ109と、第2枠体117と、を有する。第1枠体107、カバー部材110及び第2枠体117は、位置が固定された固定部材である。操作レバー108及び装置側シャッタ109は、第1枠体107等に対して移動可能(回動可能)な可動部材である。
第1枠体107にはカバー部材110及び第2枠体117が固定される。第1枠体107には、現像装置30への接続部(連通部)として排出口107bが設けられる。排出口107bは、トナー受入装置106に装着されたトナーパック100から排出されるトナーが通る開口である。また、第1枠体107は、装置側シャッタ109を支持する内周円筒面107cと、トナーパック100を位置決めするための位置決め部107aと、を有する。
後述するように、現像容器32(収容部)には、トナー受入装置106との接続部(連通部)としての受入口321(図1(a))が設けられる。受入口321は、トナー受入装置106の排出口107bと連通し、排出口107bと現像容器32内のトナー収容室36とを接続する流路を構成する。
操作レバー108は、ユーザが指で操作するための操作部108bと、操作部108bが受けた力を伝達する駆動伝達部108aと、を備えた環状部材である。
装置側シャッタ109は、シャッタ部材の一例である。装置側シャッタ109は、後述するトナーパック100の排出口102aと連通する受入口109aと、操作レバー108の駆動伝達部108aと係合する被駆動伝達部109eと、円筒状の外周円筒面109fと、を備える。受入口109aの周囲には、装置側シール111が貼り付けられる。
カバー部材110は、装置側シャッタ109の内側の空間に突出する遮蔽部110aを有する。遮蔽部110aは、装置側シャッタ109の位置に応じて、受入口109aを遮蔽することが可能な位置に設けられる。
第1枠体107、操作レバー108、装置側シャッタ109及びカバー部材110によって形成される略有底円筒状の空間として、装着空間106aが構成される。
装置側シャッタ109は、外周円筒面109fを第1枠体107の内周円筒面107cにより摺動可能に支持されることで、軸線Bを中心に回動可能に構成される。駆動伝達部108aと被駆動伝達部109eの係合により、装置側シャッタ109は操作レバー108と一体に回動する。また、図6に示すように、装置側シャッタ109の軸線Bに沿った方向の移動は、第1枠体107の規制面107dと第2枠体117の規制面117dとによって制限される。
装置側シャッタ109は、図5(a)に示す閉鎖位置(第1位置)と、図5(b)に示す開放位置(第2位置)とに移動可能である。装置側シャッタ109が閉鎖位置に位置するとき、受入口109aはカバー部材110の遮蔽部110aによって遮蔽され、排出口107bとは分離される。つまり、受入口109aは、現像装置30の内部空間と連通していない状態となる。
装置側シャッタ109が第2位置に位置するとき、受入口109aはカバー部材110の遮蔽部110aから離れて排出口107bと対向する。つまり、受入口109aは、排出口107bと、現像容器32の受入口321と、を介して現像容器32の内部空間と連通した状態となる。そのため、装置側シャッタ109が第2位置に位置し、かつ、トナーパック100の内部空間が装置側シャッタ109の受入口109aと連通した場合に、トナーパック100から現像装置30へのトナー補給が可能となる。
言い換えると、装置側シャッタ109が開放位置に位置するとき、画像形成装置1は装置側シャッタ109の受入口109a(第1受入口)及び現像容器32の受入口321(第2受入口)を介して現像容器32へのトナー補給が可能な状態となる。一方、装置側シャッタ109が閉鎖位置に位置するとき、画像形成装置1は現像容器32へのトナー補給が不能な状態となる。
(トナーパック)
次に、図7、図8、図9(a、b)を用いてトナーパック100の構成について説明する。図7及び図8はトナーパック100の分解図である。図9(a)は、パック側シャッタ103が閉じた状態のトナーパック100のノズル102を示す斜視図である。図9(b)は、パック側シャッタ103が開いた状態のノズル102を示す斜視図である。
図7、図8に示すように、トナーパック100は、トナーを収容する袋部101(トナー収容部)と、ノズル102と、パック側シャッタ103と、を有する。パック側シャッタ103は、軸線Aを中心にしてノズル102に対して回転可能である。軸線Aに沿った軸線方向に関して、ノズル102は袋部101の軸線方向一端側に配置される。
本実施形態において、袋部101は可撓性のポリプロピレンシートをパウチ加工等によって袋状に形成したものである。袋部101の開口縁を、ノズル102の接合部102fに対し溶着等の方法で接合することで、開口縁がノズル102によって塞がれる。
によって形成される。
ノズル102は、袋部101の内部空間に開口する受入口102d(図12)と、トナーパック100の外部に向かって開口する排出口102aと、軸線A方向に延びる側面(第1外表面)102cと、を有する。本実施形態の排出口102aは、側面102cに形成される。なお、図7及び図8には、排出口102aの開口方向(軸線A方向と略直交する方向)を矢印Wで図示している。
また、ノズル102の内部には、受入口102dと排出口102aとを接続する流路102b(図12)が形成される。流路102bは、好ましくは、上方に向かって開口する受入口102dから流入するトナーをノズル102の側面102cに開口する排出口102aに向かって案内するように傾斜した傾斜面を有する。傾斜面は、軸線Aと並行で排出口102aを通る断面において、重力方向G(軸線Aに沿った方向の一方側)に向かって重力方向と直交する方向に関して排出口102aの側(図中左側)に向かうように傾斜した面である。
パック側シャッタ103は、ノズル102に支持され、ノズル102に対して軸線Aを中心に回転可能である。パック側シャッタ103には、ノズル102の側面102cと摺接するパック側シール105が貼り付けられる。また、パック側シャッタ103は、ノズル102の側面102cを覆う側面(第2外表面)103dと、側面103dの一部が切り取られた開口103aと、を有する。
また、パック側シャッタ103は、側面103dの一部が凹んだ被駆動伝達部103bを有する。被駆動伝達部103bは、トナー受入装置106の操作レバー108から操作力を受け取るために設けられている。
パック側シャッタ103は、パック側シール105がノズル102の排出口102aを塞ぐ閉鎖位置(図9(a))と、ノズル102の排出口102aが開口103aを介して露出する開放位置(図9(b))と、に移動可能である。図9(a)に示すように、閉鎖位置にあるパック側シャッタ103を軸線Aを中心に矢印K方向に回転させると、図9(b)に示す開放位置に至る。逆に、パック側シャッタ103を開放位置から矢印L方向に回転させると閉鎖位置に至る。
また、図7、図8に示すように、ノズル102には側面102cから凹んだ凹部102eが設けられる。凹部102eは、トナー受入装置106の位置決め部107aと係合することでノズル102が位置決めされるように構成された被位置決め部である。パック側シャッタ103が閉鎖位置に位置するとき(図9(a))、開口103aを介してノズル102の凹部102eが露出する。パック側シャッタ103が閉鎖位置から開放位置へ移動すると(図9(b))、上述したように開口103aを介してノズル102の排出口102aが露出する。
(トナーパックの装着及びレバー操作)
次に、図10(a、b)、図11(a、b)、図12を用いてトナーパック100のトナー受入装置106への挿入及び操作レバー108の操作について説明する。図10(a、b)は、トナー受入装置106にトナーパック100を装着するときの様子を、異なる角度から見た斜視図である。図11(a)は、トナー受入装置106にトナーパック100を装着した直後の様子を示す上面図である。図11(a)は、トナー受入装置106にトナーパック100を装着した後、操作レバー108を操作した時の様子を示す上面図である。図12は、図11(b)にJ-J線で示す平面で切断したトナーパック100及びトナー受入装置106の断面図である。
図10(a、b)に示すように、トナーパック100が装着空間106aに装着される前の状態において、装置側シャッタ109及びパック側シャッタ103はいずれも閉鎖位置に位置する。ユーザは、トナーパック100を把持し、ノズル102及びパック側シャッタ103を下にして、矢印N方向に向かってトナーパック100を装着空間106aに挿入する。
挿入の際、矢印N方向に見て、パック側シャッタ103の開口103a及びノズル102の凹部102eの位置と、第1枠体107の位置決め部107aの位置とが揃うようにする。同時に、矢印N方向に見て、パック側シャッタ103の被駆動伝達部103bの位置と、操作レバー108の駆動伝達部108aの位置とが揃うようにする。
これにより、トナーパック100が装着空間106aに挿入されると、開口103a及び凹部102eは位置決め部107aと係合し、被駆動伝達部103bは駆動伝達部108aと係合する。つまり、ノズル102は第1枠体107の位置決め部107aによって位置決め(回転止め)される一方で、パック側シャッタ103は操作レバー108と一体に回転可能な状態となる。また、パック側シャッタ103の回転軸線(軸線A)と、装置側シャッタ109の回転軸線(軸線B)とが、実質的に一致する。
ユーザは、図11(a)に示すようにトナーパック100をトナー受入装置106に挿入した後、操作レバー108の操作部108bを把持して、図11(b)に示すように操作レバー108を矢印D方向に回転させる。矢印D方向は、図9(a)の矢印K方向と一致する方向である。操作レバー108の矢印D方向の回転に伴って、装置側シャッタ109が閉鎖位置(図5(a))から開放位置(図5(b))へ移動し、パック側シャッタ103も閉鎖位置(図9(a))から開放位置(図9(b))へ移動する。そして、パック側シャッタ103の開口103aから露出した排出口102aが、開放位置に移動してきた装置側シャッタ109の受入口109aと対向する。
これにより、図12に示すように、トナーパック100の内部空間と現像装置30の内部空間とが連通する。即ち、トナーパック100の袋部101から、ノズル102の受入口102d、ノズル102の排出口102a、装置側シャッタ109の受入口109a、第1枠体107の排出口107bを経由して、現像容器32の受入口321まで連通する。これにより、トナーパック100から現像装置30へのトナー補給が可能な状態となる。
ユーザは、操作レバー108を操作した後、袋部101を手で変形させて減容させる。これにより、図1(b)及び図12に示すように、袋部101内のトナーは袋部101内の空気と共に押し出され、流路Eを通って現像装置30のトナー収容室36に流入する。
トナーパック100からのトナーの排出が終わると、ユーザは操作レバー108を図11(b)の位置から図11(a)の位置に戻す。これにより、装置側シャッタ109及びパック側シャッタ103のそれぞれが閉鎖位置に戻り、トナーパック100をトナー受入装置106から離脱させることが可能となる。
なお、トナーパック100は補給容器の一例に過ぎず、例えば可撓性を有する柔軟な袋部101に代えて剛性を有する筒状のトナー収容部を備えた補給容器を用いてもよい。この場合、例えばトナー収容部に対して摺動するピストンを操作することでユーザがトナーを排出させる構成とすることができる。また、トナー受入装置106の構成も、補給容器の具体的構成に合わせて変更可能である。例えば、操作レバー108の操作によってパック側シャッタ103及び装置側シャッタ109が開閉される構成に代えて、トナー受入装置106に挿入した補給容器をユーザが軸線Bを中心に回転させることで各シャッタが開閉されるようにしてもよい。
(トナー流路の構成)
次に、画像形成装置1(トナー受入装置106)に装着されたトナーパック100から補給されるトナーの流路に関する構成、特に、現像容器32に設けられた受入口321について説明する。
図13(a、b)は、現像装置30及びトナー受入装置106の斜視図である。図14は、本実施形態に係る現像装置30及びトナー受入装置106の上面図である。図15(a)は、現像装置30及びトナー受入装置106をX方向のトナー受入装置106の側(+X側)から見た側面図である。図15(b)は、現像装置30をX方向のトナー受入装置106の側(+X側)から見た側面図である。図16は、図14にU-U線で示す位置で切断した現像装置30の断面図である。図16は、現像容器32の内側からX方向のトナー受入装置106の側(+X側)に向かって見たときの受入口321の位置等を示す。図17は、図1(a)の断面図の一部を拡大した拡大図である。なお、上記各図において、現像ローラ31及び操作レバー108の図示を省略している。
図13(a、b)及び図14に示すように、本実施形態のトナー受入装置106は、現像容器32に対してX方向の一方側(+X側)に配置される。言い換えると、本実施形態の受入装置は、現像装置の収容部に対し、現像ローラの回転軸方向の第1端側(+X側)に配置される。そのため、トナー受入装置106によりトナーパック100から受け入れられたトナーは、X方向の他方側(-X側、現像ローラの回転軸方向の第1端側とは反対の第2端側)に向かって流れることで現像容器32に到達する。
現像容器32(収容部)は、X方向において一方側(トナー受入装置106の側)の側面である第1側面32aと、X方向他方側の側面である第2側面32bと、第1側面32aと第2側面32bとを接続する上面部及び下面部と、を有する。トナー収容室36は、第1側面32aと第2側面32bとの間に広がる空間である。トナー収容室36の長手中央Mとは、トナー収容室36の第1側面32a側の端部位置と第2側面32b側の端部位置とのX方向の中間位置を指す。トナー収容室36の長手中央Mは、現像ローラ31の中央位置(トナーを担持する外周面のX方向中央位置)と言い換えることができる。また、X方向第1端側とは、トナー収容室の長手中央Mを基準としてトナー受入装置106が配置される側(図14において左側)を表し、X方向第2端側とは、その反対側(図14において右側)を表す。
第1側面32aの外面は、X方向においてトナー受入装置106と対向する。トナー受入装置106とは反対側の第2側面32bには、例えば撹拌部材34にプリンタ本体2内の駆動源からの駆動を伝達するギア325(図13(a))等の駆動機構を配置することができる。ギア325等の駆動機構は、例えばX方向に見てトナー受入装置106とオーバーラップするように配置することができる。なお、2つの要素(ユニットや部品)がX方向に見てオーバーラップするとは、各要素をX方向と垂直な仮想平面に垂直投影した場合に、一方の要素の投影領域と他方の要素の投影領域とが少なくとも部分的に重なることを指す。
図15(a)に示すように、本実施形態のトナー受入装置106(装着部)は、X方向に見て現像容器32(収容部)とオーバーラップするように配置される。この配置により、X方向に見たときのトナー受入装置106及び現像装置30の配置空間を小さくし、画像形成装置1の小型化に貢献することができる。
図15(b)、図16、図17に示すように、現像容器32のX方向第1端側(+X側)には、トナー受入装置106から収容部内にトナーを受け入れるための受入口321が設けられる。本実施形態の受入口321は、現像容器32のX方向第1端側の側面である第1側面32aに形成される。受入口321は、X方向第1端側(+X側)に向かって現像容器32の外部に開口し、X方向第2端側(-X側)に向かって現像容器32の内部空間に開口する。
X方向に見たときの受入口321の開口面積(図16)は、X方向と直交する方向に見たときの受入口321の開口面積(図17)よりも広い。X方向と直交する方向に見たときの受入口321の開口面積は、ゼロであってもよい。これにより、トナーパック100から補給され受入口321によって現像容器32に内に受け入れるトナーを、トナー収容室36の長手中央Mに近い位置に着地させることができる。詳細は後述する。
なお、本実施形態の受入口321は、X方向と略垂直に広がる第1側面32aに形成されている。そのため、X方向と直交する方向に見たときの受入口321の開口面積(図17)は、実質的にゼロである。しかし、X方向と直交する方向に見たときの受入口321の開口面積がゼロでない場合でも、X方向に見たときの受入口321の開口面積の方が大きければよい。
受入口321の位置やトナー受入装置106との関係について更に説明する。図15(a)に示すように、X方向に見たときに、受入口321の位置はトナー受入装置106とオーバーラップする。特に、受入口321は、前述したトナー受入装置106の装置側シャッタ109の軸線Bとオーバーラップする。
図16に示すように、受入口109aを有する装置側シャッタ109が開放位置に位置する状態で、装置側シャッタ109の受入口109aと現像容器32の受入口321はX方向に並ぶ。また、上記状態においてX方向に見たときに、装置側シャッタ109の受入口109aの開口範囲と、現像容器32の受入口321の開口範囲とが重なる。つまり、トナーパック100から最初にトナーを受け入れる受入口109aから、現像容器32内の空間まで、X方向に貫通した流路が形成される。図17に示すように、この流路は、受入口109a(第1受入口)、排出口107b、受入口321(第2受入口)がX方向第1端側から第2端側に向かってこの順に並ぶことで形成される。
図15(b)及び図17に示すように、受入口321は、現像容器32の外側における開口位置から現像容器32の内側における開口位置までX方向に延びた短い筒状(角筒状)に形成される。トナー受入装置106の受入口109a及び排出口107bも、X方向に見てそれぞれ受入口321に対応した形状(矩形状)の開口である。そのため、上記のX方向に貫通した流路は、トナー受入装置106の装着空間106aからトナー収容室36までX方向に直線状に貫通した空間である。なお、受入口321,109a及び排出口107bの断面形状は矩形に限らず、例えば円形、楕円形又は角丸長方形であってもよい。
また、図16に示すように、X方向に見たときに、現像容器32の受入口321が撹拌部材34の軸部34aの上方に位置するように受入口321を配置することができる。具体的には、X方向に見たときに、受入口321の下端が軸部34aの回転軸線Cよりも上方に位置し、かつ、受入口321の水平方向(Y方向)の開口範囲が軸部34aの水平方向(Y方向)の幅と重複するようにすることができる。
(補給されたトナーの移動経路)
上述したトナーの流路構成がもたらす作用について説明する。図1(b)及び図17の矢印Eは、トナーパック100から現像容器32の内部に流入するトナーの代表的な移動経路を表す。
上述したように、トナーパック100をトナー受入装置106に挿入して操作レバー108を操作すると、装置側シャッタ109の受入口109a及び現像容器32の受入口321を介して現像容器32へのトナー補給が可能な状態となる。この状態で、ユーザがトナーパック100の袋部101を変形させ減容させることで、袋部101内のトナーがノズル102の排出口102aから排出される(図1(b)の矢印E)。
排出されるトナーは、ユーザが袋部101を減容させた時に生じる圧力により、ノズル102から現像容器32の受入口321に至る流路に沿って流れ、袋部101内の圧力が高いほど勢いよく流れる。具体的には、袋部101から、ノズル102内の流路102b及び排出口102a、トナー受入装置106の受入口109a及び排出口107b、現像容器32の受入口321によって構成される流路に沿ってトナーが現像容器32の内部に流れ込む。
前述したように、現像容器32の受入口321は、X方向に見たときの受入口321の開口面積(図16)が、X方向と直交する方向に見たときの受入口321の開口面積(図17)よりも広くなるように構成される。この構成により、現像容器32のX方向第1端側に設けられた受入口321を介して現像容器32内に流入するトナーの移動方向に、X方向についてトナー収容室36の長手中央Mに向かう成分を持たせることができる。言い換えると、受入口321を介して現像容器32内に流入するトナーのX方向と直交する方向の速度成分よりも、X方向第2端側(-X側)の速度成分を大きくすることができる。
図17に示すように、現像容器32のX方向第1端側に設けられた受入口321を通過する時、トナーはX方向に関してトナー収容室36の長手中央Mに向かう方向E1に移動している。その後、重力及び空気抵抗による減速により、矢印E2,E3,E4に示すように、トナーは現像容器32内においてX方向に分散して落下し、堆積する。つまり、現像容器32の受入口321が、X方向に関してトナー収容室36の長手中央M側に向かって開口した構成とすることで、受入口321を介して現像容器32内に流入するトナーの着地位置をトナー収容室36の長手中央Mに近づけることができる。
(トナー補給後の動作)
現像容器32内に補給されたトナーが撹拌部材34によってトナー収容室36の長手方向全域に行き渡る過程について、図18(a~c)を用いて説明する。図18(a)は、比較例においてトナー補給直後のトナー収容室36内のトナー分布を表す模式図である。図18(b)は、本実施形態においてトナー補給直後のトナー収容室36内のトナー分布を表す模式図である。図18(c)は、トナー収容室36内のトナー分布が均一化された後の様子を表す模式図である。
図18(a)の比較例では、現像容器32の受入口321′が現像容器32の上面に設けられており、トナーがトナー収容室36に流入する方向Erが、X方向と略直交する向きとなるように構成されている。このため、比較例では、補給直後のトナーは受入口321′の付近に堆積し、受入口321′付近のトナー剤面Tが非常に高くなる。
その後、撹拌部材34の撹拌作用により、トナーがX方向に分散するため、受入口321′付近のトナー剤面Tのピークは徐々に馴らされていく。なお、本実施形態の撹拌部材34は、X方向に長く伸びたシート状部材の撹拌部34b(図16)によってトナーを撹拌するものであり、トナーをX方向に積極的に移動させるものではない。しかし、撹拌部34bによってトナーの集中した個所が押圧されると、押圧されたトナーがX方向においてよりトナーの少ない側に広がるため、撹拌部材34の回転に伴って徐々にトナーがX方向に分散する。
このように、トナー剤面Tの高い部分から低い部分に向かって表面的にトナーが移動しているように見える場合を含めて、本実施形態では「トナーの搬送」と表現する。
ここで、比較例において、トナー収容室36のX方向第1端側の端部から第2端側の端部までのX方向の距離をd1とする。比較例では、補給直後のトナーは、トナー収容室36のX方向第1端側の端部に位置する受入口321′の付近に堆積する。そのため、トナー収容室36のX方向第2端側までトナーを行き渡らせるには、トナーをほぼ距離d1だけ搬送することになる。
これに対し、図18(b)に示す本実施形態の構成では、トナーがトナー収容室36に流入する方向Eは、X方向に関してトナー収容室36の長手中央Mに向かう方向であり、受入口321からX方向第2端側(-X側)に離れた位置にトナーが堆積する。トナーの堆積位置はX方向に分散するものの、少なくとも一部のトナーは、比較例の受入口321′よりも長手中央Mに近い位置x0に堆積する。
トナー収容室36のX方向第1端側の端部から上記の位置x0までのX方向の距離をd2とすると、本実施形態においてトナー収容室36のX方向第2端側までトナーを行き渡らせるには、位置x0のトナーを(d1-d2)の距離だけ搬送すればよい。距離(d1-d2)は比較例の距離d1よりも短い。つまり、本実施形態では、受入口321からトナー収容室36の長手中央Mに向かってトナーが距離d2(第1側面32aから位置x0までの距離)を飛翔してから着地するので、撹拌部材34がX方向に関してトナーを搬送する距離は短くなる。
したがって、本実施形態では、図18(c)に示すようにトナー剤面Tの高さが十分に均一化されるまでの時間は、比較例よりも短くなる。つまり、画像形成装置1の外部から現像容器32に補給されるトナーを、現像容器32内に速やかに行き渡らせることが可能となる。
また、本実施形態では、上記のようにシート状部材からなる撹拌部34bの撹拌作用によってトナー収容室36のトナー剤面Tが徐々に均一化される構成としている。このため、例えばスクリュー形状によって積極的にトナーをX方向に移動させる撹拌部材を用いる場合に比べて、撹拌部材34がトナー収容室36のトナーをX方向について移動させる作用は穏やかである。したがって、シート状部材からなる撹拌部34bを用いる本実施形態の構成においては、受入口321を介して流れ込むトナーをトナー収容室36の長手中央M付近に着地させることでトナー剤面Tの均一化を早めることが特に有用である。
このように、本実施形態では、現像容器32のX方向第1端側(+X側)にトナー収容室36にトナーを受け入れるための受入口321を設ける。また、X方向に見たときの受入口321の開口面積が、X方向と直交する方向に見たときの受入口321の開口面積よりも広い構成とする。
言い換えると、本実施形態の現像装置の収容部は、現像ローラの回転軸方向において収容部の第1端側に設けられた受入口を有する。また、前記回転軸方向に見たときの前記受入口の開口面積は、前記回転軸方向と直交する方向に見たときの前記受入口の開口面積よりも広い。この構成により、補給されたトナーを速やかに行き渡らせることが可能な現像装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することが可能となる。
なお、補給されたトナーをトナー収容室36内に速やかに行き渡らせることの具体的な利点としては、例えば次のもの(1)~(3)が挙げられる。
(1)画像形成装置1は、現像容器32内のトナー残量を検知する残量検知センサを有し、残量検知センサの検知結果に基づいて画像形成動作の中断・再開や操作部を介したユーザへの報知を行う。例えば、現像容器32内のトナー残量が所定の閾値未満となった場合に画像形成動作を開始不可とし、トナー補給により現像容器32内のトナー残量が所定の閾値以上となった場合に画像形成動作を開始可能とする。この場合、補給されたトナーがトナー収容室36内に速やかに行き渡れば、画像形成動作を開始可能となるまでのダウンタイムの短縮が可能である。
(2)また、現像容器32内のトナー残量が所定の閾値未満となった場合に操作部にトナー補給を要求するメッセージを表示させ、その後トナー残量が所定の閾値以上となった場合に上記メッセージの表示を停止するようにする。この場合、補給されたトナーがトナー収容室36内に速やかに行き渡ることで残量検知センサがトナー残量の増加を検知するタイミングが早まり、トナー補給が正常に行われたことをユーザがより早く確認できるのでユーザビリティの向上が可能である。
(3)更に、トナーパック100がトナー受入装置106から取り外されてから予め設定された期間だけ撹拌部材34を回転させた後に画像形成動作を開始する構成とすることが可能である。この場合、補給されたトナーがトナー収容室36内に速やかに行き渡れば、トナー補給直後の画像形成動作において、トナー収容室36内でトナー剤面Tが十分均一化されていないことに起因する画像不良(濃度ムラ)が発生する可能性を低減することができる。
また、本実施形態では、前述したように、現像容器32の受入口321を撹拌部材34の軸部34aの上方に配置する。これにより、受入口321からトナー収容室36に流入したトナーがトナー収容室36内のトナー剤面に着地するまでのX方向の移動距離を増大させ、より長手中央Mに近い位置にトナーを着地させることができる。また、軸部34aの付近にトナーが着地するので、補給直後のトナーに撹拌部材34の撹拌作用をより確実に受けさせることができる。
ところで、画像形成装置の構成として見た場合、トナー受入装置106はトナーパック100からトナーを受け入れる受入口109a(第1受入口)を有し、現像容器32はトナーを現像容器32内に受け入れる受入口321(第2受入口)を有する。そして、受入口109a,321を介して現像容器32にトナーを補給可能な状態(装置側シャッタ109が開放位置に位置する状態)においては、受入口109a,321が次のような配置となる。即ち、トナー受入装置106の受入口109aは、トナー受入装置106においてトナーパック100が収容される装着空間106aに対してX方向第2端側(-X側)に位置する(図1(b))。X方向に見たときの受入口109aの開口面積(図16の受入口321と略同じ)は、X方向と直交する方向に見たときの受入口109aの開口面積(図1(b))よりも広い。そして、現像容器32の受入口321は、トナー受入装置106の受入口109aよりもX方向において現像容器32の長手中央Mに近い位置に位置する。
言い換えると、装着部は、補給容器から排出されるトナーを受け入れるための第1受入口を有し、収容部は、前記第1受入口から流れてきたトナーを前記収容部内に受け入れるための第2受入口を有する。前記第1受入口及び前記第2受入口を介して前記収容部にトナーを補給可能な状態において、前記第1受入口は、前記装着部において前記補給容器が装着される装着空間に対して、現像ローラの回転軸方向の第1端側とは反対の第2端側に位置する。また、前記状態において、前記回転軸方向に見たときの前記第1受入口の開口面積は、前記回転軸方向と直交する方向に見たときの前記第1受入口の開口面積よりも広い。更に、前記状態において、前記第2受入口は、前記第1受入口よりも前記回転軸方向の前記第2端側かつ前記回転軸方向における前記収容部の中央位置よりも前記回転軸方向の前記第1端側に位置する。
なお、「前記第1受入口は、前記装着部において前記補給容器が装着される装着空間に対して、現像ローラの回転軸方向の第1端側とは反対の第2端側に位置する」とは、第1受入口が装着空間に対して現像装置の収容部の側に設けられることを意味する。つまり、図1(a)において、装置側シャッタ109が開放位置にあるとき、第1受入口としての受入口109aは、トナーパック100が装着される装着空間106aに対して現像容器32と同じ側である-X側に位置するように構成される。
上記の構成によれば、トナー受入装置106の受入口109aがトナーパック100からトナーを受け入れる時のトナーの移動方向は、X方向に関してトナー収容室36の長手中央M側(回転軸方向の第2端側)を向いた方向となる。そして、受入口109aよりもX方向第2端側に位置する受入口321を介してトナー収容室36にトナーが流れ込むので、トナー収容室36内において長手中央Mに近い位置にトナーを落下させることができる。
このように、本実施形態によれば、トナー受入装置106(装着部)の受入口109a(第1受入口)及び現像容器32の受入口321(第2受入口)がもたらす作用により、補給されたトナーをトナー収容室36内に速やかに行き渡らせることが可能となる。
また、本実施形態では、前述したように、装置側シャッタ109が開放位置に位置する状態でX方向に見たときに、装置側シャッタ109の受入口109aの開口範囲と、現像容器32の受入口321の開口範囲とが重なる構成とした。つまり、画像形成装置1がトナーパック100から最初にトナーを受け入れる受入口109aから現像容器32内の空間まで、X方向に貫通した流路が形成される構成とした。この構成によれば、流路が屈曲した構成に比べて、トナーパック100から補給されるトナーをトナー収容室36の長手中央Mに向けて勢いよく流すことができる。
(変形例)
第1実施形態では、現像容器32の受入口321が実質的にX方向に開口した構成を例示したが、例えば図25に示すように、受入口321がX方向に対して傾斜した方向に開口した構成であってもよい。この場合においても、X方向に見たときの受入口321の開口面積が、X方向と直交する方向に見たときの受入口321の開口面積より大きければよい。これにより、受入口321を介して現像容器32内に流れ込むトナーにX方向第2端側(-X)の速度成分を持たせることができ、第1実施形態と同様の利点が得られる。
《第2実施形態》
第2実施形態に係る現像装置及び画像形成装置について説明する。以下、第1実施形態と共通の参照符号を付した要素は、特に断らない限り、第1実施形態で説明したものと実質的に同じ構成及び作用を有するものとし、第1実施形態と異なる部分を主に説明する。
図19は、本実施形態に係るトナー受入装置120の斜視図である。図20(a、b)は、本実施形態に係るトナー受入装置120及び現像装置130の斜視図である。図21は、トナー受入装置120及び現像装置130の上面図である。図22(a)は、トナー受入装置120及び現像装置30をX方向第1端側(+X側)から見た側面図である。図22(b)は、図21にV-V線で示す位置で切断した現像装置30の断面図である。図23は、X―Z平面で切断したトナー受入装置120及び現像装置130の断面図である。図24は、本実施形態の利点を説明するための現像装置130の断面図である。なお、上記各図において、現像ローラ31及び操作レバー108の図示を省略している。
第1実施形態では、トナー受入装置106が現像容器32とX方向に隣接する構成を説明した。本実施形態では、図20(a、b)に示すようにトナー受入装置120の大部分が現像容器32よりも上方に位置する構成を説明する。
図19に示すように、トナー受入装置120は、装置側シャッタ109の受入口109a(第1受入口、第1実施形態と同じ)を介して受け入れたトナーをガイドするガイド部121eを備える。ガイド部121eは、第1枠体121に設けられている。第1枠体121は、第1実施形態における第1枠体107(図4)に、排出口107bから延長された筒状のガイド部121eを付加した形状である。また、本実施形態におけるトナー受入装置120の排出口121bは、ガイド部121eの先端に設けられる。トナー受入装置120の第1枠体121以外の構成については、第1実施形態のトナー受入装置106と同様とする。
図20(a、b)及び図21に示すように、トナー受入装置120は、現像容器32のX方向第1端側(+X側)に配置される。また、図22(a)に示すように、トナー受入装置120の受入口109a、及びガイド部121eの受入口109a側の開口は、現像容器32の上面部32cよりも上方に位置する。
図22(b)及び図23に示すように、現像容器32の上面部32cには、トナー受入装置120の排出口121bから排出されるトナーをトナー収容室36に受け入れる受入口322(第2受入口)が形成される。
図23に示すように、ガイド部121eは、第1枠体121の外周部からX方向第2端側に延出するとともに、受入口322に向かって下方に延びている。即ち、ガイド部121eの少なくとも一部(受入口322と接続される部分)は、X方向第2端側に向かって下方に延びるように、水平に対して傾斜している。つまり、ガイド部121eは、トナー受入装置120の受入口109aから流れてきたトナーをトナー収容室36の長手中央Mに向けてガイドする流路を形成する。
トナーパック100の内部空間とトナー収容室36は、ガイド部121eを含む流路E′によって連通される。流路E′は、トナーパック100のノズル102の内部の流路102b及び排出口102a、トナー受入装置120の受入口109a、ガイド部121e、排出口121b、及び現像容器32の受入口322を含む。
本実施形態において、トナー受入装置120はトナーパック100からトナーを受け入れる受入口109a(第1受入口)を有し、現像容器32は受入口109aを介してトナーを現像容器32内に受け入れる受入口322を有する。そして、受入口109a,322を介して現像容器32にトナーを補給可能な状態(装置側シャッタ109が開放位置に位置する状態)においては、受入口109a,322が次のような配置となる。即ち、トナー受入装置120の受入口109aは、トナー受入装置120においてトナーパック100が収容される装着空間106aに対してX方向第2端側(-X側)に位置する(図23)。X方向に見たときの受入口109aの開口面積(図22)は、X方向と直交する方向に見たときの受入口109aの開口面積(図23)よりも広い。そして、現像容器32の受入口322は、トナー受入装置120の受入口109aよりもX方向において現像容器32の長手中央Mに近い位置に位置する。
言い換えると、本実施形態においても、装着部は、補給容器から排出されるトナーを受け入れるための第1受入口を有し、収容部は、前記第1受入口から流れてきたトナーを前記収容部内に受け入れるための第2受入口を有する。前記第1受入口及び前記第2受入口を介して前記収容部にトナーを補給可能な状態において、前記第1受入口は、前記装着部において前記補給容器が装着される装着空間に対して、現像ローラの回転軸方向の第1端側とは反対の第2端側に位置する。また、前記状態において、前記回転軸方向に見たときの前記第1受入口の開口面積は、前記回転軸方向と直交する方向に見たときの前記第1受入口の開口面積よりも広い。更に、前記状態において、前記第2受入口は、前記第1受入口よりも前記回転軸方向の前記第2端側かつ前記回転軸方向における前記収容部の中央位置よりも前記回転軸方向の前記第1端側に位置する。
この構成によれば、トナー受入装置120の受入口109aがトナーパック100からトナーを受け入れる時のトナーの移動方向は、X方向に関してトナー収容室36の長手中央M側(回転軸方向の第2端側)を向いた方向となる。そして、受入口109aよりもX方向第2端側に位置する現像容器32の受入口322を介してトナー収容室36にトナーが流れ込むので、トナー収容室36内において長手中央Mに近づくようにトナーを流すことができる。
図24に示すように、本実施形態によれば、受入口109a,322を介してトナー収容室36に流入するトナーは、現像容器32に対してX方向第1端側に位置する受入口109aよりもトナー収容室36の長手中央Mに近い位置x1に堆積する。トナー収容室36のX方向第1端側の端部から第2端側の端部までのX方向の距離をd1′とし、トナー収容室36のX方向第1端側の端部から上記の位置x0までのX方向の距離をd2′とする。この場合、位置x1の付近に堆積する補給直後のトナーをトナー収容室36のX方向第2端側までトナーを行き渡らせるには、(d1′-d2′)の距離だけ搬送すればよい。つまり、例えばトナー収容室36のX方向第1端側の端部付近に補給直後のトナーが堆積する構成に比べて、トナー収容室36のX方向第2端側の端部までトナーを行き渡らせるための搬送距離は短くなる。
したがって、本実施形態の構成によっても、画像形成装置1の外部から現像容器32に補給されるトナーを、トナー収容室36内に速やかに行き渡らせることが可能となる。
また、本実施形態では、トナー受入装置120の受入口109aと現像容器32の受入口322とを接続するガイド部121eを、X方向において受入口322に近づくほど下方に向かうように傾斜させた構成とした。これにより、トナー受入装置120の受入口109aが現像容器32の受入口322よりも上方に位置する構成において、現像容器32に向けてトナーを下方に移動させながらX方向においてトナー収容室36の長手中央Mの付近にトナーを届けることができる。
(変形例)
第2実施形態では、トナー受入装置120の受入口109aと現像容器32の受入口322とを接続するガイド部121eがトナー受入装置120の一部として設けられた構成を説明した。これに代えて、ガイド部121eを現像装置30の一部として構成してもよい。例えば、ガイド部121eを現像容器32と同じ樹脂材料で一体成型してもよい。この場合、ガイド部121eの先端(現像容器32との接続部とは反対側)の開口は、現像容器32内にトナーを受け入れるための受入口となる。この受入口を、X方向に見た受入口の開口面積がX方向と直交する方向に見たときの受入口の開口面積よりも広くなるように構成すれば、第1実施形態の現像装置と同様の利点が得られる。
また、例えば、第2実施形態の構成に代えて、トナー受入装置120をトナー収容室36の長手中央Mの上方に配置し、直下にトナーを補給する構成とすることもできる。この構成においてもトナー収容室36の長手中央Mの付近に補給直後のトナーが堆積するので、撹拌部材34によりトナーがX方向の第1端側及び第2端側に搬送されることで、速やかにトナーを行き渡らせることができる。
(その他の実施形態)
上述した各実施形態では、現像装置をプリンタ本体2に取り付けた状態のまま、画像形成装置の外部から補給容器を用いてトナーを補給することで、画像形成装置の寿命に亘って現像装置を使用することができる。しかしながら、トナー補給方式を採用するこれら実施形態においても、現像装置(又は現像装置を含むプロセスユニット全体)をプリンタ本体に対して着脱可能なユニット(カートリッジ)として構成してもよい。この場合において、トナー受入装置がプリンタ本体に固定された状態のままで現像装置が着脱される構成としてもよく、現像装置及びトナー受入装置が一体のユニットとして着脱される構成としてもよい。
《本開示のまとめ》
本開示には、少なくとも以下の構成が含まれる。
(構成1)
トナーを補給するための補給容器を着脱可能な画像形成装置に用いられる現像装置であって、
トナーを収容するための収容部と、
前記収容部内のトナーを像担持体に供給するための現像ローラと、
前記収容部内のトナーを撹拌するための撹拌部材と、
を有し、
前記収容部は、前記補給容器から補給されるトナーを前記収容部内に受け入れるための受入口であって、前記現像ローラの回転軸方向における前記収容部の第1端側に設けられた受入口を有し、
前記回転軸方向に見たときの前記受入口の開口面積は、前記回転軸方向と直交する方向に見たときの前記受入口の開口面積よりも広い、
ことを特徴とする現像装置。
(構成2)
前記受入口は、前記回転軸方向における前記収容部の前記第1端側の側面に形成されている、
ことを特徴とする構成1に記載の現像装置。
(構成3)
前記撹拌部材は、前記回転軸方向に延びる軸部と、前記軸部から前記回転軸方向と交差する方向に突出し前記軸部の回転に伴って前記収容部内のトナーを撹拌する撹拌部と、を有し、
前記受入口は、前記回転軸方向に見たときに前記軸部の上方に位置する、
ことを特徴とする構成1又は2に記載の現像装置。
(構成4)
前記撹拌部は、前記回転軸方向に延びた可撓性を有するシート状部材からなり、前記軸部の回転に伴って前記シート状部材に押圧されたトナーが前記回転軸方向においてトナーの少ない側に流れることで、前記収容部内のトナー剤面を均一化するように構成されている、
ことを特徴とする構成3に記載の現像装置。
(構成5)
前記受入口は、前記収容部の外側の開口位置から前記収容部の内側の開口位置まで前記回転軸方向に沿って延びた筒状に形成される、
ことを特徴とする構成1乃至4のいずれか1項に記載の現像装置。
(構成6)
像担持体と、
前記像担持体に形成された静電潜像をトナー像に現像する、構成1乃至5のいずれか1項に記載の現像装置と、
前記補給容器を装着するための装着部と、
を有する、
ことを特徴とする画像形成装置。
(構成7)
前記装着部は、前記補給容器から排出されるトナーを受け入れるための第1受入口を有し、
前記収容部の前記受入口は、前記第1受入口と連通するように構成され、前記第1受入口から流れてきたトナーを前記収容部内に受け入れるための第2受入口である、
ことを特徴とする構成6に記載の画像形成装置。
(構成8)
前記第1受入口及び前記第2受入口を介して前記収容部にトナーを補給可能な状態において、前記第1受入口及び前記第2受入口は前記回転軸方向に並んでおり、かつ、前記回転軸方向に見たときに前記第1受入口の開口範囲と前記第2受入口の開口範囲とが重なっている、
ことを特徴とする構成7に記載の画像形成装置。
(構成9)
前記装着部は、
前記現像装置に向けてトナーを排出するための排出口が形成され、前記画像形成装置の枠体に対して固定された固定部材と、
前記第1受入口が形成されたシャッタ部材であって、前記第1受入口が前記排出口と連通する開放位置と、前記第1受入口が前記排出口と連通しない閉鎖位置と、に移動可能なシャッタ部材と、
を更に有し、前記シャッタ部材が前記開放位置に位置する場合に、前記画像形成装置は前記第1受入口及び前記第2受入口を介して前記収容部にトナーを補給可能な状態となる、
ことを特徴とする構成8に記載の画像形成装置。
(構成10)
前記回転軸方向に見たときに、前記装着部と前記収容部とがオーバーラップしている、
ことを特徴とする構成6乃至9のいずれか1項に記載の画像形成装置。
(構成11)
トナーを補給するための補給容器を着脱可能な画像形成装置であって、
トナーを収容するための収容部と、前記収容部内のトナーを像担持体に供給するための現像ローラと、前記収容部内のトナーを撹拌するための撹拌部材とを有する現像装置と、
前記現像ローラの回転軸方向における前記収容部の第1端側に設けられ、前記補給容器を装着するための装着部と、
を備え、
前記装着部は、前記補給容器から排出されるトナーを受け入れるための第1受入口を有し、
前記収容部は、前記第1受入口から流れてきたトナーを前記収容部内に受け入れるための第2受入口を有し、
前記第1受入口及び前記第2受入口を介して前記収容部にトナーを補給可能な状態において、
前記第1受入口は、前記装着部において前記補給容器が装着される装着空間に対して、前記回転軸方向の前記第1端側とは反対の第2端側に位置し、
前記回転軸方向に見たときの前記第1受入口の開口面積は、前記回転軸方向と直交する方向に見たときの前記第1受入口の開口面積よりも広く、かつ、
前記第2受入口は、前記第1受入口よりも前記回転軸方向の前記第2端側かつ前記回転軸方向における前記収容部の中央位置よりも前記回転軸方向の前記第1端側に位置する、
ことを特徴とする画像形成装置。
(構成12)
前記第2受入口は、前記回転軸方向における前記収容部の前記第1端側の側面に形成されている、
ことを特徴とする構成11に記載の画像形成装置。
(構成13)
前記第1受入口及び前記第2受入口を介して前記収容部にトナーを補給可能な状態において、前記第1受入口及び前記第2受入口は前記回転軸方向に並んでおり、かつ、前記回転軸方向に見たときに前記第1受入口の開口範囲と前記第2受入口の開口範囲とが重なっている、
ことを特徴とする構成12に記載の画像形成装置。
(構成14)
前記第1受入口は、前記第2受入口よりも上方に設けられ、
前記画像形成装置は、前記第1受入口と前記第2受入口との間でトナーの流路を形成するガイド部を更に有し、
前記ガイド部は、前記回転軸方向において前記第2受入口に近づくほど下方に向かうように傾斜している、
ことを特徴とする構成11に記載の画像形成装置。
(構成15)
前記撹拌部材は、前記回転軸方向に延びる軸部と、前記軸部から前記回転軸方向と交差する方向に突出し前記軸部の回転に伴って前記収容部内のトナーを撹拌する撹拌部と、を有し、
前記第2受入口は、前記回転軸方向に見たときに前記軸部の上方に位置する、
ことを特徴とする構成11乃至14のいずれか1項に記載の画像形成装置。
(構成16)
前記装着部は、
前記現像装置に向けてトナーを排出するための排出口が形成され、前記画像形成装置の枠体に対して固定された固定部材と、
前記第1受入口が形成されたシャッタ部材であって、前記第1受入口が前記排出口と連通する開放位置と、前記第1受入口が前記排出口と連通しない閉鎖位置と、に移動可能なシャッタ部材と、
を更に有し、前記シャッタ部材が前記開放位置に位置する場合に、前記画像形成装置は前記第1受入口及び前記第2受入口を介して前記収容部にトナーを補給可能な状態となる、
ことを特徴とする構成11乃至15のいずれか1項に記載の画像形成装置。
30…現像装置/31…現像ローラ/32…収容部(現像容器)/321、322…受入口、第2受入口/34…撹拌部材/106、120…装着部(トナー受入装置)/106a…装着空間/109a…第1受入口(受入口)

Claims (16)

  1. トナーを補給するための補給容器を着脱可能な画像形成装置に用いられる現像装置であって、
    トナーを収容するための収容部と、
    前記収容部内のトナーを像担持体に供給するための現像ローラと、
    前記収容部内のトナーを撹拌するための撹拌部材と、
    を有し、
    前記収容部は、前記補給容器から補給されるトナーを前記収容部内に受け入れるための受入口であって、前記現像ローラの回転軸方向における前記収容部の第1端側に設けられた受入口を有し、
    前記回転軸方向に見たときの前記受入口の開口面積は、前記回転軸方向と直交する方向に見たときの前記受入口の開口面積よりも広い、
    ことを特徴とする現像装置。
  2. 前記受入口は、前記回転軸方向における前記収容部の前記第1端側の側面に形成されている、
    ことを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
  3. 前記撹拌部材は、前記回転軸方向に延びる軸部と、前記軸部から前記回転軸方向と交差する方向に突出し前記軸部の回転に伴って前記収容部内のトナーを撹拌する撹拌部と、を有し、
    前記受入口は、前記回転軸方向に見たときに前記軸部の上方に位置する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
  4. 前記撹拌部は、前記回転軸方向に延びた可撓性を有するシート状部材からなり、前記軸部の回転に伴って前記シート状部材に押圧されたトナーが前記回転軸方向においてトナーの少ない側に流れることで、前記収容部内のトナー剤面を均一化するように構成されている、
    ことを特徴とする請求項3に記載の現像装置。
  5. 前記受入口は、前記収容部の外側の開口位置から前記収容部の内側の開口位置まで前記回転軸方向に沿って延びた筒状に形成される、
    ことを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
  6. 像担持体と、
    前記像担持体に形成された静電潜像をトナー像に現像する、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の現像装置と、
    前記補給容器を装着するための装着部と、
    を有する、
    ことを特徴とする画像形成装置。
  7. 前記装着部は、前記補給容器から排出されるトナーを受け入れるための第1受入口を有し、
    前記収容部の前記受入口は、前記第1受入口と連通するように構成され、前記第1受入口から流れてきたトナーを前記収容部内に受け入れるための第2受入口である、
    ことを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
  8. 前記第1受入口及び前記第2受入口を介して前記収容部にトナーを補給可能な状態において、前記第1受入口及び前記第2受入口は前記回転軸方向に並んでおり、かつ、前記回転軸方向に見たときに前記第1受入口の開口範囲と前記第2受入口の開口範囲とが重なっている、
    ことを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。
  9. 前記装着部は、
    前記現像装置に向けてトナーを排出するための排出口が形成され、前記画像形成装置の枠体に対して固定された固定部材と、
    前記第1受入口が形成されたシャッタ部材であって、前記第1受入口が前記排出口と連通する開放位置と、前記第1受入口が前記排出口と連通しない閉鎖位置と、に移動可能なシャッタ部材と、
    を更に有し、前記シャッタ部材が前記開放位置に位置する場合に、前記画像形成装置は前記第1受入口及び前記第2受入口を介して前記収容部にトナーを補給可能な状態となる、
    ことを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。
  10. 前記回転軸方向に見たときに、前記装着部と前記収容部とがオーバーラップしている、
    ことを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
  11. トナーを補給するための補給容器を着脱可能な画像形成装置であって、
    トナーを収容するための収容部と、前記収容部内のトナーを像担持体に供給するための現像ローラと、前記収容部内のトナーを撹拌するための撹拌部材とを有する現像装置と、
    前記現像ローラの回転軸方向における前記収容部の第1端側に設けられ、前記補給容器を装着するための装着部と、
    を備え、
    前記装着部は、前記補給容器から排出されるトナーを受け入れるための第1受入口を有し、
    前記収容部は、前記第1受入口から流れてきたトナーを前記収容部内に受け入れるための第2受入口を有し、
    前記第1受入口及び前記第2受入口を介して前記収容部にトナーを補給可能な状態において、
    前記第1受入口は、前記装着部において前記補給容器が装着される装着空間に対して、前記回転軸方向の前記第1端側とは反対の第2端側に位置し、
    前記回転軸方向に見たときの前記第1受入口の開口面積は、前記回転軸方向と直交する方向に見たときの前記第1受入口の開口面積よりも広く、かつ、
    前記第2受入口は、前記第1受入口よりも前記回転軸方向の前記第2端側かつ前記回転軸方向における前記収容部の中央位置よりも前記回転軸方向の前記第1端側に位置する、
    ことを特徴とする画像形成装置。
  12. 前記第2受入口は、前記回転軸方向における前記収容部の前記第1端側の側面に形成されている、
    ことを特徴とする請求項11に記載の画像形成装置。
  13. 前記第1受入口及び前記第2受入口を介して前記収容部にトナーを補給可能な状態において、前記第1受入口及び前記第2受入口は前記回転軸方向に並んでおり、かつ、前記回転軸方向に見たときに前記第1受入口の開口範囲と前記第2受入口の開口範囲とが重なっている、
    ことを特徴とする請求項12に記載の画像形成装置。
  14. 前記第1受入口は、前記第2受入口よりも上方に設けられ、
    前記画像形成装置は、前記第1受入口と前記第2受入口との間でトナーの流路を形成するガイド部を更に有し、
    前記ガイド部は、前記回転軸方向において前記第2受入口に近づくほど下方に向かうように傾斜している、
    ことを特徴とする請求項11に記載の画像形成装置。
  15. 前記撹拌部材は、前記回転軸方向に延びる軸部と、前記軸部から前記回転軸方向と交差する方向に突出し前記軸部の回転に伴って前記収容部内のトナーを撹拌する撹拌部と、を有し、
    前記第2受入口は、前記回転軸方向に見たときに前記軸部の上方に位置する、
    ことを特徴とする請求項11に記載の画像形成装置。
  16. 前記装着部は、
    前記現像装置に向けてトナーを排出するための排出口が形成され、前記画像形成装置の枠体に対して固定された固定部材と、
    前記第1受入口が形成されたシャッタ部材であって、前記第1受入口が前記排出口と連通する開放位置と、前記第1受入口が前記排出口と連通しない閉鎖位置と、に移動可能なシャッタ部材と、
    を更に有し、前記シャッタ部材が前記開放位置に位置する場合に、前記画像形成装置は前記第1受入口及び前記第2受入口を介して前記収容部にトナーを補給可能な状態となる、
    ことを特徴とする請求項11に記載の画像形成装置。
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