JP3734013B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電複写機やプリンタ等の画像形成装置の技術分野に属し、特に、回転体に支持されて回転可能な現像装置の現像ローラとトナーの薄層規制部材との接触部が現像ローラの回転中心より下方に位置している、いわゆる下規制の現像器を備えた画像形成装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、静電複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、感光体に担持された静電潜像を現像装置によりトナー像に現像した後、このトナー像を紙等の記録媒体に転写し、更に記録媒体に転写したトナー像を定着することにより、画像を得るようになっている。
【０００３】
ところで、画像形成装置の現像装置においては、現像のため現像ローラによりトナーを感光体に搬送しているが、良好な現像を行うためには適正量のトナーを感光体に搬送する必要がある。そこで、従来、供給ローラから現像ローラへ供給するトナーのトナー量を薄層規制部材により規制して現像ローラ表面に所定のトナー薄層を形成することにより、現像ローラによる感光体へのトナー搬送を行っている。
【０００４】
このような薄層規制部材による現像ローラ上のトナーの層厚を規制する方法として、従来、トナーの薄層規制部材を現像ローラの回転中心より下方に配置し、この現像ローラの回転中心より下方位置でトナーの薄層規制部材によるトナーの層厚を規制する、いわゆる下規制の方法がある。
この下規制によるトナー層厚規制の方法においては、供給ローラから供給されたトナーのうち、規制されたトナー層厚の分を除く余剰のトナーが薄層規制部材により掻き取られ、掻き取られた余剰のトナーは、供給ローラの下方に位置し、供給ローラと現像ローラと薄層規制部材とによって囲まれた空間内に停滞して貯留するようになる。そして、この空間内に余剰のトナーが過充填されて空間内がトナーの圧粉状態になると、薄層規制部材によるトナー層厚規制が適正に行われなくなってトナー層厚が増加し易くなったり、またこの空間内のトナーが現像ローラと薄層規制部材との間から噴き出し易くなったり、更にはトナーが薄層規制部材の支持部材におけるシール部から漏出し易くなったりするようになる。
【０００５】
このようなことから、従来、前述の空間内にトナー供給ローラの下方かつトナー層厚規制部材の側方に位置して回転可能なトナー掻き出し部材を設け、このトナー掻き出し部材を回転することで、前述の空間内に貯留する余剰のトナーを現像器のトナー貯留部内に掻き出すようにした現像装置が特開平９−２４４４０６号公報において提案されている。
また、他の方法として、前述の空間内に貯留した余剰トナーあるいは現像ローラからの回収トナーを現像器内のトナー貯留空間内に移動させるための回収経路を設けるとともに、この回収経路に回転可能な攪拌部材を設け、この攪拌部材を回転することで、前述の空間内に貯留するトナーを、回収経路を介して現像器のトナー貯留部内に掻き出すようにした現像装置が特開平９−３０５０２０号公報において提案されている。
これらの公開公報に開示されている現像装置においては、トナー掻き出し部材または攪拌部材を回転させることで、前述の空間内に貯留する余剰トナーがその空間内から確実に掻き出されるようになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のいずれの公開公報に開示されている現像装置においても、トナー掻き出し部材あるいは攪拌部材といった特別の部材を設ける必要があるとともに、この特別の部材を回転駆動するための特別の回転駆動機構が必要となる。このため、部品点数が増加して現像装置の構造が複雑かつ大型になるばかりでなく、コストが高くなるという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、下規制の現像装置において前述の空間内に停滞貯留した余剰のトナーをより確実に掻き出しながら、しかも、構造の簡素化、軽量小型化および低コスト化を図ることのできる現像装置を備え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】
この課題を解決するために、請求項１の発明は、回転体に取り付けられたイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色の現像器の１つを前記回転体を回転することで現像位置に設定し、現像位置に設定された現像器により感光体の潜像を現像するようになっている現像装置と、この現像装置の外部に設けられ、前記現像装置に供給するトナーを蓄えるトナー貯蔵装置とを少なくとも備えるとともに、前記各現像器が、それぞれ、回転することでそれらの現像器のトナー貯留空間内にあるトナーを前記感光体の方へ搬送して前記感光体の潜像を現像する現像ローラと、回転することで前記トナー貯留空間内にあるトナーを前記現像ローラに供給する供給ローラと、前記現像ローラに接触し、前記供給ローラから前記現像ローラに供給されるトナーを規制して前記現像ローラ表面に所定のトナーの薄層を形成する薄層規制部材とを備えている画像形成装置において、前記各現像器が、それぞれ、現像位置に設定された状態では前記現像ローラと前記薄層規制部材との接触部が前記現像ローラの回転中心より下方になるように設定されており、更に、所定回数の連続印字終了後に、連続印字を行った現像器の供給ローラを少なくとも所定時間現像外回転させることを特徴としている。
【００１１】
【作用】
このように構成された本発明の画像形成装置においては、所定回数の連続印字終了後に、連続印字を行った現像器の供給ローラが少なくとも所定時間現像外回転されるようになる。これにより、現像ローラと供給ローラと薄層規制部材とで囲まれる空間内に停滞貯留する余剰トナーのほとんどがより確実に掻き出されるようになり、空間内のトナーの過充填が防止される。したがって、特別のトナー掻き出し部材を設けることなく供給ローラを単に現像外回転するという簡素な構成で前述のようなトナー層厚の増加、トナーの噴き出しおよび薄層規制不良が防止され、現像装置の構造の簡素化、軽量小型化および低コスト化が可能となる
しかも、供給ローラは所定時間だけ回転されるだけであるので、供給ローラの現像外回転によるトナーのダメージが抑制され、画質の劣化が抑制される。
【００１２】
更に、すべての現像装置の非現像動作時に、供給ローラが現像外回転動作を行うようになるので、供給ローラが回転する際に発生する負荷変動や起動／停止時に発生する振動等の影響が現像動作に与えることがなくなり、現像器の現像動作時にはそれぞれ良好な現像が行われるようになる。
更に、現像器の現像動作時に供給ローラを回転させる駆動モータ等の駆動源で供給ローラを単に現像外回転させることが可能となるので、この駆動源に供給ローラの現像外回転のために新たに駆動負荷トルクを上乗せする必要がなく、現像動作に必要な最小限の駆動源で供給ローラの現像外回転が可能となる。しかも、空間内のトナーを掻き出すことで薄層規制部やトナーシール部の摺動負荷が低減されるので、現像器駆動源の駆動負荷トルクが小さくなる。これにより、エネルギ消費が抑制されるので、省エネが効果的に実現されるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の画像形成装置の実施の形態の一例における現像装置および感光体を模式的に示す図である。
図１に示すように、この例の画像形成装置１はロータリ式現像装置２を備えており、このロータリ式現像装置２は、回転可能に設けられたロータリ３と、このロータリ３に支持された、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（Ｋ）の各現像器４,５,６,７とを備えている。これらの各現像器４,５,６,７はロータリ３の周方向にこれらの順に時計回りでかつ等間隔で配設されており、それぞれ、現像ローラ４ａ,５ａ,６ａ,７ａと、供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂと、現像ローラ４ａ,５ａ,６ａ,７ａのトナー層厚を規制する薄層規制部材４ｃ,５ｃ,６ｃ,７ｃと、第１および第２オーガ４ｄ,５ｄ,６ｄ,７ｄ;４ｅ,５ｅ,６ｅ,７ｅとを備えている。
【００１４】
この例の画像形成装置１は、図１に示すように例えばイエローの現像器４が、現像ローラ４ａが感光体８に当接して現像を行う現像位置に設定された状態では、現像ローラ４ａと感光体８とがロータリ３の回転中心Ｏより下方に位置しているとともに、現像ローラ４ａと薄層規制部材４ｃとの接触部が現像ローラ４ａの回転中心４ａ1より下方に位置する下規制の現像器とされている。
【００１５】
そして、ロータリ３が矢印αで示す反時計方向に回転することで、これらの各現像器４,５,６,７は、それらの現像ローラ４ａ,５ａ,６ａ,７ａが順次感光体８に当接される現像位置に設定されるようになっている（図１ではイエローの現像器４が現像位置に設定されている）。いずれの現像器４,５,６,７も現像位置以外にあるときは、それらの現像ローラ４ａ,５ａ,６ａ,７ａおよび供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂがともに停止している。また、いずれの現像器４,５,６,７も現像位置に設定されたときは、それらの現像ローラ４ａ,５ａ,６ａ,７ａおよび供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂがともに回転され、現像器４,５,６,７の後述するトナー貯留空間４ｈ,５ｈ,６ｈ,７ｈ内のトナーが供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂによって現像ローラ４ａ,５ａ,６ａ,７ａに供給され、更に、薄層規制部材４ｃ,５ｃ,６ｃ,７ｃによって現像ローラ４ａ,５ａ,６ａ,７ａの表面に薄いトナー層が形成されて感光体８の方へ搬送されるようになっている。
なお、各色の現像器４,５,６,７の配設順序は、前述の順序に限定されることなく任意に設定される。しかし以下の説明では、説明の便宜上、前述の色の順序、つまり、時計方向にイエロー、マゼンタ、シアン、およびブラックの順で各現像器４,５,６,７が配設されているものとする。
【００１６】
また図２に示すように、ロータリ式現像装置２はロータリ３の一端からこのロータリ３と同心状に軸方向に突出するトナー受入部９を備えており、このトナー受入部９はロータリ３と一体に回転されるようになっている。図３に示すように、このトナー受入部９は、ロータリ３と同心状に軸方向に延びる円筒部１０と、この円筒部１０の一端に設けられたロータリ３に取り付けられるフランジ部１１とからなっている。円筒部１０の内部空間には十字形の仕切壁１２によって４つの扇形のトナー移動路１３,１４,１５,１６が区画形成されており、これらのトナー移動路１３,１４,１５,１６はそれぞれ軸方向に長くかつフランジ部１１側の端が開口されかつフランジ部１１側と反対側の端が閉塞されている。各トナー移動路１３,１４,１５,１６には、それぞれ、順にイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのトナーが受け入れられるようになっている。
【００１７】
更に、円筒部１０の外周面には、この外周面を軸方向に４つに区画形成する５つの仕切リブ１７,１８,１９,２０,２１が設けられている。隣接する２つの仕切リブ１７,１８の間の円筒部１０の区画領域には、トナー移動路１３と外部とを連通してイエローのトナーを円筒部１０の外周からトナー移動路１３内に導入するトナー受入口２２が穿設され、同様に２つの仕切リブ１８,１９の間の円筒部１０の区画領域には、トナー移動路１４と外部とを連通してマゼンタのトナーを円筒部１０の外周からトナー移動路１４内に導入するトナー受入口２３が穿設され、更に２つの仕切リブ１９,２０の間の円筒部１０の区画領域には、トナー移動路１５と外部とを連通してシアンのトナーを円筒部１０の外周からトナー移動路１５内に導入するトナー受入口２４が穿設され、更に２つの仕切リブ２０,２１の間の円筒部１０の区画領域には、トナー移動路１６と外部とを連通してブラックのトナーを円筒部１０の外周からトナー移動路１５内に導入するトナー受入口（不図示）が穿設されている。したがって、各トナー受入口はイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのトナーの順に反時計方向にほぼ９０°ずつ位相がずれて設けられている。
【００１８】
更に、図３に示すようにロータリ式現像装置２は、２つの仕切リブ１７,１８の間に設けられて仕切リブ１７,１８の間の空間を閉塞して後述するトナー一時貯留部２７を形成するクランプ状の一対の一時貯留部形成部材２５,２６が設けられている。これらの一時貯留部形成部材２５,２６は、それぞれ円弧状部２５ａ,２６ａと、これらの円弧状部２５ａ,２６ａの両端からそれぞれ延びる連結フランジ部２５ｂ,２５ｃ;２６ｂ,２６ｃとからなっている。そして、図１、図４および図５に示すように円弧状部２５ａ,２６ａが仕切リブ１７,１８の間に嵌合されかつ仕切リブ１７,１８の間の円筒部１０を囲うようにして配置された状態で、一時貯留部形成部材２５の一端側の連結フランジ部２５ｂと一時貯留部形成部材２６の一端側の連結フランジ部２６ｂとが、また一時貯留部形成部材２５の他端側の連結フランジ部２５ｃと一時貯留部形成部材２６の他端側の連結フランジ部２６ｃとがそれぞれ突き合わされて、図示しないボルトあるいはねじ等の適宜の固着具で互いに連結されることにより、これらの一時貯留部形成部材２５,２６は円筒部１０をクランプ状に囲っている。
【００１９】
このように一対の一時貯留部形成部材２５,２６が仕切リブ１７,１８の間に設けられた状態では、図５に示すように仕切リブ１７,１８の間の円筒部１０の外周面と円弧状部２５ａ,２６ａの内周面２５ａ1（円弧状部２６ａおよびその内周面は不図示）との間にイエローのトナーのトナー一時貯留部２７（本発明の一時貯留部に相当）が形成されるようになっており、このトナー一時貯留部２７は仕切リブ１７,１８の間の円筒部１０の外周面を覆うようにして環状に形成されている。このトナー一時貯留部２７はトナー受入口２２を介してイエローのトナー移動路１３に常時連通していて、イエローのトナーがトナー一時貯留部２７からトナー受入口２２を通ってトナー移動路１３内に導入可能となっている。その場合、図３に示す円弧状部２５ａ,２６ａの内周面２５ａ1,２６ａ1および連結フランジ部２５ｂ,２５ｃ;２６ｂ,２６ｃの突き合わせ面２５ｂ1,２５ｃ1;２６ｂ1,２６ｃ1には図示しないがシール部材が設けられていて、トナー一時貯留部２７内のトナーが外部に漏れるのが防止されている。
【００２０】
また、一時貯留部形成部材２５,２６が仕切リブ１７,１８の間に設けられた状態では、トナー受入部９がロータリ３と一体に回転するとき、仕切リブ１７,１８は一時貯留部形成部材２５,２６に対して相対的に回転摺動するようになっている。そして、仕切リブ１７,１８の各側面と各一時貯留部形成部材２５,２６の側面とが摺接することによっても、トナー一時貯留部２７内のトナーが一時貯留部形成部材２５,２６の外部に漏れるのが防止されている。
【００２１】
図３および図４に示すように一方の一時貯留部形成部材２５の円弧状部２５ａには、トナー一時貯留部２７内の所定量のトナーの有無を検知するトナー検知手段９４が設けられている（なお、このトナー検知手段９４は図２には図示省略されている。また、図３に示すトナー検知手段９４およびトナー受入口２２のそれぞれの位置と図４に示すトナー検知手段９４およびトナー受入口２２のそれぞれの位置とがずれて示されている。）。このトナー検知手段９４はコ字状に形成された光学センサからなり、この光学センサのコ字状の二股部に存在するトナーを光学的に検知するようになっている。
一方の一時貯留部形成部材２５の円弧状部２５ａには、イエローのトナーを供給するための補給管２８が連結されており、図５に示すようにこの補給管２８はトナー一時貯留部２７内に開口している。
【００２２】
マゼンタ、シアンおよびブラックのトナーに対しても、それぞれ、このようなイエローのトナーのための一対の一時貯留部形成部材２５,２６および補給管２８とそれぞれまったく同じ一対の一時貯留部形成部材２９,３０;３１,３２;３３,３４および補給管３５,３６,３７が、図２に示すように同じようにして設けられているとともに、イエローのトナーのための図３および図４に示すトナー検知手段９４とまったく同じトナー検知手段が同じようにして設けられている。したがって、図示されないが各一時貯留部形成部材２９,３０;３１,３２;３３,３４によって、仕切リブ１８,１９の間の円筒部１０の外周面を覆うようにしてイエローのトナー一時貯留部２７と同様のマゼンタのトナー一時貯留部、仕切リブ１９,２０の間の円筒部１０の外周面を覆うようにしてイエローのトナー一時貯留部２７と同様のシアンのトナー一時貯留部、および仕切リブ２０,２１の間の円筒部１０の外周面を覆うようにしてイエローのトナー一時貯留部２７と同様のブラックのトナー一時貯留部がそれぞれ形成されている。
【００２３】
これらのマゼンタ、シアンおよびブラックの各トナー一時貯留部も、イエローの場合と同様にして、それぞれ対応するトナー受入口を介してマゼンタのトナー移動路１４、シアンのトナー移動路１５およびブラックのトナー移動路１６に常時連通しているとともに、各補給管３５,３６,３７がそれぞれ各トナー一時貯留部内に開口している。
【００２４】
そして、上側の各トナー一時貯留部形成部材の円弧状部の内周面により各トナー一時貯留部の外周面が規定されている（図５に一例として、イエローのトナーのトナー一時貯留部２７の外周面はイエローのトナーの上側のトナー一時貯留部形成部材２５の円弧状部の内周面２５ａ1により規定されていることが示されている）が、回転中心Ｏから各トナー一時貯留部の外周面までの距離ｄ1が、回転中心Ｏから図６に示す各現像器４,５,６,７内のトナーが貯留するトナー貯留空間４ｈ,５ｈ,６ｈ,７ｈの最大距離ｄ2より小さくなる（ｄ1＜ｄ2）ように設定されている。
【００２５】
このトナー貯留空間について説明すると、例えばイエローの現像器４のトナー貯留空間４ｈは、イエローの現像器４と隣接するマゼンタの現像器５とを仕切る各仕切壁９７と、イエローの現像器４と隣接するブラックの現像器７とを仕切る仕切壁９８と、イエローの現像ローラ４ａと、このイエローの現像ローラ４ａに接触するトナー薄層規制部材４ｃと、このトナー薄層規制部材４ｃを支持する規制部材支持部材４ｆと、イエローの現像ローラ４ａに接触してイエローのトナーをシールするトナーシール部材４ｇとによって囲まれる空間（図６で斜め格子で示されている空間）である。すなわち、イエローのトナー貯留空間４ｈは、トナー薄層規制部材４ｃによる薄層規制後に現像ローラ４ａ上に担持されないイエローのトナーが貯留する空間である。そして、この例のイエロー現像器４においては、図６に矢印で示す仕切壁９８の位置９８ａと回転中心Ｏとの間の距離がトナー貯留空間４ｈの最大距離ｄ2となっている。
なお、マゼンタ、シアンおよびブラックの色の各トナー貯留空間５ｈ,６ｈ,７ｈも、前述のイエローの場合と同様に各仕切壁９９,１００等によって囲まれる空間である。
【００２６】
ところで、後述するように円筒部１０のトナー受入口が上向きになって、その上向きになったトナー受入口に対応するトナー一時貯留部内のトナーがそれぞれこのトナー受入口および対応するトナー移動路を通って対応する現像器内に供給されるが、このとき、この現像器内に供給されたトナーの水位レベルはトナーの流動性による平準化作用によりトナー一時貯留部内のトナーの水位レベルとほぼ同じになる。したがって、各トナー一時貯留部内のトナーの水位レベルを制御することにより、現像器へのトナー供給時での現像器内のトナーの水位レベルが制御されるようになる。その場合、各トナー一時貯留部内のトナーの水位レベル、つまりトナー量は、それぞれ各トナー検知手段によるトナー有無の検知に基づいて各トナー容器４２,４３,４４,４５の回転を制御することで制御されるようになっている。
【００２７】
トナー一時貯留部のトナーの最大水位レベルはこのトナー一時貯留部の外周面の最上位置（つまり、回転中心Ｏからこの外周面までの距離ｄ1）以下に制御されるようになっている。したがって、現像器へのトナー供給時には、現像器内のトナーの最大水位レベルも回転中心Ｏからこの距離ｄ1以下に規制され、それ以上、トナーは現像器内に供給されない。いま、回転中心Ｏから各現像器４,５,６,７のトナー貯留空間４ｈ,５ｈ,６ｈ,７ｈの最大距離ｄ2がこの距離ｄ1より大きく設定されているので、これにより各現像器内にトナーが完全に充填されることはなく、各現像器内のトナー貯留空間４ｈ,５ｈ,６ｈ,７ｈには、それぞれ、所定のトナー非存在空間が自動的にかつ確実に形成されるようになる。そして、このトナー非存在空間が形成されることで、ロータリ３の回転により各現像器が回転するとき、各現像器内で新しく供給されたトナーと残っている古いトナーとが効率よく攪拌されて、各現像器内のトナーが均一になるようにされているとともに、トナーの過剰充填による各現像器のトナー規制部材およびトナーシール部材からのトナーの噴き出しが防止されるようになっている。
【００２８】
そして、各現像器とこれらの現像器にそれぞれ対応するトナー受入部９のトナー受入口は、各現像器内のトナーの最大水位レベルの制御によって形成されるトナー非存在空間が、トナー受入部９のその現像器に対応するトナー受入口が回転中心Ｏより上方に位置するときに同様に回転中心Ｏより上方に位置するように配置されている。
【００２９】
一方、図２に示すように各補給管２８,３５,３６,３７は、それぞれ、現像装置２の外部に設けられたトナーを貯蔵するトナー貯蔵部における、イエローのトナー容器４２、マゼンタのトナー容器４３、シアンのトナー容器４４、ブラックのトナー容器４５に連結補給管３８,３９,４０,４１を介して接続されている。
【００３０】
各トナー容器４２,４３,４４,４５はともに同じものであり、図７（ａ）に示すように樹脂製の円筒状容器４６からなるとともに、その内周面には螺旋状のリブ４７が一体成形されている。円筒状容器４６の一側の端面には把手４８が設けられ、また円筒状容器４６の他側の端面中央には係合凹部４９が形成されているとともに端面中央から偏心した位置に、トナー排出孔５０が穿設されている。更に、円筒状容器４６の他側の端面には、図７（ｂ）に示すシール部材５１、シャッタ部材５２およびシャッタ押さえ部材５３が相対回動可能に嵌入されている。これらのシール部材５１、シャッタ部材５２およびシャッタ押さえ部材５３には、トナー排出孔５０に連通可能なトナー排出孔５４がそれぞれ穿設されている。更に、円筒状容器４６の他側の端部外周面には突起状の第１の係合手段５５が設けられているとともに、シャッタ部材５２の外周面にも突起状の第２の係合手段５６が設けられている。
【００３１】
このように構成された円筒状容器４６は図８に示す円筒状の容器支持部材５７に支持されるようになっている。この容器支持部材５７の周面には、開放された一端から他端に向けて軸方向に延びるスリット状の軸方向案内手段５８と、この軸方向案内手段５８の他端より少し手前で軸方向案内手段５８から周方向に分岐して延びるスリット状の周方向案内手段５９と、軸方向案内手段５８の周方向案内手段５９との分岐点より他端側に設けられた係合凹部６０と、周方向案内手段５９の終端部に設けられた係合凹部６１とがそれぞれ設けられている。また、容器支持部材５７の周面には、所定数の円形状のトナー落下孔６２が穿設されている。
【００３２】
更に、容器支持部材５７の一端開口側には弾性シール部材６３が装着されており、この弾性シール部材６３は円筒状容器４６の回転に伴うがたつきを防止するとともに、この円筒状容器４６を容器支持部材５７から離脱する際に容器外周面に付着するトナーをクリーニングする機能を有している。そのうえ、容器支持部材５７の下方にはトナー受け部材６４が配設されており、このトナー受け部材６４により、画像形成装置１の内部がトナーで汚染されるのが防止されている。
【００３３】
容器支持部材５７の他端には、シャッタ部材６５およびシール部材６６が嵌合固定されている。図９（ｂ）に示すように、これらのシャッタ部材６５およびシール部材６６にはそれぞれトナー排出孔６７,６８が穿設されており、シャッタ部材６５のトナー排出孔６７の周縁には環状のリブ状突起６９が設けられている。この環状のリブ状突起６９はシール部材６６のトナー排出孔６８の周縁に圧接されていて、トナー排出孔６７,６８を通過するトナーの漏出が防止されている。
また、シャッタ部材６５の中心部には円筒状の第３の係合手段７０が軸方向にかつ同心状に突設されており、この第３の係合手段７０はトナー容器である円筒状容器４６の係合凹部４９に周方向に係合されている。
【００３４】
容器支持部材５７の他端には、トナー貯留容器７１がこの容器支持部材５７に対し相対回転可能に取り付けられている。図９に示すように、このトナー貯留容器７１はその一端側が開口されているとともに、他端側に排出筒部７２が設けられている。排出筒部７２の内部はトナー貯留容器７１に連通しているとともに、排出筒部７２にはこの排出筒部７２の内部と外部とを連通するトナー排出孔７３が穿設されている。更に、排出筒部７２の外周には、トナー排出孔７３を挟んで一対の環状のシール部材７４,７５が周方向に設けられている。そして、排出筒部７２が対応する連結補給管３８,３９,４０,４１の端部に設けられた貫通孔７６,７７に相対回転摺動可能に貫通されて、連結補給管３８,３９,４０,４１の補給管２８,３５,３６,３７との反対側の端部がこれらの一対の環状のシール部材７４,７５の間に配設されている。
【００３５】
トナー貯留容器７１の一端側の開口部には、円板プレートからなるシャッタ部材７８が嵌合固定されているとともに、このシャッタ部材７８にはトナー排出孔７９が設けられている。そして、トナー排出孔６７,６８およびトナー排出孔７９が常時周方向に整合されて互いに軸方向に連通されている。また、シャッタ部材７８の中心部には係合部８０が軸方向にかつ同心状に突設されているとともに、この係合部８０は容器支持部材５７に固定された円筒状の第３の係合手段７０に嵌合されかつ周方向に係合されている。したがって、円筒状容器４６がその中心軸まわりに回動すると、２つのシャッタ部材６５,７８がともに一体に回動するようになっている。更にシャッタ部材７８には、調整部材８１が各トナー排出孔７９にそれぞれトナー排出孔７９が上に来たとき、トナー貯留容器７１内のトナーがトナー排出孔７９へ流動するように設けられている。
【００３６】
排出筒部７２のトナー貯留容器７１と反対側の端には回転軸８２が同心状に設けられており、この回転軸８２には駆動ギア８３が嵌合固定されている。
そして、トナー貯留容器７１の外周に設けられた連結フランジ８４と容器支持部材５７の外周に設けられた連結フランジ９６とが連結され、駆動ギア８３に加えられる駆動力で回転軸８２が回転することで、トナー貯留容器７１および容器支持部材５７が一体に回転するようになっている。
【００３７】
次に、円筒状容器４６を容器支持部材５７に装着する動作について説明する。円筒状容器４６が容器支持部材５７に装着される前では、円筒状容器４６の第１の係合手段５５とシャッタ部材５２の第２の係合手段５６とが周方向に整合しているとともに、円筒状容器４６のトナー排出孔５０と、シール部材５１、シャッタ部材５２の各トナー排出孔５４とが周方向に整合していなく、互いに軸方向に連通していない。したがって、円筒状容器４６からのトナーの漏出が防止されている。
【００３８】
この円筒状容器４６を容器支持部材５７に装着するにあたり、円筒状容器４６の把手４８を持って、円筒状容器４６の第１の係合手段５５とシャッタ部材５２の第２の係合手段５６を容器支持部材５７の軸方向案内手段５８に嵌合するようにして円筒状容器４６を容器支持部材５７の一端側から挿入し、軸方向に進入させる。そして、図１０（ｂ）に示すように第２の係合手段５６が係合凹部６０に係合したとき、円筒状容器４６を図１０（ａ）において時計方向に回動させると、第１の係合手段５５が周方向案内手段５９に沿って移動する。このとき、第２の係合手段５６が係合凹部６０に係合しているので、シール部材５１、シャッタ部材５２およびシャッタ押さえ部材５３はいずれも円筒状容器４６の回動にともなって回動しない。したがって、これらの部材と円筒状容器４６および容器支持部材５７側のシャッタ部材６５,７８との間に相対回動が生じるようになる。
【００３９】
そして、図１０（ｂ）に示すように第１の係合手段５５が周方向案内手段５９の終端の係合凹部６１に係合すると、円筒状容器４６が容器支持部材５７に固定されて装着される。このように円筒状容器４６が容器支持部材５７に装着された状態では、図１０（ａ）に示すように円筒状容器４６のトナー排出孔５０と、シール部材５１、シャッタ部材５２およびシャッタ押さえ部材５３の各トナー排出孔５４と、容器支持部材５７側のトナー排出孔７９とが周方向に整合し、これらのトナー排出孔は軸方向に連通している。したがって、この状態では円筒状容器４６内のトナーがトナー貯留容器７１へ移動可能となる。
【００４０】
なお、円筒状容器４６の容器支持部材５７からの離脱時に円筒状容器４６から漏出した若干のトナーは、容器支持部材５７のトナー落下孔６２を通過してトナー受け部材６４に落下するとともに円筒状容器４６の外周に付着する。円筒状容器４６の外周に付着したトナーは円筒状容器４６の軸方向引き抜き時に、弾性シール部材６３によってクリーニングされて、トナー受け部材６４に収容されるようになっている。
【００４１】
次に、このように構成されたこの例の画像形成装置１における現像装置へのトナー補給の作用について説明する。なお、以下の作用の説明では、便宜上イエローのトナー補給の作用について説明するが、他のマゼンタ、シアンおよびブラックのトナー補給についても同様であり、それらの説明は省略する。
イエローのトナーのトナー検知手段９４がイエローのトナー一時貯留部２７内のトナーを検知しないと、図示しないイエローのトナー補給用モータが駆動されて、その回転駆動力がイエローのトナーの容器支持部材５７の駆動ギア８３に加えられる。すると、この駆動ギア８３が回転し、イエローのトナー貯留容器７１、容器支持部材５７およびトナー容器４２が一体に回転する。これにより、このトナー容器４２内のトナーが螺旋状のリブ４７によってトナー排出孔２０に向けて搬送され、更に、各トナー排出孔５０,５４,６７,６８,７９を通過してトナー貯留容器７１内に供給される。このとき、このトナー容器４２の回転によりイエローのトナーがほぐされるので、その流動性が良好になり、トナー貯留容器７１内に滑らかに流動するようになる。
【００４２】
トナー貯留容器７１内に供給されたトナーは更に排出筒部７２に流動するとともに、排出筒部７２が回動することでそのトナー排出孔７３が下向きになったときトナー排出孔７３からイエローのトナーの連結補給管３８に重力により自由落下する。また、トナー貯留容器７１内に供給された過剰のトナーは、それぞれトナー排出孔７９が上に来たとき、調整部材８１によってトナー排出孔７９へ流動され、更にトナー排出孔を通過してトナー容器へ戻される。
【００４３】
連結補給管３８に落下したイエローのトナーは、更にトナー受入部９の補給管２８を通って環状の各トナー一時貯留部２７内に自由落下し、このトナー一時貯留部２７内に一時的に貯留される。そして、イエローのトナーがトナー検知手段９４によって検知されるまでトナー一時貯留部２７内に貯留されると、トナー検知手段９４からのトナー検知信号でイエローのトナー補給用モータが停止する。一方、現像器駆動用のモータの駆動でロータリ３が回転すると、円筒部１０およびフランジ部１１もロータリ３と一体に回転し、円筒部１０に設けられたトナー受入口２２が回転中心Ｏより上方位置に来たとき、トナー一時貯留部２７内のイエローのトナーがこのトナー受入口２２を通ってイエローのトナーのトナー移動路１３内に落下進入する。
【００４４】
トナー移動路１３内に進入したトナーは、トナー移動路１３がロータリ３の回転とともに回転中心Ｏ周りに回転することにより、トナーがその流動性により一定のレベルに平準化しようとするので、現像器４の方へ自己移動し、現像器４内へ進入する。そして、現像器４内へ進入したトナーはそれぞれ第１および第２オーガ４ｄ,４ｅによって攪拌循環され、その一部が供給ローラ４ｂの方へ供給される。
【００４５】
ところで、画像形成装置１の現像動作が行われると、供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂによって現像ローラ４ａ,５ａ,６ａ,７ａに供給されたトナーのうち、現像ローラ４ａ,５ａ,６ａ,７ａ表面に形成されるトナー層の分を除く余剰のトナーが薄層規制部材４ｃ,５ｃ,６ｃ,７ｃによってそれぞれかき取られ、かき取られた余剰トナーは、現像ローラ４ａ,５ａ,６ａ,７ａと供給油ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂと薄層規制部材４ｃ,５ｃ,６ｃ,７ｃとによって囲まれる空間４ｉ,５ｉ,６ｉ,７ｉ内に停滞し、貯留するようになる。そして、現像が繰り返されると、空間４ｉ,５ｉ,６ｉ,７ｉ内に停滞貯留するトナーが次第に増加するとともに、これらの空間４ｉ,５ｉ,６ｉ,７ｉ内に余剰トナーが過充填されてほとんど流動しない圧粉状態となる。このように空間４ｉ,５ｉ,６ｉ,７ｉ内にトナーが過充填されると、空間４ｉ,５ｉ,６ｉ,７ｉ内の余剰トナーは現像ローラ４ａ,５ａ,６ａ,７ａと薄層規制部材４ｃ,５ｃ,６ｃ,７ｃとの接触部あるいは規制部材支持部材４ｆ,５ｆ,６ｆ,７ｆのシ−ル部からのトナーの噴き出しあるいは薄層規制不良が生じてしまうおそれが考えられる。
【００４６】
そこで、この例の画像形成装置１においては、ロータリ３が回転している状態で、例えば所定回数の現像が行われたとき等の必要な時に、各現像器４,５,６,７の少なくとも１つの現像器の供給ローラを少なくとも所定時間、現像のためではない空回転（つまり、現像外回転）するようにしている。つまり、ロータリ３の回転時は、いずれの現像器４,５,６,７も現像位置には設定されていなく、現像ローラ４ａ,５ａ,６ａ,７ａおよび供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂがともに現像のための動作を行っていないので、この状態を利用して必要時に供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂを所定時間現像外回転させることで、空間４ｉ,５ｉ,６ｉ,７ｉ内に停滞貯留する余剰トナーを、これらの空間４ｉ,５ｉ,６ｉ,７ｉから掻き出して、供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂと規制部材支持部材４ｆ,５ｆ,６ｆ,７ｆとの間の間隙および供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂと仕切壁９７,９８,９９,１００との間の間隙を通ってトナー供給側のトナー貯留空間４ｈ,５ｈ,６ｈ,７ｈ内に移動させるようにしている。これにより、空間４ｉ,５ｉ,６ｉ,７ｉ内に導入されたトナーは停滞貯留することがほとんどなく、トナー供給側のトナー貯留空間４ｈ,５ｈ,６ｈ,７ｈ内に還流するようになる。
【００４７】
この例の画像形成装置１によれば、ロータリ式現像装置２の外部に設けられた各トナー容器４２,４３,４４,４５からトナーを、各現像器４,５,６,７の位置に関係なく補給することができるようになる。そして、現像装置２にトナー貯蔵装置を設けていないので、トナー貯蔵装置を大容量にしても現像装置２のトナー受入部９を小型に保持でき、その結果、現像装置２全体もその分小型に形成できる。したがって、現像装置２が高速回転をしても現像装置２の回転制御を高精度に行うことができるようになる。これにより、この例の画像形成装置１は高速機にも十分にかつ確実に対応することが可能となる。しかも、現像装置２の位置に関係なく、トナー受入部９を介してトナーを各現像器４,５,６,７に補給可能となるので、各現像器４,５,６,７を一々補給位置に移動させる必要がなく、トナー補給を短時間で効率よく行うことができる。
【００４８】
また、現像動作が行われない非現像動作時であるロータリ３の回転中に、供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂを所定時間回転しているので、前述の空間４ｉ,５ｉ,６ｉ,７ｉ内のトナーが供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂの回転によってほとんど掻き出されるようになり、空間４ｉ,５ｉ,６ｉ,７ｉ内のトナーの過充填を防止できる。これにより、供給ローラを単に現像外回転するという簡素な構成で前述のような、トナー層厚の増加、トナーの噴き出しおよび薄層規制不良を防止できるので、現像装置の小型化、軽量化および低コスト化が可能となる
しかも、供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂを所定時間だけ回転させることで、供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂの回転によるトナーのダメージを抑制でき、画質の劣化を低減できる。
【００４９】
更に、すべての現像装置が非現像動作時に供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂが現像外回転動作を行うので、この供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂの回転する際に発生する負荷変動や起動／停止時に発生する振動等の影響を現像動作に与えることがなく、各現像器４,５,６,７の現像動作時にはそれぞれ良好な現像を行うことができる。
更に、現像器の現像動作時に供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂを回転させる駆動モータ等の駆動源で供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂを単に現像外回転させることになるので、この駆動源に供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂの現像外回転のために新たに駆動負荷トルクを上乗せする必要がなく、現像動作に必要な最小限の駆動源で供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂの現像外回転が可能となる。しかも、その場合空間４ｉ,５ｉ,６ｉ,７ｉ内のトナーを掻き出すことで薄層規制部やトナーシール部の摺動負荷を低減できるので、現像器駆動源の駆動負荷トルクを小さくできる。これにより、エネルギ消費を抑制できるので、省エネを効果的に実現できる。
【００５０】
前述の例では、ロータリ３の回転中に供給ローラの現像外回転を行うようにしているが、本発明はこれに限定されなく、供給ローラの現像外回転を他の時期に行うことができる。
すなわち、１つの現像器が現像位置に設定されたロータリ３の停止状態での必要時に、現像位置以外にある現像器の少なくとも１つの現像器の供給ローラを所定時間現像外回転させるようにしてもよい。その場合、現像位置以外にある現像器のうち、供給ローラがロータリ３の回転中心Ｏより下方にある現像器の少なくとも１つの現像器の供給ローラを少なくとも所定時間現像外回転させることが望ましい。これは、供給ローラがロータリ３の回転中心Ｏより下方にあるときには、現像ローラと供給ローラと薄層規制部材とによって囲まれる空間内にトナーが充填しがちであるので、このように供給ローラを現像外回転させることでこの空間内のトナーの掻き出しをより効果的に行うことができるためである。
【００５１】
また、この場合は、現像位置にある現像器の現像動作が行われていないときに、他の現像器の供給ローラを現像外回転させることで、この供給ローラの現像外回転による影響を現像動作に与えることが防止されるので、良好な現像動作を行うことができる。この場合の他の作用効果は前述の例と同じである。
【００５２】
更に、供給ローラの現像外回転を行う時期として、所定回数の連続印字終了後に設定することもできる。この場合は、連続印字を行った現像器を非現像位置に設定した後、その供給ローラを少なくとも所定時間現像外回転させるようにする。このように連続印字を行った場合は、トナー消費量が多くなるが、薄層規制部材で掻き取られた余剰のトナーが供給ローラの現像外回転で効果的にトナー供給側のトナー貯留空間内に還流されるので、次の現像時にトナー切れを生じなく、かすれ等の濃度低下を防止でき、連続印字を行った後でも良好な画質を得ることができる。この場合の他の作用効果は前述の各例と同じである。
更に、いずれの現像器も現像位置にない状態でロータリ３が停止しているホームポジションで、供給ローラの現像外回転を行うようにすることもできる。
【００５３】
なお、前述の例では、現像ローラと感光体８との接触部（つまり、現像位置）がロータリ３の回転中心の下方に位置するように設定されているが、現像ローラと感光体８との接触部がロータリ３の回転中心の上方に位置するように設定することもできる。この場合には、ロータリ３の回転中心より下方に位置する現像器の供給ローラを現像外回転させるようにすることが望ましい。
また、薄層規制部材の現像ローラへの当接方式は腹当ておよびエッジ当てのいずれの方式でもよく、更に、薄層規制部材の現像ローラへの当接姿勢はカウンター方式およびトレール方式のいずれでもよいが、トレール方式の方が効果において優れるので望ましい。更に、供給ローラの回転方向は現像ローラの対向部でウィズ回転およびアゲンスト回転のどちらでもよいが、ウィズ回転の方が効果において優れている。
【００５４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の画像形成装置によれば、現像装置の外部に設けられたトナー貯蔵装置からトナーを、現像装置にこの現像装置の位置に関係なく容易に補給できるようになる。また、現像装置にトナー貯蔵装置を設けないので、トナー貯蔵装置を大容量にしても現像装置全体を小さくでき、現像装置が高速回転をしても現像装置の回転制御を高精度に行うことができる。これにより、本発明の画像形成装置は高速機にも十分にかつ確実に対応することが可能となる。しかも、現像装置の位置に関係なく、トナー受入部を介してトナーを現像装置に補給可能となるので、現像装置を一々補給位置に移動させる必要がなく、トナー補給を短時間で効率よく行うことができる。
【００５５】
また、所定回数の連続印字終了後に、連続印字を行った現像器の供給ローラを少なくとも所定時間現像外回転させるようにしているので、現像ローラと供給ローラと薄層規制部材とで囲まれる空間内に停滞貯留する余剰トナーのほとんどをより確実に掻き出すことができ、空間内のトナーの過充填を防止できる。したがって、特別のトナー掻き出し部材を設けることなく供給ローラを単に現像外回転するという簡素な構成で前述のようなトナー層厚の増加、トナーの噴き出しおよび薄層規制不良を防止できるとともに、現像装置の構造の簡素化、軽量小型化および低コスト化が可能となる
しかも、供給ローラは所定時間だけ回転されるだけであるので、供給ローラの現像外回転によるトナーのダメージを抑制でき、画質の劣化を低減できる。
【００５６】
更に、すべての現像装置の非現像動作時に、供給ローラの現像外回転動作を行うので、供給ローラを回転する際に発生する負荷変動や起動／停止時に発生する振動等の影響を現像動作に与えないようにでき、現像器の現像動作時に良好な現像を行うことができるようになる。
更に、現像器の現像動作時に供給ローラを回転させる駆動モータ等の駆動源で供給ローラを単に現像外回転させることが可能となるので、この駆動源に供給ローラの現像外回転のために新たに駆動負荷トルクを上乗せする必要がなく、現像動作に必要な最小限の駆動源で供給ローラの現像外回転が可能となる。しかも、空間内のトナーを掻き出すことで薄層規制部やトナーシール部の摺動負荷が低減できるので、現像器駆動源の駆動負荷トルクを小さくできる。これにより、エネルギ消費を抑制できるので、省エネを効果的に実現できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明が適用される画像形成装置の一例における現像装置および感光体を模式的に示す図である。
【図２】 本発明の画像形成装置の実施の形態の一例における現像装置およびトナー補給装置を模式的に示す斜視図である。
【図３】 図２に示す例のトナー受入部を部分的に示す分解斜視図である。
【図４】 図２に示す例のトナー受入部を示し、（ａ）は（ｂ）におけるIVAーIVAの線に沿う断面図、（ｂ）はトナー受入部の縦断面図である。
【図５】 図４（ａ）におけるVーV線に沿う部分断面図である。
【図６】 図１に示す現像装置の現像器における現像器内部空間を示す図である。
【図７】この例の画像形成装置に用いられるトナー容器を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）はこのトナー容器の一方の端部を示す分解斜視図である。
【図８】この例の画像形成装置に用いられる容器支持部材を部分的に示す斜視図である。
【図９】この例の画像形成装置に用いられる容器支持部材と連結補給管との連結部分を示し、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるIXB部分の拡大図である。
【図１０】図７に示すトナー容器を図８に示す容器支持部材に装着した状態を示し（ａ）は斜視図、（ｂ）容器支持部材の軸方向案内手段および周方向案内手段の部分拡大図である。
【符号の説明】
１…画像形成装置、２…ロータリ式現像装置、３…ロータリ、４…イエローの現像器、５…マゼンタの現像器、６…シアンの現像器、７…ブラックの現像器、４ａ,５ａ,６ａ,７ａ…現像ローラ、４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂ…供給ローラ、４ｃ,５ｃ,６ｃ,７ｃ…トナー薄層規制部材、４ｆ…薄層規制部材支持部材、４ｇ…イエローのトナーのシール部材、４ｈ,５ｈ,６ｈ,７ｈ…現像器内のトナー貯留空間、８…感光体、９…トナー受入部、４２…イエローのトナー容器、４２…イエローのトナー容器、４３…マゼンタのトナー容器、４４…シアンのトナー容器、４５…ブラックのトナー容器、３８,３９,４０,４１…連結補給管、４６…トナー容器、５７…容器支持部材、９４…トナー検知手段、９７,９８,９９,１００…仕切壁
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電複写機やプリンタ等の画像形成装置の技術分野に属し、特に、回転体に支持されて回転可能な現像装置の現像ローラとトナーの薄層規制部材との接触部が現像ローラの回転中心より下方に位置している、いわゆる下規制の現像器を備えた画像形成装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、静電複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、感光体に担持された静電潜像を現像装置によりトナー像に現像した後、このトナー像を紙等の記録媒体に転写し、更に記録媒体に転写したトナー像を定着することにより、画像を得るようになっている。
【０００３】
ところで、画像形成装置の現像装置においては、現像のため現像ローラによりトナーを感光体に搬送しているが、良好な現像を行うためには適正量のトナーを感光体に搬送する必要がある。そこで、従来、供給ローラから現像ローラへ供給するトナーのトナー量を薄層規制部材により規制して現像ローラ表面に所定のトナー薄層を形成することにより、現像ローラによる感光体へのトナー搬送を行っている。
【０００４】
このような薄層規制部材による現像ローラ上のトナーの層厚を規制する方法として、従来、トナーの薄層規制部材を現像ローラの回転中心より下方に配置し、この現像ローラの回転中心より下方位置でトナーの薄層規制部材によるトナーの層厚を規制する、いわゆる下規制の方法がある。
この下規制によるトナー層厚規制の方法においては、供給ローラから供給されたトナーのうち、規制されたトナー層厚の分を除く余剰のトナーが薄層規制部材により掻き取られ、掻き取られた余剰のトナーは、供給ローラの下方に位置し、供給ローラと現像ローラと薄層規制部材とによって囲まれた空間内に停滞して貯留するようになる。そして、この空間内に余剰のトナーが過充填されて空間内がトナーの圧粉状態になると、薄層規制部材によるトナー層厚規制が適正に行われなくなってトナー層厚が増加し易くなったり、またこの空間内のトナーが現像ローラと薄層規制部材との間から噴き出し易くなったり、更にはトナーが薄層規制部材の支持部材におけるシール部から漏出し易くなったりするようになる。
【０００５】
このようなことから、従来、前述の空間内にトナー供給ローラの下方かつトナー層厚規制部材の側方に位置して回転可能なトナー掻き出し部材を設け、このトナー掻き出し部材を回転することで、前述の空間内に貯留する余剰のトナーを現像器のトナー貯留部内に掻き出すようにした現像装置が特開平９−２４４４０６号公報において提案されている。
また、他の方法として、前述の空間内に貯留した余剰トナーあるいは現像ローラからの回収トナーを現像器内のトナー貯留空間内に移動させるための回収経路を設けるとともに、この回収経路に回転可能な攪拌部材を設け、この攪拌部材を回転することで、前述の空間内に貯留するトナーを、回収経路を介して現像器のトナー貯留部内に掻き出すようにした現像装置が特開平９−３０５０２０号公報において提案されている。
これらの公開公報に開示されている現像装置においては、トナー掻き出し部材または攪拌部材を回転させることで、前述の空間内に貯留する余剰トナーがその空間内から確実に掻き出されるようになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のいずれの公開公報に開示されている現像装置においても、トナー掻き出し部材あるいは攪拌部材といった特別の部材を設ける必要があるとともに、この特別の部材を回転駆動するための特別の回転駆動機構が必要となる。このため、部品点数が増加して現像装置の構造が複雑かつ大型になるばかりでなく、コストが高くなるという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、下規制の現像装置において前述の空間内に停滞貯留した余剰のトナーをより確実に掻き出しながら、しかも、構造の簡素化、軽量小型化および低コスト化を図ることのできる現像装置を備え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】
この課題を解決するために、請求項１の発明は、回転体に取り付けられたイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色の現像器の１つを前記回転体を回転することで現像位置に設定し、現像位置に設定された現像器により感光体の潜像を現像するようになっている現像装置と、この現像装置の外部に設けられ、前記現像装置に供給するトナーを蓄えるトナー貯蔵装置とを少なくとも備えるとともに、前記各現像器が、それぞれ、回転することでそれらの現像器のトナー貯留空間内にあるトナーを前記感光体の方へ搬送して前記感光体の潜像を現像する現像ローラと、回転することで前記トナー貯留空間内にあるトナーを前記現像ローラに供給する供給ローラと、前記現像ローラに接触し、前記供給ローラから前記現像ローラに供給されるトナーを規制して前記現像ローラ表面に所定のトナーの薄層を形成する薄層規制部材とを備えている画像形成装置において、前記各現像器が、それぞれ、現像位置に設定された状態では前記現像ローラと前記薄層規制部材との接触部が前記現像ローラの回転中心より下方になるように設定されており、更に、所定回数の連続印字終了後に、連続印字を行った現像器の供給ローラを少なくとも所定時間現像外回転させることを特徴としている。
【００１１】
【作用】
このように構成された本発明の画像形成装置においては、所定回数の連続印字終了後に、連続印字を行った現像器の供給ローラが少なくとも所定時間現像外回転されるようになる。これにより、現像ローラと供給ローラと薄層規制部材とで囲まれる空間内に停滞貯留する余剰トナーのほとんどがより確実に掻き出されるようになり、空間内のトナーの過充填が防止される。したがって、特別のトナー掻き出し部材を設けることなく供給ローラを単に現像外回転するという簡素な構成で前述のようなトナー層厚の増加、トナーの噴き出しおよび薄層規制不良が防止され、現像装置の構造の簡素化、軽量小型化および低コスト化が可能となる
しかも、供給ローラは所定時間だけ回転されるだけであるので、供給ローラの現像外回転によるトナーのダメージが抑制され、画質の劣化が抑制される。
【００１２】
更に、すべての現像装置の非現像動作時に、供給ローラが現像外回転動作を行うようになるので、供給ローラが回転する際に発生する負荷変動や起動／停止時に発生する振動等の影響が現像動作に与えることがなくなり、現像器の現像動作時にはそれぞれ良好な現像が行われるようになる。
更に、現像器の現像動作時に供給ローラを回転させる駆動モータ等の駆動源で供給ローラを単に現像外回転させることが可能となるので、この駆動源に供給ローラの現像外回転のために新たに駆動負荷トルクを上乗せする必要がなく、現像動作に必要な最小限の駆動源で供給ローラの現像外回転が可能となる。しかも、空間内のトナーを掻き出すことで薄層規制部やトナーシール部の摺動負荷が低減されるので、現像器駆動源の駆動負荷トルクが小さくなる。これにより、エネルギ消費が抑制されるので、省エネが効果的に実現されるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の画像形成装置の実施の形態の一例における現像装置および感光体を模式的に示す図である。
図１に示すように、この例の画像形成装置１はロータリ式現像装置２を備えており、このロータリ式現像装置２は、回転可能に設けられたロータリ３と、このロータリ３に支持された、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（Ｋ）の各現像器４,５,６,７とを備えている。これらの各現像器４,５,６,７はロータリ３の周方向にこれらの順に時計回りでかつ等間隔で配設されており、それぞれ、現像ローラ４ａ,５ａ,６ａ,７ａと、供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂと、現像ローラ４ａ,５ａ,６ａ,７ａのトナー層厚を規制する薄層規制部材４ｃ,５ｃ,６ｃ,７ｃと、第１および第２オーガ４ｄ,５ｄ,６ｄ,７ｄ;４ｅ,５ｅ,６ｅ,７ｅとを備えている。
【００１４】
この例の画像形成装置１は、図１に示すように例えばイエローの現像器４が、現像ローラ４ａが感光体８に当接して現像を行う現像位置に設定された状態では、現像ローラ４ａと感光体８とがロータリ３の回転中心Ｏより下方に位置しているとともに、現像ローラ４ａと薄層規制部材４ｃとの接触部が現像ローラ４ａの回転中心４ａ1より下方に位置する下規制の現像器とされている。
【００１５】
そして、ロータリ３が矢印αで示す反時計方向に回転することで、これらの各現像器４,５,６,７は、それらの現像ローラ４ａ,５ａ,６ａ,７ａが順次感光体８に当接される現像位置に設定されるようになっている（図１ではイエローの現像器４が現像位置に設定されている）。いずれの現像器４,５,６,７も現像位置以外にあるときは、それらの現像ローラ４ａ,５ａ,６ａ,７ａおよび供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂがともに停止している。また、いずれの現像器４,５,６,７も現像位置に設定されたときは、それらの現像ローラ４ａ,５ａ,６ａ,７ａおよび供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂがともに回転され、現像器４,５,６,７の後述するトナー貯留空間４ｈ,５ｈ,６ｈ,７ｈ内のトナーが供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂによって現像ローラ４ａ,５ａ,６ａ,７ａに供給され、更に、薄層規制部材４ｃ,５ｃ,６ｃ,７ｃによって現像ローラ４ａ,５ａ,６ａ,７ａの表面に薄いトナー層が形成されて感光体８の方へ搬送されるようになっている。
なお、各色の現像器４,５,６,７の配設順序は、前述の順序に限定されることなく任意に設定される。しかし以下の説明では、説明の便宜上、前述の色の順序、つまり、時計方向にイエロー、マゼンタ、シアン、およびブラックの順で各現像器４,５,６,７が配設されているものとする。
【００１６】
また図２に示すように、ロータリ式現像装置２はロータリ３の一端からこのロータリ３と同心状に軸方向に突出するトナー受入部９を備えており、このトナー受入部９はロータリ３と一体に回転されるようになっている。図３に示すように、このトナー受入部９は、ロータリ３と同心状に軸方向に延びる円筒部１０と、この円筒部１０の一端に設けられたロータリ３に取り付けられるフランジ部１１とからなっている。円筒部１０の内部空間には十字形の仕切壁１２によって４つの扇形のトナー移動路１３,１４,１５,１６が区画形成されており、これらのトナー移動路１３,１４,１５,１６はそれぞれ軸方向に長くかつフランジ部１１側の端が開口されかつフランジ部１１側と反対側の端が閉塞されている。各トナー移動路１３,１４,１５,１６には、それぞれ、順にイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのトナーが受け入れられるようになっている。
【００１７】
更に、円筒部１０の外周面には、この外周面を軸方向に４つに区画形成する５つの仕切リブ１７,１８,１９,２０,２１が設けられている。隣接する２つの仕切リブ１７,１８の間の円筒部１０の区画領域には、トナー移動路１３と外部とを連通してイエローのトナーを円筒部１０の外周からトナー移動路１３内に導入するトナー受入口２２が穿設され、同様に２つの仕切リブ１８,１９の間の円筒部１０の区画領域には、トナー移動路１４と外部とを連通してマゼンタのトナーを円筒部１０の外周からトナー移動路１４内に導入するトナー受入口２３が穿設され、更に２つの仕切リブ１９,２０の間の円筒部１０の区画領域には、トナー移動路１５と外部とを連通してシアンのトナーを円筒部１０の外周からトナー移動路１５内に導入するトナー受入口２４が穿設され、更に２つの仕切リブ２０,２１の間の円筒部１０の区画領域には、トナー移動路１６と外部とを連通してブラックのトナーを円筒部１０の外周からトナー移動路１５内に導入するトナー受入口（不図示）が穿設されている。したがって、各トナー受入口はイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのトナーの順に反時計方向にほぼ９０°ずつ位相がずれて設けられている。
【００１８】
更に、図３に示すようにロータリ式現像装置２は、２つの仕切リブ１７,１８の間に設けられて仕切リブ１７,１８の間の空間を閉塞して後述するトナー一時貯留部２７を形成するクランプ状の一対の一時貯留部形成部材２５,２６が設けられている。これらの一時貯留部形成部材２５,２６は、それぞれ円弧状部２５ａ,２６ａと、これらの円弧状部２５ａ,２６ａの両端からそれぞれ延びる連結フランジ部２５ｂ,２５ｃ;２６ｂ,２６ｃとからなっている。そして、図１、図４および図５に示すように円弧状部２５ａ,２６ａが仕切リブ１７,１８の間に嵌合されかつ仕切リブ１７,１８の間の円筒部１０を囲うようにして配置された状態で、一時貯留部形成部材２５の一端側の連結フランジ部２５ｂと一時貯留部形成部材２６の一端側の連結フランジ部２６ｂとが、また一時貯留部形成部材２５の他端側の連結フランジ部２５ｃと一時貯留部形成部材２６の他端側の連結フランジ部２６ｃとがそれぞれ突き合わされて、図示しないボルトあるいはねじ等の適宜の固着具で互いに連結されることにより、これらの一時貯留部形成部材２５,２６は円筒部１０をクランプ状に囲っている。
【００１９】
このように一対の一時貯留部形成部材２５,２６が仕切リブ１７,１８の間に設けられた状態では、図５に示すように仕切リブ１７,１８の間の円筒部１０の外周面と円弧状部２５ａ,２６ａの内周面２５ａ1（円弧状部２６ａおよびその内周面は不図示）との間にイエローのトナーのトナー一時貯留部２７（本発明の一時貯留部に相当）が形成されるようになっており、このトナー一時貯留部２７は仕切リブ１７,１８の間の円筒部１０の外周面を覆うようにして環状に形成されている。このトナー一時貯留部２７はトナー受入口２２を介してイエローのトナー移動路１３に常時連通していて、イエローのトナーがトナー一時貯留部２７からトナー受入口２２を通ってトナー移動路１３内に導入可能となっている。その場合、図３に示す円弧状部２５ａ,２６ａの内周面２５ａ1,２６ａ1および連結フランジ部２５ｂ,２５ｃ;２６ｂ,２６ｃの突き合わせ面２５ｂ1,２５ｃ1;２６ｂ1,２６ｃ1には図示しないがシール部材が設けられていて、トナー一時貯留部２７内のトナーが外部に漏れるのが防止されている。
【００２０】
また、一時貯留部形成部材２５,２６が仕切リブ１７,１８の間に設けられた状態では、トナー受入部９がロータリ３と一体に回転するとき、仕切リブ１７,１８は一時貯留部形成部材２５,２６に対して相対的に回転摺動するようになっている。そして、仕切リブ１７,１８の各側面と各一時貯留部形成部材２５,２６の側面とが摺接することによっても、トナー一時貯留部２７内のトナーが一時貯留部形成部材２５,２６の外部に漏れるのが防止されている。
【００２１】
図３および図４に示すように一方の一時貯留部形成部材２５の円弧状部２５ａには、トナー一時貯留部２７内の所定量のトナーの有無を検知するトナー検知手段９４が設けられている（なお、このトナー検知手段９４は図２には図示省略されている。また、図３に示すトナー検知手段９４およびトナー受入口２２のそれぞれの位置と図４に示すトナー検知手段９４およびトナー受入口２２のそれぞれの位置とがずれて示されている。）。このトナー検知手段９４はコ字状に形成された光学センサからなり、この光学センサのコ字状の二股部に存在するトナーを光学的に検知するようになっている。
一方の一時貯留部形成部材２５の円弧状部２５ａには、イエローのトナーを供給するための補給管２８が連結されており、図５に示すようにこの補給管２８はトナー一時貯留部２７内に開口している。
【００２２】
マゼンタ、シアンおよびブラックのトナーに対しても、それぞれ、このようなイエローのトナーのための一対の一時貯留部形成部材２５,２６および補給管２８とそれぞれまったく同じ一対の一時貯留部形成部材２９,３０;３１,３２;３３,３４および補給管３５,３６,３７が、図２に示すように同じようにして設けられているとともに、イエローのトナーのための図３および図４に示すトナー検知手段９４とまったく同じトナー検知手段が同じようにして設けられている。したがって、図示されないが各一時貯留部形成部材２９,３０;３１,３２;３３,３４によって、仕切リブ１８,１９の間の円筒部１０の外周面を覆うようにしてイエローのトナー一時貯留部２７と同様のマゼンタのトナー一時貯留部、仕切リブ１９,２０の間の円筒部１０の外周面を覆うようにしてイエローのトナー一時貯留部２７と同様のシアンのトナー一時貯留部、および仕切リブ２０,２１の間の円筒部１０の外周面を覆うようにしてイエローのトナー一時貯留部２７と同様のブラックのトナー一時貯留部がそれぞれ形成されている。
【００２３】
これらのマゼンタ、シアンおよびブラックの各トナー一時貯留部も、イエローの場合と同様にして、それぞれ対応するトナー受入口を介してマゼンタのトナー移動路１４、シアンのトナー移動路１５およびブラックのトナー移動路１６に常時連通しているとともに、各補給管３５,３６,３７がそれぞれ各トナー一時貯留部内に開口している。
【００２４】
そして、上側の各トナー一時貯留部形成部材の円弧状部の内周面により各トナー一時貯留部の外周面が規定されている（図５に一例として、イエローのトナーのトナー一時貯留部２７の外周面はイエローのトナーの上側のトナー一時貯留部形成部材２５の円弧状部の内周面２５ａ1により規定されていることが示されている）が、回転中心Ｏから各トナー一時貯留部の外周面までの距離ｄ1が、回転中心Ｏから図６に示す各現像器４,５,６,７内のトナーが貯留するトナー貯留空間４ｈ,５ｈ,６ｈ,７ｈの最大距離ｄ2より小さくなる（ｄ1＜ｄ2）ように設定されている。
【００２５】
このトナー貯留空間について説明すると、例えばイエローの現像器４のトナー貯留空間４ｈは、イエローの現像器４と隣接するマゼンタの現像器５とを仕切る各仕切壁９７と、イエローの現像器４と隣接するブラックの現像器７とを仕切る仕切壁９８と、イエローの現像ローラ４ａと、このイエローの現像ローラ４ａに接触するトナー薄層規制部材４ｃと、このトナー薄層規制部材４ｃを支持する規制部材支持部材４ｆと、イエローの現像ローラ４ａに接触してイエローのトナーをシールするトナーシール部材４ｇとによって囲まれる空間（図６で斜め格子で示されている空間）である。すなわち、イエローのトナー貯留空間４ｈは、トナー薄層規制部材４ｃによる薄層規制後に現像ローラ４ａ上に担持されないイエローのトナーが貯留する空間である。そして、この例のイエロー現像器４においては、図６に矢印で示す仕切壁９８の位置９８ａと回転中心Ｏとの間の距離がトナー貯留空間４ｈの最大距離ｄ2となっている。
なお、マゼンタ、シアンおよびブラックの色の各トナー貯留空間５ｈ,６ｈ,７ｈも、前述のイエローの場合と同様に各仕切壁９９,１００等によって囲まれる空間である。
【００２６】
ところで、後述するように円筒部１０のトナー受入口が上向きになって、その上向きになったトナー受入口に対応するトナー一時貯留部内のトナーがそれぞれこのトナー受入口および対応するトナー移動路を通って対応する現像器内に供給されるが、このとき、この現像器内に供給されたトナーの水位レベルはトナーの流動性による平準化作用によりトナー一時貯留部内のトナーの水位レベルとほぼ同じになる。したがって、各トナー一時貯留部内のトナーの水位レベルを制御することにより、現像器へのトナー供給時での現像器内のトナーの水位レベルが制御されるようになる。その場合、各トナー一時貯留部内のトナーの水位レベル、つまりトナー量は、それぞれ各トナー検知手段によるトナー有無の検知に基づいて各トナー容器４２,４３,４４,４５の回転を制御することで制御されるようになっている。
【００２７】
トナー一時貯留部のトナーの最大水位レベルはこのトナー一時貯留部の外周面の最上位置（つまり、回転中心Ｏからこの外周面までの距離ｄ1）以下に制御されるようになっている。したがって、現像器へのトナー供給時には、現像器内のトナーの最大水位レベルも回転中心Ｏからこの距離ｄ1以下に規制され、それ以上、トナーは現像器内に供給されない。いま、回転中心Ｏから各現像器４,５,６,７のトナー貯留空間４ｈ,５ｈ,６ｈ,７ｈの最大距離ｄ2がこの距離ｄ1より大きく設定されているので、これにより各現像器内にトナーが完全に充填されることはなく、各現像器内のトナー貯留空間４ｈ,５ｈ,６ｈ,７ｈには、それぞれ、所定のトナー非存在空間が自動的にかつ確実に形成されるようになる。そして、このトナー非存在空間が形成されることで、ロータリ３の回転により各現像器が回転するとき、各現像器内で新しく供給されたトナーと残っている古いトナーとが効率よく攪拌されて、各現像器内のトナーが均一になるようにされているとともに、トナーの過剰充填による各現像器のトナー規制部材およびトナーシール部材からのトナーの噴き出しが防止されるようになっている。
【００２８】
そして、各現像器とこれらの現像器にそれぞれ対応するトナー受入部９のトナー受入口は、各現像器内のトナーの最大水位レベルの制御によって形成されるトナー非存在空間が、トナー受入部９のその現像器に対応するトナー受入口が回転中心Ｏより上方に位置するときに同様に回転中心Ｏより上方に位置するように配置されている。
【００２９】
一方、図２に示すように各補給管２８,３５,３６,３７は、それぞれ、現像装置２の外部に設けられたトナーを貯蔵するトナー貯蔵部における、イエローのトナー容器４２、マゼンタのトナー容器４３、シアンのトナー容器４４、ブラックのトナー容器４５に連結補給管３８,３９,４０,４１を介して接続されている。
【００３０】
各トナー容器４２,４３,４４,４５はともに同じものであり、図７（ａ）に示すように樹脂製の円筒状容器４６からなるとともに、その内周面には螺旋状のリブ４７が一体成形されている。円筒状容器４６の一側の端面には把手４８が設けられ、また円筒状容器４６の他側の端面中央には係合凹部４９が形成されているとともに端面中央から偏心した位置に、トナー排出孔５０が穿設されている。更に、円筒状容器４６の他側の端面には、図７（ｂ）に示すシール部材５１、シャッタ部材５２およびシャッタ押さえ部材５３が相対回動可能に嵌入されている。これらのシール部材５１、シャッタ部材５２およびシャッタ押さえ部材５３には、トナー排出孔５０に連通可能なトナー排出孔５４がそれぞれ穿設されている。更に、円筒状容器４６の他側の端部外周面には突起状の第１の係合手段５５が設けられているとともに、シャッタ部材５２の外周面にも突起状の第２の係合手段５６が設けられている。
【００３１】
このように構成された円筒状容器４６は図８に示す円筒状の容器支持部材５７に支持されるようになっている。この容器支持部材５７の周面には、開放された一端から他端に向けて軸方向に延びるスリット状の軸方向案内手段５８と、この軸方向案内手段５８の他端より少し手前で軸方向案内手段５８から周方向に分岐して延びるスリット状の周方向案内手段５９と、軸方向案内手段５８の周方向案内手段５９との分岐点より他端側に設けられた係合凹部６０と、周方向案内手段５９の終端部に設けられた係合凹部６１とがそれぞれ設けられている。また、容器支持部材５７の周面には、所定数の円形状のトナー落下孔６２が穿設されている。
【００３２】
更に、容器支持部材５７の一端開口側には弾性シール部材６３が装着されており、この弾性シール部材６３は円筒状容器４６の回転に伴うがたつきを防止するとともに、この円筒状容器４６を容器支持部材５７から離脱する際に容器外周面に付着するトナーをクリーニングする機能を有している。そのうえ、容器支持部材５７の下方にはトナー受け部材６４が配設されており、このトナー受け部材６４により、画像形成装置１の内部がトナーで汚染されるのが防止されている。
【００３３】
容器支持部材５７の他端には、シャッタ部材６５およびシール部材６６が嵌合固定されている。図９（ｂ）に示すように、これらのシャッタ部材６５およびシール部材６６にはそれぞれトナー排出孔６７,６８が穿設されており、シャッタ部材６５のトナー排出孔６７の周縁には環状のリブ状突起６９が設けられている。この環状のリブ状突起６９はシール部材６６のトナー排出孔６８の周縁に圧接されていて、トナー排出孔６７,６８を通過するトナーの漏出が防止されている。
また、シャッタ部材６５の中心部には円筒状の第３の係合手段７０が軸方向にかつ同心状に突設されており、この第３の係合手段７０はトナー容器である円筒状容器４６の係合凹部４９に周方向に係合されている。
【００３４】
容器支持部材５７の他端には、トナー貯留容器７１がこの容器支持部材５７に対し相対回転可能に取り付けられている。図９に示すように、このトナー貯留容器７１はその一端側が開口されているとともに、他端側に排出筒部７２が設けられている。排出筒部７２の内部はトナー貯留容器７１に連通しているとともに、排出筒部７２にはこの排出筒部７２の内部と外部とを連通するトナー排出孔７３が穿設されている。更に、排出筒部７２の外周には、トナー排出孔７３を挟んで一対の環状のシール部材７４,７５が周方向に設けられている。そして、排出筒部７２が対応する連結補給管３８,３９,４０,４１の端部に設けられた貫通孔７６,７７に相対回転摺動可能に貫通されて、連結補給管３８,３９,４０,４１の補給管２８,３５,３６,３７との反対側の端部がこれらの一対の環状のシール部材７４,７５の間に配設されている。
【００３５】
トナー貯留容器７１の一端側の開口部には、円板プレートからなるシャッタ部材７８が嵌合固定されているとともに、このシャッタ部材７８にはトナー排出孔７９が設けられている。そして、トナー排出孔６７,６８およびトナー排出孔７９が常時周方向に整合されて互いに軸方向に連通されている。また、シャッタ部材７８の中心部には係合部８０が軸方向にかつ同心状に突設されているとともに、この係合部８０は容器支持部材５７に固定された円筒状の第３の係合手段７０に嵌合されかつ周方向に係合されている。したがって、円筒状容器４６がその中心軸まわりに回動すると、２つのシャッタ部材６５,７８がともに一体に回動するようになっている。更にシャッタ部材７８には、調整部材８１が各トナー排出孔７９にそれぞれトナー排出孔７９が上に来たとき、トナー貯留容器７１内のトナーがトナー排出孔７９へ流動するように設けられている。
【００３６】
排出筒部７２のトナー貯留容器７１と反対側の端には回転軸８２が同心状に設けられており、この回転軸８２には駆動ギア８３が嵌合固定されている。
そして、トナー貯留容器７１の外周に設けられた連結フランジ８４と容器支持部材５７の外周に設けられた連結フランジ９６とが連結され、駆動ギア８３に加えられる駆動力で回転軸８２が回転することで、トナー貯留容器７１および容器支持部材５７が一体に回転するようになっている。
【００３７】
次に、円筒状容器４６を容器支持部材５７に装着する動作について説明する。円筒状容器４６が容器支持部材５７に装着される前では、円筒状容器４６の第１の係合手段５５とシャッタ部材５２の第２の係合手段５６とが周方向に整合しているとともに、円筒状容器４６のトナー排出孔５０と、シール部材５１、シャッタ部材５２の各トナー排出孔５４とが周方向に整合していなく、互いに軸方向に連通していない。したがって、円筒状容器４６からのトナーの漏出が防止されている。
【００３８】
この円筒状容器４６を容器支持部材５７に装着するにあたり、円筒状容器４６の把手４８を持って、円筒状容器４６の第１の係合手段５５とシャッタ部材５２の第２の係合手段５６を容器支持部材５７の軸方向案内手段５８に嵌合するようにして円筒状容器４６を容器支持部材５７の一端側から挿入し、軸方向に進入させる。そして、図１０（ｂ）に示すように第２の係合手段５６が係合凹部６０に係合したとき、円筒状容器４６を図１０（ａ）において時計方向に回動させると、第１の係合手段５５が周方向案内手段５９に沿って移動する。このとき、第２の係合手段５６が係合凹部６０に係合しているので、シール部材５１、シャッタ部材５２およびシャッタ押さえ部材５３はいずれも円筒状容器４６の回動にともなって回動しない。したがって、これらの部材と円筒状容器４６および容器支持部材５７側のシャッタ部材６５,７８との間に相対回動が生じるようになる。
【００３９】
そして、図１０（ｂ）に示すように第１の係合手段５５が周方向案内手段５９の終端の係合凹部６１に係合すると、円筒状容器４６が容器支持部材５７に固定されて装着される。このように円筒状容器４６が容器支持部材５７に装着された状態では、図１０（ａ）に示すように円筒状容器４６のトナー排出孔５０と、シール部材５１、シャッタ部材５２およびシャッタ押さえ部材５３の各トナー排出孔５４と、容器支持部材５７側のトナー排出孔７９とが周方向に整合し、これらのトナー排出孔は軸方向に連通している。したがって、この状態では円筒状容器４６内のトナーがトナー貯留容器７１へ移動可能となる。
【００４０】
なお、円筒状容器４６の容器支持部材５７からの離脱時に円筒状容器４６から漏出した若干のトナーは、容器支持部材５７のトナー落下孔６２を通過してトナー受け部材６４に落下するとともに円筒状容器４６の外周に付着する。円筒状容器４６の外周に付着したトナーは円筒状容器４６の軸方向引き抜き時に、弾性シール部材６３によってクリーニングされて、トナー受け部材６４に収容されるようになっている。
【００４１】
次に、このように構成されたこの例の画像形成装置１における現像装置へのトナー補給の作用について説明する。なお、以下の作用の説明では、便宜上イエローのトナー補給の作用について説明するが、他のマゼンタ、シアンおよびブラックのトナー補給についても同様であり、それらの説明は省略する。
イエローのトナーのトナー検知手段９４がイエローのトナー一時貯留部２７内のトナーを検知しないと、図示しないイエローのトナー補給用モータが駆動されて、その回転駆動力がイエローのトナーの容器支持部材５７の駆動ギア８３に加えられる。すると、この駆動ギア８３が回転し、イエローのトナー貯留容器７１、容器支持部材５７およびトナー容器４２が一体に回転する。これにより、このトナー容器４２内のトナーが螺旋状のリブ４７によってトナー排出孔２０に向けて搬送され、更に、各トナー排出孔５０,５４,６７,６８,７９を通過してトナー貯留容器７１内に供給される。このとき、このトナー容器４２の回転によりイエローのトナーがほぐされるので、その流動性が良好になり、トナー貯留容器７１内に滑らかに流動するようになる。
【００４２】
トナー貯留容器７１内に供給されたトナーは更に排出筒部７２に流動するとともに、排出筒部７２が回動することでそのトナー排出孔７３が下向きになったときトナー排出孔７３からイエローのトナーの連結補給管３８に重力により自由落下する。また、トナー貯留容器７１内に供給された過剰のトナーは、それぞれトナー排出孔７９が上に来たとき、調整部材８１によってトナー排出孔７９へ流動され、更にトナー排出孔を通過してトナー容器へ戻される。
【００４３】
連結補給管３８に落下したイエローのトナーは、更にトナー受入部９の補給管２８を通って環状の各トナー一時貯留部２７内に自由落下し、このトナー一時貯留部２７内に一時的に貯留される。そして、イエローのトナーがトナー検知手段９４によって検知されるまでトナー一時貯留部２７内に貯留されると、トナー検知手段９４からのトナー検知信号でイエローのトナー補給用モータが停止する。一方、現像器駆動用のモータの駆動でロータリ３が回転すると、円筒部１０およびフランジ部１１もロータリ３と一体に回転し、円筒部１０に設けられたトナー受入口２２が回転中心Ｏより上方位置に来たとき、トナー一時貯留部２７内のイエローのトナーがこのトナー受入口２２を通ってイエローのトナーのトナー移動路１３内に落下進入する。
【００４４】
トナー移動路１３内に進入したトナーは、トナー移動路１３がロータリ３の回転とともに回転中心Ｏ周りに回転することにより、トナーがその流動性により一定のレベルに平準化しようとするので、現像器４の方へ自己移動し、現像器４内へ進入する。そして、現像器４内へ進入したトナーはそれぞれ第１および第２オーガ４ｄ,４ｅによって攪拌循環され、その一部が供給ローラ４ｂの方へ供給される。
【００４５】
ところで、画像形成装置１の現像動作が行われると、供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂによって現像ローラ４ａ,５ａ,６ａ,７ａに供給されたトナーのうち、現像ローラ４ａ,５ａ,６ａ,７ａ表面に形成されるトナー層の分を除く余剰のトナーが薄層規制部材４ｃ,５ｃ,６ｃ,７ｃによってそれぞれかき取られ、かき取られた余剰トナーは、現像ローラ４ａ,５ａ,６ａ,７ａと供給油ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂと薄層規制部材４ｃ,５ｃ,６ｃ,７ｃとによって囲まれる空間４ｉ,５ｉ,６ｉ,７ｉ内に停滞し、貯留するようになる。そして、現像が繰り返されると、空間４ｉ,５ｉ,６ｉ,７ｉ内に停滞貯留するトナーが次第に増加するとともに、これらの空間４ｉ,５ｉ,６ｉ,７ｉ内に余剰トナーが過充填されてほとんど流動しない圧粉状態となる。このように空間４ｉ,５ｉ,６ｉ,７ｉ内にトナーが過充填されると、空間４ｉ,５ｉ,６ｉ,７ｉ内の余剰トナーは現像ローラ４ａ,５ａ,６ａ,７ａと薄層規制部材４ｃ,５ｃ,６ｃ,７ｃとの接触部あるいは規制部材支持部材４ｆ,５ｆ,６ｆ,７ｆのシ−ル部からのトナーの噴き出しあるいは薄層規制不良が生じてしまうおそれが考えられる。
【００４６】
そこで、この例の画像形成装置１においては、ロータリ３が回転している状態で、例えば所定回数の現像が行われたとき等の必要な時に、各現像器４,５,６,７の少なくとも１つの現像器の供給ローラを少なくとも所定時間、現像のためではない空回転（つまり、現像外回転）するようにしている。つまり、ロータリ３の回転時は、いずれの現像器４,５,６,７も現像位置には設定されていなく、現像ローラ４ａ,５ａ,６ａ,７ａおよび供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂがともに現像のための動作を行っていないので、この状態を利用して必要時に供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂを所定時間現像外回転させることで、空間４ｉ,５ｉ,６ｉ,７ｉ内に停滞貯留する余剰トナーを、これらの空間４ｉ,５ｉ,６ｉ,７ｉから掻き出して、供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂと規制部材支持部材４ｆ,５ｆ,６ｆ,７ｆとの間の間隙および供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂと仕切壁９７,９８,９９,１００との間の間隙を通ってトナー供給側のトナー貯留空間４ｈ,５ｈ,６ｈ,７ｈ内に移動させるようにしている。これにより、空間４ｉ,５ｉ,６ｉ,７ｉ内に導入されたトナーは停滞貯留することがほとんどなく、トナー供給側のトナー貯留空間４ｈ,５ｈ,６ｈ,７ｈ内に還流するようになる。
【００４７】
この例の画像形成装置１によれば、ロータリ式現像装置２の外部に設けられた各トナー容器４２,４３,４４,４５からトナーを、各現像器４,５,６,７の位置に関係なく補給することができるようになる。そして、現像装置２にトナー貯蔵装置を設けていないので、トナー貯蔵装置を大容量にしても現像装置２のトナー受入部９を小型に保持でき、その結果、現像装置２全体もその分小型に形成できる。したがって、現像装置２が高速回転をしても現像装置２の回転制御を高精度に行うことができるようになる。これにより、この例の画像形成装置１は高速機にも十分にかつ確実に対応することが可能となる。しかも、現像装置２の位置に関係なく、トナー受入部９を介してトナーを各現像器４,５,６,７に補給可能となるので、各現像器４,５,６,７を一々補給位置に移動させる必要がなく、トナー補給を短時間で効率よく行うことができる。
【００４８】
また、現像動作が行われない非現像動作時であるロータリ３の回転中に、供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂを所定時間回転しているので、前述の空間４ｉ,５ｉ,６ｉ,７ｉ内のトナーが供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂの回転によってほとんど掻き出されるようになり、空間４ｉ,５ｉ,６ｉ,７ｉ内のトナーの過充填を防止できる。これにより、供給ローラを単に現像外回転するという簡素な構成で前述のような、トナー層厚の増加、トナーの噴き出しおよび薄層規制不良を防止できるので、現像装置の小型化、軽量化および低コスト化が可能となる
しかも、供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂを所定時間だけ回転させることで、供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂの回転によるトナーのダメージを抑制でき、画質の劣化を低減できる。
【００４９】
更に、すべての現像装置が非現像動作時に供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂが現像外回転動作を行うので、この供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂの回転する際に発生する負荷変動や起動／停止時に発生する振動等の影響を現像動作に与えることがなく、各現像器４,５,６,７の現像動作時にはそれぞれ良好な現像を行うことができる。
更に、現像器の現像動作時に供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂを回転させる駆動モータ等の駆動源で供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂを単に現像外回転させることになるので、この駆動源に供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂの現像外回転のために新たに駆動負荷トルクを上乗せする必要がなく、現像動作に必要な最小限の駆動源で供給ローラ４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂの現像外回転が可能となる。しかも、その場合空間４ｉ,５ｉ,６ｉ,７ｉ内のトナーを掻き出すことで薄層規制部やトナーシール部の摺動負荷を低減できるので、現像器駆動源の駆動負荷トルクを小さくできる。これにより、エネルギ消費を抑制できるので、省エネを効果的に実現できる。
【００５０】
前述の例では、ロータリ３の回転中に供給ローラの現像外回転を行うようにしているが、本発明はこれに限定されなく、供給ローラの現像外回転を他の時期に行うことができる。
すなわち、１つの現像器が現像位置に設定されたロータリ３の停止状態での必要時に、現像位置以外にある現像器の少なくとも１つの現像器の供給ローラを所定時間現像外回転させるようにしてもよい。その場合、現像位置以外にある現像器のうち、供給ローラがロータリ３の回転中心Ｏより下方にある現像器の少なくとも１つの現像器の供給ローラを少なくとも所定時間現像外回転させることが望ましい。これは、供給ローラがロータリ３の回転中心Ｏより下方にあるときには、現像ローラと供給ローラと薄層規制部材とによって囲まれる空間内にトナーが充填しがちであるので、このように供給ローラを現像外回転させることでこの空間内のトナーの掻き出しをより効果的に行うことができるためである。
【００５１】
また、この場合は、現像位置にある現像器の現像動作が行われていないときに、他の現像器の供給ローラを現像外回転させることで、この供給ローラの現像外回転による影響を現像動作に与えることが防止されるので、良好な現像動作を行うことができる。この場合の他の作用効果は前述の例と同じである。
【００５２】
更に、供給ローラの現像外回転を行う時期として、所定回数の連続印字終了後に設定することもできる。この場合は、連続印字を行った現像器を非現像位置に設定した後、その供給ローラを少なくとも所定時間現像外回転させるようにする。このように連続印字を行った場合は、トナー消費量が多くなるが、薄層規制部材で掻き取られた余剰のトナーが供給ローラの現像外回転で効果的にトナー供給側のトナー貯留空間内に還流されるので、次の現像時にトナー切れを生じなく、かすれ等の濃度低下を防止でき、連続印字を行った後でも良好な画質を得ることができる。この場合の他の作用効果は前述の各例と同じである。
更に、いずれの現像器も現像位置にない状態でロータリ３が停止しているホームポジションで、供給ローラの現像外回転を行うようにすることもできる。
【００５３】
なお、前述の例では、現像ローラと感光体８との接触部（つまり、現像位置）がロータリ３の回転中心の下方に位置するように設定されているが、現像ローラと感光体８との接触部がロータリ３の回転中心の上方に位置するように設定することもできる。この場合には、ロータリ３の回転中心より下方に位置する現像器の供給ローラを現像外回転させるようにすることが望ましい。
また、薄層規制部材の現像ローラへの当接方式は腹当ておよびエッジ当てのいずれの方式でもよく、更に、薄層規制部材の現像ローラへの当接姿勢はカウンター方式およびトレール方式のいずれでもよいが、トレール方式の方が効果において優れるので望ましい。更に、供給ローラの回転方向は現像ローラの対向部でウィズ回転およびアゲンスト回転のどちらでもよいが、ウィズ回転の方が効果において優れている。
【００５４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の画像形成装置によれば、現像装置の外部に設けられたトナー貯蔵装置からトナーを、現像装置にこの現像装置の位置に関係なく容易に補給できるようになる。また、現像装置にトナー貯蔵装置を設けないので、トナー貯蔵装置を大容量にしても現像装置全体を小さくでき、現像装置が高速回転をしても現像装置の回転制御を高精度に行うことができる。これにより、本発明の画像形成装置は高速機にも十分にかつ確実に対応することが可能となる。しかも、現像装置の位置に関係なく、トナー受入部を介してトナーを現像装置に補給可能となるので、現像装置を一々補給位置に移動させる必要がなく、トナー補給を短時間で効率よく行うことができる。
【００５５】
また、所定回数の連続印字終了後に、連続印字を行った現像器の供給ローラを少なくとも所定時間現像外回転させるようにしているので、現像ローラと供給ローラと薄層規制部材とで囲まれる空間内に停滞貯留する余剰トナーのほとんどをより確実に掻き出すことができ、空間内のトナーの過充填を防止できる。したがって、特別のトナー掻き出し部材を設けることなく供給ローラを単に現像外回転するという簡素な構成で前述のようなトナー層厚の増加、トナーの噴き出しおよび薄層規制不良を防止できるとともに、現像装置の構造の簡素化、軽量小型化および低コスト化が可能となる
しかも、供給ローラは所定時間だけ回転されるだけであるので、供給ローラの現像外回転によるトナーのダメージを抑制でき、画質の劣化を低減できる。
【００５６】
更に、すべての現像装置の非現像動作時に、供給ローラの現像外回転動作を行うので、供給ローラを回転する際に発生する負荷変動や起動／停止時に発生する振動等の影響を現像動作に与えないようにでき、現像器の現像動作時に良好な現像を行うことができるようになる。
更に、現像器の現像動作時に供給ローラを回転させる駆動モータ等の駆動源で供給ローラを単に現像外回転させることが可能となるので、この駆動源に供給ローラの現像外回転のために新たに駆動負荷トルクを上乗せする必要がなく、現像動作に必要な最小限の駆動源で供給ローラの現像外回転が可能となる。しかも、空間内のトナーを掻き出すことで薄層規制部やトナーシール部の摺動負荷が低減できるので、現像器駆動源の駆動負荷トルクを小さくできる。これにより、エネルギ消費を抑制できるので、省エネを効果的に実現できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明が適用される画像形成装置の一例における現像装置および感光体を模式的に示す図である。
【図２】 本発明の画像形成装置の実施の形態の一例における現像装置およびトナー補給装置を模式的に示す斜視図である。
【図３】 図２に示す例のトナー受入部を部分的に示す分解斜視図である。
【図４】 図２に示す例のトナー受入部を示し、（ａ）は（ｂ）におけるIVAーIVAの線に沿う断面図、（ｂ）はトナー受入部の縦断面図である。
【図５】 図４（ａ）におけるVーV線に沿う部分断面図である。
【図６】 図１に示す現像装置の現像器における現像器内部空間を示す図である。
【図７】この例の画像形成装置に用いられるトナー容器を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）はこのトナー容器の一方の端部を示す分解斜視図である。
【図８】この例の画像形成装置に用いられる容器支持部材を部分的に示す斜視図である。
【図９】この例の画像形成装置に用いられる容器支持部材と連結補給管との連結部分を示し、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるIXB部分の拡大図である。
【図１０】図７に示すトナー容器を図８に示す容器支持部材に装着した状態を示し（ａ）は斜視図、（ｂ）容器支持部材の軸方向案内手段および周方向案内手段の部分拡大図である。
【符号の説明】
１…画像形成装置、２…ロータリ式現像装置、３…ロータリ、４…イエローの現像器、５…マゼンタの現像器、６…シアンの現像器、７…ブラックの現像器、４ａ,５ａ,６ａ,７ａ…現像ローラ、４ｂ,５ｂ,６ｂ,７ｂ…供給ローラ、４ｃ,５ｃ,６ｃ,７ｃ…トナー薄層規制部材、４ｆ…薄層規制部材支持部材、４ｇ…イエローのトナーのシール部材、４ｈ,５ｈ,６ｈ,７ｈ…現像器内のトナー貯留空間、８…感光体、９…トナー受入部、４２…イエローのトナー容器、４２…イエローのトナー容器、４３…マゼンタのトナー容器、４４…シアンのトナー容器、４５…ブラックのトナー容器、３８,３９,４０,４１…連結補給管、４６…トナー容器、５７…容器支持部材、９４…トナー検知手段、９７,９８,９９,１００…仕切壁
Claims (1)
- 回転体に取り付けられたイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色の現像器の１つを前記回転体を回転することで現像位置に設定し、現像位置に設定された現像器により感光体の潜像を現像するようになっている現像装置と、この現像装置の外部に設けられ、前記現像装置に供給するトナーを蓄えるトナー貯蔵装置とを少なくとも備えるとともに、前記各現像器が、それぞれ、回転することでそれらの現像器のトナー貯留空間内にあるトナーを前記感光体の方へ搬送して前記感光体の潜像を現像する現像ローラと、回転することで前記トナー貯留空間内にあるトナーを前記現像ローラに供給する供給ローラと、前記現像ローラに接触し、前記供給ローラから前記現像ローラに供給されるトナーを規制して前記現像ローラ表面に所定のトナーの薄層を形成する薄層規制部材とを備えている画像形成装置において、
前記各現像器は、それぞれ、現像位置に設定された状態では前記現像ローラと前記薄層規制部材との接触部が前記現像ローラの回転中心より下方になるように設定されており、
更に、所定回数の連続印字終了後に、連続印字を行った現像器の供給ローラを少なくとも所定時間現像外回転させることを特徴とする画像形成装置。
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