JP4290157B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナー補給装置を用いた現像装置に係り、特に、トナーを用いて画像形成を行う画像形成装置に関する。

従来、トナーを用いた複写装置やファクシミリ装置など画像形成装置では、トナーカートリッジなどのトナー補給装置により現像装置にトナーを供給して画像出力の連続運転を行うようにされている。

一般に、現像装置へのトナーの供給は、トナーが収容されたトナーカートリッジから現像装置へトナーを直接供給するようにしたものが知られている（特許文献１を参照）。
特開２００３−１６２１４３号公報

しかしながら、従来のトナーカートリッジから直接、現像装置をトナーの供給する方式では、供給されるトナーの流動性が変動し易く、画質変動の要因となっていた。また、長期放置などにより流動性が劣化したトナーでも支障なく供給できるように対策を施すことにより流動性が良いトナーの場合は、制御外の量のトナーが現像装置へ供給され、現像剤のトナー濃度が上昇して画像品位や色調に影響を及ぼすという問題点があった。

特に、高画質が要求されるカラー画像形成装置のタンデム方式においてはＹＭＣＫの４色に対応した４個の作像プロセスを配置し、かつ、装置の小型化の要求を満たすため現像装置の小型化を余儀なくされて、現像装置を小型化することにより、流動性起因する帯電量、トナー濃度などを撹拌により均一化する能力の確保が困難となり、また、供給量の変動を吸収する能力の確保も困難になるという問題点があった。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、現像装置に供給されるトナーの均一化を図るとともに、流動性の良いトナーでもトナー供給の制御に基づき安定したトナーの供給を可能にしたトナー補給装置を有する画像形成装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するための本発明に係る現像装置の各構成は、次の通りである。
請求項１に記載した画像形成装置は、転写ベルトを水平に搬送させ、その転写ベルトの下方に感光体および現像装置を設け、その現像装置の現像ローラによって感光体にトナー像を形成し、該トナー像を転写ベルトの下面に転写する画像形成装置において、トナーが収容されるトナー収容部を備えて前記現像装置にトナーを供給するトナー補給装置であって、
前記トナー収容部に隣接して、該トナー収容部から供給されるトナーを貯留するトナー貯留部と前記トナー貯留部のトナーを撹拌するとともに搬送する第１トナー撹拌シャフトおよび第２トナー撹拌シャフトとを有するトナー供給装置を前記転写ベルトよりも上方に設け、
前記トナー貯留部は、前記転写ベルトの幅方向に長く内部空間にトナーを貯留する筐体であって、前記トナー収容部から前記トナー貯留部内へトナーを導入するトナー導入口と前記トナー貯留部から前記転写ベルトよりも下方の現像装置へトナーを供給するトナー供給口とが、前記転写ベルトの幅方向に沿いかつ前記現像ローラの軸心方向に沿った側端部近傍で且つ同じ側部に配置され、
前記トナー貯留部の内部空間は、隔壁体により第１トナー撹拌シャフトが配置される第１トナー貯留部と第２トナー撹拌シャフトが配置される第２トナー貯留部とに分割形成され、
前記隔壁体、第１トナー撹拌シャフトおよび第２トナー撹拌シャフトは前記現像ローラの軸心方向に沿って形成され、トナー貯留部の該軸心方向に沿った両側壁付近では第１トナー室および第２トナー室が連通可能に隔壁体に第１連通口および第２連通口が開口形成されており、これらの第１連通口および第２連通口を通ってトナーが第１トナー室から第２トナー室へ、および第２トナー室から第１トナー室へと循環かつ撹拌可能であって、
前記トナー導入口から第１トナー室内に供給されたトナーの一部が第１連通口を通りトナー供給口から現像装置に送られ、上記第１トナー室に供給されたトナーの他部が第１トナー撹拌シャフトで撹拌されながら前記現像ローラの軸心方向に沿ってトナー導入口と反対側に搬送され、その後に第２連通口を通って第２トナー室に流入し、第２トナー室に流入したトナーが第２トナー撹拌シャフトでトナー供給口に向けて撹拌されながら搬送されるようになっていることを特徴とするものである。

請求項２に記載した画像形成装置は、請求項１に記載した構成に加えて、前記トナー搬送手段は、第１撹拌シャフトおよび第２撹拌シャフトに、螺旋体またはトナー搬送方向に対して傾斜して設けられた複数の撹拌板が形成されていることを特徴とするものである。

請求項１に記載した発明によれば、転写ベルトを水平に搬送され、その転写ベルトの下方に感光体および現像装置を設け、その現像装置の現像ローラによって感光体にトナー像を形成し、該トナー像を転写ベルトの下面に転写する画像形成装置において、トナーが収容されるトナー収容部を備えて現像装置にトナーを供給するトナー補給装置であって、前記トナー導入口から第１トナー室内に供給されたトナーの一部が第１連通口を通りトナー供給口から現像装置に送られ、上記第１トナー室に供給されたトナーの他部が第１トナー撹拌シャフトで撹拌されながら前記現像ローラの軸心方向に沿ってトナー導入口と反対側に搬送され、その後に第２連通口を通って第２トナー室に流入し、第２トナー室に流入したトナーが第２トナー撹拌シャフトでトナー供給口に向けて撹拌されながら搬送されるようになっていることで、トナー搬送手段によりトナー貯留部のトナーが撹拌されることで常に均一な状態で現像装置に供給することができ、流動性の良いトナーでもトナー供給の制御に基づき安定したトナーの供給を実現できる。したがって、安定したトナーの供給を実現できるので、安定した高品位の画像を実現できる。

また、前記トナー供給装置の構成として、前記トナー供給装置は、前記トナー収容部から前記トナー貯留部へトナーを導入するトナー導入口と前記トナー貯留部から前記転写ベルトよりも下方の現像装置へトナーを供給するトナー供給口とが、前記転写ベルトの幅方向に沿いかつ前記現像ローラの軸心方向に沿った側端部近傍で且つ同じ側部に配置されたことで、例えば、トナー供給装置へのトナー収容部の着脱操作時にトナー導入部およびその付近より落下したトナーや、現像装置へのトナー供給装置の着脱操作時にトナー供給部およびその付近より落下したトナーにより、現像装置における転写ベルトや通紙経路が汚れることを抑制できる。

また、トナー貯留部内部は、隔壁体により第１トナー撹拌シャフトが配置される第１トナー貯留部と第２トナー撹拌シャフトが配置される第２トナー貯留部とに分割形成され、
前記隔壁体、第１トナー撹拌シャフトおよび第２トナー撹拌シャフトは前記現像ローラの軸心方向に沿って形成され、トナー貯留部の該軸心方向に沿った両側壁付近では第１トナー室および第２トナー室が連通可能に隔壁体に第１連通口および第２連通口が開口形成されており、このトナー室連通口を通ってトナーが第１トナー室から第２トナー室へ、および第２トナー室から第１トナー室へと循環かつ撹拌可能にしたことで、限られたトナー貯留部内のトナー収容スペースで効率良いトナーの撹拌作用を実現できるとともに、トナーを撹拌しながら搬送する経路（循環経路）が長いため現像装置への直接的なトナー流れ込みがなく、制御通りにトナーを補給することができる。
また、前記第１連通口経由でトナーを供給することにより、応答性がよく速やかな供給が可能となり、かつ、第２連通口を経由することにより流動性が改善され、かつ、均一なトナーを供給することが出来る。

請求項２に記載した発明によれば、前記トナー搬送手段を、第１撹拌シャフトおよび第２撹拌シャフトに、螺旋体またはトナー搬送方向に対して傾斜して設けられた複数の撹拌板が形成したことで、簡単な構成でトナーの撹拌、搬送を行うことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は発明を実施する形態の一例であって、本発明に係る現像装置が採用された画像形成装置の全体の構成を示す説明図、図２は前記画像形成装置を構成する画像形成部の構成を示す部分詳細図である。

本実施形態は、図１に示すように、現像ローラ２３１により供給される現像剤によって画像データに基づき感光体ドラム２１に形成された現像剤像を転写行程を経て記録用紙に転写する画像形成装置１に用いられる現像装置２３であって、トナーが収容されるトナーカートリッジ（トナー収容部）２５１を有し現像装置２３にトナーを供給するトナー補給装置２５を備え、該現像装置２３にトナーを自動供給して画像出力の連続運転を行うようにされたものである。

本実施形態に係る現像装置２３が装着される画像形成装置１は、図１、図２に示すように、色分解された画像情報に応じて各色相に合致した現像剤（以下、トナーと称する。）により形成される現像剤像（以下、トナー像と称する。）が形成される感光体ドラム２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）と、この感光体ドラム２１の表面に前記現像剤を供給する現像装置２３とを備えた複数のプロセス印刷ユニット（画像形成手段）２０（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）を備え、さらに、画像情報に基づいて色毎に各々の感光体ドラム２１上にレーザ光（ビーム）を照射して静電潜像を生成する露光ユニット（光走査装置）１０と、供給された記録用紙を搬送する無端の転写ベルト３１を備えた転写ベルトユニット３０と、加熱ローラ２７ａと加圧ローラ２７ｂとにより記録用紙に転写されたトナー像を熱定着させる定着ユニット２７とを備えている。

まず、画像形成装置１の全体構成について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置１は、図１、図２に示すように、画像情報を色分解して色相毎に画像を形成してカラー画像を出力するようにした、いわゆるデジタルカラープリンタであって、大略的に画像形成部１０８と給紙部１０９とにより構成され、外部に接続されたパーソナルコンピュータ等の情報処理装置（図示省略）からの印刷ジョブに基づいて多色画像又は単色画像を記録用紙上に形成するものである。

画像形成部１０８は、電子写真方式で、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の各色を用いて多色画像を形成するものであって、主に、露光ユニット１０、プロセス印刷ユニット２０、定着ユニット２７、転写ベルト３１を備える転写手段としての転写ベルトユニット３０、転写ローラ３６、転写ベルトクリーニングユニット３７とにより構成されている。

画像形成部１０８の概略構成は、画像形成装置１の筐体１ａの一端側の上部に定着ユニット２７を配置し、該定着ユニット２７の下方に筐体１ａの一端側から他端側に渡り転写ベルトユニット３０を配置するとともに、該転写ベルトユニット３０の下方にプロセス印刷ユニット２０を配置し、さらに該プロセス印刷ユニット２０の下方に露光ユニット１０を配置している。

また、転写ベルトユニット３０の他端側には転写ベルトクリーニングユニット３７が設けられている。さらに、画像形成部１０８の上部には定着ユニット２７に隣接して排紙トレイ４３が設けられている。そして、この画像形成部１０８の下側に給紙部１０９が構成されている。

本実施形態では、プロセス印刷ユニット２０として、ブラック（ＢＫ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色に対応した４個のプロセス印刷ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが転写ベルト３１に沿って順次設けられている。

転写ベルト３１上に転写されるトナー像の中で最初に転写される色相のプロセス印刷ユニット２０ａ、すなわち、転写ローラ３６から最も遠い位置に配置される色相のプロセス印刷ユニット２０ａは、黒色の色相のトナーを備え、転写ベルト３１上に最初に黒色のトナー像を形成するものである。

これらプロセス印刷ユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは、筐体１ａ内で略水平方向（図中の左右方向）に平行して並設され、色毎に像担持体たる感光体ドラム２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ、該感光体ドラム２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを帯電させる帯電器（帯電手段）２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ、現像装置（現像手段）２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ、クリーナユニット２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ等をそれぞれ備えている。

ここで、各色毎に対応する構成要素に付したａ，ｂ，ｃ，ｄの記号は、それぞれブラック（ＢＫ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色に対応するように記載したものであるが、以下の説明において、特定の色に対応する構成要素を指定して説明する場合を除き、各色に対して設けられている構成要素をまとめて、感光体ドラム２１、帯電器２２、現像装置２３、クリーナユニット２４と記載するものとする。

感光体ドラム２１は、外周面の一部が転写ベルト３１の表面に接触するように配置されるとともに、ドラムの外周面に沿って電界発生部としての帯電器２２、現像装置２３、及びクリーナユニット２４が近接配置されている。

帯電器２２は、コロナワイヤーチャージャー型帯電器が用いられ、感光体ドラム２１を挟んで転写ベルトユニット３０が配置する位置と略反対側で感光体ドラム２１の外周面に沿って近接配置されている。尚、本実施形態では帯電器２２としてコロナワイヤーチャージャー型帯電器を用いているが、コロナワイヤーチャージャー型帯電器の代わりにファーブラシ型帯電器、磁気ブラシ型帯電器、ローラ型帯電器、ノコ歯型帯電器、イオン発生帯電装置等、感光体ドラムに所望の帯電性を付与できるものであれば特に限定せず使用可能である。

現像装置２３は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、及びシアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の各色のトナーが各色ずつ現像装置２３（２３ａ〜２３ｄ）毎に収納されており、感光体ドラム回転方向（図中の矢印Ａ方向）で帯電器２２より下流側に配置されている。

現像装置２３ａ〜２３ｄには、それぞれ現像ローラ２３１ａ〜２３１ｄが感光体ドラム２１ａ〜２１ｄに対向して配置され、それぞれ感光体ドラム２１ａ〜２１ｄの外周面に形成された静電潜像に各色のトナーを供給して顕像化するように構成されている。

クリーナユニット２４は、感光体ドラム回転方向で帯電器２２より上流側に配置されている。また、クリーナユニット２４は、クリーニングブレード２４１を備え、該クリーニングブレード２４１を感光体ドラム２１の外周面に沿って当接配置し、該感光体ドラム２１上の残留トナーを掻き取り回収するように構成されている。図中の符号２４２は回収したトナーを搬送する搬送スクリューである。

本実施例ではクリーニングブレード２４１を用いたが、特にこれらの構成に限定されるものではなく、クリーニングブレードは１つ以上用いても良いし、ファーブラシや磁気ブラシを単独で用いても良い。またクリーニングブレードとファーブラシ、磁気ブラシを併用しても良い。該感光体ドラム２１上の残留トナーを掻き取り回収するように構成されるものであれば使用できる。

露光ユニット１０は、主に、箱状に形成された筐体１０ａと、その内部に配置されるレーザ照射部１１ａを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）１１、ポリゴンミラー１２、及び色毎にレーザ光を反射する反射ミラー１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ等により構成されている。

レーザスキャニングユニット１１のレーザ照射部から発せられたレーザ光は、図示しないポリゴンミラー及びｆθレンズにより色分解された後、反射ミラー１３ａ〜１３ｃで反射して、色毎にそれぞれの感光体ドラム２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ上に照射されるようになっている。

尚、レーザスキャニングユニット１１は、レーザ照射部の代わりにＥＬ（Electro Luminescence）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子をアレイ状に並べた書込ヘッドを用いる構成であっても良いし、光源と液晶シャッターを用いた構成であっても良く、該感光体ドラム２１上に静電潜像を形成できる手段であれば使用できる。

転写ベルトユニット３０は、図１に示すように、主に、転写ベルト３１、転写ベルト駆動ローラ３２、転写ベルト従動ローラ３３、中間転写ローラ３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄとにより構成されている。

尚、以下の説明においては、中間転写ローラ３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄを総じて用いる場合には中間転写ローラ３５と記載するものとする。

転写ベルト３１は、厚さ７５μｍ〜１２０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。転写ベルト３１の材質は、主にポリイミド、ポリカーボネイト、サーモプラスチックエラストマーアロイ等が用いられている。

また、転写ベルト３１は、その表面が感光体ドラム２１の外周面と接触するように、転写ベルト駆動ローラ３２、転写ベルト従動ローラ３３、中間転写ローラ３５により張架され、該転写ベルト駆動ローラ３２の駆動力により副走査方向（図中の矢印Ｂ方向）へ移動するように構成されている。

転写ベルト駆動ローラ３２は、筐体１ａの一端側に配置され、転写ベルト３１に駆動を掛けて該転写ベルト３１を搬送するとともに、転写ベルト３１と記録用紙とを重ね合わせた状態で転写ローラ３６とで挟み込んで圧接しながら記録用紙を搬送するように設けられている。

転写ベルト従動ローラ３３は、筐体１ａの他端側に配置され、転写ベルト駆動ローラ３２とともに転写ベルト３１を定着ユニット２７側から筐体１ａの他端側に渡り略水平に架設しているが、図１中の画像形成装置１の横幅方向の寸法を小さくする場合、いわゆる幅方向の設置面積を省スペース化する場合には、転写ベルト駆動ローラ３２とともに転写ベルト３１を定着ユニット２７側から筐体１ａの他端側に渡り、いずれか一方に傾斜を持たせることも可能であり、それに伴う感光体、現像、レーザ照射部、定着等、種々適切な配置、大きさ等に、適宜設定しても構わない。

中間転写ローラ３５は、転写ベルト駆動ローラ３２から転写ベルト従動ローラ３３に渡り巻回された転写ベルト３１の内側空間に配置されているが、軸心を感光体ドラム２１に対して図中左右方向に転写ベルト３１の移動方向下流側にずらした位置に配置され、転写ベルト３１の内側面を押圧して、前記転写ベルト３１の外側面が感光体ドラム２１の外周面の一部を巻回して所定のニップ量を得るように設けてもよい。

また、中間転写ローラ３５は、直径８〜１０ｍｍの金属類（例えば、ステンレス）軸を備え、その金属軸の外周面にＥＰＤＭ、発泡ウレタン等の導電性を有する弾性材が被覆されているが、これら弾性材に限定しなくとも良い。

このように構成された中間転写ローラ３５は、感光体ドラム２１に形成されたトナー像を転写ベルト３１に転写するために高電圧の転写バイアス、すなわち、トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧が印加され、弾性材により転写ベルト３１に対して均一的に高電圧を印加するようにされている。

上述の各感光体ドラム２１上で各色相に応じた顕像化されトナー像（静電像）が転写ベルト３１で積層され、装置に入力された画像情報となる。このように積層された画像情報は、転写ベルト３１の接触位置に配置される転写ローラ３６によって記録用紙に転写されるようになっている。

転写手段を構成する転写ローラ３６は、転写ベルト３１に転写された現像剤像を記録用紙に転写する転写手段を構成するものであって、転写ベルト駆動ローラ３２に対して略水平で平行に対向し、該転写ベルト駆動ローラ３２に巻回される転写ベルト３１に対して所定のニップで圧接するように配設され、該転写ベルト３１上に形成された多色トナー像を記録用紙上に転写させるための電圧、すなわち、トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧が印加されるように構成されている。

また、転写ベルト３１と転写ローラ３６との間のニップを定常的に得るために、転写ベルト駆動ローラ３２又は転写ローラ３６の何れか一方のローラを金属等の硬質材料により構成し、他方のローラを弾性ゴム、発泡性樹脂等の軟質材料により構成するようにしている。

転写ベルト駆動ローラ３２と転写ローラ３６の下方にはレジストローラ２６が設けられている。レジストローラ２６は、給紙部１０９から供給された記録用紙の先端と転写ベルト３１上のトナー像の先端とを整合して転写ローラ３６側へ搬送するように構成されている。

また上記のように、感光体ドラム２１との接触により転写ベルト３１に付着したトナー、または転写ローラ３６によって記録用紙上に転写画行われずに転写ベルト３１残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるため、転写ベルトクリーニングユニット３７によって除去・回収されるように設定されている。

転写ベルトクリーニングユニット３７は、転写ベルト従動ローラ３３の近傍に設けられ、転写ベルト３１に当接（または摺接）するように配置したクリーニングブレード３７ａと、該クリーニングブレード３７ａにより転写ベルト３１上の残留トナーを掻き取ったトナー（廃トナー）を一旦収納するボックス状のトナー回収部３７ｂとを備え、転写ベルト３１上の残留トナーを掻き取り回収するようにされている。

また、転写ベルトクリーニングユニット３７は、プロセス印刷ユニット２０ａより転写ベルト３１の移動方向上流側で該プロセス印刷ユニット２０ａに近接して配置されている。また、転写ベルト３１のクリーニングブレード３７ａが外側面に接触する部分は、その内側面が転写ベルト従動ローラ３３で支持されている。

定着ユニット２７は、図１に示すように、加熱ローラ２７ａと加圧ローラ２７ｂとにより構成された一対の定着ローラ２７１と、その定着ローラ２７１の上方に搬送ローラ２７ｃを備え、記録用紙を定着ローラ２７１の下方より搬入して、搬送ローラ２７ｃの上方に搬出するようにされている。

さらに、定着ユニット２７の上方には、搬送ローラ２７ｃに隣接して排紙ローラ２８が設けられ、搬送ローラ２７ｃから搬送された記録用紙を該排紙ローラ２８により排紙トレイ４３上に記録用紙を排紙するようにされている。

定着ユニット２７によるトナー像の定着は、加熱ローラ２７ａの内部若しくは近接して設けられたヒータランプ等の加熱手段（図示省略）を温度検出器（図示省略）の検出値に基づいて制御することにより、加熱ローラ２７ａを所定の温度（定着温度）に保つとともに、トナー像が転写された記録用紙を加熱ローラ２７ａと加圧ローラ２７ｂとにより挟んで回転搬送しながら加熱・加圧することで記録用紙上にトナー像を熱定着するようにされている。

また、定着ユニット２７に隣接して、両面印刷用の両面原稿搬送路Ｓ３が定着ユニット２７の後方から下方に向かい給紙部１０９付近まで構成され、その両面原稿搬送路Ｓ３上に上下方向で並設された搬送ローラ２９ａ，２９ｂにより記録用紙を反転させた状態で、再び転写ローラ３６に向かい搬送するようになっている。

具体的には、搬送ローラ２９ａは定着ユニット２７の後方に配置され、搬送ローラ２９ｂは、上下方向で搬送ローラ２９ａの下方に位置するとともに、横方向でレジストローラ２６と略同じ位置に配置されている。

本実施例ではヒータランプ等の加熱手段の加熱ローラ２７ａと加圧ローラ２７ｂを用いたが、誘導加熱方式を用いても良いし、併用しても構わない。また加圧にローラ状のものを用いなくとも良く、記録用紙上にトナー像を乱すことなく一様に熱定着できる適切な方法であれば特に手段は選ばない。

給紙部１０９は、画像形成に使用する記録用紙を収容するための手差トレイ４１、複数の給紙カセット４２、そして大容量給紙カセット８１を備え、手差トレイ４１、給紙カセット４２、または大容量給紙カセット８１から記録用紙を一枚ずつ画像形成部１０８に供給するようにされている。

手差トレイ４１は、図１に示すように、画像形成装置１の筐体１ａの一側端（図中で右側）に、使用時には外方に拡開され、未使用時には一側端に収納可能に設けられ、利用者が所望する種類の記録用紙を少数枚（必要とする枚数）だけ載置して画像形成装置１の筐体１ａ内部に１枚ずつ取込むものである。

手差トレイ４１による記録用紙の給紙方向（図中の矢印Ｃ方向）下流側の画像形成装置１の筐体１ａ内には、露光ユニット１０の側方にピックアップローラ４１ａが設けられ、さらに給紙方向下流側に搬送ローラ４１ｂが略水平に設けられている。

ピックアップローラ４１ａは、手差トレイ４１から給紙された記録用紙の一端部の表面と接触して、ローラの摩擦抵抗により一枚ずつ確実に搬送するようになっている。

前述したピックアップローラ４１ａ及び搬送ローラ４１ｂによって記録用紙搬送路Ｓ１が構成されている。

一方、複数の給紙カセット４２は、筐体１ａ内の画像形成部１０８及び露光ユニット１０の下側に設けられ、装置の仕様により規定されたサイズ、又は利用者が予め定めたサイズの記録用紙を大量に収容可能となっている。尚、本実施形態では４種類の記録用紙が収容可能に構成されている。

それぞれの給紙カセット４２の一端部（図中の左側端部）の上にはピックアップローラ４２ａが設けられ、該ピックアップローラ４２ａの記録用紙搬送方向下流側には搬送ローラ４２ｂが設けられている。

ピックアップローラ４２ａは、出力要求に応じた給紙カセット４２にセットされた記録用紙の最上部にある記録用紙の一端部の表面と接触して、ローラの摩擦抵抗により一枚ずつ確実に繰り出して搬送するようになっている。

搬送ローラ４２ｂは、ピックアップローラ４２ａから繰り出された記録用紙を、筐体１ａ内の一端側に形成された記録用紙搬送路Ｓ２に沿って上方に向かい画像形成部１０８に搬送するようになっている。

また、大容量給紙カセット８１は、画像形成装置側面、詳しくは、給紙カセット４２の記録用紙搬送路Ｓ２が形成される側面側に配置されている。この大容量給紙カセット８１内部には、大量の記録用紙が収納される大容量用紙フィーダ８２が配置され、該大容量用紙フィーダ８２の上方には、セットされた記録用紙の最上部にある記録用紙の一端部の表面と対応するピックアップローラ８３が設けられ、該ピックアップローラ８３の記録用紙搬送方向下流側には搬送ローラ８４が設けられている。

搬送ローラ８４は、ピックアップローラ８３から繰り出された記録用紙を、画像形成装置側面より筐体１ａ内の記録用紙搬送路Ｓ２に向かい搬送するようになっている。

次に、本実施形態の画像形成装置１による画像出力について説明する。
画像形成装置１は、給紙部１０９から供給される記録用紙上に感光体ドラム２１上のトナー像をいわゆる中間転写方式（オフセット方式）によって転写ベルト３１を介して記録用紙に転写するようにされている。

まず、帯電器２２により感光体ドラム２１の外周面を所定の電位に均一的に帯電する。
帯電された感光体ドラム２１に露光ユニット１０からレーザ光を照射することで、色毎の感光体ドラム２１上に色毎の静電潜像が生成される。

次に、現像装置２３ａ〜２３ｄより感光体ドラム２１ａ〜２１ｄのそれぞれの外周面にトナーが供給されて、感光体ドラム２１の外周面に形成された静電潜像がトナーによりトナー像として顕像化される。

そして、感光体ドラム２１に生成したトナー像が転写ベルト３１に転写される。
感光体ドラム２１から転写ベルト３１へのトナー像の転写は、転写ベルト３１の裏側に接触配置された中間転写ローラ３５に高電圧を印加することにより行われる。

中間転写ローラ３５にトナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧を印加することで、転写ベルト３１は、この中間転写ローラ３５により均一的に高電圧が印加されて逆極性（＋）となる。これにより、感光体ドラム２１上の帯電極性（−）のトナー像は、感光体ドラム２１が転写ベルト３１と回転接触する際に転写ベルト３１上に転写される。

各々の感光体ドラム２１に形成された各色のトナー像は、転写ベルト３１が移動しながら各々の感光体ドラム２１と回転接触するに従いイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の順に重ねて転写され、転写ベルト３１上にはカラーのトナー像が形成される。

このようにして、色毎に感光体ドラム２１上でトナーにより顕像化された静電潜像は転写ベルト３１上で積層され、印刷用画像が多色トナー像として転写ベルト３１上に再現される。

そして、転写ベルト３１上に転写された多色トナー像は、転写ベルト３１が移動して記録用紙と該転写ベルト３１とが重なり合う位置で、転写ローラ３６によって転写ベルト３１から記録用紙上に転写される。

感光体ドラム２１と接触することで転写ベルト３１に付着したトナー、又は転写ローラ３６によって記録用紙上に転写が行われずに転写ベルト３１上に残留したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるため、転写ベルトクリーニングユニット３７によって除去および回収される。

次に、給紙部１０９による記録用紙の供給動作について説明する。
手差トレイ４１に載置された記録用紙を用いる場合は、操作パネル（図示省略）の指示により制御されたタイミングで、図１に示すように、ピックアップローラ４１ａにより手差トレイ４１内から記録用紙が１枚ずつ装置内部に取り込まれる。

装置内部に取り込まれた記録用紙は、搬送ローラ４１ｂにより記録用紙搬送路Ｓ１に沿って画像形成部１０８へ搬送される。

一方、給紙カセット４２に収容された記録用紙を用いる場合は、出力要求に応じてそれに対応したピックアップローラ４２ａにより給紙カセット４２内から記録用紙が１枚ずつ分離給送され、搬送ローラ４２ｂにより記録用紙搬送路Ｓ２に沿って画像形成部１０８へ搬送される。

また、大容量給紙カセット８１に収容された記録用紙を用いる場合は、出力要求に応じてピックアップローラ８３により大容量用紙フィーダ８２内から記録用紙が１枚ずつ分離給送され、搬送ローラ８４により記録用紙搬送路Ｓ２に送られて画像形成部１０８へ搬送される。

手差トレイ４１、給紙カセット４２又は大容量給紙カセット８１から搬送された記録用紙は、レジストローラ２６により記録用紙の先端と転写ベルト３１上のトナー像の先端とを整合するタイミングで転写ローラ３６側へ搬送されて、転写ベルト３１上のトナー像が記録用紙上に転写される。

トナー像が転写された記録用紙は、略垂直に搬送されて定着ユニット２７に到達し、定着ユニット２７において、加熱ローラ２７ａと加圧ローラ２７ｂとによりトナー像が記録用紙に熱定着される。

定着ユニット２７を通過した記録用紙は、片面印刷要求の場合、排紙ローラ２８により排紙トレイ４３上にフェイスダウンで排出される。

一方、両面印刷要求の場合は、排紙ローラ２８により記録用紙をチャックした後、該排紙ローラ２８を逆回転させて記録用紙を両面原稿搬送路Ｓ３へ導き、搬送ローラ２９ａ，２９ｂにより再度レジストローラ２６へ搬送する。

この時、記録用紙は、転写される面が反転するとともに搬送される前後方向が変わる。
つまり、最初の転写時にスタート側となる端部が裏面転写時にはエンド側となり、最初の転写時にエンド側となる端部が裏面転写時にはスタート側となる。

そして、記録用紙の裏面にトナー像を転写及び熱定着させた後、排紙ローラ２８により排紙トレイ４３上に排出される。
このようにして、記録用紙への転写動作が行われる。

次に、本実施形態に係る現像装置２３とトナー補給装置２５の構成について、図面を参照して詳細に説明する。
図３は本実施形態の画像形成装置を構成する現像装置とトナー補給装置の構成を示す側面断面図、図４は前記現像装置とトナー補給装置の構成を示す正面から見た概略図、図５は前記トナー補給装置を構成するトナー供給装置の構成を示す平面図、図６は前記トナー供給装置と現像装置とを連結するトナー導入通路体の構成を示す説明図である。

現像装置２３は、図３に示すように、外装部を形成する筐体２３４の内部に現像ローラ２３１、第１トナー搬送ローラ２３２、第２トナー搬送ローラ２３３が配置され、該現像ローラ２３１を感光体ドラム２１と対向させて当接または近接させた状態で画像形成装置置本体に装着される。

第１トナー搬送ローラ２３２及び第２トナー搬送ローラ２３３は、筐体２３４の底部側で互いに現像ローラ２３１の軸心方向に沿って平行に配置され、筐体２３４内に供給されたトナーを現像剤とともに撹拌しながら現像ローラ２３１に搬送するようになっている。
現像ローラ２３１は、第１トナー搬送ローラ２３２の上側で後述する開口部２３５から露出した状態で配置されている。

筐体２３４は、画像形成装置本体に装着した状態で、現像ローラ２３１の軸心方向に長い箱状を呈し、現像装置２３を画像形成装置本体に装着した状態で内在する現像ローラ２３１と感光体ドラム２１とが対向するように開口部２３５が開口形成されている。

開口部２３５は、少なくとも現像ローラ２３１が感光体ドラム２１と対向して当接可能に現像ローラ２３１の軸心方向に沿って筐体２３４の幅方向に長く開口形成されている。

開口部２３５の図中下側端縁には、現像ローラ２３１に軸心方向に沿ってブレード２３６が設けられている。ブレード２３６は、該ブレード２３６の端縁と現像ローラ２３１の表面との間に所定の隙間を形成するように設けられ、この隙間より現像ローラ２３１の表面に所定量のトナーを供給するようになっている。

このように構成された現像装置２３の上側にトナー補給装置２５が配設されている。
トナー補給装置２５は、図３、図４に示すように、主にトナーカートリッジ（トナー収容部）２５１、トナー供給装置２５２、トナー導入通路体２５３により構成されている。

トナーカートリッジ２５１は、現像ローラ２３１の軸心方向に長い箱状を呈し、その下側に配設されるトナー供給装置２５２にトナーを供給するようになっている。
トナーカートリッジ２５１からトナー供給装置２５２へのトナーの供給は、図４に示すように、転写ベルト搬送方向に対して直角方向の転写ベルト幅Ｗより外側に設けられたトナー供給口２５１ａよりトナーをトナー供給装置２５２に供給するようになっている。

トナー供給装置２５２は、図５に示すように、現像ローラ２３１の軸心方向に長い箱状で形成された筐体２５２ａ内部に現像ローラ２３１の軸心方向と平行に設けられた第１トナー撹拌シャフト（トナー搬送手段）２５２ｂと第２トナー撹拌シャフト（トナー搬送手段）２５２ｃとが並設して配置されている。

筐体２５２ａ内部は、隔壁体２５２ｄにより第１トナー撹拌シャフト２５２ｂが配置される第１トナー室（トナー貯留部）２５２ｅと第２トナー撹拌シャフト２５２ｃが配置される第２トナー室（トナー貯留部）２５２ｆとに分割形成されている。

第１および第２トナー撹拌シャフト２５２ｂ，２５２ｃは、それぞれトナーを撹拌、搬送するためのスクリュー２５２ｂ１，２５２ｃ１が設けられ、また、筐体２５２ａの他端側２５２ａ２に設けられた駆動ギヤ２５２ｂ２，２５２ｃ２を介して図示しない駆動モータにより回転するようになっている。

また、第１および第２トナー撹拌シャフト２５２ｂ，２５２ｃは、それぞれトナー搬送方向下流側端部にトナー受け板２５２ｂ３，２５２ｃ３が設けられ、搬送されたトナーを受けるようになっている。

尚、トナー撹拌用手段としてスクリュー２５２ｂ１，２５２ｃ１に限定されるものではなく、例えば、第１および第２トナー撹拌シャフト２５２ｂ，２５２ｃにトナー搬送方向に対して傾斜した複数の撹拌板を設けたものであっても良く、同様な作用を奏し得るものであれば他の構成であっても良い。

隔壁体２５２ｄは、筐体２５２ａ内で第１トナー撹拌シャフト２５２ｂと第２トナー撹拌シャフト２５２ｃに沿って筐体幅方向に渡り形成され、筐体２５２ａの両側壁付近では第１トナー室２５２ｅと第２トナー室２５２ｆとが連通可能にトナー室連通口２５２ｄ１，２５２ｄ２が開口形成されている。このトナー室連通口２５２ｄ１，２５２ｄ２を通ってトナーが第１トナー室２５２ｅから第２トナー室２５２ｆへ、及び第２トナー室２５２ｆから第１トナー室２５２ｅへと循環するようになっている。

筐体２５２ａの一端側２５２ａ１には、上方に配置されたトナーカートリッジ２５１から供給されるトナーを導入するトナー導入口（トナー導入部）２５２ａ３と、下方に配置されて現像装置２３にトナーを導入するトナー導入通路体２５３に筐体２５２ａ内部のトナーを供給するトナー供給口（トナー供給部）２５２ａ４とが設けられている。

トナー導入口２５２ａ３は、筐体２５２ａの一端側２５２ａ１から他端側２５２ａ２に向かいトナーを撹拌、搬送する第１トナー撹拌シャフト２５２ｂの一部と対向する位置に開口形成されている。
一方、トナー供給口２５２ａ４は、筐体２５２ａの他端側２５２ａ２から一端側２５２ａ１に向かいトナーを撹拌、搬送して循環する第２トナー撹拌シャフト２５２ｃの一部と対向する位置に開口形成されている。

トナー導入通路体２５３は、図６に示すように、図中上部がトナー供給装置２５２と一体的に設けられ、一方、下部には、現像装置２３と着脱可能に構成された現像装置取付部２５３ａが設けられている。

トナー導入通路体２５３の上部にはトナーを導入するためのトナー導入口（トナー導入部）２５３ｂが開口形成され、このトナー導入口２５３ｂから現像装置取付部２５３ａに渡りトナーを通過させるトナー通路２５３ｃが上下方向で略直線状に設けられている。

トナー通路２５３ｃには、トナー落下経路に沿ってトナー誘導装置２５４が設けられている。トナー誘導装置２５４は、図３，図６に示すように、主にトナーを下方向に誘導するトナー搬送ベルト２５４ａと、該トナー搬送ベルト２５４ａを上下方向に架設するアイドルローラ２５４ｂ１，２５４ｂ２と駆動ローラ２５４ｃとにより構成されている。

トナー搬送ベルト２５４ａの外側表面には、ベルト幅方向に渡り突出形成された突起部２５４ａ１がベルト長手方向に沿って複数列形成されている。この突起部２５４ａ１により落下してくるトナーがトナー通路２５３ｃの内壁側に止まることなく下方に誘導するようにされている。

駆動ローラ２５４ｃは、トナー搬送ベルト２５４ａが図中下方に移動するように駆動を駆けるようになっている。この駆動制御は、現像装置２３が稼働中は常に運転するようにしても良く、また、現像装置２３内のトナーの減少加減に応じて適宜に運転するように制御するものであっても良い。

現像装置２３の上部には、現像装置取付部２５３ａに対応してトナー導入口２３４ａが開口形成され、トナー通路２５３ｃを通って供給されるトナーが現像装置取付部２５３ａを介して現像装置２３内に導入するようになっている。

現像装置２３のトナー導入口２３４ａは、トナー供給装置２５２のトナー供給口２５２ａ４と同一側で転写ベルト幅Ｗよりも外側に形成されている。

次に、本実施形態のトナー補給装置２５の作用について説明する。
トナー補給装置２５による現像装置２３へのトナーの補給は、トナーカートリッジ２５１からトナー供給装置２５２およびトナー導入通路体２５３を介して現像装置２３に補給される。

まず、トナーカートリッジ２５１内のトナーは、図５に示すように、トナー供給口２５１ａからトナー供給装置２５２のトナー導入口２５２ａ３を通り、トナーの一部が転写ベルト幅Ｗより外側近傍に形成される第１のトナー経路を矢印Ｙ方向へ移動しトナー導入通路体２５３に送られる。そして、該トナー導入通路体２５３を介して現像装置２３に供給される。また、トナー導入口２５２ａ３からのその他のトナーは第１トナー室２５２ｅに供給される。

第１トナー室２５２ｅに供給されたトナーは、第１トナー撹拌シャフト２５２ｂにより所定の制御に基づき撹拌されながら矢印Ｘで示すように筐体２５２ａの一端側２５２ａ１から他端側２５２ａ２に向かい搬送される。第１トナー室２５２ｅの端部まで搬送されたトナーは、隔壁体２５２ｄのトナー室連通口２５２ｄ１を通って第２トナー室２５２ｆに流入する。

第２トナー室２５２ｆに流入したトナーは、第２トナー撹拌シャフト２５２ｃにより所定の制御に基づき撹拌されながら筐体２５２ａの他端側２５２ａ２から一端側２５２ａ１に向かい搬送される。第２トナー室２５２ｆの一端部付近まで搬送されたトナーは、トナー供給口２５２ａ４を通ってトナー導入通路体２５３に送られる。
そして、このように第２のトナー経路を経由したその他のトナーは該トナー導入通路体２５３を介して現像装置２３に供給される。

トナー導入通路体２５３より現像装置２３に供給されるトナーは、図４に示すように、転写ベルト幅Ｗよりも外側で現像装置２３に導入される。

このようにして、現像装置２３においては、トナー補給装置２５により必要に応じて適宜にトナーが供給されるので、トナーが不足することなく安定して連続運転を行うことができる。

尚、トナーカートリッジ２５１内のトナーが消費されて不足（減少）した場合は、トナーカートリッジ２５１、トナー供給装置２５２およびトナー導入通路体２５３が一体的に構成された状態で現像装置取付部２５３ａを現像装置２３から取り外し、現像装置２３とトナー補給装置２５とを分離した状態でトナー補給装置２５へのトナーの補給を行う。

また、トナー補給装置２５へのトナーの補給は、トナーカートリッジ２５１に再びトナーを補給するか、または、トナーが十分充填された新たなトナーカートリッジに取り替えることで容易に行うことができる。

以上のように構成したので、本実施形態によれば、トナー補給装置２５の構成にトナー供給装置２５２を設けたことで、トナーカートリッジ２５１から供給されるトナーを撹拌した後に現像装置２３に供給するようにしたので、常に均一な状態のトナーを現像装置に供給することができ、流動性の良いトナーでもトナー供給の制御に基づき安定してトナー供給を行うことができる。

また、本実施形態によれば、トナー導入通路体２５３から現像装置２３へのトナーの供給を転写ベルト幅Ｗよりも外側で行うように構成したので、通紙経路及び記録用紙を汚すことなくトナー供給を行うことができる。

さらに、本実施形態によれば、トナー補給装置２５と現像装置２３とをトナー導入通路体２５３に設けられた現像装置取付部２５３ａにより着脱可能にしているので、トナーカートリッジ２５１内のトナーが不足した場合でも、容易にトナーの補給を行うことができるとともに、トナー補給装置２５のメンテナンスを容易にできる。

尚、本実施形態では、上述したようにトナー補給装置２５と現像装置２３との着脱をトナー導入通路体２５３の部分で行うようにしているが、本発明はトナー補給装置２５と現像装置２３との連結構成を限定するものではなく、例えば、画像形成装置１の構成に応じて、トナーカートリッジ２５１とトナー供給装置２５２を分割可能にしたり、トナー供給装置２５２とトナー導入通路体２５３とを分割可能にするようにしたものであっても良く、トナー補給装置２５の構成は如何様にも展開が可能である。

また、本実施形態では、トナー補給装置２５の構成としてトナー導入通路体２５３を設けているので、現像装置２３へのトナーを供給する位置を適宜に設定できる。さらにトナー導入通路体２５３にトナー誘導装置２５４を設けたことで、トナー供給装置２５２から供給されるトナーがトナー導入通路体２５３内部に詰まることなく、安定して現像装置２３に供給することができる。

尚、トナー誘導装置２５４の構成は、本実施形態に示す構成に限定されるものではなく、トナーがトナー導入通路体２５３内部に止まらないようにするものであれば良い。

このように、本発明に係るトナー補給装置およびこれを用いた現像装置の構成は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明に係る現像装置が採用された画像形成装置の全体の構成を示す説明図である。 前記画像形成装置を構成する画像形成部の構成を示す部分詳細図である。 前記画像形成装置を構成する現像装置とトナー補給装置の構成を示す側面断面図である。 前記現像装置とトナー補給装置の構成を示す正面から見た概略図である。体の構成を示す説明図である。 前記トナー補給装置を構成するトナー供給装置の構成を示す平面図である。 前記トナー供給装置と現像装置とを連結するトナー導入通路体の構成を示す説明図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
１ａ 筐体
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ プロセス印刷ユニット
２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ 感光体ドラム
２３ 現像装置
２５ トナー補給装置
１０８ 画像形成部
２３１ 現像ローラ
２３２ 第１トナー搬送ローラ
２３３ 第２トナー搬送ローラ
２３４ 筐体
２３４ａ トナー導入口
２３５ 開口部
２３６ ブレード
２５１ トナーカートリッジ
２５１ａ トナー供給口
２５２ トナー供給装置
２５２ａ 筐体
２５２ａ１ 一端側
２５２ａ２ 他端側
２５２ａ３ トナー導入口
２５２ａ４ トナー供給口
２５２ｂ 第１トナー撹拌シャフト
２５２ｃ 第２トナー撹拌シャフト
２５２ｂ１，２５２ｃ１ スクリュー
２５２ｂ２，２５２ｃ２ 駆動ギヤ
２５２ｂ３，２５２ｃ３ トナー受け板
２５２ｄ 隔壁体
２５２ｄ１，２５２ｄ２ トナー室連通口
２５２ｅ 第１トナー室
２５２ｆ 第２トナー室
２５３ トナー導入通路体
２５３ａ 現像装置取付部
２５３ｂ トナー導入口
２５３ｃ トナー通路
２５４ トナー誘導装置
２５４ａ トナー搬送ベルト
２５４ａ１ 突起部
２５４ｂ１，２５４ｂ２ アイドルローラ
２５４ｃ 駆動ローラ
Ｗ 転写ベルト幅

Claims (2)

1. 転写ベルトを水平に搬送させ、その転写ベルトの下方に感光体および現像装置を設け、その現像装置の現像ローラによって感光体にトナー像を形成し、該トナー像を転写ベルトの下面に転写する画像形成装置において、トナーが収容されるトナー収容部を備えて前記現像装置にトナーを供給するトナー補給装置であって、
   前記トナー収容部に隣接して、該トナー収容部から供給されるトナーを貯留するトナー貯留部と前記トナー貯留部のトナーを撹拌するとともに搬送する第１トナー撹拌シャフトおよび第２トナー撹拌シャフトとを有するトナー供給装置を前記転写ベルトよりも上方に設け、
   前記トナー貯留部は、前記転写ベルトの幅方向に長く内部空間にトナーを貯留する筐体であって、前記トナー収容部から前記トナー貯留部内へトナーを導入するトナー導入口と前記トナー貯留部から前記転写ベルトよりも下方の現像装置へトナーを供給するトナー供給口とが、前記転写ベルトの幅方向に沿いかつ前記現像ローラの軸心方向に沿った側端部近傍で且つ同じ側部に配置され、
   前記トナー貯留部の内部空間は、隔壁体により第１トナー撹拌シャフトが配置される第１トナー貯留部と第２トナー撹拌シャフトが配置される第２トナー貯留部とに分割形成され、
   前記隔壁体、第１トナー撹拌シャフトおよび第２トナー撹拌シャフトは前記現像ローラの軸心方向に沿って形成され、トナー貯留部の該軸心方向に沿った両側壁付近では第１トナー室および第２トナー室が連通可能に隔壁体に第１連通口および第２連通口が開口形成されており、これらの第１連通口および第２連通口を通ってトナーが第１トナー室から第２トナー室へ、および第２トナー室から第１トナー室へと循環かつ撹拌可能であって、
   前記トナー導入口から第１トナー室内に供給されたトナーの一部が第１連通口を通りトナー供給口から現像装置に送られ、上記第１トナー室に供給されたトナーの他部が第１トナー撹拌シャフトで撹拌されながら前記現像ローラの軸心方向に沿ってトナー導入口と反対側に搬送され、その後に第２連通口を通って第２トナー室に流入し、第２トナー室に流入したトナーが第２トナー撹拌シャフトでトナー供給口に向けて撹拌されながら搬送されるようになっていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記トナー搬送手段は、第１撹拌シャフトおよび第２撹拌シャフトに、螺旋体またはトナー搬送方向に対して傾斜して設けられた複数の撹拌板が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

Images