JP4414790B2

JP4414790B2 - 現像装置

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Publication number: JP4414790B2
Application number: JP2004064270A
Authority: JP
Inventors: 哲小山; 慎一大谷
Original assignee: 株式会社沖データ
Priority date: 2004-03-08
Filing date: 2004-03-08
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2024-03-08
Also published as: US7522851B2; JP2005250362A; US20050196184A1

Description

本発明は、電子写真記録装置等の画像形成装置に具備され、静電潜像担持体に現像剤を供給する現像装置に関する。

従来、電子写真記録装置においては、静電潜像担持体としての感光体を帯電した後光を照射して静電潜像を形成し、形成された静電潜像部にトナーを付着させて可視像化を行っている。可視像はその後媒体に転写され、さらに定着が行われて印刷を完了するが、トナーを感光体に付着させる機構は現像装置として一体化され、装置本体から着脱可能となっている。

現像装置にはトナーを収容したトナー貯蔵容器（トナーカートリッジ）が着脱可能に取付けられ、トナー貯蔵容器により現像装置にトナーが補給される。トナー貯蔵容器は、現像装置に取付けられると、シャッターが開けられ、現像装置のホッパー内にトナーが落下する。このような現像装置を示すものとして、例えば特開２００２−７２６５７号公報に開示されるものがある。

特開２００２−７２６５７号公報

従来の現像装置においては、トナー貯蔵容器は現像装置に取付けられている間、シャッターは常に開口状態になっており、現像装置にはトナーが常に補給されている状態となっている。しかしながら常に補給状態であると、現像装置におけるトナーの消費量が少ないと、ホッパー内のトナーの密度が大きくなり、圧力が上昇する。トナーの圧力が上昇すると、現像装置におけるトナー薄層形成もしくはトナー帯電に不具合が発生し、印刷品位が低下する惧れがある。

本発明は現像装置内におけるトナーの圧力の上昇を抑え、印刷品位の向上を図った現像装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、本体に着脱可能な現像剤補給容器を備え、現像剤補給容器から補給口を通して現像剤が補給され、静電潜像担持体に対して現像剤を供給する現像装置であって、現像剤補給容器は、現像剤を格納する格納部と、格納部から現像剤を供給する開口部と、開口部を開閉する開閉部材とを備え、本体は、開口部を介して供給される現像剤を補給口を通して受け入れて保持する現像剤収容室と、補給口に設けられ、開口部を介して供給される現像剤の補給量を調整する調整機構と、現像剤収容室内の現像剤量を検出する検出部とを備え、補給口には長手方向に複数の小窓が形成され、調整機構は、複数の小窓が形成され、小窓と小窓の間に設けられた間隔部は現像剤補給容器側に突となる山型形状とされ、調整機構は検出部により現像剤収容室内の現像剤量が所定量より少なくなると補給口の小窓と調整機構の小窓とを対応させて現像剤を供給し、現像剤を所定量供給後に補給口の小窓と調整機構の小窓とを非対応として現像剤の供給を停止することを特徴とするものである。

また、本発明は、検出部により現像剤収容室内の現像剤が所定量より少ないと判断した場合、調整機構を動作させ、現像剤の量が現像剤収容室内に所定の空間を残した所定量以上になると調整機構の動作を停止して開口部から現像剤収容室内への現像剤の供給を遮断することを特徴とするものである。

現像装置内の現像剤の量が所定量より少なくなると、シャッター機構またはアジテータ機構が補給口を開け、現像剤を現像装置内へ補給する。現像装置内の現像剤の量が所定量以上になると、シャッター機構またはアジテータ機構が補給口を閉じ現像剤の補給を停止する。したがって現像装置内の現像剤の量は適量に保たれ、圧力が上昇することはなく、印刷品位の向上に寄与できる。

以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。各図面に共通する要素には同一の符号を付す。図１は本発明の第1の実施の形態の現像装置を示す側面図である。

図１において、トナー貯蔵容器１０１にはトナー１２０が収容され、またトナー撹拌バー１０２が回転可能に設けられている。トナー撹拌バー１０２は矢印１０２ａ方向に図示しない駆動源により回転駆動される。トナー貯蔵容器１０１の内部にはトナー遮断壁１０３が回転可能に設けられており、トナー貯蔵容器１０１が現像装置に装着される前はトナー遮断壁１０３により補給口１０４が閉じられ、装着された後トナー遮断壁１０３が回転されて補給口１０３ａが開かれるようになっている。

現像装置１０４には、上部の、トナー貯蔵容器１０１の補給口１０３ａに対向する位置に、補給口１０４ａが形成され、また外壁１０４ｂによりホッパー１０５が形成されている。補給口１０４ａの下方にはシャッター１２３が移動可能に設けられている。シャッター１２３については後述する。ホッパー１０５内にはトナー撹拌スパイラル１０６、１０７がそれぞれ設けられている。トナー撹拌スパイラル１０６、１０７は、それぞれ矢印１０６ａ、１０７ａ方向に図示しない駆動源から駆動を伝達されて回転し、ホッパー１０５内のトナー１２１をＹ軸方向に循環させることにより撹拌する。

トナー撹拌スパイラル１０６、１０７の下方には、供給ローラ１０８が設けられ、供給ローラ１０８に圧接して現像ローラ１０９が設けられている。供給ローラ１０８は、図示しない駆動源から駆動を伝達されて矢印１０８ａ方向に回転し、電源１０８ｂからＶｓ［Ｖ］の電位を供給され、トナーを現像ローラ１０９に供給する。現像ローラ１０９は、電源１０９ｂからＶｄ［Ｖ］の電位を供給され、図示しない駆動源から駆動を伝達されて矢印１０９ａ方向に回転する。なお供給される電位の大きさは、｜Ｖｓ｜＞｜Ｖｄ｜となるように設定され、トナーが供給ローラ１０８から現像ローラ１０９へ移動するようにしている。

現像ローラ１０９には現像ブレード１１７が圧接し、現像ローラ１０９上のトナーを薄層化している。現像ブレード１１７は固定部材１１６により外壁１０４ｂに固定されている。現像ローラ１０９は感光ドラム１１２に接触し、感光ドラム１１２の周囲には他に印字ヘッド１１１、帯電ローラ１１３およびクリーニングブレード１１４が設けられている。

感光ドラム１１２は矢印１１２ａ方向に回転し、電子写真プロセスとして、帯電ローラ１１３による帯電、印字ヘッド１１１による露光および現像ローラ１０９による現像が行われ、感光ドラム１１２の表面上にトナー画像を形成する。形成されたトナー画像は図示しない転写部により媒体上に転写され、感光ドラム１１２上に残ったトナーはクリーニングブレード１１４により掻き落とされる。掻き落とされたトナーは運搬オーガ１１５により図示しない廃トナー収容部へ送られる。

図２は第１の実施の形態の要部を示す上面図である。図２はトナー貯蔵容器１０１が装着されていない状態を示す。現像装置１０４のほぼ中央には補給口１０４ａが形成され、その下方を覆うようにシャッター１２３が配置されている。シャッター１２３は現像装置１０４の内部に配置されており、一端部をガイド部材１０４ｃによりＸ軸方向に移動可能にガイドされ、他端部はレバー１２４に結合されている。他端部には突起１２３ｅが形成され、突起１２３ｅは現像装置１０４の外側へ（図２における紙面の鉛直方向へ）突出している。突起１２３ｅはシャッター１２３およびレバー１２４の回転支点となっており、シャッター１２３とレバー１２４は常に同位相で回転する。

レバー１２４の反対側の端部には突起１２４ａが形成され、突起１２４ａはスライド部材１２５に斜めに形成された溝１２５ａに移動可能に挿入されている。スライド部材１２５は、ガイド部材１２７によりＹ軸方向に移動可能に設けられ、スプリング１２６により常に矢印１２５ｂ方向に付勢されている。スライド部材１２５の端部１２５ｃは外壁１０４ｂから突出しており、この端部１２５ｃには図示しないソレノイドが連結されている。

次に第１の実施の形態の動作を更に図３を用いて説明する。図３は第１の実施の形態の動作を示す上面図である。現像装置１０４にはトナー貯蔵容器１０１が装着され、補給口１０３ａが開かれているとする。またホッパー１０５内には図示しないトナー残量検出センサが設けられており、ホッパー１０５内のトナー１２１の残量を検出するようになっている。なおトナー残量検出の他の方法として、従来技術文献特開２００２−７２６５７号公報に記載されているように、撹拌部材の動作を検出するものでもよい。

トナー残量検出センサの出力に基づいてホッパー１０５内のトナー１２１が所定量より少なくなると、図示しないソレノイドが駆動され、図３に示すように、スライド部材１２５の端部１２５ｃに対して矢印１２５ｂ方向の逆方向に力Ｆが加えられる。これによりスライド部材１２５が距離Ｌｓだけ同方向に移動し、レバー１２４の突起１２４ａが溝１２５ａに沿って矢印１２４ｂ方向に回転する。この回転によりレバー１２４は、Ｘ軸方向に距離Ｌｓだけ移動する。

レバー１２４の回転と同時にシャッター１２３が突起１２３ｅを中心に時計回り方向、即ち矢印１２３ｃ方向に回転する。この回転によりシャッター１２３の先端部はＸ軸方向に距離Ｌｔだけ移動する。この移動により、シャッター１２３は、補給口１０４ａの下方から退避し、図１に示す位置１２３ａに移動する。これによりトナー貯蔵容器１０１内のトナーがホッパー１０５へ落下可能になる。

現像装置１０４の補給口１０４ａが開かれた状態において、トナー貯蔵容器１０１内の撹拌バー１０２が矢印１０２ａ方向に回転されると、トナー貯蔵容器１０１内のトナー１２０が補給口１０４ａを通してホッパー１０５へ補給され、貯蔵される。ホッパー１０５内のトナー１２１が所定量まで増加したことが上述のトナー残量検出センサにより検出されると、上述のソレノイドの駆動が解かれ、スライド部材１２５はスプリング１２６により図２に示す矢印１２５ｂ方向に移動させられる。

これによりレバー１２４およびシャッター１２３は図２に示す位置に戻り、シャッター１２３は補給口１０４ａの下へ位置することになる。これにより補給口１０４ａは遮断され、トナーの補給は停止する。上述の動作によりホッパー１０５内のトナー１２１の量は適正に保たれる。

次に印刷動作を簡単に説明する。図１において、ホッパー１０５内のトナー撹拌スパイラル１０６、１０７は、それぞれ矢印１０６ａ、１０７ａ方向に回転することにより、ホッパー１０５内のトナー１２１をＹ軸方向に循環させて撹拌する。供給ローラ１０８は、矢印１０８ａ方向に回転し、電源１０８ｂからＶｓ［Ｖ］の電位を供給され、トナーを現像ローラ１０９に供給する。現像ローラ１０９は、電源１０９ｂからＶｄ［Ｖ］の電位を供給され、矢印１０９ａ方向に回転する。

現像ローラ１０９上のトナーは現像ブレード１１７により均一に薄層化され、また帯電されたトナーが感光ドラム１１２に付着される。このとき、ホッパー１０５内のトナー１２１に過度の圧力がかかっていない場合には、トナーの薄層化が適正に行われる。

感光ドラム１１２は矢印１１２ａ方向に回転し、電子写真プロセスとして、帯電ローラ１１３による帯電、印字ヘッド１１１による露光により表面に静電潜像が形成される。この静電潜像に対して現像ローラ１０９により薄層化されたトナーが付着され、現像が行われる。これにより感光ドラム１１２の表面上にトナー画像が形成される。形成されたトナー画像は図示しない転写部により媒体上に転写され、感光ドラム１１２上に残ったトナーはクリーニングブレード１１４により掻き落とされる。媒体上に転写されたトナー像は図示しない定着装置により定着され、その後排出されて印刷を終了する。

以上のように第１の実施の形態によれば、ホッパー１０５内のトナーの量が所定量以上になるとシャッター１２３により補給口１０４ａを遮断してトナーの補給を停止するようにしているので、ホッパー１０５内には図１に示すように空間１０５ａができ、トナー１２１の密度は増加せず、トナー圧力も上昇しない。その結果、現像ブレード１１７によりトナーの薄層化およびトナーの帯電が良好に行われ、印字品質が向上することが期待される。

またシャッター１２３について説明すると、図３において、シャッター１２３の長さをＬ１、レバー１２４の長さをＬ２とすると、シャッター１２３のＸ軸方向の移動量Ｌｔは、Ｌｔ＝（Ｌ１／Ｌ２）＊Ｌｓという関係で表されるから、Ｌ１＞Ｌ２とすると、Ｌｔ＞Ｌｓとなり、レバー１２４の移動量を少なくすることができるので、シャッター１２３の開閉動作に要する駆動変位量の軽減が可能になるとともに、現像装置の小型化にも対応可能である。

次に第２の実施の形態を説明する。図４は第２の実施の形態の要部を示す上面図である。図４において、シャッター１２８はＳＵＳ（ステンレス鋼）材などの板金で製造され、ホッパー１０５の内部に設けられ、第１の実施の形態と同様に、一端部をガイド部材１０４ｃによりＸ軸方向に移動可能にガイドされ、他端部はレバー１２４に結合されている。他端部には突起１２８ｅが形成され、突起１２８ｅは現像装置１０４の外側へ（図２における紙面の鉛直方向へ）突出している。突起１２８ｅはシャッター１２８およびレバー１２４の回転支点となっており、シャッター１２８とレバー１２４は常に同位相で回転する。

第１の実施の形態と同様に、レバー１２４の反対側の端部には突起１２４ａが形成され、突起１２４ａはスライド部材１２５に斜めに形成された溝１２５ａに移動可能に挿入されている。スライド部材１２５は、ガイド部材１２７によりＹ軸方向に移動可能に設けられ、スプリング１２６により常に矢印１２５ｂ方向に付勢されている。スライド部材１２５の端部１２５ｃは外壁１０４ｂから突出しており、この端部１２５ｃには図示しないソレノイドが連結されている。

図５は図４のＡ−Ａ断面図である。図４、図５において、シャッター１２８には、長手方向に沿って溝１３０が形成されている。溝１３０は幅方向のほぼ中央で、図５に示すように、補給口１０４ａ側に形成されている。

第２の実施の形態におけるシャッター１２８の動作は第１の実施の形態の動作を同様であり、またその効果も同様である。したがって動作の説明を省略するが、第２の実施の形態においては、シャッター１２８に溝１３０を形成しているので、シャッター１２８をＳＵＳ材などの板金で、例えば厚さが０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の薄いものでも、たわみ剛性を持たせることができ、補給口１０４ａにトナーが堆積してシャッター１２８上に大きい圧力がかかった場合でも、シャッター１２８のたわみは最小限に抑えられ、シャッター１２８が開閉のための移動をする際の負荷が少なくなる。その結果、シャッター１２８を移動させるための駆動源の負荷が軽減される。

次に第３の実施の形態を説明する。図６は第３の実施の形態の現像装置を示す側面図、図７は第３の実施の形態の要部を示す上面図である。図６、図７において、現像装置１０４の補給口１０４ａの直下には、補給口１０４ａを塞ぐようにシャッター１４０が設けられている。シャッター１４０は、側面から見てくの字状に形成された板状部１４０ａと板状部１４０ａに結合されたシャフト部１４２とから構成され、図７に示すように、シャフト部１４２の端部１４１は外壁１０４ｂの外側へ突出している。図示していないが、シャフト部１４２の端部１４１はソレノイドにより図における左方向に押圧されるよう構成されている。

図７において、シャフト部１４２は外壁１０４ｂおよび固定部材１４７により回転可能に、また現像装置の長手方向（Ｙ軸方向）に移動可能に、現像装置１０４に取付けられている。シャフト部１４２の端部１４１は現像装置１０４の外部に突出しており、端部１４１にはストッパ１４１ａが嵌め込まれている。現像装置１０４内にはトナー収容部壁１０４ｄが設けられ、トナー収容部壁１０４ｄと側部の外壁１０４ｂとの間に弾性部材１４４が配設されている。弾性部材１４４は、シャフト部１４２を図における右側方向へ常に付勢している。弾性部材１４４はストッパ１４３ａとストッパ１４３ｂとの間に取付けられている。

シャッター１４０の板状部１４０ａには複数の矩形の小窓１４０ｂが現像装置１０４の長手方向に沿って等間隔に形成されている。小窓１４０ｂと小窓１４０ｂとの間の間隔部１４０ｃの幅は小窓１４０ｂの幅と同じ寸法となっている。また現像装置１０４の補給口１０４ａは、長手方向に等間隔に形成された複数の小窓１４５から構成されている。小窓１４５の大きさはシャッター１４０の小窓１４０ｂと同じに形成され、また小窓１４５と小窓１４５との間の間隔部１４６の大きさも小窓１４５と同じに形成されている。現像装置１０４の小窓１４５とシャッター１４０の小窓１４０ｂは、幅方向の同位置に形成され、数も同数となっている。また間隔部１４６は、図８に示すように、上側に尾根を持った山型に形成され、間隔部１４６上にはトナーが堆積しないようになっている。なお図８は第３の実施の形態の補給口を示す断面図である。

図７はシャッター１４０により補給口１０４ａが閉じられている状態を示す。この状態においては、シャッター１４０の小窓１４０ｂが現像装置１０４の間隔部１４６に位置が一致し、シャッター１４０の間隔部１４０ｃが現像装置１０４の小窓１４５と位置が一致しており、これにより補給口１０４ａが塞がれている。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

次に第３の実施の形態の動作をさらに図９を用いて説明する。図９は第３の実施の形態の動作を示す上面図である。第１の実施の形態と同様に、現像装置１０４にはトナー貯蔵容器１０１が装着され、補給口１０３ａが開かれているとする。またホッパー１０５内には図示しないトナー残量検出センサが設けられており、ホッパー１０５内のトナー１２１の残量を検出するようになっている。

トナー残量検出センサの出力に基づいてホッパー１０５内のトナー１２１が所定量より少なくなると、図示しないソレノイドが駆動され、図９に示すように、シャフト部１４２の端部１４１に対して図における左方向に力Ｆが加えられる。これによりシャフト部１４２が距離Ｌｓ１だけ同方向に移動する。この移動距離Ｌｓ１は、図７に示す補給口１０４ａの小窓１４５の幅Ｆｓと同じである（Ｌｓ１＝Ｆｓ）。なお移動距離Ｌｓ１の設定は、シャフト部１４２の端部１４１のストッパ１４１ａの位置により行われる。

シャフト部１４２の移動により、板状部１４０ａも移動し、図９に示すように、シャッター１４０の小窓１４０ｂが現像装置１０４の小窓１４５の位置に移動し、補給口１０４ａが開く。これによりトナー貯蔵容器１０１内のトナーがホッパー１０５へ落下可能になる。

現像装置１０４の補給口１０４ａが開かれた状態において、トナー貯蔵容器１０１内の撹拌バー１０２が矢印１０２ａ方向に回転されると、トナー貯蔵容器１０１内のトナー１２０が補給口１０４ａを通してホッパー１０５へ補給され、貯蔵される。ホッパー１０５内のトナー１２１が所定量まで増加したことが上述のトナー残量検出センサにより検出されると、上述のソレノイドの駆動が解かれ、シャッター１４０のシャフト部１４２は弾性部材１４４により右方向に移動し、図７に示す状態になる。

これによりシャッター１４０の板状部１４０ａは図７に示す位置に戻り、シャッター１４０の小窓１４０ｂが現像装置１０４の間隔部１４６の位置に移動し、補給口１０４ａが閉じる。上述の動作によりホッパー１０５内のトナー１２１の量は適正に保たれる。なお印刷動作は第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。

以上のように第３の実施の形態によれば、ホッパー１０５内のトナーの量が所定量以上になるとシャッター１４０を移動させることにより補給口１０４ａを遮断してトナーの補給を停止するようにしているので、ホッパー１０５内には図６に示すように空間１０５ａができ、トナー１２１の密度は増加せず、トナー圧力も上昇しない。その結果、現像ブレード１１７によりトナーの薄層化およびトナーの帯電が良好に行われ、印字品質が向上することが期待される。

また第３の実施の形態においては、現像装置１０４の補給口１０４ａおよびシャッター１４０の板状部１４０ａに複数の小窓１４５、１４０ｂを形成したことにより、補給口１０４ａ全体の長さ（図７に示すＦｒｓ）を、１つの穴で形成される補給口（例えば第１の実施の形態の補給口１０４ａ）に比較して、開口の面積を同一にした場合に、長く形成できるので、補給トナーの中心部付近への偏りを側部方向へ均等化することができ、印字品質の向上に寄与することが期待できる。

次に第４の実施の形態を説明する。図１０は第４の実施の形態の現像装置を示す側面図、図１１は第４の実施の形態の要部を示す側面図である。図１０、図１１において、現像装置１０４の補給口１０４ａの直下には、補給口１０４ａを塞ぐようにシャッター１５０が設けられている。シャッター１５０は、側面から見て扇形に形成され、円弧状のシャッター面１５０ａを有し、支点部材１５１を中心に矢印１５０ｂ方向に回転可能になっている。シャッター面１５０ａは、シャッター１５０が図１０に実線で示す位置に位置している場合に、補給口１０４ａを塞ぐことができる大きさを有している。シャッター１５０の構造としては、シャッター面１５０ａを板状部材で形成し、その両端部を支持する構造としてもよいし、若しくは中空の箱状に形成してもよい。

補給口１０４ａの下方にはストッパー１５９が形成され、ストッパー１５９はシャッター１５０の回転を停止させるものである。シャッター１５０がストッパー１５９に突き当たった位置でシャッター面１５０ａが補給口１０４ａを塞ぐ位置に来る。

図１１はシャッター１５０の駆動系を示す。図１１において、シャッター１５０の駆動系は現像装置１０４内部の側面で、図７に示すトナー収容壁１０４ｄの外側に設けられる。シャッター１５０が固定される支点部材１５１はＹ軸方向に設置され、支点部材１５１の端部には扇形ギア１５８が、シャッター１５０とＹ軸周りに或る位相で固着されている。扇形ギア１５８はアウターギア１５８ａとインナーギア１５８ｂの２段ギアで構成されている。

扇形ギア１５８のインナーギア１５８ｂが設置される面と同側面には、アイドルギア１５２が回転可能に設けられ、アイドルギア１５２はスライドギア１５３と噛み合い可能となっている。スライドギア１５３は、図１２に示すように、シャフト１５４に取付けられ、シャフト１５４はＹ軸方向に移動可能になっており、スプリング１６０により常に１５４ａ方向に付勢されている。スライドギア１５３は、Ｙ軸方向に移動することにより、アイドルギア１５２と扇形ギア１５８のアウターギア１５８ａのいずれかに噛み合う。シャフト１５４の端部１５４ｃに対して、図示しないソレノイドにより力Ｆが矢印方向に加えられるようになっており、この力Ｆが加えられた場合、スライドギア１５３はアウターギア１５８ａと噛み合う。なお図１２は第４の実施の形態のシャッターの駆動系を示す斜視図である。

図１１において、スライドギア１５３はアイドルギア１５５と噛みあい、アイドルギア１５５はアイドルギア１５６と噛みあっている。アイドルギア１５５は、スライドギア１５３の移動範囲より若干長い長さを有し、スライドギア１５３が移動した場合でも常にスライドギア１５３と噛み合っている。アイドルギア１５６は、供給ローラ１０８と同軸上に設けられた供給ローラギア１５７と噛み合っている。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

次に第４の実施の形態の動作を更に図１３を用いて説明する。図１３は第４の実施の形態の動作を示す側面図である。第１の実施の形態と同様に、現像装置１０４にはトナー貯蔵容器１０１が装着され、補給口１０３ａが開かれているとする。またホッパー１０５内には図示しないトナー残量検出センサが設けられており、ホッパー１０５内のトナー１２１の残量を検出するようになっている。

トナー残量検出センサの出力に基づいてホッパー１０５内のトナー１２１が所定量より少なくなると、図示しないソレノイドが駆動され、図１２に示すように、シャフト１５４の端部１５４ｃに対して図における左方向から力Ｆが加えられる。力Ｆが加えられない状態においては、スライドギア１５３はスプリング１６０の付勢力によりアイドルギア１５２と噛み合った状態にある。力Ｆが加えられると、シャフト１５４が矢印１５４ｂ方向に移動し、扇形ギア１５８のアウターギア１５８ａと噛み合う。

現像装置１０４内の供給ローラ１０８は図示しない駆動源から駆動伝達されて回転しており、この回転が供給ローラギア１５７、アイドルギア１５６、１５５を介してスライドギア１５３に伝達される。スライドギア１５３が扇形ギア１５８のアウターギア１５８ａと噛み合うことにより、回転が扇形ギア１５８に伝達され、扇形ギア１５８は図１１に示す矢印１５８ｃ方向に回転する。なお供給ローラギア１５７は常に矢印１５７ａ方向に回転する。

扇形ギア１５８の回転により支点部材１５１を介してシャッター１５０が図１１に示す矢印１５０ｂ方向に回転する。この回転でシャッター１５０は図１３に示す位置、即ち補給口１０４ａを開口する位置１５０ｃまで移動する。この位置までシャッター１５０が回転すると、スライドギア１５３はアウターギア１５８ａとの噛み合いを外れる。アウターギア１５８ａの歯は所定の範囲しか形成されておらず、シャッター１５０が図１３に示す位置に来た時点でスライドギア１５３から外れるようになっている。スライドギア１５３はこれ以降も回転を続行するが、アウターギア１５８ａへは回転は伝わらない。したがってシャッター１５０は図１３に示す位置で停止している。シャッター１５０の回転により、トナー貯蔵容器１０１内のトナーがホッパー１０５へ落下可能になる。

現像装置１０４の補給口１０４ａが開かれた状態において、トナー貯蔵容器１０１内の撹拌バー１０２が矢印１０２ａ方向に回転されると、トナー貯蔵容器１０１内のトナー１２０が補給口１０４ａを通してホッパー１０５へ補給され、貯蔵される。ホッパー１０５内のトナー１２１が所定量まで増加したことが上述のトナー残量検出センサにより検出されると、上述のソレノイドの駆動が解かれ、図１２に示す力Ｆが除かれる。その結果、シャフト１５４がスプリング１６０の付勢力により図１２に示す矢印１５４ａ方向に移動し、スライドギア１５３がアイドルギア１５２と噛み合う。なおシャフト１５４の移動は、図示しないストッパーによりスライドギア１５３がアイドルギア１５２と噛み合う位置で停止するようになっている。

供給ローラ１０８が回転している間はスライドギア１５３は回転しており、この回転はアイドルギア１５２を介して扇形ギア１５８のインナーギア１５８ｂに伝達される。インナーギア１５８ｂは図１３に示す矢印１５８ｄ方向に回転し、シャッター１５０も同方向に回転する。これによりシャッター１５０は補給口１０４ａの直下へ移動し、ストッパー１５９へ突き当たる。これにより補給口１０４ａは塞がれる。

シャッター１５０がストッパー１５９に突き当たる位置まで回転した時点で、アイドルギア１５２はインナーギア１５８ｂとの噛み合いを外れる。インナーギア１５８ｂの歯は所定の範囲しか形成されておらず、シャッター１５０が図１１に実線で示す位置に来た時点でアイドルギア１５２から外れるようになっている。上述の動作によりホッパー１０５内のトナー１２１の量は適正に保たれる。なお印刷動作は第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。なお図１２に示すスプリング１６０は、スライドギア１５３をスライドさせる負荷しかかからないので、３０ｇｆ以下の比較的弱いスプリングでよい。

以上のように第４の実施の形態によれば、ホッパー１０５内のトナー１２１が所定量より少なくなるとシャッター１５０を開いてトナーを補給し、所定量以上になるとシャッター１５０を閉じてトナーの補給を停止するので、ホッパー１０５内に常に空間ができ、トナー密度は増加せず、トナー圧力も上昇しない。このため現像ブレード１１７によりトナーの薄層化およびトナーの帯電が良好に行われ、印字品質が向上することが期待される。

また第４の実施の形態では、スライドギア１５３が取付けられたシャフト１５４を移動させるための手段として、ソレノイドを新たに設ける必要はなく、画像形成装置側の駆動源を使用するようにしてもよい。この場合、シャフト１５４を移動させるための駆動力はスプリング１６０の力と同程度であればよく、比較的小さな駆動力を出力する安価な駆動源で可能である。

次に第５の実施の形態を説明する。図１４は第５の実施の形態の現像装置を示す側面図、図１５は第５の実施の形態の要部を示す背面図である。図１４、図１５において、現像装置１０４の補給口１０４ａの直下には、補給口１０４ａを塞ぐようにトナーアジテータ１７０が設けられている。トナーアジテータ１７０は、補給口１０４ａの中に回転可能に設けられ、複数（本実施の形態では８枚）の羽根１７０ａを有している。羽根１７０ａの先端部からそれに対向する羽根１７０ａの先端部までの長さ（トナーアジテータ１７０の直径）は、補給口１０４ａの幅よりも若干小さく設定され、羽根１７０ａの先端部から補給口１０４ａの端部との間のギャップは１ｍｍ以内に設定されている。したがってトナーアジテータ１７０は回転を停止しているときは、トナー１２０の落下を遮断し、シャッターとしての機能を持っている。

図１５において、トナーアジテータ１７０はシャフト１７５に取付けられ、シャフト１７５は、トナー収容壁１０４ｄおよび固定部材１４７により回転可能に現像装置１０４に取付けられている。トナーアジテータ１７０は補給口１０４ａの中に入るように配設されている。トナー収容壁１０４ｄの外側（図における右側）にはカップリング機構１７６が設けられている。

図１６、図１７は第５の実施の形態のカップリング機構を示す斜視図および断面図である。図１６、図１７において、シャフト１７５の端部にはカップリングの受領部材１７３が設けられ、この受領部材１７３と同軸上に、これと対向してカップリングギア１７２が設けられている。カップリングギア１７２は、ギア部１７２ａとカップリング部１７２ｂを有し、カップリング部１７２ｂが受領部材１７３と噛み合うことにより、カップリングギア１７２の回転が受領部材１７３に伝達される。受領部材１７３とギア部１７２ａとの間にはスプリング１７４が配設され、両者を互いに引き離す方向に付勢している。

カップリング部１７２ｂは、図１６に示すように、複数の突起１７２ｃで構成され、これが受領部材１７３の複数の突起１７３ａと互い違いに噛み合うことにより、回転の伝達が可能になる。（なお受領部材１７３の突起１７３ａは仮想的に記載されている。）ギア部１７２ａはアイドルギア１７１と噛み合い、アイドルギア１７１は供給ローラギア１５７と噛み合っている。供給ローラギア１５７の回転はカップリングギア１７２に伝達され、カップリング機構１７６が噛み合うことにより、さらにシャフト１７５に伝達される。

次に第５の実施の形態の動作を説明する。第１の実施の形態と同様に、現像装置１０４にはトナー貯蔵容器１０１が装着され、補給口１０３ａが開かれているとする。またホッパー１０５内には図示しないトナー残量検出センサが設けられており、ホッパー１０５内のトナー１２１の残量を検出するようになっている。

トナー残量検出センサの出力に基づいてホッパー１０５内のトナー１２１が所定量より少なくなると、図示しないソレノイドが駆動され、図１７に示すように、カップリングギア１７２の端部１７２ｃに対して図における右方向から力Ｆが加えられる。力Ｆが加えられない状態においては、カップリングギア１７２はスプリング１７４の付勢力により受領部材１７３と噛み合っていない状態にある。力Ｆが加えられると、カップリングギア１７２が左方向に移動し、カップリング部１７２ｂが受領部材１７３と噛み合う。

現像装置１０４内の供給ローラ１０８は図示しない駆動源から駆動伝達されて回転しており、この回転が供給ローラギア１５７、アイドルギア１７１を介してカップリングギア１７２に伝達される。カップリングギア１７２が受領部材１７３と噛み合うことにより、回転が受領部材１７３を介してシャフト１７５に伝達され、シャフト１７５は図１７に示す矢印１７５ａ方向に回転する。なお供給ローラギア１５７は常に矢印１５７ａ方向に回転する。

シャフト１７５の回転によりトナーアジテータ１７０が図１４に示す矢印１７０ｂ方向に回転し、羽根１７０ａと羽根１７０ａの間に入りこんだトナー１２０が補給口１０４ａを通過してホッパー１０５内に落下する。これによりトナーの補給が行われる。

現像装置１０４の補給口１０４ａが開かれた状態において、トナー貯蔵容器１０１内の撹拌バー１０２が矢印１０２ａ方向に回転されると、トナー貯蔵容器１０１内のトナー１２０が補給口１０４ａを通してホッパー１０５へ補給され、貯蔵される。ホッパー１０５内のトナー１２１が所定量まで増加したことが上述のトナー残量検出センサにより検出されると、上述のソレノイドの駆動が解かれ、図１７に示す力Ｆが除かれる。その結果、カップリングギア１７２がスプリング１７４の付勢力により図１７における右方向に移動し、受領部材１７３から離れる。これによりカップリングが外れ、シャフト１７５は回転を停止し、トナーアジテータ１７０も回転を停止する。これにより補給口１０４ａは塞がれることになる。

上述の動作によりホッパー１０５内のトナー１２１の量は適正に保たれる。なお印刷動作は第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。

以上のように第５の実施の形態によれば、ホッパー１０５内のトナー１２１が所定量より少なくなるとトナーアジテータ１７０を回転させてトナーを補給し、所定量以上になるとトナーアジテータ１７０の回転を停止してトナーの補給を停止するので、ホッパー１０５内に常に空間ができ、トナー密度は増加せず、トナー圧力も上昇しない。このため現像ブレード１１７によりトナーの薄層化およびトナーの帯電が良好に行われ、印字品質が向上することが期待される。

また第５の実施の形態においては、カップリングギア１７２を移動させるための手段として、ソレノイドを新たに設ける必要はなく、画像形成装置側の駆動源を使用するようにしてもよい。この場合、カップリングギア１７２を移動させるための駆動力はスプリング１７４の力と同程度であればよく、比較的小さな駆動力を出力する安価な駆動源で可能である。

さらに第５の実施の形態においては、トナーアジテータ１７０の回転速度によりトナーの補給量を調整可能であるので、限られた時間内に補給をする場合や、補給時間を長く設定された場合に、補給量の調整が可能である。

次に第６の実施の形態を説明する。図１８は第６の実施の形態を示す側面図、図１９は第６の実施の形態を示す背面断面図である。図１８、図１９において、現像装置１０４の補給口１０４ａの直下には、補給口１０４ａを塞ぐようにシャッター１８０が設けられている。このシャッター１８０は、上述した第１の実施の形態乃至第５の実施の形態のいずれのシャッターを採用してもよい。図１８に示す例では、上記第１の実施の形態のシャッターを使用している。ホッパー１０５内の、補給口１０４ａの下方には、クランクバー１８１が回転可能に配設されている。そしてクランクバー１８１の直下にトナー撹拌スパイラル１０６、１０７が配設されている。

図１９において、クランプバー１８１はコの字状に形成され、トナー収容壁１０４ｄと外壁１０４ｂとの間に回転可能に設けられ、トナー収容壁１０４ｄの外側にはクランクバー１８１を駆動する駆動部１８５が設けられる。駆動部１８５は、トナー収容壁１０４ｄを介してクランクバー１８１に接続されたギア１８２、ギア１８２と噛み合い、トナー撹拌スパイラル１０６を回転させるギア１８３およびギア１８３と噛み合う供給ローラギア１８４で構成される。供給ローラギア１８４は供給ローラ１０８とともに回転し、この回転はギア１８３およびギア１８２を介してクランクバー１８１に伝達される。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

次に第６の実施の形態の動作を説明する。トナーをホッパー１０５内に補給する動作は上記の各実施の形態で説明した通りである。トナーがホッパー１０５内に補給されると、図１９に示すように、トナー１２１は補給口１０４ａの直下を頂点とする山型に堆積される。上記第３の実施の形態のシャッター１４０を使用した場合はトナーの落下範囲は比較的長く取れ、トナー１２１の山の傾斜角度は比較的なだらかになると考えられるが、それでも山型に堆積することに変りはない。

この状態で、供給ローラ１０８の回転によりクランクバー１８１が図１８に示す矢印１８０ａ方向に回転することにより、迅速にトナーの山１２１ａを崩し、ホッパー１０５の両端部までトナー１２１を行き渡らせ、高低の偏りをなくす。このためホッパー１０５内におけるトナー量の分布をホッパー１０５の長手方向に平均化することができ、部分的なトナーの供給量不足を発生させないようにすることができ、印刷不良の発生を防止することができる。

なお第６の実施の形態ではクランクバー１８１の回転駆動力を供給ローラ１０８の回転から機構部１８５を介して得ている。上記第４の実施の形態のシャッター１５０および第５の実施の形態のトナーアジテータ１７０も供給ローラ１０８から回転力を得ている。したがって回転伝達のギア機構が２組必要であるが、この場合にはホッパー１０５の両側にそれぞれギア機構を設けることにより、シャッター１５０またはトナーアジテータ１７０の回転とクランクバー１８１の回転を可能にすることができる。

本発明は、反転現像方式の現像装置に関するものであり、この現像装置は主に電子写真記録装置に装着されるものであるが、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で正規現像方式の現像装置への適用も可能である。

第1の実施の形態の現像装置を示す側面図である。第１の実施の形態の要部を示す上面図である。第１の実施の形態の動作を示す上面図である。第２の実施の形態の要部を示す上面図である。図４のＡ−Ａ断面図である。第３の実施の形態の現像装置を示す側面図である。第３の実施の形態の要部を示す上面図である。第３の実施の形態の補給口を示す断面図である。第３の実施の形態の動作を示す上面図である。第４の実施の形態の現像装置を示す側面図である。第４の実施の形態の要部を示す側面図である。第４の実施の形態のシャッターの駆動系を示す斜視図である。第４の実施の形態の動作を示す側面図である。第５の実施の形態の現像装置を示す側面図である。第５の実施の形態の要部を示す背面図である。第５の実施の形態のカップリング機構を示す斜視図である。第５の実施の形態のカップリング機構を示す断面図である。第６の実施の形態を示す側面図である。第６の実施の形態を示す背面断面図である。

符号の説明

１０４現像装置
１０４ａ補給口
１２３、１４０、１５０シャッター
１０９現像ローラ
１１２感光ドラム
１３０溝
１４０ｂ、１４５小窓
１７０トナーアジテータ
１８１クランクバー

Claims

本体に着脱可能な現像剤補給容器を備え、該現像剤補給容器から補給口を通して現像剤が補給され、静電潜像担持体に対して現像剤を供給する現像装置であって、
前記現像剤補給容器は、
現像剤を格納する格納部と、
前記格納部から現像剤を供給する開口部と、
前記開口部を開閉する開閉部材とを備え、
前記本体は、
前記開口部を介して供給される現像剤を前記補給口を通して受け入れて保持する現像剤収容室と、
前記補給口に設けられ、前記開口部を介して供給される現像剤の補給量を調整する調整機構と、
前記現像剤収容室内の現像剤量を検出する検出部とを備え、
前記補給口には長手方向に複数の小窓が形成され、
前記調整機構は、複数の小窓が形成され、小窓と小窓の間に設けられた間隔部は現像剤補給容器側に突となる山型形状とされ、前記調整機構は前記検出部により前記現像剤収容室内の現像剤量が所定量より少なくなると前記補給口の小窓と前記調整機構の小窓とを対応させて現像剤を供給し、現像剤を所定量供給後に前記補給口の小窓と前記調整機構の小窓とを非対応として現像剤の供給を停止することを特徴とする現像装置。
前記検出部により前記現像剤収容室内の現像剤が所定量より少ないと判断した場合、前記調整機構を動作させ、現像剤の量が前記現像剤収容室内に所定の空間を残した所定量以上になると前記調整機構の動作を停止して前記開口部から前記現像剤収容室内への現像剤の供給を遮断することを特徴とする請求項１記載の現像装置。
前記調整機構はカップリング機構を介して装置内の駆動が伝達されることを特徴とする請求項２記載の現像装置。
前記補給口の下方に装置の長手方向のクランク回転棒を設け、該クランク回転棒は前記補給口から落下した現像剤を長手方向に拡散することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の現像装置。