JP4560354B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば電子写真方式或は静電記録方式を用いて像担持体上に形成した静電潜像を現像装置を用いて可視化して顕画像を形成し、その後この顕画像を記録材上に転写及び定着して永久画像を得る画像形成装置に関する。

ここで、電子写真方式の画像形成装置としては、例えば複写機、プリンタ（例えば、ＬＥＤプリンタ、レーザビームプリンタ等）、ファクシミリ装置、及び、ワードプロセッサ等が含まれる。

又、プロセスカートリッジとは、帯電手段、現像剤担持体又はクリーニング手段と電子写真感光体（像担持体）とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。あるいは、帯電手段、現像剤担持体、クリーニング手段の少なくとも一つと電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体に着脱可能とするものである。あるいは、少なくとも現像剤担持体と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体に着脱可能とするものをいう。

従来、電子写真方式を用いる画像形成装置には、一般的に乾式現像が採用されている。乾式現像の中には、キャリア（鉄粉、フェライト等の磁性粉）を含有したトナーを使用する二成分現像方式及びキャリアを含有しないトナーを使用する一成分現像方式があり、最近では小型プリンタや小型複写機を中心に一成分現像方法が主流となりつつある。

一成分現像方式の現像装置では、二成分現像方式と比較して簡単な構成で良く、低価格化、小型化に有利である。また、ランニングコストの低減や、環境負荷の軽減のために、感光体や、帯電部材、現像剤担持体、クリーニング部材などのプロセス部品を長寿命化し、現像装置にトナーを補給するトナーカートリッジを別途設けた、所謂トナー補給タイプの構成が主流となっている。

図１０は、上記一成分現像方式によるトナー補給タイプの画像形成装置の一例を示す断面図である。

図１０に示すように、従来の画像形成装置の概略中心部には、像担持体としての例えばドラム状とされる電子写真感光体（以下、「感光ドラム」と称す）、即ち、感光ドラム１０１が矢印方向に回転可能に支持されている。

画像形成動作が開始すると、帯電手段１０２は、感光ドラム１０１の表面を一様に帯電する。その後、露光手段としての例えばレーザ照射手段１０３は、画像情報に応じたレーザ光Ｌにより帯電された感光ドラム１０１の表面を露光し、表面に静電潜像を形成する。現像カートリッジ１０４は、形成された静電潜像を感光ドラム１０１に供給される現像剤により可視化し、所謂、トナー像を形成する。

このトナー像は、転写手段としての例えば転写ローラ１０５によって感光ドラム１０１と転写ローラ１０５との間に形成される転写電界により静電的に記録材上に転写される。その後、記録材上の未定着トナー像は定着装置１０６において熱及び圧力によって記録材上に定着される。

又、トナー像の転写を終了した感光ドラム１０１の表面に残留する転写残トナーなどは
、例えば、ブレード状のクリーニング部材１０７を備えるクリーニング装置１０８により除去され、感光ドラム１０１は引き続き画像形成を行える状態となる。

次に、上記従来の画像形成装置にて用いられる現像カートリッジ１０４について説明する。

現像カートリッジ１０４は、画像形成装置に着脱可能にカートリッジ化した現像装置であり、現像剤としての非磁性一成分現像剤（以下、トナー１１１と呼ぶ）が、現像容器１１３に収容されている。

また、現像容器１１３は、感光ドラム１０１と対向する側の一部が開口しており、この開口部から一部露出するようにして、現像剤担持体としての現像ローラ１１４が回転可能に支持されている。

現像剤供給及び回収手段としての供給ローラ１１６は、弾性体としての例えばスポンジローラにて形成され、現像ローラ１１４に当接して回転するように設けられている。

現像ローラ１１４と供給ローラ１１６との摺擦に伴い、トナー１１１には摩擦により電荷が付与される。現像ローラ１１４と供給ローラ１１６との摺擦領域にて電荷を付与されたトナー１１１は、この帯電電荷により鏡映力を受けて現像ローラ１１４上へと供給される。更に、現像容器１１３には、現像剤層厚規制部材としてのブレード１１７が現像ローラ１１４に押圧するよう設けられている。

また、現像ローラ１１４上のトナー１１１は、現像ローラ１１４の回転に伴ってブレード１１７との当接域を通り抜けることで層厚を規制されて現像ローラ１１４上に薄層状に塗布される。

また、トナー１１１は、現像ローラ１１４及びブレード１１７との摩擦の際に現像に十分な電荷を付与される。その後、トナー１１１は、現像ローラ１１４の回転に伴って、感光ドラム１０１と現像ローラ１１４とが当接する現像領域（現像ニップ）へと搬送される。

一方、感光ドラム１０１と現像ローラ１１４との間には、電源（図示せず）から現像ローラ１１４へ電圧が印加され、感光ドラム１０１との間に現像電界が形成される。従って、現像ローラ１１４上のトナーは、この現像電界の作用によって感光ドラム１０１上の静電潜像に転移し、感光ドラム１０１上には、トナー像が形成される。

このとき、現像ローラ１１４上に塗布されて現像ニップへと担持搬送されたトナーの内、現像に寄与せずに現像ローラ１１４上に残留したトナーは、供給ローラ（現像剤供給及び剥ぎ取り手段）１１６による摺擦で現像ローラ１１４上から剥ぎ取られ、その一部は新たに供給ローラ１１６に供給されたトナー１１１と共に、再び供給ローラ１１６によって現像ローラ１１４上へと供給され、残りは現像容器１１３内へと戻される。

次に現像カートリッジ１０４へのトナー補給動作について説明する。

現像カートリッジ１０４においては、現像容器１１３の内面に、特許文献１で述べられているような圧力センサを用いたトナーレベルセンサ１１８が設けられている。

トナーレベルセンサ１１８は、現像容器１１３内のトナー１１１の剤面のレベルを検知するセンサであり、現像容器１１３内のトナー剤面が所定のレベル以下となった場合、現
像剤収納容器としてのトナーカートリッジ１１２は、補給ローラ１１９の回転駆動によりトナーの補給を行うよう制御される。

そして、トナーレベルセンサ１１８により、検知されるトナー１１１の剤面レベルが、所定のレベルに到達したと判断された時点で、補給ローラ１１９の回転駆動を停止するような制御が行われる。

トナー撹拌部材１２０は、現像カートリッジ１０４内に残存するトナー１１１と新たに補給されたトナー１１１を均一に分布させるための撹拌部材であり、またトナー剤面のレベルを均す目的も兼ねている。このように現像カートリッジ１０４内のトナー量に応じて、逐次トナー補給制御を行うため、現像カートリッジ１０４内のトナー１１１は、常に安定した剤面を維持でき、その結果、現像カートリッジ１０４内のトナー不足による画像の白抜け現象や、残存トナーが現像ローラ１１４と供給ローラ１１６との間で、摺擦される頻度が増えることによるトナー劣化を回避することが可能である。

また、現像容器１１３内のトナー量が過剰になることで供給ローラ１１６への荷重が増大し、トナー詰まりや、回転トルクの上昇が起こる等の問題を回避することも可能である。

しかしながら、上記画像形成装置では、以下のような問題が生じる場合がある。

即ち、上記現像カートリッジ１０４は、逐次トナー補給を行う構成であるため、一定範囲のトナー剤面レベルに相当するだけのトナー１１１を予め収容している。

図１１に上記従来例における現像カートリッジ１０４の未使用時の状態の概略構成図を示す。未使用である新品の現像カートリッジ１０４は、輸送時等において、現像カートリッジ１０４からトナー１１１が漏れないようにするために、現像ローラ１１４と供給ローラ１１６に、トナーが流入しないようなトナーシール部材１２１を設けている。

トナーシール部材１２１は、現像カートリッジ１０４の使用前に取り除くことにより、現像ローラ１１４及び供給ローラ１１６側へ、トナー１１１が流入し、使用可能な状態になる。しかし、トナーシール部材１２１を設けたことにより、現像容器１１３の容積は、必然的に大型化してしまう。その結果、画像形成装置本体１０９自体も大型化してしまう。特に、複数の画像形成部を有するカラー画像形成装置において、その影響は大きい。

また、現像カートリッジ１０４に予め一定量のトナー１１１を収容するため、重量の増加、高コスト化を招くことになり、ユーザにとっては好ましくない。

更に、製造工程においてトナー充填のための手間がかかってしまうという問題もある。このような問題を回避するために、未使用の現像カートリッジ内にトナーを収容せずに、画像形成装置本体へ装着後、画像形成に先立ってトナー剤面が所定レベルに到達するまでトナー補給を行い、その後画像形成を開始する方法が考えられる。しかし、この場合、画像形成が可能になるまでに時間がかかるためユーザにとって好ましくない。

それに対して、トナーカートリッジに収容されるトナーを一括して現像カートリッジ内に補給するタイプのものがある。この構成においては、現像カートリッジの画像形成装置本体装着後、直ちに画像形成に必要なトナーが補給されるため、未使用の現像カートリッジにおいて、予めトナーを収容しておく必要はない。その結果、現像カートリッジが必要以上に大型化しない。

しかし、このような構成においては、画像形成が繰り返される中で、新たなトナーが補給されないため、上記従来例で述べたような、現像カートリッジ内のトナー減少によるトナー劣化が起こる可能性がある。
特開平７−２５３７０９号公報

本発明は、上記従来技術を鑑みなされたもので、その目的とするところは、画像形成装置本体に現像装置やプロセスカートリッジを装着した直後から画像形成が可能な小型の画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置にあっては、
静電潜像が形成される像担持体と、
前記静電潜像を現像する現像装置であって、現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器の開口部に設けられ、前記現像剤を担持搬送し、かつ、前記像担持体に接触又は近接させて前記像担持体上の静電潜像を現像する現像剤担持体と、を有し、画像形成装置本体に対し着脱可能な現像装置と、
前記現像容器内の現像剤面を検知する現像剤面検知手段と、
前記現像装置に現像剤を補給する現像剤補給手段と、
前記現像剤面検知手段によって現像剤面が所定のレベルより低いことが検知されると、前記現像容器に現像剤を補給するように前記現像剤補給手段を制御する現像剤補給制御手段と、
を備える画像形成装置において、
前記現像装置は、前記現像装置の未使用時において、前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材とに現像剤が供給されないように前記現像容器内を区分けするシール部材を有し、
前記未使用時において前記現像容器内に収容される現像剤量は、前記シール部材の除去後に画像形成が可能となる現像剤量であって、前記所定レベルの現像剤面に相当する現像剤量よりも少ない現像剤量であることを特徴とする。

本発明によれば、画像形成装置本体に現像装置やプロセスカートリッジを装着した直後から画像形成が可能な小型の画像形成装置を提供することができる。

以下に図面及び実施例を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、以下の説明で一度説明した部材についての材質、形状などは、特に改めて記載しない限り初めの説明と同様のものである。

図１は、本実施例に係る画像形成装置の一実施例であるレーザビームプリンタの概略構成を示す断面図である。

本実施例に係る画像形成装置本体９は、静電潜像が形成されるドラム状の電子写真感光体である像担持体（以下、「感光ドラム」と称す）１と、静電潜像を現像する現像カートリッジ４と、現像カートリッジ４に現像剤を補給する現像剤補給手段１９と、現像剤補給手段１９の駆動を制御する現像剤補給制御手段と、を備える。ここで、現像剤補給制御手段としては、例えば、ＣＰＵや専用の電気回路を用いることができる。以下では、現像剤補給制御手段としてＣＰＵ２２を用いた場合について説明する（図６参照）。

画像形成装置本体９は、そのほぼ中心部に、感光ドラム１を、矢印方向に回転可能に支持している。画像形成動作が開始すると、帯電ローラ２は、感光ドラム１の表面を一様に帯電する。その後、露光手段としてのレーザ照射手段３は、画像情報に応じたレーザ光Ｌにより、帯電された感光ドラム１の表面を露光し、表面に静電潜像を形成する。

本実施例では、感光ドラム１の帯電電荷は負極性である。そして、レーザ光Ｌの露光によってこの負極性の帯電電荷が減衰した部分が画像部を形成する。

静電潜像はその後、感光ドラム１の回転に伴って、現像カートリッジ４が供給するトナー１１により可視化されて、感光ドラム１上に所謂トナー像が形成される。

本実施例では現像は反転現像にて行い、帯電電荷と同極性（負極性）のトナーが、感光ドラム１上の負極性帯電が減衰した画像部に付着する。

一方、給紙ローラにより画像形成装置内に送り込まれた記録材は、感光ドラム１と転写手段としての転写ローラ５とが当接する転写領域へと、感光ドラム１上のトナー像が転写領域に至るのに同期して搬送される。

そして、感光ドラム１上のトナー像と記録材とが転写領域に至ると、転写ローラ５によって転写領域に形成される転写電界により、トナー像が記録材上に転写される。その後、記録材に担持された未定着トナー像は、定着装置６の備える定着手段（ヒートローラ）６ａによる加熱、及び加圧手段６ｂによる加圧を受けて、記録材上に永久画像として定着される。

また、トナー像の転写を終了した感光ドラム１は、ブレード状のクリーニング手段７を備えるクリーニング装置８によって感光ドラム１表面に残留する転写残トナーが除去され、続く画像形成動作に備える。

次に現像装置（現像カートリッジ）について図２を参照して説明する。図２は、画像形成装置本体に着脱可能な現像カートリッジ及びトナーカートリッジの要部断面図である。

本実施例に係る画像形成装置本体９において、現像装置である現像カートリッジ４は、画像形成装置本体９に対して交換可能なように着脱自在に構成されている。以下、この現像装置を現像カートリッジ４と呼ぶ。

現像カートリッジ４は、トナーを収容する現像容器１３と、現像容器１３の開口部に設けられる現像ローラ１４であって、トナーを担持搬送し、かつ、感光ドラム１に接触又は近接させて感光ドラム１上の静電潜像を現像する現像剤担持体としての現像ローラ１４と、現像ローラ１４へトナーを供給する現像剤供給手段としての供給ローラ１６と、供給ローラ１６により供給されたトナーを規制して現像ローラ１４上にトナーの層を形成する現像剤規制手段としてのブレード１７と、現像容器１３内に収容されるトナー面を検知する現像剤面検知手段としてのトナーレベルセンサ１８と、現像容器１３内のトナーの均一分散及びトナー面を均すための現像剤撹拌手段としてのトナー撹拌部材２０と、を有する。

また、本実施例に係る画像形成装置本体９においては、補給部１０を介して現像カートリッジ４内へトナー１１の補給を行う、画像形成装置本体９に対して着脱自在に構成されたトナーカートリッジ１２が設けられている。

本実施例に係る現像カートリッジ４は、現像容器１３内に、現像剤としての負帯電性の非磁性一成分現像剤（以下、トナー１１と称す）が収容されている。現像カートリッジ４
において、現像容器１３は、感光ドラム１と対向する側の一部が開口しており、この開口部から一部露出するように現像ローラ１４が回転可能に現像容器１３に支持されている。

現像ローラ１４は弾性体を含み、所定の当接圧にて感光ドラム１に当接している。また、現像容器１３の開口部には、現像ローラ１４の下部からのトナー１１の飛散を防止するために、吹き出し防止シート１５が設けられている。

現像ローラ１４へのトナーの供給及び回収手段としての供給ローラ１６は、弾性体としてのスポンジローラであり、現像ローラ１４に当接して配置される。供給ローラ１６は、回転可能に現像容器１３に支持されており、現像ローラ１４との摺擦に伴う摩擦帯電により、トナーに電荷が付与される。

このようにして、電荷を付与されたトナー１１は、帯電電荷によって現像ローラ１４からの鏡映力を受けて現像ローラ１４上へと供給される。また、現像容器１３には、現像ローラ１４に加圧するようにブレード１７が設けられており、現像ローラ１４上に供給されたトナー１１は、このブレード１７によって層厚を規制され、且つ、塗布されて現像ローラ１４上にトナーの薄層が形成される。更に、このときの現像ローラ１４及びブレード１７それぞれの表面との摩擦によって、トナーには現像に供するのに十分な電荷が付与される。

その後、現像ローラ１４上のトナーの薄層は、現像ローラ１４の回転に伴って、感光ドラム１と現像ローラ１４とが当接する現像領域（現像ニップ）へと搬送され、トナー１１は感光ドラム１に接触した状態で現像に供される。

即ち、感光ドラム１と現像ローラ１４との間に現像電界が形成されるように、電源（不図示）が接続されており、この現像電界の作用により現像ローラ１４上のトナーは感光ドラム１上の静電潜像に転移し、感光ドラム１上には、所謂、トナー像が形成され静電潜像が可視化される。

また、現像ローラ１４上に塗布され、現像ニップへと担持搬送されたが、現像には寄与せず、現像ローラ１４上に更に担持されたままのトナーは、供給ローラ１６による摺擦で現像ローラ１４上から剥ぎ取られ、現像容器１３内へと戻される。

次に、トナーの補給動作について説明する。

現像容器１３内には、トナーレベルセンサ１８が設けられており、トナー１１の剤面のレベルを検出している。本実施例では、トナーレベルセンサ１８により検知したトナー１１の剤面レベルの検知結果に応じて、トナー１１の剤面を所定のレベルに維持するように、ＣＰＵ２２により、現像剤補給手段１９の駆動を制御し、現像カートリッジ４へのトナー補給の制御を行う構成となっている。ここで、トナーレベルセンサ１８には、圧電素子を用いており、その表面へのトナー圧の変化により、トナー１１の剤面レベルを検出している。

なお、トナーレベルセンサ１８は圧電素子に限定されるものではなく、現像容器１３内に収容されるトナー１１の剤面レベルが検知できるものであれば、例えば光透過式検知、加圧導電性シート、コンデンサーなどを用いた任意のセンサなどで代替することが可能である。

トナーレベルセンサ１８による現像容器１３内におけるトナー１１の剤面レベルの検出は、画像形成に伴う一連の装置動作中に行われる。トナーレベルセンサ１８により検出さ
れたトナー１１の剤面レベルが、所定レベル（下限値）より低いと検知されると、ＣＰＵ２２により、現像剤補給手段１９の駆動制御が開始され、トナーカートリッジ１２内に収容されるトナー１１が、現像カートリッジ４の現像容器１３内に補給される。

その後、別途設定された所定レベル（上限値）にトナー１１の剤面レベルが到達した時点で、現像剤補給手段１９の駆動を停止する制御がなされ、トナー補給を停止する。このように、現像容器１３内におけるトナー１１の剤面レベルを検知し、トナー補給の制御を行うことにより、常にトナー１１の剤面レベルを安定させることが可能となる。

即ち、後述するトナー劣化や、供給ローラ１６のトナー詰まり、回転トルクの上昇といった問題が発生しないトナー１１の剤面レベルを維持することが可能である。また、トナー１１の剤面レベルを正確に検知するために、トナーの剤面を均すためのトナー撹拌部材２０が設けられている。

トナー撹拌部材２０は、現像容器１３内に収容されるトナー１１と、現像剤補給手段１９により新たに補給されたトナーとを撹拌混合する役割も果たす。

本実施例では、現像容器１３内のトナー量が１８０ｇに相当するトナー剤面レベルが検知されると補給動作を開始し、２００ｇに相当するトナーの剤面レベルに到達した時点で、補給動作を停止するような補給制御がなされている。

トナーの剤面レベルの上下限値は、以下に説明する理由により、設定されている。

トナーの剤面レベルの下限値の設定は、画像形成動作の繰り返しにより、長期間に亘って使用されずに現像容器１３内に滞留するトナー１１が、例えば現像ローラ１４と供給ローラ１６の間で、何度も摺擦されることによるトナー劣化を防止する目的で決定される。即ち、摺擦頻度を下げるために可能な限り多くのトナーが収容されていることが好ましい。本実施例では１８０ｇのトナー量を確保することにより、長期使用においてもトナー劣化しないことがわかっている。

一方、トナー剤面レベルの上限値の設定は、供給ローラ１６への荷重限界を基準に決定される。本実施例では、現像容器１３内のトナー量を２００ｇ以下に設定することにより、スポンジ部材からなる供給ローラ１６へのトナー詰まりや回転トルクの上昇が起こらない。

以上説明した基準により、トナー剤面レベルの上下限値が決定されるわけであるが、もちろん、本発明はこれら基準に限定されるわけではなく、トナー不足による白抜け画像が発生しない、現像容器１３からのトナー溢れを防止するなどの理由により、トナー剤面レベルの上下限値を設けても良い。

以上述べた一連の動作により、本実施例の画像形成動作が行われる。

次に本実施例の特徴である未使用時の現像カートリッジについて図３を用いて説明する。図３に示す現像カートリッジ４は、図１、図２で述べた現像カートリッジ４の使用前（即ち新品）の概略構成図である。未使用時においては、現像ローラ１４及び供給ローラ１６側へのトナー流出を防止するために、現像容器１３内の一部にシール部材２１が設けられている。

シール部材２１は、例えばメーカーから販売店及び販売店からユーザへの輸送時等の振動、衝撃により、トナー１１が、現像ローラ１４と、ブレード１７又は吹き出し防止シー
ト１５との間から現像カートリッジ４の外部に流出することを防止することができる。

ここで、本実施例においては、現像カートリッジ４の現像容器１３内に収容される未使用時の初期トナー量が、先に説明した、通常の画像形成動作中における現像容器１３の前記所定レベルのトナー剤面に相当する現像剤量よりも少ないことを特徴とする。

即ち、図３に示す新品の現像カートリッジ４には、初期トナー量として１５０ｇしかトナー１１が収容されていない。よって、本実施例に係る現像カートリッジ４は、画像形成動作中に安定維持される現像容器１３内のトナー量である２００ｇのトナー１１を予め収容した場合と比較して、必要以上に現像容器１３内の容積が大きくならないため小型化が可能な構成となる。

次に、この新品現像カートリッジ４の使用時における画像形成装置本体９への装着時の初期補給動作についてフローチャート及びブロック図を参照して説明する。図５は、本実施例に係る画像形成装置における初期補給動作のフローチャートである。図６は、本実施例に係る初期補給動作に関するブロック図である。

新品の現像カートリッジ４は、使用時にユーザがシール部材２１を取り除くことによって、現像容器１３内のトナー１１が現像ローラ１４及び供給ローラ１６側に落下し、図４に示すような使用可能な状態となる。

その後、画像形成装置本体９に装着すると、トナーレベルセンサ１８によるトナー剤面レベルＶの検知が行われる（ステップＳ１）。ＣＰＵ２２は、トナーレベルセンサ１８による検知結果に応じて、トナー剤面が所定のレベルに達するように、現像剤補給手段１９の駆動を開始し、現像カートリッジ４にトナーが補給される（ステップＳ２、Ｓ３）。トナーレベルセンサ１８は、逐次トナー剤面レベルＶを検知し（ステップＳ４）、所定の上限値と比較する（ステップＳ５）。検知したトナー剤面レベルＶが上限値２００ｇに相当するトナー剤面レベルより小さい場合（Ｎｏ）、トナー剤面が上限値２００ｇに相当するトナー剤面レベルに到達するまで現像カートリッジ４へのトナー補給は続けられる。一方、検知したトナー剤面レベルＶが上限値２００ｇに相当するトナー剤面レベル以上の場合、ＣＰＵ２２は、現像剤補給手段１９の駆動を停止し、初期補給動作時の現像カートリッジ４へのトナー補給動作が停止される（ステップＳ６）。

その後は、通常の補給動作が開始され、上限値である２００ｇに相当するトナー剤面レベルと、下限値である１８０ｇに相当するトナー剤面レベルの間にトナー剤面が収まるように補給動作が繰り返して行われる。

以上説明した初期補給動作の制御は、新品現像カートリッジ４の画像形成装置本体９への装着後に、通常使用時と同様に画像形成動作中に行うとよい。このようにすれば、ユーザは、初期補給動作が行われてから画像形成が可能となる場合と比較して、所定のトナー剤面レベルに到達されるまで印字出力を待つ必要がなく、画像形成装置を直ぐに使用することが可能となる。

また、本実施例においては、新品現像カートリッジ４に収容される初期トナー量が通常の補給制御時の下限値である１８０ｇよりも少ない構成としているが、初期においては、現像カートリッジ４内に収容されるトナー１１自体も新しいため、長期使用時の現像容器１３内のトナー１１と比較して、トナー劣化は生じ難い。従って、本実施例における初期トナー量は、少なくともトナー不足による画像白抜け等の問題が発生しない量を設定すればよい。

以上述べたように、本発明によれば、未使用の新品現像カートリッジ内に含まれる初期トナー量を通常の画像形成時において維持される所定のトナー剤面レベルより少ない構成としたことで、現像カートリッジの小型化が可能となる。その結果、画像形成装置本体も小型化できる。同時に現像カートリッジの軽量化、低コスト化、製造時におけるトナー充填量が少ないことによる、生産性の向上が可能となる。

また、本実施例によれば、新品現像カートリッジを画像形成装置本体装着後においても、画像形成動作中にトナー補給を行う構成としたことにより、ユーザは、所定のトナー剤面レベルまでのトナー補給動作を待つ必要がなく、直ぐに印字出力が可能となる。

また、本実施例は、現像カートリッジを用いて説明を行ったが、少なくとも上記説明した、静電潜像が形成される像担持体と、現像装置と、が一体的に組み立てられ、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されたプロセスカートリッジでも同様の効果が得られることはいうまでもない。

また、複数の現像カートリッジ、もしくは、プロセスカートリッジを有するようなカラー画像形成装置において、本実施例の現像装置を採用すれば小型化の効果は大きい。

図７は、実施例２に係る画像形成装置本体に着脱可能な現像カートリッジの使用前（即ち新品）の概略構成を示す要部断面図である。本実施例では、実施例１で述べた現像カートリッジよりも、更に初期トナー量を少なくし、かつ画像形成動作時の現像剤補給手段によるトナー補給量を可変可能としたことを特徴とする。

図７に示す現像カートリッジ３４の各プロセス部における名称及びその動作は、実施例１で述べたものと同様であるため、その詳細な説明は省略する。実施例２に係る新品現像カートリッジ３４は、実施例１で述べた新品現像カートリッジより、更に初期トナー量を少なくした構成となっている。具体的には、初期トナー量が１００ｇしか収容されていない構成である。

また、図８は、本実施例における現像カートリッジ３４を装着した状態の画像形成装置の概略構成図を、図９は新品現像カートリッジ装着直後の現像カートリッジ３４とトナーカートリッジ４２のみの概略構成を示す要部断面図である。図８、図９の画像形成装置及び現像装置による通常の画像形成動作は、実施例１に述べた通りであるため、その説明を省略する。

図９に示す現像カートリッジ３４は、図７で示した新品現像カートリッジ３４のシール部材５１を取り除き、画像形成装置本体３９に装着した直後の状態を示したものであり、初期状態における現像容器４３内には、トナー不足による画像白抜けが発生しない程度のトナー４１しか含まれていない構成となっている。

そのため、通常の補給動作では、例えば記録材に対する印字部が多い高印字率画像を連続的に出力するユーザに対して、画像白抜けが発生してしまう可能性がある。そこで、本実施例では画像白抜けの発生を回避するために、通常の画像形成動作時より、現像カートリッジ３４の画像形成装置本体３９へ装着直後の画像形成動作時におけるトナー補給量を多くすることを特徴としている。

本実施例の現像剤補給手段４９においては、単位時間当たりのトナー補給量を２段階に可変可能な構成となっている。即ち、通常補給モードと急速補給モードを備えており、急速補給モードは、通常補給モードよりも単位時間当たりのトナー補給量が多い。この補給
モードの調整は、不図示のＣＰＵにより、現像剤補給手段４９である補給ローラの回転速度を変えることにより制御される。

また、この補給モードの選択には、現像剤面検知手段であるトナーレベルセンサ４８の検知結果を基に決定される。具体的には、トナー４１の剤面レベルが、トナーレベルセンサ４８の下限値より低い場合、急速補給モードが選択され、通常補給モードよりも多いトナー補給が行われる。ここで、急速補給モードによる単位時間当たりのトナー補給量は、記録材に全面黒印字を行った場合に単位時間あたりに消費されるトナー量以上であることが望ましい。

その後、トナーレベルセンサ４８により、トナー４１の剤面レベルが下限値に到達したことが検知されると、ＣＰＵにより、通常補給モードへの切り替えが行われ、単位時間当たりのトナー補給量が少なくなる。そうすることにより、現像カートリッジ３４の画像形成装置本体３９への装着直後のトナー不足による画像白抜け現象を防止することができると共に、その後は、トナー補給量を少なくすることによるトナー剤面レベルの微調整が可能となるため、トナー剤面レベルを安定維持することが可能となる。

すなわち、本実施例に係るＣＰＵは、検知したトナー剤面のレベルが所定のレベルより低い場合のトナー補給量が、前記所定のレベルより高い場合のトナー補給量より多くなるように現像剤補給手段４９を制御することを特徴としている。

以上述べたように、本実施例によれば、未使用の新品現像カートリッジ３４内に含まれる初期トナー量を通常の画像形成時において、維持される所定のトナー剤面レベルより少ない構成とし、かつ現像剤補給手段４９による単位時間当たりのトナー補給量を数段階に可変可能としたことで、更なる現像カートリッジ３４および画像形成装置本体３９の小型化が可能となる。同時に現像カートリッジ３４の更なる軽量化、低コスト化、製造時におけるトナー充填量が少ないことによる、生産性の向上が可能となる。

また、本実施例によれば、実施例１と同様に、新品現像カートリッジ３４を画像形成装置本体３９への装着後においても、画像形成動作中にトナー補給を行う構成とし、かつ装着直後の画像形成動作における単位時間当たりのトナー補給量を、通常画像形成時の補給時よりも多くしたことにより、高印字率の出力を行うユーザにおいても、トナー不足による白抜け画像が発生せずに、かつ所定のトナー剤面レベルまでのトナー補給動作を待つ必要がなく、直ぐに印字出力が可能となる。

また、本実施例は、現像カートリッジを用いて説明を行ったが、少なくとも上記説明した、静電潜像が形成される像担持体と、現像装置と、が一体的に組み立てられ、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されたプロセスカートリッジでも同様の効果が得られることはいうまでもない。

更に複数の現像カートリッジ、もしくは、プロセスカートリッジを有するようなカラー画像形成装置において、本実施例の現像装置を採用すれば小型化の効果は大きい。

実施例１に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 実施例１に係る画像形成装置本体に着脱可能な現像カートリッジ及びトナーカートリッジの要部断面図である。 実施例１に係る未使用時（新品）の現像カートリッジの要部断面図である。 実施例１に係る画像形成装置本体へ装着直後の新品現像カートリッジの要部断面図である。 実施例１に係る画像形成装置における初期補給動作のフローチャートである。 実施例１に係る初期補給動作に関するブロック図である。 実施例２に係る未使用時（新品）の現像カートリッジの要部断面図である。 実施例２に係る画像形成装置本体の概略構成を示す断面図である。 実施例２に係る画像形成装置本体に着脱可能な現像カートリッジ及びトナーカートリッジの要部断面図である。 従来の画像形成装置本体の概略構成を示す断面図である。 従来の未使用時（新品）の現像カートリッジの概略構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 感光ドラム
２ 帯電ローラ
３ レーザ照射手段
４ 現像カートリッジ
９ 画像形成装置本体
１１ トナー
１２ トナーカートリッジ
１３ 現像容器
１４ 現像ローラ
１６ 供給ローラ
１７ ブレード
１８ トナーレベルセンサ
１９ 現像剤補給手段
２０ トナー撹拌部材
２２ ＣＰＵ（現像剤補給制御手段）

Claims (8)

1. 静電潜像が形成される像担持体と、
   前記静電潜像を現像する現像装置であって、現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器の開口部に設けられ、前記現像剤を担持搬送し、かつ、前記像担持体に接触又は近接させて前記像担持体上の静電潜像を現像する現像剤担持体と、を有し、画像形成装置本体に対し着脱可能な現像装置と、
   前記現像容器内の現像剤面を検知する現像剤面検知手段と、
   前記現像装置に現像剤を補給する現像剤補給手段と、
   前記現像剤面検知手段によって現像剤面が所定のレベルより低いことが検知されると、前記現像容器に現像剤を補給するように前記現像剤補給手段を制御する現像剤補給制御手段と、
   を備える画像形成装置において、
   前記現像装置は、前記現像装置の未使用時において、前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材とに現像剤が供給されないように前記現像容器内を区分けするシール部材を有し、
   前記未使用時において前記現像容器内に収容される現像剤量は、前記シール部材の除去後に画像形成が可能となる現像剤量であって、前記所定レベルの現像剤面に相当する現像剤量よりも少ない現像剤量であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像剤補給制御手段は、前記現像装置を画像形成装置本体に装着した後に、前記現像剤面が前記所定のレベルに到達するまで現像剤を補給するように前記現像剤補給手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記現像剤補給手段による補給動作は、画像形成動作中に行うことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記現像剤補給手段は、単位時間当たりの現像剤補給量が複数段階に変更可能に構成されており、
   前記現像剤補給制御手段は、前記現像装置を画像形成装置本体に装着した後に、前記現像剤面が前記所定のレベルより高いレベルに到達するまで現像剤を補給するように前記現像剤補給手段を制御し、且つ、前記現像剤面が前記所定のレベルより低い時の単位時間当
   たりの現像剤補給量が、前記所定のレベルより高い時の単位時間当たりの現像剤補給量より多くなるように前記現像剤補給手段を制御することを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
5. 前記現像剤面が前記所定のレベルより低い時の単位時間当たりの現像剤補給量が、記録剤に全面印字を行った場合に単位時間あたりに消費される現像剤量以上であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記現像装置は、更に、
   前記現像剤担持体へ前記現像剤を供給する現像剤供給手段と、
   前記現像剤供給手段により供給された現像剤を規制して前記現像剤担持体上に現像剤の層を形成する現像剤規制手段と、
   前記現像剤補給手段から補給された現像剤と前記現像容器内の現像剤を混合するために可動する現像剤撹拌手段と、
   を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記現像装置を複数有し、カラー画像を形成することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記像担持体と、前記現像装置と、が一体的に組み立てられ、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されているプロセスカートリッジに設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の画像形成装置。

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