JP2006208990A - 現像ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 外部からトナーを供給することで現像ユニットの小型化を図り、ロータリーとトナー供給機構のジョイントの機構を簡単にすることにある。
【解決手段】 現像ユニットは、回転現像装置３と、トナー供給装置６と、駆動機構２７と、シャッタ機構とを備えている。回転現像装置３は内部に現像ローラを有しており、トナー供給装置６は回転現像体３にトナーを供給するためのものであり、先端部に内側開口２５１ａを有する内筒部２５１と、内筒部の外周部に内筒部と相対回転自在に設けられ先端部側面に外側開口２５２ａを有する外筒部２５２を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、現像ユニット、特に、外部からトナーが供給される方式の現像ユニットに関する。

画像形成装置の現像ユニットは、メンテナンスの容易化のため、現像ユニット内に一定量のトナーを充填しておき、トナーがなくなると現像ユニットごと交換している。しかし、現像ユニットは経済上の観点から頻繁に交換できず、ある程度画像形成を行うためにはトナーの容積を大きくせざるを得ない。そのため小型化は困難である。

そこで、現像ユニットの小型化を図るために、外部からトナーを供給する方式の現像ユニットが提案されている。外部からトナーを供給する方式の現像ユニットには、特開２００１−１３４０４５号公報に記載されたものが存在する。特開２００１−１３４０４５号公報に記載されたものは、ロータリー現像方式を採用した画像形成装置であって、トナー供給装置と回転するロータリー現像器のジョイント部は摺動しながらシャッタ機構が開き、特定の停止位置で現像器とつながる構成になっている。この画像形成装置では、外部から現像器へトナーを供給する機構が複雑であるため、ロータリーフレームと現像器が一体に構成されている。
特開２００１−１３４０４５号公報

現像器の外部からトナーを供給する方式の従来の現像ユニットでは、ロータリーの回転部分と本体側のトナー補給部のジョイントを行わなければならず、ホースのジョイント部を摺動させながらロータリーに固定された現像器にトナーを供給するための構造が複雑になっていた。さらに、ロータリーの外側にジョイント部の摺動機構を設けなければならないため一定以上小型化することができない。また、現像器の交換に関しても、ロータリーとトナー供給機構のジョイントが複雑に構成されているため一色ずつの交換は困難である。そのうえ、トナーを一色ずつ交換しようとする場合には現像器とロータリーの間でトナーが漏れないようにする必要があるが、トナー漏れを防止するための措置は設けられていないためトナー漏れしないで一色ずつ交換することは困難である。

本発明の課題は、外部からトナーを供給することで現像ユニットの小型化を図り、ロータリーとトナー供給機構のジョイントの機構を簡単にすることにある。

本発明の別の課題は、トナー交換の際にトナーが漏れないようにすること、及びトナー交換を容易にできるようにすることを目的とする。

請求項１に係る現像ユニットは、容器本体と、トナー供給装置と、駆動装置と、シャッタ機構とを備えている。容器本体は内部に現像ローラを有しており、トナー供給装置は容器本体にトナーを供給するためのものであり、先端部に内側開口を有する内筒と、内筒の外周部に内筒と相対回転自在に設けられ先端部側面に外側開口を有する外筒を有する。駆動装置は、トナー供給装置の先端部を、容器本体内に進入させるとともに、容器本体から離隔させるものである。シャッタ機構は、トナー供給装置の先端部が容器本体内に進入した際に内筒の内側開口と外筒の外側開口の少なくとも一部を一致させ、先端部が容器本体の外部に位置したときに内側開口と外側開口とをずれた位置に位置させるためのものである。

この現像ユニットでは、トナーを供給する場合は、駆動装置によって、トナー供給装置の先端部は容器本体内に進入させられ、内筒の内側開口と前記外筒の外側開口の少なくとも一部が一致し内部のトナーが容器本体に供給される。また、トナー供給が終了すると、駆動装置によって、容器本体内に進入していたトナー供給装置の先端部が容器本体から離隔される。このとき、シャッタ機構によって、トナー供給装置の先端部が容器本体の外部に位置したとき内側開口と外側開口とをずれた位置に位置させられるため内部のトナーは外部に出ることはなく、トナー供給装置からトナーが漏れることはない。

ここでは、トナーを外部から供給することで、現像ユニットの小型化が図られ、ロータリー現像器とトナー供給機構とのジョイント機構の構造が簡単になり、トナー交換の際にトナーが漏れて機内が汚れるのを抑えることができる。

請求項２に係る現像ユニットは、請求項１に係る現像ユニットであって、トナー供給装置は、内筒部の内部に回転自在に配置されたトナー搬送用スクリューを有している。

この現像ユニットでは、トナー搬送用スクリューによってトナーが容器本体内に搬送される。

請求項３に係る現像ユニットは、請求項１または２に係る現像ユニットであって、外筒の外側開口は内筒部の内側開口よりも大きくなっている。

ここでは、外筒が内筒に対して相対回転を行った際に、多少の回転角度に誤差が生じた場合であってもトナーを容器本体内に供給することができる。また、例えば、内筒と外筒の間の隙間を詰めると、内筒と外筒との隙間へのトナーの進入を防止でき、トナー交換の際にトナーが飛散して機内が汚れるのを抑えることができる。

請求項４に係る現像ユニットは、請求項１から３のいずれかに係る現像ユニットであって、駆動装置によって駆動されるトナー供給装置の駆動に伴って外筒を回転させるシャッタ機構を備える。

ここでは、例えば、内筒と外筒の間の隙間を詰めると、内筒と外筒との隙間へのトナーの進入を防止でき、トナー交換の際にトナーが飛散して機内が汚れるのを抑えることができる。

請求項５に係る現像ユニットは、請求項４に係る現像ユニットであって、シャッタ機構は、外筒の外周面に設けられたガイド部と、外筒のさらに外周部に配置されガイド部が挿入する螺旋状のガイド溝とを有する。

ここでは、外筒のさらに外周部に配置されガイド部が挿入する螺旋状のガイド溝に沿って、外筒の外周面に設けられたガイド部が移動し、ガイド部の移動に伴って外筒が回転運動をする。

請求項６に係る現像ユニットは、請求項４に係る現像ユニットであって、外筒の外周面に設けられたラックと、外筒のさらに外周部に配置されラックと互いに係合するピニオンを有している。

ここでは、ピニオンを回転させることによって、トナー供給装置の先端部を上下に移動させることができる。

請求項７に係る現像ユニットは、請求項１から６のいずれかに係る現像ユニットであって、トナー供給装置の先端部の容器本体内への進入または、容器本体からの離隔の時の速度が秒速２ミリ〜２０ミリである。

ここでは、低トルクのブラシモータでもトナー供給装置を動かすことが可能であり、トナー供給装置の先端部の容器本体内への進入の際に進入部分を押し広げていくための力を確保できる。

請求項８に係る現像ユニットは、請求項１から７のいずれかに係る現像ユニットであって、トナー供給装置の上方向および下方向の少なくとも一方向への移動の限界位置を検出するリミットスイッチを備えている。

ここでは、リミットスイッチによってトナー供給装置の上方向および下方向の少なくとも一方向への移動限界位置を検出することができる。また、限界位置より上または下にトナー供給装置の移動を規制できる。

請求項９に係る現像ユニットは、請求項１から８のいずれかに係る現像ユニットであって、容器本体側のトナー供給装置の先端部とのジョイント部分は、トナー供給装置が容器本体内に進入していないときは密着しているスリットを有する弾性部材である。

この現像ユニットにおいて、トナー供給装置の先端部の容器本体内への進入する際には、弾性部材のスリットは、押し広げられてトナー供給装置の先端部が容器本体内へ進入する。また、トナー供給装置の先端部の容器本体からの離隔の際は、弾性部材のスリットは密着する。

ここでは、スリットは弾性部材であるため、トナー供給装置の構造が簡単になる。また、トナー供給装置の先端部が容器本体内への進入するとき以外は、弾性部材のスリットは密着しているので、内部のトナーが外部に漏れるのを防止する。

トナー供給装置と現像器のジョイント機構の構造が簡単になる。また、トナー交換が容易に可能となり、さらに、トナー交換の際のトナー漏れを抑えることができる。

図１に本発明の一実施形態による現像ユニットが採用された画像形成装置としてのカラープリンタ１を示す。なお、この図１は各構成要素の配置を示すための模式図であり、各部の詳細は省略して示している。

［全体構成］
このカラープリンタ１は、図示しないコンピュータ等に接続されており、コンピュータ等から送られてくる画像情報に基づいてカラー画像を用紙に印刷可能な装置である。また、このカラープリンタ１は、図１において右側がオペレータが操作する側であり、以下では、図１における装置の右側を手前側、左側を奥側とする。

カラープリンタ１は、感光体ドラム２と、回転現像装置３と、露光装置としてのレーザユニット４と、トナー収容部５と、トナー供給装置６と、中間転写ベルト７と、２次転写ローラ８と、定着装置９とを有している。

［感光体ドラム］
感光体ドラム２は、表面に静電潜像が形成されるものであり、装置のほぼ中央に回転自在に設けられ、その回転軸は装置の手前側から見て横方向に延びるように、すなわち図１の紙面に対して垂直に延びるように設けられている。感光体ドラム２の上部には、感光体ドラム２の表面を一様に帯電するための帯電ローラ１０が設けられている。また感光体ドラム２の側方には、感光体ドラム２の表面に残留したトナーや付着物を清掃するためのドラムクリーニング装置１１が設けられている。

［回転現像装置］
回転現像装置３は、感光体ドラム２に形成された静電潜像を各色のトナーによって現像するものであり、感光体ドラム２に隣接して、中心が感光体ドラム２の中心とほぼ同じ高さ位置になるように設けられている。この回転現像装置３は、回転枠１５と、４色のトナーに対応して設けられ回転枠１５に支持された４つの現像器１６とを有している。回転枠１５は、感光体ドラム２の回転軸と平行な軸の回りに回転自在な円筒形状であり、図示しないモータやギアを含む駆動機構によって回転させられるようになっている。また、回転枠１５は、回転軸の中心から放射状に延びる仕切枠によって円周方向に４等分された４つの区画を有しており、各区画にイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４つのトナー色に対応した現像器１６が配置されている。

各現像器１６は、それぞれほぼ同様の構成であり、感光体ドラム２に対向配置可能な現像ローラや、トナー攪拌用の攪拌ローラ等が設けられている。４つの現像器１６のうちの１つを図３に示す。ここで、本発明では、トナー収容部（後述）が現像器１６とは別に離れて設けられており、したがって本実施形態の現像器自体のトナー収容スペースは小さく、トナー収容部を現像器内部に有する装置に比較して、現像器１６自体は小型化されている。さらに、現像器１６は、それぞれ着脱可能であり現像器のメンテナンスが容易である。また、トナー収容部からトナーを現像器１６の内部に供給するために、現像器１６のケース１７の外周側に、図３に示すようなトナー供給部１８が設けられている。

トナー供給部１８は、ケース１７の一部に開口を形成するとともに、この開口に普段密着したスリット１８ａが形成された弾性部材を固定してなるものである。

［レーザユニット］
レーザユニット４は、外部のコンピュータ等から送られてきた画像情報に基づいて、感光体ドラム２を走査露光するものであり、感光体ドラム２の上方で、かつ回転現像装置３の回転軸より装置奥側（第１の側）に配置されている。正確には、レーザユニット４の前端（レーザ光が発射される側の端部）が、回転現像装置３の回転軸のほぼ真上に位置し、後端側に行くにつれて下方に傾斜し、後端は回転現像装置３の上端部よりは下方に位置している。なお、レーザユニット４の内部の構成は、従来の構成と同様であり、レーザ光源、ポリゴンミラー、ポリゴンミラー駆動用モータ等を有している。また、レーザユニット４のレーザ光路の前方には、反射ミラー２０が設けられており、レーザユニット４から発射されたレーザ光は、この反射ミラー２０によって屈曲し、感光体ドラム２の表面に照射されるようになっている。

［トナー収容部］
トナー収容部５は、回転現像装置３の各現像器１６に対して供給するトナーを収容する部分であり、感光体ドラム２の上方で、かつレーザユニット４と対向する側（装置手前側：第２の側）に配置されている。このトナー収容部５は、横方向（図１の紙面垂直方向）に並べて配置されたイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのそれぞれの各色のトナーを収容する４つの収容部を有している。また、このトナー収容部５は、装置の手前側に取り出しが可能となっている。

［トナー供給装置］
トナー供給装置６は、トナー収容部５に収容された各色のトナーを、対応する現像器１６に供給するためのものであり、感光体ドラム２の上方において、レーザユニット４とトナー収容部５との間のスペースに配置されている。このトナー供給装置６は、図２に示すように、上下方向に移動可能な４つのトナー供給パイプ２５と、トナー収容部５の各色のトナーを収容している部分と対応するトナー供給パイプ２５とを連結する４つの搬送パイプ２６と、トナー供給装置の上方向への移動の限界位置を検出するリミットスイッチ７０と、各トナー供給パイプ２５を上下動させるための駆動機構２７とを有している。

トナー供給パイプ２５は、上下方向に長く、上端が装置手前側に、下端が装置奥側に傾斜している。このトナー供給パイプ２５は、先端が先細形状となっており、下方に移動した際には、先端が現像器１６のトナー供給部１８に形成されたスリット１８ａを通って内部に進入可能である。また、トナー供給パイプ２５の内部には、トナー搬送用スクリュー３０が回転可能に設けられている。

リミットスイッチ７０は、ラック３２が上方向および下方向へ移動する際の限界位置を検出するものであって、トナー供給装置６の上側および下側に配置されている。

搬送パイプ２６は、トナー供給パイプ２５の上下動に追従して移動可能なように、可撓性を有するパイプである。そして、内部には、コイルスプリング３１が配置されており、図示しない駆動機構によって回転させられて、これによりトナーが搬送パイプ２６内を通ってトナー供給パイプ２５側に搬送される。

駆動機構２７は、トナー供給パイプ２５の外周部に、軸方向に沿って設けられたラック３２と、このラック３２に噛み合うピニオンギア３３とを有している。ピニオンギア３３は装置のフレームに回転自在に支持されており、図４（ａ）に示すように、モータ３３ａ及びウォーム、ウォームホイル及び減速ギア列によって駆動されるようになっている。そして、この駆動機構２７によって、４つのトナー供給パイプ２５は、上方の待避位置（図１の実線で示す位置）と、下方で先端部が現像器１６の内部に進入した供給位置（図１の二点鎖線で示す位置）とを取り得る。ここで、前述のように、レーザユニット４のレーザ光は、回転現像装置３の装置手前側上方を通過する。すなわち、レーザ光路とトナー供給パイプ２５の移動経路とは交差しており、トナー供給パイプ２５が待避位置に位置しているときにはレーザ光路はトナー供給パイプ２５によって遮られることはないが、トナー供給パイプ２５が供給位置に位置しているときには、このトナー供給パイプ２５によってレーザ光路が遮られている。

また、トナー供給動作の際のトナー供給パイプ２５の先端の移動は、秒速２ミリから２０ミリの速度で行われる。したがって、低トルクのブラシモータでもトナー供給パイプ２５を動かすことが可能であり、トナー供給パイプ２５の先端部の現像器１６への進入の際にスリット１８ａを押し広げていくための力を確保できる。

なお、トナー供給パイプ２５は、このトナー供給パイプ２５が供給位置に位置するときにのみ開くシャッタ機構を有している。具体的には、図５に示すように、トナー供給パイプ２５は内筒部２５１と外筒部２５２とを有する２重構造になっており、これらの各筒部２５１，２５２の先端部には、円周方向の一部に開口２５１ａ、２５２ａが形成されている。ここで、外筒部２５２の開口２５２ａは内筒部２５１の開口２５１ａよりも開口角度が小さくなっている。また、外筒部２５２は、外周面に突起が形成されており、この突起が外筒部のさらに外周に配置され螺旋状ガイド溝２８ａが形成された回転カム２８に係合している。なお、図４（ｂ）では、便宜ため、回転カム２８を分解して示している。そして、トナー供給パイプ２５が上方の待避位置にあるときには、内筒部の開口２５１ａと外筒部の開口２５２ａとは一致せず（図５（ａ）：シャッタ閉）、トナーが外部に漏れ出ない。一方、トナー供給パイプ２５が下方に移動する際に、外筒部２５２が突起と回転カム２８の螺旋状ガイド溝２８ａとによって回転し、トナー供給パイプ２５の先端部が現像器１６の内部に進入して供給位置に位置した際には、内筒部の開口２５１ａと外筒部の開口２５２ａとが一致し（図５（ｂ）：シャッタ開）、内部のトナーが開口から現像器１６の内部に供給されるようになっている。

［中間転写ベルト］
中間転写ベルト７は、感光体ドラム２に形成された各色のトナー画像が順次転写されるものであり、感光体ドラム２及びトナー収容部５の下方に配置されている。この中間転写ベルト７は、対向して配置された駆動ローラ３５と従動ローラ３６との間に掛け渡されている。また、中間転写ベルト７の感光体ドラム２と対向する部分は、１対の１次転写ローラ３７ａ，３７ｂによって感光体ドラム２に当接するように構成されている。

これらの各構成部材の配置について、より詳細に説明する。駆動ローラ３５は、感光体ドラム２と回転現像装置３との接触部のほぼ真下に位置し、その中心は回転現像装置３の最下端よりもさらに下方に位置している。そして、図示しないモータ及びギアを含む駆動部によって駆動されるようになっている。従動ローラ３６は、トナー収容部５の装置手前側の底部に近接して配置されており、その高さ位置はほぼ感光体ドラム２と同じ位置である。この従動ローラ３６はバネ３８によって駆動ローラ３５から離れる側に付勢されており、これにより中間ベルト７に所定の張力が与えられている。また、１次転写ローラ３７ａ，３７ｂは互いに近接して感光体ドラム２の下方に設けられ、これにより、転写ベルト７の所定範囲が感光体ドラム２に当接されている。

なお、駆動ローラ３５の装置奥側で、回転現像装置３の下方には、転写ベルト７を清掃するためのベルトクリーニング装置４０が設けられている。このベルトクリーニング装置４０は、駆動ローラ３５と対向する位置に設けられ転写ベルト７の表面に摺接するファーブラシ４１と、ファーブラシ４１の上方にファーブラシ４１と接触するように配置されたクリーニングローラ４２と、先端がクリーニングローラ４２の表面に接触するように配置されたブレード４３と、ブレード４３の下方に並べて配置された回収スパイラル４４とを有している。

このクリーニング装置４０においては、中間転写ベルト７の付着物はファーブラシ４１によって掻き取られ、ファーブラシ４１に掻き取られた付着物はクリーニングローラ４２に回収される。そして、クリーニングローラ４２側に回収された付着物は、ブレード４３によってクリーニングローラ４２の表面から掻き落とされ、回収スパイラル４４によって図示しない回収部に回収される。

［２次転写ローラ］
２次転写ローラ８は、中間転写ベルト７に転写された画像を、搬送されてきた用紙に転写するためのものであり、駆動ローラ３５の下方に駆動ローラ３５と対向するように配置されている。そして、この２次転写ローラ８には、図示しない電圧印加手段によって、用紙に対して、画像転写のためのバイアス電圧が印加されている。

［定着装置］
定着装置９は、用紙上に転写されたトナーを溶融定着するためのものであり、回転現像装置３の下方で、かつ装置奥側に配置されている。この定着装置９は、ヒータを内蔵する加熱ローラ９ａと加熱ローラ９ａに圧接する加圧ローラ９ｂとを有しており、両ローラ間に用紙を挟持して搬送する。

［排出部］
このプリンタ１では、装置の上部表面、すなわち、レーザユニット４、トナー供給装置６及びトナー収容部５の上方に、画像が形成された用紙を載置するための排出部５０が形成されている。この排出部５０は、レーザユニット４側（装置奥側）が最も低く、トナー収容部５側（装置手前側）に行くにしたがって徐々に高くなる曲面部と、この曲面部に連続しトナー収容部５の上方に位置する平面部とを有している。

［給紙部及び搬送部］
装置の底部には、用紙が載置される載置板を有し用紙を収納する給紙カセット５２が設けられている。そして、この給紙カセット５２の用紙送り出し側端部（図１における右側端部）には、給紙カセット５２から用紙を送り出すための給紙部（用紙送り出し部）５１が設けられている。この給紙部５１は、載置板上の用紙を取り出すための前送りコロ５３と、用紙を１枚ずつ搬送路に送り出すためのローラ対からなる重送防止機構５４とを有している。そして、給紙カセット５２は用紙の送り出し方向、すなわち、装置の手前側に引き出すことが可能である。

給紙部５１と排出部５０との間には、用紙を搬送する搬送部が設けられている。搬送部は、給紙部５１から２次転写ローラ８に至る第１搬送路５５と、２次転写ローラ８から定着装置９に至る第２搬送路５６と、定着装置９から排出部５０に至る第３搬送路５７とを有している。また、定着装置９の出口には、分岐爪５８が設けられており、この分岐爪５８と第１搬送路５５の途中との間には用紙を第１搬送路５５に戻すための戻し搬送路５９が設けられている。

第１搬送路５５は、給紙カセット５２から送り出された用紙を上方に搬送しつつ搬送方向を逆にするための湾曲路５５ａと、この湾曲路５５ａから２次転写ローラ８に至る直線路５５ｂとを有している。これらの搬送路は、用紙を案内しながら搬送するガイド板及びローラ対で形成されており、所定位置には用紙を検出するためのセンサが設けられている。また、直線路５５ｂには用紙の搬送タイミングを制御するためのレジストローラ対６０が配置されている。

第２搬送路５６は、ほぼ直線的に形成されており、用紙を案内しながら搬送するガイド板及びローラ対で構成されている。また、搬送路の所定位置には用紙を検出するためのセンサが設けられている。

第３搬送路５７は、分岐爪５８の搬送方向下流側に形成された縦搬送路を有している。すなわち、用紙は、分岐爪５８を通過した後は、ほぼ垂直上方に向かって搬送され、排出部５０に排出される。この第３搬送路５７も、前記同様に、用紙を案内しながら搬送するガイド板及びローラ対で構成されている。

戻し搬送路５９は、分岐爪５８の設けられた部分において第３搬送路５７から下方に分岐し、定着装置９、第２搬送路５６、２次転写ローラ８及びレジストローラ対６０の下方を通り、さらに上方に向かう搬送路であり、第１搬送路５５のレジストローラ対６０の搬送方向上流側に合流している。すなわち、この戻し搬送路５９は、第１搬送路５５の直線路５５ｂ及び第２搬送路５６と給紙カセット５２との上下方向の間に設けられ、定着装置９を通過した用紙を、２次転写ローラ８の上流側に配置されたレジストローラ対６０のさらに上流側に戻すための搬送路である。この戻し搬送路５９も、前記同様に、用紙を案内しながら搬送するガイド板及びローラ対で構成され、所定位置には用紙検出用のセンサが設けられている。

また、トナー収容部５の下方でかつ給紙カセット５２の上方には、装置の手前側の側壁を構成するように手差しトレイ６５が配置されている。この手差しトレイ６５は、下端が第１搬送路５５の湾曲路５５ａの近傍で回動自在（開閉自在）に支持されており、この回動支点６５ａを中心に、上端を装置手前側に倒すことが可能である。このようにして手差しトレイ６５を開いた状態では、手差しトレイ６５上に用紙を載置し、この用紙を第１搬送路５５の湾曲路５５ａに給紙することが可能である。

以上のような用紙を搬送する搬送部は、給紙カセット５２、第１搬送路５５、第２搬送路５６、戻し搬送路５９及び手差しトレイ６５が一体でユニット化されている。そして、この用紙搬送ユニットは、用紙送り出し方向及び用紙搬送方向に沿って装置手前側に引き出すことが可能である
［画像形成動作］
次に画像形成動作について簡単に説明する。まず、カラープリンタに電源が投入されると、各種パラメータが初期化され、定着部の温度設定を行うなどの初期設定が実行される。そして、このプリンタに接続されたコンピュータ等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、以下のようにして画像形成動作が実行される。なお、この画像形成動作中においては、トナー供給パイプ２５は上方の待避位置に移動させられている。

まず、帯電ローラ１０によって感光体ドラム２が帯電される。その後、この感光体ドラム２に対して、レーザユニット４により画像データに対応した走査露光が行われ、感光体ドラム２には静電潜像が形成される。次に、回転現像装置３が回転されて、対応する色の現像器１６が感光体ドラム２に対向させられる。この状態で、感光体ドラム２の静電潜像が対応する色のトナーによって現像される。現像された画像は、中間転写ベルト７に転写される。以上の動作を各色毎に順次繰り返すことによって、中間転写ベルト７上にはフルカラー画像が形成される。なお、感光体ドラム２に残留した残留トナー等は、ドラムクリーニング装置１１により清掃されて、図示しない廃トナーコンテナに廃棄される。

一方で、給紙部５１において、給紙カセット５２から１枚の用紙が前送りコロ５４及び重送防止機構５５により取り出され、第１搬送路５５を介してレジストローラ対６０に搬送される。その後、用紙は、レジストローラ対６０から中間転写ベルト７上の画像形成にタイミングを合わせて搬送され、２次転写ローラ８に案内される。２次転写ローラ８は中間転写ベルト７に当接し、２次転写ローラ８に印加された転写バイアスにより、中間転写ベルト７上に形成されたフルカラーの画像が用紙に転写される。この用紙は第２搬送路５６を介して定着装置９に案内され、この定着装置９による加熱・加圧によって画像が用紙に定着される。そして、片面印刷の場合は、分岐爪５８を介して第３搬送路５７に案内され、排出部５０に排出される。

また、両面印刷の場合は、定着装置９を通過した用紙は、分岐爪５８によって、一旦第３搬送路５７側に搬送された後、用紙後端が分岐爪５８をすぎると、逆方向に搬送されて戻し搬送路５９側に案内され、戻し搬送路５９を介して再び第１搬送路５５に戻される。第１搬送路５５に戻された用紙はレジストローラ対６０で一旦停止させられる。そして、裏面側の画像が前述の動作と同様の動作で中間転写ベルト７に形成された後、レジストローラ対６０で待機していた用紙はタイミングを合わせて２次転写ローラ８側に送られる。その後は前記同様の動作が実行され、分岐爪５８を介して第３搬送路５７側に案内されて排出部５０に排出される。

［トナー供給動作］
現像器１６に対してトナーを供給する場合は、トナー供給パイプ２５を下方に移動させて、トナーを供給すべき現像器１６を図１に示すような供給位置に位置させる。回転現像装置３はこの状態で回転がロックされている。次にトナー供給パイプ２５を下方に移動させて供給位置に位置させる。すなわち、モータ３３ａを駆動すると、ギア列を介してピニオンギア３３が回転し、これによってラック３２が固定されたトナー供給パイプ２５が下方に移動する。一方、搬送パイプ２６内のコイルスプリング３１が回転することによって、トナー収容部５からのトナーがトナー供給パイプ２５側に供給されている。そして、トナー供給パイプ２５の先端はトナー供給口としてのスリット１８ａを通過して現像器１６の内部に進入する。そして、トナー供給パイプ２５の先端はトナー供給口としてのスリット１８ａを通過して現像器１６の内部に進入する。このトナー供給パイプ２５の下方への移動に際して、トナー供給パイプ２５を構成する外筒部２５２が内筒部２５１に対して回転し、トナー供給パイプ２５の先端が現像器１６の内部に進入した時点では、外筒部２５２の開口２５２ａと内筒部２５１の開口２５１ａとが一致する。すなわち、シャッタ機構が開く。

なお、トナー供給パイプ２５が供給位置に位置しているときには、レーザユニット４から感光体ドラム２に至る光路を、トナー供給パイプ２５が遮ることになる。しかし、トナー供給パイプ２５によるトナーの供給動作と画像形成動作とが同時に実行されることはないので、問題はない。

トナー供給が終了すると、搬送パイプ２６内のコイルスプリング３１は回転を停止する。一方、トナー供給パイプ２５の内部に配置されているトナー搬送用スクリュー３０はトナー供給パイプ２５内のトナーがなくなるまで回転し続ける。その後、モータ３３ａを前記とは逆に回転させると、ピニオンギア３３が逆回転し、これによってラック３２が固定されたトナー供給パイプ２５が上方に移動する。このとき、外筒部２５２が前記とは逆に回転し、内筒部２５１の開口２５１ａと外筒部２５２の開口２５２ａとの位置がずれ、開口は閉ざされる。すなわちシャッタは閉となる。また、現像器１６側に設けられたトナー供給部１８においても、トナー供給パイプ２５がスリット１８ａから抜け出ると、スリット１８ａは弾性力によって閉じられる。したがって、トナー供給パイプ２５からも、また現像器１６からもトナーが機内に飛散するのを防止できる。

なお、トナー供給動作の際のトナー供給パイプ２５の先端の移動は、秒速２ミリから２０ミリの速度で行われる。そのため、低トルクのブラシモータでもトナー供給パイプ２５を動かすことができ、トナー供給パイプ２５の先端部の現像器１６への進入するための力を確保できる。

［本実施形態の効果］
（ａ）トナー供給装置１６によって、外部からトナーを補給するため現像ユニットの小型化が図れる。

（ｂ）ロータリーとトナー供給部のジョイント部分の構造が簡単になり、回転現像装置３のスリット１８ａによってトナー供給の際にトナー漏れを防ぎ、汚れる可能性が低くなる。

（ｃ）各現像器が１コずつ着脱可能であるため、現像器のメンテナンスが容易である。
［他の実施形態］
前記実施形態では、リミット装置７０をトナー供給装置６の上側および下側に配置したが、上方向または下方向のいずれか一方であってもよく、この場合は、位置制御を行えるモータ、例えば、ステッピングモータを使用し、リミット装置７０を配置した方の限界位置からステップ数によって移動距離を計測し他方の限界位置を判断するようにする。

本発明の一実施形態によるカラープリンタの概略構成図。 トナー供給装置の詳細断面構成図。 現像器の外観斜視図。 トナー供給パイプの斜視図。 トナー供給パイプ先端の構成図。

符号の説明

１ カラープリンタ
２ 感光体ドラム
３ 回転現像装置
４ レーザユニット
５ トナー収容部
６ トナー供給装置
７ 中間転写ベルト
８ ２次転写ローラ
９ 定着装置
１６ 現像器
２５ トナー供給パイプ
２６ トナー搬送パイプ
３０ トナー搬送用スクリュー
３１ スプリングコイル
７０ リミットスイッチ

Claims (9)

1. 内部に現像ローラを有する容器本体と、
   先端部に内側開口を有する内筒と、前記内筒の外周部に前記内筒と相対回転自在に設けられ先端部側面に外側開口を有する外筒とを有し、前記容器本体にトナーを供給するトナー供給装置と、
   前記トナー供給装置の先端部を、前記容器本体内に進入させるとともに、前記容器本体から離隔させる駆動装置と、
   前記トナー供給装置の先端部が前記容器本体内に進入した際に前記内筒の内側開口と前記外筒の外側開口の少なくとも一部を一致させ、前記先端部が前記容器本体の外部に位置したときに前記内側開口と外側開口とをずれた位置に位置させるためのシャッタ機構と、を備えた現像ユニット。
2. 前記トナー供給装置は、前記内筒部の内部に回転自在に配置されたトナー搬送用スクリューを有している、請求項１に記載の現像ユニット。
3. 前記外筒の外側開口は前記内筒部の内側開口よりも大きい、請求項１または２に記載の現像ユニット。
4. 前記シャッタ機構は、前記駆動装置によって駆動される前記トナー供給装置の駆動に伴って前記外筒を回転させる、請求項１から３のいずれかに記載の現像ユニット。
5. 前記シャッタ機構は、前記外筒の外周面に設けられたガイド部と、前記外筒のさらに外周部に配置され前記ガイド部が挿入する螺旋状のガイド溝とを有する、請求項４に記載の現像ユニット。
6. 前記シャッタ機構は、前記外筒の外周面に設けられたラックと、前記外筒のさらに外周部に配置され前記ラックと互いに係合するピニオンを有する、請求項４に記載の現像ユニット。
7. 前記トナー供給装置の先端部の前記容器本体内への進入または、前記容器本体からの離隔の時の速度が秒速２ミリ〜２０ミリである、請求項１から６のいずれかに記載の現像ユニット。
8. 前記トナー供給装置の上方向および下方向の少なくとも一方への移動の限界位置を検出するリミットスイッチをさらに備えた、請求項１から７のいずれかに記載の現像ユニット。
9. 前記容器本体は、前記トナー供給装置の先端部が進入する部分に、前期トナー供給装置が前記容器本体内に進入していないときは密着しているスリットを有する弾性部材を有している、請求項１から８のいずれかに記載の現像ユニット。

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