JP2007298716A - 画像形成装置のトナー搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーを横搬送及び縦搬送する装置において、横搬送と縦搬送との間のトナーの受け渡しを良好に行うことができるようにして、トナーの詰まりを防止する。
【解決手段】この装置は横搬送装置３１と縦搬送装置３２とを備えている。横搬送装置３１は、横方向に延びる横チューブ３５と、横チューブ３５の内部に回転自在に設けられトナーを搬送する横スクリュー３６と、を有している。縦搬送装置３２は、横チューブ３５の一端が連結され縦方向に延びるトナー補給パイプ３８と、トナー補給パイプ３８の内部に回転自在に設けられトナーを下方に搬送する縦スクリュー３９と、を有し、横搬送装置３１から搬送されてきたトナーを下方に搬送する。そして、横スクリュー３６は、トナー搬送方向下流側端部がトナー補給パイプ３８の内部にまで延びている。
【選択図】図３

Description

本発明は、トナー搬送装置、特に、トナーを横搬送した後に下方に搬送する画像形成装置のトナー搬送装置に関する。

プリンタ等の画像形成装置は、感光体ドラムや現像器を含む画像形成部と、この画像形成部に用紙を給紙する給紙部と、画像形成された用紙を搬送する用紙搬送部と、用紙上のトナー画像を定着する定着部と、トナー画像の定着された用紙が排出される用紙排出部と、を備えている。

このような画像形成装置では、画像情報に基づき感光体ドラムの表面に静電潜像が形成され、この静電潜像が現像器によって現像された後、現像されたトナー像が用紙上に転写される。ここで、カラープリンタ等のフルカラー画像形成装置の場合は、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの現像剤のそれぞれを収容する４つの現像器が設けられ、これらの現像器によって、それぞれシアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの４つの色の現像が行われる。

このようなフルカラー画像形成装置では、近年の個人的利用の増加に伴い、装置の小型化と低コスト化が求められ、ロータリ式現像装置を採用した小型の画像形成装置が開発されている。このロータリ式現像装置では、回転枠体内に複数色のトナーに対応する現像器が支持されている。

ここで、ロータリ式現像装置においては、回転枠体の小型化を実現するために、また回転枠体を駆動する際の負荷を低減するために、トナーを収容するトナーコンテナを回転枠体とは別に設けて、この外部のトナーコンテナから回転枠体の現像器へトナーを補給する方式が採用されている（例えば、特許文献１）。
特開平１０−１９８１４９号公報

前述のような外部のトナーコンテナから現像器にトナーを補給する方式の画像形成装置では、トナーコンテナから現像器にトナーを搬送するためのトナー搬送装置が必要となる。そして、現像器に対しては、トナー補給用のパイプを上方から挿入してトナー補給を行う方がトナーの補給効率が良いために、トナー補給パイプは縦方向にトナーを搬送する構成となっている。一方、トナーコンテナをトナー補給パイプの上方に位置させることは、装置のスペースの点から困難な場合が多い。したがって、トナーコンテナとトナー補給パイプとの間に、トナーを横方向に搬送する搬送装置が必要となる。

以上のように、トナーコンテナと現像器との間には、トナーを、横方向に搬送する搬送装置と、縦方向に搬送する搬送装置とが必要となる（本件出願人の出願に係る特願２００４−３１５７７３等を参照）。この場合のトナー搬送装置の概略構成を図１に示している。図１において、ロータリ式現像装置１０１に対して、外部のトナーコンテナ１０２からトナーを補給するために、横搬送装置１０３及びトナー補給パイプとしての縦搬送装置１０４が設けられる。各搬送装置１０３，１０４には、トナーを搬送するためのスクリューが設けられている。

以上のようなトナー搬送のための構成において、トナー補給パイプ１０４は、現像器内部に進入する補給位置と現像器外部の待機位置とを取り得るように、昇降自在に構成する必要がある。したがって、横搬送装置１０３は、トナー補給パイプ１０４の昇降に伴って移動可能となるように、トナー搬送方向の下流側（トナー補給パイプ１０４との連結側）を自由にしておく必要がある。このため、横搬送装置１０３の支持構造は、トナー搬送方向の上流側部分のみが固定支持された支持構造とならざるを得ない。

以上のような状況では、各部材の組み付け精度を高くすることができず、したがって、累積公差を考慮して、横搬送装置１０３のスクリューと縦搬送装置１０４のスクリューとの干渉を避けるために、横搬送装置１０３のスクリューの先端部を縦搬送装置１０４のスクリューから十分に離して設置する必要がある。すると、両スクリューの間（図１の破線で囲んだ領域Ａ）で、トナーの受け渡しが良好になされず、トナーが詰まってしまう場合がある。

本発明の課題は、トナーを横搬送及び縦搬送する装置において、横搬送と縦搬送との間のトナーの受け渡しを良好に行うことができるようにして、トナーの詰まりを防止することにある。

請求項１に係る画像形成装置のトナー搬送装置は、画像形成装置に設けられ、トナーを搬送するための装置であって、横搬送装置と、縦搬送装置と、を備えている。横搬送装置は、横方向に延びる横チューブと、横チューブの内部に回転自在に設けられトナーを搬送する横搬送部材と、を有している。縦搬送装置は、横チューブの一端が連結され縦方向に延びる縦チューブと、縦チューブの内部に回転自在に設けられトナーを下方に搬送する縦搬送部材と、を有し、横搬送装置から搬送されてきたトナーを下方に搬送する。そして、横搬送部材は、トナー搬送方向下流側端部が縦チューブの内部にまで延びている。

この装置では、横搬送装置において、横チューブ内のトナーが横搬送部材によって横方向に搬送される。そして、この横方向に搬送されてきたトナーは、縦搬送装置の縦チューブ内に搬送される。縦搬送装置では、縦チューブ内のトナーが縦搬送部材によって下方に搬送される。

このとき、横搬送装置の横搬送部材が縦搬送装置の縦チューブにまで延びているので、横搬送装置からのトナーは確実に縦チューブ内に引き渡される。したがって、横搬送装置と縦搬送装置との連絡部分におけるトナーの詰まりが抑えられる。

請求項２に係る画像形成装置のトナー搬送装置は、請求項１の装置において、縦搬送部材は、軸と、軸の周囲に螺旋状に設けられた羽根部材と、を有し、横搬送部材のトナー搬送方向下流側端部は、縦チューブの内壁と縦搬送部材の軸との間にまで延びている。そして、横搬送部材のトナー搬送方向下流側端部が位置する部分には、縦搬送部材の羽根部材は設けられていない。

ここでは、縦搬送部材の一部には羽根部材が設けられておらず、この部分に横搬送部材の先端部を配置することにより、横搬送部材を縦搬送装置の縦搬送部材と干渉させることなくより内部にまで進入させることができ、横搬送装置から縦搬送装置へのトナーの引き渡しをより良好に行うことができる。

請求項３に係る画像形成装置のトナー搬送装置は、請求項２の装置において、横チューブは、トナー搬送方向上流側端部のみが固定支持された支持構造である。

横チューブを片側のみが固定支持された構造とすることにより、先端側を自由に移動させることが可能となる。このため、縦搬送装置を昇降自在とすることができる。

また、横チューブが片側のみが固定支持された支持構造の場合は、組み付け誤差が比較的大きくなるので累積公差が大きくなり、横搬送部材の先端が縦搬送部材と干渉しやすくなる。しかし、前述のように、縦搬送部材の一部には羽根部材を設けないように構成し、この羽根部材が設けられていない部分に横搬送部材の先端が位置するように構成しているので、横搬送部材を縦搬送装置の内部にまで進入させても、干渉を避けることができる。

請求項４に係る画像形成装置のトナー搬送装置は、請求項３の装置において、縦搬送装置は昇降自在であり、横搬送装置のトナー搬送方向下流側は、縦搬送装置の昇降に伴って移動自在である。

以上のように本発明では、トナーを横搬送及び縦搬送する装置において、横搬送と縦搬送との間のトナーの受け渡しを良好に行うことができ、トナーの詰まりを防止することができる。

図２に本発明の一実施形態によるトナー搬送装置が採用されたカラープリンタ１を示す。なお、この図２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。

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、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を走査露光するレーザユニット４と、トナー収容部５と、トナー供給部６と、感光体ドラム２のトナー画像を用紙に転写するための中間転写ベルト７及び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の周囲には、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や、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が設けられている。

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。また、トナー供給部６からのトナーを現像器１６の内部に供給するために、現像器１６のケースの外周側に、トナー供給口が設けられている。このトナー供給口は、ケースの一部に開口を形成するとともに、この開口にスリットが形成された弾性部材を固定してなるものである。

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、かつ装置の端部に配置されている。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つのトナーコンテナを有している。４つのトナーコンテナは、それぞれ装置外部に取り出しが可能となっている。

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、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９ａ，９ｂ間に用紙を挟持して搬送する。

また、このカラープリンタ１は、装置の下方に用紙を収納する給紙カセット２０が設けられるとともに、装置の上部表面に、画像が形成された用紙を載置するための排出部２１が形成されている。そして、給紙カセット２０と排出部２１との間には、用紙を搬送する用紙搬送路２２が設けられている。

［トナー供給部］
次に、トナー供給部６について詳細に説明する。トナー供給部６は、図２及びトナー供給部６を拡大して示す図３から明らかなように、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、４つのトナーコンテナのそれぞれと対応する現像器１６との間に設けられた４つのトナー搬送装置３０を有している。４つのトナー搬送装置３０はそれぞれ同様の構成である。

トナー搬送装置３０は、トナーコンテナ５ａ（図３参照）からのトナーを横方向に搬送する横搬送装置３１と、横搬送装置３１から搬送されてきたトナーを縦方向下方に搬送する縦搬送装置３２と、を有している。

横搬送装置３１は、横方向に延びる横チューブ３５と、横チューブ３５の内部に回転自在に設けられた横搬送部材としての横スクリュー３６とを有している。横チューブ３５は、可撓性を有する材質で形成されており、トナー搬送方向の上流側（図３の右側）のみが固定支持されるとともに逆側は移動自在となっている。また、横チューブ３５の上流側端部は、トナーコンテナ５ａに接続され、この横チューブ３５の内部にトナーコンテナ５ａからのトナーが供給されるようになっている。横スクリュー３６は、横チューブ３５の中心に沿って延びる軸３６ａと、この軸３６ａの外周に形成された螺旋状の羽根部３６ｂと、を有している。軸３６ａと羽根部３６ｂとはエラストマーにより形成された一体成形品である。そして、軸３６ａの端部が図示しないモータに接続されて回転され、横チューブ３５内部のトナーが、この横スクリュー３６の回転によって図３の右側から左側に搬送されるようになっている。

また、縦搬送装置３２は、上下方向に移動自在なトナー補給パイプ（縦チューブ）３８と、トナー補給パイプ３８の内部に回転自在に設けられた縦搬送部材としての縦スクリュー３９と、トナー補給パイプ３８を駆動するための駆動機構４０と、を有している。

トナー補給パイプ３８は、上下方向に長く、その中心軸が水平線に対して所定の角度で傾斜して配置されている。また、このトナー補給パイプ３８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のトナー供給口に形成されたスリットを通って内部に進入可能である。縦スクリュー３９は、トナー補給パイプ３８の中心に沿って延びる軸３９ａと、この軸３９ａの外周に形成された螺旋状の羽根部３９ｂと、を有している。軸３９ａと羽根部３９ｂとは樹脂により形成された一体成形品である。そして、軸３９ａの端部が図示しないモータにギア等を介して接続されて回転され、トナー補給パイプ３８内部のトナーは、重力によって落下するとともに、この縦スクリュー３９の回転によって下方に搬送されるようになっている。

ここで、横チューブ３５の先端（トナー搬送方向下流側端部）は、トナー補給パイプ３８の上部に連結されており、両者の内部空間はこの連結部で連通している。また、縦スクリュー３９の羽根部３９ｂは、横チューブ３５が連結された部分において、その一部３９ｃが切りかかれている。そして、この縦スクリュー３９の羽根部３９ｂの切欠き部３９ｃに、横スクリュー３６の先端が進入している。より具体的には、横スクリュー３６のトナー搬送方向下流側の先端は、羽根部３９ｂの切欠き部３９ｃを通って、トナー補給パイプ３８の内壁と縦スクリュー３９の軸３９ａとの間で、縦スクリュー３９の羽根部３９ｂの外径よりもさらに内部に（軸３９ａに近い側に）位置している。

駆動機構４０は、図３及び駆動機構４０を取り出して示す図４（ａ）（ｂ）から明らかなように、トナー補給パイプ３８の外周部に軸方向に沿って設けられたラック４１と、このラック４１に噛み合うピニオンギア４２と、を有している。ピニオンギア４２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４３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４０によって、４つのトナー補給パイプ３８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。

なお、トナー補給パイプ３８は、このトナー補給パイプ３８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。このシャッタ機構について、図４及び図５を用いて具体的に説明する。なお、図５は、同図（ａ）及び（ｂ）がトナー補給パイプ３８の断面図であり、同図（ｃ）がトナー補給パイプ３８の先端部の正面図である。これらの図に示すように、トナー補給パイプ３８は互いに相対回転が可能な内筒部３８１及び外筒部３８２を有する２重構造になっており、これらの各筒部３８１，３８２の先端部には、円周方向の一部に開口３８１ａ，３８２ａが形成されている。また、外筒部３８２は、図４（ａ）に示すように外周面に突起３８２ｂが形成されており、この突起３８２ｂが、図４（ｂ）に示すような、外筒部３８２のさらに外周に配置され螺旋状ガイド部４５ａが形成された回転カム４５に係合している。なお、図４（ｂ）では、理解の便宜のために、回転カム４５のみを分解して示している。そして、トナー補給パイプ３８が上方の待避位置にあるときには、内筒部３８１の開口３８１ａと外筒部３８２の開口３８２ａ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、トナー補給パイプ３８が下方に移動する際に、外筒部３８２が突起３８２ｂと回転カム４５の螺旋状ガイド部４５ａとの係合によって回転し、トナー補給パイプ３８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３８１の開口３８１ａと外筒部３８２の開口３８２ａとが一致し（図５（ｂ）及び（ｃ）：シャッタ開）、トナー補給パイプ３８内部のトナーが開口３８１ａ，３８２ａから現像器１６の内部に供給されるようになっている。

［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１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、トナー補給パイプ３８は上方の待避位置に移動させられている。

まず、感光体ドラム２の表面が帯電され、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て、感光体ドラム２の表面に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。以上の動作が各色毎に順次繰り返されることによって、中間転写ベルト７上にはフルカラー画像が形成される。

一方で、給紙カセット２０から１枚の用紙が取り出され、この用紙は、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て、２次転写ローラ８に案内される。この２次転写ローラ８の部分で、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。画像が転写された用紙は、定着装置９に案内されて画像が用紙に定着された後、排出部２１に排出される。

［トナー補給動作］
現像器１６内のトナーが消費されて所定量以下になると、現像器１６に対してトナーコンテナからトナーが補給される。トナーを現像器１６に補給する場合は、回転現像装置３を回転させて、トナーを補給すべき現像器１６を図１に示すような補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。次にトナー補給パイプ３８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４３を駆動すると、ギア列を介してピニオンギア４２が回転し、これによってラック４１が固定されたトナー補給パイプ３８が下方に移動する。これにより、トナー補給パイプ３８の先端はトナー供給口のスリットを通過して現像器１６の内部に進入する。このトナー補給パイプ３８の下方への移動に際して、トナー補給パイプ３８を構成する外筒部３８２が内筒部３８１に対して回転し、トナー補給パイプ３８の先端が現像器１６の内部に進入した時点では、外筒部３８２の開口３８２ａと内筒部３８１の開口３８１ａとが一致する。すなわち、シャッタ機構が開く。

一方、横チューブ３５内の横スクリュー３６が回転することによって、トナーコンテナからのトナーがトナー補給パイプ３８側に供給される。ここで、横搬送装置３１の横スクリュー３６の先端は、トナー補給パイプ３８内部の縦スクリュー３９の軸３９ａ付近まで進入している。すなわち、横スクリュー３６の先端は、縦スクリュー３９の羽根部３９ｂの切欠き部３９ｃにおいて、トナー補給パイプ３８の内壁と縦スクリュー３９の軸３９ａとの間まで延びている。このために、トナーは、横スクリュー３６によって、トナー補給パイプ３８内部の縦スクリュー３９に確実に搬送される。縦搬送装置３２側では、トナー補給パイプ３８内に搬送されたトナーは、その重量により下方に落下するとともに、縦スクリュー３９の回転によって下方に搬送される。そして、トナー補給パイプ３８の開口３８１ａ，３８２ａを介して現像器１６の内部に補給される。

以上のような本実施形態では、横スクリュー３６の先端がトナー補給パイプ３８の中心近くまで内部に進入しているので、横搬送装置３１と縦搬送装置３２との連結部において、トナーがスムーズに搬送される。したがって、この連結部においてトナーが滞留するのを防止でき、従来装置において生じていたトナーの詰まりを防止することができる。

［他の実施形態］
（ａ）前記実施形態では、本発明をロータリ式現像装置のトナー供給部に用いたが、本発明の適用は前記実施形態に限定されるものではない。例えば、クリーニング後のトナーを再使用する場合のトナー搬送装置に適用することができる。

（ｂ）前記実施形態では、横及び縦の搬送部材として、軸及び螺旋状の羽根部からなるスクリューを用いたが、各搬送部材の構成はこれらに限定されない。例えば、駆動側の一部にのみ軸を有し、その軸に一端部が連結されたコイルスプリングからなる搬送部材としてもよい。

（ｃ）縦スクリューの構成は、前記実施形態に限定されない。すなわち、前記実施形態では、縦スクリューにおいて、その羽根部の一部を切欠き、この切欠き部に横スクリューの先端を進入させたが、横スクリューの先端が進入する上部については羽根部を設けず、横スクリューの先端が進入している部分の下方から羽根部が形成されているような構成にしても良い。

従来のトナー搬送装置における問題点を説明するための図。 本発明の一実施形態によるトナー搬送装置が適用されたカラープリンタの概略構成図。 トナー供給部の詳細断面構成図。 トナー補給パイプの駆動機構を示す斜視図。 トナー補給パイプ先端の構成図。

符号の説明

６ トナー供給部
３０ トナー搬送装置
３１ 横搬送装置
３２ 縦搬送装置
３５ 横チューブ
３６ 横スクリュー
３６ａ 軸
３６ｂ 羽根部
３８ トナー補給パイプ
３９ 縦スクリュー
３９ａ 軸
３９ｂ 羽根部
３９ｃ 切欠き部

Claims (4)

1. 画像形成装置に設けられ、トナーを搬送するためのトナー搬送装置であって、
   横方向に延びる横チューブと、前記横チューブの内部に回転自在に設けられトナーを搬送する横搬送部材と、を有する横搬送装置と、
   前記横チューブの一端が連結され縦方向に延びる縦チューブと、前記縦チューブの内部に回転自在に設けられトナーを下方に搬送する縦搬送部材と、を有し、前記横搬送装置から搬送されてきたトナーを下方に搬送する縦搬送装置と、を備え、
   前記横搬送部材は、トナー搬送方向下流側端部が前記縦チューブの内部にまで延びている、
   画像形成装置のトナー搬送装置。
2. 前記縦搬送部材は、軸と、前記軸の周囲に螺旋状に設けられた羽根部材と、を有し、
   前記横搬送部材のトナー搬送方向下流側端部は、前記縦チューブの内壁と前記縦搬送部材の軸との間にまで延びており、
   前記横搬送部材のトナー搬送方向下流側端部が位置する部分には、前記縦搬送部材の羽根部材は設けられていない、
   請求項１に記載の画像形成装置のトナー搬送装置。
3. 前記横チューブは、トナー搬送方向上流側端部のみが固定支持された支持構造である、請求項２に記載の画像形成装置のトナー搬送装置。
4. 前記縦搬送装置は昇降自在であり、
   前記横搬送装置のトナー搬送方向下流側は、前記縦搬送装置の昇降に伴って移動自在である、
   請求項３に記載の画像形成装置のトナー搬送装置。

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