JP2008299358A - 粉体搬送装置、画像形成装置、トナー収容部及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】他の装置のレイアウトに悪影響を及ぼすことなく、且つ粉体の補給の安定化を図ることができる粉体搬送装置及びこれを備える画像形成装置を提供する。
【解決手段】粉体搬送管４３Ｙ内に収容され、その運動によって搬送方向下流側へ移動する移動力を粉体に付与し、粉体を搬送する粉体搬送用部材７０Ｙを設け、粉体搬送管４３Ｙ内の少なくとも一部に、粉体搬送管４３Ｙ内における粉体搬送用部材７０Ｙの他の部分より、管内粉体通過規制能力が高い部分Ａを設けた。
【選択図】 図８

Description

本発明は、トナー等の粉体を粉体収容部から粉体搬送管に通して、その粉体収容部よりも下方にある搬送先に向けて搬送する粉体搬送装置及びこれを備える画像形成装置に関するものである。

従来、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置において、トナー搬送装置を用いるものが知られている。このトナー搬送装置は、トナー収容器からトナーを排出するトナー排出手段や、感光体等の潜像担持体に担持された潜像をトナー像に現像する現像器内と上記トナー収容器とを接続する搬送管などを備えている。上記トナー排出手段を必要に応じて作動させ、トナー収容器に収容されているトナーを上記搬送管内に排出し、この搬送管を介して上記現像器内に直接トナーを搬送する。かかるトナー搬送装置を用いる画像形成装置において、トナー収容器を現像器よりも低い位置に配設したとする。そうすると、トナー収容器から搬送管内に通した粉体たるトナーを、現像器に向けて重力に逆らって持ち上げるように搬送する必要が生ずるため、搬送効率が悪くなったり、搬送管内にトナーを詰まらせ易くなったりする。そこで、トナー収容器については、現像器よりも高い位置に配設して、トナーを重力方向に搬送させるようにするのが一般的である。このような重力方向の搬送を行うトナー搬送装置としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。このトナー搬送装置は、トナー排出手段によってトナー収容器たるトナーボックスから搬送管内に排出したトナーを、自重で落下させて現像器内に送り込んでいる。

ところが、このトナー搬送装置では、トナーボックスから搬送管内に排出されたトナーが管内壁に堆積した後、ある程度まとまった量になった時点で現像器内に一気に流れ込むおそれがあった。このようにトナーを一気に流れ込ませると、例えばトナーと磁性キャリアとを含有する二成分現像剤を用いる二成分現像方式では、二成分現像剤のトナー濃度を正確に制御することが困難になる。また、例えば磁性キャリアを用いずにトナーだけを用いる一成分現像方式では、現像器内で十分に摩擦帯電していないトナーの割合を一気に増やして、潜像担持体の非画像部にトナーを付着させるいわゆる地汚れを引き起こし易くなる。トナーボックスと現像器とを近接配設して搬送管の長さをできるだけ短くしてトナーを堆積させないようにすれば、搬送管内から現像器へのトナーの急激な流れ込みを抑えることはできる。しかし、近接配設という制約によって画像形成装置内のレイアウト自由度を悪化させてしまう。

そこで、パイプ内にトナーに対して搬送力を与える手段、例えばコイルを設けることが考えられる。トナーに搬送力を与えることによって、トナーが搬送管内で堆積することを防止でき、堆積したトナーが現像器に一気に流れ込むことを防止することができる。

特開平８−３００９７号公報

しかしながら、この構成を採用した場合では、搬送管内の空間の断面積に対してコイルの断面積が小さいので、断面においてコイル断面に占められていない部分は、トナーが通過可能である隙間となっている。このため、トナー収容器から一度に多くのトナーが排出された場合、その隙間よりトナーが流れてしまい、コイルの回転に関係なく現像器にトナーが流れ込んでしまい、現像器へのトナーの補給制御が不安定になってしまう恐れがある。

これまで、粉体としてトナーを搬送するトナー搬送装置にて生ずる問題について説明してきた。しかしながら、トナーとは異なる粉体を搬送する他の粉体搬送装置でも、搬送管内から搬送先への粉体の補給制御が不安定になると、何らかの問題を生ずるおそれがある。

本発明は以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、他の装置のレイアウトに悪影響を及ぼすことなく、且つ粉体の補給の安定化を図ることができる粉体搬送装置及びこれを備える画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は粉体を収容する粉体収容部と、粉体を該粉体収容部からこれよりも下方にある搬送先に導くための粉体搬送管とを備え、該粉体収容部内の粉体を該粉体搬送管に通して該搬送先も出搬送する粉体搬送装置において、該粉体搬送管内に収容され、その運動によって搬送方向下流側へ移動する移動力を粉体に付与し、粉体を搬送する粉体搬送用部材を設け、該粉体搬送管内の少なくとも一部に、該粉体搬送管内における該粉体搬送用部材の他の部分より、管内粉体通過規制能力が高い部分を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の粉体搬送装置において、上記粉体搬送管内に上記粉体搬送用部材としての搬送用コイルを設け、上記粉体搬送管と上記粉体収容部との係合部内で、上記搬送用コイルに内接する回転軸を設けることにより、上記管内粉体通過量規制能力が高い部分を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２の粉体搬送装置において、上記粉体収容部が粉体を排出する箇所の搬送方向下流端より下流側に、搬送用コイルが１ピッチ以上のところまで回転軸を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１の粉体搬送装置において、上記粉体搬送管内に上記粉体搬送用部材としての搬送用コイルを設け、上記粉体搬送管と上記搬送先との係合部内で、上記搬送用コイルに内接する回転軸を設けることにより、上記管内粉体通過量規制能力が高い部分を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項４の粉体搬送装置において、上記搬送用コイルが上記搬送先に粉体を受け渡す箇所の搬送方向上流端よりも上流側に、搬送用コイルが１ピッチ以上のところまで回転軸を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項２、３、４または５の粉体搬送装置において、内部に上記回転軸が設けられている箇所の上記粉体搬送管を、屈曲していない円筒形状とすることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１、２、３、４、５または６の粉体搬送装置において、上記粉体搬送管が屈曲している箇所の内部にある搬送用コイルのピッチ幅を、上記粉体搬送管が屈曲していない箇所の内部にある搬送用コイルのピッチ幅より短くしたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、粉体たるトナーを用いてトナー像を形成するトナー像形成手段と、トナー収容部から該トナー像形成手段にトナーを搬送するトナー搬送装置とを備える画像形成装置において、上記トナー搬送装置として、請求項１、２、３、４、５、６又は７の粉体搬送装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項８の画像形成装置において、上記トナー像形成手段として、少なくとも、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像器とが１つのユニットとして画像形成装置本体に対して着脱可能に構成された画像形成ユニットを有するものを用いるとともに、上記トナー収容部を該ユニットとは別に画像形成装置本体に対して着脱可能に構成したことを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、トナーを収容し、画像形成装置本体に対して着脱可能なトナー収容部において、該トナー収容部が、上記請求項９の画像形成装置に用いられるものであることを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体を帯電させる帯電装置と、現像剤を現像剤担持体に担持し該像担持体に対向する現像領域に搬送して該像担持体上の潜像を現像してトナー像化する現像装置と、現像後のトナー像を転写材に転写した後に該像担持体上に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置とを有する画像形成装置内で、該像担持体と、該現像装置、該帯電装置及び該クリーニング装置から選択された少なくとも該現像装置を含む装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して、着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、該プロセスカートリッジが、上記請求項９の画像形成装置に用いられるものであることを特徴とするものである。

上記請求項１乃至９の発明においては、粉体収容部から搬送先まで粉体を搬送する粉体搬送管内に設けられた粉体搬送用部材から粉体搬送管内の粉体に、搬送方向へ移動する力が付与される。よって、粉体を自重で落下させて搬送する粉体搬送装置と異なり、粉体搬送管内に粉体が堆積することを防止することができる。このように粉体搬送用部材を用いて、粉体搬送管内に粉体が堆積することを防げるので、堆積防止のために、粉体収容部を搬送先に近接して配置する必要はなく、粉体収容部と搬送先との距離を離したレイアウトも採用することができる。
更に、所望の搬送量を超えて搬送方向下流側に移動しようとする粉体は、粉体搬送管内に設けられた搬送量を規制する部材により搬送方向下流への移動を規制される。これにより、搬送量を規制する部材よりも下流側には、所望の搬送量を超える粉体は搬送されず、所望の搬送量である粉体搬送用部材の運動に伴った粉体搬送量となるため、搬送先への搬送量の安定化を図ることができる。
上述のような粉体の搬送を行うと、粉体搬送管を比較的に長くしても、粉体搬送管に粉体が堆積したり、搬送先への搬送量が不安定になったりといった、不具合を防止できるため、粉体搬送部と搬送先を遠く離したレイアウトを採用することが可能であり、他の装置のレイアウトにあわせた配置にすることができる。
また、上記請求項１０のトナー収容部においては、請求項９に用いられるトナー収容部であるので、画像形成装置本体内でのレイアウトの自由度が大きく、画像形成装置の小型化に適した配置にすることが可能になる。
また、上記請求項１１のプロセスカートリッジにおいては、請求項９に用いられるプロセスカートリッジであるので、画像形成装置本体内でのレイアウトの自由度が大きく、画像形成装置の小型化に適した配置にすることが可能になる。

請求項１乃至９の発明によれば、粉体搬送装置のレイアウトの制約が少なくなり、他の装置のレイアウトの自由度を大きくすることができると同時に、粉体の搬送量の安定化を図ることができるという優れた効果がある。
また、請求項１０のトナー収容部によれば、トナー収容部自体を画像形成装置の小型化に適した配置にすることができる優れた効果がある。
また、請求項１１のプロセスカートリッジによれば、プロセスカートリッジ自体を画像形成装置の小型化に適した配置にすることができるという優れた効果がある。

以下、本発明を適用した画像形成装置の実施形態の一例として、電子写真方式のプリンタ（以下、単にプリンタという）について説明する。まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本プリンタの概略構成図である。図において、このプリンタ１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（以下、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋと記す）のトナー像を生成するための４つのプロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備えている。これらは、画像形成物質として互いに異なる色のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。Ｙトナー像を生成するためのプロセスカートリッジ６Ｙを例にすると、図２に示すように、ドラム状の感光体１Ｙ、ドラムクリーニング装置２Ｙ、除電装置（不図示）、帯電装置４Ｙ、現像装置５Ｙ等を備えている。このプロセスカートリッジ６Ｙは、プリンタ１００本体に脱着可能であり、一度に消耗部品を交換できるようになっている。

上述したように、４つのプロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれ感光体、ドラムクリーニング装置、除電装置、帯電装置及び現像器を有している。そして、これらを一体としてプリンタ本体に対して着脱させるようになっている。古くは、これら感光体等をそれぞれ別々に脱着可能な消耗部品として有し、必要に応じて交換させるようになっていたが、操作者に対してそれぞれの着脱操作を理解させるのが困難であることに起因して、メンテナンス性を悪くしていた。

そこで、これら感光体を一体で交換させることでメンテナンス性の向上を図ったプロセスカートリッジ方式で、且つ現像器内のトナーが無くなった時点を寿命とする方式のものが登場するに至った。しかしながら、かかる構成では、トナーが無くなった時点でまだ十分に寿命の余裕のある部品まで交換しなければならず、無駄が多くなるという不具合があった。

一方、プロセスカートリッジの現像器に供給するためのトナーを収容するトナー収容器を、プロセスカートリッジに対して着脱可能に構成した画像形成装置も知られている（例えば、特開平１０−２３９９７４号公報に記載のもの）。しかしながら、かかる画像形成装置では、トナー収容器だけを交換する場合であっても、プロセスカートリッジを画像形成装置本体から取り外さなければならず、トナー収容器の交換性が悪いという不具合があった。

本プリンタ１００においては、プロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと、トナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとを、それぞれプリンタ本体に対して別々に着脱可能に構成することで、これらの不具合を解消している。

上記帯電装置４Ｙは、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転せしめられる感光体１Ｙの表面を一様帯電せしめる。一様帯電せしめられた感光体１Ｙの表面は、レーザ光Ｌによって露光走査されてＹ用の静電潜像を担持する。このＹの静電潜像は、Ｙトナーを用いる現像装置５ＹによってＹトナー像に現像される。そして、中間転写ベルト８上に中間転写される。ドラムクリーニング装置２Ｙは、中間転写工程を経た後の感光体１Ｙ表面に残留したトナーを除去する。また、除電装置は、クリーニング後の感光体１Ｙの残留電荷を除電する。この除電により、感光体１Ｙの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。他のプロセスカートリッジ６Ｍ，Ｃ，Ｋにおいても、同様にして感光体１Ｍ，Ｃ，Ｋ上にＭ，Ｃ，Ｋトナー像が形成され、中間転写ベルト８上に中間転写される。

先に示した図１において、プロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの図中下方には、露光装置７が配設されている。潜像形成手段たる露光装置７は、画像情報に基づいて発したレーザ光Ｌを、プロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにおけるそれぞれの感光体に照射して露光する。この露光により、感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の静電潜像が形成される。なお、露光装置７は、光源から発したレーザ光（Ｌ）を、モータによって回転駆動したポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体に照射するものである。

露光装置７の図中下側には、紙収容カセット２６、これらに組み込まれた給紙ローラ２７、レジストローラ対２８など有する給紙手段が配設されている。紙収容カセット２６は、記録体たる転写紙Ｐが複数枚重ねて収納しており、それぞれの一番上の転写紙Ｐには給紙ローラ２７が当接している。給紙ローラ２７が図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転せしめられると、一番上の転写紙Ｐがレジストローラ対２８のローラ間に向けて給紙される。レジストローラ対２８は、転写紙Ｐを挟み込むべく両ローラを回転駆動するが、挟み込んですぐに回転を一旦停止させる。そして、転写紙Ｐを適切なタイミングで後述の２次転写ニップに向けて送り出す。かかる構成の給紙手段においては、給紙ローラ２７と、タイミングローラ対たるレジストローラ対２８との組合せによって搬送手段が構成されている。この搬送手段は、転写紙Ｐを収容手段たる紙収容カセット２６から後述の２次転写ニップまで搬送するものである。

プロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの図中上方には、中間転写体たる中間転写ベルト８を張架しながら無端移動せしめる中間転写ユニット１５が配設されている。この中間転写ユニット１５は、中間転写ベルト８の他、４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、クリーニング装置１０などを備えている。また、２次転写バックアップローラ１２、クリーニングバックアップローラ１３、テンションローラ１４なども備えている。中間転写ベルト８は、これら３つのローラに張架されながら、少なくとも何れか１つのローラの回転駆動によって図中反時計回りに無端移動せしめられる。１次転写バイアスローラ９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、このように無端移動せしめられる中間転写ベルト８を感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとの間に挟み込んでそれぞれ１次転写ニップを形成している。これらは中間転写ベルト８の裏面（ループ内周面）にトナーとは逆極性（例えばプラス）の転写バイアスを印加する方式のものである。１次転写バイアスローラ９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを除くローラは、全て電気的に接地されている。中間転写ベルト８は、その無端移動に伴ってＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップを順次通過していく過程で、感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が重ね合わせて１次転写される。これにより、中間転写ベルト８上に４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。

上記２次転写バックアップローラ１２は、２次転写ローラ１９との間に中間転写ベルト８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。中間転写ベルト８上に形成された４色トナー像は、この２次転写ニップで転写紙Ｐに転写される。２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト８には、転写紙Ｐに転写されなかった転写残トナーが付着している。これは、クリーニング装置１０によってクリーニングされる。

上記２次転写ニップにおいては、転写紙Ｐが互いに順方向に表面移動する中間転写ベルト８と２次転写ローラ１９との間に挟まれて、上記レジストローラ対２８側とは反対方向に搬送される。２次転写ニップから送り出された転写紙Ｐは、定着装置２０のローラ間を通過する際に熱と圧力とにより、表面に転写された４色トナー像が定着される。その後、転写紙Ｐは、排紙ローラ対２９のローラ間を経て機外へと排出される。プリンタ本体の上面には、スタック部３０が形成されており、上記排紙ローラ対２９によって機外に排出された転写紙Ｐは、このスタック部３０に順次スタックされる。

上記プロセスカートリッジ６Ｙ内の現像装置５Ｙの構成について説明する。現像装置５Ｙは、内部に磁界発生手段を備え、磁性粒子とトナーを含む二成分系現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体としての現像スリーブ５１Ｙと、現像スリーブ５１Ｙ上に担持されて搬送される現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材としてのドクター５２Ｙとを備えている。ドクター５２Ｙの現像剤搬送方向上流側には、感光体１Ｙと対向した現像領域に搬送されずにドクター５２Ｙで規制された現像剤を収容する現像剤収容部５３Ｙが形成されている。また、現像剤収容部５３Ｙに隣接し、トナーを収容するトナー収容部５４Ｙと、トナーを撹拌搬送するためのトナー搬送スクリュ５５Ｙとを備えている。

次に、この現像装置の動作について説明する。上記現像装置５Ｙにおいては、現像スリーブ５１Ｙ上に現像剤層を形成する。また、現像スリーブ５１Ｙの回転により搬送される現像剤層の動きにより現像剤収容部５３Ｙからトナーを現像剤内に取り込む。このトナーの取り込みは、現像剤が所定のトナー濃度範囲内になるように行う。現像剤中に取り込まれたトナーは、キャリアとの摩擦帯電により帯電する。帯電したトナーを含む現像剤は、内部に磁極を有する現像スリーブ５１Ｙの表面に供給され、磁力により担持される。現像スリーブ５１Ｙに担持された現像剤層は、現像スリーブ５１Ｙの回転に伴い矢印方向に搬送される。途中、ドクター５２Ｙで現像剤層の層厚を規制されたのち、感光体１Ｙと対向する現像領域まで搬送される。現像領域では、感光体１Ｙ上に形成された潜像に基づく現像が行われる。現像スリーブ５１Ｙ上に残った現像剤層は現像スリーブ５１Ｙの回転に伴い現像剤収容部５３Ｙの現像剤搬送方向上流部分に搬送される。

先に示した図１において、中間転写ユニット１５と、これよりも上方にあるスタック部３０との間には、ボトル収容器３１が配設されている。このボトル収容器３１は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーを内包するトナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを収容している。トナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、ボトル収容器３１上にトナー各色毎に上から置くようにして設置する。トナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ内のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーは、それぞれ後述するトナー搬送装置により、プロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの現像装置に適宜補給される。これらのトナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、プロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとは独立してプリンタ１００本体に脱着可能である。

図３はトナーボトル３２Ｙの斜視図である。また、図４はボトル収容器３１にトナーボトル３２Ｋを載置する状態の斜視図である。図３に示すように、トナーボトル３２Ｙは、ボトル本体３３Ｙの先端部に樹脂ケース３４Ｙが設けられている。また、この樹脂ケース３４Ｙには把手３５Ｙが一体で形成されている。また、ボトル本体３３の樹脂ケース３４Ｙ側には、ボトル本体３３と一体で回転するギヤ３７Ｙが設けられている。トナーボトル３２Ｙをプリンタ１００本体に取り付ける場合は、先ずスタック部３０を上方に開放してボトル収容器３１を露出させる。そして、図４に示すように、トナーボトル３２Ｙをボトル収容器３１上に載置した後、上記把手３５Ｙを回転させる。すると把手３５Ｙと一体に構成された樹脂ケース３４Ｙが回転して、シャッタ３６Ｙが樹脂ケース３４Ｙの周方向に移動して開いてトナー排出口（不図示）が開放されると同時に、樹脂ケース３４Ｙとボトル収容器３１とが連結し固定される。一方、トナーボトル３２Ｙをプリンタ１００本体から取り外すには、把手３５Ｙを逆方向に回転させることで、樹脂ケース３４Ｙとボトル収容器３１との連結が解除され、同時にシャッタ３６Ｙが閉じてトナー排出口が閉鎖される。そして、そのまま把手３５Ｙを掴んだ状態でトナーボトル３２Ｙをプリンタ１００本体から取り出すことができる。このように、トナーボトル３２Ｙをプリンタ１００本体の上側から載置して脱着できるので、トナーボトル３２Ｙの交換作業が判り易く、しかも簡単に行うことができる。また、樹脂ケース３４Ｙには把手３５Ｙが形成されているので、樹脂ケース３４Ｙを回転してトナー収容器３１への固定が容易に行える。なお、トナーボトル３２Ｙをプリンタ１００本体から取り外した状態では、樹脂ケース３４Ｙの把手３５Ｙを回転させても、シャッタ３６Ｙは開かないようになっている。これにより、トナーボトル３２Ｙの交換作業の際に誤ってシャッタ３６Ｙが開いてしまい、内部のトナーがこぼれるのを防止することができる。

次に、トナー搬送手段について説明する。図５はトナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとトナー搬送装置４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとの斜視図である。また、図６は別の角度から見たトナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと、中間転写ユニット１５と、トナー搬送装置４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとの斜視図である。このトナー搬送装置４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、中間転写ユニット１５の側方であって、プリンタ１００本体に設けられている。このため、プロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋもしくはトナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにトナー搬送手段を設けなくてよいため、従来に比べてプロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＫもしくはトナーボトルＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの小型化を図れる。また、従来プロセスカートリッジとトナーボトルとを近接して配置していたので、設計上の制限があったが、本実施形態ではプロセスカートリッジとトナーボトルとを離れて配置することができる。よって、設計上の自由度が向上し、プリンタの小型化を図ることができる。
また、トナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの排出口と、トナー搬送手段４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ４０と、現像装置５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのトナー収容部５４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのトナー補給口とを中間転写ユニット１５の一端側の側方に配置している。よって、トナー搬送手段４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのトナー搬送経路を最短にすることができ、プリンタの小型化やトナー搬送中の詰まり防止を図ることができる。

上記トナー搬送装置４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの構成は同一なので、Ｙトナー搬送用のトナー搬送装置４０Ｙについて説明する。図５において、このトナー搬送装置４０Ｙは駆動モータ４１Ｙと、駆動ギヤ４２Ｙと、トナー搬送パイプ４３Ｙとから主に構成されている。トナー搬送パイプ４３Ｙの内部には図示しない樹脂製のコイルが内設されている。上記駆動ギヤ４２Ｙはトナーボトル３２Ｙのギヤ３７Ｙと噛合っており、駆動モータ４１Ｙを回転させると、トナーボトル３２Ｙのギヤ３７と一体で回転するボトル本体３３Ｙが回転する。そして、図２に示す現像装置５Ｙの濃度検知センサ５６Ｙが現像剤収容部５４Ｙでトナー濃度の不足を検知すると、制御部５７Ｙからの補給信号により、駆動モータ４１Ｙが回転する。図５において、ボトル本体３３Ｙの内壁内面には螺旋状の現像剤案内溝３８Ｙが形成されているため、回転により内部のトナーがボトル本体３３Ｙ奥側から先端の樹脂ケース３４Ｙ側に搬送される。そして、ボトル本体３３Ｙ内のトナーは樹脂ケース３４Ｙの排出口（不図示）からトナー搬送装置４０Ｙのトナー受け部（不図示）に落下する。トナー受け部はトナー搬送パイプ４３Ｙにつながっており、駆動モータ４１Ｙを回転させると、ボトル本体３３Ｙが回転すると同時に、トナー搬送パイプ４３Ｙ内のコイル（不図示）が同時に回転する。このコイルの回転により、トナー受け部に落下したトナーは、トナー搬送パイプ４３Ｙ内を搬送されて、現像装置５Ｙの現像剤収容部５４Ｙのトナー補給口（不図示）に補給される。このようにして、現像装置５Ｙ内のトナー濃度を調整する。
なお、上記濃度検知センサ５６Ｙに替えて、感光体１Ｙ上に基準画像を形成し、この基準画像の画素数を計測するための光センサもしくはＣＣＤカメラ等を設け、この計測結果に基づいてトナー補給を行ってもよい。

次に、本実施形態の特徴部について説明する。
図７は、Ｙ用の粉体搬送装置たるトナー搬送装置４０Ｙの一部を示す拡大構成図である。本実施形態において、粉体搬送用部材たる搬送コイル７０Ｙが、粉体搬送管たるトナー搬送パイプ４３Ｙの内壁に接するように設置されている。なお、トナー搬送パイプ４３Ｙと搬送コイル７０Ｙとの間隙は、０．１〜０．２ｍｍ程度とされている。
このように、搬送コイル７０Ｙを内接することにより、トナーに搬送方向へ移動する力を付与するため、搬送パイプ４３Ｙ内にトナーが堆積することを防ぐことができる。よって、プロセスカートリッジ６Ｙの現像装置５Ｙに、搬送パイプ４３Ｙ内に堆積したＹトナーを一気に流れ込ませることによる不具合を防止することができる。
更に、コイル形状は曲げに対する応力が小さいため、搬送パイプ４３Ｙが屈曲していても、搬送コイル７０Ｙは回転することが可能である。搬送パイプ４３Ｙを直線形状にする必要がなくなるためレイアウトの自由度を大きくすることができ、現像装置全体の小型化を図ることができる。

上記搬送コイル７０Ｙの代わりに、スクリュのような軸を有する搬送手段を使用しても、直線ではない搬送経路内でトナーを搬送することは可能な場合もある。しかし、軸のある搬送手段と搬送用コイルを比べると、搬送用コイルのほうが曲げやすい。そのため、搬送用コイルを使用したほうが搬送パイプ４３Ｙ内の曲線部内で回転する時の変形に反発する力が小さくなる。よって、搬送コイル７０Ｙを使用したほうが、軸のある搬送手段を使用する場合と比較して、搬送パイプ４３Ｙとの摺動負荷を低減することができる。

トナーボトル３２Ｙからのトナーの補給は、トナーボトル３２Ｙが１回転する毎にトナーの排出口（不図示）からトナー搬送装置に向けて行われる。１回転毎の補給であるため、一度に補給されるトナーの量は搬送用コイルによって搬送されるトナー量よりも多くなってしまう。搬送用コイルの搬送量を超えるトナーは、コイルの中心部に空間があるため、搬送コイル７０Ｙの回転に関係なく、搬送コイル７０Ｙの中心部の空間を流れて現像装置５Ｙまで達してしまう。これによって、トナーボトルが１回転するごとに大量のトナーが現像装置５Ｙに補給され、現像装置５Ｙ内のトナー濃度が急激に増加し、地汚れなどの不具合がおこる恐れがある。

これに対して、トナーの補給量を規制し、搬送コイル７０Ｙの回転によって搬送がなされるように、搬送パイプ４３Ｙの他の部分より、管内のトナー通過量を規制する能力を高めた部分を設けたものの、２つの実施例を図８及び図９に示す。

図８は搬送パイプ４３Ｙとトナーボトル３３Ｙとの係合部において、搬送パイプの４０Ｙ管内のトナー通過量を規制する能力を高めた部分を設けた場合の構成図である。この係合部内において、搬送コイル７０Ｙの内側には回転軸７１Ｙ−ａを接着させている。また、トナーボトル３３Ｙからトナーが補給される箇所の搬送方向下流端から、搬送方向下流側にある回転軸７１Ｙ−ａの先端までの領域を領域Ａし、領域Ａでは搬送コイル７０Ｙが１ピッチ以上巻きがあるように設定する。領域Ａにおいて、搬送コイル７０Ｙは搬送パイプ４３Ｙに内接し、回転軸７１Ｙ−ａは搬送用コイルに内接しており、更に搬送コイル７０Ｙが１ピッチ以上あるため、トナーが自重によって領域Ａ通過できる隙間はほとんどない。よって、どのタイミングでトナーボトル３３Ｙからトナーが排出されても、領域Ａにおいてトナーを塞き止め、搬送コイル７０Ｙの回転によってのみトナーを通過せしめることができる。これにより、現像装置５Ｙへのトナー補給量の安定化を図ることができる。

一方、図９は搬送パイプ４３Ｙとプロセスカートリッジ６Ｙとの係合部において、搬送パイプの４０Ｙ管内のトナー通過量を規制する能力を高めた部分を設けた場合の構成図である。この係合部内において、搬送コイル７０Ｙの内側には回転軸７１Ｙ−ｂを接着させている。また、搬送パイプ４３Ｙからプロセスカートリッジ６Ｙにトナーを補給するトナー補給口の搬送方向上流端から、搬送方向上流側にある回転軸７１Ｙ−ｂの先端までの領域を領域Ｂし、領域Ｂでは搬送コイル７０Ｙが１ピッチ以上巻きがあるように設定する。領域Ｂにおいて、搬送コイル７０Ｙは搬送パイプ４３Ｙに内接しており、回転軸７１Ｙ−ｂは搬送用コイルに内接しており、更に搬送コイル７０Ｙが１ピッチ以上あるため、トナーが自重によって領域Ｂ通過できる隙間はほとんどない。よって、どのタイミングで搬送パイプ４３Ｙからトナーが流れてきても、領域Ｂにおいてトナーを塞き止め、搬送コイル７０Ｙの回転によってのみトナーを通過せしめることができる。これにより、現像装置５Ｙへのトナー補給量の安定化を図ることができる。

図８、図９どちらの実施例においても、内部に回転軸７１Ｙが設けられている箇所の搬送パイプは曲がっていない、まっすぐの円筒形状であることが望ましい。
これは、曲線部において軸を持つ搬送コイル７０Ｙと回転軸７１Ｙを回転させると、コイルと軸では曲げに反発する力が大きくなるため、搬送パイプ４３Ｙとの摺動負荷が大きくなる。そこで、曲げに反発する力を生じさせないためである。

ところで、曲線部を有するトナー搬送経路において、搬送経路との摺動負荷が小さく、トナーが流れることが防止できるトナー搬送手段として、ポンプを使用した気流によるトナー搬送手段が知られている。しかし、ポンプを採用するとポンプ自体の大きさがあるため、プリンタが大型化してしまう。さらに、構成部品が多くなってコストが高くなってしまう。一方、本発明においては、搬送経路との摺動負荷が小さく、トナーが流れることが防止できるトナー搬送手段を有するプリンタを、より小型にでき、且つより安価で提供することができる。

上記画像形成装置としてのプリンタにおいて、上記補給用トナー容器としてのトナーボトルを、プリンタ本体の上側から載置して脱着可能に構成してもよい。これにより、トナーボトルをプリンタ上側から置くようにセットできるので、トナーボトルの交換作業が判り易く且つ簡単に行うことができ、作像手段の保守や交換性を向上させることができる。
また、上記画像形成装置としてのプリンタにおいて、トナー搬送手段からプロセスカートリッジの現像剤収容部にトナーを供給する個所が、プロセスカートリッジの各構成部品を支持する側板よりも内側にすることにより装置を小型化できる。

以上、実施形態に係るプリンタにおいては、各トナーの搬送装置の搬送管内に、搬送用コイルを設けているので、搬送管内のトナーに搬送方向への移動力が付与され、搬送経路内にトナーが堆積しにくくなり、トナーが堆積することによる不具合を防止することができる。さらに、搬送用コイルは曲げやすいので、搬送管がまがった状態でも回転することができるので、搬送を直線にする必要がなくなる。よって、レイアウトの自由度を大きくするができ、現像装置全体の小型化を図ることができる。
また、搬送用コイルを用いると共に、搬送管内における搬送コイルの他の部分より管内のトナー通過量を規制する能力が高い部分を設けることで、搬送用コイルの回転によってのみトナーの搬送量が決定されるようになり、一度に大量のトナーが補給されたりすることを防ぐことができるため、トナ−補給の安定化を図ることができる。

尚、本実施形態では、図１０に示すように、搬送パイプが屈曲していない箇所の内部にある搬送用コイルの１ピッチの長さをＬ１、搬送パイプが屈曲している箇所の内部にある搬送用コイルの１ピッチの長さＬ２として、Ｌ１＞Ｌ２となるように設定してもよい。このように、搬送パイプが屈曲している箇所において搬送用コイルの１ピッチの長さを短く設定すると、１ピッチの長さが長いものと比べて搬送用コイルが曲がりやすくなり、回転時の変形に逆らおうとする力も小さくなるため、コイルと搬送経路との摺動負荷を軽減することができる。

実施形態に係るプリンタの概略構成図。 同プリンタのＹ用のプロセスカートリッジと、その周辺とを示す拡大図。 同プリンタのＹ用のトナーボトルを示す斜視図。 同プリンタにおけるボトル支持部と４つのトナーボトルとを示す斜視図。 同プリンタにおけるＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用のトナー補給装置の一部を示す斜視図。 各色のプロセスカートリッジと、各色のトナー補給装置の一部とを示す斜視図。 Ｙ用のトナー搬送装置の一部拡大構成図。 トナーボトル側にトナー搬送量制御手段を設けた時の構成図。 プロセスカートリッジ側にトナー搬送量制御手段を設けた時の構成図。 搬送コイルの説明図。

符号の説明

１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ 感光体
５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ 現像装置
６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ プロセスカートリッジ
７ 露光装置
８ 中間転写ベルト
９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ １次転写装置
１０ 中間転写ベルトのクリーニング装置
１５ 中間転写ユニット
３１ ボトル収容器
３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ トナーボトル
３３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ ボトル本体
３４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ 樹脂ケース
３５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ 把手
３６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ シャッタ
３７Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ ギヤ
４１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ 駆動モータ
４３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ 搬送パイプ
５１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ 現像スリーブ
５６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ 濃度検知センサ
５７Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ 制御部
７０Ｙ 搬送コイル
７１Ｙ 回転軸

Claims (11)

1. 粉体を収容する粉体収容部と、
   粉体を該粉体収容部からこれよりも下方にある搬送先に導くための粉体搬送管とを備え、
   該粉体収容部内の粉体を該粉体搬送管に通して該搬送先も出搬送する粉体搬送装置において、
   該粉体搬送管内に収容され、その運動によって搬送方向下流側へ移動する移動力を粉体に付与し、粉体を搬送する粉体搬送用部材を設け、
   該粉体搬送管内の少なくとも一部に、該粉体搬送管内における該粉体搬送用部材の他の部分より、管内粉体通過規制能力が高い部分を設けたことを特徴とする粉体搬送装置。
2. 請求項１の粉体搬送装置において、
   上記粉体搬送管内に上記粉体搬送用部材としての搬送用コイルを設け、
   上記粉体搬送管と上記粉体収容部との係合部内で、上記搬送用コイルに内接する回転軸を設けることにより、上記管内粉体通過量規制能力が高い部分を構成したことを特徴とする粉体搬送装置。
3. 請求項２の粉体搬送装置において、
   上記粉体収容部が粉体を排出する箇所の搬送方向下流端より下流側に、搬送用コイルが１ピッチ以上のところまで回転軸を設けたことを特徴とする粉体搬送装置。
4. 請求項１の粉体搬送装置において、
   上記粉体搬送管内に上記粉体搬送用部材としての搬送用コイルを設け、
   上記粉体搬送管と上記搬送先との係合部内で、上記搬送用コイルに内接する回転軸を設けることにより、上記管内粉体通過量規制能力が高い部分を構成したことを特徴とする粉体搬送装置。
5. 請求項４の粉体搬送装置において、
   上記搬送用コイルが上記搬送先に粉体を受け渡す箇所の搬送方向上流端よりも上流側に、搬送用コイルが１ピッチ以上のところまで回転軸を設けたことを特徴とする粉体搬送装置。
6. 請求項２、３、４または５の粉体搬送装置において、
   内部に上記回転軸が設けられている箇所の上記粉体搬送管を、屈曲していない円筒形状とすることを特徴とする粉体搬送装置。
7. 請求項１、２、３、４、５または６の粉体搬送装置において、
   上記粉体搬送管が屈曲している箇所の内部にある搬送用コイルのピッチ幅を、上記粉体搬送管が屈曲していない箇所の内部にある搬送用コイルのピッチ幅より短くしたことを特徴とする粉体搬送装置。
8. 粉体たるトナーを用いてトナー像を形成するトナー像形成手段と、
   トナー収容部から該トナー像形成手段にトナーを搬送するトナー搬送装置とを備える画像形成装置において、
   上記トナー搬送装置として、請求項１、２、３、４、５、６又は７の粉体搬送装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項８の画像形成装置において、
   上記トナー像形成手段として、少なくとも、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像器とが１つのユニットとして画像形成装置本体に対して着脱可能に構成された画像形成ユニットを有するものを用いるとともに、上記トナー収容部を該ユニットとは別に画像形成装置本体に対して着脱可能に構成したことを特徴とする画像形成装置。
10. トナーを収容し、画像形成装置本体に対して着脱可能なトナー収容部において、
    該トナー収容部が、上記請求項９の画像形成装置に用いられるものであることを特徴とするトナー収容部。
11. 静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体を帯電させる帯電装置と、
    現像剤を現像剤担持体に担持し該像担持体に対向する現像領域に搬送して該像担持体上の潜像を現像してトナー像化する現像装置と、現像後のトナー像を転写材に転写した後に該像担持体上に残留する転写残トナーを除去するクリーニング装置とを有する画像形成装置内で、
    該像担持体と、該現像装置、該帯電装置及び該クリーニング装置から選択された少なくとも該現像装置を含む装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して、着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、
    該プロセスカートリッジが、上記請求項９の画像形成装置に用いられるものであることを特徴とするプロセスカートリッジ。

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