JP2011150228A - トナー補給装置と、画像形成部とを有する画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ホッパー内のトナーをできる限り消費することによりトナー濃度低下の発生を引き伸ばし、トナー収納容器からトナーが補給される際には直ちに現像器にトナーを搬送し、トナー濃度が所定の濃度になるように早期に回復するトナー補給装置を提供することである。
【解決手段】トナーを貯蔵するトナー補給装置内に、途中に上流側よりトナー搬送力が低くなる空間部を有する螺旋スクリューを設けることにより、トナー貯蔵ホッパー内のトナーをできる限り消費しトナー濃度低下の発生を引き伸ばすことができ、さらにトナー収納容器からトナーが補給される際には直ちに現像器にトナーを搬送するので、トナー濃度を早期に所定の濃度に回復することができる。
【選択図】図2

Description

本発明は、トナー補給装置と、画像形成部とを有する画像形成装置に関する。
電子写真方式を用いた複写機等の画像形成装置は、感光体にコロナ放電を行い、静電気を帯電させレーザ光などを照射して静電画像を形成し、トナーによって可視化する現像手段を有している。現像手段は、現像器と、現像器にトナーを補給するトナー補給装置と、トナー補給装置にトナーを補給するトナー収納容器などで構成されている。
現像器は、トナーとキャリアを含む現像剤を吸着するマグロールと、現像剤を撹拌しマグロールに現像剤を供給する現像剤供給スクリュー等を有している。
トナー補給装置は、現像器へトナーを供給する供給口によって連結されており、トナー収納容器からのトナーを現像器に搬送するために回転可能な軸に螺旋状になった帯板を取り付けた螺旋スクリューを有している。
現像器内のトナーはプリント枚数が増えるとその分消費され、トナー補給部から自動的に一定量のトナーを現像器に補給している。このため、画像形成装置のオペレーターは、一定期間毎にトナー収納容器からトナーをトナー補給装置に補給している。
ここで、トナー収納容器内のトナーが空になった状態でプリントを暫く継続した場合、トナー補給装置のトナーが少なくなる。この状態でトナー収納容器を交換してトナーをトナー補給装置に供給すると、供給されたトナーはトナーを搬送するトナー搬送スクリューに集中して、トナー補給装置内でトナー詰まりや固着などが発生し、現像器にトナーが供給されないという問題が発生する。
この問題を解決するために、例えば特許文献1では、仕切板で仕切られた、短い貯留スペースと、長い貯留スペースを有するトナー補給装置に、それぞれトナーを循環させるトナー搬送スクリューを設けている。そして短い貯蔵スペースの両端部の仕切り板に、長い貯蔵スペースと連絡する開口を有し、トナーが循環する循環経路を形成している。
長い貯蔵スペース側にはトナーが循環しない突出部を有し、突出部の先端部にトナーの出口である補給口があけられている。長い貯蔵スペースに装着されたトナー搬送スクリューは、長手方向の突出部側に螺旋スクリュー羽がない部分と、螺旋スクリュー羽がない部分の途中に、スクリュー羽が平面となった平面部(パドル)と、を有することによりトナーの詰まりや固着が発生せず安定して現像器に供給できる技術が記載されている。
特許第4039016号公報
特許文献1に記載の技術は、トナー補給装置内のトナーがスムーズに循環され、安定して現像器にトナーを供給する技術であるが、トナー濃度が低下してトナー収納容器からトナー補給されてトナー濃度を回復するまでの時間を短縮させるという点について特に記載がなく更なる改善が要望されている。
本発明は、トナー貯蔵ホッパー内のトナーをできる限り消費することによりトナー濃度低下の発生を引き伸ばし、トナー収納容器からトナーが補給される際には直ちに現像器にトナーを搬送し、トナー濃度が所定の濃度になるように早期に回復するトナー補給装置を提供することである。
上記目的は、下記構成により達成できる。すなわち、
1.電子写真方式を利用した画像形成装置の現像器にトナーを補給するトナー補給装置であって、
トナーを貯蔵するトナー貯蔵ホッパーと、当該トナー貯蔵ホッパー内に設けたトナーを搬送する螺旋スクリューと、
前記螺旋スクリューと平行して設けられ、前記現像器にトナーを搬送する供給部螺旋スクリューを備えたトナー供給部と、
前記螺旋スクリューから前記供給部螺旋スクリューにトナーを送り込む部分に、上流側よりトナー搬送力が低くなる空間部と、
を有することを特徴とするトナー補給装置。
2.前記供給部螺旋スクリューは、前記空間部から下流側に前記螺旋スクリューに沿って隣接し、
前記空間部より下流側において前記螺旋スクリューから前記供給部螺旋スクリューにトナーを供給することを特徴とする前記1に記載のトナー補給装置。
3.前記空間部は、前記螺旋スクリューに設けられた螺旋状の螺旋スクリュー羽の途中が欠落したスペースであることを特徴とする前記1または2に記載のトナー補給装置。
4.前記空間部は、前記螺旋スクリューに設けられた螺旋状の螺旋スクリュー羽の途中が羽を貫通する穴が空いているスペースであることを特徴とする前記1または2に記載のトナー補給装置。
5.前記供給部螺旋スクリューの回転軸の位置は、前記螺旋スクリューの回転軸の位置より下方にあることを特徴とする前記1から4の何れか1項に記載のトナー補給装置。
6.前記1から5の何れか1項に記載のトナー補給装置と、画像形成部とを有することを特徴とする画像形成装置。
トナーを貯蔵するトナー補給装置内に、途中にトナーを搬送しない空間部を有する螺旋スクリューを設けることにより、ホッパー内のトナーをできる限り消費し、トナー収納容器を交換したあとでもトナー濃度を早期に所定の濃度になるように回復することができる。
本発明の画像形成装置の一形態を示す断面図。 本発明の画像形成装置に於けるトナー収納容器の交換方法を示す概念図。 本発明の画像形成装置のトナー納容器とトナー補給装置の関係を示す断面図。 図4(a)は、トナー補給装置の上面から見た断面図、図4(b)は図4(a)のA−A断面図ある。 トナー補給装置内のトナーの消費推移を説明する図。 第2螺旋スクリューの途中に第2螺旋スクリュー羽の途中が欠落してトナーを搬送できない空間部76を設けたところを示す図である。 空間部76付近を拡大した図である。 トナーが徐々に消費されてレベル1まで減少する状態を示す図である。 第2螺旋スクリュー羽の途中が羽を貫通する穴が空いている穴空き羽で、他の部分が羽を貫通する穴が空いていない穴無し羽を示す図である。 第2螺旋スクリュー羽の途中のみ切り欠かれた状態の羽を示す図である。
本発明の実施の形態を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また以下の本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。
図1は本発明の画像形成装置の一形態を示す断面図である。
図1において、原稿は自動原稿搬送装置1の原稿給紙台11上に画像面を上向きにして載置され、送り出しローラ12の作動により一枚ずつ送り出され、レジストローラ13により一旦停止されて先端が整えられた後搬送ドラム14に搬送される。さらにドラム面と一体に反時計方向に回転する過程で画像読取手段としての画像読取部2により画像面の読取が行われ、しかる後略半周した位置においてドラム面より分岐し排紙台15に排出される。
画像読取部2においては光源231とミラー232を備える第1ミラーユニット23が搬送ドラム14の直下の位置で、通過する原稿を順次照明して読取り、原稿の移動方向に直交するよう配置したミラー241とミラー242を備える第2ミラーユニット24により反射し、結像レンズ25を介してライン状の撮像素子26に結像する。
また、プラテンガラス27に原稿を載置して画像情報を読取る場合には、可動式の光源231aと第1ミラー232aを備える第1ミラーユニットと、ミラー241a及び242aを備える第2ミラーユニットにより反射し、同様に結像レンズ25を介してライン状の撮像素子26に結像する。以上が、画像読取部2である。
画像読取部2において読取られた原稿の画像情報は図示しない画像処理部にて画像処理が行われ画像データとして信号化され一旦メモリに格納される。
画像形成のスタートにより画像形成手段である画像形成部3が作動開始して前記の画像データがメモリより呼び出されて画像書込部33に入力される。図示しないレーザ発光器から画像データに従って投射されたレーザビームがポリゴンミラー(符号なし)の回転作動による感光体ドラム31の軸方向の走査露光と、感光体ドラム31の回転による副走査が行われて感光層に原稿画像の静電潜像を形成する。このとき感光体ドラム31は帯電器32により電位を付与されている。
静電潜像は現像器34により反転現像されてトナー像とされ、これに並行して記録紙供給手段としての手差し給紙部16または記録紙を収容する給紙部5の各給紙カセット90、91、92の何れかが作動して記録紙が搬出され、搬送ローラ93、94及びタイミングローラ39に給送されて、感光体ドラム31上のトナー像に同期して感光体ドラム31に給紙される。
感光体ドラム31上のトナー像は転写器35により反対極性の電圧を印加されて記録紙側に転移して転写され、トナー像を転写した記録紙は除電器36において除電されて感光体ドラム31より分離し搬送ベルトを介して定着装置38に搬送され熱ローラ対の圧着加熱によりトナーを溶着・定着したのちトレイ95に排出される。
一方、記録紙を分離した感光体ドラム31は残留電位を除去したあとクリーニング装置37において残留トナーを除去清掃されて次なる画像形成のプロセスに入る。
このようにして画像形成が行われ、消費されたトナーはトナー収納容器40からトナー補給装置67を経由して現像器34へ補給される。
図2は装置本体4を上から見たトナー収納容器40の交換方法を示す概略平面図で、トナー収納容器交換扉50、引き出しレバー51、収納容器台52、伸縮レール53等で構成されているところを示す。
図3はトナー収納容器40と本発明のトナー補給装置67の関係を示す断面図である。
図3において、トナー補給装置67内のトナーが少なくなると残量検知センサー70によりトナー無しが検知され、図示しない操作パネルに「トナー補給」の指示表示を行う。
この表示を行っても画像形成装置は画像形成中であれば画像形成を継続し、停止している場合は新たな画像形成を受け付ける。
図2、図3において、この表示によりオペレーターは新しいトナー収納容器40を準備し、トナー収納容器交換扉50を開き、引き出しレバー51を図示のX方向に倒すことにより収納容器保持フック56と装置本体に固定された駆動モーター取り付け部材623との係合が外れる。これにより収納容器台52は引き出し可能となり、引き出しレバーを把持し図示のX方向に引き出すことにより装置本体に固定された伸縮レール53が伸び、伸縮レール53に取り付けられた収納容器台52上の、使用済みトナー収納容器40を装置外に引き出す。
引き出すことによりスライド蓋Aフランジ431がスライド蓋フック57に当接しスライド蓋43が図示のY方向に押される。図示しないポリエチレンテレフタレート(PET)等のエンドレスフィルム状の可撓性開口シール部材が図示しないトナー排出開口を閉じトナーの漏出及び飛散を防止する。同時にトナー収納容器40の従動カップリング45が収納部駆動側の駆動カップリング63から離脱する。
伸縮レール53はトナー収納容器40が装置本体4の外に引き出された位置で図示しないストッパーにより引き出し位置が規制される。
この位置で収納容器台上の使用済みトナー収納容器40を上方に取り除き、次いで新しいトナー収納容器40の固定蓋41を固定蓋保持部材55に、スライド蓋43をスライド蓋保持部剤58の図示しない位置決め溝にそれぞれ合わせて挿入する。
この時点ではトナー収納容器40のスライド蓋43は、予めトナー収納容器40のY方向先端に位置し、図示しない可撓性開口シール部材が図示しないトナー排出開口を封止しトナーの漏出を防止している。
次いで、引き出しレバー51を把持し装置本体4の中に押し込むと収納容器開口部44は多孔質部材59の内面と摺動しながら装着部54内に挿入され、スライド蓋Bフランジ432がリング状の多孔質部材59に突き当たり、スライド蓋43が図示X方向に移動され図示しない可撓性開口シール部材が図示しないトナー排出開口を開放する。
これにより、装置外へのトナー漏出を防止するとともにトナーの収納容器開口44位置がトナー補給装置67のトナーの投入口66位置と一致したときに、トナーのトナー補給装置67への補給を可能とする。
そして、トナー収納容器40の従動カップリング45が収納部駆動側の駆動カップリング63に着脱可能に係合し、収納容器駆動モーター60により動力伝達ギア601を介しトナー収納容器40が回転可能となる。
挿入時に係合しない場合でも駆動カップリングに装着された図示しないバネによりカップリングは常時トナー収納容器方向に押され、駆動カップリング63が回転したときトナー収納容器40の従動カップリング45と駆動側の駆動カップリング63位置が一致し着脱可能に係合する。
押し込みが終わり、引き出しレバー51を戻す(立てる)と収納容器保持フック56が駆動モーター取り付け部材623に係合しトナー収納容器40が保持され、最後にトナー収納容器交換蓋50を閉じてトナー収納容器40の交換が完了する。
図3において、トナー収納容器40は収納容器駆動モーター60により動力伝達ギア601を介し矢印Zの方向に回転される。トナーの投入口66から投入されたトナー補給装置67内部のトナーは、トナー収納容器40内側に突出したトナー案内部であるトナー案内螺旋凸部42により収納容器開口部44に送られ、図示しない収納容器開口が図示の下側に位置したときトナー補給装置67内に落下する。
そして、収納容器駆動モーター60から動力伝達ギア601、602を経てトナー補給装置67内の後述する螺旋スクリューが回転し、落下したトナーはトナー補給装置67を経てトナー供給部61側へ搬送される。
(トナー補給装置)
以下図4を用いて本発明の実施の形態に係るトナー補給装置67を詳細に説明する。図4(a)は、トナー補給装置67の上面から見た断面図、図4(b)は図4(a)のA−A断面図ある。
図4(a)において、トナー補給装置67は複数の分割された貯蔵ホッパーであるところの第1トナー貯蔵ホッパー68と第2トナー貯蔵ホッパー69と、現像器34へトナーを供給するトナー供給部61が設けられている。また第1、第2両ホッパーにはトナーの循環手段であるところの第1螺旋スクリュー71と第2螺旋スクリュー72が設けられている。またトナー供給部61には後述する供給部螺旋スクリュー611が設けられている。第1螺旋スクリュー71と第2螺旋スクリュー72と供給部螺旋スクリュー611それぞれ平行になるように配設されている。
これはもしスクリューが非平行に配設されていると、トナーの受け渡しができないデッドスペースが生じ、トナーが撹拌できなくなるからである。
第1、第2両ホッパーは仕切り板78で仕切られ、該仕切り板は第2トナー貯蔵ホッパー69の両端部で仕切板開口781と仕切板開口782が開口し、トナー補給装置67においてトナー循環経路であるところの両仕切り板開口781と782及び第1トナー貯蔵ホッパー68、第2トナー貯蔵ホッパー69でトナーの循環を可能としている。
第1螺旋スクリュー71と第2螺旋スクリュー72は、第1螺旋スクリュー軸711及び第2螺旋スクリュー軸721と、それぞれの螺旋スクリュー軸に取り付けられ、螺旋状の羽(本実施の形態では鋼でできた帯板)としての第1螺旋スクリュー羽712、第2螺旋スクリュー羽722で構成されている。該螺旋スクリュー羽の各外周は第1、第2トナー貯蔵ホッパーの円弧状の内壁にそれぞれ僅かに間隙を持つように回転可能に支持されている。
第1螺旋スクリュー軸711、第2螺旋スクリュー軸721は前述した収納容器駆動モーター60により動力伝達ギア601、602を介して矢印Z1、Z2方向に回転される。
第1トナー貯蔵ホッパー68の側壁側に例えばピエゾ素子圧力センサーを利用したトナーの残量を検知するトナー残量検知センサー70を配設する。
第1螺旋スクリュー71にはトナー残量検知センサー70にトナーが付着することを防止するためトナー残量検知センサー70取り付け位置に螺旋スクリュー羽の代わりにセンサークリーナー73が配設されている。
センサークリーナー73は第1螺旋スクリュー軸711に幅20mm程度の可撓性のPETシート等より成るクリーニング板731をホッパー内壁に接触するように固定し、螺旋スクリューの回転によりトナー残量検知センサー70表面を擦過して付着しているトナーを掻き落とす。
次にトナー補給装置67内のトナーの消費推移を説明する。図5は、特許文献1に公開されている従来例のトナー消費推移を示す。なお図5は図4(a)のB−B断面図を用いており、トナー残量検知センサー70が信号を発信するレベルをL1、トナーが途中にあるレベルをL2、トナーが充填されているトナーレベルをL3とする。
図5は、トナー補給装置内のレベルL3まで充填されているトナーが、トナーが消費されるに連れて徐々にレベルL1まで減少する、あるいはトナーを補給してレベルL1からL3に増加する状態を示す図である。
レベルL1では第1トナー貯蔵ホッパー68、第2トナー貯蔵ホッパー69内にトナーがあるにもかかわらず(68a部、69a部)、現像器34内のトナー濃度低下が発生する。
本発明のトナー補給装置67は、当該ホッパー内のトナーをできる限り消費することによりトナー濃度低下の発生を引き伸ばし、トナー収納容器40からトナーが補給される際には直ちに現像器34にトナーを搬送し、トナー濃度が所定の濃度になるように早期に回復するトナー補給装置を提供することである。
以下図6〜図7を用いて説明する。図6は、第2螺旋スクリュー72の途中に第2螺旋スクリュー羽722の途中が欠落して(完全に無い状態)トナーを搬送できない空間部76を設けたところを示す図であり、図7は空間部76付近を拡大した図である。第2螺旋スクリュー72のトナー搬送力は、羽の途中が欠落している空間部76ではその上流側の搬送力よりも弱い、あるいは無いので、空間部76にトナーが滞留することになる。
図7において、トナー供給部61は、現像器にトナーを搬送する供給部螺旋スクリュー611を有し、供給部螺旋スクリュー611は空間部76からトナー搬送方向下流側に沿って第2螺旋スクリューと平行に設けられている。
供給部螺旋スクリュー611は、螺旋スクリュー71、72と同様な形状を有しており、空間部76から下流側に第2螺旋スクリュー72に沿って隣接し、空間部76より下流側において第2螺旋スクリュー72から供給部螺旋スクリュー611にトナーを供給している。
搬送されてきたトナー(矢印で表示)は空間部76の位置で滞留し、トナー供給部61方向押し出されるように移動し、トナーはトナー出口612(図4(b)参照)から現像器34に排出される。
また、供給部螺旋スクリュー611の回転軸613の位置が、第2螺旋スクリュー軸721より下方の位置になるように構成している。これは、空間部76で滞留したトナーを、重力を利用して効率よくトナー供給部61に搬送するためである。
このような構成としたトナー補給装置67は、現像器34側からトナー濃度が所定の濃度状態であると、トナー補給を停止する指示を制御手段から受け取りトナー供給部61の供給部螺旋スクリュー611の回転を停止する。トナー供給部61内にはトナーが充満して空間部76に逆流し、空間部76に滞留したトナーは行き場がなくなって第2螺旋スクリュー72により第1螺旋スクリュー71方向に搬送され、第1トナー補給装置68、第2トナー補給装置69内を循環する。
トナーが消費されて再び現像器34にトナー濃度が所定の濃度になるようにトナー補給を行うための指示を制御手段から受け取ると、トナー供給部61の供給部螺旋スクリュー611が回転する。
トナー補給装置67内のトナーが消費されてトナーがないという信号をトナー残量検知センサー70から受け取ると、制御手段はトナー無し情報を不図示の操作パネル上に表示し、オペレーターはトナー収納容器40を装填する。
図8は、上記第2螺旋スクリュー羽722の途中が欠落して空間部76が形成された第2螺旋スクリュー72を用いたトナー補給装置67内のトナーがレベルL3からレベルL1に減少、またはレベルL1からレベルL3に増加する状態を示す図である。
レベルL1では第1トナー貯蔵ホッパー68、第2トナー貯蔵ホッパー69内のトナーが消費された状態でも、トナーがトナー収納容器40から補給されると直ちに空間部76からトナー供給部61を経由して現像器34に優先的に搬送されるので、現像器34内のトナー濃度低下が発生することがない。またトナー収納容器40内が空であることを操作部などに表示されてからであっても、新しいトナー収納容器40を挿入すると直ちに現像器34にトナーが供給できるので現像器34内のトナー濃度低下による機械停止状態を短縮できる。
第2螺旋スクリュー72は、図6に示す螺旋状の螺旋スクリュー羽の途中が欠落し完全に無い形状のなったスクリューの他に、例えば図9、図10に示す形状が考えられる。すなわち、図9は第2螺旋スクリューに設けられた第2螺旋スクリュー羽の途中が羽を貫通する穴(H1部)が空いている穴空き羽で、他の部分が羽を貫通する穴が空いていない穴無し羽を示す図である。
図10は、第2螺旋スクリュー羽の途中のみ切り欠かれた状態(H2部)の羽を示す図である。
図7、図9、図10に示す第2螺旋スクリュー羽のトナーを搬送する効率はそれぞれ異なり、何れを選択するかはトナー供給部61にトナーを搬送する量を実験などにより決定することが望ましい。何れの形状であっても空間部76の上流側のトナー搬送力が、空間部76におけるトナー搬送力を上回っていれば良く、そのような構成とすることにより、空間部76にトナーを滞留させることができる。
また、本実施の形態では第1トナー貯蔵ホッパー68、第2トナー貯蔵ホッパー69を用いてトナー循環が可能な形状としたが、1つの貯蔵ホッパーに螺旋スクリューと螺旋スクリュー羽の途中が欠落し空間部を形成した形状の螺旋スクリュー羽を設け、貯蔵ホッパーに平行で空間部からトナー搬送方向下流側にトナー供給部を設けたトナー補給装置であってもトナー収納容器を交換したあとで発生するトナー詰まりや固着を抑制できる。
34 現像器
40 トナー収納容器
61 トナー供給部
67 トナー補給装置
68 第1トナー貯蔵ホッパー
69 第2トナー貯蔵ホッパー
70 トナー残量検知センサー
71 第1螺旋スクリュー
72 第2螺旋スクリュー
76 空間部
712 第1螺旋スクリュー羽
722 第2螺旋スクリュー羽

Claims (6)

  1. 電子写真方式を利用した画像形成装置の現像器にトナーを補給するトナー補給装置であって、
    トナーを貯蔵するトナー貯蔵ホッパーと、当該トナー貯蔵ホッパー内に設けたトナーを搬送する螺旋スクリューと、
    前記螺旋スクリューと平行して設けられ、前記現像器にトナーを搬送する供給部螺旋スクリューを備えたトナー供給部と、
    前記螺旋スクリューから前記供給部螺旋スクリューにトナーを送り込む部分に、上流側よりトナー搬送力が低くなる空間部と、
    を有することを特徴とするトナー補給装置。
  2. 前記供給部螺旋スクリューは、前記空間部から下流側に前記螺旋スクリューに沿って隣接し、
    前記空間部より下流側において前記螺旋スクリューから前記供給部螺旋スクリューにトナーを供給することを特徴とする請求項1に記載のトナー補給装置。
  3. 前記空間部は、前記螺旋スクリューに設けられた螺旋状の螺旋スクリュー羽の途中が欠落したスペースであることを特徴とする請求項1または2に記載のトナー補給装置。
  4. 前記空間部は、前記螺旋スクリューに設けられた螺旋状の螺旋スクリュー羽の途中が羽を貫通する穴が空いているスペースであることを特徴とする請求項1または2に記載のトナー補給装置。
  5. 前記供給部螺旋スクリューの回転軸の位置は、前記螺旋スクリューの回転軸の位置より下方にあることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載のトナー補給装置。
  6. 請求項1から5の何れか1項に記載のトナー補給装置と、画像形成部とを有することを特徴とする画像形成装置。
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