JP2014026121A

JP2014026121A - トナー補給装置および画像形成装置

Info

Publication number: JP2014026121A
Application number: JP2012166348A
Authority: JP
Inventors: Yoshiki Ichikawa; 善樹市川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2012-07-26
Filing date: 2012-07-26
Publication date: 2014-02-06

Abstract

【課題】
トナー収容部が歳差運動を起こしても、円筒状のシャッタ部材が振動し難く、トナー漏れが発生し難いトナー補給装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】
トナー補給装置２０に、トナーを収容するトナー収容部２１１と、トナー収容部２１１を囲むシャッタ部材２１３と、軸線まわりに回転可能な第１ローラ２１５１ｄを含む第１ローラ部材２１５１とを設け、トナー収容部２１１が静止しているときには、第１ローラ２１５１ｄがトナー収容部２１１の側面に接触して該トナー収容部２１１を支持し、トナー収容部２１１が全体的に回転する場合において、該トナー収容部２１１の歳差運動が生じたときには、該トナー収容部２１１の側面によって第１ローラ２１５１ｄが押圧され、その押圧力によって第１ローラ２１５１ｄの軸線が移動するように、第１ローラ部材２１５１を構成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、トナー補給装置および画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置の分野では、現像装置にトナーを補給するトナー補給装置として、回転型トナー補給装置が一般に知られている。回転型トナー補給装置は、円筒状のトナー収容部が画像形成装置に設けられる回転駆動源に接続され、該回転駆動源によって軸線まわりに回転させられることで、該トナー収容部内のトナーを、該トナー収容部に形成された排出口から排出し、他の装置へ補給する装置である。回転型トナー補給装置は、トナー収容部が回転することにより、トナーの凝集を防ぎつつ、トナーホッパや現像装置などにトナーを円滑に補給することができる。

このような回転型トナー補給装置として、たとえば、特許文献１には、トナー収容部の軸線方向一端部が回転駆動源に接続されるとともに、軸線方向他端部が回転自在に支持される構造の回転型トナー補給装置が記載されている。また、特許文献２には、トナー収容部の軸線方向一端部が回転駆動源に接続されるとともに、円筒状のシャッタ部材に該トナー収容部が挿通される構造の回転型トナー補給装置が記載されている。

特開２００３−９８８１１号公報特開２００４−２７１９９５号公報

特許文献１に記載の回転型トナー補給装置は、排出口がトナー収容部の軸線方向他端部に形成されており、トナーを排出する機構が複雑である。これに対して、特許文献２に記載の回転型トナー補給装置は、トナー収容部の側面の軸線方向中央部に排出口が形成されるとともに、該軸線方向中央部を囲む円筒状のシャッタ部材に開口が形成され、トナー収容部が軸線まわりに回転することで排出口とシャッタ部材の開口とが対向したときにトナー収容部内のトナーが排出されるように構成されているので、トナーを排出する機構が単純である。したがって、トナーを排出する機構の単純化の点において、円筒状のシャッタ部材を用いることが好ましい。

しかしながら、円筒状のシャッタ部材を用いると、トナー収容部の歳差運動に起因して、トナー漏れが生じるおそれがある。具体的には、特許文献２に記載の回転型トナー補給装置のように、軸線方向一端部が回転駆動源に接続され、軸線方向他端部が支持されない構造であると、該軸線方向一端部を通る水平線に対してトナー収容部の軸線が傾いた状態で、該水平線まわりに該軸線が回転運動する、いわゆる歳差運動が生じてしまう。歳差運動が生じると、トナー収容部が円筒状のシャッタ部材の内周面に衝突し、それによって、歳差運動のエネルギーの一部が円筒状のシャッタ部材に伝達され、該円筒状のシャッタ部材が振動する。円筒状のシャッタ部材には、上述したように、トナーを排出するための開口が形成されるので、該円筒状のシャッタ部材が振動すると、トナー漏れが生じるおそれがある。

なお、特許文献１に記載のように、軸線方向一端部が回転駆動源に接続され、軸線方向他端部が回転自在に支持される構造であっても、歳差運動は生じてしまう。なぜならば、トナー収容部にねじれが発生しないようにするために、該トナー収容部の軸線方向他端部は、軸線方向に垂直な面においてある程度自由に移動できるように設けられるからである。

本発明は、上述したような課題を解決するためのものであり、トナー収容部が歳差運動を起こしても、円筒状のシャッタ部材が振動し難く、トナー漏れが発生し難いトナー補給装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、トナーを収容し、側面にトナー排出口が形成される円筒状のトナー収容部であって、軸線方向一端部が回転駆動されることで全体的に回転可能なトナー収容部と、
前記トナー収容部の側面の前記トナー排出口が形成される部分を、該部分の全周にわたって囲む円筒状のシャッタ部材であって、側面に前記トナー排出口と連通可能な開口が形成されるシャッタ部材と、
軸線まわりに回転可能なローラを含むローラ部材であって、
前記トナー収容部が静止しているときに、前記ローラが前記トナー収容部の側面に接触して該トナー収容部を支持するように設けられ、
前記トナー収容部の軸線方向一端部が回転駆動されることで該トナー収容部が全体的に回転する場合において、該トナー収容部の歳差運動が生じたときに、該トナー収容部の側面によって前記ローラが押圧され、その押圧力によって前記ローラの軸線が移動するように設けられるローラ部材と、を備えることを特徴とするトナー補給装置である。

また本発明は、２つの前記ローラ部材が１対となって互いに連結されており、
互いに連結される２つの前記ローラ部材の各ローラは、互いの軸線が一致しないように設けられることを特徴とする。

また本発明は、互いに連結される２つの前記ローラ部材は、弾性部材によって連結されることを特徴とする。

また本発明は、現像装置を備える電子写真方式の画像形成装置において、
前記現像装置にトナーを供給するためのトナー補給装置として、前記トナー補給装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、トナー収容部の歳差運動が生じ、トナー収容部の側面によってローラが押圧されると、その押圧力によって、ローラの軸線が移動する。すなわち、歳差運動するトナー収容部の運動エネルギーの一部が、ローラに伝達され、該ローラの運動エネルギーになる。したがって、シャッタ部材への歳差運動のエネルギーの伝達が抑えられ、シャッタ部材が振動し難くなり、トナー漏れが発生し難くなる。また、ローラが軸線まわりに回転自在に設けられるので、トナー収容部の歳差運動に起因して、トナー収容部の側面によってローラが押圧されたとき、ローラはその軸線まわりに回転する。したがって、トナー収容部とローラとの間の摩擦が小さくなるので、トナー収容部のねじれの発生を抑えることができる。

また本発明によれば、２つのローラ部材は、各ローラの軸線が互いに一致しないように設けられるので、トナー収容部の側面の周方向において２つの位置で、トナー収容部の歳差運動のエネルギーを各ローラへ伝達させることができる。また、２つのローラ部材は、互いに連結されているので、各ローラのうちの一方が、トナー収容部の歳差運動に起因して、トナー収容部の側面によって押圧されて移動するときに、各ローラのうちの他方がともに移動し易くなる。したがって、トナー収容部の歳差運動のエネルギーを、２つのローラの運動エネルギーとして吸収することができる。

また本発明によれば、２つのローラ部材は弾性部材によって互いに連結されるので、トナー収容部の歳差運動に起因して、トナー収容部の側面によって各ローラが押圧されて移動したとき、弾性部材の弾性力によって、各ローラが元の位置に戻ろうとするので、トナー収容部の歳差運動のエネルギーを、繰り返し、２つのローラの運動エネルギーとして吸収することができる。

また本発明によれば、トナー収容部の歳差運動に起因するトナー補給装置からのトナー漏れを抑えることができるので、内部のトナーによる汚染を防ぐことができる。

画像形成装置１０の構成を示す模式図である。トナー補給装置２０の構成を示す図である。トナー補給装置２０が備える補給装置本体部２１の側面図である。補給装置本体部２１の分解斜視図である。補給装置本体部２１の正面図である。ローラ対２１５を示す斜視図である。

はじめに、本発明に係るトナー補給装置２０を備える画像形成装置１０について説明する。図１は、画像形成装置１０の構成を示す模式図である。画像形成装置１０は、電子写真方式によって、記録用紙などの記録媒体の表面に画像を形成して、印刷物を得る装置である。画像形成装置１０は、記録媒体を供給する記録媒体供給部５０と、原稿などから画像情報を読み取るスキャナ４３と、スキャナ４３が読み取った画像情報や画像形成装置１０の外部の装置から入力された画像情報に基づいて、供給された記録媒体に画像を形成する電子写真プロセス部６０とを備える。電子写真プロセス部６０は、感光体ドラム４４と、帯電部４５と、露光ユニット４６と、現像ユニット７０と、転写部４８と、クリーニング部４９と、定着ユニット５１とを含む。

感光体ドラム４４は、円筒状や円柱状の導電性基体と、この導電性基体の表面に形成される感光層とを含み、図示しない回転駆動源によって、導電性基体の軸線回りに回転可能に設けられる。導電性基体は、たとえばアルミニウムから形成される。感光層は、光を照射されることで導電性を示す材料であり、たとえば有機感光層が用いられる。有機感光層は、電荷発生物質を含む電荷発生層と電荷輸送物質を含む電荷輸送層とが積層されたものであってもよいし、電荷発生物質と電荷輸送物質とを１つの層に含むものであってもよい。

帯電部４５は、感光体ドラム４４の表面を所定の極性および電位に帯電させる装置である。帯電部４５としては、ブラシ型帯電装置、ローラ型帯電装置、コロナ放電装置、イオン発生装置などを用いることができる。

露光ユニット４６は、レーザ光を出射する装置であり、露光ユニット４６から出射された光は、帯電部４５と現像ユニット７０との間を通過して感光体ドラム４４の表面に照射される。帯電状態にある感光体ドラム４４の表面にレーザ光が照射されることによって、該表面に、画像情報に対応する静電潜像が形成される。露光ユニット４６としては、たとえば、レーザ照射部および複数の反射ミラーを備えるレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）を用いることができる。また、露光ユニット４６としては、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）アレイ、液晶シャッタと光源とを適宜組み合わせたユニットなどを用いてもよい。

現像ユニット７０は、トナー補給装置２０と、トナーホッパ１３と、現像装置４７とを含む。トナー補給装置２０は、トナーホッパ１３および現像装置４７よりも鉛直方向上方（以下では、「鉛直方向上方Ｙ１」と称し、これとは反対の方向を、「鉛直方向下方Ｙ２」と称し、２つの方向を併せて、「鉛直方向Ｙ」と称する）に配置され、未使用のトナーを収容する。トナー補給装置２０は、画像形成装置１０が備える図示しない回転駆動源に接続される回転型トナー補給装置であり、現像装置４７内のトナーが消費されて少なくなると、未使用のトナーをトナーホッパ１３へ供給する。トナー補給装置２０の詳細については後述する。

トナーホッパ１３は、トナー補給装置２０の鉛直方向下方Ｙ２において、現像装置４７に隣接して設けられる。トナーホッパ１３は、トナー補給装置２０から供給されたトナーを攪拌して、現像装置４７へ供給する。

現像装置４７は、感光体ドラム４４上に形成された静電潜像をトナーによって現像することで、感光体ドラム４４上にトナー像を形成する装置である。現像装置４７は、現像槽、現像ローラ、搬送スクリュー、およびトナー濃度検知センサを備える。現像槽は、その内部空間にトナーを収容する。現像槽内には、現像ローラおよび搬送スクリューが、回転可能に支持される。現像槽は、感光体ドラム４４に臨む位置に開口部が形成され、この開口部を挟んで感光体ドラム４４に対向する位置に、現像ローラが設けられる。

現像ローラは、感光体ドラム４４との最近接部において感光体ドラム４４表面の静電潜像にトナーを供給する部材である。トナーの供給のときには、現像ローラ表面に、トナーの帯電電位とは逆極性の電位が現像バイアス電圧（現像バイアス）として印加される。これによって、現像ローラ表面のトナーが静電潜像に円滑に供給される。現像バイアスの値を変更することによって、静電潜像に供給されるトナー量（トナー付着量）を制御することができる。

搬送スクリューは、現像ローラ周辺にトナーを供給する部材である。搬送スクリューによって、トナーは攪拌搬送されて、帯電した状態で現像ローラに供給される。

トナー濃度検知センサは、現像槽の底面に設けられる。トナー濃度検知センサは、現像槽中のトナー濃度を検知する。トナー濃度検知センサとしては、一般的なトナー濃度検知センサを使用でき、たとえば、透過光検知センサ、反射光検知センサ、透磁率検知センサなどが挙げられる。これらの中でも、透磁率検知センサが好ましい。

トナー濃度検知センサは、トナー濃度制御部に電気的に接続される。トナー濃度制御部は、トナー濃度検知センサによるトナー濃度値が所定の設定値よりも低くなると、トナー補給装置２０に接続される回転駆動源が作動し、トナー補給装置２０内のトナーがトナーホッパ１３へ供給される。

転写部４８は、感光体ドラム４４の表面に圧接するローラ部材であり、図示しない回転駆動源によって軸線回りに回転可能に設けられる。感光体ドラム４４上に担持されて搬送されるトナー像は、転写部４８と感光体ドラム４４との圧接部において、後述する記録媒体供給部５０から供給される記録媒体に転写される。

クリーニング部４９は、感光体ドラム４４から記録媒体へトナー像が転写された後に、感光体ドラム４４の表面に残留するトナーや転写の際に付着した紙粉などを除去し、感光体ドラム４４の表面を清浄化する部材である。クリーニング部４９としては、たとえば、トナーを掻き取るための板状部材と、掻き取ったトナーを回収する容器状部材とが用いられる。

記録媒体供給部５０は、記録媒体を収容する収容部と、記録媒体を搬送する搬送ローラとを含む。収容部に収容される記録媒体は、搬送ローラによって、感光体ドラム４４と転写部４８との圧接部に送給され、トナー像が転写された後、定着ユニット５１に送給される。記録媒体としては、普通紙、カラーコピー用紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート、葉書などがある。

定着ユニット５１は、加熱ローラおよび加圧ローラを含む。加熱ローラは、所定の定着温度となるように制御される。加圧ローラは、加熱ローラに圧接するローラである。加熱ローラは、加圧ローラとともに記録媒体を加熱しながら挟持することにより、トナー像を構成するトナーを溶融させて記録媒体上に定着させる。トナー像が定着した記録媒体は、画像形成装置１０の外部に搬送され、画像形成動作が完了する。

次に、トナー補給装置２０について詳細に説明する。図２は、トナー補給装置２０の構成を示す図である。図３は、トナー補給装置２０が備える補給装置本体部２１の側面図である。図４は、補給装置本体部２１の分解斜視図である。図５は、補給装置本体部２１の正面図である。

トナー補給装置２０は、トナー収容部２１１、連結部２１２、シャッタ部材２１３、支持台２１４、および２つのローラ対２１５を有する補給装置本体部２１と、駆動源側連結部２２１、回転軸部材２２２、ギア２２３、および押しばね２２４を有する駆動力伝達部２２と、２つのガイド部材２３１を有する筺体２３とを備える。

筺体２３は、補給装置本体部２１の一部、駆動源側連結部２２１、回転軸部材２２２の一部、および押しばね２２４を収容する内部空間が形成され、鉛直方向下方Ｙ２の端部が開放される箱状部材である。ギア２２３は、筺体２３の外側に配置される。筺体２３の、水平な一方向（以下では、Ｘ１方向と称する）端部となる壁部２３ａには、第１貫通孔２３ａａが形成され、Ｘ１方向とは反対の方向（以下では、Ｘ２方向と称し、Ｘ１方向とＸ２方向とを併せてＸ方向と称する）の端部となる壁部２３ｂには、第２貫通孔２３ｂａが形成される。第１貫通孔２３ａａは、補給装置本体部２１が挿通可能な大きさの孔であり、トナー補給装置２０の使用時には、補給装置本体部２１のＸ１方向端部が挿通されている。第２貫通孔２３ｂａは、回転軸部材２２２が挿通される孔であり、第２貫通孔２３ｂａにおいて、回転軸部材２２２の周りには、図示しない軸受が設けられる。

トナー収容部２１１は、周壁部２１１ａと２つの底壁部２１１ｂ，２１１ｃとによって内部空間を形成する有底円筒状の部材であり、該内部空間にトナーを収容する。トナー収容部２１１は、トナーとともにキャリアを収容してもよい。トナー収容部２１１が筺体２３に対して静止しており、トナー収容部２１１や、その内部のトナーの重量が無視できるほど小さい理想状態では、トナー収容部２１１の中心軸線Ｓ_１は、Ｘ方向に延びることになる。

周壁部２１１ａには、円筒状のトナー収容部２１１の側面部であり、トナーを排出するための開口であるトナー排出口２１１ａａが形成される。周壁部２１１ａは、内径が５０ｍｍ〜１５０ｍｍであり、外径が５２ｍｍ〜１５４ｍｍであり、理想状態において、Ｘ方向における長さが４００ｍｍ〜６００ｍｍである。トナー排出口２１１ａａは、周壁部２１１ａの中心軸線Ｓ_１方向における中央部に形成される。トナー排出口２１１ａａの形状は正方形状であり、この正方形の一辺の長さは１０ｍｍ〜２５ｍｍである。

周壁部２１１ａの内壁面には、中心軸線Ｓ_１に向かって、５ｍｍ〜１０ｍｍ程度突出するトナー搬送突起部２１１ａｂが形成される。トナー搬送突起部２１１ａｂは、周壁部２１１ａの内壁面において、中心軸線Ｓ_１を中心として螺旋状に形成されている。この螺旋の進む方向は、トナー排出口２１１ａａよりもＸ１方向側の部分と、トナー排出口２１１ａａよりもＸ２方向側の部分とで、互いに逆になっている。後述するように、トナー収容部２１１は、底壁部２１１ｃが、中心軸線Ｓ_１まわりの回転方向Ｇに、画像形成装置１０が備える図示しない回転駆動源によって、５ｒｐｍ〜１５ｒｐｍで回転駆動され、それによって、全体的に回転するように構成されており、トナー搬送突起部２１１ａｂは、トナー収容部２１１が回転するときに、トナー収容部２１１内のトナーをトナー排出口２１１ａａに向けて搬送する。

底壁部２１１ｂは、周壁部２１１ａのＸ１方向端部に固定され、底壁部２１１ｃは、周壁部２１１ａのＸ２方向端部に固定される。底壁部２１１ｂ，２１１ｃは、直径５０ｍｍ〜１５０ｍｍの円盤状の部材であり、この円盤の中心軸線と、周壁部２１１ａの中心軸線Ｓ_１とは一致する。

周壁部２１１ａおよび底壁部２１１ｂ，２１１ｃは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＨＩＰＳ樹脂（ハイインパクトポリスチレン樹脂）、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合合成樹脂）などの材料から形成される。周壁部２１１ａおよび底壁部２１１ｂ，２１１ｃは、これらの材料から一体成形されてもよい。

底壁部２１１ｃには、連結部２１２が形成される。連結部２１２は、底壁部２１１ｃのＸ２方向側の面に形成される。連結部２１２は、Ｘ２方向に突出する凸部であり、この凸部は、Ｘ１方向に見たときの形状が十字状である。連結部２１２は、後述するように、駆動源側連結部２２１と連結される。したがって、底壁部２１１ｃは、駆動源側連結部２２１によって支持されることになる。なお、トナー補給装置２０では、底壁部２１１ｂは何にも支持されず、自由に移動可能であるが、トナー補給装置２０の変形例として、底壁部２１１ｂがある程度自由に移動可能に支持されてもよい。

シャッタ部材２１３は、円筒状のトナー収容部２１１の側面部である周壁部２１１ａのトナー排出口２１１ａａが形成される部分を囲む、該周壁部２１１ａの外径以上の内径を有する円筒状の部材である。シャッタ部材２１３は、内径が、周壁部２１１ａの外径＋４ｍｍ〜周壁部２１１ａの外径＋２０ｍｍであり、中心軸線Ｓ_１方向における長さが、１００ｍｍ〜１５０ｍｍである。

シャッタ部材２１３は、略円柱状の２つの係合凸部２１３ａを備え、該２つの係合凸部２１３ａと、支持台２１４に設けられる、後述する２つの係合凹部２１４ａａとがそれぞれ係合することで、該支持台２１４に着脱可能に構成される。トナー補給装置２０の使用時には、シャッタ部材２１３にトナー収容部２１１が挿通された状態で、該シャッタ部材２１３が支持台２１４に装着される。

シャッタ部材２１３には、その鉛直方向Ｙ下部に、トナー排出口２１１ａａと同じ形状・大きさの開口である第１連通口２１３ｂが形成される。第１連通口２１３ｂは、トナー収容部２１１が回転することでトナー排出口２１１ａａが鉛直方向下方Ｙ２に位置したときに、トナー排出口２１１ａａと連通するように形成される。

支持台２１４は、シャッタ部材２１３が装着可能に構成される装着部２１４ａと、装着部２１４ａの鉛直方向Ｙ下部に固定される略矩形平板状の台座部２１４ｂとを含む。装着部２１４ａは、軸線方向全体にわたる切欠きが形成された略円筒状の、２つの係合凹部２１４ａａを備える。シャッタ部材２１３が支持台２１４に装着される際は、シャッタ部材２１３の各係合凸部２１３ａが、支持台２１４の２つの係合凹部２１４ａａの切欠き部を押圧して、各切欠きをそれぞれ広げることで、各係合凹部２１４ａａ内に各係合凸部２１３ａが収まる。したがって、シャッタ部材２１３は、支持台２１４に対して振動し難くなっている。

支持台２１４の台座部２１４ｂは、Ｘ１方向およびＸ２方向に長く延び、トナーホッパ１３の鉛直方向上方Ｙ１に配置される。台座部２１４ｂには、第１連通口２１３ｂと同じ形状・大きさの第２連通口２１４ｂａが形成される。第２連通口２１４ｂａは、支持台２１４にシャッタ部材２１３が装着されているときに、第１連通口２１３ｂと連通するように形成される。

台座部２１４ｂには、２つのローラ対２１５の一部分を収容する２つの収容凹所２１４ｂｂが形成される。各収容凹所２１４ｂｂには、ローラ対２１５の後述する回転軸部２１５１ａを軸支する図示しない軸受が設けられる。ローラ対２１５は、シャッタ部材２１３のＸ１方向側と、Ｘ２方向側とに、それぞれ設けられる。ローラ対２１５については後述する。

ギア２２３は、画像形成装置１０が備える図示しない回転駆動源と係合し、５ｒｐｍ〜１５ｒｐｍで回転する。回転軸部材２２２は、円柱状の部材であり、ギア２２３が回転するときに該円柱の中心軸線まわりに回転するように、ギア２２３に接続される。回転軸部材２２２の回転方向は、中心軸線まわりの２つの方向のうち、図３などに示す回転方向Ｇである。また、この円柱の中心軸線は、中心軸線Ｓ_１と一致する。

駆動源側連結部２２１は、円盤状の部材であり、一方の主面側に、Ｘ２方向に退避する凹部を有する。この凹部は、Ｘ２方向に見たときの形状が十字状である。トナー補給装置２０の使用時には、この凹部は、連結部２１２の凸部と嵌合する。駆動源側連結部２２１の他方の主面は、回転軸部材２２２に固定され、回転軸部材２２２が回転するのに伴って、駆動源側連結部２２１も回転する。駆動源側連結部２２１が回転すると、該駆動源側連結部２２１と嵌合する連結部２１２が設けられるトナー収容部２１１の底壁部２１１ｃが、中心軸線Ｓ_１まわりの回転方向Ｇに５ｒｐｍ〜１５ｒｐｍで回転駆動されることになり、その結果、トナー収容部２１１が全体的に回転することになる。

押しばね２２４は、圧縮コイルばねからなり、壁部２３ｂと駆動源側連結部２２１との間の位置に設けられる。この位置において、押しばね２２４は、回転軸部材２２２が挿通される。押しばね２２４は、回転軸部材２２２および駆動源側連結部２２１の回転を阻害することなく、駆動源側連結部２２１が壁部２３ｂから離間するように、Ｘ１方向へのばね力を付与する。これによって、連結部２１２の凸部と駆動源側連結部２２１の凹部とが嵌合する際に、駆動源側連結部２２１が連結部２１２によって押されて、駆動源側連結部２２１に固定される回転軸部材２２２、および、回転軸部材２２２に固定されるギア２２３が、Ｘ２方向に移動してしまうのを防いでいる。

２つのガイド部材２３１は、補給装置本体部２１、より詳細には、支持台２１４の台座部２１４ｂを、Ｘ１方向およびＸ２方向に移動可能に支持する。２つのガイド部材２３１は、壁部２３ｂから、第１貫通孔２３ａａを通って、筺体２３の外部まで、Ｘ１方向に延びて設けられる。

上述したように、第１貫通孔２３ａａは、補給装置本体部２１が挿通可能な大きさであり、トナー補給装置２０の非使用時には、補給装置本体部２１をＸ１方向に引くことで、連結部２１２と駆動源側連結部２２１との嵌合状態を解除し、駆動力伝達部２２から補給装置本体部２１を脱離させて、補給装置本体部２１を、第１貫通孔２３ａａから引き出すことができる。補給装置本体部２１を引き出した後は、支持台２１４から、トナー収容部２１１およびシャッタ部材２１３を取り外して、新たなトナー収容部２１１に交換することができる。トナー収容部２１１の交換後は、補給装置本体部２１をＸ２方向に押すことで、補給装置本体部２１を押し入れることができる。このとき、連結部２１２と駆動源側連結部２２１とが嵌合して、トナー収容部２１１が駆動源側連結部２２１に装着され、トナー補給装置２０が使用可能となる。

以上のように構成されるトナー補給装置２０によれば、補給装置本体部２１の連結部２１２と、画像形成装置１０が備える図示しない回転駆動源とが、駆動力伝達部２２を介して連結される。これによって、連結部２１２が形成されるトナー収容部２１１は、中心軸線Ｓ_１まわりに回転する。トナー収容部２１１が回転すると、トナー排出口２１１ａａが鉛直方向下方Ｙ２に位置したときに、トナー排出口２１１ａａ、第１連通口２１３ｂ、および第２連通口２１４ｂａが連通し、このときに、トナー収容部２１１に収容されるトナーは、トナー排出口２１１ａａ、第１連通口２１３ｂ、および第２連通口２１４ｂａを経て、トナーホッパ１３へ供給され、現像装置４７にトナーが補給される。トナー収容部２１１内のトナーが無くなったときには、補給装置本体部２１をＸ１方向に引き出して、トナー収容部２１１を新たなトナー収容部２１１へと交換することができる。

次に、図２〜図６を用いて、ローラ対２１５について説明する。図６は、ローラ対２１５を示す斜視図である。ローラ対２１５は、第１ローラ部材２１５１と第２ローラ部材２１５２とが、連結部材２１５３によって連結されて構成されており、図６（ａ）は連結された状態を示し、図６（ｂ）は分解された状態を示す。

第１ローラ部材２１５１は、回転軸部２１５１ａと、第１支持部材２１５１ｂと、第１ローラ軸部２１５１ｃと、第１ローラ２１５１ｄとを備える。回転軸部２１５１ａは、円柱状の部材であり、樹脂や金属などの材料から形成される。回転軸部２１５１ａは、その軸線方向両端部が、支持台２１４に形成される収容凹所２１４ｂｂに設けられる図示しない軸受によって支持され、軸線まわりに回転自在に設けられる。回転軸部２１５１ａの軸線は、理想状態におけるトナー収容部２１１の中心軸線Ｓ_１に平行であり、たとえば、理想状態におけるトナー収容部２１１の中心軸線Ｓ_１から鉛直方向下方Ｙ２に、トナー収容部２１１の半径＋１０ｍｍ〜トナー収容部２１１の半径＋５０ｍｍ離れた場所に、回転軸部２１５１ａの軸線が位置する。

第１支持部材２１５１ｂは、円柱状の回転軸部２１５１ａの径方向に延びる棒状の部材であり、樹脂や金属などの材料から形成される。第１支持部材２１５１ｂは、その長手方向一端部が、回転軸部２１５１ａの側面のＸ１方向側の部分に固定される。第１支持部材２１５１ｂの長手方向他端部には、第１ローラ軸部２１５１ｃが固定される。第１支持部材２１５１ｂの長さは、たとえば、トナー収容部２１１の半径−２０ｍｍ〜トナー収容部２１１の半径＋２０ｍｍである。

第１ローラ軸部２１５１ｃは、第１支持部材２１５１ｂの長手方向他端部からＸ１方向へ延びる円柱状の部材であり、樹脂や金属などの材料から形成される。第１ローラ軸部２１５１ｃの軸線は、理想状態におけるトナー収容部２１１の中心軸線Ｓ_１に平行である。また、第１ローラ軸部２１５１ｃの軸線は、回転軸部２１５１ａの軸線から、たとえば、トナー収容部２１１の半径−２０ｍｍ〜トナー収容部２１１の半径＋２０ｍｍ離れた場所に位置する。

第１ローラ２１５１ｄは、第１ローラ軸部２１５１ｃによって支持され、第１ローラ軸部２１５１ｃの軸線まわりに回転自在なローラである。第１ローラ２１５１ｄは、トナーが充填されているトナー収容部２１１が静止しているときに、該トナー収容部２１１の側面部である周壁部２１１ａに接触して、該トナー収容部２１１を支持する。第１ローラ２１５１ｄは、その表面が、樹脂やゴムなどの材料から形成される。第１ローラ２１５１ｄの外径は、たとえば、１０ｍｍ〜３０ｍｍであり、第１ローラ２１５１ｄの長さは、たとえば、５ｍｍ〜３０ｍｍである。

第２ローラ部材２１５２は、回転筒部２１５２ａと、第２支持部材２１５２ｂと、第２ローラ軸部２１５２ｃと、第２ローラ２１５２ｄとを備える。回転筒部２１５２ａは、円筒状の部材であり、樹脂や金属などの材料から形成される。回転筒部２１５２ａは、支持台２１４に形成される収容凹所２１４ｂｂに配置され、第１ローラ部材２１５１の回転軸部２１５１ａにおける、第１支持部材２１５１ｂとの接続部分よりもＸ２方向側の部分が挿通されることで、該回転軸部２１５１ａの軸線まわりに回転自在に設けられる。回転筒部２１５２ａの軸線は、回転軸部２１５１ａの軸線と一致する。

第２支持部材２１５２ｂは、円筒状の回転筒部２１５２ａの径方向に延びる棒状の部材であり、樹脂や金属などの材料から形成される。第２支持部材２１５２ｂは、その長手方向一端部が、回転筒部２１５２ａの側面のＸ２方向側の部分に固定される。第２支持部材２１５２ｂの長手方向他端部には、第２ローラ軸部２１５２ｃが固定される。第２支持部材２１５２ｂの長さは、たとえば、トナー収容部２１１の半径−２０ｍｍ〜トナー収容部２１１の半径＋２０ｍｍである。

第２ローラ軸部２１５２ｃは、第２支持部材２１５２ｂの長手方向他端部からＸ１方向へ延びる円柱状の部材であり、樹脂や金属などの材料から形成される。第２ローラ軸部２１５２ｃの軸線は、理想状態におけるトナー収容部２１１の中心軸線Ｓ_１に平行である。また、第２ローラ軸部２１５２ｃの軸線は、第１ローラ部材２１５１の回転軸部２１５１ａの軸線から、たとえば、トナー収容部２１１の半径−２０ｍｍ〜トナー収容部２１１の半径＋２０ｍｍ離れた場所に位置する。

第２ローラ２１５２ｄは、第２ローラ軸部２１５２ｃによって支持され、第２ローラ軸部２１５２ｃの軸線まわりに回転自在なローラである。第２ローラ２１５２ｄは、トナーが充填されているトナー収容部２１１が静止しているときに、該トナー収容部２１１の側面部である周壁部２１１ａに接触して、該トナー収容部２１１を支持する。第２ローラ２１５２ｄは、その表面が、樹脂やゴムなどの材料から形成される。第２ローラ２１５２ｄの外径は、たとえば、１０ｍｍ〜３０ｍｍであり、第２ローラ２１５２ｄの長さは、たとえば、５ｍｍ〜３０ｍｍである。

第１ローラ部材２１５１および第２ローラ部材２１５２において、第１ローラ２１５１ｄと第２ローラ２１５２ｄとは、互いの軸線が一致しないように設けられる。より具体的には、図５に示すように、第１ローラ２１５１ｄと第２ローラ２１５２ｄとは、理想状態におけるトナー収容部２１１の中心軸線Ｓ_１を含む鉛直面に対して、互いの軸線が鏡像関係になるように設けられる。また、図３に示すように、第１ローラ２１５１ｄと第２ローラ２１５２ｄとは、理想状態におけるトナー収容部２１１の中心軸線Ｓ_１方向において、互いに異なる位置に設けられる。

連結部材２１５３は、たとえば、引張コイルばねなどの弾性部材である。連結部材２１５３は、一端部が第１支持部材２１５１ｂの長手方向中央部に固定され、他端部が第２支持部材２１５２ｂの長手方向中央部に固定される。弾性部材からなる連結部材２１５３によって、第１ローラ部材２１５１と第２ローラ部材２１５２とは、Ｌ字形状をなすように保持される。連結部材２１５３が引張コイルばねである場合、そのばね定数は、たとえば、５０Ｎ／ｍ〜５００Ｎ／ｍである。

このように構成されるローラ対２１５を備えるトナー補給装置２０によれば、トナー収容部２１１の歳差運動が生じたときに、該歳差運動に起因する、トナー収容部２１１からのトナー漏れを防ぐことができる。このような効果について、以下に詳細に説明する。

上述したように、トナー収容部２１１が筺体２３に対して静止しており、トナー収容部２１１や、その内部のトナーの重量が無視できるほど小さい理想状態では、トナー収容部２１１の中心軸線Ｓ_１は、Ｘ方向に延びている。しかしながら、実際には、トナー収容部２１１には多量のトナーが充填されているので、トナー収容部２１１の、駆動源側連結部２２１と連結されていない側の端部（Ｘ１方向端部）は、駆動源側連結部２２１と連結されている側の端部（Ｘ２方向端部）よりも、鉛直方向下方Ｙ２に位置し、中心軸線Ｓ_１は、駆動源側連結部２２１の中心を通ってＸ方向に延びる直線（以下では、Ｘ方向直線と称する）に対して、わずかに傾く。Ｘ方向直線に対してトナー収容部２１１の中心軸線Ｓ_１が傾いた状態で、トナー収容部２１１のＸ２方向端部のみを回転駆動源と連結し、回転駆動すると、Ｘ方向直線まわりに該中心軸線Ｓ_１が回転移動する歳差運動が生じる。歳差運動が生じると、トナー収容部２１１がシャッタ部材２１３の内周面に衝突し、それによって、歳差運動のエネルギーの一部がシャッタ部材２１３に伝達され、該シャッタ部材２１３が振動し、トナー漏れが生じるおそれがある。

トナー補給装置２０では、トナーが充填されている新規のトナー収容部２１１が支持台２１４に装着されると、ローラ対２１５の第１ローラ２１５１ｄおよび第２ローラ２１５２ｄが、トナー収容部２１１の周壁部２１１ａにそれぞれ当接する。第１ローラ２１５１ｄおよび第２ローラ２１５２ｄが周壁部２１１ａに当接した状態において、トナー収容部２１１のＸ２方向端部が回転駆動されて、トナー収容部２１１の歳差運動が生じると、該トナー収容部２１１の周壁部２１１ａによって第１ローラ２１５１ｄおよび第２ローラ２１５２ｄが押圧されることになる。第１ローラ部材２１５１および第２ローラ部材２１５２は、回転軸部２１５１ａの軸線まわりに回転可能になっているので、周壁部２１１ａによって押圧されると、第１ローラ２１５１ｄおよび第２ローラ２１５２ｄは、その押圧力によって、各軸線が、回転軸部２１５１ａの軸線まわりに移動する。すなわち、歳差運動するトナー収容部２１１の運動エネルギーの一部が、第１ローラ２１５１ｄおよび第２ローラ２１５２ｄに伝達され、第１ローラ２１５１ｄおよび第２ローラ２１５２ｄの運動エネルギーになる。したがって、シャッタ部材２１３への歳差運動のエネルギーの伝達が抑えられ、シャッタ部材２１３が振動し難くなり、トナー漏れが発生し難くなる。

また、トナー補給装置２０では、第１ローラ２１５１ｄおよび第２ローラ２１５２ｄが回転自在に設けられるので、トナー収容部２１１の歳差運動に起因して、周壁部２１１ａによって押圧されたとき、第１ローラ２１５１ｄおよび第２ローラ２１５２ｄは、その軸線が移動するとともに、その軸線まわりに回転する。したがって、トナー収容部２１１と第１ローラ２１５１ｄおよび第２ローラ２１５２ｄとの間の摩擦が小さくなるので、トナー収容部２１１のねじれの発生を抑えることができる。

また、トナー補給装置２０では、第１ローラ２１５１ｄおよび第２ローラ２１５２ｄという、互いに軸線が一致しない２つのローラが設けられるので、トナー収容部２１１の周壁部２１１ａの周方向において２つの位置で、トナー収容部２１１の歳差運動のエネルギーを各ローラへ伝達させることができる。また、この２つのローラは、Ｘ方向において互いに異なる位置に設けられるので、Ｘ方向において２つの位置で、トナー収容部２１１の歳差運動のエネルギーを各ローラへ伝達させることができる。なお、ローラ対は、３つ以上のローラを備えていてもよい。

また、トナー補給装置２０では、第１ローラ２１５１ｄを含む第１ローラ部材２１５１と、第２ローラ２１５２ｄを含む第２ローラ部材２１５２とが、連結部材２１５３によって連結されているので、第１ローラ２１５１ｄまたは第２ローラ２１５２ｄのうちの一方が、トナー収容部２１１の歳差運動に起因して、周壁部２１１ａによって押圧されて移動するときに、第１ローラ２１５１ｄまたは第２ローラ２１５２ｄのうちの他方がともに移動し易くなる。したがって、トナー収容部２１１の歳差運動のエネルギーを、２つのローラの運動エネルギーとして吸収することができる。

また、トナー補給装置２０では、第１ローラ２１５１ｄおよび第２ローラ２１５２ｄに、トナー収容部２１１からの荷重が掛からない状態において、第１ローラ部材２１５１と第２ローラ部材２１５２とは、弾性部材からなる連結部材２１５３によって、Ｌ字形状をなすように保持される。したがって、トナー収容部２１１の歳差運動に起因して、第１ローラ２１５１ｄや第２ローラ２１５２ｄが周壁部２１１ａによって押圧されて移動したとき、弾性部材からなる連結部材２１５３の弾性力によって、第１ローラ２１５１ｄおよび第２ローラ２１５２ｄは元の位置に戻ろうとするので、トナー収容部２１１の歳差運動のエネルギーを、繰り返し、２つのローラの運動エネルギーとして吸収することができる。

なお、弾性部材からなる連結部材２１５３は、トナーが充填されている新規のトナー収容部２１１が支持台２１４に装着され、該トナー収容部２１１の周壁部２１１ａが第１ローラ２１５１ｄおよび第２ローラ２１５２ｄに接触しているときに、自然状態（ただし、自重による伸縮は除く）となることが好ましい。新規のトナー収容部２１１の装着時に、該トナー収容部２１１からの荷重によって連結部材２１５３が大きく伸びていると、大きな弾性エネルギーが蓄積されることになり、トナー収容部２１１内のトナーが消費され、トナー収容部２１１からの荷重が小さくなったときに、弾性部材からなる連結部材２１５３が振動するおそれがあるからである。トナー補給装置２０では、ローラ対２１５が２つ設けられており、各ローラ対２１５に掛かるトナー収容部２１１の荷重は異なるので、上記のように、ローラ対２１５の連結部材２１５３を自然状態にするためには、２つのローラ対２１５の連結部材２１５３の自然長を互いに異ならせる必要がある。具体的には、トナー収容部２１１の、駆動源側連結部２２１と連結されていない側の端部（Ｘ１方向端部）側に設けられるローラ対２１５の自然長は、駆動源側連結部２２１と連結されている側の端部（Ｘ２方向端部）側に設けられるローラ対２１５の自然長よりも、わずかに長く設定される。

また、トナー補給装置２０では、トナー収容部２１１の歳差運動に起因して、第１ローラ２１５１ｄや第２ローラ２１５２ｄが周壁部２１１ａによって押圧されて移動するときに、回転軸部２１５１ａと回転筒部２１５２ａとの間に摩擦が生じるので、第１ローラ２１５１ｄおよび第２ローラ２１５２ｄの運動エネルギーを摩擦熱エネルギーに変換して、消費することができる。特に、連結部材２１５３が引張コイルばねのようなコイルばねである場合、ばねの振動が減衰し難く、トナー収容部２１１からローラ対２１５へ伝達されたエネルギーは消費され難いので、第１ローラ２１５１ｄおよび第２ローラ２１５２ｄの移動が阻害されない範囲で、回転軸部２１５１ａおよび回転筒部２１５２ａを、摩擦係数が大きな材料を用いて構成してもよい。

また、トナー補給装置２０において、弾性部材からなる連結部材２１５３の振動を早く減衰させるために、連結部材２１５３を囲む筒状部材を設けてもよい。たとえば、連結部材２１５３が引張コイルばねである場合、ばねの伸び縮みの際に筒状部材の内周面と、ばねとが擦れることで、ばねの弾性エネルギーの一部が摩擦熱エネルギーに変換され、消費される。特に、引張コイルばねなどのコイルばねは、縮む際に径が大きくなるので、摩擦力が大きくなる。したがって、トナー収容部２１１の歳差運動に起因して、第１ローラ２１５１ｄおよび第２ローラ２１５２ｄが周壁部２１１ａによって押圧されて移動し、その後、ばねの弾性力によって移動方向とは逆方向に戻ろうとするときに、ばねの弾性エネルギーの一部を摩擦熱エネルギーに変換して消費し、各ローラの速度を小さくすることができ、その結果、ローラ対２１５からトナー収容部２１１へのエネルギーの伝達を抑えることができる。

また、トナー補給装置２０において、弾性部材からなる連結部材２１５３の振動を早く減衰させるために、第１支持部材２１５１ｂと第２支持部材２１５２ｂとの間にストッパ部材を設けてもよい。ストッパ部材は、たとえば、ゴム、スポンジ、ねじりコイルばねなどであり、第１支持部材２１５１ｂまたは第２支持部材２１５２ｂのうちの一方に固定されるとともに、第１支持部材２１５１ｂまたは第２支持部材２１５２ｂのうちの他方には固定されない。ストッパ部材は、新規のトナー収容部２１１が支持台２１４に装着されており、弾性部材からなる連結部材２１５３が自然状態であるときに、第１支持部材２１５１ｂまたは第２支持部材２１５２ｂのうちの他方に対して、圧縮されることなく接触している。したがって、たとえば、トナー収容部２１１が歳差運動によって鉛直方向下方Ｙ２に移動し、その結果、第１ローラ２１５１ｄおよび第２ローラ２１５２ｄが互いに離間するように周壁部２１１ａに押圧されたとき、ストッパ部材は、第１支持部材２１５１ｂまたは第２支持部材２１５２ｂのうちの一方とともに移動することになる。このとき、第１ローラ２１５１ｄおよび第２ローラ２１５２ｄが互いに離間することで、弾性部材からなる連結部材２１５３は伸びているので、該連結部材２１５３の縮もうとする弾性力によって、第１ローラ２１５１ｄおよび第２ローラ２１５２ｄが近づくように移動するが、元の状態まで近づくと、ストッパ部材と第１支持部材２１５１ｂまたは第２支持部材２１５２ｂのうちの他方とが接触し、それ以上近づくのが阻害される。このように、第１支持部材２１５１ｂと第２支持部材２１５２ｂとの間にストッパ部材を設けることで、弾性部材からなる連結部材２１５３の振動を減衰させることができる。

また、トナー補給装置２０において、弾性部材からなる連結部材２１５３の振動を早く減衰させるために、第１支持部材２１５１ｂおよび第２支持部材２１５２ｂに、羽根部材を設けてもよい。たとえば、回転軸部２１５１ａの軸線方向および径方向に延びる面を主面とする板状の羽根部材を、第１支持部材２１５１ｂからＸ１方向側に延びるように接続するとともに、第２支持部材２１５２ｂからＸ２方向側に延びるように接続する。このような羽根部材を第１支持部材２１５１ｂおよび第２支持部材２１５２ｂに接続することで、トナー収容部２１１の歳差運動に起因して、第１ローラ２１５１ｄおよび第２ローラ２１５２ｄが周壁部２１１ａによって押圧され、第１ローラ２１５１ｄおよび第２ローラ２１５２ｄとともに第１支持部材２１５１ｂおよび第２支持部材２１５２ｂが移動するときに、空気抵抗が大きくなり、弾性部材からなる連結部材２１５３の振動を減衰させることができる。また、この羽根部材の移動により、トナー収容部２１１へ向かう空気の流れを生じさせることができるので、トナー収容部２１１やその周辺部材を冷却することができる。

以上のように構成されるトナー補給装置２０を備える画像形成装置１０は、トナー収容部２１１の歳差運動に起因するトナー補給装置２０からのトナー漏れを抑えることができるので、画像形成装置１０の内部のトナーによる汚染を防ぐことができる。

１０画像形成装置
１３トナーホッパ
２０トナー補給装置
２１補給装置本体部
２２駆動力伝達部
２３筺体
４７現像装置
７０現像ユニット
２１１トナー収容器
２１１ａ周壁部
２１１ａａトナー排出口
２１１ｂ，２１１ｃ底壁部
２１３シャッタ部材
２１５ローラ対
２２１駆動源側連結部
２１５１第１ローラ部材
２１５１ｄ第１ローラ
２１５２第２ローラ部材
２１５２ｄ第２ローラ

Claims

トナーを収容し、側面にトナー排出口が形成される円筒状のトナー収容部であって、軸線方向一端部が回転駆動されることで全体的に回転可能なトナー収容部と、
前記トナー収容部の側面の前記トナー排出口が形成される部分を、該部分の全周にわたって囲む円筒状のシャッタ部材であって、側面に前記トナー排出口と連通可能な開口が形成されるシャッタ部材と、
軸線まわりに回転可能なローラを含むローラ部材であって、
前記トナー収容部が静止しているときに、前記ローラが前記トナー収容部の側面に接触して該トナー収容部を支持するように設けられ、
前記トナー収容部の軸線方向一端部が回転駆動されることで該トナー収容部が全体的に回転する場合において、該トナー収容部の歳差運動が生じたときに、該トナー収容部の側面によって前記ローラが押圧され、その押圧力によって前記ローラの軸線が移動するように設けられるローラ部材と、を備えることを特徴とするトナー補給装置。
２つの前記ローラ部材が１対となって互いに連結されており、
互いに連結される２つの前記ローラ部材の各ローラは、互いの軸線が一致しないように設けられることを特徴とする請求項１に記載のトナー補給装置。
互いに連結される２つの前記ローラ部材は、弾性部材によって連結されることを特徴とする請求項２に記載のトナー補給装置。
現像装置を備える電子写真方式の画像形成装置において、
前記現像装置にトナーを供給するためのトナー補給装置として、請求項１に記載のトナー補給装置を備えることを特徴とする画像形成装置。