JP2014123053A - トナー補給装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像装置に補給するトナー量にバラツキが生じず、故障しないで信頼性のあるトナー補給装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナー容器３２から排出されたトナーを貯留するトナータンク部６１と、トナー搬送部６２、６３と、トナー搬送部によって搬送されたトナーを現像装置内に自重落下させるトナー落下経路６４と、を備え、トナー搬送部は、回転駆動してトナーを搬送するための螺旋状スクリューを有したスクリュー部材６２を備え、トナー落下経路内には、所定方向へ回転する軸部と、該軸部から外径方向へ突設された少なくとも一つの突起部１０３と、を備えた回転部材１０１を備え、突起部は、スクリュー部材の最外径部よりも内径側に入り込んでいる。
【選択図】図４

Description

本発明は、トナー容器に収容されたトナーを現像装置に補給するトナー補給装置、及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機等の電子写真方式の画像形成装置では、トナー容器内のトナーを離れた位置に配設された現像装置に向けて搬送して補給するトナー補給装置が知られている（例えば、特許文献１）。
特許文献１において、トナーが収容されたトナー容器は画像形成装置本体に対して着脱自在に設置されていて、トナー容器から離れた位置に現像装置を含んだプロセスカートリッジが配設されている。そして、トナー容器と現像装置とを中継するようにトナー補給装置（トナー搬送装置）が配設されている。

トナー補給装置は、トナー容器から排出されたトナーを貯留するトナータンク部（サブホッパー）、トナータンク部に貯留されたトナーを現像装置に向けて搬送するトナー搬送パイプ等で構成される。トナー搬送パイプは、トナータンク部からトナーを斜め上方に搬送して現像装置に補給するものであって、その内部には搬送コイルが内設されている。トナー搬送パイプのトナーは、搬送コイルによるトナー搬送力によって、現像装置に向けて自重により落下させるトナー落下経路上まで搬送された後で、現像装置に落下する構成となっている。
トナー補給装置は、現像装置に収容された二成分式現像剤中のトナーの現像工程の進行に伴う消費量に応じて、トナーを適宜補給する。このように構成された画像形成装置では、トナー容器と現像装置とを近接して配置する必要がないために、レイアウトの自由度が高くなり、小型化が可能となる。

また、トナータンク部内のトナーを斜め上向きの搬送経路を有したトナー搬送パイプによってトナー落下経路の上部位置にまで搬送する構成となっている場合には、搬送コイルの駆動を停止した際に、トナー搬送パイプ内に残留しているトナーが自重によりトナー落下経路内を現像装置に向けて落下することを防止して、現像装置に補給するトナー量にバラツキが生じないようにしている。

ところで、近年、画像形成装置に対する消費電力低減の要求が高まってきている。一方、画像形成装置では、消費電力全体において、トナーを用紙に定着させるための消費電力が大きな割合を占めている。消費電力を大きく低減するためには、トナーを低い温度で溶け易くすることによって、トナーを用紙に定着させるための消費電力を低減することが有効である。
しかし、トナーを溶け易くすると、トナー容器やトナー補給装置内部のトナーが凝集しやすくなったり、流動性が低下する。特に、画像形成装置が設置されている環境が高温高湿になると、上述のようなトナーの特性変化が著しくなる。

特許文献１のトナー補給装置において、従来に比べて溶け易いトナーを使用した場合には、トナーの凝集等によって現像装置に補給するトナー量が減少したり、トナー搬送パイプ内に設置した搬送コイルが回転しなくなって現像装置にトナーが補給できなくなるという不具合をもたらしていた。
即ち、現像装置に補給するトナー量が減少する現象は、溶けやすいトナーが高温高湿環境などにおいてトナー搬送パイプ内で凝集したり、流動性が悪化し易いため、搬送コイルによってトナー落下経路上部まで搬送されても現像装置内に落下しにくくなるために起きる。また、搬送コイルが回転しなくなって現像装置にトナーが補給できなくなる現象は、トナー落下経路内の空間に搬送コイルによってトナーが過剰に供給された状態となって滞留、充満し、嵩密度が上昇することにより起こる。このような状態では、嵩密度が上昇したトナーからの抵抗によって搬送コイルを駆動する駆動モータのトルクが不足し易くなり、搬送コイルの回転数が低下したり、回転しなくなる。この際に、搬送コイル、軸受等の関連部品の強度が足りないと、装置が破損することがあった。
そして、現像装置に補給するトナー量が減少したり、トナー搬送パイプ内の搬送コイルが回転しなくなることによって現像装置にトナーが補給できなくなった場合には、現像装置内の現像剤のトナー濃度が狙いよりも低くなってしまい、出力画像の画像濃度が低くなる。また、上述したように、装置が故障する場合もある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、現像装置に補給するトナー量にバラツキが生じず、故障しないで信頼性のあるトナー補給装置及び画像形成装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明はトナー容器から排出されたトナーを貯留するトナータンク部と、該トナータンク部に貯留されたトナーを搬送するトナー搬送部と、該トナー搬送部によって搬送されたトナーを現像装置内に自重落下させるトナー落下経路と、を備え、前記トナー搬送部は、回転駆動してトナーを搬送するための螺旋状スクリューを有したスクリュー部材を備えているトナー補給装置において、前記トナー落下経路内には、所定方向へ回転する軸部と、該軸部から外径方向へ突設された少なくとも一つの突起部と、を備えた回転部材を備え、前記突起部は、前記スクリュー部材の最外径部よりも内径側に入り込んでいることを特徴とする。

本発明は、トナー落下経路内に、所定方向に軸部が回転する回転部材を備え、回転部材の軸部には、トナー搬送スクリューの外径部よりも内径側に入り込む突起部を、少なくとも一つ備えている。このため、凝集することで落下しにくくなったトナー搬送スクリューの螺旋スクリュー内部のトナーを、回転部材の突起部を用いて、ほぐしたり、掻き落とすことができるので、現像装置に補給するトナー量にバラツキが生じなくなる。特に、溶けやすいトナーを用いた場合に発生し易いトナーの凝集を効果的に解消することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す略図である。 作像部における現像装置の構成・動作を説明する図である。 トナー補給装置の一例の構成を示す略図である。 トナー補給装置の拡大断面図である。 トナー補給装置の要部構成説明図である。 突起部を配置する位置に関する説明図である。

以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す略図である。
まず、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
画像形成装置１００の内部上方に配置されたトナー容器収容部３１には、各トナー色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した４つのトナー容器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋが着脱自在（交換自在）に設置されている。トナー容器収容部３１の下方には中間転写ユニット１５が配設されている。中間転写ユニット１５を構成する中間転写ベルト８の走行面に沿って、各トナー色に対応した作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋが配置されている。各トナー容器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋと各作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋとの間には、それぞれ、トナー補給装置６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋが配設されている。トナー容器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋに収容されたトナーは、それぞれ、トナー補給装置６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋによって、作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの現像装置内に供給（補給）される。

図２は作像部における現像装置の構成・動作を説明する図である。イエローに対応した作像部６Ｙは、感光体ドラム（静電潜像担持体）１Ｙと、感光体ドラム１Ｙの周囲に配設された帯電部（帯電装置）４Ｙ、現像装置５Ｙ（現像部）、クリーニング部（クリーニング装置）２Ｙ、除電部（不図示）、等で構成されている。そして、感光体ドラム１Ｙ上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）が行われて、感光体ドラム１Ｙ上にイエロー画像が形成されることになる。
なお、他の３つの作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋも、使用されるトナーの色が異なる以外は、イエローに対応した作像部６Ｙとほぼ同様の構成となっていて、それぞれのトナー色に対応した画像が形成される。以下、他の３つの作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの説明を適宜に省略して、イエローに対応した作像部６Ｙのみの説明を行う。

感光体ドラム１Ｙは、不図示の駆動モータによって図２中の時計方向に回転駆動される。帯電部４Ｙの位置で、感光体ドラム１Ｙの表面が一様に帯電される（帯電工程）。
感光体ドラム１Ｙの表面は、図１に示した露光部（露光装置）７から発せられたレーザ光Ｌの露光走査によってイエローの画像情報に対応した静電潜像が形成される（露光工程）。
次いで、感光体ドラム１Ｙ上の静電潜像が現像装置５Ｙとの対向位置に達し、この位置でイエロートナーにより現像されてイエローのトナー像が形成される（現像工程）。
感光体ドラム１Ｙ上のイエロートナー像が中間転写ベルト８を間に挟んで１次転写バイアスローラ９Ｙとの対向位置に達すると、この位置で中間転写ベルト８上に転写される（１次転写工程）。
その後、感光体ドラム１Ｙの表面がクリーニング部２Ｙとの対向位置に達すると、この位置で感光体ドラム１Ｙ上に残存した未転写トナー（残存トナー）がクリーニングブレード２ａによって機械的に回収される（クリーニング工程）。
最後に、感光体ドラム１Ｙの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１Ｙ上の残留電位が除去される。

以上で、感光体ドラム１Ｙ上で行われる一連の作像プロセスが終了する。
なお、上述した作像プロセスは、他の作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋでも同様に行われる。
即ち、各作像部の下方に配設された露光部７から、各色毎の画像情報に基いたレーザ光Ｌが、各作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの感光体ドラム上に照射されて静電潜像が形成される。各静電潜像は現像工程によって各感光体ドラム上において各色のトナー像となり、中間転写ベルト８上に重ねて転写される。こうして、中間転写ベルト８上にカラー画像が形成される。

図１に示すように、中間転写ユニット１５は、中間転写ベルト８、４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ、２次転写バックアップローラ１２等で構成される。中間転写ベルト８は、複数のローラ部材によって張架・支持されるとともに、１つの駆動ローラの回転駆動によって反時計回り方向へ無端移動される。
１次転写時には、各１次転写バイアスローラにトナーの極性とは逆の転写バイアスが印加され、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト８上に重ねて１次転写される。
その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト８は、２次転写バックアップローラ１２と２次転写ローラ１９との間の２次転写ニップに進入する。中間転写ベルト８上に形成された４色のトナー像は、この２次転写ニップの位置に搬送された転写紙等の記録媒体Ｐ上に転写される。
こうして、中間転写ベルト８上で行われる、一連の転写プロセスが終了する。

その後、２次転写ニップの位置でカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、定着部２０の位置に搬送され、定着ベルト及び加圧ローラによる熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。
次いで、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対２９のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対２９によって装置外に排出された被転写Ｐは、出力画像として、スタック部３０上に順次スタックされる。
このようにして画像形成装置における一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図２に基づいて作像部における現像装置の構成・動作について、さらに詳しく説明する。
現像装置５Ｙは、感光体ドラム１Ｙに対向する現像ローラ５１Ｙ、現像ローラ５１Ｙに対向するドクターブレード５２Ｙ、現像剤収容部５３Ｙ、５４Ｙ内に配設された２つの搬送スクリュー５５Ｙ、現像剤中のトナー濃度を検知する濃度検知センサ５６Ｙ等を有する。現像ローラ５１Ｙは、内部に固設されたマグネットや、マグネットの周囲を回転するスリーブ等で構成される。現像剤収容部５３Ｙ、５４Ｙ内には、キャリアとトナーとからなる２成分現像剤Ｇが収容されている。現像剤収容部５４Ｙは、その上方に形成された開口を介してトナー落下経路６４Ｙに連通している。

このように構成された現像装置５Ｙは、次のように動作する。
現像ローラ５１Ｙのスリーブは、図２の矢印方向に回転している。そして、マグネットにより形成された磁界によって現像ローラ５１Ｙ上に担持された現像剤Ｇは、スリーブの回転にともない現像ローラ５１Ｙ上を移動する。
ここで、現像装置５Ｙ内の現像剤Ｇは、現像剤中のトナーの割合（トナー濃度）が所定の範囲内になるように調整される。詳しくは、現像装置５Ｙ内のトナー消費に応じて、トナー容器３２Ｙに収容されているトナーがトナー補給装置６０Ｙ（図３、図４）を介して現像剤収容部５４Ｙ内に補給される。なお、トナー補給装置６０Ｙの構成・動作については、後で詳しく説明する。

その後、現像剤収容部５４Ｙ内に新たに補給されたトナーは、２つの搬送スクリュー５５Ｙによって、既存の現像剤Ｇとともに混合・撹拌されながら、２つの現像剤収容部５３Ｙ、５４Ｙを循環する（図２の紙面直交方向へ移動する）。現像剤Ｇ中のトナーは、キャリアとの摩擦帯電によりキャリアに吸着して、現像ローラ５１Ｙ上に形成された磁力によりキャリアとともに現像ローラ５１Ｙ上に担持される。
現像ローラ５１Ｙ上に担持された現像剤Ｇは、図２中の矢印方向に搬送されて、ドクターブレード５２Ｙの位置に達する。現像ローラ５１Ｙ上の現像剤Ｇは、この位置で現像剤量が適量化された後に、感光体ドラム１Ｙとの対向位置（現像領域）まで搬送される。そして、現像領域に形成された電界によって、感光体ドラム１Ｙ上に形成された潜像にトナーが吸着される。その後、現像ローラ５１Ｙ上に残った現像剤Ｇはスリーブの回転にともない現像剤収容部５３Ｙの上方に達して、この位置で現像ローラ５１Ｙから離脱される。

次に、図３乃至図５に基づいて、トナー容器３２Ｙ内に収容されたトナーを現像装置５Ｙに搬送して落下させるトナー補給装置６０Ｙについて詳述する。なお、トナー容器によっては、トナーのみならずキャリアをも収容するものも存するが、以下の実施形態ではトナーのみを収容するトナー容器を前提として説明する。但し、本発明のトナー補給装置は、現像剤、即ちキャリアとトナーを共に収容したトナー容器から排出される現像剤を現像装置に搬送する際にも使用可能である。

図３はトナー補給装置の一例の構成を示す略図であり、図４はトナー補給装置の拡大断面図であり、図５はトナー補給装置の要部構成説明図である。
トナー容器収容部３１に設置された各トナー容器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ内のトナーは、各色の現像装置内のトナー消費に応じて、トナー色ごとに設けられたトナー補給装置６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋによって適宜に各現像装置内に補給される。４つのトナー補給装置６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋは、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外はほぼ同一構造である。
図３において、トナー容器３２Ｙが画像形成装置１００のトナー容器収容部３１にセットされると、不図示のキャップやシャッタ等からなる封止部材がセット動作に同期して移動して、トナー容器３２Ｙの排出口３２Ｙａが開放される。これにより、トナー容器３２Ｙ内に収容されたトナーが、排出口３２Ｙａから排出されて、トナー補給装置６０Ｙのトナータンク部（サブホッパー）６１Ｙ内に貯溜される。
トナー容器３２Ｙは、略円筒状のトナーボトルであって、その内周面に螺旋状の突起が設けられている。この螺旋状の突起は、駆動部７１によってトナー容器３２Ｙを図３の矢印方向に回転駆動して排出口３２Ｙａからトナーを排出するためのものである。即ち、駆動部７１によってトナー容器３２Ｙが適宜に回転駆動されることで、トナータンク部６１Ｙにトナーが適宜に供給される。

図４に示すようにトナー補給装置６０Ｙは、トナー容器から排出されたトナーを貯留するトナータンク部６１Ｙ、トナータンク部内のトナーを現像装置へ向けて搬送するトナー搬送部（トナー搬送スクリュー６２Ｙ、トナー搬送管６３Ｙ）、トナー搬送部の下流部に位置し現像装置（現像剤収容部５４Ｙ）へ向けてトナーを自重により落下させる経路であるトナー落下経路６４Ｙ、トナー落下経路内に配置されてトナー落下経路内のトナーを攪拌する攪拌部材６５Ｙ、トナー落下経路内に配置される検知手段としてのトナーエンドセンサ６６Ｙ等で構成されている。

トナータンク部６１Ｙの上部開口は、トナー容器３２Ｙの排出口３２Ｙａの下方に配設されていて、トナー容器３２Ｙから排出されたトナーが貯留される。トナータンク部６１Ｙの底部は、トナー搬送スクリュー６２Ｙ、及びトナー搬送管６３Ｙから成るトナー搬送部の上流部に連通接続されている。
トナータンク部６１Ｙの壁面で底部から所定高さ位置には、トナータンク部６１Ｙに貯留されたトナーが所定量以下になったことを検知する検知手段としてのトナーエンドセンサ６６Ｙが設置されている。トナーエンドセンサ６６Ｙとしては、圧電センサ等を用いることができる。トナーエンドセンサ６６Ｙによってトナータンク部６１Ｙに貯留されたトナーが所定量以下になったことが検知（トナーエンド検知）されて制御部７０に報知される。すると、制御部７０の制御により駆動部７１によってトナー容器３２Ｙを所定時間回転駆動してトナータンク部６１Ｙへのトナー補給を行う。さらに、このような制御を繰り返してもトナーエンドセンサ６６Ｙによるトナーエンド検知が解除されない場合には、トナー容器３２Ｙ内にトナーがないものとして、画像形成装置１００の表示部にトナー容器３２Ｙの交換を促す旨の表示を行う。

トナータンク部６１Ｙの中央（トナーエンドセンサ６６Ｙの近傍）には、トナータンク部６１Ｙに貯留されたトナーの凝集を防ぐ撹拌部材６５Ｙが設置されている。撹拌部材６５Ｙは、トナータンク部を横方向に貫通して回転自在に軸支された軸部６５Ｙａの周面に可撓性部材６５Ｙｂが設置されたものである。攪拌部材６５Ｙは、駆動部７１からの駆動力により図３の時計方向に回転することによりトナータンク部６１Ｙ内のトナーを撹拌する。さらに、撹拌部材６５Ｙの可撓性部材６５Ｙｂの先端が、回転周期でトナーエンドセンサ６６Ｙの検知面に摺接することで、トナーエンドセンサ６６Ｙの検知面にトナーが固着して検知精度が低下する不具合を抑止している。

次に、図４に拡大して示すトナー搬送スクリュー６２Ｙ、トナー搬送管６３Ｙは、トナータンク部６１Ｙに貯留されたトナーをトナータンク部底部から斜め右上方に搬送する手段である。詳しくは、トナー搬送スクリュー６２Ｙ、トナー搬送管６３Ｙは、トナータンク部６１Ｙの底部（最下点）から現像装置５Ｙの現像剤収容部５４Ｙの上方（落下口６４Ｙａの位置）に向けてトナーを上向きに搬送する。トナー搬送スクリュー６２Ｙの回転によってトナー搬送管６３Ｙ内を搬送され、落下口６４Ｙａの位置に達したトナーは、トナー落下経路６４Ｙを自重落下して現像装置５Ｙ（現像剤収容部５４Ｙ）内に補給される。
トナー搬送部は、所定方向に回転駆動してトナーを搬送するスクリュー部材としてのトナー搬送スクリュー６２Ｙ、トナー搬送スクリュー６２Ｙを内部に配置し、且つトナー搬送スクリューに近接する内壁を有するトナー搬送管６３Ｙ、等で構成される。
トナー搬送スクリュー６２Ｙ（スクリュー部材）は、回転軸６２Ｙａの外周に螺旋状スクリュー６２Ｙｂが形成されたものであって、軸部は軸受６３Ｙａを介してトナー搬送管６３Ｙに回転自在に支持されている。図示は省略するが、回転軸６２Ｙａの一端は駆動部（モータ）７１に連結されていて、駆動部７１によって回転駆動される。なお、トナー搬送スクリュー６２Ｙは、金属材料で形成することもできるし、樹脂材料で形成することもできる。

トナー搬送管６３Ｙは、その上流側がトナータンク部６１Ｙの底部に連通していて、その下流側が落下口６４Ｙａを介してトナー落下経路６４Ｙに連通している。トナー搬送管６３Ｙは、樹脂材料で形成された管状部材であって、その内部に配置されたトナー搬送スクリュー６２Ｙが軸受６３Ｙａにより回転自在に支持されている。トナー搬送スクリュー６２Ｙのスクリューの最外径部と、トナー搬送管６３Ｙの内壁との隙間は０．１〜０．２ｍｍ程度に設定されている。これにより、トナー搬送管６３Ｙ内において、重力方向に逆らった斜め上方へのスムーズなトナー搬送が可能になる。
トナー落下経路６４Ｙ内におけるトナー搬送スクリュー６２Ｙの下側には、回転部材１０１Ｙが設置されており、回転部材１０１Ｙの軸部１０２Ｙは、トナー搬送スクリュー６２Ｙの回転軸６２Ｙａと平行（並行）になるように配列されている。回転部材１０１Ｙは、軸部１０２Ｙの外周に少なくとも外径方向へ突設された一つの突起部１０３Ｙが形成されたものである。

後述するように突起部１０３Ｙは、金属材料、または樹脂材料、或いは弾性材料で形成される。突起部を金属材料、或いは硬質の樹脂材料により構成することによりトナー搬送スクリュー６２Ｙとの接触による損傷等が懸念される場合には、突起部は回転中にトナー搬送スクリューと接触しないように構成される。また、突起部が軟質の樹脂、ゴム等の弾性材料から構成されることによりトナー搬送スクリューを損傷する虞がない場合には、部分的な接触は許容される。

図５は突起部を金属、硬質の樹脂等により構成した場合の構成例を示している。同図に示すように、突起部１０３Ｙの外径方向への突出長は、突起部の先端１０３Ｙａがトナー搬送スクリュー６２Ｙの外径側先端（最外径部）６２Ｙｃを越えて内径側に入り込むように構成されている。換言すれば、突起部１０３Ｙは、トナー搬送スクリュー６２Ｙが回転する過程で螺旋状スクリュー６２Ｙｂの移動軌跡と干渉しない部位、即ち螺旋状スクリュー間の谷部内に非接触で入り込む位置に配置されている。つまり、突起部１０３Ｙは、回転軸６２Ｙａ、及び螺旋状スクリュー６２Ｙｂに対して非接触で回転するように構成されている。このため、トナー搬送スクリュー６２Ｙ、及び回転部材１０１Ｙが回転した時に、硬質材料から成る突起部１０３Ｙは、トナー搬送スクリュー６２Ｙの何れの部位とも非接触状態を保つことができる。

更に具体的には、突起部１０３Ｙは、その軸方向長Ｌ１がトナー搬送スクリュー６２ＹのスクリューピッチＬ２よりも短くなるように形成されている。このため、突起部１０３Ｙがトナー搬送スクリュー６２Ｙの回転軸に対向した際に、突起部１０３Ｙが、トナー搬送スクリューの螺旋状スクリューが存在しない領域に配置されるように、突起部１０３Ｙとトナー搬送スクリュー６２Ｙの螺旋状スクリューとの回転方向、及び軸方向の位置関係を設定している。
軸部１０２Ｙは、軸受６３Ｙｂを介してトナー落下経路６４Ｙの壁面に回転自在に支持されている。回転部材１０１Ｙの一端は他の駆動部７２に連結されていて、他の駆動部７２によって回転駆動される。回転部材１０１Ｙの軸部１０２Ｙは、金属材料、または樹脂材料、で形成され、突起部１０３Ｙは、金属材料、または樹脂材料、弾性材料で形成される。
突起部１０３Ｙが、金属材料や樹脂材料で形成されている場合、突起部１０３Ｙが、トナー搬送スクリュー６２Ｙの回転軸６２Ｙａと対向した時の、突起部１０３Ｙの先端１０３Ｙａと回転軸６２Ｙａとの隙間は、０．５〜２ｍｍに設定されている。

また、突起部１０３Ｙが弾性材料で形成されている場合、突起部１０３Ｙが、トナー搬送スクリュー６２Ｙの回転軸と対向した時の、突起部１０３Ｙの先端１０３Ｙａと回転軸６２Ｙａとの隙間は、−１〜２ｍｍに設定されている。つまり、突起部１０３Ｙが螺旋状スクリュー内に溜まったトナーを崩壊させるに十分な程度の剛性を有し、且つトナー搬送スクリューと接したときに柔軟に弾性変形することにより、トナー搬送スクリューを損傷したり、回転を妨げる虞の少ない弾性材料で構成されている場合には、回転軸６２Ｙａと突起部とが干渉（接触）しても差し支えない。
トナー搬送スクリュー６２Ｙと回転部材１０１Ｙは、回転数が同じになるように、駆動部７１と他の駆動部７２によってそれぞれ回転駆動されており、このように回転駆動することで、トナー搬送スクリュー６２Ｙと回転部材１０１Ｙの回転位相関係が一定となる。

このように回転部材１０１Ｙを設置することによって、トナー落下経路６４Ｙ（落下口６４Ｙａ）内において、回転部材１０１Ｙの突起部１０３Ｙを、トナー搬送スクリュー６２Ｙの螺旋状スクリュー内部のトナーに接触させることができる。このため、トナー搬送スクリュー６２Ｙによってトナー落下経路６４Ｙ（落下口６４Ｙａ）まで搬送されたトナーが凝集したり、流動性が悪化することに起因して、トナーが落下しにくくなっても、突起部１０３Ｙによって、トナーをほぐしたり、掻き落とすことができる。
従って、溶け易いトナーを用いた場合に、高温高湿の環境などにおいて、トナーが凝集したり、流動性が悪化しても、現像装置に補給するトナー量が低下しなくなり、トナー落下量低下に起因する装置の故障も発生しなくなる。

上述のように、突起部１０３Ｙが金属材料や樹脂材料の硬質材料で形成されている場合、突起部１０３Ｙがトナー搬送スクリュー６２Ｙに接触すると、回転部材１０１Ｙやトナー搬送スクリュー６２Ｙが破損する。このため、全ての回転角度において、突起部１０３Ｙがトナー搬送スクリュー６２Ｙに接触しないように構成する必要がある。具体的には、突起部１０３Ｙの回転軸方向、法線方向の長さや、突起部１０３Ｙとトナー搬送スクリュー６２Ｙの螺旋状スクリューとの回転方向、及び軸方向の位置関係を、両者が接触しないように設定する必要がある。
突起部１０３Ｙが、トナー搬送スクリューを損傷する虞のない弾性材料で形成されている場合には、突起部１０３Ｙがトナー搬送スクリュー６２Ｙに接触しても、突起部１０３Ｙが変形して回転部材１０１Ｙやトナー搬送スクリュー６２Ｙが破損しにくくなる。このため、設計自由度が増し、突起部１０３Ｙを大きくすることによって、トナー搬送スクリュー６２Ｙの内部のトナーとの接触面積を増やし、トナーをほぐしたり、掻き落とす能力を向上させることができる。

次に、図６は突起部を配置する位置に関する説明図である。
トナー搬送スクリュー６２Ｙは、トナータンク部６１Ｙの底部からトナー落下経路６４Ｙの上部に掛けて延在しているが、上記実施形態では突起部１０３Ｙを配置する位置を、図６中のＡ部ではなくＢ部とした。つまり、スクリュー６２Ｙｂのスクリュー羽根間の空所に存在するトナーを掻き取る突起部をトナー搬送スクリューによる搬送方向上流側（Ａ部）ではなく下流側（Ｂ部）に設けたのは、次の理由からである。つまり、突起部１０３ＹをＡ部に設けてスクリュー羽根間のトナーを掻き取ったとしても、スクリューにより搬送されている間にトナーが詰まりを起こすため、結局、Ｂ部の位置で排出性が低下することとなる。これに対して、Ｂ部に相当する位置に突起部を設けてスクリュー羽根間のトナーを掻き取るようにすれば、滞留しようとするトナーを確実に排出することが可能となる。
なお、Ｂ部と共に、Ａ部に突起部を設けることも可能ではある。

本実施の形態において、作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの一部又は全部をプロセスカートリッジとすることもできる。その場合であっても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電部、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部、像担持体上をクリーニングするクリーニング部のうちの少なくとも１つと、像担持体とが一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱自在に設置されるユニットである。

また、本実施の形態において、トナー補給装置６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋは、何れもトナータンク部（６１Ｙ）、トナー搬送部（６２Ｙ、６３Ｙ）、トナー落下経路（６４Ｙ）で形成されるトナー搬送経路が逆Ｎ字状（ロシア文字のИ字状）に形成されている。従って、図１の紙面奥側からみたトナー搬送経路はＮ字状となる。そして、各色のトナー搬送部（６２Ｙ、６３Ｙ）は、対応する色のプロセスカートリッジ（作像部６Ｙ）の上方であって、画像形成装置本体１００に対するプロセスカートリッジの着脱口の上方に設けられている。また、各色のトナー容器（３２Ｙ）、トナータンク部（６１Ｙ）、トナー搬送部（６２Ｙ、６３Ｙ）の搬送方向上流側は、対応する色のプロセスカートリッジではなく、隣接する他のプロセスカートリッジ（図１では左隣である。）の上方に設けられている。このような構成により、複数のプロセスカートリッジ（作像部）が並列に配設されたタンデム式の画像形成装置において、プロセスカートリッジ（作像部）の着脱操作を行う際にプロセスカートリッジとトナー補給装置とが干渉することなくなる。このため、各色のトナー容器からプロセスカートリッジまでの縦方向のレイアウトをコンパクト化することができるとともに、上述したトナー補給量のばらつきを生じさせない画像形成装置を提供することができる。

以上のように本実施形態では、トナー落下経路６４Ｙ内に、所定方向に軸部が回転する回転部材１０１Ｙを備え、回転部材の軸部には、トナー搬送スクリューの外径を越えて内径側に入り込む突起部１０３Ｙを、少なくとも一つ備えた。このため、トナー搬送スクリュー６２Ｙによってトナー落下経路６４Ｙまで搬送されたトナーが凝集したり、流動性が悪化することに起因して、トナーが落下しにくくなっても、突起部１０３Ｙによって、トナーをほぐしたり、掻き落とすことができる。
従って、溶け易いトナーを用いた場合等において、高温高湿の環境に起因してトナーが凝集したり、流動性が悪化しても、現像装置に補給するトナー量が低下しなくなり、トナー落下量低下に起因する装置の故障も発生しなくなる。このため、トナー搬送時に加わる負荷を低減して、回転機構の強度低下を防止することができる。

また、回転部材の軸部を、トナー搬送スクリュー（スクリュー部材）の回転軸と平行（並行）に配置し、かつ回転部材とトナー搬送スクリューとを同一の回転数で駆動する駆動部を設けた。更に回転部材の突起部１０３Ｙの回転軸方向の長さをトナー搬送スクリューの螺旋状スクリューのピッチ間隔より短くした。更に、回転部材の突起部がトナー搬送スクリューの回転中心軸に対向した際、回転部材の突起部が螺旋状スクリューのない領域に配置されるように、回転部材の突起部と螺旋状スクリューとの回転方向、及び軸方向の位置関係を設定した。
このため、突起部が金属、樹脂等の硬質材料から構成されている場合に、トナー搬送スクリューを損傷させることなく、螺旋状スクリュー内に滞留しようとするトナーを効率よく確実に崩壊させて落下させることが可能となる。

また、回転部材の突起部を弾性部材とすれば、突起部をトナー搬送スクリューと接触させることができる。このため、螺旋スクリューのピッチ内に溜まろうとするトナーを隅々まで崩壊、除去させて搬送に供することが可能となる。
また、トナータンク部には、そこに貯留されたトナーが所定量以下になったことを検知して制御部に報知する検知手段としてのトナーエンドセンサ６６Ｙを設けた。このため、制御部７０が駆動部７１を制御することにより、トナー容器３２Ｙを所定時間回転駆動してトナータンク部６１Ｙへのトナー補給を行う。さらに、このような制御を繰り返してもトナーエンドセンサ６６Ｙによるトナーエンド検知が解除されない場合には、トナー容器３２Ｙ内にトナーがないものとして、画像形成装置１００の表示部にトナー容器３２Ｙの交換を促す旨の表示を行う。

また、現像装置は、画像形成装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジに一体的に設置されたものとしてもよい。
また、トナー容器とトナー補給装置とプロセスカートリッジとが一組となったものが複数設置され、トナー補給装置によって形成されるとともにトナー容器からプロセスカートリッジに至るトナー搬送経路がトナー搬送方向に直交する方向からみてＮ字状又は逆Ｎ字状に形成される。更に、トナー容器とトナー搬送経路の一部とが対応するプロセスカートリッジに隣接する他のプロセスカートリッジの上方になるように配設した。このため、タンデム式の画像形成装置において、プロセスカートリッジの着脱操作を行う際にトナー補給装置との干渉が発生しなくなる。また、各色のトナー容器からプロセスカートリッジまでの縦方向のレイアウトをコンパクト化することができ、トナー補給量のばらつきを解消できる。

以上のように、本発明は、トナー落下経路内に所定方向に軸が回転する回転部材を備え、回転部材の軸には、トナー搬送スクリューの外径より内側に届く突起部を、少なくとも一つ備えている。このため、凝集することで落下しにくくなったトナー搬送スクリューの内部のトナーを、回転部材の突起部を用いて、ほぐしたり、掻き落とすことができるので、現像装置に補給するトナー量にバラツキが生じない。

１Ｙ…感光体ドラム、２Ｙ…クリーニング部、２ａ…クリーニングブレード、４Ｙ…帯電部、５Ｙ…現像装置、６Ｙ…作像部、６Ｍ…作像部、７…露光部、８…中間転写ベルト、９Ｙ…１次転写バイアスローラ、１２…２次転写バックアップローラ、１５…中間転写ユニット、１９…１次転写ローラ、２０…定着部、２９…排紙ローラ対、３０…スタック部、３１…トナー容器収容部、３２…トナー容器、３２Ｙ…トナー容器、３２Ｙａ…排出口、５１Ｙ…現像ローラ、５２Ｙ…ドクターブレード、５３Ｙ…現像剤収容部、５４Ｙ…現像剤収容部、５５Ｙ…搬送スクリュー、５６Ｙ…濃度検知センサ、６０Ｙ…トナー補給装置、６１Ｙ…トナータンク部、６２Ｙ…トナー搬送スクリュー（スクリュー部材）、６２Ｙａ…回転軸、６２Ｙｂ…螺旋状スクリュー、６２Ｙｂ…スクリュー部材、６３Ｙ…トナー搬送管、６３Ｙａ…軸受、６３Ｙｂ…軸受、６４Ｙ…トナー落下経路、６４Ｙａ…落下口、６５Ｙ…撹拌部材、６５Ｙａ…軸部、６５Ｙｂ…可撓性部材、６６Ｙ…トナーエンドセンサ、７０…制御部、７１…駆動部、７２…駆動部、１００…画像形成装置（画像形成装置本体）、１０１Ｙ…回転部材、１０２Ｙ…軸部、１０３Ｙ…突起部、１０３Ｙａ…先端

特開２００８−２８７２１４公報

Claims (7)

1. トナー容器から排出されたトナーを貯留するトナータンク部と、該トナータンク部に貯留されたトナーを搬送するトナー搬送部と、該トナー搬送部によって搬送されたトナーを現像装置内に自重落下させるトナー落下経路と、を備え、
   前記トナー搬送部は、回転駆動してトナーを搬送するための螺旋状スクリューを有したスクリュー部材を備えているトナー補給装置において、
   前記トナー落下経路内には、所定方向へ回転する軸部と、該軸部から外径方向へ突設された少なくとも一つの突起部と、を備えた回転部材を備え、
   前記突起部は、前記スクリュー部材の最外径部よりも内径側に入り込んでいることを特徴とするトナー補給装置。
2. 前記回転部材の軸部を前記スクリュー部材の軸方向と並行に配置し、前記突起部の軸方向長を前記螺旋状スクリューのピッチ間隔より短くし、かつ前記突起部が前記螺旋状スクリューが存在しない領域に配置されるように構成したことを特徴とする請求項１に記載のトナー補給装置。
3. 前記回転部材の突起部は、弾性部材であることを特徴とする請求項１又は２に記載のトナー補給装置。
4. 前記トナータンク部に貯留されたトナーが所定量以下になったことを検知する検知手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のトナー補給装置。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載のトナー補給装置と、前記トナー容器と、前記現像装置と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
6. 前記現像装置は、請求項５に記載の画像形成装置に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジに一体的に設置されたことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 静電潜像担持体に対して、該静電潜像担持体を帯電する帯電装置、前記現像装置、前記静電潜像担持体から残存トナーを除去するクリーニング装置のうちの少なくとも一つを一体化したプロセスカートリッジと、
   前記トナー容器と前記トナー補給装置と前記プロセスカートリッジとが一組となったものが複数設置され、前記トナー補給装置によって形成され且つ前記トナー容器から前記プロセスカートリッジに至るトナー搬送経路が、トナー搬送方向に直交する方向からみてＮ字状又は逆Ｎ字状に形成され、前記トナー容器と前記トナー搬送経路の一部とが対応する前記プロセスカートリッジに隣接する他のプロセスカートリッジの上方になるように配設されたことを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。

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