JP2015114470A - トナー補給装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化を抑制しつつ、トナーの貯留量を確保すると共に現像装置へのトナー供給量を安定的に確保することが可能なトナー補給装置を提供する。【解決手段】複数のトナー搬送部材５２〜５４を水平方向に並んで配置して、上下方向における厚さを薄くして装置の薄型化をはかる。また、複数のトナー搬送部材を備える構成として、トナー搬送部材の長手方向の長さを短くして隣り合うように配置する。これにより、トナーの貯留量を確保するとともに、装置の大型化を抑制する。また、第１の収容部と第２の収容部とを連通する開口部６８に、第１収容部のトナー搬送方向における下流側の縁部から下流側トナー搬送部材５４に向けて張り出す壁部６９を設けトナーの搬送方向を変えて、開口部６８を通るようにトナーを案内する。【選択図】図４

Description

本発明は、画像形成装置の現像装置にトナーを補給するトナー補給装置、及びトナー補給装置を備えた画像形成装置に関する。

例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置において、機体に対して交換可能でありトナーを貯留するトナーボトル（トナーカートリッジ）と、トナーボトルから供給されたトナーを撹拌しながら一時的に貯留するトナーホッパと、トナーホッパから供給されたトナーを用いて現像する現像装置を備えた画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２００４−１３９０３１号公報 特開２０１２−５３３４６号公報

トナーカートリッジと現像装置との間で、トナーを一時的に貯留するトナー補給装置を備えた画像形成装置では、トナー補給装置を配置するためのスペースが必要となる。トナー補給装置の主要な構成としては、トナーカートリッジから供給されたトナーを撹拌しながら循環させるためのトナー搬送部材と、トナー搬送部材からトナーを受入れ、受け入れたトナーを現像装置へ搬送するトナー供給部材とを備える構成が考えられる。

このようなトナー補給装置では、回転軸線を中心として回転するトナー搬送部材の回転半径を大きくして、貯留されるトナーの量を確保することが求められる。しなしながら、トナー搬送部材の回転半径を大型化すると、トナー補給装置も大型化されるため、トナーカートリッジと現像装置との間のスペースも確保しなければならず、画像形成装置も大型化されることになる。

また、このようなトナー補給装置では、トナー搬送部材からトナー供給部材へのトナーの受け渡しが適切に行われない場合には、現像装置へのトナーの供給量を確保することができず、現像装置においてトナーが不足するおそれがある。

本発明は、装置の大型化を抑制しつつ、トナーの貯留量を確保すると共に現像装置へのトナー供給量を安定的に確保することが可能な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する。

本発明は、現像装置にトナーを補給するトナー補給装置であって、トナーを循環する循環経路を形成する第１の収容部と、トナーを現像装置に供給する供給経路を形成する第２の収容部とを備える。第１の収容部及び第２の収容部は水平方向に連通されている。第１の収容部には、回転軸線を中心として回転しトナーを撹拌すると共に搬送する複数のトナー搬送部材が収容されている。複数のトナー搬送部材は、上流側に配置された上流側トナー搬送部材と、上流側トナー搬送部材の下流に配置された下流側トナー搬送部材とを有する。上流側トナー搬送部材及び下流側トナー搬送部材は水平方向に並んで配置される。第２の収容部には、トナー供給部材が収容されている。トナー供給部材は、回転軸線を中心として回転し、現像装置に供給するためにトナーを搬送する。第１の収容部と第２の収容部とを水平方向に連通する開口部の縁部には、下流側トナー搬送部材に向けて張り出す壁部が設けられている。壁部は下流側トナー搬送部材の回転半径の最大径の内側まで張り出している。

このトナー補給装置によれば、複数のトナー搬送部材が水平方向に並んで配置されているので、上下方向における厚さを薄くすることができ、装置の薄型化をはかることができる。また、複数のトナー搬送部材を備える構成であるので、トナー搬送部材の長手方向の長さを短くして隣り合うように配置することで、トナーの貯留量を確保するとともに、装置の大型化を抑制することができる。また、第１の収容部と第２の収容部とを連通する開口部には、第１収容部のトナー搬送方向における下流側の縁部から下流側トナー搬送部材に向けて入り出す壁部が設けられ、この壁部は下流側トナー搬送部材の回転半径の最大径の内側まで張り出しているので、下流側トナー搬送部材によって搬送されたトナーが壁部に当たることで搬送方向が変更されて、開口部を通るように案内されて、第１の収容部から第２の収容部に搬送される。これにより、水平方向に並んで配置された第１の収容部から第２の収容部にトナーを効率良く搬送することができ、第２収容部内のトナー供給部材によって現像装置に安定的にトナーを供給することができる。

また、下流側トナー搬送部材の回転方向は、トナー供給部材側の外周部が上向きに移動する方向であることが好ましい。これにより、第１の収容部と第２の収容部とを連通する開口部の手前において、底部に堆積するトナーが開口部側へ寄せられて搬送されるので、トナーが開口部内に容易に導入される。そのため、第２の収容部内に導入されるトナーの量を増加して、現像装置にトナーを安定的に供給することができる。

また、トナー搬送部材の回転軸の外周面から張り出す搬送羽根は、回転軸の軸線方向から見て半円形状を成していることが好適である。このように半円形状を成す搬送羽根を備える構成であると、回転軸の軸線方向において非連続な搬送羽根とすることができるので、トナーを好適に撹拌することができると共に狭い貯留領域内で局所的にトナーに力が加わることが抑制され、トナーの凝集体の生成が抑制される。トナーの凝集体が現像装置に導入されると、現像装置における現像において不具合を生じるおそれがあるので、凝集体が生成されにくいことが求められている。

また、トナーは下流側トナー搬送部材によって回転軸の一端側から他端側へ搬送される。壁部は平面視において下流側トナー搬送部材の回転軸に対して、３０度以上６０度以下の角度で交差する方向に張り出している。壁部の先端部は基端部よりも回転軸の一端側に配置されている。これにより、壁部は、下流側トナー搬送部材の回転軸線方向に沿う搬送方向の下流側に進むにつれて、回転軸の径方向において回転中心側から外周側へ配置されるので、トナーが壁部によって案内されて、第１収容部から開口部を通じて第２収容部に搬送される。

平面視において、下流側トナー搬送部材の開口部に対向する位置に配置された搬送羽根は、下流側トナー搬送部材の回転軸に対して、３０度以上６０度以下の角度で配置されていることが好ましい。これにより、トナーを好適に開口部に案内することができる。

また、トナー搬送部材の径方向における壁部の張り出し長さＬは、下記式（１）によって表現されることが好ましい。
ここで、Ｇは下流側トナー搬送部材の外周部と第１の収容部の前記トナー供給部材側の内壁面との間隔、Ｒは下流側トナー搬送部材の回転半径の最大径である。

下流側トナー搬送部材の壁部よりも下流側に配置された搬送羽根は、周方向において徐々に外径が小さくなっていてもよい。

また、複数のトナー搬送部材は、第１のトナー搬送部材、第２のトナー搬送部材及び第３のトナー搬送部材を有する。第１のトナー搬送部材は、第１の収容部にトナーを導入する導入口側に配置されている。第２のトナー搬送部材は、上流側トナー搬送部材である。第２のトナー搬送部材は、第１のトナー搬送部材によって搬送されたトナーを搬送する。第３のトナー搬送部材は、下流側トナー搬送部材である。第３のトナー搬送部材は、第２のトナー搬送部材によって搬送されたトナーを搬送する。

第２のトナー搬送部材によって搬送されたトナーの一部は、第１のトナー搬送部材に戻されて、再び、第１のトナー搬送部材によって搬送される。第３のトナー搬送部材に導入されたトナーは、壁部によって分流される。一方はトナー供給部材に導入され、他方は下流側に搬送された後、第２のトナー搬送部材の中途部に戻される。

トナーは導入口から第１のトナー搬送部材に供給される。導入口から第２のトナー搬送部材の中途部までの区間が第１区間である。第１区間におけるトナーの搬送速度はＶ_１である。第２のトナー搬送部材の中途部から、第３のトナー搬送部材の上流側の端部に至るまでの区間が第２区間である。第２区間におけるトナーの搬送速度はＶ_２である。

第２のトナー搬送部材の下流側の端部から第１のトナー搬送部材の上流側の端部に導入されるまでの区間が第３区間である。第３区間におけるトナーの搬送速度はＶ_３である。第３のトナー搬送部材の上流側の端部からトナー供給部材に至るまでの区間が第４区間である。第４区間におけるトナーの搬送速度はＶ_４である。

トナー供給部材によってトナーが搬送される区間が第５区間である。第５区間におけるトナーの搬送速度はＶ_５である。壁部の下流側では、トナーは第３のトナー搬送部材によって搬送される。壁部を過ぎてから第２のトナー搬送部材の中途部に至るまでの区間が第６区間である。第６区間におけるトナーの搬送速度はＶ_６である。

トナーの搬送速度Ｖ_１〜Ｖ_６は、下記（２）を満たすことが好ましい。

搬送速度Ｖ_２が搬送速度Ｖ_１よりも低速である場合には、第１区間の下流側の第２区間で、搬送速度が遅くなるので、トナーの搬送を遅らせることでトナーの貯留量が確保される。

搬送速度Ｖ_３が搬送速度Ｖ_４よりも低速である場合には、第２のトナー搬送部材の下流側の端部において、第１のトナー搬送部材の上流側に搬送されるトナーの搬送量よりも、第３のトナー搬送部材の上流側から開口部を通じてトナー供給部材へ導入されるトナーの搬送量が多くなる。

搬送速度Ｖ_６が搬送速度Ｖ_４よりも低速である場合には、第３のトナー搬送部材において、下流側に搬送されて第２のトナー搬送部材の中途部に戻されるトナーの搬送量よりも、第３のトナー搬送部材の上流側から開口部を通じてトナー供給部材へ導入されるトナーの搬送量が多くなる。これらにより、トナーの貯留量が確保され、トナー供給部材へ優先的にトナーが供給される。トナーの搬送速度は、トナー搬送部材の搬送羽根の間隔（ピッチ）を広げることで高速とすることができる。搬送羽根の間隔を狭くすることにより、トナーの搬送速度は低速となる。また、容器の底面の形状を変更することにより、搬送速度は変わる。連通部の開口の形状または大きさを変更することにより、搬送速度は変わる。

また、上流側トナー搬送部材から下流側トナー搬送部材にトナーを受け渡すための連通部を挟んで対向する位置に設けられた上流側トナー搬送部材の搬送羽根と下流側トナー搬送部材の搬送羽根とは、回転角度１８０度分の位相がずれて同じ向きに回転することが好ましい。これにより、上流側トナー搬送部材から下流側トナー搬送部材へのトナーの受け渡し部において、下流側トナー搬送部材によってトナーが上流側トナー搬送部材に導入されるタイミングと、下流側トナー搬送部材の搬送羽根が通過するタイミングとを合わせることができる。そのため、トナーの受け渡しが円滑に行なわれる。

本発明の画像形成装置は上記のトナー補給装置を備える。

本発明によれば、トナー補給装置において、装置の小型化を抑制しつつ、トナー貯留量を確保すると共に現像装置へのトナーの供給量を安定的に確保することができる。

実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 トナーカートリッジ、トナー補給ユニット及び現像ユニットの配置を示す斜視図である。 トナーカートリッジ、トナー補給ユニット及び現像ユニットの配置を示す正面図である。 図１中のトナー補給ユニットの容器内部を示す斜視図である。 図１中のトナー補給ユニットの容器内部を示す平面図である。 容器内部のトナーの流れを示す平面図である。 第３トナー搬送部材とトナー供給部材との間の連通部近傍を拡大して示す平面図である。 第２トナー搬送部材及び第３トナー搬送部材の回転方向を示す図である。 ガイド壁の張り出し長さＬとトナー排出量との関係を示すグラフである。 トナー補給ユニットにおけるトナー排出量と、従来技術におけるトナー排出量を示すグラフである。

以下、図面を参照しつつ、本発明に係るトナー補給装置を適用した画像形成装置の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。

（画像形成装置の全体構成）
図１に示すように、画像形成装置１は、記録媒体搬送ユニット１０、転写ユニット２０、感光体ドラム３０、４つの現像ユニット（現像装置）１００、及び、定着ユニット４０を含んで構成される。また、画像形成装置１は、トナーカートリッジ３６からトナーを一時的に貯留し、貯留したトナーを現像ユニット１００に供給するトナー補給ユニット５０を備えている。

記録媒体搬送ユニット１０は、最終的に画像が形成される記録媒体としての用紙Ｐを収容すると共に、用紙Ｐを記録媒体搬送路上に搬送する。用紙Ｐは、記録媒体搬送ユニット１０のカセットに積層して収容される。記録媒体搬送ユニット１０は、用紙Ｐに転写されるトナー像が二次転写領域Ｒに到達するタイミングで、用紙Ｐを二次転写領域Ｒに到達させる。

転写ユニット２０は、現像ユニット１００により現像されたトナー像を用紙Ｐに二次転写する二次転写領域Ｒに搬送する。転写ユニット２０は、転写ベルト２１と、転写ベルト２１を懸架する懸架ローラ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ及び２１ｄと、感光体ドラム３０と共に転写ベルト２１を挟持する一次転写ローラ２２と、懸架ローラ２１ｄと共に転写ベルト２１を挟持する二次転写ローラ２４とを含んで構成される。

転写ベルト２１は、懸架ローラ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ及び２１ｄに架け渡されて、循環移動する無端ベルト（ｒｏｔａｔｉｎｇ ｅｎｄｌｅｓｓ ｂｅｌｔ）である。一次転写ローラ２２は、転写ベルト２１の内周側から感光体ドラム３０を押圧するように設けられる。一方、二次転写ローラ２４は、転写ベルト２１の外周側から懸架ローラ２１ｄを押圧するように設けられる。また、転写ユニット２０は、転写ベルト２１に付着したトナーを除去するクリーニング装置を備えている。

感光体ドラム３０は、周面に画像が形成される静電潜像担持体であり、例えばＯＰＣ（Ｏｒｇａｎｉｃ ＰｈｏｔｏＣｏｎｄｕｃｔｏｒ）からなる。本実施形態に係る画像形成装置１は、カラー画像を形成可能な装置であり、例えばマゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの各色に対応して、４つの感光体ドラム３０が転写ベルト２１の移動方向に沿って設けられている。各感光体ドラム３０の周上には、図１に示すように、帯電ローラ３２、露光ユニット３４、現像ユニット１００、及び、クリーニングユニット３８がそれぞれ設けられている。

帯電ローラ３２は、感光体ドラム３０の表面を所定の電位に均一に帯電させる。露光ユニット３４は、帯電ローラ３２により帯電した感光体ドラム３０の表面を、用紙Ｐに形成する画像に応じて露光する。これにより、感光体ドラム３０の表面のうち露光ユニット３４により露光された部分の電位が変化し、静電潜像が形成される。４つの現像ユニット１００は、各現像ユニット１００に対応して設けられたトナーカートリッジ３６から供給されたトナーによって感光体ドラム３０に形成された静電潜像を現像し、トナー像を生成する。４つのトナーカートリッジ３６内には、それぞれ、マゼンタ、イエロー、シアン、及び、ブラックのトナーが充填されている。

クリーニングユニット３８は、感光体ドラム３０上に形成されたトナー像が転写ベルト２１に一次転写された後に感光体ドラム３０上に残存するトナーを回収する。クリーニングユニット３８は、例えばクリーニングブレードを設け、感光体ドラム３０の周面にクリーニングブレードを当接させることにより感光体ドラム３０上の残トナーを除去する構成を用いることができる。なお、感光体ドラム３０の周上には、感光体ドラム３０の回転方向においてクリーニングユニット３８と帯電ローラ３２との間に、感光体ドラム３０の電位をリセットする除電ランプを配置することもできる。

定着ユニット４０は、転写ベルト２１から用紙Ｐへ二次転写されたトナー像を用紙Ｐに付着させ、定着させる。定着ユニット４０は、例えば、加熱ローラ４２と、加圧ローラ４４とを含んで構成される。加熱ローラ４２は、回転軸線を中心として回転可能な円筒状の部材であり、その内部には例えばハロゲンランプなどの熱源が設けられている。加圧ローラ４４は、回転軸周りに回転可能な円筒状の部材であり、加熱ローラ４２を押圧するように設けられる。加熱ローラ４２及び加圧ローラ４４の外周面には、例えばシリコンゴム等の耐熱弾性層が設けられる。加熱ローラ４２と加圧ローラ４４との接触領域である定着ニップ部に用紙Ｐを通過させることにより、トナー像を用紙Ｐに溶融定着させる。

また、画像形成装置１には、定着ユニット４０によりトナー像が定着された用紙Ｐを装置外部へ排出するための排出ローラ４６及び４８が設けられている。

（トナーカートリッジの構成）
トナーカートリッジ３６は、トナーを貯留するものであり画像形成装置１の装置本体に対して取替え可能となっている。トナーカートリッジ３６は断面が円筒形状もしくは底部が半円形状で上部が箱型を成し所定の長さを有する。トナーカートリッジ３６の底部には貯留されたトナーを撹拌すると共に搬送する搬送部材が設けられている。搬送部材は回転軸線を中心として回転することで、トナーを撹拌すると共にトナーカートリッジ３６の長手方向にトナーを搬送する。トナーカートリッジ３６の長手方向の一端側の底面には、貯留されたトナーをトナー補給ユニット５０に供給するためのトナー出口が設けられている。

（トナー補給ユニットの構成）
トナー補給ユニット５０は、図４及び図５に示すように、容器５１、第１トナー搬送部材５２、第２トナー搬送部材５３、第３トナー搬送部材５４、及びトナー供給部材５５を備えている。また、トナー補給ユニット５０は、容器５１内に残留するトナーの有無を検知するためのトナー検知部５６を有する。

容器５１は、トナーを循環させながら一時的に貯留するものである。容器５１は、第１トナー搬送部材５２、第２トナー搬送部材５３、第３トナー搬送部材５４及びトナー供給部材５５を収容する。これらの第１トナー搬送部材５２、第２トナー搬送部材５３、第３トナー搬送部材５４及びトナー供給部材５５は、水平方向に隣り合って並べられている。第１トナー搬送部材５２、第２トナー搬送部材５３、第３トナー搬送部材５４及びトナー供給部材５５の各回転軸５２ａ，５３ａ，５４ａ，５５ａは平行に配置されている。

第１トナー搬送部材５２及び第２トナー搬送部材５３は等しい長さであり、第３トナー搬送部材５４は、第１トナー搬送部材５２及び第２トナー搬送部材５３よりも短く、トナー供給部材５５と等しい長さである。各回転軸５２ａ，５３ａ，５４ａ，５５ａの一端側は揃えて配置され、他端側は回転軸５２ａ，５３ａと回転軸５４ａ，５５ａとで異なる位置に配置されている。なお、図５において図示左側を一端側とし、図示右側を他端側としている。

回転軸５２ａ，５３ａは、容器５１の対向する側壁５１ａ，５１ｂに回転可能に支持されている。側壁５１ａは回転軸５２ａ，５３ａの一端側を支持し、側壁５１ｂは回転軸５２ａ，５３ａの他端側を支持している。

回転軸５４ａ，５５ａは、容器５１の対向する側壁５１ａ，５１ｃに回転可能に支持されている。側壁５１ａは回転軸５４ａ，５５ａの一端側を支持し、側壁５１ｃは回転軸５４ａ，５５ａの他端側を支持している。側壁５１ｃは、側壁５１ｂよりも側壁５１ａ側に配置されている。

容器５１では、第１トナー搬送部材５２と第２トナー搬送部材５３との間に第１隔壁６１が配置され、第２トナー搬送部材５３と第３トナー搬送部材５４との間に第２隔壁６２が配置され、第３トナー搬送部材５４とトナー供給部材５５との間に第３隔壁６３ｃが配置されている。これらの第１隔壁６１、第２隔壁６２及び第３隔壁６３は、各回転軸５２ａ，５３ａ，５４ａ，５５ａに沿って配置されている。

第１隔壁６１は、第１トナー搬送部材５２が配置される領域と、第２トナー搬送部材５３が配置される領域とを区画する。第１隔壁６１の両端部にはトナーが流通可能な開口部である連通部６４，６５が形成されている。連通部６４は第１隔壁６１の他端側に配置され、連通部６５は第１隔壁６１の一端側に配置されている。連通部６４は連通部６５よりも大きく開口されている。

第２隔壁６２は、第２トナー搬送部材５３が配置される領域と、第３トナー搬送部材５４が配置される領域とを区画する。第２隔壁６２の両端部にはトナーが流通可能な開口部である連通部６６，６７が形成されている。連通部６６は第２隔壁の他端側に配置され、連通部６７は第２隔壁６２の一端側に配置されている。連通部６７は連通部６６よりも大きく開口されている。

第３隔壁６３は、第３トナー搬送部材５４が配置される領域と、トナー供給部材５５が配置される領域とを区画する。第３隔壁６３は、第１トナー搬送部材５２、第２トナー搬送部材５３及び第３トナー搬送部材５４を収容する第１収容部と、トナー供給部材５５を収容する第２収容部と区画する。第３隔壁６３の一端側にはトナーが流通可能な開口部である連通部６８が形成されている。連通部６８は、第１収容部と第２収容部とを連通している。

（搬送部材）
第１トナー搬送部材５２，第２トナー搬送部材５３及び第３トナー搬送部材５４の回転軸５２ａ，５３ａ，５４ａは、回転軸５２ａ，５３ａ，５４ａの外周面から径方向の外側に張り出す搬送羽根５２ｂ，５３ｂ，５４ｂを有する。搬送羽根５２ｂ，５３ｂ，５４ｂは、回転軸５２ａ，５３ａ，５４ａにそれぞれらせん状に配置されている。搬送羽根５２ｂ，５３ｂ，５４ｂの基端部と回転軸５２ａ，５３ａ，５４ａの外周面との間には、トナーが流通可能な隙間が形成されている。

搬送羽根５２ｂ，５３ｂ，５４ｂは、回転軸５２ａ，５３ａ，５４ａの軸線方向から見て、半円形状（図８参照）を成すように形成されている。

第３トナー搬送部材５４は、異なる形状の搬送羽根５４ｂ，５４ｃを有する。回転軸５４ａの長手方向の一端側に配置された搬送羽根５４ｂは、周方向において回転軸５４ａからの張り出し長さが等しくなっている。回転軸５４ａの長手方向の他端側に配置された搬送羽根５４ｃは、周方向において回転軸５４ａからの張り出し長さが異なっている。搬送羽根５４ｃは、周方向において徐々に外径が小さくなっている。

搬送羽根５２ｂ，５３ｂ，５４ｂ，５４ｃは、回転軸５２ａ，５３ａ，５４ａの回転に伴って回転して、トナーを撹拌しながら搬送する。第３トナー搬送部材５４の回転方向は、トナー供給部材５５側の外周部が上向きに移動する方向である。第３トナー搬送部材５４の回転により、容器５１の底部に堆積するトナーはトナー供給部材５５側に寄せられて連通部６８内に搬送される。

（トナー供給部材）
トナー供給部材（搬送スクリュー）５５は、回転軸５５ａの外周面から径方向の外側に張り出す搬送羽根５５ｂを有する。搬送羽根５５ｂは、回転軸５５ａにらせん状に配置されている。搬送羽根５５ｂは回転軸５５ａの回転に伴って回転し、トナーを一端側から他端側に搬送する。

トナー補給ユニット５０は、回転軸５２ａを回転させるための駆動源を有する。回転軸５２ａ，５３ａ，５４ａ，５５ａの一端は、容器５１の外部に突き出しており、ギアなどの動力伝達機構によって連結されている。駆動源である電動モータの出力軸は、回転軸５２ａの一端に回転駆動力を伝達して回転軸５２ａを回転させる。回転軸５２ａに伝達された回転駆動力は、動力伝達機構を介して回転軸５３ａ，５４ａ，５５ａに伝達され、回転軸５３ａ，５４ａ，５５ａが回転する。

次にトナー補給ユニット５０内のトナーの流れについて説明する。トナーカートリッジ３６から供給されたトナーは、図６に示されるように、トナー導入口５１ｄを通過して容器５１内の第１トナー搬送部材５２上に導入される。第１トナー搬送部材５２は回転軸５２ａを中心として回転し、搬送羽根５２ｂはトナーを撹拌しながら回転軸５２ａに沿って搬送する。トナーは回転軸５２ａの他端側（図示右側）に搬送される。

回転軸５２ａの他端側に搬送されたトナーは、連通部６４内に搬送されて、第２トナー搬送部材５３の他端側に導入される。第２トナー搬送部材５３は回転軸５３ａを中心として回転し、搬送羽根５３ｂはトナーを撹拌しながら回転軸５３ａに沿って搬送する。トナーは回転軸５３ａの他端側から一端側に搬送される。

回転軸５３ａの他端側に搬送されたトナーは、連通部６５，６７内に搬送される。連通部６７は、連通部６５よりも大きな開口である。また、連通部６７は、上下方向において連通部６５と比較して、容器５１の底面に近い位置配置されているので、回転軸５３ａの他端側に搬送されたトナーは、連通部６５よりも連通部６７に流れ易くなっている。連通部６５を通過したトナーは第１トナー搬送部材５２の一端側に導入され、連通部６５を通過したトナーは第３トナー搬送部材５４の一端側に導入される。

第１トナー搬送部材５２の一端側に導入されたトナーは、他端側に向けて搬送される。トナー導入口５１ｄ近傍において、トナー導入口５１ｄから導入された新たなトナーと、一端側から搬送されたトナーとが合流して、回転軸５２ａの他端側に搬送される。

第３トナー搬送部材５４の一端側に導入されたトナーは、他端側に向けて搬送される。連通部６８近傍において、トナーの一部は連通部６８内に搬送され、残りのトナーは回転軸５４ａの他端側に搬送され、連通部６６を通過して、第２トナー搬送部材５３の中途部５３ｃに戻される。第２トナー搬送部材５３の中途部にもどされたトナーは、第２トナー搬送部材５３の他端側のトナーと合流して、一端側に搬送される。

連通部６８内に搬送されたトナーは、トナー供給部材５５の一端側に導入される。トナー供給部材５５に導入されたトナーは回転軸５５ａに沿って移動して、他端側に至り、他端側に設けられたトナー供給口を通って現像ユニット１００に供給される。

（壁部）
ここで、容器５１には、連通部６８にトナーを案内するガイド壁（壁部）６９が設けられている。ガイド壁６９は、連通部６８の開口の下流側の縁部から第３トナー搬送部材５４の回転軸５４ａに向かって張り出している。下流側とは、回転軸５４ａに沿うトナーの搬送方向の下流側である。

ガイド壁６９は上下方向において、第３トナー搬送部材５４の外径に対応する高さを有する。ガイド壁６９は、第３隔壁６３の端部から回転軸５４ａ側へ張り出している。平面視においてガイド壁６９の延在する方向は、第３隔壁６３の延在する方向に対して斜めに交差する方向に延在している。ガイド壁６９は、第３トナー搬送部材５４の回転半径の最大径の内側まで張り出している。ガイド壁６９の先端は、搬送羽根の外周よりも回転軸５４ａに近い位置に配置されている。

また、ガイド壁６９は平面視において、第３トナー搬送部材５４の回転軸５４ａの延在する方向に対して、３０度以上６０度以下の角度θ１（図５参照）で交差する方向に延在している。ガイド壁６９の先端側（回転軸５４ａ側）は、ガイド壁６９の基端側（第３隔壁６３側）よりも回転軸５４ａの一端側（トナー搬送方向の上流側）に配置されている。

また、第３トナー搬送部材５４の連通部（開口部）６８に対向する位置に配置された搬送羽根５４ｂは、平面視において、回転軸５４ａに対して３０度以上６０度以下の角度θ２で交差するように配置されている。図５に示されるように、搬送羽根５４ｂが最下点に配置されているときに、搬送羽根５４ｂの連通部６８側の外周部は、連通部６７側の外周部よりも、回転軸５４ａの一端側（図示左側）に配置されている。

図６に示すように、ガイド壁６９の第３トナー搬送部材５４の径方向（回転軸５４ａに直交する方向）におけるガイド壁６９の張り出し長さＬは、下記式（１）を満たしている。

ここで、Ｇは第３トナー搬送部材５４の外周部と第３隔壁６３の内壁面との間隔であり、Ｒは第３トナー搬送部材５４の回転半径の最大径である。

次に容器５１内におけるトナーの搬送速度について説明する。トナー導入口５１ｄから容器５１内にトナーが供給され、第１トナー搬送部材５２によってトナーが搬送されて、トナーが連通部６４を通過し、第２トナー搬送部材５３に受け渡されて搬送され、第２トナー搬送部材５３の中途部５３ｃに至るまでの第１区間Ａ_１におけるトナーの搬送速度をＶ_１とする。

第２トナー搬送部材５３の中途部５３ｃから一端側にトナーが搬送され、トナーが連通部６７を通過して、第３トナー搬送部材５４の一端側（上流側の端部）にトナーが至るまでの第２区間Ａ_２におけるトナーの搬送速度をＶ_２とする。

第２トナー搬送部材５３の一端側（下流側の端部）から、トナーが連通部６５を通過して、第１トナー搬送部材５２の一端側（上流側の端部）に導入され、トナー導入口５１ｄの近傍（真下）に至るまでの第３区間Ａ_３におけるトナーの搬送速度をＶ_３とする。

第３トナー搬送部材５４の一端側から、トナーが連通部６８を通過して、トナー供給部材５５にトナーが至るまでの第４区間Ａ_４におけるトナーの搬送速度をＶ_４とする。

トナーがトナー供給部材５５によって搬送される第５区間Ａ_５におけるトナーの搬送速度をＶ_５とする。

ガイド壁６９の下流側で第３トナー搬送部材５４によってトナーが搬送されて他端側に至り、トナーが連通部６６を通過して第２トナー搬送部材５３の中途部５３ｃに至るまでの第６区間Ａ_６におけるトナーの搬送速度をＶ_６とする。

トナーの搬送速度Ｖ_１〜Ｖ_６は下記式（２）を満たしている。

第１区間Ａ_１の搬送速度Ｖ_１は第２区間Ａ_２の搬送速度Ｖ_２よりも高速である。第２区間Ａ_２の搬送速度Ｖ_２は第５区間の搬送速度Ｖ_５よりも高速である。第５区間の搬送速度Ｖ_５は第４区間の搬送速度Ｖ_４よりも高速であるかまたは等しい速度である。第４区間の搬送速度Ｖ_４は第３区間Ａ_３の搬送速度Ｖ_３よりも高速である。第３区間の搬送速度Ｖ_３は第６区間Ａ_６の搬送速度Ｖ_６よりも高速である。

トナーの搬送速度は、トナー搬送部材の搬送羽根の間隔（ピッチ）を広げることで高速とし、搬送羽根の間隔を狭くすることで低速とすることができる。また、容器の底面の形状を変更したり、連通部の開口の形状や大きさを変えることで搬送速度を変えることができる。

次に第２トナー搬送部材５３と第３トナー搬送部材５４の回転方向及び位相のずれについて搬送する。図７に示されるように、回転軸５３ａ，５４ａの一端側から見た場合に、搬送羽根５３ｂ，５４ｂは同一の方向に図示右回りに回転する。搬送羽根５３ｂと搬送羽根５４ｂは、回転角度１８０度分の位相がずれて回転する。搬送羽根５３ｂが最下点に配置されているときに、搬送羽根５３ｂが最上点に配置されている。これにより、第２トナー搬送部材５３から第３トナー搬送部材５４へのトナーの受け渡し部において、第２トナー搬送部材５３によってトナーが第３トナー搬送部材５４に導入されるタイミングと、第３トナー搬送部材５４の搬送羽根５４ｂが通過するタイミングとを合わせることができ、トナーの受け渡しを円滑に行うことができる。

（画像形成装置１の動作）
次に、画像形成装置１の動作について説明する。画像形成装置１に被記録画像の画像信号が入力されると、画像形成装置１の制御部は、受信した画像信号に基づいて、帯電ローラ３２により感光体ドラム３０の表面を所定の電位に均一に帯電させた後、露光ユニット３４により感光体ドラム３０の表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する。

一方、現像ユニット１００では、トナーとキャリアを所望の混合比になるように調整し、さらに混合撹拌してトナーを均一に分散させ最適な帯電量を付与した現像剤が調整される。この現像剤を現像ローラ１１０に担持させる。そして、現像ローラ１１０の回転により現像剤が感光体ドラム３０と対向する領域まで搬送されると、現像ローラ１１０に担持された現像剤のうちのトナーが感光体ドラム３０の周面上に形成された静電潜像に移動し、静電潜像が現像される。こうして形成されたトナー像は、感光体ドラム３０と転写ベルト２１とが対向する領域において、感光体ドラム３０から転写ベルト２１へ一次転写される。転写ベルト２１には、４つの感光体ドラム３０上に形成されたトナー像が順次積層されて、１つの積層トナー像が形成される。そして、積層トナー像は、懸架ローラ２１ｄと二次転写ローラ２４とが対向する二次転写領域Ｒにおいて、記録媒体搬送ユニット１０から搬送された用紙Ｐに二次転写される。

積層トナー像が二次転写された用紙Ｐは、定着ユニット４０へ搬送される。用紙Ｐを加熱ローラ４２と加圧ローラ４４との間で熱及び圧力を加えながら通過させることにより、積層トナー像を用紙Ｐに溶融定着させる。その後、用紙Ｐは、排出ローラ４６及び４８により画像形成装置１の外部へ排出される。一方、転写ベルト２１は、クリーニング装置を備えているので、積層トナー像が用紙Ｐへ二次転写された後、転写ベルト２１に残存するトナーをクリーニング装置により除去する。

（トナー補給ユニット５０の作用）
次にトナー補給ユニット５０の作用について説明する。トナーカートリッジ３６から容器５１内に導入されたトナーは、上記のトナーの流れに沿って、容器５１内で撹拌されながら搬送されて貯留される。

トナー補給ユニット５０では、第１トナー搬送部材５２、第２トナー搬送部材５３、第３トナー搬送部材５４及びトナー供給部材５５が水平方向に並んで配置されているので、上下方向における厚さを薄くすることができ、トナー補給ユニット５０の薄型化を図ることができる。図３に示されるようにトナー補給ユニット５０の容器５１の上下方向の長さＨを２７ｍｍにすることができた。その結果、トナー補給ユニット５０の薄型化を図り画像形成装置１の薄型化を図ることができる。

また、トナー補給ユニット５０は、複数のトナー搬送部材５２〜５４を備える構成であるので、トナー搬送部材５２〜５４の長手方向の長さを短くすることができ、容器５１内に貯留されるトナーの貯留量を確保する共に、トナー補給ユニット５０の小型化を図ることができる。また、トナー搬送部材５２〜５４を水平方向に接近させて配置することで、回転軸５２ａと直交する方向においてもサイズを小さくして小型化をはかることができる。

また、トナーを第３トナー搬送部材５４からトナー供給部材５５に受け渡すための連通部６８の開口の縁部には、ガイド壁６９が設けられているので、第３トナー搬送部材５４の搬送羽根５４ｂに搬送されたトナーがガイド壁６９に当たり、ガイド壁６９に沿って流れる。これにより、トナーの搬送方向が変更されて、連通部６８を通るように案内されて、第３トナー搬送部材５４からトナー供給部材５５に搬送される。そのため、水平方向に並んで配置された第３トナー搬送部材５４からトナー供給部材５５に効率良くトナーを搬送することができる。その結果、トナー供給部材５５によってトナーが搬送されて、現像ユニット１００に安定的にトナーを供給することができる。

また、第３トナー搬送部材５４の回転方向は、連通部６８側の外周部が上向きに移動する方向（一端側から見て右回り）であるので、連通部６８の手前において下方から上にトナーが搬送されることになる。これにより、底部近傍のトナーは連通部６８側に寄せられ掻き上げられ容易に連通部６８内に押し込まれることになる。そのため、効率良くトナーがトナー供給部材５５に搬送される。

また、トナー搬送部材５２〜５４の搬送羽根５２ｂ，５３ｂ，５４ｂは、回転軸５２ａ，５３ａ，５４ａの軸線方向から見て半円形状に形成されているので、軸線方向において、非連続な搬送羽根５２ｂ，５３ｂ，５４ｂとすることができ、トナーを効率良く撹拌することができると共に小型化された容器５１の貯留領域内で局所的にトナーに力が加わることが抑制され、トナーの凝集体の生成が防止される。その結果、現像ユニット１００における不具合を防止して高品質の印刷を実現することができる。

また、第３トナー搬送部材５４の搬送羽根５４ｂは、回転軸５４ａに対して３０度以上６０度以下の角度で交差するように配置されているので、搬送羽根５４ｂによってトナーを効率良く連通部６８に押し込み、トナー供給部材５５に受け渡すことができる。

また、第３トナー搬送部材５４の径方向にガイド壁６９の張り出し長さＬが下記式（１）を満たしているので、ガイド壁６９によってトナーがトナー供給部材５５に安定的に導入される。これにより、トナー補給ユニット５０からのトナーの排出量を確保して、現像ユニット１００へのトナーの供給量を確保することができる。

図９はガイド壁６９の張り出し長さＬとトナーの排出量を示すグラフである。図９では横軸にガイド壁６９の張り出し長さＬを示し、縦軸のトナーの排出量を示している。Ｒは、第３トナー搬送部材５４の搬送羽根５４ｂの回転半径の最大径（回転軸５４ａの外周面から搬送羽根５４ｂの先端までの長さ）である。トナー排出量は、トナー補給ユニット５０からのトナーの排出量である。図９に示すように、張り出し長さＬが回転半径の最大径Ｒの１／４〜３／４である場合にトナー排出量が増加していることが分かる。張り出し長さＬが、搬送羽根５４ｂの回転半径の最大径の１／４未満の場合にはトナー排出量が不充分である。

また、トナー補給ユニット５０では容器５１内部のトナーの搬送速度Ｖ_１〜Ｖ_６が下記式（２）を満たしている。

搬送速度Ｖ_２が搬送速度Ｖ_１よりも低速であり、第１区間Ａ_１の下流側の第２区間Ａ_２で搬送速度が遅くなるので、トナーを滞留させることでトナーの貯留量を確保することができる。

搬送速度Ｖ_３が搬送速度Ｖ_４よりも低速であり、第２トナー搬送部材５３の下流側の端部において、第１トナー搬送部材５２の上流側に搬送されるトナーよりも、第３トナー搬送部材５４の上流側から連通部６８を通じてトナー供給部材５５へ導入されるトナーの搬送量を増やすことができる。

搬送速度Ｖ_６が搬送速度Ｖ_４よりも低速であるので、第３トナー搬送部材５４において下流側に搬送されて第２トナー搬送部材５３の中途部５３ｃに戻されるトナーよりも、第３トナー搬送部材５４の上流側から連通部６８を通じてトナー供給部材５５へ導入されるトナーの搬送量を増やすことができる。これらにより、トナーの貯留量を確保しつつ、トナー供給部材５５へ優先的にトナーを供給することができる。

図１０では、トナー補給ユニット５０（実施例１）によるトナー排出量Ｑ_１と、従来技術のトナー補給ユニットによるトナー排出量Ｑ_０とを示すグラフである。従来技術に係るトナー補給ユニットは、ガイド壁６９が設けられていないものである。従来技術のトナー排出量Ｑ_０は７５（ｇ／ｍｉｎ）程度であったが、トナー補給ユニット５０のトナー排出量Ｑ_０は３２０（ｇ／ｍｉｍ）以上であった。

本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で下記のような種々の変形が可能である。

上記実施形態では、３本のトナー搬送部材５２〜５４を備える構成であるが、トナー搬送部材の本数は３本に限定されず、２本でもよく、４本以上でもよい。

また上記実施形態では、トナー供給部材５５とトナー搬送部材５２〜５４とが平行に配置されているが、トナー供給部材５５はトナー搬送部材に対して平行に配置されていないものでもよい。トナー供給部材５５及びトナー搬送部材５２〜５４は水平方向に配置されていればよい。

搬送羽根５２ｂ，５３ｂ，５４ｂの形状は半円形状に限定されず、その他の形状でもよい。回転軸の軸線方向において、分断して設置されているものでもよく、連続して設置されているものでもよい。

１…画像形成装置、３６…トナーカートリッジ、５０…トナー補給ユニット（トナー補給装置）、５１…容器（第１の収容部、第２の収容部）、５２…第１トナー搬送部材、５２ａ…回転軸、５２ｂ…搬送羽根、５３…第２トナー搬送部材、５３ａ…回転軸、５３ｂ…搬送羽根、５４…第３トナー搬送部材、５４ａ…回転軸、５４ｂ，５４ｃ…搬送羽根、５５…トナー供給部材、５５ａ…回転軸、６８…連通部（開口部）、６９…ガイド壁（壁部）。

Claims (10)

1. 現像装置にトナーを補給するトナー補給装置であって、
   前記トナーを循環する循環経路を形成する第１の収容部と、
   前記トナーを前記現像装置に供給する供給経路を形成する第２の収容部と、を備え、
   前記第１の収容部及び第２の収容部は水平方向に連通され、
   前記第１の収容部には、回転軸線を中心として回転し前記トナーを撹拌すると共に搬送する複数のトナー搬送部材が収容されており、
   前記複数のトナー搬送部材は、上流側に配置された上流側トナー搬送部材と、前記上流側トナー搬送部材の下流に配置された下流側トナー搬送部材とを有し、
   前記上流側トナー搬送部材及び前記下流側トナー搬送部材は水平方向に並んで配置され、
   前記第２の収容部には、回転軸線を中心として回転し前記トナーを前記現像装置に供給するために搬送するトナー供給部材が収容されており、
   前記第１の収容部と前記第２の収容部とを水平方向に連通する開口部の縁部には、前記下流側トナー搬送部材に向けて張り出す壁部が設けられ、
   前記壁部は前記下流側トナー搬送部材の回転半径の最大径の内側まで張り出していることを特徴とするトナー補給装置。
2. 前記下流側トナー搬送部材の回転方向は、前記トナー供給部材側の外周部が上向きに移動する方向であ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. 前記トナー搬送部材の回転軸の外周面から張り出す搬送羽根は、前記回転軸の軸線方向から見て半円形状を成していることを特徴とする請求項１または２記載のトナー補給装置。
4. 前記トナーは前記下流側トナー搬送部材によって前記回転軸の一端側から他端側へ搬送され、
   前記壁部は平面視において前記下流側トナー搬送部材の前記回転軸に対して、３０度以上６０度以下の角度で交差する方向に張り出し、前記壁部の先端部は基端部よりも前記回転軸の一端側に配置されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のトナー補給装置。
5. 平面視において、前記下流側トナー搬送部材の前記開口部に対向する位置に配置された搬送羽根は、前記下流側トナー搬送部材の回転軸に対して、３０度以上６０度以下の角度で配置されていることを特徴とする請求項４に記載のトナー補給装置。
6. 前記下流側トナー搬送部材の径方向における前記壁部の張り出し長さＬは、下記式（１）によって表現されることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のトナー補給装置。
   ここで、Ｇは前記下流側トナー搬送部材の外周部と前記第１の収容部の前記トナー供給部材側の内壁面との間隔、Ｒは前記下流側トナー搬送部材の回転半径の最大径である。
7. 前記下流側トナー搬送部材の前記壁部よりも下流側に配置された搬送羽根は、周方向において徐々に外径が小さくなっていることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載のトナー補給装置。
8. 前記複数のトナー搬送部材は、第１のトナー搬送部材、第２のトナー搬送部材及び第３のトナー搬送部材を有し、
   前記第１のトナー搬送部材は、第１の収容部に前記トナーを導入する導入口側に配置され、
   前記第２のトナー搬送部材は、前記上流側トナー搬送部材であり、前記第１のトナー搬送部材によって搬送された前記トナーを搬送し、
   前記第３のトナー搬送部材は、前記下流側トナー搬送部材であり、前記第２のトナー搬送部材によって搬送された前記トナーを搬送し、
   前記第２のトナー搬送部材によって搬送された前記トナーの一部は、前記第１のトナー搬送部材に戻されて、再び、前記第１のトナー搬送部材によって搬送され、
   前記第３のトナー搬送部材に導入された前記トナーは、前記壁部によって分流されて、一方は前記トナー供給部材に導入され、他方は下流側に搬送された後、前記第２のトナー搬送部材の中途部に戻され、
   導入口から前記トナーが供給され、前記第１のトナー搬送部材によって搬送されて前記第２のトナー搬送部材の前記中途部までの第１区間における前記トナーの搬送速度をＶ_１とし、
   前記中途部から前記第２のトナー搬送部材によって搬送され、前記第３のトナー搬送部材の上流側の端部に至るまでの第２区間における前記トナーの搬送速度をＶ_２とし、
   前記第２のトナー搬送部材の下流側の端部から前記第１のトナー搬送部材の上流側の端部に導入されるまでの第３区間における前記トナーの搬送速度をＶ_３とし、
   前記第３のトナー搬送部材の上流側の端部から前記トナー供給部材に至るまでの第４区間における前記トナーの搬送速度をＶ_４とし、
   前記トナー供給部材によって搬送される第５区間における前記トナーの搬送速度をＶ_５とし、
   前記壁部の下流側で前記第３のトナー搬送部材によって搬送され、前記第２のトナー搬送部材の前記中途部に至るまでの第６区間における前記トナーの搬送速度をＶ_６とし、
   前記トナーの搬送速度Ｖ_１〜Ｖ_６は、下記（２）を満たすことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載のトナー補給装置。
   
   Ｖ_１＞Ｖ_２＞Ｖ_５≧Ｖ_４＞Ｖ_３＞Ｖ_６…（２）
9. 前記上流側トナー搬送部材から前記下流側トナー搬送部材に前記トナーを受け渡すための連通部を挟んで対向する位置に設けられた前記上流側トナー搬送部材の搬送羽根と前記下流側トナー搬送部材の搬送羽根とは、回転角度１８０度分の位相がずれて同じ向きに回転することを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載のトナー補給装置。
10. 請求項１〜９の何れか一項に記載のトナー補給装置を備える、画像形成装置。