JP2016045241A - 現像剤搬送装置、画像形成ユニット及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
装置の大型化、レイアウトの制限、及びコストの増加を抑制しながらも、トナーの攪拌搬送を効率よく行うことが可能な現像剤搬送装置、画像形成ユニット、及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】
現像剤を収容する筐体と、現像剤を回転しながら攪拌搬送する攪拌搬送部材とを備え、攪拌搬送部材は、回転軸に対して所定の角度を持って配置された１枚以上からなる第一の攪拌部と、回転軸に対して第一の攪拌部と反対の角度を持って配置された１枚以上からなる第二の攪拌部とを有する現像材搬送装置、画像形成装置、及び画像形成装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、現像剤搬送装置、画像形成ユニット及び画像形成装置に関するものである。

従来の電子写真方式を採用するプリンタ、ＦＡＸ、又は複写機等の画像形成装置においては、例えば、帯電ローラといった帯電装置により静電潜像担持体たる感光ドラム表面を帯電させ、その感光ドラム表面をＬＥＤ（Light Emitting Diode）ヘッドといった露光装置で露光し、画像情報に基く静電潜像を形成させる。そして、現像剤としてのトナーを当該静電潜像に付着させることにより、現像剤画像を得、その現像剤画像を記録媒体に転写、定着させることで印刷物を得ることができる。

このような感光ドラム表面に形成された静電潜像をトナーで現像し、画像形成を行う画像形成ユニットには、少なくとも感光ドラムにトナーを付着させて現像剤画像を現像する現像ローラと、当該現像ローラにトナーを供給する供給ローラと、トナーカートリッジから供給されたトナーを供給ローラの長手方向に均一に分布させるため、トナーを攪拌しながら搬送する現像剤搬送装置とを備えるものがある。

一般的な現像剤搬送装置では、駆動源から伝達された駆動力により回転するシャフト部材と、当該シャフト部材の周囲に設けられ、シャフト部材の回転に伴い、トナーを攪拌しながら搬送するスクリュー部材とからなる攪拌搬送部材が、供給ローラの長手方向に対して平行に２つ配置されており、これらが回転駆動することでトナーを循環させていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−２５７５１９号公報

しかしながら、従来の構成では、攪拌搬送部材を２つ設置しなければならず、装置の大型化、レイアウトの制限、及びコストの増加といった問題を招いていた。

本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、装置の大型化、レイアウトの制限、及びコストの増加を抑制しながらも、トナーの攪拌搬送を効率よく行うことが可能な現像剤搬送装置、画像形成ユニット、及び画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明に係る現像剤搬送装置は、現像剤を収容する筐体と、前記現像剤を回転しながら攪拌搬送する攪拌搬送部材とを備え、前記攪拌搬送部材は、回転軸に対して所定の角度を持って配置された１枚以上からなる第一の攪拌部と、前記回転軸に対して前記第一の攪拌部と反対の角度を持って配置された１枚以上からなる第二の攪拌部とを有することを特徴としている。

また、本発明に係る画像形成ユニットは、現像剤を収容する筐体と、前記現像剤を回転しながら攪拌搬送する攪拌搬送部材とを備え、前記攪拌搬送部材は、回転軸に対して所定の角度を持って配置された１枚以上からなる第一の攪拌部と、前記回転軸に対して前記第一の攪拌部と反対の角度を持って配置された１枚以上からなる第二の攪拌部とを有する現像剤搬送装置と、前記現像剤搬送装置により搬送された前記現像剤を用いて現像剤画像を現像する現像部とを備えることを特徴としている。

さらにまた、本発明に係る画像形成装置は、現像剤を収容する筐体と、前記現像剤を回転しながら攪拌搬送する攪拌搬送部材とを備え、前記攪拌搬送部材は、回転軸に対して所定の角度を持って配置された１枚以上からなる第一の攪拌部と、前記回転軸に対して前記第一の攪拌部と反対の角度を持って配置された１枚以上からなる第二の攪拌部とを有する現像剤搬送装置と、前記現像剤搬送装置により搬送された前記現像剤を用いて現像剤画像を現像する現像部とを備えた画像形成ユニットと、現像された前記現像剤画像を記録媒体に転写する転写部と、前記記録媒体に転写された前記現像剤画像を定着させる定着部とを備えることを特徴としている。

本発明によれば、装置の大型化、レイアウトの制限、及びコストの増加を抑制しながらも、トナーの攪拌搬送を効率よく行うことが可能な現像剤搬送装置、画像形成ユニット、及び画像形成装置を提供することができる。

第１の実施形態に係る画像形成装置の構成を説明するための概略断面図である。 第１の実施形態に係る画像形成ユニットの構成を説明するための概略断面図である。 第１の実施形態に係る攪拌搬送部材の構成を示す斜視図である。 図３中ｙ軸方向に攪拌搬送部材を見た上面図である。 図３における攪拌搬送部材の５−５'線での断面図であり、図３中ｘ軸方向に攪拌搬送部材を見た図である。 画像形成装置の機能構成を説明するブロック図である。 受光素子から入力される出力電圧値の例を説明する図である。 第１の実施形態に係る攪拌搬送部材を用いた場合のトナーの攪拌搬送状態を説明する図である。 従来技術に係る攪拌搬送部材を用いた場合のトナーの攪拌搬送状態を説明する図である。 第１の実施形態に係る攪拌搬送部材の駆動状態を説明する図である。 第一の攪拌部と第二の攪拌部とを共通化したフィルム部材の構成を説明する斜視図である。 第２の実施形態に係る攪拌搬送部材の構成を示す斜視図である。 図１２中矢印ｚ方向から攪拌搬送部材を見た上面図である。 第２の実施形態に係るトナー残量検知の動作を説明する図である。 第２の実施形態に係るトナー残量検知の動作を説明する図である。 受光素子から入力される出力電圧値の例を説明する図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

[第１の実施形態]
第１の実施形態の説明においては、まず、本発明における現像剤搬送装置を適用した画像形成装置及び画像形成ユニットについて説明し、次いで現像剤搬送装置について説明する。

図１は、本実施形態に係る画像形成装置１００の構成を説明するための概略断面図である。本実施形態における画像形成装置１００は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、及びブラック（Ｋ）の４種の現像剤としてのトナーを重ね合わせてカラー画像を形成するカラープリンタである。

画像形成装置１００は、媒体トレイ４を始点とし、レジストローラ３３、転写部としての転写ユニット８、定着部としての定着ユニット９、排出ローラ１０，１１、スタッカカバー１２を終点とする略Ｓ字状に形成された媒体搬送ルートＳに沿って、媒体搬送方向上流側から下流側にかけて、各トナー色に対応したシアン（Ｃ）の画像形成ユニット１Ｃ，マゼンタ（Ｍ）の画像形成ユニット１Ｍ，イエロー（Ｙ）の画像形成ユニット１Ｙ，ブラック（Ｋ）の画像形成ユニット１Ｋが設けられている。これらの画像形成ユニットは、各色のトナーを収容した図示せぬトナーカートリッジから供給されるトナーを用いて各トナー色に対応する現像剤画像たるトナー像を現像する。

媒体トレイ４は、内部に記録媒体としての用紙５を積層した状態で収納し、画像形成装置１００下部に着脱自在に装着されている。そして、媒体トレイ４上部に配設された給紙ローラ６は、媒体トレイ４に収納された用紙Ｐをその最上部から１枚ずつ分離して媒体搬送ルートＳに繰り出す。

レジストローラ３３は、給紙ローラ６から繰り出された用紙５の斜行を矯正するとともに、用紙５を転写ユニット８に搬送する。

転写ユニット８は、用紙５を静電吸着して搬送する無端のベルト材である転写ベルト８１と、図示せぬ駆動源から伝達された駆動力により回転するドライブローラ８２と、当該ドライブローラ８２と対をなして従動回転し、転写ベルト８１を張架するテンションローラ８３とを備える。また、転写ユニット８は、後述する画像形成ユニット１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｋが備える各感光ドラムに転写ベルト８１を介して圧接する転写ローラ８０Ｃ，８０Ｍ，８０Ｙ，８０Ｋを備える。転写ローラ８０Ｃ，８０Ｍ，８０Ｙ，８０Ｋには、図示せぬ高圧電源が接続されており、各感光ドラム上で現像されたトナー像は、転写ローラ８０Ｃ，８０Ｍ，８０Ｙ，８０Ｋに印加された転写バイアス電圧により用紙５に転写される。

定着ユニット９は、画像形成ユニット１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｋ以降の媒体搬送ルートＳ下流側に設けられており、ヒートローラ９０、バックアップローラ９１、及び図示せぬサーミスタ等を備える。ヒートローラ９０は、例えば、アルミニウム等からなる中空円筒状の芯金にシリコーンゴムの耐熱弾性層を被覆し、その上にＰＦＡ（テトラフルオロエチレンーパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）チューブを被服することによって形成されている。そして、その芯金内には、例えば、ハロゲンランプ等の加熱ヒータが設けられている。バックアップローラ９１は、例えば、アルミニウム等からなる芯金にシリコーンゴムの耐熱弾性層を被覆し、その上にＰＦＡを被覆した構成であり、ヒートローラ９０との間に圧接部が形成されるように配設されている。サーミスタは、ヒートローラ９０の表面温度検出手段であり、ヒートローラ９０の近傍に接触又は非接触で配設されている。サーミスタが検出したヒートローラ９０の表面温度の検出結果に基づき、上記加熱ヒータを制御することで、ヒートローラ９０の表面温度は所定の温度に維持される。トナー像が転写された用紙５が所定の温度に維持されたヒートローラ９０とバックアップローラ９１とから形成される圧接部を通過することにより、用紙５上のトナーに熱及び圧力が付与され、当該トナーは溶融し、トナー像が定着される。

スタッカカバー１２は、画像形成装置１００の外筐を利用して形成されており、定着ユニット９を通過し、排出ローラ１０，１１により排出された用紙５を積載する。

ところで、各画像形成ユニット１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｋの上部には、露光ユニット３Ｃ，３Ｍ，３Ｙ，３Ｋが設けられている。露光ユニット３Ｃ，３Ｍ，３Ｙ，３Ｋは、例えば、ＬＥＤ素子等の発光素子とレンズアレイとを有するＬＥＤヘッドであり、画像情報に基き当該ＬＥＤ素子から出力される照射光が画像形成ユニット１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｋが備える各感光ドラム表面に結像する位置となるように配設されている。

次に、本実施形態に係る画像形成ユニット１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｋの構成について図２を用いて説明する。図２は、画像形成ユニット１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｋの構成を説明するための概略断面図である。なお、画像形成ユニット１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｋは全て同一構成であるため、ここでの説明は、画像形成ユニット１Ｋを用いて説明する。

図２に示すように、画像形成ユニット１Ｋは筐体３０で囲まれており、その内部に感光ドラム２Ｋと、現像部としての現像ローラ１４、供給ローラ１５、及び現像ブレード１６と、帯電ローラ１７と、クリーニングブレード３２とを備える。

感光ドラム２Ｋは、導電性支持体と光導電層とによって構成され、例えば、導電性支持体としてのアルミニウム等の金属シャフトに光導電層としての電荷発生層及び電荷輸送層が順次積層されて構成された有機感光体である。感光ドラム２Ｋは、画像情報に基き露光ユニット３Ｋから照射された照射光により表面に静電潜像を形成する。

現像ローラ１４は、例えば、ステンレス等の金属シャフトの外周にカーボンブラックを分散させたウレターンゴムを配設し、その表面はイソシアネート処理が施されたローラ部材である。現像ローラ１４は、感光ドラム２Ｋの表面に圧接するように配設され、感光ドラム２Ｋ表面上の静電潜像にトナー７を供給し、トナー像を現像する。

供給ローラ１５は、例えば、ステンレス等の金属シャフトの外周に半導電性発砲シリコーンスポンジ層を配設して構成されたローラ部材である。供給ローラ１５は、現像ローラ１４に対して所定の圧力をもって当接しており、図示せぬトナーカートリッジから供給されたトナー７を現像ローラ１４に供給する。なお、供給ローラ１５の上方には、図２中矢印２０Ｒ，矢印２１Ｒの夫々の方向に回転することでトナー７を攪拌する攪拌部材２０，２１が設けられている。

現像ブレード１６は、例えば、ステンレス等の金属板から構成された板状部材であり、その一端が現像ローラ１４表面の所定位置においてカウンター方向で当接するように配設されている。現像ブレード１６は現像ローラ１４表面上のトナー層厚を均一に規制する。

帯電ローラ１７は、例えば、金属シャフトと半導電性エピクロロヒドリンゴムとによって構成されたローラ部材である。帯電ローラ１７は、感光ドラム２Ｋに対して所定の圧力をもって当接しており、図示せぬ高圧電源からの帯電バイアス電圧に基き、感光ドラム２Ｋ表面を一様均一に帯電させる。

クリーニングブレード３２は、ウレターンゴム等のゴム材をブラケットにホットメルト等の接着方法で強力に接着したものであり、当該ブラケットは筐体３０に支持されている。クリーニングブレード３２は、感光ドラム２Ｋに対して所定の圧力をもって当接しており、転写後に感光ドラム２Ｋに残留したトナー７を掻き落とす。クリーニングブレード３２の下方隙間には、スパイラル又はコイルスプリングからなる廃棄トナー搬送部材２２が配設されている。

次に、本実施形態に係る現像剤搬送装置が備える現像剤残量検知機構としてのトナー残量検知部と攪拌搬送部材との構成について図２、図３、図４、及び図５を用いて説明する。図３は、本実施形態に係る攪拌搬送部材７０の構成を示す斜視図であり、図４は、図３中ｙ軸方向に攪拌搬送部材７０を見た上面図であり、図５は、図３における攪拌搬送部材７０の５−５'線での断面図であり、図３中ｘ軸方向に攪拌搬送部材７０を見た図である。

まず、図２において、本実施形態に係るトナー残量検知部は、筐体３０上部に配設され、赤外光を発する赤外ＬＥＤ等の発光素子４１と、発光素子４１から発せられた入射光を屈折させる発光用レンズ４３と、発光用レンズ４３において屈折した透過光４６が通過するよう筐体３０側面に配設された受光用レンズ４４と、受光用レンズ４４を通過し屈折した透過光４６を受ける位置に配設されたフォトトランジスタ等からなる受光素子４２とを備える。なお、本実施形態において、筐体３０には発光用レンズ４３と受光用レンズ４４とをクリーニングするためのワイプ部４０と、トナー７を攪拌搬送するための攪拌搬送部材７０とが回転軸４８に同軸に配設されている。このとき、発光用レンズ４３と受光用レンズ４４とはワイプ部４０の周方向に配設されている。

次に、図３に示すように、攪拌搬送部材７０は、６枚の長方形形状の攪拌部からなる第一の攪拌部７０ａと、第二の攪拌部７０ｂとをそれぞれ備える。第一の攪拌部７０ａと第二の攪拌部７０ｂとは、図３中ｙ軸±方向にそれぞれ面部分が突出するように攪拌部支持部材７１に固定されている。

具体的には、図４に示すように、第一の攪拌部７０ａは、回転軸４８の中心線４８ａを基準線としたとき、その傾斜角度がθａとなるように、攪拌部支持部材７１の固定面７１ａに固定されている。このときの傾斜角度θａは０°＜θａ＜９０°の範囲であればよい。

一方、第二の攪拌部７０ｂの傾斜角度θｂは回転軸４８の中心線４８ａを基準としたとき、θｂ＝１８０°＋θａ（１８０°＜θｂ＜２７０°）となるように、攪拌支持部材７１の固定面７１ｂに固定されている。このとき、傾斜角度θｂは、傾斜角度θａに対して１８０°ずれた角度となっているため、反対の角度となっている。なお、本実施形態においては、第一の攪拌部７０ａと第二の攪拌部７０ｂとの枚数はそれぞれ６枚として説明しているが、１枚以上で構成されていれば、その枚数に制限はない。また、第一の攪拌部７０ａの傾斜角度θａ、第二の攪拌部７０ｂの傾斜角度θｂのそれぞれは、θｂ＝１８０°＋θａの関係を満たせばこれに制限は無く、例えば、第一の攪拌部７０ａの傾斜角度θａを５°、第二の攪拌部７０ｂの傾斜角度θｂを１８５°とすることができる。

ところで、図５に示すように、攪拌部支持部材７１は、開口部７１ｃに軸通された回転軸４８に対して回転可能となるように略コの字形状となるように形成されている。前述したように、攪拌支持部材７１は、第一の攪拌部７０ａと第二の攪拌部７０ｂとが固定可能となるように、平面状に形成された固定面７１ａと固定面７１ｂとを備える。第一の攪拌部７０ａと第二の攪拌部７０ｂとは、それぞれ弾性変形部７０ａ−１，７０ｂ−１及び固定部７０ａ−２，７０ｂ−２とを備え、第一の攪拌部７０ａの固定部７０ａ−２を攪拌支持部材７１の固定面７１ａに、第二の攪拌部７０ｂの固定部７０ｂ−２を攪拌支持部材７１の固定面７１ｂにそれぞれ固定することで攪拌搬送部材７０が形成されている。第一の攪拌部７０ａの弾性変形部７０ａ−１と第二の攪拌部７０ｂの弾性変形部７０ｂ−１とのそれぞれは、周囲の壁面と接触し、撓みながら回転可能となるように形成されている。なお、第一の攪拌部７０ａと第二の攪拌部７０ｂとのそれぞれは、フィルム形状に成形可能な材料であれば如何なる材料を用いることができるが、機械的強度の面から、例えば、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート等の、所謂、エンジニアリングプラスチック材料を用いることが好ましい。

ここで、本実施形態に係る画像形成装置１００の機能構成について図６を用いて説明する。図６は画像形成装置１００の機能構成を説明するブロック図である。画像形成装置１００は、装置本体を統括的に制御する制御部６０と、発光素子４１に対する発光信号の出力と受光素子４２からの受光信号の入力とを制御することでトナー残量を検知するトナー残量検知部６１と、図示せぬトナーカートリッジにおけるトナー収容口の開閉制御を行うことで画像形成ユニット１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｋに対するトナー供給を制御するトナー供給部６２とを備える。制御部６０、トナー残量検知部６１、及びトナー供給部６２は、図示せぬＣＰＵ（Central Processing Unit）によって動作するプログラムでもよく、また、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のデジタル回路、或いはこれらの組み合わせによって構成してもよい。

次に、上記構成を備えた画像形成装置１００、画像形成ユニット１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｋ、及び現像剤搬送装置の動作について、図１，図２，図３，図４，図５，図６，図７，図８，図９，図１０を用いて説明する。図７は、受光素子４２から入力される受光信号たる出力電圧値の例を説明する図である。図８は、本実施形態に係る攪拌搬送部材７０を用いた場合のトナー７の攪拌搬送状態を説明する図である。図９は、従来技術に係る攪拌搬送部材を用いた場合のトナー７の攪拌搬送状態を説明する図である。図１０は、本実施形態に係る攪拌搬送部材７０の駆動状態を説明する図である。

まず、図１に示した画像形成装置１００に対して画像情報が入力されると、図６で示した制御部６０は、画像形成プロセスを開始する。画像形成プロセスの開始にあたって、図１に示した媒体トレイ４に収納された用紙５は、給紙ローラ６の回転により、媒体搬送ルートＳに１枚ずつ繰り出される。その後、レジストローラ３３により斜行が矯正されながら、用紙５は媒体搬送ルートＳに沿って転写ユニット８に搬送される。転写ユニット８に用紙５が搬送されるまでの所定のタイミングにおいて、画像形成ユニット１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｋでは、下記に示す画像形成プロセスが開始される。なお、画像形成ユニット１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｋにおける画像形成プロセスについては、全ての画像形成ユニットにおいて共通であるため、ここでは図２で示した画像形成ユニット１Ｋでの画像形成プロセスについて説明する。

画像情報が入力され、制御部６０から画像形成プロセスの開始指示を受けると、図２に示す画像形成ユニット１Ｋ内の感光ドラム２Ｋは、図示せぬ駆動源から伝達された駆動力により、図２中矢印２Ｒ方向に一定周速度で回転を開始する。そして、感光ドラム２Ｋ表面に所定の圧力をもって当接している帯電ローラ１７は、図示せぬ高圧電源から印加された帯電バイアス電圧に基き、感光ドラム２Ｋ表面を一様均一に帯電させる。次に、感光ドラム２Ｋに対向して配設された露光ユニット３Ｋによって、入力された画像情報に対応した照射光が照射され、感光ドラム２Ｋ表面の光照射部分の電位が光減衰して静電潜像が形成される。

感光ドラム２Ｋの回転駆動に伴い、図示せぬ伝達手段を介して感光ドラム２Ｋの駆動が伝達された供給ローラ１５は、図２中矢印１５Ｒ方向に回転を開始する。供給ローラ１５の回転に伴い、供給ローラ１５上方に配設された攪拌部材２０，２１が回転しながらトナー７を攪拌する。

現像ローラ１４は、感光ドラム２Ｋ表面に圧接するように配設されており、図示せぬ高圧電源から現像バイアス電圧が印加されている。現像ローラ１４は、供給ローラ１５から搬送されたトナー７を吸着し、図２中矢印１４Ｒ方向に回転搬送する。この回転搬送工程において、現像ローラ１４に圧接して配設された現像ブレード１６は、現像ローラ１４に吸着したトナー７を均一な厚さにならしたトナー層を形成する。

そして、現像ローラ１４は、感光ドラム２Ｋ表面に形成された静電潜像を、担持するトナー７によって反転現像する。感光ドラム２Ｋの導電性支持体と現像ローラ１４との間には図示せぬ高圧電源によってバイアス電圧が印加されているため、現像ローラ１４と感光ドラム２Ｋとの間には、感光ドラム２Ｋ表面に形成された静電潜像に伴う電気力線が発生する。このため、現像ローラ１４上の帯電したトナー７は、静電気力により感光ドラム２Ｋ上の静電部分に付着し、この部分が現像されてトナー像が形成される。

感光ドラム２Ｋ表面上に形成されたトナー像は、用紙５が転写ユニット８に搬送されたタイミングに合わせて、図示せぬ高圧電源から転写バイアス電圧が印加された転写ローラ８０Ｋにより用紙５に転写される。同様な画像形成プロセスは、画像形成ユニット１Ｃ，１Ｍ，１Ｙにおいて順次行われ、これらの画像形成ユニットで形成されたトナー像が用紙５に順次転写されることでカラー画像が形成されることになる。

その後、用紙５は定着ユニット９へと搬送される。トナー像が転写された用紙５は、図示せぬ温度制御手段によって制御され、所定の表面温度に維持されたヒートローラ９０とバックアップローラ９１とにより形成される圧接部に搬送される。ヒートアップローラ９０から付与される熱によりトナー７が溶融され、さらに圧接部において圧接されることにより、トナー像は用紙５上に定着される。

トナー像が定着された用紙５は、排出ローラ１０，１１によりスタッカカバー１２に排出され、一連の画像形成プロセスは完了する。

なお、トナー像が転写された後の感光ドラム２Ｋの表面には、若干のトナー７が残留する場合がある。この残留したトナー７は、クリーニングブレード１８によって除去される。クリーニングブレード１８が感光ドラム２Ｋの表面に当接した状態で、感光ドラム２Ｋが回転軸中心に回転することにより転写されずに残留したトナー７は除去される。除去されたトナー７は、廃棄トナー搬送部材２２により図示せぬトナーカートリッジが備える廃棄トナー収容室に搬送され回収される。なお、クリーニングされた感光ドラム２Ｋは次の画像形成プロセスにおいて繰り返し使用される。

ここで、本実施形態に係る現像剤搬送装置が備えるトナー残量検知部と攪拌搬送部材７０との動作について説明する。

トナー残量検知部６１の受光素子４２は、光量に応じて出力電圧を変化させる。本実施形態においては、図７（ａ）に示すように、受光量が殆ど無い場合、受光素子４２による出力電圧は５Ｖ付近であり、受光量が最大となる場合、受光素子４２による出力電圧は０Ｖ近傍である。

一方、発光素子４１は、制御部６０からトナー残量検知部６１を介して照射命令が出力された場合、光を照射する。なお、発光素子４１は画像形成ユニット１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｋの動作中は常に光を照射している。本実施形態においては、図７（ａ）に示すように、回転軸４８の回転周期をＴとし、受光素子４２の出力電圧が閾値よりも低い値を２Ｔ／５期間以上継続する状態が１０周連続で観察された場合、トナー残量検知部６１から制御部６０に対して信号を送られ、制御部６０はトナーローと判断する。

そして、制御部６０はトナーローと判断すると、トナー供給部６２にトナー供給を開始するよう信号を出力する。トナー供給開始指示を受けたトナー供給部６２は、図８（ａ）に示すトナー収容口６５の開閉を制御し、トナー７の供給を開始する。

図８（ａ）に示すように、トナー供給口６５からトナー７が攪拌搬送部材７０の中央に供給されると、トナー７は、第一の攪拌部７０ａと第二の攪拌部７０ｂとにより攪拌され、それぞれ別方向に搬送される。このとき、第一の攪拌部７０ａと第二の攪拌部７０ｂとは、周辺の壁面と接触しながら撓んだ状態でトナー７を攪拌搬送する。そして、図８（ｂ），図８（ｃ），図８（ｄ）に示すように、攪拌搬送部材７０は回転しているため、第一の攪拌部７０ａと第二の攪拌部７０ｂとは入れ替わりながらそれぞれの搬送方向にトナー７を攪拌搬送する。トナー７は、密度が低い方に動きやすいので、トナー７が少ない方へ攪拌搬送される量は多く、トナー７が多い方へ攪拌搬送される量は少ない。そのため、図８（ｄ）に示すように、トナー７は長手方向全域で均一に均されていく。

そして、図８（ｄ）に示すように、トナー７が均一に均され受光用レンズ４４を覆うようになると、発光素子４１から照射され発光用レンズ４３を透過した透過光４６は、４０Ｒ方向に回転したワイプ部４０により発光用レンズ４３、受光用レンズ４４がクリーニングされてもすぐにトナー７により遮られてしまう。このとき、攪拌搬送部材７０とワイプ部４０とは同軸に設置されているので、攪拌搬送部材７０で均された面を検出に使用でき、トナー７の分布の偏りなく、安定したトナー残量検知を行うことができる。トナー７に透過光４６が遮られると、図７（ｂ）に示すように、透過光４６は受光素子４２に検出されないか、又は検出されたとしてのワイプ部４０（回転軸４８）の回転周期Ｔに対し、Ｔ／１０にも満たない検出時間となり、２Ｔ／５よりも短い時間となるので、トナー７の供給は停止する。

従来の攪拌搬送部材が一つの構成、例えば、図９（ａ）に示すように、横方向への搬送能力がないクランク形状の攪拌バー等では、トナー供給口６５から供給されたトナー７を横方向に送る能力がないので、トナー７は中央部に溜まり、透過光４６は受光用レンズ４４を通過し続けるため、トナー７が過剰に供給されてしまうことがある。また、図９（ｂ）に示すように、一方向にしか送ることができないスパイラル部材では、供給されたトナー７が一方向に送られ、反対方向にはトナー７が行き渡らない状態となり、カスレ等の印刷品質の低下が発生する。さらに、図９（ｃ）に示すように、中央から左右にトナー７を搬送するようなスパイラル部材では、供給されたトナー７が左右に送られ、中央部におけるトナー７が欠乏した状態となり、図９（ｂ）で示した例と同様に、カスレ等の印刷品質の低下が発生する。本実施形態においては、図９（ｄ）に示すように、一つの攪拌搬送部材７０でトナー７を均一に均すことができるので、安定したトナー残量検知を行うことが可能であり、印刷品質の低下を招くことがない。

なお、本実施形態の説明においては、攪拌搬送部材７０は、トナー７に埋まっていない状態で説明しているが、トナー７に攪拌搬送部材７０が埋まった状態においても、筐体３０内はトナー７で満たされているため、問題はない。トナー７が消費され、攪拌搬送部材７０の一部が露出するようになれば、トナー７の攪拌搬送が開始され、トナー７は均一に均されるのでトナー残量検知を正確に行うことが可能である。

図１０に示されるように、本実施形態においては、第一の攪拌部７０ａの弾性変形部７０ａ−１、第二の攪拌部７０ｂの弾性変形部７０ｂ−１のそれぞれを筐体３０の壁面に接触させながら、回転軸４８の回転方向４８Ｒ方向に回転させているため、壁面のトナー７を残すことなく搬送することができる。また、本実施形態に係る第一の攪拌部７０ａと第二の攪拌部７０ｂとは、それぞれ長方形形状として形成されているため、筐体３０の壁面に均等に力を加えることができ、壁面にトナー７を残すことなく搬送できるようになっている。

また、本実施形態においては、第一の攪拌部７０ａと第二の攪拌部７０ｂとを独立した部材として複数設置した形状で説明したが、図１１に示すように、第一の攪拌部７０ａの固定部７０ａ−２と第二の攪拌部７０ｂの固定部７０ｂ−２とをそれぞれ繋げて１枚のフィルム部材７７として使用することも可能である。本実施形態に係る搬送攪拌部材は、点対称となっているため、同じ部材を反対に貼り付けることで、第一の攪拌部７０ａと第二の攪拌部７０ｂとを共通化することができる。第一の攪拌部７０ａと第二の攪拌部７０ｂとを図１１に示すフィルム部材７７の形状とすることで、部材の組み立て工程の削減が可能となり、更なるコストダウンが可能となる。

また、本実施形態においては、第一の攪拌部７０ａと第二の攪拌部７０ｂとを壁面に接触させる構成で説明したが、トルクを軽減させた場合は、当該第一の攪拌部７０ａと第二の攪拌部７０ｂとを壁面に接触させない構成とすることも可能である。この場合、トナー７の攪拌搬送能力は、壁面に接触させる場合に比べて低下することになるが、図３に示した攪拌搬送部材７０を一体成形することも可能となり、更なるコストダウンを図ることができる。

以上のように、第１の実施形態によれば、攪拌搬送部材が１つであっても、トナー供給口から供給されたトナーを均一に均すことができるため、トナー分布の偏りの発生を抑制することが可能となる。その結果、安定した精度の高いトナー残量検知を行うことができる。さらに、局所的なトナー消費が抑えられるため、カスレ等の印刷品質の低下を防ぐことが可能となる。また、たとえ、筐体内のトナーが使用前に偏っていたとしても、攪拌搬送部材がトナーを攪拌搬送することで直ぐにトナーを均一に均すことができるため、初期的なトナーの偏りによるカスレ等の印刷品質の低下の発生を防ぐことができる。

また、従来、筐体内のトナーを均一に均すためには、２つの攪拌搬送部材が必要であったが、本実施形態によれば、１つの攪拌搬送部材でトナーを均一に均すことが可能であるため、トナー収容部の小型化やレイアウトの自由化、コスト削減等を図ることができる。

[第２の実施形態]
図１２は、第２の実施形態に係る攪拌搬送部材７０'の構成を示す斜視図であり、図１３は図１２中矢印ｚ方向から攪拌搬送部材７０'を見た上面図である。

第２の実施形態においては、第１の実施形態において説明した光学式のトナー残量検知部から、検知バー７２、反射板７３、及び攪拌搬送部材７０'から突出して形成された突起部７４からなる自重落下式のトナー残量検知部に変更した形態について説明する。なお、第１の実施形態において説明した構成と同一なものについては同一の符号を付してその説明は省略する。

図１２に示すように、検知バー７２はクランク状に形成され、攪拌搬送部材７０'と同軸に設置されている。さらに検知バー７２は、回転軸４８に支持され、回転軸４８の回転方向４８Ｒに自由に回転可能となるように構成されている。検知バー７２には、攪拌搬送部材７０'から突出して形成された突起部７４が接しており、回転軸４８からの駆動を検知バー７２に伝達している。また、図１３に示すように、筐体３０から外側に向かって延在して形成されている検知バー７２の端部には、反射板７３が固定されている。反射板７３は光を反射することが可能となるように、表面処理が施されており、図示せぬ発光素子４１から照射される入射光７５を反射光７６として反射する。

図１４及び図１５は第２の実施形態に係るトナー残量検知の動作を説明する図である。図１４（ａ）に示すように、最下点に位置する検知レバー７２は、図示せぬ駆動源から伝達された駆動力により、当該検知バー７２と同じく回転軸４８の回転方向４８Ｒに回転する回転周期Ｔの攪拌搬送部材７０'の突起部７４によって、図１４（ｂ）に示す下死点から最上点まで押し上げられるように回転させられ、図１４（ｃ）に示すようにＴ／２経過後に最上点に達する。

検知バー７２は、回転軸径方向端部に重心が設定されており、図１４（ｄ）、図１４（ｅ）に示すように反射板７３と一体となって自重で最下点まで回転しながら落下する。図１４に示すようにトナー７が十分満たされておらず、トナー面の位置が低い状態では、検知レバー７２は、トナー７の抵抗を受けることがない。そのため、検知レバー７２は下死点まで自重落下し、突起部７４よりも早く下死点に到達する。そして、突起部７４が下死点に到達して再び検知レバー７２を回転させるまで、反射板７３は下死点から動かない。そのため、反射光７６を受光素子４２が受光する時間に変化が生じる。

一方、トナー７が十分に満たされている場合、検知レバー７が最上点に達するまでの動作は、図１５（ａ），図１５（ｂ），図１５（ｃ）に示すように、トナー７が十分満たされていない場合と同様である。しかし、図１５（ｄ）に示すように、最上点からはトナー７の抵抗によって検知レバー７２は下死点まで自重落下することはない。検知バー７２が下死点に位置するとき、共に回転する反射板７３は最上点に位置し、図示せぬ発光素子４１も反射板７３の回転軌跡の最上点に配置されているため、発光素子４１から照射された入射光７５は、反射板７３により反射され、反射光７６となる。受光素子４２は反射光７６を受光し、トナー残量検知部６１は検知レバー７２の位置を検出する。トナー残量検知部６１は、検知バー７２の下死点での滞在時間を検知し、図１６（ａ）に示すように、滞在時間Ｔ１が設定時間ＴＬよりも長いとき、制御部６０に対して信号を送り、制御部６０はトナーローと判断する。

そして、制御部６０はトナーローと判断すると、トナー供給部６２にトナー供給を開始するよう信号を出力する。トナー供給開始指示を受けたトナー供給部６２は、トナー収容口６５の開閉を制御し、トナー７の供給を開始する。一方、図１６（ｂ）に示すように、滞在時間Ｔ２が設定時間ＴＬよりも短いとき、制御部６０に対して信号を送り、制御部６０はトナー供給部６２にトナー供給を停止するよう信号を出力する。トナー供給停止指示を受けたトナー供給部６２は、トナー収容口６５の開閉を制御し、トナー７の供給を停止する。

なお、第２の実施形態に係る攪拌搬送部材７０'によるトナー７の攪拌搬送動作は第１の実施形態と同様に行うことができるため、ここでの説明は省略する。

以上のように、第２の実施形態によれば、攪拌搬送部材は検知バーと同軸に設置されているため、攪拌搬送部材が均したトナー面をトナー残量検知の検出面とするので、安定したトナー残量検知を行うことができる。また、光学式のトナー残量検知部とは異なり、検知レバーの回転軸の端部に反射板を設置するだけで、トナー残量の検知が可能であるため、回転軸の周方向に光透過窓や光路を設置する必要がない。このため、第１の実施形態の効果に加え、回転軸の周方向における検知部の更なる小型化が可能であり、省スペース化、レイアウトの自由度をより高めることができる。

本発明は、画像形成装置たるプリンタ以外にも複写機、ＦＡＸ、又はＭＦＰ等にも適用可能である。

１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｋ 画像形成ユニット
２Ｃ，２Ｍ，２Ｙ，２Ｋ 感光ドラム
３Ｃ，３Ｍ，３Ｙ，３Ｋ 露光ユニット
４ 媒体トレイ
５ 用紙
６ 給紙ローラ
７ トナー
８ 転写ユニット
９ 定着ユニット
１０，１１ 排出ローラ
１２ スタッカカバー
１４ 現像ローラ
１５ 供給ローラ
１６ 現像ブレード
１７ 帯電ローラ
２０，２１ 攪拌部材
２２ 廃棄トナー搬送部材
３２ クリーニングブレード
３３ レジストローラ
４０ ワイプ部
４１ 発光素子
４２ 受光素子
４３ 発光用レンズ
４４ 受光用レンズ
４６ 透過光
４８ 回転軸
４８ａ 中心線
６０ 制御部
６１ トナー残量検知部
６２ トナー供給部
７０，７０' 攪拌搬送部材
７０ａ 第一の攪拌部
７０ｂ 第二の攪拌部
７０ａ−１，７０ｂ−１ 弾性変形部
７１ 攪拌部支持部材
７１ａ，７１ｂ 固定面
７２ 検知バー
７３ 反射板
７４ 突起部
７５ 入射光
７６ 反射光
７７ フィルム部材
８０Ｃ，８０Ｍ，８０Ｙ，８０Ｋ 転写ローラ
８１ 転写ベルト
８２ ドライブローラ
８３ テンションローラ
９０ ヒートローラ
９１ バックアップローラ
１００ 画像形成装置

Claims (10)

1. 現像剤を収容する筐体と、
   前記現像剤を回転しながら攪拌搬送する攪拌搬送部材とを備え、
   前記攪拌搬送部材は、回転軸に対して所定の角度を持って配置された１枚以上からなる第一の攪拌部と、
   前記回転軸に対して前記第一の攪拌部と反対の角度を持って配置された１枚以上からなる第二の攪拌部とを有することを特徴とする現像剤搬送装置。
2. 前記第二の攪拌部は、前記回転軸に対して前記第一の攪拌部と対称形状となるように形成されることを特徴とする請求項１に記載の現像剤搬送装置。
3. 前記第一の攪拌部と前記第二の攪拌部とは、略長方形形状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像剤搬送装置。
4. 前記第一の攪拌部と前記第二の攪拌部とは、弾性変形部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の現像剤搬送装置。
5. 前記第一の攪拌部と前記第二の攪拌部とは、前記弾性変形部を固定する弾性変形部固定部を備え、複数の前記弾性変形部固定部は一体となって形成されていることを特徴とする請求項４に記載の現像剤搬送装置。
6. 前記第一の攪拌部と前記第二の攪拌部との前記弾性変形部は、前記筐体の壁面と接触して変形しながら回転することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の現像剤搬送装置。
7. 前記攪拌搬送部材の前記回転軸と同軸に光学式現像剤残量検知機構における光透過窓を清掃するための清掃部材を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の現像剤搬送装置。
8. 前記攪拌搬送部材の前記回転軸と同軸に自重落下式現像剤残量検知機構における前記回転軸の回転方向に回動可能な検知部材を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の現像剤搬送装置。
9. 請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載の現像剤搬送装置と、
   前記現像剤搬送装置により搬送された前記現像剤を用いて現像剤画像を現像する現像部とを備えることを特徴とする画像形成ユニット。
10. 請求項９に記載の画像形成ユニットと、
    現像された前記現像剤画像を記録媒体に転写する転写部と、
    前記記録媒体に転写された前記現像剤画像を定着させる定着部とを備えることを特徴とする画像形成装置。