JP2017009813A - 現像剤補給装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】補給スクリューの回転に大きな負荷がかかることがなく、現像装置への現像剤の補給精度を向上させることができる現像剤補給装置を提供する。【解決手段】現像剤を一時的に蓄積するバッファ部１４と、バッファ部１４内の現像剤を搬送する補給スクリュー１２と、バッファ部１４に連通され、補給スクリュー１２が設けられる排出通路２９と、バッファ部１４と排出通路２９との合流部よりも該排出通路２９の上流側に設けられ、補給スクリュー１２が配置される補助バッファ部１６と、該排出通路２９内の現像剤を現像装置５に補給する補給口１６と、を有し、補給スクリュー１２は、正逆回転してバッファ部１４内の現像剤を補給口１６または補助バッファ部１９の方向に搬送する。【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置に搭載される現像剤補給装置に関する。

電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置においては、感光体に形成された潜像を顕像化する現像剤として微粉末のトナーが使用されている。画像形成に伴ってトナーが消費された場合、現像剤補給装置（以下、「ホッパー」という）を用いて画像形成装置本体にトナーを補給する必要がある。

トナーは、ホッパー内部のスクリューによって搬送され、ホッパーに設けられた補給口から画像形成装置本体の現像装置に設けられた補給口を介して現像装置に供給される。ホッパーは画像形成装置本体内部に据え置いて配置されている。現像装置は交換できるようにカートリッジ化して画像形成装置本体に対して着脱可能に配置されている。

ホッパーの補給口と、現像装置の補給口とは、ホッパーに設けられたシャッタを介して連結されている。現像装置が画像形成装置本体に取り付けられた状態では、シャッタは開いており、ホッパーの補給口と、現像装置の補給口とは直接連結された状態となる。

現像装置の交換の際に該現像装置が画像形成装置本体から取り外されると、シャッタは閉まり、補給口の連結が解除されてもホッパーの補給口からトナーが外に漏れ出ないようになっている。

このようなホッパーにおいて、現像装置の着脱によるシャッタの開閉動作に伴って、トナーがホッパーから画像形成装置内部に漏れ出て飛散するという課題が生じている。ホッパーの補給口上部には、現像装置に補給されずに残っているトナーがあり、この残留トナーが現像装置の着脱動作に伴う振動等により落下して、補給口から外部に漏れ出てしまう。飛散したトナーは、画像形成装置内部を汚すと共に、最悪の場合、記録材の搬送ガイドや搬送ローラ等に付着し、搬送中の記録材に付着して画像不良として現われる。

例えば、特許文献１では、シャッタが閉まった状態でホッパーの補給スクリューをトナー搬送方向に回転させることで、補給口付近でトナーを圧縮・凝固し、シャッタが開く際に補給口からトナーが漏れ出ないようにする構成が提案されている。

また、特許文献２では、トナー排出スクリューを逆回転させてトナーをバッファのないトナー補給容器側に送り戻す構成が提案されている。補給口下部のトナー排出スクリューの端部の壁面形状やスクリュー形状を工夫することで、トナー排出スクリューの逆回転時にトナー排出スクリューの端部に負荷がかかることを防いでいる。

特開平０９−０４３９５６号公報 特開２００２−１６２８１５号公報

しかしながら、特許文献１のように補給口付近でトナーを圧縮・凝固させる構成では、再度、トナーの補給を開始する際に、補給口で凝固したトナーを押し出すため、補給スクリューの回転に大きな負荷がかかってしまう。また、圧縮されたトナーを押し出すため、一気に大量のトナーが現像装置に補給されてしまい、補給精度が悪化する。また、特許文献２では、バッファがないため現像装置への現像剤の補給精度が安定しない。

本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、補給スクリューの回転に大きな負荷がかかることがなく、現像装置への現像剤の補給精度を向上させることができる現像剤補給装置を提供するものである。

前記目的を達成するための本発明に係る現像剤補給装置の代表的な構成は、現像剤を一時的に蓄積するバッファ部と、前記バッファ部内の現像剤を搬送する補給スクリューと、前記バッファ部に連通され、前記補給スクリューが設けられる搬送路と、前記バッファ部と前記搬送路との合流部よりも該搬送路の上流側に設けられ、前記補給スクリューが配置される補助バッファ部と、前記搬送路内の現像剤を現像装置に補給する補給口と、を有し、前記補給スクリューは、正逆回転して前記バッファ部内の現像剤を前記補給口または前記補助バッファ部の方向に搬送することを特徴とする。

上記構成によれば、補給スクリューの回転に大きな負荷がかかることがなく、現像装置への現像剤の補給精度を向上させることができる。

本発明に係る現像剤補給装置を備えた画像形成装置の構成を示す断面説明図である。 本発明に係る現像剤補給装置の第１実施形態の構成を示す断面説明図である。 第１実施形態の制御系の構成を示すブロック図である。 第１実施形態において補給スクリューの逆回転動作を説明するフローチャートである。 本発明に係る現像剤補給装置の第２実施形態の構成を示す断面説明図である。 （ａ）は本発明に係る現像剤補給装置の第３実施形態における補給スクリューの螺旋状羽根の断面形状を示す断面説明図である。（ｂ）は補給スクリューが正回転して現像剤を排出する方向に押圧する様子を示す断面説明図である。（ｃ）は補給スクリューが逆回転して現像剤を逆搬送する方向に押圧する様子を示す断面説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は比較例の現像剤補給装置の構成を示す断面説明図である。

図により本発明に係る現像剤補給装置を備えた画像形成装置の一実施形態を具体的に説明する。

先ず、図１〜図４を用いて本発明に係る現像剤補給装置を備えた画像形成装置の第１実施形態の構成について説明する。

＜画像形成装置＞
先ず図１及び図２を用いて本発明に係る現像剤補給装置を備えた画像形成装置の構成について説明する。図１は本発明に係る現像剤補給装置となるホッパー１を備えたフルカラーデジタル複写機からなる画像形成装置100の構成を示す断面説明図である。図２は本発明に係る現像剤補給装置の第１実施形態の構成を示す断面説明図である。

図１において、８は画像読取装置である。画像読取装置８は圧板86によって圧接された原稿に光を当てて、ミラー83ａ〜83ｃを介して読取レンズ82によってラインセンサ81上に集光し、ラインセンサ81によって画像信号を読み取る。

記録材となる紙等のシート24にトナー画像を形成する画像形成手段となる画像形成部10は、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫの四色に分解した画像信号毎に各画像形成ステーションＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄにおいてトナー像を形成する。

尚、説明の都合上、画像形成ステーションＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄを代表して単に画像形成ステーションＰを用いて説明する場合もある。各画像形成ステーションＰに設けられる各画像形成プロセス手段についても同様である。

各画像形成ステーションＰは、像露光手段となるレーザスキャナ７、像担持体となる感光ドラム２、帯電手段となる帯電装置３、クリーニング手段となるクリーニング装置４、現像手段となる現像装置５等を有して構成される。

画像形成部10の近傍には、現像装置５に対して現像剤となるトナーを補給する現像剤補給装置となるホッパー１が設けられている。トナーボトル11の内部に収容されたトナーは、ホッパー１に送られ、図２に示す補給スクリュー12によって現像装置５に補給される。

各感光ドラム２は、図１の左右方向に配列され、該感光ドラム２に対向して中間転写ベルト61が駆動ローラ62、従動ローラ63及びテンションローラ65により回転移動可能に張架されている。中間転写ベルト61は、画像形成装置100本体に設けられた駆動源となるモータにより駆動ローラ62が回転駆動されて図１の矢印ａ方向に回転移動する。中間転写ベルト61の内周面側には、各感光ドラム２に対向して一次転写手段となる一次転写装置６が配置されている。

一方、給送カセット78，79内に収容された記録材となるシート24は、給送ローラ20，21により繰り出される。その後、フィードローラとリタードローラとからなる分離手段により一枚ずつ分離給送され、搬送パス22を搬送されてレジストローラ23に搬送される。

また、手差しカセット70に収容されたシート24は、給送ローラ25により繰り出され、フィードローラとリタードローラとからなる分離手段により一枚ずつ分離給送されてレジストローラ23に搬送される。レジストローラ23は、中間転写ベルト61の外周面上に一次転写されたトナー像の位置に合わせてシート24を中間転写ベルト61と、二次転写手段となる二次転写ローラ66との二次転写ニップ部に搬送する。

＜画像形成動作＞
先ず、帯電装置３により感光ドラム２の表面が一様に帯電され、レーザスキャナ７により画像情報に応じたレーザ光９が露光走査されて静電潜像が形成される。その後、感光ドラム２の表面上に形成された静電潜像に対して現像装置５により現像剤となるトナーが供給されてトナー像が形成される。

各感光ドラム２の表面上に各色毎に形成されたトナー像は、一次転写装置６によって中間転写ベルト61の外周面上に一次転写される。このとき各色毎のトナー像は、中間転写ベルト61の外周面上に順次重ね合わせて一次転写される。このため中間転写ベルト61の外周面上には四色重ね合ったトナー像が形成される。中間転写ベルト61の外周面上にトナー像が一次転写された後、各感光ドラム２の表面上に残留したトナーは、各クリーニング装置４に設けられたクリーニングブレードにより掻き取られて回収された後、次の画像形成に供される。

中間転写ベルト61の外周面上に一次転写されたトナー像は、二次転写ローラ66によりレジストローラ23に挟持搬送されるシート24に二次転写される。シート24にトナー像が二次転写された後、中間転写ベルト61の外周面上に残留したトナーは、クリーニング手段となるクリーニング装置64に設けられたクリーニングブレードにより掻き取られて回収された後、次の画像形成に供される。

トナー像が二次転写されたシート24は、定着手段となる定着装置74に設けられた加熱ローラと加圧ローラとにより挟持搬送される間に加熱及び加圧されてトナー像がシート24に定着される。その後、トナー像が定着されたシート24は、排出ローラ26により挟持搬送されて排出トレイ77上に排出される。

＜現像剤補給装置＞
次に図２を用いて現像剤補給装置となるホッパー１の構成について説明する。図２に示す現像装置５と、トナーボトル11とは、ホッパー１に対して図７（ａ）〜（ｃ）に示す矢印ｂ方向に着脱可能に設けられている。ホッパー１は、画像形成装置100本体の図示しない装置フレームに固定されている。

図７（ａ）〜（ｃ）は、図２に示す補助バッファ部19を有さない比較例のホッパー１の構成を示す断面説明図である。図７（ａ）は、ホッパー１に対して現像装置５と、トナーボトル11とが装着されて連結された状態を示す。図７（ｂ）は、ホッパー１に対して現像装置５を引き抜く途中の状態を示す。図７（ｃ）は、ホッパー１から現像装置５を引き抜いた状態を示す。図７（ａ）〜（ｃ）に示す矢印ｂ方向は、ホッパー１に対してトナーボトル11と現像装置５とを着脱する方向を示す。

図２及び図７に示すホッパー１は、画像形成装置100本体に対して固定されている。現像装置５及びトナーボトル11は、画像形成装置100本体に固定されたホッパー１に対して着脱可能に設けられている。トナーボトル11から図示しない補給スクリューにより搬送されてホッパー１内に補給されたトナーは、該ホッパー１内に設けられたバッファ部14に送られて一時的に蓄積される。

バッファ部14には、補給スクリュー12が設けられる搬送路となる排出通路29が連通されて設けられている。バッファ部14と排出通路29（搬送路）との合流部よりも該排出通路29の上流側（図２の左側）には、該補給スクリュー12の上流側の一部が配置される補助バッファ部19が設けられている。

バッファ部14内に蓄積されたトナーは、ホッパー１の排出通路29（搬送路）内部に設けられた補給スクリュー12によって図２及び図７の矢印ｄ方向に搬送される。バッファ部14のトナー搬送方向（図２及び図７の矢印ｄ方向）下流側には、排出通路29内（搬送路内）のトナー（現像剤）を現像装置５に補給する開口からなる補給口16が設けられている。一方、ホッパー１に装着された現像装置５には、バッファ部14に設けられた補給口16に連通し得る開口からなる補給口17が設けられている。

バッファ部14内（バッファ部内）のトナーは、バッファ部14に設けられた補給口16から現像装置５に設けられた補給口17を介して該現像装置５内に補給される。

バッファ部14内には、図３に示す制御手段となる制御部103により駆動制御される駆動源となるモータ13により正回転及び逆回転駆動される補給スクリュー12が設けられている。補給スクリュー12は、正逆回転してバッファ部14内のトナーを補給口16または図２に示す補助バッファ部19の方向に搬送する。

図２に示す補助バッファ部19は、バッファ部14に連通されて補給スクリュー12の長手方向（図２の左右方向）においてバッファ部14に設けられた補給口16とは反対側の端部（図２の左側の端部）に設けられている。補助バッファ部19内には、逆回転する補給スクリュー12により図２の矢印ｄ方向とは反対方向に逆搬送されたトナーを一時的に蓄積する。本実施形態の補助バッファ部19とバッファ部14の排出通路29との断面積は同一に構成されている。

ホッパー１のバッファ部14内を正回転する補給スクリュー12によって図２及び図７の矢印ｄ方向に搬送されたトナーは、バッファ部14に設けられた補給口16から現像装置５の補給口17内に自重により落下して現像装置５内に補給される。

ホッパー１のバッファ部14内のトナーは、現像装置５内のトナー消費状態に応じて、図３に示す制御部103がモータ13を駆動制御して補給スクリュー12の回転を制御することで該現像装置５内に適正量補給される。

＜現像装置の着脱操作＞
次に図７に示す比較例を用いてホッパー１に対する現像装置５の着脱操作について説明する。ホッパー１のバッファ部14に設けられた補給口16には、該バッファ部14に設けられた補給口16からトナーが漏れ出さないように封止するシャッタ部材15が設けられている。

シャッタ部材15は、補給口16に対して付勢するように取り付けられており、現像装置５の図７（ｂ）の矢印ｂ方向の着脱操作に連動して開閉する。シャッタ部材15の開閉方向は、現像装置５の図７（ｂ），（ｃ）の矢印ｂ方向の移動方向と一致している。

シャッタ部材15は補給口16に対して付勢されたままの状態で現像装置５と連動して図７（ｂ），（ｃ）の矢印ｂ方向に移動し、補給口16を擦り切るように開閉する。図７（ａ）に示すように、現像装置５をホッパー１に装着した状態では、シャッタ部材15は開いた状態で、バッファ部14に設けられた補給口16と、現像装置５の補給口17とが連通した状態となる。

図７（ｂ）に示すように、現像装置５をホッパー１から引き抜く途中の状態では、シャッタ部材15は現像装置５の引き抜き操作に連動して徐々に閉まる。図７（ｃ）に示すように、現像装置５をホッパー１から完全に引き抜いた状態では、シャッタ部材15は完全に閉まり、バッファ部14に設けられた補給口16は封止された状態となる。

図７（ａ）に示すトナーボトル11からホッパー１のバッファ部14内に補給されたトナーは、該バッファ部14内に一時的に蓄積される。バッファ部14内に設けられた補給スクリュー12は、図３に示す制御部103により駆動制御される駆動源となるモータ13により正逆方向に適宜回転駆動される。

一時的にバッファ部14内に蓄積されたトナーは、モータ13により正回転方向に駆動される補給スクリュー12によって図７（ａ）の矢印ｄ方向（トナー排出方向）に補給口16に向けて搬送される。

現像装置５内の残留トナー量は、以下の通り随時検知される。図３に示す制御部103は、画像形成装置100の使用状況に応じてシート24の印刷枚数を随時積算してメモリ28に記憶する。メモリ28に記憶された累計印刷枚数に基づいて現像装置５内の残留トナー量が随時検知される。

制御部103は、現像装置５内の残留トナー量に基づいて該現像装置５内のトナー消費状態を検知し、これに基づいてモータ13を駆動制御して補給スクリュー12を回転駆動する。

補給スクリュー12の正回転によりバッファ部14内を図２及び図７（ａ）の矢印ｄ方向に搬送されたトナーは、該バッファ部14に設けられた補給口16から現像装置５の補給口17に向けて自重により排出される。

一般に、トナーは粘性が高い。このため補給スクリュー12が必要補給量のトナーを補給し終えて回転を停止した後、バッファ部14に設けられた補給口16の上部には、該補給口16から排出されずに残るトナーが存在する。

具体的には、補給スクリュー12の螺旋状羽根12ｆに付着して残留するトナーや、補給スクリュー12と、バッファ部14の内壁面14ａとの隙間に残留するトナーが存在する。これらの残留トナーは、ホッパー１に衝撃が与えられない限り落下することはない。

しかしながら現像装置５をホッパー１に対して着脱操作する際に該ホッパー１に衝撃が与えられる。すると、バッファ部14に設けられた補給口16の上部に残留したトナーは、自重により落下して図７（ｂ）に示す開閉途中のシャッタ部材15の上部に降り積もる。或いは、現像装置５の補給口17との連結が解除された補給口16から外に漏れ出る。

更に、シャッタ部材15の上部に降り積もったトナーは、シャッタ部材15がバッファ部14に設けられた補給口16を擦り切りながら開閉する際に該シャッタ部材15と補給口16との隙間から外に漏れ出て画像形成装置100本体内部に飛散する。

飛散したトナーは、画像形成装置100本体内部を汚したり、シート24を搬送する搬送ガイドや搬送ローラに付着した場合には、搬送中のシート24にトナーが付着して画像不良となる。

このような課題に対して、特許文献１では、シャッタ部材が閉まった状態でホッパーの補給スクリューを搬送方向に回転させている。シャッタ部材が閉まった状態で補給スクリューを回転させてトナーを補給口方向に搬送する。これにより補給口付近でトナーを圧縮・凝固する。これによりシャッタ部材が開く際に補給口からトナーが漏れ出ないようにしている。

しかしながら、補給口付近でトナーを圧縮・凝固させると、再度、補給を開始する際に補給口で凝固したトナーを押し出す。このため補給スクリューの回転に大きな負荷がかかってしまう。また、補給口付近で圧縮・凝固させたトナーを一気に押し出すため補給口から大量のトナーが現像装置に補給されて補給精度が悪化する。

補給口付近でトナーを圧縮・凝固させずに補給口からのトナー漏れを防止する構成としては、現像装置の引き抜き操作前に、ホッパーの補給スクリューを搬送方向とは逆方向に回転させる構成が考えられる。補給スクリューを逆回転させることで補給口の上部に排出されずに残っているトナーを送り戻して、補給口の上部から取り除くことができる。残留トナーを補給口の上部から逆搬送することで、現像装置の着脱動作の際に残留トナーが補給口から落下するのを防ぐことができる。

補給スクリューの回転に負荷をかけずにトナーを送り戻す構成として、特許文献２では、トナー補給容器と現像装置との間にバッファ部が無く、該トナー補給容器の排出路に設けられたトナー排出スクリューを逆回転させてトナーをトナー収容部に送り戻す。

バッファ部の無いトナー補給容器ではトナーの補給精度が悪い。このため現像装置の初期化動作として、トナー排出スクリューを逆回転させることで、現像装置内のトナーをトナー補給容器側に送り戻す。トナー排出スクリューを逆回転させる際に該トナー排出スクリューの端部でトナーが詰まり、該トナー排出スクリューの回転に負荷がかかる。

この問題を解決するために、特許文献２では、補給口の下部のトナー排出スクリューの端部の壁面形状やスクリュー形状を工夫することで、トナー排出スクリューの逆回転時に該トナー排出スクリューの端部に負荷がかかることを防止している。

しかしながら、特許文献２では、バッファ部のないトナー補給容器である。このため排出路に設けられたトナー排出スクリューを逆回転することで現像装置側の補給口からトナー補給容器側の補給口に向けてトナーを押し上げてトナー補給容器側に押し戻すことができる。

一方、図７に示す比較例のように、ホッパー１にバッファ部14を設けた場合、送り戻す側の補給スクリュー12の端部12ａの上部には、バッファ部14内に蓄積されたトナーが存在する。そのため補給スクリュー12の逆回転によりトナーをバッファ部14側に押し戻そうとすると、該バッファ部14内に蓄積されたトナーのために補給スクリュー12の端部12ａでトナーが詰まってしまう。

図７に示すバッファ部14を設けたホッパー１に特許文献２の構成を適用しても補給スクリュー12の逆回転によって該補給スクリュー12の端部12ａでトナーが詰まり、該補給スクリュー12の回転に負荷がかかってしまう。

本実施形態では、現像装置５を交換する際に、制御部103は、モータ13を駆動制御してホッパー１のバッファ部14に設けられた補給スクリュー12をトナー搬送方向（図７（ａ）の矢印ｄ方向）とは反対方向に回転させる。

本実施形態では、図２に示すように、補給スクリュー12の長手方向（図７（ａ）の左右方向）において、バッファ部14に設けられた補給口16側とは反対側の端部12ａ側に補助バッファ部19を設ける。補助バッファ部19は、補給スクリュー12の逆回転によりトナー搬送方向（図７（ａ）の矢印ｄ方向）とは反対方向に移動するトナーを受け入れて一時的に貯留する。

本実施形態のホッパー１は、図２に示すように、トナーボトル11から排出されるトナーの縦通路18と、補給口16が設けられる排出通路29と、補助バッファ部19とが逆Ｔ字形状で形成されている。このため縦通路18内に蓄積されたトナーの重量は、補助バッファ部19内のトナーにはかからない。

＜現像装置の交換操作＞
次に現像装置５の交換操作について図３及び図４を用いて説明する。図３は画像形成装置100の制御系の構成を示すブロック図である。図４は現像装置５の交換操作に伴う補給スクリュー12の逆回転動作を説明するフローチャートである。

サービスマンが現像装置５を交換する際に、図３に示す操作部101に設けられた図示しない交換ボタンを押す。これに基づいて制御部103は、モータ13を駆動制御してホッパー１のバッファ部14に設けられた補給スクリュー12をトナー搬送方向（図７（ａ）の矢印ｄ方向）とは反対方向に回転させる。

これによりバッファ部14に設けられた補給口16の上部に残っているトナーを図２の左側方向に送り戻すことができる。補給スクリュー12の逆回転により排出通路29を送り戻されたトナーは縦通路18よりも図２の左側に配置された補助バッファ部19内に一時的に蓄積される。これによりシャッタ部材15の開閉動作の際に補給口16からトナーが漏れ出ることを防止することができる。

補給スクリュー12の長手方向（図２の左右方向）において、バッファ部14に設けられた補給口16とは反対側の端部12ａ側に補助バッファ部19が設けられている。

図２は、本実施形態のホッパー１にトナーボトル11と現像装置５とを装着した様子を示す断面説明図である。図２に示すように、補給スクリュー12の長手方向（図２の左右方向）において、バッファ部14に設けられた補給口16とは反対側の端部12ａ側には補助バッファ部19が設けられている。

補助バッファ部19は、補給スクリュー12の逆回転によりトナー搬送方向（図２の矢印ｄ方向）とは反対方向に移動するトナーを受け入れて一時的に蓄積する。

図３に示す制御部103は、サービスマンによる現像装置５の引き抜き操作前に以下の制御を行なう。モータ13を駆動制御してホッパー１のバッファ部14に設けられた補給スクリュー12をトナー搬送方向（図２の矢印ｄ方向）とは反対方向（図２の左方向にトナーを戻す方向）に回転させる。

補給スクリュー12の逆回転によってバッファ部14に設けられた補給口16の上部の残留トナーは、トナー搬送方向（図２の矢印ｄ方向）とは反対方向（図２の左方向）に送り戻される。補給スクリュー12の逆回転によって送り戻した分のトナーが補助バッファ部19内に一時的に蓄積されて退避される。

これによりバッファ部14に設けられた補給口16の上部の残留トナーを該補給口16から漏れ出ない位置まで送り戻すことができる。これによりサービスマンによる現像装置５の着脱操作に伴う振動によってバッファ部14に設けられた補給口16の上部の残留トナーが該補給口16から落下するのを防ぐことができる。

また、トナーボトル11からトナーが排出される縦通路18に対して現像装置５の補給口17にトナーを補給する排出通路29の補給口16とは反対側に補助バッファ部19を設ける。これによりトナーボトル11と現像装置５との間にバッファ部14が設けられるホッパー１においても補給スクリュー12の逆回転によって該補給スクリュー12の端部12ａでトナーが詰まることを防ぐことができる。補助バッファ部19内には、補給スクリュー12の螺旋状羽根12ｆのスクリューピッチＬ１の一個分以上を設けると良い。

図２に示す補助バッファ部19の補給スクリュー12の回転軸12ｅに沿った長さＸの下限値は、補給スクリュー12の螺旋状羽根12ｆのスクリューピッチＬ１（１巻き）である。

また、図２に示す補助バッファ部19の補給スクリュー12の回転軸12ｅに沿った長さＸの上限値は以下の通りである。補助バッファ部19は、排出通路（搬送路）29の補助部であるので、補助バッファ部19以外のメインの搬送部となる排出通路29のスラスト方向（図２の左右方向）の長さよりも短い方がより好ましい。このため図２に示す補助バッファ部19の補給スクリュー12の回転軸12ｅに沿った長さＸの上限値は、補助バッファ部19以外の排出通路（搬送路）29のスラスト方向（図２の左右方向）の全長である。

＜補給スクリューの逆回転タイミング＞
次に図３及び図４を用いて補給スクリュー12の逆回転動作を行うタイミングについて説明する。図３に示すように、画像形成装置100本体に設けられる制御部103には、画像形成装置100による累計印刷枚数を記憶する記憶手段となるメモリ28が設けられている。制御部103は、画像形成装置100の使用状況に応じてメモリ28に記憶された累計印刷枚数を積算する。

図４のステップＳ１において、ユーザは、画像形成装置100の電源をＯＮする。次に、ステップＳ２において、ユーザは、図３に示す画像形成装置100本体の操作部101に設けられた印刷ボタンを押下する。すると、ステップＳ３において、画像形成装置100は、前述した印刷動作を開始する。

次にステップＳ４において、制御部103は、画像形成装置100の使用状況に応じてシート24の印刷枚数を随時積算してメモリ28に記憶された累計印刷枚数が、予め設定された現像装置５の寿命印刷枚数を超えたか否かを判断する。ステップＳ４において、メモリ28に記憶された累計印刷枚数が、現像装置５の寿命印刷枚数を超えた場合には、ステップＳ５に進んで、現像装置５の交換アラームが発信される。

前記ステップＳ５において、現像装置５の交換アラームが発信されると、サービスマンに通報が入り、サービスマンは現像装置５の交換作業を行なう。

次に、ステップＳ６において、サービスマンは、現像装置５の交換作業を行う前に操作部101の表示画面上に交換用画面を表示し、ステップＳ７において、表示画面上の現像装置５の交換ボタンを押す。

次に、ステップＳ８において、現像装置５の交換ボタンが押されると、制御部103は、モータ13を回転駆動してホッパー１のバッファ部14に設けられた補給スクリュー12を逆回転させる。これによりバッファ部14内のトナーが図２の左方向に逆搬送される。その後、ステップＳ９において、サービスマンが画像形成装置100本体の電源をＯＦＦし、現像装置５を画像形成装置100本体に設けられたホッパー１から引き抜いて新しい現像装置５と交換する。

このように、現像装置５の交換作業において、バッファ部14に設けられた補給スクリュー12が逆回転する。これによりバッファ部14に連通して設けられた補助バッファ部19内にトナーが退避して補給口16の上部のトナーが無くなる。これにより現像装置５を画像形成装置100本体に設けられたホッパー１から引き抜いて新しい現像装置５と交換する際にも該補給口16からトナーが漏れることが無い。

次に、図５を用いて本発明に係る現像剤補給装置を備えた画像形成装置の第２実施形態の構成について説明する。尚、前記第１実施形態と同様に構成したものは同一の符号、或いは符号が異なっても同一の部材名を付して説明を省略する。

図５は、本実施形態のホッパー１にトナーボトル11と現像装置５とを連結した様子を示す断面説明図である。図５に示すように、本実施形態では、補助バッファ部19内（補助バッファ部内）の補給スクリュー12の螺旋状羽根12ｂのスクリューピッチＬ２は以下の通りである。該補助バッファ部19以外（補助バッファ部以外）のバッファ部14内（バッファ部内）の補給スクリュー12の螺旋状羽根12ｆのスクリューピッチＬ１よりも小さい。本実施形態でも補助バッファ部19とバッファ部14の排出通路29との断面積は同一に構成されている。

これにより補給スクリュー12の回転数Ｒに対する該補給スクリュー12の長手方向（図５の左右方向）のトナーの搬送量（トナーの搬送効率γ）は以下の通りである。補助バッファ部19内に設けられた螺旋状羽根12ｂによるトナーの搬送量の方が、それ以外のバッファ部14内に設けられた螺旋状羽根12ｆによるトナーの搬送量よりも小さくなる。

これにより補給スクリュー12を逆回転させる際に、補助バッファ部19内に配置された補給スクリュー12の端部12ａでトナーが詰まることがなく、該補給スクリュー12の回転に負荷がかかることを防止することができる。

補助バッファ部19内でのトナーの搬送量を小さくすることにより該補助バッファ部19の補給スクリュー12の長手方向（図５の左右方向）の長さＸを小さくすることができる。

補助バッファ部19は、補給スクリュー12の螺旋状羽根12ｂのスクリューピッチＬ２の一個分以上を設けると良い。

図５に示す補助バッファ部19の補給スクリュー12の回転軸12ｅに沿った長さＸの下限値は、補給スクリュー12の螺旋状羽根12ｂのスクリューピッチＬ２（１巻き）である。

また、図５に示す補助バッファ部19の補給スクリュー12の回転軸12ｅに沿った長さＸの上限値は以下の通りである。補助バッファ部19は、排出通路（搬送路）29の補助部であるので、補助バッファ部19以外のメインの搬送部となる排出通路29のスラスト方向（図５の左右方向）の長さよりも短い方がより好ましい。このため図５に示す補助バッファ部19の補給スクリュー12の回転軸12ｅに沿った長さＸの上限値は、補助バッファ部19以外の排出通路（搬送路）29のスラスト方向（図５の左右方向）の全長である。他の構成は前記第１実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来る。

次に、図６を用いて本発明に係る現像剤補給装置を備えた画像形成装置の第３実施形態の構成について説明する。尚、前記各実施形態と同様に構成したものは同一の符号、或いは符号が異なっても同一の部材名を付して説明を省略する。

図６（ａ）は、ホッパー１のバッファ部14に設けられた補給口16の上部に位置する本実施形態の補給スクリュー12の螺旋状羽根12ｄの断面形状を示す断面説明図である。図６（ｂ）は、バッファ部14に設けられた補給口16の上部に位置する補給スクリュー12の螺旋状羽根12ｄが正回転時にトナーを押圧する方向を示す断面説明図である。図６（ｃ）は、バッファ部14に設けられた補給口16の上部に位置する補給スクリュー12の螺旋状羽根12ｄが逆回転時にトナーを押圧する方向を示す断面説明図である。

図６（ａ），（ｂ）に示す矢印ｄ方向は、補給スクリュー12の正回転によるトナーの搬送方向（排出方向）を示す。図６（ｃ）に示す矢印ｅ方向は、補給スクリュー12の逆回転によるトナーの搬送方向（戻し方向）を示す。図６（ｂ）示す矢印ｆ方向は、補給スクリュー12の正回転によるトナーの圧縮方向を示す。図６（ｃ）に示す矢印ｇ方向は、補給スクリュー12の逆回転によるトナーの圧縮方向を示す。

図６（ａ）に示すように、ホッパー１のバッファ部14に設けられる補給口16の上部に位置する本実施形態の補給スクリュー12の螺旋状羽根12ｄは、図６（ａ）の矢印ｄ方向で示すトナー排出方向の上流側と下流側とで断面形状が異なるように設定される。

補給スクリュー12の長手方向（図６（ａ）の左右方向）に沿った図６（ａ）の矢印ｄ方向で示すトナー排出方向の上流側（現像剤の排出方向の上流側）の羽根面12ｄ１は以下の通りである。該羽根面12ｄ１の補給スクリュー12の回転軸12ｅの表面12ｅ１に対する傾斜角度αは鈍角（＞９０°）に設定される。

補給スクリュー12の長手方向（図６（ａ）の左右方向）に沿った図６（ａ）の矢印ｄ方向で示すトナー排出方向の下流側（現像剤の排出方向の下流側）の羽根面12ｄ２は以下の通りである。該羽根面12ｄ２の補給スクリュー12の回転軸12ｅの表面12ｅ１に対する傾斜角度βは略直角（略９０°）に設定されている。

図６（ｂ），（ｃ）に示すように、補給スクリュー12の螺旋状羽根12ｄの断面形状によって、該補給スクリュー12が正逆回転する際のホッパー１のバッファ部14に設けられる補給口16の上部に位置するトナーの押圧方向が異なる。

図６（ｂ）に示すように、補給スクリュー12の正回転時に補給口16の上部に位置するトナーは以下の通りである。螺旋状羽根12ｄの羽根面12ｄ２により補給スクリュー12の回転軸12ｅと略平行に図６（ｂ）の矢印ｆ方向に押圧されて図６（ｂ）の矢印ｄ方向（排出方向）に搬送される。このためホッパー１のバッファ部14の内壁面14ａ方向（図６（ｂ）の上下方向）には、トナーの押圧力がかからない。

図６（ｂ）に示すように、補給スクリュー12の正回転時は、バッファ部14内のトナー搬送に伴うトナーの押圧方向（図６（ｂ）の矢印ｆ方向）が補給スクリュー12の回転軸12ｅに沿った方向にかかる。これによりトナー搬送に伴うトナーの押圧力を全て図６（ｂ）の矢印ｄ方向で示すトナー搬送方向にかけることができる。これによりバッファ部14内のトナーを補給口16の方向に効率良く搬送することができる。

一方、図６（ｃ）に示すように、補給スクリュー12の逆回転時に補給口16の上部に位置するトナーは以下の通りである。螺旋状羽根12ｄの羽根面12ｄ１により補給スクリュー12の回転軸12ｅに対して（１８０°−α）の傾斜角度で図６（ｃ）の矢印ｇ方向にバッファ部14の内壁面14ａに向かって押圧される。そして図６（ｃ）の矢印ｅ方向（戻し方向）に搬送される。

これにより補給スクリュー12と、ホッパー１のバッファ部14の内壁面14ａとの隙間に残ったトナーをトナーの逆搬送に伴うトナーの押圧力によって掻き落とすことができる。これにより補給スクリュー12の逆回転動作だけでは送り戻せなかった補給スクリュー12と、バッファ部14の内壁面14ａとの隙間に残ったトナーを掻き落としながら送り戻すことができる。他の構成は前記各実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来る。

次に、図５を用いて本発明に係る現像剤補給装置を備えた画像形成装置の第４実施形態の構成について説明する。尚、前記各実施形態と同様に構成したものは同一の符号、或いは符号が異なっても同一の部材名を付して説明を省略する。

本実施形態のホッパー１は以下の通りである。図５に示す補助バッファ部19の補給スクリュー12の回転軸12ｅに沿った図５の左右方向（長手方向）の長さをＸとする。更に、ホッパー１のバッファ部14に設けられた補給口16の補給スクリュー12の回転軸12ｅに沿った図５の左右方向（長手方向）の長さをＤとする。

更に、補助バッファ部19以外のバッファ部14内の補給スクリュー12によるトナー（現像剤）の搬送効率をγ１とする。更に、補助バッファ部19内の補給スクリュー12によるトナー（現像剤）の搬送効率をγ２とする。

尚、補給スクリュー12によるトナー（現像剤）の搬送効率γ１，γ２は、該補給スクリュー12の回転数Ｒに対する該補給スクリュー12の長手方向（図５の左右方向）のトナー（現像剤）の搬送量で表わされる。

更に、補助バッファ部19以外のバッファ部14内の補給スクリュー12の螺旋状羽根12ｆのスクリューピッチをＬ１とする。更に、補助バッファ部19内の補給スクリュー12の螺旋状羽根12ｂのスクリューピッチをＬ２とする。すると、以下の数１式を満たすように設定される。

［数１］
Ｘ≧（γ２／γ１）×（Ｌ２／Ｌ１）×Ｄ

＜搬送効率＞
ここで、補給スクリュー12の回転数をＲとする。更に、補給スクリュー12によるトナーの搬送効率をγ（γ１，γ２）とする。更に、補給スクリュー12の螺旋状羽根12ｆ（12ｂ）のスクリューピッチをＬ（Ｌ１，Ｌ２）とする。すると、補給スクリュー12の回転軸12ｅ方向（図５の左右方向）のトナー搬送量Ａは、以下の数２式で表わされる。

［数２］
Ａ＝Ｒ×γ×Ｌ

従って、補給スクリュー12の回転によるトナー搬送量Ａを測定する。補給スクリュー12の回転数Ｒと、補給スクリュー12の螺旋状羽根12ｆ（12ｂ）のスクリューピッチＬ（Ｌ１，Ｌ２）は、予め設定された設計値を使用する。これにより補給スクリュー12によるトナー（現像剤）の搬送効率γを求めることができる。尚、搬送効率γは、トナーの特性や補給スクリュー12の材質等により変化するものである。

ここで、図５に示すように、補助バッファ部19内に配置される補給スクリュー12の螺旋状羽根12ｂのスクリューピッチＬ２が以下の場合を考慮する。補助バッファ部19内以外のバッファ部14内に配置される補給スクリュー12の螺旋状羽根12ｆのスクリューピッチＬ１よりも小さい場合を考慮する。

その場合において、補給口16の補給スクリュー12の回転軸12ｅに沿った図５の左右方向の長さＤだけスクリューピッチＬ１（＞Ｌ２）の螺旋状羽根12ｆによりトナーを図５の左方向に逆搬送する。その場合、補助バッファ部19内でのトナー搬送量Ａ２は、以下の数３式で示す通りである。

［数３］
Ａ２＝（γ２／γ１）×（Ｌ２／Ｌ１）×Ｄ

図５に示す補助バッファ部19の補給スクリュー12の回転軸12ｅに沿った図５の左右方向の長さＸが、前記数１式を満たす場合は以下の通りである。ホッパー１のバッファ部14に設けられた補給口16の上部に残留するトナーを全て該補給口16よりも図５の左方向に逆搬送する分だけ補給スクリュー12を逆回転させる。その場合でも、逆搬送されたトナー分のトナー全てを補助バッファ部19内に収容することができる。他の構成は前記各実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来る。

次に、図５を用いて本発明に係る現像剤補給装置を備えた画像形成装置の第５実施形態の構成について説明する。尚、前記各実施形態と同様に構成したものは同一の符号、或いは符号が異なっても同一の部材名を付して説明を省略する。

図５を用いて本実施形態のホッパー１の構成について説明する。本実施形態では、補助バッファ部19の補給スクリュー12の回転軸12ｅに沿った図５の左右方向（長手方向）の長さをＸとする。更に、ホッパー１のバッファ部14に設けられた補給口16の補給スクリュー12の回転軸12ｅに沿った図５の左右方向（長手方向）の長さをＤとする。

更に、補助バッファ部19以外のバッファ部14内の補給スクリュー12によるトナー（現像剤）の搬送効率をγ１とする。更に、補助バッファ部19内の補給スクリュー12によるトナー（現像剤）の搬送効率をγ２とする。更に、補助バッファ部19以外のバッファ部14内の補給スクリュー12の螺旋状羽根12ｆのスクリューピッチをＬ１とする。更に、補助バッファ部19内の補給スクリュー12の螺旋状羽根12ｂのスクリューピッチをＬ２とする。すると、補給スクリュー12を逆回転させる回転数Ｒは、以下の数４式を満たすように設定される。

［数４］
Ｄ／（γ１×Ｌ１）≦Ｒ≦Ｘ／（γ２×Ｌ２）

補給スクリュー12の回転数Ｒと、補給スクリュー12の回転軸12ｅ方向のトナー搬送量Ａとは、前記数２式の関係を満たす。

ホッパー１のバッファ部14に設けられた補給口16の上部に残留したトナーを全て該補給口16よりも図５の左方向に逆搬送する。そのためには補給口16の上部に残留したトナーを該補給口16の補給スクリュー12の回転軸12ｅに沿った図５の左右方向の長さＤだけ該補給口16よりも図５の左方向に逆搬送する必要がある。

また、補助バッファ部19においては、該補助バッファ部19の補給スクリュー12の回転軸12ｅに沿った図５の左右方向の長さＸ以上にトナーを図５の左方向に逆搬送してしまう。すると、該補助バッファ部19内に配置される補給スクリュー12の端部12ａでトナーが詰まってしまう。

このため前記数４式に示す条件を満たす回転数Ｒだけ補給スクリュー12を逆回転させる。これにより補助バッファ部19内に配置される補給スクリュー12の端部12ａでトナーが詰まることがない。また、ホッパー１のバッファ部14に設けられた補給口16の上部に残留したトナーを全て該補給口16よりも図５の左方向に逆搬送することができる。他の構成は前記各実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来る。

５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ …現像装置
12 …補給スクリュー
12ａ …端部
14 …バッファ部
16 …補給口
19 …補助バッファ部
29 …排出通路（搬送路）

Claims (6)

1. 現像剤を一時的に蓄積するバッファ部と、
   前記バッファ部内の現像剤を搬送する補給スクリューと、
   前記バッファ部に連通され、前記補給スクリューが設けられる搬送路と、
   前記バッファ部と前記搬送路との合流部よりも該搬送路の上流側に設けられ、前記補給スクリューが配置される補助バッファ部と、
   前記搬送路内の現像剤を現像装置に補給する補給口と、
   を有し、
   前記補給スクリューは、正逆回転して前記バッファ部内の現像剤を前記補給口または前記補助バッファ部の方向に搬送することを特徴とする現像剤補給装置。
2. 前記補助バッファ部内の前記補給スクリューの螺旋状羽根のスクリューピッチは、前記補助バッファ部以外の前記バッファ部内の前記補給スクリューの螺旋状羽根のスクリューピッチよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の現像剤補給装置。
3. 前記補給口の上部に位置する前記補給スクリューの螺旋状羽根の断面形状は、
   前記補給スクリューの長手方向に沿った現像剤の排出方向の上流側の羽根面の前記補給スクリューの回転軸に対する傾斜角度が鈍角に設定され、
   前記補給スクリューの長手方向に沿った現像剤の排出方向の下流側の羽根面の前記補給スクリューの回転軸に対する傾斜角度が略直角に設定されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の現像剤補給装置。
4. 前記補助バッファ部の前記補給スクリューの長手方向の長さをＸ、前記補給口の前記補給スクリューの長手方向の長さをＤ、前記補助バッファ部以外の前記バッファ部内の前記補給スクリューによる現像剤の搬送効率をγ１、前記補助バッファ部内の前記補給スクリューによるトナーの搬送効率をγ２、前記補助バッファ部以外の前記バッファ部内の前記補給スクリューの螺旋状羽根のスクリューピッチをＬ１、前記補助バッファ部内の前記補給スクリューの螺旋状羽根のスクリューピッチをＬ２とすると、
   Ｘ≧（γ２／γ１）×（Ｌ２／Ｌ１）×Ｄ
   を満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像剤補給装置。
5. 前記補助バッファ部の前記補給スクリューの長手方向の長さをＸ、前記補給口の前記補給スクリューの長手方向の長さをＤ、前記補助バッファ部以外の前記バッファ部内の前記補給スクリューによる現像剤の搬送効率をγ１、前記補助バッファ部内の前記補給スクリューによるトナーの搬送効率をγ２、前記補助バッファ部以外の前記バッファ部内の前記補給スクリューの螺旋状羽根のスクリューピッチをＬ１、前記補助バッファ部内の前記補給スクリューの螺旋状羽根のスクリューピッチをＬ２、前記補給スクリューを逆回転させる回転数をＲとすると、
   Ｄ／（γ１×Ｌ１）≦Ｒ≦Ｘ／（γ２×Ｌ２）
   を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像剤補給装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像剤補給装置と、
   記録材に画像を形成する画像形成手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。

Images