JP2971483B2 - トナー補給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、カラー電子写真複写機、コンピュータのプ
リンター、ファクシミリの出力部のような電子写真式或
いは静電記録式の種々の画像形成装置において潜像を顕
像化するために使用される現像装置にトナーを補給する
ためのトナー補給装置に関するものである。

従来の技術 カラー電子写真複写機などにおいては、未だ解決又は
改良されるべき問題が種々あるが、その中の１つには、
被現像体、即ち、感光ドラム上に形成された各色対応の
静電潜像をトナーを用いて顕像化する現像装置におい
て、トナーを如何なる手段で各色別の現像ユニットに補
給するかという課題がある。

従来、カラー電子写真複写機用の現像装置として種々
の手段が提案されているが、大別すると２つの形態に分
けられる。その一つは、感光ドラムの周辺に沿って各色
別のトナーを収容した複数の現像ユニットを並列配置し
た構成のものである。このような形態の現像装置は最も
一般的に使用されており、各現像ユニットを感光ドラム
周辺に順次に並らべるだけであるから、構成が簡単であ
ると考えられているが、実際には１つの現像ユニットを
作動させている間、他の残りの現像ユニットを不作動状
態にする必要があり、そのため、現像ユニット内の磁気
ブラシローラの回転制御を各別に行なったり、現像ユニ
ット自体を感光ドラムの表面に対して接離動作させる等
の手段が必要で、実用上ではかなり複雑な構造及び繁雑
な作動制御を余儀なくされている。又、この形態の現像
装置では、感光ドラムの周辺に沿って現像ユニットを並
列配置するために、現像装置のために必要な円周長を感
光ドラムに与えなければならないから、必然的に感光ド
ラムの大型化がさけられない。これは電子写真複写機等
の小型化の目標に反することになる。又、感光ドラム上
への各色の潜像形成位置は一定であるが、各色の現像位
置は、各現像ユニットの位置となり、従って、各色の潜
像が現像されるまでの時間が相違し、潜像の時間減衰の
影響が現像に及ぶから、これを補正する必要がある。こ
のような補正は技術的に簡単ではなく、制御系を大幅に
複雑化する。

現像装置の他の形態は、本発明が対象とするところの
ものであって、前述のように、複数の現像ユニットを搬
送手段に配設し、該搬送手段を駆動することによって所
要の現像ユニットを現像位置に移送し、被現像体の現像
を行なう方式である。該現像装置は、所望する色の現像
ユニットのみを感光ドラム上の潜像に対向させて現像を
行なわせるものであるから、感光ドラムの小型化、延い
てはカラー電子写真複写機などの機器の小型化の上で有
利であり、又、各色の潜像から現像までの時間が一定
（１つの現像位置で現像）であるから、潜像の時間減衰
の補正を必要としない点で基本的に優れている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、磁性粉であるキャリアとトナーとから
なる２成分現像剤を使用してマグネットブラシ法により
現像する現像装置などでは、各現像ユニット内のトナー
が所定濃度以下になった時、上記現像ユニットに対して
トナーを補給する必要がある。このため、各現像ユニッ
トに、トナーとキャリアを収容する現像室と、補給用ト
ナーを収容するトナー室とを分けて設けることがなされ
ている。しかし、補給用トナー量を配慮して、相当なト
ナー室を構成すると、当然、各現像ユニット、延いては
現像装置全体の大型化を免れ得ない。従って、搬送手段
は、上記現像ユニットを現像位置へ、又現像位置から移
動する時、大きな慣性モーメントを受けることになる。
このため、搬送手段を大型化しなければならないだけで
なく、上記現像ユニットの移動を高速化するのが難しく
なる。

このため、上記トナー室をできるだけ小型化し、トナ
ー室へは、カートリッジ方式のトナー補給器を用いて、
随時、補給する方式も採用されているが、大量枚数の複
写が要求される場合などには、現像装置を頻繁に停止
し、又、トナー補給位置へ各現像ユニットを移動してト
ナー補給器によるトナー補給を行なわなければならな
い。これはオペレータにとって極めて面倒なことであ
り、全体として複写速度を著しく低減する原因となる。

又、現像ユニットに対してトナー補給器を着脱する構
造のために、密閉度が低く、搬送手段の動作、停止の時
の振動、衝撃等でトナー又は現像剤が現像ユニットから
機器内へ飛散し、周囲を汚損し、或は各現像ユニット内
の現像剤の混色をもたらす等の問題がある。

この問題を解決するために、移動する現像装置と分離
して各色トナーを収容したトナー収納部（ホッパ）を備
えたトナー補給装置が提案されている。このようなトナ
ー補給装置を有することにより現像装置は小型化、小重
量化が可能となり、大容量のトナーの収納及び補給が可
能となる。

しかしながら、現像装置のトナー濃度が低下した現像
ユニットに対しては必要量のトナーの供給が要求され、
そのためにトナー搬送量の安定化が望まれる。

更に、トナー補給装置から現像ユニットへは、トナー
を変成させることなく補給することが重要である。周知
の如く、トナーは熱に対して勿論のこと、摩擦（摺擦）
や圧接などにより容易に凝集してしまう性質を有してい
る。特に、２成分現像剤として用いられる色トナーは凝
集し易く、トナー粉径が小さくなるにしたがってこの傾
向は顕著となる。もし、凝集したトナーが現像ユニット
へと補給されると、局所的にトリボ不足を生じ、或いは
現像スリーブへの一様な塗布厚が得られず、高品質の画
像を形成するのは困難となる。

従って、本発明の目的は、トナーの凝集、詰まりの発
生を起こりにくくして大容量のトナーが補給でき、多量
の枚数の画像形成を連続的に可能とすると共に、トナー
搬送量の安定化を図り、しかもトナーの変成なく搬送、
補給を達成し、高品位の画像形成を可能とするトナー補
給装置を提供することである。

又、本発明の他の目的は、現像ユニットの、延いては
現像装置全体の小型化、軽量化を図り、慣性力を小さく
して現像装置の移動の高速制御を容易にすることのでき
るトナー補給装置を提供することである。

課題を解決するための手段 上記諸目的は本発明に係るトナー補給装置にて達成さ
れる。要約すれば本発明は、トナー搬送路に設けられた
トナー搬送用スクリューと、前記トナー搬送用スクリュ
ーの両端部のみに設けられ前記トナー搬送用スクリュー
を支持しているスクリューシャフトを有しており、前記
トナー搬送用スクリューによりトナーを搬送して現像ユ
ニットへトナーを補給するトナー補給装置において、 前記スクリューシャフトは、その断面積がトナー搬送
路の出口において、より小さくされていることを特徴と
するトナー補給装置である。

実施例 以下、本発明に係るトナー補給装置の一実施例を図面
に基づいて具体的に説明する。

第４図は、本発明のトナー補給装置を備えた現像装置
をフルカラー複写画像を形成するための電子写真複写機
に適用した実施例を示す。

本実施例において、静電潜像を担持する被現像体とし
ての感光ドラム１は、矢印方向に回転自在に担持されて
いる。感光ドラム１の周囲にはコロナ帯電器２、感光光
学器３、現像装置４、転写系５及びクリーニング装置６
などが配置される。

又、機器の上部には、原稿読取り系７が配設されてお
り、原稿走査部7a、色分解フィルタを具備する光電素子
7bを有していて、上記光電素子7bの信号に従って、上記
光学器３は色分解静電潜像を感光ドラム１上に形成す
る。

更に、現像装置４は、例えばイエロートナーを用いる
イエロー現像ユニット4Y、マゼンタトナーを用いるマゼ
ンタ現像ユニット4M、シアントナーを用いるシアン現像
ユニット4C、ブラックトナーを用いるブラック現像ユニ
ット4BKの４つの現像ユニットを具備している。そし
て、これら現像ユニット4Y、4M、4C、4BKは、搬送手段
の移動台100の上に配設され、搬送手段の駆動で、矢印
方向に移動され、所要の現像ユニットが上記感光ドラム
１に対向した現像位置（第４図では現像ユニット4Yの位
置）へと移送され、該現像位置で現像作動をなす。

一方、上記転写系５は、グリッパ5aを有する転写ドラ
ム5bを具備し、又、その内側に転写用放電器5cを配設し
たもので、上記転写ドラム5bに支持した転写材を、感光
ドラム１のトナー現像とは逆極性に帯電させ、その転写
位置において、感光ドラム１からトナー像を転写材に転
写するのである。これは各トナー別に順次、繰返され
て、転写材にフルカラー画像は形成される。上記転写材
はカセット８或いは手差し部９から供給されるのであ
り、転写が終了した段階で、分離手段10により転写ドラ
ム5bから分離され、定着部11へ搬送されて、定着された
後、トレイ12上に収納される。

上記現像ユニット搬送手段は、移動台100にギヤ・ラ
ック101を設け、これをモータ（例えばステッピングモ
ータ）Ｍのピニオンに噛合させ、上記モータＭを駆動す
ることで上記移動台100を動作し、所要の現像ユニット
を現像位置へと移送する。各現像ユニットは、その現像
位置では昇降手段（図示せず）によって、感光ドラム１
の表面に接近させられ、現像作動状態となる。

尚、所要の現像ユニットが現像位置に到達する間の他
の現像ユニットは移動台100から上昇されないので、感
光ドラム１の下を離間した状態で通過される。このた
め、現像位置での現像作動は行なわれない。

第５図には、上記現像ユニット4Y、4M、4C及び4BKの
配置と、これに対する各トナーの収納部（ホッパ）の配
置との関係が示されている。

トナー補給装置200は、各現像ユニットに補給すべき
色トナーを収容したイエロートナーホッパ201Y、マゼン
タトナーホッパ201M、シアントナーホッパ201C及びブラ
ックトナーホッパ201BKを、上記現像ユニットと同じ順
序で、感光ドラム１の一端側に設けた支持枠202に固定
してある。上記支持枠202は、枢軸203で枢支されてお
り、ホッパへのトナー供給の際、或いはその他、感光ド
ラム１のメインテナンスの際など、上記枢軸203を中心
に回動してホッパを機器の外側の適当位置まで取出すと
共に、その背後の空間を解放できるようにしてある。

そして、上記トナー補給装置200と現像ユニットとの
間には、各ホッパと各現像ユニットとを結んで、ホッパ
から現像ユニットへとトナーを搬送するトナー搬送手段
300（300Y、300M、300C、300BK）が用意されている。第
６図は、第５図に図示されるトナー補給装置200を枢軸2
03を中心として矢印方向へと回動して機器外側へと解放
したときの各現像ユニット４のトナー受取部を示す。

各現像ユニット４（4Y、4M、4C、4BK）は移動台100に
搭載され矢印方向に移動自在とされる。各現像ユニット
４のトナー受取口50（50Y、50M、50C、50BK）は、現像
ユニットの軸方向に関してそれぞれ異なる位置に設けら
れている。従って、現像ユニットが移動することによっ
て描かれる各トナー受取口50の軌跡は各々異なり、混色
防止の点でも効果がある。

詳しくは後述するトナー搬送手段300のトナー補給口3
08（第１図）は、各現像ユニットのトナー受取口50の軌
跡に対応して配列される。トナー受取口50より補給され
たトナーはスクリュー51（51Y、51M、51C、51BK）によ
って現像ユニット４内へと導かれ、攪拌手段（図示せ
ず）にて現像ユニット内の既存の現像剤と攪拌され、そ
の後現像スリーブ53（53Y、53M、53C、53BK）に供給さ
れ、現像に寄与する。

次に、本発明に係るトナー補給装置200について詳細
に説明する。

第１図はトナー補給装置200の軸方向断面図である。
トナーホッパ201（201Y、201M、201C、201BK）はトナー
を容易に供給できるトナーボトル204と、これを受ける
容器205よりなり、トナーボトル204は着脱可能に容器20
5に担持されている。

容器205内のトナーは、先ず、容器205の下部に設けた
第１スクリュー206によってトナー出口円筒部205aへと
搬送される。第１スクリュー206は、容器底部に配置さ
れ、オイルシール207を内蔵した軸受208を介して回転自
在に支持されたスクリューシャフト206bと、該シャフト
206bを囲包して配置されたコイル部206aから構成され
る。

スクリューシャフト206bの一端には、第１図で右側端
部にはクラッチ付きギア209が配されており、チェー
ン、タイミングベルト、ギア列、モータ等のような駆動
手段210によって動力が伝達される。クラッチがOFF−ON
動作することにより、第１スクリュー206は回転され、
容器内のトナーをトナー出口円筒部205aへと搬送する。

又、スクリューシャフト206bの他端にはトナー搬送手
段300への駆動伝達ギア211が固定されている。

上記の如く、容器205の底部で第１スクリュー206のト
ナー搬送方向の下流側には鉛直方向に開口部をもつたト
ナー出口用の円筒部205aが配置され、該円筒部205aはシ
ール材212を介してトナー搬送手段300に連通している。

容器205内には通常、ホッパ内のトナー量を検出する
トナーセンサーやケーキングを防止するためのトナー攪
拌手段が設けられているが、第１図には省略してある。

次に、トナー搬送手段300について詳しく説明する。

トナー搬送手段300（300Y、300M、300C、300BK）はト
ナー補給装置200と各現像ユニット４の間にあり、第１
図では、ホッパ支持枠202の下部に用意されている。ト
ナー搬送手段300は、容器205の出口円筒部205aにシール
材212を介して連結されるジョイント301を有する。該ジ
ョイント301は、ホッパ支持枠202に固定されており、概
略Ｔ字型のパイプ形状とされる。該ジョイント301の鉛
直方向の一端の開口部は、前述のトナー出口円筒部205a
と連結され、水平方向の一端の、第１図で左側の開口部
にはシール材303を内蔵した軸受304が設けられ、第１ス
クリューシャフト302bを回転自在に支持している。

第１スクリューシャフト302bのジョイント301より外
方へと延在した部分にはスクリューギア305が取付けら
れ、又該ギア305は、上記駆動伝達ギア211に噛合してい
る。更に第１スクリューシャフト302bは、最端近くで軸
受306を介してホッパ支持枠202に固定された支板307に
よってジョイント301の水平方向円筒部と同軸に支持さ
れている。

又、第１スクリューシャフト302bのジョイント301の
内方に延在した部分には第２スクリュー302のコイル部3
02aの一端が固定され、又、該第２スクリュー302の他端
は、トナー搬送手段300のトナー補給口308まで延在して
いる。

トナー搬送手段300の前記トナー補給口308は、概略Ｔ
字型のパイプ形状をなしており、ホッパー支持枠202に
固定される。該トナー補給口308の水平方向の円筒部の
一端にはジョイント301に連通するパイプ材309が連結さ
れ、第２スクリュー302を内蔵する構成とされる。上記
ジョイント301、パイプ材309、トナー補給口308は、ト
ナー搬送手段300のトナー搬送路を形成する。

トナー補給口308の他端、第１図で右側端部にはシー
ル材303を内蔵した軸受304が配置され、第２スクリュー
シャフト302cを回転自在に担持している。

第２スクリューシャフト302cのトナー補給口308の水
平方向円筒部内に位置した部分には、前記第２スクリュ
ー302の他端が固定されており、又、該第２スクリュー
シャフト302cのトナー補給口308の水平方向円筒部より
外方へと突出した最端部分は、軸受306を介して、ホッ
パー支持枠202に固定された支板310によって補給口308
水平円筒部と同軸に支持されている。又、トナー補給口
308の鉛直方向下方の開口部（トナー吐出口）308aは現
像ユニットのトナー受取口50に対応し、該トナー吐出口
308aを介して最終的に現像ユニット４にトナーを補給す
る。

本実施例で、第２スクリュー302のトナー搬送力は第
１スクリュー206と同等か、それ以上とされる。この関
係を成立させるためには、例えば、 スクリューピッチ： 第１スクリュー≦第２スクリュー スクリュー回転枢： 第１スクリュー≦第２スクリュー スクリュー径 第１スクリュー≦第２スクリュー とされる。又は、これらの任意の組合せでもよい。

もし、トナー搬送力のバランスがくずれると、ジョイ
ント301内でトナーが過剰に充満し、スクリューピッチ
間にトナーが滞留して、所謂、目詰り状態となって、凝
集トナーの生成を誘発してしまう。

第２図は、第１図における線Ｉ−Ｉ方向に見た図であ
り、トナー搬送手段300（300Y、300M、300C、300BK）に
おける各色トナーの搬送経路を示す。

ジョイント301（301Y、301M、301C、301BK）のトナー
受取部は、現像ユニット４の移動方向に対して直線状に
配列され、一方、トナー補給口308（308Y、308M、308
C、308BK）は各色とも、感光ドラム１の軸線の概略延長
で、軸線方向にそれぞれ異なる位置、つまり第６図で示
した現像ユニット４のトナー受取口50（50Y、50M、50
C、50BK）に対応する位置に配置されている。本実施例
では、トナー補給は現像位置でのみ可能とされる。

第２図にて理解されるように、本発明によれば、ジョ
イント301とトナー補給口308を連通するパイプ材309は
曲率をもって架設されており、直線的に搬送する場合よ
りもトナー搬送手段への駆動伝達が容易であり、各パー
ツの共通化、それに小スペースでの配置も容易となり、
設計の自由度も拡がる。

前に説明したように、トナーは摩擦（摺擦）や圧接な
どにより容易に凝集してしまう。

第１図において、第２スクリュー302は、その両端の
スクリューシャフト302b、302cが軸受304、306によって
回転自在に、且つジョイント301、パイプ材309、トナー
補給口308の各内壁に接触することなく支持されてい
る。第２スクリュー302のコイル部302aの外径とトナー
搬送路の内壁とは1mm程度のスキ間が設けられている。
これにより、スクリューとトナー搬送路内壁との摺擦に
よるトナーの凝集やトナー塊の形成が防止できる。

又、両端のスクリューシャフト302b、302cとコイル部
302aとは、スキ間なく密着固定することが望ましい。も
し、これら部材間にスキ間があり、コイルとシャフト間
にガタ付きがあると、その間に侵入したトナーは繰返し
圧接されることになり、トナー塊を作り出すことになっ
てしまう。これらスキ間をなくすには、例えば、シャフ
トにコイルを巻付け圧入後、半田などを流し込んでスキ
間を埋てしまうことが望ましい。

ところで、トナーを円滑に搬送するには、上述したよ
うに、トナー搬送力は搬送方向下流側へ行くに従って、
同等、或いはそれ以上とされる。もし、下流側の搬送力
が小さいと、スクリュー下流側でトナーが充満し、凝集
トナーを誘発するだけでなく、スクリュー回転の駆動負
荷も増大し、スクリュー自体や、駆動系への損傷も招い
てしまう。

本実施例では、パイプ材309の内径よりトナー補給口3
08の内径の方が大きく設定されており、例えば、スクリ
ューシャフト302b、302cが直径6mm、コイル外径が10m
m、パイプ材内径が12mmのとき、トナー補給口水平方向
の内径は14mm程度とされた。少なくともトナー搬送に寄
与しないスクリューシャフト断面積の大きさに相当する
だけトナー補給口内径が大きくなっていれば円滑なトナ
ー搬送が行なえた。

更に又、本実施例によれば、コイル部302aはトナー補
給口308の鉛直方向開口部トナー吐出口308aの開口部よ
り、その端部がわずかに露出する程度まで延在して用意
され、それ以後はコイルは巻きつけられていない。

そして、シャフト302cの、トナー吐出口308aの上方向
に位置した部分302sは、コイル端より小径とされる。本
実施例の如くに、コイルでトナー搬送を行うとき、トナ
ーはコイル下方よりコイルに沿って回転方向に多少持ち
上げられた状態で搬送されて行く。更に、コイル中心に
シャフトが存在する場合には、トナーは更に持ち上げら
れ、シャフト頂上まで達することもある。従って、本実
施例のように、吐出口308aの上方でシャフト302cを小径
（302s）にすることにより、即ち、シャフトの断面積を
より小さくすることにより、持ち上げられたトナーも自
重で落下し易く、トナー詰りの防止、駆動負荷の軽減が
可能とされる。

第３図に、本発明の他の実施例が示される。

本実施例で前述の実施例と同様の構成及び機能を有す
る部材については説明を省略し、相違する点についての
み説明する。本実施例で、スクリューシャフト302b、30
2cを連結する態様でフレキシブルなチューブ320が設け
られ、該チューブ320を囲包する態様で第２スクリュー3
02のコイル部302aが配置される。

チューブ302の外径がコイル部302aの内径よりわずか
に小さくされ、例えばシリコーンゴムチューブのような
柔軟性に富みトナーに対して離型性も優れたチューブと
される。チューブの両端は各々のスクリューシャフト30
2b、302cに挿入され、一体としてスクリュー302を形成
している。

本実施例によれば、スクリュー302がチューブ320を内
蔵することにより、トナー搬送手段300のトナー搬送路
中、トナー搬送に寄与する面積が全て一様となりトナー
搬送力も安定する。さらに前述したスクリューシャフト
302cに小径部（302s）を設けることにより、トナー詰り
などの凝集トナーの発生が防止でき、駆動負荷の軽減も
行なえる。

発明の効果 以上説明した如くに、本発明に係るトナー補給装置
は、 トナー搬送路に設けられたトナー搬送用スクリュー
と、トナー搬送用スクリューの両端部のみに設けられト
ナー搬送用スクリューを支持しているスクリューシャフ
トを有しており、トナー搬送用スクリューによりトナー
を搬送して現像ユニットへトナーを補給するトナー補給
装置において、スクリューシャフトは、その断面積がト
ナー搬送路の出口において、より小さくされている構成
とされるので、トナー搬送路の詰まり、トナー凝集の発
生を防止し、駆動負荷の軽減及びトナー搬送量の安定化
を図り、しかもトナー変成が起こることもなくトナーの
搬送、補給が達成され、高品質の画像を得ることが可能
となる。

更に、本発明のトナー補給装置を使用すれば、現像装
置の小型化、軽量化が達成され、現像装置の高速制御が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るトナー補給装置の一実施例の断
面図である。 第２図は、第１図の線Ｉ−Ｉに見た平面図である。 第３図は、本発明に係るトナー補給装置の他の実施例の
断面図である。 第４図は、本発明に係るトナー補給装置を使用し得る画
像形成装置の一実施例の概略構成図である。 第５図は、本発明に係るトナー補給装置の端部斜視図で
ある。 第６図は、各現像ユニットのトナー補給装置が配置され
る側の斜視図である。 1:被現像体 4:現像装置 4Y、4M、4C、4BK:現像ユニット 200:トナー補給装置 300:トナー搬送手段 302:トナー搬送スクリュー 302a:コイル 302b、302c:スクリューシャフト

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−53578（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−208075（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−288871（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−17412（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−128109（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−257811（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−146072（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−18584（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−136648（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トナー搬送路に設けられたトナー搬送用ス
   クリューと、前記トナー搬送用スクリューの両端部のみ
   に設けられ前記トナー搬送用スクリューを支持している
   スクリューシャフトを有しており、前記トナー搬送用ス
   クリューによりトナーを搬送して現像ユニットへトナー
   を補給するトナー補給装置において、 前記スクリューシャフトは、その断面積がトナー搬送路
   の出口において、より小さくされていることを特徴とす
   るトナー補給装置。