JP3895333B2 - 現像剤搬送装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像剤を搬送するための現像剤搬送装置、および該現像剤供給装置を備える画像形成装置に関するものである。

画像形成装置等の現像剤を使用する機器には、現像剤（トナー）を装置本体に供給・搬送するための現像剤搬送装置が設けられる。このような現像剤搬送装置として、スパイラル状の送り部材を有する現像剤搬送機構のものが一般的である。これはスパイラル状の送り部材を駆動装置によって回転させ、その回転力によって現像剤補給部から補給される現像剤を現像槽まで搬送する機構である。

このような現像剤搬送機構以外にも、例えば、コイルスプリングを送り部材として有する現像剤搬送機構が知られている（特許文献１参照）。この現像剤搬送機構は、一端に接続する駆動部材によって駆動されており、もう一端が自由端であるコイルスプリングの回転によって現像剤を搬送するものであって、この駆動部材が現像剤を搬送する方向の終点側に設けておく一方で、現像剤の搬送方向の始点側に、コイルスプリングの自由端の移動を可能にするための吸収領域を設けたものである。この搬送機構によれば、現像剤の搬送路に多少の詰まりが生じた場合でもコイルスプリングが飛び出すことがなく、安定した現像剤搬送が可能となる。
特開平４−４０４８７号公報（１９９２年 ２月１０日公開）

しかしながら、上述したようなスパイラル状の送り部材を有する搬送機構では、現像剤の搬送量の規制がなく、例えば、現像剤の消費が少ない場合または現像剤の消費がない場合、現像剤の搬送量が過多となり現像剤を過供給してしまう。この場合、搬送路が詰まる、つまり搬送系がロックしてしまい、駆動装置などの各種部材に破損・故障等が発生するだけでなく、現像剤の安定した搬送ができないという問題点がある。また、現像剤が現像槽に過供給されると、現像槽から現像剤が噴出するという問題もある。

また、上記特許文献１に開示の搬送機構では、現像剤の過供給によって現像剤の詰まりが生じた場合、コイルスプリングの飛び出しを防止することができるが、現像剤の過供給自体を防止することができない。このため、上記特許文献１に開示の技術では、現像剤の過供給によって引き起こされる問題を解決するための技術としては十分とはいえない。

したがって、現像剤の消費が少ない場合または現像剤の消費がない場合に、現像剤の過供給を防止することができる現像剤搬送装置の開発が強く求められていた。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、現像剤の消費が少ない場合または現像剤の消費がない場合に、現像剤の過供給を防止することができる現像剤搬送装置、および該現像剤搬送装置を備える画像形成装置を提供することにある。

本発明に係る現像剤搬送装置は、上記課題を解決するために、現像剤補給部から供給される現像剤を、現像槽に搬送する現像剤搬送装置であって、上記現像剤補給部に設けられ、回転駆動されることにより、上記現像剤補給部に供給される現像剤を上記現像槽内の上部に搬送する第１のコイルスプリングと、搬送方向が上記第１のコイルスプリングと逆方向となるように上記現像槽内の上部に設けられ、回転駆動されることにより、現像剤に対して上記第１のコイルスプリングの搬送力に抗した戻し力を与える第２のコイルスプリングとを備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、例えば、現像槽において、現像剤補給部から供給された現像剤の消費が少なくなり、現像槽に存在する現像剤の量が多くなる場合、現像槽内の現像剤の表面が第２のコイルスプリングに達する。この場合、現像槽内の現像剤は、第２のコイルスプリングによって、現像剤補給部が設けられている側、つまり第１のコイルスプリングが設けられている側に搬送されることになる。このとき、第１のコイルスプリングによって現像剤が搬送される力と、第２のコイルスプリングによって現像剤が搬送される力（戻し力）とが釣り合う状態で平衡に達すると、第１のコイルスプリングおよび第２のコイルスプリングが現像剤の中をスリップし、両方のコイルスプリングによる現像剤の搬送が停止することになる。つまり、第１のコイルスプリングによって、現像剤が現像槽に向けて搬送されなくなる。このため、現像槽において現像剤の消費が少なくなるような場合、現像剤の過供給を防止することができる。したがって、現像剤の過供給によって引き起こされる問題、例えば搬送系における詰まりの発生や、駆動装置等の故障の発生を防止できるだけでなく、現像剤の安定した搬送も可能となる。

また、本発明に係る現像剤搬送装置では、上記第１のコイルスプリングの内側を第１の回転軸が、また第２のコイルスプリングの内側を第２の回転軸が、それぞれ通って備えられており、上記第１のコイルスプリングの一端と第１の回転軸とが、また第２のコイルスプリングの一端と第２の回転軸とが、それぞれ接続されていることを特徴としている。

上記の構成によれば、コイルスプリングの内部に回転軸（シャフト）が通っているため、コイルスプリングと回転軸とが一体となって、外力（例えば、現像剤による外力）に対抗することができる。このため、現像剤がコイルスプリングの周りに多量に存在する場合でも、その過負荷によって引き起こされる、コイルスプリングの変形、飛び出し、破損、および駆動ギヤの歯飛び、破損等、過負荷によるモータの発熱、脱調などを防止することができる。

また、本発明に係る現像剤搬送装置では、上記第１の回転軸と第２の回転軸とが共通の回転軸であることを特徴としている。

上記の構成によれば、第１のコイルスプリングと第２のコイルスプリングとに共通の回転軸が通されている。このため、同一の駆動系でこの共通の回転軸を回転駆動させることにより、２つのコイルスプリングを同時に駆動することができる。したがって、駆動系等の余分な装置・部材等が必要なく、コスト低減、かつ省スペースを図ることができる。

また、本発明に係る現像剤搬送装置では、上記第１のコイルスプリングの内径は、第１の回転軸の外径より大きく形成されていることを特徴としている。

上記の構成によれば、第１のコイルスプリングと第１の回転軸との間に空間が生じることになる。このため、例えば、第１のコイルスプリングの周りに現像剤が多量に存在する場合であって、第２のコイルスプリングからの現像剤の搬送力（戻し力）と第１のコイルスプリングにおける現像剤の搬送力とが釣り合う場合（つまり過負荷の場合）、第１のコイルスプリングが多量の現像剤の中を効率よくスリップ（空転、空回り）することができる。したがって、第１のコイルスプリングが過負荷によって損傷を受けることを防止することができる。また、効率的に現像剤の過供給を防止することもできる。

また、本発明に係る現像剤搬送装置では、上記第２のコイルスプリングの内径は、第２の回転軸の外径より大きく形成されていることを特徴としている。

上記の構成によれば、第２のコイルスプリングと第２の回転軸との間に空間が生じることになる。このため、例えば、第２のコイルスプリングの周りに現像剤が多量に存在する場合であって、第２のコイルスプリングからの現像剤の搬送力（戻し力）と第１のコイルスプリングにおける現像剤の搬送力とが釣り合う場合（つまり過負荷の場合）、第２のコイルスプリングが多量の現像剤の中を効率よくスリップ（空転、空回り）することができる。したがって、第２のコイルスプリング、駆動ギヤ等が過負荷によって損傷を受けることを防止することができる。

また、本発明に係る現像剤搬送装置では、上記第１のコイルスプリング及び／又は第２のコイルスプリングを構成する線材の断面が円形であることを特徴としている。

上記の構成によれば、コイルスプリングの周りに現像剤が多量に存在する場合に、コイルスプリングが現像剤の中を、より一層効率よくスリップ（空転、空回り）することができる。このため、現像剤の過供給を防止することができるとともに、第１及び／又は第２のコイルスプリング、駆動ギヤ等が過負荷によって損傷を受けることを防止することができる。

また、本発明に係る現像剤搬送装置では、上記第１のコイルスプリングの一端と第１の回転軸とは、第１のコイルスプリングにおける現像剤の搬送方向の終点側において接続されていることを特徴としている。

上記の構成によれば、例えば、第１のコイルスプリングの周りに現像剤が多量に存在する場合であって、第２のコイルスプリングからの現像剤の搬送力（戻し力）と第１のコイルスプリングにおける現像剤の搬送力とが釣り合う場合（つまり過負荷の場合）、第１のコイルスプリングの間隔が膨らみ（スプリングが緩む）、現像剤の搬送力が弱まる。このため、過負荷の場合に、第１のコイルスプリングによる現像剤の過供給を防止することができる。その結果、過負荷による第２のコイルスプリング、駆動ギヤ等が損傷することを防止できる。

また、本発明に係る現像剤搬送装置では、上記第２のコイルスプリングの一端と第２の回転軸とは、第２のコイルスプリングにおける現像剤の搬送方向の終点側において接続されていることを特徴としている。

上記の構成によれば、例えば、第２のコイルスプリングの周りに現像剤が多量に存在する場合であって、第２のコイルスプリングからの現像剤の搬送力（戻し力）と第１のコイルスプリングにおける現像剤の搬送力とが釣り合う場合（つまり過負荷の場合）、第２のコイルスプリングの間隔が膨らみ（スプリングが緩む）、現像剤の搬送力が弱まる。このため、過負荷の場合に、第２のコイルスプリングによる現像剤の過供給を防止することができる。その結果、過負荷による第１のコイルスプリング、駆動ギヤ等が損傷することを防止できる。

また、本発明に係る現像剤搬送装置では、上記第１のコイルスプリングにおける、第１の回転軸と接続されている端部とは反対側の端部側に、コイルスプリングの自由端の移動を可能とするための吸収部が設けられていることを特徴としている。

現像剤が多量に存在し、第１のコイルスプリングに過負荷が発生する場合、スプリングが伸びて装置（例えば、ケーシング）内壁に当たり、現像剤中のコイルスプリングのスリップを妨げるという問題点が発生するおそれがあるが、上記の構成によれば、このような問題の発生を確実に防止することができる。

また、本発明に係る現像剤搬送装置では、上記第２のコイルスプリングにおける、第２の回転軸と接続されている端部とは反対側の端部側に、コイルスプリングの自由端の移動を可能とするための吸収部が設けられていることを特徴としている。

現像剤が多量に存在し、第２のコイルスプリングに過負荷が発生する場合、スプリングが伸びて装置（例えば、ケーシング）内壁に当たり、現像剤中のコイルスプリングのスリップを妨げるという問題点が発生するおそれがあるが、上記の構成によれば、このような問題の発生を確実に防止することができる。

また、本発明に係る現像剤搬送装置では、上記第１のコイルスプリングにおける、第１の回転軸と接続している端部の内径が、第１の回転軸における、第１のコイルスプリングと接続している部分の外径より小さく形成されており、上記第１のコイルスプリングと第１の回転軸とは、少なくとも摩擦力により接続されていることを特徴としている。

上記の構成によれば、第１のコイルスプリングと第１の回転軸とがしまり嵌めによって接続されることになる。この場合、いわゆるトルクリミッタ構造となり、しまりが緩む方向の駆動となる。このため、高湿度等によって現像剤（トナー）の流動性が低下するなどが原因となって、第１のコイルスプリングに過負荷が生じる場合であって、第１のコイルスプリングのスリップのみでは対応困難な状況においても、上記の構成によれば、第１のコイルスプリングが第１の回転軸に対してスリップし、第１のコイルスプリングや駆動系の損傷を未然に防止することができ、確実で信頼性の高い補給動作が可能となる。

また、本発明に係る現像剤搬送装置では、上記第２のコイルスプリングにおける、第２の回転軸と接続している端部の内径が、第２の回転軸における、第２のコイルスプリングと接続している部分の外径より小さく形成されており、上記第２のコイルスプリングと第２の回転軸とは、少なくとも摩擦力により接続されていることを特徴としている。

上記の構成によれば、第２のコイルスプリングと第２の回転軸とがしまり嵌めによって接続されることになる。この場合、いわゆるトルクリミッタ構造となり、しまりが緩む方向の駆動となる。このため、高湿度等によって現像剤（トナー）の流動性が低下するなどが原因となって、第２のコイルスプリングに過負荷が生じる場合であって、第１のコイルスプリングのスリップのみでは対応困難な状況においても、上記の構成によれば、第２のコイルスプリングが第２の回転軸に対してスリップし、第２のコイルスプリングや駆動系の損傷を未然に防止することができ、確実で信頼性の高い補給動作が可能となる。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記課題を解決するために、上記のいずれかに記載の現像剤搬送装置を備えることを特徴としている。

上記の構成によれば、現像槽において現像剤の消費が少なくなるような場合に、現像剤の過供給を防止することができる現像剤搬送装置を有するため、画像形成装置において現像剤の搬送系における詰まりの発生を防止することができる。さらに、画像形成装置において、駆動装置等の故障を防止できるだけでなく、現像剤の安定した搬送が可能となる。

本発明に係る現像剤搬送装置は、以上のように、現像剤補給部に、回転駆動により現像剤を搬送する第１のコイルスプリングが備えられるとともに、上記現像槽に、回転駆動により現像剤を搬送する第２のコイルスプリングが備えられており、上記第１のコイルスプリングにおける現像剤の搬送方向と第２のコイルスプリングにおける現像剤の搬送方向とは、平行かつ逆方向になるように、第１のコイルスプリングと第２のコイルスプリングとが設けられている構成であるため、現像槽において現像剤の消費が少なくなるような場合、現像剤の過供給を防止することができる。したがって、現像剤の過供給によって引き起こされる種々の問題の発生を防止することができるという効果を奏する。

以下、本発明に係る現像剤搬送装置について説明し、続いて該現像剤搬送装置を備える画像形成装置について説明する。

（１）現像剤搬送装置
本発明に係る現像剤搬送装置の一実施形態について図１〜図５に基づいて説明すると以下の通りである。まず、図１に、本実施の形態に係る現像剤搬送装置の外観斜視図を示す。この図１に示すように、現像剤搬送装置１０は、現像剤補給部として機能するトナーホッパ１１と、現像槽１２とを備えている。トナーホッパ１１の下方部分（底部壁面の近傍領域）１１ａと現像槽１２の上方部分（上部壁面の近傍領域）１２ａとが連結しており、図中点線で示すように、この連結部分を通ってトナーホッパ１１と現像槽１２との内部に、第１のコイルスプリング１３と、第２のコイルスプリング１４とが備えられている。

また、図２（ａ）に図１に示すトナーホッパ１１と現像槽１２とを、第１のコイルスプリング１３、第２のコイルスプリング１４、回転軸１５ごと、回転軸１５の軸方向に沿って切断した場合の断面を模式的に示し、（ｂ）に（ａ）の図中Ａ−Ａ’線にてトナーホッパ１１を切断した場合の断面図を示し、（ｃ）に（ａ）の図中Ｂ−Ｂ’線にて現像槽１２を切断した場合の断面図を示す。

図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１のコイルスプリング１３はトナーホッパ１１の下方部分１１ａに設けられており、第２のコイルスプリング１４は現像槽１２の上方部分１２ａに設けられている。

また、図２（ａ）（ｂ）に示すように、トナーホッパ１１においては、その上部から現像剤が落下し、第１のコイルスプリング１３を介して現像槽１２に向けて現像剤が搬送・補給される。この際、第１のコイルスプリング１３は、回転駆動によって現像剤を現像槽１４に向けて搬送することになる。トナーホッパ１１は、下方部分１１ａが狭くなるように形成されており、上部から落下してきた現像剤を第１のコイルスプリング１３によって確実に搬送できるように形成されている。なお、現像剤搬送装置１０における現像剤の搬送機構の詳細については後述する。

また、図２（ｃ）に示すように、現像槽１２には、攪拌ローラ２１、供給ローラ２２、現像ローラ２３が備えられており、その上方部分１２ａに第２のコイルスプリング１４が設けられている。攪拌ローラ２１は、第１のコイルスプリング１３によって現像槽１２に搬送された現像剤を攪拌するものである。供給ローラ２２は、現像ローラ２３に現像剤を供給するためのものであり、現像ローラ２３は現像剤を感光体ドラム（不図示）の静電潜像をトナーにより顕像化させるためのものである。

図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１のコイルスプリング１３および第２のコイルスプリング１４には、共通の回転軸（シャフト）１５がそのコイルスプリングの内側に通されている。すなわち、回転軸１５は、第１のコイルスプリング１３および第２のコイルスプリング１４の長手方向に沿って、第１のコイルスプリング１３と第２のコイルスプリング１４との内壁に囲まれて設けられている。回転軸１５は、駆動部材（不図示）の回転駆動力を伝達するためのものである。この回転軸１５と、第１のコイルスプリング１３および第２のコイルスプリング１４とは、それぞれ一端が接続されており、回転軸１５を不図示の駆動系によって回転駆動する場合、その回転駆動力が第１のコイルスプリング１３および第２のコイルスプリング１４に伝わるように構成されている。このように、第１のコイルスプリング１３と第２のコイルスプリング１４との内部に回転軸１５が通っていることにより、コイルスプリングに何らかの外力（例えば、多量の現像剤による過負荷等）が加わった場合でも、コイルスプリングの飛び出しを確実に防止することができる。次に、第１のコイルスプリング１３および第２のコイルスプリング１４と、回転軸１５との接続形式について、以下に説明する。

第１のコイルスプリング１３の一方の端部（第１のコイルスプリング１３における現像剤の搬送方向の終点側（下流側）の端部）と回転軸１５とは、接続部１８において、しまり嵌め形式で接続されている。すなわち、第１のコイルスプリング１３の接続部１８に対応する部分における内径は、回転軸１５の接続部１８に対応する部分における外径よりも小さくなるように形成されており、第１のコイルスプリング１３と回転軸１５とは、摩擦力（及び／又はコイルスプリングの内側に締まる力）によって、しまり嵌め形式、つまりトルクリミッタ形式で接続されている。また、回転軸１５における接続部１８は、外径が回転軸１５の他の部分に比べて小さく形成されており、第１のコイルスプリング１３における、しまり嵌め部分が接続部１８から位置ずれしないように形成されている。

第１のコイルスプリング１３と回転軸１５とがトルクリミッタ形式で接続されるため、第１のコイルスプリング１３に過負荷が生じる場合、第１のコイルスプリング１３が回転軸１５に対してスリップし、第１のコイルスプリング１３や駆動系装置（不図示）の損傷を防止することができる。また、第１のコイルスプリング１３と回転軸１５とが、現像剤の搬送方向の終点側で接続されることにより、多量の現像剤が存在しコイルスプリングが過負荷を受ける場合、第１のコイルスプリング１３の間隔が膨らみ（スプリングが緩む）、現像剤の搬送力が弱まる。このため、過負荷の場合に、第１のコイルスプリングによる現像剤の過供給を防止することができる。

また、第１のコイルスプリング１３における現像剤の搬送方向の始点側（上流側）には、第１のコイルスプリング１３の自由端が移動を可能とする、吸収部１６が設けられている。なお、「コイルスプリングの自由端」とは、コイルスプリンにおける、回転軸１５と接続していない側の端部、すなわち第１のコイルスプリング１３における、現像剤の搬送方向の始点側の端部のことである。また「移動を可能とする吸収部１６」とは、かかる自由端が外力（例えば、現像剤によって加えられる外力等）に応じて、自由に移動することができる空間のことをいう。

このような構成により、現像剤が多量に存在し、第１のコイルスプリング１３に対して過負荷が発生する場合、スプリングが伸びて装置（ケーシング）内壁に当たり、現像剤中のコイルスプリングのスリップを妨げるという問題の発生を確実に防止することができる。

また、図２（ａ）に示すように、第２のコイルスプリング１４も、第１のコイルスプリング１３と同様に、第２のコイルスプリング１４における現像剤の搬送方向の終点側の端部と回転軸１５とは接続部１８’において、しまり嵌め形式で接続されている。また、後述のように第２のコイルスプリング１４と回転軸１５とは、回転軸１５に孔を穿ち、第２のコイルスプリング１４の一端を挿入して固定する方法で接続されていてもよい。なお、かかる接続形式は、第１のコイルスプリング１３と回転軸１５との接続にも適用可能であることはいうまでもない。

また、第２のコイルスプリング１４にも、回転軸１５と接続されていない側の端部、いわゆる自由端が移動可能なように、吸収部１７が設けられている。すなわち、第２のコイルスプリング１４の場合、第２のコイルスプリング１４における現像剤の搬送方向の始点側に吸収部１７が設けられており、第１のコイルスプリング１３と回転軸１５との接続部１８と吸収部１７とは隣接して設けられていることになる。第２のコイルスプリング１４にも吸収部１７を設けることにより、第２のコイルスプリング１４が移動可能となるため、第１のコイルスプリング１３の吸収部１６と同様の利点がある。

また、図２（ｂ）（ｃ）に示すように、第１のコイルスプリング１３の内径（本実施の形態の場合、接続部１８に相当する部分は除く）ａ２は、回転軸１５の外径ａ１より大きく形成されている。また、第２のコイルスプリング１４の内径ｂ２も回転軸１５の外径ａ１より大きく形成されている。

このような構成とすることにより、第１のコイルスプリング１３および第２のコイルスプリング１４と回転軸１５との間に空間が生じることになる。このため、第１のコイルスプリング１３や第２のコイルスプリング１４の周りに現像剤が多量に存在する場合であって、第２のコイルスプリング１４からの現像剤の搬送力（戻し力）と第１のコイルスプリング１３における現像剤の搬送力とが釣り合う場合（つまり過負荷の場合）、第１のコイルスプリング１３および第２のコイルスプリング１４が多量の現像剤の中を効率よくスリップ（空転、空回り）することができ、第１のコイルスプリング１３、第２のコイルスプリング１４が過負荷によって損傷を受けることを防止することができる。

また、図２（ａ）に示すように、第１のコイルスプリング１３および第２のコイルスプリング１４を構成する線材の断面が円形である。この構成により、コイルスプリングの周りに現像剤が多量に存在する場合に、コイルスプリングが多量の現像剤の中を、より一層効率よくスリップ（空転、空回り）することができる。このため、現像剤の過供給を防止することができるとともに、第１及び／又は第２のコイルスプリングが過負荷によって損傷を受けることを防止することができる。

上記のように、図２に示す本実施の形態に係る現像剤搬送装置１０においては、第１のコイルスプリング１３及び／又は第２のコイルスプリング１４が、効率よくトナー中をスリップし過負荷となることを防止でき、かつ、高湿度等によるトナーの流動性の低下などが原因となって、第１のコイルスプリング１３及び／又は第２のコイルスプリング１４のスリップのみでは対応困難な場合でも、トルクリッミタ形式での接続を併用することにより過負荷状態を防止でき、確実で信頼性の高い補給動作が可能となる。

次に、この第１のコイルスプリング１３、第２のコイルスプリング１４について、図３を用いてさらに説明する。なお、図３は、現像剤搬送装置１０の構造の簡素化と組立て加工性の向上のために回転軸（シャフト）１５に第１の穴を穿ち、第１のコイルスプリング１３の一端を挿入し固定したものであり、さらに第２の穴を穿ち、第２のコイルスプリング１４の一端を挿入し固定したものであり、コイルスプリングとシャフトとの接続方法の相違の他は、図２に示す装置と同様の構成をとっている。また、図３はトナーストッパ１１と現像槽１２内部における、第１のコイルスプリング１３および第２のコイルスプリング１４の構成を模式的に示す。なお、理解を容易にすべく、トナーストッパ１１および現像槽１２については省略して記載してある。なお、上述したように、第１のコイルスプリング１３はトナーホッパ１１に設けられており、第２のコイルスプリング１４は現像槽１２に設けられている。

図３に示すように、第１のコイルスプリング１３は、現像剤の搬送方向がトナーホッパ１１から現像槽１２に向う方向、すなわち、第２のコイルスプリング１４が設けられている方向（図中Ｘで示す矢印方向）となるように形成されている。また、第２のコイルスプリング１４は、現像剤の搬送方向が現像槽１２からトナーホッパ１１に向う方向、すなわち、第１のコイルスプリング１３が設けられている方向（図中Ｙで示す矢印方向）となるように形成されている。つまり、第１のコイルスプリング１３における現像剤の搬送方向と、第２のコイルスプリング１４における現像剤の搬送方向とは、平行かつ反対向き（方向が１８０°異なる）となるように構成されている。本実施の形態では、第１のコイルスプリング１３のらせんの向きと、第２のコイルスプリング１４のらせんの向きとを逆向きとすることによって、２つのコイルスプリングにおける現像剤の搬送方向が逆方向となるように形成している。また、第１のコイルスプリング１３および第２のコイルスプリング１４における現像剤の搬送方向は、上述の回転軸１５の軸方向に平行な方向でもある。

続いて、現像剤搬送装置１０における現像剤の搬送機構について図４を用いて説明する。なお、図４（ａ）〜（ｃ）は、現像剤搬送装置１０の断面図を示し、現像剤が搬送される様子を模式的に示す図である。

まず、図４（ａ）に示すように、トナーホッパ１１によって現像剤１９が第１のコイルスプリング１３上に落下する。落下した現像剤１９は、第１のコイルスプリング１３が回転駆動することによって現像槽１２に向けて搬送される（図中、矢印Ｘで示す方向）。第１のコイルスプリング１３における現像剤の搬送方向の終点まで達した現像剤１９は、現像槽１２に落下する。現像槽１２内に落下した現像剤１９は、攪拌ローラ２１、不図示の供給ローラや現像ローラの回転によって現像槽１２の奥側、つまり、攪拌ローラ２１の長軸方向に沿って、第１のコイルスプリング１３における現像剤の搬送方向に向けて移動していく。

次に、図４（ｂ）に示すように、現像槽１２において現像剤１９の消費量が少なくなり、現像槽１２における現像剤１９の量が多くなる場合、現像剤１９の表面の高さ（トナーレベル）が上昇する。現像剤１９の表面の高さが上昇し、現像剤１９が現像槽１２の上方部分に設けられている第２のコイルスプリング１４に接触する。このとき、現像剤１９は、第２のコイルスプリング１４によって、トナーホッパ１１が設けられている方向（図中、矢印Ｙで示す方向）に搬送される。しかし、この図４（ｂ）に示すような状態では、現像剤１９が第２のコイルスプリング１４の一部分としか接触していないため、第２のコイルスプリング１４による現像剤の搬送力（戻し力）は、第１のコイルスプリング１３による現像剤の搬送力に比べて小さい。このため、現像剤１９は、第１のコイルスプリング１３によって、さらに現像槽１２内に搬送され続けることになる。

次いで、図４（ｃ）に示すように、現像槽１２における現像剤１９の量がさらに増加すると、現像剤１９の高さが高まり、より多くの現像剤１９が第２のコイルスプリング１４に接触するようになる。その結果、第２のコイルスプリング１４によって搬送される現像剤１９の量は多くなり、それに伴い、第２のコイルスプリング１４における現像剤の搬送力（戻し力）は大きくなる。そして、第１のコイルスプリング１３における現像剤の搬送力と、第２のコイルスプリング１４における現像剤の搬送力（戻し力）とが釣り合って平衡に達する。この場合、第１のコイルスプリング１３および第２のコイルスプリング１４は、現像剤１９の中を空転することになり、現像剤１９を搬送できなくなる。このように現像剤１９の供給が停止している状態は、現像動作によって現像剤１９が消費されるまで、つまり、現像槽１２内の現像剤１９の量が減少するまで続く。

そして、現像動作によって現像槽１２内の現像剤１９が減少すると、再び図４（ｂ）の状態に戻り、第１のコイルスプリング１３の搬送力が第２のコイルスプリング１４の搬送力より大きくなる。その結果、現像剤１９はトナーホッパ１１から現像槽１２に向かって搬送される。その後、現像動作による現像剤１９の消費が多くなれば、図４（ａ）の状態になる一方、現像動作による現像剤１９の消費が少なければ、図４（ｃ）に示す状態となる。現像剤搬送装置１０は、このような動作を繰り返して現像剤を搬送することになる。

上記のような構成を有する現像剤搬送装置１０によれば、例えば、トナーホッパ１１から現像槽１２に供給された現像剤１９の消費が少なくなり、現像槽１２に存在する現像剤１９の量が多くなる場合に、現像剤１９の過供給を防止することができる。このため、現像剤１９の搬送系における詰まりの発生を防止することができるだけでなく、駆動装置等の故障を防止できる。さらに、現像剤１９の安定した搬送も可能となる。

（２）画像形成装置
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る現像剤搬送装置を備えていればよく、その他の具体的な構成などは特に限定されるものではない。以下、本発明に係る画像形成装置の実施の一形態について、図５を用いて説明する。

図５は、本実施の形態に係る画像形成装置１００の構成を示す説明図である。本画像形成装置１００は、外部から伝達された画像データに応じて、所定のシート（記録用紙）に対して多色および単色の画像を形成するものである。そして、図示すように、露光ユニット１０１、現像器１０２、感光体ドラム１０４、帯電器１０５、クリーナユニット１０４、中間転写ベルトユニット１０８、定着ユニット１１２と、用紙搬送路Ｓ、給紙トレイ１１０および排紙トレイ１１５等より構成されている。

なお、本画像形成装置１００において扱われる画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたものである。従って、現像器１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ）、感光体ドラム１０３（１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄ）、帯電器１０５（１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ）、クリーナユニット１０４（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄ）は各色に応じた４種類の潜像を形成するようにそれぞれ４個ずつ設けられ、それぞれａがブラックに、ｂがシアンに、ｃがマゼンタに、ｄがイエローに設定され４つの画像ステーションが構成されている。かかる現像器１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ）に本発明に係る現像剤搬送装置が設けられている。つまり、現像剤搬送装置は、現像剤を搬送する箇所であれば、適宜利用可能であるといえる。以下、現像剤搬送装置を備える現像器１０２については、単に現像器としてのみ説明し、現像剤搬送装置についての構成や機能についての説明は上記（１）欄と同様であるため省略する。

感光体ドラム１０３は、本画像形成装置の上部に配置（装着）されている。帯電器１０５は、感光体ドラム１０３の表面を所定の電位に均一に帯電させるための、帯電手段であり、図５に示すように接触型のローラ型やブラシ型の帯電器のほかチャージャー型の帯電器が用いられることもある。露光ユニット１０１は、図５に示すようにレーザ照射部および反射ミラーを備えた、レーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）を用いる手法のほかに、発光素子をアレイ状に並べた例えばＥＬやＬＥＤ書込みヘッドを用いる手法もある。そして、帯電された感光体ドラム１０３を入力された画像データに応じて露光することにより、その表面に、画像データに応じた静電潜像を形成する機能を有するものである。現像器１０２はそれぞれの感光体ドラム１０３上に形成された静電潜像を（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の現像剤により顕像化するものである。クリーナユニット１０４は、現像・画像転写後における感光体ドラム１０３上の表面に残留した現像剤を、除去・回収するものである。

感光体ドラム１０３の上方に配置されている中間転写ベルトユニット１０８は、中間転写ベルト１０７、中間転写ベルト駆動ローラ１７１、中間転写ベルトテンション機構１７３、中間転写ベルト従動ローラ１７２、中間転写ローラ１０６（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ）、および中間転写ベルトクリーニングユニット１０９を備えている。

中間転写ベルト駆動ローラ１７１、中間転写ベルトテンションローラ１７３、中間転写ローラ１０６、中間転写ベルト従動ローラ１７２等は、中間転写ベルト１０７を張架し、矢印Ｂ方向に回転駆動させるものである。

中間転写ローラ１０６は、中間転写ベルトユニット１０８の中間転写ベルトテンション機構１７３の中間転写ローラ取付部に回転可能に支持されており、感光体ドラム１０３の現像剤像を、中間転写ベルト１０７上に転写するための転写バイアスを与えるものである。

中間転写ベルト１０７は、それぞれの感光体ドラム１０３に接触するように設けられている。そして、感光体ドラム１０３に形成された各色の現像剤像を中間転写ベルト１０７に順次的に重ねて転写することによって、中間転写ベルト１０７上にカラーの現像剤像（多色現像剤像）を形成する機能を有している。この中間転写ベルト１０７は、厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。

感光体ドラム１０３から中間転写ベルト１０７への現像剤像の転写は、中間転写ベルト１０７の裏側に接触している中間転写ローラ１０６によって行われる。中間転写ローラ１０６には、現像剤像を転写するために高電圧の転写バイアス（現像剤の帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。中間転写ローラ１０６は、直径８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとし、その表面は、導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ，発泡ウレタン等）により覆われているローラである。この導電性の弾性材により、中間転写ベルトに対して均一に高電圧を印加することができる。本実施例では転写電極としてローラ形状を使用しているが、それ以外にブラシなども用いることが可能である。

上述の様に各感光体１０３上で各色相に応じた顕像化された静電像は中間転写ベルト１０７で積層され、装置に入力された画像情報となる。このように、積層された画像情報は中間転写ベルト１０７の回転によって、後述の用紙と中間転写ベルト１０７の接触位置に配置される転写ローラ１１１によって用紙上に転写される。

このとき、中間転写ベルト１０７と転写ローラ１１１は所定ニップで圧接されると共に、転写ローラ１１１には現像剤を用紙に転写させるための電圧が印加される（現像剤の帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）。さらに、転写ローラ１１１は上記ニップを定常的に得るために、転写ローラ１１１もしくは前記中間転写ベルト駆動ローラ１７１の何れか一方を硬質材料（金属等）とし、他方を弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラ、または発泡性樹脂ローラ等々）が用いられる。

また、上記のように、感光体ドラム１０３との接触により中間転写ベルト１０７に付着した現像剤、若しくは、転写ローラ１１１によって用紙上に転写が行われず中間転写ベルト１０７上に残存した現像剤は、次工程で現像剤の混色を発生させる原因となるために、中間転写ベルトクリーニングユニット１０９によって除去・回収されるように設定されている。中間転写ベルトクリーニングユニット１０９には、中間転写ベルト１０７に接触する、例えばクリーニング部材としてクリーニングブレードが備えられており、クリーニングブレードが接触する中間転写ベルト１０７は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ１７２で支持されている。

給紙トレイ１１０は、画像形成に使用するシート（記録用紙）を蓄積しておくためのトレイであり、本画像形成装置１００の画像形成部および露光ユニット１の下側に設けられている。また、本画像形成装置１００の上部に設けられている排紙トレイ１１５は、印刷済みのシートをフェイスダウンで載置するためのトレイである。

また、本画像形成装置１００には、給紙トレイ１１０のシートを転写部１１１や定着ユニット１１２を経由させて排紙トレイ１１５に送るための、略垂直形状の用紙搬送路Ｓが設けられている。さらに、給紙トレイ１１０から排紙トレイ１１５までの用紙搬送路Ｓの近傍には、ピックアップローラ１１６，レジストローラ１１４、転写部１１１、定着部１１２、シートを搬送する搬送ローラ１２５等が配されている。

搬送ローラ１２５は、シートの搬送を促進・補助するための、小型のローラであり、用紙搬送路Ｓに沿って複数設けられている。ピックアップローラ１１６は、給紙トレイ１１０の端部に備えられ、給紙トレイ１１０から、シートを１枚毎に用紙搬送路Ｓに供給する呼び込みローラである。

また、レジストローラ１１４は、用紙搬送路Ｓを搬送されているシートをいったん保持するものである。そして、感光体ドラム１０３上の現像剤像の先端とシートの先端を合わせるタイミングでシートを転写部に搬送する機能を有している。

定着ユニット１１２は、ヒートローラ１３１，加圧ローラ１３２，等を備えており、ヒートローラ１３１および加圧ローラ１３２は、シートを挟んで回転するようになっている。また、ヒートローラ１３１は、図示しない温度検出器からの信号に基づいて制御部によって所定の定着温度となるように設定されており、加圧ローラ１３３とともにシートを熱圧着することにより、シートに転写された多色現像剤像を溶融・混合・圧接し、シートに対して熱定着させる機能を有している。

なお、多色現像剤像の定着後のシートは、搬送ローラ１２５…によって用紙搬送路Ｓの反転排紙経路に搬送され、反転された状態で（多色現像剤像を下側に向けて）、排紙トレイ１１５上に排出されるようになっている。

次に、シート搬送経路を詳細に説明する。本画像形成装置１００には予めシートを収納する給紙カセット１１０が配置されると共に、ユーザが少数枚の印字を行う時に前記給紙カセット１１０の開閉動作を行わなくても良い手差しトレイ１２０が配置されている。

両給紙方法には、各々前記のピックアップローラ１１６が配置され、１枚ずつを搬送路に導くようになっている。給紙カセット１１０から搬送されるシートは搬送路中の搬送ローラ１２５−１によってレジストローラ１１４まで搬送され、シートの先端と中間転写ベルト１０７上の画像情報の先端を整合するタイミングで転写ローラ１１１に搬送され、シートうえに画像情報が書き込まれる。その後、シートは定着部１１２を通過する事によってシート上の未定着現像剤が熱で溶融・固着され搬送ローラ１２５−２を経て排紙ローラ１２５−３から排紙トレイ１１５上に排出される（片面印字要求の時）。

他方、手差し給紙トレイ１２０に積載されるシートはピックアップローラ１１６−２によって給紙され、複数の搬送ローラ（１２５−６、１２５−５、１２５−４）を経てレジストローラ１１４に到達し、それ以降は給紙カセットから給紙されるシートと同様の経過を経て廃止トレイ１１５に排出される（片面印字要求の時）。

このとき、印字要求内容が両面印字要求の時は、上記のように片面印字が終了し定着部１１２を通過したシートの後端が前記排紙ローラ１２５−３でチャックされ、排紙ローラが逆回転する事によって搬送ローラ（１２５−７、１２５−８）に導かれた後、レジストローラ１１４を経て裏面印字が行われた後に排紙トレイ１１５に排出される。

このように、本発明に係る現像剤搬送装置を備えた画像形成装置１００によれば、例えば、現像器１０２に存在する現像剤の量が多くなる場合、現像剤の過供給を防止することができる。このため、現像剤の搬送系における詰まりの発生を防止することができるだけでなく、駆動装置等の故障を防止できる。さらに、現像剤の安定した搬送も可能となる。

また、本発明には、トナー補給部に設けたトナー搬送のための第１のコイルスプリングと現像槽部に設けた第１のコイルスプリングと搬送方向が平行でその方向が反対方向であるトナー搬送のための第２のコイルスプリングが回転駆動されるトナー補給装置も含まれる。また、上記のトナー補給装置において、第１のコイルスプリングと第２のコイルスプリングの内面に共通のシャフトを配置し、各スプリングの一端をシャフトに係止し、シャフトの回転により各コイルスプリングが回転駆動されることが好ましい。

また、上記のトナー補給装置において、コイルスプリングをなす線材の断面が円形もしくは正方形であり、コイルスプリングの内径がシャフトの直径より大きいことが好ましい。さらに、上記のトナー補給装置において、コイルスプリングの搬送方向の下流側でシャフトに係止されていることが好ましい。また、上記のトナー補給装置において、コイルスプリングの係止された端に対してもう一方の端部（自由端）に吸収部が設けられていることが好ましい。さらに、上記のトナー補給装置において、コイルスプリングの係止されている端部の内径が係止部におけるシャフト径より小さく摩擦力により係止されていることが好ましい。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

以上のように、本発明に係る現像剤搬送装置は、現像剤の過供給を防止することができるため、現像剤を搬送するための機構を有する種々の機器、例えば、複写機や印刷機等の画像形成装置の製造、およびその関連産業等に利用可能である。

本発明の実施の一形態に係る現像剤搬送装置の外観斜視図である。 （ａ）は、図１に示すトナーホッパ１１と現像槽１２とを、第１のコイルスプリング１３、第２のコイルスプリング１４、回転軸１５ごと、回転軸１５の軸方向に沿って切断した場合の断面を模式的に示す図であり、（ｂ）は（ａ）の図中Ａ−Ａ’線にてトナーホッパ１１を切断した場合の断面を示す図であり、（ｃ）は（ａ）の図中Ｂ−Ｂ’線にて現像槽１２を切断した場合の断面を示す図である。 本実施の形態に係るトナーストッパ１１と現像槽１２内部における、第１のコイルスプリング１３および第２のコイルスプリング１４の構成を模式的に示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態に係る現像剤搬送装置の断面図を示し、現像剤が搬送される様子を模式的に説明する図である。 本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の断面の構造を模式的に示す図である。

符号の説明

１０ 現像剤搬送装置
１１ トナーホッパ（現像剤補給部）
１２ 現像槽
１３ 第１のコイルスプリング
１４ 第２のコイルスプリング
１５ 回転軸
１６ 第１のコイルスプリングにおける吸収部
１７ 第２のコイルスプリングにおける吸収部
１８ 接続部（第１のコイルスプリングにおける接続部）
１８’ 接続部（第２のコイルスプリングにおける接続部）
１００ 画像形成装置
ａ１ 回転軸の外径
ａ２ 第１のコイルスプリングの内径
ｂ２ 第２のコイルスプリングの内径

Claims (14)

1. 現像剤補給部から供給される現像剤を、現像槽に搬送する現像剤搬送装置であって、
   上記現像剤補給部に設けられ、回転駆動されることにより、上記現像剤補給部に供給される現像剤を上記現像槽内の上部に搬送する第１のコイルスプリングと、
   搬送方向が上記第１のコイルスプリングと逆方向となるように上記現像槽内の上部に設けられ、回転駆動されることにより、現像剤に対して上記第１のコイルスプリングの搬送力に抗した戻し力を与える第２のコイルスプリングとを備えていることを特徴とする現像剤搬送装置。
2. 上記第１のコイルスプリングの内側を、回転駆動される第１の回転軸が通って備えられており、
   上記第１のコイルスプリングと上記第１の回転軸とがトルクリミッタ形式で接続されてい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. 上記第１のコイルスプリングの内側を第１の回転軸が、また第２のコイルスプリングの内側を第２の回転軸が、それぞれ通って備えられており、
   上記第１のコイルスプリングの一端と第１の回転軸とが、また第２のコイルスプリングの一端と第２の回転軸とが、それぞれ接続されていることを特徴とする請求項１に記載の現像剤搬送装置。
4. 上記第１の回転軸と第２の回転軸とが共通の回転軸であることを特徴とする請求項３に記載の現像剤搬送装置。
5. 上記第１のコイルスプリングの内径は、第１の回転軸の外径より大きく形成されていることを特徴とする請求項３に記載の現像剤搬送装置。
6. 上記第２のコイルスプリングの内径は、第２の回転軸の外径より大きく形成されていることを特徴とする請求項３に記載の現像剤搬送装置。
7. 上記第１のコイルスプリング及び／又は第２のコイルスプリングを構成する線材の断面が円形であることを特徴とする請求項１に記載の現像剤搬送装置。
8. 上記第１のコイルスプリングの一端と第１の回転軸とは、第１のコイルスプリングにおける現像剤の搬送方向の終点側において接続されていることを特徴とする請求項３に記載の現像剤搬送装置。
9. 上記第２のコイルスプリングの一端と第２の回転軸とは、第２のコイルスプリングにおける現像剤の搬送方向の終点側において接続されていることを特徴とする請求項３に記載の現像剤搬送装置。
10. 上記第１のコイルスプリングにおける、第１の回転軸と接続されている端部とは反対側の端部側に、コイルスプリングの自由端の移動を可能とするための吸収部が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の現像剤搬送装置。
11. 上記第２のコイルスプリングにおける、第２の回転軸と接続されている端部とは反対側の端部側に、コイルスプリングの自由端の移動を可能とするための吸収部が設けられていることを特徴とする請求項９に記載の現像剤搬送装置。
12. 上記第１のコイルスプリングにおける、第１の回転軸と接続している端部の内径が、第１の回転軸における、第１のコイルスプリングと接続している部分の外径より小さく形成されており、
    上記第１のコイルスプリングと第１の回転軸とは、少なくとも摩擦力により接続されていることを特徴とする請求項３に記載の現像剤搬送装置。
13. 上記第２のコイルスプリングにおける、第２の回転軸と接続している端部の内径が、第２の回転軸における、第２のコイルスプリングと接続している部分の外径より小さく形成されており、
    上記第２のコイルスプリングと第２の回転軸とは、少なくとも摩擦力により接続されていることを特徴とする請求項３に記載の現像剤搬送装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の現像剤搬送装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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