JP5683651B2 - 現像剤補給装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像剤容器から取り出された現像剤を現像装置へ供給する現像剤補給装置、詳しくは現像剤容器の交換中も現像剤を現像装置へ安定して供給できる構造に関する。

感光体に形成した静電像を現像剤で現像したトナー像を記録材に転写する画像形成装置が広く用いられている。画像形成装置は、画像形成に伴って消費される現像剤を現像剤容器から現像装置へ補給する現像剤補給装置を備えている。

特許文献１には、現像剤容器から取り出された現像剤を収納部に一時的に貯留して収納部から現像装置へ定量ずつ供給することにより、現像剤容器の交換中も画像形成を継続可能にした画像形成装置が示される。

図８に示すように、現像剤補給装置は、着脱交換が可能な円筒状の現像剤容器７０を現像装置４の長手方向と平行な回転軸で回転させて、現像剤容器７０の一端から現像剤を吐出させる。そして、現像剤容器７０から取り出された現像剤は、現像装置４の長手方向の一端に配置された収納部（重力式ホッパ）３０２に一次的に貯留されて、下から徐々に掻き出して現像装置４に供給される。

特許文献２には、低い位置に配置された現像剤容器から現像剤を取り出して現像装置へ汲み上げる現像剤補給装置が示される。ここでは、重力式ホッパの底に配置された搬送スクリュー機構を回転させて現像剤容器の一端側から定量ずつ現像剤を取り出し、エアー搬送チューブを用いて現像装置まで給送している。

特開２００３−５７９３１号公報 特開平９−１８５２３２号公報

特許文献２の現像剤補給装置（図８）では、図１０に示すように、トナー搬送方向と直交する幅方向に収納部（重力式ホッパの底部）を大きくして収納部３０２の容量を大きくした場合に、収納部３０２に設けられる搬送部材（３０４）が１つだと、搬送部材の外側に搬送されないトナーが生じて弊害が生じる。そこで、図５に示すように、収納部２０２ａに搬送部材（２１３Ｒ、２１３Ｌ）を平行に複数配置する構成が考えられる。

このとき、搬送スクリュー機構２０３ａのレイアウトの都合で、収納部２０２ａの側面に排出口２１２ａを配置した場合、側面の排出口２１２ａへトナーを搬送させる搬送力が不足したり、不安定になったりする。その結果、トナーを安定的に側面の排出口２１２ａへ搬送することができない場合がある。

すなわち、収納部２０２ａに２本の搬送部材（２１３Ｒ、２１３Ｌ）を平行に配置した場合、搬送部材（２１３Ｒ、２１３Ｌ）のトナー搬送能力が同一だと、場合によってはトナーが排出口２１２ａとは逆側（矢印Ｄ２方向）へ流れてしまい、排出口２１２ａへ向うトナー搬送力が不安定となってしまう。

本発明は、側面にトナー排出口を設けた収納部に複数の搬送部材を配置した場合に、複数の搬送部材から排出口へ向かう現像剤の流れが安定して、排出口から取り出される現像剤量の変動が少なくて済む現像剤補給装置を提供することを目的としている。

本発明の現像剤補給装置は、現像剤を収納する収納部と、前記収納部内の現像剤を排出して、現像剤を補給するための排出口と、前記収納部の内部に設けられ、前記収納部に収納された現像剤を前記収納部の一端側から他端側に向けて搬送する第１の搬送部材と、前記第１の搬送部材と隣接して配置され、前記収納部に収納された現像剤を前記収納部の前記一端側から前記他端側に向けて搬送する第２の搬送部材と、を有するものである。そして、前記第１の搬送部材及び第２の搬送部材の搬送方向に関して、前記排出口は、前記第１の搬送部材及び第２の搬送部材の両方と重なる位置に配置され、前記第１の搬送部材は、前記第２の搬送部材よりも前記排出口から離れた位置に設けられ、前記第２の搬送部材は、前記排出口と対向する位置に設けられており、前記第１の搬送部材の単位駆動時間あたりの搬送能力が、前記第２の搬送部材の単位駆動時間あたりの搬送能力よりも高い。

本発明の現像剤補給装置では、収納部の一端側から他端側へトナーを搬送する複数の搬送部材を収納したトナー補給装置において、収納部の側面からトナーを排出する排出口を設けても、排出口に安定的にトナーを搬送可能である。従って、側面に排出口を設けた収納部に複数の搬送部材を配置した場合に、複数の搬送部材から排出口へ向かう現像剤の流れが安定して、排出口から取り出される現像剤量の変動が少なくて済む。

第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。 現像剤補給装置の配置の説明図である。 現像剤補給装置の模式図である。 実施例１の現像剤補給装置の斜視図である。 実施例１における収納部内の搬送コイルの配置の説明図である。 搬送スクリュー機構の配置の説明図である。 比較例１の現像剤補給装置の斜視図である。 比較例２の現像剤補給装置の斜視図である。 比較例２の現像剤補給装置における無駄なスペースの説明図である。 無駄なスペースを解消した場合の問題点の説明図である。 実施例２における収納部内の搬送コイルの配置の説明図である。 実施例３における搬送スクリュー機構への開口部の配置の説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、幅広の収納部内に複数の粉体搬送手段が横並びで配置される限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。

従って、中間転写体又は記録材搬送体を用いたタンデム型のフルカラー画像形成装置に限らず、１ドラム型のフルカラー画像形成装置やモノクロ画像形成装置でも実施できる。そして、本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。

なお、特許文献１、２に示される画像形成装置の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。

＜画像形成装置＞
図１は第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。

図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト８の下向き面に沿って画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。

画像形成部１Ｙでは、感光ドラム２ａにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト８に一次転写される。画像形成部１Ｍでは、感光ドラム２ｂにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト８のイエロートナー像に重ねて一次転写される。画像形成部１Ｃ、１Ｂｋでは、それぞれ感光ドラム２ｃ、２ｄにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて同様に中間転写ベルト８に順次重ねて一次転写される。

中間転写ベルト８に一次転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて記録材Ｐへ一括二次転写される。四色のトナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置１６で加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後に、排出ローラ１５を通じて上部トレイ１７へ排出される。

分離ローラ１９は、記録材カセット１８から引き出した記録材Ｐを１枚ずつに分離して、レジストローラ１４へ送り出す。レジストローラ１４は、停止状態で記録材Ｐを受け入れて待機させ、中間転写ベルト８のトナー像にタイミングを合わせて記録材Ｐを二次転写部Ｔ２へ送り込む。

定着装置１６は、ヒータを設けた定着ローラ１６ａに加圧ローラ１６ｂを圧接して加熱ニップを形成する。記録材Ｐは、加熱ニップで挟持搬送される過程で、加熱加圧を受けてトナー像を溶融させ、フルカラー画像を表面に定着される。

画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋは、現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部１Ｙについて説明し、他の画像形成部１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋについては、説明中の符号末尾のａを、ｂ、ｃ、ｄに読み替えて説明されるものとする。

画像形成部１Ｙは、感光ドラム２ａを囲んで、帯電ローラ３ａ、露光装置７、現像装置４ａ、一次転写ローラ５ａ、クリーニング装置６ａを配置している。

感光ドラム２ａは、アルミニウム製シリンダの外周面に、帯電極性が負極性の感光層を形成しており、不図示の駆動モータから駆動力を伝達されて、所定のプロセススピードで回転する。

帯電ローラ３ａは、感光ドラム２ａに従動回転し、負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を不図示の電源から印加されることにより、感光ドラム２ａを一様な負極性の電位に帯電させる。

露光装置７は、イエローの分解色画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム２ａの表面に画像の静電像を書き込む。露光装置７は、与えられる画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応した発光を行うレーザー発光手段、ポリゴンレンズ、反射ミラー等で構成される。

現像装置４ａは、後述するように、負極性に帯電したトナーを感光ドラム２ａに移転させて静電像をトナー像に現像する。

一次転写ローラ５ａは、中間転写ベルト８を押圧して、感光ドラム２ａと中間転写ベルト８との間に一次転写部Ｔａを形成する。一次転写ローラ５ａに正極性の直流電圧が印加されることにより、感光ドラム２ａに担持された負極性のトナー像が、一次転写部Ｔａを通過する中間転写ベルト８へ一次転写される。

クリーニング装置６ａは、感光ドラム２ａにクリーニングブレードを摺擦させて、一次転写部Ｔａを通過した感光ドラム２ａの表面に付着した転写残トナーを除去する。

中間転写ベルト８は、テンションローラ１１、二次転写対向ローラを兼ねた駆動ローラ１０、及び張架ローラ１３に掛け渡して支持され、駆動ローラ１０に駆動されて矢印Ｒ２方向に回転する。中間転写ベルト８は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルム等のような誘電体樹脂によって構成されている。

二次転写部Ｔ２は、駆動ローラ１０で内側面を張架された中間転写ベルト８に二次転写ローラ１２を当接して構成される。不図示の電源から二次転写ローラ１２に正極性の直流電圧が印加されることで、接地電位に接続された駆動ローラ１０との間にトナー像の転写電界が形成される。

ベルトクリーニング装置９は、中間転写ベルト８にクリーニングブレードを摺擦させて、二次転写部Ｔ２を通過した中間転写ベルト８の表面に付着した転写残トナーを除去する。

＜現像剤補給装置＞
図２は現像剤補給装置の配置の説明図、図３は現像剤補給装置の模式図である。図２は図１に示す画像形成装置を後側から見た状態で、各色の現像装置と現像剤補給装置とを抜き出した図である。

図１に示すように、各色の感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの直下に各色のトナーボトル７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄが配置される。

図２に示すように、感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに付設された現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに対して、それぞれ現像剤補給装置２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄが取り付けられている。現像剤補給装置２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄは、それぞれトナーボトル７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄから取り出したイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに供給する。

現像剤補給装置２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄは、搬送スクリュー機構２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄの傾きが異なる以外は、ほぼ同一に構成されている。このため、ここでは、現像剤補給装置２００ａについて説明を行い、現像剤補給装置２００ｂ、２００ｃ、２００ｄについては、説明中の符号末尾のａを、ｂ、ｃ、ｄに読み替えて説明されるものとする。

図３に示すように、現像装置４ａは、トナーボトル７０ａよりも高い位置に配置され、搬送路（２０３ａ）は、排出口２１２ａから排出されたトナーＴｎを制御された供給量で現像装置４ａへ供給可能である。搬送スクリュー機構２０３ａは、排出口２１２ａに接続された搬送路であって、排出口２１２ａから排出された現像剤を重力方向上方へ搬送するための螺旋状の搬送部材が搬送路内に回転可能に設けられている。

現像装置４ａは、現像容器４ｅ内で二成分現像剤を攪拌して、二成分現像剤中の非磁性トナーを負極性に、磁性キャリアを正極性にそれぞれ帯電させる。帯電した二成分現像剤は、固定磁極４ｊの周りで回転する現像スリーブ４ｓに担持されて感光ドラム２ａを摺擦する。電源Ｄ４は、負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を現像スリーブ４ｓに印加して、現像スリーブ４ｓに担持された非磁性トナーを感光ドラム２ａの露光領域に移転させて、静電像を反転現像する。

画像形成に伴って現像容器４ｅ内の二成分現像剤は、非磁性トナーが消費されて磁性キャリアの濃度が高まる。

制御部４０は、トナー濃度センサ（透磁率センサ）４ｍの出力に基づいて現像容器４ｅ内の非磁性トナーの重量比率が３〜５％に維持されるように、現像剤補給装置２００ａを作動させる。すなわち、高画質化を実現するために、二成分現像剤においては、現像装置４ａ内の磁性キャリアと非磁性トナーの重量比を一定に保って画像濃度を安定させることが重要である。現像装置４ａ内の磁性キャリアと非磁性トナーの重量比を一定に保つには、トナーボトル７０ａから現像装置４ａに供給されるトナー量を制御する必要がある。

制御部４０は、トナー濃度センサ４ｍで検出したトナー比率に応じて搬送スクリュー機構２０３ａの回動速度及びＯＮ／ＯＦＦを制御している。このため、現像装置４ａに供給されるトナー量を精密に制御するには、搬送スクリュー機構２０３ａの回転角度に応じて、安定した「かさ密度」のトナーが現像装置４ａへ供給される必要がある。

そして、安定したかさ密度のトナーが現像装置４ａへ供給されるためには、排出口２１２ａ付近のトナーのかさ密度を安定させた状態で、収納部２０２ａから搬送スクリュー機構２０３ａへ安定して連続的にトナーを送り込む必要がある。

現像剤補給装置２００ａは、イエロートナーを収容した現像剤容器の一例であるトナーボトル７０ａから取り出したイエロートナーを補給用現像剤として現像装置４ａに供給する。トナーボトル７０ａは、支持部４３によって回転可能に支持され、矢印Ｒ３方向に回転することで、内部のトナーを手前側に搬送して現像剤吐出口７０ｅ下の収納部２０２ａへ落下させる。

実施例１におけるトナーボトル７０ａは、一端に開閉できる蓋４２を設けており、トナーボトル７０ａを画像形成装置１００へ装着した時に蓋４２が開く機構になっている。トナーボトル７０ａは、トナーボトル７０ａ自体を回転させることにより、現像剤吐出口７０ｅからトナーを排出できる。

制御部４０は、トナー量検知センサ４６の光路が収納部２０２ａ内のトナーで遮断されないように、モータ４１を作動させて蓋４２を回転駆動して、トナーボトル７０ａを回転させる。制御部４０は、収納部２０２ａに配置されているトナー量検知センサ４６によりトナー無しと検知すると、トナー量検知センサ４６がトナー有りと検知するまでトナーボトル７０ａを回転させて収納部２０２ａ内をトナーで満たす。

制御部４０は、トナー濃度センサ４ｍの出力に基づいてモータを作動させて、搬送スクリュー機構２０３ａを回転駆動して、収納部２０２ａ内のトナーを現像装置４ａへ汲み上げる。これにより、現像装置４ａには、新しいトナーがトナーボトル７０ａから取り出されて収納部２０２ａに一時的に貯留された後に、搬送スクリュー機構２０３ａによって必要量だけ補給される。

現像剤補給装置２００ａは、補給用現像剤を収納して着脱交換が可能な現像剤容器（７０ａ）から取り出された現像剤（Ｔｎ）を現像装置４ａへ供給する。

収納部２０２ａは、トナーボトル７０ａから取り出されたトナーＴｎを水平方向の一端側から受け入れるように配置され、トナーＴｎを排出するための排出口２１２ａが水平方向の他端側に片寄せて形成されている。

＜実施例１＞
図４は実施例１の現像剤補給装置の斜視図、図５は実施例１における収納部内の搬送コイルの配置の説明図、図６は搬送スクリュー機構の配置の説明図である。図４は収納部まわりの概略図、図５は収納部を上から見た平面図、図６は搬送スクリュー機構の垂直な断面図である。

図４に示すように、実施例１では、収納部２０２ａは、トナーボトル７０ａの補給口２０５ａの幅に相当する水平方向の幅を持たせて、トナーボトル７０ａの現像剤吐出口下に接続する。トナーボトル７０ａは、現像装置４ａの長手方向と平行な回転軸で回転して収納部２０２ａへ現像剤を供給する。

収納部２０２ａは、現像装置４ａ及びトナーボトル７０ａの下方且つ、画像形成装置１００の奥側に設けられている。複数の搬送コイル２１３Ｒ、２１３Ｌは、収納部２０２ａ内で、現像装置４ａの長手方向（トナーボトル７０の回転軸方向）に現像剤を搬送する。

現像剤補給装置２００ａは、トナーボトル７０ａから収納部２０２ａの一端側へ供給したトナーを、搬送コイル２１３Ｒ、２１３Ｌによって他端側へ加圧する水平ホッパを構成している。搬送コイル２１３Ｒ、２１３Ｌは、収納部２０２ａの内部に設けられ、収納部２０２ａに収納された現像剤を収納部２０２ａの一端側から他端側に向けて搬送する。

搬送コイル２１３Ｌ（第２の搬送部材）は、搬送コイル２１３Ｒ（第１の搬送部材）と水平方向で隣接して設けられる。現像剤を排出する排出口２１２ａは、収納部２０２ａの他端側の側面で、搬送コイル２１３Ｌ（第２の搬送部材）を挟んで搬送コイル２１３Ｒ（第１の搬送部材）と逆側の側面に設けられ、排出口２１２ａから現像装置４ａへ現像剤を補給する。排出口２１２ａは、搬送コイル２１３Ｌ（第２の搬送部材）と略水平方向に対向する。

搬送コイル２１３Ｒ、２１３Ｌは、口径と幅とピッチを等しく形成されて回転可能に設けられた螺旋状の回転部材である。しかし、搬送コイル２１３Ｒ（第１の搬送部材）の単位駆動時間あたりの回転軸線方向の搬送能力は、搬送コイル２１３Ｌ（第２の搬送部材）の単位駆動時間あたりの回転軸線方向の搬送能力よりも高い。収納部２０２ａの他端側に配置された歯車機構（２１６ａ：図５）は、搬送コイル２１３Ｒ、２１３Ｌの単位駆動時間あたりの回転数をそのように異ならせて、搬送コイル２１３Ｒ、２１３Ｌを連動して駆動する。

搬送コイル２１３Ｒ、２１３Ｌによって他端側へ水平に搬送されたトナーは、排出口２１２ａを通じて供給手段の一例である搬送スクリュー機構２０３ａへ流れ込む。排出口２１２ａは、収納部２０２ａの他端側に隣接させて収納部２０２ａの水平方向の側面に配置される。搬送スクリュー機構２０３ａは、排出口２１２ａから排出された現像剤の一例であるトナーを搬送して現像装置４ａへ汲み上げる。

図５に示すように、収納部２０２ａは、水平方向の一端に、トナーボトル７０ａから供給されるトナーを受けるトナー受給部２１１ａを有し、他端に搬送スクリュー機構２０３ａにトナーを排出する排出口２１２ａを有する。収納部２０２ａの他端側に歯車機構２１６ａが配置されているため、排出口２１２ａは、搬送スクリュー機構２０３ａの軸方向に略平行に設けられた収納部２０２ａ側面に設けられている。これにより、現像剤補給装置２００ａが奥行き方向にコンパクトに構成される。

搬送コイル２１３Ｒ、２１３Ｌは、収納部２０２ａ内において、トナー受給部２１１ａから排出口２１２ａに向けて、並列にトナーを搬送する。なお、実施例１では、搬送コイル２１３Ｒ、２１３Ｌがコイルバネ形状であるが、この形態には限定されず、一般的に用いられている羽根スクリューでもよく、板バネのスクリューでも構わない。複数の粉体搬送手段は、平行な二基のベルトコンベアでもよい。

搬送コイル２１３Ｒが搬送するトナーの流れを矢印Ｅで示し、搬送コイル２１３Ｌが搬送するトナーの流れを矢印Ｄで示す。トナー受給部２１１からトナーを排出する排出口２１２ａに向けてトナーが矢印Ｄ、Ｅのように搬送され、他端部壁面に突き当たったトナーが左右の矢印Ｄ１、Ｄ２、Ｅ１、Ｅ２方向に流れていく。搬送コイル２１３Ｒ、２１３Ｌの単位時間あたりのトナー搬送量は、搬送スクリュー機構２０３ａにトナーを排出するための排出口２１２ａから離れた方が多い設定である。

このため、排出口２１２ａに近い搬送コイル２１３Ｌの単位時間あたりのトナー搬送量をＤとし、排出口２１２ａから遠い搬送コイル２１３Ｒの単位時間あたりのトナー搬送量をＥとすると、以下の関係が成立する。
Ｄ＜Ｅ

実施例１では、トナーを２本の搬送コイル２１３Ｒ、２１３Ｌで同方向に搬送するので、排出口２１２ａ付近のトナーかさ密度を安定させることができる。なぜなら、搬送コイル２１３Ｒによる矢印Ｅ方向のトナー流れは矢印Ｅ２方向に壁面があるため、トナーの流れはほぼ矢印Ｅ１方向のみとなる。そして、矢印Ｅ１方向に流れるトナーは、搬送コイル２１３Ｌによって矢印Ｄ２方向に流れようとするトナーと突き当たるが、上記Ｄ＜Ｅの関係よりトナーの流れは矢印Ｅ１方向になる。そして、矢印Ｄ１、Ｅ１方向の先は排出口２１２ａであるため、排出口２１２ａにトナーを安定的に送り込むことができる。

なお、搬送コイル２１３Ｒ、２１３Ｌの単位時間あたりのトナー搬送量は、コイルのピッチ、外径、内径、線径、回転速度などで決まる。単位時間あたりのトナー搬送量を多くするためには、回転速度を速くする、スクリューピッチを大きくする、コイル断面の羽根面積を広くとるうちの少なくとも１つの方法で設定できる。コイル断面の羽根面積を広くとるためには、コイル形状の外径を大きくしたり、内径を小さくしたり、線形を太くとる等の方法を採用できる。

実施例１では、搬送コイル２１３Ｒ、２１３Ｌは、いずれもピッチ９ｍｍ、外径１０ｍｍ、内径８ｍｍ、線径１ｍｍに揃えた同一なコイルバネ形状のスクリューを用いている。しかし、歯車機構２１６ａのギア比を設定することにより、排出口２１２ａに近い方の搬送コイル２１３Ｌは回転速度が４ｒｐｓである一方、排出口２１２ａから離れた方の搬送コイル２１３Ｒは回転速度を４．５ｒｐｓに速くしている。

また、実施例１では、収納部２０２ａの幅が２５ｍｍ、搬送方向の長さが６０ｍｍ、高さが４０ｍｍである。

図６に示すように、実施例１では、現像装置へのトナーの定量供給を担う供給手段として、直径がΦ１２ｍｍの羽根スクリュー２０５ａを用いた搬送スクリュー機構２０３ａを採用している。搬送スクリュー機構２０３ａは、収納部２０２ａから現像装置４ａへ上方にトナーを搬送する。

搬送スクリュー機構２０３ａは、現像装置４ａと収納部２０２ａとに対応した排出口２１２ａ、２１４ａを持つパイプ２１５ａを有する。パイプ２１５ａ内にはトナーを搬送するための羽根スクリュー２０５ａが配置される。搬送スクリュー機構２０３ａは、現像装置（４ａ：図２）で使用されたトナー量だけ現像装置４ａへとトナーを補給する必要がある。搬送スクリュー機構２０３ａによるトナー補給量を調整するには、搬送スクリュー機構２０３ａ内はトナーで常に満たされていることが必須である。

この点、搬送コイル２１３Ｒ、２１３Ｌが排出口２１２ａへトナーを安定的に送り込むので、羽根スクリュー２０５の１ピッチの間に保持されるトナーのかさ密度が安定している。これにより、羽根スクリュー２０５の回転角度に応じたトナー供給量で定量的に現像装置へトナーが供給されて画像濃度が安定する。

＜比較例＞
図７は比較例１の現像剤補給装置の斜視図、図８は比較例２の現像剤補給装置の斜視図、図９は比較例２の現像剤補給装置における無駄なスペースの説明図、図１０は無駄なスペースを解消した場合の問題点の説明図である。

図７に示すように、比較例１の現像剤補給装置３００Ａは、現像装置４の上方に配置されたトナーボトル７０から取り出したトナーを収納部（重力式ホッパ）３０２に一次的に貯留する。そして、収納部３０２の底に配置した搬送スクリュー機構３０３を回転させることにより、収納部３０２のトナーを定量ずつ現像装置４へ補給することができる。

比較例１の現像剤補給装置３００Ａは、画像形成中にトナーボトル７０の交換を行うために収納部３０２の容量を増やそうとすると、収納部３０２の厚みが薄いために収納部３０２の高さが高くなる。このため、画像形成装置の低背化、小型化が困難である。また、収納部３０２の高さが高い場合、画像形成装置の停止中に収納部３０２内の現像剤が重力で締まって局所的に密度が高くなる。

これにより、次回の画像形成の開始時に、搬送スクリュー機構３０３を回転させた際に、一度に大量の現像剤が現像装置４に供給される場合がある。すなわち、収納部３０２の容量を増すことは、トナーボトル７０内の現像剤がなくなった時の交換の際に、画像形成装置の連続画像形成を停止させることなくトナーボトル７０を交換できるため、ユーザビリティ向上に繋がる。

また、二成分現像剤を用いて高画質の現像を行うには、現像装置４内の磁性キャリアと非磁性トナーの重量比を一定に保つ必要がある。収納部３０２の容量が増すと、搬送スクリュー機構３０３へ供給される現像剤のかさ密度が安定するので、搬送スクリュー機構３０３による非磁性トナーの補給量が安定する点においても好ましい。搬送スクリュー機構３０３による安定したトナー供給を実現するには、収納部３０２内のトナーかさ密度を安定させる必要があるので、トナー消費による収納部３０２内のトナー減少が影響を受けにくい程度に収納部３０２の容量が必要となる。

しかし、単純に収納部３０２の高さを増して収納部３０２の容量を増すと、停止期間中に、収納部３０２の底で現像剤が自重でかさ密度を高めてしまうため好ましくない。

図８に示すように、そこで、比較例２の現像剤補給装置３００Ｂでは、収納部３０２の高さの代わりに厚みを現像装置４の長手方向に増して、収納部３０２に必要な容量を確保している。これにより、収納部３０２の高さが低くなって、比較例１の現像剤補給装置３００Ａに比較して画像形成装置の低背化、小型化に有利である。また、収納部３０２の高さが低ければ、停止期間中に、収納部３０２の底で現像剤が自重でかさ密度を高める減少も軽減される。

現像剤補給装置３００Ｂでは、トナーボトル７０から供給されたトナーが収納部３０２に重力で落下して溜まり、収納部３０２の底面に設けられた搬送コイル３０４が現像剤を搬送スクリュー機構３０３に受け渡す。そして、搬送スクリュー機構３０３によって現像剤が現像装置４へ供給されていく。現像剤補給装置３００Ｂでは、搬送コイル３０４の長さだけ収納部３０２の底部の容量を増やしており、搬送コイル３０４が収納部３０２内の現像剤を搬送スクリュー機構３０３への開口部に安定的に搬送し続ける。このため、搬送スクリュー機構３０３への開口部付近のかさ密度が安定して、現像装置４へ送るトナー量が安定している。

しかし、比較例２においても、重力で収納部３０２内にトナーを満たす重力ホッパ方式を用いているため、停止期間中に、収納部３０２の底の現像剤がかさ密度を高めてしまうことに変わりはない。収納部３０２内に溜まっている間に現像剤のかさ密度変化が生じると、搬送スクリュー機構３０３が現像装置４へ搬送する現像剤量にばらつきが生じる。

重力で収納部３０２内に現像剤を満たす重力ホッパ方式においては、現像剤が溜まっている間に収納部３０２内の現像剤のかさ密度変化が生じ易く、現像装置４へ送る現像剤量にばらつきが生じ易い。

また、近年、画像形成装置本体のコンパクト化に伴って、現像装置４及び現像剤補給装置３００Ｂを含む画像形成部の集約化がなされている。このため、現像剤補給装置３００Ｂにおいても、収納部３０２の容量を確保しにくくなっている。一方、画像形成装置の高速化に伴って現像剤の消費速度が高まっているため、トナーボトル７０のトナーがなくなった時の交換の際に収納部３０２に貯留しておくべき現像剤の量が増えており、収納部３０２の容量の増大が求められている。

図９に示すように、重力で収納部３０２内にトナーを満たす重力ホッパ方式では、収納部３０２が下方に向かうに従って狭くなる形状であるため、無駄なスペースＡが形成されてしまう。無駄なスペースＡは、収納部３０２の底部にある搬送スクリュー機構３０３への開口部に現像剤を流れ込ませるために必須であるが、画像形成装置本体のコンパクト化には不都合である。

そこで、図１０に示すように、無駄なスペースＡを小さくするために、単純に収納部３０２の底部を幅方向に拡張することが提案されたが、この場合、搬送コイル３０４による現像剤の搬送に支障がある。搬送コイル３０４によって現像剤が搬送されない収納部３０２内の無駄なスペースが増える結果、現像剤が収納部３０２の底に停滞して画像形成に使われない無駄な現像剤ができてしまう。収納部３０２の底に停滞して動かない現像剤は、長期間にわたってそこに押し込まれているので、現像剤の帯電性能が低下している可能性もある。そして、帯電性能が低下した現像剤が一時的に収納部３０２から搬送スクリュー機構３０３へ流れ込んで現像装置４へ供給されると、画像品質がばらつく可能性がある。

そこで、収納部３０２の底に現像剤を停滞させないために、破線で示すように、搬送コイル３０４の口径を大きくすることが提案されたが、収納部３０２の高さが長さＹだけ高くなって好ましくない。比較例２の構成では、搬送スクリュー機構３０３の開口部へ向かって収納部３０２の幅が狭くなる形状になっているため、幅方向の下方に無駄なスペースができてしまう。しかし、収納部３０２の底部の幅を広げると、現像剤が動かないスペースができてしまい、開口部が側面にあると現像剤を搬送スクリュー機構３０３に送り込むことが困難になる。

これに対して、図４に示すように、実施例１では、収納部２０２ａ内に搬送コイル２１３Ｒ、２１３Ｌを２本、並列に配置することにより幅方向に収納部２０２ａの容量を確保できる。搬送コイル２１３Ｒ、２１３Ｌを２本並列に配置することで、高さ方向に収納部２０２ａが広がることもなく、比較例１、２の構成による無駄な空きスペースを埋めて、画像形成装置本体のコンパクト化を達成できる。収納部２０２ａの容量を最大限確保できる。

図７、図８に示すように、重力で収納部３０２内に現像剤を満たす比較例１、２の方式においては、重力方向に静的に現像剤を押し込むだけなので、収納部３０２の側面に開口部を配置した場合には、開口部から現像剤を取り出すことが困難であった。さらに、現像剤を重力によって送るため、収納部３０２付近のユニット配置は、上方から順にトナーボトル７０、収納部３０２、搬送スクリュー機構３０３、現像装置４とする必要がある。

しかし、実施例１では、図２に示すように、現像装置４ａが最も上方に配置され、搬送スクリュー機構２０３ａでトナーを上方に搬送する。この場合、図５に示すように、収納部２０２ａの他端側には歯車機構２１６ａが配置されているため、歯車機構２１６ａを避けて、搬送スクリュー機構２０３ａへの排出口２１２ａを収納部２０２ａの側面に設けるしかない。

実施例１の構成では、搬送コイル２１３Ｒ、２１３Ｌで機械的に現像剤を流動させて、収納部２０２ａの側面の排出口２１２ａから現像剤を動的に送り出す。このため、搬送スクリュー機構２０３ａに対する現像剤の供給量が安定しており、搬送スクリュー機構２０３ａが安定したかさ密度の現像剤を切れ目なく、安定して上方に搬送することが可能である。

実施例１の構成では、このように、収納部２０２ａの底部に搬送コイル２１３Ｒ、２１３Ｌを２本以上並列に配置することにより、収納部２０２ａの容量を高さ方向ではなく、幅方向のみで最大限確保することができる。このため、収納部２０２ａの周囲におけるユニット配置の自由度を上げることができ、画像形成装置本体のコンパクト化、ユーザビリティの向上に寄与できる。

また、実施例１の構成では、収納部２０２ａがバッファできるトナー容量を限られたスペースで最大限に確保して、画像形成装置本体のコンパクト化、ユーザビリティの向上を達成できる。同時に、収納部２０２ａの排出口２１２ａにおけるトナーのかさ密度を安定させることにより、搬送スクリュー機構２０３ａを用いた現像装置４ａへのトナー供給量を安定させている。これにより、トナーボトル７０ａの交換中も、高画質の画像を安定して連続形成できる。

また、実施例１の構成では、複数の搬送コイル２１３Ｒ、２１３Ｌの搬送方向を同一にすることで、搬送スクリュー機構２０３ａへの排出口２１２ａ付近の現像剤のかさ密度を安定させることができる。

また、実施例１の構成では、複数の搬送コイル２１３Ｒ、２１３Ｌのトナー搬送性能を排出口２１２ａから離れる程大きく設定する。複数の搬送コイル２１３Ｒ、２１３Ｌのトナー搬送性能の差が、収納部２０２ａ内で、一端側から排出口２１２ａへ向かう停滞の無いトナーの流れを形成する。収納部２０２ａ内において、トナーが動かないで淀んだ場所を作らないで、搬送スクリュー機構２０３ａにトナーを安定的に充填できる。これにより、搬送スクリュー機構２０３ａに送り込むトナー量を安定させて高画質化に貢献できる。

また、実施例１の構成では、搬送スクリュー機構２０３ａは、トナーを上方に搬送するものであったが、それは本発明を限定するものではない。本発明は、収納部２０２ａから搬送スクリュー機構２０３ａへ供給する現像剤のかさ密度を安定させるものであり、搬送スクリュー機構２０３ａの搬送方向の向きは問わない。搬送スクリュー機構２０３ａの向きを自由に設定することで、現像装置４ａの配置及び現像装置４ａの周囲のユニット配置の自由度を上げることができる。

＜実施例２＞
図１１は実施例２における収納部内の搬送コイルの配置の説明図である。

実施例２は、収納部２０２ａに配置する搬送コイルの本数が実施例１よりも１本多い３本である以外は実施例１と同様に構成される。従って、図１１中、実施例１と共通する構成には図５と共通の符号を付して重複する説明を省略する。

図１１に示すように、実施例２では、収納部２０２ａに３本の搬送コイル２１３Ｒ、２１３Ｃ、２１３Ｌが配置される。３本の搬送コイル２１３Ｒ、２１３Ｃ、２１３Ｌは、収納部２０２ａの他端側に配置された歯車機構によって連動して回転するとともに必要な回転速度比を設定されている。

収納部２０２ａの側面には、実施例１と同様に、搬送スクリュー機構２０３ａへ現像剤を排出するための排出口２１２ａが形成されている。３本の搬送コイル２１３Ｒ、２１３Ｃ、２１３Ｌは、一端側のトナー受給部２１１ａから受け入れたトナーを、排出口２１２ａが配置された他端側に向けて水平方向に搬送する。

３本の搬送コイル２１３Ｒ、２１３Ｃ、２１３Ｌは、搬送スクリュー機構２０３ａへの排出口２１２ａから離れるほど単位時間あたりトナー搬送量が大きくなるように回転速度の関係が設定されている。

搬送コイル２１３Ｒ、２１３Ｃ、２１３Ｌの単位時間あたりトナー搬送量をそれぞれＩ、Ｈ、Ｇとするとき、排出口２１２ａから遠いほど搬送コイルのトナー搬送能力が高いので以下の関係が成立する。
Ｇ＜Ｈ＜Ｉ

搬送コイル２１３Ｒは、トナー受給部２１１ａから他端側の壁面へ向かって矢印Ｉ方向にトナーを搬送し、壁面に突き当たったトナーが左右の矢印Ｉ１、Ｉ２方向に流れていく。このとき、矢印Ｉ２方向には壁面があるため、トナーの流れはほぼ矢印Ｉ１方向のみとなる。

搬送コイル２１３Ｃは、トナー受給部２１１ａから他端側の壁面へ向かって矢印Ｈ方向にトナーを搬送し、壁面に突き当たったトナーが左右の矢印Ｈ１、Ｈ２方向に流れていく。このとき、Ｈ＜Ｉの関係より、矢印Ｈ２方向には矢印Ｉ１方向からの相対的に大きな流れがあるため、トナーの流れはほぼ矢印Ｈ１方向のみとなる。

搬送コイル２１３Ｌは、トナー受給部２１１ａから他端側の壁面へ向かって矢印Ｇ方向にトナーを搬送し、壁面に突き当たったトナーが左右の矢印Ｇ１、Ｇ２方向に流れていく。このとき、Ｇ＜Ｈの関係より、矢印Ｇ２方向には矢印Ｈ１方向からの相対的に大きな流れがあるため、トナーの流れはほぼ矢印Ｇ１方向のみとなる。

このようにして、排出口２１２ａに向けてトナーが安定的に流れ込む。

このように複数の搬送コイルの単位時間あたりのトナー搬送量を開口部より離れた側ほど多く設定にすることで、搬送スクリュー機構に送り込むトナー量を安定させることができ、高画質化に貢献できる。

＜実施例３＞
図１２は実施例３における搬送スクリュー機構への開口部の配置の説明図である。

図５に示すように、実施例１、実施例２では、搬送スクリュー機構２０３ａへの排出口２１２ａが収納部２０２ａの側面に設けられていた。

図１２に示すように、実施例３では、搬送スクリュー機構２０３ａへの排出口２１２ａが収納部２０２ａの底面の中央に設けられている。このような構成においても、実施例２と同様に、搬送スクリュー機構２０３ａへの現像剤供給量を安定させることができる。

搬送コイル２１３Ｒ、２１３Ｃ、２１３Ｌの単位時間あたりトナー搬送量をそれぞれＬ、Ｋ、Ｊとするとき、排出口２１２ａから遠いほど搬送コイルのトナー搬送能力が高いので以下の関係が成立する。
Ｊ＝Ｌ＞Ｋ

搬送コイル２１３Ｒは、トナー受給部２１１ａから他端側の壁面へ向かって矢印Ｌ方向にトナーを搬送し、壁面に突き当たったトナーが左右の矢印Ｌ１、Ｌ２方向に流れていく。このとき、矢印Ｌ２方向には壁面があるため、トナーの流れはほぼ矢印Ｌ１方向のみとなる。

搬送コイル２１３Ｌは、トナー受給部２１１ａから他端側の壁面へ向かって矢印Ｊ方向にトナーを搬送し、壁面に突き当たったトナーが左右の矢印Ｊ１、Ｊ２方向に流れていく。このとき、矢印Ｊ１方向には壁面があるため、トナーの流れはほぼ矢印Ｊ２方向のみとなる。

搬送コイル２１３Ｃは、トナー受給部２１１ａから他端側の壁面へ向かって矢印Ｋ方向にトナーを搬送し、壁面に突き当たったトナーが左右の矢印Ｋ１、Ｋ２方向に流れようとする。しかし、このとき、Ｊ＝Ｌ＞Ｋの関係より、矢印Ｋ２方向には矢印Ｌ１方向からの相対的に大きな流れがあり、矢印Ｋ１方向には矢印Ｊ２方向からの相対的に大きな流れがあるため、トナーの流れは上下方向のみとなる。

このようにして、搬送コイル２１３Ｃに集約されたトナーは排出口２１２ａしか行き場がなく、排出口２１２ａに向けてトナーが安定的に流れ込む。

このように複数の搬送コイルの単位時間あたりのトナー搬送量を開口部より離れた側ほど多く設定にすることで、搬送スクリュー機構に送り込むトナー量を安定させることができ、高画質化に貢献できる。

１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ 画像形成部
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 感光ドラム
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 帯電ローラ
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 現像装置
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ 一次転写ローラ
７０ａ トナーボトル
２０２ａ 収納部
２０３ａ 供給手段（搬送スクリュー機構）
２１１ａ トナー受給部
２１２ａ 開口部
２１３Ｒ、２１３Ｃ、２１３Ｌ 搬送コイル

Claims (4)

1. 現像剤を収納する収納部と、
   前記収納部内の現像剤を排出して、現像剤を補給するための排出口と、
   前記収納部の内部に設けられ、前記収納部に収納された現像剤を前記収納部の一端側から他端側に向けて搬送する第１の搬送部材と、
   前記第１の搬送部材と隣接して配置され、前記収納部に収納された現像剤を前記収納部の前記一端側から前記他端側に向けて搬送する第２の搬送部材と、を有する現像剤補給装置であって、
   前記第１の搬送部材及び第２の搬送部材の搬送方向に関して、前記排出口は、前記第１の搬送部材及び第２の搬送部材の両方と重なる位置に配置され、
   前記第１の搬送部材は、前記第２の搬送部材よりも前記排出口から離れた位置に設けられ、
   前記第２の搬送部材は、前記排出口と対向する位置に設けられており、
   前記第１の搬送部材の単位駆動時間あたりの搬送能力が、前記第２の搬送部材の単位駆動時間あたりの搬送能力よりも高いことを特徴とする現像剤補給装置。
2. 前記第１の搬送部材によって搬送され、前記第１の搬送部材の搬送方向下流側に配置された前記収納部の側壁に突き当たった現像剤は、前記排出口に向けて搬送可能となっていることを特徴とする請求項１に記載の現像剤補給装置。
3. 前記排出口に接続され、前記排出口から排出された現像剤を重力方向上方へ搬送するための搬送路と、前記搬送路内に回転可能に設けられ、前記搬送路内の現像剤を搬送する搬送部材と、を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の現像剤補給装置。
4. 前記第１及び第２の搬送部材は、口径とピッチを等しく形成した搬送コイルであって、前記第１の搬送部材の方が前記第２の搬送部材よりも単位駆動時間あたり回転数が高いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像剤補給装置。

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