JP5827728B2 - 画像形成ユニットおよび画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成ユニットおよび画像形成装置に関する。

一般に、電子写真法を用いる画像形成装置は、感光体ドラム、帯電ローラ、現像ローラ、供給ローラおよびクリーニング部材を一体化した画像形成ユニットを有している。画像形成ユニットは、また、着脱可能なトナー貯蔵容器を有している。

トナー貯蔵容器に貯蔵されたトナー（現像剤）は、トナー補給口を介して、画像形成ユニットのトナーホッパに補給される。トナーホッパ内では、撹拌部材によってトナーが撹拌され、撹拌されたトナーが供給ローラによって現像ローラに供給され、感光体ドラム上の静電潜像の現像に用いられる。

特開２００７−１０１７１８号公報（要約）

しかしながら、従来の画像形成装置では、トナー貯蔵容器を画像形成ユニット本体に装着した直後からトナーがトナーホッパに補給される。そのため、トナーホッパに補給されたトナーは、長期間に亘って撹拌されながらトナーホッパ内に停留することとなり、トナーの劣化により画像品位が低下する原因となる。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、画像品位の低下を防止することを目的とする。

本発明に係る画像形成ユニットは、潜像が形成される像担持体と、像担持体に形成された潜像を現像剤により現像する現像剤担持体と、現像剤担持体に供給する現像剤を収容する現像剤収容部と、現像剤収容部の上方に設けられた現像剤貯蔵部と、現像剤貯蔵部から現像剤収容部に現像剤を補給する補給口と、補給口から現像剤を現像剤収容部に供給する補給部材とを備えている。現像剤収容部内に、補給部材の下方に配置され、現像剤を現像剤担持体の軸方向に搬送する搬送部材と、搬送される現像剤を現像剤担持体の軸方向に案内する案内部材とが配置されている。現像剤担持体の軸方向において、補給口は搬送部材の中央部に対応する位置にある。現像剤収容部内において、搬送部材と現像剤担持体との間に、現像剤の残量を検知する残量検知手段が配置されている。案内部材は、中央部から各端部にかけて高さが低くなる形状を有している。搬送部材は、中央部から各端部に向けて現像剤を搬送する螺旋部と、搬送部材の回転方向に現像剤を搬送する突起部とを有している。突起部は、搬送部材の螺旋部の複数の構成部分の間に形成され、少なくとも一つの構成部分の端部側から中央部側に向けて延在している。
また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成ユニットと、画像形成ユニットが取り付けられる装置本体とを有している。

本発明によれば、搬送部材によって現像剤を均一に堆積させることができ、これにより、画像品位の向上に資することができる。

本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の基本構成を示す側断面図である。 本発明の第１の実施の形態における画像形成ユニットの構成を示す側断面図である。 本発明の第１の実施の形態における画像形成ユニット本体の構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態における補給部材と補給口を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態における撹拌部材の構成を示す斜視図である。 図３の画像形成ユニット本体を矢印Ａで示す方向から見た図である。 図３の画像形成ユニット本体の矢印Ｂで示す方向から見た図である。 本発明の第１の実施の形態における規制部材上のトナーの堆積状態を説明するための模式図である。 本発明の第１の実施の形態における残量検知部材の構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態におけるトナー補給動作の制御系を示すブロック図である。 トナーホッパ内のトナーの残量が少ない場合（Ａ）と多い場合（Ｂ）の補給部材、搬送部材および残量検知部材の作用を説明するための概略断面図である。 トナーホッパ内のトナーの残量が少ない場合（Ａ）と多い場合（Ｂ）の搬送部材および残量検知部材の作用を説明するための概略断面図である。 本発明の第１の実施の形態におけるトナー補給動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第２の実施の形態におけるトナー補給動作の制御系を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態におけるトナー補給動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第１および第２の実施の形態における画像形成ユニットの他の構成例を示す図である。 本発明の第３の実施の形態における画像形成ユニットの構成を示す側断面図である。 本発明の第３の実施の形態における画像形成ユニット本体の構成を示す斜視図である。 図１８の画像形成ユニット本体を矢印Ａで示す方向から見た図である。 図１８の画像形成ユニット本体を矢印Ｂで示す方向から見た図である。 トナーホッパ内のトナーの残量が少ない場合（Ａ）と多い場合（Ｂ）の補給部材、搬送部材および残量検知部材の作用を説明するための概略断面図である。 トナーホッパ内のトナーの残量が少ない場合（Ａ）と多い場合（Ｂ）の搬送部材および残量検知部材の作用を説明するための概略断面図である。 本発明の第４の実施の形態における搬送部材の構成を示す斜視図である。

第１の実施の形態．
図１は、本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の基本構成を示す側断面図である。図１に示す画像形成装置１は、例えばタンデム型のカラープリンタと称されるものであり、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）の画像を形成する画像形成ユニット１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを有している。画像形成ユニット１１ａ〜１１ｄは、後述する媒体１６の搬送路に沿って（ここでは、図中右から左に）一列に配列されている。

画像形成ユニット１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは、それぞれ、図中時計回りに回転する静電潜像担持体としての感光体ドラム１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを有している。感光体ドラム１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄのそれぞれの外周に沿って、感光体ドラム１３ａ〜１３ｄの表面を一様に帯電させる帯電ローラ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄと、感光体ドラム１３の表面に形成された潜像をトナー（現像剤）により現像する現像剤担持体としての現像ローラ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄとが配設されている。

また、現像ローラ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄに当接するように、現像ローラ３１ａ〜３１ｄにトナーを供給する現像剤供給部材としての供給ローラ３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄと、現像ローラ３１ａ〜３１ｄの表面に形成されるトナー層の厚さを規制する（薄膜化する）現像剤層形成部材としての現像ブレード３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄとが配設されている。

画像形成ユニット１１ａ〜１１ｄは、また、それぞれの色（ブラック、シアン、マゼンタおよびイエロー）のトナー（現像剤）を貯蔵した現像剤貯蔵部としてのトナー貯蔵容器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを有している。

画像形成ユニット１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの上方には、それぞれの感光体ドラム１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに対して一定の間隙をあけて、露光ヘッド１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄが対向設置されている。露光ヘッド１４ａ〜１４ｄは、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）アレイとして構成されている。

画像形成装置１の下部には、印刷用紙等の媒体１６を収容する媒体トレイ１５が着脱可能に装着されている。媒体トレイ１５の上方には、媒体トレイ１５内に収容された媒体１６を１枚ずつ分離して搬送路に送り出すフィードローラ（給紙機構）１７が配置されている。また、フィードローラ１７により送り出された媒体１６の搬送路に沿って、媒体１６を画像形成ユニット１１ａ〜１１ｄに向けて搬送する搬送ローラ対（搬送機構）１８が配置されている。

画像形成ユニット１１ａ〜１１ｄの下方には、画像形成ユニット１１ａ〜１１ｄで形成されたトナー像を媒体１６に転写させるための転写ベルト１９が配置されている。また、各画像形成ユニット１１ａ〜１１ｄの感光体ドラム１３ａ〜１３ｄとの間で転写ベルト１９を挟み込むように、転写部材としての転写ローラ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが配置されている。

転写ベルト１９は、駆動ローラ１９１とテンションローラ１９２とに架け渡されており、駆動ローラ１９１の回転によって走行する。転写ベルト１９は、搬送ローラ対１８により搬送された媒体１６を静電気力により吸着して保持し、画像形成ユニット１１ａ〜１１ｄに沿って搬送する。

媒体１６の搬送路に沿って画像形成ユニット１１ａ〜１１ｄの下流側には、媒体１６に転写されたトナー像を定着させる定着部としての定着ユニット２０が配置されている。

定着ユニット２０は、ヒータを内蔵する定着ローラ２０１と、定着ローラ２０１に対向配置された張架ローラ２０２と、これらに張架された定着ベルト２０３と、定着ベルト２０３を介して定着ローラ２０１に圧接された加圧ローラ２０４とを有している。定着ローラ２０１と加圧ローラ２０４とのニップ部で媒体１６を加圧・加熱することにより、トナー像を媒体１６に定着する。

なお、定着ユニット２０は、このような定着ベルトを有するタイプに限定されるものではなく、定着ローラと加圧ローラとにより媒体を加圧・加熱するものであってもよい。

定着ユニット２０のさらに下流側には、トナー像の定着が完了した媒体１６を、スタッカ部２３に排出する排出機構としての排出ローラ対２１，２２が設けられている。

なお、上述した画像形成ユニット１１ａ〜１１ｄおよび媒体トレイ１５は、画像形成装置１に対して着脱可能である。そのため、画像形成装置１のうち、画像形成ユニット１１ａ〜１１ｄおよび媒体トレイ１５以外の部分を、画像形成装置１の本体（装置本体）１Ａと称する。

次に、画像形成ユニット１１ａ〜１１ｄの構成について説明する。画像形成ユニット１１ａ〜１１ｄは、トナーの種類を除いて共通の構成を有するため、「画像形成ユニット１１」として説明する。画像形成ユニット１１の構成要素（現像ローラ３１ａ〜３１ｄ等）についても、符号ａ，ｂ，ｃ，ｄを省略して説明する。

図２は、画像形成ユニット１１の構成を示す側断面図である。図２に示すように、画像形成ユニット１１は、着脱可能なトナー貯蔵容器（現像剤貯蔵部）３０を有している。画像形成ユニット１１のうち、トナー貯蔵容器３０以外の部分を、画像形成ユニット本体１０と称する。

トナー貯蔵容器３０は、現像剤としてのトナー３５を貯蔵する容器であり、その内部には、トナー３５を撹拌する撹拌部材４１を有している。撹拌部材４１は、例えばクランクバーにより構成されており、符号４１ｒで示す方向（時計回り方向）に回転することにより、トナー貯蔵容器３０内に貯蔵されたトナー３５を撹拌する。

トナー貯蔵容器３０は、トナー供給口３８と、これを開閉する図示しないシャッタとを有している。トナー貯蔵容器３０を画像形成ユニット本体１０に装着すると、シャッタがトナー供給口３８を開放し、画像形成ユニット本体１０へのトナー３５の供給が可能になる。

画像形成ユニット１１の画像形成ユニット本体１０には、トナー貯蔵容器３０から補給されたトナー３５を収容する現像剤収容部としてのトナーホッパ３７を有している。トナーホッパ３７の上部は、カバー３６で覆われている。カバー３６には、トナー貯蔵容器３０のトナーをトナーホッパ３７に補給するための開口部である補給口４２が設けられている。補給口４２は、トナー貯蔵容器３０のトナー供給口３８に対向する位置に形成されている。

なお、感光体ドラム１３、現像ローラ３１および供給ローラ３３は、互いに平行な回転軸を有している。画像形成ユニット１１（およびそのトナーホッパ３７）は、感光体ドラム１３、現像ローラ３１および供給ローラ３３の各回転軸の方向に長い形状を有している。

図３は、画像形成ユニット本体１０の構成を示す斜視図であり、その一部を切り欠いて示す図である。上述した補給口４２は、画像形成ユニット１１の長手方向中央部に形成されている。補給口４２の内側には、トナー３５をトナーホッパ３７内に落下させる補給部材４３が設けられている。

図４は、補給部材４３と補給口４２とを示す断面図である。補給部材４３は、上述した現像ローラ３１の回転軸と平行な方向を軸方向とする略円柱状の部材であり、回転軸４３ａを中心として回転可能に設けられている。補給部材４３の外周には、周方向に複数（ここでは３つ）の凹部４３１が形成されている。隣り合う凹部４３１の間に、羽根部４３２が形成されている。

補給部材４３の外周と補給口４２との隙間ΔＴ１，ΔＴ２は、例えば１ｍｍ以下の微小な隙間に設定される。従って、補給部材４３が回転していないときには、トナー貯蔵容器３０のトナーは補給口４２を通過しない。一方、補給部材４３が回転軸４３ａを中心に回転すると、羽根部４３２（凹部４３１）の作用により、トナー貯蔵容器３０のトナーは補給口４２を通ってトナーホッパ３７に落下する。

図２に戻り、トナーホッパ３７の内部において、補給部材４３の下方には、トナー３５をトナーホッパ３７の長手方向（すなわち現像ローラ３１の軸方向）に搬送する搬送部材４４が配置されている。

なお、本明細書において、「下方」とは、鉛直方向の真下のみを指すのではなく、例えば斜め下も含む。すなわち、搬送部材４４が補給部材４３の下方に配置されているという記載は、補給部材４３から落下したトナー３５が搬送部材４４に到達しうるような位置関係を言う。同様に、「上方」とは、鉛直方向の真上のみを指すのではなく、例えば斜め上も含む。

図５は、搬送部材４４の構成を示す斜視図である。搬送部材４４は、シャフト（軸部）４４０の周囲に螺旋部４４１，４４２を形成したものである。螺旋部４４１，４４２は、シャフト４４０の軸方向中心を挟んで両側に形成されており、螺旋方向（巻き方向）が互いに逆である。搬送部材４４は、後述するモータ６２（図１０）によって回転し、螺旋部４４１，４４２によりトナー３５を軸方向に搬送する。螺旋部４４１，４４２は、トナー３５を、搬送部材４４の軸方向中央から両端に向けて搬送するような螺旋方向を有している。

搬送部材４４の螺旋部４４１，４４２の間には、シャフト４４０と平行に延在する突起部４４３が形成されている。また、螺旋部４４１，４４２の軸方向両側にも、シャフト４４０と平行に延在する突起部４４４，４４５が形成されている。突起部４４３，４４４，４４５は、トナー３５を搬送部材４４の回転方向（周方向）に送り出す作用を有する。

図２に戻り、搬送部材４４の外周に沿って、搬送部材４４により搬送されるトナー３５を、トナーホッパ３７の長手方向（すなわち現像ローラ３１の軸方向）に案内する案内部材５０が配置されている。案内部材５０は、搬送部材４４の底部に対向する位置でトナーホッパ３７の壁部Ｗにつながっており、搬送部材４４の側部に対向する位置まで円弧を描くように延びている。

案内部材５０とトナーホッパ３７の壁部Ｗとの間には、開口５６が形成されている。この開口５６は、補給口４２に対向している。案内部材５０の内側の領域（すなわち、案内部材５０と壁部Ｗとの間の領域）には、補給口４２から補給部材４３によって供給されたトナー３５が落下する。この案内部材５０の内側の領域は、補給口４２から補給されたトナー３５が搬送部材４４によって搬送される領域（搬送領域）である。

図６および図７は、画像形成ユニット本体１０を、それぞれ図３に矢印Ａおよび矢印Ｂで示す方向から見た図である。図６に示すように、案内部材５０は、搬送部材４４と平行に、すなわち画像形成ユニット１１の長手方向（現像ローラ３１の軸方向）に延在している。

また、図７に示すように、案内部材５０の長手方向の中央部と両端部に、排出口５０１，５０２，５０３が形成されている。排出口５０１，５０２，５０３は、上述した搬送部材４４の突起部４４３，４４４，４４５（図５）に対応している。すなわち、搬送部材４４の突起部４４３，４４４，４４５により回転方向に送り出されたトナー３５が、案内部材５０の排出口５０１，５０２，５０３を通過して、後述する残量検知部材４５に向かって移動する。

図７において、案内部材５０の長さ（両端の排出口５０２，５０３を含まない、長手方向寸法）Ｗ２は、搬送部材４４の螺旋部４４１，４４２が形成された領域（図６に示す螺旋部形成領域４４Ｓ）の長さＷ１よりも短い。また、搬送部材４４の螺旋部形成領域４４Ｓの長手方向両端は、案内部材５０の長手方向両端から突出している。さらに、排出口５０１は、案内部材５０の長手方向の略中央（より具体的には、案内部材５０の長手方向中心に対して±Ｗ２×２０％の範囲内）に位置している。

このように構成することで、図８に模式的に示すように、案内部材５０の排出口５０１，５０２，５０３から排出されたトナー３５が、矢印４４Ｃ，４４Ｄで示すように、均一に規制部材５１（後述）上に堆積する。

図２に戻り、搬送部材４４の図中左側で、且つ下方には、トナーホッパ３７内のトナー３５の残量を検知するための残量検知手段としての残量検知部材４５が配置されている。

図９は、残量検知部材４５の構成を示す斜視図である。残量検知部材４５は、トナーホッパ３７の長手方向（現像ローラ３１の軸方向）に延在するシャフト４５０と、このシャフト４５０の長手方向に沿って取り付けられた板状の羽根部４５２とを有している。

残量検知部材４５のシャフト４５０の一端には、残量検知部材４５を回転させるための回転部材５３が配置されている。回転部材５３は、後述するモータ６２（図９）によって回転駆動される。回転部材５３は、残量検知部材４５の羽根部４５２の端部近傍を回転方向に付勢する突起部５３１を有している。回転部材５３が回転し、突起３５１が羽根部４５２を回転方向に付勢することにより、残量検知部材４５が回転する。

また、残量検知部材４５のシャフト４５０の他端は、トナーホッパ３７の壁部を貫通して外側に突出している（図３参照）。シャフト４５０の当該他端には、被検出体としての反射板４５１が取り付けられている。反射板４５１は、シャフト４５０の回転中心に対して、羽根部４５２と同じ側に偏心した位置に取り付けられている。

残量検知部材４５のシャフト４５０、羽根部４５２および反射板４５１を合わせた全体の重心は、シャフト４５０の回転中心に対して、羽根部４５２の先端寄りの位置にある。従って、残量検知部材４５は、外力を受けていない状態では、自重により、羽根部４５２が真下を向く（すなわち、反射板４５１が下死点に位置する）回転位置にある。

また、残量検知部材４５の反射板４５１には、画像形成ユニット本体１０の壁部に取り付けられた残量検知センサ５２（図６）が対向している。残量検知センサ５２は、発光素子から出射した光の反射光を受光素子で検知する、いわゆる反射センサである。反射板４５１が所定の回転位置にあるときに、残量検知センサ５２が反射板４５１からの反射光を受光し、これにより、残量検知部材４５の回転位置が検出される。

図２に戻り、残量検知部材４５の下方には、残量検知部材４５の外周に沿うように、突起状の規制部材５１が形成されている。規制部材５１は、残量検知部材４５の底部から側部にかけて、角度９０度以上の円弧を描くように延在している。また、規制部材５１と残量検知部材４５の外周との間には、一定の距離の隙間が形成されている。この規制部材５１上にトナー３５が堆積し、一時的に保持される。

規制部材５１上の領域は、残量検知部材４５によってトナー３５が撹拌され、後述する方法でトナー残量の検知が行われる領域（検知領域）である。図８を参照して説明したように、案内部材５０の排出口５０１，５０２，５０３から排出されたトナー３５は、規制部材５１上に均一に堆積する。

また、トナーホッパ３７内において、供給ローラ３３の上側の近傍には、撹拌部材４６，４７が設けられている。撹拌部材４６，４７は、例えば、互いに平行に設けられたクランクバーで構成され、同じ方向（矢印４６ｒ，４７ｒ）に回転することによりトナー３５を撹拌する。撹拌部材４６，４７は、供給ローラ３３の近傍のトナー３５の凝集を崩すことにより、トナー供給が円滑に行われるようにする作用を有する。

撹拌部材４６，４７と残量検知部材４５とは、上述した規制部材５１により隔てられている。これにより、規制部材５１上の検知領域に供給されたトナー３５には、撹拌部材４６，４７の回転の影響が及ばないようにしている。そのため、規制部材５１上のトナー３５は、残量検知部材４５の回転のみによって撹拌されることとなる。

図２に戻り、クリーニングブレード３９は、感光体ドラム１３の表面に当接するように配置された弾性部材である。クリーニングブレード３９は、感光体ドラム１３上に付着した廃トナーを掻き落す。クリーニングブレード３９の下側には、クリーニングブレード３９によって掻き落とされた廃トナーを画像形成ユニット１１の外部に排出する廃トナー搬送部材４０が設けられている。

図１０は、各画像形成ユニット１１においてトナー補給動作を制御する制御系を示す。制御部６０は、各画像形成ユニット１１の現像ローラ３１、残量検知部材４５および搬送部材４４を回転させるモータ６２と、撹拌部材４１および補給部材４３を回転させるモータ６３とを駆動制御する。

制御部６０には、残量検知センサ５２からの検知信号が入力される。また、制御部６０には、後述する時間情報（閾値）を記憶したメモリ部６１が接続されている。制御部６０は、後述するように、残量検知センサ５２の検知信号に基づき、メモリ部６１に記憶された時間情報を参照して、トナーホッパ３７内のトナー３５の残量が基準量以上か否かを判断する。

次に、本実施の形態における画像形成装置１の全体動作について、図１および図２を参照して説明する。例えばパーソナルコンピュータなどの外部装置（ホスト装置）から印刷命令を受信すると、画像形成動作が開始される。まず、フィードローラ１７が回転し、媒体トレイ１５から媒体１６を一枚ずつ繰り出して、さらに、搬送ローラ対１８が回転して、媒体１６を転写ベルト１９に搬送する。転写ベルト１９は、媒体１６を静電気力により吸着して、画像形成ユニット１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに沿って搬送する。

図２に示す各画像形成ユニット１１では、制御部６０が、画像形成動作の開始と同時に、モータ６２（図１０）を駆動する。これにより、現像ローラ３１が矢印３１ｒで示す方向に回転する。また、現像ローラ３１からの回転伝達により、感光体ドラム１３および供給ローラ３３が、それぞれ矢印１３ｒ，３３ｒで示す方向に回転する。

同時に、モータ６２（図１０）の駆動により、撹拌部材４６，４７も、それぞれ矢印４６ｒ，４７ｒで示す方向に回転し、供給ローラ３３の周囲のトナー３５を撹拌する。

これにより、撹拌部材４６，４７によって撹拌されたトナー３５が、供給ローラ３３から現像ローラ３１に供給される。現像ローラ３１に供給されたトナーは、現像ブレード３４によって厚さを規制されてトナー薄層を形成し、摩擦により帯電される。

一方、矢印１３ｒで示す方向に回転する感光体ドラム１３の表面は、帯電ローラ３２によって一様に帯電されたのち、露光ヘッド１４により画像情報に応じて露光される。感光体ドラム１３の表面は、露光部分の電位が０Ｖ付近まで低下する一方で、非露光部分の電位は低下せず、これにより感光体ドラム１３の表面に静電潜像が形成される。感光体ドラム１３上の静電潜像には、現像ローラ３１上のトナーが付着して、トナー像となる。

感光体ドラム１３上のトナー像は、転写ベルト１９および転写ローラ１２によって媒体１６に転写される。また、トナー像が媒体１６に転写されたのち、クリーニングブレード３９が、感光体ドラム１３の表面に残留した廃トナーを掻き落とす。廃トナーは、廃トナー搬送部材４０によって画像形成ユニット１１の外部に排出される。

トナー像が転写された媒体１６は定着ユニット２０に搬送されて、熱および圧力により媒体１６にトナー像が定着される。そののち、媒体１６は、排出ローラ対２１，２２によって、スタッカ部２３に排出される。これにより、媒体１６への画像形成が完了する。

図１１（Ａ）および（Ｂ）は、トナーホッパ３７内のトナー３５の残量が少ない場合（Ａ）と多い場合（Ｂ）の補給部材４３、搬送部材４４および残量検知部材４５の作用を説明するための図であり、図３に矢印Ｃで示す方向から見た断面図に相当する。図１２（Ａ）および（Ｂ）は、搬送部材４４および残量検知部材４５の作用を説明するための図であり、図３に矢印Ｄで示す方向から見た断面図に相当する。

画像形成ユニット１１が画像形成を行っている間は、残量検知部材４５が、モータ６２により一定速度で回転する回転部材５３の突起部５３１（図１２（Ａ））によって付勢されて、矢印４５ｒで示す方向に回転している。

トナー３５の残量が少ない状態では、残量検知部材４５は、回転範囲の頂点（上死点）を通過すると、回転部材５３の突起部５３１から離れて、自重により落下して最下点（下死点）に到達する。すなわち、回転部材５３の突起部５３１が下死点に到達するよりも前に、残量検知部材４５が下死点に到達する。残量検知部材４５の反射板４５１の下死点に対応する位置には、上述した残量検知センサ５２が配置されている。制御部６０は、残量検知センサ５２の検知信号に基づき、残量検知部材４５の下死点での滞在時間を計測する。

メモリ部６１には、予め設定された設定時間（閾値）Ｔｓが格納されている。制御部６０は、残量検知センサ５２の検知信号に基づいて計測した残量検知部材４５の下死点での滞在時間と、設定時間Ｔｓとを比較する。残量検知部材４５の下死点での滞在時間が、設定時間Ｔｓよりも長い場合には、トナー３５の残量が基準量よりも少ないと判断する。

そして、残量検知部材４５の下死点での滞在時間が設定時間Ｔｓよりも長い場合（すなわち、トナー３５の残量が基準量よりも少ない場合）には、制御部６０は、モータ６３を駆動して、撹拌部材４１および補給部材４３を回転させる。

図１１（Ｂ）に示すように、トナー貯蔵容器３０内の撹拌部材４１は、矢印４１ｒで示す方向に回転し、トナー３５を撹拌する。同時に、補給口４２内の補給部材４３も、矢印４３ｒで示す方向に回転し、補給口４２からトナー３５をトナーホッパ３７に落下させる。

トナーホッパ３７内に補給されたトナー３５は、案内部材５０の内側の領域（搬送領域）に落下する。この領域では、搬送部材４４が矢印４４ｒで示す方向に回転し、螺旋部４４１，４４２により、トナー３５を搬送部材４４の長手方向両端に向けて（図７に矢印４４Ａ，４４Ｂで示す方向に）搬送する。

図７に示すように、搬送部材４４の中央に位置するトナー３５は、搬送部材４４の中央の突起部４４３により回転方向に付勢され、案内部材５０の中央の排出口５０１を通って矢印４４Ｃで示す方向（残量検知部材４５側）に送り出される。また、搬送部材４４の両端まで搬送されたトナー３５は、搬送部材４４の両端の突起部４４４，４４５により回転方向に付勢され、案内部材５０の両端の排出口５０２，５０３を通って矢印４４Ｄで示す方向（残量検知部材４５側）に送り出される。

案内部材５０の排出口５０１，５０２，５０３から送り出されたトナー３５は、図１１（Ｂ）および図１２（Ｂ）に符号３５Ｂで示すように、規制部材５１上に堆積し、残量検知部材４５によって撹拌されることにより、残量検知部材４５の長手方向（すなわちトナーホッパ３７の長手方向）に均一に堆積する。図１１（Ｂ）では、トナー３５の流れを、矢印３５Ｃとして示している。

残量検知部材４５が回転している間、制御部６０は、継続的に、残量検知センサ５２の検知信号に基づき残量検知部材４５の下死点での滞在時間を計測し、設定時間Ｔｓとの比較を行う。

図１２（Ｂ）に示すように、トナー３５の残量が増加すると、残量検知部材４５が規制部材５１上に堆積したトナー３５から受ける抵抗が大きくなる。トナー３５の残量が一定量（基準量）を超えると、残量検知部材４５は自重落下せずに、回転部材５３の突起部５３１に付勢されながら一定速度で回転するようになる。そのため、残量検知部材４５は、下死点には突起部５３１とほぼ同時に到達することとなり、下死点における滞在時間は設定時間Ｔｓよりも短くなる。

残量検知部材４５の下死点での滞在時間が設定時間Ｔｓよりも短くなった場合（すなわち、トナー３５の残量が基準量に達した場合）には、制御部６０は、モータ６３を停止して、撹拌部材４１および補給部材４３の回転を停止する。すなわち、トナーホッパ３７へのトナーの補給を停止する。

図１３は、トナー補給動作を示すタイミングチャートである。図１３に示すように、制御部６０は、現像ローラ３１、残量検知部材４５および搬送部材４４を互いに同期させて回転させる。すなわち、制御部６０は、各媒体１６への画像形成動作の開始時に、現像ローラ３１、残量検知部材４５および搬送部材４４の回転を開始し、当該画像形成動作の終了時に、現像ローラ３１、残量検知部材４５および搬送部材４４の回転を停止する。

制御部６０は、また、上述したトナー３５の残量の検知結果に基づき、補給部材４３および撹拌部材４１を同期して回転させる。すなわち、トナー３５の残量が基準量よりも少ない場合には、補給部材４３および撹拌部材４１の回転を開始し、トナー３５の残量が基準量に達した場合には、補給部材４３および撹拌部材４１の回転を停止する。

同期して駆動される現像ローラ３１、残量検知部材４５および搬送部材４４（グループＳ１）は、共通の駆動源（ここではモータ６２）により駆動することができる。同様に、同期して駆動される補給部材４３および撹拌部材４１（グループＳ２）は、共通の駆動源（ここではモータ６３）により駆動することができる。

以上説明したように、本発明の第１の実施の形態によれば、トナーホッパ３７内におけるトナー３５の残量が基準量よりも少ない場合にのみ、トナー貯蔵容器３０からトナーホッパ３７にトナー３５を供給する。そのため、トナーホッパ３７内にトナー３５が長期間に亘って停留する（すなわち、長期間に亘って撹拌部材４６，４７に撹拌される）ことによるトナーの劣化を抑制することができる。その結果、トナーの劣化による画像品位の低下を防止し、長期間に亘って良好な画像品位を維持することができる。

また、補給口４２からトナーホッパ３７に補給されたトナー３５を、搬送部材４４が、トナーホッパ３７の長手方向に搬送し、さらに残量検知部材４５により撹拌して均一化するため、トナーホッパ３７の長手方向（すなわち残量検知部材４５の長手方向）におけるトナー分布に偏りがなくなる。

また、案内部材５０の排出口５０１，５０２，５０３から、残量検知部材４５の周囲の検知領域（規制部材５１上の領域）にトナー３５が均等に送り出されるため、残量検知部材４５の長手方向にトナー３５を均一に堆積させることができ、トナー３５の残量を正確に検知することができる。

また、残量検知部材４５と撹拌部材４６，４７とが、規制部材５１によって隔てられているため、撹拌部材４６，４７による撹拌の影響を排除して、トナー３５の残量を正確に検知することができる。

また、残量検知部材４５の周囲の検知領域のトナー３５は、撹拌部材４６，４７の周囲のトナー３５が消費されるまで規制部材５１上で保持されるため、トナー３５が撹拌部材４６，４７に長期間に亘って撹拌されることを防止することができる。これにより、トナー３５の劣化をより確実に防止することができる。

第２の実施の形態
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、トナー補給動作の制御系および動作タイミングが、第１の実施の形態と異なる。図１４は、第２の実施の形態においてトナー補給動作を制御する制御系を示す。図１５は、第２の実施の形態におけるトナー補給動作を示すタイミングチャートである。

第２の実施の形態では、図１４に示すように、現像ローラ３１および残量検知部材４５が、互いに同期して駆動されるグループＳ１を構成している。また、撹拌部材４１、補給部材４３および搬送部材４４が、互いに同期して駆動されるグループＳ２を構成している。

また、図１５に示すように、制御部６０は、各媒体１６への画像形成動作の開始時に、現像ローラ３１および残量検知部材４５の回転を開始し、当該画像形成動作の終了時に、現像ローラ３１および残量検知部材４５の回転を停止する。

制御部６０は、また、第１の実施の形態で説明したトナー３５の残量の検知結果に基づき、撹拌部材４１、補給部材４３および搬送部材４４を同期して動作させる。すなわち、トナー３５の残量が基準量よりも少ない場合には、撹拌部材４１、補給部材４３および搬送部材４４の回転を開始する。また、トナー３５の残量が基準量に達した場合には、撹拌部材４１、補給部材４３および搬送部材４４の回転を停止する。

同期して駆動される現像ローラ３１および残量検知部材４５（グループＳ１）は、共通の駆動源（ここではモータ６２）で駆動することができる。また、同期して駆動される撹拌部材４１、補給部材４３および搬送部材４４（グループＳ２）は、共通の駆動源（ここではモータ６３）で駆動することができる。

上述した第１の実施の形態では、現像ローラ３１と搬送部材４４とが同期して駆動されるため、補給部材４３の停止後も搬送部材４４は回転を続ける。そのため、補給部材４３の停止後、案内部材５０の内側の搬送領域内のトナー３５は、排出口５０１〜５０３からほぼ全て送り出される。従って、その後に補給部材４３により補給されたトナー３５は、まず搬送部材４４によって長手方向中央部から両端部まで搬送され、その後、排出口５０２，５０３から残量検知部材４５側に送り出される。そのため、補給されたトナー３５が、残量検知部材４５の周囲の検知領域に到達するまでに時間がかかる。

これに対し、この第２の実施の形態では、補給部材４３と搬送部材４４の駆動タイミングを同期させているため、補給部材４３が停止すると搬送部材４４も停止する。そのため、補給部材４３の停止後は、案内部材５０の内側の搬送領域内にトナー３５が停留する。従ってその後に補給部材４３が駆動されると、補給部材４３の駆動開始とほぼ同時に排出口５０２，５０３からトナー３５が残量検知部材４５側に送り出される。その結果、補給されたトナー３５が、短い時間で残量検知部材４５の周囲の検知領域に到達する。

そのため、この第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態で説明した効果に加えて、例えば、搬送部材４４や残量検知部材４５の大きさが小さい場合、あるいはトナー３５の粘性が（周辺環境や製造ばらつきにより）高い場合など、トナー３５の撹拌による均一化に比較的時間がかかる場合であっても、残量検知部材４５の撹拌をより早く開始することで、トナー３５を均一に堆積させるのに要する時間を短縮することができる。すなわち、良好な画像品位の維持に資することができる。

変形例．
上記の第１および第２の実施の形態では、図２に示したように、補給口４２および補給部材４３は、現像ローラ３１よりも上方に設置されている。しかしながら、例えば図１６に示すように、補給口４２および補給部材４３を、現像ローラ３１に対して略水平位置に配置してもよい。

図１６に示した構成例においても、補給口４２からトナーホッパ３７に補給されたトナー３５は、案内部材５０の内側の搬送領域で搬送部材４４によって搬送され、残量検知部材４５の周囲の検知領域に到達する。トナー３５の残量検知は、第１の実施の形態で説明したように行われる。

また、トナーホッパ３７内では、トナー３５が撹拌部材４６，４７によって撹拌され、供給ローラ３３によって現像ローラ３１に供給され、感光体ドラム１３上の静電潜像の現像に用いられる。なお、残量検知部材４５と撹拌部材４６，４７とを隔てる規制部材５１（図２参照）を設けてもよい。

第３の実施の形態．
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図１７は、画像形成ユニット１１の構成を示す側断面図である。図１８は、画像形成ユニット本体１０の構成を示す斜視図であり、一部を切り欠いて示している。図１９および図２０は、画像形成ユニット本体１０を、それぞれ図１８に矢印Ａおよび矢印Ｂで示す方向から見た図である。

上述した第１の実施の形態では、案内部材５０は一定の高さを有し、中央部と両端部に排出口５０１，５０２，５０３を有していた（図７参照）。これに対し、この第３の実施の形態では、図１８および図２０に示すように、案内部材５０は、長手方向における中央部で高さが高く、端部に向かって高さが徐々に低くなる形状を有している。

すなわち、第３の実施の形態における案内部材５０は、その高さの低い部分をトナー３５が乗り越えるように構成されている。なお、第３の実施の形態における案内部材５０には、第１の実施の形態で説明した中央の排出口５０１（図７）は設けられていない。

また、上述した第１の実施の形態では、搬送部材４４の軸方向両端に突起部４４４，４４５が設けられていたが（図５参照）、この第３の実施の形態では、図１９に示すように、搬送部材４４の螺旋部４４１，４４２が軸方向両端まで続いている。

また、上述した第１の実施の形態では、補給部材４３によって供給されたトナー３５のほぼ全てが案内部材５０の内側の領域（搬送領域）に落下するように構成されていた（図２参照）。これに対し、この第３の実施の形態では、図１７に示すように、補給部材４３によって供給されたトナー３５の一部が、案内部材５０の内側の領域（搬送領域）に落下し、他の一部が、残量検知部材４５の周囲の領域（検知領域）に落下するように構成されている。

そのため、案内部材５０は、補給部材４３のほぼ真下に配置されている。また、搬送部材４４は、補給部材４３の直下から水平方向にシフトした位置に配置されている。案内部材５０とトナーホッパ３７の上面５８とにより開口５７が形成され、この開口５７が補給部材４３に向かって開口している。

上述したように、案内部材５０は中央部から端部に向かって高さが低くなる傾斜を有している。そのため、補給部材４３によって補給されたトナー３５のうち、案内部材５０の内側の搬送領域に落下し、搬送部材４４によって長手方向両端に搬送されたトナー３５は、案内部材５０の高さの低い部分を乗り越えて、残量検知部材４５の周囲の検知領域（規制部材５１上の領域）に落下する。

また、補給部材４３から補給されたトナー３５のうち、案内部材５０の内側の搬送領域に落下しなかったトナー３５は、残量検知部材４５の周囲の検知領域の長手方向中央部に落下する。案内部材５０の傾斜は、このようにして残量検知部材４５の周囲（規制部材５１上）の検知領域に堆積するトナー３５が、残量検知部材４５の長手方向に亘って均一に堆積するような角度に設定されている。

図２１（Ａ）および（Ｂ）は、トナーホッパ３７内のトナーの残量が少ない場合（Ａ）と多い場合（Ｂ）の補給部材４３、搬送部材４４および残量検知部材４５の作用を説明するための図であり、図１８に矢印Ｃで示す方向から見た断面図に相当する。図２２（Ａ）および（Ｂ）は、搬送部材４４および残量検知部材４５の作用を説明するための図であり、図１８に矢印Ｄで示す方向から見た断面図に相当する。

残量検知部材４５による残量検知方法は、第１の実施の形態で説明したとおりである。図２１（Ａ）および図２２（Ａ）に示すように、トナー３５の残量が基準量よりも少ない場合（残量検知部材４５の下死点での滞在時間が設定時間Ｔｓよりも長い場合）には、制御部６０が、モータ６３（図１０）を駆動して撹拌部材４１および補給部材４３を回転させる。

図２２（Ｂ）および図２２（Ｂ）に示すように、補給部材４３によりトナーホッパ３７内に補給されたトナー３５の一部は、案内部材５０の内側の搬送領域に落下する。この領域では、搬送部材４４が矢印４４ｒで示す方向に回転し、螺旋部４４１，４４２により、搬送部材４４の軸方向両端に向けてトナー３５を搬送する。搬送部材４４によって長手方向両端に向けて搬送されたトナー３５は、案内部材５０の高さの低い部分を乗り越えて、残量検知部材４５の周囲の検知領域に落下する。このときのトナー３５の一連の流れの方向を、図２１（Ｂ）に矢印３５Ｃで示す。

また、補給部材４３によりトナーホッパ３７内に補給されたトナー３５のうち、案内部材５０の内側の搬送領域に落下しなかったトナー３５は、残量検知部材４５の周囲（規制部材５１上）の検知領域の長手方向中央部に落下する。

これにより、残量検知部材４５の周囲の検知領域には、長手方向に亘って均一にトナー３５が堆積する。また、残量検知部材４５がトナー３５を撹拌することにより、トナー３５をさらに均一に堆積させることができる。

トナー３５の残量が一定量（基準量）を超えると、制御部６０が、撹拌部材４１、補給部材４３、搬送部材４４の回転を停止し、トナー３５の補給動作を完了する。

この第３の実施の形態では、第１の実施の形態と同様、トナーホッパ３７内のトナー３５の残量が基準量よりも少ない場合に、トナー貯蔵容器３０からトナーホッパ３７にトナー３５が供給される。そのため、トナーホッパ３７内にトナー３５が長期間に亘って停留することを防止し、トナーの劣化と、これに伴う画像品位の低下を防止する。これにより、長期間に亘って良好な画像品位を維持することができる。

加えて、案内部材５０が、中央から端部にかけて高さが低くなる形状を有しているため、補給部材４３から残量検知部材４５の周囲の検知領域に落下するトナーと、搬送部材４４により搬送されて案内部材５０の高さの低い部分を乗り越えて残量検知部材４５の周囲の検知領域に搬送されるトナーとを、トナーホッパ３７の長手方向に均一に堆積させることができる。従って、トナー残量の検知精度を向上することができる。

また、第１の実施の形態と同様、残量検知部材４５と撹拌部材４６，４７が規制部材５１により隔てられているため、撹拌部材４６，４７による撹拌の影響を排除して、トナー３５の残量を正確に検知することができる。また、残量検知部材４５の周囲の領域のトナー３５は、撹拌部材４６，４７の周囲のトナー３５が消費されるまで規制部材５１上で保持されるため、トナー３５が撹拌部材４６，４７に長期間に亘って撹拌されることを防止することができる。これにより、トナー３５の劣化をより確実に防止することができる。

第４の実施の形態．
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。第４の実施の形態は、搬送部材５４の形状が、上述した第３の実施の形態と異なるものである。

図２３は、第４の実施の形態における搬送部材５４の形状を示す斜視図である。上述した第３の実施の形態の搬送部材４４（図１９）は、軸方向の中央部から端部にかけて、螺旋部４４１，４４２が延在する形状を有していた。これに対し、この第４の実施の形態の搬送部材５４は、図２３に示すように、螺旋部５４１，５４２に加えて、軸方向に延在する突起部５４３，５４４をそれぞれ複数有している。

突起部５４３，５４４は、搬送部材５４の軸方向の中央域には形成されておらず、両端から所定範囲の領域に形成されている。また、突起部５４４は、螺旋部５４１に連続して形成され、突起部５４５は、螺旋部５４２に連続して形成されている。

案内部材５０（図２０参照）は、第３の実施の形態で説明したように、中央部から端部にかけて高さが低くなる形状を有している。搬送部材５４が搬送したトナー３５は、案内部材５０を乗り越えて残量検知部材４５の周囲の領域（規制部材５１上の領域）に落下する。このとき、搬送部材５４は、軸方向に延在する突起部５４３，５４４を有しているため、搬送部材５５の回転により、回転方向の力をトナー３５に与える。これにより、トナー３５が案内部材５０を乗り越え易くなる。

第４の実施の形態の搬送部材５４は、トナー３５の流動性が低い場合に、特に効果を発揮する。すなわち、トナー３５の流動性が低い場合には、搬送部材５４によって半径方向に飛ばされるトナー３５の量が減少するため、トナー３５を搬送部材５４の軸方向に均一に堆積させることが難しくなる。これに対し、第４の実施の形態の搬送部材５４は、その突起部５４３，５４４によってトナー３５に半径方向の力を与えるため、トナー３５が案内部材５０を乗り越え易くなる。そのため、トナー３５の流動性が低い場合であっても、トナー３５を均一に堆積させることができる。

上記の各実施の形態は、適宜変形が可能である。例えば、図１６に示した第１および第２の実施の形態の変形例は、第３、第４の実施の形態に適用することも可能である。

また、上述した各実施の形態では、画像形成装置としてのカラープリンタに用いる画像形成ユニットについて説明したが、本発明は、例えば、複写機、ＬＥＤプリンタ、レーザービームプリンタ、ファクシミリ、ＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｒａｌ）等にも適用することができる。

１ 画像形成装置、 １Ａ 画像形成装置本体、 １０ 画像形成ユニット本体、 １１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ 画像形成ユニット、 １２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ 転写ローラ、 １３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ 感光体ドラム（静電潜像担持体）、 １４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ ＬＥＤヘッド（露光装置）、 ３１，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ 現像ローラ （現像剤担持体）、 ３３，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ 供給ローラ （供給部材）、 ３６ カバー、 ３７ トナーホッパ、 ４１ 撹拌部材、 ４２ 補給口、 ４３ 補給部材、 ４４，５５ 搬送部材、 ４５ 残量検知部材、 ４５１ 反射板、 ４６，４７ 撹拌部材、 ５０ 案内部材、 ５１ 規制部材、 ５２ センサ、 ５３ 回転部材。

Claims (6)

1. 潜像が形成される像担持体と、
   前記像担持体に形成された潜像を現像剤により現像する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に供給する現像剤を収容する現像剤収容部と、
   前記現像剤収容部の上方に設けられた現像剤貯蔵部と、
   前記現像剤貯蔵部から前記現像剤収容部に現像剤を補給する補給口と、
   前記補給口から現像剤を前記現像剤収容部に供給する補給部材と
   を備え、
   前記現像剤収容部内に、
   前記補給部材の下方に配置され、現像剤を前記現像剤担持体の軸方向に搬送する搬送部材と、
   搬送される現像剤を前記現像剤担持体の軸方向に案内する案内部材と
   が配置され、
   前記現像剤担持体の軸方向において、前記補給口は前記搬送部材の中央部に対応する位置にあり、
   前記現像剤収容部内において、前記搬送部材と前記現像剤担持体との間に、現像剤の残量を検知する残量検知手段が配置され、
   前記案内部材は、中央部から各端部にかけて高さが低くなる形状を有し、
   前記搬送部材は、中央部から各端部に向けて現像剤を搬送する螺旋部と、前記搬送部材の回転方向に現像剤を搬送する突起部とを有し、
   前記突起部は、前記搬送部材の前記螺旋部の複数の構成部分の間に形成され、少なくとも一つの構成部分の端部側から中央部側に向けて延在している
   ことを特徴とする画像形成ユニット。
2. 前記搬送部材は、前記螺旋部の複数の構成部分の間に前記突起部が形成された突起形成領域と、前記螺旋部の複数の構成部分の間に前記突起部が形成されていない突起非形成領域とを有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成ユニット。
3. 前記螺旋部の２つの構成部分の間の一区間に、前記突起形成領域と前記突起非形成領域とが設けられていることを特徴とする請求項２に記載の画像形成ユニット。
4. 前記突起部は、前記搬送部材の各端部側から中央部に向かう所定領域に形成され、前記搬送部材の中央部には形成されていないことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
5. 前記残量検知手段の下方で、且つ現像剤担持体の上方に、現像剤を撹拌する撹拌部材を備えたことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
6. 請求項１から５までのいずれか１項に記載の画像形成ユニットと、前記画像形成ユニットが取り付けられる装置本体とを有する画像形成装置。

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