JP5862339B2 - トナー補給装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナー補給装置及び画像形成装置に係り、さらに詳しくは、像担持体に形成された静電潜像を可視像処理する現像装置にトナー収納手段に収納されたトナーを補給するトナー補給装置、及びこのトナー補給装置を備えたプリンタ、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの機能を少なくとも２つ備えた所謂デジタル複合機などの画像形成装置に関する。

従来、トナーによって現像する電子写真方式の作像部を有する前記プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置では、一般に、トナーボトルあるいはトナーカートリッジ等のトナーを収納するトナー収納容器を装置本体にセットし、その容器から現像装置へトナーを補給するように構成されている。このようにトナー補給を行う現像装置では、例えばトナーボトル交換直前は、トナーボトルから供給されるトナー量が減るため、画像濃度が薄くなることがある。このため、トナー補給ユニットにサブホッパを備えて、トナー交換時の濃度低下を防止することが多い。

また、高速機を中心として、コピーあるいはプリント動作中でもトナー交換作業を実施できるようになっている場合がある。このような画像形成装置では、トナー交換中はサブホッパ内に収納したトナーでコピーあるいはプリント時のトナー消費分をまかなっている。トナーボトル内のトナーがなくなった後、コピーあるいはプリントをどのくらい継続できるかは、サブホッパ内に収納できるトナー量によって決まり、サブホッパ内のトナーがなくなればコピーあるいはプリントを停止する。トナー交換が完了すれば、コピー／プリントを再開する。このため、サブホッパ容量はできるだけ大きくした方が、コピーあるいはプリント動作を停止せずにすむ。また、トナーボトルとサブホッパの位置関係はレイアウト上の制約で決まることが多い。

このようなトナー収納部を有するサブホッパ（トナー補給装置）では、一般的には搬送スクリュを複数設置し、トナーボトル（トナー収納容器）内のトナーをいずれかの搬送スクリュの端部上に供給し、搬送スクリュでトナーを軸方向に搬送して現像ユニットに搬送する構成がとられている。

このような搬送スクリュを使用したトナー補給装置を備えたものとして、例えば特許文献１（特開２０１０−２５６７５８号公報）に記載された発明が公知である。この特許文献１には、搬送スクリュ（コイル）３本を平行に配置したトナー収納部において、トナー排出口に遠い搬送スクリュ（コイル）の搬送能力をトナー排出口に近い搬送スクリュ（コイル）よりも高くすることで、トナー収納部内のトナー量の変動に対して、現像ユニットへの排出量を安定させる方法が記載されている。この発明では、トナーボトル内のトナーを搬送スクリュ（コイル）の端部でトナー収納部内に供給して、搬送スクリュ（コイル）にて軸方向に搬送し、速度の違いを利用して、最終的に排出口にトナーが安定的に流れ込むようにしている（実施例２参照）。

特許文献１記載の発明では、トナー受給部（供給口）は排出口とは逆側の端部にある。そのため、搬送スクリュの排出口とは逆側の端部に設けられたトナー受給部からトナーを供給する場合には、特許文献１記載の発明で主張している効果は認められるが、レイアウト上の都合で、搬送スクリュの中央部にトナーを供給する場合もある。このように搬送スクリュの中央部からトナーを供給し、供給されたトナーを搬送スクリュの軸方向に搬送すると、トナーはトナー供給口より上流側には搬送されない。このようにトナー供給口より上流側にトナーが搬送されないと、トナー供給口より上流側にトナーを収納しておくことができないので、トナー収納部内のトナー収納量が減ることになる。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、トナーを供給する位置に拘わらず、トナー収納部内の空間に無駄なくトナーを収納し、トナー収納部内により多くのトナーを収納できるようにすることにある。

前記課題を解決するため、本発明は、トナー収納容器から供給されるトナーを収納するトナー収納部と、前記トナー収納部に設置された３本以上のトナー搬送手段と、を有し、前記トナー搬送手段によってトナーを搬送し、現像装置に補給するトナー補給装置であって、前記トナー搬送手段は、それぞれの軸が同一の仮想平面上で互いに平行に位置するように配置され、トナー搬送方向から見て最上流側のトナー搬送手段は、当該トナー搬送手段の軸に直交する方向にトナーを搬送する第１の搬送部材を、前記最上流側よりも下流側のトナー搬送手段は、当該トナー搬送手段の軸方向にトナーを搬送する第２の搬送部材をそれぞれ備えていることを特徴とする。

本発明によれば、トナーを供給する位置に拘わらず、トナー収納部内の空間に無駄なくトナーを収納し、トナー収納部内により多くのトナーを収納することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 図１における作像部の各色の現像ユニットとトナー補給ユニットの全体の構成を示す背面側から見た斜視図である。 図２におけるサブホッパの構成を示す斜視図である。 図３のサブホッパの内部構造を示す斜視図である。 サブホッパ内のトナーの流れを示す説明図である。 図５におけるサブホッパを従来例に置き換えたときのトナーの搬送状態を示す説明図である。

本発明は、トナー収納部（サブホッパ）内の最上流のトナー搬送部材で、トナーが搬送されない空間をなくし、後段のトナー搬送部材によって確実に後段に搬送できるようにしたことを特徴とする。

図１は本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。本実施形態に係る画像形成装置１００は、間接転写方式のタンデム型画像形成装置である。画像形成装置１００自体の構成は公知なので、概略について説明する。

画像形成装置１００は作像部６、露光部７及び給紙部２１を備えている。
作像部６はＹＣＭＫの各色の作像ステーション３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋ、中間転写ベルト８、１次転写ローラ９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋ、２次転写ローラ１１、用紙搬送路２２、及び定着装置１９を含んで構成されている。作像ステーション３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋは、Ｙ色を例にとると、感光体ドラム１Ｙ、帯電ユニット４Ｙ、現像ユニット５Ｙ、クリーニングユニット２Ｙ、除電ユニット等を備え、帯電ユニット４Ｙと現像ユニット５Ｙとの間に露光部７から出射されたレーザ光Ｌが照射される光書き込み部が設けられている。また、感光体ドラム１Ｙと中間転写ベルト８の接点の中間転写ベルトの感光体ドラム１Ｙとは逆側の面に、１次転写ローラ９Ｙが設けられている。このような作像要素が色毎の作像ステーションとして設けられている。ここでは、Ｃ，Ｍ，Ｋ色については現像ユニット、１次転写ユニットを除いて参照符号を省略している。以下、各色に共通な構成については色を表すＹＣＭＫを省略する。

露光部７はレーザ光を光源とし、ポリゴンミラー及び書き込み光学系を含み、各色の作像ステーションの感光体ドラム１の光書き込み部に画像情報に応じて変調されたレーザ光Ｌを照射し、感光体ドラム１の表面に光書き込みを行う。この光書き込みにより感光体ドラム１の表面に潜像が形成される。形成された線像は現像ユニット５でトナー現像されて顕像化され、中間転写ベルト８に１次転写ローラ９によって１次転写される。これが色毎に順次実行され、Ｋ色の転写が終了した時点で４色の画像が重畳されたカラー画像が中間転写ベルト８上に形成される。

給紙部２１は、給紙カセット１２、給紙ローラ１３、搬送ローラ１４を含む。給紙カセット１２には、用紙（転写紙）Ｐが収納され、用紙Ｐは給紙ローラ１３によって１枚ずつ分離され、用紙搬送路２２に送り出される。用紙搬送路２２に送り出された用紙Ｐは給紙ローラ１４によってレジストローラ１５位置まで搬送され、レジストローラ１５によって用紙Ｐのスキューを補正した後、中間転写ベルト８上の画像の先端と用紙先端が一致するようにタイミングを合わせて送り出される。

そして、中間転写ベルト８が張架されたローラのうち２次転写ローラ１１と中間転写ベルト８を挟んで対向する従動ローラ１０のニップに中間転写ベルト８上の画像先端と合わせてレジストローラ１５から用紙Ｐが搬送され、当該ニップで２次転写ローラ１１によって画像が用紙Ｐ側に２次転写される。用紙Ｐ上に転写された画像は加圧ローラ１７と加熱ローラ１８とを備えた定着装置１９によって加圧及び加熱され、用紙Ｐ上に定着される。画像が定着された用紙Ｐは排紙ローラ１６によって順次排紙トレイ２０に積載される。

図２は、図１における作像部６の各色の現像ユニット５と、現像ユニット５にトナーを補給するトナー補給ユニット３０の全体の構成を示す背面側から見た斜視図である。トナー補給ユニット３０はトナーボトル保持部３３に保持されるトナー容器（トナーボトル）３１とサブホッパ（トナー収納部）３２Ｙ，３２Ｃ，３２Ｍ，３２Ｋとを含み、各現像ユニット５Ｙ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｋ毎に、当該現像ユニット５Ｙ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｋの上部にそれぞれ設けられている。トナーボトル３１は、サブホッパ３２にトナーを供給するトナー搬送スクリュ（不図示）とトナー容器内のトナーを撹拌するアジテータ（不図示）を備えており、トナーボトル駆動部から受ける駆動入力によりトナー搬送スクリュを回転し、トナーをスクリュ軸方向に搬送してトナー搬送スクリュ下流にある開口穴から自由落下によりサブホッパ３２に供給する。トナー容器３１内のトナーがなくなると、ユーザがトナーボトル保持部３３からトナーボトル３１を抜き、新しいトナーボトル３１をトナーボトル保持部３３にセットする。これにより、新しいトナーがサブホッパ３２に供給される。

以下、各色同一の構成なので、１つの色のサブホッパを例にとって説明する。図３は図２におけるサブホッパの構成を示す斜視図、図４は図３のサブホッパの内部構造を示す斜視図、図５はサブホッパ内のトナーの流れを示す説明図である。

これらの図において、サブホッパ３２のトナー収納部３４内には第１ないし第４のトナー搬送部材３５，３６，３７，３８の軸３５ｓ，３６ｓ，３７ｓ，３８ｓが、同一の仮想平面上でそれぞれ平行に配置されている。なお、ここでいう同一及び平行は略同一及び略平行と等価であり、略というのは、若干の誤差は許容するという趣旨である。第１ないし第４のトナー搬送部材３５，３６，３７，３８の軸３５ｓ，３６ｓ，３７ｓ，３８ｓの長手方向は現像ユニット５の現像ローラの長手方向と平行である。

第１のトナー搬送部材３５はサブホッパ３２内に形成されるトナー搬送経路内で最上流に位置し、パドルを備えている。第２ないし第４のトナー搬送部材３６，３７，３８はこの順でトナー収納部３４のトナー搬送方向上流側から下流側に平行に配置され、トナー搬送スクリュを備えている。第１ないし第４のトナー搬送部材３５〜３８は、サブホッパ駆動モータ４１によって同期して駆動される。サブホッパ駆動モータ４１の駆動力は、サブホッパ３２の側面に設けられ、第１ないし第４のトナー搬送部材３５〜３８の回転駆動軸に連結された駆動ギヤ列４２を介して第１ないし第４のトナー搬送部材３５〜３８に伝達される。

サブホッパ３２のトナー収納部３４は図３に示すように上カバー３９によって密閉され、トナーボトル３１内に収納されていたトナーは、上カバー３９に開いたトナー供給口４０からサブホッパ３２のトナー収納部３４内に自由落下する。また、サブホッパ３２にはトナー搬送方向最上流側近傍の側壁４３にトナーの有無を検知するトナーセンサ４４が設けられている。

図４に示すように第１のトナー搬送部材３５は軸３５ｓに平行な複数の羽根を備え、所謂パドル３５ａ，３５ｂを構成する。また、前記トナーセンサ４４の検知部を清掃するトナーセンサ清掃部材３５ｄを備えている。

第２のトナー搬送部材３６は後述の第１の開口４５ａ側が第１のトナー搬送部材３５のパドルと同様の形状に形成され、第２の開口４５ｂ側が大きなピッチのスクリュ３６ａを備えた形状となっている。第３及び第４のトナー搬送部材３７，３８は軸方向の全域にわたって小さなピッチの搬送スクリュ３７ａ，３８ａを備えた形状となっている。第２及び第３のトナー搬送部材３６，３７の間、第３及び第４のトナー搬送部材３７，３８の間には、それぞれ第１及び第２の隔壁４５，４６が設けられている。第１の隔壁４５の反駆動ギヤ列側と駆動ギヤ列４２側には、それぞれ第１及び第２の２つの開口４５ａ，４５ｂが形成され、第２の隔壁４６には第３の開口４６ａが駆動ギヤ列４２配置側に形成されている。また、第４のトナー搬送部材３８の反駆動ギヤ列側のサブホッパ３２の下面には現像ユニット５側にトナーを補給するためのトナー補給口４７が設けられている。

このように構成されたサブホッパ３２では、上カバー３９に開口したトナー供給口４０からトナーボトル３１内に収納されていたトナーがサブホッパ３２のトナー収納部３４内に自由落下する。サブホッパ３２内に落下したトナーは、第１の搬送部材３５から第２の搬送部材３６に受け渡され、さらに第３の搬送部材３７及び第４の搬送部材３８へと受け渡されてトナー補給口４７から現像ユニット５側に補給される。詳細は以下の通りである。

図５に示すようにトナー供給口４０（図５ではトナー供給口４０の位置４０ａを破線で示す。）から供給されたトナーは、トナー供給口４０の直下を中心にその周囲に落下する。トナー供給口４０から「領域Ａ：反駆動ギヤ列側の領域」又は「領域Ｂ：駆動ギヤ列側の領域」に落下したトナーは、第１のトナー搬送部材３５のパドル３５ａ，３５ｂで撹拌される。このパドル３５ａ，３５ｂの撹拌によりトナー高さがほぼ均等に均される。その後、第１のトナー搬送部材３５のパドル３５ａ，３５ｂによって第２のトナー搬送部材３６側に平行（図５矢印Ｄ１方向）に搬送される。この方向は感光体ドラム１の回転方向若しくは中間転写ベルト８の回転方向と平行な方向である。

一方、トナー供給口４０から「領域Ｃ：第２のトナー搬送部材３６側の領域」に落下したトナーは、落下した領域Ｃが第２のトナー搬送部材３６の回転領域なので、トナー搬送部材３６の軸３６ａの軸方向に沿って駆動ギヤ列４２側（図５矢印Ｄ２方向）に搬送される。すなわち、「領域Ａ」及び「領域Ｂ」に落下したトナーは第１の搬送部材３５によって第２の搬送部材３６側に平行に搬送され、「領域Ｃ」に落下したトナーは第２の搬送部材３６の搬送領域に位置することになる。そのため、「領域Ａ〜Ｃ」に落下したトナーはそれぞれ第２の搬送部材３６によって矢印Ｄ２方向に搬送される。

トナー供給口４０に落下したトナーはトナー供給口４０の周辺に均等に落下するので、確率的には「領域Ａ」、「領域Ｂ」及び「領域Ｃ」にほぼ均等にトナーが分布することになり、サブホッパ３２内にトナーを効率よく収納できる。その際、パドル３５ａ，３５ｂは第１のトナー搬送部材３５の軸方向に複数設けられていることから、トナー供給口が軸方向のどの位置（端部、中央部、その間の中間部など）にあっても、トナーが分散され、その状態で第２の搬送部材３６側に搬送することが可能なので、トナーをサブホッパ３２内に効率よく収納することができる。

第１のトナー搬送部材３５によって第２のトナー搬送部材３６側に平行に搬送されたトナーは、前述のように矢印Ｄ２方向に搬送されるが、第２のトナー搬送部材３６の反駆動ギヤ４２側の端部に搬送されたトナーは一部第１の隔壁４５の第１の開口４５ａから第３のトナー搬送部材３７側にも送り込まれ、第３の搬送部材３７によって当該第３の搬送部材３７の軸３７に沿って駆動ギヤ列側に搬送される。第１の隔壁４５には、駆動ギヤ列４２側に第２の開口４６ｂが開口しており、この第２の開口４５ｂを経て第２のトナー搬送部材３６から搬送されたトナーと第３のトナー搬送部材３７の軸方向に搬送されてきたトナーが第２の隔壁４６に形成された第３の開口４６ａから第４のトナー搬送部材３８側に移送される。そして、前述のように第４の搬送部材３８によって反駆動ギヤ列側（矢印Ｄ３方向）に搬送され、トナー補給口４７から現像ユニット５側に補給される。

なお、本実施形態では、サブホッパ３２内に第１ないし第４の４本のトナー搬送部材３５，３６，３７，３８を配置しているが、第３のトナー搬送部材３７を省略して３本で構成することもできる。ただし、第３のトナー搬送部材３７を設けた方が、サブホッパ３２内のトナー収納部３４の容積を大きくすることができるので、トナー収納量を増やすことが可能となる。その結果、現像ユニット５へのトナー補給量を安定させることができるので、本実施形態のように４本設ける方が好ましい。

図６は、従来技術で採用されているように第１ないし第４の全てのトナー搬送部材３５〜３８をトナー搬送スクリュで構成した例を示す図である。この図６に示す構成のサブホッパは、図５に示した本実施形態における第１及び第２のトナー搬送部材３５，３６をスクリュに置き換えたものである。このときのトナーの搬送状態を本実施形態におけるトナーの流れと比較する。図６の例では、トナー搬送経路内で最上流にある第１のトナー搬送部材３５はトナー搬送スクリュで構成され、第２のトナー搬送部材３６のトナー搬送方向は本実施形態とは逆方向となっている。図５と同一の構成には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

トナーボトル３１内に収納されていたトナーは、上カバー３９に開口されたトナー供給口４０からサブホッパ３２内に自由落下し、第１のトナー搬送部材３５の軸方向（矢印Ｄ４方向）に搬送され、第１のトナー搬送部材３５の駆動ギヤ列４２側の端部で第２のトナー搬送部材３６に受け渡される（矢印Ｄ５方向）。第２のトナー搬送部材３６に受け渡されたトナーは、さらに第２のトナー搬送部材２によって反駆動ギヤ列側（矢印Ｄ６方向）に搬送され、反駆動ギヤ列側の端部で第３のトナー搬送部材３７に受け渡される（矢印Ｄ７方向）。次いで、第３のトナー搬送部材３７の軸方向（矢印Ｄ８方向）に搬送されて、駆動ギヤ列４２側の端部で第４のトナー搬送部材３８に受け渡される（矢印Ｄ９方向）。そして、最後に第４のトナー搬送部材３８によって当該第４のトナー搬送部材の３８の軸方向に沿って反駆動ギヤ列側に搬送され、トナー補給口４７から現像ユニット５に補給される。

その際、トナー供給口４０から「領域Ａ」又は「領域Ｂ」に落下したトナーは、第１のトナー搬送部材３５によって軸方向（矢印Ｄ４の下方）に搬送される。また、トナー供給口４０から「領域Ｃ」に落下したトナーは、第２のトナー搬送部材３６によって軸方向（矢印Ｄ６方向）に搬送される。このような構成では、補給されたトナーは「領域Ａ」から直ぐに搬出され、「領域Ａ」にはトナーがほとんど存在しない状態となる。この「領域Ａ」は、トナー供給口４０のトナー搬送方向下流側に当たるので、トナーが存在しなくなると、上流側からトナー供給は行われないので、領域Ａの体積分だけトナーが存在しない個所が生じることになる。これにより、サブホッパ３２内のトナー収納量が減ってしまう。

これに対し、本実施形態では、前述のように「領域Ａ」、「領域Ｂ」及び「領域Ｃ」にほぼ均等にトナーが分布し、その状態で第２のトナー搬送部材３６に対して軸方向に直交する方向に搬送するので、トナーが存在しないという領域が発生することがない。その結果、トナーをサブホッパ３２内に効率よく収納することができる。

なお、特許請求の範囲におけるトナー収納容器は本実施形態ではトナーボトル３１に、トナー収納部は符号３４に、トナー搬送手段は第１ないし第４のトナー搬送部材３５，３６，３７，３８に、現像装置は現像ユニット５に、軸は符号３５ｓ，３６ｓ，３７ｓ，３８ｓに、第１の搬送部材は第１及び第２のパドル３５ａ，３５ｂに、第２の搬送部材は搬送スクリュ３６ａ，３７ａ，３８ａに、トナー供給口は符号４０に、トナー補給装置はサブホッパ３２に、画像形成装置は符号１００に、それぞれ対応する。

さらに、本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

５ 現像ユニット
３１ トナーボトル
３２ サブホッパ
３４ トナー収納部
３５ 第１のトナー搬送部材
３５ｓ，３６ｓ，３７ｓ，３８ｓ 軸
３５ａ 第１のパドル
３５ｂ 第２のパドル
３６ 第２のトナー搬送部材
３６ａ 搬送スクリュ
３７ 第３のトナー搬送部材
３７ａ 搬送スクリュ
３８ 第４のトナー搬送部材
３８ａ 搬送スクリュ
４０ トナー供給口
１００ 画像形成装置

特開２０１０−２５６７５８号公報

Claims (5)

1. トナー収納容器から供給されるトナーを収納するトナー収納部と、
   前記トナー収納部に設置された３本以上のトナー搬送手段と、
   を有し、
   前記トナー搬送手段によってトナーを搬送し、現像装置に補給するトナー補給装置であって、
   前記トナー搬送手段は、それぞれの軸が同一の仮想平面上で互いに平行に位置するように配置され、
   トナー搬送方向から見て最上流側のトナー搬送手段は、当該トナー搬送手段の軸に直交する方向にトナーを搬送する第１の搬送部材を、前記最上流側よりも下流側のトナー搬送手段は、当該トナー搬送手段の軸方向にトナーを搬送する第２の搬送部材をそれぞれ備えていること
   を特徴とするトナー補給装置。
2. 請求項１に記載のトナー補給装置であって、
   前記第１の搬送部材はパドルであること
   を特徴とするトナー補給装置。
3. 請求項１又は２に記載のトナー補給装置であって、
   前記第２の搬送部材は搬送スクリュであること
   を特徴とするトナー補給装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載のトナー補給装置であって、
   前記トナー収納部は前記トナー収納容器内からトナーが供給されるトナー供給口を有し、
   前記トナー供給口は前記第１のトナー搬送部材の長手方向の略中央部に位置すること
   を特徴とするトナー補給装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載のトナー補給装置を備えていること
   を特徴とする画像形成装置。