JP6024540B2 - 現像剤搬送装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、ＦＡＸ、プリンタ、あるいはこれら複数の機能を備えた複合機等の電子写真技術を用いた画像形成装置の現像剤搬送装置、及びこれを備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、現像装置で粉体である現像剤中のトナーを消費するため、現像装置内のトナー濃度が低下すると、現像剤であるトナーを粉体収納容器としてのトナー容器から現像剤搬送装置を用いて供給（補給）している。
現像剤搬送装置には、略垂直方向にトナーを落下搬送する落下搬送経路内で揺動する揺動部材を有し、この揺動部材の作用によってトナーの凝集、架橋を防止するようにしたものが例えば特許文献１に開示されている。
電子写真方式の画像形成装置の分野では、高解像度の画像が要求されていることから、トナーの小粒径化が進み、これに伴い従来の現像剤搬送装置の構成では、放置や環境（高温高湿）でトナーが凝集、架橋しやすくなる傾向にあり、改善が要望されている。

本発明は上記実情に基づきなされたもので、その目的とするところは、搬送経路内での現像剤の凝集、架橋を効率良く、確実に防止することを、その目的する。

上記目的を達成するため、本発明は係る現像剤搬送装置は、少なくとも略水平方向に現像剤を搬送する搬送ノズルと、搬送ノズル内に回転自在に配置された螺旋状搬送部材と、搬送ノズルの下部に連結し、略垂直方向に粉体を落下搬送する落下搬送経路と、落下搬送経路内で揺動する揺動部材を有し、揺動部材が、搬送ノズルと落下搬送経路の連結開口部の上流端縁に螺旋状搬送部材の羽根部が近接する時に最下部に位置し、螺旋状搬送部材の羽根部が近接する周期の略中間時点で最上部に位置することを特徴としている。

本発明によれば、螺旋状搬送部材で搬送されて落下搬送経路内に落下する現像剤が揺動部材によって、その落下を妨げられなくなるので、現像剤搬送経路内での現像増の凝集、架橋を効率良く、確実に防止することができるとともに、装置の信頼性を高めることができる。

実施形態における複写機を示す全体構成図。 同複写機の作像部を示す模式図。 同複写機におけるトナー補給装置にトナー容器が設置された状態を示す模式図。 同複写機のトナー容器収容部にトナー容器が設置された状態を示す概略斜視図。 トナー容器の斜視説明図。 トナー容器（容器先端側カバーを取り外した状態）を装着する前のトナー補給装置とトナー容器との説明図。 トナー容器（容器先端側カバーを取り外した状態）を装着した状態のトナー補給装置とトナー容器との説明図。 トナー容器を装着する前のトナー補給装置とトナー容器との説明図。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る現像剤搬送装置の構成と、現像剤の搬送状態と揺動部材の位置関係を説明する図。 トナー容器を先に回転させた後に搬送スクリュを回転させる構成のタイミングチャート。

以下、本発明を画像形成装置としての複写機（以下、複写機５００という）に適用した、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態の複写機５００の概略構成図である。複写機５００は、複写装置本体（以下、プリンタ部１００という）、給紙テーブル（以下、給紙部２００という）及びプリンタ部１００上に取り付けるスキャナ（以下、スキャナ部４００という）から構成される。

プリンタ部１００の上部に設けられたトナー容器収容部７０には、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した四つの粉体物収納容器としてのトナー容器３２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が着脱自在（交換自在）に設置されている。トナー容器収容部７０の下方には中間転写ユニット８５が配設されている。

中間転写ユニット８５は、中間転写ベルト４８、四つの一次転写バイアスローラ４９（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、二次転写バックアップローラ８２、複数のテンションローラ、及び、不図示の中間転写クリーニング装置等で構成される。中間転写ベルト４８は、複数のローラ部材によって張架、支持されるとともに、この複数のローラ部材の１つである二次転写バックアップローラ８２の回転駆動によって図１中の矢印方向に無端移動する。

プリンタ部１００には、中間転写ベルト４８に対向するように、各色に対応した四つの作像部４６（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が並設されている。また、四つのトナー容器３２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の下方には、それぞれに対応した四つのトナー補給装置６０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が配設されている。そして、トナー容器３２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に収容されたトナーは、それぞれに対応するトナー補給装置６０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）によって、各色に対応した作像部４６（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の現像装置（粉体物使用部）内に供給（補給）される。

また、図１に示すように、プリンタ部１００は四つの作像部４６の下方に潜像形成手段である露光装置４７を備える。露光装置４７は、スキャナ部４００で読み込んだ原稿画像の画像情報またはパーソナルコンピュータ等の外部装置から入力される画像情報に基づいて、後述する感光体４１の表面に対して露光し、感光体４１の表面に静電潜像を形成する。プリンタ部１００が備える露光装置４７は、レーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナ方式を用いているが、露光手段としてはＬＥＤアレイを用いるものなど他の構成でも良い。

図２は、イエローに対応した作像部４６Ｙの概略構成を示す模式図である。
作像部４６Ｙは、潜像担持体であるドラム状の感光体４１Ｙを備える。さらに、作像部４６Ｙは、帯電手段である帯電ローラ４４Ｙ、現像手段である現像装置５０Ｙ、感光体クリーニング装置４２Ｙ、不図示の除電装置等を感光体４１Ｙの周囲に配設した構成である。そして、感光体４１Ｙ上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）が行われて、感光体４１Ｙ上にイエロー画像が形成されることになる。

なお、他の三つの作像部４６（Ｍ，Ｃ，Ｋ）も、使用されるトナーの色が異なる点以外は、イエローに対応した作像部４６Ｙとほぼ同様の構成となっていて、各感光体４１（Ｍ，Ｃ，Ｋ）上にそれぞれのトナーに対応した色の画像が形成される。以下、他の三つの作像部４６（Ｍ，Ｃ，Ｋ）の説明を適宜に省略して、イエローに対応した作像部４６Ｙのみの説明を行うことにする。

感光体４１Ｙは、不図示の駆動モータによって図２中の時計回り方向に回転駆動する。そして、帯電ローラ４４Ｙと対向する位置で、感光体４１Ｙの表面が一様に帯電される（帯電工程）。その後、感光体４１Ｙの表面は、露光装置４７から発せられたレーザ光Ｌの照射位置に達して、この位置での露光走査によってイエローに対応した静電潜像が形成される（露光工程）。その後、感光体４１Ｙの表面は、現像装置５０Ｙとの対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、イエローのトナー像が形成される（現像工程）。

中間転写ユニット８５の四つの一次転写バイアスローラ４９（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、それぞれ、中間転写ベルト４８を感光体４１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）との間に挟み込んで一次転写ニップを形成している。そして、一次転写バイアスローラ４９（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。

現像工程でトナー像が形成された感光体４１Ｙの表面は、中間転写ベルト４８を挟んで一次転写バイアスローラ４９Ｙと対向する一次転写ニップに達して、この一次転写ニップで感光体４１Ｙ上のトナー像が中間転写ベルト４８上に転写される（一次転写工程）。このとき、感光体４１Ｙ上には、僅かながら未転写トナーが残存する。一次転写ニップでトナー像を中間転写ベルト４８に転写した感光体４１Ｙの表面は、感光体クリーニング装置４２Ｙとの対向位置に達する。この対向位置で感光体４１Ｙ上に残存した未転写トナーがクリーニングブレード４２ａによって機械的に回収される（クリーニング工程）。最後に、感光体４１Ｙの表面は、不図示の除電装置との対向位置に達して、この位置で感光体４１Ｙ上の残留電位が除去される。こうして、感光体４１Ｙ上で行われる一連の作像プロセスが終了する。

このような作像プロセスは、他の作像部４６（Ｍ，Ｃ，Ｋ）でも、イエロー作像部４６Ｙと同様に行われる。すなわち、作像部４６（Ｍ，Ｃ，Ｋ）の下方に配設された露光装置４７から、画像情報に基づいたレーザ光Ｌが、各作像部４６（Ｍ，Ｃ，Ｋ）の感光体４１（Ｍ，Ｃ，Ｋ）上に向けて照射される。詳しくは、露光装置４７は、光源からレーザ光Ｌを発して、そのレーザ光Ｌを回転駆動されたポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学素子を介して各感光体４１（Ｍ，Ｃ，Ｋ）上に照射する。その後、現像工程を経て各感光体４１（Ｍ，Ｃ，Ｋ）上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト４８上に転写する。

このとき、中間転写ベルト４８は、図１中の矢印方向に走行して、各一次転写バイアスローラ４９（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の一次転写ニップを順次通過する。これにより、各感光体４１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）上の各色のトナー像が、中間転写ベルト４８上に重ねて一次転写され、中間転写ベルト４８上にカラートナー像が形成される。

各色のトナー像が重ねて転写され、カラートナー像が形成された中間転写ベルト４８は、二次転写ローラ８９との対向位置に達する。この位置では、二次転写バックアップローラ８２が、二次転写ローラ８９との間に中間転写ベルト４８を挟み込んで二次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト４８上に形成されたカラートナー像は、二次転写ニップの位置に搬送された転写紙等の記録媒体Ｐ上に転写される。このとき、中間転写ベルト４８には、記録媒体Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。二次転写ニップを通過した中間転写ベルト４８は、不図示の中間転写クリーニング装置の位置に達し、その表面上の未転写トナーが回収され、中間転写ベルト４８上で行われる一連の転写プロセスが終了する。

次に、記録媒体Ｐの動きについて説明する。
上述した二次転写ニップに搬送される記録媒体Ｐは、プリンタ部１００の下方に配設された給紙部２００の給紙トレイ２６から、給紙ローラ２７やレジストローラ対２８等を経由して搬送されるものである。詳しくは、給紙トレイ２６には記録媒体Ｐが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ２７が図１中の反時計回り方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Ｐがレジストローラ対２８の二つのローラによって形成されるローラニップに向けて搬送される。

レジストローラ対２８に搬送された記録媒体Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対２８のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト４８上のカラートナー像が二次転写ニップに到達するタイミングに合わせて、レジストローラ対２８が回転駆動されて、記録媒体Ｐが二次転写ニップに向けて搬送される。これにより、記録媒体Ｐ上に、所望のカラートナー像が転写される。

二次転写ニップでカラートナー像が転写された記録媒体Ｐは、定着装置８６の位置に搬送される。定着装置８６では、定着ベルト及び加圧ローラによる熱と圧力とにより、表面に転写されたカラートナー像が記録媒体Ｐ上に定着される。定着装置８６を通過した記録媒体Ｐは、排紙ローラ対２９のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対２９によって装置外に排出された記録媒体Ｐは、出力画像として、スタック部３０上に順次スタックされる。こうして、複写機５００における一連の画像形成プロセスが完了する。

（作像部）
次に、作像部４６における現像装置５０の構成及び動作について、さらに詳しく説明する。なお、ここではイエローに対応した作像部４６Ｙを例に挙げて説明を行うが、他色の作像部４６（Ｍ，Ｃ，Ｋ）においても同様である。

現像装置５０Ｙは、図２に示すように、現像ローラ５１Ｙ、ドクタブレード５２Ｙ、二つの現像剤搬送スクリュ５５Ｙ、及び、トナー濃度検知センサ５６Ｙ等で構成される。現像ローラ５１Ｙは、感光体４１Ｙに対向し、ドクタブレード５２Ｙは、現像ローラ５１Ｙに対向する。また、二つの現像剤搬送スクリュ５５Ｙは、二つの現像剤収容部（５３Ｙ，５４Ｙ）内に配設されている。現像ローラ５１Ｙは、内部に固設されたマグネットローラ、及び、マグネットローラの周囲を回転するスリーブ等で構成される。第一現像剤収容部５３Ｙ及び第二現像剤収容部５４Ｙ内には、キャリアとトナーとからなる二成分の現像剤Ｇが収容されている。第二現像剤収容部５４Ｙは、その上方に形成された開口を介して落下搬送経路としてのトナー落下搬送経路６４Ｙに連通している。また、トナー濃度検知センサ５６Ｙは、第二現像剤収容部５４Ｙ内の現像剤Ｇ中のトナー濃度を検知する。

現像装置５０内の現像剤Ｇは、二つの現像剤搬送スクリュ５５Ｙによって、攪拌されながら、第一現像剤収容部５３Ｙと第二現像剤収容部５４Ｙとの間を循環する。第一現像剤収容部５３Ｙ内の現像剤Ｇは、現像剤搬送スクリュ５５Ｙの一方に搬送されながら現像ローラ５１Ｙ内のマグネットローラにより形成される磁界によって現像ローラ５１Ｙのスリーブ表面上に供給され、担持される。現像ローラ５１Ｙのスリーブは、図２の矢印で示すように反時計回り方向に回転駆動し、現像ローラ５１Ｙ上に担持された現像剤Ｇは、スリーブの回転にともない現像ローラ５１Ｙ上を移動する。このとき、現像剤Ｇ中のトナーは、現像剤Ｇ中のキャリアとの摩擦帯電によりキャリアとは逆極性の電位に帯電して静電的にキャリアに吸着し、現像ローラ５１Ｙ上に形成された磁界によって引き寄せられるキャリアとともに現像ローラ５１Ｙ上に担持される。

現像ローラ５１Ｙ上に担持された現像剤Ｇは、図２中の矢印方向に搬送されて、ドクタブレード５２Ｙと現像ローラ５１Ｙとが対向するドクタ部に達する。現像ローラ５１Ｙ上の現像剤Ｇは、ドクタ部を通過する際にその量が適量化され、その後、感光体４１Ｙとの対向位置である現像領域まで搬送される。現像領域では、現像ローラ５１Ｙと感光体４１Ｙとの間に形成された現像電界によって感光体４１Ｙ上に形成された潜像に現像剤Ｇ中のトナーが吸着される。現像領域を通過した現像ローラ５１Ｙの表面上に残った現像剤Ｇはスリーブの回転に伴い第一現像剤収容部５３Ｙの上方に達して、この位置で現像ローラ５１Ｙから離脱される。

現像装置５０Ｙ内の現像剤Ｇは、トナー濃度が所定の範囲内になるように調整される。詳しくは、現像装置５０Ｙ内の現像剤Ｇに含まれるトナーの現像による消費量に応じて、トナー容器３２Ｙに収容されているトナーが、後述するトナー補給装置６０Ｙを介して第二現像剤収容部５４Ｙ内に補給される。
第二現像剤収容部５４Ｙ内に補給されたトナーは、二つの現像剤搬送スクリュ５５Ｙによって、現像剤Ｇとともに混合、攪拌されながら、第一現像剤収容部５３Ｙと第二現像剤収容部５４Ｙとの間を循環する。

（トナー補給装置）現像剤搬送装置
次に、トナー補給装置６０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）について説明する。
図３は、トナー補給装置６０Ｙにトナー容器３２Ｙが設置された状態を示す模式図であり、図４は、トナー容器収容部７０に四つのトナー容器３２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が設置された状態を示す概略斜視図である。

プリンタ部１００のトナー容器収容部７０に設置された各トナー容器３２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）内のトナーは、各色の現像装置５０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）内のトナー消費に応じて、適宜に各現像装置５０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）内に補給される。このとき、各トナー容器３２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）内のトナーは、トナー色ごとに設けられたトナー補給装置６０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）によって補給される。なお、四つのトナー補給装置６０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）やトナー容器３２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外はほぼ同一構造である。このため、以下、イエローに対応したトナー補給装置６０Ｙやトナー容器３２Ｙのみの説明を行い、他の三つの色に対応したトナー補給装置６０（Ｍ，Ｃ，Ｋ）やトナー容器３２（Ｍ，Ｃ，Ｋ）の説明を適宜に省略する。

トナー補給装置６０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、トナー容器収容部７０、搬送ノズル６１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、搬送スクリュ６１４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、トナー落下搬送経路６４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、容器回転駆動部９１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）等で構成されている。
トナー容器３２Ｙが図中矢印Ｑの方向へ移動してプリンタ部１００のトナー容器収容部７０に装着されると、その装着動作に連動して、トナー容器３２Ｙの容器先端側からトナー補給装置６０Ｙの搬送ノズル６１１Ｙが挿入される。これにより、トナー容器３２Ｙ内と搬送ノズル６１１Ｙ内とが連通する。この装着動作に連動して連通する構成についての詳細は後述する。

本実施形態のトナー容器３２Ｙは、略円筒状のトナーボトルであって、主として、トナー容器収容部７０に非回転で保持される容器先端側カバー３４Ｙと、容器ギア３０１Ｙが一体的に形成された容器本体３３Ｙとから主に構成される。容器本体３３Ｙは、容器先端側カバー３４Ｙに対して相対的に回転可能に保持されている。

トナー容器収容部７０は、主として、容器カバー受入部７３と、容器受部７２と、挿入口形成部７１とで構成されている。容器カバー受入部７３は、トナー容器３２Ｙの容器先端側カバー３４Ｙを保持するための部分であり、容器受部７２は、トナー容器３２Ｙの容器本体３３Ｙを保持するための部分である。また、挿入口形成部７１は、容器受部７２と、トナー容器３２Ｙの装着動作時における挿入口を形成する部分である。複写機５００の手前側（図１の紙面垂直方向手前側）に設置された不図示の本体カバーを開放すると、トナー容器収容部７０の挿入口形成部７１が露呈される。そして、各トナー容器３２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の長手方向を水平方向とした状態で、複写機５００の手前側から各トナー容器３２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の着脱操作（トナー容器３２の長手方向を着脱方向とする着脱操作）を行う。なお、図３中のセットカバー６０８Ｙは、トナー容器収容部７０の容器カバー受入部７３の一部である。

容器受部７２は、その長手方向の長さが、容器本体３３Ｙの長手方向の長さとほぼ同等になるように形成されている。また、容器カバー受入部７３は容器受部７２における長手方向（着脱方向）の容器先端側に設けられ、挿入口形成部７１は容器受部７２における長手方向の一端側に設けられている。そのため、トナー容器３２Ｙの装着動作にともない、容器先端側カバー３４Ｙは、挿入口形成部７１を通過した後に、しばらく容器受部７２上を滑動して、その後に容器カバー受入部７３に装着されることになる。

容器先端側カバー３４Ｙが容器カバー受入部７３に装着された状態で、駆動モータや駆動ギア等で構成されている容器回転駆動部９１Ｙから容器駆動ギア６０１Ｙを介して、容器本体３３Ｙに具備された容器ギア３０１Ｙに回転駆動が入力されることで、容器本体３３Ｙが図３中の矢印Ａ方向に回転駆動される。容器本体３３Ｙ自体が回転することで、容器本体３３Ｙの内周面に螺旋状に形成された螺旋状突起３０２Ｙによって、容器本体３３Ｙの内部に収容されたトナーが容器本体長手方向に沿って図３中の左側から右側へ搬送される。これにより、容器先端側カバー３４Ｙ側から搬送ノズル６１１Ｙ内に供給される。

搬送ノズル６１１Ｙ内には、搬送スクリュ６１４Ｙが配置されており、容器回転駆動部９１Ｙから搬送スクリュギア６０５Ｙに回転駆動が入力されることで、搬送スクリュ６１４Ｙが回転し、搬送ノズル６１１Ｙ内に供給されたトナーを搬送する。搬送ノズル６１１Ｙの搬送方向下流端は、トナー落下搬送経路６４Ｙに接続されており、搬送スクリュ６１４Ｙによって搬送されたトナーは、トナー落下搬送経路６４Ｙを自重落下して現像装置５０Ｙ（第二現像剤収容部５４Ｙ）内に補給される。
トナー容器３２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、それぞれ、寿命に達したとき（収容するトナーがほとんどすべて消費されて空になったとき）に新品のものに交換される。トナー容器３２の長手方向における容器先端側カバー３４とは反対側の端部には把手部３０３が設けられており、交換の際には、作業者が把手部３０３を握って引き出すことで、装着されたトナー容器３２を取り外すことが出来る。

上述した露光装置４７で用いる画像情報に基づいて制御部９０がトナー消費量を算出し、制御部９０が現像装置５０Ｙへのトナーの供給を要すると判断する場合がある。また、トナー濃度検知センサ５６Ｙの検知結果に基づいて現像装置５０Ｙ内のトナー濃度が低下したことを制御部９０にて検出する場合がある。これらの場合は、制御部９０の制御によって容器回転駆動部９１Ｙを回転駆動し、トナー容器３２Ｙの容器本体３３Ｙと搬送スクリュ６１４Ｙとを所定時間回転させて現像装置５０Ｙへのトナー補給を行う。また、搬送ノズル６１１Ｙ内に配置された搬送スクリュ６１４Ｙを回転することによってトナーの補給を行っているため、搬送スクリュ６１４Ｙの回転数を検出することで、トナー容器３２Ｙからのトナー供給量を精度良く算出することもできる。トナー容器３２Ｙを装着したときから累積的に算出したトナー供給量が装着時のトナー容器３２Ｙ内のトナー量に達した場合には、トナー容器３２Ｙ内にトナーが無いものとして、複写機５００の不図示の表示部にトナー容器３２Ｙの交換を促す旨の表示を行う。
また、トナー濃度検知センサ５６Ｙがトナー濃度低下を検知して、補給動作実行し、トナー濃度が回復したか否か判定を複数回繰り返しても、トナー濃度検知センサ５６Ｙによってトナー濃度が回復したことが検知されない場合がある。この場合も、トナー容器３２Ｙ内にトナーが無いものとして、複写機５００の不図示の表示部にトナー容器３２Ｙの交換を促す旨の表示を行う。

本実施形態のトナー補給装置６０Ｙでは、搬送スクリュ６１４Ｙの回転数によって現像装置５０Ｙへのトナーの供給量を制御している。このため、搬送ノズル６１１Ｙを通過したトナーは、現像装置５０Ｙへの供給量を制御されることなく、トナー落下搬送経路６４Ｙを介して、直接に現像装置５０Ｙへと搬送される。本実施形態のように、搬送ノズル６１１Ｙをトナー容器３２Ｙに挿入するトナー補給装置６０Ｙであっても、トナーホッパ等のトナー一次貯留部を設けてもよい。そして、このトナー一次貯留部から現像装置５０Ｙへのトナーの搬送量を制御することで、現像装置５０Ｙへのトナーの供給量を制御する構成としてもよい。
また、本実施形態のトナー補給装置６０Ｙでは、搬送ノズル６１１Ｙ内に供給されたトナーを搬送スクリュ６１４Ｙによって搬送する構成としているが、搬送ノズル６１１Ｙ内に供給されたトナーを搬送する構成としては、スクリュ部材に限るものではない。例えば特開２００９−２７６６５９号公報に記載のように、粉体ポンプを用いて搬送ノズル６１１Ｙの開口部に負圧を発生させる構成など、スクリュ部材以外によって搬送力を付与する構成であってもよい。

トナー一次貯留部を設ける構成では、トナー一次貯留部内に貯留されたトナーが所定量以下になったことを検知するトナーエンドセンサを設置する。そして、トナーエンドセンサのトナーエンド検知に基づいて、容器本体３３Ｙ及び搬送スクリュ６１４Ｙを所定時間回転駆動してトナー一次貯留部へのトナー補給を行う。さらに、このような制御を所定回数繰り返してもトナーエンドセンサによるトナーエンド検知が解除されない場合には、トナー容器３２Ｙ内にトナーがないものとして、複写機５００の不図示の表示部にトナー容器３２Ｙの交換を促す旨の表示を行う。このように、トナーエンドセンサのトナーエンド検知に基づいてトナー容器３２Ｙ内のトナーが無くなったことを検出する構成であれば、トナー容器３２Ｙを装着したときからのトナー供給量を累積的に算出する必要がない。しかし、本実施形態のトナー補給装置６０Ｙのように、トナー一次貯留部を設けない構成であれば、トナー補給装置６０Ｙの小型化を図ることができ、複写機５００全体の小型化を図ることができる。

（トナー容器）
次に、本実施形態のトナー容器３２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）及びトナー補給装置６０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）についてより詳細に説明する。なお、上述したように、トナー容器３２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）及びトナー補給装置６０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、それぞれ使用するトナーの色が異なる他はほぼ同様の構成になっている。よって、以下、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋという使用するトナーの色を示す添字を省略して説明する。

図５は、本実施形態のトナー容器３２の斜視説明図である。
トナー容器３２は、容器本体３３と、容器先端側カバー３４とから主に構成されている。

容器本体３３は、略円筒状であり、円筒の中心軸を回転軸として回転する構成となっている。以下、この回転軸に平行な方向を「回転軸方向」と呼び、回転軸方向において、トナー容器３２におけるノズル受入口３３１が形成されている側（容器先端側カバー３４が配置されている側）を「容器先端側」と呼ぶことにする。また、トナー容器３２における把手部３０３が配置されている側（容器先端側とは逆側）を「容器後端側」と呼ぶことにする。なお、上述したトナー容器３２の長手方向は回転軸方向であり、トナー補給装置６０にトナー容器３２を装着した状態では、回転軸方向は水平方向となる。容器本体３３の容器ギア３０１よりも容器後端側は、容器先端側よりもその外径が大きくなっており、その内周面には螺旋状突起３０２が形成されている。そして、容器本体３３が図中の矢印Ａ方向に回転すると、容器本体３３内のトナーは螺旋状突起３０２の作用によって回転軸方向における一端側（容器後端側）から他端側（容器先端側）に向かう搬送力が付与される。

容器本体３３は、容器本体３３が図中矢印Ａ方向に回転することで螺旋状突起部３０２によって容器先端側に搬送されてきたトナーの量が少なくなってきた場合でも、そのトナーをノズル開口部６１０及びノズル受入口３３１に案内できるように、開口部の近傍における内壁面で囲まれた内部空間が、上記一端側の本体部分における内部空間よりも細くなっている。すなわち、容器本体３３は、開口部側の先端部分がなだらかに細くなっている。

容器本体３３の汲み上げ部３０４よりもさらに容器先端側には、容器ギア３０１が形成されている。容器先端側カバー３４には、容器本体３３に取り付けた状態で、この容器ギア３０１の一部（図５中の奥側）が露出するように、ギア露出開口３４ａが設けられている。そして、トナー容器３２をトナー補給装置６０に装着することで、ギア露出開口３４ａから露出した容器ギア３０１が、トナー補給装置６０側の容器駆動ギア６０１に噛み合う構成となっている。

容器本体３３の容器ギア３０１よりもさらに容器先端側には、円筒状の容器開口部３３ａが形成されている。そして、この容器開口部３３ａにノズル受入部材３３０の受入部材固定部３３７を圧入することにより、容器本体３３に対してノズル受入部材３３０を固定することが出来る。ノズル受入部材３３０を固定する方法としては圧入に限らず、接着剤による固定やネジ止めによる固定であっても良い。
トナー容器３２は、容器本体３３に対して容器開口部３３ａの開口からトナーを充填後、ノズル受入部材３３０を容器本体３３の容器開口部３３ａに固定する構成となっている。

また、容器本体３３の容器開口部３３ａの容器ギア３０１側の端部には、カバー爪引掛け部３０６が形成されている。カバー爪引掛け部３０６は容器開口部３３ａの外周面を一周するように形成されており、カバー爪部３４１が引っ掛かることで、容器本体３３と容器先端側カバー３４とは、相対的に回転可能な取り付けとなる。また、カバー爪引掛け部３０６が容器開口部３３ａの外周面を一周するように形成されていることにより、回転負荷又はカバー爪部３４１の外れ（爪外れ）の発生を防止できる。容器開口部３３ａの外周面の周方向においてカバー爪引掛け部３０６が隙間を有すると、回転負荷又は爪外れが発生するおそれがある。例えば、カバー爪引掛け部３０６がカバー爪部３４１の爪の幅よりも小さな隙間を有する場合は、容器本体３３の回転時、爪と隙間とが干渉し、その干渉が回転負荷となる。また、カバー爪引掛け部３０６がカバー爪部３４１の爪の幅よりも大きな隙間を有する場合は、カバー爪部３４１の爪が外れる。

また、容器本体３３は、二軸延伸ブロー成形法によって成形される。この二軸延伸ブロー成形法は、一般的にはプリフォーム成形工程と延伸ブロー成形工程との二段工程からなる。プリフォーム成形工程では、樹脂を用いて射出成形により試験管状のプリフォームを成形する。このときの射出成形により、試験管状の口部に、容器開口部３３ａ、カバー爪引掛け部３０６及び容器ギア３０１を形成する。延伸ブロー成形工程は、プリフォーム成形工程後に冷却され、型から外されたプリフォームを加熱して軟化した後、ブロー成形すると共に延伸する。

本実施形態の容器本体３３では、容器ギア３０１よりも容器後端側が延伸ブロー成形工程によって成形される。すなわち、汲み上げ部３０４、螺旋状突起３０２が形成されている部分、及び、把手部３０３は、延伸ブロー成形工程によって成形される。
容器本体３３において、容器ギア３０１、容器開口部３３ａ及びカバー爪引掛け部３０６等の容器ギア３０１から容器先端側の各部は、射出成形されたプリフォームのままの形状であるため、精度良く成形できる。一方、汲み上げ部３０４、螺旋状突起３０２が形成されている部分、及び、把手部３０３は、射出成形された後、延伸ブロー成形工程で延伸して成形されているため、成型の精度はプリフォーム成型部よりは劣る。

次に、トナー補給装置６０に対するトナー容器３２の装着について説明する。
図６は、トナー容器３２を装着する前のトナー補給装置６０と、トナー容器３２の先端側端部との説明図であり、図７は、トナー容器３２を装着した状態のトナー補給装置６０と、容器先端側のトナー容器３２の端部との説明図であり、図８はトナー容器を装着する前のトナー補給装置とトナー容器との説明図である。尚、図６及び図７は、容器先端側カバー３４を省略した断面図となっている。
図６〜図８に示すように、トナー補給装置６０は、複写機５００本体のフレーム６０２に対して搬送ノズル６１１を固定するノズルホルダ６０７を備え、ノズルホルダ６０７に対して、セットカバー６０８が固定されている。さらに、ノズルホルダ６０７には、搬送ノズル６１１の下方から搬送ノズル６１１の内部に連通するように配置されたトナー落下搬送経路６４が設けられている。

図６、図７に示すように、図中矢印Ｒで示した右側から左側に（画像形成装置本体に対して手前側から奥側に）トナー容器３２を移動させることで、搬送ノズル６１１のノズル先端部６１１ａが容器シャッタ３３２の容器先端側の端面に接触する。さらに、トナー容器３２をトナー補給装置６０の方向に移動させることで、搬送ノズル６１１が容器シャッタ３３２の容器先端側の端面を押圧する。容器シャッタ３３２が押圧されることで、容器シャッタバネ３３６が縮み、これに伴って容器シャッタ３３２がトナー容器３２の内部側（容器後端側）に押し込まれるとともに、搬送ノズル６１１のノズル先端側がノズル受入口３３１に挿入される。このとき、ノズルシャッタ６１２におけるノズルシャッタ鍔部６１２ａよりもノズル先端側のノズルシャッタ筒状部６１２ｅも搬送ノズル６１１とともにノズル受入口３３１に挿入される。

さらにトナー容器３２をトナー補給装置６０の方向に移動させることで、ノズルシャッタ鍔部６１２ａのノズルシャッタバネ受け面とは反対側の面が、容器シール３３３の容器先端側の端面に接触する。これにより、ノズルシャッタ６１２のトナー容器３２に対する回転軸方向の相対的位置が保持される。さらにトナー容器３２をトナー補給装置６０の方向に移動させることで、搬送ノズル６１１はさらにトナー容器３２の内部側に挿入される。これにより、ノズルシャッタバネ６１３が縮み、ノズルシャッタ６１２の搬送ノズル６１１に対する相対的位置がノズル根元側に移動する。この相対的位置の移動に伴い、ノズルシャッタ６１２に覆われていたノズル開口６１０が容器本体３３内部で露出し、容器本体３３内と搬送ノズル６１１内とが連通する。

搬送ノズル６１１がノズル受入口３３１に挿入されている状態では、縮んだ状態の容器シャッタバネ３３６やノズルシャッタバネ６１３の付勢力によって、トナー補給装置６０に対してトナー容器３２を押し戻す方向（矢印Ｒで示した装着方向とは逆方向）の力が作用する。しかし、トナー容器３２をトナー補給装置６０に装着する際には、この力に抗して容器ロック部３３９が補給装置側ロック部材と結合する位置までトナー容器３２をトナー補給装置６０の方向に移動させる。これにより、容器シャッタバネ３３６及びノズルシャッタバネ６１３の付勢力と、容器ロック部３３９の補給装置側ロック部材に対する引っ掛かりが作用する。このような、付勢力と引っ掛かりとの作用によって、図７に示す状態で、トナー容器３２のトナー補給装置６０に対する回転軸方向の位置決めがなされる。

トナー落下搬送経路６４としては、図６及び図７に記載の構成のように、その内部に揺動スプリング６４０を配置してもよい。この揺動スプリング６４０は、その一端が搬送スクリュ６１４の回転軸６１４ａ引掛けられていて、搬送スクリュ６１４の回転に伴いトナー落下搬送経路６４内で上下動するよう構成されている。揺動スプリング６４０は、この上下動によって管状部材であるトナー落下搬送経路６４の内壁面近傍に停滞・付着しているトナーを掻き落とす。トナー落下搬送経路６４の詰まり防止効果の向上を図るためには、この揺動する揺動スプリング６４０をトナー落下搬送経路６４の内壁面に近付けることが望ましい。そして、本実施形態の構成では、トナー落下搬送経路６４が円筒状の部材であるため、揺動スプリング６４０（径がトナー落下搬送経路６４の内壁の径よりもやや小さい程度の、円筒コイル状部材であるスプリング部材）を揺動部材として用いている。しかし、トナー落下搬送経路６４を輪切りにした断面形状が円形以外であればそれに沿う様に、揺動部材の形状もトナー落下搬送経路６４の断面形状併せて調整するのが好ましい。

図８に示すように、装置本体のフレーム６０２には、容器回転駆動部９１が固定されている。容器回転駆動部９１は、駆動モータ６０３及び容器駆動ギア６０１を備え、さらに、容器駆動ギア６０１の回転軸に駆動モータ６０３の回転駆動を伝達するウォームギア６０３ａを備える。容器駆動ギア６０１の回転軸には、駆動伝達ギア６０４が固定されており、搬送スクリュ６１４の回転軸に固定された搬送スクリュギア６０５と噛み合う構成となっている。このような構成により、駆動モータ６０３を回転駆動させることで、容器駆動ギア６０１及び容器ギア３０１を介してトナー容器３２を回転させることができる。また、トナー容器３２を回転させるとともに、駆動伝達ギア６０４及び搬送スクリュギア６０５を介して、搬送スクリュ６１４を回転させることができる。

なお、駆動モータ６０３から容器ギア３０１までの駆動伝達経路や、駆動モータ６０３から搬送スクリュギア６０５までの駆動伝達経路にクラッチを設けても良い。このようなクラッチを設けることで、駆動モータ６０３を回転駆動させたときに、トナー容器３２と搬送スクリュ６１４との何れか一方のみを回転させる構成を実現できる。

図７に示すように、トナー容器３２をトナー補給装置６０に装着した状態で、トナー容器３２を回転させると、図７に示した矢印のように、トナー容器３２の内部からノズル開口６１０を通過して、搬送ノズル６１１内にトナーが供給される。そして、搬送ノズル６１１に設けた搬送スクリュ６１４を回転させることによって、図中右側から左側へトナーが搬送され、トナーはトナー落下搬送経路６４から現像装置或いはホッパ部へ向けて落下する。

次に図９を用いて現像剤搬送装置６００の構成と作用について説明する。図９中、符号Ｔはトナーを示す。現像剤搬送装置６００は、搬送管としての搬送ノズル６１１、螺旋状搬送部材としての搬送スクリュ６１４、トナー落下搬送経路６４及び揺動部材としての揺動スプリング６４０で主に構成されている。
筒状の搬送ノズル６１１は、略水平方向に延在していて、その内部に搬送スクリュ６１４が回転自在に配置されている。搬送ノズル６１１は搬送スクリュ６１４が回転することで、少なくとも略水平方向にトナーＴを搬送する。本形態において、トナーは、矢印Ｒで示す方向に搬送される。搬送ノズル６１１の下部には、トナー落下搬送経路６４が連結されている。具体的には、筒状のトナー落下搬送経路６４は、搬送ノズル６１１の終端部６１１０側の下部に連結されている。揺動スプリング６４０は、その一端６４０ａが搬送スクリュ６１４の軸部６１４ａの一部に設けられた偏心部としての偏心軸６１４０に懸架され、他端側は固定せずに自由端とされている。揺動スプリング６４０は、搬送スクリュ６１４が、図９（ａ）に示すように図中矢印Ａ（時計回り方向）に回転するのに伴って、偏心軸６１４０の作用により、図中矢印Ｙで示す上下方向に上下動作するとともに、トナー落下搬送経路６４内を水平方向にも移動する。水平方向へ移動するのは、偏心軸６１４０に対して揺動スプリング６４０の一端６４０ａが軸方向に移動自在に支持されている点と、揺動スプリング６４０の外径に対してトナー落下搬送経路６４の内径が大きく形成されているためである。このような揺動スプリング６４０のトナー落下搬送経路６４での上下方向Ｙへの移動と水平方向へ移動により、揺動スプリング６４０は振り子のような運動をすることになり、トナー落下搬送経路６４内に供給されるトナーＴの凝集、架橋が防止されている。

ここで１つ問題となるのが、トナーＴは搬送スクリュ６１４が備えているスクリュ羽根面６１４ｂに押された形で搬送ノズル６１１内を移動するので、図９（ａ）に示すうに、搬送ノズル６１１内にスクリュ羽根面６１４ｂに接する部位でのトナー量が最大となり、逆に、スクリュ羽根６１４ｂの下流側のトナー量は少なくなる。このため、搬送ノズル６１１とトナー落下搬送経路６４の連結開口部６５に至るトナーの量は、連結開口部６５の上流端縁６５ａとスクリュ羽根面６１４ｂの位置関係により、周期的に変化することになる。

すなわち、図９（ｄ）に示すように、搬送ノズル６１１の下面側のスクリュ羽根面６１４ａが最も連結開口部６５の上流端縁６５ａと近接した時に、トナー落下搬送経路６４に落下するトナーは最少となり、その後、図９（ｂ）、図９（ｃ）に示すように、次にスクリュ羽根面６１４ｂが最も連結開口部６５の上流端縁６５ａと近接するに従ってトナー落下量が増加する。

トナー落下搬送経路６４へのトナー落下量が増加する際に、図９（ａ）に示すように揺動スプリング６４０が矢印Ｙ１で示す上昇方向へ移動すると、落下しようとするトナーＴの動きを阻害し、揺動スプリング６４０によるトナーＴの凝集と架橋の防止機能が充分発揮されず、トナーＴがトナー落下搬送経路６４内で徐々に堆積することが想定される。

そこで、本形態では、搬送ノズル６１１とトナー落下搬送経路６４０との連結開口部６５の上流端６５ａに、搬送スクリュ６１４の羽根部６１４ｂが最近接する時（図９（ｄ））に揺動スプリング６４０が最下部に位置し、搬送スクリュ６１４の羽根部６１４ｂが近接する周期の略中間時点で図９（ｂ）に示す最上部に揺動スプリング６４０が位置するような周期で回転するように、搬送スクリュ６１４に偏心軸６１４０を設けて配置した。図中矢印Ｙ２は下方方向を示す。
このため、トナー落下搬送経路６４に落下するトナーＴの量に合わせて、揺動スプリング６４０を上下方向Ｙに移動させることが可能となり、トナーＴの凝集、架橋を偏心軸６１４０が無い場合よりも効率良く、確実に防止することができる。またプリント物の高画質化のために粒径の小さなトナーを用いる場合においても、トナーの凝集、架橋をより効率良く、確実に防止することができる。

次にトナー容器３２等の回転タイミングについて説明する。
上述の構成では、トナー容器３２と搬送スクリュ６１４とを回転させるタイミングとして、トナー補給開始時にはトナー容器３２を先に回転駆動し、一定時間後に搬送スクリュ６１４を回転させる。また、トナー補給停止時にはトナー容器３２を先に停止し、一定時間後に搬送スクリュ６１４を停止させる。このような回転タイミングの構成のタイミングチャートを図１０に示す。

図１０に示す回転タイミングの構成では、トナー補給停止時に、搬送ノズル６１１内の搬送スクリュ６１４の回転駆動を停止させるより前にトナー容器３２の回転駆動を停止させている。このような回転タイミングの構成により、ノズル開口６１０では新たなトナーの供給が停止した状態で搬送スクリュ６１４による搬送が継続され、一定時間後に搬送スクリュ６１４の回転も停止する。このため、トナー容器３２の回転駆動を停止したときに搬送ノズル６１１のノズル開口６１０付近に存在したトナーＴを搬送スクリュ６１４によってトナー落下搬送経路６４側に搬送することができる。これにより、ノズル開口６１０付近の搬送ノズル６１１上に載ったままとなるトナーＴの量を低減できる。その後、トナー容器３２を装置本体から抜くときに、搬送ノズル６１１上のトナーの量が低減した状態であるため、ノズル受入部材３３０に設けた容器シール３３３によって容易に搬送ノズル６１１を清掃することができる。したがって、トナー容器３２の装置本体に対する着脱に伴うトナー飛散及びトナー落下を防止することができる。

また、上述した回転タイミングの構成では、トナー補給開始時にトナー容器３２が搬送スクリュ６１４よりも先に回転駆動を開始している。このため、搬送ノズル６１１のノズル開口６１０付近をトナーで満たした状態で搬送スクリュ６１４の回転駆動を開始することができる。これにより、搬送スクリュ６１４が一回転することによって搬送されるトナー量が、搬送スクリュ６１４の回転駆動開始時から安定するため、トナー補給量の安定性が向上する。

このように、トナー容器３２と搬送スクリュ６１４との回転タイミングを異ならせる構成としては、それぞれを回転駆動する駆動源を独立した別駆動源とすることにより容易に実現することができる。

また、トナー容器３２の回転駆動停止後、少なくとも搬送ノズル６１１のノズル開口６１０の長手方向の幅に相当する搬送量分、搬送スクリュ６１４を回転駆動させた後、搬送スクリュ６１４の回転駆動を停止すること望ましい。これにより、搬送ノズル６１１のノズル開口６１０付近に存在したトナーＴをノズル開口６１０と対向する位置よりもトナー落下搬送経路６４側に搬送することができる。この搬送により、トナー容器３２の装置本体に対する着脱に伴うトナー飛散及びトナー落下をより確実に防止することができる。

また、トナー容器３２の回転駆動開始後、少なくとも搬送ノズル６１１のノズル開口６１０がトナーＴで満たされる程度の搬送量分、トナー容器３２を回転駆動させた後に、搬送スクリュ６１４の回転駆動を開始することが望ましい。これにより、トナー補給量の安定性がさらに向上する。

４１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ） 像担持体
４６（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ） 作像部
６４ 落下搬送経路
６５ 連結開口部
６５ａ 上流端縁
６００ 現像剤搬送装置
６１１ 搬送管
６１４ 螺旋状搬送部材
６１４ａ 回転軸
６１４ｂ 羽根部
６１４０ 偏心部
６４０ 揺動部材
６４０a 一端
Ｔ 現像剤（トナー）

特開２００２−３１１７１２号公報

Claims (4)

1. 少なくとも略水平方向に現像剤を搬送する搬送管と、前記搬送管内に回転自在に配置された螺旋状搬送部材と、前記搬送管の下部に連結し、略垂直方向に現像剤を落下搬送する落下搬送経路と、前記落下搬送経路内で揺動する揺動部材を有する現像剤搬送装置において、
   前記揺動部材は、前記搬送管と前記落下搬送経路の連結開口部の上流端縁に前記螺旋状搬送部材の羽根部が近接する時に最下部に位置し、前記螺旋状搬送部材の羽根部が近接する周期の略中間時点で最上部に位置することを特徴とする現像剤搬送装置。
2. 前記揺動部材は、前記螺旋状搬送部材の回転軸の一部に設けられた、偏心部に、その一端が取り付けられていることを特徴とする請求項１項記載の現像剤搬送装置。
3. 前記揺動部材が、円筒コイル状部材であることを特徴とする請求項１又は２記載の現像剤搬送装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載の現像剤搬送装置と、
   前記現像剤搬送装置から搬送された紛体を用いて像担持体上に画像形成する作像部と、を有することを特徴とする画像形成装置。

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