JP2011197050A - 画像形成装置及びトナー搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ホッパ部から搬送経路へのトナーを効果的にほぐして現像手段に送り込むことを可能として高画質現像を行うことができるようにする。
【解決手段】画像形成装置は、像担持体と、現像剤収容部を備えた現像手段と、現像剤収容部にトナーを補給するトナー収容手段と、トナー収容手段の一部であるホッパ部64から現像手段の現像剤収容部へトナーの搬送を行うトナー搬送手段とを有する。トナー搬送手段は、トナー搬送管63の内部にトナー搬送部材60が設けられて構成されており、トナー搬送管63は、下流部の内径が上流部の内径より大きく構成されると共に、ホッパ部64側に開口部78を有しており、トナー搬送部材60は、中心軸の周りにコイルバネによるスクリュ形状を有して構成され、上流部のスクリュ形状の外径が、下流部のスクリュ形状の外径よりも大きく、その大きい部分が前記開口部を介してホッパ部64の中に露出している。
【選択図】図９

Description

本発明は、画像形成装置及びトナー搬送装置に係り、特に、プリンタ、複写機、ファクシミリ等に使用して好適な画像形成装置及びトナー搬送装置に関する。

一般に、画像形成装置は、像担持体（例えば、感光体や中間転写体等）と対向する現像領域まで、表面に現像剤を担持して現像剤を搬送する現像剤担持体と現像剤（トナーまたはトナー及びキャリア）とを収容する現像剤収容部、現像剤担持体または現像剤担持体に担持された現像剤に現像剤収容部のトナーを供給する現像装置及び現像剤収容部にトナーを補給するトナー収容器を備えて構成されている。そして、このような画像形成装置において、トナーを補給することの最大の目的は、現像剤収容部内のトナー濃度を一定に保つために画像出力によって像担持体へ搬送されたトナー量を補充供給することにある。

このトナーの補充供給において、供給するトナー量が多すぎるとトナーの飛散や現像剤収容部内のトナー濃度の上昇による高濃度画像を発生させてしまう。また、トナーの過剰補給が起こると、現像剤収容部内で行われているトナーとキャリアとの攪拌機能が効かず均一な現像剤を作ることができなくなる場合もある。また、逆に、像担持体へ供給するトナー量が少なすぎると低濃度画像や画像形成時にキャリア付着が発生させてしまう場合がある。

従って、トナー補給の最大の課題は、現像剤収容部が必要としているだけのトナー量を確実に補給し、現像剤収容部内のトナー濃度を一定に保つことである。このような課題を解決することができるようにした従来技術として、例えば、特許文献１等に記載された技術が知られている。この従来技術は、現像装置初期化時のトナー濃度のオーバーシュートを防止し、トナー飛散を発生させないようにする目的で、トナー収容部と現像剤収容部とが一体となった現像装置内にシール部材を予め取り付けるというものである。

また、他の従来技術として、例えば、特許文献２等に記載された技術が知られている。この従来技術は、現像剤担持体と現像剤収容部とを有し、現像剤担持体または現像剤担持体に担持された現像剤に現像剤収容部のトナーを供給する現像装置を含むよう構成されたプロセスカートリッジと、トナー収容器とが、それぞれ個別に画像形成装置本体に対して脱着自在に構成され、トナー収容器から現像剤収容部へトナーの自重を利用して搬送を行うトナー搬送手段としてのトナー搬送装置を画像形成装置本体に設けるというものである。

現像装置とトナー収容器とトナー搬送装置とを有し、現像装置とトナー収容器とが画像形成装置本体に対して個別に着脱自在に構成されている画像形成装置の特許文献２に記載された従来技術は、トナー搬送手段がトナーの自重を利用したもので、現像手段へのトナー補給部が水平方向になっているため、トナー搬送コイルが停止してトナー補給をストップしても、トナーの状態、とりわけ、トナーの流動性がよい状態の場合、現像手段へのトナー補給口端部からトナーが現像剤収容部に落下してしまうという問題点を有している。

このため、前述の従来技術は、１回分のトナー落下量は僅かではあるが、度重なると現像剤収容部内のトナー濃度が上昇し高濃度画像やトナー飛散が発生させるという問題点を生じ、さらに、トナーの過剰補給が起こると、現像剤収容部内で行われているトナーとキャリアとの攪拌機能が効かず均一な現像剤を作ることができなくなる場合があるという問題点を生じさせる。

前述したような問題点に対する対策として、トナー搬送手段により、トナーが自身の自重により落下した最下点より上側へ搬送する経路を形成し、その先に現像手段へのトナー落下口を設けるようにした画像形成装置が知られている。しかし、この画像形成装置は、トナー収容器からのトナー搬送経路内へのトナー充填を行う場合、トナー搬送経路内にトナーが満たされていないと、現像剤収容部へトナーが流れ込んでしまうという問題点を有し、また、高画像面積の画像の出力時、現像剤収容部へのトナー補給が多くなるため、トナー搬送経路内のトナーの入れ替わりが激しくなり、トナーの流動性がよくなるため、現像剤収容部へのトナーの流れ込みが発生する場合があるという問題点を有している。

前述したような問題点に対する対策として、前述したトナー搬送手段に磁界発生手段を設け、前述のトナー搬送経路内側に磁性キャリアを存在させ、前述のトナー搬送手段を構成するトナー搬送部材を、中心軸を形成したものとしその周りにスクリュ形状を構成するようにした画像形成装置が知られている。しかし、この画像形成装置は、高画像面積の画像出力時で、かつ、スクリュ形状ピッチが大きい場合や、前述のトナー搬送管の長さ（全周管になっている領域）が小さい場合に、高画像面積の画像を連続して出力すると、トナーが前述の現像剤収容部へ流れ込んでしまう場合があるという問題点を有している。

前述したような問題点に対する対策として、トナー搬送経路をスクリュ形状ピッチの１．５倍以上であるようにした画像形成装置が知られている。しかし、この画像形成装置は、トナー搬送経路を長くとっているため、また、トナー搬送経路の上流側の開口を小さくしているため、その部分においてトナー詰まりが発生し、現像剤収容部へトナーを供給することができなくなる恐れがある。これを解決するためには、トナー搬送経路の上流側の開口にトナーほぐし部材を設けることにより、トナーの詰まりの発生を抑えることが可能ではあるが、圧電センサ部かきとり部材と同じ回転体にトナーほぐし部材が取り付けられているため、トナーほぐし部材が圧電センサに悪影響を与える可能性がある。また、トナーほぐし部材の長さが短いと、長時間の使用でトナーの撹拌が長時間に渡って行われトナーほぐし部材がカールした場合に、トナー詰まりを抑えることが難しくなる可能性がある。

そのための対策としては、圧電センサ部かきとり部材とトナーほぐし部材とを貼り付ける順番を規定したり、トナーほぐし部材を長くすることにより対応することが可能である。しかし、この場合、トナーほぐし部材を設けるにより、部品代や貼り付け工賃等コストアップにつながるという問題点を生じてしまう。

本発明の目的は、前述したような従来技術の問題点を解決し、ホッパ部から搬送経路へのトナーを効果的にほぐして現像手段に送り込むことを可能として高画質現像を行うことができるようにした画像形成装置及びトナー搬送装置を提供することにある。

前述の目的を達成するために、本発明の第１の手段による画像形成装置は、像担持体と、剤担持手段および現像剤を収容する現像剤収容部を備えた現像手段と、前記現像剤収容部にトナーを補給するトナー収容手段と、該トナー収容手段の一部であって、トナーを一時的に貯留して、前記現像手段にトナーを供給するホッパ部と、該ホッパ部から前記現像手段の現像剤収容部へトナーの搬送を行うトナー搬送手段とを有し、前記トナー搬送手段は、トナー搬送管の内部にトナー搬送部材が設けられて構成されており、前記トナー搬送管は、前記トナー搬送手段の下流部の内径が上流部の内径より大きく構成されると共に、前記ホッパ部側に開口部を有しており、前記トナー搬送部材は、中心軸の周りにコイルバネによるスクリュ形状を有して構成され、前記トナー搬送手段の上流部のスクリュ形状の外径が、下流部のスクリュ形状の外径よりも大きく、その大きい部分が前記開口部を介してホッパ部の中に露出していることを特徴とする。

また、本発明の第２の手段による画像形成装置は、第１の手段において、前記トナー搬送部材のスクリュ形状の外径大きい部分は、前記トナー搬送部材が駆動されたとき、前記トナー搬送管の下面と衝突を繰り返すように構成されていることを特徴とする。

また、本発明の第３の手段による画像形成装置は、第１または第２の手段において、前記トナー搬送部材のスクリュ形状の外径大きい部分は、下流側の部分に対して巻きの中心軸が偏芯していることを特徴とする。

また、本発明の第４の手段による画像形成装置は、第１、第２または第３の手段において、前記トナー搬送手段は、トナー搬送経路となる前記トナー搬送管の途中に磁界発生手段を有し、前記トナー搬送管内に磁性キャリアを収納していることを特徴とする。

また、本発明の第５の手段による画像形成装置は、第１ないし第４のうちいずれか１の手段において、前記トナー搬送手段は、トナー搬送管が全周管になっている領域の長さが、前記スクリュ形状のピッチの１．５倍以上とされていることを特徴とする。

また、本発明の第６の手段は、像担持体と、剤担持手段および現像剤を収容する現像剤収容部を備えた現像手段と、前記現像剤収容部にトナーを補給するトナー収容手段と、該トナー収容手段の一部であって、トナーを一時的に貯留して、前記現像手段にトナーを供給するホッパ部と、該ホッパ部から前記現像手段の現像剤収容部へトナーの搬送を行うトナー搬送手段とを有して構成される画像形成装置におけるトナー搬送装置において、前記トナー搬送装置としてのトナー搬送手段は、トナー搬送管の内部にトナー搬送部材が設けられて構成されており、前記トナー搬送管は、前記トナー搬送手段の下流部の内径が上流部の内径より大きく構成されると共に、前記ホッパ部側に開口部を有しており、前記トナー搬送部材は、中心軸の周りにコイルバネによるスクリュ形状を有して構成され、前記トナー搬送手段の上流部のスクリュ形状の外径が、下流部のスクリュ形状の外径よりも大きく、その大きい部分が前記開口部を介してホッパ部の中に露出していることを特徴とする。

また、本発明の第７の手段は、第６の手段において、前記トナー搬送部材のスクリュ形状の外径大きい部分は、前記トナー搬送部材が駆動されたとき、前記トナー搬送管の下面と衝突を繰り返すように構成されていることを特徴とする。

また、本発明の第８の手段は、第６または第７の手段において、前記トナー搬送部材のスクリュ形状の外径大きい部分は、下流側の部分に対して巻きの中心軸が偏芯していることを特徴とする。

また、本発明の第９の手段は、第６、第７または第８の手段において、トナー搬送経路となる前記トナー搬送管の途中に磁界発生手段を有し、前記トナー搬送管内に磁性キャリアを収納していることを特徴とする。

また、本発明の第１０の手段は、第６ないし第９のうちいずれか１の手段において、トナー搬送管が全周管になっている領域の長さが、前記スクリュ形状のピッチの１．５倍以上とされていることを特徴とする。

本発明によれば、ホッパ部から搬送経路へのトナーを効果的にほぐして現像手段に送り込むことができるので、高画質現像を行うことができる。

本発明の実施形態による画像形成装置であるカラープリンタの基本構成を示す断面図である。 現像装置の構成の詳細を説明する断面図である。 本発明の実施形態によるトナー搬送装置の構成例１を示す図である。 本発明の実施形態によるトナー搬送装置の構成例２を示す図である。 図４におけるＢ−Ｂ断面を示す断面図である。 ほぐし部材の長さによるトナー供給量の経時変化について説明する図である。 圧電センサのかきとり部材によるトナーかきとり動作の例を説明する図である。 圧電センサのかきとり部材によるトナーかきとり動作の他の例を説明する図ある。 本発明の実施形態によるトナー搬送装置の構成例３を示す図である。 トナー搬送装置の構成例３の作用について説明する図である。 トナー搬送装置の構成例３で使用する搬送部材の詳細な構成例を示す図である。 トナー搬送装置の構成例３で使用する搬送部材の詳細な構成の他の例を示す図である。

以下、本発明による画像形成装置、画像形成方法、トナー搬送装置及びトナー搬送方法の実施形態を図面により詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一の機能及び形状等を有する部材や構成部品等の構成要素については、同一の符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。また、図及び説明の簡明化を図るため、図に表されるべき構成要素であっても、その図において特別に説明する必要がないものは適宜断わりなく省略することがある。

図１は本発明の実施形態による画像形成装置であるカラープリンタの基本構成を示す断面図である。以下に説明する本発明の実施形態による画像形成装置は、タンデム方式を採用してフルカラー画像を形成することが可能なカラープリンタ（以下、プリンタと略記する）の例である。

図１に示すプリンタは、基本的に、例えば、特許文献２に開示されている電子写真方式のプリンタと同様の構成を有している。そして、このプリンタは、装置本体１の下部に記録材としての用紙Ｐが収納される給紙部２が配設され、その上方に画像形成部３を配置して構成されている。画像形成部３は、像担持体を備えた複数の作像手段として、４個の作像ユニット８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８ＢＫを備えた作像部８と、複数のローラ４、５、６及びこれらのローラ４、５、６に巻き掛けられた可撓性を有する無端ベルトにより構成された中間転写体としての中間転写ベルト７ａを有する中間転写ユニット７と、前述の各像担持体に光による書き込みを行う光書き込み部としての光書き込みユニット１５と、用紙Ｐにトナー像を定着する定着装置１９とを有して構成されている。

作像ユニット８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８ＢＫ及び中間転写ユニット７は、装置本体１に対して着脱自在に構成されている。そして、給紙部２から定着装置１９までの間には、画像形成部３で形成された画像が転写される用紙Ｐを搬送する搬送経路Ｒが形成されている。ローラ６は、後述する２次転写装置を構成しており、一点鎖線で示す用紙Ｐの搬送経路Ｒに臨んで配置されている。搬送経路Ｒの端部Ｒ１は、装置本体１の上部に形成された排紙部２０を構成する積載部としての排紙トレイ２２に臨むべく開放されている。なお、作像ユニット８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８ＢＫは、プロセス・カートリッジ・ユニット（ＰＣＵ）８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８ＢＫとも呼ばれる。

中間転写ベルト７ａのローラ４とローラ５との間は、このベルト７ａの下部側ベルト走行辺に相当している。中間転写ベルト７ａには、ローラ６と対向する部位に２次転写装置となる２次転写ローラ１６が搬送経路Ｒに臨むように配設され、ローラ４と対向する部位にベルト表面を清掃するベルトクリーニング装置１７が配設されている。

作像部８は、中間転写ベルト７ａの下部側ベルト走行辺に対向するように、中間転写ベルト７ａの下方に配設されている。本発明の実施形態において、各作像ユニット８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８ＢＫは、基本的には同一の構成であり、図１には代表して作像ユニット８ＢＫの構成にのみ構成要素の符号を付している。各作像ユニット８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８ＢＫは、中間転写ベルト７ａに接する像担持体としての感光体ドラム１０をそれぞれ具備している。各感光体ドラム１０の周りには、帯電装置１１、現像手段としての現像装置１２、クリーニング装置１３がそれぞれ配置されている。各感光体ドラム１０が中間転写ベルト７ａに接する位置における中間転写ベルト７ａの内側には、１次転写を行う転写手段としての転写ローラ１４がそれぞれ設けられている。

作像ユニット８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８ＢＫのそれぞれは、各現像装置１２に収容されている現像剤としてのトナーの色が異なる点のみ相違し、その他の構成は基本的に同様である。各作像ユニット８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８ＢＫの各現像装置１２には、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナーが収容されている。各現像装置１２は、トナーが減ると現像装置の上方に装着セットされているトナーボトル３２Ｙ、３２Ｃ、３２Ｍ、３２ＢＫから補給用のトナーがそれぞれ供給されるように構成されている。

図２は現像装置１２の構成の詳細を説明する断面図である。この図２において、イエローを表す符号「Ｙ」を現像装置１２の符号の末尾に付加し、作像ユニット８Ｙの現像装置１２Ｙを代表してその細部構成を説明する。同様に、図２において括弧を付して示す現像装置１２Ｃは作像ユニット８Ｃに、現像装置１２Ｍは作像ユニット８Ｍに、現像装置１２ＢＫは作像ユニット８ＢＫに、それぞれ対応して配設されるものを表している。

現像装置１２Ｙは、内部に磁界発生手段を備え、磁性粒子であるキャリアとトナーとを含む二成分系現像剤（以下、単に「現像剤」という）を表面に担持して感光体ドラム１０の外周表面と対向する現像領域まで搬送する剤担持手段である現像剤担持体としての現像スリーブ２５と、現像スリーブ２５上に担持されて搬送される現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材としてのドクター２６と、ドクター２６の現像剤搬送方向上流側に形成され前述の現像領域まで搬送されずにドクター２６で規制された現像剤を収容する現像剤収容部２７と、現像剤収容部２７に隣接して形成されトナーを収容するトナー収容部２８と、トナーを攪拌搬送するためのトナー搬送スクリュ２９とを具備して構成されている。

光書き込みユニット１５は、光変調されたレーザ光Ｌを各感光体ドラム１０の表面に照射して、その感光体表面に色毎の潜像を形成するものであり、本発明の実施形態では、作像部８の下方に配置されている。

次に、前述のプリンタの動作についてを説明する。

前述したように構成される図１に示すプリンタにおいて、画像形成動作が開始されると、各作像ユニット８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８ＢＫの感光体ドラム１０は、図示しない駆動装置によって時計回りの方向に回転駆動され、各感光体ドラム１０の表面が帯電装置１１によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体ドラム１０の外周表面には、光書き込みユニット１５からのレーザ光Ｌがそれぞれ照射されて、それぞれの表面に静電潜像が形成される。この際、各感光体ドラム１０に露光する画像情報は、所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように形成された静電潜像は、各感光体ドラム１０の回転に伴って現像装置１２と対向する位置を通るとき、各現像装置１２のトナーによってトナー像として可視像化される。

ここで、図２を参照して現像装置１２Ｙを代表してその動作の詳細を説明する。現像装置１２Ｙは、現像スリーブ２５上に現像剤層が形成される。また、現像スリーブ２５の回転により搬送される現像剤層の動きにより、現像剤収容部２７からトナーが現像剤内に取り込まれる。このトナーの取り込みは、現像剤が所定のトナー濃度範囲内になるように行われる。現像剤中に取り込まれたトナーは、キャリアとの摩擦帯電により帯電する。帯電したトナーを含む現像剤は、内部に磁極を有する現像スリーブ２５の表面に供給され、その磁力により担持される。現像スリーブ２５に担持された現像剤層は、現像スリーブ２５の回転に伴い図２に示す矢印方向である反時計回り方向に搬送される途中において、ドクター２６で現像剤の層厚が規制された後、感光体ドラム１０と対向する現像領域まで搬送される。そして、現像領域において、感光体ドラム１０上に形成された静電潜像に基づく現像が行われる。現像スリーブ２５上に残った現像剤層は、現像スリーブ２５の回転に伴い現像剤収容部２７の現像剤搬送方向上流部分に搬送される。

図１の参照に戻って、中間転写ベルト７ａが巻き掛けられた複数のローラ４、５、６のうちの１つのローラが、図示しない駆動装置によって反時計回り方向に回転駆動され、これにより中間転写ベルト７ａが図２に矢印で示す反時計回り方向に走行駆動されることにより他のローラが従動回転する。このように走行する中間転写ベルト７ａには、図２に示して説明したようにイエローのトナーを有する現像装置１２Ｙを具備する作像ユニット８Ｙで形成されたイエロートナー像が転写ローラ１４によって転写される。その転写されたイエロートナー像には、その後、作像ユニット８Ｃ、８Ｍ及び８ＢＫで形成されたシアントナー像、マゼンタトナー像及びブラックトナー像が転写ローラ１４によって順次重ね転写され、こうして中間転写ベルト７ａはその表面にフルカラーのトナー像を担持する。

トナー像が転写された後の各感光体ドラム１０の表面に付着する残留トナーは、各クリーニング装置１３によって感光体ドラム１０の表面から除去され、次いでその表面が図示していない除電装置によって除電作用を受け、その表面電位が初期化されて次の画像形成に備えられる。

一方、給紙部２から給紙される用紙Ｐは、搬送経路Ｒに送り込まれ、２次転写ローラ１６よりも搬送経路Ｒの上流側（給紙部２側）に配設されたレジストローラ対１８によって給紙タイミングが取られて、ローラ６と２次転写ローラ１６とが対向する転写部に給送される。このとき、２次転写ローラ１６には、中間転写ベルト７ａの表面のトナー像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト７ａの表面のトナー像が用紙Ｐ上に一括して転写される。トナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置１９へ搬送され、定着装置１９を通過する際に熱と圧力とが加えられてトナー像が溶融されて定着される。トナー像が定着された用紙Ｐは、搬送経路Ｒの端部Ｒ１に配設された排出部２１へ搬送されて排紙トレイ２２に排出される。トナー像を用紙Ｐに転写した後の中間転写ベルト７ａは、このベルト７ａ上に残留したトナーがベルトクリーニング装置１７より除去される。

前述したように構成されたタンデム方式のプリンタは、４個の作像ユニット８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８ＢＫを中間転写ベルト７ａに対向して設け、中間転写ベルト７ａに順次各色のトナー像を重ね転写するため、例えば、作像手段が１つで４色の現像装置を持ち、中間転写ベルト上にトナー像を重ね転写し、その後用紙に転写する形式のものと比べて、作像時間を大幅に短縮することができる。また、前述で説明したプリンタは、装置本体１の上部に積載部としての排紙トレイ２２が配置されているので、排紙トレイ２２を装置本体１から突出させて設ける必要がなく、設置面積や占有面積を小さくすることができるという利点を有する。

前述では、用紙Ｐ上にフルカラー画像を形成する場合の画像形成動作について説明したが、作像部８の作像ユニットの何れか１つを使用して単色画像を形成したり、２色または３色の画像を形成したりすることもできる。また、本発明の実施形態によるプリンタを用いてモノクロ印刷を行う場合には、作像ユニット８ＢＫの感光体ドラム１０上にのみ静電潜像を形成し、作像ユニット８ＢＫによって現像して用紙Ｐに転写し、定着装置１９で定着すればよい。

図３は本発明の実施形態によるトナー搬送装置の構成例１を示す図であり、次に、図３を参照して本発明の実施形態によるトナー搬送装置の構成例１について説明する。

本発明の実施形態によるトナー搬送装置は、黒トナー用のトナー搬送装置５０ＢＫを例とすると、図３に示すように、トナーボトル３２ＢＫ内のトナーを搬送するトナー搬送経路の下部に落下させるホッパ部６４と、トナー搬送管６３及びトナー搬送管６３の内部に設けられ、その回転運動によってトナーを搬送方向下流側へ移動させる搬送スクリュー機構を有するトナー搬送部材６０により構成されるトナー搬送経路と、トナー搬送部材６０及びトナーボトル３２ＢＫを駆動する駆動手段としての駆動モータ５５とを備えて構成されている。なお、前述において、トナーボトル３２ＢＫとホッパ部６４とは、本発明におけるトナー収容手段を構成している。

トナー搬送管６３は、樹脂のモールドで形成されており、トナー搬送管６３の内周壁とトナー搬送部材６０の外周との隙間（最大、最小寸法）は、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度に設定されている。

前述したように、トナー搬送管６３内にトナー搬送部材６０をほぼ内接するように設置し、トナーに対してその搬送方向へ移動する力を付与することにより、トナー搬送管６３内にトナーが堆積することを防ぐことができる。これにより、作像ユニット８ＢＫの現像装置１２ＢＫに、トナー搬送管６３内に堆積してしまったトナーが何らかの衝撃等により一度に流れ込むことによる不具合を防止することができる。

さらに、トナー搬送管６３は、図３に示しているように、その下流に行くに従って上側にトナーを搬送するように傾斜したレイアウトとなるように配置されている。そして、トナーボトル３２ＢＫ内のトナーは、ホッパ部６４を経て、トナー搬送管６３の最下点６５に行き、その後、搬送部材６０のスクリューの回転により、搬送管６３内をスクリューに沿って移動し、落下口６６より現像手段に供給される。

前述において、トナーボトル３２ＢＫ内のトナーの材質がポリエステル系樹脂のもので、トナーの粒子径の範囲が６．０μｍ〜１２．５μｍのものを、トナーボトル３２ＢＫ内に２３５ｇ充填し、このトナーボトル３２ＢＫを、上下に数回振ってトナーの流動性をよくした状態でセットした。

このとき、構成例１としての図３に示すトナー搬送装置の場合、トナーボトル３２ＢＫ内のトナーは、ホッパ部６４、トナー搬送管６３の開口部７８を経てトナー搬送管６３の下部に流入した後、約１０ｇのトナーが落下口６６より現像装置１２のトナー収容部２８に流れ込んだ。現像剤収容部のトナー濃度の制御範囲は、４ｗｔ％〜９ｗｔ％であるが、約１０ｇのトナーが流れ込むことにより、トナー濃度が１１ｗｔ％まで上昇し、トナー濃度制御を行う上では、無視できない量であった。

そこで、図３に示す構成例１のトナー搬送装置は、搬送管６３の外周全域に磁界発生手段７１を設け、トナー搬送経路内部に磁性キャリア７２を充填することにより、トナー落下口６６からのトナー落下量を０ｇ〜０．５ｇに減少させることができた。この場合、現像剤収容部のトナー濃度は、最悪で７．２ｗｔ％に当り、この程度であればトナー濃度制御に与える影響のないことが実験により確かめられた。

また、図３に示す例では、トナー搬送管の長さ（全周管になっている領域）ａを、スクリュ形状のピッチｐの１．５倍以上（ａ＞１．５ｐ）に設定している。これにより、高画像面積の画像の形成を連続して行っても（Ａ３全ベタ１００枚）、現像剤収容部へのトナーの流れ込みを抑えることができた。このことは、実験より確かめられた。

図４は本発明の実施形態によるトナー搬送装置の構成例２を示す図、図５は図４におけるＢ−Ｂ断面を示す断面図、図６はほぐし部材の長さによるトナー供給量の経時変化について説明する図、図７は圧電センサのかきとり部材によるトナーかきとり動作の例を説明する図、図８は圧電センサのかきとり部材によるトナーかきとり動作の他の例を説明する図ある。

以下、図４〜図８を参照して、トナー搬送装置の構成例２について説明するが、ここで説明するトナー搬送装置の構成例２は、図３に示すトナー搬送装置の構成例１において、搬送管６３の開口部７８の上部のホッパ部６４内にほぐし部材７５を設けた例であり、それ以外の構成は、図３に示す構成例１の場合と同一である。なお、以後に説明する他のトナー搬送装置の構成例でも同様であるが、磁界発生手段７１は設けなくてもよい。

図５に示す構成例２では、厚みが０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍで、材質としてＰＥＴを用いたほぐし部材７５がトナー搬送管６３の開口部７８の上部に設けられると共に、圧電センサ７７のかきとり部材７６がホッパ部６４内に設けられている。前述のほぐし部材７５は、圧電センサ７７のかきとり部材７６とは別の構成とされており、これらは、トナー搬送部材６０とは別の回転体６７に取り付けられている。

回転体６７の回転に伴って、かきとり部材７６とほぐし部材７５が、図５に示す矢印の方向に回転し、これにより、圧電センサ７７上のトナーをかきとり、また、開口部７８のトナーをほぐすことができ、トナーを詰まらせることなく、現像剤収容部へトナーを搬送させることができる。

ほぐし部材７５の厚みが薄すぎると開口部７８に詰まったトナーの詰まりを十分解消させることができず、また、ほぐし部材７５の厚みが厚すぎると回転体６７の回転により、ほぐし部材７５がトナー収容手段の一部であるホッパ部６４の内壁７９（ａ）、７９（ｂ）に強く接触することにより、トナー緩凝集体が発生し、トナー緩凝集体が現像装置１２の現像剤収容部へ搬送され、さらに、ドクター２６に詰まることで、画像上白スジを発生させてしまうことになる。そのため、本発明の実施形態では、ほぐし部材７５の厚みを０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍに設定することとしており、これにより、トナーの詰まりを十分解消できると共に、緩凝集体の発生も抑えることができる。このことは、実験より確かめられた。

前述で説明した本発明の実施形態による構成例２のトナー搬送装置は、図５に示すように、トナー搬送部材６０とは別の回転体６７に、ほぐし部材７５を先に貼り付け、その上から圧電センサ７７のかきとり部材７６を設けた構成となっている。このようにすることにより、圧電センサ７７上のトナーをかきとるとき、図７に示しているように、ほぐし部材７５よりも先に圧電センサ７７のかきとり部材７６が圧電センサ７７の接触部を均等に、かつ水平にかきとることができる。しかし、逆の構成の場合、図８に示しているように、ほぐし部材７５が先に通過すると、ほぐし部材７５が圧電センサ７７のかきとり部材７６よりも長いため、圧電センサ７７のかきとり部材７６が圧電センサ７７をかきとるときには、接触部が斜めとなり、均等にかきとることができず、誤検知の可能性がある。

また、ほぐし部材７５は、トナー搬送管６３の内部にまで届く程度に長いため、長時間に渡ってトナーを撹拌させると徐々にカールする。このカールを抑えるためにほぐし部材７５を短くすると、トナーの詰まりを抑えることができず、トナーの補給量が徐々に低下してくる。しかし、ほぐし部材７５を十分な長さのものとすると、長時間の運用によってカールしてもトナーの詰まりを抑えることが可能である。

図６には、ほぐし部材７５の長さによるトナー供給量の経時変化を示しており、この図から判るように、ほぐし部材７５の長さを、トナー搬送管６３の内部にまで届く程度の長さとすると、長時間の装置の運用によっても、トナーの補給量は、補給量規格値である０．２４ｇ／ｓ〜０．３６ｇ／ｓの範囲から外れることはない。しかし、ほぐし部材７５の長さが、トナー搬送管６３の内部にまで届いていない場合、トナーの補給量は、補給量規格値である０．２４ｇ／ｓ〜０．３６ｇ／ｓの範囲から外れてしまう。

図９は本発明の実施形態によるトナー搬送装置の構成例３を示す図、図１０はトナー搬送装置の構成例３の作用について説明する図であり、次に、トナー搬送装置の構成例３について説明する。

前述で説明した本発明の実施形態によるトナー搬送装置の構成例２は、図５に示して説明したように、ほぐし部材７５を設けることとしているので、ほぐし部材７５の部品代や貼付工賃が必要となりコストアップとなる。これを回避するため、図９に示すトナー搬送装置の構成例３では、トナー搬送部材６０の上流部分のトナー搬送管６３の開口部７８の領域で、搬送部材６０の外径とトナー搬送管６３の内径とを下流部分と比べて大きくしている。これにより、トナーが詰まりやすい開口部７８のトナーを、その搬送効果によりほぐすことができる。また、図９に示す例では、搬送部材６０をコイルバネで形成している。そして、このコイルバネによる搬送部材６０が回転する際には、図１０に示しているように、トナー搬送部材６０がトナー搬送管６３の内壁下面に当接して弾むことになる。これにより、トナー搬送管６３の上方の開口部７８からトナー搬送部材６０が露出して上方のトナーに対して下方からの粉砕作用を与えることができる。

図１１はトナー搬送装置の構成例３で使用する搬送部材６０の詳細な構成例を示す図である。

前述したように、トナー搬送装置の構成例３で使用する搬送部材６０は、コイルバネにより形成されている。そして、その上流部は、円錐状に巻きが形成され、また、その下流部は、トナー搬送管６３の内径に合わせてストレートに形成されている。このような形状を持つ搬送部材６０の両端には、トナー搬送管６３の両端の滑り軸受に嵌め合わせられるような軸径を持つ軸径部が設けられており、この軸径部にバネの一端が差し込まれ、搬送部材６０の中心軸と共に、軸径部にろう付け半田により固定されている。搬送部材６０の両端の軸径部は、その外側に溝が設けられており、図示しないＥリング（止め輪）により、トナー搬送管６３両端の滑り軸受に固定されている。

図１２はトナー搬送装置の構成例３で使用する搬送部材６０の詳細な構成の他の例を示す図である。

図１２に示す搬送部材６０の構成例は、図１１に示して説明した例におけるコイルバネにより形成された搬送部材６０の上流部の円錐形状の部分を偏芯させたものである。このような構成とすることにより、偏芯させた部分のコイルバネがトナー搬送管６３の下面と周期的に強弱を付けて当接するすることになり、開口部７８からの露出の仕方が規則的に変化することとなる。これにより、より一層、トナーのほぐし効果を向上させることができる。

１ 装置本体
２ 給紙部
３ 画像形成部
４、５、６ ローラ
７ 中間転写ユニット
７ａ 中間転写ベルト
８ 作像部
８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８ＢＫ 作像ユニット
１０ 感光体ドラム
１１ 帯電装置
１２ 現像装置
１３ クリーニング装置
１４ 転写ローラ
１５ 光書き込みユニット
１６ ２次転写ローラ
１７ ベルトクリーニング装置
１８ レジストローラ対
１９ 定着装置
２０ 排紙部
２１ 排出部
２２ 排紙トレイ
２５ 現像スリーブ
２６ ドクター
２７ 現像剤収容部
２８ トナー収容部
２９ トナー搬送スクリュ
５０ＢＫ トナー搬送装置
３２ＢＫ トナーボトル
６０ トナー搬送部材
６３ トナー搬送管
６４ ホッパ部
６６ 落下口
６７ 回転体
７１ 磁界発生手段
７２ 磁性キャリア
７５ ほぐし部材
７６ かきとり部材
７７ 圧電センサ
７８ 開口部

特開２００２−２６８３５３号公報 特開２００４−１３９０３１号公報

Claims (10)

1. 像担持体と、
   剤担持手段および現像剤を収容する現像剤収容部を備えた現像手段と、
   前記現像剤収容部にトナーを補給するトナー収容手段と、
   該トナー収容手段の一部であって、トナーを一時的に貯留して、前記現像手段にトナーを供給するホッパ部と、
   該ホッパ部から前記現像手段の現像剤収容部へトナーの搬送を行うトナー搬送手段と、を有し、
   前記トナー搬送手段は、トナー搬送管の内部にトナー搬送部材が設けられて構成されており、
   前記トナー搬送管は、前記トナー搬送手段の下流部の内径が上流部の内径より大きく構成されると共に、前記ホッパ部側に開口部を有しており、
   前記トナー搬送部材は、中心軸の周りにコイルバネによるスクリュ形状を有して構成され、前記トナー搬送手段の上流部のスクリュ形状の外径が、下流部のスクリュ形状の外径よりも大きく、その大きい部分が前記開口部を介してホッパ部の中に露出していることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置において、前記トナー搬送部材のスクリュ形状の外径大きい部分は、前記トナー搬送部材が駆動されたとき、前記トナー搬送管の下面と衝突を繰り返すように構成されていることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２記載の画像形成装置において、前記トナー搬送部材のスクリュ形状の外径大きい部分は、下流側の部分に対して巻きの中心軸が偏芯していることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１、２または３記載の画像形成装置において、前記トナー搬送手段は、トナー搬送経路となる前記トナー搬送管の途中に磁界発生手段を有し、前記トナー搬送管内に磁性キャリアを収納していることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１ないし４のうちいずれか１記載の画像形成装置において、前記トナー搬送手段は、トナー搬送管が全周管になっている領域の長さが、前記スクリュ形状のピッチの１．５倍以上とされていることを特徴とする画像形成装置。
6. 像担持体と、
   剤担持手段および現像剤を収容する現像剤収容部を備えた現像手段と、
   前記現像剤収容部にトナーを補給するトナー収容手段と、
   該トナー収容手段の一部であって、トナーを一時的に貯留して、前記現像手段にトナーを供給するホッパ部と、
   該ホッパ部から前記現像手段の現像剤収容部へトナーの搬送を行うトナー搬送手段と、を有して構成される画像形成装置におけるトナー搬送装置において、
   前記トナー搬送装置としてのトナー搬送手段は、トナー搬送管の内部にトナー搬送部材が設けられて構成されており、
   前記トナー搬送管は、前記トナー搬送手段の下流部の内径が上流部の内径より大きく構成されると共に、前記ホッパ部側に開口部を有しており、
   前記トナー搬送部材は、中心軸の周りにコイルバネによるスクリュ形状を有して構成され、前記トナー搬送手段の上流部のスクリュ形状の外径が、下流部のスクリュ形状の外径よりも大きく、その大きい部分が前記開口部を介してホッパ部の中に露出していることを特徴とするトナー搬送装置。
7. 請求項６記載のトナー搬送装置において、前記トナー搬送部材のスクリュ形状の外径大きい部分は、前記トナー搬送部材が駆動されたとき、前記トナー搬送管の下面と衝突を繰り返すように構成されていることを特徴とするトナー搬送装置。
8. 請求項６または７記載のトナー搬送装置において、前記トナー搬送部材のスクリュ形状の外径大きい部分は、下流側の部分に対して巻きの中心軸が偏芯していることを特徴とするトナー搬送装置。
9. 請求項６、７または８記載のトナー搬送装置において、トナー搬送経路となる前記トナー搬送管の途中に磁界発生手段を有し、前記トナー搬送管内に磁性キャリアを収納していることを特徴とするトナー搬送装置。
10. 請求項６ないし９のうちいずれか１記載のトナー搬送装置において、トナー搬送管が全周管になっている領域の長さが、前記スクリュ形状のピッチの１．５倍以上とされていることを特徴とするトナー搬送装置。

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