JP5746944B2 - トナー補給装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナー補給装置および画像形成装置に関する。

電子写真方式を利用する画像形成装置は、一般的に、帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、定着工程、クリーニング工程、および除電工程によって、記録媒体上に画像を形成する。帯電工程では、帯電装置によって、感光体の表面が均一に帯電される。露光工程では、露光装置によって、帯電状態にある感光体表面に光が照射されて画像情報に対応する静電潜像が形成される。現像工程では、現像装置によって、感光体表面に形成された静電潜像が現像されてトナー像が形成される。転写工程では、転写装置によって、感光体表面に形成されたトナー像が記録媒体に転写される。定着工程では、定着装置によって、転写されたトナー像が加熱され、記録媒体に定着する。クリーニング工程では、クリーニング装置によって、トナー像転写後に感光体表面に残留するトナーが除去されて、感光体表面が清浄化される。除電工程では、次の画像形成動作のために、除電装置によって、感光体表面に残留する残留電荷が除去される。

このような画像形成装置では、現像剤として、トナーのみからなる１成分現像剤、またはトナーとキャリアとからなる２成分現像剤が用いられる。これらの現像剤中のトナーは、現像工程の度に消費されるので、画像形成装置内には、トナー消費量に応じて現像装置内にトナーを補給するトナー補給装置が設けられる。トナー補給装置は、収容器の内部にトナーを収容しており、収容器に形成される排出口からトナーを排出することで、現像装置内にトナーを供給する。

トナー補給装置において、トナーを排出する方式としては、収容器内にオーガスクリューやスポンジローラを設け、これらを回転させてトナーを排出する方式や、収容器自体を回転させてトナーを排出する方式などが知られている。これらの方式の中でも、回転軸部材と、回転軸部材を取り巻く螺旋羽根とからなるオーガスクリューを用いる方式は、トナー補給量を制御し易いという利点を有し、これにより、トナーホッパを使用しなくても、現像装置内へ直接トナーを補給することができるという利点を有する。

ただし、オーガスクリューを用いる方式は、オーガスクリューの回転により、螺旋羽根と収容器の壁との間でトナーが圧縮され易く、圧縮されたトナーがオーガスクリューの回転を妨げ、オーガスクリューがロックされるといった問題がある。この問題に対して、たとえば、特許文献１では、オーガスクリューの螺旋羽根の一部をカットすることで、排出口付近においてトナーが圧縮されないようにし、オーガスクリューのロックを抑えることが提案されている。

特開２０００−２１４６６７号公報

一般的に、画像形成装置は画像形成の際に熱を生じ、画像形成装置内の温度は上昇する。画像形成装置内は、自然冷却または強制冷却によって冷却されるが、この温度上昇と冷却との繰り返しによって、収容器内のトナーは、大きく緩く凝集し、塊となる場合がある。

トナーが大きく緩く凝集している場合、特許文献１のように螺旋羽根の一部がカットされていたとしても、トナーは、排出口から排出されずに、塊のまま搬送され、螺旋羽根と収容器の壁との間で圧縮され、その結果、オーガスクリューのロックが生じてしまう。

本発明は、上述した課題を解決するためのものであり、搬送部材と収容器の壁との間でトナーが圧縮され、搬送部材がロックされてしまうのを防ぐことができるトナー補給装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、トナーを収容する収容器であって、収容されるトナーを排出するために、該収容器を貫通する排出孔が形成される収容器と、
前記収容器内に設けられ、前記排出孔に向けて前記収容器内のトナーを搬送する搬送部材とを備え、
前記排出孔は、前記収容器を、前記搬送部材によるトナーの搬送方向に貫通して形成され、
前記搬送部材の、前記搬送方向における下流側端部を支持し、かつ、前記搬送部材によって搬送されるトナーを解砕する解砕部材を、前記排出孔内に備えることを特徴とするトナー補給装置である。

また本発明は、現像装置を備える電子写真方式の画像形成装置において、
前記現像装置にトナーを供給するトナー補給装置として、前記トナー補給装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。

また本発明は、前記排出孔と連通する内部空間を有する管状部材であって、該内部空間に臨み、前記排出孔から排出されるトナーを、前記搬送方向から前記搬送方向に対して垂直な方向へ案内する、滑らかに連なる内壁面を有する管状部材を備えることを特徴とする。

本発明によれば、排出孔が、収容器を、搬送部材によるトナーの搬送方向に貫通して形成されるので、収容器内のトナーが大きく緩く凝集した状態であっても、トナーは、搬送部材によって排出孔から速やかに排出される。したがって、搬送部材と収容器の壁との間でトナーが圧縮され、搬送部材がロックされてしまうのを防ぐことができる。

また、排出孔内には、搬送部材を支持し、かつ、トナーを解砕する解砕部材が設けられている。したがって、収容器内のトナーが大きく緩く凝集しているときに、解砕部材によってトナーを解砕することができるので、排出孔から排出されるトナーの量を安定化することができる。

また本発明によれば、前記トナー補給装置と現像装置とを備えるので、現像装置内のトナー濃度を安定化することができ、長期に亘って安定して良好な画像を形成することができる。

また本発明によれば、管状部材によって、排出孔から排出されたトナーの進行方向を、滞留なく、垂直な方向に転換することができ、その結果、排出孔から排出されたトナーを、現像装置へ安定して供給することができる。

画像形成装置３０の構成を模式的に示す図である。 トナー補給装置１０と現像装置２０とを拡大して示す図である。 トナー補給装置１０の外観を示す斜視図である。 図３における線Ａ−Ａを切断面線とするトナー補給装置１０の切断面を概略的に示す図である。 図３における線Ｂ−Ｂを切断面線とするトナー補給装置１０の切断面を概略的に示す図である。 図３における線Ｃ−Ｃを切断面線とするトナー補給装置１０の切断面を概略的に示す図である。 図３における線Ｄ−Ｄを切断面線とするトナー補給装置１０の切断面を概略的に示す図である。 収容器４２の他の形態を示す図である。 解砕部材４６の外観を示す図である。 軸受支持部材４６ａ〜４６ｃの他の形態を示す図である。

図１は、本発明の実施形態であるトナー補給装置１０を備える画像形成装置３０の構成を模式的に示す図である。画像形成装置３０は、たとえば、複写機能、プリンタ機能、およびファクシミリ機能などを有する電子写真方式の複合機であり、トナー補給装置１０、現像装置２０、感光体ドラム１７、帯電装置２５、露光装置２２、クリーニング装置２６、転写装置２４、定着装置２３、給紙カセット２１、ピックアップローラ２７、第１搬送ローラ２８、第２搬送ローラ３４、排紙ローラ３５、排紙トレイ２９、スキャナユニット３１、および図示しない制御部を含む。画像形成装置３０は、入力される画像情報に応じて、給紙カセット２１から供給される記録媒体上にトナー像を形成する。

帯電装置２５、現像装置２０、転写装置２４、およびクリーニング装置２６は、感光体ドラム１７の周りにこの順序で配置される。帯電装置２５は、感光体ドラム１７の鉛直方向真上に配置される。

感光体ドラム１７は、図示しない回転駆動源によって軸線まわりに回転駆動可能に軸支されるローラ状部材であり、たとえば、図示しない導電性基体と、この導電性基体表面に形成される図示しない感光層とを含む。感光層の表面には、静電潜像が形成され、静電潜像が現像されてトナー像が形成される。導電性基体としては、アルミニウムまたはステンレス鋼などの導電性材料から構成される、円筒状、円柱状、またはシート状などの形状の部材を使用することができる。これらの部材の中でも、円筒状の形状の部材が好ましい。感光層としては、たとえば、有機感光層または無機感光層などを使用することができる。

有機感光層を含む感光体ドラムは有機感光体ドラムと呼ばれ、無機感光層を含む感光体ドラムは、無機感光体ドラムと呼ばれる。有機感光層としては、たとえば、電荷発生物質を含む樹脂層からなる電荷発生層と電荷輸送物質を含む樹脂層からなる電荷輸送層とを積層することにより形成される積層感光層、または、１つの樹脂層中に電荷発生物質と電荷輸送物質とを含む単層感光層などがある。無機感光層としては、たとえば、酸化亜鉛、セレンまたはアモルファスシリコンなどから選ばれる１種または２種以上を含む単層膜などがある。

帯電装置２５は、図示しない電源と接続されており、この電源から電圧の印加を受けて、感光体ドラム１７表面を所定の極性および電位に帯電させる。本実施形態では、帯電装置２５として、感光体ドラム１７に対してコロナ放電を行なう鋸歯型帯電器を使用することができる。鋸歯型帯電器は、感光体ドラム１７に臨み、感光体ドラム１７表面から間隔を有して設けられる非接触方式の帯電器である。なお、他の実施形態としては、帯電装置２５に、たとえば、チャージャー型帯電器などの他の非接触方式の帯電器を使用してもよいし、ローラ状帯電器、帯電ブラシ型帯電器、または磁気ブラシ型帯電器などの接触方式の帯電器を使用してもよい。

露光装置２２は、スキャナユニット３１で読み取られた原稿の画像情報または外部機器から入力された画像情報に応じた信号光を、帯電装置２５によって一様な電位に帯電された感光体ドラム１７表面に照射して、その表面に上記画像情報に応じた静電潜像を形成する。露光装置２２は、出射する信号光が帯電装置２５と現像装置２０との間を通過して感光体ドラム１７の表面に照射されるように設けられる。露光装置２２としては、光源を含んで構成されるレーザスキャニング装置を使用することができる。光源としては、たとえば、半導体レーザ、ＬＥＤアレイ、またはエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子などを使用することができる。レーザスキャニング装置としては、たとえば、光源、ポリゴンミラー、ｆθレンズ、および反射ミラーなどを組み合わせたもの、または、液晶シャッタおよび光源などを組み合わせたものがある。

現像装置２０は、露光装置２２によって形成された感光体ドラム１７表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する。現像装置２０の鉛直方向上方には、現像装置２０内にトナーを補給するためのトナー補給装置１０が着脱可能に装着される。現像装置２０およびトナー補給装置１０の構成については後述する。

クリーニング装置２６は、記録媒体にトナー像を転写した後に感光体ドラム１７の表面に残留するトナーおよび紙粉などを除去して、感光体ドラム１７の表面を清浄化する。クリーニング装置２６は、図示しないクリーニングブレードおよび図示しないトナー貯留槽を含む。クリーニングブレードは、感光体ドラム１７の長手方向に沿って延びる部材であり、かつ、その幅方向の一端部が感光体ドラム１７の表面に当接するように設けられる板状部材である。トナー貯留槽は、容器状部材であり、クリーニングブレードによって除去されたトナーを一時的にその内部に貯留して回収する。

画像形成装置３０では、帯電装置２５によって均一に帯電された感光体ドラム１７の表面に、露光装置２２によって画像情報に応じた信号光が照射されて静電潜像が形成され、さらに、この静電潜像に現像装置２０によってトナーが供給されてトナー像が形成される。このトナー像は、転写装置２４によって記録媒体に転写され、トナー像の転写後に感光体ドラム１７表面に残留するトナーは、クリーニング装置２６によって除去される。

転写装置２４は、図示しない支持部材によって回転自在に軸支され、かつ、図示しない回転駆動源によって軸線まわりに回転駆動可能に設けられるローラ状部材であり、感光体ドラム１７に圧接するように設けられる。転写装置２４は、図示しない金属製芯金と、金属製芯金の表面に形成される図示しない導電性弾性層とを含んでいる。金属製芯金は、ステンレス鋼またはアルミニウムなどの金属から構成される、直径８ｍｍ〜１０ｍｍの円筒状または円柱状部材である。導電性弾性層は、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（以下、「ＥＰＤＭ」と称する）、発泡ＥＰＤＭまたは発泡ウレタンなどのゴム材料に、カーボンブラックなどの導電材が配合されたものから構成される。転写装置２４は、図示しない電源と接続されており、この電源から、感光体ドラム１７表面のトナー像を構成するトナーの帯電極性とは逆極性の電圧（以下、「転写バイアス」と称する）の印加を受けて、感光体ドラム１７表面のトナー像を記録媒体へ円滑に転写させる。

転写装置２４は、給紙カセット２１から送給される記録媒体が、感光体ドラム１７と転写装置２４との圧接部（以下、「転写ニップ部」と称する）を通過する際に、転写バイアスを印加することによって、感光体ドラム１７の表面に担持されたトナー像を記録媒体上へ転写する。トナー像が転写された記録媒体は、定着装置２３に送給される。

定着装置２３は、定着ローラ３２と加圧ローラ３３とを含む。定着ローラ３２は、図示しない支持部材によって回転自在に軸支され、かつ図示しない回転駆動源によって軸線まわりに回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。定着ローラ３２は、図示しない芯金および図示しない弾性層を含む。芯金は、鉄、ステンレス、またはアルミニウムなどの金属からなる円筒状部材である。弾性層は、シリコンゴムまたはフッ素ゴムなどの弾性材料からなる単層膜であり、芯金の表面に形成される。定着ローラ３２の内部には、図示しない加熱部材が設けられる。加熱部材は、図示しない電源と接続されており、この電源から電圧の印加を受けて、定着ローラ３２の表面が所定の温度になるように定着ローラ３２を加熱する。加熱部材には、たとえば、ハロゲンランプまたは赤外線ランプなどを使用することができる。定着ローラ３２は、転写ニップ部から搬送された記録媒体に担持されているトナー像を構成するトナーを加熱して溶融させ、記録媒体に定着させる。

加圧ローラ３３は、図示しない支持部材によって回転自在に軸支され、かつ図示しない加圧部材によって定着ローラ３２に対して圧接するように設けられるローラ状部材である。加圧ローラ３３は、定着ローラ３２の回転に従動して回転する。加圧ローラ３３には、定着ローラ３２と同じ構成のものを使用することができる。また、加圧ローラ３３の内部には、加熱部材が設けられることが好ましく、この加熱部材には、定着ローラ３２内部に設けられるものと同じ構成のものを使用することができる。

定着装置２３は、トナー像が転写された記録媒体が定着ローラ３２と加圧ローラ３３との圧接部（以下、「定着ニップ部」と称する）を通過する際に、定着ローラ３２によってトナー像を構成するトナーを加熱溶融させることで、トナー像を記録媒体に定着させて画像を形成する。

給紙カセット２１は、画像形成装置３０の鉛直方向下部に設けられ、記録媒体を貯留する容器状部材である。記録媒体としては、普通紙、コート紙、カラーコピー用紙、またはオーバーヘッドプロジェクタ（ＯＨＰ）用シートなどがある。ピックアップローラ２７は、互いに圧接するように設けられる一対のローラ部材であり、感光体ドラム１７の表面のトナー像が感光体ドラム１７の回転によって転写ニップ部に搬送されるのに同期して、給紙カセット２１に貯留される記録媒体を１枚ずつ取り出して、第１搬送ローラ２８に向けて送給する。第１搬送ローラ２８は、互いに圧接するように設けられる一対のローラ部材であり、ピックアップローラ２７から送給される記録媒体を転写ニップ部に送給する。

第２搬送ローラ３４は、互いに圧接するように設けられる一対のローラ部材であり、記録媒体の搬送方向において定着ニップ部よりも下流側に設けられ、定着装置２３によって画像が形成された記録媒体を排紙ローラ３５に向けて搬送する。排紙ローラ３５は、互いに圧接するように設けられる一対のローラ部材であり、第２搬送ローラ３４から搬送された記録媒体を、画像形成装置３０の鉛直方向上部に設けられる排紙トレイ２９に排出する。排紙トレイ２９は、第２搬送ローラ３４および排紙ローラ３５によって、定着装置２３において画像が形成された記録媒体を排紙トレイ２９に排出して貯留する。

スキャナユニット３１は、原稿セットトレイと、自動反転原稿搬送装置（以下、「ＲＡＤＦ（Reversing Automatic Document Feeder）」と称する）と、原稿読取装置とを含む。ＲＡＤＦは、原稿セットトレイに載置された原稿を、原稿読取装置の原稿載置台に搬送する。

原稿読取装置は、原稿載置台と、原稿走査装置と、反射部材と、光電変換素子（以下、「ＣＣＤ（Charge Coupled Device）」と称する）ラインセンサとを含む。原稿載置台は、その鉛直方向上面に原稿を載置するための原稿載置面が設けられるガラス製の板状部材である。原稿載置台に載置される原稿は、ユーザによって手動で、またはＲＡＤＦによって載置される。

原稿走査装置は、原稿載置台の鉛直方向下面に対して一定の距離を保ちつつ、一定の走査速度Ｖで平行に往復移動するように設けられ、光源と第１の反射ミラーとを含む。光源は、原稿載置台に載置される原稿に光を照射する。第１の反射ミラーは、原稿からの反射光像を反射部材に向けて反射させる。すなわち、原稿走査装置は、原稿載置台の下面に沿って一定の走査速度Ｖで平行に往復移動して、原稿載置台に載置される原稿に光を照射することによって得られる反射光像を反射部材に向けて反射させる。

反射部材は、原稿走査装置と一定の速度関係、すなわちＶ／２の速度で原稿走査装置と平行に往復移動するように設けられ、第２の反射ミラーと、第３の反射ミラーと、光学レンズとを含む。第２の反射ミラーおよび第３の反射ミラーは、原稿走査装置の第１の反射ミラーによって反射された原稿からの反射光像を光学レンズに向けてさらに反射させる。光学レンズは、第２の反射ミラーおよび第３の反射ミラーによって反射された反射光像を縮小し、縮小された反射光像をＣＣＤラインセンサ上の所定位置に結像させる。すなわち、反射部材は、原稿走査装置の往復移動に追随してＶ／２の速度で往復移動して、原稿走査装置にて反射される反射光像をＣＣＤラインセンサ上の所定位置に結像させる。

ＣＣＤラインセンサは、光学レンズによって結像された反射光像を電気信号に光電変換するＣＣＤ回路を含む。ＣＣＤラインセンサは、原稿の画像を読み取り、読み取った画像情報を順次光電変換して電気信号として画像形成装置３０の制御部に出力する。

スキャナユニット３１は、原稿載置台に載置される原稿から画像情報を複数ライン毎、たとえば１０ライン毎に読み取り、読み取った画像情報を電気信号に変換して画像形成装置３０の制御部に出力する。

制御部は、たとえば、画像形成装置３０の鉛直方向上部に設けられ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えるマイクロコンピュータまたはマイクロプロセッサなどによって実現される処理回路と、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＨＤＤ（Hard Disk Drive）を含む記憶部と、主電源とを含む。記憶部には、画像形成装置３０の鉛直方向上面に設けられる図示しない操作パネルから入力される各種設定値、画像形成装置３０内部の各所に配置される図示しない各種センサからの検知結果、外部機器から入力される画像情報、スキャナユニット３１から入力される画像情報、および印刷ジョブなどの各種処理を実行するための各種プログラムなどが記憶される。外部機器としては、画像情報の形成または取得が可能であり、かつ画像形成装置３０に電気的に接続可能な電子機器を使用でき、たとえば、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、テレビジョン受像機、ビデオレコーダ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）レコーダ、ＨＤＤＶＤ（登録商標、High-Definition Digital Versatile Disc）、ブルーレイディスクレコーダ、ファクシミリ装置または携帯端末装置などがある。処理回路は、記憶部に記憶される、検知結果または画像情報などの各種データもしくは各種プログラムを読み出して各種判定を行い、判定結果に応じて該当する画像形成装置３０内部の各構成部に制御信号を送信して、各構成部の動作制御を行う。主電源は制御部だけでなく、画像形成装置３０内部における各構成部に対しても電力を供給する。

たとえば、処理回路は、スキャナユニット３１または外部機器から入力される画像情報を対応する制御信号に変換して、露光装置２２に出力する。また、処理回路は、後述するトナー濃度検知センサ１５による検知結果に応じてトナー補給の可否を判定し、補給を要する場合は、後述するトナー補給装置１０の搬送部材４４および攪拌部材４３をそれぞれ回転駆動させる回転駆動源に対して制御信号を送信して、搬送部材４４および攪拌部材４３を回転駆動させる。

図２は、図１におけるトナー補給装置１０と現像装置２０とを拡大して示す図である。現像装置２０は、現像槽１１と、現像ローラ１２と、攪拌搬送部材１３と、規制部材１４と、トナー濃度検知センサ１５とを含む。

現像槽１１は、内部空間が形成される略角柱状の容器状部材であって、感光体ドラム１７表面に臨むように配置される。現像槽１１内には、トナーのみからなる１成分現像剤またはトナーとキャリアとからなる２成分現像剤が収容される。本実施形態では、現像槽１１内には２成分現像剤が収容される。

現像槽１１は、攪拌搬送部材１３および現像ローラ１２を収容して回転自在に軸支する。現像槽１１の、感光体ドラム１７に臨む側面には開口部１６が形成され、この開口部１６を介して感光体ドラム１７に対向する位置に、現像ローラ１２が設けられる。現像槽１１の鉛直方向上部には、トナー補給装置１０から補給されるトナーを受け入れるためのトナー受入口１８が形成されており、現像槽１１内のトナー消費状況に応じて、このトナー受入口１８を介してトナー補給装置１０からトナーが補給される。

攪拌搬送部材１３は、図示しない回転駆動源によって軸線まわりに回転駆動可能に軸支されるオーガスクリュー状部材であって、現像ローラ１２に臨むように設けられる。攪拌搬送部材１３は、現像槽１１内に収容される現像剤を攪拌して現像ローラ１２周辺に供給する。

現像ローラ１２は、図示しない回転駆動源によって軸線まわりに回転駆動可能に軸支されるローラ状部材であって、現像槽１１の開口部１６を介して、感光体ドラム１７に対して間隙を有して対向するように設けられる。現像ローラ１２は、図示しない電源と接続されており、この電源から、トナーの帯電極性と同じ極性の電圧（以下、「現像バイアス」と称する）が印加され、これによって、現像ローラ１２表面のトナーは感光体ドラム１７表面の静電潜像に円滑に供給される。

より詳細には、現像ローラ１２に担持された現像剤は、現像ローラ１２の回転によって現像ローラ１２と感光体ドラム１７との最近接部（以下、「現像ニップ部」と称する）に搬送され、現像ニップ部において、現像バイアスによる静電気力により、現像ローラ１２表面から感光体ドラム１７表面の静電潜像へ、現像剤中のトナーが供給される。現像バイアスの値を変更することによって、静電潜像に供給されるトナー量（トナー付着量）は制御可能である。

規制部材１４は、現像ローラ１２の鉛直方向上方において、現像ローラ１２の軸線方向に沿って平行に延びるように設けられる板状部材である。規制部材１４の幅方向一端部は現像槽１１によって支持され、かつ幅方向他端部は現像ローラ１２の表面に対して間隔を有して対向するように設けられる。規制部材１４は、ステンレス鋼、アルミニウム、または合成樹脂などから構成される。規制部材１４は、現像ローラ１２の表面に担持されて搬送される現像剤の層厚を規制する。

トナー濃度検知センサ１５は、攪拌搬送部材１３の鉛直方向下方における現像槽１１の壁部、すなわち現像槽１１の底部に、そのセンサ面が現像槽１１の内部空間に露出するように装着される。トナー濃度検知センサ１５は、画像形成装置３０内部に設けられる制御部に電気的に接続される。

トナー濃度検知センサ１５には、図示しない電源が接続されており、この電源は、トナー濃度検知センサ１５を駆動させるための駆動電圧およびトナー濃度の検知結果を画像形成装置３０の制御部に出力するための制御電圧をトナー濃度検知センサ１５に印加する。電源によるトナー濃度検知センサ１５への電圧の印加は、画像形成装置３０の制御部によって制御される。

トナー濃度検知センサ１５としては、一般的に使用されるセンサを使用することができ、たとえば、透過光検知センサ、反射光検知センサ、または透磁率検知センサなどがある。これらの中でも、制御電圧の印加を受けてトナー濃度の検知結果を出力電圧値として出力する型式のセンサである透磁率検知センサが好ましい。このような型式の透磁率検知センサは市販されており、たとえば、ＴＳ−Ｌ、ＴＳ−Ａ、またはＴＳ−Ｋ（いずれも商品名、ＴＤＫ株式会社製）などがある。なお、トナー濃度検知センサ１５として透磁率検知センサを用いる場合には、基本的に出力電圧の中央値近傍の感度がよいため、その付近の出力電圧が得られるような制御電圧が印加されるようにして用いることが好ましい。

図３は、トナー補給装置１０の外観を示す斜視図である。図４は、図３における線Ａ−Ａを切断面線とするトナー補給装置１０の切断面を概略的に示す図であり、図５は、図３における線Ｂ−Ｂを切断面線とするトナー補給装置１０の切断面を概略的に示す図であり、図６は、図３における線Ｃ−Ｃを切断面線とするトナー補給装置１０の切断面を概略的に示す図であり、図７は、図３における線Ｄ−Ｄを切断面線とするトナー補給装置１０の切断面を概略的に示す図である。

トナー補給装置１０は、仕切壁４１によって攪拌室Ｐと搬送室Ｑとに内部空間が区分される収容器４２と、攪拌室Ｐに収容される攪拌部材４３と、搬送室Ｑに収容される搬送部材４４とを備える。トナー補給装置１０は、概略的には、攪拌室Ｐに収容されるトナーを、攪拌部材４３によって攪拌しつつ搬送室Ｑに汲み上げ、搬送室Ｑに汲み上げられたトナーを、搬送部材４４によって、収容器４２に形成される排出孔Ｒに向けて搬送し、排出孔Ｒから排出することで、現像装置２０にトナーを供給する装置である。

収容器４２は、底壁部４２ａと、底壁部４２ａの長手方向（以下、「Ｘ方向」と称し、Ｘ方向のうちの一方を「Ｘ１方向」と称し、他方を「Ｘ２方向」と称する）一端部に接続される側壁部４２ｂと、底壁部４２ａのＸ方向他端部に接続される側壁部４２ｃと、底壁部４２ａおよび側壁部４２ｂ，４２ｃの鉛直方向（以下、「Ｚ方向」と称する）上部に接続される上壁部４２ｄから構成され、これらによって内部空間が形成される略半円柱状の容器である。収容器４２の内部空間において底壁部４２ａの幅方向（以下、「Ｙ方向」と称する）中央部には、Ｘ方向に延びる板状の仕切壁４１が立設されており、この仕切壁４１によって収容器４２の内部空間は、攪拌室Ｐと搬送室Ｑとに区分されている。仕切壁４１のＺ方向上部は、上壁部４２ｄから離間しており、仕切壁４１と上壁部４２ｄとの間において、攪拌室Ｐと搬送室Ｑとは連通する。本実施形態では、攪拌室Ｐと搬送室Ｑとは、Ｘ方向における長さが等しい。

なお、収容器４２は、攪拌室Ｐと搬送室Ｑとの、Ｘ方向における長さが異なっていてもよい。図８に、収容器４２の他の形態を示す。図８に示す収容器４２Ｘは、攪拌室Ｐと比較して、搬送室Ｑが、排出孔Ｒに向けて長く延びて形成されている。したがって、排出孔Ｒ付近では、攪拌室Ｐから搬送室Ｑへトナーは汲み上げられないことになる。これにより、攪拌部材４３によるトナーの汲上げと、搬送部材４４によるトナーの搬送とを同時に行っても、排出孔Ｒ付近でトナーが滞留し難くなり、排出孔Ｒからトナーを速やかに排出することができる。

図６に示すように、仕切壁４１のＺ方向上部の位置は、搬送室Ｑに設けられる搬送部材４４のＺ方向上部の位置とほぼ同じ程度であることが好ましい。すなわち、仕切壁４１の高さは、搬送部材４４の高さとほぼ同じであることが好ましい。仕切壁４１の高さを搬送部材４４の高さと同じ程度にすることで、搬送部材４４によって搬送中のトナーが搬送室Ｑから攪拌室Ｐへ戻ってしまうのを防ぐことができる。これにより、搬送部材４４周辺に適量のトナーを保持しておくことができ、搬送部材４４によるトナーの搬送を効率良く安定して行うことができる。

図４に示すように、側壁部４２ｂ，４２ｃは、Ｘ方向に垂直に広がる主面を有する平板状部分であり、側壁部４２ｂには、側壁部４２ｂをＸ方向に貫通する孔である排出孔Ｒが形成される。排出孔Ｒは、搬送室Ｑと連通する、Ｘ方向に延びる円柱状の空間である。また、側壁部４２ｂには、攪拌部材４３のＸ方向一端部を支持する第１軸受４５ａが設けられる。同様に、側壁部４２ｃには、攪拌部材４３のＸ方向他端部を支持する第１軸受４５ｂが設けられる。なお、搬送部材４４は、側壁部４２ｂには支持されておらず、後述するように、排出孔Ｒ内に設けられる解砕部材４６によって、Ｘ方向一端部が支持され、側壁部４２ｃに設けられる第２軸受４７ａによって、Ｘ方向他端部が支持される。

図３〜図５に示すように、側壁部４２ｂの外壁面には、排出孔Ｒと連通する内部空間（流路）を有する管状部材である進行方向転換管４０が接続される。進行方向転換管４０は、図２に示すように、現像装置２０にも接続される。本実施形態では、排出孔Ｒから排出されたトナーは、進行方向転換管４０を通って、現像装置２０に供給されることになる。

図４に示すように、進行方向転換管４０の内壁面のうち、排出孔ＲのＺ方向およびＸ方向端部の点Ｒ_１から遠い側の内壁面４０ａは、滑らかに連なって形成される曲面である。これにより、点Ｒ_１からＺ方向上方に離れた位置においてＸ１方向に搬送されるトナーの進行方向を、滞留なく、Ｚ方向下方に転換することができ、その結果、排出孔Ｒから排出されたトナーを、現像装置２０へ安定して供給することができる。なお、このような内壁面４０ａに対して、進行方向転換管４０の内壁面のうち、点Ｒ_１から近い側の内壁面４０ｂは、底壁部４２ａの外壁面に対して垂直に形成されている。

進行方向転換管４０は、流路の、管軸に垂直な断面が、いずれの部分においても円形となる管状部材である。より詳細には、図４に示すように、進行方向転換管４０の流路は、円を、点Ｒ_１を中心としてＸ１方向およびＺ方向下側に向けて１／４回転させて形成される回転体状の第１空間Ｍと、円を、Ｚ方向下側に向けて平行移動させて形成される円柱状の第２空間Ｎとからなる。なお、本発明の他の実施形態としては、進行方向転換管４０の流路の、管軸に垂直な断面は、矩形であってもよい。

図６に示すように、攪拌部材４３は、第１回転軸部材４３ａと、攪拌板４３ｂと、汲上げブレード４３ｃとを含む。第１回転軸部材４３ａは、Ｘ方向に延びる円柱状の部材であり、その両端部が、第１軸受４５ａ，４５ｂにそれぞれ軸支される。攪拌板４３ｂは、Ｘ方向を長手方向とする平板状の部材であり、その幅方向および厚さ方向の中央部に、第１回転軸部材４３ａが挿通されて固定される。汲上げブレード４３ｃは、攪拌板４３ｂに取り付けられる、可撓性を有する板状部材であり、たとえば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの樹脂から形成される。汲上げブレード４３ｃは、Ｘ方向における長さが、攪拌室ＰのＸ方向における長さとほぼ同一となるように形成され、かつ、収容器４２の内壁面に当接するように設けられる。

攪拌部材４３は、図示しない回転駆動源およびギアを介して、第１回転軸部材４３ａの軸線まわりに回転する。これにより、第１回転軸部材４３ａの軸線を中心として攪拌板４３ｂが回転運動し、攪拌室Ｐ内のトナーが攪拌される。また、これと同時に、攪拌板４３ｂに取り付けられる汲上げブレード４３ｃが変形しながら収容器４２の内壁面を摺動することで、攪拌室Ｐ内のトナーが搬送室Ｑへ汲み上げられる。攪拌部材４３を回転させる回転駆動源は、画像形成装置３０の制御部に接続されており、この制御部によって第１回転軸部材４３ａの回転動作が制御される。

このように、収容器４２の内部空間が仕切壁４１によって攪拌室Ｐと搬送室Ｑとに区分された上で、必要な量のトナーが攪拌室Ｐから搬送室Ｑへと汲み上げられるので、搬送室Ｑのみが設けられる場合と比較して、少量のトナーが、搬送部材４４の周囲に供給されることになる。その結果、搬送部材４４との摩擦によりトナーに生じるストレスを低減することができ、トナーの特性が劣化するのを抑えることができる。

なお、汲上げブレード４３ｃの厚さは、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍであることが好ましい。この厚さにすることによって、汲上げブレード４３ｃがより変形し易くなり、汲上げブレード４３ｃが変形しながら収容器４２の内壁面を摺動する際に、より円滑にトナーを搬送室Ｑへ汲み上げることができる。

図４，５に示すように、搬送部材４４は、第２回転軸部材４４ａと、螺旋羽根４４ｂとを備えるオーガスクリュー状部材である。第２回転軸部材４４ａは、Ｘ方向に延びる円柱状部材であり、その軸線が、排出孔Ｒの軸線と一致する。第２回転軸部材４４ａは、排出孔Ｒ内に設けられる解砕部材４６に、Ｘ方向一端部が軸支され、側壁部４２ｃに設けられる第２軸受４７ａに、Ｘ方向他端部が軸支される。螺旋羽根４４ｂは、第２回転軸部材４４ａの側面を螺旋状に取り巻くような形状の羽根である。

搬送部材４４は、図示しない回転駆動源およびギアを介して、第２回転軸部材４４ａの軸線まわりに回転する。これにより、第２回転軸部材４４ａの軸線を中心として螺旋羽根４４ｂが回転運動し、螺旋羽根４４ｂによって搬送室Ｑ内のトナーがＸ１方向に搬送される。搬送部材４４を回転させる回転駆動源は、画像形成装置３０の制御部に接続されており、この制御部によって第２回転軸部材４４ａの回転動作が制御される。

図９は、解砕部材４６の外観を示す図である。解砕部材４６は、搬送部材４４のＸ方向一端部を軸支するとともに、搬送部材４４によってＸ１方向に搬送されるトナーを解砕する部材であり、搬送部材４４を軸支するための第２軸受４７ｂと、第２軸受４７ｂを支持し、かつ、トナーを解砕するための、軸受支持部材４６ａ，４６ｂ，４６ｃとから構成される。

第２軸受４７ｂは、有底円筒状のすべり軸受であり、摩擦抵抗の低い樹脂材料、たとえば、シリコンオイルが含浸または塗布された、ポリエチレン、ポリプロピレン、ハイインパクトポリスチレン、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合合成樹脂）などの樹脂材料から形成される。軸受支持部材４６ａ〜４６ｃは、第２軸受４７ｂの側面に等間隔で固定され、第２軸受４７ｂの径方向に延びる棒状部材であり、ポリエチレン、ポリプロピレン、ハイインパクトポリスチレン、ＡＢＳ樹脂などの樹脂材料から形成される。軸受支持部材４６ａ〜４６ｃの長手方向一端部は、第２軸受４７ｂに固定され、長手方向他端部は、側壁部４２ｂの、排出孔Ｒに臨む部分に固定される。第２軸受４７ｂと軸受支持部材４６ａ〜４６ｃとは、一体成形してもよいし、個別に成形した後に接続してもよい。また、解砕部材４６と側壁部４２ｂとは、一体成形してもよいし、個別に成形した後に接続してもよい。

本実施形態では、図９（ａ）に示すように、軸受支持部材４６ａ〜４６ｃは、Ｘ方向に対して垂直に延びる三角柱状の部材である。三角柱状の各軸受支持部材４６ａ〜４６ｃは、Ｘ２方向に向かって先が細くなるように設けられる。これにより、搬送部材４４によってＸ１方向に搬送されるトナーは、各軸受支持部材４６ａ〜４６ｃによって、各軸受支持部材４６ａ〜４６ｃの長手方向に対して垂直な方向に、速やかに二分され、解砕される。なお、本発明の他の実施形態としては、図９（ｂ）に示すように、軸受支持部材４６ａ〜４６ｃを、Ｘ方向に対して垂直に延びる半円柱状の部材とし、半円柱状の各軸受支持部材４６ａ〜４６ｃを、Ｘ２方向に向かって先が細くなるように設けてもよい。この場合でも、上述したようなトナーの解砕効果が発揮される。

図１０に、軸受支持部材４６ａ〜４６ｃのさらなる他の形態を示す。図１０（ａ）に示す軸受支持部材４８ａ〜４８ｃは、図１０（ｂ）に示す、円筒の１／４周分の部分をなす１／４円筒状部材４９を、複数個接続した形状の部材である。より詳細には、１／４円筒状部材４９の一端面４９ａと他端面４９ｂとが、交互に連なって連続した平面となるように、複数の１／４円筒状部材４９を軸線方向に接続した形状の部材である。この平面は、Ｘ２方向に向くように形成される。このような軸受支持部材４８ａ〜４８ｃによれば、搬送部材４４によってＸ１方向に搬送されるトナーは、軸受支持部材４８ａ〜４８ｃの長手方向に対して垂直な方向に速やかに二分されるだけでなく、軸受支持部材４８ａ〜４８ｃの長手方向においても、速やかに分断されるので、解砕部材４６によるトナーの解砕効果をより高めることができる。

なお、１／４円筒状部材４９に限られず、他の、１／２未満の円筒状部材を複数個接続した形状の軸受支持部材４８ａ〜４８ｃであってもよい。また、１／４円筒状部材４９は、真円の円筒の一部分をなす部材であってもよいし、楕円の円筒の一部分をなす部材であってもよい。さらに、軸受支持部材４８ａ〜４８ｃでは、１／４円筒状部材４９の一端面４９ａと他端面４９ｂとが交互に連なって平面部分が形成されているが、この平面部分においてトナーが滞留しないように、この平面部分を、Ｘ２方向に向かって先が細くなるように変更してもよい。

以上のように構成されるトナー補給装置１０によれば、排出孔Ｒが、収容器４２を、搬送部材４４によるトナーの搬送方向であるＸ１方向に貫通して形成されるので、収容器４２内のトナーが大きく緩く凝集した状態であっても、トナーは、搬送部材４４によって排出孔Ｒから速やかに排出される。したがって、搬送部材４４と収容器４２の側壁部４２ｂとの間でトナーが圧縮されて、搬送部材４４がロックされてしまうのを防ぐことができる。

さらに、本実施形態では、トナー補給装置１０は、排出孔Ｒ内に、搬送部材４４を支持する解砕部材４６を備えている。したがって、収容器４２内のトナーが大きく緩く凝集しているときに、解砕部材４６によってトナーを解砕することができるので、排出孔Ｒから排出されるトナーの量を安定化することができる。

このようなトナー補給装置１０を備える画像形成装置３０は、トナー補給装置１０によって現像装置２０内のトナー濃度を安定化することができ、長期に亘って安定して良好な画像を形成することができる。

１０ トナー補給装置
２０ 現像装置
３０ 画像形成装置
４０ 進行方向転換管
４２，４２Ｘ 収容器
４３ 攪拌部材
４４ 搬送部材
４６ 解砕部材
Ｒ 排出孔

Claims (3)

1. トナーを収容する収容器であって、収容されるトナーを排出するために、該収容器を貫通する排出孔が形成される収容器と、
   前記収容器内に設けられ、前記排出孔に向けて前記収容器内のトナーを搬送する搬送部材とを備え、
   前記排出孔は、前記収容器を、前記搬送部材によるトナーの搬送方向に貫通して形成され、
   前記搬送部材の、前記搬送方向における下流側端部を支持し、かつ、前記搬送部材によって搬送されるトナーを解砕する解砕部材を、前記排出孔内に備えることを特徴とするトナー補給装置。
2. 現像装置を備える電子写真方式の画像形成装置において、
   前記現像装置にトナーを供給するトナー補給装置として、請求項１に記載のトナー補給装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
3. 前記排出孔と連通する内部空間を有する管状部材であって、該内部空間に臨み、前記排出孔から排出されるトナーを、前記搬送方向から前記搬送方向に対して垂直な方向へ案内する、滑らかに連なる内壁面を有する管状部材を備えることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。

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