JP2012047784A - トナーホッパ、現像装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー詰まりやトナー劣化を起こさせずに、簡易且つ安価な構成で、流動化したトナーの効果的なトナー流出を防止することの可能なトナーホッパを提供する。
【解決手段】底部に現像装置５０に続く開口部１１を介して現像装置にトナー補給をするためのトナーホッパ８であって、開口部にトナーを搬送する螺旋翼９Ｂを備えた、回転駆動可能なトナーホッパ搬送スクリュー９を有するトナーホッパにおいて、トナーホッパ搬送スクリューの搬送スクリュー軸９Ａから半径方向に延在し、トナーホッパ搬送スクリューの螺旋翼と搬送スクリュー軸とが半径方向に占める横断面積の５０％以下の横断面積を占めるように構成された板状又は柱状の保持部材１３が設けられ、保持部材によって保持され、開口部を覆うことのできるストッパ部材１２が設けられ、さらにトナーホッパ搬送スクリュー、保持部材及びストッパ部材が一体に形成されているトナーホッパで解決される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式のプリンタ、ファクシミリ、複写機あるいはこれらの少なくとも２つの機能を有する複合機などの画像形成装置の改良に関し、より詳しくは、画像形成装置に設けられる現像装置へトナーを補給するためのトナーホッパの改良に関する。

従来から公知の電子写真方式を利用した画像形成装置においては、一様に帯電させられた感光体などの像担持体の表面に露光装置を用いて静電潜像を形成し、当該静電潜像を現像剤のトナーによって現像することで可視像化し、さらに、この現像トナー像を記録紙などの記録媒体に転写して、当該記録媒体上に画像（未定着トナー像）を担持させ、この記録媒体上の未定着トナー像に定着装置などで熱と圧力とを加えることで定着させて、所望の画像を得る構成が一般的に広く用いられている。

このような電子写真方式の画像形成装置においては、画像形成を行うたびに現像装置内のトナーが消費されていくが、消費されたトナーは、例えば形成されるべき画像濃度が所定量となるように、補給トナーを蓄えたトナーホッパより現像装置に補給され、当該現像装置の中で攪拌・搬送されることにより所定帯電量にされて、次の画像形成動作に備えている。

しかしながら、経時的な使用によりトナーホッパが所定量以下になった場合やあるいは空になった場合は、それ以降の現像装置へのトナー補給に備えるため、例えば装置外部からトナーカートリッジなどをセットしてトナーホッパに補給トナーを補充・充填しなければならない。ところが、トナーは微小な粉体であるため、トナーホッパへの補給トナー補充時には、この微小粉体であるトナーは、空気と混合されてしまうことで流動化し、液体と類似の挙動を示すことが判明している。

このように流動化したトナーは、トナーホッパの開口部から意図せず現像装置内へ流出する恐れがあり、このような流動化トナーの流出が発生してしまうと、現像装置内のトナー濃度が所定の濃度よりも高くなってしまう結果、形成されるべき画像の濃度異常や、トナー飛散による装置内汚染、あるいは、当業者には地肌汚れと称される形成画像異常などの不具合を引き起こしやすくなるという問題があった。また、極端な例では、現像装置におけるトナーホッパからのトナー補給部直下に大量の流動化したトナーが堆積してしまうことにより、現像装置内のトナーの一部分における流動性が極端に高くなってしまう結果、現像装置内に設けられた現像剤攪拌・搬送用のスクリューが回転駆動した際に、当該流動性が極端に高くなったトナーの一部が現像装置内を逆流したりして現像部から画像形成装置内部に噴出したとの事例も報告されている。

したがって、このようなトナーホッパ開口部から現像装置への意図しないトナー流出を防止するための技術が従来から考え出されていて、例えば、特許文献１では、トナーホッパ内の現像装置に通じる開口に向けてトナーを搬送する螺旋翼が形成されたスクリュー搬送体において、当該スクリュー搬送体には、トナー搬送方向に所定長さを有し、且つ、半径方向に放射状に突設される１対のリブが設けられ、この１対のリブは、螺旋翼及び搬送軸に設けられた円板とに接続されることで、当該１対のリブ、螺旋翼及び搬送軸に設けられた円板で囲まれた空間を形成し、この空間で現像装置に通じる開口を覆うことでトナー流出を防止する構成を開示している。

しかしながら、この特許文献１に開示される発明では、トナーが搬送されていく開口部周辺におけるトナーが移動可能な空間を、１対のリブ、螺旋翼及び搬送軸に設けられた円板で囲まれた空間によって完全に占有して制限してしまうため、開口部周辺でトナーが詰まったり、あるいは、過剰な圧縮が起こることでトナーへの負荷が増大してしまい、当該負荷に起因するトナー劣化が懸念される。また、スクリュー搬送体の搬送軸長手方向にある程度の長さを有し、且つ、当該搬送方向に対して垂直方向にリブが起立しているため、スクリュー搬送体の回転の際には、当該リブは、リブ周辺に存在するトナーを回転方向に押し出すように作用することになるので、既述したようにトナーが詰まっていたり、圧縮されていたりすると、これを押し出すように動作するリブにかかる負荷が増大してしまい、スクリュー搬送体が回転できなくなってしまったり、あるいは、このスクリュー搬送体や、これを駆動させるための駆動源やギアなどの駆動機構を損傷してしまうことも考えられる。

特許文献２では、トナーホッパから現像装置に向かうトナー搬送経路において、当該トナー搬送経路下流側に物理的に高くなっている部分を設け、トナーが流動化しても流出しにくい構造にした構成が開示されている。確かにこのような構成を採用すると、意図しないトナー流出の防止には効果的であるが、トナー搬送経路下流側に高くなっている部分が存在するため、トナーホッパから現像装置へと補給トナーを移動させる通常のトナー搬送の際にも、トナーが自重によって、搬送されるべき現像装置への搬送方向とは逆に移動しようとしてしまうため、今度は、トナーホッパ内で搬送方向とは逆向きの逆流現象が生じてしまうことになり、これを防止するためには、トナー搬送機構設計の際には相当な工夫を要するため、技術的には非常に難易度が高いものになってしまう。

特許文献３では、トナーボトルからの補給トナーを現像装置に補給するためのトナー補給部開口部に、当該開口部を開閉可能なシャッタを設け、トナー搬送部がトナー補給部に挿入される動作に連動して、シャッタが開口部を開放するようにした構成が開示されている。このような構成であれば、トナー外部流出防止の効果は非常に高いという長所がある一方で、構造が複雑になるとともに、部品点数が増えるため、製造コスト的に不利であり、さらには、組み立て作業性も低下するなどの短所も多い。

本発明は、上記した従来の問題点に鑑み、トナー詰まりやトナー劣化を起こさせずに、簡易且つ安価な構成で、流動化したトナーの効果的なトナー流出を防止することの可能なトナーホッパを提供することを目的とし、さらには、当該トナーホッパを備えた現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、
底部に現像装置に続く開口部を有し、前記開口部を介して前記現像装置にトナー補給をするためのトナーホッパであって、
前記開口部にトナーを搬送するための螺旋翼を備えた、回転駆動可能なトナーホッパ搬送スクリューを有するトナーホッパにおいて、
前記トナーホッパ搬送スクリューの搬送スクリュー軸から半径方向に延在し、且つ、前記トナーホッパ搬送スクリューの螺旋翼と搬送スクリュー軸とが半径方向に占める横断面積の５０％以下の横断面積を占めるように構成された板状又は柱状の保持部材が設けられ、
前記保持部材によって保持され、且つ、前記開口部を覆うことのできるストッパ部材が設けられ、
前記トナーホッパ搬送スクリュー、前記保持部材及び前記ストッパ部材が一体に形成されていることを特徴とするトナーホッパを提案する。

また、本発明において、前記保持部材が、前記トナーホッパ搬送スクリューのトナー搬送方向で見た前記開口部よりも下流側にだけ設けられていると好適である。
さらにまた、本発明において、前記ストッパ部材には、当該ストッパ部材とトナーホッパ底面との間の間隙を塞ぐシール部材が設けられていると好適である。

さらにまた、本発明において、前記ストッパ部材が、トナー補給動作時以外は、前記開口部を覆う位置に停止して待機するように制御されていると好適である。

さらにまた、本発明において、前記トナーホッパは、前記トナーホッパに直接的に、あるいは、前記トナーホッパに通じるトナー搬送経路を介して間接的に接続されてトナーを補充するためのトナーカートリッジと、着脱自在に接続されると好適である。

さらにまた、本発明において、上記の目的を達成するため、請求項１〜５のいずれか一項に記載のトナーホッパと接続される現像装置を提案し、さらにまた、請求項６に記載の現像装置を備えた画像形成装置を提案する。

本発明によれば、底部に現像装置に続く開口部を有し、前記開口部を介して前記現像装置にトナー補給をするためのトナーホッパであって、前記開口部にトナーを搬送するための螺旋翼を備えた、回転駆動可能なトナーホッパ搬送スクリューを有するトナーホッパにおいて、前記トナーホッパ搬送スクリューの搬送スクリュー軸から半径方向に延在し、且つ、前記トナーホッパ搬送スクリューの螺旋翼と搬送スクリュー軸とが半径方向に占める横断面積の５０％以下の横断面積を占めるように構成された板状又は柱状の保持部材が設けられ、前記保持部材によって保持され、且つ、前記開口部を覆うことのできるストッパ部材が設けられ、前記搬送スクリュー、前記保持部材及び前記ストッパ部材が一体に形成されているので、トナーホッパへトナーを補充する際には、前記ストッパ部材が現像装置へと続く開口部を覆うことで塞ぐ結果、簡易な構成で、流動化したトナーが当該開口部から流出するのを効果的に防止できるようになることに加え、現像装置へトナーを補給する際には、トナー搬送方向に対する保持部材の横断面積を小さくすることにより、この保持部材に衝突する搬送されてきたトナーは、容易に保持部材が存在していない半径方向部分に逃げることが可能であり、また、保持部材とストッパ部材とで作られる空間が、開口部まで続くトナー搬送経路を完全には遮ってしまわないので、半径方向に逃げたトナーは、今度は、容易に保持部材を乗り越えて、トナーホッパの開口部に達することができるようになる結果、トナーホッパ内におけるトナー搬送を妨げることがなく、且つ、搬送されてくるトナーによる過剰な負荷が保持部材及びストッパ部材にかかることがない。したがって、トナーホッパにおけるトナー詰まりやトナー劣化を効果的に抑止することができるようになる。また、前記搬送スクリュー、前記保持部材及び前記ストッパ部材が一体に形成されているので、部品点数を削減でき、非常に安価な構成を採用することが可能となる。

本願発明のトナーホッパと現像装置とが接続されている状態の一例を示した概略断面図である。 本願発明の保持部材及びストッパ部材を抽出して描いた、これら保持部材及びストッパ部材の一例の構成を示した概略斜視図である。 本願発明の保持部材及びストッパ部材を抽出して描いた、これら保持部材及びストッパ部材の別の一例の構成を示した概略斜視図である。 本願発明の保持部材及びストッパ部材を抽出して描いた、これら保持部材及びストッパ部材のさらに別の一例の構成を示した概略斜視図である。 本願発明のトナーホッパが適用されるような画像形成装置の一例を示した概略断面図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。

最初に、本願発明のトナーホッパが適用されるような画像形成装置の一例としてのフルカラープリンタが概略断面図で示されている図５を用いて、この画像形成装置の構成と作用とを説明するが、この種の画像形成装置は、当業者にはよく知られた画像形成装置であるため、以下では概略で説明する。

図５に示される画像形成装置１００は、電子写真方式の４つの画像形成手段１５Ｂｋ、１５Ｙ、１５Ｃ及び１５Ｍが設けられている。この第１〜第４の画像形成手段１５Ｂｋ、１５Ｙ、１５Ｃ及び１５Ｍは、それぞれ同一の構成ではあるが、対応するトナー色だけが異なっており、これら画像形成手段において、例えばブラックトナー像、イエロートナー像、シアントナー像及びマゼンタトナー像がそれぞれ形成される。なお、これら画像形成手段はトナー色の違い以外はそれぞれ同一の構成であるため、以下の説明では、添え字Ｂｋ、Ｙ、Ｃ及びＭを必要に応じて適宜省略して説明する。

ここに図示した画像形成手段１５には、像担持体であるドラム状の感光体１６が半時計回りに回転駆動可能に配置されており、当該感光体１６のまわりに、帯電部材１７、現像装置５０及びクリーニング手段１８などが設けられている。また、この回転駆動する感光体１６の表面は、帯電部材１７に所定のバイアス電圧を印加することにより一様に帯電できるようになっている。なお、ここに図示した帯電部材１７は、感光体１６に接触するローラ状部材を採用しているが、コロナ放電などを利用する非接触式のものを採用することも可能である。

さらに、図５に示される画像形成装置では、４つの画像形成手段１５の上方に、書き込み手段としての露光装置４０が感光体１６に対応して４つ設けられている。この露光装置４０は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどの適宜適切な光学構成部材を有しており、各色トナーの画像データに応じて形成された画像情報に基づいて、帯電部材１７により帯電させられた各感光体１６の表面を光走査乃至露光し、それぞれの感光体１６上に所望の静電潜像を作り出すために設けられている。この露光装置４０を用いて感光体１６上に形成された静電潜像は、感光体１６の回転により現像装置５０を通るときに各色トナーが付与されることで現像され、顕像化される。なお、この図１に図示した画像形成装置１００における現像装置５０では、後述するトナーホッパ８が図示されていないことに注意されたい。後述するトナーホッパ８は、図１において概略で示された現像装置５０の上方に位置している。

さらにまた、この各画像形成手段１５の感光体１６に対向・当接して、中間転写体として構成される無端ベルト状の中間転写ベルト２０が配置されている。図５に示した中間転写ベルト２０は、複数の支持ローラ３１、３２、３３、３４に外接及び内接されて配置構成されており、これら支持ローラ３１、３２、３３、３４のうちの一つが、図示しない駆動源としての駆動モータと連結されることで駆動ローラとして構成されている。そして、駆動モータを駆動させることで伝達された駆動力により駆動ローラが回転することで、中間転写ベルト２０は、図中反時計回りに回転移動すると共に、駆動ローラ以外の従動回転可能な支持ローラが中間転写ベルト２０の回転に伴って従動回転させられる。また、中間転写ベルト２０の裏面には、支持ローラ３１、３２、３３とは別に、その中間転写ベルトを挟んで感光体１６に対向して位置する一次転写ローラ（図示せず）が配置されている。この一次転写ローラにやはり図示しない高圧電源から一次転写バイアスが印加され、現像装置５０により顕像化されたトナー像が中間転写ベルト２０に一次転写されるようになっている。なお、一次転写されずに感光体１６上に残された一次転写残トナーは、感光体１６による次の画像形成動作に備えるためにクリーニング装置１８により除去され、感光体１６上におけるトナーが完全に除去される。

さらにまた、図示した画像形成装置１００では、中間転写ベルト２０の支持ローラ３１の位置で、当該中間転写ベルト２０を挟んで対向する位置に、二次転写装置の構成部材としての二次転写ローラ４８が配置されていて、この二次転写ローラ４８には、中間転写ベルト２０上のトナー像を記録媒体に転写するために所定の電圧が印加される。なお、ここに例示した二次転写ローラ４８は、これと対をなすローラ４９とで搬送ベルト４４をかけ回しており、当該搬送ベルト４４を介して搬送されてきた記録媒体を搬送方向下流側へ搬送する搬送ローラとしても機能する。また、当該画像形成装置１００は、記録媒体を積載するための給紙カセット６０、給送コロ５４に加え、レジストローラ対５６などを備えると共に、二次転写ローラ４８から見て、記録媒体の搬送方向下流側には、熱と圧力とを記録媒体に加えて未定着トナー像を記録媒体に定着させるための加圧ローラと加熱ローラとのローラ対を有する定着装置８０が配置され、当該定着装置８０を出た記録媒体は、図示しない記録媒体排出部に排出される。

次に、この画像形成装置における画像形成動作について説明する。この画像形成動作においても、各感光体１６にトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト２０に転写する構成は、そのトナー像の色が異なるだけで、実質的に全て同一であるため、トナー色を表す添え字Ｂｋ、Ｙ、Ｃ及びＭは必要に応じて適宜省略する。

まず、図示しないパーソナルコンピューターなどからの画像形成信号を受けた画像形成装置１００では、上記した感光体１６が図示しない駆動源により半時計回り方向に回転駆動を開始させられ、このとき感光体１６表面にやはり図示しない除電装置からの光が照射されて表面電位が初期化される。この表面電位を初期化された感光体１６の表面が、今度は帯電部材１７によって所定の極性に一様に帯電させられる。帯電させられた感光体１６表面には、露光装置４０からのレーザー光が照射され、これによって感光体１６表面に所望の静電潜像が形成される。なお、露光装置４０から各感光体１６に露光乃至光走査される画像情報は所望のフルカラー画像を黒、イエロー、シアン及びマゼンタの各トナー色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体１６上に形成された静電潜像は、現像装置５０を通る際に、当該現像装置５０から各色トナーが付与され、顕像化されたトナー像として可視化される。

ここで、中間転写ベルト２０は、図中反時計回りに走行駆動させられるが、上記した図示しない一次転写ローラには、感光体１６上に形成されたトナー像のトナー帯電極性と逆極性の一次転写電圧が印加される。この一次転写電圧の作用により、感光体１６と中間転写ベルト２０との間に一次転写電界が形成され、感光体１６上のトナー像が、その感光体１６と同期して回転駆動されている中間転写ベルト２０上に静電的に一次転写される。このように一次転写される各色トナー像は、中間転写ベルト２０の搬送方向上流側から逐次タイミングを併せて中間転写ベルト２０上に重ね合わされ、所望のフルカラートナー像が中間転写ベルト２０上に形成される。

その一方で、画像を形成されるべき記録媒体は、給紙カセット６０に積載された記録媒体束から給送ローラ５４などの適宜適切な搬送部材の作用によりレジストローラ対５６まで一枚ごとに分離されて給送され、未だ回転駆動を開始していないレジストローラ対５６のニップ部まで搬送される。その際、レジストローラ対５６においては、搬送されてきた記録媒体の先端が当該レジストローラ対５６におけるニップ部に突き当たり、所謂ループを形成することで、記録媒体のレジストレーションが行われる。その後、中間転写ベルト２０上に担持されたフルカラートナー像とのタイミングを図って、レジストローラ対５６の回転駆動が開始され、二次転写ローラ４８と、これに中間転写ベルト２０を介して対向する中間転写支持ローラ３１とで構成される二次転写部に向けて記録媒体が送出される。本実施例では、二次転写ローラ４８に所定の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト２０表面に形成されたフルカラートナー像が記録媒体上に一括して転写され、当該記録媒体上で未定着トナー像として担持される。トナー像を転写された記録媒体は、搬送ベルト４４などを介して定着装置８０までさらに搬送され、当該定着装置８０を通過するときに、熱と圧力とを加えられ、半永久的なフルカラー画像として記録媒体に定着させられる。定着装置８０で画像を定着させられた記録媒体は、さらに搬送されて、図示しない搬送ローラ対などを介して排出トレイなどの記録媒体排出部に排出されることで画像形成動作が完了する。なお、二次転写ローラ４８が配置される二次転写部で転写されずに中間転写ベルト２０上に残留した残留トナーは、図示しない中間転写ベルトクリーニング手段により取り除かれ回収される。

これまで説明してきた画像形成装置１００では、記録媒体に画像形成を行うたびに現像装置５０内の現像剤におけるトナーが消費されていくため、形成されるべき画像に対応した適切なトナー濃度を確保するためには、トナーを現像装置５０に補給する必要が生じる。なお、現像装置５０内のトナー濃度は、例えば濃度検知センサ（図示せず）などで監視されていて、この濃度検知センサからの出力信号により、現像装置内の現像剤におけるトナー濃度が一定量を下回らないように制御されている。この現像装置５０へ供給される補給トナーを収容するために設けられるのが後述するトナーホッパ８であり、このトナーホッパ８と現像装置５０とが接続されている状態の一例を示した概略断面図である図１を用いて、これらトナーホッパ８と現像装置５０との構成を以下に説明する。

まず、現像装置５０について説明すると、図１に示されるように、現像装置５０の現像装置本体１内にはトナーやキャリアなどにより構成される現像剤２が収容されており、搬送スクリュー３ａ及び３ｂの回転動作によるキャリアとの摩擦によって、所定の帯電量となるように、現像装置本体１内を攪拌されながら搬送される。２つの搬送スクリュー３ａ、３ｂが配置される現像剤循環路は、例えば、図１の紙面で見た鉛直方向手前側と奥側の両端を除いて、仕切り板４によって隔てられており、搬送スクリュー３ａが手前側から奥側に現像剤を搬送するとともに、仕切り版４が設けられていない端部において、搬送スクリュー３ｂが配置されている現像剤循環路に現像剤を受け渡し、今度は、搬送スクリュー３ｂが、逆方向に、すなわち、奥側から手前側に現像剤を搬送し、やはり、仕切り版４が設けられていない端部において、搬送スクリュー３ａが配置されている現像剤循環路に現像剤を受け渡すことによって、現像剤を現像装置本体１内で循環させている。このように循環させられる現像剤の一部は、搬送スクリュー３ｂで搬送されていく過程で、図示しないマグネットなどの磁力部材を内部に有する現像ローラ５の表面に、当該磁力部材の磁力により受け渡されて保持される。現像ローラ５に保持された現像剤は、規制部材６によって一定量に規制された後で、予め静電潜像を形成された感光体１６の表面に当該静電潜像の電位に対応したトナーを転移させることで、現像を行い可視像化する。なお、現像に用いられずに現像ローラ５に残った残留現像剤は、図示しない現像剤脱離部材によって現像ローラ５の表面から剥離され、現像装置本体１に回収される。

上記したように、現像装置本体１内の現像剤２のトナーは、画像形成動作に伴って徐々に消費されていくため、形成されるべき画像に応じた適切なトナー濃度を確保するためには、消費されたトナーを適宜なタイミングで適切な量を現像装置本体１内に補給する必要が生じるが、この現像装置本体１内に補給される補給トナーを収容しているのがトナーホッパ８である。図示した例におけるトナーホッパ８から現像装置本体１にトナーを補給する際には、例えば螺旋翼９Ｂが搬送スクリュー軸９Ａに設けられたトナーホッパ搬送スクリュー９を、トナーホッパ８本体で軸受などを用いて回転可能に支持して、このトナーホッパ搬送スクリュー９を図示しないモータなどの駆動手段によって回転駆動することで、当該補給トナーをトナーホッパ搬送パイプ１０を介して、底部に設けられた開口部１１に向けて搬送し、当該開口部１１と連通する現像装置本体１内に供給する。現像装置本体１内に供給された補給トナーは、上記したように搬送スクリュー３ａ、３ｂの攪拌・搬送作用により、現像装置本体１内部を循環する間に、現像装置本体１内部に存在するキャリアと十分に攪拌・混合されることで、現像装置本体１内の現像剤は、形成されるべき画像に対応した適切なトナー濃度を保つことができるようになっている。

上記したトナー補給動作は、トナーホッパ８内にトナーが未だ十分に充填されている状態を前提にした動作を説明しているが、現像装置本体１内のトナーが画像形成時に消費されることでトナーホッパ８内のトナーが徐々に補給されていけば、当然ながら、トナーホッパ８におけるトナー量は、その所定量を下回るか、あるいは、さらに補給されることにより空となってしまう。このような場合、当業者にはよく知られているが、例えば、新規なトナーカートリッジ（図示せず）を、トナーホッパ８に直接的に、あるいは、トナー搬送パイプなどのトナーホッパ８に通じるトナー搬送経路を介して間接的に接続することで、トナーホッパ８にトナーを補充・充填し、当該トナーホッパ８からの、次の現像装置本体１内へのトナー補給に備えることになる。このようなトナーホッパ８と着脱自在に接続されるトナーカートリッジを用いる構成であれば、使用者は容易にトナーホッパ８へのトナー補給を行うことができるので、操作性に優れ好適である。

ところで、この種のトナーホッパ８内へのトナー補充においては、先に記述したように、トナーは、微小な粉体であることから、トナーホッパ８への補充時には、この微小粉体であるトナーが空気と混合されてしまうことで流動化し、液体と類似の挙動を示すことで、トナーホッパ８の底部に設けられた開口部１１から意図せず現像装置本体１内へ流出する恐れがある。ただし、トナー補給に伴い空気と混合されることで流動性が高まったトナーは、経時的には徐々に空気と分離されて、ある程度の時間が経過すれば流動性が低下し、トナーホッパ８外部へ流出する不具合はほとんど起こらなくなることが解っている。

このため、流動化したトナーの意図しない現像装置本体１への流出を防止するためには、トナーカートリッジなどを用いてトナーホッパ８にトナーを補充する間、トナーホッパ８と現像装置本体１とを連通している開口部１１を何らかの形でふさいでおけばよい。特に、トナーホッパ搬送スクリュー９の形状を工夫することで開口部１１を塞ぐことができれば、部品点数を増やすことがなく、コスト、組立作業性、小型化などのメリットが大きい。

そこで、本願発明では、図１に示されているように、トナーホッパ搬送スクリュー９の搬送スクリュー軸９Ａから半径方向に延在し、且つ、トナーホッパ搬送スクリュー９の螺旋翼９Ｂと搬送スクリュー軸９Ａとが半径方向に占める横断面積の５０％以下の横断面積を占めるように構成された板状又は柱状の保持部材１３を設け、さらに、当該保持部材１３に保持され、且つ、開口部１１を覆うことのできるストッパ部材１２を設け、これらトナーホッパ搬送スクリュー９、保持部材１３及びストッパ部材１２が一体に形成される構成を考え出した。このような構成であれば、トナーホッパ８から現像装置本体１へトナーを補充する際には、このストッパ部材１２で開口部１１を覆うことで、効果的に流動化したトナーの現像装置本体１への流出を防止することが可能となる。なお、ここで言う搬送スクリュー９、保持部材１３及びストッパ部材１２が一体に形成されるとは、トナーホッパ搬送スクリュー９、ストッパ部材１２及び保持部材１３とが、例えば対応する型に材料を流し込むことなどで一部材として形成されることを意味している。このように、トナーホッパ搬送スクリュー９、ストッパ部材１２及び保持部材１３とを一部材として構成すれば、既述のように、部品点数を増やすことがなく、コスト、組立作業性、小型化などの点で好適である。

ここで、トナーホッパ搬送スクリュー９は、このトナーホッパ搬送スクリューの軸９Ａに設けられた螺旋翼９Ｂの回転によってトナーを開口部１１に向けて搬送するため、このトナーホッパ搬送スクリュー９によって搬送される際のトナーは、トナーホッパ搬送スクリュー軸９Ａの長手方向（図１で言えば、左右方向）に加えて、これと垂直なトナーホッパ搬送スクリュー９の半径方向にも移動しようとする。したがって、これらの方向に対する保持部材１３及びストッパ部材１２が占める面積が大きいとトナー搬送の妨げとなってしまうが、その一方で、ストッパ部材１２は、トナー搬送パイプ１０に近接してはいるものの接触はしていないため、トナーを半径方向に押し出す力が働いたとしても、ストッパ部材１２によって搬送パイプ壁面にトナーを押し付けるような力はほとんどかからない。そこで、本願発明では、トナー搬送パイプ１０のパイプ壁面に沿って且つトナーホッパ８の開口部１１を覆うストッパ部材１２を設けると共に、保持部材１３の断面積が、トナーホッパ搬送スクリュー軸９Ｂ及び搬送スクリュー軸９Ａで構成されるトナー搬送スクリュー９の半径方向に占める横断面積の５０％以下の横断面積を占めるように構成した。なお、図示した例におけるストッパ部材１２は、トナー搬送パイプ１０の壁面に沿って形成された板状の湾曲片として構成されている。

このように構成することで、現像装置本体１内にトナーホッパ８から補給トナーを供給する際には、トナー搬送パイプ１０を搬送されてきたトナーの一部は、搬送方向に対して垂直な方向に一定面積を占める保持部材１３に衝突するが、この保持部材１３は、トナーホッパ搬送スクリュー軸９Ｂ及び搬送スクリュー軸９Ａで構成されるトナー搬送スクリュー９の半径方向に占める横断面積の５０％以下の横断面積を占めるように構成されているので、この保持部材１３に衝突するトナーは、容易に保持部材１３が存在していない半径方向部分に逃げることが可能であり、この半径方向に逃げたトナーは、今度は、容易に保持部材１３を乗り越えて、保持部材１３とストッパ部材１２とで作られる空間を介してトナーホッパ８の開口部１１に達することができるので、トナーホッパ８内におけるトナー搬送が妨げられず、且つ、搬送されてくるトナーによる過剰な負荷が保持部材１３及びストッパ部材１２にかかることがない。したがって、トナーホッパ搬送スクリュー９によって搬送されてきたトナーが詰まったり、過剰な圧縮を受けることに起因するトナー劣化を効果的に低減することができる。

次に、本願発明のストッパ部材１２及び保持部材１３の好適な例を図２〜４を用いて説明する。なお、図２〜４は、搬送スクリュー９に保持部材１３と共に一体に設けられたストッパ部材１２であって、開口部１１と対向して当該開口部１１を覆うストッパ部材１２及び保持部材１３部分のみを抽出して描いた図であり、図中に示された矢印方向がトナー搬送方向である。

まず、図２に示した保持部材１３ａの例を説明する。この保持部材１３ａは、トナーホッパ８におけるトナーホッパ搬送パイプ１０の壁面に沿った板状の湾曲片として構成されたストッパ部材１２の最外周円弧に対応するように、トナーホッパ搬送スクリュー９の半径方向で見た形状が扇形となるような板状部材で形成されている。この扇形の保持部材１３ａは、ストッパ部材１２のトナー搬送方向で見た前後両端部辺における最外周全てに渡るように構成されていると共に、この保持部材１３ａの半径方向の横断面積である扇形面積が、トナーホッパ搬送スクリュー軸９Ａと螺旋翼９Ｂ（図２では図示省略）とで構成されるトナーホッパ搬送スクリュー９の半径方向の横断面積の５０％以下になるように構成されている。このように構成されることで、現像装置本体１内へのトナー補給の際にストッパー部材付近に搬送されてくる補給トナーは、その一部が保持部材１３ａの扇形部分に接することで、搬送を一部妨害されるが、扇形面積がトナー搬送スクリュー９の半径方向の横断面積の５０％以下になるように構成されているため、この保持部材１３ａに衝突するトナーは、容易に保持部材１３ａが存在していない半径方向部分に逃げることが可能であり、半径方向に逃げたトナーは、今度は、容易に保持部材１３ａを乗り越えて、ストッパ部材１２及び保持部材１３ａとで囲まれた空間を介して、トナーホッパ８の開口部１１に達することができる。

なお、本実施形態の扇形の保持部材１３ａの形状あるいは大きさはここに図示した例に限られない。例えば、必要な強度を保つ範囲で、且つ、トナーホッパ搬送スクリュー９の半径方向の横断面積の５０％以下になるように保持部材１３ａの扇形部分が構成されていれば、ストッパ部材である湾曲片１２の最外周円弧一部分だけに渡るように、保持部材１３ａの扇形の中心角を小さくすることも可能であるし、湾曲片１２の最外周円弧における複数部分に複数の扇形状部分が存在するように構成することもできる。さらに、これら扇形の保持部材１３ａにトナー搬送方向に保持部材１３ａを貫通する孔部を一つあるいは複数個設けることもできる。なお、この貫通孔部の大きさや形状も種々様々なものを採用することができる。すなわち、正円形状の孔部に限られず、例えば三角形状、四角形状あるいはそれ以上の多角形として構成された貫通孔部を採用することも可能であるし、さらには、貫通孔部が扇形の半径外周部に一部かかることで、不完全な形状の正円や多角形状が扇形部分の半径外周部に形成されるように、言い換えれば、扇形部分の半径外周部分が一部切りかかれるように構成してもよい。このように扇形の保持部材１３ａの扇形部分の面積を図２に示した例と比較して小さくなるように構成すれば、搬送されてくるトナーに対する負荷がよりかからなくなるため好適である。

次に、図３に示した保持部材１３ｂの例でも、ストッパ部材としての湾曲片１２が図２に示した湾曲片１２と同様に、トナーホッパ８におけるトナーホッパ搬送パイプ１０の壁面に沿った板状の湾曲片として構成されている。しかしながら、この湾曲片１２を保持し、トナーホッパ搬送スクリュー９と当該湾曲片１２とを接続する保持部材１３ｂが、２本の角柱状部材として、トナー搬送方向で見て湾曲片１２の前後部分に一対、すなわち合計４本存在するように構成され、当該４本の角柱状部材１３ｂが湾曲片１２の半径方向両末端部で、搬送スクリュー９と湾曲片１２とを連結していることが図２に示した例とは相違する。このように構成することで、扇形である保持部材１３ａよりも、当該角柱状保持部材１３ｂに衝突するトナー量が減るので、トナー搬送負荷をさらに低減することができるため好適である。

なお、保持部材１３ｂは、図示した例に限らず、任意にその形状や配置位置あるいは、数などを変更することができる。例えば、図示したように四角柱状で構成する例に変えて、円柱状であってもよいし、三角柱状やその他の多角柱形状であってもよい。また、その個数は、２本ではなく、３本でもそれ以上であっていもよいし、さらには１本であってもよい。さらにまた、図示した太さのものに限られず、さらに太い、あるいは、細いもので構成することも可能である。トナー搬送方向で見た保持部材１３ｂの断面積が、前記搬送スクリューの半径方向の横断面積の５０％以下の面積を占めるしめるように構成されていれば、その個数や形状あるいは配置位置は、任意に定めることができる。

次に、図４に示した保持部材１３ｃの例では、図２に示した保持部材１３ａのトナー搬送方向で見た上流側の保持部材１３ａが省略された状態で構成されている。すなわち、図４に示される保持部材１３ｃでは、トナー搬送方向で見て開口部１１よりも下流側にだけ保持部材１３ｃが存在していることになる。このように構成すれば、搬送スクリュー９によって搬送されてきたトナーは、そのほとんどが保持部材１３ｃに接触することなく開口部１１から現像装置本体１内に補給されるため、トナー搬送負荷低減に非常に効果的である。なお、図１に示した保持部材１３の例は、この図４に示した実施例に相当している。

また、保持部材１３ｃの場合であっても、先に記述した保持部材１２ａの場合と同様に、必要な強度を保つ範囲で、且つ、トナーホッパ搬送スクリュー９の半径方向の横断面積の５０％以下になるように保持部材１３ｃの扇形部分が構成されていれば、ストッパ部材としての湾曲片１２の最外周円弧の一部に渡るように、保持部材１３ｃの扇形の中心半径を小さくすることも可能であるし、あるいは、図３に示すように、柱状の形態で保持部材１３ｃを構成することも可能である。

ここで、これまで様々な形態の保持部材１３（ａ，ｂ，ｃ）によって保持されるストッパ部材としての湾曲片１２によって、開口部１１を覆う実施形態を説明してきたが、この湾曲片１２とトナー搬送パイプ１０の壁面との間には、搬送スクリュー９の回転に伴って回転する湾曲片１２がトナー搬送パイプ１０と接触することでトナー搬送パイプ１０及び／又は湾曲片１２を損耗しないように、微小ではあるものの、必ず隙間を設ける必要がある。したがって、湾曲片１２で開口部１１を覆ったとしても、この隙間から、微小な粒状物であるトナーが漏れ出てしまうこともあるため、湾曲片１２とトナー搬送パイプ１０との間をシールするシール部材を設けることで、当該隙間を塞ぐように構成するとさらに好適である。なお、シール部材の材料としては、例えば、フェルトなどのような柔軟性を有する柔軟材料や、あるいは、テフロン（登録商標）のような低摩擦材料で構成することができる。また、このようなシール部材の配置構成に関しては、湾曲片１２の開口部１１に面する側の表面全体にシール部材を接着させて、湾曲片１２とトナー搬送パイプ１０との間の隙間を塞ぐ構成を採用することもできるが、搬送スクリュー９の回転負荷軽減の観点から見れば、湾曲片１２が開口部１１上にある際に、当該開口部１１の外周に対応する位置にだけ、すなわち開口部１１を囲うような位置にだけ、シール部材を接着などして設けるのが好ましい。さらにまた、トナーホッパ８に補充される補充トナーが、トナーと磁性キャリアとを含んだ所謂プレミックストナーである場合には、湾曲片１２とトナー搬送パイプ１０の壁面との隙間を通過しようとする磁性キャリアの一部を磁気的に吸着する磁石であって、この隙間を当該吸着された磁性キャリアによりシールする磁石を、シール部材として採用することも可能である。この場合もまた、シール部材としての磁石を湾曲片１２の開口部１１に面する側の表面全体に設けてもよいし、開口部１１の外周を囲うように設けてもよい。

また、図示しない制御部などの指令により、トナーが現像装置本体１内に補給されていない状態、すなわち、トナー搬送スクリュー９が待機している状態では、必ず、開口部１１の上方で当該開口部１１を覆う位置にストッパ部材としての湾曲片１２が位置するようにトナー搬送スクリュー９の回転位置を制御するとよい。このように構成しておけば、トナーホッパ８への補給トナー補充時に限らず、輸送時の振動や、使用時の不測の振動や衝撃などによって、トナーホッパ８内に存在するトナーが流動化しても、当該流動化したトナーが現像装置本体１に流入することを効果的に防止できるため好適である。

これまで、本願発明のトナーホッパ８を説明してきたが、このようなトナーホッパ８を現像装置５０に設ければ、補給トナーが現像装置本体１内に過剰に流入してくることを防止でき、さらにこのトナーホッパを有する現像装置５０を備えた画像形成装置１００であれば、長期間にわたって安定した画像を形成することが可能となる。

本発明は、現像装置本体内へトナーを補給するためのトナーホッパに好適に利用することができ、さらには、当該トナーホッパを備えた現像装置及びこの現像装置を備えた画像形成装置に好適に利用することができる。

１ 現像装置本体
２ トナー
８ トナーホッパ
９ トナーホッパ搬送スクリュー
９Ａ トナーホッパ搬送スクリュー軸
９Ｂ 螺旋翼
１０ トナー搬送パイプ
１１ 開口部
１２ ストッパ部材
１３ 保持部材
１００ 画像形成装置

特許第３４９８００５号公報 特開平０８−２４８７５５号公報 特許第４３４１９５７号公報

Claims (7)

1. 底部に現像装置に続く開口部を有し、前記開口部を介して前記現像装置にトナー補給をするためのトナーホッパであって、
   前記開口部にトナーを搬送するための螺旋翼を備えた、回転駆動可能なトナーホッパ搬送スクリューを有するトナーホッパにおいて、
   前記トナーホッパ搬送スクリューの搬送スクリュー軸から半径方向に延在し、且つ、前記トナーホッパ搬送スクリューの螺旋翼と搬送スクリュー軸とが半径方向に占める横断面積の５０％以下の横断面積を占めるように構成された板状又は柱状の保持部材が設けられ、
   前記保持部材によって保持され、且つ、前記開口部を覆うことのできるストッパ部材が設けられ、
   前記トナーホッパ搬送スクリュー、前記保持部材及び前記ストッパ部材が一体に形成されていることを特徴とするトナーホッパ。
2. 前記保持部材が、前記トナーホッパ搬送スクリューのトナー搬送方向で見た前記開口部よりも下流側にだけ設けられていることを特徴とする請求項１に記載のトナーホッパ。
3. 前記ストッパ部材には、当該ストッパ部材とトナーホッパ底面との間の間隙を塞ぐシール部材が設けられていることを特徴とする請求項１又は２のいずれか一項に記載のトナーホッパ。
4. 前記ストッパ部材が、トナー補給動作時以外は、前記開口部を覆う位置に停止して待機するように制御されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のトナーホッパ。
5. 前記トナーホッパに直接的に、あるいは、前記トナーホッパに通じるトナー搬送経路を介して間接的に接続されてトナーを補充するためのトナーカートリッジと、着脱自在に接続されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のトナーホッパ。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のトナーホッパと接続される現像装置。
7. 請求項６に記載の現像装置を備えた画像形成装置。
   

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