(57)【要約】【課題】それぞれの開口部から画像形成ユニット内へ落下する現像剤の量を均等にする。【解決手段】本発明の画像形成ユニットは、像担持体と、前記像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に前記現像剤を供給するための現像剤収容部と、前記現像剤収容部の端部に前記現像剤を補給する補給部材と、前記補給部材の鉛直方向下部に位置し水平方向に長く配設されて前記現像剤を水平方向に搬送する搬送部材と、前記搬送部材の周囲を覆うように配設されて前記現像剤を水平方向に案内する案内部材とを有し、前記案内部材は、前記現像剤の搬送方向における上流側から下流側に向かって複数の開口部を有し、前記複数の開口部は、前記現像剤の搬送方向における下流側に向かうに従って開口面積が大きくなることを特徴とする。【選択図】      図６
2014071297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に前記現像剤を供給するための現像剤収容部と、
前記現像剤収容部の端部に前記現像剤を補給する補給部材と、
前記補給部材の鉛直方向下部に位置し水平方向に長く配設されて前記現像剤を水平方向に搬送する搬送部材と、
前記搬送部材の周囲を覆うように配設されて前記現像剤を水平方向に案内する案内部材とを有し、
前記案内部材は、前記現像剤の搬送方向における上流側から下流側に向かって複数の開口部を有し、
前記複数の開口部は、前記現像剤の搬送方向における下流側に向かうに従って開口面積が大きくなることを特徴とする画像形成ユニット。
【請求項２】
前記複数の開口部の間に壁面を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成ユニット。
【請求項３】
前記案内部材は、前記案内部材側面の各開口部間に形成される壁面の高さの少なくとも一つが、前記搬送部材の回転外径よりも高いことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成ユニット。
【請求項４】
前記開口部は、前記搬送部材の回転中心からの重力方向に垂直な水平線より下方に位置し、
前記搬送部材の回転中心からの水平線と前記案内部材の交点から下方に向かって開口角度を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
【請求項５】
前記開口角度は、０°より大きく１８０°以下であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成ユニット。
【請求項６】
前記開口部は、搬送部材の回転中心からの水平線で分断される搬送部材の下半分の回転方向の上流側に位置することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
【請求項７】
前記複数の開口部は、現像剤の搬送方向における下流側に向かうに従って開口角度が大きくなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
【請求項８】
前記複数の開口部の間に形成される壁面は、前記搬送部材の鉛直方向上部の回転方向に対向する側に形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
【請求項９】
複数の開口部の高さは、前記搬送部材の回転外径よりも高い位置にあることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
【請求項１０】
前記搬送部材は、前記像担持体と駆動が同期することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
【請求項１１】
前記搬送部材は、回転可能な螺旋形状を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成ユニット。
【請求項１２】
前記搬送部材は、前記補給部材と駆動が同期することを特徴とする請求項１から１１の何れか１項記載の画像形成ユニット。
【請求項１３】
像担持体と、
前記像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に前記現像剤を供給するための現像剤収容部と、
前記現像剤収容部の端部に前記現像剤を補給する補給部材と、
前記補給部材の鉛直方向下部に位置し水平方向に長く配設されて前記現像剤を水平方向に搬送する搬送部材と、
前記搬送部材の周囲を覆うように配設されて前記現像剤を水平方向に案内する案内部材とを有し、
前記案内部材は、前記現像剤の搬送方向における上流側から下流側に向かって複数の開口部を有し、
前記複数の開口部は、前記現像剤の搬送方向における下流側に向かうに従って開口面積が大きくなることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤を均等に供給して画像を形成する画像形成ユニット及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来は、画像形成ユニット内での均等なトナーの補給は、トナー補給口と、その下方の回転する搬送部材と、搬送部材を覆う案内部材とで行っていた。このような案内部材等を備えた画像形成ユニットの例としては、特許文献１に記載の現像装置及び画像形成装置がある。
【０００３】
この特許文献１の現像装置及び画像形成装置の案内部材では、側面に壁を有し、その壁面は搬送部材の搬送方向に向かうに従って壁面の高さが低くなるテーパ形状を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０１７１８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記構成では、画像形成ユニット内の長手方向のトナー量が一方に偏り、もう一方ではトナー量が不足することがある。そして、トナー量が偏ると、画像品位が低下する場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の画像形成ユニットは、前記課題を解決するためになされたもので、像担持体と、前記像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に前記現像剤を供給するための現像剤収容部と、前記現像剤収容部の端部に前記現像剤を補給する補給部材と、前記補給部材の鉛直方向下部に位置し水平方向に長く配設されて前記現像剤を水平方向に搬送する搬送部材と、前記搬送部材の周囲を覆うように配設されて前記現像剤を水平方向に案内する案内部材とを有し、前記案内部材は、前記現像剤の搬送方向における上流側から下流側に向かって複数の開口部を有し、前記複数の開口部は、前記現像剤の搬送方向における下流側に向かうに従って開口面積が大きくなることを特徴とする。また、本発明の画像形成装置も前記画像形成ユニットと同様の構成を備えている。
【発明の効果】
【０００７】
前記構成により、それぞれの開口部から画像形成ユニット内へ落下する現像剤の量を均等にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る画像形成ユニットを示す側面断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る画像形成ユニットを示す斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る画像形成ユニットのトナー量検出部材を示す斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る画像形成ユニットの回転シャッタ部材を示す要部断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る画像形成ユニットの搬送部材及び案内部材を示す斜視図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る画像形成ユニットの搬送部材及び案内部材を示す斜視図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る画像形成ユニットの搬送部材及び案内部材を示す側面図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係る画像形成ユニットの案内部材の開口部を示す断面図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る画像形成ユニットの案内部材でのトナー分布を示す模式図である。
【図１１】本発明の第１実施形態に係る画像形成ユニットのトナー量検出部材の動作を示す模式図である。
【図１２】本発明の第１実施形態に係る画像形成ユニットのトナー量検出部材の動作を示す模式図である。
【図１３】本発明の第１実施形態に係る画像形成ユニットのトナー量検出部材の、トナーロウ及びトナーフルを検出するタイムチャートである。
【図１４】本発明の第１実施形態に係る画像形成ユニットの開口部からトナーが落下する状態を示す模式図である。
【図１５】本発明の第１実施形態に係る画像形成ユニット内でのトナーの補給状態を示す模式図である。
【図１６】本発明の第２実施形態に係る画像形成ユニットの搬送部材及び案内部材を示す斜視図である。
【図１７】本発明の第２実施形態に係る画像形成ユニットの搬送部材及び案内部材を示す断面図である。
【図１８】本発明の第３実施形態に係る画像形成ユニットの搬送部材及び案内部材を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施形態に係る画像形成ユニット及び画像形成装置について説明する。
【００１０】
[第１実施形態]
まず、本発明の第１実施形態に係る画像形成ユニット及び画像形成装置について説明する。図１は第１実施形態に係る画像形成装置１００を示す概略構成図である。
【００１１】
図１の画像形成装置１００は、カラー印刷が可能な装置である。この画像形成装置１００は、Ｋ（ブラック）、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）の４色の画像形成ユニット１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃを有する。これらのユニットの上部には、ある一定の隙間を置いて、感光ドラム２２に静電潜像を形成する露光ヘッド２が設置されている。これらが画像形成装置１００の制御部(図示せず)によって制御されてカラー印刷やモノクロ印刷が行われる。
【００１２】
画像形成装置１００の下部にはトレイ３が着脱可能に設けられている。このトレイ３には媒体４が貯蔵されている。媒体４は給紙ローラ５、搬送ローラ６で搬送される。媒体４の搬送路には、画像形成ユニット１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、これらの画像形成ユニット１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃに向かって媒体を搬送するための転写ベルト７、転写ベルト７によって搬送された媒体に、画像形成ユニット１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃで形成されたトナー像を転写するための転写ローラ３２、媒体４に転写された画像を定着するための定着器８、装置外部に媒体４を搬送して排出するための搬送ローラ９及び排出ローラ１０、排出された媒体４を保持するためのスタッカーカバー１１が設置される。また、各画像形成ユニット１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ上部には、トナー貯蔵容器１２がそれぞれ設けられている。各現像剤収容部としてのトナー貯蔵容器１２には、それぞれの画像形成ユニット１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃに対応した４色のトナーＫ、Ｙ、Ｍ、Ｃがそれぞれ貯蔵されている。
【００１３】
それぞれの画像形成ユニット１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ及びトナー貯蔵容器１２は構成が同一であるため、以下ではＫ（ブラック）の画像形成ユニット１Ｋ及びトナー貯蔵容器１２について説明する。図２は画像形成ユニット１Ｋ及びトナー貯蔵容器１２を示す断面図、図３は画像形成ユニット１Ｋを示す斜視図、図４はトナー量検出部材１６を示す斜視図である。
【００１４】
図２においてトナー貯蔵容器１２は、内部に現像剤であるトナー１３を撹拌するための撹拌部材１４、回転可能なシャッタ部材４０を有している。シャッタ部材４０は開口部４０ａを有している。この開口部４０ａは、画像形成ユニット１Ｋのトナー補給口１５と連結される。一方、画像形成ユニット１Ｋは、内部にトナー補給口１５、回転シャッタ部材１５ａ、トナー量検出部材１６、トナー撹拌のための撹拌部材１７、１８、感光ドラム２２に形成された静電潜像にトナーを現像する現像剤担持体である現像ローラ２０、及びこの現像ローラ２０にトナー１３を供給するためのトナー供給ローラ１９を有する。
【００１５】
ここで、トナー供給ローラ１９とトナー補給口１５との間に拡散機構１０１が設けられ、拡散機構１０１とトナー供給ローラ１９との間にトナー量検出部材１６が配置される。トナー補給口１５の鉛直下方に拡散機構１０１が設けられ、拡散機構１０１の鉛直下方にトナー量検出部材１６とトナー供給ローラ１９が設けられる。
【００１６】
ここで、回転シャッタ部材１５ａは、画像形成ユニット１Ｋ内へトナー１３を補給する補給部材である。回転シャッタ部材１５ａは、リブで仕切られたトナー室１５１ａ（図５参照）を有する。回転シャッタ部材１５ａは、トナー貯蔵容器１２内のトナー１３の遮蔽と供給を行う。即ち、回転シャッタ部材１５ａは、静止状態ではトナー補給口１５を遮蔽するが、回転することによって、トナー貯蔵容器１２内のトナー１３をトナー室１５１ａ内に取り込んで下側の画像形成ユニット１Ｋ内に供給する。
【００１７】
また、トナー量検出部材１６は、パドル１６ａの回転状態によりトナー量を検出するための装置である。トナー量検出部材１６は、回転軸の径方向に突出する回転可能な平面状のパドルを備えて構成されている。このトナー量検出部材１６は、前記回転軸の径方向端部に重心が設定され、自重による回転によって慣性モーメントを生じるように設定されている。
【００１８】
現像ブレード２１は、現像ローラ２０に供給されたトナー１３を薄層化するための部材である。この現像ブレード２１は現像ローラ２０に当接して設置される。像担持体である感光ドラム２２は、現像ローラ２０と当接して設置されている。さらにこの感光ドラム２２には、帯電ローラ２３とクリーニングブレード２４が当接して設置される。また、クリーニングブレード２４の下側には、このクリーニングブレード２４で掻きとったトナー１３を排出するための廃トナー搬送部材２５が設置されている。
【００１９】
図３において、２９はトナー量検出部材１６の端部に設置された反射板である。この反射板２９の対向位置で、かつ回転軌跡の最下点に、反射板２９の位置を検出するセンサ３０が本体装置側に設置されている。このセンサ３０は、発光部３０１と受光部３０２を有する。また、図４のように、トナー量検出部材１６の駆動源として回転部材３１が設置される。トナー量検出部材１６は、パドル１６ａと軸部１６ｂとから成る。パドル１６ａと軸部１６ｂとは、一体に回転するように構成され、軸部１６ｂの軸方向における一端側には反射板２９が、パドル１６ａが鉛直下方にあるときにセンサ３０と対向するように配置される。トナー量検出部材１６のパドル１６ａは回転部材３１の突起３１１に当接して回転する。また、トナー量検出部材１６の軸は、回転部材３１に隙間を有するように挿入されている。そのため、トナー量検出部材１６は、回転部材３１に対して自在に回転できるように支持されている。
【００２０】
図５は図２におけるトナー補給口１５の拡大図である。回転シャッタ部材１５ａは、上述のように、静止状態でトナー補給口１５を遮蔽し、回転することによって、トナー貯蔵容器１２内のトナー１３をトナー室１５１ａ内に取り込んで下側の画像形成ユニット１Ｋ内に供給する。回転シャッタ部材１５ａとカバー３５との間には微小な隙間ΔＬ１、ΔＬ２を設定している。
【００２１】
次に、トナー補給系とトナー搬送系ついて説明する。
【００２２】
図２のように、トナー補給口１５内の回転シャッタ部材１５ａの鉛直下方には、拡散機構１０１が設けられている。この拡散機構１０１は、トナー補給口１５から補給されたトナー１３を、画像形成ユニット１Ｋ内の長手方向に均等に拡散するための装置である。拡散機構１０１は、スクリューコンベアによって構成されている。拡散機構１０１は、画像形成ユニット１Ｋの長手方向全長に亘って配設されている。拡散機構１０１は具体的には、搬送部材２６と、案内部材２７と、本体装置側に取り付けられた駆動モータ２８とから構成されている。
【００２３】
搬送部材２６は、トナー１３を搬送する螺旋状のスクリュー部材で構成されている。案内部材２７は、搬送部材２６を覆うように形成されてトナーの動きを規制する部材である。案内部材２７は、搬送部材２６の周囲を覆うように、断面Ｕ字型の溝状に形成されている。案内部材２７の断面形状をＵ字型とすることで、スクリュー部材である搬送部材２６が回転すると、案内部材２７内をトナー１３が搬送されるようになっている。
【００２４】
なお、トナー補給口１５の面積は、なるべく小さくなるよう設定されている。これは、貯蔵容器１２の交換時に、トナー補給口１５から飛散したトナー１３によって周囲が汚れるのを軽減するためである。また、本実施形態では、図３のように、回転シャッタ部材１５ａは画像形成ユニット１Ｋの長手方向一方の端部に設置されるが、これは画像形成ユニット１Ｋを長手方向から画像形成装置１００に対して取り外す際にトナー１３による汚れを防ぐためである。具体的には、画像形成ユニット１Ｋを、長手方向に向かってトナー貯蔵容器１２に対して着脱自在としたとき、トナー補給口１５を装着方向における上流側、及び取り外し方向における下流側の端部側に配置することでトナー補給口１５を装置外へと誘導するまでのストロークを短くすることができる。そのため、例えば、トナー補給口１５近傍のトナー貯蔵容器１２の外周にトナーが付着することを低減することができる。トナー貯蔵容器１２を長手方向に向かって画像形成ユニット１Ｋに対して着脱した場合についても同様である。
【００２５】
搬送部材２６は、本実施形態では、回転可能な軸を有する螺旋状の回転体（スクリュー部材）で構成されている。搬送部材２６の回転による螺旋の進行方向は、回転シャッタ部材１５ａが設置された端からもう一方の端、すなわち図３の矢印２６ａの方向へと向かうように螺旋の巻方向と回転方向を設定している。搬送部材２６は、補給部材である回転シャッタ部材１５ａと駆動が同期されている。
【００２６】
図６に示すように、案内部材２７は、トナー補給口１５を構成する回転シャッタ部材１５ａと対向する位置に配置された受け部壁面２７０及びこの受け部壁面２７０と対向する案内部材壁面２７２で形成される受け部２７３と、案内部材２７のトナー搬送方向（長手方向）における受け部２７３の下流側に配置される複数の開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄとを有する。また、案内部材２７は、開口部２７ａと開口部２７ｂとの間に形成された第１の壁面としての案内部材壁面２７１及び第２の壁面としての案内部材壁面２７２で構成された壁面部と、開口部２７ｂと開口部２７ｃとの間に形成された案内部材壁面２７１、２７２で構成された壁面部と、開口部２７ｃと開口部２７ｄとの間に形成された案内部材壁面２７１、２７２で構成された壁面部とを有する。本実施形態では、４つの開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄが設けられているが、この開口部の数は、案内部材２７の長さ寸法等の諸条件に応じて設定される。このため、開口部の数は、２、３又は５以上である場合もある。
【００２７】
本実施形態では、開口部の数は４つであるため、４つの開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄに、トナー補給量全体の約２５％（具体的には２０〜３０％の範囲）ずつが落下するように、その幅及び長さが設定されている。具体的には、各開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄは、案内部材２７の長手方向に寸法Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄの間隔に設定されている。本実施形態ではＬａ＝Ｌｂ＝Ｌｃ＝７．５（ｍｍ）としている。なお、搬送方向の最終の開口部（本実施形態でいう２７ｄ）は、搬送されるトナー１３を全て落下させる必要がある。このため、最終の開口部２７ｄの長手方向寸法Ｌｄを他よりも広く（Ｌｄ＝２０ｍｍ）している。
【００２８】
また、案内部材２７のうち各開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ以外の部分（開口部２７ａと開口部２７ｂとの間、開口部２７ｂと開口部２７ｃとの間、開口部２７ｃと開口部２７ｄとの間）でのトナー１３の落下を防止するため、各開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ間の案内部材壁面２７１、２７２の高さは、図９（ａ）に示すように、搬送部材２６の回転中心２６ａからの高さｈが、搬送部材２６の回転半径Ｒ以上に設定されている。本実施形態ではｈ＝１．５Ｒとしている。壁面としての案内部材壁面２７１は、各開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄの間に形成される壁面であり、案内部材壁面２７１と各開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄは、前記搬送部材２６の鉛直方向上部の回転方向に対向する側に形成されている。
【００２９】
各開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄの開口面積は、以下のようにして設定される。
【００３０】
図８は、案内部材２７を案内部材２７の長手方向に対して垂直な方向から見たときの側面図である。図９は、図８に示すＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面、Ｃ−Ｃ断面、Ｄ−Ｄ断面、Ｅ−Ｅ断面、Ｆ−Ｆ断面、Ｇ−Ｇ断面、Ｈ−Ｈ断面、Ｉ−Ｉ断面の各断面に対応する断面図である。図９（ａ）はＡ−Ａ断面、図９（ｂ）はＢ−Ｂ断面、図９（ｃ）はＣ−Ｃ断面、図９（ｄ）はＤ−Ｄ断面、図９（ｅ）はＥ−Ｅ断面に対応し、Ｆ−Ｆ断面、Ｇ−Ｇ断面、Ｈ−Ｈ断面、Ｉ−Ｉ断面は、図９（ｅ）に示すＥ−Ｅ断面と同じ断面形状である。
【００３１】
図９において搬送部材２６の回転方向を２６Ｒとする。図９（ａ）において、搬送部材２６の回転中心を通る水平線２６ｘによって分割された搬送部材２６のうち、下半分の回転方向２６Ｒの上流側、すなわち図９（ａ）でいう＋Ｘ側に、開口部２７ａを設けている。同様に、開口部２７ｂ（図９（ｂ）参照）、開口部２７ｃ（図９（ｃ）参照）及び開口部２７ｄ（図９（ｄ）参照）を＋Ｘ側にそれぞれ設けている。ここで、本実施形態においては、搬送部材２６を＋Ｘ側に回転することによって、トナーが図１０（ａ）のような搬送状態で搬送されるため、開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄを案内部材壁面２７１側に設けることとしたが、−Ｘ側に搬送部材２６を回転させる場合には、トナーが図１０（ｂ）のような搬送状態で搬送されることとなるため、案内部材壁面２７２側に開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄを配置するようにしてもよい。図９に戻って、本実施形態において、開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄのそれぞれの開口端は、それぞれ角度θａ、θｂ、θｃ、θｄ（図９（ａ）〜（ｄ）参照）の位置になるように形成される。本実施形態ではθａ＝４５°、θｂ＝６０°、θｃ＝９０°、θｄ＝１８０°としている。また、これらはθａ＜θｂ＜θｃ＜θｄとなるよう設定する。そのため、開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄの開口面積Ａａ、Ａｂ、Ａｃ、ＡｄはＡａ＜Ａｂ＜Ａｃ＜Ａｄの関係にある。即ち、前記複数の開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄは、前記現像剤としてのトナー１３の搬送方向における下流側に向かうに従って開口面積が大きくなるように設定されている。なお、図８のＥ−Ｅ線部、Ｆ−Ｆ線部、Ｇ−Ｇ線部、Ｈ−Ｈ線部、Ｉ−Ｉ線部は、図９（ｅ）のように、開口部はなく、塞がれている。
【００３２】
また、対象とするトナー１３の特性が異なる場合、例えば流動性が高い場合などは図１０（ｃ）のように案内部材２７内でのトナー１３の分布が異なるため、開口面積を調節する必要があるが、前述のＡａ＜Ａｂ＜Ａｃ＜Ａｄの関係を満足すれば、長手方向長さＬａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄの寸法は適宜変えてもよい。
【００３３】
さらに、第１の開口部２７ａから最終の開口部２７ｄまでの各開口部間の間隔は、概ね等しくなるよう設定される。本実施形態では、開口部２７ａと開口部２７ｂとの間隔をＬａｂ、開口部２７ｂと開口部２７ｃとの間隔をＬｂｃ、開口部２７ｃと開口部２７ｄとの間隔をＬｃｄとしたとき、各開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄの間隔Ｌａｂ、Ｌｂｃ、Ｌｃｄは、８０ｍｍ（Ｌａｂ＝Ｌｂｃ＝Ｌｃｄ＝８０ｍｍ）に設定している。この間隔Ｌａｂ、Ｌｂｃ、Ｌｃｄにより、搬送部材２６で搬送されるトナー１３の搬送状態を安定化させる。トナー１３は、搬送部材２６で搬送されながら、各開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃでそれぞれ一部落下して、流れが分岐する。開口部によって、搬送部材２６によって搬送されるトナーの一部が落下すると、開口部で落下せずに残った案内部材２７内のトナーの搬送状態が一時的に乱れる。例えば、開口部２７ａでトナーが落下した後、一時的に案内部材２７内のトナーの搬送状態が乱れるため、開口部２７ａと開口部２７ｂとの間に形成された案内部材壁面２７１と案内部材壁面２７２によって搬送部材２６で搬送を行いながら、トナー１３の搬送状態を安定化させる。その後、トナーが搬送される方向２６ａにおける開口部２７ａの下流側の開口部２７ｂにおいてトナーを再度落下させる。これをさらに下流側の開口部２７ｃ、２７ｄにおいても繰り返すことで、各開口部から落下するトナーの量を安定化させることができる。
【００３４】
本実施形態においては、Ｌａｂ＝Ｌｂｃ＝Ｌｃｄとしたが、図７のように、Ｌａｂ＜Ｌｂｃ＜Ｌｃｄとなるように設定した方がより好ましい。通常、トナー１３の量が減ると、搬送されるトナーの重量が軽くなってトナーの搬送状態が乱れやすくなるため、トナーの搬送状態を安定化させるのに必要な時間（距離）が増える。このため、各開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄの間隔を、図７のように、Ｌａｂ＜Ｌｂｃ＜Ｌｃｄとなるように設定する。即ち、案内部材壁面２７１、２７２で囲まれた部分の案内部材２７の各間隔Ｌａｂ、Ｌｂｃ、Ｌｃｄは、トナーの搬送状態が安定化するのに必要な距離に設定される。これにより、トナーの搬送状態を安定化させて、各開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄにおいてトナーを落下させることができる。
【００３５】
駆動モータ２８は、搬送部材２６を回転駆動するための駆動源である。駆動モータ２８は、拡散機構１０１の一方の端部に、搬送部材２６と連結した状態で接続されている。駆動モータ２８は、前記制御部に接続されて、この制御部で制御される。
【００３６】
[動作]
以上のように構成された画像形成装置１００は、以下のように動作される。
【００３７】
図１において、前記制御部からの印字命令を受けると媒体４は給紙ローラ５によって一枚ずつ分離させられ搬送ローラ６によって転写ベルト７まで搬送される。また、画像形成ユニット１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃは後述の現像工程によって現像され、転写ベルト７上に搬送された媒体４上に転写ローラ３２によってトナー１３を転写する。トナー１３が転写された媒体４は定着器８を通ることによりトナー１３を定着された後、搬送ローラ９及び排出ローラ１０によってスタッカーカバー１１に排出され、保持される。
【００３８】
ここで画像形成ユニット１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃの現像工程について図２で説明するが、それぞれの画像形成ユニット１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃは構成が同一のためＫ（ブラック）の画像形成ユニット１Ｋについてのみ説明し、他の画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃについては省略する。前記制御部からの印字命令を受け、図示されない駆動源１によりトナー供給ローラ１９が１９Ｒの方向へ回転し、２０Ｒの方向へ回転する現像ローラ２０にトナー１３を供給する。このとき撹拌部材１７、１８もそれぞれ１７Ｒ、１８Ｒの方向へ回転しトナー１３を捜拝する。現像ローラ２０に供給されたトナー１３は現像ブレード２１によって薄層状に形成され、帯電される。一方、矢印２２Ｒの方向へ回転する感光ドラム２２は帯電ローラ２３によって表面が帯電される。そして、露光ヘッド２によって露光され感光ドラム２２上に静電潜像が形成される。この潜像に現像ローラ２０上のトナー１３が移動することによって露光部が現像される。この現像が、前述のように媒体４へ転写されるが、感光ドラム２２上に残留したトナー１３は、クリーニングブレード２４によって掻きとられ、廃トナー搬送部材２５によって搬送されて、外部へ排出される。このとき、搬送部材２６は前述の駆動モータ２８から動力を受け画像形成ユニット１Ｋの駆動時には矢印２６Ｒの方向へ常時回転している。
【００３９】
次に、トナー量検出部材１６及びトナー補給系の動作を説明する。
【００４０】
まず、トナー量検出部材１６の動作について説明する。図１１（ａ）のように、回転部材３１は、図示されない駆動源により、トナー量検出部材１６と同一の１６Ｒ方向へ回転周期Ｔで回転している。最下点に位置するトナー量検出部材１６は、回転周期Ｔの回転部材３１の突起３１１とパドル１６ａとが当接することによって、最下点から最上点まで押し上げられるように回転させられる。これにより、トナー量検出部材１６は、図１１（ｂ）のように、Ｔ／２経過後に最上点に達する。トナー量検出部材１６は、回転軸径方向端部に重心を設定しているため、最上点に達した後は、図１１（ｃ）のように、自重で最下点まで回転しながら落下する。
【００４１】
このとき、図１２（ａ）のように、画像形成ユニット１Ｋ内のトナー１３が少ない場合（トナーロウの場合）、トナー量検出部材１６の受けるトナー１３の抵抗は小さい。即ち、トナー上面３４ａの位置が低下した状態では、トナー量検出部材１６はトナー１３の抵抗をほとんど受けることがない。そのため、トナー量検出部材１６は最下点まで自重で落下し、突起３１１より早く最下点に到達する。
【００４２】
一方、画像形成ユニット１Ｋ内のトナー１３の量が十分な場合は、図１２（ｂ）のように、トナー量検出部材１６は、トナー１３の抵抗によって最下点まで自重で落下をすることができない。
【００４３】
トナー量検出部材１６が最下点に位置するときは、トナー量検出部材１６と共に回転する反射板２９も最下点に位置する。そして、センサ３０も反射板２９の回転軌跡の最下点に設置されているため、センサ３０が反射板２９を検出する。即ち、センサ３０の発光部３０１から発せられた光は反射板２９によって反射され、その反射光が受光部３０２で受光される。これにより、トナー量検出部材１６の位置を検出することが可能となり、トナー量検出部材１６が最下点に位置することを検出する。
【００４４】
センサ３０は、トナー量検出部材１６の最下点の滞在時間を検知し、図１３（ａ）のように、滞在時間Ｔ１が、予め設定しておいた設定時間Ｔｌｏｗより長いとき、トナーロウを検知する。
【００４５】
トナーロウを検知すると、前記制御部によりトナー補給命令が出される。これにより、図示されない駆動源で、撹拌部材１４と、回転シャッタ部材１５ａとが、それぞれ矢印１４Ｒ、１５Ｒの方向へ回転する。回転シャッタ部材１５ａのトナー室１５１ａ内に取り込まれたトナー１３は、案内部材２７上に落下する。
【００４６】
このとき、搬送部材２６も回転されている。案内部材２７上に落下したトナー１３は、搬送部材２６によって矢印２６ａの方向へ搬送される。このとき、トナー１３は、搬送部材２６の回転によって、図１０（ａ）のような分布で搬送される。
【００４７】
搬送部材２６によってトナー１３が第１の開口部２７ａまで到達すると、図１４（ａ）、図１５（ａ）のように、第１の開口部２７ａの開口角度θａと開口面積Ａａで決定される割合のトナー１３ａ１が、この開口部２７ａから画像形成ユニット１Ｋ内へと落下する。本実施形態では、開口部の数を４としているので、トナー補給量全体の約２５％（２０〜３０％）のトナー１３が開口部２７ａから落下するように、第１の開口部２７ａの開口角度θａと開口面積Ａａが設定されている。
【００４８】
これにより、トナー補給量全体の約７５％（７０〜８０％）のトナー１３ａ２が、開口部２７ａから落下せずに通過して、第２の開口部２７ｂまで搬送される。
【００４９】
第２の開口部２７ｂでは、図１４（ｂ）、図１５（ｂ）のように、開口部２７ｂが有する開口角度θｂと開口面積Ａｂによって、トナー補給量全体の約２５％（２０〜３０％）に当たるトナー１３ｂ１が落下する。即ち、第１の開口部２７ａで落下したトナー量と同じ量のトナー１３が第２の開口部２７ｂから落下する。
【００５０】
これにより、トナー補給量全体の約５０％（４０〜６０％）のトナー１３ｂ２が、開口部２７ｂから落下せずに通過して、第３の開口部２７ｃまで搬送される。
【００５１】
これらが、第４の開口部２７ｄまで繰り返されて、４つの開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄから、トナーが均等に落下する。
【００５２】
このようにして、図１５（ｃ）のように、それぞれの開口部から均等な量のトナー１３が画像形成ユニット１Ｋ内へ補給される。そして、図１５（ｄ）のように、トナー残量検出部材１６で均一に撹拌される。
【００５３】
ここで、案内部材２７内のトナー１３は、図１０（ａ）のように、搬送部材２６の回転による分布を成して搬送されるが、この分布は開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄでは異なる。即ち、開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃでトナー１３の一部がそれぞれ落下すると、一時的に図１０（ａ）のようなトナーの搬送状態ではなくなる。このため、トナー分布を再び図１０（ａ）のようなトナー分布状態に戻す必要がある。
【００５４】
そして、案内部材２７内のトナーの搬送状態を安定化するには、即ち図１０（ａ）のようなトナー分布状態に戻すには時間を要する。このため、４つの開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄの間は、案内部材壁面２７１、２７２で覆われている。この案内部材壁面２７１、２７２の領域で、案内部材２７内のトナーの搬送状態を安定化させる。
【００５５】
案内部材２７内のトナー１３の量が少なくなる下流側では、トナーの搬送状態の安定化に長い時間を要する場合がある。この場合は、図７のように、各開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄの間の距離が、トナー補給口１５から遠ざかるに従って長くなるように、各開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄを配置する。これにより、案内部材２７内のトナーの搬送状態が安定した状態で、次の開口部２７ｂ、２７ｃ、２７ｄまで搬送することができる。
【００５６】
これにより、トナー１３が、各開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄから一定量落下させて、画像形成ユニット１Ｋ内に均等に堆積させる。そして、補給されたトナー１３が画像形成ユニット１Ｋ内に均等に堆積していくことで、トナー量検出部材１６がそのトナー１３による圧力を受けるようになる。これにより、トナー量検出部材１６は、次第に自重落下せずに回転部材３１と同期して回転するようになる。補給開始からのトナー量検出部材１６の最下点の滞在時間Ｔ２は、堆積するトナー量の増加と共に短くなる。そして、図１３（ｂ）のように、滞在時間Ｔ２が設定時間Ｔｌｏｗより短くなったとき、トナーフル（図１２（ｂ）の上昇したトナー界面３４ｂ）を検知する。
【００５７】
トナーフル検知後、前記制御部が図示されない駆動部に撹拌部材１４と回転シャッタ部材１５ａの停止命令を出し、補給・搬送動作を停止する。このとき、図５のように、回転シャッタ部材１５ａとカバー３５との間に微小な隙間ΔＬ１とΔＬ２を設定しておくことで回転シャッタ部材１５ａの停止時には隙間ΔＬｌとΔＬ２間をトナー１３が通過することがないため、トナー貯蔵容器１２内のトナー１３は落下することなく保持される。
【００５８】
本実施形態において、上記隙間ΔＬｌ、ΔＬ２を０．０５ｍｍとした。この隙間ΔＬｌ、ΔＬ２は、０．０３〜０．３ｍｍの範囲で設定されていればよい。
【００５９】
[効果]
以上のように、搬送部材２６の周囲に設けた案内部材２７に複数の開口面積の異なる開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄを設けることで、トナー１３の案内部材２７内での偏りに起因するトナー落下位置と量の偏りを防止することができる。そのため、それぞれの開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄから画像形成ユニット１Ｋ内へ落下するトナー１３の量を均等にすることができる。
【００６０】
また、図７のように開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄの間の距離を、回転シャッタ部材１５ａから遠ざかるに従って長くなるように設定することで、トナーの搬送状態がより安定した状態で、開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄまで搬送されるようになり、トナー分布の変動による落下量のばらつきを低減できる。よって、画像形成ユニット１Ｋ内の長手方向に偏りなくトナー１３を補給することができ、トナー量の不足による画像品位の低下を防止することができる。
【００６１】
また、トナー１３を搬送部材２６と案内部材２７によって予め均等に配分することで現像器内部に循環機構等の撹拌部材を必要としないため、過剰な撹拌によるトナー１３の劣化を低減できる。よって、画像品位の低下を防止することができる。
【００６２】
[第２実施形態]
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態の画像形成装置の全体構成は、前記第１実施形態の画像形成装置１００とほぼ同様であるため、同じ構成を有するものについては同じ符号を付与してその説明を省略する。また、前記第１実施形態の画像形成装置１００と同じ動作及び効果についても、その説明を省略する。
【００６３】
図１６に第２の実施形態のトナー搬送部の構成を示す。第１の実施形態では図６のように開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄの上方に位置する開口上部２７ａ´、２７ｂ´、２７ｃ´、２７ｄ´を開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄと共に開放して開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄを略Ｕの字状に形成しているが、本実施形態では壁面２７１の一部を開放せずに壁面２７１と共有させることで、開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄをロの字状に形成して手もよい。図１７に第１の開口部２７ａのＡ−Ａ断面図を示す。壁面２７１と面を共有する壁面２７１ｂの重力方向下端部の面２７１ｂｌは搬送部材２６の回転中心からの水平線と案内部材２７の交点、すなわち搬送部材２６の回転外径Ｒより高い位置に設定する。なお、開口部２７ａ以外の開口部２７ｂ、２７ｃ、２７ｄにおいても壁面２７１ｂは同様の構成である。
【００６４】
その他の構成は第１の実施形態と同様のため、省略する。
【００６５】
前記第１の実施形態において、開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄの上方に位置する壁面２７ｌは開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄと共に開放されているため、開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄによって区切られる区間２７ａｂ、２７ｂｃ、２７ｃｄは開口角度θが大きくなるほど強度が低下する。
【００６６】
一方、第２の実施形態では開放される壁面２７１ａの一部を開口部外の壁面２７１と共有させているため、案内部材２７の強度を高めることができる。また、壁面２７１ｂの重量方向の面２７１ｂｌを搬送部材回転外径Ｒより高い位置に設定することで、搬送部材２６の回転による案内部材２７内のトナー１３の循環には影響を与えず、よって案内部材２７内のトナー分布にも影響を与えない。そのため、第１実施形態と同様にそれぞれの開口部から現像器内へ落下するトナー１３の量を均等にすることができ、現像器内の長手方向に均一にトナー１３を補給することができる。よって、画像品位の低下を防止することができる。
【００６７】
[第３実施形態]
次に、本発明の第３実施形態について説明する。なお、本実施形態の画像形成装置の全体構成は、前記第１実施形態の画像形成装置１００とほぼ同様であるため、同じ構成を有するものについては同じ符号を付与してその説明を省略する。また、前記第１実施形態の画像形成装置１００と同じ動作及び効果についても、その説明を省略する。
【００６８】
第１、第２の実施形態では、搬送部材２６の駆動源を画像形成ユニットの駆動源１で駆動する構造であったが、第３の実施形態では、搬送部材２６の駆動源を撹拌部材１４と回転シャッタ部材１５ａを駆動する駆動源２とした。搬送部材２６は、像担持体である感光ドラム２２と駆動が同期されている。
【００６９】
その他の構成は第１、第２の実施形態と同様であるため、省略する。
【００７０】
第１の実施形態と同様にトナー量検出部材１６がトナーロウを検知するとトナー補給命令が出され、図示されない駆動源によって撹拌部材１４と回転シャッタ部材１５ａ、搬送部材２６がそれぞれ１４Ｒ、１５Ｒ、２６Ｒの方向へ回転し現像器内ヘトナー１３を補給する。トナー量検出部材１６がトナーフル検知に十分なトナー１３が補給されるとトナーフルを検知し図示されない駆動源２によって撹拌部材１４と回転シャッタ部材１５ａ、搬送部材２６が停止するが、このとき案内部材２７内部には搬送途中のトナー１３が保持される。その後トナー１３が消費され、再びトナー量検出部材１６がトナーロウを検知するとトナー補給命令が出され図示されない駆動源２によって撹拌部材１４と回転シャッタ部材１５ａ、搬送部材２６が駆動を開始する。このとき、図１８（ｂ）のように案内部材２７内にトナー１３が保持されているため、全ての落下口から同時にトナー１３が落下し始める。
【００７１】
その他の動作は第１の実施形態と同様のため、省略する。
【００７２】
[効果]
第１の実施形態においては、トナー補給命令が発せられた時点では図１８（ａ）のように案内部材２７内にトナー１３が保持されていないためそれぞれの開口部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄからトナー１３が落下し始めるまでに時間差が生じてしまう。すなわち、補給ロ１５から近い位置にある開口部ほど補給開始からトナー１３が落下し始める時間が短く、遠い開口部ほど時間が長い。
【００７３】
一方、第３の実施形態の様に撹拌部材１４と回転シャッタ部材１５ａ、搬送部材２６の駆動・停止の切り替えを同期させることによって２回目以降のトナー補給開始時には案内部材２７内にトナー１３が保持される。これにより全ての落下口からトナー１３が同時に落下し始めるため、トナー残量検知の精度の低下を防止しより均等なトナー補給が可能となる。よって、現像器内の長手方向に均一にトナー１３を補給することができ、画像品位の低下を防止することができる。
【００７４】
[変形例]
本発明は画像形成ユニットに関してのものであるが、複写機、ＬＥＤプリンタ、レーザービームプリンタ、ファクシミリ、ＭＦＰ等に用いられる画像形成装置への適用が可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ：画像形成ユニット、２：露光ヘッド、３：トレイ、４：媒体、５：給紙ローラ、６：搬送ローラ、７：転写ベルト、８：定着器、９、１０：排出ローラ、１２：トナー貯蔵容器、１３：トナー、１４：撹拌部材、１５：トナー補給口、１５ａ：回転シャッタ部材、１６：トナー量検出部材、１７、１８：撹拌部材、１９：トナー供給ローラ，２０：現像ローラ、２１：現像ブレード、２２：感光ドラム、２３：帯電ローラ、２４：クリーニングブレード、２５：廃トナー搬送部材、２６：搬送部材、２７：案内部材、２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ：開口部、２８：駆動モータ、２９：反射板、３０：センサ、３０１：発光部、３０２：受光部、３１：回転部材、３１１：突起、４０：シャッタ部材、４０ａ：開口部、１００：画像形成装置、１０１：拡散機構。
【図１】
2014071297.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2014071297.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2014071297.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2014071297.tif 000012
【図１１】
2014071297.tif 000013
【図１２】
2014071297.tif 000014
【図１３】
2014071297.tif 000015
【図１４】
2014071297.tif 000016
【図１５】
2014071297.tif 000017
【図１６】
2014071297.tif 000018
【図１７】
2014071297.tif 000019
【図１８】
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