(57)【要約】【課題】トナーコンテナや廃トナーボトルの交換時におけるトナーの漏出を簡易な構成で防止可能としたトナー搬送機構及びそれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】トナー搬送機構６ａは、トナー搬送パイプ２０、搬送スパイラル２１、トナー搬送モータ２３、及びウオームギヤ２７、第１ワンウェイクラッチ３０、第２ワンウェイクラッチ３１、二段ギヤ３２、ギヤ３３、３４、第１駆動入力ギヤ３５ａ、第２駆動入力ギヤ３５ｂから成る駆動伝達機構から構成されている。通常の画像形成時においては搬送スパイラル２１をトナー送り方向に低速で回転させ、トナーカートリッジ５の交換時には搬送スパイラル２１をトナー戻し方向に高速で回転させることにより、トナー搬送パイプ２０内に残留するトナーをトナーカートリッジ５に戻すとともに、加振用ウェイト２５により搬送スパイラル２１を振動させて接合部分に付着したトナーを振るい落とす。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー搬送パイプ及び該トナー搬送パイプ内に配置された搬送スパイラルから成るトナー搬送経路と、
該トナー搬送経路の一端に連結される交換可能なトナー容器と、
前記搬送スパイラルをトナー送り方向とトナー戻し方向の両方向に回転駆動するトナー搬送モータと、
を備えた画像形成装置のトナー搬送機構において、
前記搬送スパイラルの回転軸は、前記トナー容器側の端部が前記トナー搬送パイプ外に突出するとともに、突出端近傍には回転軸に対し非対称の加振用ウェイトが付設されており、前記トナー容器の交換前に前記搬送スパイラルをトナー送り方向に比べて高速でトナー戻し方向へ回転することを特徴とするトナー搬送機構。
【請求項２】
前記トナー容器は、現像装置にトナーを供給するトナーカートリッジであることを特徴とする請求項１に記載のトナー搬送機構。
【請求項３】
前記トナー容器は、クリーニング手段によりトナー担持体上から除去された廃トナーを貯留する廃トナーボトルであることを特徴とする請求項１に記載のトナー搬送機構。
【請求項４】
前記搬送スパイラルの回転軸は、ワンウェイ機構を含み減速比の異なる２つのギヤ列により異なる経路で前記トナー搬送モータの駆動出力軸と連結されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のトナー搬送機構。
【請求項５】
前記トナー搬送モータは、ステッピングモータであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のトナー搬送機構。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のトナー搬送機構が搭載された画像形成装置。
【請求項７】
前記トナー容器内のトナー量を検知するトナー量検知手段の検知結果に基づいて前記搬送スパイラルをトナー戻し方向へ回転するタイミングを決定することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記トナー容器を交換する際に開放される外装カバーの開閉を検知する開閉検知手段が前記外装カバーの開放を検知したタイミングで前記搬送スパイラルをトナー戻し方向へ回転することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に、装置内部においてトナーを搬送するトナー搬送機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コピー機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真方式を用いる画像形成装置においては、主に粉末の現像剤が使用され、感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像を現像剤によって可視化し、そのトナー像を記録媒体上に転写した後、定着処理を行うプロセスが一般的である。このような画像形成装置においては、感光体ドラム上にトナーを供給して静電潜像を現像する現像装置と、この現像装置へトナーを補給するためのトナーカートリッジが搭載されており、現像装置内のトナー消費に応じてトナーカートリッジからトナーが補給され、トナーカートリッジが空になるとユーザに通知されてカートリッジの交換が行われる。
【０００３】
また、感光体ドラムや中間転写体表面の残留トナーを除去するためのクリーニング装置が搭載されており、クリーニング装置によって除去された残留トナーは、廃トナーボトル内へ貯留される。所定枚数印刷後に廃トナーボトルが満杯になると、ユーザに通知されて廃トナーボトルの廃棄、交換が行われる。
【０００４】
トナーカートリッジから現像装置へのトナー補給経路、或いはクリーニング装置から廃トナーボトルへの廃トナー回収経路として、搬送パイプ内に搬送スパイラルを備えたトナー搬送経路を用いたものが知られている。しかし、搬送パイプとトナーカートリッジ或いは廃トナーボトルとの接合部分（継手部分）にトナー溜まりが発生し易いため、トナーカートリッジや廃トナーボトルの交換時に接合部分からトナーがこぼれ落ち、装置内部や周辺を汚染するという問題点があった。
【０００５】
そこで、トナーカートリッジや廃トナーボトルの交換時におけるトナーの漏出を防止する方法が提案されており、例えば特許文献１には、トナーカートリッジや廃トナーボトルの脱離時に搬送スパイラルを逆回転させるとともに、加振手段により接合部分に滞留するトナーを振るい落とす方法が開示されている。しかしながら、特許文献１の方法では、搬送スパイラルと加振手段の駆動装置が別個に設けられており、制御機構も別々になるため、コスト面や省スペース化の面からも有利な方法とはいえなかった。
【特許文献１】特開２００５−６２６６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑み、トナーコンテナや廃トナーボトルの交換時におけるトナーの漏出を簡易な構成で防止可能としたトナー搬送機構及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、トナー搬送パイプ及び該トナー搬送パイプ内に配置された搬送スパイラルから成るトナー搬送経路と、該トナー搬送経路の一端に連結される交換可能なトナー容器と、前記搬送スパイラルをトナー送り方向とトナー戻し方向の両方向に回転駆動するトナー搬送モータと、を備えた画像形成装置のトナー搬送機構において、前記搬送スパイラルの回転軸は、前記トナー容器側の端部が前記トナー搬送パイプ外に突出するとともに、突出端近傍には回転軸に対し非対称の加振用ウェイトが付設されており、前記トナー容器の交換前に前記搬送スパイラルをトナー送り方向に比べて高速でトナー戻し方向へ回転することを特徴としている。
【０００８】
また本発明は、上記構成のトナー搬送機構において、前記トナー容器は、現像装置にトナーを供給するトナーカートリッジであることを特徴としている。
【０００９】
また本発明は、上記構成のトナー搬送機構において、前記トナー容器は、クリーニング手段によりトナー担持体上から除去された廃トナーを貯留する廃トナーボトルであることを特徴としている。
【００１０】
また本発明は、上記構成のトナー搬送機構において、前記搬送スパイラルの回転軸は、ワンウェイ機構を含み減速比の異なる２つのギヤ列により異なる経路で前記トナー搬送モータの駆動出力軸と連結されることを特徴としている。
【００１１】
また本発明は、上記構成のトナー搬送機構において、前記トナー搬送モータは、正逆方向に異なる速度で回転可能なステッピングモータであることを特徴としている。
【００１２】
また本発明は、上記構成のトナー搬送機構が搭載された画像形成装置である。
【００１３】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記トナー容器内のトナー量を検知するトナー量検知手段の検知結果に基づいて前記搬送スパイラルをトナー戻し方向へ回転するタイミングを決定することを特徴としている。
【００１４】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記トナー容器を交換する際に開放される外装カバーの開閉を検知する開閉検知手段が前記外装カバーの開放を検知したタイミングで前記搬送スパイラルをトナー戻し方向へ回転することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第１の構成によれば、搬送スパイラルのトナー戻し方向への高速回転により加振用ウェイトに不均一な遠心力が加わり搬送スパイラルが振動する。これにより、トナー容器とトナー搬送パイプとの接合部分の壁面に付着したトナーはトナー搬送パイプ内に振るい落とされるため、トナー容器交換時における接合部分からのトナーのこぼれ落ちを防止できる。
【００１６】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成のトナー搬送機構において、交換可能なトナー容器を、現像装置にトナーを供給するトナーカートリッジとすることにより、トナーカートリッジ交換時のトナーのこぼれ落ちによる装置内部及び周辺の汚染を防止することができる。
【００１７】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第１の構成のトナー搬送機構において、交換可能なトナー容器を、クリーニング手段によりトナー担持体上から除去された廃トナーを貯留する廃トナーボトルとすることにより、廃トナーボトル交換時のトナーのこぼれ落ちによる装置内部及び周辺の汚染を防止することができる。
【００１８】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第１乃至第３のいずれかの構成のトナー搬送機構において、ワンウェイ機構を含む減速比の異なる２つのギヤ列で搬送スパイラルの回転軸とトナー搬送モータの駆動出力軸とを連結することにより、簡易な構成で搬送スパイラルの回転方向をトナー送り方向とトナー戻し方向に切り換え、且つトナー戻し方向の回転速度を大きくすることができる。
【００１９】
また、本発明の第５の構成によれば、上記第１乃至第３のいずれかの構成のトナー搬送機構において、トナー搬送モータをステッピングモータとすることにより、所定の周期の駆動波形を用いてステッピングモータの回転方向及び速度を制御できるため、ワンウェイ機構を用いることなく搬送スパイラルの回転方向及び回転速度の切換を容易に行うことができる。
【００２０】
また、本発明の第６の構成によれば、上記第１乃至第５のいずれかの構成のトナー搬送機構を搭載することにより、トナー容器交換時のトナーこぼれ落ちによる装置内部及び外部の汚染が発生しない使い勝手の良い画像形成装置となる。
【００２１】
また、本発明の第７の構成によれば、上記第６の構成の画像形成装置において、トナー容器内のトナー量に基づいてトナー戻し方向への高速回転が自動的に実行されるため、ユーザがマニュアル操作で搬送スパイラルをトナー戻し方向へ回転させる必要がなくなるとともに、操作を忘れてトナーこぼれ落ちが発生する心配もなくなる。
【００２２】
また、本発明の第８の構成によれば、上記第６の構成の画像形成装置において、トナー容器を交換する際に開放される外装カバーの開放を検知したタイミングで搬送スパイラルをトナー戻し方向へ回転するため、ユーザが任意のタイミングでトナー容器を交換する場合でも確実にトナー戻し方向への回転動作が入ることとなり、トナーのこぼれ落ちを一層確実に防止可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明のトナー搬送機構が搭載された画像形成装置の概略構成を示す側面断面図である。画像形成装置（例えばプリンタ）１００では、コピー動作を行う場合、装置本体内の画像形成部Ｐにおいて、不図示のパーソナルコンピューター（ＰＣ）から送信された原稿画像データに基づく静電潜像が形成され、静電潜像にトナーが付着されてトナー像が形成される。そして、このような画像形成装置１００では、感光体ドラム１を図１において時計回り（矢印Ａ方向）に回転させながら、感光体ドラム１に対する画像形成プロセスが実行される。
【００２４】
即ち、帯電部２により感光体ドラム１の表面が均一に帯電され、予め入力された画像データに基づいて露光ユニット３が感光体ドラム１上にレーザビーム（光線）を発することで、その画像データに基づく静電潜像を感光体ドラム１表面に形成する。次に、現像装置４が静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する。現像装置４にはトナー搬送機構６ａを介してトナーカートリッジ５が連結されており、現像装置４内のトナーの消費に応じてトナーカートリッジ５からトナーが補給される。
【００２５】
そして、トナー像が形成された感光体ドラム１に向けて、シート収容部１０からシートが用紙搬送路１１及びレジストローラ対１３を経由して搬送され、画像形成部Ｐにおいて転写チャージャ７により感光体ドラム１表面のトナー像がシートに転写される。感光体ドラム１表面に残存したトナーはクリーニング装置８により掻き取られた後、トナー搬送機構６ｂにより廃トナーボトル１２に搬送されて貯留される。
【００２６】
その後、トナー像が転写されたシートは感光体ドラム１から分離され、定着部９に搬送されてトナー像が定着される。定着部９を通過したシートは、排出ローラ対１４を通過して装置上面の用紙排出部１５に排出される。装置上面にはトナーカートリッジ５を交換する際に開閉されるカバー１６と、カバー１６の開閉を検知する開閉センサ１７が設けられている。
【００２７】
図２は、図１における画像形成部周辺の拡大図である。図１と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。図２を用いて画像形成部Ｐの各部の構成を詳細に説明する。画像形成部Ｐには、感光体ドラム１の回転方向（矢印Ａ方向）に沿って、帯電部２、露光ユニット３、現像装置４、転写チャージャ７、クリーニング装置８、及び除電装置１２が配設されている。感光体ドラム１は、例えばアルミドラムに感光層が積層されたものであり、帯電部２により、表面を帯電させるようになっている。そして、後述する露光ユニット３からのレーザビームを受けた表面に、帯電を減衰させた静電潜像を形成する。なお、上記の感光層は、特に限定されるものではないが、例えば耐久性に優れるアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等が好ましい。
【００２８】
帯電部（帯電チャージャ）２は、感光体ドラム１の表面を均一に帯電させるものである。例えば、細いワイヤー等を電極として高電圧を印加することにより放電するコロナ放電装置が用いられる。なお、コロナ放電装置に代えて、帯電ローラに代表される帯電部材を感光体表面に接触させた状態で電圧を印加する接触式の帯電装置を用いても良い。露光ユニット３は、画像データに基づいて光ビーム（例えばレーザビーム）を感光体ドラム１に照射し、感光体ドラム１に静電潜像を形成する。
【００２９】
現像装置４は、感光体ドラム１の静電潜像にトナーを付着させて、トナー像を形成させるものである。この現像装置４へのトナーの供給はトナーカートリッジ５からトナー搬送機構６ａを介して行われる。トナー搬送機構６ａは、トナー搬送パイプ２０とその内部に配置される搬送スパイラル２１、及び搬送スパイラル２１を駆動するトナー搬送モータ２３等から成り、搬送スパイラル２１をトナー送り方向へ所定速度で回転させることによりトナーカートリッジ５内のトナーをトナー消費量に応じて現像装置４に補給する。
【００３０】
トナーカートリッジ５の下端部近傍にはトナーカートリッジ５内のトナー量を検知するトナーセンサ１９が設けられている。トナーセンサ１９の種類は特に限定されないが、トナーカートリッジ５は、空となった後は廃棄、交換されるため、容器の外部からトナー量を検知可能な方法が好ましい。例えば、トナー量の減少に伴う透磁率の変化を透磁率センサで検知する方法や、トナーカートリッジを揺動可能な台座上に載置するとともに、トナーカートリッジの重量変化による台座の揺動をＰＩ（フォトインタラプタ）センサを用いて検知する方法等が挙げられる。
【００３１】
転写チャージャ７は、感光体ドラム１との間に所定の転写バイアスを印加することにより感光体ドラム１表面に形成されたトナー像を乱さずに用紙搬送路１１を搬送されてくるシート上に移行（転写）する。クリーニング装置８は、感光体ドラム１の長手方向に線接触するクリーニングローラやブレード材等を備えており、トナー像がシートに移行（転写）された後に、感光体ドラム１の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。除去された残留トナーは廃トナーボトル（図示せず）へ回収される。除電装置１２は、帯電部２による新たな帯電に備えて感光体ドラム表面の残留電荷を消去する。
【００３２】
図３は、本発明の第１実施形態に係るトナー搬送機構の平面図、図４は第１実施形態のトナー搬送機構を図３の右側から見た側面図である。なお、説明の便宜上、図４では加振用ウェイト２５は記載を省略している。トナー搬送パイプ２０の両端には開口部２０ａ、２０ｂが形成されており、開口部２０ａはトナーカートリッジ５（図２参照）に、開口部２０ｂは現像装置４（図２参照）にそれぞれ連結される。搬送スパイラル２１は、螺旋羽２１ａ及びその中心を貫通する回転軸２１ｂから構成されている。回転軸２１ｂの一端はトナー搬送パイプ２０の外部に延長されており、その先端には加振用ウェイト２５が付設されている。
【００３３】
トナー搬送モータ２３の駆動出力軸２３ａには螺旋状のギヤ歯を有するウオームギヤ２７が固定されており、所定の回転方向にのみ駆動力を伝達する第１ワンウェイクラッチ３０及び第２ワンウェイクラッチ３１の駆動入力部３０ａ、３１ａがそれぞれウオームギヤ２７の外周面の異なる位置に連結されている。第１ワンウェイクラッチ３０は第２ワンウェイクラッチ３１に比べてギヤ比（減速比）が大きく、第１ワンウェイクラッチ３０及び第２ワンウェイクラッチ３１は図４において時計回りにのみ駆動力を伝達可能に配置されている。
【００３４】
また、搬送スパイラル２１の回転軸２１ｂにはギヤ径の異なる第１駆動入力ギヤ３５ａ及び第２駆動入力ギヤ３５ｂが固定されており、第１ワンウェイクラッチ３０の駆動出力部３０ｂは二段ギヤ３２の大径部に連結され、二段ギヤ３２の小径部は第１駆動入力ギヤ３５ａに連結されている。一方、第２ワンウェイクラッチ３１の駆動出力部３１ｂは同一径のギヤ３３、３４を介して第２駆動入力ギヤ３５ｂに連結されている。
【００３５】
これにより、第１ワンウェイクラッチ３０及び第２ワンウェイクラッチ３１は、それぞれ異なる経路で駆動入力軸２３ａと回転軸２１ｂを連結している。ウオームギヤ２７、第１ワンウェイクラッチ３０、第２ワンウェイクラッチ３１、二段ギヤ３２、ギヤ３３、３４及び第１駆動入力ギヤ３５ａ、第２駆動入力ギヤ３５ｂは、駆動出力軸２３ａと搬送スパイラル２１の回転軸２１ｂとを連結する駆動伝達機構を構成する。
【００３６】
加振用ウェイト２５は、搬送スパイラル２１の回転軸２１ｂ方向（図３の右方向）から見ると、図５に示すように円板の一部に切り欠き２５ａが形成されたカム形状をなしており、回転軸２１ｂに対し非対称な形状となっている。回転軸２１ｂが所定以上の速度で回転するとき、切り欠き部２５ａに作用する遠心力は他の部分に比べて小さいため、加振用ウェイト２５には不均一な遠心力が加わる。この遠心力が回転軸２１ｂに伝達されることにより、搬送スパイラル２１が振動する。なお、加振用ウェイト２５の形状はカム形状に限定されず、回転軸２１ｂに対し非対称な任意の形状とすることができる。
【００３７】
搬送スパイラル２１をトナー送り方向へ回転させる場合、第１ワンウェイクラッチ３０を含む図４の下側の駆動伝達経路が用いられる。搬送スパイラル２１のトナー送り方向への回転速度はごく低速であるため、トナー搬送モータ２３の駆動出力軸２３ｂの回転は第１ワンウェイクラッチ３０、二段ギヤ３２、第１駆動入力ギヤ３５ａにより十分に減速され、回転軸２１ｂの回転速度は例えば３０ｒｐｍ程度に設定される。このとき、加振用ウェイト２５も低速で円運動を行うため加振用ウェイト２５に遠心力は作用せず、搬送スパイラル２１は振動しない。
【００３８】
一方、搬送スパイラル２１をトナー戻し方向へ回転させる場合は、第２ワンウェイクラッチ３１を含む図４の上側の駆動伝達経路が用いられる。ここで、第２ワンウェイクラッチ３１の駆動入力部３１ａ及び駆動出力部３１ｂ、ギヤ３３、３４、第２駆動入力ギヤ３５ｂのギヤ径はほぼ等しいため、駆動出力軸２７の回転はそのまま回転軸２１ｂに伝達される。従って、回転軸２１ｂは例えば３００ｒｐｍ程度で高速回転し、加振用ウェイト２５も搬送スパイラル２１と共に高速回転する。このとき、加振用ウェイト２５には不均一な遠心力が加わるため、搬送スパイラル２１が振動する。
【００３９】
そして、搬送スパイラル２１の振動によりトナー搬送パイプ２０及びトナーカートリッジ５も振動し、トナーカートリッジ５とトナー搬送パイプ２０との接合部分の壁面に付着したトナーは開口部２０ａからトナー搬送パイプ２０内に振るい落とされる。これにより、トナーカートリッジ５の交換時におけるトナーのこぼれ落ちを防止することができる。なお、トナー戻し方向への回転時間は接合部分に付着したトナーを確実に振るい落とせる時間であれば良く、通常は数秒間程度で十分である。
【００４０】
図６及び図７は、それぞれ第１実施形態のトナー搬送機構におけるトナー送り方向及びトナー戻し方向の駆動伝達経路のみを記載した側面図である。図６及び図７を参照しながら搬送スパイラル２１をトナー送り方向及びトナー戻し方向へ回転させる場合の駆動伝達経路について詳細に説明する。
【００４１】
搬送スパイラル２１をトナー送り方向へ回転させる場合は、図６に示すように、駆動出力軸２３ａが矢印Ｂ方向に回転するようにトナー搬送モータ２３を駆動させる。これにより、ウオームギヤ２７のギヤ歯の位相がトナー搬送モータ２３から離れる方向（図６の右方向）に進行し、ウオームギヤ２７に係合する第１ワンウェイクラッチ３０の駆動入力部３０ａが時計回りに回転する。第１ワンウェイクラッチ３０は時計回りの駆動力を伝達するため、駆動入力部３０ａと連動して駆動出力部３０ｂも時計回りに回転して駆動力を二段ギヤ３２の大径部に伝達する。二段ギヤ３２は反時計回りに回転して小径部に連結された第１駆動入力ギヤ３５ａに駆動力を伝達し、回転軸２１ｂを所定の速度でトナー送り方向（図６の時計回り）に回転させる。
【００４２】
なお、図４に示したように、ウオームギヤ２７には第２ワンウェイクラッチ３１の駆動入力部３１ａも連結されているため、ウオームギヤ２７の位相の進行により駆動入力部３１ａは反時計回りに回転する。一方、時計回りに回転する回転軸２１ｂには第２駆動入力ギヤ３５ｂが固定され、第２駆動入力ギヤ３５ｂにはギヤ３４、３３を介して駆動出力部３１ｂが連結されているため、駆動出力部３１ｂは駆動入力部３１ａよりも遅い速度で反時計回りに回転する。
【００４３】
即ち、駆動入力部３１ａ及び駆動出力部３１ｂには共に反時計回りの駆動力が伝達されることになるが、第２ワンウェイクラッチ３１は時計回りにのみ駆動力を伝達可能であるため駆動入力部３１ａと駆動出力部３１ｂとの間で滑りが発生し、駆動入力部３１ａからの駆動力は回転軸２１ｂに伝達されず駆動力の干渉は生じない。
【００４４】
一方、搬送スパイラル２１をトナー戻し方向へ回転させる場合は、図７に示すように、駆動出力軸２３ａが矢印Ｂ′方向に回転するようにトナー搬送モータ２３を駆動させる。これにより、ウオームギヤ２７のギヤ歯の位相がトナー搬送モータ２３に近づく方向（図７の左方向）に進行し、ウオームギヤ２７に係合する第２ワンウェイクラッチ３１の駆動入力部３１ａが時計回りに回転し、駆動入力部３１ａと連動して駆動出力部３１ｂも時計回りに回転して駆動力をギヤ３３に伝達する。
【００４５】
ギヤ３３は反時計回りに回転してギヤ３３に連結されたギヤ３４に駆動力を伝達し、ギヤ３４を時計回りに回転させる。ギヤ３４は第２駆動入力ギヤ３５ｂに駆動力を伝達し、回転軸２１ｂを所定の速度でトナー戻し方向（図７の反時計回り）に回転させる。ここで、駆動出力軸２３ｂの回転は第２ワンウェイクラッチ３１、ギヤ３３、３４及び第２駆動入力ギヤ３５ｂにより減速されないため、トナー戻し方向の回転速度はトナー送り方向に比べて速くなる。
【００４６】
なお、図４に示したように、ウオームギヤ２７には第１ワンウェイクラッチ３０の駆動入力部３０ａも連結されているため、ウオームギヤ２７の位相の進行により駆動入力部３０ａは反時計回りに回転する。一方、反時計回りに回転する回転軸２１ｂには第１駆動入力ギヤ３５ａが固定され、第１駆動入力ギヤ３５ａには二段ギヤ３２を介して駆動出力部３０ｂが連結されているため、駆動出力部３０ｂは駆動入力部３０ａよりも遅い速度で反時計回りに回転する。
【００４７】
即ち、駆動入力部３０ａ及び駆動出力部３０ｂには共に反時計回りの駆動力が伝達されることになるが、第１ワンウェイクラッチ３０は時計回りにのみ駆動力を伝達可能であるため駆動入力部３０ａと駆動出力部３０ｂとの間で滑りが発生し、駆動入力部３０ａからの駆動力は回転軸２１ｂに伝達されず駆動力の干渉は生じない。
【００４８】
この構成を用いて、通常の画像形成時においては駆動出力軸２３ａを矢印Ｂ方向に回転させて搬送スパイラル２１をトナー送り方向に回転させ、トナーカートリッジ５から現像装置４へ所定量ずつトナーを供給する。また、トナーカートリッジ５の交換時には駆動出力軸２３ａを矢印Ｂ′方向に回転させて搬送スパイラル２１をトナー送り方向に高速で回転させることにより、トナー搬送パイプ２０内に残留するトナーをトナーカートリッジ５に戻すとともに、加振用ウェイト２５により搬送スパイラル２１を振動させて接合部分に付着したトナーを振るい落とすことができる。
【００４９】
なお、トナー搬送モータ２３としては、ＤＣブラシモータやＤＣブラシレスモータ、ステッピングモータ等の種々のモータを用いることができるが、所定の周期の駆動波形を用いて駆動制御されるステッピングモータを用いた場合、回転方向及び回転速度の制御が容易となる。
【００５０】
図８は、トナー搬送モータ２３にステッピングモータを用いた第２実施形態のトナー搬送機構の平面図である。第１実施形態の図３と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、搬送スパイラル２１の回転軸２１ｂとトナー搬送モータ２３の駆動出力軸２３ｂとを直接連結するとともに、駆動出力軸２３ｂをトナー搬送モータ２３の後方まで延在させ、先端に加振用ウェイト２５を付設している。
【００５１】
この構成により、ワンウェイ機構を含むギヤ列を用いずにトナー送り方向とトナー戻し方向への搬送スパイラル２１の回転方向の切り換え、及びトナー戻し方向の回転速度の調整を行うことができ、第１実施形態に比べて駆動伝達機構が簡素化される。また、トナー搬送モータ２３及び加振用ウェイト２５が搬送スパイラル２１の回転軸２１ｂと同軸上に配置されるため、トナー搬送機構の省スペース化にも寄与する。
【００５２】
なお、第２実施形態の構成では、加振用ウェイト２５に加わる遠心力により搬送スパイラル２１と共にトナー搬送モータ２３も振動する。そこで、搬送スパイラル２１及びトナー搬送モータ２３の過度の振動を抑制するために、トナー搬送パイプ２０のトナー搬送モータ２３側の端部を支持するクランプ４０、及びトナー搬送モータ２３を支持するモータ支持枠４１の支持面にゴム等の弾性材料から成るダンパ３７を介在させている。
【００５３】
上記各実施形態において、搬送スパイラル２１をトナー戻し方向へ高速回転させるタイミングとしては、例えばサービスマンによるメンテナンスの際、サービスマンがトナーカートリッジ５の交換前にマニュアル操作により回転させる構成としても良いが、トナーカートリッジ５の交換をユーザが行う場合、トナー戻し方向への回転操作を忘れるとトナーのこぼれ落ちが発生するおそれがある。
【００５４】
そこで、所定のタイミングでトナー戻し方向への回転を自動的に行うように制御することが好ましい。例えば、トナーセンサ１９（図２参照）によりトナーカートリッジ５のエンプティ（トナー空状態）が検知されたとき、この検知信号をトリガーにして自動的に搬送スパイラル２１をトナー戻し方向へ高速回転させることとすれば、カートリッジ交換前にトナー戻し方向への回転操作を忘れることがなくなり、トナーのこぼれ落ちによる汚染を未然に防ぐことができる。
【００５５】
また、カバー１６の開閉を検知する開閉センサ１７（図１参照）の開放検知信号をトリガーにした場合、トナーカートリッジ５内のトナー残量に関係なく、カートリッジ交換作業が行われる直前に必ず回転制御が入ることとなる。従って、カートリッジ交換によるトナーのこぼれ落ちを一層確実に防止可能となる。
【００５６】
その他、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば第１実施形態では、ワンウェイクラッチ３０、３１と駆動入力ギヤ３５ａ、３５ｂとの間にそれぞれギヤ３２、或いは２枚のギヤ３３、３４を連結させているが、ギヤの枚数及びギヤ径はトナー搬送モータ２３の仕様や搬送スパイラル２１の回転速度、或いは加振用ウェイト２５の重量等により適宜設定することができる。また、ここでは第１ワンウェイクラッチ３０及び第２ワンウェイクラッチ３１を用いて駆動力伝達方向を制御しているが、ワンウェイクラッチに代えてワンウェイギヤを用いても良いし、電磁クラッチによる電流のＯＮ／ＯＦＦにより所定の回転方向にのみ駆動力を伝達する構成としても良い。
【００５７】
また上記各実施形態では、現像装置４とトナーカートリッジ５との間に設けたトナー搬送機構６ａを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばクリーニング装置８から廃トナーボトル１２までのトナー搬送機構６ｂ（図１参照）にも全く同様に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、トナー搬送パイプ及び該トナー搬送パイプ内に配置された搬送スパイラルから成るトナー搬送経路と、該トナー搬送経路の一端に連結される交換可能なトナー容器と、搬送スパイラルをトナー送り方向とトナー戻し方向の両方向に回転駆動するトナー搬送モータと、を備えた画像形成装置のトナー搬送機構において、搬送スパイラルの回転軸は、トナー容器側の端部がトナー搬送パイプ外に突出するとともに、突出端近傍には回転軸に対し非対称の加振用ウェイトが付設されており、トナー容器の交換前に搬送スパイラルをトナー送り方向に比べて高速でトナー戻し方向へ回転するものである。
【００５９】
これにより、トナー容器交換前に搬送スパイラルをトナー戻し方向へ高速回転させるだけで搬送スパイラルが振動し、トナー容器とトナー搬送パイプとの接合部分の壁面に付着したトナーが振るい落とされるため、簡単な構成で接合部分からのトナーのこぼれ落ちを防止できるトナー搬送機構を提供することができる。
【００６０】
また、ワンウェイ機構を含む減速比及び駆動力伝達方向の異なる２つのギヤ列を用いて、それぞれ異なる経路で搬送スパイラルの回転軸とトナー搬送モータの駆動出力軸とを連結させたので、トナー搬送モータを正逆いずれの方向に回転させた場合でも、正逆方向の駆動力が同時に相反する方向に作用せず、所定方向の回転速度が他の方向よりも大きくなるような駆動伝達手段を簡易な構成で実現することができる。また、トナー搬送モータとしてステッピングモータを用いることにより、回転方向及び回転速度の容易且つ高精度な制御が可能なトナー搬送機構を提供する。
【００６１】
また、本発明のトナー搬送機構を搭載することにより、トナー容器交換時のトナーこぼれ落ちを抑制して装置内部及び周辺のトナーによる汚染を防止できる使用性に優れた画像形成装置を実現することができる。また、トナー容器内のトナー量やトナー容器交換用のカバーの開放を検知し、検知タイミングに応じて搬送スパイラルを自動的にトナー戻し方向に高速回転させる制御を行うことにより、ユーザの操作忘れによるトナーこぼれ落ちを未然に防止可能な画像形成装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】は、本発明のトナー搬送機構が搭載された画像形成装置の構成を示す側面断面図である。
【図２】は、図１における画像形成部周辺の拡大図である。
【図３】は、本発明の第１実施形態に係るトナー搬送機構の平面図である。
【図４】は、第１実施形態のトナー搬送機構の側面図である。
【図５】は、加振用ウェイトを搬送スパイラルの軸方向から見た平面図である。
【図６】は、第１実施形態のトナー搬送機構をトナー送り方向に回転駆動させる場合の駆動伝達経路を説明する図である。
【図７】は、第１実施形態のトナー搬送機構をトナー戻し方向に回転駆動させる場合の駆動伝達経路を説明する図である。
【図８】は、本発明の第２実施形態に係るトナー搬送機構の平面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１              感光体ドラム
４              現像装置
５              トナーカートリッジ（トナー容器）
６ａ、６ｂ      トナー搬送機構
８              クリーニング装置（クリーニング手段）
１２            廃トナーボトル（トナー容器）
１６            カバー
１７            開閉センサ（開閉検知手段）
１９            トナーセンサ（トナー量検知手段）
２０            トナー搬送パイプ
２１            搬送スパイラル
２１ａ          螺旋羽
２１ｂ          回転軸
２３            トナー搬送モータ
２３ａ          駆動出力軸
２５            加振用ウェイト
２７            ウオームギヤ
３０            第１ワンウェイクラッチ（ワンウェイ機構）
３１            第２ワンウェイクラッチ（ワンウェイ機構）
３２            二段ギヤ
３３、３４      ギヤ
３７            ダンパ
４０            クランプ
４１            モータ支持枠
１００          画像形成装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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