(57)【要約】【課題】現像剤を補給口に落下させることで現像剤の補給を行う構成において、画像の品位低下を防ぐことが可能な現像剤補給装置及びこれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】この現像剤補給装置は、現像剤が排出される排出口８３が形成された現像剤収容容器と、排出口８３と現像容器の補給口４６とを接続する現像剤落下部９０とを備えている。現像剤落下部９０には、排出口８３から排出された現像剤が補給口４６に落下する第１補給路９１と、排出口８３から排出された現像剤が前記第１補給路９１を通過するものよりも長い時間をかけて補給口４６に落下する第２補給路９２とが形成されている。排出口８３から排出された現像剤は、第１補給路９１と第２補給路９２とに分かれて、時間的に分散して現像容器に補給される。【選択図】図８
2017083593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に現像剤を収容し、現像剤を排出する排出口が形成された現像剤収容容器と、
前記排出口から排出された現像剤が前記排出口よりも下方に配置された現像装置の補給口に落下する第１補給路と、前記排出口から排出された現像剤が前記第１補給路を介して前記補給口に到達するまでの時間よりも長い時間をかけて、前記排出口から排出された現像剤が前記補給口に落下する第２補給路と、が形成された現像剤落下部と、を備える、
ことを特徴とする現像剤補給装置。
【請求項２】
前記第２補給路の前記排出口から前記補給口までの経路長は、前記第１補給路の前記排出口から前記補給口までの経路長よりも大きい、
請求項１に記載の現像剤補給装置。
【請求項３】
前記第２補給路は、上下方向に対して傾斜して形成されて前記排出口から落下する現像剤が接触し得る傾斜面を有する、
請求項２に記載の現像剤補給装置。
【請求項４】
前記傾斜面の水平面に対する傾斜角度は、前記現像剤収容容器に収容される現像剤の安息角よりも大きい、
請求項３に記載の現像剤補給装置。
【請求項５】
前記第１補給路は、上下方向に形成されている、
請求項３又は４に記載の現像剤補給装置。
【請求項６】
前記現像剤落下部は、前記第２補給路に配置され、前記排出口から落下する現像剤に干渉する干渉部材を有する、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の現像剤補給装置。
【請求項７】
前記干渉部材は、上下方向から視て、少なくとも一部が前記排出口の開口部に重なっている、
請求項６に記載の現像剤補給装置。
【請求項８】
前記干渉部材は、前記現像剤落下部に支持された軸部と、前記軸部を中心にして回転可能な羽根部と、を有する回転部材である、
請求項６又は７に記載の現像剤補給装置。
【請求項９】
前記現像剤落下部は、前記排出口の開口面積を前記第１補給路の側と前記第２補給路の側とに略等分する分岐部を備える、
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の現像剤補給装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の現像剤補給装置と、
磁性を有するキャリアと非磁性のトナーとを含む二成分現像剤が収容された前記現像装置と、を備え、
前記現像剤収容容器に収容された現像剤は、前記現像装置に収容された現像剤よりも現像剤に含まれるトナーの割合が大きい、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
前記現像剤収容容器には、所定量回転駆動される毎に前記排出口から現像剤を排出する排出手段が設けられ、
前記排出手段を回転駆動する駆動手段と、
前記排出手段を前記所定量回転駆動させた後に一時停止させる動作をセットとして、前記駆動手段を制御する制御手段と、を備えた、
請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記現像装置は、前記補給口の下方まで延設されて前記現像装置の内部で現像剤を搬送するスクリュ部材を有し、
前記制御手段は、前記スクリュ部材が回転している状態で、前記駆動手段に前記排出手段を駆動させる、
請求項１１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、現像剤収容容器に収容された現像剤を補給対象に補給する現像剤補給装置、及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いたプリンタ、コピー機等の画像形成装置は、静電潜像を担持する像担持体に現像剤を供給して現像を行う現像装置に対して、現像によって消費された現像剤を補給する現像剤補給装置を設けたものが広く用いられている。従来、このような現像剤の補給を行うものとして、現像剤ボトルから排出された現像剤が重力によって現像容器へと落下することによって現像剤の補給が行われる構成を備えた画像形成装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
この画像形成装置において、現像剤が排出される現像剤ボトルの排出口と、現像剤ボトルから排出された現像剤が流入する現像容器の流入口とは、上下方向に延びる１本のチューブによって接続されている。そして、排出口から排出された現像剤がチューブの内側を自由落下して流入口に到達することで、現像容器に現像剤が補給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−８４５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、現像剤ボトル（現像剤収容容器）から排出された補給用現像剤を自由落下させることで現像容器の流入口（補給口）に補給させる従来の構成では、画像の品位低下につながる不都合が生じる恐れがあった。即ち、この構成では、現像剤ボトルの排出口から一度に多量の補給用現像剤が排出された場合に、１本の落下経路であるチューブを介して、現像容器内部に一度に多量の補給用現像剤が補給される。この結果、補給用現像剤と現像容器内部に収容されていた現像剤とが十分に混和されるまでに長い時間がかかり、十分に撹拌されていない状態の現像剤が現像に使用されることで、画像の濃度ムラ等の画像不良が発生する可能性があった。
【０００６】
そこで、本発明は、現像剤を補給口に落下させることで現像剤の補給を行う構成において、画像の品位低下を防ぐことが可能な現像剤補給装置及びこ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】
本発明に係る現像剤補給装置は、内部に現像剤を収容し、現像剤を排出する排出口が形成された現像剤収容容器と、前記排出口から排出された現像剤が前記排出口よりも下方に配置された現像装置の補給口に落下する第１補給路と、前記排出口から排出された現像剤が前記第１補給路を介して前記補給口に到達するまでの時間よりも長い時間をかけて、前記排出口から排出された現像剤が前記補給口に落下する第２補給路と、が形成された現像剤落下部と、を備える、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この現像剤補給装置を備えた画像形成装置は、現像剤を補給口に落下させることで現像剤の補給を行う構成において、画像の品位低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図。
【図２】実施形態に係る画像形成部を示す概略構成図。
【図３】第１の実施形態に係る現像装置を示す断面図。
【図４】第１の実施形態に係る現像装置を示す上面図。
【図５】第１の実施形態に係る現像剤補給装置を示す概略構成図。
【図６】第１の実施形態に係る制御ブロック図。
【図７】第１の実施形態に係る現像剤補給装置において、補給動作を連続させた場合及び補給動作を１回毎に区切った場合について、補給動作の回数とトナーボトルから排出されたトナー量（補給量）との関係を示した折れ線グラフ。
【図８】第１の実施形態に係る現像剤落下部を示す模式図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は拡大側面図。
【図９】第２の実施形態に係る現像剤落下部を示す模式図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜第１の実施形態＞
以下、図面に沿って第１の実施形態に係る画像形成装置１００について説明する。図１に概略構成を示す画像形成装置１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像を形成する画像形成部ＰＹ，ＰＭ，ＰＣ，ＰＫ（画像形成手段）を有する電子写真方式の画像形成装置である。画像形成装置１００は、装置本体１００Ａに接続された原稿読取装置（リーダー）、或いは装置本体１００Ａに接続されたパーソナルコンピュータ（外部ＰＣ）等のホスト機器から入力された画像情報に従って、記録材Ｐに画像を形成する。
【００１１】
画像形成装置１００は、不図示の駆動手段により所定方向Ｒ１へ回転駆動される中間転写ベルト５１（中間転写体）を有する転写装置５を備えている。画像形成装置１００は、中間転写ベルト５１の回転方向に沿って４つの画像形成部ＰＹ〜ＰＫが並べて配置された、所謂４連タンデム式の画像形成装置である。各画像形成部ＰＹ〜ＰＫにおいて作成されたトナー像は、中間転写ベルト５１の表面に順次重ね合わせるように多重転写されてフルカラーのトナー像となる。このフルカラーのトナー像が二次転写部Ｔ２において記録材Ｐに転写されることで、記録画像が得られる。
【００１２】
画像形成装置１００は、この他、給送カセット９、給送装置１１、レジストローラ対１２、及び定着装置６等を備えている。装置本体１００Ａに対して着脱自在の給送カセット９には、記録材Ｐが積載される。ただし、記録材Ｐとしては、印刷用紙等の紙やＯＨＰフィルム等のプラスチックシート、及び布等が用いられる。給送装置１１は、給送カセット９に積載された記録材Ｐを取出すピックアップローラ及びピックアップローラから記録材Ｐを受取って搬送する搬送ローラ等を有し、記録材Ｐを１枚ずつ分離してレジストローラ対１２へ向けて搬送する。レジストローラ対１２は、記録材Ｐの前端部に当接して記録材Ｐの斜行を補正し、二次転写部Ｔ２におけるトナー像の転写タイミングに合わせて記録材Ｐを二次転写部Ｔ２へと搬送する。定着装置６は記録材Ｐを挟持して搬送するローラ対を有し、トナー像を転写された記録材Ｐに圧力と熱を付与することで、トナーを溶融混合させて画像を記録材Ｐに定着させる。画像が定着した記録材Ｐは、装置本体１００Ａの筐体上部に設けられた排出トレイへと排出される。
【００１３】
［画像形成部］
次に、画像形成部ＰＹ〜ＰＫについて、図２に基づいて説明する。ただし、各画像形成部ＰＹ，ＰＭ，ＰＣ，ＰＫの構成は、現像に用いられるトナー色が異なる以外は実質的に同一である。従って、ブラックの画像形成部ＰＫを例に画像形成部の構成を説明するが、他の画像形成部ＰＹ，ＰＭ，ＰＣも同様に構成されるものとする。
【００１４】
画像形成部ＰＫは、感光ドラム１と、帯電ローラ２と、現像装置４と、クリーニング装置７と、を有している。また、画像形成部ＰＹ〜ＰＫの下方に配置されたレーザ露光光学系である露光装置３は、各感光ドラム１にレーザ光を照射可能に設けられている。ドラム状の感光体である感光ドラム１は、不図示の駆動装置によって中間転写ベルト５１の回転方向に沿った方向（矢印Ｒ２の方向）に回転駆動される。帯電ローラ２と、露光装置３による露光領域と、現像装置４と、クリーニング装置７とは、感光ドラム１の回転方向に沿って順に配置されている。
【００１５】
帯電装置である帯電ローラ２は、帯電バイアス電源Ｐ２（図６参照）に接続されており、感光ドラム１の表面を一様に帯電させる。露光装置３は、例えば発光部から照射されて画像情報に基づいて調光されたレーザ光を、ポリゴンミラー等を介して感光ドラム１の表面に走査する。これにより、静電潜像及びトナー像を担持する像担持体である感光ドラム１が露光されて、感光ドラム１の表面に静電潜像が形成される。後述する現像装置４は、感光ドラム１にトナーを供給して静電潜像をトナー像として顕像化（現像）する。
【００１６】
転写装置５は、中間転写ベルト５１を間に挟んで感光ドラム１に圧接された一次転写ローラ５２（一次転写部材）を有している。一次転写ローラ５２は、不図示の高圧電源に接続されて一次転写バイアス電圧を印加されており、感光ドラム１と中間転写ベルト５１との間に形成されたニップ部である一次転写部Ｔ１に所定の電位勾配を形成している。感光ドラム１に担持されたトナー像は、一次転写バイアス電圧の作用によって、上流側の画像形成部ＰＹ，ＰＭ，ＰＣによって形成されたトナー像に重ね合わせて中間転写ベルト５１に一次転写される。
【００１７】
また、転写装置５は、中間転写ベルト５１の内周側に配置される二次転写内ローラ５３と、中間転写ベルト５１を間に挟んで二次転写内ローラ５３に圧接された二次転写外ローラ５４とを有している。二次転写外ローラ５４は、中間転写ベルト５１との間のニップ部として二次転写部Ｔ２を形成すると共に、不図示の高圧電源に接続されて二次転写バイアス電圧を印加されている。中間転写ベルト５１に担持されたトナー像（多重トナー像）は、二次転写バイアス電圧の作用によって記録材Ｐへと二次転写される。
【００１８】
クリーニング装置７は、一次転写部Ｔ１の下流側で感光ドラム１に当接するクリーニングブレード７ａを有し、一次転写部Ｔ１を通過して感光ドラム１の表面に残留したトナー等の付着物を除去する。また、二次転写部Ｔ２を通過して中間転写ベルト５１に残留したトナー等の付着物は、中間転写体クリーナ１３（図１参照）によって除去される。これらクリーニング装置７及び中間転写体クリーナ１３によって除去された付着物は、不図示の搬送部材によって搬送されて、装置本体１００Ａに設けられた回収容器へと回収される。
【００１９】
なお、以上の説明において、画像形成装置１００がフルカラー画像を形成する場合を例示したが、４つの画像形成部ＰＹ〜ＰＫを任意の組合せで動作させて単色あるいはマルチカラーの画像を形成することも可能である。例えば、画像形成装置１００は、ブラックの画像形成部ＰＫのみを動作させて、記録材Ｐにモノクロ画像を形成することができる。
【００２０】
［現像装置］
次に、現像装置４について、図３及び図４に基づいて詳しく説明する。本実施形態に係る現像装置４は、非磁性トナー（以下、トナーとする）と、磁性キャリア（以下、キャリアとする）とを含む、所謂二成分現像剤を用いて現像を行う装置である。現像装置４は、現像容器４１と、第１スクリュ４２と、第２スクリュ４３と、現像スリーブ４４と、マグネットロール４５と、現像ブレード４７と、トナー濃度センサ４８と、を備えている。
【００２１】
図３及び図４に示すように、現像容器４１は、感光ドラム１に平行に配置された現像スリーブ４４の軸方向に長く延びた形状を有している。以下、現像スリーブ４４の軸方向を指して「長手方向」とする。現像容器４１の内部は、底部から略垂直方向に立上る隔壁４１ｃによって、長手方向に互いに平行に延びる現像室４１ａと撹拌室４１ｂとに区画されている。
【００２２】
現像室４１ａ及び撹拌室４１ｂには、軸中心を長手方向に向けたスクリュ部材である第１スクリュ４２及び第２スクリュ４３がそれぞれ配置されている。第１スクリュ４２及び第２スクリュ４３は、それぞれ、磁性体の軸部４２ａ，４３ａと、軸部４２ａ，４３ａの周囲に螺旋状に設けられた羽根部４２ｂ，４３ｂ（搬送部）とを有する。第２スクリュ４３の羽根部４３ｂのピッチ間位置には、軸方向に所定の幅を有して軸部４３ａから径方向外側に突出する撹拌リブ４３ｃが設けられている。
【００２３】
第１スクリュ４２は、不図示の駆動手段に回転駆動されることで現像剤を長手方向の一方（図４の左方）へと搬送し、第２スクリュ４３は、不図示の駆動手段に回転駆動されることで現像剤を長手方向の他方（図４の右方）へと搬送する。現像室４１ａと撹拌室４１ｂとは、隔壁４１ｃの長手方向両端部が切欠かれて形成された受渡し部４１ｄ，４１ｄによって連通されている。従って、第１スクリュ４２及び第２スクリュ４３が回転すると、現像剤は羽根部４２ｂ，４３ｂ及び撹拌リブ４３ｃによって撹拌されると同時に、現像室４１ａと撹拌室４１ｂとの間で循環搬送される。後述するように、現像容器４１の内部における現像剤のトナー濃度（トナーとキャリアとの混合比）は、自動トナー補給制御によって所定の目標値に保たれる。
【００２４】
図３に示すように、現像容器４１には、感光ドラム１に対向して開口する開口部４１ｊが形成され、この開口部４１ｊにはマグネットロール４５及び現像スリーブ４４が配置されている。周方向に複数の磁極を有する磁界発生手段としてのマグネットロール４５は、現像容器４１に対して固定されている。現像剤を担持する現像剤担持体としての現像スリーブ４４は、マグネットロール４５に外嵌した状態で感光ドラム１の回転方向に沿って回転可能に設けられ、感光ドラム１との間の間隙として現像領域ＤＲを形成している。また、現像スリーブ４４は、現像ＡＣバイアス電源ＰＡ４及び現像ＤＣバイアス電源ＰＤ４（図６参照）に接続されて、トナーの帯電極性と同極性の直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアス電圧を印加されている。また、開口部４１ｊには、現像スリーブ４４の外周面から所定の距離を置いて配置された規制部材である現像ブレード４７が配置されている。
【００２５】
このように構成された現像装置４は、現像容器４１の内部に収容された現像剤を、第１スクリュ４２及び第２スクリュ４３によって循環搬送する。すると、第１スクリュ４２及び第２スクリュ４３によって撹拌された現像剤のトナーとキャリアとが、摩擦帯電によって静電的に結合する。そして、キャリアの表面にトナーが付着した状態の現像剤は、現像室４１ａにおいてマグネットロール４５が発生する磁界によって現像スリーブ４４の周囲に現像剤溜りを形成し、現像スリーブ４４に担持される。現像スリーブ４４に担持された現像剤は、現像スリーブ４４の回転に伴って現像ブレード４７によって層厚を規制され、現像容器４１の外側へと移動して現像領域ＤＲに到達する。
【００２６】
現像領域ＤＲに到達した現像剤は、現像領域ＤＲに近接して配置されたマグネットロール４５の磁極（現像極）の作用によって鎖状の磁気穂を形成する。そして、現像領域において、現像バイアス電圧と感光ドラム１の静電潜像とによって形成されたバイアス電界に従って、トナーがキャリアとの付着力に抗して感光ドラム１に転移することで、静電潜像がトナー像として現像される。トナーを消費したキャリアリッチな状態の現像剤は、現像スリーブ４４の回転によって再び現像容器４１の内側へと回収され、容器内部の現像剤と混和されて再び現像に使用される。
【００２７】
［現像剤補給装置］
次に、現像によって消費されたトナーを現像容器４１に補給する構成について説明する。画像形成装置１００は、トナーを含む補給用現像剤を収容した現像剤収容容器８を備えている（図１参照）。ただし、補給用現像剤とは、例えば各画像形成部ＰＹ〜ＰＫに対応する色のトナー単体、或いはトナーとキャリアとがトナーリッチな所定の割合で混合されたものに、必要に応じて添加剤が添加されたものである。図５に示すように、現像剤収容容器８から排出された補給用現像剤は、現像剤落下部９０を介して現像剤収容容器８の下方に位置する現像容器４１へと補給される。即ち、現像剤収容容器８と現像剤落下部９０とで、補給対象である現像容器４１に現像剤を補給する現像剤補給装置ＳＤが構成されている。
【００２８】
現像剤収容容器８は、排出口８３が形成された円筒状のボトル容器８１と、ボトル容器８１に内包された搬送部材８２とを有し、装置本体１００Ａに対して着脱自在に設けられている。現像剤収容容器８に収容された補給用現像剤を排出させる排出手段としての搬送部材８２は、軸部８１ａにパドル状の弾性板からなる羽根部８１ｂ（バッフル）が形成された回転部材である。搬送部材８２は、装置本体１００Ａに設けられた駆動手段としての補給モータ８５によって回転駆動され、軸部８１ａの回転に伴って羽根部８１ｂがボトル容器８１の内壁に沿って撓むことで軸方向（図中左方）への搬送力を発生させる。排出口８３は、搬送部材８２による搬送方向下流に配置されて、現像剤収容容器８が装置本体１００Ａに取付けられた状態で下方に開口している。
【００２９】
現像剤落下部９０は、現像剤収容容器８の排出口８３と、現像容器４１の補給口４６とを接続する筒状の部材である。補給口４６は、現像容器４１の天板４１ｅ（図３参照）に形成され、撹拌室４１ｂの現像剤搬送方向における最上流部に配置されている（図４参照）。補給口４６は排出口８３の下方に配置され、より精確には上下方向から視て排出口８３の開口部と重なる位置において開口している。現像剤落下部９０は、上端部において排出口８３に接続され、下端部において補給口４６に接続されている。従って、排出口８３から排出された補給用現像剤は、現像剤落下部９０の内部を落下して補給口４６に到達し、現像容器４１の内部に補給される。なお、現像剤落下部９０の詳細な構成については後述する。
【００３０】
［補給動作］
続いて、画像形成装置１００が現像剤補給装置ＳＤを用いて現像容器４１にトナー（補給用現像剤）を補給する補給動作について説明する。図６のブロック図に示すように、装置本体１００Ａに設けられる制御手段としてのプリンタ制御部３００は、演算装置であるＣＰＵ３０１を有している。プリンタ制御部３００は、リーダー及び外部ＰＣ等のホスト機器から入力された画像情報に基づいて、露光装置３、帯電バイアス電源Ｐ２、及び現像バイアス電源（ＰＡ４，ＰＤ４）等を制御して画像形成プロセス（作像動作）を実行する。これに並行して、プリンタ制御部３００は、現像容器４１内部のトナー濃度を制御する自動トナー補給制御（ＡＴＲ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｏｎｅｒ  Ｒｅｐｌｅｎｉｓｈｅｒ、以下「ＡＴＲ制御」とする）を行う。
【００３１】
プリンタ制御部３００は、画像情報に基づくビデオカウント信号、トナー濃度センサ４８からの検知信号、及びパッチ濃度センサ５９からの検知信号に基づいてＡＴＲ制御を行う。ただし、ビデオカウント信号とは、ホスト機器から入力された画像情報をプリンタ制御部３００が読込んだ際に、画素（ピクセル）毎の色濃度を積算したものである。プリンタ制御部３００は、ビデオカウント信号に基づいて、トナー色毎に作像動作で消費されるトナー量を予測して、予測されたトナー消費量が所定の基準量を超えた場合に補給動作を実行する。
【００３２】
また、現像装置４に設けられるトナー濃度センサ４８（図３参照）は、透磁率を検知することで現像容器４１の内部に含まれる現像剤のトナー濃度を測定可能なインダクタンスセンサである。プリンタ制御部３００は、ビデオカウント信号に基づく補給動作に並行して、現像容器４１の内部のトナー濃度を目標値に近付けるようにトナー補給量（補給動作の実行回数）を調整する。
【００３３】
さらに、プリンタ制御部３００は、画像形成部ＰＹ〜ＰＫの下流位置にて中間転写ベルト５１に対向して配置されたパッチ濃度センサ５９（図２参照）を用いて、トナーの補給量を調整する。パッチ濃度センサ５９は、各画像形成部ＰＹ〜ＰＫによって中間転写ベルト５１に形成された小サイズのハーフトーン画像（パッチ画像）に検出光を照射し、反射光量からパッチ画像の濃度を測定可能である。プリンタ制御部３００は、パッチ濃度センサ５９の検知信号（フィードバック信号）に基づいて現像容器４１の内部におけるトナーの帯電量を推定し、この帯電量を一定に保つようにトナー濃度の目標値を修正する。これにより、現像容器４１におけるトナー濃度の目標値が固定された構成に比して、トナー帯電量の変動が低減されるため、画像形成部ＰＹ〜ＰＫによって形成されるトナー像の色味変動が低減される。なお、プリンタ制御部３００は、耐久カウンタＺ１（例えば、出力した画像の枚数を記録するカウンタ）を用いて装置本体１００Ａの寿命を監視している。上述したＡＲＴ制御ではビデオカウント信号を用いているが、例えば耐久カウンタＺ１の数値が一定数増加するごとにトナー補給を行う構成としてもよい。
【００３４】
ここで、現像剤収容容器８の搬送部材８２は、羽根部８１ｂによって補給用現像剤を押し出す（掻き出す）ことで補給用現像剤を排出する構成であるため、搬送部材８２の回転量が同じであっても回転方法によって補給用現像剤の排出量が変化する。図７に、補給動作の実行回数（搬送部材８２の回転回数）である補給回数と、現像剤収容容器８から排出された補給用現像剤の量である補給量との関係を示す。ただし、補給回数が複数である場合の補給量は、補給量の合計ではなく、最後に行われた補給動作１回分の補給量を示している。実線の折れ線は、搬送部材８２を補給回数分連続的に回転させた場合を表し、破線の折れ線は、搬送部材８２を１回転毎に一時停止させて補給回数分回転させた場合を表している。
【００３５】
図７に示すように、搬送部材８２を連続的に回転させた場合（実線）には、一回毎に一時停止させた場合（破線）に比して補給量が安定せず、偶数回の回転を行った場合に補給量が減少するように振動する現象が見られた。これは、搬送部材８２が連続回転を行う場合には、１回目の回転によってボトル容器８１の内部の補給用現像剤が掻き均されることで、２回目の回転による排出が抑制されたものと考えられる。一方、搬送部材８２を一回毎に一時停止させる場合には、毎回、現像剤の剤面が安定した状態で搬送部材８２の回転が開始されるため、補給量が安定する。
【００３６】
そこで、ＡＴＲ制御においては、プリンタ制御部３００は搬送部材８２を所定量（本実施形態では１回転）駆動させた後に一時停止させる動作をセットとして補給モータ８５を制御する。これにより、補給動作１回当たりの補給量が安定するため、プリンタ制御部３００が必要と判断した量の補給用現像剤を精度よく補給することが可能となる。
【００３７】
また、本実施形態に係る現像剤補給装置ＳＤは、１セットの排出動作によってベタ補給に相当する量以上となるように多めに設定された量のトナーが排出されるように構成されている。ただし、ベタ補給とは、現像剤補給装置ＳＤが、対応する画像形成部ＰＹ〜ＰＫが最大濃度の一様な画像（ベタ塗り画像）の形成を繰り返す場合に必要となるトナーの補給量である。これにより、画像形成部ＰＹ〜ＰＫが濃度の高い画像の形成を繰り返す場合であっても、例えばトナーの補給を待って作像動作を一時中断する制御を行う必要がなく、生産性を損なうことなく画像の品位を保つことができる。
【００３８】
なお、本実施形態に係る現像剤収容容器８は、搬送部材８２が回転することでトナーを排出する構成となっているが、ボトル状の容器の内壁に螺旋状の搬送突起又は搬送溝を形成した構成であってもよい。また、螺旋状の搬送突起を有するボトル容器と、ボトル容器の軸方向に伸縮するポンプ部とをカム機構を介して接続し、ボトル容器の回転に伴ってポンプ部がトナーを排出する構成としてもよい。要するに、現像剤収容容器８に収容された現像剤を排出する排出手段（搬送突起、ポンプ部等）を備え、駆動手段が排出手段を所定量回転駆動する毎にトナーが排出される構成であればよい。このような構成では、排出手段を連続的に動作させることでトナーの補給量が不安定となることを回避するため、排出手段を所定量回転駆動させた後に一時停止させる動作をセットとして補給動作を行うことが好ましい。
【００３９】
［従来構成における課題］
上述した通り、現像剤収容容器８の搬送部材８２の回転に伴って排出口８３から排出された補給用現像剤は、現像剤落下部９０の内部を落下して現像容器４１の補給口４６に到達する。ここで、現像剤補給装置ＳＤの１セットの排出動作（補給動作）による現像剤排出量は、ベタ補給を考慮して多めに設定されているため、従来の現像剤落下部の構成では、画像不良につながる不都合が生じる場合があった。
【００４０】
即ち、従来の現像剤落下部は、排出口８３から排出された補給用現像剤が補給口４６に直接的に落下するように、１本の落下経路が上下方向に形成された筒状部材によって構成されていた。この構成では、排出口８３から同時に排出された補給用現像剤は、ほぼ同時に補給口４６に到達して、現像容器４１に収容された現像剤の上面に１箇所にまとまって落下する。現像容器４１の内部では、第２スクリュ４３の回転により、補給用現像剤が周囲の現像剤と混和されながら撹拌室４１ｂを長手方向へ搬送される。しかしながら、多量の補給用現像剤が１箇所にまとまって補給された場合には、補給用現像剤と現像容器内部に収容されていた現像剤とが十分に混和されるまでに長い時間がかかってしまう。具体的には、補給用現像剤の一部が現像剤の剤面上に乗った状態（上滑りした状態）で搬送されてしまい、補給用現像剤が十分に混和されない状態で現像室４１ａに到達する場合があった。
【００４１】
このように不均一な状態の現像剤が現像室４１ａに到達した場合、例えば現像スリーブ４４に担持された磁気穂に含まれるトナー量や、トナーの帯電量が不均一となる。これにより、画像形成部ＰＹ〜ＰＫによって形成された画像に濃度ムラ等の画像不良が発生する場合があった。また、トナーリッチな補給用現像剤が表層にまとまって存在することで、一部のトナーがキャリアに静電的に結合されていない状態となり、第２スクリュ４３等に跳ね上げられて飛散する。このような飛散トナーによって、本来トナー像が形成されない領域（白地部）に薄いトナー層が付着する画像不良（かぶり）や、現像容器４１の外部にトナーが漏れ出て装置を汚染するなどの不都合が生じる場合があった。
【００４２】
また、一度に多量の補給用現像剤が現像容器４１に補給されることによる不都合は、二成分現像剤以外の現像剤を使用する場合（例えば、磁性トナーを現像剤として用いる場合）にも生じ得る。このような場合であっても、現像容器４１に収容された現像剤と新しく補給された補給用現像剤とは、一般的に成分及び性質が異なるため、一度に多量の補給用現像剤が補給されることで現像剤が不均一な状態となって画像不良につながる可能性がある。
【００４３】
［現像剤落下部の詳細構成］
そこで、本実施形態に係る現像剤落下部９０は、補給用現像剤の通過に要する時間が異なる２つの補給経路を設けている。以下、現像剤落下部９０の詳細な構成について、図８に基づいて説明する。ただし、図８（ａ）は現像剤落下部９０を正面（装置本体１００Ａの正面）から視た模式図であり、図８（ｂ）は現像剤落下部９０を側面から視た模式図であり、図８（ｃ）は図８（ｂ）に示す現像剤落下部９０の上部を拡大した図である。
【００４４】
図８（ｂ）に示すように、現像剤落下部９０は、筒状部材９３の内部を、装置本体１００Ａの上下方向に延びる隔壁９４によって第１補給路９１と第２補給路９２とに区画して構成されている。第１補給路９１は、排出口８３と補給口４６とに亘って上下方向に形成され、水平断面において長方形の断面形状を有する角柱状の空間として形成されている。第２補給路９２は、排出口８３と補給口４６とを蛇行しながら接続し、第１補給路９１よりも補給用現像剤の落下経路が長くなるように構成されている。
【００４５】
第２補給路９２の形状について詳しく説明する。図８（ａ）に示すように、第２補給路９２は２本の鉤型の経路を接続したクランク状の形状を有している。言い換えると、第２補給路９２は、それぞれ上下方向に対して異なる角度で傾斜した３本の直線状区間を、排出口８３と補給口４６との間で２度屈曲するように接続して構成されている。各直線状区間には、それぞれ上下方向（重力方向）に対して傾斜して形成され、上方から落下するトナーが接触し得る傾斜面９２ａ，９２ｂ，９２ｃが設けられている。これら傾斜面９２ａ，９２ｂ，９２ｃの水平面に対する傾斜角度は、補給用現像剤の安息角よりも大きく（実施例では４０度）設定されている。また、上方から視た場合に、排出口８３に対する第２補給路９２の開口部全体が、傾斜面９２ａ，９２ｂ，９２ｃによって覆われるように構成されている。
【００４６】
図８（ｃ）に示すように、隔壁９４の上端部９４ａは、排出口８３に近接した位置まで延設され、上下方向から視た排出口８３の開口面積を第１補給路９１の側と第２補給路９２の側とに略等分する分岐部として設けられている。図８に示す実施例の場合、排出口８３は断面正方形であるため、隔壁９４の上端部９４ａは排出口８３を幅ｄ１，ｄ２の等しい２つの長方形に分割している（ｄ１＝ｄ２）。
【００４７】
［実施例］
本実施形態を適用した実施例について、構成及び作用を説明する。本実施例には、毎分３０枚（プロセススピード  １３５ｍｍ／ｓｅｃ、現像スリーブの周速  ２５６ｍｍ／ｓｅｃ）の処理能力を有する電子写真方式の画像形成装置１００を用いた。現像剤収容容器８であるトナーボトルは、搬送部材８２を有するものを用いて、装置本体１００Ａの奥側に形成された排出口８３から補給用現像剤である補給トナーを排出する構成とした。現像剤落下部９０は、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂）によって形成されたものを用いて、中間転写ベルト５１の装置奥側を介して排出口８３と補給口４６とを接続するものとした。トナーボトルの排出口８３の付近には、搬送部材８２による補給トナーの排出量を所定の目標値に近付け、かつ排出量を安定させるガイド板を設けた。
【００４８】
プリンタ制御部３００がＡＴＲ制御を実行する際には、搬送部材８２を一回転させた後に一時停止させる動作をセットとして補給動作を行うものとした。従って、この実施例の補給動作は、間に一時停止を挟んだ搬送部材８２の整数回の回転動作によって実行される。また、プリンタ制御部３００は、ビデオカウント信号並びにトナー濃度センサ４８及びパッチ濃度センサ５９からの検知信号に基づいてＡＴＲ制御を実行するものとした。
【００４９】
本実施例の現像剤落下部９０において、第２補給路９２の経路長は第１補給路９１の経路長の約１．３倍となるように設定されている。ただし、第１補給路９１の経路長は排出口８３と補給口４６との上下方向の距離であり、第２補給路９２の経路長は図８（ａ）の方向から視た場合の各直線状区間の中心線を結んだ曲線の長さである。この構成の下で、排出口８３から排出された補給トナーが第１補給路９１を通過（自由落下）して補給口４６に到達するまでの時間は、約０．５ｓｅｃであった。一方、第２補給路９２を通過する現像剤は傾斜面９２ａ，９２ｂ，９２ｃに衝突しながら落下する（図８（ａ）の仮想線参照）するため、排出口８３から排出されてから約０．９ｓｅｃ後に補給口４６に到達した。従って、トナーボトルから補給トナーが排出された場合、先行する約半量の補給トナーが現像容器４１の内部に落下し始めてから、約０．４秒の遅延時間が経過した後に、残りの補給トナーが現像容器４１の内部に落下し始めた。
【００５０】
ここで、撹拌室４１ｂに配置された第２スクリュ４３は、羽根部４３ｂの外径１６ｍｍ、ピッチ２０ｍｍ、軸部４３ａの外径８ｍｍであり、補給動作が実行される時点で毎秒５．４２回転の速度で回転駆動されている。この場合、第２スクリュ４３の羽根部４３ｂは、見かけ上、０．４ｓｅｃの遅延時間の間に軸方向に約４３ｍｍ移動する。なお、実際の撹拌室４１ｂの現像剤は、上記遅延時間の間に、約２３ｍｍ搬送されていた。従って、第２補給路９２を通過した補給トナーが補給口４６に到達した時点で、第１補給路９２を通過した補給トナーは少なくとも羽根部４３ｂの１ピッチ分の長さ以上搬送された状態にある。このため、トナーボトルから排出された補給トナーが撹拌室４１ｂに一箇所にまとまって補給されることが防がれる。
【００５１】
［本実施形態の効果］
本実施形態に係る現像剤補給装置ＳＤは、第２補給路９２の経路長が第１補給路９１の経路長に比して長く設けられている。この構成により、排出口８３から排出されて第２補給路９２を通過する補給用現像剤は、排出口８３から排出された補給用現像剤が第１補給路９１を介して補給口４６に到達するまでの時間よりも長い時間をかけて補給口４６に到達する。このように到達タイミングが分散された状態で現像容器４１に補給された補給用現像剤は、第２スクリュ４３によって撹拌され、現像容器４１に収容されていた現像剤に順次混和される。従って、補給用現像剤が一度にまとまって補給される構成に比して、補給用現像剤が上滑りした状態になりにくく、現像剤の均一化がスムーズに進行するため、濃度ムラや白地部のかぶり、飛散トナーによる汚染等を低減させることができる。
【００５２】
即ち、本実施形態に係る現像剤補給装置ＳＤは、補給用現像剤の補給口４６への到達タイミングを時間的に分散させることで、補給用現像剤が一度にまとまって補給されることによる不都合を回避することができる。これにより、現像剤収容容器から排出された補給用現像剤を、ホッパ等を介さずに補給口に落下させる省スペースかつ省エネな構成において、高品質な画像を形成可能な画像形成装置を提供することができる。
【００５３】
特に、本実施形態に係る現像剤落下部９０は、所定量駆動した後に一時停止させる動作をセットとして駆動される排出手段を備えた現像剤収容容器と組合せて好適である。この場合、補給動作１セット当たりの排出量が多めに設定される場合であっても、現像剤落下部９０によって補給用現像剤の補給口４６への到達タイミングを分散させて、補給用現像剤が一度にまとまって補給されることによる不都合を回避することができる。
【００５４】
また、本実施形態に係る現像剤落下部９０において、隔壁９４の上端部９４ａは、上下方向から視た排出口８３の開口面積を第１補給路９１の側と第２補給路９２の側とに略等分している。このため、排出口８３から排出された補給用現像剤は、第１補給路９１と第２補給路９２とに約半量ずつ分配されることとなり、補給用現像剤の到達タイミングを効率的に分散させることができる。
【００５５】
［他の実施形態］
本実施形態において、現像剤落下部９０は筒状部材９３の内部を区画することによって形成されているが、他の形状を有する部材や、現像剤補給以外の機能に用いられる部材に第１補給路９１及び第２補給路９２を形成する構成としてもよい。例えば、装置本体１００Ａの幅方向において画像形成部ＰＹから画像形成部ＰＫに亘る横長の一体部材に、各現像剤収容容器８の排出口８３に対応する位置に第１補給路９１及び第２補給路９２を形成したものを現像剤落下部としてもよい。
【００５６】
なお、第１補給路９１及び第２補給路９２は、排出口８３と補給口４６との間の全長に亘って分離される構成に代えて、少なくとも一部において分離された構成としてもよい。また、現像剤落下部には、２つ以上の補給路を形成してもよい。この場合、少なくとも１つの補給路を通過する補給用現像剤と、他の補給路を通過する補給用現像剤との間で、排出口８３から補給口４６への到達に要する所要時間が異なっていれば、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態に係る画像形成装置１００について、図９に基づいて説明する。本実施形態に係る画像形成装置１００は、現像剤落下部９５に干渉部材としての羽根車９９が設けられる点で第１の実施形態と異なっており、その他の構成は第１の実施形態と同様である。このため、第１の実施形態と共通の部材には同符号を付して説明を省略する。
【００５８】
図９に示すように、現像剤収容容器８の排出口８３と現像容器４１の補給口４６とを接続する現像剤落下部９５は、第１の実施形態と同様に、現像剤収容容器８と共に現像剤補給装置ＳＤを構成している。ただし、図９（ａ）は現像剤落下部９５を正面（装置本体１００Ａの正面）から視た模式図であり、図９（ｂ）は現像剤落下部９５を側面から視た模式図である。
【００５９】
図９（ｂ）に示すように、現像剤落下部９５は、正四角柱状の筒状部材９８の内部を、装置本体１００Ａの上下方向に延びる隔壁９４によって第１補給路９６と第２補給路９７とに区画されて構成されている。第１補給路９６及び第２補給路９７は、それぞれ、排出口８３と補給口４６とに亘って上下方向に形成され、水平断面において長方形の断面形状を有する角柱状の空間として形成されている。
【００６０】
［羽根車］
図９（ａ）、（ｂ）に示すように、第２補給路９７には、補給用現像剤の落下に干渉する干渉部材として、自由に回転可能（空転可能）な回転部材である羽根車９９が配置されている。羽根車９９は、第２補給路９７の対向する壁面に架け渡されて回転自在に支持された軸部９９ａと、軸部９９ａに対して周方向に９０度毎に設けられた４枚の平板状の羽根部９９ｂとによって形成されている。羽根車９９は、軸方向を水平方向に向けた姿勢で配置されており、羽根部９９ｂは正逆どちらの方向にも回転可能である。
【００６１】
なお、羽根車９９の構成は上述したものに限らず、例えば軸方向を上下方向に向けたプロペラ状の回転部材であってもよい。また、羽根部９９ｂの枚数及び形状も上述したものに限られない。要するに、回転可能な羽根部材によって現像剤を受け止め、羽根部材の回転によって現像剤を再び落下させるものであればよい。
【００６２】
隔壁９４の上端部は、排出口８３に近接した位置まで延長され、上下方向から視た排出口８３の開口面積を第１補給路９６の側と第２補給路９７の側とに略等分している。そして、羽根車９９は、上方から視た排出口８３の第２補給路９７の側の開口部に、羽根部９９ｂが重なるように配置されている。従って、第２補給路９７を落下する補給用現像剤の少なくとも一部は、羽根部９９ｂの上側の面に落下したあと、羽根車９９の回転によって羽根部９９ｂから滑り落ちて補給口４６へ向けて落下する。一方、第１補給路９６を通過する現像剤は、第１補給路９６の内部を略垂直に自由落下するため、第１補給路９７を通過する現像剤に比して早いタイミングで補給口４６に到達する。
【００６３】
［実施例］
第２の実施形態を適用した実施例について、構成及び作用を説明する。ただし、現像剤落下部９５以外の構成については、第１の実施形態の実施例で説明したものと同様とする。本実施例に係る現像剤落下部９５は、第２補給路９７に水平方向に延びる軸部９９ａを中心にして空転可能な羽根車９９が設けられたものを用いた。
【００６４】
この実施例では、排出口８３から排出された補給トナーが第１補給路９６を通過して補給口４６に到達するまでの時間は、約０．５ｓｅｃであった。一方、第２補給路９７を通過する現像剤は羽根部９９ｂに衝突した後、羽根車９９の回転によって羽根部９９ｂから振り落とされて、排出口８３から排出されてから約１．２ｓｅｃ後に補給口４６に到達した。従って、トナーボトルから補給トナーが排出された場合、先行する約半量の補給トナーが現像容器４１の内部に落下し始めてから、約０．７秒の遅延時間が経過した後に、残りの補給トナーが現像容器４１の内部に落下し始めた。
【００６５】
撹拌室４１ｂの現像剤は、第１の実施形態に係る実施例と同様の第２スクリュ４３の下で、見かけ上、０．７ｓｅｃの遅延時間の間に軸方向に約７５ｍｍ移動する。従って、第２補給路９７を通過した補給トナーが補給口４６に到達した時点で、第１補給路９６を通過した補給トナーは十分に下流側へと搬送された状態にある。このため、トナーボトルから排出された補給トナーが撹拌室４１ｂに一度にまとまって補給されることが防がれる。
【００６６】
［本実施形態の効果］
本実施形態に係る現像剤補給装置ＳＤは、現像剤落下部９５の第２補給路９７に配置された羽根車９９によって、第２補給路９７を落下する補給用現像剤に干渉して補給口４６への到達タイミングを遅らせている。これにより、現像剤収容容器８から排出された補給用現像剤の補給口４６への到達タイミングが分散されるため、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。即ち、本実施形態に係る現像剤補給装置ＳＤを用いた画像形成装置１００は、補給用現像剤が上滑りした状態になりにくく、現像剤の均一化がスムーズに進行するため、濃度ムラや白地部のかぶり、飛散トナーによる汚染等を低減させることができる。
【００６７】
ところで、装置本体１００Ａが水平方向に対して傾いて設置された場合や、湿度や温度等の環境条件によって補給用現像剤の付着力が上昇した場合等には、補給用現像剤が第１の実施形態の傾斜面９２ａ，９２ｂ，９２ｃに付着しやすくなることが考えられる。一方、本実施形態に係る現像剤落下部９５は、第２補給路９７を通過する補給用現像剤を空転可能な羽根車９９によって受け止めた後、羽根車９９の回転によって振り落とすため、補給用現像剤が羽根部９９ｂに付着しにくい構成となっている。このため、現像剤収容容器８から排出された補給用現像剤を、補給口４６へと一層確実に到達させることができる。
【００６８】
また、本実施形態に係る現像剤落下部９５は、角柱状の筒状部材９８の内部に羽根車９９を配置することで構成されている。このため、第１補給路及び第２補給路の断面積が等しい場合、第１の実施形態に比して現像剤落下部を配置するための必要スペースが小さく、現像剤補給装置ＳＤをコンパクトに構成することができる。
【００６９】
［他の実施形態］
上述した第２の実施形態において、第２補給路９７には、羽根車９９に代えて他の干渉部材を設けてもよい。例えば、筒状部材９８に一辺を支持された弾性板を設け、補給用現像剤の重みによって下方へと弾性変形するように構成してもよい。或いは、筒状部材９８に固定されたピン状又は平板状の干渉部材を、第２補給路９７に複数配置して、第２補給路９７を通過する補給用現像剤の落下速度を低減させる構成としてもよい。
【００７０】
なお、第１補給路９６と第２補給路９７とが隔壁９４によって区画される構成に代えて、筒状部材９８の水平断面における断面積の一部をカバーするように干渉部材を配置する構成としてもよい。要するに、現像剤落下部９５を落下する補給用現像剤の少なくとも一部に干渉して自由落下を妨げる干渉部材を設けた構成であればよい。この場合、排出口８３の開口部分のうち、上方から視て干渉部材にカバーされた部分が第２補給路に相当し、上方から視て干渉部材に重ならずカバーされず、補給用現像剤が自由落下可能な部分が第１補給路に相当する。
【００７１】
上述した第１及び第２の実施形態は、タンデム型中間転写方式の画像形成装置として説明したが、現像剤補給装置を備えたものであれば、例えば直接転写方式のモノクロ画像形成装置等にも適用可能である。また、第１の実施形態に第２の実施形態に記載の技術を適用して、第１補給路に比して経路長の長い第２補給路に干渉部材を配置する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
４…現像装置／８…現像剤収容容器／４１…現像容器／４３…スクリュ部材（第２スクリュ）／４６…補給口／８２…排出手段（搬送部材）／８３…排出口／８５…駆動手段（補給モータ）／９０，９５…現像剤落下部／９１，９６…第１補給路／９２，９７…第２補給路／９２ａ，９２ｂ，９２ｃ…傾斜面／９４ａ…分岐部（上端部）／９９…干渉部材、回転部材（羽根車）／９９ａ…軸部／９９ｂ…羽根部／１００…画像形成装置／３００…制御手段（プリンタ制御部）／ＳＤ…現像剤補給装置
【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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【図９】
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