(57)【要約】【課題】現像装置周辺のトナー汚染を抑制しつつ、シャッタ機構の回動負荷を低減できるトナー供給装置及びそれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】トナー供給パイプ３５が待避位置にあるとき、係合爪５７は開口窓５５の左端に位置している。トナー供給パイプ３５の下方向への移動に伴い突起５３及び外筒部３５ｂが右から左方向へ回転するため、開口窓５５も右から左方向へ回転し、係合爪５７は開口窓５５内を左から右方向へと移動する。開口窓５５には幅広部５５ａ（図の破線よりも右側部分）が形成されており、幅広部５５ａでは係合爪５７との上下方向のクリアランスが大きくなるため、内筒部３５ａと外筒部３５ｂとの上下方向の係合にも遊びが生じ、トナー供給パイプ３５の先端において内筒部３５ａと外筒部３５ｂとが密接している状態から、内筒部３５ａと外筒部３５ｂとの間に隙間が形成された状態となる。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部側面に内側開口を有する内筒部と、該内筒部に対し相対回転自在に外接するとともに先端部側面に外側開口を有する外筒部とを有し、現像装置にトナーを供給するトナー供給パイプと、
該トナー供給パイプが前記現像装置内に進入したとき前記内側開口と外側開口の少なくとも一部が重なり合い、前記トナー供給パイプが前記現像装置外に位置したとき前記内側開口と外側開口とがずれることで前記トナー供給パイプの内側と外側を連通または遮断するシャッタ機構と、を備え、
前記トナー供給パイプと前記現像装置とが、前記トナー供給パイプの先端部が現像装置内に進入した供給位置と、前記現像装置から離隔した待避位置とに相対的に移動可能であるトナー供給装置において、
前記トナー供給パイプには、前記内筒部の外周面に形成された係合爪と、前記外筒部の周方向に沿って形成され前記係合爪が摺動可能に係合する開口窓とから成る上下係合機構が設けられており、前記開口窓に前記係合爪との上下方向のクリアランスが他の部分よりも広い幅広部を形成したことを特徴とするトナー供給装置。
【請求項２】
前記トナー供給パイプを前記供給位置と前記待避位置との間で往復移動させる駆動装置を設けたことを特徴とする請求項１に記載のトナー供給装置。
【請求項３】
前記トナー供給パイプが内挿されるガイド穴を有し、前記トナー供給パイプを前記供給位置と前記待避位置とに案内する供給パイプガイド部材を設けたことを特徴とする請求項２に記載のトナー供給装置。
【請求項４】
前記ガイド穴の内壁面に、前記外筒部の突起が係合する少なくとも一部が螺旋状のガイド溝を形成したことを特徴とする請求項３に記載のトナー供給装置。
【請求項５】
前記幅広部は、前記トナー供給パイプの先端部が前記現像装置内への進入を開始する時点から前記トナー供給パイプが前記供給位置に配置されるまでの間に前記係合爪が移動する部分に形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のトナー供給装置。
【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供給装置が搭載された画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置に外部からトナーを供給するトナー供給装置及びそれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置の現像ユニットは、メンテナンスの容易化のため、現像ユニット内に一定量のトナーを充填しておき、トナーがなくなると現像ユニットごと交換している。しかし、現像ユニットは経済上の観点から頻繁に交換できず、ある程度画像形成を行うためにはトナーの容積を大きくせざるを得ない。そのため小型化は困難である。
【０００３】
そこで、現像ユニットの小型化を図るために、外部からトナーを供給する方式の現像ユニットが提案されている。例えば特許文献１には、先端部に内側開口を有する内筒部と、内筒部の外側に内筒部と相対回転自在に設けられ先端部側面に外側開口を有する外筒部を有するトナー供給装置と、トナー供給装置の先端部を容器本体内に進入させるとともに、容器本体から離隔させる駆動装置と、トナー供給装置の先端部が容器本体内に進入した際に内筒部の内側開口と外筒部の外側開口の少なくとも一部を一致させ、先端部が容器本体の外部に位置したときに内側開口と外側開口とをずれた位置に位置させるシャッタ機構とを備えた現像ユニットが開示されている。
【０００４】
特許文献１の構成では、シャッタ機構によって、トナー供給装置の先端部が容器本体の外部に位置したとき内側開口と外側開口とがずれた位置となるため内部のトナーは外部に出ることはなく、トナー供給装置からトナーが漏れることはない。また、現像ユニットの小型化が図られ、現像器とトナー供給機構とのジョイント機構の構造が簡単になり、トナー補給の際にトナーが漏れて機内が汚れるのを抑えることができる。
【特許文献１】特開２００６−２０８９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、トナー供給装置からのトナー漏れを抑制するためには、内筒部と外筒部の接合面の隙間を小さくして両部材の隙間に介在するトナー量を減らす方法が考えられる。しかしながら、内筒部と外筒部の隙間を小さくすれば、その分だけ内筒部と外筒部が相対回転する際の摩擦力も大きくなるため、トナー供給装置を現像器本体に進入させてシャッタ機構を回動する際の駆動装置への負荷が増大するという問題点があった。特に、内筒部と外筒部との隙間にトナーが噛み込んだ場合に摩擦力が大きくなっていた。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑み、現像装置周辺のトナー汚染を抑制しつつ、シャッタ機構の回動負荷を低減できるトナー供給装置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、先端部側面に内側開口を有する内筒部と、該内筒部に対し相対回転自在に外接するとともに先端部側面に外側開口を有する外筒部とを有し、現像装置にトナーを供給するトナー供給パイプと、該トナー供給パイプが前記現像装置内に進入したとき前記内側開口と外側開口の少なくとも一部が重なり合い、前記トナー供給パイプが前記現像装置外に位置したとき前記内側開口と外側開口とがずれることで前記トナー供給パイプの内側と外側を連通または遮断するシャッタ機構と、を備え、前記トナー供給パイプと前記現像装置とが、前記トナー供給パイプの先端部が現像装置内に進入した供給位置と、前記現像装置から離隔した待避位置とに相対的に移動可能であるトナー供給装置において、前記トナー供給パイプには、前記内筒部の外周面に形成された係合爪と、前記外筒部の周方向に沿って形成され前記係合爪が摺動可能に係合する開口窓とから成る上下係合機構が設けられており、前記開口窓に前記係合爪との上下方向のクリアランスが他の部分よりも広い幅広部を形成したことを特徴としている。
【０００８】
また本発明は、上記構成のトナー供給装置において、前記トナー供給パイプを前記供給位置と前記待避位置との間で往復移動させる駆動装置を設けたことを特徴としている。
【０００９】
また本発明は、上記構成のトナー供給装置において、前記トナー供給パイプが内挿されるガイド穴を有し、前記トナー供給パイプを前記供給位置と前記待避位置とに案内する供給パイプガイド部材を設けたことを特徴としている。
【００１０】
また本発明は、上記構成のトナー供給装置において、前記ガイド穴の内壁面に、前記外筒部の突起が係合する少なくとも一部が螺旋状のガイド溝を形成したことを特徴としている。
【００１１】
また本発明は、上記構成のトナー供給装置において、前記幅広部は、前記トナー供給パイプの先端部が前記現像装置内への進入を開始する時点から前記トナー供給パイプが前記供給位置に配置されるまでの間に前記係合爪が移動する部分に形成されることを特徴としている。
【００１２】
また本発明は、上記構成のトナー供給装置が搭載された画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１の構成によれば、外筒部の開口窓に内筒部の係合爪との上下方向のクリアランスが他の部分よりも広い幅広部を形成することにより、内筒部と外筒部とが所定量だけ相対回転したとき上下方向の係合に遊びが生じるため、トナー供給パイプを現像装置内に進入させてシャッタ機構を回動する際の負荷を低減することができる。
【００１４】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成のトナー供給装置において、駆動装置を用いてトナー供給パイプを供給位置と待避位置との間で往復移動させることにより、トナー供給パイプを自動的に供給位置へ移動させて現像装置内にトナーを供給し、供給後はトナー供給パイプを自動的に待避可能となる。
【００１５】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第２の構成のトナー供給装置において、トナー供給パイプが供給パイプガイド部材のガイド穴に沿って供給位置と待避位置とに案内されるため、トナー供給パイプを円滑に往復移動させることができる。
【００１６】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第３の構成のトナー供給装置において、外筒部の突起がガイド穴の内壁面に形成されたガイド溝の螺旋状の部分に係合して外筒部と内筒部とが相対回転するため、トナー供給パイプの往復移動に応じてシャッタ機構を自動的に開閉可能となる。
【００１７】
また、本発明の第５の構成によれば、上記第１乃至第４のいずれかの構成のトナー供給装置において、トナー供給パイプの先端部が現像装置内への進入を開始する時点からトナー供給パイプが供給位置に配置されるまでの間に係合爪が移動する部分に幅広部を形成することにより、シャッタ機構が現像装置内に挿入されている間のみ内筒と外筒の上下方向の係合に遊びが生じる。従って、内筒部と外筒部との隙間から外部にトナーが漏れ出るおそれがなくなる。
【００１８】
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供給装置を搭載することにより、駆動装置への負荷を低減して円滑なトナー供給を実現しつつ、トナー供給パイプからのトナー漏れによる装置内部の汚染も抑制可能な画像形成装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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、本発明のトナー供給装置が搭載されたロータリー現像式のカラープリンタの内部構造を示す側面断面図である。カラープリンタ１００では、画像形成動作を行う場合、装置本体内において、図中反時計回りに回転する感光体ドラム１が帯電ユニット２により一様に帯電され、図示しないパーソナルコンピュータ等から送信された原稿画像データに基づく露光ユニット３からのレーザビームにより感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。
【００２０】
感光体ドラム１の近傍には現像剤（以下、トナーという）を感光体ドラム１上に供給するロータリー式の現像ユニット４が配置されている。現像ユニット４は、回転可能なロータリーラック内にシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色の現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ及び４ｄが周方向において等間隔に搭載されており、現像装置４ａ〜４ｄを感光体ドラム１に対向する位置（以下、ホームポジションという）に順次回転移動させることにより、感光体ドラム１上の静電潜像にトナーが付着されて各色のトナー像が形成される。現像装置４ａ〜４ｄへのトナー供給はトナーカートリッジ５から行われる。トナーカートリッジ５にはトナー供給装置６が連結されており、トナーを補給する際、トナー供給装置６のトナー供給パイプ３５は図１の太線の位置まで移動する。なお、現像装置４ａ〜４ｄ及びトナー供給装置６の構成については後述する。
【００２１】
感光体ドラム１の下方にはトナー像が転写される中間転写ベルト７が配置されており、感光体ドラム１に当接しながら図示しない駆動手段により図中時計回りに回転する。中間転写ベルト７には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。
【００２２】
ユーザによりカラー画像の形成が入力されると、現像装置４ａがホームポジションに配置され、所定のタイミングにより感光体ドラム１上にシアンのトナー像の形成を行う。そして、中間転写ベルト７に所定の転写電圧で電界が付与された後、一次転写ローラ８ａにより感光体ドラム１上のシアンのトナー像が中間転写ベルト７上に転写される。その後、感光体ドラム１の表面に残留したトナーがクリーニングユニット９により除去され、現像ユニット４は所定量（ここでは９０°）回転して現像装置４ｂがホームポジションに移動し、上記と同様に今度はマゼンタのトナー像が感光体ドラム１上に形成され、中間転写ベルト７上に転写される。
【００２３】
以下、上述と同様の方法により、感光体ドラム１によってそれぞれイエロー及びブラックのトナー像が中間転写ベルト７上に転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。８ｂは中間転写ベルト７の下部に位置する二次転写ローラである。
【００２４】
上記のようにトナー像が形成された中間転写ベルト７に向けて、給紙カセット１０ａと、その上方に設けられる手差しトレイ（スタックバイパス）１０ｂとから成る給紙機構１０より用紙が給紙ローラ１１及びレジストローラ対１２を経由して搬送され、二次転写ローラ８ｂにより中間転写ベルト７の表面に形成されたトナー像が用紙に転写される。そして、トナー像が転写された用紙は用紙搬送路１３に沿って定着ローラ対１４ａを有する定着部１４に搬送されてトナー像が定着される。定着部１４を通過した用紙は、複数方向に分岐した分岐部１５によって搬送方向が振り分けられる。用紙の片面のみに画像を形成する場合は、そのまま用紙搬送路１６及び排出ローラ対１７を介して排出トレイ１８上に排出される。
【００２５】
一方、用紙の両面に画像を形成する場合は、定着部１４を通過した用紙は用紙搬送路１６内のフィードローラ１９により搬送方向を下方向に切り換えられた後、分岐部１５において画像面を上向きにして用紙再搬送路２０へ振り分けられ、さらに反転ローラ２１及びレジストローラ対１２を経由して画像面が下向きの状態で二次転写ローラ８ｂに再搬送される。中間転写ベルト７上に形成された次の画像が、二次転写ローラ８ｂにより用紙の画像が形成されていない面に転写され、定着部１４に搬送されてトナー像が定着された後、排出ローラ対１７より排出トレイ１８上に排出される。
【００２６】
図２及び図３は、現像装置の側面断面図及び斜視図である。なお、以下の説明では、図１の感光体ドラム１と相対する現像装置４ａの構成及び動作について説明するが、現像装置４ｂ〜４ｄの構成及び動作については基本的に同様であるので説明は省略する。
【００２７】
図２に示すように、現像装置４ａは、樹脂製の現像容器２２内に、トナーが収納されるトナー攪拌部２３と、トナー攪拌部２３からトナーが供給されるトナー供給部２４とが設けられている。トナー攪拌部２３及びトナー供給部２４は境界壁２５によって仕切られており、境界壁２５には開口部２５ａが形成されている。開口部２５ａは境界壁２５の長手方向（図の紙面方向）の複数箇所に設けられ、トナー攪拌部２３とトナー供給部２４との間でトナーを行き来させることができる。
【００２８】
トナー攪拌部２３内には、回転軸にＰＥＴフィルムなどの攪拌羽根を貼り付けた撹拌パドル２６が図２において反時計回りに回転可能に軸支されている。トナー供給部２４内には、潜像が形成される感光体ドラム（図１参照）と対面し、その潜像を現像するための現像ローラ２７、現像ローラ２７にトナーを供給するためのトナー供給ローラ２８、現像ローラ２７上のトナー層厚を規制すると共にトナーを帯電させる金属製の規制部材２９等が設けられている。
【００２９】
現像ローラ２７上のトナー層は規制部材（例えば、厚さ０．０８ｍｍのＳＵＳ箔で、規制圧＝２５Ｎ／ｍに設定される）２９によって層厚規制されるとともに摩擦帯電されて、感光体ドラム１上の静電潜像の現像に用いられる。規制部材２９と反対側の現像ローラ２７と現像容器２２との隙間にはシール部材３０（例えば、導電性の高分子量ＰＥフィルムを用いて、均一に現像ローラ２７に接触するようにウレタンスポンジでバックアップされている）が配設され、このシール部材３０によってトナー漏れを防止している。
【００３０】
また、トナーカートリッジ５からトナーを現像装置４ａの内部に供給するために、現像容器２２の外周側に、図３に示すようなトナー補給口３１が設けられている。トナー補給口３１は、現像容器２２の一部に開口を形成するとともに、この開口にスリット３１ａが形成された弾性部材を固定してなるものである。
【００３１】
現像容器２２内において、トナーは、通常図２に示す一点鎖線のレベルまで収容されている。この現像容器２２内のトナー量はトナー量検知センサ３３により検知される。トナー量検知センサ３３としては、例えば圧電センサや光透過式のセンサ、或いはトナー量の増加に伴う透磁率の変化を検知する透磁率センサ等が用いられる。
【００３２】
現像装置の現像プロセスについて説明すると、トナー攪拌部２３内のトナーは、攪拌パドル２６の回転により開口部２５ａを通過してトナー供給部２４へ送られる。トナー供給部２４側へ送られたトナーはトナー供給ローラ２８により現像ローラ２７へ運ばれ、規制部材２９で薄層規制されて現像ニップ部へと搬送され、感光体ドラム１上の静電潜像を現像する。現像に用いられず現像ローラ２７上に残ったトナーはシール部材３０を通過後、トナー供給部２４内に戻される。
【００３３】
図４は、図１におけるトナー供給装置周辺の拡大図、図５は、トナー供給装置を駆動する駆動機構の斜視図である。トナー供給装置６は、トナーカートリッジ５に収容された各色のトナーを対応する現像装置４ａ〜４ｄに供給するためのものであり、感光体ドラム２の上方において、露光ユニット３とトナーカートリッジ５との間のスペースに配置されている。
【００３４】
このトナー供給装置６は、上下方向に移動可能な４本のトナー供給パイプ３５と、トナーカートリッジ５の各色のトナーを収容している部分と対応するトナー供給パイプ３５とを連結する４つの搬送パイプ３６と、トナー供給装置の上方向への移動の限界位置を検出するリミットスイッチ７０と、各トナー供給パイプ３５を上下動させるための駆動機構３７とを有している。なお、ここでは４本のトナー供給パイプ３５のうち１本のみを図示している。
【００３５】
トナー供給パイプ３５は、上下方向に長く、上端が装置手前側に、下端が装置奥側に傾斜している。このトナー供給パイプ３５は、先端が先細形状となっており、下方に移動した際には、先端が現像容器２２のトナー補給口３１に形成されたスリット３１ａを通って内部に進入可能である。また、トナー供給パイプ３５の内部には、トナー搬送用スクリュー３９が回転可能に設けられている。
【００３６】
搬送パイプ３６は、トナー供給パイプ３５の上下動に追従して移動可能な可撓性を有するパイプである。搬送パイプ３６の内部にはコイルスプリング４１が配置されており、図示しないコイルスプリング駆動機構によってコイルスプリング４１が回転することにより、トナーカートリッジ５内のトナーが搬送パイプ３６内を通ってトナー供給パイプ３５側に搬送される。
【００３７】
駆動機構３７は、トナー供給パイプ３５の外周部に軸方向に沿って設けられたラック４２と、このラック４２に噛み合うピニオンギア４３とを有している。ピニオンギア４３は装置のフレームに回転自在に支持されており、図５に示すように、モータ４５及びモータ４５に連結されるウォーム、ウォームホイルから成る減速ギア列によって駆動されるようになっている。そして、この駆動機構３７によって、４本のトナー供給パイプ３５は上方の待避位置（図１の細線で示す位置）と、下方で先端部が現像器１６の内部に進入した供給位置（図１の太線で示す位置）とを取り得る。リミットスイッチ７０は、ラック４２が上方向および下方向へ移動する際の限界位置を検出するものであって、トナー供給装置６の上側および下側に配置されている。
【００３８】
ここで、前述のように、露光ユニット３のレーザ光は、現像ユニット４の手前側上方を通過する。すなわち、レーザ光路とトナー供給パイプ３５の移動経路とは交差しており、トナー供給パイプ３５が待避位置に位置しているときにはレーザ光路はトナー供給パイプ３５によって遮られることはないが、トナー供給パイプ３５が供給位置に位置しているときには、このトナー供給パイプ３５によってレーザ光路が遮られている。しかし、トナー供給パイプ３５によるトナーの供給動作と画像形成動作とが同時に実行されることはないので問題はない。
【００３９】
また、トナー供給動作の際の、待避位置から供給位置へのトナー供給パイプ３５の移動は、秒速２ｍｍから２０ｍｍの速度で行われる。したがって、低トルクのブラシモータでもトナー供給パイプ３５を動かすことが可能であり、トナー供給パイプ３５の先端部の現像容器２２への進入の際にスリット３１ａを押し広げていくための力を確保できる。
【００４０】
図６は、トナー供給パイプを待避位置と供給位置とに案内する供給パイプガイド部材の斜視図である。供給パイプガイド部材４７は、トナー供給パイプ３５が内挿されるガイド穴４７ａと、ガイド穴４７ａの下端に開口する開口穴４７ｂを有しており、トナー供給パイプ３５はガイド穴４７ａの内壁面に沿って上方の待避位置から挿入され、開口穴４７ｂから突出してスリット３１ａを押し広げながら現像装置２２内の供給位置まで下降する。ガイド穴４７ａの内壁面には、ガイド穴４７ａの上端から略垂直に形成された縦溝５０ａと、縦溝５０ａに続く螺旋状の湾曲溝５０ｂとから成るガイド溝５０が形成されている。
【００４１】
図７及び図８は、それぞれトナー供給パイプが待避位置及び供給位置にある状態を示す斜視図である。図７に示すように、トナー供給パイプ３５は内筒部３５ａと外筒部３５ｂとを有する２重構造になっており、これらの各筒部３５ａ、３５ｂの先端部には、内筒部３５ａ及び外筒部３５ｂが相対回転することで開閉するシャッタ機構５１が形成されている。内筒部３５ａと外筒部３５ｂとの隙間は、軸方向に平行な側面部においては約０．５ｍｍ程度であり、シャッタ機構５１が形成される先端部においては０．１ｍｍ以下となっている。
【００４２】
また、外筒部３５ｂは、外周面に突起５３及び矩形状の開口窓５５が形成されており、突起５３が外筒部５２のさらに外側に配置される供給パイプガイド部材４７（図６参照）のガイド溝５０に係合する。開口窓５５には内筒部３５ａの外周面に形成された係合爪５７が摺動可能に係合しており、各筒部３５ａ、３５ｂを軸方向に係合して外筒部３５ｂの抜けを防止する上下係合機構を構成している。また、内筒部３５ａの外周面にはラック４２と、トナー供給パイプ３５の移動時に内筒部３５ａの回転を防止する回り止め５９とが突設されている。図７のようにトナー供給パイプ３５が待避位置にあるときは、回り止め５９と突起５３とは軸方向において同一直線上に位置している。
【００４３】
図９は、トナー供給パイプ先端のシャッタ機構の構成を示す断面図及び側面図である。シャッタ機構５１は、内筒部３５ａ及び外筒部３５ｂの円周方向の一部に形成された開口５１ａ、５１ｂから成り、図９（ｃ）に示すように、内筒部５１の開口５１ａは外筒部５２の開口５１ｂよりも開口角度が小さくなっている。そして、トナー供給パイプ３５が上方の待避位置にあるときには、内筒部３５ａの開口５１ａと外筒部の開口５１ｂとは一致せず（図９（ａ）：シャッタ閉）、トナーが外部に漏れ出ない。
【００４４】
一方、トナー供給パイプ３５が待避位置から下方に移動する際に内筒部３５ａに対して外筒部３５ｂが相対的に回転し、トナー供給パイプ３５の先端部が現像容器２２の内部に進入して供給位置に到達した際には、内筒部の開口５１ａと外筒部の開口５１ｂとが一致し（図９（ｂ）：シャッタ開）、トナー供給パイプ３５内のトナーが開口５１ａ、５１ｂを介して現像容器２２の内部に供給されるようになっている。
【００４５】
次に、図１〜図９を参照しながら現像装置４ａ〜４ｄに対するトナー供給手順について説明する。先ず、現像ユニット４を所定量回転させてトナーを供給すべき現像装置４ａ〜４ｄを図１に示す供給可能位置（感光体ドラム１に対向する位置）に位置させる。そして、現像ユニット４はこの状態で回転がロックされる。
【００４６】
次に、供給可能位置に配置された現像装置４ａ〜４ｄに対応するトナー供給パイプ３５を下方に移動させる。即ちモータ４５を駆動すると、減速ギア列を介してピニオンギア４３が回転し、これによってラック４２が固定されたトナー供給パイプ３５が供給パイプガイド部材４７のガイド穴４７ａに沿ってゆっくりと下方に移動する。一方、搬送パイプ３６内のコイルスプリング４１が回転することによって、トナーカートリッジ５内のトナーがトナー供給パイプ３５側に供給される。
【００４７】
トナー供給パイプ３５の下方への移動に伴い、突起５３及び回り止め５９が供給パイプガイド部材４７のガイド溝５０（縦溝５０ａ）に順次係合する。この時点では、図９（ａ）のようにシャッタ機構５１は閉状態となっている。そして、回り止め５９が縦溝５０ａに係合した状態で突起５３が湾曲溝５０ｂ内を移動することによって、外筒部３５ｂのみが回転しながらトナー供給パイプ３５はさらに下方へと移動し、先端がトナー補給口３１のスリット３１ａを通過して現像容器２２の内部に進入する。その後、トナー供給パイプ３５が供給位置に到達すると、図９（ｂ）のように内筒部３５ａの開口５１ａと外筒部３５ｂの開口５１ｂとが一致してシャッタ機構５１が開く。
【００４８】
図１０及び図１１は、図７及び図８における開口窓５５周辺の拡大斜視図である。トナー供給パイプ３５が待避位置にあるとき、図１０のように係合爪５７は開口窓５５の左端に位置している。トナー供給パイプ３５の下方向への移動に伴い突起５３及び外筒部３５ｂが右から左方向へ回転するため、開口窓５５も右から左方向へ回転し、係合爪５７は開口窓５５内を左から右方向へと移動する。そして、トナー供給パイプ３５が供給位置に配置されたとき、図１１のように係合爪５７は開口窓５５の右端に位置している。
【００４９】
ところで、トナー供給パイプ３５の先端がスリット３１ａを通過する際には、内筒部３５ａと外筒部３５ｂとの摩擦力に加えてスリット３１ａを押し広げる力が必要となるため、モータ４５に掛かる負荷の大きさが最大となる。
【００５０】
そこで、図１０及び図１１に示すように、開口窓５５に幅広部５５ａ（図の破線よりも右側部分）を形成している。幅広部５５ａでは係合爪５７との上下方向のクリアランスが大きくなるため、内筒部３５ａと外筒部３５ｂとの上下方向の係合にも遊びが生じ、図１２（ａ）に示すように、トナー供給パイプ３５の先端において内筒部３５ａと外筒部３５ｂとが密接している状態から、図１２（ｂ）に示すように、内筒部３５ａと外筒部３５ｂとの間に隙間Ｓが形成された状態となる。これにより、内筒部３５ａと外筒部３５ｂとの間にトナーＴが噛み込んだ場合でも摩擦力が小さくなり、モータ４５に掛かる負荷が低減される。
【００５１】
トナーの供給が終了すると、搬送パイプ３６内のコイルスプリング４１は回転を停止する。一方、トナー供給パイプ３５の内部に配置されているトナー搬送用スクリュー３９はトナー供給パイプ３５内のトナーがなくなるまで回転し続ける。その後、モータ４５を前記とは逆に回転させると、ピニオンギア４３が逆回転し、これによってラック４２が固定されたトナー供給パイプ３５が上方に移動する。このとき、突起５３が湾曲溝５０ｂ内を逆方向に移動することによって外筒部３５ｂが逆回転し、内筒部３５ａの開口５１ａと外筒部３５ｂの開口５１ｂとの位置がずれ、シャッタ機構５１は閉鎖される。
【００５２】
ここで、幅広部５５ａはトナー供給パイプ３５の先端部がスリット３１ａを通過して現像容器２２内への挿入が開始された時点から供給位置に配置されるまでの間に係合爪５７が移動する部分に形成されている。これにより、内筒部３５ａと外筒部３５ｂとの上下方向の係合に遊びが生じて図１２（ｂ）の状態となるのはシャッタ機構５１が現像容器２２内に挿入されている間のみとなり、シャッタ機構５１が現像容器２２から抜け出た時点では再び図１２（ａ）の状態となる。また、現像容器２２側に設けられたトナー補給口３１においても、トナー供給パイプ３５がスリット３１ａから抜け出ると、スリット３１ａは弾性力によって閉じられる。従って、トナー供給パイプ３５からも、また現像容器２２からもトナーが機内に飛散するのを防止できる。
【００５３】
幅広部５５ａと係合爪５７とのクリアランスが０．０５ｍｍ以下の場合、トナーの種類によっては摩擦力の低減効果が十分に得られない場合がある。一方、クリアランスが０．５ｍｍ以上になると、トナー供給パイプ３５の先端部に形成される隙間Ｓが広くなり過ぎて、トナー供給パイプ３５の上昇及び下降動作時における衝撃や内圧変化によりトナー供給パイプ３５内のトナーが内筒部３５ａと外筒部３５ｂの隙間を通り抜けて外筒部３５ｂの上端や開口窓５５から外部に噴出するおそれがある。そのため、幅広部５５ａと係合爪５７とのクリアランスは０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度が好ましい。
【００５４】
その他本発明は、上記各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、上記実施形態では外筒部３５ｂの外周面に突設された突起５３が供給パイプガイド部材４７のガイド溝５０内を移動することでシャッタ機構５１が開閉する構成としたが、外筒部３５ｂの外周面に螺旋状のガイド溝を形成し、ガイド溝に係合する突起を供給パイプガイド部材４７側に形成しておき、ガイド溝が突起に係合した状態で外筒部３５ｂを上下させることによりシャッタ機構５１が開閉する構成としても良い。
【００５５】
また、本発明は図１に示したようなロータリー現像方式を用いたカラープリンタに限られるものではなく、モノクロプリンタやモノクロ及びカラー複写機、ファクシミリ等の、現像装置の外部からトナーを供給する他の画像形成装置にも適用できるのはもちろんである。
【００５６】
図１に示したロータリー現像方式の場合、上記実施形態のように、駆動装置３７によりトナー供給パイプ３５を移動させてトナー供給パイプ３５の先端部をスリット３１ａから現像容器２２内へ挿入する構成となるが、他の現像方式の場合、トナー供給パイプ３５と現像装置２２は供給位置と待避位置とに相対的に移動可能な構成であれば良い。例えば、トナー供給パイプ３５を固定しておき、現像装置２２を手動或いは駆動装置により移動させてトナー供給パイプ３５の先端部をスリット３１ａから現像容器２２内へ挿入する構成とすることもできる。その場合、供給パイプガイド部材４７に代えて、現像装置２２の往復移動をガイドする部材と、現像装置２２の往復移動に伴いシャッタ機構５１が開閉する機構とを設けておけば良い。
【実施例】
【００５７】
図４に示したトナー供給装置６において、外筒部３５ｂの開口窓５５に図１０に示すような幅広部５５ａを形成した場合（本発明）と、幅広部５５ａを形成しない場合（比較例）とでトナー供給パイプ３５を待避位置から供給位置まで移動させる際のラック４２の駆動トルク（軸上駆動トルク）を測定した。なお、幅広部５５ａと係合爪５７とのクリアランスは０．２ｍｍとした。結果を表１に示す。
【００５８】
【表１】
2009204771.tif 000003
【００５９】
表１から明らかなように、開口窓５５に幅広部５５ａを形成した本発明のトナー供給装置では、軸上駆動トルクが最大となるスリット３１ａの通過時においても２．２ｋｇ・ｆとなり、待機位置からスリット３１ａを通過する前までの軸上駆動トルク（１．８〜２．０ｋｇ・ｆ）と大きな差はなかった。一方、幅広部５５ａを形成しなかった比較例のトナー供給装置では、スリット３１ａの通過時において軸上駆動トルクが３．８ｋｇ・ｆまで上昇した。この結果より、本発明のトナー供給装置では、トナー供給パイプ３５の最大駆動トルクを大幅に低減可能であることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、先端部側面に内側開口を有する内筒部と、該内筒部に対し相対回転自在に外接するとともに先端部側面に外側開口を有する外筒部とを有し、現像装置にトナーを供給するトナー供給パイプと、該トナー供給パイプが現像装置内に進入したとき内側開口と外側開口の少なくとも一部が重なり合い、トナー供給パイプが現像装置外に位置したとき内側開口と外側開口とがずれることでトナー供給パイプの内側と外側を連通または遮断するシャッタ機構と、を備え、トナー供給パイプと現像装置とが、トナー供給パイプの先端部が現像装置内に進入した供給位置と、現像装置から離隔した待避位置とに相対的に移動可能であるトナー供給装置において、トナー供給パイプには、内筒部の外周面に形成された係合爪と、外筒部の周方向に沿って形成され係合爪が摺動可能に係合する開口窓とから成る上下係合機構が設けられており、開口窓に係合爪との上下方向のクリアランスが他の部分よりも広い幅広部を形成した。
【００６１】
これにより、内筒部と外筒部とが所定量だけ相対回転したとき上下方向の係合に遊びが生じるため、トナー供給パイプを現像装置内に進入させてシャッタ機構を回動する際の負荷を低減可能なトナー供給装置を簡易な構成で提供することができる。
【００６２】
また、幅広部をトナー供給パイプの先端部が現像装置内への進入を開始する時点からトナー供給パイプが供給位置に配置されるまでの間に係合爪が移動する部分に形成したので、シャッタ機構が現像装置内に挿入されている間のみ内筒部と外筒部の上下方向の係合に遊びが生じ、内筒部と外筒部との隙間から外部へのトナー漏出を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】は、本発明のトナー供給装置を備えたカラー画像形成装置の側面断面図である。
【図２】は、現像ユニットに搭載される現像装置の側面断面図である。
【図３】は、現像装置の外観斜視図である。
【図４】は、図１におけるトナー供給装置周辺の断面拡大図である。
【図５】は、トナー供給パイプを駆動する駆動装置の斜視図である。
【図６】は、供給パイプガイド部材をガイド溝と反対側から見た斜視図である。
【図７】は、待避位置にあるトナー供給パイプの外観斜視図である。
【図８】は、供給位置にあるトナー供給パイプの外観斜視図である。
【図９】は、トナー供給パイプ先端のシャッタ機構の構成を示す断面図及び側面図である。
【図１０】は、図７における開口窓周辺の拡大斜視図である。
【図１１】は、図８における開口窓周辺の拡大斜視図である。
【図１２】は、トナー供給パイプ先端に隙間が形成される様子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１              感光体ドラム（像担持体）
４              現像ユニット
４ａ〜４ｄ      現像装置
５              トナーカートリッジ
６              トナー供給装置
２２            現像容器
３５            トナー供給パイプ
３５ａ          内筒部
３５ｂ          外筒部
３７            駆動機構
４２            ラック
４５            モータ
４７            供給パイプガイド部材
５０            ガイド溝
５１            シャッタ機構
５１ａ          開口（内側開口）
５１ｂ          開口（外側開口）
５３            突起
５５            開口窓
５５ａ          幅広部
５７            係合爪
１００          画像形成装置
【図１】
2009204771.tif 000004
【図２】
2009204771.tif 000005
【図３】
2009204771.tif 000006
【図４】
2009204771.tif 000007
【図５】
2009204771.tif 000008
【図６】
2009204771.tif 000009
【図７】
2009204771.tif 000010
【図８】
2009204771.tif 000011
【図９】
2009204771.tif 000012
【図１０】
2009204771.tif 000013
【図１１】
2009204771.tif 000014
【図１２】
2009204771.tif 000015