JP2004198800A - トナー補給装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】搬送シートの収容トナーによる永久歪みを無くし、汲み上げたトナーをトナー補給ローラに安定して供給できるトナー補給装置を提供する。
【解決手段】現像槽に隣接して配置される補給ローラ４７とトナー補給槽２８を備えたトナー補給装置であって、上記トナー補給槽２８には、収容されるトナー５４を攪拌するために回転駆動軸５７ａに取り付けられた攪拌部材５７と、トナー５４を攪拌し搬送するために攪拌部材５７一端に取り付けられた搬送シート５８を備え、該搬送シート５８にて搬送されるトナー５４を補給ローラ４７を介して上記現像槽４６に必要に応じて供給するトナー補給装置において、上記搬送シート５８に湾曲変形に対する復元性に優れた薄板状の金属部材を用いたことを特徴とするトナー補給装置。
【選択図】 図１
【解決手段】現像槽に隣接して配置される補給ローラ４７とトナー補給槽２８を備えたトナー補給装置であって、上記トナー補給槽２８には、収容されるトナー５４を攪拌するために回転駆動軸５７ａに取り付けられた攪拌部材５７と、トナー５４を攪拌し搬送するために攪拌部材５７一端に取り付けられた搬送シート５８を備え、該搬送シート５８にて搬送されるトナー５４を補給ローラ４７を介して上記現像槽４６に必要に応じて供給するトナー補給装置において、上記搬送シート５８に湾曲変形に対する復元性に優れた薄板状の金属部材を用いたことを特徴とするトナー補給装置。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリなどの画像形成装置の現像装置に係り、特に現像槽にトナーを補給するトナー補給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真複写機やファクシミリ装置などの画像形成装置においては、原稿を光照射して原稿からの反射光により感光体上に静電潜像を形成する。そして、静電潜像を可視像として記録紙にプリントしたり、外部からの画像を表す電気信号を可視像として記録紙にプリントしたりすることが行われている。この種の画像形成装置には、現像装置が備えられ、現像剤を用いて可視像が形成される。現像剤には、様々な種類のものが存在するが、そのうちトナーおよび磁性キャリアから成るものを二成分系現像剤という。
【０００３】
二成分系現像剤は一定重量のキャリアに対し一定の割合でトナーが混合されている。現像剤中のトナーの割合がトナー濃度である。トナーは現像処理によって消費されるため、トナー濃度は画像の記録が行われるにしたがって減少する。トナー濃度の減少は形成される画像の濃度の低下につながる。そこで現像装置は、常に一定濃度の画像を得るために、透磁率センサ等の手段によってトナー濃度を検知し、トナー濃度が減少したときはトナーを補給してトナー濃度が適正範囲に入るように制御されている。
【０００４】
図１に従来のトナー補給装置を備えた現像装置の構成の一例（例えば特許文献１参照）を示す。この現像装置は、現像部およびトナー補給部からなる。現像部は、現像槽４６に、トナーを攪拌する攪拌ローラ４５、および図示しない感光体にトナーを供給する現像ローラ４４などを備えている。トナー補給部は、内部にトナー５４を収容したトナー補給槽２８に、軸５７ａを中心にして回転することによりトナーを攪拌する攪拌部材５７、攪拌部材５７の一端に設けられたＰＥＴなどからなる搬送シート５８、現像槽４６にトナーを補給するトナー補給ローラ４７、トナー補給ローラ４７によってトナーが補給される際のトナー補給口５５、および外部からトナー補給槽２８にトナーを補給するために開閉される天蓋５９などを備えている。
【０００５】
この現像装置において、攪拌部材５７は図中矢印方向に回転してトナーを攪拌し、それに伴って搬送シート５８がトナー５４を汲み上げる。搬送シート５８は可撓性で、且つその先端部を攪拌部材５７の回転方向へ曲げているので先端エッジ部が、トナー補給槽の内底壁等に直接摺擦しながらトナー５４を汲み上げた後、天蓋５９に接触して変形を受けながら回転方向に進む。そして、天蓋５９から離反する際に自身の弾性力により元の形状に復元し、同時に、保持していたトナーをトナー補給ローラ４７に供給する。
【０００６】
この現像装置では、トナー補給槽２８を横方向（図中右側）に拡大してトナー収容量を増加させた場合に、攪拌部材５７の回転中心となる軸５７ａを現像槽５１寄りに設け、その右側にあるトナーに対しては先端エッジ部がトナー補給槽の内底壁等に直接摺擦可能なように、搬送シートの長さを調節することで汲み上げ可能にすることが開示されている。また、このようなオーバースロー型のトナー補給装置に対して、搬送パドル先端部に突出する弾性シートを装着し、該シート先端部に切欠部を設けてトナー補給槽の内底壁等に直接摺擦する可撓性の搬送シートを用いてトナーを汲み上げる方式（例えば、特許文献２参照）や、ホッパー内で複数の搬送部材を隣接して設け、搬送部材の攪拌羽根先端に突出する弾性部材を備えてトナーを汲み上げる方式（例えば、特許文献３参照）等のアンダースロー型のトナー補給装置も知られている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−１２３８１５号公報（第２頁、図４，図１）
【特許文献２】
特開平６−２３６１１０号公報
【特許文献３】
特開昭６３−２１３８７７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のトナー補給装置で、攪拌搬送する攪拌部材の一端に設けられた搬送シートは、従来はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム等の可撓性材料や弾性部材で形成され、しかも先端エッジ部が直接トナー補給槽の内底壁等に直接摺擦するものである為、収容トナーが抵抗となって搬送シートが変形負荷の大きい状態で長期停止した場合、若しくは高温環境下で搬送シートが変形負荷の大きい状態で停止した場合、搬送シートは永久歪みを生じ、トナー搬送能力が低下して、トナー落下量の極端な落込みおよびトナー残量の増加につながる。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、搬送シートの高温環境下での停止および長期停止に対して、搬送シートの収容トナーによる永久歪み（変形負荷）を積極的に無くし、汲み上げたトナーをトナー補給ローラに安定して供給することのできるトナー補給装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上述の目的を達成するトナー補給装置について検討の結果、搬送シート材料に薄板状の金属部材を用いる本発明を完成した。
即ち、上述の目的を達成する本発明の請求項１記載のトナー補給装置は、現像槽に隣接して配置される補給ローラとトナー補給槽を備えたトナー補給装置であって、上記トナー補給槽には、収容されるトナーを攪拌するために回転駆動軸に取り付けられた攪拌部材と、トナーを攪拌し搬送するために攪拌部材一端に取り付けられた搬送シートを備え、該搬送シートにて搬送されるトナーを補給ローラを介して上記現像槽に必要に応じて供給するトナー補給装置において、上記搬送シートに薄板状の金属部材を用いたことを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、従来のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム等の可撓性材料や弾性体の場合と比較して、湾曲変形に対する復元性に優れ、しかも湾曲した状態で長期保存されたり、高温ストレスを受ける場合にも永久ひずみは少なくなり、現像槽へのトナー補給性能が安定する作用効果を発揮する。
【００１１】
また本発明の請求項２記載のトナー補給装置は、搬送シートに使用する金属部材は、縦弾性係数８０〜２５０GＰａ、引張強さ４００〜１２００ＭＰａの特性を有する金属バネ材であって、その厚みｔを
０．０８≦ｔ≦０．１２５（ｍｍ）
と規定したことを特徴とする請求項１記載のトナー補給装置である。
トナー補給槽は一般的に樹脂部材が用いられるが、金属バネ材の板厚が厚過ぎると剛性が強くなり、トナー補給槽に摺擦して削れ易くなりその削れカスが現像部に供給されて画像上に現われるという不具合が発生する。また、金属バネ材の板厚が薄すぎると、金属バネ材の剛性が弱くなり、湾曲変形に対する復元性が弱まって現像槽へのトナー供給能力低下、塑性変形を生ずる。そこで金属バネ材の特性と板厚を上記構成に規定する事によって、適度な復元性と剛性が実現でき前記不具合が発生しない作用効果を発揮する。
【００１２】
また本発明の請求項３記載のトナー補給装置は、搬送シートは複数に分割して攪拌部材一端に取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のトナー補給装置である。
トナー補給装置内の収容トナーは、トナー補給装置の画像形成装置装着時の衝撃等によって、トナー補給装置内で局部的に凝集する。収容トナーが凝集すると、攪拌部材に対する負荷が高くなり、攪拌部材を回転駆動する為のトナー補給モーターがロックし、現像装置へのトナー供給ができなくなる。そこで、搬送シートを上記の構成の複数に分割する事によって、局部的なトナーの偏りに対する攪拌負荷を低減し、攪拌部材を回転駆動する為のトナー補給モーターロックを防止し、現像装置に対して安定してトナーを供給できる作用効果を発揮する。
【００１３】
また本発明の請求項４記載のトナー補給装置は、複数に分割されている搬送シートの根元幅ｗ1と先端幅ｗ2の比ｗを
０．３≦ｗ（＝ｗ1／ｗ2）≦０．７
と規定したことを特徴とする請求項３に記載のトナー補給装置である。
トナー補給槽は一般的に樹脂部材が用いられるが、金属部材の根元幅と先端幅の比が高すぎると剛性が強くなり、トナー補給槽が削れてその削れカスが現像部に供給され、画像上に現われるという不具合が発生する。また、金属部材の根元幅と先端幅の比が低すぎると、金属部材の剛性が弱くなり、現像槽へのトナー供給能力低下、塑性変形を生ずる。そこで、複数に分離されている搬送シートの根元幅と先端幅の比を上記構成に規定する事によって、適度な剛性が実現でき、前記不具合は発生しない作用効果を発揮する。
【００１４】
また本発明の請求項５記載のトナー補給装置は、トナー補給槽に仕切り壁を複数個設けたことを特徴とする請求項３又は４に記載のトナー補給装置である。
トナー補給装置内の収容トナーは、トナー補給装置輸送時の振動、トナー補給装置の画像形成装置装着時の衝撃等によって、トナー補給装置内で凝集する。収容トナーが凝集すると、攪拌部材に対する負荷が高くなり、攪拌部材を回転駆動する為のトナー補給モーターがロックし、現像装置へのトナー供給ができなくなる。そこで、上記構成のように、複数に分割されている搬送シートの間のトナー補給槽に仕切り壁を複数設けて収容トナー間の繋がりを局部的にする事によって、振動等に対するトナー凝集マージンを上げ、攪拌部材を回転駆動する為のトナー補給モーターロックを防止し、現像装置に対して安定してトナーを供給できる等の作用効果を発揮する。
【００１５】
また本発明の請求項６に記載のトナー補給装置は、搬送シートの先端形状が攪拌部材回転方向と逆側に折り曲げられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のトナー補給装置である。
トナー補給槽は一般的に樹脂部材が用いられるが、金属バネ材からなる搬送シートの先端エッジとトナー補給槽の摺擦によって、トナー補給槽が削れてその削れカスが現像部に供給され、画像上に現われるという不具合が発生する。そこで、搬送シートの先端形状を、上記構成のように、攪拌部材回転方向と逆側に曲げる事によって、トナー補給槽と金属部材からなる搬送シート先端エッジ部がトナー補給槽の内壁に直接摺擦することが無くなり、前記不具合は発生しない。また、搬送シートがスムーズに回転する事によって、トナー補給槽内の収容トナー量が少なくなった時に発生する金属バネ材とトナー補給槽の衝突音を軽減でき、ユーザーに対して不快感を与えない等の作用効果を発揮する。
【００１６】
また本発明の請求項７記載のトナー補給装置は、搬送シートの先端形状が攪拌部材回転軌道に沿ってＲ曲げされていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のトナー補給装置である。
トナー補給槽は一般的に樹脂部材が用いられるが、金属部材の搬送シート先端エッジとトナー補給槽の摺擦によって、トナー補給槽が削れてその削れカスが現像部に供給され、画像上に現われるという不具合が発生する。そこで、金属バネ材の搬送シート先端形状を、上記構成のように、攪拌部材回転軌道（この場合の曲げ方向は攪拌部材回転方向と同じであることが好ましいが、逆側であってもよい）に沿ってＲ曲げする事によって、トナー補給槽と金属バネ材の搬送シート先端エッジ部の直接摺擦が無くなり、前記不具合は発生しない。また、搬送シートがスムーズに回転する事によって、トナー補給槽内の収容トナー量が少なくなった時に発生する金属バネ材とトナー補給槽の衝突音を軽減でき、ユーザーに対して不快感を与えない等の作用効果を発揮する。
【００１７】
また本発明の請求項８記載のトナー補給装置は、トナー補給装置の外面に金属部材材料内存を明記、又は絵表示したことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のトナー補給装置である。
トナー補給槽構成部品には、一般的に樹脂部材を用いるが、トナー補給装置内に金属部材を使用すると、一括廃棄処理（粉砕）で解体された粉砕物は、分別解体できず、そのままリサイクルに使用できない。そこで、上記構成のように、トナー補給槽の外面にトナー補給槽内部に金属部材を用いている事を明記する事によって、廃棄解体時に予め異部材が混入されている事が容易に判断でき、廃棄解体処理がスムーズになり、効率的にリサイクルできる等の作用効果を発揮する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図に基づいて説明する。
先ず、本発明の実施形態にかかる画像形成装置の概略について説明する。
図２は、本実施の形態にかかる画像形成装置（プリンタ）の全体の構成を示す概略図である。図２に示すように当該プリンタは、周知の電子写真方式により画像を形成するものであって、露光走査部１０と画像形成部２０と制御部３０とに大きく分けられる。当該プリンタは、図示しない外部ホストコンピュータなどと接続されており、制御部３０は、この外部ホストコンピュータから送られてくる画像信号を受信すると、これに必要な処理を加えて画像データを生成し、露光走査部１０に駆動信号を出力する。露光走査部１０は、制御部３０より出力された画像データをレーザ光として感光体ドラム２１に照射する。露光走査部１０には、レーザダイオード１１、コリメートレンズ１２、ポリゴンモーター１３、ポリゴンミラー１４、ｆθレンズ１５、折り返しミラー１６が備えられている。
【００１９】
レーザダイオード１１は、制御部３０から出力された駆動信号を受けて、レーザ光を発光する。コリメートレンズ１２は、このレーザ光を通過させ平行光にする。ポリゴンモーター１３はこのポリゴンミラー１４を定速で回転駆動させる。ポリゴンミラー１４はミラー面を備え、このミラー面でレーザ光を反射して偏向させる。偏向されたレーザ光は、ｆθレンズ１５を通過する。折り返しミラー１６は、ｆθレンズ１５を通過したレーザ光を反射し、感光体ドラム２１の表面を露光走査する。画像形成部２０は、感光体ドラム２１、クリーナ２２、イレーサランプ２３、帯電チャージャ２４、現像装置２５、カートリッジ式のトナー補給槽２８、搬送ベルト２９、転写チャージャ３１、定着装置３２、排出ローラ対３３、排紙トレイ３４を有している。
【００２０】
感光体ドラム２１の表面には、感光体が設けられている。クリーナ２２は、上記露光走査前に感光体表面の残留トナーを除去する。イレーサランプ２３は、感光体ドラム２１に光を照射し感光体表面を除電する。帯電チャージャ２４は、感光体表面を一様に帯電させる。このように一様に帯電された状態で露光走査部１０による露光を受けると、感光体ドラム２１は、その表面の感光体に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置２５により現像され、当該感光体ドラム２１表面にトナー像が形成される。現像装置２５は、現像ローラや図示しない攪拌装置を備えた現像器と、当該現像器の上部にセットされ、現像器内に適宜トナーを補給するためのカートリッジ式のトナー補給槽２８とからなる。該カートリッジ式のトナー補給槽２８は、ユーザでも容易に交換できるように取り外し可能となっている。現像装置２５の詳細な構成は、後述の通りである。
【００２１】
この感光体ドラム２１の回転動作と同期して用紙カセットに転写紙（図示せず）が、セットされる。転写紙は、給紙ローラ、タイミングローラ対および搬送ベルト２９によって感光体ドラム２１の下方の転写位置まで給紙される。この転写位置において、転写チャージャ３１は、搬送ベルト２９の裏面側に設置されており、電荷により感光体ドラム２１表面に形成されたトナー像を転写紙上に転写させる。転写紙に転写されたトナー像は、すぐに剥がれる不安定な状態であるので、搬送ベルト２９により定着装置３２まで搬送される。定着装置３２は、転写紙を高温で加圧し、トナーを定着させる。その後、排出ローラ対３３により排紙トレイ３４上に転写紙が排出される。また、露光走査部１０は、蝶番を支点にして上方に開く（クラムシェル構造）構造となっており、カートリッジ式のトナー補給槽２８の交換やプリンタ内部で発生した紙詰まりの処理などを行えるようになっている。
【００２２】
図３は、現像装置２５の構成を示す概略図である。この現像装置は、トナーとキャリアとを混合した現像剤を使用する乾式２成分磁気ブラシ現像方式の現像装置である。現像装置２５は、感光体ドラム２１に形成された静電潜像を現像して可視像とするものである。図３に示すように、現像装置２５は、トナーを収容するカートリッジ式のトナー補給槽２８と、トナーおよびキャリアからなる現像剤が充填された現像槽４６とを備えている。さらに、現像装置２５には、トナー濃度制御のために働くトナー濃度制御系６０を備えている。現像槽４６内には、トナー濃度センサ４１、現像ローラ４４および攪拌ローラ４５が設けられている。トナー補給槽２８にはトナーが収納されており、必要に応じて現像槽４６内の現像剤に補給される。トナー補給ローラ４７は、カートリッジ式のトナー補給槽２８内のトナーを下方の現像槽４６に補給するために備えられている。
【００２３】
撹拌ローラ４５は、現像槽４６内の現像剤（キャリアとトナー）を撹拌してトナーとキャリアを摩擦帯電させる。現像ローラ４４は、混合撹拌された現像剤を感光体ドラム２１に供給する。この現像ローラ４４は、アルミニウム合金、黄銅、ＳＵＳ３０４ステンレス等非磁性金属製の中空円筒状の現像スリーブに、磁界を発生するための複数本の磁石体を固定したマグネットローラを内挿している。この現像ローラ４４は、現像スリーブのみを回転させながら、表面に現像剤を磁気的に吸着して感光体ドラム２１と接する現像部へ搬送・供給するものが使用されている。撹拌ローラ４５および現像ローラ４４は、制御ＣＰＵ６１の指示を受けて、図示しない駆動装置により回転駆動される。トナー濃度制御系６０は、トナー濃度センサ（透磁率センサ）４１、基準電圧発生部６２、比較器６３、トナー補給ローラ駆動部６４、トナー補給モーター６５、ＲＯＭ、ＲＡＭ、および制御ＣＰＵ６１で構成されている。
【００２４】
トナー濃度センサ４１は、現像装置２５の現像槽（混合攪拌室）４６の右下方に設置されており、現像槽４６の現像剤のトナー濃度を検知面４１ａが検知し、電圧（濃度検知電圧）として検出する。基準電圧発生部６２は濃度検知電圧と比較されるべき基準電圧を発生する。この基準電圧は、現像器４６内の現像剤の基準濃度を表すものである。比較器６３は濃度検知電圧と基準電圧とを比較し、現像器内のトナー濃度が低ければ、トナー補給ローラ駆動部６４に対して、駆動信号を出力する。トナー補給ローラ駆動部６４は、駆動信号を受けている間、トナー補給ローラ４７の回転駆動源であるトナー補給モーター６５を駆動する。
また、ＲＡＭは、読み取ったトナー濃度センサ４１の出力電圧などを一時記憶する。ＲＯＭには、トナー濃度制御等のプログラムが記憶されている。
【００２５】
次に、本発明のトナー補給装置の一実施形態を図４以下に基づいて説明する。
図４は、搬送シート５８の変形負荷が最も大きい攪拌部材５７の停止位置を示す。トナー補給槽２８内には、収容トナー５４を攪拌する為の攪拌部材５７があり、その攪拌部材５７の一端には、現像装置２５へ収容トナー５４を供給する為のトナー補給ローラ４７に収容トナー５４を搬送する為の搬送シート５８が、粘着若しくは熱溶着で固定されている。従来、搬送シート５８にはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム等の可撓性材料で形成されるが、搬送シート５８が収容トナー５４の凝集によって図４に示すように大きく湾曲した状態で長期保存されたり、高温ストレスを受けると、永久ひずみが生じ、現像装置２５に安定したトナー補給ができなくなる恐れがある。
【００２６】
そこで本発明では、搬送シート５８の材料に湾曲変形に対する復元性に優れた薄板状の金属バネ材を使用することによって、永久ひずみは少なくなり、現像装置２５へのトナー補給性能が安定する。搬送シート５８の金属バネ材は、炭素鋼、銅合金、ニッケル合金、コバルト合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等から選ばれるものであり、特に縦弾性係数８０〜２５０ＧＰａ、引張強さ４００〜１２００ＭＰａの特性を有するバネ材が好ましく、例えばＳＵＳ３０４、リン青銅が良い。
トナー補給装置は、トナー補給槽２８、トナー補給ローラ４７、天蓋５９、攪拌部材５７、搬送シート５８、その他図示していない駆動ギア、トナー封止キャップ等で構成されている。金属材料が含まれているトナー補給ローラ４７は取り外し可能に設計されている為、トナー補給ローラを除くトナー補給装置の構成部品は、殆どが樹脂材料である。
【００２７】
よって、トナー補給装置は、トナー補給ローラ４７を取り外した後、粉砕機によって樹脂チップ状態にして、分別廃棄される。粉砕物はリサイクル材料として有効的に資源活用され、効率的に廃棄処理が行われる。ところが、超音波溶着によって天蓋５９とトナー補給槽２８が接合される場合、トナー補給装置内部は密封状態で内部の詳細が分からず、搬送シート５８に金属材料を使用すると、効率的に廃棄処理が行えない。そこで、予めトナー補給槽２８の外面に金属材料使用を明記すると、効率的に分別廃棄処理が行える。表示には、金属材料表記、又は絵表示等を用いると良い。
【００２８】
トナー補給槽２８内の収容トナー５４は、トナー補給槽２８の画像形成装置装着時の衝撃等によって、トナー補給槽２８内で局部的に凝集する事がある。トナー補給槽２８内の収容トナー５４の局部的な凝集状態を図５に示す。収容トナー５４が局部的に凝集すると、攪拌部材５７に対する全体的な負荷が高くなり、攪拌部材５７を回転歯車５６を介して回転駆動する為の図示しないトナー補給モーターがロックし、図示しない現像装置へのトナー供給ができなくなる。そこで、搬送シート５８に使用する金属バネ材を複数に分割して攪拌部材５７一端に取り付けることによって、局部的な凝集トナー５４の搬送シート５８への負荷が分散でき、前記不具合が解消できる。
【００２９】
図６（ａ）は従来の搬送シート５８を、図６（ｂ）は搬送シート５８を複数に分割した実施例を示す。なお搬送シートを複数に分割する場合、完全に分離してもよいが攪拌部材一端に取り付ける根元付近では分割しないで一体化して取り付けることが望ましい。
また、複数に分割した金属部材を用いた搬送シート５８を使用した時、図７に示すようにトナー補給槽２８を複数個に仕切る仕切り壁４８を設けることによって、トナー補給槽２８がセル状になる為にトナー間の繋がりを絶つ事ができる。その為、トナーが凝集しにくくなり、尚一層、現像槽へのトナー補給性能が安定する。
【００３０】
次に搬送シートの先端形状について説明する。
トナー補給槽は一般的に樹脂部材が用いられるが、金属部材からなる搬送シートの先端エッジとトナー補給槽の摺擦によって、トナー補給槽が削れてその削れカスが現像部に供給され、画像上に現われるという不具合が発生する。そこで、搬送シートの先端形状を、図８（ａ）に示すように攪拌部材回転方向と逆側に所定の角度だけ曲げる事によって、先端エッジ部がトナー補給槽の内壁に直接摺擦しないことからトナー補給槽と金属部材先端エッジ部の摺擦が無くなり、前記不具合は発生しない。また、金属部材からなる搬送シートがスムーズに回転する事によって、トナー補給槽内の収容トナー量が少なくなった時に発生する金属部材とトナー補給槽の衝突音を軽減でき、ユーザーに対して不快感を与えない。金属部材からなる搬送シートの先端形状を、図８（ｂ）に示すように攪拌部材回転軌道に沿ってＲ曲げしても同様な効果が得られる。
【００３１】
なお、搬送シートを攪拌部材一端に取り付けるには、図８（ａ），（ｂ）では攪拌部材５７の長手方向から９０°の直角方向に変位して取り付けているが、本発明はこれに限定するものではなく、少なくとも攪拌部材５７の長手方向から所定の角度、好ましくは９０°±４５°、さらに好ましくは９０°±１０°に変位して取り付けることが望ましい。図８の（ａ）は搬送シート先端を攪拌部材回転方向と逆に曲げた実施例を、図８（ｂ）は搬送シート先端を攪拌部材回転軌道に沿ってＲ曲げした実施例を示す。攪拌部材５７の長手方向から９０°の直角方向に変位して取り付けた場合の搬送シート先端を攪拌部材回転方向と逆に曲げる場合、搬送シート全長８０ｍｍ、先端曲げ長さ２０ｍｍの対して、曲げ角度ａは３０°±２０°が良い。また、搬送シート先端を攪拌部材回転軌道に沿ってＲ曲げする場合、搬送シート全長８０ｍｍに対して、先端部Ｒ曲げ半径ｒは３０ｍｍぐらいが良い。
表１は、搬送シート先端形状に対する性能を示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】
次に搬送シート金属部材の板厚について説明する。
材質をＳＵＳ３０４ ３／４Ｈ、搬送シート分割数を１０、根元幅と先端幅の比を５０％、先端を攪拌部材回転方向と逆側に３０°曲げた搬送シートを使用した時、図９（ａ）はトナー残量大時の板厚に対するタッピング５５℃放置前のトナー落下性能を示す。トナー補給槽２８内に７５０グラムのトナーを充填して１５分間落下性能を確認してトナー落下速度を測定した。図９（ｂ）はトナー残量少時の板厚に対するタッピング５５℃放置前のトナー落下性能を示す。トナー補給槽２８内に約７０グラムのトナーを充填してトナー落下量が０．９g／分以下になるまで測定を行った。これを下回ると、黒地率６％の原稿をプリントするのに十分なトナー補給が行えなくなる。横軸はトナー残量を、縦軸は１分間当りのトナー落下量である。タッピング５５℃放置前とは、未使用搬送シートのトナー落下性能を示す。
【００３４】
表２は、金属バネ材として縦弾性係数１９７ＧＰａ、引張強さ９３０ＭＰａの特性を有するＳＵＳ３０４ ３／４Ｈを使用して、搬送シート分割数を１０、根元幅と先端幅の比を５０％、先端を攪拌部材回転方向と逆側に３０°曲げた搬送シートを使用した時、金属バネ材の板厚に対するトナー落下性能、トナー補給槽削れ、トナー残量少時の衝突音を示す。表中、トナー量７５０ｇとはトナー７５０ｇ充填後１５分間の平均トナー落下量を、トナー量７０ｇとはトナー７０ｇ充填後トナーエンドまでの平均トナー落下量を、トナー残量とはトナーエンド時のトナー量を示す。トナーエンドとは、トナー落下量が０．９g／分以下になるポイントで、これを下回ると、黒地率６％の原稿をプリントするのに十分なトナー補給が行えなくなる。
【００３５】
【表２】
【００３６】
図９及び表２より、板厚が薄い程、トナー補給槽の削れ、トナー残量少時のトナー補給と搬送シートの衝突音は良好であるが、搬送シートの剛性が弱くなる為、トナー落下量が低下し、トナー残量が増加する。また、板厚が厚い程、トナー落下性能は良好であるが、搬送シートの剛性が強くなる為、トナー補給層は削れ、衝突音が大きくなる。よって、搬送シートに使用する金属部材の板厚は、０．０５ｍｍ以上０．１２５ｍｍ以下が適切な範囲である。
【００３７】
次に搬送シート金属部材を複数個に分割した時の根元幅と先端幅の比（以下、幅率と記述する）について説明する。
ここで、根元幅は図６（ｂ）のＷ１、先端幅は図６（ｂ）のＷ２に相当する。材質をＳＵＳ３０４ ３／４Ｈ、板厚をｔ０．１ｍｍ、搬送シート分割数を１０、先端を攪拌部材回転方向と逆側に３０°曲げた搬送シートを使用した時、図１０（ａ）はトナー残量大時の幅率に対するタッピング５５℃放置前のトナー落下性能を示す。トナー補給槽２８内に７５０グラムのトナーを充填して１５分間落下性能を確認してトナー落下速度を測定した。図１０（ｂ）はトナー残量少時の幅率に対するタッピング５５℃放置前のトナー落下性能を示す。
【００３８】
トナー補給槽２８内に約７０グラムのトナーを充填してトナー落下量が０．９g／分以下になるまで測定を行った。これを下回ると、黒地率６％の原稿をプリントするのに十分なトナー補給が行えなくなる。横軸はトナー残量を、縦軸は１分間当りのトナー落下量である。タッピング５５℃放置前とは、未使用搬送シートのトナー落下性能を示す。
表３は、材質をＳＵＳ３０４ ３／４Ｈ、板厚をｔ０．１ｍｍ、搬送シート分割数を１０、先端を攪拌部材回転方向と逆側に３０°曲げた搬送シートを使用した時、幅率に対するトナー落下性能、トナー補給槽削れ、トナー残量少時の衝突音を示す。表中、トナー量７５０ｇとはトナー７５０ｇ充填後１５分間の平均トナー落下量を、トナー量７０ｇとはトナー７０ｇ充填後トナーエンドまでの平均トナー落下量を、トナー残量とはトナーエンド時のトナー量を示す。トナーエンドとは、トナー落下量が０．９g／分以下になるポイントで、これを下回ると、黒地率６％の原稿をプリントするのに十分なトナー補給が行えなくなる。
【００３９】
【表３】
【００４０】
図１０及び表３より、幅率が小さい程、トナー補給槽の削れ、トナー残量少時のトナー補給槽と搬送シートの衝突音は良好であるが、搬送シートの剛性が弱くなる為、トナー落下量が低下し、トナー残量が増加する。また、幅率が大きい程、トナー落下性能は良好であるが、搬送シートの剛性が強くなる為、トナー補給層は削れ、衝突音が大きくなる。よって、搬送シート金属部材を複数個に分割した時の根元幅と先端幅の比（幅率）は、０．３以上０．７以下が適切な範囲である。
【００４１】
最後に、本発明のトナー補給装置を用いた時の効果について説明する。
図１１（ａ）は、搬送シート材質に従来品のＰＥＴフィルムを用いた時のトナー落下性能を示す。図１１（ｂ）は、本実施形態である材質に板厚ｔ０．１ｍｍのＳＵＳ３０４ ３／４Ｈを、分割数１０、根元幅と先端幅の比を５０％、先端を攪拌部材回転方向と逆側に３０°に曲げた搬送シートを用いた時のトナー落下性能を示す。横軸はトナー残量を、縦軸は１分間当りのトナー落下量である。図中のタッピング５５℃放置前とは、未使用搬送シートのトナー落下性能を示す。図中のタッピング５５℃放置後とは、搬送シート変形負荷が最大の位置でタッピング５００回実施後、５５℃環境下で１７０ｈ放置し、凝集トナーを解す行為であるシェイキングを実施しなかった時のトナー落下性能を示す。
なお、搬送シート変形負荷が最大の位置とは、図４の位置に相当する。実施例は、従来と比較して、収容トナーによる変形負荷、熱履歴を受けても搬送シートの変形負荷が少ない為、トナー落下量の低下が格段に少なく、トナーエンド時のトナー残量の増加もない。また、トナー補給槽削れ、トナー残量少時のトナー補給槽と搬送シートの衝突音に対しても良好である。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、現像槽に隣接して配置される補給ローラとトナー補給槽を備えたトナー補給装置であって、上記トナー補給槽に収容されるトナーを攪拌し搬送するために攪拌部材一端に取り付けられた搬送シートに湾曲変形に対する復元性に優れた薄板状の金属部材を用いたことによって、従来のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム等の可撓性材料や弾性体の場合と比較して、湾曲変形時の復元性に優れ、しかも湾曲した状態で長期保存されたり、高温ストレスを受ける場合にも永久ひずみは少なくなり、現像槽へのトナー補給性能が安定する作用効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のトナー補給装置を備えた現像装置の構成の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の一例である画像形成装置（プリンタ）の全体の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の一例である現像装置の構成を示す概略断面図である。
【図４】搬送シートの変形負荷が最も大きい攪拌部材の停止位置を示す概略断面図である。
【図５】トナー補給槽の収容トナーの局部的な凝集状態を示す概略断面図である。
【図６】（ａ）は従来の搬送シートの平面図と断面図を、（ｂ）は本発明の搬送シートを複数個に分割した一例を示す平面図と断面図を示す。
【図７】（ａ）は複数個に分割した搬送シートを使用し、且つ補給槽に対して複数個の仕切り壁を設けたトナー補給装置の一例を示す平面図であり、（ｂ）はその断面図を示す。
【図８】（ａ）は搬送シート先端を攪拌部材回転方向と逆に曲げた例を、（ｂ）は搬送シート先端を攪拌部材回転軌道に沿ってＲ曲げした例を示す概略断面図である。
【図９】（ａ）はトナー残量大時の板厚に対するタッピング５５℃放置前のトナー落下性能を示すグラフである。
（ｂ）はトナー残量少時の板厚に対するタッピング５５℃放置前のトナー落下性能を示すグラフである。
【図１０】（ａ）はトナー残量大時の幅率に対するタッピング５５℃放置前のトナー落下性能を示すグラフである。
（ｂ）はトナー残量少時の幅率に対するタッピング５５℃放置前のトナー落下性能を示すグラフである。
【図１１】（ａ）は、搬送シート材質に従来品のＰＥＴフィルムを用いた時のトナー落下性能を示すグラフである。
（ｂ）は、本発明の実施形態である搬送シート材質を分割し、先端を攪拌部材回転方向と逆側に３０°に曲げた搬送シートを用いた時のトナー落下性能を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ 露光走査部
２０ 画像形成部
２１ 感光体ドラム
２２ クリーナ
２３ イレーサランプ
２４ 帯電チャージャ
２５ 現像装置
２８ トナー補給槽
２９ 搬送ベルト
３０ 制御部
３１ 転写チャージャ
３２ 定着装置
３３ 排出ローラ対
３４ 排紙トレイ
４１ トナー濃度センサ（透磁率センサ）
４４ 現像ローラ
４５ 攪拌ローラ
４６ 現像槽
４７ トナー補給ローラ
４８ 仕切り壁
５０ トナー補給槽
５１ 現像槽
５４ トナー
５５ トナー補給口
５７ 攪拌部材
５８ 搬送シート
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリなどの画像形成装置の現像装置に係り、特に現像槽にトナーを補給するトナー補給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真複写機やファクシミリ装置などの画像形成装置においては、原稿を光照射して原稿からの反射光により感光体上に静電潜像を形成する。そして、静電潜像を可視像として記録紙にプリントしたり、外部からの画像を表す電気信号を可視像として記録紙にプリントしたりすることが行われている。この種の画像形成装置には、現像装置が備えられ、現像剤を用いて可視像が形成される。現像剤には、様々な種類のものが存在するが、そのうちトナーおよび磁性キャリアから成るものを二成分系現像剤という。
【０００３】
二成分系現像剤は一定重量のキャリアに対し一定の割合でトナーが混合されている。現像剤中のトナーの割合がトナー濃度である。トナーは現像処理によって消費されるため、トナー濃度は画像の記録が行われるにしたがって減少する。トナー濃度の減少は形成される画像の濃度の低下につながる。そこで現像装置は、常に一定濃度の画像を得るために、透磁率センサ等の手段によってトナー濃度を検知し、トナー濃度が減少したときはトナーを補給してトナー濃度が適正範囲に入るように制御されている。
【０００４】
図１に従来のトナー補給装置を備えた現像装置の構成の一例（例えば特許文献１参照）を示す。この現像装置は、現像部およびトナー補給部からなる。現像部は、現像槽４６に、トナーを攪拌する攪拌ローラ４５、および図示しない感光体にトナーを供給する現像ローラ４４などを備えている。トナー補給部は、内部にトナー５４を収容したトナー補給槽２８に、軸５７ａを中心にして回転することによりトナーを攪拌する攪拌部材５７、攪拌部材５７の一端に設けられたＰＥＴなどからなる搬送シート５８、現像槽４６にトナーを補給するトナー補給ローラ４７、トナー補給ローラ４７によってトナーが補給される際のトナー補給口５５、および外部からトナー補給槽２８にトナーを補給するために開閉される天蓋５９などを備えている。
【０００５】
この現像装置において、攪拌部材５７は図中矢印方向に回転してトナーを攪拌し、それに伴って搬送シート５８がトナー５４を汲み上げる。搬送シート５８は可撓性で、且つその先端部を攪拌部材５７の回転方向へ曲げているので先端エッジ部が、トナー補給槽の内底壁等に直接摺擦しながらトナー５４を汲み上げた後、天蓋５９に接触して変形を受けながら回転方向に進む。そして、天蓋５９から離反する際に自身の弾性力により元の形状に復元し、同時に、保持していたトナーをトナー補給ローラ４７に供給する。
【０００６】
この現像装置では、トナー補給槽２８を横方向（図中右側）に拡大してトナー収容量を増加させた場合に、攪拌部材５７の回転中心となる軸５７ａを現像槽５１寄りに設け、その右側にあるトナーに対しては先端エッジ部がトナー補給槽の内底壁等に直接摺擦可能なように、搬送シートの長さを調節することで汲み上げ可能にすることが開示されている。また、このようなオーバースロー型のトナー補給装置に対して、搬送パドル先端部に突出する弾性シートを装着し、該シート先端部に切欠部を設けてトナー補給槽の内底壁等に直接摺擦する可撓性の搬送シートを用いてトナーを汲み上げる方式（例えば、特許文献２参照）や、ホッパー内で複数の搬送部材を隣接して設け、搬送部材の攪拌羽根先端に突出する弾性部材を備えてトナーを汲み上げる方式（例えば、特許文献３参照）等のアンダースロー型のトナー補給装置も知られている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−１２３８１５号公報（第２頁、図４，図１）
【特許文献２】
特開平６−２３６１１０号公報
【特許文献３】
特開昭６３−２１３８７７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のトナー補給装置で、攪拌搬送する攪拌部材の一端に設けられた搬送シートは、従来はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム等の可撓性材料や弾性部材で形成され、しかも先端エッジ部が直接トナー補給槽の内底壁等に直接摺擦するものである為、収容トナーが抵抗となって搬送シートが変形負荷の大きい状態で長期停止した場合、若しくは高温環境下で搬送シートが変形負荷の大きい状態で停止した場合、搬送シートは永久歪みを生じ、トナー搬送能力が低下して、トナー落下量の極端な落込みおよびトナー残量の増加につながる。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、搬送シートの高温環境下での停止および長期停止に対して、搬送シートの収容トナーによる永久歪み（変形負荷）を積極的に無くし、汲み上げたトナーをトナー補給ローラに安定して供給することのできるトナー補給装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上述の目的を達成するトナー補給装置について検討の結果、搬送シート材料に薄板状の金属部材を用いる本発明を完成した。
即ち、上述の目的を達成する本発明の請求項１記載のトナー補給装置は、現像槽に隣接して配置される補給ローラとトナー補給槽を備えたトナー補給装置であって、上記トナー補給槽には、収容されるトナーを攪拌するために回転駆動軸に取り付けられた攪拌部材と、トナーを攪拌し搬送するために攪拌部材一端に取り付けられた搬送シートを備え、該搬送シートにて搬送されるトナーを補給ローラを介して上記現像槽に必要に応じて供給するトナー補給装置において、上記搬送シートに薄板状の金属部材を用いたことを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、従来のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム等の可撓性材料や弾性体の場合と比較して、湾曲変形に対する復元性に優れ、しかも湾曲した状態で長期保存されたり、高温ストレスを受ける場合にも永久ひずみは少なくなり、現像槽へのトナー補給性能が安定する作用効果を発揮する。
【００１１】
また本発明の請求項２記載のトナー補給装置は、搬送シートに使用する金属部材は、縦弾性係数８０〜２５０GＰａ、引張強さ４００〜１２００ＭＰａの特性を有する金属バネ材であって、その厚みｔを
０．０８≦ｔ≦０．１２５（ｍｍ）
と規定したことを特徴とする請求項１記載のトナー補給装置である。
トナー補給槽は一般的に樹脂部材が用いられるが、金属バネ材の板厚が厚過ぎると剛性が強くなり、トナー補給槽に摺擦して削れ易くなりその削れカスが現像部に供給されて画像上に現われるという不具合が発生する。また、金属バネ材の板厚が薄すぎると、金属バネ材の剛性が弱くなり、湾曲変形に対する復元性が弱まって現像槽へのトナー供給能力低下、塑性変形を生ずる。そこで金属バネ材の特性と板厚を上記構成に規定する事によって、適度な復元性と剛性が実現でき前記不具合が発生しない作用効果を発揮する。
【００１２】
また本発明の請求項３記載のトナー補給装置は、搬送シートは複数に分割して攪拌部材一端に取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のトナー補給装置である。
トナー補給装置内の収容トナーは、トナー補給装置の画像形成装置装着時の衝撃等によって、トナー補給装置内で局部的に凝集する。収容トナーが凝集すると、攪拌部材に対する負荷が高くなり、攪拌部材を回転駆動する為のトナー補給モーターがロックし、現像装置へのトナー供給ができなくなる。そこで、搬送シートを上記の構成の複数に分割する事によって、局部的なトナーの偏りに対する攪拌負荷を低減し、攪拌部材を回転駆動する為のトナー補給モーターロックを防止し、現像装置に対して安定してトナーを供給できる作用効果を発揮する。
【００１３】
また本発明の請求項４記載のトナー補給装置は、複数に分割されている搬送シートの根元幅ｗ1と先端幅ｗ2の比ｗを
０．３≦ｗ（＝ｗ1／ｗ2）≦０．７
と規定したことを特徴とする請求項３に記載のトナー補給装置である。
トナー補給槽は一般的に樹脂部材が用いられるが、金属部材の根元幅と先端幅の比が高すぎると剛性が強くなり、トナー補給槽が削れてその削れカスが現像部に供給され、画像上に現われるという不具合が発生する。また、金属部材の根元幅と先端幅の比が低すぎると、金属部材の剛性が弱くなり、現像槽へのトナー供給能力低下、塑性変形を生ずる。そこで、複数に分離されている搬送シートの根元幅と先端幅の比を上記構成に規定する事によって、適度な剛性が実現でき、前記不具合は発生しない作用効果を発揮する。
【００１４】
また本発明の請求項５記載のトナー補給装置は、トナー補給槽に仕切り壁を複数個設けたことを特徴とする請求項３又は４に記載のトナー補給装置である。
トナー補給装置内の収容トナーは、トナー補給装置輸送時の振動、トナー補給装置の画像形成装置装着時の衝撃等によって、トナー補給装置内で凝集する。収容トナーが凝集すると、攪拌部材に対する負荷が高くなり、攪拌部材を回転駆動する為のトナー補給モーターがロックし、現像装置へのトナー供給ができなくなる。そこで、上記構成のように、複数に分割されている搬送シートの間のトナー補給槽に仕切り壁を複数設けて収容トナー間の繋がりを局部的にする事によって、振動等に対するトナー凝集マージンを上げ、攪拌部材を回転駆動する為のトナー補給モーターロックを防止し、現像装置に対して安定してトナーを供給できる等の作用効果を発揮する。
【００１５】
また本発明の請求項６に記載のトナー補給装置は、搬送シートの先端形状が攪拌部材回転方向と逆側に折り曲げられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のトナー補給装置である。
トナー補給槽は一般的に樹脂部材が用いられるが、金属バネ材からなる搬送シートの先端エッジとトナー補給槽の摺擦によって、トナー補給槽が削れてその削れカスが現像部に供給され、画像上に現われるという不具合が発生する。そこで、搬送シートの先端形状を、上記構成のように、攪拌部材回転方向と逆側に曲げる事によって、トナー補給槽と金属部材からなる搬送シート先端エッジ部がトナー補給槽の内壁に直接摺擦することが無くなり、前記不具合は発生しない。また、搬送シートがスムーズに回転する事によって、トナー補給槽内の収容トナー量が少なくなった時に発生する金属バネ材とトナー補給槽の衝突音を軽減でき、ユーザーに対して不快感を与えない等の作用効果を発揮する。
【００１６】
また本発明の請求項７記載のトナー補給装置は、搬送シートの先端形状が攪拌部材回転軌道に沿ってＲ曲げされていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のトナー補給装置である。
トナー補給槽は一般的に樹脂部材が用いられるが、金属部材の搬送シート先端エッジとトナー補給槽の摺擦によって、トナー補給槽が削れてその削れカスが現像部に供給され、画像上に現われるという不具合が発生する。そこで、金属バネ材の搬送シート先端形状を、上記構成のように、攪拌部材回転軌道（この場合の曲げ方向は攪拌部材回転方向と同じであることが好ましいが、逆側であってもよい）に沿ってＲ曲げする事によって、トナー補給槽と金属バネ材の搬送シート先端エッジ部の直接摺擦が無くなり、前記不具合は発生しない。また、搬送シートがスムーズに回転する事によって、トナー補給槽内の収容トナー量が少なくなった時に発生する金属バネ材とトナー補給槽の衝突音を軽減でき、ユーザーに対して不快感を与えない等の作用効果を発揮する。
【００１７】
また本発明の請求項８記載のトナー補給装置は、トナー補給装置の外面に金属部材材料内存を明記、又は絵表示したことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のトナー補給装置である。
トナー補給槽構成部品には、一般的に樹脂部材を用いるが、トナー補給装置内に金属部材を使用すると、一括廃棄処理（粉砕）で解体された粉砕物は、分別解体できず、そのままリサイクルに使用できない。そこで、上記構成のように、トナー補給槽の外面にトナー補給槽内部に金属部材を用いている事を明記する事によって、廃棄解体時に予め異部材が混入されている事が容易に判断でき、廃棄解体処理がスムーズになり、効率的にリサイクルできる等の作用効果を発揮する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図に基づいて説明する。
先ず、本発明の実施形態にかかる画像形成装置の概略について説明する。
図２は、本実施の形態にかかる画像形成装置（プリンタ）の全体の構成を示す概略図である。図２に示すように当該プリンタは、周知の電子写真方式により画像を形成するものであって、露光走査部１０と画像形成部２０と制御部３０とに大きく分けられる。当該プリンタは、図示しない外部ホストコンピュータなどと接続されており、制御部３０は、この外部ホストコンピュータから送られてくる画像信号を受信すると、これに必要な処理を加えて画像データを生成し、露光走査部１０に駆動信号を出力する。露光走査部１０は、制御部３０より出力された画像データをレーザ光として感光体ドラム２１に照射する。露光走査部１０には、レーザダイオード１１、コリメートレンズ１２、ポリゴンモーター１３、ポリゴンミラー１４、ｆθレンズ１５、折り返しミラー１６が備えられている。
【００１９】
レーザダイオード１１は、制御部３０から出力された駆動信号を受けて、レーザ光を発光する。コリメートレンズ１２は、このレーザ光を通過させ平行光にする。ポリゴンモーター１３はこのポリゴンミラー１４を定速で回転駆動させる。ポリゴンミラー１４はミラー面を備え、このミラー面でレーザ光を反射して偏向させる。偏向されたレーザ光は、ｆθレンズ１５を通過する。折り返しミラー１６は、ｆθレンズ１５を通過したレーザ光を反射し、感光体ドラム２１の表面を露光走査する。画像形成部２０は、感光体ドラム２１、クリーナ２２、イレーサランプ２３、帯電チャージャ２４、現像装置２５、カートリッジ式のトナー補給槽２８、搬送ベルト２９、転写チャージャ３１、定着装置３２、排出ローラ対３３、排紙トレイ３４を有している。
【００２０】
感光体ドラム２１の表面には、感光体が設けられている。クリーナ２２は、上記露光走査前に感光体表面の残留トナーを除去する。イレーサランプ２３は、感光体ドラム２１に光を照射し感光体表面を除電する。帯電チャージャ２４は、感光体表面を一様に帯電させる。このように一様に帯電された状態で露光走査部１０による露光を受けると、感光体ドラム２１は、その表面の感光体に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置２５により現像され、当該感光体ドラム２１表面にトナー像が形成される。現像装置２５は、現像ローラや図示しない攪拌装置を備えた現像器と、当該現像器の上部にセットされ、現像器内に適宜トナーを補給するためのカートリッジ式のトナー補給槽２８とからなる。該カートリッジ式のトナー補給槽２８は、ユーザでも容易に交換できるように取り外し可能となっている。現像装置２５の詳細な構成は、後述の通りである。
【００２１】
この感光体ドラム２１の回転動作と同期して用紙カセットに転写紙（図示せず）が、セットされる。転写紙は、給紙ローラ、タイミングローラ対および搬送ベルト２９によって感光体ドラム２１の下方の転写位置まで給紙される。この転写位置において、転写チャージャ３１は、搬送ベルト２９の裏面側に設置されており、電荷により感光体ドラム２１表面に形成されたトナー像を転写紙上に転写させる。転写紙に転写されたトナー像は、すぐに剥がれる不安定な状態であるので、搬送ベルト２９により定着装置３２まで搬送される。定着装置３２は、転写紙を高温で加圧し、トナーを定着させる。その後、排出ローラ対３３により排紙トレイ３４上に転写紙が排出される。また、露光走査部１０は、蝶番を支点にして上方に開く（クラムシェル構造）構造となっており、カートリッジ式のトナー補給槽２８の交換やプリンタ内部で発生した紙詰まりの処理などを行えるようになっている。
【００２２】
図３は、現像装置２５の構成を示す概略図である。この現像装置は、トナーとキャリアとを混合した現像剤を使用する乾式２成分磁気ブラシ現像方式の現像装置である。現像装置２５は、感光体ドラム２１に形成された静電潜像を現像して可視像とするものである。図３に示すように、現像装置２５は、トナーを収容するカートリッジ式のトナー補給槽２８と、トナーおよびキャリアからなる現像剤が充填された現像槽４６とを備えている。さらに、現像装置２５には、トナー濃度制御のために働くトナー濃度制御系６０を備えている。現像槽４６内には、トナー濃度センサ４１、現像ローラ４４および攪拌ローラ４５が設けられている。トナー補給槽２８にはトナーが収納されており、必要に応じて現像槽４６内の現像剤に補給される。トナー補給ローラ４７は、カートリッジ式のトナー補給槽２８内のトナーを下方の現像槽４６に補給するために備えられている。
【００２３】
撹拌ローラ４５は、現像槽４６内の現像剤（キャリアとトナー）を撹拌してトナーとキャリアを摩擦帯電させる。現像ローラ４４は、混合撹拌された現像剤を感光体ドラム２１に供給する。この現像ローラ４４は、アルミニウム合金、黄銅、ＳＵＳ３０４ステンレス等非磁性金属製の中空円筒状の現像スリーブに、磁界を発生するための複数本の磁石体を固定したマグネットローラを内挿している。この現像ローラ４４は、現像スリーブのみを回転させながら、表面に現像剤を磁気的に吸着して感光体ドラム２１と接する現像部へ搬送・供給するものが使用されている。撹拌ローラ４５および現像ローラ４４は、制御ＣＰＵ６１の指示を受けて、図示しない駆動装置により回転駆動される。トナー濃度制御系６０は、トナー濃度センサ（透磁率センサ）４１、基準電圧発生部６２、比較器６３、トナー補給ローラ駆動部６４、トナー補給モーター６５、ＲＯＭ、ＲＡＭ、および制御ＣＰＵ６１で構成されている。
【００２４】
トナー濃度センサ４１は、現像装置２５の現像槽（混合攪拌室）４６の右下方に設置されており、現像槽４６の現像剤のトナー濃度を検知面４１ａが検知し、電圧（濃度検知電圧）として検出する。基準電圧発生部６２は濃度検知電圧と比較されるべき基準電圧を発生する。この基準電圧は、現像器４６内の現像剤の基準濃度を表すものである。比較器６３は濃度検知電圧と基準電圧とを比較し、現像器内のトナー濃度が低ければ、トナー補給ローラ駆動部６４に対して、駆動信号を出力する。トナー補給ローラ駆動部６４は、駆動信号を受けている間、トナー補給ローラ４７の回転駆動源であるトナー補給モーター６５を駆動する。
また、ＲＡＭは、読み取ったトナー濃度センサ４１の出力電圧などを一時記憶する。ＲＯＭには、トナー濃度制御等のプログラムが記憶されている。
【００２５】
次に、本発明のトナー補給装置の一実施形態を図４以下に基づいて説明する。
図４は、搬送シート５８の変形負荷が最も大きい攪拌部材５７の停止位置を示す。トナー補給槽２８内には、収容トナー５４を攪拌する為の攪拌部材５７があり、その攪拌部材５７の一端には、現像装置２５へ収容トナー５４を供給する為のトナー補給ローラ４７に収容トナー５４を搬送する為の搬送シート５８が、粘着若しくは熱溶着で固定されている。従来、搬送シート５８にはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム等の可撓性材料で形成されるが、搬送シート５８が収容トナー５４の凝集によって図４に示すように大きく湾曲した状態で長期保存されたり、高温ストレスを受けると、永久ひずみが生じ、現像装置２５に安定したトナー補給ができなくなる恐れがある。
【００２６】
そこで本発明では、搬送シート５８の材料に湾曲変形に対する復元性に優れた薄板状の金属バネ材を使用することによって、永久ひずみは少なくなり、現像装置２５へのトナー補給性能が安定する。搬送シート５８の金属バネ材は、炭素鋼、銅合金、ニッケル合金、コバルト合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等から選ばれるものであり、特に縦弾性係数８０〜２５０ＧＰａ、引張強さ４００〜１２００ＭＰａの特性を有するバネ材が好ましく、例えばＳＵＳ３０４、リン青銅が良い。
トナー補給装置は、トナー補給槽２８、トナー補給ローラ４７、天蓋５９、攪拌部材５７、搬送シート５８、その他図示していない駆動ギア、トナー封止キャップ等で構成されている。金属材料が含まれているトナー補給ローラ４７は取り外し可能に設計されている為、トナー補給ローラを除くトナー補給装置の構成部品は、殆どが樹脂材料である。
【００２７】
よって、トナー補給装置は、トナー補給ローラ４７を取り外した後、粉砕機によって樹脂チップ状態にして、分別廃棄される。粉砕物はリサイクル材料として有効的に資源活用され、効率的に廃棄処理が行われる。ところが、超音波溶着によって天蓋５９とトナー補給槽２８が接合される場合、トナー補給装置内部は密封状態で内部の詳細が分からず、搬送シート５８に金属材料を使用すると、効率的に廃棄処理が行えない。そこで、予めトナー補給槽２８の外面に金属材料使用を明記すると、効率的に分別廃棄処理が行える。表示には、金属材料表記、又は絵表示等を用いると良い。
【００２８】
トナー補給槽２８内の収容トナー５４は、トナー補給槽２８の画像形成装置装着時の衝撃等によって、トナー補給槽２８内で局部的に凝集する事がある。トナー補給槽２８内の収容トナー５４の局部的な凝集状態を図５に示す。収容トナー５４が局部的に凝集すると、攪拌部材５７に対する全体的な負荷が高くなり、攪拌部材５７を回転歯車５６を介して回転駆動する為の図示しないトナー補給モーターがロックし、図示しない現像装置へのトナー供給ができなくなる。そこで、搬送シート５８に使用する金属バネ材を複数に分割して攪拌部材５７一端に取り付けることによって、局部的な凝集トナー５４の搬送シート５８への負荷が分散でき、前記不具合が解消できる。
【００２９】
図６（ａ）は従来の搬送シート５８を、図６（ｂ）は搬送シート５８を複数に分割した実施例を示す。なお搬送シートを複数に分割する場合、完全に分離してもよいが攪拌部材一端に取り付ける根元付近では分割しないで一体化して取り付けることが望ましい。
また、複数に分割した金属部材を用いた搬送シート５８を使用した時、図７に示すようにトナー補給槽２８を複数個に仕切る仕切り壁４８を設けることによって、トナー補給槽２８がセル状になる為にトナー間の繋がりを絶つ事ができる。その為、トナーが凝集しにくくなり、尚一層、現像槽へのトナー補給性能が安定する。
【００３０】
次に搬送シートの先端形状について説明する。
トナー補給槽は一般的に樹脂部材が用いられるが、金属部材からなる搬送シートの先端エッジとトナー補給槽の摺擦によって、トナー補給槽が削れてその削れカスが現像部に供給され、画像上に現われるという不具合が発生する。そこで、搬送シートの先端形状を、図８（ａ）に示すように攪拌部材回転方向と逆側に所定の角度だけ曲げる事によって、先端エッジ部がトナー補給槽の内壁に直接摺擦しないことからトナー補給槽と金属部材先端エッジ部の摺擦が無くなり、前記不具合は発生しない。また、金属部材からなる搬送シートがスムーズに回転する事によって、トナー補給槽内の収容トナー量が少なくなった時に発生する金属部材とトナー補給槽の衝突音を軽減でき、ユーザーに対して不快感を与えない。金属部材からなる搬送シートの先端形状を、図８（ｂ）に示すように攪拌部材回転軌道に沿ってＲ曲げしても同様な効果が得られる。
【００３１】
なお、搬送シートを攪拌部材一端に取り付けるには、図８（ａ），（ｂ）では攪拌部材５７の長手方向から９０°の直角方向に変位して取り付けているが、本発明はこれに限定するものではなく、少なくとも攪拌部材５７の長手方向から所定の角度、好ましくは９０°±４５°、さらに好ましくは９０°±１０°に変位して取り付けることが望ましい。図８の（ａ）は搬送シート先端を攪拌部材回転方向と逆に曲げた実施例を、図８（ｂ）は搬送シート先端を攪拌部材回転軌道に沿ってＲ曲げした実施例を示す。攪拌部材５７の長手方向から９０°の直角方向に変位して取り付けた場合の搬送シート先端を攪拌部材回転方向と逆に曲げる場合、搬送シート全長８０ｍｍ、先端曲げ長さ２０ｍｍの対して、曲げ角度ａは３０°±２０°が良い。また、搬送シート先端を攪拌部材回転軌道に沿ってＲ曲げする場合、搬送シート全長８０ｍｍに対して、先端部Ｒ曲げ半径ｒは３０ｍｍぐらいが良い。
表１は、搬送シート先端形状に対する性能を示す。
【００３２】
【表１】
次に搬送シート金属部材の板厚について説明する。
材質をＳＵＳ３０４ ３／４Ｈ、搬送シート分割数を１０、根元幅と先端幅の比を５０％、先端を攪拌部材回転方向と逆側に３０°曲げた搬送シートを使用した時、図９（ａ）はトナー残量大時の板厚に対するタッピング５５℃放置前のトナー落下性能を示す。トナー補給槽２８内に７５０グラムのトナーを充填して１５分間落下性能を確認してトナー落下速度を測定した。図９（ｂ）はトナー残量少時の板厚に対するタッピング５５℃放置前のトナー落下性能を示す。トナー補給槽２８内に約７０グラムのトナーを充填してトナー落下量が０．９g／分以下になるまで測定を行った。これを下回ると、黒地率６％の原稿をプリントするのに十分なトナー補給が行えなくなる。横軸はトナー残量を、縦軸は１分間当りのトナー落下量である。タッピング５５℃放置前とは、未使用搬送シートのトナー落下性能を示す。
【００３４】
表２は、金属バネ材として縦弾性係数１９７ＧＰａ、引張強さ９３０ＭＰａの特性を有するＳＵＳ３０４ ３／４Ｈを使用して、搬送シート分割数を１０、根元幅と先端幅の比を５０％、先端を攪拌部材回転方向と逆側に３０°曲げた搬送シートを使用した時、金属バネ材の板厚に対するトナー落下性能、トナー補給槽削れ、トナー残量少時の衝突音を示す。表中、トナー量７５０ｇとはトナー７５０ｇ充填後１５分間の平均トナー落下量を、トナー量７０ｇとはトナー７０ｇ充填後トナーエンドまでの平均トナー落下量を、トナー残量とはトナーエンド時のトナー量を示す。トナーエンドとは、トナー落下量が０．９g／分以下になるポイントで、これを下回ると、黒地率６％の原稿をプリントするのに十分なトナー補給が行えなくなる。
【００３５】
【表２】
図９及び表２より、板厚が薄い程、トナー補給槽の削れ、トナー残量少時のトナー補給と搬送シートの衝突音は良好であるが、搬送シートの剛性が弱くなる為、トナー落下量が低下し、トナー残量が増加する。また、板厚が厚い程、トナー落下性能は良好であるが、搬送シートの剛性が強くなる為、トナー補給層は削れ、衝突音が大きくなる。よって、搬送シートに使用する金属部材の板厚は、０．０５ｍｍ以上０．１２５ｍｍ以下が適切な範囲である。
【００３７】
次に搬送シート金属部材を複数個に分割した時の根元幅と先端幅の比（以下、幅率と記述する）について説明する。
ここで、根元幅は図６（ｂ）のＷ１、先端幅は図６（ｂ）のＷ２に相当する。材質をＳＵＳ３０４ ３／４Ｈ、板厚をｔ０．１ｍｍ、搬送シート分割数を１０、先端を攪拌部材回転方向と逆側に３０°曲げた搬送シートを使用した時、図１０（ａ）はトナー残量大時の幅率に対するタッピング５５℃放置前のトナー落下性能を示す。トナー補給槽２８内に７５０グラムのトナーを充填して１５分間落下性能を確認してトナー落下速度を測定した。図１０（ｂ）はトナー残量少時の幅率に対するタッピング５５℃放置前のトナー落下性能を示す。
【００３８】
トナー補給槽２８内に約７０グラムのトナーを充填してトナー落下量が０．９g／分以下になるまで測定を行った。これを下回ると、黒地率６％の原稿をプリントするのに十分なトナー補給が行えなくなる。横軸はトナー残量を、縦軸は１分間当りのトナー落下量である。タッピング５５℃放置前とは、未使用搬送シートのトナー落下性能を示す。
表３は、材質をＳＵＳ３０４ ３／４Ｈ、板厚をｔ０．１ｍｍ、搬送シート分割数を１０、先端を攪拌部材回転方向と逆側に３０°曲げた搬送シートを使用した時、幅率に対するトナー落下性能、トナー補給槽削れ、トナー残量少時の衝突音を示す。表中、トナー量７５０ｇとはトナー７５０ｇ充填後１５分間の平均トナー落下量を、トナー量７０ｇとはトナー７０ｇ充填後トナーエンドまでの平均トナー落下量を、トナー残量とはトナーエンド時のトナー量を示す。トナーエンドとは、トナー落下量が０．９g／分以下になるポイントで、これを下回ると、黒地率６％の原稿をプリントするのに十分なトナー補給が行えなくなる。
【００３９】
【表３】
図１０及び表３より、幅率が小さい程、トナー補給槽の削れ、トナー残量少時のトナー補給槽と搬送シートの衝突音は良好であるが、搬送シートの剛性が弱くなる為、トナー落下量が低下し、トナー残量が増加する。また、幅率が大きい程、トナー落下性能は良好であるが、搬送シートの剛性が強くなる為、トナー補給層は削れ、衝突音が大きくなる。よって、搬送シート金属部材を複数個に分割した時の根元幅と先端幅の比（幅率）は、０．３以上０．７以下が適切な範囲である。
【００４１】
最後に、本発明のトナー補給装置を用いた時の効果について説明する。
図１１（ａ）は、搬送シート材質に従来品のＰＥＴフィルムを用いた時のトナー落下性能を示す。図１１（ｂ）は、本実施形態である材質に板厚ｔ０．１ｍｍのＳＵＳ３０４ ３／４Ｈを、分割数１０、根元幅と先端幅の比を５０％、先端を攪拌部材回転方向と逆側に３０°に曲げた搬送シートを用いた時のトナー落下性能を示す。横軸はトナー残量を、縦軸は１分間当りのトナー落下量である。図中のタッピング５５℃放置前とは、未使用搬送シートのトナー落下性能を示す。図中のタッピング５５℃放置後とは、搬送シート変形負荷が最大の位置でタッピング５００回実施後、５５℃環境下で１７０ｈ放置し、凝集トナーを解す行為であるシェイキングを実施しなかった時のトナー落下性能を示す。
なお、搬送シート変形負荷が最大の位置とは、図４の位置に相当する。実施例は、従来と比較して、収容トナーによる変形負荷、熱履歴を受けても搬送シートの変形負荷が少ない為、トナー落下量の低下が格段に少なく、トナーエンド時のトナー残量の増加もない。また、トナー補給槽削れ、トナー残量少時のトナー補給槽と搬送シートの衝突音に対しても良好である。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、現像槽に隣接して配置される補給ローラとトナー補給槽を備えたトナー補給装置であって、上記トナー補給槽に収容されるトナーを攪拌し搬送するために攪拌部材一端に取り付けられた搬送シートに湾曲変形に対する復元性に優れた薄板状の金属部材を用いたことによって、従来のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム等の可撓性材料や弾性体の場合と比較して、湾曲変形時の復元性に優れ、しかも湾曲した状態で長期保存されたり、高温ストレスを受ける場合にも永久ひずみは少なくなり、現像槽へのトナー補給性能が安定する作用効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のトナー補給装置を備えた現像装置の構成の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の一例である画像形成装置（プリンタ）の全体の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の一例である現像装置の構成を示す概略断面図である。
【図４】搬送シートの変形負荷が最も大きい攪拌部材の停止位置を示す概略断面図である。
【図５】トナー補給槽の収容トナーの局部的な凝集状態を示す概略断面図である。
【図６】（ａ）は従来の搬送シートの平面図と断面図を、（ｂ）は本発明の搬送シートを複数個に分割した一例を示す平面図と断面図を示す。
【図７】（ａ）は複数個に分割した搬送シートを使用し、且つ補給槽に対して複数個の仕切り壁を設けたトナー補給装置の一例を示す平面図であり、（ｂ）はその断面図を示す。
【図８】（ａ）は搬送シート先端を攪拌部材回転方向と逆に曲げた例を、（ｂ）は搬送シート先端を攪拌部材回転軌道に沿ってＲ曲げした例を示す概略断面図である。
【図９】（ａ）はトナー残量大時の板厚に対するタッピング５５℃放置前のトナー落下性能を示すグラフである。
（ｂ）はトナー残量少時の板厚に対するタッピング５５℃放置前のトナー落下性能を示すグラフである。
【図１０】（ａ）はトナー残量大時の幅率に対するタッピング５５℃放置前のトナー落下性能を示すグラフである。
（ｂ）はトナー残量少時の幅率に対するタッピング５５℃放置前のトナー落下性能を示すグラフである。
【図１１】（ａ）は、搬送シート材質に従来品のＰＥＴフィルムを用いた時のトナー落下性能を示すグラフである。
（ｂ）は、本発明の実施形態である搬送シート材質を分割し、先端を攪拌部材回転方向と逆側に３０°に曲げた搬送シートを用いた時のトナー落下性能を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ 露光走査部
２０ 画像形成部
２１ 感光体ドラム
２２ クリーナ
２３ イレーサランプ
２４ 帯電チャージャ
２５ 現像装置
２８ トナー補給槽
２９ 搬送ベルト
３０ 制御部
３１ 転写チャージャ
３２ 定着装置
３３ 排出ローラ対
３４ 排紙トレイ
４１ トナー濃度センサ（透磁率センサ）
４４ 現像ローラ
４５ 攪拌ローラ
４６ 現像槽
４７ トナー補給ローラ
４８ 仕切り壁
５０ トナー補給槽
５１ 現像槽
５４ トナー
５５ トナー補給口
５７ 攪拌部材
５８ 搬送シート
Claims (8)
- 現像槽に隣接して配置される補給ローラとトナー補給槽を備えたトナー補給装置であって、上記トナー補給槽には、収容されるトナーを攪拌するために回転駆動軸に取り付けられた攪拌部材と、トナーを攪拌し搬送するために攪拌部材一端に取り付けられた搬送シートを備え、該搬送シートにて搬送されるトナーを補給ローラを介して上記現像槽に必要に応じて供給するトナー補給装置において、上記搬送シートに薄板状の金属部材を用いたことを特徴とするトナー補給装置。
- 搬送シートに使用する金属部材は、縦弾性係数８０〜２５０ＧＰａ、引張強さ４００〜１２００ＭＰａの特性を有する金属バネ材であって、その厚みｔを
０．０８≦ｔ≦０．１２５（ｍｍ）
と規定したことを特徴とする請求項１記載のトナー補給装置。 - 搬送シートは複数に分割して攪拌部材一端に取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のトナー補給装置。
- 複数に分割されている搬送シートの根元幅ｗ1と先端幅ｗ2の比ｗを
０．３≦ｗ（＝ｗ1／ｗ2）≦０．７
と規定したことを特徴とする請求項３に記載のトナー補給装置。 - トナー補給槽に仕切り壁を複数個設けたことを特徴とする請求項３又は４に記載のトナー補給装置。
- 搬送シートの先端形状が攪拌部材回転方向と逆側に折り曲げられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のトナー補給装置。
- 搬送シートの先端形状が攪拌部材回転軌道に沿ってＲ曲げされていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のトナー補給装置。
- トナー補給装置の外面に金属部材材料内存を明記、又は絵表示したことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のトナー補給装置。
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