JP2002214894A - トナー補給装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】フレキブルなトナー収納容器からトナー常時安
定して補給でき、該容器に残留するトナーを大幅に減少
することができるトナー補給装置および画像形成装置を
提供することである。 【解決手段】エアーポンプ３０が通気性フィルタ２６の
通気度より多い量のエアーをトナー収納容器２０のトナ
ー袋２２に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、現像装置へトナー
収納容器に収納したトナーを補給するトナー補給装置お
よび電子写真方式のプリンター、ファクシミリ、複写機
等の画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像形成装置において、トナーボ
トルやトナーカートリッジ等のトナーを収納するトナー
収納容器を画像形成装置本体にセットし、その容器から
現像部へトナーを補給するものが良く知られている。こ
の種のトナー収納容器は、カートリッジ、ボトルといっ
たハードボトルが一般的であり、内部にトナー攪拌手段
兼排出手段としてのアジテータを設けたものや、容器壁
面に螺旋溝を設けて容器を回転させることにより内部の
トナーを移動させ排出するもの、または排出機構を持た
ずに手で補給するもの等がある。しかし、近年環境問題
が重視され、トナー収納容器の回収、リサイクル性が求
められている。そこで、フレキシブルな材料で作られ
た、回収が容易な減容可能なソフト容器の提案がされて
いるが、電子写真用乾式トナーは一般に流動性が悪く、
凝集しやすい性質があるために、ソフト容器からのトナ
ーの排出が非常に困難とされている。なぜならば、容器
がソフトであるためにアジテータや排出機構を付加しに
くく、あるいは排出機構を設けると減容が妨げられる、
または手で補給するにもハンドリング性が悪い等のため
である。

【０００３】そこで、吸引型の粉体ポンプによりフレキ
シブル容器からトナーを吸引排出するトナー補給装置の
技術が本願出願人より提案されている。かかるトナー補
給装置では、トナーに無用なストレスを与えず、しかも
トナー収納容器の設置位置が現像装置に規制されること
がないので、設計自由度が大幅に向上する等の種々の利
点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ト
ナー補給装置において、下部にトナー排出孔が設けられ
ているトナー収納容器では容器内にトナー架橋が発生す
ると大量の残トナーが生じ、さらに、容器内の壁面にト
ナーが付着してトナー排出孔に落ちない場合も残トナー
となる問題がある。このような問題は、トナーがきわめ
て流動性が悪いことが最大の原因である。

【０００５】そこで、トナー流動性を良好な状態に保つ
ため、トナー収納容器内にエアーを供給することが本願
出願人より提案しているが、このエアーを供給する条件
次第でトナーを最後まで安定して現像装置に補給するこ
とができ、残トナーの少ない良好なトナー補給を行える
ことが判明した。

【０００６】本発明は、上記した事情にかんがみ、フレ
キブルなトナー収納容器からトナー常時安定して補給で
き、該容器に残留するトナーを大幅に減少することがで
きるトナー補給装置および画像形成装置を提供すること
を目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、容器下部にトナー排出部が設けられ、フ
レキシブルなトナー収納容器と、該トナー収納容器内に
下方よりエアーを供給するエアー供給手段と、前記トナ
ー収納容器の上部側に設けられ、エアーを通すがトナー
を通さない通気性フィルタとを有し、前記トナー収納容
器のトナーが前記トナー排出部を通って現像装置へ補給
するトナー補給装置において、前記エアー供給手段が前
記通気性フィルタの通気度より多い量のエアーを前記ト
ナー収納容器に供給することを特徴としている。

【０００８】なお、本発明のトナー補給装置において、
前記エアー供給手段によるエアー供給が、ある時間内で
間欠的に行われると、効果的である。さらに、本発明の
トナー補給装置において、前記エアー供給手段による間
欠的エアー供給が、供給したエアー量が前記通気性フィ
ルタを介して前記トナー収納容器からほぼ抜けたとき、
次のエアー供給を行うと、効果的である。

【０００９】さらにまた、本発明のトナー補給装置にお
いて、前記エアー供給が画像形成装置の電源投入時に行
われると、効果的である。さらにまた、本発明のトナー
補給装置において、前記エアー供給が前記トナー収納容
器から所定のトナー量を補給したときに行われると、効
果的である。

【００１０】さらにまた、本発明のトナー補給装置にお
いて、前記トナー収納容器が吸引手段の吸引力によりト
ナーを現像装置へ補給すると、効果的である。また、上
記目的を達成するため、本発明は、容器下部にトナー排
出孔が設けられ、フレキシブルな材質で作られたトナー
収納容器と、該トナー収納容器に収納された吸引する吸
引手段と、前記トナー収納容器内に下方よりエアーを供
給するエアー供給手段とを有し、前記吸引手段の吸引圧
力により前記トナー収納容器のトナーが前記トナー排出
部を通って現像装置へ補給するトナー補給装置におい
て、

【００１１】単位時間当たりのトナー補給量に応じて、
前記エアー供給手段のエアー供給量を制御することを特
徴している。なお、本発明のトナー補給装置において、
前記単位時間当たりのトナー補給量を、吸引手段の駆動
時間から検知すると、効果的である。

【００１２】さらに、本発明のトナー補給装置におい
て、前記単位時間当たりのトナー補給量を、画像形成時
の画像面積率と連続通紙枚数から検知すると、効果的で
ある。さらにまた、本発明のトナー補給装置において、
前記画像面積率が所定値より高く、かつ、前記連続通紙
枚数が所定枚数以上のとき、エアー供給間隔を広くする
と、効果的である。

【００１３】また、上記目的を達成するため、本発明
は、フレキシブルな材質で作られたトナー収納容器と、
該トナー収納容器に収納された吸引する吸引手段と、前
記トナー収納容器内に下方よりエアーを供給するエアー
供給手段とを有し、前記吸引手段の吸引圧力により前記
トナー収納容器のトナーが前記トナー排出部を通って現
像装置へ補給するトナー補給装置において、前記トナー
収納容器内のトナー残量に応じて、前記エアー供給手段
のエアー供給量を制御することを特徴としている。

【００１４】なお、本発明のトナー補給装置において、
前記トナー収納容器内のトナー残量を、新たなトナー収
納容器を設置した時点からの、前記吸引手段の累積の駆
動時間から検知すると、効果的である。

【００１５】さらに、本発明のトナー補給装置におい
て、前記トナー収納容器内のトナーが補給されてその残
量が所定量以下になったとき、前記エアー供給手段によ
るエアー供給の間隔を狭くすると、効果的である。

【００１６】さらにまた、本発明のトナー補給装置にお
いて、前記トナー収納容器内の圧力を減少する通気性フ
ィルタが設けられていると、効果的である。また、上記
目的を達成するため、本発明は、請求項１ないし１４の
何れか一項に記載のトナー補給装置を用いて、像担持体
に形成された潜像を現像する現像装置へトナーを補給す
ることを特徴としている。

【００１７】なお、本発明の画像形成装置において、前
記現像装置が二成分現像装置であり、要求された量のト
ナーが前記吸引手段の駆動により当該現像装置へ補給さ
れると、効果的である。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面にしたがって説明する。図１は、本発明に係る画像
形成装置に用いられるトナー補給機構を示す構成図、図
２はそのトナーが補給される側である現像装置の一部を
示す断面図である。

【００１９】図１において、電子写真法による画像形成
装置は、現像装置１０により像担持体１に形成された静
電潜像がトナー像として現像される。この現像装置１０
には、後に詳述するトナーを収納したトナー収納容器２
０から吸引手段としての粉体ポンプ４０および移送チュ
ーブ１５を介してトナーが補給される。

【００２０】現像装置１０には、像担持体１に対向配置
された現像スリーブ１１と、第１攪拌スクリュー１２、
第２攪拌スクリュー１３とが備えられている。現像装置
１０内でのトナーは、第１攪拌スクリュー１２によって
搬送されるようにして循環される。この循環の間に搬送
路の途中で現像スリーブ１１に移送されたトナーにより
像担持体１上に形成された静電潜像を現像する。なお、
符号１８はトナー濃度センサである。

【００２１】粉体ポンプ４０は、トナー収納容器２０か
ら現像装置１０までのトナー導通経路に設けられ、本例
では図２および図３に示すように、現像装置１０に隣接
配置されている。この粉体ポンプ４０は、吸い込み型の
一軸偏芯スクリューポンプであって、その構成は金属な
どの剛性をもつ材料で偏芯したスクリュー形状に作られ
たロータ４２と、ゴム等の弾性体で内側に２条スクリュ
ー形状に作られ固定されて設置されるステータ４３と、
これらを包みかつ粉体の搬送路を形成する樹脂材料等か
ら作られたホルダ４４とを有している。なお、本例のロ
ータ４２はアルミ、ステータ４３はＥＰＤＭゴムからそ
れぞれ作られている。

【００２２】また、本実施形態では、第１攪拌スクリュ
ー１２と一体連結され、図示していない駆動装置に駆動
連結された歯車１６と、上記ロータ４２とピン継ぎ手に
より連結された駆動軸４３ａに一体連結された歯車４５
とが噛み合っているとともに、歯車４５には歯車１６に
よる回転駆動を断続する断続手段としての電磁クラッチ
４６を介在させている。この電磁クラッチ４６により粉
体ポンプ４０のオン・オフが切り換えられ、現像装置１
０内のトナー濃度を一定に保つように制御する方式の現
像装置に適用させることができる。

【００２３】上記ホルダ４４の先端は、後述するノズル
５１に設けられたトナー用接続口３５とトナー移送チュ
ーブ１５によって接続されている。このトナー移送チュ
ーブ１５としては、例えば直径４〜１０ｍｍのフレキシ
ブルなチューブで、耐トナー性に優れたゴム材料（例え
ば、ポリウレタン、ニトリル、ＥＰＤＭ、シリコン等）
やプラスチック材料から作られているものを用いること
がきわめて有効であり、フレキシブルなチューブは上下
左右の任意方向へ配管が容易に行い得る。

【００２４】この粉体ポンプ４０は、ロータ４２の回転
により強い自吸力が生じ、トナー収納容器２０からトナ
ーを吸い込むことができる。吸い込まれたトナーは、粉
体ポンプ４０と第１攪拌スクリュー１２との間に形成さ
れた供給孔１７により現像装置１０内に移送され、そし
て２成分現像方式を用いている場合にはこの移送工程中
に補給されたトナーが現像装置１０内のトナーと攪拌混
合され、均一な剤濃度と適正な帯電量になる。なお、現
像装置には脱気孔１４ａとその脱気孔１４ａを覆うフィ
ルタ１４が設けられ、トナーとともに吸引されたエアー
を現像装置１０から脱気して装置内の昇圧を抑え、トナ
ー補給の安定化と現像装置１０からのトナー飛散を防止
するように構成している。

【００２５】図３において、符号５０は画像形成装置本
体に設けられたトナー収納容器２０がセットされるセッ
ト部である。このセット部５０には、ほぼ真上方向に延
在するトナー収納容器２０内に入り込み可能な挿入部材
としてのノズル５１が一体または脱着可能であるが位置
固定に設けられている。ノズル５１は、直線状で、円筒
状に形成されているとともに、上部に設けられたこの尖
端部材５２に続いてエアー供給路とトナー補給路とを兼
ねる通路３３が設けられている。ノズル５１の内部は、
単管構造になっており、通路３３はノズル５１の下端に
おいて図の左方へ曲げられてその先端にトナー移送チュ
ーブ１５が接続されたトナー用接続口３４が設けられて
いる。また、通路３３にはトナー用接続口３４よりも上
方で図の右方へ曲げられ、エアー接続口３２が設けられ
ている。

【００２６】エアー接続口３２は、本実施形態の場合、
エアー供給手段としてのエアーポンプ３０にエアー移送
パイプ３１を介して接続されている。このエアーポンプ
３０が作動すると、該ポンプからエアー移送パイプ３１
および通路３３を介してトナー収納容器２０内にエアー
が噴出される。そして、トナー収納容器２０のトナー袋
２２内に噴出されたエアーは、該袋内に収納されたトナ
ーの層を通過することによりトナーを拡散しながら流動
化させる。

【００２７】トナー収納容器２０は、保護ケースとして
の外箱２１と、その外箱２１内に着脱可能に収容された
フレキシブルで変形可能な袋状体としてのトナー袋２２
とを有するバックインボックスタイプに構成されてい
る。この外箱２１は、剛性を有する紙、段ボール、樹脂
等の材料から作られ、トナー袋２２が殆ど隙間なく収ま
る程度の内部空間を有している。トナー収納容器２０
は、トナーを収納したトナー袋２２がフレキブルであっ
ても、外箱２１内に収めることで、保護されるだけでな
く、ハンドリング性が向上するため容器の取り扱いが行
い易く、保管時の整理も行い易いという利点が得られ
る。

【００２８】また、トナー袋２２の袋部分はポリエステ
ルフィルム、ポリエチレンフィルム等のフレキシブルな
シート材（８０〜１２５μｍ程度の厚み）を単層または
複層構成にして袋状容器形状のものである。そして、ト
ナー袋２２はその下部中央にトナー排出孔２４が設けら
れ、ポリエチレンやナイロン等に樹脂から作られた口金
部材２３が固定されて構成されている。口金部材２３の
トナー排出孔２４には、自閉弁の役割を持つ単層または
複層のシール２５が設けられ、シール２５は非通気性の
発泡スポンジ等からなる弾性体によって構成されてい
る。また、トナー袋２２はトナーが残留しにくいよう
に、トナー排出孔２４に向かって先細りとなる形状に形
成されている。

【００２９】図４は、トナー袋２２の一例を示す正面図
であって、製造直後のトナーを収納していない状態をも
のであり、このトナー袋２２に所定量のトナーを収納す
ると図５に示すように箱状になる。本実施形態における
トナー袋２２は、図４における高さ方向の長さをａ、横
幅方向の長さをｂとすると、a＝約18５ｍｍ、b＝約１１
３ｍｍであり、さらに図５に示す奥行き方向の長さをｃ
とすると、ｃ＝約６３ｍｍとなり、該トナー袋２２には
略３００ｇのトナーが収納される。

【００３０】また、トナー袋２２は図６に示すように、
高さ方向の長さａがa＝約３０５ｍｍ、横幅方向の長さ
ｂがb＝約１１３ｍｍ、奥行き方向の長さｃがｃ＝約５
５ｍｍで、略６００ｇのトナーが収納されるものでもよ
い。

【００３１】このように構成されたトナー袋２２には、
上部に通気性フィルタ２６が設けられており、通気性フ
ィルタ２６は直径１．７５ｃｍで、面積は約２．４ｃｍ
２となり、通気度が２〜７ｍｌ／ｃｍ２・ｓｅｃ×２．
４ｃｍ２＝４，８〜１６．８ｍｌ／ｓｅｃとなる。

【００３２】上記したエアーポンプ３０はそれ自体公知
のものであって、毎分１〜３Ｌ程度のエアー流量を発生
する。このエアーポンプ３０の作動によりトナー収納容
器２０におけるトナー袋２２の下部から供給されたエア
ーは、トナー袋２２のトナー排出孔２４から上方に向け
て噴出され、トナー層を攪拌する。これによりトナー袋
２２内のトナーが流動化されるので、トナーが安定して
トナー排出孔２４に運ばれるようになり、結果的にトナ
ーが排出され易くなる。すなわち、トナー袋２２内のト
ナーは、粉体ポンプ４０が発生する吸引圧力とトナーの
重力、および供給されたエアーによるトナー攪拌により
図３の矢印の方向に移動し、ノズル５１の先端からトナ
ー排出路３３を通り、トナー移送チューブ１５を介して
粉体ポンプ４０に移送され、その後、現像装置１０内に
落下して補給される。

【００３３】上記したトナー補給装置では、トナー収納
容器２０をセットしてからトナーがなくなるまでトナー
を安定して排出し、補給終了後に容器内に溜まるトナー
残量を低減させる課題がある。そのためには基本的に、
エアー供給を多くして攪拌を十分に行わせるのが良い。
しかし、通気性フィルタ２６の通気度に対し過度のエア
ー供給になると、トナー袋２２内の圧力が上昇しすぎる
不具合が起こり、トナー補給が行われなくなる。この問
題は、フィルタ２６の面積を大きくして通気度を上げれ
ば解決はできるのだが、通気性フィルタ２６はトナーの
シール性、フィルタの生産コストなどの問題があり大き
くするのには制約がある。本発明では、通気性フィルタ
２６の大きさを固定して、エアー供給量を制御すること
で上記課題を達成している。

【００３４】フレキシブル容器では、内部圧力が高まる
と膨らみ、内部圧力が弱まるとしぼむ。しかし、本トナ
ー収納容器２０ではそのトナー袋２２に通気性フィルタ
２６を設けているので、通常、内部圧力が大気圧より下
がることはない。したがって、エアーポンプ３０により
エアーを供給して内部圧力が高まれば、トナー袋２２が
膨らみ、そのエアーが通気性フィルタ２６から抜ける
と、元の状態に戻る。

【００３５】そこで、本実施形態では通気性フィルタ２
６の通気度より多いエアー量を一時的にトナー袋２２に
供給し、そして、そのエアーが通気性フィルタ２６から
完全に抜けるか、もしくは抜けた状態に近づくと再び通
気性フィルタ２６の通気度より多いエアー量を供給す
る。このような間欠的なエアー供給を行うことにより、
トナー袋２２は膨らんだ後に元の状態に戻る運動を繰り
返し、この運動によりトナー袋２２の壁面が振動するが
如く動くので、トナー袋２２の壁面に付着しているトナ
ーを速やかにトナー排出孔２４へ搬送することができ
る。なお、図７は、エアーポンプ３０とトナー袋２２の
内部圧力との関係を示すグラフであり、この場合、供給
するエアー量を通気性フィルタ２６から抜ける量の２倍
以上に設定している。なお、振動発生時のトナー袋２２
は多少膨らめばよく、したがって膨らましすぎてトナー
袋２２が元に戻らないことがない程度に設定されてい
る。

【００３６】かくして、トナー袋２２の壁面が振動すれ
ば、トナーがトナー排出孔２４、すなわち挿入されたノ
ズル５１に搬送されやすくなり、トナーが壁面に付着し
たまま補給されないという不具合を解消することができ
る。さらに、トナー袋２２の壁面が動けば、トナー架橋
の発生も防止することができるので、トナー架橋により
大量にトナーが残留してしまうことが防止できる。

【００３７】上記したトナー袋２２の振動は、トナー補
給度に行う必要がないが、定期的に行うと効果的であ
る。したがって、画像形成装置にタイマー機能を有して
いるものでは、一定時間経過するごとを行うようにすれ
ばよい。さらに、画像形成装置のメインスイッチをオン
するごとを行うこともきわめて有効であり、このとき定
着装置の立ち上がり中にトナー袋を振動することができ
る。さらにまた、所定量のトナーを補給するごとに行う
ようにしてもよい。

【００３８】ところで、エアーポンプ３０からのエアー
供給はトナーを攪拌してトナー収納容器２０からのトナ
ー補給を安定化させ、残トナーの低減を図るためであ
る。かかる目的に達成には、エアー供給条件が密接に関
係する。エアー供給条件にはエアー流速、エアー供給時
間、（トナー補給に対する）エアー供給間隔が含まれ、
これらの制御によって、トナー収納容器内からのトナー
移送が安定化される。これらの制御が適正でないと、ト
ナー排出孔２４に挿入されたノズル５１の付近上部のト
ナーが流動化されなくなり、または流動化されるトナー
の量が少なくなる等の現象が生じるため、トナーが安定
して供給できなくなり、容器内にトナーが多量に残ると
いう問題が発生する。

【００３９】このような問題が発生する理由には、主に
以下の２つが考えられる。まず、一つには、必要以上の
エアー供給によって容器内がエアーで過剰に充満し、容
器内の圧力が過剰に上昇し、それによりフレキシブル容
器であるトナー袋２２の形状が崩れ、図８（ａ）のトナ
ー袋２２が図８（ｂ）に示すように、膨れたままとなる
ことである。トナー袋２２が膨れたままであると、容器
下方部分の必要最低限の傾斜が確保できなくなり、結果
として、トナーが容器下方の内壁面に溜まって搬送され
ないことになり、トナー補給が途中で行われなくためで
ある。

【００４０】もう一つは、トナー補給が進みノズル５１
の付近上部のトナー量が少なくなった場合に、トナー攪
拌効果が不充分になることである。ノズル５１付近上部
のトナー量が少ないと、トナー量が多い場合よりも、ト
ナーがエアーによる攪拌領域に入りずらくなり、トナー
が排出されにくくなることによるものである。

【００４１】したがって、トナーが容器内に残量として
溜まらず確実に補給されるためには、容器内の過剰な圧
力上昇が起こらないことをねらいとして、トナー攪拌効
果を補給初期からトナーエンドまで保持できるようなエ
アー供給にしてやらねばならない。そのためには、容器
内の圧力、トナー残量などの状況に応じて、エアー供給
量を制御することが重要である。

【００４２】そのためには、経時における容器内の圧力
状態、トナー残量の状況に応じて、供給すべきエアー量
を調整することが重要であることが実験により明確とさ
れた。エアーを供給すると、エアーがノズル５１の上部
付近のトナーを攪拌して流動化させる。このノズル５１
の上部付近がエアーによる攪拌領域であり、そして、流
動化された攪拌領域のトナーが紛体ポンプ４０に吸引さ
れて排出されるのだが、排出されたトナーの部分には、
容器内のまわりのトナーがくずれて再び攪拌領域にトナ
ーが溜まることになる。そのトナーが再びエアー供給に
より攪拌され排出されるという具合に、トナー補給とエ
アー供給を繰り返すことになる。つまり、ある程度のト
ナーが消費されたらその都度エアーを供給しなくてはな
らない。よって、単位時間あたりのトナー補給量に比例
した量のエアー供給を行う必要がある。

【００４３】ところが、単位時間あたりのトナー補給量
はバラツキがあり、ベタ画像の連続コピーを行ったとき
には、単位時間あたりのトナー補給量が非常に多くな
る。この場合、トナー補給量に比例してエアーを供給す
ると、容器内の圧力が上昇して、通気性フィルタ２６か
らの脱気が間に合わず、トナー袋２２が膨らんだ状態に
なり、トナー袋２２の形状がくずれて膨らんだ状態のま
まとなってしまう。かかる状態では、トナーが攪拌領域
に搬送されにくく残トナーになりやすい。

【００４４】そこで、本実施形態では通常、単位時間あ
たりのトナー補給量に比例して通常制御に基づく量（以
下、通常制御量という。）のエアー供給を行う。しか
し、単位時間あたりのトナー補給量がある高めに設定し
た量（以下、高設定量という。）以上になった場合に
は、供給するエアーの間隔を広げることで実質上のエア
ー供給量を通常制御量よりも減らすように制御する。逆
に、単位時間あたりのトナー補給量が低めに設定した量
（以下、低設定量という。）以下になった場合には、エ
アー供給間隔を狭めてやることで、通常制御量よりもエ
アー供給量を増加するように制御する。

【００４５】図９は、上記制御のフローチャートであ
り、単位時間あたりのトナー補給量検知し（ステップ
1）、検知したトナー補給量が高設定量よりも多いかを
判断し（ステップ２）、トナー補給量が高設定量よりも
多い場合には、エアー供給量を通常制御量よりも減らす
（ステップ３）。また、検知したトナー補給量が高設定
量よりも少ない場合には、トナー補給量が低設定量より
も少ないかが判断され（ステップ４）、低設定量よりも
少ない場合には通常制御量よりも増やす（ステップ
５）。そして、ステップ４において低設定量よりも多い
場合には通常制御量のエアーを供給する（ステップ
６）。

【００４６】このように制御することで、容器内に溜ま
るトナー残量の低減、およびトナー移送の安定化が実現
される。また、上記ステップ１において、単位時間あた
りのトナー補給量を検知するが、所定時間あたりの紛体
ポンプ４０の駆動時間によっても精度良く検知される。
したがって、所定の時間あたりの吸引手段の駆動時間さ
え検知すれば、適正なエアー供給量を制御できるという
ことになる。

【００４７】次に、上記の制御におけるトナー補給とエ
アー供給のタイミングを、図５を用いて説明する。吸引
型の粉体ポンプ４１を用いるトナー補給システムでは、
トナーの補給量は吸引型ポンプの駆動（オン）した時間
によって制御される。従って、単位時間あたりのトナー
補給量は、ある所定の時間内の、累積の吸引型ポンプの
駆動時間によって決定される。この値が高設定量より大
きければエアー供給量を少なくする必要があるし、この
累積が低設定量より小さければエアー供給量を多くして
よいということになる。

【００４８】上記制御では、1回のエアー供給における
エアー体積量（エアー流速×供給時間）を一定としてい
るため、ある所定の時間内での紛体ポンプ４０の駆動時
間に対してエアー供給を何回行うかを調整することでエ
アー供給量を制御している。したがって、所定の時間あ
たりの吸引手段の駆動時間さえ検知すれば、そのトナー
補給に対して適正なエアー供給間隔を調整できるため、
エアー供給量が制御されるということになる。

【００４９】例えば、図１０であると、通常の状態では
ある所定の時間内にトナー補給４回に対してエアー供給
を２回行うという設定を示しているが、トナー補給が多
くエアー体積が過剰になるようであれば、エアー供給間
隔を広げてエアー供給回数を減らせば良い。逆に、トナ
ー補給が少なくエアーによる攪拌が足りないようであれ
ば、エアー供給間隔を狭めてエアー供給回数を増やせば
良いということになる。

【００５０】さらに、単位時間あたりのトナー補給量の
検知は、潜像する画像の画像面積率とその連続通紙枚数
によって、精度良く検知することができる。従って、上
記と同様に、潜像する画像の画像面積率とその連続通紙
枚数さえ検知すれば、適正なエアー供給量を制御できる
ということになる。

【００５１】以下、実験結果に基づいてこれを説明す
る。図１１は実験の設置条件（画像面積率とその連続通
紙枚数）とエアー供給量、容器内トナー残量の実測値の
関係を示している。なお、本実験で使用した実験機の通
紙速度は、３０（枚／ｍｉｎ）である。、はエアー
供給量２．５（ｌ／ｍｉｎ）とした場合に、画像面積率
が大きく連続通紙枚数も多い場合と、画像面積率が小さ
く連続通紙枚数も少ない場合の例を表している。また
は、と同じ画像面積率、連続通紙枚数であるが、エア
ー供給間隔を広くして、エアー供給量を１．５（ｌ／ｍ
ｉｎ）としたものの例を表している。また、単位時間あ
たりのトナー補給量は、潜像する画像の画像面積率とそ
の連続通紙枚数に応じて設定される。

【００５２】補給終了後の空となった容器内のトナー残
量は、１０ｇ以下となることを目標としている。図１１
より、は残量目標を達成しているが、これは、の単
位時間あたりのトナー補給量が１５（ｇ／ｍｉｎ）の時
に、エアー供給量２．５（ｌ／ｍｉｎ）が適正の値であ
ることを意味している。しかし、では、よりも画像
面積率が大きく連続通紙枚数も多いために単位時間あた
りのトナー補給量も３０（ｇ／ｍｉｎ）と多いので、エ
アーをと同じ２．５（ｌ／ｍｉｎ）で容器内に供給し
続けると、必要以上のエアーを供給していることにな
る。従って、では過剰のエアー供給により次第に容器
圧力が上昇し、上記に記載の不具合により、途中で補給
しなくなっている。その結果、補給終了後の容器内のト
ナー残量が８５ｇと目標を達成していない。つまり、
のように単位時間あたりのトナー補給量が多い場合は、
エアー供給量を２．５（ｌ／ｍｉｎ）よりも少なく制御
せねばならない。そこで，では、エアー供給間隔を広
くしてエアー供給量を１．５（ｌ／ｍｉｎ）としたが、
このようにエアー供給量を減らす制御をすることで、補
給終了後の容器内のトナー残量も低減でき、残量目標を
達成することが可能となるのである。

【００５３】このように、画像面積率とその連続通紙枚
数さえ検知すれば、必然的に単位時間あたりのトナー補
給量を検知することになるので、それに応じて適正に調
整したエアー供給量が決定するように制御することがで
きる。適正なエアー供給量でエアーを供給することで、
継続的なトナー攪拌効果を得ることができ、また、フレ
キシブル容器の形状もエアー体積の増大によって容器が
膨らみ形状がくずれることがないので、トナー移送が安
定化されることになる。

【００５４】ところで、上記したトナー補給量に応じた
エアー供給量の制御はトナー袋２２のトナー残量に応じ
ても、それに適したエアー供給量は変動させるとより好
ましい。図１２は、容器内トナー残量が（ａ）多い場
合、図１３は少ない場合の容器内の様子を示す。

【００５５】図１２の場合は容器内のトナー量が多いの
で、容器内上部にエアーが入りこめるスペースが少な
い。従って、エアー供給量が比較的大きい場合、容器内
圧力が上昇して容器が膨れ、上記記載の理由により、容
器内のトナーが残量として溜まりやすい（図８（ｂ）参
照）。ただし、ノズル５１上部にあるトナー量が多いの
で、エアーによる攪拌効果が得られやすく、トナー攪拌
にはそれ程のエアーを必要としない。従って、容器内の
圧力が上がらぬような比較的少ないエアー供給量が良い
ことになる。

【００５６】図１３の場合は容器内のトナー量が少ない
ので、容器内上部にエアーが入りこめるスペースが十分
にある。従って、エアー供給量が比較的大きい場合で
も、容器内圧力の上昇による容器形状変化の不具合が起
こりにくく、容器内のトナーが図１２の場合よりも残量
として溜まりにくい。ただし、ノズル５１上部にあるト
ナー量が少ないので、エアーによる攪拌効果が得られに
くくになっている。従って、エアーの供給頻度を増やし
てエアー供給時の容器の振動効果を有効に利用するのが
良いということになる。

【００５７】このように、図１２の容器内のトナーが多
い場合では比較的少ないエアー供給量が適し、図１３の
容器内のトナーが少ない場合では比較的多いエアー供給
量が適しており、このことは、容器内のトナー残量の状
況に応じて供給すべき適正なエアー供給量が異なること
を意味している。

【００５８】容器内のトナー残量の検知方法であるが、
補給初期から累積のトナー補給量は、吸引型ポンプの駆
動時間によって決まるので、その逆である（排出された
トナー量の逆となる）容器内に溜まるトナー残量も、新
たなトナー収納容器を設置した時点からの紛体ポンプ４
０駆動時間で検知されることになる。したがって、紛体
ポンプ４０の駆動時間さえ検知すれば、それに応じた適
正なトナー供給量を制御することができ、補給後のトナ
ー残量の低減、およびトナー移送の安定化が実現でき
る。

【００５９】図１４は、紛体ポンプ４０の駆動時間に対
してのトナー収納容器２０内のトナー残量を示してい
る。はエアー供給を一定条件の制御で行った場合で、
はトナー残量が少なくなった時点からエアー供給間隔
を狭める制御を行った場合を示している。

【００６０】容器内のトナー残量が少なくなると、ノズ
ル５１付近にはトナー量が少ない状態となり、一定条件
の制御でエアー供給を行っても図８ののようにトナー
は容器内に残りやすい。この場合、トナー量が少なくな
ると、ノズル５１の上部付近にトナーが集まりにくくな
っているので、エアーによる攪拌効果を享受できるトナ
ーが少ない。よって、壁面近くにあるトナーをできるだ
けノズル５１の上部付近に集める必要がある。

【００６１】そこで、エアーの供給回数を増やして上記
したエアーによる振動を頻繁に行うことで、壁面近くに
あるトナーをノズル５１の上部付近に集め、さらにこれ
らをエアーが攪拌してトナー移送しやすくする。よっ
て、トナー残量がある量より少なくなったときにはエア
ー供給条件を供給間隔が狭くなるように変更すれば、よ
りトナー残量の低減が図れる。なお、エアー供給量を増
やすと、圧量上昇による容器の変形の問題があるが、ト
ナー残量が少ない場合には容器内に入ることができるエ
アースペースが大きく、さらにトナー自身の重みも軽量
になっているから、実質上問題がない。

【００６２】

【発明の効果】請求項１の構成によれば、トナー収納容
器をエアーにより一時的に膨らませ、そしてエアーが通
気性フィルタを介して抜けるので、エアー供給により、
トナー収納容器の壁面を動かし、トナーを下方へ移動さ
せられる。よって、容器下部からのトナー移送が確実に
行われ、容器内の残留トナーを大幅に低減することがで
きる。さらに、トナー収納容器内にトナー架橋が生ずる
ことも防止できる。

【００６３】請求項２および３の構成によれば、トナー
収納容器の壁面を振動するように動かすことができ、容
器下部からのトナー移送がより確実に行われ、容器内の
残留トナーを大幅に低減することができる。さらに、ト
ナー収納容器内にトナー架橋が生ずることも防止でき
る。

【００６４】請求項４の構成によれば、トナー収納容器
のエアーによる振動を、ほぼ定期的に、かつ、画像形成
装置の立ち上げ時間中に並行して行うことができる。請
求項５の構成によれば、トナー補給する度にエアーによ
る振動をトナー収納容器に与えるので、容器内の残留ト
ナーを大幅に低減することができる。

【００６５】請求項６の構成によれば、トナー収納容器
から安定したトナー補給へを行うことができ、残留トナ
ーも大幅に低減することができる。請求項７の構成によ
れば、トナー補給量が多量でエアー供給を減らすこと
で、トナー収納容器の圧力を適正圧に維持して容器の変
形を抑え、多量の残トナーが生ずることを防止すること
ができる。

【００６６】請求項８の構成によれば、トナー補給量が
少量でエアー供給を増やすことで、トナー収納容器のト
ナーを十分に攪拌して流動性を保ち、多量の残トナーが
生ずることを防止することができる。

【００６７】請求項９および１０の構成によれば、トナ
ー補給量を制度良く検知することができる。請求項１１
の構成によれば、エアー供給量の増減を回数で制御する
ので、アナログ制御でなくデジタル制御であるため、エ
アー供給手段の制御が容易である。

【００６８】請求項１２の構成によれば、トナー収納容
器のトナー残量に応じてエアー供給量を可変するので、
容器内の残留トナーをより大幅に低減することができ
る。請求項１３の構成によれば、トナー収納容器のトナ
ー残量を精度良く検知することができる。

【００６９】請求項１４の構成によれば、トナー収納容
器内の残留トナーを大幅、かつ、確実に低減することが
できる。請求項１５の構成によれば、トナー収納容器内
の圧力を適正に保つことができる。

【００７０】請求項１６および１７の構成によれば、現
像装置へのトナー補給を確実に行い、トナー収納容器内
に多量の残トナーが生ずることを防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るトナー補給装置の構成図である。

【図２】図１に示す現像装置の端部の部分断面図であ
る。

【図３】本発明のトナー補給装置の一実施形態を示す断
面説明図である。

【図４】トナー収納容器のトナー袋の一例を示す正面図
である。

【図５】図４のトナー袋の示す斜視図である。

【図６】トナー収納容器のトナー袋の他の例を示す正面
図である。

【図７】エアー供給とトナー収納容器内の圧力の関係を
示すグラフである。

【図８】（ａ）は通常のトナー収納容器内の状態を示す
説明図、（ｂ）は容器が変形した状態を示す説明図であ
る。

【図９】エアー供給の制御の流れを示すフローチャート
である。

【図１０】トナー補給、エアー供給のタイミングチャー
ト図である。

【図１１】画像面積率、連続通紙枚数とエアー供給量、
容器内トナー残量の関係を示す図である。

【図１２】トナー量が多い場合のトナー収納容器内の状
態を示す説明図である。

【図１３】トナー量が少ない場合のトナー収納容器内の
状態を示す説明図である。

【図１４】トナー収納容器内のトナー残量の紛体ポンプ
駆動時間の関係を示すグラフで「ある。

【符号の説明】

１０ 現像装置 ２０ トナー収納容器 ２２ トナー袋 ２６ 通気性フィルタ ３０ エアーポンプ ４０ 粉体ポンプ

フロントページの続き (72)発明者 岩田 信夫 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 村松 智 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 松本 純一 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 2H027 DA39 DA46 DB01 DD02 EA06 EC06 ED10 EF01 2H077 AA02 AA20 AB12 AB21 CA02 DA08 DA15 DA22 DB18 DB25 EA01

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器下部にトナー排出部が設けられ、フ
   レキシブルなトナー収納容器と、該トナー収納容器内に
   下方よりエアーを供給するエアー供給手段と、前記トナ
   ー収納容器の上部側に設けられ、エアーを通すがトナー
   を通さない通気性フィルタとを有し、前記トナー収納容
   器のトナーが前記トナー排出部を通って現像装置へ補給
   するトナー補給装置において、 前記エアー供給手段が前記通気性フィルタの通気度より
   多い量のエアーを前記トナー収納容器に供給することを
   特徴とするトナー補給装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のトナー補給装置におい
   て、前記エアー供給手段によるエアー供給が、ある時間
   内で間欠的に行われることを特徴とするトナー補給装
   置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のトナー補給装置におい
   て、前記エアー供給手段による間欠的なエアー供給が、
   先に供給したエアー量分が前記通気性フィルタを介して
   前記トナー収納容器からほぼ抜けたとき、次のエアー供
   給を行うことを特徴とするトナー補給装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３の何れか一項に記載の
   トナー補給装置において、前記エアー供給が画像形成装
   置の電源投入時に行われることを特徴とするトナー補給
   装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし３の何れか一項に記載の
   トナー補給装置において、前記エアー供給が前記トナー
   収納容器から所定のトナー量を補給したときに行われる
   ことを特徴とするトナー補給装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５の何れか一項に記載の
   トナー補給装置において、前記トナー収納容器内に収納
   されたトナーを吸引する吸引手段を設け、該吸引手段の
   吸引力によりトナーを現像装置へ補給することを特徴と
   するトナー補給装置。
7. 【請求項７】 容器下部にトナー排出孔が設けられ、フ
   レキシブルな材質で作られたトナー収納容器と、該トナ
   ー収納容器に収納されたトナーを吸引する吸引手段と、
   前記トナー収納容器内に下方よりエアーを供給するエア
   ー供給手段とを有し、前記吸引手段の吸引圧力により前
   記トナー収納容器のトナーが前記トナー排出部を通って
   現像装置へ補給するトナー補給装置において、 通常、単位時間当たりのトナー補給量に応じて前記エア
   ー供給手段によりエアーを供給し、単位時間当たりのト
   ナー補給量が高設定の量以上のとき、エアー供給量を減
   少するように制御することを特徴とするトナー補給装
   置。
8. 【請求項８】 容器下部にトナー排出孔が設けられ、フ
   レキシブルな材質で作られたトナー収納容器と、該トナ
   ー収納容器に収納されたトナーを吸引する吸引手段と、
   前記トナー収納容器内に下方よりエアーを供給するエア
   ー供給手段とを有し、前記吸引手段の吸引圧力により前
   記トナー収納容器のトナーが前記トナー排出部を通って
   現像装置へ補給するトナー補給装置において、 通常、単位時間当たりのトナー補給量に応じて前記エア
   ー供給手段によりエアーを供給し、単位時間当たりのト
   ナー補給量が低設定の量以下のとき、エアー供給量を増
   加するように制御することを特徴とするトナー補給装
   置。
9. 【請求項９】 請求項７または８に記載のトナー補給装
   置において、前記単位時間当たりのトナー補給量を、前
   記吸引手段の駆動時間から検知することを特徴とするト
   ナー補給装置。
10. 【請求項１０】 請求項７または８に記載のトナー補給
    装置において、前記単位時間当たりのトナー補給量を、
    画像形成時の画像面積率と連続通紙枚数から検知するこ
    とを特徴とするトナー補給装置。
11. 【請求項１１】 請求項７または８に記載のトナー補給
    装置において、前記エアー供給手段の1回のエアー供給
    量がほぼ一定であり、エアー供給量の増減をエアー供給
    回数の増減によって制御することを特徴とするトナー補
    給装置。
12. 【請求項１２】 容器下部にトナー排出孔が設けられ、
    フレキシブルな材質で作られたトナー収納容器と、該ト
    ナー収納容器に収納されたトナーを吸引する吸引手段
    と、前記トナー収納容器内に下方よりエアーを供給する
    エアー供給手段とを有し、前記吸引手段の吸引圧力によ
    り前記トナー収納容器のトナーが前記トナー排出部を通
    って現像装置へ補給するトナー補給装置において、 前記トナー収納容器内のトナー残量に応じて、前記エア
    ー供給手段のエアー供給量を可変するように制御するこ
    とを特徴とするトナー補給装置。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載のトナー補給装置に
    おいて、前記トナー収納容器内のトナー残量を、新たな
    トナー収納容器を設置した時点からの、前記吸引手段の
    累積の駆動時間から検知することを特徴とするトナー補
    給装置。
14. 【請求項１４】 請求項１２に記載のトナー補給装置に
    おいて、前記トナー収納容器内のトナーが補給されてそ
    の残量が所定量以下になったとき、前記エアー供給手段
    によるエアー供給の間隔を狭くすることを特徴とするト
    ナー補給装置。
15. 【請求項１５】 請求項７ないし１３の何れか一項に記
    載のトナー補給装置において、前記トナー収納容器内の
    圧力を減少する通気性フィルタが設けられていることを
    特徴とするトナー補給装置。
16. 【請求項１６】 請求項１ないし１４の何れか一項に記
    載のトナー補給装置を用いて、像担持体に形成された潜
    像を現像する現像装置へトナーを補給することを特徴と
    する画像形成装置。
17. 【請求項１７】 請求項１５に記載の画像形成装置にお
    いて、前記現像装置が二成分現像装置であり、要求され
    た量のトナーが前記吸引手段の駆動により当該現像装置
    へ補給されることを特徴とする画像形成装置。