JP2004325819A - トナー補給装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シンプルな構成で低コストな現像剤収容器を用いて、現像剤収容器内の現像剤を確実に補給できる現像剤補給装置を備えることにより、現像剤収容器の交換コストが低く、且つ良好な画像を得ることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】交換可能に設けられた一側壁の端部寄りに排出口１１ａが形成されているトナー収容器１１を有し、該トナー収容器１１内のトナーを該排出口１１ａに向かってトナーが移動するように、該トナー収容器１１を往復運動させる往復運動手段を設け、トナー収容器１１内に設けられたセンサ信号に応じて単位時間あたりの往復回数が変化することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交換可能に設けられた粉体収容器を有し、該粉体収容器内の粉体を粉体補給先に補給する粉体補給装置、および該粉体補給装置を現像剤補給装置として用いた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、特許文献１に記載されているように、内部に可動部材や螺旋状突起等のない、シンプルな構造で低コストな粉体収容器を用いて、粉体収容器内の粉体を粉体補給先に補給することができる粉体補給装置が開発されている。図５に従来の粉体補給装置の概略構成図を示す。この粉体補給装置１０は、粉体収容器として、シンプルな構造で低コストな例えば直方体の粉体収容器１１を用いており、これら粉体収容器１１を容器保持部材１２にセットし、一体化した状態で粉体収容器１１と容器保持部材１２の両者に設けられた粉体排出口へと収容器中の粉体を移動させるために容器保持部材１２を往復運動させる往復運動手段を備えている。これらの往復運動によって生じる運動加速度と、粉体収容器１１内の粉体に生じる慣性力とで、粉体が鉛直方向下向きに配置された排出口に向かって徐々に移動し、排出口から重力により落下して粉体補給先に排出される。
【０００３】
上記往復運動を実現するため、この粉体補給装置１０には粉体収容器１１内の粉体が上記排出口に向かうような方向（前進方向）に付勢する付勢手段と、付勢手段に抗して粉体収容器１１を後退方向に押圧して移動する押圧移動手段と、押圧移動手段を解除する押圧解除手段とが設けられている。
また、高速で前進する容器保持部材１２を急激に停止させることにより、停止時にはより大きな加速度が発生するため、ストッパー部材を設ける工夫もなされている。高速で運動する容器保持部材１２と粉体収容器１１を停止させるため無視できない衝撃エネルギーが発生するが、ストッパー部材と容器保持部材との間に弾性部材を設け弾性変形によって当接の際に発生する振動や衝撃音を低減している。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−０４６８４３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、トナー量が多い初期には目的の加速度が得られないため、トナー排出量が少なく、終始目的の排出量を得るためにはバネ強度をある程度大きくすることにより目的の排出量を得ていた。しかし、バネ強度を大きくするため画像形成装置本体に対する衝撃も大きくなることが問題となっていた。解決策として容器保持部材１２の単位時間あたり揺動回数を多くして目的のトナー排出量を得ることが考えられるが、カム１６と突起部１２ｂとの磨耗、ダンパー１８の寿命等が問題となるため解決策としては十分ではなかった。
【０００６】
上記問題点に鑑み、本発明の課題は、トナー量の多い初期段階でのみ単位時間あたり揺動回数を多くすることにより、バネ強度を従来に比べて弱くしても終始目的のトナー排出量を得ることである。
また、本発明の課題は、加速度センサを容器保持部材に設けることにより、トナー収容器の交換コストを低減し、トナー収容器と容器保持部材との接点不良等を解消することである。
また、本発明の課題は、シンプルな構成で低コストな現像剤収容器を用いて、現像剤収容器内の現像剤を確実に補給できる現像剤補給装置を備えることにより、現像剤収容器の交換コストが低く、且つ良好な画像を得ることができる画像形成装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、交換可能に設けられた一側壁の端部寄りに排出口が形成されている粉体収容器を有し、該粉体収容器内の粉体を該排出口に向かって粉体が移動するように、該粉体収容器を往復運動させる往復運動手段を設けた粉体補給装置において、前記粉体補給装置は、粉体収容器内に設けられたセンサ信号に応じて単位時間あたりの往復回数が変化することを特徴とする粉体補給装置である。
【０００８】
請求項２に記載の本発明は、交換可能に設けられた一側壁の端部寄りに排出口が形成されている粉体収容器を有し、該粉体収容器内の粉体を該排出口に向かって粉体が移動するように、該粉体収容器を往復運動させる往復運動手段を設けた粉体補給装置において、前記粉体補給装置は、該往復運動手段に設けられたセンサの信号に応じて単位時間あたり往復回数が変化することを特徴とする粉体補給装置である。
請求項３に記載の本発明は、像担持体に形成された潜像を現像する現像装置を備えた画像形成装置において、前記現像装置に現像剤を補給する現像剤補給装置として、請求項１又は２のいずれかに記載の粉体補給装置を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の粉体補給装置を画像形成装置のトナー補給装置に適用した場合について説明する。図１は本実施形態に係る画像形成装置の作像部分を示す概略構成図である。潜像担持体としての感光体１の周囲には、感光体１の表面を一様に帯電せしめる帯電器、原稿の光像を感光体ドラム１の表面に結像して静電潜像を形成する露光光学系、現像装置２で該静電潜像が現像されて得られたトナー像を記録媒体である転写紙に転写せしめる転写装置、トナー像の転写後に感光体１上に残留するトナーを掻き落すクリーニング装置等（何れも図示せず）が各々近接あるいは接触するようにして配設されしている。そして、現像装置２には、現像装置２にトナーを補給するためのトナー補給装置１０が取付けられている。なお、この画像形成装置のコピー動作については、周知の電子写真プロセスであるので説明は省略する。
【００１０】
前記現像装置２は、トナーとキャリアからなるいわゆる２成分現像剤を用いる２成分現像装置であり、前記現像装置２の現像ケーシング６内には、トナーとキャリアとを混合した現像剤７が収容されている。また、現像ケーシング６内には、現像ローラ３、トナー排出口２４を介して補給されたトナーＴを現像ケーシング６内の現像剤７と混合攪拌するとともに現像ローラ３に供給するための搬送スクリュー４及び５、現像ローラ３上の現像剤量を規制する規制ブレード８などが配設されている。
前記搬送スクリュー４、５は、それぞれ図中奥行き方向に延在するように平行配設され、図示しない駆動系により現像ローラ３長手方向で互いに逆向きに回転駆動されるようになっている。これら搬送スクリュー４と５との間には仕切板９が設けられ、この仕切板９により、現像剤７を収容する現像剤収容スペースが両者の周りに個別に確保されている。但し、前記搬送スクリュー４、５の両端近傍（図中手前端近傍、及び奥端近傍）に対応する領域には、仕切板９が設けられておらず、２つの現像剤収容スペースは該両端近傍で連通するようになっている。上記トナー補給装置１０から現像装置２内に補給されたトナーＴ は、前記搬送スクリュー４、５の回転に伴い、現像剤７と混合、攪拌されながら現像ローラ３へと搬送される。そして、現像ローラ３の回転に伴い、現像ローラ３表面に担持された現像剤中のトナーＴが、上記感光体１上に形成された潜像に供給され、該潜像の現像が行われる。
【００１１】
次に、トナー補給装置１０の構成及び動作について説明する。
近年の複写機市場におけるカラー化の要望からトナー収容器として４色分のトナー収容器を保持し、各色を現像する現像装置に対して適切にトナーを補給することが望まれるようになっている。本実施例に係わる画像形成装置におけるトナー補給装置１０は、図２に図示するように４色（Ｙ：イエロー、Ｍ：マゼンタ、Ｃ：シアン、Ｂ：ブラック）のトナー収容器を保持し、それぞれのトナーを各々の色を現像する現像装置２へと補給する構成となっている。支持台１３は図示しない画像形成装置側板に略水平に固定されており、その上にトナー収容器１１と一体となって後述する往復運動を付加するための容器保持部材１２が４つ並べて配設されている。
【００１２】
以下に各トナー収容器内のトナーが排出される仕組みについて説明する。
本実施形態のトナー収容器１１は、外形状が直方体であり、その一側壁の端部寄りに排出口１１ａが形成されている。このトナー収容器１１は、容器内のトナーＴがなくなった時点で、トナーを収容した新たなトナー収容器と交換される。なお、トナー収容器１１としては、外形状が直方体のものに限定されるものではなく、例えば円筒状の容器を用いることもできる。
上記支持台１３は、上述したように図示しない画像形成装置側板に、略水平に固定支持されている。また、トナー収容器１１は、容器保持部材１２に対して着脱可能に構成されている。新品のトナー収容器１１をトナー補給装置１０にセットする際には、トナー収容器１１下面に設置された固定版１１ｂの両側に設けられた突起部を容器保持部材１２の内側に設けられたレール等に沿ってセットし両者を一体化する。トナー収容器１１内部には圧電センサ２１が側壁に設置されている。トナー収容器１１の外部側壁には圧電センサ２１用の接点が設けられており、容器保持部材１２の側壁に設けられた接点を介して電力を供給されている。容器保持部材１２は支持台１３にコロ１４を介して設置されている。トナー収容器１１の排出口部１１ａと容器保持部材１２の開口部１２ａは前述したレール等の位置決め手段によってその位置がズレることなく一体となって開口面積を一定に保ったまま支持台１３に対して図中のＡ方向に移動できる構成となっている。
【００１３】
次に、トナー補給装置１０において、トナー収容器１１内のトナーＴを排出口部１１ａに向かって移動させるように、トナー収容器１１を往復運動させる往復運動手段について説明する。本実施形態では、この往復運動手段として、前記支持台１３に固定され、前記容器保持部材１２とトナー収容器１１とを図１中右方向に付勢する付勢手段としてのバネ１５と、容器保持部材１２の突起部１２ｂに周面が当接するように回動可能に配設されたカム１６と、支持台１３の突起部１３ａに固定された弾性ゴムからなるダンパー１８とを設けている。また、容器保持部材１２と支持部材１３との間には開口部を取り囲むようにシール部材２０が設置されている。カム１６は、画像形成装置側板に固定されたモータＭ及び減速機１７によって適宜設定された回転数で回転駆動される。また、カム１６は、図示のように、カム曲面と段差部とからなり、後述するように、図１中矢印Ｂ方向の回転に伴って、バネ１５の付勢力に抗して容器保持部材１２の突起部１２ｂを図中左方向に押圧し、容器保持部材１２とトナー収容器１１とを移動するとともに、該押圧移動を解除する機能を発揮する。なお、以上の説明において、支持台１３の突起部１３ａとダンパー１８とで、図１中右方向に移動するトナー収容器１１と容器保持部材１２とを停止させるストッパーが構成されている。このストッパーは容器保持部材１２の突起部である１２ｃを当接することによりその効力を発揮する。
【００１４】
図１において、カム１６をモータＭの駆動により図１中矢印Ｂ方向に回転すると、カム１６のカム曲面が、容器保持部材１２の突起部１２ｂに当接し、バネ１５の付勢力に抗して容器保持部材１２を押圧する。この押圧により、容器保持部材１２とトナー収容器１１とが図中左方向に移動する（往時）。カム１６が回転をし、カム曲面の頂点部１６ａへと達すると図１に示すように容器保持部材１２とトナー収容器１１の開口部が支持台１３の突起部１３ａに固設されたシール部材２０により完全に閉口される状態となる。カム１６が更に回転して、突起部１２ｂが段差部に至ると、突起部１２ｂに対するカム曲面による押圧移動が解除され、バネ１５の付勢力によって、容器保持部材１２とトナー収容器１１とが、図中右方向に加速しながら移動する（復時）。このように、カム１６が１回転する毎にトナー収容器１１及び容器保持部材１２が図中矢印Ａ方向に１往復運動する。
【００１５】
そして、図１中右方向に加速しながら移動する容器保持部材１２及びトナー収容器１１は、支持台１３に固設されたダンパー１８に衝突し、残留振動の後、停止する。この停止時には、トナー収容器１１に、図中右方向に対してマイナスの大きな加速度が発生するので、トナー収容器１１内のトナーＴの図中右方向への慣性力によって、容器内のトナーＴは、図中右方向、すなわち排出口部１１ａに向かう方向に移動する。よって、このような往復運動を繰り返すことにより、略水平に配置されたトナー収容器１１内のトナーＴを、排出口部１１ａに向かって徐々に移動させることができる。この移動により、排出口部１１ａに達したトナーＴ は、トナー自身の重力によって落下し、補給装置１０のトナー排出口１９を介して現像装置に必要トナー量を適正に供給することが可能となる。
【００１６】
従来の発明においては、トナー量が多い初期には目的の加速度が得られないため、図３に示すように、トナーがある程度排出されて安定した状態に比べて排出量が少なかった。そのため、目的の排出量を終始得るためには最も排出量の少ない初期段階の排出量が目的の排出量以上となる構成にせざるを得なかった。そのためにはバネ１５の強度を大きくして容器保持部材１２の加速度を得る必要があったが、画像形成装置本体に対する衝撃も大きくなることが課題となっていた。課題解決策として容器保持部材１２の単位時間あたり揺動回数を多くして目的のトナー排出量を得ることが考えられるが、カム１６と突起部１２ｂとの磨耗、ダンパー１８の寿命などが問題となるため解決策としては十分ではなかった。
【００１７】
本発明においてはトナー収容器１１内部に圧電センサ２１が設けられ、その情報はモータコントローラに伝達されるようなシステムとなっている。トナーがある程度以上存在する初期には単位時間あたり揺動回数を１５０（ｒｐｍ）とし、トナー残量がある程度以下であるという情報が圧電センサ２１によりモータコントローラにフィードバックされると、揺動回数が１２０（ｒｐｍ）となる。本発明の補給曲線を図３に示す。この図は縦軸に単位時間あたりのトナー排出量（ｇ／ｓｅｃ）を取り、横軸にトナー残量（ｇ）を取って実験結果のプロットを線で結んだものである。このシステムによると、無駄にカム１６と突起部１２ｂとの磨耗を増大することなく、ダンパー１８の寿命を縮めることなく、容器保持部材１２の加速度を低く設定（バネ１５強度を従来に比べて小さく）することが可能となり、本体への衝撃も従来に比較して低減することができる。
【００１８】
加えて本発明は、図４に示すように、加速度センサ２２を容器保持部材１２に設けることにより、トナー収容器１１の交換コスト低減、トナー収容器１１と容器保持部材１２との間での接点不良などの不具合を解消しながら請求項１の発明と同等の補給性能を得ることができる。
また、本発明は、上記実施例において、粉体補給装置を画像形成装置におけるトナー補給装置として用いているが、現像剤補給装置として用いてもよい。現像剤補給装置として用いる場合の現像剤としては、トナーのみ、キャリアのみ、又はトナーとキャリアとを含む二成分現像剤のいずれであってもよい。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により、圧電センサを設け、トナー収容器の揺動回数を制御することで、カムと突起部との摩耗を増大することなく、ダンパーの寿命を縮めることなく、バネ強度を従来に比べて小さくすることが可能となり、本体への衝撃を低減することが可能となる。
また、本発明により、加速度センサを容器保持部材に設けることで、トナー収容器の交換コストの低減、トナー収容器と容器保持部材との間の接点不良等の不具合を解消しながら本体への衝撃を従来に比較して低減することが可能となる。
また、本発明により、シンプルな構成で低コストな現像収容器を用いて、現像剤収容器内の現像剤を確実に補給できる現像剤補給装置を備えることで、現像剤収容器の交換コストが低く、かつ良好な画像を得ることができる画像形成装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係わる画像形成装置の作像部分を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係わるカラー画像形成装置におけるトナー補給装置を示す図である。
【図３】トナー排出量とトナー残量の関係を示す図である。
【図４】トナー容器保持部材に加速度センサを設けた図である。
【図５】従来の粉体補給装置を示す図である。
【符号の説明】
１ 感光体
２ 現像装置
３ 現像ローラ
４ 搬送スクリュー
５ 搬送スクリュー
６ 現像ケーシング
７ 現像剤
８ 規制ブレード
９ 仕切板
１０ トナー補給装置
１１ トナー収容器
１１ａ 排出口
１２ 容器保持部材
１２ａ 開口部
１２ｂ 突起部
１２ｃ 突起部
１３ 支持部材
１３ａ 突起部
１４ コロ
１５ バネ
１６ カム
１７ 減速機
１８ ダンパー
１９ トナー排出口
２０ シール部材
２１ 圧電センサ
２２ 加速度センサ
Ｍ モータ

Claims (3)

1. 交換可能に設けられた一側壁の端部寄りに排出口が形成されている粉体収容器を有し、
   該粉体収容器内の粉体を該排出口に向かって粉体が移動するように、該粉体収容器を往復運動させる往復運動手段を設けた粉体補給装置において、
   前記粉体補給装置は、粉体収容器内に設けられたセンサ信号に応じて単位時間あたりの往復回数が変化することを特徴とする粉体補給装置。
2. 交換可能に設けられた一側壁の端部寄りに排出口が形成されている粉体収容器を有し、
   該粉体収容器内の粉体を該排出口に向かって粉体が移動するように、該粉体収容器を往復運動させる往復運動手段を設けた粉体補給装置において、
   前記粉体補給装置は、該往復運動手段に設けられたセンサの信号に応じて単位時間あたり往復回数が変化することを特徴とする粉体補給装置。
3. 像担持体に形成された潜像を現像する現像装置を備えた画像形成装置において、
   前記現像装置に現像剤を補給する現像剤補給装置として、請求項１又は２のいずれかに記載の粉体補給装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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