JP2006126433A - トナー補給手段 - Google Patents

Abstract

【課題】補給するトナー量の精度を大きく向上させたトナー補給手段を提供すること。
【解決手段】トナーを内部に貯蔵可能なメイントナー容器と、前記メイントナー容器からトナーの供給を受けることが可能なサブトナー容器と、前記サブトナー容器の上方に形成され、前記メイントナー容器からトナーの供給を受けることが可能なトナー供給口と、前記サブトナー容器の下方に略水平方向に突出した円筒状に形成され、前記サブトナー容器からトナーを搬送することが可能なトナー搬送パイプと、前記トナー搬送パイプの中に回転可能に設けられ、螺旋面が形成された搬送スクリューと、前記搬送スクリューを回転駆動する駆動手段と、を備え、前記トナー搬送パイプの壁面が完全に円筒形状を成している部分の水平方向の長さが前記搬送スクリューのピッチの１倍以上３倍以下であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、レーザープリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に備えられるトナー補給手段に関するものである。

従来、この種の画像形成装置においては、現像剤担持体の表面に顕画剤としての乾式現像剤を担持し、静電潜像を担持した像担持体の表面近傍に現像剤を搬送供給し、像担持体と現像剤担持体の間に交互（交番）電界を印加しながら静電潜像を現像して顕像化する方法が良く知られており、その現像剤担持体として現像スリーブが、像担持体として感光ドラムが用いられることが一般的である。

現像方法としては、例えば２成分系組成（キャリア粒子とトナー粒子）から成る現像剤（２成分現像剤）を用い、内部に磁石を配置した現像スリーブの表面に磁気ブラシを形成し、微小な現像間隙を保持して対向された感光ドラムにこの磁気ブラシを摺擦又は近接させ、現像スリーブと感光ドラム間（Ｓ−Ｄ間）に連続的に交互電界を印加することによってトナー粒子の現像スリーブ側から感光ドラム側への転移及び逆転移を繰り返し行わせて現像を行う所謂磁気ブラシ現像法が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

以下、２成分磁気ブラシ現像用の現像器とトナー補給手段の構成について説明する。

図２は現像器とトナー補給手段の概略断面図であり、５０１は現像スリーブ、５０２は現像スリーブ５０１中に固定配置されたマグネットローラ、５０３は現像スクリュー、５０４は撹拌スクリュー、５０５は現像容器、５０５ａはトナーの受取孔、５０５ｂは現像室、５０５ｃは撹拌室、５０６は現像剤を現像スリーブ５０１の表面に薄層形成するために配置された規制ブレード、５０７は感光ドラムであり、図示の通り、現像スリーブ５０１は感光ドラム５０７に対して近接配置され、感光ドラム５０７と逆方向又は同一方向に回転し、現像剤（斜線で図示）が感光ドラム５０７に対して接触する状態で現像できるよう設定されている。

４０１はトナーを貯蔵するサブトナー容器（図示Ａ範囲）、４０２はサブトナー容器４０１の上方に形成され、トナーの供給を受けることが可能なトナー供給口、４０３はサブトナー容器４０１の下方に略水平方向に突出した円筒状に形成されサブトナー容器４０１からトナーを搬送することが可能なトナー搬送パイプ（図示Ｂ範囲）、４０４はトナー搬送パイプ４０３の中に回転可能に設けられ螺旋面が形成された搬送スクリュー、４０５は搬送スクリュー４０４を回転駆動する駆動手段、４０６はトナーの有無を電気的又は光学的に直接検知するトナーセンサ、４０７はサブトナー容器４０１の内部に動作自在に設けられた攪拌部材である。

４１０はサブトナー容器４０１の上部に設けられたメイントナー容器、４１１はメイントナー容器４１０内に回転自在に設けられた攪拌部材、４１２は攪拌部材４１１を回転駆動する駆動手段である。

以下、現像器における作像動作について説明する。

現像容器５０５中にはトナー粒子と磁性キャリアが混合された現像剤が収容されており、トナー粒子と磁性キャリアの混合比（以後、Ｔ／Ｃ比と称す）は、現像により消費されたトナーに見合った量のトナーが、補給用トナーが貯蔵されているサブトナー容器４０１から補給スクリュー４０４によって現像容器５０５の受取孔５０５ａを経て、撹拌スクリュー５０４が設けられた撹拌室へ落下補給されることによって一定に保たれている。このときの現像容器５０５中のトナー粒子と磁性キャリアの混合比の検知及び維持方法としては従来から様々な方式が実用化されている。

以上、２成分磁気ブラシ現像用の現像器の構成を説明したが現像方法としては、他にも１成分接触現像方式等の様々な方法が実用化されている。

以下、トナーの消費に伴ってサブトナー容器４０１のトナーが減少した場合にサブトナー容器４０１へトナーを補充する動作について説明する。

攪拌部材４０７は回転又は回動の動作をすることによってサブトナー容器４０１内でトナーが固まることを防止するためにトナーをほぐす作用を持っている。又、搬送スクリュー４０４は、サブトナー容器４０１内のトナーを現像容器５０５と連通する孔５０５ａへ向かって長手方向（紙面に平行な方向）へ搬送する作用とトナーをその孔から押し出して現像容器５０５へ落下させる作用をなすために設けられている。トナーセンサ４０６がトナー無しを検出した後、攪拌部材４０７が動作しても更にトナーの無い状態が続いた場合に、トナーがサブトナー容器４０１内の一部に固まっているのではなく真にトナーが無くなったと判断する。

トナーがサブトナー容器４０１内に無いと判断すると、メイントナー容器４１０内の攪拌部材４１１が回転することによってトナーがメイントナー容器４１０からサブトナー容器４０１へ補充される。攪拌部材４１１は回転することによってメイントナー容器４１０内でトナーが固まることを防止するためにトナーをほぐす作用とメイントナー容器４１０内のトナーをサブトナー容器４０１へ連通するトナー供給口４０２へ向かって長手方向（紙面に平行な方向）へ搬送する作用とトナーをその孔から押し出してサブトナー容器４０１へ落下させる作用をなすために設けられており、例えばＰＥＴ等のシート材を用いることが一般的である。

そして、メイントナー容器４１０の攪拌部材４１１の回転はトナーセンサ４０６がトナー有りを検出するまで継続し、トナー有りを検出した後は引き続きサブトナー容器４０１から補給スクリュー４０４を経由してトナー補給が行われる。ここでは、トナーセンサがトナー無しを検出してから攪拌部材が回転する場合を説明したが、攪拌部材はシート材なので必要以上にサブトナー容器内にトナーを押し込むことはないので、トナー無しを検出する前であっても、攪拌部材が回転しても問題はない。

又、サブトナー容器４１０の攪拌部材４１１を十分な時間回転させてもトナーセンサ４０６がトナー有りを検出しないときはサブトナー容器４０１へトナーが補充されない、つまり、メイントナー容器４１０にもトナーが無くなったと判断することができ、不図示のオペレーションパネル等の表示手段を通じてトナー無しをユーザーへ知らしめる。

メイントナー容器４１０は着脱可能になっている場合と装置に固定されている場合がある。着脱可能になっている場合は、メイントナー容器４１０は一般にトナーカートリッジと呼ばれトナーが無くなった場合は４１０ごと交換することによってトナーを充填する。又、装置に固定されている場合は、メイントナー容器４１０へ別のトナー容器から直接トナーを充填する。

搬送スクリュー４０４は、駆動手段４０５によって回転され、現像器が要求しているトナーの量に応じてその回転回数又は回転時間が設定され、設定された回転回数又は回転時間に到達すると回転が停止することによって現像器が要求しただけのトナーを搬送し、現像容器へトナーを補給する。このとき、それぞれのトナー搬送スクリューの大きさに応じて１回転当たり又は単位時間当たりのトナーの搬送量が予め定数化されており、要求量に応じて回転回数又は回転時間を算出する制御が可能になっている。

ここで、スクリューによるトナーの搬送量はスクリューの回転回数に比例するため、回転時間で設定するためにはスクリューの駆動手段がスクリューを常に一定の速度で回転可能であることが前提となる。又、スクリューの回転回数をカウントする手段を設けていれば、スクリューの回転速度は一定であってもなくても回転回数で設定することが可能である。

図２においては図を見易くするために、感光ドラム５０７と現像容器５０５の長手方向を紙面と垂直な方向に、サブトナー容器４０１と補給スクリュー４０４とメイントナー容器４１０の長手方向を紙面と平行な方向に描いているが、実際にはこれらの長手方向は同一の方向となっていることが一般的である。

以上のように、従来の画像形成装置に備えられたトナー補給手段はメイントナー容器から一度サブトナー容器にトナーを移して、できるだけサブトナー容器とトナー搬送パイプ内のトナーの単位体積当たりの重量を均一に保ち、トナー搬送パイプ内をスクリューの回転量に比例した量のトナーを搬送することによって、トナーを精度良く補給することを実現している。

特開昭５５−０３２０６０号公報 特開昭５９−１６５０８２号公報

従来のトナー搬送手段においては前述のように画像形成装置が要求するトナー量に応じてスクリューが回転することによってトナーを搬送して補給しているが、トナーは粉体であることから単位体積当たりの重量が完全に均一ではないので要求量と実際の補給量の誤差を完全になくすことはできない。又、この誤差はトナーの流動性が悪く塊になり易いトナーの場合、更に大きくなる。この誤差を小さくして要求量に対する実際の補給量のばらつきを小さくすると、Ｔ／Ｃ比がより安定するので画像の濃度や色調の変動が小さくなり、画像形成装置にとっては画像品質上の大きなメリットとなる。

又、補給量のばらつきを更に小さくすると、トナーの使用量が正確に把握できるので、電気的なセンサの精度だけに頼ることなくトナーの残量を予測してユーザーに交換を促すことができるという消耗品の残量予測・空予測の精度向上というメリットもある。

このようなトナー補給手段において、トナーの補給精度を向上させる、つまり設定された補給すべきトナーの重量と実際に補給されるトナーの重量の誤差をできだけ小さくするための、第１の方法はスクリューの回転精度を向上させること、第２の方法はサブトナー容器とトナー搬送パイプ内の単位体積当りの重量を均一にすることであることはいうまでもない。第１の方法である回転精度は起動時や停止時に時間遅れが少ないステッピングモータ等を利用することで、精度向上が見込める。しかしながら、第２の方法であるサブトナー容器とトナー搬送パイプ内の単位体積当りの重量を均一に保つことはトナーが粉体であることから非常に困難であった。

本発明は従来のスクリューを用いたトナー補給手段を更に発展させたものであって、機構を極端に複雑化することなく、又、高精度・高感度・高額なセンサを追加することなく、サブトナー容器とトナー搬送パイプ内のトナーの単位体積当りの重量を可及的に均一にすることによって、補給するトナー量の精度を大きく向上させたトナー補給手段を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明のトナー補給手段は、トナー搬送パイプの壁面が完全に円筒形状を成している部分の水平方向の長さが搬送スクリューのピッチの１倍以上３倍以下であることを特徴としている。

本発明によれば、トナー搬送パイプの壁面が完全に円筒形状を成している部分の水平方向の長さを搬送スクリューのピッチの１倍以上３倍以下とすることによって、単位体積当りの重量を乱すことなく極めて均一にトナーを搬送できる構成を実現しており、機構を極端に複雑化することなく、又、高精度・高感度・高額なセンサを追加することなく、補給するトナー量の精度を大きく向上させたトナー補給手段を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について説明するが、現像器の作像方法やトナー補給の制御方法等は従来例と同様であるので説明を省略し、本発明の特徴であるサブトナー容器の構成のみ従来例と比較して説明する。

図１は本発明に係るトナー補給容器の構成図である。

図１において、１はサブトナー容器であり、図２の従来のサブトナー容器との違いは、トナー搬送パイプの壁面が完全に円筒形状を成している部分の水平方向の長さ（図示Ｂ）が搬送スクリューのピッチの１倍以上３倍以下となっていることである。

このように円筒形状を成している部分の水平方向の長さを可及的に短くすることによって、密度のばらつきが生じにくいことや、長さが短いためトナーの粉体としての内圧むらが小さいこと等が要因となってトナー搬送パイプ内のトナーの単位体積当りの重量が均一になり、補給するトナー量の精度が向上する。

１倍以下にすると、搬送スクリューが回転しなくともトナーの自重によってトナー搬送パイプ内をトナーが前進し現像容器に至ってしまうことがあるため望ましくない。又、３倍以上にすると本発明の効果が低減してしまうことは言うまでもない。

このように、水平方向の長さがスクリューのピッチの１倍以上３倍以下にするという非常に簡単な方法でトナー搬送の精度を向上させることが可能である。

本発明に係るトナー補給手段の構成図である。 従来例のトナー補給手段の構成図である。

符号の説明

１ サブトナー容器
２ トナー供給口
３ トナー搬送パイプ
４ 搬送スクリュー
５ 駆動手段
６ トナーセンサ
７ 攪拌部材
１０ メイントナー容器
１１ 攪拌部材
１２ 駆動手段

Claims (2)

1. トナーを内部に貯蔵可能なメイントナー容器と、
   前記メイントナー容器からトナーの供給を受けることが可能なサブトナー容器と、
   前記サブトナー容器の上方に形成され、前記メイントナー容器からトナーの供給を受けることが可能なトナー供給口と、
   前記サブトナー容器の下方に略水平方向に突出した円筒状に形成され、前記サブトナー容器からトナーを搬送することが可能なトナー搬送パイプと、
   前記トナー搬送パイプの中に回転可能に設けられ、螺旋面が形成された搬送スクリューと、
   前記搬送スクリューを回転駆動する駆動手段と、
   を備え、
   前記トナー搬送パイプの壁面が完全に円筒形状を成している部分の水平方向の長さが前記搬送スクリューのピッチの１倍以上３倍以下であることを特徴とするトナー補給手段。
2. 前記サブトナー容器内に動作可能なトナー攪拌部材を有することを特徴とする請求項１記載のトナー補給手段。

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