JP2009198918A - トナー補給装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サブホッパへのトナー補給直後にトナー溢れが発生することなく、なるべく多くの量のトナーをサブホッパに補給することができるトナー補給装置及びこれを備える画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナーＴを収容するトナー補給容器７１と、上面にトナー流入口７２ａが形成され、トナー補給容器７１からトナー流入口７２ａを介してトナーが供給されるサブホッパ７２と、サブホッパ７２内のトナーＴが基準量に達したか否か検知するためのトナー検知センサ７５１を有するトナー検知回路７５と、を備えるトナー補給装置７において、トナー検知センサ７５１をサブホッパ７２の上面に設けた。より具体的には、トナー流入口７２ａから流入してサブホッパ７２内で堆積したトナーＴの山の頂上部の高さを測定するために、サブホッパ７２のトナー流入口７２ａの近傍にトナー検知センサ７５１を設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸなどの画像形成に用いるトナー補給装置及び画像形成装置に関する。

従来、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの電子写真方式における画像形成装置では、感光体ドラムや感光体ベルトなどの像担持体上に画像情報を含んだ静電潜像を形成し、現像ローラから静電潜像にトナーを供給することによって現像を行っている。現像方式には、トナーのみからなる現像剤を用いた一成分現像方式と、トナーとキャリアからなる現像剤を用いた二成分現像方式とが知られている。二成分現像方式は、一成分現像方式と比べて転写性、ハーフトーンの再現性、及び温度・湿度に対する安定性などに優れており、一成分現像方式よりも多く利用されている。
二成分現像方式では、キャリアは消費されずにトナーのみが消費されるので、定期的に現像装置へトナー補給を行う必要がある。トナー補給容器としては、例えば、トナーボトルやトナーカートリッジが用いられる。トナーの補給は、スクリューによる圧送や重力による自由落下によってトナー補給容器から現像装置へトナーを送ることによって行われる。
サブホッパを備える画像形成装置の場合、図８に示すように、トナー補給容器７１から、チューブ７３及びポンプ７６を介して、トナー流入口７２ａが形成されたサブホッパ７２にトナーＴが送られる。さらに、トナーＴは、トナー搬送スクリュー７４によってトナー流出口７２ｂまで搬送され、このトナー流出口７２ｂから現像装置４にトナーＴが送られる（例えば、特許文献１参照）。

このようにサブホッパ７２を設けると、トナー補給容器７１のトナーＴがなくなっても、しばらくの間、サブホッパ７２内のトナーＴを用いて印刷が可能である。そのため、トナー補給容器７１のトナーＴがなくなり、トナー補給容器７１の交換が必要になっても、すぐに交換しなくてもよく、作業者の手透きの時間に交換することができる。さらに、サブホッパ７２を設けると、トナー補給容器７１から現像装置４に直接、トナーＴを補給するよりも高精度にトナーＴを現像装置４に供給することができる。
以上のような理由によって、サブホッパを有する画像形成装置が実用化されている。このような画像形成装置では、サブホッパ内のトナーを検知するために、圧電体への接触圧を測定する圧電センサ、光の反射率を測定する光センサ、又は透磁率を測定する磁気センサなどが設けられている。

圧電素子をトナー検知センサに用いた画像形成装置では、図８に示すように、サブホッパ７２の側面に設置されたトナー検知センサ７５１、及びＣＰＵ７５２などを含むトナー検知回路７５を用いて、トナーの有無が判断される。そして、「トナーなし」と判断されるとサブホッパ７２の上部からトナーの投入が行われる。すなわち、現像装置４内のトナーＴの収容量が少ない場合（図９参照）は、トナー検知回路７５ではトナーＴは検知されない。トナーＴの存在が検知されない場合、現像装置４内にトナーが補給され、図１０に示すようにトナーＴの表面がトナー検知センサ７５１のセンサ面７５１ａより高い位置にくる。こうなると、トナー補給容器７１（図８記載）からのトナーの補給作業が停止する。ここで、トナー検知センサ７５１が光学式センサの場合、センサから出射する光は水平方向に進むので、図９の状態では、トナーが検知されず、図１０の状態では、トナーが検知される。また、トナー検知センサ７５１が磁気式センサの場合、図９の状態では、トナーＴが少ないので、トナーＴがない場合と比べて透磁率は然程変化しない。一方、図１０の状態ではセンサ前面がトナーで覆われるので透磁率が大きく変化し、トナー検知回路７５でトナーの存在を検知することができる。

しかし、トナーは紛体であるため、サブホッパ７２の上部から投入されたトナーＴは、図１１に示すように、実際は山状に堆積し、トナー検知回路７５の認識が「トナーなし」から「トナーあり」に変化する時のサブホッパ７２内のトナー量の測定結果にバラツキが生じる。バラツキが生じるのは、温度などの条件の相異によりトナーの流動性が変わるとトナーの堆積形状が変わるからである。
例えば、現像装置４のトナー消費が多く、頻繁にサブホッパ７２にトナーＴを供給している場合には、トナーＴの流動性が高く緩やかな傾斜になるため、圧電式、光学式及び磁気式のセンサのいずれであっても、トナー検知回路７５による「トナーあり」の認識が早くなり、「トナーあり」認識時のトナー量は予測より少なくなる。一方、現像装置４のトナー消費が少ない場合には、トナーＴの流動性が低く急な傾斜になるため、圧電式、光学式及び磁気式のセンサのいずれであっても、トナー検知回路７５による「トナーあり」の認識が遅くなり、「トナーあり」認識時のトナー量は予測より多くなる。
このようにトナー検知回路７５のトナー認識基準にバラツキがあると、トナー補充時にサブホッパ７２からトナーが溢れたり、トナー補充後のサブホッパ７２のトナー量が予定より少なくなったりする。

なお、トナー検知センサ７５１に光学式のセンサを用いた場合について図１２及び図１３を用いて具体的に説明する。図１２は、トナー検知回路７５によるトナーＴの測定対象域がトナー流入口７２ａから遠い状態、すなわち、トナー検知回路７５による測定可能距離が短い場合の状態を示している。また、この図はトナーＴの測定対象域までトナーが堆積された瞬間の状態を示している。この図の状態では、トナー検知回路７５は、トナーＴの山の麓部を測定することになるので、トナー検知回路７５による「トナーあり」の認識が遅れ、トナー流入口７２ａからトナーが溢れる可能性がある。一方、トナー検知回路７５による測定可能距離が長い場合、図１３に示すように、トナーＴの測定対象域がトナー流入口７２ａに近くなり、自由落下しながらサブホッパ７２内に入ってくるトナーによってトナー検知回路７５が「トナーあり」であると判断する可能性がある。トナー検知回路７５による「トナーあり」の判断が早くなると、トナー補給直後のサブホッパ７２内のトナー量が少なくなり、サブホッパ７２内の収容スペースを十分に利用することができなくなる。

特開２００３−１３１４８５号公報

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、サブホッパへのトナー補給直後にトナー溢れが発生することなく、なるべく多くの量のトナーをサブホッパに補給することができるトナー補給装置及びこれを備える画像形成装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明のトナー補給装置は、トナーを収容するトナー補給容器と、上面にトナー流入口が形成され、トナー補給容器からトナー流入口を介してトナーが供給されるサブホッパと、サブホッパ内のトナーが基準量に達したか否か検知するためのトナー検知センサを有するトナー検知手段と、を備えるトナー補給装置において、トナー検知センサがサブホッパの上面に設けられていることを特徴とする。
また、本発明のトナー補給装置は、さらに、前記トナー流入口から流入してサブホッパ内で堆積したトナーの山の頂上部の高さを測定するために、サブホッパのトナー流入口の近傍にトナー検知センサが設けられていることを特徴とする。

また、本発明のトナー補給装置は、さらに、前記サブホッパの上面に凹部が形成され、該凹部に前記トナー検知センサが設けられていることを特徴とする。
また、本発明のトナー補給装置は、さらに、前記サブホッパの上面には、前記サブホッパにトナーを供給するためのポンプが設けられていることを特徴とする。
また、本発明のトナー補給装置は、さらに、前記ポンプは、一軸偏芯スクリューポンプであることを特徴とする。
また、本発明のトナー補給装置は、さらに、前記トナー検知センサは圧電センサであることを特徴とする。
また、本発明のトナー補給装置は、さらに、前記サブホッパに振動を加えるための振動付与部材が設けられていることを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、上記のいずれかに記載のトナー補給装置を備えていることを特徴とする。

上記解決する手段としてのトナー補給装置及び画像形成装置では、トナー検知センサがサブホッパの上面に設けられているので、トナー検知センサの位置をトナー流入口の近傍にすれば、サブホッパへのトナー補給直後にトナー溢れが発生することなく、なるべく多くの量のトナーをサブホッパに補給することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。

図１は、本発明のトナー補給装置の一実施形態を備える画像形成装置を示している。この画像形成装置は複写機であり、画像形成装置本体２と圧板開閉式スキャナ３とから構成されている。画像形成装置本体２の内部には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）用の像担持体（感光体ともいう）１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋが並行して配設されている。すなわち、この画像形成装置は、タンデム型のカラーレーザー複写機である。画像形成装置本体２は、プリンタ部１００と、プリンタ部１００を載せる給紙装置２００とを備えている。圧板開閉式スキャナ３は、プリンタ部１００の上に固定されたスキャナ部本体３００と、スキャナ部本体３００に回動自在に設けられた自動原稿送り装置４００とを備えている。
上記プリンタ部１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための４個のプロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋからなる画像形成ユニット２０を備えている。各符号の数字の後に付されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック用の部材であることを示している。プロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの他には、光書込ユニット２１、中間転写ユニット１７、二次転写装置２２、及びベルト定着方式の定着装置２５などが配設されている。

原稿をコピーする際には、ユーザーは、例えばシート原稿の束を自動原稿送り装置４００の原稿台３０にセットする。又は、１枚の原稿をコンタクトガラス３２の上に載置する。１枚ずつコンタクトガラス３２の上に載置する場合、先ず、スキャナ部本体３００に対して自動原稿送り装置４００を上方へ回動させ、コンタクトガラス３２を露出させる。この後、コンタクトガラス３２に原稿を載置し、次いで自動原稿送り装置４００を下方へ回動させてコンタクトガラス３２との間に原稿を挟み込む。

このようにして原稿をセットした後、コピースタートスイッチを押下すると、スキャナ部本体３００による原稿読取動作がスタートする。ただし、自動原稿送り装置４００にシート原稿をセットした場合には、この原稿読取動作に先立って、自動原稿送り装置４００が作動してシート原稿をコンタクトガラス３２まで移動させる。原稿読取動作では、先ず、第１走行体３３と第２走行体３４とが共に走行を開始し、第１走行体３３に設けられた光源から光が発射される。そして、原稿面からの反射光は、第２走行体３４内に設けられたミラーで反射し、次いで、結像レンズ３５を通過し、最後に読取センサ３６に入射する。読取センサ３６は、入射光に基づいて画像情報を構築する。シート原稿が自動原稿送り装置４００によりコンタクトガラス３２上に載置された場合には、シート原稿は原稿排紙部３１に排紙される。
このような原稿読取動作と併行して、各プロセスカートリッジ１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ内の各機器、中間転写ユニット１７、二次転写装置２２、及び定着装置２５がそれぞれ駆動を開始する。そして、読取センサ３６によって構築された画像情報に基づいて、光書込ユニット２１が駆動制御されて、各像担持体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上に、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が形成される。これらのトナー像は、中間転写ベルト１１０上に重ね合わせて転写され、４色トナー像となる。

また、原稿読取動作の開始とほぼ同時に、給紙装置２００は給紙動作を開始する。この給紙動作では、複数の給紙ローラ４２のうちの１個が選択的に回転させられ、ペーパーバンク４３内に複数段に設けられた給紙カセット４４のうちの１つから転写紙が送り出される。転写紙が送り出される際、分離ローラ４５で１枚ずつ転写紙が分離されて１枚ずつ転写紙が給紙路４６に進入する。その後、搬送ローラ対４７によって二次転写ニップに向けて搬送される。一方、給紙カセット４４からの給紙に代えて、手差しトレイ５１からの給紙が行われる場合がある。この場合、手差し給紙ローラ５０が選択的に回転させられ、手差し給紙ローラ５０によって転写紙が画像形成装置内に送り出される。その際、複数枚の転写紙が相互の摩擦力により一体として搬送されようとするが、分離ローラ５２があるので、転写紙は１枚ずつ搬送されることになる。このようにして１枚ずつ転写紙がプリンタ部１００の手差し給紙路５３に給紙される。

以下、画像形成装置の構成要素（光書込ユニット２１、中間転写ユニット１７、二次転写装置２２及び定着装置２５）について説明する。なお、フルカラー画像を形成する場合を前提として説明する。
先ず、光書込ユニット２１について説明する。光書込ユニット２１は、図示しない光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどを有し、画像データに基づいて像担持体１の表面にレーザー光を照射する。すると、帯電装置によって一様帯電された像担持体１は、レーザー光が照射された部分について表面電位が減衰する。この減衰により、像担持体１の表面に静電潜像が形成される。このようにして形成された静電潜像は現像装置４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋによって現像されてトナー像となる。
なお、像担持体１に形成されたトナー像は、中間転写ベルト１１０に一次転写される。一次転写後の像担持体１の表面にはトナーが残っているため、クリーニング装置によって像担持体１の表面がクリーニングされる。そして、潤滑剤塗布装置を経た後、除電器によって除電され、帯電装置によって一様帯電され、初期状態に戻る。

次いで、中間転写ユニット１７について説明する。中間転写ユニット１７は、中間転写ベルト１１０とベルトクリーニング装置９０を有している。また、中間転写ユニット１７は、従動ローラ１４、駆動ローラ１５、二次転写ローラ１６、及び４個の一次転写ローラ６２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを有している。中間転写ベルト１１０は、従動ローラ１４を含む複数のローラによって張架されている。そして、中間転写ベルト１１０は、モータによって駆動される駆動ローラ１５の回転によって無端移動する。４個の一次転写ローラ６２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれ中間転写ベルト１１０の内周面に接触するようにして配設され、図示しない電源から一次転写バイアス電圧が印加される。また、一次転写ローラ６２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、中間転写ベルト１１０をその内周面側から像担持体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに向けて押圧して一次転写ニップを形成する。そして、一次転写バイアス電圧の影響により、像担持体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと一次転写ローラ６２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとの間（一次転写ニップ）に一次転写電界が形成される。

像担持体１Ｙ上に形成されたＹトナー像は、この一次転写電界やニップ圧の影響によって中間転写ベルト１１０に一次転写される。このＹトナー像には、像担持体１Ｍ，Ｃ，Ｋに形成されたＭ，Ｃ，Ｋトナー像が順次重ね合わされる。この重ね合わせにより、中間転写ベルト１１０には多重トナー像である４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。
中間転写ベルト１１０に転写された４色トナー像は、二次転写ニップで転写紙に転写される。二次転写ニップ通過後にトナーが表面に残留した中間転写ベルト１１０は、従動ローラ１４とベルトクリーニング装置９０との間に挟み込まれ、ここでベルトクリーニング装置９０によってクリーニングされる。

次いで、二次転写装置２２について説明する。二次転写装置２２は、中間転写ユニット１７の下方に設けられている。また、二次転写装置２２は、２個の張架ローラ２３によって張架された紙搬送ベルト２４を備えている。紙搬送ベルト２４は、少なくともいずれか一方の張架ローラ２３の回転駆動に伴って、無端移動する。２個の張架ローラ２３のうち、図中右側に配設された張架ローラ２３は、二次転写ローラ１６と対になって、中間転写ベルト１１０及び紙搬送ベルト２４を挟み込んでいる。この挟込みにより、中間転写ベルト１１０と紙搬送ベルト２４とが接触して二次転写ニップが形成される。そして、この右側の張架ローラ２３には、トナーと逆極性の二次転写バイアス電圧が印加される。この二次転写バイアス電圧の印加により、二次転写ニップにおいて中間転写ベルト１１０から張架ローラ２３側に向けてトナーが静電移動する二次転写電界が形成される。そして、中間転写ベルト１１０に転写された４色トナー像に同期するようにレジストローラ対４９によって二次転写ニップに送り込まれた転写紙に、二次転写電界及びニップ圧の影響により４色トナー像が転写される。なお、張架ローラ２３に二次転写バイアス電圧を印加する方式に代えて、帯電チャージャで転写紙を非接触状態で帯電させる方式を採用してもよい。

画像形成装置本体２の下部に設けられた給紙装置２００には、複数の転写紙を束の状態にして収容可能な給紙カセット４４が、鉛直方向に間隔を置いて複数配設されている。給紙カセット４４の一番上の転写紙には、給紙ローラ４２が押し当てられている。そして、給紙ローラ４２を回転させることにより、一番上の転写紙は給紙路４６に向けて送り出される。
給紙カセット４４から送り出された転写紙を受け入れる給紙路４６には、複数の搬送ローラ対４７と、給紙路４６の末端付近に設けられたレジストローラ対４９とが設けられている。転写紙は、搬送ローラ対４７を介してレジストローラ対４９に向けて搬送される。レジストローラ対４９に向けて搬送された転写紙は、レジストローラ対４９のローラ間に挟まれる。一方、中間転写ベルト１１０上に形成された４色トナー像は、ベルトの無端移動に伴って二次転写ニップに進入する。レジストローラ対４９は、二次転写ニップにおいて４色トナー像を転写させることができるタイミングでローラ間に挟み込んだ転写紙を送り出す。これにより、二次転写ニップでは、中間転写ベルト１１０上の４色トナー像が転写紙に転写される。このようにしてフルカラー画像が印刷された転写紙は、紙搬送ベルト２４の無端移動に伴って移動し、次いで紙搬送ベルト２４から定着装置２５に送られる。

最後に、定着装置２５について説明する。定着装置２５は、定着ベルト２６を２個のローラによって張架させながら無端移動させる装置であるベルトユニットと、定着ベルト２６を押圧する加圧ローラ２７とを備えている。定着ベルト２６と加圧ローラ２７とは互いに当接して定着ニップを形成しており、紙搬送ベルト２４から受け取った転写紙をここに挟み込む。ベルトユニットにおける２個のローラのうち、加圧ローラ２７に押圧される方のローラは、内部に図示しない熱源を備えており、このローラの発熱によって定着ベルト２６を加熱する。加熱された定着ベルト２６は、定着ニップに挟み込まれた転写紙を加熱する。この加熱やニップ圧の影響により、フルカラー画像が転写紙に定着する。
定着装置２５で定着処理が施された転写紙は、プリンタ筐体の図中左側板から突設したスタック部５７に排紙されるか、もう一方の面にもトナー像を形成するために二次転写ニップに戻されるかする。

なお、Ｋトナーのみからなるモノクロ画像を形成する場合には、図示しない機構により、中間転写ベルト１１０を図中左下に傾けるような姿勢にして、その上部張架面を像担持体１Ｙ，Ｍ，Ｃから離間させる。そして、４個の像担持体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのうち、像担持体１Ｋだけを回転させて、Ｋトナー像だけを作像する。この際、Ｙ，Ｍ，Ｃについては、像担持体１だけでなく、現像装置４の駆動をも停止させる。

上述した実施形態の画像形成装置は、機器の制御を司るＣＰＵなどから構成される制御部と、液晶ディスプレイや各種キーボタンなどから構成される操作表示部とを備えている。ユーザーは、この操作表示部に対するキー入力操作により、制御部に対して命令を送ることで、片面プリントモード又は両面プリントモードを選択することができる。

［第１実施形態］
図２は、本発明のトナー補給装置の第１実施形態を示している。図に示すトナー補給装置７は、トナーが収容されたトナー補給容器７１と、トナー補給容器７１からトナーが供給され、現像装置４にトナーを供給するサブホッパ７２とを備えている。また、トナー補給装置７は、トナー補給容器７１とサブホッパ７２とを連結するチューブ７３と、サブホッパ７２内に設けられたトナー搬送スクリュー７４と、サブホッパ７２内のトナーが基準量に達したか否か検知するためのトナー検知手段であるトナー検知回路７５とを備えている。トナー検知回路７５は、サブホッパ７２の上面に設けられたトナー検知センサ７５１及びＣＰＵ７５２などを備えている。ここで、基準量とは、トナーの補給を停止する基準となるトナーの量をいう。この基準に達した場合に、即座にトナーの補給を停止してもよいし、多少のタイムラグを設けて停止してもよい。
トナー補給容器７１内のトナーは、重力による自由落下により、チューブ７３を介して、サブホッパ７２のトナー流入口７２ａからサブホッパ７２内に流入する。サブホッパ７２内に流入したトナーは、トナー搬送スクリュー７４によって、図中、左側に搬送され、トナー流出口７２ｂから落下して、現像装置４に供給される。

図３は、サブホッパ７２を拡大して示している。図に示すように、サブホッパ７２に供給されたトナーＴは山状になり、山の頂上部Ｔａはトナー流入口７２ａに位置している。本実施形態では、トナー流入口７２ａは丸穴とされており、トナーの山は円錐状になる。ここで、トナー流入口の形状は、特に限定されない。トナー流入口は、例えば、角穴であってもよいし、サブホッパ７２の幅方向（紙面奥行き方向）に沿ったスリットであってもよい。
圧電式のトナー検知センサ７５１のセンサ面７５１ａは、トナーＴと接触している。トナー検知センサ７５１のセンサ面７５１ａにトナーＴが接触して圧力が加わると、トナー検知センサ７５１の圧電体の微小な形状変化によりトナー検知回路７５を流れる電流値が変化するので、トナーＴがセンサ面７５１ａの高さまで堆積したことを認識することができる。トナー検知センサ７５１がサブホッパ７２のトナー流入口７２ａの近傍に設けられている理由は、サブホッパ７２のトナー流入口７２ａから流入しサブホッパ７２内に堆積したトナーＴの山の頂上部Ｔａの高さを測定するためである。なお、トナーＴの山の頂上はトナー流入口７２ａに位置するので、トナー検知センサ７５１を用いて正確にトナーＴの山の頂上の位置を測定するのは、困難である。そのため、頂上の近傍を含んだ頂上部Ｔａを測定することになる。山の頂上付近を測定することができる程度にトナー検知センサ７５１がトナー流入口７２ａに近接していれば、頂上部Ｔａの測定といえる。より具体的には、本発明では、山の麓である点Ａの高さと山の頂点である点Ｂの高さとの中間の高さ（点Ｃ）以上の高さのトナーを測定することができれば、トナーの山の頂上部Ｔａの高さを測定するようにトナー検知センサが配置されているものとする。

勿論、光学式のトナー検知センサを用いた場合でも、トナーＴの山の頂上部Ｔａを測定することができる。従来のようにサブホッパの側面にトナー検知センサを設ける場合に比べて測定距離が短くなるので、高精度な測定を行うことができる。また、磁気式のトナー検知センサを用いた場合、従来のように側面にトナー検知センサを設ける場合に比べて、トナーＴの山の頂上部Ｔａの透磁率を測定することができるので、高精度な測定を行うことができる。
すなわち、本発明は、圧電式、光学式及び磁気式のいずれのトナー検知センサにも適用することができる。

上述したように、本実施形態のトナー補給装置７では、トナー検知センサ７５１がサブホッパ７２の上面に取り付けられているので、トナー検知センサ７５１の判断が「トナーなし」から「トナーあり」に切り換わる時点のトナー重量のバラツキを改善することができる。その結果を図４に示す。図中、「側面センサ」とあるのは、圧電式のトナー検知センサ７５１をサブホッパ７２の側面に取り付けた場合の従来の方法を意味している。一方、「上面センサ」とあるのは、圧電式のトナー検知センサ７５１をサブホッパ７２の上面に取り付けた場合の本発明の方法を意味している。「トナーなし」から「トナーあり」に切り換わる時点のトナー重量を３０回測定した。勿論、トナー補給装置７には同一のものを用いた。
その結果、トナー重量の平均値は、本発明の方が重く、従来よりもトナー補給直後のトナーの量を多くすることができた。また、測定値の標準偏差は、従来の「側面センサ」が６．２であるのに対し、本発明の「上面センサ」では２．１となり、本発明の上面センサの方が大幅に精密度が高い。したがって、本発明では、より安定したトナーの補給を行うことができるようになった。

また、トナー検知センサ７５１の位置をトナー流入口７２ａの近傍に設置し、トナーＴの山の頂上部Ｔａの測定を行うようにしたので、トナーＴの山の頂上部Ｔａがトナー流入口７２ａに近接したことを正確に認識することができる。そのため、トナー流入口７２ａからのトナー溢れを確実に防止することができる。
上述したように、本実施形態のトナー補給装置７では、トナー検知センサ７５１がサブホッパ７２の上面に設けられているので、トナー検知センサ７５１の位置をトナー流入口７２ａの近傍にすれば、サブホッパ７２へのトナー補給直後にトナー溢れが発生することなく、なるべく多くの量のトナーをサブホッパ７２に補給することができる。
また、トナー補給装置７を画像形成装置に用いることで高画質画像を得ることができる。

［第２実施形態］
図５は、本発明のトナー補給装置の第２実施形態を示している。このトナー補給装置７では、サブホッパ７２の上面の幅方向全体に凹部７２ｃが形成され、そこに圧電式のトナー検知センサ７５１が設けられている点と、サブホッパ７２の上面にトナーを供給するためのポンプ７６が設けられている点で第１実施形態と異なる。トナー検知センサ７５１はポンプ７６との抵触を避けるため、凹部７２ｃに設けられている。トナー検知センサ７５１に接続されている導線は、凹部７２ｃ上を這うようにして設けられ、サブホッパ７２の側端から出され、ＣＰＵ７５２に接続されている。
このトナー補給装置７では、トナー検知センサ７５１のセンサ面７５１ａにトナーが接触したら、トナーＴの山の頂上がトナー流入口７２ａに至らなくてもトナーＴの頂上部Ｔａがセンサ面７５１ａと接触する（図６参照）。したがって、トナー検知センサ７５１によってトナーが検知される時が早まり、トナー流入口７２ａからのトナー溢れをより確実に防止することができる。勿論、圧電式のセンサでなく、光学式又は磁気式のセンサを用いても同様の効果を得ることができる。
また、このトナー補給装置７では、トナー検知センサ７５１がサブホッパ７２の上面から突出しないようにサブホッパ７２の上面に凹部７２ｃが形成されているため、ポンプ７６との抵触を避けることができるので、ポンプ７６の配置の自由度が大きい。
このトナー補給装置７では、チューブ７３の材質には、例えば、柔軟性のある樹脂チューブを好適に用いることができる。柔軟性のある樹脂チューブを用いると、チューブ７３を這い回すことができ、トナー補給容器７１のレイアウトの自由度が増し、機械の小型化を図ることができる。

図７は、図５のポンプ７６を拡大して示している。このポンプ７６は、一軸偏芯スクリューポンプであり、螺旋状の凸部が形成されたロータ７６１と、このロータ７６１を覆う螺旋状の溝が形成されたステータ７６２とを備えている。チューブ７３の一端は、トナー流入部７６３に接続され、このトナー流入部７６３からポンプ７６内にトナーが流入する。そして、トナーは、ロータ７６１とステータ７６２との間隙を通過し、トナー流出部７６４から流出する。トナー流出部７６４はトナー流入口７２ａ（図５記載）に接続され、このトナー流入口７２ａを介してサブホッパ７２内にトナーが補給される。このポンプ７６は、いわゆるモーノポンプと呼ばれ、高い補給分解能を持ち搬送量にバラツキの少ないトナー供給を可能とする。また、一般的にポンプ機能が優れており、トナー補給時間を短くすることができる。

なお、上述した実施形態の構成に加えて、トナー検知センサ７５１の近傍に、サブホッパ７２に振動を加えるための振動付与部材を設けるとよい。サブホッパ７２に振動を与えると、トナーＴの山の傾斜が緩やかになり、トナー検知回路７５でのトナー認識判断がより安定すると共に、サブホッパ７２内の空間を十分に利用することができる。

図１は、本発明のトナー補給装置の一実施形態を備える画像形成装置を示す説明図である。 図２は、本発明のトナー補給装置の第１実施形態を示す説明図である。 図３は、図２のホッパを拡大して示す説明図である。 図４は、従来の側面センサと本発明の上面センサとの検知結果の相違を示す説明図である。 図５は、本発明のトナー補給装置の第２実施形態を示す説明図である。 図６は、図５のホッパを拡大して示す説明図である。 図７は、図５のポンプの詳細を示す説明図である。 図８は、従来のトナー補給装置を示す説明図である。 図９は、図８のサブホッパ（収容されたトナー量が少ない場合）を示す説明図である。 図１０は、図８のサブホッパ（収容されたトナー量が多い場合）を示す説明図である。 図１１は、図８のサブホッパ（収容されたトナーが山状に堆積した場合）を示す説明図である。 図１２は、光学式の側面センサを用いて測定距離が短い測定対象域を測定している状態を示す説明図である。 図１３は、光学式の側面センサを用いて測定距離が長い測定対象域を測定している状態を示す説明図である。

符号の説明

１ 像担持体
２ 画像形成装置本体
３ 圧板開閉式スキャナ
４ 現像装置
７ トナー補給装置
７１ トナー補給容器
７２ サブホッパ
７２ａ トナー流入口
７２ｂ トナー流出口
７２ｃ 凹部
７３ チューブ
７４ トナー搬送スクリュー
７５ トナー検知回路
７５１ トナー検知センサ
７５１ａ センサ面
７５２ ＣＰＵ
７６ ポンプ
７６１ ロータ
７６２ ステータ
７６３ トナー流入部
７６４ トナー流出部
１４ 従動ローラ
１５ 駆動ローラ
１６ 二次転写ローラ
１７ 中間転写ユニット
１８ プロセスカートリッジ
２０ 画像形成ユニット
２１ 光書込ユニット
２２ 二次転写装置
２３ 張架ローラ
２４ 紙搬送ベルト
２５ 定着装置
２６ 定着ベルト
２７ 加圧ローラ
３０ 原稿台
３１ 原稿排紙部
３２ コンタクトガラス
３３ 第１走行体
３４ 第２走行体
３５ 結像レンズ
３６ 読取センサ
４２ 給紙ローラ
４３ ペーパーバンク
４４ 給紙カセット
４５ 分離ローラ
４６ 給紙路
４７ 搬送ローラ対
４９ レジストローラ対
５０ 手差し給紙ローラ
５１ 手差しトレイ
５２ 分離ローラ
５３ 手差し給紙路
５７ スタック部
６２ 一次転写ローラ
９０ ベルトクリーニング装置
１００ プリンタ部
１１０ 中間転写ベルト
２００ 給紙装置
３００ スキャナ部本体
４００ 自動原稿送り装置
Ｔ トナー
Ｔａ 頂上部

Claims (8)

1. トナーを収容するトナー補給容器と、
   上面にトナー流入口が形成され、トナー補給容器からトナー流入口を介してトナーが供給されるサブホッパと、
   サブホッパ内のトナーが基準量に達したか否か検知するためのトナー検知センサを有するトナー検知手段と、
   を備えるトナー補給装置において、
   トナー検知センサがサブホッパの上面に設けられている
   ことを特徴とするトナー補給装置。
2. 請求項１に記載のトナー補給装置において、
   前記トナー流入口から流入してサブホッパ内で堆積したトナーの山の頂上部の高さを測定するために、サブホッパのトナー流入口の近傍にトナー検知センサが設けられている
   ことを特徴とするトナー補給装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のトナー補給装置において、
   前記サブホッパの上面に凹部が形成され、該凹部に前記トナー検知センサが設けられている
   ことを特徴とするトナー補給装置。
4. 請求項３に記載のトナー補給装置において、
   前記サブホッパの上面には、前記サブホッパにトナーを供給するためのポンプが設けられている
   ことを特徴とするトナー補給装置。
5. 請求項４に記載のトナー補給装置において、
   前記ポンプは、一軸偏芯スクリューポンプである
   ことを特徴とするトナー補給装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のトナー補給装置において、
   前記トナー検知センサは圧電センサである
   ことを特徴とするトナー補給装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のトナー補給装置において、
   前記サブホッパに振動を加えるための振動付与部材が設けられている
   ことを特徴とするトナー補給装置。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のトナー補給装置を備えている
   ことを特徴とする画像形成装置。

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