JP2010113074A - 現像剤補給装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送圧力による補給用現像剤の凝集を抑制して、現像剤収容体内の補給用現像剤の残量を低減することができる現像剤補給装置及びこれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】内部が中空円筒状に形成され、長手方向一端部側に補給口５３を有し、補給用現像剤Ｔを該補給口５３から供給可能に収容する現像剤収容体５１と、現像剤収容体５１の内部に回転可能に配設され、予め定められた搬送方向に沿って、補給用現像剤Ｔを搬送する搬送部材５５と、搬送方向と逆方向に移動可能なように、搬送部材５５に取り付けられた移動部材５７とを備えることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、現像剤補給装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。

特開昭６３−２８１１７８号公報 特開２００４−０８５８１２号公報 特開２００５−０７７７６１号公報 実開平０１−００６６５３号公報 特開平１０−２８２７７６号公報

従来、電子写真方式を適用した複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはこれらの複合機等の画像形成装置では、画像形成の際のトナーの消費に伴って、トナー等の現像剤を補給する必要が生じ、例えば、補給用トナーを収容したトナーカートリッジを画像形成装置本体に着脱可能に形成した画像形成装置が広く知られている（例えば、特許文献１〜５参照）。

ここで、特許文献１，２には、トナーを供給口に向かって搬送するコイル状の搬送部材と、この搬送部材と逆方向に巻回形成されてトナーを逆方向に搬送するコイル状の補助搬送部材を有するトナーカートリッジが開示されている。

また、特許文献３，４には、トナー撹拌部材を振動させてカートリッジ内部の凝集トナーを崩し、残留トナーの低減を図ったトナーカートリッジが開示されている。

また、特許文献５には、エアーフローによりカートリッジ内部の凝集トナーを崩し、残留トナーの低減を図ったトナーカートリッジが開示されている。

本発明の目的とするところは、搬送圧力による補給用現像剤の凝集を抑制して、現像剤収容体内の補給用現像剤の残量を低減することができる現像剤補給装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することである。

請求項１に記載の現像剤補給装置は、内部が中空円筒状に形成され、長手方向一端部側に補給口を有し、補給用現像剤を該補給口から供給可能に収容する現像剤収容体と、前記現像剤収容体の内部に回転可能に配設され、予め定められた搬送方向に沿って、前記補給用現像剤を搬送する搬送部材と、前記搬送方向と逆方向に移動可能なように、前記搬送部材に取り付けられた移動部材とを備えることを特徴とするものである。

請求項２に記載の現像剤補給装置は、請求項１に記載の構成において、前記搬送部材は二重螺旋構造を有する線材であり、前記現像剤収容体の内径と略同等な外径（具体的には、現像剤収容体の内径よりも僅かに小さい外径）を有して予め定められた方向に螺旋状に巻回形成された外側螺旋部と、この外側螺旋部の内側に形成され、該外側螺旋部の外径よりも小さい外径を有して外側螺旋部と逆方向に巻回形成された内側螺旋部とを備え、前記移動部材は、前記搬送部材の内側螺旋部に沿って搬送方向と逆方向に移動可能なように該内側螺旋部に取り付けられていることを特徴とするものである。

請求項３に記載の現像剤補給装置は、請求項１又は２に記載の構成において、前記現像剤収容体の底部に近接して配置された透磁率センサをさらに備え、前記移動部材が前記透磁率センサ近傍に到達したことを検知した際に、搬送部材により供給される補給用現像剤の予測供給量を補正することを特徴とするものである。

請求項４に記載の現像剤補給装置は、請求項３に記載の構成において、前記移動部材は磁性材料で形成されていると共に、前記搬送部材の少なくとも外側螺旋部は、非磁性材料で形成されていることを特徴とするものである。

請求項５に記載の現像剤補給装置は、請求項２ないし４のいずれかに記載の構成において、前記搬送部材の内側螺旋部は、前記現像剤収容体の長手方向中心部から下流側の領域であって、前記補給口の上流側の領域に形成されていることを特徴とするものである。

請求項６に記載の現像剤補給装置は、請求項２ないし５のいずれかに記載の構成において、前記移動部材は、貫通孔を有する平板状部材であり、該貫通孔の孔径は、該平板状部材が取り付けられる内側螺旋部の線材径よりも大きく設定されていることを特徴とするものである。

請求項７に記載の現像剤補給装置は、請求項２ないし６のいずれかに記載の構成において、前記内側螺旋部の軸方向両端部には、前記移動部材の軸方向への移動を規制する規制部が設けられていることを特徴とするものである。

請求項８に記載の現像剤補給装置は、請求項７に記載の構成において、前記規制部は、前記搬送部材と一体に形成されていることを特徴とするものである。

請求項９に記載の画像形成装置は、請求項１ないし８のいずれかに記載の現像剤補給装置と、記録用紙に画像を形成する画像形成手段とを備えていることを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、搬送圧力による補給用現像剤の凝集を抑制して、現像剤収容体内の補給用現像剤の残量を簡易な構成で低減することができる。

請求項２に記載の発明によれば、補給用現像剤が受ける搬送圧力を軽減すると共に、移動部材の周囲に凝集又は付着した補給用現像剤を、軸方向及び径方向の広い領域に渡って崩し又は掻き落として、補給用現像剤の現像剤収容体内への残留を簡易な構成で抑制することができる。

請求項３に記載の発明によれば、現像剤収容体内部の実際の補給用現像剤の使用（消費）状況に応じて、精度の高い補給用現像剤の供給量を予測することが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、透磁率センサによる移動部材の検知を確実に行うことができる。

請求項５に記載の発明によれば、内側螺旋部と外側螺旋部との一体形成を容易にすると共に、移動部材の移動領域を適正に確保することができる。

請求項６に記載の発明によれば、搬送部材の回転に伴った移動部材の円滑な移動が可能となる。

請求項７に記載の発明によれば、移動部材との干渉による搬送部材のロックを未然に防止することができる。

請求項８に記載の発明によれば、各部材を別体で形成する構成に比し、部品点数の削減によるコストダウンに寄与することができる。

請求項９に記載の発明によれば、上記いずれかの現像剤補給装置を画像形成装置に好適に適用することができる。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

まず、本発明が適用可能な画像形成装置の概略構成について図１を参照して説明する。ここで、図１は、本発明が適用可能な画像形成装置の一例としてのタンデム型のデジタルカラー複写機を示す構成図である。

図１において、１は本発明が適用可能な画像形成装置の一例としてのタンデム型のデジタルカラー複写機の本体を示すものであり、本体１の上部に、原稿２を一枚ずつ分離した状態で自動的に搬送する自動原稿搬送装置３と、当該自動原稿搬送装置３によって搬送される原稿２の画像を読み取る原稿読取装置４が配設されている。この原稿読取装置４は、プラテンガラス５上に載置された原稿２を光源６によって照明し、原稿２からの反射光像を、フルレートミラー７及びハーフレートミラー８，９及び結像レンズ１０からなる縮小光学系を介してＣＣＤ等からなる画像読取素子１１上に走査露光して、この画像読取素子１１によって原稿２の色材反射光像を予め定められたドット密度（例えば、１６ドット／ｍｍ）で読み取るようになっている。

上記原稿読取装置４によって読み取られた原稿２の色材反射光像は、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）（各８ｂｉｔ）の３色の原稿反射率データとして画像処理装置１２に送られ、この画像処理装置１２では、原稿２の反射率データに対して、シェーデイング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消し、色／移動編集等の画像処理が施される。また、画像処理装置１２は、パーソナルコンピュータ等から送られてくる画像データに対しても、予め定められた画像処理を行なうようになっている。なお、本発明は、上記原稿読取装置４を有さず、パーソナルコンピュータ等から送られてくる画像データを出力する出力専用機に対しても、当然に適用可能である。

そして、上記の如く画像処理装置１２で予め定められた画像処理が施された画像データは、同じく画像処理装置１２によって、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）（各８ビット）の４色の原稿再現色材階調データに変換され、次に述べるように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋの露光装置１４に送られ、この露光装置１４では、各色の原稿再現色材階調データに応じてレーザ光ＬＢによる画像露光が行われる。

上記タンデム型のデジタルカラー複写機本体１の内部には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４つの画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋが、水平方向に一定の間隔をおいて並列的に配置されている。

これらの４つの画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋは、すべて同様に構成されており、大別して、予め定められた速度で回転駆動される像保持体としての感光ドラム１５と、この感光ドラム１５の表面を一様に帯電する一次帯電用の帯電ロール１６と、当該感光ドラム１５の表面に各色に対応した画像を露光して静電潜像を形成する走査光学系よりなる露光装置１４と、感光ドラム１５上に形成された静電潜像を各色のトナー（現像剤）で現像する現像装置１７と、感光ドラム１５の表面を清掃するドラムクリーニング装置１８とから構成されている。

上記露光装置１４は、４つの画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋに共通に構成されており、図示しない４つの半導体レーザを各色の原稿再現色材階調データに応じて変調して、これらの半導体レーザからレーザ光ＬＢ−Ｙ，ＬＢ−Ｍ，ＬＢ−Ｃ，ＬＢ−Ｋを階調データに応じて出射するように構成されている。なお、上記露光装置１４は、複数の画像形成ユニット毎に個別に構成しても勿論よい。上記半導体レーザから出射されたレーザ光ＬＢ−Ｙ，ＬＢ−Ｍ，ＬＢ−Ｃ，ＬＢ−Ｋは、図示しないｆ−θレンズを介して回転多面鏡１９に照射され、この回転多面鏡１９によって偏向走査される。上記回転多面鏡１９によって偏向走査されたレーザ光ＬＢ−Ｙ，ＬＢ−Ｍ，ＬＢ−Ｃ，ＬＢ−Ｋは、図示しない複数枚の反射ミラーを介して感光ドラム１５上に、斜め下方から走査露光される。

上記露光装置１４は、その周囲が直方体状のフレーム２０によって密閉されているとともに、当該フレーム２０の上部には、４本のレーザ光ＬＢ−Ｙ，ＬＢ−Ｍ，ＬＢ−Ｃ，ＬＢ−Ｋを、各画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋの感光ドラム１５上に露光するため、シールド部材としての透明なガラス製のウインドウ２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋが設けられている。そして、これらのガラス製のウインドウ２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋは、露光装置１４のレーザ光ＬＢに沿った光路上において、最も上方に位置する部材となっている。

上記画像処理装置１２からは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋに共通して設けられた露光装置１４に、各色の画像データが順次出力され、この露光装置１４から画像データに応じて出射されたレーザ光ＬＢ−Ｙ，ＬＢ−Ｍ，ＬＢ−Ｃ，ＬＢ−Ｋは、対応する感光ドラム１５の表面に走査露光され、静電潜像が形成される。上記感光ドラム１５上に形成された静電潜像は、現像装置１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋによって、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像（現像剤像）として現像される。

上記各画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋの感光ドラム１５上に、順次形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、各画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋの上方にわたって配置された中間転写ベルト２５上に、一次転写ロール２６によって多重に転写される。この中間転写ベルト２５は、ドライブロール２７と、バックアップロール２８との間に一定のテンションで掛け回されており、図示しない定速性に優れた専用の駆動モータによって回転駆動されるドライブロール２７により、矢印方向に予め定められた速度で循環駆動されるようになっている。上記中間転写ベルト２５としては、例えば、可撓性を有するＰＥＴ等の合成樹脂フィルムを帯状に形成し、この帯状に形成された合成樹脂フィルムの両端を溶着等の手段によって接続することにより、無端ベルト状に形成したものが用いられる。

上記中間転写ベルト２５上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、バックアップロール２８に圧接する二次転写ロール２９によって、圧接力及び静電気力で記録用紙Ｐ上に二次転写され、これらの各色のトナー像が転写された記録用紙Ｐは、上方に位置する定着装置３０へと搬送される。上記二次転写ロール２９は、バックアップロール２８の側方に圧接しており、下方から上方に搬送される記録用紙Ｐ上に、各色のトナー像を二次転写するようになっている。そして、上記各色のトナー像が転写された記録用紙Ｐは、定着装置３０によって熱及び圧力で定着処理を受けた後、排出ロール３２によって本体１の上部に設けられた排出トレイ３３上に排出される。

上記記録用紙Ｐは、給紙カセット３４から予め定められたサイズのものが、給紙ローラ３５及び用紙分離搬送用のローラ対３６により用紙搬送路３７を介して、レジストロール３８まで一旦搬送され、停止される。上記給紙カセット３４から供給された記録用紙Ｐは、予め定められたタイミングで回転するレジストロール３８によって中間転写ベルト２５の二次転写位置へ送出される。

なお、上記デジタルカラー複写機において、フルカラー等の両面コピーをとる場合には、片面に画像が定着された記録用紙Ｐを、排出ロール３２によって排出トレイ３３上にそのまま排出せずに、図示しない切替ゲートによって搬送方向を切り替え、用紙搬送用のローラ対３９を介して両面用搬送ユニット４０へと搬送する。そして、この両面用搬送ユニット４０では、搬送径路４１に沿って設けられた図示しない搬送用のローラ対により、記録用紙Ｐの表裏が反転された状態で、再度レジストロール３８へと搬送され、今度は、当該記録用紙Ｐの裏面に画像が転写・定着された後、排出トレイ３３上に排出される。

上記イエロー色、マゼンタ色、シアン色及び黒色の４つの画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋは、全てが同様に構成されており、これらの４つの画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋでは、上述したように、それぞれイエロー色、マゼンタ色、シアン色及び黒色のトナー像が予め定められたタイミングで順次形成されるように構成されている。上記各色の画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋは、上述したように、感光ドラム１５を備えており、これらの感光ドラム１５の表面は、一次帯電用の帯電ロール１６によって一様に帯電される。その後、上記感光ドラム１５の表面は、露光装置１４から画像データに応じて出射される画像形成用のレーザ光ＬＢが走査露光されて、各色に対応した静電潜像が形成される。上記感光ドラム１５上に走査露光されるレーザ光ＬＢは、当該感光ドラム１５の直下よりやや右側寄りの斜め下方から、予め定められた傾斜角度で露光されるように設定されている。上記感光ドラム１５上に形成された静電潜像は、各画像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋの現像装置１７の現像ロール１７ａによってそれぞれイエロー色、マゼンタ色、シアン色、黒色の各色のトナーにより現像されて可視トナー像となり、これらの可視トナー像は、一次転写ロール２６の帯電によって中間転写ベルト２５上に順次多重に転写される。

なお、トナー像の転写工程が終了した後の感光ドラム１５の表面は、ドラムクリーニング装置１８によって残留トナーや紙粉等が除去されて、次の画像形成プロセスに備える。上記ドラムクリーニング装置１８は、クリーニングブレード４２を備えており、このクリーニングブレード４２によって、感光ドラム１５上の残留トナーや紙粉等を除去するようになっている。また、トナー像の転写工程が終了した後の中間転写ベルト２５の表面は、ベルトクリーニング装置４３によって残留トナーや紙粉等が除去されて、次の画像形成プロセスに備える。上記ベルトクリーニング装置４３は、クリーニングブラシ４３ａ及びクリーニングブレード４３ｂを備えており、これらのクリーニングブラシ４３ａ及びブレード４２によって、中間転写ベルト２５上の残留トナーや紙粉等を除去するようになっている。

また、本実施の形態において、中間転写ベルト２５の上方には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の現像装置１７に、予め定められた色の現像剤（主としてトナー若しくはキャリアを含んだトナーから構成され、以下、単に補給用現像剤とも称する）を供給するカートリッジタイプの現像剤補給装置５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋが配設されている。

次に、本実施の形態に係る現像剤補給装置５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋの構成について、図２を参照して説明する。ここで、図２は、本実施の形態に係る現像剤補給装置の構成を示す模式図である。なお、各現像剤補給装置５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋ及びその構成部材は、それぞれ同様な構成を有しているため、以下総称表記（例えば、現像剤補給装置５０）とする。

本実施の形態に係る現像剤補給装置５０は、例えば画像形成により現像装置１７にてトナーが消費され、不図示の濃度センサによりトナーが不足したと判断されると、現像剤補給装置５０から補給用現像剤が現像装置１７に供給されるようになっている。また、本実施の形態において、現像剤補給装置５０は画像形成装置１に対して着脱可能に設けられており、補給用現像剤を使い切った場合には、画像形成装置１から取り外して新しいものに交換するようになっている。

上記現像剤補給装置５０は、図２に示すように、その内部が中空円筒状に形成された筒状の現像剤収容体５１を有し、この現像剤収容体５１の内部には、補給用現像剤が充填されていると共に、例えばワイヤ等の線材を螺旋状に巻回形成した搬送部材（以下、アジテータとも称する）５５が長手方向（軸方向）略全域に渡って延在するように配置されている。さらに、この搬送部材５５の内側には、その詳細を後述する移動部材５７が、搬送部材５５の回転により搬送される補給用現像剤の搬送方向と逆方向に移動可能なように取り付けられていると共に、現像剤収容体５１の底部近傍には、透磁率センサＳが配設されている。

現像剤収容体５１の長手方向一端部には、現像剤補給装置５０を画像形成装置１に設置する場合や、現像剤補給装置５０を画像形成装置１から引き抜く場合に把持する把手部５１ｇが設けられている。一方、現像剤収容体５１の長手方向他端部には、画像形成装置１側に設けられた不図示のモータ等の駆動源と接続されるギア部５１Ｕｇを含んだヘッドユニット５１Ｕが装着されている。また、現像剤収容体５１のヘッドユニット５１Ｕ側の周面には、補給用現像剤が排出される現像剤補給口５３が開口形成されており、搬送部材であるアジテータ５５を回転させることにより補給用現像剤が上記現像剤補給口５３から現像装置１７へ供給されるようになっている。

本実施の形態において、アジテータ５５は、二重螺旋構造を有する線材であり、互いにその外径（巻き径）が異なると共に、互いに逆方向に巻回された外側螺旋部５５１と内側螺旋部５５５とを有している。具体的には、外側螺旋部５５１は、アジテータ５５を現像剤収容体５１に収容した状態で、その外周縁部が現像剤収容体５１の内周面５１ａと近接するように、現像剤収容体５１の内径と略同等の外径（具体的には、現像剤収容体の内径よりも僅かに小さい回転径）を有するように形成されていると共に、アジテータ５５が予め定められた方向に回転駆動された際に、予め定められた現像剤搬送方向（矢印Ａ方向）に補給用現像剤を現像剤補給口５３側に向けて搬送するような巻き方向に巻回形成されている。一方、内側螺旋部５５５は、外側螺旋部５５１よりも小さい外径を有し、その回転中心に位置する直線部５５３を介して外側螺旋部５５１と同軸一体に形成されており、内側螺旋部５５５の巻き方向は、アジテータ５５が予め定められた方向に回転駆動された際に、現像剤補給口５３から遠ざかる矢印Ｂ方向に補給用現像剤を搬送するような巻き方向に巻回形成されている。

すなわち、外側螺旋部５５１は、補給用現像剤を搬送方向に沿って搬送するように、予め定められた方向に巻回形成されて現像剤収容体５１の長手方向略全域に渡って形成されているのに対し、上記内側螺旋部５５５は、現像剤収容体５１の予め定められた領域のみに形成されており、かつ、外側螺旋部５５１と内側螺旋部５５５とは、内側螺旋部５５５の搬送方向（矢印Ａ方向）上流側に形成された直線部５５３を介して一体に形成されていると共に、外側螺旋部５５１と内側螺旋部５５５の巻回方向は、互いに逆となるように設定されている。このように、内側螺旋部５５５の形成領域を現像剤収容体５１の長手方向の一部領域とすることにより、一本の線材を巻回形成して、外側螺旋部５５１と内側螺旋部５５５とを同軸一体に形成した搬送部材５５を容易に製作することができる。

ここで、内側螺旋部５５５の形成領域は、外側螺旋部５５１と同様に、現像剤収容体５１の長手方向略全域に渡って形成しても差し支えないが、後述する移動部材５７の必要最小限の移動領域を確保しつつ、アジテータ５５との一体形成を容易に可能とするという観点から、現像剤収容体５１の長手方向中心部よりも現像剤補給口５３側の領域に形成することが好ましい。すなわち、搬送圧力による補給用現像剤の凝集が問題となる搬送方向下流側の領域に設けることが望ましい。

また、内側螺旋部５５５の搬送方向（矢印Ａ方向）下流側には、現像剤補給口５３と対向するような対向辺５５７ａを有する略コ字状の掻き出し部５５７が形成されていると共に、この略コ字状の掻き出し部５５７の端部がヘッドユニット５１Ｕのギア部５１Ｕｇを介して、画像形成装置本体１側に設けられた不図示のモータ等の駆動源に接続されている。そして、この駆動源により、アジテータ５５を予め定められた方向に回転させて、補給用現像剤を予め定められた搬送方向（矢印Ａ方向）に搬送し、予め定められた量の補給用現像剤を現像剤補給口５３から排出して不図示の搬送経路を介して現像装置１７へ供給するようになっている。

さらに、アジテータ５５の内側螺旋部５５５には、貫通孔５７ａを有する平板状（本例では、円盤状）の移動部材５７が、その貫通孔５７ａを内側螺旋部５５５に挿通することにより吊り下げられている。具体的には、この円盤状の移動部材５７は、補給用現像剤の搬送方向と逆方向に内側螺旋部５５５に沿って容易に移動可能となるように、その貫通孔５７ａの内径（孔径）が、内側螺旋部５５５を構成する線材の線径よりも十分大きく設定されていると共に、外側螺旋部５５１と干渉しないようにその外径が設定されている。

なお、本実施の形態では、移動部材５７として、貫通孔５７ａを有する円盤型の平板状部材を採用しているが、その形状は当然に円盤状に限定されるものではなく、例えば、多角形状等任意の形状を採用することができる。

また、本実施の形態において、内側螺旋部５５５の両端部の、掻き出し部５５７及び直線部５５３とのそれぞれの境界には、搬送方向と略垂直となるように巻回された規制部５５５ｓ₁，５５５ｓ₂がアジテータ５５の一部として一体に形成されている。そして、かかる規制部５５５ｓ₁，５５５ｓ₂により、上述した移動部材５７が移動可能となる領域を規制して、例えば、移動部材５７が掻き出し部５５７まで侵入して外側螺旋部５５１と干渉し、アジテータ５５がロックするといった不具合の発生を未然に防止している。また、規制部５５５ｓ₂により、移動部材５７の矢印Ｂ方向の移動の終点が規制（移動部材５７が移動停止）されるため、後述する透磁率センサＳを規制部５５５ｓ₂の近傍に配置することにより、透磁率センサＳによる移動部材５７の検知をより確実に行うことができる。

なお、この規制部５５５ｓ₁，５５５ｓ₂は、移動部材５７の予め定められた領域外への移動を阻むために、規制部５５５ｓ₁，５５５ｓ₂の外周縁と現像剤収容体５１の内周面５１ａとの間隔が、移動部材５７の内外径差よりも小さくなるようにその大きさが設定されている。また、本実施の形態では、この規制部５５５ｓ₁，５５５ｓ₂を直線部５５３、内側螺旋部５５５及び掻き出し部５５７と連続的に一体形成することにより部品点数の削減によるコストダウンを図っているが、これらの部材は、当然に、それぞれ別体に形成してもよい。

次に、本実施の形態に係る現像剤補給装置５０の組立方法について、図３を参照して説明する。

図３（ａ）に示すように、まず、現像剤収容体５１のヘッドユニット５１Ｕ側を上にして、ヘッドユニット５１Ｕを取り外した状態で、現像剤収容体５１の内部に補給用現像剤Ｔを充填する。そして、移動部材５７を内側螺旋部５５５の現像剤補給口５３側の規制部５５５ｓ₁側に配置した状態の搬送部材５５と、この搬送部材５５の掻き出し部５５７端部と接続したヘッドユニット５１Ｕと、現像剤補給口５３を密閉する不図示のシャッター部材とを組み立てたものを現像剤収容体５１内に挿入（図３（ｂ）参照）した後、図３（ｃ）に示すように、ヘッドユニット５１Ｕを現像剤収容体５１の開口部に装着して封止することにより、現像剤補給装置５０を完成する。

この際、移動部材５７には、不図示の糸状部材を取り付けておき、現像剤補給口５３と不図示のシャッター部材とにより糸状部材を挟んで保持しておくことで、移動部材５７の落下を防止することができる。そして、現像剤補給装置５０を画像形成装置本体１に装着した際に、シャッター部材が開口することで、移動部材５７の移動が可能となる。

このように、本実施の形態に係る現像剤補給装置５０は、簡易な組立方法によりアジテータ５５を構成する内側螺旋部５５５の予め定められた位置に移動部材５７を配置して、かかるアジテータ５５を現像剤収容体５１に容易に収容することができる。また、初期状態において、移動部材５７を現像剤補給口５３側端部（規制部５５５ｓ₁近傍）に配置しておくことにより、使用の際に、補給用現像剤が現像剤収容体５１の搬送方向下流側端面に押し付けられて凝集することを未然に防止することができる。

次に、上述のように構成した本実施の形態に係る現像剤補給装置５０の動作及び作用について、さらに説明する。

画像形成による現像剤の使用に伴い、現像剤補給装置５０内に収容された補給用現像剤Ｔは、アジテータ５５の回転動作により搬送方向（図２中、矢印Ａ方向）に沿って、現像剤補給口５３側へ搬送されていく。かかる補給用現像剤Ｔが搬送方向（図２中、矢印Ａ方向）の下流側（現像剤補給口５３側）に堆積されていく状態では、移動部材５７がその搬送圧力を受けて搬送方向と逆方向（図２中、矢印Ｂ方向）に移動できずに内側螺旋部５５５の回転に伴い連れ回りして、現像剤補給口５３に向かう補給用現像剤Ｔが受ける搬送圧力を軽減すると共に、その周囲に凝集又は付着した補給用現像剤Ｔを、軸方向及び径方向の広い領域に渡って崩し又は掻き落として、補給用現像剤Ｔの現像剤収容体５１内への残留を抑制し、供給できない補給用現像剤Ｔの残量を減少させることができる。

その後、補給用現像剤Ｔの消費が進み、現像剤収容部５１内の補給用現像剤Ｔの残量が減少するにつれ、移動部材５７の搬送方向と逆方向（図２中、矢印Ｂ方向）への移動が始まり、現像剤補給口５３側の規制部５５５ｓ₁と反対側の規制部（直線部５５３との境界となる規制部）５５５ｓ₂に至ることとなる。

ここで、本実施の形態に係る現像剤補給装置５０においては、上記移動部材５７は磁性材料で形成されているのに対し、上記アジテータ５５の少なくとも外側螺旋部５５１は非磁性材料で形成されており、予め定められた位置に設置された透磁率センサＳにより、移動部材５７の移動（移動部材５７の透磁率センサＳ近傍への到達）を検知するようになっている。

また、本実施の形態において、移動部材５７は重力によって常に内側螺旋部５５５に吊り下がる状態となるため、かかる移動部材５７を確実に検知するという観点から、透磁率センサＳは現像剤収容体５１の最底部近傍（現像剤収容体５１底部の直下近傍）に配置することが好ましい。

そして、予め定められた位置に設置された透磁率センサＳにより、移動部材５７の移動（移動部材５７の透磁率センサＳ近傍への到達）を検知して、以下のような制御を行うことにより、搬送部材（アジテータ）５５の駆動量（駆動時間）に応じた補給用現像剤Ｔの供給量を精度良く補正することや現像剤補給装置５０の交換時期の精度良い予測を可能としている。

次に、本実施の形態に係る現像剤補給装置５０における移動部材５７の検知に基づいた補正制御の内容について、図４〜図７を参照してさらに説明する。ここで、図４は、本実施の形態に係る現像剤補給装置の制御ブロック図を示す模式図であり、図５は、搬送部材の累積駆動時間と単位駆動時間当たりのトナー供給量との関係を示す模式図である。また、図６（ａ）は、従来構成の現像剤補給装置における搬送部材の累積駆動時間に応じた単位駆動時間当たりのトナー供給量の予測値と実績値との乖離を示す模式図であり、図６（ｂ）は、本実施の形態に係る現像剤補給装置における累積駆動時間に応じた単位駆動時間当たりのトナー供給量の補正予測値と実績値との関係を示す模式図である。さらに、図７は、本実施の形態に係る現像剤補給装置５０における補正制御の内容を示すフローチャートである。

まず、本実施の形態に係る現像剤補給装置５０は、図４に模式的に示すように、補給用現像剤Ｔをその回転量に応じて予め定められた量を供給可能とする搬送部材としてのアジテータ５５と、このアジテータ５５の内側螺旋部５５５に設けられた移動部材５７とを備えており、現像剤補給装置５０から供給された補給用現像剤Ｔは、搬送経路中に設けられたオーガー等のトナー供給手段ＯＧを介して現像装置１７に供給されるようになっている。また、上記アジテータ５５、オーガーＯＧは、それぞれ画像形成装置１側に設けられたモータ等の駆動手段Ｍ１，Ｍ２によりトナー供給制御手段ＣＲ１を介して駆動制御されるようになっている。なお、このトナー供給制御手段ＣＲ１は、画像形成動作を制御する装置コントローラＣＲと一体に形成してもよいし、当然に、それぞれ別個の制御装置として構成してもよい。

さらに、本実施の形態に係る現像剤補給装置５０は、アジテータ５５の駆動時間を累積カウントし、この累積カウント値に基づいて、現像剤収容体５１内の補給用現像剤Ｔの残量や空状態を予測する現像剤（トナー）残量予測手段ＰＭを備えており、この現像剤（トナー）残量予測手段ＰＭの予測結果に基づいて、例えば、既存の操作パネルＤＰに現像剤補給装置５０の交換時期が近いこと等を表示するようになっている。なお、この現像剤（トナー）残量予測手段ＰＭは、既存の装置コントローラＣＲの機能を流用して容易に実現することができる。また、累積カウントする対象は、アジテータ５５の駆動時間のみならず、例えば、回転数としてもよいし、現像剤補給装置５０と現像装置１７との間の搬送経路中に設けられたオーガーや現像装置１７内に設けられたオーガーの駆動時間や回転数としてもよい。

ところで、このように構成した現像剤補給装置５０において、一般に、アジテータ５５の駆動量（例えば、駆動時間）に対して、実際に補給される現像剤（トナー）の供給量は、必ずしも一定ではなく、図５に示すように、搬送部材５５の回転に伴う現像剤（トナー）供給量が比較的安定した定常領域Ｒ₀においても、現像剤収容体５１内部の補給用現像剤の減少に伴って現像剤（トナー）供給量が減少していく。具体的には、アジテータ５５の累積駆動時間が予め定められた値Ｔａを超えた時点で、アジテータ５５の駆動量（駆動時間）に対して、実際に補給される現像剤（トナー）の供給量が減少していく傾向が見られ、図６（ａ）に示すように、単位駆動時間に基づいて算出される現像剤（トナー）供給量の予測値と実績値とが大きく乖離してしまうこととなる。そして、この現像剤（トナー）供給量の予測値と実績値との乖離は、補給用現像剤Ｔの予測残量の算出に基づいた現像剤補給装置５０の交換時期が近いことの警告、空であることの通知、画像形成動作の禁止といった制御を行うタイミングの精度を悪化させてしまうといった問題をもたらしていた。なお、図６（ａ）では、図５の定常領域Ｒ₀全域における平均トナー供給量を基に予測値を算出している。

これに対して、本実施の形態に係る現像剤補給装置５０では、移動部材５７を磁性材料とすると共に少なくともアジテータ５５の外側螺旋部５５１を非磁性材料で形成し、画像形成装置１本体側であり現像剤収容体５１に近接したところに透磁率センサＳを設置しているので、移動部材５７が透磁率センサＳの近傍まで到達したことを検知することができる。すなわち、現像剤収容体５１内部の補給用現像剤Ｔの減少に伴って搬送圧力が低減したことを画像形成装置１に認識させることが可能となる。

なお、上記透磁率センサＳの軸方向（現像剤収容体５１の長手方向）の設置位置としては、アジテータ５５の単位駆動時間当たりの補給用現像剤Ｔの供給量が、現像剤収容体５１内の補給用現像剤Ｔの残量に応じて変化する位置に設置することが好ましく、本実施の形態では、例えば、図５の累積駆動時間Ｔａに相当する移動部材５７の軸方向の移動位置に対応するように、透磁率センサＳが配設されている。

そして、本実施の形態に係る現像剤補給装置５０では、アジテータ５５の駆動量（本例では、累積駆動時間）に対する現像剤（トナー）供給量（以下、単に供給率とも称する）が、現像剤（トナー）残量に応じてどの程度減少するかを予め測定しておくことで、アジテータ５５の累積駆動時間から予測される現像剤（トナー）供給量を補正するようになっている。すなわち、本実施の形態に係る現像剤（トナー）残量予測手段ＰＭは、移動部材５７を検知した時点で、現像剤（トナー）の供給率をより小さい値に補正し、この補正結果に基づいて、残量が少ないことの警告、及び／又は空であることの表示、及び／又は画像形成の禁止といった表示・制御を、実際の現像剤（トナー）残量に応じて精度良く行うことを可能としている。

具体的には、図７（ａ）に示すように、アジテータ５５の駆動指令が出力された際に、まずステップＳ１０にて、アジテータ５５の駆動時間（駆動ＯＮ時間）を取得する。

次に、過去のアジテータ５５の累積駆動時間に、今回取得した駆動時間に予め定められた補正係数を乗じた値を加えて、新たな累積駆動時間とする（ステップＳ１２）。なお、補正係数の算出については後述する。

続いて、ステップＳ１４にて、累積駆動時間が予め定められた警告閾値を超えているか否かを判定する。警告閾値を超えていない場合には、ステップＳ１０に戻って、同様な手順を繰り返す。

一方、ステップＳ１４にて、累積駆動時間が警告閾値以上である場合には、さらに、ステップＳ１６にて、累積駆動時間が空表示閾値を超えているか否かを判定する。空表示閾値を超えていない場合は、ステップＳ１８にて警告フラグを立てて、装置コントローラＣＲに出力し（ステップＳ２２）、現像剤補給装置５０の交換時期が近いことの通知（例えば、警告表示等）の処理を行い、ステップＳ１０に戻って待機状態となる。

ステップＳ１６にて、累積駆動時間が空表示閾値以上である場合には、ステップＳ２０にて空表示フラグを立てて、装置コントローラＣＲに出力し（ステップＳ２２）、現像剤補給装置５０内の補給用現像剤Ｔが無くなったことの通知（例えば、空表示等）の処理を行い、ステップＳ１０に戻って待機状態となる。

ここで、ステップＳ１２における補正係数の算出については、図７（ｂ）に示すように、まず、補正係数の初期状態を１に設定しておく（ステップＳ３０）。なお、本実施の形態に係る現像剤補給装置５０では、図５に示したような、累積駆動時間と単位駆動時間当たりの現像剤（トナー）供給量との関係を事前に測定しておき、少なくとも、現像剤（トナー）の供給率が変化（減少）する累積駆動時間（例えば、図５のＴａ）と、かかる累積駆動時間の前後の供給率をデータベースとして予めメモリ等に格納しておくものとする。

続いて、ステップＳ３２にて、移動部材５７が無しの状態から有りの状態に変化したか否かを判定する。具体的には、移動部材５７が透磁率センサＳにより検知されたか否かを判定し（ステップ３４）、検知されていない場合には、ステップＳ３２に戻り待機状態となる。

一方、ステップＳ３４にて、移動部材５７が透磁率センサＳにより検知された場合には、補正係数を予め定められた１より小さい値（例えば、０．７〜０．８）に修正する（ステップ３６）。具体的には、例えば、図５の定常領域Ｒ₀における累積駆動時間Ｔａ以降の平均供給率に基づいて、補正値を修正する。

このように移動部材５７を検知した時点で、累積駆動時間に係る補正値を修正することにより、図６（ｂ）に示すように、アジテータ５５による現像剤（トナー）供給量を、実際の消費量に応じて精度良く予測することが可能となる。これにより、現像剤収容体５１内の補給用現像剤Ｔの残量についてもより正確に予測することが可能となる。なお、図６（ｂ）では、移動部材５７を検知する前においては、検知時点（本例では、累積駆動時間Ｔａに相当）以前の定常領域Ｒ₀（図５の定常領域Ｒ₀のうち、累積駆動時間Ｔａよりも左側の領域）における平均トナー供給量（平均供給率：Ｒａ）を基に予測値を算出しており、移動部材５７を検知した後においては、平均供給率Ｒａよりも小さい値となる、検知時点（本例では、累積駆動時間Ｔａに相当）以後の定常領域Ｒ₀（図５の定常領域Ｒ₀のうち、累積駆動時間Ｔａよりも右側の領域）における平均トナー供給量（平均供給率：Ｒｂ）を基に予測値を算出している。従って、前述した１より小さい補正係数は、本実施の形態では、Ｒｂ／Ｒａとして設定することができる。

なお、実際の消費量に応じたトナー供給量を、移動部材５７の位置に基づいて、より精度良く補正するという観点からは、例えば、複数の透磁率センサＳを配設して、移動部材５７を複数の位置で検知し、当該位置に応じて補正係数をよりきめ細かく補正するように構成してもよい。また、透磁率センサＳを軸方向に移動可能に配設することにより、移動部材５７を複数の位置で検知するように構成してもよい。

以上詳述したように、本実施の形態に係る現像剤補給装置５０によれば、アジテータ５５の回転動作を利用して、補給用現像剤Ｔの搬送方向と逆方向に移動しようとする移動部材５７により、現像剤収容体５１内に補給用現像剤Ｔが十分に存在している状態では、搬送圧力を緩和して補給用現像剤Ｔの凝集を抑制し、現像剤収容体５１内に充填された補給用現像剤Ｔを無駄なく有効に使い切ることが簡易な構成で可能となる。

また、予め定められた位置への移動部材５７の到達を透磁率センサＳにより検知することにより、消費に伴って現像剤収容体５１内の補給用現像剤Ｔが予め定められた量まで減少した状態を検知することができ、複雑な機構を用いることなく従来の装置構成を流用可能としつつ、アジテータ５５の単位駆動時間当たりの現像剤（トナー）供給量の精度良い補正を可能とすると共に、精度の高い補給用現像剤Ｔの残量検知を実現することができる。これに伴い、交換時期が近いことの警告、空であることの通知、画像形成動作の禁止といった表示・制御等も精度良く行うことが可能となる。

さらに、現像剤収容体５１内における補給用現像剤の凝集の抑制と、予め定められた残量の検知といった異なる機能を単一の移動部材５７により簡易な構成で同時に実現することができるので、各機能を別々の部材で実現する構成に比し、部品点数の削減による小型化とコストダウンに寄与することができる。

なお、上述した実施の形態ではカートリッジタイプの現像剤収容体５１を有する現像剤補給装置５０を例示したが、当然に、現像剤収容体と現像装置等が一体に形成されたプロセスユニットに適用することも可能である。

本発明が適用可能な画像形成装置の一例としてのタンデム型のデジタルカラー複写機を示す構成図である。 本発明に係る現像剤補給装置の構成を説明するための模式図である。 本発明に係る現像剤補給装置の組立方法を説明するための模式図である。 本発明に係る現像剤補給装置の制御ブロック図を示す模式図である。 現像剤補給装置に係る搬送部材の累積駆動時間と単位駆動時間当たりのトナー供給量との関係を示す模式図である。 （ａ）は、従来構成の現像剤補給装置における搬送部材の累積駆動時間に応じた単位駆動時間当たりのトナー供給量の予測値と実績値との乖離を示す模式図であり、（ｂ）は、本発明に係る現像剤補給装置における累積駆動時間に応じた単位駆動時間当たりのトナー供給量の補正予測値と実績値との関係を示す模式図である。 本実施の形態に係る現像剤補給装置における補正制御の内容を示すフローチャートである。

符号の説明

１：画像形成装置、３：自動原稿搬送装置、４：原稿読取装置、１２：画像処理装置、１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ：画像形成ユニット、１４：露光装置、１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ：感光ドラム、１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋ：帯電ロール、１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋ：現像装置、１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋ：ドラムクリーニング装置、２５：中間転写ベルト、２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｋ：一次転写ロール、２８：バックアップロール、２９：二次転写ロール、３０：定着装置、３４：給紙カセット、３８：レジストロール、４０：両面用搬送ユニット、４３：ベルトクリーニング装置、５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋ：現像剤補給装置、５１：現像剤収容体、５１Ｕ：ヘッドユニット、５１Ｕｇ：ギア部、５１ａ：内周面、５１ｇ：把手部、５３：現像剤補給口、５５：アジテータ、５７：移動部材、５７ａ：貫通孔、５５１：外側螺旋部、５５３：直線部、５５５：内側螺旋部、５５５ｓ₁，５５５ｓ₂：規制部、５５７：掻き出し部、５５７ａ：対向辺、Ｐ：記録用紙、Ｓ：透磁率センサ、Ｔ：補給用現像剤

Claims (9)

1. 内部が中空円筒状に形成され、長手方向一端部側に補給口を有し、補給用現像剤を該補給口から供給可能に収容する現像剤収容体と、
   前記現像剤収容体の内部に回転可能に配設され、予め定められた搬送方向に沿って、前記補給用現像剤を搬送する搬送部材と、
   前記搬送方向と逆方向に移動可能なように、前記搬送部材に取り付けられた移動部材と
   を備えることを特徴とする現像剤補給装置。
2. 前記搬送部材は二重螺旋構造を有する線材であり、前記現像剤収容体の内径と略同等な外径を有して予め定められた方向に螺旋状に巻回形成された外側螺旋部と、この外側螺旋部の内側に形成され、該外側螺旋部の外径よりも小さい外径を有して外側螺旋部と逆方向に巻回形成された内側螺旋部とを備え、
   前記移動部材は、前記搬送部材の内側螺旋部に沿って搬送方向と逆方向に移動可能なように該内側螺旋部に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の現像剤補給装置。
3. 前記現像剤収容体の底部に近接して配置された透磁率センサをさらに備え、前記移動部材が前記透磁率センサ近傍に到達したことを検知した際に、搬送部材により供給される補給用現像剤の予測供給量を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の現像剤補給装置。
4. 前記移動部材は磁性材料で形成されていると共に、前記搬送部材の少なくとも外側螺旋部は、非磁性材料で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の現像剤補給装置。
5. 前記搬送部材の内側螺旋部は、前記現像剤収容体の長手方向中心部から下流側の領域であって、前記補給口の上流側の領域に形成されていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の現像剤補給装置。
6. 前記移動部材は、貫通孔を有する平板状部材であり、該貫通孔の孔径は、該平板状部材が取り付けられる内側螺旋部の線材径よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の現像剤補給装置。
7. 前記内側螺旋部の軸方向両端部には、前記移動部材の軸方向への移動を規制する規制部が設けられていることを特徴とする請求項２ないし６のいずれかに記載の現像剤補給装置。
8. 前記規制部は、前記搬送部材と一体に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の現像剤補給装置。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載の現像剤補給装置と、記録用紙に画像を形成する画像形成手段とを備えていることを特徴とする画像形成装置。

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