JP2021081612A - 現像剤補給装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤補給容器内の現像剤量のばらつきを抑制する。【解決手段】本発明の現像剤補給装置４００は、現像機１９へ現像剤を補給する現像剤補給容器１４と、現像剤収容容器１から現像剤補給容器１４へ現像剤を搬送する搬送ポンプ５と、を備え、現像機１９で現像される画像データに基づいて搬送ポンプ５の駆動時間を変更する制御を行う制御部２２を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、現像剤補給装置及び画像形成装置に関する。

複写機等の画像形成装置には現像剤が使用されている。このような画像形成装置には、画像形成に伴って消費された現像剤を、搬送ポンプによって現像剤収容容器から現像剤補給容器へ搬送し、更に現像剤補給容器から現像機へ補給する現像剤補給装置が設けられている。例えば特許文献１〜３には、現像剤として使用されるトナーを、搬送ポンプによってトナーカートリッジから現像剤補給容器へ搬送し、更に現像剤補給容器から現像機へ補給する現像剤補給装置が示されている。

ところで、現像剤補給容器に収容された現像剤の量がばらついていると、種々の不具合に繋がることがある。例えば現像剤補給容器内の現像剤量が過多であると、搬送ポンプが駆動して現像剤補給容器に現像剤が搬送された際、現像剤補給容器から現像剤が押し出されて現像機へ過度に補給されるおそれがある。

しかしながら、従来の現像剤補給装置において、現像剤補給容器内の現像剤量のばらつきを抑制することが可能な有効な技術は、未だ提案されていない状況にある。

本発明は、上記の現状に鑑みてなされたものであって、現像剤補給容器内の現像剤量のばらつきを抑制することが可能な現像剤補給装置、及びこの現像剤補給装置を備える画像形成装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の現像剤補給装置は、現像機へ現像剤を補給する現像剤補給容器と、現像剤収容容器から当該現像剤補給容器へ前記現像剤を搬送する搬送ポンプと、を備え、前記現像機で現像される画像データに基づいて前記搬送ポンプの駆動時間を変更する制御を行う制御部を有することを特徴としている。

本発明によれば、現像剤補給容器内の現像剤量のばらつきを抑制することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略図である。 本発明の一実施形態に係る現像剤補給装置の概略図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の動作フローを示すフローチャートである。 従来の搬送ポンプと本発明の一実施形態に係る搬送ポンプとの駆動の違いについて説明するための図である。

以下、添付した図面を参照しながら本発明に係る画像形成装置、及び現像剤補給装置の一実施形態を説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一例として示した複写機（以下、複写機１００という）を概略的に示した図である。複写機１００は、原稿読み取り装置２００、感光体３００、現像剤補給装置４００を含んで構成されていて、原稿読み取り装置２００で読み取った画像を記録媒体に印刷する機能を有する。

原稿読み取り装置２００は、原稿の表面や裏面の画像を読み取って画像データに変換する機能を有するものであって、例えば露光ランプ、ミラー、レンズ、ＣＣＤイメージセンサ等で構成されている。

感光体３００では、一般的な電子写真プロセスと同様に、一様の電荷を与えられた後、上記の画像データに応じた露光が行われて静電潜像が形成される。

現像剤補給装置４００は、以下に詳細に説明するように、トナー容器１のトナーを現像剤補給容器１４に搬送し、更に現像剤補給容器１４から現像機１９に補給するものである。

図２に示すように現像剤補給装置４００は、本発明に係る現像剤収容容器の一例としてのトナー容器１を備えている。トナー容器１は、本発明に係る現像剤の一例としてトナーを収容するものである。なお、図示したトナー容器１は粉体のトナーを収容するものとして示したが、トナーは流体であってもよい。トナー容器１は、概略円筒状に形成されていて、装着部２に対して着脱できるように構成されている。またトナー容器１を挟んで装着部２の反対側には、装着部２に取り付けられたトナー容器１をその中心軸周りに回転させる回転駆動機構３が設けられている。なお、トナー容器１の内面には、螺旋状になる突起が設けられていて、回転駆動機構３によって回転させることで、トナー容器１に収容されたトナーを装着部２に向けて送り出すことができる。ここで、トナー容器１、又はトナー容器１の周辺の部材には、トナー容器１に収容したトナーが空になったか否かを判別できる手段（例えばセンサ）を設けておくこととする。

装着部２には、トナー容器１に収容されたトナーを下流側に搬送するための搬送チューブ４が接続されている。また搬送チューブ４における下流側の端部には、搬送ポンプ５が接続されている。

搬送ポンプ５は、ダイヤフラム式のポンプとして構成している。本実施形態の搬送ポンプ５は、箱状を呈するケース６と、ケース６を覆うように設けられる可撓性を有するダイヤフラム７とを備えていて、ケース６とダイヤフラム７の内側には、作動室８が区画されている。ケース６は、搬送チューブ４が接続される吸入口９と、後述する現像剤補給容器１４に接続される排出口１０とを備えている。また搬送ポンプ５は、吸入口９を開閉させる吸入弁１１と、排出口１０を開閉させる排出弁１２を備えている。更に搬送ポンプ５は、ダイヤフラム７に連結するポンプ用駆動機構１３を備えている。ポンプ用駆動機構１３は、作動室８の容積を変化させるようにダイヤフラム７を弾性変形させるものであり、吸入口９と排出口１０を閉じた状態で作動室８の容積を減少させることによって作動室８を加圧させ、また吸入口９と排出口１０を閉じた状態で作動室８の容積を増大させることによって作動室８を減圧させることができる。このような搬送ポンプ５によれば、作動室８が減圧した状態で吸入口９を開くことによって、搬送チューブ４を介してトナー容器１に収容されたトナーを作動室８に導入し、吸入口９を閉じた後、作動室８を加圧するとともに排出口１０を開くことによって、作動室８に導入したトナーを排出口１０から排出することができる。

なお、搬送ポンプ５の構成は上記のものに限られない。またポンプとして機能させる方式も上記のものに限られず、例えばモーノポンプを利用するものでもよい。

排出口１０は、現像剤補給容器１４に接続されていて、搬送ポンプ５によって排出口１０から排出されたトナーは、現像剤補給容器１４に収容される。現像剤補給容器１４には、後述するトナー収容体２０に連結した搬送パイプ１５が接続される。また現像剤補給容器１４は、スクリュー駆動機構１６によって回転する搬送スクリュー１７を備えている。搬送スクリュー１７は、スクリュー駆動機構１６によって回転することによって、現像剤補給容器１４に収容されたトナーを撹拌し、更に搬送パイプ１５が接続された部位に向けてトナーを移動させる機能を有する。

また現像剤補給容器１４には、本発明に係る現像剤検知部と一例としてのセンサ１８を備えている。本実施形態のセンサ１８は、圧力の変化を検知するものであって、現像剤補給容器１４における所定の高さに位置する部位に設けられている。このセンサ１８によれば、圧力変化を検知することによって、取り付けられた位置までトナーが達しているか否かが分かるため、現像剤補給容器１４に収容されたトナーの量を検出することができる。なお、トナーを検知する手段は圧力変化に基づくもの以外でもよい。

そして現像剤補給容器１４の下流側には現像機１９が設けられている。現像機１９は、図１に示した感光体３００に隣接する位置に設けられていて、静電潜像が形成された感光体３００にトナーを付着させてトナー像を形成するものである。本実施形態の現像機１９は、上述した搬送パイプ１５に連結するトナー収容体２０を備えていて、トナー収容体２０の内側には、感光体３００に対向する現像ローラ２１が設けられている。現像ローラ２１は、その内側に設けたマグネットによって、帯電したトナーをトナー収容体２０から汲み上げて、感光体３００の静電潜像にのみ選択的に付着させてトナー像を作像する。

制御部２２は、回転駆動機構３、ポンプ用駆動機構１３、スクリュー駆動機構１６、センサ１８等の他、図１に示した原稿読み取り装置２００や感光体３００に接続されている。制御部２２は、例えばセンサ１８から送られる検知結果を受け取るとともにその結果に基づいて所定の判断を行い、更に、その判断に基づく指令を回転駆動機構３等に与えてこれらを駆動させることが可能である。

次に、複写機１００で印刷を行う際の動作フローについて説明する。

複写機１００で印刷動作を開始すると、現像剤補給装置４００では、図３に示すようにセンサ１８によってトナーの検知を開始する（Ｓ１）。なお印刷動作の開始に伴って、或いは印刷動作に先駆けて、原稿読み取り装置２００は、原稿の画像データを取得する。

そして、センサ１８でトナーが検知できない場合（現像剤補給容器１４に収容されたトナーの量が所定量に達していないと判断される場合）には（Ｓ２のＹＥＳ）、制御部２２は、以下に説明する手順でトナー容器１から現像剤補給容器１４にトナーを搬送する動作を実行する。一方、またセンサ１８でトナーが検知できた場合（現像剤補給容器１４に収容されたトナーの量が所定量に達していると判断される場合）には（Ｓ２のＮＯ）、トナー容器１から現像剤補給容器１４にトナーを搬送する動作は行わず、センサ１８によるトナーの検知を継続する。

トナー容器１から現像剤補給容器１４にトナーを搬送するに当たり、本実施形態では、上記のＳ２の後に、センサ１８による検知の時から所定期間の間に印刷される予定の総画像データを算出する（Ｓ３）。次いで、算出した総画像データに対応するトナー消費量を算出し（Ｓ４）、このトナー消費量に基づいて、現像剤補給容器１４から現像機１９へ補給するトナーの量（現像剤補給量）を算出する（Ｓ５）。

そして、現像剤補給量分のトナーをトナー容器１から現像剤補給容器１４に搬送するのに必要な搬送ポンプ５の駆動時間を算出する（Ｓ６）。

その後は搬送ポンプ５の駆動を開始し（Ｓ７）、算出した駆動時間の間、搬送ポンプ５を動作させる（Ｓ８）。これにより、トナー容器１から現像剤補給容器１４に現像剤補給量分のトナーを搬送することができる。なお、Ｓ８において搬送ポンプ５は、算出した駆動時間を越える時間、動作させてもよい。この場合の利点については後述する。

次いで、駆動していた搬送ポンプ５を停止させ（Ｓ９）、現像剤補給容器１４のトナーがセンサ１８によって正常に検知できる状態まで所定時間待機し（Ｓ１０）、センサ１８による検知を再開する（Ｓ１１）。

そして、センサ１８でトナーが検知できた場合には（Ｓ１１のＮＯ）、制御部２２は、現像剤補給容器１４に現像剤補給量分のトナーが正常に収容されたと判断して、センサ１８によるトナーの検知を継続する。一方、センサ１８でトナーが検知できない場合には（Ｓ１１のＹＥＳ）、制御部２２は、上記の如きトナー容器１に収容したトナーが空になったか否かを判別できるセンサ等に基づいて、トナー容器１が空になっていないか判断を行う（Ｓ１２）。そして、トナー容器１が空になっていないと判断される場合は（Ｓ１２でＮＯ）、Ｓ３からの手順に沿って上記の動作を再び実行して、トナー容器１から現像剤補給容器１４にトナーを搬送する。これに対してトナー容器１が空であると判断される場合は（Ｓ１２でＹＥＳ）、センサ１８によるトナーの検知は終了する（Ｓ１３）。なお、トナー容器１が空であると判断される場合は、例えば音や光を発することによって、使用者にトナー容器１の交換を促すようにしてもよい。

なお、Ｓ８において搬送ポンプ５を、算出した駆動時間を越える時間、動作させる場合は、現像剤補給容器１４に対して現像剤補給量を越える量のトナーを搬送することができるため、Ｓ１１においてセンサ１８によるトナーの検知をより確実に行うことができる。またその結果、センサ１８でトナーが検知できずに再度のトナー搬送が繰り返し行われる（Ｓ１１のＹＥＳ、Ｓ１２のＮＯを経て再びＳ３からの動作が繰り返し行われる）こともなくなるため、現像剤補給容器１４におけるトナーの粉体面の位置が分からなくなる不具合も防止できる。

上記の動作フローに沿って印刷を行う際、制御部２２は、現像機１９で現像される画像データに基づいて、搬送ポンプ５の駆動時間を変更している。一例を挙げると、現像機１９で現像を行う際にトナーの消費量が比較的多くなる高画質モードで印刷を行う場合と、トナーの消費量を抑えた低画質モードで印刷を行う場合とでは、搬送ポンプ５の駆動時間を変えている。一方、従来の複写機では、高画質モードで印刷を行うでも低画質モードで印刷を行う場合でも、搬送ポンプの駆動時間は一定であった。以下、この点について図４を参照しながら説明する。

複写機において高画質モードで印刷を行う場合、現像機で消費されるトナーの量は、低画質モードで印刷を行う場合に比して多くなるため、現像剤補給容器から現像機へ補給するトナーの量も、高画質モードの方が低画質モードよりも多くなる。ここで、トナーを現像機へ補給するために現像剤補給容器の搬送スクリューを駆動させる時間を「現像剤補給容器ＯＮ時間」と称することとし、トナー容器から現像剤補給容器へトナーを搬送するために搬送ポンプを駆動させる時間を「搬送ポンプＯＮ時間」と称することとする。また、従来の複写機での動作例を「従来例」と称し、本発明に係る複写機１００での動作例を「実施例」と称することとする（図４を参照）。そして図４に示したように、従来例、実施例とも、現像剤補給容器の搬送スクリューを、高画質モードではｔ１〜ｔ６、ｔ８〜ｔ１３、ｔ１５〜ｔ２０の間駆動させ、低画質モードではｔ１、ｔ４、ｔ７、ｔ１０、ｔ１３、ｔ１６、ｔ１９の間駆動させるものとする。すなわち、従来例、実施例ともに高画質モードでは、搬送スクリューの１回あたりの現像剤補給容器ＯＮ時間は、図４における６マス分の時間であり、低画質モードでは、１回あたりの現像剤補給容器ＯＮ時間は、図４における１マス分の時間である。

このような条件で印刷を行う場合、従来の複写機では搬送ポンプを、高画質モードではｔ１〜ｔ３、ｔ８〜ｔ１０、ｔ１５〜ｔ１７の間駆動させ、低画質モードではｔ１〜ｔ３、ｔ１９〜ｔ２１の間駆動させている。すなわち従来例では、高画質モードでも低画質モードでも、搬送ポンプを１回あたり図４における３マス分の時間駆動させていて、１回あたりの搬送ポンプＯＮ時間は同一である。このように従来の複写機では、現像機で消費されるトナーの量（現像機へ補給するために現像剤補給容器から出て行くトナーの量）は、現像機で現像される画像データに基づいて変動する一方で、搬送ポンプを駆動させる時間は、その画像データに係わらず一定であるため、現像剤補給容器のトナーの量は、ある範囲でばらつくことになる。
これに対して本発明に係る複写機１００では、搬送ポンプ５を、図４に示すように、高画質モードではｔ１〜ｔ３、ｔ８〜ｔ１０、ｔ１５〜ｔ１７の間駆動させ、低画質モードではｔ１、ｔ７、ｔ１３，ｔ１９の間駆動させている。すなわち、実施例で搬送ポンプ５を１回あたり駆動させる時間は、高画質モードでは図４における３マス分であり、低画質モードでは図４における１マス分であって、現像機１９で消費されるトナーの量に応じて搬送ポンプ５の駆動時間を変更している。このように本発明に係る複写機１００では、現像機１９で現像される画像データに基づいて搬送ポンプ５を駆動させる時間を変えているため、現像剤補給容器１４から出て行くトナーの量と現像剤補給容器１４へ搬送されるトナーの量を同等にすることが可能となり、現像剤補給容器１４におけるトナーの量のばらつきを抑制することができる。

なお、複写機１００で印刷を行う際の動作フローは、図３に示したものに限られず、種々の変更を加えてもよい。例えば、Ｓ３においては、センサ１８による検知の時から所定期間の間に印刷される予定の総画像データを算出するようにしたが、算出を行うにあたっては、センサ１８による検知の前から所定期間の間に印刷される予定の総画像データを算出するようにしてもよい。また、図３の動作フローでは、Ｓ３において印刷される予定の総画像データを算出した後、Ｓ４、Ｓ５の手順を経て、Ｓ６において搬送ポンプ５の駆動時間を算出したが、Ｓ４、Ｓ５の手順を省き、Ｓ３において算出した総画像データに基づいて搬送ポンプ５の駆動時間を算出するようにしてもよい。また、Ｓ１０において、現像剤補給容器１４のトナーがセンサ１８によって正常に検知できる状態まで待機する時間は、Ｓ６で算出した搬送ポンプ５の駆動時間に基づいて変更してもよい。

これまでに説明した複写機１００では、現像機１９で現像される画像データに基づいて搬送ポンプ５の駆動時間を変更する制御を行うものとして説明したが、現像剤補給容器１４から現像機１９へ補給されるトナーの量に基づいて搬送ポンプ５の駆動時間を変更する制御を行うようにしてもよい。具体例を挙げると、搬送ポンプ５の駆動時間は、現像剤補給容器１４から現像機１９へ補給されるトナーの量が多い場合よりも少ない場合の方が短くなるように制御することとする。この場合も、現像剤補給容器１４から出て行くトナーの量と現像剤補給容器１４へ搬送されるトナーの量を同等にすることが可能となり、現像剤補給容器１４におけるトナーの量のばらつきを抑制することができる。ここで、現像剤補給容器１４から現像機１９へ補給されるトナーの量を算出する手段としては、例えばセンサ１８と同様のセンサを、現像機１９におけるトナー収容体２０の所定の高さに取り付けておくことが挙げられる。また、現像剤補給容器１４から現像機１９にトナーを補給する際に駆動させる搬送スクリュー１７に関して、この搬送スクリュー１７を１回転させる際に移動するトナーの量を把握しておき、搬送スクリュー１７の回転数に基づいて、現像剤補給容器１４から現像機１９へ補給されるトナーの量を算出するようにしてもよい。

なお、搬送ポンプ５の駆動時間は、現像剤補給容器１４から現像機１９へ補給されるトナーの量と、搬送ポンプ５から現像剤補給容器１４へ搬送されるトナーの量が同等になるように設定してもよいが、現像剤補給容器１４から現像機１９へ補給されるトナーの量よりも搬送ポンプ５から現像剤補給容器１４へ搬送されるトナーの量の方が多くなるように設定してもよい。このように搬送ポンプ５から現像剤補給容器１４へ搬送されるトナーの量の方が多くなるように設定する場合は、現像剤補給容器１４から出て行くトナーの量よりも現像剤補給容器１４へ搬送されるトナーの量が増えるため、センサ１８によるトナーの検知をより確実に行うことができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではない。例えば上記の説明では、本発明に係る画像形成装置の一例として複写機１００について説明したが、本発明は、プリンタ、ファクシミリ等をはじめとして種々の機器に応用可能である。また本発明は、上記の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。本発明の実施の形態の欄に記載された効果は、本発明から生じる効果を例示したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態の欄に記載されたものに限定されるものではない。

１ トナー容器（現像剤収容容器）
５ 搬送ポンプ
１８ センサ（現像剤検知部）
１９ 現像機
２２ 制御部
１００ 複写機（画像形成装置）
４００ 現像剤補給装置

特開２０１８−０２５６１６号公報 特許第４９４８１０１号公報 特開２０１２−１７３５０７号公報

Claims (9)

1. 現像機へ現像剤を補給する現像剤補給容器と、現像剤収容容器から当該現像剤補給容器へ前記現像剤を搬送する搬送ポンプと、を備え、
   前記現像機で現像される画像データに基づいて前記搬送ポンプの駆動時間を変更する制御を行う制御部を有することを特徴とする現像剤補給装置。
2. 前記搬送ポンプの駆動時間は、前記現像機における現像剤の使用量が多くなる前記画像データよりも当該現像機における現像剤の使用量が少なくなる当該画像データに基づいて現像を行う方が短いことを特徴とする請求項１に記載の現像剤補給装置。
3. 前記現像剤補給容器は、当該現像剤補給容器内の現像剤を検知する現像剤検知部を備え、
   前記制御部は、前記現像剤検知部での検知結果に基づいて前記搬送ポンプを駆動させるか否かを判断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. 前記搬送ポンプの駆動時間は、前記画像データに基づいて算出される前記現像剤補給容器から前記現像機へ補給される現像剤量よりも前記搬送ポンプから当該現像剤補給容器へ搬送される現像剤量の方が多くなるように設定されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の現像剤補給装置。
5. 現像機へ現像剤を補給する現像剤補給容器と、現像剤収容容器から当該現像剤補給容器へ前記現像剤を搬送する搬送ポンプと、を備え、
   前記現像剤補給容器から前記現像機へ補給される現像剤量に基づいて前記搬送ポンプの駆動時間を変更する制御を行う制御部を有することを特徴とする現像剤補給装置。
6. 前記搬送ポンプの駆動時間は、前記現像剤補給容器から前記現像機へ補給される現像剤量が多い場合よりも当該現像剤補給容器から当該現像機へ補給される現像剤量が少ない場合の方が短いことを特徴とする請求項５に記載の現像剤補給装置。
7. 前記現像剤補給容器は、当該現像剤補給容器内の現像剤を検知する現像剤検知部を備え、
   前記制御部は、前記現像剤検知部での検知結果に基づいて前記搬送ポンプを駆動させるか否かを判断することを特徴とする請求項５又は６に記載の現像剤補給装置。
8. 前記搬送ポンプの駆動時間は、前記現像剤補給容器から前記現像機へ補給される現像剤量よりも前記搬送ポンプから当該現像剤補給容器へ搬送される現像剤量の方が多くなるように設定されることを特徴とする請求項５〜７の何れか一項に記載の現像剤補給装置。
9. 請求項１〜８の何れか一項に記載の現像剤補給装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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