JP2023007878A - 画像形成装置 - Google Patents

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寿男 小池
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Abstract

【課題】現像剤残量の低減と現像剤ストレスの低減とを両立することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】現像剤収納容器60内の回転攪拌部材63は、回転軸64と一体的に回転する回転支持部材65と、回転支持部材の自由端側に配置され、現像剤収納容器内の内壁に摺接することで現像剤を排出口61aへと搬送する可撓性羽根部材66,67とを有し、画像形成装置本体には、回転攪拌部材の回転駆動を制御する制御部210などの制御手段を備え、制御手段は、回転攪拌部材が正転方向NRに回転している時間よりも、短時間の間だけ逆転方向RRに回転させるように回転攪拌部材を回転駆動させる。回転攪拌部材の正転方向NRへの回転時と逆転方向RRへの回転時とで、容器内壁61bや円弧面61cに摺接する壁面当接力が異なるように構成されており、壁面当接力は、正転方向NRへの回転時よりも逆転方向RRへの回転時の方が大きい。【選択図】図6

Description

本発明は、画像形成装置に関する。
プリンタ、複写機、ファクシミリ、プロッタ等又はそれら複数の機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置では、トナーなどの現像剤を現像装置に補給するために、現像剤を収納し、画像形成装置本体に対して着脱可能な現像剤収納容器が用いられている。現像剤収納容器は、現像剤と現像剤搬送手段を内部に収納する容器本体と、現像剤を容器外部に排出する排出口と、現像剤収納容器内から現像剤を排出口に搬送する現像剤搬送手段とを有している(例えば、特許文献1参照)。
上記特許文献1等に記載の現像剤搬送手段は、現像剤を排出口に搬送するスクリュと、現像剤が塊状になるのを防ぐよう攪拌し、且つ、現像剤を前記スクリュまで搬送するための回転攪拌部材とを備えている。回転攪拌部材は、回転可能に設けられる比較的高剛性の回転支持部材と、回転支持部材の自由端側に配置された可撓性羽根部材とを備えていて、回転支持部材が回転することにより、可撓性羽根部材が容器本体の内壁(以下、「容器内壁」と記す)に摺接することで現像剤を搬送している構成が開示されている。
このような現像剤収納容器を備えた画像形成装置において、現像剤収納容器の交換サイクルを長くし、ランニングコストを低減するためには、容器交換時における現像剤収納容器内部の残留現像剤の低減が望まれる。残留現像剤を低減するためには、可撓性羽根部材の剛性を大きくし、搬送力を増加させなければならない。
しかしながら、その結果、容器内壁と可撓性羽根部材との摺擦面に生じる当接力が大きくなり、現像剤の凝集体が生成されやすくなる。即ち、上記特許文献1等を含む従来の構成では、「現像剤残量の低減」と「現像剤ストレスの低減」との両立は困難である、という問題があった。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、現像剤残量の低減と現像剤ストレスの低減とを両立することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、画像形成装置本体に対して着脱可能な現像剤収納容器を備えた画像形成装置において、前記現像剤収納容器は、前記現像剤収納容器内に収納された現像剤を攪拌する回転攪拌部材を備え、前記回転攪拌部材は、回転軸と一体的に回転する回転支持部材と、前記回転支持部材の自由端側に配置され、前記現像剤収納容器内の内壁に摺接することで前記現像剤を攪拌する可撓性羽根部材とを有し、前記画像形成装置本体には、前記回転攪拌部材の回転駆動を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記回転攪拌部材が一方向に回転している時間よりも、短時間の間だけ他方向に回転させるように前記回転攪拌部材を回転駆動させる画像形成装置である。
本発明によれば、現像剤残量の低減と現像剤ストレスの低減とを両立することができる画像形成装置を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る画像形成装置としての複写機の概略的な全体構成図である。 図1の複写機の外観斜視図である。 現像装置及び感光体の概略構成図である。 各色の現像装置と、現像装置にプレミックストナーを補給する現像剤補給装置全体の構成を示す簡略的な斜視図である。 カラー用の現像剤収納容器の斜視図である。 (a)はカラー用の現像剤収納容器の回転攪拌部材が正転駆動されるときの断面図、(b)は同回転攪拌部材が逆転駆動されるときの断面図である。 回転攪拌部材の一例を示す斜視図である。 (a)はカラー用の現像剤収納容器のモデル化した回転攪拌部材が正転駆動されるときの片側一方の可撓性羽根部材と容器壁面との摺接関係を示す断面図、(b)は同回転攪拌部材が逆転駆動されるときの同摺接関係を示す断面図である。 K色用の現像剤収納容器の斜視図である。 K色用の現像剤収納容器の断面斜視図である。 K色用の現像剤収納容器のカップリング取り付け部周辺を示す拡大図である。 現像剤収納容器の容器保持部周辺を示す斜視図である。 現像剤供給駆動部を示す斜視図である。 駆動側のカップリングと現像剤収納容器の被駆動側のカップリングとが係合している状態を示す拡大斜視図である。 サブホッパの構成を示す斜視図である。 サブホッパの内部構造を示す斜視図である。 サブホッパ内の現像剤貯留部と搬送部とを示す図である。 上記実施形態の主な制御構成の一例を示すブロック図である。 上記実施形態の要部の動作フローを示すフローチャートである。 残量検知手段の別例を示す図である。 図20とは更に別例の残量検知手段を示す図である。 上記一実施形態の実施例とは別の実施例に係る現像剤収納容器の断面図である。
以下、図を参照して実施例を含む本発明の実施形態を詳細に説明する。実施形態等に亘り、同一の機能を有する構成要素(部材や構成部品)等については、混同の虞がない限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。図及び説明の簡明化を図るため、図に表されるべき構成要素であっても、その図において特別に説明する必要がない構成要素は適宜断わりなく省略することがある。
まず、図1を参照して、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一例として、複数の感光体が並んで配置されたタンデム型のカラーレーザ複写機(以下、単に複写機という)について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置としての複写機の概略的な全体構成図である。
図1に示す複写機は、画像形成部であるプリンタ部100、これを載せる給紙装置200、プリンタ部100の上に固定されたスキャナ300などを備えている。また、複写機は、スキャナ300の上に固定された原稿自動搬送装置400なども備えている。
プリンタ部100は、イエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色の画像を形成するための4組のプロセスカートリッジ18Y,18M,18C,18Kからなる画像形成ユニット20を備えている。各符号の数字に添字として付されたY,M,C,Kは、イエロー、シアン、マゼンダ、ブラック用の部材であることを示している(以下同じ)。プリンタ部100には、プロセスカートリッジ18Y,18M,18C,18Kの他に、光書込ユニット21、中間転写ユニット17、2次転写装置22、レジストローラ対49、ベルト定着方式の定着装置25などが配設されている。尚、「配設」とは、配置して設けることや、位置を決めて設けることを意味する。
光書込ユニット21は、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後述の感光体の表面にレーザ光を照射する。プロセスカートリッジ18Y,18M,18C,18Kは、像担持体としてのドラム状の感光体1、帯電器、現像装置4、ドラムクリーニング装置、除電器などを有している。
4組のプロセスカートリッジ18Y,18M,18C,18Kは、特記する内容を除き、画像形成する色が異なる以外はほぼ同様の構成であるため、以下、イエロー用のプロセスカートリッジ18Yを代表して説明する。尚、各現像装置4Y,4M,4C,4Kは、使用するトナーの色が異なる2成分現像方式の現像装置であり、各色の現像装置内にはトナーとキャリアとを含む2成分現像剤が収容されている。
帯電手段たる帯電器によって、感光体1Yの表面は一様に帯電される。帯電処理が施された感光体1Yの表面には、光書込ユニット21によって変調及び偏向されたレーザ光が照射される。すると、感光体1Y表面の照射部(露光部)の電位が減衰する。この減衰により、感光体1Y表面にY用の静電潜像が形成される。形成されたY用の静電潜像は現像手段たる現像装置4Yによって現像されてYトナー像となる。
Y用の感光体1Y上に形成されたYトナー像は、後述の中間転写ベルト101に1次転写される。1次転写後の感光体1Yの表面は、ドラムクリーニング装置によって転写残トナー等がクリーニングされる。Y用のプロセスカートリッジ18Yにおいて、上記ドラムクリーニング装置によってクリーニングされた感光体1Yは、除電器によって除電される。そして、再び帯電器によって一様に帯電せしめられて、初期状態に戻る。以上のような一連のプロセスは、他のプロセスカートリッジ18M,18C,18Kについても同様である。
中間転写ユニットについて説明する。中間転写ユニット17は、中間転写ベルト101やベルトクリーニング装置102などを有している。また、張架ローラ14、駆動ローラ15、2次転写バックアップローラ16、4つの1次転写バイアスローラ19Y,19M,19C,19Kなども有している。
中間転写ベルト101は、張架ローラ14を含む複数のローラによって張架(張力が掛かった状態で掛け渡すことを意味する)されている。そして、ベルト駆動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、中間転写ベルト101は図中時計回りに無端移動(回転走行)される。
4つの1次転写バイアスローラ19Y,19M,19C,19Kは、それぞれ中間転写ベルト101の内周面側に接触するように配設され、電源から1次転写バイアスの印加(電圧を加えることを意味する)を受ける。また、1次転写バイアスローラ19Y,19M,19C,19Kは、中間転写ベルト101をその内周面側から感光体1Y,1M,1C,1Kに向けて押圧(圧して押さえ付けることを意味する)してそれぞれ1次転写ニップを形成する。各1次転写ニップには、1次転写バイアスの影響・印加により、感光体と1次転写バイアスローラとの間に1次転写電界が形成される。
Y用の感光体1Y上に形成された上述のYトナー像は、上記1次転写電界や1次ニップ圧の影響によって中間転写ベルト101上に1次転写される。このYトナー像の上には、M,C,K用の感光体1M,1C,1K上に形成されたMトナー像、Cトナー像、Kトナー像が順次重ね合わせて1次転写される。この重ね合わせの1次転写により、中間転写ベルト101上には多重トナー像たる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101上に重ね合わせ転写された4色トナー像は、後述の2次転写ニップでシート状記録媒体たる転写紙に2次転写される。2次転写ニップ通過後の中間転写ベルト101の表面に残留する転写残トナー等は、図中左側の駆動ローラ15の外側の中間転写ベルト101近傍に配設されたベルトクリーニング装置102によってクリーニングされる。
次に、2次転写装置22について説明する。中間転写ユニット17の図中下方には、2本の張架ローラ23によって紙搬送ベルト24を張架している2次転写装置22が配設されている。紙搬送ベルト24は、少なくとも何れか一方の張架ローラ23の回転駆動に伴って、図中反時計回りに無端移動される。2本の張架ローラ23のうち、図中右側に配設された一方のローラ23は、中間転写ユニット17の2次転写バックアップローラ16との間に、中間転写ベルト101及び紙搬送ベルト24を挟み込んでいる。この挟み込みにより、中間転写ユニット17の中間転写ベルト101と、2次転写装置22の紙搬送ベルト24とが接触する2次転写ニップが形成されている。
そして、上記一方の張架ローラ23には、トナーと逆極性の2次転写バイアスが電源によって印加される。この2次転写バイアスの印加により、2次転写ニップには中間転写ユニット17の中間転写ベルト101上の4色トナー像をベルト側から上記一方の張架ローラ23側に向けて静電移動させる2次転写電界が形成される。後述のレジストローラ対49によって中間転写ベルト101上の4色トナー像に同期するように2次転写ニップに送り込まれた転写紙には、上記した2次転写電界やニップ圧の影響を受けた4色トナー像が2次転写される。尚、このように一方の張架ローラ23に2次転写バイアスを印加する2次転写方式に代えて、転写紙を非接触でチャージさせるチャージャを設けてもよい。
複写機本体の下部に設けられた給紙装置200には、内部に複数の転写紙を紙束の状態で複数枚重ねて収容可能な給紙カセット44が、鉛直方向に複数重なるように配設されている。それぞれの給紙カセット44は、紙束の一番上の転写紙に給紙ローラ42を押し当てている。そして、給紙ローラ42を回転させることにより、一番上の転写紙が給紙路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は、複数の搬送ローラ対47と、その路内の末端付近に設けられたレジストローラ対49とを有している。そして、転写紙をレジストローラ対49に向けて搬送する。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、中間転写ユニット17において、中間転写ベルト101上に形成された4色トナー像は、中間転写ベルト101の無端移動に伴って上記2次転写ニップに進入する。レジストローラ対49は、ローラ間に挟み込んだ転写紙を2次転写ニップにて4色トナー像に密着させ得るタイミングで送り出す。これにより、2次転写ニップでは、中間転写ベルト101上の4色トナー像が転写紙に密着し、転写紙上に2次転写されて、白色の転写紙上でフルカラー画像となる。このようにしてフルカラー画像が形成された転写紙は、紙搬送ベルト24の無端移動に伴って2次転写ニップを出た後、紙搬送ベルト24上から定着装置25に送られる。
定着装置25は、定着ベルト26を2本のローラによって張架しながら無端移動されるベルトユニットと、このベルトユニットの一方のローラに向けて押圧される加圧ローラ27とを備えている。これら定着ベルト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上記定着ニップに挟み込む。ベルトユニットにおける2本のローラのうち、加圧ローラ27から押圧される方のローラは、内部に熱源を有しており、定着ベルト26を加熱しながら加圧する。加熱・加圧された定着ベルト26は、上記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される。
尚、図示例では2次転写装置22及び定着装置25の下方に、上述した画像形成ユニット20と平行に、転写紙を反転排紙したり、転写紙の両面に画像を形成するために転写紙を反転して再給紙したりする反転装置28を備えている。
定着装置25内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の外側に設けられたスタック部57上にスタックされる。又は、定着処理が施された転写紙は、もう一方の面にもトナー像を形成するために、切替爪105により搬送方向を切り替えられて反転装置28に送られ、この反転装置28を経由して上述の2次転写ニップに戻されるかする。
原稿のコピーがとられる際には、例えばシート原稿の束が原稿自動搬送装置400の原稿台30上セットされる。但し、その原稿が本状に閉じられている片綴じ原稿である場合には、コンタクトガラス32上にセットされる。このセットに先立ち、複写機本体に対して原稿自動搬送装置400が開かれ、スキャナ300のコンタクトガラス32が露出される。この後、閉じられた原稿自動搬送装置400によって片綴じ原稿が押さえられる。
このようにして原稿がセットされた後、図2に示す操作表示部37に配設されているコピースタートボタン38aが押されると、スキャナ300による原稿読取動作がスタートする。但し、原稿自動搬送装置400にシート原稿がセットされた場合には、この原稿読取動作に先立って、原稿自動搬送装置400がシート原稿をコンタクトガラス32まで自動移動させる。原稿読取動作では、先ず、第1走行体33と第2走行体34とがともに走行を開始し、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が第2走行体34内に設けられたミラーによって反射され、結像レンズ35を通過した後、読取センサ36に入射される。読取センサ36は、上記入射光に基づいて光電変換することで画像情報を作製する。
このような原稿読取動作と並行して、各プロセスカートリッジ18Y,18M,18C,18K内の各機器や部材、中間転写ユニット17、2次転写装置22、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によって作製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、各感光体1Y,1M,1C,1K上に、上記各機器や部材の上述した動作によって、Yトナー像、Mトナー像、Cトナー像、Kトナー像が形成される。これらトナー像は、中間転写ベルト101上に重ね合わせ転写された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内では給紙動作が開始される。この給紙動作では、給紙ローラ42の1つが選択回転され、ペーパーバンク43内に多段に収容される給紙カセット44の1つから転写紙が送り出される。送り出された転写紙は、分離ローラ対45で1枚ずつ分離されて給紙路46に進入した後、搬送ローラ対47によって2次転写ニップに向けて搬送される。
このような給紙カセット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もある。この場合、手差し給紙ローラ50が選択回転されて手差しトレイ51上の転写紙を送り出した後、分離ローラ対52が転写紙を1枚ずつ分離してプリンタ部100の手差し給紙路53に給紙する。
本複写機では、2色以上のトナーからなる多色画像を形成する場合、以下のようにする。即ち、中間転写ベルト101の上部張架面がほぼ水平になる姿勢で張架して、上部張架面に全ての感光体1Y,1M,1C,1Kを接触させるとともに、対応する1次転写バイアスローラ19Y,19M,19C,19Kを中間転写ベルト101の裏面に押し当てる。これに対し、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、揺動機構により、中間転写ベルト101を図中左下に傾けるような姿勢にして、その上部張架面及び1次転写バイアスローラ19Y,19M,19Cを感光体1Y,1M,1Cから離間させる。そして、4つの感光体1Y,1M,1C,1Kのうち、K用の感光体1Kだけを図中反時計回りに回転させて、Kトナー像だけを作像する。この際、Y,M,Cについては、感光体だけでなく、現像装置も駆動を停止させて、感光体や現像剤の不要な消耗を防止する。
図2に示すように、本複写機は、複写機内の上記各装置や各機器に動作指示を与えたり動作状況を確認したりする操作表示部37を備えている。操作表示部37には、コピースタートボタン38a及びテンキー38bを始めとして各種キーボタン等と、タッチパネル式の液晶表示部39とが配設されている。図2において、符号58は、画像形成装置本体に対して各プロセスカートリッジ18Y,18M,18C,18Kや、後述する現像剤収納容器を着脱する際に、また各種点検整備等を行う際に開閉する前ドアを示している。また、本複写機は、後述する図18に示すように、複写機内の上記各装置や各機器の制御を司るCPU211等から構成される制御部210を備えている。
操作者は、操作表示部37に対するキー入力操作により、制御部210に対して命令を送ることで、転写紙の片面だけに画像を形成するモードである片面プリントモードについて、3つのモードの中から1つを選択することができる。この3つの片面プリントモードとは、ダイレクト排出モードと、反転排出モードと、反転デカール排出モードとからなる。
図3を参照して、4つプロセスカートリッジ18Y,18M,18C,18Kのうちの1つが備える現像装置4及び感光体1を説明する。図3は、4つのプロセスカートリッジ18Y,18M,18C,18Kのうちの1つが備える現像装置4及び感光体1を示す拡大構成図である。4つのプロセスカートリッジ18Y,18M,18C,18Kは、それぞれ扱うトナーの色が異なる点の他がほぼ同様の構成になっているので、同図では「4」に付すY,M,C,Kという添字を省略している。
図3に示すように、感光体1は、図中矢印G1方向に回転しながら、その表面を上記帯電装置により一様に帯電される。帯電された感光体1の表面は、上記露光装置から照射されたレーザ光により静電潜像を形成された潜像に現像装置4からトナーを供給され、トナー像を形成する。
現像装置4は、図中矢印I方向に表面移動しながら感光体1の表面の潜像にトナーを供給し、現像する現像剤担持体としての現像ローラ5を有している。また、現像ローラ5に現像剤を供給しながら、図3の紙面奥方向に現像剤を搬送する供給搬送部材としての供給スクリュウ8を有している。供給スクリュウ8は、回転軸とこの回転軸に設けられた羽根部とを備え、図中矢印M方向に回転することにより軸方向に現像剤を搬送する現像剤搬送スクリュウである。現像ローラ5の供給スクリュウ8との対向部から表面移動方向下流側には、現像ローラ5に供給された現像剤を現像に適した厚さに規制する現像剤規制部材としての現像ドクタ12を備えている。
現像ローラ5の感光体1との対向部である現像部から表面移動方向下流側には、現像部を通過した現像済みの現像剤を回収し、回収した回収現像剤を供給スクリュウ8と同方向に搬送する回収搬送部材としての回収スクリュウ6を備えている。供給スクリュウ8を備えた供給搬送路9は現像ローラ5の横方向に、回収スクリュウ6を備えた回収搬送路7は現像ローラ5の下方に、それぞれ並設(2つ以上の物を並べて設けることを意味する)されている。
現像装置4は、供給搬送路9の下方で回収搬送路7に並列して、攪拌搬送路10を設けている。攪拌搬送路10は、図中矢印C方向に回転することにより現像剤を攪拌しながら供給スクリュウ8とは逆方向である図中手前側に搬送する攪拌搬送部材としての攪拌スクリュウ11を備えている。
供給搬送路9と攪拌搬送路10とは、仕切り部材としての第1仕切り壁133によって仕切られている。第1仕切り壁133の供給搬送路9と攪拌搬送路10とを仕切る箇所は、図中手前側と奥側との両端は開口部となっており、供給搬送路9と攪拌搬送路10とが連通している。
尚、供給搬送路9と回収搬送路7とも第1仕切り壁133によって仕切られているが、第1仕切り壁133の供給搬送路9と回収搬送路7とを仕切る箇所には開口部を設けていない。また、攪拌搬送路10と回収搬送路7との2つの搬送路は仕切り部材としての第2仕切り壁134によって仕切られている。第2仕切り壁134は、図中手前側が開口部となっており、攪拌搬送路10と回収搬送路7とが連通している。
現像ドクタ12によって現像ローラ5上に薄層化された現像剤を感光体1との対向部である現像領域まで搬送し現像を行う。現像後の現像剤は回収搬送路7にて回収を行い、図3中の断面手前側に搬送され、非画像領域部に設けられた第1仕切り壁133の開口部で、攪拌搬送路10へ現像剤が移送される。
供給搬送路9には、供給搬送路9内の現像剤が所定の嵩を越えた場合にその一部を現像装置4の外部に排出する現像剤排出口94と、現像剤排出口94から排出された現像剤を現像装置4の外部に搬送する排出搬送スクリュウ2aを備えた排出搬送路2とを有する。排出搬送路2は、供給搬送路9の搬送方向下流側で仕切り壁135を挟んで供給搬送路9と隣り合うように配置され、現像剤排出口94は供給搬送路9と排出搬送路2とを連通するように仕切り壁135に設けられた開口である。
攪拌搬送路10における現像剤搬送方向上流側の第1仕切り壁133の開口部の付近で攪拌搬送路10の上側に設けられた補給口から攪拌搬送路10にトナーとキャリアとを含む現像剤が補給される。以下、現像装置4に補給されるトナーとキャリアとが混合された現像剤を、「プレミックストナー」と称する。本実施形態においては、プレミックストナーにおけるトナー量は、25~35重量%であり、現像装置4内の現像剤におけるトナー量は、4~10重量%である。
ここで、上記した背景技術を補足する。近年は省エネの観点から現像剤の定着温度の低温化が進められており、そのような低温定着対応の現像剤では、上記背景技術で説明した可撓性羽根部材の摺接ストレスによる凝集体の発生がより顕著となる傾向となっている。凝集体の生成は年々高画質化する画像形成装置にとっては大きな問題となる。また、低温定着化すると流動性が減少し、剛性を弱くした可撓性羽根部材では効率的な搬送ができないという課題もある。
そこで、本実施形態においては、上記課題があるものの、下記効果を得るために流出開始温度が90℃以下のトナーを用いている。流出開始温度が90℃以下のトナー(低温定着トナー)を用いることで、低い温度で定着を行うことができ、画像形成装置の省エネルギー化、高速化を図ることができる。
尚、上記課題、効果については低温定着トナーであれば顕著であるが、低温定着トナーにとらわれるものではない。
図4を参照して、各色の現像剤補給装置及び各色の現像剤収納容器の配置関係について説明する。図4は、各色の現像装置4Y,4M,4C,4Kと、現像装置にプレミックストナーを補給する現像剤補給装置70Y,70M,70C,70Kの全体構成を示す斜視図である。
現像剤補給装置70Y,70M,70C,70Kは、現像装置4Y,4M,4C,4Kの上部に配置されている。現像剤補給装置70は、プレミックストナーを収納した現像剤収納容器60と、後述するサブホッパ90(図15等参照)とを有している。図4では、C色とK色の現像剤収納容器60C,60Kが装着されている状態を示し、Y色とM色の現像剤収納容器60Y,60Kは離脱されている状態を示している。現像剤収納容器60は、現像剤収納容器60を収容する現像剤収納容器収容部である容器保持部77(後述する図12参照)に保持される。
容器保持部77は、4つに区画されており、図中左側から順に、Y色、M色、C色、K色(イエロー、マゼンタ、シアン、黒)の現像剤収納容器60が保持される。現像剤収納容器60は、容器保持部77に対して着脱可能、更には後述するように挿脱可能(差し込んだり外したりすることを意味する)に保持される。現像剤収納容器60内のプレミックストナーが無くなると、ユーザが容器保持部77から現像剤収納容器60を抜き出し、新品の現像剤収納容器60を容器保持部77に差し込む。これにより、新しいプレミックストナーが後述するサブホッパ90(図15~図17参照)に供給される。
現像剤補給装置70Y,70M,70C,70Kは、画像形成装置の前側、即ち図1の紙面手前側、図2に示す右側の前ドア58側に配置されており、ユーザは画像形成装置の前側から現像剤収納容器60にアクセス可能となっている。
図5~図7を参照して、まずY,M,C色の現像剤収納容器について説明する。図5は、Y,M,C色の現像剤補給装置に用いられる現像剤収納容器を裏側(画像形成装置への挿入方向下流側)から見た斜視図である。図6(a)は、図5に示した現像剤収納容器の回転攪拌部材が正転駆動されるときの、現像剤収納容器の裏側から見たときの断面図、図6(b)は同回転攪拌部材が逆転駆動されるときの、現像剤収納容器の裏側から見たときの断面図である。図7は、カラー用の現像剤収納容器内に配設されている回転攪拌部材の一例を示す斜視図である。
図5等を始めとするX,Y,Z座標において、X方向は現像剤収納容器の幅(図1の左右)に対応する幅方向を示し、Y方向は現像剤収納容器の図1等の奥行きに対応する前後方向を示し、Z方向は現像剤収納容器の高さに対応する上下方向を示している。
尚、図5に示されている現像剤収納容器60Y,60M,60Cのカップリング74については、後述する。
図5、図6を参照して、現像剤収納容器60Y,60M,60Cの基本的な内部構成を説明する。現像剤収納容器60Y,60M,60Cは、収納する現像剤の色が異なる以外は、同様の構成であるため、以下、カラー用の現像剤収納容器60とも記載し、カラー用の現像剤収納容器60に共通する内部構成を説明する。
図6に示すように、カラー用の現像剤収納容器60は、排出口61a及び排出部61dが形成され、現像剤Gを収納する現像剤収納部としての容器本体61と、容器本体61内に収納された現像剤Gを攪拌搬送して排出口61aへと送る現像剤搬送手段となる回転攪拌部材63と搬送スクリュウ62とを備えている。回転攪拌部材63と搬送スクリュウ62とは、容器本体61に、互いに平行になるように配置されている。そして、カラー用の現像剤収納容器60では、後述する駆動源(駆動手段)によって回転攪拌部材63と搬送スクリュウ62とが回転駆動されることで、容器本体61内の現像剤Gを排出口61aから容器外部へと排出する。
容器本体61は、その容器内壁61bの底部が円弧面61cに形成されていて、円弧面61cの両側に位置する容器内壁61bがほぼ垂直で、紙面垂直方向(着脱方向)に奥行きのあるほぼ箱形状に形成されている。排出部61dの紙面垂直方向の一端側には、容器本体61の内部と外部とを連通する排出口61aが形成されている。排出部61dの内部には、現像剤Gを排出口61aに搬送する図6の紙面垂直方向に延びる搬送スクリュウ62が配置されている。排出部61d内の現像剤Gは、搬送スクリュウ62が前記駆動源(駆動手段)によって回転駆動されることで排出口61aへと搬送される。
回転攪拌部材63は、アジテータとも呼ばれ、容器本体61内の現像剤Gが塊状になるのを防ぐよう攪拌し、且つ、現像剤Gを搬送スクリュウ62が配置された排出部61dまで搬送する機能を有する。回転攪拌部材63は、前記駆動源(駆動手段)によって正逆回転駆動される回転軸64を備えていて、後述する所定の条件下において、回転軸64を中心に一方向としての図6(a)中時計回り方向(以下、「正転方向NR」ともいう)に回転したり、他方向としての図6(b)中反時計回り方向(以下、「逆転方向RR」ともいう)に回転したりすることで、攪拌しながら現像剤Gを排出口61aに搬送する。
現像剤収納容器60には、排出口61aを開閉するシャッタが装着されている。前記シャッタは、現像剤収納容器60が容器保持部77に装着される前は排出口61aを閉じていて、容器保持部77に装着されると開かれて排出口61aを開放するように構成されている。排出口61aと対向する容器保持部77には、後述する図13に示す供給口72aY,72aM,72aCが形成されている。前記シャッタが開放されて排出口61aから排出されて落下する現像剤Gを、供給口72aY,72aM,72aCから搬送経路及びサブホッパ90(後述する図15~図17参照)を介して現像装置4内へと供給するように構成されている。
回転攪拌部材63は、図6、図7に示すように、回転軸64と一体的に回転する回転支持部材65と、回転支持部材65に装着された可撓性羽根部材66,67とを備えている。回転軸64と回転支持部材65とは、金属あるいは樹脂などで一体的に形成するのが簡便で好ましいが、他の材料あるいは製造方法であっても良い。回転攪拌部材63の回転中心となる回転軸64の回転中心は、円弧面61cの円弧中心と同軸となるように配置されている。
回転支持部材65は、剛体である板状部材であって、その中央側に位置する基端65cが回転軸64と一体的に形成されている。基端65cには、回転支持部材65を回転方向に貫通する開口部68が形成されている。回転支持部材65は、回転軸64を挟んで両側が線対象な支持部65A,65Bとして形成されている。
可撓性羽根部材66,67は、具体的にはいわゆる樹脂製のマイラであって、その基端66b,67bが回転支持部材65における支持部65A,65Bの回転自由端側に接合部(図6中3箇所の凸部で示す)に装着固定されている。
可撓性を有する可撓性羽根部材66,67は、剛性の低い材質で製造することが望ましい。例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PE(ポリエチレン)、PP(ポリプロピレン)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)又はポリウレタンなどから成るシート状の可撓性を有する材質が望ましい。可撓性羽根部材66,67の厚さは、約50[μm]~500[μm]程度が好ましく、より好ましくは100[μm]~300[μm]が好適である。
可撓性羽根部材66,67の少なくともその一部となる自由端部である先端66a,67aは、支持部65A,65Bの端部65a,65b側から外方に突出して、容器内壁61bや円弧面61cに摺接可能に配置されている。このため、回転攪拌部材63の回転軸64が前記駆動源によって正転方向NR又は逆転方向RRに回転駆動されると、可撓性羽根部材66,67は、その先端66a,67aが容器内壁61bや円弧面61cを摺接することで、現像剤Gを排出口61aへ向って搬送する。図7において、符号69は可撓性羽根部材66,67の端部65a,65bから突出している部位に形成した切り込み部を示すが、この切り込み部69は必須の構成ではなく無くても構わない。
一般的に、可撓性羽根部材66,67と容器本体61の摺接面に生じる圧力(ストレス)に比例して粉体である現像剤Gの凝集体の生成率が増加し、これが異常画像の原因となる。近年のトナーの低温定着化はこの凝集体の生成をさらに促進する傾向になる。このため、可撓性羽根部材66,67の剛性は適度に小さなものにしなければならない。
ここで、図6(a)、図6(b)をモデル化した図8(a)、図8(b)を参照して、回転支持部材65の片側が剛体となる支持部65Aに固定された片側一方の可撓性羽根部材66を模式化して、その先端66aに集中荷重Fを加えた時の弾性変形量δを考察する。この集中荷重Fは、可撓性羽根部材66の先端66aが容器内壁61bや円弧面61cに摺接した際の当接力Fに相当する。
可撓性羽根部材66の剛性の定義を、集中荷重F(当接力F)に対する弾性変形量δとすると、同じ集中荷重Fを与えたときに弾性変形量δが小さい部材が剛性の高い部材、反対に弾性変形量δが大きい部材が剛性の低い部材となる。そして図8に示すように、回転支持部材65の片側が剛体となる支持部65Aに固定された片側一方の可撓性羽根部材66の先端66aに、集中荷重Fを加えた時の弾性変形量δは、以下の数1で与えられる。
Figure 2023007878000002
上記の数1から、可撓性羽根部材66の先端66aが容器内壁61bや円弧面61cに摺接した際の壁面当接力F(以下、単に「当接力F」とも称する)は、以下の数2で与えられる。
Figure 2023007878000003
上記の数2から、可撓性羽根部材66,67の先端66a,67aが容器内壁61bや円弧面61cに摺接した際の当接力Fは、可撓性羽根部材66,67の自由長Lの3乗に反比例することが分かる。これにより、図8(b)に示す回転攪拌部材63の逆転駆動時の方が図8(a)に示す正転駆動時よりも上記当接力Fが圧倒的に大きくなることが分かる。
容器本体61内の回転攪拌部材63が有する現像剤Gの攪拌と搬送という機能のうち、現像剤の搬送機能は、可撓性羽根部材66,67がその殆どを担っている。上述の背景技術で説明したように、現像剤収納容器の交換サイクルを長くし、ランニングコストを低減するためには、容器交換時における現像剤収納容器内部の残留現像剤の低減が望まれる。残留現像剤を低減するためには、可撓性羽根部材の剛性を大きくし、搬送力を増加させなければならない。
一方、可撓性羽根部材66,67の剛性を大きくし、搬送力を増加させると、可撓性羽根部材66,67の先端66a,67aが容器内壁61bや円弧面61cに摺接した際の当接力Fが大きくなり、現像剤の凝集体が生成されやすくなる。
従来の現像剤搬送部材である回転攪拌部材では、可撓性羽根部材の剛性を大きくするか小さくするかの二者択一であった。即ち、可撓性羽根部材の剛性を大きくした場合は容器本体内の残量現像剤が十分に存在する満タン時から現像剤収納容器の交換時まで大きな当接力をもったまま現像剤にストレスを与え続けなければならなかった。
これに対し、本実施形態では、回転攪拌部材63の正転駆動時と逆転駆動時において、可撓性羽根部材66,67の先端66a,67aが容器内壁61bや円弧面61cに摺接した際の当接力Fが異なる構成とした。実施例としては、回転攪拌部材63の正逆転駆動時において、回転支持部材65(支持部65A,65B)の可撓性羽根部材66,67の自由長Lが変わるように配置した。
具体的には、図6(a)に示すように、回転攪拌部材63の正転方向NR上流側に位置する支持部65A,65Bの装着面65A1,65B1に可撓性羽根部材66,67の基端66b,67bを装着固定して回転攪拌部材63の正回転時にエッジ65a1,65b1と接触しない構成とした。
このように構成すると、回転攪拌部材63の正転駆動時に、回転支持部材65(支持部65A,65B)の端部65a,65bよりも外側に突出している可撓性羽根部材66,67の先端66a,67a側が端部65a,65bのエッジ65a1,65b1と接触しなくなり、可撓性羽根部材66,67の自由長Lを十分に確保することができる。これにより、可撓性羽根部材66,67の先端66a,67aが容器内壁61bや円弧面61cに摺接した際の当接力Fを適度に小さくした。
このように、回転攪拌部材63が正転方向NRに回転して現像剤Gとの抵抗によって可撓性羽根部材66,67の先端66a,67a側が正転方向NR上流側に変形しても、その変形を阻害されることがなくなり、折れ曲がりを防止できる。このため、容器内壁61bや円弧面61cに現像剤Gがこすり付けられてしまうことや現像剤Gの搬送機能の低下を抑制することができる。これにより、残留現像剤の凝集体発生を低減し防止することができる。
また、図6(b)に示すように、回転攪拌部材63と可撓性羽根部材66,67との装着関係は図6(a)に示した構成に対して何も変えずに、回転攪拌部材63の回転方向だけを変えて、回転攪拌部材63を逆転方向RRに回転駆動させる。回転攪拌部材63を逆転方向RRに回転駆動させることによって、回転攪拌部材63の逆転方向RR下流側に位置する支持部65A,65Bの装着面65A1,65B1に可撓性羽根部材66,67の基端66b,67bを装着固定して回転攪拌部材63の逆回転時にエッジ65a1,65b1と積極的に接触する構成とした。これにより、可撓性羽根部材66,67の自由長Lが図6(a)に示したよりも十分に小さくなり、図6(b)に示す回転攪拌部材63の逆転駆動時の方が図6(a)に示す正転駆動時よりも上記当接力Fが圧倒的に大きくなる。
尚、図6(b)に二点鎖線で示す現像剤Gの粉面は、現像剤収納容器60内の現像剤Gが消費されて設定残量になったときの一例を表している。
回転攪拌部材63に係る実施例を補足する。図6、図7に示すように、回転支持部材65に開口部68を形成し、回転攪拌部材63の正転時に開口部68を現像剤Gが通過できるようにして、回転支持部材65の回転抵抗を低くした。開口部68を塞ぐと、回転支持部材65の回転抵抗が増加してしまうため、可撓性羽根部材66,67は、開口部68を避けるように、装着面65A1,65B1における開口部68よりも外側領域に装着した。
可撓性羽根部材66,67は、支持部65A,65B(回転支持部材65)の装着面65A1,65B1に対して接着剤や両面テープにより基端66b,67bが接着して貼り付けられ装着している。このため、可撓性羽根部材66,67に対する接着領域が支持部65A,65B(回転支持部材65)の基端66b,67bまであると、正回転NR方向上流側への弾性変形が基端66b,67bよりも外側に突出している先端66a,67aだけとなり、弾性変形量が制限されることがある。このため、本実施例では、図7に示すように、可撓性羽根部材66,67の接着領域Sの端部S1は、支持部65A,65Bの基端66b,67bよりも回転軸64側にオフセットしている。接着領域S(面積)は、可撓性羽根部材66,67と支持部65A,65B(回転支持部材65)との確実な接着が保証される限り、できる限り小さくする。
このような接着領域Sとすると、正回転NR方向上流側への弾性変形が基端66b,67bよりも外側に突出している先端66a,67aだけではなく、接着領域Sの端部S1よりも外側部分から弾性変形する。即ち、可撓性羽根部材66,67の変形領域が、支持部65A,65B(回転支持部材65)とオーバーラップするので、弾性変形量が制限されることがなく、十分にコシを与えることができ、搬送性能を確保することができる。
可撓性羽根部材や回転支持部材の形状は、容器形状に合わせて自由な形状を採ることができ、図6、図7に示すものに限定されるものではない。また、可撓性羽根部材の枚数も2枚以上としてもよく、それぞれ異なる形状としてもよい。
説明が前後するが、図5に示すように、カラー用の現像剤収納容器60の回転攪拌部材63の回転軸64の一端部は、容器本体61から露出しており、この一端部に攪拌部材用の一方のカップリング手段であり、容器側カップリング部材ないし容器側駆動力伝達部材であるカップリング74が設けられている。カップリング74は、回転軸64の一端部から突出する爪形状をなす一対の部材であり、図12に示す容器保持部77に装着されたときに画像形成装置本体側の本体側カップリング部材ないし本体側駆動力伝達部材である駆動側のカップリング85Y,85M,85Cと係合ないし接触し噛み合うようになっている。尚、カップリングはジョイントとも呼ばれる。
カラー用の現像剤収納容器60の搬送スクリュウ62の軸部62aの一端部は、容器本体61から露出しており、この一端部に搬送部材用のジョイント76が設けられている。ジョイント76は、軸部62aの一端部から突出する爪形状をなす一対の部材であり、図12に示す容器保持部77に装着されたときに画像形成装置本体側の搬送用ジョイント83Y,83M,83Cと係合ないし接触し噛み合うようになっている。
図9~図11を参照して、K色の現像剤収納容器について説明する。図9は、K色の現像剤収納容器60Kを裏側(画像形成装置への挿入方向下流側)から見た斜視図である。図10は、K色の現像剤収納容器60Kを一部破断して表側(画像形成装置への挿入方向上流側)から見た断面斜視図である。図11は、K色の現像剤収納容器60Kのカップリング74a,74b取り付け部周辺を示す拡大図である。
本実施形態においては、図9に示すように、K色の現像剤収納容器60Kが、図5等に示したカラー用の現像剤収納容器60Y,60M,60Cよりも容積が大きくなっている。一般的なユーザは、フルカラー画像の出力よりも白黒画像の出力の方が多い。このため、トナーの消費スピードは、カラー用よりも黒用(K色用)の方が速くなる。よって、K色の現像剤収納容器60Kを、カラーの現像剤収納容器60Y,60M,60Cと同じ形状とした場合、K色の現像剤収納容器60Kが、頻繁に交換されてしまうことになり、ユーザの利便性が悪くなる。このようなことから、本実施形態では、K色の現像剤収納容器60Kの容積を、カラー用の現像剤収納容器60の容積よりも大きくして、カラー用の現像剤収納容器60よりも多くのプレミックストナーを収納している。
K色の現像剤収納容器60Kの容器本体61内には、第1回転攪拌部材63aと、第2回転攪拌部材63bと、搬送スクリュウ62とが配設されている。第1回転攪拌部材63aは、先に図6及び図7に示したカラー用の現像剤収納容器60内に設けられた回転攪拌部材63と同様の構成である。
第2回転攪拌部材63bは、第1回転攪拌部材63aと比較して、第1に、正転駆動される第1回転攪拌部材63aとほぼ90度の位相差をもって逆転方向RRに回転駆動される点が相違する。第2回転攪拌部材63bは、第2に、その逆転駆動時において、回転攪拌部材63及び第1回転攪拌部材63aの正転駆動時と同様の当接力Fとなるように、支持部65A,65Bの装着面65A1,65B1と反対側の装着面に可撓性羽根部材66,67の基端66b,67bを装着固定している点が相違する。すなわち、図6(a)を借りて説明すれば、支持部65A,65Bの装着面65A1,65B1と反対側の装着面に可撓性羽根部材66,67の基端66b,67bを装着固定することにより、第2回転攪拌部材63bの逆転方向RRの駆動時に、回転攪拌部材63及び第1回転攪拌部材63aの正転駆動時と同様の当接力Fの大きさとなることが容易に理解できる。
また、第1回転攪拌部材63a及び第2回転攪拌部材63bの可撓性羽根部材66,67の自由長Lが第1回転攪拌部材63a及び第2回転攪拌部材63bの正逆転時において変わる構成であることも容易に理解できる。
図9、図11に示すように、K色の現像剤収納容器60Kの第1、第2回転攪拌部材63a,63bの回転軸64a,64bの一端部は、容器本体61から露出しており、この一端部に攪拌部材用の被駆動側のカップリング手段である容器側カップリング部材ないし容器側駆動力伝達部材を構成するカップリング74a,74bが設けられている。現像剤収納容器60Kのカップリング74a,74bは、現像剤収納容器60Y,60M,60Cのカップリング74と同様の構成である。カップリング74a,74bは、現像剤収納容器60Kが図12に示す容器保持部77に装着されたときに画像形成装置本体側の駆動側のカップリング85aK,85bK(後述する図13参照)と係合ないし接触し噛み合うようになっている。
図9に示すように、K色の現像剤収納容器60Kの搬送スクリュウ62の軸部62aの一端部は、容器本体61から露出しており、この一端部に搬送部材用のジョイント76が設けられている。ジョイント76は、カラー用の現像剤収納容器60のジョイント76と同様の構成であり、現像剤収納容器60Kが図12に示す容器保持部77に装着されたときに画像形成装置本体側の搬送用ジョイント83K(後述する図13参照)と係合ないし接触し噛み合うようになっている。
図12、図13を参照して、現像剤収納容器60Y,60M,60C,60Kの収容部である容器保持部77及び現像剤供給駆動部80Y,80M,80C,80Kについて説明する。図12は、現像剤収納容器60Y,60M,60C,60Kの収容部である容器保持部77を示す斜視図であり、図13(a)は、現像剤供給駆動部80Y,80M,80C,80Kを示す斜視図である。図13(b)は、現像剤供給駆動部80Yを代表して示す拡大斜視図である。
図12、図13に示すように、容器保持部77及びカラー用の現像剤供給駆動部80Y,80M,80Cには、上述したカップリング74に接続される駆動側のカップリング85Y,85M,85Cが設けられている。K色の現像剤供給駆動部80Kには、第1回転攪拌部材63aの回転軸64aに取り付けられたカップリング74aに接続される第1駆動側のカップリング85aKが設けられている。また、第2回転攪拌部材63bの回転軸64bに取り付けられたカップリング74bに接続される第2駆動側のカップリング85bKも設けられている。
また、容器保持部77及び各現像剤供給駆動部80Y,80M,80C,80Kには、現像剤収納容器60Y,60M,60C,60Kの搬送スクリュウ62に接続する搬送用ジョイント83Y,83M,83C,83Kが設けられている。また、容器保持部77及び各現像剤供給駆動部80Y,80M,80C,80Kには、各現像剤収納容器60Y,60M,60C,60Kが着脱可能(挿脱可能)にするための各種位置決めや案内部材なども配設されている。
現像剤供給駆動部80Y,80M,80C,80Kは、現像剤収納容器60Y,60M,60C,60K内の現像剤Gであるプレミックストナーを、図13に示す現像剤補給装置のサブホッパ90Y,90M,90C,90Kに供給するときに用いる駆動部である。現像剤供給駆動部80Y,80M,80Cは、カラー用の現像剤収納容器60の回転攪拌部材63、搬送スクリュウ62、及びサブホッパ90Y,90M,90Cの第1、第2攪拌搬送部材96,97(図16参照)を駆動させるものである。現像剤供給駆動部80Kは、K用の現像剤収納容器60Kの第1回転攪拌部材63a、第2回転攪拌部材63b、搬送スクリュウ62、及びサブホッパ90Kの第1、第2攪拌搬送部材96,97(図16参照)を駆動させるものである。
図13に示すように、各現像剤供給駆動部80Y,80M,80C,80Kは、駆動源としての供給用駆動モータ81Y,81M,81C,81Kを備えている。供給用駆動モータ81Y,81M,81C,81Kは、本実施形態では直流電動機である正逆回転可能なDCモータを採用している。各現像剤供給駆動部80Y,80M,80C,80Kは、複数のギヤからなるギヤ列を有している。このギヤ列を構成するギヤは、図13に示す面板86Y,86M,86C,86Kに回動自在に支持されている。
図13(b)を参照して、各供給用駆動モータ81Y,81M,81Cの駆動力をカラー用の現像剤収納容器60の搬送スクリュウ、回転攪拌部材に伝達する機構を、現像剤供給駆動部80Yを代表して説明すると次の通りである。尚、現像剤収納容器60Y,60M,60Cは、図12に示す容器保持部77に装着セットされているものとする。この際、駆動側のカップリング85Yと現像剤収納容器60Yのカップリング74とが、図13に示すように係合し、駆動力を伝達可能な噛み合い可能な状態にある。
供給用駆動モータ81Yの駆動力は、その出力軸に固定されたウォーム103aから、ウォーム103aと噛み合うウォームホイール103b、ウォームホイール103と噛み合うスクリュ駆動ギヤ104を介して搬送用ジョイント83Yに伝達される。これにより、図5、図6等に示す搬送スクリュウ62が回転駆動される。スクリュ駆動ギヤ104は、搬送用ジョイント83Yの同軸上に設けられている。
更に、上記駆動力は、スクリュ駆動ギヤ104と噛み合う大径ギヤ105aと同軸に設けられた小径ギヤ105bとからなる第1ギヤ105へと伝達される。更に、上記駆動力は、第1ギヤ105の小径ギヤ105bと噛み合う大径ギヤ106aと同軸に設けられた小径ギヤ106bとからなる第2ギヤ106、第2ギヤ106の小径ギヤ106bと噛み合う回転攪拌部材駆動ギヤ84と同軸上に設けられている駆動側のカップリング85Yへと伝達される。これにより、図14に示すように、駆動側のカップリング85Yと現像剤収納容器60Yのカップリング74とが、共に正転方向NRに回転することで、回転攪拌部材63も同方向に回転駆動されて現像剤を攪拌する動作を行うと共に、現像剤を現像剤収納容器60Y内中央下部の搬送スクリュウ62に向けて搬送することとなる。
図13(a)を参照して、供給用駆動モータ81Kの駆動力を現像剤収納容器60Kの搬送スクリュウ、第1、第2回転攪拌部材に伝達する機構を、現像剤供給駆動部80Yと相違する点を中心に説明すると、次の通りである。この際、図14に示す第1駆動側のカップリング85aKと現像剤収納容器60Kの第1のカップリング74aとが、第2駆動側のカップリング85bKと現像剤収納容器60Kの第2のカップリング74bとが係合し、駆動力を伝達可能な噛み合い可能な状態にある。供給用駆動モータ81Kの駆動力は、現像剤供給駆動部80Yと同様のギヤ列を介して搬送用ジョイント83Kに伝達される。これにより、図9、図10等に示す搬送スクリュウ62が回転駆動される。
更に、上記駆動力は、現像剤供給駆動部80Yと同様のギヤ列を介して、第1回転攪拌部材駆動ギヤ84aKと同軸上に設けられた第1駆動側のカップリング85aKへと伝達される。同時に第1回転攪拌部材駆動ギヤ84aKと噛み合う第2回転攪拌部材駆動ギヤ84bKに供給用駆動モータ81Kの駆動力が伝達されると共に、第2回転攪拌部材駆動ギヤ84bKと同軸上設けられた第2駆動側のカップリング85bKに駆動力が伝達される。これにより、図14に示すように、第1駆動側のカップリング85aKと現像剤収納容器60Kの第1カップリング74aとが、共に正転方向NRに回転する。同時に、第2駆動側のカップリング85bKと現像剤収納容器60Kの第2カップリング74bとが、正転方向NRと逆方向の逆転方向RRに回転する。これにより、第1回転攪拌部材63aが正転方向NRに回転駆動されると同時に、第2回転攪拌部材63bが逆転方向RRに回転駆動されることにより、現像剤収納容器60K内中央に向けて現像剤を掻き混ぜる攪拌動作を行うと共に、現像剤を現像剤収納容器60K内中央下部の搬送スクリュウ62に向けて搬送することとなる。
各供給用駆動モータ81Y,81M,81C,81Kの駆動力は、後述する第1攪拌搬送部材96(図16参照)の回転軸の後側端部に取り付けられた供給側ワンウェイクラッチ82に伝達される。そして、供給側ワンウェイクラッチ82を介して、後述する第1攪拌搬送部材96及び第2攪拌搬送部材97に各供給用駆動モータ81Y,81M,81C,81Kの駆動力が伝達される。
図15、図16を参照して、現像剤補給装置70Y,70M,70C,70Kのサブホッパ90Y,90M,90C,90Kについて説明する。尚、各色のサブホッパ90Y,90M,90C,90Kは、同一であるので、ここでは、K色のサブホッパについて説明するとともに、以下の説明では、Y,M,C,Kという添字を適宜省略して説明する。図15は、サブホッパ90の構成を示す斜視図、図16は、サブホッパ90の内部構造を示す斜視図である。尚、図15~図17において、矢印F方向は画像形成装置の前側を、矢印R方向は画像形成装置の後側を、それぞれ示している。
図15、図16に示すように、サブホッパ90は、第1攪拌搬送部材96、第2攪拌搬送部材97、第1搬送部材98及び第2搬送部材99を収納し上部が開口したケース93bと、ケース93bの開口部を塞ぐ上カバー93aを有している。上カバー93aには、現像剤収納容器60が容器保持部77に装着されたときに容器保持部77に設けられた供給口72aY,72aM,72aC,72aKから供給されるプレミックストナーを受け入れる受入口91が形成されている。
本実施形態においては、現像装置4の真上にサブホッパ90が設けられており、各色のサブホッパ90の大きさは、同じである。一方、先の図9、図10を参照して説明したように、サブホッパ90の真上に配置される現像剤収納容器60は、各色同じではなく、K色の現像収納容器71Kが、カラー用の現像剤収納容器60よりも大きい構成となっている。このため、装置のレイアウトの関係上、図13に示すように、現像剤収納容器60のプレミックストナーを現像剤貯留部90aに供給するための供給口72aの位置が異なる。本実施形態では、供給口72aとサブホッパの現像剤検知センサ95が設けられた壁面からの距離が、K色は、4mm程、C色は、13mm程、M色は、23mm程、Y色は、33mm程となっている。
サブホッパ90の受入口91を、各現像剤収納容器60の供給口72aY,72aM,72aC,72aKの位置を合わせて設ける場合、上カバー93aを、色毎に設ける必要があり、部品点数が増加し、装置のコストアップに繋がる。このため、本実施形態では、上カバー93aの受入口91を、現像剤収納容器60の並び方向に延びる長方形状にしている。これにより、サブホッパ90と現像剤収納容器60の供給口72aY,72aM,72aC,72aKとの位置関係が、現像剤収納容器60の並び方向で、色毎に互いに異なっても、共通の上カバーで対応することができる。これにより、サブホッパ90と現像剤収納容器60の供給口との位置関係に基づいて、色毎に上カバー93aを用意する場合に比べて、部品点数を減らすことができ、装置を安価にすることができる。
図17に示すように、サブホッパ90は、現像剤収納容器60から供給されたプレミックストナーを一時的に貯留する現像剤貯留部90aと、現像剤貯留部90aに貯留されたプレミックストナーを現像装置4へ搬送する搬送部90bとを有している。現像剤貯留部90aと、搬送部90bとは、仕切り壁92でケース内部を仕切ることで形成されている。図16に示すように、仕切り壁92の現像剤供給駆動部側である後側には第1開口92aが、その後側と反対側の前側には第2開口92bが、それぞれ形成されている。
現像剤貯留部90aには、図16に示すように、第1攪拌搬送部材96と、第2攪拌搬送部材97とが、並べて配置されている。また、ケース93bの図中右側の側壁には、現像剤貯留部内の現像剤の有無を検知する現像剤検知手段としての現像剤検知センサ95が設けられている。現像剤検知センサ95は、例えば圧電センサであり、その現像剤検知部は、ケース底面から所定の高さに配置されている。
本実施形態の現像剤検知センサ95は、現像剤収納容器60内の現像剤の残量を間接的に検知する残量検知手段としての機能も有している。
現像剤貯留部90aの図中右側に配置された第1攪拌搬送部材96は、回転軸96cとピッチの大きな螺旋状のスクリュウ96bとを有している。また、第1攪拌搬送部材96の現像剤検知センサ95の現像剤検知部と対向する箇所には、現像剤検知センサ95の現像剤検知部を清掃する清掃部材96aが設けられている。また、現像剤収納容器の受入口91と対向する箇所の近傍には、第2攪拌搬送部材97にプレミックストナーを受け渡すためのパドル96dが設けられている。
現像剤貯留部90aの仕切り壁92側に配置された第2攪拌搬送部材97は、回転軸97cに大きなピッチの螺旋状のスクリュウ97bと、パドル97aとが設けられている。回転軸97cの第1開口92aと対向する部分、第2開口92bと対向する部分にパドル97aが設けられている。また、スクリュウ97bの受入口91と対向する部分よりも後側は、プレミックストナーが、後側へ搬送されるような形状となっており、受入口91と対向する部分よりも前側は、プレミックストナーが、前側へ搬送されるような形状となっている。
搬送部90bは、搬送仕切り壁901により、第1搬送路902Aと、第2搬送路902Bとに仕切られている。搬送仕切り壁901の前側には、搬送用開口901aが形成されており、第1搬送路902Aと第2搬送路902Bとを連通している。第1搬送路902Aに、第1搬送部材98が配設されており、第2搬送路902Bに第2搬送部材99が配設されている。各搬送部材98,99は、回転軸98b,99bと、螺旋状のスクリュウ98a,99aとで構成されている。第1搬送部材98のスクリュウ98aは、搬送用開口901aと対向する箇所のピッチが他の箇所よりも狭くなっている。第2搬送部材99のスクリュウ99aは、回転軸方向一定のピッチとなっている。第1搬送部材98は、第1搬送路902A内のプレミックストナーを搬送用開口901aへ向けて(後側から前側へ)搬送し、第2搬送部材99は、第2搬送路902B内のプレミックストナーを、前側から後側へ搬送する。ケース93b底面の第2搬送路902Bの現像剤搬送下流端に位置する箇所には、現像装置4の補給口と連通する現像剤補給出口903が設けられている。第2搬送部材99により第2搬送路902Bを搬送されてきたプレミックストナーは、現像剤補給出口903から現像装置4に補給される。
また、サブホッパ90には、現像装置4にプレミックストナーを補給するときに用いる現像剤補給駆動部110を備えている。現像剤補給駆動部110は、サブホッパ90の前側に設けられており、ステッピングモータからなる補給用駆動モータ111と、複数のギヤからなるギヤ列とを備えている。補給用駆動モータ111の駆動力は、第1攪拌搬送部材96の回転軸96cの他端(図中下端)に設けられた補給側ワンウェイクラッチ112を介して、第1攪拌搬送部材96に伝達され、第1攪拌搬送部材96が回転駆動する。また、第1攪拌搬送部材96から複数のギヤを介して、第2攪拌搬送部材97に補給用駆動モータ111の駆動力が伝達され、第2攪拌搬送部材97が回転駆動する。また、補給用駆動モータ111から複数のギヤを介して、第1、第2搬送部材98,99に駆動力が伝達され、第1、第2搬送部材98,99が回転駆動する。
現像剤貯留部90a内のプレミックストナーが、順次、第1開口92a、第2開口92bから搬送部90bへ受け渡されることで、現像剤貯留部90a内のプレミックストナー量が減少していく。その結果、現像剤検知センサ95の現像剤検知部よりもプレミックストナーの高さが下となり、現像剤検知センサ95が、プレミックストナーを検知しなくなる。すると、供給用駆動モータ81が駆動し、現像剤貯留部90aへのプレミックストナーの供給を開始する。
本実施形態においては、現像剤貯留部90aを設け、この現像剤貯留部90aでプレミックストナーを貯留する。これにより、現像剤収納容器60が空となっても、この現像剤貯留部90aに貯留したプレミックストナーによりしばらくは、現像装置4にトナーを補給することができる。これにより、ユーザが、新たな現像剤収納容器を準備する間も良好な画像を形成することができる。
図18は、本実施形態に係る主な制御構成の一例を示すブロック図である。図18において、制御部210は、本発明の制御手段としての機能を有する。制御部210は、内部にCPU(Central Processing Unit)211、ROM(Read Only Memory)212、RAM(Random Access Memory)213及びタイマ等を備え、それらが信号バスによって接続された構成を有するマイクロコンピュータを具備している。制御部210のCPU211が、主として上記した制御手段としての機能を担っている。制御部210は、図1に示すように、画像形成装置本体内の制御基板配置部に設けられている。
図18では、現像剤検知センサ95Y,95M,95C,95Kは、現像剤収納容器60Y,60M,60C,60Kに対応して各補給装置70Y,70M,70C,70Kにおけるサブホッパ90の現像剤貯留部90aに設けられていることを明確にするために、Y,M,C,Kという添字を付加している。また、トナー濃度センサ201Y~201Kは、後述するように現像装置4Y~4K内の現像剤のトナー濃度を検知すべく現像装置4Y~4Kにそれぞれ対応して設けられていることを明確にするために、Y~Kという添字を付加している。トナー濃度センサ201Y~201Kは、トナー濃度センサ201M,201Cを当然に含んでいる。
これにより、残量検知手段でもある現像剤検知センサ95、あるいはトナー濃度センサ201には、何れの現像剤収納容器からの検知信号なのかや、何れのサブホッパからの検知信号なのか、あるいは何れの現像装置からの検知信号なのかを明確にして分かりやすくしている。
CPU211は、操作表示部37からの各種信号、現像剤検知センサ95Y,95M,95C,95K、トナー濃度センサ201Y~201K、前ドア開閉センサ59からの検知信号等及びROM212から呼び出された動作プログラムに基づいて、同図に示す各種の制御対象駆動手段を制御する。ROM212には、動作プログラムや必要な関係データが記憶されており、この動作プログラムや関係データはCPU211によって適宜呼び出される。RAM213は、CPU211の計算結果を一時的に記憶する機能を有する他、操作表示部37上の各種キー及び上記各種センサから入力されたデータ信号やオン・オフ信号等を随時記憶する機能等を有している。
上記制御対象駆動手段としては、操作表示部37の液晶表示部、供給用駆動モータ81Y,81M,81C,81K、前ドアロック機構のソレノイド55、電源を含むプリンタ部駆動部115等がある。各供給用駆動モータ81Y,81M,81C,81Kは、それぞれに対応するモータドライバ88Y,88M,88C,88Kを介して、CPU211からの指令信号を受信すると共に、出力信号をCPU211へ送信する。
各現像剤収納容器60Y,60M,60Cの回転攪拌部材63や現像剤収納容器60Kの第1、第2回転攪拌部材63a,63b、各供給用駆動モータ81Y,81M,81C,81Kに対する制御内容や、各モータドライバ88Y,88M,88C,88Kからの出力信号内容は、各色で同様内容である。そのため、以下の説明では、Y,M,C,Kという添字を適宜省略して説明するときがある。
制御部210(特にはCPU211)は、具体的には次の判断手段及び制御手段の機能を有する。
第1に、制御部210は、回転攪拌部材63や第1回転攪拌部材63aが一方向である正転方向NRに回転している時間よりも、短時間の間だけ回転攪拌部材63や第1回転攪拌部材63aが他方向である逆転方向RRに回転駆動させるように、各モータドライバ88を介して、各供給用駆動モータ81を制御する制御手段としての機能を有する。
尚、回転攪拌部材63や第1回転攪拌部材63aが一方向である正転方向NRに回転している時間には、図13(a)及び図14を参照して説明したように、第2回転攪拌部材63bが逆転方向RRに回転している場合も当然に含まれる。また、短時間の間だけ回転攪拌部材63や第1回転攪拌部材63aを他方向である逆転方向RRに回転駆動させる場合には、図13(a)及び図14を参照して説明したように、第2回転攪拌部材63bを正転方向NRに回転駆動させる場合も当然に含まれる。以下、説明の簡明化を図るため、第2回転攪拌部材63bの正逆回転については随時省略する。
短時間の間だけ回転攪拌部材63や第1回転攪拌部材63aが他方向である逆転方向RRに回転駆動させる一例としては、例えば1回転ないし数回転である。この際、対応する供給用駆動モータ81Y,81M,81C,81Kの何れか1つによって、短時間の間だけ(例えば1回転ないし数回転だけ)回転攪拌部材63や第1回転攪拌部材63aを逆転方向RRに回転駆動させる。
第2に、制御部210は、現像剤検知センサ95Y,95M,95C,95Kの何れか1つによって対応する現像剤収納容器60Y,60M,60C,60K内の現像剤残量が設定残量に対して少なくなったことが検知された場合に、以下の制御機能を発揮する。
即ち、制御部210は、現像剤検知センサ95によって現像剤収納容器60内の現像剤残量が設定残量に対して少なくなったことが検知された場合に、一方向としての正転方向NRに回転していた回転攪拌部材63や第1回転攪拌部材63aが、一定時間(例えば1回転ないし数回転だけ)、上記一方向と反対の他方向へ回転するように、各モータドライバ88を介して、各供給用駆動モータ81を制御する機能を有する(以下、これを実施例1とする)。
第3に、制御部210は、現像剤検知センサ95からの出力信号(現像剤収納容器60から供給された現像剤がサブホッパ90の現像剤貯留部90aに存在することが検知された信号)に基づき、現像剤補給がなされたことを認識する機能を有する。
尚、短時間の間だけ回転攪拌部材63や第1回転攪拌部材63aが逆転方向RRに回転させる回転数や時間は、例えばプログラム可能なPROM等を用いたり、サービス担当者用のサービスプログラムなどで設定したりすることで任意に設定することも可能である。
ここで、前ドア開閉センサ59、前ドアロック機構のソレノイド55、電源を含むプリンタ部駆動部115について補足する。前ドア開閉センサ59は、図2に示した前ドア58の開閉状態を検知するセンサであり、例えば通常のスイッチや、透過型の光学センサと前ドア58に設けられ前記光学センサの光路を遮る遮光板とを組合せたものなどが用いられる。前ドアロック機構は、図2に示した前ドア58の適宜の部位に設けられた被ロック部材と、画像形成装置本体側に設けられ前記被ロック部材と選択的に係合可能なロック部を備えたソレノイド55とを組合せたものなどが用いられる。さらに具体例を挙げれば、特許第4469163号公報の図8、図9に開示されているとほぼ同様のものが用いられる。電源を含むプリンタ部駆動部115は、電源供給により作動する画像形成装置のプリンタ部を含む上記各装置等の駆動部全体を総括的に表している。
制御部210は、上述した第1ないし第3の機能の他に、以下の機能も有する。即ち、制御部210は、現像剤検知センサ95からの出力信号により現像剤貯留部90a内のプレミックストナーが所定量未満であることを検知したら、供給用駆動モータ81を駆動して、プレミックストナーを供給する。そして、制御部210は、現像剤検知センサ95からの出力信号により現像剤貯留部90a内のプレミックストナーが所定量以上であることを検知したら、供給用駆動モータ81の駆動を停止してプレミックストナーの供給を終了する。
また、制御部210は、所定時間(本実施形態では、例えば12秒)、供給用駆動モータ81を駆動しても、現像剤検知センサ95からの出力信号が変わらなかったときは、供給用駆動モータ81の駆動を停止する。そして、現像剤収納容器内に現像剤(プレミックストナー)がないものとして、操作表示部37の液晶表示部39に現像剤収納容器60の交換を促す旨のメッセージ表示を行う。
尚、制御部210は、現像装置4内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段としての、例えば透磁率センサからなるトナー濃度センサ201からのトナー濃度の検出結果を受信する。制御部210は、電池等でバックアップされたRAM213に記憶されている目標値とトナー濃度センサ201の検出結果とを比較し、比較結果に応じた量の現像剤(プレミックストナー)が補給されるよう補給用駆動モータ111(図16参照)を制御する。具体的には、補給する量に応じた時間分、補給用駆動モータ111を駆動させる。これにより、現像に伴うトナーの消費によってトナー濃度が低下した現像剤に対し、現像剤補給装置70から適量のプレミックストナーが供給される。上述したように、プレミックストナーは、25~35重量%トナー量であり、現像装置内の現像剤のトナー量(4~10重量%)よりも多い。従って、プレミックストナーを現像装置内に補給することにより、現像装置内の現像剤のトナー濃度が上昇し、現像装置4内の現像剤のトナー濃度が、目標値の付近に維持される。
供給用駆動モータ81にDCモータを用いているのは、次のような理由による。即ち、供給用駆動モータ81には、各攪拌搬送部材96、97、搬送スクリュウ62、回転攪拌部材63や第1回転攪拌部材63a及び第2回転攪拌部材63bを回転駆動するため、供給用駆動モータ81に加わるトルクは大きい。また、現像剤補給動作時も、駆動させるため、現像剤供給時のみ駆動させる場合に比べて負担が大きくなる。現像剤貯留部へ供給する供給量は、現像装置4へ補給する補給量に比べて、ラフな精度でよいため、供給用駆動モータ81には、ステッピングモータと比べて安価なDCモータを用いている。
図19を参照して、上記実施形態の実施例1の要部の動作フローを説明する。図19は、上記実施形態の実施例1の要部の補給動作を説明するフローチャートである。
図19において、補給動作が開始されると、現像剤の補給が正回転補給動作により実行される(ステップS1)。即ち、供給用駆動モータ81Y,81M,81C,81Kの何れか1つの正転駆動によって、対応する現像剤収納容器60Y,60M,60C,60K内の回転攪拌部材63や第1回転攪拌部材63aを正転方向NRに回転駆動させる。この際、図6に示した可撓性羽根部材66,67の先端66a,67aが容器内壁61bや円弧面61cに摺接した際の当接力が適度に小さくなることにより、容器内壁61bや円弧面61cに現像剤がこすり付けられてしまうことや現像剤Gの搬送機能の低下を抑制し、残留現像剤の凝集体発生を低減し防止しながら行われる。
こうして、何れか1つの現像剤収納容器60Y,60M,60C,60K内の現像剤(図19では単に「トナー」と記載しているがプレミックストナーである。以下、同じ。)が対応する現像剤補給装置70Y,70M,70C,70Kの現像剤貯留部90aに補給される。
次いで、制御部210は対応するサブホッパ90に配設されている現像剤検知センサ95Y,95M,95C,95Kからの出力信号に基づいて現像剤貯留部90a内の現像剤が所定量であるか否かを判断する(ステップS2)。ステップS2において、現像剤検知センサ95Y,95M,95C,95Kからの出力信号により現像剤貯留部90a内の現像剤が所定量であると制御部210が判断したときには、補給動作を完了し終了する。
制御部210は現像剤貯留部90a内の現像剤が所定量でないと判断したときには、ステップS3に進んで、対応する現像剤収納容器60Y,60M,60C,60K内の現像剤が設定残量より少ないか否かを判断する。この際の制御部210は、別例として、「正回転補給動作が所定時間行われたか否か?」によって判断してもよい。具体的には、対応する現像剤収納容器60Y,60M,60C,60Kに配置されている回転攪拌部材63や第1回転攪拌部材63a毎の供給用駆動モータ81による正転駆動時間(正回転補給動作)を逐次カウントして求め、その正転駆動時間の総和と、各色の現像剤収納容器毎に予め設定されている正転駆動時間とを逐次比較する制御部210(特にはCPU211及びRAM213)によって、現像剤収納容器60Y,60M,60C,60K内の現像剤が設定残量であるか否かを判断する。
制御部210が現像剤収納容器60Y,60M,60C,60K内の現像剤が設定残量より多いと判断したときには、ステップS1に到る動作に戻って、正回転補給動作が行われる。
ステップS3において、現像剤収納容器60Y,60M,60C,60K内の現像剤が設定残量より少ないと制御部210が判断したときには、ステップS4に進んで、逆回転補給動作が実行される。即ち、供給用駆動モータ81Y,81M,81C,81Kの何れか1つの逆転駆動によって、対応する現像剤収納容器60Y,60M,60C,60K内の回転攪拌部材63や第1回転攪拌部材63aを逆転方向RRに1回転ないし数回転ほど回転駆動させる。
これにより、少なくとも何れか1つの現像剤収納容器60Y,60M,60C,60K内の現像剤が消費されて設定残量になるまでは現像剤へのストレスを抑制して正転方向NRへの回転搬送しながらも、設定残量になったときは最も影響する最後の短時間だけ大きな搬送力を発揮すべく逆転方向RRへの回転搬送をすることで、現像剤残量を低減しながら行うことができる。現像剤収納容器60Y,60M,60C,60K内の少なくとも何れか1つの現像剤が消費されて設定残量になったときは、短時間駆動ゆえに現像剤へのストレスは最小限に抑えることが可能となる。
次いで、ステップS5に進み、制御部210は現像剤検知センサ95Y,95M,95C,95Kからの出力信号により対応する現像剤貯留部90a内の現像剤が所定量であるか否かを判断する。対応する現像剤貯留部90a内の現像剤が所定量以上であるときには、対応する供給用駆動モータ81Y,81M,81C,81Kの駆動による補給動作を完了する。一方、対応する現像剤貯留部90a内の現像剤が所定量に満たないときには、制御部210は対応する供給用駆動モータ81Y,81M,81C,81Kの駆動時間が12秒未満か否かを判断する。対応する供給用駆動モータ81Y,81M,81C,81Kの駆動時間が12秒未満であるときには、ステップS4に戻って逆回転補給動作が実行される。
一方、ステップS6において、対応する供給用駆動モータ81Y,81M,81C,81Kの駆動時間が12秒を超えるときには、制御部210は何れか1つの現像剤収納容器60Y,60M,60C,60K内の現像剤が消費されて無いものと判断し、新品の現像剤収納容器に交換するための警告表示を行う。具体的には、制御部210によって、短時間の間だけ、上記一方向と反対の他方向へ回転させる制御が実行された直後に、操作表示部37の液晶表示部39に次のメッセージ表示がなされる。この際の表示例としては、「何れか1つの現像剤収納容器60Y,60M,60C,60Kの現像剤が無くなりましたので、該当する現像剤収納容器60を容器保持部77から取り外して新品の現像剤収納容器60と交換して下さい。」等の表示がなされる(ステップS7)。
ステップS7の表示に基づき、具体的には以下の動作が実行される。即ち、図2の前ドア58を開いたか否かをチェックする。ここでは、先ず前ドア58が開放可能となるように前ドアロック機構のソレノイド55をオンする。前ドア58が開いたならば、液晶表示部39のメッセージ表示内容に従って、操作者であるユーザは取り出した新品の現像剤収納容器60の振りを行い、新品の現像剤収納容器60をサブホッパ90(図13(a)参照)の所定の箇所に再セットする。次いで、図2の前ドア58を閉じたか否かをチェックする。ここでは、前ドア58がユーザによって閉じられた直後に、前ドアロック機構のソレノイド55をオフし、前ドア58がユーザの開放操作によって開けられないように前ドア58をロックすることとなる。
従来の現像剤搬送部材である回転攪拌部材は、可撓性羽根部材の剛性を大きくするか小さくするかの二者択一であり、剛性を大きくした場合は現像剤収納容器内への現像剤の満タン時から容器交換時まで大きな壁面当接力をもったまま現像剤にストレスを与え続けなければならなかった。
即ち、従来構成で現像剤収納容器内の残量を低減するためには、可撓性羽根部材を容器内壁に強く当てて(壁面当接力を増加させて)容器内に残存する現像剤を掻き出すことが必要であり、「現像剤残量の低減」と「現像剤ストレスの低減」とは、トレードオフの関係になっていた。
しかしながら、本実施形態の構成では、上述したような一つの制御例として以下のような駆動制御を実施した。即ち、第1に、回転攪拌部材については当接力(現像剤搬送力)が小さい方を正転、大きい方を逆転とし、回転攪拌部材63及び第1回転攪拌部材63aは、現像剤収納容器の現像剤残量が満タンから残量が少なくなるまでの間は正転駆動とする。つまり正転している時間の方が逆転時よりもずっと長い。
尚、第1、第2回転攪拌部材63a,63bは、画像形成装置本体側の単一の供給用駆動モータ81Kの正逆転駆動によって正逆転されるが、第2回転攪拌部材63bの逆転駆動時は上述した通り当接力(現像剤搬送力)が小さい方であり、第2回転攪拌部材63bの正転駆動時は上述した通り当接力(現像剤搬送力)が大きい方である。
第2に、本実施形態の現像剤補給装置70(図4や図12の容器保持部77に装着された現像剤収納容器60Y,60M,60C,60K)は、現像剤収納容器60Y,60M,60C,60K内の現像剤の残量を間接的に検知する残量検知手段としての現像剤検知センサ95Y,95M,95C,95Kを有している。現像剤検知センサ95Y,95M,95C,95Kによって、何れか1つの現像剤収納容器60Y,60M,60C,60K内の現像剤の残量が設定残量に対して少なくなったことを検知すると、一定時間逆転駆動を実施する。これにより、現像剤収納容器の現像剤の残量が少なくなるまでは現像剤へのストレスを抑制して搬送しながらも、残量に最も影響する最後の短時間だけ大きな搬送力を発揮することで、現像剤残量を低減することができる。短時間駆動ゆえに現像剤へのストレスは最小限に抑えることが可能となる。
本発明では上記実施形態の構成によって、「現像剤搬送能力」と「現像剤へのストレス」を自由にコントロールすることが可能であり、しかも最も効果的なタイミングで現像剤搬送能力を発揮させることができる。
以上説明した通り、本実施形態によれば、上述の背景技術の課題を解消して、「現像剤残量の低減」と「現像剤ストレスの低減」との両立を図ることができる。
図20を参照して、現像剤検知センサ95以外の残量検知手段の別例について説明する。図20は残量検知手段の別例を示す図である。
現像剤収納容器60内の現像剤の残量を直接的に検知する残量検知手段としては、図20に示す構成が挙げられる。図20に示すように、各色の現像剤収納容器60に透明な窓からなる一対の透過窓216a,216bを設ける。更に画像形成装置本体側(図12等に示す容器保持部77側)に透過窓216aに対向して発光素子217を、透過窓216bに対向して受光素子218をそれぞれ配置する。発光素子217からの光Lを受光素子218が受光しない場合は現像剤G有りと、受光素子218が受光する場合は現像剤Gが無くなっていると認識することができる。発光素子217及び受光素子218は、いわゆる光透過型センサを構成している。
図21は図20の残量検知手段とは更に別例を示す図である。現像剤収納容器60内の現像剤の残量を直接的に検知する残量検知手段としては、図20に示す圧電センサ219を用いた構成例が挙げられる。
上記実施形態の実施例1では、各色の現像剤収納容器60内の現像剤の残量を間接的に検知する残量検知手段としての現像剤検知センサ95を用いたがこれに限らず、以下の実施例2や3によってもよい。
実施例2では、残量検知手段としての現像剤検知センサ95を除去してこれに代えて、画像形成装置での現像剤の消費量に基づいて現像剤収納容器内の現像剤の残量を推測する残量推測手段を備える。そして、制御部210は、前記残量推測手段によって現像剤収納容器内の現像剤の残量が設定残量に対して少なくなったことが推測された場合に、一方向である正転方向NRに回転していた回転攪拌部材63や第1回転攪拌部材63aを一定時間他方向(逆転方向RR)に回転させるようにモータドライバ88を介して供給用駆動モータ81を制御する。
この実施例2の残量推測手段の例としては、画像形成装置での色ごとの現像剤の消費量を逐次追跡し加算する制御部210(特にはCPU211及びRAM213)が考えられる。あるいは、画像形成装置に設けられた画像処理部において色ごとの画像データに基づいて画像を形成する際に使用する色ごとの現像剤の消費量を制御部210(特にはCPU211及びRAM213)が逐次計算して求め、これと予め設定されている色ごとの現像剤収納容器内の現像剤収納量と逐次比較することにより、現像剤収納容器内の現像剤の残量を推測する例が挙げられる。
実施例2によれば、現像剤検知センサ95等によるほどの設定残量の検知精度を得ることなく、上記実施形態とほぼ同様の効果を奏するので、その構成を簡素かつ安価にできる。
実施例3では、上記残量検知手段や上記残量推測手段を除去してこれに代えて、回転攪拌部材63や第1回転攪拌部材63aの一方向(正転方向NR)への回転時間をカウントする一方向駆動時間カウント手段を備える。そして、制御部210は、前記一方向駆動カウント手段によって回転攪拌部材63や第1回転攪拌部材63aの一方向駆動時間が所定時間カウントされた場合に、回転攪拌部材63や第1回転攪拌部材63aが一定時間他方向(逆転方向RR)へ回転するように、モータドライバ88を介して供給用駆動モータ81を制御する。
この実施例3の一方向駆動時間カウント手段の例としては、各色の現像剤収納容器に配置されている回転攪拌部材63や第1回転攪拌部材63a毎の供給用駆動モータ81による正転駆動時間を逐次カウントして求め、その正転駆動時間の総和と、各色の現像剤収納容器ごとに予め設定されている正転駆動時間とを逐次比較する制御部210(特にはCPU211及びRAM213)等が挙げられる。
実施例3によれば、現像剤検知センサ95等によるほどの設定残量の検知精度を得ることなく、上記実施形態とほぼ同様の効果を奏するので、その構成を簡素かつ安価にできる。
尚、上記残量推測手段や上記一方向駆動時間カウント手段は、制御部210の構成とは別に専用に設けてもよい。
図22を参照して、上記実施例と別の実施例について説明する。図22は、上記一実施形態に含まれる実施例とは別の実施例に係る現像剤収納容器の断面図である。
図22に示す現像剤収納容器60は、図5~図7等に示した現像剤収納容器60と比較して、カラー用の現像剤収納容器60内に配置されている回転攪拌部材63に代えて、回転攪拌部材63Aを配置した点が主に相違する。回転攪拌部材63Aは、回転攪拌部材63と比較して、回転攪拌部材63Aの正転駆動時と逆転駆動時とで、回転攪拌部材63Aの回転支持部材65(支持部65A,65B)の両端部に装着した可撓性羽根部材66,67の先端66a,67aと容器内壁61b及び円弧面61cとの当接角度を変えた点が相違する。
本明細書において、「当接力が異なる」とは、当接力の大きさが異なる場合の他に、当接力の方向が異なる場合や、現像剤に対する搬送力が異なる場合も含むことを意味する。
回転支持部材65の支持部65A,65Bの端部65a,65bには、傾斜面が形成されていて、この傾斜面の全域に可撓性羽根部材66,67の基端66b,67bが接合・固定されている。
可撓性羽根部材66,67の先端66a,67aと容器内壁61b及び円弧面61cとの当接角度が変わっていることにより、図22(a)、図22(b)に示すように、回転攪拌部材63Aの正転駆動時と逆転駆動時とで、容器内壁61b及び円弧面61cに対する可撓性羽根部材66,67の先端66a,67aの進入角度が異なっている。可撓性羽根部材66,67の先端66a,67aが粉体である現像剤や容器内壁61bや円弧面61cに対して、主に面で接触するか、線やエッジで接触するかというように、局所的な接触状態が変わってくる。
具体的には、図22(a)に示す回転攪拌部材63Aの正転駆動時には、可撓性羽根部材66の先端66aは線やエッジで容器内壁61bや円弧面61cに接触するため、現像剤の搬送力は相対的に小さくなる。一方、図22(b)に示す回転攪拌部材63Aの逆転駆動時には、可撓性羽根部材66の先端66aは面で容器内壁61bや円弧面61cに接触するため、現像剤の搬送力も相対的に大きくなる。このため、局所的な力、という見方をすれば、こちらも両者で変わってくるため、現像剤の搬送力にも差が生じることとなる。
尚、図22(b)に二点鎖線で示す現像剤Gの粉面は、現像剤収納容器60内の現像剤Gが消費されて設定残量になったときの一例を表している。
回転攪拌部材63Aの正転駆動時と逆転駆動時とで、容器内壁61b及び円弧面61cに対する可撓性羽根部材66,67の先端66a,67aの進入角度を変えた回転攪拌部材63Aを有する現像剤収納容器60においても、上記実施形態の制御部210で上述したと同様の駆動制御を行うことにより、「現像剤搬送能力」と「現像剤へのストレス」を自由にコントロールすることが可能となり、しかも最も効果的なタイミングで現像剤搬送能力を発揮させることができる。
従って、図22に示す実施例(回転攪拌部材63Aを有する現像剤収納容器60)を用い、かつ、上記制御部210で上述したと同様の駆動制御を行うことにより、「現像剤残量の低減」と「現像剤ストレスの低減」との両立を図ることができる。
以上説明した通り、本実施形態には以下の態様が実質的に含まれていたと言える。
第1の態様は、画像形成装置本体に対して着脱可能な現像剤収納容器60などの現像剤収納容器を備えた画像形成装置において、前記現像剤収納容器は、前記現像剤収納容器内に収納された現像剤Gなどの現像剤を排出する排出口61aなどの排出口と、前記現像剤収納容器内に収納された現像剤を前記排出口に搬送する回転攪拌部材63,63Aなどの回転攪拌部材と、を備え、前記回転攪拌部材は、回転軸64などの回転軸と一体的に回転する回転支持部材65などの回転支持部材と、前記回転支持部材の自由端側に配置され、前記現像剤収納容器内の容器内壁61bや円弧面61cなどの内壁に摺接することで前記現像剤を前記排出口へと搬送する可撓性羽根部材66,67などの可撓性羽根部材とを有し、前記画像形成装置本体には、前記回転攪拌部材の回転駆動を制御する制御部210などの制御手段を備え、前記制御手段は、前記回転攪拌部材が正転方向NRなどの一方向に回転している時間よりも、短時間の間だけ逆転方向RRなどの他方向に回転させるように前記回転攪拌部材を回転駆動させる画像形成装置である。
かかる構成により、第1の態様によれば、現像剤残量の低減と現像剤ストレスの低減とを両立することができる画像形成装置を提供することができる、という基本的な効果を奏する。
第2の態様は、第1の態様において、前記回転攪拌部材の前記一方向への回転時と前記他方向への回転時とで、前記内壁に摺接する壁面当接力Fなどの壁面当接力が異なるように構成されており、前記壁面当接力は、前記一方向への回転時よりも前記他方向への回転時の方が大きい。
第3の態様は、第1又は第2の態様において、前記現像剤収納容器内の前記現像剤の残量を検知する現像剤検知センサ95などの残量検知手段を備え、前記制御手段は、前記残量検知手段によって前記現像剤収納容器内の前記現像剤の残量が設定残量に対して少なくなったことが検知された場合に、前記一方向へ回転していた前記回転攪拌部材が一定時間前記他方向へ回転するように制御する。
第4の態様は、第1又は第2の態様において、前記画像形成装置での前記現像剤の消費量に基づいて前記現像剤収納容器内の前記現像剤の残量を推測する制御部210のCPU211及びRAM213などの残量推測手段を備え、前記制御手段は、前記残量推測手段によって前記現像剤収納容器内の前記現像剤の残量が設定残量に対して少なくなったことが推測された場合に、前記一方向へ回転していた前記回転攪拌部材が一定時間前記他方向へ回転するように制御する。
第5の態様は、第1又は第2の態様において、前記回転攪拌部材の前記一方向への回転時間をカウントする制御部210のCPU211及びRAM213などの一方向駆動時間カウント手段を備え、前記制御手段は、前記一方向駆動時間カウント手段によって前記回転攪拌部材の前記一方向駆動時間が所定時間カウントされた場合に、一定時間前記他方向へ回転するように制御する。
以上本発明の好ましい実施の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く、上述の説明で特に限定していない限り、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。例えば、上記実施形態等に記載した実施例や技術事項を適宜組み合わせたものであってもよい。
例えば、本発明は、上述したようにトナーとキャリアとを含む2成分現像剤を用いて画像形成を行う画像形成装置に限らず、1成分現像剤としてのトナーを用いて画像形成を行う画像形成装置にも適用ないしは準用可能である。
本発明の実施の形態に適宜記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
1 感光体(潜像担持体の一例)
4 現像装置(現像手段の一例)
18 プロセスカートリッジ
21 光書込ユニット
37 操作表示部
39 液晶表示部(報知手段の一例)
60 現像剤収納容器
61 容器本体(現像剤収納部の一例)
62 搬送スクリュウ
63,63A 回転攪拌部材
63a 第1回転攪拌部材
63b 第2回転攪拌部材
64,64a,64b 回転軸
70 現像剤補給装置
74 被駆動側のカップリング
74a 被駆動側の第1カップリング
74b 被駆動側の第2カップリング
77 容器保持部
80 現像剤供給駆動部
81 供給用駆動モータ(駆動源の一例)
85 駆動側のカップリング
85aK 第1駆動側のカップリング
85bK 第2駆動側のカップリング
88 モータドライバ
90 サブホッパ
90a 現像剤貯留部
90b 搬送部
95 現像剤検知センサ(残量検知手段の一例、現像剤検知手段)
96 第1攪拌搬送部材
97 第2攪拌搬送部材
98 第1搬送部材
99 第2搬送部材
110 現像剤補給駆動部
111 補給用駆動モータ(駆動源)
115 プリンタ部駆動部
210 制御部(制御手段の一例)
211 CPU(制御手段の一例)
G 現像剤
特開2016-109916号公報

Claims (5)

  1. 画像形成装置本体に対して着脱可能な現像剤収納容器を備えた画像形成装置において、
    前記現像剤収納容器は、
    前記現像剤収納容器内に収納された現像剤を攪拌する回転攪拌部材を備え、
    前記回転攪拌部材は、回転軸と一体的に回転する回転支持部材と、前記回転支持部材の自由端側に配置され、前記現像剤収納容器内の内壁に摺接することで前記現像剤を攪拌する可撓性羽根部材とを有し、
    前記画像形成装置本体には、前記回転攪拌部材の回転駆動を制御する制御手段を備え、
    前記制御手段は、前記回転攪拌部材が一方向に回転している時間よりも、短時間の間だけ他方向に回転させるように前記回転攪拌部材を回転駆動させる画像形成装置。
  2. 前記回転攪拌部材の前記一方向への回転時と前記他方向への回転時とで、前記可撓性羽根部材の前記内壁に摺接する壁面当接力が異なるように構成されており、
    前記壁面当接力は、前記一方向への回転時よりも前記他方向への回転時の方が大きいことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記現像剤収納容器内の前記現像剤の残量を検知する残量検知手段を備え、
    前記制御手段は、前記残量検知手段によって前記現像剤収納容器内の前記現像剤の残量が設定残量に対して少なくなったことが検知された場合に、前記一方向へ回転していた前記回転攪拌部材が一定時間前記他方向へ回転するように制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 前記画像形成装置での前記現像剤の消費量に基づいて前記現像剤収納容器内の前記現像剤の残量を推測する残量推測手段を備え、
    前記制御手段は、前記残量推測手段によって前記現像剤収納容器内の前記現像剤の残量が設定残量に対して少なくなったことが推測された場合に、前記一方向へ回転していた前記回転攪拌部材が一定時間前記他方向へ回転するように制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  5. 前記回転攪拌部材の前記一方向への回転時間をカウントする一方向駆動時間カウント手段を備え、
    前記制御手段は、前記一方向駆動時間カウント手段によって前記回転攪拌部材の前記一方向駆動時間が所定時間カウントされた場合に、前記一方向へ回転していた前記回転攪拌部材が一定時間前記他方向へ回転するように制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
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