JP2023060921A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１回の補給動作で現像剤補給容器から排出される現像剤量を調整可能な構成を提供する。【解決手段】トナーカートリッジは、トナーを収容可能なトナー収容部１２と、トナーを排出する排出口１５ａと、ポンプ部１６と、駆動モータから入力された駆動力を、ポンプ部を伸縮させる方向に変換する往復リンク機構とを有する。ポンプ部１６は、伸縮することで、排出口１５ａを介してトナーカートリッジの内部から外部に空気を排出する排気動作と、排出口１５ａを介してトナーカートリッジの外部から内部に空気を吸い込む吸気動作とを行う。そして、排気動作に伴ってトナーカートリッジ内から空気と共にトナーを排出可能である。ＣＰＵは、排気動作から次の吸気動作までの間隔を可変である。【選択図】図９

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複数の機能を有する複合機などの画像形成装置に関する。

画像形成装置として、画像形成に伴い消費される現像剤を現像剤補給容器から補給する構成が従来から知られている。このような現像剤補給容器として、ポンプ部を伸縮させて現像剤の補給を行う構成が提案されている（特許文献１）。

特開２０１４－１８６１３８号公報

しかしながら、画像形成装置で使用される現像剤の種類を変更して、現像剤の物性（流動性や密度）が変更された場合、１回の補給動作で補給される現像剤量、即ち、現像剤補給容器から排出される量が変化してしまう虞がある。また、１回の補給動作で補給される現像剤量が変化しない場合においても、画像形成装置で実行される画像形成モードの変更に伴い、１回の補給動作で要求される必要現像剤量が変更される場合もある。

本発明は、１回の補給動作で現像剤補給容器から排出される現像剤量を調整可能な構成を提供することを目的とする。

本発明の画像形成装置は、画像形成装置本体に着脱可能な現像剤補給容器と、前記画像形成装置本体に装着された前記現像剤補給容器を駆動する駆動部と、前記駆動部を制御する制御部と、を備え、前記現像剤補給容器は、現像剤を収容可能な現像剤収容部と、前記現像剤収容部に収容された現像剤を前記現像剤補給容器から排出する排出口と、伸縮することで、前記排出口を介して前記現像剤補給容器の内部から外部に空気を排出する排気動作と、前記排出口を介して前記現像剤補給容器の外部から内部に空気を吸い込む吸気動作とを行い、前記排気動作に伴って現像剤補給容器内から空気と共に現像剤を排出可能なポンプ部と、前記駆動部から入力された駆動力を、前記ポンプ部を伸縮させる方向に変換する駆動変換部と、を有し、前記制御部は、前記排気動作から次の前記吸気動作までの間隔を可変であることを特徴とする。

本発明によれば、１回の補給動作で現像剤補給容器から排出される現像剤量を調整可能である。

第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成断面図。 （ａ）第１の実施形態に係るトナー補給装置の斜視図、（ｂ）第１の実施形態に係るトナー補給装置のトナーカートリッジの着脱状態を示す斜視図。 （ａ）第１の実施形態に係るトナーカートリッジ駆動装置の斜視図、（ｂ）トナーカートリッジ駆動装置から駆動伝達部を抜き出して示す斜視図。 第１の実施形態に係るトナーカートリッジがトナーカートリッジ駆動装置に装着された状態を示す斜視図。 第１の実施形態に係るトナー補給装置に関する制御構成を示すブロック図。 第１の実施形態に係るトナーカートリッジの、（ａ）斜視図、（ｂ）断面斜視図。 第１の実施形態に係るトナー排出部の一部を切断して示す斜視図。 第１の実施形態に係るトナー排出部の一部を切断して上方から見た平面図で、（ａ）ポンプの収縮状態を、（ｂ）ポンプの伸張状態を、それぞれ示す図。 第１の実施形態に係るポンプ部による吸排気動作を示す模式図で、（ａ）ポンプ部の伸張状態を、（ｂ）（ａ）の状態からポンプ部が収縮した直後の状態を、（ｃ）（ｂ）の状態からトナーが排出された状態を、（ｄ）（ｃ）の状態からポンプ部が伸張した状態を、それぞれ示す図。 （ａ）ポンプ部を圧縮して内圧が正圧になった状態から大気圧と平衡状態になるまでのトナー排出量と時間の関係を示すグラフ、（ｂ）ポンプ部を圧縮させたことによるトナー排出が終了する前にポンプ部を伸張させた場合のトナー排出量と時間の関係を示すグラフ。 トナーカートリッジの回転速度と、ポンプ部の１回の伸縮動作におけるトナー排出量との関係を示すグラフ。 第２の実施形態に係る画像形成モードの選択と駆動モータの速度設定の制御の流れを示すフローチャート。

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態について、図１ないし図１１を用いて説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の概略構成について、図１を用いて説明する。

［画像形成装置］
本実施形態の画像形成装置６０は、電子写真方式を用いたカラープリンタであり、多種多様なシート材への適応性やプリント生産性に優れるという利点から４色の画像形成部を中間転写ベルト６１上に並べて配置した中間転写タンデム方式を採用している。本実施形態では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の４色により画像を形成する。勿論、色数は４色に限定されるものではなく、また色の並び順もこの限りではない。以下に本実施形態の画像形成装置における記録材としてのシートに画像を形成する画像形成プロセスを説明する。なお、記録材は、例えば、用紙、プラスチックシートなどのシート材である。また、本実施形態の現像剤は、非磁性のトナーと磁性を含むキャリアを含む二成分現像剤であるが、トナーを含みキャリアを含まない一成分現像剤であっても良い。

シートＳは、シート収納部６２に積載される形で収納されており、給送ローラ６３により画像形成タイミングに合わせて給送される。給送ローラ６３により送り出されたシートＳは搬送パス６４を通過し、レジストローラ６５へと搬送される。レジストローラ６５では、シート収納部６２から搬送されてくるシートＳの傾きを補正した後、中間転写ベルト６１上に形成されたトナー像に合わせて、所定のタイミングにてシートＳを二次転写部へと搬送する。

二次転写部は、中間転写ベルト６１の二次転写内ローラ６６により張架された部分および二次転写外ローラ６７により形成されるシートＳへのトナー像転写ニップ部である。二次転写部では、所定の加圧力と静電的負荷バイアスを与えることで中間転写ベルト６１上に形成されているトナー像をシートＳ上に転写させる。中間転写ベルト６１上へトナー像を形成する画像形成プロセスについては次に記述する。

画像形成部６００は、主に像担持体としての感光ドラム（感光体）１、帯電手段としての帯電ローラ２、現像装置３、一次転写手段としての一次転写ローラ４、およびドラムクリーナ５などから構成される。同様の構成がイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の４色分並列で配置されている。画像形成部６００の上方には、現像剤補給装置としてのトナー補給装置６０５が配置されており、各色の画像形成部に対応するトナー（現像剤）を収容可能な現像剤補給容器としてのトナーカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋが備えられている。トナー補給装置６０５については詳細を後述する。

画像形成プロセスとしては、まず、予め帯電ローラ２により表面を一様に帯電した感光ドラム１に対し、原稿読取装置や外部機器から送られてきた画像情報の信号に基づいて露光装置６８により露光光が照射され、感光ドラム１の表面に静電潜像が形成される。続いて、感光ドラム１上に形成された静電潜像が、現像装置３によるトナー現像を経て、感光ドラム１上にトナー像として顕在化する。なお、現像装置３は、現像剤が収容される現像容器、現像容器内で現像剤を搬送する搬送スクリュー、現像容器内の現像剤を担持して搬送し、感光ドラム１上の静電潜像を現像する現像スリーブなどを有する。

感光ドラム１上にトナー像が形成された後、一次転写ローラ４により中間転写ベルト６１を介して感光ドラム１に所定の加圧力および静電的負荷バイアスが与えられ、感光ドラム１から中間転写ベルト６１上にトナー像が転写される。転写後に感光ドラム１上に僅かに残った転写残トナーはドラムクリーナ５により回収される。また、現像装置３から消費された分のトナーは、トナーカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋより供給されて、再び次の画像形成に備える。なお、トナーカートリッジに収容される現像剤は、トナーとキャリアを含むものであっても良いし、トナーを含みキャリアを含まないものであっても良い。例えば、現像装置３の構成が自動でキャリアを排出するものであれば、トナーとキャリアを含む現像剤がトナーカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋに収容される。

中間転写ベルト６１は、従動ローラ７ａ、７ｂ、テンションローラ６および二次転写内ローラ６６等のローラによって張架され、図１中の矢印Ｘの方向へと搬送駆動される。先述したＹ、Ｍ、ＣおよびＫの各画像形成部６００により並列処理される各色の画像形成プロセスは、該中間転写ベルト６１上に一次転写された上流色のトナー像上に重ね合わせるタイミングで行われる。その結果、最終的にはフルカラーのトナー像が中間転写ベルト６１上に形成され、二次転写部へと搬送される。

以上のようなプロセスを以って、二次転写部においてシートＳ上にフルカラーのトナー像が二次転写される。その後、シートＳは定着器９へと搬送される。定着器９は、対向するローラもしくはベルト等による所定の加圧力と、一般的にはヒータ等の熱源による加熱効果を加えてシートＳ上にトナー像を溶融固着させる。定着器９により定着処理を受けたシートＳは、排出ローラ６９により排出トレイ６０１に排出され、画像形成プロセスが終了となる。なお、シートＳの両面に画像を形成する場合には、片面に画像を形成したシートＳが定着器９を抜けた後、排出ローラ６９によりスイッチバック搬送される。この際、切替部材６０２の位置が切り替えられ、スイッチバック搬送されたシートＳが両面搬送路６０３に案内される。シートＳは、両面搬送路６０３を通ってレジストローラ６５に搬送される。そして、上述と同様に、シートＳの裏面への画像形成が行われる。

［トナー補給装置］
図２（ａ）ないし図４を用いて、現像剤補給装置としてのトナー補給装置６０５について説明する。まず、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、トナー補給装置６０５は、画像形成装置本体６０ａ（図１）に着脱可能な現像剤補給容器としてのトナーカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ、トナーカートリッジトレイ６１０、トナーカートリッジ駆動装置６１１、内カバー６２０で構成される。トナーカートリッジトレイ６１０、トナーカートリッジ駆動装置６１１、内カバー６２０は、画像形成装置本体６０ａ内に配置されている。

トナーカートリッジトレイ６１０は、トナーカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋを画像形成装置本体６０ａに装着する際のガイド機能と、装着された際にトナーカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋを保持する機能をもつ。

トナーカートリッジ駆動装置６１１は、トナーカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋのトナー収容部１２（図４など参照）を回転動作させる機能を備える。トナーカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋのトナー収容部１２は、回転することでトナーカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ内のトナーを、それぞれ対応する現像装置３へと搬送し供給（補給）する機能を有する。

内カバー６２０には、各色のトナーカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋに対応した着脱口６２１が設けられている。トナーカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの着脱は、図２（ｂ）に示すように、着脱口６２１を通り、矢印Ａ方向で行われる。なお、図２（ｂ）は、マゼンタ色のトナーカートリッジ１０Ｍを着脱している場合を示した図であり、他の色のトナーカートリッジの場合も同様の構成となっている。

次に、図３（ａ）ないし図４を用いてトナーカートリッジ駆動装置６１１の詳細について説明する。図３（ａ）は、トナーカートリッジ駆動装置６１１の斜視図、図３（ｂ）は、トナーカートリッジ駆動装置６１１の駆動伝達部のみを抽出した部品図である。トナーカートリッジ駆動装置６１１は、駆動ベース６５０、駆動部としての駆動モータ６５２、ピニオンギア６５５、減速ギア６５６、伝達ギア６５７、駆動シャフト６５４、駆動ギア６５１、駆動カバー６５３、トナーカートリッジ回転位相検出センサ６４０等で構成される。

駆動モータ６５２は、駆動ベース６５０に固定され、駆動モータ６５２のモータシャフトにはピニオンギア６５５が圧入されている。減速ギア６５６は、駆動ベース６５０および駆動カバー６５３に対して回転自在に保持されており、ピニオンギア６５５と伝達ギア６５７の各々とギアの歯が噛み合う位置関係に配設されている。駆動シャフト６５４は、駆動ベース６５０に回転自在に保持されており、駆動シャフト６５４の一方の端部には伝達ギア６５７、もう一方の端部には駆動ギア６５１が固定されている。以上により、駆動モータ６５２の回転駆動が、ピニオンギア６５５、減速ギア６５６、伝達ギア６５７、駆動シャフト６５４を介して駆動ギア６５１まで伝達されることになる。

トナーカートリッジ回転位相検出センサ６４０は、トナーカートリッジトレイ６１０にトナーカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋが装着された状態において、トナーカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋのトナー収容部１２を回転駆動する際に、トナーカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋのトナー収容部１２の回転位相のホームポジションを検出するセンサとなっている。

図４は、トナーカートリッジ駆動装置６１１によってトナーカートリッジ１０Ｙ（１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ）を回転駆動させたときの動作を表した図である。図４に示す通り、トナーカートリッジ１０Ｙ（１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ）が装置に装着されている場合は、トナーカートリッジ１０Ｙ（１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ）に備えられている、駆動入力部としてのカートリッジギア１１と駆動ギア６５１とは、ギアの歯が噛み合う位置関係に配設される。これにより、駆動ギア６５１の回転によってトナーカートリッジ１０Ｙ（１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ）のトナー収容部１２が回転する構成となっている。

［トナー補給装置の動作を制御する制御構成］
図５は、トナー補給装置に関する動作を制御する制御構成４０を示すブロック図である。制御構成４０は、ＣＰＵ４００、システムコントローラ４１０、表示パネル７３、トナー補給制御部４２１、現像装置制御部４２２、環境センサ４３０などで構成される。制御部としてのＣＰＵ４００は、ＲＯＭ４０１、ＲＡＭ４０２及びＥＥＰＲＯＭ４０３を有する。ＲＯＭ４０１には、画像形成装置６０の全体を制御するための制御プログラムが保存されている。ＲＡＭ４０２は、ＣＰＵ４００の作業領域として使用されるとともに、画像データなどの種々のデータを一時的に保存するために使用される揮発性の記憶デバイスである。ＥＥＰＲＯＭ４０３は、不揮発性の記憶デバイスであり、現像装置３内のトナー濃度等の種々のデータを保存する。

ＣＰＵ４００は、ＲＯＭ４０１に保存されている制御プログラムをＲＡＭ４０２へ読み出して実行することによって、画像形成装置６０の全体を制御する。トナー補給制御部は、駆動モータ６５２、トナーカートリッジ回転位相検出センサ６４０を有する。現像装置制御部４２２は、現像装置３の現像スリーブや搬送スクリューを駆動するモータや現像装置内のトナー濃度を検出するセンサを有する。環境センサ４３０は、画像形成装置本体６０ａ内の温度及び湿度を検知可能であり、ＣＰＵ４００は、環境センサ４３０から入力された信号に基づいて相対湿度を求めることが可能である。ＣＰＵ４００は、不図示の制御ブロックや各種ドライバを介して、トナー補給制御部４２１、現像装置制御部４２２の各駆動系に電気的に接続されている。これにより、トナーカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ）の回転速度の制御や現像装置３の制御等を行っている。

［トナーカートリッジ（現像剤補給容器）］
次に、現像剤補給容器としてのトナーカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの構成について、図６（ａ）ないし図８（ｂ）を用いて説明する。以下では、代表してトナーカートリッジ１０Ｙについて説明するが、トナーカートリッジ１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋについても同様の構成を有する。

図６（ａ）は、トナーカートリッジ１０Ｙ全体の斜視図、図６（ｂ）は、トナーカートリッジ１０Ｙ全体の断面斜視図である。トナーカートリッジ１０Ｙは、カートリッジギア１１、トナー収容部１２、トナー搬送部材１３、トナー排出部１４で構成される。現像剤収容部としてのトナー収容部１２は、中空の略円筒形状をしており、その内部にはトナーが収容されている。トナー収容部１２の内周面には、内部側へ向けて突出した螺旋形状の搬送突起１２ａが形成されており、トナー収容部１２が回転することで内部に収容されているトナーは搬送突起１２ａによりトナー排出部１４の方へと搬送される。

トナー搬送部材１３は、トナー収容部１２とトナー排出部１４との両方にまたがる位置に配置され、トナー収容部１２に固定されている。トナー搬送部材１３は、トナー収容部１２の回転に伴い一体的に回転を行い、形成されている斜面形状によりトナーを搬送することが可能であり、搬送突起１２ａにより搬送されてきたトナーをトナー排出部１４へと受け渡す機能を持つ。カートリッジギア１１は、トナー収容部１２の円筒形状に対し同軸になる位置で、トナー収容部１２に対し固定される。トナー排出部１４は、トナー収容部１２に収容されたトナーをトナーカートリッジ１０Ｙから外部に排出する排出口１５ａを備え、トナー収容部１２の長手方向端部に、トナー収容部１２と相対回転自在な状態で保持される。これにより、トナー収容部１２は、駆動ギア６５１を介してカートリッジギア１１に駆動モータ６５２の駆動力が入力されることで回転して、内部のトナーを排出口１５ａに向けて搬送する。

次に、図７、図８（ａ）、（ｂ）を用いて、トナー排出部１４について詳細を説明する。図７は、トナー排出部１４の詳細説明図である。当該図は説明の便宜上、トナー排出部１４の構成部品であるカバー１８のみ断面表示をしてトナー排出部１４の内部が見える形で記載してある。図８（ａ）、（ｂ）は、トナー排出部１４の動作説明図である。トナー排出部１４は、トナー排出部ベース１５、ポンプ部１６、往復リンク機構１７、カバー１８で構成される。

トナー排出部ベース１５の一方の端部には、トナー収容部１２が回転自在に保持され、互いの接合面には各々開口部が設けてあり、トナー排出部ベース１５とトナー収容部１２の内部空間が互いに連通している。トナー排出部ベース１５の他方の端部には、ポンプ部１６が固定されており、こちらも同様にトナー排出部ベース１５とポンプ部１６の内部空間が連通するように互いの接合面に開口が設けてある。トナー排出部ベース１５の下面には、外部空間とトナー排出部ベース１５の内部空間を連通させる排出口１５ａが形成されており、トナー排出部１４内にあるトナーは排出口１５ａから外部に排出される。なお、排出口１５ａは重力作用のみでは内部のトナーが外部に排出されないよう開口面積が十分小さく設定されている。

ポンプ部１６は、容積可変な樹脂製の蛇腹形状のポンプを採用しており、片側の端部を固定した状態で反対側の端部を伸縮方向に変位させることでポンプ部１６内部の容積が可変となっている。即ち、ポンプ部１６は、伸縮することで、排出口１５ａを介してトナーカートリッジの内部から外部に空気を排出する排気動作と、排出口１５ａを介してトナーカートリッジの外部から内部に空気を吸い込む吸気動作とを行う。そして、排気動作に伴ってトナーカートリッジ内（現像剤補給容器内）から空気と共にトナーを排出可能である。

駆動変換部としての往復リンク機構１７は、トナー収容部１２の外周面に形成されたカム溝１１ａと、片端部がポンプ部１６に固定され、他端部にカム溝と係合する係合部としての突起１７ａが設けられたリンク部材１７ｂとを有する。リンク部材１７ｂは、カバー１８により図７の矢印Ｂ方向（トナー収容部１２の回転軸線方向）に往復移動可能に保持されており、片端部がポンプ部１６のトナー排出部ベース１５と固定されていない側の端部と固定されている。また、リンク部材１７ｂの他端部には、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、突起１７ａが形成されており、突起１７ａがトナー収容部１２に形成されたカム溝１１ａと係合されている。

カバー１８は、トナー排出部１４のうち、排出口１５ａが形成されている面とトナー収容部１２と接合されている面を除く面全体を覆うような形状を有し、トナー排出部ベース１５に固定されている。

本実施形態では、このような構成により、トナー収容部１２が回転することでリンク部材１７ｂがカム溝１１ａに沿って移動してポンプ部１６を伸縮させる。即ち、トナー収容部１２の回転動作とポンプ部１６の伸縮動作が連動することが可能となる。各部の動作を詳細に説明すると、まず、カートリッジギア１１に駆動力が入力されることでトナー収容部１２が回転すると、それに伴いカム溝１１ａも回転方向に移動する。カム溝１１ａは、回転軸方向位置が変化しないストレート溝部１１ａ１と、回転軸方向位置が変化するＶ字溝部１１ａ２とで形成されている。

Ｖ字溝部１１ａ２がリンク部材１７ｂの突起１７ａの位置を通過する時には、リンク部材１７ｂがＶ字溝部１１ａ２部に沿って矢印Ｂ方向（＝トナー収容部１２の回転軸方向）に往復動作することとなる。一方、突起１７ａの位置をストレート溝部１１ａ１が通過している際には、トナー収容部１２が回転しても、リンク部材１７ｂが矢印Ｂ方向に移動せずに停止した状態になる。なお、図８（ａ）は、ストレート溝部１１ａ１が突起１７ａと係合している位置、図８（ｂ）は、Ｖ字溝部１１ａ２が突起１７ａと係合している位置を示している。

ポンプ部１６とリンク部材１７ｂは固定されているため、リンク部材１７ｂの往復動作に伴い、ポンプ部１６とリンク部材１７ｂの固定部も同一方向に変位することになる。これにより、ポンプ部１６が内部の容積を可変とする伸縮動作を行うことになる。

［トナーカートリッジからトナーから排出される仕組み］
次に、トナーカートリッジ１０Ｙ内からトナーが外部排出される仕組みについて説明する。トナーカートリッジ１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋも同様である。図４で示したトナーカートリッジ１０Ｙがトナー補給装置６０５に装着されている状態では、トナー排出部１４はトナーカートリッジ駆動装置６１１に保持され、装置内で固定される。一方でトナー収容部１２はトナーカートリッジトレイ６１０に回転可能に支持されている。即ち、トナー補給装置６０５に装着された状態で、駆動ギア６５１より駆動が入ると、トナー排出部１４とトナー収容部１２との間で相対回転が生じる。

トナー収容部１２の回転により、トナー収容部１２の内部にあるトナーは、搬送突起１２ａやトナー搬送部材１３によりトナー排出部１４へと受け渡される。ここで、前述した通りトナー排出部１４では、トナー収容部１２の回転動作に伴い、ポンプ部１６の伸縮動作が行われる。トナーカートリッジ１０Ｙの内部は、排出口１５ａを除き実質密閉状態にあるため、ポンプ部１６の伸縮動作に伴う外部空間との吸排気動作は排出口１５ａを通して行われる。そのため、トナー排出部１４内にトナーがある状態で排気動作が行われると、トナー排出部１４内にあるトナーが空気と共に排出口１５ａから排出されることになる。以上の仕組みにより、トナーカートリッジ１０内のトナーは回転駆動入力により外部にトナーを排出することを可能としている。

［ポンプ部による吸排気と１工程でのトナー排出量］
次に図９（ａ）ないし図１１を用いて、ポンプ部１６による吸排気動作と１ポンプ（吸排気動作１工程、即ち、ポンプ部１６の１回の伸縮動作）でのトナー排出量との関係、およびその特性を利用したトナー排出量制御について説明する。図９（ａ）～（ｄ）は、ポンプ部１６による吸排気の状態とトナー排出量の関係を説明するための概念図である。図１０（ａ）、（ｂ）は、１ポンプでのトナー排出量と排出時間の関係を表すグラフである。図１１は、トナーカートリッジ１０の回転速度（回転数ｒｐｍ）と１ポンプ当たりの排出量（ｇ／ｐ）の関係図である。

図９（ａ）は、トナーカートリッジ１０Ｙ外部の大気圧とトナーカートリッジ１０Ｙ内部の内圧とが平衡状態にある時を示す図である。この時、ポンプ部１６は伸張状態にあり、また前述したように排出口１５ａは開口面積が十分小さく設定されているため、排出口１５ａ上にトナーがある状態でもトナーの排出は行われない。図９（ｂ）は、図９（ａ）の状態からポンプ部１６を圧縮した直後の状態を示した図である。ポンプ部１６が圧縮されることによりポンプ部１６の容積が可変する分の空気Ｖ１がトナー排出部ベース１５とトナー収容部１２側へと移動する。これにより、トナーカートリッジ１０の内圧が大気圧に対し正圧状態となり、排出口１５ａより空気と共にトナーが排出される。このとき、排出口１５ａから排出されるトナーの排出速度は、排出口１５ａの開口面積が小さいことや空気の抵抗よりトナーの抵抗が大きいことから、ポンプ部１６を伸縮させる時間より遅くなる。

図１０（ａ）は、ポンプ部１６を圧縮したことによりトナーカートリッジ１０の内圧が正圧になった状態から外部の大気圧と平衡状態になるまで排出口１５ａからトナーが排出された場合の排出口１５ａから排出されるトナーの量と時間の関係を表したグラフである。前述したように、排出口１５ａから排出されるトナーの排出速度がポンプ部１６を伸縮させる時間より遅くなることから、ポンプ部１６を圧縮する時間Ｔ１に比べ、トナー排出時間Ｔ２は長くなっている。

図９（ｃ）は、図９（ｂ）の状態の後、排出口１５ａから排出しているトナーが排出し終わる前に（図１０（ａ）のトナー排出時間Ｔ２より前に）ポンプ部１６を伸張させた状態を表す図である。この時、Ｖ１より少ないＶ２分のトナーが外部に排出された状態であり、残りのＶ１－Ｖ２分の空気は、排出口１５ａを通じて外部から取り込まれる。そして、図９（ｄ）に示すように、ポンプ部１６が伸張状態にあり、かつ外部の大気圧とトナーカートリッジ１０Ｙの内圧が平衡状態に戻り、Ｖ２分のトナーが外部に排出された状態となる。

図１０（ｂ）は、図９（ｃ）で示した排出口１５ａから排出しているトナーが排出し終わる前にポンプ部１６を伸張させた時の排出口１５ａから排出されるトナーの量と時間の関係を表した図である。前述した通り、ポンプ部１６を圧縮させたことによるトナー排出が終わる前に、ポンプ部１６を伸張することで、トナー排出時間が短くなり（Ｔ２´＜Ｔ２）、ポンプ部１６を伸張させない場合よりトナーの排出量を少量にすることが可能となる。ここで、ポンプ部１６を圧縮してから伸張するまでの時間を調整時間Ｔ３とすると、圧縮のみによるトナー排出時間Ｔ２の範囲内で調整時間Ｔ３の時間を調整することでトナー排出量を調整することが可能となる。

本実施形態では、トナー収容部１２の回転によりポンプ部１６を伸縮させているので、トナー収容部１２の回転が速くなることにより、ポンプ部１６の圧縮から伸張までの時間（調整時間Ｔ３）が短くなる。即ち、本実施形態の場合、ＣＰＵ４００は、ポンプ部１６の排気動作から次の吸気動作までの間隔（調整時間Ｔ３）を可変である。特に、本実施形態では、トナー収容部１２を回転駆動する駆動モータ６５２の回転速度を変更することでトナー収容部１２の回転速度を変更し、ポンプ部１６の圧縮から伸張までの時間（調整時間Ｔ３）を変更する。

具体的には、トナー収容部１２の回転速度（回転数ｒｐｍ）と１ポンプ当たりの排出量（ｇ／ｐ）の関係は、図１１に示すように、回転数が速くなるほど、１ポンプの排出量が少なくなる。よって、トナー収容部１２の回転速度を制御することで、１ポンプ当たりの補給量を調整することが可能となる。

なお、本実施形態では、トナー収容部１２の回転速度を調整することで、調整時間Ｔ３の調整を行ったが、駆動源にステッピングモータ等を使用し、間欠駆動（調整時間Ｔ３の時間は駆動を停止）させて調整しても良い。即ち、ポンプ部１６の排気動作から次の吸気動作までのステッピングモータの停止時間を変更することで、排気動作から次の吸気動作までの間隔を変更するようにしても良い。

以上により、本実施形態では、１回の補給動作（単位補給動作、１ポンプ）でトナーカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋから排出されるトナー量（現像剤量）を調整可能である。例えば画像形成装置で使用するトナーの種類が変わった際などにおいて、１回の補給動作におけるトナーの排出量の調整が必要となる場合に、部品を変更することなくモータの回転速度や停止時間の制御のみでトナーの排出量の調整が可能となる。即ち、要求される補給量（トナー排出量）と供給する補給量を合わせるため、要求補給量に合わせてトナー補給装置の構成部品を変更することが考えられる。しかしながら、トナーの排出量の調整を、トナー補給装置の構成部品を変更することで行うことは手間であり、コストもかかってしまう。これに対して本実施形態では、ポンプ部１６による吸排気と１工程でのトナー排出量との関係から、トナー収容部１２の回転を制御することで、要求補給量に合わせたトナー排出量の調整が可能である。

例えば使用されるトナーの種類が、トナーＡからトナーＢに変更された場合、トナーＢがトナーＡより流動性が高いとすると、同一構成かつ同一制御においては１ポンプ当たりのトナー排出量はトナーＢの方が多くなる。図１１を用いて具体的に説明すると、トナーカートリッジ１０Ｙのトナー収容部１２の回転速度がＶ１だった場合、トナーＡの１ポンプ当たりの排出量はＰ１、トナーＢの１ポンプ当たりの排出量はＰ２になり、その量の関係はＰ１＜Ｐ２となる。ここで、トナーＢを使用した場合においても、１ポンプ当たりの排出量としてＰ１が要求される場合、トナーカートリッジ１０Ｙのトナー収容部１２の回転速度をＶ２（＞Ｖ１）にすることで、部品を変更することなく１ポンプ当たりの排出量の調整が可能となる。

なお、このようなトナーの種類は、例えば、ユーザー操作により表示パネル７３から行われ、ＣＰＵ４００が設定されたトナーの種類に応じて、上述のようにトナー収容部１２の回転を制御する。また、このようにトナー収容部１２の回転を制御して、１ポンプ当たりの排出量を変更する制御は、例えば、画像形成装置の制御プログラムのアップデートなどスペックを変更した場合に、適宜行うようにしても良い。

また、画像形成装置が置かれている環境が変わった場合、トナーカートリッジ内のトナーの流動性に影響を与える場合がある。例えば、相対湿度が低くなった場合には、トリボが高くなり嵩密度が低くなるので、トナーの流動性が低くなる。そこで、本実施形態の画像形成装置において、温度及び湿度を検知可能な環境センサ４３０により検知した相対湿度に基づいて、トナー収容部１２の回転を制御して、１ポンプ当たりの排出量を変更するようにしても良い。例えば、相対湿度が第１の相対湿度の場合よりも、第１の相対湿度よりも相対湿度が低い第２の相対湿度の場合に、排気動作から次の吸気動作までの間隔、即ち、ポンプ部１６の圧縮から伸張までの時間（調整時間Ｔ３）を短くする。具体的には、トナー収容部１２の回転速度を速くする、或いは、モータが間欠駆動可能な場合には、ポンプ部１６の圧縮から伸張までの停止時間を短くする。

＜第２の実施形態＞
第２実施形態について、図１２を用いて説明する。上述の第１の実施形態においては、使用するトナーの種類の変更や、画像形成装置のスペック変更に対し、ハード（部品）変更を行うことなく、これに対応可能であることを示した。但し、第１の実施形態で説明した単位補給動作あたりのトナー補給量の調整は、同一機体内における成果物品位の向上においても効果をなすことが可能となる。第２の実施形態では、異なる画像形成モードに第１の実施形態で説明した制御を適用した場合について説明する。なお、第１の実施形態と説明及び図面の重複する部分については、同一の符号を付して説明及び図示を省略する。

通常、単位補給動作あたりのトナー補給量は、画像形成におけるトナー消費量の上限に合わせて設定される。つまり、画像形成装置６０の画像形成速度の上限値と、シートに載せられるトナー量の上限値とで、消費されるトナー量に追従できるように設定されている。よって、予め単位時間当たりのトナー消費量が上限値より低くなることが分かっていれば、それに合わせてトナー補給量も低くすることが可能となり、その結果、現像装置３内のトナー濃度のバランスが安定しやすくなり、成果物の品位も向上する。これを実現する形態として、例えば、画像形成装置６０の設定として通常使用の設定（以下、通常モード）に加え、画質を優先するモード設定（以下、画質優先モード）を持つことなどが考えられる。以下では、これを成す形態について具体的に説明する。

まず、本実施形態の画像形成装置６０は、第１モードとしての通常モードと、第２モードとしての画質優先モードとを実行可能で、画像形成速度（プロセススピード）を変更可能である。画質優先モードは、通常モードよりも画像形成装置６０の生産性を落として画質を優先するモードであり、通常モードよりも画像形成速度が遅い。画像形成速度が遅い画質優先モードでは、感光ドラム１や中間転写ベルト６１の回転速度、シートの搬送速度などが遅くなる。

このため、例えば同じ画像比率の画像を形成する場合、通常モードよりも単位時間当たりのトナー消費量が少なくなる。現像装置３内のトナー濃度の変化においては、トナーの消費量も供給量も共に少ないほど、現像装置３内のトナー濃度の変化が小さくなり、これにより画像内の濃度変化も少なくなり画質が良くなる。そこで、本実施形態では、画質優先モードの方が通常モードよりも、排気動作から次の吸気動作までの間隔、即ち、ポンプ部１６の圧縮から伸張までの時間（調整時間Ｔ３）を短くし、画質優先モードにおける成果物の品位を向上させるようにしている。

図１２のフローチャートを用いて具体的に説明する。まず、ユーザーにより画像形成のモードが選択される（Ｓ１０１）。通常モードと画質優先モードのモード変更は、ユーザー操作により表示パネル７３から行われ、システムコントローラ４１０を通じて、ＣＰＵ４００へと送られ処理される（図５参照）。Ｓ１０１で通常モードが選択された場合（Ｓ１０１のＮＯ）、Ｓ１０２、Ｓ１０３へと進み、画像形成速度（画像形成装置の生産性）がＰＶ１、トナー収容部１２を回転する駆動モータ６５２の回転速度がＶＴ１にそれぞれ設定される（Ｓ１０２、Ｓ１０３）。本実施形態では、デフォルト設定が、通常モードの設定になっている。

一方、Ｓ１０１で画質優先モードが選択された場合（Ｓ１０１のＹＥＳ）、Ｓ１０４、Ｓ１０５へと進み、画像形成速度（画像形成装置の生産性）がＰＶ２、トナー収容部１２を回転する駆動モータ６５２の回転速度がＶＴ２にそれぞれ設定される（Ｓ１０４、Ｓ１０５）。このとき、画像形成速度はＰＶ１＞ＰＶ２、駆動モータ６５２の回転速度はＶＴ１＜ＶＴ２の関係になっている。これにより、画質優先モードでの単位補給動作（１回の補給動作）当たりのトナー補給量は、通常モードでの単位補給動作当たりのトナー補給量に比べて少なくなり、現像装置３内のトナー濃度のバランスが安定しやすくなっている。以上により、ユーザーはその時の用途に合わせて、画質か生産性のどちらかを優先させるかを選択可能となり、成果物の品位を向上させつつ、利便性の向上を図れる。なお、第１の実施形態で説明したように、本実施形態の場合も、モータが間欠駆動可能な場合には、ポンプ部１６の圧縮から伸張までの停止時間を変更するようにして、単位補給動作当たりのトナー補給量を制御するようにしても良い。

１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ・・・トナーカートリッジ（現像剤補給容器）
１１・・・カートリッジギア（駆動入力部）
１１ａ・・・カム溝
１２・・・トナー収容部（現像剤収容部）
１５ａ・・・排出口
１６・・・ポンプ部
１７・・・往復リンク機構（駆動変換部）
１７ａ・・・突起（係合部）
１７ｂ・・・リンク部材
６０・・・画像形成装置
６０ａ・・・画像形成装置本体
４００・・・ＣＰＵ（制御部）
６０５・・・トナー補給装置（現像剤補給装置）
６５２・・・駆動モータ（駆動部）

Claims (6)

1. 画像形成装置本体に着脱可能な現像剤補給容器と、
   前記画像形成装置本体に装着された前記現像剤補給容器を駆動する駆動部と、
   前記駆動部を制御する制御部と、を備え、
   前記現像剤補給容器は、
   現像剤を収容可能な現像剤収容部と、
   前記現像剤収容部に収容された現像剤を前記現像剤補給容器から排出する排出口と、
   伸縮することで、前記排出口を介して前記現像剤補給容器の内部から外部に空気を排出する排気動作と、前記排出口を介して前記現像剤補給容器の外部から内部に空気を吸い込む吸気動作とを行い、前記排気動作に伴って現像剤補給容器内から空気と共に現像剤を排出可能なポンプ部と、
   前記駆動部から入力された駆動力を、前記ポンプ部を伸縮させる方向に変換する駆動変換部と、を有し、
   前記制御部は、前記排気動作から次の前記吸気動作までの間隔を可変である
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記駆動部はモータであり、
   前記制御部は、前記モータの回転速度を変更することで前記排気動作から次の前記吸気動作までの間隔を変更する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記排気動作から次の前記吸気動作までの前記駆動部の停止時間を変更することで前記排気動作から次の前記吸気動作までの間隔を変更する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、現像剤の種類に応じて、前記排気動作から次の前記吸気動作までの間隔を変更する
   ことを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、第１モードと、前記第１モードよりも画像形成速度が遅い第２モードとを実行可能であり、前記第２モードの方が前記第１モードよりも、前記排気動作から次の前記吸気動作までの間隔を短くする
   ことを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記現像剤収容部は、前記駆動部から駆動力が入力される駆動入力部を有し、前記駆動入力部に駆動力が入力されることで回転して、内部の現像剤を前記排出口に向けて搬送し、
   前記駆動変換部は、前記現像剤収容部の外周面に形成されたカム溝と、片端部が前記ポンプ部に固定され、他端部に前記カム溝と係合する係合部が設けられたリンク部材とを有し、前記現像剤収容部が回転することで前記リンク部材が前記カム溝に沿って移動して前記ポンプ部を伸縮させる
   ことを特徴とする請求項１ないし５の何れか１項に記載の画像形成装置。

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