JP4014806B2 - トナー補給装置・現像装置・画像形成装置 - Google Patents

トナー補給装置・現像装置・画像形成装置 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置、該画像形成装置に用いられる現像装置、該現像装置にトナーを補給するトナー補給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の画像形成装置では、原稿の画像情報に基づいて像担持体上に潜像を形成し、該潜像を現像装置で現像してトナー像とし、該トナー像を記録材に転写しした後定着装置により定着することが行われている。
現像装置は、例えばキャリアとトナーからなる二成分現像剤が収容されたケーシングと現像ローラ等を備えた現像器と、該現像器にトナーを補給するトナー補給装置を有している。ケーシング内でキャリアとトナーを攪拌してトナーを帯電させ、該攪拌した現像剤を現像ローラで搬送して像担持体にトナーを供給するようになっている。
現像器にはケーシング内のトナー濃度を検知するトナー濃度センサが設けられており、該トナー濃度センサの検知情報に基づいてトナー補給装置により現像器へトナーを補給するようになっている。
【０００３】
トナー補給装置は、例えば、内壁面に螺旋状の突起を有するトナー収容部材としてのトナーボトルと、該トナーボトルがそのトナー排出口側を装着されるトナー補給部材等を有している構造のものが知られている。トナー収容部材は略水平に支持された状態で回転駆動されるようになっている。トナー収容部材が回転すると、上記螺旋状の突起による搬送作用が生じ、トナーは内部を移動してトナーボトルのトナー排出口から排出される。
トナー補給部材の内部は円筒状に形成されており、セッティングした状態で現像器と連通する開口部を有している。トナー補給部材の内部にはトナーボトルから排出されたトナーを搬送して該開口部から排出させる回転部材が設けられている。
該回転部材はトナーボトルの回転力で一体に回転するようになっており、外周面に複数のトナー搬送用の羽根を有している。該羽根は弾性を有する材料で形成されており、トナーを掬い上げ、トナー補給部材の周方向に搬送して開口部から排出させる。
上記トナー濃度センサの検知情報に基づいてトナーボトルが回転駆動され、現像器へトナーが自動補給される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の画像形成装置では、トナーボトル内のトナーの残量により、トナー補給装置から現像装置へのトナー補給量が変化する現象が起きる。
トナーボトル内のトナー残量が少なくなるにつれて、トナー排出口からトナー補給部材へ排出される量が少なくなるためである。トナー補給部材の開口部から現像装置へ向けてトナーを排出する回転部材は、上述のように羽根で掬い上げて搬送し、開口部で自然的に解放して排出する構成である。
このため、トナー補給部材内に存在するトナーの量が多い場合には羽根で掬い上げられる量も多く、開口部においては量の多さによって開口部から外方へ押し出すようなトナーの排出動作が生じるが、量が少ない場合にはこの排出作用が低減し、トナーは大半が羽根に乗ったまま開口部を通過し、トナー補給部材内で落下する。
【０００５】
このようにトナー補給装置からの現像装置へのトナー補給量が連続的に減少していき、現像装置においてトナー濃度センサによりトナー濃度が一定値以下になったことが検知されると、トナーボトル内に十分なトナー残量があるにも拘らず、トナー補給装置によるトナー補給機能が無くなったことを意味するトナーエンドが検知される場合がある。
トナーエンドが検知された場合、オペレータにより新しいトナーボトルとの交換がなされるが、交換された使用済みのトナーボトルにはまだ十分なトナーが残っており、無駄なトナー消費を招くことになる。
【０００６】
このような不具合を解消するために、トナー補給装置からの補給量を多くする構成にすると、すなわち、羽根の大きさや開口部の寸法を適正範囲からずらすと、トナーが多量にトナーボトル内に存在しているときにトナー補給量が多くなりすぎる。トナー補給量が多くなりすぎると、現像装置内でキャリアとトナーが充分に攪拌・混合されず、トナーの帯電量が低い状態で現像がなされ、地汚れを引き起こす懸念がある。
【０００７】
トナー補給装置から現像装置へのトナー補給量は、トナーボトル内のトナー残量によらず一定であることが望ましいが、上述のように、実際にはトナーボトル内のトナー残量が少なくなるにつれてトナー補給量が低下する。
従来の構成において、トナー補給部材の開口部を、種々の制約により回転部材の回転方向上流に設定した場合には羽根によるトナーの掬い上げ量が少なくなるので、トナーボトル内のトナーが減ってきたときのトナー補給量はさらに少なくなる。
【０００８】
そこで、本発明は、トナーボトル内のトナー残量に拘らず、現像装置への適正量のトナー補給をトナーボトル内のトナーが消費され尽くすまで維持でき、トナー消費の無駄を無くせるとともに、トナーボトルの交換を早めることによる作業能率の低下を抑制できるトナー補給装置、該トナー補給装置を有する現像装置、該現像装置を有する画像形成装置の提供を、その主な目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、一端側にトナー排出口を有し該トナー排出口からトナーを排出可能に設けられたトナー収容部材と、現像装置に連通するための開口部を有し上記トナー収容部材が装着されるトナー補給部材を有し、上記上記トナー排出口から排出されたトナーを該トナー補給部材内でその周方向に搬送して上記開口部から排出するようにしたトナー補給装置において、回転駆動されてトナーを周方向に掬い上げ、上記開口部へと搬送する弾性羽根部材を有し、上記開口部を形成する内壁のうち、上記トナー搬送方向下流側の内壁に上記トナー補給部材の径方向中心側へ突出する突出部が形成され、上記突出部に上記弾性羽根部材が接触することによって、上記弾性羽根部材上のトナーが上記開口部へ掻き落とされると共に、上記突出部はトナー搬送方向下流側に緩やかに減少する形状を有している、という構成を採っている。
【００１０】
請求項２記載の発明では、請求項１記載のトナー補給装置において、上記トナー収容部材が、内壁面に螺旋状の突起を有し、回転することによりトナーを上記トナー排出口から排出する構成を有している、という構成を採っている。
【００１１】
請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載のトナー補給装置において、上記突出部の突出量が、上記トナー搬送方向上流側の内壁に対して少なくとも０．５ｍｍ以上の差を有している、という構成を採っている。
【００１２】
請求項４記載の発明では、請求項１乃至３のうちの一つに記載のトナー補給装置において、上記突出部が、上記トナー補給部材の内壁と一体に成形されている、という構成を採っている。
【００１３】
請求項５記載の発明では、像担持体上に形成された潜像を現像する現像器と、該現像器にトナーを補給するトナー補給装置を有する現像装置において、上記トナー補給装置が、請求項１乃至４のうちの一つに記載のものである、という構成を採っている。
【００１４】
請求項６記載の発明では、像担持体と、該像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置を有し、該現像装置は、現像器と該現像器にトナーを補給するトナー補給装置を有する画像形成装置において、上記トナー補給装置が、請求項１乃至４のうちの一つに記載のものである、という構成を採っている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて本実施形態における画像形成装置としての複写機の全体構成の概要を説明する。複写機は、装置下方から上方に向かって順に、給紙部２、画像形成部４、排紙部６、画像読取部８を有している。
【００１８】
画像形成部４では、像担持体としての感光体１０の周囲に、感光体１０の表面に帯電処理を行う帯電手段１２、画像情報に基づいて感光体１０の表面にレーザー光１４を照射して静電潜像を形成する図示しない露光手段、感光体１０上に形成された静電潜像をトナー像に現像する現像装置１６、感光体１０上に形成されたトナー像を記録材としての用紙Ｐ上に転写する転写ローラ１８、転写後の感光体１０の表面に残留するトナーを除去・回収するクリーニング手段２０、転写後の感光体１０電位を初期化する図示しない除電手段等がそれぞれ配置されている。
【００１９】
現像装置１６は、感光体１０にトナーを供給する現像器２２と、該現像器２２にトナーを補給するトナー補給装置２４等を有している。現像器２２は、感光体１０にトナーを供給する現像ローラ２６と、現像剤を攪拌して該現像ローラ２６に供給する搬送スクリュー２８，３０と、現像剤を収容するケーシング３２等を有している。
図中右側に位置する搬送スクリュー３０は現像剤を現像装置１６の奥側から手前側へ搬送し、図中左側に位置する搬送スクリュー２８に渡す。搬送スクリュー２８は現像剤を現像装置１６の手前側から奥側へ搬送し、この過程で現像剤を現像ローラ２６に供給する。
トナー補給装置２４は、トナー収容部材としてのトナーボトル３４等を有している。トナー補給装置２４については後で詳細に説明する。
トナー像を転写された用紙Ｐは、加熱ローラ３６と加圧ローラ３８を有する定着手段４０へ送られ、ここで熱と圧力によりトナー像を溶融・定着される。定着後の用紙Ｐは搬送され、排紙ローラ対４２により排紙部６へ排出されてスタックされる。
【００２０】
給紙部２には、用紙Ｐを収容した給紙カセット４４，４６，４８が設けられている。各給紙カセット４４，４６，４８には、最上の用紙Ｐから順に１枚ずつ分離して給紙する給紙コロ５０や分離コロ５２等が設けられている。給紙カセット４４，４６，４８のうちのいずれかから給紙された用紙Ｐは、搬送ローラ対５４でレジストローラ対５６に向けて搬送される。
用紙Ｐはレジストローラ対５６で一旦停止され、斜めずれ等を修正されたのち、感光体１０上のトナー像の先端と該用紙Ｐの搬送方向の先端部の所定位置とが一致するタイミングで転写部位へ送られる。
【００２１】
画像読取部８では、コンタクトガラス６０上に載置される図示しない原稿の画像の読み取り走査を行うために、原稿照明用光源６２と複数のミラー６４等からなる読取走行体６６が往復移動する。この読取走行体６６により走査された画像情報は、レンズ６８の後方に配設されているＣＣＤ等の光電変換素子７０で画像信号として読み込まれる。読み込まれた画像信号は、デジタル化されて画像処理される。
画像読取部８では、画像処理された信号に基づいて、上記露光手段の図示しないレーザーダイオードの発光により感光体１０の表面に静電潜像を形成する。すなわち、レーザーダイオードからの光信号は、公知のポリゴンミラーやレンズを介して感光体１０に至り、感光体１０の表面に静電潜像を形成する。静電潜像は感光体１０の回転とともに移動し、現像装置１６から供給されるトナーで可視像化され、さらに移動して転写ローラ１８による転写部位へ向かう。
【００２２】
次に、図２に基づいてトナー補給装置２４を説明する。
トナー補給装置２４は、トナー収容部材としてのトナーボトル７２と、該トナーボトル７２が装着・支持されるトナー補給部材７４と、トナーボトル７２から排出されたトナーを搬送してトナー補給部材７４から現像装置１６へ向けて排出する回転部材７６を有している。
トナーボトル７２は、一端側にトナー排出口７２ａを有しているとともに、内壁面に長手方向略全体に亘って連続する螺旋状の突起７２ｂを有している。未使用状態においてはトナー排出口７２ａはキャップ７５で塞がれている。
【００２３】
トナー補給部材７４は、トナー補給部本体７８と、該トナー補給部本体７８に一体に形成されたボトル受け台８０を有している。トナー補給部本体７８の内部は略円筒状に形成されており、回転部材７６及びトナーボトル７２のトナー排出口７２ａ側端部を装着できるようになっている。
トナー補給部本体７８には、現像装置１６に連通するための開口部７８ａが形成されている。トナー補給部材７４は現像装置１６のケーシング３２に１つのユニットを形成するようにセットできるようになっており、セットした状態で開口部７８ａが現像装置１６側の図示しないトナー受入口に対向するようになっている。
【００２４】
回転部材７６には、径方向で対向する４箇所の位置に羽根支持片８２が形成されており、これらの羽根支持片８２にはトナーを搬送するための羽根８４が固定されている。羽根８４はマイラー等の弾性材料で形成されるものである。
トナー補給部本体７８内に回転部材７６が装着されている状態で、トナーボトル７２がそのトナー排出口７２ａ側をトナー補給部本体７８にキャップ７５を有した状態で装着され、ボトル受け台８０に略水平に支持される。
トナー補給部本体７８の内部には該レバーの回動操作で動作する図示しないコレクトチャックが設けられており、トナーボトル７の装着動作に連動してキャップ７５を抜き、開栓するようになっている。この開栓機構は、例えば特開平７−２０７０５号公報記載の構成を採用できる。
【００２５】
トナーボトル７２はボトル受け台８０に載置された状態で、その後端部（トナー排出口７２ａと反対側）が図示しない回転駆動機構に係合するようになっており、回転駆動可能となっている。
トナーボトル７２をトナー補給部本体７８に装着すると、トナーボトル７２と回転部材７６とが係合し、該回転部材７６はトナーボトル７２の回転に伴って回転するようになっている。
【００２６】
次に、図３及び図４（図２におけるＭ−Ｍ線での概要断面図）に基づいて、トナー補給装置２４による現像装置１６へのトナー供給動作等を説明する。なお、判り易くするために、各部材を単なる円形等のように簡略表示している。
図３に示すように、トナー補給部本体７８の内壁７８ｂにおいて、トナー搬送方向（回転部材７６の回転方向）下流側の内壁には、該トナー補給部本体７８の径方向中心側へ突出する突出部８６が形成されている。
突出部８６の位置関係について説明すると、回転部材７６の回転中心Ｓを中心としたとき、該中心Ｓからの距離Ｌ１が、開口部７８ａの上流側の内壁までの距離Ｌ２より短く設定されている。本実施形態では、Ｌ２≧Ｌ１＋０．５（ｍｍ）の条件を満たすように設定されている。
また、突出部８６は、トナー搬送方向下流側に向かって突出量が緩やかに減少する形状を有している。本実施形態における突出部８６は、合成樹脂によりトナー補給部本体７８と一体に成形されている。別部材として形成し、をトナー補給部本体７８に固定する構成としてもよい。
【００２７】
現像装置１６のケーシング３２底面に設けられた図示しないトナー濃度センサの検知信号に基づいて、トナー濃度が低いことが図示しない複写機本体の制御手段によって判断されると、該制御手段はトナー補給信号を出し、トナーボトル７２の図示しない回転駆動機構を制御する。
トナーボトル７２が回転すると、トナーボトル７２内に収容されたトナーＴが螺旋状の突起７２ｂによる搬送作用により、トナーボトル７２内をトナー排出口７２ａ側へ向けて搬送され、トナー補給部本体７８内に排出される。
【００２８】
図３は、トナーボトル７２内のトナー残量が少なくなり、トナー補給部本体７８への排出量も少なくなっている段階での状態を示している。
排出されたトナーＴは、羽根８４で掬い上げられ開口部７８ａへ向かう。掬い上げられる量が必然的に少なくなるため、羽根８４が開口部７８ａに到達しても、量の多さによる自然的な開口部７８ａ外方（現像装置１６側）へのトナーの排出動作は少ない。トナーの大半は羽根８４に乗ったまま開口部７８ａを通過しようとする。
【００２９】
しかしながら、本実施形態においては突出部８６が設けられているので、図４に示すように、該突出部８６によって羽根８４上のトナーＴが掻き落とされ、開口部７８ａから強制的に排出される。
また、上記のように突出部８６は、トナー搬送方向下流側に向かって突出量が緩やかに減少する形状を有しているので、突出部８６の始点で曲げられた羽根８４が急激に弾性復帰することがないので、突出部８６通過時の異音の発生を少なくすることができる。
【００３０】
トナーボトル７２はメインモータとは別の図示しないボトル専用モータにより回転駆動される。該ボトル専用モータが上記回転駆動機構の駆動源である。従って、上記制御手段はトナー濃度センサの検知信号に基づいて該ボトル専用モータを制御する。
該ボトル専用モータの最小回転数は１／４回転である。回転部材７６の１／４回転当たりの補給量、すなわち１つの羽根８４による補給量が減少していき、現像装置１６への補給量が低下していくと、トナーボトル７２の回転時間を長くする制御となっている。ボトル専用モータの最小回転数は、１／４回転から２回転まで制御可能である。
【００３１】
本実施形態における現像装置１６への必要補給量は、回転部材７６の１／４回転当たり、約０．０３ｇのトナー量が必要である。最大で２回転できることから、０．０３ｇ×８（羽根８４の合計数）で、０．２４ｇ必要となる。但し、この量は、現像装置１６等の規格により変化する。
トナー補給量の増加を目的に、開口部７８ａの幅を１ｍｍから２ｍｍへ広げて実験した結果を、図５に示す。図５から明らかなように、両者においてトナー補給量に変化は見られなかった。すなわち、トナーボトル７２内のトナーの残量が少なくなると補給量も少なくなるという特性は両者ほとんど変わらない。
この実験により、開口部７８ａを大きくしただけではトナー補給量を増加させることはできないということが確認された。
【００３２】
本実施形態の突出部８６を有する構成においての実験結果を図６に示す。なお、図６においては突出部８６を凸部と表示している。また、凸部の数値は、突出部８６のトナー搬送方向における始点（最大高さ）を意味している。
突出部８６を設けることにより、トナーボトル７２内のトナー残量が減ってきた状態でも、必要最低トナー補給量の０．０３ｇを上回ることができる。
突出部８６の有無によるトナーエンド検知時のトナーボトル７２内のトナー残量を確認したところ、突出部８６が無いものでは、８０ｇ程度のトナー残量がある状態でトナーエンドを検知した。一方、突出部８６を有するものでは、トナー残量が０．４ｇとなるまでトナーエンドは検知されなかった。
【００３３】
上記実施形態では、突出部８６を、トナー搬送方向下流側に向かって突出量が緩やかに減少する形状としたが、図７に示すように、矩形状の突出部８８としてもよい。この場合にもＬ２≧Ｌ１＋０．５（ｍｍ）の条件を満たすように設定されており、上記実施形態と同様の補給機能を得ることができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、トナー収容部材内のトナーの残量が減ってきても必要トナー補給量を補給することができ、早期のトナーエンド検知による作業能率の低下を抑制することができる。
また、トナー収容部材内のトナーをほとんど使い切ることができるので、トナーの消費効率を向上させることができる。
【００３５】
本発明によれば、トナー収容部材内のトナーの残量が減ってきても必要トナー補給量を補給することができ、早期のトナーエンド検知による作業能率の低下を抑制することができる。
また、トナー収容部材内のトナーをほとんど使い切ることができるので、トナーの消費効率を向上させることができる。
【００３６】
本発明によれば、トナー収容部材内のトナーの残量が減ってきても必要トナー補給量を補給することができ、早期のトナーエンド検知による作業能率の低下を抑制することができる。
また、トナー収容部材内のトナーをほとんど使い切ることができるので、トナーの消費効率を向上させることができる。
【００３７】
本発明によれば、回転部材の回転による騒音を少なくすることができる。
【００３８】
本発明によれば、トナーの掻き取り機能を確実に得ることができる。
【００３９】
本発明によれば、製造が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における画像形成装置としての複写機の概要正面図でアル。
【図２】トナー補給装置の概要斜視図である。
【図３】図２のＭ−Ｍ線における概要断面図で、羽根が開口部に到達した状態を示す図である。
【図４】図２のＭ−Ｍ線における概要断面図で、羽根上のトナーが突出部によって掻き落とされている状態を示す図である。
【図５】開口部の幅とトナー補給量との関係を示す実験グラフである。
【図６】突出部の有無とトナー補給量との関係を示す実験グラフである。
【図７】他の実施形態における図４に相当する概要断面図である。
【符号の説明】
１６ 現像装置
２４ トナー補給装置
７２ トナー収容部材としてのトナーボトル
７２ｂ 螺旋状の突起
７２ａ トナー排出口
７４ トナー補給部材
７６ 回転部材
７８ａ 開口部
７８ｂ 内壁
８６，８８ 突出部

Claims (6)

  1. 一端側にトナー排出口を有し該トナー排出口からトナーを排出可能に設けられたトナー収容部材と、現像装置に連通するための開口部を有し上記トナー収容部材が装着されるトナー補給部材を有し、上記上記トナー排出口から排出されたトナーを該トナー補給部材内でその周方向に搬送して上記開口部から排出するようにしたトナー補給装置において、
    回転駆動されてトナーを周方向に掬い上げ、上記開口部へと搬送する弾性羽根部材を有し、
    上記開口部を形成する内壁のうち、上記トナー搬送方向下流側の内壁に上記トナー補給部材の径方向中心側へ突出する突出部が形成され、
    上記突出部に上記弾性羽根部材が接触することによって、上記弾性羽根部材上のトナーが上記開口部へ掻き落とされると共に、上記突出部はトナー搬送方向下流側に緩やかに減少する形状を有していることを特徴とするトナー補給装置。
  2. 請求項１記載のトナー補給装置において、
    上記トナー収容部材が、内壁面に螺旋状の突起を有し、回転することによりトナーを上記トナー排出口から排出する構成を有し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２記載のトナー補給装置において、
    上記突出部の突出量が、上記トナー搬送方向上流側の内壁に対して少なくとも０．５ｍｍ以上の差を有していることを特徴とするトナー補給装置。
  4. 請求項１乃至３のうちの一つに記載のトナー補給装置において、
    上記突出部が、上記トナー補給部材の内壁と一体に成形されていることを特徴とするトナー補給装置。
  5. 像担持体上に形成された潜像を現像する現像器と、該現像器にトナーを補給するトナー補給装置を有する現像装置において、
    上記トナー補給装置が、請求項１乃至４のうちの一つに記載のものであることを特徴とする現像装置。
  6. 像担持体と、該像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置を有し、該現像装置は、現像器と該現像器にトナーを補給するトナー補給装置を有する画像形成装置において、
    上記トナー補給装置が、請求項１乃至４のうちの一つに記載のものであることを特徴とする画像形成装置。
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