JP5957911B2

JP5957911B2 - 現像剤補給装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP5957911B2
Application number: JP2012018037A
Authority: JP
Inventors: 高橋正樹
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2016-07-27
Anticipated expiration: 2032-01-31
Also published as: JP2013156504A

Description

本発明は、トナーまたはトナーとキャリアからなる現像剤を補給する現像剤補給装置及び画像形成装置に関するものである。

電子複写機、プリンタ、ファクシミリ或いはその少なくとも２つの機能を備えた複合機などとして構成される上記形式の画像形成装置は周知である。かかる画像形成装置において、トナーを用いて現像する電子写真方式の装置があり、これらの装置では消費されに伴いトナーボトル等の貯蔵部から新たなトナーを補給している。

かかるトナー補給装置として、トナーボトルから供給されたトナーをトナー収容部としてのサブホッパ内に一時的に収容し、サブホッパ内のトナーを回転することにより搬送するトナー補給搬送部材（アジテータ）によって現像を行う現像装置の現像剤収容部に供給するトナー補給装置が知られている（特許文献１参照）。

上記トナー補給装置でトナー補給することの最大の目的は、現像装置の現像剤収容部内のトナー濃度を保つために画像出力によって消費されたトナー量を補充供給することにある。しかし、トナー補給装置のサブホッパ内のトナーの量が少なくなり安定した量のトナーを供給できなくなると、現像装置の現像剤収容部内のトナー濃度が低下し、画像濃度低下に伴う画像形成につながる。

特許文献１のトナー補給装置では、サブホッパ内のある高さでのトナーの有無を検知するトナー検知センサを備えている。このトナー検知センサの検知結果に基づき、サブホッパ内のトナーの減少を検知でき、トナーボトルのトナーはなくなったが、トナー収容部内にはトナーが残っている状態（以下、「ニアエンプティー」という。）を検知することができる。ニアエンプティーの状態で、トナーボトルの交換を行うことにより、サブホッパ内のトナーが無くなる前にトナーボトルの交換が行えるので、安定したトナーの補給を行うことができる。これにより、上述の現像剤収容部内のトナー濃度が低下することによる画像濃度低下を防止することができる。

上記トナー検知センサとしては、板状の圧電セラミクスの両面に電極を設け、この両面の電極に交流信号を印加して発振させた状態で、負荷をかけると位相特性が変化するという原理を用いて負荷の有無を検知する、例えば圧電振動方式のセンサ等が用いられている。この圧電振動方式のトナー検知センサは、両面の電極のうち一方の電極を検知面としてサブホッパの壁部に内部側に向けて配設し、検知面に直接トナーを接触させてトナーの有無を検知する。このトナー検知センサは高感度であるため、検知面にトナーが付着したままになると、サブホッパにトナーが無いにもかかわらず、検知面に付着したトナーを検知してトナー有りと誤検知してしまうことがある。このため、検知面を定期的に清掃して検知面に付着したトナーを掻き落とすことが望ましい。

また、トナーを一時的に収容するサブホッパ内でトナーが凝集しないよう、トナー収容部内で回転しトナーを攪拌するトナー攪拌部材を設けたトナー補給装置を備えた画像形成装置が知られている。このトナー補給装置では、トナー攪拌部材がトナー検知センサの検知面に付着したトナーを掻き落とす清掃部材を兼ねており、攪拌部材を回転することによってトナーを攪拌しつつ検知面を定期的に清掃する。

しかしながら、清掃部材を兼ねたトナー攪拌部材を用いたトナー補給装置では、トナー検知センサの検知面に接触して撓んでいた攪拌部材が検知面から離れると、接触時に攪拌部材に発生していた撓みが開放される。その瞬間にトナー攪拌部材の回転速度が変動してしまう。トナー攪拌部材の回転速度が変動することにより、サブホッパ内のトナーの充填状態が変化してしまうため、トナー検知センサの検知が正確に行われず、トナーの残量検知の精度が落ちるという問題があった。

特許文献２には、トナー攪拌部材にスリットを入れて撓み解消時の回転速度の変動をなくそうとしているが、これによって多少の変動を軽減できても、変動を確実に防止することが難しかった。

本発明は、上記した従来の問題を解消し、現像剤攪拌部材の回転速度の変動を確実に変動することができるトナー補給装置及びこれを備える画像形成装置を提供する。

上記の目的を達成するため、本発明は、トナーまたはトナーとキャリアからなる現像剤を収容する現像剤収容部と、該現像剤収容部に設置され、設置高さにおける現像剤の有無を検知する現像剤検知センサと、前記現像剤収容部内で回転軸に固定されて回転し、前記現像剤検知センサの検知面を清掃する清掃部材とを有し、該清掃部材が、可撓性材料からなり前記現像剤検知センサの検知面に当接すると撓み、該検知面から離れるとき撓みを解消する現像剤補給装置において、前記清掃部材には前記回転軸の固定面と反対面に変動防止部材が設けられ、該変動防止部材は、前記清掃部材が前記現像剤検知センサの検知面から離れるとき、前記現像剤収容部の内壁面に接触していて、前記清掃部材と前記変動防止部材がシート状に形成され、前記回転軸の回転方向において前記変動防止部材が前記清掃部材の上流側に設けられていることを特徴とする現像剤補給装置を提案する。

本発明によれば、清掃部材が前記現像剤検知センサの検知面に接触すると撓む清掃部材が該検知面から離れて撓みを解消するとき、変動防止部材が現像剤収容部の内壁面に接触しているので、撓みを解消による回転速度の変動を良好に抑えることができる。

本発明の一実施形態における画像形成装置を示す概略構成図である。本発明の一実施形態におけるトナー補給装置を示す説明図である。トナー補給装置の設置位置を示す説明図である。トナー補給装置の内部を上から見た斜視図である。変動防止部材と清掃部材の分解斜視図である。トナー補給装置の清掃部材の撓み解消時を示す拡大説明図である。変動防止部材と清掃部材の厚さと残量検知及びトナー攪拌との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を添付図面に従って詳細に説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略断面図である。ここに示した画像形成装置は電子写真方式のタンデムタイプのカラープリンタであって、装置本体１内にはドラム状の第１乃至第４感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋを有する作像部が配置され、これらの作像部の感光体に対向して、無端ベルトより成る中間転写ベルト３が配置されている。この中間転写ベルト３は、複数の支持ローラ４，５，６，７に巻き掛けられ、その中の支持ローラ４が駆動ローラとして図１における反時計方向に駆動されることによって、矢印Ａ方向に回転駆動される。

図１に示した画像形成装置は、第１乃至第４の４つの感光体２Ｃ乃至２Ｋを有しているが、感光体の数は４以上であってもよい。また、図１に示した画像形成装置は、４つの支持ローラ４，５，６，７を有しているが、この支持ローラも２つ以上設けるものであれば幾つでもよい。なお、各色の作像関係の部材はほぼすべて共通しているので色毎の説明のときにはイエローにＹ，マゼンタにＭ，シアンにＣ，ブラックにＫのアルファベットを付している。

第１乃至第４の感光体２Ｙ乃至２Ｋは、それぞれ中間転写ベルト３の表面に当接しながら、図１における時計方向に回転駆動される。このとき、第１の感光体２Ｃは、帯電ローラ８によって所定の極性に帯電され、その帯電面に、図示していない光書き込みユニットから出射した光変調されたレーザビームが照射される。これによって第１の感光体２Ｙに静電潜像が形成され、この静電潜像は、現像装置１０によってイエロートナー像として可視像化される。一方、一次転写ローラ１１には転写電圧が印加され、これによって感光体２Ｙ上のトナー像が矢印Ａ方向に回転駆動される中間転写ベルト３の表面に一次転写される。トナー像転写後の感光体２Ｙ上に付着する転写残トナーは、クリーニング装置１２によって除去される。

上述したところと全く同様にして、第２乃至第４の感光体２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ上にマゼンタトナー像、シアントナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成され、その各トナー像がイエロートナー像の転写された中間転写ベルト３上に順次重ねて転写され、中間転写ベルト３上に４色の重ねトナー像を担持する。

一方、画像形成装置本体１の下部には給紙装置１３が配置され、この給紙装置１３から送り出される記録媒体は、位置決めローラ１４対の回転によって、所定のタイミングで、中間転写ベルト３と、これに対置された二次転写ローラ１５との間に給送され、このとき二次転写ローラ１５に転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト３上の重ねトナー像が記録媒体に二次転写される。二次転写ローラ１５は、中間転写ベルト３を介して、支持ローラ４に対して押圧され、かつ中間転写ベルト３の表面に当接しながら、図１における反時計方向に回転駆動される。かかる二次転写ローラ１５と、中間転写ベルト３との間に記録媒体Ｐが送り込まれ、中間転写ベルト３上の重ねトナー像が記録媒体Ｐに二次転写される。

トナー像を転写された記録媒体Ｐは、定着装置１６を通過し、このとき熱と圧力の作用によって記録媒体上のトナー像がその記録媒体に定着される。定着装置１６を通った記録媒体は、画像形成装置本体１外の排紙部１７により機外に排出される。

他方、二次転写後の中間転写ベルト３上に転写しきれなかったトナーが残留することは避けられず、この残留トナーは支持ローラ５に対向配置されたベルトクリーニング装置１８に除去され、次の画像形成に備えられる。

上記現像装置１０として２成分現像装置が用いられ、画像形成でトナーが消費されると、画像形成装置本体１の上部に配置されたトナー収容容器としてのトナーボトル１９から現像装置にトナーが補給される。このトナーボトル１９から現像装置へのトナー補給に、本発明に係るトナー補給装置２０が用いられる。このトナー補給装置２０は、図１に示すように、画像形成装置本体内で、各色毎にトナーボトル１９のトナー排出口（図示せず）付近に設けられ、トナーボトルから排出されたトナーを、現像装置１０に要求された量ずつトナー搬送パイプ２８を介して供給している。

トナーボトル１９は、図３に示すように、ボトル本体１９ａの先端部に樹脂ケース１９ｂが設けられている。また、この樹脂ケース１９ｂには把手１９ｃが一体で形成されている。また、ボトル本体１９ａの樹脂ケース１９ｂ側には、ボトル本体１９ａと一体で回転するボトル回転ギア（不図示）が設けられている。

トナー補給装置２０は、図３に示すように、トナーボトル１９から排出されたトナーを受けるトナー収容部としてのサブホッパ２１を有し、ボトル本体１９ａの図中上部が手前側下方へ移動するような回転によりトナー補給装置２０のサブホッパ２１へのトナー搬送を行い、サブホッパ２１からトナー搬送パイプ２８を経て矢印の方向に進んだトナーが現像装置１０に移動する。本実施形態のトナー搬送パイプ２８の搬送経路内には、搬送経路内径の中心が、水平面上で所定の曲率半径をもって曲がる水平Ｒ部と、鉛直面上で所定の曲率半径をもって曲がる鉛直Ｒ部とを設けている。なお、図３ではトナーボトル１９がサブホッパ２１から外れた状態を示している。また、トナーボトルの形状や位置関係、トナー搬送の手段等についてはこの図に限定されない。

図２及び図４に示すサブホッパ２１内には、右側壁にはトナー検知センサ２３が設けられ、トナー検知センサ２３として例えば、圧電振動方式のトナー検知センサが用いられている。このトナー検知センサ２３は検知面２３ａがホッパ内に向けて突出している。このようなトナー検知センサ２３を用いる場合、検知面２３ａを清掃して検知面に付着したトナー掻き落としておくことが検知精度の点で望ましい。なお、トナー検知センサは、圧電振動方式のものに限らず、他の方式のトナー検知センサ、例えば透磁率検知方式の検知センサや透過光方式の検知センサであってもよい。検知面の清掃はこれら透磁率検知方式の検知センサや透過光方式の検知センサにおいても有効である。

サブホッパ２１内のほぼ中央には、回転軸２４が設けられ、この回転軸２４に図５に示すように、変動防止部材２５と、トナー検知センサ２３の検知面に接触すると撓んでその面を清掃する清掃部材２６とが設けられ、回転軸２４を介して矢印Ｂ方向に回転駆動される。変動防止部材２５の清掃部材２６の回転により、トナーが攪拌されつつその一部がトナー搬送部２２に送り込まれ、トナー搬送部２２に設けられた搬送コイル（図示せず）等によってトナー搬送パイプ２８を介して現像装置１０に供給される。なお、回転軸２４は画像形成装置本体１内の駆動装置（図示せず）に駆動連結されるギヤ２７を介して回転駆動される。

ところで、変動防止部材２５と清掃部材２６はサブホッパ２１内でのトナーの攪拌する機能を有するものであるが、従来において変動防止部材２５を設けずに清掃機能と攪拌機能を備えた一枚の樹脂製の部材を設けることが知られている。しかし、このような装置では撓んだシート状部材がトナー検知センサ２３の検知面から離れたとき、瞬間的にシートの回転速度が変動し、トナー検知が正確に行われないという問題があることは先に説明した。

そこで、本発明では上記したように回転軸２４に変動防止部材２５と清掃部材２６を設けるとともに、その清掃部材２６が図６に示すように、トナー検知センサ２３の検知面から離れたときに、変動防止部材２５がサブホッパ２１の内壁面２１ａに接触するように設定している。すなわち、清掃部材２６がトナー検知センサ２３の検知面から離れたときの変動の発生を、変動防止部材２５がサブホッパ２１の内壁面２１ａに接触することによって確実に抑えるように構成している。このとき、回転軸２４は軸面の一部を面取り加工し、その面取り部分に清掃部材２６を貼着し、さらにその上から変動防止部材２５を貼着することで、清掃部材２６の撓み解消による回転速度の変動をより良好に解消することができる。さらに、変動解消には、清掃部材２６がトナー検知センサ２３の検知面から離れるとき、変動防止部材２５の先端がサブホッパ２１の内壁面２１ａに僅かに触れるような接触ではなく、図６に示すように、変動防止部材２５が弾性で撓むような接触にすることが好ましい。なお、変動防止部材２５の清掃部材２６への貼着幅は、清掃部材２６を回転軸２４に貼着する幅とほぼ同等の幅でよいが、変動防止をより確実に得るべく多少前後してもよい。

次に、変動防止部材２５と清掃部材２６の形状等について詳しく説明する。
変動防止部材２５と清掃部材２６の材質は、ともに樹脂、例えばＰＥＴからなり、その厚さｔはＰＥＴ樹脂の場合、図７のグラフに示す厚さと残量検知機能及び攪拌機能の関係から、ともに０．０５ｍｍ以上で０．１ｍｍ未満に範囲、すなわち０．０５ｍｍ≦厚さｔ＜０．１ｍｍに設定されている。このとき、変動防止部材２５の厚さを清掃部材２６のそれよりも厚く設定することにより、速度変動をより確実に解消することができる。

また、変動防止部材２５は、図５に示すように、幅方向において左右対称に形成され、その先端、すなわち回転軸２４側に接着する端側と反対側には帯状に延びて形成された腕部２５ａが左右両側に設けられている。この腕部２５ａは、サブホッパ２１の内壁面２１ａに撓んで接触する長さを有しているが、その両腕部２５ａの間隔がトナー検知センサ２３の検知面２３ａの幅より広く設定され、変動防止部材２５がトナー検知センサ２３の検知面２３ａを通るとき、トナー検知センサ２３の検知面２３ａが突出していても触れることがないように設定されている。

このように、変動防止部材２５はトナー検知センサ２３の検知面２３ａを通過しても、突出している検知面２３ａに接触することがなく、かつ、清掃部材２６がトナー検知センサ２３の検知面から離れたとき、サブホッパ２１の内壁面２１ａに接触する腕部２５ａが設けられている。なお、腕部２５ａは左右の幅が異なる非対称のものを用いてもよく、またトナー検知センサ２３の検知面２３ａの位置等によっては片腕のものを用いてもよい。

なお、変動防止部材２５は接着等によって清掃部材２６と一体となるように構成されている。また、清掃部材２６は１枚の矩形のシートであるが、必要に応じてその中央にトナーが通り抜ける適宜大きさの開口が設けられている。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態のみに限定されず、各種改変することができるものである。
例えば、上記実施形態では現像剤としてトナーを補給しているが、補給する現像剤はトナーとキャリアが混合されたものでもよい。さらに、本発明は現像手段も２成分方式の現像装置に限らず、１成分方式の現像装置にも適用できる。

１画像形成装置本体
１０現像装置
１９トナーボトル
２０トナー補給装置
２１サブホッパ
２３トナー検知センサ
２４回転軸
２５変動防止部材
２６清掃部材

特開２０１１−２１５５８８号公報特開平４−６５７５号公報

Claims

トナーまたはトナーとキャリアからなる現像剤を収容する現像剤収容部と、
該現像剤収容部に設置され、設置高さにおける現像剤の有無を検知する現像剤検知センサと、
前記現像剤収容部内で回転軸に固定されて回転し、前記現像剤検知センサの検知面を清掃する清掃部材とを有し、
該清掃部材が、可撓性材料からなり前記現像剤検知センサの検知面に当接すると撓み、該検知面から離れるとき撓みを解消する現像剤補給装置において、
前記清掃部材には前記回転軸の固定面と反対面に変動防止部材が設けられ、
該変動防止部材は、前記清掃部材が前記現像剤検知センサの検知面から離れるとき、前記現像剤収容部の内壁面に接触していて、
前記清掃部材と前記変動防止部材はシート状に形成され、前記回転軸の回転方向において前記変動防止部材が前記清掃部材の上流側に設けられていることを特徴とする現像剤補給装置。
請求項１に記載の現像剤補給装置において、前記清掃部材と前記変動防止部材が同一材質であるとともに、前記清掃部材の厚さが前記変動防止部材の厚さより薄いことを特徴とする現像剤補給装置。
請求項１に記載の現像剤補給装置において、前記清掃部材と前記変動防止部材の厚さがともに０．０５ｍｍ以上で０．１ｍｍ未満の範囲であることを特徴とする現像剤補給装置。
請求項１ないし３の何れかに記載の現像剤補給装置を用いて現像剤を現像装置に補給することを特徴とする画像形成装置。