JP7119593B2 - 粉体補給装置、及び、画像形成装置 - Google Patents
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Description
図1は画像形成装置としてのプリンタを示す構成図であり、図2はその作像部を示す拡大図である。
図1に示すように、画像形成装置本体100の上方には、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した4色の略筒状のトナー容器30Y、30M、30C、30K(粉体収納容器)がそれぞれ2つずつ着脱可能に設置されたトナー補給装置60Y、60M、60C、60K(粉体補給装置)が並設されている。また、4つのトナー補給装置60Y、60M、60C、60K(粉体補給装置)の下方には、それぞれ、4つの露光装置7Y、7M、7C、7Kを挟んで、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した作像部6Y、6M、6C、6Kが、中間転写ベルト装置15(中間転写ベルト8)に対向するように並設されている。
その後、感光体ドラム1Yの表面は、露光装置7Y(書込み装置)から発せられたレーザ光Lの照射位置に達して、この位置での露光走査によってイエローに対応した静電潜像が形成される(露光工程である。)。
その後、感光体ドラム1Yの表面は、中間転写ベルト8及び1次転写ローラ9Yとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム1Y上のトナー像が中間転写ベルト8上に転写される(1次転写工程である。)。このとき、感光体ドラム1Y上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
最後に、感光体ドラム1Yの表面は、除電装置との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム1上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム1Y上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。
その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト8の表面に重ねて1次転写する。こうして、中間転写ベルト8の表面にカラー画像が形成される。
そして、中間転写ベルト8は、矢印方向に走行して、1次転写ローラ(9Y)の1次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム1Y 、1M 、1C 、1K上の各色のトナー像が、中間転写ベルト8上に重ねて1次転写される。
こうして、中間転写ベルト8の表面でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。
詳しくは、給紙装置26には、シートPが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ27が図1の反時計方向に回転駆動されると、一番上のシートPがレジストローラ対28のローラ間に向けて給送される。
その後、シートPは、排紙ローラ対によって装置外へと排出される。排紙ローラ対によって装置外に排出されたシートPは、出力画像として、スタック部上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
被補給体としての現像装置5Yは、感光体ドラム1Yに対向する現像ローラ51Yと、現像ローラ51Yに対向するドクターブレード52Yと、現像剤収容部に配設された2つの搬送スクリュ55Yと、現像剤収容部に開口を介して連通する補給経路43Yと、現像剤中のトナー濃度を検知する濃度検知センサ56Yと、等で構成される。現像ローラ51Yは、内部に固設されたマグネットや、マグネットの周囲を回転するスリーブ等で構成される。現像剤収容部内には、キャリアとトナーとからなる2成分現像剤Gが収容されている。
現像ローラ51Yのスリーブは、図2の矢印方向に回転している。そして、マグネットにより形成された磁界によって現像ローラ51Y上に担持された現像剤Gは、スリーブの回転にともない現像ローラ51Y上を移動する。
先に図1で説明したように、4つ(4色)の粉体補給装置としてのトナー補給装置60Y、60M、60C、60Kには、同色の粉体収納容器としてのトナー容器30Y、30M、30C、30Kが、2つずつ着脱可能に設置されている。トナー容器30Y、30M、30C、30Kは、それぞれ、寿命に達したとき(収容するトナーがほとんどすべて消費されて空になったときである。)に新品のものに交換される。そして、トナー容器30Y、30M、30C、30K内に収容された各色のトナーは、それぞれ、各トナー補給装置60Y、60M、60C、60K(粉体補給装置)によって、各作像部6Y、6M、6C、6Kの現像装置に適宜補給される。
本実施の形態では、同じ種類(同じ色)のトナー容器が、それぞれ、2つずつ設置されているため、1つ1つのトナー容器の容量をそれほど大きくすることなく、全体として大容量のトナーを収容することができる。
容器本体32の頭部(装着方向奥側)には、容器本体32と一体的に回転するボトル・ギア32cと、トナー排出口32aと、が設けられている(図3、図5を参照できる。)。図5(B)に示すように、ボトル・ギア32cは、トナー補給装置60Yの駆動ギア86(駆動源としての駆動モータ85のモータ軸に設置されている。)と噛合して容器本体32(トナー容器30Y)を図3の一点鎖線で示す回転軸を中心に矢印方向に回転駆動するためのものである。また、トナー排出口32aは、容器本体32(トナー容器30Y)内に収容されたトナー(粉体)を受部63を介して貯留部66に向けて排出するためのものである。
また、図3、図5(B)等を参照して、保持部61における受部63には、保持部61に保持された状態のトナー容器30Yのキャップ31を容器本体32に対して着脱するキャップ着脱機構64が設けられている。そして、キャップ31は、トナー容器30Yが保持部61に保持された状態で、制御部90によるキャップ着脱機構64の制御によって、キャップ着脱機構64のチャック64aに挟持されてトナー排出口32aを開閉することになる。詳しくは、そのトナー容器30Yが主トナー容器としてトナーを排出するものとして使用されるように制御部90によって判別された場合には、トナー排出口32aからキャップ31が取り外されて(開放されて)、図3、図5(B)に示すようにトナー容器30Y内のトナーの排出が可能になる。これに対して、そのトナー容器30Yが副トナー容器としてトナーを排出しないものとして使用されるように制御部90によって判別された場合には、図5(A)に示すように、トナー排出口32aにキャップ31が嵌合されて(閉鎖されて)、トナー容器30Yのトナー排出口32aが封止されることになる。
トナー容器30Yをトナー補給装置60Yに装着する場合は、まず、画像形成装置100の上方に設置された本体ドアを開放して、トナー補給装置60Yにおける保持部61(トナー容器保持部)を前面に露出させる。そして、トナー容器30Yを保持部61の挿入口から装着方向(図3、図5の左方である。)に押し込んで、受部63にトナー排出口32aの側が係合した状態で、保持部61上にトナー容器30Yが回転可能に載置されて、トナー容器30Yの装着が完了する。このとき、ボトル・ギア32cはトナー補給装置60Yの駆動ギア86と噛合することになる。また、キャップ31は、そのトナー容器30Yが主トナー容器として用いられる場合にはキャップ着脱機構64によってトナー排出口32aから離脱されて、そのトナー容器30Yが主トナー容器として用いられない場合にはそのままトナー排出口32aを閉鎖した状態が維持されることになる。さらに、保持部61のロック爪65が容器本体32(トナー容器30Y)の係合部32dに係合して、トナー容器30Yが保持部61から離脱されないようにロックされる。これにより、トナー補給装置60Yに設置されたトナー容器30Y内のトナーを、トナー補給装置60Yによって、現像装置5Y(被補給体)に導くことが可能になる。
これに対して、トナー容器30Yをトナー補給装置60から離脱する場合には、キャップ31によるトナー排出口32aの閉鎖とロック爪65による係合部32dの解除とが終了した後に、上述した装着時の操作と逆の手順で操作がされることになる。
なお、図5に示すように、トナー容器30Yの容器本体32には突出部32fが設けられていて、保持部61には音検知手段としてのマイク80が設けられているが、これらについては後で詳しく説明する。
なお、図3では、簡単のため、トナー容器30Yに対する貯留部66の向きを90度回転して図示するとともに、貯留部66や受部63を構成する一部の部材を簡略化したり省略したりして図示している。
また、各色にそれぞれ対応した4つのトナー補給装置60Y、60M、60C、60K(粉体補給装置)は、搬送されるトナー色が異なる以外はほぼ同一構造なので、図3~図7等においてイエロートナーを搬送するトナー補給装置60Yについてのみ図示するとともに、以下のトナー補給装置の説明において適宜にイエロー用のトナー補給装置60Yのみを用いることとする。
トナー補給装置60Y(粉体補給装置)には、2つのトナー容器30Yが保持される保持部61の下方に貯留部66が設けられている。具体的に、貯留部66は、2つのトナー容器30Yのトナー排出口32aの下方であって、装置本体100の奥側(図1の紙面垂直方向奥側である。)に設置されている。この貯留部66は、2つのトナー容器30Yからそれぞれ排出されて受部63を介して落下したトナーが貯留される部分であって、第1搬送スクリュ67、撹拌部材68(アジテータ)、第2搬送スクリュ69、トナー検知センサ70(検知手段)などが設置されている。
また、貯留部66の下方には、2つの流入口71から流入されて貯留されたトナーをそれぞれ中央部に向けて搬送する第1搬送スクリュ67や、貯留部66に貯留されたトナーを撹拌する撹拌部材68や、中央部にあるトナーを流出口72に向けて搬送する第2搬送スクリュ69、などが設けられている。第1搬送スクリュ67は、回転軸部上における一端側と他端側とに巻き方向が異なるスクリュ部がそれぞれ巻装されたものであって、所定方向に回転駆動されることにより、回転軸方向一端側にあるトナーを回転軸方向中央部に向けて搬送して、回転軸方向他端側にあるトナーを回転軸方向中央部に向けて搬送するものである(図6(A)の白矢印方向にトナーを搬送するものである)。第2搬送スクリュ69は、回転軸部上にスクリュ部が巻装されたものであって、所定方向に回転駆動されることにより貯留部66の下方の中央部から流出口72に向けてトナーを搬送するものである。貯留部66の流出口72は、図2に示す補給経路43Yを介して現像装置5Yに連通している。第2搬送スクリュ69が回転駆動されることで、貯留部66の流出口72からトナーが流出されて、補給経路43Yを介して現像装置5Yにトナーが補給されることになる。
撹拌部材68は、回転軸部上に略U字状の棒材を設置したアジテータである。
粉体検知手段としてのトナー検知センサ70は、圧電センサなどであって、その位置におけるトナーの有無を検知する。そして、トナー検知センサ70によってトナーが検知されない場合には、トナー容器30Y(容器本体32)が回転駆動されて、トナー容器30Yから貯留部66に向けてトナーが補充されることになる。また、そのような補充動作をおこなってもトナー検知センサ70によってトナーがない状態が連続して検知される場合には、トナー容器30Y内のトナーが空である状態(トナーエンド状態)であるものとして、その旨が装置本体100の表示パネル110に表示されることになる。
なお、そのようなトナーエンド時におこなわれる制御については、後で詳しく説明する。
そして、貯留部に貯留されたトナーは、適宜に流出口72から排出されて、補給経路43Yを経由して現像装置5Yに補給されることになる。
詳しくは、図4に示すように、保持部61に2つのトナー容器30Yが装着されている場合に、一方のトナー容器30Y(主トナー容器)は図5(B)に示すようにキャップ着脱機構64(一方のトナー容器30Y用のものである。)によってキャップ31が容器本体32から取り外されてトナー排出が可能な状態になり、他方のトナー容器30Y(副トナー容器)はキャップ着脱機構64(他方のトナー容器30Y用のものである。)によってキャップ31が容器本体32から取り外されることなくトナー排出ができない状態(図5(A)の状態である。)になるように、保持部61(キャップ着脱機構64)が制御部によって制御される。
また、2つの新品のトナー容器30Yが時間差をもって保持部61にセットされる場合には、先にセットされたトナー容器30Yを常に主トナー容器として扱うように制御することができる。また、そのような場合、一方のトナー容器30Yが保持部61にセットされていてトナー排出されて画像形成動作がおこなわれている状態で、他方のトナー容器30Yの着脱(交換)をおこなうことができて、一方のトナー容器30Yのみが保持部61にセットされていて他方のトナー容器30Yが保持部61にセットされていない状態であっても、一方のトナー容器30Yからトナー排出されて画像形成動作をおこなうことができる。
先に説明したように、画像形成装置本体100に設置された粉体補給装置としてのトナー補給装置60Yには、保持部61や貯留部66が設けられている。
保持部61は、トナーが収容された2つのトナー容器30Y(複数の粉体収納容器)をそれぞれ着脱可能に保持できるように形成されている。また、保持部61は、2つのトナー容器30Yのそれぞれの容器本体32を回転駆動可能に構成されている。略筒状の容器本体32は、内部に撹拌部材が設置されておらず、その内周面に螺旋状の突起32bが形成されている。そして、トナー容器30Yが保持部61に保持された状態で容器本体32が所定方向に回転駆動されることで、容器本体32のトナー排出口32aからトナーが排出されることになる。
一方、貯留部66は、トナー容器30Yから排出されたトナーが貯留されて、貯留されたトナーを現像装置5Y(被補給体)に向けて補給する。貯留部66には、貯留部66に貯留されたトナーが所定高さに達しているか否かを検知する粉体検知手段としてのトナー検知センサ70が設置されている。
この突出部32fは、容器本体32が回転するときに、保持部61(当接部61a)に当接して容器本体32を上下動させるためのものである。保持部61の当接部61aは、容器本体32の下方に位置している。
そして、このように容器本体32に適宜に振動が与えられることで、容器本体32の内壁面にトナーが付着してしまう不具合が抑止されて、トナーエンド時において容器本体32内に残留するトナーの残量を軽減することができる(トナー容器30Y内のトナーを無駄なく消費することができる)。さらには、容器本体32の内部に収容されたトナーが凝集しそうになっても、容器本体32に適宜に振動が与えられるため、そのようなトナーの凝集を抑止することができる。
このように構成することで、突出部32fが容器本体32の回転を妨げることなく、容器本体32に効果的に振動を与えることができる。
また、本実施の形態では、突出部32fの頂部32f1が破損するのを防止するために、頂部32f1を尖頭状に形成するのではなくて、頂部32f1をR状に形成している。
これにより、突出部32fにより上下動する容器本体32は、底部側に比べて頭部側(駆動側)の方が、その上下動が小さくなる。そのため、容器本体32が上下動しても、駆動源85、86による容器本体32の駆動に影響することはほとんどない。
なお、本実施の形態において、容器本体32にさらに振動を与えるために、容器本体32を積極的に叩いて振動を与える叩き部材を設置することもできる。
このマイク80(音検知手段)は、保持部61における当接部61aの近傍に設置されていて、その周囲で生じる音をサンプリングしている。そして、制御部90による解析によって、マイク80(音検知手段)の検知結果からトナー容器30Y(容器本体32)に収容されたトナーの残量を検知している。
また、容器本体32内のトナー残量がない状態を検知したときには、そのトナー容器30Yがトナーエンドである旨を、装置本体100の表示パネル110に表示する。
特に、本実施の形態におけるトナー容器30Yは、その内部のトナーを撹拌するための撹拌部材(アジテータ)が設置されていないが、そのような場合であっても、音の変化によってトナー容器30Yのトナー残量を精度良く検知することができる。
具体的に、先に説明したように、貯留部66に設置されたトナー検知センサ70は、トナー容器30Yによるトナー補充動作をおこなっても、その位置にトナーがない状態が連続して検知される場合に、トナー容器30Yがトナーエンド状態であるものと判断するためのものであるため、実際にトナー容器30Yがトナーエンド状態になってから、その状態が検知されるまでにタイムラグが生じることになる。これに対して、マイク80を用いたトナーエンド検知は、そのようなタイムラグは生じないことになる。しかし、このようなマイク80を用いたトナーエンド検知に加えて、貯留部66のトナー検知センサ70を用いたトナーエンド検知をおこなうことで、トナーエンド検知の信頼性をさらに向上させることができる。
具体的に、トナー検知センサ70の側では、まず、トナー検知センサ70による検知がおこなわれて、その検知が完了したものと判断されると、トナー容器30Y内にトナーが有るかが判別される(ステップS1~S3)。その結果、トナーが有るものと判別された場合にはトナーエンド復帰制御を開始可能とする通知信号を制御部90に送信して(ステップS4)、トナーが無いものと判別された場合にはトナーエンド復帰制御を停止する通知信号を制御部90に送信する(ステップS5)。
一方、マイク80の側では、まず、マイク80による検知がおこなわれて、その検知が完了したものと判断されると、トナー容器30Y内にトナーが有るかが判別される(ステップS11~S13)。その結果、トナーが有るものと判別された場合にはトナーエンド復帰制御を開始可能とする通知信号を制御部90に送信して(ステップS14)、トナーが無いものと判別された場合にはそのままフローを終了する。
そして、トナー検知センサ70の側の検知結果と、マイク80の側の検知結果と、を組合せて、トナー復帰制御の可否を判断する。
このような制御をおこなうことで、トナー容器30Yから貯留部66に至るトナー補給経路で不具合があった場合には、そのような不具合を検出することが可能になるとともに、そのような不具合がなく正常な動作が可能な場合には、装置のダウンタイムを最小限にして装置を再稼働することができる。
一方、マイク80側では、トナー容器30Y(容器本体32)の駆動が開始されると、突出部32fによる上下動(落下周期)が生じることになるため、駆動開始から短い時間T4内に、マイク80によるトナー有の検知が可能になる。すなわち、マイク80ではトナー検知センサ70の「タイミングB」よりも、はるかに早い「タイミングA」でトナー有が検知されることになる。
本実施の形態では、マイク80によって早いタイミングでトナー有が検知された場合には、その検知結果に基づいてトナー復帰制御(みなし制御)をおこなって、その後のトナー検知センサ70の検知結果に基づいてトナー復帰制御の継続・中断をおこなっている。そのため、マイク80の検知結果と、トナー検知センサ70の検知結果と、からトナー容器30Yがトナーエンド状態から不具合なく復帰した状態を高い信頼性で判別することができるとともに、装置のダウンタイムを最小限にすることが可能になる。
図12(A)~(C)は、変形例としての2つのトナー容器30Y(容器本体32)が同時に回転駆動されるときの状態を示す概略図である。
図12に示すように、変形例においても、保持部61は、2つのトナー容器30Yが着脱可能に保持されるとともに、2つのトナー容器30Yのそれぞれの容器本体32を回転駆動可能に構成されている。そして、変形例においても、2つのトナー容器30Yの容器本体32には、それぞれ、突出部32fが形成されている。
ここで、変形例では、本実施の形態のものとは異なり、1つのマイク80(音検知手段)の検知結果から2つのトナー容器30Yにそれぞれ収容されたトナーの残量をそれぞれ検知するように構成されている。
詳しくは、図12に示すように、マイク80は、保持部61において、2つのトナー容器30Yがそれぞれ当接する2つの当接部61aのほぼ中央であって、その下方に配置されている。
また、変形例では、本実施の形態のものとは異なり、2つのトナー容器30Yを同時に回転駆動して、どちらのトナー容器30Yからもトナー補給をおこなうように制御している。
このようにすることで、1つのマイク80で、タイミングがずれて生じる衝撃音のそれぞれの音質や音量の変化を検知して、2つのトナー容器30Yのトナー残量を別々に把握することができる。そして、変形例によれば、マイク80を複数設けるのではないため、装置を低コスト化、小型化することができる。
このようにすることで、1つのマイク80で、ほぼ同じタイミングで生じる衝撃音のそれぞれの音質や音量の変化を検知して、2つのトナー容器30Yのトナー残量を別々に把握することができる。そして、変形例によれば、マイク80を複数設けるのではないため、装置を低コスト化、小型化することができる。
このようにすることで、1つのマイク80で、ほぼ同じタイミングで生じる衝撃音のそれぞれの音質や音量の変化を検知して、2つのトナー容器30Yのトナー残量を別々に把握することができる。そして、変形例によれば、マイク80を複数設けるのではないため、装置を低コスト化、小型化することができる。
これにより、トナー容器30Yの内部に収納されたトナーの残量を、音を検知することで、精度良く検知することができる。
また、本実施の形態では、被補給体としての現像装置5Yに粉体を補給する粉体補給装置に対して本発明を適用したが、現像装置5Y以外の被補給体(例えば、トナー補給装置60Yと現像装置5Yとの間の補給経路を中継するサブホッパ等である。)に粉体を補給する粉体補給装置に対しても当然に本発明を適用することができる。
また、本実施の形態では、貯留部66から補給経路43Yを介して現像装置5Yに粉体を補給する粉体補給装置に対して本発明を適用したが、貯留部66から現像装置5Yに粉体を直接的に補給する粉体補給装置に対しても本発明を適用することができる。
そして、このように構成されたトナー補給装置であっても、本実施の形態のものと同様の効果を得ることができる。
30Y、30M、30C、30K トナー容器(粉体収納容器)、
31 キャップ、
32 容器本体、
32a トナー排出口(排出口)、
32b 突起(螺旋状の突起)、
32f 突出部、
60Y、60M、60C、60K トナー補給装置(粉体補給装置)、
61 保持部、
61a 当接部、
66 貯留部、
70 トナー検知センサ(粉体検知手段)、
80 マイク(音検知手段)、
85 駆動モータ(駆動源)、
100 画像形成装置(画像形成装置本体)。
Claims (8)
- 粉体が収納された複数の粉体収納容器がそれぞれ着脱可能に保持される保持部を備え、
前記複数の粉体収納容器は、それぞれ、前記保持部に保持された状態で所定方向に回転駆動されるとともに、外周面から突出する突出部が周方向の一部に形成された略筒状の容器本体を具備し、
前記保持部は、前記複数の粉体収納容器の前記容器本体にそれぞれ当接する複数の当接部を具備し、
前記複数の当接部は、材質が互いに異なるように形成されて、
複数の前記容器本体のそれぞれの回転にともない複数の前記突出部がそれぞれ対応する前記当接部に当接した状態から解除されたときに生じるそれぞれの音の音量と音質とを検知する音検知手段が設けられ、
前記音検知手段によって検知した前記音量と前記音質とから前記複数の粉体収納容器にそれぞれ収容された粉体の残量をそれぞれ検知することを特徴とする粉体補給装置。 - 1つの前記音検知手段によって検知した前記音量と前記音質とから前記複数の粉体収納容器にそれぞれ収容された粉体の残量をそれぞれ検知することを特徴とする請求項1に記載の粉体補給装置。
- 前記保持部は、互いに前記音が生じるタイミングが略一致するように前記複数の粉体収納容器を回転駆動することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の粉体補給装置。
- 前記複数の粉体収納容器からそれぞれ排出された粉体が貯留されて、貯留された粉体を被補給体に向けて補給する貯留部と、
前記貯留部に貯留された粉体が所定高さに達しているか否かを検知する粉体検知手段と、
を備え、
前記音検知手段によって検知した前記音量と前記音質と、前記粉体検知手段の検知結果と、から前記複数の粉体収納容器にそれぞれ収容された粉体の残量をそれぞれ検知することを特徴とする請求項1~請求項3のいずれかに記載の粉体補給装置。 - 前記複数の突出部は、それぞれ、
前記容器本体の回転方向に沿って回転方向上流側端部から頂部の位置までは前記外周面からの突出量が緩やかに漸増するように形成されて、前記容器本体の回転方向に沿って前記頂部の位置から回転方向下流側端部までは前記外周面からの突出量が急激に減少するように形成されるとともに、
前記容器本体を回転駆動する駆動源に近い前記容器本体の排出口から離れた底部の側に配置され、
前記保持部の前記当接部は、前記容器本体の下方に位置することを特徴とする請求項1~請求項4のいずれかに記載の粉体補給装置。 - 前記複数の粉体収納容器は、2つの粉体収納容器であって、
前記音検知手段は、マイクであって、前記保持部における2つの前記当接部の間の下方に設置されたことを特徴とする請求項1~請求項5のいずれかに記載の粉体補給装置。 - 前記容器本体は、内部に撹拌部材が設置されておらず、内周面に螺旋状の突起が形成されたことを特徴とする請求項1~請求項6のいずれかに記載の粉体補給装置。
- 請求項1~請求項7のいずれかに記載の粉体補給装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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