JPH09274366A - トナー供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トナー収納容器内のトナー残量がどのようで
あっても、トナーの補給量を正確に定量化するように制
御可能なトナー供給装置を提供する。 【解決手段】 略水平に設置され回転によりトナー供給
を行うトナー収納ボトル１と、当該ボトルの開口を封止
する栓２と、当該栓をボトル開口から引き出すチャック
部材５とを備え、ボトル開口が所望の開口面積となるべ
く、チャック部材５によって、栓２をボトル開口に対し
て任意の保持位置に引き出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、レーザプリンタ等の画像形成装置の現像装置に装
着されるトナー供給装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、乾式画像形成装置へのトナーの補
給には、着脱自在なトナーカートリッジが用いられ、こ
れを逆さにしたり反転したりして補給を行っている。し
かしながら、このようなカートリッジを用いたトナー補
給方式では、トナーを貯留ホッパーに一旦貯蔵して、し
かる後に搬送手段を介して現像器へ供給することになる
ため、貯留ホッパーとカートリッジのためのそれぞれの
スペースを必要とし、装置全体を大型化するとともに、
貯留ホッパーにトナーを補給した後はカートリッジスペ
ースは実質的に不要で、スペースの利用が非効率的であ
った。

【０００３】そこで、トナーカートリッジから直接的に
現像器にトナーを供給できるようにしたものとして、内
周面に螺旋状の案内部を有する筒状のトナー収容容器
と、現像部へのトナー導入部と連通し且つ上記収容容器
をその開口部をトナー導入部に向けほぼ水平に保持する
手段と、当該保持手段に保持された上記収容容器をその
軸回りに回転駆動する手段とを備えてなるトナー補給装
置が提案され、実用されているが、トナー収容容器内の
トナー残量によってトナーの供給能力が著しく変動する
問題を有していた。そこで、内周面に螺旋状の案内部を
有する筒状のトナー収容容器に対して、その一端の周壁
部に形成された開口部に向かうに従い筒のトナー搬送断
面を縮小する規制手段を取り付けることが提案された
（特開平３−２８８１号公報）。ところが、このような
構成では、開口部が容器周壁部に形成されているので、
開口部からのトナー飛散防止機構が複雑になりやすいと
いう問題が指摘された。特にトナー収容容器を軸線回り
に回転させる場合には、トナー飛散防止機構に種々の工
夫が必要である。更に従来の補給装置では、トナー収容
容器の開口部を封止するシールを取り外してから装置に
セットするので、容器の交換作業性が悪く、また容器交
換の際に交換者の手や衣服を汚しやすいという問題があ
った。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで本出願人は容器
の交換作業性を向上させるために、収容容器と、現像部
への導入部と連通し且つ当該容器をその開口部を導入部
に向けて保持するための容器保持手段とを備えてなる補
給装置において、当該開口部を取り外し可能な栓によっ
て封止した状態で上記容器保持手段に保持された収容容
器の栓を、開口部から取り外す栓取外し手段を設けるよ
うにした構成を提案したが、容器開口部からのトナー吐
出量を安定化させることについては改善の余地が残って
いた。

【０００５】トナーを安定的に供給することについて、
本出願人は特開平６−１４９０４９号において、装置本
体側の駆動機構によって回転駆動されるトナーカートリ
ッジの口部に内蓋を被せ、回転とともに口部に移動して
きたトナーの端面をスポークによって削り取るようにし
て、窓孔から整流化しつつ均一に流出させるようにした
構成を提案し、また特開平７−２０７０３号において、
トナー吐出口に嵌合される寸法の大径部とトナー収納容
器側へ向けて突出した小径部とを略段階状に形成したキ
ャップ内栓を、略水平状態に保持されたトナー吐出口に
着脱自在に取り付け、当該トナー吐出口から取り外した
キャップ内栓を当該吐出口から所定寸法離反した位置で
保持する構成を提案した。

【０００６】しかしながら、特開平６−１４９０４９号
で提案した構成は容器内部でブロック状に崩れ出すトナ
ーを削り取ったり、解きほぐして細粒化できるものの、
トナー吐出量の一定化の点では不十分である。また特開
平７−２０７０３号で提案した構成は、取り外したキャ
ップ内栓とトナー吐出口との間隔が予定寸法に対して誤
差を生じても、トナー吐出が行われる面積の変化率が小
さく、トナー吐出量が比較的安定することにはなるもの
の、なお変動幅を小さくすることが望まれる。

【０００７】本出願人はまた、特開平７−５７５９号に
おいて、トナー収容容器として、容器の一端壁に開口部
を形成し、当該開口部に栓を着脱自在に取り付け、容器
保持手段に保持された当該収容容器の開口部から栓を取
り外す栓取外し手段と、取り外した栓を、開口部との間
でトナーの吐出量を規制し得る位置に保持する栓保持手
段とを設けることを提案するとともに、当該栓として、
開口部との嵌合部よりも収容容器内側に突出した部分を
有するものを用い、上記栓保持手段を、当該突出部分の
少なくとも一部が当該開口部内に進入したままの状態
で、上記吐出量を規制し得る位置に栓を保持するように
することも併せて提案した。このような構成によって、
栓がない場合に補給初期に開口部から大量にトナーが排
出したり、容器内のトナーがブロック状に崩れ出したり
して、供給過多の状態を引き起こすことが回避でき、ト
ナー導入部や現像部へ必要以上のトナーを吐出すること
でトナーを吹き出したり、トナー搬送手段に過剰の負荷
をかけたり、トナー移動経路中でブロッキング現象を起
こしたりすることを防止できることとなった。しかしな
がら、トナー補給量の定常化については詳細に検討され
ていない。即ち、栓の容器内側に突出した部分の少なく
とも一部が容器の開口部内に進入したままの状態におい
て、当該栓が一定位置に保持されていて、容器内のトナ
ーを供給し始めてから供給完了にいたるまでの間、容器
の開口面積に変化がなく、吐出前半では吐出量がほぼ一
定になるものの、トナー残量が減るにつれて次第に吐出
量が容器回転数との比例関係を保てなくなり、その量が
減少する。

【０００８】そこで本発明は、上記のような構成を更に
改善して、トナー収容容器内のトナー残量がどのようで
あっても、トナーの補給量を正確に定量化するように制
御可能なトナー供給装置を提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このようなトナー供給装
置を実現するために、本発明者らは先ず、トナー収納ボ
トルにおけるトナー排出特性を調べた。ボトル長さ２５
ｃｍ、ボトル径８ｃｍ、ボトル開口４ｃｍ及び２ｃｍの
２種類のボトルにそれぞれ所謂Ｊトナーと呼ばれるトナ
ーを収容して、横置きにセットし、容器開口を開放し
て、３０ｒｐｍの回転速度で回転して１回転毎の排出量
を測定した。その結果を図１０（ａ）、（ｂ）に示す。
開口部が比較的広い容器にあっては、排出初期から多量
のトナーが排出し、容器回転累積回数の増加、したがっ
てトナー残量の減少につれて排出量が減少する。また開
口部が比較的狭い容器にあっては、排出前半では比較的
少なめのトナーが排出し、トナー残量が約半分になった
時点から急激に排出量が増加する。これは開口部が狭い
ために排出初期においては所謂「詰まり」ぎみとなるの
に対して、排出が進み、当該開口部から空気が入り込み
やすくなると、容器内のトナー流動性が良くなるためと
思われる。

【００１０】トナー排出量はこのように容器開口の大き
さによっては大きく異なり、その他に容器内周面に付け
られる螺旋状案内部のピッチや突出程度に依る排出能、
単位時間当たりの容器回転数、収容されるトナーの種
類、更に容器開口を完全にフリーにしない場合には、栓
の容器内側に突出した部分の形状にも左右され、ボト
ル、トナー及び閉鎖栓のタイプによって異なることにな
るが、いずれにせよ、トナー残量が減って、容器開口を
樋状につたって流れ出る段階になって、その吐出する量
を基準として、トナー満杯時からその吐出量が同じにな
るように、容器開口のトナー排出断面を調整する。

【００１１】即ち、上記課題を解決するために、本発明
にしたがうトナー供給装置は、略水平に設置され回転に
よりトナー供給を行うトナー収納ボトルと、当該ボトル
の開口を封止する栓と、当該栓をボトル開口から引き出
す栓引き出し手段とを備え、ボトル開口が所望の開口面
積となるべく、栓引き出し手段によって、栓をボトル開
口に対して任意の保持位置に引き出すことが可能であ
る。

【００１２】現像器でのトナー濃度検知の結果に基づい
てボトルの開口面積を変動させるように栓位置を移動さ
せるのが好適である。ボトルの累積回転数に応じて栓位
置を変化させても良い。またボトル内のトナー残量の減
少につれてボトルの開口面積を大きくするように栓位置
を変化させることもできる。あるいは栓引き出し手段が
ボトル回転のための機構と連動した構成であっても良
い。

【００１３】

【実施例】以下に、本発明の詳細を、図に示された実施
例に基づいて、説明する。図１において、トナー収納ボ
トル１は内周面に螺旋状のひれを有し、不図示の駆動装
置により回転して、収納している不図示のトナーを搬送
部材３へ排出して、現像器へと供給するものである。稼
働前には、当該ボトル１は栓２によって封止され、閉鎖
状態にある。図２に、このボトル１と開口部封止のため
の栓３とを斜視図で示す。栓２は中くりの円錐状に形成
されている。

【００１４】トナー吐出量の制御は図３に示された構
成、及び図４のフローによって行われる。即ち、先ず現
像器の動作が開始すると一定間隔で現像器内のトナー濃
度検知が行われ、像担持体上の潜像を可視像化するため
のトナー消費によって現像剤中のトナー濃度が或る設定
値よりも低下しているか否かを判断する。現像剤中のト
ナー濃度が設定値よりも低下しているときには、トナー
補給信号が発せられる。当該信号によって、チャック部
材５がボトル１を封止していた栓２の中くり側の突起部
２ａを把持し、所定距離だけ引き抜いてボトル開口を開
放状態とする。開放されたボトル１は回転して、開口部
から搬送部材３へトナーを排出し、現像器へのトナー補
給を実施する。トナー補給中にも濃度検知を行い、単位
時間当たりの濃度変化を演算して予定通りであれば、栓
の開放状態を維持する。濃度変化が予定よりも大きな場
合には、チャック部材５のアーム部５ａがボトルの開口
面積を小さくするように栓２を移動させる。このときの
移動量は実測の濃度変化と予定値との差によって決定さ
れる。逆に濃度変化が小さい場合には、同じくチャック
部材５のアーム部５ａガボトルの開口面積を大きくする
ように栓２を移動させる。

【００１５】以上のように、一定間隔で行われるトナー
濃度検知をもとに栓位置を経時的に変化させ、ボトルの
開口面積を変えることで図５に示されるように、トナー
補給初期からボトルが空になるまで、トナー排出量を一
定にすることができる。図６に示されるように、不図示
のチャック部材によって、トナー収納ボトル１を封止す
る栓２の突起部２ａを把持して、所定距離Ａだけ栓２を
引き出し、収容するトナー４を搬送部材３へ排出し、ト
ナー補給を繰り返すことによって、当該所定距離Ａを徐
々に変化させ、最後には図７に示すように、ボトル１の
開口を完全に開放するように、栓２を最大引き出し距離
Ｂまで引き出して、ボトル内のトナー４をすべて排出
し、ボトル内を空として排出を完了し、これに伴いボト
ル交換信号が発せられて、交換者によって交換される。
なお、栓位置の調整、即ち、上記所定距離Ａの変動は単
に一方的に拡大するばかりではない。図１０（ｂ）に関
して説明したように、開口部が比較的狭い場合に、排出
当初は比較的少なめのトナーが排出し、トナー残量が減
ってきて或る時点から急激に排出量が増加し始める排出
特性を有するものもあるので、このような場合には栓２
の引き出し量を途中で逆に減らす必要がある。このよう
な調整は、単位時間当たりのトナー濃度変化に基づいて
行われることとなる。

【００１６】トナー濃度を細かく検知せず、ボトル、閉
鎖栓及びトナーのタイプに基づくデータにしたがい、ボ
トルの回転時間、即ち、トナー補給累積時間によって栓
位置を調整することも可能である。

【００１７】図８に示されるように、トナー収納ボトル
１に対して、これと同心状で中央部分が貫通し供給用現
像剤を収容する環状容器６を一体的に嵌め込んでなる一
体型容器においてもトナー補給の制御は同じである。こ
の一体型容器が回転すると、トナー４とともに現像剤７
も搬送部材３へ排出される。ボトル１と環状容器６のそ
れぞれの開口部を同時に閉鎖する閉鎖栓８は、トナー及
び現像剤を供給する際には、不図示のチャック部材によ
って環状容器６を完全に開放する位置まで引き出され
る。その際、検知に基づくトナー濃度によってボトル開
口は閉鎖されたままに保たれるか開放されてトナー補給
可能なように調整される。

【００１８】図９において栓位置変動のための機構をボ
トル回転に連動させる構成を説明する。トナー収納ボト
ル１１を交換すると、駆動用モータ１５のギヤ１５ａが
回転を開始し、その回転は中間駆動部材１６のギア１６
ａ、ギヤ１６ｂを介してチャック部材１７のギヤｃに伝
達される。ギヤ１６ａからボトルと一体的に構成された
ギヤ１４へも回転が伝達される。ギヤ１７ｃの回転によ
り、そのボス部内側に設けられたネジ部とかみ合ってい
るネジ１７ｂが矢示方向へ移動し、チャック先端部１７
ａも同方向に移動する。ボトルセット時に栓１２の突起
部１２ａを把持したチャック先端部１７ａの移動によ
り、栓２も同方向に移動してボトル開口部から引き出さ
れ、ギヤ１６ａからの回転伝達を受けて回転するボトル
１１から搬送部材１３へトナーが排出される。その後、
トナー補給信号を受ける度に駆動用モータ１５のギヤ１
５ａが回転し、ギヤ１４を介してボトル１１を回転させ
てトナーを搬送部材１３へ排出する。ボトル１１からの
トナー排出能が高く、ボトル内のトナー流動性も比較的
優れているタイプのものならば、このようにボトル回転
とともに栓を徐々に引き出すことによってトナー排出量
を一定にすることができる。

【００１９】

【発明の効果】請求項１に記載のトナー供給装置によれ
ば、ボトル開口が所望の開口面積となるべく、栓引き出
し手段によって、栓をボトル開口に対して任意の保持位
置に引き出すので、トナー供給初期からボトル内のトナ
ー残量が尽きるまで、トナー補給量を一定に保つことが
できる。

【００２０】請求項２に記載のトナー供給装置によれ
ば、現像器でのトナー濃度検知の結果に基づいてボトル
の開口面積を変動させるように栓位置を移動させるの
で、トナー補給量を適切なものとすることができる。

【００２１】請求項３に記載のトナー供給装置のよう
に、ボトルの累積回転数に応じて栓位置を変化させるよ
うにすれば、濃度検知を行うことなく、定量的なトナー
補給を行うことが可能である。また請求項５に記載のト
ナー供給装置のように、栓引き出し手段がボトル回転の
ための機構と連動した構成であれば、特別な栓の制御機
構を不要とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るトナー補給ボトルの概略端面図で
ある。

【図２】ボトルと栓の斜視図である。

【図３】ボトルから栓を引き抜く機構を説明する概略図
である。

【図４】トナー濃度によってボトル開口を調整すること
を説明するフロー図である。

【図５】ボトルの累積回転によらずトナー排出量が一定
であることを説明するグラフである。

【図６】先端をボトル開口に進入した状態でトナー排出
を行う場合の栓位置を説明する概略図である。

【図７】ボトル開口を完全にフリーにしてトナー排出を
行う場合の概略図である。

【図８】供給用現像剤を収納する容器部分を一体的に備
えた一体型容器の概略図である。

【図９】栓位置をボトル回転に連動させるための機構を
示す概略図である。

【図１０】ボトル開口をフリーにしてトナー排出を行う
場合のボトルの累積回転数とトナー排出量の関係を示す
グラフで、（ａ）は比較的開口が広いもの、（ｂ）は比
較的開口が狭いものの関係図である

【符号の説明】

１ トナー収納ボトル ２ 栓 ２ａ 突起部 ３ 搬送部材 ５ チャック部材 ５ａ チャック先端部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略水平に設置され、その軸線回りの回転
   によりトナー供給を行うトナー収納ボトルと、当該ボト
   ルの開口を封止する栓と、当該栓をボトル開口から引き
   出す栓引き出し手段とを備えてなるトナー供給装置にお
   いて、ボトル開口が所望の開口面積となるべく、栓引き
   出し手段は、栓をボトル開口に対して任意の保持位置に
   引き出すことを特徴とするトナー供給装置。
2. 【請求項２】 現像器でのトナー濃度検知の結果に基づ
   いてボトルの開口面積を変動させるように栓位置を移動
   させることを特徴とする請求項１に記載のトナー供給装
   置。
3. 【請求項３】 前記ボトルの累積回転数に応じて栓位置
   を変化させることを特徴とする請求項１に記載のトナー
   供給装置。
4. 【請求項４】 前記ボトル内のトナー残量の減少につれ
   てボトルの開口面積を大きくするように栓位置を変化さ
   せることを特徴とする請求項１に記載のトナー供給装
   置。
5. 【請求項５】 前記栓引き出し手段がボトル回転のため
   の機構と連動した構成であることを特徴とする請求項１
   に記載のトナー供給装置。