JP2003195618A

JP2003195618A - 剤補給装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2003195618A
Application number: JP2001394313A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Muramatsu; 智村松; Nobuo Kasahara; 伸夫笠原; Nobuo Iwata; 信夫岩田; Junichi Matsumoto; 純一松本
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2003-07-09
Anticipated expiration: 2021-12-26
Also published as: JP3997083B2

Abstract

(57)【要約】【課題】剤の搬送に高精度で、安定した補給性能を持つ
剤補給装置及びその剤補給装置を用いた画像形成装置を
提供することである。【解決手段】トナー収納容器２０に収納されているトナ
ーを負圧力によって略密閉されたトナー搬送チューブ１
７を介して現像装置１０に搬送する紛体ポンプ４０と、
その紛体ポンプ４０の作動を制御するＭＰＵとを有し、
ＭＰＵは、前回のトナー補給から時間の間隔に基づいて
設定する紛体ポンプの作動時間を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トナー、トナーと
キャリア混合またはキャリア単体を収納した収納手段か
ら所定の場所へ補給する剤補給装置及び電子写真方式の
プリンタ、ファクシミリ、複写機等の画像形成装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式の画像形成装置に用
いる乾式のトナーまたはキャリア、トナーとキャリアの
混合物である剤（以下、総称としてトナーと記す。）
は、これを収納する容器として、ハードボトルタイプの
ものを用いるのが一般的である。この種の収納容器は、
内部にトナー攪拌手段兼排出手段としてのアジテータを
設けたものや、容器壁面に螺旋溝を設けて容器を回転さ
せることにより内部のトナーを移動させ排出するもの、
さらに排出機構を持たずに手で補給するもの等がある。

【０００３】近年、環境問題が重視され、トナー収納容
器も回収し、かつ、リサイクルすることが求められてい
る。しかし、上記したハードボトルのトナー収納容器
は、輸送コストが嵩み、再使用するにも洗浄が行い難い
等の回収性、リサイクル性に多くの問題を有していた。

【０００４】そこで、回収性、リサイクル性等の観点か
らフレキシブルな材料で作られた減容可能なソフトタイ
プのトナー収納容器が要望されている。しかし、電子写
真用乾式トナーは一般に流動性が悪く、凝集しやすい性
質があるために、ソフト容器からの排出が非常に困難と
されている。なぜなら容器がソフトであるため、アジテ
ータや排出機構を付加しにくく、さらに排出機構を設け
ることができても、その排出機構によって容器の減容が
妨げられるからである。

【０００５】このような従来の画像形成装置が有してい
た問題を大幅に緩和することができる技術が特開２００
０−４７４６５号公報や同２０００−９８７２１号公報
等に開示されている。これら公報に記載されているトナ
ー補給装置は、フレキシブル容器の収納されたトナーを
吸引型の粉体ポンプ（一軸偏心スクリューポンプ）の吸
引圧力（負圧）により吸引排出するように構成されてい
る。したがって、フレキシブルな容器に収納されている
トナーであっても支障なく現像装置へ補給することがで
き、フレキシブルなので容器の回収等が容易で輸送コス
トも嵩まない。さらに、上記トナー補給装置ではエアを
トナー収納容器内に供給し、エアが収納されているトナ
ーを十分に攪拌するため、トナー品質を良好な状態に維
持することができる等の有利な点を備えている。

【０００６】ところで、近年の画像形成装置はコンパク
ト化されているが、さらなるコンパクト化が求められて
いる。したがって、使用する各部装置自体も小型化さ
れ、現像装置においても例外でなく小型化されている。
現像装置を小型化すると、該装置内に収納できる現像剤
の量も少量になるため、例えば２成分現像装置の場合、
ほぼ頻繁にトナーを補給してトナー濃度を一定に保つよ
うにする必要があり、補給量がさらなる高精度なトナー
補給装置が要求される。

【０００７】上記した紛体ポンプを稼動してトナーの補
給を行うトナー補給装置では、トナー濃度センサの信号
から紛体ポンプの作動時間や作動タイミングを設定して
所定量のトナーを補給するように制御している。かかる
制御は、紛体ポンプの作動時間とトナー搬送量が略比例
することを前提としたものである

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本願発
明者は種々の実験の結果、紛体ポンプの作動時間とトナ
ー搬送量は前回の補給からの間隔がある時間以上であっ
たり、補給量がある量以上であれば略比例するが、補給
量がある量よりも少なく、かつ、前回の補給からの間隔
がある時間より短い場合には紛体ポンプの作動時間に対
するトナー搬送量が不安定となることが判明した。この
ため、一定の条件下でトナーを補給すると、前回から補
給間隔によって画像濃度が変動する等の不具合を生じ
た。

【０００９】本発明は、上記した従来の問題に鑑み、剤
の搬送に高精度で、安定した補給性能を持つ剤補給装置
及びその剤補給装置を用いた画像形成装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、紛体の剤を収納する剤収納手段と、該剤
収納手段に収納されている剤を負圧力によって略密閉さ
れた搬送経路を介して所定の場所に搬送する吸引手段
と、該吸引手段の作動を制御する制御手段とを有し、該
制御手段は剤補給時に予め前記吸引手段の作動タイミン
グ及び作動時間を設定するようにした剤補給装置におい
て、前記制御手段が、前回の剤補給から時間の間隔に基
づいて設定する前記吸引手段の作動時間を補正すること
を特徴としている。

【００１１】なお、本発明は、前記吸引手段が負圧力に
よって剤を吸引搬送する一軸偏心スクリューポンプであ
ると、効果的である。さらに、本発明は、前記制御手段
は前回の剤補給から時間の間隔が長いほど、前記吸引手
段の作動時間を長くするように補正すると、効果的であ
る。

【００１２】さらにまた、本発明は、前記制御手段は前
回の剤補給から時間の間隔が１００秒以上の開いたとき
前記吸引手段の作動時間を補正せず、１００秒未満のと
きに前記吸引手段の作動時間を補正すると、効果的であ
る。

【００１３】さらにまた、本発明は、前記制御手段は設
定した前記吸引手段の作動時間が所定時間より長いとき
前回の剤補給から時間の間隔に基づく補正せずに、前記
設定した作動時間で前記吸引手段を作動すると、効果的
である。

【００１４】さらにまた、本発明は、前記剤収納手段内
にエアを供給するエア供給手段を設け、前記制御手段は
設定した前記吸引手段の作動時間が所定時間に達する
と、剤補給量が所定量に達したとみなして前記エア供給
手段を作動すると、効果的である。

【００１５】また、上記の目的を達成するため、本発明
は、紛体のトナーを収納するトナー収納手段と、該トナ
ー収納手段に収納されているトナーを負圧力によって略
密閉された搬送経路を介して現像装置に搬送する吸引手
段と、該現像装置内の現像剤濃度を検出するトナー濃度
検出手段と、前記吸引手段の作動を制御する制御手段と
を有し、該制御手段は前記トナー濃度検出手段に検出さ
れたトナー濃度及び出力される画像データから予め前記
吸引手段の作動タイミング及び作動時間を設定してトナ
ー補給を制御する画像形成装置において、前記制御手段
が、トナー濃度検出手段に検出されたトナー濃度及び出
力される画像データから設定した前記吸引手段の作動時
間を、前回のトナー補給から時間の間隔のデータに基づ
いて補正することを特徴としている。

【００１６】なお、本発明は、画像形成装置の主電源と
別に、前記制御手段の計時機能をオン状態に保持する独
立電源を具備すると、効果的である。さらに、本発明
は、前記制御手段は、画像形成装置の主電源投入後、最
初のトナー補給に際し、前回のトナー補給から時間の間
隔を固定値として前記吸引手段の作動時間を補正する
と、効果的である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って説明する。図１は、本発明に係る剤補給装
置としてのトナー補給装置を具備した画像形成装置の一
例であるカラーレーザプリンタを示す概略図である。

【００１８】このカラーレーザプリンタは、装置本体１
の下部に給紙部２が配置され、その上方に作像部３を配
置した構成となっている。作像部３には、給紙側を下
で、排紙側を上となるように傾斜して配置された転写ベ
ルト装置が設けられている。転写ベルト装置は、複数の
ローラ１１、本例では４個のローラ１１に巻き掛けられ
たエンドレスの転写ベルト１２を有し、その１つのロー
ラ１１が図示していない駆動源に駆動されることによ
り、転写ベルト１２は矢印に示す反時計方向に回転され
る。この転写ベルト１２の上部走行辺には、下から順に
マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、黒
（Ｂｋ）用の４つの作像ユニット４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４
Ｂｋが並列配置されている。

【００１９】各作像ユニット４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋ
は、像担持体としての感光体ドラム５が設けられ、該感
光体ドラム５は図示していない駆動手段によって時計方
向へ回転駆動される。感光体ドラム５の回りには、帯電
手段としての帯電ロール６、光書込み装置８によってレ
ーザ光による書込みが行われる光書込み部、現像手段と
して現像装置１０、クリーニング手段としてクリーニン
グ装置９が設けられている。現像装置１０は、トナーと
キャリアからなる２成分現像装置であって、消費された
トナー量に応じた後述するトナー補給装置によりトナー
が補給される。

【００２０】次に、図１に示すカラープリンタのフルカ
ラープリントを行う作像動作について説明する。各作像
ユニットは、帯電ロール６によって帯電された感光体ド
ラム５には、図示していないＬＤ（レーザダイオード）
を駆動してレーザ光をポリゴンミラー８ａに照射し、シ
リンダーレンズ等を介して反射光を感光体ドラム５上に
導く光書込み装置８により、各色のトナーで現像する光
像の光書込みが行われる。この書込みにより感光体ドラ
ム５上にはパソコン等のホストマシーンより送られた画
像データに基づいた静電潜像が形成され、該潜像は現像
装置１０によってトナーの可視像となる。

【００２１】一方、給紙部２からは転写材として指定さ
れた用紙が給紙され、給紙された用紙は転写ベルト１２
の搬送方向上流側に設けられたレジストローラ１３に一
旦突き当てられた後、上記可視像に同期するようにして
転写ベルト１２上に給送され、該ベルトの走行により感
光体ドラム５に対向する転写位置に到る。この転写位置
では、転写ベルト１２の裏面側に配置された転写ロール
１４の作用により最初にマゼンタトナーの可視像が用紙
に転写される。

【００２２】上記と同様にして、他の作像ユニット４
Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋにおいてもそれぞれの感光体ドラム５
の表面に各トナーによる可視像が形成され、これら可視
像は転写ベルト１２によって搬送される用紙が各転写位
置に到来するごとに重ね転写される。したがって、本カ
ラープリンタはタンデムタイプの利点であるフルカラー
の画像がモノクロとほぼ同様な短時間で用紙に重ね転写
される。転写後の用紙は、転写ベルト１２から分離され
て、定着装置１５により定着される。定着を終えた用紙
は、通常、そのまま機外に排紙されるか、このとき用紙
は反転されて装置本体１の上面に設けられた排紙トレイ
１６に裏面排紙される。プリンタにとって裏面排紙は、
プリントをページ順に並べるためのほぼ必須の条件とな
っている。

【００２３】上記現像装置１０は、２成分現像装置であ
り、装置内のトナーとキャリアの混合比を監視し、トナ
ーが不足するとその不足分を補給する。かかるトナー補
給は、現像装置から離れた位置、本例では図１の右上に
配置した剤収納手段としてのトナー収納容器２０に収納
されたトナーを、剤補給装置としてのトナー補給装置に
より補給するように構成している。

【００２４】次に、トナー補給装置について、図２を用
いて詳しく説明する。現像装置１０には、その近傍また
は一体に吸い込み型の粉体ポンプ４０である一軸偏芯ス
クリューポンプが設けられている。この粉体ポンプ４０
の構成は、金属などの剛性をもつ材料で偏芯したスクリ
ュー形状に作られたロータ４１と、２条スクリュー形状
の貫通孔が形成され、ゴム等の弾性体で作られるステー
タ４２と、該ステータ４２が回転しないように保持し、
かつ粉体の搬送路を形成する樹脂材料などで作られたホ
ルダ４３とを有している。上記ロータ４１は、図３に示
すように、偏芯運動を吸収するピンジョイントにより連
結された駆動軸４４と連結され、駆動軸４４にはギヤ４
５が固定され、このギヤ４５への駆動はクラッチ４６の
オン・オフによって連断される。

【００２５】また、上記ホルダ４３の先端、すなわち、
図２の右端にはトナー吸い込み部４７が設けられ、トナ
ー吸い込み部４７と後述するノズル５１に設けられたト
ナー用接続口５４とトナー搬送チューブ１７によって接
続されている。このトナー搬送チューブ１７としては、
直径が４ｍｍ〜１０ｍｍで、耐トナー性に優れたゴム材
料（例えば、ポリウレタン、ニトリル、ＥＰＤＭ、シリ
コン等）から作られたフレキシブルなチューブを用いる
ことがきわめて有効であり、フレキシブルなチューブで
あれば上下左右の任意方向へ配管が容易に行い得る。

【００２６】一方、上記現像装置１０に補給するトナー
を収納したトナー収納容器２０は、セット部の容器ホル
ダ５０にセットされ、容器ホルダ５０内にはトナー収納
容器２０内に挿入される断面が円形のノズル５１が立設
されている。トナー収納容器２０は上方から画像形成装
置本体１のセット部である容器ホルダ５０へセットする
ことによりノズル５１が容器内に差し込まれる。このノ
ズル５１は、上部に断面円錐状の尖端部５２が形成さ
れ、その内部は単管構造になっており、エア流路とトナ
ー通路を兼ねた通路５３が形成されている。ノズル５１
の下端は、上記したトナー搬送チューブ１７が装着さ
れ、通路５３はその上方にエア流入口５４が形成されて
いる。

【００２７】エア流入口５４には、エア移送パイプ３１
を介してエア供給手段としてのエアポンプ３０が接続さ
れている。このエアポンプ３０は、毎分１〜３Ｌ程度の
流量を発生するものが用いられ、エアポンプ３０が作動
すると、該ポンプからエア移送パイプ３１およびエア流
入路５３を介してトナー収納容器２０内に対し下部側よ
りエアが噴出される。そして、トナー収納容器２０内に
噴出されたエアは、収納されたトナーの層を通過するこ
とにより流動性の悪いトナーを攪拌しながら液体のごと
く流動化させる。なお、エア移送パイプ３１にはエアポ
ンプへのトナー浸入を防止するための開閉弁３２が設け
られている。

【００２８】本実施形態におけるトナー収納容器２０
は、保護ケースとしての外箱２１と、その外箱２１内に
着脱可能に収容されたフレキシブルで変形可能な容器本
体としてのトナー袋２２とを有するバックインボックス
タイプに構成されている。この外箱２１は、剛性を有す
る紙、段ボール、樹脂等の材料から作られ、トナー袋２
２が収まる程度の内部空間を有している。また、トナー
袋２２の袋部分はポリエステルフィルム、ポリエチレン
フィルム等のフレキシブルなシート材（８０〜２００μ
ｍ程度の厚み）を単層または複層構成にして折り紙製作
のように作られた空気の流入出が無い密閉された袋状容
器形状のものである。また、収納したトナーが排出しや
すくするため、上下方向の適宜中間部より底部の排出口
に向かって絞り込まれた先細り形状に形成されている。
そして、トナー袋２２の先細りとなった下部中央には、
ポリエチレンやナイロン等に樹脂から作られた口金部材
２３が設けられ、口金部材２３はポリエチレンやナイロ
ン等の樹脂製からなるケース２４とスポンジやゴムなど
の弾性部材からなるシール材２５とで構成されている。
このケース２４とシール材２５は、同一系統の部材を使
用することがリサイクルの観点で望ましく、袋容器への
溶着も容易にすることができる。また、シール材２５に
は、十字のスリットが切られており、ノズル５１を挿入
した状態でノズル５１と密着し、トナー収納容器２０か
ら装置外へのトナー漏れを防ぐことができ、かつ、トナ
ー収納容器２０を取り出したときにもシール材のスリッ
トがその弾性により閉じることによってトナー漏れを防
止する。スリットの長さは、ノズル５１の外径と同径〜
３ｍｍ大きい程度の長さとし、シール材２５とケース２
４は両面接着テープなどにより接着されている。なお、
シール材２５は耐トナー性と空気の透過が非常に少な
い、クリープに優れた強度を有したものを使用すること
が好ましい。

【００２９】このように構成されたトナー収納容器２０
は、トナーを収納したトナー袋２２がフレキブルであっ
ても、外箱２１内に収めることでトナー袋２２が外部か
らの衝撃等に対する保護となるだけでなく、ハンドリン
グ性が向上するため容器の取り扱いが行い易く、保管時
の整理等も行い易いという利点が得られる。

【００３０】上記構成のトナー補給装置は、紛体ポンプ
４０のロータ４１の回転によりポンプに強い自吸力（吸
引圧）が生じ、トナー収納容器２０からトナーを吸引す
ることが可能となる。トナー収納容器２０内のトナー
は、重力によってノズル５１付近に随時落下しトナーが
粉体ポンプ４０の吸引力を利用して容器外へ移送される
が、電子写真のトナーは流動性が悪いため、粉体ポンプ
４０でノズル付近のトナーを吸引した後、容器内で架橋
現象が生じる懸念があるが、エアポンプ３０からトナー
収納容器２０内部へエアを供給することにより、トナー
を攪拌・流動化し、上記したトナーの架橋現象を防止す
る。したがって、トナー収納容器２０内に架橋が発生し
てもエアにより崩すことができるため、トナー補給量の
安定化、容器内トナー残量の低減化が実現できる。

【００３１】図３は、画像形成装置におけるトナー補給
に関する制御系ブロック図である。本トナー補給装置
は、従来公知の現像剤濃度検知方式を用いてその駆動を
制御する制御手段としてのマイクロ・プロセッシング・
ユニット（以下、ＭＰＵと称す）を有している。本例で
は、現像装置１０にトナー濃度検出手段としてのトナー
とキャリアの混合比の変化を検出する透磁率検出器３５
が設けられ、ＭＰＵには画像濃度を検知する透磁率検出
器３５の検知結果が取り込まれる。そして、本制御方式
では、透磁率検出器３５の検知結果と画像データ（画素
数）から紛体ポンプ４０の作動時間を設定したトナー補
給信号を発する。

【００３２】トナー補給信号が発せられると、クラッチ
４６がオンし、画像形成装置の駆動源（図示せず）から
駆動軸４５へ回転駆動力が伝達されて粉体ポンプ４０が
上記設定された時間作動する。紛体ポンプ４０が作動す
ると、それによって生ずる吸引負圧によりトナー収納容
器２０内の所定量のトナーが現像装置１０へ補給され
る。なお、トナー濃度検出手段としては透磁率検出器に
限らず感光体上のトナー像の反射濃度を検知するのもの
等であってもよい。また、紛体ポンプ４０の駆動はクラ
ッチを設けずに独自のモータによって駆動するようにす
ることもできる。

【００３３】また、ＭＰＵはエアポンプ３０も制御して
おり、エアの供給制御は、図４に示すように、粉体ポン
プ４０の作動時間の累積が所定の値（例えば累積１ｓｅ
ｃ）に達すると、粉体ポンプ４０を停止した直後にエア
ポンプ３０を作動するといった方法で行う。ここで、エ
アポンプ３０を粉体ポンプ４０とは同時には動かさな
い。図５に示すように、エアポンプ３０を粉体ポンプ４
０と同時に駆動させると、エアが粉体ポンプ４０側に送
られてしまい、容器２０内のトナーが十分に撹拌されな
い場合が生じるためである。

【００３４】なお、紛体ポンプ４０によって吸引された
トナーは、現像装置１０の一部に設けられたトナー導入
孔１０ａより、現像装置内に落下し、現像装置内部の図
示しない撹拌搬送部材により現像部に移送される。２成
分現像方式を用いた場合は、この移送行程中に補給され
たトナーが現像装置内の現像剤と撹拌混合され、均一な
剤濃度と適正な帯電量となる。

【００３５】また、図６に示すように、トナー袋２２の
上部に通気性フィルター２６を設けることも可能であ
り、これによって上述のエアポンプ３０から供給された
エアにより容器内が正圧に上昇するのを減圧する役目を
する。

【００３６】ところで、上記したトナー補給装置の制御
は、紛体ポンプ４０である一軸偏芯スクリューポンプが
高い固気比で連続定量移送が可能であって、ロータ４１
の回転数に比例した正確なトナーの搬送量が得られるこ
とに基づくものである。しかし、本願発明者は上記トナ
ー補給装置を用いて種々の条件下において、一軸偏芯ス
クリューポンプの補給量が常にロータ４１の回転数に比
例したほぼ一定の量になるかについて調べた。

【００３７】その結果、図7に示すように、前回のトナ
ー搬送から搬送間隔が短い場合、トナー搬送に多くな
り、一軸偏芯スクリューポンプの搬送量が常にほぼ一定
にならないケースがあることが判明した。なお、図7の
紛体ポンプ４０の駆動条件は、２７０ｒｐｍ、クラッチ
オン時間０．２秒であり、搬送量は同条件で１００回行
った平均値を用いた。

【００３８】図７から明らかなように、上記トナー補給
装置の補給量は前回からの補給間隔が１００秒以上であ
ればほぼ一定になるが、１００秒未満であるとその間隔
が短いほどトナー補給量が多いことが判った。すなわ
ち、上記トナー補給装置の補給量は前回からの補給間隔
が短いときほど多く、その間隔が６０秒に達するとやや
安定し、１００秒越えれば補給量がほぼ一定になること
が判った。このようなトナー補給量がばらつく主原因と
しては、トナーが搬送されているときはエアを含んで流
動性が良いが、停止時に時間の経過とともにエアが抜け
て沈み込み、流動性が低下することによるものと推察さ
れる。

【００３９】そこで、上記ＭＰＵによるトナー補給装置
の制御を、図８に示すフローチャートにしたがって行
う。図８において、透磁率検出器３５の出力を読み込み
（ステップ１）、画像データを読み込む（ステップ
２）。これらのトナー濃度や画像データの画素数からト
ナー消費量を算出する（ステップ３）。ここで、補給間
隔、すなわち前回の補給終了からの停止していた時間に
関するデータを読み込む（ステップ４）。そして、トナ
ー補給量に見合ったクラッチ４６の駆動時間を算出する
が（ステップ５）、この駆動時間はステップ４で補給間
隔のデータを取り込んでいるので、補給間隔が１００秒
未満のように短いときは駆動時間も短くなり、それによ
って狙い通りのトナー量を補給することができる駆動時
間が算出される。算出された駆動時間は累積時間に加え
られる（ステップ６）。そして、クラッチ４６がオンさ
れ（ステップ７）、オンしたクラッチ４６は上記算出時
間に達するとオフされる（ステップ８）。

【００４０】ステップ６の累積時間は、これを監視して
エアポンプ３０の制御に使用しており、累積時間が所定
時間Ｎ秒に達したか否か判断する（ステップ９）。累積
時間が所定時間Ｎ秒に達すれば、エアポンプ３０を駆動
してトナー収納容器２０にエアを供給し（ステップ１
０）、累積時間をゼロにクリアする（ステップ１１）。
また、ステップ９においてクラッチ４６の駆動時間がＮ
秒を超えないときは終了する。なお、上記制御フローの
ステップ７において、エアポンプ３０の作動時にクラッ
チ４６がオンしないようにそのタイミングが制御され
る。

【００４１】このようにして、トナー補給装置を制御す
ることにより、常に必要としている量のトナーを補給す
ることができる。かかる制御において、図９に示すデー
タは３種類のトナー消費条件が異なった場合の補給時間
を示すデータ表である。

【００４２】図９において、ａは０．０２ｇ、ｂは０．
１ｇ、ｃは０．３ｇのトナーを補給する場合で、補給間
隔が０のとき、ａは０．１秒、ｂは０．２秒、ｃは０．
５秒である。そして、図９には補給間隔が４秒、１０
秒、２０秒、４０秒、６５秒、１００秒、１８０秒、１
０００秒におけるクラッチ４６の駆動時間（単位；ｍｓ
ｅｃ）を表示している。この表から明らかなように、
ａ，ｂ，ｃとも補給間隔が１００秒に達するまで補給量
が減少するので、それを補うべくクラッチ４６の駆動時
間を長くするように制御し、このように制御することで
各行の全ての補給量を、ａは０．０２ｇ、ｂは０．１
ｇ、ｃは０．３ｇにほぼ一致させることができる。ま
た、ａ，ｂ，ｃとも補給間隔が１００秒を超えると、補
給間隔によるトナー搬送量の変化がなくなるので、クラ
ッチ４６の駆動は一定時間になる。なお、実際の制御に
おける補給間隔、トナー濃度及び画像データ条件は、連
続的な数値であるために、これらのパラメータの関係を
予め数式化しておいて補給時間を算出することが有効で
ある。

【００４３】ところで、図７のグラフや図９の表から明
らかなように、補給間隔が６０秒を超えると、紛体ポン
プ４０の補給量がほぼ一定に近づき、補給間隔が１００
秒を超えればほぼ一定に収束する。よって、補給間隔が
６０秒、さらに正確さを期すには１００秒を超えている
場合、所定の補給時間を用いることにより、上記した補
給時間算出式を簡易化することができる。

【００４４】また、補給時間の測定はＭＰＵのタイマ機
能を利用して行っている。このため、画像形成装置の電
源をオフすると、前回からの補給間隔が判らなくなる。
しかし、電源をオフした場合、電源投入後の最初のトナ
ー補給時において前回からの補給間隔が６０秒を超える
ことが殆どである。したがって、電源投入後、最初のト
ナー補給時は補給間隔が６０秒さらには１００秒を超え
ているものとして、補給時間を設定することができる。

【００４５】また、より正確さを求めて、画像形成装置
に独立電源を設け、主電源がオフされても独立電源でＭ
ＰＵをオン状態に保ち、前回からの補給間隔を正確に検
知するようにすることもできる。さらには、ＭＰＵより
も低電力のタイマ手段を設けてこれを独立電源（電池）
で作動し、補給間隔を検知するようにしても良い。この
ように構成すると、電源オフ時或いはスリーピングモー
ド時においてＭＰＵでカウントするよりも消費電力を低
減することができる。

【００４６】図１０は、図７と同様に、補給間隔を変え
て補給量を測定した実験結果であるが、紛体ポンプ４０
の躯動条件は２７０ｒｐｍ、クラッチオン時間を０．５
秒とした。また、補給量は図７と同様、同条件を１００
回繰り返し行った平均補給量をプロットしている。但
し、図７と図１０は平均補給量のレンジが異なる。

【００４７】この図１０の０．５ｇや図９ｃの０．３ｇ
のように、１回毎の補給量が多い場合、それよりも少な
い場合と比べて、補給間隔の違いによる補給量の低下が
非常に少ない。これは、補給量が多いということで紛体
ポンプ４０の作動時間が作動する。紛体ポンプである一
軸偏芯スクリューポンプは、起動時にトナー補給量が上
昇してその後一定量に安定するが、長い時間作動するこ
とはその殆どが安定した領域を使用するため、補給量の
低下が少ないものである。逆に、ロータを数十度回転さ
せるような少量のトナー補給の場合、上記した前回の補
給間隔が影響を受け易いものである。

【００４８】そこで、トナー補給量が多い場合、図８の
フローで示すような補給間隔のデータを取り込んで制御
しても良いし、また、補給間隔を考慮せず設定したトナ
ー消費のみで制御してもよい。前者の制御は精度の良い
トナー補給が得られ、後者の制御は簡易化され、また精
度は前者より劣るもののその差が無視できる程度の量で
ある。

【００４９】上記したトナー補給装置は、トナーを所定
量、例えば２ｇ補給すると、エアポンプ３０を作動して
適量のエアをトナー収納容器２０内に供給することが良
好なトナー搬送と残トナーを減少させる点で有利である
ことが種々の実験等から認識されている。しかし、エア
供給が過多になると、供給したエアがトナー搬送チュー
ブ１７に流れ込み、チューブ内のトナーを押し込める。
また、供給したトナーが直接チューブに流入してトナー
を押し込める。このような現象が幾度か続くと、チュー
ブ内のトナーが固められて紛体ポンプ４０ではトナーを
搬送できなくなる、「詰まり」を発生させる。

【００５０】このため、トナー補給量を正確に知ること
は重要であるが、これを直接的に検知することきわめて
困難である。そこで、トナー補給量は紛体ポンプ４０の
作動時間を、累積時間としてカウントして推定してい
る。このようなトナー補給量の推定は、上記したように
補給間隔で紛体ポンプ４０の作動時間を補正する制御を
行う場合、実際の作動時間を累積すると、トナー搬送量
が所定量より少ない量で所定量に達したと判断される可
能性が高い。これを説明すると、例えばトナーｘ量を補
給するとき、粉体ポンプ４０の作動時間ｔが設定され
る。しかし、前回から補給間隔から粉体ポンプ４０の作
動時間ｔ＋ｔ１に補正されることがある。このとき、紛
体ポンプ４０の累積時間はｔ１分多くなり、実際はｘ量
しか補給していないのに、ｘ＋ｘ１（作動時間ｔ１分の
補給量）を補給したとしてカウントされてしまう。した
がって、トナー補給量が所定量に達する前に所定量を補
給したと判断されてエアを供給することになり、エア過
多の問題が生ずるおそれがある。

【００５１】そこで、本実施形態ではエアポンプ３０の
制御を図１１のフローに基づいて行っている。ステップ
１〜３は、図８のフローと同様で、ステップ４において
トナー補給量に応じた紛体ポンプ４０の作動時間を設定
する。そして、その設定した作動時間を累積時間に加え
る（ステップ５）。次に、補給間隔を読み込み（ステッ
プ６）、クラッチ４６の作動時間を補正して（ステップ
７）、クラッチ４６のオン（ステップ８）オフ（ステッ
プ９）を行う。次に、クラッチの作動の累積時間が所定
時間Ｎに達したかを判断し（ステップ１０）、Ｎ時間に
達していればエアポンプ３０を作動し（ステップ１
１）、作動後、累積時間をゼロにクリアする（ステップ
１２）。

【００５２】このようにエアポンプ３０の作動をトナー
補給量に応じて設定したトナー補給量の作動時間を累積
時間とすることで、適量のエアをトナー収納容器２０に
供給することができる。かかる制御をさらに具体的に説
明すると、図１１のｂのトナー消費量条件で、これが例
えば０．１ｇだとする。また、エア供給は補給累積時間
４秒で１回供給する（ねらいはトナー補給量２ｇ毎のエ
ア供給）。いま補給間隔が１００秒で一定とすると、実
際の補給クラッチオン時間は３２０ｍｓｅｃが適正値で
あり、トナー０．１ｇ補給する。ここで実際の補給時間
累積を用いると、１３回続くと４．１６秒となりは４秒
を越えるが、トナー補給量の累積は１３回分で１．３ｇ
である。つまりトナー補給１．３ｇ毎のエア供給とな
り、ねらいとは異なってしまう。同様に補給間隔が１０
秒の時は２５０ｍｓｅｃの補給時間となり、１６回分の
トナー補給量１．６ｇ毎にエアが供給されることにな
る。しかし、間隔が４０秒であっても１０秒であっても
間隔を０としたときの補給時間２００ｍｓｅｃで累積時
間をカウントしていれば、２０回補給で補給累積時間４
秒となり、このときエアは供給される。このときの累積
トナー補給量も実際は１回０．１ｇの補給を２０回行っ
ているため２ｇとなり狙いと一致する（一定となる）。

【００５３】以上、本発明の好ましい実施形態について
説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、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
態では剤補給装置として現像装置にトナーを補給するト
ナー補給装置について説明したが、本発明はトナーを現
像装置のホッパーへ補給するもの等にも適用でき、ま
た、トナーに限らずトナーとキャリアからなる現像剤、
キャリアのみの補給にも適用することができる。

【００５４】

【発明の効果】請求項１の構成によれば、制御手段が、
前回の剤補給から時間の間隔に基づいて設定する吸引手
段の作動時間を補正するので、放置時間の長さによって
生ずる補給量の違いを補正することができ、常に精度の
よく安定した剤補給量を確保することができる。

【００５５】請求項２の構成によれば、吸引手段が負圧
力によって剤を吸引搬送する一軸偏心スクリューポンプ
であるので、安定した剤補給が得られる。請求項３の構
成によれば、制御手段は前回の剤補給から時間の間隔が
長いほど、吸引手段の作動時間を長くするように補正す
るので、的確な補正ができ、安定した剤補給が得られ
る。

【００５６】請求項４の構成によれば、制御手段は前回
の剤補給から時間の間隔が１００秒以上の開いたとき前
記吸引手段の作動時間を補正せず、１００秒未満のとき
に前記吸引手段の作動時間を補正するので、補給量に変
動が生ずる放置時間１００秒未満のとき的確に補正し、
変動の殆どない１００秒以上のときは補正しないので制
御が容易になる。

【００５７】請求項５の構成によれば、制御手段は設定
した吸引手段の作動時間が所定時間より長いとき前回の
剤補給から時間の間隔に基づく補正せずに、設定した作
動時間で吸引手段を作動するので、作動時間が所定時間
より長いときは前回の剤補給から時間の間隔に基づく補
正をしても微差であるから補正しないことで制御が簡素
化される。

【００５８】請求項６の構成によれば、剤収納手段内に
エアを供給するエア供給手段を設け、前記制御手段は設
定した前記吸引手段の作動時間が所定時間に達すると、
剤補給量が所定量に達したとみなして前記エア供給手段
を作動するので、補正した作動時間で剤補給量をカウン
トしないため、みなし量が実際の補給量にほぼ合致した
量となり、エア過多等の問題を回避することができる。

【００５９】請求項７の構成によれば、制御手段が、ト
ナー濃度検出手段に検出されたトナー濃度及び出力され
る画像データから設定した前記吸引手段の作動時間を、
前回のトナー補給から時間の間隔のデータに基づいて補
正するので、放置時間の違いによる補給量を是正して安
定した高精度のトナー補給が得られる。

【００６０】請求項８の構成によれば、画像形成装置の
主電源と別に、前記制御手段の計時機能をオン状態に保
持する独立電源を具備するので、機械を電源をオフして
も前回の補給からの時間の間隔を正しく把握でき、高精
度のトナー補給が得られる。

【００６１】請求項９の構成によれば、画像形成装置の
主電源投入後、最初のトナー補給に際し、前回のトナー
補給から時間の間隔を固定値とするので、制御が容易
で、それによる補給量の誤差が生ずることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の全体の概略を示す
構成図である。

【図２】本発明のトナー補給装置の断面説明図である。

【図３】本発明の制御手段を示すブロック図である。

【図４】紛体ポンプとエアポンプの好ましいタイミング
を示すタイミングチャートである。

【図５】紛体ポンプとエアポンプの問題のあるタイミン
グを示すタイミングチャートである。

【図６】トナー収納容器のトナー袋を示す斜視図であ
る。

【図７】補給間隔とトナー補給量の関係を示すグラフで
ある。

【図８】制御手段による制御の流れを示すフローチャー
トである。

【図９】補給間隔毎の補給時間の関係を示した表図であ
る。

【図１０】図７とは異なる条件下での補給間隔とトナー
補給量の関係を示すグラフである。

【図１１】ノズルの他の実施形態を示し、（ａ）は正面
図、（ｂ）は断面図である。

【図１２】制御手段による図８とは別の動作の制御の流
れを示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０現像装置２０トナー収納容器２２トナー袋３０エアポンプ４０紛体ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩田信夫東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー (72)発明者松本純一東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコーＦターム(参考） 2H077 AA12 AA14 AA25 AA31 AA33 AA39 AC11 AD06 BA08 DA08 DA10 DA12 DA42 DA52 DA78 DB02 DB14 EA01 GA13 3H029 AA03 AA17 AB06 BB41 CC00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】紛体の剤を収納する剤収納手段と、該剤
収納手段に収納されている剤を負圧力によって略密閉さ
れた搬送経路を介して所定の場所に搬送する吸引手段
と、該吸引手段の作動を制御する制御手段とを有し、該
制御手段は剤補給時に予め前記吸引手段の作動タイミン
グ及び作動時間を設定するようにした剤補給装置におい
て、前記制御手段が、前回の剤補給から時間の間隔に基づい
て設定する前記吸引手段の作動時間を補正することを特
徴とする剤補給装置。
【請求項２】請求項１に記載の剤補給装置において、
前記吸引手段が負圧力によって剤を吸引搬送する一軸偏
心スクリューポンプであることを特徴とする剤補給装
置。
【請求項３】請求項１に記載の剤補給装置において、
前記制御手段は前回の剤補給から時間の間隔が長いほ
ど、前記吸引手段の作動時間を長くするように補正する
ことを特徴とする剤補給装置。
【請求項４】請求項１または３に記載の剤補給装置に
おいて、前記制御手段は前回の剤補給から時間の間隔が
１００秒以上の開いたとき前記吸引手段の作動時間を補
正せず、１００秒未満のときに前記吸引手段の作動時間
を補正することを特徴とする剤補給装置。
【請求項５】請求項１，３または４に記載の剤補給装
置において、前記制御手段は設定した前記吸引手段の作
動時間が所定時間より長いとき前回の剤補給から時間の
間隔に基づく補正せずに、前記設定した作動時間で前記
吸引手段を作動することを特徴とする剤補給装置。
【請求項６】請求項１に記載の剤補給装置において、
前記剤収納手段内にエアを供給するエア供給手段を設
け、前記制御手段は設定した前記吸引手段の作動時間が
所定時間に達すると、剤補給量が所定量に達したとみな
して前記エア供給手段を作動することを特徴とする剤補
給装置。
【請求項７】紛体のトナーを収納するトナー収納手段
と、該トナー収納手段に収納されているトナーを負圧力
によって略密閉された搬送経路を介して現像装置に搬送
する吸引手段と、該現像装置内の現像剤濃度を検出する
トナー濃度検出手段と、前記吸引手段の作動を制御する
制御手段とを有し、該制御手段は前記トナー濃度検出手
段に検出されたトナー濃度及び出力される画像データか
ら予め前記吸引手段の作動タイミング及び作動時間を設
定してトナー補給を制御する画像形成装置において、前記制御手段が、トナー濃度検出手段に検出されたトナ
ー濃度及び出力される画像データから設定した前記吸引
手段の作動時間を、前回のトナー補給から時間の間隔の
データに基づいて補正することを特徴とする画像形成装
置。
【請求項８】画像形成装置の主電源と別に、前記制御
手段の計時機能をオン状態に保持する独立電源を具備す
ることを特徴とする、請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】前記制御手段は、画像形成装置の主電源
投入後、最初のトナー補給に際し、前回のトナー補給か
ら時間の間隔を固定値として前記吸引手段の作動時間を
補正することを特徴とする、請求項７に記載の画像形成
装置。