JP2004004394A - Fine particle transport device and image forming apparatus - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus for stabilizing a transport amount of fine particle and grasping a proper exchange time by a user, while suppressing the cost increase of a fine particle container. <P>SOLUTION: Two opposite transparent windows 74a and 74b are provided sandwiching a pipe inside flow passage on a nozzle 72. A flow sensor 76 is provided so as to sandwich a nozzle part providing the transparent windows 74a and 74b. The flow sensor 76 consists of a transmissive photosensor which is an optical sensor. A voltage, in response to a toner amount of the pipe inside flow passage, is output by receiving the light emitted from a light-emitting element 76a to a light-receiving element 76b in a passage from the transparent window 74a through the pipe inside flow passage to the transparent window 76b. A control part (not shown) is composed so that toner end is determined on the basis of the output voltage value. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉体を収容する粉体収容器からの粉体の排出を促す排出促進手段と、排出される粉体を搬送管に通して搬送先まで搬送する搬送手段とを備える粉体搬送装置及びこれを用いる画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置において、粉状の画像形成用剤を用いて画像を形成するものが知られている。例えば、潜像担持体上に形成した静電潜像を現像器によってトナー像に現像する電子写真方式の画像形成装置では、粉状の画像形成用剤として、トナーや二成分現像剤を用いるのが一般的である。この二成分現像剤とは、トナーと磁性キャリアとを含有する画像形成用剤である。また例えば、いわゆる直接記録方式の画像形成装置では、粉状の画像形成用剤としてトナーを用い、トナー飛翔装置からドット状に飛翔させたトナーを記録紙等に付着させて画像を形成するのが一般的である。これらの画像形成装置においては、画像形成に伴って画像形成用剤を現像器やトナー飛翔装置に適宜補給する必要がある。そこで、粉体収容器からの画像形成用剤の排出を振動などによって促しながら、排出される画像形成用剤を搬送管に通して現像器やトナー飛翔装置まで搬送して補給する剤搬送装置を備える画像形成装置も知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、かかる剤搬送装置を備える画像形成装置においては、粉体収容器内の画像形成用剤の状態によって搬送先への補給量が不安定になり易い。具体的には、吸湿等によって流動性を低下させたり、塊状になったりした画像形成用剤は、粉体収容器から排出され難くなるため、低湿環境下に比べて搬送先への補給量が低下してしまう。このように補給量が不安定になれば、画質の不安定化などといった影響が搬送先に現れてしまう。
【０００４】
また、この種の画像形成装置では、画像形成用剤がほぼ無くなった粉体収容器を新たなものと交換することで、装置本体に新たな画像形成用剤を補充することになる。このとき、使用済みの粉体収容器内に多量の画像形成用剤を残してしまうと、剤の無駄な廃棄を招いてランニングコストを上昇させるばかりでなく、環境にも好ましくない。よって、粉体収容器内の剤残量をセンサによって監視し、粉体収容器の交換時期を適切に判断することが望ましい。しかしながら、高価なセンサを使い捨ての粉体収容器内に配設してしまうと、交換コストを増加させてしまう。
【０００５】
なお、これまで、粉体として画像形成用剤を搬送する剤搬送装置において生ずる問題について説明したが、粉体を搬送する粉体搬送装置であれば、同様の問題が生じ得る。
【０００６】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、次に説明する粉体搬送装置及びこれを備える画像形成装置を提供することである。即ち、粉体搬送量を安定させたり、粉体収容器のコスト増加を抑えつつ適切な交換時期をユーザー把握させたりすることが可能な粉体搬送装置等である。
【０００７】
【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の発明は、粉体を収容する粉体収容器からの粉体の排出を促す排出促進手段と、排出される粉体を搬送管に通して搬送先まで搬送する搬送手段とを備える粉体搬送装置において、上記搬送管内の粉体の流量を検知する流量検知手段とを設けたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の粉体搬送装置において、上記流量検知手段として、光学センサを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の粉体搬送装置において、上記排出促進手段として、上記粉体収容器に対する送気又は加振によって粉体の排出を促すものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２又は３の粉体搬送装置において、上記搬送手段として上記搬送管内の粉体を吸引して搬送先まで搬送するものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、画像形成に用いられる粉状の画像形成用剤を粉体収容器から搬送先まで搬送する剤搬送装置と、これを制御する搬送制御手段とを備え、該剤搬送装置によって搬送した画像形成用剤を画像形成に用いる画像形成装置において、上記剤搬送装置として請求項１、２、３又は４の粉体搬送装置を用い、且つ、上記流量検知手段による検知結果に基づいて上記排出促進手段を制御させるように上記搬送制御手段を構成したことを特徴とするものである。
これらの発明において、粉体搬送装置は搬送管内の粉体の流量を示す流量情報を流量検知手段から出力することができる。よって、外部の搬送制御手段に対して、流量検知手段による検知結果に基づいて粉体搬送量を判断させることができる。そして、低下傾向にある場合には、搬送制御手段に対して、排出促進手段の駆動量（駆動時間長さや駆動トルクなど）を増加させて粉体収容器からの粉体排出をより促す制御を実施させることで、搬送先への粉体搬送量を安定させることができる。
また、搬送制御手段に対して、排出促進手段の駆動量をある程度まで増加させたにもかかわらず、粉体搬送量を経時的に減少させて所定の下限値に到達させたタイミングを判断させることもできる。このようなタイミングが到来する理由は、粉体収容器内の粉体収容量が減りすぎたことによる。即ち、このタイミングは粉体収容器の適切な交換時期である。かかる構成では、使い捨ての粉体収容器に高価なセンサを配設することなく、粉体収容器の適切な交換時期を搬送制御手段に判断させることができる。よって、粉体収容器のコスト増加を抑えつつ適切な交換時期をユーザー把握させることが可能になる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、画像形成装置としての電子写真方式の複写機（以下、単に複写機という）に適用した一実施形態について説明する。
まず、本実施形態に係る複写機の基本的な構成について説明する。図１は、この複写機の要部を示す概略構成図である。図において、この複写機は、原稿読取部１と、原稿自動供給部２と、プリンタ部３と、給紙部４とを備えている。
【０００９】
上記原稿自動供給部２は、その上面に載置された図示しない原稿を後述のコンタクトガラス５上に自動で供給する。
上記原稿読取部１は、図示しない原稿の画像を読み取るためのものである。ユーザーの手作業により、原稿読取部１の上部に固設されたコンタクトガラス５上に原稿が置かれた状態で、図示しないスタートスイッチが操作されると、原稿読取部１による原稿読取が直ちに開始される。また、上記原稿自動供給部２上に原稿が置かれた状態でスタートスイッチが操作されると、その原稿がコンタクトガラス５上に自動給紙された後、原稿読取部１による原稿読取が開始される。読取開始により、コンタクトガラス５上に置かれた原稿は図中右方向へ移動する光源６によって光照明される。原稿からの反射光像は、第１ミラー７、第２ミラー８で順次反射する。そして、結像レンズ９を経た後、反射光像を読み取るためのＣＣＤ等からなるイメージセンサ１０に検知されて画像情報が読み取られる。
【００１０】
上記プリンタ部３は、転写紙Ｐ上に画像としてのトナー像を形成するためのもので、光書込ユニット１１やドラム状感光体１２を備えている。また、潜像担持体たるドラム状感光体１２の周囲に、帯電装置１３、現像手段たる現像器４０、転写搬送ユニット１４、ドラムクリーニング装置１５、除電器１６などを備えている。更には、定着装置１７、反転排紙ユニット１８、レジストローラ対１９なども備えている。上記スタートスイッチが操作されると、図示しない駆動手段によるドラム状感光体１２の回転駆動が開始される。
【００１１】
上記光書込ユニット１１は、原稿読取部１で読み取られた画像信号に基づいてレーザ光Ｌを光変調して、潜像担持体としてのドラム状感光体１２を露光する。具体的には、レーザダイオード等からなる光源２０からレーザ光Ｌを発する。このレーザ光Ｌは、ポリゴンモータ２１によって回転駆動される回転多面鏡２２上で主走査方向（ドラム状感光体１２の軸線方向）に偏向せしめられながら、ｆθレンズなどからなる走査結像用のレンズ系２３を通る。そして、ミラー２４、レンズ２５を経て、回転駆動されているドラム状感光体１２上に到達してその表面に静電潜像を走査する。
【００１２】
上記転写搬送ユニット１４は、転写搬送ベルトを複数の張架ローラによってテンション張架しながら無端移動せしめながら、ドラム状感光体１２の周面に当接させて転写ニップを形成している。また、転写ニップにおける転写搬送ベルト裏面（フープ内周面）に図示しない転写バイアスローラを当接させている。この転写バイアスローラには図示しない電源によって転写バイアスが印加されており、この印加によって転写ニップに転写電界が形成される。
【００１３】
上記光書込ユニット１１による露光でドラム状感光体１２上に形成された静電潜像は、現像器４０によって現像されてトナー像となった後、上記転写ニップに進入する。一方、上記レジストローラ対１９は、上記スタートスイッチの操作に基づいて後述の給紙部４から送られてくる転写紙Ｐをローラ間に挟み込む。そして、転写紙Ｐを転写ニップにてドラム状感光体１２上のトナー像に重ね合わせ得るタイミングで送り出す。この送り出しにより、転写ニップではドラム状感光体１２上のトナー像が転写紙Ｐに密着せしめられる。そして、転写電界やニップ圧の影響を受けて、ドラム表面から転写紙表面に転写される。転写ニップを通過した転写紙Ｐは、転写搬送ユニット１４の転写搬送ベルトによって定着装置１７内に送られる。定着装置１７は、送られてきた転写紙Ｐを加熱ローラ１７ａと加圧ローラ１７ｂとの間に挟み込む。そして、熱や圧力の影響によってトナー像を転写紙Ｐ上に定着せしめながら、反転排紙ユニット１８に向けて排紙する。
【００１４】
上記反転排紙ユニット１８は、送られてきた転写紙Ｐを排出路１８ａに通して機外の図示しない排紙トレイに排紙する。但し、両面コピーモードがユーザーによって選択されている場合には、転写紙Ｐを反転部１８ｂに通して裏表反転させた後、上記レジストローラ対１９に向けて搬送する。これにより、その転写紙Ｐはレジストローラ対１９から上記転写ニップに向けて再び送られ、先にトナー像が転写された面とは反対側の面に、新たなトナー像が転写される。
【００１５】
上記ドラムクリーニング装置１５は、上記転写ニップを通過した後のドラム状感光体１２表面に付着している転写残トナーをクリーニングして、トナー収容器たる図示しない回収タンクに収容する。クリーニング後のドラム状感光体１２表面は、上記除電器１６によって除電された後、上記帯電装置１３によって一様帯電せしめられて次の画像形成に備える。
【００１６】
上記給紙部４は、多段配設された３つの給紙カセット２６，２７，２８を備えており、それぞれに複数枚の転写紙Ｐを収容している。また、複数組の搬送ローラ対３２を有する給紙路３３も備えている。給紙カセット２６，２７，２８は、内部に収容している転写紙Ｐの最上紙に給紙ローラ２６ａ，２７ａ，２８ａを押し当てており、その回転駆動によって最上紙を給紙路３３に向けて送り出す。上記スタートスイッチが操作されると、何れか１つの給紙カセットから給紙路３３に転写紙が送り出されるのである。給紙路３３は、受け取った転写紙Ｐを複数組の搬送ローラ対３２によってプリンタ部のレジストローラ１９に向けて給紙する。
【００１７】
ドラム状感光体１２の側方に配設された現像器４０には、これに粉体たるトナーを搬送・補給するトナー搬送装置５０が装着されている。また、搬送先たる現像器４０内には、トナーと磁性キャリアとを含有する図示しない二成分現像剤が収容されている。粉体搬送装置たるトナー搬送装置５０によって現像器４０内に補給されたトナーは、内部の二成分現像剤と混合攪拌されて現像に使用される。現像器４０の底面には、図示しないＴセンサが配設されている。このＴセンサは、現像器４０内の二成分現像剤の透磁率に応じた信号を図示しない制御部に出力する。二成分現像剤のトナー濃度は、透磁率と相関するため、Ｔセンサは二成分現像剤のトナー濃度を検知していることになる。上記制御部は、Ｔセンサからの出力電圧値を、所定のＴセンサ出力目標値に近づけるようにトナー搬送装置５０を適宜動作させることで、現像に伴ってトナー濃度を低下させた二成分現像剤のトナー濃度を回復させる。但し、二成分現像剤の透磁率が湿度等の環境変化や二成分現像剤の嵩変化などによって変動するため、制御部は上記Ｔセンサ出力目標値を適宜補正する。具体的には、所定のタイミングでドラム状感光体１２上に形成せしめた基準トナー像の画像濃度に応じて、上記Ｔセンサ出力目標値を補正する。この画像濃度については、例えば基準トナー像の光反射率を検知する反射型フォトセンサからなる基準トナー像濃度センサからの出力によって把握される。
【００１８】
上記転写ニップを通過したドラム状感光体１２の表面には、転写紙に転写されなかった転写残トナーが付着している。この転写残トナーは、ドラムクリーニング装置１５によって掻き取られて図示しない回収タンクに回収される。
【００１９】
次に、本実施形態に係る複写機の特徴的な構成について説明する。
図２は、上記トナー搬送装置５０を示す詳細構成図である。トナー搬送装置５０は、吸引ポンプ６０、カートリッジホルダ７０、エアーポンプ部８０などを備えている。吸引ポンプ６０は、一軸偏心スクリューポンプやモーノポンプなどと言われるタイプのもので、ステータ６１内のロータ６２を吸引モータ６３によって回転させることで、吸引口６４内に負圧を発生させる。この吸引口６４には、可撓性の吸引チューブ５１の先端が接続されている。
【００２０】
上記カートリッジホルダ７０は、図中上側を開口させたホルダ部７１、これの底面に挿入されたノズル７２などを備えている。ホルダ部７１は、トナー収容器たるトナーカートリッジ９０を保持するためのものである。トナーカートリッジ９０は、保護ケース９１は、ある程度の剛性を発揮する紙、段ボール、プラスチック等の材料で構成され、トナー収容袋９２を内包している。トナー収容袋９２は、８０〜２００［μｍ］厚のシート材が単層又は複層で袋状に成形された袋部９３と、これのトナー排出側に固定された口金部９４とから構成されており、空気の出入りがない密閉構造となっている。シート材としては、ポリエチレンやナイロン等の樹脂シートや、紙シートなどが用いられている。トナー収容袋９２の内部には、補給用のトナーが収容されている。トナー収容袋９２の口金部９４は、袋部９３の開口内に係合するように樹脂や紙等の剛性材料からなる係合部９４ｂと、スポンジ等の弾性材料からなる開口シール部９４ａとを有している。かかる構成のトナーカートリッジ９０は、口金部９４側を鉛直方向下側にしてカートリッジホルダ７０のホルダ部７１に装着される。このとき、ホルダ部７１の底面に挿入されていたノズル７２の先端が、トナーカートリッジ９０の口金部９４の開口シール部９４ａを貫通して袋部９３内に進入する。開口シール部９４ａがノズル７４の周囲に密着することで、トナーカートリッジ９０内から外部へのトナー漏れが防がれている。ノズル７２の先端側には、トナー吸引口７３が形成されている。後端側には、トナー通路７４と空気受入路７５とに分かれるようにＴ字路が形成されている。このうち、トナー通路７４には、上述の吸引チューブ５１の後端が接続されている。
【００２１】
上記エアーポンプ部８０は、エアーポンプ８１、中継チューブ８２、これに接続された電磁弁８３、送気チューブ８４などから構成されている。エアーポンプ８１は、電磁弁８３が開かれた状態で駆動することで、中継チューブ８２と、電磁弁８３と、送気チューブ８４とを介して、上記ノズル７２の空気受入路７５内にエアーを送る。上記吸引ポンプ６０は、不動作状態において吸引口６４から流体を受け入れないような構造になっている。このため、エアーポンプ８１からノズル７２の空気受入路７５内に送られたエアーは、トナー通路７４に流入することなく、ノズル７２のトナー吸引口７３を通って袋部９３内に至る。そして、袋部９６内のトナーを攪拌してほぐすことで、袋部９３内におけるトナーブロッキング（トナーの架橋現象）の発生を抑える。また、たとえ長期放置によってトナーブロッキングが生じたとしても、気流等によってそれを崩す。これらの結果、袋部９３内のトナーを自重によってノズル７２のトナー吸引口７３に向けてスムーズに流れ込ませて、粉体収容器たるトナーカートリッジ９０からのトナー排出を促すことができる。よって、エアーポンプ部８０は、トナーカートリッジ９０に対する送気により、そこからのトナーの排出を促す排出促進手段としての機能を有している。かかるエアーポンプ部８０では、使用後に取り外されてしまうトナーカートリッジ９０内に、トナーの排出を促進させるための攪拌パドルなどといった可動部材を設ける必要がない。よって、排出促進手段として攪拌パドル等を設ける場合に比べ、カートリッジ交換コストを大幅に低減することができる。なお、排出促進手段として、トナーカートリッジ９０に振動を与える加振手段を設け、振動によってトナー排出を促してもよい。但し、加振方式では、複写機本体に振動を与えてしまうことにより、画質劣化や部材の振動疲労などといった影響を与えるおそれがある。これに対し、送気方式のエアーポンプ部８０では、複写機本体に与える振動を加振方式よりも大幅に低減する。よって、振動による影響を大幅に抑えることができる。
【００２２】
図３は、上記トナー収容袋９２を示す斜視図である。図示のように、トナー収容袋９２の袋部９３の底部（トナー排出側とは反対側）には、通気フィルター９５が設けられている。上記エアーポンプから袋部９３内に送られたエアーは、最終的にはこの通気フィルター９５を通って外部に排出される。通気フィルター９５のメッシュはトナー粒子を通過させない程度に細かくなっている。
【００２３】
先に示した図２において、エアーポンプ部８０の電磁弁８３が閉じられた状態では、トナーカートリッジ９０の袋部９３内から、ノズル７２内と、吸引チューブ５１内と、吸引ポンプ６０内に至るまでの空間が密閉環境となる。このため、吸引ポンプ６０が作動して吸引チューブ５１内に負圧が発生すると、ノズル７２のトナー吸引口７３に吸引力が発生する。そして、袋部９３内のトナーがトナー吸引口７３から吸引され、ノズル７２のトナー通路７４、吸引チューブ５１、吸引ポンプ６０内を順次通過して、吸引ポンプ６０の吐出側に接続されている現像器４０内に補給される。
【００２４】
上記吸引ポンプ６０とノズル７２とを接続する吸引チューブ５１は、３〜７［ｍｍ］の内径に成形されており、可撓性と耐トナー性とに優れたゴム材料やプラスチック材料が使用されている。かかるゴム材料としては、ポリウレタンゴム、ニトリルゴム、ＥＰＤＭゴム、シリコンゴムなどが挙げられる。また、プラスチック材料としては、ポリエチレン、ナイロンなどが挙げられる。可撓性に優れたフレキシブルな吸引チューブ５１を使用することで、複写機内部においてトナー移送経路を自由に配設することが可能となり、装置内部のレイアウト自由度が極めて良好になっている。また、このトナー補給装置５０では、トナーカートリッジ９０を現像器４０よりも重力方向下側に位置させる場合でも、吸引ポンプ６０として吸引力の比較的高いものを用いることで、トナーのポンプアップ搬送が可能になる。そして、このことによっても、装置内部のレイアウト自由度が向上しており、トナーカートリッジ９０を交換操作が最も容易となる位置に配設することができる。
【００２５】
図４は、吸引ポンプ６０のポンプ部を示す分解斜視図である。図において、吸引ポンプ６０のポンプ部は、ステータ６１、ロータ６２、これらを内包するホルダ６５などを有している。ステータ６１は、ゴム等の弾性部材にダブルピッチの螺旋溝が形成された雌ねじ状の形状になっている。また、ロータ６２は、金属や樹脂等の材料が雄ねじ状に成形されたもので、ステータ６１の螺旋溝内に回動自在に嵌挿されている。このロータ６２の後端には、スプリングピン６６によって固定される駆動軸６７が連結している。ステータ６１を内包するホルダ６５は、その内周面にステータ６１の端部に設けられたフランジ部を接触させることで、ステータ６１を図中矢印Ａ方向に揺動可能に支持する。この揺動のために、ホルダ６５の内面と、ステータ６１の外面との間にはギャップＧが形成されている。上記駆動軸６７の先には、図示しないモータが連結しており、これの回転に伴ってロータ６２がステータ６１内で回転する。このとき、ロータ６２がその複雑な形状に起因して偏心回転する。このことが、吸引ポンプ（６０）を一軸偏心スクリューポンプと称する所以である。ロータ６２が偏心回転すると、ステータ６１が図中矢印Ａ方向に揺動するのである。ロータ６２が回転すると、ステータ６１内に形成される閉空間が吸引口６４側から駆動軸６７側に移動し、吸引口６４に１０〜２０［ｋＰａ］の吸引力Ｐ２が発生する。そして、吸引口６４からトナーが吸い込まれる。吸い込まれたトナーは、ポンプ部内部を通った後、駆動軸６７の下側に設けられた図示しない排出口から排出される。ノズル７２内に向けてトナーが安定して排出される限り、ロータ６２の回転数とトナー搬送量（補給量）とには相関関係が成立する。しかし、トナーが安定して排出されないと、ロータ６２が回転しても、エアーが吸われてトナー搬送効率が悪くなる。
【００２６】
本実施形態に係る複写機のトナー搬送装置５０は、このように、吸引ポンプ６０での吸引によってトナーカートリッジ９０内のトナーを搬送する。かかる構成では、トナーカートリッジ９０内のトナーを現像器４０まで搬送するための搬送管内にスクリュー状のオーガなどといった可動部材を設ける必要がない。よって、構成を簡素化してコスト上昇を抑えることができる。また、搬送管として、変形自在な吸引チューブ５１を用いて複写機本体内に自由に排回すことが可能になる。搬送経路のレイアウト自由度を大幅に向上させることができるのである。これに対し、これに対し、オーガ等の可動部材によってナーを搬送する方式では、搬送管内に可動部材を設ける都合上、搬送管を直線状に構成しなければならず、搬送経路のレイアウト自由度を大幅に悪化させてしまう。
【００２７】
吸引ポンプ６０による吸引量（搬送量）は、ロータ６２の回転量に厳密に比例することが知られている。よって、基本的には、ロータ６２の回転量を制御することで、現像器４０内へのトナー補給量を正確に制御することができる。但し、袋部９３内でトナーを放置すると、トナーの嵩密度を徐々に高めてしまう。そして、このことにより、単位体積あたりのトナー量を増加させてしまい、トナー補給量をロータ６２の回転量に正確に比例させることができなくなる。しかしながら、本実施形態に係る複写機のトナー搬送装置５０では、エアーポンプ８１による定期的な送気を行うことで、トナーの嵩密度の増加を抑えることができる。よって、トナーの嵩密度の増加によるトナー補給量の不安定化を抑えることができる。
【００２８】
図５は、上記ノズル７２のトナー通路７４の周囲を示す分解斜視図である。図において、ノズル７２のトナー通路７４は、黒色ＡＢＳなどといった有色の樹脂材から構成されている。但し、その一部には、管内流路を挟んで相対向する２つの透明窓７４ａ，ｂが設けられている。そして透明窓７４ａ，ｂが設けられている部分が流量検知手段としての流量センサ７６に挟み込まれている。この流量センサ７６は、光学センサたる透過型フォトセンサから成り、発光素子７６ａと受光素子７６ｂとを有している。発光素子７６ａから発せられた光は、トナー通路７４の透明窓７４ａ→管内流路→透明窓７４ｂという経路を経て、受光素子７６ｂに受光される。受光素子７６ｂは、受光量に応じた量の光電流を発生する。
【００２９】
図６は、上記流量センサ７６からの出力電圧と、上記受光素子７６ｂの発する光電流量との関係を示すグラフである。図示のように、受光素子（７６ｂ）の受光量が多くなってその光電流量が増加するほど、流量センサ（７６）からの出力電圧値が上昇する。先に示した図５において、ノズル７２のトナー通路７４内を流れるトナーの量が多くなるほど、受光素子７６ｂによる受光量が減少する。よって、流量センサ７６からの出力電圧が大きくなるほど、図７に示すように、上記トナー通路（７４）内のトナー流量は減少する。流量センサ７６からの出力電圧値は、搬送管たるトナー通路７４内のトナー流量を示すことになる。かかる構成の流量センサ７６では、管内流路内でトナーの移動とともに従動回転する従動回転部材の回転量に基づいてトナー流量を検知するものに比べて、簡単な構成によって管内流路のトナー流量を検知することができる。なお、図示の例では、ノズル７２（トナー通路７４）に２つの検知窓７４ａ，ｂを設けたが、透明窓を設けずにノズル自体を透明な材料で構成してもよい。また、ノズル７２（トナー通路７４）内のトナー流量を検知させるのではなく、吸引チューブ５１内のトナー流量を検知させるようにしてもよい。また、透明窓を１つだけ設けるとともにノズル内壁を鏡面仕上げし、透明窓から入射した光をノズル内壁で反射させるようにすれば、他の方式の光学センサたる反射型フォトセンサを用いることもできる。かかる反射型フォトセンサでも、透過型フォトセンサと同様に簡単な構成によって管内流路のトナー流量を検知することができる。また、受光素子７６ｂとしてフォトトランジスタを用いたが、フォトインタラプタのようなデジタル出力のものを用いてもよい。
【００３０】
上述のように、本複写機では、吸引方式のトナー搬送（補給）を採用しているため、搬送管たる吸引チューブ５１やノズル７２内に可動部材を設ける必要がない。透過型フォトセンサ等の光学センサによって搬送管内のトナー流量を検知させる場合、搬送管内に可動部材がある場合には、その可動部材を避けてトナー流量を検知させなければならない。そして、検知用スペース確保ために、搬送管の径を必要以上に大きくしたり、部分的に可動部材の無いスペースを設けてそこにトナーを詰まらせ易くしたりなどといった不具合を引き起こすおそれがある。一方、本複写機のように吸引方式を採用して可動部材を不要にすれば、かかる不具合を解消することができる。
【００３１】
図８は、本実施形態に係る複写機の電気回路の一部を示すブロック図である。図において、マイクロ・プロセッシング・ユニット（以下、ＭＰＵという）等から構成された制御部１５０は、複写機本体の制御手段であるとともに、トナー搬送装置（５０）を制御する搬送制御手段でもある。これには、ドラム状感光体上に形成された上記基準トナー像の濃度を検知する基準トナー像濃度センサ１５１、上記現像器（４０）内の二成分現像剤のトナー濃度を検知するＴセンサ４１などが接続されている。また、上記トナー搬送装置（５０）に設けられた吸引モータ６３、エアーポンプ８１、電磁弁８３なども接続されている。更には、流量センサ７６も接続されている。上記基準トナー像を検知する基準トナー像濃度センサ１５１からの出力値は、上述のＴセンサ出力目標値の補正に利用される。制御部１５０は、Ｔセンサ４１からの出力電圧値と、Ｔセンサ出力目標値との比較などに基づいて吸引モータ６３によるトナー補給動作時間（駆動量）を決定する。具体的には、まず次式により、現時点でのトナー濃度の過不足に基づく過不足用動作時間Ｔａを算出する。
【数１】
過不足用動作時間Ｔａ＝（Ｔセンサ出力目標値−Ｔセンサ出力電圧）×係数Ｋ１
【００３２】
この式において、係数Ｋ１は、Ｔセンサ出力目標値とＴセンサ出力電圧との差分を、それに相当する量のトナー補給に必要な吸引ポンプ動作時間に換算するための係数である。現像器（４０）内の二成分現像剤のトナー濃度が基準濃度を上回っている場合には、過不足用動作時間Ｔａはマイナス値になる。
【００３３】
次に、制御部１５０は、プリントアウトによって消費される予定のトナー量に相当する消費予定用動作時間Ｔｂを次式に基づいて算出する。
【数２】
消費予定用動作時間Ｔｂ＝プリントアウト画像面積×係数Ｋ２
【００３４】
この式において、係数Ｋ２は、プリントアウト画像面積に対応するトナー消費量を、それの補給に必要な吸引ポンプ動作時間に換算するための係数である。制御部１５０は、演算した過不足用動作時間Ｔａと消費予定用動作時間Ｔｂとの和をトナー補給動作時間とし、その時間分だけ吸引モータ６３を駆動させる。
【００３５】
また、制御部１５０は、タイマ機能を有しており、トナー補給動作時間を累積してカウントする。更には、所定のタイミングでエアーポンプ８１を駆動制御して、上記トナーカートリッジ９０内のトナーを送気によって攪拌する。なお、図示しない複写機の主電源がＯＦＦされても、制御部１５０には電源が供給されるようになっているため、その内部に記憶されたトナー補給動作時間の累積カウント値は保持される。
【００３６】
トナー補給動作時間の累積カウントを行うのは次に説明する由による。即ち、先に図３に示したように、エアーポンプ８１からトナー収容袋９２の袋部９３に送られたエアーは、最終的には通気フィルター９５を通って外部に排出される。しかしながら、通気フィルター９５のメッシュはトナー粒子を通過させない程度に細かくなっているため、エアーの排出にはある程度の時間を要し、エアーポンプ８１の動作直後は袋部９３内の気圧が一時的に上昇する。エアーポンプ８１が動作し過ぎると、袋部９３内の気圧が過剰に上昇してトナー詰まりやトナーブロッキングが却って助長されることになり兼ねない。そこで、本複写機では、袋部９３からのトナー排出量がある程度の値に達する毎に、エアーポンプ８１を所定時間だけ作動させるといった間欠運転を実施することで、袋部９３内の過剰な気圧上昇を回避するようになっている。トナー排出量がある程度の値に達したか否かを判定するために、トナー補給動作時間を累積カウントするのである。トナー排出量と、エアー供給時間とのバランスについては、通気フィルタ−９５のメッシュサイズや、エアーポンプ８１による送気圧などによって異なってくる。目安としては、１秒あたりのトナー補給に対し、１秒のエアー供給を実施する程度が、袋部９３内におけるトナー攪拌の安定性や内圧上昇性の観点からは望ましい。
【００３７】
エアーポンプ８１を作動させながら、吸引ポンプ６０によるトナー吸引を実施させると、ノズル７２内において空気受入路７５とトナー通路７４との間でエアー流路を短絡させてしまう。そして、この短絡により、袋部９３内にエアーを良好に送り込むことができなくなるだけでなく、エアーの吸引によってトナー搬送性を著しく低下させてしまう。よって、吸引ポンプ６０によるトナー補給中には、電磁弁８３を閉じ且つエアーポンプ８１を作動させないようにする。
【００３８】
図９は、搬送制御手段たる上記制御部（１５０）によるトナー補給制御のフローを示すフローチャートである。トナー補給制御において、制御部１５０は、まずコピー命令があるまで待機し（ステップ１、以下「ステップ」をｓと記す）、コピー命令がなされた場合（ｓ１でＹ）には、Ｔセンサ出力電圧値を読み込む（ｓ２）。そして、読み込んだ値と上記数１で示される関係式とに基づいて過不足用動作時間Ｔａを算出する（ｓ３）。次に、出力予定の画像データを読み込んで（ｓ４）そのプリントアウト画像面積を算出し、算出結果と上記数２で示される関係式とに基づいて消費予定用動作時間Ｔｂを算出する。そして、過不足用動作時間Ｔａと消費予定用動作時間Ｔｂとの和であるトナー補給動作時間Ｔｃを算出した後（ｓ６）、その値を累積カウント値Ｃ１に加算する（ｓ７）。更に、上記吸引モータ（６３）をトナー補給動作時間Ｔｃだけ駆動させてトナーを上記現像器（４０）に補給せしめた後、累積カウント値Ｃ１について補給開始基準時間Ｔｘを上回ったか否かについて判断する（ｓ９）。「Ｃ１＞Ｔｘ」となっている場合は（ｓ９でＹ）、上記エアーポンプ（８１）による前回の送気が終了してから所定量のトナー補給が行われたため、次の送気が望まれるタイミングになっている。よって、この場合には、上記エアーポンプ（８１）が送気実施時間Ｔｙだけ駆動されてから（ｓ１０）、累積カウント値Ｃ１がゼロにリセットされた後（ｓ１１）、次のコピー命令についての有無が判断される（ｓ１２）。一方、上記ｓ９の制御にて、「Ｃ１＞Ｔｘ」でないと判断された場合には（ｓ９でＮ）、未だ送気を実施すべきタイミングが到来していない。よって、この場合には、上記エアーポンプ（８１）が駆動されることなく、次のコピー命令についての有無が判断される（ｓ１２）。そして、次のコピー命令が有る場合には（ｓ１２でＹ）、制御フローが上記ｓ２にループして、次のコピー用のトナー補給が実施される。また、次のコピー命令が無い場合には（ｓ１２でＮ）、トナー補給制御が終了する。なお、トナー補給制御中には、上記現像器（４０）内の現像ローラを回転させておくことが望ましい。トナー補給制御の開始タイミングとしては、ドラム状感光体に対する画像書き込み開始信号（ＦＧＡＴＥ）が発せられたタイミングなどが望ましい。
【００３９】
図１０は、上記制御部（１５０）による送気量調整制御のフローを示すフローチャートである。図において、制御部（１５０）は、まず、上記流量センサ（７６）からの出力電圧値を１０［ｍｓｅｃ］毎に読み込んで、１０回の平均値であるセンサ出力平均値Ｖａを算出する（ｓ１〜ｓ６）。そして、センサ出力平均値Ｖａについて３．０［Ｖ］を超えているか否かについて判断する（ｓ７）。
【００４０】
センサ出力平均値Ｖａが３．０［Ｖ］である場合には（ｓ７でＮ）、上記トナー通路（７４）内のトナー流量がそれほど減少していない状態にある。このため、後述の流量エラーカウント値Ｆｃがゼロにリセットされた後（ｓ１２）、送気量調整制御が終了する。
【００４１】
一方、センサ出力平均値Ｖａが３．０［Ｖ］を超えていると（ｓ７でＹ）、上記トナー通路（７４）内のトナー流量が通常よりもかなり減少している状態にある。流量不足の状態なのである。これは、上記トナーカートリッジ（９０）内のトナーがほぼ無くなっているか、トナーカートリッジ（９０）からのトナー排出が良好に行われていないか、の何れかの理由によって起こっている。そこで、制御部（１５０）は、上記ｓ７の制御で流量不足であると判断すると（ｓ７でＹ）、流量エラーカウント値Ｆｃに「１」を加算した後（ｓ８）、送気実施時間Ｔｙに０．２［ｍｓｅｃ］を加算する（ｓ９）。この送気実施時間Ｔｙは、先に図９のｓ１０に示したように、上記エアーポンプ（８１）の１動作あたりの駆動時間である。よって、上記トナー通路（７４）内のトナー流量がかなり減って「Ｖａ＞３．０Ｖ」が検知されると、エアーポンプ（８１）の１動作あたりの駆動時間が０．２［ｍｓｅｃ］延長される。このことにより、エアーポンプ（８１）による送気の過剰実施を回避しながら、上記トナーカートリッジ（９０）からのトナー排出がより促進される。流量不足がトナーブロッキング等によってトナーカートリッジ（９０）からトナーが良好に排出されていなかったことによるものであった場合には、トナーの排出がより促進されることで、やがてトナー流量が復活する。しかし、トナーカートリッジ（９０）内のトナー収容量がほぼ無くなったことによって流量不足が起こっている場合には、トナー排出が促進されても、トナー流量は復活して来ない。そこで、制御部（１５０）は、上記ｓ９の制御で送気実施時間Ｔｙを延長すると、次に、流量エラーカウントＦｃについて「５」であるか否かを判定する（ｓ１０）。上述のように上記ｓ７の制御にてセンサ出力平均値Ｖａが１度でも３．０Ｖを下回っていないと判断されれば、上記ｓ１２の制御にてこの流量エラーカウント値Ｆｃはゼロにリセットされる。よって、上記ｓ１０の制御で「Ｆｃ＝０」である場合には（ｓ１０でＹ）、送気時間Ｔｙが延長され続けているにもかかわらず、流量不足が連続して５回検知されたことになる。このような場合には、「トナーエンド」によって流量不足が起きていると考えて良い。制御部（１５０）に対し、流量センサ７６による検知結果と、流量不足の発生頻度とに基づいて、トナーカートリッジ９０内のトナー残量（主にトナーエンド）を判定させているのである。そこで、「Ｆｃ＝０」の場合には、図示しない表示部での表示やブザーなどによってカートリッジ交換要を通知させるようにしている（ｓ１１）。なお、トナー残量を判定するための判定材料として、流量不足の発生頻度（Ｆｃ）の代わりに、エアーポンプ部８０の駆動量（送気実施時間Ｔｙなど）を用いても良い。
【００４２】
以上の構成の本複写機では、トナーカートリッジ（９０）内のトナー残量を検知するためのセンサと、トナー通路（７４）内のトナー流量を検知するためのセンサとを兼用していることになる。そして、このことにより、更なるコスト低減を実現しながら、カートリッジの適切な交換時期をユーザーに通知させることができる。
【００４３】
一方、排出促進手段たるエアーポンプ部８０の適切な駆動時間を決定させたり、トナーカートリッジ９０の適切な交換時期を判定させたりする方法としては、次のような方法も考えられる。即ち、トナー補給動作時間Ｔｃと、Ｔセンサ又は基準トナー像濃度センサの出力とに基づいて、二成分現像剤のトナー濃度についてその回復のし易さを判断させる。そして、回復し難くなっていると判定させた場合には、エアーポンプ部８０の駆動時間を延長させたり、延長させ続けても回復が困難でる場合にカートリッジ交換要を通知させたりするのである。しかしながら、この方法では、トナー濃度を実際に低下させてその回復のし易さを判断させるので、トナー濃度不足による画質低下を引き起こすおそれがある。
【００４４】
また、出力画像の累積画像面積をカウントさせていき、それに基づいてトナー消費量を予測させてエアーポンプ部８０の駆動時間を延長させたり、カートリッジ交換要を通知させたりする方法も考えられる。しかしながら、この方法では、累積画像面積のカウント値と、実際のトナー消費量とにどうしても誤差が生じるため、トナー補給量の過不足による画質劣化や、十分にトナーが残っている状態でカートリッジ交換要を通知させるといった不具合を引き起こすおそれがある。
【００４５】
本発明は、本実施形態に係る複写機を実際に試作して画像を継続して出力させる実験を次に列記する条件で行ってみた。
・流量検知センサ７６として、受光素子７６ｂの受光量に応じて０（受光なし）〜５．５（受光量飽和）［Ｖ］を出力するデジタルフォトインタラプタを使用。
・上記送気量調整制御におけるｓ７にて、「Ｖａ＞３．０Ｖ」の代わりに、「Ｖａ≦３．０Ｖ」を判定。
・送気量調整制御にて、Ｔセンサ出力値を５０［ｍｓｅｃ］間隔で２［ｓｅｃ］間サンプリングさせ、２０個の出力値によって上記センサ出力平均値Ｖａを算出。
【００４６】
この実験にて観察されたトナーカートリッジ９０内のトナー残量と、トナー補給量と、Ｔセンサ出力値（センサ出力平均値Ｖａ）との関係を図１１にグラフとして示す。図示のように、トナーカートリッジ（９０）内のトナー残量が初期値の２５０［ｇ］から約６５［ｇ］まで減っていく間においては、Ｔセンサ出力値が３．０［Ｖ］を下回ることがなく、トナー流量が安定している。しかし、トナー残量が６５［ｇ］を下回ると、Ｔセンサ出力値がときどき３．０［Ｖ］を下回るようになり、上記送気量調整制御にて送気実施時間Ｔｙが延長され始める。
【００４７】
図１２は、図１１のグラフを０〜１００［ｇ］のトナー残量の範囲で拡大した図である。図示のように、トナー残量が３０〜６５［ｇ］の範囲では、Ｔセンサ出力値がときどき３．０［Ｖ］を下回っても、送気実施時間Ｔｙの延長によってすぐに回復することがわかる。送気実施時間Ｔｙの延長によってトナーカートリッジ９０からのトナー排出が促され、トナー流量が元通りに復活したためである。しなしながら、トナー残量が３０［ｇ］を下回ると、Ｔセンサ出力値が頻繁に３．０［Ｖ］を下回るようになる。送気実施時間Ｔｙが延長されても、トナー流量がなかなか回復しなくなるからである。そして、トナー残量が約１０［ｇ］まで減少すると、上記流量不足が連続して５回検知されてカートリッジ交換要が通知されている。１０［ｇ］程度のトナー残量であれば、それを残してトナーカートリッジ９０を交換しても、ランニングコストにそれほど影響はない。それよりも、１０［ｇ］未満の範囲でも運転を継続させると、トナー補給量を全体的に不足させて、濃度薄の不良画像を出力させる結果になった。よって、この実験結果は、本発明がトナー補給量を安定化させながら、適切なカートリッジ交換時期を通知させ得ることを示している。
【００４８】
なお、これまで、トナーと磁性キャリアとを含有する二成分現像剤を用いる二成分現像方式の複写機について説明したが、磁性キャリアを含まない一成分現像剤を用いる一成分現像方式にも本発明の適用が可能である。また、粉体としてトナーを搬送するのではなく、磁性キャリアや二成分現像剤を搬送する複写機にも本発明の適用が可能である。また、複写機に限らず、プリンタやファクシミリなどの他の画像形成装置でもよい。また、レーザ光による露光を行う方式ではなく、ＬＥＤによる露光や、イオン付与などによって静電潜像を形成する方式でもよい。また、電子写真プロセスを用いない画像形成方式のものにも、本発明の適用が可能である。かかる方式としては、例えば、特開平１１−３０１０１４号公報に記載の画像形成装置のような直接記録方式などがある。更には、画像形成装置ではなく、トナー搬送装置についても本発明の適用が可能である。このトナー搬送装置の構成が図２に示されるものに限定されないことは言うまでもない。
【００４９】
以上、実施形態に係る複写機のトナー搬送装置５０においては、流量検知手段たる流量センサとして、光学センサたる透過型フォトセンサを有している。かかる構成では、管内流路内でトナーの移動とともに従動回転する従動回転部材の回転量に基づいてトナー流量を検知するものに比べて、簡単な構成によって管内流路のトナー流量を検知することができる。
また、排出促進手段として、粉体収容器たるトナーカートリッジ９０に対する送気によって粉体たるトナーの排出を促すものを用いて。かかる構成では、使用後に取り外されてしまうトナーカートリッジ９０内に可動部材を設ける場合に比べ、カートリッジ交換コストを大幅に低減することができる。
また、搬送管たる吸引チューブ５１内のトナーを吸引して搬送先たる現像器４０まで搬送するように構成されている。かかる構成では、搬送管として変形自在な吸引チューブ５１を使用することで、変形不可能な可動部材方式のものに比べ、搬送管、トナーカートリッジ、現像器４０などの複写機内部におけるレイアウト自由度を大幅に向上させることができる。更には、流量検知手段の検知用スペース確保ために搬送管の径を必要以上に大きくしたり、部分的に可動部材の無いスペースを設けてそこにトナーを詰まらせ易くしたりなどといった不具合を回避することもできる。
また、実施形態に係る複写機においては、流量センサ７６による検知結果に基づいてエアーポンプ部８０を制御することで、上述の送気量調整制御を可能にしている。この送気量調整制御では、トナーカートリッジ９０からのトナー排出不足による流量不足の発生に基づいて上記送気実施時間Ｔｙを延長することで、トナー流量を迅速に回復させることができる。そして、かかる迅速な回復により、現像器４０へのトナー補給量を安定化させ、画質の安定化を図ることができる。また、トナーカートリッジの適切な交換時期を通知することによっても、画質の安定化を図ることができる。
【００５０】
【発明の効果】
請求項１、２、３、４、５又は６の発明によれば、粉体搬送量を安定させたり、粉体収容器のコスト増加を抑えつつ適切な交換時期をユーザー把握させたりすることが可能になるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る複写機の要部を示す概略構成図。
【図２】同複写機のトナー搬送装置を示す詳細構成図。
【図３】同トナー搬送装置に搭載されるトナーカートリッジのトナー収容袋を示す斜視図。
【図４】同トナー搬送装置の吸引ポンプのポンプ部を示す分解斜視図。
【図５】同トナー搬送装置におけるノズルのトナー通路の周囲を示す分解斜視図。
【図６】同トナー搬送装置の流量センサからの出力電圧と、受光素子の発する光電流量との関係を示すグラフ。
【図７】同出力電圧と、同トナー通路内のトナー流量とを示すグラフ。
【図８】同複写機の電気回路の一部を示すブロック図。
【図９】同複写機の制御部によるトナー補給制御のフローを示すフローチャート。
【図１０】同制御部による送気量調整制御のフローを示すフローチャート。
【図１１】同トナーカートリッジ内のトナー残量と、トナー補給量と、Ｔセンサ出力値との関係を示すグラフ。
【図１２】図１１を０〜１００［ｇ］のトナー残量の範囲で拡大したグラフ。
【符号の説明】
１　　　　　　　　原稿読取部
２　　　　　　　　原稿自動供給部
３　　　　　　　　プリンタ部
４　　　　　　　　給紙部
５　　　　　　　　コンタクトガラス
４０　　　　　　　現像器（搬送先）
５０　　　　　　　トナー搬送装置（粉体搬送装置）
５１　　　　　　　吸引チューブ（搬送管）
６０　　　　　　　吸引ポンプ
６１　　　　　　　ステータ
６２　　　　　　　ロータ
６３　　　　　　　吸引モータ
６４　　　　　　　吸引口
７０　　　　　　　カートリッジホルダ
７１　　　　　　　ホルダ部
７２　　　　　　　ノズル（搬送管）
７６　　　　　　　流量センサ（流量検知手段）
８０　　　　　　　エアーポンプ部
９０　　　　　　　トナーカートリッジ（粉体収容器）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention is directed to a powder transfer apparatus including: a discharge promoting unit that promotes discharge of powder from a powder container that stores powder; and a transfer unit that transfers the discharged powder through a transfer pipe to a transfer destination. The present invention relates to an apparatus and an image forming apparatus using the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile, and a printer that forms an image using a powdery image forming agent is known. For example, in an electrophotographic image forming apparatus that develops an electrostatic latent image formed on a latent image carrier into a toner image by a developing device, a toner or a two-component developer is used as a powdery image forming agent. Is common. The two-component developer is an image forming agent containing a toner and a magnetic carrier. Also, for example, in a so-called direct recording type image forming apparatus, an image is formed by using toner as a powdery image forming agent, and attaching the toner, which has been jetted in a dot shape from a toner flying device, to recording paper or the like. General. In these image forming apparatuses, it is necessary to appropriately supply the image forming agent to the developing device and the toner flying device with the image formation. Therefore, an agent transporting device that transports and replenishes the discharged image forming agent through a transport pipe to a developing device or a toner flying device while prompting the discharge of the image forming agent from the powder container by vibration or the like. An image forming apparatus including the same is also known.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in an image forming apparatus provided with such an agent transport device, the amount of replenishment to the transport destination tends to be unstable depending on the state of the image forming agent in the powder container. Specifically, since the image forming agent that has reduced fluidity due to moisture absorption or the like has become difficult to be discharged from the powder container, the replenishing amount to the transport destination is lower than in a low humidity environment. Will drop. If the supply amount becomes unstable in this manner, an effect such as instability of the image quality appears at the transport destination.
[0004]
Further, in this type of image forming apparatus, a new image forming agent is replenished in the main body of the apparatus by replacing a powder container almost free of the image forming agent with a new one. At this time, if a large amount of the image forming agent is left in the used powder container, not only is the useless disposal of the agent is caused, the running cost is increased, but also the environment is not preferable. Therefore, it is desirable to monitor the remaining amount of the agent in the powder container by using a sensor and appropriately determine the replacement time of the powder container. However, if an expensive sensor is disposed in a disposable powder container, the replacement cost increases.
[0005]
The problem which has occurred in the agent transporting apparatus for transporting an image forming agent as powder has been described above, but the same problem may occur if the powder transporting apparatus transports powder.
[0006]
The present invention has been made in view of the above background, and an object of the present invention is to provide a powder conveying device described below and an image forming apparatus including the same. That is, the present invention is a powder conveying device or the like capable of stabilizing a powder conveying amount and allowing a user to grasp an appropriate replacement time while suppressing an increase in the cost of the powder container.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 includes a discharge promoting means for promoting discharge of powder from a powder container for storing powder, and a discharge destination through which the discharged powder is passed through a transfer pipe. And a conveying means for conveying the powder in the conveying pipe, wherein a flow rate detecting means for detecting a flow rate of the powder in the conveying pipe is provided.
According to a second aspect of the present invention, in the powder transfer device of the first aspect, an optical sensor is used as the flow rate detecting means.
According to a third aspect of the present invention, in the powder transfer device of the first or second aspect, the discharge promoting means uses a device that promotes the discharge of the powder by feeding or vibrating the powder container. It is characterized by the following.
According to a fourth aspect of the present invention, in the powder transporting apparatus of the first, second or third aspect, the transporting means is configured to suck the powder in the transport pipe and transport the powder to a transport destination. Is what you do.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an agent transporting device for transporting a powdery image forming agent used for image formation from a powder container to a destination, and transport control means for controlling the agent. 5. An image forming apparatus which uses an image forming agent conveyed by a conveying apparatus for image formation, wherein the powder conveying apparatus according to claim 1, 2, 3 or 4 is used as the agent conveying apparatus, and a detection result by the flow rate detecting means. Wherein the transfer control means is configured to control the discharge promoting means based on the following.
In these inventions, the powder transfer device can output flow rate information indicating the flow rate of the powder in the transfer pipe from the flow rate detection means. Therefore, it is possible to cause the external transport control means to determine the powder transport amount based on the detection result by the flow rate detecting means. If the tendency is to decrease, the transport control means is controlled to increase the drive amount (drive time length, drive torque, etc.) of the discharge promoting means to further promote powder discharge from the powder container. By carrying out, the amount of powder transported to the transport destination can be stabilized.
In addition, even when the drive amount of the discharge promoting unit is increased to a certain extent, the transfer control unit is caused to determine a timing at which the powder transfer amount is reduced with time and reaches a predetermined lower limit value. You can also. The reason why such a timing comes is that the amount of powder stored in the powder container is too small. That is, this timing is a proper replacement time of the powder container. With this configuration, it is possible to cause the transport control unit to determine an appropriate replacement time of the powder container without disposing an expensive sensor in the disposable powder container. Therefore, it is possible to allow the user to know an appropriate replacement time while suppressing an increase in the cost of the powder container.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an electrophotographic copying machine (hereinafter simply referred to as a copying machine) as an image forming apparatus will be described.
First, a basic configuration of the copying machine according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a main part of the copying machine. In the figure, the copying machine includes a document reading unit 1, a document automatic supply unit 2, a printer unit 3, and a paper feeding unit 4.
[0009]
The automatic document feeder 2 automatically feeds a document (not shown) placed on the upper surface of the document to a contact glass 5 described later.
The document reading section 1 is for reading an image of a document (not shown). When a start switch (not shown) is operated in a state where a document is placed on a contact glass 5 fixed on the document reading unit 1 by a user's manual operation, the document reading by the document reading unit 1 starts immediately. Is done. When the start switch is operated in a state where the original is placed on the automatic original supply section 2, the original is automatically fed onto the contact glass 5 and then the original reading section 1 starts reading the original. You. When the reading is started, the original placed on the contact glass 5 is lightly illuminated by the light source 6 moving rightward in the figure. The reflected light image from the document is sequentially reflected by the first mirror 7 and the second mirror 8. After passing through the image forming lens 9, the image information is read by being detected by an image sensor 10 such as a CCD for reading a reflected light image.
[0010]
The printer unit 3 is for forming a toner image as an image on the transfer paper P, and includes an optical writing unit 11 and a drum-shaped photoconductor 12. Further, a charging device 13, a developing device 40 as a developing unit, a transfer and transport unit 14, a drum cleaning device 15, a static eliminator 16, and the like are provided around the drum-shaped photoconductor 12 as a latent image carrier. Further, a fixing device 17, a reversing sheet discharging unit 18, a registration roller pair 19 and the like are provided. When the start switch is operated, the driving of the drum-shaped photoconductor 12 by the driving unit (not shown) is started.
[0011]
The optical writing unit 11 optically modulates the laser beam L based on the image signal read by the document reading unit 1 to expose a drum-shaped photoconductor 12 as a latent image carrier. Specifically, a laser beam L is emitted from a light source 20 composed of a laser diode or the like. The laser beam L is deflected in the main scanning direction (axial direction of the drum-shaped photoreceptor 12) on a rotary polygon mirror 22 that is driven to rotate by a polygon motor 21, and a scanning image forming lens such as an fθ lens. Through system 23. Then, the light arrives at the drum-shaped photoreceptor 12 that is being rotationally driven via the mirror 24 and the lens 25, and scans the surface thereof with an electrostatic latent image.
[0012]
The transfer conveyance unit 14 forms a transfer nip by abutting the transfer conveyance belt on the peripheral surface of the drum-shaped photoreceptor 12 while moving the transfer conveyance belt endlessly with tension by a plurality of tension rollers. Further, a transfer bias roller (not shown) is brought into contact with the back surface of the transfer conveyance belt (the inner peripheral surface of the hoop) in the transfer nip. A transfer bias is applied to the transfer bias roller by a power supply (not shown), and a transfer electric field is formed in the transfer nip by this application.
[0013]
The electrostatic latent image formed on the drum-shaped photoreceptor 12 by the exposure by the optical writing unit 11 is developed by the developing device 40 into a toner image, and then enters the transfer nip. On the other hand, the registration roller pair 19 sandwiches the transfer paper P sent from the paper supply unit 4 described later between the rollers based on the operation of the start switch. Then, the transfer paper P is sent out at a timing at which the transfer paper P can be superimposed on the toner image on the drum-shaped photoconductor 12 at the transfer nip. By this feeding, the toner image on the drum-shaped photoconductor 12 is brought into close contact with the transfer paper P in the transfer nip. Then, the sheet is transferred from the drum surface to the transfer paper surface under the influence of the transfer electric field and the nip pressure. The transfer paper P that has passed through the transfer nip is sent into the fixing device 17 by the transfer conveyance belt of the transfer conveyance unit 14. The fixing device 17 sandwiches the transferred transfer paper P between the heating roller 17a and the pressing roller 17b. Then, the sheet is discharged toward the reverse sheet discharging unit 18 while fixing the toner image on the transfer sheet P under the influence of heat and pressure.
[0014]
The reverse paper discharge unit 18 discharges the transferred transfer paper P through a discharge path 18a to a paper discharge tray (not shown) outside the apparatus. However, when the double-sided copy mode is selected by the user, the transfer paper P is reversed through the reversing unit 18 b and then transported toward the registration roller pair 19. As a result, the transfer paper P is sent again from the registration roller pair 19 toward the transfer nip, and a new toner image is transferred to the surface opposite to the surface on which the toner image has been previously transferred.
[0015]
The drum cleaning device 15 cleans the transfer residual toner adhering to the surface of the drum-shaped photoreceptor 12 after passing through the transfer nip, and stores it in a collection tank (not shown) as a toner container. After cleaning, the surface of the drum-shaped photoconductor 12 is neutralized by the neutralizer 16 and then uniformly charged by the charging device 13 to prepare for the next image formation.
[0016]
The paper supply unit 4 includes three paper supply cassettes 26, 27, and 28 arranged in multiple stages, each of which stores a plurality of transfer papers P. Also, a paper feed path 33 having a plurality of pairs of transport rollers 32 is provided. The paper feed cassettes 26, 27, and 28 press the paper feed rollers 26a, 27a, and 28a against the uppermost paper of the transfer paper P accommodated therein. Send it out. When the start switch is operated, the transfer paper is sent out from one of the paper feed cassettes to the paper feed path 33. The paper feed path 33 feeds the received transfer paper P toward the registration rollers 19 of the printer unit by a plurality of pairs of transport rollers 32.
[0017]
The developing device 40 provided on the side of the drum-shaped photoreceptor 12 is provided with a toner conveying device 50 for conveying and replenishing toner as a powder to the developing device 40. Further, a two-component developer (not shown) containing a toner and a magnetic carrier is accommodated in the developing device 40 to which the toner is transported. The toner replenished into the developing device 40 by the toner conveying device 50 as a powder conveying device is mixed and stirred with the internal two-component developer and used for development. A T sensor (not shown) is provided on the bottom surface of the developing device 40. The T sensor outputs a signal corresponding to the magnetic permeability of the two-component developer in the developing device 40 to a control unit (not shown). Since the toner concentration of the two-component developer correlates with the magnetic permeability, the T sensor detects the toner concentration of the two-component developer. The two-component developer reduces the toner concentration with development by appropriately operating the toner conveying device 50 so that the output voltage value from the T sensor approaches a predetermined T sensor output target value. To restore the toner density. However, since the magnetic permeability of the two-component developer fluctuates due to environmental changes such as humidity and changes in the bulk of the two-component developer, the control unit appropriately corrects the T sensor output target value. Specifically, the T sensor output target value is corrected according to the image density of the reference toner image formed on the drum-shaped photoconductor 12 at a predetermined timing. This image density is grasped by, for example, an output from a reference toner image density sensor composed of a reflection type photo sensor for detecting the light reflectance of the reference toner image.
[0018]
The transfer residual toner that has not been transferred to the transfer paper adheres to the surface of the drum-shaped photoconductor 12 that has passed through the transfer nip. The transfer residual toner is scraped off by the drum cleaning device 15 and collected in a collection tank (not shown).
[0019]
Next, a characteristic configuration of the copying machine according to the present embodiment will be described.
FIG. 2 is a detailed configuration diagram showing the toner conveying device 50. The toner conveying device 50 includes a suction pump 60, a cartridge holder 70, an air pump unit 80, and the like. The suction pump 60 is of a type called a uniaxial eccentric screw pump or a mono pump, and generates a negative pressure in a suction port 64 by rotating a rotor 62 in a stator 61 by a suction motor 63. The distal end of the flexible suction tube 51 is connected to the suction port 64.
[0020]
The cartridge holder 70 includes a holder portion 71 having an open upper side in the drawing, a nozzle 72 inserted into the bottom surface of the holder portion 71, and the like. The holder 71 holds the toner cartridge 90 as a toner container. In the toner cartridge 90, the protective case 91 is made of a material such as paper, cardboard, plastic, or the like that exhibits a certain degree of rigidity, and includes a toner storage bag 92. The toner storage bag 92 is composed of a bag portion 93 formed of a single or multiple layers of a sheet material having a thickness of 80 to 200 [μm], and a base portion 94 fixed to the toner discharge side of the bag portion 93. It has a sealed structure with no air ingress or egress. As the sheet material, a resin sheet such as polyethylene or nylon, a paper sheet, or the like is used. Supply toner is stored inside the toner storage bag 92. The base portion 94 of the toner storage bag 92 has an engagement portion 94b made of a rigid material such as resin or paper and an opening seal portion 94a made of an elastic material such as sponge so as to engage in the opening of the bag portion 93. Have. The toner cartridge 90 having such a configuration is mounted on the holder 71 of the cartridge holder 70 with the base 94 side being vertically downward. At this time, the tip of the nozzle 72 inserted into the bottom surface of the holder 71 penetrates the opening seal portion 94 a of the base portion 94 of the toner cartridge 90 and enters the bag portion 93. The close contact of the opening seal portion 94a around the nozzle 74 prevents toner from leaking from inside the toner cartridge 90 to the outside. At the tip end of the nozzle 72, a toner suction port 73 is formed. On the rear end side, a T-shaped path is formed so as to be divided into a toner path 74 and an air receiving path 75. The rear end of the suction tube 51 is connected to the toner passage 74.
[0021]
The air pump section 80 includes an air pump 81, a relay tube 82, an electromagnetic valve 83 connected thereto, an air supply tube 84, and the like. The air pump 81 drives the electromagnetic valve 83 in an open state, so that air is supplied into the air receiving passage 75 of the nozzle 72 through the relay tube 82, the electromagnetic valve 83, and the air supply tube 84. send. The suction pump 60 is structured so as not to receive a fluid from the suction port 64 in a non-operating state. For this reason, the air sent from the air pump 81 into the air receiving passage 75 of the nozzle 72 does not flow into the toner passage 74 but reaches the bag portion 93 through the toner suction port 73 of the nozzle 72. Then, by stirring and loosening the toner in the bag portion 96, occurrence of toner blocking (toner cross-linking phenomenon) in the bag portion 93 is suppressed. Further, even if toner blocking occurs due to long-term storage, it is broken by airflow or the like. As a result, the toner in the bag portion 93 can smoothly flow toward the toner suction port 73 of the nozzle 72 by its own weight, and the toner can be expelled from the toner cartridge 90 as the powder container. Therefore, the air pump unit 80 has a function as a discharge promotion unit that promotes discharge of toner from the toner cartridge 90 by supplying air to the toner cartridge 90. In the air pump section 80, it is not necessary to provide a movable member such as a stirring paddle for facilitating toner discharge in the toner cartridge 90 which is removed after use. Therefore, the cartridge replacement cost can be greatly reduced as compared with the case where a stirring paddle or the like is provided as the discharge promoting means. In addition, a vibrating unit that applies vibration to the toner cartridge 90 may be provided as a discharge promoting unit, and the toner may be discharged by vibration. However, in the vibration method, vibration may be applied to the main body of the copying machine, which may affect the image quality and the fatigue of members. On the other hand, in the air pump unit 80 of the air supply system, the vibration applied to the copying machine body is significantly reduced as compared with the vibration system. Therefore, the influence of the vibration can be significantly suppressed.
[0022]
FIG. 3 is a perspective view showing the toner storage bag 92. As shown in the figure, a ventilation filter 95 is provided at the bottom (the side opposite to the toner discharge side) of the bag portion 93 of the toner storage bag 92. The air sent from the air pump into the bag 93 is finally discharged to the outside through the ventilation filter 95. The mesh of the ventilation filter 95 is so small that it does not allow toner particles to pass through.
[0023]
2, when the electromagnetic valve 83 of the air pump section 80 is closed, the air flows from inside the bag section 93 of the toner cartridge 90 to inside the nozzle 72, inside the suction tube 51, and inside the suction pump 60. The space up to becomes a sealed environment. Therefore, when the suction pump 60 operates to generate a negative pressure in the suction tube 51, a suction force is generated at the toner suction port 73 of the nozzle 72. Then, the toner in the bag portion 93 is sucked from the toner suction port 73, sequentially passes through the toner passage 74 of the nozzle 72, the suction tube 51, and the suction pump 60, and is connected to the discharge side of the suction pump 60. It is supplied into the container 40.
[0024]
The suction tube 51 connecting the suction pump 60 and the nozzle 72 is formed with an inner diameter of 3 to 7 [mm], and is made of a rubber material or a plastic material having excellent flexibility and toner resistance. I have. Examples of such a rubber material include polyurethane rubber, nitrile rubber, EPDM rubber, and silicone rubber. Examples of the plastic material include polyethylene and nylon. By using the flexible suction tube 51 having excellent flexibility, it is possible to freely arrange the toner transfer path inside the copying machine, and the degree of freedom in layout inside the apparatus is extremely improved. Further, in the toner replenishing device 50, even when the toner cartridge 90 is positioned below the developing device 40 in the direction of gravity, the suction pump 60 having a relatively high suction force can be used to perform the pump-up conveyance of the toner. Will be possible. This also improves the degree of freedom in layout inside the apparatus, and allows the toner cartridge 90 to be disposed at a position where the replacement operation is most easily performed.
[0025]
FIG. 4 is an exploded perspective view showing a pump section of the suction pump 60. In the figure, the pump section of the suction pump 60 has a stator 61, a rotor 62, a holder 65 containing these, and the like. The stator 61 has a female screw shape in which a double pitch spiral groove is formed in an elastic member such as rubber. The rotor 62 is formed of a material such as metal or resin into a male screw shape, and is rotatably fitted into a spiral groove of the stator 61. A drive shaft 67 fixed by a spring pin 66 is connected to the rear end of the rotor 62. The holder 65 including the stator 61 supports the stator 61 so as to be swingable in the direction of arrow A in the figure by bringing a flange portion provided at an end of the stator 61 into contact with the inner peripheral surface thereof. Due to this swing, a gap G is formed between the inner surface of the holder 65 and the outer surface of the stator 61. A motor (not shown) is connected to the end of the drive shaft 67, and the rotor 62 rotates in the stator 61 with the rotation of the motor. At this time, the rotor 62 rotates eccentrically due to its complicated shape. This is why the suction pump (60) is called a uniaxial eccentric screw pump. When the rotor 62 rotates eccentrically, the stator 61 swings in the direction of arrow A in the figure. When the rotor 62 rotates, the closed space formed in the stator 61 moves from the suction port 64 side to the drive shaft 67 side, and a suction force P2 of 10 to 20 [kPa] is generated in the suction port 64. Then, the toner is sucked from the suction port 64. The sucked toner passes through the inside of the pump unit and is discharged from a discharge port (not shown) provided below the drive shaft 67. As long as the toner is stably discharged into the nozzle 72, there is a correlation between the rotation speed of the rotor 62 and the toner conveyance amount (replenishment amount). However, if the toner is not discharged stably, even if the rotor 62 rotates, the air is sucked and the toner conveying efficiency is deteriorated.
[0026]
The toner conveying device 50 of the copying machine according to the present embodiment conveys the toner in the toner cartridge 90 by suction by the suction pump 60 as described above. In such a configuration, it is not necessary to provide a movable member such as a screw-shaped auger in a transport pipe for transporting the toner in the toner cartridge 90 to the developing device 40. Therefore, it is possible to simplify the configuration and suppress an increase in cost. In addition, it is possible to freely discharge the inside of the copier body by using a deformable suction tube 51 as a transport tube. The degree of freedom in the layout of the transport path can be greatly improved. On the other hand, in the method in which the movable member such as an auger transports the knuckle, the transport tube must be formed in a straight line because the movable member is provided in the transport tube, and the degree of freedom in the layout of the transport path is increased. Is greatly deteriorated.
[0027]
It is known that the suction amount (conveyance amount) by the suction pump 60 is strictly proportional to the rotation amount of the rotor 62. Therefore, basically, by controlling the rotation amount of the rotor 62, the toner supply amount into the developing device 40 can be accurately controlled. However, if the toner is left in the bag portion 93, the bulk density of the toner gradually increases. As a result, the amount of toner per unit volume is increased, and the amount of toner replenishment cannot be accurately proportional to the amount of rotation of the rotor 62. However, in the toner conveying device 50 of the copying machine according to the present embodiment, the periodic pumping of air by the air pump 81 can suppress an increase in the bulk density of the toner. Therefore, it is possible to prevent the toner supply amount from becoming unstable due to an increase in the bulk density of the toner.
[0028]
FIG. 5 is an exploded perspective view showing the periphery of the toner passage 74 of the nozzle 72. In the drawing, the toner passage 74 of the nozzle 72 is made of a colored resin material such as black ABS. However, a part thereof is provided with two transparent windows 74a and 74b opposed to each other across the in-tube flow path. The portion where the transparent windows 74a and 74b are provided is sandwiched by a flow rate sensor 76 as flow rate detecting means. The flow sensor 76 is composed of a transmission type photosensor as an optical sensor, and has a light emitting element 76a and a light receiving element 76b. The light emitted from the light emitting element 76a is received by the light receiving element 76b through a route of the transparent window 74a of the toner passage 74 → the channel inside the tube → the transparent window 74b. The light receiving element 76b generates a photocurrent of an amount corresponding to the amount of received light.
[0029]
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the output voltage from the flow sensor 76 and the photoelectric flow generated by the light receiving element 76b. As shown, as the amount of light received by the light receiving element (76b) increases and the photoelectric flow rate increases, the output voltage value from the flow rate sensor (76) increases. In FIG. 5 described above, as the amount of toner flowing in the toner passage 74 of the nozzle 72 increases, the amount of light received by the light receiving element 76b decreases. Therefore, as the output voltage from the flow rate sensor 76 increases, the toner flow rate in the toner passage (74) decreases as shown in FIG. The output voltage value from the flow rate sensor 76 indicates the toner flow rate in the toner passage 74 as a transport pipe. In the flow rate sensor 76 having such a configuration, the toner flow rate in the flow path in the pipe is determined by a simple configuration as compared with the flow rate sensor 76 that detects the flow rate of the toner based on the rotation amount of a driven rotation member that is driven and rotated in the flow path in the pipe. Can be detected. In the illustrated example, two detection windows 74a and 74b are provided in the nozzle 72 (toner passage 74). However, the nozzle itself may be formed of a transparent material without providing a transparent window. Further, instead of detecting the toner flow rate in the nozzle 72 (toner passage 74), the toner flow rate in the suction tube 51 may be detected. In addition, if only one transparent window is provided and the inner wall of the nozzle is mirror-finished so that light incident from the transparent window is reflected by the inner wall of the nozzle, a reflection type photosensor, which is another type of optical sensor, can be used. . Even with such a reflection type photosensor, the toner flow rate in the in-tube flow path can be detected with a simple configuration similar to the transmission type photosensor. Although a phototransistor is used as the light receiving element 76b, a digital output device such as a photo interrupter may be used.
[0030]
As described above, the present copying machine employs the toner conveyance (supply) of the suction system, so that it is not necessary to provide a movable member in the suction tube 51 or the nozzle 72 as the conveyance tube. When the flow rate of the toner in the transport pipe is detected by an optical sensor such as a transmission type photo sensor, if the transport pipe has a movable member, the flow rate of the toner must be detected by avoiding the movable member. In addition, in order to secure the detection space, there is a possibility that the diameter of the transport pipe is made unnecessarily large, or a space where a movable member is partially provided is provided so that toner can be easily clogged there. On the other hand, if the movable member is unnecessary by adopting the suction system as in the present copying machine, such a problem can be solved.
[0031]
FIG. 8 is a block diagram showing a part of an electric circuit of the copying machine according to the present embodiment. In the figure, a control unit 150 composed of a micro processing unit (hereinafter, referred to as MPU) and the like is not only a control unit of the copying machine main body but also a transfer control unit for controlling the toner transfer device (50). This includes a reference toner image density sensor 151 for detecting the density of the reference toner image formed on the drum-shaped photoconductor, and a T sensor 41 for detecting the toner density of the two-component developer in the developing device (40). Etc. are connected. Further, a suction motor 63, an air pump 81, an electromagnetic valve 83, and the like provided in the toner conveying device (50) are also connected. Further, a flow sensor 76 is also connected. The output value from the reference toner image density sensor 151 for detecting the reference toner image is used for correcting the above-described T sensor output target value. The control unit 150 determines the toner supply operation time (drive amount) by the suction motor 63 based on a comparison between the output voltage value from the T sensor 41 and the T sensor output target value. Specifically, first, the excess / deficiency operation time Ta based on the current toner concentration excess / deficiency is calculated by the following equation.
(Equation 1)
Operating time for excess / deficiency Ta = (T sensor output target value−T sensor output voltage) × coefficient K1
[0032]
In this equation, the coefficient K1 is a coefficient for converting the difference between the T sensor output target value and the T sensor output voltage into the suction pump operating time required for replenishing a corresponding amount of toner. When the toner concentration of the two-component developer in the developing device (40) is higher than the reference concentration, the excess / deficiency operation time Ta becomes a negative value.
[0033]
Next, the control unit 150 calculates the scheduled operation time Tb corresponding to the toner amount to be consumed by the printout based on the following equation.
(Equation 2)
Operating time Tb for scheduled consumption = printout image area × coefficient K2
[0034]
In this equation, the coefficient K2 is a coefficient for converting the toner consumption corresponding to the printout image area into the operation time of the suction pump required for replenishment. The control unit 150 sets the sum of the calculated operation time Ta for excess / deficiency and the operation time Tb for scheduled consumption as the toner supply operation time, and drives the suction motor 63 for the time.
[0035]
Further, the control unit 150 has a timer function, and accumulates and counts the toner supply operation time. Further, the air pump 81 is driven and controlled at a predetermined timing to agitate the toner in the toner cartridge 90 by air supply. Even if the main power supply of the copying machine (not shown) is turned off, the power is supplied to the control unit 150, so that the accumulated count value of the toner supply operation time stored therein is retained. .
[0036]
The cumulative count of the toner supply operation time is performed for the following reason. That is, as shown in FIG. 3, the air sent from the air pump 81 to the bag portion 93 of the toner storage bag 92 is finally discharged to the outside through the ventilation filter 95. However, since the mesh of the ventilation filter 95 is so small that it does not allow toner particles to pass through, it takes some time to discharge air, and immediately after the operation of the air pump 81, the air pressure in the bag 93 is temporarily reduced. To rise. If the air pump 81 operates too much, the air pressure in the bag portion 93 rises excessively, and toner clogging and toner blocking may be rather promoted. Therefore, in this copying machine, every time the amount of toner discharged from the bag section 93 reaches a certain value, the air pump 81 is operated for a predetermined time to perform an intermittent operation. It is designed to avoid rising. In order to determine whether or not the toner discharge amount has reached a certain value, the toner supply operation time is cumulatively counted. The balance between the amount of discharged toner and the air supply time differs depending on the mesh size of the ventilation filter 95, the air pressure supplied by the air pump 81, and the like. As a guide, it is desirable that the air supply be performed for one second with respect to the toner supply per second from the viewpoint of the stability of the toner agitation in the bag 93 and the increase in the internal pressure.
[0037]
If toner suction is performed by the suction pump 60 while operating the air pump 81, the air flow path is short-circuited between the air receiving path 75 and the toner path 74 in the nozzle 72. In addition, due to the short circuit, air cannot be satisfactorily fed into the bag portion 93, and further, the toner conveyance property is significantly reduced due to the suction of the air. Therefore, during toner supply by the suction pump 60, the electromagnetic valve 83 is closed and the air pump 81 is not operated.
[0038]
FIG. 9 is a flowchart showing the flow of toner replenishment control by the control unit (150) as the conveyance control means. In the toner supply control, the control unit 150 first waits until a copy command is issued (Step 1, hereinafter, “step” is referred to as “s”). When the copy command is issued (Y in s1), the T sensor output voltage The value is read (s2). Then, the excess / deficiency operation time Ta is calculated based on the read value and the relational expression expressed by the above equation (s3). Next, the image data to be output is read (s4), the printout image area is calculated, and the scheduled operation time Tb is calculated based on the calculation result and the relational expression expressed by the above equation (2). Then, after calculating the toner replenishment operation time Tc, which is the sum of the excess / deficiency operation time Ta and the scheduled consumption operation time Tb (s6), the value is added to the cumulative count value C1 (s7). Further, after the suction motor (63) is driven for the toner supply operation time Tc to supply toner to the developing device (40), it is determined whether or not the cumulative count value C1 exceeds the supply start reference time Tx. (S9). If “C1> Tx” (Y in s9), a predetermined amount of toner has been supplied since the previous air supply by the air pump (81) was completed, and the next air supply is desired. It's time. Therefore, in this case, after the air pump (81) is driven for the air supply execution time Ty (s10), the accumulated count value C1 is reset to zero (s11), and then the presence or absence of the next copy command is determined. Is determined (s12). On the other hand, when it is determined that “C1> Tx” is not satisfied in the control of s9 (N in s9), the timing to perform the air supply has not yet arrived. Therefore, in this case, the presence or absence of the next copy command is determined without driving the air pump (81) (s12). If there is a next copy command (Y in s12), the control flow loops to s2, and toner supply for the next copy is performed. If there is no next copy command (N in s12), the toner supply control ends. It is desirable that the developing roller in the developing device (40) be rotated during the toner supply control. The start timing of the toner replenishment control is preferably a timing at which an image writing start signal (FGATE) for the drum-shaped photoconductor is issued.
[0039]
FIG. 10 is a flowchart showing a flow of the air supply amount adjustment control by the control unit (150). In the figure, the control unit (150) first reads the output voltage value from the flow rate sensor (76) every 10 [msec], and calculates a sensor output average value Va that is an average value of 10 times (s1). ~ S6). Then, it is determined whether or not the sensor output average value Va exceeds 3.0 [V] (s7).
[0040]
When the average sensor output value Va is 3.0 [V] (N in s7), the toner flow rate in the toner passage (74) has not decreased so much. Therefore, after the flow rate error count value Fc described below is reset to zero (s12), the air supply amount adjustment control ends.
[0041]
On the other hand, when the average value Va of the sensor output exceeds 3.0 [V] (Y in s7), the toner flow rate in the toner passage (74) is in a state of being considerably lower than usual. The flow rate is insufficient. This is caused by either the fact that the toner in the toner cartridge (90) is almost exhausted, or the toner is not sufficiently discharged from the toner cartridge (90). Therefore, if the control unit (150) determines that the flow rate is insufficient in the control of s7 (Y in s7), it adds “1” to the flow rate error count value Fc (s8), and then adds the value to the air supply execution time Ty. 0.2 [msec] is added (s9). The air supply execution time Ty is a drive time per one operation of the air pump (81), as previously described in s10 of FIG. Therefore, when the flow rate of the toner in the toner passage (74) is significantly reduced and "Va>3.0V" is detected, the driving time per operation of the air pump (81) is extended by 0.2 [msec]. You. This further promotes toner discharge from the toner cartridge (90) while avoiding excessive air supply by the air pump (81). If the shortage of the flow rate is due to the fact that the toner is not properly discharged from the toner cartridge (90) due to toner blocking or the like, the discharge of the toner is further promoted, and the flow rate of the toner is eventually restored. However, when the flow rate is insufficient due to the fact that the toner storage amount in the toner cartridge (90) is almost exhausted, the toner flow rate does not recover even if the toner discharge is promoted. Then, when the air supply execution time Ty is extended by the control of s9, the control unit (150) next determines whether or not the flow rate error count Fc is “5” (s10). As described above, if it is determined that the sensor output average value Va does not fall below 3.0 V at least once in the control of s7, the flow rate error count value Fc is reset to zero by the control of s12. . Therefore, when “Fc = 0” in the control of s10 (Y in s10), the shortage of the flow rate is detected five times in a row even though the air supply time Ty is continuously extended. become. In such a case, it can be considered that the flow rate is insufficient due to “toner end”. The control unit (150) determines the remaining amount of toner (mainly toner end) in the toner cartridge 90 based on the detection result of the flow sensor 76 and the frequency of occurrence of insufficient flow. Therefore, in the case of "Fc = 0", notification of the necessity of cartridge replacement is made by a display on a display unit (not shown) or a buzzer (s11). Note that, as a determination material for determining the remaining amount of toner, the driving amount of the air pump unit 80 (such as the air supply execution time Ty) may be used instead of the occurrence frequency (Fc) of the insufficient flow rate.
[0042]
In the copying machine having the above configuration, the sensor for detecting the remaining amount of toner in the toner cartridge (90) and the sensor for detecting the flow rate of the toner in the toner passage (74) are shared. Become. As a result, the user can be notified of an appropriate cartridge replacement time while further reducing costs.
[0043]
On the other hand, the following method is also conceivable as a method for determining an appropriate driving time of the air pump unit 80 as the discharge promoting means or for determining an appropriate replacement time of the toner cartridge 90. That is, based on the toner supply operation time Tc and the output of the T sensor or the reference toner image density sensor, it is determined whether the toner density of the two-component developer can be easily recovered. Then, when it is determined that the recovery is difficult, the driving time of the air pump unit 80 is extended, or when the recovery is difficult even if the extension is continued, a notification that the cartridge needs to be replaced is notified. However, in this method, since the toner density is actually reduced to determine the ease of recovery, the image quality may be degraded due to insufficient toner density.
[0044]
Alternatively, a method of counting the accumulated image area of the output image, estimating the toner consumption based on the accumulated image area, extending the driving time of the air pump unit 80, or notifying that the cartridge needs to be replaced may be considered. However, according to this method, an error is inevitably generated between the count value of the accumulated image area and the actual toner consumption. Therefore, image quality is deteriorated due to an excessive or insufficient amount of toner replenishment. May be notified.
[0045]
In the present invention, an experiment in which the copying machine according to the present embodiment was actually manufactured and an image was continuously output was performed under the following conditions.
A digital photo interrupter that outputs 0 (no light reception) to 5.5 (light reception saturation) [V] according to the light reception amount of the light receiving element 76b is used as the flow rate detection sensor 76.
-In s7 in the above air supply amount adjustment control, instead of "Va>3.0V","Va≤3.0V" is determined.
In the air supply amount adjustment control, the T sensor output value is sampled for 2 [sec] at intervals of 50 [msec], and the sensor output average value Va is calculated from 20 output values.
[0046]
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the remaining amount of toner in the toner cartridge 90, the toner supply amount, and the T sensor output value (sensor output average value Va) observed in this experiment. As shown, while the remaining amount of toner in the toner cartridge (90) decreases from the initial value of 250 [g] to about 65 [g], the T sensor output value falls below 3.0 [V]. And the toner flow rate is stable. However, when the remaining amount of toner falls below 65 [g], the output value of the T sensor sometimes falls below 3.0 [V], and the air supply execution time Ty starts to be extended by the above air supply amount adjustment control.
[0047]
FIG. 12 is an enlarged view of the graph of FIG. 11 in the range of the remaining toner amount of 0 to 100 [g]. As shown in the drawing, when the remaining amount of toner is in the range of 30 to 65 [g], even if the output value of the T sensor sometimes falls below 3.0 [V], it can be recovered immediately by extending the air supply execution time Ty. Understand. This is because the discharge of the toner from the toner cartridge 90 is promoted by the extension of the air supply execution time Ty, and the toner flow is restored to the original. However, when the remaining amount of toner falls below 30 [g], the output value of the T sensor frequently falls below 3.0 [V]. This is because the toner flow rate does not easily recover even if the air supply execution time Ty is extended. When the remaining amount of toner decreases to about 10 [g], the shortage of the flow rate is detected five times in succession, and the necessity of replacing the cartridge is notified. As long as the remaining amount of toner is about 10 [g], even if the toner cartridge 90 is replaced with the remaining toner, the running cost is not significantly affected. On the other hand, if the operation is continued even in a range of less than 10 [g], the toner supply amount becomes insufficient as a whole, and a defective image with low density is output. Therefore, the experimental results show that the present invention can notify an appropriate cartridge replacement time while stabilizing the toner supply amount.
[0048]
Although a two-component developing type copier using a two-component developer containing a toner and a magnetic carrier has been described above, the present invention is also applicable to a one-component developing system using a one-component developer containing no magnetic carrier. Is applicable. Further, the present invention can be applied to a copying machine that transports a magnetic carrier or a two-component developer instead of transporting toner as powder. The image forming apparatus is not limited to a copying machine, and may be another image forming apparatus such as a printer or a facsimile. Further, instead of a method of performing exposure by laser light, a method of forming an electrostatic latent image by LED exposure, ion application, or the like may be used. Further, the present invention can be applied to an image forming method without using an electrophotographic process. As such a method, for example, there is a direct recording method such as the image forming apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-301014. Further, the present invention is applicable not only to an image forming apparatus but also to a toner conveying apparatus. It goes without saying that the configuration of the toner conveying device is not limited to that shown in FIG.
[0049]
As described above, the toner conveying device 50 of the copying machine according to the embodiment has the transmission type photosensor as the optical sensor as the flow sensor as the flow detecting unit. With such a configuration, it is possible to detect the toner flow rate in the pipe flow path with a simple configuration as compared with a configuration in which the toner flow rate is detected based on the rotation amount of a driven rotation member that is driven and rotated together with the movement of the toner in the pipe flow path. it can.
As the discharge promoting means, a means for promoting the discharge of the toner as the powder by supplying air to the toner cartridge 90 as the powder container is used. With this configuration, the cartridge replacement cost can be significantly reduced as compared with the case where the movable member is provided in the toner cartridge 90 that is removed after use.
Further, it is configured such that the toner in the suction tube 51 as a transfer tube is sucked and transferred to the developing device 40 as a transfer destination. In such a configuration, by using the deformable suction tube 51 as the transport tube, the degree of freedom in layout inside the copying machine such as the transport tube, the toner cartridge, and the developing device 40 can be improved as compared with the non-deformable movable member type. It can be greatly improved. Furthermore, avoiding problems such as making the diameter of the transport pipe larger than necessary to secure the detection space for the flow rate detection means, and providing a space with no movable member to make it easier for the toner to be clogged. You can also.
Further, in the copying machine according to the embodiment, the above-described air supply amount adjustment control is enabled by controlling the air pump unit 80 based on the detection result of the flow sensor 76. In this air supply amount adjustment control, the toner flow amount can be quickly recovered by extending the air supply execution time Ty based on the occurrence of the insufficient flow amount due to the insufficient discharge of the toner from the toner cartridge 90. By such a quick recovery, the toner supply amount to the developing device 40 can be stabilized, and the image quality can be stabilized. Further, by notifying the appropriate replacement time of the toner cartridge, the image quality can be stabilized.
[0050]
【The invention's effect】
According to the first, second, third, fourth, fifth or sixth aspect of the present invention, it is possible to stabilize the amount of powder to be conveyed or to allow the user to grasp the appropriate replacement time while suppressing an increase in the cost of the powder container. There is an excellent effect that it becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a main part of a copying machine according to an embodiment.
FIG. 2 is a detailed configuration diagram showing a toner conveying device of the copying machine.
FIG. 3 is a perspective view showing a toner storage bag of the toner cartridge mounted on the toner conveying device.
FIG. 4 is an exploded perspective view showing a pump section of a suction pump of the toner conveying device.
FIG. 5 is an exploded perspective view illustrating a periphery of a toner passage of a nozzle in the toner conveying device.
FIG. 6 is a graph showing a relationship between an output voltage from a flow sensor of the toner conveying device and a photoelectric flow generated by a light receiving element.
FIG. 7 is a graph showing the output voltage and the toner flow rate in the toner passage.
FIG. 8 is a block diagram showing a part of an electric circuit of the copying machine.
FIG. 9 is a flowchart showing a flow of toner supply control by a control unit of the copying machine.
FIG. 10 is a flowchart showing a flow of air supply amount adjustment control by the control unit.
FIG. 11 is a graph showing a relationship among a remaining amount of toner in the toner cartridge, a toner supply amount, and an output value of a T sensor.
FIG. 12 is a graph obtained by enlarging FIG. 11 in a range of a toner remaining amount of 0 to 100 [g].
[Explanation of symbols]
1 Document reading section
2 Automatic document feeder
3 Printer section
4 Paper feed unit
5 Contact glass
40 Developing device (transportation destination)
50 Toner transfer device (powder transfer device)
51 Suction tube (transport tube)
60 suction pump
61 Stator
62 rotor
63 Suction motor
64 suction port
70 Cartridge holder
71 Holder
72 nozzle (transport pipe)
76 Flow sensor (flow detection means)
80 Air pump section
90 Toner cartridge (powder container)

Claims (5)

粉体を収容する粉体収容器からの粉体の排出を促す排出促進手段と、排出される粉体を搬送管に通して搬送先まで搬送する搬送手段とを備える粉体搬送装置において、
上記搬送管内の粉体の流量を検知する流量検知手段とを設けたことを特徴とする粉体搬送装置。In a powder transfer device including a discharge promotion unit that promotes discharge of the powder from the powder container that stores the powder and a transfer unit that transfers the discharged powder to a transfer destination through a transfer pipe,
And a flow rate detecting means for detecting a flow rate of the powder in the transport pipe. 請求項１の粉体搬送装置において、
上記流量検知手段として、光学センサを用いたことを特徴とする粉体搬送装置。The powder conveying device according to claim 1,
A powder conveying device using an optical sensor as the flow rate detecting means. 請求項１又は２の粉体搬送装置において、
上記排出促進手段として、上記粉体収容器に対する送気又は加振によって粉体の排出を促すものを用いたことを特徴とする粉体搬送装置。The powder conveying device according to claim 1 or 2,
A powder conveying device, wherein a means for promoting the discharge of powder by air supply or vibration to the powder container is used as the discharge promoting means. 請求項１、２又は３の粉体搬送装置において、
上記搬送手段として上記搬送管内の粉体を吸引して搬送先まで搬送するものを用いたことを特徴とする粉体搬送装置。The powder conveying device according to claim 1, 2 or 3,
A powder transfer device, wherein the transfer means sucks powder in the transfer pipe and transfers the powder to a transfer destination. 画像形成に用いられる粉状の画像形成用剤を粉体収容器から搬送先まで搬送する剤搬送装置と、これを制御する搬送制御手段とを備え、該剤搬送装置によって搬送した画像形成用剤を画像形成に用いる画像形成装置において、
上記剤搬送装置として請求項１、２、３又は４の粉体搬送装置を用い、且つ、上記流量検知手段による検知結果に基づいて上記排出促進手段を制御させるように上記搬送制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。An agent transporting device for transporting a powdery image forming agent used for image formation from a powder container to a destination, and transport control means for controlling the same, the image forming agent transported by the agent transporting device In an image forming apparatus using
The powder transport device according to claim 1, 2, 3 or 4 is used as the agent transport device, and the transport control unit is configured to control the discharge promotion unit based on a detection result by the flow rate detection unit. An image forming apparatus comprising:

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