JP3997083B2 - 剤補給装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

【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２０００−４７４６５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】
上記した粉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粉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、粉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、粉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粉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、粉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一軸偏心スクリューポンプと、該一軸偏心スクリューポンプ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一軸偏心スクリューポンプ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、前記制御手段は、前回の剤補給からの間隔が予め定められた所定の補給間隔を超えるまでは、補給間隔が短いほど前記一軸偏心スクリューポンプの作動時間を、それよりも長い補給間隔のときの作動時間に対して短くするようにし、補給間隔が前記所定の補給間隔を超えた場合は、補給間隔が前記所定の補給間隔よりも短いのときの作動時間よりも長い一定時間で作動する、ように補正することを特徴とする剤補給装置を提案する。
【００１１】
なお、本発明は、前記所定の補給間隔が１００秒であり、該１００秒以上の開いたとき前記一軸偏心スクリューポンプの作動時間を補正せず、１００秒未満のときに前記一軸偏心スクリューポンプの作動時間を補正すると、効果的である。
【００１２】
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一軸偏心スクリューポンプ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。
【００１３】
また、上記の目的を達成するため、本発明は、粉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一軸偏心スクリューポンプと、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、前記一軸偏心スクリューポンプ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一軸偏心スクリューポンプ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、前記制御手段は、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一軸偏心スクリューポンプの作動時間を、前回の剤補給からの間隔が予め定められた所定の補給間隔を超えるまでは、補給間隔が短いほど前記一軸偏心スクリューポンプの作動時間を、それよりも長い補給間隔のときの作動時間に対して短くするようにし、補給間隔が前記所定の補給間隔を超えた場合は、補給間隔が前記所定の補給間隔よりも短いのときの作動時間よりも長い一定時間で作動する、ように補正することことを特徴とする画像形成装置を提案する。
【００１４】
なお、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一軸偏心スクリューポンプの作動時間を補正すると、効果的である。
【００１５】
【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。
【００１６】
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，４Ｂｋが並列配置されている。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
上記と同様にして、他の作像ユニット４Ｃ，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。
【００２１】
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。
【００２２】
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４５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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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２２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（８０〜２００μｍ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２４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。
【００２７】
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。
【００２８】
上記構成のトナー補給装置は、粉体ポンプ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。
【００２９】
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）から粉体ポンプ４０の作動時間を設定したトナー補給信号を発する。
【００３０】
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。粉体ポンプ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、粉体ポンプ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。
【００３１】
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１ｓｅｃ）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４０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。
【００３２】
なお、粉体ポンプ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。
【００３３】
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。
【００３４】
ところで、上記したトナー補給装置の制御は、粉体ポンプ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。
【００３５】
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の粉体ポンプ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。
【００３６】
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。
【００３７】
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）。
【００３８】
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１０）、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。
【００３９】
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。
【００４０】
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、１０００秒におけるクラッチ４６の駆動時間（単位；ｍｓｅｃ）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増大するので、それを補うべくクラッチ４６の駆動時間を短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０．１ｇ、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。
【００４１】
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、粉体ポンプ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。
【００４２】
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。
【００４３】
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ＭＰＵ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。
【００４４】
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、粉体ポンプ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。
【００４５】
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粉体ポンプ４０の作動時間が作動する。粉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。
【００４６】
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。
【００４７】
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粉体ポンプ４０ではトナーを搬送できなくなる、「詰まり」を発生させる。
【００４８】
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、トナー補給量は粉体ポンプ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粉体ポンプ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、粉体ポンプ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。
【００４９】
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粉体ポンプ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１１）、作動後、累積時間をゼロにクリアする（ステップ１２）。
【００５０】
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）。
【００５１】
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。
【００５２】
【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一軸偏心スクリューポンプ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。
【００５３】
請求項２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。
【００５４】
請求項３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、制御手段は設定した一軸偏心スクリューポンプ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。
【００５５】
請求項４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一軸偏心スクリューポンプの作動時間を、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。
【００６６】
請求項５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】 粉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】 粉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 粉体ポンプ

Claims (5)

1. 粉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一軸偏心スクリューポンプと、該一軸偏心スクリューポンプ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一軸偏心スクリューポンプ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、
   前記制御手段は、前回の剤補給からの間隔が予め定められた所定の補給間隔を超えるまでは、補給間隔が短いほど前記一軸偏心スクリューポンプの作動時間を、それよりも長い補給間隔のときの作動時間に対して短くするようにし、
   補給間隔が前記所定の補給間隔を超えた場合は、補給間隔が前記所定の補給間隔よりも短いのときの作動時間よりも長い一定時間で作動する、
   ように補正することを特徴とする剤補給装置。
2. 請求項１に記載の剤補給装置において、前記所定の補給間隔が１００秒であり、該１００秒以上の開いたとき前記一軸偏心スクリューポンプの作動時間を補正せず、１００秒未満のときに前記一軸偏心スクリューポンプの作動時間を補正することを特徴とする剤補給装置。
3. 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一軸偏心スクリューポンプ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。
4. 粉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一軸偏心スクリューポンプと、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、前記一軸偏心スクリューポンプ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一軸偏心スクリューポンプ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、
   前記制御手段は、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一軸偏心スクリューポンプの作動時間を、前回の剤補給からの間隔が予め定められた所定の補給間隔を超えるまでは、補給間隔が短いほど前記一軸偏心スクリューポンプの作動時間を、それよりも長い補給間隔のときの作動時間に対して短くするようにし、
   補給間隔が前記所定の補給間隔を超えた場合は、補給間隔が前記所定の補給間隔よりも短いのときの作動時間よりも長い一定時間で作動する、
   ように補正することことを特徴とする画像形成装置。
5. 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一軸偏心スクリューポンプの作動時間を補正することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。

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