(57)【要約】【課題】粉体の凝集が抑えられた粉体供給装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】粉体供給装置において、粉体を収容する粉体収容器と、粉体収容器内に設けられた、駆動されることで粉体を搬出口へと搬送する搬送部材であって、粉体を粉体収容器内における粉体の残量に応じて搬送する第１搬送部材と、搬出口に搬送されてきた粉体を案内する案内管と、案内管内に設けられた、駆動されることで前記搬出口から該案内管に沿って粉体を搬送する第２搬送部材と、第１搬送部材および第２搬送部材を駆動する、その駆動に際して第１搬送部材および第２搬送部材のうち少なくとも一方の駆動状態を粉体収容器内の粉体の残量に応じた駆動状態とすることによって第１搬送部材による粉体の搬送量と第２搬送部材による搬送量とを近似させる駆動部とを備えたことを特徴とする。【選択図】        図１０
2011043630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体が外部に搬出される搬出口が設けられた、該粉体を収容する粉体収容器と、
前記粉体収容器内に設けられた、駆動されることで前記粉体を前記搬出口へと搬送する搬送部材であって、該粉体を該粉体収容器内における粉体の残量に応じて搬送する第１搬送部材と、
前記搬出口に搬送されてきた粉体を案内する案内管と、
前記案内管内に設けられた、駆動されることで前記搬出口から該案内管に沿って前記粉体を搬送する第２搬送部材と、
前記第１搬送部材および前記第２搬送部材を駆動する、その駆動に際して該第１搬送部材および該第２搬送部材のうち少なくとも一方の駆動状態を前記粉体収容器内の粉体の残量に応じた駆動状態とすることによって該第１搬送部材による粉体の搬送量と該第２搬送部材による搬送量とを近似させる駆動部とを備えたことを特徴とする粉体供給装置。
【請求項２】
前記駆動部が、前記第２搬送部材の駆動状態を固定するとともに、前記第１搬送部材の駆動状態を、前記粉体集容器内の粉体の残量が減るほど上昇させるものであることを特徴とする請求項１記載の粉体供給装置。
【請求項３】
前記駆動部が、前記第１搬送部材の駆動状態を固定するとともに、前記第２搬送部材の駆動状態を、前記粉体集容器内の粉体の残量が減るほど低下させるものであることを特徴とする請求項１記載の粉体供給装置。
【請求項４】
トナーが外部に搬出される搬出口が設けられた、該トナーを収容するトナー収容器と、
前記トナー収容器内に設けられた、駆動されることで前記トナーを前記搬出口へと搬送する搬送部材であって、該トナーを該トナー収容器内におけるトナーの残量に応じて搬送する第１搬送部材と、
前記搬出口に搬送されてきたトナーを案内する案内管と、
前記案内管内に設けられた、駆動されることで前記搬出口から該案内管に沿って前記トナーを搬送する第２搬送部材と、
前記第１搬送部材および前記第２搬送部材を駆動する、その駆動に際して該第１搬送部材および該第２搬送部材のうち少なくとも一方の駆動状態を前記トナー収容器内のトナーの残量に応じた駆動状態とすることによって該第１搬送部材によるトナーの搬送量と該第２搬送部材による搬送量とを近似させる駆動部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記駆動部が、前記第２搬送部材の駆動状態を固定するとともに、前記第１搬送部材の駆動状態を、前記粉体集容器内のトナーの残量が減るほど上昇させるものであることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記駆動部が、前記第１搬送部材の駆動状態を固定するとともに、前記第２搬送部材の駆動状態を、前記粉体集容器内のトナーの残量が減るほど低下させるものであることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項７】
表面にトナー像を保持する像保持体と、
前記像保持体表面にトナー像を形成する画像形成部と、
トナーが搬出される搬出口が設けられた、該トナーを収容するトナー収容器と、
前記トナー収容器内に設けられた、駆動されることで前記トナーを前記搬出口へと搬送する搬送部材であって、該トナーを該トナー収容器内におけるトナーの残量に応じて搬送する第１搬送部材と、
前記搬出口に搬送されてきたトナーを前記画像形成部まで案内する案内管と、
前記案内管内に設けられた、駆動されることで前記搬出口から該案内管に沿って前記トナーを搬送する第２搬送部材と、
前記第１搬送部材および前記第２搬送部材を駆動する、その駆動に際して該第１搬送部材および該第２搬送部材のうち少なくとも一方の駆動状態を前記トナー収容器内のトナーの残量に応じた駆動状態とすることによって該第１搬送部材によるトナーの搬送量と該第２搬送部材による搬送量とを近似させる駆動部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体供給装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉体供給装置として、トナー容器のトナーを外部へ搬送する搬送部材を備え、トナー残量に応じて搬送部材による速度を変更するトナー補給装置が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２９２９３６号公報
【特許文献２】特開平８−３３４９６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、粉体の凝集が抑えられた粉体供給装置および画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係る粉体供給装置は、
粉体が外部に搬出される搬出口が設けられた、この粉体を収容する粉体収容器と、
上記粉体収容器内に設けられた、駆動されることで上記粉体を上記搬出口へと搬送する搬送部材であって、この粉体をこの粉体収容器内における粉体の残量に応じて搬送する第１搬送部材と、
上記搬出口に搬送されてきた粉体を案内する案内管と、
上記案内管内に設けられた、駆動されることで上記搬出口からこの案内管に沿って上記粉体を搬送する第２搬送部材と、
上記第１搬送部材および上記第２搬送部材を駆動する、その駆動に際してこの第１搬送部材およびこの第２搬送部材のうち少なくとも一方の駆動状態を上記粉体収容器内の粉体の残量に応じた駆動状態とすることによってこの第１搬送部材による粉体の搬送量とこの第２搬送部材による搬送量とを近似させる駆動部とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２に係る粉体供給装置は、上記駆動部が、上記第２搬送部材の駆動状態を固定するとともに、上記第１搬送部材の駆動状態を、上記粉体集容器内の粉体の残量が減るほど上昇させるものであることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に係る粉体供給装置は、上記駆動部が、上記第１搬送部材の駆動状態を固定するとともに、上記第２搬送部材の駆動状態を、上記粉体集容器内の粉体の残量が減るほど低下させるものであることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に係る画像形成装置は、
トナーが外部に搬出される搬出口が設けられた、このトナーを収容するトナー収容器と、
上記トナー収容器内に設けられた、駆動されることで上記トナーを上記搬出口へと搬送する搬送部材であって、この粉体をこの粉体収容器内における粉体の残量に応じて搬送する第１搬送部材と、
上記搬出口に搬送されてきたトナーを案内する案内管と、
上記案内管内に設けられた、駆動されることで上記搬出口からこの案内管に沿って上記トナーを搬送する第２搬送部材と、
上記第１搬送部材および上記第２搬送部材を駆動する、その駆動に際してこの第１搬送部材およびこの第２搬送部材のうち少なくとも一方の駆動状態を上記トナー収容器内のトナーの残量に応じた駆動状態とすることによってこの第１搬送部材によるトナーの搬送量とこの第２搬送部材による搬送量とを近似させる駆動部とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項５に係る画像形成装置は、上記駆動部が、上記第２搬送部材の駆動状態を固定するとともに、上記第１搬送部材の駆動状態を、上記トナー集容器内の粉体の残量が減るほど上昇させるものであることを特徴とする。
【００１０】
請求項６に係る画像形成装置は、上記駆動部が、上記第１搬送部材の駆動状態を固定するとともに、上記第２搬送部材の駆動状態を、上記トナー集容器内の粉体の残量が減るほど低下させるものであることを特徴とする。
【００１１】
請求項７に係る画像形成装置は、
表面にトナー像を保持する像保持体と、
上記像保持体表面にトナー像を形成する画像形成部と、
トナーが搬出される搬出口が設けられた、このトナーを収容するトナー収容器と、
上記トナー収容器内に設けられた、駆動されることで上記トナーを上記搬出口へと搬送する搬送部材であって、この粉体をこの粉体収容器内における粉体の残量に応じて搬送する第１搬送部材と、
上記搬出口に搬送されてきたトナーを上記画像形成部まで案内する案内管と、
上記案内管内に設けられた、駆動されることで上記搬出口からこの案内管に沿って上記トナーを搬送する第２搬送部材と、
上記第１搬送部材および上記第２搬送部材を駆動する、その駆動に際してこの第１搬送部材およびこの第２搬送部材のうち少なくとも一方の駆動状態を上記トナー収容器内のトナーの残量に応じた駆動状態とすることによってこの第１搬送部材によるトナーの搬送量とこの第２搬送部材による搬送量とを近似させる駆動部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る粉体供給装置によれば、第１搬送部材による粉体の搬送量と第２搬送部材による搬送量とを近似させない場合に比べ粉体の凝集が抑えられる。
【００１３】
請求項２に係る粉体供給装置によれば、本構成を有さない場合に比べ粉体供給量の変動を抑えつつ、粉体の凝集が抑えられる。
【００１４】
請求項３に係る粉体供給装置によれば、本構成を有さない場合に比べ駆動機構を簡単化しつつ、粉体の凝集が抑えられる。
【００１５】
請求項４に係る画像形成装置によれば、第１搬送部材による粉体の搬送量と第２搬送部材による搬送量とを近似させない場合に比べトナーの凝集が抑えられる。
【００１６】
請求項５に係る画像形成装置によれば、本構成を有さない場合に比べトナー供給量の変動を抑えつつ、トナーの凝集が抑えられる。
【００１７】
請求項６に係る画像形成装置によれば、本構成を有さない場合に比べ駆動機構を簡単化しつつ、トナーの凝集が抑えられる。
【００１８】
請求項７に係る画像形成装置によれば、第１搬送部材によるトナーの搬送量と第２搬送部材による搬送量とを近似させない場合に比べ、トナーの凝集に起因する筋状の画像欠陥が防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態であるプリンタの概略構成図である。
【図２】図１に示す現像器、トナーカートリッジおよび供給管を示す断面図である。
【図３】図２に示す現像器、トナーカートリッジおよび供給管のＹ−Ｙ断面図である。
【図４】図１に示す制御部の構成を示すブロック図である。
【図５】図１に示すプリンタの処理を示すフローチャートである。
【図６】トナーカートリッジ内のトナーの残量に対する収容器搬送部材によるトナーの搬送量の測定結果を示すグラフである。
【図７】収容器搬送部材の回転数に対する収容器搬送部材によるトナーの搬送量の測定結果を示すグラフである。
【図８】供給管の供給管搬送部材の回転数に対する、供給管搬送部材によるトナーの搬送量の測定結果を示すグラフである。
【図９】実施例１における収容器搬送部材の回転数制御を示すグラフである。
【図１０】図９に示す回転数制御に基づくトナーの搬送量を示すグラフである。
【図１１】比較例におけるトナーの搬送量を示すグラフである。
【図１２】実施例２における供給管搬送部材の回転数制御を示すグラフである。
【図１３】図１２に示す回転数制御に基づくトナーの搬送量を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
図１は、本発明の第１実施形態であるプリンタの概略構成図である。
【００２２】
図１に示すプリンタ１は、感光体１０と、この感光体１０の表面に電荷を付与する帯電ロール１１と、外部から送信されてきた画像データに基づいたレーザ光を生成するレーザ露光器１２と、トナーを含む現像剤を収容する現像器１３と、記録用紙を収容する用紙カセット１６と、用紙カセット１６から記録用紙を引き出して搬送する用紙搬送装置１７と、トナー像を、矢印Ｂ方向に搬送されてきた記録用紙上に転写する転写ロール１４と、記録用紙上のトナー像を加熱および加圧することでその記録用紙上にトナー像を定着させる定着器１５と、トナーを収容するトナーカートリッジ１８と、トナーカートリッジ１８のトナーを現像器１３に供給する供給管１９と、プリンタ１の各部の動作を制御する制御部１Ａとを有している。感光体１０、帯電ロール１１、現像器１３、および、トナーカートリッジ１８は、プロセスカートリッジ１Ｂ内に設けられており、プロセスカートリッジ１Ｂはプリンタ１に対し交換可能に装着されている。また、トナーカートリッジ１８はプロセスカートリッジ１Ｂから独立して交換可能である。現像器１３は、感光体１０に対向して回転しながら、現像剤を感光体１０との間の領域に搬送する現像ロール１３３を有している。現像器１３に収容されている現像剤には、トナーの他に、このトナーとの摩擦によりトナーを摩擦帯電させる電荷付与粒子であり磁性粒子でもある磁性キャリアが含まれても良い（１成分現像／２成分現像）。トナーカートリッジ１８は、プリンタ１に対し着脱自在に装着される。トナーの体積平均粒径（以下、粒径とする）は、２．５μｍ〜７．０μｍが好ましく、より好ましくは３．０〜５．０μｍである。トナーの粒径が２．５μｍ〜７．０μｍであると、小さな文字を印字したときでも、文字中の線と線の間の白地部へのトナー付着が抑制される。トナーの粒径はコールターマルチサイザーＩＩＩ型で測定される。
【００２３】
このプリンタ１は、本発明の画像形成装置の一実施形態である。また、感光体１０が、本発明にいう像保持体の一例であり、帯電ロール１１とレーザ露光器１２と現像器１３との組合せが、本発明にいう画像形成部の一例である。
【００２４】
ここで、このプリンタ１における画像形成の動作を簡単に説明する。
【００２５】
図１に示すプリンタ１では、矢印Ａ方向に回転する感光体１０の表面に、帯電ロール１１により電荷が付与され、電荷が付与された感光体１０の表面に、外部から送信されてきた画像データに基づいたレーザ光がレーザ露光器１２により照射されることで感光体１０の表面には静電的な潜像が形成される。トナーカートリッジ１８からは供給管１９を経由して現像器１３にトナーが供給される。現像器１３では、トナーを含んだ現像剤が現像ロール１３３に供給される。トナーが潜像上に付着することにより、感光体１０の表面の静電的な潜像は現像される。この現像によって、トナーは現像器１３で消費されることとなる。感光体１０は現像により形成されたトナー像を保持し、トナー像は、矢印Ｂ方向に搬送されてきた記録用紙上に転写ロール１４により転写され、トナー像を加熱および加圧する定着器１５により記録用紙上のトナー像が溶融されて記録用紙上に定着される。なお、このプリンタ１は、モノクロ画像専用機であるが、本発明は、カラー画像機に適用されてもよい。
【００２６】
図２は、図１に示す現像器、トナーカートリッジおよび供給管を示す断面図であり、図３は、図２に示す現像器、トナーカートリッジおよび供給管のＹ−Ｙ断面図である。
【００２７】
図２および図３に示すトナーカートリッジ１８は、プリンタ１に対し着脱自在に設けられており、トナーを内部に収容するトナー収容器１８１と、トナー収容器１８１内のトナーを搬送する収容器搬送部材１８２とを備えている。
【００２８】
トナー収容器１８１は円管状であり、円管状の内壁１８１ａ内にトナーを収容している。円管状に延びるトナー収容器１８１の両端のうちの一方近傍には、トナーが現像器１３に向かって搬出される搬出口１８１ｂが設けられている。搬出口１８１ｂはトナー収容器１８１から下向きに開口し供給管１９に続いている。
【００２９】
収容器搬送部材１８２は、トナー収容器１８１の内壁１８１ａに沿って螺旋状（へリックス）に巻いた線状部材であり、一端が螺旋軸１８２ａの延長上でモータ１８６に接続されている。モータ１８６は、制御部１Ａの制御によって収容器搬送部材１８２を駆動し、収容器搬送部材１８２を螺旋軸回りに回転させる。収容器搬送部材１８２は、回転することによってトナー収容器１８１内のトナーを螺旋軸１８２ａが延びる方向に沿って搬送する。モータ１８６の速度は、制御部１Ａによって制御される。モータ１８６は、制御部１Ａの制御に応じて、現像器１３でのトナーの消費量を補うように収容器搬送部材１８２を駆動する。より詳細には、現像器１３内に設けられた磁気センサ１３２２によって検知される現像剤中のトナーの量に応じて収容器搬送部材１８２を駆動する。ここで、トナーが本発明にいう粉体の一例に相当する。また、トナーカートリッジ１８、モータ１８６、および制御部１Ａの組合せは、本発明の粉体供給装置の一実施形態である。また、トナー収容器１８１が、本発明にいう粉体収容器の一例に相当し、収容器搬送部材１８２が、本発明にいう第１搬送部材の一例に相当する。
【００３０】
トナーカートリッジ１８では、収容器搬送部材１８２が回転することによって、トナー収容器１８１内のトナーが搬出口１８１ｂに向かって搬送され、搬出口１８１ｂから搬出される。
【００３１】
供給管１９は、搬出口１８１ｂに続いて延びた円管状の部材であり、搬出口１８１ｂに搬送されてきたトナーを案内する。供給管１９は、トナー収容器１８１と現像器１３とを繋いでおり、内部に、トナーを搬送する供給管搬送部材１９２が設けられている。供給管搬送部材１９２は、螺旋状のフィンが棒の周囲に備えられた構造を有しており、モータ１９６に駆動され回転することによって、供給管１９内のトナーを供給管１９に沿って搬送する。ここで、供給管１９が本発明にいう案内管の一例に相当し、供給管搬送部材１９２が本発明にいう第２搬送部材の一例に相当する。
【００３２】
トナーカートリッジ１８の収容器搬送部材１８２を駆動するモータ１８６の回転と、供給管１９内の供給管搬送部材１９２を駆動するモータ１９６の回転は、制御部１Ａ（図１参照）によって制御されている。トナーカートリッジ１８の収容器搬送部材１８２、および供給管１９内の供給管搬送部材１９２は、互いに同じ時期に回転するよう制御されている。また、制御部１Ａは、トナーカートリッジ１８における収容器搬送部材１８２の回転速度を制御することによって、収容器搬送部材１８２が搬出口１８１ｂへと搬送するトナーの搬送量を制御しており、供給管搬送部材１９２の回転速度を制御することによって、供給管搬送部材１９２におけるトナーの搬送量を制御している。トナーカートリッジ１８の収容器搬送部材１８２による搬送量は、収容器搬送部材１８２の回転速度のみによって決まるものではなく、トナーカートリッジ１８におけるトナーの残量に応じて変化する。トナーカートリッジ１８の収容器搬送部材１８２の回転数が、供給管１９での搬送量を超えるような搬送量となる回転数で回転すると、トナーカートリッジ１８内のトナーは搬出口１８１ｂ付近で渋滞する。このとき、トナーカートリッジ１８の搬出口１８１ｂ付近のトナーには、収容器搬送部材１８２の搬送によって圧力がかかる。トナーにかかった圧力は収容器搬送部材１８２および供給管搬送部材１９２の停止後も残留するが、この圧力によってトナーが凝集する可能性がある。トナーは、圧力が過剰な状態のまま時間が経過すると凝集して塊を形成する。トナーカートリッジ１８でのトナーの凝集は、外部から力を加えればほぐれる程度の固さであり緩凝集（弱凝集）である。しかし、緩凝集であっても、現像器１３に供給される前の段階でトナーに一旦凝集が生じると、凝集した塊の一部は、ほぐれないまま感光体１０まで到達し、画像中の筋状の欠陥の原因となる。本実施形態のプリンタ１では、トナーカートリッジ１８の収容器搬送部材１８２によってトナーを搬出口１８１ｂへと搬送する搬送量が、供給管１９内の供給管搬送部材１９２が搬出口１８１ｂからトナーを搬送する搬送量と近似するよう駆動されている。ここで、モータ１８６，１９６および制御部１Ａが、本発明にいう駆動部の一例に相当する。また、回転数が、本発明にいう駆動状態の一例に相当する。
【００３３】
現像器１３は、現像ロール１３３と、現像剤を収容する現像剤収容槽１３２と、現像剤収容槽１３２の内部で現像剤を撹拌搬送する撹拌搬送部材１３１とを備えている。現像剤収容槽１３２は、内部が、現像ロール１３３に並行して延びた壁１３２１によって、現像ロール１３３と隣り合った第１収容室１３２ａとこの第１収容室１３２ａと隣り合った第２収容室１３２ｂとに分けられている。第１収容室１３２ａは、現像ロール１３３に隣り合い、現像ロール１３３の回転軸に沿って延びている。
【００３４】
これら第１収容室１３２ａおよび第２収容室１３２ｂそれぞれには、撹拌搬送部材１３１が１つずつ配備されており、これら撹拌搬送部材１３１は、具体的には、螺旋状のフィンが棒の周囲に備えられた構造を有している。撹拌搬送部材１３１はモータ１３５の駆動を受けて回転する。第１収容室１３２ａおよび第２収容室１３２ｂそれぞれに配備された撹拌搬送部材１３１が互いに逆向きに回転することで、現像剤収容槽１３２に収容されている現像剤は撹拌されながら壁１３２１の周囲を循環する。２成分現像の場合、現像剤はトナーと磁性キャリアとからなり、トナーは、トナーカートリッジ１８から供給管１９を経て供給されてくる。現像剤収容槽１３２の内部では、撹拌搬送部材１３１によってトナーと磁性キャリアとが撹拌されることでトナーと磁性キャリアが反対極性に帯電する。このため、トナーは磁性キャリアに静電的に付着する。これにより、現像剤収容槽１３２の内部では、トナーと磁性キャリアが渾然一体となっている。現像器１３の第２収容室１３２ｂには磁気センサ１３２２が設けられている。制御部１Ａ（図１参照）は磁気センサ１３２２からの出力信号によって、現像剤中のトナーの量を検知する。現像剤は第１収容室１３２ａから現像ロール１３３に供給される。現像剤は、現像ロール１３３によって、現像ロール１３３と感光体１０（図１参照）との間の領域に運ばれ、現像剤のトナーが感光体１０に付着する。磁性キャリアは感光体１０に付着せず、第１収容室１３２ａに戻ってくる。
【００３５】
このようにして、トナーカートリッジ１８から排出されるトナーによって感光体１０表面に像が形成される。トナーカートリッジ１８内のトナーは、収容器搬送部材１８２および供給管１９の供給管搬送部材１９２が回転することによって現像器１３に供給される。収容器搬送部材１８２、および供給管搬送部材１９２の回転頻度や回転時間は、磁気センサ１３２２によって検出される現像器１３内のトナー濃度に応じて制御される。
【００３６】
図４は、図１に示す制御部の構成を示すブロック図である。
【００３７】
図４に示す制御部１Ａは、プログラムを実行することによって、各種演算処理および周辺各部の制御を行うＣＰＵ１０１と、ＣＰＵ１０１によって実行されるプログラムやデータを格納し、またＣＰＵ１０１による演算結果を記憶するメモリ１０２と、外部からの画像データを受ける画像データＩＦ（インターフェース）１０３と、図１に示す各部の機構を制御する機構ＩＦ１０４と、図３に示す磁気センサ１３２２からの信号を受信するセンサＩＦ１０５とを有する。ＣＰＵ１０１、メモリ１０２、画像データＩＦ１０３、機構ＩＦ１０４、およびセンサＩＦ１０５はバスで接続されている。制御部１Ａは、ＣＰＵ１０１がメモリ１０２に記憶された制御プログラムを実行することによって、画像データＩＦ１０３が受信した画像データおよびセンサＩＦ１０５が受信した信号に基づき、図１に示す感光体１０、帯電ロール１１、露光器１２、現像器１３、転写ロール１４、定着器１５、および用紙搬送装置１７の動作を制御するとともに、図３に示すトナーカートリッジ１８のモータ１８６や供給管１９のモータ１９６の動作を制御する。
【００３８】
図５は、図１に示すプリンタの処理を示すフローチャートである。
【００３９】
トナー供給は制御部１Ａ（図１参照）によって制御される。制御部１Ａは、まず、現像器１３においてトナーの需要があるか否か判別する（ステップＳ１１）。より詳細には、磁気センサ１３２２からの出力信号によって、現像器１３における現像剤中のトナーの濃度を検出し、濃度が予め定めた閾値よりも小さい場合にはトナーの需要があると判定する。トナーの需要がある場合（ステップＳ１１でＹｅｓ）、制御部１Ａは、トナーカートリッジ１８の収容器搬送部材１８２、および供給管１９内の供給管搬送部材１９２の回転速度を決定する（ステップＳ１２）。制御部１Ａは、トナーカートリッジ１８の収容器搬送部材１８２の回転速度を、トナーカートリッジ１８のトナー収容器１８１内のトナーの残量に応じた回転速度に制御することによって、収容器搬送部材１８２によるトナーの搬送能力と、供給管搬送部材１９２によるトナーの搬送量とを近似させる。より詳細には、制御部１Ａは、供給管搬送部材１９２の回転速度は固定し、収容器搬送部材１８２の回転速度をトナーの残量が減るほど上昇させる。回転速度の詳細な決定方法については後に説明する。なお、トナーカートリッジ１８のトナーの残量は、用紙に形成する画像の像密度から算出したトナー消費量を積算し、トナーカートリッジ１８における満充填の量から差し引くことによって算出されるが、供給管搬送部材１９２の回転量から算出する方法も採用可能である。
【００４０】
次に、制御部１Ａは、上記ステップＳ１２の回転速度決定処理で決定した回転速度でトナーカートリッジ１８の収容器搬送部材１８２、および供給管１９内の供給管搬送部材１９２を回転させ、トナーの搬送を開始する（ステップＳ１３）。回転速度は、収容器搬送部材１８２および供給管搬送部材１９２をそれぞれ駆動するモータ１８６，１９６に供給する電圧として制御される。上記ステップＳ１１で、トナーの需要がないと判定した場合（ステップＳ１１でＮｏ）、制御部１Ａは、トナーの搬送を停止する（ステップＳ１４）。
【００４１】
次に、画像形成処理（ステップＳ１５）で、制御部１Ａは、画像データが供給されている場合に、感光体１０、帯電ロール１１、露光器１２、現像器１３を制御して感光体１０の表面にトナー像を形成し、さらに、転写ロール１４、定着器１５、用紙搬送装置１７を制御して、記録用紙に画像を形成する。
【００４２】
制御部１Ａによる回転速度の決定方法について説明する。
【００４３】
収容器搬送部材１８２によるトナーの搬送量は、トナー収容器１８１内のトナーの残量に応じた回転速度に応じて変化する。ここで、収容器搬送部材１８２による搬送量とは、単体として動作した場合にトナーを搬送する能力を意味する。トナーカートリッジ１８に供給管１９が接続されたプリンタ１では、搬出口１８１ｂの位置でトナーが移動する量は、下流側のトナーが供給管１９内を移動する量に制限されるため、搬送量はトナーが移動する量に影響するが、移動する量を直接には表わさない。収容器搬送部材１８２によるトナーの搬送量は、トナーカートリッジ１８の下流側に供給管１９を接続せずに、収容器搬送部材１８２を回転させた状態において搬出口１８１ｂから排出されるトナーの量によって表わされる。
【００４４】
また、供給管搬送部材１９２によるトナーの搬送量とは、供給管１９よりも上流から十分な量のトナーが供給された場合において、トナーを搬送する能力を意味する。トナーカートリッジ１８に供給管１９が接続されたプリンタ１では、供給管１９が移動させるトナーの量は、トナーカートリッジ１８から供給されるトナーの量に制限される。供給管搬送部材１９２によるトナーの搬送量は、トナーカートリッジ１８から十分な量のトナーを供給した状態で、供給管１９内を搬送され供給管１９から排出されるトナーの量によって表わされる。以降、単体としてのトナーを搬送する能力を強調する場合に、搬送量を搬送能力とも称する。
【００４５】
ここで、収容器搬送部材１８２によるトナーの搬送量（搬送能力）と、供給管搬送部材１９２によるトナーの搬送量（搬送能力）とを測定した測定例を説明する。
【００４６】
測定には、プリンタ１の一例である富士ゼロックス製プリンタＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅＩＩＩＣ３３００に用いられるトナーカートリッジ１８を使用した。トナーカートリッジ１８をプリンタ本体に装着せずに、単体として収容器搬送部材１８２を３０ｒｐｍの回転数で回転させ、トナーカートリッジ１８の搬出口１８１ｂから排出されるトナーの量を測定した。なお、測定を簡潔に行うため、トナーカートリッジ１８は、現像器から失われる磁性キャリアを補充するためのトリクルキャリアを含まない状態とした。
【００４７】
図６は、トナーカートリッジ内のトナーの残量に対する収容器搬送部材によるトナーの搬送量の測定結果を示すグラフである。
【００４８】
図６のグラフの横軸は、トナーカートリッジ１８内のトナーの残量、すなわちトナー収容器１８１内のトナーの残量を表わす。「１」はトナーが満充填された状態を表わし、「０」は空を表わす。グラフの縦軸は、収容器搬送部材１８２によってトナーを搬出口１８１ｂから外部に供給する能力、すなわち収容器搬送部材１８２によるトナーの搬送能力を表わしている。
【００４９】
図６のグラフに示すように、収容器搬送部材１８２の搬送が開始した初期は、搬送量がほぼ４０ｇ／ｍｉｎに維持されていたが、トナーカートリッジ１８内のトナー残量が減るほど搬送量が減少した。搬送量は最終的には０ｇ／ｍｉｎとなった。
【００５０】
図６のグラフは、収容器搬送部材１８２の回転数を固定した場合の搬送量を示しているが、次に、収容器搬送部材１８２の回転数を変えて搬送量を測定した。図６のグラフの場合と同じトナーカートリッジ１８単体で、トナーカートリッジ１８の搬出口１８１ｂから排出されるトナー量を測定した。ただし、搬送量は、トナーカートリッジ１８内のトナー残量に応じて異なる。そこで、トナーの残量を、満充填、３／４、１／２、１／４、１／５、１／１０の場合に層別した。
【００５１】
図７は、収容器搬送部材の回転数に対する収容器搬送部材によるトナーの搬送量の測定結果を示すグラフである。
【００５２】
このグラフに示すトナー残量、回転数、および搬送量の関係から、任意のトナー残量において、目標の搬送量を得る回転数が算出される。
【００５３】
次に、供給管１９の供給管搬送部材１９２によるトナーの搬送量を測定した測定例を説明する。
【００５４】
この測定例では、先の測定例におけるプリンタで用いられている供給管１９を取り出してトナーカートリッジ１８を接続し、トナーカートリッジ１８からトナーを供給した状態で供給管搬送部材１９２を回転させ、供給管１９から排出されるトナー量を測定した。なお、収容器搬送部材１８２の回転数は定格最大の３０ｒｐｍに固定したが、トナーカートリッジ１８のトナーの残量を、満充填、３／４、１／２、１／４、１／５、１／１０の場合に層別して測定した。
【００５５】
図８は、供給管の供給管搬送部材の回転数に対する、供給管搬送部材によるトナーの搬送量の測定結果を示すグラフである。
【００５６】
図８に示すグラフの縦軸は、供給管１９から排出されるトナーの量、すなわち供給管１９がプリンタに組み込まれたとした場合には現像器１３に供給される供給能力を表わしている。
【００５７】
図８のグラフに示されるように、供給管１９から外に搬送される搬送量は、供給管搬送部材１９２の回転数に比例しており、供給管搬送部材１９２の回転数が高いほど高い。ただし、トナーカートリッジ１８のトナーの残量が３／４、１／２、１／４、１／５、１／１０の場合に、搬送量が頭打ちとなっているのは、供給管１９に対しトナーカートリッジ１８から供給される量の限界による。したがって、トナーの残量が満充填の場合には、供給管１９の供給管搬送部材１９２による搬送量は、供給管搬送部材１９２の回転数に比例する。
【００５８】
図６のグラフに示すように、単体としてのトナーカートリッジ１８は、満充填で収容器搬送部材１８２の回転数が３０ｒｐｍの場合、トナーカートリッジ１８は、４０ｇ／ｍｉｎの搬送量でトナーを搬送する。しかし、トナーカートリッジ１８が供給管１９に接続された状態では、図７のグラフに示すように、上流側のトナーカートリッジ１８から下流側の供給管１９を通じて搬送されるトナーの量は、供給管搬送部材１９２の回転数によって制限される。この状態では、トナーカートリッジ１８の搬出口１８１ｂ付近のトナーに、収容器搬送部材１８２による搬送によって圧力がかかりトナーの凝集が生じるおそれがある。
【００５９】
本実施形態のプリンタ１では、制御部１Ａが、トナーカートリッジ１８の収容器搬送部材１８２の回転速度をトナーカートリッジ１８のトナー収容器１８１内のトナーの残量に応じた回転速度に制御することによって、収容器搬送部材１８２によるトナーの搬送量と、供給管搬送部材１９２によるトナーの搬送量とを近似させる。より詳細には、制御部１Ａは、供給管搬送部材１９２の回転速度は固定し、収容器搬送部材１８２の回転速度をトナーの残量が減るほど上昇させる。
【００６０】
ここで、第１実施形態のプリンタにおける制御の一例である実施例１を説明する。
【００６１】
本実施例では、先の測定例におけるプリンタの改造機を、トナーカートリッジ１８および供給管１９が取り付けられた状態で使用し、現像器１３へのトナーの搬送量の目標を３０ｇ／ｍｉｎとし、図８に示す関係から、供給管搬送部材１９２の回転速度を６０ｒｐｍに固定した。そして、制御部１Ａに、収容器搬送部材１８２の回転速度を、トナー収容器１８１内のトナーの残量に応じた回転速度に制御させることによって、収容器搬送部材１８２によるトナーの搬送量を３０ｇ／ｍｉｎに近似させた。
【００６２】
図９は、実施例１における収容器搬送部材の回転数制御を示すグラフである。
【００６３】
図９のグラフは、収容器搬送部材１８２によるトナーの搬送量を３０ｇ／ｍｉｎとするための収容器搬送部材１８２の回転数を示す。収容器搬送部材１８２の回転数は、トナー残量が減るほど上昇している。なお、グラフのうちトナー残量が少ない側の領域で回転数が固定されているのは、収容器搬送部材１８２の回転数定格の上限によるものである。制御部１Ａがモータ１８６を制御して収容器搬送部材１８２を回転させた。回転数は、トナー残量に対し図９のグラフに応じた回転数とした。
【００６４】
図１０は、図９に示す回転数制御に基づくトナーの搬送量を示すグラフである。
【００６５】
図１０のグラフの縦軸は、供給管搬送部材１９２によるトナーの実供給量、すなわち現像器１３に実際に供給されるトナーの量を示す。
【００６６】
図１０のグラフに示すように、トナーの実供給量は、トナーの残量が満充填から約１／５（０．２）の量になるまで、約３０ｇ／ｍｉｎであり、粉体供給量の変動が抑えられている。また、図１０のグラフは、図９のグラフに示す回転数制御による収容器搬送部材１８２のトナーの搬送量とほぼ一致するものである。
【００６７】
実施例１では、収容器搬送部材１８２によるトナーの搬送量と、供給管搬送部材１９２による搬送量が近似しているため、上記制御を実施しない場合に比べ、トナーカートリッジ１８の搬出口１８１ｂ付近のトナーにかかる圧力が低減していると考えられる。
【００６８】
そこで、実施例１のプリンタにおけるトナーの凝集について調査した。トナー残量が満充填の状態から画像形成を開始させ、トナー残量が１／５の量となったところで、トナーカートリッジ１８の搬出口１８１ｂ付近からトナーを採取し、緩凝集物の量を調査した。
【００６９】
緩凝集物の評価方法は、次の通りである。
【００７０】
ここで、緩凝集物とは以下の篩い分け操作により、網上に残存したトナー残存物と定義する。まず、４２５μｍ枠付き金網上にトナー２．０ｇを測りとる。（なお、トナーとトリクルキャリアの混合した混合物の場合には、ブローオフ法等によりトナーとトリクルキャリアとの比を算出し、トナーの重量が２．０ｇとなるよう混合物を測りとる。）次に、金網を、硬い机の上に１ｃｍの高さから落下させて振動を与える。落下を２０回繰返した後、網上に残ったトナーの重量を測定する。篩い分けによる精度から、残ったトナーの重量が２ｍｇ以上の場合には、緩凝集物が存在し、画質への影響上許容できないと判定し、２ｍｇ以下の場合には、緩凝集物が存在しないと判定する。
【００７１】
上記評価方法による調査の結果、実施例１の制御によるプリンタ１のトナーカートリッジ１８には、緩凝集物が存在しなかった。また、用紙に形成された画像に、視認可能な画像欠陥はなかった。
【００７２】
［比較例］
続いて、収容器搬送部材１８２および供給管搬送部材１９２のいずれも、トナー残量に応じた回転数の制御を行わない比較例について説明する。
【００７３】
比較例のプリンタの構成は、実施例１と同じであるが、比較例では、収容器搬送部材１８２の回転数が３０ｒｐｍに固定され、供給管搬送部材１９２の回転数が６０ｒｐｍに固定された。
【００７４】
図１１は、比較例におけるトナーの搬送量を示すグラフである。
【００７５】
グラフの実線は、供給管搬送部材１９２によるトナーの実供給量、すなわち現像器１３に実際に供給されるトナーの量を示す。グラフの破線は、収容器搬送部材１８２によるトナーの搬送量、すなわち、収容器搬送部材１８２を単体の状態で駆動したと仮定した場合の搬送量であり、図６に示すグラフと同じである。
【００７６】
グラフの斜線部分は、供給管搬送部材１９２による搬送量と、収容器搬送部材１８２による搬送能力の差を示すが、この差によって、トナーカートリッジ１８の搬出口１８１ｂ付近のトナーには、収容器搬送部材１８２による搬送によって圧力がかかると考えられる。
【００７７】
そこで、比較例のプリンタにおけるトナーの凝集について調査した。トナー残量が満充填の状態から画像形成を開始させ、トナー残量が１／５の量となったところで、トナーカートリッジ１８の搬出口１８１ｂ付近からトナーを採取し、上述した評価方法によって緩凝集物を調査した。調査の結果、網上に残ったトナーの重量は１０ｍｇであり、緩凝集物が存在した。また、形成された画像には画像欠陥が認められた。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態のプリンタは収容器搬送部材１８２の回転数と、供給管搬送部材１９２の回転数の制御が異なり、残りは第１実施形態と同じである。したがって、以下の第２実施形態の説明にあたっては、これまで説明してきた実施形態における各要素と同一の要素には同一の符号を付け、前述の実施形態との相違点について説明する。
【００７８】
第２実施形態のプリンタ１では、制御部１Ａが、供給管搬送部材１９２の回転速度をトナーカートリッジ１８のトナー収容器１８１内のトナーの残量に応じた回転速度に制御することによって、収容器搬送部材１８２によるトナーの搬送量と、供給管搬送部材１９２によるトナーの搬送量とを近似させる。より詳細には、制御部１Ａは、収容器搬送部材１８２の回転速度は固定し、供給管搬送部材１９２の回転速度をトナーの残量が減るほど低下させる。第２実施形態のプリンタ１では、収容器搬送部材１８２の回転速度が固定されるので、収容器搬送部材１８２の回転駆動機構が簡単化する。
【００７９】
第２実施形態のプリンタにおける制御の一例である実施例２について説明する。
【００８０】
本実施例では、収容器搬送部材１８２の回転速度は３０ｒｐｍに固定する。この場合、収容器搬送部材１８２の搬送量すなわち単体で駆動した場合の搬送量は、トナーの残量に応じて図６のグラフに示すように変化する。本実施例では、供給管搬送部材１９２の回転数を、供給管搬送部材１９２によるトナーの搬送量が図６のグラフに示す搬送量に近似するよう制御する。
【００８１】
図１２は、実施例２における供給管搬送部材の回転数制御を示すグラフである。
【００８２】
供給管搬送部材１９２の搬送量と回転数の関係は図８のグラフから得られる。制御部１Ａに、トナー残量から、図１２のグラフの関係に応じた回転数で供給管搬送部材１９２を回転させた。
【００８３】
図１３は、図１２に示す回転数制御に基づくトナーの搬送量を示すグラフである。
【００８４】
図１２のグラフの縦軸は、供給管搬送部材１９２によるトナーの実供給量、すなわち現像器１３に実際に供給されるトナーの量を示す。また、図１２のグラフは、図６に示した収容器搬送部材１８２によるトナーの搬送量とほぼ一致している。
【００８５】
実施例２では、収容器搬送部材１８２の搬送量と、供給管搬送部材１９２による搬送量が近似しているため、トナーカートリッジ１８の搬出口１８１ｂ付近のトナーにかかる圧力が低減すると考えられる。
【００８６】
ここで、第２実施例のプリンタにおけるトナーの凝集について調査した。トナー残量が満充填の状態から画像形成を開始させ、トナー残量が１／５の量となったところで、トナーカートリッジ１８の搬出口１８１ｂ付近からトナーを採取し、上述した評価方法によって緩凝集物を調査した。調査の結果、実施例２の制御によるプリンタ１のトナーカートリッジ１８には、緩凝集物が存在しなかった。また、用紙に形成された画像に、視認可能な画像欠陥はなかった。
【００８７】
なお、上述した説明では、本発明にいう第１搬送部材として、螺旋状に巻いた線状部材である収容器搬送部材１８２の例を示し、本発明にいう第２搬送部材として、螺旋状のフィンが棒の周囲に備えられた供給管搬送部材１９２の例を示したが、本発明にいう第１搬送部材および第２搬送部材はこれに限らず、例えば、上記の例とは互いに逆の構造を有するものや、双方とも共通の構造を有するものであってもよい。また、本発明にいう第１搬送部材および第２搬送部材は、例えばベルトコンベヤであってもよい。
【００８８】
また、上述した説明では、画像形成装置の実施形態としてプリンタの例を示したが、本発明にいう画像形成装置はプリンタに限られず、例えば、複写機やファクシミリであってもよい。また、本発明の粉体供給装置は、画像を形成する装置に限られず、例えば、粉末材料を混合して製品を製造するための製造装置や、加工に用い粉末の研磨剤を供給する装置であってもよい。したがって、本発明にいう粉体もトナーに限られるものではなく、製品の粉末材料や研磨剤であってもよい。
【００８９】
また、上記実施形態では、本発明にいう画像形成部の例として帯電ロールとレーザ露光器と現像器との組合せを示したが、本発明にいう画像形成部はこれに限られず、例えば、電極アレイによって画像に応じた電位を像保持体に直接に付与するものであってもよく、また、像保持体上の画像に対応する位置を狙ってトナーを直接に付着させるものであってもよい。また、上記実施形態では、本発明にいう像保持体の例として感光体を示したが、本発明にいう像保持体は感光体に限られず、例えば、画像に応じた電位が電極から直接付与されるものであってもよく、また、電位の付与無しに画像に対応する位置にトナーが付着されるものであってもよい。
【符号の説明】
【００９０】
１    プリンタ
１Ａ    制御部
１０    感光体
１１    帯電ロール
１２    レーザ露光器
１２    露光器
１３    現像器
１８    トナーカートリッジ
１９    供給管
１８１    トナー収容器
１８１ｂ    搬出口
１８２    収容器搬送部材
１８６，１９６    モータ
１９２    供給管搬送部材
【図１】
2011043630.tif 000003
【図２】
2011043630.tif 000004
【図３】
2011043630.tif 000005
【図４】
2011043630.tif 000006
【図５】
2011043630.tif 000007
【図６】
2011043630.tif 000008
【図７】
2011043630.tif 000009
【図８】
2011043630.tif 000010
【図９】
2011043630.tif 000011
【図１０】
2011043630.tif 000012
【図１１】
2011043630.tif 000013
【図１２】
2011043630.tif 000014
【図１３】
2011043630.tif 000015