(57)【要約】【課題】粉体収容器内の粉体が排出口に向かって移動するように粉体収容器を往復運動させる手段を備える粉体補給装置において、複数の粉体収容器を有する構成であっても、ストッパー部材と容器保持部材との当接により発生する衝撃エネルギーが増幅されず、また、ひとつの粉体収容器の衝撃により他の粉体収容器から粉体が過剰に補給されるのを防止した粉体補給装置、及びそれをトナー補給装置として適用した画像形成装置を提供する。【解決手段】複数の粉体収容器１１がある時間的間隔を持って往復運動を動作するよう制御される。また、運動停止時には排出口部１１ａ、開口部１２ａがカム１６の押圧により移動してシール部材２０により塞がれる。【選択図】        図１
2004184927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一側壁の端部寄りに排出口が形成されてなる交換可能な複数の粉体収容器を有し、該粉体収容器内の粉体を該排出口に向かって粉体が移動するように、該粉体収容器を往復運動させる往復運動手段を設けた粉体補給装置であって、各々の粉体収容器はある時間的間隔を持って動作するよう制御されていることを特徴とする粉体補給装置。
【請求項２】
請求項１記載の粉体補給装置において、前記往復運動停止時に排出口が粉体補給先に対して閉口することを特徴とする粉体補給装置。
【請求項３】
少なくとも、像担持体と、像担持体に形成された潜像を現像する現像装置とを備える画像形成装置において、前記現像装置に現像剤を補給する現像剤補給装置として、請求項１又は２のいずれかの粉体補給装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交換可能に設けられた粉体収容器を有し、該粉体収容器内の粉体を粉体補給先に補給する粉体補給装置、および該粉体補給装置を現像剤補給装置として用いた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、プリンター等の画像形成装置の現像装置にトナーを補給する粉体補給装置として、交換可能に設けられた粉体収容器を有し、該粉体収容器内のトナーをトナー補給先である現像装置の現像剤補給部に補給する粉体補給装置が知られている。このような粉体補給装置では、粉体収容器内のトナーがなくなった時点で、トナーを収容した新たな粉体収容器と交換する。
上記粉体補給装置としては、トナー収容器内のトナーをスムーズに搬送するために、粉体収容器内にスクリューまたはコイルスプリング等の可動部材を設けるものが知られている。
また、上記粉体補給装置としては、スクリューボトルと呼ばれる、その内周面に円周方向に沿った螺旋状の突起が形成された円筒状の粉体収容器を用いるものも知られている。この粉体補給装置では、スクリューボトルを回転駆動することによって、スクリューボトル内のトナーを排出口の方向に移送し、排出口から排出させて現像剤補給部に補給する。
【０００３】
しかしながら、これらの粉体補給装置は構造が複雑化し、粉体収容器のコストが高くなってしまうという不具合がある。
これを解決するために、粉体収容器内部に可動部材や螺旋状突起等のない、シンプルな構造で低コストな粉体収容器を用いて、粉体収容器内の粉体を粉体補給先に補給することができる粉体補給装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
図４は上記粉体補給装置として画像形成装置に適用したトナー補給装置１０を示す図である。このトナー補給装置１０は、シンプルな構造で低コストな粉体収容器として、例えば直方体のトナー収容器１１を用いている。トナー収容器１１を容器保持部材１２にセットし、一体化した状態でトナー収容器１１と容器保持部材１２の両者に設けられた粉体排出口１１ａ、１２ａへとトナー収容器１１中の粉体を移動させるために容器保持部材１２を往復運動させる往復運動手段を備えている。これらの往復運動によって生じる運動加速度と、トナー収容器１１内の粉体に生じる慣性力とで、粉体が鉛直方向下向きに配置された排出口に向かって徐々に移動し、排出口から重力により落下して粉体補給先に排出される。
【０００４】
上記往復運動を実現するため、このトナー補給装置１０にはトナー収容器１１中の粉体が上記排出口に向かうような方向（前進方向）に付勢する付勢手段と、付勢手段に抗してトナー収容器１１を後退方向に押圧して移動する押圧移動手段と、押圧移動手段を解除する押圧解除手段が設けられている。
また、高速で前進する容器保持部材１２を急激に停止させることで停止時により大きな加速度を発生させるため、ストッパー部材１２ｃ、１３ａを設ける工夫もなされている。高速で運動する容器保持部材１２とトナー収容器１１とを停止させるため無視できない衝撃エネルギーが発生するが、ストッパー部材１２ｃ、１３ａと容器保持部材１２との間に弾性部材１８を設け弾性変形によって当接の際に発生する振動や衝撃音を低減している。
【０００５】
しかし、弾性部材が衝撃エネルギーの全てを吸収・発散させることは不可能であり、相当の衝撃エネルギーが振動や騒音となって発生する。
中でも影響が顕著に表れるユニットとして考えられるのが静電潜像を形成する露光光学系である。原稿の光像を感光体上に形成中上記衝撃エネルギーによる振動が発生すると、原稿の光像を感光体上に忠実に結像することができなくなり、結果として画像不良が発生してしまう。また、その他現像プロセス、転写プロセスなどいずれの作像プロセスにおいても振動は知覚バンディングなどの原因となるため、極力除外するべきものである。
そのため、従来の発明においては前述の基本構成に加え画像作像中には上記トナー補給装置の往復運動は停止させ、作像中以外のウォームアップ時や機械停止時に上記往復運動により必要トナー量をトナー補給先へ排出するような制御がなされている。この制御により画像形成に影響する振動などの要因が排除可能となり、良好な画像を得る工夫がなされていた。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−０４６８４３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年の画像形成装置は市場におけるカラー化の要望から、トナー収容器として複数の粉体収容器を保持し、各色を現像する現像装置に対して適切にトナーを補給することが望まれるようになっている。複数の粉体収容器を同時に動作させた場合、それらの振動は増幅され、共鳴などにより衝撃音が大きくなることが懸念される。
上記問題点に鑑み、本発明の第１の課題は、複数の粉体収容器を備える粉体補給装置において、ストッパー部材と容器保持部材との当接により発生する衝撃エネルギーが増幅されない粉体補給装置を提供することである。
また、本発明の第２の課題は、粉体補給装置が休止状態となった際、他の粉体収容器が往復運動中であっても、その衝撃により粉体補給先に必要量以上の粉体供給がなされるのを未然に防止した粉体供給装置を提供することである。
さらに、本発明の第３の課題は、シンプルな構成で低コストな現像剤収容器を用いて、現像剤収容器内の現像剤を確実に補給できる現像剤補給装置を備えることにより、現像剤収容器の交換コストが低く、且つ良好な画像を得ることができる画像形成装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、一側壁の端部寄りに排出口が形成されてなる交換可能な複数の粉体収容器を有し、該粉体収容器内の粉体を該排出口に向かって粉体が移動するように、該粉体収容器を往復運動させる往復運動手段を設けた粉体補給装置であって、各々の粉体収容器はある時間的間隔を持って動作するよう制御されていることを特徴とする粉体補給装置である。
請求項２に記載の本発明は、請求項１記載の粉体補給装置において、前記往復運動停止時に排出口が粉体補給先に対して閉口することを特徴とする粉体補給装置である。
請求項３に記載の本発明は、少なくとも、像担持体と、像担持体に形成された潜像を現像する現像装置とを備える画像形成装置において、前記現像装置に現像剤を補給する現像剤補給装置として、請求項１又は２のいずれかの粉体補給装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の粉体補給装置を画像形成装置のトナー補給装置に適用した場合について説明する。図１は本実施形態に係る画像形成装置の作像部分を示す概略構成図である。潜像担持体としての感光体１の周囲には、感光体１の表面を一様に帯電せしめる帯電器、原稿の光像を感光体１の表面に結像して静電潜像を形成する露光光学系、現像装置２で該静電潜像が現像されて得られたトナー像を記録媒体である転写紙に転写せしめる転写装置、トナー像の転写後に感光体１上に残留するトナーを掻き落すクリーニング装置等（何れも図示せず）が各々近接あるいは接触するようにして配設されしている。そして、現像装置２には、現像装置２にトナーを補給するためのトナー補給装置１０が取付けられている。
【００１０】
現像装置２はトナーとキャリアからなるいわゆる二成分現像剤を用いる二成分現像装置であり、この現像装置２の現像ケーシング６内には、トナーとキャリアとを混合した現像剤７が収容されている。また、現像ケーシング６内には、現像ローラ３、トナー排出口２４を介して補給されたトナーＴを現像ケーシング６内の現像剤７と混合攪拌するとともに現像ローラ３に供給するための搬送スクリュー４、５、現像ローラ３上の現像剤量を規制する規制ブレード８などが配設されている。
上記搬送スクリュー４、５は、それぞれ図中奥行き方向に延在するように平行配設され、図示しない駆動系により現像ローラ３長手方向で互いに逆向きに回転駆動されるようになっている。これら搬送スクリュー４と５との間には仕切板９が設けられ、この仕切板９により、現像剤７を収容する現像剤収容スペースが両者の周りに個別に確保されている。但し、搬送スクリュー４、５の両端近傍（図中手前端近傍、及び奥端近傍）に対応する領域には、仕切板９が設けられておらず、２つの現像剤収容スペースは該両端近傍で連通するようになっている。上記トナー補給装置１０から現像装置２内に補給されたトナーＴは、搬送スクリュー４、５の回転に伴い、現像剤７と混合・攪拌されながら現像ローラ３へと搬送される。そして、現像ローラ３の回転に伴い、現像ローラ３表面に担持された現像剤中のトナーＴが、上記感光体１上に形成された潜像に供給され、該潜像の現像が行われる。
【００１１】
次に、トナー補給装置１０の構成及び動作について説明する。
トナー補給装置１０は、図２に図示するように４色（Ｙ：イエロー、Ｍ：マゼンタ、Ｃ：シアン、Ｂ：ブラック）のトナー収容器１１を保持し、それぞれのトナーを各々の色を現像する現像装置２へと補給する構成となっている。支持台１３は図示しない画像形成装置側板に略水平に固定されており、その上に、トナー収容器１１と一体となって後述する往復運動を付加するための容器保持部材１２が４つ並べて配設されている。
【００１２】
以下に各トナー収容器１１内のトナーが排出される仕組みについて説明する。
本実施形態のトナー収容器１１は、外形状が直方体であり、その一側壁の端部寄りに排出口部１１ａが形成されている。トナー収容器１１は、容器内のトナーＴがなくなった時点で、トナーを収容した新たなトナー収容器と交換される。なお、トナー収容器１１としては、外形状が直方体のものに限定されるものではなく、例えば円筒状の容器を用いることもできる。
上記支持台１３は、前述したように図示しない画像形成装置側板に、略水平に固定支持されている。また、トナー収容器１１は、容器保持部材１２に対して着脱可能に構成されている。新品のトナー収容器１１をトナー補給装置１０にセットする際には、トナー収容器１１下面に設置された固定版１１ｂの両側に設けられた突起部を容器保持部材１２の内側に設けられたレール等に沿ってセットし、両者を一体化する。なお容器保持部材１２は支持台１３にコロ１４を介して設置されている。トナー収容器１１の排出口部１１ａと容器保持部材１２の開口部１２ａは、前述したレール等の位置決め手段によってその位置がズレることなく一体となって、開口面積を一定に保ったまま支持台１３に対して図中のＡ方向に移動できる構成となっている。
【００１３】
次に、トナー補給装置１０において、トナー収容器１１内のトナーＴを排出口部１１ａに向かって移動させるように、トナー収容器１１を往復運動させる往復運動手段について説明する。
本実施形態では、この往復運動手段として、上記支持台１３に固定され、上記容器保持部材１２とトナー収容器１１とを図２中右方向に付勢する付勢手段としてのバネ１５と、容器保持部材１２の突起部１２ｂに周面が当接するように回動可能に配設されたカム１６と、支持台１３の突起部１３ａに固定された弾性ゴムからなるダンパー１８とを設けている。また、容器保持部材１２と支持部材１３との間には開口部１２ａを取り囲むようにシール部材２０が設置されている。カム１６は、画像形成装置側板に固定されたモータＭ及び減速機１７によって適宜設定された回転数で回転駆動される。また、カム１６は、図示のように、カム曲面と段差部とからなり、後述するように、図１中矢印Ｂ方向の回転に伴って、バネ１５の付勢力に抗して容器保持部材１２の突起部１２ｂを図中左方向に押圧し、容器保持部材１２とトナー収容器１１とを移動するとともに、該押圧移動を解除する機能を発揮する。
なお、以上の説明において、支持台１３の突起部１３ａとダンパー１８とで、図２中右方向に移動するトナー収容器１１と容器保持部材１２とを停止させるストッパーが構成されている。このストッパーは容器保持部材１２の突起部である１２ｃを当接することによりその効力を発揮する。
【００１４】
図１において、カム１６をモータＭの駆動により図１中矢印Ｂ方向に回転すると、カム１６のカム曲面が、容器保持部材１２の突起部１２ｂに当接し、バネ１５の付勢力に抗して容器保持部材１２を押圧する。この押圧により、容器保持部材１２とトナー収容器１１とが図中左方向に移動する（以下、このときを往時と称す）。カム１６が回転をし、カム曲面の頂点部１６ａへと達すると、図３に示すように容器保持部材１２とトナー収容器１１の開口部が支持台１３の突起部１３ａに固設されたシール部材２０により完全に閉口される状態となる。カム１６が更に回転して、突起部１２ｂが段差部に至ると、突起部１２ｂに対するカム曲面による押圧移動が解除され、バネ１５の付勢力によって、容器保持部材１２とトナー収容器１１とが、図中右方向に加速しながら移動する（以下、このときを復時と称す）。このように、カム１６が１回転する毎にトナー収容器１１及び容器保持部材１２が図中矢印Ａ方向に一往復運動する。
【００１５】
そして、図１中右方向に加速しながら移動する容器保持部材１２及びトナー収容器１１は、支持台１３に固設されたダンパー１８に衝突し、残留振動の後、停止する。この停止時には、トナー収容器１１に、図中右方向に対してマイナスの大きな加速度が発生するので、トナー収容器１１内のトナーＴの図中右方向への慣性力によって、容器内のトナーＴは、図中右方向、すなわち排出口部１１ａに向かう方向に移動する。よって、このような往復運動を繰り返すことにより、略水平に配置されたトナー収容器１１内のトナーＴを、排出口部１１ａに向かって徐々に移動させることができる。この移動により、排出口部１１ａに達したトナーＴ  は、トナー自身の重力によって落下し、補給装置１０のトナー排出口１９を介して補助トナー補給装置２１へと供給される。
【００１６】
補助トナー補給装置２１には圧電センサ２３がその内壁に設置されており、トナーがある一定量以下となると、信号が前述のトナー補給装置１０へと伝えられ、往復運動によってトナーが補助トナー補給装置２１へと供給される仕組みとなっている。
補助トナー補給装置２１は図中奥行き方向から手前方向に延在するスクリュー２２を有している。このスクリュー２２は現像装置２に設置された図示しない透磁率センサの信号を受けることにより図示しない駆動手段によって稼動されてトナーを図中奥行き方向から手前方向へと搬送し、手前端部にのみ存在するトナー排出口２４から現像装置２へと適当量を排出する。これらの機構によりトナー補給装置１０から排出したトナーを現像装置２に対して適正量供給することが可能となる。
【００１７】
本発明のトナー補給装置１０においては、前述したように効率的にトナーをトナー排出口２４へと搬送し排出するため、高速で移動する容器保持部材１２をストッパーで急停止させる方式を採用している。
しかし、  ４色のトナーをそれぞれ現像装置２へと補給する必要があることから、上記の工夫がなされているトナー補給装置１０においても、容器保持部材１２の突起部１２ｃがストッパーに当接するタイミングが各色同じであると、当接の際に発生する振動が共振を起こし許容できない振動が画像形成装置から発生する恐れがある。また当接時に発生する音に関しても同様であり、共鳴を起こすことによって許容限界を超える騒音を発生することが懸念される。
そこで本発明のトナー補給装置１０では、トナー補給のための往復運動がある時間間隔をもって動作するように制御されている。本実施形態においては、各々の色に対応する容器保持部材１２に往復運動を付与するモータＭの回転数が６０ｒｐｍに設定されており、Ｂ、Ｙ、Ｍ、Ｃの順に５秒の時間差を持って回転運動するよう制御されている。この制御により各々の容器保持部材１２がストッパー部材と当接するタイミングが必ず異なるため、前述した不具合を払拭することができる。
【００１８】
また、本発明の画像形成装置におけるトナー補給装置１０のトナー収容器１１と容器保持部材１２は画像形成中や装置本体停止時に図３に示す位置へとカム１６により押圧されることにより移動する。トナー収容器１１と容器保持部材１２が図３に示す位置へと移動するのは、前述したようにカム１６のカム曲面における頂点位置１６ａが容器保持部材１２の突起部１２ｂを押圧している場合であり、画像形成中や装置本体停止時にはカム１６の頂点位置１６ａが突起部１２ｂを押圧した状態で保持される。これにより開口部１２ａはシール部材２０により口を塞がれる。このため他の色のトナー収容器に往復運動が付与され、当接の際に振動が発生したとしても、過剰なトナーが補助トナー補給装置２１へと排出され、トナー補助補給装置２１や図中奥行き方向から手前方向に向かうトナー搬送経路路にトナーが押し込まれてトナーブロッキングなどを誘発する不具合を、未然に防ぐことができる。
【００１９】
なお、本実施形態では本発明の粉体補給装置を画像形成装置におけるトナー補給装置１０として用いているが、現像剤補給装置として用いる場合の現像剤としてはトナーのみ、キャリアのみ、及びトナーとキャリアとを含む二成分現像剤のいずれであってもよい。
また、本発明の粉体補給装置として、本実施形態ではトナー補給装置を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数の粉体収容器を備える粉体補給装置であっても、ストッパー部材と容器保持部材との当接による衝撃エネルギーが増幅されず、ひとつの粉体収容器の衝撃により他の粉体収容器から必要量以上の粉体補給がなされることを防止した粉体補給装置を提供することができる。
また本発明によれば、シンプルな構成で低コストな現像剤収容器を用いて、現像剤収容器内の現像剤を確実に補給できる現像剤補給装置を備えることにより、現像剤収容器の交換コストが低く、且つ良好な画像を得ることができる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の粉体補給装置を画像形成装置のトナー補給装置に適用した場合の概略断面図である。
【図２】本発明のトナー補給装置を示す斜視図である。
【図３】本発明のトナー補給装置の開口部が塞がれた状態を示す断面図である。
【図４】従来の粉体補給装置を説明するための概略断面図である。
【符号の説明】
１  感光体（像担持体）
２  現像装置
３    現像ローラ
４、５  搬送スクリュー
６  現像ケーシング
７  現像剤
８  規制ブレード
９  仕切板
１０  トナー補給装置（粉体補給装置）
１１  トナー収容器（粉体収容器）
１１ａ  排出口部
１１ｂ  固定板
１２  容器保持部材
１２ａ  開口部
１２ｂ、ｃ  突起部
１３  支持台
１３ａ  突起部
１４  コロ
１５  バネ
１６  カム
１６ａ  頂点部
１７  減速機
１８  ダンパー（弾性部材）
１９  トナー排出口
２０  シール部材
２１  補助トナー補給装置
２２  スクリュー
２３  圧電センサ
２４  トナー排出口
【図１】
2004184927.tif 000003
【図２】
2004184927.tif 000004
【図３】
2004184927.tif 000005
【図４】
2004184927.tif 000006