(57)【要約】【課題】機構を極端に複雑化することなく、高額なセンサを設置しなくとも、現像剤搬送性を向上させ、更に、現像装置へ補給する現像剤量の要求量に対する精度を向上させた現像剤搬送装置、及びそれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】現像剤の供給口２及び排出口３が形成された管状部材１ａと、回転軸４ａに１条以上の螺旋面４ｂが設置されて構成され、管状部材１ａ内に回転可能に支持され、回転することによって現像剤を供給口２から排出口３へ向って搬送する搬送部材４と、搬送部材４を回転駆動する駆動手段５と、駆動手段５による搬送部材４の回転を停止させる停止手段６、７と、を備え、搬送部材４に設置される螺旋面４ｂの条数をＭとし、１以上の整数をＮとしたとき、駆動手段５が搬送部材４の回転を開始させた後、回転角度が３６０／Ｍ×Ｎ［°］に到達すると、停止手段６、７が搬送部材４の回転を停止させる。【選択図】        図１
2005003796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤が補給される供給口及び現像剤が排出される排出口が形成された管状部材と、
回転軸に前記供給口から前記排出口へ向う方向に１条以上の螺旋面が設置されて構成され、前記管状部材内に回転可能に支持され、回転することによって前記管状部材内にて現像剤を前記供給口から前記排出口へ向って搬送する搬送部材と、
該搬送部材を回転駆動する駆動手段と、
該駆動手段による前記搬送部材の回転を停止させる停止手段と、
を備える現像剤搬送装置において、
前記搬送部材に設置される前記螺旋面の条数をＭとし、１以上の整数をＮとしたとき、前記駆動手段が前記搬送部材の回転を開始させた後、回転角度が３６０／Ｍ×Ｎ［°］に到達すると、前記停止手段が前記搬送部材の回転を停止させることを特徴とする現像剤搬送装置。
【請求項２】
前記排出口が前記管状部材の周面に設けられ、前記排出口の領域において、前記管状部材での現像剤搬送方向で最も上流側の淵部分を前記搬送部材の前記螺旋面が通過してから、前記搬送部材に設置される前記螺旋面の条数をＭとしたとき、前記搬送部材が１８０／Ｍ［°］回転した状態で、前記停止手段が前記搬送部材の回転を停止させることを特徴とする請求項１の現像剤搬送装置。
【請求項３】
前記停止手段は、前記搬送部材の回転角度が３６０／Ｍ×Ｎ［°］に到達したことを検出することを特徴とする請求項１又は２の現像剤搬送装置。
【請求項４】
前記停止手段は、外周の一部に係合部位を設けた回転部材と、該係合部位に係合して動作可能に支持された可動部材と、該可動部材の位置を検出することによって前記回転部材の位相を検出する検出素子と、を含むことを特徴とする請求項３の現像剤搬送装置。
【請求項５】
前記回転部材は、回転中心が前記搬送部材の回転軸の延長部分に固定され、前記搬送部材と一体となって回転することを特徴とする請求項４の現像剤搬送装置。
【請求項６】
前記停止手段は、円盤の半径方向にスリットを設けた円状停止部材と、該円状停止部材の前記スリットを非接触で検出する検出素子と、を含むことを特徴とする請求項３の現像剤搬送装置。
【請求項７】
前記円状停止部材は前記搬送部材の前記回転軸の延長部分に固定され、前記円状停止部材の中心を軸として、前記搬送部材と一体となって回転することを特徴とする請求項６の現像剤搬送装置。
【請求項８】
前記停止手段は、回転可能で回転外周に凹凸を設けたカム部材と該カム部材の凹凸に接触して、前記カム部材の凸部分か又は凹部分を検出する検出素子を含むことを特徴とする請求項３の現像剤搬送装置。
【請求項９】
前記カム部材は、回転中心が前記搬送部材の回転軸の延長部分に固定され、前記搬送部材と一体となって回転することを特徴とする請求項８の現像剤搬送装置。
【請求項１０】
前記停止手段は、回転外周に歯車の欠落部を有する欠歯ギアと、該欠歯ギアに契合し、電気的に動作可能な電気停止部材と、を含むことを特徴とする請求項３の現像剤搬送装置。
【請求項１１】
前記欠歯ギアは、前記搬送部材の回転軸の延長部分に固定され、前記搬送部材と一体となって回転することを特徴とする請求項１０の現像剤搬送装置。
【請求項１２】
現像剤にて現像剤像を形成する現像装置と、現像剤が補給され、該現像装置に現像剤を搬送する請求項１〜１１のいずれかに記載の現像剤搬送装置と、を有す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、像担持体の表面に形成された静電潜像を現像する現像装置に、現像剤を搬送する現像剤搬送装置及び、それを備えた電子写真方式或いは静電記録方式を採用した、複写機、レーザープリンタ、ファクシミリ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、画像形成装置においては、現像剤担持体の表面に顕画剤としての乾式現像剤を担持し、静電潜像を担持した像担持体の表面近傍に現像剤を搬送供給し、像担持体と現像剤担持体の間に交互（交番）電界を印加しながら静電潜像を現像して顕像化する方法が広く知られており、その現像剤担持体として、回転する非磁性の円筒部材である現像スリーブが、像担持体として、ドラム状の感光体である感光ドラムが用いられることが一般的である。
【０００３】
現像方法としては、例えば、二成分系組成（キャリア粒子とトナー粒子）の現像剤（二成分現像剤）を用い、内部に磁界発生手段（磁石）を配置した現像スリーブの表面に磁気ブラシを形成し、微小な現像間隙を保持して対向された感光ドラムに、この磁気ブラシを摺擦又は近接させ、現像スリーブと感光ドラム間（Ｓ−Ｄ間）に連続的に交互電界を印加することによってトナー粒子の現像スリーブ側から感光ドラム側への転移及び逆転移を繰り返し行わせて現像を行う所謂磁気ブラシ現像法が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
これらの二成分磁気ブラシ現像用の現像装置は、例えば、図８の断面図に示すような構成となっている。図８に示される現像装置１００は、現像剤Ｔ１が収容され、互いに連絡可能な現像室１０５ｂと撹拌室１０５ｃとに分割された現像容器１０５、現像容器１０５の感光ドラム１１５との対向部の開口部分に設置された現像スリーブ１０１、中空の円筒部材である現像スリーブ１０１内に現像スリーブ１０１の回転に対して固定配置された円筒状の磁石（マグネットローラ）１０２、現像室１０５ｂ内で現像剤を攪拌する現像スクリュー１０３、攪拌室１０５ｃ内で現像剤を攪拌する撹拌スクリュー１０４、攪拌室１０５ｃ上部に設けられたトナーの補給口１０５ａ、現像剤を現像スリーブ１０１の表面に薄層形成するために配置された規制ブレード１０６、で構成される。
【０００５】
そして、現像装置の上部には、補給口１０５ａから補給するための現像剤であるトナーＴ２を貯蔵する補給トナー容器１０７が設置される。補給トナー容器１０７と現像装置１００との間を連絡する現像剤搬送装置５０によって、補給トナー容器１０７より現像装置１００へトナーＴ２が搬送される。そして、現像剤搬送装置５０には、トナーＴ２を搬送するための搬送部材（搬送スクリュー）５４が備えられている。
【０００６】
図示の通り、現像スリーブ１０１は、感光ドラム１１５に対して近接配置され、感光ドラム１１５と逆方向又は同一方向に回転し、現像剤Ｔ１が感光ドラム１１５に対して接触する状態で現像できるよう設定されている。
【０００７】
現像容器１０５中にはトナー粒子と磁性キャリアが混合された現像剤Ｔ１が収容されており、トナー粒子と磁性キャリアの混合比（以後、「Ｔ／Ｃ比」と称す。）は、現像により消費されたトナーに見合った量のトナーが、補給用トナーＴ２が収容されているトナー容器１０７から現像剤搬送装置５０に設置された搬送スクリュー５４によって補給される。
【０００８】
このトナーを含む、現像装置１００へ補給された補給現像剤Ｔ２が、現像容器１０５の補給口１０５ａを経て、撹拌スクリュー１０４が設けられた撹拌室１０５ｃへ落下補給されることによってＴ／Ｃ比は一定に保たれている。
【０００９】
そして、このときの現像容器１０５中のトナー粒子と磁性キャリアの混合比の検知及び維持方法としては従来から様々な方式がある。
【００１０】
例えば、感光ドラム１１５の周辺に検知手段を設け、現像スリーブ１０１側から感光ドラム１１５側へ転位したトナーに光を当て、このときの透過光と反射光からトナー補給量を調整してＴ／Ｃ比を維持する方式、現像スリーブ１０１上に検知手段を設け、現像スリーブ１０１上に塗布された現像剤に光を当てたときの反射光からＴ／Ｃ比を検知する方式、現像容器１０５中にセンサを設け、コイルのインダクタンスを利用してセンサ近傍の一定体積内の現像剤の見掛け透磁率μの変化を検知し、Ｔ／Ｃ比を検知する方式等が実用化されている。
【００１１】
これらのトナー濃度検知センサの中で、現像剤の透磁率変化を利用したトナー濃度検知センサは、例えば透磁率が大きくなった場合には一定体積で現像剤中のＴ／Ｃ比が低くなったことを意味し、これは現像剤中のトナー量が減ったことを意味するためにトナー補給を開始し、逆に透磁率が小さくなった場合には一定体積内で現像剤中のＴ／Ｃ比が高くなったことを意味し、現像剤中のトナー量が増えたことを意味するためにトナー補給を停止するようなシーケンスに基づいてＴ／Ｃ比を制御する。
【００１２】
一方、現像スリーブ１０２、現像スクリュー１０３、撹拌スクリュー１０４は図示されていないモータ等の駆動源からギア列等の駆動伝達手段を経て回転駆動され、所定の方向へ所定の速度で回転することによって、現像容器１０５中の現像剤Ｔ１は現像室１０５ｂと攪拌室１０５ｃとを循環する。補給口１０５ａから補給された新しいトナーＴ２は撹拌室１０５ｃを搬送される間に既に収容されていた現像剤Ｔ１と均一に撹拌され、十分に摩擦帯電を受けて現像室１０５ｂへと搬送される。
【００１３】
現像室１０５ｂでは、マグネットローラ１０２が形成する現像磁界によって現像剤Ｔ１の磁気ブラシが形成され、磁気ブラシに付着しているトナーと現像スリーブ１０１表面に付着しているトナーが感光ドラム１１５に形成された静電潜像の画像領域に転移して現像が行われる。
【００１４】
このように、現像装置１００外部からトナーを現像容器１０５へ補給する画像形成装置では、トナー容器１０７から、図８においては補給トナー容器１０７下部の中間貯蔵空間（バッファ）をへて、現像装置１００へトナーを搬送するため、現像剤搬送装置５０が設けられている。ここでは、図９に示した側面からみた現像装置１００及びトナー補給容器１０７の図に示すように、トナー補給容器１０７と現像装置１００との間を連絡する管状部材５１として設けられる。又、トナー容器１０７及び現像装置１００に現像剤が出入りする開口を複数箇所設けて、それらの間を管状部材５１で連絡して、複数の現像剤搬送装置５０が設置される場合もある。
【００１５】
そして、画像形成装置の必要に応じた箇所に、この現像剤搬送装置５０における現像装置１００への搬送路でのトナーの有無や現像剤中のトナー混合比を検出するセンサが設けられており、それぞれの位置でのトナーの有無や量に応じてトナーが搬送・補給されるシーケンスになっている。
【００１６】
例えば、現像剤搬送装置５０の構成は、図１１に示すような管状部材であるトナー搬送パイプ５１の内部に、搬送部材として、回転軸４ａに螺旋状羽根部材である螺旋面４ｂを取り付けて構成されたトナー搬送スクリュー５４を設けて、そのスクリュー５４を回転させることによって現像剤（トナー）を螺旋面４ｂが進む方向に前進させるような方法を採用することが一般的である。そして、トナー搬送パイプ５１には、トナー搬送方向で上流側からトナーを受け取る供給口５２と、下流側へトナーを排出する排出口５３が設けられており、供給口５２は略鉛直上向きに、排出口５３は略鉛直下向きに開いてトナーの自重を利用して下流へと搬送されていく。そして、図９に示されるように、供給口５２は、トナー容器１０７のバッファに連絡し、排出口５３は現像装置１００のトナー補給口１０５ａに連絡して、トナーは現像装置１００に補給される。
【００１７】
又、トナー搬送スクリュ−５４は回転駆動手段５５によって回転され、装置が要求しているトナーの量に応じてその回転回数又は回転時間が設定され、設定された回転回数又は回転時間に到達すると回転が停止することによって装置が要求しただけのトナーを搬送し、排出口５３から排出する。
【００１８】
このとき、トナー搬送スクリュー５４の大きさに応じて１回転当たり又は単位時間当たりのトナーの搬送量が予め定数化されており、要求量に応じて回転回数又は回転時間を算出する制御が可能になっている。
【００１９】
ここで、スクリュー５４によるトナーの搬送量はスクリュー５４の回転回数にほぼ比例するから回転時間に応じて設定するためにはスクリュー５４の回転駆動手段がスクリュー５４を常に一定の速度で回転可能であることが前提となる。
【００２０】
又、スクリュー５４の回転回数をカウントする手段を設けていれはスクリュー５４の回転速度は一定であってもなくても回転回数で設定することが可能である。
【００２１】
【特許文献１】
特開昭５５−３２０６０号公報
【特許文献２】
特開昭５９−１６５０８２号公報
【特許文献３】
特開平６−１６１２４９号公報
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の現像剤搬送装置５０においては、前述のように画像形成装置が要求するトナー量に応じてスクリュー５４が回転することによってトナーを搬送して排出口５３から排出し、それより下流側へ補給しているが、トナーは粉体であることから単位体積当たりの質量が完全に均一ではないので要求量と実際の現像装置への補給量即ち現像剤搬送装置からの排出量の誤差を完全になくすことはできない。更に、この誤差はトナーの流動性が悪く塊になりやすいトナーの場合、更に大きくなる。
【００２３】
又、従来の画像形成装置においては、この誤差を小さくして要求量に対する実際の補給量のばらつきを小さくすると、Ｔ／Ｃ比がより安定するので、画像の濃度や色調の変動が小さくなるという、画像品質上のメリットがある。
【００２４】
又、補給量のばらつきを更に小さくすると、トナーの使用量が正確に把握できるので、電気的なセンサの精度だけに頼ることなくトナーの残量を予測してユーザーに交換を促すことができるという消耗品の残量予測・空予測の精度向上というメリットもある。
【００２５】
従って、本発明の目的は、従来のスクリューを用いた現像剤搬送装置を更に発展させたものであって、機構を極端に複雑化することなく、高額なセンサを設置しなくとも、現像剤搬送性を向上させ、更に、外部からの要求量に対する精度を向上させた現像剤搬送装置、及びそれを備えた画像形成装置を提供することである。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る現像剤搬送装置及び画像形成装置にて達成される。要約すれば、第１の本発明は、現像剤が補給される供給口及び現像剤が排出される排出口が形成された管状部材と、
回転軸に前記供給口から前記排出口へ向う方向に１条以上の螺旋面が設置されて構成され、前記管状部材内に回転可能に支持され、回転することによって前記管状部材内にて現像剤を前記供給口から前記排出口へ向って搬送する搬送部材と、
該搬送部材を回転駆動する駆動手段と、
該駆動手段による前記搬送部材の回転を停止させる停止手段と、
を備える現像剤搬送装置において、
前記搬送部材に設置される前記螺旋面の条数をＭとし、１以上の整数をＮとしたとき、前記駆動手段が前記搬送部材の回転を開始させた後、回転角度が３６０／Ｍ×Ｎ［°］に到達すると、前記停止手段が前記搬送部材の回転を停止させることを特徴とする現像剤搬送装置を提供する。
【００２７】
第２の本発明は、現像剤にて現像剤像を形成する現像装置と、現像剤が補給され、該現像装置に現像剤を搬送する第１の本発明の現像剤搬送装置と、を有することを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る現像剤搬送手段及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２９】
実施例１
本実施例にて、本発明を適用する現像剤搬送装置は、従来例にて説明した図８の構成の現像装置１００において使用され、そして現像装置１００は、例えば、画像形成装置の一実施例である図１０に示すような電子写真方式の画像形成装置にて好適に使用できる。
【００３０】
本実施例の画像形成装置について説明すると、給紙カセット１１１から記録材である記録紙が給紙され、搬送路途中に設けられたトップセンサー１１２で記録紙の先端が認識され、これに同期して感光ドラム１１５に画像形成が行われる。
【００３１】
感光ドラム１１５上には、帯電ローラ１１４によって一様な帯電がなされる。この後、レーザー光学系１１３からの画像露光Ｌによって、記録紙の搬送に同期して、感光ドラム１１５上に潜像が形成され、この潜像に図８に示したものと同様の構成の現像装置１００により現像剤（トナー）を選択的に付着させることで、現像剤像（トナー像）としての顕像が形成される。感光ドラム１１５上のトナー像は、記録紙を介して転写ローラ１１９からトナーと逆の極性の電圧を印加することによって、記録紙上に転写される。
【００３２】
記録紙上に転写されたトナー像は、定着装置１２０において、熱と圧力をかけられることで記録紙上に固着される。継いで記録紙は搬送ローラ１６９ａ、１６９ｂによって搬送され、装置上面のトレイ１７０上に積載される。
【００３３】
一方、感光ドラム１１５上に残ったトナーと紙粉は、クリーナー１１７によって除去される。
【００３４】
そして、現像装置１００には、トナー容器１０７から消費に応じて新しい補給トナーが補給されるようになっており、ここでも、図８、９に示したように現像剤搬送装置１がトナー容器１０７と現像装置１００との間に設置されている。
【００３５】
尚、図８に示した現像装置１００や図１０に示した画像形成装置は一例であり、他の構成のものでも良い。
【００３６】
図１は本発明の現像剤搬送装置の実施例１を示す側面図（図１（ａ））及び断面図（図１（ｂ））である。この現像剤搬送装置１は、管状部材であるトナー搬送パイプ１ａと、その片端部で周面に設けられた供給口２と、もう片端部で同様周面に設けられた排出口３と、回転軸４ａに一枚の螺旋状羽根部材を螺旋状に巻き付けた、つまり攪拌軸４ａに１条の螺旋面４ｂが形成された搬送部材であるトナー搬送スクリュー４と、トナー搬送スクリュー４を回転駆動するモータ・ギア列・駆動回路を含んだ駆動手段５と、円盤であり、半径方向にスリット６ａが設けられ、円盤の中心部分がトナー搬送スクリュー４との回転軸４ａの延長部分で現像剤搬送方向下流側でトナー搬送パイプ１ａの外側に固定された円状停止部材としてのエンコーダ６と、エンコーダ６のスリット６ａを非接触で検出するフォトセンサ７、フォトセンサ７の出力を検出し、モータ・ギア列・駆動回路を含んだ駆動手段５へ停止信号を送ることが可能な停止回路８と、にて構成される。
【００３７】
本実施例ではモータ・ギア列・駆動回路を含んだ駆動手段５がスクリュー４の駆動手段であり、エンコーダ６とフォトセンサ７と停止回路８がスクリュー４の停止手段である。
【００３８】
本発明の現像剤搬送装置は、Ｍをスクリューの条数とした時、スクリュー４の１／Ｍ回転当たりのトナーの搬送量Ｔは一定であり、こうした単位回転当たりのトナーの搬送量は、トナー補給の最小単位となり、一般にこの現像剤搬送装置１が備えられる現像装置１００の画像形成（作像）条件から決定される。
【００３９】
このトナー搬送量を定める最小単位が小さすぎると絶対値が小さいためばらつきを割合で考えたときの精度が低下し、又、大きすぎると補給の前後で現像装置１００内のＴ／Ｃ比が大きく変わってしまい、できるだけ一定に保つという目的が達成できなくなる。従って、適用させる現像装置の構成によって適宜調整して精度が悪化しない程度に小さく、補給の前後でＴ／Ｃ比が激変しない程度に大きい量に設定する。一般にこの「最大ベタ画像分」のトナーの１／３〜１／２０程度を「最小補給単位」とする。
【００４０】
そして、この１／Ｍ回転当たりのトナー搬送量Ｔを維持するために、スクリュー４の螺旋面４ｂのピッチを均等にする。こうすることで、単位回転当たりのトナーの前進量が理論的に一定になる。
【００４１】
本発明の現像剤搬送装置では、１／Ｍ回転当たりのトナー量が上記の方法で一定になるように設定されており、必ずＴの整数倍の量でしか１回の補給を行わないことを特徴とする。ここでは、Ｔの単位をｍｇとする。
【００４２】
従来にも、所定量の整数倍でしか補給しない例はあるが（特許文献３参照）、本発明においては、その所定量をスクリューの１／Ｍ回転当たり（Ｍはスクリューの条数）のトナー搬送量Ｔとする。
【００４３】
従って、本実施例では、Ｍ＝１なので１回転当たりのトナーの搬送量Ｔを設定し、Ｔの整数倍の量で１回の補給を行う。
【００４４】
このとき、画像形成装置側の要求量がＴの整数倍を超えた分の端数は単に切り捨てられるのではなく、画像形成装置側又はトナー搬送装置側のいずれかが記憶しておき、次回の要求量に上乗せすることによって総補給量に誤差が累積しないような制御が可能なシーケンスになっている。
【００４５】
そして、本実施例では、装置からＴ［ｍｇ］のｎ倍のトナー補給の要求があると、モータ・ギア列・駆動回路を含んだ駆動手段５がスクリュー４を回転させる。そして、エンコーダ６がｎ回回転したことを検出すると、停止信号を出してスクリュー４の回転を停止させる。
【００４６】
こうした現像剤搬送装置を実現するため、本発明の最も特徴的な第一の特徴として、上記の制御によって、スクリュー４が回転する角度を考えると、常に３６０／Ｍ［°］の回転（Ｍ：スクリューの条数）の整数倍、つまり３６０／Ｍ×Ｎ［°］回転して停止するという特徴を持つ。こうして回転角度を制御することによって、所定のトナー量Ｔが定められる。
【００４７】
つまり、停止手段であるエンコード６が搬送スクリュー４を回転を停止させるタイミングは、搬送スクリュー４の回転開始からの時間で決定せず、搬送スクリュー４の回転角度が３６０／Ｍ×Ｎ［°］に到達したことを検出する手段を有し、それによって停止タイミングを決定している。
【００４８】
本実施例の場合、Ｍ＝１なので、スクリューは常に、３６０°の整数倍、つまり３６０×Ｎ［°］回転して停止する。
【００４９】
図２は、スクリュー４の回転角度に対するトナー排出量を示す。即ち、１条のトナー搬送スクリュー４を４５°の回転移動を１回として４０回、つまり４５°を４０回であるから、合計で３６０°回転を５回繰り返したときの、トナー搬送パイプ１ａの排出口３からのトナーの排出量、つまりここでは現像装置１００への補給量を測定したデータであり、横軸は回転の累積回数、縦軸は１回当たりのトナーの排出量を示す。尚、その量に増減があるのは矢印Ａのように排出量が多いときと矢印Ｂのように排出量が少ないときがあるためである。又、Ｘ１〜８、Ｙ１〜４は、それぞれスクリュー４の回転開始から停止までの１回毎の補給回転期間を示し、それはスクリュー４の回転数で区切られる。
【００５０】
本実施例のように１条のスクリューを用いた場合、スクリュー４の１回転周期で排出量の増減を繰り返す。これは１回転を１周期としてスクリュー４の螺旋面が同じ状態に戻るからであって、搬送手段として用いているスクリュー４の周期性を利用すると、１回当たりの補給量を安定させることが可能となることがわかる。
【００５１】
つまり、例えば、図２において、補給回転期間をＸ１〜８のように短く区切ると、１回の補給回転期間が短くなり、Ｘ１・Ｘ３・Ｘ４・Ｘ６・Ｘ７・のように多く補給される回とＸ２・Ｘ５・Ｘ８のように少なく補給される回が発生してしまう。それに対し、本実施例のように、Ｙ１〜５のように、補給回転期間をスクリューの１回転とし、それに当たる量を１回の補給量とすれば、量の安定した補給を行うことが可能となる。
【００５２】
従って、トナー補給装置はスクリュー４の螺旋面の周期性を利用して３６０°回転の整数倍の回転と停止を繰り返すことによって、補給精度を向上させているのである。
【００５３】
更に本発明の最も特徴的な部分として、エンコーダ６がトナー搬送スクリュー４に回転軸４ａの延長部分に固定されており、スリットが１箇所形成されていることである。
【００５４】
トナー搬送スクリュー４を常に同じ回転角度だけ回転させて停止させる制御は、単に時間制御するだけではギアのバックラッシ等の機械的応答遅れや信号の割り込み等の電気的応答遅れが累積する可能性がある。そこで、スクリュー４に直接エンコーダ６を取り付けて、回転角度を検出して停止させる方法が最も信頼性が高く精度がよい。このような理由からスクリュー４とエンコーダ６を直接回転軸４ａの延長部分に固定する構成をとっている。
【００５５】
又、第二の特徴として、トナー搬送スクリューが停止して再び回転を開始する角度が、補給精度が最も安定するような特定の角度となるようにトナー搬送スクリュー４とエンコーダ６及び停止手段のタイミングが設定されていることである。
【００５６】
この最も補給精度を安定させる特定の角度について、図３を用いて説明する。ここで、図３は、図２と同様に縦軸にトナー排出量、横軸にスクリュー４の回転数を示したものである。補給回転期間Ｌ１〜４、Ｍ１〜４、Ｎ１〜４、Ｎ１〜４、Ｐ１〜４は、Ｌ１〜４、Ｍ１〜４、Ｎ１〜４、Ｎ１〜４、Ｐ１〜４の順に、スクリュー４の回転周期で約４／１周期ずつ補給タイミングを後にずらしている。Ｌ１〜４及びＭ１〜４は、比較的排出量が多いタイミングで補給する場合の補給回転期間を示しており、Ｎ１〜４及びＰ１〜４は、排出量が少ないタイミングで補給する場合の補給回転期間を示している。
【００５７】
図３において、これらのスクリュー４の回転開始から停止までの補給回転期間Ｌ１〜４、Ｍ１〜４、Ｎ１〜４、Ｐ１〜４のうち、Ｍ１〜４を補給回転機械とした場合が最も補給量のばらつきが大きくなる可能性が高い。
【００５８】
これは、補給回転期間Ｍ１〜４では、排出量が多い状態の近くで停止させているので、その排出量のピークが前回の補給動作内に含まれる場合と次回の補給動作に含まれる場合が発生してしまうからである。従って、Ｍ１〜４からスクリュー４の回転角度で１８０°位相がずれたＰ１〜４を補給回転期間とすると、停止する状態の前後において排出されるトナーの量がＬ・Ｍ・Ｎ・Ｐの中で最も少ないため、排出量のばらつきが最も少なくなると考えられる。
【００５９】
この排出量の大小とスクリュー４の螺旋面４ｂの関係は図示のようになっており、最も排出量が多いＡの状態は排出口３のトナー搬送方向の領域において、最も上流側の淵３ａの部分に、螺旋面４ｂが到達している状態であり、逆に、排出量の最も少ないＢの状態は、スクリュー４がＡの状態から１８０／Ｍ［°］（Ｍはスクリューの条数）、回転した状態である。つまり、本実施例の場合、Ｍ＝１なので１８０°回転した状態である。
【００６０】
従って排出口３のトナー搬送方向に関して最も上流側の淵３ａをトナー搬送スクリュー４の螺旋面４ｂが通過してから１８０／Ｍ［°］回転した状態で、停止手段がトナー搬送スクリュー４の回転を停止させるように、エンコーダ６のスリット６ａの設置角度と停止手段の停止タイミングを設定する。
【００６１】
そのことによって、常にＢの状態で回転を開始し同じ停止させることが可能になるので、更に補給精度を向上させることができる。
【００６２】
以上説明した通り、現像剤搬送装置において、スクリューの螺旋面の周期性を利用して、搬送スクリューに設置される螺旋面の条数をＭとし、１以上の任意の整数をＮとしたとき、駆動手段が搬送スクリューの回転を開始させた後、回転角度が３６０／Ｍ×Ｎ［°］に到達すると、停止手段が搬送スクリューの回転を停止させることによって、必ず、スクリューの１／Ｍ回転当たりのトナーの搬送量Ｔの整数倍の量でしか１回の補給を行わないので、従来例に比べて補給精度を向上させることが可能になっている。
【００６３】
尚、本実施例では１条の螺旋面の例を説明したが、多条の螺旋羽根部材を取り付けた搬送部材であっても同様の考え方が適用できる。複数条の螺旋羽根部材を使用した例は実施例２にて詳しく説明する。
【００６４】
又、本実施例の現像剤搬送装置においては、エンコーダがトナー搬送スクリューの回転軸の延長部分に固定されている。このようにスクリューの停止角度を直接検出することによって機械的・電気的応答遅れを含まない回転・停止制御が可能となるため、従来例に比べて補給精度を更に向上させることが可能になっている。本実施例ではエンコーダを直接スクリューに固定する方法を説明したが、例えばギア列を介してスクリューとエンコーダをつなぎスクリューとエンコーダの回転数を整数比にするようなギア比を設定することによっても機械的・電気的応答遅れを含まない回転・停止制御が可能となる。
【００６５】
又、排出口のトナー搬送方向に関して最も上流側の淵の直上をトナー搬送スクリューの螺旋面が通過してから１８０／Ｍ［°］回転した状態でトナー搬送スクリューが停止するように、トナー搬送スクリューとエンコーダおよび停止手段のタイミングが設定されて、最もトナーの排出量が少ない状態で常に停止させることによって、従来例に比べて補給精度を更に向上させることが可能になっている。
【００６６】
補給精度が向上することは、即ち要求量に、より近い量のトナーが補給できることであり、目的は達成される。
【００６７】
実施例２
図４は本発明の実施例２を示した側面図（図４（ａ））及び断面図（図４（ｂ））である。である。図４に示すように、本実施例では、２条の螺旋面４ｂ、４ｃが形成されたトナー搬送スクリュー１４を用いる。そして、スリット６ａ、６ｂが２箇所に設けられ、トナー搬送スクリュー１４の回転軸４ａの延長部分に固定されたエンコーダ１６を用い、それの構成は実施例１と同様である。
【００６８】
図１の場合、スクリュー１４が１条の螺旋面４ｂを有するので、３６０／１［°］回転の整数倍、つまり１回転の整数倍で停止させればよいのでエンコーダ６には１箇所しかスリット６ａが設けられていない。しかし、図２の例ではスクリュー１４が２条の螺旋面４ｂ、４ｃを有するため、３６０／２［°］回転の整数倍、つまり１８０°回転の整数倍で停止させなければならないので、エンコーダ１６には外周に１８０°の間隔を置いて２箇所等間隔にスリット６ｂ、６ｃが設けられている。
【００６９】
このようにＭ条のスクリューの場合は、スリットをＭ個のスリットをほぼ等間隔でエンコーダに設けることによって、常にスクリューの螺旋面が同じ状態で回転・停止を繰り返すことができるので、前述の補給精度のよいトナー搬送が可能となる。
【００７０】
実施例３
図５は本発明の実施例３を示した側面図（図５（ａ））及び断面図（図５（ｂ））である。図５において、トナー搬送パイプ１ａ、トナー搬送パイプ１ａに設けられたトナー供給口２、トナー搬送パイプ１ａに設けられたトナー排出口３、１条の螺旋面４ｂが形成されたトナー搬送スクリュー４、トナー搬送スクリュー４を回転駆動するモータ・ギア列・駆動回路を含んだ駆動手段５を備えるところまでは実施例１と同様であるが、本実施例においては、エンコーダ６とは異なる方法で、搬送スクリュー４の回転角度が３６０／Ｍ×Ｎ［°］に到達したことを検出するスクリュー４の回転停止手段が設けられる。
【００７１】
本実施例では、回転停止手段として、一部に係合部位４６ａが形成されトナー搬送スクリュー４の回転軸４ａの延長部分に固定された回転部材４６、回転部材４６の係合部位４６ａに係合して回転可能に軸支されたレバー４７、レバー４７の一部を非接触で検出するフォトセンサ４８、フォトセンサ４８の出力を検出しモータ・ギア列・駆動回路を含んだ駆動手段５へ停止信号を送ることが可能な停止回路８が備えられる。よって、モータ・ギア列・駆動回路を含んだ駆動手段５がスクリュー４の駆動手段であり、回転部材４６、レバー４７、フォトセンサ４８、及び停止回路８がスクリュー４の回転停止手段である。このようにレバー４７を介してスクリュー４の角度を検出する構成でも前述の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００７２】
本実施例では回転部材４６を直接スクリュー４に固定する方法を説明したが、例えばギア列を介してスクリュー４と回転部材４６をつなぎスクリュー４と回転部材４６の回転数を整数比にするようなギア比を設定することによっても機械的・電気的応答遅れを含まない回転・停止制御が可能となる。
【００７３】
実施例４
図６は本発明の実施例４を示した側面図（図６（ａ））及び断面図（図６（ｂ））である。である。図６において、トナー搬送パイプ１ａ、トナー搬送パイプ１ａに設けられたトナー供給口２、トナー搬送パイプ１ａに設けられたトナー排出口３、１条の螺旋面４ｂが形成されたトナー搬送スクリュー４、トナー搬送スクリュー４を回転駆動するモータ・ギア列・駆動回路を含んだ駆動手段５を備えるところまでは実施例１と同様であるが、本実施例においては、エンコーダ６とは異なる方法で、搬送スクリュー４の回転角度が３６０／Ｍ×Ｎ［°］に到達したことを検出する、スクリュー４の回転停止手段が設けられる。
【００７４】
本実施例では、回転停止手段として、外周に凹凸が形成されトナー搬送スクリュー４の回転軸４ａの延長部分に固定されたカム２６、カムの凹凸を接触して検出するメカニカルセンサ２７、メカニカルセンサの出力を検出しモータ・ギア列・駆動回路を含んだ駆動手段５へ停止信号を送ることが可能な停止回路８が備えられる。よって、モータ・ギア列・駆動回路を含んだ駆動手段５がスクリュー４の駆動手段であり、カム２６とフォトセンサ２７と停止回路８がスクリューの停止手段である。このように接触式のセンサでスクリューの角度を検出する構成でも前述の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００７５】
本実施例ではカム２６を直接スクリュー４に固定する方法を説明したが、例えば、ギア列を介してスクリュー４とカム２６をつなぎスクリューとカムの回転数を整数比にするようなギア比を設定することによっても機械的・電気的応答遅れを含まない回転・停止制御が可能となる。
【００７６】
又、本実施例では１条の例を示したが、凹凸を複数箇所設けたカムを直接スクリューに固定することや、ギア列を介してスクリューとカムをつなぎスクリューとカムの回転数をスクリューの条数の整数倍にするようなギア比を設定することによっても多条のスクリューで、同様の効果を得ることが可能である。
【００７７】
実施例５
図７は本発明の実施例５を示した断面図（図７（ａ））及び側面図（図７（ｂ））である。である。図７において、現像剤搬送装置１には、トナー搬送パイプ１ａ、トナー搬送パイプ１ａに設けられたトナー供給口２、トナー搬送パイプ１ａに設けられたトナー排出口３、１条の螺旋面４ｂが形成されたトナー搬送スクリュー４が設けられることは実施例１と同様である。本実施例においては、エンコーダ６とは異なる方法で、搬送スクリュー４の回転角度が３６０／Ｍ×Ｎ［°］に到達したことを検出するスクリュー４の回転停止手段が設けられ、トナー搬送スクリュー４を回転駆動するモータ・ギア列・駆動回路を含んだ駆動手段３５と、歯車に欠落部が形成されトナー搬送スクリュー４の回転軸４ａの延長部分に固定された欠歯ギア３６、欠歯ギア３６を図示の方向へ引っ張り初期的な回転力を与えるばね３７、欠歯ギア３６の突起に係合して欠歯ギア３６の回転を停止させる、電気的に動作可能な電気停止部材であるソレノイド３８を、スクリュー４の回転停止手段として備えることを特徴とする。
【００７８】
よって、本実施例ではモータ・ギア列・駆動回路を含んだ駆動手段３５がスクリュー４の駆動手段であり、欠歯ギア３６とばね３７とソレノイド３８がスクリュー４の停止手段である。
【００７９】
待機状態において駆動手段３５は常に回転しているが、欠歯ギア３６の欠落部によってスクリュー４は回転しない。補給信号が入力されるとソレノイド３８に電流が流れ、ソレノイド３８のフラッパーが図示の方向へ動作することによって、突起から離間し、欠歯ギア３６はばね３７に引っ張られて初期的な回転力を与えられた後、駆動手段３５のギアと噛み合うことによってスクリュー４は回転するが、１回転すると再びフラッパーに突起が係合するので欠歯ギア３６は停止する。
【００８０】
このようなソレノイドと欠歯ギアを組み合わせた１回転毎の間欠動作の機構は一般的であるが、このような簡単な機構を用いてスクリューを一定の周期で繰り返し回転させることによって、前述の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００８１】
本実施例では欠歯ギアを直接スクリューに固定する方法を説明したが、例えばギア列を介してスクリューと欠歯ギアをつなぎ、スクリューと欠歯ギアの回転数を整数比にするようなギア比を設定することによっても、機械的・電気的応答遅れを含まない回転・停止制御が可能となる。
【００８２】
又、本実施例では１条の例を示したが、欠歯部を複数箇所設けた欠歯ギアを直接スクリューに固定することや、ギア列を介してスクリューと欠歯ギアをつなぎスクリューと欠歯ギアの回転数をスクリューの条数の整数倍にするようなギア比を設定することによっても多条のスクリューで、同様の効果を得ることが可能である。
【００８３】
実施例１〜５に説明したように、本発明は、トナーの補給精度を向上させるために、Ｍをトナー搬送スクリューの螺旋面の条数、Ｎを１以上の整数としたとき、駆動手段がトナー搬送スクリューの回転を開始させた後、回転角度が３６０／Ｍ×Ｎ［°］に到達すると停止手段がトナー搬送スクリューの回転を停止させることで、スクリューの螺旋面の周期性を利用することによって、従来例に比べて補給精度を向上させることが可能になっている。
【００８４】
又、停止手段は、実施例１〜５に説明したもの以外の構成をとっても良い。
【００８５】
又、排出口のトナー搬送方向に関して最も上流側の淵の直上をトナー搬送スクリューの螺旋面が通過してから１８０／Ｍ［°］回転した状態で、停止手段がトナー搬送スクリューの回転を停止させるように、トナー搬送スクリューと停止手段を設定することで、最もトナーの排出量が少ない状態で常に停止させることによって、従来例に比べて補給精度を向上させることが可能になっている。
【００８６】
又、停止手段となるエンコーダ・カム・欠歯ギア等をトナー搬送スクリューの回転軸の延長部分に固定することで、機械的・電気的応答遅れを含まない回転・停止制御が可能となるため、従来例に比べて補給精度を向上させることが可能になっている。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の現像剤搬送装置及びそれを備えた画像形成装置は、現像剤が補給される供給口及び現像剤が排出される排出口が形成された管状部材と、回転軸に供給口から排出口へ向う方向に少なくとも１条以上の螺旋面が設置されて構成され、管状部材内に回転可能に支持され、回転することによって管状部材内にて現像剤を供給口から排出口へ向って搬送する搬送部材と、搬送部材を回転駆動する駆動手段と、駆動手段による搬送部材の回転を停止させる停止手段と、を備え、搬送部材に設置される螺旋面の条数をＭとし、１以上の整数をＮとしたとき、駆動手段が搬送部材の回転を開始させた後、回転角度が３６０／Ｍ×Ｎ［°］に到達すると、停止手段が搬送部材の回転を停止させるので、補給量の繰り返し精度が非常に高く、要求に近い量の現像剤が補給できる。
【００８８】
又、エンコーダ等の停止部材を直接部材回転軸の延長部分に固定する構成によって機械的・電気的応答遅れを含まない回転・停止制御が可能となるため、更に補給精度を向上させることが可能である。
【００８９】
又、排出口の現像剤搬送方向に関して最も上流側の淵の直上をトナー搬送スクリューの螺旋面が通過してから１８０／Ｍ［°］回転した状態でトナー搬送スクリューが停止するように設定することによって、更に補給精度を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る現像剤搬送装置の一実施例を示す側面図（図１（ａ））及び断面図（図１（ｂ））である。
【図２】本発明の一例における搬送部材の回転角度と、現像剤補給間隔と、現像剤排出量と、の関係を示す説明図である。
【図３】本発明の一例における搬送部材の回転角度と、現像剤補給間隔と、現像剤排出量と、の関係を示す説明図である。
【図４】本発明に係る現像剤搬送装置の他の例を示す側面図（図４（ａ））及び断面図（図４（ｂ））である。
【図５】本発明に係る現像剤搬送装置の他の例を示す側面図（図５（ａ））及び断面図（図５（ｂ））である。
【図６】本発明に係る現像剤搬送装置の他の例を示す側面図（図６（ａ））及び断面図（図６（ｂ））である。
【図７】本発明に係る現像剤搬送装置の他の例を示す断面図（図７（ａ））及び側面図（図７（ｂ））である。
【図８】本発明に係る現像装置の一例及びその周囲を示す断面図である。
【図９】本発明に係る現像剤搬送装置、現像装置、及び補給トナー容器の一例を示す軸方向の断面図である。
【図１０】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図１１】従来の現像剤搬送装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１                    現像剤搬送装置
１ａ                  トナー補給パイプ（管状部材）
２                    供給口
３                    排出口
４                    搬送スクリュー（搬送部材）
４ａ                  回転軸
４ｂ、４ｃ            螺旋状羽根部材（螺旋面）
５                    駆動手段
６                    エンコーダ（円状停止部材、停止手段）
７                    フォトセンサ（停止手段）
８                    停止回路（停止手段）
６ａ、６ｂ            スリット
２６                  カム部材（停止手段）
３６                  欠歯ギア（停止手段）
３８                  ソレノイド（電気停止部材、停止手段）
４６                  回転部材（停止手段）
４７                  レバー（停止手段）
４８                  フォトセンサ（停止手段）
１００                現像装置
１０７                補給トナー容器
【図１】
2005003796.tif 000003
【図２】
2005003796.tif 000004
【図３】
2005003796.tif 000005
【図４】
2005003796.tif 000006
【図５】
2005003796.tif 000007
【図６】
2005003796.tif 000008
【図７】
2005003796.tif 000009
【図８】
2005003796.tif 000010
【図９】
2005003796.tif 000011
【図１０】
2005003796.tif 000012
【図１１】
2005003796.tif 000013