(57)【要約】【課題】現像装置４に対するトナー補給装置について、トナー排出口でのトナー詰まりを発生しないよう、環境問わず長期間に渡って使用出来るトナー補給装置を提供する。【解決手段】トナー容器７０から供給されるトナーを収納する収納部３０１と、収納部３０１に収納されたトナーを現像装置４に向けて搬送する搬送手段３０３と、収納部３０１に収納されているトナーのトナー量レベルを検出する検出手段５３・５４と、検出手段５３・５４がトナー量レベルに関して所定レベル未満であると検出してから搬送手段３０３を所定量動作して現像装置４にトナーを所定量補給した後に、トナー量レベルが所定レベルに回復するまでトナー容器７０から収納部３０１へのトナー供給を実行する制御手段５０と、を有することを特徴とするトナー補給装置。【選択図】図２
2016031497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像装置に対するトナー補給装置であって、
トナー容器から供給されるトナーを収納する収納部と、
前記収納部に収納されたトナーを現像装置に向けて搬送する搬送手段と、
前記収納部に収納されているトナーのトナー量レベルを検出する検出手段と、
前記検出手段が前記トナー量レベルに関して所定レベル未満であると検出してから前記搬送手段を所定量動作して前記現像装置にトナーを所定量補給した後に、前記トナー量レベルが所定レベルに回復するまで前記トナー容器から前記収納部へのトナー供給を実行する制御手段と、
を有することを特徴とするトナー補給装置。
【請求項２】
前記検出手段は、前記収納部の内部に端面を位置させて前記収納部に収納されているトナーを検出するための光路を形成する光透過部材と、光源と、前記端面を通じて前記光透過部材を透過した前記光源の光を検出する受光素子と、を有することを特徴とする請求項１に記載のトナー補給装置。
【請求項３】
前記所定量動作する量とは、前記搬送手段の持つトナー搬送スクリューが回転する回転数であることを特徴とする請求項１または２に記載のトナー補給装置。
【請求項４】
前記トナー搬送スクリューが回転する際の最小回転数を少なくとも２回転以上とすることを特徴とする請求項３に記載のトナー補給装置。
【請求項５】
前記トナーが二成分系現像剤におけるトナーであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のトナー補給装置。
【請求項６】
前記トナーが一成分系現像剤におけるトナーであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のトナー補給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー容器から取り出して収納部に貯留したトナーを現像装置へ供給するトナー補給装置に関する。
【０００２】
ここで、トナーとは像担持体に形成された潜像に付着して潜像を顕画（現像）する色粒子（粉体）である。透明や白色のもの含まれる。二成分系現像剤はこのトナー（非磁性または磁性）とキャリア（磁性または非磁性）との混成形態のもの、一成分系現像剤はトナー（磁性または非磁性）のみの形態のものである。
【背景技術】
【０００３】
トナー像を形成して画像形成を行う画像形成装置では、画像形成によって消費された現像装置内のトナーを補うために、二成分系現像剤を用いる現像装置も一成分系現像剤を用いる現像装置もトナー補給装置を付設している。
【０００４】
トナー補給装置は、トナー容器から取り出したトナーを貯留部（ホッパ：収納部）に一定量だけ貯留しておき、必要なタイミングで搬送手段を作動させて貯留部から現像装置へトナーを補給している。
【０００５】
特許文献１には、トナー容器の一例であるトナーボトルから取り出したトナーを小容量のホッパに収納し、ホッパの底から取り出したトナーをスクリュー搬送機構によって高所の現像装置へ汲み上げ補給するトナー補給装置が示される。
【０００６】
トナー補給装置は、トナー容器から適正なタイミングで適正量のトナーを補給させて貯留部にほぼ一定量のトナーを収納し続ける必要がある。貯留部のトナーの貯留量（トナー量レベル）が過剰になっても過少になっても搬送手段が現像装置へ補給するトナー量のばらつきが大きくなって、出力画像の品質に好ましくない影響を及ぼすからである。
【０００７】
そこで、貯留部の側壁に一対の光透過部材を配置して、貯留部内に貯留されたトナーによって遮光される光路を形成することが提案された。光透過部材の透過光の透過／遮光によって貯留部のトナー量レベルを評価して、トナー容器からのトナーの取り出しを制御することが提案された。
【０００８】
また、貯留部の長手方向の一端側から他端側へトナー搬送する複数の搬送部材を貯留したトナー補給装置において、貯留部の側面からトナーを排出する排出口を設けても、排出口に安定的にトナーを搬送可能としている。そのため、特許文献１では側面に排出口を設けた貯留部に複数の搬送部材を配置した場合に、複数の搬送部材から排出口へ向かうトナーの流れが安定して、排出口から取り出されるトナー量の変動が少なくて済むようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−２５６７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に示されるような構成においては、複数の搬送部材から排出口へ向かうトナーの流れが安定して、排出口から取り出されるトナー量の変動が少なくて済む。しかしながら、高温高湿環境下のようにトナー付着力が大きい条件下においては、排出口にトナー詰まりが発生する場合があることが分かった。付着力の大きいトナーは上方搬送部でトナーを搬送した後、排出口から現像装置への搬送経路において、その壁面へのトナー付着が徐々に成長し、トナーが排出口を塞ぎ、トナー詰まりに至ることが判明した。
【００１１】
本発明は上記の従来技術を更に発展させたものである。その目的とするところは、環境に左右されることなく、トナー排出口でのトナー詰まりを発生しないよう長期間に渡って使用出来るトナー補給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するための本発明に係るトナー補給装置の代表的な構成は、現像装置に対するトナー補給装置であって、トナー容器から供給されるトナーを収納する収納部と、前記収納部に収納されたトナーを現像装置に向けて搬送する搬送手段と、前記収納部に収納されているトナーのトナー量レベルを検出する検出手段と、前記検出手段が前記トナー量レベルに関して所定レベル未満であると検出してから前記搬送手段を所定量動作して前記現像装置にトナーを所定量補給した後に、前記トナー量レベルが所定レベルに回復するまで前記トナー容器から前記収納部へのトナー供給を実行する制御手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、付着力の大きいトナーでも、環境に左右されることなく、トナー排出口での詰まりを起こすことなく、長期的に使用することが可能となるトナー補給装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】画像形成装置の一例の構成の説明図である。
【図２】現像装置、現像装置に対するトナー補給装置、制御系統、を説明するための模式図である。
【図３】トナー補給装置の一部切欠き斜視図である。
【図４】同じく側面から見た断面図である。
【図５】同じく後側から見た断面図である。
【図６】制御フロー図である。
【図７】制御系統のブロック図である。
【図８】実施例１における、スクリュー回転後のトナー補給量とトナー詰まり発生の耐久枚数
【図９】実施例２における、スクリュー回転後のトナー補給量とトナー詰まり発生の耐久枚数
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、検出手段がトナー収納部のトナー量レベルに関して所定レベル未満であると検出してから搬送手段を所定量動作して現像装置にトナーを所定量補給した後にトナー容器から収納部へのトナー供給を実行する限りにおいて構成変更は自由である。即ち、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００１６】
従って、二成分系現像剤を用いる現像装置のトナー補給装置及び現像装置に限らず、一成分系現像剤を用いる現像装置の現像剤（トナー）補給装置及び現像装置でも実施できる。そして、本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。
【００１７】
［実施例１］
＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の一例の構成の説明図である。この画像形成装置１００は、中間転写ベルト８の下向き面に沿って４つの画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋを配列したタンデム型で中間転写方式の電子写真フルカラープリンタである。
【００１８】
画像形成部１Ｙでは、感光ドラム２ａにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト８に転写される。画像形成部１Ｍでは、感光ドラム２ｂにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト８に転写される。画像形成部１Ｃ、１Ｂｋでは、それぞれ感光ドラム２ｃ、２ｄにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト８に転写される。
【００１９】
かくして、中間転写ベルト８には上記の四色のトナー像が順次に重ねられた重畳トナー像が形成され、その重畳トナー像が引き続く中間転写ベルト８の回転で二次転写部Ｔ２へ搬送されて記録材Ｐへ一括二次転写される。重畳トナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置１６で加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後に、排出ローラ１５を通じて上部トレイ１７へ排出される。
【００２０】
分離ローラ１９は記録材カセット１８から引き出した記録材Ｐを１枚ずつに分離してレジストローラ１４へ送り出す。レジストローラ１４は停止状態で記録材Ｐを受け入れて待機させ、中間転写ベルト８のトナー像にタイミングを合わせて記録材Ｐを二次転写部Ｔ２へ送り込む。
【００２１】
定着装置１６は、ヒータを設けた定着ローラ１６ａに加圧ローラ１６ｂを圧接して加熱ニップ（定着ニップ）を形成する。記録材Ｐは加熱ニップで加熱加圧を受けてトナー像を溶融させフルカラー画像を表面に定着される。
【００２２】
画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋは、現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。
【００２３】
以下では、画像形成部１Ｙを代表して説明し、他の画像形成部１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋについては、説明中の符号末尾のａを、ｂ、ｃ、ｄに読み替えて説明されるものとする。画像形成部１Ｙは、感光ドラム２ａを囲んで、帯電ローラ３ａ、露光装置７、現像装置４ａ、一次転写ローラ５ａ、クリーニング装置６ａを配置している。感光ドラム２ａは、アルミニウム製シリンダの外周面に、帯電極性が負極性の感光層を形成しており、不図示の駆動モータから駆動力を伝達されて矢印の時計方向に所定のプロセススピードで回転する。
【００２４】
帯電ローラ３ａは感光ドラム２ａに従動回転し、負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を印加されることにより感光ドラム２ａを一様な負極性の電位に帯電させる。露光装置７はカラー画像におけるイエローの分解色画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム２ａの表面に画像の静電像を書き込む。現像装置４ａはトナーを感光ドラム２ａに移転させて静電像をイエロートナー像に現像する。
【００２５】
一次転写ローラ５ａは中間転写ベルト８を押圧して感光ドラム２ａと中間転写ベルト８との間に一次転写部Ｔａを形成する。一次転写ローラ５ａに正極性の直流電圧が印加されることにより、感光ドラム２ａに担持された負極性のイエロートナー像が一次転写部Ｔａを通過する中間転写ベルト８へ一次転写される。クリーニング装置６ａは感光ドラム２ａにクリーニングブレードを摺擦させて一次転写部Ｔａを通過した感光ドラム２ａの表面に付着した転写残トナーを除去する。
【００２６】
中間転写ベルト８は、テンションローラ１１、二次転写対向ローラを兼ねた駆動ローラ１０、及び張架ローラ１３に掛け渡して支持され、駆動ローラ１０に駆動されて矢印Ｒ２の反時計方向に感光ドラム２ａの回転周速度に対応した周速度にて回転する。
【００２７】
二次転写部Ｔ２は、駆動ローラ１０で内側面を張架された中間転写ベルト８に二次転写ローラ１２を当接して構成される。二次転写ローラ１２に正極性の直流電圧が印加されることで、接地電位に接続された駆動ローラ１０との間にトナー像の転写電界が形成される。ベルトクリーニング装置９は、中間転写ベルト８にクリーニングブレードを摺擦させて、二次転写部Ｔ２を通過した中間転写ベルト８の表面に付着した転写残トナーを除去する。
【００２８】
現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの下方には、それぞれ、トナー容器としてのトナーボトル７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄが配置される。画像形成によって現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄで消費されたトナーは、それぞれ、トナーボトル７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄから後述するトナー補給装置によって補給される。
【００２９】
＜現像装置＞
図２は、現像装置４ａ、現像装置４ａに対するトナー補給装置３０１、制御系統、を説明するための模式図である。図３、図４、図５は、それぞれ、トナー補給装置３０１の一部切欠き斜視図、側面から見た断面図、後側から見た断面図である。図２、図３、図５はいずれも、図１の現像装置４ａとトナー補給装置３０１を後側から見た状態の図である。
【００３０】
本実施例における現像装置４ａは二成分系現像剤(非磁性トナー＋磁性キャリア)を用いる現像装置であり、感光ドラム２ａの長手方向（回転軸線方向、母線方向）に沿って長い横長の装置である。ここで、本実施例の装置において、構成部材の長手方向の一端側（前側）とは図１において紙面の手前側（図２においては奥側）であり、他端側（後側）とはその反対側である。
【００３１】
現像装置４ａは、図２に示すように、現像容器（現像剤の貯留部）４１と、この現像容器４１内に配設された現像剤担持体としての現像スリーブ４２と、現像スクリュー４３と、攪拌スクリュー４４を有する。現像スリーブ４２の内部にはマグネットローラ４５が非回転状態に設置されている。そして、現像容器４１内にはトナー（非磁性）とキャリア（磁性）からなる二成分系現像剤(不図示)が所定量貯留（充填）されている。
【００３２】
現像スリーブ４２は感光ドラム２ａに平行にかつ感光ドラム２ａに対して所定の僅少な隙間を存して近接させて回転可能に配設されている。現像スクリュー４３は現像スリーブ４２の下側において現像スリーブ４２に平行にかつ現像スリーブ４２に所定に近接させ回転可能に配設されている。攪拌スクリュー４４は現像スクリュー４３の脇であって現像スクリュー４３よりも現像スリーブ４２から離れた位置において現像スクリュー４３に平行にかつ回転可能に配設されている。
【００３３】
現像スリーブ４２は感光ドラム４２との対向部である現像部位Ｄにおいて感光ドラム４２の回転方向に順方向に所定の周速度でマグネットローラ４５の外回りを回転駆動される。現像スクリュー４３と攪拌スクリュー４４もそれぞれ所定の速度と回転方向に回転駆動される。
【００３４】
攪拌スクリュー４４が回転されることで、そのスクリュー周りの二成分系現像剤が現像容器４１内を現像容器長手方向の他端側から一端側に攪拌されながら搬送される。また、現像スクリュー４３が回転されることで、そのスクリュー周りの二成分系現像剤が現像容器４１内を現像容器長手方向の一端側から他端側に攪拌されながら搬送される。
【００３５】
この攪拌スクリュー４４と現像スクリュー４３の回転により現像容器４１内の二成分系現像剤は現像容器４１内を現像容器長手方向の他端側から一端側に、そして一端側から他端側に循環するように搬送される。このように現像容器４１内を二成分系現像剤が循環搬送される過程でトナーがキュリアとの攪拌接触で所定の極性に摩擦帯電される。
【００３６】
そして、現像スクリュー４３に沿って攪拌されながら搬送される二成分系現像剤の一部が現像スリーブ４２の表面にマグネットローラ４５の磁力により現像剤層として磁気的に拘束されて担持される。この現像剤の拘束は磁性キャリアが磁気的に拘束されることでなされる。その現像剤層が現像スリーブ４２の回転により現像部位Ｄに搬送されて感光ドラム２ａに対して適用(供給）される。
【００３７】
現像スリーブ４２には現像バイアス印加電源４６から現像バイアスとして直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧が印加されている。これにより、現像部位Ｄにおいて、現像スリーブ４２の表面に担持されている二成分系現像剤層中のトナーが感光ドラム２ａの静電像に対応して選択的に移転して、静電像がトナー像として現像される。
【００３８】
現像部位Ｄにおいて静電像のトナー現像に供された現像スリーブ４２上の二成分系現像剤層は引き続く現像スリーブ４２の回転で現像容器４１内に戻し搬送される。そして、その戻し現像剤層は現像スリーブ４２の表面から剥離手段（不図示：磁気的剥離手段あるいはブレードなどによる物理的剥離手段）で除去される。現像スリーブ４２の表面から除去された二成分系現像剤は現像容器４１内の現像剤に混じり込む。現像剤層が剥離された現像スリーブ表面には再びフレッシュな二成分系現像剤層が磁気拘束により形成されて担持される。
【００３９】
＜トナー補給装置＞
現像容器４１内における二成分系現像剤のトナーは、画像形成（静電像の現像）によって消費され、キャリア量に対するトナー量の比率が低下していく。高画質化及びランニングコストが廉価である二成分系現像剤による現像では、現像容器４１内の二成分系現像剤のキャリア量とトナー量の比を常にほぼ一定に保つことが望まれる。トナー補給装置３０１は、画像形成によって消費された現像装置内のトナーを適切に補うことで、現像装置４ａ内のキャリア量とトナー量の比を常にほぼ一定に保つ役目をする。
【００４０】
画像形成に伴って二成分系現像剤からトナーが感光ドラム２ａへ移転して消費されるため、制御部（制御手段）５０は、画像形成ごとに、１枚前の画像形成で消費されただけのトナーが現像容器４１内へ補給されるように、トナー補給装置３０１を制御する。
【００４１】
また、画像形成ごとにトナーを補給していると、誤差が累積して、現像容器４１内の二成分系現像剤は、トナー濃度（二成分系現像剤に占めるトナーの重量比率）が適正範囲を逸脱する可能性がある。そのため、制御部５０は、トナー濃度センサ（透磁率センサ）４７の出力に基づいて、現像容器４１内の二成分系現像剤のトナー濃度が所定の濃度範囲、例えば８〜１０％に維持されるように、トナー補給装置３０１を制御する。
【００４２】
本実施例において、トナー補給装置３０１は現像装置４ａの長手方向の他端側（画像形成装置の奥側）に配設されている。トナー補給装置３０１は、現像装置４ａよりも重力方向において低い位置に配置されたトナー容器としてのトナーボトル７０ａから供給されるトナーを収容する収納部としてのトナー貯留部３０２を有する。また、トナー貯留部３０２に収容されたトナーをトナー貯留部３０２よりも高所の現像装置４ａの現像容器４１へ向けて汲み上げ搬送する、搬送手段の一例であるトナー搬送部３０３を有する。
【００４３】
本実施例におけるトナーボトル７０ａは円筒状容器にトナーが充填されている。その容器の一端面側に容器軸線に同心の円筒状の開口部７１が設けられている。この開口部７１は常時は封止部材（不図示）で閉塞されていて、内部のトナーの漏出が阻止されている。このトナーボトル７０ａは開口部７１側をトナー補給装置３０１側にして、かつ容器軸線を現像装置４ａの長手方向に平行にして画像形成装置本体の所定の装着部に所定の装着要領にて装着される。
【００４４】
トナーボトル７０ａは画像形成装置本体に対して所定に装着された状態において、下面側が装着部の平行２本の回転可能なサポートローラ１８（図２）に乗って容器軸線を中心に回転可能に保持されている。また。トナーボトル７０ａの開口部７１が図４のようにトナー補給装置３０１のトナー貯留部３０２の前側端面に具備させたトナー受け口部３０２ａに対して合致して押し付けられている状態に保持されている。また、この状態において開口部７１の封止部材の封止が解除されて開口部７１とトナー受け口部３０２ａが連通した状態になっている。なお、封止部材の封止解除構成は図に省略している。
【００４５】
トナーボトル７０ａは制御部５０で制御されるボトルモータ５１が駆動されることで容器軸線を中心に図２において矢印の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。トナーボトル７０ａの内部にはトナーボトル７０ａの回転に伴って開口部７１からトナーボトル７０ａ内のトナーを逐次に排出させる傾斜隔壁構造部７２（図４）が配設されている。
【００４６】
そして、トナーボトル７０ａの回転に伴い開口部７１から逐次に排出されるトナーが、開口部７１と合致して連通しているトナー受け口部３０２ａを通ってトナー貯留部３０２内に重力で落下して供給（排出）される。これによりトナー貯留部３０２内にトナーが溜まる。即ち、トナー貯留部３０２はトナーボトル７０ａから供給されるトナーを貯留する。なお、トナーボトル７０ａの開口部７１とトナー貯留部３０２のトナー受け口部３０２ａとの合致連接部（会合部）からトナーが漏れないようにシール構造部（不図示）が配設されている。
【００４７】
トナー貯留部３０２内の底部にはトナー受け口部３０２ａ側である一端側からそれとは反対の他端側に向けてトナーを攪拌しつつ流動させる平行２本のコイルスクリュー３１３・３１４が配設されている。また、トナー貯留部３０２の他端側においてトナー貯留部３０２の一方側の側壁と底壁との会合部にはトナー排出口３０６が配設されている。
【００４８】
コイルスクリュー３１３・３１４はボトルモータ５１が駆動されている間は、そのボトルモータ５１の駆動力がワンウェイクラッチ３１６を介して伝達されて所定の速度で所定の方向Ｒ３に回転駆動される。また、コイルスクリュー３１３・３１４はトナー搬送モータ５２が駆動されている間も、そのトナー搬送モータ５２の駆動力がワンウェイクラッチ３１７を介して伝達されて同じく所定の速度で所定の方向に回転駆動される。
【００４９】
トナーボトル７０ａの回転に伴いトナー貯留部３０２に供給されたトナーおよびトナー貯留部３０２にもともと貯留しているトナーは回転するコイルスクリュー３１３・３１４によって攪拌されて流動性が高められる。そして、トナー貯留部３０２内を一端側から他端側に流動してトナー貯留部３０２内におけるトナー溜りの表面が実質平坦に保たれる。
【００５０】
トナー貯留部３０２には収納されているトナーのトナー量レベルを検出する検出手段を具備させている。本実施例において、その検出手段はトナー量レベルを下記のように光学的に検出する光学的構造である。
【００５１】
トナー貯留部３０２の対向する側壁にはトナー貯留部３０２内にそれぞれ内側端面を対向させて位置させてアクリル樹脂の棒状レンズを用いた一対の光透過部材４０１ａ、４０１ｂが配置されている。一方の光透過部材４０１ａの外側端面には光源として赤外線発光ダイオード５３が対面して配設されている。他方の光透過部材４０１ｂの外側端面には受光素子（受光センサ）５４が対面して配設されている。
【００５２】
光透過部材４０１ａ、４０１ｂはトナー貯留部３０２内において発光ダイオード５３の発光光（赤外線：検出光）を受光素子５４に入射させる光路５３ａを形成している。即ち、発光ダイオード５３から出力された赤外光は、光透過部材４０１ａを通じてトナー貯留部３０２内に射出し、光透過部材４０１ｂを通じて受光素子５４に入射する。
【００５３】
制御部５０は、光透過部材４０１ａ、４０１ｂを透過した光を検出してトナーボトル７０ａからのトナー貯留部３０２へのトナー供給を制御する。即ち、トナー貯留部３０２からトナー搬送部３０３を介して現像装置４ａへの安定したトナー供給を実現するためには、トナー貯留部３０２内に常に所定のほぼ一定量のトナーを貯留しておくことが望まれる。
【００５４】
そのため、制御部５０は、トナー貯留部３０２のトナー量（トナー量レベル：貯留量）を、トナー貯留部３０２内の光路５３ａの透過／遮光に応じて検出し、検出結果に応じて、トナーボトル７０ａからトナー貯留部３０２へのトナー供給を制御する。
【００５５】
即ち、制御部５０は、光路５３ａがトナー貯留部３０２内に貯留されているトナー溜りにより遮断されて発光ダイオード５３からの光が受光素子５４で検出されない場合は、トナー貯留部３０２のトナー量レベルが所定レベルであると判断する。この場合は、トナーボトル７０ａの回転を停止させてトナーボトル７０ａからトナー貯留部３０２へのトナー供給を停止する制御を行う。
【００５６】
また、制御部５０は、受光素子５４が発光ダイオード５３から出力されている赤外光（検出光）を受光した場合には、トナー貯留部３０２のトナー量レベルが所定レベルよりも減少した判断する。この場合は、トナーボトル７０ａを回転させてトナーボトル７０ａからトナー貯留部３０２へのトナーの供給を開始する制御を行う。
【００５７】
そして、このトナー供給によりトナー貯留部３０２のトナー量レベルが上がると、光路５３ａがトナー貯留部３０２内に貯留されたトナー溜りにより遮断されて発光ダイオード５３からの光が受光素子５４で検出されなくなる。これにより、制御部５０は、トナー貯留部３０２のトナー量レベルが所定レベルに回復したと判断して、トナーボトル７０ａの回転を停止させて、トナーボトル７０ａからトナー貯留部３０２へのトナー供給を停止する制御を行う。
【００５８】
上記のように、制御部５０は、トナー貯留部３０２内のトナー量レベルを所定のほぼ一定に保つようにトナーボトル７０ａからトナー貯留部３０２へのトナーの供給、供給停止を制御する。つまり、制御部５０は、トナー貯留部３０２内のトナー量レベルを所定のほぼ一定に保つように、トナーボトル７０ａからのトナーの取り出し量を調整する。
【００５９】
トナー搬送部３０３は、円筒状のパイプ３０４と、そのパイプ３０４の中空部の挿通されたトナー搬送スクリュー３０５と、を有する。スクリュー３０５はその軸の上端部と下端部がそれぞれパイプ３０４の上端部と下端部に対して回転可能に軸受されて保持されている。パイプ３０４の下端部側の側面にはトナー受け穴３０４ａが配設されている。また、パイプ３０４の上端部側の側面にはトナー排出穴３０４ｂが配設されている。
【００６０】
そして、トナー搬送部３０３のパイプ３０４の下端部側のトナー受け穴３０４ａがトナー貯留部３０２のトナー排出口３０６に嵌係合されてトナー貯留部３０２に対して接続されている。また、トナー搬送部３０３のパイプ３０４の上端部側のトナー排出穴３０４ｂが現像装置４ａの現像容器４１側のトナー受け穴４１ｂに嵌係合されて現像容器４１に対して接続されている。
【００６１】
本実施例において、現像容器４１側のトナー受け穴４１ｂは、現像容器４１の後端側に突出させて設配された延長円筒部４１ａに対して設配されている。この延長円筒部４１ａの内部には現像容器４１内の攪拌スクリュー４４の他端側が延長されて存在している。
【００６２】
トナー搬送スクリュー３０５の軸の下端部には駆動ギアＧ１が固着されている。このギアＧ１に制御部５０で制御されるトナー搬送モータ５２の駆動力が中継ギアＧ２を介して伝達される。これにより、トナー搬送スクリュー３０５が所定の速度で所定の方向に回転駆動される。
【００６３】
このトナー搬送スクリュー３０５の回転により、トナー搬送部３０３は、トナー貯留部３０２に貯留されたトナーを排出口３０６からパイプ３０４内の下端部に取り出して現像装置４ａに向けてパイプ３０４内を上端部に搬送する。そして、パイプ上端部のトナー排出穴３０４ｂから現像容器４１の後端側の延長円筒部４１ａ内に補給する。延長円筒部４１ａ内に補給されたトナーは延長円筒部４１ａ内の攪拌スクリュー他端側延長部の回転により現像容器４１内に取り込まれて現像容器４１内の前記の循環搬送される二成分系現像剤に混入して拡散する。
【００６４】
すなわち、トナー補給装置３０１は、トナーボトル７０ａから取り出してトナー貯留部３０２へ貯留したトナーを排出口３０６からトナー搬送部３０３によって取り出して、制御された供給量で現像装置４ａへ汲み上げて補給する。トナー搬送部３０３のトナー補給量を調整するためには、パイプ３０４内はトナーで常に満たされていることが必須である。
【００６５】
トナー貯留部３０２からトナー搬送部３０３を介して現像装置４ａに供給されるトナー量を精密に制御するには、スクリュー３０５の回転角度に応じて、安定した「かさ密度」のトナーが現像装置４ａへ供給されることが望ましい。そして、安定したかさ密度のトナーが現像装置４ａへ供給されるためには、トナー貯留部３０２のトナー排出口３０６付近のトナーのかさ密度を安定させた状態で、トナー貯留部３０２からスクリュー３０５へ安定して連続的にトナーを送り込むことが望ましい。
【００６６】
そのため、前述したように、本実施例のトナー補給装置３０１は、トナー貯留部３０２へ貯留したトナーを、コイルスクリュー３１３、３１４で攪拌して流動性を高め、トナー貯留部３０２内のトナー溜りの表面を実質平坦に保っている。
【００６７】
制御部５０はトナー貯留部３０２からトナー搬送部３０３を介してトナーが現像装置４ａに供給されることで現像容器４１内の二成分系現像剤のトナー濃度が所定の濃度範囲に戻ったことをトナー濃度センサ４７で検知するとモータ５２を停止させる。即ち、トナー搬送部３０３の動作を止めてトナー貯留部３０２から現像装置４ａへのトナーの供給動作を停止させる。
【００６８】
なお、本実施例においては、モータ５２の駆動で振動を発生する振動発生部４１５を具備させ、この振動発生部４１５の振動を振動伝達部４０２を介して光透過部材４０１ａ、４０１ｂに伝達する構成にしてある。光透過部材４０１ａ、４０１ｂを加振する構成にすることで、光透過部材４０１ａ、４０１ｂの内端面に付着したトナーが振り落されてトナー量レベルの光学的検知精度が保持される。
【００６９】
＜比較例方法のトナーボトル回転開始タイミング＞
比較例方法では、発光ダイオード５３からの光が受光素子５４で検出されると、トナー貯留部３０２においてトナー量レベルが所定レベル未満に低下したと判断してトナーボトル７０ａの回転を開始させる。即ち、トナーボトル７０ａからトナー貯留部３０２へのトナーの供給を開始させる。
【００７０】
このトナー供給に伴いトナー貯留部３０２におけるトナー量レベルが上昇してトナー溜りの表面が光透過部材４０１ａと光透過部材４０１ｂの間の光路５３ａに到達することで光路５３ａが遮断される。そうすると、発光ダイオード５３からの光が受光素子５４で検出されなくなる。これにより、制御部５０は、トナー貯留部３０２のトナー量レベルが所定レベルに回復したと判断して、トナーボトル７０ａの回転を停止させて、トナーボトル７０ａからトナー貯留部３０２へのトナー供給を停止する。
【００７１】
このように、制御部５０は、発光ダイオード５３からの検出光が受光素子５４で検出されなくなるまでトナーボトル７０ａを回転させてトナー貯留部３０２に新たなトナーを補充させ、トナー貯留部３０２内のトナー量レベルを上昇させる。
【００７２】
制御部５０は、現像装置４ａにおける現像容器４１内の二成分系現像剤のトナー濃度が所定の濃度閾値よりも低下したことがトナー濃度センサ４７で検知されると、モータ５２を作動させる。これによりトナー搬送部３０３のスクリュー３０５が回転駆動されてトナー貯留部３０２内のトナーが現像装置４ａへ汲み上げられる。現像装置４ａには、新しいトナーが、トナーボトル７０ａから取り出されてトナー貯留部３０２に一時的に貯留された後に、スクリュー３０５によって必要量だけ現像装置４ａに補給される。
【００７３】
しかしながら、この比較例方法では、高温高湿環境下の耐久３０万枚で、現像装置４ａへトナーを排出搬送する経路においてトナー詰まりが発生してしまった。このトナー詰まりの発生箇所は搬送手段のトナー排出口であった。高温高湿環境下においては、そのトナーの付着力は高まり、排出口壁面にトナー不動層が発生していた。
【００７４】
また、トナーの付着力が高まる理由は、現像装置４ａへのトナー供給量を安定する為に収納部であるトナー貯留部３０２でのトナーかさ密度とに関係があることが判明した。かさ密度を上げた結果、定着性向上のためにトナー表面近傍に添加されているワックス成分が微量ながら表面に染み出しており、特に高温高湿環境下で染み出しが多めの傾向を示していた。
【００７５】
＜本実施例のトナーボトル回転開始タイミング＞
これに対して、本実施例ではこのような課題に対して、トナー貯留部３０２におけるトナーかさ密度を上げ過ぎないよう制御する方法を取っている。これについて以下で説明する。図６に制御フロー、図７に制御系統のブロックを示す。
【００７６】
本実施例では、制御部５０は、発光ダイオード５３からの光が受光素子５４で検出されると、トナー貯留部３０２においてトナー量レベルが所定レベル未満に低下した（トナー無し）と判断する（図６：ステップＳ１のＮｏ）。
【００７７】
本実施例ではここで直ぐにはトナーボトル７０ａの回転を開始させない。即ち、ステップＳ１でトナー無しが検出されても、その検出信号ではトナーボトル７０ａからトナー貯留部３０２へのトナー補給は開始させない（Ｓ１のｙｅｓ→Ｓ６）。光を受光素子５４で検出した後、搬送部内（トナー補給装置３０１内）のトナーを一定以上消費する。搬送手段３０３による所定量動作の後に、はじめてトナーボトル７０ａの回転を開始する（Ｓ２のＮｏ→Ｓ３）。ここで所定量動作とは、スクリュー３０５の所定回転数を示す。
【００７８】
本実施例では、累積補給カウンタ５５（図７）が５回転になったときにトナーボトル７０ａの回転を開始してトナーボトル７０ａからトナー貯留部３０２へのトナー補給を開始する（Ｓ２のＮｏ→Ｓ３）。累積補給カウンタ５５が４回転以下の場合はトナーボトル７０ａからトナー貯留部３０２へのトナー補給は開始させない（Ｓ２のｙｅｓ→Ｓ６）。
【００７９】
制御部５０は、ステップＳ３のトナー補給により受光素子５４での光検出がされなくなったら、トナー貯留部３０２のトナー量レベルが所定レベルに回復した（トナー有り）と判断する（Ｓ４のＹｅｓ）。そして、スクリュー３０５による累積補給量カウンタ５５をリセットして（Ｓ５）、トナーボトル７０ａの回転を停止させる。即ち、トナーボトル７０ａからトナー貯留部３０２へのトナー補給を停止させる（Ｓ６）。
【００８０】
このように、制御部５０は、検出手段５３・５４がトナー量レベルに関して所定レベル未満であると検出してから搬送手段３０３を所定量動作して現像装置４にトナーを所定量補給した後に、トナー貯留部３０２へのトナー補給を行う。即ち、トナー貯留部３０２におけるトナー量レベルが所定レベルに回復するまでトナーボトル７０ａからトナー貯留部３０２へのトナー供給を実行する。
【００８１】
図８にスクリュー３０５の所定回転数後待ってから排出口から現像装置４ａへ補給される１回転あたりの補給量、そして高温高湿環境下におけるトナー詰まり発生までの耐久枚数の関係を示す。これによれば、スクリュー３０５が５回転以上した後にトナーボトル７０ａの回転を開始することで、トナー詰まりの発生を約４４万枚まで抑制することが出来る。本実施例における画像形成装置の本体寿命は４０万枚であるので、これによりトナー詰まりを防止することが出来た。
【００８２】
５回転以上とする弊害として濃度変動が懸念される。しかしながら、１ブロックあたりの補給量が約２０％ほど低下しても、現像装置４ａへの補給頻度を上げているため、影響はほぼないことも確認されている。
【００８３】
また、一方で通常環境下や低温低湿環境下では、２回転以上と閾値を下がることで、印字率の高い画像に対して、生産性が落ちないよう制御しても構わない。
【００８４】
以上のようの本実施例によれば、現像装置４ａへの安定したトナー補給を行いつつ、耐久を通して貯留部からのトナー排出口におけるトナー詰まりを抑制することが出来る。
【００８５】
［実施例２］
本実施例２の画像形成装置は、本体寿命が５０万枚と実施例１よりさらに向上している。よって、本実施例２のトナー補給装置の構成として、実施例１に加え、スクリュー３０５による補給動作の最小回転数を調整することで、耐久を通して発生するトナー詰まりをさらに改善している。以下で、本実施例２における制御方法を説明する。
【００８６】
図９にスクリュー３０５の最小回転数とトナー詰まりの関係を示す。実験結果から、スクリュー３０５の最小回転数が影響していることが分かった。この理由を次に説明する。
【００８７】
スクリュー３０５は一般的なＤＣモータを駆動源として駆動している。スクリュー３０５の最小回転数を１回転毎で制御した場合、モータ立ち上げ領域でスクリューの回転を制御するため、非常に速度が遅い領域で制御することになる。このことがトナー詰まりを促進させていた。
【００８８】
一方で、スクリュー３０５の最小回転数を３回転以上とすることで、トナー詰まり発生を抑制出来ることが分かった。本実施例２では、トナーボトル回転の開始タイミングを受光センサ５４で光検出後から５回転以上とし、さらにスクリュー３０５の最小回転数を３回転とすることで、約５０．５万枚までトナー詰まりを抑制し、本体寿命の５０万枚を達成している。
【００８９】
より濃度変動を抑えた制御とのバランスを取り、トナー詰まりが起きにくい通常環境や低温低湿環境下においてはトナー詰まりが起きにくいため、最小回転数を２回転に下げても構わない。
【００９０】
以上のようの本実施例２によれば、現像装置４ａへの安定したトナー補給を行いつつ、耐久を通して貯留部からのトナー排出口におけるトナー詰まりを抑制することが出来る。
【００９１】
実施例１、２においてトナーは、二成分系現像剤におけるトナーでなく、一成分系現像剤におけるトナーであってもちよい。
【符号の説明】
【００９２】
１（Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋ）：画像形成部、２（ａ・ｂ・ｃ・ｄ）：感光ドラム、４（ａ・ｂ・ｃ・ｄ）：現像装置、４１：現像容器、４２：現像スリーブ、５０：制御部、５１・５２：モータ、５３：発光ダイオード、５４：受光素子、７０（ａ・ｂ・ｃ・ｄ）：トナーボトル、３０１：トナー補給装置、３０２：トナー貯留部、３０３：トナー搬送部、３０５：スクリュー、３０６：排出口、３１３・３１４：コイルスクリュー、３１６・３１７：ワンウェイクラッチ、４０１（ａ・ｂ）：光透過部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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