(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体トナーを収納したトナー収納容器にエアを送るエア供給手段と、
前記トナー収納容器のトナーを吸引して現像装置へ補給するトナー吸引手段と、
前記エア供給手段及び前記トナー吸引手段の作動をそれぞれ独立して制御する制御装置と、
画像濃度を検知するトナー濃度検知センサとを有する画像形成装置において、
前記トナー吸引手段は、モータで駆動され、かつクラッチで駆動の断続がされる吸引式の粉体ポンプを有し、
前記制御装置は、
前記トナー濃度検知センサの検知結果出力と画像データとを読み込んでトナー消費量を算出し、
該トナー消費量に基づいて前記クラッチの駆動時間を算出し、
算出した前記駆動時間をその累積時間に加え、
前記累積時間を監視し、前記累積時間が所定時間を超える毎に前記エア供給手段にエア供給をさせる
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記累積時間が所定時間を超える毎に前記エア供給手段により供給されるエア量が、前記クラッチの駆動時間を前記累積時間作動させたときに前記トナー吸引手段によって吸引されるエア量よりも少ないことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記トナー収納容器から前記トナー吸引手段までの間が密閉状態であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一項に記載の画像形成装置に用いるトナー収納容器において、
下端にトナー排出部が設けられた柔軟性を有する袋体を有し、該トナー排出部を下に向けて画像形成装置本体にセットされることを特徴とするトナー収納容器。
【請求項５】
請求項４に記載のトナー収納容器において、前記トナー排出部の近傍にエアを通すがトナーを通さないフィルタが設けられていることを特徴とするトナー収納容器。
【請求項６】
請求項４または５に記載のトナー収納容器において、前記袋体のトナー収納量減少に基づく変形を検出する手段が設けられていることを特徴とするトナー収納容器。
【請求項７】
請求項６に記載のトナー収納容器において、前記袋体の変形を検出する手段が変形により当接する電極を有し、該電極の当接により発生する電流により検出することを特徴とするトナー収納容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式のプリンター、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置およびその画像形成装置に使用する粉体トナーを収納するトナー収納容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、粉体トナーを収納しているトナー収納容器は、カートリッジ、ボトルといったハードボトルで作られているために、トナー収納容器の交換に伴う使用済み容器の廃棄に大きな課題を生じていた。すなわち、使用済みトナー収納容器はユーザー先からメーカーが引き取り、再生、再利用、焼却処理が行われるが、該容器は容量が嵩み、回収するまでの物流コストに高額を要していた。なお、従来においてもトナー収納容器の容積が減容可能となるものの提案がある。
【０００３】
しかしながら、容積が減容可能なトナー収納容器は該容器からトナー補給装置を用いて補給する際、補給性能を安定して維持することができなかった。また、運搬時にのみ減容可能な容器を使用することも提案されているが、この場合もハードボトルやトナーホッパーにトナーを移し替えるときに、トナー飛散等による汚染を招く等の問題が解決されておらず、実用化に至っていないのが現状である。
【０００４】
ところで、本願出願人は、樹脂、紙等のフレキシブルなシートからなる容積が減容可能なトナー収納容器を用いても補給性能を安定して維持することができ、しかも該容器から離れた現像装置にトナーの補給が可能なトナー補給装置を既に提案している。この装置では、トナー収納容器に収納されたトナーの補給性能を維持するため、トナー収納容器にエアを供給し、そのエアでトナーを攪拌して流動化を保つ必要があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかるトナー補給装置に使用されるトナー収納容器においても、トナーを使い切って空になると、これを取り出して潰したり、折り畳むようにしている。このとき、容器が供給されたエアによって膨らんだ状態であり、エア抜きを行う若しくはエア抜きと同時に潰す等を行うことになる。このとき、エアを勢い良く抜いてしまうと、トナー排出部よりエアとともにトナーが飛散することがあった。
【０００６】
本発明は、上記した問題に鑑み、良好なトナー補給性能が得られるとともに、トナー収納容器の交換時におけるトナー汚染を軽減することができる画像形成装置およびトナー収納容器を提供することを目的としている。
【０００７】
【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、粉体トナーを収納したトナー収納容器にエアを送るエア供給手段と、前記トナー収納容器のトナーを吸引して現像装置へ補給するトナー吸引手段と、前記エア供給手段及び前記トナー吸引手段の作動をそれぞれ独立して制御する制御装置と、画像濃度を検知するトナー濃度検知センサとを有する画像形成装置において、前記トナー吸引手段は、モータで駆動され、かつクラッチで駆動の断続がされる吸引式の粉体ポンプを有し、前記制御装置は、前記トナー濃度検知センサの検知結果出力と画像データとを読み込んでトナー消費量を算出し、該トナー消費量に基づいて前記クラッチの駆動時間を算出し、算出した前記駆動時間をその累積時間に加え、前記累積時間を監視し、前記累積時間が所定時間を超える毎に前記エア供給手段にエア供給をさせることを特徴とする画像形成装置を提案する。
【００１０】
なお、本発明は、前記累積時間が所定時間を超える毎に前記エア供給手段により供給されるエア量が、前記クラッチの駆動時間を前記累積時間作動させたときに前記トナー吸引手段によって吸引されるエア量よりも少ないと、効果的である。
【００１１】
さらに、本発明は、前記トナー収納容器から前記トナー吸引手段までの間が密閉状態であると、効果的である。
【００１２】
また、上記の目的を達成するため、本発明は、請求項１ないし６の何れか一項に記載の画像形成装置に用いるトナー収納容器において、下端にトナー排出部が設けられた柔軟性を有する袋体を有し、該トナー排出部を下に向けて画像形成装置本体にセットされることを特徴としている。
【００１３】
なお、本発明は、前記トナー排出部の近傍にエアを通すがトナーを通さないフィルタが設けられていると、効果的である。
さらに、本発明は、前記袋体のトナー収納量減少に基づく変形を検出する手段が設けられていると、効果的である。
【００１４】
さらにまた、本発明は、前記袋体の変形を検出する手段が変形により当接する電極を有し、該電極の当接により発生する電流により検出すると、効果的である。
【発明の実施の形態】
【００１５】
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、本発明に係るトナー収納容器としてトナー収納容器を用いた画像形成装置のトナー補給機構を示す説明図である。
【００１６】
図１において、符号４０は現像装置であり、現像装置４０の近傍または一体に吸い込み型の粉体ポンプ４１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４１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４２と、ゴム等の弾性体で作られ、２条スクリュー形状に形成されたステータ４３と、これらを包み、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４４とを有している。上記ロータ４２は、ピン継ぎ手により連結された駆動軸４５に一体連結された歯車４６を介して回転駆動される。なお、符号４７は補給クラッチであり、該クラッチがオンすることによりメインモータの駆動が粉体ポンプ４１に伝達される。なお、粉体ポンプ４１は補給クラッチ４７を設けずに、独自のモータによって駆動するようにしても良い。
【００１７】
また、上記ホルダ４４の先端、すなわち、図１５の右端にはトナー吸い込み部４８が設けられ、トナー吸い込み部４８と後述するノズル６０に設けられたトナー用接続口６５とトナー移送チューブ４９によって接続されている。このトナー移送チューブ４９としては、例えば直径４〜１０ｍｍのフレキシブルなチューブで、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）から作られているもの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は上下左右の任意方向へ配管が容易に行い得る。  このように構成されたトナー補給装置は、粉体ポンプ４１である１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４２の回転数に比例した正確なトナーの移送量が得られることが知られている。そこで、画像濃度検知等によりトナー補給指令が発せられると、粉体ポンプ４１が作動し、要求された量のトナーが現像装置４０に補給される。
【００１８】
一方、トナー収納容器１がセットされる画像形成装置本体に設けられたセット部５０は、現像装置４０と別体のユニットとして構成されている。このセット部５０には、トナー袋２内に挿入される断面が円形のノズル６０が立設され、トナー収納容器１はそのトナー排出部にノズル６０が挿入されるように上方から画像形成装置本体のセット部５０へセットされる。セット部５０に設けられたノズル６０は、上部に断面錐状に形成された尖端部材６１が一体成形または固着等により設けられ、この尖端部材６１に続いてエア供給路６２とトナー供給路６３とが設けられている。ノズル６０の内部は、２重管構造になっており、トナー供給路６３はノズル６０の下端において図の左方へ曲げられてその先端にトナー移送チューブ４９が接続されたトナー用接続口６５が設けられている。また、エア供給路６２は、トナー供給路６３よりも上方で図の右方へ曲げられ、エア接続口６４に達している。
【００１９】
エア接続口６４は、本実施形態の場合、エア供給手段としてのエアポンプ５１にエア移送パイプ５２を介して接続されている。このエアポンプ５１が作動すると、該ポンプからエア移送パイプ５２およびエア供給路６２を介してトナー収納容器１内にエアが噴出される。そして、トナー収納容器１内に噴出されたエアは、トナー層を通過することによりトナーを拡散しながら流動化させる。
【００２０】
トナー収納容器１は、図２に示すように、保護ケースとしての外箱２と、その外箱２内に収容されたトナー袋３とを有するバッグインボックスタイプに構成されている。この外箱２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３がほぼ隙間なく収まる程度の内部空間を持つ。また、トナー袋３は下部中央に射出成形等により作られた樹脂製の口金部材４が一体または固着により設けられている。このトナー袋３は、ポリエチレンやナイロン等の樹脂製または紙製のシート状（８０〜１２５μｍ程度の厚み）のフレキシブルなシート材を単層または複層に構成された袋状容器形状のものである。このトナー袋３は、収納したトナーが排出し易くするため、上下方向の適宜中間部より底部の口金部材４に向かって絞り込まれた形状に形成されている。
【００２１】
このように構成された画像形成装置では、トナー収納容器１から粉体ポンプ４１までの間が密閉状態であり、したがって粉体ポンプ４１が作動すると、トナーとともにトナー収納容器１内のエアも吸引される。吸引されたエアは、粉体ポンプ４１を通り過ぎた位置、例えば現像装置４０のトナー補給口近傍の位置に設けられたフィルタ（図示せず）を介して大気に抜けるように構成されている。
【００２２】
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。上記トナー補給は、マイクロ・プロセッシング・ユニット（以下、ＭＰＵ８０という。）を具備した制御装置によって制御される。ＭＰＵ８０には、画像濃度を検知するトナー濃度センサ８１の検知結果が取り込まれ、その検知結果に応じてＭＰＵ８０から粉体ポンプ４１に駆動伝達する補給クラッチ４７に動作信号が送信されることにより、現像装置４０へのトナー補給動作は行われる。ＭＰＵ８０は、タイマー機能を有しており、任意のタイミングで補給クラッチ４７と、エアポンプ５１をそれぞれ独立して制御することができる。
【００２３】
図４は、ＭＰＵ８０によるトナー補給制御の一例を示すフローチャートである。
図４において、トナー濃度センサ８１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）。そして、トナー消費量を算出し（ステップ３）、それによって補給クラッチ４７の駆動時間を算出する（ステップ４）。算出した補給クラッチ４７の駆動時間は、その累積時間に加えられ（ステップ５）、補給クラッチ４７がオンされる（ステップ６）。補給クラッチ４７は、上記算出時間を経過するとオフされる（ステップ７）。補給クラッチ４７駆動の累積時間は、監視していて、該時間が所定時間、例えば１０秒を越えたかが判断される（ステップ８）。補給クラッチ４７オンの累積時間が１０秒を越えると、エアポンプ５１が駆動されてトナー収納容器１にエアが供給される。（ステップ９）。エアの供給が行われると、補給クラッチ４７オンの累積時間がゼロにクリアされる（ステップ１０）。なお、ステップ８において、補給クラッチ４７オンの累積時間が１０秒を越えないときは終了する。
【００２４】
この本実施形態の制御では、補給クラッチ４７オンの累積時間が１０秒を越える度に、エアの供給を行う。この場合、補給クラッチ４７オンの累積時間が１０秒を越えたときに、粉体ポンプ４１によって吸引されるエア量も知ることができるので、エアポンプ５１の駆動は吸引されたエア量の８ないし９割程度の量を供給する時間に設定されている。
【００２５】
このように制御される画像形成装置では、トナー補給量に応じた所定間隔毎に、トナー収納容器１にエアを供給するので、容器内のトナーが適宜間隔で供給されるエアによって攪拌されてその流動状態が維持される。よって、安定した良好なトナー補給が得られる。また、エア供給量は粉体ポンプ４１で吸引されるエア量より僅かずつ少ないので、経時使用によりトナー袋３は徐々に減容され、トナー収納容器１のトナーが空に近づいたとき、トナー袋３内のエアはかなり減少した状態にすることができる。したがって、回収したトナー収納容器のエア抜きが容易で、その時に発生し易いトナー飛散を抑えられる。
【００２６】
ところで、トナー収納容器１のトナー袋３を自動減容する場合、エアポンプ５１によるエア供給を行う回数をなるべく減らすことが有効である。
図５および図６は、それぞれエア供給回数を減らすように制御を行う別々の実施形態のフローチャートである。
【００２７】
図５において、ステップ１からステップ７までは図４のステップ１からステップ７までと同じであるので、その説明は省略する。本例の制御は、ステップ９において、補給クラッチ４７駆動の累積時間が１０秒を越えたかの判断を行う前に、ステップ８で前回の補給クラッチ４７がオフしてからある時間、本例では２４時間経過しているかを判断する。そして、２４時間を経過していれば、ステップ９に進んで補給クラッチ４７駆動の累積時間が１０秒を越えたかを判断する。そして、補給クラッチ４７駆動の累積時間が１０秒を越えているとエアを供給し、越えていなければエアは供給しない。また、ステップ８で２４時間経過していなければそのまま終了するのでエアは供給されない。
【００２８】
このように構成すると、トナー補給が行われてから２４時間（１日）が経過していなければ、補給クラッチ４７駆動の累積時間が１０秒を越えていてもエアを供給しない。これは、トナーが使用されずに放置されると、トナー間の付着力が増大して流動性が悪化するため、攪拌動作が必要となる。しかし、トナー補給が行われてから２４時間（１日）以上経過していなければ、このような攪拌動作は不要であるため、エア供給を行わないようにしている。したがって、不要なエア供給を減らすことで自動減容がより確実に行うことができる。
【００２９】
図６に示すフローチャートの制御も、ステップ１からステップ７までは図４のステップ１からステップ７までと同じであるので、その説明は省略する。本例の制御は、ステップ９において、補給クラッチ４７駆動の累積時間が１０秒を越えたかの判断を行う前に、ステップ８で適宜設けた湿度情報検知手段（図示せず）により相対湿度を検知し、その相対湿度が８０パーセントを越えているか判断する。そして、相対湿度が８０パーセントより大きければ、ステップ９に進んで補給クラッチ４７駆動の累積時間が１０秒を越えたかを判断する。ここで、補給クラッチ４７駆動の累積時間が１０秒を越えているとエアを供給し、越えていなければエアは供給しない。また、ステップ８で相対湿度が８０パーセント以下であればそのまま終了するのでエアは供給されない。
【００３０】
このように構成すると、相対湿度が８０パーセント以下であれば、補給クラッチ４７駆動の累積時間が１０秒を越えていてもエアを供給しない。これは、トナーの流動性が湿度によっておおきな影響を受けるためであり、湿度が高いとトナーの流動性が悪化し易いので攪拌動作が必要となる。しかし、湿度が高くければトナーの流動性がさほど悪化することがないので、相対湿度が８０パーセント以下であれば攪拌動作を不要としてエア供給を行わないようにしている。したがって、不要なエア供給を減らすことで自動減容がより確実に行うことができる。
【００３１】
ところで、トナー袋３の自動減容は、エアの供給量に対して吸引量が少ないと、トナーエンド時でも殆ど減容されていないことがある。逆に、エアの供給量に対して吸引量を大きくし過ぎると、減容の進行が早過ぎてトナーエンド前にトナー袋３がそれ以上減容ができない状態になり、その後はトナー補給する度にトナー袋３の内圧が低下するため、トナー補給ができずに大量のトナーが残留してしまう。したがって、トナー袋３の自動減容は、該袋内に供給するエア量および吸引するエア量に適度の差をつけて徐々に行うことが好ましいが、そのように設定しても、トナーエンドと減容終了時とを一致せず、上記した問題が生ずることがあった。
【００３２】
そこで、本発明では図７に示すようにトナー袋３のトナー排出部近傍にエアを通すがトナーを通さないフィルタ５を設けている。このようにトナー排出部近傍、すなわち口金部材４の近傍にフィルタ５を設ければ、使用開始時においてフィルタ５はトナーによって塞がれているので、該フィルタ５でエアが出入りすること無く、トナー収納容器の密閉性が保持される。よって、フィルタ５を設けても使用によりトナー袋３は減容される。そして、トナーエンドに近づくと、図８に示すようにトナーで塞がれていたフィルタ５が現れる。このとき、トナー袋３の減容が進み過ぎた状態であっても内部圧の低下が回避され、大量の残トナーが生ずることが防止される。したがって、トナー袋３にフィルタ５を設ければ、トナーエンドより先に減容終了となるような設定することができ、確実なトナー袋３の自動減容が得られる。
【００３３】
また、画像形成装置において、トナー収納容器１のトナーエンドを検出し、それをユーザに報知することは必須不可欠とされている。このトナーエンドは、トナー補給信号が出されたにも拘らず、現像器中のトナー濃度が上昇しないことをＴセンサで検知する。また、Ｐセンサにより像担持体上に形成したトナーパターンの濃度が薄くなったを検知する。さらに、容器に光センサを設けて反射有り無しで判断する。Ｔセンサ、Ｐセンサで検知する方法は、レスポンスが悪く画像濃度が低下するなどの副作用が発生した。また、光センサによる検知は応答性が良いが、コストが高く受発光間がトナーで汚れることによる誤検知が発生することがあった。
【００３４】
そこで、本実施形態ではトナーエンドに近づくとトナー袋３が減容されることで変形することを巧みに利用してトナーエンド検知を行うものである。図９に示す例では、トナー袋３の減容による変形を検知するものとして、トナー袋３に一対の導電性部材８２を取り付けている。この一対の導通部材８２は、トナー袋３にトナーが大量に残っているとき、互いに離れるように配置され、トナー量が減少してトナーエンドに近づくと、図１０に示すように、一対の導通部材８２は同通紙、電流が発生してトナーニヤエンドを検知することができる。
【００３５】
この実施形態では、トナーエンドに近づいたことを簡単な構成で検知することができ、それをユーザーに報知することで、新しいトナー収納容器の備え等を確実に行うことができる。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１の構成によれば、トナー収納容器内へのエア供給を制御することで安定したトナー補給および良好なトナー収納容器の自動減容を得ることができる。
【００３９】
請求項２及び３の構成によれば、トナー収納容器の自動減容をすることができる画像形成装置を提供できる。
請求項４の構成によれば、安定したトナー補給と自動減容が行い易いトナー収納容器を提供することができる。
【００４０】
請求項５の構成によれば、自動減容し過ぎにより多量のトナーが残留することを防止することができる。
請求項６および７の構成によれば、トナー収納容器を減容による変形を利用してトナーエンドを検知することができ、しかも構成も簡単で安価で提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置のトナー補給機構を示す説明図である。
【図２】図１に示すトナー収納容器を下から見た斜視図である。
【図３】本発明に係る画像形成装置の制御部のブロック図である。
【図４】本発明に係る画像形成装置のトナー補給制御の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明に係る画像形成装置の他のトナー補給制御を示すフローチャートである。
【図６】本発明に係る画像形成装置のさらに他のトナー補給制御を示すフローチャートである。
【図７】本発明に係るトナー収納容器の一実施形態を示す説明図である。
【図８】図７に示すトナー収納容器のトナーが少なくなった状態を示す説明図である。
【図９】本発明に係るトナー収納容器の他の実施形態を示す説明図である。
【図１０】図９に示すトナー収納容器のトナーが少なくなった状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１  トナー収納容器
３  トナー袋
５  フィルタ
４１  粉体ポンプ
４７  補給クラッチ
５１  エアポンプ
８２  導電性部材
【図１】
0004031900.tif 000002
【図２】
0004031900.tif 000003
【図３】
0004031900.tif 000004
【図４】
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【図５】
0004031900.tif 000006
【図６】
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【図７】
0004031900.tif 000008
【図８】
0004031900.tif 000009
【図９】
0004031900.tif 000010
【図１０】
0004031900.tif 000011