JP2008033090A - 粉体搬送装置、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】連続駆動によるサブホッパ内の粉体の流れ込み現象を改善する粉体搬送装置、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】粉体を収容する粉体収容部と、粉体を前記粉体収容部からこれよりも下方にある搬送先に導くための粉体搬送管と、を備え、前記粉体搬送管内に収容され、その運動によって搬送方向下流側へ移動する移動力を粉体に付与し、粉体を搬送する粉体搬送部材を設け、前記粉体搬送管内に粉体の残量を検知する手段を有する粉体搬送装置において、用紙搬送に要する時間と用紙間の時間の総和（ｔ１）に対し、最大量を搬送する際の粉体搬送時間（ｔ２）を、ｔ２＜ｔ１と設定した粉体搬送装置、現像装置５、プロセスカートリッジ６及び画像形成装置１００である。
【選択図】図１０

Description

本発明は、トナー等の粉体を粉体収容部から粉体搬送管に通して、その粉体収容部よりも下方にある搬送先に向けて搬送する粉体搬送装置、及びこれを備える現像装置、プロセスカートリッジ画像形成装置に関するものである。

従来、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置において、トナー搬送装置を用いるものが知られている。このトナー搬送装置は、トナー収容器からトナーを排出するトナー排出手段や、感光体等の潜像担持体に担持された潜像をトナー像に現像する現像器内と上記トナー収容器とを接続する搬送管などを備えている。上記トナー排出手段を必要に応じて作動させ、トナー収容器に収容されているトナーを上記搬送管内に排出し、この搬送管を介して上記現像器内に直接トナーを搬送する。かかるトナー搬送装置を用いる画像形成装置において、トナー収容器を現像器よりも低い位置に配設したとする。そうすると、トナー収容器から搬送管内に通した粉体たるトナーを、現像器に向けて重力に逆らって持ち上げるように搬送する必要が生ずるため、搬送効率が悪くなったり、搬送管内にトナーを詰まらせ易くなったりする。そこで、トナー収容器については、現像器よりも高い位置に配設して、トナーを重力方向に搬送させるようにするのが一般的である。このような重力方向の搬送を行うトナー搬送装置としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。このトナー搬送装置は、トナー排出手段によってトナー収容器たるトナーボックスから搬送管内に排出したトナーを、自重で落下させて現像器内に送り込んでいる。

しかしながら、従来の方法では、搬送管内の空間の断面積に対してコイルの断面積が小さいので、断面においてコイル断面に占められていない部分は、トナーが通過可能である隙間となっている。このため、トナー収容器から一度に多くのトナーが排出された場合、その隙間よりトナーが流れてしまい、コイルの回転に関係なく現像器にトナーが流れ込んでしまい、現像器へのトナーの補給制御が不安定になってしまう恐れがあった。
そこで、特許文献２には、粉体を収容する粉体収容部と、粉体を該粉体収容部からこれよりも下方にある搬送先に導くための粉体搬送管とを備え、該粉体収容部内の粉体を該粉体搬送管に通して該搬送先も出搬送する粉体搬送装置において、該粉体搬送管内に収容され、その運動によって搬送方向下流側へ移動する移動力を粉体に付与し、粉体を搬送する粉体搬送用部材を設け、該粉体搬送管内の少なくとも一部に、該粉体搬送管内における該粉体搬送用部材の他の部分より、管内粉体通過規制能力が高い部分を設けることが、開示されている。

しかしながら、補給モ−タが、粉体搬送先である現像装置が粉体を欲した時、その欲する量に応じて行われるため、画像面積の高い画像の場合が最も駆動時間が長くなるという問題点があった。
また使用される粉体は、画質の向上の為、粒径が小さくなってきている。このような小粒径の粉体は、空気と共に撹拌すると体積が増え、液体のように流動性が高まり、逆に長時間放置すると、僅かな隙間にも小粒径の粉体が入り込み、体積は減り、流動性は悪くなるという問題点があった。
さらに、画像面積の高い画像を連続で印刷すると、サブホッパ内のトナ−は、空間に存在する僅かな空気と絶え間なく撹拌され、流動性が上がる。流動性が上がると、粉体収容部壁面や粉体搬送部材との摩擦力が低下し、駆動を止めても僅かに粉体が搬送されてしまう問題も発生する場合がある（以降「流れ込み」と呼ぶ）。この現象により、サブホッパの最上流部（センサ近傍）に空間が蓄積、増加するという問題点があった。
また、従来例では、サブホッパ内粉体の流れ込みと、粉体収容部のブロッキングが同時に発生すると、センサ近傍部の空気量が閾値を越え、センサが空気を検出し、機械に「トナ−無し」と誤検知される問題があった。

特開平８−３００９７号公報 特開２００５−２４６６５号公報

そこで、本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、連続駆動によるサブホッパ内の粉体の流れ込み現象を改善する粉体搬送装置、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。

前記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明は、粉体を収容する粉体収容部と、粉体を前記粉体収容部からこれよりも下方にある搬送先に導くための粉体搬送管と、を備え、前記粉体搬送管内に収容され、その運動によって搬送方向下流側へ移動する移動力を粉体に付与し、粉体を搬送する粉体搬送部材を設け、前記粉体搬送管内に粉体の残量を検知する手段を有する粉体搬送装置において、用紙搬送に要する時間と用紙間の時間の総和（ｔ１）に対し、最大量を搬送する際の粉体搬送時間（ｔ２）を、ｔ２＜ｔ１と設定したことを特徴とする粉体搬送装置である。ここで、用紙搬送に要する時間とは、通紙時間であり、用紙間とは、通紙と通紙の間の時間である。
本発明は、用紙搬送に要する時間と用紙間の時間の総和（ｔ１）に対し、最大量を搬送する際の粉体搬送時間（ｔ２）を、ｔ２＜＝ｔ１−０．１ｓｅｃと設定したことを特徴とする。
本発明は、用紙搬送に要する時間と用紙間の時間の総和（ｔ１）に対し、最大量を搬送する際の粉体搬送時間（ｔ２）を、ｔ１−０．３ｓｅｃ＜＝ｔ２と設定したことを特徴とする。
本発明は、粉体を収容する粉体収容部と、粉体を前記粉体収容部からこれよりも下方にある搬送先に導くための粉体搬送管と、を備え、前記粉体搬送管内に収容され、その運動によって搬送方向下流側へ移動する移動力を粉体に付与し、粉体を搬送する粉体搬送部材を設け、前記粉体搬送管内に粉体の残量を検知する手段を有する粉体搬送装置において、面積の多い画像の連続印刷時は、用紙間の時間を長く設定したことを特徴とする。
本発明は、面積の多い画像の連続印刷時は、用紙間時間を、通常時の用紙間時間よりも、０．１ｓｅｃ以上長く設定したことを特徴とする。
本発明は、面積８０％以上の画像の連続印刷時は、用紙間の時間を、通常時の用紙間時間よりも、０．１ｓｅｃ以上長く設定したことを特徴とする。
本発明は、粉体を収容する粉体収容部と、粉体を前記粉体収容部からこれよりも下方にある搬送先に導くための粉体搬送管と、を備え、前記粉体搬送管内に収容され、その運動によって搬送方向下流側へ移動する移動力を粉体に付与し、粉体を搬送する粉体搬送部材を設け、前記粉体搬送管内に粉体の残量を検知する手段を有する粉体搬送装置において、搬送する粉体の最大量を規制することを特徴とする。
本発明は、搬送する粉体の最大量を、画素比９８％以下に規制することを特徴とする。
本発明は、搬送する粉体の最大量を、画素比８０％以上に規制することを特徴とする。
本発明は、前記記載の粉体搬送装置を用いたことを特徴とする現像装置である。
本発明は、前記記載の粉体搬送装置を用いたことを特徴とするプロセスカ−トリッジである。
本発明は、前記記載の現像装置を用いたことを特徴とするプロセスカ−トリッジである。
本発明は、前記記載の粉体搬送装置を用いたことを特徴とする画像形成装置である。
本発明は、前記記載の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置である。
本発明は、前記記載のプロセスカ−トリッジを用いたことを特徴とする画像形成装置である。

本発明は、前記解決するための手段によって、連続駆動によるサブホッパ内の粉体の流れ込み現象を改善する粉体搬送装置、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することが可能となった。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。

以下、本発明を適用した画像形成装置の実施形態の一例として、電子写真方式のプリンタ（以下、単にプリンタという）について説明する。まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本プリンタの概略構成図である。図において、このプリンタ１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（以下、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋと記す）のトナー像を生成するための４つのプロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備えている。これらは、画像形成物質として互いに異なる色のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。Ｙトナー像を生成するためのプロセスカートリッジ６Ｙを例にすると、図２に示すように、ドラム状の感光体１Ｙ、ドラムクリーニング装置２Ｙ、除電装置（不図示）、帯電装置４Ｙ、現像装置５Ｙ等を備えている。このプロセスカートリッジ６Ｙは、プリンタ１００本体に脱着可能であり、一度に消耗部品を交換できるようになっている。

上述したように、４つのプロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれ感光体、ドラムクリーニング装置、除電装置、帯電装置及び現像器を有している。そして、これらを一体としてプリンタ本体に対して着脱させるようになっている。古くは、これら感光体等をそれぞれ別々に脱着可能な消耗部品として有し、必要に応じて交換させるようになっていたが、操作者に対してそれぞれの着脱操作を理解させるのが困難であることに起因して、メンテナンス性を悪くしていた。
そこで、これら感光体を一体で交換させることでメンテナンス性の向上を図ったプロセスカートリッジ方式で、且つ現像器内のトナーが無くなった時点を寿命とする方式のものが登場するに至った。しかしながら、かかる構成では、トナーが無くなった時点でまだ十分に寿命の余裕のある部品まで交換しなければならず、無駄が多くなるという不具合があった。
一方、プロセスカートリッジの現像器に供給するためのトナーを収容するトナー収容器を、プロセスカートリッジに対して着脱可能に構成した画像形成装置も知られている（例えば、特開平１０−２３９９７４号公報に記載のもの）。しかしながら、かかる画像形成装置では、トナー収容器だけを交換する場合であっても、プロセスカートリッジを画像形成装置本体から取り外さなければならず、トナー収容器の交換性が悪いという不具合があった。
本プリンタ１００においては、プロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと、トナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとを、それぞれプリンタ本体に対して別々に着脱可能に構成することで、これらの不具合を解消している。

上記帯電装置４Ｙは、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転せしめられる感光体１Ｙの表面を一様帯電せしめる。一様帯電せしめられた感光体１Ｙの表面は、レーザ光Ｌによって露光走査されてＹ用の静電潜像を担持する。このＹの静電潜像は、Ｙトナーを用いる現像装置５ＹによってＹトナー像に現像される。そして、中間転写ベルト８上に中間転写される。ドラムクリーニング装置２Ｙは、中間転写工程を経た後の感光体１Ｙ表面に残留したトナーを除去する。また、除電装置は、クリーニング後の感光体１Ｙの残留電荷を除電する。この除電により、感光体１Ｙの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。他のプロセスカートリッジ６Ｍ，Ｃ，Ｋにおいても、同様にして感光体１Ｍ，Ｃ，Ｋ上にＭ，Ｃ，Ｋトナー像が形成され、中間転写ベルト８上に中間転写される。

先に示した図１において、プロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの図中下方には、露光装置７が配設されている。潜像形成手段たる露光装置７は、画像情報に基づいて発したレーザ光Ｌを、プロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにおけるそれぞれの感光体に照射して露光する。この露光により、感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の静電潜像が形成される。なお、露光装置７は、光源から発したレーザ光（Ｌ）を、モータによって回転駆動したポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体に照射するものである。

露光装置７の図中下側には、紙収容カセット２６、これらに組み込まれた給紙ローラ２７、レジストローラ対２８など有する給紙手段が配設されている。紙収容カセット２６は、記録体たる転写紙Ｐが複数枚重ねて収納しており、それぞれの一番上の転写紙Ｐには給紙ローラ２７が当接している。給紙ローラ２７が図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転せしめられると、一番上の転写紙Ｐがレジストローラ対２８のローラ間に向けて給紙される。レジストローラ対２８は、転写紙Ｐを挟み込むべく両ローラを回転駆動するが、挟み込んですぐに回転を一旦停止させる。そして、転写紙Ｐを適切なタイミングで後述の２次転写ニップに向けて送り出す。かかる構成の給紙手段においては、給紙ローラ２７と、タイミングローラ対たるレジストローラ対２８との組合せによって搬送手段が構成されている。この搬送手段は、転写紙Ｐを収容手段たる紙収容カセット２６から後述の２次転写ニップまで搬送するものである。

プロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの図中上方には、中間転写体たる中間転写ベルト８を張架しながら無端移動せしめる中間転写ユニット１５が配設されている。この中間転写ユニット１５は、中間転写ベルト８の他、４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、クリーニング装置１０などを備えている。また、２次転写バックアップローラ１２、クリーニングバックアップローラ１３、テンションローラ１４なども備えている。中間転写ベルト８は、これら３つのローラに張架されながら、少なくとも何れか１つのローラの回転駆動によって図中反時計回りに無端移動せしめられる。１次転写バイアスローラ９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、このように無端移動せしめられる中間転写ベルト８を感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとの間に挟み込んでそれぞれ１次転写ニップを形成している。これらは中間転写ベルト８の裏面（ループ内周面）にトナーとは逆極性（例えばプラス）の転写バイアスを印加する方式のものである。１次転写バイアスローラ９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを除くローラは、全て電気的に接地されている。中間転写ベルト８は、その無端移動に伴ってＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップを順次通過していく過程で、感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が重ね合わせて１次転写される。これにより、中間転写ベルト８上に４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。

上記２次転写バックアップローラ１２は、２次転写ローラ１９との間に中間転写ベルト８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。中間転写ベルト８上に形成された４色トナー像は、この２次転写ニップで転写紙Ｐに転写される。２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト８には、転写紙Ｐに転写されなかった転写残トナーが付着している。これは、クリーニング装置１０によってクリーニングされる。

上記２次転写ニップにおいては、転写紙Ｐが互いに順方向に表面移動する中間転写ベルト８と２次転写ローラ１９との間に挟まれて、上記レジストローラ対２８側とは反対方向に搬送される。２次転写ニップから送り出された転写紙Ｐは、定着装置２０のローラ間を通過する際に熱と圧力とにより、表面に転写された４色トナー像が定着される。その後、転写紙Ｐは、排紙ローラ対２９のローラ間を経て機外へと排出される。プリンタ本体の上面には、スタック部３０が形成されており、上記排紙ローラ対２９によって機外に排出された転写紙Ｐは、このスタック部３０に順次スタックされる。

上記プロセスカートリッジ６Ｙ内の現像装置５Ｙの構成について説明する。現像装置５Ｙは、内部に磁界発生手段を備え、磁性粒子とトナーを含む二成分系現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体としての現像スリーブ５１Ｙと、現像スリーブ５１Ｙ上に担持されて搬送される現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材としてのドクター５２Ｙとを備えている。ドクター５２Ｙの現像剤搬送方向上流側には、感光体１Ｙと対向した現像領域に搬送されずにドクター５２Ｙで規制された現像剤を収容する現像剤収容部５３Ｙが形成されている。また、現像剤収容部５３Ｙに隣接し、トナーを収容するトナー収容部５４Ｙと、トナーを撹拌搬送するためのトナー搬送スクリュ５５Ｙとを備えている。

次に、この現像装置の動作について説明する。上記現像装置５Ｙにおいては、現像スリーブ５１Ｙ上に現像剤層を形成する。また、現像スリーブ５１Ｙの回転により搬送される現像剤層の動きにより現像剤収容部５３Ｙからトナーを現像剤内に取り込む。このトナーの取り込みは、現像剤が所定のトナー濃度範囲内になるように行う。現像剤中に取り込まれたトナーは、キャリアとの摩擦帯電により帯電する。帯電したトナーを含む現像剤は、内部に磁極を有する現像スリーブ５１Ｙの表面に供給され、磁力により担持される。現像スリーブ５１Ｙに担持された現像剤層は、現像スリーブ５１Ｙの回転に伴い矢印方向に搬送される。途中、ドクター５２Ｙで現像剤層の層厚を規制されたのち、感光体１Ｙと対向する現像領域まで搬送される。現像領域では、感光体１Ｙ上に形成された潜像に基づく現像が行われる。現像スリーブ５１Ｙ上に残った現像剤層は現像スリーブ５１Ｙの回転に伴い現像剤収容部５３Ｙの現像剤搬送方向上流部分に搬送される。

先に示した図１において、中間転写ユニット１５と、これよりも上方にあるスタック部３０との間には、ボトル収容器３１が配設されている。このボトル収容器３１は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーを内包するトナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを収容している。トナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、ボトル収容器３１上にトナー各色毎に上から置くようにして設置する。トナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ内のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーは、それぞれ後述するトナー搬送装置により、プロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの現像装置に適宜補給される。これらのトナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、プロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとは独立してプリンタ１００本体に脱着可能である。

図３はトナーボトル３２Ｙの斜視図である。また、図４はボトル収容器３１にトナーボトル３２Ｋを載置する状態の斜視図である。図３に示すように、トナーボトル３２Ｙは、ボトル本体３３Ｙの先端部に樹脂ケース３４Ｙが設けられている。また、この樹脂ケース３４Ｙには把手３５Ｙが一体で形成されている。また、ボトル本体３３の樹脂ケース３４Ｙ側には、ボトル本体３３と一体で回転するギヤ３７Ｙが設けられている。トナーボトル３２Ｙをプリンタ１００本体に取り付ける場合は、先ずスタック部３０を上方に開放してボトル収容器３１を露出させる。そして、図４に示すように、トナーボトル３２Ｙをボトル収容器３１上に載置した後、上記把手３５Ｙを回転させる。すると把手３５Ｙと一体に構成された樹脂ケース３４Ｙが回転して、シャッタ３６Ｙが樹脂ケース３４Ｙの周方向に移動して開いてトナー排出口（不図示）が開放されると同時に、樹脂ケース３４Ｙとボトル収容器３１とが連結し固定される。一方、トナーボトル３２Ｙをプリンタ１００本体から取り外すには、把手３５Ｙを逆方向に回転させることで、樹脂ケース３４Ｙとボトル収容器３１との連結が解除され、同時にシャッタ３６Ｙが閉じてトナー排出口が閉鎖される。そして、そのまま把手３５Ｙを掴んだ状態でトナーボトル３２Ｙをプリンタ１００本体から取り出すことができる。このように、トナーボトル３２Ｙをプリンタ１００本体の上側から載置して脱着できるので、トナーボトル３２Ｙの交換作業が判り易く、しかも簡単に行うことができる。また、樹脂ケース３４Ｙには把手３５Ｙが形成されているので、樹脂ケース３４Ｙを回転してトナー収容器３１への固定が容易に行える。なお、トナーボトル３２Ｙをプリンタ１００本体から取り外した状態では、樹脂ケース３４Ｙの把手３５Ｙを回転させても、シャッタ３６Ｙは開かないようになっている。これにより、トナーボトル３２Ｙの交換作業の際に誤ってシャッタ３６Ｙが開いてしまい、内部のトナーがこぼれるのを防止することができる。

次に、トナー搬送手段について説明する。図５はトナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとトナー搬送装置４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとの斜視図である。また、図６は別の角度から見たトナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと、中間転写ユニット１５と、トナー搬送装置４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとの斜視図である。このトナー搬送装置４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、中間転写ユニット１５の側方であって、プリンタ１００本体に設けられている。このため、プロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋもしくはトナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにトナー搬送手段を設けなくてよいため、従来に比べてプロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＫもしくはトナーボトルＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの小型化を図れる。また、従来プロセスカートリッジとトナーボトルとを近接して配置していたので、設計上の制限があったが、本実施形態ではプロセスカートリッジとトナーボトルとを離れて配置することができる。よって、設計上の自由度が向上し、プリンタの小型化を図ることができる。
また、トナーボトル３２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの排出口と、トナー搬送手段４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと、現像装置５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのトナー収容部５４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのトナー補給口とを中間転写ユニット１５の一端側の側方に配置している。よって、トナー搬送手段４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのトナー搬送経路を最短にすることができ、プリンタの小型化やトナー搬送中の詰まり防止を図ることができる。

上記トナー搬送装置４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの構成は同一なので、Ｙトナー搬送用のトナー搬送装置４０Ｙについて説明する。図５において、このトナー搬送装置４０Ｙは駆動モータ４１Ｙと、駆動ギヤ４２Ｙと、トナー搬送パイプ４３Ｙとから主に構成されている。トナー搬送パイプ４３Ｙの内部には図示しない樹脂製のコイルが内設されている。上記駆動ギヤ４２Ｙはトナーボトル３２Ｙのギヤ３７Ｙと噛合っており、駆動モータ４１Ｙを回転させると、トナーボトル３２Ｙのギヤ３７と一体で回転するボトル本体３３Ｙが回転する。そして、図２に示す現像装置５Ｙの濃度検知センサ５６Ｙが現像剤収容部５４Ｙでトナー濃度の不足を検知すると、制御部５７Ｙからの補給信号により、駆動モータ４１Ｙが回転する。図５において、ボトル本体３３Ｙの内壁内面には螺旋状の現像剤案内溝３８Ｙが形成されているため、回転により内部のトナーがボトル本体３３Ｙ奥側から先端の樹脂ケース３４Ｙ側に搬送される。そして、ボトル本体３３Ｙ内のトナーは樹脂ケース３４Ｙの排出口（不図示）からトナー搬送装置４０Ｙのトナー受け部（不図示）に落下する。トナー受け部はトナー搬送パイプ４３Ｙにつながっており、駆動モータ４１Ｙを回転させると、ボトル本体３３Ｙが回転すると同時に、トナー搬送パイプ４３Ｙ内のコイル（不図示）が同時に回転する。このコイルの回転により、トナー受け部に落下したトナーは、トナー搬送パイプ４３Ｙ内を搬送されて、現像装置５Ｙの現像剤収容部５４Ｙのトナー補給口（不図示）に補給される。このようにして、現像装置５Ｙ内のトナー濃度を調整する。
なお、上記濃度検知センサ５６Ｙに替えて、感光体１Ｙ上に基準画像を形成し、この基準画像の画素数を計測するための光センサもしくはＣＣＤカメラ等を設け、この計測結果に基づいてトナー補給を行ってもよい。

次に、本実施形態の特徴部について説明する。
図７は、Ｙ用の粉体搬送装置たるトナー搬送装置４０Ｙの一部を示す拡大構成図である。本実施形態において、粉体搬送用部材たる搬送コイル７０Ｙが、粉体搬送管たるトナー搬送パイプ４３Ｙの内壁に接するように設置されている。なお、トナー搬送パイプ４３Ｙと搬送コイル７０Ｙとの間隙は、０．１〜０．２ｍｍ程度とされている。
このように、搬送コイル７０Ｙを内接することにより、トナーに搬送方向へ移動する力を付与するため、搬送パイプ４３Ｙ内にトナーが堆積することを防ぐことができる。よって、プロセスカートリッジ６Ｙの現像装置５Ｙに、搬送パイプ４３Ｙ内に堆積したＹトナーを一気に流れ込ませることによる不具合を防止することができる。
更に、コイル形状は曲げに対する応力が小さいため、搬送パイプ４３Ｙが屈曲していても、搬送コイル７０Ｙは回転することが可能である。搬送パイプ４３Ｙを直線形状にする必要がなくなるためレイアウトの自由度を大きくすることができ、現像装置全体の小型化を図ることができる。

上記搬送コイル７０Ｙの代わりに、スクリュのような軸を有する搬送手段を使用しても、直線ではない搬送経路内でトナーを搬送することは可能な場合もある。しかし、軸のある搬送手段と搬送用コイルを比べると、搬送用コイルのほうが曲げやすい。そのため、搬送用コイルを使用したほうが搬送パイプ４３Ｙ内の曲線部内で回転する時の変形に反発する力が小さくなる。よって、搬送コイル７０Ｙを使用したほうが、軸のある搬送手段を使用する場合と比較して、搬送パイプ４３Ｙとの摺動負荷を低減することができる。

図８は、粉体搬送管を示す図である。粉体搬送管内部には、広い空間であるサブホッパ４５を設け、サブホッパ４５の粉体有無を検知するセンサ４６を設けている。サブホッパ内の粉体が固まることのないよう、撹拌子４７でサブホッパ４５内の粉体を撹拌しており、センサ検出面に粉体が付着することがないように、撹拌子４７は弾性部材で設けセンサ検出面に食い込むよう設定されている。撹拌子４７の回転により、センサ検出面を掻き取る（清掃する）ようにしている。

図９は、補給モータによる駆動を示す図である。図９に示すように、補助収容部駆動ギヤ４９から、撹拌子駆動ギヤ５０、粉体搬送部材駆動ギヤ５８まで、全てを１つの補給モ−タ４８で行っている。
補給モ−タ４８は、粉体搬送先である現像装置５が粉体を欲した時、その欲する量に応じて行われ、画像面積の高い画像の場合が最も駆動時間が長くなる。また、使用される粉体は、画質の向上の為、粒径が小さくなってきている。このような小粒径の粉体は、空気と共に撹拌すると体積が増え、液体のように流動性が高まり、逆に長時間放置すると、僅かな隙間にも小粒径の粉体が入り込み、体積は減り、流動性は悪くなる。さらに、画像面積の高い画像を連続で印刷すると、サブホッパ内のトナ−は、空間に存在する僅かな空気と絶え間なく撹拌され、流動性が上がる。流動性が上がると、粉体収容部壁面や粉体搬送部材との摩擦力が低下し、駆動を止めても僅かに粉体が搬送されてしまう問題も発生する場合がある（以降「流れ込み」と呼ぶ）。この現象により、サブホッパの最上流部（センサ近傍）に空間が蓄積、増加する。
また長期保存された粉体収容部が本体にセットされると、その流動性の悪さから出口近傍で粉体が固まり、駆動をかけても搬送されない状態が発生する場合がある（以降「ブロッキング」と呼ぶ）。このような場合も、サブホッパの最上流部（センサ近傍）に空間が蓄積、増加するが、撹拌が続けば短時間のうちに流動性が上がり、蓄積空間を含め程なく補充がなされる。
従来例では、サブホッパ内粉体の流れ込みと、粉体収容部のブロッキングが同時に発生すると、センサ近傍部の空気量が閾値を越え、センサが空気を検出し、機械に「トナ−無し」と誤検知される問題がある。

図１０に、従来例と本発明のタイミングチャ−トを示す図である。Ａ４サイズ紙を連続で通紙した例で、本例ではＡ４通紙に１．６ｓｅｃ要し、紙間に０．３ｓｅｃの休みが入っている。
また本発明が解決しようとする課題（「流れ込み現象」）が最も顕著に発生する例として、単色全面ベタ画像（余白を除き全てに粉体を付着させた画像）における補給モ−タのタイミングを示す。本例では、単色全面ベタ画像に対し０．４０ｇの粉体を要する。従来例は０．２８５７ｇ／ｓｅｃの補給量であり、合計１．４ｓｅｃの補給モ−タ駆動が必要。従来例では１．４ｓｅｃを、１ｓｅｃと０．４ｓｅｃの２回に分割して補給し、間に０．３ｓｅｃ、紙間で０．２ｓｅｃの休み（ＯＦＦ時間）がある。
一方、本発明では、０．２３５３ｇ／ｓｅｃに減速し、同じ０．４０ｇの粉体を搬送するのに、１．７ｓｅｃかけてゆっくり搬送している。これにより、サブホッパ内の粉体の流動性が過度に促進されることなく、流れ込みは発生しないようになる。また、減速すればする程効果は高いが、次ペ−ジ分の補給と繋がる事は制御上良くないので、制御の時間計測誤差の０．１ｓｅｃと、補給量のばらつきを加味し、絶対に次のペ−ジの補給量と繋がらないよう０．２ｓｅｃのＯＦＦ時間を設けている。減速の手段は、モ−タ回転数の減速でも、その後のギヤの歯数ＵＰでもどちらでも構わない。

図１１に、従来例と本発明のタイミングチャ−トを示す図である。従来例では用紙間に０．３ｓｅｃの休みがあるが、本発明では０．５ｓｅｃに延ばしている。これにより補給モ−タのＯＦＦ時間（図中ＯＦＦ丸２）が０．２ｓｅｃ延長されることとなる。
このように、面積の多い画像の連続時は、用紙間の時間を長くすることで、サブホッパ内の粉体に落ち着く時間を付与する。これにより連続駆動によるサブホッパ内の粉体の流れ込み現象を改善することができる。また紙間時間の延長は、複写機もしくはプリンタ−の生産性を下げる事となるので、本例では紙間時間の延長は、８０％画像以上の場合のみに限定している。これにより、通常の画像では生産性低下の影響は無い。

図１２に、従来例と本発明のタイミングチャ−トを示す図である。従来例では先に述べたようにＡ４単色全ベタ画像で０．４０ｇの粉体を要するが、本発明では０．３４ｇまでしか補給しないよう、補給の上限値を定義している。よって補給モ−タＯＮ時間の合計は１．２ｓｅｃとなり、２回目のＯＦＦ時間が０．２ｓｅｃ延長されている。これによりサブホッパ内の粉体に落ち着く時間が付与され、連続駆動によるサブホッパ内の粉体の流れ込み現象を改善することができる。

本発明は、前記粉体搬送装置を用いた現像装置である。前記粉体搬送装置の効果により、流れ込み現象を抑制することができ、現像装置内の粉体濃度を安定に保つことができる。
また本発明は、前記現像装置を用いたプロセスカ−トリッジである。前記現像装置の効果により、流れ込み現象を抑制することができ、現像装置内の粉体濃度を安定に保つことができ、ひいては感光体上の粉体付着量を均一に保つことができる。
さらに本発明は、前記プロセスカ−トリッジを用いた画像形成装置である。前記プロセスカ−トリッジの効果により、流れ込み現象を抑制することができ、現像装置内の粉体濃度を安定に保つことができ、感光体上の粉体付着量を均一に保つことができる。よって出力画像の濃度変動（濃度過多）を抑制することができる。

実施形態に係るプリンタの概略構成図である。 同プリンタのＹ用のプロセスカートリッジと、その周辺とを示す拡大図である。 同プリンタのＹ用のトナーボトルを示す斜視図である。 同プリンタにおけるボトル支持部と４つのトナーボトルとを示す斜視図である。 同プリンタにおけるＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用のトナー補給装置の一部を示す斜視図である。 各色のプロセスカートリッジと、各色のトナー補給装置の一部とを示す斜視図である。 Ｙ用のトナー搬送装置の一部拡大構成図である。 粉体搬送管を示す図である。 補給モータによる駆動を示す図である。 従来例と本発明のタイミングチャ−トを示す図である。 従来例と本発明のタイミングチャ−トを示す図である。 従来例と本発明のタイミングチャ−トを示す図である。

符号の説明

１ 感光体
２ ドラムクリーニング装置
４ 帯電装置
５ 現像装置
６ プロセスカートリッジ
７ 露光装置
８ 中間転写ベルト
９ １次転写バイアスローラ
１０ クリーニング装置
１２ ２次転写バックアップローラ
１３ クリーニングバックアップローラ
１４ テンションローラ
１５ 中間転写ユニット
１９ ２次転写ローラ
２０ 定着装置
２６ 紙収容カセット
２７ 給紙ローラ
２８ レジストローラ対
２９ 排紙ローラ対
３０ スタック部
３１ ボトル収容器
３２ トナーボトル
３３ ボトル本体
３４ 樹脂ケース
３５ 把手
３６ シャッタ
３７ ギヤ
３８ 現像剤案内溝
４０ トナー搬送装置
４１ 駆動モータ
４２ 駆動ギヤ
４３ トナー搬送パイプ
４５ サブホッパ
４６ センサ
４７ 撹拌子
４８ 補給モ−タ
４９ 補助収容部駆動ギヤ
５０ 撹拌子駆動ギヤ
５１ 現像スリーブ
５２ ドクター
５３ 現像剤収容部
５４ トナー収容部
５５ トナー搬送スクリュ
５６ 濃度検知センサ
５７ 制御部
５８ 粉体搬送部材駆動ギヤ
７０ 搬送コイル
１００ プリンタ（画像形成装置）
Ｌ レーザ光

Claims (15)

1. 粉体を収容する粉体収容部と、
   粉体を前記粉体収容部からこれよりも下方にある搬送先に導くための粉体搬送管と、を備え、
   前記粉体搬送管内に収容され、その運動によって搬送方向下流側へ移動する移動力を粉体に付与し、粉体を搬送する粉体搬送部材を設け、
   前記粉体搬送管内に粉体の残量を検知する手段を有する粉体搬送装置において、
   用紙搬送に要する時間と用紙間の時間の総和（ｔ１）に対し、最大量を搬送する際の粉体搬送時間（ｔ２）を、ｔ２＜ｔ１と設定した
   ことを特徴とする粉体搬送装置。
2. 請求項１に記載の粉体搬送装置において、
   用紙搬送に要する時間と用紙間の時間の総和（ｔ１）に対し、最大量を搬送する際の粉体搬送時間（ｔ２）を、ｔ２＜＝ｔ１−０．１ｓｅｃと設定した
   ことを特徴とする粉体搬送装置。
3. 請求項２に記載の粉体搬送装置において、
   用紙搬送に要する時間と用紙間の時間の総和（ｔ１）に対し、最大量を搬送する際の粉体搬送時間（ｔ２）を、ｔ１−０．３ｓｅｃ＜＝ｔ２と設定した
   ことを特徴とする粉体搬送装置。
4. 粉体を収容する粉体収容部と、
   粉体を前記粉体収容部からこれよりも下方にある搬送先に導くための粉体搬送管と、を備え、
   前記粉体搬送管内に収容され、その運動によって搬送方向下流側へ移動する移動力を粉体に付与し、粉体を搬送する粉体搬送部材を設け、
   前記粉体搬送管内に粉体の残量を検知する手段を有する粉体搬送装置において、
   面積の多い画像の連続印刷時は、用紙間の時間を長く設定した
   ことを特徴とする粉体搬送装置。
5. 請求項４に記載の粉体搬送装置において、
   面積の多い画像の連続印刷時は、用紙間時間を、通常時の用紙間時間よりも、０．１ｓｅｃ以上長く設定した
   ことを特徴とする粉体搬送装置。
6. 請求項４に記載の粉体搬送装置において、
   面積８０％以上の画像の連続印刷時は、用紙間の時間を、通常時の用紙間時間よりも、０．１ｓｅｃ以上長く設定した
   ことを特徴とする粉体搬送装置。
7. 粉体を収容する粉体収容部と、
   粉体を前記粉体収容部からこれよりも下方にある搬送先に導くための粉体搬送管と、を備え、
   前記粉体搬送管内に収容され、その運動によって搬送方向下流側へ移動する移動力を粉体に付与し、粉体を搬送する粉体搬送部材を設け、
   前記粉体搬送管内に粉体の残量を検知する手段を有する粉体搬送装置において、
   搬送する粉体の最大量を規制する
   ことを特徴とする粉体搬送装置。
8. 請求項７に記載の粉体搬送装置において、
   搬送する粉体の最大量を、画素比９８％以下に規制する
   ことを特徴とする粉体搬送装置。
9. 請求項８に記載の粉体搬送装置において、
   搬送する粉体の最大量を、画素比８０％以上に規制する
   ことを特徴とする粉体搬送装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか一つに記載の粉体搬送装置を用いた
    ことを特徴とする現像装置。
11. 請求項１乃至９のいずれか一つに記載の粉体搬送装置を用いた
    ことを特徴とするプロセスカ−トリッジ。
12. 請求項１０に記載の現像装置を用いた
    ことを特徴とするプロセスカ−トリッジ。
13. 請求項１乃至９のいずれか一つに記載の粉体搬送装置を用いた
    ことを特徴とする画像形成装置。
14. 請求項１０に記載の現像装置を用いた
    ことを特徴とする画像形成装置。
15. 請求項１１又は１２に記載のプロセスカ−トリッジを用いた
    ことを特徴とする画像形成装置。

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