JP2000047465A - トナー補給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】トナー収納容器から直接現像装置にトナーの補
給が可能でコンパクトなトナー補給装置を提供すること
である。 【解決手段】トナー収納容器２０は現像装置１０とは別
体で独立して設けられており、そのトナー収納容器２０
に収納されたトナーを、現像装置１０に設けた移送手段
４０によって現像装置１０に補給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トナー収納部材に
収納されたトナーを画像形成装置の現像装置に補給する
トナー補給装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記形式の画像形成装置においては、ト
ナー濃度等を検知して現像装置内におけるトナーとキャ
リアとの混合比を一定に保つようにトナーを補給し、画
像濃度を制御している。このため、現像装置を有するユ
ニット内もしくはその近傍にトナーボトルやカートリッ
ジ等のトナー収納容器を配置し、そのトナー収納容器か
ら直接またはトナーホッパを介して使用により消費され
たトナー量を現像装置内へ補給するように構成してい
る。この場合、トナー収納部から現像装置へのトナーの
移送・補給はスクリューやバドル等の機械的オーガ手段
により行っていた。

【０００３】しかしながら、上記した機械的オーガ手段
によってトナー補給する場合、スクリューがほぼ直線状
にしか配置等により、トナー収納部やトナー補給装置は
現像装置と一体または非常に近接した位置に設置せざる
を得なかった。このたため、トナー補給装置の構成が複
雑となり、コスト高、低生産性、機械メンテナンス性を
阻害し、トナー品質特性の保護、維持の確保も大変で、
なおかつゆーざーのトナー収納容器交換作業の操作性に
も難があった。

【０００４】また、従来の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。

【０００５】さらに回収されたトナー収納容器の再使用
を図る場合、その容器の洗浄作業も困難で、かつトナー
充填効率も難があり、トナー収納容器の再使用化に要す
るコストも高額となっていた。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。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】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
ができず、また運搬時にのみ減容可能な容器を使用する
場合でもトナー移し替えるときに、トナー汚染を招く等
の問題が生じ、実用化に至っていない。

【０００７】本発明は、上記した従来の問題を解消し、
トナー収納容器から直接現像装置にトナーの補給が可能
でコンパクトなトナー補給装置を提供することを目的と
する。

【０００８】

【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、トナー収納部材に収納されたトナーを画
像形成装置の現像装置に補給するトナー補給装置におい
て、前記トナー収納部材は前記現像装置とは別体で独立
して設けられており、該トナー収納部材に収納されたト
ナーを、前記現像装置に設けた吸引手段によって当該現
像装置に補給することを特徴としている。

【０００９】なお、本発明は、前記吸引手段が、回転す
ることにより軸方向に沿ってトナーを移動させ得る吸い
込み型の一軸偏芯スクリューポンプ装置であると、効果
的である。さらにまた、本発明は、前記現像装置には現
像剤担持体と平行して現像剤とトナーの少なくとも一方
を移送する移送部材が設けられ、該移送部材に前記一軸
偏芯スクリューポンプ装置のロータが連結されている
と、効果的である。

【００１０】

【発明の実施の形態】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、本発明に係る剤補給装
置の構成図、図２は現像装置の一部を示す断面図であ
る。

【００１１】図１において、本実施形態の剤補給装置は
現像装置１０にトナーを補給するものであって、トナー
を収納した収納手段としてのトナー収納容器２０、該ト
ナー収納手段に収納されたトナーを現像装置１０に移送
するための吸引手段としての粉体ポンプ手段４０とを有
している。

【００１２】現像装置１０には、図１および図２に示す
ように、像担持体としての感光体１に対向配置された現
像スリーブ１１と、第１攪拌スクリュー１２、第２攪拌
スクリュー１３とが備えられている。現像装置１０内で
の現像剤は、第１攪拌スクリュー１２によって図２の左
から右へ搬送され、第２攪拌スクリュー１３によって右
から左へ搬送されるようにして循環される。この循環の
間に搬送路の途中で現像スリーブ１１に移送された現像
剤のトナーにより感光体１上に形成された静電潜像を現
像する。

【００１３】この現像装置１０には、図２に明示するよ
うに、装置の手前側端部において粉体ポンプ手段４０が
設けられ、該手段は吸い込み型の一軸偏芯スクリューポ
ンプ４１を具備する。このスクリューポンプ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た
２条スクリュー形状に作られ、固定されて設置されるス
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。そして、本実施形態では上記ロータ４２が第１攪拌
スクリュー１２と連結されており、スクリューポンプ４
１は該第１攪拌スクリュー１２と連動して作動される。

【００１４】このように構成される１軸偏芯スクリュー
ポンプ４１は、ロータ４２の回転により強い自吸力が生
じ、トナー収納容器２０からトナーを吸い込むことがで
きる。吸い込まれたトナーは、第１攪拌スクリュー１２
により現像装置１０内に移送され、そして２成分現像方
式を用いている場合にはこの移送工程中に補給されたト
ナーが現像装置１０内の現像剤と攪拌混合され、均一な
剤濃度と適正な帯電量になる。なお、現像装置には脱気
孔１３とその脱気孔１３を覆うフィルター１４が設けら
れ、トナーとともに移送される空気を現像装置１０から
脱気し、現像装置からのトナー飛散を防止するように構
成している。また、１軸偏芯スクリューポンプ４１の吸
い込み部に接続したチューブ１５は例えば直径４〜１０
ｍｍ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、ＥＰＤ
Ｍ、シリコン等）から作られているものを用いることが
きわめて有効である。

【００１５】図３は、本発明に係る剤収納容器の一実施
形態を示す部分断面図である。図３において、トナー収
納容器２０は袋状に形成された容器本体としての袋体２
１を有し、その上部にはトナー排出部２２と空気供給部
３０とが設けられている。このトナー収納容器２１のト
ナー排出部２２にはトナーガイド口金部材２３が、そし
て空気供給部３０には空気供給用口金部材３１がそれぞ
れ超音波等により溶着されて一体的に結合されている。
さらに、袋体２１はポリエチレンやナイロン等の樹脂製
で、８０〜１２０μｍ程度の厚味を持ったフレキシブル
なシートを単層または複層の構成にして作られており、
この袋体２１も超音波等によってその周辺部が溶着され
て密閉構造となっている。なお、袋体２１を構成するシ
ートの表面にアルミ蒸着処理することは静電気対策に有
効である。また、トナーガイド口金部材２３や空気供給
用口金部材３１もポリエチレンやナイロン等の樹脂製に
することができ、袋体２１と同一材に設定すれば、リサ
イクルするのに好都合である。そして、袋体２１にはそ
の上部においてトナー排出部２２と空気供給部３０の間
に仕切部材２４が設けられ、仕切部材２４は上部から下
方へ向かって延び、袋体２１の低部近くまで達して２つ
の室を形成している。この仕切部材２４の下端と袋体２
１の底部までの開放部分が２つの室をつなげる連通部２
６である。

【００１６】上記トナーガイド口金部材２３には、パイ
プ状に形成されたトナー排出口２５が設けられ、このト
ナー排出口２５の上部には蓋部材５０が取り付けられ、
トナー排出口が閉じられている。さらに、トナーガイド
口金部材２３にはネジ部２７が形成され、このネジ部２
７にはキャップ２８が螺合されている。このキャップ２
８はトナー排出口２５をシールするためのもので、工場
出荷時に取り付けられ、トナー飛散や変質を防止する用
をなしている。このキャップ２８は、上記蓋部材５０を
完全に覆うようにった状態で取り付けられており、これ
によって、ユーザーがキャップ２８を外し後に、誤って
袋体２１を倒したりしても蓋部材５０によってトナーが
飛散する恐れはない。なお、トナーガイド口金部材２３
にはトナー排出口２５の近傍に空気排出口２９が設けら
れ、この空気排出口２９は空気を通すがトナーは通さな
いフィルター３９によって覆われている。

【００１７】また、上記蓋部材５０は、図４に示すよう
に、中間に僅かな段差を付したキャップ状に形成され、
その頭部には突起５１が形成され、その僅かに大径とな
っている部分の周面には後述するトナー吸い込み口６８
とほぼ同径の開口部５２が形成されている。

【００１８】上記空気供給用口金部材３１には、空気流
入口３２が形成され、この空気流入口３２は空気供給用
口金部材３１の下部、すなわち袋体２１の内部側に設け
られた弁３３によって閉じられている。この弁３３は、
空気供給用口金部材３１とこれに一体に取り付けられて
おり、常時空気流入口３２を閉じる方向に付勢されてい
るバネ性を有している。よって、空気流入口３２は通
常、弁３３によって密閉されており、空気流入口３２か
らトナーが飛散する恐れはない。

【００１９】次に、このように構成されたトナー収納容
器２０におけるトナー補給時の作動態様について説明す
る。上記したように、トナー補給を開始するに際し、キ
ャップ２８を外してもトナー排出口２５は蓋部材５０で
閉じられている。そこで、本実施形態では外部操作で蓋
部材５０を移動させてトナー排出口２５をトナー吸い込
み口６８に通じさせる外部操作部材６０を設けている。
この外部操作部材６０は、キャップ２８が外されたネジ
部２７に螺合させて取り付けられる。

【００２０】外部操作部材６０は、トナーガイド口金部
材２３に取り付けられるホルダー６１、該ホルダー６１
内にスライド可能に嵌合されたスライダー６２およびチ
ヤック６４、スライダー６２に対して下方への弾性力を
付勢する圧縮バネ６３およびチャック６４と一体に設け
られた把持部６５を有している。そして、ホルダー６１
の側部にはトナー吸い込み口６８が設けられている。

【００２１】トナー収納容器２０は、当初、図５に示す
ように、蓋部材５０がトナー排出口２５を閉じており、
ここで、把手６５を上方へ引張ると、把手６５と一体的
に固定されているチャック６４と、さらにチャック６４
に係合されているスライダー６２も移動する。同時に、
圧縮バネ６３によりスライダー６２は下方へ押し付けら
れることによりチャック６４が閉じ、蓋部材５０の突起
５１を掴み、蓋部材５０を持ち上げる。さらに。把手６
５を引張り上げ、９０度捻ると、把手６５と一体的に付
設した係止ピン６６がホルダー６１の上端部６７に係止
され、これによって蓋部材５０が上方へ持ち上げられた
図６に示す位置に保持される。この蓋部材５０が持ち上
げられると、その側壁の一部に設けられた開口部５２が
トナー吸い込み口６８と一致し、該トナー吸い込み口６
８とトナー排出口２５が連通する。

【００２２】このように、外部からの操作で蓋部材５０
を開放位置に移動できるのでトナー補給時、トナー収納
容器２０の交換時にトナーが飛散することを防止でき
る。なお、符号５３は、Ｏリング等のシール部材であ
る。

【００２３】また、空気供給用口金部材３１の空気流入
口３２には接続子７０が装着される。この接続子７０
は、内部に中空の空気導入路７１、端部の外周部にＯリ
ング等のシール部材７２および空気流入口３２に挿入さ
れるノズル部７３を具備し、ノズル部７３の反対端には
チューブ３４が連結され、該チューブ３４を介して図示
していないエアーポンプから空気が導入される。この接
続子７０は、そのノズル部７３を空気流入口３２に挿入
すると、そのノズル部７３が弁３３を押し下げて弁を開
放する。

【００２４】このように構成されたトナー収納容器２０
を用いる補給装置は、現像装置１０の一部に設けられた
従来周知の透磁率検出器(図示せず)に基づくトナーとキ
ャリアの混合比の変化を検知し、この検知値がある定め
られた値以下であると、トナーの補給が開始される。ト
ナー補給に際し、トナー収納容器２０はまず未図示の工
アーポンプよりチユーブ３４を介して空気の供給を受け
る。空気は、空気導入路７１をへてノズル部７３よりト
ナー収納容器２０内に噴出される。また、トナー移送手
段４０のスクリューポンプ４１はエアーポンプと同時ま
たは若干のタイムラグをもってオンされ、これによって
トナー収納容器２０内のトナーが現像装置１０へ移送さ
れる。すなわち、トナー収納容器２０内のトナーはトナ
ー排出口２５、蓋部材５０の開口部５２、トナー吸い込
み口６８およびチューブ１５を介してスクリューポンプ
４１に達して現像装置１０に補給される。なお、トナー
収納容器２０内に噴出された空気はトナーとともにスク
リューポンプ４１に移送され、かつ余剰の空気は空気排
出口２９からフィルター３９を通過して外部に放出され
る。

【００２５】このように、空気供給用口金部材３１側か
ら空気を噴出させることにより、トナー収納容器２０内
のトナー層を拡散され、トナーの流動化が促進される。
したがって、流動性が非常に悪い電子写真用トナーも、
空気により流動化されることにより、架橋現象の発生が
防止され、トナーの移動がより確実なものとなる。さら
には、トナー凝集などの発生がないのでトナー物性が常
に安定し、高品位な現像品質が得られる。

【００２６】しかも、本実施形態では袋体２１に仕切部
材２４を設け、袋体２１肉部の空間が空気吐出側と空気
排出側とに分割されているので、図７に明示しているよ
うに、空気及びトナーは空気の吐出圧とスクリューポン
プ４１の吸引圧により矢印の方向にスムーズに移動させ
ることができる。

【００２７】さらに、袋体２１はフレキシブルであるの
で、トナーの吸引が進むにつれ、その袋体２１の容積が
減容されるが、流入される空気により袋体２１の減容時
の局部的変形によるトナー詰まりなどの発生が抑えら
れ、また空気排出口２９がトナー排出口２５の近傍に設
けていることにより、袋体２１内のトナーはよりトナー
排出口２５の近くまで移送されるので、スクリューポン
プ４１の吸引効率が高まり、収納されているトナーは袋
内に残留することなく排出することができる。さらにま
た、袋体２１内のトナーに対しては、機械的なストレス
が加わらず、かつ空気により流動化されるので、トナー
プロッキングなどの発生もなく、トナー物性の安定・維
持が図れる。

【００２８】このようにして、袋状トナー収納部材２０
のトナー収納量の多少にかかわりなく安定したトナー移
送が可能となる。さらに、袋状のトナー収納部材２０の
取り付け方向（縦置き、積置き、斜め置き等）の制約も
少なくなり、画像形成装置におけるトナー補給装置の設
置場所の制約を与えずユーザーのトナー補給操作が簡便
になるなどの効果が期侍できる。

【００２９】また、トナー排出口２５は袋体２１に収納
されたトナーを吸引する吸引口の役割を持つが、工場に
おけるトナー充填の充填口の役割も果たすことも可能で
ある。同様に、空気供給用口金部材３１からのトナーの
充填も可能である。さらには、トナー充填効率を高める
ためにトナー充填時の空気抜き用としてどちらかの口を
用いることも可能である。

【００３０】さらにまた、ユーザー先より回収されたト
ナー収納容器２０を再使用する場合、トナーの再充填工
程の前に、トナー収納容器２０内を洗浄する必要がある
が、本容器では上記トナー排出口２５および空気供給用
口金部材３１の空気流入口３２の何れか一方から洗浄用
空気を供給し、他方の口からこの空気を抜くことにより
洗浄が容易に行い得る。よって、トナー収納容器２０の
再使用が低コストで可能となるという利点を持つもので
ある。

【００３１】なお、トナー収納容器２０から外部操作部
材を取り外す場合は、上述の作業工程を逆に行う。すな
わち、把手６５を９０度捻ると、圧縮バネ６３により、
スライダー６１、把手６５およびチャック６４が移動
し、図４の状態に戻る。

【００３２】また、上記したトナーの補給制御におい
て、透磁率検出器の代わりに従来周知の感光体ドラム上
に形成したトナー像の濃度を検出して行うことも可能で
ある。図７は、図６の変形例を示すもので、本例では外
部操作部材６０を用いず、上記トナーガイド口金部材２
３にはホルダー６１の代りにトナー排出用接続子８０が
取り付けられる。この接続子８０は上記接続子７０とほ
ぼ同様に構成され、内部に中空のトナー通路８１、端部
の外周部にＯリング等のシール部材８２およびトナー排
出口２５に挿入されるノズル部８３を具備している。ま
た、上記トナーガイド口金部材２３には袋体２１の内部
側にトナー排出口２５を閉じる弁８４が設けられてい
る。

【００３３】トナー排出用接続子８０には、チューブ１
５が連結され、そのノズル部８３をトナー排出口２５に
挿入することで弁８４が開き、トナーの補給を行うこと
ができる。この方式によれば、構成が簡易であり、より
低コスト化が可能となるメリットを持つものである。

【００３４】図８は、トナー収納容器の変形例を示すも
ので、本例のトナー収納容器２０が細長矩形に形成さ
れ、その長手方向の一端側にトナー排出部２２が設けら
れ、他端側に空気供給部３０が設けられている。そし
て、トナー排出部２２および空気供給部３０は図７の例
と同様に構成された口金部材および接続子等を用いてお
り、これらを各部材に対しては同一部材に同一符号を付
す。

【００３５】この方式において、トナー収納容器２０の
設置場所が非常に狭く、細長い場所に取り付けざるを得
ないケースなどに非常に有効といえる。本発明によれ
ば、トナー収納容器２０には該容器を密閉できるための
繰り返して使用可能な弁３３，８３や蓋部材５０が設け
られているので、トナー収納容器２０の交換時のみなら
ず、トナーを使い終わるまえにトナー収納容器２０を脱
着しても、トナー飛散の発生もない。また、使用途中の
トナー収納容器２０をそのまま再度使用可能である。さ
らに、使い終ったトナー収納容器２０は、固い口金部が
非常に小さいので、容器を任意に丸めたり、折り畳むこ
とがてき、回収・運搬面で非常に効率が良く、低物流コ
ストで可能となる。

【００３６】なお、本トナー補給装置の駆動、制御は、
未図示の電源コンセント、電源と未図示のスイッチ、制
御回路により駆動モータやエアーポンプの駆動・制御を
行う。これらは、従来周知の技術を用いればよい。

【００３７】ところで、通常、電子写真方式の画像形成
装置が用いているトナーは流動性が非常に悪く、その移
送が困難であることが知られている。本来、トナーを移
送させるときは、トナーに大きな繊械的ストレスを与え
ることは望ましいことではない。異常なストレスがトナ
ーに加わるとトナーのブロッキング（熱融着などによる
凝集）、破砕等が生じ、トナー特性の変質や移送不能と
なるばかりでなく、移送部材（コイル、スクリユー、パ
イプ等）、駆動部材の破損等を生じさせる。従って、ト
ナー移送を行う場合は、極力、異常な機械的ストレスが
トナーに加わらない工夫が重要となる。

【００３８】従来のトナー補給装置では、前述のように
オーガとパイプにより移送しているために、オーガによ
る機械的ストレス、オーガとパイプとの間で発生する摩
擦による機械的ストレスが非常に大きくならざるを得な
かった。これば移送距離が長くなるほど、移送方向を変
位させるほど、より悪化する。また、オーガを駆動する
ための必要トルクも非常に大きくなり駆動部材のコスト
アップ、消費電力の増大も無視できない。

【００３９】これらの理由により、移送距離を長くした
いときや移送方向を変位させたいときには、複数のオー
ガとパイプを用いて連桔させる多段移送をおこなわざる
をえなかった。これは更なるトナー特性の変質、部品点
数の増大、コストの増大、信頼性の低下、装置メンテナ
ンス性および生産性の低下、トナー補給装置の設置容積
の増大化、操作性の低下をもたらしていた。

【００４０】本トナー補給装置は、画像形成装置の現像
装置１０に対して、フレキシブルなトナー移送パイプの
みを接続するだけでよく、トナーの飛散がないので粉塵
問題の発生も無く安全である。かつ現像装置に対するト
ナー補給装置の設置位置・場所の制約を持たないので、
ユーザーのトナー収納（補給）容器の交換時の操作性が
最もやり易い場所にトナー補給装置を設けることが可能
となる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、トナー、現像剤を収納
した容器から剤を飛散することなく確実に移送でき、し
かも容器交換が簡単に行うことができる。しかも、トナ
ー移送手段のスクリューポンプの駆動を現像装置の攪拌
スクリューの駆動を共有するので、構造も簡単で低コス
ト化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を説明するための説明図である。

【図２】現像装置のトナー受け入れ部を示す断面図であ
る。

【図３】本発明のトナー収納容器の断面図である。

【図４】キャップおよび蓋部材の斜視図である。

【図５】（ａ）は本発明のトナー収納容器の蓋部材を閉
じた状態を示す拡大断面図、（ｂ）はその平面図であ
る。

【図６】（ａ）は本発明のトナー収納容器の蓋部材を開
いた状態を示す拡大断面図、（ｂ）はその平面図であ
る。

【図７】本発明の変形例を示す断面説明図である。

【図８】本発明の他の変形例を示す断面説明図である。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム １０ 現像装置 １１ 現像スリーブ ２０ トナー収納容器 ２１ 袋体 ２２ トナー排出部 ２５ トナー排出口 ３０ 空気供給部 ３３，８３ 弁 ４０ トナー移送手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H077 AA31 AC02 AC11 AE06 BA02 CA02 CA11 DA10 DA52 DB02 EA01 FA22 GA04 3E014 DA04 FA07

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナー収納部材に収納されたトナーを画
   像形成装置の現像装置に補給するトナー補給装置におい
   て、 前記トナー収納部材は前記現像装置とは別体で独立して
   設けられており、該トナー収納部材に収納されたトナー
   を、前記現像装置に設けた吸引手段によって当該現像装
   置に補給することを特徴とするトナー補給装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のトナー補給装置におい
   て、前記吸引手段が、回転することにより軸方向に沿っ
   てトナーを移動させ得る吸い込み型の一軸偏芯スクリュ
   ーポンプ装置であることを特徴とするトナー補給装置。
3. 【請求項３】 請求項１また２に記載のトナー補給装置
   において、前記現像装置には現像剤担持体と平行して現
   像剤とトナーの少なくとも一方を移送する移送部材が設
   けられ、該移送部材に前記一軸偏芯スクリューポンプ装
   置のロータが連結されていることを特徴とするトナー補
   給装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３の何れか１つに記載の
   トナー補給装置において、前記トナー収納部材に空気を
   供給し、トナーを拡散させた状態で流動化させるための
   空気供給手段を設け、該空気供給手段によって流動化さ
   れているトナーを前記吸引手段が吸引して現像装置に補
   給することを特徴とするトナー補給装置。