JP2003233246A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トナー移送管内でのトナーの凝集や固着を防
止し、トナー詰まりが生じにくい画像形成装置を提供す
る。 【解決手段】 粉体トナーにより像担持体に形成された
潜像を現像する現像装置と、現像装置と別体で設けられ
たトナー収納手段２０と、トナー収納手段２０に収納さ
れたトナーを吸引して現像装置１０へ移送するための吸
引型の粉体ポンプ手段と、粉体ポンプ手段に備えられた
スクリューポンプをトナー収納手段２０に接続するトナ
ー移送手段１５と、トナー収納手段２０内のトナーを拡
散させた状態で流動化させるための空気供給手段が設け
られている画像形成装置において、空気供給手段５０の
空気取り入れ口５６に吸湿手段５５を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粉体トナーにより
像担持体に形成された潜像を現像する現像装置と、該現
像装置と別体で設けられたトナー収納手段と、該トナー
収納手段に収納されたトナーを吸引して前記現像装置へ
移送するための吸引型粉体ポンプ手段とを具備する、電
子写真方式の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機、プリンター等の画像形成
装置において、トナーは使用により消費されるため適宜
補給する必要がある。このため、機械内には多量のトナ
ーを貯えたトナーボトルやカートリッジ等のトナー収納
手段を設けており、該トナー収納手段からトナーが直接
もしくはトナーホッパを介して現像装置に補給するよう
に構成されている。従来のトナー移送技術では、機械的
オーガ手段に基づいているものが多く、トナー収納容器
は現像装置に一体または非常に近接して位置に設置せざ
るを得なかった。このため、トナー補給装置の構成が複
雑になり、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、
なおかつユーザのトナー収納容器交換作業の操作性にも
難があった。

【０００３】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
納容器はユーザ先からメーカが引き取り、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。

【０００４】特開２０００−１７２０７６号公報にて粉
体ポンプを用いたトナー補給装置が出願されている。こ
の装置の粉体ポンプとして、内部にダブルピッチの螺旋
溝を設けた雌ねじ形ステータ、該ステータ内に回動自在
に嵌挿された雄ねじ形ロータより構成されたモーノポン
プと称される一軸偏心スクリューポンプを用いてトナー
を移送するものである。この移送方式では、貯蔵したト
ナーを、フレキシブルチューブ等を介して移送すること
ができるため、トナー貯蔵部の設置位置に何ら制約を受
けず、簡単な構成でトナーの移送を確実に行い得るとい
う利点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のかかる方式で
は、空気供給手段により外気をトナー貯蔵部内に送り込
む機構を採用しているため、外気の湿度が高い時に湿気
がトナー貯蔵部内やトナー移送管内に入り込むことがあ
り、その状態で長期間放置されるとトナー貯蔵部内やト
ナー移送管内でトナーが凝集、固着してしまう不具合を
生じる。

【０００６】そこで本発明は上記の問題点を解決するた
めになされたもので、トナー移送管内でのトナーの凝集
や固着を防止し、トナー詰まりが生じにくい画像形成装
置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項１記載の発明では、粉体トナーにより像担
持体に形成された潜像を現像する現像装置と、該現像装
置と別体で設けられたトナー収納手段と、該トナー収納
手段に収納されたトナーを吸引して前記現像装置へ移送
するための吸引型の粉体ポンプ手段と、該粉体ポンプ手
段に備えられたスクリューポンプを前記トナー収納手段
に接続するトナー移送手段と、前記トナー収納手段内の
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
手段が設けられている画像形成装置において、前記空気
供給手段の空気取り入れ口に吸湿手段を設けた画像形成
装置を最も主要な特徴とする。

【０００８】請求項２記載の発明では、粉体ポンプ手段
は、内部にダブルピッチの螺旋溝を設けた雌ねじ形ステ
ータと、該ステータ内に回動自在に嵌挿された雄ねじ形
ロータとを有し、該ロータが回転することにより前記ロ
ータの軸方向に沿ってトナーを移動させることが可能な
吸い込み型で一軸偏心のスクリューポンプである請求項
１記載の画像形成装置を主要な特徴とする。

【０００９】

【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
置の構成図である。

【００１０】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
ナー収納容器２０に収納されたトナーを現像装置１０に
移送するための粉体ポンプ手段４０とを有している。

【００１１】現像装置１０には、図１ないし図４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
像剤担持体としての現像スリーブ１１と、この現像スリ
ーブ１１と軸線が平行な搬送部材としての第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。

【００１２】この現像装置１０には、図２ないし図４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の
スクリューポンプ４１を具備している。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
弾性体で内側に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、符号４６はロータ４２を駆動する
駆動手段としてのモータである。

【００１３】上記現像装置１０には、透磁率検出器１８
が設けられており、該透磁率検出器１８により現像装置
１０内のトナーとキャリアの混合比の変化を検知する。
そして、この透磁率検出器１８によりトナーが少ないと
検知されると、モータ４６が正転し、一軸偏芯のスクリ
ューポンプ４１が作動されることによりトナー収納容器
２０内のトナーが吸引されて補給される。そして、現像
装置１０内の現像剤の濃度が所定濃度に達すると、モー
タ４６の駆動がオフされ、トナー補給が停止される。な
お、現像装置１０は感光体上に形成したトナー像の反射
濃度を検知してトナー補給量を制御する方法等を採用す
ることもできる。

【００１４】このスクリューポンプ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、スクリューポンプ４１と第１攪拌スクリュー１２と
の間に形成された供給孔１７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１４ａとその脱気孔１４
ａを覆うフィルタ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１０か
らのトナー飛散を防止するように構成している。一軸偏
芯のスクリューポンプ４１の吸い込み部に接続したトナ
ー移送手段としてのチューブ１５は例えば直径４〜１０
ｍｍ、肉厚１〜２ｍｍ程のチューブ状であって、フレキ
シブルでかつ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る。

【００１５】トナー移送手段としてフレキシブルなチュ
ーブ１５を用いれば、現像装置１０に対するトナー収納
容器２０の設置上の制約が少なくなり、設置場所の有功
活用がはかれ、また機械メンテナンス等の作業性も向上
する。なお、スクリューポンプ４１の吸引量はロータ４
２の回転数、ロータ４２の断面積や偏心量、またトナー
の流動性等に依存するが、本実施形態で用いているスク
リューポンプ４１はトナー吸引距離１ｍ程度の性能を持
っており、トナーの移送方向を上下左右任意の方向へ自
由に選択することができる。

【００１６】図５は、トナー収納手段としてのトナー収
納容器２０および空気供給手段としてのエアポンプ５０
の一実施形態を示す断面説明図である。図５において、
トナー収納容器２０は袋状に形成された収納容器本体２
１を有し、該収納容器本体２１の上部中央にはパイプ状
の剤ガイド部材としての吸い込みガイド部材２２と超音
波等により溶着され、一体的に結合されている。この吸
い込みガイド部材２２の下端は、収納容器本体２１の底
部近くまで達し、また上端は収納容器本体２１から飛び
出し、その現出された部分に係合部としてのネジ部２３
が形成されている。このネジ部２３には、エア取り入れ
部２５と上部にチューブ１５の一端が着脱可能に連結さ
れた口金部材２４のネジ部と着脱可能に螺合されてい
る。２９は、パッキングでゴム材料等からなり、吸い込
みガイド部材２２のトナー導通路２６の外周側と口金部
材２４のトナー導通孔２８を係合時に完全にシールする
役割を持っている。なお、吸い込みガイド部材２２には
トナー導通路２６の外周部にはエア導通路２７が設けら
れている。

【００１７】収納容器本体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
作られている。なお、これら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、吸い込
みガイド部材２２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、収納容器本体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。上記吸い込み
ガイド部材２２は、トナーの吸引口にあたるものである
が、工場でのトナー充填口の役割も果たすものである。

【００１８】電子写真方式の画像形成装置が用いている
トナーは、流動性が非常に悪い。このため、本実施形態
では収納容器本体２１を縦置きとし、パイプ状の吸い込
みガイド部材２２の下端をその底部近傍位置に達するよ
うに配置している。スクリューポンプ４１によりトナー
は、吸い込みガイド部材２２の先端部より吸引される。

【００１９】上記したスクリューポンプ４１を用いてト
ナー補給を行う場合、トナーをエアによって流動化させ
ることは重要である。トナーが流動化されていないと、
トナー収納容器２０底部近傍のトナーがパイプ状の吸い
込みガイド部材２２に安定して流れていかないため、ト
ナー移送が不確実となってしまう。

【００２０】そこで、トナー収納容器２０にはエア取り
入れ口５６から取り入れられた空気が吸湿手段５５（内
部にはシリカゲル等の吸湿物質５７が詰め込まれてい
る。）を通り、除湿された空気がエアポンプ５０により
エアー取り入れ部２５から、０．５〜１リットル／分程
度の送風量でエアが吹き込まれている。このエアは、エ
ア導通路２７を通り、トナーが溜まっているトナー収納
容器２０底部近傍で噴出し、トナー層を直接的に流動化
させている。なお、トナー収納容器２０に吹き込まれた
エアの一部はトナーとともに現像装置１０へ送られ、他
はエアフィルタ３２で塞がれた開口３１より外部へ抜け
る。

【００２１】収納容器本体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、その袋内の容積が減
容されるが、吸い込みガイド部材２２により収納容器本
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、収納されているトナーは袋内に残すこ
となく排出することができる。また、袋状の収納容器本
体２１の底部を逆円錐形状３０とし、収納するトナーが
少量となっても、トナーの重量により自然落下し吸い込
みガイド部材２２の吸引口に移送させている。これらに
より、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。

【００２２】エアポンプ５０が作動してエアがトナー収
納容器２０に供給されているか否かは、エア検知器５４
により検知することができる。このエア検知器５４は、
エアポンプ５０とエア取り入れ部２５の間を接続してい
るエアチューブ５１の任意の位置に上下方向に延びる透
明管５２を設け、この透明管５２内にエアによって浮遊
する樹脂または金属製の浮子５３を封入している。この
浮子５３がエアによって持ち上げられると、エア検知器
５４によって検知され、エアが供給されていることが判
る。ここで、エアポンプ５０の作動指令が発せられてい
るにも拘らず、エアが供給されていないときは、エア供
給に何らかの異常が発生していると判断され、エアポン
プ５０への作動指令を解除し、画像形成装置の運転停止
して故障発生を表示することが好ましい。

【００２３】本実施形態のトナー補給装置は、図６に示
すＭＰＵを具備した制御装置によりスクリューポンプ４
１のモータ４６やエアポンプ５０の駆動・制御を行う。
現像装置１０の一部に設けられたトナー濃度センサ（透
磁率検出器）１８に基づき現像装置内のトナーとキャリ
アの混合比の変化を検知し、同検知結果がＭＰＵに取り
込まれる。同検知結果によりトナー量が少ないと検知さ
れると、ＭＰＵからドライバを介しモータ４６（図６の
Ｍ）にＯＮ／ＯＦＦ信号が送信されることにより、トナ
ー収納容器２０から現像装置１０へのトナー補給動作は
行われる。

【００２４】またＭＰＵは、タイマー機能を有してお
り、任意のタイミングで駆動モータ、エアポンプ等を駆
動制御することができる。さらに、前述したように、エ
ア検知器５４の信号を取り入れ、異常を検知した場合は
スクリューポンプの駆動を停止させる。

【００２５】図７は、上記制御装置によるスクリューポ
ンプ４１およびエアポンプ５０の詳細な制御タイミング
を示す図で、該制御タイミングを補給モードと称す。上
述したように、トナー濃度センサ１８の出力結果により
スクリューポンプ４１のモータ４６にＯＮ／ＯＦＦ信号
が所定時間（数秒間）送られれ、スクリューポンプ４１
のモータ４６にＯＮ信号が出され、スクリューポンプ４
１が回転を行う。また、エアポンプ５０の制御は、スク
リューポンプ４１のモータ４６の駆動開始時はその直前
にエアポンプ５０のみを０．５〜１秒間作動させ、スク
リューポンプ４１のモータ４６停止と同時に、もしくは
停止０．５〜１秒前にエアポンプ５０を停止させる。

【００２６】このように、制御することで、スクリュー
ポンプ４１が作動している間、トナー収納容器２０内で
空気と略均一に混合されたトナーは、チューブ１５、ス
クリューポンプ４１を通り、現像装置１０へトナー補給
される。

【００２７】補給モード終了後、長期放置された場合、
チューブ１５に充満している空気混合のトナーから空気
のみが抜け、図９に示すように、トナー自重により下方
に沈むために、このトナーの嵩密度が増す。かかる状態
において、エア供給時に過度の湿気を含んでいると、ト
ナーが吸湿して空気が抜けた後にトナーが凝集してしま
う。しかし本発明では吸湿手段の搭載により除湿した空
気をトナー収納容器２０内に送り込んでいるためにトナ
ーが吸湿を抑制し、トナーの凝集を防ぐことができる。

【００２８】なお、剤収納容器はトナーに限らず、現像
剤を収納するものであってもよく、この現像剤を現像手
段に補給するようにしてもよい。また、トナーが補給さ
れる現像手段の構成等は任意のものでよく、上記実施形
態の如き２成分現像剤ではない１成分現像剤を使用する
装置にも適用することができる。

【００２９】

【発明の効果】上記構成によれば、長期放置後もトナー
移送管内でのトナーの詰まりを確実に解消でき、トナー
の移送をより確実なものにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る剤補給装置の構成を示す概略図で
ある。

【図２】本発明に係る現像装置の構成を示す断面図であ
る。

【図３】本発明に係る現像装置の構成を示す平面図であ
る。

【図４】本発明に係る現像装置の構成を示す側面図であ
る。

【図５】本発明の空気供給手段の構成を示す概略図であ
る。

【図６】本発明の制御装置の構成を示す概略図である。

【図７】スクリューポンプ、エアポンプの制御を示すタ
イミング図である。

【図８】トナー補給時の剤補給装置中のトナー状態を示
す断面図である。

【図９】トナー補給終了後長期間放置された時の剤補給
装置中のトナー状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ 現像装置 １５ チューブ（トナー移送手段） ２０ トナー収納容器（トナー収納手段） ４０ 粉体ポンプ手段 ４１ スクリューポンプ ４２ ロータ ４３ ステータ ５０ エアポンプ（空気供給手段） ５５ 吸湿手段 ５６ エア取り入れ口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉体トナーにより像担持体に形成された
   潜像を現像する現像装置と、該現像装置と別体で設けら
   れたトナー収納手段と、該トナー収納手段に収納された
   トナーを吸引して前記現像装置へ移送するための吸引型
   の粉体ポンプ手段と、該粉体ポンプ手段に備えられたス
   クリューポンプを前記トナー収納手段に接続するトナー
   移送手段と、前記トナー収納手段内のトナーを拡散させ
   た状態で流動化させるための空気供給手段が設けられて
   いる画像形成装置において、前記空気供給手段の空気取
   り入れ口に吸湿手段を設けたことを特徴とする画像形成
   装置。
2. 【請求項２】 粉体ポンプ手段は、内部にダブルピッチ
   の螺旋溝を設けた雌ねじ形ステータと、該ステータ内に
   回動自在に嵌挿された雄ねじ形ロータとを有し、該ロー
   タが回転することにより前記ロータの軸方向に沿ってト
   ナーを移動させることが可能な吸い込み型で一軸偏心の
   スクリューポンプであることを特徴とする請求項１記載
   の画像形成装置。