JP2004226524A

JP2004226524A - トナー移送装置及びトナー補給装置並びに画像形成装置

Info

Publication number: JP2004226524A
Application number: JP2003012154A
Authority: JP
Inventors: Emi Kita; 恵美北
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-01-21
Filing date: 2003-01-21
Publication date: 2004-08-12
Also published as: US20040190944A1; US7123865B2

Abstract

【課題】スクリューポンプの駆動トルクを低減するともに、より高品質の画像を得られるトナー移送装置及びトナー補給装置並びに画像形成装置を提供することである。
【解決手段】内部に螺旋状溝を有する弾性部材のステータ７２、該ステータ７２内部で回転することによりトナーを軸方向に移動させるロータ７１を備えた紛体ポンプ７０を用いて粉体のトナーを移送する装置において、紛体ポンプ７０によって移送するトナーが重合トナーであって、該トナーの平均円形度が０．９５〜０．９９である
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナー移送装置及びトナー補給装置並びに画像形成装置に関するものある。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置は像担持体に形成された静電潜像を可視像処理する現像装置を有しており、この現像装置として２成分現像方式のものを採用した場合にはその近傍にトナーボトル、トナーカートリッジ、トナータンク等のトナー貯蔵部を設けてトナーを補給している。また、近年の画像形成装置はフルカラー画像が得られるものが増える傾向にあり、このようなカラー画像形成装置では、４つの現像装置と４色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー貯蔵部を設けなければならない。さらにまた、画像形成装置はトナー貯蔵部のトナー貯留量を減らすことなくそのコンパクト化も要望されているが、各現像装置の近傍にトナー貯蔵部を配置することは装置のコンパクト化を妨げているだけでなく、その設計自由度も大きく阻害していた。
【特許文献１】特開２０００−８１７７８号公報
【０００３】
このような問題を解消した画像形成装置が特開２０００−８１７７８号公報に記載されている。この公報に記載されたトナー収納容器に収納されたトナーを所謂モーノポンプと称されるスクリューポンプを用いて現像装置へ補給するので、トナー収納容器を現像装置と別ユニットとして任意の位置に配置することができる等の利点を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スクリューポンプを用いてトナーを現像装置へ補給する場合、スクリューポンプの内部において、トナーとロータ外周面、トナーとステータ螺旋溝表面、トナー粒子間などにおいて、摩擦抵抗が発生してトナーの移動を妨げ、それがスクリューポンプを駆動するときのトルクとなる。したがって、トナーが球形からあまりに離れた不定形の形状であると、トナーがロータ外周面・ステータ螺旋溝表面・他のトナー粒子などに引っ掛かりやすいため、スクリューポンプ駆動トルクが大きくなるという問題があった。
【０００５】
さらに、吸引型のスクリューポンプを用いているが、このスクリューポンプは負圧を発生させて、トナーカートリッジ内のトナーを吸引する方式のため、トナーの粒径が小さいと重量が軽いので吸引されやすくなる。このため、トナーの粒径分布がばらついていると、粒径の小さいトナーが選択的に先に補給されて現像剤中のトナー粒子径の変動が大きくなり、地汚れ等の画像劣化につながるおそれもあった。
【０００６】
本発明は、上記した問題を解消し、スクリューポンプの駆動トルクを低減するともに、より高品質の画像を得られるトナー移送装置及びトナー補給装置並びに画像形成装置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、内部に螺旋状溝を有する弾性部材のステータ、該ステータ内部で回転することによりトナーを軸方向に移動させるロータを備えたスクリューポンプ手段を用いて粉体のトナーを移送するトナー移送装置において、前記スクリューポンプ手段によって移送するトナーが重合トナーであって、該トナーの平均円形度が０．９５〜０．９９であることを特徴としている。
【０００８】
また、上記の目的を達成するため、本発明は、内部に螺旋状溝を有する弾性部材のステータ、該ステータ内部で回転することによりトナーを軸方向に移動させるロータを備えたスクリューポンプ手段を用いて粉体のトナーを移送するトナー移送装置において、前記スクリューポンプ手段によって移送するトナーが重合トナーであって、該トナーが上記式１で算出される形状係数ＳＦ−１が１２０〜１８０で、かつ、上記式２で算出される形状係数ＳＦ−２が１２０〜１９０であることを特徴としている。
【０００９】
さらにまた、上記の目的を達成するため、本発明は、内部に螺旋状溝を有する弾性部材のステータ、該ステータ内部で回転することによりトナーを軸方向に移動させるロータを備えたスクリューポンプ手段を用いて粉体のトナーを移送するトナー移送装置において、前記スクリューポンプ手段によって移送するトナーが重合トナーであって、該トナーの体積平均粒径Ｄｖと個数平均粒径Ｄｎの比Ｄｖ／Ｄｎが１．０５〜１．３０であることを特徴としている。
【００１０】
さらにまた、上記の目的を達成するため、本発明は、内部に螺旋状溝を有する弾性部材のステータ、該ステータ内部で回転することによりトナーを軸方向に移動させるロータを備えたスクリューポンプ手段を用いて粉体のトナーを移送するトナー移送装置を有し、トナー収納部材に収納されたトナーを該トナー移送装置により静電潜像を現像する現像手段へ補給するトナー補給装置において、前記現像手段へ補給するトナーが重合トナーであって、該トナーの平均円形度が０．９５ないし０．９９であることを特徴としている。
【００１１】
上記の目的を達成するため、本発明は、内部に螺旋状溝を有する弾性部材のステータ、該ステータ内部で回転することによりトナーを軸方向に移動させるロータを備えたスクリューポンプ手段を用いて粉体のトナーを移送するトナー移送装置を有し、トナー収納部材に収納されたトナーを該トナー移送装置により静電潜像を現像する現像手段へ補給するトナー補給装置において、前記現像手段へ補給するトナーが重合トナーであって、該トナーが上記式１で算出される形状係数ＳＦ−１が１２０〜１８０で、かつ、上記式２で算出される形状係数ＳＦ−２が１２０〜１９０であることを特徴としている。
【００１２】
さらにまた、上記の目的を達成するため、本発明は、内部に螺旋状溝を有する弾性部材のステータ、該ステータ内部で回転することによりトナーを軸方向に移動させるロータを備えたスクリューポンプ手段を用いて粉体のトナーを移送するトナー移送装置を有し、トナー収納部材に収納されたトナーを該トナー移送装置により静電潜像を現像する現像手段へ補給するトナー補給装置において、前記現像手段へ補給するトナーが重合トナーであって、該トナーの体積平均粒径Ｄｖと個数平均粒径Ｄｎの比Ｄｖ／Ｄｎが１．０５〜１．３０であることを特徴としている。
【００１３】
なお、本発明のトナー補給装置において、前記スクリューポンプ手段が吸引型粉体ポンプであると、効果的である。
さらに、本発明のトナー補給装置において、前記現像手段に接合する副トナー収納部が設けられ、前記トナー収納部材のトナーが該副トナー収納部を介して現像手段に補給されると、効果的である。
【００１４】
さらにまた、本発明は、前記該副トナー収納部にトナーを前記現像手段へ供給するスクリュー機構が設けられていると、効果的である。
さらにまた、上記の目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、請求項４〜９の何れか一項に記載のトナー補給装置を用いることを特徴としている。
【００１５】
【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、本発明に係るカラー画像形成装置の一例であるカラー複写機を示す概略図である。このカラー複写機は、中央に複写機本体１００、その下部にテーブル状に構成された給紙部２００が配置され、複写機本体１００の上方にスキャナ３００、スキャナ３００の上方に原稿自動補給装置４００を配置した構成となっている。
【００１６】
複写機本体１００には、複数のローラ１４、１５、１６に巻き掛けられた可撓性を有する無端ベルトにより構成された像担持体としての中間転写ベルト１０が設けられている。この中間転写ベルト１０は、複数のローラ１４，１５，１６のうち１つのローラが図示していない駆動装置によって回転駆動され、これにより中間転写ベルト１０が矢印で示す時計方向に走行駆動され、他のローラが従動回転する。このように走行する中間転写ベルト１０の上部走行辺には、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの作像ユニット１８が横に並べるようにして配置されている。すなわち、ローラ１４とローラ１５間の走行辺上に、４つの作像ユニット１８を配置してタンデム画像形成装置２０を構成している。
【００１７】
４個の作像ユニット１８は、中間転写ベルト１０に接する潜像担持体としての感光体ドラム４０を具備している。この感光体ドラム４０の周りには、帯電装置、現像装置、クリーニング装置、除電装置等が配置され、さらに感光体ドラム４０が中間転写ベルト１０に接する位置における中間転写ベルト１０の内側には転写装置５７が設けられている。本実施形態の場合、４個の作像ユニット１８は同一構造に構成されているが、現像装置のトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色に分けられている。また、各作像ユニット１８の上方には光変調されたレーザ光を各感光体ドラム表面に照射する露光装置２１が配置され、このレーザ光は帯電装置と現像装置の間で感光体ドラムに照射する。露光装置２１は、各作像ユニット１８毎に設けてもよいが、共通の露光装置１５を用いればコストの点で有利である。
【００１８】
一方、中間転写ベルト１０を挟んでタンデム画像形成装置２０と反対の側には、２次転写装置２２が設けられている。２次転写装置２２は、ローラ２３間に、無端ベルトである２次転写ベルト２４を巻き掛け、該ベルトが中間転写ベルト１０を介してローラ１６に押し当てられるように配置されている。なお、図１において、２次転写装置２２の左横には、シート上に担持された転写画像を定着するための定着装置２５が設けられている。
【００１９】
上述した２次転写装置２２には、画像転写後のシートをこの定着装置２５へと補給するシート補給機能も備えてなる。もちろん、２次転写装置２２として、非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、転写後のシートを定着装置２５まで補給するシート補給装置を、別途設ける必要が生ずる。
【００２０】
なお、図示例では、このような２次転写装置２２及び定着装置２５の下に、上述したタンデム画像形成装置２０と平行に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置２８を備えている。
【００２１】
さて、かく構成のカラー複写機を用いてコピーをとるときは、原稿自動補給装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、原稿自動補給装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動補給装置４００を閉じてそれで押さえる。
【００２２】
そして、図示していないスタートスイッチを押すと、原稿自動補給装置４００に原稿をセットしたときは、原稿を補給してコンタクトガラス３２上へと移動して後、他方コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動し、第１走行体３３及び第２走行体３４を走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読み取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。
【００２３】
また、図示していないスタートスイッチを押すと、中間転写ベルト１０が回転走行し、同時に、個々の作像ユニット１８でその感光体４０を回転して各感光体４０上にそれぞれ、ブラック・イエロー・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写ベルト１０の走行とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写ベルト１０上に合成カラー画像を形成する。
【００２４】
一方、図示していないスタートスイッチを押すと、給紙部２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転し、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つからシートを繰り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、補給ローラ４７で補給して複写機本体１００内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。
【００２５】
または、手差し給紙を選択した場合には給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上のシートを繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。
【００２６】
そして、中間転写ベルト１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間にシートを送り込み、２次転写装置２２で転写してシート上に一括してフルカラー画像を記録する。
【００２７】
画像転写後のシートは、２次転写装置２２で補給して定着装置２５へと送り込み、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、切り換え爪５５で切り換えて排出ローラ２６で排出し、排紙トレイ２７上にスタックする。または、切り換え爪５５で切り換えてシート反転装置２８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ２６で排紙トレイ２７上に排出する。
【００２８】
一方、画像転写後の中間転写ベルト１０は、中間転写体クリーニング装置１７で、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成装置２０による再度の画像形成に備える。
【００２９】
図２は本発明の実施の形態に係る画像形成装置における複写機本体の要部構成図である。
作像ユニット１８は、図２に示すように、中間転写体１０の上流側から順に１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｂｋの４つが設けられている。各作像ユニット１８（１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｂｋ、以下同様）は、図３に示すように、感光体４０の周囲に、帯電装置５６、光書き込み系Ｌ、現像装置６０、１次転写装置５７、クリーニング装置５８、除電装置５９を備えている。この配置により、最上流の感光体４０Ｙと最下流の感光体４０Ｂｋの補給距離分、Ｂｋ単色モードでのファーストコピー時間を短縮することが可能となっている。
【００３０】
図４は、スクリューポンプ手段を用いたトナー移送装置を利用した画像形成手段１８の現像装置６０にトナーを補給するトナー補給装置の構成図である。
図４において、現像装置６０へ補給するトナーを収納したトナー収納容器８０は複写機本体１００に設けられた後述するセット部１１０にセットされる。このセット部１１０には、トナー収納容器８０内に挿入されるノズル９０が設けられており、トナー収納容器８０をセット部へセットすることによりノズル９０が挿入される。ノズル９０の内部には、通路９１が設けられ、通路９１はノズル端部に接続されたトナー移送チューブ８５と連通されている。
【００３１】
トナー収納容器８０は、フレキシブルで変形可能な袋状体としてのトナー袋８１を有し、トナー袋８１はポリエステルフィルム、ポリエチレンフィルム等のフレキシブルなシート材（８０〜２００μｍ程度の厚み）を単層または複層構成にして袋状容器である。そして、トナー袋８１はその下部中央に口金部材８２が固定され、口金部材８２にはトナー袋とノズル９０の通路とに通ずるトナー排出孔８３が設けられている。また、トナー袋８１はトナーが残留しにくいように、トナー排出孔に向かって先細りとなる形状に形成されている。
【００３２】
他方、現像装置６０にはその上部に副トナー収納手段としてのサブホッパ６１が設けられており、トナー収納容器８０のトナーは一旦このサブホッパ６１に収納される。そして、サブホッパ６１上にはトナー収納容器８０のトナーをこのサブホッパ６１に移送するスクリューポンプ手段としての粉体ポンプ７０が設けられている。この粉体ポンプ７０は、一軸偏芯スクリューポンプであって、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７１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７２と、これらを包み、かつ粉体の補給路を形成する樹脂材料などで作られたホルダ７３とを有している。上記ロータ７１は、ピン継ぎ手により連結された駆動軸７４に一体連結されたギヤ７５（図５に示す）がアイドルギヤ（図示せず）を介して第１クラッチ７６と駆動連結され、第１クラッチ７６のオン・オフにより粉体ポンプ７０の稼働が制御される。なお、第１クラッチ７６と後述する第２クラッチ６８は不図示の駆動装置によって駆動される回転駆動軸７９に設けられている。
【００３３】
また、上記ホルダ７３の先端、すなわち、図４の右端にはトナー吸い込み部７７が設けられ、トナー吸い込み部７７に上記トナー移送チューブ８５が接続されている。このトナー移送チューブ８５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。サブポッパ６１は、その縦断面形状がほぼ逆三角形状に形成され、その内部は上下に分割されて上室６２と下室６３が設けられている。床面積が下室６３よりも大きい上室６２には、一対の上スクリュー６４，６５と、両スクリュー間に配置され両端部が切り取られた仕切り板６６が設けられている。この上室６２は、図６に示すように、符号Ａで示す位置が粉体ポンプ７０によって補給されたトナーの供給位置であり、該位置Ａに供給されたトナーは上スクリュー６４，６５の回転によって矢印Ｐ１方向に移動される。また、符号Ｂは上室６２と下室６３の連通孔であって、上スクリュー６４，６５によって矢印Ｐ１方向に移動されたトナーが連通孔Ｂから下室６３へ落下する。
【００３４】
また、下室６３には図７に示すように、下スクリュー６６が設けられており、連通孔Ｂによって位置Ｂ’に供給されたトナーは下スクリュー６６の回転により矢印Ｐ２方向に移動される。符号Ｃで下室６３と現像装置６０とを連通する補給口であって矢印Ｐ２方向に移動されるトナーは補給口Ｃから現像装置６０内へ落下した補給される。
【００３５】
このように構成されたサブホッパ６１は、上記粉体ポンプ７０によって供給されたトナーが一時的に蓄えられ、スクリューにより現像装置６０へ移送される。したがって、本実施形態では上スクリュー６４，６５と下スクリュー６６がサブホッパ６１内でのトナー移送手段を構成している。また、上スクリュー６４，６５と下スクリュー６６は各スクリューのギヤ６４ａ，６５ａ，６６ａがアイドルギヤ列６７を介して回転駆動軸７９に設けられた第２クラッチ６８と駆動連結され、該第２クラッチ６８のオン・オフによりその駆動が制御される。
【００３６】
また、サブホッパ６１には粉体ポンプ７０で移送されたトナーが供給される位置Ａの近傍の側壁に所定のトナー量を検知するトナー検知手段としてのトナーセンサ６９が設けられている。本例のトナーセンサは振動式のセンサでって、上室６３内のトナーに接触するトナーセンサ検知面６９ａにて、所定トナー量の有無を検知するものである。
【００３７】
このように構成されたトナー補給装置は、トナー濃度センサ（図示せず）等により、現像装置６０へのトナー補給指令が発せられると、第２クラッチ６８がオンして上スクリュー６４，６５と下スクリュー６６を作動する。上スクリュー６４，６５と下スクリュー６６を作動すると、その回転時間に応じた量のトナーが現送装置６０に補給される。他方、サブホッパ６１へのトナー補給は、トナーセンサ６９が該ホッパ内のトナー量を監視しており、そのトナー検知量が規定量を下回ると、粉体ポンプ７０が作動してポンプ内に負圧が発生し、トナー収納容器８０のトナーがサブホッパ６１内へ補給される。このとき、サブホッパ６１へのトナー補給量は高精度に制御する必要がなく、よって粉体ポンプ７０によるトナー移送量は上下スクリューで現像装置６０に補給する量よりも多量となるように設定されている。また、トナー収納容器８０はフレキシブル容器であるので、粉体ポンプ７０によるトナー補給に伴って自動的に減容される。
【００３８】
トナー補給装置は、トナー補給指令により、粉体ポンプ７０を何回か作動してもトナーセンサ６９のトナー検知量が規定量を下回ったままであるとき、トナー収納容器８０のトナーがほぼ無くなったトナーニアエンドと判断される。そして、トナーニアエンドと判断されると、例えば操作部のパネル（図示せず）へのカートリッジ交換の表示をし、トナー収納容器８０が交換されない場合には所定の作像回数後に作像停止等を行う。
【００３９】
ところで、本発明者は使用するトナーによって紛体ポンプ７０の駆動トルクが異なることを見出した。図８は、トナー種類と紛体ポンプ７０の駆動トルクとの関係を示すグラフである。このグラフのデータは、上記トナー補給装置を使用し、トナーＡ，Ｂ，Ｃは粉砕トナーで、トナーＤ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋは重合トナーである。図８のグラフから明らかなように、トナーＡ，Ｂ，Ｃに比べてトナーＤ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋが駆動トルクの最大値及び実効値とも下回ることが判明した。
【００４０】
上記実験の結果、トナーは特定の形状と形状の分布を有すことが重要であることが判った。トナー形状の計測方法としては、粒子を含む懸濁液を平板上の撮像部検知帯に通過させ、ＣＣＤカメラで光学的に粒子画像を検知し、解析する光学的検知帯の手法が適当である。この手法で得られる投影面積の等しい相当円の周囲長を実在粒子の周囲長で除した値である平均円形度が０．９５〜０．９９で、上記トナーＤ〜Ｋが該当した。トナーは、平均円形度が０．９６〜０．９９で円形度が０．９５未満の粒子を含んでいても１０％以下ならば、紛体ポンプ７０の駆動トルクが下がることが本発明者の検討により明らかになった。これは、トナーの形状が球形に近いほどトナー粒子間の摩擦やトナー・ロータ外周面間の摩擦、トナー・ステータ螺旋溝表面間の摩擦などが小さくなるためと考えられる。さらに、上記摩擦が小さいと、単位時間あたりのトナー補給量が増加するため、紛体ポンプ７０を小さくしたり、紛体ポンプ７０の駆動時間を低減できるため、電力低減・高耐久化を図ることができる。また、紛体ポンプ７０の駆動トルク低減とトナー補給量増加はともにトナー粒子の受けるストレス低減につながることから、トナーが劣化してホタル画像等が発生するのを防止し、高画質化を図ることができる。
【００４１】
また、トナーは形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２で特定することもできる。ここでいう形状係数ＳＦ−１とは、図９に示すように、球形物質の形状の丸さの割合を示す値であり、球形物質を２次元平面上に投影して出来る楕円状図形の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで割って、１００π／４を乗じたときの値で表される。
【００４２】
つまり、形状係数ＳＦ−１は、次式、
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）^２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）で定義されるものである。
【００４３】
このＳＦ−１の値が１００の場合には、物質の形状が真球状となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど、物質の形状は不定形となる。
また、形状係数ＳＦ−２は、図１０に示すように、物質の形状の凹凸の割合を示す数値であり、物質を２次元平面上に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで割って、１００／４πを乗じたときの値で表される。
【００４４】
つまり、形状係数ＳＦ−２は、次式、
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）^２／ＡＲＥＡ｝×（１００／４π）で定義されるものである。
【００４５】
ＳＦ−２の値が１００の場合には、物質の表面に凹凸が存在しないことになり、ＳＦ−２の値が大きくなるほど、物質の表面の凹凸は顕著となる。
なお、本実施の形態では、日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い、トナー像を１００回無作為にサンプリングし、その画像情報は、ニレコ社製画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３）に導入して解析を行い、上式より算出したものである。
【００４６】
トナーの形状は、球形に限りなく近づく（ＳＦ−１、ＳＦ−２ともに１００に近づく）と、紛体ポンプ７０の駆動トルクが下がることが本発明者の検討により明らかになった。具体的には、形状係数ＳＦ−１が１２０〜１８０で、かつ、上記式２で算出される形状係数ＳＦ−２が１２０〜１９０であれば、紛体ポンプ７０の駆動トルクが下がることが判明した。
【００４７】
これは、形状効果によりトナー粒子と該トナー粒子と接触する紛体ポンプ（トナー粒子同士、ロータ外周面・ステータ螺旋溝表面等）との間では点接触しかしないために、トナー粒子との間の摩擦力が下がるためと考えられる。さらに、トナー粒子との間の摩擦が小さいと、単位時間あたりのトナー補給量が増加するため、紛体ポンプ７０を小さくしたり、紛体ポンプ７０の駆動時間を低減できるため、電力低減・高耐久化を図ることができる。また、紛体ポンプ７０の駆動トルク低減とトナー補給量増加はともにトナー粒子の受けるストレス低減につながることから、トナー劣化してホタル画像等が発生するのを防止し、高画質化を図ることができる。
【００４８】
さらに、トナーはその体積平均粒径（Ｄｖ）が４〜８μｍであり、個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．０５〜１．３０の乾式トナーであれば、トナーの粒度分布が狭くなる。紛体ポンプ７０は、ポンプ内の負圧を発生させて、ナーカートリッジ内のトナーを吸引する方式のため、トナーの粒径が小さいほど重量が軽いので吸引されやすくなる。このため、トナーの粒径分布がばらついていると、粒径の小さいトナーが選択的に先に補給されて現像剤中のトナー粒子径の変動が大きくなり、地汚れ等の画像劣化につながることが考えられる。上記した粒度分布であれば、紛体ポンプ７０を用いるトナー補給装置であってもこのような画像劣化を軽減することができる。
【００４９】
次に、本発明者は上記紛体ポンプ７０の駆動トルクとトナー種類の関係に関する実験を図１１に示すトナー補給装置においても行った。このトナー補給装置は、スクリューポンプ手段として上記実施形態と同様の紛体ポンプ７０を現像装置６０の近傍に設置して用いている。
【００５０】
画像形成装置本体に設けられたセット部には、トナー袋８１内に挿入される断面が円形のノズル９０が立設され、トナー収納容器８０はそのトナー排出部にノズル９０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へセットされる。セット部に設けられたノズル９０は、通路９１が設けられた単管構造になっており、通路９１はその下端においてトナー移送チューブ８５が接続され、それよりも上方で図の右方へ曲げられ、エアチューブ９３を介してエアポンプ９４に接続されている。
【００５１】
トナー収納容器８０のトナーは、エアポンプ９４が作動すると、該ポンプからエアパイプ９３を介してトナー収納容器８０内にエアが噴出される。トナー袋８１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。そして、紛体ポンプ７０が作動すると、トナー収納容器８０内のトナーとエアを共に吸引して現送装置６０へのトナー補給を行う。
【００５２】
このように構成されたトナー補給装置においても、図１２のグラフから明らかなように、重合トナーＤ〜Ｋを用いると、粉砕トナーＡ〜Ｃと比べて紛体ポンプ７０の駆動トルクが低減されることが判った。
【００５３】
なお、本発明はトナーカートリッジのトナーを現像装置へ補給するトナー補給装置に限らず、クリーニング装置で回収したトナーを、スクリューポンプ手段を用いて回収容器等へ移送するトナー移送装置にも適用することができる。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１の構成によれば、スクリューポンプ手段によって移送するトナーが重合トナーであって、該トナーの平均円形度が０．９５〜０．９９であるので、トナー粒子間の摩擦やトナー・ロータ外周面間の摩擦、トナー・ステータ螺旋溝表面間の摩擦などが小さくなり、単位時間あたりのトナー移送量が増加するため、スクリューポンプ手段を小さくでき、スクリューポンプ手段の駆動時間を低減できるため、電力低減・高耐久化を図ることができる。
【００５５】
請求項２の構成によれば、スクリューポンプ手段によって移送するトナーが重合トナーであって、トナーの形状係数ＳＦ−１が１２０〜１８０で、かつ、形状係数ＳＦ−２が１２０〜１９０であるので、トナー粒子間の摩擦やトナー・ロータ外周面間の摩擦、トナー・ステータ螺旋溝表面間の摩擦などが小さくなり、単位時間あたりのトナー補給量が増加するため、スクリューポンプ手段を小さくでき、スクリューポンプ手段の駆動時間を低減できるため、電力低減・高耐久化を図ることができる。また、スクリューポンプ手段の駆動トルク低減とトナー補給量増加はともにトナー粒子の受けるストレス低減につながることから、トナーが劣化してホタル画像等が発生するのを防止し、高画質化を図ることができる。
【００５６】
請求項３構成によれば、現像手段へ補給するトナーが重合トナーであって、該トナーの平均円形度が０．９５ないし０．９９であるので、請求項１の効果に加えて、Ｄｎが１．０５〜１．３０であるので、トナーの粒径分布がばらつき小さくなり、スクリューポンプ手段の駆動トルク低減とトナー補給量増加はともにトナー粒子の受けるストレス低減につながることから、トナーが劣化してホタル画像等が発生するのを防止し、高画質化を図ることができる。
【００５７】
請求項４構成によれば、現像手段へ補給するトナーが重合トナーであって、該トナーの平均円形度が０．９５ないし０．９９であるので、請求項１の効果に加えて、スクリューポンプ手段の駆動トルク低減とトナー補給量増加はともにトナー粒子の受けるストレス低減につながることから、トナーが劣化してホタル画像等が発生するのを防止し、高画質化を図ることができる。
【００５８】
請求項５の構成によれば、現像手段へ補給するトナーが重合トナーであって、トナーの形状係数ＳＦ−１が１２０〜１８０で、かつ、形状係数ＳＦ−２が１２０〜１９０であるので、請求項２の効果に加えて、スクリューポンプ手段の駆動トルク低減とトナー補給量増加はともにトナー粒子の受けるストレス低減につながることから、トナーが劣化してホタル画像等が発生するのを防止し、高画質化を図ることができる。
【００５９】
請求項６の構成によれば、スクリューポンプ手段によって移送するトナーが重合トナーであって、該トナーの体積平均粒径Ｄｖと個数平均粒径Ｄｎの比Ｄｖ／Ｄｎが１．０５〜１．３０であるので、トナーの粒径分布がばらつき小さくなり、粒径の小さいトナーが選択的に先に補給されて現像剤中のトナー粒子径の変動が大きくなり、地汚れ等の画像劣化になるという問題を軽減することができる。
【００６０】
請求項７の構成によれば、スクリューポンプ手段が吸引型粉体ポンプであるので、トナーを高精度に補給でき、しかも補給しながらトナー収納容器の減容が可能となる。
【００６１】
請求項８の構成によれば、現像手段に接合する副トナー収納部が設けられ、前記トナー収納部材のトナーが該副トナー収納部を介して現像手段に補給されるので、トナーエンドを確実に検知することができる。
【００６２】
請求項９の構成によれば、副トナー収納部にトナーを現像手段へ供給するスクリュー機構が設けられているので、補給するトナー量を高精度に制御することができる。
【００６３】
請求項１０の構成によれば、トナー補給装置を用いるので、ホタル画像等が発生しにくい高画像品質であり、しかもスクリューポンプ手段を小さくできるので、スクリューポンプ手段の駆動時間を低減できるため、電力低減・高耐久化を図ることができる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】カラー複写機の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る画像形成装置における複写機本体の要部構成図である。
【図３】図２に示すタンデム画像形成機構の要部拡大図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るトナー補給装置の構成を示す説明図である。
【図５】トナー補給部の外観斜視図である。
【図６】サブホッパの上室の説明図である。
【図７】サブホッパの下室の説明図である。
【図８】図４のトナー補給装置におけるトナー種類と駆動トルクの関係を示すグラフである。
【図９】トナー形状係数ＳＦ−１の説明図である。
【図１０】トナー形状係数ＳＦ−２の説明図である。
【図１１】トナー補給装置の他の実施形態を示す説明図である。
【図１２】図１１のトナー補給装置におけるトナー種類と駆動トルクの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
６０現像装置
７０粉体ポンプ
７１ロータ
７２ステータ
８０トナー収納容器

Claims

内部に螺旋状溝を有する弾性部材のステータ、該ステータ内部で回転することによりトナーを軸方向に移動させるロータを備えたスクリューポンプ手段を用いて粉体のトナーを移送するトナー移送装置において、
前記スクリューポンプ手段によって移送するトナーが重合トナーであって、該トナーの平均円形度が０．９５〜０．９９であることを特徴とするトナー移送装置。
内部に螺旋状溝を有する弾性部材のステータ、該ステータ内部で回転することによりトナーを軸方向に移動させるロータを備えたスクリューポンプ手段を用いて粉体のトナーを移送するトナー移送装置において、
前記スクリューポンプ手段によって移送するトナーが重合トナーであって、該トナーが下記式１で算出される形状係数ＳＦ−１が１２０〜１８０で、かつ、下記式２で算出される形状係数ＳＦ−２が１２０〜１９０であることを特徴とするトナー移送装置。
【式１】
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）^２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）
【式２】
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）^２／ＡＲＥＡ｝×（１００／４π）
内部に螺旋状溝を有する弾性部材のステータ、該ステータ内部で回転することによりトナーを軸方向に移動させるロータを備えたスクリューポンプ手段を用いて粉体のトナーを移送するトナー移送装置において、
前記スクリューポンプ手段によって移送するトナーが重合トナーであって、該トナーの体積平均粒径Ｄｖと個数平均粒径Ｄｎの比Ｄｖ／Ｄｎが１．０５〜１．３０であることを特徴とするトナー移送装置。
内部に螺旋状溝を有する弾性部材のステータ、該ステータ内部で回転することによりトナーを軸方向に移動させるロータを備えたスクリューポンプ手段を用いて粉体のトナーを移送するトナー移送装置を有し、トナー収納部材に収納されたトナーを該トナー移送装置により静電潜像を現像する現像手段へ補給するトナー補給装置において、
前記現像手段へ補給するトナーが重合トナーであって、該トナーの平均円形度が０．９５ないし０．９９であることを特徴とするトナー補給装置。
内部に螺旋状溝を有する弾性部材のステータ、該ステータ内部で回転することによりトナーを軸方向に移動させるロータを備えたスクリューポンプ手段を用いて粉体のトナーを移送するトナー移送装置を有し、トナー収納部材に収納されたトナーを該トナー移送装置により静電潜像を現像する現像手段へ補給するトナー補給装置において、
前記現像手段へ補給するトナーが重合トナーであって、該トナーが上記式１で算出される形状係数ＳＦ−１が１２０〜１８０で、かつ、上記式２で算出される形状係数ＳＦ−２が１２０〜１９０であることを特徴とするトナー補給装置。
内部に螺旋状溝を有する弾性部材のステータ、該ステータ内部で回転することによりトナーを軸方向に移動させるロータを備えたスクリューポンプ手段を用いて粉体のトナーを移送するトナー移送装置を有し、トナー収納部材に収納されたトナーを該トナー移送装置により静電潜像を現像する現像手段へ補給するトナー補給装置において、
前記現像手段へ補給するトナーが重合トナーであって、該トナーの体積平均粒径Ｄｖと個数平均粒径Ｄｎの比Ｄｖ／Ｄｎが１．０５〜１．３０であることを特徴とするトナー補給装置。
請求項４〜６の何れか一項に記載のトナー補給装置において、前記スクリューポンプ手段が吸引型粉体ポンプであることを特徴とする補給装置。
請求項４〜６の何れか一項に記載のトナー補給装置において、前記現像手段に接合する副トナー収納部が設けられ、前記トナー収納部材のトナーが該副トナー収納部を介して現像手段に補給されることを特徴とするトナー補給装置。
請求項８に記載のトナー補給装置において、前記該副トナー収納部にトナーを前記現像手段へ供給するスクリュー機構が設けられていることを特徴とするトナー補給装置。
請求項４〜９の何れか一項に記載のトナー補給装置を用いることを特徴とする画像形成装置。