JP2005003702A - トナー補給装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】現像装置から離れた位置に配設されたトナー貯留部から搬送パイプを介して、トナー供給用流体搬送手段によって、トナーと空気との混合流体を当該現像装置へ搬送するトナー補給装置において、前記現像装置に連通する前記混合流体のトナー分離部を前記現像装置近傍に設け、当該混合流体のトナー分離部と前記現像装置との間、及び、前記トナー貯留部におけるトナーホッパとトナーの混合室との間に、ハウジングで囲まれたロータリバルブを設けたことを特徴とするトナー補給装置。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置のトナー補給装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
画像形成装置においては、トナーを貯留するトナー貯留部の容積が大きくなるために、トナー貯留部を現像装置の近傍に配置することが機械のスペース上困難となる問題がある。
【0003】
このような問題を解決する手段として、トナーを遠くまで搬送することができるエア搬送と呼ばれるトナー搬送方法によりトナー貯留部から現像装置にトナーを搬送する公知のトナー補給技術が開示されている。
【0004】
エア搬送を用いたトナー補給装置の基本的な構成は、トナーの混合室を含むトナー貯留部、該トナー貯留部からトナーと空気の混合流体を搬送する流体搬送手段、搬送された混合流体からトナーを分離するトナー分離部等からなっている。
【0005】
そして、トナーと分離された空気(エア)の一部を外部に放出することなく前記流体搬送手段を介して前記混合室に環流する構成のものが多い。また、トナー分離部には、トナーを外部に飛散させないためのフィルタを設け、一部の空気のみを外部に逃がして搬送路内気圧の調整を行っているものもある。また、現像装置からトナー補給装置に搬送パイプで連通し、現像装置内の空気をトナー補給装置へ戻す公知の技術や現像器にフィルタを設け空気を外部に戻す技術等が開示されている。さらに、従来技術で現像装置からのトナー飛散を防止するために、現像装置と混合流体搬送部との間にロータリバルブと呼ばれる羽根車とシールを設ける技術が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0006】
【特許文献1】
特開平11−242416号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、トナー補給装置から現像装置へ搬送パイプで連通し、現像装置内の空気をトナー補給装置へ戻す方法は、搬送パイプが長いと当該搬送パイプ内を流れる空気の抵抗が大きく、短時間で現像機内の空気が前記トナー補給装置へ戻ることができず、現像装置からトナーが飛散する。
【0008】
また、現像器にフィルタを設け空気を外部に戻す方法は、フィルタを定期的に交換する必要があり、不便であるし、定期的なフィルタ交換を忘れると、フィルタの目詰りが発生し、フィルタから空気が逃げないため現像装置からトナーが飛散する欠点がある。
【0009】
さらに、現像装置と混合流体搬送部との間にロータリバルブと呼ばれる羽根車とシールを設ける方法は、長時間ロータリバルブの羽根車を回転していると、羽根の先端とシール部の摺動部にトナーが入り込み融着してしまう問題が発生する。
【0010】
本発明は、上記問題を回避し、安定した現像装置へのトナー供給を可能とするトナー補給装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、現像装置から離れた位置に配設されたトナー貯留部から搬送パイプを介して、トナー供給用流体搬送手段によって、トナーと空気との混合流体を前記現像装置へ搬送するトナー補給装置において、前記現像装置に連通する前記混合流体のトナー分離部を前記現像装置近傍に設け、当該混合流体のトナー分離部と前記現像装置との間、及び、前記トナー貯留部におけるトナーホッパとトナーの混合室との間に、ハウジングで囲まれたロータリバルブを設けたトナー補給装置により達成される。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例を図面に従って説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術範囲や用語の意義を限定するものではない。
【0013】
図1は本発明のトナー補給装置を有する画像形成装置の全体構成を示す模式図である。
【0014】
図1において、自動原稿搬送装置20ではその原稿給紙台上に載置された原稿を1枚ずつ読取位置に搬送して読取後の原稿を原稿排紙皿に集積する。
【0015】
原稿読取部21は原稿の画像を読み取ってデジタル画像データを生成する。
画像形成部22は電子写真方式により記録紙に画像を形成する。
【0016】
画像形成部22において、ドラム状の感光体1の周囲に帯電装置2、露光装置3、現像装置4、転写装置5、分離装置6及びクリーニング装置7が配置される。画像形成部22の下方には、複数の記録紙収納部を備えた給紙部23が設けられ記録紙を画像形成部22に給紙する。10は手差し給紙部である。給紙部23又は手差し給紙部10から給紙された記録紙はレジストローラ11により感光体1と転写装置5との間に供給され、定着装置8で定着処理されて排紙皿12に排紙される。
【0017】
感光体1の時計方向の回転に対応して、帯電装置2による帯電、露光装置3による像露光及び現像装置4による現像で感光体1上にトナー像が形成される。形成されたトナー像は転写装置5により記録紙に転写される。トナー像が転写された記録紙は定着装置8において定着処理された後に排紙皿12に排紙される。
【0018】
現像装置4はトナーとキャリアを含む二成分現像剤またはキャリアを含まずトナー或いはトナー及び添加剤を含む一成分現像剤で感光体1上の静電潜像を現像する。現像装置4には所定量の現像剤が収納されており、現像により消費されたトナーは次に説明するトナー補給装置のトナー貯留部24から補給されて、現像装置中の現像剤のトナー濃度が常に所定値に維持される。また、一成分現像剤を用いた現像装置では、同様のトナー補給により現像装置中の現像剤量が常に所定量に維持される。
【0019】
トナー貯留部24にはトナー容器31が装着される。トナー貯留部24はトナーホッパ30及び漏斗状のトナーと空気の混合室35を有し、現像装置4の近傍に配置されたトナー分離部60と現像装置4から離れた位置に設けられたトナー貯留部24とはトナーの輸送管である搬送パイプ40〜43により連結される。当該パイプ40〜43の材質は、少なくとも一部がシリコーン系ゴムまたはフッ素系樹脂の可撓性の部材であって、当該パイプは少なくとも一部が金属製のパイプよりなっている。
【0020】
次に、図2及び3によりトナー補給装置について説明する。
図2は図1に示す画像形成装置のトナー補給装置を示す図であり、図3はトナー貯留部を示す図である。
【0021】
図2において、トナー補給装置はトナー貯留部24、トナー供給用・トナー環流用流体搬送手段としてのポンプ501、502、トナー分離部60及びトナーの輸送管となる搬送パイプ40〜43等から構成されている。
【0022】
図3において、トナー貯留部24(図1、図2参照)には円筒状のトナー容器31が装着され、トナー容器31をモータ38で回転駆動することにより、トナーがトナー容器31から開口部30aをとおしてトナーホッパ30に落下する(トナーは空気と混合してトナー容器に収納されている故、混合流体として考える)。トナーホッパ30には複数のコ字状部が形成された棒状の撹拌部材32及び下部に搬送スクリュー34が設けられている。
【0023】
モータ39の回転により撹拌部材32及びスクリュー34が回転して、トナーホッパ30から混合室35に開口部30bをとおしてトナーが落下する。
【0024】
前記開口部30bと前記混合室35との間に、後述するが、ロータリバルブ36が設けられている。
【0025】
混合室35には、後に説明するように搬送パイプ43を介して空気が送り込まれるので、トナーと空気とが混合した粉体(流体)が形成される。
【0026】
図4はダイヤフラムポンプの構造の断面図である。
トナー供給用(トナー環流用)流体搬送手段には、図4に示すダイヤフラムポンプからなるポンプ501、502が用いられるが、特開平7−219329号公報に開示されているスクリューポンプ等の公知の任意のポンプ、ファン等を用いることができる。ポンプ501はトナーと空気との混合流体を混合室35(図2参照)からトナー分離部60(図2参照)に搬送するトナー供給用流体搬送手段を構成し、ポンプ502は分離しきれなかったトナーと空気とをトナー分離部から混合室35に環流させるトナー環流用流体搬送手段を構成する。また、図2で示す実施の形態では、同一構造のポンプ501、502が用いられるが、トナー供給用流体搬送手段とトナー環流用流体搬送手段とに異なるものを用いてもよい。
【0027】
次にポンプ501、502を図4により説明する。ポンプ501と502は図4に示す同一の構造を有する。
【0028】
ポンプ501の吸気口はパイプ40に接続され、排気口はパイプ41に接続される。ポンプ502の吸気口はパイプ42に接続され、排気口がパイプ43に接続される。外壁50により形成されたポンプ室は内壁51により吸気室50aと排気室50bとに仕切られ、吸気室50aの吸気口には弁53が、排気室50bの通気口(内壁51に設けた通気口)には弁54が設けられる。
【0029】
ポンプ501、502の外形の一部はゴムからなる弾性体で形成されたダイヤフラム52で形成され、ダイヤフラム52はモータ55a(55b)で駆動される偏心回転部材56により駆動されて実線で示す状態と点線で示す状態に変形する。
【0030】
ポンプモータ55a(55b)により偏心回転部材56が回転し、この回転によりダイヤフラム52が実線で示す状態と点線で示す状態間で変形し、吸気室50aの容積を変化させ吸気室50a内の圧力を増減させる。この圧力の増減により、弁53、54がそれぞれ実線で示す状態と点線で示す状態に変化し、流体を矢印で示すように一方向に搬送する。
【0031】
従来は、ポンプモータ55a(55b)の回転数のバラツキ等によりパイプ41側とパイプ42側の圧力バランスがくずれる場合があり、この圧力変化を軽減するためにトナー分離部60にフィルタを用い、一部の空気を外部に逃がし気圧の調整をしていた。しかしながら、フィルタが早期に目詰まりするため、トナー飛散が発生し、フィルタの定期交換という面倒な作業が必要となることは前述したとおりである。
【0032】
また、トナー搬送のパイプが長いとパイプ内を流れる空気の抵抗が大きいため、大容量のポンプモータの使用が必要となるが、空気が、トナーホッパ30に逆流したり、または現像装置へ漏出してトナー飛散となる場合がある。
【0033】
本発明は、上記のようなトナーの流路内の圧力(気圧)の変化による影響を少なくするためにトナーの流路にロータリバルブを設け、必要に応じてバルブ内の羽根車を回転させ、トナーを搬送することを特徴としている。
【0034】
以下、本発明に係るローラリバルブついて説明する。
図2において、ロータリバルブ36は、搬送パイプ43から環流した空気がトナーホッパ30の方向への逆流を防ぐ効果を持ち、また、ロータリバルブ37は、現像装置の近傍に位置したトナー分離部60と、現像装置4の一部であるトナー貯蔵バッファ47との間に設けられ、現像装置内へ空気が流れ込むのを防止する役目を果たし、現像装置4からのトナー飛散を防ぐ効果を持つことになる。ただし、羽根車36b、37bの先端とハウジング36a、37aの内壁との間でトナーの融着を防ぐために、当該ロータリバルブ36、37の羽根車36b、37bの羽根先端とハウジング36a、37aの内壁との最小間隙を0.1mm〜0.7mmにすることが好ましい。
【0035】
また、混合空気の外部漏れ防止の効率を上げるために図2で示すように、ロータリバルブを複数個直列に接続してもよく、羽根車の羽根の数は4枚〜12枚の構成が好ましい。
【0036】
なお、当該ロータリバルブ36、37は、トナー搬送のスクリュー34、68と同時に駆動する。
【0037】
次に、図2〜4に示すトナー補給のプロセスについて説明する。
トナーホッパ30内のトナー量は、ピエゾ素子を用いたトナーセンサ33により検知され、トナーセンサ33により検知されるレベルよりもトナーのレベルが下がるとモータ38が作動してトナー容器31は回転し、開口部30aからトナーホッパ30にトナーが補給される。
【0038】
現像装置内の現像剤のトナー濃度が所定の濃度より低下すると、不図示の濃度センサが検知し、その信号を受けた制御手段70は、現像装置4へのトナーを補給するように、スクリュー49を回転させ、トナー貯蔵バッファ47のトナーを現像装置4へ供給する。現像剤のトナー濃度が所定の濃度に回復すると、トナー補給の指令は解除され、一連の搬送作動は停止する。
【0039】
トナー貯蔵バッファ47にはピエゾセンサ44が設けられ、トナー量が一定に保たれており、トナーレベルが下がると前記ピエゾセンサ44からの信号が制御部70に伝達され、当該制御部70は各ポンプモータ、各スクリュー、各ロータリバルブの駆動部に稼働を指令する。
【0040】
すなわち、図3に示すモータ39が作動し、撹拌部材32を駆動してトナーホッパ30内のトナーを撹拌するとともに、スクリュー34を駆動してトナーを混合室35に落下させると同時にロータリバルブ36が作動し、ポンプモータ55a、55bが作動してポンプ501、502が作動する。ポンプ501、502の作動により、混合室35内に気流が発生してトナーと空気とが混合され、混合流体はポンプ501の搬送力で搬送パイプ40、41を経てトナー分離部60に搬送される。
【0041】
トナー分離部60で分離されたトナーは、スクリュー68により搬送され、同時にロータリバルブ37が作動して、トナー貯蔵バッファ47へ搬送され、同時に現像装置4に供給される。また、分離しきれなかったトナーと空気との混合流体はポンプ502の搬送力により搬送パイプ42、43を経て混合室35に環流する。
【0042】
上述したように、ロータリバルブを設けることにより、循環するトナーと空気の混合流体は外部に漏れることなく、トナー飛散等の不具合も極力回避できる。
【0043】
したがって、上記トナー補給の構成においては、以下のような効果が期待できる。
【0044】
【発明の効果】
(1)大容量のポンプモータでトナーの搬送量を大量にしてもトナー飛散等を回避できる。
【0045】
(2)トナー容器(カセット)、トナー貯留部等を現像装置から離れた位置に配置することができるため、POD(Print On Demand)市場等で大量のプリントを行う顧客に対応した大型のトナー補給装置が設置可能となる。
【0046】
(3)搬送のスクリューを極力少なくできるためトナーへのストレスが最小限に抑えられる。
【0047】
(4)機械本体設計においてもトナー補給装置のレイアウトへの自由度が上がる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のトナー補給装置を有する画像形成装置の全体構成を示す模式図である。
【図2】図1に示す画像形成装置のトナー補給装置を示す。
【図3】トナー貯留部を示す図である。
【図4】ダイヤフラムポンプの構造の断面図である。
【符号の説明】
1 感光体
24 トナー貯留部
30 トナーホッパ
35 混合室
36、37 ロータリバルブ
36a,37a 内壁
36a、36b 羽根車
40、41、42、43 搬送パイプ
501、502 ポンプ
55a、55b ポンプモータ
Claims (4)
- 現像装置から離れた位置に配設されたトナー貯留部から搬送パイプを介して、トナー供給用流体搬送手段によって、トナーと空気との混合流体を前記現像装置へ搬送するトナー補給装置において、前記現像装置に連通する前記混合流体のトナー分離部を前記現像装置近傍に設け、当該混合流体の前記トナー分離部と前記現像装置との間、及び、前記トナー貯留部に設けられたトナーホッパとトナーの混合室との間に、ハウジングで囲まれたロータリバルブを設けたことを特徴とするトナー補給装置。
- 前記ロータリバルブの羽根車の羽根先端と前記ハウジングの内面との隙間は0.1mm〜0.7mmであることを特徴とする請求項1に記載のトナー補給装置。
- 前記ロータリバルブは、前記混合流体の流路に、複数個直列に設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のトナー補給装置。
- 前記ロータリバルブは、4枚〜12枚の羽根を有する羽根車で構成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項3に記載のトナー補給装置。
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