JP2005017787A

JP2005017787A - トナー補給装置

Info

Publication number: JP2005017787A
Application number: JP2003183776A
Authority: JP
Inventors: Junichi Matsumoto; 純一松本; Nobuo Iwata; 信夫岩田; Satoshi Muramatsu; 智村松
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2005-01-20
Also published as: US7043179B2; US20050025527A1

Abstract

【課題】減容型トナー搬送装置におけるトナー容器の内部で、トナーの特性が変動しても、トナーの吸引圧力が変化せずに、安定した性能を持つトナー補給装置を提供することを課題とする。
【解決手段】柔軟性のトナー収納容器２０と、トナー収納容器２０内のトナーを負圧力によって所定の場所に搬送するための吸引手段と、略密閉されたトナー搬送経路とを具備し、トナー収納容器２０がトナーの吸引に伴って減容されるトナー補給装置において、前記吸引手段は、一軸偏心スクリューポンプ６０であり、作動時間が、最大圧力を発生させる時間以上あることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【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、特に２成分現像剤または１成分現像剤を用いたプリンター、ファクシミリ、あるいは複写機等に用いられる現像装置のトナー補給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子写真に用いる乾式のトナー（またはキャリア、トナーとキャリアの混合物。以下省略してトナーと記述する）収納容器として、ハードボトルが一般的である。
【０００３】
従来のトナー補給方式は、収容器内部にトナー攪拌手段兼排出手段としてのアジテータを設けたものや、容器壁面に螺旋溝を設けて容器を回転させることにより内部のトナーを移動させ排出するもの、または排出機構を持たずに手で補給するもの等がある。しかし近年環境問題が重視され、トナー収納容器の回収、リサイクル性が求められている。そこで、フレキシブルな材料で作られた、特許文献１、２に記載されているように、減容可能なソフト容器の提案がされているが、電子写真用乾式トナーは一般に流動性が悪く、凝集しやすい性質があるために、ソフト容器からの排出が非常に困難とされている。なぜなら容器がソフトであるためにアジテータや排出機構を付加しにくく、あるいは排出機構を設けると減容が妨げられる、または手で補給するにもハンドリング性が悪い等のためである。
そこで、フレキシブル容器内のトナーを吸引型の粉体ポンプ（一軸偏心スクリューポンプ）によりトナーを吸引排出し、さらにトナーが排出されるとともに、トナー容器を減容させることも考えられるが、自動減容型トナー搬送装置は、粉体ポンプの吸引圧力（負圧）によってトナーを搬送するために、吸引圧力が一定でないと、トナー搬送量がばらつき、また容器が徐々に減容されない。粉体ポンプの一回の作業時間が一定であれば、発生する圧力は一定になるが、トナーの状態によって、例えば、周囲の環境によるトナー特性の変動、長期間の放置によるトナー特性の変動等により、トナーを搬送するために必要な吸引圧力が変化するという問題がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３２４８６３号公報
【特許文献２】
特開２００２−７２６４９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記問題点に鑑み、本発明は、減容型トナー搬送装置におけるトナー容器の内部で、トナーの特性が変動しても、トナーの吸引圧力が変化せずに、安定した性能を持つトナー補給装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、電子写真画像形成装置に用いる柔軟性のトナー収納容器と、トナー収納容器内のトナーを負圧力によって所定の場所に搬送するための吸引手段と、略密閉されたトナー搬送経路とを具備し、トナー収納容器がトナーの吸引に伴って減容されるトナー補給装置において、前記吸引手段の作動時間は、前記吸引手段の最大圧力を発生させる時間以上あることを特徴とするトナー補給装置である。
【０００７】
請求項２に記載の本発明は、前記吸引手段が、負圧によってトナーを吸引搬送する、一軸偏心スクリューポンプ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である。
【０００８】
請求項３に記載の本発明は、前記吸引手段の動作時間が、電子写真装置の寿命相当、吸引手段を使用したときの最大圧力を発生させる時間以上に設定したことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のトナー補給装置である。
【０００９】
請求項４に記載の本発明は、前記吸引手段の最大圧力が、トナー容器を含む補給経路の密閉性以下に設定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のトナー補給装置である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図に基づいて説明する。
図１は、本発明に係わるトナー補給装置を使用する画像形成装置の外観図である。
トナーは画像の形成量に応じて消費されるため、トナー容器が空になったときに交換するが、交換は図のように、トナー容器着脱用扉１００を手前に引いて図に示すように開け、空となった容器を取り出してから、新しいトナー収納容器をセットして扉を閉めることによって行われる。
【００１１】
図２は、トナー容器から現像器へのトナー供給の手段を示す図である。
感光体ドラム２は、図示しない帯電器及び光書込み装置によって表面に静電潜像が形成される。現像器を構成するケーシング１４は、この内部に搬送オーガと呼ばれる螺旋状のフィンをもったスクリュー１５、１６が矢印Ｃ、Ｄ方向に回転しており、この部分にはトナーとキャリアとを混合した現像剤が入っている。搬送オーガによって、例えばスクリュー１５では現像剤が図中手前から奥側に現像剤が搬送され、スクリュー１６では現像剤が奥側から手前に搬送され奥側と手前側には中央の仕切り１７の無い部分が設けられて、現像剤が循環しながら攪拌される構成となっている。この循環する現像剤の一部が、現像ローラ１９によって磁力で吸い上げ、吸着され、ドクターブレード１８で厚さが均一にされてから、感光体に接することで感光体上の静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成するものである。ここで、感光体に付着するのはトナーのみであり、現像器内の循環する現像剤中のトナーの量を一定に保つために、トナー補給口６７より、少量ずつトナーを補給しながら現像が行われる。
【００１２】
トナー補給部の構成は、新しいトナーを収容するトナー収納容器２０があり、トナー収納容器２０内のトナーを粉体ポンプ手段６０（本実施例では一軸偏心スクリューポンプ）で吸引排出して現像器のトナー補給口６７に供給する。
【００１３】
トナー収納容器２０は、トナーを収納する袋状の柔軟なトナー容器２１とその最下部に接続された口金部３０とにより構成される。口金部には、吸引用のノズル１１０が挿入される。
シャッター５０は、ノズル１１０が挿入されないときにトナー流出を止めるためのものである。
また、シール材４２は、ノズル１１０又はシャッター５０の両側に配置され気密性を保つためのものである。
【００１４】
ノズルには粉体ポンプ手段６０がチューブ６５を介して接続される。本発明の実施例では、粉体ポンプ手段６０は、一軸偏芯スクリューポンプ６０といわれる構成である。ローター６９、ステータ６２はポンプを構成する２つの主要部品であり、ローター６９は円形断面が螺旋状にねじれた形状をしており、硬い材質である。一方、ステータ６２はゴム状の柔軟な材料で出来ており、長円形の断面が螺旋状にねじれた形状の穴を有している。また、ステータ６２の螺旋のピッチはローター６９の螺旋のピッチの２倍の長さに形成されている。このような２つの部品を嵌合し、ローター６９側を回転する事でローター６９とステータ６２との間に出来るスペースに入ったトナーを移送する物である。モーター６６は、ユニバーサルジョイント６４を介して、ローター６９を回転駆動するためのものである。トナーは図の左から右に吸引搬送されてトナー排出口６７から下方に落下し、落下したトナーが現像器１４に供給される構成である。ノズル１１０から現像器１４に至る部分は本体装置に固定され、トナー収納容器２０は内部のトナーが消費されて無くなる毎に、新しいトナー収納容器２０と交換される。交換の都度、ノズル１１０の着脱が行われるために、着脱時の汚れやエアーの漏れを防ぐ為には口金部３０とノズル１１０との間の密閉性が非常に重要である。
【００１５】
図３は、トナー容器２１にトナーを充填した状態の斜視図である。
図４は、トナー容器２１内部のトナーが排出されて減容した（しぼんだ）状態を示す正面図である。
トナー容器２１を形成するシートは、内側が溶着するためのポリエチレン、外側がナイロンで構成される２層シートである。シートは強度を向上させるために、外側にアルミや、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を設けることもできる。またシート厚は、５０〜２１０μｍである。
【００１６】
図５は、口金部３０の分解斜視図である。
口金部３０はシートと熱溶着される口金４０、口金４０と系合されるキャップ４３、シャッター５０、シャッター５０との密着性を保持するシール４２で構成される。キャップ４３の底面には円形の凹部４６があり、凹部にフィルタが貼り付けてあり、容器内部と外気がフィルタを介して空気が導通している。
この口金方式の特徴は、シャッター５０が口金内部から外側に押し出される方式であり、トナーの流路の妨げにならないこと、また、口金４０の外にシャッター５０を退避させる為にシャッター５０の退避スペースを口金４０に設ける必要が無い為口金４０を極コンパクトに出来ること、又、トナーの流路（圧力）に直交して配置してある為に容器圧力によってシャッター５０が押し出されることが無く安定で有ることが上げられる。
【００１７】
口金部３０を口金本体４０とキャップ４３とに分けてあるのは、容器内部にトナーを充填しやすくするためである。一体に構成するとトナーの充填経路が狭く、折れ曲がった状態となるのに対して、この様に分割することにより、トナーを充填するときは比較的大きな開口部からストレートにトナーを充填でき、充填後にキャップを取りつけ、その後にシャッター５０を挿入することでトナーの充填が容易に行うことが出来る。また、充填作業でシール材が汚れる等の不具合も解消できる。
シール４２はシャッター５０に軽く圧接するゴム材等で形成される。
シャッター５０は指等で押せば移動してしまうため、操作中にシャッター５０が移動してトナーが漏れ出す障害を防ぐ為には、指で誤って押すことの出来ない大きさであることが好ましく、少なくとも８ｍｍ四方以下、好ましくは６ｍｍ四方以下の断面積とする。
【００１８】
また、トナー補給時には、現像器１４内部のトナー濃度が不足したという信号により、電源Ｎよりモーターに通電し、一軸偏芯スクリューポンプ６０がＯＮになり、袋状の柔軟なトナー容器２１内のトナーを吸引して現像器１４の現像剤部に供給（落下）させる。一定量の補給が完了したらＯＦＦとする。
【００１９】
本補給システムにおいて、一軸偏心スクリューポンプ６０の駆動時間を図６のＡの領域（駆動時間Ｔ１以下）で使用したとする。但し、Ａは一軸偏心スクリューポンプ６０の圧力が十分に立ち上がっていない場合を示す。このとき、トナーを吸引するために必要な圧力をＰａとする。一軸偏心スクリューポンプ６０の駆動時間は、Ｔ０以上に設定しなければトナーを吸引することはできない。ところが、トナーを吸引するための必要な圧力Ｐａは、一定ではない。周囲の環境によってトナー特性が変化すると、Ｐａも変化する。例えば、高温高湿度状態では、トナーの流動性は低下し、Ｐａは常温時に比べ高くなる。また、長期間の放置や、振動などによってトナーが締まる（内包する空気の量が減る）と、Ｐａは高くなる。
【００２０】
図６は、一軸偏心スクリューポンプの駆動時間と吸引圧力との関係を示す図である。したがって、一軸偏心スクリューポンプ６０の駆動時間は、図６のＢの領域で使用すれば（ポンプの最大圧力）、発生圧力が常に一定となり、トナーの特性の変化に影響されずに確実にトナーを吸引することができる。最大圧力はＰａ以上にする。
発生圧力の最大値は、一軸偏心スクリューポンプ６０のサイズ、ローター６９の回転速度、ローター６９とステータ６２との食い込み量等によって自由に設定可能で、常温でのトナーの必要吸引圧力の３倍程度に余裕をもって設定することが望ましい。
【００２１】
図７は、経時変化による一軸偏心スクリューポンプ６０の駆動時間と吸引圧力との関係を示す図である。一軸偏心スクリューポンプ６０は、長期間の使用により、ゴム材質のステータ６２が削れ、最大圧力が低下することがある。図７の様に最大圧力の低下とともに、飽和するまでの時間も初期に比べ長くなる。したがって、電子写真装置本体の寿命相当の一軸偏心スクリューポンプ６０を使用したときの最大圧力を発生させる以上に駆動時間を設定すればよい。
【００２２】
本自動減容型補給システムにおいては、容器を含む補給経路の密閉性確保が重要である。一軸偏心スクリューポンプ６０で発生した圧力が確実にトナーに伝わり搬送するためには、補給経路の密閉性が一軸偏心スクリューポンプ６０の発生圧力以上に保たれていないと、補給経路外部から空気を吸うこと（空引き）になり安定した補給量を得ることができない。
例えば、一軸偏心スクリューポンプ６０の最大圧力が２０ｋＰａの場合、それ以上の密閉性に補給経路の密閉性を確保すればよい。
以上のようにトナーの状態が変わっても、安定した補給量を確保することが可能になり、トナー容器２１も確実に減容することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、減容型トナー搬送装置におけるトナー容器の内部で、トナーの特性が変動しても、トナーの吸引圧力が変化せずに、安定した性能を持つトナー補給装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるトナー補給装置を使用する画像形成装置の外観図である。
【図２】トナー容器から現像装置へのトナー供給の手段を示す図である。
【図３】トナー容器にトナーを充填した状態の斜視図である。
【図４】トナー容器内部のトナーが排出されて減容した状態を示す正面図である。
【図５】口金部の分解斜視図である。
【図６】一軸偏心スクリューポンプの駆動時間と吸引圧力との関係を示す図である。
【図７】経時変化による一軸偏心スクリューポンプの駆動時間と吸引圧力との関係を示す図である。
【符号の説明】
１画像形成装置
２感光体ドラム
１４現像装置
１５スクリュー
１６スクリュー
１７中央の仕切り
１８ドクターブレード
１９現像ローラ
２０トナー収納容器
２１トナー容器
３０口金部
４０口金
４２シール
４３キャップ
５０シャッター
６０一軸偏心スクリューポンプ
６２ステーター
６４ユニバーサルジョイント
６５チューブ
６６モーター
６７トナー補給口（排出口）
６９ローター

Claims

電子写真画像形成装置に用いる柔軟性のトナー収納容器と、
トナー収納容器内のトナーを負圧力によって所定の場所に搬送するための吸引手段と、
略密閉されたトナー搬送経路とを具備し、
トナー収納容器がトナーの吸引に伴って減容されるトナー補給装置において、
前記吸引手段の作動時間は、前記吸引手段の最大圧力を発生させる時間以上ある
ことを特徴とするトナー補給装置。
前記吸引手段は、負圧によってトナーを吸引搬送する、一軸偏心スクリューポンプである
ことを特徴とする請求項１に記載のトナー補給装置。
前記吸引手段の作動時間は、電子写真装置の寿命相当、吸引手段を使用したときの最大圧力を発生させる時間以上に設定した
ことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のトナー補給装置。
前記吸引手段の最大圧力は、トナー容器を含む補給経路の密閉性以下に設定する
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のトナー補給装置。