JP2006220935A

JP2006220935A - 粉体搬送装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2006220935A
Application number: JP2005034604A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Yamane; 正行山根
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-02-10
Filing date: 2005-02-10
Publication date: 2006-08-24

Abstract

【課題】部品点数を削減することができ、しかもエアリークを確認するなどの工数を不要として、安価で信頼性の高い粉体搬送装置及び画像形成装置を提供すること。
【解決手段】粉体を貯留する貯留部３と、この貯留部に一端部が接続されたチューブ状の粉体移送部材４と、この粉体移送部材の他端部に接続されて前記貯留部から粉体移送部材を経て粉体を搬送させる粉体移送用スクリューポンプ２００とを具え、前記粉体移送部材には貯留部との接続部にノズル６が設けられ、このノズルに粉体の有無を検知する光学式センサ７が設けられている粉体搬送装置であって、前記粉体移送部材の光学式センサが設けられているノズル６が透明樹脂により形成されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真式画像形成装置用として、特にトナーエンド検知に有効な粉体搬送装置と、該装置を搭載した画像形成装置に関するものである。

従来、前記のような粉体搬送装置を搭載した画像形成装置に関連する技術として、本出願人から吸引型粉体ポンプを使用し袋形状のトナー収納容器からトナー補給するものなど各種のものが提案されている（特許文献１，２，３，４）。

特に、トナー収納容器に収納されたトナーエンド検知に関する特許文献４は、ガラス管で形成されたセンサ検知部を二重管ノズルの垂直部分に設け、該センサ検知部内のトナーの有無を光学センサによって検出するトナー検出装置であり、二重管ノズルを構成する上部ノズルの下端近くに窓形状の開口が形成され、この開口のある内側にはガラス管が開口を塞ぐように嵌合され、さらにガラス管の下方から下部ノズルが嵌合され、開口と対向するように光学センサが配置された構成となっている。すなわち、光学センサは、ノズルの垂直部分の一部に露出させたガラス検知面を挟み込むように設置され、該センサの出力によりトナー有無を検知していた。

前記の構成を詳しく示したのが図７であり、樹脂製ノズル５６の一部にガラス面を設けるとともに、ノズル５６にガラス管５９をセットして検知面を形成していた。ガラス管５９をノズル５６にセットする場合、エアリークを防ぐためにＯリング５８，５８にてガラス管５９を挟み込むような状態としてセットし、最後にキャップ部材６０を挿入してノズル５６とキャップ部材６０とを溶剤などにて接着していた。

特開平１１−１１９６２９号公報特開２０００−６６５５７号公報特開２０００−３５６８９８号公報特開２００４−１０９９２２号公報

しかし、前記のように光学センサを用いてノズル５６の垂直部分にてトナー有無を検知する方法では、Ｏリング５８，５８やガラス管５９などが必要で、部品点数が多くなるばかりでなく、接着部からのエアリークを確認するなどの工数が必要となり、コスト、品質面の課題が存在していた。
また、粉体搬送装置が高温環境下に長時間放置されるなどの過酷な条件では、光透過部に腐食性の低いガラスなどを用いてもトナーが表面に付着してしまい、正確な有り無し検知が困難となる場合があった。

そこでこの発明は、前記従来のものの問題点を解決し、部品点数を削減することができ、しかもエアリークを確認するなどの工数を不要として、安価で信頼性の高い粉体搬送装置及び画像形成装置を提供することを第１の目的とし、高温環境下などの過酷な条件においても正確な粉体有り無し検知が可能な粉体搬送装置及び画像形成装置を提供することを第２の目的とする。

前記第１の目的を達成するために、この発明は、粉体を貯留する貯留部と、この貯留部に一端部が接続されたチューブ状の粉体移送部材と、この粉体移送部材の他端部に接続されて前記貯留部から粉体移送部材を経て粉体を搬送させる粉体移送用スクリューポンプとを具え、前記粉体移送部材には貯留部との接続部にノズルが設けられ、このノズルに粉体の有無を検知する光学式センサが設けられている粉体搬送装置であって、前記粉体移送部材の光学式センサが設けられているノズルが透明樹脂により形成されていることを特徴とする。

前記第２の目的を達成するために、この発明は、粉体を貯留する貯留部と、この貯留部に一端部が接続されたチューブ状の粉体移送部材と、この粉体移送部材の他端部に接続されて前記貯留部から粉体移送部材を経て粉体を搬送させる粉体移送用スクリューポンプとを具え、前記粉体移送部材には貯留部との接続部にノズルが設けられ、このノズルに粉体の有無を検知する光学式センサが設けられている粉体搬送装置であって、前記光学式センサの検知部に粉体の付着を防止する部材が設けられていることを特徴とする。

この発明は、前記のようであって、粉体移送部材の光学式センサが設けられているノズルが透明樹脂により形成されているので、Ｏリングやガラス管などが不要となるなど部品点数を削減することができるとともに、エアリークを確認するなどの工数も不要となる。このようにシンプルな構成となることにより、従来よりも安価で信頼性の高い粉体有無の検知システムを有する粉体搬送装置、及び該装置を搭載した画像形成装置の提供が可能である。また、この発明は、前記のようであって、光学式センサの検知部に粉体の付着を防止する部材が設けられているので、高温環境下などの過酷な条件においてもトナーなどの粉体が付着するのを防ぐことができる。したがって、常に透明度を維持することが可能となり、正確な粉体有り無し検知が可能な粉体搬送装置、及び該装置を搭載した画像形成装置の提供が可能である。

この発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１は、粉体搬送装置としてトナー供給装置に適用した例を示すものである。このトナー供給装置においては後記する電子写真法によるカラー画像形成装置の現像装置１００により、ここでは図示しない感光体ドラムにトナー像を形成する。現像装置１００は、その一部に粉体ポンプ２００を具備し、粉体ポンプ２００の作動により現像装置１００内にトナーが供給される。粉体ポンプ２００は、吸引型１軸偏芯スクリューポンプ（通称、モーノポンプ）等が用いられる。その構成は、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つくられたロータ（図示せず）、ゴム材料で内側が２条のスクリュー形状に成形され、固定設置されるステータ２０２、これらを包みかつ粉体の移送路を形成する樹脂材料などで成形されたハウジング２０３よりなる。そして、前記ロータの回転により粉体ポンプ２００に強い自吸力（吸引圧）が生じ、トナー収納容器３からトナーが吸引されることになる。

トナー収納容器３の下部には透明な樹脂部材で形成されたＬ型のノズル６が接続されているとともに、該ノズルの垂直部分にはノズル６を通るトナーの有無を検知する光学センサ７が配置されている。ノズル６は、図２に詳示するようにその内部に従来のＯリングやガラス管が配設されることなく、従来のキャップ部材と一体に形成された構造になっており、その全体が透明となっている。ノズル６の光透過率はトナー有無検知の精度上、８０％以上であるのが好ましい。また、ノズル６を形成する透明樹脂の表面抵抗値はこの種の一般的な通常値である１０Ｅ１０〜１０Ｅ１３（Ω）であるのが好ましい。

ノズル６の下端部にはトナー移送部材であるチューブ４の一端部が接続され、該チューブの他端部は粉体ポンプ２００のハウジング２０３に接続されている。チューブ４は内径φ４〜１０で、特に材質は問わないが、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）やプラスチック材料（ポリエチレン、ナイロン等）を用いることが非常に有効である。このようなチューブ４とノズル６を介してトナー収納容器３の下部とハウジング２０３が連通し、粉体ポンプ２００の作動による吸引によりトナーの供給が可能なようになっている。

粉体ポンプ２００によりトナーを吸引搬送するためには、トナー収納容器３のトナー吸引部５付近にトナーが常に存在していることが条件となるため、トナー収納容器３は内部にコイルスプリングを具備している形態や、収納容器の内壁に螺旋状の突起を有し、収納容器自身の回転によりトナーを容器先端へと搬送する形態などとするのが好ましい。

吸引されたトナーは、現像装置１００の一部に設けられたトナー導入孔１０１より、現像装置１００内に落下し、さらに図示しない撹拌スクリューにより現像部に移送される。２成分現像方式を用いた場合は、この移送行程中に補給されたトナー（吸引されたトナー）は現像装置１００内の現像剤と撹拌混合され、均一な剤濃度と適正な帯電量となる。

このトナー供給装置の駆動、制御は、従来公知の現像剤濃度検知・制御方式を用いている。これは現像装置１００の一部に設けられた図示しない透磁率検出器に基づき現像装置１００内のトナーとキャリアの混合比の変化を検知し、トナー量が少ないと検知されると粉体ポンプの駆動軸２０１が回転駆動し、粉体ポンプ２００が作動する。この粉体ポンプにより現像装置１００内に移送されてきたトナーがある一定量以上となると、前記透磁率検出器の信号にて駆動を遮断し、粉体ポンプ２００の作動を停止する。これ以外の方法として感光体ドラム上のトナー像の反射濃度を検知し、同様のトナー補給量を制御する方法等、従来周知の技術を転用することも可能である。図２において８，９は駆動軸２０１を駆動するための歯車である。

前記のようにトナー供給装置に透明樹脂からなるノズル６を用いれば、Ｏリングやガラス管が不要となり、部品点数が少なくてすむ。また、一体形成となっていて、接着部がないので、エアリークを確認するなどの工数も不用となる。そのため、コスト、品質面で従来のものに比し、有利である。

また、ノズル６の内壁には帯電防止部材が塗布されている。そのため、光透過部分の内壁は常にトナーと接触し、長時間高温環境下などに放置されると、内壁表面にトナーが固着して正確なトナーエンド検知が困難となる場合があるが、常に良好な透明度を維持することができ、安定してトナーエンド検知が可能となる。一方、前記のような帯電防止部材に代え、帯電防止剤の塗布もトナーの内壁への固着などに対しては非常に有効な手段であるが、塗布工程や塗布量の管理など工数が増えることが懸念されるため、弱帯電性の透明樹脂部材をあらかじめ使用することにしている。これにより帯電防止材を塗布した場合と同等の効果を得ることができる。

以上は粉体の中でも特に複写機などの画像形成装置に用いられる新規トナーを搬送、供給する場合について説明したが、近年の環境問題、資源のリサイクル化という種々の要請を満たすために、回収した残留トナーを再度現像装置に戻して現像剤としてリサイクルするためのトナーリサイクル機構が種々提案されている。前記粉体ポンプやトナー供給装置、あるいはこれらを含む画像形成装置がこれらリサイクルトナーを対象としていることは言うまでもない。

一例として、前記実施の形態で示したトナー供給装置をカラー画像形成装置に適用した例を図３，４に示す。図３によればトナー収納容器３はカートリッジとなっている。そして、これらカートリッジ化したトナー収納容器３（以下、トナーカートリッジという）が各々異なる色Ｙ（イエロー）Ｍ（マゼンダ）Ｃ（シアン）Ｋ（ブラック）毎に複数設置される。そして、各ＹＭＣＫトナーカートリッジ３００Ｙ〜３００Ｋはそれぞれチューブ４Ｙ〜４Ｋで各現像装置１００Ｙ〜１００Ｋと接続されている。チューブ４Ｙ〜４Ｋの垂直部分の各々にはノズル６が配置されるとともに、光学センサ７が配置されてトナーエンドを検知することは前記した通りである。各現像装置１００Ｙ〜１００Ｋと接するように４つの感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋからなる像担持体が配置され、これら像担持体と接するように搬送ベルト４００が配置されている。

そして、図３に示すような各ＹＭＣＫトナーカートリッジ３００Ｙ〜３００Ｋを含むトナー供給装置は、図４に示すようにカラー画像形成装置本体５００内に組み込まれている。装置本体５００内には前記トナー供給装置のほかに前記像担持体と現像装置、露光装置６００、帯電装置、定着装置７００、用紙給紙装置８００、用紙排紙装置９００、等のカラー画像形成装置に必要な各種装置が組み込まれており、これらの装置からカラー画像形成装置を構成している。したがって、このカラー画像形成装置に組み込まれている各色トナーカートリッジ３００Ｙ〜３００Ｋ内のトナーエンドが前記したノズル６を介して光学センサ７で検知され、トナーが無くなればトナーカートリッジの交換など必要な作業が必要となる。

図５は、別の実施の形態を示す。この実施の形態は、前記のように透明樹脂からなるノズル６を用いることなく、従来通りのノズルを用いながら従来の課題を解決しようとするものである。この実施の形態のノズル１６は、付着防止部材として折癖を付けた樹脂マイラ１２をガラス管１９の光透過部１１の上方に設けている。すなわち、トナーが存在する場合にはトナーの重量によりマイラ１２が矢印方向へ変形して光透過部１１の内壁に接触し、トナーと光透過部１１内壁との接触を遮断する。一方、トナーが存在しない場合には折癖によりマイラ１２が元に弾性復帰するように変形して、光の透過経路１３が確保できるような状態となる。以上の構成により、高温環境などの過酷な条件下においても、正確にトナーエンド検知が実現できる。もちろん、付着防止部材としては、樹脂マイラ１２に代えて金属製の板などを用い、スプリングなどの付勢力を与えるようにしてもよい。１８，１８はＯリング、２０はキャツプ部材である。

図６は、図５の変形例を示す。この例のノズル２６では、光学式センサ７の検知部における内径が粉体搬送方向上流側、下流側に比較して大きくなっている。すなわち、ノズル２６、ガラス管２９とも光学式センサ７の検知部と対応する部分が、それ以外の部分に対して拡径に形成されている。この構成により、光透過部１１にトナーの退避スペース１４が形成され、マイラ１２などの付着防止部材がトナーを光透過部内壁に押し付けて固着が発生してしまうという懸念が払拭される。２８，２８はＯリング、３０はキャツプ部材である。

この実施の形態で示すノズル１６，２６を備えたトナー供給装置がカラー画像形成装置に組み込まれて使用に供されていることは前記実施の形態と同様であり、説明の重複を避けるために説明は省略することとする。

尚、前記各実施の形態で示したトナー供給装置が使用される例として挙げたカラー画像形成装置は、好ましい例を一例として示しただけであり、これ以外の構成のものを排除するものではない。また、トナー供給装置も粉体搬送装置の一形態にすぎないことは言うまでもない。さらに、ノズル６，１６，２６の形状や構造も実施に際しては、要旨を逸脱しない範囲で適宜に変更、修正が可能であることは勿論である。

この発明の一実施の形態に係るトナー供給装置を示す概略断面図である。同上のトナー供給装置に用いるノズルの断面図である。トナー供給装置をカラー画像形成装置に適用した例を、プロセスカートリッジと現像装置を中心として説明する図面である。トナー供給装置をカラー画像形成装置に適用した例を示す全体図である。別の実施の形態２に係るトナー供給装置に用いるノズルの断面図である。図５のノズルの変形例を示す断面図である。従来のノズルを示し、（Ａ）は組み付け後、（Ｂ）は組み付け前、のそれぞれの状態の断面面である。

符号の説明

１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ感光体ドラム
３トナー収納容器（貯留部）
４：４Ｙ〜４Ｋチューブ（粉体移送部材）
６ノズル
７光学センサ
１１光透過部
１２マイラ（付着防止部材）
１３光透過経路
１４退避スペース
１６ノズル
２６ノズル
１００：１００Ｙ〜１００Ｋ現像装置
２００粉体ポンプ
３００Ｙ〜３００Ｋトナーカートリッジ
４００搬送ベルト
５００カラー画像形成装置本体
６００露光装置
７００定着装置
８００用紙給紙装置
９００用紙排紙装置

Claims

粉体を貯留する貯留部と、この貯留部に一端部が接続されたチューブ状の粉体移送部材と、この粉体移送部材の他端部に接続されて前記貯留部から粉体移送部材を経て粉体を搬送させる粉体移送用スクリューポンプとを具え、前記粉体移送部材には貯留部との接続部にノズルが設けられ、このノズルに粉体の有無を検知する光学式センサが設けられている粉体搬送装置であって、前記粉体移送部材の光学式センサが設けられているノズルが透明樹脂により形成されていることを特徴とする粉体搬送装置。
ノズルの光透過率が、８０％以上である請求項１に記載の粉体搬送装置。
ノズルの内壁に帯電防止物質が塗布されている請求項１又は２に記載の粉体搬送装置。
ノズルを形成する透明樹脂の表面抵抗値が、１０Ｅ１０〜１０Ｅ１３（Ω）である請求項１ないし３のいずれかに記載の粉体搬送装置。
粉体を貯留する貯留部と、この貯留部に一端部が接続されたチューブ状の粉体移送部材と、この粉体移送部材の他端部に接続されて前記貯留部から粉体移送部材を経て粉体を搬送させる粉体移送用スクリューポンプとを具え、前記粉体移送部材には貯留部との接続部にノズルが設けられ、このノズルに粉体の有無を検知する光学式センサが設けられている粉体搬送装置であって、前記光学式センサの検知部に粉体の付着を防止する部材が設けられていることを特徴とする粉体搬送装置。
光学式センサの検知部におけるノズル内径が、粉体搬送方向上流側、下流側に比較して大きくなっている請求項５に記載の粉体搬送装置。
請求項１ないし６のいずれかに記載の粉体搬送装置を搭載していることを特徴とする画像形成装置。