JP2007219042A - 粉体供給装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粉体にダメージを与えることなく、微量な粉体供給量の調整が可能で、粉体の飛散がなく、粉体を供給先に効率的に確実に移送できる、粉体供給装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】粉体を供給先９に供給する粉体供給装置２０であって、内部に粉体を収容するとともに内部に向けて気体を噴出する気体噴出部３３を底部に具備した粉体収容部３１と、粉体収容部３１に収容された粉体を吸引して供給先９に向けて吐出するポンプ２２と、を備える。ポンプ２２は、供給先９よりも上方に配設される。
【選択図】図２

Description

この発明は、トナー等の粉体を供給先に供給する粉体供給装置と、それを備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置と、に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、大容量のトナーを収容するためのトナーバンク、トナー補給装置等の粉体供給装置が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。

特許文献１等には、複数本のボトル状のトナー容器を設置できる粉体供給装置（トナーバンク）が開示されている。詳しくは、複数本のトナー容器のうち１本のトナー容器の栓が開放されて、内部に収容したトナーがトナーバンクのホッパーに補給される。トナーバンクのホッパー内のトナーは、気体流移送手段によって供給先となる現像装置に向けて搬送される。そして、開栓されたトナー容器内のトナーが空になると、別のトナー容器が開栓されてそこからトナー補給がされる。

特許文献２等には、トナー容器の容量よりも大きなホッパー（トナーホッパー）を備えた粉体供給装置（トナー補給装置）が開示されている。詳しくは、容量の大きなホッパーに複数本分のトナー容器のトナーが収容される。ホッパーには撹拌部材が設置されていて、ホッパーの内部のトナーを撹拌している。そして、ホッパー内のトナーは、ホッパーの下方から排出されて、流体搬送手段によって供給先となる現像装置に向けて搬送される。

他方、特許文献３等には、トナー容器（粉体容器）にトナー（粉体）を充填するための粉体供給装置（充填装置）が開示されている。詳しくは、充填装置内に空気を流入して装置内の圧力を高めることで、充填装置内に収容されたトナーを粉体導出管から排出して、供給先となるトナー容器内にトナーを充填する。

特許第３５３４１５９号公報 特開２００５−２４６２２号公報 特許第３５４９０５１号公報

上述した特許文献１等の粉体供給装置は、複数本のトナー容器が設置されるために、トナーの大容量化が可能になる。しかし、複数のトナー容器に収容されたトナーがすべて空になった後には、トナー容器の本数分だけトナー容器のセット作業が生じることになる。したがって、トナーの大容量化が達成される割には、トナーエンド時の作業性が向上しないという不具合があった。

また、特許文献２等の粉体供給装置は、ホッパーの容積を大きくしてトナーの大容量化を図っている。しかし、ホッパー内に収容されたトナーの架橋を防止するために、ホッパー内のトナーを撹拌部材によって機械的に撹拌しているために、トナーに機械的なストレスが生じる可能性があった。トナーに機械的なストレスが生じると、トナーに添加した添加剤がトナー表面に埋没したりトナー表面から剥離したりして、新品のトナーでありながら劣化した状態になり画質低下の原因になってしまう。また、特許文献２等の粉体供給装置は、ホッパーの下方からトナーを排出しているために、排出口近傍のシール性が低下したとき等に、粉体供給装置からのトナー飛散量が大きくなってしまう可能性もあった。

また、特許文献３等の粉体供給装置は、トナーを収容する収容部に積極的に圧力をかけて収容部内からトナーを吐出している。そのため、収容部が圧力によって破裂しないように、収容部の機械的強度を充分に強く設定する必要がある。したがって、トナー容器にトナーを充填する製造装置として用いることができても、現像装置にトナーを供給する画像形成装置用の粉体供給装置として用いることは難しかった。
また、トナーを収容する収容部に積極的に圧力をかけて収容部内からトナーを吐出する方法は、収容部内のトナー残量によってトナーの吐出量が大きく変動するとともに、微量なトナー吐出量の調整が難しかった。したがって、トナー容器にトナーを充填する製造装置として用いることができても、現像装置にトナーを供給する画像形成装置用の粉体供給装置として用いることは難しかった。

また、上述した種々の問題は、トナーを供給するために画像形成装置に設置される粉体供給装置に限定されることなく、粉体にダメージを与えることなく微量な粉体供給量の調整を必要とするすべての粉体供給装置に共通するものである。
そして、それらのすべての粉体供給装置において、粉体収容部内に収容された粉体を供給先に効率的に確実に供給する必要がある。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、粉体にダメージを与えることなく、微量な粉体供給量の調整が可能で、粉体の飛散がなく、粉体を供給先に効率的に確実に移送できる、粉体供給装置及び画像形成装置を提供することにある。

この発明の請求項１記載の発明にかかる粉体供給装置は、粉体を供給先に供給する粉体供給装置であって、内部に粉体を収容するとともに、内部に向けて気体を噴出する気体噴出部を底部に具備した粉体収容部と、前記粉体収容部に収容された粉体を吸引して前記供給先に向けて吐出するポンプと、を備え、前記ポンプは、前記供給先よりも上方に配設されたものである。

また、請求項２記載の発明にかかる粉体供給装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記ポンプから前記供給先に至る粉体吐出経路の一部又は全部をチューブで形成したものである。

また、請求項３記載の発明にかかる粉体供給装置は、前記請求項２に記載の発明において、前記粉体吐出経路は、２０〜９０°の範囲で傾斜するものである。

また、請求項４記載の発明にかかる粉体供給装置は、前記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記粉体収容部から前記ポンプに至る粉体吸引経路の一部又は全部をチューブで形成したものである。

また、請求項５記載の発明にかかる粉体供給装置は、前記請求項４に記載の発明において、前記粉体吸引経路の吸引口は、前記ポンプよりも下方に配設されたものである。

また、請求項６記載の発明にかかる粉体供給装置は、前記請求項５に記載の発明において、前記吸引口と前記ポンプとの鉛直方向の距離が前記供給先と前記ポンプとの鉛直方向の距離に対して１．５〜２倍になるように構成されたものである。

また、請求項７記載の発明にかかる粉体供給装置は、前記請求項５又は請求項６に記載の発明において、前記吸引口は、前記気体噴出部の上方に配設されたものである。

また、請求項８記載の発明にかかる粉体供給装置は、前記請求項５〜請求項７のいずれかに記載の発明において、前記粉体収容部は、前記吸引口の近傍に向けて気体を噴出する第２気体噴出部を備えたものである。

また、請求項９記載の発明にかかる粉体供給装置は、前記請求項８に記載の発明において、前記第２気体噴出部は、前記気体噴出部と一体的に形成されたものである。

また、請求項１０記載の発明にかかる粉体供給装置は、前記請求項８又は請求項９に記載の発明において、前記第２気体噴出部は、気体の噴出口が多孔質部材で形成されたものである。

また、請求項１１記載の発明にかかる粉体供給装置は、前記請求項２〜請求項１０のいずれかに記載の発明において、前記チューブは、シリコンゴムで形成されたものである。

また、請求項１２記載の発明にかかる粉体供給装置は、前記請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の発明において、前記気体噴出部は、気体の噴出口が多孔質部材で形成されたものである。

また、請求項１３記載の発明にかかる粉体供給装置は、前記請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の発明において、前記気体噴出部は、前記粉体収容部の外部に配設されたエアーポンプに接続されたものである。

また、請求項１４記載の発明にかかる粉体供給装置は、前記請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の発明において、前記粉体収容部の前記底部は、中央部近傍が最下位置となるように傾斜する傾斜面で形成されたものである。

また、請求項１５記載の発明にかかる粉体供給装置は、前記請求項１４に記載の発明において、前記気体噴出部は、前記傾斜面の前記最下位置の近傍における単位面積当たりの単位時間の気体噴出量がそれ以外の位置における単位面積当たりの単位時間の気体噴出量よりも大きくなるように構成されたものである。

また、請求項１６記載の発明にかかる粉体供給装置は、前記請求項１〜請求項１５のいずれかに記載の発明において、前記粉体収容部は、粉体供給装置本体に対して着脱自在に構成されたものである。

また、請求項１７記載の発明にかかる粉体供給装置は、前記請求項１〜請求項１６のいずれかに記載の発明において、前記粉体を、トナーとしたものである。

また、請求項１８記載の発明にかかる粉体供給装置は、前記請求項１〜請求項１６のいずれかに記載の発明において、前記粉体を、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤としたものである。

また、この発明の請求項１９記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項１８のいずれかに記載の粉体供給装置と画像形成装置本体とを備えたものである。

また、請求項２０記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１９に記載の発明において、前記ポンプ及び前記粉体収容部は、前記画像形成装置本体の外部に配設されたものである。

また、請求項２１記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１９又は請求項２０に記載の発明において、前記画像形成装置本体は、内部にトナーを収容するとともに前記供給先にトナーを供給する第２粉体収容部を備えたものである。

また、請求項２２記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項２１に記載の発明において、前記第２粉体収容部を、単数又は複数のトナー容器としたものである。

また、請求項２３記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１９〜請求項２２のいずれかに記載の発明において、前記画像形成装置本体は、像担持体上に残存する未転写トナーを回収するクリーニング部と、前記クリーニング部で回収された未転写トナーを前記供給先に供給する供給経路と、を備えたものである。

本発明は、気体噴出部によって粉体収容部の底部から気体を噴出しながら、ポンプによって粉体を吸引して、ポンプより下方に配設された供給先に粉体を吐出しているために、粉体にダメージを与えることなく、微量な粉体供給量の調整が可能で、粉体の飛散がなく、粉体を供給先に効率的に確実に移送できる、粉体供給装置及び画像形成装置を提供することができる。

実施の形態．
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

まず、図１及び図２にて、本実施の形態における画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１は、実施の形態における画像形成装置を示す外観図である。図２は、画像形成装置本体と粉体供給装置とを示す概略図である。

図１において、１は電子写真方式の画像形成装置の主部となる画像形成装置本体（複写ユニット）、２は大容量給紙バンク（給紙ユニット）、３はソートやホチキス止め等をおこなう後処理ユニット、２０は粉体供給装置（トナー供給ユニット）、を示す。
粉体供給装置２０は、大容量給紙バンク２の上方に配設された給紙トレイのウイング２ａの下方に設置されている。

図２において、１は画像形成装置本体、４は像担持体としての感光体ドラム、５は感光体ドラム４上に形成された静電潜像を現像する現像部（現像装置）、６は感光体ドラム４上に形成されたトナー像を転写紙等の記録媒体に転写する転写部、７は記録媒体上の未定着トナーを定着する定着部、８は感光体ドラム４上の未転写トナーを回収するクリーニング部、１６は原稿読込部で読み込んだ画像情報に基いた露光光を感光体ドラム４上に照射する露光部、１７は感光体ドラム４上を帯電する帯電部、１８は転写紙等の記録媒体が収納された給紙部、を示す。

また、９は粉体供給装置２０からトナーが供給される供給先としてのトナーホッパ（トナー受け取り部）、１１はトナーホッパ９内のトナーを現像部５のトナー補給部５ａに向けて搬送するトナー搬送経路、１９は粉体供給装置２０とは別にトナーホッパ９（供給先）内にトナーを補助的に供給するために設けられた第２粉体収容部としてのトナー容器（トナーボトル）、を示す。
さらに、７５はクリーニング部８で回収された未転写トナーをリサイクルトナーとしてトナーホッパ９に向けて搬送する供給経路（リサイクル経路）を示す。供給経路７５は、搬送スクリュを用いた経路とすることもできるし、ダイヤフラム式エアーポンプ等のポンプを用いた経路とすることもできる。

図２を参照して、画像形成装置における、通常の画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿が原稿搬送部の搬送ローラによって原稿台から搬送されて、原稿読込部上を通過する。このとき、原稿読込部では、上方を通過する原稿の画像情報が光学的に読み取られる。
そして、原稿読込部で読み取られた光学的な画像情報は、電気信号に変換された後に、露光部１６に送信される。そして、露光部１６からは、その電気信号の画像情報に基づいたレーザ光等の露光光が、感光体ドラム４上に向けて発せられる。

一方、感光体ドラム４は、図中の時計方向に回転している。感光体ドラム４は、まず、帯電部１７との対向位置でその表面が一様に帯電される。そして、帯電部１７で帯電された感光体ドラム４表面は、露光光の照射位置に達する。そして、この位置で原稿の画像情報に対応した静電潜像が形成される。

その後、潜像が形成された感光体ドラム４表面は、現像部５との対向部に達する。そして、現像部５によって、感光体ドラム４上の潜像が現像される。
ここで、現像部８０内のトナーは、トナー補給部５ａから供給されたトナーとともに、パドルローラ等によってキャリアと混合される。そして、摩擦帯電したトナーは、キャリアとともに、感光体ドラム４に対向する現像ローラ上に供給される。

ここで、トナー補給部５ａのトナーは、現像部５内のトナーの消費にともない、現像部５内に適宜に供給されるものである。現像部５内のトナーの消費は、感光体ドラム４に対向するフォトセンサや、現像部５内に設置された透磁率センサ、によって検出される。また、トナー補給部５ａ内のトナーは、トナー搬送コイル又は粉体ポンプ等で構成されるトナー搬送経路１１を経由してトナーホッパ９から適宜に補給されるものである。さらに、トナーホッパ９内のトナーは、装置本体１の外部に設置された粉体供給装置２０から搬送手段３７、４０、２２、４１によって搬送されるものである。

なお、本実施の形態では、トナーホッパ９に複数のトナー容器１９を交換自在に設置できるように構成されている。そして、トナー容器１９からもトナーホッパ９に向けてトナーを供給できる。特に、粉体供給装置２０の粉体収容部３１の交換作業がおこなわれているときに、トナー容器１９を用いてトナーホッパ９にトナーを供給することで、画像形成装置にダウンタイムが生じるのを完全に抑止することができる。
ここで、本実施の形態におけるトナー容器１９は、ボトル状の容器であって、その内周面に螺旋状の突起が形成されている。そして、トナー容器１９が回転駆動されることで、トナー容器１９の開口からトナーが排出されて、トナーホッパ９内にトナーが供給される。

その後、現像部５で現像された感光体ドラム４表面は、転写部６との対向部に達する。そして、この位置で、記録媒体上に感光体ドラム４上のトナー像が転写される。このとき、感光体ドラム４上には、記録媒体に転写されない未転写トナーが僅かながら残存する。

その後、転写部６を通過した未転写トナーを有する感光体ドラム４表面は、クリーニング部８との対向部に達する。そして、感光体ドラム４に当接するクリーニングブレードにより、未転写トナーがクリーニング部８内に回収される。クリーニング部８で回収された未転写トナーは、供給経路７５によってリサイクルトナーとしてトナーホッパ９に向けて搬送されて、粉体供給装置２０やトナー容器１９から供給されるフレッシュトナーとともに、現像部５（トナー補給部５ａ）に補給されることになる。これにより、トナーのリサイクル性が高い画像形成装置を提供することができる。
その後、クリーニング部８を通過した感光体ドラム４表面は、不図示の除電部に達する。そして、ここで感光体ドラム４表面の電位は除電されて、一連の作像プロセスを終了する。

一方、転写部６に搬送される記録媒体は、次のように動作する。
まず、複数の給紙部のうち、１つの給紙部が自動又は手動で選択される（例えば、給紙部１８が選択されたものとする。）。
そして、給紙部１８に収納された記録媒体の１枚が、図中の一点鎖線で示す搬送経路を移動する。

その後、給紙部１８から給送された記録媒体は、レジストローラの位置に達する。そして、レジストローラの位置に達した記録媒体は、感光体ドラム４上に形成されたトナー像と位置合わせをするためにタイミングを合わせて、転写部６に向けて搬送される。
そして、転写工程後の記録媒体は、転写部６の位置を通過した後に、搬送経路を経て定着部７に達する。そして、この位置で、記録媒体上の未定着トナー像が熱と圧力とによって定着される。その後、定着工程後の記録媒体は、出力画像として装置本体から排出されて、後処理ユニット３による後処理後に排紙される。
こうして、一連の画像形成プロセスが完了する。

以下、粉体供給装置２０の構成・動作について詳述する。
図３は、粉体供給装置に粉体収容部が着脱される状態を示す概略図である。図４は、粉体供給装置を示す構成図である。図５は、粉体供給装置を示す上面図である。図６は、粉体供給装置の粉体収容部を示す構成図である。

図２〜図５を参照して、粉体供給装置２０（トナー供給ユニット）は、画像形成装置（大容量給紙バンク２）に固定された粉体供給装置本体２１（固定ユニット）と、内部にトナー（粉体）を収容する粉体収容部３１（通いトナータンクユニット）と、で構成される。
図３を参照して、粉体収容部３１は、粉体供給装置本体２１に対して着脱自在に構成されている。詳しくは、粉体収容部３１は、底面にキャスタ３１ａが設置されて、上方に把持部５５が設置されている。そして、ユーザーやサービスマン等の作業者は、把持部５５を把持しながらキャスタ３１ａを用いて、床面上にて粉体収容部３１を移動することになる（白矢印方向の移動である。）。粉体供給装置本体２１には取っ手２１ａを具備するドア２１ｂが設けられていて（図５を参照できる。）、ドア２１ｂの開閉をおこない給紙装置本体２１への粉体収容部３１の着脱がおこなわれる。そのとき、粉体収容部３１側の接続端子５０、５３ａ〜５３ｃ、５７と、給紙装置本体２１側の接続端子５１、５４ａ〜５４ｃ、５８と、の接離がおこなわれる（図４をも参照できる。）。

このように、本実施の形態における粉体供給装置２０は、トナーが収容される粉体収容部３１を粉体供給装置本体２１から取り外して移動することができるので、粉体収容部３１内のトナーがほぼ空になると、粉体収容部３１をトナーが充填された別の粉体収容部３１と交換するだけで、画像形成装置１にトナーを継続して供給することができる。なお、粉体供給装置２０には、電源部６０が画像形成装置本体１の電源とは別に設けられているために、画像形成装置１の電源を切らずに粉体収容部３１の交換をおこなうことができる。すなわち、画像形成装置１にダウンタイムを生じさせることなく、粉体収容部３１の交換をおこなうことができる。

図４を参照して、粉体供給装置本体２１には、粉体収容部３１の内部に収容されたトナーＴを吸引して供給先（トナーホッパ９）に向けて吐出（送出）するポンプ２２、気体噴出部３３に向けて空気を供給するエアーポンプ２４、電源部６０、等が設置されている。本実施の形態では、ポンプ２２としてダイヤフラム式エアーポンプが用いられている。
なお、本実施の形態では、粉体供給装置２０からのトナーの供給先を画像形成装置本体１のトナーホッパ９としたが、粉体供給装置２０からのトナーの供給先を現像部５のトナー補給部５ａとすることもできる。

図６を参照して、粉体収容部３１内には、吸引管３７、気体噴出部３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ１〜３３Ｃ４、フレキシブルなシリコンゴムで形成された４つのチューブ４０、４４ａ〜４４ｃ、第２気体噴出部６２、第２気体噴出部６２と吸引管３７とを保持する保持部材６５、粉体収容部３１内のトナーの残量を検知する検知手段としてのトナー残量センサ３８（ニアエンドセンサ）、トナー残量センサ３８に電気的に接続されたケーブル４７（ハーネス線）、トナー残量センサ３８や保持部材６５やケーブル４７を支持する支柱６１、等が設置されている。また、粉体収容部３１内には、粉体としてのトナーＴ（体積平均粒径が３〜１５μｍの範囲である。）が収容されている。

粉体収容部３１の底部は、中央部近傍が最下位置となるように傾斜する傾斜面で形成されている。換言すると、粉体収容部３１の底部は、Ｖ字状に形成されている。そして、気体噴出部３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ１〜３３Ｃ４がその傾斜面に沿うように、粉体収容部３１の底部に配設されている。
なお、粉体収容部３１の底部の傾斜面は、その傾斜角度が収容するトナーＴに対する安息角（トナーが滑落する傾斜角度である。）より小さい角度に設定されている。具体的には、トナーＴの安息角が４０度程度であるのに対して、傾斜面の傾斜角度が２０度程度に設定されている。このように傾斜面の傾斜角度を緩やかに設定することで、傾斜によるデッドスペースを小さくすることができて、傾斜面の最下位置にのみトナーが沈積してその位置の嵩密度が高くなり過ぎるのを防止することができる。

気体噴出部は、中継部３３Ａ、多孔質部材３３Ｂ、４つのチャンバ３３Ｃ１〜３３Ｃ４、等で構成され、粉体収容部３１内に向けて空気（気体）を噴出する。気体噴出部の横断面形状（空気の噴出方向に直交する断面である。）はほぼ矩形に形成されている。
気体噴出部（流動床）の多孔質部材３３Ｂは、粉体収容部３１内のトナーＴと直接的に接する底面に配設されている。多孔質部材３３Ｂには粉体供給装置本体２１のエアーポンプ２４から送出された空気がチューブ４４ａ、４４ｂ、チャンバ３３Ｃ１〜３３Ｃ４を介して送られ、多孔質部材３３Ｂが粉体収容部３１内への空気の噴出口となる。

ここで、多孔質部材３３Ｂは、空気を通す微細な多孔質材料からなり、その開口率が５〜４０％（好ましくは１０〜２０％である。）になるように形成され、その平均開口径が０．３〜２０μｍ（好ましくは、５〜１５μｍである。）になるように形成され、その孔部の平均空孔径が前記トナーの体積平均粒径の０．１〜５倍（好ましくは、０．５〜３倍である。）の大きさになるように形成されている。
多孔質材料としては、例えば、ガラス、樹脂粒子の焼結体、フォトエッチングされた樹脂、熱的に穿孔された樹脂等の多孔質樹脂材料；金属製の焼結体、穿孔処理された金属板状材料、網積層体、易熔融性金属糸束の周囲に電気化学的方法により金属銅を析出させて易熔融性金属糸束が貫通植設された形に作製した銅版を加熱することにより、該易熔融性金属糸部分が選択的に除去された跡の孔部分を有する選択的熔融跡孔を有する金属材料、等を用いることができる。

このように構成された多孔質部材３３Ｂを介して粉体収容部３１内のトナーＴに向けて空気を噴出することで、トナーの嵩密度を恒常的に低下させて、トナーを流動化して、トナーの架橋を防ぐことができる。なお、トナー粒子１個あたりの重量は微小であって、多孔質部材３３Ｂにかかる空気圧はある程度強いために、トナーが多孔質部材３３Ｂの孔部に入り込んでも、そのままトナーがチャンバ内に侵入したり、孔部を塞いだりすることはない。

ここで、多孔質部材３３Ｂの下方に配設されたチャンバは、それぞれ独立した４つのチャンバ３３Ｃ１〜３３Ｃ４で構成されている。
第１チャンバ３３Ｃ１及び第２チャンバ３３Ｃ２は、底面（傾斜面）の最下位置に配設された中継部３３Ａに隣接している。第１チャンバ３３Ｃ１には、エアーポンプ２４から接続端子５３ｂ、５４ｂ（中継管）、第２チューブ４４ｂを介して中継部３３Ａで分岐した後の空気が吐出口４４ｂ１から送出される。第２チャンバ３３Ｃ２には、エアーポンプ２４から接続端子５３ｂ、５４ｂ、第２チューブ４４ｂを介して中継部３３Ａで分岐した後の空気が吐出口４４ｂ２から送出される。第１チャンバ３３Ｃ１及び第２チャンバ３３Ｃ２に吐出された空気は多孔質部材３３Ｂを介して、底面（傾斜面）の最下位置近傍に噴出される。
第３チャンバ３３Ｃ３及び第４チャンバ３３Ｃ４は、それぞれ、第１チャンバ３３Ｃ１、第２チャンバ３３Ｃ２に隣接している。第３チャンバ３３Ｃ３には、エアーポンプ２４から接続端子５３ａ、５４ａ（中継管）、第１チューブ４４ａを介して中継部３３Ａで分岐した後の空気が吐出口４４ａ１から送出される。第４チャンバ３３Ｃ４には、エアーポンプ２４から接続端子５３ａ、５４ａ、第１チューブ４４ａを介して中継部３３Ａで分岐した後の空気が吐出口４４ａ２から送出される。第３チャンバ３３Ｃ３及び第４チャンバ３３Ｃ４に吐出された空気は多孔質部材３３Ｂを介して、底面（傾斜面）の最下位置近傍以外の位置に噴出される。

ここで、第１チャンバ３３Ｃ１及び第２チャンバ３３Ｃ２の面積（多孔質部材３３Ｂと接する接触面の面積である。）又は容積は、第３チャンバ３３Ｃ３及び第４チャンバ３３Ｃ４の面積又は容積よりも小さくなるように設定されている。
このように気体噴出部を構成することで、傾斜面の最下位置の近傍（第１チャンバ３３Ｃ１及び第２チャンバ３３Ｃ２が配設された位置である。）における単位面積当たりの単位時間の気体噴出量が、それ以外の位置（第３チャンバ３３Ｃ３及び第４チャンバ３３Ｃ４が配設された位置である。）における単位面積当たりの単位時間の気体噴出量よりも大きくなる。傾斜面の最下位置近傍はそれ以外の位置（最上位置を含む上方の位置である。）に比べてトナーの嵩密度が高くなりやすいために、傾斜面の位置によって気体噴出部における気体噴出量に差異を設けることで、傾斜面全体でトナーの流動性を効率的に均一化することができる。

ここで、吸引管３７（吸引口）は、中継部３３Ａ（傾斜面の最下位置）の上方に配設されている。吸引管３７は、吸引チューブ４０、接続端子５０、５１（中継管）を介してポンプ２２の一端（吸引口）に接続されている。さらに、ポンプ２２の他端（吐出口）は、吐出チューブ４１を介して画像形成装置本体のトナーホッパ９に接続されている。すなわち、吸引管３７、吸引チューブ４０、接続端子５０、５１によって粉体収容部３１からポンプ２２に至る粉体吐出経路が形成され、吐出チューブ４１によってポンプ２２からトナーホッパ９に至る粉体吐出経路が形成されている。そして、ポンプ２２が稼動されると、粉体収容部３１内のトナーＴが吸引管３７の吸引口から吸引されて、ポンプ２２を経由して、トナーホッパ９（供給先）に移送される。

なお、吸引チューブ４０及び吐出チューブ４１は、トナー親和性の低いシリコンゴムで形成されているために、チューブ内にトナーが固着してトナー搬送性が低下する不具合が抑止される。
さらに、粉体吸引経路及び粉体吐出経路の一部又は全部をフレキシブルなチューブ４０、４１で形成することで、粉体収容部３１、ポンプ２２、トナーホッパ９のレイアウトの自由度が高まることになる。

ここで、図２を参照して、ポンプ２２は、供給先としてのトナーホッパ９よりも上方に配設されている。したがって、ポンプ２２に吸引されたトナーＴは、それよりも低い位置に配設されたトナーホッパ９に向けて吐出されることになる。そのため、ポンプ２２からトナーホッパ９までの距離が長い場合であっても、双方の高低差によって小さな吐出力であっても確実にトナーを移送することができる。
なお、吐出チューブ４１によって形成される粉体吐出経路は、その傾斜角度θが２０〜９０°の範囲（さらに好ましくは、２５〜４５°の範囲である。）になるように配設されることが好ましい。これにより、ポンプ２２の吐出力に加えて、トナーにかかる重力方向の落下力が効率的に作用して、トナーが粉体吐出経路中を移動することになる。

また、粉体吸引経路の吸引口（吸引管３７）は、ポンプ２２よりも下方に配設されている。すなわち、粉体収容部３１内のトナーＴは、粉体収容部３１の最下位置近傍に配設された吸引管３７（内径が６〜８ｍｍ程度である。）から上方へ吸引されることになる。本実施の形態では、ポンプ２２と吸引管３７との距離はポンプ２２とトナーホッパ９との距離に比べて短く設定されているために、重力に逆らう方向への吸引であっても、ポンプ２２の吸引力をそれほど大きくすることなく、粉体収容部３１内のトナーＴを効率的に吸引して移送することができる。さらに、粉体吸引経路が上方に向けてのものになっているために、吸引チューブ４０等が破損したり外れたりした場合でも、粉体収容部３１内のトナーが大量に飛散することがなく、吸引チューブ４０内を通っていた僅かなトナーが飛散する程度ですむことになる。

なお、本実施の形態では、吸引管３７の吸引口とポンプ２２との鉛直方向の距離Ｈ１が、トナーホッパ９とポンプ２２との鉛直方向の距離Ｈ２に対して、１．５〜２倍になるように設定されている。これにより、吸引管３７の吸引口からポンプ２２を経由してトナーホッパ９に至る搬送経路全体のバランスが維持されることになる。

また、本実施の形態では、ポンプ２２（粉体供給装置本体２１）や粉体収容部３１が画像形成装置本体１の外部に配設されているために、画像形成装置本体１のレイアウトに関係なく粉体供給装置２０を構成することができる。例えば、画像形成装置本体１の高さに係わりなく、ポンプ２２をさらに高い位置に配設することもできる。さらに、画像形成装置本体１をオフィス内に設置して、トナーで汚れる可能性のある粉体供給装置２０をオフィス外に設置することもできる。

図７を参照して、吸引管３７は、支柱６１に支持された保持部材６５に固設されている。さらに、吸引管３７の下方には、保持部材６５に保持された第２気体噴出部６２が配設されている。保持部材６５（及び支柱６１）は、粉体収容部３１における吸引管３７の位置を定めるとともに、吸引管３７に対する第２気体噴出部６２の位置を定める。

ここで、第２気体噴出部６２は、エアーポンプ２４から送出された空気を接続端子５３ｃ、５４ｃ、第３チューブ４４ｃを介して、吸引管３７の吸引口の近傍（さらには、トナー残量センサ３８の近傍）に向けて噴出するものであって、多孔質部材（チャンバを設けることもできる。）で形成されている。第２気体噴出部６２の多孔質部材は、上述した気体噴出部の多孔質部材３３Ｂと同様の材料で形成されている。これにより、吸引管３７の吸引口近傍のトナーが流動化されて、搬送手段２２、３７、４０、４１によるトナー搬送性が向上することになる。さらには、トナー残量センサ３８近傍のトナーが流動化されて、トナー残量センサ３８による検知性能が安定化することになる。
なお、本実施の形態では、第２気体噴出部６２を用いて、吸引管３７の吸引口の近傍と、トナー残量センサ３８の近傍と、に向けて空気を噴出した。これに対して、吸引管３７の吸引口の近傍に向けて空気を噴出する気体噴出部と、トナー残量センサ３８の近傍に向けて空気を噴出する気体噴出部と、を別々に独立して設けることもできる。さらには、第２気体噴出部６２を、粉体収容部３１の底部に設けた気体噴出部と一体的に設けることもできる。

また、本実施の形態では、図７を参照して、吸引管３７の先端に漏斗状の整流部材３７ａを設置している。これにより、吸引管３７の吸引口からのトナー吸引力が向上することになる。
さらに、図５及び図６を参照して、粉体収容部３１の上面には、開口と、その開口を覆うフィルタ３５と、が設置されている。フィルタ３５は、粉体収容部３１内のトナーが外部に漏出するのを防止しつつ、粉体収容部３１内の内圧が上昇するのを防止するものである。フィルタ３５の材料としては、上述した多孔質部材３３Ｂと同様のものを用いることもできるし、フッ素樹脂製の連続多孔質構造体である「ゴアテックス」（登録商標、ジャパンゴアテックス社製）を用いることもできる。なお、フィルタ３５は、トナーが満杯状態の粉体収容部３１におけるトナーの喫水線より上方に配設されていれば、その位置は粉体収容部３１の上面以外の位置（例えば、側面である。）でもよい。

次に、トナー残量センサ３８について説明する。
図８を参照して、トナー残量センサ３８は、鉛直方向に離間して並設された３つの圧電センサ７１〜７３で構成されている。３つの圧電センサ７１〜７３は、支柱６１に支持されたケース７０に保持されている。３つの圧電センサ７１〜７３にそれぞれ電気的に接続された３本のケーブル４７ａ〜４７ｃは、ケース７０内で結束されて、１束のケーブル４７として支柱４７に支持され、接続端子５７、５８（コネクタ）、ケーブル４８を介して、画像形成装置本体１の制御部に電気的に接続されている。

トナー残量センサ３８は、粉体収容部３１内のトナー残量を３段階に分けてユーザーに知らせるためのものである。
具体的に、トナー残量センサ３８の上段に設置された圧電センサ７１によって、その位置（高さ）にトナーがないものと検知されたときに、画像形成装置本体１の表示部に粉体収容部３１内のトナーの残量が少なくなっている旨のメッセージを表示する（「プレ・ニアエンド」の表示である。）。次に、トナー残量センサ３８の中段に設置された圧電センサ７２によって、その位置（高さ）にトナーがないものと検知されたときに、画像形成装置本体１の表示部に粉体収容部３１内のトナーの残量がほとんどなくなっている旨のメッセージを表示する（「ニアエンド」の表示である。）。最後に、トナー残量センサ３８の下段に設置された圧電センサ７３によって、その位置（高さ）にトナーがないものと検知されたときに、画像形成装置本体１の表示部に粉体収容部３１内のトナーの残量がなくなっている旨のメッセージを表示する（「トナーエンド」の表示である。）とともに、粉体収容部３１の交換作業が完了するまでポンプ２２によるトナー吸引を停止するように制御する。

トナー残量センサ３８は、吸引管３７の外部に配設されているために、吸引管３７の内部にトナーの塊が生成される不具合が抑止される。
また、トナー残量センサ３８は、吸引管３７の吸引口の上方に配設されているために、吸引管３７から空気のみが吸引させる不具合を抑止することができる。すなわち、トナー残量センサ３８を用いて、吸引口の上方の位置にトナーがある状態でトナーエンドの信号を送信してポンプ２２によるトナー吸引を停止する。これにより、吸引管３７から空気のみが吸引される（又は、空気に対するトナーの混合比が少ない状態で吸引される。）のを防止する。

また、トナー残量センサ３８は、気体噴出部３３の上方に配設されているために、トナー残量の検出精度を向上させることができる。すなわち、気体噴出部３３によって流動化されたトナーを検知することで、トナー残量を安定的に正確に検知することができる。
また、トナー残量センサ３８は、気体噴出部３３（傾斜面）の最下位置の上方に配設されているために、同じく最下位置の上方に配設された吸引管３７によって効率的かつ経済的に吸引される粉体収容部３１内のトナーの残量を正確に検知することができる。

上述したトナー残量センサ３８の粉体収容部３１における位置は、支柱６１及びホルダ７０によって正確に定められることになる。
また、上述したように、トナー残量センサ３８の下方には第２気体噴出部６２が設置されているために、トナー残量センサ３８近傍のトナーが流動化されて、トナー残量センサ３８による検知精度が安定化する。

以上説明したように、本実施の形態では、気体噴出部３３によって粉体収容部３１の底部から気体を噴出しながら、ポンプ２２によって粉体を吸引して、ポンプ２２より下方に配設されたトナーホッパ９（供給先）に粉体を吐出しているために、粉体にダメージを与えることなく、微量な粉体供給量の調整が可能となって、粉体の飛散がなく、粉体をトナーホッパ９に効率的に確実に移送することができる。

なお、本実施の形態では、トナーを供給先に供給する粉体供給装置２０に対して本発明を適用したが、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を供給先に供給する粉体供給装置に対しても当然に本発明を適用することができる。その場合、粉体収容部内の２成分現像剤の残量を検知する検知手段として透磁率センサを用いることもできる。
さらに、以下の粉体供給装置に対しても本発明を適用することができる。
（１）樹脂成型機に成型材料（ペレット）を補充する粉体供給装置（補充機）
（２）小麦粉、肥料、家畜用飼料等を移送する紛体供給装置
（３）紛末又は液体から成る薬品や錠剤等を搬送する製造現場で用いられる粉体供給装置
（４）セメントを移送する粉体供給装置
（５）工業用塗料に空気を分散させることで粘度を下げて搬送する工業用塗料用の粉体供給装置
（６）道路塗装成分や空気ベッドの内填材等に用いる工業用ガラスビーズを搬送する粉体供給装置
なお、２成分現像剤やガラスビーズ等の硬度が高い粉体を用いる場合には、気体噴出部３３（流動床）をＰＥ、ＰＣ等の樹脂材料で形成すると経時でダメージを受けて多孔質部材の孔部が塞がれる可能性がある。したがって、そのような場合には、気体噴出部を銅や鉄の焼結部材や細かい目の金属メッシュフィルタで形成することが好ましい。

また、本実施の形態では、粉体収容部３１内のトナーを吸引してトナーホッパ９に向けて吐出するポンプ２２としてダイヤフラム式エアーポンプを用いたが、その他のポンプ（例えば、スクリューポンプ（モーノポンプ））を用いることもできる。その場合にも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、粉体供給装置２０を画像形成装置本体１の外部に独立して設置したが、粉体供給装置２０を画像形成装置本体１の内部に一体的に設けることもできる。

また、本実施の形態では、クリーニング部８で回収された未転写トナーをリサイクルトナーとして再利用したが、クリーニング部８で回収された未転写トナーを廃トナーとして回収することもできる。その場合、本実施の形態における粉体収容部３１内に、クリーニング部８で回収された廃トナーを収容する回収容器（例えば、回収量に応じて容積を増すフレキシブルな袋状容器である。）を設置することもできる。その場合、画像形成装置本体１から回収容器までの廃トナーの搬送は、ポンプ等を用いておこなうことができる。

また、本実施の形態における画像形成装置（粉体供給装置２０）をＬＡＮに接続して、ネットワーク上で粉体収容部３１内のトナー残量や画像形成装置の状態を監視することもできる。このような、監視システムを構築することで、サービスマンがユーザーの画像形成装置の使用状況を確認できて、粉体収容部の交換時期や画像形成装置の異常を事前に把握することができる。

なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

この発明の実施の形態における画像形成装置を示す外観図である。 画像形成装置本体と粉体供給装置とを示す概略図である。 粉体供給装置に粉体収容部が着脱される状態を示す概略図である。 粉体供給装置を示す構成図である。 粉体供給装置を示す上面図である。 粉体供給装置の粉体収容部を示す構成図である。 吸引管の近傍を示す部分拡大図である。 トナー残量センサを示す断面図である。

符号の説明

１ 画像形成装置（装置本体）、 ５ 現像部（現像装置）、
９ トナーホッパ（供給先）、 １９ トナー容器（第２粉体収容部）、
２０ 粉体供給装置、
２１ 粉体供給装置本体（固定ユニット）、 ２１ａ 取っ手、
２２ ポンプ、 ２４ エアーポンプ、
３１ 粉体収容部（通いトナータンクユニット）、 ３１ａ キャスタ、
３３ 気体噴出部、
３３Ａ 中継部、 ３３Ｂ 多孔質部材（噴出口）、
３３Ｃ１ 第１チャンバ、 ３３Ｃ２ 第２チャンバ、
３３Ｃ３ 第３チャンバ、 ３３Ｃ４ 第４チャンバ、
３５ フィルタ、
３７ 吸引管、 ３７ａ 整流部材、
３８ トナー残量センサ（検知手段）、
４０ 吸引チューブ（粉体供給経路）、 ４１ 吐出チューブ（粉体吐出経路）、
４４ チューブ、 ４４ａ 第１チューブ、
４４ｂ 第２チューブ、 ４４ｃ 第３チューブ、
４７、４７ａ〜４７ｃ ケーブル、
５０、５１、５３ａ〜５３ｃ、５４ａ〜５４ｃ 接続端子、
５５ 把持部、 ５７、５８ 接続端子、
６１ 支柱、 ６２ 第２気体噴出部、 ６５ 保持部材、
７０ ケース、 ７１〜７３ 圧電センサ、 ７５ 供給経路。

Claims (23)

1. 粉体を供給先に供給する粉体供給装置であって、
   内部に粉体を収容するとともに、内部に向けて気体を噴出する気体噴出部を底部に具備した粉体収容部と、
   前記粉体収容部に収容された粉体を吸引して前記供給先に向けて吐出するポンプと、を備え、
   前記ポンプは、前記供給先よりも上方に配設されたことを特徴とする粉体供給装置。
2. 前記ポンプから前記供給先に至る粉体吐出経路の一部又は全部をチューブで形成したことを特徴とする請求項１に記載の粉体供給装置。
3. 前記粉体吐出経路は、２０〜９０°の範囲で傾斜することを特徴とする請求項２に記載の粉体供給装置。
4. 前記粉体収容部から前記ポンプに至る粉体吸引経路の一部又は全部をチューブで形成したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の粉体供給装置。
5. 前記粉体吸引経路の吸引口は、前記ポンプよりも下方に配設されたことを特徴とする請求項４に記載の粉体供給装置。
6. 前記吸引口と前記ポンプとの鉛直方向の距離が前記供給先と前記ポンプとの鉛直方向の距離に対して１．５〜２倍になるように構成されたことを特徴とする請求項５に記載の粉体供給装置。
7. 前記吸引口は、前記気体噴出部の上方に配設されたことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の粉体供給装置。
8. 前記粉体収容部は、前記吸引口の近傍に向けて気体を噴出する第２気体噴出部を備えたことを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれかに記載の粉体供給装置。
9. 前記第２気体噴出部は、前記気体噴出部と一体的に形成されたことを特徴とする請求項８に記載の粉体供給装置。
10. 前記第２気体噴出部は、気体の噴出口が多孔質部材で形成されたことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の粉体供給装置。
11. 前記チューブは、シリコンゴムで形成されたことを特徴とする請求項２〜請求項１０のいずれかに記載の粉体供給装置。
12. 前記気体噴出部は、気体の噴出口が多孔質部材で形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の粉体供給装置。
13. 前記気体噴出部は、前記粉体収容部の外部に配設されたエアーポンプに接続されたことを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の粉体供給装置。
14. 前記粉体収容部の前記底部は、中央部近傍が最下位置となるように傾斜する傾斜面で形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の粉体供給装置。
15. 前記気体噴出部は、前記傾斜面の前記最下位置の近傍における単位面積当たりの単位時間の気体噴出量がそれ以外の位置における単位面積当たりの単位時間の気体噴出量よりも大きくなるように構成されたことを特徴とする請求項１４に記載の粉体供給装置。
16. 前記粉体収容部は、粉体供給装置本体に対して着脱自在に構成されたことを特徴とする請求項１〜請求項１５のいずれかに記載の粉体供給装置。
17. 前記粉体は、トナーであることを特徴とする請求項１〜請求項１６のいずれかに記載の粉体供給装置。
18. 前記粉体は、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤であることを特徴とする請求項１〜請求項１６のいずれかに記載の粉体供給装置。
19. 請求項１〜請求項１８のいずれかに記載の粉体供給装置と画像形成装置本体とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
20. 前記ポンプ及び前記粉体収容部は、前記画像形成装置本体の外部に配設されたことを特徴とする請求項１９に記載の画像形成装置。
21. 前記画像形成装置本体は、内部にトナーを収容するとともに前記供給先にトナーを供給する第２粉体収容部を備えたことを特徴とする請求項１９又は請求項２０に記載の画像形成装置。
22. 前記第２粉体収容部は、単数又は複数のトナー容器であることを特徴とする請求項２１に記載の画像形成装置。
23. 前記画像形成装置本体は、像担持体上に残存する未転写トナーを回収するクリーニング部と、前記クリーニング部で回収された未転写トナーを前記供給先に供給する供給経路と、を備えたことを特徴とする請求項１９〜請求項２２のいずれかに記載の画像形成装置。
    

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