JP4262434B2 - 画像形成装置における現像剤搬送チューブの配回し方法及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナーあるいはトナーとキャリアからなる現像剤を収納する剤収納容器と粉体ポンプとを連結するトナー搬送チューブの配回し方法及び画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の画像形成装置において、トナーボトルやトナーカートリッジ等のトナー収納容器を画像形成装置本体にセットし、その容器から現像部へトナーを補給するものが良く知られている。従来のトナー移送技術では、機械的オーガ手段に基づいているので、トナー補給装置及びトナー収納容器は現像装置と一体的、又は非常に近接した位置に設置せざるを得なかった。
【0003】
一方、本願出願人は、機械的オーガ手段によらず、トナー収納容器から吸引型粉体ポンプによりトナーを現像装置へ補給するトナー補給装置を先に提案している。
【0004】
図3は、4色のトナーを用いるフルカラー画像形成装置の一例における、トナー収納容器と粉体ポンプ間のトナー搬送チューブのレイアウトの一例を示すものである。この図において、トナー収納容器としては第1〜第4トナーカートリッジ20a〜20dが備えられている。各トナーカートリッジ20a〜20dには、マゼンタ,シアン,イエロー,ブラックの各色トナーが収容されるが、各カートリッジに収容されるトナーの色の順番はこれに限定されるものではない。一方、上記4色のトナーに対応する4つの現像装置(図示せず)が備えられており、各色現像装置に付設される第1〜第4粉体ポンプ40a〜40dが設けられている。各トナーカートリッジの下部にはノズル21が設けられており、第1〜第4トナーカートリッジのノズル21と第1〜第4粉体ポンプ40とがトナー搬送チューブ23a〜23dにより連結されている。なお、ノズル21の符号22は図示しないエアーポンプとの接続部である。
【0005】
ここで、各色毎に、トナーカートリッジ20と粉体ポンプ40の組み合わせを、ノズル21及びトナー搬送チューブ23を含めて『ステーション』と呼ぶことにする。すなわち、図示例の場合、第1〜第4の4つのステーションがあることになる。
【0006】
さて、図から判るように、第2〜第4ステーションにおいては、トナーカートリッジと粉体ポンプを連結するトナー搬送チューブ23b,23c,23dは、そのチューブの最下点の方が粉体ポンプ40のチューブ連結口よりも低くなっている。これに対し、第1ステーションのトナー搬送チューブ23aでは、粉体ポンプ40aのチューブ連結口の部分よりも低いところをトナー搬送チューブ23aが通過しない(粉体ポンプ40aのチューブ連結口の部分がトナー搬送チューブ23aの最下点となっている)。
【0007】
これはすなわち、図中に各ステーションごとに、トナーカートリッジのノズル21と粉体ポンプ40(のチューブ連結口部分)の高低差をH1 〜H4 で示してあるが、粉体ポンプ40のチューブ連結口部分を基準としてノズル21の方が高い場合の高低差をプラス、ノズル21の方が低い場合の高低差をマイナスとして説明すると、第3及び第4ステーションにおいては高低差がマイナスなので、当然ながら、搬送チューブ23c,23dの最下点の方が各粉体ポンプ40のチューブ連結口よりも低くなる。また、第2ステーションにおいては、高低差がプラスではあるものの、その大きさ:H2 がわずかであるため、やはり搬送チューブ23bの最下点の方が各粉体ポンプ40のチューブ連結口よりも低くなっている。
【0008】
一方、第1ステーションにおいては、その高低差がプラス(ノズル21の方が高い)であり、その大きさ:H1 もある程度大きいため、第1ステーションのトナー搬送チューブ23aはその最下点が粉体ポンプのチューブ連結口部分より低くなることなく、カートリッジ20aと粉体ポンプ40aを連結している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図4に第1ステーションの詳細を示すように、トナー搬送チューブ23aの最下点が粉体ポンプのチューブ連結口部分より低くならずにカートリッジ20aと粉体ポンプ40aとが連結されると、トナー搬送チューブ23は粉体ポンプ40(のチューブ連結口部分)よりも常に高い位置を通過するため、カートリッジ20からノズル21に入ったトナーは、自由落下的に抵抗無く粉体ポンプ入口まで到達してしまう。
【0010】
すなわち、エアーポンプ30によりカートリッジ20内部のトナーが流動化されただけで、ノズル21に入ったトナーは粉体ポンプ40の入口まで到達してしまい、常に粉体ポンプの入口付近が図示のようにトナーが充満した状態となってしまう。さらに、その充満した状態のトナーに対して、ノズル部21はエアーの流路とトナーの流路が同一のため、エアーポンプ30が作動するとカートリッジ20側だけでなく、粉体ポンプ40側へもトナー搬送チューブ23を介してエアーが流入され、そのエアーにより粉体ポンプ入口付近のトナーは圧縮され、トナーの圧片(トナーが圧縮されて固まりかけた状態の凝集体)が生成されてしまうという問題がある。
【0011】
このトナー圧片が粉体ポンプ40を介して現像装置10の内部に補給されてしまうと、現像装置内部ではトナー圧片を粉砕できず、圧片のまま現像が行われたり、あるいは現像装置の出口に堆積したものが記録紙上に落下して大粒のトナー汚れとなって画像に現れる場合もある。
【0012】
本発明は、粉体ポンプによりトナーを現像装置へ補給する場合の上述の問題を解決し、トナー圧片の生成を未然に防止して画像汚れを防ぐことのできるトナー搬送チューブの配回し方法及び画像形成装置を提供することを課題とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
前記の課題は、本発明により、装置本体内で複数の現像装置が異なる高さに配置され、該複数の現像装置に対応して複数の現像剤収納手段が装置本体内に配置されるとともに、前記複数の現像装置にはそれぞれ吸い込み型の一軸偏芯粉体ポンプが付設された画像形成装置における、流動化された現像剤を前記各現像剤収納手段から前記各粉体ポンプへと導くための各現像剤搬送チューブの配回し方法において、前記各現像剤収納手段と前記各粉体ポンプとを前記各現像剤搬送チューブで連結した各ステーションで、前記現像剤収納手段と前記現像剤搬送チューブとの連結部が前記粉体ポンプの現像剤入口部の高さよりも高い位置にある場合には、前記現像剤搬送チューブの最下点が前記粉体ポンプの現像剤入口部の高さよりも低くなるように配回すことにより解決される。
【0014】
また、前記の課題は、本発明により、装置本体内で異なる高さに配置された複数の現像装置を備える画像形成装置であって、現像剤を収納する現像剤収納手段と、該現像剤収納手段に収納されている現像剤を流動化させ収納手段外へ排出させるための空気を供給する空気供給手段と、前記剤収納手段内に収納された剤を吸引する粉体ポンプと、前記現像剤収納手段と前記粉体ポンプとを連結する現像剤搬送チューブとを有する現像剤補給装置を前記複数の現像装置に対応して複数備える画像形成装置において、前記各現像剤収納手段と前記各粉体ポンプとを前記各現像剤搬送チューブで連結した各ステーションで、前記現像剤収納手段と前記現像剤搬送チューブとの連結部が前記粉体ポンプの現像剤入口部の高さよりも高い位置にある場合には、前記現像剤搬送チューブは、その最下点が前記粉体ポンプの現像剤入口部の高さよりも低くなるように配回されていることにより解決される。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明が適用される画像形成装置の一例であるフルカラープリンタの概略を示す断面構成図である。このカラープリンタは、装置本体1の下部に給紙部2が配置され、その上方に作像部3を配置した構成となっている。作像部3には、給紙された用紙を受け取る側を下で、画像形成を終えた用紙の排紙側を上となるように傾斜して配置された転写ベルト装置が設けられている。転写ベルト装置は、複数のローラ、本例では4つのローラ11に巻き掛けられたエンドレスの転写ベルト12を有し、該転写ベルト12の上部走行辺に沿って、下から順にマゼンタ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)、黒(Bk)用の4つの作像ユニット4M,4C,4Y,4Bkが並列配置されている。
【0019】
各作像ユニット4M,4C,4Y,4Bkは、像担持体としての感光体ドラム5を有しており、該感光体ドラム5は図示しない駆動手段によって図中時計方向へ回転駆動される。感光体ドラム5の回りには、帯電手段としての帯電ロール6、クリーニング装置9、現像装置10等が設けられている。現像装置10は、トナーとキャリアからなる現像剤を使用する2成分現像装置であって、消費されたトナー量に応じて後述するトナー補給装置によりトナーが補給される。帯電ロール6と現像装置10の間は、作像ユニットの上方に配置される光書込み装置8からのレーザ光が感光体ドラム5に照射される光書込み位置となっている。
【0020】
図1に示すカラープリンタの作像動作についてマゼンタ用の作像ユニット4Mにより説明する。
帯電ロール6によって帯電された感光体ドラム5には、図示していないLD(レーザダイオード)を駆動してレーザ光をポリゴンミラー8aに照射し、シリンダーレンズ等を介して反射光を感光体ドラム5上に導く光書込み装置8により、マゼンタトナーで現像する光像の光書込みが行われる。この書込みにより感光体ドラム5上にはパソコン等のホストマシーンより送られた画像データに基づいた静電潜像が形成され、該潜像は現像装置10によってマゼンタトナーの可視像となる。
【0021】
一方、給紙部2からは転写材として指定された用紙が給紙され、給紙された用紙は転写ベルト12の搬送方向上流側に設けられたレジストローラ13に一旦突き当てられる。そして、用紙は上記可視像に同期するようにして転写ベルト12上に給送され、該ベルトの走行により感光体ドラム5に対向する転写位置に到る。この転写位置では、転写ベルト12の裏面側に配置された転写ロール14の作用によりマゼンタトナーの可視像が用紙に転写される。
【0022】
上記作像動作と同様にして、他の作像ユニット4C,4Y,4Bkにおいてもそれぞれの感光体ドラム5の表面に各トナーによる可視像が形成され、これら可視像は転写ベルト12によって搬送される用紙が各転写位置に到来するごとに重ね転写される。したがって、本カラープリンタはフルカラーの画像がモノクロとほぼ同様な短時間で用紙に重ね転写される。転写後の用紙は、転写ベルト20から分離されて、定着装置15により定着される。定着を終えた用紙は、通常、そのまま機外に排紙されるが、このとき用紙は反転されて装置本体1の上面に設けられた排紙トレイ16に裏面排紙される。プリンタにとって裏面排紙は、プリントをページ順に並べるためのほぼ必須の条件となっている。
【0023】
さて、本例のカラープリンタは上記の如く、マゼンタ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)、黒(Bk)用の4つの作像ユニット4M,4C,4Y,4Bkを備えている。各作像ユニットには各色トナーで現像を行う現像装置10が設けられている。その各色現像装置10に供給される各色トナーは、図3で説明した場合と同様、20a〜20dの4つのカートリッジに収納されており、黒トナーを収納する第4トナーカートリッジ20dは他の3つのカートリッジよりも大型になっている。その20a〜20dの4つのトナーカートリッジは、本例のカラープリンタでは装置の側面方向に並設されており、図1において右上方の角部に図示されている。図1では20a〜20cの3つのカートリッジは重なって見えるため1つのみを実線で図示しており、カートリッジ20dを2点鎖線で示している。
【0024】
各色現像装置10には後述する粉体ポンプ40が付設され、各色毎のトナーカートリッジ20と粉体ポンプ40の組み合わせである『ステーション』は、本例のカラープリンタ1の場合、図3に例示したものと同様、第1〜第4ステーションを有している。
【0025】
本例のカラープリンタ1における、シアン(C)、イエロー(Y)、黒(Bk)用の第2〜第4ステーションのトナー搬送チューブ23の配回しは、図3に例示したものと同様である。しかし、マゼンタ(M)用の第1ステーションにおいては、図3に例示したものが、図4で説明したようにトナー搬送チューブ23aが、粉体ポンプ40aのチューブ連結口部よりも高い位置にあるのに対し、本例のものでは、図2に示す如く、トナー搬送チューブ23aの最下点が、粉体ポンプ40aのチューブ連結口部よりも低くなっている。
【0026】
すなわち、図2において、トナーカートリッジ20aの下部にあるノズル21の高さ(上下方向の位置)をD1とし、粉体ポンプ40aのチューブ連結口部の高さをD2とし、トナー搬送チューブ23cの最下点(チューブ中央)の高さをD3とすると、D1>D2>D3であり、他のステーションと同様にトナー搬送チューブ23の最下点が粉体ポンプ40のチューブ連結口部よりも低くなっている。
【0027】
このため、図2に示すように、トナー搬送チューブ23a内に進入したトナーは、粉体ポンプ40aへの入口付近と、トナー搬送チューブ23aの最下点位置とに分散して堆積するようになり、トナーが粉体ポンプ入口付近に充満することがない。これにより、エアーポンプ30の作動により搬送チューブ23側へ回りこんだエアーによってトナーが圧縮されることは無く、トナー圧片の生成が防止される。したがって、トナー圧片が転写紙上に落下してできる大粒のトナー汚れも発生しない。
【0028】
図3、図4で説明したように、粉体ポンプ40よりトナーカートリッジ20(ノズル21)のほうが高い位置にある場合、従来はトナー搬送チューブ23が粉体ポンプ入口部よりも高くなっていたため、トナー圧片が生成される問題があったが、図2に示す如く、粉体ポンプ40よりトナーカートリッジ20(ノズル21)のほうが高い位置にある場合でも、トナー搬送チューブ23の最下点を粉体ポンプ入口部よりも低くなるようにトナー搬送チューブを配回すことにより、上記のようにトナー圧片の生成が防止される。
【0029】
粉体ポンプ40よりトナーカートリッジ20のノズル21のほうが低い位置にある場合には、自動的にトナー搬送チューブの最下点が粉体ポンプ入口部よりも低くなるので、トナー圧片の生成は特に問題とならない。
【0030】
本例では、図2に示す第1ステーションの場合、粉体ポンプ40aよりトナーカートリッジ20aのノズル21のほうが高い位置にあるため、その高低差であるD1−D2=H1>0(+)であるが、あえてトナー搬送チューブ23aの最下点位置D3がD2よりも低くなるように高低差A(D2−D3=A>0)を設けることにより、トナーが粉体ポンプ入口付近に充満することを防ぎ、トナー圧片の生成が防止される。
【0031】
本例における第1ステーションのトナー搬送チューブ23aの配回しにより、第1ステーションにおいても、すなわち、マゼンタ(M)用の作像ユニット4Mにおいても、他のステーション(他の作像ユニット4C,4Y,4Bk)と同等レベルまで大粒のトナー汚れ発生が低減されることが、本願発明者の実験により確認されている。
【0032】
なお、本例のカラープリンタ1では、第2ステーションにおいても粉体ポンプ40bよりトナーカートリッジ20bのノズル21のほうが高い位置にあるが、トナー搬送チューブ23bの最下点を粉体ポンプ入口部よりも低くなるようにトナー搬送チューブ23bを配回している。また、第3及び第4ステーションでは、粉体ポンプ40c,40dよりトナーカートリッジ20c,20dのノズル21のほうが低い位置にあり、自動的にトナー搬送チューブの最下点が粉体ポンプ入口部よりも低くなっている。第2〜第4ステーションについては図示しないが、図3に例示したものの場合と同様であり、図3を参照されたい。
【0033】
本発明による、トナー搬送チューブの最下点を粉体ポンプ入口部よりも低くなるようにするトナー搬送チューブの配回しにより、トナー圧片の生成が防止されるが、このトナー搬送チューブの配回し方法は、本例のカラープリンタのように、複数の作像ユニットを傾斜させて配置する構成の場合に特に効果的である。
【0034】
すなわち、複数の作像ユニットを傾斜させて配置する構成においては、各作像ユニットの現像装置(に付設された粉体ポンプ)に高低差があるため、低い位置に配置された現像装置においては、トナーカートリッジ(のノズル)のほうが高い位置となり易い。トナーカートリッジ(のノズル)のほうが粉体ポンプよりも高い位置にある場合、単純にトナーカートリッジ(のノズル)と粉体ポンプとを搬送チューブで連絡すると、図4で説明した場合のように、搬送チューブが粉体ポンプ入口部よりも高い位置を通過して連結されることになるが、あえてトナー搬送チューブの最下点が粉体ポンプ入口部よりも低くなるように搬送チューブを配回すことにより、トナー圧片の生成を防止できる。
【0035】
もちろん、複数の現像装置(に付設された粉体ポンプ)が高低差無く配置される構成においても、トナー搬送チューブの最下点が粉体ポンプ入口部よりも低くなるように搬送チューブを配回すことにより、トナー圧片の生成を防止できる。また、単数の現像装置(に付設された粉体ポンプ)を有する構成においても同様である。
【0036】
最後に、粉体ポンプの構成と動作について図2を参照して説明する。なお、図2は、マゼンタ(m)用の第1ステーションであるが、第2〜第4ステーションの場合も、トナーカートリッジの位置(高さ方向)と大きさ(黒用の第4ステーション)が異なる他は、同様である。
【0037】
図2に示すように、現像装置10Mには、その上部にトナー吸引手段としての粉体ポンプ40aが付設されており、粉体ポンプ40aの吸引圧によってトナーカートリッジ20aからトナーが搬送チューブ23aを通って補給される。紛体ポンプ40aとしては吸い込み型の一軸偏芯紛体ポンプが用いられている。この紛体ポンプ40a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作られたロータ41と、ゴム等の弾性体で内側に2条スクリュー形状に作られ固定されて設置されるステータ42と、これらを包みかつ粉体の搬送路を形成する樹脂材料等から作られたホルダ43とを有している。上記ロータ41は、ピン継ぎ手により連結された駆動軸41aに固定された歯車44が現像装置10の駆動歯車(図示せず)と噛み合っている。歯車44には駆動歯車による回転駆動を断続する断続手段としての電磁クラッチ(図示せず)を介在させている。
【0038】
このように構成されたトナー補給システムにおいては、粉体ポンプ40aである1軸偏芯スクリューポンプが、高い固気比で連続定量移送が可能であって、ロータ41の回転数に比例した正確なトナーの移送量が得られることが知られている。そこで、画像濃度検知等によりトナー補給指令が発せられると、粉体ポンプ40aが作動し、要求された量のトナーが現像装置10Mに補給される。
【0039】
一方、トナーカートリッジ20aは、プリンタ本体に設けられた図示しないカートリッジセット部にセットされる。そのカートリッジセット部に取り付けられて支持されたノズル21は、単管構造になっており、上部に断面が錐状または球状に形成された尖端部材24が一体成形または固着等により設けられ、この尖端部材24に続いてエアー供給路とトナー補給路とを兼ねる管路25が設けられている。管路25は、ノズル21の最下端において図の左方へ曲げられてその先端にトナー搬送チューブ23が接続されたトナー用接続口26が設けられている。また、管路25にはトナー用接続口26よりも上方で図の右方へ曲げられたエアー接続口27が設けられている。
【0040】
エアー接続口27は、本例の場合、エアー供給源としてのエアーポンプ30にエアー移送パイプ31を介して接続されている。このエアーポンプ30が作動すると、該ポンプからエアー移送パイプ31および管路25を介してトナーカートリッジ20a内に対し下部側よりエアーが噴出される。そして、トナーカートリッジ20a内に噴出されたエアーは、収納されたトナーの層を通過することによりトナーを攪拌しながら流動化させ、粉体ポンプ40の吸引圧によってトナーが搬送チューブ23を通って補給される。
【0041】
以上、本発明を図示例によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、粉体ポンプの構成は図2で例示したものに限らず、任意の構成とすることができる。また、トナーカートリッジの形状や構成も任意である。もちろん、現像装置も適宜な構成を使用することができる。また、色数、すなわち、現像装置、粉体ポンプ、トナーカートリッジの数も任意である。さらには、使用するトナーも2成分に限らず、1成分のものでも良い。
【0042】
また、トナーカートリッジあるいは現像装置(粉体ポンプ)の配置位置も任意である。もちろん、画像形成装置としてはプリンタに限らず、複写機やファクシミリでも良い。
【0043】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の現像剤搬送チューブの配回し方法及び画像形成装置によれば、現像剤搬送チューブの最下点が粉体ポンプの現像剤入口部の高さよりも低くなるように配回すので、トナーが粉体ポンプ入口付近に充満することがなく、トナー圧片の生成が防止される。したがって、トナー圧片が転写紙上に落下してできる大粒のトナー汚れも発生しない。
【0044】
また、現像剤収納手段と現像剤搬送チューブとの連結部が粉体ポンプの現像剤入口部の高さよりも高い位置にある場合でも、現像剤搬送チューブの最下点が粉体ポンプの現像剤入口部の高さよりも低くなるように配回すことにより、トナー圧片の生成が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用される画像形成装置の一例であるフルカラープリンタの概略を示す断面構成図である。
【図2】そのフルカラープリンタにおけるトナー搬送チューブの配回し方法を説明するための側断面図である。
【図3】従来のフルカラー画像形成装置の一例における、トナー収納容器と粉体ポンプ間のトナー搬送チューブのレイアウトの一例を示す模式図である。
【図4】そのトナー搬送チューブのレイアウトの一部を詳しく示す側断面図である。
【符号の説明】
1 カラープリンタ装置本体
4 作像ユニット
10 現像装置
20 トナーカートリッジ
21 ノズル
23 トナー搬送チューブ
27 エアー接続口
30 エアーポンプ
40 粉体ポンプ
Claims (2)
- 装置本体内で複数の現像装置が異なる高さに配置され、該複数の現像装置に対応して複数の現像剤収納手段が装置本体内に配置されるとともに、前記複数の現像装置にはそれぞれ吸い込み型の一軸偏芯粉体ポンプが付設された画像形成装置における、流動化された現像剤を前記各現像剤収納手段から前記各粉体ポンプへと導くための各現像剤搬送チューブの配回し方法において、
前記各現像剤収納手段と前記各粉体ポンプとを前記各現像剤搬送チューブで連結した各ステーションで、前記現像剤収納手段と前記現像剤搬送チューブとの連結部が前記粉体ポンプの現像剤入口部の高さよりも高い位置にある場合には、前記現像剤搬送チューブの最下点が前記粉体ポンプの現像剤入口部の高さよりも低くなるように配回すことを特徴とする画像形成装置における現像剤搬送チューブの配回し方法。 - 装置本体内で異なる高さに配置された複数の現像装置を備える画像形成装置であって、
現像剤を収納する現像剤収納手段と、該現像剤収納手段に収納されている現像剤を流動化させ収納手段外へ排出させるための空気を供給する空気供給手段と、前記剤収納手段内に収納された剤を吸引する粉体ポンプと、前記現像剤収納手段と前記粉体ポンプとを連結する現像剤搬送チューブとを有する現像剤補給装置を前記複数の現像装置に対応して複数備える画像形成装置において、
前記各現像剤収納手段と前記各粉体ポンプとを前記各現像剤搬送チューブで連結した各ステーションで、前記現像剤収納手段と前記現像剤搬送チューブとの連結部が前記粉体ポンプの現像剤入口部の高さよりも高い位置にある場合には、前記現像剤搬送チューブは、その最下点が前記粉体ポンプの現像剤入口部の高さよりも低くなるように配回されていることを特徴とする画像形成装置。
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