JP4263760B2 - トナー搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置に係る、エアー搬送機構を用いてトナーを搬送するトナー搬送装置に関するものである。

近年では、複写或いはプリント画像のより高精細化・高解像化が強く望まれている。
こうした高精細、高解像度の画像を得るために、特開平１−１１２２５３号公報（特許文献１）、特開平２−２８４１５８号公報（特許文献２）、特開平７−２９５２８３号公報（特許文献３）では、平均粒径が小さく、かつ５μｍ以下のトナー粒子含有量及びその分布を規定した現像剤が提案されている。ここでは、５μｍ以下のトナー粒子は高精細、高解像度の画像を形成するための必須成分であり、この粒径のトナーが潜像の現像時に円滑に供給される場合、潜像に忠実な、即ち、潜像からはみ出すことのない再現性に優れた画像が得られるとしている。
また、一方で、エッジ部に比べて画像中央部の濃度が薄くなるエッジ効果現象は、５μｍ以下のトナー粒子程、顕著に現れるが、これに対してはトナー粒子の個数％を規定することで、この問題を解決できるとしている。

しかし、上記トナーは以下に示すような問題もある。
トナーの微紛含有率が高くなると、粒状度が小さくなり、ドット再現性が向上し、特にデジタル機ではハーフトーン再現性が向上する。反面、微紛を多く含んでいるために凝集しやすく、たとえば、搬送スクリュによって搬送するオーガを用いたトナー搬送経路では、特にトナー凝集がおこりやすい。トナー凝集核はホタル画像や黒ベタ埋まり等を劣化させてしまう。そのため、上記トナーを用いて高画質化を狙うためにはトナー搬送手段に細心の注意を払う必要があった。
また、昨今トナーリサイクルシステムを搭載した機械が増えてきているが、リサイクルトナーは添加剤埋まり等の理由で新しいトナーと比較するとさらに凝集しやすい傾向にあり、機内温度が異常に上昇した際にトナー凝集がトナー塊に至ることもあるため、上記トナーとトナーリサイクルシステムの両立は非常に困難であった。

図７は、トナーボトル〜現像ホッパ間のトナー搬送経路、およびトナーリサイクル経路を備える一般的なトナー搬送装置を説明する図である。また図８は、一般的なエアー搬送機構の一例を示す図である。
トナーボトル駆動装置４２の駆動によりトナーボトル４１からケーシング４３に供給されたトナーは、トナー搬送スクリュ５１、搬送スクリュ駆動装置５３により搬送パイプ５２を経由して現像ホッパ２３の上流に位置するトナー供給部２１に補給される。
トナーリサイクルシステムとしては、クリーニングブレード１２、クリーニングブラシ１３により感光体１１上からかきとられた未転写トナーが、廃トナー搬送スクリュ１４およびリサイクルトナー搬送スクリュ６１によりリサイクルトナー搬送パイプ６２を経由してトナー供給部２１に補給される。

また、現像ホッパ２３までのトナー搬送にエアー搬送機構を用いる場合、現像ホッパ２３部でトナー飛散しないようエアー抜きのフィルタを用いることが一般的であるが、上記トナーは微紛が多いため、フィルタからのトナー抜け、またフィルタの目詰まり等を起こしやすい。さらに上述のトナー魂はエアーポンプやチューブ詰まりの原因となり、致命的な問題となる。

特開平１−１１２２５３号公報 特開平２−２８４１５８号公報 特開平７−２９５２８３号公報

よって、上記トナーを使用し、トナーリサイクルシステムを搭載し、かつエアーポンプによるエアー搬送機構を用いる場合は、機内の異常温度上昇を抑え、万が一トナー塊ができた場合に分級できる機構を持つことが大切である。
上記問題点に鑑み、本発明は、上記微紛含有トナーを搬送するトナー搬送装置において、エアー搬送機構を用い、かつトナーリサイクルシステムと高画質化の両立を可能としたトナー搬送装置を提供することを目的とする。
また、現像ホッパ部におけるトナー飛散、圧抜きフィルタの目詰まり、トナー魂のエアーポンプ詰まり等を防止し、オーガを用いた搬送機構であっても安定したトナー搬送システムのトナー搬送装置を提供することを目的とする。
また、これらのトナー搬送装置を用いた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のトナー搬送装置は、トナーボトルと、該トナーボトルからトナーを供給されるケーシングとを有し、該ケーシングから現像ホッパまでトナーを搬送する経路、及び感光体上のトナーをクリーニングする感光体クリーニング部から該感光体クリーニング部の外部へトナーを搬送する経路に、エアーポンプによりトナーを搬送するエアー搬送機構を用い、前記ケーシングから前記現像ホッパまでトナーを搬送する経路にジョイント部を設け、前記現像ホッパから、前記エアーポンプによって送られたエアーを前記ジョイント部へ搬送する経路を備え、前記ケーシングから前記ジョイント部までオーガによりトナーを搬送し、前記ジョイント部から前記現像ホッパまで前記エアーポンプによりトナーを搬送することを特徴とする。
また、本発明のトナー搬送装置は、さらに、前記エアーポンプの駆動ＯＦＦタイミングは、前記オーガの駆動ＯＦＦタイミングより遅延させることを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、少なくとも、感光体と、感光体上の潜像をトナー像に形成する現像ユニットと、感光体上のトナーをクリーニングする感光体クリーニング部と、感光体上のトナーをクリーニングする感光体クリーニング部と、現像ユニットへトナーを搬送する経路と、感光体クリーニング部の外部へトナーを搬送する経路とを有するトナー搬送装置と、を備える画像形成装置において、前記トナー搬送装置は、前記いずれかのトナー搬送装置であることを特徴とする。

上記解決する手段としてのトナー搬送装置では、トナー搬送経路およびトナーリサイクル経路一部にエアーポンプまたはモーノポンプによるエアー搬送機構を用いることで、トナーリサイクルシステムと高画質化を両立させたトナー搬送装置を提供することができる。
また、トナー搬送経路およびトナーリサイクル経路の最も現像ホッパよりにエアー搬送機構を設けることで、オーガを使用する構成であっても副作用が少なく高画質化が可能なトナー搬送装置を提供することができる。
さらに、現像ホッパのエアー抜きを目的としたエアー循環経路を設けることで、現像ホッパ部におけるトナー飛散や圧抜きフィルタの目詰まりを防止したトナー搬送装置を提供することができる。
さらに、搬送経路のジョイント部材を設け、各搬送経路の連結位置を規定することで、万が一トナー塊が形成されても、エアーポンプに吸引されないよう分級することが可能なトナー搬送装置を提供することができる。
さらに、エアーポンプの駆動ＯＦＦタイミングをオーガ駆動ＯＦＦから遅延させることで、ジョイント下部のトナー溜まりを減少させ、安定したトナー搬送システムのトナー搬送装置を提供することができる。
さらに、上記トナー搬送装置を用いることで、トナーリサイクルシステムと高画質化を両立させた画像形成装置を提供することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。

本発明のトナー搬送装置は、トナーとして、体積平均粒径が５〜１０μｍであり、その粒径５μｍ以下が６０〜８０個数％の微粉含有トナーを用いる。
トナーの構成としては樹脂成分、着色剤からなり、ワックス成分や無機微粒子を添加することも可能である。また製造方法も特に限定するものでなく、粉砕方式、重合方式いずれも使用できる。

樹脂成分としては、従来公知の樹脂が全て使用可能である。例えば、スチレン、ポリ−α−スチルスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジェン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂（スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体）、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリプロピレン樹脂、石油樹脂、ポリウレタン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラート樹脂などが挙げられる。また単独使用も可能であるが、二種類以上併用しても良い。

着色剤としては、従来公知のものを用いることができ、例えば、カーボンブラック、ランプブラック、鉄黒、群青、ニグロシン染料、アニリンブルー、カルコオイルブルー、オイルブラック、アゾオイルブラックなど特に限定されない。
ワックス成分としては、従来公知のものを用いることができ、例えば、カルナウバワックス、ライスワックス、合成エステルワックスなど特に限定されない。
無機微粒子としては、従来公知のものを用いることができ、例えば、シリカ、酸化チタン微粉末など特に限定されない。

図１は、本発明のトナー搬送装置を示す構成図である。
トナーボトル４１〜ケーシング４３〜現像ホッパ２３間、およびトナーリサイクルシステム搭載機においては感光体クリーニング部〜現像ホッパ２３間の一部に、エアー搬送機構を用いている。
エアー搬送機構は、エアーポンプ（駆動モータ含む）７１、上流側チューブ７２、下流側チューブ７３により構成される。エアー搬送機構を用いる場合は、トナー供給部２１あたりに圧抜きフィルタ２４を設けることが好ましい。

または、エアー搬送機構としてモーノポンプを用いても良い。
図２は、感光体クリーニング部〜現像ホッパ２３間の一部に用いた場合の一例を示す図である。
モーノポンプを用いるエアー搬送機構は、モーノポンプ部８０までトナーを搬送するリサイクルトナー搬送スクリュ６１、ロータ８１、ステータ８２、モーノポンプ用エアーポンプ（チューブ、駆動モータ含む）８３、搬送チューブ８４、ケーシング８５により構成される。本図ではトナーリサイクル側に用いたが、トナーボトル４１〜現像ホッパ２３間のエアー搬送機構にも好適に用いることができる。

また、トナーボトル４１〜現像ホッパ２３間に、トナー搬送スクリュ５１とトナー搬送パイプ５２からなるオーガを用いる場合、図３に示すように現像ホッパ２３に最も近い側にエアーポンプ７１を設ける。これにより、オーガを使用しなければならない構成のトナー搬送装置においてもトナーが凝集せず、安定したトナー搬送を行うことができる。
さらに、トナーボトル４１〜現像ホッパ２３間にエアー搬送機構を用いる場合、図４に示すように、トナー供給部２１よりエアー循環用チューブ７４を設ける。このように積極的にエアーを抜くことで、圧抜きフィルタ２４からのトナー飛散やフィルタ目詰まりを防止することが可能となる。

図５は、図４の構成における搬送チューブの構成を示す図である。
現像ホッパ２３と、トナーボトル４１と、エアーポンプ７１は、ジョイント部９０を介して連結されている。現像ホッパ２３へトナーを搬送する上流側チューブ７２は、ジョイント部９０での連結位置がトナー搬送パイプ５２（オーガ）の連結位置よりも上方にある。また、トナー搬送パイプ５２はエアー循環用チューブ７４よりも上方にある。
よって、トナーボトル４１からトナー搬送パイプ５２を介して搬送されたトナーは、ジョイント部９０内で上方に引っ張られ、上流側チューブ７２を介して現像ホッパ２３へ搬送される。そのため、トナー塊やキャリア等比重のあるものはジョイント部９０の下方へ溜まり、正常なトナーのみ混合気としてジョイント部９０上方へ分級することが可能となる。
この構成により、万が一機内異常温度上昇等によりトナー塊が発生してもエアーポンプ詰まり等の不具合は発生しない。

しかし、図５の構成では、エアーポンプ７１の動作がＯＦＦした後、ジョイント部９０内の下方にトナー魂ではない正常なトナーが一定量溜まってしまう。図６はジョイント部９０内でのトナー溜まりを示す図であり、（ａ）は従来図、（ｂ）は本発明である。
そこで、エアーポンプ７１のＯＦＦ時間を搬送スクリュ５１のＯＦＦ時間に対して０〜１０ｓの間で遅延させると、正常なトナーがジョイント部９０内に溜まる量を減少させることができる。

以下に、本発明の実施形態を具体的に説明するための実施例を説明する。
用いるトナーは、体積平均粒径が５〜１０μｍ、その粒径５μｍ以下が６０〜８０個数％のトナーである。以下の表１はこのトナーの粒径分布を示すものである。

トナー粒径と画質との関係を以下の表２に示す。体積平均粒径を５〜１０μｍとし、かつその粒径５μｍ以下を６０〜８０個数％にすることで、高精細化・高解像化が可能になったことがわかる。

解像度は、縦線、横線が、それぞれ１ｍｍあたり、２．０、２．２、２．５、２．８、３．２、３．６、４．０、４．５、５．０、５．６、６．３、７．１本の線が等間隔に並んでいる線画像に対して、複写画像が線間をどこまで忠実に再現できるかを評価した。

図５のトナー搬送装置で、エアーポンプ７１のＯＦＦタイミングとジョイント部９０のトナー溜まりとの関係を評価した。エアーポンプ７１のＯＦＦ遅延時間は、オーガ（トナー搬送スクリュ５１）のＯＦＦタイミングを基準（０ｓ）とした。

エアーポンプ７１のＯＦＦタイミングを遅延させることで、ジョイント部９０のトナー溜まり量が減少した。

上記トナー搬送装置を搭載することで、微粉含有トナーを用いる画像形成装置のトナー搬送を安定させ、高画質化を達成することができる。

本発明のトナー搬送装置を示す構成図である。 モーノポンプの構成を示す図である。 オーガを用いた場合の本発明のトナー搬送装置の構成を示す図である。 現像ホッパにエアー循環用チューブを設けた構成を示す図である。 図４における搬送チューブの構成を示す図である。 ジョイント部内でのトナー溜まりを示す図であり、（ａ）は従来図、（ｂ）は本発明である。 従来のトナー搬送装置の構成を示す図である。 従来のエアー搬送機構の一例を示す図である。

符号の説明

１０ 感光体ユニット
１１ 感光体
１２ クリーニングブレード
１３ クリーニングブラシ
１４ 廃トナー搬送スクリュ
２０ 現像ユニット
２１ トナー供給部
２２ 現像ユニット本体
２３ 現像ホッパ
２４ 圧抜きフィルタ
３０ 転写ユニット
３１ 転写ベルト
３２ クリーニングブレード
３３ 駆動ローラ
３４ 従動ローラ
３５ ケーシング
４０ トナーボトルユニット
４１ トナーボトル
４２ トナーボトル駆動装置
４３ ケーシング
５０ トナー供給搬送経路
５１ トナー搬送スクリュ
５２ トナー搬送パイプ
５３ 搬送スクリュ駆動装置
６０ トナーリサイクル経路
６１ リサイクルトナー搬送スクリュ
６２ リサイクルトナー搬送パイプ
７０ トナーポンプ装置
７１ エアーポンプ（駆動モータ含む）
７２ 上流側チューブ
７３ 下流側チューブ
７４ エアー循環用チューブ
８０ モーノポンプ部
８１ ロータ
８２ ステータ
８３ モーノポンプ用エアーポンプ（チューブ、駆動モータ含む）
８４ 搬送チューブ
８５ ケーシング
９０ ジョイント部

Claims (3)

1. トナーボトルと、
   該トナーボトルからトナーを供給されるケーシングとを有し、
   該ケーシングから現像ホッパまでトナーを搬送する経路、及び感光体上のトナーをクリーニングする感光体クリーニング部から該感光体クリーニング部の外部へトナーを搬送する経路に、エアーポンプによりトナーを搬送するエアー搬送機構を用い、
   前記ケーシングから前記現像ホッパまでトナーを搬送する経路にジョイント部を設け、
   前記現像ホッパから、前記エアーポンプによって送られたエアーを前記ジョイント部へ搬送する経路を備え、
   前記ケーシングから前記ジョイント部までオーガによりトナーを搬送し、前記ジョイント部から前記現像ホッパまで前記エアーポンプによりトナーを搬送する
   ことを特徴とするトナー搬送装置。
2. 請求項１に記載のトナー搬送装置において、
   前記エアーポンプの駆動ＯＦＦタイミングは、前記オーガの駆動ＯＦＦタイミングより遅延させる
   ことを特徴とするトナー搬送装置。
3. 少なくとも、感光体と、
   感光体上の潜像をトナー像に形成する現像ユニットと、
   感光体上のトナーをクリーニングする感光体クリーニング部と、
   現像ユニットへトナーを搬送する経路と、感光体クリーニング部の外部へトナーを搬送する経路とを有するトナー搬送装置と、を備える画像形成装置において、
   前記トナー搬送装置は、請求項１又は２に記載のトナー搬送装置である
   ことを特徴とする画像形成装置。

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