JP4730902B2 - 粉体供給装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
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。
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とともに、粉体収容部内へのトナーの補充作業(交換作業)を効率的におこなう必要がある。
図1〜図9にて、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。
まず、図1及び図2にて、本実施の形態1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1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。
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。
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。
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。
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、本実施の形態1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、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。
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。
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、設置面に対して移動可能に正立させるためのキャスタ31aが底面の四隅にそれぞれ設置されている。さらに、粉体収容部31の上方には把持部55が設置されている。このような構成により、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、設置面上にて粉体収容部31を容易に移動できることになる(白矢印方向の移動である。)。
なお、本実施の形態1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。
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(流動床)の多孔質部材33Bは、その孔径がトナーTの粒径以下となるように形成されていて、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。
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。
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から第2接続部材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から第2接続部材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から第2接続部材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から第2接続部材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。
なお、気体噴出量の差異を形成するには、上述の方法の他に、例えば、気体噴出量に差異を形成したい位置に異なる多孔質部材(孔径や孔数等が異なるものである。)を設置する方法を用いたり、エアーポンプ24から送出する空気圧に差異を設ける方法を用いたりすることもできる。
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。
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、ポンプ22の稼動が長時間おこなわれていないとき(放置時である。)に第2気体噴出部62を間欠的に稼動することもできる。このような制御をおこなうことで、ポンプ22が長時間放置後に稼動開始されてもスムーズにトナー搬送をおこなうことができる。
また、画像形成装置本体1のメインスイッチがオンされた後に第2気体噴出部62を一定時間だけ強制的に稼動することもできる。このような制御をおこなうことで、画像形成装置本体1でおこなわれるウォーミングアップに合わせて、粉体供給装置20のウォーミングアップもされることになり、稼動開始直後からスムーズにトナー搬送をおこなうことができる。
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。
また、トナー残量センサ38は、吸引管37の吸引口37a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37a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(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。
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。
図10〜図13にて、この発明の実施の形態2について詳細に説明する。
図10は、実施の形態2における画像形成装置本体及び粉体供給装置を示す概略図である。図11は、粉体供給装置に粉体収容部が着脱される状態を示す斜視図である。図12は、粉体供給装置及び画像形成装置本体を示す構成図である。また、図13は、本実施の形態2における画像形成装置をネットワーク上で監視する監視システムを示す概略図である。
本実施の形態2における画像形成装置は、主として、廃トナーを貯溜する回収容器90が粉体収容部31内に設置されている点と、LANを介して監視システムに接続されている点と、が前記実施の形態1のものとは相違する。
なお、本実施の形態2では、キャスタ31aが、粉体収容部31の傾斜面ではなくて、粉体収容部31の傾斜面の下方に設けられた水平面に設置されている。
本実施の形態2において、粉体収容部31内には30〜40kgのトナーが収容される。感光体ドラム4上でおこなわれる転写工程における転写率が90%程度とすると、粉体収容部31内のトナーのうち10%(3〜4kg)程度がクリーニング部で未転写トナー(廃トナー)として回収されることになる。したがって、トナーを1ヶ月に30kg程度消費するユーザーがいるとすると、回収容器の容量が大型の10kg程度のものであっても2〜3ヶ月ごとに交換しなければならず、その作業が煩わしくなってしまう。また、回収容器の容量を巨大化して交換頻度を減らすことも考えられるが、従来の画像形成装置のように装置本体1内にそのような容量の大きな回収容器を設置するのは難しい。
図10を参照して、クリーニング部8で回収された未転写トナーは、搬送路81を経由して回収部80に一旦集められる。同様に、ベルトクリーニング10で回収されたトナーも、搬送路82を経由して回収部80に一旦集められる。
図12を参照して、回収部80の底部には、多孔質部材85を有する第3気体噴出部(流動床)が設けられている。そして、この第3気体噴出部には、粉体供給装置20のエアーポンプ95から送出された空気がチューブ96を介して送入される。このような構成により、多孔質部材85から空気が噴出されて、回収部80内に回収されたトナーが流動化されて、そのトナーがポンプ91の吸引によってチューブ92を介して吸引され回収容器90に向けて良好に搬送されることになる。
図13は、その監視システムを概念的に示す図である。
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して、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になる。
そして、監視装置の監視結果(監視データ)を製造部門、サービス部門、販売部門へ送信して、生産計画、サービス計画、販売計画に活用する。すなわち、ユーザーごとのトナー消費状況を把握することで、粉体収容部31の交換時期を予測して、トナー切れを生じさせることなく粉体収容部31の交換をおこなう(回収容器90の交換も同時におこなう。)。これにより、ユーザーのトナーエンド時の作業や廃トナーの処理作業が簡便化されることになる。
その結果、従来の画像形成装置を用いた場合には、3日に1度の頻度でサービスマンが廃トナーの処理をおこない、トナー容器の交換頻度も多くなり、合計すると1日程度のダウンタイムが生じてしまった。
これに対して、本実施の形態2における画像形成装置及び監視システムを用いた場合には、画像形成装置にダウンタイムが生じることなく、サービスマンによって粉体収容部31(及び回収容器90)の交換作業がタイミングよく無駄なくおこなわれた。
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。
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(吸引手段)、 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(エア抜き部材)、
37 吸引管、 37a 吸引口、
38 トナー残量センサ(検知手段)、 39 整流部材、
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 接続部材、 53a、53b、54a、54b 第2接続部材、
53c、54c 第3接続部材(第5接続部材)、
55 把持部、 57、58 第4接続部材、 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、
80 回収部、 81、82 搬送路、 85 多孔質部材、
90 回収容器、 91 ポンプ、 95 エアーポンプ、
97 配管、 98 フィルタ(脱気機構)、 99 セット部。
Claims (19)
- 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、
前記粉体収容部の内部に収容された粉体を吸引して前記供給先に向けて搬送する搬送手段と、
を備え、
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るとともに、
設置面に対して移動可能に正立させるためのキャスタと、把持部と、を備え、
前記粉体収容部の前記底部は、傾斜面で形成され、
前記キャスタは、前記傾斜面に設置され、
前記粉体収容部に収容された粉体を吸引する吸引管の吸引口を前記傾斜面の最下位置の上方に配設し、
前記搬送手段は、前記粉体収容部の内部に収容された粉体を上方に吸引して、前記粉体収容部から吸引した粉体を前記供給先に向けて吐出するとともに、前記粉体収容部及び前記供給先の上方であって前記粉体供給装置本体に配設されたポンプを備え、
前記吸引管の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よりも長くなるように形成され、
前記粉体供給装置本体は、前記粉体収容部の上方に、前記気体噴出部に気体を送出するエアーポンプを備えたことを特徴とする粉体供給装置。 - 前記傾斜面は、中央部近傍が最下位置となるように傾斜することを特徴とする請求項1に記載の粉体供給装置。
- 前記気体噴出部は、前記傾斜面の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1又は請求項2に記載の粉体供給装置。
- 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と、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と、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。
- 前記粉体収容部及び前記粉体供給装置本体は、前記粉体収容部が前記粉体供給装置本体に装着されたときに前記粉体吸引経路を中継して前記粉体収容部が前記粉体供給装置本体から離脱されたときに前記粉体吸引経路を分離する接続部材を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の粉体供給装置。
- 前記粉体収容部及び前記粉体供給装置本体は、前記粉体収容部が前記粉体供給装置本体に装着されたときに前記エアーポンプから前記気体噴出部に至る気体搬送経路を中継して前記粉体収容部が前記粉体供給装置本体から離脱されたときに前記気体搬送経路を分離する第2接続部材を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の粉体供給装置。
- 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6のいずれかに記載の粉体供給装置。
- 前記粉体収容部に収容された粉体を吸引する吸引管の吸引口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1〜請求項7のいずれかに記載の粉体供給装置。
- 前記粉体供給装置本体は、前記第2気体噴出部に気体を送出する第2のエアーポンプを備えたことを特徴とする請求項8に記載の粉体供給装置。
- 前記粉体収容部及び前記粉体供給装置本体は、前記粉体収容部が前記粉体供給装置本体に装着されたときに前記第2のエアーポンプから前記第2気体噴出部に至る気体搬送経路を中継して前記粉体収容部が前記粉体供給装置本体から離脱されたときに前記気体搬送経路を分離する第3接続部材を備えたことを特徴とする請求項9に記載の粉体供給装置。
- 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〜請求項10のいずれかに記載の粉体供給装置。
- 前記粉体収容部は、内部に収容された粉体の残量を検知する検知手段を備え、
前記粉体収容部及び前記粉体供給装置本体は、前記粉体収容部が前記粉体供給装置本体に装着されたときに前記検知手段から前記粉体供給装置本体に至るケーブルを中継して前記粉体収容部が前記粉体供給装置本体から離脱されたときに前記ケーブルを分離する第4接続部材を備え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。 - 前記検知手段の近傍に向けて気体を噴出する第3気体噴出部を備えたことを特徴とする請求項12に記載の粉体供給装置。
- 前記粉体供給装置本体は、前記第3気体噴出部に気体を送出する第3のエアーポンプを備えたことを特徴とする請求項13に記載の粉体供給装置。
- 前記粉体収容部及び前記粉体供給装置本体は、前記粉体収容部が前記粉体供給装置本体に装着されたときに前記第3のエアーポンプから前記第3気体噴出部に至る気体搬送経路を中継して前記粉体収容部が前記粉体供給装置本体から離脱されたときに前記気体搬送経路を分離する第5接続部材を備えたことを特徴とする請求項14に記載の粉体供給装置。
- 前記第3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13〜請求項15のいずれかに記載の粉体供給装置。
- 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。
- 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。
- 請求項1〜請求項18のいずれかに記載の粉体供給装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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