JP4737674B2 - トナー搬送装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、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において新品トナー、リサイクルトナー、廃棄トナー等を所定位置に移送するトナー搬送装置と、それを備えた画像形成装置と、に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ、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において、トナー容器に収容されたトナーを現像装置に搬送したり、クリーニング部で回収されたトナーをリサイクルトナーとして現像装置まで搬送したり、クリーニング部で回収されたトナーを廃棄トナーとして回収容器まで搬送する、スクリューポンプ（一軸偏心スクリューポンプ、モーノポンプ）を用いたトナー搬送装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１等において、画像形成装置本体には、トナー容器が着脱自在に設置される。装置本体に設置されたトナー容器は、ノズル（中継部材）を介してチューブ（搬送管）に連通する。チューブの一端には、スクリューポンプが接続されている。スクリューポンプは、ロータ、ステータ、吸引口、ユニバーサルジョイント、モータ、等で構成される。そして、モータによってステータ内のロータを所定方向に回転駆動させることでチューブ内に負圧（吸引圧力）を発生させて、トナー容器からトナーが排出されてチューブ内を移動することになる。チューブ内を移動したトナーは、スクリューポンプの吸引口から吸引された後に、ステータとロータとの隙間に送入されてロータの回転に沿って他端側に送出される。送出されたトナーは、スクリューポンプの送出口（排出口）から排出されて、現像装置内に補給される。

このようなトナー搬送装置は、トナーの送り元となるトナー容器と、トナーの送り先となる現像装置と、の間のトナー搬送経路をフレキシブルなチューブで形成するために、画像形成装置全体のレイアウトの自由度が向上することが知られている。すなわち、スクリューポンプを用いたトナー搬送装置は、フレキシブルなチューブ内に圧力（負圧又は正圧である。）を発生させてトナーを搬送するものであるために、トナー容器、現像装置、トナー搬送経路のレイアウトを比較的自由に設定することができて、画像形成装置を小型化することができる。

特開２００５−１７７８７号公報

上述した従来の技術は、スクリューポンプの寿命を事前に正確に予測することができないという不具合があった。

スクリューポンプは、弾性体であるステータに対してロータが食い込んだ状態で回転するために、経時でステータが摩耗して移送力（圧力）が徐々に低下する。スクリューポンプによる圧力がトナーを移送できる下限値を下回ると、スクリューポンプは寿命となって交換が必要になる。
ここで、現像装置内に収容された現像剤のトナー濃度を検出することで、スクリューポンプの寿命を判断する方策が考えられる。具体的には、トナー濃度が低下して回復しない状態が検出された場合には、スクリューポンプによるトナー搬送力がゼロになったものとして、スクリューポンプが寿命に達したものと判断することができる。しかし、その場合には、スクリューポンプの寿命を事前に予測することにはならずに、スクリューポンプのメンテナンスは事後的なものになってしまう。したがって、スクリューポンプのメンテナンスが完了するまで画像形成装置の使用を休止しなければならず、長いダウンタイムが発生してしまう。
さらに、スクリューポンプの寿命を現像剤のトナー濃度を検出することで判断する場合に、トナー容器におけるトナーエンドやトナー排出不良と区別するのが難しい。したがって、スクリューポンプの寿命を誤検知する可能性もある。

一方、ステータにはゴム材料が用いられることが多く、環境温湿度変化によるゴム硬度の変化によって摩耗速度（寿命）が異なってくる。また、トナー流動性の変化や、スクリューポンプの作動頻度（機械使用頻度や画像比率が関係する。）等の使用条件によって、摩耗速度（寿命）が異なってくる。そのために、単純に出力画像のプリント枚数や装置の作動時間から、スクリューポンプの交換時期（寿命）を予測するのは困難である。

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、スクリューポンプの寿命を事前に正確に予測することができて、装置のダウンタイムが短く、メンテナンス性に優れたトナー搬送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トナー搬送装置は、搬送管の内部に圧力を発生させてトナーを搬送するスクリューポンプと、前記搬送管の内部圧力を直接的又は間接的に検知する圧力検知手段と、を備え、前記搬送管の内部にトナーがないものと判断されたときに前記圧力検知手段によって検知された結果に基いて前記スクリューポンプの交換時期を判断するものである。

また、請求項２記載の発明にかかるトナー搬送装置は、搬送管の内部に圧力を発生させてトナーを搬送するスクリューポンプと、前記搬送管の内部圧力を直接的又は間接的に検知する圧力検知手段と、一端が前記スクリューポンプに接続された前記搬送管の他端側の搬送路を遮断して当該スクリューポンプに至る閉路を形成する遮断手段と、を備え、前記圧力検知手段は、前記遮断手段によって形成された前記閉路における内部圧力を検知し、前記圧力検知手段によって検知された結果に基いて前記スクリューポンプの交換時期を判断するものである。

また、請求項３記載の発明にかかるトナー搬送装置は、前記請求項２に記載の発明において、トナー容器が着脱可能に配設されて当該トナー容器に収容されたトナーを開口を介して前記搬送管に導く中継部材を備え、前記遮断手段を、前記中継部材の前記開口を閉鎖する閉鎖手段としたものである。

また、請求項４記載の発明にかかるトナー搬送装置は、搬送管の内部に圧力を発生させてトナーを搬送するスクリューポンプと、前記搬送管の内部圧力を直接的又は間接的に検知する圧力検知手段と、着脱可能に設置されるトナー容器に収容されたトナーの残量を検知する残量検知手段と、を備え、前記残量検知手段によって前記トナー容器の内部にトナーがないものと判断されたときに前記圧力検知手段によって検知された結果に基いて前記スクリューポンプの交換時期を判断するものである。

また、請求項５記載の発明にかかるトナー搬送装置は、搬送管の内部に圧力を発生させてトナーを搬送するスクリューポンプと、前記搬送管の内部圧力を直接的又は間接的に検知する圧力検知手段と、着脱可能に設置されるトナー容器の交換を検知する交換検知手段と、を備え、前記交換検知手段によって前記トナー容器が交換されたものと判断されたときに前記圧力検知手段によって検知された結果に基いて前記スクリューポンプの交換時期を判断するものである。

また、請求項６記載の発明にかかるトナー搬送装置は、前記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記圧力検知手段によって検知された結果に基いて前記スクリューポンプの作動タイミングを可変制御するものである。

また、請求項７記載の発明にかかるトナー搬送装置は、前記請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記搬送管は、その一部に前記内部圧力の変動に応じて変形する変形部を備え、前記圧力検知手段を、前記変形部の変形量を検知する手段としたものである。

また、請求項８記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項７のいずれかに記載のトナー搬送装置を備えたものである。

また、請求項９記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項８に記載の発明において、前記圧力検知手段によって検知された結果に基いて前記スクリューポンプの交換時期を表示する表示手段を備えたものである。

本発明は、搬送管の内部圧力を検知して、その結果に基いてスクリューポンプの交換時期を判断している。これによって、装置のダウンタイムが短く、メンテナンス性に優れたトナー搬送装置及び画像形成装置を提供することができる。

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。

実施の形態１．
図１〜図４にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
図１は画像形成装置としてのプリンタを示す全体構成図であり、図２はその作像部を示す拡大図であり、図３はそのトナー搬送経路を示す概略図であり、図４はトナー搬送装置を示す構成図である。
図１に示すように、画像形成装置本体１００の上方にあるトナー容器保持部７０には、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した４つのトナー容器４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋが着脱自在（交換自在）に設置されている。
トナー容器保持部７０の下方には中間転写ユニット１５が配設されている。その中間転写ユニット１５の中間転写ベルト８に対向するように、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋが並設されている。

図２を参照して、イエローに対応した作像部６Ｙは、感光体ドラム１Ｙと、感光体ドラム１Ｙの周囲に配設された帯電部４Ｙ、現像装置５Ｙ（現像部）、クリーニング部２Ｙ、除電部（不図示である。）等で構成されている。そして、感光体ドラム１Ｙ上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）がおこなわれて、感光体ドラム１Ｙ上にイエロー画像が形成されることになる。

なお、他の３つの作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋも、使用されるトナーの色が異なる以外は、イエローに対応した作像部６Ｙとほぼ同様の構成となっていて、それぞれのトナー色に対応した画像が形成される。以下、他の３つの作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの説明を適宜に省略して、イエローに対応した作像部６Ｙのみの説明をおこなうことにする。

図２を参照して、感光体ドラム１Ｙは、不図示の駆動モータによって図２中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電部４Ｙの位置で、感光体ドラム１Ｙの表面が一様に帯電される（帯電工程である。）。
その後、感光体ドラム１Ｙの表面は、露光装置７（図１を参照できる。）から発せられたレーザ光Ｌの照射位置に達して、この位置での露光走査によってイエローに対応した静電潜像が形成される（露光工程である。）。

その後、感光体ドラム１Ｙの表面は、現像装置５Ｙとの対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、イエローのトナー像が形成される（現像工程である。）。
その後、感光体ドラム１Ｙの表面は、中間転写ベルト８及び第１転写バイアスローラ９Ｙとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１Ｙ上のトナー像が中間転写ベルト８上に転写される（１次転写工程である。）。このとき、感光体ドラム１Ｙ上には、僅かながら未転写トナーが残存する。

その後、感光体ドラム１Ｙの表面は、クリーニング部２Ｙとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１Ｙ上に残存した未転写トナーがクリーニングブレード２ａによって機械的に回収される（クリーニング工程である。）。
最後に、感光体ドラム１Ｙの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１Ｙ上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム１Ｙ上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。

なお、上述した作像プロセスは、他の作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋでも、イエロー作像部６Ｙと同様におこなわれる。すなわち、作像部の下方に配設された露光部７から、画像情報に基いたレーザ光Ｌが、各作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの感光体ドラム上に向けて照射される。詳しくは、露光部７は、光源からレーザ光Ｌを発して、そのレーザ光Ｌを回転駆動されたポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学素子を介して感光体ドラム上に照射する。
その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト８上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト８上にカラー画像が形成される。

ここで、図１を参照して、中間転写ユニット１５は、中間転写ベルト８、４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ、２次転写バックアップローラ１２、クリーニングバックアップローラ１３、テンションローラ１４、中間転写クリーニング部１０、等で構成される。中間転写ベルト８は、３つのローラ１２〜１４によって張架・支持されるとともに、１つのローラ１２の回転駆動によって図１中の矢印方向に無端移動される。

４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト８を感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。そして、１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋに、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。
そして、中間転写ベルト８は、矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト８上に重ねて１次転写される。

その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト８は、２次転写ローラ１９との対向位置に達する。この位置では、２次転写バックアップローラ１２が、２次転写ローラ１９との間に中間転写ベルト８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト８上に形成された４色のトナー像は、この２次転写ニップの位置に搬送された転写紙等の被転写材Ｐ上に転写される。このとき、中間転写ベルト８には、被転写材Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。

その後、中間転写ベルト８は、中間転写クリーニング部１０の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト８上の未転写トナーが回収される。
こうして、中間転写ベルト８上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。

ここで、２次転写ニップの位置に搬送された被転写材Ｐは、装置本体１００の下方に配設された給紙部２６から、給紙ローラ２７やレジストローラ対２８等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、給紙部２６には、転写紙等の被転写材Ｐが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ２７が図１中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の被転写材Ｐがレジストローラ対２８のローラ間に向けて給送される。

レジストローラ対２８に搬送された被転写材Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対２８のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト８上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対２８が回転駆動されて、被転写材Ｐが２次転写ニップに向けて搬送される。こうして、被転写材Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。

その後、２次転写ニップの位置でカラー画像が転写された被転写材Ｐは、定着部２０の位置に搬送される。そして、この位置で、定着ローラ及び圧力ローラによる熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が被転写材Ｐ上に定着される。
その後、被転写材Ｐは、排紙ローラ対２９のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対２９によって装置外に排出された被転写Ｐは、出力画像として、スタック部３０上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図２にて、作像部における現像装置の構成・動作について、さらに詳しく説明する。
現像装置５Ｙは、感光体ドラム１Ｙに対向する現像ローラ５０１Ｙ、現像ローラ５０１Ｙに対向するドクターブレード５０２Ｙ、現像剤収容部５０３Ｙ、５０４Ｙ内に配設された２つの搬送スクリュ５０５Ｙ、現像剤中のトナー濃度を検知する濃度検知センサ５０６Ｙ、等で構成される。現像ローラ５０１Ｙは、内部に固設されたマグネットや、マグネットの周囲を回転するスリーブ等で構成される。現像剤収容部５０３Ｙ、５０４Ｙ内には、キャリアとトナーとからなる２成分現像剤Ｇが収容されている。現像剤収容部５０４Ｙは、その上方に形成された開口を介してトナー送出経路３９に連通している。

このように構成された現像装置５Ｙは、次のように動作する。
現像ローラ５０１Ｙのスリーブは、図２の矢印方向に回転している。そして、マグネットにより形成された磁界によって現像ローラ５０１Ｙ上に担持された現像剤Ｇは、スリーブの回転にともない現像ローラ５０１Ｙ上を移動する。

ここで、現像装置５Ｙ内の現像剤Ｇは、現像剤中のトナーの割合（トナー濃度）が所定の範囲内になるように調整される。詳しくは、現像装置５Ｙ内のトナー消費に応じて、トナー容器４０Ｙに収容されているトナーが、トナー搬送経路３０、３９を介して現像剤収容部５０４Ｙ内に補給される。なお、トナー搬送装置３０及びトナー容器４０の構成・動作については、後で詳しく説明する。

その後、現像剤収容部５０４Ｙ内に補給されたトナーは、２つの搬送スクリュ５０５Ｙによって、現像剤Ｇとともに混合・撹拌されながら、２つの現像剤収容部５０３Ｙ、５０４Ｙを循環する（図２の紙面垂直方向の移動である。）。そして、現像剤Ｇ中のトナーは、キャリアとの摩擦帯電によりキャリアに吸着して、現像ローラ５０１Ｙ上に形成された磁力によりキャリアとともに現像ローラ５０１Ｙ上に担持される。

現像ローラ５０１Ｙ上に担持された現像剤Ｇは、図２中の矢印方向に搬送されて、ドクターブレード５０２Ｙの位置に達する。そして、現像ローラ５０１Ｙ上の現像剤Ｇは、この位置で現像剤量が適量化された後に、感光体ドラム１Ｙとの対向位置（現像領域である。）まで搬送される。そして、現像領域に形成された電界によって、感光体ドラム１Ｙ上に形成された潜像にトナーが吸着される。その後、現像ローラ５０１Ｙ上に残った現像剤Ｇはスリーブの回転にともない現像剤収容部５０３Ｙの上方に達して、この位置で現像ローラ５０１Ｙから離脱される。

図３を参照して、トナー容器４０Ｙが装置本体のトナー容器保持部にセットされると、トナー容器４０Ｙに中継部材としてのノズル５１が接続される（図４を参照できる。）。そして、トナー容器４０Ｙ内に収容されたトナーが、トナー搬送装置３０によって、現像装置５Ｙ内に搬送されることになる。
なお、装置本体１００のトナー容器保持部７０に設置された各トナー容器４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ内のトナーは、各色の現像装置内のトナー消費に応じて、トナー色ごとに設けられたトナー搬送装置３０によってそれぞれのトナー搬送経路を経て適宜に各現像装置内に補給される。４つのトナー搬送経路（トナー搬送装置）は、搬送されるトナーの色が異なる以外はほぼ同一構造である。

次に、図４にて、トナー容器４０内のトナーを現像装置５Ｙに導く、トナー搬送装置４０について詳述する。
なお、図４では、トナー容器及び現像装置における符号のアルファベット（Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫ）を省略して図示する。

図４に示すように、トナー搬送装置３０は、スクリューポンプ３２〜３８、搬送管としてのチューブ３１、中継部材としてのノズル５１、エアーポンプ６０、圧力センサ７０、遮断手段７１〜７３、等で構成されている。
本実施の形態１におけるスクリューポンプは、ロータ３４及びステータ３３を備えた吸引型ポンプであって、ロータ３４を作動することにより吸引口３６に吸引力を発生させる（チューブ３１内に負圧を発生させる。）。

スクリューポンプ主部３２は、ステータ３３とロータ３４とで構成される。ステータ３３は、ゴム等の弾性材料からなる雌ねじ状部材であって、その内部にはダブルピッチの螺旋溝が形成されている。ロータ３４は、金属や樹脂等からなる雄ねじ状部材であって、ステータ３３内に回動自在に嵌挿されている。ロータ３４は、駆動軸３７にスプリングピン３８を介して連結されていて、駆動軸３７が回転されることによって回転駆動される。ここで、駆動軸３７による回転運動は偏心運動であることから、スクリューポンプを一軸偏心スクリューポンプとも呼ぶ。ロータ３４が回転することによって、吸引口３６には吸引圧力が発生して、吸引口３６から吸い込んだトナーが駆動軸３７の方向（送出口３９である。）へ吐出されることになる。

搬送管としてのチューブ３１は、柔軟性と耐トナー性とに優れた材料からなり、その内径が２〜８ｍｍになるように形成されている。チューブ３１の材料としては、ポリウレタン、ニトリル、ＥＰＤＭ、シリコン等のゴム材料や、エラストマー樹脂を用いることができる。
このようなフレキシブルなチューブ３１を用いることで、トナー搬送経路のレイアウトの自由度が増して、画像形成装置が小型化される。また、本実施の形態１におけるトナー搬送装置３０は、スクリューポンプによってチューブ３１内に圧力を発生させることによってトナーを移送するものであるために、トナー容器４０を現像装置５よりも低い位置に配設することもできる。

チューブ３１は、その一端がスクリューポンプの吸引口３６に接続され、他端がノズル５１（中継部材）に接続されている。ノズル５１にはトナー容器４０が着脱可能に設置される。そして、トナー容器４０内のトナーＴが、ノズル５１の先端に設けられた開口５２を介して、チューブ３１内に移送されることになる。
ノズル５１には、チューブ６３を介して、エアーポンプ６０、電磁弁６１が接続されている。エアーポンプ６０は、電磁弁６１の開閉制御によって、トナー容器４０内のトナーＴの中に適宜に空気を供給するためのものである。

また、ノズル５１の搬送経路５３中には、トナー容器４０内のトナーＴの残量を検知する残量検知手段８０〜８２（トナーエンド検知手段）が設けられている。残量検知手段は、発光素子８０、受光素子８１、ガラス管８２等で構成される。搬送経路５３内にトナーがある場合には、トナーがない場合に比べて、受光素子８１の受光量が多くなるために、搬送経路５３内のトナーの有無を検知することができる。
搬送経路５３内にトナーがなくなると、エアーポンプ６０を作動させて、トナー容器４０内のトナーをノズル５１に落下させる。そして、このような動作を数回繰り返しても、残量検知手段８０〜８２によって搬送経路５３内にトナーがないと検知された場合に、トナー容器４０の内部にトナーがないもの（トナーエンドである。）と判断する。

また、チューブ３１による搬送路（トナー搬送経路）中には、圧力検知手段７０と遮断手段７１〜７３とが設置されている。
圧力検知手段は、チューブ３１の内部圧力を直接的に検知する圧力センサ７０である。圧力センサ７０は、内部に圧電素子が設けられていて、スクリューポンプの作動中にチューブ３１内の圧力（内部圧力）を電圧に変換して検知する。
遮断手段は、ソレノイド７１と固定板７３とで構成され、チューブ３１による搬送路を遮断する。遮断手段７１〜７３は、一端がスクリューポンプに接続されたチューブ３１の他端側（本実施の形態１では、吸引口３６に比較的近いチューブ３１の中央部である。）の搬送路を遮断して、スクリューポンプに至るチューブ３１の閉路を形成するものである。具体的に、ソレノイド７１に電圧が印加されると、Ａ方向にプランジャ７２が移動してチューブ３１が固定板７３に押しつけられて潰されて、搬送路が遮断される。なお、通常時は、ソレノイド７１に電圧が印加されておらず、プランジャ７２はＢ方向に移動している。
そして、このように搬送路が遮断された状態（スクリューポンプに至る搬送路の閉路が形成された状態である。）で、スクリューポンプを作動させながら圧力センサ７０による内部圧力の検知をおこなうことで、スクリューポンプの最大圧力が検出される。

以下、ノズル５１（画像形成装置本体１００）に着脱されるトナー容器４０について詳述する。
図４を参照して、トナー容器４０は、装置本体１００のトナー容器保持部５０に保持される。トナー容器４０は、袋状の容器主部４２と、口金部材４３を備えた保護ケース４１と、で構成される。容器主部４２は、ポリエチレン、ナイロン等の樹脂材料又は紙からなるフレキシブルなシート材（厚さが５０〜２５０μｍ程度であって、単層構造又は複層構造である。）を折り込んで（又は、４枚を溶着して）、気密性を保持して袋状に形成したものである。保護ケース４１は、剛性を有する紙、段ボールやプラスチック等の材料で形成され、容器主部４２の周囲を覆うとともに、一部に口金部材４３が一体的に設置されている。

口金部材４３は、袋状の容器主部４２の口部に熱溶着（又は接着）されている。口金部材４３は、樹脂、紙等からなるケース４４、発泡ポリウレタン等からなるシール４５、シャッタ４６、スプリング４７、シャッタケース４８、等からなる。一方、装置本体側のノズル５１は、先端部に開口５２（トナー排出孔）が形成され、軸芯部に搬送経路５３（トナー排出路）が形成されている。

そして、トナー容器４０がトナー容器保持部５０にセットされると（トナー容器を装着するときである。）、ノズル５１が口金部材４３のシャッタ４６を押し上げてトナー容器４０内に挿入される（図４の状態である。）。これによって、容器主部４２とノズル５１の搬送経路５３とが開口５２を介して連通する。このとき、シール４５がノズル５１に密着して、トナー容器４０からのトナーの漏出を防止する。
これに対して、トナー容器４０がトナー容器保持部５０の上方に引き抜かれると（トナー容器を取出するときである。）、スプリング４７の付勢力によってシャッタ４６がシール４５の位置まで押し戻される。これによって、容器主部４２と搬送経路５３との連通が遮断される。このとき、シール４５がシャッタ４６に密着して、トナー容器４０からのトナーの漏出を防止する。

このようなトナー容器４０の着脱動作は、既設のトナー容器４０内のトナーがすべて消費されて（残量がゼロになって）、既設のトナー容器４０を新品のものに交換するときにおこなわれる。なお、本実施の形態１におけるトナー容器４０は、フレキシブルであって減容して折り畳むことが可能であるために、運搬時や保管時における取扱性を向上させることができるとともに、収納スペースが低減されて回収物流コストを低廉化することができる。

以上のように構成されたトナー搬送装置３０及びトナー容器４０は、次のように動作することになる。
トナー容器４０内にトナーＴがある状態でスクリューポンプが作動すると、トナー容器４０内のトナーＴは、ノズル５１、チューブ３１を介して、スクリューポンプの吸引口３６まで搬送される。ここで、容器主部４２からノズル５１、チューブ３１を介してスクリューポンプに至るトナー搬送路は密閉されているために、スクリューポンプが作動して発生した吸引力がチューブ３１、ノズル５１を介して容器主部４２内の開口５２近傍のトナーに伝達されて、トナーの移送が可能となる。

このとき、エアーポンプ６０から容器主部４２内のトナーの中に適宜に空気が供給される。これは、スクリューポンプによって開口５２近傍のトナーを吸引した後に、架橋現象（トナーがなくなった部分に空洞ができる現象である。）が生じて、トナー補給量が不安定になったりトナー容器内のトナー残量が極端に多くなったりするのを抑止するためである。すなわち、容器主部４２内に空気を適宜供給することによって、トナーを撹拌して流動性を高めて、トナーの架橋現象を防止する。なお、エアーポンプ６０による空気供給制御は、例えば、累積のトナー補給量が所定量に達する度におこなうことができる。具体的には、スクリューポンプの累積作動時間が所定値に達する度におこなうことができる。

ここで、トナー容器４０の上方には通気性フィルタ４９が設置されていて、エアーポンプ６０による空気供給によって容器主部４２内が正圧に上昇するのが抑止される。
また、電磁弁６１は、エアーポンプ６０とノズル５１とを結ぶチューブ６３の途中に設けられている。電磁弁６１が作動すると、作動中のエアーポンプ６０からトナー容器４０内に空気が供給される。なお、スクリューポンプが作動しているときは、エアーポンプ６０の空気供給によってスクリューポンプのトナー搬送力が低下しないように、電磁弁６１は閉じた状態になっている。

その後、スクリューポンプの吸引口３６に移送されたトナーは、ステータ３３とロータ３４との隙間に送入されてロータ３４の回転に沿って他端側（駆動軸側３７である。）に送出される。送出されたトナーは、スクリューポンプの送出口３９から排出されて、現像装置５内に補給される。
なお、トナー搬送装置３０による現像装置５へのトナー補給は、現像装置５に設置された濃度検知センサ５０６Ｙのセンサ出力に応じておこなわれる。詳しくは、濃度検知センサ５０６Ｙが現像剤中のトナー濃度が低いものと検知した場合には、トナー補給信号が発信されて、スクリューポンプがセンサ出力に応じて必要な時間だけ駆動される。

ここで、本実施の形態１では、特徴的な制御として、圧力センサ７０（圧力検知手段）によって検知された結果に基いて、スクリューポンプの交換時期を判断している。
すなわち、圧力センサ７０によって検出されたチューブ３１内の圧力が所定値以下になった場合に、ステータ３３の磨耗がある程度進んでスクリューポンプの寿命が近づいているものと判断する。すなわち、スクリューポンプの交換時期（寿命）を事前に予測している。そして、スクリューポンプの交換時期（寿命）が近づいていることを、装置本体１００の操作部に設置された液晶表示部等の表示手段（不図示である。）に表示してユーザーに告知する。そして、ユーザーは、メンテナンスサービス提供者に対して連絡をとって、計画的にスクリューポンプのメンテナンスをおこなうことになる。このように、本実施の形態１では、装置本体のダウンタイムを短くして、スクリューポンプのメンテナンスを確実におこなうことができる。なお、「交換時期」におこなう交換は、スクリューポンプ３２〜３８全部の交換の他、スクリューポンプの一部（例えば、スクリューポンプ主部３２のみ）の交換も含むものとする。

ここで、本実施の形態１では、圧力センサ７０によっておこなわれるチューブ３１の内部圧力の検知が、ソレノイド７１及び固定板７３によってチューブ３１における搬送路が遮断された状態（スクリューポンプに至る搬送路の閉路が形成された状態である。）でおこなわれる。これは、スクリューポンプ（ステータ３３）の経時摩耗による搬送圧力の低下が、通常のトナー搬送時の圧力検知では検出されにくいためである。

これは、第１に、通常のトナー搬送時には、チューブ３１内にトナーの搬送負荷分しか圧力が発生しないことによる。
第２に、現像装置５に対して１回に補給されるトナー補給量は多くないためにスクリューポンプの作動時間が短くて、発生圧力が小さくなってしまうことによる。なお、通常の画像面積率の画像を形成する場合、１回当たりのトナー補給量が０．０１〜０．１ｇ程度であって、スクリューポンプ（ロータ３４）が回転する回数が１／３〜１回程度である。
第３に、トナー搬送負荷が使用条件によって変動してしまうことによる。トナー搬送負荷は、１回当たりのトナー搬送量（スクリューポンプの回転数や回転速度等によって定まる。）、トナー補給間隔、環境温湿度によるトナーの流動性、搬送経路（揚程、長さ、チューブ内径）等によって変動する。トナー搬送負荷は０．５〜３ｋＰａ程度（大気圧に対するゲージ圧の絶対値である。）である。

本実施の形態１では、圧力センサ７０による内部圧力の検知が、チューブ３１の搬送路を遮断して通常のトナー搬送がおこなわれない状態でおこなわれるために、スクリューポンプを充分に作動させて（例えば、ロータ３４を２０回転程度させて）、圧力検知時の駆動条件を常に一定にした状態で、スクリューポンプの最大圧力を検知することができる。

なお、スクリューポンプの最大圧力は、新品時に絶対値で２０〜５０ｋＰａ程度である。この最大圧力は、経時に生じるステータ（又はロータ）の摩耗によって徐々に低下する。そして、最大圧力が上述のトナー搬送負荷に近くなると、トナーの搬送量が不安定になって、やがて最大圧力がトナー搬送負荷を下回ってトナー搬送ができなくなる。このようなトナー搬送不良が発生すると、出力画像における画像濃度が低下したり、チューブ内に残留するトナーが空気圧で何回も押されてチューブ内にトナー詰まりが発生したりする。さらには、スクリューポンプが長時間空回しされて温度上昇が生じて、ロータにトナーが固着してステータを削ってしまったり、ステータの削り粉や固着したトナーが現像装置に混入して出力画像に異常画像が生じたり、負荷が急上昇して駆動部が故障したりする。
本実施の形態１では、スクリューポンプの最大圧力を所定のタイミングで正確に検知しているため、上述の不具合が生じる前に余裕をもって、スクリューポンプの交換時期（メンテナンス時期）をユーザーに告知することができる。

また、本実施の形態１では、圧力センサ７０による内部圧力の検知が、チューブ３１内にトナーがほとんどない状態でおこなわれる。
具体的には、残量検知手段８０〜８２によってトナー容器４０内にトナーＴがないものと判断されたとき（トナーエンドと判断されたときであって、チューブ３１内にトナーがほとんどないと判断されたときである。）に、圧力センサ７０による内部圧力の検知がおこなわれて、その検知結果に基いてスクリューポンプの交換時期（寿命）が判断される。

これは、第１に、チューブ３１内にトナーが充満している状態で、ソレノイド７１によってチューブを潰すと、トナーがダメージを受ける場合があるためである。第２に、潰されたチューブ３１にトナーが挟まることで、その位置で空気が通過してしまい、搬送路の遮断が完全におこなえずに内部圧力が正確に検知されなくなるためである。第３に、圧力センサ７０からスクリューポンプに至る搬送路内にトナーがあると、そのトナー量や状態や均一性によって内部圧力がばらついてしまうためである。なお、チューブ３１内のトナーの状態は、トナー容器内のトナー残量や放置時間、環境温湿度、スクリューポンプの作動回転数や回転速度、等によってばらついてしまう。

本実施の形態１では、チューブ３１内にトナーが少ないトナーエンド時に圧力検知をおこなっているために、上述した不具合が生じることなく、正確な内部圧力を検知することができる。
また、チューブ内にトナーが少ない場合には、ソレノイド７１でチューブ３１を潰しても、その両側にトナーが逃げてトナーへのダメージを回避することができる。これによって、トナーがダメージを受けた際に生じる出力画像への影響を排除することができる。

また、本実施の形態１では、圧力センサ７０によって検知された結果に基いて、スクリューポンプの作動タイミング（１回のトナー補給に係わる作動時間）を可変制御している。
具体的には、圧力センサ７０によって、内部圧力（スクリューポンプの最大圧力）の低下を検知した場合には、その低下の程度に応じて、１回のトナー補給に係わるスクリューポンプの作動時間を長くして、１回のトナー補給に係わるトナー搬送量（トナー補給量）が減少しないように調整する。これによって、現像装置５内の現像剤のトナー濃度制御を安定化することができる。さらには、トナー搬送量が適正化されるために、画像濃度低下を防止できるとともに、スクリューポンプを延命化することができる。

以上説明したように、本実施の形態１においては、トナー搬送装置３０におけるチューブ３１の内部圧力を検知して、その結果に基いてスクリューポンプ３２〜３８の交換時期（寿命）を事前に予測している。これによって、装置本体１００のダウンタイムを短くして、メンテナンス性を向上させることができる。

なお、本実施の形態１では、トナー容器４０内にトナーのみを収容したが、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を現像装置に適宜に供給する画像形成装置に対してはトナー容器４０内に２成分現像剤を収容することもできる。その場合であっても、本実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態１において、通気性フィルタ４９及びエアーポンプ６０を設置しない構成にすることもできる。この場合、柔軟な材質で構成されたトナー容器４０は、トナー搬送時のスクリューポンプの吸引力によって徐々に減圧・減容されることになる。そして、トナーエンド時にはほぼ完全に潰れた状態になって、トナー容器４０自体がトナー搬送路の遮断手段となる。したがって、ソレノイド７１や固定板７３の設置がされていなくても、圧力センサ７０によるトナーエンド時の圧力検知が可能になる。ただし、この場合、トナーエンド時にトナー容器が完全に潰れていないときには、完全に潰れるまでスクリューポンプを空回ししてから圧力を検知することになる。また、トナー容器が遮断手段として機能している間はトナー容器を交換することはできない。また、正確に圧力を検知するために、トナー容器のシール４５とノズル５１の高い密閉性が必要になる。

また、本実施の形態１では、トナー容器４０に収容されたトナーを現像装置５に搬送するトナー搬送装置３０に対して、本発明を適用した。これに対して、クリーニング部２Ｙ、１０で回収されたトナーをリサイクルトナーとして現像装置５まで搬送するトナー搬送装置や、クリーニング部２Ｙ、１０で回収されたトナーを廃棄トナーとして回収容器まで搬送するトナー搬送装置に対しても、当然に本発明を適用することができる。そして、それらの場合にも、トナー搬送装置におけるチューブの内部圧力を検知して、その結果に基いてスクリューポンプの交換時期（寿命）を事前に予測することによって、装置本体１００のダウンタイムを短くしてメンテナンス性を向上させることができる。

また、本実施の形態１では、残量検知手段８０〜８２によってトナー容器４０内にトナーＴがないものと判断されたときに、圧力センサ７０による内部圧力の検知をおこなった。これに対して、トナー容器４０の交換を検知する交換検知手段を設けて、交換検知手段によってトナー容器が新品のものに交換されたものと判断されたときに、圧力センサ７０による内部圧力の検知をおこなうこともできる。この場合も、トナーエンド後にトナー容器が新品のものに交換されて、チューブ３１内にはトナーがほとんどないものと推定できるために、新品のトナー容器からトナーが排出される前に圧力センサ７０による内部圧力の検知をおこなうことで、本実施の形態１とほぼ同等の効果を得ることができる。その場合、チューブ３１内にトナーがほとんどない状態を確実にするために、交換前のトナー容器がトナーエンドであったことを検知することが好ましい。また、交換検知手段として、トナー容器４０がトナー容器保持部５０に当接する位置に力覚センサや光学的センサを配置することができる。

実施の形態２．
図５及び図６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５は、実施の形態２におけるトナー搬送装置３０とその近傍を示す断面図である。図６は、トナー容器４０がトナー容器保持部５０に設置された状態を示す断面図である。本実施の形態２におけるトナー搬送装置は、チューブの搬送路を遮断する遮断手段としてノズル５１の閉鎖手段（開閉部材９０）を用いている点が、遮断手段としてソレノイド７１及び固定板７３を用いている前記実施の形態１のものとは相違する。

図５を参照して、本実施の形態２におけるトナー搬送装置３０は、チューブ３１の搬送路を遮断する遮断手段としてノズル５１の開口５２を開閉する開閉部材９０（閉鎖手段）を用いている。開閉部材９０は、発泡ポリウレタン、ゴム等からなるシール９２と、シール９２を収納するケース９１と、ケース９１を上方に付勢するスプリング９３と、で構成される。

図５に示すように、トナー容器４０がトナー容器保持部５０に装着されていないとき、開閉部材９０（シャッタ）は、スプリング９３の付勢力によって上方に移動して、ノズル５１の開口５２を閉鎖する。これにより、ノズル５１からスクリューポンプ３２〜３８に至るトナー搬送路の閉路が形成される。すなわち、トナー容器４０がトナー容器保持部５０に装着されていないとき、開閉部材９０が遮断手段（閉鎖手段）として機能することになる。

これに対して、図６に示すように、トナー容器４０がトナー容器保持部５０に装着されたとき、開閉部材９０は、トナー容器４０によってスプリング９３の付勢力に抗するように下方に移動して、ノズル５１の開口５２を開放する。これによって、トナー搬送装置３０によるトナー容器４０から現像装置５へのトナー搬送が可能になる。

このように構成されたトナー搬送装置３０において、開閉部材９０がノズル５１の開口５２を閉鎖した状態（図５の状態である。）で、圧力センサ７０によるチューブ３１の内部圧力の検知がおこなわれる。具体的には、トナー容器４０のトナーエンドを検知してトナー容器４０がトナー容器保持部５０から取出されたことを検知した後に、圧力センサ７０によるチューブ３１の内部圧力の検知がおこなわれる。そして、その内部圧力の検知結果に応じて、スクリューポンプの交換時期を判断する。
このように、本実施の形態２におけるトナー搬送装置３０では、本実施の形態１のものとは異なり、遮断手段９０が電力を使用することなくメカニカルな構成のみで成立しているために、制御が簡易であるとともに比較的低廉な装置になる。

以上説明したように、本実施の形態２においても、前記実施の形態１と同様に、トナー搬送装置３０におけるチューブ３１の内部圧力を検知して、その結果に基いてスクリューポンプ３２〜３８の交換時期（寿命）を事前に予測している。これによって、装置本体１００のダウンタイムを短くして、メンテナンス性を向上させることができる。

実施の形態３．
図７及び図８にて、この発明の実施の形態３について詳細に説明する。
図７は、実施の形態３におけるトナー搬送装置３０とその近傍を示す断面図である。図８は、図７のトナー搬送装置３０におけるＣ−Ｃ断面を示す断面図である。本実施の形態３におけるトナー搬送装置は、圧力検知手段としてチューブの変形量を検知する手段を用いて内部圧力を間接的に検知している点が、圧力検知手段として圧力センサ７０を用いて内部圧力を直接的に検知している前記各実施の形態のものとは相違する。

図７に示すように、本実施の形態３におけるトナー搬送装置３０は、チューブ３１の内部圧力を検知する圧力検知手段として、チューブの３１変形量を検知する手段１０１〜１０３を用いている。圧力検知手段は、内部圧力の変動に応じて変形する変形部としての樹脂シート１０１、剛性を有し樹脂シート１０１を固定するとともに両端のチューブ３１を中継する管継手１０２、樹脂シート１０１の変形量を光学的に検知する光学センサ１０３（図８に示す発光素子１０３ａ及び受光素子１０３ｂである。）、で構成される。なお、樹脂シート１０１は、ポリエチレン、ナイロン、ゴム等の軟質な可撓性材料で形成されている。

このように構成された圧力検知手段１０１〜１０３は、次のように動作する。
図８（Ａ）を参照して、チューブ３１の内部圧力が充分な大きさであるとき（スクリューポンプの経時劣化が進んでいないときである。）、変形部としての樹脂シート１０１はチューブ３１の形状にならってほぼ円形状を維持する。このとき、発光素子１０３ａから射出される光は樹脂シート１０１に遮られて受光素子１０３ｂに達しない。
これに対して、図８（Ｂ）を参照して、チューブ３１の内部圧力が減少したとき（スクリューポンプの経時劣化が進んだときである。）、樹脂シート１０１は減圧に応じて変形する。このとき、発光素子１０３ａから射出される光の一部が樹脂シート１０１に遮られることなく受光素子１０３ｂに達する。

このように、樹脂シート１０１はチューブ３１の内部圧力の変動に応じて変形して、光学センサ１０３（受光素子１０３ｂ）がその変形量を検出光量の大きさから検知することで、チューブ３１の内部圧力を間接的に検知する。

ここで、樹脂シート１０１は、内部圧力の変動に応じて比例的に変形する必要はなく、狙いとする内部圧力（スクリューポンプの交換時期に対する事前告知に対応した内部圧力である。）になったときに変形が生じるように材料や厚みを選定することもできる。このとき、狙いとする内部圧力（圧力閾値）は、通常のトナー搬送時に検知するのであれば、０．５〜５ｋＰａ程度とすることができる。また、トナー搬送路を遮断したときに検知（スクリューポンプの最大圧力の検知である。）するのであれば、５〜１０ｋＰａ程度とすることができる。

また、樹脂シート１０１が一度変形してそのまま元の形状に戻らなくなる不具合を抑止するために、圧力を検知した後に、開閉部材９０を用いてノズル５１の開口５２を閉じた状態で、エアーポンプ６０を作動することが好ましい。

以上説明したように、本実施の形態３においても、前記各実施の形態と同様に、トナー搬送装置３０におけるチューブ３１の内部圧力を検知して、その結果に基いてスクリューポンプ３２〜３８の交換時期を事前に予測している。これによって、装置本体１００のダウンタイムを短くして、メンテナンス性を向上させることができる。

なお、本発明が前記各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、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各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、形状等は前記各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１における画像形成装置を示す全体構成図である。 図１の画像形成装置における作像部を示す断面図である。 図１の画像形成装置におけるトナー搬送経路を示す概略図である。 トナー搬送装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態２におけるトナー搬送装置を示す断面図である。 トナー容器が設置された状態を示す断面図である。 この発明の実施の形態３におけるトナー搬送装置を示す断面図である。 搬送管の変形部を示す断面図である。

符号の説明

５、５Ｙ 現像装置、 ３０ トナー搬送装置、
３１ チューブ（搬送管）、 ３２ スクリューポンプ主部、
３３ ステータ、 ３４ ロータ、 ３６ 吸引口、 ３７ 駆動軸、
３８ スプリングピン、 ３９ トナー送出経路（送出口）、
４０、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ トナー容器、
５１ ノズル（中継部材）、 ５２ 開口、
６０ エアーポンプ、
７０ 圧力センサ、 ７１ ソレノイド、 ７２ プランジャ、 ７３ 固定板、
８０ 発光素子、 ８１ 受光素子、 ８２ ガラス管、
９０ 開閉部材（閉鎖手段、遮断手段）、
１０１ 樹脂シート（変形部）、 １０２ 管継手、
１０３ａ 発光素子、 １０３ｂ 受光素子。

Claims (9)

1. 搬送管の内部に圧力を発生させてトナーを搬送するスクリューポンプと、
   前記搬送管の内部圧力を直接的又は間接的に検知する圧力検知手段と、
   を備え、
   前記搬送管の内部にトナーがないものと判断されたときに前記圧力検知手段によって検知された結果に基いて前記スクリューポンプの交換時期を判断することを特徴とするトナー搬送装置。
2. 搬送管の内部に圧力を発生させてトナーを搬送するスクリューポンプと、
   前記搬送管の内部圧力を直接的又は間接的に検知する圧力検知手段と、
   一端が前記スクリューポンプに接続された前記搬送管の他端側の搬送路を遮断して当該スクリューポンプに至る閉路を形成する遮断手段と、
   を備え、
   前記圧力検知手段は、前記遮断手段によって形成された前記閉路における内部圧力を検知し、
   前記圧力検知手段によって検知された結果に基いて前記スクリューポンプの交換時期を判断することを特徴とするトナー搬送装置。
3. トナー容器が着脱可能に配設されて当該トナー容器に収容されたトナーを開口を介して前記搬送管に導く中継部材を備え、
   前記遮断手段は、前記中継部材の前記開口を閉鎖する閉鎖手段であることを特徴とする請求項２に記載のトナー搬送装置。
4. 搬送管の内部に圧力を発生させてトナーを搬送するスクリューポンプと、
   前記搬送管の内部圧力を直接的又は間接的に検知する圧力検知手段と、
   着脱可能に設置されるトナー容器に収容されたトナーの残量を検知する残量検知手段と、
   を備え、
   前記残量検知手段によって前記トナー容器の内部にトナーがないものと判断されたときに前記圧力検知手段によって検知された結果に基いて前記スクリューポンプの交換時期を判断することを特徴とするトナー搬送装置。
5. 搬送管の内部に圧力を発生させてトナーを搬送するスクリューポンプと、
   前記搬送管の内部圧力を直接的又は間接的に検知する圧力検知手段と、
   着脱可能に設置されるトナー容器の交換を検知する交換検知手段と、
   を備え、
   前記交換検知手段によって前記トナー容器が交換されたものと判断されたときに前記圧力検知手段によって検知された結果に基いて前記スクリューポンプの交換時期を判断することを特徴とするトナー搬送装置。
6. 前記圧力検知手段によって検知された結果に基いて前記スクリューポンプの作動タイミングを可変制御する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トナー搬送装置。
7. 前記搬送管は、その一部に前記内部圧力の変動に応じて変形する変形部を備え、
   前記圧力検知手段は、前記変形部の変形量を検知する手段である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トナー搬送装置。
8. 請求項１〜請求項７のいずれかに記載のトナー搬送装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
9. 前記圧力検知手段によって検知された結果に基いて前記スクリューポンプの交換時期を表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。

Images