JP4838599B2

JP4838599B2 - トナーバンクシステム及びトナー供給方法

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Publication number: JP4838599B2
Application number: JP2006046579A
Authority: JP
Inventors: 浩里天野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2006-02-23
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2026-02-23
Also published as: JP2007225865A

Description

本発明はトナーバンクシステム及びトナー供給方法に関する。より詳しくはプリンタ、ファクシミリ装置、複写機あるいはこれらの複合機など、電子写真方式の画像形成装置に供される電子写真現像剤の供給搬送装置及び搬送方法に関する。本発明は特に、画像形成装置内に装填された現像のためのトナー容器から、画像形成装置の現像ユニットやこれに付属する現像剤補給タンク等のトナー収納装置に、トナーと気体（例えば空気）とから形成される流動体を搬送供給するようにしたトナーバンクシステムに関するものである。

従来、電子写真式の画像形成装置において、現像剤のトナーを現像装置やこれに付属するトナー補給タンク等のトナー収納装置へ搬送する手段として、現像部から離れた任意の位置に配置したトナー貯留手段、トナー供給手段、トナー移送手段から、コイルスクリュー等を用いずに、トナーを空気との混合気として粉体移送が可能な通称モーノポンプと呼ばれるスクリューポンプを用いて搬送する技術が知られている。

具体的には、図８に示されるもので、この搬送技術によれば、トナー補給等に際して搬送間隔を延長できるという長所の他、装置の小型化、構成の簡易化、メンテナンス時の操作性の向上を図れる等の多くの長所を発揮させることができる。このようなトナーを空気との混合体として粉体移送が可能なモーノポンプ（スクリューポンプ）２１１によるトナー移送手段では、トナー容器２１２下部に密封状態で嵌合されるトナー吸引のためのノズル２１３の下方に位置し、外部の空気ポンプ２１０と連結している開口部２１４より、空気流を断続的にトナー容器２１２内のトナー塊に与え、ノズル２１３の周辺部において、トナーと空気との混合体を形成せしめ、トナーの流動性を高めた状態で、ノズル近傍に設けられたトナー搬送経路２１５へのトナー排出口（図略）にトナーと空気との混合体が導かれるようになっている。さらに、トナー搬送経路（トナー搬送パイプ）２１５に入ったトナーと空気との混合体は上記モーノポンプ２１１の吸引機能により、画像形成装置の現像ユニット２１６にまで導かれるものである。なお、図８において符号２１２ａは、トナー容器２１２内の空気の一部を外部に放出させるためのフィルタである。
なお、後記する図６（本発明の実施形態を示すもの）に示されるモーノポンプ５と、上記モーノポンプ２１１とでは、基本構造が同一であるから、ここではモーノポンプ２１１の構造についての説明は省略する。

このような電子写真現像剤供給搬送装置によれば、トナーと空気との混合体が形成されていることから、その流動性によって、トナーをトナー収納装置に供給するための負荷が比較的低くなる。また、トナー容器に残存し、未使用状態で終わるトナー量が少なくなるという問題が解決されるものである。

なお、電子写真現像剤の搬送装置等に関する公知技術として、下記特許文献１〜４に開示されたものがある。特許文献１は現像剤充填システムに関するも、特許文献２はトナー供給装置及びそれを使用する画像形成装置に関するもの、特許文献３は現像剤の大容量化などを達成した画像形成装置に関するもの、特許文献４はトナー収納容器、それを用いた画像形成装置及び画像形成方法に関するものである。

特開平１１−５２６９５号公報特開平１１−２８２２３８号公報特開平１１−１４３３２８号公報特開平１２−３５６８９８号公報

上記図８に示すような電子写真現像剤供給搬送装置によれば、上記ノズル近傍から供給される気体が、トナー塊の中で大きな気泡を形成し、その大きな気泡のトナー塊中での移動、破裂により、ノズル近傍のトナー塊をほぐす（解す）とともにトナーと空気との混合体が形成される。

しかしながら、この供給搬送装置には以下の問題点があった。すなわち、上記混合体の流動性は比較的高いものの、容器内に既に存在していた微細なトナー粒子の凝集によって形成された、より大きな２次粒子までも解すには至らず、この２次粒子が画像形成装置の現像ユニットまで搬送され、静電潜像の現像に供されため、忠実な画像の形成が難しくなるという問題があった。このような問題は、最近の小粒径トナーを用いる高精細な画像形成の場合、深刻である。

更に、前述したように、従来の電子写真現像剤供給搬送装置に関しては、より大きな２次粒子を含み易かったことが要因か、また、従来の気体供給機構による場合、大きな気泡のトナー塊中での移動、破裂により、ノズル近傍のトナー塊を解すことから、流動性のあるトナーと空気の混合体は形成し得るものの、低い嵩密度の状態にあるトナーと空気の混合体を安定して長時間にわたり供給できないか、あるいは、トナーと空気の混合体の中に比較的大きなトナー集合体までも混合体に含まれ嵩密度が高いことが要因か否か定かではないが、２つの複写操作間の装置停止時間（非稼動時間）が長くなると、容器から現像ユニットに至るまでの搬送パイプ２１５（図８）内で滞留トナーが固定し、その後のトナー搬送が円滑に実行されない場合があった。

従来の電子写真現像剤供給搬送装置は、更にトナーと空気からなる流動体（混合体）はそれなりの流動性を有するものの、トナー容器と、複写機（画像形成装置）のトナー収納装置とのトナー搬送経路が長すぎたり、トナー容器が複写機のトナー収納装置よりも低い位置に存在したりすると、トナー搬送の応答性および搬送円滑性が低下することから、トナー容器の位置が制限されるなど、機内の各ユニットのレイアウトも希望のものとならないことがあった。

本発明は、従来技術の上記背景に鑑みなされたもので、その目的は、従来の画像形成装置に係る電子写真現像剤供給搬送装置における画像形成上の問題、具体的には、トナーと空気との混合体の嵩密度をより制御されたものとし、該混合体の流動性を高めるとともに、該混合体がトナー搬送経路に長期滞留した場合でも、流動性ある状態を均一に維持でき、これらの特徴により、複写機等の画像形成装置を長期間使用する場合においても、継続して安定的に高い画質を得ることができ、かつ、画像形成装置の長期未使用後における初期の画像形成操作においても、トナー搬送経路でのトナー搬送が円滑に実行できる電子写真現像剤供給搬送装置を提供することにある。
本発明の更なる目的は、このような供給搬送装置による現像剤供給方法を提供することである。

上記目的は、下記（１）〜（１２）に係る発明により達成される。
（１）：トナー排出口を備え、電子写真現像剤用トナーを収納するトナー容器と、多孔質部材を前記トナー排出口の近傍に設けてなる気体供給機構と、前記トナー容器内に滞留する気体のみを通過させ、かつトナー容器内のトナーの通過を阻止するフィルタ機構とを備え、前記気体供給機構の多孔質部材からの供給気体により、トナー容器内のトナーと前記供給気体との混合体からなる流動体領域を該トナー容器内に形成し、前記流動体領域にある前記混合体を前記トナー排出口からトナー搬送経路を介してトナー収納装置に供給するようにした、電子写真現像剤供給用のトナーバンクシステムであって、前記多孔質部材の気体供給口に、該多孔質部材の周辺から気体を吹き付けることにより前記気体供給口の洗浄を行う気体洗浄機構を有し、該気体洗浄機構は、前記多孔質部材を包囲するリング状の洗浄気体噴射部材と、前記洗浄気体噴射部材の内部に該洗浄気体噴射部材と同心状に形成された加圧気体誘導経路と、からなり、前記加圧気体誘導経路に形成され、前記加圧気体誘導経路に連通する加圧気体吐出口から前記多孔質部材に対して気体が吹き付けられることを特徴とするトナーバンクシステム。
（２）：前記洗浄気体噴射部材は、前記多孔質部材を上方から包囲する位置に設けられ、かつ、前記加圧気体吐出口は、前記多孔質部材の上面に向いていることを特徴とする、上記（１）のトナーバンクシステム。
（３）：前記気体供給機構と前記気体洗浄機構とは、同一の加圧気体供給源に接続され、該加圧気体供給源からの加圧気体の供給は、前記気体供給機構または前記気体洗浄機構に切り替え可能であることを特徴とする、上記（１）または（２）のトナーバンクシステム。
（４）：前記トナー収納装置が、電子写真方式の画像形成装置に配備される現像装置であることを特徴とする、上記（１）〜（３）のトナーバンクシステム。
（５）：前記気体洗浄機構が、画像形成装置への電源投入と同時に作動し、所定時間経過後に停止することを特徴とする、上記（４）のトナーバンクシステム。
（６）：前記気体供給機構と前記気体洗浄機構が同期して作動・停止することを特徴とする上記（１）〜（４）のトナーバンクシステム。
（７）：前記トナー搬送経路が、可撓性を有する搬送ホース（フレキシブルチューブ）により形成されていることを特徴とする、上記（１）〜（６）のいずれかに係るトナーバンクシステム。
（８）：前記トナー搬送経路に、該トナー搬送経路内のトナーを前記トナー収納装置に吸引搬送する吸引搬送手段を設けたことを特徴とする、上記（１）〜（７）のいずれかに係るトナーバンクシステム。
（９）：前記吸引搬送手段を間欠運転するための吸引制御手段を設けたことを特徴とする、上記（８）のトナーバンクシステム。
（１０）：前記気体供給機構を振動させる振動付与手段を適所に設けたことを特徴とする、上記（１）〜（９）のいずれかに係るトナーバンクシステム。
（１１）：前記トナー搬送経路内に多孔質部材を設け、該多孔質部材から加圧気体を噴出させるようにしたことを特徴とする上記（１）〜（１０）のいずれかに係るトナーバンクシステム。

（１２）：上記（４）に係るトナーバンクシステムを稼動するに際し、あらかじめ前記多孔質部材の気体供給口に、該多孔質部材の周辺から前記気体洗浄機構により気体を吹き付けて前記気体供給口の洗浄を行い、しかる後にトナーバンクシステムによる前記現像装置へのトナー搬送を開始することを特徴とするトナー供給方法。

本発明（請求項１）に係るトナーバンクシステは、多孔質部材（例えば焼結ガラス、焼結金属または焼結プラスチック）を備えてなる気体供給機構からトナー容器内に気体を供給することにより、トナーと気体の混合体による流動領域を形成するとともに、この混合体を適宜の搬送経路を介して、トナーを使用する装置（例えば画像形成装置の現像装置）に搬送供給するように構成するとともに、上記気体供給機構の気体供給口（気体噴出口）に付着し、あるいは堆積したトナー塊を、これに気体洗浄機構からの洗浄用気体を吹き付けて除去し、上記気体供給口を清浄な状態に維持（目詰まり等の排除）して、この気体供給機構から気体を安定、かつ的確にトナー容器内に供給することにより、上記流動領域を安定して形成し、もってトナーと気体の混合体を円滑に上記現像装置等に搬送供給するようにしたものである。

本発明（請求項１）では、適所に設けた気体洗浄機構からの気体を、上記多孔質部材の気体供給口にその周辺から気体を吹き付けることにより該気体供給口の洗浄を行う点に一つの特徴がある。上記多孔質部材は通常、加圧気体を上記気体供給口からトナー容器内に上向流で噴射させるものである。したがって、気体洗浄機構の配置態様としては、後記するように、洗浄用気体を多孔質部材の上方斜め方向から吹き付けることができるものが好ましい。この場合、多孔質部材からの加圧気体供給によりトナー容器内に良好な流動領域を維持することができるのであれば、多孔質部材の真上に気体洗浄機構を配置してもよい。
本発明（請求項１）では上記特徴により、複写機等の画像形成装置を長期間使用する場合においても、継続して安定的に高い画質を得ることができ、かつ、画像形成装置の長期未使用後における初期の画像形成操作においても、トナー搬送経路でのトナー搬送が円滑に実行できる電子写真現像剤供給搬送装置が提供される。

本発明（請求項１）においては、気体供給機構の本体として上記多孔質部材からなるものを使用するから、極めて微細な気泡をトナー容器内のトナー層に供給することができる。したがって、非常に微細なトナーと気体との混合体を安定して形成することが可能である。

この点について、従来装置と比較して説明する。開口径が比較的大きい開口部を単に形成してなる、従来の気体導入機構から放出される気体で形成されるトナーと気体からなる流動体（混合体）は上記開口部近傍に形成されるが、この流動体の嵩密度は０．２〜０．５ｇ／ｃｃの範囲にあり、かつ、その範囲で大きく変動する。

これに対し本発明では上記多孔質部材として、極めて微細な気泡を発生しうるものを選択したことにより、トナーと気体からなる流動体の嵩密度０．２〜０．３ｇ／ｃｃにすることができる。また、その低い嵩密度を狭い範囲で維持されたトナーと気体からなる流動体を早期に形成することが可能となる。
また本発明では、上記多孔質部材に超音波振動など、効果的な振動を付与することで、上記流動体の嵩密度をさらに低く維持することが可能となる。またトナーと気体からなる流動体が、少なくともトナー容器から搬送経路に排出されるまでは若干の加圧下又は常圧下に置かれ、その後モーノポン等の吸引力により上記搬送経路を搬送されるときに初めて減圧されるような態様で本発明のトナーバンクシステムを運転することができる。その結果、従来にはない流動性の高い流動体が得られ、トナー容器からトナー収納装置のトナー供給制御手段へのトナー搬送が高い応答性を持ち、かつ、円滑なトナー搬送が実現できる。

また、本発明において上記流動体中にトナー塊が生じることがあっても、これが微細な気泡の移動および破裂によって解されるため、トナー塊の均一な解離が可能となり、その結果、その中にトナーの２次粒子を含む傾向が極めて低くなる。このことより、前述したように、画質低下の要因を排除することが可能となる。
また、画像形成装置（例えば複写機）内にセットされるトナー容器中のトナー集合体は、機内の熱発生ユニットの影響下に曝され、トナー粒子の凝集固化が発生することもあることから、上記振動付与手段は、その解離にも好適なものとして機能する。

さらに、先に触れたように、本発明における気体供給機構は、トナー塊の均一な解離が実現できるばかりでなく、上記流動体が前掲の嵩密度の範囲にあり、充分に解きほぐされた粒子の流動体からなることも要因の一つと推測されるが、本発明の該流動体は複写機停止後にトナー容器のトナーと気体、典型的には空気との流動体排出口と機内現像ユニットとの間のトナー搬送経路であるトナー搬送パイプ内で滞留する該流動体が、長期にわたり均一な嵩密度の流動体状態を維持することが可能となっている。このことより、複写機の長期未使用後における最初の複写機稼動時でも、トナー搬送が前掲の高い応答性を持ち、かつ、円滑なトナー搬送が実現できる。

また、本発明においては、流動化したトナーをトナー搬送経路内に送り出すことにより、粉体であるトナーを、比重の軽い液体のように流動性が高くかつ安定した状態で搬送することができる。このため、トナーをトナー収容部からトナー像形成手段へと重力方向に逆行させる形で搬送する場合、つまり、高低差に逆行して流動体を搬送する場合、非常に僅かな加圧により搬送ができ、ポンプ等の動力源が不要となる場合があるだけでなく、長期間流動性を保持することが可能となる。具体的には、トナー収容部内に圧力をかけたり、非常に小型の搬送手段で搬送管内のトナーを搬送したりすれば、トナーを重力に逆らって搬送することも可能になり、また意外にも、長期間流動性を維持する。

したがって本発明によれば、トナー搬送手段として従来装置とは違って、ポンプ可動部材を内設したものが必ずしも必要ではなくなるので、かかる搬送方法を用いることにより、トナー粒子の表面に付着された荷電制御剤、流動化剤等の特性調整剤のトナー表面からの離脱を防止でき、現像剤劣化を抑えることができるという効果もある。その結果、画像への悪影響を回避することもできる。また、トナーを重力に逆らって搬送することが可能であるから、トナー容器のレイアウトの自由度が向上する効果もある。
特に、複写機の場合、複写操作開始時、現像ユニットでのトナー濃度が所望の範囲になければ、トナー補充のためのトナー供給が適宜、かつ高い応答性をもって実施される必要がある。

本発明の電子写真現像剤供給搬送装置におけるトナー供給の安定性、高い応答性をより確実なものとするため、トナー容器内のトナー塊に、気体供給機構の作動直前、あるいは作動後に、後記する振動付与手段から外的振動を与えることで、気体供給機構によるトナーと気体からなる流動体の嵩密度を所望値に、確実かつ迅速に到達させることが可能となる。これは、機械的振動がトナーと気体からなる混合物流動体の搬送を促進するための補助手段として有効に働くだけでなく、トナー塊に対する機械的振動の付与がトナー塊の解離を助長し、かつ再度２次凝集することを防止する機能を果たすものと考えられる。

また従来の、ノズルから局所的に吹き出したエアーによってトナー収容部内のトナーを攪拌するトナー搬送装置とは異なり、本発明の電子写真現像剤供給搬送装置においては、トナー収容部のトナー排出口の付近に設けられた多孔質部材の複数の孔から気体（例えば空気）を微細気泡として、かつ広範囲に吹き出す。これにより、トナー排出口の付近でトナー粒子間に空気を万遍なく行き渡らせて、トナーを流動化させる。そして、このようにして流動化したトナーをトナー排出口から排出する。このため、嵩密度が過剰に上昇したトナーを搬送経路内に排出するといった事態を抑えて、搬送経路内でのトナーの目詰まりを抑えることができる。

以下、本発明のトナーバンクシステム（電子写真現像剤供給搬送装置）および、該装置を適用した画像形成装置の実施形態につき、図面を参照して詳細に説明する。
図１はこのトナーバンクシステムを構成するトナー容器および、その底部周辺の構造を示す概略図である。図２はこのトナーバンクシステムの気体供給機構を構成する多孔質部材および、気体洗浄機構を構成する洗浄気体噴射部材構造を示す概略平面断面図である。図３は上記多孔質部材および洗浄気体噴射部材の概略縦断面図であり、同時にこれらに関連する配管系統の構造をも示している。図４は上記洗浄気体噴射部材の要部構造を示す概略縦断面図である。図５はこのトナーバンクシステムに連結される現像手段（現像ユニット、現像装置）の外観を示す斜視図である。図６は図５の現像手段と、感光体ドラムその他の要素とで構成される、電子写真方式による画像形成装置の要部構造を示す概略断面図である。図７はこのトナーバンクシステムおよび、これに連結される電子写真方式による画像形成装置の動作を制御する制御装置の一部を示すブロック図である。

図１において、この電子写真現像剤供給搬送装置は、流動体排出口すなわちトナー排出口２０を備え、電子写真現像剤用トナーを収納するトナー容器１１と、トナー吐出口２０の下方かつ近傍に設けられた、多孔質部材１５（例えば焼結ガラス、焼結金属または焼結プラスチックからなる部材）よりなる気体供給機構と、トナー容器１１内に滞留する気体のみを通過させ、かつトナー容器１１内のトナーの通過を阻止するフィルタ１２とを備えている。
この供給搬送装置では、上記多孔質部材１５からの供給気体、例えば加圧空気（圧縮空気）により、トナー容器１１内のトナーと上記供給気体との混合体からなる流動体領域をトナー容器内１１に形成し、この流動体領域にある上記混合体をトナー排出口２０（流動体排出口）からトナー搬送経路（トナー搬送チューブ２１）を介して、図略のトナー収納装置、例えば現像装置に供給するようになっている。

そして、この供給搬送装置では、所定構成の気体洗浄機構を所定の態様で設けた点に特徴がある。具体的には、多孔質部材１５の気体供給口に、この多孔質部材周辺から加圧気体、例えば加圧空気を吹き付けることにより上記気体供給口の洗浄を行う気体洗浄機構を設けたものである。なお、この気体洗浄機構の詳細については後記する。

この供給搬送装置の構成および作用に関し、図１〜図４を参照して更に具体的に説明する。図１において、トナー容器１１は、電子写真方式の画像形成装置本体である複写機本体に装填される、ポリエステル樹脂製の容器であり、これには予め所定量のトナーが充填されている。トナー容器１１の下半部はおおむね倒立円錐状（または倒立角錐状）に形成されている。

上記トナー容器１１には、洗浄気体噴射部材２４を固着した自栓部材１６が下記態様で固着されている。これに対し画像形成装置（図略）の所定部位には、図１に示すその他の構成要素として、多孔質部材１５と気体導入管１８とを取り付けたノズル１９などが配備されている。具体的には、トナー容器１１の下部に、上記混合体搬送用のノズル１９が挿入されている。このノズル１９の上端部には上記トナー排出口２０が形成され、他端部には上記トナー搬送チューブ２１として、可撓性を有する搬送ホース（フレキシブルチューブ）が接続されている。このトナー搬送チューブ２１の上記現像装置側の端部は、図８と同様に、トナー吸引手段としてのモーノポンプの吸引口が接続され、このモーノポンプのトナー排出口が現像装置に接続されている（図略）。このモーノポンプは、吸引制御手段（図略）により間欠運転することができるように構成することが好ましい。

トナー容器１１の下端部には弾性材料、例えばプラスチックの発泡体（発泡ポリウレタンなど）からなる上記自栓部材１６が固着されている。この自栓部材は、いわゆるコレットチャックと同様に、適宜の部材をその外側から締め付けることで固定するものである。この自栓部材１６は、金属製リング１６ａと、その内周面に同心状に固着されたドーナツ状の本体１６ｂからなり、この本体１６には平面視で十字形状の切り込み（図略）が形成され、この切り込みに、ノズル１９に取り付けられた多孔質部材１５が挿入・固定されている。この場合、多孔質部材１５は上記切り込み部分の弾性により外周面が締め付けられることで固定される。したがって、多孔質部材１５と上記本体１６ｂとの接触部は気密状態に維持され、トナー容器１１内のトナー漏出を防止する構造となっている。

上記自栓部材１６の金属製リング１６ａ上には、図１〜図４に示すように、上記気体洗浄機構の本体であるリング状の洗浄気体噴射部材２４が固着されている。この洗浄気体噴射部材２４は、多孔質部材１５をその上方から包囲するように設けられている。また、この洗浄気体噴射部材２４には、これと同心状に加圧気体誘導経路２８が形成され、この誘導経路の適宜箇所には加圧気体吐出口２７が形成され、この吐出口は多孔質部材１５の上面に向いている。

上記ノズル１９上方部のうち、上記トナー排出口２０の下方かつ直近部位の外周面には、上記気体供給手段を構成する円環状の多孔質部材１５が固着され、この多孔質部材の直下には気体導入管１８が接続され、この気体導入管１８では、途中に開閉弁として電磁弁２５が取り付けられ、端部はエアーコンプレッサ１７の加圧空気吐出口に接続されている。また、上記気体導入管１８には、開閉弁として電磁弁２６ａを取り付けた分岐管２６が接続され、この分岐管の端部は上記洗浄気体噴射部材２４に接続されている。

図１および図３に示すように、上記電磁弁２５，２６ａは画像形成装置側に設けられ、トナー容器１１を画像形成装置にセットする際にはトナー容器１１の底部を、多孔質部材１５および気体導入管１８と一体のノズル１９に挿入固定するとともに、洗浄気体噴射部材２４に連なる単管を、気体導入管１８のうち電磁弁２６ａを取り付けた部分に着脱自在に接続する。

この供給搬送装置では、トナー搬送チューブ２１の途中の適所に、上記気体供給機構１５を構成する多孔質部材と同様の部材を設けるとともに、該多孔質部材を加圧気体供給源（例えばエアーコンプレッサ）に接続し、この多孔質部材から加圧気体を噴出させることにより、搬送中の混合体を攪拌することが好ましい。これにより、搬送中のトナーの凝集を防止することができるし、トナー搬送チューブ２１に付着したトナーを剥離して搬送することができる。なお、上記多孔質部材の配置態様としては、例えば硬質プラスチック製継手ティーの管路の一方に多孔質部材を挿入固定し、この管路にエアーコンプレッサを接続するとともに、他方の管路の両端にトナー搬送チューブ２１を接続したものが挙げられる。

上記ノズル１９では、上記トナー排出口２０の面積を比較的大き目とし、このトナー排出口に、凝集体トナーを通過させず、ほぐされるまでに滞留させるためのメッシュを設けることが好ましい。ノズル１９の外周には、上記多孔質部材１５として、例えば平均孔径１０μｍ、厚さ５ｍｍの焼結ガラス体が組み込まれている。この多孔質部材１５は、自栓部材１６を貫通し、トナー容器１１のトナー層１３の中に位置することになる。
なお、上記メッシュの目詰まりを防止するために、エアーコンプレッサ１７からの加圧空気をトナー排出口２０からトナー容器１１内に噴出させるように構成することもできる。

この実施形態では上記気体供給機構が、エアーコンプレッサ１７と、電磁弁２５を取り付けた気体導入管１８と、多孔質部材１５とを備えて構成されている。また、上記気体洗浄機構がエアーコンプレッサ１７と、気体導入管１８と、電磁弁２６ａを取り付けた分岐管２６と、洗浄気体噴射部材２４とを備えて構成されている。

以上のように、本実施形態の主な特徴は、
（１）エアーコンプレッサ１７からの加圧空気を多孔質部材１５に供給し、この多孔質部材から微細気泡をトナー容器１１内のトナー層に供給するとともにトナー塊の解離を行って、トナー容器内にトナー粒子・空気混合体（流動体）からなる層、すなわちトナー粒子の流動層を形成することにより、上記トナー粒子・空気混合体を所望の低い嵩密度（トナー粒子同士間に、より多量の空気層が形成されている）に安定維持すること、
（２）上記混合体を吸引搬送手段、特にモーノポンプにより、トナー搬送チューブ２１を介して画像形成装置の現像手段に搬送供給するようにしたこと、
（３）スポンジ等の弾性部材からなる自栓部材１６の切り込みに、上記多孔質部材１５付きのノズル１９を挿入することにより、このノズル１９を固定するとともに、該ノズル挿入部からの、トナー容器内トナーの漏出を防止したこと、
（４）エアーコンプレッサ１７からの加圧空気を多孔質部材１５に吹き付けることにより、トナーによる多孔質部材１５の目詰まりを防止し、または解消するようにしたこと。

なお、この実施形態では、上記気体洗浄機構が画像形成装置への電源投入と同時に作動し、所定時間経過後に停止するように構成することが好ましい。この構成によれば、上記気体洗浄機構により予め多孔質部材１５の空気吐出口を空気洗浄してから、トナー搬送が行われるから、トナー容器１１から嵩密度の低いトナー・空気混合体を画像形成装置の現像装置に搬送することができる。

この実施形態では、上記加圧空気に替えて、所望により窒素ガスなどの不活性ガスや、除湿乾燥空気を気体供給機構および気体洗浄機構に供給することもできる。

さらに本発明に係るトナーバンクシステムでは、下記（ａ）〜（ｅ）の構成を採用することが好ましい。
（ａ）：上記振動付与手段として、画像形成装置に具備された音波発振機構（音波振動機構）であって、トナー容器が画像形成装置に装填される際に作動するようにされた、トナー容器の外面、特に上記倒立円錐状部分の外面に接触するハンマー機構を設けること。
（ｂ）：上記振動付与手段として、画像形成装置に具備された音波発振機構（たとえば超音波発振機構、以下同じ）であって、トナー容器が画像形成装置に装填される際に作動するようにされた、トナー容器の外面（外壁面）、特に上記倒立円錐状部分の外面に接触する音波発振機構を設けること。
（ｃ）：上記振動付与手段として音波発振機構を、上記ノズル１９のうち気体導入管１８の直下かつ近傍に取り付けること。
（ｄ）：上記振動付与手段として音波発振機構を、上記多孔質部材１５の内部またはその直下に、該多孔質部材と接触させた状態で取り付けること。
（ｅ）：図１に示すように、上記ノズル１９にトナー濃度センサ２３を設けるか、またはトナー搬送経路のうち上記トナー排出口２０に近い箇所にトナー濃度センサを設けること。

上記（ａ）（ｂ）の構成によれば、トナー容器の壁面に付着したトナーが剥離（払い落し）されたり、あるいはトナー容器の壁面近傍のトナー塊がほぐされたりする効果がある。また、上記トナー排出口２０のメッシュや、多孔質部材１５に付着したトナーが剥離される効果がある。上記（ｃ）（ｄ）の構成・効果については後記する。

なお、図１に示すトナーバンクシステムを稼動する場合には、あらかじめ上記気体洗浄機構からの加圧気体を、多孔質部材１５の気体供給口に吹き付けてこれを洗浄し、しかる後にトナーバンクシステムによる現像装置へのトナー搬送を開始することが好ましい。
また、上記振動付与手段についての具体的説明は後に行うが、いずれにしても、これらの振動付与手段が画像形成装置への電源投入と同時に作動し、所定時間経過後に停止し、ついで画像形成装置へのトナー搬送が開始されるように構成することが好ましい。

つぎに、上記実施形態の作用・効果について説明する。
図１の構成において、エアーコンプレッサ１７から多孔質部材１５に、例えば圧力０．５ｋｇｆ／ｃｍ² 、送量１００ｍｌ/ｍｉｎで加圧空気を送ることにより、多孔質部材１５の上方に、トナーと空気からかる嵩密度０．２〜０．３ｇ／ｃｃの範囲の流動体領域１４を形成することができる。この流動体をノズルの先端部にあるトナー排出口２０（開口面積は例えば５ｍｍ²）よりトナー搬送チューブ２１を経由させ、図示されない搬送機構により機内現像ユニットにトナーと空気からなる、低密度で非常に高い流動性を持った流動体を送り出すことが可能となった。なお、上記流動体の移送では、上記吸引搬送機構であるモーノポンプによらず、上記流動体領域１４の加圧状態を利用して、トナー搬送チューブ２１内を圧送することも可能である。

さらに、本発明の電子写真現像剤供給搬送装置には、上記気体供給機構から供給される空気がトナー容器１１内の上部に溜まり、該容器内の内圧が過度に高まる結果、容器１１がノズル１９から外れるという危惧が予想されることから、装填容器の上面の一部に位置し、器内に滞留する気体のみを通過させ、該トナーの通過を阻止するフィルタ機構１２を設けることで、容器内の内圧を低下させるようにしている。このフィルタ機構１２は例えば、フッ素樹脂製の連続多孔質構造体であるゴアテックス（商品名）のシートで構成することができる。

本発明の電子写真現像剤供給搬送装置は、前述の通りトナー容器、トナー排出口、気体供給機構、フィルタ機構および気体洗浄機構を基本構成要素とし、トナーと空気からなる混合体の流動体をトナー搬送経路経由にて搬送することで、画像形成装置（複写機など）の現像部に現像用トナーを応答性良く供給し、また、画像形成装置の操作停止後から次の画像形成操作開始に至るまでの時間が長時間の場合でも、トナー搬送経路でのトナー詰まりが発生せず、常に安定した画像形成作業が実施できるものである。

ここで、上記振動付与手段について説明する。
（ｉ）上記ハンマー機構の具体例：回転軸に偏心カムを設け、このシャフトの回転により偏心カムの突起部分がトナー容器１１の外周壁を叩くように構成したもの。
このハンマー機構ではさらに偏心カムを、偏心角度を変えて複数枚設け、それらの数及び角度差に応じ、回転軸の基本回転数より高い周波数の振動を与えるようにすることができる。このような振動付与手段は、気体供給機構が作動する前に作動するタイプのものとすることができ、また、気体供給機構が作動を中止する前に作動中止するタイプのものとすることができる。さらに、気体供給機構の作動から独立したタイミングで作動するハンマー機構が好都合である場合が多い。

（ｉｉ）上記音波発振機構：振動付与手段が音波振動体の場合、その振動エネルギーは振幅に左右されるが、本発明の場合、８０ｄｂ〜１２０ｄｂである。また、使用周波数は特に限定されず、低周波領域から高周波領域の音波の適用が可能であるが、トナー塊を考慮した場合、可聴周波数である４０００Ｈｚ〜７０００Ｈｚの領域がトナーの流動開始に適したものとなる。トナーの流動性そのものを高める補助手段としての音波振動体であれば、２０Ｈｚ〜３００Ｈｚの波長域が好ましい。なお、音源のトナー容器に接触しない側には、機外への騒音発生防止のため遮音性、あるいは吸音性の部材で覆うことが好ましい。

このような振動付与手段を備えた電子写真現像剤供給搬送装置（Ａ）と、振動付与手段が設けられていない電子写真現像剤供給搬送装置（Ｂ）とについて、トナーの搬送実験を行った。その結果、上記（Ａ）において、気体供給機構を作動させる直前に上記振動付与手段を２分間させた場合、流動体の嵩密度が０．３ｇ／ｃｃ程度に達するまでの気体供給機構作動時間が、上記（Ｂ）の場合よりも２０％ほど短縮された。
上記振動付与手段の作動時間は、例えば１０秒から２０分の間欠的駆動という作動範囲で任意に設定することができ、気体供給機構の作動直前であれば、その時点より数分前から振動付与手段の作動が開始しても良いし、気体供給機構作動後は、比較的短い時間、数秒レベルでの振動付与手段の作動が断続的に繰り返されてもよい。

上記振動付与手段は、既述のように、画像形成装置内に予め設置されるハンマー機構でトナー容器の所定部位を叩くものでも良いし、音波振動子を容器の所定部位に接触させ、これに通電するようにしても良い。このような振動付与手段は、気体供給機構の作動直前、または、さらにそれ以降、断続的又は連続的にトナー容器内のトナー塊に振動を与えることで、気体供給機構からの気泡の移動、破裂による大小のトナー塊の解離およびトナーと空気の混合を促進助長し、トナーと空気からなる混合体の流動体形成領域の拡大化と、流動体形成の立ち上がりを早めるものとなる。また、該振動付与手段は予めトナー容器に装着されたものであっても良い。具体的には、トナー容器の所定部位に振動体を装着しておき、該容器を画像形成装置に装填した時、機械側の電気接点との通電により振動体を振動させるようにすることができる。振動体が画像形成装置本体に設けられたものである場合も同様である。

本発明の上記気体供給機構の構成は、前述したように空気の通過が可能な微細な多孔質部材であり、一般にトナーはその粒径が３μｍから１５μｍで、平均体積粒径１２μｍのものが使用されることから、その平均開口径は１２μｍ程度のものが好ましく、その材料はガラス製以外に、樹脂製、金属製の焼結体、あるいは網積層体であっても良い。

気体供給機構の作動は、画像形成装置としての複写機の稼動用メインスイッチが入れられた時点に合わせて、その作動を開始し、その後は、複写のためのコピー頻度に応じた現像ユニットのトナー消費量に合わせ、間欠的に作動するように制御することができる。当然、前掲の振動付与手段の作動は、該気体供給機構の作動のための電気信号を受けてその作動が制御され、或いは該気体供給機構の作動に先立って作動され、該気体供給機構の停止に先立って停止される。また、上記モーノポンプと気体供給機構との運転開始及び停止のタイミングを調節することにより、トナー搬送量を調節し、トナーと気体からなる流動体の嵩密度を調節し、かつ、トナー粒子に付着した外添剤の離脱を抑制することができる。

図１の電子写真現像剤供給搬送装置では、ノズル１９の下部にトナー濃度検知センサ２３が設けられている。このセンサは、気体供給機構で形成される、トナー容器内のトナーと空気からなる混合体中のトナー濃度を検知し、トナー容器内で形成されるトナーと空気から成る混合体中のトナー濃度が所定値以下とあった場合、容器交換を促す情報を提供する。このセンサはまた、現像部ユニット内で別途検知されるトナー濃度との関係で、一方のみのトナー濃度が相関関係に無い、具体的には、一方が高く一方が低い場合、トナー搬送経路での詰まりを予想し、複写作業の停止を図る電気的制御が実施される。さらに、このセンサによれば、トナー容器から画像形成装置へのトナー搬送が適切に行われているかどうか、すなわち上記トナー排出口２０のメッシュ目詰まりの有無や、トナー容器内が実質的に空になったことなどを知ることができる。

つぎに、図５および図６は、本発明の電子写真現像剤供給搬送装置に接続される電子写真方式の画像形成装置である複写機に係るもので、図５は現像手段（現像装置、現像ユニット）の全体の外観を示す斜視図、図６は複写機の要部構造を示す断面図である。

これらの図において、画像担持体（潜像担持体）としての感光体ドラム１は、図示しない支持部材によって回転自在に支持されており、図示しない駆動手段により図示の矢印Ａ方向（時計方向）に回転駆動される。感光体ドラム１上は、電子写真作像工程により帯電手段１０の帯電器によって帯電された後に、露光手段３１により静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像手段２から供給された現像剤Ｄのトナーによって、トナー画像が形成されて可視像化される。上記画像担持体としては、感光体ドラム以外にベルト状のものを使用してもよい。

感光体ドラム１上に、上記現像手段２により作像されたトナー画像は、転写手段３により転写部材である転写紙Ｐに転写されて、定着手段３２まで搬送されて定着されてから、排紙ローラ３３により排紙されて排紙トレイ等に収納される。クリーニング手段４は、感光体ドラム１上のトナー画像が転写紙Ｐに転写した後に該感光体ドラム上に付着する残留トナーを掻き落とすことによりクリーニングして、次の画像形成工程に備えるものである。

現像手段２は、現像剤Ｄを感光体ドラム１に供与する現像スリーブ２ａ、現像剤補給部２ｂ、現像剤攪拌手段２ｃおよび２ｄ、現像剤層規制部材２ｅ、攪拌搬送手段２ｆ、現像剤濃度を検知するためのトナー濃度センサ２ｈならびに、これ等を収容保持する容器２ｇ等から構成されて、上記現像スリーブ２ａを感光体ドラム１の周面に対向させた状態で配置されている。また、この現像手段２には、図示しない減圧手段が設けられており、上記容器２ｇ内部を減圧して現像剤Ｄが、現像スリーブ２ａと容器２ｇとの隙間から外部に飛散しないように構成されている。現像スリーブ２ａは、非磁性体からなるスリーブ、及びこのスリーブ内部に配置された磁石からなり、図示しない駆動手段により図示の矢印Ｂ方向（反時計方向）に回転駆動される。現像スリーブ２ａの幅方向の長さは、感光体ドラム１の幅方向の長さと略同じ長さに設定されている。

上記現像剤補給部２ｂは、現像剤搬送用のスクリュー２ｂ₁と、周面に母線方向の溝を有する現像剤吐出用のパドル２ｂ₂とを有する構成であり、本発明の電子写真現像剤供給搬送装置からの流動体（気体／トナー混合体）を移送手段５（モーノポンプ）で搬送し、該流動体中の現像剤Ｄを、図示しない現像剤検知手段からの信号に基づいて現像手段２内に均一に供給する。現像剤補給部２ｂは、上記容器２ｇの側板２ｇ₁から突出した位置に現像剤供給口２ｂ₃を有している。この現像剤供給口２ｂ₃は、上記移送手段５およびと搬送チューブ２１を介して、図１の電子写真現像剤供給搬送装置に接続されており、該現像剤供給口２ｂ₃より現像剤Ｄを受け入れるものである。

上記現像剤供給口２ｂ₃より取り入れられた現像剤Ｄは、上記スクリュー２ｂ₁の軸方向一端部に供給される。また、上記現像剤補給部２ｂでは、上板２ｂ₄のパドル２ｂ₂上方部位に気体抜き孔２ｂ₄−１が形成されており、この気体抜き孔には、気体透過手段としてのエアーフィルタ７が嵌め込まれている。このエアーフィルタ７は、移送手段５で移送される上記混合体を形成する気体である空気を、現像剤と分離して透過させるものであり、気体透過性回復手段８の爪部材８ａにより気体抜き孔２ｂ₄−１に着脱可能に嵌合している。

ここで、図６に示される上記移送手段５すなわち、モーノポンプの構造について、図８をも参照して説明する。
この移送手段５は、現像手段２の近傍でこれに接続されている。この移送手段５は、粉体ポンプユニットであり、通称モーノポンプと言われるスクリューポンプによって構成されている。具体的には、スクリュー状に形成されたロータ５ａ、ゴム等の弾性体で形成されたステータ５ｂ、筒状のポンプホルダ（ケーシング）５ｃ等から構成されている。上記ロータ５ａは、連結軸５ｄを介して駆動モータ（図略）の駆動軸に連結している。上記ステータ５ｂはロータ５ａの周りに、これを包み込むように設けられており、このステータ５ｂには、ロータ５ａが回転しながら、トナー搬送経路を搬送された上記混合体を移送する通路が形成されている。またこのステータ５ｂは、上記ポンプホルダー５ｃに保持されている。上記ポンプホルダー５ｃは、上記トナー搬送経路（搬送チューブ２１）に連結されている。

つぎに図７は、本発明の電子写真現像剤供給搬送装置を含む画像形成装置の制御回路の一部を示すブロック図である。画像形成装置内には、トナー補給制御部５１が配設されている。このトナー補給制御部５１には、図７に示すように（１）気体供給機構（エアーコンプレッサ１７、電磁弁２５）、（２）気体洗浄機構（エアーコンプレッサ１７、電磁弁２６ａ）、（３）トナー容器１１用のトナーセンサ（図１のノズル１９の下部に位置するトナー濃度検知センサ２３、（４）現像装置２のトナー貯留部に設けられたトナー濃度検知センサ２ｈ、（５）上記モーノポンプ５、（６）その他の構成要素が電気的に接続されている。

モーノポンプ５の作動を制御する吸引制御手段としてのトナー補給制御部５１は、画像形成装置の図示しないメインスイッチがＯＮになっている状態では、何らかの異常が認められない限り、図１のエアーコンプレッサ１７を連続的に駆動して、図１のトナー容器１１内のトナーを流動化せしめる。また、トナー像記録部の現像装置２のトナー貯留部に設けられたトナー濃度検知センサ２ｈによる検知結果に基づいて、モーノポンプ５を駆動してトナーを補給するようになっている。

具体的には、例えば、トナー濃度検知センサ２ｈからトナー検知信号が送られてこなくなった場合には、現像装置２のトナー貯留部内におけるトナー貯留量が所定量以下になっている。そこで、トナー補給制御部５１は、予め定められたポンプ標準作動時間分だけモーノポンプ５の運転を行う。この運転については、ポンプ標準作動時間内で、駆動と駆動停止とを交互に繰り返す間欠運転によって行う。ポンプ標準作動時間は、このような間欠運転がその期間内に行われた場合に、トナー濃度検知センサ２ｈがトナーを再び検知するようになるのに必要な量のトナー補給がなされる程度に、充分に長く設定されている。よって、ポンプ標準作動時間が経過してモーノポンプ５の間欠運転が停止すると、トナー濃度検知センサ２ｈがトナーを再び検知するようになる。

一方、図１に示す電子写真現像剤供給搬送装置におけるノズル１９の下部に位置するトナー濃度検知センサ２３からの電気信号が一定値レベル以下になった場合、画像形成装置の図示されないコピー操作パネル内のコピー情報表示部に、トナー容器の交換を警告する表示を行う。

本発明のトナーバンクシステム（電子写真現像剤供給搬送装置）の実施形態係るもので、このトナーバンクシステムを構成するトナー容器および、その底部周辺の構造を示す概略図である。図１のトナーバンクシステムに係るもので、気体供給機構を構成する多孔質部材および、気体洗浄機構を構成する洗浄気体噴射部材構造を示す概略平面断面図である。図２の多孔質部材および洗浄気体噴射部材の概略縦断面図であり、同時にこれらに関連する配管系統の構造をも示している。図２の洗浄気体噴射部材の要部構造を示す概略縦断面図である。本発明に係るトナーバンクシステムに連結される現像手段の外観を示す斜視図である。図５の現像手段と、感光体ドラムその他の要素とで構成される、電子写真方式による画像形成装置の要部構造を示す概略断面図である。本発明のトナーバンクシステムおよび、これに連結される電子写真方式による画像形成装置の動作を制御する制御装置の一部を示すブロック図である。従来のトナーバンクシステムの一例に係るもので、その全体システムを示す概略図である。

符号の説明

１画像担持体
２現像手段
２ａ現像スリーブ
２ｂ現像剤補給部
２ｂ₁ 現像剤搬送用スクリュー
２ｂ₂ 現像剤吐出用パドル
２ｂ₃ 現像剤供給口
２ｂ₄ 上板
２ｂ₄−１気体抜き孔
２ｃ現像剤攪拌手段
２ｄ現像剤攪拌手段
２ｅ現像剤層規制部材
２ｆ攪拌搬送手段
２ｈ濃度センサ
２ｇ容器
２ｇ₁ 側板
３転写手段
４クリーニング手段
５モーノポンプ（気体／トナー混合体移送手段）
５ａロータ
５ｂステータ
５ｃポンプホルダー
５ｄ連結軸
７気体透過手段（エアーフィルタ）
８気体透過性回復手段
８ａ爪部材
１０帯電手段
１１トナー容器
１２フィルタ機構
１３トナー層
１４流動体領域
１５多孔質部材（気体供給機構の本体）
１６自栓部材
１６ａ金属製リング
１６ｂ本体
１７エアーコンプレッサ
１８気体導入管
１９ノズル
２０流動体排出口
２１トナー搬送チューブ
２３トナー濃度検知センサ
２４洗浄気体噴射部材
２５電磁弁
２６分岐管
２６ａ電磁弁
２７加圧気体吐出口
２８加圧気体誘導経路
３１露光手段
３２定着手段
３３排紙ローラ
５１トナー補給制御部
２１０空気ポンプ
２１１モーノポンプ（スクリューポンプ）
２１２トナー容器
２１３ノズル
２１４開口部
２１５トナー搬送経路
２１６装置現像ユニット

Claims

トナー排出口を備え、電子写真現像剤用トナーを収納するトナー容器と、
多孔質部材を前記トナー排出口の近傍に設けてなる気体供給機構と、
前記トナー容器内に滞留する気体のみを通過させ、かつトナー容器内のトナーの通過を阻止するフィルタ機構とを備え、
前記気体供給機構の多孔質部材からの供給気体により、トナー容器内のトナーと前記供給気体との混合体からなる流動体領域を該トナー容器内に形成し、前記流動体領域にある前記混合体を前記トナー排出口からトナー搬送経路を介してトナー収納装置に供給するようにした、電子写真現像剤供給用のトナーバンクシステムであって、
前記多孔質部材の気体供給口に、該多孔質部材の周辺から気体を吹き付けることにより前記気体供給口の洗浄を行う気体洗浄機構を有し、
該気体洗浄機構は、前記多孔質部材を包囲するリング状の洗浄気体噴射部材と、前記洗浄気体噴射部材の内部に該洗浄気体噴射部材と同心状に形成された加圧気体誘導経路と、からなり、
前記加圧気体誘導経路に形成され、前記加圧気体誘導経路に連通する加圧気体吐出口から前記多孔質部材に対して気体が吹き付けられることを特徴とするトナーバンクシステム。
前記洗浄気体噴射部材は、前記多孔質部材を上方から包囲する位置に設けられ、かつ、前記加圧気体吐出口は、前記多孔質部材の上面に向いていることを特徴とする請求項１に記載のトナーバンクシステム。
前記気体供給機構と前記気体洗浄機構とは、同一の加圧気体供給源に接続され、
該加圧気体供給源からの加圧気体の供給は、前記気体供給機構または前記気体洗浄機構に切り替え可能であることを特徴とする請求項１または２に記載のトナーバンクシステム。
前記トナー収納装置が、電子写真方式の画像形成装置に配備される現像装置であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のトナーバンクシステム。
前記気体洗浄機構が、前記画像形成装置への電源投入と同時に作動し、所定時間経過後に停止することを特徴とする請求項４に記載のトナーバンクシステム。
前記気体供給機構と前記気体洗浄機構が同期して作動・停止することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のトナーバンクシステム。
前記トナー搬送経路が、可撓性を有する搬送ホースにより形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のトナーバンクシステム。
前記トナー搬送経路に、該トナー搬送経路内のトナーを前記トナー収納装置に吸引搬送する吸引搬送手段を設けたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のトナーバンクシステム。
前記吸引搬送手段を間欠運転するための吸引制御手段を設けたことを特徴とする請求項８に記載のトナーバンクシステム。
前記気体供給機構を振動させる振動付与手段を適所に設けたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のトナーバンクシステム。
前記トナー搬送経路内に多孔質部材を設け、該多孔質部材から加圧気体を噴出させるようにしたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のトナーバンクシステム。
請求項４に記載のトナーバンクシステムを稼動するに際し、あらかじめ前記多孔質部材の気体供給口に、該多孔質部材の周辺から前記気体洗浄機構により気体を吹き付けて前記気体供給口の洗浄を行い、しかる後にトナーバンクシステムによる前記現像装置へのトナー搬送を開始することを特徴とするトナー供給方法。