JP4840930B2 - 粉体供給装置、画像形成装置、及び、粉体収容部の輸送方法 - Google Patents

粉体供給装置、画像形成装置、及び、粉体収容部の輸送方法 Download PDF

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Description

この発明は、トナー等の粉体を供給先に供給する粉体供給装置と、それを備えた複写機、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と、粉体供給装置に着脱自在に設置される粉体収容部の輸送方法と、に関するものである。
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、大容量のトナーを収容するためのトナーバンク、トナー補給装置等の粉体供給装置が知られている(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)。
特許文献1等には、複数本のボトル状のトナー容器を設置できる粉体供給装置(トナーバンク)が開示されている。詳しくは、複数本のトナー容器のうち1本のトナー容器の栓が開放されて、内部に収容したトナーがトナーバンクのホッパーに補給される。トナーバンクのホッパー内のトナーは、気体流移送手段によって供給先となる現像装置に向けて搬送される。そして、開栓されたトナー容器内のトナーが空になると、別のトナー容器が開栓されてそこからトナー補給がされる。
特許文献2等には、トナー容器の容量よりも大きなホッパー(トナーホッパー)を備えた粉体供給装置(トナー補給装置)が開示されている。詳しくは、容量の大きなホッパーに複数本分のトナー容器のトナーが収容される。ホッパーには撹拌部材が設置されていて、ホッパーの内部のトナーを撹拌している。そして、ホッパー内のトナーは、ホッパーの下方から排出されて、流体搬送手段によって供給先となる現像装置に向けて搬送される。
他方、特許文献3等には、トナー容器(粉体容器)にトナー(粉体)を充填するための粉体供給装置(充填装置)が開示されている。詳しくは、充填装置内に空気を流入して装置内の圧力を高めることで、充填装置内に収容されたトナーを粉体導出管から排出して、供給先となるトナー容器内にトナーを充填する。
特許第3534159号公報 特開2005−24622号公報 特許第3549051号公報
上述した特許文献1等の粉体供給装置は、複数本のトナー容器が設置されるために、トナーの大容量化が可能になる。しかし、複数のトナー容器に収容されたトナーがすべて空になった後には、トナー容器の本数分だけトナー容器のセット作業が生じることになる。したがって、トナーの大容量化が達成される割には、トナーエンド時の作業性が向上しないという不具合があった。
また、特許文献2等の粉体供給装置は、ホッパーの容積を大きくしてトナーの大容量化を図っている。しかし、ホッパー内に収容されたトナーの架橋を防止するために、ホッパー内のトナーを撹拌部材によって機械的に撹拌しているために、トナーに機械的なストレスが生じる可能性があった。トナーに機械的なストレスが生じると、トナーに添加した添加剤がトナー表面に埋没したりトナー表面から剥離したりして、新品のトナーでありながら劣化した状態になり画質低下の原因になってしまう。また、特許文献2等の粉体供給装置は、ホッパーの下方からトナーを排出しているために、排出口近傍のシール性が低下したとき等に、粉体供給装置からのトナー飛散量が大きくなってしまう可能性もあった。
また、特許文献3等の粉体供給装置は、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している。そのため、収容部が圧力によって破裂しないように、収容部の機械的強度を充分に強く設定する必要がある。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。
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。
また、上述した種々の問題は、トナーを供給するために画像形成装置に設置される粉体供給装置に限定されることなく、粉体にダメージを与えることなく微量な粉体供給量の調整を必要とするすべての粉体供給装置に共通するものである。
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。さらに、粉体収容部を輸送した後であって稼働開始時に、粉体収容部に収容された粉体がブロッキングするのを抑止する必要もある。
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、粉体にダメージを与えることなく、交換作業が少なく粉体の大容量化が可能で、交換時の作業性が高く、微量な粉体供給量の調整ができて、粉体の飛散がなく、粉体を供給先に効率的に確実に移送できて、粉体収容部を輸送した後であって稼働開始時に粉体収容部に収容された粉体がブロッキングすることのない、粉体供給装置、画像形成装置、及び、粉体収容部の輸送方法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粉体収容部の輸送方法は、粉体を供給先に供給する粉体供給装置に着脱自在に設置されるとともに、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の輸送方法であって、前記粉体供給装置は、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を備え、前記粉体収容部は、稼働時には粉体供給装置本体に装着された状態で前記底部の側を静置面として、輸送時には前記粉体供給装置本体から脱離された状態で前記底部に交差する側面を静置面として輸送され、前記稼働時の設置面に対して移動可能に正立させるための複数対のキャスタを備えたものである。
また、請求項2記載の発明にかかる粉体収容部の輸送方法は、前記請求項1に記載の発明において、前記粉体収容部は、輸送時の姿勢と稼働時の姿勢とを変化させるための把持部を備えたものである。
また、請求項3記載の発明にかかる粉体収容部の輸送方法は、前記請求項2に記載の発明において、前記把持部は、前記輸送時の静置面から離間した位置であって前記稼働時の静置面に近接した位置に配設されたものである。
また、請求項4記載の発明にかかる粉体収容部の輸送方法は、前記請求項2又は請求項3に記載の発明において、前記粉体収容部は、前記粉体供給装置本体に対する着脱をおこなうための第2把持部を備えたものである。
また、請求項5記載の発明にかかる粉体収容部の輸送方法は、前記請求項1〜請求項4のいずれかに記載の発明において、前記複数対のキャスタのうち1対のキャスタは、前記輸送時の静置面と前記稼働時の静置面とが交差する領域の近傍に設置されたものである。
また、請求項6記載の発明にかかる粉体収容部の輸送方法は、前記請求項5に記載の発明において、前記1対のキャスタは、その車輪径が他のキャスタの車輪径よりも大きいものである。
また、請求項7記載の発明にかかる粉体収容部の輸送方法は、前記請求項5又は請求項6に記載の発明において、前記1対のキャスタを、固定式キャスタとしたものである。
また、請求項8記載の発明にかかる粉体収容部の輸送方法は、前記請求項5〜請求項7のいずれかに記載の発明において、前記1対のキャスタは、ロック機構を備えたものである。
また、請求項9記載の発明にかかる粉体収容部の輸送方法は、前記請求項1〜請求項8のいずれかに記載の発明において、前記粉体収容部は、前記輸送時の設置面に対して移動可能に正立させるための複数対のキャスタを備えたものである。
また、請求項10記載の発明にかかる粉体収容部の輸送方法は、前記請求項1〜請求項9のいずれかに記載の発明において、前記粉体収容部は、前記輸送時の設置面が前記稼働時の静置面に対して鋭角に傾斜するように形成されたものである。
また、請求項11記載の発明にかかる粉体収容部の輸送方法は、前記請求項1〜請求項10のいずれかに記載の発明において、前記粉体収容部は、前記輸送時の設置面に制振部材を備えたものである。
また、請求項12記載の発明にかかる粉体収容部の輸送方法は、前記請求項1〜請求項11のいずれかに記載の発明において、前記搬送手段は、前記輸送時の静置面から離間した位置に配設されたものである。
また、請求項13記載の発明にかかる粉体収容部の輸送方法は、前記請求項1〜請求項12のいずれかに記載の発明において、前記粉体収容部は、内部のエアを外部に送出するためのエア抜き部材を前記底部に対向する上面に備え、前記エア抜き部材は、輸送時の姿勢における前記粉体収容部の内部に収容された粉体の喫水線よりも上方に配設されたものである。
また、請求項14記載の発明にかかる粉体収容部の輸送方法は、前記請求項1〜請求項13のいずれかに記載の発明において、前記粉体収容部は、内部のエアを外部に送出するためのエア抜き部材を前記底部に対向する上面に備え、輸送時の姿勢における前記粉体収容部の内部に収容された粉体によって前記エア抜き部材が埋没しないようにカバーするカバー部材をさらに備えたものである。
また、請求項15記載の発明にかかる粉体収容部の輸送方法は、前記請求項1〜請求項14のいずれかに記載の発明において、前記粉体収容部は、気体が収容された気体収容袋を前記輸送時の静置面の側に備え、前記気体収容部は、稼働時に内部に収容された気体が外部に排出されて減容するように構成されたものである。
また、請求項16記載の発明にかかる粉体収容部の輸送方法は、前記請求項1〜請求項15のいずれかに記載の発明において、前記粉体を、トナー、又は、トナーとキャリアとからなる2成分現像剤としたものである。
また、請求項17記載の発明にかかる粉体供給装置は、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、気体が収容された気体収容袋を前記底部に交差する側面に備え、前記気体収容部は、稼働時に内部に収容された気体が外部に排出されて減容するように構成されたものである。
また請求項18記載の発明にかかる粉体供給装置は、前記請求項17に記載の発明において、前記粉体を、トナーとしたものである。
また、請求項19記載の発明にかかる粉体供給装置は、前記請求項17に記載の発明において、前記粉体を、トナーとキャリアとからなる2成分現像剤としたものである。
また、請求項20記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項17〜請求項19のいずれかに記載の粉体供給装置を備えたものである。
本発明は、気体噴出部によって粉体収容部の底部から気体を噴出しながら粉体を吸引して供給先に向けて搬送するとともに、輸送時の静置面が稼働時の静置面とは異なるように構成しているために、粉体にダメージを与えることなく、交換作業が少なく粉体の大容量化が可能で、交換時の作業性が高く、微量な粉体供給量の調整ができて、粉体の飛散がなく、粉体を供給先に効率的に確実に移送できて、粉体収容部を輸送した後であって稼働開始時に粉体収容部に収容された粉体がブロッキングすることのない、粉体供給装置、画像形成装置、及び、粉体収容部の輸送方法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12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。
図1において、1は電子写真方式の画像形成装置の主部となる画像形成装置本体(複写ユニット)、2は大容量給紙バンク(給紙ユニット)、3はソートやホチキス止め等をおこなう後処理ユニット、20は粉体供給装置(トナー供給ユニット)、を示す。
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。
図2において、1は画像形成装置本体、4は像担持体としての感光体ドラム、5は感光体ドラム4上に形成された静電潜像を現像する現像部(現像装置)、6は感光体ドラム4上に形成されたトナー像を転写紙等の記録媒体に転写する転写部、7は記録媒体上の未定着トナーを定着する定着部、8は感光体ドラム4上の未転写トナーを回収するクリーニング部、16は原稿読込部で読み込んだ画像情報に基いた露光光を感光体ドラム4上に照射する露光部、17は感光体ドラム4上を帯電する帯電部、18は転写紙等の記録媒体が収納された給紙部、を示す。
また、9は粉体供給装置20からトナーが供給される供給先としてのトナーホッパ(トナー受け取り部)、11はトナーホッパ9内のトナーを現像部5のトナー補給部5aに向けて搬送するトナー搬送経路、19は粉体供給装置20とは別にトナーホッパ9(供給先)内にトナーを補助的に供給するために設けられた第2粉体収容部としてのトナー容器(トナーボトル)、を示す。
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。
図2を参照して、画像形成装置における、通常の画像形成時の動作について説明する。
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。
一方、感光体ドラム4は、図中の時計方向に回転している。感光体ドラム4は、まず、帯電部17との対向位置でその表面が一様に帯電される。そして、帯電部17で帯電された感光体ドラム4表面は、露光光の照射位置に達する。そして、この位置で原稿の画像情報に対応した静電潜像が形成される。
その後、潜像が形成された感光体ドラム4表面は、現像部5との対向部に達する。そして、現像部5によって、感光体ドラム4上の潜像が現像される。
ここで、現像部5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、トナー補給部5aのトナーは、現像部5内のトナーの消費にともない、現像部5内に適宜に供給されるものである。現像部5内のトナーの消費は、感光体ドラム4に対向するフォトセンサや、現像部5内に設置された透磁率センサ、によって検出される。また、トナー補給部5a内のトナーは、トナー搬送コイル又は粉体ポンプ等で構成されるトナー搬送経路11を経由してトナーホッパ9から適宜に補給されるものである。さらに、トナーホッパ9内のトナーは、装置本体1の外部に設置された粉体供給装置20から搬送手段37、40、22、41によって搬送されるものである。
なお、本実施の形態1では、トナーホッパ9に複数のトナー容器19を交換自在に設置できるように構成されている。そして、トナー容器19からもトナーホッパ9に向けてトナーを供給できる。特に、粉体供給装置20の粉体収容部31の交換作業がおこなわれているときに、トナー容器19を用いてトナーホッパ9にトナーを供給することで、画像形成装置にダウンタイムが生じるのを完全に抑止することができる。
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、現像部5で現像された感光体ドラム4表面は、転写部6との対向部に達する。そして、この位置で、記録媒体上に感光体ドラム4上のトナー像が転写される。このとき、感光体ドラム4上には、記録媒体に転写されない未転写トナーが僅かながら残存する。
その後、転写部6を通過した未転写トナーを有する感光体ドラム4表面は、クリーニング部8との対向部に達する。そして、感光体ドラム4に当接するクリーニングブレードにより、未転写トナーがクリーニング部8内に回収される。クリーニング部8で回収された未転写トナーは、供給経路75によってリサイクルトナーとしてトナーホッパ9に向けて搬送されて、粉体供給装置20やトナー容器19から供給されるフレッシュトナーとともに、現像部5(トナー補給部5a)に補給されることになる。これにより、トナーのリサイクル性が高い画像形成装置を提供することができる。
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。
一方、転写部6に搬送される記録媒体は、次のように動作する。
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。
その後、給紙部18から給送された記録媒体は、レジストローラの位置に達する。そして、レジストローラの位置に達した記録媒体は、感光体ドラム4上に形成されたトナー像と位置合わせをするためにタイミングを合わせて、転写部6に向けて搬送される。
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。
以下、粉体供給装置20の構成・動作について詳述する。
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2〜図5を参照して、粉体供給装置20(トナー供給ユニット)は、画像形成装置(大容量給紙バンク2)に固定された粉体供給装置本体21(固定ユニット)と、内部にトナー(粉体)を収容する粉体収容部31(通いトナータンクユニット)と、で構成される。
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(稼働時静置面)に対して移動可能に正立させるためのキャスタ(2対のキャスタ31a、31b)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の上方には第2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、第2把持部55を把持しながらキャスタ31a、31bを用いて、設置面上にて粉体収容部31を粉体供給装置本体21に容易に着脱できることになる(白矢印方向の移動である。)。
なお、本実施の形態1では、粉体収容部31に第2把持部55とは別に把持部56が設置されている。これについては、後で図10にて詳しく説明する。
なお、粉体供給装置本体21には取っ手21aを具備するドア21bが設けられていて(図5を参照できる。)、ドア21bの開閉をおこない給紙装置本体21への粉体収容部31の着脱がおこなわれる。そのとき、粉体収容部31側の接続部材50、53a〜53c、57と、給紙装置本体21側の接続部材51、54a〜54c、58と、の接離がおこなわれる(図4をも参照できる。)。
本実施の形態1では、図3及び図6を参照して、キャスタ31a、31bが粉体収容部31の傾斜面(V字状面)の最上位置近傍に設置されているために、キャスタ31a、31bを含めた粉体収容部31の高さを比較的低くできる。ここで、本実施の形態1では、1対のキャスタ31aの車輪径が、他の1対のキャスタ31bの車輪径よりも大きくなるように構成されている。これについては、後で図10にて詳しく説明する。
なお、キャスタ31a、31bの設置位置や個数は、本実施の形態1に限定されることなく、粉体収容部31が転倒することなく設置面の移動が可能となる位置や個数であればよい。また、保持部55の設置位置や形状も、本実施の形態1に限定されることなく、設置面に対する粉体収容部31の移動操作が容易となる位置や形状であればよい。
このように、本実施の形態1における粉体供給装置20は、トナーが収容される粉体収容部31を粉体供給装置本体21から取り外して移動することができるので、粉体収容部31内のトナーがほぼ空になると、粉体収容部31をトナーが充填された別の粉体収容部31と交換するだけで、画像形成装置1にトナーを継続して供給することができる。なお、粉体供給装置20には、電源部60が画像形成装置本体1の電源とは別に設けられているために、画像形成装置1の電源を切らずに粉体収容部31の交換をおこなうことができる。すなわち、画像形成装置1にダウンタイムを生じさせることなく、粉体収容部31の交換をおこなうことができる。
図4を参照して、粉体供給装置本体21には、粉体収容部31の内部に収容されたトナーTを吸引して供給先(トナーホッパ9)に向けて吐出(送出)するポンプ22(吸引手段)、気体噴出部33に向けて空気を供給するエアーポンプ24、電源部60、等が設置されている。本実施の形態1では、吸引手段としてのポンプ22としてダイヤフラム式エアーポンプが用いられている。
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。
図6を参照して、粉体収容部31内には、吸引管37、気体噴出部33A、33B、33C1〜33C4、フレキシブルなシリコンゴムで形成された4つのチューブ40、44a〜44c、第2気体噴出部62、第2気体噴出部62と吸引管37とを保持する保持部材65、粉体収容部31内のトナーの残量を検知する検知手段としてのトナー残量センサ38(ニアエンドセンサ)、トナー残量センサ38に電気的に接続されたケーブル47(ハーネス線)、トナー残量センサ38や保持部材65やケーブル47を支持する支柱61、等が設置されている。また、粉体収容部31内には、粉体としてのトナーT(体積平均粒径が3〜15μmの範囲である。)が収容されている。粉体収容部31は水平面における断面形状が矩形になるように形成されていて、容積を最大限いかしてトナーを収容している。
粉体収容部31の底部は、中央部近傍が最下位置となるように傾斜する傾斜面で形成されている。換言すると、粉体収容部31の底部は、V字状に形成されている。そして、気体噴出部33A、33B、33C1〜33C4がその傾斜面に沿うように、粉体収容部31の底部に配設されている。
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。
気体噴出部は、中継部33A、多孔質部材33B、4つのチャンバ33C1〜33C4、等で構成され、粉体収容部31内に向けて空気(気体)を噴出する。気体噴出部の横断面形状(空気の噴出方向に直交する断面である。)はほぼ矩形に形成されている。
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。
ここで、多孔質部材33Bは、空気を通す微細な多孔質材料からなり、その開口率が5〜40%(好ましくは10〜20%である。)になるように形成され、その平均開口径が0.3〜20μm(好ましくは、5〜15μmである。)になるように形成され、その孔部の平均空孔径が前記トナーの体積平均粒径の0.1〜5倍(好ましくは、0.5〜3倍である。)の大きさになるように形成されている。
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。
このように構成された多孔質部材33Bを介して粉体収容部31内のトナーTに向けて空気を噴出することで、トナーの嵩密度を恒常的に低下させて、トナーを流動化して、トナーの架橋を防ぐことができる。なお、トナー粒子1個あたりの重量は微小であって、多孔質部材33Bにかかる空気圧はある程度強いために、トナーが多孔質部材33Bの孔部に入り込んでも、そのままトナーがチャンバ内に侵入したり、孔部を塞いだりすることはない。
ここで、多孔質部材33Bの下方に配設されたチャンバは、それぞれ独立した4つのチャンバ33C1〜33C4で構成されている。
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、粉体収容部31には接続部材53a、53bが設置され、粉体供給装置本体21にも接続部材54a、54bが設置されている。これらの接続部材53a、53b、54a、54bは、粉体収容部31が粉体供給装置本体21に装着されたときにはエアーポンプ24から気体噴出部33A、33B、33C1〜33C4に至る気体搬送経路を中継して、粉体収容部31が粉体供給装置本体21から離脱されたときには上述の気体搬送経路を分離することになる。これにより、粉体供給装置本体21に対して粉体収容部31が簡易に着脱されることになる。
ここで、第1チャンバ33C1及び第2チャンバ33C2の面積(多孔質部材33Bと接する接触面の面積である。)又は容積は、第3チャンバ33C3及び第4チャンバ33C4の面積又は容積よりも小さくなるように設定されている。
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。
このように、本実施の形態1では、気体噴出部に複数のチャンバ(第1チャンバ33C1及び第2チャンバ33C2と、第3チャンバ33C3及び第4チャンバ33C4と、である。)が設けられて、エアーポンプ24から複数のチャンバに別々に気体を送入して、傾斜面の位置によって気体噴出量の差異を形成している。この気体噴出量の差異は、気体が噴出される気体噴出部の面積(チャンバ33C1〜33C4の面積又は容積)に差異を設けて形成したものである。
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。
また、上述の効果を確実にするために、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を、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の1.1〜2倍に設定することが好ましい。
ここで、吸引管37(吸引口)は、粉体収容部31内のトナーTの残量が少なくなってもトナーTを効率的に吸引できるように、中継部33A(傾斜面の最下位置)の上方に配設されている。吸引管37は、吸引チューブ40、接続部材50、51(中継管)を介してポンプ22の一端(吸引口)に接続されている。さらに、ポンプ22の他端(吐出口)は、吐出チューブ41を介して画像形成装置本体のトナーホッパ9に接続されている。すなわち、吸引管37、吸引チューブ40、接続部材50、51によって粉体収容部31からポンプ22に至る粉体吐出経路が形成され、吐出チューブ41によってポンプ22からトナーホッパ9に至る粉体吐出経路が形成されている。そして、ポンプ22が稼動されると、粉体収容部31内のトナーTが吸引管37の吸引口37aから吸引されて、ポンプ22を経由して、トナーホッパ9(供給先)に移送される。
このように、粉体収容部31には接続部材50が設置され、粉体供給装置本体21にも接続部材51が設置されている。これらの接続部材50、51は、粉体収容部31が粉体供給装置本体21に装着されたときには粉体吸引経路(吸引口37aからポンプ22に至る経路である。)を中継して、粉体収容部31が粉体供給装置本体21から離脱されたときには上述の粉体吸引経路を分離することになる。これにより、粉体供給装置本体21に対して粉体収容部31が簡易に着脱されることになる。
なお、吸引チューブ40及び吐出チューブ41は、トナー親和性の低いシリコンゴムで形成されているために、チューブ内にトナーが固着してトナー搬送性が低下する不具合が抑止される。
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。
ここで、図2を参照して、ポンプ22は、供給先としてのトナーホッパ9よりも上方に配設されている。したがって、ポンプ22に吸引されたトナーTは、それよりも低い位置に配設されたトナーホッパ9に向けて吐出されることになる。そのため、ポンプ22からトナーホッパ9までの距離が長い場合であっても、双方の高低差によって小さな吐出力であっても確実にトナーを移送することができる。
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、粉体吸引経路の吸引口37a(吸引管37)は、ポンプ22よりも下方に配設されている。すなわち、粉体収容部31内のトナーTは、粉体収容部31の最下位置近傍に配設された吸引管37(内径が6〜8mm程度である。)から上方へ吸引されることになる。本実施の形態1では、ポンプ22と吸引管37との距離はポンプ22とトナーホッパ9との距離に比べて短く設定されているために、重力に逆らう方向への吸引であっても、ポンプ22の吸引力をそれほど大きくすることなく、粉体収容部31内のトナーTを効率的に吸引して移送することができる。さらに、粉体吸引経路が上方に向けてのものになっているために、吸引チューブ40等が破損したり外れたりした場合でも、粉体収容部31内のトナーが大量に飛散することがなく、吸引チューブ40内を通っていた僅かなトナーが飛散する程度ですむことになる。
なお、本実施の形態1では、吸引管37の吸引口37aとポンプ22との鉛直方向の距離H1が、トナーホッパ9とポンプ22との鉛直方向の距離H2に対して、1.5〜2倍になるように設定されている。これにより、吸引管37の吸引口37aからポンプ22を経由してトナーホッパ9に至る搬送経路全体のバランスが維持されることになる。
また、本実施の形態1では、ポンプ22(粉体供給装置本体21)や粉体収容部31が画像形成装置本体1の外部に配設されているために、画像形成装置本体1のレイアウトに関係なく粉体供給装置20を構成することができる。例えば、画像形成装置本体1の高さに係わりなく、ポンプ22をさらに高い位置に配設することもできる。さらに、画像形成装置本体1をオフィス内に設置して、トナーで汚れる可能性のある粉体供給装置20をオフィス外に設置することもできる。
図7を参照して、吸引管37は、支柱61に支持された保持部材65に固設されている。さらに、吸引管37の下方には、保持部材65に保持された第2気体噴出部62が配設されている。保持部材65(及び支柱61)は、粉体収容部31における吸引管37の位置を定めるとともに、吸引管37に対する第2気体噴出部62の位置を定める。
ここで、第2気体噴出部62は、エアーポンプ24から送出された空気を第3接続部材53c、54c、第3チューブ44cを介して、吸引管37の吸引口37aに向けて直接的に噴出するものであって、多孔質部材(チャンバを介して設けることもできる。)で形成されている。なお、本実施の形態1では、第2気体噴出部62が、トナー残量センサ38の近傍に向けて空気を噴出する第3気体噴出部としても機能することになる。
第2気体噴出部62の多孔質部材は、上述した気体噴出部の多孔質部材33Bと同様の材料で形成されている。これにより、吸引管37の吸引口37a近傍のトナーの嵩密度が低下するとともにトナーが流動化されて、搬送手段22、37、40、41で詰まりが生じることなくトナー搬送性が向上する。さらには、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による検知性能が安定化することになる。
なお、本実施の形態1では、第2気体噴出部62を用いて、吸引管37の吸引口37aの近傍と、トナー残量センサ38の近傍と、に向けて空気を噴出した。これに対して、吸引管37の吸引口37aの近傍に向けて空気を噴出する気体噴出部と(第2気体噴出部)、トナー残量センサ38の近傍に向けて空気を噴出する気体噴出部(第3気体噴出部)と、を別々に独立して設けることもできる。さらには、第2気体噴出部62を、粉体収容部31の底部に設けた気体噴出部と一体的に設けることもできる。
また、本実施の形態1では、図7を参照して、吸引管37の吸引口37aに整流部材39を設置している。この整流部材39は、吸引口の開口面積が大きくなるように形成された漏斗状部材であって、吸引口37aにおける吸引力を増加させる。
ここで、本実施の形態1における粉体供給装置20では、図8のタイミングチャートを参照して、ポンプ22による吸引(吸引管37からの吸引)が開始される前に、第2気体噴出部62の稼動(吸引口37aに向けての空気の噴出)が開始されるように制御している。これにより、吸引管37からトナーが吸引されるときには第2気体噴出部62によってトナーの流動化が確実に促進されているために、搬送手段22、37、40、41によるトナー搬送がスムーズにおこなわれる。
また、ポンプ22による吸引(吸引管37からの吸引)が終了される前に、第2気体噴出部62の稼動(吸引口37aに向けての空気の噴出)が終了されるように制御している。これは、吸引管37からトナーの吸引が開始される直前に第2噴出部61によってトナーの流動性が向上されれば、第2気体噴出部62の稼動を続けなくても、搬送手段22、37、40、41によるトナー搬送がスムーズにおこなわれることによる。したがって、本実施の形態1では、第2気体噴出部62のデューティを低減するために、ポンプ22の稼動が開始されて一定時間が経過した後に第2気体噴出部62の稼動を停止している。
なお、図8に示すように、気体噴出部33A、33B、33C1〜33C4(流動床)の稼動は、第2気体噴出部62の稼動と独立したタイミングでおこなわれる。気体噴出部33A、33B、33C1〜33C4の稼動は、連続的におこなうこともできるし、間欠的におこなうこともできるし、粉体収容部31内のトナー流動性の低下に合わせて(例えば、一定時間ごとに)おこなうこともできる。また、気体噴出部における、第1チャンバ33C1及び第2チャンバ33C2に空気を送出するタイミングと、第3チャンバ33C3及び第4チャンバ33C4に空気を送出するタイミングと、をずらして、粉体周部31内の全体のトナー流動性を効率的に均一化することもできる。
また、上述した制御の他、ポンプ22の稼動中に第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が長時間にわたって連続的に稼動されるとき等にトナー搬送性を向上させることができる。
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。
本実施の形態1では、3つのチューブ44a〜44cを用いて、第3チャンバ33C3及び第4チャンバ33C4、第1チャンバ33C1及び第2チャンバ33C2、第2気体噴出部62に向けてそれぞれ別々に空気を送出しているために、それぞれの機能に合わせて空気流量や空気圧の調整制御を容易におこなうことができる。
図5及び図6を参照して、粉体収容部31の上面(底部に対向する天井面である。)には、開口と、その開口を覆うフィルタ35(エア抜き部材)と、が設置されている。フィルタ35は、粉体収容部31内のトナーが外部に漏出するのを防止しつつ、粉体収容部31内の内圧が上昇するのを防止するものである。フィルタ35の材料としては、上述した多孔質部材33Bと同様のものを用いることもできるし、フッ素樹脂製の連続多孔質構造体である「ゴアテックス」(登録商標、ジャパンゴアテックス社製)を用いることもできる。なお、フィルタ35は、トナーが満杯状態の粉体収容部31におけるトナーの喫水線より上方に配設されていれば、その位置は粉体収容部31の上面以外の位置(例えば、側面である。)でもよい。
図9を参照して、トナー残量センサ38は、鉛直方向に離間して並設された3つの圧電センサ71〜73で構成されている。3つの圧電センサ71〜73は、支柱61に支持されたケース70に保持されている。3つの圧電センサ71〜73にそれぞれ電気的に接続された3本のケーブル47a〜47cは、ケース70内で結束されて、1束のケーブル47として支柱47に支持され、接続部材57、58(コネクタ)、ケーブル48を介して、画像形成装置本体1の制御部に電気的に接続されている。なお、本願において「ケーブル」は、各種電線の総称であるものと定義する。
このように、粉体収容部31には接続部材57が設置され、粉体供給装置本体21にも接続部材58が設置されている。これらの接続部材57、58は、粉体収容部31が粉体供給装置本体21に装着されたときにはトナー残量センサ38から粉体供給装置本体21に至るケーブル47(電気経路)を中継して、粉体収容部31が粉体供給装置本体21から離脱されたときには上述のケーブル47を分離することになる。これにより、粉体供給装置本体21に対して粉体収容部31が簡易に着脱されることになる。
ここで、トナー残量センサ38は、粉体収容部31内のトナー残量を3段階に分けてユーザーに知らせるためのものである。
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。
トナー残量センサ38は、吸引管37の外部に配設されているために、吸引管37の内部にトナーの塊が生成される不具合が抑止される。
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の上方に配設されているために、トナー残量の検出精度を向上させることができる。すなわち、気体噴出部33によって流動化されたトナーを検知することで、トナー残量を安定的に正確に検知することができる。
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。
上述したトナー残量センサ38の粉体収容部31における位置は、支柱61及びホルダ70によって正確に定められることになる。
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。
以下、本実施の形態1にて特徴的な粉体収容部31の構成及び輸送方法について詳述する。
図10(A)は粉体収容部31の輸送時の姿勢を示す図であり、図10(B)は輸送時の姿勢から稼働時の姿勢に変化した直後の粉体収容部31の状態を示す図であり、図10(C)は粉体収容部31の稼働時の姿勢を示す図である。
上述したように、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。そして、粉体供給装置20に設置された粉体収容部31がトナーエンド状態になると、トナーエンドの粉体収容部31が粉体供給装置本体21から取出されて、サービスステーションから輸送されてきた粉体収容部31(トナーが充分に収容されている。)が粉体供給装置本体21に装着される。
ここで、サービスステーションからの粉体収容部31の輸送は、トラックや列車等の陸路の輸送であったり、場合によっては空路や海路の輸送であったりする。
本実施の形態1では、図10(A)に示すように、輸送時の粉体収容部31(粉体供給装置本体21から脱離された状態である。)は、底部の側とは異なる側が静置面31dとなるように輸送される。具体的には、輸送時の静置面31dは、気体噴出部33が設置された底部に交差する側面である。すなわち、輸送時(後述する低周波の振動が加わる輸送時である。)には、粉体収容部31を側面側に倒立させている。
そして、図10(B)及び図10(C)に示すように、稼働時には粉体収容部31(粉体供給装置本体21に装着された状態である。)は、底部の側が静置面31cとされる。すなわち、トラック等による輸送が終了した粉体収容部31は、通常状態に正立される。具体的に、把持部56を把持した状態で、1対のキャスタ31aを中心にして、図10(A)の状態の粉体収容部31が図10(B)の状態に起立される。
これにより、輸送時に粉体収容部31内のトナーがブロッキングしても、稼働時にトナー供給不良が生じることのない粉体供給装置を提供することができる。
以下、その理由について説明する。
本願発明者は、研究を重ねた結果、粉体収容部31を正立させた状態(図6の状態である。)で輸送をおこなうと、輸送時間の経過にともない内部に収容されたトナーTの喫水面(粉面)が徐々に低下していき、やがてブロッキングした状態(絞まった状態)になることを知るに至った。これは、輸送時に粉体収容部31に加わる低周波の振動によって、トナー粒子間に介在する空気が抜けてトナーの嵩密度が徐々に高くなるためである。そして、このように全体的にブロッキングしたトナーは、稼働時に気体噴出部33から空気を噴出しても流動化されにくい。したがって、吸引管37からのトナー吸引も不充分になって、画像形成装置本体1へのトナー供給不良が生じてしまう。
これに対して、本実施の形態1のように、粉体収容部31を側面倒立させた状態(図10(A)の状態である。)で輸送をおこなった場合にも、輸送時間の経過にともない内部に収容されたトナーTの喫水面が徐々に低下(白矢印方向の移動である。)していき、やがてブロッキングした状態(嵩密度が高くなった状態)になる。ところが、図10(B)に示すように、側面倒立させた状態の粉体収容部31を正立させると、ブロッキングしたトナーTの一部(上方のトナーである。)が重力によって崩落して底部のスペースに移動する(白矢印方向の移動である。)。そして、図10(C)に示すように、気体噴出部33から空気が噴出されると、崩落したトナーの流動化をトリガーにしてブロッキングしたトナーの流動化が助勢されて、やがて内部に収容されたトナーTのすべてが流動化されて嵩密度が低下する(白矢印方向に喫水面が変位する。)。したがって、稼働時に粉体供給装置20から画像形成装置本体1に正常にトナー供給をおこなうことができる。
図11は、上述した効果を確認するために本願発明者がおこなった実験の結果を示すグラフである。
図11において、横軸は粉体収容部31に所定時間だけ低周波の振動を加えた後に気体噴出部33から15リットル/分の気体を噴出した時間(稼働時間)を示し、縦軸は粉体収容部31内のトナーの嵩密度を示す。また、図11において、破線グラフは粉体収容部31を正立させた状態(図6の状態である。)で振動を加えた場合のものであり、実線グラフは粉体収容部31を側面倒立させた状態(本実施の形態1の構成である。)で振動を加えた場合のものである。
図11の実験結果から、粉体収容部31を正立させた状態で輸送された場合(低周波振動を受けた場合)には、気体噴出部33を稼働させても嵩密度にほとんど変化がないことがわかる。これに対して、粉体収容部31を側面倒立させた状態で輸送された場合(低周波振動を受けた場合)には、その後に正立状態で気体噴出部33を稼働させることにより嵩密度が徐々に低下していくことがわかる。
また、上述した効果は、本願発明者が別途おこなったJIS Z0232に準じた対数掃引振動試験によっても確認することができた。
ここで、本実施の形態1では、粉体収容部31の大きさが、横幅650mm、奥行240mm、高さ700mmに設定されている。このように粉体収容部31の大きさ(トナー容量)がある程度大きい場合に、上述した効果が特に発揮されることになる。すなわち、側面倒立(輸送時の姿勢である。)から正立(稼働時の姿勢である。)に変化させたときに、輸送時にブロッキングしたトナーTの一部が重力によって崩落することにより上述の効果が達成されるために、粉体収容部31の大きさ(トナー容量)がある程度必要である。具体的に、本実施の形態1の粉体収容部31の構成であれば、横幅300mm以上、高さ300mm以上に設定されていれば、姿勢の変化(静置面の変化)によるブロッキング・トナーの崩落が生じやすくなる。
ここで、本実施の形態1では、図10を参照して、輸送時の姿勢(図10(A)の状態である。)と稼働時の姿勢(図10(B)の状態である。)とを変化させるための把持部56が、輸送時の静置面31dから離間した位置であって稼働時の静置面31cに近接した位置に配設されている。これにより、1対のキャスタ31aを中心にした粉体収容部31の回転動作が容易になる。なお、把持部56は、回転動作の操作性を考慮して、幅方向(図10の紙面垂直方向である。)の両端に設置することが好ましい。その場合、把持部56を幅方向両端にそれぞれ別々に設置することもできるし、図12(B)に示すように1つの把持部56を幅方向全域にわたって設置することもできる。
また、本実施の形態1では、2対のキャスタ31a、31b(稼働時の設置面31cに対して移動可能に正立させるためのものである。)のうち、1対のキャスタ31aを、輸送時の静置面31dと稼働時の静置面31cとが交差する領域の近傍に設置している。これにより、1対のキャスタ31aを中心にした粉体収容部31の回転動作が容易になる。
また、回転動作の中心になる1対のキャスタ31aの車輪径は、他のキャスタ31bの車輪径よりも大きく設定されている。これにより、1対のキャスタ31aを中心にした粉体収容部31の回転動作を安定的におこなうことができる。
図12(A)は、回転動作の中心になる1対のキャスタ31aを図10(C)の左方向からみた図である。図12(B)は、もう1対のキャスタ31bを図10(C)の右方向からみた図である。
図12(A)に示すように、回転動作の中心になる1対のキャスタ31aを固定式キャスタとしている。すなわち、1対のキャスタ31aは、車軸31a1に連結されていて、車輪が一方向のみしか回転しないように構成されている。これにより、1対のキャスタ31aを中心にした粉体収容部31の回転動作をおこなうときに、キャスタ31aが不安定に回転(首振り)することなく、回転動作を安定的におこなうことができる。なお、回転動作の中心になる1対のキャスタ31aにロック機構(車輪の回転をロックさせる機構である。)を設けることで、粉体収容部31の回転動作をさらに安定的におこなうことができる。
なお、図12(B)に示すように、もう1対のキャスタ31bは、車輪が自在に回転(首振り)するように構成された可動式キャスタである。これにより、稼働時設置面31cに対して粉体収容部31をあらゆる方向に移動させることができる。
また、本実施の形態1では、図10(A)を参照して、吸引管37等の搬送手段が、輸送時の静置面31dに近接するのではなく、輸送時の静置面31dからある程度離間した位置に配設されている。特に、吸引管37やトナー残量センサ38を支持する支柱61は、輸送時の静置面31dに対向する側(図10(A)の上面側である。)であって、輸送時の喫水面よりも上方に配設することが好ましい。これにより、輸送時に支柱61がトナー中に埋没することによってトナー粒子間の密集度が高まりトナーがブロッキングし易くなる不具合を抑止することができる。
また、本実施の形態1では、図10(A)を参照して、フィルタ35(エア抜き部材)が、輸送時の姿勢におけるトナーの喫水線よりも上方に配設されている。これにより、輸送時にフィルタ35がトナー中に埋没することによってフィルタ35がトナーによって目詰まりしてフィルタ35の機能が損なわれる不具合を抑止することができる。
なお、本実施の形態1において、粉体収容部31の側面(輸送時の設置面31dである。)に制振部材を設置することもできる。制振部材としては、例えば、発泡ポリウレタン等を用いることができる。これにより、粉体収容部31の輸送時に生じるブロッキング自体を軽減することができる。
以上説明したように、本実施の形態1では、気体噴出部33によって粉体収容部31の底部から空気を噴出しながらトナーTを吸引して供給先に向けて搬送するとともに、輸送時の静置面31dが稼働時の静置面31cとは異なるように構成しているために、トナーTにダメージを与えることなく、交換作業が少なくトナーTの大容量化が可能で、交換時の作業性が高く、微量なトナー供給量の調整ができて、トナーTの飛散がなく、トナーTを供給先に効率的に確実に移送できて、粉体収容部31を輸送した後であって稼働開始時に粉体収容部31に収容されたトナーTがブロッキングするのを抑止することができる。
なお、本実施の形態1では、気体噴出部33A、33B、33C1〜33C4や第2気体噴出部62に空気を送出するエアーポンプ24を、粉体供給装置本体21における粉体収容部31の上方の位置に配設したが、粉体供給装置本体21における粉体収容部31の傾斜面下方の位置に配設することもできる。その場合、エアーポンプ24から気体噴出部33A、33B、33C1〜33C4、第2気体噴出部62に至る気体搬送経路を短くできる。そのため、チューブの替わりにパイプを用いて、気体搬送経路を形成することもできる。
また、本実施の形態1では、粉体供給装置本体21を画像形成装置本体1の外部に独立して設置したが、粉体供給装置本体21を画像形成装置本体1の内部に一体的に設けることもできる。すなわち、ポンプ22、エアーポンプ24、電源部60等を画像形成装置本体1に配設して、粉体収容部31が画像形成装置本体1に対して直接的に着脱される構成にすることもできる。
実施の形態2.
図13及び図14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13は、実施の形態2における粉体収容部の輸送時の姿勢を示す概略図である。図14は、図13の粉体収容部が粉体供給装置に設置された状態を示す図である。本実施の形態2における粉体供給装置は、粉体収容部の輸送時の静置面にキャスタが設置されている点が、稼働時の静置面にキャスタが設置されている前記実施の形態1のものとは相違する。
図13に示すように、本実施の形態2では、粉体収容部31に、輸送時の設置面31dに対して移動可能に正立させるための複数対のキャスタ31eが設置されている。そして、粉体収納部31は、前記実施の形態1と同様に、側面倒立させた状態で輸送される。その際、側面倒立した状態の粉体収容部31は、第2把持部55を把持した作業者によって、キャスタ31eにより容易に移動されることになる。
また、粉体収納部31には、係合部31fと突出部31gとが形成されている。一方、粉体供給装置本体21には、粉体収納部31の係合部31f及び突出部31gに係合する軸部21f及び案内部21gが形成されている。
そして、側面倒立した状態の粉体収容部31を粉体供給装置本体21に向けて移動して(図13の状態である。)、粉体収容部31の係合部31fを粉体供給装置本体21の軸部21fに係合させる。さらに、把持部56を把持しながら軸部21fを中心にして粉体収納部31を回転すると、案内部21g上に突出部31gが係合した状態になる。そして、案内部21g上にて突出部31gをスライドさせながら粉体収容部31を粉体供給装置本体21内に押し込む。こうして、粉体供給装置本体21への粉体収容部31の装着が完了する。このとき、粉体収容部31の底部側が稼働時静置面31cとなっている。
以上説明したように、本実施の形態2でも、前記実施の形態1と同様に、輸送時の静置面31dが稼働時の静置面31cとは異なるように構成しているために、輸送時に粉体収容部31内のトナーがブロッキングしても、稼働時にトナー供給不良が生じることのない粉体供給装置を提供することができる。
実施の形態3.
図15及び図16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15は、実施の形態3における粉体収容部の輸送時の姿勢を示す概略図である。図16は、図15の粉体収容部の稼働時の姿勢を示す図である。本実施の形態3における粉体供給装置は、粉体収容部31の輸送時の設置面31dが稼働時の静置面31dに対して鋭角に傾斜するように形成されている点が、前記実施の形態1のものとは相違する。
図15及び図16に示すように、本実施の形態3における粉体収容部31は、輸送時の設置面31dが稼働時の静置面31dに対して鋭角に傾斜するように形成されている。
これにより、図15に示す輸送時の姿勢から図16に示す稼働時の姿勢に変化させたときに、輸送時にブロッキングしたトナーが傾斜した形になる(図16の破線に示すように上部が張り出した形である。)。したがって、姿勢を変化させた直後にブロッキングしたトナーが崩落し易くなる(図16の白矢印方向の崩落である。)。そして、気体噴出部33から空気が噴出されることにより、崩落したトナーの流動化をトリガーにして、内部に収容されたトナーTのすべてが流動化されることになる。
以上説明したように、本実施の形態3でも、前記各実施の形態と同様に、輸送時の静置面31dが稼働時の静置面31cとは異なるように構成しているために、輸送時に粉体収容部31内のトナーがブロッキングしても、稼働時にトナー供給不良が生じることのない粉体供給装置を提供することができる。
実施の形態4.
図17にて、この発明の実施の形態4について詳細に説明する。
図17は、実施の形態4における粉体収容部の輸送時の姿勢を示す概略図である。本実施の形態4における粉体供給装置は、粉体収容部31にカバー部材80が設置されている点が、前記実施の形態1のものとは相違する。
図17に示すように、本実施の形態4における粉体収容部31は、輸送時の姿勢における粉体収容部31の内部に収容されたトナーTによってフィルタ35が埋没しないようにカバーするカバー部材80が設置されている。具体的に、袋状に形成されたカバー部材80の輸送時上端(開口)は、輸送時のトナー喫水線よりも上方になるように形成されている。これにより、輸送時にフィルタ35がトナーに埋没して目詰まりして、フィルタ35の機能が損なわれる不具合が抑止される。
なお、フィルタ35とカバー部材80との間には所定のギャップが設けられているために、稼働時にカバー部材80によってフィルタ35から空気が排出されなくなる不具合を抑止することができる。
以上説明したように、本実施の形態4でも、前記各実施の形態と同様に、輸送時の静置面31dが稼働時の静置面31cとは異なるように構成しているために、輸送時に粉体収容部31内のトナーがブロッキングしても、稼働時にトナー供給不良が生じることのない粉体供給装置を提供することができる。
実施の形態5.
図18にて、この発明の実施の形態5について詳細に説明する。
図18は、実施の形態5における粉体収容部を示す概略図である。本実施の形態5における粉体供給装置は、粉体収容部31に気体収容袋81が設置されている点が、前記実施の形態1のものとは相違する。
図18(A)〜(C)に示すように、本実施の形態5における粉体収容部31は、空気を収容可能に形成されたフレキシブルな気体収容袋としてのエアバッグ81が、底部に交差する側面に設置されている。エアバッグ81は、管を介してエアバルブ82に接続されていて、その内部に空気を収容して膨容させたり、その内部から空気を排出して減容させることができる。
そして、図18(A)に示すように、輸送時(又はトナー充填時)にはエアバッグ81内に空気を充満させてエアバルブ82を閉鎖する。そして、粉体収容部31を正立させた状態(図18(A)の状態である。)で輸送をおこなうと、輸送時間の経過にともない内部に収容されたトナーTの喫水面が徐々に低下(白矢印方向の移動である。)していき、やがてブロッキングした状態になる。
そして、図18(B)に示すように、粉体収容部31を粉体供給装置本体21に装着する直前に、エアバルブ82を開放してエアバッグ81から空気を排出して減容する(白矢印方向の減容である。)。このとき、エアバッグ81の減容によって、ブロッキングしたトナーTの一部にスペースが形成されて、そのスペースに向けてトナーの一部が崩落する(矢印方向の移動である。)。
その後、図18(C)に示すように、気体噴出部33から空気が噴出されると、崩落したトナーの流動化をトリガーにして、内部に収容されたトナーTのすべてが流動化される(白矢印方向に喫水面が変位する。)。
以上説明したように、本実施の形態5では、輸送時に粉体収容部31内のトナーがブロッキングしても、内部に設置したエアバッグ81を減容させてブロッキング・トナーの一部を崩落させているために、稼働時にトナー供給不良が生じることのない粉体供給装置を提供することができる。
なお、本実施の形態5では、輸送時に粉体収容部31の底部側を静置面としたが、前記各実施の形態と同様に輸送時に粉体収容部31の側面を静置面とすることもできる。その場合、稼働開始時に粉体収容部31の姿勢を正立させてエアバッグ81を減容させることで、輸送時にブロッキングしたトナーの両側面がいかなる部材にも支持されない状態になり、ブロッキング・トナーの崩落が促進される。したがって、前記各実施の形態と同様に、稼働時にトナー供給不良が生じることのない粉体供給装置を提供することができる。
実施の形態6.
図19にて、この発明の実施の形態6について詳細に説明する。
図19は、実施の形態6における粉体収容部を示す概略図である。本実施の形態6における粉体供給装置は、粉体収容部の輸送時の静置面が横幅方向の側面である点が、輸送時の静置面が奥行き方向の側面である前記実施の形態1のものとは相違する。
図19(A)に示すように、本実施の形態6では、粉体収容部31の輸送時に、幅広の側面が輸送時静置面31dになるようにしている。この場合にも、輸送時間の経過にともない内部に収容されたトナーTの喫水面が徐々に低下(白矢印方向の移動である。)していき、やがてブロッキングした状態になる。
そして、図19(B)に示すように、側面倒立させた状態の粉体収容部31を正立させると、ブロッキングしたトナーTの一部の崩落(白矢印方向の移動である。)がさらに促進される。すなわち、本実施の形態6のように、幅広の側面を輸送時静置面31dとした場合には、正立されたブロッキング・トナーの下面に対する高さの比率が大きくなって、バランスが悪くなってブロッキング・トナーの崩落が促進される。
以上説明したように、本実施の形態6でも、前記実施の形態1と同様に、輸送時の静置面31dが稼働時の静置面31cとは異なるように構成しているために、輸送時に粉体収容部31内のトナーがブロッキングしても、稼働時にトナー供給不良が生じることのない粉体供給装置を提供することができる。
なお、前記各実施の形態では、トナーを供給先に供給する粉体供給装置20に対して本発明を適用したが、トナーとキャリアとからなる2成分現像剤を供給先に供給する粉体供給装置に対しても当然に本発明を適用することができる。その場合、粉体収容部内の2成分現像剤の残量を検知する検知手段として透磁率センサを用いることもできる。
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。
また、前記各実施の形態では、粉体収容部31内のトナーを吸引してトナーホッパ9に向けて吐出するポンプ22としてダイヤフラム式エアーポンプを用いたが、その他のポンプ(例えば、スクリューポンプ(モーノポンプ))を用いることもできる。その場合にも、前記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、前記各実施の形態では、粉体供給装置20を画像形成装置本体1の外部に独立して設置したが、粉体供給装置20を画像形成装置本体1の内部に一体的に設けることもできる。
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外観図である。 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。 粉体供給装置に粉体収容部が着脱される状態を示す概略図である。 粉体供給装置を示す構成図である。 粉体供給装置を示す上面図である。 粉体供給装置の粉体収容部を示す構成図である。 吸引管の近傍を示す部分拡大図である。 第2気体噴出部の制御を示すタイミングチャートである。 トナー残量センサを示す断面図である。 粉体収容部の輸送時の姿勢と稼働時の姿勢とを示す図である。 効果を確認する実験の結果を示すグラフである。 粉体収容部のキャスタを示す部分拡大図である。 この発明の実施の形態2における粉体収容部の輸送時の姿勢を示す概略図である。 図13の粉体収容部が粉体供給装置に設置された状態を示す図である。 この発明の実施の形態3における粉体収容部の輸送時の姿勢を示す概略図である。 図15の粉体収容部の稼働時の姿勢を示す図である。 この発明の実施の形態4における粉体収容部の輸送時の姿勢を示す概略図である。 この発明の実施の形態5における粉体収容部を示す概略図である。 この発明の実施の形態6における粉体収容部を示す概略図である。
符号の説明
1 画像形成装置(装置本体)、 5 現像部(現像装置)、
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、 21a 取っ手、
21f 軸部、 21g 案内部、
22 ポンプ(吸引手段)、 24 エアーポンプ、
31 粉体収容部、
31a、31b、31e キャスタ、
31c 稼働時静置面、 31d 輸送時静置面、
31f 係合部、 31g 突出部、
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、
55 第2把持部、
56 把持部、
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 カバー部材、 81 エアバッグ(気体収容袋)、 82 エアバルブ。

Claims (20)

  1. 粉体を供給先に供給する粉体供給装置に着脱自在に設置されるとともに、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の輸送方法であって、
    前記粉体供給装置は、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を備え、
    前記粉体収容部は、
    稼働時には粉体供給装置本体に装着された状態で前記底部の側を静置面として、輸送時には前記粉体供給装置本体から脱離された状態で前記底部に交差する側面を静置面として輸送され
    前記稼働時の設置面に対して移動可能に正立させるための複数対のキャスタを備えたことを特徴とする粉体収容部の輸送方法。
  2. 前記粉体収容部は、輸送時の姿勢と稼働時の姿勢とを変化させるための把持部を備えたことを特徴とする請求項1に記載の粉体収容部の輸送方法。
  3. 前記把持部は、前記輸送時の静置面から離間した位置であって前記稼働時の静置面に近接した位置に配設されたことを特徴とする請求項2に記載の粉体収容部の輸送方法。
  4. 前記粉体収容部は、前記粉体供給装置本体に対する着脱をおこなうための第2把持部を備えたことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の粉体収容部の輸送方法。
  5. 前記複数対のキャスタのうち1対のキャスタは、前記輸送時の静置面と前記稼働時の静置面とが交差する領域の近傍に設置され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収容部の輸送方法。
  6. 前記1対のキャスタは、その車輪径が他のキャスタの車輪径よりも大きいことを特徴とする請求項5に記載の粉体収容部の輸送方法。
  7. 前記1対のキャスタは、固定式キャスタであることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の粉体収容部の輸送方法。
  8. 前記1対のキャスタは、ロック機構を備えたことを特徴とする請求項5〜請求項7のいずれかに記載の粉体収容部の輸送方法。
  9. 前記粉体収容部は、前記輸送時の設置面に対して移動可能に正立させるための複数対のキャスタを備えたことを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれかに記載の粉体収容部の輸送方法。
  10. 前記粉体収容部は、前記輸送時の設置面が前記稼働時の静置面に対して鋭角に傾斜するように形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれかに記載の粉体収容部の輸送方法。
  11. 前記粉体収容部は、前記輸送時の設置面に制振部材を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれかに記載の粉体収容部の輸送方法。
  12. 前記搬送手段は、前記輸送時の静置面から離間した位置に配設され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収容部の輸送方法。
  13. 前記粉体収容部は、内部のエアを外部に送出するためのエア抜き部材を前記底部に対向する上面に備え、
    前記エア抜き部材は、輸送時の姿勢における前記粉体収容部の内部に収容された粉体の喫水線よりも上方に配設されたことを特徴とする請求項1〜請求項12のいずれかに記載の粉体収容部の輸送方法。
  14. 前記粉体収容部は、内部のエアを外部に送出するためのエア抜き部材を前記底部に対向する上面に備え、輸送時の姿勢における前記粉体収容部の内部に収容された粉体によって前記エア抜き部材が埋没しないようにカバーするカバー部材をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜請求項13のいずれかに記載の粉体収容部の輸送方法。
  15. 前記粉体収容部は、気体が収容された気体収容袋を前記輸送時の静置面の側に備え、
    前記気体収容部は、稼働時に内部に収容された気体が外部に排出されて減容するように構成されたことを特徴とする請求項1〜請求項14のいずれかに記載の粉体収容部の輸送方法。
  16. 前記粉体は、トナー、又は、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15のいずれかに記載の粉体収容部の輸送方法。
  17. 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、気体が収容された気体収容袋を前記底部に交差する側面に備え、
    前記気体収容部は、稼働時に内部に収容された気体が外部に排出されて減容するように構成されたことを特徴とする粉体供給装置。
  18. 前記粉体は、トナーであることを特徴とする請求項17に記載の粉体供給装置。
  19. 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17に記載の粉体供給装置。
  20. 請求項17〜請求項19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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