JPH10268622A - 現像剤供給タンク付き画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 貯蔵現像剤の大容量化を果たし、現像剤にか
かるストレスを抑え且つ現像剤中のトナー濃度の変動も
抑えながら、設計上の制約も少なく、更に現像剤の交換
も容易である画像形成装置を提案する。 【解決手段】 現像装置とは独立した位置に現像剤供給
タンク６６を配置し、当該現像剤供給タンクと現像装置
とを２成分現像剤が循環可能なように少なくとも一部が
フレキシブルな移送経路６７，７７を介して連結し、回
転することにより軸方向にトナーを移動させるローター
及び当該ローターを包み込むように配置され当該ロータ
ーのための回転空間を有し当該ローターと接触係合する
ステータとを有するスクリューポンプ装置が現像装置１
０６と現像剤供給タンク６６の少なくとも一方に付設さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２成分現像剤を用
いたプリンター、ファクシミリ、複写機等の電子写真方
式の画像形成装置に関し、特に貯蔵現像剤の大容量化と
トナー濃度の安定化を実現する現像剤供給タンクを備え
た画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成装置に広く採用されてい
る乾式の現像装置では、高品質のコピー画像を得るのに
適するとして、帯電キャリア粒子と当該キャリア粒子に
摩擦帯電的に付着する帯電トナー粒子とからなる２成分
現像剤が多く使用されている。このような２成分現像剤
を用いる場合、当該現像剤のうち、現像を繰り返す毎に
消費されるトナー分の補充の問題だけでなく、キャリア
粒子についても考慮しなければならない。例えば、繰り
返し使用されることで、摩擦帯電特性を強化すべくキャ
リア粒子表面に施されていた被覆物が剥がれ、キャリア
として劣化する問題がある。

【０００３】そのため、このように劣化したキャリアを
交換する必要が生じ、当初は画像形成装置を一旦停止
し、現像剤の交換作業を手動で行っていた。これでは非
常に煩わしいので、現像剤の交換を自動化することが過
去に多く提案されたが、提案の初期では、寿命になった
現像剤を回収し、代わりにフレッシュな現像剤を現像装
置に供給することを基本にするものであって、現像剤の
寿命の度に現像装置内の現像剤の全量を交換するため
に、現像剤の回収の直前と回収後に新しい現像剤を供給
した場合の画像品質（印刷品質）に著しい変化をきたす
という欠点があった。また交換作業の度に機械の稼働を
中断せざるをえない。そこで、それらの欠点を回避する
ために、寿命毎の全量交換でなく、一定間隔毎の部分交
換を実現する提案にが行われるようになってきている。
例えば特開平４−２９２７１号公報では、現像器内にお
ける現像剤の使用量が予め設定した値に達したならば、
当該現像器内における使用済み現像剤の一部を、予め設
定した所定量だけ排出し、その排出量とほぼ同量の新品
現像剤を現像器に供給することが開示されている。これ
によって現像器内の現像剤は寿命に達することなく、安
定した疲労程度を保つことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のような現像剤の
部分交換の自動化によって、機械動作を停止することな
く、キャリア劣化による画像品質の低下を免れるように
することが可能になった。しかしながら、新品キャリア
と入れ替えられる旧いキャリアは、寿命的にはかなり余
裕を残しており、資源的にかなりの無駄を生じている。
また装置全体のサイズの制約から現像剤量が比較的少な
めになりがちで、現像装置内でキャリアが撹拌搬送作用
を頻繁に受けることになって、その作用によってキャリ
アが痛めつけられ、また現像剤の絶対量が少ないため
に、トナー消費によって、現像剤中のトナー濃度の変動
が大きくなりがちである。

【０００５】これらの問題を回避するには、現像剤の絶
対量を増やし、交換頻度を抑えるようにするのが良い
が、当該現像剤を収容する現像装置を大きくすること
は、画像形成装置全体が大型化するだけでなく、設計上
の制約も甚だしいものとなる。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
って、貯蔵現像剤の大容量化を果たし、現像剤にかかる
ストレスを抑え且つ現像剤中のトナー濃度の変動も抑え
ながら、設計上の制約も少なく、更に現像剤の交換も容
易であるような画像形成装置の構成を提案することを課
題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明によれば、２成分現像剤により顕像化処理を
行う現像装置を備えた画像形成装置において、現像装置
とは独立した位置に現像剤供給タンクを配置し、当該現
像剤供給タンクと現像装置とを現像剤が循環可能なよう
に少なくとも一部がフレキシブルな移送経路を介して連
結し、回転することにより軸方向にトナーを移動させる
ローター及び当該ローターを包み込むように配置され当
該ローターのための回転空間を有し当該ローターと接触
係合するステータとを有するスクリューポンプ手段が現
像装置と現像剤供給タンクの少なくとも一方に付設され
る。

【０００８】上記スクリューポンプ手段によって移動す
るトナーを拡散状態で流動させるための空気供給手段を
更に具備していれば、好適である。現像剤供給タンクが
画像形成装置本体から着脱自在になっていれば、好都合
である。上記現像剤供給タンク内に現像剤のための撹拌
移送手段が複数配置され、各々独立に駆動可能であれ
ば、一層効果的である。複数個のトナー濃度検知手段
が、上記現像剤供給タンクに分配されていれば、なおよ
い。補充トナー用タンクが上記現像剤供給タンクに付設
されていてもよい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
の実施例に基づいて詳細に説明する。なお当然ながら、
以下の例は、本発明を例示するものであり、本発明の技
術的範囲を限定するものではない。

【００１０】図１において、本発明に係る複写機１０２
は、像担持体たる感光体１０３の周囲に、矢印で示す回
転方向に沿って、帯電装置１０４、露光装置１０５（デ
ジタル式の場合には画像信号に応じた光書き込み装
置）、現像装置１０６、転写ベルト１０７、クリーニン
グ装置１０８を配置している。露光装置１０５は、複写
機１０２の上面に設置されている原稿載置台１０５Ａに
載置された原稿を露光するための光源、反射鏡及び結像
レンズを含む露光光学機構１０５Ｂを備え、原稿に応じ
た静電潜像を感光体１０３上に形成するようになってい
る。

【００１１】感光体１０３上に形成された静電潜像は、
現像装置１０６によって可視像処理され、給紙装置１０
９から給送されてくる記録紙に転写ベルト１０７上で静
電転写される。転写された記録紙は定着装置１１０によ
って定着されて排紙される。転写後に転写ベルト１０７
に残留したトナー等を除去するクリーニング装置や感光
体表面上の残留トナーを除去するクリーニング装置１０
８が更に備えられている。また給紙装置１０９は異なる
サイズの記録紙を収容可能な給紙カセットを複数個備え
ており、選択されたサイズの用紙が給紙されるようにな
っている。

【００１２】上記現像装置１０６を断面的に詳細に示す
図２において、感光体１０３に向けられたユニットの開
口から一部が露出するように、現像剤担持体としてのマ
グネット内蔵現像ローラ２が配設されている。このマグ
ネットは、現像ローラを時計と見做した場合に、図２に
おいてほぼ７時方向の感光体１０３と対向する向きに現
像主極Ｐ₁、ほぼ６時と４時の方向にそれぞれ現像剤搬
送用磁極Ｐ₂，Ｐ₃、ほぼ２時及び１時の方向にそれぞれ
第１搬送ローラ２１への現像剤受け渡し用の磁極Ｐ₄，
Ｐ₅（磁極Ｐ₅は省略可）、ほぼ９時の方向の現像ドクタ
８に対向する向きに現像剤規制のための磁極Ｐ₆がそれ
ぞれ形成されている。各磁極の磁性は、例えばＰ₁が
Ｎ、Ｐ₂がＳ、Ｐ₃がＮ、Ｐ₄がＳ、Ｐ₅がＮ、Ｐ₆がＳで
ある。

【００１３】そして現像ローラ２の上方であって、現像
ローラ内マグネットの磁極がなく、磁力が他の方向より
も格段に小さい方向範囲において、軸受部材として上方
が開口した樋状の剤受けケース２４が配設されている。
この剤受けケース２４の幅方向の中心に位置する最下部
は、現像ローラ２の１２時方向よりも１１時側にずれて
いる。この剤受けケース２４には、後述する横撹拌手段
としての横撹拌ユニットが設けられている。剤受けケー
ス２４の右側には、ケース右側壁に沿って、第１〜第３
搬送ローラ２１，２２，２３が配設され、これらローラ
によって、現像ローラ２から現像剤を除去し、且つ除去
した現像剤を第２現像剤受けケース５０の上部開口の右
端部まで汲み上げる汲み上げ搬送手段を構成する。

【００１４】第１搬送ローラ２１は、図２での１〜２時
の方向から現像ローラ２に対向し、この第１搬送ローラ
２１に第２搬送ローラ２２が対向し、更に第２搬送ロー
ラ２２に上方から第３搬送ローラ２３が対向する。これ
ら第１〜第３搬送ローラ２１，２２，２３は、互いに同
一の構造を有しており、上記第２剤受けケース５０とは
反対側で現像剤を搬送するように、それぞれ内部に回転
不能のマグネットを収容している。

【００１５】剤受けケース２４の左側では、現像装置ユ
ニットのケース２８内面との間に所定の間隔を有してお
り、この間隔部分をもって、剤受けケース２４の左側壁
上端部を越えてオーバーフローした現像剤の現像ローラ
２表面への現像剤搬送通路４０になっている。この通路
の途中に位置するユニットケース２８の内面は傾斜面と
なっており、検知面２９ａがこの傾斜面のほぼ同一面に
なるようにトナー濃度センサ２９が設けられている。こ
のトナー濃度センサ２９は、現像剤の透磁率変化に基づ
いてトナー濃度を検知するものである。トナー濃度セン
サ２９により検知されたトナー濃度値は基準値と比較さ
れ、検知濃度が所定値を下回った場合にはトナー不足状
態と認識して、その不足分に応じた大きさのトナー補給
信号が不図示のトナー補給回路に出力されるようになっ
ている。

【００１６】また現像装置ユニット内での現像剤の横撹
拌搬送は、例えば図面の奥側から手前側へ現像剤を送る
外側の撹拌板部２６ａ及び螺旋状スクリュー部２６ｂ
と、手前側から奥側へ現像剤を送る内側の搬送スクリュ
ー２７とのバランスで成り立っている。この横撹拌ユニ
ットはデュアルミキサーであり、外側スクリューパドル
２５は中空円筒部２６と、当該中空円筒部２６の周面か
ら放射状に延びる複数の軸線と平行な撹拌板部２６ａと
中心軸方向に沿い奥側から手前側に向けて現像剤を搬送
する螺旋状のスクリュー部２６ｂとを備え、この中空円
筒部２６内に、中心軸方向に沿って手前側から奥側へ現
像剤を搬送する上記内側スクリュー２７が収容されてい
る。上記中空円筒部２６の手前側の側端部にはスクリュ
ー２６ｂで搬送されてきた現像剤を中空内部に進入させ
る不図示の剤取り込み口が形成され、奥側端部には内側
スクリュー２７で奥側端部まで搬送された現像剤を外部
に排出させる不図示の剤排出口が形成されている。

【００１７】以上のような構成において、現像ローラ２
に担持されて感光体１０３の対向位置を通過した現像剤
は、第１搬送ローラ２１によって現像ローラ２上からほ
ぼ１００％除去され、しかる後に第２搬送ローラ２２に
受け渡され、更に第３搬送ローラ２３に受け渡されて、
遠心力などで第２剤受けケース５０の右側上端縁を越え
て第２剤受けケース５０内に流下する。流下した現像剤
はケース５０内に溜り、横搬送スクリュー５１によって
装置手前側まで送られる。図３で認識可能なように、そ
のように搬送された現像剤は、第２剤受けケース５０の
下面に明けられた孔より剤溜り５２に落下して溜めら
れ、更に自身の自重と、横搬送スクリュー５４により第
１粉体ポンプ５５に移送される。

【００１８】この第１粉体ポンプ５５には従来公知の通
称「モーノポンプ」と呼ばれるスクリューポンプが用い
られる。当該粉体ポンプは、横搬送スクリュー５４と連
結された螺旋棒状のローター５８と、当該ローター５８
を包み込むように配置され当該ローターのための回転空
間を有し当該ローターと部分的に接触係合するステータ
５９と、このステータ５９を保持するホルダ６０と、歯
車列を介して横搬送スクリュー５４とつながった駆動モ
ータ５６等から構成される。ステータ５９はゴム等の弾
性体からなる。

【００１９】粉体ポンプのホルダ６０の内周壁面とステ
ータ５９の外周面の間には１ｍｍ程度の隙間があり、こ
の隙間は現像剤通路（吐出部）６１に連通しており、当
該隙間を介して現像剤通路６１へ吹き込むように、エア
ー供給口６２が設けられている。図４に示されるよう
に、エアーポンプ６３が作動するとチューブ６５、エア
ー供給口６２を介して循環現像剤に所定の送風量でエア
ーが吹き込まれ、これにより、粉体ポンプ５５の通路６
１から出る現像剤は流動化が促進され、粉体ポンプ５５
での現像剤移送が確実なものとなる。そして、粉体ポン
プ５５を通過した現像剤は、耐トナー性に優れたフレキ
シブルパイプ６７を介して現像剤供給ユニット６６（図
１）に移送される。

【００２０】複写機から着脱自在な現像剤供給ユニット
６６の概略構成を正面から透視的に示した図５及び横断
面的に示した図６において、当該ユニットには現像剤収
容器６８が内蔵され、この収容器６８の上部へ上記フレ
キシブルパイプ６７を介して循環現像剤が放出される。
また収容器６８の最下部には、ほぼその全幅にわたって
収容現像剤を第２粉体ポンプ７５に移動するための搬送
スクリュー６９が配設されており、第２粉体ポンプ７５
の作動によって、現像剤はフレキシブルパイプ７７を介
して現像装置１０６へ向けて送り出される（図１参
照）。搬送スクリュー６９は図５から認識できるように
第２粉体ポンプ７５のロータに直結し、螺旋羽根をその
軸に備えている。第２粉体ポンプ７５の構造は上記第１
粉体ポンプ５５の構造と同一であるので、その詳細な説
明は省略する。

【００２１】収容器６８の内部で搬送スクリュー６９の
上方には、少なくとも１個の、通常は複数個の撹拌移送
手段７１，７２，７３（図示の例では３個）が上下方向
に間隔を開けて配設されている。これら撹拌移動手段
は、それぞれ別の駆動手段により駆動されるが、クラッ
チ付き歯車機構を介して単一の駆動手段により任意の撹
拌移送手段を駆動するようにすることも可能である。最
上段の撹拌移動手段７３は、フレキシブルパイプ６７を
介して現像装置から移送される現像剤と収容器６８内の
現像剤、更には付設のトナー収容器７４から必要に応じ
て補給されるバージントナーを撹拌して、現像剤のトナ
ー濃度を均一化する。撹拌移送手段７１，７２，７３と
搬送スクリュー６９は図５の矢印のように収容器６８の
幅方向において互いに逆向きに収容現像剤を回転駆動さ
れる。これによって、現像剤の一方方向への片寄りを防
ぐことができ、またトナー濃度むらを回避し、濃度の早
めの均一化が実現する。

【００２２】図６に示されるように、各撹拌移送手段７
１，７２，７３の近傍にはそれぞれトナー濃度センサ８
１，８２，８３が設置され、各撹拌移送手段７１，７
２，７３付近のトナー濃度を検知し、所定濃度範囲にお
さまっていれば、その箇所の撹拌移送手段の駆動を停止
し、現像剤へストレスをできるだけかけないようにす
る。収容器に分配されたトナー濃度センサは、適宜の数
で配設され、撹拌移送手段の取付位置とは独立に設置位
置を決めてもよい。現像剤の凝集を避けるために、必要
に応じて適宜、撹拌移送手段７１，７２，７３が駆動す
るようになっていれば、なお好適である。これらセンサ
は、上記トナー濃度センサ２９と基本的に同じ構造を有
している。

【００２３】画像形成装置本体と現像剤供給装置とをス
トレスの少ない粉体ポンプとフレキシブルなパイプとで
接続することで、各装置の設置の制約が少なくなり、設
置場所の有効活用を図り、全体としての現像剤貯蔵量を
増やしながら、全体装置の大型化を最小限に抑えること
が可能となり、更に画像形成装置本体の外部に現像剤供
給装置を設置することで、メンテナンスの際の作業性を
向上することができる。なお、現像剤の貯蔵量を増やす
メリットは、上記現像剤供給装置を備えない従来タイプ
のものでは、例えば、現像剤１００ｇに対してトナーが
５ｇ存在するような状態で、画像形成によって１ｇのト
ナーが消費され、トナー濃度が５％から４％に変動して
いたのが、現像剤供給装置を備えることで現像剤量を５
００ｇにでき、１ｇのトナーを消費しても、トナー濃度
が５％から４．８％にしか変動せずにすむということで
ある。

【００２４】

【発明の効果】本発明に係る画像形成装置によれば、現
像装置とは独立した位置に現像剤供給タンクを配置し、
当該現像剤供給タンクと現像装置とを現像剤が循環可能
なように少なくとも一部がフレキシブルな移送経路を介
して連結し、所謂モーノポンプが現像装置と現像剤供給
タンクの少なくとも一方に付設されるので、貯蔵現像剤
の大容量化を果たし、現像剤にかかるストレスを抑え且
つ現像剤中のトナー濃度の変動も抑えながら、設計上の
制約も少なく、更に現像剤の交換も容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の概略的な概念図で
ある。

【図２】図１の画像形成装置に装着された現像装置の拡
大端面図である。

【図３】図２の現像装置の横搬送スクリューと粉体ポン
プの接続関係を示す概略図である。

【図４】現像装置と粉体ポンプとエアーポンプの関係を
示す概略斜視図である。

【図５】現像剤供給ユニットの概略構成の正面透視図で
ある。

【図６】図５の現像剤供給ユニットを横断面図である。

【符号の説明】

６６ 現像剤供給ユニット ６７ 現像装置から現像剤供給ユニットへの現像剤移送
用フレキシブルパイプ ７７ 現像剤供給ユニットから現像装置への現像剤移送
用フレキシブルパイプ １０３ 感光体 １０６ 現像装置

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２成分現像剤により顕像化処理を行う現
   像装置を備えた画像形成装置において、現像装置とは独
   立した位置に現像剤供給タンクを配置し、当該現像剤供
   給タンクと現像装置とを現像剤が循環可能なように少な
   くとも一部がフレキシブルな移送経路を介して連結し、
   回転することにより軸方向にトナーを移動させるロータ
   ー及び当該ローターを包み込むように配置され当該ロー
   ターのための回転空間を有し当該ローターと接触係合す
   るステータとを有するスクリューポンプ手段が現像装置
   と現像剤供給タンクの少なくとも一方に付設されている
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 上記スクリューポンプ手段によって移動
   するトナーを拡散状態で流動させるための空気供給手段
   を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の画像
   形成装置。
3. 【請求項３】 上記現像剤供給タンクが画像形成装置本
   体から着脱自在であることを特徴とする請求項１又は２
   に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 上記現像剤供給タンク内に現像剤のため
   の撹拌移送手段が複数配置され、各々独立に駆動可能で
   あることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記
   載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 複数個のトナー濃度検知手段が、上記現
   像剤供給タンクに分配されていることを特徴とする請求
   項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 補充トナー用タンクが上記現像剤供給タ
   ンクに付設されることを特徴とする請求項１〜５のいず
   れか一項に記載の画像形成装置。