(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体の現像剤を収納する密閉された収納容器と、
該収納容器にエアーを流入するエアー供給手段と、
前記収納容器に収納された現像剤の移送先である受け入れ部とを有する現像剤移送装置において、
前記受け入れ部と前記エアー供給手段とを連通し、
前記エアー供給手段からのエアーが前記収納容器および前記受け入れ部を通って前記エアー供給手段に戻るように循環される移送通路と、
該移送通路中の前記エアー供給手段と前記収納容器の間に前記移送通路を開閉する第１の開閉弁が設けられていることを特徴とする現像剤移送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像剤移送装置の動作方法において、前記第１の開閉弁は通常閉状態で、エアー供給時のみ開状態に切り換えられることを特徴とする現像剤移送装置の動作方法。
【請求項３】
粉体の現像剤を収納する密閉された収納容器と、
該収納容器にエアーを流入するエアー供給手段と、
前記収納容器に収納された現像剤の移送先である受け入れ部とを有する現像剤移送装置において、
前記受け入れ部と前記エアー供給手段とを連通し、
前記エアー供給手段からのエアーが前記収納容器および前記受け入れ部を通って前記エアー供給手段に戻るように循環される移送通路と、
該移送通路中の前記収納容器から前記受け入れ部の間に前記移送通路を開閉する第２の開閉弁が設けられている
ことを特徴とする現像剤移送装置。
【請求項４】
請求項３に記載の現像剤移送装置の動作方法において、
前記第２の開閉弁を閉状態にして前記エアー供給手段から前記収納容器内にエアーを流入させ、
前記収納容器が所望の圧力に達した時に前記第２の開閉弁を開状態に切り換えて
前記収納容器内のエアーを前記受け入れ部に流入させる
ことを特徴とする現像剤移送装置の動作方法。
【請求項５】
請求項３に記載の現像剤移送装置において、前記収納容器がフレキシブルな部材から作られていることを特徴とする現像剤移送装置。
【請求項６】
請求項４に記載の現像剤移送装置の動作方法において、前記収納容器がフレキシブルな部材から作られていることを特徴とする現像剤移送装置の動作方法。
【請求項７】
請求項５に記載の現像剤移送装置において、
前記収納容器内の現像剤の有無を検知する検知手段を有し、
該検知手段が前記収納容器内の現像剤が無いと検知したとき、
前記第２の開閉弁は閉鎖し、
前記エアー供給手段は前記収納容器内のエアーを吸引する方向とは逆の方向にエアーを供給する
ことを特徴とする現像剤移送装置。
【請求項８】
請求項７に記載の現像剤移送装置の動作方法において、前記収納容器が取り出された後に、前記第２の開閉弁を開放させることを特徴とする現像剤移送装置の動作方法。
【請求項９】
請求項１、３、５、７の何れか一項に記載の現像剤移送装置を用いる画像形成装置において、
前記現像剤がトナーであり、前記受け入れ部がトナーを消費する現像装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の画像形成装置において、
前記現像装置が現像室と、該現像室にトナーを補給するホッパー部とを有し、
収納容器に収納されたトナーがホッパー部に移送され、エアー供給手段によるエアーが前記収納容器、前記ホッパー部、前記エアー供給手段の順に循環される
ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真装置に使用する粉体の現像剤を移送する現像剤移送装置および該移送装置を用いる画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置において、トナーボトルやトナーカートリッジ等のトナーを収納するトナー収納容器を装置本体にセットし、その容器から現像装置へトナーを補給するものが良く知られている。この種の画像形成装置は、トナー収納容器に収納されたトナーを自由落下によって現像装置に供給するものや機械的なオーガ手段を用いてトナーを現像装置に供給するものが殆どであった。
【０００３】
しかし、前者の自由落下によるトナー移送は、収納容器と現像装置の配置関係に大幅な制限を受け、しかもトナー移送量を制御することもできないものである。また、後者のオーガ手段によるトナー移送は、トナーの移送量を制御することができるものの、移送経路がほぼ直線的に限られ、さらに移送経路が長いとトナーの凝集等を招き、トナー品質を悪化させると言う問題がある。このため、トナー移送をオーガ手段により行う装置では、トナー収納容器を現像装置の近傍に配置しなければならず、しかもオーガ手段では移送距離が短くても急角度でトナーを揚げることができないので、トナー収納容器を現像装置よりも下方へ配置することが難しかった。
【０００４】
ところで、従来のトナー収納容器としてはカートリッジ、ボトルが多く用いられているが、これら容器はハードボトルタイプであるため、これを再利用するにもユーザーからメーカーへの輸送コストが嵩みという問題がある。さらに、トナー収納容器は回収してトナーを再充填し再使用を図る場合でも回収容器の洗浄が困難な作業でコスト高などを招いていた。
【０００５】
このような従来の画像形成装置が有していた問題を大幅に緩和することができるトナー移送装置が特開２０００−１４７８８４号公報に開示されている。かかる装置では、密閉されたフレキシブルな袋からなるトナー容器にエアーを供給してエアー圧によりトナーを現像装置へ移送するように構成されている。したがって、トナー容器を現像装置の位置に規制されることなく、ほぼ任意の位置に設置でき、また容器がフレキシブルであるので回収等が容易で、輸送費用も嵩まない。さらに、エアーがトナーを十分に攪拌し、トナー品質を良好な状態に維持することができる等の有利な点を備えている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、特開２０００−１４７８８４号公報に開示されているトナー移送装置は種々の利点を備えているものであるが、まったく問題がないわけではない。特に、エアー移送方式を採用している構成上、トナーの送り先である現像装置の圧力が高まるため、現像装置でのトナー飛散の危険が伴う。かかる危険を回避するため、現像装置にはエアーを抜くためのフィルタを取り付けているが、経時使用により目詰まりを起こし、十分な圧抜けができなくなることがあった。
【０００７】
さらに、エアー移送方式によりトナー移送は、現像装置が要求するトナー量を精度良く補給することにも難があり、さらにまた、トナー容器がトナーニアエンドと判断されてもトナー容器の減容が困難であった。
【０００８】
本発明は、上記した従来の問題を解消し、エアーによる移送方式の利点を損なうことなく、送り先での紛体の飛散等を大幅に軽減することができる現像剤移送装置および画像形成装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、粉体の現像剤を収納する密閉された収納容器と、該収納容器にエアーを流入するエアー供給手段と、前記収納容器に収納された現像剤の移送先である受け入れ部とを有する現像剤移送装置において、前記受け入れ部と前記エアー供給手段とを連通し、前記エアー供給手段からのエアーが前記収納容器および前記受け入れ部を通って前記エアー供給手段に戻るように循環される移送通路と、該移送通路中の前記エアー供給手段と前記収納容器の間に前記移送通路を開閉する第1の開閉弁が設けられていることを特徴としている。
【００１０】
なお、本発明は、前記第１の開閉弁は通常閉状態で、エアー供給時のみ開状態に切り換えられると、効果的である。
また、上記の目的を達成するため、本発明は、粉体の現像剤を収納する密閉された収納容器と、該収納容器にエアーを流入するエアー供給手段と、前記収納容器に収納された現像剤の移送先である受け入れ部とを有する現像剤移送装置において、前記受け入れ部と前記エアー供給手段とを連通し、前記エアー供給手段からのエアーが前記収納容器および前記受け入れ部を通って前記エアー供給手段に戻るように循環される移送通路と、該移送通路中の前記収納容器から前記受け入れ部の間に前記移送通路を開閉する第２の開閉弁が設けられていることを特徴としている。
【００１１】
さらにまた、上記の目的を達成するため、本発明は、請求項３に記載の現像剤移送装置の動作方法において、前記第２の開閉弁を閉状態にして前記エアー供給手段から前記収納容器内にエアーを流入させ、前記収納容器が所望の圧力に達した時に前記第２の開閉弁を開状態に切り換えて前記収納容器内のエアーを前記受け入れ部に流入させることを特徴としている。
なお、本発明は、前記収納容器がフレキシブルな部材から作られていると、効果的である。
【００１２】
さらにまた、本発明は、前記収納容器内の現像剤の有無を検知する検知手段を有し、該検知手段が前記収納容器内の現像剤が無いと検知したとき、前記第２の開閉弁は閉鎖し、前記エアー供給手段は前記収納容器内のエアーを吸引する方向とは逆の方向にエアーを供給すると、効果的である。
【００１３】
さらにまた、上記の目的を達成するため、本発明は、請求項７に記載の現像剤移送装置の動作方法において、前記収納容器が取り出された後に、前記第２の開閉弁を開放させることを特徴としている。
また、上記の目的を達成するため、本発明は、請求項１、３、５、７の何れか一項に記載の現像剤移送装置を用いる画像形成装置において、前記現像剤がトナーであり、前記受け入れ部がトナーを消費する現像装置であることを特徴としている。
【００１４】
なお、本発明は、前記現像装置が現像室と、該現像室にトナーを補給するホッパー部とを有し、収納容器に収納されたトナーがホッパー部に移送され、エアー供給手段によるエアーが前記収納容器、前記ホッパー部、前記エアー供給手段の順に循環されると、効果的である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。
図１は、本発明に係る現像剤移送装置としてトナー移送装置を用いた全体の構成を示す断面説明図である。
【００１６】
図１において、符号１は像担持体としての感光体ドラムであり、一般的な電子写真プロセスと同様に、図示しない帯電装置により一様の電荷を与えられた後に、図示しない露光装置によって形成する画像に応じた露光を受けて静電潜像が形成される。符号１０は現像装置を示し、静電潜像をトナーで現像して、トナー像を形成するためのユニットである。感光体１上に形成されたトナー像は、図示していない転写装置により転写紙上に転写され、その後、定着装置によって転写紙上に定着固定されて画像が出力されることになる。
【００１７】
上記現像装置１０は、いわゆる２成分現像器であって、その内部にトナーとキャリアを混合した現像剤１１が貯蔵されている。符号１３ａ、１３ｂは現像剤１１を攪拌するための２本の搬送スクリューであり、符号１２は現像ローラである。現像ローラ１２は、攪拌された現像剤を磁力によってローラ表面に担持して搬送し、その搬送中にトナーを感光体ドラム１に移行して静電潜像が現像される。また、符号１４はドクターブレードで現像ローラ１２上の現像剤を一定の高さに規制する用をなしている。
【００１８】
現像装置１０は、画像の形成に伴ってトナーが消費されるため、その分のトナーを補給する必要がある。トナー補給制御には、種々の方法が提案されているが、一般的にはトナーとキャリアの混合比を検知したり、感光体ドラム１上に形成したパターン画像の濃度を検知したりしてトナー補給信号を出力するようにしている。
【００１９】
本実施形態に係るトナー移送装置は、現像装置１０上にトナーを一時的に貯める受け入れ部としてのトナーホッパー１５を設けている。該トナーホッパー１５には、回転することによって溝部に貯まったトナーを現像装置１０へ定量的に補給する供給ローラ１６を備えており、上記したトナー補給信号が発せられると、供給ローラ１６が回転して指定された量のトナーを補給することができる。
【００２０】
このトナーホッパー１５に移送するトナーは、トナー収納容器２０に収納され、トナーホッパー１５とトナー収納容器２０が移送経路としてのトナー導通路であるトナーチューブ３０によって連通している。トナーチューブ３０は、パイプ状のものならば種類を問わないが、これをフレキブルなチューブで構成すれば、トナー収納容器２０と現像装置１０との配置関係の規制がなくなり、設計自由度が大幅に増す。なお、フレキシブルなチューブとしては、耐トナー性に優れたゴム材料、例えば、ポリウレタン、ニトリル、ＥＰＤＭ等を用いることが好適である。
【００２１】
本実施形態のトナー収納容器２０は、ポリエチレン、ナイロン等の樹脂製または紙製の厚みが８０〜２００μｍ程度の単層または複層構成のフレキシブルなシートを折り紙製作のようにして、空気流入出のない密閉された袋状容器に作られている。このトナー収納容器２０は、下部に口金部材２１が固定され、口金部材２１にスポンジ、ゴム等からなりスリット（図示せず）が形成されたシール弁２２が設けられている。また、トナー収納容器２０は下部側領域において口金部材２１に向かって徐々に開口面積が小さくなるような口細形状に形成されている。
【００２２】
このように構成されたトナー収納容器２０は、画像形成装置の適宜位置に設けられたセット部にセットして使用される。かかるセット部には、トナー収納容器２０を支持する樹脂等のハード材料で作られた容器ホルダ５０と、トナー収納容器２０内にシール弁２２を介して挿入されるノズル５１とが設けられている。ノズル５１は、図２に示すように、トナーの通路５３とエアーの通路５４を有する２重管構造をなし、その先端にはシール弁２２への挿入をスムーズに行えるように尖頭部５２が形成されている。ノズル５１の上端側には、トナー通路５３に通じるトナー吸入口５５、エアー通路５４に通じるエアー排出口５６が設けられている。また、トナー通路５３およびエアー通路５４はノズル５１の下部側において、それぞれトナー排出口５７およびエアー吸入口５８と通じている。
【００２３】
エアー吸入口５８は、エアー導通路としてのエアーチューブ３１を介してエアー供給手段としてのエアーポンプ４０のエアー吐出口４１と連通され、エアーチューブ３１には電気信号によってオン・オフする第１開閉弁３２が設置されている。また、トナー排出口５７は上記したトナーチューブ３０を介してトナーホッパー１５に設けられたトナー受入口１７に連通されている。このトナーチューブ３０には、絞り量を制御可能な第２開閉弁３３が設置されている。
【００２４】
ここまで説明したトナー移送装置は、エアーポンプ４０からエアーがトナー収納容器２０内に供給され、該容器内に収納されたトナーが攪拌されるとともに容器内の圧力が高まり、トナーホッパー１５との圧力差を利用してトナーを容器からトナーホッパー１５へ移送するものである。このとき、トナー収納容器２０内のトナーを流動化させるには大量のエアーを流入させることが好ましく、エアーによって流動化されたトナーは液体の如く移送が容易になる。しかしながら、エアーが大量に供給されれば、トナーホッパー１５にもトナーとともに大量のエアーが移送される。よって、トナーホッパー１５の内圧が高まり圧力差がなくなってトナーが移送されにくくなり、しかも、ホッパーの隙間等からエアーが吹き出しトナー飛散を招く恐れがある。
【００２５】
そこで、本実施形態ではトナーホッパー１５とエアーポンプ４０とを戻りエアー導通路としての戻りエアーチューブ３４によって連通させている。この場合、トナーホッパー１５にエアー排出口１８を設け、このエアー排出口１８とエアーポンプ４０のエアー取入口４２とを戻りエアーチューブ３４で連結している。
【００２６】
このように、エアーポンプ４０、トナー収納容器２０およびトナーホッパー１５がほぼ密閉されたエアーチューブ３１、トナーチューブ３０、エアー戻りチューブ３４によって連通されているため、エアーはエアーポンプ４０、トナー収納容器２０、トナーホッパー１５、そして再びエアーポンプ４０に戻るように循環する。すなわち、エアーポンプ４０が作動すると、エアーチューブ３１およびノズル５１のエアー通路５４を介してエアー排出口５６からトナー収納容器２０にエアーが供給される。トナー収納容器２０にエアーが供給されると、上述したように、容器内のトナーが攪拌されて流動化するとともに、容器内の圧力が高まって、トナーがトナー吸入口からノズル５１のトナー通路５３、トナーチューブ３０を通ってトナーホッパー１５にトナーが移送される。このとき、トナーホッパー１５にはトナーとともにエアーも流入するが、エアーはトナーホッパー１５が戻しエアーチューブ３４を介してエアーポンプ４０に通じているので、トナーホッパー１５内の圧力を高めることなくエアーポンプ４０に戻り、エアーが循環される。
【００２７】
このように、エアーを循環させることで、トナーホッパー１５内の圧力が高まることがなく、上記したトナーの移送不良やトナー飛散を確実に防止することができる。しかも、エアーはほぼ密閉された循環路を循環するので、外部から湿度が浸入してトナーの物性を変化させることも防止できる。
【００２８】
また、上記トナー移送装置はトナー収納容器２０にエアーを流入して容器内圧が上昇し始めると同時に、トナーホッパー１５へのトナー移送が開始されるが、トナー収納容器２０からトナーホッパー１５までの距離が長い、もしくはトナーホッパー１５がトナー収納容器２０よりも非常に高い位置にある等の条件下では容器内の圧力不足により十分なトナー移送量が得られない恐れがある。
【００２９】
そこで、エアー流入時にはトナーチューブ３０に設けた第２開閉弁３３を閉状態とし、トナー収納容器２０が所望の圧力に達すると、該弁を開状態に切り換えることで、圧力差による高いトナーの搬送力が得られる。
【００３０】
上述したように、現像装置１０はトナー消費によりトナー濃度が低下すると、補給信号を発して供給ローラ１６が回転される。供給ローラ１６を駆動してもトナー補給がされない場合、トナーホッパー１５にトナーなしと判断されてトナー移送信号が発せられる。なお、トナー移送信号はトナーホッパー１５にトナーの有無を検知可能なセンサを配して、該センサからトナー移送信号を得るようにしてもよい。そして、トナー移送信号が発せられると、エアーポンプ４０が作動してエアーがトナー収納容器２０内に供給されるが、第１の開閉弁３２は通常、閉状態とし、エアーポンプ４０が作動中のみオンされて開状態に切り換えられる。第１の開閉弁３２をエアーポンプ４０の作動に同期して開閉することにより、エアーポンプ４０を停止したときに、トナー収納容器２０内のトナーがエアーポンプ４０側へ逆流することが防止される。
【００３１】
ところで、トナー収納容器２０は種々の形態にすることができるが、該容器の下部から挿入されるノズル５１を用いている本実施形態では、収納されたトナーが重力で容器下部に集まるように、下部に向かって口細形状にすることがトナー残量を減らすため有利である。そこで、本実施形態のようなトナー収納容器２０を用いたとき、図３に示すように、符号Ａで示す部分にエアーが届きにくく十分に攪拌されない可能性が高い。しかも、トナーの流動性の悪さはよく知られているところであり、このため、ノズル５１近傍のトナーを流動化されても上記Ａ領域のトナーが流動化できずに、図４および図５に示すようなトナー架橋が発生する恐れがある。このようなトナー架橋が生じてしまうと、これをエアー流入で壊すことが困難になり、補給されない残留トナーになってしまう。
【００３２】
しかし、本実施形態のように、トナー収納容器２０にフレキシブルな部材を使用しているので、エアーを流入したときに、その弾性によって容器が膨らむ等の壁面が変形する。よって、エアー流入時に架橋したトナーや架橋しようとするトナーを崩すことができ、トナー架橋によるトナー残を確実に防止することができる。
【００３３】
次に、トナー収納容器２０の回収について説明する。トナー収納容器２０は、トナー補給信号が発せられても、トナー補給されないとき、トナーニアエンドと判断される。かかる状態下では、トナーを移送しようとしてトナー収納容器２０内はエアーが充満されている。本実施形態のトナー収納容器２０は、フレキシブル部材によって形成されているため、容器内のエアーを吸引すれば減容することができ、容器が減容した状態になれば、持ち易くユーザーの取り扱いが容易になる。また、ユーザーが誤って容器を落下させた場合でも、容器内にわずかに残ったトナーが吹き出にくく、さらに容器を回収するときの嵩が減少するため、物流コストを低減することができる。
【００３４】
そこで、本実施形態では、トナー収納容器２０のトナーがすべて消費されたことが検知されると、第１開閉弁３２を開状態にしてエアーポンプ４０とトナー収納容器２０を連通させ、第２開閉弁３３を閉状態にしてトナー収納容器２０とトナーホッパー１５の間を遮断する。このように開閉弁３２、３３を作動後、エアーポンプ４０を逆方向に作動する。エアーポンプ４０の逆方向の作動により、トナーチューブ３０が閉じられているので、トナー収納容器２０内のエアーがエアーポンプ４０によって吸引され、しかもトナー収納容器２０がフレキシブルな部材であるため、容器が減容される。
【００３５】
かくして、本実施形態の装置ではトナーエンドとなると、自動的にトナー収納容器２０が減容されるので、トナー収納容器２０の交換作業が容易で、その使用済み容器の回収のための物流コストも大幅に軽減することができる。
【００３６】
また、空になったトナー収納容器２０をセット部から取り出した後、第２開閉弁３３を開状態に戻せば、減容のため高まったトナーホッパー１５の圧力を大気圧に戻し、次の容器の装着に備える。このとき、一度に第２開閉弁３３を解放すると、圧力差によってノズルからチューブ内の残留トナーが飛散する恐れがあるため、第２開閉弁３３を徐々に解放し減圧することが望ましい。
【００３７】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、各種改変できるものである。
例えば、上記実施形態ではトナーを移送するが、トナーとキャリアからなる現像剤を移送することもできる。また、現像装置は二成分現像のものに限らず、一成分現像であってもよい。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１及び２の構成によれば、エアー供給手段と収納容器の間のエアー通路に第１の開閉弁を設けており、この第１の開閉弁をエアー供給手段の作動と同期してエアー供給時に開状態とすることにより、エアー供給手段の停止時に収納容器内の現像剤が逆流することを防止できる。
【００３９】
請求項３及び４の構成によれば、収納容器から受け入れ部の間の移送通路に第２の開閉弁を設け、収納容器内をトナー移送に適した圧に上昇させてトナー移送を確実に行うことができる。
【００４０】
請求項５及び６の構成によれば、収納容器がフレキシブルな部材から作られているので、エアーの供給で壁面が動かされ、トナー架橋の発生を抑制することができる。
【００４１】
請求項７の構成によれば、収納容器の現像剤が空状態と判断されたとき、その第２の開閉弁を閉じてエアー供給手段を収納容器のエアーを吸引する逆方向に動作させることにより、空になった収納容器を自動的に減容することができる。
【００４２】
請求項８の構成によれば、着脱可能な収納容器が取り出された後、第２の開閉弁を開放することで、受け入れ部の圧を大気圧に戻すことができる。
請求項９および１０の構成によれば、現像室にトナーを補給するホッパー部でのトナー飛散が生じない画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】（ａ），（ｂ）はノズルの正面および断面図である。
【図３】トナー収納容器のエアーが届きにくい箇所を説明する説明図である。
【図４】トナー収納容器で起り得るトナー架橋の一例を示す説明図である。
【図５】トナー収納容器で起り得るトナー架橋の他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  現像装置
１５  トナーホッパー
２０  トナー収納容器
３０  トナーチューブ
３１  エアーチューブ
３２  第１の開閉弁
３３  第２の開閉弁
３４  戻りエアーチューブ
４０  エアーポンプ
【図１】
0003670995.tif 000002
【図２】
0003670995.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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