(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の現像装置と、該現像装置にそれぞれに補給するトナーを収納する現像装置と同数のトナー収納容器とを有し、該トナー収納容器に収納されたトナーを、貫通孔が形成されたステータ、該ステータの貫通孔に嵌合された回転駆動されるロータを有する粉体ポンプにより搬送チューブを介して前記現像装置へ補給する画像形成装置において、
前記トナー収納容器から前記現像装置までの長さ及び揚程の差に基づく搬送条件の違いに応じて前記搬送チューブの内径の大きさが異なることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置おいて、前記粉体ポンプが各現像装置に隣接配置され、前記搬送チューブが前記トナー収納容器のトナー排出部から前記粉体ポンプまでの長さが長く及び揚程高さが高いほど内径の大きさを小さくすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像形成装置において、前記搬送チューブの最小内径を直径４ｍｍとした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、トナー収納容器に収納されたトナーを、現像装置へ補給するようにした電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記形式の画像形成装置において、トナー収納容器に収納されたトナーを粉体ポンプにより現像装置へ補給するトナー補給装置を備えたものが知られている。そして、この粉体ポンプとして、貫通孔が形成されたステータ、該ステータの貫通孔に嵌合された回転駆動されるロータを有する１軸偏芯スクリューポンプを用いることも公知であり、１軸偏芯スクリューポンプは高い固気比で連続定量移送が可能であって、ロータの回転数に応じた正確なトナーの移送量が得られるものである。
【０００３】
本出願人は、その吸引型の１軸偏芯スクリューポンプによりトナー補給を行うようにした画像形成装置としてのカラープリンタを既に提案しており、その概要を図１に示す。
【０００４】
図１に示すカラーレーザプリンタは、装置本体１の下部に給紙部２が配置され、その上方に作像部３を配置した構成となっている。作像部３には、給紙側が下で、排紙側が上となるように傾斜させて配置した転写搬送ベルト装置が設けられている。転写搬送ベルト装置は、複数のローラ、本例では４つのローラに巻き掛けられたエンドレスの転写搬送ベルト１２を有し、そのローラの１つが駆動ローラとして構成されることにより矢印方向へ回転駆動される。転写搬送ベルト１２には、その上部走行辺に沿って下から順にマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、黒（Ｂｋ）のトナーを用いて画像形成を行う４つの作像ステーション４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋが並列配置されている。
【０００５】
各作像ステーション４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋは、像担持体としての感光体ドラム５が設けられ、該感光体ドラム５は図示していない駆動手段によって時計方向へ回転駆動される。感光体ドラム５の回りには、帯電手段としての帯電ロール６、光書込み装置８によってレーザ光による書込みが行われる光書込み部、現像手段として現像装置１０、クリーニング手段としてクリーニング装置９が設けられている。現像装置１０は、トナーとキャリアからなる２成分現像装置であって、消費されたトナー量に応じてトナー補給装置によりトナーが補給される。
【０００６】
次に、図１に示すカラープリンタのフルカラープリントを行う作像動作についてマゼンタ用の作像ステーション４Ｍにより説明する。
感光体ドラム５が回転駆動されるとき、その表面が帯電ロール６によって帯電され、その帯電領域には図示していないＬＤ（レーザダイオード）を駆動してレーザ光をポリゴンミラー８ａに照射し、シリンダーレンズ等を介して反射光を感光体ドラム５上に導く光書込み装置８により、マゼンタトナーで現像する光像の光書込みが行われる。この書込みにより感光体ドラム５上には、パソコン等のホストマシーンより送られた画像データに基づいた静電潜像が形成され、該潜像は現像装置１０によってマゼンタトナーの可視像となる。
【０００７】
一方、給紙部２からは転写材として指定された用紙が給紙され、給紙された用紙は転写搬送ベルト１２の搬送方向上流側に設けられたレジストローラ１３に一旦突き当てられる。そして、用紙は上記可視像に同期するようにして転写搬送ベルト１２上に給送され、該ベルトの走行により感光体ドラム５に対向する転写位置に到る。この転写位置では、転写搬送ベルト１２の裏面側に配置された転写ロール１４の作用によりマゼンタトナーの可視像が用紙に転写される。
【０００８】
上記作像動作に同様にして、他の作像ステーション４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋにおいてもそれぞれの感光体ドラム５の表面に各トナーによる可視像が形成され、これら可視像は転写搬送ベルト１２によって搬送される用紙が各転写位置に到来するごとに重ね転写される。したがって、本カラープリンタはタンデムタイプの特徴であるフルカラーの画像がモノクロとほぼ同様な短時間で用紙に重ね転写できるものである。転写後の用紙は、転写搬送ベルト２０から分離されて、定着装置１５により定着される。定着を終えた用紙は、通常、そのまま機外に排紙されるか、このとき用紙は反転されて装置本体１の上面に設けられた排紙トレイ１６に裏面排紙される。
【０００９】
次に、トナー収納容器２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｙ，２０Ｂｋに収納されたトナーを各作像ステーション４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋに補給するトナー補給装置について、図２を用いて説明する。なお、各作像ステーション４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋの現像装置１０に補給するトナー補給装置は実質上、同一構造に構成されている。
【００１０】
現像装置１０には、その近傍または一体に吸い込み型の粉体ポンプ４０である一軸偏芯スクリューポンプが設けられている。この粉体ポンプ４０の構成は、図２に示すように、金属などの剛性をもつ材料で偏芯したスクリュー形状に作られたロータ４１と、２条スクリュー形状の貫通孔が形成され、ゴム等の弾性体で作られるステータ４２と、該ステータ４２が回転しないように保持し、かつ粉体の搬送路を形成する樹脂材料などで作られたホルダ４３とを有している。上記ロータ４１は、図３に示すように、偏芯運動を吸収するピンジョイントにより連結された連結軸４７を介して軸受４５に回転自在に支持された駆動軸４４と連結され、駆動軸４４にはギヤ４６が固定されている。このギヤ４６は、点線で示すクラッチ４９を備えたギヤ付きクラッチであってもよい。
【００１１】
また、上記ホルダ４３の先端、すなわち、図２の右端にはトナー吸い込み部４３ａが設けられ、トナー吸い込み部４３ａと後述するノズル５１に設けられたトナー用接続口５４とトナー搬送チューブ１７によって接続されている。このトナー搬送チューブ１７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、シリコン等）から作られたフレキシブルなチューブを用いることがきわめて有効であり、フレキシブルなチューブであれば上下左右の任意方向へ配管が容易に行い得る。
【００１２】
一方、上記現像装置１０に補給するトナーを収納したトナー収納容器２０は図１において画像形成装置本体１の右側上部に設けられたセット部５０にセットされ、現像装置１０と別体のユニットとして構成されている。セット部５０には、トナー収納容器２０内に挿入される断面が円形のノズル５１が立設され、トナー収納容器２０を上方から画像形成装置本体１のセット部５０へセットすることにより容器内に差し込まれる。このノズル５１は、上部に断面円錐状の尖端部５２が形成され、その内部は二重管構造になっており、エアー流入路５３とトナー排出路５４が隔壁によって形成されている。トナー排出路５４は、ノズル５１の下端まで延びて左方へ曲げられ、上記したトナー搬送チューブ１７が嵌合されている。
【００１３】
他方、エアー流入路５３はトナー排出路５４よりも上方で図の右方へ曲げられ、エアーポンプ３０とエアー移送パイプ３１を介して接続されている。このエアーポンプ３０が作動すると、該ポンプからエアー移送パイプ３１およびエアー流入路５３を介してトナー収納容器２０内に対し下部側よりエアーが噴出される。そして、トナー収納容器２０内に噴出されたエアーは、収納されたトナーの層を通過することによりトナーを攪拌しながら流動化させる。なお、ノズル５１はエアー流入路５３とトナー排出路５４が一体となった単管構造のものを用いてもよい。
【００１４】
このように構成されたトナー補給装置は、粉体ポンプ４０である１軸偏芯スクリューポンプが、高い固気比で連続定量移送が可能であって、ロータ４１の回転数に比例した正確なトナーの移送量が得られることが知られている。そこで、トナー濃度検知や画像濃度検知等によってトナー補給指令が発せられると、粉体ポンプ４０が作動し、要求された量のトナーが現像装置１０に補給される。
【００１５】
かかるカラープリンタでは、現像装置は二成分現像装置であって、トナー濃度を一定に保つようにトナー補給が制御しており、このためトナー補給装置は最大サイズの全ベタ画像をプリントしてもそれに追従できるように、トナー搬送性能が設定されている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記カラープリンタにおいて、各粉体ポンプ４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｙ，４０Ｂｋのロータ４１の回転数を２５０ｒｐｍとし、トナー搬送チューブ１７に直径８ｍｍものを使用して単位時間当りのトナー補給量について調べた。その結果、図４のグラフに示すように、各トナー補給装置の補給能力に明らかな差が生ずるとともに、その最大量を補給できるまでの立ち上がりにおいて大きな差異が見られた。このような応答性のばらつきは、各作像ステーション４Ｍ、４Ｃ、４Ｙ、４Ｂｋにおいて、図５に示すように、トナー収納容器２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｙ，２０Ｂｋのノズル５１から粉体ポンプ４０までのトナー搬送距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４、および揚程（高さ差）Ｈ１，Ｈ２、Ｈ３，Ｈ４の搬送条件が異なり、トナー補給に対して能力差が生じてしまうことに起因する。すなわち、トナー搬送距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４が長くおよび揚程（高さ差）Ｈ１，Ｈ２、Ｈ３，Ｈ４が大きい程、トナー収納容器２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｙ，２０Ｂｋまでの粉体ポンプ４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｙ，４０Ｂｋの吸引圧力の伝わりが遅くなり、吸引圧力のレスポンスが悪いことに因るものである。
【００１７】
このような応答性のばらつきは、各粉体ポンプ４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｙ，４０Ｂｋの回転数や駆動時間を変えることで解消することができるが、この場合駆動装置や制御が複雑になる。したがって、各粉体ポンプの駆動を例えばメインモータで行うことが困難になる。このため、各粉体ポンプ毎に専用のモータを設けて駆動することでも解消できるが、この場合、大幅なコストアップにつながる。
【００１８】
本発明は、上記した事情に鑑み、トナーの搬送条件が異なっていても同等で良好な応答性のトナー補給性能が得られる画像形成装置を提供することを目的としている。
【００１９】
【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、複数の現像装置と、該現像装置にそれぞれに補給するトナーを収納する現像装置と同数のトナー収納容器とを有し、該トナー収納容器に収納されたトナーを、貫通孔が形成されたステータ、該ステータの貫通孔に嵌合された回転駆動されるロータを有する粉体ポンプにより搬送チューブを介して前記現像装置へ補給する画像形成装置において、前記トナー収納容器から前記現像装置までの長さ及び揚程の差に基づく搬送条件の違いに応じて前記搬送チューブの内径の大きさが異なることを特徴としている。
【００２０】
なお、本発明は、前記粉体ポンプが各現像装置に隣接配置され、前記搬送チューブが前記トナー収納容器のトナー排出部から前記粉体ポンプまでの長さが長く及び揚程高さが高いほど内径の大きさを小さくすると、効果的である。
【００２１】
さらに、本発明は、前記搬送チューブの最小内径を直径４ｍｍとすると、効果的である。
【発明の実施の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
本発明に係る画像形成装置は、例えば図１に示すように、複数の作像ステーション４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋを備えて、この各ステーション４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋの現像装置１０に対し、トナー収納容器２０に収納されたトナーを補給するため、ステーション毎にトナー補給装置を用いている。このトナー補給装置は、図２及び図３に示すように、吸引型の一軸偏芯スクリューポンプである紛体ポンプ４０の作用によりトナーを補給するもので、具体的にはロータ４１を回転することにより発生する負圧によりトナー収納容器２０のトナーを吸引して現像装置１０に補給するものである。
【００２３】
このように負圧によりトナーを搬送する場合、ノズル５１から粉体ポンプまでの内部空間が小さい程、ポンプで発生する吸引圧力が伝わりやすい。したがって、トナー搬送チューブ１７は短く、かつ細い程応答性が良好になる。
【００２４】
そこで、本発明では搬送条件に応じてトナー搬送チューブ１７の内径の大きさを異なるように設定している。例えば、図５に示すように、各作像ステーション４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋではそれぞれのノズル５１から粉体ポンプ４０までのトナー搬送チューブ１７の長さ及び揚程が異なるため、このような搬送条件の違いに応じて用いるトナー搬送チューブ１７の径を変えている。
【００２５】
次に、本発明の実施例を説明する。
図５に示すトナー補給装置において、トナーを搬送する長さが最も短く、紛体ポンプ４０Ｍがノズル５１Ｍより下方に位置する作像ステーション４Ｍでは内径の直径が８ｍｍのトナー搬送チューブ１７Ｍを用いる。トナーを搬送する長さが次に短く、紛体ポンプ４０Ｃがノズル５１Ｃよりやや下方に位置する作像ステーション４Ｃでは内径の直径が６ｍｍのトナー搬送チューブ１７Ｃを用いる。トナーを搬送する長さが２番目に長く、紛体ポンプ４０Ｙがノズル５１Ｙよりやや上方に位置する作像ステーション４Ｙでは内径の直径が５ｍｍのトナー搬送チューブ１７Ｙを用いる。そして、トナーを搬送する長さが最も長く、紛体ポンプ４０Ｂｋがノズル５１Ｂｋよりかなり上方に位置する作像ステーション４Ｂｋでは内径の直径が４ｍｍのトナー搬送チューブ１７Ｂｋを用いる。
【００２６】
このように、各作像ステーション４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋで使用するトナー搬送チューブ１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｙ，１７Ｂｋの直径を搬送条件に応じて８ｍｍ、６ｍｍ、５ｍｍ、４ｍｍのように変え、また各粉体ポンプ４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｙ，４０Ｂｋのロータ４１の回転数をすべて２５０ｒｐｍとして単位時間当りのトナー補給量について調べた。
【００２７】
その結果は、図６のグラフに示す。該グラフから明らかなように、各作像ステーション４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋの補給量特性は図４に示すような立ち上がり時のばらつきがなくなり、ほぼ同等になった。
【００２８】
このように、各作像ステーション４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋのトナー補給量特性をほぼ同一することで、各粉体ポンプ４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｙ，４０Ｂｋを同一駆動源で駆動することが容易になり、その制御も単純化されるため容易になる。なお、各トナー搬送チューブ１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｙ，１７Ｂｋの内径の変更はその搬送条件に応じて適宜選択すればよく、図６は一つの例示に過ぎない。
【００２９】
但し、発明者が行った種々の実験から、トナー搬送チューブ１７に直径が４ｍｍ未満のものを使用した場合、高温多湿の環境下ではチューブ内に残留するトナー自身の流動性低下や、チューブ内壁へのトナー付着増加により、チューブ内でトナー詰まりを起こし補給不能が発生し易いことが判明した。このため、理論上ではトナー搬送チューブ１７の径をできるだけ細くすると応答性が向上できるはずであるが、上記理由からトナー搬送チューブの最小内径の直径を４ｍｍとすることが好ましい。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１及び２の構成によれば、トナー収納容器から現像装置までの搬送条件に応じて、搬送チューブの内径の大きさが異なるので、搬送条件の異なりによるトナー補給量特性のばらつきを補正してほぼ同一にすることができる。したがって、同一駆動系の使用が容易で、その制御も簡素化される。
【００３１】
請求項３の構成によれば、搬送チューブ内径の最小設定値を直径で４ｍｍとすることで、特に顕著に発生する高温多湿時のトナー詰まりを未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  画像形成装置としてのカラープリンタを示す全体概略図である。
【図２】  そのカラープリンタのトナー補給機構を示す断面説明図である。
【図３】  そのトナー補給機構の粉体ポンプの駆動系を示す斜視図である。
【図４】  同一径の搬送チューブを用いた場合の各ステーションにおける単位時間当りのトナー補給量を示すグラフである。
【図５】  カラープリンタにおける各ステーションのトナー補給経路の配置例を示す斜視図である。
【図６】  本発明に従った搬送チューブを用いた場合の各ステーションにおける単位時間当りのトナー補給量を示すグラフである。
【符号の説明】
４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋ  作像ステーション
１０  現像装置
１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｙ，１７Ｂｋ  トナー搬送チューブ
２０  トナー収納容器
４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｙ，４０Ｂｋ  粉体ポンプ
４１  ロータ
４２  ステータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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