(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像担持体と、この画像担持体上に形成された静電潜像に粉体のトナーを供給して現像する現像手段と、トナーをエアーと混合し流動化させて前記現像手段へ搬送するトナー搬送装置と、このトナー搬送装置により送られてきた混合気をトナーとエアーとに分離しトナーのみ前記現像手段へ供給する分離手段と、この分離手段で分離したエアーを前記トナー搬送装置に返送して循環使用するための循環経路とを備え、前記分離手段は、前記循環経路を通して送られてきた前記混合気を受け入れる分離室と、この分離室内に流入した混合気をトナーと空気とに分離しつつトナーのみ前記現像手段内へ案内するスクリューポンプと、スクリューポンプの上方に設けられた縦搬送スクリューと、縦搬送スクリューの上方に位置し縦搬送スクリューを駆動する駆動モータと、を備え、
前記スクリューポンプは、分離室の内壁に固定されたステータと、ステータ内に設けられたロータと、から成り、ロータは縦搬送スクリューと同軸的に連結され縦搬送スクリューと一体回転するように構成されてい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、プリンタ、ファクシミリ装置、複写機あるいはこれらの機能を兼ね備えた複合機等、電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、粉体のトナーをエアーと混合し流動化させて現像手段へ搬送するとともにエアーを循環利用するように構成した画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子写真方式の画像形成装置には、転写処理後、像担持体上に残留したトナーをクリーニング手段で回収し、再び現像器に戻して再利用するトナーリサイクル機構を備えたものがある。この種のトナーリサイクル機構として、未使用トナー及び回収トナーをエアーの流れに乗せて現像手段へ搬送するように構成したものが知られている（特公昭６３−３３０８号等の公報を参照）。
図７は従来のトナーリサイクル機構の要部分解斜視図、図８はトナーリサイクル機構の要部断面図である。このトナーリサイクル機構は、画像担持体である感光体等に付着して残留したトナーを回収するクリーニングユニット１１４と、回収トナーをトナー搬送系へ送り込むためのトナー送り込み装置１１５と、回収トナーをエアーと混合し流動化させて搬送するための粉体ポンプ１０３とを備え、画像担持体である感光体１０１等に付着して残留したトナーを、クリーニングユニット１１４のクリーニングブレード１１４ａで掻き落として回収し、回収トナーをトナー送り込み装置１１５及び粉体ポンプ１０３によりエアーと混合して移送パイプ１０５に送り込むことにより現像手段１０２に移送して再利用する。
その際、クリーニングユニット１１４の排出管１１４ｂから排出された回収トナーは、トナー送り込み装置１１５内に落とし込まれ、装置１１５内の底部に沿って設けられた横搬送スクリュー１１５ｂにより粉体ポンプ１０３へと送り込まれる。横搬送スクリュー１１５ｂは、粉体ポンプ１０３のロータ１０３ｂと一体的に連結されており、駆動モータ１１６の回転駆動力がプーリ１１６ａ及びベルト１１６ｂを介して横搬送スクリュー１１５ｂに伝達されることにより、横搬送スクリュー１１５ｂと粉体ポンプ１０３のロータ１０３ｂが同時に回転駆動される。そして、ロータ１０３ｂの回転により、粉体ポンプ１０３のステータ１０３ａ内にてトナーが攪拌されつつ圧送され、ステータ１０３ａを収容するホルダ１０３ｃの先端部に設けられた出口１０３ｄを通して移送パイプ１０５ａ内に送り込まれる。このときホルダ１０３ｃ内にはエアーポンプ１０４から空気移送管１０４ａを通して圧搾エアーが導入されており、出口１０３ｄから吐出する際トナーがエアーと混合され流動化させて移送パイプ１０５内に送り込まれる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のようにトナーをエアーと混合し流動化させて現像器へ搬送するように構成した従来の画像形成装置においては、トナーがエアーと混合され流動化された状態で現像手段１０２内に流入するため、現像器１０２の筐体の隙間や開口部からエアーとともにトナーが漏れて飛散し画質低下を招くという問題があった。
そこで本発明が解決しようとする課題は、粉体のトナーをエアーと混合し流動化させて現像手段へ搬送するとともにエアーを循環利用するように構成した画像形成装置において、トナーがエアーとの混合状態のまま現像手段内に流入するのを防止し、現像手段の隙間や開口部等からエアーとともにトナーが漏れて飛散するのを防止することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、画像担持体と、この画像担持体上に形成された静電潜像に粉体のトナーを供給して現像する現像手段と、トナーをエアーと混合し流動化させて前記現像手段へ搬送するトナー搬送装置と、このトナー搬送装置により送られてきた混合気をトナーとエアーとに分離しトナーのみ前記現像手段へ供給する分離手段と、この分離手段で分離したエアーを前記トナー搬送装置に返送して循環使用するための循環経路とを備え、前記分離手段は、前記循環経路を通して送られてきた前記混合気を受け入れる分離室と、この分離室内に流入した混合気をトナーと空気とに分離しつつトナーのみ前記現像手段内へ案内するスクリューポンプと、スクリューポンプの上方に設けられた縦搬送スクリューと、縦搬送スクリューの上方に位置し縦搬送スクリューを駆動する駆動モータと、を備え、前記スクリューポンプは、分離室の内壁に固定されたステータと、ステータ内に設けられたロータと、から成り、ロータは縦搬送スクリューと同軸的に連結され縦搬送スクリューと一体回転するように構成されていることを特徴とする。
【０００５】
上記のように構成された請求項１に記載の発明によれば、トナーがエアーとの混合状態のまま現像手段内に流入するのを防止できるので、現像手段の容器の隙間や開口部等からエアーとともにトナーが漏れて飛散するのを防止できる。
また、循環経路を分解することなく分離手段に対し現像手段を着脱することができ、且つ、万一現像手段を取り外した状態でトナー搬送手段を駆動した場合でも、分離室から現像手段への混合気の流出を防止する手段（スクリューポンプ）が分離室内に設けられているので、分離手段からトナーが吹き出すといった事故は起こらない。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明を適用した画像形成装置の画像形成部の全体概略図であり、図２はトナーリサイクル機構の要部分解斜視図、図３はトナーリサイクル機構の要部縦断面図である。
図１において、符号１は画像担持体である感光体である。感光体１は円筒形状に形成されており、両端部が図示しない側板により支持されて時計回りの向き（矢印Ａの向き）に回転駆動されるようになっている。感光体１の周囲には、帯電器２、露光装置３、現像器４、転写搬送装置５、及びクリーニングユニット６が回転方向に沿って配設されている。
画像形成処理の際、感光体１の外周面は帯電器２により均一に帯電処理された後、露光装置３により画像光が照射されることにより形成すべき画像に応じた静電潜像が形成される。その後、感光体１上の静電潜像に対し現像手段である現像器４からトナーが供給されることにより静電潜像が現像されトナー像となる。感光体１上に形成されたトナー像は、給紙部７からレジストローラ８を経て給紙される転写紙Ｐに転写される。その際、転写紙Ｐは感光体１上のトナー像の先端部が感光体１の回転に伴って転写搬送装置５の転写ベルト５ａとの対向位置である転写位置に到達するタイミングに合わせてレジストローラ対８間より送り込まれ、転写ベルト５ａにより搬送されつつ感光体１からトナー像が転写される。そして、１画像分のトナー像が転写された後、転写紙Ｐが転写ベルト５ａにより定着ローラ対９間に送られ定着処理されることにより、転写紙Ｐ上に出力画像が形成される。その後転写紙Ｐは排紙ローラ対１０により図示しない排紙トレイ上に排出される。
上記一連の処理の後、感光体１上に付着している残留トナーは、クリーニングユニット６のクリーニングブレード６ａにより掻き落とされて回収される。また、転写搬送装置５にもクリーニングユニット１１が設けられており、転写ベルト５ａ上に残留しているトナーはクリーニングブレード１１ａにより掻き落とされて回収される。そして、両クリーニングユニット６、１１により回収されたトナーＴは、トナーリサイクル機構により現像器４内に戻され再使用される。
現像器４は、感光体１上に形成された静電潜像にトナーＴを供与する現像ローラ４ａ、トナーを攪拌して搬送するパドラ（攪拌棒）４ｂ、パドラ（攪拌棒）４ｃ、パドラ（攪拌棒）４ｄ、現像ローラ周面のトナー層の高さを規制するブレード４ｅ、及び、これらを収容して保持する筐体４Ａとからなる。
【０００７】
図１、図２、図３に示すように、トナーリサイクル機構は、クリーニングユニット６、１１と、クリーニングユニット６、１１により回収されたトナーＴをエアーと混合し流動化させて現像器４へ搬送するためのエアーポンプ（トナー搬送手段）１５と、エアーポンプ１５により送られてきた混合気をトナーＴとエアーとに分離し主にトナーＴのみ現像器４へ供給するための分離手段である分離装置１３と、分離装置１３で分離したエアーをエアーポンプ１５に返送して循環使用するための循環経路１４と、循環経路１４内にトナーＴを供給するトナー供給装置１２とを有する。
トナー供給装置１２は、図２に示すように、クリーニングユニット６、１１により回収された回収トナーをトナー搬送系へ送り込むためのトナー送り込み装置１２Ａと、外気を遮断しつつトナー送り込み装置１２Ａから送られてくる回収トナーＴのみを循環経路１４内に供給する粉体スクリューポンプ１２Ｂとを備えている。
クリーニングユニット６、１１に回収された回収トナーＴはそれぞれの排出管６ｂ、１１ｂを通して排出されてトナー送り込み装置１２Ａのケース１９内に落とし込まれる。ケース１９内にはその底部に沿って横搬送スクリュー１６が設けられており、ケース１９内に入ったトナーはこの横搬送スクリュー１６により粉体スクリューポンプ１２Ｂに送り込まれる。横搬送スクリュー１６は、粉体スクリューポンプ１２Ｂのロータ１７と一体的に連結されており、駆動モータ２０の回転駆動力がベルト２１及びプーリ２１を介して横搬送スクリュー１６に伝達されることにより、横搬送スクリュー１６と粉体スクリューポンプ１２Ｂのロータ１７が同時に回転駆動される。そして、ロータ１７の回転により、粉体スクリューポンプ１２Ｂのステータ２３内にてトナーＴが攪拌されつつ圧送され、ステータ２３を収容するホルダ２４の先端部内部に形成された合流室３０内に吐出される。合流室３０は循環経路１４の一部を構成する。
【０００８】
ホルダ２４の先端には返送エアー流入口２４ａが設けられ、先端部下部側壁には混合エアー流出口２４ｂが設けられている。返送エアー流入口２４ａは、循環経路１４の一構成要素であるエアー返送パイプ２５を介して分離装置１３のエアー出口１３ｏに接続されている。混合エアー流出口２４ｂは、循環経路１４の一構成要素である混合エアー搬送パイプ２６を介してエアーポンプ１５のエアー吸入口１５ａに接続されている。
すなわち、このトナー供給装置１２は、クリーニングユニット６、１１で回収されたトナーＴと分離装置１３からエアー返送パイプ２５を通して送られてきた返送エアーとを合流室３０内にて合流させることにより混合し、その混合気を混合エアー搬送パイプ２６を通してエアーポンプ１５に返送するように構成されている。
エアーポンプ１５のエアー吐出口１５ｂは循環経路１４の一構成要素である混合エアー搬送パイプ２７を介して分離装置１３の入り口１３ｉに接続されており、合流室３０内で生成されたトナーＴとエアーとの混合気がエアーポンプ１５により混合エアー搬送パイプ２７を通して分離装置１３へと圧送されるようになっている。エアー返送パイプ２５及び混合エアー搬送パイプ２６、２７には可撓性を有するパイプが使用されている。
分離装置１３内で混合気はエアーとトナーＴとに分離され、エアーはエアー返送パイプ２５を通してトナー供給装置１２の合流室３０に返送され、トナーＴは現像器４内に送られる。
【０００９】
図４は上記分離装置１３の第１の形態例を示したものであり、分離装置１３の筐体１３ａの内部空間は、混合エアー搬送パイプ２７を通して送られてきた混合気を受け入れ、混合気中のトナーＴを降下させて現像器４内へ導くための分離室１３ｂを成す。分離装置１３の筐体１３ａの下端開口部は現像器４のホッパ部４Ａ１  の上端開口部と同形同寸に形成されており、両者のフランジ部１３ｆ、４Ａｆを互いに接合しその数カ所を固定金具３７で固定することによって、分離装置１３の筐体１３ａと現像器４のホッパ部４Ａ１  とが気密に連結されている。すなわち、分離装置１３の筐体１３ａと現像器４の筐体４Ａは別体で構成されており、上記固定金具３７による固定を解除すれば現像器４を分離装置１３から取り外せるようになっている。図中、一点鎖線Ｓは現像器４と分離装置１３との分離位置を示している（以下同様）。
分離装置１３の筐体１３ａ内の下部には分離室１３ｂから現像器４内に混合気が流入しないようにするための仕切弁３１が設けられている。仕切弁３１はその片側端部がヒンジ部材３２を介して筐体１３ａの内壁に連結されて上下に回動可能に支持されるとともに、ヒンジ部に設けられたコイルスプリング３３により常時筐体１３ａ内を遮断する方向すなわちこの例では上方に付勢されている。仕切弁３１の先端部にはこれを開閉動作させるためのワイヤ３４の一端が接続されている。このワイヤ３４の他端側は筐体１３ａの外部に延びており、プーリ３５を経由して電磁ソレノイド３６の作動部３６ａに連結されている。そして、電磁ソレノイド３６を縮長作動させてワイヤ３４を引くと、仕切弁３１がコイルスプリング３３の付勢力に抗して下方に回動して開放状態、すなわち図中に点線で示したような傾斜姿勢になり、仕切弁３１上に堆積したトナーＴが現像器４のホッパ部４Ａ１  内に落下するようになっている。
仕切弁３１を開放するタイミングは任意であり、図示しないコントローラが所定のコピー枚数毎に或いは所定時間毎に電磁ソレノイド３６を作動させて、例えば、コピー枚数１０枚毎に開放したり３０秒毎に開放したりすればよい。その際、エアポンプ１５を停止した状態で仕切弁３１を開放するようにコントロールすれば、現像器４内への混合気流の流入を防止できるので、現像器４の隙間や開口部等からエアーとともにトナーＴが漏れて飛散するのを防止することができる。また、仕切弁３１を閉じておけば、万一現像器４が取り外されている状態でエアポンプ１５を運転したとしても、分離装置１３からトナーＴが吹き出すのを防止できる。
【００１０】
図５は上記分離装置１３の第２の形態例を示したものであり、分離装置１３の筐体１３ａ内の下部には分離室１３ｂ内に流入した混合気をトナーＴとエアーとに強制的に分離しつつトナーＴのみ現像器４内へ案内するスクリューポンプ４１が設けられている。スクリューポンプ４１の上方には縦搬送スクリュー４２が設けられている。スクリューポンプ４１は、分離装置１３の筐体１３ａ内壁に固定されたステータ４１ａとこのステータ４１ａ内に同軸状に設けられたロータ４１ｂとからなる。ロータ４１ｂは縦搬送スクリュー４２と同軸的に連結されており、分離装置１３の筐体１３ａの上方に設けられた駆動モータ４３の回転駆動力がベルトやプーリ等からなる動力伝達機構４４を介して縦搬送スクリュー４２に伝達されることにより、縦搬送スクリュー４２とスクリューポンプ４１のロータ４１ａが同時に回転駆動されるようになっている。
この例の場合、分離装置１３の筐体１３ａ内に混合気として導入されその自重により堆積したトナーＴは、縦搬送スクリュー４２によりスクリューポンプ４１に送り込まれる。そして、ロータ４１ｂの回転によりステータ４１ａ内にてトナーＴが攪拌されつつ圧送され、ステータ４１ａの下端部より吐出して現像器４のホッパ部４Ａ１  内に落とし込まれる。
【００１１】
スクリューポンプ４１及び縦搬送スクリュー４２を作動させるタイミングは任意であり、図示しないコントローラが所定のコピー枚数毎に或いは所定時間毎に駆動モータ４３を作動させればよい。また、連続コピーを行っている間は、常時スクリューポンプ４１及び縦搬送スクリュー４２を低速回転させて現像器４内にトナーＴを連続的に供給するようにしてもよい。この場合、エアーポンプ１５の運転中であっても、現像器４内への混合気流の流入を防止できるので、現像器４の隙間や開口部等からエアーとともにトナーＴが漏れて飛散するのを防止することができる。
また、スクリューポンプ４１及び縦搬送スクリュー４２を停止させておけば、万一現像器４が取り外されている状態でエアポンプ１５を運転したとしても、分離装置１３からトナーＴが吹き出すのを防止できる。
【００１２】
図６は上記分離装置１３の第３の形態例を示したものであり、分離装置１３の筐体１３ａ内の下部には、複数の羽根５１ａを放射状に保持して水平軸回りに回転する羽根車５１と、この羽根車５１と筐体１３ａの内壁との間をシールするシール部材５２とが設けられている。すなわち、羽根車５１はその羽根５１ａの先端部をシール部材５２に摺接させつつ回転する構造になっている。
この例の場合、分離装置１３の筐体１３ａ内に混合気として導入されその自重により羽根車５１上に堆積したトナーＴは、羽根車５１が回転することにより現像器４のホッパ部４Ａ１  内に落とし込まれる。その際、分離室１３ｂから現像器４内への混合気の流入はシール部材５２に接触している少なくとも２つの羽根５１ａにより遮断される。
羽根車５１を作動させるタイミングは任意であり、図示しないコントローラが所定のコピー枚数毎に或いは所定時間毎に駆動手段を作動させればよい。また、連続コピーを行っている間は、常時羽根車５１を回転させて現像器４内にトナーＴを連続的に供給するようにしてもよい。この場合、エアーポンプ１５の運転中であっても、現像器４内への混合気流の流入を防止できるので、現像器４の隙間や開口部等からエアーとともにトナーＴが漏れて飛散するのを防止することができる。
また、羽根車５１が現像器４内の攪拌棒などの回動部品と連動して回転するようにしておけば、現像器４を取り外すことによって羽根車５１の回転が停止するので、万一現像器４が取り外されている状態でエアポンプ１５を運転したとしても、分離装置１３からトナーＴが吹き出すという事故を確実に防ぐことができる。
なお、画像担持体はドラム形状の感光体に限らず、無端ベルト形状の感光体であってもよい。その他の構成も適宜変更可能である。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電子写真方式による転写工程後に画像担持体上に残留するトナーを回収することにより得られた回収トナーをエアーとの混合気として現像手段に戻して再使用して画像を形成するトナーリサイクル機構を備えた画像形成装置において、トナーがエアーとの混合状態のまま現像手段内に流入するのを防止できるので、現像手段の容器の隙間や開口部等からエアーとともにトナーが漏れて飛散するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像読取装置の実施の形態の一例を示す画像形成部の構成説明図である。
【図２】図１の画像形成部の要部（トナーリサイクル機構）の展開斜視図である。
【図３】図２中のトナー搬送装置の構造を示す断面図である。
【図４】分離装置の第１の形態例を示す断面図である。
【図５】分離装置の第２の形態例を示す断面図である。
【図６】分離装置の第３の形態例を示す断面図である。
【図７】従来の画像形成装置の要部を説明する展開説明図である。
【図８】従来の画像形成装置の他の要部を説明する拡大断面図である。
【符号の説明】
１  感光体（画像担持体）、２  帯電器、３  露光装置、４  現像器、４Ａ筐体、４Ａ１    ホッパ部、４ｂ  パドラ攪拌棒、４ｃ  攪拌棒、４ｄ  攪拌棒、５  転写搬送装置、５ａ  転写ベルト、６  クリーニングユニット、７  給紙部、９  定着ローラ対、１１  クリーニングユニット、１２  トナー供給装置、１２Ａ  トナー送り込み装置、１２Ｂ  粉体ポンプ、１３  分離装置（分離手段）、１３ｂ  分離室、１３ｉ  入り口、１３ｏ  エアー出口、１４  循環経路、１５  エアーポンプ、１５ａ  エアー吸入口、１６  横搬送スクリュー、１７  ロータ、２３  ステータ、２４  ホルダ、２４ａ  返送エアー流入口、２４ｂ  混合エアー流出口、３０  合流室、２５  エアー返送パイプ、２６  混合エアー搬送パイプ、３１  仕切弁、３２  ヒンジ部材、３３  コイルスプリング、３４ワイヤ、３５  プーリ、３６  電磁ソレノイド、３７  固定金具、４１  スクリューポンプ、４２  縦搬送スクリュー、５１ａ  羽根、５１  羽根車、５２  シール部材。
【図１】
0003596800.tif 000002
【図２】
0003596800.tif 000003
【図３】
0003596800.tif 000004
【図４】
0003596800.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003596800.tif 000007
【図７】
0003596800.tif 000008
【図８】
0003596800.tif 000009