(57)【要約】【課題】現像装置へ所定比率でトナー／キャリアを安定的に供給することができ、トナー凝集体の生成もなく、装置の大型化・複雑化も回避する。【解決手段】プレミックストナーを収容し、容易変形可能な容器と、当該容器からプレミックストナーを吸引して所定個所へ搬送するスクリューポンプ手段と、を有するトナー供給装置において、上記スクリューポンプ手段のロータを逆転させて、前記容器へ空気を送る。【選択図】図２
2008299200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアを一定濃度に分散させたプレミックストナーを収容し、容易変形可能な容器と、当該容器からプレミックストナーを吸引して所定個所へ搬送するスクリューポンプ手段と、を有するトナー供給装置において、上記スクリューポンプ手段のロータを逆転させて、前記容器へ空気を送ることを特徴とするトナー供給装置。
【請求項２】
前記スクリューポンプ手段は、プレミックストナー吐出側端部にトナー落下口を有し、更に当該トナー落下口とは反対側上方部に空気吸引口を有することを特徴とする、請求項１に記載のトナー供給装置。
【請求項３】
前記トナー落下口と空気吸引口の少なくとも一方に開閉自在なシャッタを有することを特徴とする、請求項２に記載のトナー供給装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のトナー供給装置を装着した画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２成分現像剤を用いた、プリンタ、複写機、ファックス、スキャナー等、電子写真方式画像記録装置において、トナーとキャリアを一定割合で混合したプレミックストナーを収容容器から現像装置に供給する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現像装置に充填されている２成分現像剤のキャリアは、画像を出力するにしたがってキャリア表層のコート層が磨耗したり、逆にコート層にトナー樹脂や添加剤が付着してトナーを帯電させる能力が徐々に低下し、或る一定レベルを下回ると地肌部汚れやトナー飛散等を引き起こす。かつては、定期的に専門のサービスマンがユーザーを訪問してキャリア交換の作業を行っていたために、メンテナンス費用がかかるという問題点があった。この問題を解決するために、特許文献１では、補給トナーと別にキャリアを定期的に自動補充させるトリクル現像方式が提案された。しかしながら、この方式ではトナーカートリッジや補給手段とは別に新しいキャリアを溜めておくスペースや現像装置へ供給させる手段が必要になり、装置の大型化やコストアップにつながっていた。
【０００３】
特許文献２等には、キャリアとトナーを所定重量比で含有する現像剤を収容し当該現像剤を排出するための開口部を備えた現像剤補給容器において、少なくとも容器内壁から内部に突出するように設けられ前記開口部に向って螺旋状をなす突条部を有し、前記現像剤補給容器の回転に伴って当該突条部により搬送された現像剤を前記開口部から現像剤受け入れ装置へ補給する構成が、提案されている。しかしながら、この方式では、比重の違い等によりトナーとキャリアが分離してしまい、キャリアだけが先または後に集中して供給されるため、現像装置内のトナー濃度制御が不安定となり、異常画像の発生を招来していた。また、ボトル回転に伴ってトナー凝集体をボトル内で作ってしまい、画像形成の際に白ポチなどの異常画像が発生していた。
【０００４】
一方、特許文献３等において、軟質プラスチック製の容易に形状変化可能な容器（以下、ＳＴＣという）にトナーを充填させ、このトナーをモーノポンプなどで吸引して現像装置に補給する減容式トナー補給方式が知られ、普及しつつある。この減容式トナー補給方式では、ＳＴＣ内の空隙が充分でないとトナーを安定的に補給できないという問題がある。空隙率を大きくすると、同一容積の容器におけるトナーの入れ目が少なくなり、必要量を確保するには容器を大きくせざるを得なくなり、装置の大型化をもたらすことになる。また空隙率を高めると輸送時に嵩張るし、粉体収容容器の常として、容器搬送中の振動等により粉体マス中の空隙率が下がり、出荷時の空隙率と画像形成装置への装着時の空隙率に明らかな差が生じ、装着時以降に適切な空隙率を確保することが極めて困難であるという問題がある。
【０００５】
【特許文献１】特公昭６０−０１８０６５号公報
【特許文献２】特開２００４−２９３０６号公報
【特許文献３】特開２００５−３０９４７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、現像装置へ所定比率でトナー／キャリアを安定的に供給することができ、トナー凝集体の生成もなく、装置の大型化・複雑化も回避することができるトナー供給装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明によれば、トナーとキャリアを一定濃度に分散させたプレミックストナーを収容し、容易変形可能な容器と、当該容器からプレミックストナーを吸引して所定個所へ搬送するスクリューポンプ手段と、を有するトナー供給装置において、上記スクリューポンプ手段のロータを逆転させて、前記容器へ空気を送ることを特徴とする。
【０００８】
前記スクリューポンプ手段は、プレミックストナー吐出側端部にトナー落下口を有し、更に当該トナー落下口とは反対側上方部に空気吸引口を有しているのが、好適である。また前記トナー落下口と空気吸引口の少なくとも一方に開閉自在なシャッタを有していれば、一層好都合である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、プレミックストナー容器を機械本体にセット後、プレミックストナー容器内の空隙率を調整することが可能となったため、消耗品であるプレミックストナーの容器内に予め空気を封入する必要がなく、運搬時の容積を小さくすることができ、物流上のメリットと、機械本体にセットした際の良好なトナー補給性を確保することとを両立することが可能となる。またプレミックストナーを現像装置へ送るスクリューポンプ手段を用いて空気をトナー容器へ送るので、空気注入用のポンプを別体で設ける必要がない。
【００１０】
プレミックストナー落下口と反対方向の上部に専用の空気吸引口を設けることで、プレミックストナーを混入することなく容器へ空気を送ることができる。また開閉自在なシャッタを設けることで、送風動作時にはトナー落下口を閉じて、送風効果をより高めることができ、上記動作時以外は空気吸引口を閉じて、トナー飛散等の不具合を防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１２】
図１は、本発明を適用する画像形成装置の一例を示す概略図である。現像方式は乾式２成分現像方式であり、システムとしては４連タンデム型中間転写方式のカラー複写機である。このカラー複写機は、中央に装置本体たる複写機本体１００、その下部にテーブル状に構成された給紙部２００が配置され、複写機本体の上方にスキャナ３００、スキャナ３００の上方に原稿自動補給装置４００が配置されている。
【００１３】
複写機本体内には、複数のローラ１４、１５、１６に巻き掛けられた可撓性の無端ベルトにより構成された中間転写ベルト１０が設けられている。この中間転写ベルト１０は、複数のローラ１４，１５，１６のうち１つのローラが不図示の駆動装置によって回転駆動され、これにより中間転写ベルト１０を矢印で示す時計方向に走行駆動し、他のローラが従動回転するようになっている。このように走行する中間転写ベルト１０の上部走行辺には、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの作像ユニット１８（色順はシステムによって異なり得る）が横に並ぶように配置されている。すなわち、ローラ１４、１５間の走行辺上に、４つの作像ユニット１８を配置してタンデム画像形成装置２０を構成している。
【００１４】
４個の作像ユニット１８はトナー色以外の点では同じ構成であり、中間転写ベルト１０に接する感光体ドラム４０を具備している。この感光体ドラム４０の周りには、帯電装置、現像装置、クリーニング装置、除電装置等が配置され、更に感光体ドラム４０が中間転写ベルト１０に接する位置における中間転写ベルト１０の内周側には転写装置５７が設けられている。また、各作像ユニット１８の上方には光変調されたレーザ光を各感光体ドラム表面に照射する露光装置２１が配置され、このレーザ光は帯電装置と現像装置の間で感光体ドラムに照射する。
【００１５】
一方、中間転写ベルト１０を挟んでタンデム画像形成装置２０と反対の側には、２次転写装置２２が設けられている。２次転写装置２２は、２つのローラ２３間に、２次転写ベルト２４を巻き掛け、当該ベルトが中間転写ベルト１０を介してローラ１６に押し当てられるようになっている。なお、図１において、２次転写装置２２の左横（シート搬送方向下流側）には、シート上に担持された転写画像を定着するための定着装置２５が設けられている。
【００１６】
上述した２次転写装置２２は、画像転写後のシートをこの定着装置２５へと補給するシート補給機能も備えている。もちろん、２次転写装置２２として、非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、転写後のシートを定着装置２５まで搬送するシート搬送装置を、別途設ける必要が生ずる。なお、図示例では、このような２次転写装置２２及び定着装置２５の下に、上述したタンデム画像形成装置２０と平行に、シート裏面に画像を記録すべくシートを反転するためのシート反転装置２８が備えられている。
【００１７】
以上のように構成されたカラー複写機を用いてコピーをとるとき、原稿自動補給装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。あるいは、原稿自動補給装置４００を開放してスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動補給装置４００を閉じることで原稿を押さえる。不図示のスタートスイッチを押すと、複写動作が開始され、原稿自動補給装置４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へ移動した後、他方コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは直ちに、スキャナ３００を駆動し、第１走行体３３及び第２走行体３４を走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光を更に反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読み取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。
【００１８】
また、複写動作が開始されると、中間転写ベルト１０が回転走行し、同時に画像情報に応じて個々の作像ユニット１８でその感光体４０を回転して各感光体４０上にそれぞれ、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写ベルト１０の走行とともに、それら単色画像を順次転写することで中間転写ベルト１０上に合成カラー画像を形成する。
【００１９】
更に、複写動作の開始によって給紙部２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転して、ペーパーバンク４３に多段に備えた給紙カセット４４の１つからシートを繰り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、補給ローラ４７で補給して複写機本体１００内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てる。代わりに手差し給紙を選択した場合には手差し給紙部の給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上のシートを繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。
【００２０】
そして、中間転写ベルト１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間にシートを送り込み、２次転写装置２２で転写してシート上に一括してフルカラー画像を記録する。画像転写後のシートは、２次転写ベルト２４に搬送され定着装置２５へ送り込まれ、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着され、排出ローラ２６を介して機外へ排出され、排紙トレイ２７上にスタックされる。または、切り換え爪５５で搬送路を切り換えてシート反転装置２８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録した後、排出ローラ２６で排紙トレイ２７上に排出される。画像転写後の中間転写ベルト１０は、中間転写体クリーニング装置１７で、ベルト上に残留する残留トナーを除去され、タンデム画像形成装置２０による次の画像形成に備えられる。
【００２１】
図２は、スクリューポンプ手段を利用して作像ユニット１８の現像装置６０にプレミックストナーを補給するトナー供給装置の構成図である。図２において、現像装置６０へ補給されるべきプレミックストナーを収納したトナー収納容器８０は、複写機本体１００に設けられたセット部にセットされる。このセット部は、図１における複写機本体１００の前扉を開放すると現れるようになっており、セット部にはトナー補給装置の一部を構成するノズル１１０が設けられ、トナー収納容器８０をセット部へセットすると、ノズル１１０の先端近くの周面上部に設けられたトナー受け入れ口１１４が口金部材８２に設けられた内孔の下部に連通して、ノズル１１０がトナー収納容器８０に挿入された接続状態となる。ノズル１１０の内部には、通路が設けられ、当該通路はノズル端部に接続されたトナー補給路たるフレキシブルなトナー移送チューブ７８と連通される。上記構成の詳細は、例えば特開２００５−３０９４７３号公報に開示されている。
【００２２】
トナー収納容器８０は、フレキシブルで変形可能な袋状体としてのトナー袋８１、即ちＳＴＣを有している。トナー袋８１はポリエステルフィルム、ポリエチレンフィルム等のフレキシブルなシート材（８０〜２００μｍ程度の厚み）を単層又は複層構成にした袋状容器である。そして、トナー袋８１はその下部中央に唯一のトナー排出部を備えた口金部材８２が固定されている。また、トナー袋８１はトナーが残留しにくいように、トナー排出孔に向かって先細りとなる形状になっている。
【００２３】
一方、プレミックストナーを補給される現像装置６０には、その上部に副トナー収納手段たるサブホッパ６１が設けられており、トナー収納容器８０のプレミックストナーは一旦このサブホッパ６１に収納される。そして、サブホッパ６１上にはトナー収納容器８０のプレミックストナーをこのサブホッパ６１に移送するためのスクリューポンプ手段たる粉体ポンプ７０が設けられている。この粉体ポンプ７０は、一軸偏芯スクリューポンプであって、金属等の剛性材料を用いて偏芯したスクリュー形状に作られたロータ７１と、ゴム等の弾性体で作られ、２条スクリュー形状に形成されたステータ７２と、これらを包み且つ粉体（トナー）の補給路を形成する樹脂材料等で作られたフォルダ７３とを有している。上記ロータ７１は、ピン継ぎ手により連結された駆動軸７４に一体連結されたギヤ７５がアイドルギヤ（図示せず）を介して第１クラッチ７６と駆動連結されており、第１クラッチ７６のオン・オフによって粉体ポンプ７０の稼働を制御する。また、上記フォルダ７３のトナー収容容器側先端には、トナー吸い込み部７７が設けられ、このトナー吸い込み部７７に上記トナー移送チューブ７８が接続されている。
【００２４】
このように構成されたトナー補給装置は、トナー濃度センサ（図示せず）等により、現像装置６０へのトナー補給指令が発せられると、サブホッパ６１内の上下スクリューが作動する。上下スクリューが作動すると、その回転時間に応じた量のプレミックストナーが現送装置６０へ補給される。他方、サブホッパ６１へのトナー補給は、サブホッパ内のトナーセンサ（図示せず）がサブホッパ内のトナー量を監視しており、そのトナー検知量が規定量を下回ると、粉体ポンプ７０が作動してポンプ内に負圧が発生し、トナー収納容器８０のプレミックストナーがサブホッパ６１へ補給される。なお、粉体ポンプ７０を何回か作動してもトナー検知量が規定量を下回ったままであるとき、トナー収納容器８０のプレミックストナーがほぼ無くなったトナーニアエンドと判断して、例えば操作パネル上でカートリッジ交換の表示をし、トナー収納容器８０が交換されない場合には所定の作像回数後に作像停止等を行うようになっている。
【００２５】
減容式のトナー補給方式では、ＳＴＣ上層部の空隙の空気を徐々に排出しながらプレミックストナーを排出する。減容式のＳＴＣの場合、空隙率が０％の場合、真空パックのようにプレミックストナーがパッキングされてしまうためにＳＴＣ内でプレミックストナーが全く動かなくなってしまう。本願発明者らの実験によると、１２％以上の空隙率があればトナーがなくなるまで安定してプレミックストナーをＳＴＣから排出できる。更にキャリア重量比で３ｗｔ％以上とすることでトナーの比重が大きくなり、ＳＴＣ内部でトナーが出口近傍にラッシュしやすくなる。更に添加したキャリアは、潤滑剤としても働くので、ラッシュしたトナーがスムーズに流れ、より少ない空隙量でトナー供給が可能になる。したがって、ＳＴＣ容積を小さくした状態で安定的にトナー補給が可能となる。逆にキャリア比重を３０％以上とすると逆に流動性が低下するために安定的にトナーを供給できなくなる。
【００２６】
そこで、トナー吸引用の粉体ポンプ７０のロータ７１を逆回転させて空気をトナー収容容器８０へ吐出すようにする。例えば、プレミックストナー交換後の初期に、このような空気を送る動作を行う。粉体ポンプ７０の駆動軸７４周囲やサブホッパ６１にシャッタ１２０，１２１を設けて、図中２点鎖線のように開放することで、ロータ逆回転時に、トナー収容容器８０に空気を送り込む。この動作により、プレミックストナー容器内の空隙率を所定の１２％以上に調節することが可能となる。なお、サブホッパ６１内は交換前の前回分のプレミックストナーが残っているため、この部分（トナー供給側シャッタ１２１：プレミックストナー落下口側）より空気吸引すると、プレミックストナーが同時に交換後のトナー収容容器８０まで戻ってしまうため、空隙率を同等とするにはその戻り量を考慮することが必要となる。したがって、より望ましくはプレミックストナー落下口のシャッタ１２１を閉じるほうが、効果がある。なお、ロータ正回転の現像装置への補給動作時は、シャッタ１２０を図中実線のように閉じた状態とすることで、トナー飛散のような不具合が発生しない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る画像形成装置の構成図である。
【図２】スクリューポンプ手段を利用して現像装置にトナーを補給するトナー供給装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００２８】
６０    現像装置
６１    サブホッパ
７０    粉体ポンプ
７１    ロータ
７２    ステータ
７３    フォルダ
７４    駆動軸
７５    ギヤ
７６    第１クラッチ
７７    トナー吸い込み部
７８    トナー移送チューブ
８０    トナー収容容器
８２    口金部材
１１０    ノズル
１１４    トナー受け入れ口
１２０，１２１    シャッタ
【図１】
2008299200.tif 000003
【図２】
2008299200.tif 000004