(57)【要約】【課題】トナー貯留部から現像装置へ、空気で円滑にトナーを搬送し、トナー汚染を省き、メンテナンス作業効率が向上したトナー補給装置を提供すること。【解決手段】トナー貯留部からトナー分離部に、トナーと空気の混合流体をトナー供給用流体搬送手段によって搬送し、前記トナー分離部においてトナーを空気から分離し、前記トナー分離部から現像装置にトナーを補給し、且つ前記トナー分離部から前記トナー貯留部へ、分離しきれなかったトナーと空気との混合体を環流させるトナー環流用流体搬送手段を有するトナー補給装置において、トナー供給用流体搬送手段、トナー環流用流体搬送手段を構成するポンプモータの回転数を、検知及び制御することを特徴とするトナー補給装置。【選択図】        図２
2004184680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー貯留部からトナー分離部に、トナーと空気との混合流体をトナー供給用流体搬送手段によって搬送し、前記トナー分離部においてトナーと空気とを分離し、前記トナー分離部から現像装置にトナーを搬送し、且つ前記トナー分離部から前記トナー貯留部へ、分離しきれなかった残留トナーと空気との混合体を環流させるトナー環流用流体搬送手段を有するトナー補給装置において、トナーの供給及び環流経路を外気から密閉状態にし、トナー供給用流体搬送手段及びトナー環流用流体搬送手段を構成するポンプモータの回転数を、検知及び制御することを特徴とするトナー補給装置。
【請求項２】
トナー貯留部からトナー分離部に、トナーと空気との混合流体をトナー供給用流体搬送手段によって搬送し、前記トナー分離部においてトナーと空気とを分離し、前記トナー分離部から現像装置にトナーを搬送し、且つ前記トナー分離部から前記トナー貯留部へ、分離しきれなかった残留トナーと空気との混合体を環流させるトナー環流用流体搬送手段を有するトナー補給装置において、各搬送手段はトナーの搬送路を有し、各搬送路は少なくとも一部が樹脂またはゴムの可撓性のパイプよりなり、当該パイプの少なくとも一部の外側に金属製の部材を倦着し、当該部材をアースすることを特徴とするトナー補給装置。
【請求項３】
前記パイプは少なくともその一部が金属製パイプよりなり、当該金属製パイプをアースすることを特徴とする請求項２に記載のトナー補給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置のトナー補給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高速画像形成装置やカラー画像形成装置においては、トナーを貯留するトナー貯留部の容積が大きくなるために、トナー貯留部を現像装置の近傍に配置することが困難な場合が生ずるという問題がある。
【０００３】
このような問題を解決する手段として、トナーを遠くまで搬送することができるエア搬送と呼ばれるトナー搬送方法によりトナー貯留部から現像装置にトナーを搬送するトナー補給技術が開発されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４等参照）。
【０００４】
エア搬送を用いたトナー補給装置の基本的な構成は、トナー貯留部、該トナー貯留部からトナーと空気の混合流体を搬送する流体搬送手段、搬送された混合流体からトナーを分離するトナー分離部等からなっている。
【０００５】
そして、トナーと分離された空気の一部を外部に放出することなく前記流体搬送手段に環流する構成のものが多い。また、トナー分離部には、トナーを外部に飛散させないためのフィルタを設け、一部の空気のみを外部に逃がして搬送路内気圧の調整を行っている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−２１９３２９号公報（第５欄、第２行〜第７行）
【０００７】
【特許文献２】
特開平１０−９７１３０号公報（第１０欄、第５行〜第１４行）
【０００８】
【特許文献３】
特開平１０−２６８６４１号公報（特許請求の範囲）
【０００９】
【特許文献４】
特開平１０−２９９６７２号公報（特許請求の範囲）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前記公開公報、更には他の公開公報に開示されたトナー補給技術は、いずれも、ポンプ等の流体搬送手段により、トナーと空気との混合流体をトナー貯留部から現像装置へ搬送するものであるが、従来技術では、トナー貯留部から十分離れた位置に配置したトナー分離部に空気とトナーとの混合流体を搬送するポンプからなる流体搬送手段で搬送するのみであるために、トナーの搬送性能が十分でなく、搬送不良となる場合がある。そのためにポンプを大型化する必要があるが、大型化するとトナー分離部に設けたフィルタを通した外部への排気量が多くなって、フィルタに付着するトナー量が増大し、フィルタが早期に目詰まりを発生し、結果トナー飛散の原因となったり、定期点検時にフィルタを交換しなければならないなどの面倒な作業が必要となる。また、ポンプモータの回転数のバラツキ等により圧力バランスがくずれて外気圧との差も生じ、トナー飛散の原因にもなる。
【００１１】
本発明は、従来のエア搬送を用いたトナー補給技術における前記の問題を解決することを目的とし、直接外気と接触するフィルタを取り払い、トナー搬送先を密閉空間とし、ポンプモータの回転制御を行って空気環流系全体の圧力を極力一定に保つことで、フィルタ交換不要なメンテナンス性の向上したトナー補給装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、以下の構成によって達成することができる。
【００１３】
（１）トナー貯留部からトナー分離部に、トナーと空気との混合流体をトナー供給用流体搬送手段によって搬送し、前記トナー分離部においてトナーと空気とを分離し、前記トナー分離部から現像装置にトナーを搬送し、且つ前記トナー分離部から前記トナー貯留部へ、分離しきれなかった残留トナーと空気との混合体を環流させるトナー環流用流体搬送手段を有するトナー補給装置において、トナーの供給及び環流経路を外気から密閉状態にし、トナー供給用流体搬送手段及びトナー環流用流体搬送手段を構成するポンプモータの回転数を、検知及び制御することを特徴とするトナー補給装置（第１の発明）。
【００１４】
（２）トナー貯留部からトナー分離部に、トナーと空気との混合流体をトナー供給用流体搬送手段によって搬送し、前記トナー分離部においてトナーと空気とを分離し、前記トナー分離部から現像装置にトナーを搬送し、且つ前記トナー分離部から前記トナー貯留部へ、分離しきれなかった残留トナーと空気との混合体を環流させるトナー環流用流体搬送手段を有するトナー補給装置において、各搬送手段はトナーの搬送路を有し、各搬送路は少なくとも一部が樹脂またはゴムの可撓性のパイプよりなり、当該パイプの少なくとも一部の外側に金属製の部材を倦着し、当該部材をアースすることを特徴とするトナー補給装置（第２の発明）。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例を図面に従って説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術範囲や用語の意義を限定するものではない。
【００１６】
図１は本発明のトナー補給装置を有する画像形成装置の全体構成を示す模式図である。
【００１７】
図１において、自動原稿搬送装置２０ではその原稿給紙台上に載置された原稿を１枚ずつ読取位置に搬送して読取後の原稿を原稿排紙皿に集積する。
【００１８】
原稿読取部２１は原稿の画像を読み取ってデジタル画像データを生成する。
画像形成部２２は電子写真方式により記録紙に画像を形成する。
【００１９】
画像形成部２２において、ドラム状の感光体１の周囲に帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写装置５、分離装置６及びクリーニング装置７が配置される。画像形成部２２の下方には、複数の記録紙収納部を備えた給紙部２３が設けられ記録紙を画像形成部２２に給紙する。１０は手差し給紙部である。給紙部２３又は手差し給紙部１０から給紙された記録紙はレジストローラ１１により感光体１と転写装置５の間に供給され、定着装置８で定着処理されて排紙皿１２に排紙される。
【００２０】
感光体１の時計方向の回転に対応して、帯電装置２による帯電、露光装置３による像露光及び現像装置４による現像で感光体１上にトナー像が形成される。形成されたトナー像は転写装置５により記録紙に転写される。トナー像が転写された記録紙は定着装置８において定着処理された後に排紙皿１２に排紙される。
【００２１】
現像装置４はトナーとキャリアを含む二成分現像剤又はキャリアを含まずトナー或いはトナー及び添加剤を含む一成分現像剤で感光体１上の静電潜像を現像する。現像装置４には所定量の現像剤が収納されており、二成分現像剤を用いる場合には、現像により消費されたトナーは次に説明するトナー貯留部２４から補給されて、現像装置中の現像剤のトナー濃度が常に所定値に維持される。また、一成分現像剤を用いた現像装置では、同様のトナー補給により現像装置中の現像剤量が常に所定量に維持される。
【００２２】
トナー貯留部２４にはトナー容器３１が装着される。トナー貯留部２４はトナーホッパ３０及び漏斗状のトナーと空気の混合室３５を有し、現像装置４の近傍に配置されたトナー分離部６０と現像装置４から離れた位置に設けられたトナー貯留部２４とは輸送管であるパイプ４０〜４３により連結される。当該パイプ４０〜４３の材質は、少なくとの一部がシリコーン系ゴムまたはフッ素系樹脂の可撓性の部材であって、当該パイプは少なくとも一部が金属製のパイプよりなっている。
【００２３】
次に、図２、３によりトナー補給装置について説明する。
図２は図１に示す画像形成装置のトナー補給装置を示し、図３はトナー貯留部を示す。
【００２４】
トナー補給装置はトナー貯留部２４、トナー供給用・トナー環流用流体搬送手段としてのポンプ５０１、５０２、トナー分離部６０及びトナーの搬送路となるパイプ４０〜４３等からなる。
【００２５】
図３において、トナー貯留部には円筒状のトナー容器３１が装着され、トナー容器３１をモータ３８で回転駆動することにより、トナーがトナー容器３１から開口部３０ａをとおしてトナーホッパ３０に落下する。トナーホッパ３０には複数のコ字状部が形成された棒状の撹拌部材３２及び下部に搬送スクリュー３４が設けられる。
【００２６】
モータ３９の回転により撹拌部材３２及びスクリュー３４が回転して、トナーホッパ３０から混合室３５に開口部３０ｂをとおしてトナーが落下する。
【００２７】
混合室３５には、後に説明するようにパイプ４３を介して空気が送り込まれるので、トナーと空気とが混合した流体が形成される。
【００２８】
図４はダイヤフラムポンプの構造の断面図である。
トナー供給用・トナー環流用流体搬送手段には、図４に示すダイヤフラムポンプからなるポンプ５０１、５０２が用いられるが、特開平７−２１９３２９号公報に開示されているスクリューポンプ等の公知の任意のポンプ、ファン等を用いることができる。ポンプ５０１はトナーと空気との混合流体を混合室からトナー分離部に搬送するトナー供給用流体搬送手段を構成し、ポンプ５０２は分離しきれなかったトナーと空気とをトナー分離部から混合室に環流させるトナー環流用流体搬送手段を構成する。また、図示の例では、同一構造のポンプ５０１、５０２が用いられるが、トナー供給用流体搬送手段とトナー環流用流体搬送手段とに異なるものを用いてもよい。
【００２９】
次にポンプ５０１、５０２を図４により説明する。ポンプ５０１と５０２は図４に示す同一の構造を有する。
【００３０】
ポンプ５０１の吸気口はパイプ４０に接続され、排気口はパイプ４１に接続される。ポンプ５０２の吸気口はパイプ４２に接続され、排気口がパイプ４３に接続される。外壁５０により形成されたポンプ室は内壁５１により吸気室５０ａと排気室５０ｂとに仕切られ、吸気室５０ａの吸気口には弁５３が、排気室５０ｂの通気口（内壁５１に設けた通気口）には弁５４が設けられる。
【００３１】
ポンプ５０１、５０２の外形の一部はゴムからなる弾性体で形成されたダイヤフラム５２で形成され、ダイヤフラム５２はモータ５５で駆動される偏心回転部材５６により駆動されて実線で示す状態と点線で示す状態に変形する。
【００３２】
ポンプモータ５５ａ（５５ｂ）により偏心回転部材５６が回転し、この回転によりダイヤフラム５２が実線で示す状態と点線で示す状態間で変形し、吸気室５０ａの容積を変化させ吸気室５０ａ内の圧力を増減させる。この圧力の増減により、弁５３、５４がそれぞれ実線で示す状態と点線で示す状態に変形し、流体を矢印で示すように一方向に搬送する。
【００３３】
従来は、ポンプモータ５５ａ（５５ｂ）の回転数のバラツキ等によりパイプ４１側とパイプ４２側の圧力バランスがくずれる場合があり、この圧力変化を軽減するためにトナー分離部６０にフィルタを用い、一部の空気を外部に逃がし気圧の調整をしていた。しかしながら、フィルタが早期に目詰まり、トナー飛散が発生し、フィルタの定期交換という面倒な作業が必要となることは前述したとおりである。
【００３４】
第１の発明は、このようなフィルタ交換等の面倒な作業を必要としない装置構造にした点を特徴としている。
【００３５】
すなわち、外気から密閉状態にしたトナーの供給及び環流経路の中で、ポンプモータ５５ａ（５５ｂ）は、検知手段としての、例えば、光学式の回転計５７によって回転数が検知され、制御部５８で所定の回転数に制御されることにより円滑な空気の流れが得られ、トナーの供給及び環流経路内の圧力を一定に保つことができ、外気との圧力差の調整に必要であったフィルタを無くすことができる。ポンプモータ５５ａ対５５ｂの回転数の比率は、両ポンプモータの吸・排気量が略同一となるように、予め実験によって得られたデータをもとに設定され、前記回転数の比率プログラムに従って制御部５８からの指令で前記ポンプモータ５５ａ、５５ｂは回転する。
【００３６】
次にトナー分離部６０について説明する。
図５はトナー分離部の構造を示す断面図である。
トナー分離部６０は、トナー分離部６０の外径を形成する外壁６１、トナー分離部６０内を導入室６ＯＡと排気室６０Ｂとに分離する内壁６５及び補助内壁６６を有する。
【００３７】
導入室６０Ａには空気導入口６２が設けられ、排気室６０Ｂには空気排出口６３が設けられる。補助内壁６６はトナーの落下を案内するとともに、導入室６０Ａ内のトナーの上昇を抑制する。トナー分離部６０の下部には、羽を有する撹拌部材６７及びトナーを軸方向に搬送するスクリュー６８が設けられる。トナーと空気の混合流体は矢印Ｗ１のように空気導入口６２から導入室６０Ａに導入され、Ｗ２で示すように落下する。導入室６０Ａ内には混合流体が充満するが、ポンプ５０２（図２参照）による流体搬送力による圧力を受けて、矢印Ｗ３で示すように一部上昇して排気室６０Ｂに搬送される。トナーの比重と補助内壁６６の作用で、矢印Ｗ３で示す方向に上昇する混合流体中のトナー濃度は低くなり、ほとんど空気のみからなる流体になる。排気室６０Ｂ内の混合流体は矢印Ｗ４で示すように空気排出口６３から排出される。
【００３８】
図示のように、内壁６５の垂直部６５Ａと垂直部６４Ａとにより混合流体が蛇行させる連通路が形成される。このような蛇行する連通路により、排出される空気中のトナー含有量が低い値となる。垂直部６５Ａ及び６４Ａは円筒状であり、垂直部６５Ａの円筒内に垂直部６４Ａの円筒が配置された構成になっている。
【００３９】
図２に示すように、混合室３５と、ポンプ５０１、５０２と、トナー分離部６０とは、パイプ４０、４１、４２及び４３により連結される。
【００４０】
ポンプ５０１により、矢印Ｘ１で示すように混合室３５からポンプ５０１へ、矢印Ｘ２で示すようにポンプ５０１からトナー分離部６０へ混合流体が搬送されてトナー供給が行われ、ポンプ５０２により、矢印Ｘ３で示すようにトナー分離部６０からポンプ５０２へ、矢印Ｘ４で示すようにポンプ５０２から混合室３５へと空気が環流する。そして、トナー分離部６０においてトナーが分離され、スクリュー６８によりトナーが現像装置４（図１参照）に供給される。
【００４１】
第２の発明は、トナーがパイプの内部を搬送される中で、摩擦によるトナーへの帯電が発生し、パイプ内のトナー付着が原因となって、トナーの搬送が阻止される不具合を防止するためにパイプを所定の電気抵抗率以下の樹脂にして、その外側に金属製のアース部材４４を巻いたり、途中の経路に金属製のパイプ４５を用い、アースをとることにより、トナー搬送効果を向上させた点を特徴としている。
【００４２】
図２〜５に示すトナー補給装置は次のように作動する。
トナーホッパ３０内のトナー量は、ピエゾ素子を用いたトナーセンサ３３により検知され、トナーセンサ３３により検知されるレベルよりもトナーのレベルが下がるとモータ３８が作動してトナー容器３１からトナーホッパ３０にトナーを補給する。
【００４３】
図示しない制御手段から現像装置４へトナーを補給する補給信号により、図３に示すモータ３９が作動して撹拌部材３２を駆動してトナーホッパ３０内のトナーを撹拌するとともに、スクリュー３４を駆動してトナーを混合室３５に落下させる。前記補給信号により、ポンプモータ５５ａ、５５ｂが作動してポンプ５０１、５０２が作動する。ポンプ５０１、５０２の作動により、混合室３５内に気流が発生してトナーと空気とが混合され、混合流体はポンプ５０１の搬送力でパイプ４０、４１を経てトナー分離部６０に搬送される。
【００４４】
トナー分離部６０で分離されたトナーはスクリュー６８により現像装置４に供給される。また、分離しきれなかったトナーと空気との混合体はポンプ５０２の搬送力により輸送管４２、４３を経て混合室３５に環流する。
【００４５】
【発明の効果】
トナー供給用流体搬送手段とトナー環流用流体搬送手段のポンプを作動させるポンプモータを所定の回転数に制御することによって、外気から密閉されたトナー搬送経路内の圧力変化を少なくし、円滑にトナーを搬送することができるため、従来のようなトナー飛散につながるフィルタが不要になり、メンテナンス時、フィルタ交換等の面倒な作業を省くことができる。
【００４６】
また、パイプにアース部材の帯電防止対策を取ることによって円滑なトナー搬送が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトナー補給装置を有する画像形成装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す画像形成装置のトナー補給装置を示す。
【図３】トナー貯留部を示す。
【図４】ダイヤフラムポンプの構造の断面図である。
【図５】トナー分離部の構造を示す断面図である
【符号の説明】
２４  トナー貯留部
３０  トナーホッパ
３５  混合室
４０，４１，４２，４３  パイプ
４４  アース部材
５５ａ，５５ｂ  ポンプモータ
６０  トナー分離部
５０１，５０２  ポンプ
【図１】
2004184680.tif 000003
【図２】
2004184680.tif 000004
【図３】
2004184680.tif 000005
【図４】
2004184680.tif 000006
【図５】
2004184680.tif 000007