(57)【要約】【課題】トナー供給用・環流用流体搬送手段を有する環流経路の中で、トナーを円滑に搬送できるトナー補給装置を提供すること。【解決手段】トナー貯留部にトナー供給手段及びトナー混合部を有し、当該トナー混合部からトナー分離部へ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、前記トナー混合部からトナーの搬送開始後の所定時間内は前記トナー混合部へのトナー供給量を低減するように前記トナー供給手段を制御することを特徴とするトナー補給装置。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー貯留部にトナー供給手段及びトナー混合部を有し、当該トナー混合部からトナー分離部へ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、前記トナー混合部からトナーの搬送開始後の所定時間内は前記トナー混合部へのトナー供給量を低減するように前記トナー供給手段を制御することを特徴とするトナー補給装置。
【請求項２】
トナー貯留部にトナー供給手段及びトナー混合部を有し、当該トナー混合部からトナー分離部へ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、前記トナー混合部からトナーの搬送を停止する前の所定時間内は前記トナー混合部へのトナー供給量を低減するように前記トナー供給手段を制御することを特徴とするトナー補給装置。
【請求項３】
前記トナー混合部からトナーの搬送を停止する前の所定時間における前記トナー混合部へのトナー供給量を低減するように前記トナー供給手段を制御することを特徴とする請求項１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、パイプを通して、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のトナー混合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、特許文献５等参照）。前記エア搬送を用いたトナー補給装置の基本的な構造には、トナー貯留部、当該トナー貯留部に含まれるトナー混合部からトナーと空気との混合気体を搬送するポンプ等の流体搬送手段が用いられている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−２１９３２９号公報（第５欄、第２行〜第７行）
【０００５】
【特許文献２】
特開平１０−９７１３０号公報（第１０欄、第５行〜第１４行）
【０００６】
【特許文献３】
特開平１０−２６８６４１号公報（特許請求の範囲）
【０００７】
【特許文献４】
特開平１０−２９９６７２号公報（特許請求の範囲）
【０００８】
【特許文献５】
特開２００２−４０７７７号公報（特許請求の範囲）
【０００９】
【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混合部から現像装置へ搬送するものであるが、従来技術のトナー混合部から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トナー供給用流体搬送手段と、トナー分離部から分離しきれなかった混合流体をトナー混合部に戻すトナー環流用流体搬送手段を有する循環式エア搬送の場合、空気循環を開始する時点で、前記トナー混合部に多量のトナーが存在すると、空気とトナーとが十分に気体混合されないため不完全な混合流体が送り出され、トナーの搬送路（循環路）が詰まり搬送不良となる問題が発生する。また、空気循環を停止する時点で多量のトナーが残存すると、再度空気循環が開始されるときも、同様な問題が生じ易い。
【００１０】
特に、コピーボリュームが大きい場合はトナーの搬送頻度が高まるため、パイプ内にトナーが残留する問題が生じ易い。
【００１１】
本発明は、前述の問題を解決し、円滑なトナーの搬送が可能なトナー供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、下記の構成によって達成することができる。
【００１３】
（１）トナー貯留部にトナー供給手段およびトナー混合部を有し、当該トナー混合部からトナー分離部へ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、前記トナー混合部からトナーの搬送開始後の所定時間内は前記トナー混合部へのトナー供給量を低減するように前記トナー供給手段を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）トナー貯留部にトナー供給手段およびトナー混合部を有し、当該トナー混合部からトナー分離部へ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、前記トナー混合部からトナーの搬送を停止する前の所定時間内は前記トナー混合部へのトナー供給量を低減するように前記トナー供給手段を制御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混合部である混合室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は、少なくとも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、少なくとも一部に金属製のパイプが使われている。
【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、トナー補給・環流流体搬送手段としてのポンプ５０１、５０２、トナー分離部６０及びパイプ４０〜４３等からなる。
【００２５】
トナー貯留部２４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及び下部に螺旋状の搬送スクリュー３４が設けられる。
【００２６】
トナー供給手段であるモータ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・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。図２で示したように、ポンプ５０１はトナーと空気の混合流体を混合室３５からトナー分離部６０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は空気をトナー分離部６０から混合室３５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構造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５５ａ（５５ｂ）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】
上述の空気環流系においては、前述したように、空気循環を開始と同時に定常状態におけるトナー供給量と同じ量のトナーを供給すると、空気循環が安定していないため、供給量が多過ぎて十分混合されない空気とトナーとの混合流体が送り出されることになり、前記混合室３５にトナー詰まり（パッキング）をもたらす。また、空気循環停止する時点でも多量のトナーが混合室３５に残存すると、再度空気循環が開始されたとき、同様に、不完全な混合流体が送り出されることになり、トナーが詰まり、搬送不良の問題が発生する。
【００３４】
本発明は、このような搬送不良を回避し、円滑なトナーの搬送を可能にしたことを特徴としている。
【００３５】
すなわち、前記混合室３５からトナーの搬送開始後の所定時間内は、トナーホッパ３０から前記混合室３５へのトナー供給量を低減させ、前記ポンプ５０１、５０２が作動してから十分に循環系が安定した後（本実施の形態では、１〜５秒後）、トナーホッパ３０のトナー搬送手段であるモータ３９（搬送スクリュー３４）の回転数を上げるようにモータの駆動を制御する制御手段により制御し、定常状態のトナーの搬送量にしてゆけば、空気搬送初期では、ほとんど空気のみを送る状態にあるため、ポンプ５０１への負担を低減でき搬送初期におけるトナーの前記混合室３５内での滞留、詰まりを防止することができるし、円滑なトナーの搬送が可能であり、搬送経路に残留している多少のトナーもクリーニングすることができる（第１の発明）。ここでいう所定時間とはポンプの作動が開始されてから、空気循環系が十分安定するまでの時間をさす。
【００３６】
また、前記混合室３５からトナーの搬送を停止する前の所定時間内は、トナーホッパ３０から前記混合室３５へのトナー供給量を低減するように前記モータ３９を制御すれば、トナー搬送終了直前の前記混合室３５およびパイプ内のトナー滞留を防止でき、パイプ内のクリーニングもできる（第２の発明）。ここでいう所定時間内とは、ポンプの作動が停止される前の一定時間（本実施の形態では、１〜５秒）をさす。その時間帯の単位時間当たりのトナー供給量を、空気循環系安定後である定常状態のときより低減するようにモータ３９を制御すればよい。いずれの所定時間も実験データに基づいて決定される。
【００３７】
次に、上記のモータの駆動を制御する制御手段によるモータ制御についての例をグラフにて説明する。
【００３８】
図５（ａ）、（ｂ）はポンプの作動とトナー供給動作を説明するための図である。
【００３９】
図５（ａ）の例においては、前記ポンプ作動開始後の所定時間ｔ１内は、定常状態（空気循環が安定した状態）ｔ３の時のトナー供給量より減少して供給し、前記モータ３９（図３参照）の回転数を徐々に上げ、空気循環が安定してから定常状態でのトナー補給量になるよう前記モータ３９の回転数を制御し、また、前記ポンプ作動停止の前の所定時間ｔ２には前記モータ３９の回転数を徐々に下げて、定常状態でのトナー補給量より減少するように前記モータ３９の回転数を制御する。
【００４０】
また、図５（ｂ）の例のようには、前記ポンプ作動開始後、所定時間ｔ１内は、前記モータ３９（図３参照）の回転を間欠的にＯＮ、ＯＦＦし、その間のトナー供給量を減少させ、また、前記ポンプ作動停止の前の所定時間ｔ２内でも同様に前記モータ３９の回転を間欠的にＯＮ、ＯＦＦして、単位時間あたりのトナー補給量を定常状態ｔ３でのトナー補給量より減少させるようにモータ３９を制御してもよい。
【００４１】
前記モータ３９、ポンプ５０１、５０２等の制御は図２の制御手段７０によって行われる。
【００４２】
次にトナー分離部６０について説明する。
図６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。
【００４３】
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、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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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において分離されたトナーは、スクリュー６８によりバッジ部６９に落とされてから現像装置４に供給される。
【００４７】
なお、バッジ部６９にはピエゾ素子を用いたトナーセンサ７０が取り付けられており、トナー無しと判断するとポンプ５０１、５０２は作動を開始するが、所定時間内は前記混合室３５へのトナー搬送量を減少させるようスクリュー３４の回転は制御されながら、トナー循環が始まり、トナー分離部６０にトナーが蓄積される。また、バッジ部６９にトナーが所定量あると判断されると、ポンプ５０１、５０２の作動は停止するように指令されるが、停止する前の所定時間内は前記混合室３５へのトナー搬送量を減少させるようスクリュー３４の回転は制御される。
【００４８】
図２〜６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。
【００４９】
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。
【００５０】
トナー分離部６０で分離されたトナーはスクリュー６８によりバッチ部６９に落とされてから現像装置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の搬送力によりパイプ４２、４３を経て混合室３５に環流する。
【００５１】
【発明の効果】
トナー混合部への空気搬送のポンプ作動とトナー供給動作とのタイミングを制御することで、混合室３５内はじめパイプ内、循環経路内でのトナー滞留、トナー詰まりが防止でき、ポンプモータへの負担を軽減でき、円滑なトナーの搬送が可能となる。
【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】ポンプの作動とトナー供給用のモータ動作を説明するための図である。
【図６】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
５５ａ，５５ｂ  ポンプモータ
６０  トナー分離部
６９  バッジ部
５０１，５０２  ポンプ
【図１】
2004184588.tif 000003
【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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