(57)【要約】    【課題】エア流または粉体ポンプを用いてトナーとキャリアを搬送する方式であっても構成を簡素化でき、しかもキャリアの独立補給制御が可能な画像形成装置を提供する。    【解決手段】感光体１に形成された静電潜像をトナーとキャリアからなる２成分現像剤により現像する現像装置４と、トナー収納容器２０に収納されたトナーを現像装置４へ補給するトナー補給手段とを有しており、トナー収納容器２０と別体でキャリアを収納するキャリア収納容器７０を設け、そのキャリア収納容器７０のキャリアをトナー補給手段のトナー移送力によって現像装置４に補給する。【選択図】  図２
2005195659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に形成された静電潜像をトナーとキャリアからなる２成分現像剤により現像する現像装置と、トナー収納部に収納されたトナーを前記現像装置へ補給するトナー補給手段とを有する画像形成装置において、
前記トナー収納部と別体でキャリアを収納するキャリア収納部を設け、該キャリア収納部のキャリアを前記トナー補給手段のトナー移送力によって現像装置に補給することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記キャリアを前記トナー収納部から前記現像装置までのトナー補給径路途中で合流させて前記現像装置に補給するとともに、前記キャリア収納部からトナー補給経路との合流部までのキャリア補給路に、トナーの浸入を防ぎ、かつ、所定量のキャリアを補給する補給部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記補給部材が、キャリア補給路を塞ぐ径を持ち、周面に計量凹部が形成された軸線を中心として回転可能なローラを有することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項４】
像担持体に形成された静電潜像をそれぞれ異なる色のトナーの２成分現像剤により現像する複数の現像装置と、異なる色のトナーがそれぞれ収納された複数のトナー収納部と、前記トナー収納部に収納されたトナーを前記現像装置へ補給する複数のトナー補給手段とを有する画像形成装置において、
前記トナー収納部と別体の１つのキャリア収納部を設け、該キャリア収納部に収納されたキャリアを分配し、かつ、各トナー補給手段のトナー移送力によってそれぞれの現像装置に補給することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記キャリアを前記トナー収納部から前記現像装置までのトナー補給径路途中で合流させて前記現像装置に補給するとともに、前記キャリア収納部からトナー補給経路との合流部までのキャリア補給路に、トナーの浸入を防ぎ、かつ、キャリアを分配して所定量のキャリアを補給する分配補給部材を設けたことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記分配補給部材が、キャリア補給路を塞ぐ径を持ち、周面に計量凹部が形成された軸線を中心として回転可能な複数のローラを有することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記トナー補給手段が、前記現像装置側に設けられ吸引圧力により前記トナー収納部のトナーを搬送する吸引型の粉体ポンプと、前記トナー補給経路の一部を構成するトナー搬送管と有し、該トナー搬送管に前記キャリア補給手段のキャリア補給路が合流されていることを特徴とする請求項１または５に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記トナー補給手段が、前記トナー収納部側に設けられ吐出圧力により前記トナー収納部のトナーを搬送する吐出型の粉体ポンプと、前記トナー補給経路の一部を構成するトナー搬送管と有し、該トナー搬送管に前記キャリア補給手段のキャリア補給路が合流されていることを特徴とする請求項１または５に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記トナー補給手段が、エアにより前記トナー収納部のトナーを搬送するエアポンプと、前記トナー補給経路の一部を構成するトナー搬送管と有し、該トナー搬送管に前記キャリア補給手段の補給部が設けられていることを特徴とする請求項１または５に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記トナー補給径路がキャリア収納部の下部近傍を通過することを特徴とする請求項１，５，７ないし９の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記キャリアは、トナー補給時にのみ独立補給制御して補給されることを特徴とする請求項１ないし１０の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記キャリア補給手段にキャリア補給信号が入ったとき、トナー補給信号が入っていない場合は次のトナー補給時までキャリア補給動作を待機することを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記キャリア補給動作中にトナー補給動作が終了したとき、次のトナー補給時までキャリア補給動作を待機することを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
像担持体に形成された静電潜像をトナーとキャリアからなる２成分現像剤により現像する現像装置と、トナー収納部に収納されたトナーを前記現像装置へ補給するトナー補給手段と、キャリア収納部に収納されたキャリアを前記現像装置へ補給するキャリア補給手段とを有する画像形成装置において、
前記トナー補給手段が、吐出圧力を利用した一軸偏心スクリューポンプと、スクリューポンプの吐出部近傍にトナーを流動化するためにエアを供給するエア供給手段とを有し、前記キャリア補給手段は前記エア供給手段のエア吸入口へ接続し、エアとキャリアの混合気を前記スクリューポンプの吐出部に供給することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
像担持体に形成された静電潜像をトナーとキャリアからなる２成分現像剤により現像する現像装置と、トナー収納部に収納されたトナーを前記現像装置へ補給するトナー補給手段と、キャリア収納部に収納されたキャリアを前記現像装置へ補給するキャリア補給手段とを有する画像形成装置において、
前記トナー補給手段が、吐出圧力を利用した一軸偏心スクリューポンプと、トナー収納部内及び前記スクリューポンプの吐出部にエアを供給し、トナーを流動化させるためのエア供給手段とを有し、前記キャリア補給手段は前記エア供給手段のエア吸入口へ接続し、エアとキャリアの混合気を前記トナー収納部内に供給することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
像担持体に形成された静電潜像をトナーとキャリアからなる２成分現像剤により現像する現像装置と、トナー収納部に収納されたトナーを前記現像装置へ補給するトナー補給手段と、キャリア収納部に収納されたキャリアを前記現像装置へ補給するキャリア補給手段とを有する画像形成装置において、
前記トナー補給手段が、吸引圧力を利用した一軸偏心スクリューポンプと、トナー収納部内及び前記スクリューポンプの吐出部にエアを供給し、トナーを流動化させるためのエア供給手段とを有し、前記キャリア補給手段は前記エア供給手段のエア吸入口へ接続し、エアとキャリアの混合気を前記トナー収納部内に供給することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
像担持体に形成された静電潜像をトナーとキャリアからなる２成分現像剤により現像する現像装置と、トナー収納部に収納されたトナーを前記現像装置へ補給するトナー補給手段と、キャリア収納部に収納されたキャリアを前記現像装置へ補給するキャリア補給手段とを有する画像形成装置において、
前記トナー補給手段が、トナーカートリッジ内へエアを供給するためのエア供給手段を有し、前記キャリア補給手段は前記エア供給手段のエア吸入口へ接続し、エアとキャリアの混合気を前記トナー収納部内に供給することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２成分現像装置を用いる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、複写機、ファクシミリ、これらの少なくとも２つの機能を有する複合機等の画像形成装置において、トナーとキャリアからなる２成分現像剤を用いて静電潜像を現像する現像装置が多々用いられている。この種の画像形成装置は、トナーが画像形成とともに消費されるため、通常は容器にトナーを入れたトナーカートリッジとして本体に供給し、容器内のトナーが無くなったら新しいトナー容器と交換して新しいトナーを補充している。
【０００３】
一方、キャリアは消費されることはないが、画像形成の回数に伴ってその性能が劣化するため、ある程度の画像形成回数ごとに交換する必要がある。交換の一般的な方法としては、複写機においては専用のサービス担当者がキャリアの交換を実施する方法、プリンタではキャリアを内蔵した現像器をユニットごと新しいユニットに交換する方法などが一般的である。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２１２３４６号公報
【特許文献２】特開２００１−２０９２４４号公報
【０００５】
また、最近では特許文献１に見られるように、補給用のキャリアを格納した容器を設けて少量ずつキャリアを現像器に補給したり、また特許文献２に見られるように、補給用トナーにキャリアを合流させてトナーの補給と同時にキャリアを補給し、現像器内で余分になったキャリアを少量ずつ現像器外部に排出することによって、現像剤の劣化を防止しキャリアの定期的な交換を必要とせずに、安定した画像を継続して達成する方法も提案され、そして実施されている。
【０００６】
しかしながら、既に実施されているまたは提案されている殆どのキャリア補給装置の搬送方法はスクリューを用いていたので、その移送経路がほぼ直線で上方には持ち上げられない等の制約があり、このためキャリア補給装置のキャリア収納部は現像装置の近くに設けざるを得なかった。そのためにトナーやキャリアの収納容量が大きくすることができない、ユーザーが交換しやすい位置にトナーやキャリアの補給装置が配置できない、機械本体を小型化できない、等の問題があった。さらに、キャリアを独立に補給する場合においてはキャリア補給装置のスペースを必要とし、特にカラー機では複数の現像剤補給装置を設ける必要があるために、機械本体が大型化する問題も生じていた。
【０００７】
そこで、このような問題を軽減することができる現像剤補給装置として粉体ポンプを用いて現像剤を搬送する方式も提案されている。この方式はトナーとキャリアからなる現像剤を粉体ポンプの圧力と、現像剤を流動化させるためのエア供給により、中空のチューブを介して移送が可能となり、移送経路のレイアウト自由度が大幅に向上する。その結果トナー及びキャリアの収納部と現像器のレイアウトが自由になり、トナー及びキャリアのカートリッジの交換操作性向上や、機械本体の小型化を可能とする。
【０００８】
しかし、粉体ポンプを用いてトナーとキャリアを搬送する方式は装置が単純ではなく、特にカラー機においては複数の現像剤補給装置を設けるために多くのスペースを必要とし、機械全体が大型化する等の問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記した従来の問題を解消し、エア流または粉体ポンプを用いてトナーとキャリアを搬送する方式であっても構成を簡素化でき、しかもキャリアの独立補給制御が可能な画像形成装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明は、像担持体に形成された静電潜像をトナーとキャリアからなる２成分現像剤により現像する現像装置と、トナー収納部に収納されたトナーを前記現像装置へ補給するトナー補給手段とを有する画像形成装置において、前記トナー収納部と別体でキャリアを収納するキャリア収納部を設け、該キャリア収納部のキャリアを前記トナー補給手段のトナー移送力によって現像装置に補給することを特徴としている。
【００１１】
なお、本発明は、前記キャリアを前記トナー収納部から前記現像装置までのトナー補給径路途中で合流させて前記現像装置に補給するとともに、前記キャリア収納部からトナー補給経路との合流部までのキャリア補給路に、トナーの浸入を防ぎ、かつ、所定量のキャリアを補給する補給部材を設けると、効果的である。
【００１２】
さらに、本発明は、前記補給部材が、キャリア補給路を塞ぐ径を持ち、周面に計量凹部が形成された軸線を中心として回転可能なローラを有すると、効果的である。
【００１３】
また、上記の目的を達成するため、本発明は、像担持体に形成された静電潜像をそれぞれ異なる色のトナーの２成分現像剤により現像する複数の現像装置と、異なる色のトナーがそれぞれ収納された複数のトナー収納部と、前記トナー収納部に収納されたトナーを前記現像装置へ補給する複数のトナー補給手段とを有する画像形成装置において、前記トナー収納部と別体の１つのキャリア収納部を設け、該キャリア収納部に収納されたキャリアを分配し、かつ、各トナー補給手段のトナー移送力によってそれぞれの現像装置に補給することを特徴としている。
【００１４】
なお、本発明は、前記キャリアを前記トナー収納部から前記現像装置までのトナー補給径路途中で合流させて前記現像装置に補給するとともに、前記キャリア収納部からトナー補給経路との合流部までのキャリア補給路に、トナーの浸入を防ぎ、かつ、キャリアを分配して所定量のキャリアを補給する分配補給部材を設けると、効果的である。
【００１５】
さらに、本発明は、前記分配補給部材が、キャリア補給路を塞ぐ径を持ち、周面に計量凹部が形成された軸線を中心として回転可能な複数のローラを有すると、効果的である。
【００１６】
さらにまた、本発明は、前記トナー補給手段が、前記現像装置側に設けられ吸引圧力により前記トナー収納部のトナーを搬送する吸引型の粉体ポンプと、前記トナー補給経路の一部を構成するトナー搬送管と有し、該トナー搬送管に前記キャリア補給手段のキャリア補給路が合流されていると、効果的である。
【００１７】
さらにまた、本発明は、前記トナー補給手段が、前記トナー収納部側に設けられ吐出圧力により前記トナー収納部のトナーを搬送する吐出型の粉体ポンプと、前記トナー補給経路の一部を構成するトナー搬送管と有し、該トナー搬送管に前記キャリア補給手段のキャリア補給路が合流されていると、効果的である。
【００１８】
さらにまた、本発明は、前記トナー補給手段が、エアにより前記トナー収納部のトナーを搬送するエアポンプと、前記トナー補給経路の一部を構成するトナー搬送管と有し、該トナー搬送管に前記キャリア補給手段の補給部が設けられていると、効果的である。
【００１９】
さらにまた、本発明は、前記トナー補給径路がキャリア収納部の下部近傍を通過すると、効果的である。
さらにまた、本発明は、前記キャリアは、トナー補給時にのみ独立補給制御して補給されると、効果的である。
【００２０】
さらにまた、本発明は、前記キャリア補給手段にキャリア補給信号が入ったとき、トナー補給信号が入っていない場合は次のトナー補給時までキャリア補給動作を待機すると、効果的である。
【００２１】
さらにまた、本発明は、前記キャリア補給動作中にトナー補給動作が終了したとき、次のトナー補給時までキャリア補給動作を待機すると、効果的である。
上記の目的を達成するため、本発明は、像担持体に形成された静電潜像をトナーとキャリアからなる２成分現像剤により現像する現像装置と、トナー収納部に収納されたトナーを前記現像装置へ補給するトナー補給手段と、キャリア収納部に収納されたキャリアを前記現像装置へ補給するキャリア補給手段とを有する画像形成装置において、前記トナー補給手段が、吐出圧力を利用した一軸偏心スクリューポンプと、スクリューポンプの吐出部近傍にトナーを流動化するためにエアを供給するエア供給手段とを有し、前記キャリア補給手段は前記エア供給手段のエア吸入口へ接続し、エアとキャリアの混合気を前記スクリューポンプの吐出部に供給することを特徴としている。
【００２２】
上記の目的を達成するため、本発明は、像担持体に形成された静電潜像をトナーとキャリアからなる２成分現像剤により現像する現像装置と、トナー収納部に収納されたトナーを前記現像装置へ補給するトナー補給手段と、キャリア収納部に収納されたキャリアを前記現像装置へ補給するキャリア補給手段とを有する画像形成装置において、前記トナー補給手段が、吐出圧力を利用した一軸偏心スクリューポンプと、トナー収納部内及び前記スクリューポンプの吐出部にエアを供給し、トナーを流動化させるためのエア供給手段とを有し、前記キャリア補給手段は前記エア供給手段のエア吸入口へ接続し、エアとキャリアの混合気を前記トナー収納部内に供給することを特徴としている。
【００２３】
上記の目的を達成するため、本発明は、像担持体に形成された静電潜像をトナーとキャリアからなる２成分現像剤により現像する現像装置と、トナー収納部に収納されたトナーを前記現像装置へ補給するトナー補給手段と、キャリア収納部に収納されたキャリアを前記現像装置へ補給するキャリア補給手段とを有する画像形成装置において、前記トナー補給手段が、吸引圧力を利用した一軸偏心スクリューポンプと、トナー収納部内及び前記スクリューポンプの吐出部にエアを供給し、トナーを流動化させるためのエア供給手段とを有し、前記キャリア補給手段は前記エア供給手段のエア吸入口へ接続し、エアとキャリアの混合気を前記トナー収納部内に供給することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の構成によれば、トナーが補給経路中を移動しているときにキャリアを補給することにより、トナー移送力で比重の大きいキャリアの搬送を容易に行うことができ、トナーの流動性もキャリアを混合することにより上昇して搬送安定性が向上し、トナーに対するキャリアの分散効率が向上し、現像器内での帯電を行いやすくする。しかも、粉体ポンプによるトナー搬送により移送経路、トナー補給装置、キャリア補給装置のレイアウトがフリーとなり、機械本体の小型化が可能となる。さらに圧力や熱により凝集しやすいトナーにキャリアを混合することにより流動性が向上して、吐出型粉体ポンプによるトナー及びキャリアの搬送が安定して行える。さらに、空気によるトナー搬送により移送経路、トナー補給装置、キャリア補給装置のレイアウトがフリーとなり、機械本体の小型化が可能となる。さらに圧力や熱により凝集しやすいトナーにキャリアを混合することにより流動性が向上して、トナー及びキャリアの搬送が安定して行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置としてのレーザプリンタの概略を示す説明図であって、該プリンタはドラム状の感光体１を有し、感光体１は図１における時計方向に回転駆動され、このとき帯電ローラ２によって表面が所定の極性に均一に帯電される。次いでその帯電面に、レーザ書き込み装置３から出射する光変調されたレーザビームＬが照射される。これによって感光体１上に静電潜像が形成され、その静電潜像が現像装置４によってトナー像として可視像化される。
【００２６】
一方、装置本体下部側に設けられた給紙装置５から、例えば転写紙より成る記録材Ｐが給送され、その記録材Ｐがレジストローラ６を介して感光体１と転写ローラ７の間に送り込まれる。この転写ローラ７に対し、感光体１上のトナーと逆極性の電圧が印加され、これによって感光体１上のトナー像が記録材Ｐ上に転写される。記録材Ｐに転写されず、感光体１上に残された転写残トナーは、クリーニング装置８によって除去され、さらに除電装置９によって感光体１上に残された残留電荷が除去される。
【００２７】
このようにしてトナー像が形成された記録材Ｐは、搬送ベルト１０を介して定着装置１１を送られ、このときその記録材Ｐ上に定着され、定着を終えた記録材Ｐは排紙トレイ１２上に排出される。
【００２８】
かかるレーザプリンタは、２成分現像装置４を用いており、現像装置４内のトナーが消費されると、その分のトナーを補給するトナー補給装置を具備している。
トナー補給装置は図２に示すように、トナー収納部としてのトナー収納容器２０を有し、該トナー収納容器２０はトナーが収納されるトナー収納袋２１と、このトナー収納袋２１の周囲を包む保護ケース２２と、トナー収納袋２１の底部に固定される口金部材２３とを有している。トナー収納袋２１は、ポリエチレン、ナイロン等の樹脂製または紙製の厚みが５０〜２５０μｍ程度の単層または複層にしたシート材折り込む、または４枚のシート溶着または接着することによって、エア流入出のない密閉された袋状に形成したものであり、袋上部には容器の内圧が過度に上昇することを防止するためのフィルタ２４が設けられている。上記保護ケース２２は、剛性を有する紙、段ボールやプラスチック等の材料からからなり、一部が口金部材２３と係合する構造を持っている。
【００２９】
口金部材２３には、トナー排出口２５が形成され、このトナー排出口２５の下部部分には後述するノズルが抜き差しされる切り込み（図示せず）が形成されたシール部材２６が取り付けられている。この構成により、口金部材２３に形成されたトナー排出口２５は通常シール部材２６によって閉じられている。この口金部材２３は、ポリエチレン、ナイロン等の樹脂から作られ、このときトナー収納袋２１と口金部材２３を同一材料で作ると、リサイクルの観点で望ましく、トナー収納袋２１の口金部材２３への溶着も容易になる。
【００３０】
このように構成したトナー収納容器２０は、トナー収納袋２１が底部の口金部材２３に向かって絞り込まれた形状にすることにより、収納したトナーが口金部材２３へ移動し易くなり、残トナーの減少に効果的である。なお、トナー収納袋２１の絞り込みを開始する位置は口金部材２３に向かってある程度の傾斜角を付けられる位置であればどこでも良い。
【００３１】
トナー収納容器２０は、画像形成装置本体内の適当な箇所に設けられたセット部に着脱可能に装着されるが、このセット部にはトナー収納容器２０を受けて保持する樹脂製のホルダ５０が設けられている。ホルダ５０の底部には、トナー収納容器２０内に抜き差しされる上下方向に延びるノズル５１が立設されている。ノズル５１の先端には、シール部材２６への挿入をスムーズに行えるように尖頭部５２が形成されている。ノズル５１は、内側にトナー通路５３、外側にエア通路５４が形成された２重管に形成され、トナー貯留部５５の上部に連通されている。すなわち、ノズル５１がトナー貯留部５５上に立設されて連通しているため、トナー袋２１のトナーが落下してトナー貯留部５５へ送られて貯められる構成となっている。エア通路５４は、側方に曲げられて後述するエア供給手段からのエア供給キューブが接続されている。
【００３２】
上記トナー貯留部５５は、粉体ポンプユニット内に設けられていて、トナー補給手段としての粉体ポンプ４０に隣接して配置されている。粉体ポンプ４０は、ゴム等の弾性部材から作られたダブルピッチの螺旋溝を形成した雌ねじ形のステータ４２と、該ステータ４２内に回動自在に嵌挿され、金属や樹脂等から作られた雄ねじ形のロータ４１とを有している。このロータ４１は、スクリュー４５の軸にスプリングピン等によって連結されており、スクリュー４５が回転されることによって回転駆動されるが、その運動が偏心運動であることから、本ポンプは一軸偏心スクリューポンプとも称される。この粉体ポンプ４０はロータ４１とステータ４２の間に仕切られた幾つかの空間を持ち、この空間がロータ４１の回転によってそのままの形状で回転移動する。したがって、ロータ４１の回転量によって移送量が高精度に制御可能なポンプである。この粉体ポンプ４０は、ステータ４２を包みかつトナーの吐出口４４が形成された樹脂材料からなるホルダ４３を有し、このホルダ４３には後述するエアポンプからエアが供給されるエア供給口４６も設けられている。
【００３３】
粉体ポンプ４０は、その吐出口４４と現像装置４の現像剤補給口４ａとが移送チューブ１５によって接続されている。移送チューブ１５は、内径が３ｍｍ〜７ｍｍ程度で、フレキシブルでかつ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、シリコン等やプラスチック材料、例えば、ポリエチレン、ナイロン等を用いることにより、トナー補給経路を自由に配回すことが可能となり、画像形成装置のレイアウトの自由度が大きくなるため非常に有効である。
【００３４】
さらには、トナー補給装置は粉体ポンプの圧力によりトナーを搬送するためにトナー収納容器２０の位置が現像装置に対して低い位置にある場合でもトナーを移送することができる。したがって、トナー収納容器２０の配置に制限を受けないので、トナー収納容器２０は最もトナー交換操作がし易い位置に配置することも可能となる。
【００３５】
本トナー補給装置は、流動性の悪いトナーをスムーズに移送するため、トナーをエアによって流動化させている。エアはエアポンプ６０を作動することにより発生し、そのエアを電磁切替弁６１、チューブ６２、ノズル５１を介してトナー袋２１内のトナーの中へ供給する。これは粉体ポンプ４０でノズル付近のトナーを吸引した後、トナー袋２１内で架橋現象（なくなったトナーの部分に空洞ができる）が生じ、トナー補給量が不安定になったりトナー収納容器内のトナー残量が極端に多くなったりすることを防止するためである。トナー袋２１の内部へエアを供給することにより、トナーを攪拌・流動化し、上記したトナーの架橋現象を防止する、または架橋したトナーを供給したエアにより崩し、その結果トナー補給量の安定化、トナー収納容器２０内のトナー残量の低減化を図るために行っている。なお、トナー袋２１の上部には通気性フィルタ２４を設けており、これによってエアポンプ６０から供給されたエアによりトナー袋２１内が正圧に上昇するのを減圧する役目をする。
【００３６】
また、エアポンプ６０は電磁切替弁６１、チューブ６３を介して上記粉体ポンプ４０のエア供給口４６と接続されている。電磁切替弁６１は、一方にエアを供給するとき、他方へのエア通路を遮断するように構成され、したがって、トナー補給時に粉体ポンプ４０へのエア供給が必須であるので、トナー袋２１へのエア供給はトナー補給前あるいは後、もしくはトナー補給と無関係に定期的に行ってもよい。もちろん，この場合でもトナー補給と重なったときにはその後にずらして行う。
【００３７】
ところで、２成分現像装置４ではトナーとキャリアからなる現像剤で現像を行うが、トナーは現像に伴って消費されるため、上記したトナー補給装置によって補給する。一方、キャリアは消費されないため、補給する必要はないが径時使用により劣化して画像品質の低下を招く。このため、作像枚数等からキャリアの劣化時期を推定してサービスマンによって交換するようにしているが、このような作業は容易ではない。
【００３８】
そこで、本発明はキャリアも少量ずつ供給して交換せずに長期に渡って安定した画像品質を得るようにしており、次にキャリア補給について説明する。
図２において、符号７０はキャリア収納部としてのキャリア収納容器であり、本実施形態のキャリア収納容器７０は上記したトナー収納容器２０と同一材質、同一構造のものを用いている。すなわち、キャリア収納容器７０はキャリア袋７１、保護ケース７２、及び口金部材７３を有し、口金部材７３には、キャリア排出口７５が形成され、キャリア排出口７５の下部部分には後述するキャリア用のノズルが抜き差しされる切り込み（図示せず）が形成されたシール部材７６が取り付けられている。但し、キャリアはトナーと異なって流動性がよく、このためキャリア袋３２にエアを供給する必要がないので、内圧上昇防止用のフィルタ２４は省かれている。
【００３９】
このように構成したキャリア収納容器７０は、上記したトナー補給経路である移送チューブ１５の上方に設定したセット部に着脱可能に装着される。このセット部にはキャリア収納容器７０を受けて保持する樹脂製のホルダ８０が設けられている。ホルダ８０の底部には、キャリア収納容器７０内に抜き差しされる上下方向に延びるノズル８１が立設されており、ノズル８１の先端にはシール部材７６への挿入をスムーズに行えるように尖頭部８２が形成されている。ノズル８１には、トナー補給経路に合流部材８４を介して合流するキャリア通路８３が形成され、このキャリア通路８３の途中にはキャリア収納容器７０側へのトナー侵入を防ぎ、かつ、定量ずつのキャリア補給を行う補給部材としての補給ローラ９０が設けられている。補給ローラ９０は、キャリア通路８３を完全に塞ぐ大きさの径を有し、図示していない駆動手段で回転駆動され、その周面には定量のキャリアを受け容れる計量凹部９１が形成されている。なお、補給ローラ９０が設けられるキャリア通路８３の部分にはそのローラが嵌め込まれる膨らみを形成されている。なお、計量凹部９１は角度９０°毎に４個形成しているが、その数は任意に設定することができる。また、合流部材８４は逆Ｔの状の管部材であるが、本例ではノズル８１と一体に形成されている。
【００４０】
キャリアは、粒径２０〜２００μｍ程度の、従来公知の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、磁性樹脂等の芯材にアミノ系樹脂、ポリビニルおよびポリビニリデン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、シリコン樹脂等で表面を被覆したものが用いられる。トナーは、結着樹脂、ワックス成分、着色剤、その他場合によっては荷電制御剤等を、ミキサー等を用いて混合し、熱ロール、エクストルーダ等の混練機を用い混練した後、冷却個化し、これをジェットミル等で粉砕し、その後分級し得られる粉砕トナーや、重合法を用いたトナー等の従来公知のものが用いられ、粒径４〜１０μｍ程度である。
【００４１】
このように構成されたプリンタは、トナー収納容器２０内のトナーにエアポンプ６０によりエアを供給することによって、トナーは流動化され、容易に粉体ポンプ４０に隣接したトナー貯留部５５に落下して一時貯留される。貯留されたトナーは、トナー貯留部５５内に設けられたスクリュー４５が回転駆動されることにより、粉体ポンプ４０内に送り込まれる。粉体ポンプ４０の動作により発生する吐出圧力により粉体ポンプ４０内のトナーは吐出口４４へと勢いよく吐出排出される。吐出口４４に排出されたトナーには、エアポンプ６０から電磁切替弁６１、チューブ６３、エア供給口４６を介してエアが吹き込まれて流動化される。この流動化されたトナーは、粉体ポンプ４０の吐出圧力によって、容易に移送チューブ１５内を通して現像装置４の現像剤補給口４ａに移送される。
【００４２】
トナー収納容器２０とキャリア収納容器７０は、上方からホルダ５０，８０にセットされると、ノズル５１，８１がトナー収納容器２０とキャリア収納容器７０の口金部材２３，７３に挿入される。キャリアは、トナーに比べて非常に流動性が良いために、キャリア収納容器７０内のキャリアは重力によってノズル８１内のキャリア通路８３に落下する。キャリア通路８３内のキャリアは、補給ローラ９０に設けられた計量凹部９１に入り込み、補給ローラ９０の回転駆動によって、トナーの移送チューブ１５の途中に補給される。補給されたキャリアは、移送チューブ１５内のトナーと合流して現像装置４まで移送される、つまり粉体ポンプ４０のトナー移送力を利用して現像装置内へ補給される。ここで、補給ローラ９１の回転量を制御することによってキャリアの補給量を制御することが可能であるため、現像装置４内のキャリアの劣化に応じてキャリアの補給量を制御することが可能となっている。なお、補給ローラ９０はトナー補給経路とキャリア収納部とを常に遮断する構成であるので、例えばキャリア収納容器７０内のキャリアが少なくっても粉体ポンプ４０の吐出力によってトナーがキャリア収納容器７０内に送られることがない。また、キャリアの供給は重力を利用しているので、キャリア収納容器７０のセット位置はトナー補給径路の真上に設定することが好ましい。
【００４３】
このように構成されたプリンタは、トナー補給装置のトナー移送力を利用してキャリアを現像装置４に補給するので構成が複雑にならず、しかもキャリアは必要な量を必要な時に補給制御できるので現像装置４内がキャリア過多になってしまうような問題も発生しない。なお、キャリアの補給によって、現像装置４内の現像剤の総量が増加するため、補給した分の余分なキャリアを現像器外に排出及び貯留するための機構を持つ必要があるが、これはオーバーフロー等の従来公知の技術を用いればよい。例えば、図１に示すように現像装置４内の現像剤の高さレベルによって側部排出部１３にこぼすようにして現像剤の量を制御すればよい。
【００４４】
図３は、本発明の他の実施形態を示す断面説明図で、図２の示す現像剤補給装置との違いは粉体ポンプ４０ａに現像装置４側に配置した吸引型の一軸偏心スクリューポンプを用いている点で、トナー収納容器２０、キャリア収納容器７０及びノズル５１，８１は図２のものと同様であり、同一部材には同一符号を付している。また、エアポンプ６０はエア供給がトナー収納容器２０にのみ行う点が異なり、電磁切替弁６１が不用であるが、その代わりに電磁弁６１ａを設けている。
【００４５】
このように構成された現像剤の補給装置は、粉体ポンプ４０ａが作動すると、自吸力が生じトナー収納容器２０内のトナーを吸引する。この粉体ポンプ４０ａの作動時において、エアポンプ６０からのエアを吸引してしまうとトナー搬送量が低下するため、上記電磁弁６１ａを設けてエア供給路を遮断してかかる不具合を防止している。また、吸引型の粉体ポンプ４０ａを用いる場合、良好な吸引力得るにはトナー補給径路が閉空間であることが要求される。この実施形態においてもトナー補給径路からキャリアを補給するが、上記した補給ローラ９０がトナー補給経路とキャリア収納部とを常に遮断する構成であるので、キャリア補給を行ってもこの要求を阻害することはない。
【００４６】
このように構成されたプリンタも、トナー補給装置のトナー移送力を利用してキャリアを現像装置４に補給するので構成が複雑にならず、キャリアも必要な量を必要な時に補給制御できるので現像装置４内がキャリア過多になることもない。
【００４７】
図４は、本発明のさらに別の実施形態を示す断面説明図である。本実施形態と図２、図３のものとの違いは、トナー及びキャリアのトナー移送手段がエアポンプから供給されるエア圧によるもので、他は図２、図３と同様であるが、トナー袋２１のフィルタ２４は外してトナー袋２１を密閉容器としている。
【００４８】
エアポンプ６０からチューブ６２、ノズル５１を介してトナー収納容器２０内に供給されたエアは、トナーを流動化させると同時に、トナー収納容器２０の内部圧力を高める。その結果、トナー収納容器２０内の圧力は容器外へと内部のエア及びトナーを排出させようとするため、トナーは移送チューブ１５を通して勢いよく現像装置４に設けたホッパー１６へと移送される。ホッパー１６に移送されたトナーはスクリュー１７の回転駆動により適量が現像装置４内へ補給される。ここで、ホッパー１６を設けた理由は、エアによるトナー移送は微量の移送量制御が困難なために、直接現像装置４へ補給してしまうと、現像装置４内の現像剤濃度の不均一及び変動を引き起こし、画像品質が悪くなる問題が発生するためである。
【００４９】
補給ローラ９０によって移送チューブ１５内に補給されたキャリアは、エアによってトナーと共に移送チューブ１５内を移送されて現像装置４へと補給される。なお、本トナー移送方式では現像装置４に多量のエアが送られるので、現像装置４の適宜箇所にエア抜きフィルタ４ｂを設けている。
【００５０】
図５は本発明のまたさらに別の実施形態を示す断面説明図であり、基本的な構成自体は図３の実施形態のものと類似している。違いはトナー収納容器１２０にエアを供給していない、かつ、トナー収納容器１２０に図３に示すフィルタ２４が設けられていないため、トナー収納容器１２０からトナーの移送経路を介して吸引型の粉体ポンプ４０ａまでがほぼ完全密閉である点である。このため、粉体ポンプ４０ａによりトナーが吸引排出されるとともに、排出されたトナーの容積分、トナー収納容器１２０が減容して（つぶれて）いく自動減容方式である。
【００５１】
トナー収納容器１２０の構成は、トナーを収納する袋状の柔軟なトナー収納部材１２１とその最下部に接続された口金部材１２２とにより構成される。口金部材１２２には、吸引用のノズル１５１が挿入される。１２３はノズル１５１が挿入されないときにトナー流出を止めるシャッタである。また、１２４はノズル又はシャッタ１２３の両側に配置され気密性を保つためのシール材である。ノズル１５１には移送チューブ１５を介して図３と同様の吸引型の粉体ポンプ４０ａが接続される。
【００５２】
ノズル１５１から現像装置４に至る部分は本体装置に固定され、トナー収納容器１２０は内部のトナーが消費されてなくなる毎に、新しい容器と交換されその都度ノズル１５１の着脱が行われるため、着脱時の汚れやエアの漏れを防ぐためには口金部材１２２とノズル１５１の間の密閉性が非常に重要である。
【００５３】
トナー収納部材１２１は、トナー収納容器２０を構成するトナー袋２１と同様のものである。
シャッタ１２３の開閉は、トナー収納容器１２０がホルダ１５０にセットされた後、図の右方向にノズル１５１が移動し、シャッタ１２３がノズル１５１により口金内部から外側（右方向）に押し出される。また、トナー収納容器１２０をホルダ１５０から取り出す際には、ノズル１５１が左方向に移動し、スプリング１５４とシャッタ押し戻しスプリング１２５によりシャッタ１２３が左方向に付勢されることにより、シャッタ１２３は図のようにほぼ口金部材１２２内に（未使用のトナー容器と同様の位置に）収まり、シャッタ１２３と口金部材１２２に設けられた２つのシール材１２４の密着により、トナー収納容器１２０内に残った少量のトナーが外へ漏れることを防止できる。ここで、ノズル１５１の左右方向への移動手段は図示していないが、レバー（手動）やモータ、ソレノイド等の従来公知の移動手段を用いればよい。またシール１２５はシャッタ１２３に軽く圧接するゴム材等で形成される。口金部材１２２は樹脂等のハード部材でトナー排出口１２６が備えられており、トナー収納部材１２１と粘着または接着されている。
【００５４】
また、キャリア容器側はそのキャリア収納容器１７０及びそのノズル１８１がトナー収納容器１２０及びノズル１５１と同一の構成になっている。そして、キャリア補給指令が発せられると、補給ローラ９０が回転し、その回転量に応じた量のキャリアが移送チューブ１５に落下し、粉体ポンプ４０ａの吸引力によって現像装置４へ補給される。
【００５５】
以上のシャッタ開閉方式は、トナーの流路の妨げにならないこと、また、口金部材１２２の外にシャッタを退避させるためにシャッタの退避スペースを口金部材１２２に設ける必要がなく口金部材１２２を極めてコンパクトにできること、さらに、トナーの流路（圧力）に直交して配置してあるために（気圧等の関係で）容器内圧力が上昇した時にシャッタ１２３が押し出されることがなく安心であること等が挙げられる。
【００５６】
図６は、本発明のまたさらに別の実施形態を示す斜視図で、本実施形態はカラー用であり、４色（イエロー、マゼンダ、シアン、ブラック）のトナー収納容器１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄがホルダ１５０に収納されて、前述の図２から図５で示したトナー移送手段によって各々のトナー収納容器１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ内のトナーが現像装置（図示せず）に移送される。なお、符号１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄはトナーの移送チューブである。
【００５７】
キャリア収納容器１７０はホルダ１８０にセットされて、トナー収納容器１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄと並んで１列に配置される。後述する補給ローラによって補給されるキャリアは合流部材１８４ａ、１８４ｂ、１８４ｃ、１８４ｄの位置で移送チューブ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄに補給しやすいように、４色のトナーを移送する移送チューブ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄは図示するように全てがほぼキャリア容器１７０の真下を通るように配回されている。
【００５８】
図７は、図６のキャリア補給装置を示す断面説明図であり、キャリア収納容器１７０がホルダ１８０にセットされると、ノズル１８１がキャリア収納容器１７０の口金部材１７３に挿入される。キャリアは流動性が良いために、キャリア収納容器１７０内のキャリアは重力によってノズル１８１内を通ってキャリア貯留部１８３に落下し、図のようにほぼ一杯に貯留される。キャリア貯留部１８３の下には４色の現像用に対応した補給ローラ１９０ａ、１９０ｂ、１９０ｃ、１９０ｄが配置され、それぞれが独立に回転駆動が制御されるようになっている。ここで例えばマゼンダ色現像用の補給ローラ１９０ｂが駆動されたとすると、補給ローラ１９０ｂに設けられた溝１９１ｂ内のキャリアが通路１９２ｂへと運ばれ、落下して合流部材１８４ｂに補給される。合流部材１８４ｂは貯留部１８３及び図６の移送チューブ１５とを接続するための部材である。補給されたキャリアは移送チューブ１５内のトナーと合流して現像装置まで移送される、つまり現像装置４内へ補給される。
【００５９】
電子写真方式の画像形成装置において、狙いの画像濃度に基づいて適切なトナー濃度範囲を設定し、この範囲に収まるように少量ずつトナーを補給して安定した画像が得られるようにコントロールされている。
【００６０】
一方、キャリアの補給に関しては、画像の形成量や枚数、又は現像器の稼動時間等キャリアの劣化に影響する情報に基づいて、キャリアの劣化を推定する。この推定値に基づいて、その推定値の大小に応じて必要量のキャリアを補給すべく、前述の補給ローラを必要時間（必要回転量）駆動することにより、少量ずつキャリアを現像装置内部に補給する。少量ずつ新しいキャリアを加えることで、徐々に劣化してゆくキャリアの帯電性能を補い、現像器内の総キャリアのトータル帯電性能を限界値以上に維持するものである。これによって、従来のように定期的なキャリアの交換（入れ替え）を行わなくとも、安定した画像形成を継続することができる構成である。
【００６１】
本発明のキャリア補給装置は、レイアウト自由度が高く、簡素な構成で、画像形成装置本体をさほど大型化及びコストアップすることなく、経時でも特別なメンテナンスを必要とせず安定した画像品質を得ることが可能となる。これは、多色の現像装置及びトナー補給装置を用いるカラー画像形成装置において特に有効となる。さらには、トナーにキャリアを合流させることによって流動性を向上させ、粉体ポンプを用いたトナー搬送方式の搬送の安定性をも向上することができる。これは、最近小粒径化によって凝集性、流動性が増して搬送性が悪くなったトナーに対して特に有効である。
【００６２】
上記した本発明の実施形態はキャリアを重力によってトナー補給径路に合流させ、現像装置４に補給するものであったが、これから説明する図８〜図１７に示す実施形態はエアポンプが供給するエアにキャリアを含ませてトナー補給と同時に現像装置４に補給するものである。
【００６３】
図８に示す実施形態は、トナー収納容器２０とキャリア収納容器７０の並び方が変わったが実質上図２と同様の装置であり、トナー補給装置に吐出型の粉体ポンプ４０を用いている。よって、図２と同一部材には同一符号を付すとともに重複を避けるためその詳しい説明は省略する。本実施形態では、エアをトナー収納容器２０と粉体ポンプ４０に供給しているが、エアポンプ１６０の形態が図２のものと異なる。
【００６４】
本来のエアポンプ１６０はダイアフラム型のエアポンプである。ダイアフラム１６１はゴムまたは柔軟なプラスチック等で形成された器状の部材で図中の下部はエアを遮断した状態で仕切り板１６２に密着し、上部をモータ１６３の回転軸に取り付けた偏芯軸１６４によって上下方向に駆動される。この動作によってダイアフラム内部にはエアが吸い込まれたり吐き出したりする。仕切り板１６２には二ヶ所の穴部があり一方は吸入穴１６５、もう一方は排出穴１６６であり、それぞれには可撓性の弁部材、吸入弁１６７、排出弁１６８が設けられている。このような構成によってモータ１６３に通電して回転することにより吸入口１６９よりエアを吸入し、排出口１７０からエアを吐き出すように作用する。
【００６５】
エアポンプ１６０の吸入口１６９には、キャリア収納容器７０に挿入されるノズル８１とチューブ１７１により接続されており、ノズル８１には定量のキャリアを送り出す補給ローラ９０と、フィルタ１７２で覆われたエアを吸入する開口とが設けられている。
【００６６】
トナー収納容器１２０内のトナーは、エアポンプ１６０からエアが供給されると流動化され、容易に粉体ポンプユニット内に設けたトナー貯留部５５に落下して一時貯留される。貯留されたトナーは、トナー貯留部５５内に設けられたスクリュー４５が回転駆動されることにより、粉体ポンプ４０内に送り込まれる。粉体ポンプ４０の動作により発生する吐出圧力によりトナーは吐出口４４へと勢いよく吐出排出される。吐出口４４に排出されたトナーには、エアポンプ１６０から電磁切替弁６１、チューブ６３、エア供給口４６を介してエアが吹き込まれ、流動化される。この流動化されたトナーは、粉体ポンプ４０の吐出圧力によって、移送チューブ１５内を通って現像装置４まで移送される。
【００６７】
キャリアは、トナーに比べて非常に流動性が良いために、キャリア収納容器７０内のキャリアは重力によってノズル８１内の通路８３に落下する。通路８３内のキャリアは、補給ローラ９０に設けられた計量凹部９１に入り込み、補給ローラ９０の回転駆動によりその回転量に応じた量がその下流側に送り込まれる。
【００６８】
このキャリアは、エアポンプ１６０の作動で発生する吸入力及び吐出力により、チューブ１７１，エアポンプ１６０内、電磁切替弁６１、チューブ６３を介してエアとともに粉体ポンプ４０の吐出部４４近傍にあるエア供給部４６へ供給されて、粉体ポンプ４０から排出されたトナーと混合されて現像装置４へ移送される。
【００６９】
電磁切替弁６１は、任意に２方向が切替可能なタイプであり、例えば電磁切替弁６１が励磁されているときはトナー収納容器２０側に連通し、かつ、粉体ポンプ４０側は遮断され、電磁切替弁６１が消磁されているときは粉体ポンプ４０側が連通し、トナー収納容器２０側が遮断されるようになっている。本例の場合、トナー補給動作中にキャリアの補給を行うので、このトナー補給時は電磁切替弁６１を消磁して粉体ポンプ４０側が連通しているため、粉体ポンプ４０にエア、もしくはエアとキャリアが供給される。一方、トナー収納容器２０へエアを供給するときは、電磁切替弁６１が励磁されて、エアの供給がトナー収納容器２０へ切り替えられる。
【００７０】
このように構成されたプリンタは、補給ローラ９０の回転量を制御することによってキャリアの補給量を制御することが可能であるため、現像装置４内のキャリアの劣化を、例えば現像装置の作動時間や、トナーの補給量（補給時間）で予測検知して、この検知結果に応じてキャリアの補給量を制御するようなことが可能となっている。
【００７１】
粉体ポンプ４０、エアポンプ１６０等の圧力よる移送は、軽いものを選択的に移送してしまうために比重が大きいものや、軽くてもエアを含みにくいものは移動しにくい（エアのみが移動してしまう）。さらにはポンプの回転量（空間移動量）に比例して移送圧力が発生するために、特に現像装置４へのトナー補給のような非常に微量な移送では発生圧力が小さく、上記傾向が顕著となる。キャリアは、前述のように比重が重く流動性が良いために重力を利用した落下移送に適しているが、比重が重いために粉体ポンプ等の圧力移送は非常に困難である。そこで、比重が軽くエアを含みやすいトナーの中に少量のキャリアを混合させることによりキャリアの圧力移送が可能となり、さらに移送手段や経路も単純化できる。
【００７２】
一方、トナーは比重が軽いが、流動性の良いものから悪いものまで多くの種類が使用され、流動性の良いトナーはエアを含みやすく圧力移送が容易である。ところが流動性が悪いトナーはエアを含みにくく、圧力移送した場合に移送量が不安定になったり、移送経路内の詰まり等の問題が生じて使用が困難であった。そこで、流動性の悪いトナーでも少量のキャリアを混合することによって流動性が増加して安定した圧力移送が可能となることが本発明者の研究により判明した。
【００７３】
また、上記実施形態ではキャリアを粉体ポンプ４０側に送って補給したが、キャリアはトナー収納容器２０側に供給するエアとともに、トナー収納容器２０内に供給することも可能である。つまり、トナー収納容器２０へエアを供給するときに、エアポンプ１６０、及び電磁切替弁６１を励磁するとき、もしくはその直前にキャリア補給ローラ９０を作動することにより、トナー収納容器２０内のトナーへキャリアがエアとともに供給される。一方、トナー補給動作中は粉体ポンプ４０の駆動とともにエアがエア供給部４６に供給されるように、エアポンプ１６０の作動と電磁切替弁６１の消磁によるエア供給が行われる。
【００７４】
図９は、エアによるキャリア補給の別の実施形態を示す断面説明図であり、本例は図８のものとほぼ同様となっている。すなわち、トナー及びキャリアの移送手段が吸引型の粉体ポンプ４０ａであること、電磁弁６１ａが１方向のみの開閉でチューブ６２を介してノズル５１のみに連結されていることが異なり、他は図８と同様である。
【００７５】
補給ローラ９０によって通路８３に補給されたキャリアは、エアポンプ１６０の動作により通路８３からチューブ１７１、エアポンプ１６０内、チューブ６２，電磁弁６１ａ、ノズル５１を介してトナー収納容器２０内のトナーに供給される。トナー収納容器２０内のトナーと混合されたキャリアは、吸引型粉体ポンプ４０ａの作動によってトナーとともにノズル５１内、移送チューブ１５内を吸引移送され、さらに粉体ポンプ４０ａ内を通って現像装置４へと補給される。
【００７６】
キャリアの補給動作は、エアポンプ１６０の作動の直前または同時に行われる。このとき電磁弁６１ａの開動作がエアポンプ１６０の作動と同時に行われ、トナー収納容器２０内のトナーへのエア及びキャリア供給が行われる。
【００７７】
図１０は、エアによるキャリア補給の別の実施形態を示す断面説明図であり、
図８及び図９の実施形態との違いは、トナー及びキャリアの移送手段がエアポンプ１６０から供給されるエアであることであり、他構成は同様である。
【００７８】
エアポンプ１６０からトナー収納容器２０内に供給されたエアは、トナーを流動化させると同時に、トナー収納容器２０内の圧力を高める。その結果、トナー収納容器２０内の圧力は容器外へと内部のエア及びトナーを排出させようとするため、トナーは移送チューブ１５を通して勢いよくホッパー１６へと移送される。ホッパー１６に移送されたトナーはスクリュー１７の回転駆動により適量が現像装置内へ補給される。
【００７９】
補給ローラ９０によって通路８３に補給されたキャリアは、エアによってチューブ１７１、エアポンプ１６０内、チューブ６２，電磁弁６１ａを介してトナー収納容器２０内のトナーに供給され、さらに移送チューブ１５内をトナー、エアとともに移送されて現像装置４のホッパー１６へと補給される。
【００８０】
図１１は、エアによるキャリア補給のさらに別の実施形態を示す斜視図で、本実施形態はカラー用であり、４色（イエロー、マゼンダ、シアン、ブラック）のトナー収納容器１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄがホルダ１５０に収納されて、トナー移送手段は前述の図８から図１０のいずれでも適用可能であるが、ここでは図９のトナー移送手段を用いた場合として説明する。不図示の各色毎に設けられた粉体ポンプによってそれぞれのトナー収納容器１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ内のトナーを移送するための移送チューブがそれぞれ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄである。
【００８１】
キャリア容器１７０は、ホルダ１８０にセットされて、図示するようにトナー収納容器１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄと並んで１列に配置される。キャリア容器１７０内のキャリアは、後述する分配補給ローラによって送り出され、各色毎に設けられた４つのエアポンプ１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄチューブ６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄを介してトナー収納容器１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄへそれぞれに供給することができる。
【００８２】
このキャリア補給装置は、図１２に示すように、キャリア収納容器１７０がホルダ１８０にセットされると、ノズル１８１がキャリア収納容器１７０の口金部１７３に挿入される。キャリアは流動性が良いために、キャリア収納容器１７０内のキャリアは重力によってノズル１８１内を通ってキャリア貯留部１８５に落下し、図のようにほぼ一杯に貯留される。キャリア貯留部１８５の下には４色の現像用に対応した分配補給ローラ１９０ａ、１９０ｂ、１９０ｃ、１９０ｄが配置され、それぞれが独立して回転駆動が制御されるようになっている。ここで、例えばマゼンダ色現像剤用のキャリアを補給する場合を説明する。マゼンダ色現像用キャリアの分配補給ローラ１９０ｂとし、マゼンダトナー収納容器を１２０ｂとする。マゼンダ現像剤用キャリアの分配補給ローラ１９０ｂが駆動されたとすると、補給ローラ１９０ｂに設けられた計量凹部１９１ｂ内のキャリアがチューブ１７１ｂ内へ落下する。このとき、エアポンプ１６０ｂが作動してチューブ１７１ｂ内のキャリアをチューブ６２ｂを介してマゼンダ色トナー収納容器１２０ｂ内へ供給される。その後不図示のマゼンダ色用現像装置内のトナー濃度が薄くなった時にマゼンダトナー補給動作が行われ、キャリアはトナーと混合されてマゼンダ色用現像装置へと補給される。マゼンダ色以外のキャリア補給もこれと同様に行われる。
【００８３】
図１３は、図１１の変形例で、キャリア分配手段１９０がエアポンプ１６０の上流側でなく、その下流側に設けている。このように構成すると、電磁弁６１ａは各色分必要であるが、エアポンプ１６０は１つでよく各色毎に設ける必要がなくなる。
【００８４】
図１４は、本発明のトナー及びキャリア補給に関する制御系ブロック図を示す。
ＭＰＵを具備した制御装置によってトナー補給装置は制御される。トナー濃度センサの検知結果がＭＰＵに取り込まれ、同検知結果に応じてＭＰＵからドライバを介しトナー補給モータＭＴに動作信号が送信されることにより、プリンタのトナー補給部から現像部へのトナー補給動作は行われる。また、現像装置への動作信号送信により、制御装置のＭＰＵにて、現像時間（現像装置の作動時間）のカウンタをインクリメントする。カウンタの値が予め設定された値に達したときに、カウンタをクリアし、キャリア補給モータＭＣおよびエアポンプＰを駆動するよう構成されている。本例では、キャリア補給のトリガとして現像装置の駆動時間としているが、プリント枚数のカウンタを用いても構わない。ＭＰＵはタイマー機能を有しており、任意のタイミングで駆動モータ、エアポンプ等を駆動制御することができる。なお、電源を切ったときに、カウンタの値がクリアされないよう、不揮発ＲＡＭを用いて動作させることが好ましい。
【００８５】
図１５に制御装置による駆動モータおよびエアポンプの詳細な制御タイミングを示す。ここで用いられるトナー補給及びキャリア補給装置は図８のものとする。
図１５において、現像装置４の動作信号送信による現像時間カウントが設定値ｎに達した場合、その後のトナー補給モータ駆動のタイミングと同期させてキャリア補給モータを駆動させ、同時にエアポンプ１６０を駆動させる。このとき電磁切替弁６１は消磁されているのでエアの供給は粉体ポンプ４０へ行われる。また、トナー補給モータの累積駆動時間もカウントしており、これが予め設定された所定の時間に達すると電磁切替弁６１とともにエアポンプ１６０をオンするよう制御することで、前述のようにトナー収納容器２０へのエア供給が行われる。
【００８６】
図１６は制御装置による駆動モータおよびエアポンプ１６０の制御タイミングの別例を示す。ここでもトナー補給及びキャリア補給装置は図２のものとする。
図１５ではキャリア補給モータがトナー補給モータと完全に同期させていたが、図１６ではトナー補給間の現像時間（またはプリント枚数）に応じて次のキャリア補給モータ駆動時間を変化させて、キャリアの補給量を制御している。つまり前回のトナー補給モータ停止後から次のトナー補給モータ開始までの現像時間（プリント枚数）をＴｂとすると、Ｔｂが短ければ次のキャリア補給モータ駆動時間を短く、Ｔｂが長ければ次のキャリア補給モータ駆動時間を長くするように制御している。現像時間に応じてキャリアの劣化が進行するとして、キャリアの劣化に応じたキャリアの補給を行っているのである。
【００８７】
図１７にある色におけるキャリア補給制御フローを示す。なお、各色について１つのキャリア補給制御フローを持っている。
現像装置４の駆動モータへの動作信号が送られると、スタートからエンドまでの処理を行い、毎プリントごとにこのフローは開始する。
【００８８】
ステップＳ１において、現像時間に応じて現像剤の劣化を検知してキャリアの補給を行うために、現像時間のカウントを行う。
ステップＳ２，Ｓ３において、現像時間の（リセットからの）積算時間をカウントし、Ｍsecになったらキャリア補給を行うが、このときにトナー補給が行われているかどうか確認する。
【００８９】
ステップＳ４において、トナーの補給が行われていなければキャリアの補給は行わず待機し、トナーの補給が行われると同時にキャリア補給モータをオンさせる（エアポンプも同時にオン）。
【００９０】
ステップＳ５、Ｓ６において、キャリア補給中は、トナー補給が停止すればキャリアの補給は停止しなければならないため、所定のキャリア補給時間「Ｔｃ＋前回の不足分Ｔｎ」に達するまでは常にトナー補給モータのオフを確認している。
【００９１】
ステップＳ７，Ｓ８において、キャリア補給時間が所定時間に達したらキャリアの補給を終了して、現像時間のカウンタをリセットする。
ステップＳ９において、もしトナー補給が停止したことによりキャリアの補給を停止した場合、キャリア補給時間の所定時間Ｔｃに対する不足分Ｔｎ+1をメモリーする（キャリア補給時間が所定時間に達していない場合、キャリア補給時間が所定時間に達している場合は０をメモリーすることになる）。
【００９２】
本発明のキャリア補給装置により、レイアウト自由度が高く、簡素な構成で、画像形成装置本体をさほど大型化及びコストアップすることなく、経時でも特別なメンテナンスを必要とせず安定した画像品質を得ることが可能となる。これは、多色の現像装置及びトナー補給装置を用いるカラー画像形成装置において特に有効となる。さらには、トナーにキャリアを合流させることによって流動性を向上させ、粉体ポンプを用いたトナー搬送方式の搬送の安定性をも向上することができる。これは、最近小粒径化によって凝集性、流動性が増して搬送性が悪くなったトナーに対して特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の画像形成装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すトナーとキャリアの補給装置の断面説明図である。
【図３】本発明の別の実施形態を示すトナーとキャリアの補給装置の断面説明図である。
【図４】本発明のさらに別の実施形態を示すトナーとキャリアの補給装置の断面説明図である。
【図５】本発明のさらに別の実施形態を示すトナーとキャリアの補給装置の断面説明図である。
【図６】本発明のカラー画像形成装置用のトナーとキャリアの補給装置を示す斜視図である。
【図７】図６のキャリアの補給装置を示す断面説明図である。
【図８】本発明のさらに別の実施形態を示すトナーとキャリアの補給装置の断面説明図である。
【図９】本発明のさらに別の実施形態を示すトナーとキャリアの補給装置の断面説明図である。
【図１０】本発明のさらに別の実施形態を示すトナーとキャリアの補給装置の断面説明図である。
【図１１】本発明のカラー画像形成装置用のトナーとキャリアの補給装置を示す斜視図である。
【図１２】図１１のキャリアの補給装置を示す断面説明図である。
【図１３】本発明のカラー画像形成装置用のトナーとキャリアの補給装置で図１１の変形例を示す斜視図である。
【図１４】本発明の制御部を示すブロック図である。
【図１５】本発明の制御タイミングの一例を示すタイミングチャートである。
【図１６】本発明の制御タイミングの他の例を示すタイミングチャートである。
【図１７】本発明の制御フローを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９４】
４  現像装置
２０，１２０  トナー収納容器
４０  吐出型の粉体ポンプ
４０ａ  吸引型の粉体ポンプ
５１，９１  ノズル
６０，１６０  エアポンプ
７０，１７０  キャリア収納容器
【図１】
2005195659.tif 000003
【図２】
2005195659.tif 000004
【図３】
2005195659.tif 000005
【図４】
2005195659.tif 000006
【図５】
2005195659.tif 000007
【図６】
2005195659.tif 000008
【図７】
2005195659.tif 000009
【図８】
2005195659.tif 000010
【図９】
2005195659.tif 000011
【図１０】
2005195659.tif 000012
【図１１】
2005195659.tif 000013
【図１２】
2005195659.tif 000014
【図１３】
2005195659.tif 000015
【図１４】
2005195659.tif 000016
【図１５】
2005195659.tif 000017
【図１６】
2005195659.tif 000018
【図１７】
2005195659.tif 000019