(57)【要約】【課題】空気とトナーの混合流体のエア搬送によるトナー補給装置で、トナー飛散を回避し、安定したトナーの搬送が可能なトナー補給装置を提供すること。【解決手段】現像装置から離れた位置に配設されたトナー貯留部から搬送パイプを介して、トナー供給用流体搬送手段によって、トナーと空気との混合流体を当該現像装置へ搬送するトナー補給装置において、前記現像装置に連通する前記混合流体のトナー分離部を前記現像装置近傍に設け、当該混合流体のトナー分離部と前記現像装置との間、及び、前記トナー貯留部におけるトナーホッパとトナーの混合室との間に、ハウジングで囲まれたロータリバルブを設けたことを特徴とするトナー補給装置。【選択図】        図２
2005003702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像装置から離れた位置に配設されたトナー貯留部から搬送パイプを介して、トナー供給用流体搬送手段によって、トナーと空気との混合流体を前記現像装置へ搬送するトナー補給装置において、前記現像装置に連通する前記混合流体のトナー分離部を前記現像装置近傍に設け、当該混合流体の前記トナー分離部と前記現像装置との間、及び、前記トナー貯留部に設けられたトナーホッパとトナーの混合室との間に、ハウジングで囲まれたロータリバルブを設けたことを特徴とするトナー補給装置。
【請求項２】
前記ロータリバルブの羽根車の羽根先端と前記ハウジングの内面との隙間は０．１ｍｍ〜０．７ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のトナー補給装置。
【請求項３】
前記ロータリバルブは、前記混合流体の流路に、複数個直列に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトナー補給装置。
【請求項４】
前記ロータリバルブは、４枚〜１２枚の羽根を有する羽根車で構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３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】
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機械のスペース上困難となる問題がある。
【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公知のトナー補給技術が開示されている。
【０００４】
エア搬送を用いたトナー補給装置の基本的な構成は、トナーの混合室を含むトナー貯留部、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（エア）の一部を外部に放出することなく前記流体搬送手段を介して前記混合室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ものもある。また、現像装置からトナー補給装置に搬送パイプで連通し、現像装置内の空気をトナー補給装置へ戻す公知の技術や現像器にフィルタを設け空気を外部に戻す技術等が開示されている。さらに、従来技術で現像装置からのトナー飛散を防止するために、現像装置と混合流体搬送部との間にロータリバルブと呼ばれる羽根車とシールを設ける技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２４２４１６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、トナー補給装置から現像装置へ搬送パイプで連通し、現像装置内の空気をトナー補給装置へ戻す方法は、搬送パイプが長いと当該搬送パイプ内を流れる空気の抵抗が大きく、短時間で現像機内の空気が前記トナー補給装置へ戻ることができず、現像装置からトナーが飛散する。
【０００８】
また、現像器にフィルタを設け空気を外部に戻す方法は、フィルタを定期的に交換する必要があり、不便であるし、定期的なフィルタ交換を忘れると、フィルタの目詰りが発生し、フィルタから空気が逃げないため現像装置からトナーが飛散する欠点がある。
【０００９】
さらに、現像装置と混合流体搬送部との間にロータリバルブと呼ばれる羽根車とシールを設ける方法は、長時間ロータリバルブの羽根車を回転していると、羽根の先端とシール部の摺動部にトナーが入り込み融着してしまう問題が発生する。
【００１０】
本発明は、上記問題を回避し、安定した現像装置へのトナー供給を可能とするトナー補給装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、現像装置から離れた位置に配設されたトナー貯留部から搬送パイプを介して、トナー供給用流体搬送手段によって、トナーと空気との混合流体を前記現像装置へ搬送するトナー補給装置において、前記現像装置に連通する前記混合流体のトナー分離部を前記現像装置近傍に設け、当該混合流体のトナー分離部と前記現像装置との間、及び、前記トナー貯留部におけるトナーホッパとトナーの混合室との間に、ハウジングで囲まれたロータリバルブを設けたトナー補給装置により達成される。
【００１２】
【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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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との間に供給され、定着装置８で定着処理されて排紙皿１２に排紙される。
【００１７】
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。
【００１８】
現像装置４はトナーとキャリアを含む二成分現像剤また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、現像により消費されたトナーは次に説明するトナー補給装置のトナー貯留部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。
【００１９】
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とはトナーの輸送管である搬送パイプ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、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。
【００２０】
次に、図２及び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す図であり、図３はトナー貯留部を示す図である。
【００２１】
図２において、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及びトナーの輸送管となる搬送パイプ４０〜４３等から構成されている。
【００２２】
図３において、トナー貯留部２４（図１、図２参照）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（トナーは空気と混合してトナー容器に収納されている故、混合流体として考える）。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が設けられている。
【００２３】
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。
【００２４】
前記開口部３０ｂと前記混合室３５との間に、後述するが、ロータリバルブ３６が設けられている。
【００２５】
混合室３５には、後に説明するように搬送パイプ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粉体（流体）が形成される。
【００２６】
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３５（図２参照）からトナー分離部６０（図２参照）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２で示す実施の形態では、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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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化し、流体を矢印で示すように一方向に搬送する。
【００３１】
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するため、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。
【００３２】
また、トナー搬送のパイプが長いとパイプ内を流れる空気の抵抗が大きいため、大容量のポンプモータの使用が必要となるが、空気が、トナーホッパ３０に逆流したり、または現像装置へ漏出してトナー飛散となる場合がある。
【００３３】
本発明は、上記のようなトナーの流路内の圧力（気圧）の変化による影響を少なくするためにトナーの流路にロータリバルブを設け、必要に応じてバルブ内の羽根車を回転させ、トナーを搬送することを特徴としている。
【００３４】
以下、本発明に係るローラリバルブついて説明する。
図２において、ロータリバルブ３６は、搬送パイプ４３から環流した空気がトナーホッパ３０の方向への逆流を防ぐ効果を持ち、また、ロータリバルブ３７は、現像装置の近傍に位置したトナー分離部６０と、現像装置４の一部であるトナー貯蔵バッファ４７との間に設けられ、現像装置内へ空気が流れ込むのを防止する役目を果たし、現像装置４からのトナー飛散を防ぐ効果を持つことになる。ただし、羽根車３６ｂ、３７ｂの先端とハウジング３６ａ、３７ａの内壁との間でトナーの融着を防ぐために、当該ロータリバルブ３６、３７の羽根車３６ｂ、３７ｂの羽根先端とハウジング３６ａ、３７ａの内壁との最小間隙を０．１ｍｍ〜０．７ｍｍにすることが好ましい。
【００３５】
また、混合空気の外部漏れ防止の効率を上げるために図２で示すように、ロータリバルブを複数個直列に接続してもよく、羽根車の羽根の数は４枚〜１２枚の構成が好ましい。
【００３６】
なお、当該ロータリバルブ３６、３７は、トナー搬送のスクリュー３４、６８と同時に駆動する。
【００３７】
次に、図２〜４に示すトナー補給のプロセスについて説明する。
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は回転し、開口部３０ａからトナーホッパ３０にトナーが補給される。
【００３８】
現像装置内の現像剤のトナー濃度が所定の濃度より低下すると、不図示の濃度センサが検知し、その信号を受けた制御手段７０は、現像装置４へのトナーを補給するように、スクリュー４９を回転させ、トナー貯蔵バッファ４７のトナーを現像装置４へ供給する。現像剤のトナー濃度が所定の濃度に回復すると、トナー補給の指令は解除され、一連の搬送作動は停止する。
【００３９】
トナー貯蔵バッファ４７にはピエゾセンサ４４が設けられ、トナー量が一定に保たれており、トナーレベルが下がると前記ピエゾセンサ４４からの信号が制御部７０に伝達され、当該制御部７０は各ポンプモータ、各スクリュー、各ロータリバルブの駆動部に稼働を指令する。
【００４０】
すなわち、図３に示すモータ３９が作動し、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に落下させると同時にロータリバルブ３６が作動し、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の搬送力で搬送パイプ４０、４１を経てトナー分離部６０に搬送される。
【００４１】
トナー分離部６０で分離されたトナーは、スクリュー６８により搬送され、同時にロータリバルブ３７が作動して、トナー貯蔵バッファ４７へ搬送され、同時に現像装置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流体はポンプ５０２の搬送力により搬送パイプ４２、４３を経て混合室３５に環流する。
【００４２】
上述したように、ロータリバルブを設けることにより、循環するトナーと空気の混合流体は外部に漏れることなく、トナー飛散等の不具合も極力回避できる。
【００４３】
したがって、上記トナー補給の構成においては、以下のような効果が期待できる。
【００４４】
【発明の効果】
（１）大容量のポンプモータでトナーの搬送量を大量にしてもトナー飛散等を回避できる。
【００４５】
（２）トナー容器（カセット）、トナー貯留部等を現像装置から離れた位置に配置することができるため、ＰＯＤ（Ｐｒｉｎｔ  Ｏｎ  Ｄｅｍａｎｄ）市場等で大量のプリントを行う顧客に対応した大型のトナー補給装置が設置可能となる。
【００４６】
（３）搬送のスクリューを極力少なくできるためトナーへのストレスが最小限に抑えられる。
【００４７】
（４）機械本体設計においてもトナー補給装置のレイアウトへの自由度が上がる。
【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である。
【図４】ダイヤフラムポンプの構造の断面図である。
【符号の説明】
１  感光体
２４  トナー貯留部
３０  トナーホッパ
３５  混合室
３６、３７  ロータリバルブ
３６ａ，３７ａ  内壁
３６ａ、３６ｂ  羽根車
４０、４１、４２、４３  搬送パイプ
５０１、５０２  ポンプ
５５ａ、５５ｂ  ポンプモータ
【図１】
2005003702.tif 000003
【図２】
2005003702.tif 000004
【図３】
2005003702.tif 000005
【図４】
2005003702.tif 000006