(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部に自閉弁が設けられたトナー収納部材内に収納されたトナーを現像装置へ補給するようにした画像形成装置において、
前記トナー収納部材内に空気を供給し、該トナー収納部材内に収納されたトナーを、該トナー収納部材外に移送させる手段と、
該移送手段により移送されたトナーを貯留する貯留手段と、
該貯留手段に貯留されたトナーを前記現像装置へ移送するポンプ手段と、
前記貯留手段の一部に貯留されたトナー量を検出する検出手段と、
前記貯留手段に下端が接続された上下方向に延びるノズルとを具備し、
該ノズルの上端は前記自閉弁を介して前記トナー収納部材に挿入され、
前記トナー収納部材内のトナーは前記ノズルを介して当該トナー収納容器の底部近くから供給された空気により流動化されるとともに、該トナーが供給された空気の圧と重力によってトナー収納部材外に排出されて前記貯留手段まで移送されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、前記移送手段が空気供給手段を具備し、該空気供給手段の駆動が前記検出手段に信号に基づいて制御されることを特徴とするトナー補給装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像形成装置において、前記ポンプ手段は吐出型１軸偏芯スクリューポンプ手段であることを特徴とするトナー補給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナー収納部材内に収納されたトナーを現像装置へ補給するようにした電子写真方式の複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記形式の画像形成装置においては、トナー濃度等を検知して現像装置内におけるトナーとキャリアとの混合比を一定に保つようにトナーを補給し、画像濃度を制御している。このため、現像装置を有するユニット内もしくはその近傍にトナーボトルやカートリッジ等のトナー収納容器を配置し、そのトナー収納容器から直接またはトナーホッパを介して使用により消費されたトナー量を現像装置内へ補給するように構成している。この場合、トナー収納部から現像装置へのトナーの移送・補給はスクリューやバドル等の機械的オーガ手段により行っていた。
【０００３】
また、従来のトナー収納容器はカートリッジ、ボトルといったハードボトルで作られているために、トナー収納容器の交換に伴う使用済み容器の廃棄に大きな課題を生じていた。すなわち、使用済みトナー収納容器はユーザー先からメーカーが引き取り、再生、再利用、焼却処理が行われるが、該容器は容量が嵩み、回収するまでの物流コストに高額を要していた。
【０００４】
さらに回収されたトナー収納容器の再使用を図る場合、その容器の洗浄作業も困難で、かつトナー充填効率も難があり、トナー収納容器の再使用化に要するコストも高額となっていた。
【０００５】
なお、従来においてもトナー収納容器の容積が減容可能となるものの提案がある。しかし、容積が減容可能なトナー収納容器は該容器からトナー補給装置を用いて補給する際、補給性能を安定して維持することができなかった。また、運搬時にのみ減容可能な容器を使用することも提案されているが、この場合もハードボトルやトナーホッパーにトナーを移し替えるときに、トナー飛散等による汚染を招く等の問題が解決されておらず、実用化に至っていないのが現状である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のように、機械的オーガ手段によってトナー補給する場合、スクリューがほぼ直線状にしか配置等により、トナー収納部やトナー補給装置は現像装置と一体または非常に近接した位置に設置せざるを得なかった。このたため、トナー補給装置の構成が複雑となり、コスト高、低生産性、機械メンテナンス性を阻害し、トナー品質特性の保護、維持の確保も大変で、なおかつユーザーによるトナー収納容器交換作業の操作性にも難があった。
【０００７】
本発明は、上記した従来の問題を解消し、トナー収納容器を現像装置から離した位置にもセット可能で、しかもトナー品質を維持しつつ確実なトナー補給を行うことができる画像形成装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、底部に自閉弁が設けられたトナー収納部材内に収納されたトナーを現像装置へ補給するようにした画像形成装置において、前記トナー収納部材内に空気を供給し、該トナー収納部材内に収納されたトナーを、該トナー収納部材外に移送させる手段と、該移送手段により移送されたトナーを貯留する貯留手段と、該貯留手段に貯留されたトナーを前記現像装置へ移送するポンプ手段と、前記貯留手段の一部に貯留されたトナー量を検出する検出手段と、前記貯留手段に下端が接続された上下方向に延びるノズルとを具備し、該ノズルの上端は前記自閉弁を介して前記トナー収納部材に挿入され、前記トナー収納部材内のトナーは前記ノズルを介して当該トナー収納容器の底部近くから供給された空気により流動化されるとともに、該トナーが供給された空気の圧と重力によってトナー収納部材外に排出されて前記貯留手段まで移送されることを特徴とする画像形成装置を提案する。
【０００９】
なお、本発明は、前記移送手段が空気供給手段を具備し、該空気供給手段の駆動が前記検出手段に信号に基づいて制御されると、効果的である。
さらに、本発明は、前記ポンプ手段は吐出型１軸偏芯スクリューポンプ手段であると、効果的である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
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に用いられるトナー補給機構を示す構成図、図２はそのトナーが補給される側である現像装置の一部を示す断面図である。
【００１１】
図１において、本実施形態のトナー補給機構は所定部である現像装置１０にトナーを補給するものであって、エアーポンプ３０としての空気流入手段の作動によりトナー収納容器２０に空気が送り込まれ、空気圧及びスクリューポンプ８０の吐出力等によりトナー移送チューブ１６を経て現像装置１０にトナーが補給される。
【００１２】
現像装置１０には、図１および図２に示すように、像担持体としての感光体１に対向配置された現像スリーブ１１と、第１攪拌スクリュー１２、第２攪拌スクリュー１３とが備えられている。現像装置１０内での現像剤は、第１攪拌スクリュー１２によって図２の左から右へ搬送され、第２攪拌スクリュー１３によって右から左へ搬送されるようにして循環される。この循環の間に搬送路の途中で現像スリーブ１１に移送された現像剤により感光体１上に形成された静電潜像を現像する。
【００１３】
この現像装置１０には、図２に明示するように、装置の手前側端部において第１攪拌スクリュー１２と対応する位置にトナー受け入れ口１４が設けられ、トナー受け入れ口１４には接続部材１５が取り付けられ、この接続部材１５に移送部材としてのトナー移送チューブ１６が脱着可能に連結されている。接続部材１５の一部には空気フィルター１７が設けられ、トナーと空気流の混合気中の空気のみを現像装置から脱気し、トナー補給時の接続部材１５および現像装置１０からのトナー飛散を防止している。なお、トナーの補給位置は現像装置１０の片側端部に限らず任意であり、特に制約を受けることはない。また、現像装置１０も図示する例に限定されず、トナー補給を必要とする種々の形式のものあってもよい。
【００１４】
上記トナー収納容器２０は、現像装置１０と別体のユニットとして構成されていて、画像形成装置本体の適宜な位置にセットされる。このトナー収納容器２０から現像装置１０までの間には、上記トナー移送チューブ１６を介して接続されている。このトナー移送チューブ１６としては例えば直径４〜１０ｍｍのフレキシブルなチューブで、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）から作られているものを用いることがきわめて有効であり、フレキシブルなチューブは上下左右の任意方向へ配管が容易に行い得る。したがって、トナー収納容器２０は現像装置１０の位置に何ら制約を受けることがない。
【００１５】
図３および図４は、トナー収納容器２０の正面図及び底面図であり、トナー収納容器２０はその正面および背面が下部へ向かうほど横幅が狭くなる台形に形成された６面体の箱状に構成されている。このトナー収納容器２０は、密閉構造をなし、ポリエチレンやナイロン等の樹脂製または紙製であって、その底面には自閉弁としてのシール弁２１が設けられている。このシール弁２１は発泡スポンジ等の弾性体で作られた弁体２２と、これを容器２０に固定する固定部材２３とから構成されている。弁体２２の中央には、十字状の貫通した微少幅スリット２４が形成されている(図４参照）。上記トナー収納容器２０は、樹脂製のハードケースで構成することも可能であるが、本実施形態の容器は例えば８０〜２００μｍ程度の樹脂または紙製フレキシブルなシートを単層または複層に構成して作られている。これらのシートの表面または裏面にアルミ蒸着処理を施すことは静電気対策や防湿対策に有効である。
【００１６】
このように構成されたトナー収納容器２０は、容器自体がフレキシブルであるので、ハードケースと比較して運搬や保管時での取扱性が良く、収納スペースをとらない。さらに、使用済みトナー収納容器２０はユーザー先からメーカーに引き取り、再生・再利用や焼却処理が行われるが、本トナー収納容器２０はフレキシブルな袋状のものであるため折り畳みが可能であり、運搬や保管時での取扱性が良く、運搬や保管時の収納スペースをとらないという利点がさらに増長し、ユーザー先からメーカーへ回収物流コストの大幅な低減が可能となる。なお、トナー収納容器２０、シール弁２１は同一材料もしくは同一系統の材料を使用すれば、リサイクル時に両者を分別する手間が省けるので有利である。
【００１７】
図５は、上記のトナー収納容器２０を画像形成装置本体へセットした状態を示す断面図である。
図５において、画像形成装置本体には上記トナー収納容器２０が図３に示す上下方向でセットされる樹脂等で作られたセット部４０が設けられている。このセット部４０を設ける位置は、画像形成装置本体の扉やカバー等を開けたときに現れる装置内部側の箇所でもよいし、装置の外部に現出する位置にすることもできる。セット部４０には、その上部が容器着脱のための開口が形成される支持枠４１を有し、この支持枠４１と画像形成装置本体の機枠４２とで形成される空間がトナー収納容器１に対応した形状になっている。セット部４０の底部には、上記シール弁２１が嵌合される凹部４３が形成され、該凹部４３の底部中央には突起部材として円筒状の樹脂等で作られたノズル４５が固定配置されている。
【００１８】
上記トナー接続口５２は吐出型の１軸偏芯スクリューポンプ８０を保持するポンプ保持部材９０に接続されている。このポンプ保持部材９０には、トナー接続口５２からエアーと共に送り込まれるトナーを受ける貯留手段としてのトナー受け部９１が設けられ、またその一部、例えば上部に脱気手段としてのエアーフィルター９２が設けられている。
【００１９】
上記吐出型の１軸偏芯スクリューポンプ８０は、金属、プラスチックなどの剛性をもつ材料で偏芯したスクリュー形状に作られたロータ８２と、ゴム等の弾性体で作られ、固定されて設置されるステータ８３と、これらを支える樹脂材料などで作られたホルダ８４とを有している。本実施形態のスクリューポンプ８０は、図５に示す駆動モータ９３を駆動源とし、駆動モータ９３とロータ８２は歯車９４，９５および駆動軸９６を介して駆動連結されている。この場合、駆動軸９６は上記トナー受け部９１に位置されており、スクリュー形状をなして回転されるとトナー受け部９１のトナーをスクリューポンプ８０側へ移送する。なお、符号９７はブラケットであり、粉体ポンプユニットを画像形成装置本体に固定している。
【００２０】
また、吐出型のスクリューポンプ８０にはホルダ８４に空気導入口８５とトナー吐出孔８６が形成され、空気導入口８５には空気移送管８７を介してエアーポンプ３０が接続されている。なお、吐出型スクリューポンプ６０も専用モータに限らず、画像形成装置内のメインモータとクラッチ(図示せず)を介してその駆動が伝達されるように構成することもできる。
【００２１】
現像装置へのトナー移送に吐出型のスクリューポンプ８０を用いた場合、トナー移送量を精度良く行うためには、トナー受け部９１にある程度のトナーを貯溜させておくが重要である。そこで、トナー受け部９１の一部には、レベルセンサー１００として構成された検出手段を設けられ、トナーの貯留されている位置レベルが或一定位置にきたことを検出しこの検出信号に基づきトナー収納容器内へのトナー供給量を制御している。このレベルセンサー１００としては従来公知の透磁率検出、超音波や光検出を利用することができる。
【００２２】
このように構成されるトナー補給機構は、トナー補給する際、上記図５の実施形態と同様にエアーポンプ３０の作動によりトナー収納容器２０に空気が送り込まれ、トナー層が流動化されるとともにその空気圧によりノズル４５を介して容器外へ排出される。排出されたトナーは、トナー接続口５２を介してトナー受け部９１に移送され、ここで駆動モータ９３が回転駆動されると、駆動軸９６がトナーをスクリューポンプ８０側へ移送するとともに、ロータ８２が回転してスクリューポンプ８０が作動することによりトナーがトナー吐出孔８６から吐出される。このスクリューポンプ８０の作動と同時若しくは多少前後して、エアーポンプ３０からスクリューポンプ８０にエアーが供給され、トナーはエアーとともにトナー移送チューブ１６を経て現像部のトナー受け入れ口１４に移送され、現像装置１０にトナーが補給される。また、トナー受け部９１には常にある一定量のトナーが貯留されていることをレベルセンサー１００で監視して、ある一定量のトナーが貯留されているときにトナー移送を行えば、スクリューポンプ８０から移送する量を精度良く制御することができる。
【００２３】
吐出型の１軸偏芯スクリューポンプ８０も、高い固気比で連続定量移送が可能であって、ロータ８２の回転数に比例した正確なトナーの移送量が得られることが知られている。したがって、トナーの移送量の制御はスクリューポンプの駆動時間を制御すればよい。なお、トナー受け部９１にトナーとともに送り込まれたエアーの余剰分はエアーフィルター９２から放出される。
【００２４】
ところで、電子写真方式の画像形成装置が用いているトナーは流動性が非常に悪く、その移送が困難であることが知られている。
本発明では、トナーがトナー移送チューブ中をエアーとの混合気状態で移送されるので、トナーへの機械的ストレスはほとんどかからない。さらに、移送部材での駆動負荷も無い。これらから、トナー特性の維持、トナー移送の確実化がはかれ、トナー補給装置の信頼性、耐久性の確保も充分はかれる。さらには、トナー補給装置の構成の簡易化がはかれ低駆動負荷化による低消費電力化、低コスト化も可能としている。
【００２５】
さらに、上記したトナー補給機構は、画像形成装置の現像装置１０に対して、フレキシブルなトナー移送チューブのみを接続するだけでよく、トナーの飛散がないので粉塵問題の発生も無く安全である。かつ現像装置に対するトナー補給装置の設置位置・場所の制約を持たないので、ユーザーによるトナー収納（補給）容器の交換操作が最もやり易い場所にトナー補給機構を設けることが可能となる。
【００２６】
また、本発明のトナー収納容器２０は、簡易な自閉弁具備するだけで良いので、容器の構成が簡易であり、その交換が容易に行え、交換時のトナー飛散、汚染が防止できる。さらに、容器に残留トナーが殆どなく、経済的で使用後の容器の処理が安全かつ衛生的に行える。
【００２７】
本発明のトナー収納容器２０は、従来のカートリッジ、ボトルといったハードボトルでも使用できるが、上記実施形態のように、フレキシブルにするとボトルといったハードボトルに比較して、容器がかさばらないので運搬や保管時での取扱性が良く、運搬や保管時の収納スペースをとらない。さらに、使用済みトナー収納容器２０はユーザー先からメーカーに引き取り、再生・再利用や焼却処理が行われるが、上記実施形態のトナー収納容器はフレキシブルな袋状のものであるため折り畳みが可能であり、運搬や保管時での取扱性が良く、運搬や保管時の収納スペースをとらないという利点がさらに増長し、ユーザー先からメーカーへ回収物流コストの大幅な低減が可能となる。
【００２８】
また、現像装置１０によれば、トナー補給装置を付設させずに済むので、現像装置の構成が非常に簡易となるばかりでなく、現像装置の駆動も現像スリーブ及びトナー供給用のスクリューを駆動するだけでよいので、現像装置として小型化・簡易化・低コスト化、高信頼性化、省電力化、メンテナンス容易化が図れる。更に画像形成装置全体として前述の効果が得られることも言うまでもない。
【００２９】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、各種改変できるものである。
例えばトナーが補給される現像装置の構成等は任意のものでよく、上記実施形態の如き２成分現像剤ではない１成分現像剤を使用する装置にも適用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１ないし３の構成によれば、トナー収納容器のトナーの品質を維持しつつ、トナーを安定しかつ確実に現像装置へ移送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を説明するための説明図である。
【図２】現像装置のトナー受け入れ部を示す断面図である。
【図３】本発明のトナー収納容器を示す断面図である。
【図４】図３の底面図である。
【図５】本発明の１実施形態のトナー収納容器セット状態を示す断面図である。
【図６】図５のトナー収納容器セット状態を示す正面図である。
【図７】図６の背面図である。
【図８】図５のトナー受け部を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  現像装置
２０  トナー収納容器
２１  シール弁
３０  エアーポンプ
４０  セット部
４５  ノズル
８０  スクリューポンプ
９１  トナー受け部
１００  レベルセンサー
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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