JP2000227705A

JP2000227705A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2000227705A
Application number: JP11030514A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Muramatsu; 智村松; Nobuo Kasahara; 伸夫笠原
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-02-08
Filing date: 1999-02-08
Publication date: 2000-08-15

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】粉体ポンプを用いたトナー移送手段の部品コス
トを低減可能な画像形成装置を提供することである。【解決手段】スクリューポンプを正転逆転駆動可能なモ
ータと、そのモータに駆動信号を出力するＭＰＵとを有
し、スクリューポンプがモータにより正転された際、現
像装置にトナー補給を行うともに、ＭＰＵはスクリュー
ポンプを正転駆動するとき、その直前に所定時間逆転駆
動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２成分現像剤また
は１成分現像剤により像担持体に形成された潜像を現像
する現像装置と、該現像装置と別体で設けられたトナー
収納手段と、該トナー収納手段に収納されたトナーを吸
引して前記現像装置へ移送するための吸引型粉体ポンプ
手段とを具備する、電子写真方式のプリンタ、ファクシ
ミリ、複写機等の画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機、プリンター等の画像形成
装置において、トナーは使用により消費されるため適宜
補給する必要がある。このため、機械内には多量のトナ
ーを貯えたトナーボトルやカートリッジ等のトナー収納
手段を設けており、該トナー収納手段からトナーが直接
もしくはトナーホッパーを介して現像装置に補給するよ
うに構成されている。従来のトナー移送技術では、機械
的オーガ手段に基づいているものが多く、トナー収納容
器は現像装置に一体または非常に近接して位置に設置せ
ざるを得なかった。このため、トナー補給装置の構成が
複雑になり、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、なおかつユーザーのトナー収納容器交換作業の操作
性にも難があった。

【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】このような諸問題が生じにくい粉体ポンプ
を用いたトナー補給装置が本願出願人より提案されてい
る。この装置の粉体ポンプとして、内部にダブルピッチ
の螺旋溝を設けた雌ねじ形ステータ、該ステータ内に回
動自在に嵌挿された雄ねじ形ロータより構成されたモー
ノポンプと称される一軸偏心スクリューポンプを用いて
トナーを移送するものである。この移送方式では、貯蔵
したトナーを、フレキシブルチューブ等を介して移送す
ることができるため、トナー貯蔵部の設置位置に何ら制
約を受けず、簡単な構成でトナーの移送を確実に行い得
るという利点がある。また、スクリューポンプを用いた
トナーの移送装置は空気供給手段を付設し、空気との混
合気状態の流動化させて状態で移送することで、トナー
の安定した移送が得られるとともに、移送するトナーに
無用なストレスをより与えずに、移送トナーの凝集、熱
融着等が生じにくいものである。

【０００５】このような事情から、スクリューポンプを
用いたトナー移送方式が特に優れていることが判る。

【発明が解決しようとする課題】

【０００６】しかしながら、スクリューポンプを用いた
トナー移送方式においてもそのポンプやエアー供給手段
等におけるコストの要望されている。本発明は、上記し
た従来の事情に鑑み、粉体ポンプを用いたトナー移送手
段の部品コストを低減可能な画像形成装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【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、粉体トナーにより像担持体に形成された
潜像を現像する現像装置と、該現像装置と別体で設けら
れたトナー収納手段と、該トナー収納手段に収納された
トナーを吸引して前記現像装置へ移送するための吸引型
粉体ポンプ手段とを具備する画像形成装置において、前
記吸引型粉体ポンプ手段を正転逆転駆動可能な駆動手段
と、該駆動手段に駆動信号を出力する制御部とを有し、
前記吸引型粉体ポンプ手段は該駆動手段により正転され
た際、前記現像装置にトナー補給を行うともに、前記制
御部は前記吸引型粉体ポンプ手段を正転駆動するとき、
その直前に所定時間逆転駆動させることを特徴としてい
る。

【０００８】なお、本発明は、前記吸引型粉体ポンプ手
段は、内部にダブルピッチの螺旋溝を設けた雌ねじ形ス
テータと、該ステータ内に回動自在に嵌挿された雄ねじ
形ロータを有し、該ロータが回転することによりそのロ
ータの軸方向に沿ってトナーを移動させることが可能な
吸い込み型の一軸偏心スクリューポンプであり、該スク
リューポンプと前記トナー収納手段内のトナーとがトナ
ー移送管を介して接続されていると、効果的である。

【０００９】さらに、本発明は、前記吸引型ポンプ手段
が前記現像装置に取り付けられており、その際、前記吸
引型ポンプ手段は現像装置の上方に配置されていると、
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、本発明に係る剤補給装
置の構成図である。

【００１１】図１において、本実施形態の剤補給装置は
現像装置１０にトナーを補給するものであって、トナー
を収納した収納手段としてのトナー収納容器２０、該ト
ナー収納容器２０に収納されたトナーを現像装置１０に
移送するための粉体ポンプ手段４０とを有している。

【００１２】現像装置１０には、図１ないし図４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
像剤担持体としての現像スリーブ１１と、この現像スリ
ーブ１１と軸線が平行な搬送部材としての第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のトナーにより感光体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ないし図４に
明示するように、装置の上部に粉体ポンプ手段４０が設
けられ、該手段は吸い込み型の一軸偏芯スクリューポン
プ４１を具備している。このスクリューポンプ４１の構
成は、金属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４２と、ゴム等の弾性体で内側に
２条スクリュー形状に作られ固定されて設置されるステ
ータ４３と、これらを包みかつ粉体の搬送路を形成する
樹脂材料などで作られたホルダ４４とを有している。そ
して、符号４６はロータ４２を駆動する駆動手段として
のモータであり、モータ４６としては正転・逆転可能
で、かつその回転方向が制御できるステッピングモー
タ、サーボモータ等が用いられている。

【００１４】上記現像装置１０には、透磁率検出器１８
が設けられており、該検出器１８により現像装置１０内
のトナーとキャリアの混合比の変化を検知する。そし
て、この透磁率検出器１８によりトナーが少ないと検知
されると、モータ４６が正転し、１軸偏芯スクリューポ
ンプ４１が作動されることによりトナー収納容器２０無
いのトナーが吸引されて補給される。そして、現像装置
１０内の現像剤の濃度が所定濃度に達すると、モータ４
６の駆動がオフされ、トナー補給が停止される。なお、
現像装置１０は感光体上に形成したトナー像の反射濃度
を検知してトナー補給量を制御する方法等を採用するこ
ともできる。

【００１５】このスクリューポンプ４１は、ロータ４２
の回転により強い自吸力が生じ、トナー収納容器２０か
らトナーを吸い込むことができる。吸い込まれたトナー
は、スクリューポンプ４１と第１攪拌スクリュー１２と
の間に形成された供給孔１７により現像装置１０内に移
送され、そして２成分現像方式を用いている場合にはこ
の移送工程中に補給されたトナーが現像装置１０内の現
像剤と攪拌混合され、均一な剤濃度と適正な帯電量にな
る。なお、現像装置には脱気孔１４ａとその脱気孔１４
ａを覆うフィルター１４が設けられ、トナーとともに移
送される空気を現像装置１０から脱気し、現像装置１０
からのトナー飛散を防止するように構成している。１軸
偏芯スクリューポンプ４１の吸い込み部に接続したトナ
ー移送管としてのチューブ１５は例えば直径４〜１０ｍ
ｍ、肉厚１〜２ｍｍ程のチューブ状であって、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）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る。

【００１６】トナー移送管としてフレキシブルなチュー
ブ１５を用いれば、現像装置１０に対するトナー収納容
器２０の設置上の制約が少なくなり、設置場所の有功活
用がはかれ、また機械メンテナンス等の作業性も向上す
る。なお、スクリューポンプ４１の吸引量はロータ４２
の回転数、ロータ４２の断面積や偏心量、またトナーの
流動性等に依存するが、本実施形態で用いているスクリ
ューポンプ４１はトナー吸引距離１ｍ程度の性能を持っ
ており、トナーの移送方向を上下左右任意の方向へ自由
に選択することができる。

【００１７】図５は、トナー収納容器２０の一実施形態
を示す断面説明図である。図５において、トナー収納手
段２０は袋状に形成された収納容器本体２１を有し、該
収納容器本体２１の上部中央にはパイプ状の剤ガイド部
材としての吸い込みガイド部材２２と超音波等により溶
着され、一体的に結合されている。この吸い込みガイド
部材２２内はトナー導通路２３で、また下部先端２４は
収納容器本体２１の底部近くまで達し、また上端は収納
容器本体２１から飛び出し、その現出された部分で上記
チューブ１５が連結されている。収納容器本体２１は、
ポリエチレンやナイロン等の樹脂製で、８０〜１２０μ
ｍ程度の厚味を持ったフレキシブルなシートを単層また
は複層の構成にして作られている。なお、これらシート
の表面にアルミ蒸着処理することは静電気対策に有効で
ある。また、吸い込みガイド部材２２もポリエチレンや
ナイロン等の樹脂製にすることができ、収納容器本体２
１と同一材に設定すれば、リサイクルするのに好都合で
ある。上記吸い込みガイド部材２２は、トナーの吸引口
にあたるものであるが、工場でのトナー充填口の役割も
果たすものである。

【００１８】電子写真方式の画像形成装置が用いている
トナーは、流動性が非常に悪い。このため、本実施形態
では収納容器本体２１を縦置きとし、パイプ状の吸い込
みガイド部材２２の下端をその底部近傍位置に達するよ
うに配置している。スクリューポンプ４１によりトナー
は、吸い込みガイド部材２２の先端部２４より吸引され
る。

【００１９】収納容器本体２１は、フレキシブルである
ので、トナーの吸引が進むにつれ、その袋内の容積が減
容されるが、吸い込みガイド部材２２により収納容器本
体２１の減容時の局部的変形によるトナー詰まりなどの
発生が抑えられ、収納されているトナーは袋内に残すこ
となく排出することができる。また、袋状の収納容器本
体２１の底部を逆円錐形状２５とし、収納するトナーが
少量となっても、トナーの重量により自然落下し吸い込
みガイド部材２２の吸引口に移送させている。これらに
より、トナー収納量の多少にかかわりなく安定したトナ
ー移送が可能となる。

【００２０】図６は、本発明の他の実施形態を示すトナ
ー収納手段２０であり、本例ではパイプ状の吸い込みガ
イド２２’が収納容器本体２１’の底部中央に設けられ
ている。それ以外は図５の実施形態と対応した部材の符
号にはダッシュマークを付している。このように構成さ
れたトナー収納手段は、トナーの排出方向が重力と同方
向であるため、パイプ状の吸い込みガイド２２’が収納
容器本体２１’内に入り込んでおらず、構成がさらに簡
易である。

【００２１】トナー収納手段２０は、図５または図６の
何れのタイプでも、吸引型粉体ポンプ手段の吸引力が大
きなタイプを用いれば、さらに安定したトナー移送が得
られることは明らかである。トナーの吸引力は、スクリ
ューポンプの性能に依存し、また吸引量はスクリューポ
ンプのローター、ステータ形状やローター回転数に依存
する。フレキシブルなトナー収納手段は、容器本体がか
さばらないので運搬や保管時での取扱性が良く、運搬や
保管での収納スペースをとらないという利点を持つ。ま
たさらに、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、再利用や焼却処理が行われる
が、容器は折り畳みが可能となり、運搬や保管時での取
扱性が良く、運搬や保管での収納スペースをとらないと
いう利点がさらに増長し、回収のための物流コストが大
幅に低減することができる。

【００２２】本実施形態のトナー補給装置は、図７に示
すＭＰＵを具備した制御装置によりスクリューポンプ４
１のモータ４６の駆動・制御を行う。現像装置１０の一
部に設けられたトナー濃度センサ(透磁率検出器）１８
に基づき現像装置内のトナーとキャリアの混合比の変化
を検知し、同検知結果がＭＰＵに取り込まれる。同検知
結果によりトナー量が少ないと検知されると、ＭＰＵか
らドライバを介しモータ４６（図７のＭ）にＯＮ／ＯＦ
Ｆ信号が送信されることにより、トナー収納容器２０か
ら現像装置１０へのトナー補給動作は行われる。同時
に、ＭＰＵからは正転／逆転信号も送信され、その回転
方向が指定される。正転はトナーを吸引する回転方向、
逆転はチューブ１５内に残留するトナーをトナー収納容
器２０内へ戻すための回転方向である。

【００２３】また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。図８は、上記制御装置による
スクリューポンプ４１の詳細な制御タイミングを示した
図で、トナー濃度センサ１８の出力結果によりスクリュ
ーポンプ４１のモータ４６にＯＮ／ＯＦＦ信号が所定時
間（数秒間）送られ、同時に逆回転信号が送られ、スク
リューポンプ４１が逆回転で数秒間駆動される。そし
て、スクリューポンプ駆動モータの所定時間の逆回転駆
動が終了すると、ごく短時間、スクリューポンプ４１の
モータ４６にＯＦＦ信号が送られ、この間にスクリュー
ポンプ４１が停止する。そして、その後スクリューポン
プ４１のモータ４６にＯＮ信号と正回転の信号が出さ
れ、スクリューポンプ４１が正回転を行い、トナーが現
像装置１０に補給される。

【００２４】スクリューポンプ４１を正回転して図５に
示したトナー収納手段２０からトナーを吸引した場合、
図９に示すように、パイプ状吸い込みガイド２２の先端
部２４周辺のトナーがそのトナー導通路２３へ移動する
が、上述したようにトナーの流動性が悪いため、トナー
移動後の空間がそのまま残存してしまうことが起り得
る。つまり、トナーの架橋が生じてしまうことがある。
あるいは図６のトナー収納手段において、図１０に示す
ように、トナー導通路２３’およびその付近のトナーが
スクリューポンプの吸引力と重力の作用により、嵩密度
の高い状態になり、やがてはトナー導通路２３’がトナ
ーで詰まってしまうことがある。

【００２５】上記した何れの場合でも、次のスクリュー
ポンプ４１の正回転で駆動してトナーを吸引しようとし
ても、パイプ状吸い込みガイド２２付近のトナーまたは
トナー導通路２３’のトナーが移動し難いため、トナー
の吸引量が極端に少なかったり、まったく吸引されなか
ったする。

【００２６】ところが、上記した本実施形態のように、
スクリューポンプ４１の正回転に先立ち、逆回転駆動さ
せることによって、空気をトナー収納手段２０への方向
に供給することができる。実際には、図１１に示すよう
に、スクリューポンプ４１が正回転でトナー吸引動作を
行っている間、正常にトナーが吸引されれば、空気が略
均一に混合されたトナーがチューブ１５の略全領域に充
満しており、スクリューポンプを停止すればそのままト
ナーはチューブ１５内に残存するため、上記逆回転させ
たとき、前記残存トナーもトナーも空気と共にトナー収
納手段２０内に吹き込まれる。

【００２７】吹き込まれたトナーと空気は、パイプ状吸
い込みガイド２２を経てその先端部２３より噴出される
ことにより、トナー層を拡散しながら通過するため、図
１２に示すように、トナー架橋が崩され、あるいは図１
３に示すように、トナー導通路２３’に詰まったトナー
が吹き飛ばされる。同時に近傍のトナーにおける多少の
流動化も図られ、トナーの移送がより確実に行うことが
できる。さらに、トナー凝集等の発生も抑えられるの
で、トナー物性が常に安定し、高品質な現像品質が得ら
れる。

【００２８】なお、従来、上記したトナー架橋や管の詰
まりを防止し、吸引口近くのトナーの流動化を図るた
め、エアーポンプを用いてトナー収納手段内にエアー供
給を行っていたが、本発明ではスクリューポンプがエア
ーポンプの役割を果たすために、部品点数が減少され、
コストを下げることができる。

【００２９】また、スクリューポンプ４１の逆回転によ
るトナーおよび空気の供給は、トナー架橋および詰まり
の崩し効果をより上げるため、なるべく空気の比率を多
くすることが望ましい。このため、本実施形態ではスク
リューポンプが現像装置の上方に配置されているため、
正回転でスクリューポンプから現像装置へ移送されたト
ナーは重力で落下し、スクリューポンプの逆回転でトナ
ーが逆流しにくいように構成している。

【００３０】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、トナー収納容器はフレ
キシブルな容器に限らず、カートリッジ、ボトルといっ
たハードボトルで作られたものを用いることができる。
また、トナーが補給される現像手段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。

【００３１】

【発明の効果】上記構成によれば、トナー収納手段内で
のトナー架橋やトナー吸い込みガイド内でのトナーの詰
まりを、エアーポンプを使用することなく、確実に解消
することができる。よって、トナーの移送をより確実な
ものにするとともにトナー移送に関する部品点数を低減
して低コストで提供することができる。

【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】現像装置の一部を示す平面図である。

【図４】現像装置の外観側面図である。

【図５】そのトナー収納手段の断面図である。

【図６】他の実施形態におけるトナー収納手段の断面図
である。

【図７】本発明のトナー補給機構の制御系ブロック図で
ある。

【図８】本発明のスクリューポンプとエアーポンプの動
作タイミングを示す図である。

【図９】図５のトナー収納手段におけるトナー架橋発生
メカニズムを示す説明図である。

【図１０】図６のトナー導通管におけるトナー詰まり発
生メカニズムを示す説明図である。

【図１１】スクリューポンプとチューブの状態を示す説
明図である。

【図１２】図９のトナー架橋を崩した状態を示す説明図
である。

【図１３】図１０のトナー詰まりを崩した状態を示す説
明図である。

【符号の説明】

１感光体ドラム１０現像手段２０トナー収納容器１５チューブ４１スクリューポンプ４６モータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粉体トナーにより像担持体に形成された
潜像を現像する現像装置と、該現像装置と別体で設けら
れたトナー収納手段と、該トナー収納手段に収納された
トナーを吸引して前記現像装置へ移送するための吸引型
粉体ポンプ手段とを具備する画像形成装置において、前記吸引型粉体ポンプ手段を正転逆転駆動可能な駆動手
段と、該駆動手段に駆動信号を出力する制御部とを有
し、前記吸引型粉体ポンプ手段は該駆動手段により正転
された際、前記現像装置にトナー補給を行うともに、前
記制御部は前記吸引型粉体ポンプ手段を正転駆動すると
き、その直前に所定時間逆転駆動させることを特徴とす
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、前記吸引型粉体ポンプ手段は、内部にダブルピッチ
の螺旋溝を設けた雌ねじ形ステータと、該ステータ内に
回動自在に嵌挿された雄ねじ形ロータを有し、該ロータ
が回転することによりそのロータの軸方向に沿ってトナ
ーを移動させることが可能な吸い込み型の一軸偏心スク
リューポンプであり、該スクリューポンプと前記トナー
収納手段内のトナーとがトナー移送管を介して接続され
ていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の画像形成装置
において、前記吸引型ポンプ手段が前記現像装置に取り
付けられており、その際、前記吸引型ポンプ手段は現像
装置の上方に配置されていることを特徴とする画像形成
装置。