JP4702789B2 - トナー搬送装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置においてトナー収容部に収容されたトナーをトナー排出口から排出して所定の搬送先に移送するトナー搬送装置と、それを備えた画像形成装置と、に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置において、トナー容器に収容されたトナーをトナー排出口から排出して現像装置に搬送する、スクリューポンプ（モーノポンプ）を用いたトナー搬送装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１等において、画像形成装置本体には、トナー容器が着脱自在に設置される。装置本体に設置されたトナー収容部としてのトナー収容器（トナー容器）は、トナー排出口を有するノズルが設置されたチューブ（搬送管）に連通する。チューブの一端には、スクリューポンプが接続されている。スクリューポンプは、ロータ、ステータ、吸引口、ユニバーサルジョイント、モータ、等で構成される。そして、モータによってステータ内のロータを所定方向に回転駆動させることでチューブ内に負圧（吸引圧力）を発生させて、トナー容器に収容されたトナーがトナー排出口から排出されてチューブ内を空気とともに移動することになる。チューブ内を移動したトナーは、スクリューポンプの吸引口から吸引された後に、ステータとロータとの隙間に送入されてロータの回転に沿って他端側に送出される。送出されたトナーは、スクリューポンプの送出口から排出されて、現像装置内に補給される。

このようなトナー搬送装置は、トナーの搬送元となるトナー容器と、トナーの搬送先となる現像装置と、の間のトナー搬送経路をフレキシブルなチューブで形成するために、画像形成装置全体のレイアウトの自由度が向上することが知られている。すなわち、スクリューポンプを用いたトナー搬送装置は、フレキシブルなチューブ内から空気を送出してチューブ内に圧力（負圧又は正圧である。）を発生させてトナーを搬送するものであるために、トナー容器、現像装置、トナー搬送経路のレイアウトを比較的自由に設定することができて、画像形成装置を小型化することができる。

また、特許文献１等には、トナー収容部内に挿脱自在にノズルを配設するとともに、このノズルに向けて定期的に空気を送入するエアーポンプを設置する技術が開示されている。この技術は、エアーポンプによってノズルを介してトナー収容部内に定期的に空気を送入することで、トナー収容部に収容されたトナーを定期的に撹拌して、トナーの嵩密度が過剰に上昇するのを抑止することを目的としている。

特開２００３−３３０２１８号公報

上述した従来の技術は、スクリューポンプの構成が複雑であってトナー搬送装置全体の構成を簡素化できないという問題があった。
さらに、従来の技術は、スクリューポンプのステータとロータとの隙間をトナーが移動する際に、トナーに摩擦力やせん断ストレスが生じてトナーがダメージを受けたり、流動化されたトナーが圧縮されて凝集化したりするという問題もあった。

一方、上述した特許文献１等の技術は、エアーポンプによってノズルを介してトナー収容部内に空気を定期的に送入しているために、トナー収容部に収容されたトナーが撹拌されて、トナーの嵩密度が過剰に上昇するのを抑止する効果が期待できる。しかし、トナー搬送装置にはスクリューポンプが設置されているために、上述の問題を解決する効果は期待できない。

また、上述した問題は、トナー容器から現像部へトナーを搬送するトナー搬送装置に限定されたものではなく、クリーニング部で回収されたトナーをリサイクルトナーとして現像部まで搬送するトナー搬送装置や、クリーニング部で回収されたトナーを廃棄トナーとして回収容器まで搬送するトナー搬送装置であっても、ある程度共通するものである。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、比較的簡易な構成でレイアウトの自由度が高く、トナーにダメージを与えたり凝集化させることなく、トナー搬送性が高いトナー搬送装置及び画像形成装置を提供することにある。

この発明の請求項１記載の発明にかかるトナー搬送装置は、トナー収容部に収容されたトナーをトナー排出口から排出して現像装置に搬送するトナー搬送装置であって、前記トナー収容部の内部に気体を送入する送気手段と、前記トナー収容部に送入された気体の圧力によって前記トナー排出口から排出されたトナーが気体とともに前記現像装置まで移送される搬送管と、前記搬送管の経路中に配設されて前記現像装置へのトナーの補給量を調整する開閉弁と、を備え、前記開閉弁は、前記現像装置に設けられた開口の上方に配設され、前記開閉弁から前記開口に至る前記搬送管の経路を垂直経路としたものである。

また、請求項２記載の発明にかかるトナー搬送装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記送気手段は、前記トナー排出口の近傍に多孔質部材を具備し、前記多孔質部材を介して前記トナー収容部の内部に気体を送入するものである。

また、請求項３記載の発明にかかるトナー搬送装置は、前記請求項２に記載の発明において、前記多孔質部材は、前記トナー収容部に収容されたトナーに埋没する位置に配設されたものである。

また、請求項４記載の発明にかかるトナー搬送装置は、前記請求項２又は請求項３に記載の発明において、前記多孔質部材は、その開口率が５〜４０％になるように形成されたものである。

また、請求項５記載の発明にかかるトナー搬送装置は、前記請求項２〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記多孔質部材は、その平均開口径が０．３〜２０μｍになるように形成されたものである。

また、請求項６記載の発明にかかるトナー搬送装置は、前記請求項２〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記多孔質部材は、その孔部の平均空孔径が前記トナーの体積平均粒径の０．１〜５倍の大きさになるように形成されたものである。

また、請求項７記載の発明にかかるトナー搬送装置は、前記請求項２〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記多孔質部材は、前記トナー排出口の周囲を囲む前記トナー収容部の壁面に配設されたものである。

また、請求項８記載の発明にかかるトナー搬送装置は、前記請求項２〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記多孔質部材は、前記トナー収容部の底面に配設されたものである。

また、請求項９記載の発明にかかるトナー搬送装置は、前記請求項２〜請求項８のいずれかに記載の発明において、前記送気手段を、チューブを介して前記多孔質部材に接続されたエアーポンプとしたものである。

また、請求項１０記載の発明にかかるトナー搬送装置は、前記請求項９に記載の発明において、前記搬送管は、前記トナー排出口が配設されるとともに前記トナー収容部に挿脱自在に設置されるノズルを備え、前記エアーポンプは、前記ノズル内にも多孔質部材を介して気体を送入するように構成されたものである。

また、請求項１１記載の発明にかかるトナー搬送装置は、前記請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の発明において、前記開閉弁の開閉によって前記現像装置へのトナー補給の有無を制御するものである。

また、請求項１２記載の発明にかかるトナー搬送装置は、前記請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の発明において、前記開閉弁の開放時間又は開放量によって前記現像装置へのトナーの補給量を調整制御するものである。

また、請求項１３記載の発明にかかるトナー搬送装置は、前記請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の発明において、前記開閉弁は、前記送気手段が稼動した後に開放されるものである。

また、請求項１４記載の発明にかかるトナー搬送装置は、前記請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の発明において、前記搬送管は、その経路中に単数又は複数の多孔質部材を備え、前記単数又は複数の多孔質部材を介して前記搬送管の内部に気体を送入する送気手段をさらに備えたものである。

また、請求項１５記載の発明にかかるトナー搬送装置は、前記請求項１〜請求項１４のいずれかに記載の発明において、前記搬送管は、前記トナー排出口が配設されるとともに前記トナー収容部に挿脱自在に設置されるノズルを備えたものである。

また、請求項１６記載の発明にかかるトナー搬送装置は、前記請求項１〜請求項１５のいずれかに記載の発明において、前記トナー収容部を、画像形成装置本体の内部又は外部に設置されるトナー容器としたものである。

また、請求項１７記載の発明にかかるトナー搬送装置は、前記請求項１〜請求項１６のいずれかに記載の発明において、前記トナー収容部は、前記トナーとともにキャリアを収容するものである。

また、請求項１８記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項１７のいずれかに記載のトナー搬送装置を備えたものである。

また、請求項１９記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１８に記載の発明において、前記送気手段は、画像形成装置本体のウォームアップ中に稼動されるものである。

本発明は、トナー排出口の近傍に設置した多孔質部材を介してトナー収容部内に気体を送入することで、搬送管を介して搬送先までトナーを移送して、搬送管の経路中に配設した開閉弁によって搬送先へのトナー補給量を調整している。これによって、比較的簡易な構成でレイアウトの自由度が高く、トナーにダメージを与えたり凝集化させることなく、トナー搬送性が高いトナー搬送装置及び画像形成装置を提供することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１〜図４にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
図１は画像形成装置としてのプリンタを示す全体構成図であり、図２はその作像部を示す拡大図であり、図３はそのトナー搬送経路を示す概略図であり、図４はトナー搬送装置を示す構成図である。
図１に示すように、画像形成装置本体１００の上方にあるトナー容器保持部５０には、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した４つのトナー容器４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋが着脱自在（交換自在）に設置されている。
トナー容器保持部５０の下方には中間転写ユニット１５が配設されている。その中間転写ユニット１５の中間転写ベルト８に対向するように、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋが並設されている。

図２を参照して、イエローに対応した作像部６Ｙは、感光体ドラム１Ｙと、感光体ドラム１Ｙの周囲に配設された帯電部４Ｙ、現像装置５Ｙ（現像部）、クリーニング部２Ｙ、除電部（不図示である。）等で構成されている。そして、感光体ドラム１Ｙ上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）がおこなわれて、感光体ドラム１Ｙ上にイエロー画像が形成されることになる。

なお、他の３つの作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋも、使用されるトナーの色が異なる以外は、イエローに対応した作像部６Ｙとほぼ同様の構成となっていて、それぞれのトナー色に対応した画像が形成される。以下、他の３つの作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの説明を適宜に省略して、イエローに対応した作像部６Ｙのみの説明をおこなうことにする。

図２を参照して、感光体ドラム１Ｙは、不図示の駆動モータによって図２中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電部４Ｙの位置で、感光体ドラム１Ｙの表面が一様に帯電される（帯電工程である。）。
その後、感光体ドラム１Ｙの表面は、露光装置７（図１を参照できる。）から発せられたレーザ光Ｌの照射位置に達して、この位置での露光走査によってイエローに対応した静電潜像が形成される（露光工程である。）。

その後、感光体ドラム１Ｙの表面は、現像装置５Ｙとの対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、イエローのトナー像が形成される（現像工程である。）。
その後、感光体ドラム１Ｙの表面は、中間転写ベルト８及び第１転写バイアスローラ９Ｙとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１Ｙ上のトナー像が中間転写ベルト８上に転写される（１次転写工程である。）。このとき、感光体ドラム１Ｙ上には、僅かながら未転写トナーが残存する。

その後、感光体ドラム１Ｙの表面は、クリーニング部２Ｙとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１Ｙ上に残存した未転写トナーがクリーニングブレード２ａによって機械的に回収される（クリーニング工程である。）。
最後に、感光体ドラム１Ｙの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１Ｙ上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム１Ｙ上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。

なお、上述した作像プロセスは、他の作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋでも、イエロー作像部６Ｙと同様におこなわれる。すなわち、作像部の下方に配設された露光部７から、画像情報に基いたレーザ光Ｌが、各作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの感光体ドラム上に向けて照射される。詳しくは、露光部７は、光源からレーザ光Ｌを発して、そのレーザ光Ｌを回転駆動されたポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学素子を介して感光体ドラム上に照射する。
その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト８上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト８上にカラー画像が形成される。

ここで、図１を参照して、中間転写ユニット１５は、中間転写ベルト８、４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ、２次転写バックアップローラ１２、クリーニングバックアップローラ１３、テンションローラ１４、中間転写クリーニング部１０、等で構成される。中間転写ベルト８は、３つのローラ１２〜１４によって張架・支持されるとともに、１つのローラ１２の回転駆動によって図１中の矢印方向に無端移動される。

４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト８を感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。そして、１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋに、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。
そして、中間転写ベルト８は、矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト８上に重ねて１次転写される。

その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト８は、２次転写ローラ１９との対向位置に達する。この位置では、２次転写バックアップローラ１２が、２次転写ローラ１９との間に中間転写ベルト８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト８上に形成された４色のトナー像は、この２次転写ニップの位置に搬送された転写紙等の被転写材Ｐ上に転写される。このとき、中間転写ベルト８には、被転写材Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。

その後、中間転写ベルト８は、中間転写クリーニング部１０の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト８上の未転写トナーが回収される。
こうして、中間転写ベルト８上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。

ここで、２次転写ニップの位置に搬送された被転写材Ｐは、装置本体１００の下方に配設された給紙部２６から、給紙ローラ２７やレジストローラ対２８等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、給紙部２６には、転写紙等の被転写材Ｐが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ２７が図１中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の被転写材Ｐがレジストローラ対２８のローラ間に向けて給送される。

レジストローラ対２８に搬送された被転写材Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対２８のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト８上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対２８が回転駆動されて、被転写材Ｐが２次転写ニップに向けて搬送される。こうして、被転写材Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。

その後、２次転写ニップの位置でカラー画像が転写された被転写材Ｐは、定着部２０の位置に搬送される。そして、この位置で、定着ローラ及び圧力ローラによる熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が被転写材Ｐ上に定着される。
その後、被転写材Ｐは、排紙ローラ対２９のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対２９によって装置外に排出された被転写Ｐは、出力画像として、スタック部３０上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図２にて、作像部における現像装置（現像部）の構成・動作について、さらに詳しく説明する。
現像装置５Ｙは、感光体ドラム１Ｙに対向する現像ローラ５０１Ｙ、現像ローラ５０１Ｙに対向するドクターブレード５０２Ｙ、現像剤収容部５０３Ｙ、５０４Ｙ内に配設された２つの搬送スクリュ５０５Ｙ、現像剤中のトナー濃度を検知する濃度検知センサ５０６Ｙ、等で構成される。現像ローラ５０１Ｙは、内部に固設されたマグネットや、マグネットの周囲を回転するスリーブ等で構成される。現像剤収容部５０３Ｙ、５０４Ｙ内には、キャリアとトナーとからなる２成分現像剤Ｇが収容されている。現像剤収容部５０４Ｙは、その上方に形成された開口５１０Ｙを介してトナー搬送装置に連通している。

このように構成された現像装置５Ｙは、次のように動作する。
現像ローラ５０１Ｙのスリーブは、図２の矢印方向に回転している。そして、マグネットにより形成された磁界によって現像ローラ５０１Ｙ上に担持された現像剤Ｇは、スリーブの回転にともない現像ローラ５０１Ｙ上を移動する。

ここで、現像装置５Ｙ内の現像剤Ｇは、現像剤中のトナーの割合（トナー濃度）が所定の範囲内になるように調整される。詳しくは、現像装置５Ｙ内のトナー消費に応じて、トナー容器４０Ｙに収容されているトナーが、トナー搬送装置３０を介して現像剤収容部５０４Ｙ内に補給される。なお、トナー搬送装置３０及びトナー容器４０の構成・動作については、後で詳しく説明する。

その後、現像剤収容部５０４Ｙ内に補給されたトナーは、２つの搬送スクリュ５０５Ｙによって、現像剤Ｇとともに混合・撹拌されながら、２つの現像剤収容部５０３Ｙ、５０４Ｙを循環する（図２の紙面垂直方向の移動である。）。そして、現像剤Ｇ中のトナーは、キャリアとの摩擦帯電によりキャリアに吸着して、現像ローラ５０１Ｙ上に形成された磁力によりキャリアとともに現像ローラ５０１Ｙ上に担持される。

現像ローラ５０１Ｙ上に担持された現像剤Ｇは、図２中の矢印方向に搬送されて、ドクターブレード５０２Ｙの位置に達する。そして、現像ローラ５０１Ｙ上の現像剤Ｇは、この位置で現像剤量が適量化された後に、感光体ドラム１Ｙとの対向位置（現像領域である。）まで搬送される。そして、現像領域に形成された電界によって、感光体ドラム１Ｙ上に形成された潜像にトナーが吸着される。その後、現像ローラ５０１Ｙ上に残った現像剤Ｇはスリーブの回転にともない現像剤収容部５０３Ｙの上方に達して、この位置で現像ローラ５０１Ｙから離脱される。

図３を参照して、トナー収容部としてのトナー容器４０Ｙが装置本体のトナー容器保持部にセットされると、トナー容器４０Ｙにノズル５１（中継部材）が接続される（図４を参照できる。）。そして、トナー容器４０Ｙ内に収容されたトナーが、トナー搬送装置３０によって、現像装置５Ｙ内に搬送されることになる。
なお、装置本体１００のトナー容器保持部５０に設置された各トナー容器４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ内のトナーは、各色の現像装置内のトナー消費に応じて、トナー色ごとに設けられたトナー搬送装置３０によってそれぞれのトナー搬送経路を経て適宜に各現像装置内に補給される。４つのトナー搬送経路（トナー搬送装置）は、搬送されるトナーの色が異なる以外はほぼ同一構造である。

次に、図３及び図４にて、トナー容器４０内のトナーを現像装置５Ｙに導く、トナー搬送装置３０について詳述する。
なお、図４では、トナー容器及び現像装置における符号のアルファベット（Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫ）を省略して図示する。

図４に示すように、トナー搬送装置３０は、開閉弁３２（開閉手段）、搬送管としてのチューブ３１、中継部材としてのノズル５１、送気手段としてのエアーポンプ６０、等で構成されている。

搬送管としてのチューブ３１は、柔軟性と耐トナー性とに優れた材料からなり、その内径が２〜８ｍｍになるように形成されている。チューブ３１の材料としては、ポリウレタン、ニトリル、ＥＰＤＭ、シリコン等のゴム材料や、エラストマー樹脂を用いることができる。
このようなフレキシブルなチューブ３１を用いることで、トナー搬送経路のレイアウトの自由度が増して、画像形成装置が小型化される。本実施の形態１におけるトナー搬送装置３０は、送気手段としてのエアーポンプ６０によって多孔質部材７２を介してトナー容器４０内に空気が送入されトナー容器４０の内圧が上昇することで、チューブ３１内に圧力を発生させてトナーを移送するものであるために、トナー容器４０を現像装置５よりも低い位置に配設することもできる。

チューブ３１は、その一端が開閉弁３２を介して現像装置５Ｙ（搬送先）の開口５１０Ｙに接続され、他端がノズル５１に接続されている。チューブ３１に設置されたノズル５１にはトナー収容部としてのトナー容器４０が着脱可能に設置される。そして、トナー容器４０内のトナーＴが、ノズル５１の先端に設けられたトナー排出口５２を介して、チューブ３１内に移送されることになる。

ノズル５１には、多孔質部材としての多孔質管７０を介してエアーポンプ６０が接続されている。詳しくは、ノズル５１の多孔質管７０には、チューブ７１、電磁弁６１、チューブ６３を介して、エアーポンプ６０が接続されている。多孔質管７０（多孔質部材）は、多孔質焼結ガラス等の多孔質材料で構成されている。多孔質材料としては、トナーの平均体積粒径よりも小さな細孔、例えば、平均孔径が１０μｍ程度のガラス製、金属製、樹脂製の焼結多孔質板やメッシュを用いることができる。

このような構成によって電磁弁６１の開閉制御によってエアーポンプ６０からノズル５１内に空気が供給されて、ノズル５１内におけるトナー搬送性が高められることになる。
なお、エアーポンプ６０は、チューブ６３、電磁弁６１、チューブ７３を介して、トナー容器４０の多孔質部材７２に対して着脱自在に接続される。そして、電磁弁６１の開閉制御によってエアーポンプ６０から多孔質部材７２を介してトナー容器４０内に空気が供給されて、トナー容器４０内のトナー排出口５２近傍におけるトナー流動性が高められることになる。これについては、後で詳しく説明する。

また、ノズル５１の搬送経路５３中には、トナー容器４０内のトナーＴの残量を検知する残量検知手段８０〜８２（トナーエンド検知手段）が設けられている。残量検知手段は、発光素子８０、受光素子８１、ガラス管８２等で構成される。搬送経路５３内にトナーがある場合には、トナーがない場合に比べて、受光素子８１の受光量が多くなるために、搬送経路５３内のトナーの有無を検知することができる。

以下、ノズル５１（搬送管３１）に着脱されるトナー容器４０について詳述する。
図４を参照して、トナー容器４０は、装置本体１００のトナー容器保持部５０に保持される。トナー容器４０は、袋状の容器主部４２と、口金部材４３を備えた保護ケース４１と、で構成される。容器主部４２は、ポリエチレン、ナイロン等の樹脂材料又は紙からなるフレキシブルなシート材（厚さが５０〜２５０μｍ程度であって、単層構造又は複層構造である。）を折り込んで（又は、４枚を溶着して）、気密性を保持して袋状に形成したものである。保護ケース４１は、剛性を有する紙、段ボールやプラスチック等の材料で形成され、容器主部４２の周囲を覆うとともに、一部に口金部材４３が一体的に設置されている。

口金部材４３は、袋状の容器主部４２の口部に熱溶着（又は接着）されている。口金部材４３は、樹脂、紙等からなるケース４４、発泡ポリウレタン等からなるシール４５、シャッタ４６、スプリング４７、シャッタケース４８、等からなる。一方、装置本体側のノズル５１は、先端部にトナー排出口５２（開口）が形成され、軸芯部に搬送経路５３（トナー排出路）が形成されている。

そして、トナー収容部としてのトナー容器４０がトナー容器保持部５０にセットされると（トナー容器を装着するときである。）、ノズル５１が口金部材４３のシャッタ４６を押し上げてトナー容器４０内に挿入される（図４の状態である。）。これによって、容器主部４２とノズル５１の搬送経路５３とがトナー排出口５２を介して連通する。このとき、シール４５がノズル５１に密着して、トナー容器４０からのトナーの漏出を防止する。
これに対して、トナー容器４０がトナー容器保持部５０の上方に引き抜かれると（トナー容器を取出するときである。）、スプリング４７の付勢力によってシャッタ４６がシール４５の位置まで押し戻される。これによって、容器主部４２と搬送経路５３との連通が遮断される。このとき、シール４５がシャッタ４６に密着して、トナー容器４０からのトナーの漏出を防止する。

このようなトナー容器４０の着脱動作は、既設のトナー容器４０内のトナーがすべて消費されて（残量がゼロになって）、既設のトナー容器４０を新品のものに交換するときにおこなわれる。なお、本実施の形態１におけるトナー容器４０は、フレキシブルであって減容して折り畳むことが可能であるために、運搬時や保管時における取扱性を向上させることができるとともに、収納スペースが低減されて回収物流コストを低廉化することができる。

ここで、本実施の形態１では、トナー収容部としてのトナー容器４０の傾斜壁面に多孔質部材７２が設けられている。多孔質部材７２は、トナー容器４０がセットされた状態で、トナー排出口５２の近傍であってトナー容器４０内に収容されたトナーに埋没する位置（トナー排出口５２の周囲を囲むトナー容器４０の傾斜壁面である。）に配設されている。ここで、トナー排出口５２の周囲を囲むトナー容器４０の壁面は、トナー容器４０内のトナーをトナー排出口５２に向けて効率的に滑落させるためのものであって、その構造としてロート構造、逆裁頭円錐型構造、円錐、楕円錐、三角錐等を逆にした構造、少なくとも一面が傾斜壁面となっている多面側壁を有する多角構造、等を用いることができる。

また、多孔質部材７２は、トナー容器４０がセットされた状態で、チューブ７３、電磁弁６１、チューブ６３を介して送気手段としてのエアーポンプ６０に接続されるように構成されている。多孔質部材７２は、空気を通す微細な多孔質材料からなり、その開口率が５〜４０％（好ましくは１０〜２０％である。）になるように形成され、その平均開口径が０．３〜２０μｍ（好ましくは、５〜１５μｍである。）になるように形成され、その孔部の平均空孔径が前記トナーの体積平均粒径の０．１〜５倍（好ましくは、０．５〜３倍である。）の大きさになるように形成されている。多孔質材料としては、例えば、ガラス、樹脂粒子の焼結体、フォトエッチングされた樹脂、熱的に穿孔された樹脂等の多孔質樹脂材料；金属製の焼結体、穿孔処理された金属板状材料、網積層体、易熔融性金属糸束の周囲に電気化学的方法により金属銅を析出させて易熔融性金属糸束が貫通植設された形に作製した銅版を加熱することにより、該易熔融性金属糸部分が選択的に除去された跡の孔部分を有する選択的熔融跡孔を有する金属材料、等を用いることができる。

このように構成された多孔質部材７２を介してトナー排出口５２の近傍に空気を送入することで、多孔質部材７２からのトナー漏出を抑止しつつ、トナー排出口５２近傍のトナーの嵩密度を恒常的に低下させることができる。
さらに、多孔質部材７２を介してトナー容器４０内に空気を送入することで、トナー容器４０内の圧力が上昇する。これによって、トナー容器４０からチューブ３１内に向けてトナーとともに空気が送入されて、チューブ３１内に正圧が発生されて、チューブ３１内をトナーが空気とともに搬送先に向けて移動することになる。

ここで、本実施の形態１におけるトナー搬送装置では、チューブ３１の経路中であって、搬送先としての現像装置５の近傍に、開閉手段としての開閉弁３２が配設されている。開閉弁３２は、バタフライ型やシャッタ型の弁であって、モータや電磁ソレノイドを作動することによりチューブ３１の経路を開放・閉鎖して現像装置５へのトナー補給量を調整する。
具体的に、開閉弁３２が開かれたときには、チューブ３１の経路が開放されて、トナー搬送装置３０を介するトナー容器４０から現像装置５へのトナー補給がおこなわれる。これに対して、開閉弁３２が閉ざされたときには、チューブ３１の経路が閉鎖されて、現像装置５へのトナー補給がおこなわれない。

また、開閉弁３２は現像装置５の開口５１０Ｙ近傍の真上に配設され、開閉弁３２から開口５１０Ｙに至るチューブ３１ａの経路は垂直経路になっている。このような構成によって、開閉弁３２を閉じた後であって、開閉弁３２から開口５１０Ｙに至るチューブ３１ａの経路で空気による搬送力が遮断された場合であっても、そのチューブ３１ａ内のトナーは自重落下して現像装置５内に残らず補給されることになる。したがって、開閉弁３２の開閉制御によっておこなう現像装置５へのトナー補給制御が、トナー補給量のバラツキが少なく高精度なものになる。

以上のように構成されたトナー搬送装置３０は、次のように動作することになる。
まず、画像形成装置本体１００のメインスイッチが投入されると（又は、長時間稼動が停止された後に再稼動されると）、画像形成装置本体のウォームアップ（初期設定動作）がおこなわれる。具体的に、ウォームアップ中には、定着部２０における昇温動作や、作像部６のプロセス条件設定動作等がおこなわれる。そして、このウォームアップ中に、トナー搬送装置３０では、開閉弁３２を閉じた状態で、エアーポンプ６０の稼動（トナー容器４０及びノズル５１への送気である。）がおこなわれる。これによって、長時間稼動が停止されていても、トナー搬送装置におけるトナーの流動性が充分に時間をかけて高められて、画像形成装置における一連の画像形成プロセスが遅滞なく確実に開始されることになる。

その後、現像装置５Ｙに設置された濃度検知センサ５０６Ｙのセンサ出力に応じて、トナー搬送装置３０による現像装置５Ｙへのトナー補給がおこなわれる。詳しくは、濃度検知センサ５０６Ｙが現像剤中のトナー濃度が低いものと検知した場合には、エアーポンプ６０が稼動した状態で、開閉弁３２の開放が所定時間だけおこなわれる。これによって、トナー容器４０内のトナーＴは、ノズル５１、チューブ３１（搬送管）、開閉弁３２を介して、現像装置５Ｙ内に補給される。

ここで、容器主部４２からノズル５１、チューブ３１、開閉弁３２を介して現像装置５Ｙに至るトナー搬送路は密閉されているために、エアーポンプ６０が稼動して発生したトナー排出力がチューブ３１、ノズル５１、開閉弁３２を介して現像装置５Ｙにまで伝達され、トナーの移送が可能となる。このように、本実施の形態１におけるトナー搬送装置３０は、スクリューポンプを用いることなく、トナーと空気とを適正に混合した状態で、一定の嵩密度を維持した状態で、搬送元から搬送先へのトナー搬送をおこなうものである。そのために、トナーにストレスを与えることなく、トナーの凝集体も形成されにくく、比較的簡易な構成で、トナー補給量の安定したトナー搬送装置となっている。

また、トナー補給時には、送気手段としてのエアーポンプ６０から多孔質部材７２を介して、容器主部４２内のトナー排出口５２近傍のトナー中に空気が供給され続ける。多孔質部材７２を介してトナー容器４０内に送入された空気は、多孔質部材７２に存在する無数の微細孔に進入した後に多方向に分岐する。そして、これら無数の微細孔内を通過して多孔質部材７２から送出された気体は、無数に分岐した気泡のような状態でトナー排出口５２近傍のトナーと混合されることになる。このようにして形成されたトナーと空気とからなる混合体は、嵩密度が低く非常に高い流動性を有するために、トナー排出口５２から現像装置５に至るトナー搬送性（トナー排出性）が向上することになる。
具体的に、エアーポンプ６０によってトナー排出口５２近傍に送入される空気の圧力は０．０８ｋｇｆ／ｃｍ²、空気送量は１００〜３００ｍｌ／分（好ましくは、１００〜２００ｍｌ／分である。）に設定されていて、トナー排出口５２近傍にトナーと空気とからなる混合体（嵩密度が０．０２〜０．３ｇ／ｃｍ³程度である。）が形成される。

また、エアーポンプ６０から多孔質管７０を介して、ノズル５１内に空気が供給される。多孔質管７０を介してノズル５１内に送入された空気は、多孔質管７０に存在する無数の微細孔に進入した後に多方向に分岐する。そして、これら無数の微細孔内を通過して多孔質管７０から送出された気体は、無数に分岐した気泡のような状態でノズル５１内のトナーと混合されることになる。このようにして形成されたトナーと空気とからなる混合体は、嵩密度が低く非常に高い流動性を有するために、ノズル５１内におけるトナー搬送性が向上することになる。

ここで、本実施の形態１では、現像装置へのトナー補給をおこなう際に、エアーポンプ６０が稼動した後に開閉弁３２の開放（閉鎖状態からの開放である。）をおこなっている。詳しくは、開閉弁３２が閉じた状態でエアーポンプ６０を稼動して、トナー排出口５２近傍及びチューブ３１内のトナー流動性及びトナー搬送性が充分に高められた後に、開閉弁３２を開放している（トナー補給している。）。これによって、開閉弁３２の開放時間に比例した安定的なトナー補給制御が可能になる。

また、本実施の形態１では、開閉弁３２の開放時間によって、現像装置へのトナー補給量を制御している。具体的に、現像装置内の現像剤のトナー濃度がとても低くて、現像装置へのトナー補給量を多くしたい場合には、開閉弁３２の開放時間が長くなるように制御する。これに対して、現像装置内の現像剤のトナー濃度が僅かに低くて、現像装置へのトナー補給量を少なくしたい場合には、開閉弁３２の開放時間が短くなるように制御する。なお、本実施の形態１では、開閉弁３２の開放時間によって現像装置へのトナー補給量を制御したが、開閉弁３２の開放量（開放の割合である。）によって現像装置へのトナー補給量を制御することもできる。
なお、本実施の形態１では、エアーポンプ６０の稼動がトナー補給時に常時おこなわれているが、所定時間ごとに断続的におこなうこともできる。

以上説明したように、本実施の形態１においては、トナー排出口５２の近傍に設置した多孔質部材７２を介してトナー容器４０内に空気（気体）を送入することで、チューブ３１を介して現像装置５までトナーを移送して、チューブ３１の経路中に配設した開閉弁３２によって現像装置５へのトナー補給量を調整している。これによって、比較的簡易な構成でレイアウトの自由度が高く、トナーにダメージを与えたり凝集化させることなく、トナー搬送性が高いトナー搬送装置を提供することができる。

なお、本実施の形態１では、トナー容器４０内にトナーのみを収容したが、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を現像装置に適宜に供給する画像形成装置に対してはトナー容器４０内に２成分現像剤を収容することもできる。その場合であっても、本実施の形態１とほぼ同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態１では、トナー容器４０に収容されたトナーを現像装置５に搬送するトナー搬送装置３０に対して、本発明を適用した。これに対して、クリーニング部２Ｙ、１０で回収されたトナーをリサイクルトナーとして現像装置５まで搬送するトナー搬送装置や、クリーニング部２Ｙ、１０で回収されたトナーを廃棄トナーとして回収容器まで搬送するトナー搬送装置に対しても、当然に本発明を適用することができる。そして、それらの場合にも、トナー収容部としてのクリーニング部２Ｙ、１０におけるトナー排出口の近傍であって回収トナーに埋没する位置に多孔質部材を設置して、その多孔質部材を介してクリーニング部２Ｙ、１０内に空気を送入することでチューブを介して搬送先までトナーを移送して、チューブの経路中に配設した開閉弁によって搬送先へのトナー補給量（トナー搬送量）を調整することで、本実施の形態１とほぼ同様の効果を得ることができる。

実施の形態２．
図５にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図５は、実施の形態２におけるトナー搬送装置３０の一部を示す構成図である。本実施の形態２におけるトナー搬送装置は、トナー収容部４０の底面に設置された多孔質部材７２を介してトナー収容部４０内に気体を送入する点が、前記実施の形態１のものとは相違する。

図５に示すように、本実施の形態２におけるトナー容器４０Ｙは、その底面に多孔質部材７２が設置されている。詳しくは、前記実施の形態１で説明したトナー容器４０の口金部材の一部又は全部が、多孔質部材７２によって形成されている。多孔質部材７２は、チューブ６３、７３、電磁弁６１を介して、送気手段としてのエアーポンプ６０に接続されている。また、図示は省略するが、チューブ３１の経路中には、開閉弁が設置されている。
そして、エアーポンプ６０から多孔質部材７２を介して、トナー容器４０Ｙ内のトナー排出口５２近傍のトナー中に空気が供給される。このようにしてトナー排出口５２近傍に形成されたトナーと空気とからなる混合体は嵩密度が低く非常に高い流動性を有するとともに、トナー容器４０Ｙの内圧上昇がチューブ３１に圧力を発生させるために、トナー搬送経路がトナーで詰まることなく、トナー排出口５２から現像装置までのトナー搬送性が確保されることになる。

以上説明したように、本実施の形態２においても、前記実施の形態１と同様に、トナー排出口５２の近傍に設置した多孔質部材７２を介してトナー容器４０内に空気を送入することで、チューブ３１を介して現像装置５までトナーを移送して、チューブ３１の経路中に配設した開閉弁３２によって現像装置５へのトナー補給量を調整している。これによって、比較的簡易な構成でレイアウトの自由度が高く、トナーにダメージを与えたり凝集化させることなく、トナー搬送性が高いトナー搬送装置を提供することができる。

実施の形態３．
図６にて、この発明の実施の形態３について詳細に説明する。
図６は、実施の形態３における画像形成装置を示す構成図である。本実施の形態３は、トナー収容部４０が画像形成装置本体１００の外部に設置されている点が、トナー収容部４０が画像形成装置本体１００の内部に設置されている前記実施の形態１のものとは相違する。

図６に示すように、本実施の形態３における画像形成装置は、画像形成装置本体１００の外部にトナーバンク２００が設置されている。図示は省略するが、トナーバンク２００には、複数（各色）の大容量のトナー容器が設置されている。トナーバンク２００に設置されたトナー容器４０Ｙは、トナー搬送装置のチューブ（搬送管）３１を介して画像形成装置本体１００内に設置された現像装置５Ｙに接続されている。

そして、本実施の形態３におけるトナー容器４０Ｙも、前記実施の形態１のものと同様に、その傾斜壁面に多孔質部材７２が設置されている。多孔質部材７２は、チューブ７３、電磁弁６１を介して、送気手段としてのエアーポンプ６０に接続されている。また、チューブ３１の経路中には、開閉弁３２が設置されている。
そして、エアーポンプ６０から多孔質部材７２を介して、トナー容器４０Ｙ内のトナー排出口５２近傍のトナー中に適宜に空気が供給される。このようにしてトナー排出口５２近傍に形成されたトナーと空気とからなる混合体は嵩密度が低く非常に高い流動性を有するとともに、トナー容器４０Ｙの内圧上昇がチューブ３１に圧力を発生させるために、トナー搬送経路がトナーで詰まることなく、トナー排出口５２から現像装置までのトナー搬送性が確保されることになる。

以上説明したように、本実施の形態３においても、前記各実施の形態と同様に、トナー排出口５２の近傍に設置した多孔質部材７２を介してトナー容器４０内に空気を送入することで、チューブ３１を介して現像装置５までトナーを移送して、チューブ３１の経路中に配設した開閉弁３２によって現像装置５へのトナー補給量を調整している。これによって、比較的簡易な構成でレイアウトの自由度が高く、トナーにダメージを与えたり凝集化させることなく、トナー搬送性が高いトナー搬送装置を提供することができる。

実施の形態４．
図７にて、この発明の実施の形態４について詳細に説明する。
図７は、実施の形態４における画像形成装置のトナー搬送経路を示す概略図であって、前記実施の形態１における図３に対応する図である。本実施の形態４は、トナー搬送装置３０における搬送管３１に複数の多孔質部材９０ａ、９０ｂが設置されている点が、前記実施の形態１のものとは相違する。

図７に示すように、本実施の形態４では、チューブ３１の経路中に複数の多孔質部材としての多孔質管９０ａ、９０ｂが、ほぼ等間隔で設置されている。これらの多孔質管９０ａ、９０ｂは、前記実施の形態１で述べた多孔質管７０や多孔質部材７２と同様に、多孔質焼結ガラス等の多孔質材料で構成されている。そして、チューブ３１に設置された多孔質管９０ａ、９０ｂには、それぞれ、チューブ９１ａ、９１ｂ、電磁弁６１、チューブ６３を介して、エアーポンプ６０（送気手段）が接続されている。
このような構成によって電磁弁６１の開閉制御によってエアーポンプ６０から多孔質管９０ａ、９０ｂを介してチューブ３１内に空気が供給されて、チューブ３１内におけるトナー搬送性が高められることになる。

すなわち、エアーポンプ６０の稼動停止と開閉弁３２の閉鎖とによりトナー補給動作を長時間停止することによって、チューブ３１内の底面にトナーが沈積されるような状態であっても、トナー補給動作開始直後にエアーポンプ６０によって多孔質管９０ａ、９０ｂを介してチューブ３１内全域に空気が充分に供給されるために、チューブ３１内全域におけるトナー流動性を高めることができる。したがって、トナー搬送装置３０によるトナー補給性（トナー搬送性）がさらに高められる。このような本実施の形態４の構成は、チューブ３１の長さ（トナー搬送経路）が長く設定されている場合に特に有用である。

以上説明したように、本実施の形態４においても、前記各実施の形態と同様に、トナー排出口５２の近傍に設置した多孔質部材７２を介してトナー容器４０内に空気を送入することで、チューブ３１を介して現像装置５までトナーを移送して、チューブ３１の経路中に配設した開閉弁３２によって現像装置５へのトナー補給量を調整している。これによって、比較的簡易な構成でレイアウトの自由度が高く、トナーにダメージを与えたり凝集化させることなく、トナー搬送性が高いトナー搬送装置を提供することができる。

なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

この発明の実施の形態１における画像形成装置を示す全体構成図である。 図１の画像形成装置における作像部を示す断面図である。 図１の画像形成装置におけるトナー搬送経路を示す概略図である。 トナー搬送装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態２におけるトナー搬送装置の一部を示す構成図である。 この発明の実施の形態３における画像形成装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態４における画像形成装置のトナー搬送経路を示す概略図である。

符号の説明

５、５Ｙ 現像装置（現像部）、 ３０ トナー搬送装置、
３１ チューブ（搬送管）、
３２ 開閉弁、
４０、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ トナー容器（トナー収容部）、
５１ ノズル、 ５２ トナー排出口、
６０ エアーポンプ（送気手段）、
６３、７１、７３、９１ａ、９１ｂ チューブ、
７０、９０ａ、９０ｂ 多孔質管（多孔質部材）、
７２ 多孔質部材、
１００ 画像形成装置本体、 ２００ トナーバンク。

Claims (19)

1. トナー収容部に収容されたトナーをトナー排出口から排出して現像装置に搬送するトナー搬送装置であって、
   前記トナー収容部の内部に気体を送入する送気手段と、
   前記トナー収容部に送入された気体の圧力によって前記トナー排出口から排出されたトナーが気体とともに前記現像装置まで移送される搬送管と、
   前記搬送管の経路中に配設されて前記現像装置へのトナーの補給量を調整する開閉弁と、
   を備え、
   前記開閉弁は、前記現像装置に設けられた開口の上方に配設され、
   前記開閉弁から前記開口に至る前記搬送管の経路を垂直経路としたことを特徴とするトナー搬送装置。
2. 前記送気手段は、前記トナー排出口の近傍に多孔質部材を具備し、前記多孔質部材を介して前記トナー収容部の内部に気体を送入することを特徴とする請求項１に記載のトナー搬送装置。
3. 前記多孔質部材は、前記トナー収容部に収容されたトナーに埋没する位置に配設されたことを特徴とする請求項２に記載のトナー搬送装置。
4. 前記多孔質部材は、その開口率が５〜４０％になるように形成されたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のトナー搬送装置。
5. 前記多孔質部材は、その平均開口径が０．３〜２０μｍになるように形成されたことを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれかに記載のトナー搬送装置。
6. 前記多孔質部材は、その孔部の平均空孔径が前記トナーの体積平均粒径の０．１〜５倍の大きさになるように形成されたことを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれかに記載のトナー搬送装置。
7. 前記多孔質部材は、前記トナー排出口の周囲を囲む前記トナー収容部の壁面に配設されたことを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれかに記載のトナー搬送装置。
8. 前記多孔質部材は、前記トナー収容部の底面に配設されたことを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれかに記載のトナー搬送装置。
9. 前記送気手段は、チューブを介して前記多孔質部材に接続されたエアーポンプであることを特徴とする請求項２〜請求項８のいずれかに記載のトナー搬送装置。
10. 前記搬送管は、前記トナー排出口が配設されるとともに前記トナー収容部に挿脱自在に設置されるノズルを備え、
    前記エアーポンプは、前記ノズル内にも多孔質部材を介して気体を送入するように構成されたことを特徴とする請求項９に記載のトナー搬送装置。
11. 前記開閉弁の開閉によって前記現像装置へのトナー補給の有無を制御することを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載のトナー搬送装置。
12. 前記開閉弁の開放時間又は開放量によって前記現像装置へのトナーの補給量を調整制御することを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれかに記載のトナー搬送装置。
13. 前記開閉弁は、前記送気手段が稼動した後に開放されることを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれかに記載のトナー搬送装置。
14. 前記搬送管は、その経路中に単数又は複数の多孔質部材を備え、
    前記単数又は複数の多孔質部材を介して前記搬送管の内部に気体を送入する送気手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれかに記載のトナー搬送装置。
15. 前記搬送管は、前記トナー排出口が配設されるとともに前記トナー収容部に挿脱自在に設置されるノズルを備えたことを特徴とする請求項１〜請求項１４のいずれかに記載のトナー搬送装置。
16. 前記トナー収容部は、画像形成装置本体の内部又は外部に設置されるトナー容器であることを特徴とする請求項１〜請求項１５のいずれかに記載のトナー搬送装置。
17. 前記トナー収容部は、前記トナーとともにキャリアを収容することを特徴とする請求項１〜請求項１６のいずれかに記載のトナー搬送装置。
18. 請求項１〜請求項１７のいずれかに記載のトナー搬送装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
19. 前記送気手段は、画像形成装置本体のウォームアップ中に稼動されることを特徴とする請求項１８に記載の画像形成装置。

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