JP3523149B2 - トナー移送ポンプ及び該ポンプを有する画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内周面に螺旋状溝
が形成された筒状のステータと、該ステータ内に配置さ
れ、かつ該ステータの内周面との間に粉体状のトナー移
送用の空隙が形成されるように螺旋状に延びるロータと
を具備するトナー移送ポンプ、及び該トナー移送ポンプ
を有する画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複写機、プリンタ、ファクシミリ或いは
これらの少なくとも２つの機能を備えた複合機などとし
て構成される画像形成装置において、上記形式のトナー
移送ポンプによって粉体状のトナーを現像装置に移送
し、そのトナーを用いて像担持体上にトナー像を形成す
ることは従来より公知である。このトナー移送ポンプ
は、ステータとロータとの間に形成される空隙内の粉体
状のトナーを、ロータの回転により移送するものであ
る。このため、空隙内のトナーには大きな圧縮力が作用
し、トナーに大きなストレスが加えられる。しかも、回
転するロータとステータの摩擦によって、トナー移送ポ
ンプ内の温度が上昇し、これによって移送されるトナー
の温度も上昇する。

【０００３】上述のように、トナー移送ポンプにより移
送されるトナーには大きなストレスが加えられると共
に、比較的融点の低いトナーの温度が上昇するため、そ
の粉体状のトナー中に、トナーが凝集した、例えば１ｍ
ｍ程の小さな凝集体が多数形成されるおそれがある。か
かる凝集体を含むトナーを現像装置に移送し、そのトナ
ーで像担持体上にトナー像を形成し、そのトナー像を転
写材に転写すると、その転写時に像担持体表面の凝集体
のまわりのトナー像部分と転写材とが密着せず、転写材
に転写されたトナー像中に、小さな点状のトナー像と、
そのまわりの画像の抜けた部分が発生し、その画質が劣
化する。このような点状のトナー像と、そのまわりの画
像抜け部は、「ホタル」とも称せられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、粉体状のトナー中に凝集体が形成されることを効果
的に抑えることのできる冒頭に記載した形式のトナー移
送ポンプを提供することにある。

【０００５】本発明の第２の目的は、ホタルの発生を抑
えた画像形成装置を提供することにある。

【０００６】

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記第１の目
的を達成するため、冒頭に記載した形式のトナー移送ポ
ンプにおいて、前記ロータが、樹脂成形品のロータ本体
と該ロータ本体の表面にコートされた金属コート層とを
有することを特徴とするトナー移送ポンプを提案する
（請求項１）。

【０００８】さらに、本発明は、上記第１の目的を達成
するため、冒頭に記載した形式のトナー移送ポンプにお
いて、前記ロータが、潤滑剤を含有する樹脂により構成
されていることを特徴とするトナー移送ポンプを提案す
る（請求項２）。

【０００９】その際、上記潤滑剤がオイルであると有利
である（請求項３）。

【００１０】また、本発明は、上記第２の目的を達成す
るため、請求項１乃至３のいずれかに記載のトナー移送
ポンプと、トナー像が形成される像担持体と、前記トナ
ー移送ポンプにより移送された粉体状のトナーにより前
記像担持体上にトナー像を形成する現像装置と、像担持
体に形成されたトナー像を転写材に転写する転写装置と
を具備して成る画像形成装置を提案する（請求項４）。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例を図面
に従って詳細に説明する。

【００１２】図１はトナー移送ポンプを有する画像形成
装置の主要部を示す断面図であり、ここに示した画像形
成装置は、図示していない画像形成装置本体に対して着
脱可能に装着されたプロセスカートリッジ１８を有して
いる。このプロセスカートリッジ１８は、ユニットケー
ス１９を有し、このケース１９に像担持体の一例である
ドラム状の感光体２が回転自在に組み付けられ、該感光
体２は画像形成装置本体側の駆動装置によって時計方向
（矢印Ｂ方向）に回転駆動される。感光体２の表面に
は、ユニットケース１９に回転自在に支持された帯電装
置の一例である帯電ローラ２０が回転しながら当接し、
その帯電ローラ２０により感光体２の表面が所定の極性
に帯電される。

【００１３】一方、画像形成装置本体内には、プロセス
カートリッジ１８とは別に露光装置の一例であるレーザ
書き込みユニット（図示せず）が配置され、このユニッ
トから出射する光変調されたレーザビームＬによって、
図１に示すように帯電後の感光体表面が露光され、これ
によって感光体表面に静電潜像が形成される。この例で
は、レーザビームＬが照射されて感光体の表面電位の絶
対値が低下した部分が静電潜像となり、レーザビームの
当てられない感光体の表面部分が地肌部となる。

【００１４】上記静電潜像は、プロセスカートリッジ１
８の一部を構成する現像装置２２によってトナー像とし
て可視像化される。この現像装置２２は、ユニットケー
ス１９の一部により構成された現像ケース２３と、この
現像ケース２３に回転自在に支持されて反時計方向に回
転駆動される現像ローラ２４と、同じく現像ケース２３
に回転自在に支持された撹拌ローラ２５とを有し、現像
ケース２３には、トナーとキャリアを有する粉体状の二
成分系現像剤Ｄが収容されている。キャリアを有さない
一成分系現像剤を用いることもできる。

【００１５】上記現像剤Ｄは、撹拌ローラ２５により撹
拌されて、そのトナーとキャリアが互いに逆極性にそれ
ぞれ摩擦帯電され、かかる現像剤Ｄが、バイアス電圧を
印加された現像ローラ２４上に担持されて搬送され、規
制ブレード２６により量を規制された現像剤が現像ロー
ラ２４と感光体２との間の現像領域に運ばれ、その現像
剤中のトナーが感光体表面に形成された静電潜像に静電
的に移行して静電潜像がトナー像として可視像化され
る。現像ケース２３内に収容された二成分系現像剤Ｄの
トナー濃度低下がトナー濃度センサ３５により検知され
たとき、後述するように現像ケース２３内の二成分系現
像剤Ｄにトナーが補給される。

【００１６】プロセスユニット１８の下方の画像形成装
置本体内には、図示していない給紙装置が配置され、こ
の給紙装置から例えば転写紙或いは樹脂シートなどから
成る転写材が送り出される。この転写材Ｐは、感光体２
に対置されて矢印Ａ方向に走行駆動される転写ベルト８
上に担持され、感光体２と転写ベルト８の間の転写領域
に搬送される。このとき、転写装置の一例である転写ブ
ラシ９には、感光体表面のトナーの帯電極性と逆極性の
転写電圧が印加され、これによって感光体上のトナー像
が転写材Ｐ上に転写される。転写ブラシに代えて、転写
ローラ、転写ブレード又はコロナ放電器などの転写装置
を用いることもできる。トナー像を転写された転写材Ｐ
は引き続き矢印Ａ方向に搬送され、転写ベルト８から離
れた後、図示していない定着装置を通り、このとき転写
材上のトナー像が定着される。定着装置を通過した転写
材は画像形成装置本体外に排出される。

【００１７】トナー像を転写したあとの感光体表面に付
着する転写残トナーは、クリーニング装置２７により除
去される。このクリーニング装置２７は、ユニットケー
ス１９の一部により構成されたクリーニングケース２８
と、そのクリーニングケース２８に回転自在に支持され
て矢印方向に回転駆動されるクリーニングブラシ２９
と、基端部がクリーニングケース２８に固定されたクリ
ーニングブレード３０とを有し、そのクリーニングブラ
シ２９とクリーニングブレード３０が感光体２の表面に
当接してその表面の転写残トナーを掻き取り除去する。

【００１８】感光体表面から除去された転写残トナーは
クリーニングケース２８に回収された後、トナー搬送装
置４１によって現像装置２２に戻されてここで再使用さ
れる。トナー搬送装置４１は、クリーニング装置２７の
クリーニングケース２８から現像装置２２へ戻されるト
ナーが通るトナー搬送管３１と、そのトナー搬送管内に
配置され、図示していない駆動装置により回転駆動され
るトナー搬送部材３２とを有している。

【００１９】クリーニングブラシ２９とクリーニングブ
レード３０とによって、感光体２から除去された転写残
トナーは、クリーニングケース２８内に配置されて回転
駆動されるトナー排出スクリュー４２によって、そのケ
ース２８からトナー搬送管３１に運ばれる。このときト
ナー搬送部材３２は上述のように回転駆動されていて、
これによりトナー搬送管３１に運ばれた粉体状のトナー
は、この搬送管３１内を搬送され、後述するトナー移送
ポンプ３３を介して現像装置２２の現像ケース２３に戻
され、このトナーは、再び、像担持体２に形成された静
電潜像の可視像化に供される。

【００２０】現像装置の現像ケース２３に収容された二
成分系現像剤のトナー濃度低下がトナー濃度センサ３５
により検知されると、次に説明するように現像装置にト
ナーが補給される。

【００２１】図１に示したプロセスカートリッジ１８か
ら離れた画像形成装置本体内の部位には、図２に示した
トナー収納容器３４が着脱可能にセットされ、このトナ
ー収納容器３４は、容器本体３７と、その容器本体３７
の開口３８に取付けられた発泡体より成るトナー封止部
材３９とを有し、容器本体３７内に粉体状のトナーＴが
収容されている。

【００２２】一方、画像形成装置本体側にはノズル４３
が設けられ、ここに示したノズル４３は、一端側にトナ
ー排出口４４が形成されたトナー排出管４５と、このト
ナー排出管４５に一体に固定されたノズル管４６とを有
し、ノズル管４６とトナー排出管４５との間には環状の
エアー流通路４７が区画されている。ノズル管４６の一
端側のエアー出口４８は容器本体３７内に対して開放さ
れ、該ノズル管４６の他端側にはエアー供給チューブ４
９の一端側が接続されている。また、このエアー供給チ
ューブ４９の他端側は、画像形成装置本体に装着された
エアーポンプ５０のエアー吐出口に接続され、さらにト
ナー排出管４５の他端側には、トナー供給チューブ５１
の一端側が接続されている。

【００２３】前述のように現像装置２２の現像剤Ｄのト
ナー濃度低下がトナー濃度センサ３５（図１）によって
検知されると、図２に示したエアーポンプ５０が作動
し、ここから送り出されたエアーが、エアー供給チュー
ブ４９を通してノズル管４６に送り込まれ、続いてその
エアーはエアー流通路４７を通り、図２に矢印で示すよ
うにエアー出口４８から容器本体３７内に供給される。
これにより容器本体３７内の粉体状のトナーＴが流動化
し、しかも容器本体３７内の圧力が高められる。このた
め、その圧力が上昇した分、流動化したトナーが、図１
及び図３に示したトナー移送ポンプ３３との協働作用に
より、トナー排出管４５のトナー排出口４４を通してト
ナー収納容器３４の外部に排出される。排出されたトナ
ーＴは、エアーと共にトナー排出管４５及びトナー供給
チューブ５１中を搬送され、図１及び図３に示したトナ
ー移送ポンプ３３の側に送り込まれる。

【００２４】粉体移送ポンプ３３は、図３にその一例を
示すように、内周面に螺旋状溝、図の例では２条の螺旋
状溝が形成された筒状のステータ５３と、そのステータ
５３の中心孔内に回転自在に配置された雄ねじ状のロー
タ（一軸偏心ロータ）５４を有し、ステータ５３はケー
シング５２内に固定配置されている。ステータ５３は、
ゴムなどの弾性体又は剛体により構成される。かかるス
テータ５３内に配置されたロータ５４は、ステータ５３
の内周面との間に粉体状のトナー移送用の空隙Ｒが形成
されるように螺旋状に延びている。ロータ５４は、その
いずれの横断面も円形をなし、その円形の中心が、ロー
タの中心軸線に対して偏心し、当該中心軸線のまわり
に、その軸線方向に螺旋状をなして延びている。これに
よって、ロータ５４の外周面とステータ５３の内周面の
間にトナー移送用の空隙Ｒが形成される。ステータ５３
は、螺旋構造のロータ５４を包み込むように当該ロータ
５４と接触係合し、不動に固定されている。かかる構造
のトナー移送ポンプの基本構成は、一軸偏心ねじポン
プ、スクリューポンプ、或いはモーノポンプとも称せら
れる従来より公知なポンプと変りはない。

【００２５】また、上記ロータ５４は、ケーシング５２
内に回転自在に配置されたスクリューコンベア５５に連
結され、このコンベア５５にギア５６が連結されてい
る。図２に示したトナー供給チューブ５１は、図３に示
すように、スクリューコンベア５５が設けられたケーシ
ング部分の開口に接続され、また前述のトナー搬送装置
４１のトナー搬送管３１も、同じケーシング部分の他の
開口に接続されている。

【００２６】前述のようにトナー濃度センサ３５によっ
て、現像装置２２の二成分系現像剤Ｄのトナー濃度低下
が検知されると、前述のエアーポンプ５０（図２）が作
動を開始すると共に、図３に示したトナー移送ポンプ３
３のギア５６が回転駆動されてスクリューコンベア５５
とロータ５４が回転を開始する。これにより、トナー供
給チューブ５１を通してケーシング５２に送られたトナ
ーＴは、ロータ５４とステータ５３の間の空隙Ｒに送り
込まれる。ロータ５４の回転によりその空隙Ｒが図３の
右から左へ向けて移動し、これにより生じた吸引圧によ
って当該トナーが図３の左方に搬送され、矢印Ｃで示す
ように、ケーシング５２に接続された排出管５７（図１
も参照）を通して、現像装置２２の現像ケース２３内に
補給される。このとき、トナー搬送管３１を通してケー
シング５２に送られてきた転写残トナーも、上述のトナ
ーと共に、現像装置２２の現像ケース２３に送り込まれ
る。

【００２７】また、エアー取入口５８を通してケーシン
グ５２にエアーを導入し、トナーにエアーを供給してそ
の流動性を一層高めるようにすることもできる。

【００２８】上述した動作が所定時間行われた後、その
動作が停止する。かかる動作が、現像装置２２に収容さ
れた現像剤Ｄのトナー濃度低下が検知される毎に行わ
れ、これによって現像剤Ｄのトナー濃度が一定の範囲内
に維持される。また、現像装置２２には、その現像ケー
ス２３に、図示していないフィルタが設けられ、現像装
置２２にトナーと共に送られたエアーは、このフィルタ
を通して現像装置外に排出される。

【００２９】トナー移送ポンプ３３によるトナーの移送
は上述の如く行われるが、その際、先にも説明したよう
に、ロータ５４とステータ５３の間の空隙Ｒに存する粉
体状のトナーには大きな圧縮力が作用し、そのトナーに
大きなストレスが加えられる。しかも、回転するロータ
５４がステータ５３の内部を摺擦しながらトナーを送る
ので、摩擦熱が発生する。従来のトナー移送ポンプにお
いては、これらが原因して、粉体状のトナー中に多数の
微小な凝集体が形成され、これにより転写材Ｐ（図１）
に転写されたトナー像中にホタルができ、その画質が劣
化するおそれがあった。

【００３０】そこで、本例のトナー移送ポンプ３３にお
いては、そのロータ５４が、例えばアルミニウムやステ
ンレス鋼などの熱伝導率の高い金属により構成されてい
る。このようにロータ５４を熱伝導率の高い材料により
構成することによって、ロータ５４とステータ５３との
摺擦により発生した摩擦熱は、ロータ５４を伝わって早
期にトナー移送ポンプ３３外に放出される。このため、
トナー移送ポンプ３３により移送される粉体状のトナー
の温度上昇が抑えられ、トナー中に凝集体が発生するこ
とを防止し、ないしは効果的に抑制することができる。
これにより、転写材Ｐ（図１）に転写されたトナー像中
にホタルが発生する不具合を防止しないしは抑制するこ
とができる。

【００３１】従来は、コストの低減の目的で、通常、樹
脂製のロータを用いていたが、かかるロータは熱伝導率
が低いため、そのロータとステータとの摺擦により生じ
た熱がトナー移送ポンプ外に放出されずに内部に蓄積さ
れ、これによってトナーの温度が上昇し、多数の凝集体
が発生していたが、本例のトナー移送ポンプ３３におい
ては、熱伝導率の高い金属製のロータ５４を用いること
により、凝集体の発生を抑えることができる。

【００３２】上述のように、ロータ５４を放熱効果の高
い金属により構成することが好ましいのであるが、金属
製のロータ５４を製作するには、金属の素材を切削加工
しなければならず、これによってロータ５４のコストが
上昇する。かかる不具合を回避するには、ロータを樹脂
の成形品により構成すればよいが、このようにすると、
ロータの放熱性が低下して粉体状のトナー中に凝集体が
発生しやすくなる。

【００３３】そこで、ロータ５４の全体を金属で構成す
る代りに、ロータ本体を、例えばポリカーボネート或い
はＡＢＳ樹脂などの樹脂成形品により構成し、その表面
に例えばニッケルなどの熱伝導率の高い金属をコートし
てロータ５４を構成することもできる。ロータが、樹脂
成形品のロータ本体と該ロータ本体の表面にコートされ
た金属コート層とを有するように構成するのである。か
かるロータ５４は、そのロータ本体を樹脂で成形できる
ので、金属素材を切削加工するよりもコストを低く抑え
ることができ、しかもそのロータ本体に金属がコートさ
れているので、その放熱性が高められ、ロータ５４とス
テータ５３との摺擦により生じた熱を早期にトナー移送
ポンプ３３外に放出することができる。これにより、ト
ナー移送ポンプ３３により移送される粉体状のトナーの
温度上昇を抑え、当該トナーに凝集体が形成される不具
合を抑え、転写材Ｐ（図１）に転写されたトナー像にホ
タルが発生する不具合を効果的に抑制して、その画質を
高めることができる。

【００３４】また、上述した２つの構成に代え、ロータ
５４を、潤滑剤を含有する樹脂により構成することもで
き、その潤滑剤として、例えばシリコーンオイルなどの
オイルを用いることができる。かかるロータ５４を用い
ると、ステータ５３とトナーに対するロータ５４の摩擦
係数を下げることができ、ロータ５４の摺動性を高める
ことができる。これにより、ロータ５４とステータ５３
が滑らかに摺擦するので、これらの摺擦により発生する
熱の量を効果的に低減できる。これにより、トナー移送
ポンプ３３により移送されるトナーの温度上昇を抑え、
凝集体を発生させ難くでき、転写材上に転写されたトナ
ー像中にホタルが形成される不具合を効果的に低減でき
る。

【００３５】前述のように、図１乃至図３に示した画像
形成装置は、上述した各構成のトナー移送ポンプ３３
と、トナー像が形成される像担持体と、トナー移送ポン
プ３３により移送された粉体状のトナーにより像担持体
上にトナー像を形成する現像装置２２と、像担持体上に
形成されたトナー像を転写材Ｐに転写する転写装置を有
しているが、かかる画像形成装置に前述のトナー移送ポ
ンプ３３を採用することにより、転写材上に転写された
トナー像の画質を確実に高めることができる。

【００３６】本発明は、図示した形式以外の画像形成装
置にも広く適用でき、またトナー移送ポンプの構成も図
示した形態に限定されるべきものではない。例えば、感
光体上に形成されたトナー像を中間転写体より成る転写
材に一次転写し、そのトナー像を最終転写材に二次転写
する画像形成装置と、そのトナー移送ポンプにも本発明
を適用でき、さらに感光体上の転写残トナーをクリーニ
ング装置から現像装置に搬送するためのトナー移送ポン
プにも本発明を適用可能である。

【００３７】

【００３８】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、ロータ本
体の表面に熱伝導率の高い金属コート層が形成されてい
るので、その放熱作用によって、トナー移送ポンプによ
り移送される粉体状のトナーの温度上昇を抑え、そのト
ナー中にトナーの凝集による凝集体が形成される不具合
を効果的に抑制することができる。しかもロータ本体は
樹脂により形成されているので、ロータの製造コストの
上昇を抑えることができる。

【００３９】請求項２及び３に係る発明によれば、ロー
タが潤滑剤を含む樹脂により構成されているので、ロー
タ表面の摺動性を高めることができ、該ロータとステー
タの摺擦により発生する熱の量を低減させることができ
る。これによりトナー移送ポンプにより移送される粉体
状のトナーの温度上昇を抑え、そのトナー中にトナーの
凝集による凝集体が形成される不具合を効果的に抑制す
ることができる。

【００４０】請求項４に係る発明によれば、現像に供さ
れるトナー中に凝集体が発生することを抑えることがで
きるので、転写材に転写されたトナー像の画質を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成装置の一例を示す断面図である。

【図２】トナー収納容器の断面図である。

【図３】トナー移送ポンプの断面図である。

【符号の説明】

２２ 現像装置 ３３ トナー移送ポンプ ５３ ステータ ５４ ロータ Ｒ 空隙 Ｔ トナー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須藤 和久 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (72)発明者 服部 良雄 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (72)発明者 藤森 仰太 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 平10−133462（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−153181（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−109158（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/08 - 13/095 G03G 15/08 - 15/095

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内周面に螺旋状溝が形成された筒状のス
   テータと、該ステータ内に配置され、かつ該ステータの
   内周面との間に粉体状のトナー移送用の空隙が形成され
   るように螺旋状に延びるロータとを具備するトナー移送
   ポンプにおいて、 前記ロータが、樹脂成形品のロータ本体と該ロータ本体
   の表面にコートされた金属コート層とを有することを特
   徴とするトナー移送ポンプ。
2. 【請求項２】 内周面に螺旋状溝が形成された筒状のス
   テータと、該ステータ内に配置され、かつ該ステータの
   内周面との間に粉体状のトナー移送用の空隙が形成され
   るように螺旋状に延びるロータとを具備するトナー移送
   ポンプにおいて、 前記ロータが、潤滑剤を含有する樹脂により構成されて
   いることを特徴とするトナー移送ポンプ。
3. 【請求項３】 前記潤滑剤がオイルである請求項２に記
   載のトナー移送ポンプ。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載のトナ
   ー移送ポンプと、トナー像が形成される像担持体と、前
   記トナー移送ポンプにより移送された粉体状のトナーに
   より前記像担持体上にトナー像を形成する現像装置と、
   像担持体に形成されたトナー像を転写材に転写する転写
   装置とを具備して成る画像形成装置。