JP4349941B2 - Developer supply apparatus and image forming apparatus using the apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、2成分現像装置に現像剤を補給する現像剤補給装置及び該装置を用いる画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a developer supply device for supplying a developer to a two-component developing device and an image forming apparatus using the device.
プリンタ、複写機、ファクシミリ、これらの少なくとも2つの機能を有する複合機等の画像形成装置において、トナーとキャリアからなる2成分現像剤を用いて静電潜像を現像する現像装置が多々用いられている。この種の画像形成装置は、トナーが画像形成とともに消費されるため、通常は容器に入れたトナーを順次供給し、容器内のトナーが無くなったら新しいトナー容器と交換してトナーを補充している。 In image forming apparatuses such as printers, copiers, facsimiles, and multifunction machines having at least two of these functions, a developing device that develops an electrostatic latent image using a two-component developer composed of toner and carrier is often used. Yes. Since this type of image forming apparatus consumes toner together with image formation, it normally supplies toner in a container sequentially, and when the toner in the container runs out, it is replaced with a new toner container to replenish the toner. .
一方、キャリアは消費されることはないが、画像形成の回数に伴ってその性能が劣化するため、ある程度の画像形成回数ごとに交換する必要がある。交換の一般的な方法としては、複写機においては専用のサービス担当者がキャリアの交換を実施する方法、プリンタではキャリアを内蔵した現像器をユニットごと新しいユニットに交換する方法などが一般的である。しかし、キャリアが劣化するまで使用し続けると、当初と劣化時とでの画像品質が明らかに違ってしまい画質の悪い記録物も多く提供してしまう。 On the other hand, the carrier is not consumed, but its performance deteriorates with the number of image formations. Therefore, it is necessary to replace the carrier every certain number of image formations. As a general method of replacement, in a copying machine, a method in which a dedicated service person replaces a carrier, and in a printer, a method in which a developing unit incorporating a carrier is replaced with a new unit for each unit is generally used. . However, if it continues to be used until the carrier deteriorates, the image quality at the beginning and at the time of deterioration is clearly different, and many recorded materials with poor image quality are provided.
そこで、最近では補給するトナーに予めキャリアを混合し、トナーとキャリアを順次現像装置に補給し、そして余剰現像剤を回収することで、安定した画像を継続して得られるようにした方法が提案され、そして実施されている。しかし、キャリアはベタ画像のようなトナーの消費が多い記録の占める割合が多い場合と、線画像のようなトナー消費が少ない記録を主に取っている場合とではその劣化の度合が異なる。さらに、キャリアの劣化は温度、湿度等の環境の違いによっても一定でない。このため、常に一定のプレミックスの現像剤を補給する方法では予想以上にキャリアが劣化してもキャリアの独立補給制御ができないため、現像装置内のトナー濃度の調整が行い難い。さらに、機器の使用初期やキャリア劣化が予想以上に遅い場合では劣化していない現像剤であってもトナー補給に伴って回収してしまうため資源の無駄使いとなる問題があった。 Therefore, recently, a method has been proposed in which a stable image can be continuously obtained by mixing a carrier with the toner to be replenished in advance, sequentially replenishing the toner and carrier to the developing device, and collecting excess developer. And has been implemented. However, the degree of deterioration of the carrier differs between a case where a large amount of recording such as a solid image occupies a large amount of recording and a case where recording mainly uses a low amount of toner such as a line image. Further, the deterioration of the carrier is not constant due to the difference in environment such as temperature and humidity. For this reason, in the method of always supplying a constant premix developer, it is difficult to adjust the toner density in the developing device because independent carrier supply control cannot be performed even if the carrier deteriorates more than expected. Furthermore, when the device is used at an early stage or when the carrier deterioration is slower than expected, even a developer that has not deteriorated is collected as the toner is replenished, resulting in a waste of resources.
そこで、特許文献1に見られるように、補給用のキャリアを格納した容器を設けて少量ずつキャリアを現像器に補給したり、また特許文献2に見られるように、補給用トナーにキャリアを合流させてトナーの補給と同時にキャリアを補給したりする方法も提案されている。このように、キャリアをトナー別に収納すれば、トナー濃度調整等を行うことができる。 Therefore, as seen in Patent Document 1, a container for storing a replenishment carrier is provided, and the carrier is replenished to the developing unit little by little, and as seen in Patent Document 2, the carrier is joined to the replenishment toner. There has also been proposed a method for supplying the carrier at the same time as the toner supply. Thus, if the carrier is stored for each toner, the toner density can be adjusted.
しかしながら、既に提案されている殆どのキャリア補給装置の搬送方法はスクリューを用いていたので、その搬送経路がほぼ直線で上方には持ち上げられない等の制約があり、このためキャリア補給装置のキャリア収納部は現像装置の近くに設けざるを得なかった。そのためにトナーやキャリアの収納容量が大きくすることができない、ユーザーが交換しやすい位置にトナーやキャリアの補給装置が配置できない、機械本体を小型化できない、等の問題があった。 However, most of the carrier replenishment device transport methods that have been proposed use screws, so there are restrictions such that the transport route is almost straight and cannot be lifted upward. The part had to be provided near the developing device. For this reason, there are problems that the storage capacity of the toner and carrier cannot be increased, the toner and carrier replenishment device cannot be disposed at a position where the user can easily replace the device, and the machine body cannot be downsized.
ところで、スクリューポンプを用いてトナーや現像剤を搬送することも既に提案されている。そこで、スクリューポンプを用いてキャリアを搬送するようにすれば、上記した不具合を改善でき設計自由度が増し、コンパクト化や操作性の向上を図れる。しかし、本発明者が種々の実験を行った結果、スクリューポンプとしての一軸偏心スクリューポンプは、キャリアの質量が大きいため搬送量が不安定になってその制御が難しく、また弾性体であるステータの磨耗が促進されてポンプの寿命が短くなってしまうと言う問題があり、キャリア搬送に適していないことが見出した。 Incidentally, it has already been proposed to transport toner and developer using a screw pump. Therefore, if the carrier is transported using a screw pump, the above-mentioned problems can be improved, the degree of freedom in design is increased, and compactness and operability can be improved. However, as a result of various experiments conducted by the inventor, the uniaxial eccentric screw pump as a screw pump is difficult to control because the carrier amount becomes unstable due to the large mass of the carrier. It has been found that there is a problem that the life of the pump is shortened due to accelerated wear, which is not suitable for carrier conveyance.
本発明は、上記した従来の事情に鑑み、一軸偏心スクリューポンプを用いることで設計自由度が高く、しかもキャリアの独立補給制御が可能な現像剤補給装置及び該装置を用いる画像形成装置を提供することを課題としている。 In view of the above-described conventional circumstances, the present invention provides a developer replenishing device having a high degree of design freedom by using a single-shaft eccentric screw pump and capable of independent carrier replenishment control, and an image forming apparatus using the device. It is a problem.
上記の目的を達成するため、本発明は、像担持体に形成された静電潜像をトナーとキャリアからなる2成分現像剤により現像する現像装置にトナーとキャリアからなる現像剤を補給する現像剤補給装置において、前記現像装置に補給するトナーが収納されたトナー収納部と、該トナー収納部と別体でありキャリアが収納されたキャリア収納部と、前記トナー収納部のトナーに現像装置へ吸引圧力による搬送力を付与する吸引手段と、前記トナー収納部から前記現像装置に通ずるトナー補給管路と、該トナー補給管路の途中であって、前記吸引手段と、前記トナー収納部との間に設けられたキャリア混合部と、上下方向に延びており、その途中に定量ずつキャリアの補給を行う補給部材が設けられた前記キャリア収納部からキャリアを前記キャリア混合部へと搬送するためのキャリア通路と、を有し、前記吸引手段が前記トナー収納部からトナーを吸引している際に、前記キャリア収納部から前記補給部材によって前記キャリアが前記キャリア混合部へと自重によって落下させられて供給させられることを特徴とする現像剤補給装置を提案する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a developing device that develops an electrostatic latent image formed on an image carrier with a two-component developer composed of toner and carrier, and supplies the developer composed of toner and carrier with the developer. In the agent replenishing device, a toner storage portion storing toner to be supplied to the developing device, a carrier storage portion separate from the toner storage portion and storing a carrier, and toner in the toner storage portion to the developing device A suction unit that applies a conveying force by a suction pressure; a toner supply line that communicates from the toner storage unit to the developing device; and the suction unit and the toner storage unit in the middle of the toner supply line. a carrier mixer provided between extends in the vertical direction, the Kya replenishing member carriers from said carrier storage part provided to perform supply of the carrier by quantitative in that way A carrier path for conveying to the A mixing unit, wherein the when the suction means are sucking the toner from said toner accommodating portion, said carrier mixing said carrier by said reinforcing member from said carrier housing part A developer replenishing device is proposed in which the developer is dropped and supplied to the part by its own weight .
なお、本発明は、前記吸引手段は一軸偏芯スクリューポンプであると、効果的である。 The present invention is effective when the suction means is a uniaxial eccentric screw pump.
さらに、本発明は、前記トナー補給管路の少なくとも1部はチューブからなると、効果的である。 Further, according to the present invention, it is effective that at least a part of the toner replenishment conduit is made of a tube.
さらにまた、本発明は、前記補給部材は前記キャリア通路を塞ぐ大きさの回転体であり、当該回転体の外周に計量凹部が設けられていると、効果的である。Furthermore, the present invention is effective when the replenishing member is a rotating body having a size for closing the carrier passage, and a measuring recess is provided on the outer periphery of the rotating body.
さらにまた、本発明は、前記キャリアは、トナーとキャリアの和に対するキャリアの重量比率が50%を越えないように混合量が制御されると、効果的である。Furthermore, the present invention is effective when the mixing amount of the carrier is controlled so that the weight ratio of the carrier to the sum of the toner and the carrier does not exceed 50%.
さらにまた、本発明は、前記トナー補給管路における前記キャリア混合部から前記現像装置手前までの間にキャリア濃度検知手段を設け、該キャリア濃度検知手段により検知したキャリア濃度からキャリア混合量が制御されると、効果的である。 Furthermore, according to the present invention , a carrier concentration detection unit is provided between the carrier mixing unit and the developing device in the toner supply line , and the carrier mixing amount is controlled based on the carrier concentration detected by the carrier concentration detection unit. It is effective.
また、上記の目的を達成するため、本発明は、像担持体に静電潜像を形成し、その静電潜像をトナーとキャリアからなる2成分現像剤により現像する現像装置を備えた画像形成装置において、前記現像装置に請求項1ないし6の何れか1項に記載の現像剤補給装置を用いて現像剤を補給することを特徴とする画像形成装置を提案する。 In order to achieve the above object, the present invention provides an image provided with a developing device that forms an electrostatic latent image on an image carrier and develops the electrostatic latent image with a two-component developer comprising a toner and a carrier. In the forming apparatus, an image forming apparatus is proposed in which the developing device is replenished with the developer replenishing device according to any one of claims 1 to 6 .
本発明の構成によれば、経時にて特別なメンテナンスを必要とせず安定した画像品質を得ることができる。キャリアの消費量を最低限に抑えることができる。レイアウト自由度が高く、かつ簡素で多くのスペースを必要とせず、低コスト化や本体の小型化が実現できる。特にカラー画像形成装置において有効となる。移送路中の現像剤を最も流動性の良い範囲に制御することで、現像剤移送の安定性向上が実現できる。近年小粒径化によって凝集性、流動性が増して搬送性が悪くなったトナーに対して特に有効である。補給装置の耐久寿命を向上することができる。搬送手段によるキャリアの損傷を防止することができる。 According to the configuration of the present invention, stable image quality can be obtained without requiring special maintenance over time. Carrier consumption can be minimized. It has a high degree of freedom in layout, is simple and does not require a lot of space, and can achieve cost reduction and downsizing of the main body. This is particularly effective in a color image forming apparatus. By controlling the developer in the transfer path to the most fluid range, the developer transfer stability can be improved. In particular, this is particularly effective for toner whose cohesiveness and fluidity have increased due to the reduction in particle size in recent years, resulting in poor transportability. The durable life of the replenishing device can be improved. It is possible to prevent the carrier from being damaged by the conveying means.
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としてのレーザプリンタの概略を示す説明図であって、該プリンタは像担持体としてドラム状の感光体1を有し、感光体1は図1における時計方向に回転駆動され、このとき帯電ローラ2によって表面が所定の極性に均一に帯電される。次いでその帯電面に、レーザ書き込み装置3から出射する光変調されたレーザビームLが照射される。これによって感光体1上に静電潜像が形成され、その静電潜像が現像装置4によってトナー像として可視像化される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is an explanatory view showing an outline of a laser printer as an image forming apparatus according to the present invention. The printer has a drum-shaped photoconductor 1 as an image carrier, and the photoconductor 1 is a timepiece in FIG. In this case, the surface is uniformly charged to a predetermined polarity by the charging roller 2. Next, the charged surface is irradiated with a light-modulated laser beam L emitted from the laser writing device 3. As a result, an electrostatic latent image is formed on the photosensitive member 1, and the electrostatic latent image is visualized as a toner image by the developing device 4.
一方、装置本体下部側に設けられた給紙装置5から、例えば転写紙より成る記録材Pが給送され、その記録材Pがレジストローラ6を介して感光体1と転写ローラ7の間に送り込まれる。この転写ローラ7に対し、感光体1上のトナーと逆極性の電圧が印加され、これによって感光体1上のトナー像が記録材P上に転写される。記録材Pに転写されず、感光体1上に残された転写残トナーは、クリーニング装置8によって除去され、さらに除電装置9によって感光体1上に残された残留電荷が除去される。 On the other hand, a recording material P made of, for example, transfer paper is fed from a paper feeding device 5 provided on the lower side of the apparatus main body, and the recording material P is interposed between the photoreceptor 1 and the transfer roller 7 via a registration roller 6. It is sent. A voltage having a polarity opposite to that of the toner on the photosensitive member 1 is applied to the transfer roller 7, whereby the toner image on the photosensitive member 1 is transferred onto the recording material P. The transfer residual toner that is not transferred to the recording material P and remains on the photosensitive member 1 is removed by the cleaning device 8, and further, the residual charge remaining on the photosensitive member 1 is removed by the charge eliminating device 9.
このようにしてトナー像が形成された記録材Pは、搬送ベルト10を介して定着装置11を送られ、このときその記録材P上に定着され、定着を終えた記録材Pは排紙トレイ12上に排出される。
The recording material P on which the toner image is formed in this manner is sent to the
かかるレーザプリンタは、2成分現像装置4を用いており、現像装置4内のトナーが消費されると、その分のトナーを補給するトナー補給装置を具備している。
トナー補給装置は、図2に示すように、トナー収納部としてのトナー収納容器20を有し、該トナー収納容器20はトナーが収納されるトナー収納袋21と、このトナー収納袋21の周囲を包む保護ケース22と、トナー収納袋21の底部に固定される口金部材23とを有している。トナー収納袋21は、ポリエチレン、ナイロン等の樹脂製または紙製の厚みが50〜250μm程度の単層または複層にしたシート材折り込む、または4枚のシート溶着または接着することによって、エア流入出のない密閉された袋状に形成したものであり、袋上部には容器の内圧が過度に上昇することを防止するためのフィルタ24が設けられている。上記保護ケース22は、剛性を有する紙、段ボールやプラスチック等の材料からからなり、一部が口金部材23と係合する構造を持っている。
Such a laser printer uses a two-component developing device 4 and includes a toner replenishing device that replenishes the toner when the toner in the developing device 4 is consumed.
As shown in FIG. 2, the toner replenishing device has a
口金部材23には、トナー排出口25が形成され、このトナー排出口25の下部部分には後述するノズルが抜き差しされる切り込み(図示せず)が形成されたシール部材26が取り付けられている。この構成により、口金部材23に形成されたトナー排出口25は通常シール部材26によって閉じられている。この口金部材23は、ポリエチレン、ナイロン等の樹脂から作られ、このときトナー収納袋21と口金部材23を同一材料で作ると、リサイクルの観点で望ましく、トナー収納袋21の口金部材23への溶着も容易になる。
A
このように構成したトナー収納容器20は、トナー収納袋21の横断面がほぼ矩形に形成され、その途中から底部の口金部材23に向かって絞り込まれた形状に形成されている。このような絞り込み形状にすることにより、収納したトナーが口金部材23へ移動し易くなり、残トナーの減少に効果がある。なお、トナー収納袋21の絞り込みを開始する位置は口金部材23に向かってある程度の傾斜角を付けられる位置であればどこでも良い。
The
トナー収納容器20は、画像形成装置本体内の適当な箇所に設けられたセット部に着脱可能に装着されるが、このセット部にはトナー収納容器20を受けて保持する樹脂製のホルダ50が設けられている。ホルダ50の底部には、トナー収納容器20内に抜き差しされる上下方向に延びるノズル51が立設されている。ノズル51は、その先端にシール部材26への挿入をスムーズに行えるように尖頭部52が形成され、また内部はトナー通路53、外側にエア通路54が形成された2重管に形成されている。トナー通路53はその下端にトナー搬送路としての後述する一軸偏心スクリューポンプ40に接続されるトナー搬送管15が接続されている。また、エア通路54は側方に曲げられて後述するエア供給手段からのエア供給チューブ62が接続されている。
The
現像装置4の上部には一軸偏心スクリューポンプ(以下、スクリューポンプという。)が配置されている。スクリューポンプ40は、ホルダ43に支持されたゴム等の弾性部材から作られたダブルピッチの螺旋溝を形成した雌ねじ形のステータ42と、該ステータ42内に回動自在に嵌挿され、金属や樹脂等から作られた雄ねじ形のロータ41とを有している。このロータ41は、駆動軸45にスプリングピン等によって連結されており、駆動軸45が回転されることによって回転駆動されるが、その運動が偏心運動であることから、本ポンプは一軸偏心スクリューポンプとも称される。このスクリューポンプ40は、ロータ41とステータ42の間に仕切られた幾つかの空間を持ち、この空間がロータ41の回転によってそのままの形状で回転移動する。したがって、ロータ41の回転量によって搬送量が高精度に制御可能なポンプである。
A uniaxial eccentric screw pump (hereinafter referred to as a screw pump) is disposed at the upper portion of the developing device 4. The
このスクリューポンプ40が作動すると、ホルダ43に形成された吸引口44に吸引力を発生し、粉体トナーを収容するトナー収納袋21内からノズル51、トナー搬送管15を介してスクリューポンプ40までをつなぐトナー通路は密閉であるため、スクリューポンプ40の作動で発生した吸引力は、トナー搬送管15、ノズル51を介してトナー収納袋21内のノズル付近のトナーに伝達され、トナーの搬送が可能となる。
When this
ノズル51とスクリューポンプ40の吸引口44を接続するトナー搬送管15は、内径が3mm〜7mm程度で、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、シリコン等やプラスチック材料、例えば、ポリエチレン、ナイロン等を用いることにより、トナー補給経路を自由に配回すことが可能となり、画像形成装置のレイアウトの自由度が大きくなるため非常に有効である。
The
さらには、かかるトナー補給装置はスクリューポンプの吸引力によりトナーを搬送するためにトナー収納容器20の位置が現像装置4に対して低い位置にある場合でもトナーを支障なく搬送することができる。したがって、トナー収納容器20の配置に制限を受けないので、トナー収納容器20は最もトナー交換操作がし易い位置に配置することも可能となる。
Furthermore, since the toner replenishing device conveys the toner by the suction force of the screw pump, the toner replenishing device can convey the toner without any trouble even when the position of the
本トナー補給装置は、流動性の悪いトナーをスムーズに搬送するため、トナーをエアによって流動化させている。エアはエアポンプ60を作動することにより発生し、そのエアを電磁弁61、エア供給チューブ62、ノズル51を介してトナー収納袋21内のトナーの中へ供給する。エアの供給は、スクリューポンプ40がノズル付近のトナーを吸引した後、トナー収納袋21内で架橋現象(なくなったトナーの部分に空洞ができる)が生じ、トナー補給量が不安定になったりトナー収納容器内のトナー残量が極端に多くなったりすることを防止する用もなしている。したがって、トナー収納袋21の内部へエアを供給することは、トナーを攪拌・流動化し、上記したトナーの架橋現象を防止し、さらに架橋したトナーを供給したエアにより崩している。その結果、トナー補給量の安定化、トナー収納容器20内のトナー残量の低減化を図るために行っている。なお、トナー収納袋21の上部には通気性フィルタ24を設けており、これによってエアポンプ60から供給されたエアによりトナー収納袋21内の圧が上昇することを防止する役目をする。
In the toner replenishing device, the toner is fluidized by air in order to smoothly convey the toner having poor fluidity. Air is generated by operating the
ところで、2成分現像装置4ではトナーとキャリアからなる現像剤で現像を行うが、トナーは現像に伴って消費されるため、上記したトナー補給装置によって補給する。一方、キャリアは消費されないため、補給する必要はないが経時使用により劣化して画像品質の低下を招く。そこで、予めキャリアを混合したトナーを補給することが行われているが、キャリアの独立制御補給ができないため、先に述べたように種々の問題がある。 By the way, in the two-component developing device 4, development is performed with a developer composed of toner and carrier, but since the toner is consumed along with the development, the toner is replenished by the toner replenishing device described above. On the other hand, since the carrier is not consumed, it is not necessary to replenish it, but it deteriorates with use over time, leading to a decrease in image quality. Thus, although the toner mixed with the carrier is replenished in advance, there are various problems as described above because the carrier cannot be independently controlled and replenished.
キャリアを独立制御して補給するには、キャリア収納部からキャリアを現像装置4へ搬送しなければならないが、キャリアを従来のようにスクリューで搬送する場合、キャリア収納部を現像装置の近くにする等の設置位置に大幅な制限を受ける。 To replenish the carrier with independent control, the carrier must be transported from the carrier storage portion to the developing device 4, but when the carrier is transported by a screw as in the conventional case, the carrier storage portion is located near the developing device. There are significant restrictions on the installation location.
キャリアは粒径20〜200μm程度の、従来公知の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、磁性樹脂等の芯材にアミノ系樹脂、ポリビニルおよびポリビニリデン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、シリコン樹脂等で表面を被覆したものが用いられる。トナーは、結着樹脂、ワックス成分、着色剤、その他場合によっては荷電制御剤等を、ミキサー等を用いて混合し、熱ロール、エクストルーダー等の混練機を用い混練した後、冷却個化し、これをジェットミル等で粉砕し、その後分級し得られる粉砕トナーや、重合法を用いたトナー等従来公知のものが用いられ、粒径4〜10μm程度である。 The carrier has a particle size of about 20 to 200 μm, and the surface is made of a conventionally known iron powder, ferrite powder, magnetite powder, magnetic resin or the like with an amino resin, polyvinyl and polyvinylidene resin, polystyrene resin, silicon resin, or the like. A coated one is used. The toner is mixed with a binder resin, a wax component, a colorant, and in some cases a charge control agent, etc., using a mixer, etc., kneaded using a kneader such as a hot roll, an extruder, etc. Conventionally known materials such as a pulverized toner obtained by pulverizing with a jet mill or the like and then classified, or a toner using a polymerization method are used, and the particle size is about 4 to 10 μm.
スクリューポンプ圧力による搬送は、軽いものを選択的に搬送してしまうために比重が大きいものや、軽くても空気を含みにくいものは移動しにくい(空気のみが移動してしまう。)。さらにはポンプの回転量(空間移動量)に比例して搬送圧力が発生するために、特に現像装置へのトナー補給のような非常に微量な搬送では回転量が少ないために発生圧力が小さく、前記傾向が顕著となる。キャリアは上述のように比重が重く流動性が良いために重力を利用した落下搬送に適しているが、比重が重いためにスクリューポンプ等の圧力搬送は非常に困難である。一方、トナーは比重が軽いが、流動性の良いものから悪いものまで多くの種類が使用され、流動性の良いトナーは空気を含みやすく圧力搬送が容易である。ところが流動性が悪いトナーは空気を含みにくく、圧力搬送した場合に搬送量が不安定になったり、搬送経路内で詰まったりする等の問題が生じて使用が困難であった。 Conveyance by the screw pump pressure selectively conveys light objects, so that those having a large specific gravity and those that are light but difficult to contain air are difficult to move (only air moves). Furthermore, since the conveyance pressure is generated in proportion to the rotation amount (space movement amount) of the pump, the generated pressure is small because the rotation amount is small particularly in a very small amount of conveyance such as toner replenishment to the developing device, The tendency becomes remarkable. As described above, the carrier is suitable for drop conveyance using gravity because of its heavy specific gravity and good fluidity, but pressure conveyance by a screw pump or the like is very difficult due to its high specific gravity. On the other hand, although the toner has a low specific gravity, many types of toners having good fluidity and poor fluidity are used, and the toner having good fluidity easily contains air and is easy to convey with pressure. However, toner with poor fluidity does not easily contain air, and it has been difficult to use due to problems such as unstable transport amount or clogging in the transport path when transported by pressure.
そこで、比重が軽く空気を含みやすいトナーの中にキャリアを混合させることによりキャリアの圧力搬送が可能となり、さらに搬送手段や経路も単純化できる。しかも、流動性の悪いトナーでもキャリアを混合することによって流動性が増加して安定した圧力搬送が可能となることが本発明者の研究により判明した。よって、スクリューポンプでキャリアを搬送する場合、単独でなくトナーに混合して搬送するように構成している。 Therefore, the carrier can be conveyed by pressure in the toner having a low specific gravity and easily containing air, and the conveying means and path can be simplified. Moreover, it has been found by the present inventors that even a toner with poor fluidity can be stably conveyed by increasing the fluidity by mixing the carrier. Therefore, when the carrier is transported by the screw pump, it is configured so as to be transported by being mixed with the toner, not alone.
次に、図2によりキャリア補給について説明する。
図中符号70は、キャリア収納部としてのキャリア収納容器であり、本実施形態のキャリア収納容器70は上記したトナー収納容器20と同一材質、同一構造のものを用いている。すなわち、キャリア収納容器70はキャリア袋71、保護ケース72、及び口金部材73を有し、口金部材73には、キャリア排出口75が形成され、キャリア排出口75の下部部分には後述するキャリア用のノズルが抜き差しされる切り込み(図示せず)が形成されたシール部材76が取り付けられている。但し、キャリアはトナーと異なって流動性がよく、このためキャリア袋32にエアを供給する必要がないので、内圧上昇防止用のフィルタ24は省かれている。
Next, carrier supply will be described with reference to FIG.
このように構成したキャリア収納容器70は、上記したトナー補給経路である搬送チューブ15の上方に設定したセット部に着脱可能に装着される。このセット部にはキャリア収納容器70を受けて保持する樹脂製のホルダ80が設けられている。ホルダ80の底部には、キャリア収納容器70内に抜き差しされる上下方向に延びるノズル81が立設されており、ノズル81の先端にはシール部材76への挿入をスムーズに行えるように尖頭部82が形成されている。ノズル81には、トナー補給経路に合流部材84を介して合流するキャリア通路83が形成され、このキャリア通路83の途中にはキャリア収納容器70側へのトナー侵入を防ぎ、かつ、定量ずつのキャリア補給を行う補給部材としての補給ローラ90が設けられている。補給ローラ90は、キャリア通路83を完全に塞ぐ大きさの径を有し、図示していない駆動手段で回転駆動され、その周面には定量のキャリアを受け容れる計量凹部91が形成されている。なお、補給ローラ90が設けられるキャリア通路83の部分にはそのローラが嵌め込まれる膨らみを形成されている。なお、計量凹部91は角度90°毎に4個形成しているが、その数は任意に設定することができる。また、合流部材84は逆Tの状の管部材であるが、本例ではノズル81と一体に形成されている。
The
このように構成されたプリンタは、トナー補給指令が発せられると、エアポンプ60が作動しトナー収納容器20内のトナーにエアを供給することによってトナーが流動化される。これと同時、もしくは多少前後してスクリューポンプ40が回転駆動されることにより、トナーがポンプの吸引圧力によって現像装置4ヘ補給される。
In the printer configured as described above, when a toner replenishment command is issued, the
このとき、キャリアの補給指令も発せられていると、トナーが搬送中に補給ローラ90が回転することにより、搬送されるトナーにキャリアが混合され、スクリューポンプ40の圧力によって現像装置4に補給される。したがって、質量の重いキャリアでもトナーともに補給することによって安定して補給することができる。なお、キャリアの補給量は補給ローラ90の回転数によって制御できるので、補給ローラ90をその回転を制御できるステッピングモータで駆動すると好都合である。
At this time, if a carrier replenishment command is also issued, the
このようにして、トナー搬送時にキャリアを補給することで質量の大きいキャリアでもスクリューポンプ40によって支障なく搬送することができ、しかもその搬送系をトナーと共有するので、コストアップがなくコンパクトである。さらに、トナー収納容器20とキャリア収納容器70のセット部は現像装置4の位置に制限を受けない任意の位置に設定することができる。さらにまた、新しいキャリアを加えることで、徐々に劣化してゆくキャリアの帯電性能を補い、現像器内の総キャリアのトータル帯電性能を限界値以上に維持するものである。これによって、従来のように定期的なキャリアの交換(入れ替え)を行わなくとも、安定した画像形成を継続することができる構成である。なお、現像剤が補給される現像装置4では余剰現像剤がオーバーフロー等によって排出され、現像剤の少量ずつの入れ替えが行われる。例えば、図1の現像装置4では側部排出部13を設け、現像剤の補給で所定高さレベルを越えたとき、その余剰分が側部排出部13を介して排出される。
By replenishing the carrier during toner conveyance in this way, even a carrier having a large mass can be conveyed without any trouble by the
本発明者は、トナー搬送管15内でのトナーとキャリアの比率の違いで現像剤の搬送性に違いが生ずるかについて調べた。その実験データ図3及び図4に示す。
図3は、キャリア重量比率が20%、50%、90%における縦軸に累積現像剤搬送量(g)、横軸にスクリューポンプ40の累積回転数(rev)を取ったグラフで、図4はこのときのスクリューポンプ1回転当たりの現像剤搬送量のばらつきを表し、データを30回計測したときの標準偏差を平均値で割ったものである。
The inventor has investigated whether the difference in the ratio of the toner and the carrier in the
FIG. 3 is a graph in which the cumulative developer transport amount (g) is plotted on the vertical axis and the cumulative rotational speed (rev) of the
図3において、現像剤中キャリアの重量比率が20%、50%、90%のときの、初期のスクリューポンプ累積回転数に対する現像剤搬送量の累積がそれぞれ20B、50D、90Fであった。また、現像剤中キャリアの重量比率が20%、50%、90%のときの経時のスクリューポンプ累積回転数に対する現像剤搬送量の累積がそれぞれ20C、50E、90Gであった。ここで初期はスクリューポンプの吸引圧力が22KPa(差圧)の現像剤補給装置、経時とはスクリューポンプを初期から46000回転し、現像剤を10Kg搬送した直後で、スクリューポンプの吸引圧力が5KPa(差圧)の現像剤補給装置である。また、図4の変動係数とはスクリューポンプ1回転当たりの現像剤搬送量のばらつきを表し、データを30回計測した時の、標準偏差を平均値で割ったものである。 In FIG. 3, when the weight ratio of the carrier in the developer is 20%, 50%, and 90%, the cumulative developer transport amount with respect to the initial screw pump cumulative rotational speed is 20B, 50D, and 90F, respectively. In addition, when the carrier weight ratio in the developer was 20%, 50%, and 90%, the cumulative developer transport amount with respect to the screw pump cumulative rotational speed over time was 20C, 50E, and 90G, respectively. Here, the initial stage is a developer replenishing device having a screw pump suction pressure of 22 KPa (differential pressure), and the time elapsed is that the screw pump is rotated 46,000 from the initial stage and immediately after 10 kg of developer has been transported, the screw pump suction pressure is 5 KPa ( (Differential pressure) developer supply device. Further, the coefficient of variation in FIG. 4 represents a variation in the developer transport amount per one rotation of the screw pump, and is obtained by dividing the standard deviation when the data is measured 30 times by the average value.
実験の結果から、現像剤中のキャリアの重量比率が50%(50D、50E)のとき、現像剤搬送量、キャリア搬送量、トナー搬送量何れも最も多く、かつ初期と経時の差がほとんどなく変動係数も小さいので最も良いことが分かる。現像剤中のキャリアの重量比率が20%(20B、20C)のときも初期と経時の差や変動係数は少ないが、キャリア重量比率50%のときよりも搬送量はやや少ない。現像剤中のキャリアの重量比率が90%(90F、90G)のとき、最も現像剤搬送量が少なく、初期と経時の平均値の差や、変動係数が大きい。特にキャリアの濃度が50%の場合よりも多いにもかかわらずキャリアの搬送量が極端に減少している。つまり現像剤中のキャリアの重量比率は50%が最も搬送効率も安定性も良く、20%でも安定性に問題はないので使用可能だが、90%は搬送効率、安定性ともに非常に悪いため使用不可であることが分かる。このようにキャリアの重量比率が多すぎると搬送効率や安定性が非常に悪くなるために、キャリアの混合比率は50%以下の範囲で使用する、さらに好ましくは20〜50%の範囲に制御することが重要である。 From the experimental results, when the weight ratio of the carrier in the developer is 50% (50D, 50E), the developer carrying amount, the carrier carrying amount, and the toner carrying amount are all the largest, and there is almost no difference between the initial time and the time. It can be seen that the coefficient of variation is small and the best. When the weight ratio of the carrier in the developer is 20% (20B, 20C), the difference between the initial time and the aging and the coefficient of variation are small, but the transport amount is slightly smaller than when the carrier weight ratio is 50%. When the weight ratio of the carrier in the developer is 90% (90F, 90G), the developer transport amount is the smallest, and the difference between the initial value and the average value over time and the coefficient of variation are large. In particular, although the carrier concentration is higher than that in the case of 50%, the carrier transport amount is extremely reduced. In other words, the carrier's weight ratio in the developer is 50% for the best transport efficiency and stability, and even 20% can be used because there is no problem with stability, but 90% is used because the transport efficiency and stability are both very poor. It turns out that it is impossible. As described above, since the carrier efficiency and stability become very poor when the carrier weight ratio is too large, the carrier mixing ratio is used in the range of 50% or less, and more preferably in the range of 20 to 50%. This is very important.
さらに、現像剤搬送量が増えるためスクリューポンプの回転量が少なくできることや、スクリューポンプで搬送するという意味での現像剤の流動性が向上することにより、スクリューポンプの耐久寿命が向上することも大きな効果である。また現像剤の流動性が向上することはキャリアへのダメージを低減する効果もある。 Furthermore, since the developer conveyance amount increases, the rotation amount of the screw pump can be reduced, and the flowability of the developer in the sense of conveying with the screw pump is improved, which greatly improves the durability of the screw pump. It is an effect. Further, improving the fluidity of the developer also has an effect of reducing damage to the carrier.
このようなキャリアの重量比率の適正制御は、スクリューポンプ40の作動時間や後述するトナー搬送管15内のキャリア濃度検知に応じて、補給ローラ90の回転量制御が行われることによって実現可能である。さらに、キャリアの混合比率を20〜50%の範囲に制御すると、流動性の悪いトナーを使用してもキャリアの適量混合によって流動性が増し、安定したスクリューポンプ40の圧力搬送が可能であることを見出した。
Such appropriate control of the carrier weight ratio can be realized by controlling the rotation amount of the replenishing
図5は本発明のまたさらに別の実施形態を示す断面説明図であり、基本的な構成自体は図2の実施形態のものと類似している。違いはトナー収納容器120にエアを供給していない、かつ、トナー収納容器120に図2に示すフィルタ24が設けられていないため、トナー収納容器120からトナーの搬送経路を介して吸引型のスクリューポンプ40までがほぼ完全密閉である点である。このため、スクリューポンプ40によりトナーが吸引排出されるとともに、排出されたトナーの容積分、トナー収納容器120が減容して(つぶれて)いく自動減容方式である。
FIG. 5 is a cross-sectional explanatory view showing still another embodiment of the present invention, and the basic configuration itself is similar to that of the embodiment of FIG. The difference is that air is not supplied to the
トナー収納容器120の構成は、トナーを収納する袋状の柔軟なトナー収納部材121とその最下部に接続された口金部材122とにより構成される。口金部材122には、吸引用のノズル151が挿入される。123はノズル151が挿入されないときにトナー流出を止めるシャッタである。また、124はノズル又はシャッタ123の両側に配置され気密性を保つためのシール材である。ノズル151にはトナー搬送管15を介して図2と同様の吸引型のスクリューポンプ40が接続される。
The
ノズル151から現像装置4に至る部分は本体装置に固定され、トナー収納容器120は内部のトナーが消費されてなくなる毎に、新しい容器と交換されその都度ノズル151の着脱が行われるため、着脱時の汚れやエアの漏れを防ぐためには口金部材122とノズル151の間の密閉性が非常に重要である。
The portion from the
トナー収納部材121は、トナー収納容器20を構成するトナー収納袋21と同様のものである。
シャッタ123の開閉は、トナー収納容器120がホルダ150にセットされた後、図の右方向にノズル151が移動し、シャッタ123がノズル151により口金内部から外側(右方向)に押し出される。また、トナー収納容器120をホルダ150から取り出す際には、ノズル151が左方向に移動し、スプリング154とシャッタ押し戻しスプリング125によりシャッタ123が左方向に付勢されることにより、シャッタ123は図のようにほぼ口金部材122内に(未使用のトナー容器と同様の位置に)収まり、シャッタ123と口金部材122に設けられた2つのシール材124の密着により、トナー収納容器120内に残った少量のトナーが外へ漏れることを防止できる。ここで、ノズル151の左右方向への移動手段は図示していないが、レバー(手動)やモータ、ソレノイド等の従来公知の移動手段を用いればよい。またシール125はシャッタ123に軽く圧接するゴム材等で形成される。口金部材122は樹脂等のハード部材でトナー排出口126が備えられており、トナー収納部材121と粘着または接着されている。
The
To open and close the
また、キャリア収納部はそのキャリア収納容器170及びそのノズル181がトナー収納容器120及びノズル151と同一の構成になっている。そして、キャリア補給指令が発せられると、補給ローラ90が回転し、その回転量に応じた量のキャリアが搬送チューブ15に落下し、スクリューポンプ40の吸引力によって現像装置4へ補給される。
The carrier storage unit has the same structure as the
以上のシャッタ開閉方式は、トナーの流路の妨げにならないこと、また、口金部材122の外にシャッタを退避させるためにシャッタの退避スペースを口金部材122に設ける必要がなく口金部材122を極めてコンパクトにできること、さらに、トナーの流路(圧力)に直交して配置してあるために(気圧等の関係で)容器内圧力が上昇した時にシャッタ123が押し出されることがなく安心であること等が挙げられる。
The shutter opening / closing method described above does not interfere with the toner flow path, and it is not necessary to provide a shutter retracting space in the
本実施形態では、スクリューポンプ40の吸引口44に吸引する現像剤のキャリア濃度を検知するキャリア濃度センサ47を設けており、キャリア濃度センサ47としてはトナー濃度センサと同じものを用いることができる。センサの方式としては、従来公知の透磁率検知センサや、光学式センサがある。透磁率検知センサは、コイルとコンデンサからなる共振回路と発振器を用い、磁性体であるキャリアの量が所定範囲にあるときに共振するように発信周波数を設定ことでキャリアの嵩密度を求めるものである。光学式センサは、キャリアとトナーの光反射率の違いを利用して、現像剤に発光したときの反射光を検知することによりキャリアの含有率を求める。
In this embodiment, a carrier concentration sensor 47 that detects the carrier concentration of the developer sucked into the
キャリア濃度センサ47によるキャリア濃度検知結果を用いて、トナー搬送管15内のトナーに含まれるキャリアの重量比率を正確に適正な範囲に管理することができる。つまり、キャリア濃度検知結果からキャリアの重量比率が50%を越えた場合はキャリアの補給ローラ90の駆動を禁止し、再びキャリア濃度検知結果がキャリアの重量比率40%以下程度に低下した場合にキャリア補給ローラ90の駆動禁止を解除する等の制御を行う。
Using the carrier concentration detection result by the carrier concentration sensor 47, the weight ratio of the carrier contained in the toner in the
キャリア濃度センサ47を用いない場合、スクリューポンプ40の駆動時間及びキャリア補給ローラ90によりトナー搬送量及びキャリア補給量を見込んで、これよりキャリアの重量比率の見込み値を求めるが、環境温度や湿度の変動、トナーやキャリアの製造ばらつき、スクリューポンプ40や補給ローラ90の劣化等の諸条件によりキャリア重量比率の見込み値が実際の値と異なる場合がある。つまり適正範囲外のキャリア重量比率で現像剤を搬送して搬送量のばらつきが大きくなったり、搬送チューブ内での詰まりを発生する場合がある。
When the carrier concentration sensor 47 is not used, the toner transport amount and the carrier replenishment amount are estimated by the driving time of the
キャリア濃度センサ47を設けることによって以上の問題が解消され、トナー及びキャリアの搬送安定性がより向上される。なお、キャリア濃度センサ47は図2や後述する図7の現像剤補給装置に用いることが可能であることは言うまでもない。 By providing the carrier concentration sensor 47, the above problems are solved, and the conveyance stability of the toner and the carrier is further improved. Needless to say, the carrier concentration sensor 47 can be used in the developer supply device of FIG. 2 and FIG. 7 described later.
図6は、画像形成装置の一例であるカラープリンタを示す概略図である。図1に示した作像手段201は、ドラム状の感光体として構成された第1ないし第4の像担持体203Y,203M,203C,203BKを有し、その各像担持体上にイエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成される。第1ないし第4の像担持体203Y〜203BKに対向して転写ベルト204が配置され、この転写ベルト204は、駆動ローラ205と従動ローラ206に巻き掛けられて矢印A方向に走行駆動される。
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a color printer which is an example of an image forming apparatus. The image forming means 201 shown in FIG. 1 has first to
第1ないし第4の各像担持体上にトナー像を形成する構成と、その作用は実質的に全て同一であるため、第1の像担持体203Yにトナー像を形成する構成だけを説明する。この像担持体203Yは図6における時計方向に回転駆動され、このとき帯電ローラ207によって像担持体表面が所定の極性に均一に帯電される。次いでその帯電面に、レーザ書き込みユニット208から出射する光変調されたレーザビームLが照射される。これによって像担持体203Y上に静電潜像が形成され、その静電潜像が現像装置209によってイエロートナー像として可視像化される。
Since the operation of forming the toner image on each of the first to fourth image carriers is substantially the same, only the configuration of forming the toner image on the
一方、図示していない給紙部から、例えば転写紙より成る記録媒体Pが給送され、その記録媒体Pが、像担持体203Yと転写ベルト204の間に送り込まれ、転写ベルト204に担持されて搬送される。転写ベルト204を挟んで、像担持体203Yにほぼ対向する位置には転写ローラ210が配置され、その転写ローラ210に対し、像担持体203Y上のトナーと逆極性の電圧が印加され、これによって像担持体203Y上のイエロートナー像が記録媒体P上に転写される。記録媒体Pに転写されず、像担持体203Y上に残された転写残トナーは、クリーニング装置202によって除去される。
On the other hand, a recording medium P made of, for example, transfer paper is fed from a paper supply unit (not shown), and the recording medium P is fed between the
全く同様にして、第2乃至第4の像担持体203M,203C,203BK上にマゼンタトナー像、シアントナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成され、これらのトナー像が、イエロートナー像の転写された記録媒体P上に順次重ね合されて転写される。
In exactly the same manner, magenta toner images, cyan toner images, and black toner images are respectively formed on the second to
上述のようにして4色のトナー像が形成された記録媒体Pは、図示していない定着装置を通過し、このときそのトナー像が記録媒体P上に定着されて、図示していない排紙トレイ上に排出される。 The recording medium P on which the four-color toner images are formed as described above passes through a fixing device (not shown). At this time, the toner image is fixed on the recording medium P and discharged (not shown). It is discharged onto the tray.
カラー画像形成装置の場合、4色(イエロー、マゼンダ、シアン、ブラック)のトナー収納容器220Y、220M、220C、220BKが用いられる。4色(イエロー、マゼンダ、シアン、ブラック)のトナー収納容器220Y、220M、220C、220BKは、ホルダ150に収納されて、前述の図2もしくは図5で示したトナー搬送手段によって各々のトナー収納容器220Y、220M、220C、220BK内のトナーがそれぞれの現像装置209に搬送される。なお、図中符号215Y、215M、215C、215BKは各色のトナー搬送管である。
In the case of a color image forming apparatus, four color (yellow, magenta, cyan, black)
一方、キャリア収納容器270はホルダ280にセットされて、トナー収納容器220Y、220M、220C、220BKと並んで1列に配置される。後述する補給ローラによって補給されるキャリアは合流部材284Y、284M、284C、284BKの位置でトナー搬送管215Y、215M、215C、215BKに補給しやすいように、4色のトナーを搬送するトナー搬送管215Y、215M、215C、215BKは図示するように全てがほぼキャリア容器170の真下を通るように配回されている。
On the other hand, the
図8は、図7のキャリア補給装置を示す断面説明図であり、キャリア収納容器270がホルダ280にセットされると、ノズル281がキャリア収納容器270の口金部材273に挿入される。キャリアは流動性が良いために、キャリア収納容器270内のキャリアは重力によってノズル281内を通ってキャリア貯留部283内に落下し、該貯留部は図に示すようにキャリアがほぼ満杯に貯留される。キャリア貯留部283の下には4色のトナーに対応した補給ローラ290Y、290M、290C、290BKが配置され、それぞれが独立に回転駆動が制御されるようになっている。ここで、例えばマゼンダ色現像用の補給ローラ290Mが駆動されたとすると、補給ローラ290Mに設けられた溝291M内のキャリアが通路292Mへと運ばれ、落下して合流部材284Mに補給される。合流部材284Mは貯留部283及び図7のトナー搬送管215Mとを接続するための部材である。補給されたキャリアは、トナー搬送管215M内のマゼンタトナーと合流して現像装置209まで搬送される、つまり現像装置209内へ補給される。
FIG. 8 is a cross-sectional explanatory view showing the carrier supply device of FIG. 7. When the
本発明では、キャリア補給装置のレイアウト自由度が高く、簡素な構成で、画像形成装置本体をさほど大型化及びコストアップすることなく、経時でも特別なメンテナンスを必要とせず安定した画像品質を得ることが可能となる。これは、多色の現像装置及びトナー補給装置を用いるカラー画像形成装置において特に有効となる。さらには、トナーにキャリアを合流させることによって流動性を向上させ、スクリューポンプを用いたトナー搬送方式の搬送の安定性をも向上することができる。これは、最近小粒径化によって凝集性、流動性が増して搬送性が悪くなったトナーに対して特に有効である。 In the present invention, the layout of the carrier replenishing device is high, and the image forming apparatus main body is not greatly increased in size and cost with a simple configuration, and stable image quality can be obtained without special maintenance even over time. Is possible. This is particularly effective in a color image forming apparatus using a multicolor developing device and a toner replenishing device. Furthermore, the fluidity can be improved by merging the carrier with the toner, and the stability of the toner conveying system using a screw pump can also be improved. This is particularly effective for a toner whose cohesiveness and fluidity have increased recently due to the recent reduction in particle size, resulting in poor transportability.
上記した本発明の実施形態はキャリアを重力によってトナー補給径路に合流させ、現像装置に補給するものであったが、これから説明する図9及び図10に示す各実施形態はエアポンプが供給するエアにキャリアを含ませてトナー補給に便乗して現像装置に補給するものである。 In the above-described embodiment of the present invention, the carrier is joined to the toner replenishment path by gravity and replenished to the developing device. However, each of the embodiments shown in FIGS. Including the carrier, the toner is replenished and replenished to the developing device.
図9に示す実施形態は、トナー収納容器20とキャリア収納容器70の並び方が変わったが実質上図2と同様の装置であり、トナー補給装置に吸引型のスクリューポンプ40を用いている。よって、図2と同一部材には同一符号を付すとともに重複を避けるためその詳しい説明は省略する。本実施形態では、エアをトナー収納容器20に供給しているエアポンプ360の形態が図2のものと異なる。
In the embodiment shown in FIG. 9, the arrangement of the
本例のエアポンプ360はダイアフラム型のエアポンプであり、ダイアフラム361はゴムまたは柔軟なプラスチック等で形成された器状の部材で図中の下部はエアを遮断した状態で仕切り板362に密着し、上部をモータ363の回転軸に取り付けた偏芯軸364によって上下方向に駆動される。この動作によってダイアフラム内部にはエアが吸い込まれたり吐き出したりする。仕切り板362には二ヶ所の穴部があり一方は吸入穴365、もう一方は排出穴366であり、それぞれには可撓性の弁部材、吸入弁367、排出弁368が設けられている。このような構成によってモータ363に通電して回転することにより吸入口369よりエアを吸入し、排出口370からエアを吐き出すように作用する。
The
エアポンプ360の吸入口369には、キャリア収納容器70に挿入されるノズル81とチューブ371により接続されており、ノズル81には定量のキャリアを送り出す補給ローラ90と、フィルタ372で覆われたエアを吸入する開口とが設けられている。
A
トナー収納容器20内のトナーは、エアポンプ360からエアが供給されると流動化され、この流動化されたトナーはスクリューポンプ40の吸引圧力によって、トナー搬送チューブ15内を通って現像装置4まで搬送される。
The toner in the
キャリアは、トナーに比べて非常に流動性が良いために、キャリア収納容器70内のキャリアは重力によってノズル81内の通路83に落下する。通路83内のキャリアは、補給ローラ90に設けられた計量凹部91に入り込み、補給ローラ90の回転駆動によりその回転量に応じた量がその下流側に送り込まれる。
Since the carrier has very good fluidity compared to the toner, the carrier in the
このキャリアは、エアポンプ360の動作により通路83からチューブ371、エアポンプ360内、チューブ62,電磁弁61、ノズル51を介してトナー収納容器20内のトナーに供給される。トナー収納容器20内のトナーと混合されたキャリアは吸引型スクリューポンプ40の作動によってトナーとともにノズル51内、トナー搬送管15内を吸引搬送され、さらにスクリューポンプ40内を通って現像装置4へと補給される。
The carrier is supplied to the toner in the
キャリアの補給動作は、エアポンプ360の作動の直前または同時に行われる。このとき電磁弁61の開動作がエアポンプ360の作動と同時に行われ、トナー収納容器20内のトナーへのエア及びキャリア供給が行われる。
The carrier replenishing operation is performed immediately before or simultaneously with the operation of the
また、図9において符号380はトナー残量検知センサであり、本例では光学式のセンサを用いている。トナー残量検知センサ380はトナー収納容器20の紙面に向かい奥側に設けられた発光素子と、紙面に向かい手前側に設けられた受光素子からなるが、発光素子による光がトナー収納容器20を通って受光素子に受光されたときの受光量の大小によってトナー収納容器20内でノズル上部近傍のトナーの有り無しを検知することができる。本例のトナー残量検知センサ380を用いない場合でも、スクリューポンプ40の駆動回転量や原稿の画素数等でトナー残量を予測することも可能であるが、上述のように諸条件によりトナー移送量が変動した場合に実際の値と異なる場合があり、前記トナー残量検知センサ380を用いることでより正確にトナー残量を検知できる。
In FIG. 9,
図9の現像剤補給装置は、上述の通りキャリアをトナー収納容器20内のトナーに混合させるために、トナー収納容器20内のトナー残量によってキャリアの重量比率が異なってくる。例えば、トナー残量が少なくなるに従いトナーに対するキャリアの重量比率が多くなってくる場合があるため、キャリアの補給量が制限されやすくなる等である。よって、上述のトナー残量検知センサ380の検知結果を利用して、トナー残量が多い時はキャリアの補給量を多めにし、トナー残量が少ない時はキャリアの補給量を少なめにする、またはキャリアの補給を禁止することが可能であり、これによってよりトナー搬送管15内のトナー量とキャリア量の比率が適正範囲に制御しやすくなり、現像剤移送量の更なる安定化が図れる。
The developer replenishing device of FIG. 9 mixes the carrier with the toner in the
図10は、エアによるキャリア補給のさらに別の実施形態を示す斜視図で、本実施形態はカラー用であり、4色(イエロー、マゼンダ、シアン、ブラック)のトナー収納容器420Y、420M、420C、420BKがホルダ450に収納されて、トナー搬送手段は図9の同様のものを用いている。不図示の各色毎に設けられたスクリューポンプによってそれぞれのトナー収納容器420Y、420M、420C、420BK内のトナーを搬送するためのトナー搬送管がそれぞれ符号15Y、15M、15C、15BKである。
FIG. 10 is a perspective view showing still another embodiment of carrier replenishment by air. This embodiment is for color, and
キャリア容器470は、ホルダ480にセットされて、図示するようにトナー収納容器420Y、420M、420C、420BKと並んで1列に配置される。キャリア容器470内のキャリアは、図8の同様に分配補給ローラによって送り出され、各色毎に設けられた4つのエアポンプ460Y、160M、160C、160BKのチューブ462Y、462M、462C、462BKを介してトナー収納容器420Y、420M、420C、420BKへそれぞれに供給することができる。
The
4 209 現像装置
20,120,220,420 トナー収納容器
40 一軸偏心スクリューポンプ
51,151 ノズル(トナー用)
60,360 エアポンプ
70,170,270,470 キャリア収納容器
81,181 ノズル(キャリア用)
4 209
60, 360
Claims (7)
前記現像装置に補給するトナーが収納されたトナー収納部と、
該トナー収納部と別体でありキャリアが収納されたキャリア収納部と、
前記トナー収納部のトナーに現像装置へ吸引圧力による搬送力を付与する吸引手段と、
前記トナー収納部から前記現像装置に通ずるトナー補給管路と、
該トナー補給管路の途中であって、前記吸引手段と、前記トナー収納部との間に設けられたキャリア混合部と、
上下方向に延びており、その途中に定量ずつキャリアの補給を行う補給部材が設けられた前記キャリア収納部からキャリアを前記キャリア混合部へと搬送するためのキャリア通路と、
を有し、
前記吸引手段が前記トナー収納部からトナーを吸引している際に、前記キャリア収納部から前記補給部材によって前記キャリアが前記キャリア混合部へと自重によって落下させられて供給させられることを特徴とする現像剤補給装置。 In a developer replenishing device for replenishing a developer comprising a toner and a carrier to a developing device for developing the electrostatic latent image formed on the image carrier with a two-component developer comprising toner and carrier,
A toner storage unit storing toner to be replenished to the developing device;
A carrier storage unit that is separate from the toner storage unit and stores a carrier;
A suction unit that applies a conveying force by suction pressure to the toner in the toner storage unit to the developing device;
A toner replenishment conduit communicating from the toner storage portion to the developing device;
A carrier mixing section provided in the middle of the toner supply pipe and between the suction means and the toner storage section;
A carrier path for transporting the carrier from the carrier storage part to the carrier mixing part, which extends in the vertical direction and is provided with a replenishment member that replenishes the carrier in a certain amount in the middle ;
Have
When the suction unit is sucking toner from the toner storage unit, the carrier is dropped from the carrier storage unit by the replenishing member to the carrier mixing unit by its own weight and supplied. Developer supply device.
前記現像装置に請求項1ないし6の何れか1項に記載の現像剤補給装置を用いて現像剤を補給することを特徴とする画像形成装置。 In an image forming apparatus comprising a developing device that forms an electrostatic latent image on an image carrier and develops the electrostatic latent image with a two-component developer composed of toner and carrier.
Image forming apparatus characterized by replenishing the developer with a developer replenishing device according to any one of claims 1 to 6 to the developing device.
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