JP2013218094A - 粉体搬送装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送先での微粉体の飛散を抑制できる容積式の往復動ポンプを用いた粉体搬送装置を提供する。
【解決手段】トナー容器からサブホッパ補給トナーを搬送するダイヤフラムポンプを用いたトナー補給装置で、ダイヤフラムポンプのダイヤフラムとポンプケースから形成される内部空間を、偏心軸４４の回動により伝達部部材でダイヤフラムを上に引っ張って、負圧を発生させる吸引時の駆動時間：ｔ１よりも、偏心軸の回動により伝達部部材をダイヤフラムに押し付けて正圧を発生させる排出時の駆動時間：ｔ２を長く設定した。
【選択図】図５

Description

本発明は、現像剤等の粉体を搬送する粉体搬送装置、及びこの粉体搬送装置を備えた画像形成装置に関するものである。

従来から、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられるトナー又はトナーとキャリアからなる現像剤等の粉体を搬送する手段として、次のような容積式ポンプを用いた粉体搬送装置が知られている。ダイヤフラムポンプ、ピストンポンプ、及びベローズポンプ等の内部空間の容積（以下、ポンプ内部容積という）を繰り返し変化させることにより発生する圧力を利用して、外部から液体、気体又は粉体等を内部に取り込み、その後排出を行う容積式の往復動ポンプである。

例えば、特許文献１には、次のようなダイヤフラムポンプを用いた粉体搬送装置（粉体ポンプ）が記載されている。特許文献１に記載されたダイヤフラムポンプでは、モータの駆動軸から偏心させて設けたクランク軸を、ダイヤフラムの可動部に設けた貫通孔に差し込み、モータの駆動により円形状の軌跡で回動するクランク軸によりポンプ内部容積を繰り返し変化させている。そして、感光体クリーニング装置やベルトクリーニング装置により回収ケースに回収したトナーを、離れた場所に設置された現像装置の上部に接続されているホッパまで、ダイヤフラムポンプを用いて空気とともに搬送している。
また、特許文献２には、次のようなダイヤフラムポンプを用いた粉体搬送装置（補給用流体搬送手段）が記載されている。特許文献２に記載されたダイヤフラムポンプでは、モータの駆動により円形状の軌跡で回動する、モータの駆動軸から偏心させて設けた円形の偏心カムで、カムフォロワとしての孔を有するリングを上下動させてダイヤフラム駆動部材を介してポンプ内部容積を繰り返し変化させている。そして、トナー容器から第１ホッパを介して、空気と混合される混合室に搬送された補給トナーを、離れた場所に設置された現像装置の上方に第２ポッパを介して接続されている空気とトナーとを分離する分離室まで、ダイヤフラムポンプを用いて空気とともに搬送している。

しかしながら、容積式の往復動ポンプを用いてトナー等の微粉体を搬送する粉体搬送装置では次のような課題がある。容積式の往復動ポンプを用いてトナー等をホース等の搬送管の管内を搬送する場合は、ポンプ内部容積の変化による圧力変化により空気の流れを発生させ、上記のようにトナーを空気に分散又は流動化しながらトナーを搬送している。空気はトナーを搬送する媒体であり、目的の搬送先にトナーを搬送した後は必要なく、この搬送後の空気がさまざまな不具合をもたらすことがある。

搬送先にトナー及び空気を送り込む時、単位時間当たりの流量（以下、時間流量という）によって速度は変わるが、トナー及び空気は吹き込まれるようにして、ある速度をもって勢いよく流れ込む。このように流れ込むため、搬送先に既に貯留しているトナーを撹乱し、トナーの飛散が発生して搬送先のわずかな隙間などから飛散トナーが外部に噴出する恐れがある。さらに、搬送先がある程度密閉されている場合には、搬送先内の圧力が上昇していくため搬送先のケースの破損、あるいはシール部等からのトナー漏れが生じる場合もある。

搬送先のケースの破損やトナー漏れを抑制するために、搬送先の内圧上昇を低減する手段として、搬送先に通気フィルタを設ける方法が知られているが、通気フィルタはトナーによる目詰まりが発生し易く、定期的に交換する必要がある。さらに、微粉体であるトナーの通過を遮断する必要があるためフィルタの通気性は低くなっており、搬送先の内圧上昇を素早く緩和することは難しく、搬送先に大量の空気を送ることが困難になる場合がある。

特許文献１には、通常、搬送先であるホッパの上部に設ける通気フィルタを省略して、ホッパの上部空間と回収ケースに設けた空気取込口とをホースで連結して、ホッパ内の内圧の上昇を防止する構成が記載されている。
また、特許文献２には、搬送先である分離室から別のダイヤフラムポンプ（戻しポンプ）を利用して空気を吸引して搬送管で連結した混合室の上部空間に戻して内圧の上昇を抑制する構成が記載されている。

しかし、トナーを搬送する距離が長くなると、トナー搬送に必要な空気の量も多くなり、ダイヤフラムポンプの繰り返し変化させるポンプ内部容積を大きくする、又はダイヤフラムポンプによるトナー及び空気の時間流量を増やすことになる。通常、時間流量を増やす場合には、ダイヤフラムポンプを駆動するモータの回転速度を上げて等速度で回転駆動させる。すなわち、ダイヤフラムの内部空間に負圧を発生させるのにポンプ内部容積を増加させる時間と、正圧を発生させるのにポンプ内部容積を減少させる時間とを等しく設定してダイヤフラムポンプを駆動する。このように等しく設定して駆動すると、トナー及び空気を搬送元からダイヤフラムの内部空間に取り込む時間流量を増やせるものの、その後、ダイヤフラムの内部空間から搬送先にむけ排出する時間流量も等しく増加してしまう。

このように排出する時間流量が増加すると、搬送先に流入するトナー及び空気の勢いが増し、搬送先内に既に貯留しているトナーを撹乱し、上記のように飛散トナーが発生してホッパのわずかな隙間などから外部に噴出し易くなる。また、トナーの搬送先であるホッパや分離室の上部と、搬送元である空気取込口や混合室とを連結したホースや搬送管内に付着した飛散トナーが成長して、空気の流れが妨げられてダイヤフラムポンプの搬送能力が低下してしまうおそれもある。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、搬送先での微粉体の飛散を抑制できる容積式の往復動ポンプを用いた粉体搬送装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の粉体搬送装置は、ポンプ内部の容積を変化させることで負圧と正圧とを交互に発生させ、前記ポンプ内部を空気と共に通過させて所定の搬送元から所定の搬送先に微粉体を搬送する容積式の往復動ポンプを用いた粉体搬送装置において、前記ポンプ内部に負圧を発生させるのに前記ホンプ内部の容積を増加させる時間よりも、正圧を発生させるのに前記ホンプ内部の容積を減少させる時間を長く設定することを特徴とするものである。
本発明は、従来の負圧及び正圧を発生させるのにポンプ内部容積を増加させる時間と減少させる時間とを同じに設定している構成と異なり、負圧を発生させる時のポンプ内部容積を増加させる時間よりも、正圧を発生させる時のポンプ内部容積を減少させる時間を長く設定している。このように設定しているので、正圧を発生させる時にポンプ内から搬送先に送り込むトナー等の微粉体及び空気の時間流量を、増加させる時間と減少させる時間とを同じに設定している従来の構成よりも低減することができる。したがって、搬送先に流れ込む微粉体及び空気の勢いを低減して、搬送先に既に貯留している微粉体の飛散を、増加させる時間と減少させる時間とを同じに設定している従来の構成よりも抑制することできる。

本発明は、搬送先での微粉体の飛散を抑制できる容積式の往復動ポンプを用いた粉体搬送装置を提供することができる。

一実施形態に係る複合機の全体概要図。 実施例１に係る、現像装置及びトナー補給装置の説明図。 駆動部の説明図。 従来のダイヤフラムポンプに係る、ダイヤフラムを変形させる偏心軸の動きに関する説明図。 実施例１に係る、ダイヤフラムを変形させる偏心軸の動きに関する説明図。 検証実験に用いたダイヤフラムポンプ及びサブホッパの説明図。 検証実験における、ダイヤフラムポンプの運転時間とサブホッパ外に飛散した浮遊トナーの累積回収量との関係を示したグラフ。 実施例２に係る、ベローズポンプの説明図。

以下、本発明を、画像形成装置である電子写真方式のカラー複合機（以下、複合機５００という）の粉体搬送装置であるトナー補給装置に適用した一実施形態について、複数の実施例を挙げ、図を用いて説明する。まず、各実施例に共通する本実施形態の複合機５００の全体概要について説明する。ここで、図１は、本実施形態に係る複合機５００の全体概要図である。

本実施形態における複合機５００は、いわゆるタンデム式の画像形成装置であって、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いた２成分現像方式を採用したものである。この複合機５００は、複合機本体１００、複合機本体１００を載置する給紙テーブル２００、複合機本体１００上に取り付けるスキャナ３００、及びスキャナ３００の上部に取り付ける原稿自動搬送装置４００から構成されている。この複合機５００では、スキャナ３００から読み取った画像情報である画像データを受け取って、又はパソコン等の外部機器からの印刷データを受け取って、記録媒体であるシートＰ上に画像形成を行う。複合機本体１００には、図に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色用の４個の潜像担持体である感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋが並設されている。これら感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、駆動ローラを含む回転可能な複数のローラに支持された無端ベルト状の中間転写ベルト５に接触するように、そのベルト移動方向に沿って並んで配置されている。

また、感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの周りには、それぞれ、帯電器２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋ、各色対応の現像装置９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｂｋ、感光体クリーニング装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂｋ、除電ランプ３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂｋ等の電子写真プロセス用部材がプロセス順に配設されている。そして、各感光体ドラム１の上方には、光書込装置１７が設けられている。また、各感光体ドラム１の中間転写ベルト５を介して対向する位置には、それぞれ１次転写手段である１次転写ローラ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂｋが配置されている。

中間転写ベルト５は、支持ローラ１１,１２,１３及びテンションローラ１４に架け渡されており、不図示の駆動源により回転駆動される駆動ローラである支持ローラ１２の回転により回転駆動される。ここで、支持ローラ１３の中間転写ベルト５を介して対向する位置には、ベルトクリーニング装置１９が設けられており、２次転写後に中間転写ベルト５上に残留する残トナーを除去する。また、支持ローラ１１は、２次転写手段である２次転写ローラ７に対向する２次転写対向ローラであり、中間転写ベルト５を介して２次転写ローラ７との間に２次転写ニップ部を形成する。
この２次転写ニップ部のシート搬送方向下流側には、支持ローラ対１６に架張されたシート搬送ベルト１５が設けられており、トナー像が２次転写されたシートＰを定着装置１８まで搬送する。定着装置１８は、加熱ローラと加圧ローラとから構成された定着ローラ対８を備えており、その定着ニップ部で熱及び圧力を加えて、未定着のトナー像をシートＰ上に定着する。

次に、本実施形態における複合機５００のコピー動作について説明する。本実施形態に係る複合機５００でフルカラー画像を形成する場合、まず、原稿自動搬送装置４００の原稿台４０１に原稿をセットする。又は、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３０１上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じて押さえる。その後、ユーザーがスタートスイッチ（不図示）を押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときには、原稿がコンタクトガラス３０１上に搬送される。そして、スキャナ３００が駆動して第１走行体３０２および第２走行体３０３が走行を開始する。これにより、第１走行体３０２からの光がコンタクトガラス３０１上の原稿で反射し、その反射光が第２走行体３０３のミラーで反射されて、結像レンズ３０４を通じて読取センサ３０５に案内される。このようにして原稿の画像情報を読み取る。

また、ユーザーによりスタートスイッチが押されると、モータ（不図示）が駆動し、駆動ローラである支持ローラ１２が回転駆動して中間転写ベルト５が回転駆動する。また、これと同時に、感光体駆動装置（不図示）により、感光体ドラム１Ｙを図中矢印の方向に回転駆動しながら帯電器２Ｙで一様帯電する。その後、光書込装置１７からの光ビームＬｙを照射して感光体ドラム１Ｙ上にＹ静電潜像を形成する。このＹ静電潜像は、現像装置９Ｙにより、現像剤中のＹトナーにより現像される。現像時には、現像ローラと感光体ドラム１Ｙとの間に所定の現像バイアスが印加され、現像ローラ上のＹトナーは、感光体ドラム１Ｙ上のＹ静電潜像部分に静電吸着する。

このように現像されて形成されたＹトナー像は、感光体ドラム１Ｙの回転に伴い、感光体ドラム１Ｙと中間転写ベルト５とが接触する１次転写位置に搬送される。この１次転写位置において、中間転写ベルト５の裏面には、１次転写ローラ６Ｙにより所定のバイアス電圧が印加される。そして、このバイアス印加によって発生した１次転写電界により、感光体ドラム１Ｙ上のＹトナー像を中間転写ベルト５側に引き寄せ、中間転写ベルト５上に１次転写する。以下、同様にして、Ｍトナー像、Ｃトナー像、Ｂｋトナー像も、中間転写ベルト５上のＹトナー像に順次重ね合うように１次転写される。また、２次転写後の中間転写ベルト５上に残留した転写残トナーは、ベルトクリーニング装置１９により除去される。

また、ユーザーによりスタートスイッチが押されると、ユーザーが選択したシートに応じた給紙テーブル２００の給紙ローラ２０２が回転し、給紙カセット２０１の１つからシートＰが送り出される。送り出されたシートＰは、分離ローラ２０３で１枚に分離して給紙路２０４に入り込み、搬送ローラ２０５により複合機本体１００内の給紙路１０１まで搬送される。このようにして搬送されたシートＰは、レジストローラ１０２に突き当たったところで止められる。また、給紙カセット２０１にセットされていないシートを使用する場合、手差しトレイ１０５にセットされたシートＰを給紙ローラ１０４により送り出し、分離ローラ１０８で１枚に分離した後、手差し給紙路１０３を通って搬送される。そして、同じくレジストローラ１０２に突き当たったところで止められる。

中間転写ベルト５上に４色重なった合成トナー像は、中間転写ベルト５の回転にともない、２次転写ローラ７と対向する２次転写位置に搬送される。また、レジストローラ１０２は、上記のようにして中間転写ベルト５上に形成された合成トナー像が２次転写位置に搬送されるタイミングに合わせて回転を開始し、シートＰを２次転写位置に搬送する。そして、この２次転写位置において、２次転写ローラ７によりシートＰの裏面に所定のバイアス電圧が印加され、そのバイアス印加により発生した２次転写電界及び２次転写位置での当接圧により、中間転写ベルト５上の合成トナー像がシートＰ上に一括して２次転写される。その後、合成トナー像が２次転写されたシートＰは、シート搬送ベルト１５により定着装置１８に搬送されて、定着装置１８に設けられた定着ローラ対８により定着処理が行われる。そして、定着処理が行われたシートＰは、排紙ローラ対１０６により、装置外に設けられた排紙トレイ１０７状に排出されてスタックされる。

次に、本実施形態の特徴部である、容積式の往復動ホンプを用いた粉体搬送装置であるトナー補給装置７０の例について、複数の実施例を挙げ、図を用いて説明する。また、各現像装置９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｂｋには、同一構成のトナー補給装置７０により、各色に対応した補給トナーがされているので、以下、各色に対応する符号Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋを省略して説明する。

［実施例１］
本実施形態のトナー補給装置７０の第１の実施例について、図を用いて説明する。図２は、本実施例に係る、現像装置９及びトナー補給装置７０の説明図、図３は、駆動部４０の説明図である。図４は、従来のダイヤフラムポンプに係る、ダイヤフラム３１を変形させる偏心軸４４の動きに関する説明図であり、（ａ）が偏心軸４４の回動軸に垂直な側面の説明図、（ｂ）偏心軸４４の時間経過にともなう動きを、横軸を経過時間、縦軸をストロークとして表したグラフである。図５は、本実施例に係る、ダイヤフラム３１を変形させる偏心軸４４の動きに関する説明図であり、（ａ）が偏心軸４４の回動軸に垂直な側面の説明図、（ｂ）偏心軸４４の時間経過にともなう動きを、横軸を経過時間、縦軸をストロークとして表したグラフである。図６は、検証実験に用いたダイヤフラムポンプ３０及びサブホッパ２０の説明図、図７は、検証実験における、ダイヤフラムポンプ３０の運転時間とサブホッパ外に飛散した浮遊トナーの累積回収量との関係を示したグラフである。

図２に示すように、本実施例のトナー補給装置７０は、現像装置９に補給する微粉体である補給トナーを一旦貯留するサブホッパ２０と、サブホッパ２０と現像装置９とを接続して補給トナーを通過させる補給路であるトナーダクト５４を備えている。また、サブホッパ２０の上部に設けられた容積式の往復動ポンプであるダイヤフラムポンプ３０と、このダイヤフラムポンプ３０と複合機本体１００に対して着脱可能なトナー容器６０とを接続して、ダイヤフラムポンプ３０により空気とともに吸引される補給トナーを通す管路部であるチューブ５３も備えている。

また、ダイヤフラムポンプ３０は、補給トナーの搬送元であるトナー容器６０からチューブ５３を介して、その内部空間に補給トナーを空気とともに取り込み、その後、下方に接続された搬送先であるサブホッパ２０に補給トナーを排出することで、トナー容器６０からサブホッパ２０に補給トナーを搬送する。そして、サブホッパ２０に搬送された補給トナーは、サブホッパ２０内に設けられた搬送手段により現像装置９内に補給されることとなる。

また、本実施例のトナー補給装置７０により補給トナーを補給する補給先である２成分現像方式の現像装置９は、トナーとキャリアとからなる現像剤を感光体ドラム１に対向する現像領域まで担持搬送する現像ローラ９２を有している。また、この現像装置９の現像ケース９１内には、現像剤が貯蔵されており、第１の攪拌・搬送スクリュ９３ａを設けた攪拌・搬送部と、攪拌・搬送スクリュ９３ａを設けた現像ローラ９２に現像剤を供給するとともに、現像に供されなかった現像剤を回収する供給・回収部とを備えている。そして、攪拌・搬送部と供給・回収部とは各攪拌・搬送スクリュ９３の軸方向両端部に連通部が設けられており、貯蔵されている現像剤は各攪拌・搬送スクリュ９３による搬送により攪拌・搬送部と供給・回収部とを循環する。そして、供給・回収部で、現像ローラ９２に供給されるとともに、現像に供されなかった現像剤が回収されることとなる。

現像ローラ９２は、供給・回収部内で攪拌された現像剤を磁力によってローラ表面に保持しながら、現像領域まで担持・搬送し、感光体ドラム１上の静電潜像を現像してトナー像を形成するためのローラである。また、供給・回収部から現像ローラ９２により現像領域に担持・搬送される現像剤の層厚を規制するドクターブレード９５が、現像ケース９１に形成された現像ローラ９２を露出させるための開口の上端部（現像ローラ９２の回転方向下流側）に設けられている。

また、現像装置９の第１の攪拌・搬送スクリュ９３ａを設けた攪拌・搬送部の上部には、補給トナーが一旦貯留されるサブホッパ２０が配置され、サブホッパ２０から排出された補給トナーがトナーダクト５４内を自由落下して現像装置９の攪拌・搬送部に供給されることとなる。また、現像装置９には不図示のトナー濃度センサが取り付けられており、現像装置９内のトナーが消費されると、このトナー濃度センサによって検知され、サブホッパ２０から消費された分の補給トナーが補給され、現像装置９内のトナー濃度が一定に保たれる。

サブホッパ２０は、並列して設けられた２つの搬送槽を有した２槽式のホッパであり、詳しくは後述するダイヤフラムポンプ３０から空気とともに排出される補給トナーを受ける上流側搬送槽と、トナーダクト５４に接続される下流側搬送槽がホッパケース２１に設けられている。上流側搬送槽には搬送手段である上流側搬送スクリュ２２ａが、下流側搬送槽には搬送手段である下流側搬送スクリュ２２ｂがそれぞれ設けられている。現像装置９のトナー濃度センサの検知したトナー濃度に基づいて、各搬送スクリュ２２の回転により一定量の補給トナーが、下流側搬送槽からトナー排出口部２３に設けた開口（トナー排出口）に接続されたトナーダクト５４を介して現像装置９内に補給されることとなる。

また、サブホッパ２０の上流側搬送槽が設けられたホッパケース２１の側壁には、上流側搬送槽内の補給トナー量を検知するトナーエンドセンサ２５が設けられている。そして、サブホッパ２０内の補給トナーが消費されていくと、トナーエンドセンサ２５によって検知され、上流側搬送槽の上部に接続されたダイヤフラムポンプ３０を動作させトナー容器６０から補給トナーを搬送しサブホッパ２０に補充する。

また、本実施例のトナー補給装置７０により現像装置９に搬送する補給トナーの搬送元であるトナー容器６０は、トナー収容部６１と口金部６２からなり、複合機本体１００に対して着脱可能に構成されている。口金部６２には、円筒状のシャッタ５２が図２図中左右に移動可能に設けられている。そして、ダイヤフラムポンプ３０に接続されるチューブ５３のトナー容器６０側の端部に差し込まれて固定されたノズル５１が口金部６２に接続されていない場合、つまり、トナー容器６０のセットが完了していない状態では、常時、図示していないバネ等によって、シャッタ５２は図２図中左方向に付勢されている。このようにシャッタ５２が付勢されることで、複合機本体１００にトナー容器６０を取り付ける前の状態、及び複合機本体１００からトナー容器６０を外した状態で、トナー容器６０に収容した補給トナーが漏れるのを防ぐことができる。

また、ノズル５１が、トナー容器６０の口金部６２に挿入されるとシャッタ５２が押し出されるように移動して、トナー容器６０のトナー収容部６１内部とノズル５１が差し込まれたチューブ５３とが連通される。すなわち、チューブ５３の他端側に接続されたダイヤフラムポンプ３０のポンプケース３２に形成された吸入口部３４とトナー容器６０のトナー収容部６１内部とが連通される。そして、ダイヤフラムポンプ３０の駆動により、トナー収容部６１内部に収容された補給トナーがサブホッパ２０に搬送されることとなる。また、チューブ５３の材料としては、フレキシブル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等を用いることが好ましい。

次に、本実施例のダイヤフラムポンプ３０の構成、動作について詳しく説明する。ダイヤフラムポンプ３０は、ポンプケース３２、ダイヤフラム３１、吸入弁３６、排出弁３５により構成されている。そして、ダイヤフラム３１の上部には、駆動部４０に設けられた駆動モータ４１による偏心軸４４の回動を、ダイヤフラム３１の可動部の上下動に変換して伝達する伝達部部材３７が設けられている。伝達部部材３７の一端側は、ダイヤフラム３１の可動部の略中央に接続され、他端側には孔が形成されており、この孔に駆動モータ４１により円形状の軌跡で回動する偏心軸４４が直接、嵌め合わさている。この伝達部部材３７が偏心軸４４の回動にともない、ダイヤフラム３１の可動部を略上下方向に変形させるように動作させることで、ポンプケース３２とダイヤフラム３１とで形成される内部空間の容積を変化させる。

また、ポンプケース３２には、ダイヤフラム３１とで形成される内部空間に外部から補給トナー及び空気を取り込む略Ｌ字状に湾曲して形成された管路部である吸入口部３４が設けられており、内部空間側に突出した開口端部に吸入弁３６が一端側を支持され開閉自在に設けられている。また、内部空間から外部に補給トナー及び空気を排出する直線状の管路部である排出口部３３が設けられており、外部側に突出した開口端部に排出弁３５が一端側を支持され開閉自在に設けられている。

駆動部４０は、図２、及び図３に示すように、駆動モータ４１の駆動軸４２の先端に固定された軸方向が短い円柱状の保持部材４３に、偏心軸４４が駆動軸４２の軸心から保持部材４３の径方向に所定量、偏心させた位置に図示していない軸受けを介して回転自在に、かつ、駆動軸４２の軸心に平行に保持されている。そして、駆動モータ４１が回転駆動されることで、偏心軸４４は図３に示すようにストロークＬで上下方向に動くように回動する。この偏心軸４４のストロークＬの上下方向の運動により、ダイヤフラム３１の可動部が変形するため、上述したようにポンプケース３２とダイヤフラム３１とで形成される内部空間の容積が繰り返し変化する。

従来の一般的なダイヤフラムポンプでは、図４（ａ）の偏心軸４４の回動軸（駆動軸４２の軸心）に垂直な側面図に示すように、図中破線で示したＲの軌跡で軸心が移動するように偏心軸４４が回動する。また、従来の一般的なダイヤフラムポンプでは、ある一定の搬送能力でダイヤフラムポンプを駆動する場合には、ある搬送能力に対応した所定の回転速度で駆動モータ４１を等速度回転させる。このときの偏心軸４４の時間経過にともなう動きを、横軸を経過時間、縦軸をストロークとして表した図４（ｂ）のグラフは、サイン波の形状となる。

上記のように回転速度は、ある搬送能力に対応した所定の回転速度で一定であるため、図４（ａ）で偏心軸４４が下から上に動くようにいずれかの方向に回動するとき、ダイヤフラム３１は上に引っ張られて内部空間の容積が増加し、内部空間の圧力が下がろうとする。このとき排出弁３５は閉じられ、吸入弁３６が開き、トナー容器６０から補給トナーが空気とともに吸引されてくる。一方、偏心軸４４が上から下に動くようにいずれかの方向に回動するとき、ダイヤフラム３１が下に押し付けられて内部空間の容積が減少し、内部空間の圧力が高くなる。このとき排出弁３５は開き、吸入弁３６が閉じられるため排出口部３３の開口（排出口）から内部空間に吸引したトナーを空気とともに押し出す。

このような動きを繰り返すことにより補給トナーは順次、搬送先であるサブホッパ２０に搬送される。そして、図４（ｂ）に示したｔ1の時間の間、ダイヤフラム３１が上方に動くように変形して内部空間の容積が増大して（大きくなり）、負圧が発生する。また、図４（ｂ）に示したｔ２の時間の間、ダイヤフラム３１が下方に動くように変形して内部空間の容積が減少して（小さくなり）、正圧が発生する。すなわち、吸引時の動作時間：ｔ１の間、負圧が発生し、排出時の動作時間：ｔ２の間、正圧が発生する。そして、従来の一般的なダイヤフラムポンプ等の容積式の往復動ポンプでは、ｔ１とｔ２を等しく設定されている。これは吸引時と排出時の単位時間当たりの補給トナー及び空気の流量（以下、時間流量という）が等しくなるということを意味する。

一方、本実施例のダイヤフラムポンプ３０でも、偏心軸４４が回動する軌跡は図５（ａ）に示すように、従来の一般的なダイヤフラムポンプの説明で用いた図４（ａ）の図中破線で示したＲの軌跡と同様である。しかしながら、吸引時と排出時の動作時間：ｔ１,ｔ２を、図５（ｂ）に示すようにｔ１＜ｔ２になるようにダイヤフラムポンプ３０を駆動させる点が異なる。このようにダイヤフラムポンプ３０を駆動させることで、変化する内部空間の容積は等しいものの、吸引時の方が排出時に比べて短い時間で動作するため時間流量が多くなるが、排出時は時間流量を少なくできる。

このように排出時は時間流量を少なくできるので、正圧を発生させる時にポンプ内から搬送先に送り込むトナー等の微粉体及び空気の時間流量を、内部空間の容積を増加させる時間と減少させる時間とを同じに設定している従来の構成よりも低減することができる。したがって、搬送先であるサブホッパ２０に流れ込む微粉体である補給トナー及び空気の勢いを低減して、サブホッパ２０に既に貯留している補給トナーの飛散を、内部空間の容積を増加させる時間と減少させる時間とを同じに設定している従来の構成よりも抑制することできる。
よって、サブホッパ２０での補給トナーの飛散を抑制できるダイヤフラムポンプ３０を用いたトナー補給装置７０を提供することができる。

通常、図２に示したトナー補給装置７０のように、サブホッパ２０とトナー容器６０は離れた場所に設置してあるが、その距離が長く、またトナー容器６０がダイヤフラムポンプ３０に対して下方に位置するほど、補給トナーを吸引するために必要なエア量は多くなり、また必要な圧力（負圧）も高くなる。このような場合、ダイヤフラムポンプ３０の内部空間の容積変化を大きくする、又は上記のようにダイヤフラムポンプ３０を駆動する駆動モータ４１の回転を上げ流量を増やすことで対応するのが一般的である。

また、空気を利用してトナーを搬送する方法では、補給トナーの環境変動等による流動性の低下によって搬送し難くなることがある。また、ダイヤフラムポンプの経時劣化による性能低下等を考慮して、できるだけ流量を多くした方が耐久性に対する余裕度も向上し、トナーの流動性による補給トナーの搬送量の変動も少なくできる。しかしながら、上記従来の一般的なダイヤフラムポンプのような構成では、吸引時と排出時の動作時間：ｔ１,ｔ２が等しいため、ダイヤフラムポンプの内部空間に補給トナーを空気とともに吸引した後に、補給トナーを空気とともに排出する場合も時間流量は同様に多くなる。排出時の時間流量が多くなると、流速も速くなるため、補給トナー及び空気の勢いが増し、トナー飛散が発生してしまう。

さらに、トナー飛散のみならず、次のような問題が起きるおそれもある。
図２に示したサブホッパ２０内に一旦貯留されている補給トナー量はトナーエンドセンサ２５によって粉面を検知して管理されているが、ダイヤフラムポンプ３０からの排出される補給トナー及び空気の時間流量が多いと、その流速も速くなる。このため、補給トナー及び空気の勢いが増し、サブホッパ２０内部に既に収容されている補給トナーをかき乱し、補給トナーの粉面がばらつき、正しくトナーエンドセンサ２５が補給トナーの有無を判断できなくなる。

よって、本実施例のトナー補給装置７０のように、補給トナーをトナー容器６０から吸引するときは、時間流量を多くし、ダイヤフラムポンプ３０から補給トナーを排出するときは時間流量を少なくするのが理想であり、上記のような問題の発生を低減することができる。

このように、遠方から補給トナーを吸引する吸引時には時間流量を増加させ、排出時は時間流量を減らすことができるため、搬送先であるサブホッパ２０で生じる飛散トナーに起因した不具合の発生を低減することができる。特に、本実施例の構成のように、ダイヤフラムポンプ３０と搬送先であるサブホッパ２０との距離が比較的近い場合は、一旦、補給トナーをダイヤフラムポンプ３０内まで搬送すれば、サブホッパ２０への排出時に空気はほとんど必要ないため、排出時の時間流量を、より減らすことが可能であり、本発明の効果をより高めることができる。
すなわち、サブホッパ２０がダイヤフラムポンプ３０の近傍であるため、ダイヤフラムポンプ３０内に吸引搬送してきた補給トナーと空気とを排出する際は、吸引するときよりも大幅に小さい圧力（正圧）及び時間流量で搬送できる。このため、正圧を発生させるのにダイヤフラムポンプ３０の内部空間の容積を増加させる時間よりも、正圧を発生させるのにダイヤフラムポンプ３０の内部空間の容積を減少させる時間を、より長く設定することができ、サブホッパ２０における補給トナーの飛散を大幅に低減することができる。

また、本実施例のように、トナー又はトナーとキャリアかなる現像剤を搬送する粉体搬送装置に本発明を適用することで、搬送先でのトナー飛散を抑制することができるとともに、トナー飛散に起因した複合機本体１００内のトナー汚れも低減でき、トナー汚れに起因した様々な不具合を抑制することもできる。
次に、本実施例の効果を確認するために、発明者らが行った検証実験について説明する。

（検証実験）
図６に示すように、本検証実験で用いたトナー補給装置では、ダイヤフラムポンプ３０の搬送先であるサブホッパ２０の下流側搬送スクリュ２２ｂを設けた下流側搬送槽の上部ケース２４に外部へ連通する開口を有した連通部２６を設けた。そして、ダイヤフラムポンプ３０を一定間隔で駆動させて補給トナーの搬送を行った。ダイヤフラムポンプ３０を駆動させる時、サブホッパ２０の上流側搬送スクリュ２２ａ、及び下流側搬送スクリュ２２ｂも回転し、補給トナーは、現像装置９に補給される。

ダイヤフラムポンプ３０が駆動したとき、サブホッパ２０内の各搬送槽でも内圧が上昇するため連通部２６の開口から、サブホッパ２０内で飛散した飛散トナーが浮遊トナーとなって、その一部が外部に排出される。この連通部２６の開口から浮遊トナーとなって外部に排出されたトナーを回収した累積量を計測した。そして、このトナーの累積量を従来型の吸引時の駆動時間：ｔ１と排出時の駆動時間：ｔ２とが等しい従来型のダイヤフラムポンプの構成と、本実施例のダイヤフラムポンプ３０である、吸引時の駆動時間：ｔ１と排出時の駆動時間：ｔ２との比をｔ１：ｔ２＝１：１．５とした構成とで比較を行った。また、いづれの構成においても、吸引時の駆動時間：ｔ１と排出時の駆動時間：ｔ２の合計時間：ｔ１＋ｔ２、つまり往復する１サイクルの時間を同じにして検証実験を行った。また、上記吸引時の駆動時間：ｔ１と排出時の駆動時間：ｔ２との比、以外の構成はいずれも同様とした。

上記検証実験の結果を図７のグラフにプロットした。図７のグラフの図中Ａが本実施例の構成、つまり、吸引時の駆動時間：ｔ１と排出時の駆動時間：ｔ２との比をｔ１：ｔ２＝１：１．５とした構成の実験結果である。また、図中Ｂが吸引時の駆動時間：ｔ１と排出時の駆動時間：ｔ２とが等しい従来型のダイヤフラムポンプの構成の実験結果である。

図７のグラフに示したように、本実施例の構成のダイヤフラムポンプ３０、つまり、吸引時の駆動時間：ｔ１と排出時の駆動時間：ｔ２との比をｔ１：ｔ２＝１：１．５とした構成の方が、駆動時間：ｔ１と排出時の駆動時間：ｔ２とが等しい従来型のダイヤフラムポンプの構成よりも、回収したトナーの累積量が少なくなった。すなわち、本実施例の構成のダイヤフラムポンプ３０の方が、従来型のダイヤフラムポンプの構成よりも飛散トナーの発生を抑制できることを確認できた。

また、吸引時の駆動時間：ｔ１と排出時の駆動時間：ｔ２とを変化させる方法としては、駆動モータ４１と偏心軸４４によってダイヤフラム３１を上下運動させる場合は、ダイヤフラムポンプ３０を上下に運動させる１サイクルの間において駆動モータ４１の回転速度を制御し、その制御を周期的に繰り返せば、容易に駆動時間：ｔ１と排出時の駆動時間：ｔ２を変更できる。
また、ダイヤフラム３１を上下に運動させ、かつ上下方向での移動時間が異なるように動作させる方法としては、回動軸に対して非対称に構成されたカム部材を利用するもの、早戻り機構を用いるもの等で行うこともできる。

［実施例２］
本実施形態の第２の実施例について、図を用いて説明する。図８は、本実施例に係る、ベローズポンプの説明図である。本実施例と実施例１とでは、トナー補給装置７０に用いる容積式の往復動ポンプの形式に係る点のみ異なる。したがって、実施例１と同様な構成部材には同一の符号を付すとともに、同様な構成及び効果については、適宜、省略して説明する。

本実施例のトナー補給装置７０では、図８に示すベローズポンプ８０を用いている。このベローズポンプ８０は、実施例１で図２を用いて説明したダイヤフラムポンプ３０と、次の構成に係る点のみことなる。実施例１ではポンプケース３２の上部にダイヤフラム３１を設けていたが、本実施例では、ポンプケース３２の上部にベローズ８１を設けていることに係る点のみ異なり、他の構成に係る点はほぼ同様である。具体的には、ベローズ８１と、ベローズ８１の上部に設ける伝達部部材８５の形状、及び、ベローズ８１の上下動のストロークに合わせ、駆動部４０の駆動モータ４１の設置位置を変更する点である。

このベローズポンプ８０をトナー補給装置７０に用いることで、実施例１のトナー補給装置と同様な効果を奏することができる。
また、本実施例では、容積式の往復動ポンプを、ベローズポンプとした例について説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、例えば、ピストンポンプ等の容積式の往復動ポンプにも適用可能である。

また、本実施形態では、本発明を現像装置に補給トナーを補給するトナー搬送装置に適用した例について説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。例えば、感光体クリーニング装置やベルトクリーニング装置により回収ケースに回収したトナーを、現像装置の上部に接続されているサブホッパまで、空気とともに搬送する回収トナー搬送装置にも適用可能である。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
ダイヤフラム３１とポンプケース３２とで形成される内部空間などのポンプ内部の容積を変化させることで負圧と正圧とを交互に発生させ、前記ポンプ内部を空気と共に通過させてトナー容器６０などの所定の搬送元からサブホッパ２０などの所定の搬送先に補給トナーなどの微粉体を搬送するダイヤフラムポンプ３０などの容積式の往復動ポンプを用いたトナー補給装置７０などの粉体搬送装置において、前記ポンプ内部に負圧を発生させるのに前記ホンプ内部の容積を増加させる時間よりも、正圧を発生させるのに前記ホンプ内部の容積を減少させる時間を長く設定することを特徴とするものである。
これによれば、上記実施例１（１又は２）について説明したように、サブホッパ２０などの搬送先での補給トナーなどの微粉体の飛散を抑制できるダイヤフラムポンプ３０などの容積式の往復動ポンプを用いたトナー補給装置７０などの粉体搬送装置を提供することができる。

（態様Ｂ）
（態様Ａ）において、サブホッパ２０などの前記搬送先の近傍にダイヤフラムポンプ３０などの前記往復動ポンプを設けていることを特徴とするものである。
これによれば、上記実施例１（１又は２）について説明したように、正圧を発生させるのにダイヤフラムポンプ３０などの往復動ポンプ内部の容積を増加させる時間よりも、正圧を発生させるのに往復動ポンプ内部の容積を減少させる時間を、より長く設定することができ、サブホッパ２０などの搬送先における補給トナーなどの微粉体の飛散を大幅に低減することができる。

（態様Ｃ）
（態様Ａ）又は（態様Ｂ）において、補給トナーなどの前記微粉体が複合機５００などの電子写真方式の画像形成装置に用いられるトナー又はトナーとキャリアかなる補給トナーなどの現像剤であることを特徴とするものである。
これによれば、上記実施例１（１又は２）について説明したように、サブホッパ２０などの搬送先での補給トナーなどの微粉体の飛散を抑制することができるとともに、微粉体の飛散に起因した複合機本体１００内などの装置内でのトナー汚れなども低減でき、トナー汚れなどに起因した様々な不具合を抑制することもできる。

（態様Ｄ）
トナー又はトナーとキャリアかなる現像剤を用いて、シートＰなどの記録媒体上に画像形成を行う複合機５００などの画像形成装置において、前記現像剤を複合機本体１００などの装置内で搬送するいずれかの粉体搬送装置として、（態様Ｃ）のトナー補給装置７０などの粉体搬送装置を備えたことを特徴とするものである。
これによれば、本実施形態で説明したように、（態様Ｃ）と同様な効果を奏することができる複合機５００などの画像形成装置を提供できる。

１ 感光体ドラム
２ 帯電器
３ 除電ランプ
４ 感光体クリーニング装置
５ 中間転写ベルト
６ １次転写ローラ
７ ２次転写ローラ
８ 定着ローラ対
９ 現像装置
１１,１２,１３ 支持ローラ
１４ テンションローラ
１５ シート搬送ベルト
１６ 支持ローラ対
１７ 光書込装置
１８ 定着装置
１９ ベルトクリーニング装置
２０ サブホッパ
２１ ホッパケース
２２ａ 上流側搬送スクリュ
２２ｂ 下流側搬送スクリュ
２３ トナー排出口部（トナー排出口）
２４ 上部ケース（サブホッパ）
２５ トナーエンドセンサ
３０ ダイヤフラムポンプ
３１ ダイヤフラム
３２ ポンプケース
３３ 排出口部（排出口）
３４ 吸入口部（吸入口）
３５ 排出弁
３６ 吸入弁
３７ 伝達部部材（ダイヤフラムポンプ）
４０ 駆動部
４１ 駆動モータ
４２ 駆動軸
４３ 保持部材
４４ 偏心軸
５１ ノズル
５２ シャッタ
５３ チューブ
５４ トナーダクト
６０ トナー容器
６１ トナー収容部
６２ 口金部
７０ トナー補給装置
８０ ベローズポンプ
８１ ベローズ
８５ 伝達部部材（ベローズポンプ）
９１ 現像ケース
９２ 現像ローラ
９３ａ，ｂ 攪拌・搬送スクリュ
９５ ドクターブレード
１００ 複合機本体
１０１ 給紙路
１０２ レジストローラ
１０３ 給紙路
１０４ 給紙ローラ
１０５ トレイ
１０６ 排紙ローラ対
１０７ 排紙トレイ
１０８ 分離ローラ
２００ 給紙テーブル
２０１ 給紙カセット
２０２ 給紙ローラ
２０３ 分離ローラ
２０４ 給紙路
２０５ 搬送ローラ
３００ スキャナ
３０１ コンタクトガラス
３０２ 第１走行体
３０３ 第２走行体
３０４ 結像レンズ
３０５ 読取センサ
４００ 原稿自動搬送装置
４０１ 原稿台
５００ 複合機
Ｐ シート

特許第３５７５９４８号公報 特許第３９８５７５３号公報

Claims (4)

1. ポンプ内部の容積を変化させることで負圧と正圧とを交互に発生させ、前記ポンプ内部を空気と共に通過させて所定の搬送元から所定の搬送先に微粉体を搬送する容積式の往復動ポンプを用いた粉体搬送装置において、
   前記ポンプ内部に負圧を発生させるのに前記ホンプ内部の容積を増加させる時間よりも、正圧を発生させるのに前記ホンプ内部の容積を減少させる時間を長く設定することを特徴とする粉体搬送装置。
2. 請求項１に記載の粉体搬送装置において、
   前記搬送先の近傍に前記往復動ポンプを設けていることを特徴とする粉体搬送装置。
3. 請求項１又は２に記載の粉体搬送装置において、前記微粉体が電子写真方式の画像形成装置に用いられるトナー又はトナーとキャリアかなる現像剤であることを特徴とする粉体搬送装置。
4. トナー又はトナーとキャリアかなる現像剤を用いて、記録媒体上に画像形成を行う画像形成装置において、
   前記現像剤を装置内で搬送するいずれかの粉体搬送装置として、請求項３に記載の粉体搬送装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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