JP2002132112A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長寿命化及び小型化が図れるとともに、廃ト
ナー回収量を多くすることができる画像形成装置を提供
する。 【解決手段】 現像装置４の現像器４ａから供給される
トナーによりトナー像を担持する感光体１と、感光体１
のトナー像が一次転写される中間転写体５と、中間転写
体５から用紙６にトナー像を二次転写する転写ローラ５
ａと、感光体１の廃トナーを除去しつつ回収する感光体
クリーニング装置２１と、中間転写体５の廃トナーを除
去しつつ回収する中間転写体クリーニング装置２２とを
備え、中間転写体５の廃トナーの一部は中間転写体クリ
ーニング装置２２に回収され、他部は感光体１の帯電電
位と逆極性に帯電されて感光体１に転写されることによ
り感光体クリーニング装置２１に回収される画像形成装
置３０において、感光体クリーニング装置２１の廃トナ
ーボトル１２と、中間転写体クリーニング装置２２の廃
トナーボトル１０との両方が満杯になった後、廃トナー
を現像装置４の現像器４ａに回収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真方式を利用
した画像形成装置に関し、特に像担持体上に形成したト
ナー像を一旦中間転写体上に一次転写させ、該中間転写
体に転写されたトナー像を転写材へ接触転写部材により
二次転写して画像形成を行う複写機・レーザービームプ
リンタ・ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真技術によるカラー画像形成装置
には様々な印字方式がある。例えば感光体上で露光現
像を繰り返して感光体上にカラー画像を形成した後用紙
に一括転写して画像形成する方式転写ドラム上に用紙
を巻き付け感光体から用紙上に一色ずつトナー像を転写
して最後に用紙を転写ドラムから剥離する方式感光体
から中間転写体に一色ずつトナー像を転写して中間転写
体にカラー画像を形成し最後にカラー画像を用紙に一括
転写する方式等がある。中でもの中間転写体を用いた
画像形成方式は比較的高画質の画像形成が行えること・
多種多様な用紙に対して画像形成が可能なこと等の利点
がある。

【０００３】このような電子写真方式を用いた画像形成
装置は小型・低コスト・画質良好といった特徴から需要
が増え、特にカラー画像形成装置については周辺機器の
低コスト化・小型化とあいまって目覚ましく需要が増大
している。

【０００４】ここで、画像形成装置における中間転写体
の廃トナーのクリーニング手段として、中間転写体・感
光体の両方に同じようなクリーニング手段を設ける無駄
を排除してクリーニング装置を簡略化するために、中間
転写体上の転写残トナーを感光体の帯電電位と逆極性に
帯電させる帯電装置を設け、帯電装置の作用のみで中間
転写体上の廃トナーを感光体に戻し、感光体クリーニン
グ手段のみで廃トナーを回収する技術が知られている
（例えば特開平１−１０５９８０）。

【０００５】また、作像後回収された廃トナーを現像手
段（現像装置）のトナーボトルに回収する技術が開示さ
れている（例えば、特開平６−２２２６６８号公報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のようなカラー画
像形成装置においては、一般に４色のトナーを用いてい
るために、廃トナー量が多くなり、廃トナーボトルが満
杯になると、廃トナーボトルを交換するために、「トナ
ーボトル交換」といった表示が操作部になされるととも
にプリントが不可能になる。このような廃トナーボトル
交換においては、交換に要する時間やコストがかかるだ
けでなく、トナー落ちやトナーボトルセット不良を起こ
す虞がある。このためトナー落ちやトナーボトルセット
不良などを起こさないようにする設計を行うと、部品点
数の増加、コストアップ、重量増加といった問題が発生
してしまうので、廃トナーボトルの交換回数は少ないの
が望ましい。

【０００７】しかしながら、前者の技術では、中間転写
体上の廃トナーも感光体クリーニングユニットで回収す
るため感光体クリーニングの負荷が増大して、画像形成
装置の寿命が短くなってしまうとともに、廃トナー量が
増大し、廃トナーボトルの交換回数を少なくしようとす
ると、クリーニング手段が大型になってしまい、装置と
して大型になってしまうという課題がある。

【０００８】また、後者の技術では、フルカラー画像形
成を行う場合においては、複数色のトナーを用いるため
廃トナー量が多くなるので、現像手段のトナーボトルの
みでは、廃トナーの回収量が少ないという課題がある。

【０００９】そこで、本発明は、長寿命化及び小型化が
図れるとともに、廃トナー回収量を多くすることができ
る画像形成装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、現像手段のトナー収納部から供給されるトナーによ
りトナー像を担持する像担持体と、像担持体のトナー像
が一次転写される中間転写体と、中間転写体から転写材
にトナー像を二次転写する転写手段と、像担持体の廃ト
ナーを除去しつつ回収する像担持体クリーニング手段
と、中間転写体の廃トナーを除去しつつ回収する中間転
写体クリーニング手段とを備え、中間転写体の廃トナー
の一部は中間転写体クリーニング手段に回収され、他部
は像担持体の帯電電位と逆極性に帯電されて像担持体に
転写されることにより像担持体クリーニング手段に回収
される画像形成装置において、像担持体クリーニング手
段の廃トナー回収部と、中間転写体クリーニング手段の
廃トナー回収部との両方が満杯になった後、廃トナーを
現像手段のトナー収納部に回収することを特徴とする。

【００１１】この請求項１に記載の発明では、各廃トナ
ー回収部が満杯になった場合には、現像手段のトナー収
納部の空きスペースが多くなることにより、このトナー
収納部に廃トナーを回収することで廃トナー回収量を多
くすることができるので、廃トナー回収部の交換回数が
減少するとともに廃トナー開種部の交換に要する時間を
短縮でき、ユーザメンテナンス性が向上し、しかも、画
像形成装置の長寿命化及び低コスト化が図れる。また、
廃トナーボトルの配置自由度が増すことにより、複写機
の小型化が図れる。

【００１２】尚、現像手段のトナー収納部には、新トナ
ーと廃トナーとを区画するための仕切部を設けることが
好ましい。

【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、ポンプを用いた廃トナー移送手段を備
え、廃トナー移送手段は、廃トナーを空気流とともに現
像手段のトナー収納部に移送することを特徴とする。

【００１４】この請求項２に記載の発明では、請求項１
に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、ポン
プを用いたトナー移送手段により廃トナーを現像手段の
トナー収納部に回収しているので、画像形成装置内に自
由に廃トナーの移送経路を設けることができ、画像形成
装置の小型化及び軽量化が図れる。

【００１５】請求項３に記載の発明は、請求項１又は２
に記載の発明において、像担持体の内側には、廃トナー
回収部が設けられていることを特徴とする。

【００１６】この請求項３に記載の発明では、請求項１
又は２に記載の発明と同様な作用効果を奏するととも
に、像担持体の内側に廃トナー回収部を設けているの
で、装置を大型化することなく、廃トナー回収量を増加
させることができ、廃トナー回収部の交換サイクルを更
に長くすることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照しなが
ら本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、第１
実施の形態に係るカラー複写機を概略的に示す構成図で
ある。図１に示すように、電子写真方式を用いたカラー
複写機（画像形成装置）３０は、像担持体としての感光
体１、感光体１に帯電処理を行う第１帯電装置２、帯電
した感光体１を露光により原稿画像に対応した静電潜像
を形成する露光装置３、感光体１の静電潜像をトナー像
により現像する現像装置（現像手段）４、感光体１のト
ナー像を一次転写部２２で順次一次転写する中間転写体
５、中間転写体５のトナー像を用紙（転写材）６に二次
転写する転写ローラ（転写手段）５ａ、図示しない定着
装置（図示せず）、感光体１の廃トナーを除去しつつＳ
回収する感光体クリーニング装置（像担持体クリーニン
グ手段）２１、中間転写体５の廃トナーを除去しつつ回
収する中間転写体クリーニング装置（中間転写体クリー
ニング手段）２２を備えている。

【００１８】感光体１は、本実施の形態では負帯電の有
機感光体で、所定の速度で矢印方向に回転駆動される。
第１帯電装置２は所定のバイアスを印可して接触または
非接触で感光体表面を所定の電位に帯電処理する。露光
装置３は読み取った画像データに基づき感光体１上に静
電潜像を形成する。現像装置４はブラックトナーを収納
する現像器４ａと、イエロートナーを収納する現像器４
ｂと、シアントナーを収納する現像器４ｃと、マゼンタ
トナーを収納する現像器４ｄとを備えており、各色トナ
ーを感光体１の静電潜像に基づき配置してトナー像とす
る。尚、本実施の形態において、現像器４ａ〜４ｄに収
納されるそれぞれのトナーは、その正規の極性が負極性
である。

【００１９】転写ローラ５ａは、中間転写体５との間に
用紙６が突入したときに、所定の二次転写バイアスを印
可して中間転写体５上のトナー像を用紙６に転写する。
用紙６のトナー像は定着装置で用紙上に溶融定着されて
最終画像となる。その後、中間転写体５上に残留した廃
トナーは大部分が正帯電しているが、帯電量が均一にな
っていないため一次転写部１３で感光体に逆転写するた
めには帯電量を均一に揃える必要がある。

【００２０】そこで、廃トナーは中間転写体５の近傍に
設けられた第２帯電装置７により正極性の電荷を印加さ
れ、これによって廃トナーに正電荷が注入される。正電
荷を印可され均一に帯電された廃トナーは一次転写部１
３で感光体１上に逆転写され、最終的に感光体クリーニ
ング装置２１の感光体クリーニングブレード１１で機械
的に掻き取られ、感光体廃トナーボトル（像担持体の廃
トナー回収部）１２に回収される。この感光体廃トナー
ボトル１２には、発光素子１３ａ及び受光素子１３ｂか
ら構成される満杯検知センサが設けられている。

【００２１】一方、中間転写体５の廃トナーのうち負帯
電した廃トナーは、第２帯電装置７に静電的に付着す
る。この付着した廃トナーは中間転写体クリーニング装
置２２の廃トナー回収部材８を経て中間転写体廃トナー
ボトル（中間転写体の廃トナー回収部）１０に回収され
るようになっている。尚、廃トナーボトル１０にも、図
示しない満杯検知センサが設けられている。

【００２２】本実施の形態では、図２に示すように、廃
トナーボトル１２及び現像装置４との間には、トナー移
送装置（トナー移送手段）１４が設けられており、トナ
ー移送装置１４は、廃トナーボトル１２が満杯になった
ときに、廃トナーボトル１２の廃トナーを現像器（トナ
ー収納部）４ａに移送するようになっている。

【００２３】トナー移送装置１４は、回転することによ
りトナーを軸方向に異動させるロータ（図示せず）と、
このロータを包み込む通路を内部に有しかつロータと通
路内部で接触係合する固定されたステータとを有するス
クリューポンプ（図示せず）と、このスクリューポンプ
により移動するトナーを流動化させるための空気を供給
する空気供給部（図示せず）とを備えており、トナーと
空気からなる混合気をフレキシブルなパイプ１４ａ内を
介して移送するものである。

【００２４】ここで、トナーを移送する方式として、本
実施の形態のようなポンプを用いたトナー移送装置１４
以外にも、クリーニング装置と送り先部とをパイプで
結び、このパイプの内部に設けられたコイルスクリュに
よってトナーを移送するもの、クリーニング装置と送
り先部とを近接した上下の位置に配置し主として重力に
よりトナーを移送するものが考えられる。

【００２５】しかしながら上記の方式ではコイルスク
リュの確実な回転を保証するために、望ましくは直線移
送または大きな曲線移送が可能となるようにトナーの移
送路を確保する必要がある（屈曲した移送路は不可
能）。更にこのトナー移送方式ではコイルスクリュとパ
イプとの摩擦負荷が非常に大きいためコイルスクリュの
回転駆動トルクが増大して回収トナーの長距離移送が困
難になると共に、移送するトナーにストレスを与えて凝
集、熱融着等の原因になる問題があった。

【００２６】また、の方式ではトナー移送が比較的簡
易に行えるものの、回収トナー貯蔵手段または現像装置
をクリーニング装置と略一体的に配置させる必要がある
為装置の取り付け上の制約、レイアウト上の制約、及び
トナー貯蔵量の制約から、搭載可能な画像形成装置の機
種が低速機または使用量の少ないユーザ向けの機械に限
られていた。

【００２７】これに対し、本実施の形態では、ポンプを
用いたトナー移送装置１４を用いており、貯蔵したトナ
ーや回収トナーをフレキシブルなパイプ１４ａを介して
移送することが出来るため、トナー貯蔵部やトナー回収
部の設置位置に制約を受けず、簡単な構成でトナーの移
送を確実に行える。また、トナー移送装置１４は、空気
供給手段によって空気との混合気状態を流動化させた状
態で移送するため、トナーの安定した移送が出来ると共
に、移送するトナーにストレスを与えず、また移送トナ
ーの凝集、熱融着等が起こり難いので、長距離移送への
対応能力が充分であり、しかも配置自由度が高い。

【００２８】次に、上述した構成に基づき、本実施の形
態の作用を説明する。複写機４０の画像形成により、感
光体１に残留した廃トナーはクリーニングブレード１１
により掻き落されて感光体廃トナーボトル１２に回収さ
れる。また、中間転写体５の廃トナーの一部は、回収部
材８により回収経路９を介して廃トナーボトル１０に回
収され、他部は感光体１に逆転写されることにより廃ト
ナーボトル１２に回収される。

【００２９】ここで、各廃トナーボトル１０、１２が満
杯になると、廃トナーボトル１２の廃トナーは、トナー
移送装置１４によって、黒色トナーボトルである現像器
４ａ内に移送され、現像器４ａにより回収される。現像
器４ａでは、未使用状態の初期においては、図３（ａ）
に示すように、新トナー／廃トナー仕切板１５が押圧部
材１５によって壁面に押しつけられており、現像器４ａ
には、新トナー１７が収納されているが、複写機３０の
経時の使用で新トナー１７が現像されて減っていくと、
仕切り板１５は図３（ｂ）に示すように移動し、新トナ
ー１７がなくなったことにより形成された空間Ｓに廃ト
ナー入口１８から廃トナーボトル１２からの廃トナー１
９を送り込んで回収する。

【００３０】このように廃トナーボトル１０、１２が満
杯になってから現像装置４の現像器４ａに廃トナー１９
を回収できるため、複写機全体の廃トナー回収量を多く
することができ、廃トナーボトル１０、１２の交換回数
が少なくなるので、トナー交換に費やす時間を短縮で
き、ユーザメンテナンス性の向上が図れ、しかも、複写
機４０の長寿命化、低コスト化が図れる。更に、廃トナ
ーボトル１０、１２の配置の自由度が増すことにより、
複写機４０の小型化及び軽量化が図れる。

【００３１】次に、他の実施の形態を説明するが、その
説明にあたり、上述した部分と同様な部分には、同一の
符号を付することにより、その説明を省略する。

【００３２】図４は、第２実施の形態にかかる感光体近
傍を概略的に示す構成図である。第２実施の形態では、
感光体１の内側に内側廃トナーボトル２０を設置したこ
とが第１実施の形態と異なる。

【００３３】本実施の形態では、感光体１はドラム形状
であり、このドラムの内部構造としては中に感光体の駆
動機構があり、駆動機構を除いた空洞部分を利用して、
内側内側廃トナーボトル２０を設置している。尚、感光
体１はベルト形状であっても良く、この場合には、更に
テンションローラ等も配置されているが、空洞部分はあ
るので、その空間に内側廃トナーボトル２０を設置すれ
ば良い。

【００３４】本実施の形態では、内側廃トナーボトル２
０と感光体１とは、一体化して１つのユニットを構成し
ており、交換時において、この一体のユニットを取り出
せるようになっており、交換が容易になっている。尚、
内側廃トナーボトル２０の設置スペースが充分に取れな
かった場合や、内側廃トナーボトル２０の寿命が複写機
内の他のユニットに比べて比較的短い場合には、内側廃
トナーボトル２０と中間転写体５とを取り外し可能にし
ておけばよい。この場合、内側内側廃トナーボトル２０
が満杯になったときでも、新しいユニットに換えること
で更に継続して作像を行うことができるようになる。

【００３５】第２実施の形態では、クリーニングブレー
ド１１により回収した廃トナー１９を廃トナーボトル１
２に回収し、この廃トナーボトル１２が満杯になった
ら、廃トナー１９を内側廃トナーボトル２０に回収す
る。従って、複写機３０を大型化することなく、廃トナ
ー回収量を増加させることができ、廃トナーボトル１
０、１２、２０の交換サイクルを長くすることができ
る。

【００３６】本発明は、上述した実施の形態に限定され
ず、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形
が可能である。例えば、第１実施の形態において、中間
転写体廃トナーボトル１０と現像器４ａとの間に、トナ
ー移送スクリュポンプ１４を設け、廃トナーボトル１０
の廃トナーを現像器４ａに送るようにしても良い。ま
た、現像器４ｂ〜４ｄのいずれかを廃トナー回収用とし
て用いても良い。

【００３７】第２実施の形態において、内側廃トナーボ
トル２０と現像装置４との間に、トナー移送スクリュポ
ンプ１４を設け、内側廃トナーボトル２０が満杯になっ
たときに、内側廃トナーボトル２０から現像器４ａに廃
トナーを移送するようにしても良い。また、感光体１の
外側にある廃トナーボトル１２を設けずに、内側廃トナ
ーボトル２０のみを用いるようにすれば、複写機３０の
小型化及び軽量化が更に図れる。

【００３８】本実施の形態では、複写機４０に適用した
が、これに限定されず、例えば、プリンタ、ファクシミ
リ、或いはこれらの複合機等の画像形成装置に適用して
も同様な作用効果を得る。

【００３９】

【発明の効果】請求項１に記載の発明では、各廃トナー
回収部が満杯になった場合には現像手段のトナー収納部
の空きスペースが多くなり、このトナー収納部に廃トナ
ーを回収することにより、廃トナー回収量を多くするこ
とができるので、廃トナー回収部の交換回数が減少する
とともに廃トナー回収部の交換に要する時間を短縮で
き、ユーザメンテナンス性が向上し、しかも、画像形成
装置の長寿命化及び低コスト化が図れる。また、廃トナ
ー回収部の配置自由度が増すことにより、複写機の小型
化が図れる。

【００４０】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、ポンプを
用いたトナー移送手段により廃トナーを現像手段のトナ
ー収納部に回収しているので、画像形成装置内に自由に
廃トナーの移送経路を設けることができ、画像形成装置
の小型化及び軽量化が図れる。

【００４１】請求項３に記載の発明では、請求項１又は
２に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、像担持
体の内側に廃トナー回収部を設けているので、装置を大
型化することなく、廃トナー回収量を増加させることが
でき、廃トナー回収部の交換サイクルを更に長くするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施の形態に係る複写機を概略的に示す構
成図である。

【図２】図１の感光体近傍を概略的に示す構成図であ
る。

【図３】現像器を示す図であり、（ａ）は新品状態の現
像器の内部を示す断面図であり、（ｂ）は経時の使用に
より空間が形成された現像器の内部を示す断面図であ
る。

【図４】第２実施の形態に係る感光体近傍を概略的に示
す構成図である。

【符号の説明】

１ 感光体（像担持体） ４ 現像装置（現像装置） ４ａ 現像器（トナー収納部） ５ 中間転写体 ５ａ 二次転写ローラ（転写手段） ６ 用紙（転写材） １０ 中間転写体廃トナーボトル（中間転写体の廃ト
ナー回収部） １２ 感光体廃トナーボトル（像担持体の廃トナー回
収部） ２１ 感光体クリーニング装置（感光体クリーニング
手段） ２２ 中間転写体クリーニング装置（中間転写体クリ
ーニング手段） １４ トナー移送スクリュポンプ ２０ 内側廃トナーボトル（像担持体の内側の廃トナ
ー回収部）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像手段のトナー収納部から供給される
   トナーによりトナー像を担持する像担持体と、像担持体
   のトナー像が一次転写される中間転写体と、中間転写体
   から転写材にトナー像を二次転写する転写手段と、像担
   持体の廃トナーを除去しつつ回収する像担持体クリーニ
   ング手段と、中間転写体の廃トナーを除去しつつ回収す
   る中間転写体クリーニング手段とを備え、中間転写体の
   廃トナーの一部は中間転写体クリーニング手段に回収さ
   れ、他部は像担持体の帯電電位と逆極性に帯電されて像
   担持体に転写されることにより像担持体クリーニング手
   段に回収される画像形成装置において、 像担持体クリーニング手段の廃トナー回収部と、中間転
   写体クリーニング手段の廃トナー回収部との両方が満杯
   になった後、廃トナーを現像手段のトナー収納部に回収
   することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 ポンプを用いた廃トナー移送手段を備
   え、廃トナー移送手段は、廃トナーを空気流とともに現
   像手段のトナー収納部に移送することを特徴とする請求
   項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 像担持体の内側には、廃トナー回収部が
   設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載
   の画像形成装置。