JP2004102319A - プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】　現像手段とトナーリサイクル機構との接合部をなくしてトナー洩れを防止するプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】　感光体１の表面に形成された画像部をトナーで現像する現像手段４と、感光体１に残留したトナーを再使用するために現像手段４に搬送するトナーリサイクル機構８とを一体にしてプロセスカートリッジ１４を構成するとともに、このプロセスカートリッジを画像形成装置１００に装着する。
【選択図】　　　　　　　　　図１

Description

　本発明は、プロセスカートリッジ及びそれを備えた画像形成装置に関する。

　従来、クリーニング部材により除去された感光体上の残留トナーを再び現像手段に搬送して再利用するトナーリサイクル機構が知られている。トナーリサイクル機構の一例としては、特許文献１が挙げられる。

特開平５−１９６６４号公報

　従来のトナーリサイクル機構を、現像手段と個別に設けると、両者の間に接合部が生じるため、接合部からトナーがトナー洩れるおそれがある。また、トナーリサイクル機構を、現像手段を含むプロセスカートリッジと別個に設けられた構成とした場合には、プロセスカートリッジの交換時に、カートリッジ（現像部）とトナーリサイクル機構の接合部を取り外さなければならず、トナーがこぼれ出る恐れがあり、メンテナンス性が悪くなるとい課題がある。

　請求項１に記載の発明は、感光体の表面に形成された画像部をトナーで現像する現像手段と、感光体に残留したトナーを再使用するために現像手段に搬送するトナーリサイクル機構とを一体にしたことを特徴としている。

　請求項２に記載の発明は、請求項１記載のプロセスカートリッジを備えたことを特徴としている。

　本発明によれば、トナーリサイクル機構と現像手段とが一体のプロセスカートリッジとなるので、接合部がなくなり、接合部からのトナーの洩れがなくなる。また、両者が一体化されているので、交換時にも現像手段とトナーリサイクル機構とを取り外す必要が無く、メンテナンス性に優れたものとなる。

　以下、本発明の一実施の形態を、図面を基に詳細に説明する。図１に符号１００で示す画像形成装置は、その内部に、周知の露光走査部１０１、画像作像部１０２、用紙収納部１０３を備えている。用紙収納部１０３には、画像作像部１０２よりも下方に配置された給紙手段としての複数の給紙カセット１７が収納されている。この各給紙カセット１７は、サイズの異なる転写紙Ｐがそれぞれ積載されて図１の紙面に対して垂直方向に摺動自在となっており、装置正面１００Ａ側から着脱可能となるフロントローディング方式を採用されている。各給紙カセット１７は、積載された転写紙Ｐを装置１００内部に収納している。

　各給紙カセット１７近傍には、カセット内の転写紙Ｐを作像部１０２と連通する用紙搬送路１０４に一枚ずつ給紙する給紙ローラ１９がそれぞれ設けられている。用紙搬送路１０４には、複数の搬送ローラ対１８が配置されていて、給紙された転写紙Ｐを反転させて作像部１０２内に設けられた用紙送りローラとしてのレジストローラ対２０まで搬送するようになっている。

　作像部１０２内には、除電気手段としての周知のクエンチングランプ７、プロセスカートリッジ１４、転写手段しての転写ローラ５及び転写画像の定着部１６が配置されている。装置１００の上部に位置する露光走査部１０１には、装置内の換気と冷却を行うファン１１０が配設されており、装置１００内に気流を発生させている。

　プロセスカートリッジ１４は、図２に示すように、二分割可能なケース１４Ａ内に、図示しない駆動ローラで回転駆動されるドラム状の感光体１、感光体１に接離可能な帯電手段としての帯電ローラ２、現像手段しての現像装置４、クリーニング手段としてのクリーニング装置６、及びトナーリサイクル機構８を収納しており、装置１００に対して垂直方向（紙面方向）に着脱自在となっている。

　感光体１は、クエンチングランプ７からの除電光７Ａにより表面を除電され、その表面電位を０〜−１５０ｖまでの範囲の基準電位に平均化されるようになっている。帯電ローラ２は、ローラケース２１に回転自在に支持されて、所定の電圧または電流が付与されており、同ローラ２と感光体１表面との接触により感光体１の表面電位を−１１００ｖ前後としている。ローラケース２１は、揺動自在に支持された揺動レバー２２の一端２２ａと当接していて、同レバーの他端２２ｂ側に配置される接離カム２３の動作によって、帯電ローラ２を感光体１表面に圧接するようになっている。揺動レバー２２は、図示しない引っ張りバネによって、帯電ローラ２を感光体１から離間する向きに付勢されている。帯電ローラ２の上方には、帯電ローラ２と接触してクリーニングするクリーニングパッド２４が配置されている。

　帯電ローラ２と現像装置４との間の感光体１表面には、図１に示す露光走査部１０１に設けられる周知の露光光学系１０９からの露光光３が照射されるようになっていて、その照射部に、表面電位が０〜−２９０ｖ程度の画像部が形成されるようになっている。

　現像装置４は、−８００ｖ前後の帯電バイアスが印加された現像ローラ４ａと同ローラ４ａによって帯電されるトナーを有しており、上記画像部が現像ローラ４ａ上に来るとトナーが画像部に静電的に付着されるようになっている。現像ローラ４ａの近傍には、図２，図３に示すように、現像ローラ４ａ上のトナー量を規制し、感光体１へのトナー流入量を一定にするドクタブレード１０が配置されている。このドクタブレード１０と現像ローラ４ａとの間には、図４に示すように、一定のギャップＬが形成されている。

　帯電ローラ２との対向側に配置された転写ローラ５と、感光体１との間に形成される転写部Ａには、転写紙Ｐがレジストローラ対２０で搬送される。レジストローラ対２０は、図５に示すように、下方に位置する駆動ローラ２０ａと上方に位置する従動ローラ２０ｂとから構成されており、搬送ローラ対１８で搬送された転写紙Ｐを待機状態とすると共に、待機中の転写紙Ｐを転写部Ａにおいて感光体１上のトナー画像先端と用紙先端とが一致するタイミングで搬送するようになっている。本形態において、駆動ローラ２０ａは反時計回りに回転駆動され、従動ローラ２０ｂは時計方向に従動して転写紙Ｐを矢印Ｂ方向に位置する転写部Ａに搬送している。従動ローラ２０ｂは、装置１００内部に固定されたブラケット２９に回転自在に支持されている。ブラケット２９には、従動ローラ２０ｂに付着する紙屑等の異物を除去する除去部材としてのブレード部材３０が設けられている。ブラケット２９は、矢印Ｂで示す用紙搬送方向に対して、レジストローラ対２０よりも上流側に当たる紙面右方に配置されている。ブレード部材３０は、従動ローラ２０ｂより上部に摺接するように、ブラケット２９の上面２９ａに固定されており、従動ローラ２０ｂが回転すると異物Ｘをブレード部材３０上に堆積するようになっている。

　図１、図２に示す転写ローラ５には、感光体１上に形成されたトナー画像を転写部Ａにおいて転写紙Ｐに静電的に吸着させる程度の転写バイアスが付与されている。トナー画像は、転写紙Ｐが転写部Ａに搬送されることで同転写紙Ｐに転写される。この転写を終えた転写紙Ｐは、定着部１６を構成する加熱ローラ１６ａとパッドローラ１６ｂとの間に搬送されて、熱と圧力によってトナー画像を溶着固定された後、装置外に配置された排紙トレー１０５上に排出されるようになっている。

　定着部１６の近傍には、両面複写時に片面転写を終えた転写紙Ｐが導入され、用紙搬送路１０４とつながる回収搬送路１０６と、転写紙Ｐの待機部１０７及び再給紙ローラ１０８が配置されている。

　感光体１表面に残留したトナーは、図２、図３に示すクリーニング装置６内に設けられたホルダー６ｂに固定されて感光体１と摺接するクリーニングブレード６ａによって掻き落とされる。感光体１は、クリーニング動作の後に点燈するクエンチングランプ７からの除電光７Ａによって表面の残留電位が除電される。この除電動作によって一画像の作像プロセスが終了する。

　一方、クリーニングブレード６ａで掻き落とされたトナーは、図６に示すように、プロセスユニット１４のケース１４Ａ内に形成されたトナー回収部８Ｃに収集されるようになっている。収集されたトナーは、トナー回収部８Ｃ内に配置されたトナーリサイクル手段８の一部を構成するトナー搬送コイル８Ｂで、ケース手前に一体成形されたトナー搬送部８Ａに搬送される。トナー搬送コイル８Ｂは、図示しない駆動手段によって、装置１００作動時に回転駆動されるようになっている。トナー搬送部８Ａに搬送されたトナーは、図３に示すように、トナー搬送部８Ａと現像部４につながる現像剤撹拌部１１との間に設けられたトナー搬送経路内８Ｄに配置されたリサイクルベルト９によって現像剤撹拌部１１へ搬送されて再利用されるようになっている。

　リサイクルベルト９は、トナー搬送コイル８Ｂの回転軸８０の端部に固定されたローラ８１と、現像剤撹拌部１１近傍のケース１４Ａに回転自在に支持されたローラ８２とに巻きかけられている。リサイクルベルト９は、トナー搬送コイル８Ｂが回転駆動するとその回転に同期して、ここでは、時計回りで回転するようになっている。

　トナー搬送経路８Ｄと現像剤撹拌部１１とは、図７に示すように、ローラ８２近傍のケース１４Ａに形成された開口部２５を介して連通している。この開口部２５には、異物除去部材としてのフィルター２６が装着されている。フィルター２６は、長方形で薄い板状の基部２６ａの中央に、図４に示す現像ローラ４ａとドクタブレード１０とのギャップＬより大きさが小さく設定された網目部２６ｂを形成されている。このフィルター２６は、開口２５の近傍に形成された一対の凹部２５ａ，２５ｂに、上方から挿入されている。

　現像ローラ４ａは、その内部に５極の磁石を配置した固定軸を有し、この外周面を非磁性のパイプ材で覆われており、このパイプ材が回転することで、現像剤が現像ローラ４ａ上を移動するようになっている。この現像剤は、キャリアと呼ばれる小さな鉄球とトナーにより構成される乾式２成分現像材である。現像剤は、図２，図３に示す現像剤撹拌部１１に配置された撹拌スクリュー１１Ａ，１１Ｂによって現像剤撹拌部１１内で循環及び撹拌される。トナーは、これら撹拌動作によって電荷を持ち、キャリアに付着して現像ローラ４ａまで搬送される。現像剤の内、キャリアは循環されるが、トナーは感光体１上の静電潜像に付着して消費される。

　現像剤撹拌部１１内には、トナー濃度を検知する濃度センサ３１が配置されている。この濃度センサ３１は、トナー濃度が基準濃度以下になるとトナー補給信号を発するようになっている。

　プロセスカートリッジ１４には、補給用のトナーを収納したトナーボトル２７を備えたトナー補給装置２８が着脱自在に支持されている。トナー補給装置２８は、ケース１４Ａに形成されたトナー補給部１２に、新しいトナーを補給するもので、トナー補給信号が発せられると、トナーボトル２７から補給トナーをトナー補給部１２に排出するようになっている。

　トナー補給部１２は、トナー補給装置２８から補給されるトナーの濃度を均等にする部位で、その内部に補給軸１３ａに設けられた補給マイラ１３ｂと、トナー通過孔が形成された小孔マイラ１５とを備えており、トナー補給部１２内のトナーを、補給マイラ１３ｂを回転させて小孔マイラ１５のトナー通過孔から現像剤撹拌部１１に少量ずつ搬送するようになっている。

　このような構成の画像形成装置１００によると、転写紙Ｐが給紙カセット１７から給紙ローラ１９で給紙されると給紙ローラ対１８によって用紙搬送路１０４を搬送され、給紙カセット１７から転写部Ａに向かって反転するように形成されているので、レジストローラ対２０の手前で転写紙Ｐの表面と裏面が給紙カセット１７内の時と反転して搬送される。この反転された転写紙Ｐがレジストローラ対２０によって転写部Ａで感光体１上に形成されたトナー画像と用紙先端とが合うタイミングで送り出されると、転写部Ａにおいて転写ローラ５からの転写バイアスによって転写動作が行われる。転写された転写紙Ｐは、定着部１６を通って画像の定着が行われて排紙トレー１０５に排紙される。

　本形態では、給紙カセット１７が、いわゆる、フロントローディング方式で装置１００内部に収納されるので、給紙カセット１７が装置１００外部に装着される機器に比べて、転写紙Ｐへのチリや埃等の異物の付着が少ない。また、転写紙Ｐは、転写部Ａに到達する前に、用紙搬送路１０４内で反転されて搬送されるので、給紙カセット１７内での上面に異物が付いて入る場合であっても、転写部Ａでは、カセット内での裏面が感光体１と対向する面となる。よって、異物の付着していない転写紙Ｐ面に画像が転写されることになるので、転写紙Ｐに付着した異物による影響を受けることなく良好な転写画像を得ることができると共に、感光体１への異物の付着も防止される。従って、感光体１上からクリーニングされてリサイクルされるトナーへの感光体１からの異物の混入を防止できる。

　また、トナーリサイクル経路８Ｄ内に、ギャップＬよりも小さい網目部２６ｂを有するフィルター２６を設けたので、ギャップＬよりも大きい異物がフィルター２６で妨げられる。よって、現像撹拌部１１内へ搬送されるリサイクルトナー内に少量ずつ混入される異物の内、ギャップＬより大きい異物がリサイクルトナーから排除され、ギャップＬにおける異物の詰まりが防止される。従って、異物詰まりにより発生する白スジ等の異常画像を確実に防ぐことができる。

　本形態では、帯電手段と転写手段としてコロナ放電方式ではなく、バイアスローラ方式として帯電ローラ２及び転写ローラ５を用いているので、コロナ放電方式に比べてオゾンの発生が１／１００から１／１０００程度と極めて少なくなる。よって、ファン１１０の排気能力をコロナ放電方式に比べて弱くできるので、装置１００内に流れる気流が弱められ、装置１００内に経時的に溜るチリや埃等の異物が舞いにくくなる。このように装置１００内の気流を弱くできると、ブレード部材３０によって従動ローラ２０ｂから掻き取られて堆積された紙屑等の異物が舞いにくくなり、感光体１を介してリサイクルトナーに混入する異物が低減されることになる。

　本形態におけるリサイクルトナーの搬送経路８Ｄは、感光体１、ドクタブレード１０、現像手段４、クリーニング手段６が一体のプロセスカートリッジ１４のケース１４Ａ内に収納されているので、トナー搬送経路８Ｄがカートリッジ１４と個別に設けたもののように、同カートリッジと搬送経路８Ｄとの接合部がなく、接合部におけトナー洩れがない。また、一体化されているので、トナー搬送経路８Ｄがカートリッジ１４と個別のものよりも装置１００内におけるスペースが小さくなると共に。装置１００に対する組付性が良くなる。

本発明の一実施の形態を示す画像形成装置の概略構成図である。 トナーリサイクル機構を有するプロセスカートリッジの概略構成図である。 プロセスカートリッジの概略内部構成を示す斜視図である。 現像ローラとトナー規制部材との間のギャップを示す拡大図である。 用紙送りローラと除去部材を示す一部破断した斜視図である。 トナーリサイクル機構におけるトナー搬送経路を示す斜視図である。 トナー搬送経路内に設けた異物除去部材を示す斜視図である。

符号の説明

　１　　　　　　　　　感光体
　４　　　　　　　　　現像手段
　８　　　　　　　　　トナーリサイクル機構
　１４　　プロセスカートリッジ
　１００　　　　　　　画像形成装置

Claims (2)

1. 　感光体の表面に形成された画像部をトナーで現像する現像手段と、
   　前記感光体に残留したトナーを再使用するために前記現像手段に搬送するトナーリサイクル機構とを一体に有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
2. 　請求項１記載のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。
   

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