JP2006139153A - トナー搬送装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーの搬送性能を犠牲にすることなく、小型化と低コスト化を実現することができるトナー搬送装置を提供すること。
【解決手段】トナー搬送手段を内部に設けた第１の搬送経路と、該第１の搬送経路と略直交するよう配設された廃トナー搬送パイプ（第２の搬送経路）６０とを備えたトナー搬送装置において、前記トナー搬送手段は、搬送方向上流側より回転駆動される弾性体より成る搬送スクリュー１０２と、該搬送スクリュー１０２の搬送方向下流側の端部に設けられて搬送スクリュー１０２の縮みを規制するた縮み規制部材１０３を備え、前記縮み規制部材１０３を前記第１の搬送路の下流側端部７００ａの端面に係合せしめ、該縮み規制部材１０３の回転方向を前記廃トナー搬送パイプ６０の搬送経路におけるトナー搬送方向に略一致させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、トナーの搬送を行うトナー搬送装置、又は電子写真方式によりトナーを使用して画像を形成し、転写媒体に転写し切れず残留したトナーの搬送手段を備える画像形成装置及びプロセスカートリッジに関する。

電子写真方式を採用する画像形成装置では、感光体から記録材や転写ベルトへ転写し切れないで感光体上や転写ベルト上に残留するトナーが廃トナーとして排出されるが、この廃トナーを画像形成装置内部に設置された回収容器へと回収する必要があるため、廃トナーを回収容器まで搬送するための搬送手段としてトナー搬送装置を設ける必要がある。

このようなトナー搬送装置としては、搬送路中に設けた搬送スクリューによって廃トナーを搬送する構成のものが一般的であるが、使用する搬送スクリューには種々の方式のもがあり、モールドや金属によってスクリュー状に成形したものや、巻きバネをスクリューとして使用するもの等がある（例えば、特許文献１，２参照）。

モールドのスクリューの例としては、図７（ａ）に示すように、回転軸１０７の周囲に金属又はモールドの螺旋形状の羽根１０８を形成した螺旋スクリューが知られている。この螺旋スクリューにおいては、例えば羽根１０８の外径Ｄがφ１６ｍｍであるとき、回転軸１０７の軸径ｄをφ８ｍｍに設定している。そして、この螺旋スクリューが図示矢印Ｓ方向に回転することにより、羽根１０８上のトナーが矢印Ｔ方向に搬送される。

又、巻きバネをスクリューとして用いた例としては、図７（ｂ）に示すように、バネ１５の巻き方向をスクリューの螺旋に見立て、これを図示矢印Ｐ方向に回転駆動することによってトナーを矢印Ｑ方向に搬送することができる。

図７（ａ）に示す螺旋スクリューを用いた場合、トナーを確実に搬送することができる反面、回転軸１０７の周囲に螺旋状の羽根１０８を形成するために小径のスクリューには不向きであり、その製作上の困難からコストアップは避けられない。又、図７（ｂ）に示す巻きバネを用いたものでは、螺旋スクリューとは対称的に製作上の容易さから低コスト化が可能で、小径スクリューを作製し易い反面、トナーを掴みづらいことから搬送性は螺旋スクリューに大きく劣る。

尚、一般的にはトナー搬送スクリューの外径は約φ５〜２０ｍｍ、回転数は１０〜５００ｒｐｍ程度であり、螺旋スクリューを用いた場合の外径はφ１０〜２０ｍｍ程度、バネスクリューを用いた場合は小径にし過ぎると前述のように搬送性が大きく落ちるため、やはり外径をφ１０〜２０ｍｍ程度とすることが多い。

次に、搬送スクリューによって廃トナーを搬送するトナー搬送装置の画像形成装置内におけるトナー搬送経路の例を図８に示す。

図８（ａ），（ｂ）はトナー搬送経路を示すプロセスカートリッジの部分断面図であり、廃トナーの搬送に際しては、先ず、装置本体内の画像形成プロセス上流に設けられた複数の感光体等から排出された廃トナーを各プロセスカートリッジ７００内のクリーニング装置で確保した後、モータ等の駆動源によって回転駆動される駆動軸に端部で連結されたスクリュー１５によって廃トナーを搬送してこれをプロセスカートリッジ７００外へと排出する。複数プロセスカートリッジ７００外には、これらから排出された廃トナーを集めて搬送するための搬送経路６０が設けられており、プロセスカートリッジ７００外へと搬送された廃トナーは、この搬送経路６０へと受け渡され、装置本体内部の余剰空間に設置された廃トナー容器へと回収される。尚、このとき、廃トナーは、感光体のみから排出される訳ではなく、例えば転写ベルト等からも排出される。

ところで、廃トナーの搬送方向は、滞留等による搬送不良を起こす可能性を極力低く抑えるために水平或は下方へ向かう方向とし、搬送経路の連結部も重力を利用して廃トナーを下方へ落とす構成が主流となっている。

特開平１０−００３２３９号公報 特開２００２−０２３５７９号公報

ところで、近年、画像形成装置には装置本体の小型化と低コスト化が強く求められているが、図９に示すような廃トナー方式としてスクリュー方式を採用する画像形成装置では前記要求を完全に満たすことは不可能であった。

例えば、図９に示すように、廃トナーを回収するクリーニング手段３１は感光体１８の間に配置することが多く、装置本体を小さくするには感光体１８の配列ピッチを小さくせざるを得ず、必然的にクリーニング手段３１に割くことができる空間も小さくなる。これは即ちクリーニング手段３１の中に設けられたスクリューを小径にすることが求められているということであるが、前述のように図７に示したスクリュー方式ではスクリューを小径にするには限界がある。

又、バネスクリューにおいては、搬送経路の受け渡し部で廃トナーが固着した場合、トナー搬送力が大きく低下し、その結果、受け渡し部で廃トナーが詰まるという問題を招くこともあった。これは図８（ａ）に示すようにスクリュー１５が小さく搬送力に余裕がないときに受け渡し部の開口部が小さく、且つ、搬送経路間の距離Ｈに十分な高さが確保できない場合に顕著となる。即ち、図８（ａ）に示すように、受け渡し後の搬送経路にて搬送し切れなかった廃トナー塊３００（ａ）が受け渡し口の周囲に溜まった場合、開口部が小さく、且つ、距離Ｈが不十分であるときにはバネスクリュー１５が廃トナー塊３００（ａ）と接するため、その成長に押されて次第に縮むためである。これが廃トナー搬送力の低下に拍車を掛け、廃トナー塊３００（ａ）の更なる成長を招くという悪循環に陥り、結果として図８（ｂ）に示すような状態となり、廃トナーが受け渡し口で詰まることになる。

一方、画像装置本体内に設けられた廃トナー搬送経路６０においても、画像形成装置を構成するに当たっては電装基板や駆動部品の配置を優先するため、廃トナー搬送経路６０の配置の自由度は小さく傾向にあり、その結果として、廃トナーの搬送性能を維持しつつ、搬送経路を小さくすることが求められており、小型化と搬送力の向上の両立が求められている。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的とする処は、トナーの搬送性能を犠牲にすることなく、小型化と低コスト化を実現することができるトナー搬送装置とこれを備える画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、トナー搬送手段を内部に設けた第１の搬送経路と、該第１の搬送経路と略直交するよう配設された第２の搬送経路とを備えたトナー搬送装置において、
前記トナー搬送手段は、搬送方向上流側より回転駆動される弾性体より成る搬送スクリューと、該搬送スクリューの搬送方向下流側の端部に設けられて搬送スクリューの縮みを規制するた規制部材を備え、
前記規制部材を前記第１の搬送路の下流側端面に係合せしめ、該規制部材の回転方向を前記第２の搬送経路におけるトナー搬送方向に略一致させたことを特徴とする。

又、本発明は、像担持体と、該像担持体上の残留トナーを除去するドラムクリーニング手段とを備えたプロセスカートリッジを着脱自在に装填し、前記ドラムクリーニング手段を、トナー搬送手段を内部に設けた第１の搬送経路と、該第１の搬送経路と略直交するよう配設された第２の搬送経路とを含んで構成して成る画像形成装置において、
前記ドラムクリーニング手段のトナー搬送装置のトナー搬送手段は、搬送方向上流側より回転駆動される弾性体より成る搬送スクリューと、該搬送スクリューの搬送方向下流側の端部に設けられて搬送スクリューの縮みを規制するた規制部材を備え、
前記規制部材を前記第１の搬送路の下流側端面に係合せしめ、該規制部材の回転方向を前記第２の搬送経路におけるトナー搬送方向に略一致させたことを特徴とする。

本発明によれば、第１の搬送経路から第２の搬送経路へのトナーの受け渡し部において規制部材が第２の搬送経路におけるトナー搬送方向に略一致するよう回転駆動されるため、搬送し切れなかったトナーが受け渡し部の近辺に固着することがなくなり、トナー搬送力が低下することがない。

そして、万一、トナーが固着した場合においても、規制部材が第１の搬送路の下流側端面に係合して搬送スクリューの縮みを防止するため、トナーの搬送力がいつまでも低下することがなく安定し、固着したトナーも成長することがないために結果としてトナーの詰まりが生じない。

従って、トナーの搬送性能を犠牲にすることなく、トナー搬送装置の小型化と低コスト化を実現することができる。

以下に本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
先ず、本発明に係る画像形成装置とこれに備えられたクリーニング装置及び廃トナー搬送手段の構成を図３〜図５に基づいて説明する。

図３は画像形成装置の縦断面図であり、図示の画像形成装置は、感光体１８を備えたプロセスカートリッジ７００を４色分並設しており、本体サイズを十分小さくするためにプロセスカートリッジ７００の隣り合う間隔は可能な限り小さく抑えられている。

ここで、プロセスカートリッジ７００の構成を図４に示すが、感光体１８は、帯電手段１９によって一様に帯電され、図３に示す光学手段１１からレーザー光が照射されることによって該感光体１８上に静電潜像が形成され、現像手段１０によって静電潜像にトナーを転移させることによってトナー像が形成される。この感光体１８上に形成されたトナー像は、図３に示す転写ベルト１２を経由して紙等の転写材に転写され、定着手段１０５によって加熱及び加圧されることにより転写材に定着される。

上記構成において、感光体１８の表面に現像した全てのトナーを転写ベルト１２に完全に転写させることを困難であり、又、同様に転写ベルト１２上のトナーを転写材に完全に転写させることも困難であるため、一部のトナーが感光体１８及び転写ベルト１２の表面に廃トナーとして残留することは免れない。

このため、次の画像形成工程に入る前に廃トナーを十分に除去して感光体１８及び転写ベルト１２をクリーニングすることが良質の画像を得るための必須要件となり、このためにドラムクリーニング装置３１が感光体１８に隣接して設けられ、又、ベルトクリーニング装置９０が転写ベルト１２に隣接して設けられている。

上記ドラムクリーニング装置３１の構成としては、図４に示すように、ウレタンゴム等の弾性部材から成るクリーニングブレード１０１を感光体１８の表面に当接させて残留トナーを除去するものが、構成が簡単で小型であり、且つ、トナー除去機能も優れているために従来から広く用いられている。このようなクリーニングブレードを備える構成はベルトクリーニング装置９０においても同様である。

而して、ドラムクリーニング装置３１によって回収された廃トナーは、図４に示す搬送スクリュー１０２によってドラムクリーニング装置３１外、即ちプロセスカートリッジ７００外に搬送され、廃トナーとして図３に示す装置本体側の廃トナー搬送パイプ６０に受け渡される。ここで、廃トナー搬送パイプ６０とは、ベルトクリーニング装置９０及び４つのドラムクリーニング装置３１から排出される廃トナーを装置本体の右方へ搬送する搬送経路であって、その内部には搬送スクリュー１７が回転自在に配されており、搬送スクリュー１７は、回転駆動されて廃トナーを図３の矢印Ｙ方向に搬送する。そして、廃トナー搬送パイプ６０の搬送方向先端端部には廃トナー回収ボトル７０が配設され、この廃トナー回収ボトル７０内に全ての廃トナーを回収するよう構成されている。

他方、ドラムクリーニング装置３１には、図４に示すように、搬送スクリュー１０２が設けられているが、この搬送スクリュー１０２は、低コストを達成するには図７（ｂ）に示したような巻きバネで構成されたバネスクリューを選択する必要がり、本実施の形態のようにプロセスカートリッジ７００の間隔が大きく取れない場合（本実施の形態では、隣り合うプロセスカートリッジ７００の間隔は１００ｍｍ以下に設定されている）は、ドラムクリーニング装置３１を小さくせざるを得ず、結果として巻きバネの外径もまた小さくしなければならなくなる。

又、このとき、装置本体側の廃トナー搬送経路である廃トナー搬送パイプ６０においても、図５の装置側面図においてＡ部に示すように、装置本体を小さくするために側板や光学手段１１、電装基板４００の配置が優先され、十分な大きさが確保されていない。このような装置構成の本体の場合、搬送スクリュー１０２の駆動系を含む各種回転駆動の駆動源は、その配置に必要な容積の関係上から装置本体の反対側への配置が最適であり、図５に示すように、駆動ユニット５００からカップリング５０１を介してプロセスカートリッジ７００に回転駆動を供給している。尚、本実施の形態では、搬送スクリュー１０２の外径はφ１０ｍｍ以下、回転速度は３００ｒｐｍ以下に設定されている。

尚、このようにクリーニング装置側（＝カートリッジ側）と画像装置本体側の搬送経路で十分な大きさが確保できない場合、従来例において説明したように、バネスクリューの縮みによる受け渡し口の詰まりが発生し易くなる。

次に、本発明の要旨を図１及び図２に基づいて説明する。

図１は本発明が適用されたトナー搬送経路受け渡し部の斜視図であり、図２はその断面図である。

図１において、７００ａはプロセスカートリッジ７００の内部に設けられたドラムクリーニング装置３１の端部である搬送経路下流端であり、７００ｂは画像装置本体側に設けられた廃トナー搬送パイプ６０へのトナー受け渡しの開口部である。又、１０３は搬送スクリュー１０２の端部に結合されて一体に回転駆動されるよう構成された円板状の縮み規制部材であり、この縮み規制部材１０３は、搬送路下流端７００ａの端面に係合して搬送スクリュー１０２の縮みを規制する。下流端７００ａと廃トナー搬送パイプ６０間の距離Ｈは、装置本体を小さくすために可能な限り小さく設定されている。尚、本実施の形態では、距離Ｈは１０ｍｍ以下に設定されている。

従って、廃トナーの搬送経路としては、クリーニングによって感光体１８表面から除去された廃トナーは、搬送スクリュー１０２によって図１の矢印Ｘ方向に送られ、下流端７００ａを通って開口部７００ｂを通過した後に廃トナー搬送パイプ６０に受け渡され、矢印Ｙ方向に送られることになる。ここで、縮み規制部材１０３は搬送スクリュー１０２と共に矢印Ｚ方向に回転駆動され、この回転方向は、搬送スクリュー１０２と共に廃トナーを矢印Ｙ方向に搬送する方向に一致している。

以上、詳述したように構成することでトナー搬送力が低下することがなくなる。これは、受け渡し部において縮み規制部材１０３が搬送方向Ｙに一致するよう回転駆動されるため、搬送し切れなかった廃トナーが開口部７００ｂの近辺に固着することがなくなるという理由による。万一、廃トナーが固着した場合においても、図２から分かるように、縮み規制部材１０３がプロセスカートリッジ７００の搬送下流端７００ａに係合して搬送スクリュー１０２の縮みを防止するため、廃トナーの搬送力がいつまでも低下することがなく安定し、固着した廃トナーも成長することがないために結果として廃トナーの詰まりが生じない。

上記説明したような構成を採用することにより、搬送力の小さいバネスクリューを小径で使用した場合でも、搬送経路の受け渡し部において廃トナーが詰まることがなくなり、搬送力の確保と廃トナー搬送手段の小サイズ化とコストダウンを両立させることができる。

＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図６に基づいて説明する。

図６は本実施の形態におけるプロセスカートリッジの断面図であり、本図においては図４に示したものと同一要素には同一符号を付しており、これらについての再度の説明は省略する。

前記実施の形態１においては、プロセスカートリッジ７００内に回収した廃トナーを一旦画像形成装置本体内の廃トナー搬送パイプ６０を経由させて廃トナー回収ボトル７０に回収しているが、クリーニング手段で回収した廃トナーを再びプロセスカートリッジに戻しても良い。

図６に示すように、本実施の形態が適用されたプロセスカートリッジ７００においても感光体１８、帯電手段１９、現像手段１０、ドラムクリーニング装置３１を備えることは実施の形態１と同様であるが、プロセスカートリッジ７００の側部には、回収した廃トナーをドラムクリーニング装置３１の搬送方向下流側端部より現像手段１０へと戻す戻し経路７４が設けられている。この戻し経路７４が実施の形態１における廃トナー搬送パイプ６０に相当し、図６の矢印Ｂ方向が実施の形態１における図１の矢印Ｙ方向に等しい。

従って、回収された廃トナーは、矢印Ｂ方向へと搬送され、現像手段１０を経由して再び感光体１８上の潜像の現像に用いられることになる。そして、残留した廃トナーは、再びドラムクリーニング装置３１に回収され、以後、廃トナーはこの経路を循環する。その他の構成は実施の形態１のそれと同様である。

本発明は、電子写真方式によってトナーを使用して画像を形成する画像形成装置におけるトナー搬送に対して有用である。

本発明の実施の形態１に係るトナー搬送装置の斜視図である。 本発明の実施の形態１に係るトナー搬送装置の拡大断面図である。 本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の縦断面図である。 本発明の実施の形態１に係る画像形成装置のプロセスカートリッジの側断面図である。 本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の側面図である。 本発明の実施の形態２に係るトナー搬送装置を備えるプロセスカートリッジの側断面図である。 （ａ），（ｂ）は従来のスクリュー構成を示す側面図である。 従来の廃トナー搬送手段の拡大断面図である。 従来の廃トナー搬送手段を備えた搬送経路を示す画像形成装置要部の断面図である。

符号の説明

１０ 現像手段
１１ 光学手段
１２ 中間転写ベルト
１７ 搬送スクリュー
１８ 感光体
１９ 帯電手段
３１ ドラムクリーニング装置
６０ 廃トナー搬送パイプ
７０ 廃トナー回収ボトル
９０ ベルトクリーニング装置
１０２ 搬送スクリュー
１０３ 縮み規制部材
４００ 電装基板
５００ 駆動ユニット
７００ プロセスカートリッジ
７００ａ 廃トナー搬送経路下流端
７００ｂ 廃トナー搬送受け渡し開口部

Claims (7)

1. トナー搬送手段を内部に設けた第１の搬送経路と、該第１の搬送経路と略直交するよう配設された第２の搬送経路とを備えたトナー搬送装置において、
   前記トナー搬送手段は、搬送方向上流側より回転駆動される弾性体より成る搬送スクリューと、該搬送スクリューの搬送方向下流側の端部に設けられて搬送スクリューの縮みを規制するた規制部材を備え、
   前記規制部材を前記第１の搬送路の下流側端面に係合せしめ、該規制部材の回転方向を前記第２の搬送経路におけるトナー搬送方向に略一致させたことを特徴とするトナー搬送装置。
2. 像担持体と、該像担持体上の残留トナーを除去するドラムクリーニング手段とを備えたプロセスカートリッジを着脱自在に装填し、前記ドラムクリーニング手段を、トナー搬送手段を内部に設けた第１の搬送経路と、該第１の搬送経路と略直交するよう配設された第２の搬送経路とを含んで構成して成る画像形成装置において、
   前記ドラムクリーニング手段のトナー搬送装置のトナー搬送手段は、搬送方向上流側より回転駆動される弾性体より成る搬送スクリューと、該搬送スクリューの搬送方向下流側の端部に設けられて搬送スクリューの縮みを規制するた規制部材を備え、
   前記規制部材を前記第１の搬送路の下流側端面に係合せしめ、該規制部材の回転方向を前記第２の搬送経路におけるトナー搬送方向に略一致させたことを特徴とする画像形成装置。
3. 転写ベルトと、該転写ベルト上の残留トナーを除去するベルトクリーニング手段を備え、
   該ベルトクリーニング手段のトナー搬送装置のトナー搬送手段は、搬送方向上流側より回転駆動される弾性体より成る搬送スクリューと、該搬送スクリューの搬送方向下流側の端部に設けられて搬送スクリューの縮みを規制するた規制部材を備え、
   前記規制部材を前記第１の搬送路の下流側端面に係合せしめ、該規制部材の回転方向を前記第２の搬送経路におけるトナー搬送方向に略一致させたことこを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記第１の搬送経路を前記ドラムクリーニング手段内に設け、前記第２の搬送経路をプロセスカートリッジのハウジングの側部に設けたことを特徴とする請求項２又は３記載の画像形成装置。
5. 前記第１の搬送経路は、前記第２の搬送経路へとトナーを受け渡す開口部を備え、前記開口部の搬送方向開口距離は１０ｍｍ以下、前記搬送スクリューの外径はφ１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載の画像形成装置。
6. 前記搬送スクリューの回転速度は、３００ｒｐｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記プロセスカートリッジを複数設け、隣り合うプロセスカートリッジの間隔を１００ｍｍ以下に設定したことを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。

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