JP2007034157A - トナー搬送装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 搬送性能の高い、搬送コイルを用いたトナー搬送装置を提供する。
【解決手段】 トナーの搬送路２６のケーシングと、このケーシングの内部に配置された回転自在の螺旋状のコイルオーガ２７と、を有し、コイルオーガ２７を回転させ、その軸線方向に沿ってコイルオーガ２７の一方端側から他方端側に向かってトナー２９を搬送するトナー搬送装置において、コイルオーガ２７の軸線に沿った断面図上、コイルオーガ２７の平板部分のトナー搬送方向後流側の面の、搬送路２６のケーシング内壁面に対する傾斜角度は、９０°以下であるトナー搬送装置。
【選択図】図１１

Description

本 発明は、電子写真方式の画像形成装置に適用されるトナー搬送装置、このトナー搬送装置を有するプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。

像担持体表面を帯電させ、画像情報に基づいて露光して潜像を形成し、この潜像にトナーを供給して可視像化し、得られたトナー像を記録材に転写する画像形成装置においては、トナー像転写後の像担持体表面に残存するトナーは、クリーニング装置によって清掃、回収され、トナー搬送装置によって系外に排出されるか又は現像装置に搬送されて再利用される。
このようなトナー搬送装置又はトナー搬送装置を備えた画像形成装置に関する従来技術として、例えば特許文献１には、画像形成装置におけるトナー搬送管を回動可能とし、各要素の着脱を円滑に行えるようにすることを目的として開発された装置であって、トナーを回収するクリーニング装置と、一端部がクリーニング装置に連結され、クリーニング装置で回収されたトナーをトナー収容部に向けて移送するトナー搬送管とを有し、このトナー搬送管に対向して、その奥側に、画像形成装置本体に対して着脱される要素が配置された画像形成装置において、前記トナー搬送管を、使用位置と、要素の着脱走路から退避した位置との間で回動可能となるように形成した画像形成装置が開示されている。
また、特許文献２には、感光体表面から回収した残留トナーを搬送する際のトナーの飛散防止、異音防止等を目的として開発されたトナー搬送装置であって、像担持体上に残留したトナーを除去するクリーニング手段と、このクリーニング手段により回収した残留トナーを現像装置又は回収容器まで搬送する搬送手段とを有するトナー搬送装置において、前記搬送手段が、磁力を有する螺旋状の磁性部材と、この磁性部材の周囲を被覆する位置固定の被覆部材とを有し、前記磁性部材を前記被覆部材中で回転させるトナー搬送装置が開示されている。

更に、特許文献３には、回収したトナーを飛散させることがなく、スムーズに着脱できるトナー回収装置を提供することを目的として開発された装置であって、クリーニング装置で除去した廃トナーを回収する廃トナー回収容器と、前記クリーニング装置と前記廃トナー回収容器との間に接続するように配設されたパイプ内で回転する螺旋状回転搬送体により前記クリーニング装置で除去した廃トナーを前記廃トナー回収容器まで搬送するトナー搬送機構とを備え、このトナー搬送機構におけるパイプの少なくとも周面下部側にトナー排出口を形成してなる終端部が前記廃トナー回収容器の内部にほぼ水平に差し込まれた状態で接続されている廃トナー回収装置であって、前記トナー搬送機構におけるパイプ終端部のトナー排出口は、前記螺旋状回転搬送体の最外周部がその排出口を通して前記パイプの最外周面から突出しない開口横幅に設定されているトナー回収装置が開示されている。

特許第３３６９７９１号公報 特開平１１−３５２８５７号公報 特開２００１−１０９３４３号公報

このような従来のトナー搬送装置に適用されるトナー搬送手段として、例えば図１のような搬送スクリュー、又は図２のようなオーガが挙げられる。
しかしながら、これらのトナー搬送手段は、中心部に軸が通っているため、直線方向の搬送しかできなく、レイアウト上の制約が多いとう問題がある。また、一本の搬送スクリュー又はオーガで搬送不可能な場合には、複数のスクリュー又はオーガを組み合わせる必要があったために、複数の駆動手段が必要となり、コストアップになったり、各搬送手段のつなぎ目でトナーの受け渡しがうまくいかず、トナーが詰まる等の不具合が生じる虞がある。

このような問題点を解決するために、近年、図３のようなスプリングコイル又は図４のようなオーガコイルが使用されており、これらは中心軸が通ってないので湾曲した搬送路内でも配置できるという利点があり、また、レイアウト上の余裕度も増し、一本のコイル又はオーガだけでトナーを目的の場所まで搬送できるので、コストが嵩むこともない。
しかしながら、このようなスプリングコイル又はオーガコイルを適用したトナー搬送装置は、トナーの搬送性能を高める上で制約がある。
即ち、図３に示したスプリングコイルは線材であるのでトナーの搬送能力を上げることができず、また、図４に示したオーガコイルは、スプリングコイルに比較するとトナーの搬送面が広い分、搬送能力は高いが、トナーが中心部のオーガが無い部分に逃げてしまい、搬送されずに滞り易いという問題がある。
また、最近のように装置の小型化が求められるようになってくると、トナー搬送経路は下向きや水平方向だけでなく、斜め上方への搬送を必要とする場合があり、このような要求に対応することができず、斜め上方への搬送部分でトナーが搬送されずに滞り、搬送不足やコイルのロック等の不具合が発生し易いという問題がある。

本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、安価で搬送性能が高く、斜め上方へのトナー搬送も容易に行うことができる搬送コイルを用いたトナー搬送装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係るトナー搬送装置は、トナー搬送路のケーシングと、このケーシングの内部に配置された回転自在の螺旋状のコイルオーガと、を有し、前記コイルオーガを回転させ、その軸線方向に沿って前記コイルオーガの一方端側から他方端側に向かってトナーを搬送するトナー搬送装置において、前記コイルオーガの軸線に沿った断面図上、前記コイルオーガの平板部分のトナー搬送方向後流側の面の、前記ケーシング内壁面に対する傾斜角度は、９０°以下であることを特徴とする。
この場合において、前記トナーは、重合法によって調製されたトナーであってもよい。また、前記トナーは、感光体のクリーニング補助剤を使用した画像形成装置において発生する廃トナーでであってもよい。クリーニング補助剤としては、例えばステアリン酸亜鉛が使用される。

また、本発明に係るプロセスカートリッジは、像担持体と、この像担持体表面に残存するトナーを回収するクリーニング装置と、回収したトナーを目的地まで搬送するトナー搬送装置とを一体化し、画像形成装置本体に着脱自在に形成したプロセスカートリッジにおいて、前記トナー搬送装置は、上述した何れか一つのトナー搬送装置であることを特徴とする。
更に、本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、この像担持体表面に帯電を施す帯電装置と、帯電した像担持体表面に画像データに基づいて露光して潜像を形成する露光装置と、前記像担持体表面の潜像にトナーを供給して可視像化する現像装置と、前記像担持体表面の可視像を記録材に転写する転写装置と、転写後の像担持体表面をクリーニングするクリーニング装置と、クリーニング装置で回収したトナーを目的地まで搬送するトナー搬送装置とを有する画像形成装置において、上述した何れか一つのトナー搬送装置又は上記プロセスカートリッジを有することを特徴とする。

本発明によれば、トナー搬送手段としてのコイルオーガがケーシングの内壁面に対してカウンター方向に作用するので、トナーを確実にとらえて搬送することができ、凝集又滞留し易いトナーであっても、密集、固化を防止して円滑に搬送することができる。

以下に、本発明の実施の形態を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
図７は、本発明に係る電子写真方式の画像形成装置の全体構成を示す図である。図７において、この画像形成装置は、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための４組の感光体ドラムユニット３が、転写紙の移動方向上流側から順に配置されている。この感光体ドラムユニット３はそれぞれ、像担持体としての感光体ドラムＭ、Ｃ、Ｙ、Ｋを備えている。各感光体ドラムユニット３の配置は、各感光体ドラムＭ、Ｃ、Ｙ、Ｋの回転軸が平行になるように且つ転写紙移動方向に所定のピッチで配列するように、設定されている。

この画像形成装置は、各感光体ドラムユニット３及びこの感光体ドラムユニット３に対応する各現像ユニット４のほか、書き込みユニット１、給紙カセット９、１０、レジストローラ対７、記録紙８を担持して各感光体ドラムユニット３の転写位置を通過するように搬送する転写ユニット５、ベルト定着方式の定着ユニット６、排紙トレイ２等を備えている。
書き込みユニット１は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を備え、画像データに基づいて各感光体ドラムＭ、Ｃ、Ｙ、Ｋの表面に、例えばレーザ光を走査しながら照射する。

転写ユニット５の転写搬送ベルトは、例えば体積抵抗率が１０^９〜１０^１１Ωｃｍである高抵抗の無端状単層ベルトであり、その材質は、例えばＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）である。この転写搬送ベルトは、各感光体ドラムユニット３の感光体ドラムＭ、Ｃ、Ｙ、Ｋに接触対向する各転写位置を通過するように、支持ローラに掛け回されている。
定着ユニット６は、定着ベルト１３及びこれに当接する加圧ローラ１４とから主として構成されている。

以下に、このような構成の画像形成装置の動作を説明する。先ず、感光体ドラムユニット３（Ｍ）の感光体ドラムＭ表面を、帯電装置によって一様に帯電する。帯電した感光体ドラムＭ表面に、書き込みユニット１によって画像情報に基づいて、レーザ光を照射して静電潜像を形成する。次いで、現像ユニット４（Ｍ）から静電潜像が形成された感光体ドラムＭ表面に現像剤としてトナーを供給し、前記静電潜像を可視像化してトナー像を形成する。感光体ドラムユニット３（Ｃ）、３（Ｙ）、３（Ｋ）においても同様にして各色に対応したトナー像を形成する。
次に、給紙カセット９又は１０から記録紙８を搬出し、レジストローラ対７に当接させて停止し、各トナー画像を転写するタイミングを測って、転写ユニット５の転写ベルトと各感光体ドラムＭ、Ｃ、Ｙ、Ｋとの間に供給して各トナー像を記録紙８上に転写し、重ね合わせて、記録紙８上にカラー画像を形成する。カラー画像が転写された記録紙８を後流の定着ユニット６に搬送し、定着ベルト１３と加圧ローラ１４との間のニップ部で、所定温度又は圧力の下、カラー画像を定着させる。カラー画像が定着した記録紙８を排紙トレイ１に排出する。一方、転写後の感光体ドラム表面に残存するトナーは、廃トナーとしてクリーニング装置によって回収される。ここで、トナーとしては、例えば重合法によって調製された１粒づつの粒径がそろったものが使用される。また、感光体ドラム表面のクリーニング性を高めるために、感光体ドラム表面に、予めクニーニング補助剤として、例えばステアリン酸亜鉛をコーティングすることができる。

次に、図８を用いて本発明の特徴部分であるトナー搬送装置について説明する。図８は、本発明のトナー搬送装置を備えたクリーニング装置と感光体ドラムとを一体化し、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成した感光体ドラムユニット（以下、プロセスカートリッジともいう）を示す図であって、図８（ａ）は、感光体ドラムの回転軸に直交する断面図、図８（ｂ）は、その斜視図である。
図８（ａ）、（ｂ）において、この感光体ドラムユニットは、感光体ドラム１７と、この感光体ドラム１７に当接するように配置された帯電ローラ１８と、この帯電ローラ１８の表面を清掃する帯電ローラクリーナ１９と、感光体ドラム１７のクリーニング部材としてのクリーニングブレード２０及びクリーニングブラシ２１と、廃トナー搬送コイル２２とから主として構成されている。
このような構成において、転写工程後、感光体ドラム１７の表面に残存する未転写トナーを、クリーニングブレード２０とクリーニングブラシ２１によって回収する。クリーニングブラシ２１は、回収した未転写トナーを廃トナー搬送コイル２２に送る。琲トナー搬送コイル２２は、回転によって廃トナーを感光体ドラムユニットの図８（ｂ）中、手前側から奥側の廃トナー排出口２３まで搬送する。

図９は、画像形成装置本体の後側板に配置された廃トナー搬送経路を示す説明図である。図９において、感光体ドラムユニットの廃トナー排出口２３から排出された廃トナーは、それぞれ対応した廃トナー回収口２５（Ｍ、Ｃ、Ｙ、Ｋ）に落下し、廃トナー搬送路２６内をコイルオーガ２７によって搬送され、廃トナーボトル２８に収容される。廃トナー搬送路は装置の小型化を実現するため、及び他のユニットと干渉しない部分に配置する必要のため各所で湾曲しており、トナーの搬送方向が斜め上方となる個所もある。
トナー搬送装置に適用される搬送コイルは、従来技術におけるコイルオーガと異なり、オーガの平板部分のトナー搬送方向後流側の面の廃トナー搬送路内壁面に対する傾斜角度は９０°以下となっている。図５及び図６は、本実施形態に係るトナー搬送装置に適用されるコイルオーガを示す説明図である。図５のコイルオーガは、その軸線に沿った断面図上、平板部分のトナー搬送方向後流側の面の、搬送路のケーシング内壁面に対する傾斜角度が９０°のものである。また、図６のコイルオーガは、その軸線に沿った断面図上、平板部分のトナー搬送方向後流側の面の、搬送路のケーシング内壁面に対する傾斜角度が７５°のものである。

図１０及び図１１は、それぞれ図５及び図６のコイルオーガを適用したトナー搬送装置の搬送路部分の軸線方向に沿った断面図である。図１０において、このトナー搬送装置におけるコイルオーガ２７は、その軸線に沿った断面図上、平板部分のトナー搬送方向後流側の面の、搬送路２６のケーシング内壁面に対する傾斜角度が９０°となっている。また、図１１において、このトナー搬送装置におけるコイルオーガ２７は、その軸線に沿った断面図上、平板部分のトナー搬送方向後流側の面の、搬送路２６のケーシング内壁面に対する傾斜角度が７５°となっている。このように、コイルオーガ２７の平板部分のトナー搬送方向後流側の面の、搬送路２６の内壁面に対する傾斜角度を９０°以下とすることにより、ケーシングの内壁面にコイル平板面がカウンター方向に作用するようになるので、これによって、ケーシングの内壁面に堆積する廃トナー２９をこそぎ落しながら搬送することができ、高粘度で凝集しやすい廃トナーであっても、効率よく搬送することができる。このような作用効果は、実際に試作機にて確認済であり、上記傾斜角度が、図１２に示したように、９０°よりも大きい場合はトナーの搬送性能が悪く、ケーシングの内壁面に、堆積、滞留した凝集廃トナーを効率よく搬送することはできない。上記コイルオ−ガの平板部分の傾斜角度は、特に、６０°〜７５°であることが好ましい。これによってトナー掻き取り効果が向上し、搬送効率がさらに向上する。

図１３は、コイルオーガの平板部分のトナー搬送方向後流側面とトナー搬送路内壁面とがなす角度と搬送部の残留トナー量の関係を示す図である。図１３において、前記角度が９０°を超えると、搬送部でのトナー滞留量が著しく多くなることが分かる。

本実施形態によれば、コイルオーガの平板部分のトナー搬送方向後流側面の搬送路内壁面に対する角度を９０°以下に設定しているので、オーガはケーシングの内壁面に対してカウンター方向に作用し、トナーをこそぎ落しながら確実に、効率良く搬送することができるので、凝集又は滞留し易い高粘度のトナーであっても、密集、固化を防止し、円滑に搬送することができる。また、搬送性能が良いので、斜め上方向への搬送も効率良く行うことができ、トナー搬送経路のレイアウト余裕度が増すと共に、装置の小型化による省スペース及び特殊な加工技術を必要としないことから低コストを実現することができる。

また、本実施形態によれば、高画質化を目的として、重合法でつくられた１粒づつの粒径がそろったトナーを使用した場合でも、トナーの密集、固化を防止し、円滑な搬送を実現することができる。
更に、紙紛等が混ざった廃トナー、及び感光体クリーニング補助剤として、例えばステアリン酸亜鉛を使用した機構から発生された廃トナーは凝集度が高く、流動性が悪いが、本実施形態によれば、これらのトナーであっても円滑に搬送することができる。
更にまた、本実施形態によれば、トナー搬送装置を備えたクリーニング装置と感光体ドラムとを一体化し、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジを構成することによって、各部材の故障等に対する現状復帰が容易となるだけでなく、例えば感光体からの転写残トナーを廃トナーとして回収、搬送する際に廃トナーの密集、固化等の不具合を防止し、プロセスカートリッジの利点を生かし、作業性を向上させることができる。

従来技術におけるトナー搬送手段を示す図である。 従来技術におけるトナー搬送手段を示す図である。 従来技術におけるトナー搬送手段を示す図である。 従来技術におけるトナー搬送手段を示す図である。 本発明に適用されるトナー搬送手段の一例を示す図である。 本発明に適用されるトナー搬送手段の一例を示す図である。 本発明に係る電子写真方式の画像形成装置の構成を示す図である。 本発明に係る感光体ドラムユニット（プロセスカートリッジ）を示す図である。 本発明における廃トナー搬送経路を示す図である。 本発明に係るトナー搬送装置の動作を示す図である。 本発明に係るトナー搬送装置の動作を示す図である。 本発明の範囲に含まれないトナー搬送装置の動作を示す図である。 コイルオーガの平板部分の搬送路内壁面に対する角度と搬送部の残留トナー量の関係を示す図である。

符号の説明

１ 書き込みユニット
２ 排紙トレイ
３ 感光体ドラムユニット
４ 現像ユニット
５ 転写ユニット
６ 定着ユニット
７ レジストローラ対
８ 記録紙
９ 給紙カセット
１０ 給紙カセット
１３ 定着ベルト
１４ 加圧ローラ
１７ 感光体ドラム
１８ 帯電ローラ
１９ 帯電ローラクリーナ
２０ クリーニングブレード
２１ クリーニングブラシ
２２ 廃トナー搬送コイル
２３ 廃トナー排出口
２５ 廃トナー回収口
２６ 廃トナー搬送路
２７ コイルオーガ
２８ 廃トナーボトル
２９ 廃トナー
３１ 搬送コイル駆動ギア
３２ 転写廃トナー回収口
３３ 落下口（中間）
３４ 落下口（先端）

Claims (5)

1. トナー搬送路のケーシングと、このケーシングの内部に配置された回転自在の螺旋状のコイルオーガと、を有し、
   前記コイルオーガを回転させ、その軸線方向に沿って前記コイルオーガの一方端側から他方端側に向かってトナーを搬送するトナー搬送装置において、
   前記コイルオーガの軸線に沿った断面図上、前記コイルオーガの平板部分のトナー搬送方向後流側の面の、前記ケーシング内壁面に対する傾斜角度は、９０°以下であることを特徴とするトナー搬送装置。
2. 前記トナーは、重合法によって調製されたトナーであることを特徴とする請求項１に記載のトナー搬送装置。
3. 前記トナーは、感光体のクリーニング補助剤を使用した画像形成装置において発生する廃トナーであることを特徴とする請求項１又は２に記載のトナー搬送装置。
4. 像担持体と、この像担持体表面に残存するトナーを回収するクリーニング装置と、このクリーニング装置で回収したトナーを目的地まで搬送するトナー搬送装置とを一体化し、画像形成装置本体に着脱自在に形成したプロセスカートリッジにおいて、
   前記トナー搬送装置は、請求項１〜３の何れか１項に記載のトナー搬送装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
5. 像担持体と、この像担持体表面に帯電を施す帯電装置と、帯電した像担持体表面に画像データに基づいて露光して潜像を形成する露光装置と、前記像担持体表面の潜像にトナーを供給して可視像化する現像装置と、前記像担持体表面の可視像を記録材に転写する転写装置と、転写後の像担持体表面をクリーニングするクリーニング装置と、クリーニング装置で回収したトナーを目的地まで搬送するトナー搬送装置とを有する画像形成装置において、請求項１〜３の何れか１項に記載のトナー搬送装置又は請求項４に記載のプロセスカートリッジを有することを特徴とする画像形成装置。
   

Images