JP2007271754A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 レーザプリンタの上下方向寸法の小型化を図りつつ、十分な量の廃トナーを蓄えることができようにする。
【解決手段】 廃トナー圧送ポンプ機構１１０にて収容空間１０６内の廃トナーを圧縮する。これにより、廃トナー収容部１０５の底壁部１０９のうち廃トナー収容部１０５の入口部１０７から連なる部位が略水平方向に延びるようにして収容空間１０６を水平方向に拡がる空間としても、廃トナー収容部１０５に十分な量の廃トナーを蓄えることができるので、レーザプリンタの上下方向寸法の小型化を図りつつ、十分な量の廃トナーを蓄えることができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置は、周知のごとく、記録紙やＯＨＰシート等の記録シートにトナー（現像剤）を転写することにより記録シートに画像を形成していくものであるが、供給されたトナーの一部は、感光ドラムや搬送ベルトに付着して不要なトナー（廃トナー）となってしまう。

そして、搬送ベルト等に廃トナーが付着したままで印刷（画像形成）を行うと、記録シートの裏面側に搬送ベルトに付着していた廃トナーが再転写されてしまい、記録シートにユーザが意図していない不要な画像が形成されてしまう。

そこで、通常、廃トナーを回収して収容する廃トナー回収容器を設けることにより、記録シートにユーザが意図していない不要な画像が形成されてしまうことを防止している（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−６２９１９号公報

ところで、廃トナー回収容器の容積が大きいほど、廃トナー回収容器に多量の廃トナーを蓄えることができるので、回収容器の交換頻度を少なくでき、ユーザにとって使い勝手は向上する。しかし、容積が大きい回収容器を画像形成装置に収納するためには画像形成装置を大型化する必要があるので、ユーザにとって好適なサイズよりも大きくなってしまう。

また、画像形成装置の上下寸法に着目し、廃トナー回収容器の上下方向寸法を小さく保ったままで所定以上の容積を確保するために廃トナー回収容器の回収空間を水平方向に拡がるような扁平空間とし、かつ、特許文献１に記載の発明のごとく、廃トナー回収容器の入口部に配設された搬送ローラにて、回収された廃トナーを単純に廃トナー回収容器に向けて搬送しても、廃トナー回収容器内の奥まで廃トナーを搬送することは難しい。

つまり、特許文献１に記載の発明において、所定以上の容積を確保しつつ、廃トナー回収容器の上下方向寸法を小さくすべく、廃トナー回収容器の回収空間を水平方向に拡がるような扁平空間とすると、廃トナー回収容器の一部に廃トナーを蓄積できないデッドスペースが発生してしまう。

その結果、廃トナー回収容器の容積に対する実際に蓄えられている廃トナー量の割合（体積効率）が小さくなってしまうので、十分な量の廃トナーを蓄えようとすると、廃トナー回収容器の上下方向寸法を大きくして必要な容積を確保せざるを得ない。

したがって、特許文献１に記載の発明では、十分な量の廃トナーを蓄えるためには、廃トナー回収容器をデッドスペース分だけ余分に大きくせざるを得ないので、廃トナー回収容器の大型化、つまり画像形成装置が大型化してしまうという問題が発生してしまう。

本発明は、上記点に鑑み、画像形成装置の上下方向寸法の小型化を図りつつ、十分な量の廃トナーを蓄えることができようにすることを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、記録シートにトナーを転写することにより、記録シートに画像を形成する電子写真方式の画像形成装置であって、廃トナーが収容される収容空間（１０６）を構成する廃トナー収容部（１０５）と、収容空間（１０６）外に配設されて廃トナーを収容空間（１０６）に向けて搬送するとともに、収容空間（１０６）内に収容された廃トナーを圧縮することができる廃トナー圧送ポンプ機構（１１０）とを具備し、廃トナー収容部（１０５）の底壁部（１０９）のうち廃トナー収容部（１０５）の入口部（１０７）から連なる部位は、略水平方向に延びていることを特徴とする。

これにより、本発明では、収容空間（１０６）内の廃トナーを圧縮しながら廃トナーを廃トナー収容部（１０５）に蓄えていくことができるので、廃トナー収容部（１０５）の底壁部（１０９）のうち廃トナー収容部（１０５）の入口部（１０７）から連なる部位が略水平方向に延びるようにして収容空間（１０６）を水平方向に拡がる空間としても、廃トナー収容部（１０５）の容積いっぱいに、隙間なく詰めて廃トナーを蓄えることができる。さらに廃トナーを圧縮することで充填効率を向上できるので、圧縮しない場合に比べて、より大量の廃トナーを蓄えることができる。

したがって、本発明では、画像形成装置の上下方向寸法の小型化を図りつつ、十分な量の廃トナーを蓄えることができる。
また、請求項２に記載の発明では、廃トナー圧送ポンプ機構（１１０）は、略楕円状の断面形状を有し、この断面に対して直交する回転軸周りに回転する楕円ロータ（１１１）、入口部（１０７）から連なる第１壁面（１１２）及び第１壁面（１１２）と交差する方向に延びる第２壁面（１１３）を有し、楕円ロータ（１１１）を囲むように設けられたロータハウジング部（１１４）、並びに楕円ロータ（１１１）の回転中心に対して入口部（１０７）側から楕円ロータ（１１１）の外周面に摺動可能に接触して廃トナー圧送ポンプ機構（１１０）から吐出された廃トナーが収容空間（１０６）外に排出されてしまうことを防止する、弾性変形可能な板状のリードバルブ（１１５）を備えて構成されていることを特徴とする。

そして、請求項２に記載の発明では、リードバルブ（１１５）は、楕円ロータ（１１１）の回転中心に対して入口部（１０７）側から楕円ロータ（１１１）に接触しているので、収容空間（１０６）の内側から外側に向かうような力がリードバルブ（１１５）に作用すると、そのリードバルブ（１１５）に作用する力によって、リードバルブ（１１５）と楕円ロータ（１１１）との接触面圧が上昇する。

したがって、圧縮された廃トナーによって収容空間（１０６）内の圧力が上昇してリードバルブ（１１５）を開く向きの力がリードバルブ（１１５）に作用しても、リードバルブ（１１５）が開いてしまうことを確実に防止できるので、収容空間（１０６）内の廃トナーを圧縮しても、リードバルブ（１１５）を閉じた状態を保持（維持）することができ、廃トナーが収容空間（１０６）外に漏れてしまうことを確実に防止できる。

これに対して、特許文献１に記載の発明では、特許文献１の図６に示されるように、薄層スポンジ層３４（本発明のリードバルブに相当）が、搬送ローラ３１（本発明の楕円ロータに相当）の回転中心に対して入口部と反対側から搬送ローラ３１に接触しているので、回収空間３０ａ（本発明の収容空間（１０６）に相当）の内側から外側に向かうような力が薄層スポンジ層３４に作用すると、薄層スポンジ層３４には、薄層スポンジ層３４を搬送ローラ３１から離隔させるような力が作用する。

つまり、特許文献１に記載の発明では、回収空間３０ａ内の圧力が上昇すると、薄層スポンジ層３４と搬送ローラ３１とが離隔して廃トナーが回収空間３０ａ外に漏れ出してしまうので、特許文献１に記載の発明は、その構造上、回収空間３０ａ内に溜まった廃トナーを圧縮することはできない。

したがって、請求項２に記載の発明は、特許文献１に記載の発明により収容空間（１０６）の容積及び上下方向寸法を小さくしても、特許文献１に記載の発明より多くの廃トナーを蓄えることができる。

また、請求項２に記載の発明では、楕円ロータ（１１１）の長径部分で押されるようにして廃トナーが圧送されるので、楕円ロータ（１１１）が１回転すると、２回、廃トナーが圧送されることとなる。

これに対して、例えば偏心した真円ロータを回転させるローリングピストン型のポンプ機構では、真円ロータが１回転すると、１回、廃トナーが圧送されることとなるので、請求項２に記載の廃トナー圧送ポンプ機構（１１０）に比べて効率が低い。したがって、請求項２に記載の発明では、効率よく廃トナーを回収することができる。

請求項３に記載の発明では、第１壁面（１１２）と楕円ロータ（１１１）との最小隙間寸法（Ｌ１）は、０．３ｍｍ以上、２ｍｍ以下であることを特徴とする。
第１壁面（１１２）と楕円ロータ（１１１）との最小隙間寸法（Ｌ１）を請求項３に記載の範囲にすると、第１壁面（１１２）と楕円ロータ（１１１）との隙間が広すぎるために廃トナーが残存してポンプ効率を低下させることがない。また、第１壁面（１１２）と楕円ロータ（１１１）との隙間が狭すぎるために固まり状の廃トナーや異物などを噛み込んで楕円ロータ（１１１）の回転が停止したりすることもない。そのため、後述する図４に示すように、効率よく廃トナーを回収することができる。

請求項４に記載の発明では、第２壁面（１１３）と楕円ロータ（１１１）との最小隙間寸法（Ｌ２）は、０．３ｍｍ以上、１．４ｍｍ未満であることを特徴とする。
第２壁面（１１３）と楕円ロータ（１１１）との最小隙間寸法（Ｌ２）を請求項４に記載の範囲にすると、第２壁面（１１３）と楕円ロータ（１１１）との隙間が広すぎるために廃トナーが残存してポンプ効率を低下させることがない。また第２壁面（１１３）と楕円ロータ（１１１）との隙間が狭すぎるために固まり状の廃トナーや異物などを噛み込んで楕円ロータ（１１１）の回転が停止したりすることもない。そのため、後述する図６に示すように、効率よく廃トナーを回収することができる。

請求項５に記載の発明では、第２壁面（１１３）の先端の幅寸法（Ｌ３）は、１ｍｍ未満であることを特徴とする。
第２壁面（１１３）の先端の幅寸法（Ｌ３）が１ｍｍ以上あると、廃トナーが第２壁面(１１３)の先端に積みあがり、やがて上方のクリーニングシャフト(１０２)に接触して汚染してしまう。

第２壁面（１１３）の先端の幅寸法（Ｌ３）を請求項４に記載の範囲にすることにより、後述する図６に示すように、廃トナーが第２壁面(１１３)の先端に積みあがるのを防ぐことができる。

ところで、請求項５に記載の発明からも明らかなように、第２壁面（１１３）の先端の幅寸法（Ｌ３）は小さいほどよい。
しかし、第１壁面（１１２）及び第２壁面（１１３）を型成形法にて一体成形すると、製造上の制約から第２壁面（１１３）全体の厚みを薄くすることは難しい。

この製造上の問題に対して、第２壁面（１１３）先端のみを別部品として製造し、この別部品を第２壁面（１１３）の先端側に組み付けることにより、第２壁面（１１３）の先端の幅寸法（Ｌ３）を小さくする手段が考えられるが、この手段では、画像形成装置の部品点数及び組み立て工数が増大するので、画像形成装置の製造原価上昇を招いてしまう。

これに対して、請求項６に記載の発明では、第２壁面（１１３）の少なくとも先端側には、先端側に向かうほど幅寸法（Ｌ３）が小さくなるテーパ部（１１６）が設けられていることを特徴としているので、第２壁面（１１３）の先端の幅寸法（Ｌ３）を小さくしながら、第１壁面（１１２）及び第２壁面（１１３）を型成形法にて一体成形することができる。

したがって、画像形成装置（ロータハウジング部（１１４））の製造原価上昇を招くことなく、効率よく廃トナーを回収することができる。
ところで、後述する図５に示すように、第２壁面（１１３）のうち楕円ロータ（１１１）と対向する面を楕円ロータ（１１１）から離れるように傾けると、楕円ロータ（１１１）が回転しても第２壁面（１１３）に寄り添うように堆積した廃トナーの固まりが崩れないので、効率よく廃トナーを回収することができない。

したがって、効率よく廃トナーを回収するには、第２壁面（１１３）のうち楕円ロータ（１１１）と対向する面を楕円ロータ（１１１）に近づくように傾ければよいが、第２壁面（１１３）を型成形法にて一体成形する場合において、第２壁面（１１３）のうち楕円ロータ（１１１）と対向する面が楕円ロータ（１１１）に近づくように傾いていると、第２壁面（１１３）を単純に上下方向に型抜きできないので、金型構造が複雑になり、画像形成装置（ロータハウジング部（１１４））の製造原価上昇を招いてしまう。

これに対して、請求項７に記載の発明のごとく、第２壁面（１１３）のうち楕円ロータ（１１１）と対向する面を鉛直方向と略平行とすれば、廃トナーの回収効率を低下させることなく、第２壁面（１１３）の上下方向に容易に金型を抜くことができる。

したがって、画像形成装置（ロータハウジング部（１１４））の製造原価上昇を招くことなく、効率よく廃トナーを回収することができる。
請求項８に記載の発明では、第２壁面（１１３）の上方側に回転可能に配設され、外周面に廃トナーが付着するクリーニングシャフト（１０２）と、クリーニングシャフト（１０２）の外周面に付着した廃トナーを掻き落とす剥離ブレード（１０３）とを具備し、第２壁面（１１３）の先端からクリーニングシャフト（１０２）の外周面までの距離（Ｌ４）は、１．５ｍｍ以上であることを特徴とする。

これにより、後述する図６に示すように、効率よく廃トナーを回収することができる。
因みに、上記各手段等の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段等との対応関係を示す一例であり、本発明は上記各手段等の括弧内の符号に示された具体的手段に限定されるものではない。

本実施形態は本発明に係る電子写真方式の画像形成装置を、コンピュータに接続されて使用される、いわゆるレーザプリンタに適用したものであり、以下に本実施形態を図面と共に説明する。

１．レーザプリンタの外観構成
図１はレーザプリンタ１の要部を示す側断面図であり、このレーザプリンタ１は、紙面上側を重力方向上方側として設置され、通常、紙面右側を前側として使用される。

そして、レーザプリンタ１の筐体３は略箱状（立方体状）に形成されており、この筐体３の上面側には、印刷を終えて筐体３から排出される用紙やＯＨＰシート等（以下、単に用紙という。）が載置される排紙トレイ５が設けられている。

なお、本実施形態では、筐体３の内側には、金属又は樹脂等からなるフレーム部材が設けられており、後述する現像トナーカートリッジ７０や定着ユニット８０等は、筐体３の内側に設けられたフレーム部材（図示せず。）に着脱可能に組み付けられている。

２．レーザプリンタの内部構成の概略
画像形成部１０は用紙に画像を形成する画像形成手段であり、フィーダ部２０は、画像形成部１０に用紙を供給する搬送手段の一部を構成するものであり、搬送機構３０は、画像形成部１０を構成する４つの現像トナーカートリッジ７０Ｋ、７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃに用紙を搬送する搬送手段である。

なお、画像形成部１０にて画像形成が終了した用紙は、中間搬送ローラ９０及び排出シュート（図示せず。）にてその搬送方向が上方側に略１８０°転向された後、排出ローラ９１により排出部７から排紙トレイ５に排出される。

２．１．フィーダ部
フィーダ部２０は、筐体３の最下部に収納された給紙トレイ２１、給紙トレイ２１の前端部上方に設けられて給紙トレイ２１に載置された用紙を画像形成部１０に給紙（搬送）する給紙ローラ２２、及び用紙に所定の搬送抵抗を与えることにより給紙ローラ２２により給紙される用紙を１枚毎に分離する分離パッド２３等を有して構成されている。

そして、給紙トレイ２１に載置されている用紙は、筐体３内の前方側にてＵターンするようにして、筐体３内の略中央部に配設された画像形成部１０に搬送される。このため、給紙トレイ２１から画像形成部１０に至る用紙の搬送経路のうち、略Ｕ字状に転向する部位には、略Ｕ字状に湾曲しながら画像形成部１０に搬送される用紙に搬送力を与える搬送ローラ２４が配設されている。

また、用紙を挟んで搬送ローラ２４と対向する部位には、用紙を搬送ローラ２４側に押さえ付ける加圧ローラ２５が配設されており、この加圧ローラ２５は、コイルバネ（図示せず。）等の弾性手段にて搬送ローラ２４側に押圧されている。

そして、搬送ローラ２４よりも用紙搬送方向下流側には、搬送ローラ２４により搬送されてくる用紙の先端に接触することでその用紙の斜行を補正した後、その用紙をさらに画像形成部１０へ向けて搬送するレジストローラ２６、及びレジストローラ２６に対向配置されたレジストコロ２７が設けられている。なお、レジストコロ２７はコイルバネ（図示せず。）等の弾性手段にてレジストローラ２６側に押圧されている。

２．２．搬送機構
搬送機構３０は、画像形成部１０の作動と連動して回転する駆動ローラ３１、駆動ローラ３１と離隔した位置に回転可能に配設された従動ローラ３２、及び駆動ローラ３１及び従動ローラ３２間に巻き付けられた搬送ベルト３３等から構成されている。

そして、搬送ベルト３３が用紙を載せた状態で回転することにより、給紙トレイ２１から搬送されてきた用紙は、４つの現像トナーカートリッジ７０Ｋ、７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃに順次搬送される。

また、ベルトクリーナ１００は、搬送ベルト３３の表面に付着したトナーを除去するクリーニング手段である。以下、ベルトクリーナ１００の詳細を説明する。
２．２．１．ベルトクリーナの詳細
図２はベルトクリーナ１００の拡大図であり、図３は図２のＡ部拡大図である。

図３中、クリーニングローラ１０１は、搬送ベルト３３の表面に付着したトナーを搬送ベルト３３から除去する除去手段であり、クリーニングシャフト１０２はクリーニングローラ１０１の表面に付着したトナーを廃トナー収容部１０５に搬送する廃トナー搬送手段である。

なお、本実施形態では、クリーニングローラ１０１は、搬送ベルト３３の回転方向Ｄ１の回転方向と逆向きに回転しながら搬送ベルト３３に接触することにより、搬送ベルト３３に付着したトナーを擦り落とすようにしてトナーを除去する。

また、クリーニングシャフト１０２は、トナーが帯びている電荷と反対の電荷（本実施形態では、負電荷）が印加された状態でクリーニングローラ１０１の外表面に接触しながら回転することにより、クリーニングローラ１０１の表面に付着したトナーをクリーニングシャフト１０２に転写させるようにしてクリーニングローラ１０１から廃トナーを除去する。

そして、クリーニングシャフト１０２の表面に転写付着した廃トナーは、薄板状の剥離ブレード１０３によって掻き落とされた後、廃トナー圧送ポンプ機構１１０により廃トナー収容部１０５に搬送される。

なお、飛散防止ブレード１０４は、クリーニングシャフト１０２から掻き落とされた廃トナーがクリーニングローラ１０１側に飛散してしまうことを防止する飛散防止手段であり、この飛散防止ブレード１０４は、一端側がケーシング１０８の内壁に固定され、他端側がクリーニングシャフト１０２の外表面に摺動可能に接触した可撓性を有する薄膜（フィルム）状のものである。

また、廃トナー収容部１０５は、廃トナーが収容される収容空間１０６を構成するものであり、この収容空間１０６（廃トナー収容部１０５）の入口部１０７を挟んで収容空間１０６の外側には、廃トナーを収容空間１０６に向けて搬送するとともに、収容空間１０６内に収容された廃トナーを圧縮することができる廃トナー圧送ポンプ機構１１０が設けられている。

そして、廃トナー圧送ポンプ機構１１０は、回転することによりクリーニングシャフト１０２から掻き落とされた廃トナーを入口部１０７側に押し出す楕円ロータ１１１、楕円ロータ１１１を囲むように設けられたロータハウジング部１１４、及び収容空間１０６内に搬送された廃トナーが収容空間１０６外に逆流するように排出されてしまうことを防止するリードバルブ１１５等から構成されている。

そして、楕円ロータ１１１は、略楕円状の断面形状を有し、この断面に対して直交する回転軸周りに回転するものであり、ロータハウジング部１１４は、トナー収容部１５０の入口部１０７から連なって水平方向に延びる第１壁面１１２、及び第１壁面１１２と直交する方向に延びる第２壁面１１３から構成されている。

また、リードバルブ１１５は、楕円ロータ１１１の回転中心Ｏ１に対して入口部１０７側から楕円ロータ１１１の外周面に摺動可能に接触する弾性変形可能な薄板状のものである。

以上に説明した構成により、本実施形態に係る廃トナー圧送ポンプ機構１１０では、収容空間１０６の内側から外側に向かうような力がリードバルブ１１５に作用すると、そのリードバルブ１１５に作用する力によって、リードバルブ１１５と楕円ロータ１１１との接触面圧が上昇する。

このため、圧縮された廃トナーによって収容空間１０６内の圧力が上昇してリードバルブ１１５を開く向きの力がリードバルブ１１５に作用しても、リードバルブ１１５が開いてしまうことが確実に防止される。したがって、収容空間１０６内の廃トナーを圧縮して内圧が上昇した場合であってもリードバルブ１１５が開いてしまうことはないので、廃トナーが収容空間１０６外に漏れ出てしまうことはない。

ところで、廃トナー収容部１０５（収容空間１０６）の水平方向奥側（紙面左側）には、図２に示すように、収容空間１０６内に溜まった廃トナーが所定量以上となったか否かを判定する廃トナー量センサ１２０が設けられており、この廃トナー量センサ１２０は、収容空間１０６内に圧縮蓄積された廃トナーの圧力によってスイッチ部（図示せず。）が押圧されたときに信号を発するものである。

また、廃トナー量センサ１２０より入口部１０７側には、収容空間１０６を入口部１０７側と廃トナー量センサ１２０側とに仕切るように配設された弾性変形可能なフィルムドア１２１が配設されており、このフィルムドア１２１は、収容空間１０６のうち入口部１０７側に蓄積された廃トナーによる圧力が所定圧力以上となったときに、その圧力による押圧力を受けて開くように構成されている。

このため、本実施形態では、収容空間１０６に廃トナーが単に充満したのみでは、廃トナー量センサ１２０は作動せず、収容空間１０６内の廃トナーが圧縮されて内圧が所定圧力以上となったときに廃トナー量センサ１２０が作動する。

２．３．画像形成部
画像形成部１０は、図１に示すように、スキャナ部６０、現像トナーカートリッジ７０及び定着器ユニット８０等を有して構成されている。

本実施形態に係る画像形成部１０はカラー印刷が可能な、いわゆるダイレクトタンデム方式のものである。そして、本実施形態では、用紙の搬送方向上流側からブラック、イエロー、マゼンダ、シアンの４色のトナー（現像剤）に対応した４つの現像トナーカートリッジ７０Ｋ、７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃが、用紙の搬送方向に沿って直列に並んで配設されている。

なお、４つの現像トナーカートリッジ７０Ｋ、７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃはトナーの色が異なるのみで、その他は同一である。そこで、４つの現像トナーカートリッジ７０Ｋ、７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃを総称して現像トナーカートリッジ７０と記す。

２．３．１．スキャナ部
スキャナ部６０は、筐体３内の上部に設けられて４つの現像トナーカートリッジ７０Ｋ、７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃそれぞれに設けられた感光ドラム７１の表面に静電潜像を形成するものであり、具体的には、レーザ光源、ポリゴンミラー、ｆθレンズ及び反射鏡等から構成されている。

そして、画像データに基づいてレーザ光源から発光されるレーザビームは、ポリゴンミラーで偏向されて、ｆθレンズを通過した後、反射鏡によって光路が折り返された後、反射鏡によってさらに光路が下方に屈曲されることにより、感光ドラム７１の表面上に照射され、静電潜像が形成される。

２．３．２．現像トナーカートリッジ
４つの現像トナーカートリッジ７０Ｋ、７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃはトナーの色が異なるのみで、その他は同一であるので、以下、現像トナーカートリッジ７０Ｃを例にその構造を説明する。

現像トナーカートリッジ７０は、スキャナ部６０の下方側において着脱可能に筐体３内に配設されており、この現像トナーカートリッジ７０は、感光ドラム７１、帯電器７２、及びトナー収容部７４等を収納するケーシング７５を有して構成されている。

なお、転写ローラ７３は、搬送ベルト３３を挟んで感光ドラム７１と反対側にてフレーム部材に回転可能に支持されている。
そして、感光ドラム７１は、用紙に転写される画像を担持する画像担持手段をなすもので、最表層がポリカーボネート等からなる正帯電性の感光層により形成される円筒状のものである。

帯電器７２は、感光ドラム７１の表面を帯電させる帯電手段をなすもので、感光ドラム７１の後側斜め上方において、感光ドラム７１と接触しないように所定間隔を有して感光ドラム７１と対向配設されている。

なお、本実施形態に係る帯電器７２は、タングステン等からなる帯電用ワイヤからコロナ放電を行うことにより感光ドラム７１の表面に略均一に正電荷を帯電させるスコロトロン型帯電器を採用している。

転写ローラ７３は、感光ドラム７１と対向して配設されて転写ベルト３３の回転と連動して回転し、用紙が感光ドラム７１近傍を通過する際に、感光ドラム７１に帯電した電荷と反対の電荷（本実施形態では、負電荷）を印刷面と反対側から用紙に作用させることにより、感光ドラム７１の表面に付着したトナーを用紙の印刷面に転写させる転写手段をなすものである。

トナー収容部７４は、トナーが収容されたトナー収容室７４Ａ、トナーを感光ドラム７１に供給するトナー供給ローラ７４Ｂ及び現像ローラ７４Ｃ等を有して構成されている。
そして、トナー収容室７４Ａに収容されているトナーは、トナー供給ローラ７４Ｂの回転によって現像ローラ７４Ｃ側に供給され、さらに、現像ローラ７４Ｃ側に供給されたトナーは、現像ローラ７４Ｃの表面に担持されるとともに、層厚規制ブレード７４Ｄにより担持されたトナーの厚みが所定の厚みにて一定（均一）となるよう調整された後、スキャナ部６０にて露光された感光ドラム７１の表面に供給される。

２．３．３．定着ユニット
定着ユニット８０は、用紙の搬送方向において感光ドラム７１より後流側に配設され、用紙に転写されたトナーを加熱溶融させて定着させるものであり、この定着ユニット８０は、前記したフレーム部材に着脱可能に組み付けられている。

具体的には、定着ユニット８０は、用紙の印刷面側に配設されてトナーを加熱しながら用紙に搬送力を付与する加熱ローラ８１、及び用紙を挟んで加熱ローラ８１と反対側に配設されて用紙を加熱ローラ８１側に押圧する加圧ローラ８２等を有して構成されている。

なお、加熱ローラ８１は、現像ローラ７４Ｃや搬送ベルト３３等と同期して回転駆動され、一方、加圧ローラ８２は、加熱ローラ８１に接触する用紙を介して加熱ローラ８１から回転力を受けて従動回転する。

２．３．４．画像形成作動の概略
画像形成部１０においては、以下のようにして用紙に画像が形成される。
すなわち、感光ドラム７１の表面は、その回転に伴って、帯電器７２により一様に正帯電された後、スキャナ部６０から照射されるレーザビームの高速走査により露光される。これにより、感光ドラム７１の表面には、用紙に形成すべき画像に対応した静電潜像が形成される。

次いで、現像ローラ７４Ｃの回転により、現像ローラ７４Ｃ上に担持され、かつ、正帯電されているトナーが、感光ドラム７１に対向して接触するときに、感光ドラム７１の表面上に形成されている静電潜像、つまり、一様に正帯電されている感光ドラム７１の表面のうち、レーザビームによって露光され電位が下がっている露光部分に供給される。これにより、感光ドラム７１の静電潜像は、可視像化され、感光ドラム７１の表面には、反転現像によるトナー像が担持される。

その後、感光ドラム７１の表面上に担持されたトナー像は、転写ローラ７３に印加される転写バイアスによって用紙に転写される。そして、トナー像が転写された用紙は定着ユニット８０に搬送されて加熱され、トナー像として転写されたトナーが用紙に定着して、画像形成が完了する。

３．本実施形態に係るレーザプリンタの特徴
本実施形態に係るベルトクリーナ１００では、廃トナー圧送ポンプ機構１１０にて収容空間１０６内の廃トナーを圧縮することができるので、収容空間１０６内の廃トナーを圧縮しながら廃トナーを廃トナー収容部１０５に蓄えていくことができる。

したがって、図２及び図３に示すように、廃トナー収容部１０５の底壁部１０９（図３参照）のうち廃トナー収容部１０５の入口部１０７から連なる部位が略水平方向に延びるようにして収容空間１０６を水平方向に拡がる空間としても、廃トナー収容部１０５に十分な量の廃トナーを蓄えることができるので、本実施形態では、レーザプリンタ１の上下方向寸法の小型化を図りつつ、十分な量の廃トナーを蓄えることができる。

また、本実施形態に係るベルトクリーナ１００では、圧縮された廃トナーによって収容空間１０６内の圧力が上昇しても、前述したようにリードバルブ１１５が閉じた状態が保持（維持）されるので、廃トナーが収容空間１０６外に漏れ出してしまうことがない。したがって、収容空間１０６の容積及び上下方向寸法を小さくしても、多くの廃トナーを蓄えることができる。

また、本実施形態に係る廃トナー圧送ポンプ機構１１０の楕円ロータ１１１では、楕円ロータ１１１の長径部分で押されるようにして廃トナーが圧送されるので、楕円ロータ１１１が１回転すると、２回、廃トナーが圧送されることとなる。

これに対して、例えば偏心した真円ロータを回転させるローリングピストン型のポンプ機構では、真円ロータが１回転すると、１回、廃トナーが圧送されることとなるので、本実施形態に係る廃トナー圧送ポンプ機構１１０に比べて効率が低い。

したがって、本実施形態に係るベルトクリーナ１００では、効率よく廃トナーを回収することができる。
ところで、剥離ブレード１０３によってクリーニングシャフト１０２から掻き落とされた廃トナーは、図３に示すように、楕円ロータ１１１と第２壁面１１３との隙間に落下し、楕円ロータ１１１の回転に伴って入口部１０７に向けて送り出されるようにして搬送されるので、ロータハウジング部１１４、つまり第１壁面１１２及び第２壁面１１３と楕円ロータ１１１との最小寸法Ｌ１、Ｌ２が過度に大きくなると、送り出すことが可能な廃トナー量が減少し、ロータハウジング部１１４内に残存する廃トナーの量が増大して廃トナー圧送ポンプ機構１１０のポンプ効率が低下してしまう。

一方、ロータハウジング部１１４と楕円ロータ１１１との最小隙間寸法Ｌ１、Ｌ２が過度に小さくなると、楕円ロータ１１１とロータハウジング部１１４との隙間に固まり状の廃トナーや異物等が噛み込み易くなるので、楕円ロータ１１１の回転が停止してしまうといった不具合が発生するおそれが高くなる。

そこで、本実施形態では、後述するように、第１壁面１１２と楕円ロータ１１１との最小隙間寸法Ｌ１を０．３ｍｍ以上、２ｍｍ以下とすることにより、ポンプ効率の低下を抑制しつつ、廃トナー圧送ポンプ機構１１０に不具合が発生することを防止している。

また同様に、後述するように、第２壁面１１３と楕円ロータ１１１との最小隙間寸法Ｌ２を０．３ｍｍ以上、１．４ｍｍ未満とすることにより、ポンプ効率の低下を抑制しつつ、廃トナー圧送ポンプ機構１１０に不具合が発生することを防止している。

ところで、第２壁面１１３の上方側には、搬送ベルト３３やクリーニングシャフト１０２等が配設されているため、第２壁面１１３の先端に廃トナーが堆積していくおそれがある。

そして、第２壁面１１３の先端に廃トナーが堆積すると、その堆積した廃トナーがロータハウジング部１１４外、つまり第２壁面１１３を挟んで楕円ロータ１１１と反対側に落下し、廃トナーを収容空間１０６に搬送することができなくなってしまう。

そこで、本実施形態では、後述するように、第２壁面１１３の先端の幅寸法Ｌ３を１ｍｍ未満の所定寸法に設定している。これにより、本実施形態では、第２壁面１１３を挟んで楕円ロータ１１１と反対側に落下し、廃トナーを収容空間１０６に搬送することができなくなってしまうことを防止できるので、効率よく廃トナーを回収することができる。

ところで、第２壁面１１３の先端に廃トナーが堆積していくことを防止するには、第２壁面１１３の先端の幅寸法Ｌ３が小さいほどよい。
しかし、本実施形態では、第１壁面１１２及び第２壁面１１３をインジェクション樹脂成形等の型成形法にて一体成形しているので、製造上の制約から第２壁面１１３の先端から根元までの略全体を薄く成形することは難しい。

この製造上の問題に対して、第２壁面１１３先端のみを別部品として製造し、この別部品を第２壁面１１３の先端側に組み付けることにより、第２壁面１１３の先端の幅寸法Ｌ３を小さくする手段が考えられるが、この手段では、ベルトクリーナ１００の部品点数及び組み立て工数が増大するので、レーザプリンタ１の製造原価上昇を招いてしまう。

これに対して、本実施形態では、図３に示すように、第２壁面１１３の少なくとも先端側には、先端側に向かうほど幅寸法Ｌ３が小さくなるテーパ部１１６が設けられているので、第２壁面１１３の先端幅寸法Ｌ３を小さくしながら、第１壁面１１２及び第２壁面１１３を型成形法にて一体成形することができる。

したがって、本実施形態では、ベルトクリーナ１００（ロータハウジング部１１４）の製造原価上昇を招くことなく、効率よく廃トナーを回収することができる。
ところで、第２壁面１１３のうち楕円ロータ１１１と対向する面を楕円ロータ１１１から離れるように傾けて、角度θ（図３参照）を９０°より大きくすると、後述するように、楕円ロータ１１１が回転しても第２壁面１１３に寄り添うように堆積した廃トナーの固まりが崩れないので、効率よく廃トナーを回収することができない。

したがって、効率よく廃トナーを回収するには、第２壁面１１３のうち楕円ロータ１１１と対向する面を楕円ロータ１１１に近づくように傾けて角度θを９０°より小さくすればよいが、第２壁面１１３を型成形法にて一体成形する場合において、第２壁面１１３のうち楕円ロータ１１１と対向する面が楕円ロータ１１１に近づくように傾いていると、第２壁面１１３を単純に上下方向に型抜きできないので、金型構造が複雑になり、ロータハウジング部１１４の製造原価上昇を招いてしまう。

これに対して、本実施形態では、第２壁面１１３と第１壁面１１２とを直交させて第２壁面１１３のうち楕円ロータ１１１と対向する面を鉛直方向と略平行としているので、廃トナーの回収効率を低下させることなく、第２壁面１１３を上下方向に容易に型抜きすることができる。

したがって、ロータハウジング部１１４の製造原価上昇を招くことなく、効率よく廃トナーを回収することができる。
ところで、クリーニングシャフト１０２の表面に付着した廃トナーは、剥離ブレード１０３にて掻き落とされるので、その掻き落とされた廃トナーが、第２壁面１１３を挟んで楕円ロータ１１１と反対側まで飛散し、廃トナーを収容空間１０６に搬送することができなくなってしまうおそれがある。

これに対しては、第２壁面１１３の先端からクリーニングシャフト１０２の外周面までの距離Ｌ４（図３参照）を小さくすればよいが、距離Ｌ４を過度に小さくすると、第２壁面１１３の先端に堆積した廃トナーの山がクリーニングシャフト１０２の外周面に接触する程度まで成長してしまうおそれがある。

そして、第２壁面１１３の先端に堆積した廃トナーの山がクリーニングシャフト１０２の外周面に接触する程度まで成長してしまうと、その成長した廃トナーの山が２壁面１１３を挟んで楕円ロータ１１１の反対側に崩れてしまうおそれが高いので、却って、廃トナーを収容空間１０６に搬送することができなくなってしまう。

そこで、本実施形態では、後述するように、第２壁面１１３の先端からクリーニングシャフト１０２の外周面までの距離Ｌ４を１．５ｍｍ以上とすることにより、掻き落とされた廃トナーが第２壁面１１３を挟んで楕円ロータ１１１の反対側まで飛散してしまうことを防止しつつ、第２壁面１１３の先端に堆積した廃トナーの山が大きく成長してしまうことを防止している。

なお、第２壁面１１３の先端からクリーニングシャフト１０２の外周面までの距離Ｌ４は、機能上、１．５ｍｍ以上であればよいが、距離Ｌ４が大きくなるとベルトクリーナ１００の上下方向寸法が大きくなる。そこで、本実施形態では、ベルトクリーナ１００の上下方向寸法及び寸法バラツキ等を考慮して、距離Ｌ４が１．５ｍｍ以上、２．５ｍｍ以下となるように設定している。

ところで、図４は、楕円ロータ１１１とロータハウジング部１１４との最小隙間寸法Ｌ１、Ｌ２、及び第１壁面１１２と第２壁面１１３との角度θをパラメータとして廃トナーの搬送状態を試験したときの試験結果を示す図表である。因みに、廃トナーを良好に搬送できたか否かの判定は目視に判断した。

また、図５は第１壁面１１２と第２壁面１１３との角度θをパラメータとして廃トナーの搬送状態を試験したときの試験結果を示す図表であり、図６は第２壁面１１３の先端の幅寸法Ｌ３、及び第２壁面１１３の先端からクリーニングシャフト１０２の外周面までの距離Ｌ４をパラメータとして廃トナーの搬送状態を試験したときの試験結果を示す図表である。

なお、図４〜図６においては、長径寸法が８ｍｍの楕円ロータ１１１は試作品であり、長径寸法１０ｍｍの楕円ロータ１１１は量産試作品であり、楕円ロータ１１１の長径寸法は、上記寸法Ｌ１〜Ｌ３及び距離Ｌ４に影響を与えるパラメータではない。

また、本実施形態に係る楕円ロータ１１１は樹脂製であり、強度（曲げ剛性）上は、長径寸法が８ｍｍ以上あれば問題なく、量産試作品では、安全率を考慮して長径寸法を１０ｍｍとしている。

そして、図４に示すように、第１壁面１１２と楕円ロータ１１１との最小隙間寸法を前述のごとく、０．３ｍｍ以上、２ｍｍ以下とすれば、廃トナーを良好に搬送することができる。また、図６に示すように、第２壁面１１３と楕円ロータ１１１との最小隙間寸法Ｌ２を０．３ｍｍ以上、１．４ｍｍ未満とすれば、廃トナーを良好に搬送することができる。

また、図４及び図５に示すように、第１壁面１１２と第２壁面１１３との角度θを９０°より大きくすると、前述のごとく、第２壁面１１３に寄り添うように堆積した廃トナーの固まりが崩れないので、楕円ロータ１１１とロータハウジング部１１４との最小隙間寸法Ｌ１、Ｌ２によらず、良好に廃トナーを搬送することができない。したがって、前述のごとく、第１壁面１１２と第２壁面１１３との角度θを９０°とすれば、廃トナーを良好に搬送することができる。

また、図６に示すように、第２壁面１１３の先端の幅寸法Ｌ３を前述のごとく、１ｍｍ未満とすれば、第２壁面１１３の先端に廃トナーが堆積していくことを防止できるので、廃トナーを良好に搬送することができる。

また、図６に示すように、第２壁面１１３の先端からクリーニングシャフト１０２の外周面までの距離Ｌ４を前述のごとく、１．５ｍｍ以上とすれば、廃トナーを良好に搬送することができる。

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、楕円ロータ１１１にて廃トナー圧送ポンプ機構１１０を構成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばローリングピストン型のポンプであってもよい。

また、上述の実施形態では、第１壁面１１２と第２壁面１１３の根元部とが直交した壁面を構成していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば第１壁面１１２と第２壁面１１３の根元部とが、楕円ロータ１１１の長径部の頂部が描く軌跡と略平行となるような滑らかな曲面にて構成されていてもよい。

また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。

本発明の実施形態に係るレーザプリンタ１の要部を示す側断面図である。 本発明の実施形態に係るベルトクリーナ１００の拡大図である。 図２のＡ部拡大図である。 楕円ロータ１１１とロータハウジング部１１４との最小隙間寸法Ｌ１、Ｌ２、及び第１壁面１１２と第２壁面１１３との角度θをパラメータとして廃トナーの搬送状態を試験したときの試験結果を示す図表である。 第１壁面１１２と第２壁面１１３との角度θをパラメータとして廃トナーの搬送状態を試験したときの試験結果を示す図表である。 第２壁面１１３の先端の幅寸法Ｌ３、及び第２壁面１１３の先端からクリーニングシャフト１０２の外周面までの距離Ｌ４をパラメータとして廃トナーの搬送状態を試験したときの試験結果を示す図表である。

符号の説明

１…レーザプリンタ、３…筐体、５…排紙トレイ、７…排出部、
１０…画像形成部、２０…フィーダ部、２１…給紙トレイ、２２…給紙ローラ、
２４…搬送ローラ、２５…加圧ローラ、２６…レジストローラ、
２７…レジストコロ、３０…搬送機構、３１…駆動ローラ、３２…従動ローラ、
３３…搬送ベルト、６０…スキャナ部、７０…現像トナーカートリッジ、
７１…感光ドラム、７２…帯電器、７３…転写ローラ、７４…トナー収容部、
７４Ａ…トナー収容室、７４Ｂ…トナー供給ローラ、７４Ｃ…現像ローラ、
７４Ｄ…層厚規制ブレード、７５…ケーシング、８０…定着ユニット、
８１…加熱ローラ、８２…加圧ローラ、９１…排出ローラ、
１００…ベルトクリーナ、１０１…クリーニングローラ、
１０２…クリーニングシャフト、１０３…剥離ブレード、
１０４…飛散防止ブレード、１０５…廃トナー収容部、１０６…収容空間、
１０７…入口部、１０８…ケーシング、１０９…底壁部、
１１０…廃トナー圧送ポンプ機構、１１１…楕円ロータ、１１２…第１壁面、
１１３…第２壁面、１１３…壁面、１１４…ロータハウジング部、
１１５…リードバルブ、１１６…テーパ部、１２０…廃トナー量センサ、
１２１…フィルムドア、１５０…トナー収容部。

Claims (8)

1. 記録シートにトナーを転写することにより、記録シートに画像を形成する電子写真方式の画像形成装置であって、
   廃トナーが収容される収容空間を構成する廃トナー収容部と、
   前記収容空間外に配設されて廃トナーを前記収容空間に向けて搬送するとともに、前記収容空間内に収容された廃トナーを圧縮することができる廃トナー圧送ポンプ機構とを具備し、
   前記廃トナー収容部の底壁部のうち前記廃トナー収容部の入口部から連なる部位は、略水平方向に延びていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記廃トナー圧送ポンプ機構は、
   略楕円状の断面形状を有し、この断面に対して直交する回転軸周りに回転する楕円ロータ、
   前記入口部から連なる第１壁面及び前記第１壁面と交差する方向に延びる第２壁面を有し、前記楕円ロータを囲むように設けられたロータハウジング部、並びに
   前記楕円ロータの回転中心に対して前記入口部側から前記楕円ロータの外周面に摺動可能に接触して前記廃トナー圧送ポンプ機構から吐出された廃トナーが前記収容空間外に排出されてしまうことを防止する、弾性変形可能な板状のリードバルブを備えて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第１壁面と前記楕円ロータとの最小隙間寸法は、０．３ｍｍ以上、２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記第２壁面と前記楕円ロータとの最小隙間寸法は、０．３ｍｍ以上、１．４ｍｍ未満であることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
5. 前記第２壁面の先端の幅寸法は、１ｍｍ未満であることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載の画像形成装置。
6. 前記第１壁面及び前記第２壁面は、型成形法にて一体成形されており、
   さらに、前記第２壁面の少なくとも先端側には、先端側に向かうほど幅寸法が小さくなるテーパ部が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記第２壁面のうち前記楕円ロータと対向する面は、鉛直方向と略平行であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記第２壁面の上方側に回転可能に配設され、外周面に廃トナーが付着するクリーニングシャフトと、
   前記クリーニングシャフトの外周面に付着した廃トナーを掻き落とす剥離ブレードとを具備し、
   前記第２壁面の先端から前記クリーニングシャフトの外周面までの距離は、１．５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項２ないし７のいずれか１つに記載の画像形成装置。

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