JP2008209783A - トナー回収装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】廃トナー回収容器の容量全体にトナーを隙間なく且つ圧縮して充填可能な簡易な構成のトナー回収装置及びそれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナー回収装置２１は、回収された廃トナーを貯留するトナー回収容器２３と、トナー回収容器２３内に導入された廃トナーをトナー回収口２５から遠ざける方向（矢印Ｂ方向）に移送する偏心スパイラル２９とで構成されている。偏心スパイラル２９はトナー回収容器２３の長手方向に沿って配置されており、偏心スパイラル２９の両端はトナー回収容器２３の右側面２３ａと左側面２３ｂに回転可能に軸支されている。偏心スパイラル２９の上方にはトナー回収容器２３内を上下に仕切るトナー規制板３０が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真プロセスを用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置に関し、特にトナー担持体表面から除去された残留トナーを回収して貯留する廃トナー回収装置に関するものである。

コピー機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真方式を用いる画像形成装置においては、主に粉末の現像剤（以下、トナーという）が使用され、感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像を現像装置内のトナーによって可視化し、そのトナー像を直接或いは中間転写体を介して記録媒体上に転写した後、定着処理を行うプロセスが一般的である。このような画像形成装置においては、感光体ドラムや中間転写体表面の残留トナーを除去するためのクリーニング装置が搭載されており、クリーニング装置によって除去された残留トナーは、廃トナー回収容器内へ貯留される。所定枚数印刷後に廃トナー回収容器が満杯になると、ユーザに通知されて廃トナー回収容器の廃棄、交換が行われる。

このような廃トナー回収容器は、通常、画像形成装置本体内の空きスペースを利用して配置できるように、空きスペースに合わせて大きさや形状が設計される。そのため、空きスペースの都合上、廃トナー回収容器が横長になることがあった。この場合、廃トナーを単に回収容器内部に導入するだけでは容量全体に隙間なく充填することができず、余分な未充填スペースが発生するという問題点があった。また、この未充填スペースの発生を見越して廃トナー量に見合うだけの容積を確保するには大型の廃トナー回収容器を搭載する必要があるため、装置の小型化、省スペース化の障害となっていた。

特に、４色のトナーを使用するフルカラー画像形成装置においては、発生する廃トナー量もモノクロ機に比べ４倍以上となるため、廃トナー回収容器の配置スペースの確保は大きな課題となっている。さらに、廃トナーを現像装置内へ再投入して再利用する廃トナーリサイクル方式も提案されているが、カートリッジから供給される新たなトナーに比べて電荷特性、物理特性に劣る廃トナーの混入による画像品質の劣化が問題となっていた。

そこで、廃トナー回収容器の容量全体に隙間なく廃トナーを回収して充填効率を高める方法が提案されており、例えば特許文献１には、廃トナー容器内に搬送スパイラル（スクリュー）を配置することにより、廃トナーを容器の長手方向に往復移動させる廃トナーボックスが開示されている。

ここで、廃トナー回収容器内の容量を有効に利用するためには、容器内部の隙間をなくすだけでなく、廃トナーを圧縮してより多くの廃トナーを充填できるようにすることが望ましい。しかし、特許文献１の方法では廃トナーを容器全体にならして充填することは可能であるが、廃トナーを圧縮する効果はなく、充填効率を高める方法として十分ではなかった。
特開２００６−９８７４３号公報

本発明は、上記問題点に鑑み、廃トナー回収容器の容量全体にトナーを隙間なく且つ圧縮して充填可能な簡易な構成のトナー回収装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、クリーニング手段によりトナー担持体上から除去された廃トナーを回収するトナー回収口が形成されたトナー回収容器と、該トナー回収容器の内部に回収された廃トナーを前記トナー回収口から遠ざける方向に移送するトナー移送部材と、を備えたトナー回収装置において、前記トナー移送部材は、螺旋羽及び該螺旋羽の中心からずれた位置を通る回転軸から成り前記トナー回収容器の長手方向に沿って配置される偏心スパイラルであり、前記螺旋羽の回転軌道径が前記トナー回収容器の幅方向の内寸と略等しいことを特徴としている。

また本発明は、上記構成のトナー回収装置において、前記偏心スパイラルの上方に、前記トナー回収容器内を上下に仕切るトナー規制板を配置したことを特徴としている。

また本発明は、上記構成のトナー回収装置が搭載された画像形成装置である。

本発明の第１の構成によれば、偏心スパイラルの回転により、螺旋羽の大径部とトナー回収容器の内壁面との隙間で廃トナーが圧縮される。従って、廃トナーに圧縮力を作用させつつトナー回収容器の長手方向に廃トナーを隙間なく充填可能となる。

また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成のトナー回収装置において、偏心スパイラルの上方に、トナー回収容器内を上下に仕切るトナー規制板を配置することにより、偏心スパイラルの上方への廃トナーの巻き上げが防止されるとともに廃トナーの圧縮効率も高くなる。

また、本発明の第３の構成によれば、トナー回収装置の容量を最大限に利用できる上記第１又は第２の構成のトナー回収装置を搭載することにより、従来に比べてトナー回収装置の配置スペースも小さくなり、小型で省スペースな画像形成装置となる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明のトナー回収装置が搭載された画像形成装置の概略断面図である。画像形成装置１００（ここではカラープリンタ）本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（マゼンタ、シアン、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。

この画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、駆動手段（図示せず）により図１において時計回りに回転しながら各画像形成部に隣接して移動する中間転写ベルト８上に順次転写（一次転写）された後、二次転写ローラ９において用紙Ｐ上に一度に転写（二次転写）され、さらに、定着部７において用紙Ｐ上に定着された後、装置本体より排出される構成となっている。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

トナー像が転写される用紙Ｐは、装置下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラ１２ａ及びレジストローラ対１２ｂを介して二次転写ローラ９へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。また、二次転写ローラ９の下流側には中間転写ベルト８表面に残存するトナーを除去するためのブレード状のベルトクリーナ１９が配置されている。

次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する露光ユニット４と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像ユニット３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）を除去するクリーニング部５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄが設けられている。

ユーザにより画像形成開始が入力されると、先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いで露光ユニット４によって光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像ユニット３ａ〜３ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄに対向配置された現像ローラ（現像剤担持体）を備え、それぞれマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各色のトナーがトナーカートリッジ（図示せず）によって所定量充填されている。このトナーは、現像ユニット３ａ〜３ｄの現像ローラにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光ユニット４からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、中間転写ベルト８に所定の転写電圧で電界が付与された後、一次転写ローラ６ａ〜６ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のマゼンタ、シアン、イエロー、及びブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナーがクリーニング部５ａ〜５ｄにより除去される。

中間転写ベルト８は、従動ローラ１０、駆動ローラ１１及びテンションローラ２０に掛け渡されており、駆動モータ（図示せず）による駆動ローラ１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回りに回転を開始すると、用紙Ｐがレジストローラ１２ｂから所定のタイミングで中間転写ベルト８に隣接して設けられた二次転写ローラ９へ搬送され、中間転写ベルト８とのニップ部（二次転写ニップ部）において用紙Ｐ上にフルカラー画像が二次転写される。トナー像が転写された用紙Ｐは定着部７へと搬送される。

定着部７に搬送された用紙Ｐは、定着ローラ対１３のニップ部（定着ニップ部）を通過する際に加熱及び加圧されてトナー像が用紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された用紙Ｐは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられる。用紙Ｐの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラ１５によって排出トレイ１７に排出される。

一方、用紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着部７を通過した用紙Ｐの一部を一旦排出ローラ１５から装置外部にまで突出させる。その後、用紙Ｐは排出ローラ１５を逆回転させることにより分岐部１４で用紙搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ローラ９に再搬送される。そして、中間転写ベルト８上に形成された次の画像が二次転写ローラ９により用紙Ｐの画像が形成されていない面に転写され、定着部７に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ１７に排出される。

また、装置の下部にはクリーニング部５ａ〜５ｄ及びベルトクリーナ１９において掻き取られた廃トナーを回収して貯留するトナー回収装置２１が配置されており、トナー回収パイプ２７（図２参照）を介してクリーニング部５ａ〜５ｄ及びベルトクリーナ１９に連結されている。

図２は、本発明のトナー回収装置の内部構造を示す透視斜視図である。トナー回収装置２１は、回収された廃トナーを貯留するトナー回収容器２３と、トナー回収容器２３内に導入された廃トナーをトナー回収口２５から遠ざける方向（矢印Ｂ方向）に移送する偏心スパイラル２９とで構成されている。

トナー回収口２５はトナー回収容器２３の右側面２３ａの上部に形成されており、トナー回収パイプ２７の端部が挿入されている。トナー回収パイプ２７の内部には廃トナーを搬送するための搬送スパイラル（図示せず）が配置されている。

偏心スパイラル２９はトナー回収容器２３の長手方向に沿って配置されており、偏心スパイラル２９の両端はトナー回収容器２３の右側面２３ａと左側面２３ｂに回転可能に軸支されている。偏心スパイラル２９の上方にはトナー回収容器２３内の空間を上下に仕切るトナー規制板３０が設けられている。トナー規制板３０としては、樹脂フィルムや樹脂板、金属板等が用いられる。なお、トナー規制板３０はトナー回収パイプ２７の下方には設けられておらず、トナー回収パイプ２７から導入される廃トナーの容器底部への落下を妨げないように設計されている。

図３は、偏心スパイラル２９の一部を拡大した斜視図である。偏心スパイラル２９は、螺旋羽３１及び回転軸３３から構成されており、回転軸３３が螺旋羽３１の中心からずれた位置を通ることにより、螺旋羽３１は大径部３１ａと小径部３１ｂとを有している。大径部３１ａ及び小径部３１ｂは、それぞれが回転軸３３の外周面から同一方向に突出している。

図４は、廃トナー回収初期におけるトナー回収装置の状態を示す正面断面図（図１のＡＡ′断面）、図５は、廃トナーが容器全体に回収された状態を示す正面断面図、図６は、図５の左方向から見た側面断面図である。図４〜図６を用いて本発明のトナー回収装置に廃トナーが回収される過程について説明する。

廃トナー回収の初期段階においては、図４に示すように、トナー回収パイプ２７の開口部２７ａからトナー回収容器２３内の右側面２３ａ付近に廃トナーＴが落下して円錐状に堆積していく。一方、トナー回収装置２１外部の駆動モータ及びギヤ機構（図示せず）により偏心スパイラル２９が図６の矢印Ｃ方向に回転する。そして、廃トナーＴが偏心スパイラル２９に接触する程度に堆積すると、偏心スパイラル２９の回転によりトナー回収口２５から遠ざける方向（矢印Ｂ方向）に移送される。

図４の状態からさらに廃トナーＴが堆積すると、偏心スパイラル２９によって廃トナーＴが順次矢印Ｂ方向に移送され、図５に示すように、廃トナーＴは右側面２３ａから左側面２３ｂに亘ってトナー回収容器２３の長手方向全域に充填される。

ここで、図６に示すように、偏心スパイラル２９の螺旋羽３１の回転軌道径（図６の破線円）はトナー回収容器２３の幅方向（図６の左右方向）の内寸と略等しくなっているため、偏心スパイラル２９の矢印Ｃ方向への回転により、大径部３１ａとトナー回収容器の内壁面との隙間Ｓで廃トナーＴが圧縮される。従って、廃トナーＴに圧縮力を作用させつつ右側面２３ａから左側面２３ｂまで廃トナーＴを隙間なく充填することができ、容器全体の充填効率が最大限まで引き上げられる。

なお、螺旋羽３１の回転軌道径とトナー回収容器２３の幅方向の内寸とが略等しいとは、隙間Ｓにおいて廃トナーＴの圧縮が可能な程度に螺旋羽３１の回転軌道がトナー回収容器２３の幅方向の内壁面に近接していることをいう。

また、偏心スパイラル２９の上方にはトナー規制板３０が配置されるため、偏心スパイラル２９よりも上への廃トナーＴの巻き上げが防止される。これにより、トナー回収口２５からの廃トナーＴの漏出による装置本体内の汚染が抑制される。また、トナー規制板３０は螺旋羽３１の回転軌道の外側直近に配置されているので、大径部３１ａにより押し上げられた廃トナーＴの上方への移動が抑制されて隙間Ｓにおける廃トナーＴの圧縮効率がより高くなる。

こうしてトナー回収容器２３内に廃トナーＴが満杯まで充填されると、偏心スパイラル２９の駆動入力ギヤと装置本体側のギヤ（いずれも図示せず）との連結を解除し、さらにトナー回収口２５からトナー回収パイプ２７を引き抜いた後、トナー回収装置２１を装置本体から取り外す。そして、新たなトナー回収装置２１が装着される。

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば上記実施形態においては、偏心スパイラル２９の上方にトナー規制板３０を配置したが、例えばトナー回収口２５からの廃トナーの漏出を防止可能な場合はトナー規制板３０を設けない構成としても良い。その場合、偏心スパイラル２９をトナー回収容器２３の上面近傍に配置できるため、トナー回収容器２３の有効容量が大きくなる。

また、本発明は図１に示したようなタンデム型のカラー画像形成装置に限られるものではなく、ロータリー方式のカラー複写機及びプリンタ、モノクロ複写機、モノクロプリンタ、デジタル複合機、ファクシミリ等の、廃トナーの回収機構を有する種々の画像形成装置に適用できるのはもちろんである。

本発明は、クリーニング手段によりトナー担持体上から除去された廃トナーを回収するトナー回収口が形成されたトナー回収容器と、該トナー回収容器の内部に回収された廃トナーをトナー回収口から遠ざける方向に移送するトナー移送部材と、を備えたトナー回収装置において、トナー移送部材は、螺旋羽及び該螺旋羽の中心からずれた位置を通る回転軸から成りトナー回収容器の長手方向に沿って配置される偏心スパイラルであり、螺旋羽の回転軌道径をトナー回収容器の幅方向の内寸と略等しくしたものである。

これにより、トナー回収容器の長手方向に沿ってトナー回収口から離れた位置まで廃トナーを圧縮しながら隙間なく充填可能となるため、廃トナーの充填効率を高めたコンパクトなトナー回収装置を提供することができる。

また、偏心スパイラルの上方に、トナー回収容器内を上下に仕切るトナー規制板を配置したので、偏心スパイラルの上方への廃トナーの巻き上げを防止して廃トナーの圧縮効率をより高めたトナー回収装置となる。

また、本発明のトナー回収装置を搭載することで、画像形成装置内の僅かな空きスペースを有効利用でき、且つトナー回収装置の交換頻度も低減される、小型で省スペースな画像形成装置となる。

は、本発明のトナー回収装置が搭載された画像形成装置の構成を示す概略断面図である。 は、本発明のトナー回収装置の内部構造を示す透視斜視図である。 は、偏心スパイラルの一部を拡大した斜視図である。 は、本発明のトナー回収装置の廃トナー回収初期における正面断面図である。 は、本発明のトナー回収装置において廃トナーが容器の長手方向全域に回収された状態を示す正面断面図である。 は、本発明のトナー回収装置において廃トナーが容器の長手方向全域に回収された状態を示す側面断面図である。

符号の説明

Ｐａ〜Ｐｄ 画像形成部
１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（トナー担持体）
５ａ〜５ｄ クリーニング部（クリーニング手段）
８ 中間転写ベルト（トナー担持体）
１９ ベルトクリーナ（クリーニング手段）
２１ トナー回収装置
２３ トナー回収容器
２３ａ、２３ｂ 側面
２５ トナー回収口
２７ トナー回収パイプ
２９ 偏心スパイラル
３０ トナー規制板
３１ 螺旋羽
３１ａ 大径部
３１ｂ 小径部
３３ 回転軸
１００ 画像形成装置
Ｔ 廃トナー

Claims (3)

1. クリーニング手段によりトナー担持体上から除去された廃トナーを回収するトナー回収口が形成されたトナー回収容器と、
   該トナー回収容器の内部に回収された廃トナーを前記トナー回収口から遠ざける方向に移送するトナー移送部材と、を備えたトナー回収装置において、
   前記トナー移送部材は、螺旋羽及び該螺旋羽の中心からずれた位置を通る回転軸から成り前記トナー回収容器の長手方向に沿って配置される偏心スパイラルであり、前記螺旋羽の回転軌道径が前記トナー回収容器の幅方向の内寸と略等しいことを特徴とするトナー回収装置。
2. 前記偏心スパイラルの上方に、前記トナー回収容器内を上下に仕切るトナー規制板を配置したことを特徴とする請求項１に記載のトナー回収装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のトナー回収装置を備えた画像形成装置。

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