JP2017076061A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の増加を抑制しながら、廃トナー固着による詰まりを抑制することが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】この画像形成装置１は、画像形成部で発生した廃トナーが搬送されるトナー搬送パイプ３１と、トナー搬送パイプ３１内を搬送された廃トナーを回収する廃トナーボトル３７と、トナー搬送パイプ３１内に配置され、廃トナーを搬送する搬送スクリュー３５と、搬送スクリュー３５を回転駆動するためのステッピングモーター４０と、ステッピングモーター４０の回転駆動を制御する回転制御部と、を備える。回転制御部は、ステッピングモーター４０を共振駆動させる。【選択図】図２

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、廃トナーが搬送される廃トナー搬送経路を備えた画像形成装置に関するものである。

コピー機、プリンター、ＦＡＸ等の電子写真方式を用いる画像形成装置においては、主に粉末のトナーを含有する現像剤が使用され、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等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（廃トナー）は、廃トナー搬送経路を介して廃トナー回収容器内へ貯留される。廃トナー搬送経路内には、廃トナーを搬送するための搬送スクリューが設けられており、搬送スクリューが回転駆動することによって、廃トナーが廃トナー搬送経路内を搬送される。

ところで、画像形成装置の停止時間が長い場合、温湿度が高い場合、及び高濃度印字が続いて廃トナーが増加した場合などに、廃トナー搬送経路内で廃トナーが固着しやすくなる。そして、固着量が増加すると廃トナーが詰まる場合がある。

そこで、廃トナー搬送経路にソレノイドを設け、ソレノイドの振動によって廃トナー搬送経路内で固着した廃トナーを崩すように構成した画像形成装置が用いられている。

なお、廃トナー搬送経路の搬送スクリューに固着した廃トナーを崩すためにソレノイドを設けた画像形成装置は、例えば特許文献１に開示されている。

特開２０１０−２２４２８４号公報

しかしながら、従来の画像形成装置では、廃トナー搬送経路内で固着した廃トナーを崩すためにソレノイドを設けるので、その分、部品点数が増加するという問題点がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、部品点数の増加を抑制しながら、廃トナー固着による詰まりを抑制することが可能な画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の第１の構成の画像形成装置は、記録媒体上に画像を形成する画像形成部と、画像形成部で発生した廃トナーが搬送される廃トナー搬送経路と、廃トナー搬送経路内を搬送された廃トナーを回収する廃トナー回収容器と、廃トナー搬送経路内に配置され、廃トナーを搬送する搬送スクリューと、搬送スクリューを回転駆動するためのステッピングモーターと、ステッピングモーターの回転駆動を制御する回転制御部と、を備える。回転制御部は、ステッピングモーターを共振駆動させる。

本発明の第１の構成によれば、回転制御部は、ステッピングモーターを共振駆動させる。これにより、ステッピングモーターが共振駆動することにより生じる振動によって、廃トナー搬送経路内で固着した廃トナーを崩すことができるので、廃トナー固着による詰まりを抑制することができる。

また、搬送スクリューを回転駆動するためのステッピングモーターを、固着した廃トナーを崩す部材として兼用することができるので、固着した廃トナーを崩すためにソレノイド等を別途設ける場合に比べて、部品点数の増加を抑制することができる。

本発明の一実施形態の画像形成装置の構造を概略的に示した断面図である。 本発明の一実施形態の画像形成装置のトナー搬送パイプ周辺の構造を示した断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態の画像形成装置１の構造を概略的に示した断面図である。画像形成装置（例えばモノクロプリンター）１では、画像形成動作を行う場合、帯電ユニット２により図１の時計回り方向に回転する感光体ドラム３が一様に帯電され、画像データに基づく露光ユニット（レーザー走査ユニット等）４からのレーザービームにより感光体ドラム３上に静電潜像が形成され、現像ユニット５により静電潜像に現像剤（以下、トナーという）が付着されてトナー像が感光体ドラム３の表面に形成される。

この現像ユニット５へのトナーの供給はトナーコンテナ６から行われる。なお、画像データはパーソナルコンピューター（図示せず）等から送信される。また、感光体ドラム３の表面の残留電荷を除去する除電装置（図示せず）が、感光体ドラム３の回転方向に対しクリーニング装置７の下流側に設けられている。

上記のようにトナー像が形成された感光体ドラム３に向けて、記録媒体としてのシート（転写紙、ＯＨＰ等）が給紙カセット８からシート搬送路９を経由して搬送され、レジストローラー対１０で転写ローラー１１（画像転写部）への給送タイミングが調整される。そして、転写ローラー１１により感光体ドラム３の表面に形成されたトナー像がシートに転写される。トナー像が転写されたシートは感光体ドラム３から分離され、定着ローラー対１２を有する定着部１３に搬送されてトナー像が定着される。定着部１３を通過したシートは、シート搬送路１４により装置上部に搬送され、排出ローラー対１５により排出トレイ１６に排出される。なお、帯電ユニット２、感光体ドラム３、露光ユニット４、現像ユニット５、転写ローラー１１、クリーニング装置７および除電装置（図示せず）によって、シート上に画像を形成する画像形成部が構成されている。

一方、感光体ドラム３の表面に残留しているトナーはクリーニング装置７により除去される。そして、感光体ドラム３は除電装置（図示せず）により残留電荷が除電された後、帯電ユニット２によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われる。

感光体ドラム３は、例えばアルミドラムの外周面にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）や有機感光層（ＯＰＣ）から成る感光層が積層されたものであり、帯電ユニット２により、表面を帯電させるようになっている。そして、露光ユニット４からのレーザービームを受けた表面に帯電を減衰させた静電潜像を形成する。帯電ユニット２は、放電（例えばコロナ放電）することで感光体ドラム３の表面を帯電させるものであり、例えば細いワイヤー等を電極として、高電圧を印加されることで放電するようになっている。

露光ユニット４は、画像データに基づいて、光ビーム（例えばレーザービーム）を感光体ドラム３に照射し、感光体ドラム３の表面に静電潜像を形成する。現像ユニット５は、感光体ドラム３に対向配置された現像ローラーを備え、内部に収容された現像剤を現像ローラーにより感光体ドラム３の静電潜像に付着させて、トナー像を形成する。

クリーニング装置７は、トナー像がシートに転写された後に、感光体ドラム３の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。クリーニング装置７の詳細な構成については後述する。

定着部１３は、内部にハロゲンランプ等が配設された図１の時計回り方向に回転する加熱ローラー、及び反時計回り方向に回転する加圧ローラーから成る定着ローラー対１２がハウジング内に収納されている。転写ローラー１１によりトナー像が転写されたシートは、定着部１３内に搬入されて定着ローラー対１２の定着ニップ部を通過する。このとき所定の温度及び圧力により加熱、加圧され、シート上のトナー像が溶融定着される。

図２は、本発明の一実施形態の画像形成装置１のトナー搬送パイプ３１周辺の構造を示した断面図である。クリーニング装置７のハウジング７ａ内にはスプリング（図示せず）により感光体ドラム３の長手方向に線接触する摺擦ローラー２１、クリーニングブレード２２、及び回収スクリュー２３を備えている。

摺擦ローラー２１は感光体ドラム３に所定の圧力で圧接されており、図示しない駆動手段により感光体ドラム３との当接面において同一方向に回転（順回転）するが、その周速は感光体ドラム３の周速よりも速くなるように（ここでは１．２倍）制御されている。摺擦ローラー２１としては、例えば金属シャフトの周囲にローラー体としてＥＰＤＭゴム製でアスカＣ硬度５５°の発泡体層を形成した構造が挙げられる。ローラー体の材質としてはＥＰＤＭゴムに限定されず、他の材質のゴムや発泡ゴム体であっても良く、アスカＣ硬度が１０〜９０°の範囲のものが好適に使用される。

感光体ドラム３表面の、摺擦ローラー２１との当接面よりも回転方向下流側には、クリーニングブレード２２が感光体ドラム３に当接した状態で固定されている。クリーニングブレード２２としては、例えばＪＩＳ硬度が７８°のポリウレタンゴム製のブレードが用いられ、その当接点において感光体ドラム３の接線方向に対し所定の角度で取り付けられている。なお、クリーニングブレード２２の材質及び硬度、寸法、感光体ドラム３への食い込み量及び圧接力等は、感光体ドラム３の仕様に応じて適宜設定される。

摺擦ローラー２１或いはクリーニングブレード２２により感光体ドラム３表面から掻き落とされた残留トナー（廃トナー）は重力により落下し、ハウジング７ａ内に徐々に堆積する。そして、回収スクリュー２３が回転することにより、ハウジング７ａ内の廃トナーはハウジング７ａの長手方向（図２の紙面と垂直な方向）に順次搬送され、ハウジング７ａの底面の一端に設けられたトナー排出部２５からクリーニング装置７の外部に排出される。

トナー搬送装置３０は、トナー搬送パイプ（廃トナー搬送経路）３１と、トナー搬送パイプ３１内に配置される搬送スクリュー３５と、を含んでいる。トナー搬送パイプ３１の両端部にはトナー搬入口３２、トナー排出口３３が形成されており、トナー搬入口３２はクリーニング装置７のトナー排出部２５に、トナー排出口３３は廃トナーボトル（廃トナー回収容器）３７にそれぞれ連結されている。搬送スクリュー３５は、搬送羽（螺旋羽）３５ａ及びその中心を貫通する回転軸３５ｂから構成されており、トナー搬送パイプ３１に回転可能に支持されている。回転軸３５ｂの一端はトナー搬送パイプ３１の外部に延長されており、その先端には駆動入力ギア３９が付設されている。駆動入力ギア３９はステッピングモーター４０のモーターギア４０ａに連結されており、搬送スクリュー３５は所定の速度で回転駆動される。搬送スクリュー３５が図中矢印Ａ方向に回転することにより、クリーニング装置７からトナー搬入口３２を介してトナー搬送パイプ３１内に搬入された廃トナーはトナー搬送パイプ３１内を矢印Ｂ方向に順次搬送され、トナー排出口３３を介して廃トナーボトル３７内へ貯留される。

ステッピングモーター４０は、搬送スクリュー３５を回転駆動するために設けられている。ステッピングモーター４０には、電力供給部４１が電気的に接続されている。また、電力供給部４１には、画像形成装置１全体を制御する制御部４２が電気的に接続されている。電力供給部４１および制御部４２によって、ステッピングモーター４０の回転駆動を制御する回転制御部が構成されている。

ステッピングモーター４０は、トナー搬送パイプ３１に取り付けられている。これにより、後述するようにステッピングモーター４０が共振駆動した際の振動をトナー搬送パイプ３１に伝わりやすくすることができる。なお、ステッピングモーター４０は、トナー搬送パイプ３１以外の部材に取り付けられていてもよい。

制御部４２は、ステッピングモーター４０を共振駆動させる共振モードと、ステッピングモーター４０を共振しない状態で駆動させて廃トナーを搬送する搬送モードと、を実行可能である。具体的には、共振モードを実行する場合、制御部４２は、電力供給部４１を制御して、特定周波数のパルス電力をステッピングモーター４０に入力することによって、ステッピングモーター４０を共振駆動させる。これにより、ステッピングモーター４０は共振し、トナー搬送パイプ３１が振動する。なお、特定周波数とは、ステッピングモーター４０の固有振動数のｎ倍（ｎは自然数）の周波数である。その一方、搬送モードを実行する場合、制御部４２は、電力供給部４１を制御して、特定周波数とは異なる周波数のパルス電力をステッピングモーター４０に入力することによって、ステッピングモーター４０を共振しない状態で回転駆動させる。これにより、廃トナーは、トナー搬送パイプ３１内を矢印Ｂ方向に搬送される。

制御部４２は、共振モードを実行した後に、搬送モードを実行する。共振モードを実行するタイミングは特に限定されないが、トナー搬送パイプ３１内の廃トナーが固着しやすい状況になった後に実行することが好ましい。このため、制御部４２は、例えば搬送スクリュー３５（又は画像形成装置１）が所定時間以上停止した後に回転駆動を開始する際に、搬送モードに先立って共振モードを実行する。また、制御部４２は、例えばトナー搬送パイプ３１周囲の温度および湿度が所定値以上（例えば、４０℃以上、７０％以上）になった際（又は、装置停止時に温度および湿度が所定値以上になった後に回転駆動を開始する際）に、共振モードを実行する。なお、トナー搬送パイプ３１周囲の温度および湿度は、クリーニング装置７近傍に設けられた温湿度センサー４３（図１参照）によって計測される。また、制御部４２は、高濃度印字が所定枚数以上連続した際（又は、高濃度印字の累積枚数が所定枚数以上に達した際）に、共振モードを実行する。例えば、制御部４２は、１００枚中に占める５０％以上の印字率の印字枚数の割合が３０％以上の場合に、共振モードを実行する。なお、印字率は、パーソナルコンピューター等からの画像データに基づいて算出される。

本実施形態では、上記のように、制御部４２は、電力供給部４１を制御して、ステッピングモーター４０を共振駆動させる。これにより、ステッピングモーター４０が共振駆動することにより生じる振動によって、トナー搬送パイプ３１内で固着した廃トナーを崩すことができるので、廃トナー固着による詰まりを抑制することができる。

また、搬送スクリュー３５を回転駆動するためのステッピングモーター４０を、固着した廃トナーを崩す部材として兼用することができるので、固着した廃トナーを崩すためにソレノイド等を別途設ける場合に比べて、部品点数の増加を抑制することができる。

また、上記のように、制御部４２は、ステッピングモーター４０を共振駆動させる共振モードと、ステッピングモーター４０を共振しない状態で駆動させて廃トナーを搬送する搬送モードと、を実行可能である。これにより、廃トナーを搬送する際は搬送モードに切り替えることによって廃トナーを安定して搬送することができる。

また、上記のように、制御部４２は、共振モードを実行した後に、搬送モードを実行する。これにより、固着した廃トナーを共振モードによって崩した後で、崩した廃トナーを搬送することができるので、効率良く廃トナーを搬送することができる。

また、上記のように、制御部４２は、搬送スクリュー３５が所定時間以上停止した後に回転駆動を開始する際に、搬送モードに先立って共振モードを実行する。搬送スクリュー３５が所定時間以上停止した場合、トナー搬送パイプ３１内で廃トナーが固着しやすいので、搬送スクリュー３５が所定時間以上停止した後に回転駆動を開始する際に、搬送モードに先立って共振モードを実行することは、特に有効である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、上記実施形態では、モノクロプリンターに本発明を適用した例について示したが、本発明はこれに限らない。言うまでもなく、カラープリンター、カラー複写機、モノクロ複写機、デジタル複合機、ファクシミリ等の、廃トナーが搬送される廃トナー搬送経路を備えた種々の画像形成装置に本発明を適用できる。

また、上記実施形態では、感光体ドラム３で発生した廃トナーが搬送されるトナー搬送パイプ３１に本発明を適用した例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば、現像ユニット５で発生した廃トナーが搬送される廃トナー搬送経路や、感光体ドラム（像担持体）上に形成されたトナー像が１次転写される中間転写ベルトで発生した廃トナーが搬送される廃トナー搬送経路に本発明を適用してもよい。

１ 画像形成装置
３１ トナー搬送パイプ（廃トナー搬送経路）
３５ 搬送スクリュー
３７ 廃トナーボトル（廃トナー回収容器）
４０ ステッピングモーター
４１ 電力供給部（回転制御部）
４２ 制御部（回転制御部）

Claims (6)

1. 記録媒体上に画像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成部で発生した廃トナーが搬送される廃トナー搬送経路と、
   前記廃トナー搬送経路内を搬送された廃トナーを回収する廃トナー回収容器と、
   前記廃トナー搬送経路内に配置され、廃トナーを搬送する搬送スクリューと、
   前記搬送スクリューを回転駆動するためのステッピングモーターと、
   前記ステッピングモーターの回転駆動を制御する回転制御部と、
   を備え、
   前記回転制御部は、前記ステッピングモーターを共振駆動させることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記回転制御部は、ステッピングモーターを共振駆動させる共振モードと、ステッピングモーターを共振しない状態で駆動させて廃トナーを搬送する搬送モードと、を実行可能であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記回転制御部は、前記共振モードを実行した後に、前記搬送モードを実行することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記回転制御部は、前記搬送スクリューが所定時間以上停止した後に回転駆動を開始する際に、前記搬送モードに先立って前記共振モードを実行することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記回転制御部は、装置内部の温度および湿度が所定値以上になった場合に、前記共振モードを実行することを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
6. 前記回転制御部は、所定枚数の印字中に占める所定印字率以上の印字枚数の割合が所定値以上の場合に、前記共振モードを実行することを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。

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