JP2022144622A - 粉体搬送装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の増加を抑えつつトナー詰まりを防止できる粉体搬送装置を提供する。【解決手段】搬送スクリュ６０の備えた粉体搬送装置において、搬送する粉体の流入部と排出部６４の少なくとも一方における搬送スクリュ６０による搬送方向の上流端または下流端の軸部６２の表面部を他の軸部箇所の表面部よりも粉体との摩擦が小さくなるようにした。搬送スクリュ６０による搬送方向の端で、搬送スクリュの軸部６２に垂直な面を備えた部材６５と軸部６２に形成する羽部６１の端との間に所定の間隔Ｌを設けてもよい。【選択図】図４

Description

本発明は、粉体搬送装置及び画像形成装置に関するものである。

従来、搬送スクリュの備えた粉体搬送装置が知られている。
例えば、特許文献１には、係る粉体搬送装置として、画像形成装置に用いられ、ベルト部材からクリーニング部材で除去された廃トナーを搬送するものが記載されている。この廃トナー搬送装置は、流入部から入るトナーを排出部へ向けて搬送する搬送スクリュと、流入部又は排出部に設けられたトナー掻解手段とを有する。トナー掻解手段で流入部又は排出部におけるトナー詰まりを防止できるとしている。

ところが、トナー掻解手段を設けることから部品点数が増加してしまう。

上述した課題を解決するために、本発明は、搬送スクリュの備えた粉体搬送装置において、搬送する粉体の流入部と排出部の少なくとも一方における搬送スクリュによる搬送方向の上流端または下流端の軸部の表面部を他の軸部箇所の表面部よりも粉体との摩擦が小さくなるようにしたことを特徴とするものである。

本発明によれば、部品点数の増加を抑えつつトナー詰まりを防止できる。

実施形態に係るカラー画像形成装置の概略図。 ベルトクリーニングユニットの概略断面図を示す。 課題の説明図。 ベルトクリーニングユニットの要部の説明図。 一例に係る樹脂成形方法の説明図 摩擦係数の測定の説明図。

本発明を画像形成装置の廃トナーの搬送装置に適用した実施形態について説明する。図１は、実施形態に係るカラー画像形成装置の概略図である。画像形成装置は、中間転写ベルト１０の下方に、ベルト移動方向に沿って横に並べて配置された、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４つの画像形成手段を備えた、タンデム画像形成装置である。フルカラー画像形成時はイエロー現像器６、マゼンタ現像器７、シアン現像器８、ブラック現像器９の順で可視像を形成し、各色の可視像を中間転写ベルト１０上に順次重ね転写することでフルカラー画像を形成する。

図１において、「ａ」はイエロー、「ｂ」はマゼンタ、「ｃ」はシアン、「ｄ」はブラックに対応する符号として用いている。各色の装置は同一に構成されているため、以下では適宜「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、「ｄ」の表記を省略して説明する。

各画像形成手段は、像担持体としての感光体１の表面を帯電手段４にて帯電し、露光装置５により静電潜像を作成する。現像器６，７，８，９は静電潜像をトナー像に現像する。トナーとして粉体を用いる。１次転写部としての転写ローラ１１はトナー像を感光体１に対向する中間転写ベルト１０上に転写する。感光体クリーニングユニット２はブレード３により感光体１上の転写残トナーを回収する。回収した転写残トナーは廃トナー容器８６に収容する。

中間転写ベルト１０は、２次転写対向ローラ１２、ばね１４により付勢されたテンションローラ１３、張架ローラ１５、１８により張架されており、図中反時計回りに回転走行可能である。具体的には、図２に示すように、２次転写対向ローラ１２には駆動モータ８０が接続しており、駆動モータ８０には駆動モータ８０を制御するコントローラ９０が接続している。従って、２次転写対向ローラ１２は駆動モータ８０からの動力によって駆動される。１次転写ローラ１１は感光体１と中間転写ベルト１０との接触部であって中間転写ベルト１０の内側に配置されており、ばね２９によって加圧されている。１次転写ローラ１１には各電圧印加装置１００により所定の１次転写バイアスが印加される。

また、画像形成装置は中間転写ベルト１０をクリーニングするベルトクリーニングユニット５１を有している。ベルトクリーニングユニット５１については、図２を用いて後述する。

２次転写ローラ２１は２次転写対向ローラ１２に加圧当接されており、対向ローラ１２と連れ回りする。２次転写対向ローラ１２には電圧印加装置１０２により２次転写バイアスが印加され、２次転写ローラ２１と２次転写対向ローラ１２のニップ部に位置する２次転写位置にて中間転写ベルト１０上のトナー像が記録媒体２５に転写される。

２次転写ローラ２１の上方には、記録媒体２５上に２次転写された画像を定着する定着装置３０を設けている。定着装置３０は、定着ローラに加圧ローラを押し当てて構成されている。

このように構成された画像形成装置の動作は以下のようである。画像形成装置のスタートスイッチを押すと、コントローラ９０からの信号により駆動モータ８０（図２）が２次転写対向ローラ１２を回転駆動して他のローラを従動回転させ、中間転写ベルト１０を回転搬送する。同時に、個々の画像形成手段において各感光体１を回転して各感光体１上にそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの単色画像を形成する。そして、中間転写ベルト１０の搬送とともに１次転写ローラ１１にバイアスを印加し、それらの単色画像を中間転写ベルト１０上に順次転写して合成カラー画像を形成する。

一方、スタートスイッチを押したとき、給紙部３１の給紙ローラ２６を回転し、給紙カセットから記録媒体２５を繰り出し、分離ローラで１枚ずつ分離して給紙路に入れ、搬送ローラ２７で搬送して装置本体内の給紙路に導き、レジストローラ２８に突き当てて止める。

そして、中間転写ベルト１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ２８を回転し、中間転写ベルト１０と２次転写ローラとの間に記録媒体２５を送り込み、２次転写ローラ２１で転写して記録媒体２５上にカラー画像を記録する。この際、記録媒体２５が転写入口ガイド部材１９に沿って搬送されるよう対向転写入口ガイド部材４３が備えられている。転写バイアスは２次転写ローラ２１に印加しても良いし、２次転写部としての２次転写対向ローラ１２に印加しても良い。

２次転写ローラ２１と２次転写対向ローラ１２のニップ部で記録媒体２５に転写された４色重ね画像は、２次転写ローラ２１により２次転写出口ガイド４１及び定着入口ガイド４２に案内されて定着装置３０へ搬送される。定着装置３０の定着ローラと加圧ローラで熱と圧力を加えて転写画像を定着した後、記録媒体２５は排紙ローラ３２によって排紙される。

一方、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーはクリーニングユニット５１により除去され、中間転写ベルト１０はタンデム画像形成装置による再度の画像形成に備える。

図２は、ベルトクリーニングユニットの概略断面図を示す。図２（ａ）は装置前側から見たベルトクリーニングユニット５１の断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の矢視方向に見たクリーニングユニット５１の断面図、図２（ｃ）はベルトクリーニングユニットと廃トナー搬送ユニットの動力伝達部を示す概略図である。

ベルトクリーニングユニット５１は画像転写後に像担持体としての中間転写ベルト１０上に残留するトナーを除去するクリーニング装置である。ベルトクリーニングユニット５１は本発明の実施形態に係るトナー搬送装置の構成部品である。図２（ｂ）に示すように、ベルトクリーニングユニット５１は、ウレタンゴムよりなるクリーニング手段としてのクリーニングブレード２０と、クリーニングブレード２０により除去したトナーを搬送する搬送スクリュ６０とを筐体５２内に有する。搬送スクリュ６０は、円筒形の軸６２と、軸６２から半径方向外側に突出する螺旋状の突起である羽根６１とからなる。

図２（ａ）において、クリーニングブレード２０によって中間転写ベルト１０上から除去したトナーは、搬送スクリュ６０の回転により、クリーニングユニット５１の下方に設けられた廃トナー搬送ユニット７１に落とされる。その後、トナーは廃トナー搬送ユニット７１の排出部である開口部８５から落下してダクト８１へ入り、ダクト８１が連通する画像形成装置の下方に設けられた廃トナー容器８６（図１）に収容される。クリーニングブレード２０と中間転写ベルト１０の密着性を高めるため、クリーニングブレード２０に対向して中間転写ベルト１０の内周面には、対向ローラ１６が配置されている。

図２（ｂ）に示すように、搬送スクリュ６０は、中間転写ベルト１０及びクリーニングブレード２０の左右方向の幅よりも外側まで延在している。クリーニングブレード２０により中間転写ベルト１０上から除去された廃トナーは、回転駆動する搬送スクリュ６０により図２（ｂ）中左側にクリーニングユニット５１内の搬送路６３を搬送される。つまり、クリーニングユニット５１は、搬送スクリュ６０により搬送路６３で廃トナーを搬送する点でトナー搬送装置ともいえる。その後、廃トナーは搬送路６３の開口部６４より自由落下し、図２（ａ）に示すよう、クリーニングユニット５１の下方に配置された廃トナー搬送ユニット７１に受け渡され、廃トナー搬送ユニット７１内の搬送スクリュ７０によりさらに下流に搬送される。

前述のように、中間転写ベルト１０は、駆動モータ８０からの駆動力を伝達される２次転写対向ローラ１２により回転駆動され、対向ローラ１６は中間転写ベルト１０との接触摩擦により中間転写ベルト１０に連れ回る。

一方、図２（ｃ）に示すように、搬送スクリュ６０の軸６２の端部には歯車６８が設けられており、この歯車６８は、中間転写ベルト１０に連れ回る対向ローラ１６の端部に設けられた歯車３８と噛み合っている。よって、搬送スクリュ６０は対向ローラ１６から駆動力を得ている。また、搬送スクリュ７０の軸７９の端部には歯車７８が設けられており、この歯車７８は歯車６８と噛み合っている。よって、搬送スクリュ７０は搬送スクリュ６０の歯車６８から駆動力を得ている。

この構成において、印刷ジョブの終了後に、コントローラ９０は駆動モータ８０によって２次転写対向ローラ１２を逆回転し、中間転写ベルト１０を例えば２ｍｍ逆回転させることで、クリーニングブレード２０に溜まったトナーなどの異物をクリーニングブレード２０の上流へ一度吐き出す。これにより、クリーニングブレード２０の特定の箇所に異物が溜まり、異物がクリーニングブレード２０を貫通するなどの不具合を防ぐことができる。

図３は、課題を説明するための図２（ｂ）相当のベルトクリーニングユニットの概略断面図である。搬送スクリュ６０の開口部６４の対抗する部分で、軸部に垂直な面を備えた部材としての円板状の鍔部材６５の中央側の面と羽根６１との間の部分で排トナー６６が固着した様子を示している。この部分で、トナーの凝集、固着又は架橋が生じやすく、開口部６４に向かい自由落下せず、トナー詰まりが発生しやすい。図３（ｂ）に拡大して示すように、羽根６１の端部である末端６１ａが鍔部材６５の内側の面に接触するように羽根６１が形成されていると、羽根６１の末端６１ａの羽根面と鍔部材６５の内面で形成する楔状の空間にトナーが詰まり、これを起点に近傍までトナーの詰まりが成長しやすい。

特許文献１のトナー掻解手段を設けてのトナー詰まりの防止では、部品点数が増加するのに加えて次の不具合も生じる。トナー掻解手段を構成する掻解部材がスクリュに接触する際に不快音が発生する。また、掻解部材の曲げ角度が経時で開き安定した掻き解きが出来なくなるといった不具合である。

本実施形態では図４のように、廃トナー搬送スクリュの羽根６１の末端６１ａと鍔部材６５の内面との間を所定距離Ｌだけ開けて隙間部分６７を形成する。図４（ｂ）は部分拡大図である。これにより、楔状の空間によるトナー詰まりの発生を回避する。加えて、少なくとも隙間部分６７の表面には、トナーの付着力を低下させるために摩擦係数の低い材料を使用する。これにより、軸部表面にトナーが付着しづらくする。トナー詰まりを防ぐ。摩擦係数の小さい材料としてはフッ素化合物やシリコーン化合物が挙げられる。搬送スクリュ６０全体を樹脂成形で形成する場合、成型後の搬送スクリュの表面に、摩擦係数の低い材料を塗布などの表面処理によって付着させることができる。図４（ｃ）は低摩擦係数にする材料をストライプ状の塗布領域６２ａに塗布した様子を示す。周方向の全周に塗布してもよく、他の形状の塗布領域にしてもよい。

樹脂成形の型や型内面をなめらかにする必要があり軸全体を低摩擦にしようとするとコストアップになる。一部のみ低摩擦にする方が型内面のコストアップを抑えられる。型で対応するのではなく、後で低摩擦のための後処理作業をするにしても作業を少なくともコストアップを抑えられる。型内面に塗る離型剤が成形品の表面に付着するのを利用し、軸端部に対応する型部分に、テフロン（登録商標）などの離型性と、成形品表面に付着して低摩擦化もできる材質とを用いることもできる。これらの材料を成形品の表面に付着させて軸部を低摩擦化できる。無論、軸部の全体を低摩擦化してもよい。

図５は一例に係る樹脂成形方法の説明図である。成形の型２００，２０１の低摩擦できる材質を付けたい表面に対応する型２００に例えばスプレー２０２で低摩擦化するための材料を塗布する。そして、溶融された樹脂材料を２０４で示すように流し込む。冷却してから成形品２０５を取り出すと、転写にされて表面に低摩擦材料が付着した成形品２０５を得ることができる。

隙間部分６７に摩擦係数低下処理を施した廃トナー搬送スクリュを使用し、検証実験を行った。摩擦係数低下処理はスプレー塗装を行った。摩擦係数測定は図６に示すオイラーベルト法で行った。摩擦係数μは、下記に示すオイラーの公式に、張力（Ｔ１）、重錘荷重（Ｗ）、巻付角度（α）を代入することで算出される。
（オイラーの公式）
μ＝（１／α）×ｌｎ（Ｔ１／Ｗ）
荷重（Ｗ）は２０ｇ、紙は（株）リコー製マイペーパー幅１０ｍｍを紙すき方向が長手になるように切断、巻付角度αは９０°フォースゲージ引張速度は１ｍｍ／ｓｅｃ、スクリュは回転しないように固定した。

次に、摩擦係数低下処理をして得られた廃トナー搬送スクリュをリコー社製のＲＩＣＯＨＭＰＣ６００４（図１と同様の構成）に取り付け、画像面積率０．５％の画像を５００プリント／ジョブで、用紙を通紙せずに、Ａ４用紙横向き３０万枚にあたる距離だけ連続印刷し、印刷完了後に廃トナー搬送スクリュへの固着有無を確認した。

表１に実験結果をまとめた。塗布処理に用いる材料と塗布面積を異ならせる実験例である。実験例１では廃トナー搬送スクリュに固着が発生した結果ベルトが破れてしまった。ベルトが破れる理由は後述する。実験例２、３では表記載の材料を距離Ｌの周面全体に塗布した。これらでは固着は発生しなかった。摩擦係数低下処理をする面積を１／３とした実施例４では固着の成長が見られたがベルト破れや異常画像は発生しなかった。面積を示す分母は、図４（ｂ）に示すＬの塗布領域の全周の面積である。分子はそのうち、塗布した領域の面積である。摩擦係数低下処理をする面積を２／３とした実施例５では固着は発生しなかった。これらの実験から、隙間部分の摩擦係数は０．３５以下であることがこのましいことがわかった。

搬送スクリュにトナー固着が発生したときに、ベルトが破れる理由は次のとおりである。トナー詰まりが発生すると、搬送スクリュ６０が回転できなくなり、搬送スクリュ６０に駆動を伝達している対向ローラ１６が回転できなくなくなる。この対向ローラ１６はベルトにつれ回りするものであるため、対向ローラ１６が回転できないと、ベルトが通常速度で回転できなくなり、ベルトにしわがよったり破れたりするのである。

以上の図示の例は、中間転写ベルトと、少なくとも１本以上のローラ部材と、中間転写ベルト上に残留したトナーを除去するクリーニング手段と、クリーニング手段によって回収された廃トナーを搬送する部材を持ち、廃トナーを搬送する部材は軸と突起物からなる廃トナー搬送スクリュである。また、この例は、搬送されたトナーを落下させる開口部があり、廃トナー搬送スクリュの突起部と、廃トナー搬送スクリュの軸に対して垂直な位置にある壁面との間において、廃トナー搬送スクリュの突起部の末端との間には軸の周方向に渡って隙間があいている。そして、この例は、廃トナー搬送スクリュの、軸上の少なくとも上記隙間部分は、軸上の隙間以外の部分に対して摩擦係数が同等以下である。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。態様を構成する要素に対応する上記実施形態の要素の符号を付記する。
（態様１）
搬送スクリュ（６０）の備えた粉体搬送装置（５１）において、搬送する粉体（トナー）の流入部と排出部（６４）の少なくとも一方における搬送スクリュ（６０）による搬送方向の上流端または下流端の軸部（６２）の表面部（６７）を他の軸部箇所の表面部よりも粉体との摩擦が小さくなるようにした。これによれば、上記実施形態について説明したように、この軸部には粉体が付着しにくくなり、部品点数を増やすことなく、粉体の固着による粉体詰まりを防止することができる。

（態様２）
上記態様１において、前記表面部は、前記他の軸部箇所よりも低摩擦になる材質で形成する。これによれば、材料選択により、軸部へ粉体を付着しにくくできる。
（態様３）
上記態様２において、前記材質はフッ素化合物とシリコーン系化合物の少なくとも一方である。これによれば、広く流通している材料を用いて軸部への粉体の付着を抑制できる。

（態様４）
上記態様１～３において、前記搬送スクリュ（６０）による搬送方向の端で、前記搬送スクリュ（６０）の軸部（６２）に垂直な面を備えた部材（６５）と軸部に形成する羽部の端との間に所定の間隔（６７）を設けた。これによれば、従来と異なりトナー詰まりの起点になる楔状の空間が生じるのを回避できる。なお、図示の例では、垂直な面を備えた部材は鍔部材６５であったが、筐体５２の側壁自体でもよい。
（態様５）
上記態様１～４において、前記摩擦が小さくなるようにした表面部（６７）は、前記搬送方向の下流端の軸部のものであり、かつ、粉体搬送経路を構成するケース（５２）の底面の前記排出部としての開口（６４）に対向する。これによれば、搬送方向の下流端の底面にある開口の上方でトナー詰まりが発生して自由落下を妨げるのを回避できる。

（態様６）
上記態様１～５において、前記粉体はトナーである。よって、トナー詰まりによる不具合を防止できる。
（態様７）
上記態様６の粉体搬送装置（５１）を備えた画像形成装置である。これによれば、トナー詰まりによる画像形成装置不具合を防止できる。

（態様８）
上記態様７において、前記トナーは廃トナーであり、前記低摩擦の程度は、摩擦係数０．３５以下である。これによれば、廃トナーの詰まりを良好に防止できる。
（態様９）
上記態様８において、前記廃トナーを搬送する前記搬送スクリュ（６０）は、画像形成に用いるベルト部材（１０）につれ回るローラ（１６）から駆動を取る。これによれば、ベルトの破れなどを防止できる。

（態様１０）
上記態様９において、前記ローラ（１６）は、前記ベルト部材（１０）をクリーニングするクリーニング部材（２０）と前記ベルト部材を介して対向するように配置されたローラである。これによれば、ベルトの破れなどを防止できる。
（態様１１）
搬送スクリュ（６０）の備えた粉体搬送装置（５１）において、搬送スクリュによる搬送方向の少なくとも一部の軸部の表面部に、フッ素化合物とシリコーン化合物の少なくとも一方を設けた。この軸部には粉体が付着しにくくなり、部品点数を増やすことなく、粉体の固着による粉体詰まりを防止することができる。

１ ：感光体
２ ：感光体クリーニングユニット
３ ：ブレード
４ ：帯電手段
５ ：露光装置
６ ：イエロー現像器
７ ：マゼンタ現像器
８ ：シアン現像器
９ ：ブラック現像器
１０ ：中間転写ベルト
１１ ：１次転写ローラ
１２ ：２次転写対向ローラ
１３ ：テンションローラ
１４ ：ばね
１５ ：張架ローラ
１６ ：対向ローラ
１８ ：張架ローラ
１９ ：転写入口ガイド部材
２０ ：クリーニングブレード
２１ ：２次転写ローラ
２５ ：記録媒体
２６ ：給紙ローラ
２７ ：搬送ローラ
２８ ：レジストローラ
２９ ：ばね
３０ ：定着装置
３１ ：給紙部
３２ ：排紙ローラ
３８ ：歯車
４１ ：２次転写出口ガイド
４２ ：定着入口ガイド
４３ ：対向転写入口ガイド部材
５１ ：ベルトクリーニングユニット
５２ ：筐体
６０ ：搬送スクリュ
６１ ：羽根
６１ａ ：末端
６２ ：軸
６２ａ ：塗布領域
６３ ：搬送路
６４ ：開口部
６５ ：鍔部材
６６ ：排トナー
６７ ：隙間部分
６８ ：歯車
７０ ：搬送スクリュ
７１ ：廃トナー搬送ユニット
７８ ：歯車
７９ ：軸
８０ ：駆動モータ
８１ ：ダクト
８５ ：開口部
８６ ：廃トナー容器
９０ ：コントローラ
１００ ：電圧印加装置
１０２ ：電圧印加装置
Ｌ ：所定距離
α ：巻付角度

特開２０１８－２００３３４号公報

Claims (11)

1. 搬送スクリュの備えた粉体搬送装置において、
   搬送する粉体の流入部と排出部の少なくとも一方における搬送スクリュによる搬送方向の上流端または下流端の軸部の表面部を他の軸部箇所の表面部よりも粉体との摩擦が小さくなるようにしたことを特徴とする粉体搬送装置。
2. 請求項１に記載の粉体搬送装置において、
   前記表面部は、前記他の軸部箇所よりも低摩擦になる材質で形成することを特徴とする粉体搬送装置。
3. 請求項２に記載の粉体搬送装置において、
   前記材質はフッ素化合物とシリコーン系化合物の少なくとも一方であることを特徴とする粉体搬送装置。
4. 請求項１乃至３の何れか一に記載の粉体搬送装置において、
   前記搬送スクリュによる搬送方向の端で、前記搬送スクリュの軸部に垂直な面を備えた部材と軸部に形成する羽部の端との間に所定の間隔を設けたことを特徴とする粉体搬送装置。
5. 請求項１乃至４の何れか一に記載の粉体搬送装置において、
   前記摩擦が小さくなるようにした表面部は、前記搬送方向の下流端の軸部のものであり、かつ、粉体搬送経路を構成するケースの底面の前記排出部としての開口に対向することを特徴とする粉体搬送装置。
6. 請求項１乃至５の何れか一に記載の粉体搬送装置において、
   前記粉体はトナーであることを特徴とする粉体搬送装置。
7. 請求項６に記載の粉体搬送装置を備えた画像形成装置。
8. 請求項７に記載の画像形成装置において、
   前記トナーは廃トナーであり、前記摩擦の程度は、摩擦係数０．３５以下であることを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項８に記載の画像形成装置において、
   前記廃トナーを搬送する前記搬送スクリュは、画像形成に用いるベルト部材につれ回るローラから駆動を取ることを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項９に記載の画像形成装置において、
    前記ローラは、前記ベルト部材をクリーニングするクリーニング部材と前記ベルト部材を介して対向するように配置されたローラであることを特徴とする画像形成装置。
11. 搬送スクリュの備えた粉体搬送装置において、
    搬送スクリュによる搬送方向の少なくとも一部の軸部の表面部に、フッ素化合物とシリコーン化合物の少なくとも一方を設けたことを特徴とする粉体搬送装置。

Images