JP3787082B2 - 分級装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉体を所定の粒径を境に分級する分級装置、例えば感光体に残ったトナーを回収する際に分級し、使用可能なものを再使用するトナーリサイクル分級装置と、このトナーリサイクル分級装置を備えた電子写真式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置では、電子写真方式の作像プロセスを使用した画像形成装置が普及している。この種の画像形成装置においては、像担持体上に形成された静電潜像を現像装置から供給されるトナーによって現像することによって得たトナー像を転写装置によって転写紙に転写し、その後、転写紙を定着装置に搬送してトナー像を転写紙上に定着させるようにしている。トナー像を転写紙上に転写した後にドラム状の像担持体上に付着して残留する残留トナーは、例えばクリーニングブレードを使用したクリーニング装置で除去されて廃トナータンク等に回収されるのが一般的である。
【０００３】
しかし、昨今の地球環境保護の要求により、資源の有効活用が求められ、その一環として、回収されたトナーについても再利用が求められている。そこで、この種の電子写真プロセスを使用した画像形成装置において、残留トナーを回収し、トナーを現像装置やトナー補給装置に移送する装置が数多く提案されている。
【０００４】
図１３は従来から実施されているトナーリサイクル機構を備えた画像形成装置の作像部の概略構成を示す図である。電子写真式の画像形成プロセスを実行するための作像部は、矢印方向へ回転駆動される例えば像担持体としての感光体ドラム１、帯電チャージャ２、現像装置３、転写装置４、図示しない定着装置、クリーニング装置５、およびトナーリサイクル搬送装置６からなる。帯電チャージャ２、現像装置３、転写装置４、クリーニング装置５は、この順で感光体ドラム１の外周面に沿って配置されている。これらの各部の機能は公知なので、ここでの説明は割愛する。
【０００５】
トナーリサイクル搬送装置６は、クリーニング装置５によって像担持体上から除去、回収された残留トナーを現像装置３に戻して再利用するためのもので、クリーニング装置５に直結されたポンプ部６ａと搬送経路６ｂとから構成されている。このようにトナーリサイクル搬送装置６を設けることにより、電子写真プロセスによる画像形成後、転写紙に転写されずに像担持体１上に残ったトナーはクリーニング装置５によって感光体ドラム１上から除去され、トナーリサイクル装置６のポンプ部６ａに搬送される。ポンプ部６ａに搬送されたトナーはチューブ状の搬送経路６ｂに送り出され、現像装置３に送られて再使用される。このようなトナーリサイクル機構を用いることにより、従来、廃トナーとなっていたトナーのうちの約９０％が再使用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際に回収トナーを再利用しようとすると、回収トナーには紙粉が混じっていたり、適正サイズよりも大きいトナー凝集塊が少なからず存在する。そのため、このような回収トナーをそのまま現像装置へ戻すと、これら紙粉やトナー凝集塊によって画像形成時に白抜けや黒点などの異常画像が発生することが多く、画像品質上問題となっている。そのため、このような紙粉やトナー凝集塊を効果的に取り除くためにフィルタ装置を備えることも提案されているが、フィルタの目詰まりが生じやすく、十分に実用に耐え得るものとは言い難い。
【０００７】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたもので、その目的は、簡単な構成で粉体を分級し、分級した粉体の再使用を可能にする分級装置を提供するにある。
【０００８】
また、他の目的は、像担持体等から回収されたトナー中の紙粉やトナー凝集魂を目詰まりを生じさせることなく取り除き、再使用を可能にする分級装置を提供することにある。
【０００９】
さらに他の目的は、回収したトナーを再使用し、資源の有効利用を図りながら、異常画像の発生を抑制することが可能な画像形成装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、第１の手段は、粒子径の異なる粉体を粒子径に応じて分級する分級装置において、粉体を分級するためのメッシュ部材と、当該メッシュ部材と円周方向の所定部分で摺接し、軸に直交する方向から搬入される粉体をメッシュ間に押し込んでメッシュを通り抜けることのできる粒径の粉体とそうでない粒径の粉体とに分級させるブラシローラと、前記ブラシローラの軸方向に前記メッシュを通り抜けることができなかった粒径の粉体を導く手段とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
このように構成すると、メッシュを通り抜けることができなかった使用に適さない紙粉や粉体をメッシュに摺接しない軸方向に導くので、メッシュ部分で分級が確実に行える。また、軸方向という分級動作に邪魔にならない方向に排除されるので、長期わたって確実に分級を行うことができる。
【００１２】
第２の手段は、粒子径の異なる粉体を粒子径に応じて分級する分級装置において、粉体を分級するためのメッシュ部材と、当該メッシュ部材と円周方向の所定部分で摺接し、軸に直交する方向から搬入される粉体をメッシュ間に押し込んでメッシュを通り抜けることのできる粒径の粉体とそうでない粒径の粉体とに分級させるブラシローラと、前記ブラシローラの毛が当接する当接部材とを備えていることを特徴とする。この当接部材にブラシローラの毛が当接することにより、ブラシローラの毛に付着した回収トナーが弾き飛ばされて除去することが可能となり、分級率の低下、ブラシローラの劣化、またそれに伴う分級装置内での回収トナーの堆積・架橋を防止することができる。
【００１３】
第３の手段は、第１又は第２の手段において、前記ブラシローラの円周方向から分級すべき粉体を供給する手段を備えていることを特徴とする。これにより、ブラシローラの軸に直交する方向から分級すべき粉体を供給できる。
【００１４】
第４の手段は、第１又は第２の手段において、前記ブラシローラの毛先の方向が、前記粉体が前記軸方向に移動するように回転方向に対して軸方向に傾けられていることを特徴とする。これにより、分級装置であるブラシローラ以外に、振動付与装置などのトナーの搬送機構を追加する必要がなく、分級装置を簡略化・低コスト化することができる。
【００１５】
第５の手段は、第１ないし第４の手段において、前記ブラシローラの毛は導電性を備えていることを特徴とする。これにより回収トナーの分級中にトナーが帯電するなどの電気的な悪影響を防止することができる。
【００１６】
第６の手段は、第１ないし第５の手段において、前記ブラシローラの毛は直毛で、太さはメッシュ部材の網目の開口幅よりも細くしたことを特徴とする。これにより、ブラシローラが回転して回収トナーを分級する際に、毛の先端がメッシュの目を突き抜けることが可能なので、トナーや紙粉等によるメッシュの目詰まりが防止でき、長期に渡って確実に分級を行うことができる。
【００１７】
第７の手段は、第１ないし第６の手段において、前記ブラシローラを回転駆動する手段と、前記ブラシローラの回転方向を正・逆自在に制御する手段とを備えていることを特徴とする。このようにしてブラシローラの回転方向を制御すると、摺接方向を変えることができるので、経時的変化におけるブラシローラの毛倒れを防止することが可能となる。
【００１９】
第８の手段は、第２の手段において、前記当接部材を回転自在に支持する手段を備えていることを特徴とする。このように当接部材が回転自在に支持されていると、毛先が当接部材に当接したときの摩擦力が低減され、毛先の摩耗を抑えることができる。
【００２０】
第９の手段は、第２または第８の手段において、前記ブラシローラの毛先の周速と異なる周速で前記当接部材を回転させる手段を備えていることを特徴とする。これらにより、ブラシローラの毛先の毛倒れを修正することができる。
【００２１】
第１０の手段は、第１の手段において、前記粉体が像担持体上に残留したトナーを剥離した使用済みトナーであることを特徴とする。このように使用済みトナーを分級すると、再使用可能なトナーと再使用不能なトナーとに分けることができ、リサイクル使用が可能となる。
【００２２】
第１１の手段は、像担持体上に書き込まれた潜像をトナー現像する現像手段、現像された顕像を記録媒体に転写する転写手段、および前記像担持体上に残留した粉体をクリーニングするクリーニング手段を含む画像形成部と、前記クリーニング手段によってクリーニングされ、回収された粉体を分級する第１ないし第９のいずれかの手段に係る分級装置と、前記分級装置からメッシュを通り抜けて分級された再利用可能な粉体を前記現像手段へ搬送する搬送経路を含む搬送手段と、前記分級装置からメッシュを通り抜けずに軸方向に排出された粉体を廃棄する廃棄経路と備えた画像形成装置としたことをを特徴とする。このように画像形成装置を構成することにより、残留トナーを分級して再使用することが可能となり、リサイクルトナーを使用しても画質の劣化を招く虞がなく、省資源、低ランニングコストの要請に応えることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
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。
【００２４】
＜第１の実施形態＞
図１は本発明の第１の実施形態に係るトナ−リサイクル分級装置を備えた画像形成装置の要部の構成を示す図である。なお、以下の説明において、前述の従来例と同等な各部には同一の参照符号を付してある。
【００２５】
この画像形成装置は、例えば原稿画像を読み取るための図示しない読み取り光学系と、読み取られた画像を画像光として画像形成部に提供する書き込み光学系と、作像部に転写紙を供給する給紙系等を備えている。
【００２６】
図１に示した電子写真式の画像形成プロセスを実行するための作像部は、前述の従来例と同様に、矢印方向へ回転駆動される感光体ドラム１、帯電チャージャ２、現像装置３、転写装置４、クリーニング装置５とからなり、この順で感光体ドラム１の外周面に沿って配置されているとともに、クリーニング装置５によって感光体ドラム１上から除去、回収されたトナーを現像装置３に戻して再利用するためのトナーリサイクル分級装置１１を備えている。
【００２７】
現像装置３は、ケーシング３ａ内に現像ローラ３ｂを備え、更にケーシング３ａの上部にはトナー補給部としてのトナーホッパー３ｃ、トナーホッパ３ｃに接続された新規トナー容器としてのトナーボトル３ｄを有する。
【００２８】
トナーリサイクル分級装置１１は、クリーニング装置５に直結され、回収したトナーを分級する分級装置本体１２と、分級装置本体１２から現像装置３に回収したトナーを搬送する搬送経路１３とを備え、クリーニング装置５と現像装置３との間に配置される。画像形成後、クリーニング装置５から回収されたトナーは、再使用可能なトナーと廃棄するトナーに分別するために分級装置本体１２に送られる。すなわち、作像部で電子写真プロセスによる画像形成が行われた後、転写紙に転写されずに感光体ドラム１上に残った所謂残留トナーは、クリーニング装置５のケーシング５ａ内のブレード５ｂによって掻き取られ、感光体ドラム１上から除去される。ブレード５ｂによって感光体ドラム１表面から除去されたトナーは、下方に位置する回収コイル５ｃによって紙面と直交する方向へ搬送されてトナーリサイクル分級装置１１の分級装置本体１２に送り込まれる。分級装置本体１２内に搬送されたトナーはチューブ状の搬送経路１３を通って現像装置３のトナーホッパ部３ｃに送られ、再使用される。搬送経路１３は、例えばパイプの内部に回転するコイル（スクリュ）を設け、コイルの回転によって現像装置３に回収トナーを搬送するようになっている。
【００２９】
図２は、分級装置本体１２の構成を示す断面図で、同図（ａ）は感光体ドラム１の軸方向と直交する方向に断面した要部断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線端断面図である。同図から分かるように分級装置本体１２は、ケース２０とブラシローラ２１とからなる。ケース２０は、（回収）トナー搬入経路１２ａ、（回収）トナー廃棄経路１２ｂおよび（回収）トナー落下経路１２ｃの３つの経路を備えている。回収トナー搬入経路１２ａとトナー落下経路１２ｃは直線的かつ垂直に配置され、トナー廃棄経路１２ｂは、前記直線状の経路１２ａ，１２ｃに対して直交するように分岐し、さらに、垂直下方に延びている。そして、直交して分岐した部分（後述の開口部に同じ）２０ａに対して軸が平行になるようにブラシローラ２１が配置されている。すなわち、ブラシローラ２１は前記経路１２ａ，１２ｃを横切るように配置され、ブラシローラ２１のローラ軸２２が前記分岐した部分２０ａに平行になるように前記ケース２０に両端を支持され、駆動手段としての後述（図７）のブラシ駆動モータ１５１によって回転駆動される。このブラシ駆動モータ１５１の制御は、制御部１００のＣＰＵ１０１から指示されたモータドライバ１５０を介して行われる。また、トナー落下経路１２ｃの開口側には、半円筒状にメッシュ部材２５が設けられ、このメッシュ部材２５に前記ブラシローラ２１の毛２３の先端が摺接するように配置されている。
【００３０】
この状態で、図２（ａ）から分かるようにブラシローラ２１のトナー廃棄経路１２ｂ側の端部は、前記分岐した部分２０ａでトナー廃棄経路１２ｂ側に露出し、ローラ軸２２がケース２０を横切った状態で設けられている。すなわち、ブラシローラ２１のローラ軸２２は、トナー搬入経路１２ａのトナー搬送方向に直交するように設けられ、ブラシローラ２１のトナー落下経路１２ｃ側はメッシュ部材２５に摺接し、一側の端部２５ｂはトナー廃棄経路１２ｂ側に面している。このように構成することにより、ブラシローラ２１の円周方向の上半部側から搬入された回収トナーを、ブラシローラ２１の端部側とブラシローラ２１の円周方向の下半部から別々に搬出することができ、その際、メッシュ部材２５を通り抜けることができる粒径のトナーおよび紙粉と、そうでないトナーとに分級することができる。
【００３１】
前記メッシュ部材２５はシート状のもので、ブラシローラ２１の軸方向に平行な両縁部２５ａをケース２０の内面に固定することにより取り付けられている。メッシュ部材２５の下方には搬送経路１３の導入口１３ａと直結した前述のトナー落下経路１２ｃが連続しており、メッシュ部材２５によって分級された再利用可能なトナーだけがトナー落下経路１２ｃに落下する。メッシュ部材２５を構成する網目構造の代表的なものは、金属の細線をメッシュ化したもので、本実施形態ではメッシュの目の細かさが１５０メッシュのものを使用している。分級装置本体１２へ搬送されたトナーは、ブラシローラ２１がメッシュ部材２５と摺擦して回転することにより、メッシュの目よりも小さい、適正な大きさのトナーを網目から通り抜けさせる。また、ブラシローラ２１は、クリーニング装置５から回収された回収トナー中の凝集しているトナーを粉砕し、細かくする働きもする。メッシュ部材２５の網目を通り抜けたトナーは、搬送経路１３を経て再び現像装置３に戻され再使用される。
【００３２】
一方、メッシュ部材２５の網目を通り抜けることができなかった紙粉やトナー凝集塊等の再使用できない廃棄トナーは、振動を利用したトナー排出装置によって開口部２０ａからトナー廃棄経路１２ｂを経て分級装置本体１２の外部へ排出され、廃トナーを回収する廃トナーボトルへ搬送される。これにより、分級装置本体１２内での紙粉やトナー凝集塊等の堆積や架橋を防ぐことができる。
【００３３】
このようなトナーリサイクル分級装置１１において、図２のように分級装置本体１２内のブラシローラ２１の軸方向の一方寄りの位置に分岐した部分２０ａとの接点で開口部を形成し、図３のようにブラシローラ２１の毛２３の下地の巻き方を、ローラ軸２２の回転によりメッシュ部材２５内の紙粉やトナー凝集塊が前記開口部２０ａ側に搬送されるような毛２３の向き、搬送方向に傾けた向きに設定すれば、ブラシローラ２１を分級装置としてだけでなく、分級装置本体１２からの紙粉やトナー凝集塊の排出装置としても利用でき、振動付与装置等のトナー排出装置を設ける必要がなくなる。
【００３４】
ブラシローラ２１の毛２３は回収されたトナーをメッシュ部材２５の網目に導き、さらには押し込むような機能を備えていればどのようなものを使用しても良い。しかし、前記毛２３を導電性の材料、例えばアクリル／カーボン繊維とすれば、分級中にブラシローラ２１が回転してメッシュ部材２５と摺擦する際に、トナーが帯電するなどの電気的な不具合を防止することができる。そこで、本実施形態では、ブラシローラ２１の毛２３とローラ軸２２と間の絶縁抵抗を１０１２Ω以下、例えば１０８〜１０１２Ωとしている。
【００３５】
また、分級装置本体１２のブラシローラ２１の毛２３は直毛で、その毛の１本の太さがメッシュ部材２５の網目の開口幅よりも細いものを使用している。これにより、リサイクルトナーを確実に分級できるだけでなく、メッシュ部材２５の網目にトナーが詰まるといった不具合を防止することができる。本実施形態では、１５０メッシュのメッシュ部材を用いる。１５０メッシュのメッシュ部材２５の網目の大きさは一辺約１００μｍの四辺形であるのに対して、ブラシローラ２１の毛２３の１本の太さを約５０μｍに設定し、網目の大きさよりも充分に小さな径の毛２３を使用している。なお、ブラシローラ２１の毛２３は前述のようにメッシュ部材２５の網目にトナーを押し込む込む機能が必要なことから、少なくとも自身が網目を突き抜けるだけの腰の強さも必要である。
【００３６】
また、ブラシローラ２１は分級中に常に一定方向に回転しているが、分級を続けているとブラシローラ２１の毛２３が回転方向に毛倒れし、ブラシローラ２１の寿命が短くなり、また、ブラシローラ２１の毛２３の先端がメッシュ部材２５の網目を突き抜ることができずに分級の効率が悪くなる等の不具合が生じる。そのため、図４の断面図、図５のタイミングチャートに示すようにジョブ終了後や一定枚数のプロセス終了後といった特定のタイミングで図６に示すＣＰＵ１０１からモータドライバ１５０に指示し、ブラシ駆動モータ１５１を逆転させることによりブラシローラ２１を逆回転させている。これによって、ブラシローラ２１の毛倒れを防止できる。この状態を図４に示す。
【００３７】
図４は分級中に正転方向に回転しているブラシローラ２１を（同図（ａ））、所定のタイミングで逆転させる状態（同図（ｂ））を示している。逆転させるタイミングとしては、例えば図５（ａ）に示すようにジョブ終了後に所定時間逆転させる場合と、同図（ｂ）に示すように一定枚数の処理終了毎に逆転させる場合等、使用の状態に応じて適宜設定できる。
【００３８】
図６は、画像形成装置の全般の制御および前述のブラシ駆動モータ１５１の制御を含め、図５に示したような制御を行う画像形成装置の制御回路の要部を示すブロック図である。図６において、本実施形態に係る制御回路は制御部１００、給紙部１１０、作像部１２０、排紙部１３０、コピー機本体（画像形成装置本体）のメインモータ１４１およびブラシ駆動モータ１５１をそれぞれ駆動するためのモータドライバ１４０，１５０を含んで構成されている。給紙部１１０は、作像部１２０に用紙を供給するためのもので、作像部１２０で作像された記録紙は排紙部１３０から装置外に排紙される。作像部１２０は前述のように感光体ドラム１、帯電チャージャ２、現像装置３、転写装置４、クリーニング装置５などからなり、制御部１００からの指示に応じて給紙部１１０から給紙された記録紙に対して画像を形成し、排紙する。これら各部およびモータドライバ１４０，１５０等は制御部１００のＣＰＵ１０１によりＲＯＭ１０２に書き込まれたプログラムにしたがってＲＡＭ１０３をワークエリアとして使用しながら実行される。
【００３９】
＜第２の実施形態＞
図７は本発明の第２の実施形態に係る分級装置本体１２の構成を示すブラシローラの軸方向に直交する方向で断面した要部端断面図である。この実施形態では、図示のようにステンレスなどの棒状から成るフリッカー４０をブラシローラ２１のローラ軸２２と平行に設け、ブラシローラ２１の毛２３の先端部がフリッカー４０と当接するようにしている。これによって、ブラシローラ２１の毛２３に付着した回収トナーを積極的に除去している。
【００４０】
フリッカー４０としては、図７に示したような丸棒状のものに代えて図８に示したブレード状のものであっても良い。いずれにしても、ブラシローラ２１の毛２３にはトナーが付着し易いので、このようなフリッカー４０を用いて毛２３を弾性変形させ、弾性力によって原形復帰させるという動作を行わせることによって毛２３に付着したトナーを除去することができる。その結果、ブラシローラ２１の本来の分級促進機能を経時的に維持することができる。特に、毛２３の先端にトナーが付着していると、毛先をメッシュ部材２５の網目の中に突出させることが困難となり、目詰まりを防止する機能が低下するので、フリッカー４０はブラシローラ２１の機能維持に有効である。
【００４１】
その他、特に説明しない各部は第１の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。
【００４２】
＜第３の実施形態＞
図９は本発明の第３の実施形態に係る分級装置本体１２の構成を示す断面図で、同図（ａ）は感光体ドラム１の軸方向と直交する方向に断面した要部断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線端断面図である。
【００４３】
この第３の実施形態に係るフリッカー４５は、第２の実施形態の図７に示したようにフリッカー４０を固定したことに代えて回転自在に支持したことを特徴としている。具体的には、ステンレス棒などからなるフリッカー４５は、軸受け部４６によってブラシローラ２１の軸２２と平行な軸４５ａ（この実施形態では偏心軸）を中心として回転自在に支持されている。このように回転自在にフリッカー４５を設けると、回転するブラシローラ２１がフリッカー４５に接触することにより、フリッカー４５が回転（連れ周り）し、ブラシローラ２１の毛先との摩擦抵抗が軽減される。その結果、ブラシローラ２１の毛先の摩耗が抑制され、ブラシローラ２１の長寿命化を図ることができる。
【００４４】
図１０は、第３の実施形態の変形例に係る分級装置本体１２の構成を示す断面図で、同図（ａ）は感光体ドラム１の軸方向と直交する方向に断面した要部断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ線端断面図である。同図から分かるように、この変形例に係るフリッカー４５は、図８に示したブレード状のフリッカー４０を断面十字型に組み合わせ、ローラ軸２２と平行に配置された軸４５ａを軸受け部４６で回転自在に支持し、ブラシローラ２１の回転に連れ周りできるようにしたものである。この形状のフリッカー４５の方が複数の羽根板４５ｂに回転しながらブラシローラ２１の毛先が当接するので、毛２３からトナーを除去する能力は図９のフリッカー４５よりも高い。
【００４５】
その他、特に説明しない各部は第１および第２の実施形態と同等に構成されている。
【００４６】
図１１は図１０の変形例を示す断面図で、同図（ａ）は感光体ドラム１の軸方向と直交する方向に断面した要部断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＤ−Ｄ線端断面図である。この変形例は、ブラシローラ２１に対して周速差を持ってフリッカー４５を回転させるようにした例である。図１１の例では、フリッカー４５の軸４５ａの一方にギヤ５０を設け、更にブラシローラ２１の軸２２にギヤ５１を設け、径の異なる両ギヤ５０、５１を噛合させている。
【００４７】
このように構成すると、図示しない駆動源によってブラシローラ２１を回転したときに、ギヤ５１、５０を介してフリッカー４５が回転駆動されるので、フリッカー４５をブラシローラ２１と所定の周速差をもってフリッカー４５の方の周速を大きくして回転させることができる。このようにすることにより、フリッカー４５によってブラシローラ２１の毛２３を毛倒れ方向とは逆方向にはたくことができ、毛倒れを矯正することが可能となる。また、ブラシローラ２１とフリッカー４５間の周速差を種々変化させることにより、フリッカー４５がブラシローラ２１から付着トナーを除去する能力と、ブラシローラ２１の毛倒れとの関係を最適に調整することができる。
【００４８】
なお、本発明のリサイクルトナー分級装置は、プロセスカートリッジ、トナーバンクにも適用することができる。
【００４９】
＜第４の実施形態＞
この実施形態は、第１の実施形態におけるトナー搬送経路１３のトナー搬送機構をコイル（スクリュ）からエアーポンプに代えた変形例である。すなわち、第１の実施形態では、搬送経路１３内に設けたコイルの回転によって現像装置３に回収トナーを搬送するようになっているが、これを図１２の要部断面図に示すようなエアーポンプとフレキシブルパイプとによって現像装置まで送るようにしている。
【００５０】
すなわち、分級装置本体１２から現像装置３へのリサイクルトナーＴの搬送は、粉体ポンプユニット１１１でなされる。搬送経路１３は、例えば、ナイロン、テフロン（商品名）等のフレキシブルで耐トナー性にすぐれた材料を使用することが望ましい。このように粉体ポンプユニット１１１を使用してトナー搬送を行うと、回収されたリサイクルトナーの有効利用の自動化の他にトナー特性の変動を極力抑えることができる。
【００５１】
粉体ポンプユニット１１１には、従来公知の通称モーノポンプと呼ばれるスクリューポンプが用いられ、ロータ１１１ａ、ステータ１１１ｂ、ホルダー１１１ｃ等により構成される。ロータ１１１ａは、図示しない駆動源の駆動モータと横搬送スクリュー１１１ｄの駆動軸を介して係合しており、駆動源の駆動モータの回転によりロータ１１１ａが回転駆動される。すなわち、粉体ポンプユニット１１１は、駆動源の駆動モータと横搬送スクリュー１１１ｄの駆動軸を介して連結されたロータ１１１ａと、ゴム材料等の弾性体で作製され、ロータ１１１ａを包囲して固定されたステータ１１１ｂ、ステータ１１１ｂを保持するホルダー１１１ｃを備え、分級装置本体１２の下部のトナーを横搬送スクリュー１１１ｄの駆動軸から導入し、ロータ１１１ａの回転によりトナー通路１１１ｅに向けて搬送する。
【００５２】
ステータ１１１ｂの側面とホルダー１１１ｃの内部側面の間には、例えば、１ｍｍ程度の隙間１１１ｆがあり、トナー通路１１１ｅに連通している。そして、隙間１１１ｆからトナー通路１１１ｅに吹き込むように、気体の空気を供給する気体供給口１１１ｇが設けられている。すなわち、気体供給口１１１ｇは、トナー通路１１１ｅに連通しており、気体ポンプ１１１ｈに設けられた気体吐出口１１１ｈ１と気体供給管１１１ｈ２を介して連通している。
【００５３】
気体ポンプ１１１ｈが作動すると、気体供給管１１１ｈ２及び気体供給口１１１ｇを介してトナー通路１１１ｅ内のトナーＴ中に、例えば、０．５〜１．０リットル／分程度の送風量で空気が吹き込まれる。これにより、粉体ポンプユニット１１１のトナー通路１１１ｅから出るトナーＴは流動化が促進され、空気と混合された状態で現像手段３の上記トナーホッパ３ｃに送られ、回収されたトナーＴが再度使用される。
【００５４】
その他、特に説明しない各部は前述の第１の実施形態と同等に構成されている。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、メッシュを通り抜けることができなかった使用に適さない紙粉や粉体をメッシュに摺接しない軸方向に導くので、メッシュ部分で分級が確実に行える。また、軸方向という分級動作に邪魔にならない方向に排除されるので、長期わたって確実に分級を行うことができる。
【００５６】
また、本発明によれば、当接部材にブラシローラの毛が当接することにより、ブラシローラの毛に付着した回収トナーが弾き飛ばされて除去することが可能となり、分級率の低下、ブラシローラの劣化、またそれに伴う分級装置内での回収トナーの堆積・架橋を防止することができる。
【００５７】
さらに、本発明によれば、回収したトナーを再使用し、資源の有効利用を図りながら、異常画像の発生を抑制することが可能な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る分級装置を備えた画像形成装置の要部の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る分級装置本体の構成を示す図で、（ａ）は感光体ドラムの軸方向と直交する方向に断面した要部断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線端断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る分級装置のブラシローラの斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る分級装置のブラシローラが正方向に回転している状態（ａ）と、所定のタイミングで逆転させる状態（ｂ）を示す端断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る分級装置のブラシローラの正逆回転のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る分級装置を備えた画像形成装置の制御回路の要部を示すブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る分級装置本体の構成を示すブラシローラの軸方向に直交する方向で断面した要部端断面図である。
【図８】図７の変形例を示す要部端断面図である。
【図９】 図７の他の変形例を示す図で、（ａ）は感光体ドラムの軸方向と直交する方向に断面した要部断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線端断面図である。
【図１０】図７のさらに他の変形例を示す図で、（ａ）は感光体ドラムの軸方向と直交する方向に断面した要部断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線端断面図である。
【図１１】 図１０のブレードを断面十字型に組み合わせ、回転自在に支持されたフリッカーの変形例を示す断面図で、（ａ）は感光体ドラムの軸方向と直交する方向に断面した要部断面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線端断面図である。
【図１２】エアーポンプを使用したトナー搬送装置を示す要部断面図である。
【図１３】従来のトナーリサイクル機構を備えた画像形成部の要部の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 像担持体（感光体ドラム）
２ 帯電チャージャ
３ 現像装置
４ 転写装置
５ クリーニング装置
５ａ ケーシング
５ｂ ブレード
１１ トナーリサイクル分級装置
１２ 分級装置本体
１２ａ トナー搬入経路
１２ｂ トナー廃棄経路
１２ｃ トナー落下経路
１３ 搬送経路
１３ａ 導入口
２０ ケース
２０ａ 分岐した部分（開口部）
２１ ブラシローラ（ファーブラシ）
２２ ブラシ軸
２３ 毛
２５ メッシュ部材
２５ｂ 端部
４０，４５ フリッカー
４５ａ 軸
４５ｂ 羽根板
４６ 軸受け部
１００ 制御部
１０１ ＣＰＵ
１１０ 給紙部
１１１ エアーポンプ
１２０ 作像部
１３０ 排紙部
１４０，１５０ モータドライバ
１５１ ブラシ駆動モータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉体を所定の粒径を境に分級する分級装置、例えば感光体に残ったトナーを回収する際に分級し、使用可能なものを再使用するトナーリサイクル分級装置と、このトナーリサイクル分級装置を備えた電子写真式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置では、電子写真方式の作像プロセスを使用した画像形成装置が普及している。この種の画像形成装置においては、像担持体上に形成された静電潜像を現像装置から供給されるトナーによって現像することによって得たトナー像を転写装置によって転写紙に転写し、その後、転写紙を定着装置に搬送してトナー像を転写紙上に定着させるようにしている。トナー像を転写紙上に転写した後にドラム状の像担持体上に付着して残留する残留トナーは、例えばクリーニングブレードを使用したクリーニング装置で除去されて廃トナータンク等に回収されるのが一般的である。
【０００３】
しかし、昨今の地球環境保護の要求により、資源の有効活用が求められ、その一環として、回収されたトナーについても再利用が求められている。そこで、この種の電子写真プロセスを使用した画像形成装置において、残留トナーを回収し、トナーを現像装置やトナー補給装置に移送する装置が数多く提案されている。
【０００４】
図１３は従来から実施されているトナーリサイクル機構を備えた画像形成装置の作像部の概略構成を示す図である。電子写真式の画像形成プロセスを実行するための作像部は、矢印方向へ回転駆動される例えば像担持体としての感光体ドラム１、帯電チャージャ２、現像装置３、転写装置４、図示しない定着装置、クリーニング装置５、およびトナーリサイクル搬送装置６からなる。帯電チャージャ２、現像装置３、転写装置４、クリーニング装置５は、この順で感光体ドラム１の外周面に沿って配置されている。これらの各部の機能は公知なので、ここでの説明は割愛する。
【０００５】
トナーリサイクル搬送装置６は、クリーニング装置５によって像担持体上から除去、回収された残留トナーを現像装置３に戻して再利用するためのもので、クリーニング装置５に直結されたポンプ部６ａと搬送経路６ｂとから構成されている。このようにトナーリサイクル搬送装置６を設けることにより、電子写真プロセスによる画像形成後、転写紙に転写されずに像担持体１上に残ったトナーはクリーニング装置５によって感光体ドラム１上から除去され、トナーリサイクル装置６のポンプ部６ａに搬送される。ポンプ部６ａに搬送されたトナーはチューブ状の搬送経路６ｂに送り出され、現像装置３に送られて再使用される。このようなトナーリサイクル機構を用いることにより、従来、廃トナーとなっていたトナーのうちの約９０％が再使用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際に回収トナーを再利用しようとすると、回収トナーには紙粉が混じっていたり、適正サイズよりも大きいトナー凝集塊が少なからず存在する。そのため、このような回収トナーをそのまま現像装置へ戻すと、これら紙粉やトナー凝集塊によって画像形成時に白抜けや黒点などの異常画像が発生することが多く、画像品質上問題となっている。そのため、このような紙粉やトナー凝集塊を効果的に取り除くためにフィルタ装置を備えることも提案されているが、フィルタの目詰まりが生じやすく、十分に実用に耐え得るものとは言い難い。
【０００７】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたもので、その目的は、簡単な構成で粉体を分級し、分級した粉体の再使用を可能にする分級装置を提供するにある。
【０００８】
また、他の目的は、像担持体等から回収されたトナー中の紙粉やトナー凝集魂を目詰まりを生じさせることなく取り除き、再使用を可能にする分級装置を提供することにある。
【０００９】
さらに他の目的は、回収したトナーを再使用し、資源の有効利用を図りながら、異常画像の発生を抑制することが可能な画像形成装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、第１の手段は、粒子径の異なる粉体を粒子径に応じて分級する分級装置において、粉体を分級するためのメッシュ部材と、当該メッシュ部材と円周方向の所定部分で摺接し、軸に直交する方向から搬入される粉体をメッシュ間に押し込んでメッシュを通り抜けることのできる粒径の粉体とそうでない粒径の粉体とに分級させるブラシローラと、前記ブラシローラの軸方向に前記メッシュを通り抜けることができなかった粒径の粉体を導く手段とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
このように構成すると、メッシュを通り抜けることができなかった使用に適さない紙粉や粉体をメッシュに摺接しない軸方向に導くので、メッシュ部分で分級が確実に行える。また、軸方向という分級動作に邪魔にならない方向に排除されるので、長期わたって確実に分級を行うことができる。
【００１２】
第２の手段は、粒子径の異なる粉体を粒子径に応じて分級する分級装置において、粉体を分級するためのメッシュ部材と、当該メッシュ部材と円周方向の所定部分で摺接し、軸に直交する方向から搬入される粉体をメッシュ間に押し込んでメッシュを通り抜けることのできる粒径の粉体とそうでない粒径の粉体とに分級させるブラシローラと、前記ブラシローラの毛が当接する当接部材とを備えていることを特徴とする。この当接部材にブラシローラの毛が当接することにより、ブラシローラの毛に付着した回収トナーが弾き飛ばされて除去することが可能となり、分級率の低下、ブラシローラの劣化、またそれに伴う分級装置内での回収トナーの堆積・架橋を防止することができる。
【００１３】
第３の手段は、第１又は第２の手段において、前記ブラシローラの円周方向から分級すべき粉体を供給する手段を備えていることを特徴とする。これにより、ブラシローラの軸に直交する方向から分級すべき粉体を供給できる。
【００１４】
第４の手段は、第１又は第２の手段において、前記ブラシローラの毛先の方向が、前記粉体が前記軸方向に移動するように回転方向に対して軸方向に傾けられていることを特徴とする。これにより、分級装置であるブラシローラ以外に、振動付与装置などのトナーの搬送機構を追加する必要がなく、分級装置を簡略化・低コスト化することができる。
【００１５】
第５の手段は、第１ないし第４の手段において、前記ブラシローラの毛は導電性を備えていることを特徴とする。これにより回収トナーの分級中にトナーが帯電するなどの電気的な悪影響を防止することができる。
【００１６】
第６の手段は、第１ないし第５の手段において、前記ブラシローラの毛は直毛で、太さはメッシュ部材の網目の開口幅よりも細くしたことを特徴とする。これにより、ブラシローラが回転して回収トナーを分級する際に、毛の先端がメッシュの目を突き抜けることが可能なので、トナーや紙粉等によるメッシュの目詰まりが防止でき、長期に渡って確実に分級を行うことができる。
【００１７】
第７の手段は、第１ないし第６の手段において、前記ブラシローラを回転駆動する手段と、前記ブラシローラの回転方向を正・逆自在に制御する手段とを備えていることを特徴とする。このようにしてブラシローラの回転方向を制御すると、摺接方向を変えることができるので、経時的変化におけるブラシローラの毛倒れを防止することが可能となる。
【００１９】
第８の手段は、第２の手段において、前記当接部材を回転自在に支持する手段を備えていることを特徴とする。このように当接部材が回転自在に支持されていると、毛先が当接部材に当接したときの摩擦力が低減され、毛先の摩耗を抑えることができる。
【００２０】
第９の手段は、第２または第８の手段において、前記ブラシローラの毛先の周速と異なる周速で前記当接部材を回転させる手段を備えていることを特徴とする。これらにより、ブラシローラの毛先の毛倒れを修正することができる。
【００２１】
第１０の手段は、第１の手段において、前記粉体が像担持体上に残留したトナーを剥離した使用済みトナーであることを特徴とする。このように使用済みトナーを分級すると、再使用可能なトナーと再使用不能なトナーとに分けることができ、リサイクル使用が可能となる。
【００２２】
第１１の手段は、像担持体上に書き込まれた潜像をトナー現像する現像手段、現像された顕像を記録媒体に転写する転写手段、および前記像担持体上に残留した粉体をクリーニングするクリーニング手段を含む画像形成部と、前記クリーニング手段によってクリーニングされ、回収された粉体を分級する第１ないし第９のいずれかの手段に係る分級装置と、前記分級装置からメッシュを通り抜けて分級された再利用可能な粉体を前記現像手段へ搬送する搬送経路を含む搬送手段と、前記分級装置からメッシュを通り抜けずに軸方向に排出された粉体を廃棄する廃棄経路と備えた画像形成装置としたことをを特徴とする。このように画像形成装置を構成することにより、残留トナーを分級して再使用することが可能となり、リサイクルトナーを使用しても画質の劣化を招く虞がなく、省資源、低ランニングコストの要請に応えることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
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。
【００２４】
＜第１の実施形態＞
図１は本発明の第１の実施形態に係るトナ−リサイクル分級装置を備えた画像形成装置の要部の構成を示す図である。なお、以下の説明において、前述の従来例と同等な各部には同一の参照符号を付してある。
【００２５】
この画像形成装置は、例えば原稿画像を読み取るための図示しない読み取り光学系と、読み取られた画像を画像光として画像形成部に提供する書き込み光学系と、作像部に転写紙を供給する給紙系等を備えている。
【００２６】
図１に示した電子写真式の画像形成プロセスを実行するための作像部は、前述の従来例と同様に、矢印方向へ回転駆動される感光体ドラム１、帯電チャージャ２、現像装置３、転写装置４、クリーニング装置５とからなり、この順で感光体ドラム１の外周面に沿って配置されているとともに、クリーニング装置５によって感光体ドラム１上から除去、回収されたトナーを現像装置３に戻して再利用するためのトナーリサイクル分級装置１１を備えている。
【００２７】
現像装置３は、ケーシング３ａ内に現像ローラ３ｂを備え、更にケーシング３ａの上部にはトナー補給部としてのトナーホッパー３ｃ、トナーホッパ３ｃに接続された新規トナー容器としてのトナーボトル３ｄを有する。
【００２８】
トナーリサイクル分級装置１１は、クリーニング装置５に直結され、回収したトナーを分級する分級装置本体１２と、分級装置本体１２から現像装置３に回収したトナーを搬送する搬送経路１３とを備え、クリーニング装置５と現像装置３との間に配置される。画像形成後、クリーニング装置５から回収されたトナーは、再使用可能なトナーと廃棄するトナーに分別するために分級装置本体１２に送られる。すなわち、作像部で電子写真プロセスによる画像形成が行われた後、転写紙に転写されずに感光体ドラム１上に残った所謂残留トナーは、クリーニング装置５のケーシング５ａ内のブレード５ｂによって掻き取られ、感光体ドラム１上から除去される。ブレード５ｂによって感光体ドラム１表面から除去されたトナーは、下方に位置する回収コイル５ｃによって紙面と直交する方向へ搬送されてトナーリサイクル分級装置１１の分級装置本体１２に送り込まれる。分級装置本体１２内に搬送されたトナーはチューブ状の搬送経路１３を通って現像装置３のトナーホッパ部３ｃに送られ、再使用される。搬送経路１３は、例えばパイプの内部に回転するコイル（スクリュ）を設け、コイルの回転によって現像装置３に回収トナーを搬送するようになっている。
【００２９】
図２は、分級装置本体１２の構成を示す断面図で、同図（ａ）は感光体ドラム１の軸方向と直交する方向に断面した要部断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線端断面図である。同図から分かるように分級装置本体１２は、ケース２０とブラシローラ２１とからなる。ケース２０は、（回収）トナー搬入経路１２ａ、（回収）トナー廃棄経路１２ｂおよび（回収）トナー落下経路１２ｃの３つの経路を備えている。回収トナー搬入経路１２ａとトナー落下経路１２ｃは直線的かつ垂直に配置され、トナー廃棄経路１２ｂは、前記直線状の経路１２ａ，１２ｃに対して直交するように分岐し、さらに、垂直下方に延びている。そして、直交して分岐した部分（後述の開口部に同じ）２０ａに対して軸が平行になるようにブラシローラ２１が配置されている。すなわち、ブラシローラ２１は前記経路１２ａ，１２ｃを横切るように配置され、ブラシローラ２１のローラ軸２２が前記分岐した部分２０ａに平行になるように前記ケース２０に両端を支持され、駆動手段としての後述（図７）のブラシ駆動モータ１５１によって回転駆動される。このブラシ駆動モータ１５１の制御は、制御部１００のＣＰＵ１０１から指示されたモータドライバ１５０を介して行われる。また、トナー落下経路１２ｃの開口側には、半円筒状にメッシュ部材２５が設けられ、このメッシュ部材２５に前記ブラシローラ２１の毛２３の先端が摺接するように配置されている。
【００３０】
この状態で、図２（ａ）から分かるようにブラシローラ２１のトナー廃棄経路１２ｂ側の端部は、前記分岐した部分２０ａでトナー廃棄経路１２ｂ側に露出し、ローラ軸２２がケース２０を横切った状態で設けられている。すなわち、ブラシローラ２１のローラ軸２２は、トナー搬入経路１２ａのトナー搬送方向に直交するように設けられ、ブラシローラ２１のトナー落下経路１２ｃ側はメッシュ部材２５に摺接し、一側の端部２５ｂはトナー廃棄経路１２ｂ側に面している。このように構成することにより、ブラシローラ２１の円周方向の上半部側から搬入された回収トナーを、ブラシローラ２１の端部側とブラシローラ２１の円周方向の下半部から別々に搬出することができ、その際、メッシュ部材２５を通り抜けることができる粒径のトナーおよび紙粉と、そうでないトナーとに分級することができる。
【００３１】
前記メッシュ部材２５はシート状のもので、ブラシローラ２１の軸方向に平行な両縁部２５ａをケース２０の内面に固定することにより取り付けられている。メッシュ部材２５の下方には搬送経路１３の導入口１３ａと直結した前述のトナー落下経路１２ｃが連続しており、メッシュ部材２５によって分級された再利用可能なトナーだけがトナー落下経路１２ｃに落下する。メッシュ部材２５を構成する網目構造の代表的なものは、金属の細線をメッシュ化したもので、本実施形態ではメッシュの目の細かさが１５０メッシュのものを使用している。分級装置本体１２へ搬送されたトナーは、ブラシローラ２１がメッシュ部材２５と摺擦して回転することにより、メッシュの目よりも小さい、適正な大きさのトナーを網目から通り抜けさせる。また、ブラシローラ２１は、クリーニング装置５から回収された回収トナー中の凝集しているトナーを粉砕し、細かくする働きもする。メッシュ部材２５の網目を通り抜けたトナーは、搬送経路１３を経て再び現像装置３に戻され再使用される。
【００３２】
一方、メッシュ部材２５の網目を通り抜けることができなかった紙粉やトナー凝集塊等の再使用できない廃棄トナーは、振動を利用したトナー排出装置によって開口部２０ａからトナー廃棄経路１２ｂを経て分級装置本体１２の外部へ排出され、廃トナーを回収する廃トナーボトルへ搬送される。これにより、分級装置本体１２内での紙粉やトナー凝集塊等の堆積や架橋を防ぐことができる。
【００３３】
このようなトナーリサイクル分級装置１１において、図２のように分級装置本体１２内のブラシローラ２１の軸方向の一方寄りの位置に分岐した部分２０ａとの接点で開口部を形成し、図３のようにブラシローラ２１の毛２３の下地の巻き方を、ローラ軸２２の回転によりメッシュ部材２５内の紙粉やトナー凝集塊が前記開口部２０ａ側に搬送されるような毛２３の向き、搬送方向に傾けた向きに設定すれば、ブラシローラ２１を分級装置としてだけでなく、分級装置本体１２からの紙粉やトナー凝集塊の排出装置としても利用でき、振動付与装置等のトナー排出装置を設ける必要がなくなる。
【００３４】
ブラシローラ２１の毛２３は回収されたトナーをメッシュ部材２５の網目に導き、さらには押し込むような機能を備えていればどのようなものを使用しても良い。しかし、前記毛２３を導電性の材料、例えばアクリル／カーボン繊維とすれば、分級中にブラシローラ２１が回転してメッシュ部材２５と摺擦する際に、トナーが帯電するなどの電気的な不具合を防止することができる。そこで、本実施形態では、ブラシローラ２１の毛２３とローラ軸２２と間の絶縁抵抗を１０１２Ω以下、例えば１０８〜１０１２Ωとしている。
【００３５】
また、分級装置本体１２のブラシローラ２１の毛２３は直毛で、その毛の１本の太さがメッシュ部材２５の網目の開口幅よりも細いものを使用している。これにより、リサイクルトナーを確実に分級できるだけでなく、メッシュ部材２５の網目にトナーが詰まるといった不具合を防止することができる。本実施形態では、１５０メッシュのメッシュ部材を用いる。１５０メッシュのメッシュ部材２５の網目の大きさは一辺約１００μｍの四辺形であるのに対して、ブラシローラ２１の毛２３の１本の太さを約５０μｍに設定し、網目の大きさよりも充分に小さな径の毛２３を使用している。なお、ブラシローラ２１の毛２３は前述のようにメッシュ部材２５の網目にトナーを押し込む込む機能が必要なことから、少なくとも自身が網目を突き抜けるだけの腰の強さも必要である。
【００３６】
また、ブラシローラ２１は分級中に常に一定方向に回転しているが、分級を続けているとブラシローラ２１の毛２３が回転方向に毛倒れし、ブラシローラ２１の寿命が短くなり、また、ブラシローラ２１の毛２３の先端がメッシュ部材２５の網目を突き抜ることができずに分級の効率が悪くなる等の不具合が生じる。そのため、図４の断面図、図５のタイミングチャートに示すようにジョブ終了後や一定枚数のプロセス終了後といった特定のタイミングで図６に示すＣＰＵ１０１からモータドライバ１５０に指示し、ブラシ駆動モータ１５１を逆転させることによりブラシローラ２１を逆回転させている。これによって、ブラシローラ２１の毛倒れを防止できる。この状態を図４に示す。
【００３７】
図４は分級中に正転方向に回転しているブラシローラ２１を（同図（ａ））、所定のタイミングで逆転させる状態（同図（ｂ））を示している。逆転させるタイミングとしては、例えば図５（ａ）に示すようにジョブ終了後に所定時間逆転させる場合と、同図（ｂ）に示すように一定枚数の処理終了毎に逆転させる場合等、使用の状態に応じて適宜設定できる。
【００３８】
図６は、画像形成装置の全般の制御および前述のブラシ駆動モータ１５１の制御を含め、図５に示したような制御を行う画像形成装置の制御回路の要部を示すブロック図である。図６において、本実施形態に係る制御回路は制御部１００、給紙部１１０、作像部１２０、排紙部１３０、コピー機本体（画像形成装置本体）のメインモータ１４１およびブラシ駆動モータ１５１をそれぞれ駆動するためのモータドライバ１４０，１５０を含んで構成されている。給紙部１１０は、作像部１２０に用紙を供給するためのもので、作像部１２０で作像された記録紙は排紙部１３０から装置外に排紙される。作像部１２０は前述のように感光体ドラム１、帯電チャージャ２、現像装置３、転写装置４、クリーニング装置５などからなり、制御部１００からの指示に応じて給紙部１１０から給紙された記録紙に対して画像を形成し、排紙する。これら各部およびモータドライバ１４０，１５０等は制御部１００のＣＰＵ１０１によりＲＯＭ１０２に書き込まれたプログラムにしたがってＲＡＭ１０３をワークエリアとして使用しながら実行される。
【００３９】
＜第２の実施形態＞
図７は本発明の第２の実施形態に係る分級装置本体１２の構成を示すブラシローラの軸方向に直交する方向で断面した要部端断面図である。この実施形態では、図示のようにステンレスなどの棒状から成るフリッカー４０をブラシローラ２１のローラ軸２２と平行に設け、ブラシローラ２１の毛２３の先端部がフリッカー４０と当接するようにしている。これによって、ブラシローラ２１の毛２３に付着した回収トナーを積極的に除去している。
【００４０】
フリッカー４０としては、図７に示したような丸棒状のものに代えて図８に示したブレード状のものであっても良い。いずれにしても、ブラシローラ２１の毛２３にはトナーが付着し易いので、このようなフリッカー４０を用いて毛２３を弾性変形させ、弾性力によって原形復帰させるという動作を行わせることによって毛２３に付着したトナーを除去することができる。その結果、ブラシローラ２１の本来の分級促進機能を経時的に維持することができる。特に、毛２３の先端にトナーが付着していると、毛先をメッシュ部材２５の網目の中に突出させることが困難となり、目詰まりを防止する機能が低下するので、フリッカー４０はブラシローラ２１の機能維持に有効である。
【００４１】
その他、特に説明しない各部は第１の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。
【００４２】
＜第３の実施形態＞
図９は本発明の第３の実施形態に係る分級装置本体１２の構成を示す断面図で、同図（ａ）は感光体ドラム１の軸方向と直交する方向に断面した要部断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線端断面図である。
【００４３】
この第３の実施形態に係るフリッカー４５は、第２の実施形態の図７に示したようにフリッカー４０を固定したことに代えて回転自在に支持したことを特徴としている。具体的には、ステンレス棒などからなるフリッカー４５は、軸受け部４６によってブラシローラ２１の軸２２と平行な軸４５ａ（この実施形態では偏心軸）を中心として回転自在に支持されている。このように回転自在にフリッカー４５を設けると、回転するブラシローラ２１がフリッカー４５に接触することにより、フリッカー４５が回転（連れ周り）し、ブラシローラ２１の毛先との摩擦抵抗が軽減される。その結果、ブラシローラ２１の毛先の摩耗が抑制され、ブラシローラ２１の長寿命化を図ることができる。
【００４４】
図１０は、第３の実施形態の変形例に係る分級装置本体１２の構成を示す断面図で、同図（ａ）は感光体ドラム１の軸方向と直交する方向に断面した要部断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ線端断面図である。同図から分かるように、この変形例に係るフリッカー４５は、図８に示したブレード状のフリッカー４０を断面十字型に組み合わせ、ローラ軸２２と平行に配置された軸４５ａを軸受け部４６で回転自在に支持し、ブラシローラ２１の回転に連れ周りできるようにしたものである。この形状のフリッカー４５の方が複数の羽根板４５ｂに回転しながらブラシローラ２１の毛先が当接するので、毛２３からトナーを除去する能力は図９のフリッカー４５よりも高い。
【００４５】
その他、特に説明しない各部は第１および第２の実施形態と同等に構成されている。
【００４６】
図１１は図１０の変形例を示す断面図で、同図（ａ）は感光体ドラム１の軸方向と直交する方向に断面した要部断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＤ−Ｄ線端断面図である。この変形例は、ブラシローラ２１に対して周速差を持ってフリッカー４５を回転させるようにした例である。図１１の例では、フリッカー４５の軸４５ａの一方にギヤ５０を設け、更にブラシローラ２１の軸２２にギヤ５１を設け、径の異なる両ギヤ５０、５１を噛合させている。
【００４７】
このように構成すると、図示しない駆動源によってブラシローラ２１を回転したときに、ギヤ５１、５０を介してフリッカー４５が回転駆動されるので、フリッカー４５をブラシローラ２１と所定の周速差をもってフリッカー４５の方の周速を大きくして回転させることができる。このようにすることにより、フリッカー４５によってブラシローラ２１の毛２３を毛倒れ方向とは逆方向にはたくことができ、毛倒れを矯正することが可能となる。また、ブラシローラ２１とフリッカー４５間の周速差を種々変化させることにより、フリッカー４５がブラシローラ２１から付着トナーを除去する能力と、ブラシローラ２１の毛倒れとの関係を最適に調整することができる。
【００４８】
なお、本発明のリサイクルトナー分級装置は、プロセスカートリッジ、トナーバンクにも適用することができる。
【００４９】
＜第４の実施形態＞
この実施形態は、第１の実施形態におけるトナー搬送経路１３のトナー搬送機構をコイル（スクリュ）からエアーポンプに代えた変形例である。すなわち、第１の実施形態では、搬送経路１３内に設けたコイルの回転によって現像装置３に回収トナーを搬送するようになっているが、これを図１２の要部断面図に示すようなエアーポンプとフレキシブルパイプとによって現像装置まで送るようにしている。
【００５０】
すなわち、分級装置本体１２から現像装置３へのリサイクルトナーＴの搬送は、粉体ポンプユニット１１１でなされる。搬送経路１３は、例えば、ナイロン、テフロン（商品名）等のフレキシブルで耐トナー性にすぐれた材料を使用することが望ましい。このように粉体ポンプユニット１１１を使用してトナー搬送を行うと、回収されたリサイクルトナーの有効利用の自動化の他にトナー特性の変動を極力抑えることができる。
【００５１】
粉体ポンプユニット１１１には、従来公知の通称モーノポンプと呼ばれるスクリューポンプが用いられ、ロータ１１１ａ、ステータ１１１ｂ、ホルダー１１１ｃ等により構成される。ロータ１１１ａは、図示しない駆動源の駆動モータと横搬送スクリュー１１１ｄの駆動軸を介して係合しており、駆動源の駆動モータの回転によりロータ１１１ａが回転駆動される。すなわち、粉体ポンプユニット１１１は、駆動源の駆動モータと横搬送スクリュー１１１ｄの駆動軸を介して連結されたロータ１１１ａと、ゴム材料等の弾性体で作製され、ロータ１１１ａを包囲して固定されたステータ１１１ｂ、ステータ１１１ｂを保持するホルダー１１１ｃを備え、分級装置本体１２の下部のトナーを横搬送スクリュー１１１ｄの駆動軸から導入し、ロータ１１１ａの回転によりトナー通路１１１ｅに向けて搬送する。
【００５２】
ステータ１１１ｂの側面とホルダー１１１ｃの内部側面の間には、例えば、１ｍｍ程度の隙間１１１ｆがあり、トナー通路１１１ｅに連通している。そして、隙間１１１ｆからトナー通路１１１ｅに吹き込むように、気体の空気を供給する気体供給口１１１ｇが設けられている。すなわち、気体供給口１１１ｇは、トナー通路１１１ｅに連通しており、気体ポンプ１１１ｈに設けられた気体吐出口１１１ｈ１と気体供給管１１１ｈ２を介して連通している。
【００５３】
気体ポンプ１１１ｈが作動すると、気体供給管１１１ｈ２及び気体供給口１１１ｇを介してトナー通路１１１ｅ内のトナーＴ中に、例えば、０．５〜１．０リットル／分程度の送風量で空気が吹き込まれる。これにより、粉体ポンプユニット１１１のトナー通路１１１ｅから出るトナーＴは流動化が促進され、空気と混合された状態で現像手段３の上記トナーホッパ３ｃに送られ、回収されたトナーＴが再度使用される。
【００５４】
その他、特に説明しない各部は前述の第１の実施形態と同等に構成されている。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、メッシュを通り抜けることができなかった使用に適さない紙粉や粉体をメッシュに摺接しない軸方向に導くので、メッシュ部分で分級が確実に行える。また、軸方向という分級動作に邪魔にならない方向に排除されるので、長期わたって確実に分級を行うことができる。
【００５６】
また、本発明によれば、当接部材にブラシローラの毛が当接することにより、ブラシローラの毛に付着した回収トナーが弾き飛ばされて除去することが可能となり、分級率の低下、ブラシローラの劣化、またそれに伴う分級装置内での回収トナーの堆積・架橋を防止することができる。
【００５７】
さらに、本発明によれば、回収したトナーを再使用し、資源の有効利用を図りながら、異常画像の発生を抑制することが可能な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る分級装置を備えた画像形成装置の要部の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る分級装置本体の構成を示す図で、（ａ）は感光体ドラムの軸方向と直交する方向に断面した要部断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線端断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る分級装置のブラシローラの斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る分級装置のブラシローラが正方向に回転している状態（ａ）と、所定のタイミングで逆転させる状態（ｂ）を示す端断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る分級装置のブラシローラの正逆回転のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る分級装置を備えた画像形成装置の制御回路の要部を示すブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る分級装置本体の構成を示すブラシローラの軸方向に直交する方向で断面した要部端断面図である。
【図８】図７の変形例を示す要部端断面図である。
【図９】 図７の他の変形例を示す図で、（ａ）は感光体ドラムの軸方向と直交する方向に断面した要部断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線端断面図である。
【図１０】図７のさらに他の変形例を示す図で、（ａ）は感光体ドラムの軸方向と直交する方向に断面した要部断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線端断面図である。
【図１１】 図１０のブレードを断面十字型に組み合わせ、回転自在に支持されたフリッカーの変形例を示す断面図で、（ａ）は感光体ドラムの軸方向と直交する方向に断面した要部断面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線端断面図である。
【図１２】エアーポンプを使用したトナー搬送装置を示す要部断面図である。
【図１３】従来のトナーリサイクル機構を備えた画像形成部の要部の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 像担持体（感光体ドラム）
２ 帯電チャージャ
３ 現像装置
４ 転写装置
５ クリーニング装置
５ａ ケーシング
５ｂ ブレード
１１ トナーリサイクル分級装置
１２ 分級装置本体
１２ａ トナー搬入経路
１２ｂ トナー廃棄経路
１２ｃ トナー落下経路
１３ 搬送経路
１３ａ 導入口
２０ ケース
２０ａ 分岐した部分（開口部）
２１ ブラシローラ（ファーブラシ）
２２ ブラシ軸
２３ 毛
２５ メッシュ部材
２５ｂ 端部
４０，４５ フリッカー
４５ａ 軸
４５ｂ 羽根板
４６ 軸受け部
１００ 制御部
１０１ ＣＰＵ
１１０ 給紙部
１１１ エアーポンプ
１２０ 作像部
１３０ 排紙部
１４０，１５０ モータドライバ
１５１ ブラシ駆動モータ
Claims (11)
- 粒子径の異なる粉体を粒子径に応じて分級する分級装置において、
粉体を分級するためのメッシュ部材と、
当該メッシュ部材と円周方向の所定部分で摺接し、軸に直交する方向から搬入される粉体をメッシュ間に押し込んでメッシュを通り抜けることのできる粒径の粉体とそうでない粒径の粉体とに分級させるブラシローラと、
前記ブラシローラの軸方向に前記メッシュを通り抜けることができなかった粒径の粉体を導く手段と、
を備えていることを特徴とする分級装置。 - 粒子径の異なる粉体を粒子径に応じて分級する分級装置において、
粉体を分級するためのメッシュ部材と、
当該メッシュ部材と円周方向の所定部分で摺接し、軸に直交する方向から搬入される粉体をメッシュ間に押し込んでメッシュを通り抜けることのできる粒径の粉体とそうでない粒径の粉体とに分級させるブラシローラと、
前記ブラシローラの毛が当接する当接部材と、
を備えていることを特徴とする分級装置。 - 前記ブラシローラの円周方向から分級すべき粉体を供給する手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の分級装置。
- 前記ブラシローラの毛先の方向が、前記粉体が前記軸方向に移動するように回転方向に対して軸方向に傾けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の分級装置。
- 前記ブラシローラの毛は導電性を備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の分級装置。
- 前記ブラシローラの毛は直毛で、太さはメッシュ部材の網目の開口幅よりも細いことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の分級装置。
- 前記ブラシローラを回転駆動する手段と、
前記ブラシローラの回転方向を正・逆自在に制御する手段と、
を備えていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の分級装置。 - 前記当接部材を回転自在に支持する手段を備えていることを特徴とする請求項２記載の分級装置。
- 前記ブラシローラの毛先の周速と異なる周速で前記当接部材を回転させる手段を備えていることを特徴とする請求項２または８記載の分級装置。
- 前記粉体が像担持体上に残留したトナーを剥離した使用済みトナーであることを特徴とする請求項１記載の分級装置。
- 像担持体上に書き込まれた潜像をトナー現像する現像手段、現像された顕像を記録媒体に転写する転写手段、および前記像担持体上に残留した粉体をクリーニングするクリーニング手段を含む画像形成部と、
前記クリーニング手段によってクリーニングされ、回収された粉体を分級する請求項１ないし９のいずれか１項に記載の分級装置と、
前記分級装置からメッシュを通り抜けて分級された再利用可能な粉体を前記現像手段へ搬送する搬送経路を含む搬送手段と、
前記分級装置からメッシュを通り抜けずに軸方向に排出された粉体を廃棄する廃棄経路と、
を備えた画像形成装置。
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