JP3997023B2 - トナー搬送装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に用いられるトナー搬送装置に関する、より詳細には画像形成装置において粉体トナーを垂直方向に搬送するトナー搬送装置及び画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真プロセスは、光導電現象を利用して感光体上に静電潜像を形成し、着色した帯電粒子を静電力で静電潜像に付着させて可視像を得るプロセスであり、その画像品質、静粛性、及び装置が小型にできることと言った点から近年複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等に応用されている。また、シアン，マゼンタ，イエロー，ブラックと言った複数の現像剤を用いたフルカラー複写機やプリンタ等にも応用されている。現在電子写真法として主流な現像プロセスは、カールソン法であり予め帯電させた感光体に対してレーザ露光等によって静電潜像を形成させ、この静電潜像に対し帯電したトナーにより可視像を現像するものである。上述の現像プロセスとしては、種々のプロセスが提案されており、大きく分類して、磁性キャリアとトナーとを用いる２成分現像プロセスと、磁性キャリアを用いない１成分現像プロセスが提案されている。２成分現像プロセスは、磁性キャリアとトナーとを摩擦帯電によって帯電させ磁性スリーブ上に摩擦帯電によりトナーを担持したキャリアの穂を形成させて、感光体にこの穂を接触させて現像するプロセスである。一方、１成分現像プロセスは、キャリアを用いず現像スリーブ上にドクターブレード手段、ローラ手段等によって帯電させたトナー層を形成させて現像を行う現像プロセスである。
【０００３】
いずれの現像プロセスにおいても、現像の際に用いられるトナーは、粉体であるため、この粉体状のトナーをトナー容器といったトナー貯蔵部から画像形成装置において必要とされる部分、例えば現像装置等に搬送する必要がある。これまでこのようなトナーを搬送するため、種々の方法が開示されている。特に広く用いられているトナー搬送方法は、コイル状の搬送部材を用いるトナーの搬送方法である。特開平７−１３４２１号公報には、特にトナーを垂直方向に搬送する際に、垂直方向の壁面において振動板を設ける等の方法により壁面に付着したトナーを落下させ、トナーが凝集したり、トナー間に架橋が生じたりする不都合を防止する方法が開示されている。上述したコイル状の搬送部材を用いるトナー搬送方法は、粉体であるトナーを略水平に搬送する場合には構成が簡単で確実な搬送方法である。しかしながら、トナーを垂直に搬送する場合に上述のコイル状の搬送部材を用いると、駆動源の確保が困難で装置が大型化したり、コストが高くなりがちであるといった問題がある。また、トナーの凝集や架橋を防止するための垂直方向におけるトナーの攪拌方法として、コイル状のトナー搬送部材に当接して振動する弾性材料を備えた振動板又は揺動板を設ける方法も開示されている。しかしながら、このような方法は、トナーを攪拌するためには効率的であるもののトナーの搬送能力には劣り、画像プロセス上凝集度の高くなりやすいトナー、特に高画質を得るべく平均粒径の小さなトナーを使用する場合には、トナー搬送部材としては用いることが困難である。さらには、揺動板に急激な動作を与えるように構成するとトナー間の架橋状態を崩す効果は格段に向上するものの、揺動板に衝撃音が発生して機械全体の騒音が非常に高くなってしまうという問題がある。
【０００４】
電子写真画像形性プロセスには、さらに、像担持体から、紙、合成紙、プラスチックフィルムと言った被転写材料に像担持体上のトナーを転写するための、転写プロセスが含まれている。このような転写プロセスとしては、現在のところ主として静電転写方法が用いられている。その転写効率は、用いるプロセススピード、トナーの抵抗、転写時の放電、転写部材からのリーク等の影響により必ずしも１００％ではないため、感光体や中間転写体といった像担持体には転写されずに、像担持体上に残留するトナーが発生する。このトナーは、いわゆる転写残留トナーと言われる。このような転写残留トナーは、非画像部の地汚れ、画像かぶりといった画像劣化を生じさせる原因となるため、クリーニング装置によって像担持体上から除去する必要がある。このような転写残留トナーは、クリーニング装置内に蓄積される他、クリーニング装置から転写残留トナー容器といった画像形成装置の所定の部分にまで搬送される場合が多い。この転写残留トナーは、上述のように転写工程において転写しきれなかったトナーであるため、微粒子成分を特に多く含み、さらには転写工程で受けた電荷ストレスによりトナーの帯電量も非常にばらつきが多い。したがって、転写残留トナーは、非常に凝集性が高いことが多く、このためトナーが搬送中のハウジング内で凝集・架橋体を形成してしまいがちとなる。また、一旦このような凝集・架橋構造体が形成されると、この架橋体部位におけるトナーの搬送能力が格段に低下し、ハウジング内でトナーがブロッキングすることで搬送部材や周囲の駆動部材へと大きな力学的応力を与えて搬送部材や周囲の駆動部材の破損を引き起こしてしまうことになる。したがって、このようなトナーのブロッキングを確実かつ簡便な方法で、より安価な構成を用い、電子写真画像形成装置の静粛性を保持し、さらには装置の大型化も避けつつ改善する方法が望まれていた。
【０００５】
【発明の解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、垂直方向でのトナーの搬送がとりわけ複雑な構成ではなく簡便な装置を用いて、トナーを凝集させてしまうようなストレスを与えることなく、さらには、機械の騒音を抑えたトナー搬送装置及び画像形成装置を提供することにある。また、本発明の目的は、トナー搬送方向に対して略平行方向に段差揺動させることにより、トナーの架橋が形成されそうになった部位のトナー架橋を崩すことによってトナーの凝集を防止するトナー搬送装置及び画像形成装置を提供することにある。さらに本発明の目的は、段差揺動終了時に揺動板が自身の弾性により振動することにより、機械への騒音を最小限に抑えるとともに、垂直方向へのトナーの搬送をより確実に可能とする簡便な方法を提供することにある。また、本発明の目的は、像担持体上のトナーをクリーニングするクリーニング装置からトナーを搬送する搬送経路に用いて、ハウジング内でトナーがブロッキングしてしまい、搬送部材や周囲の駆動部材へと多大な力学的ストレスを与え、搬送部材や周囲の駆動部材の破損を引き起こすと言った不都合を生じさせないトナー搬送装置及び画像形成装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の上述の目的は、本発明のトナー搬送装置及び画像形成装置を提供することによって達成される。
本発明のトナー搬送装置は、粉体トナーを搬送するトナー搬送装置において、前記トナー搬送装置は、トナー搬送装置を収納する搬送ハウジング内に配置された薄板形状の揺動板上で、トナーを斜め下方に配置された排出口に搬送されるトナー搬送経路と、前記揺動板の下端部におけるトナー搬送経路に対して横方向へ外れた箇所に、該揺動板を揺動させるための段差付偏心カムとを有し、前記搬送ハウジングと一体的に設けて固定したトナー搬送装置突起と、前記揺動板と一体的に設けて揺動する揺動板突起と、前記トナー搬送装置突起と前記揺動板突起との間に配置されて、段差付偏心カムによる段差揺動中の揺動板の衝撃を吸収する衝撃吸収材と、を備えることを特徴とする。
また、本発明のトナー搬送装置は、さらに、前記段差揺動の方向は、トナー搬送方向に対して略平行とされていることを特徴とする。
また、本発明のトナー搬送装置は、さらに、前記揺動板は、弾性材料から構成されていることを特徴とする。
また、本発明のトナー搬送装置は、さらに、前記トナー搬送装置は、像担持体上のトナーのクリーニング装置から搬送されるトナーの搬送経路に用いられることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明について説明する。
図１は、本発明を用いる画像形成装置の概略図である。画像形成プロセスの詳細については説明を省略するが、概ね画像形成装置は、画像担持体としての感光体１と、帯電装置２と、露光３と、現像手段としての現像装置４と、転写手段としての転写装置５と、クリーニング手段としてのクリーニング装置６と、位置合わせためのレジスト装置７とを備えている。感光体１は、帯電器２により帯電された後、露光３によって静電潜像が形成され、その後現像装置４によって静電潜像がトナーにより現像されて、可視画像が感光体１上に形成される。この感光体１上にトナーにより現像された可視画像は、転写装置５により転写が行われて紙、合成紙、プラスチックフィルムといった被転写部材へと転写が行われるようにされている。
【０００８】
感光体１としては、種々の感光体を用いることができるが、現在では特性・製造容易性・コスト等の点から有機光導電体（ＯＰＣ）を用いることができる。しかしながら、ＯＰＣ以外の感光体、アモルファスセレン系感光体、酸化亜鉛系感光体、硫化カドミウム系感光体、アモルファスシリコン系感光体もその特性に応じて用いることができる。
【０００９】
帯電装置２としては、種々のスコロトロン等を用いたコロナ帯電や、導電ブラシ等を用いる種々の接触帯電方法を用いることができるが、導電ローラを用いた接触帯電方法がオゾン等の発生が比較的少ないため、好ましい。露光３を行うための光源としては、ハロゲンランプ、蛍光灯と言った光源の他、半導体レーザ、発光ダイオードと言った光源を用いることができる。特にデジタル的に潜像形成を行う点からは、発光ダイオードや半導体レーザを用いることが好ましい。
【００１０】
現像装置４としては、キャリアとトナーとを用いる２成分現像剤を用いる現像装置４又はトナーのみを用いる１成分現像剤を用いる現像装置４等いずれの画像形成プロセスであっても本発明の方法においては用いることができる。クリーニング装置６は、クリーニング装置筐体６ａと、クリーニング装置６に配設されたクリーニングブレード６ｂと、回収コイル６ｃとを備えている。このクリーニング装置６は、クリーニング装置６に配設されたクリーニングブレード６ｂにより、感光体上の転写残留トナーＴをせき止めてクリーニングする。このせき止められた転写残留トナーＴは、回収コイル６ｃによってクリーニング装置６の長手方向端部へと搬送され、この長手方向端部に連結された本発明に用いるトナー搬送装置へと搬送されるようになっている。
【００１１】
図２は、本発明のトナー搬送装置の断面側面図である。本発明のトナー搬送装置は、クリーニング装置６の端部に連結されたハウジング８と、揺動板９と、段差付偏心カム１０ａと、衝撃吸収材１１と、揺動板９に対して張力を加えるスプリング部材１２とを備えている。クリーニング装置６の一方の端部は、ハウジングの開口部１３に挿入され、クリーニング装置６からのトナーを回収コイル６ｃにより本発明に用いるトナー搬送装置へと導入している。ハウジング８は、トナーが自由落下して行くための垂直部分８ａと、垂直方向に対して傾斜した部分８ｂとを備えており、垂直部分８ａのクリーニング装置６が連結される側の内側壁には、突起１４が設けられている。この突起１４には、ハウジングの開口１３側に向いた面に衝撃吸収材１１が貼り付けられている。衝撃吸収材１１としては、ゴム等の弾性体、フェルト等の発泡させた樹脂等を用いることができる。
【００１２】
揺動板９は、ハウジングの開口部下側付近から段差付偏心カム１０ａに略隣接する位置までトナー搬送装置の幅手方向にわたって延ばされている。ハウジング８の傾斜部分８ｂに配置される揺動板９の長手方向端部には、突起１５が配設されている。この突起１５には、スプリング部材１２の一端が係止されており、このスプリング部材１２の別の端部は、傾斜部分８ｂのクリーニング装置６の取り付けられる側においてハウジング８の内側壁に形成された突起１６に係合されていて、スプリング部材１２を介して揺動板９に対して張力を与える構成とされている。この揺動板９は、トナー搬送装置の下部に配設された段差付偏心カム１０ａによって駆動され、段差付偏心カム１０ａの回転により周期的に図２の矢線Ａ，Ｂの方向へと揺動される。この方向は、矢線Ｃにより示される転写残留トナーＴが搬送される方向と略平行にされていることが転写残留トナーの凝集・架橋を防止する点から好ましい。揺動板９は、リン青銅板と言ったバネ弾性を有する材料で構成されていることが好ましいが、これ以外の材料、例えば、鉄、ステンレススチール、銅、真鍮、といった材料でも、適切なバネ弾性を有する材料であれば用いることができる。
【００１３】
図３は、図２に示した装置の正面断面図である。図３に示されているように、この揺動板９には、垂直部分８ａの内側壁に設けられた突起１４及び衝撃吸収材１１が挿通されるように形成された開口１７が設けられており、開口１７の上側端部にはストッパ１８が設けられている。このストッパ１８は、揺動板９が所定以上スプリング１２の張力により段差付偏心カム１０ａ側へと運動して行かないように係止しているとともに、段差揺動終了時点において揺動板９に衝突して、振動板９に適切な振動を生じさせ転写残留トナーの凝集・架橋を発生させないようにさせている。図２中では、ストッパ１８は、揺動板９に形成した突出部として示されているが同様の効果を与える別の形状とされていても良い。同時にこの衝撃吸収材１１は、揺動板９の突起１４への直接的な衝突による衝撃音を低減させて、画像形成装置の静粛性を保持させている。トナー搬送装置の下部には、段差付偏心カム１０ａに連結された転写残留トナーＴの回収コイル１９が連結されている。この回収コイル１９は、段差付偏心カム１０ａを駆動するため、この段差付偏心カム１０ａの駆動軸２０を介して連結された駆動ギア２１が駆動部（図示せず）によって駆動され、段差付偏心カム１０ａの回転すると、この回転と同期して回転されるようにされている。トナー搬送装置の底部に堆積した転写残留トナーＴは、この回収コイル１９の回転により、トナー搬送装置から水平方向へと排出されて行くように構成されている。
【００１４】
以下、図２及び図３を用いて本発明の方法について説明する。クリーニング装置６により感光体１上からクリーニングされた転写残留トナーＴは、クリーニング装置６に設けられた回収コイル６ｃによって感光体１から長手方向に離間した端部のトナー搬送装置方向へと搬送され、トナー搬送装置の開口１３を通して揺動板９に向かって落下する。揺動板９は、ハウジング８に設けられた突起１６と揺動板９に設けられた突起１５の間に配設されたスプリング１２により張力が加えられて、ハウジング８内において回収コイル１９と同一中心に配置された段差付偏心カム１０ａにより揺動される。揺動板９は、段差付偏心カム１０ａにより上側へと突き上げられるが、段差付偏心カム１０ａの段差の通過後には、スプリング１２の張力により、下側に引き戻され、ハウジング８に形成された突起１４に貼り付けられた衝撃吸収材１１に衝突する。この後、再度段差付偏心カム１０ａにより揺動板９が持ち上げられ、スプリング１２の張力により衝撃吸収材１１に衝突する揺動が繰り返される。このようにすることにより振動板９に対して適切な振動が周期的に加えられ、衝突時の騒音も防止することができる。
【００１５】
このように本発明においては、揺動板９が衝撃吸収材１１に繰り返し衝突することによって揺動板９が全体にわたって微少振動することとなり、転写残留トナーＴの凝集・架橋を効率的に防止している。図２及び図３に示されているように、転写残留トナーＴは、揺動板９表面を伝って回収コイル１９へと搬送される。この回収コイル１９は、駆動ギア２１により段差付偏心カム１０ａと共に、図２の段差付偏心カム１０ａの回転方向に回転されて、転写残留トナーＴをトナー搬送装置の外部へと搬送して行き、終了する。
【００１６】
図４は、カムとして段差の無い偏心カムを用いた場合の比較例を示した図である。図４に示すように、揺動板９を揺動させるべく、カムとして段差の無い偏心カム１０ｂを用いた場合の比較例を示した図である。本発明のような段差付偏心カム１０ａを用いた場合と異なり、揺動板９とハウジング８の間においてトナー凝集・架橋部Ｔ１が形成されてしまうのが示されている。このようなトナー凝集・架橋部Ｔ１が形成されてしまうと、その部位を起点として架橋Ｔ１がよりいっそう進行してしまい、最終的にはブロッキングが発生する。このようにブロッキングが発生するとブロッキングした転写残留トナーＴ１が、回収コイル１９へと落下することにより、回収コイル１９を破壊したり、揺動板９の運動がトナー凝集・架橋部Ｔ１により妨げられてしまうため、駆動ギア２１に加えられる駆動トルクが非常に高くなり、駆動ギア２１を駆動する駆動部材が破損することになる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、トナーに振動を与えるべく揺動板と揺動板に段差揺動を与える段差揺動発生部材とを用い、さらに段差揺動発生部材における段差終了時には、衝撃吸収材を介して揺動板を停止させることにより垂直方向へのトナーの搬送に際し、比較的容易な構成で、トナー凝集を発生させる応力を加えることがなく、かつ機械の騒音を低下させることができる。
また、本発明では、トナー搬送方向に対し、略平行方向に向けて段差揺動させることによりトナー架橋が形成されそうになった部位のトナー凝集・架橋を崩すような運動を揺動板に与えることが可能となり、比較的容易な構成でトナー凝集を発生させる応力を加えることがなく、かつ機械の騒音を低下させることができる。
さらに、本発明では、揺動板をバネ弾性を有する材料で構成することにより、段差揺動終了時に揺動板に、揺動板自身のバネ弾性による振動を生じさせ、機械の騒音を最小限に抑えるとともに、垂直方向に対するトナーの搬送をより確実に行うことが可能である。
また、本発明では、像担持体上の転写残留トナーをクリーニング装置から搬送する際、ハウジング内でトナーがブロッキングしてしまい、このブロッキングしたトナーが搬送部材や周囲の駆動部材へと大きな力学的応力を与え、この結果搬送部材や駆動部材の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を用いる画像形成装置の概略図である。
【図２】 本発明のトナー搬送装置の断面側面図である。
【図３】 図２に示した装置の正面断面図である。
【図４】 カムとして段差の無い偏心カムを用いた場合の比較例を示した図である。
【符号の説明】
１ 感光体
２ 帯電装置
３ 露光
４ 現像装置
５ 転写装置
６ クリーニング装置
６ａ クリーニング装置筐体
６ｂ クリーニングブレード
６ｃ 回収コイル
７ レジスト装置
８ ハウジング
９ 揺動板
１０ａ 段差付偏心カム
１０ｂ 偏心カム
１１ 衝撃吸収材
１２ スプリング
１３ 開口
１４ 突起
１５ 揺動板突起
１６ トナー搬送装置突起
１７ 揺動板開口
１８ ストッパ
１９ 回収コイル
２０ 駆動軸
２１ 駆動ギア
Ｐ 転写紙
Ｔ 転写残留トナー
Ｔ１ 凝集・架橋トナー
Ａ、Ｂ 揺動板揺動方向
Ｃ 転写残留トナー搬送方向

Claims (6)

1. 粉体トナーを搬送するトナー搬送装置において、
   前記トナー搬送装置は、
   トナー搬送装置を収納する搬送ハウジング内に配置された薄板形状の揺動板上で、トナーを斜め下方に配置された排出口に搬送されるトナー搬送経路と、
   前記揺動板の下端部におけるトナー搬送経路に対して横方向へ外れた箇所に、該揺動板を揺動させるための段差付偏心カムとを有し、
   前記搬送ハウジングと一体的に設けて固定したトナー搬送装置突起と、
   前記揺動板と一体的に設けて揺動する揺動板突起と、
   前記トナー搬送装置突起と前記揺動板突起との間に配置されて、段差付偏心カムによる段差揺動中の揺動板の衝撃を吸収する衝撃吸収材と、を備える
   ことを特徴とするトナー搬送装置。
2. 請求項１に記載のトナー搬送装置において、
   前記段差揺動の方向は、トナー搬送方向に対して略平行とされている
   ことを特徴とするトナー搬送装置。
3. 請求項１または２に記載のトナー搬送装置において、
   前記揺動板は、弾性材料から構成されている
   ことを特徴とするトナー搬送装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載のトナー搬送装置において、
   前記トナー搬送装置は、像担持体上のトナーのクリーニング装置から搬送されるトナーの搬送経路に用いられる
   ことを特徴とするトナー搬送装置。
5. 電子写真方式における画像担持体上の潜像を顕像化してトナー像を形成するトナーの架橋状態の発生を防止して画像を形成する画像形成装置であって、形成画像を担持する画像担持体と、
   上記画像担持体上に形成された潜像を顕像化してトナー像を形成する現像手段と、
   上記現像手段で形成されたトナー像を被転写体に転写する転写手段と、
   上記転写手段で転写した後に上記画像担持体又は上記転写手段に付着して残留する残留トナーを回収するクリーニング手段と、
   上記クリーニング手段で回収したトナーを排出する排出手段とを備える画像形成装置において、
   前記排出手段が、請求項１ないし４のいずれかに記載のトナー搬送装置である
   ことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５に記載の画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、クリーニング手段から吐出されたトナーを斜め下方に配置された前記トナー搬送装置の排出口に搬送する
   ことを特徴とする画像形成装置。

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