JP4037196B2 - トナー分級装置、及び、それを備えたプロセスカートリッジ、画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、トナー分級装置、及び、それを備えたプロセスカートリッジ、画像形成装置に関し、特に、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等で像担持体上の残トナーを回収してリサイクルするためのトナー分級装置、及び、それを備えたプロセスカートリッジ、画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、資源の有効活用を考慮して、像担持体としての感光体ドラム上の残トナーを回収した後に、リサイクル可能なトナーと不可能なトナーとに分級して、リサイクル可能なトナーを現像部に供給して用いる画像形成装置が盛んに開発されている。
【０００３】
詳しくは、例えば、特開平１０−２６０５８３号公報等を参照して、まず、転写部で転写紙に転写されなかった感光体ドラム上の残トナーは、クリーニング部で回収される。クリーニング部で回収された残トナー（回収トナー）は、トナー搬送部を介して、トナー分級装置に供給される。
この残トナー中には、転写紙から感光体ドラム上に付着した紙粉や、トナーの凝集した塊が存在する。これらの紙粉やトナー塊を含む残トナーを、そのままリサイクルトナーとして現像部に供給すると、白抜けや黒点等の異常画像となるために、トナー分級装置でこれらを除去することになる。
【０００４】
ここで、トナー分級装置は、網状の金属ワイヤ等からなり回転する円筒状の篩部材を備えている。紙粉やトナー塊は、トナーの粒径よりも大きいために、篩部材の網部を通り抜けることができない。
こうして、篩部材の網部を通り抜けるトナー（分級トナー）を、リサイクルトナーとして現像部に供給する。これに対して、篩部材の網部を通り抜けないトナーを、廃トナーとしてトナー分級装置の出口から排出して、廃トナー容器に回収する。
【０００５】
さらに、このようなトナー分級装置において、篩部材の網部におけるトナーの目づまりを防止するために、篩部材の内壁の一部にブラシ部材を摺接させる技術が、例えば、特開平１０−２６０５８３号公報や、特開平２０００−２０００２０号公報等に開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のトナー分級装置は、装置内に搬入されるトナー量に係らず、目づまりを防止するとともに、篩部材の出口に向けて確実にトナーを搬送することが難しかった。
【０００７】
すなわち、画像形成装置の像担持体上において、画像比率の大きい画像が形成されると、それに比例してクリーニング部で回収する残トナー量が増えて、トナー分級装置内に移送されるトナー量も増加する。
このとき、篩部材に搬入するトナー量に対して、内壁に摺接するブラシ量が少ないと、ブラシ部材による掻きとりが不充分となって、網部がトナーで目づまりして、装置の分級性能が低下してしまう。
【０００８】
これに対して、ブラシ部材の篩部材の内壁に摺接するブラシ量を単純に増やしても、このブラシ部材がトナーの搬送性を阻害してしまうために、篩部材の入口側にトナーが停滞して目づまりを却って助長してしまう。さらには、入口側に停滞したトナーが、入口側の搬送部と回転する篩部材との間に入り込んで、ロッキングをおこしてしまう可能性もある。
【０００９】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、装置内に搬入されるトナー量に係らず、目づまりを防止して効率のよい分級をおこなうとともに、分級されないトナーを装置外に向けて確実に排出してロッキング等の不具合を生じさせないトナー分級装置、及び、それを備えたプロセスカートリッジ、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】
本願発明者は、上記課題を解決するために研究を重ねた結果、次の事項を知るに至った。
すなわち、篩部材の内壁に摺接するブラシ部材等の可撓性部材を螺旋状に形設すれば、内壁に摺接するブラシ量が増えて網部の目づまりを防止できるとともに、出口に向けてのトナー搬送性を確保することができる。
【００１１】
しかも、螺旋状のブラシ部材を、篩部材の内壁に対して意図的に不均質に摺接させることで、多量のトナーが篩部材内部に搬入した場合であっても、その不均質な摺接部分がトナーの逃げ道となって、目づまりを防止することができる。
【００１２】
さらには、螺旋状のブラシ部材を、篩部材の内壁に対して均質に摺接させた場合であっても、篩部材に搬入するトナー量に応じてブラシ部材の回転数を変動してトナー搬送力を調整することで、入口側のトナーの停滞を防止することができる。
【００１３】
この発明は以上述べた事項に基づくものであり、すなわち、この発明の請求項１記載の発明にかかるトナー分級装置は、入口から搬入したトナーを出口に搬出するまでに分級する篩部材と、前記トナーのうち分級されないトナーを前記出口に向けて搬送するとともに、前記篩部材の内壁に不均質に摺接する可撓性部材とを備え、前記可撓性部材は、前記トナーの搬送方向に対して螺旋状に間隙を設けて形設された第１ブラシ部材と、前記間隙の一部又は全部を埋めるように螺旋状に形設されるとともに前記第１ブラシ部材よりも毛足高さの小さい第２ブラシ部材とからなることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、請求項１記載のトナー分級装置を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、請求項２記載の発明において、像担持体と、前記像担持体上にトナーを供給する現像部と、前記像担持体上の残トナーを回収するクリーニング部とを備え、前記クリーニング部で回収した前記残トナーは前記トナー分級装置の前記入口に向けて搬送され、前記トナー分級装置の前記篩部材にて分級された後のトナーは前記現像部に供給されることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項４記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１記載のトナー分級装置を備えたことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項５記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項４記載の発明において、像担持体と、前記像担持体上にトナーを供給する現像部と、前記像担持体上の残トナーを回収するクリーニング部とを備え、前記クリーニング部で回収した前記残トナーは前記トナー分級装置の前記入口に向けて搬送され、前記トナー分級装置の前記篩部材にて分級された後のトナーは前記現像部に供給されることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項６記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項５記載の発明において、前記像担持体上に向けて光を発する光源の稼働率を検出する検出部と、前記可撓性部材の回転数を変動して駆動する駆動部と、前記検出部の検出結果に応じて前記駆動部を制御する制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項７記載の発明にかかるトナー分級装置は、入口から搬入したトナーを出口に搬出するまでに分級する篩部材と、前記トナーのうち分級されないトナーを前記出口に向けて搬送するとともに、前記篩部材の内壁に不均質に摺接する可撓性部材とを備え、前記可撓性部材は、前記トナーの搬送方向に対して螺旋状に間隙を設けて形設されたブラシ部材からなり、前記入口側の間隙は、前記出口側の間隙よりも大きくなるように形設されたことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項８記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、請求項７記載のトナー分級装置を備えたことを特徴とする。
【００２１】
また、請求項９記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、請求項８記載の発明において、像担持体と、前記像担持体上にトナーを供給する現像部と、前記像担持体上の残トナーを回収するクリーニング部とを備え、前記クリーニング部で回収した前記残トナーは前記トナー分級装置の前記入口に向けて搬送され、前記トナー分級装置の前記篩部材にて分級された後のトナーは前記現像部に供給されることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１０記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項７記載のトナー分級装置を備えたことを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１１記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１０記載の発明において、像担持体と、前記像担持体上にトナーを供給する現像部と、前記像担持体上の残トナーを回収するクリーニング部とを備え、前記クリーニング部で回収した前記残トナーは前記トナー分級装置の前記入口に向けて搬送され、前記トナー分級装置の前記篩部材にて分級された後のトナーは前記現像部に供給されることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１２記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１１記載の発明において、前記像担持体上に向けて光を発する光源の稼働率を検出する検出部と、前記可撓性部材の回転数を変動して駆動する駆動部と、前記検出部の検出結果に応じて前記駆動部を制御する制御部とを備えたことを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００２７】
実施の形態１．
図１〜図３を参照して、実施の形態１について詳細に説明する。図１は実施の形態１における画像形成装置の感光体ドラム近傍を示す概略断面図である。そして、図１の画像形成装置に、図２及び図３に示すトナー分級装置が設置される。
【００２８】
図１において、１は像担持体としての感光体ドラム、２は感光体ドラム１表面を帯電する帯電部、３はレーザ光Ｌにより形成された感光体ドラム１上の潜像を現像する現像部、４は感光体ドラム１上に形成された画像を転写紙に転写する転写部、５は転写紙に転写されなかった感光体ドラム１上の残トナーを回収するクリーニング部、６はクリーニング部５で回収した残トナーをトナー分級装置に向けて搬送するトナー搬送部、７は残トナーをリサイクル可能な分級トナーとリサイクル不可能な廃トナーとに分級するトナー分級装置、８はトナー分級装置７から排出された廃トナーが搬送される廃トナー経路、９は廃トナーを回収する廃トナー容器を示す。
【００２９】
以上のように構成された画像形成装置は、次のように動作する。
まず、感光体ドラム１表面は、帯電部２との対向位置で、一様に帯電される。そして、帯電部２で帯電された感光体ドラム１表面は、図１の矢印方向の回転によって、レーザ光Ｌの照射位置に到達する。
【００３０】
他方、図示せぬ原稿読取部に載置された原稿の画像情報が、原稿読取部にて光学的に読み取られる。そして、その光学的な画像情報が電気信号に変換された後に、図示せぬ光学部に転送される。そして、光学部からは、その電気信号の画像情報に基づいたレーザ光Ｌが、帯電された感光体ドラム１上に向けて照射される。
こうして、感光体ドラム１上には、原稿の画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００３１】
その後、静電潜像が形成された感光体ドラム１表面は、現像部３の現像ローラ３ａとの対向位置に達する。そして、現像ローラ３ａ上に担持された２成分現像剤のうちのトナーが、感光体ドラム１表面の静電潜像に付着する。
詳しくは、現像部３のトナー補給部３ｄには、図示せぬトナー容器から新しいトナーが供給されるとともに、トナー分級装置７からリサイクルトナーとしての分級トナーが供給される。そして、トナー補給部３ｄから、現像部３の現像タンク内に、リサイクルトナーを含むトナーが適宜補給される。
【００３２】
その後、現像タンク内に補給されたトナーは、撹拌ローラ３ｃで、キャリアとともに撹拌される。そして、撹拌されたキャリアとトナーとからなる現像剤は、パドル３ｂによって、現像ローラ３ａに供給される。そして、現像ローラ３ａに供給された現像剤のうちトナーが、感光体ドラム１上に形成された静電潜像に付着することになる。
【００３３】
その後、現像部３で現像された感光体ドラム１表面は、転写部４との対向位置に達する。そして、転写部４に搬送された転写紙上に、感光体ドラム１上の画像に対応したトナーが転写される。このとき、感光体ドラム１上には、トナーの一部が、転写紙に転写されないトナー（残トナー）として残存する。
そして、転写部４を通過した感光体ドラム１表面は、クリーニング部５に達する。クリーニング部５では、感光体ドラム１に当接するクリーニングブレード５ａとクリーニングローラ５ｂとにより、感光体ドラム１上の残トナーが回収される。
その後、クリーニング部５を通過した感光体ドラム１表面は、図示せぬ除電部で除電されて、一連の作像プロセスを完了する。
【００３４】
一方、クリーニング部５で回収された残トナーは、トナー搬送部６の入口６ａに搬送される。そして、トナー搬送部６のトナー搬送スクリュによって、入口６ａに搬入した残トナーが、出口６ｂに向けて搬送される。その後、トナー搬送部６の出口６ｂから、トナー分級装置７に向けて、残トナーが供給される。
トナー分級装置７では、リサイクル可能な分級トナーを現像部３のトナー補給部３ｄに供給するとともに、リサイクル不可能な廃トナーを廃トナー経路８を介して廃トナー容器９に排出する。
【００３５】
他方、図示せぬ給紙部からは、転写紙が、転写紙搬送経路に向けて給紙される。そして、図示せぬレジストローラに達した転写紙は、感光体ドラム１上に形成されたトナー画像を転写するために、転写部４に搬送される。
その後、トナー画像が転写された転写紙は、図示せぬ定着部に搬送されて、ここで画像が定着される。
最後に、定着後の転写紙は、排紙部を通過して、画像形成装置の外に向けて排出される。
【００３６】
なお、上述の画像形成装置において作像プロセスを担う作像部は、プロセスカートリッジとすることもできる。
すなわち、作像部を構成する複数の単独ユニットのうち２以上の単独ユニットを１つの集合体として組み合わせて、その集合体の単位で画像形成装置に対して挿脱可能に形設する。例えば、単独ユニットとしての、感光体ドラム１、帯電部２、現像部３、クリーニング部５、トナー搬送部６、トナー分級装置７を、１つのプロセスカートリッジとして構成することができる。
【００３７】
次に、図２、図３にて、上述の画像形成装置又はプロセスカートリッジに設置されるトナー分級装置７について、詳述する。
図２は本実施の形態１におけるトナー分級装置７を示す概略断面図であり、図３はその概略斜視図である。
【００３８】
図２、図３において、１１は搬入した残トナーＴ１を分級する篩部材、１１ａはトナーの粒径に対応した目がメッシュ状に形設された網部、１１ｂは篩部材１１における廃トナーＴ３の排出口としての出口、１１ｃは篩部材１１における中空の軸部、１１ｄは篩部材１１における残トナーＴ１の入口、１２は残トナーＴ１を入口１１ｄに導く搬送スクリュ、１３ａは搬送スクリュ１２が設けられた回転軸の軸部、１３ｂはブラシ部材が設けられた回転軸の軸部、１５は可撓性部材としてのブラシ部材、１６は搬送スクリュ１２等が配設された入口側搬送路、１７は篩部材１１等を収納する保持部材を示す。
【００３９】
ここで、図２及び図３を参照して、篩部材１１は、網部１１ａや、網部１１ａを保持する樹脂材料からなる保持部や、その保持部とともに一体的に成形された軸部１１ｃ等により構成されている。そして、軸部１１ｃに係合する図示せぬギアを介して、篩部材１１は図３の矢印方向に回転する。
なお、図２を参照して、篩部材１１の軸部１１ｃは、保持部材１７に設けられた軸受部に係合しており、篩部材１１の一端が回動可能に支持されている。さらに、篩部材１１の入口１１ｄ側は、管状の入口側搬送路１６が係合する開口が設けられており、リング部材を介して篩部材１１の他端が回動可能に支持されている。
【００４０】
また、篩部材１１の網部１１ａは、金属ワイヤや樹脂ワイヤ等の材料でメッシュ状に形設されている。この網部１１ａのメッシュ数は、例えば、２００メッシュ／ｃｍ2であり、分級トナーＴ２と廃トナーＴ３とを分級できるように設定されている。
また、図３を参照して、篩部材１１の出口１１ｂには、複数の開口が設けられており、ここから廃トナーＴ３が排出される。
【００４１】
さらに、ブラシ部材１５と搬送スクリュ１２とが設けられた回転軸１３ａ、１３ｂが、篩部材１１に設置されている。詳しくは、回転軸１３ａ、１３ｂの一端は入口側搬送路１６に回動可能に支持されており、他端は篩部材１１における軸部１１ｃの中空部に係合するとともに回動可能に支持されている。
【００４２】
そして、回転軸１３ａ、１３ｂのうち、片側の小径の軸部１３ａには、搬送スクリュ１２が設けられている。そして、この搬送スクリュ１２の回転により、トナー分級装置に移送された残トナーＴ１を、篩部材１１の入口１１ｄに向けて搬送する。これに対して、回転軸１３ａ、１３ｂのうち、大径の軸部１３ｂには、ブラシ部材１５が軸方向に対して螺旋状に設けられている。すなわち、所定の幅を有するブラシを、軸部１３ｂに螺旋状に巻きつけて、ブラシ部材１５が形成されている。
【００４３】
ブラシ部材１５は、例えば、ナイロン繊維等からなるファーブラシであり、篩部材１１の網部１１ａ内壁に摺接することで、トナーが網部１１ａに目づまりするのを防止している。さらに、ブラシ部材１５は、軸方向に対して螺旋状に設けられているために、その回転によりトナーを入口１１ｄから出口１１ｂに向けて搬送する。
【００４４】
また、搬送スクリュ１２が設置された軸部１３ａの軸部中心と、ブラシ部材１５が設置された軸部１３ｂの回転中心とは、不合している。詳しくは、小径の軸部１３ａに対して、大径の軸部１３ｂは偏心量Ｇにて偏心している。一方、篩部材１１の軸部１１ｃの回転中心は、搬送スクリュ１２が設置された軸部１３ａの回転中心とほぼ合致している。
【００４５】
これにより、同一の回転軸上を異なる回転数にて回転する篩部材１１と小径軸部１３ａとに対して、ブラシ部材１５は異なる回転軸上を回転することになる。すなわち、ブラシ部材１５は、篩部材１１の内壁に不均質に摺接しながら、分級されない廃トナーＴ３を出口１１ｂに向けて搬送することになる。これを網部１１ａにおける特定の一部に注目すると、その一部に摺接するブラシの当接状態は、ブラシ部材１５の回転周期で、強く当接したり、弱く当接したり（又は、当接しなかったり）することになる。
【００４６】
このように螺旋状のブラシ部材１５を、網部１１ａの内壁に対して意図的に不均質に摺接させることで、多量の残トナーＴ１が篩部材１１内部に搬入されて所定のトナー搬送力では廃トナーＴ３の搬送が追いつかない場合であっても、その不均質な摺接部分がトナーの逃げ道となって、網部１１ａの目づまりを防止することができる。
【００４７】
次に、このように構成されたトナー分級装置の動作について説明する。
図２及び図３を参照して、まず、上述したクリーニング部５で回収された残トナーＴ１は、トナー搬送部６を介して、入口側搬送路１６に供給される。その後、搬送スクリュ１２の回転により、残トナーＴ１は、篩部材１１の入口１１ｄに導かれる。そして、篩部材１１では、回転する網部１１ａと、網部１１ａ内にて網部１１ａとは異なる回転数で回転するブラシ部材１５とにより、残トナーＴ１から分級トナーＴ２を生成するとともに、廃トナーＴ３の排出をおこなうことになる。
【００４８】
詳しくは、入口１１ｄから搬入された残トナーＴ１は、一部が網部１１ａを通過して、リサイクル可能な分級トナーＴ２として現像部３に供給される。他方、網部１１ａを通過しない紙粉やトナー塊は、廃トナーＴ３として、ブラシ部材１５により出口１１ｂに向けて搬送されて、廃トナー容器９内に回収される。
【００４９】
以上説明したように、本実施の形態１では、トナー搬送性を有するブラシ部材１５の回転中心と、網部１１ａの回転中心とをずらして、ブラシ部材１５を網部１１ａの内壁面に不均質に摺接させている。これにより、トナー分級装置７内に搬入される残トナーＴ１の量に係らず、網部１１ａの目づまりを防止して効率のよい分級をおこなうとともに、分級されない廃トナーＴ３を確実に排出してトナー分級装置７内で廃トナーＴ３が停滞するのを防止することができる。
【００５０】
なお、本実施の形態１では、搬送スクリュ１２とブラシ部材１５とを有する回転軸１３ａ、１３ｂのうち、ブラシ部材１５を有する軸部１３ｂを偏心させることで、ブラシ部材１５を網部１１ａの内壁面に不均質に摺接させた。これに対して、篩部材１１の回転中心を偏心させることで、ブラシ部材１５を網部１１ａの内壁面に不均質に摺接させることもできる。この場合、ブラシ部材１５を有する軸部１３ｂの回転中心は、搬送スクリュ１２を有する軸部１１ｂの回転中心と合致することになる。そして、これらの場合であっても、本実施の形態１と同様の効果を奏することになる。
【００５１】
実施の形態２．
図４を参照して、実施の形態２について詳細に説明する。図４は実施の形態２におけるトナー分級装置のブラシ部材を示す概略正面図である。
なお、本実施の形態２は、ブラシ部材の構成のみが、前記実施の形態１とは相違する。したがって、本実施の形態２において、前記実施の形態１と共通する部材についての説明及び図示は、適宜に省略する。
【００５２】
図４において、１３ａ、１３ｂはトナー分級装置に設置される回転軸の軸部、１５ａは軸部１３ｂの軸方向に螺旋状に形設された第１ブラシ部材、１５ｂは第１ブラシ部材１５ａとともに軸部１３ｂの軸方向に螺旋状に形設された第２ブラシ部材を示す。
【００５３】
ここで、第１ブラシ部材１５ａは、所定幅のブラシを軸方向に対して螺旋状に、間隙を設けて軸部１３ｂに巻きつけたものである。そして、第２ブラシ部材１５ｂは、所定幅のブラシを軸方向に対して螺旋状に、上述の間隙を埋めるように軸部１３ｂに巻きつけたものである。なお、第１ブラシ部材１５ａの毛足高さＤ１は、第２ブラシ部材１５ｂの毛足高さＤ２よりも大きくなるように設定されている。したがって、第２ブラシ部材１５ｂは、第１ブラシ部材１５ａと比較して、網部１１ａに弱い力で摺接することになる。
【００５４】
また、回転軸１３ａ、１３ｂの一部１３ａには、前記実施の形態１と同様に、搬送スクリュ１２が設けられている。なお、本実施の形態２においては、回転軸１３ａ、１３ｂにおいて、搬送スクリュ１２が設けられている軸部１３ａの回転中心と、第１ブラシ部材１５ａ及び第２ブラシ部材１５ｂが設けられている軸部１３ｂの回転中心とは、合致している。
【００５５】
そして、以上のように構成されたトナー分級装置は、前記実施の形態１と同様に動作する。
詳しくは、まず、トナー分級装置に供給された残トナーは、搬送スクリュ１２の回転により、篩部材の入口に導かれる。そして、入口から搬入された残トナーは、一部が網部を通過して、分級トナーとして現像部に供給される。他方、網部を通過しない廃トナーは、第１ブラシ部材１５ａ及び第２ブラシ部材１５ｂにより出口に向けて搬送されて、廃トナー容器内に回収される。
【００５６】
これを、網部における特定の一部に注目すると、その一部に摺接するブラシの当接状態は、第１ブラシ部材１５ａが当接したり、第２当接部材１５ｂが当接したりすることになる。すなわち、このように毛足高さＤ１、Ｄ２の異なる２つの螺旋状のブラシ部材１５ａ、１５ｂによって、網部の内壁に対して不均質な摺接状態をつくることができる。
【００５７】
以上説明したように、本実施の形態２では、ブラシ部材１５ａ、１５ｂによる不均質な摺接状態によりトナーの逃げ道を確保しているので、前記実施の形態１と同様に、トナー分級装置内に搬入される残トナーの量に係らず、網部の目づまりを防止して効率のよい分級をおこなうとともに、廃トナーを確実に排出してトナー分級装置内で廃トナーが停滞するのを防止することができる。
【００５８】
実施の形態３．
図５を参照して、実施の形態３について詳細に説明する。図５は実施の形態３におけるトナー分級装置のブラシ部材を示す概略正面図である。
なお、本実施の形態３は、ブラシ部材の構成のみが、前記各実施の形態とは相違する。
【００５９】
図５において、１３ａは搬送スクリュ１２が設置される回転軸の軸部、１３ｂはブラシ部材１５が設置される回転軸の軸部、１５はトナーの搬送方向に対して螺旋状に間隙を設けて形設されたブラシ部材を示す。
【００６０】
ここで、ブラシ部材は、所定幅のブラシを軸方向に対して螺旋状に、間隙を設けて軸部１３ｂに巻きつけたものである。
そして、ブラシ部材１５による間隙は、トナーの入口側から出口側にかけて、漸減しており、篩部材の内壁に対して不均質に摺接する。すなわち、トナーの流路の上流側におけるブラシ部材１５のピッチＰ１は、下流側におけるピッチＰ２よりも大きくなっている。
これによって、ブラシ部材１５のトナー搬送力は、上流側より下流側が小さくなることになる。
【００６１】
そして、以上のように構成されたトナー分級装置は、前記各実施の形態と同様に動作する。
詳しくは、まず、トナー分級装置に供給された残トナーは、搬送スクリュ１２の回転により、篩部材の入口に導かれる。そして、入口から搬入された残トナーは、一部が網部を通過して、分級トナーとして現像部に供給される。他方、網部を通過しない廃トナーは、ブラシ部材１５により出口に向けて搬送されて、廃トナー容器内に回収される。
【００６２】
このとき、残トナーが停滞しやすい篩部材の入口側では、ブラシ部材１５の大きなトナー搬送力で、トナーを停滞させずに出口に向けて搬送することになる。他方、篩部材の出口側では、比較的小さなトナー搬送力でトナーを搬送しながら、時間をかけてトナーの分級をおこなうことになる。
【００６３】
以上説明したように、本実施の形態３では、ブラシ部材１５のトナー搬送力を入口側と出口側とで差を設けているので、トナー分級装置内に多量の残トナーが搬入された場合であっても、入口側におけるトナーの停滞による網部の目づまりを防止して、効率のよい分級をおこなうことができる。
【００６４】
実施の形態４．
図６を参照して、実施の形態４について詳細に説明する。図６は実施の形態４におけるトナー分級装置を示す概略断面図である。
なお、本実施の形態４は、回転軸や篩部材を駆動する駆動部の構成と、ブラシ部材の構成とが、前記実施の形態１とは相違する。したがって、本実施の形態４において、前記実施の形態１と共通する部材についての説明及び図示は、適宜に省略する。
【００６５】
図６において、１８は篩部材１１の軸部１１ｃに係合するギア、２０はそのギア１１と係合するギア、２２は篩部材１１を駆動する駆動部、２３は搬送スクリュ１２及びブラシ部材１５を備えた回転軸１３ａを駆動する駆動部、２５は図１におけるレーザ光Ｌを照射する光学部、２６は光学部２５や駆動部２２、２３を制御する制御部を示す。
【００６６】
ここで、搬送スクリュ１２及びブラシ部材１５を備えた回転軸１３ａを回転駆動する駆動部２３は、制御部２６により、その回転数が変動される。具体的には、制御部２６によって、直流モータ等の駆動部２３に流れる電流の大きさを制御して、回転数を変動する。
また、もう一方の駆動部２２は、２つのギア２０、１８を介して、篩部材１１を、所定の回転数にて回転駆動する。
【００６７】
他方、光学部２５は、ＬＥＤ等の光源を備え、その光源から図１で説明したレーザ光Ｌを感光体ドラム１に向けて発する。さらに、光学部２５は、光源の稼働率、すなわち、レーザ光を発した頻度を検出する検出部を備えている。
なお、光学部２５における光源の稼働率は、感光体ドラム１上に形成される画像の画像比率（単位面積当たりのトナーが占める割合である。）にほぼ比例するものである。さらには、感光体ドラム１上から回収されてトナー分級装置７に供給される残トナーＴ１の量に、ほぼ比例するものである。
【００６８】
そして、以上のように構成されたトナー分級装置及び画像形成装置は、次のように動作する。
まず、感光体ドラム１上で上述の作像プロセスがおこなわれると、光学部２５の検出部で検出した光源稼働率の検出結果が、制御部２６に転送される。そして、制御部２６では、その残トナー量に対応した検出結果に基づいて、駆動部２３に制御信号を転送する。そして、駆動部２３は、その制御信号に基づいて、搬送スクリュ１２及びブラシ部材１５を回転駆動する。
【００６９】
一方、トナー分級装置に供給された残トナーＴ１は、制御された回転数により回転する搬送スクリュ１２によって、篩部材１１の入口１１ｄに導かれる。そして、入口１１ｄから搬入された残トナーＴ１は、一部が網部１１ａを通過して、分級トナーＴ２として現像部に供給される。他方、網部１１ａを通過しない廃トナーＴ３は、制御された回転数により回転するブラシ部材１５によって、出口１１ｂに向けて搬送されて、廃トナー容器内に回収される。
【００７０】
このときの、ブラシ部材１５及び搬送スクリュ１２の回転数は、光源稼働率が小さいときには、比較的小さな回転数に制御される。これに対して、光源稼働率が大きいときには、ブラシ部材１５及び搬送スクリュ１２の回転数は比較的大きく制御される。
これにより、残トナーＴ１が篩部材１１の入口１１ｄに多量に搬入した場合であっても、それを検出してブラシ部材１５のトナー搬送力が大きくなる。
【００７１】
以上説明したように、本実施の形態４では、ブラシ部材１５のトナー搬送力を入口１１ｄから搬入する残トナーＴ１の量に応じて変動しているので、トナー分級装置内に多量の残トナーＴ１が搬入された場合であっても、入口１１ｄ部におけるトナーの停滞による網部１１ａの目づまりを防止して、効率のよい分級をおこなうことができる。
【００７２】
なお、本実施の形態４では、光学部２５の光源稼働率を検出することで、トナー分級装置に搬入される残トナーＴ１の量を判断した。しかし、本発明の適用はこれに限定されることなく、例えば、トナー分級装置の入口側搬送路１６に残トナー量を検出するセンサを設置することもできる。
【００７３】
また、本実施の形態４では、２つの駆動部２２、２３を設けて、そのうちの一方の駆動部２３を制御して、ブラシ部材１５の回転数を可変とした。これに対して、ブラシ部材１５を備えた回転軸１３ａ端部に多段ギアを設置して、これに係合するギア群とのクラッチによるギア比変更をおこなうことにより、ブラシ部材１５の回転数を可変とすることができる。
【００７４】
なお、前記各実施の形態では、篩部材１１の内壁に摺接する可撓性部材として、ブラシ部材１５を用いた。しかし、本発明はこれに限定されることなく、種々の可撓性部材、例えば、ポリエステルフィルム等を可撓性部材として用いることもできる。
【００７５】
また、前記各実施の形態では、リサイクルトナーとしての分級トナーＴ２を、現像部３のトナー補給部３ｄに供給した。しかし、本発明はこれに限定されることなく、例えば、１成分現像剤（トナー）を用いた画像形成装置においては、トナー分級装置７から分級トナーＴ２を直接現像部に供給することもできる。
さらには、現像部から離れた位置に設置されるトナーバンクを有する画像形成装置においては、トナー分級装置７から分級トナーＴ２をトナーバンクに供給することもできる。
【００７６】
また、前記各実施の形態では、感光体ドラム１上の残トナーＴ１を、トナー分級装置７に供給して分級をおこなった。これに対して、転写ベルトで構成される転写部上の残トナーを回収する画像形成装置においては、その残トナーを、前記各実施の形態と同様に、トナー分級装置７に供給することができる。
【００７７】
また、前記各実施の形態では、トナー分級装置７を、画像形成装置やプロセスカートリッジに設置した。しかし、本発明のトナー分級装置は、これに限定されることなく、例えば、トナー製造工程におけるトナー塊の除去工程に用いる装置とすることもできる。
【００７８】
なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態の中で示唆した以外にも、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
なお、明細書中の記載で「分級されないトナー」又は「廃トナー」とは、厳密な意味でトナーではない紙粉等の異物も含めることと定義する。
【００７９】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、装置内に搬入されるトナー量に係らず、目づまりを防止して効率のよい分級をおこなうとともに、分級されないトナーを装置外に向けて確実に排出してロッキング等の不具合を生じさせないトナー分級装置、及び、それを備えたプロセスカートリッジ、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】 この発明の実施の形態１における画像形成装置を示す概略断面図である。
【図２】 図１の画像形成装置におけるトナー分級装置を示す概略断面図である。
【図３】 図２のトナー分級装置を示す概略斜視図である。
【図４】 この発明の実施の形態２におけるトナー分級装置を示す概略正面図である。
【図５】 この発明の実施の形態３におけるトナー分級装置を示す概略正面図である。
【図６】 この発明の実施の形態４におけるトナー分級装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム（像担持体）、 ２ 帯電部、 ３ 現像部、 ４ 転写部、
５ クリーニング部、 ６ トナー搬送部、 ７ トナー分級装置、
８ 廃トナー経路、 ９ 廃トナー容器、 １１ 篩部材、 １１ａ 網部、１１ｂ 出口、 １１ｃ 軸部、 １１ｄ 入口、 １２ 搬送スクリュ、
１３ａ、１３ｂ 軸部（回転軸）、 １５ ブラシ部材（可撓性部材）、
１５ａ 第１ブラシ部材、 １５ｂ 第２ブラシ部材、 １６ 入口側搬送路、１７ 保持部材、 １８、２０ ギア、 ２２、２３ 駆動部、 ２５ 光学部、
２６ 制御部、 Ｔ１ 残トナー（回収トナー）、 Ｔ２ 分級トナー、
Ｔ３ 廃トナー、 Ｇ 偏心量、 Ｄ１、Ｄ２ 毛足高さ、
Ｐ１、Ｐ２ ピッチ（間隙）。
【発明の属する技術分野】
この発明は、トナー分級装置、及び、それを備えたプロセスカートリッジ、画像形成装置に関し、特に、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等で像担持体上の残トナーを回収してリサイクルするためのトナー分級装置、及び、それを備えたプロセスカートリッジ、画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、資源の有効活用を考慮して、像担持体としての感光体ドラム上の残トナーを回収した後に、リサイクル可能なトナーと不可能なトナーとに分級して、リサイクル可能なトナーを現像部に供給して用いる画像形成装置が盛んに開発されている。
【０００３】
詳しくは、例えば、特開平１０−２６０５８３号公報等を参照して、まず、転写部で転写紙に転写されなかった感光体ドラム上の残トナーは、クリーニング部で回収される。クリーニング部で回収された残トナー（回収トナー）は、トナー搬送部を介して、トナー分級装置に供給される。
この残トナー中には、転写紙から感光体ドラム上に付着した紙粉や、トナーの凝集した塊が存在する。これらの紙粉やトナー塊を含む残トナーを、そのままリサイクルトナーとして現像部に供給すると、白抜けや黒点等の異常画像となるために、トナー分級装置でこれらを除去することになる。
【０００４】
ここで、トナー分級装置は、網状の金属ワイヤ等からなり回転する円筒状の篩部材を備えている。紙粉やトナー塊は、トナーの粒径よりも大きいために、篩部材の網部を通り抜けることができない。
こうして、篩部材の網部を通り抜けるトナー（分級トナー）を、リサイクルトナーとして現像部に供給する。これに対して、篩部材の網部を通り抜けないトナーを、廃トナーとしてトナー分級装置の出口から排出して、廃トナー容器に回収する。
【０００５】
さらに、このようなトナー分級装置において、篩部材の網部におけるトナーの目づまりを防止するために、篩部材の内壁の一部にブラシ部材を摺接させる技術が、例えば、特開平１０−２６０５８３号公報や、特開平２０００−２０００２０号公報等に開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のトナー分級装置は、装置内に搬入されるトナー量に係らず、目づまりを防止するとともに、篩部材の出口に向けて確実にトナーを搬送することが難しかった。
【０００７】
すなわち、画像形成装置の像担持体上において、画像比率の大きい画像が形成されると、それに比例してクリーニング部で回収する残トナー量が増えて、トナー分級装置内に移送されるトナー量も増加する。
このとき、篩部材に搬入するトナー量に対して、内壁に摺接するブラシ量が少ないと、ブラシ部材による掻きとりが不充分となって、網部がトナーで目づまりして、装置の分級性能が低下してしまう。
【０００８】
これに対して、ブラシ部材の篩部材の内壁に摺接するブラシ量を単純に増やしても、このブラシ部材がトナーの搬送性を阻害してしまうために、篩部材の入口側にトナーが停滞して目づまりを却って助長してしまう。さらには、入口側に停滞したトナーが、入口側の搬送部と回転する篩部材との間に入り込んで、ロッキングをおこしてしまう可能性もある。
【０００９】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、装置内に搬入されるトナー量に係らず、目づまりを防止して効率のよい分級をおこなうとともに、分級されないトナーを装置外に向けて確実に排出してロッキング等の不具合を生じさせないトナー分級装置、及び、それを備えたプロセスカートリッジ、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】
本願発明者は、上記課題を解決するために研究を重ねた結果、次の事項を知るに至った。
すなわち、篩部材の内壁に摺接するブラシ部材等の可撓性部材を螺旋状に形設すれば、内壁に摺接するブラシ量が増えて網部の目づまりを防止できるとともに、出口に向けてのトナー搬送性を確保することができる。
【００１１】
しかも、螺旋状のブラシ部材を、篩部材の内壁に対して意図的に不均質に摺接させることで、多量のトナーが篩部材内部に搬入した場合であっても、その不均質な摺接部分がトナーの逃げ道となって、目づまりを防止することができる。
【００１２】
さらには、螺旋状のブラシ部材を、篩部材の内壁に対して均質に摺接させた場合であっても、篩部材に搬入するトナー量に応じてブラシ部材の回転数を変動してトナー搬送力を調整することで、入口側のトナーの停滞を防止することができる。
【００１３】
この発明は以上述べた事項に基づくものであり、すなわち、この発明の請求項１記載の発明にかかるトナー分級装置は、入口から搬入したトナーを出口に搬出するまでに分級する篩部材と、前記トナーのうち分級されないトナーを前記出口に向けて搬送するとともに、前記篩部材の内壁に不均質に摺接する可撓性部材とを備え、前記可撓性部材は、前記トナーの搬送方向に対して螺旋状に間隙を設けて形設された第１ブラシ部材と、前記間隙の一部又は全部を埋めるように螺旋状に形設されるとともに前記第１ブラシ部材よりも毛足高さの小さい第２ブラシ部材とからなることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、請求項１記載のトナー分級装置を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、請求項２記載の発明において、像担持体と、前記像担持体上にトナーを供給する現像部と、前記像担持体上の残トナーを回収するクリーニング部とを備え、前記クリーニング部で回収した前記残トナーは前記トナー分級装置の前記入口に向けて搬送され、前記トナー分級装置の前記篩部材にて分級された後のトナーは前記現像部に供給されることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項４記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１記載のトナー分級装置を備えたことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項５記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項４記載の発明において、像担持体と、前記像担持体上にトナーを供給する現像部と、前記像担持体上の残トナーを回収するクリーニング部とを備え、前記クリーニング部で回収した前記残トナーは前記トナー分級装置の前記入口に向けて搬送され、前記トナー分級装置の前記篩部材にて分級された後のトナーは前記現像部に供給されることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項６記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項５記載の発明において、前記像担持体上に向けて光を発する光源の稼働率を検出する検出部と、前記可撓性部材の回転数を変動して駆動する駆動部と、前記検出部の検出結果に応じて前記駆動部を制御する制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項７記載の発明にかかるトナー分級装置は、入口から搬入したトナーを出口に搬出するまでに分級する篩部材と、前記トナーのうち分級されないトナーを前記出口に向けて搬送するとともに、前記篩部材の内壁に不均質に摺接する可撓性部材とを備え、前記可撓性部材は、前記トナーの搬送方向に対して螺旋状に間隙を設けて形設されたブラシ部材からなり、前記入口側の間隙は、前記出口側の間隙よりも大きくなるように形設されたことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項８記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、請求項７記載のトナー分級装置を備えたことを特徴とする。
【００２１】
また、請求項９記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、請求項８記載の発明において、像担持体と、前記像担持体上にトナーを供給する現像部と、前記像担持体上の残トナーを回収するクリーニング部とを備え、前記クリーニング部で回収した前記残トナーは前記トナー分級装置の前記入口に向けて搬送され、前記トナー分級装置の前記篩部材にて分級された後のトナーは前記現像部に供給されることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１０記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項７記載のトナー分級装置を備えたことを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１１記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１０記載の発明において、像担持体と、前記像担持体上にトナーを供給する現像部と、前記像担持体上の残トナーを回収するクリーニング部とを備え、前記クリーニング部で回収した前記残トナーは前記トナー分級装置の前記入口に向けて搬送され、前記トナー分級装置の前記篩部材にて分級された後のトナーは前記現像部に供給されることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１２記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１１記載の発明において、前記像担持体上に向けて光を発する光源の稼働率を検出する検出部と、前記可撓性部材の回転数を変動して駆動する駆動部と、前記検出部の検出結果に応じて前記駆動部を制御する制御部とを備えたことを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００２７】
実施の形態１．
図１〜図３を参照して、実施の形態１について詳細に説明する。図１は実施の形態１における画像形成装置の感光体ドラム近傍を示す概略断面図である。そして、図１の画像形成装置に、図２及び図３に示すトナー分級装置が設置される。
【００２８】
図１において、１は像担持体としての感光体ドラム、２は感光体ドラム１表面を帯電する帯電部、３はレーザ光Ｌにより形成された感光体ドラム１上の潜像を現像する現像部、４は感光体ドラム１上に形成された画像を転写紙に転写する転写部、５は転写紙に転写されなかった感光体ドラム１上の残トナーを回収するクリーニング部、６はクリーニング部５で回収した残トナーをトナー分級装置に向けて搬送するトナー搬送部、７は残トナーをリサイクル可能な分級トナーとリサイクル不可能な廃トナーとに分級するトナー分級装置、８はトナー分級装置７から排出された廃トナーが搬送される廃トナー経路、９は廃トナーを回収する廃トナー容器を示す。
【００２９】
以上のように構成された画像形成装置は、次のように動作する。
まず、感光体ドラム１表面は、帯電部２との対向位置で、一様に帯電される。そして、帯電部２で帯電された感光体ドラム１表面は、図１の矢印方向の回転によって、レーザ光Ｌの照射位置に到達する。
【００３０】
他方、図示せぬ原稿読取部に載置された原稿の画像情報が、原稿読取部にて光学的に読み取られる。そして、その光学的な画像情報が電気信号に変換された後に、図示せぬ光学部に転送される。そして、光学部からは、その電気信号の画像情報に基づいたレーザ光Ｌが、帯電された感光体ドラム１上に向けて照射される。
こうして、感光体ドラム１上には、原稿の画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００３１】
その後、静電潜像が形成された感光体ドラム１表面は、現像部３の現像ローラ３ａとの対向位置に達する。そして、現像ローラ３ａ上に担持された２成分現像剤のうちのトナーが、感光体ドラム１表面の静電潜像に付着する。
詳しくは、現像部３のトナー補給部３ｄには、図示せぬトナー容器から新しいトナーが供給されるとともに、トナー分級装置７からリサイクルトナーとしての分級トナーが供給される。そして、トナー補給部３ｄから、現像部３の現像タンク内に、リサイクルトナーを含むトナーが適宜補給される。
【００３２】
その後、現像タンク内に補給されたトナーは、撹拌ローラ３ｃで、キャリアとともに撹拌される。そして、撹拌されたキャリアとトナーとからなる現像剤は、パドル３ｂによって、現像ローラ３ａに供給される。そして、現像ローラ３ａに供給された現像剤のうちトナーが、感光体ドラム１上に形成された静電潜像に付着することになる。
【００３３】
その後、現像部３で現像された感光体ドラム１表面は、転写部４との対向位置に達する。そして、転写部４に搬送された転写紙上に、感光体ドラム１上の画像に対応したトナーが転写される。このとき、感光体ドラム１上には、トナーの一部が、転写紙に転写されないトナー（残トナー）として残存する。
そして、転写部４を通過した感光体ドラム１表面は、クリーニング部５に達する。クリーニング部５では、感光体ドラム１に当接するクリーニングブレード５ａとクリーニングローラ５ｂとにより、感光体ドラム１上の残トナーが回収される。
その後、クリーニング部５を通過した感光体ドラム１表面は、図示せぬ除電部で除電されて、一連の作像プロセスを完了する。
【００３４】
一方、クリーニング部５で回収された残トナーは、トナー搬送部６の入口６ａに搬送される。そして、トナー搬送部６のトナー搬送スクリュによって、入口６ａに搬入した残トナーが、出口６ｂに向けて搬送される。その後、トナー搬送部６の出口６ｂから、トナー分級装置７に向けて、残トナーが供給される。
トナー分級装置７では、リサイクル可能な分級トナーを現像部３のトナー補給部３ｄに供給するとともに、リサイクル不可能な廃トナーを廃トナー経路８を介して廃トナー容器９に排出する。
【００３５】
他方、図示せぬ給紙部からは、転写紙が、転写紙搬送経路に向けて給紙される。そして、図示せぬレジストローラに達した転写紙は、感光体ドラム１上に形成されたトナー画像を転写するために、転写部４に搬送される。
その後、トナー画像が転写された転写紙は、図示せぬ定着部に搬送されて、ここで画像が定着される。
最後に、定着後の転写紙は、排紙部を通過して、画像形成装置の外に向けて排出される。
【００３６】
なお、上述の画像形成装置において作像プロセスを担う作像部は、プロセスカートリッジとすることもできる。
すなわち、作像部を構成する複数の単独ユニットのうち２以上の単独ユニットを１つの集合体として組み合わせて、その集合体の単位で画像形成装置に対して挿脱可能に形設する。例えば、単独ユニットとしての、感光体ドラム１、帯電部２、現像部３、クリーニング部５、トナー搬送部６、トナー分級装置７を、１つのプロセスカートリッジとして構成することができる。
【００３７】
次に、図２、図３にて、上述の画像形成装置又はプロセスカートリッジに設置されるトナー分級装置７について、詳述する。
図２は本実施の形態１におけるトナー分級装置７を示す概略断面図であり、図３はその概略斜視図である。
【００３８】
図２、図３において、１１は搬入した残トナーＴ１を分級する篩部材、１１ａはトナーの粒径に対応した目がメッシュ状に形設された網部、１１ｂは篩部材１１における廃トナーＴ３の排出口としての出口、１１ｃは篩部材１１における中空の軸部、１１ｄは篩部材１１における残トナーＴ１の入口、１２は残トナーＴ１を入口１１ｄに導く搬送スクリュ、１３ａは搬送スクリュ１２が設けられた回転軸の軸部、１３ｂはブラシ部材が設けられた回転軸の軸部、１５は可撓性部材としてのブラシ部材、１６は搬送スクリュ１２等が配設された入口側搬送路、１７は篩部材１１等を収納する保持部材を示す。
【００３９】
ここで、図２及び図３を参照して、篩部材１１は、網部１１ａや、網部１１ａを保持する樹脂材料からなる保持部や、その保持部とともに一体的に成形された軸部１１ｃ等により構成されている。そして、軸部１１ｃに係合する図示せぬギアを介して、篩部材１１は図３の矢印方向に回転する。
なお、図２を参照して、篩部材１１の軸部１１ｃは、保持部材１７に設けられた軸受部に係合しており、篩部材１１の一端が回動可能に支持されている。さらに、篩部材１１の入口１１ｄ側は、管状の入口側搬送路１６が係合する開口が設けられており、リング部材を介して篩部材１１の他端が回動可能に支持されている。
【００４０】
また、篩部材１１の網部１１ａは、金属ワイヤや樹脂ワイヤ等の材料でメッシュ状に形設されている。この網部１１ａのメッシュ数は、例えば、２００メッシュ／ｃｍ2であり、分級トナーＴ２と廃トナーＴ３とを分級できるように設定されている。
また、図３を参照して、篩部材１１の出口１１ｂには、複数の開口が設けられており、ここから廃トナーＴ３が排出される。
【００４１】
さらに、ブラシ部材１５と搬送スクリュ１２とが設けられた回転軸１３ａ、１３ｂが、篩部材１１に設置されている。詳しくは、回転軸１３ａ、１３ｂの一端は入口側搬送路１６に回動可能に支持されており、他端は篩部材１１における軸部１１ｃの中空部に係合するとともに回動可能に支持されている。
【００４２】
そして、回転軸１３ａ、１３ｂのうち、片側の小径の軸部１３ａには、搬送スクリュ１２が設けられている。そして、この搬送スクリュ１２の回転により、トナー分級装置に移送された残トナーＴ１を、篩部材１１の入口１１ｄに向けて搬送する。これに対して、回転軸１３ａ、１３ｂのうち、大径の軸部１３ｂには、ブラシ部材１５が軸方向に対して螺旋状に設けられている。すなわち、所定の幅を有するブラシを、軸部１３ｂに螺旋状に巻きつけて、ブラシ部材１５が形成されている。
【００４３】
ブラシ部材１５は、例えば、ナイロン繊維等からなるファーブラシであり、篩部材１１の網部１１ａ内壁に摺接することで、トナーが網部１１ａに目づまりするのを防止している。さらに、ブラシ部材１５は、軸方向に対して螺旋状に設けられているために、その回転によりトナーを入口１１ｄから出口１１ｂに向けて搬送する。
【００４４】
また、搬送スクリュ１２が設置された軸部１３ａの軸部中心と、ブラシ部材１５が設置された軸部１３ｂの回転中心とは、不合している。詳しくは、小径の軸部１３ａに対して、大径の軸部１３ｂは偏心量Ｇにて偏心している。一方、篩部材１１の軸部１１ｃの回転中心は、搬送スクリュ１２が設置された軸部１３ａの回転中心とほぼ合致している。
【００４５】
これにより、同一の回転軸上を異なる回転数にて回転する篩部材１１と小径軸部１３ａとに対して、ブラシ部材１５は異なる回転軸上を回転することになる。すなわち、ブラシ部材１５は、篩部材１１の内壁に不均質に摺接しながら、分級されない廃トナーＴ３を出口１１ｂに向けて搬送することになる。これを網部１１ａにおける特定の一部に注目すると、その一部に摺接するブラシの当接状態は、ブラシ部材１５の回転周期で、強く当接したり、弱く当接したり（又は、当接しなかったり）することになる。
【００４６】
このように螺旋状のブラシ部材１５を、網部１１ａの内壁に対して意図的に不均質に摺接させることで、多量の残トナーＴ１が篩部材１１内部に搬入されて所定のトナー搬送力では廃トナーＴ３の搬送が追いつかない場合であっても、その不均質な摺接部分がトナーの逃げ道となって、網部１１ａの目づまりを防止することができる。
【００４７】
次に、このように構成されたトナー分級装置の動作について説明する。
図２及び図３を参照して、まず、上述したクリーニング部５で回収された残トナーＴ１は、トナー搬送部６を介して、入口側搬送路１６に供給される。その後、搬送スクリュ１２の回転により、残トナーＴ１は、篩部材１１の入口１１ｄに導かれる。そして、篩部材１１では、回転する網部１１ａと、網部１１ａ内にて網部１１ａとは異なる回転数で回転するブラシ部材１５とにより、残トナーＴ１から分級トナーＴ２を生成するとともに、廃トナーＴ３の排出をおこなうことになる。
【００４８】
詳しくは、入口１１ｄから搬入された残トナーＴ１は、一部が網部１１ａを通過して、リサイクル可能な分級トナーＴ２として現像部３に供給される。他方、網部１１ａを通過しない紙粉やトナー塊は、廃トナーＴ３として、ブラシ部材１５により出口１１ｂに向けて搬送されて、廃トナー容器９内に回収される。
【００４９】
以上説明したように、本実施の形態１では、トナー搬送性を有するブラシ部材１５の回転中心と、網部１１ａの回転中心とをずらして、ブラシ部材１５を網部１１ａの内壁面に不均質に摺接させている。これにより、トナー分級装置７内に搬入される残トナーＴ１の量に係らず、網部１１ａの目づまりを防止して効率のよい分級をおこなうとともに、分級されない廃トナーＴ３を確実に排出してトナー分級装置７内で廃トナーＴ３が停滞するのを防止することができる。
【００５０】
なお、本実施の形態１では、搬送スクリュ１２とブラシ部材１５とを有する回転軸１３ａ、１３ｂのうち、ブラシ部材１５を有する軸部１３ｂを偏心させることで、ブラシ部材１５を網部１１ａの内壁面に不均質に摺接させた。これに対して、篩部材１１の回転中心を偏心させることで、ブラシ部材１５を網部１１ａの内壁面に不均質に摺接させることもできる。この場合、ブラシ部材１５を有する軸部１３ｂの回転中心は、搬送スクリュ１２を有する軸部１１ｂの回転中心と合致することになる。そして、これらの場合であっても、本実施の形態１と同様の効果を奏することになる。
【００５１】
実施の形態２．
図４を参照して、実施の形態２について詳細に説明する。図４は実施の形態２におけるトナー分級装置のブラシ部材を示す概略正面図である。
なお、本実施の形態２は、ブラシ部材の構成のみが、前記実施の形態１とは相違する。したがって、本実施の形態２において、前記実施の形態１と共通する部材についての説明及び図示は、適宜に省略する。
【００５２】
図４において、１３ａ、１３ｂはトナー分級装置に設置される回転軸の軸部、１５ａは軸部１３ｂの軸方向に螺旋状に形設された第１ブラシ部材、１５ｂは第１ブラシ部材１５ａとともに軸部１３ｂの軸方向に螺旋状に形設された第２ブラシ部材を示す。
【００５３】
ここで、第１ブラシ部材１５ａは、所定幅のブラシを軸方向に対して螺旋状に、間隙を設けて軸部１３ｂに巻きつけたものである。そして、第２ブラシ部材１５ｂは、所定幅のブラシを軸方向に対して螺旋状に、上述の間隙を埋めるように軸部１３ｂに巻きつけたものである。なお、第１ブラシ部材１５ａの毛足高さＤ１は、第２ブラシ部材１５ｂの毛足高さＤ２よりも大きくなるように設定されている。したがって、第２ブラシ部材１５ｂは、第１ブラシ部材１５ａと比較して、網部１１ａに弱い力で摺接することになる。
【００５４】
また、回転軸１３ａ、１３ｂの一部１３ａには、前記実施の形態１と同様に、搬送スクリュ１２が設けられている。なお、本実施の形態２においては、回転軸１３ａ、１３ｂにおいて、搬送スクリュ１２が設けられている軸部１３ａの回転中心と、第１ブラシ部材１５ａ及び第２ブラシ部材１５ｂが設けられている軸部１３ｂの回転中心とは、合致している。
【００５５】
そして、以上のように構成されたトナー分級装置は、前記実施の形態１と同様に動作する。
詳しくは、まず、トナー分級装置に供給された残トナーは、搬送スクリュ１２の回転により、篩部材の入口に導かれる。そして、入口から搬入された残トナーは、一部が網部を通過して、分級トナーとして現像部に供給される。他方、網部を通過しない廃トナーは、第１ブラシ部材１５ａ及び第２ブラシ部材１５ｂにより出口に向けて搬送されて、廃トナー容器内に回収される。
【００５６】
これを、網部における特定の一部に注目すると、その一部に摺接するブラシの当接状態は、第１ブラシ部材１５ａが当接したり、第２当接部材１５ｂが当接したりすることになる。すなわち、このように毛足高さＤ１、Ｄ２の異なる２つの螺旋状のブラシ部材１５ａ、１５ｂによって、網部の内壁に対して不均質な摺接状態をつくることができる。
【００５７】
以上説明したように、本実施の形態２では、ブラシ部材１５ａ、１５ｂによる不均質な摺接状態によりトナーの逃げ道を確保しているので、前記実施の形態１と同様に、トナー分級装置内に搬入される残トナーの量に係らず、網部の目づまりを防止して効率のよい分級をおこなうとともに、廃トナーを確実に排出してトナー分級装置内で廃トナーが停滞するのを防止することができる。
【００５８】
実施の形態３．
図５を参照して、実施の形態３について詳細に説明する。図５は実施の形態３におけるトナー分級装置のブラシ部材を示す概略正面図である。
なお、本実施の形態３は、ブラシ部材の構成のみが、前記各実施の形態とは相違する。
【００５９】
図５において、１３ａは搬送スクリュ１２が設置される回転軸の軸部、１３ｂはブラシ部材１５が設置される回転軸の軸部、１５はトナーの搬送方向に対して螺旋状に間隙を設けて形設されたブラシ部材を示す。
【００６０】
ここで、ブラシ部材は、所定幅のブラシを軸方向に対して螺旋状に、間隙を設けて軸部１３ｂに巻きつけたものである。
そして、ブラシ部材１５による間隙は、トナーの入口側から出口側にかけて、漸減しており、篩部材の内壁に対して不均質に摺接する。すなわち、トナーの流路の上流側におけるブラシ部材１５のピッチＰ１は、下流側におけるピッチＰ２よりも大きくなっている。
これによって、ブラシ部材１５のトナー搬送力は、上流側より下流側が小さくなることになる。
【００６１】
そして、以上のように構成されたトナー分級装置は、前記各実施の形態と同様に動作する。
詳しくは、まず、トナー分級装置に供給された残トナーは、搬送スクリュ１２の回転により、篩部材の入口に導かれる。そして、入口から搬入された残トナーは、一部が網部を通過して、分級トナーとして現像部に供給される。他方、網部を通過しない廃トナーは、ブラシ部材１５により出口に向けて搬送されて、廃トナー容器内に回収される。
【００６２】
このとき、残トナーが停滞しやすい篩部材の入口側では、ブラシ部材１５の大きなトナー搬送力で、トナーを停滞させずに出口に向けて搬送することになる。他方、篩部材の出口側では、比較的小さなトナー搬送力でトナーを搬送しながら、時間をかけてトナーの分級をおこなうことになる。
【００６３】
以上説明したように、本実施の形態３では、ブラシ部材１５のトナー搬送力を入口側と出口側とで差を設けているので、トナー分級装置内に多量の残トナーが搬入された場合であっても、入口側におけるトナーの停滞による網部の目づまりを防止して、効率のよい分級をおこなうことができる。
【００６４】
実施の形態４．
図６を参照して、実施の形態４について詳細に説明する。図６は実施の形態４におけるトナー分級装置を示す概略断面図である。
なお、本実施の形態４は、回転軸や篩部材を駆動する駆動部の構成と、ブラシ部材の構成とが、前記実施の形態１とは相違する。したがって、本実施の形態４において、前記実施の形態１と共通する部材についての説明及び図示は、適宜に省略する。
【００６５】
図６において、１８は篩部材１１の軸部１１ｃに係合するギア、２０はそのギア１１と係合するギア、２２は篩部材１１を駆動する駆動部、２３は搬送スクリュ１２及びブラシ部材１５を備えた回転軸１３ａを駆動する駆動部、２５は図１におけるレーザ光Ｌを照射する光学部、２６は光学部２５や駆動部２２、２３を制御する制御部を示す。
【００６６】
ここで、搬送スクリュ１２及びブラシ部材１５を備えた回転軸１３ａを回転駆動する駆動部２３は、制御部２６により、その回転数が変動される。具体的には、制御部２６によって、直流モータ等の駆動部２３に流れる電流の大きさを制御して、回転数を変動する。
また、もう一方の駆動部２２は、２つのギア２０、１８を介して、篩部材１１を、所定の回転数にて回転駆動する。
【００６７】
他方、光学部２５は、ＬＥＤ等の光源を備え、その光源から図１で説明したレーザ光Ｌを感光体ドラム１に向けて発する。さらに、光学部２５は、光源の稼働率、すなわち、レーザ光を発した頻度を検出する検出部を備えている。
なお、光学部２５における光源の稼働率は、感光体ドラム１上に形成される画像の画像比率（単位面積当たりのトナーが占める割合である。）にほぼ比例するものである。さらには、感光体ドラム１上から回収されてトナー分級装置７に供給される残トナーＴ１の量に、ほぼ比例するものである。
【００６８】
そして、以上のように構成されたトナー分級装置及び画像形成装置は、次のように動作する。
まず、感光体ドラム１上で上述の作像プロセスがおこなわれると、光学部２５の検出部で検出した光源稼働率の検出結果が、制御部２６に転送される。そして、制御部２６では、その残トナー量に対応した検出結果に基づいて、駆動部２３に制御信号を転送する。そして、駆動部２３は、その制御信号に基づいて、搬送スクリュ１２及びブラシ部材１５を回転駆動する。
【００６９】
一方、トナー分級装置に供給された残トナーＴ１は、制御された回転数により回転する搬送スクリュ１２によって、篩部材１１の入口１１ｄに導かれる。そして、入口１１ｄから搬入された残トナーＴ１は、一部が網部１１ａを通過して、分級トナーＴ２として現像部に供給される。他方、網部１１ａを通過しない廃トナーＴ３は、制御された回転数により回転するブラシ部材１５によって、出口１１ｂに向けて搬送されて、廃トナー容器内に回収される。
【００７０】
このときの、ブラシ部材１５及び搬送スクリュ１２の回転数は、光源稼働率が小さいときには、比較的小さな回転数に制御される。これに対して、光源稼働率が大きいときには、ブラシ部材１５及び搬送スクリュ１２の回転数は比較的大きく制御される。
これにより、残トナーＴ１が篩部材１１の入口１１ｄに多量に搬入した場合であっても、それを検出してブラシ部材１５のトナー搬送力が大きくなる。
【００７１】
以上説明したように、本実施の形態４では、ブラシ部材１５のトナー搬送力を入口１１ｄから搬入する残トナーＴ１の量に応じて変動しているので、トナー分級装置内に多量の残トナーＴ１が搬入された場合であっても、入口１１ｄ部におけるトナーの停滞による網部１１ａの目づまりを防止して、効率のよい分級をおこなうことができる。
【００７２】
なお、本実施の形態４では、光学部２５の光源稼働率を検出することで、トナー分級装置に搬入される残トナーＴ１の量を判断した。しかし、本発明の適用はこれに限定されることなく、例えば、トナー分級装置の入口側搬送路１６に残トナー量を検出するセンサを設置することもできる。
【００７３】
また、本実施の形態４では、２つの駆動部２２、２３を設けて、そのうちの一方の駆動部２３を制御して、ブラシ部材１５の回転数を可変とした。これに対して、ブラシ部材１５を備えた回転軸１３ａ端部に多段ギアを設置して、これに係合するギア群とのクラッチによるギア比変更をおこなうことにより、ブラシ部材１５の回転数を可変とすることができる。
【００７４】
なお、前記各実施の形態では、篩部材１１の内壁に摺接する可撓性部材として、ブラシ部材１５を用いた。しかし、本発明はこれに限定されることなく、種々の可撓性部材、例えば、ポリエステルフィルム等を可撓性部材として用いることもできる。
【００７５】
また、前記各実施の形態では、リサイクルトナーとしての分級トナーＴ２を、現像部３のトナー補給部３ｄに供給した。しかし、本発明はこれに限定されることなく、例えば、１成分現像剤（トナー）を用いた画像形成装置においては、トナー分級装置７から分級トナーＴ２を直接現像部に供給することもできる。
さらには、現像部から離れた位置に設置されるトナーバンクを有する画像形成装置においては、トナー分級装置７から分級トナーＴ２をトナーバンクに供給することもできる。
【００７６】
また、前記各実施の形態では、感光体ドラム１上の残トナーＴ１を、トナー分級装置７に供給して分級をおこなった。これに対して、転写ベルトで構成される転写部上の残トナーを回収する画像形成装置においては、その残トナーを、前記各実施の形態と同様に、トナー分級装置７に供給することができる。
【００７７】
また、前記各実施の形態では、トナー分級装置７を、画像形成装置やプロセスカートリッジに設置した。しかし、本発明のトナー分級装置は、これに限定されることなく、例えば、トナー製造工程におけるトナー塊の除去工程に用いる装置とすることもできる。
【００７８】
なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態の中で示唆した以外にも、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
なお、明細書中の記載で「分級されないトナー」又は「廃トナー」とは、厳密な意味でトナーではない紙粉等の異物も含めることと定義する。
【００７９】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、装置内に搬入されるトナー量に係らず、目づまりを防止して効率のよい分級をおこなうとともに、分級されないトナーを装置外に向けて確実に排出してロッキング等の不具合を生じさせないトナー分級装置、及び、それを備えたプロセスカートリッジ、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】 この発明の実施の形態１における画像形成装置を示す概略断面図である。
【図２】 図１の画像形成装置におけるトナー分級装置を示す概略断面図である。
【図３】 図２のトナー分級装置を示す概略斜視図である。
【図４】 この発明の実施の形態２におけるトナー分級装置を示す概略正面図である。
【図５】 この発明の実施の形態３におけるトナー分級装置を示す概略正面図である。
【図６】 この発明の実施の形態４におけるトナー分級装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム（像担持体）、 ２ 帯電部、 ３ 現像部、 ４ 転写部、
５ クリーニング部、 ６ トナー搬送部、 ７ トナー分級装置、
８ 廃トナー経路、 ９ 廃トナー容器、 １１ 篩部材、 １１ａ 網部、１１ｂ 出口、 １１ｃ 軸部、 １１ｄ 入口、 １２ 搬送スクリュ、
１３ａ、１３ｂ 軸部（回転軸）、 １５ ブラシ部材（可撓性部材）、
１５ａ 第１ブラシ部材、 １５ｂ 第２ブラシ部材、 １６ 入口側搬送路、１７ 保持部材、 １８、２０ ギア、 ２２、２３ 駆動部、 ２５ 光学部、
２６ 制御部、 Ｔ１ 残トナー（回収トナー）、 Ｔ２ 分級トナー、
Ｔ３ 廃トナー、 Ｇ 偏心量、 Ｄ１、Ｄ２ 毛足高さ、
Ｐ１、Ｐ２ ピッチ（間隙）。
Claims (12)
- 入口から搬入したトナーを出口に搬出するまでに分級する篩部材と、
前記トナーのうち分級されないトナーを前記出口に向けて搬送するとともに、前記篩部材の内壁に不均質に摺接する可撓性部材とを備え、
前記可撓性部材は、前記トナーの搬送方向に対して螺旋状に間隙を設けて形設された第１ブラシ部材と、
前記間隙の一部又は全部を埋めるように螺旋状に形設されるとともに前記第１ブラシ部材よりも毛足高さの小さい第２ブラシ部材とからなることを特徴とするトナー分級装置。 - 請求項１記載のトナー分級装置を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 像担持体と、
前記像担持体上にトナーを供給する現像部と、
前記像担持体上の残トナーを回収するクリーニング部とを備え、
前記クリーニング部で回収した前記残トナーは前記トナー分級装置の前記入口に向けて搬送され、前記トナー分級装置の前記篩部材にて分級された後のトナーは前記現像部に供給されることを特徴とする請求項２記載のプロセスカートリッジ。 - 請求項１記載のトナー分級装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
- 像担持体と、
前記像担持体上にトナーを供給する現像部と、
前記像担持体上の残トナーを回収するクリーニング部とを備え、
前記クリーニング部で回収した前記残トナーは前記トナー分級装置の前記入口に向けて搬送され、前記トナー分級装置の前記篩部材にて分級された後のトナーは前記現像部に供給されることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。 - 前記像担持体上に向けて光を発する光源の稼働率を検出する検出部と、
前記可撓性部材の回転数を変動して駆動する駆動部と、
前記検出部の検出結果に応じて前記駆動部を制御する制御部とを備えたことを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。 - 入口から搬入したトナーを出口に搬出するまでに分級する篩部材と、
前記トナーのうち分級されないトナーを前記出口に向けて搬送するとともに、前記篩部材の内壁に不均質に摺接する可撓性部材とを備え、
前記可撓性部材は、前記トナーの搬送方向に対して螺旋状に間隙を設けて形設されたブラシ部材からなり、
前記入口側の間隙は、前記出口側の間隙よりも大きくなるように形設されたことを特徴とするトナー分級装置。 - 請求項７記載のトナー分級装置を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 像担持体と、
前記像担持体上にトナーを供給する現像部と、
前記像担持体上の残トナーを回収するクリーニング部とを備え、
前記クリーニング部で回収した前記残トナーは前記トナー分級装置の前記入口に向けて搬送され、前記トナー分級装置の前記篩部材にて分級された後のトナーは前記現像部に供給されることを特徴とする請求項８記載のプロセスカートリッジ。 - 請求項７記載のトナー分級装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
- 像担持体と、
前記像担持体上にトナーを供給する現像部と、
前記像担持体上の残トナーを回収するクリーニング部とを備え、
前記クリーニング部で回収した前記残トナーは前記トナー分級装置の前記入口に向けて搬送され、前記トナー分級装置の前記篩部材にて分級された後のトナーは前記現像部に供給されることを特徴とする請求項１０記載の画像形成装置。 - 前記像担持体上に向けて光を発する光源の稼働率を検出する検出部と、
前記可撓性部材の回転数を変動して駆動する駆動部と、
前記検出部の検出結果に応じて前記駆動部を制御する制御部とを備えたことを特徴とする請求項１１記載の画像形成装置。
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