JP4532881B2 - トナー搬送・回収装置およびこれを備える画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真装置のトナー搬送に用いるトナー搬送・回収装置およびこれを備える画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置において、感光体クリーニング装置に溜まった粉体のトナーをトナー回収ボトルに搬送するトナー搬送・回収装置は、トナー搬送コイルとその外側の円筒状のパイプからなり、トナー搬送コイルの軸を延長して、ギア等の連結部材を付けてモータで駆動し、トナーを搬送する。
このとき、回転しているトナー搬送コイルの軸は駆動側のみ支持されているため、トナー搬送コイルはパイプの内壁に摺擦しながら回転する。そのため、パイプの内壁との間で擦れて耳障りな異常音が発生する。
この現象は、装置が新品でトナー搬送コイルの中にトナーが無い状態で回転すると発生し易く、トナーがトナー搬送コイルに充満するとトナーには潤滑成分が入っているので、異常音は消滅する。
搬送コイルの空回転時の摺動音（異常音）を低減させるための、従来からの対策としては、パイプ材として柔らかいゴム材やエラストマ樹脂、ポリプロピレン樹脂の材料を使用するか、予めグリスのような潤滑材をトナー搬送コイルに塗布していた。
なお、特許文献１にはトナー回収に当たって螺旋上搬送手段が開示され、また特許文献２は架橋防止部材を動かす球形状部材が開示され、特許文献３はトナーリサイクルにおいてトナーから紙粉やトナー凝集塊を取り除くことが開示される。
特開平２−７９０７０号公報 特開２０００−２８４５９４広報 特開２００１−１７５１３７広報

しかしながら、トナー搬送コイルはトナー搬送力とトナー固着を防止するため、平板状の金属性ばねに軸芯をつけ、両端部のみ溶接または半田等で固定し、剛性を持たせ、かつコイルが振動してトナー固着を防止するような構成になっている。このため、コイルが回転すると振動し、耳障りな異常音が発生した。
また、従来のトナー搬送・回収装置にはトナー満杯検知や満杯になったときの少しの空間を使って満杯ニア検知が付いているものがある。ところが、このトナー搬送・回収装置はカスタマーエンジニア（ＣＥ）がメンテナンス交換を行う場合が多く、満杯になったときや満杯直前の状態でユーザーから連絡が入ってもＣＥがすぐに交換できない場合がある。
そこで、ＣＥは、定期訪問時にトナー回収装置の容量を目分量で判断し、次回の定期訪問までもたない場合に交換するなどして、ユーザーの休止時間を極力無くすように防衛策を取っている。
例えば、感光体クリーニング装置に溜まった粉体のトナーをトナー回収ボトルに搬送する装置は、トナー搬送コイルとその外側の円筒状のパイプからなり、トナー搬送コイルの軸を延長して、ギア等の連結部材を設けてモータで駆動し、トナーを搬送する。
本発明の第１の目的は、トナー搬送コイルをトナーの無い状態ではコイルの回転を停止させ、トナー搬送コイルとパイプの内壁との間で擦れ、発生する耳障りな異常音をできるだけ防止するトナー搬送・回収装置を提供することにある。
本発明の第２の目的は、トナー回収装置内に設け、さらにトナー回収装置内を２つ以上の空間に区切ることで、トナー回収装置内のトナー容量の途中経過を検出するトナー搬送・回収装置を提供することにある。

前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、廃トナーを搬送するトナー搬送コイルを備えた、電子写真方式の画像形成装置に適用されるトナー搬送・回収装置において、前記トナー搬送コイルは、廃トナー搬送経路の上流側に位置する第１のトナー搬送コイルと、下流側に位置し第１のトナー搬送コイルに角度をもって連なる第２のトナー搬送コイルとからなる１対のコイルで構成されており、第１のトナー搬送コイルは、弾性部材により第２のトナー搬送コイル側に付勢され、かつ、常時回転しており、第１のトナー搬送コイルによるトナー搬送量の増加により、第２のトナー搬送コイルの入口付近でトナーが充満圧縮され、その圧縮されたトナーによる反力により第１のトナー搬送コイルが前記弾性部材による付勢力に抗して第２のトナー搬送コイルの反対側に移動し、この第１のトナー搬送コイルの移動に伴い第２のトナー搬送コイルが回転することを特徴とする。
請求項２記載の発明では、請求項１記載のトナー搬送・回収装置において、第１のトナー搬送コイルの移動により、第１のトナー搬送コイルに設けられている歯車を第２のトナー搬送コイルに設けられている歯車に歯合させることにより、第１のトナー搬送コイルの回転を第２のトナー搬送コイルに伝達することを特徴とする。
請求項３記載の発明では、請求項１記載のトナー搬送・回収装置において、
第１のトナー搬送コイルの移動を検知することにより、第２のトナー搬送コイルの駆動モータを起動させることを特徴とする。
請求項４記載の発明では、請求項１記載のトナー搬送・回収装置において、第２のトナー搬送コイルの下方に廃トナーボトルが配置され、この廃トナーボトル内に少なくとも１つのトナー搬送コイルと、少なくとも２つの、トナーを回収・蓄積する空間を有していることを特徴とする。
請求項５記載の発明では、請求項２記載のトナー搬送・回収装置において、第１のトナー搬送コイルの移動により、第１のトナー搬送コイルの回転を前記トナー搬送コイルに伝達することを特徴とする。
請求項６記載の発明では、請求項１ないし５のいずれか１項記載のトナー搬送・回収装置を備える画像形成装置を特徴とする。

本発明によれば、常に回転している第１のトナー搬送コイルの駆動力が下流側にある第２のトナー搬送コイルにギアを介して伝達され、第２のトナー搬送コイルが回転するか、または、上流側の第１のトナー搬送コイルのトナー量が増加するとその負荷が増大し、この負荷を検知することによって、下流側にある第２のトナー搬送コイルが回転するようにしたので、トナー未搬送時の搬送コイル（第２のトナー搬送コイル）とパイプ内壁との摺擦を少なくし、異常音の発生を防止することができる。
また、廃トナーボトル内には間欠的に駆動する少なくとも１つのトナー搬送コイルを設け、かつ、廃トナーボトルには少なくとも２つ以上のトナーを回収する空間を有しているので、貯蔵できるトナーの残量を検出することができる。

以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明のトナー搬送・回収装置を適用する画像形成装置の基本転写プロセスを説明する概略図である。
感光体１のまわりには、帯電装置２、露光（書き込み）装置３、現像装置４、図示しない転写紙の露光タイミングを合わせるレジストローラ５を、また、感光体１の下方には転写・分離装置（転写ベルト装置）６、転写バイアスローラ７を配置している。
さらに、感光体１のまわりには、除電装置９、クリーニング装置１０、感光体クリーニングブレード１１、感光体クリーニングファーブラシ１２、フリッカ１４、トナーリサイクル装置８、クリーニングトナー搬送コイル１６を配置している。
なお、図中符号１７は転写ベルトクリーニングブレード、符号１８は転写ベルトクリーニングトナー搬送コイル、符号１９は分級ブラシそして符号２０は分級メッシュである。
帯電装置２は暗中にてマイナス電荷のコロナ放電をグリッドにより制御して、感光体１を一定電位に帯電させる。露光（書き込み）装置３は黒画像に対応してレーザダイオードが発光し、感光体１上のマイナス電荷を消去する。
現像装置４は感光体１上の電荷の消去した部分にマイナスに帯電したトナーを付着させ、可視像を形成する。レジストローラ５は転写紙を露光タイミングにあわせて転写部へ搬送する。
転写・分離装置（転写ベルト装置）６は転写ベルト６をプラスに帯電させ、マイナスに帯電したトナー像を転写紙に転写し、同時に転写紙を感光体１から分離して搬送する。ここには、転写ベルトクリーニング機構があり、クリーニングされたトナーは転写ベルトクリーニングトナー搬送コイル１８を通ってトナー回収装置へ送られる。
クリーニング装置１０は感光体１上に残ったトナーをクリーニングブレード１１およびクリーニングファーブラシ１２で掻き落とし、クリーニングトナー搬送コイル１６で回収する。除電装置９は感光体１上に残留したマイナス電荷を消去するためにＬＥＤの全面露光による除電を行う。
トナーリサイクル装置８および分級ブラシ１９はクリーニングで回収されたトナーの内、再利用できるトナーを現像ホッパ部まで搬送する。ホッパ上部にはブラシとメッシュがあり、トナーを分級してホッパ４ａに送る。メッシュを通過できなかったトナーや異物はトナー回収装置へ搬送される。

図２は本発明の第１の実施の形態によるトナー搬送・回収装置の概略構成図である。クリーニング装置３１、そのトナー排出部３２、第２のトナー搬送コイル３３、トナー搬送パイプ３４、ギア３５、３６、軸３７、第１のトナー搬送コイル３８、圧縮ばね４５、かさ歯車３９、４０が示されている。
第１のトナー搬送コイル３８はクリーニング装置３１内のコイルで第２のトナー搬送コイル３３へトナーを搬送する。トナー搬送コイルにはφ２ｍｍの軸芯があり、右巻きに構成されている。クリーニング装置３１内の第１のトナー搬送コイル３８はコピー動作と共にすぐにトナーが充満するので、このトナー搬送コイルは常時回転している。
次に、第１のトナー搬送コイル３８から第２のトナー搬送コイル３３へとトナーが搬送される。図２では上から下へトナーが移動する（ｂ方向）。このとき、第２のトナー搬送コイル３３は回転を停止しているため第１のトナー搬送コイル３８で送られたトナーが第２のトナー搬送コイル３３の入口付近で充満し、圧縮される。それと同時に第１のトナー搬送コイル３８はこの反力で反対側（ａ方向）へ押される。
すると第１のトナー搬送コイル３８の端面のギア３５が移動し、第２のトナー搬送コイル３３を駆動させるギア３６と連結する。このギア３６が付いている軸３７の別の端部には、かさ歯車４０が付いていて、第２のトナー搬送コイル３３の駆動ギア３９と９０度曲げた状態で連結されている。
これによって第２のトナー搬送コイル３３が回転駆動を始め、第２のトナー搬送コイル３３の入口付近で充満し、圧縮されようとしていたトナー（Ａ）は、一気に第２のトナー搬送コイル３３内（Ｃ）に送られ、短期間の内に第２のトナー搬送コイル３３がトナーで満たされることになる。これによって、第２のトナー搬送コイル３３は粉体トナー未搬送時のパイプ３４内壁との摺擦を少なくし、異常音を防止することができる。

図３は本発明の第２の実施の形態によるトナー搬送・回収装置の概略構成図である。図４は図３のトナー搬送・回収装置の概略斜視図である。図３および図４において図２と同一個所には同一符号を付している。
機械本体の後側板４６（図４参照）には、ギア４１、４２、駆動モータ４３、プッシュ式のスイッチ４４が示されている。第１のトナー搬送コイル３８が反力で反対側（ａ方向）へ押される。
このとき、第１のトナー搬送コイル３８の端面にはプッシュ式のスイッチ４４があり、これがオンすると、第２のトナー搬送コイル３３を回転する駆動搬送モータ４３が駆動され、これによって、第１の実施の形態と同様の作用が得られる。
上記においては、トナーを搬送するトナー搬送コイルは、上流側にある第１のトナー搬送コイル３８と下流側にある第２のトナー搬送コイル３３の１対のコイルで構成され、それぞれのトナー搬送コイル３８、３３は時間差を以って回転するようにした。
具体的には、上流側の第１のトナー搬送コイル３８のトナー量が増加するとその負荷が増大し、これによって常に回転している第１のトナー搬送コイル３８の駆動力が下流側にある第２のトナー搬送コイル３３にギア３５、３６を介して伝達され、第２のトナー搬送コイル３３が回転するようにした。
あるいは、上流側の第１のトナー搬送コイル３８のトナー量が増加するとその負荷が増大し、この負荷を検知することによって、下流側にある第２のトナー搬送コイル３３が回転するようにした

図５は本発明の第３の実施の形態によるトナー搬送・回収装置を示す概略斜視図である。上記基本プロセスに示したトナーリサイクル・分級の工程から回収されるトナー搬送コイル（分級部）１９ａで回収されたトナーは、第１のトナー搬送コイル（縦搬送コイル）３８と第２のトナー搬送コイル（横搬送コイル）３３を経て廃トナーボトル２６に送られる。
また、上述した転写・分離工程から回収されたトナーは転写ベルトクリーニングトナー搬送コイル１８、斜め搬送コイル２１、横搬送コイル３３を通過して廃トナーボトル２６に送られる。
図６は廃トナーボトルとその周辺を示す概略図である。図７は廃トナーボトルの空間Ｄに入ったトナーが満杯になった状態を示す概略図である。廃トナーボトル２６に入ったトナーは、まず第１の空間Ｄに貯められ（図６の状態）、次に図７のようにＤの空間が満杯になると横搬送コイル３３が反力で矢印Ｆの方向へ押される。
横搬送コイル３３は通常は図示していない圧縮ばねで図７の左側に押し付けてある。矢印Ｆ方向へ押された横搬送コイル３３はトナー容量検知センサ２３を押し込み、廃トナーボトル２６が一定量に達したことを使用者に知らせる。
それと同時にトナー搬送コイル（トナー回収装置内、間欠駆動）２５から伸びているトナー搬送コイル２５のギア２８と連結し、トナー搬送コイル（トナー回収装置内、間欠駆動）２５を回転駆動させる。
図８は空間Ｄから空間Ｅへのトナーの移動を説明する概略図である。図９はトナーの排出を説明する概略図である。廃トナーボトル２６内で間欠駆動するトナー搬送コイル２５の回転駆動によって空間Ｄに貯まっていたトナーは空間Ｅへと送られる。

図９では、廃トナーボトル２６内で間欠駆動するトナー搬送コイル２５をこのトナー搬送コイル２５のギア２８を手動で逆回転させることで回転させ、図９の左側にあるゴムキャップ２９を外して、開口部Ｄからトナーを排出する。開口部Ｄにはポリエチレン袋または、同等の袋３０を取り付けてトナーを回収する。
トナー搬送コイル２５のギア２８を手動で逆回転させるために、横搬送コイル３３とそれに付随したギヤ、例えば、図３のギヤ４２は、図９に示すごとく、トナー搬送コイル２５のギア２８と干渉しない位置に移動される。
廃トナーボトル２６内には間欠的に駆動する少なくとも１つのトナー搬送コイル２５を設け、かつ、廃トナーボトルには少なくとも２つ以上のトナーを回収する空間Ｄ、Ｅを有しているので、貯蔵できるトナーの残量を検出することができる。
上記廃トナーボトル２６内のトナー搬送コイル２５は上流側の第１トナー搬送コイル３８のトナー量が増加すると、上流側の第１トナー搬送コイル３８の負荷が増大し、これによって自動的にギア連結し、廃トナーボトル２６内にあるこのトナー搬送コイル２５が回転するので、安価な構成で廃トナーボト２６内のトナー搬送コイル２５を間欠的に駆動することができる。
上記廃トナーボトル２６内には、少なくとも１つのトナー搬送コイル２５を具備し、かつ、２つ以上の開口部Ｄ、Ｅがあるので、廃トナーボトル２６内のトナーを搬送コイルで容易にポリエチレン等の回収袋３０に廃棄することができる。

本発明のトナー搬送・回収装置を適用する画像形成装置の基本転写プロセスを説明する概略図。 本発明の第１の実施の形態によるトナー搬送・回収装置の概略構成図。 本発明の第２の実施の形態によるトナー搬送・回収装置の概略構成図。 図３のトナー搬送・回収装置の概略斜視図。 本発明の第３の実施の形態によるトナー搬送・回収装置を示す概略斜視図。 廃トナーボトルとその周辺を示す概略図。 廃トナーボトルの空間Ｄに入ったトナーが満杯になった状態を示す概略図。 空間Ｄから空間Ｅへのトナーの移動を説明する概略図。 トナーの排出を説明する概略図。

符号の説明

２３ トナー容量検知センサ
２５ トナー搬送コイル（トナー回収装置内、間欠駆動）
２６ トナー回収容器（廃トナーボトル）
２８ （トナー搬送コイル２５の）ギア
３０ ポリエチレン袋
３３ 第２トナー搬送コイル（横送コイル）
３８ 第１トナー搬送コイル（縦搬送コイル）

Claims (6)

1. 廃トナーを搬送するトナー搬送コイルを備えた、電子写真方式の画像形成装置に適用されるトナー搬送・回収装置において、
   前記トナー搬送コイルは、廃トナー搬送経路の上流側に位置する第１のトナー搬送コイルと、下流側に位置し第１のトナー搬送コイルに角度をもって連なる第２のトナー搬送コイルとからなる１対のコイルで構成されており、
   第１のトナー搬送コイルは、弾性部材により第２のトナー搬送コイル側に付勢され、かつ、常時回転しており、第１のトナー搬送コイルによるトナー搬送量の増加により、第２のトナー搬送コイルの入口付近でトナーが充満圧縮され、その圧縮されたトナーによる反力により第１のトナー搬送コイルが前記弾性部材による付勢力に抗して第２のトナー搬送コイルの反対側に移動し、この第１のトナー搬送コイルの移動に伴い第２のトナー搬送コイルが回転することを特徴とするトナー搬送・回収装置。
2. 請求項１記載のトナー搬送・回収装置において、
   第１のトナー搬送コイルの移動により、第１のトナー搬送コイルに設けられている歯車を第２のトナー搬送コイルに設けられている歯車に歯合させることにより、第１のトナー搬送コイルの回転を第２のトナー搬送コイルに伝達することを特徴とするトナー搬送・回収装置。
3. 請求項１記載のトナー搬送・回収装置において、
   第１のトナー搬送コイルの移動を検知することにより、第２のトナー搬送コイルの駆動モータを起動させることを特徴とするトナー搬送・回収装置。
4. 請求項１記載のトナー搬送・回収装置において、
   第２のトナー搬送コイルの下方に廃トナーボトルが配置され、この廃トナーボトル内に少なくとも１つのトナー搬送コイルと、少なくとも２つの、トナーを回収・蓄積する空間を有していることを特徴とするトナー搬送・回収装置。
5. 請求項２記載のトナー搬送・回収装置において、
   第１のトナー搬送コイルの移動により、第１のトナー搬送コイルの回転を前記トナー搬送コイルに伝達することを特徴とするトナー搬送・回収装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項記載のトナー搬送・回収装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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