JP4841367B2 - 粉体回収装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機やプリンタ等の電子写真方式で画像形成を行なう画像形成装置に使用される粉体回収装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関するものである。

電子写真を用いた画像形成方法では、感光体上に形成されるトナー像は転写紙、中間転写体などに転写されるが、未転写のトナーは次の作像動作の前にクリーニングブレードなどの清掃手段によって掻き落とされる。この際に発生する廃トナーは、廃トナー収容部に回収、保管されるため、装置を小型化するために廃トナーの回収を効率化することが重要となる。
従来技術では、廃トナーは単に収容部に収容部に搬送するものがある（特許文献１）。しかしながら、劣化した廃トナーは凝集しやすく収容部内で均一に回収されず、効率的に廃トナーの回収をすることができないという問題点があった。また、廃トナーが存在しないデッドスペースが存在するため、必要以上に収容部が大きくなる傾向にあり問題となっていた。
また、一軸のスクリュを用いた回収容器も開示されている（特許文献２）。しかしながら、片側に搬送するだけの構成であるため、より効率的な廃トナーの回収が求められていた。さらに、廃トナー回収部のスペースを大きめに設計することが必要であり、装置の小型化が望まれていた。

特開平１１−２５８９６２号公報 特開２００４−１０２１３７号公報

そこで、本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、廃トナー回収部に効率良く廃トナーを回収でき、トナーが存在しないデッドスペースをなくし、スペースを少なくできる粉体回収装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。

前記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の粉体回収装置は、搬入口から搬入された粉体回収部内の粉体を搬送する搬送スクリュと、前記搬送スクリュに隣接して設けられ、前記粉体回収部内の粉体を攪拌する攪拌スクリュとを有する粉体回収装置において、前記粉体回収部は、前記攪拌スクリュに対して前記搬送スクリュとは反対側に空隙を有し、前記搬送スクリュは、前記搬送スクリュの粉体搬送方向の前記搬入口から前記粉体回収部の長手方向幅の３分の２以内の範囲にスクリュ部が設けられ、前記搬送スクリュと前記攪拌スクリュとは、前記粉体回収部の長手方向における粉体搬送方向が逆向きであり、前記粉体は、前記搬送スクリュによって前記搬送スクリュの搬送方向下流側で満杯となるまで搬送されると、前記攪拌スクリュによって前記搬入口方向及び前記空隙に向かう方向に搬送されることを特徴とする。
本発明は、前記攪拌スクリュの回転方向に対する粉体搬送力が、前記搬送スクリュの回転方向に対する粉体搬送力よりも大きいことを特徴とする。
本発明の粉体回収装置は、さらに、前記攪拌スクリュは、回転軸のスラスト方向及び回転方向に、粉体を搬送する機構を持つことを特徴とする。
本発明の粉体回収装置は、さらに、前記攪拌スクリュは、少なくともパドル形状を有することを特徴とする。
本発明の粉体回収装置は、さらに、前記攪拌スクリュのスクリュ部が、前記粉体回収部の長手方向幅の３分の１以下であり、かつ、粉体回収容器の中央部に配置されることを特徴とする。
本発明のプロセスカートリッジは、前記粉体回収装置と、感光体、帯電装置、クリーニング装置、現像装置のいずれか一つ以上と、を有することを特徴とする。
本発明のプロセスカートリッジは、さらに、トナー回収部は、前記現像装置に供給される現像前のトナー収容部と変形可能な部材で仕切ることにより配置されていることを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、前記粉体回収装置を有することを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、さらに、前記プロセスカートリッジを有することを特徴とする。

本発明は、前記解決するための手段によって、廃トナー回収部に効率良く廃トナーを回収でき、トナーが存在しないデッドスペースをなくし、スペースを少なくできる粉体回収装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することが可能となった。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。

図１は、本発明の画像形成装置を示す図である。像担持体の周上に１つの現像装置を配置した作像部が４つ並んだフルカラー画像形成装置の概略を示す断面図であり、画像形成装置本体に現像装置及び像担持体ユニットを装着した状態を示している。
図１に基づいて、このカラー画像形成装置の主要部を説明する。現像剤として夫々色の異なるトナーを収容した４つの現像器３１（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ）、これらの現像器３１と組み合わせて配置された像担持体ドラム２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）がある。この像担持体ドラム２２の周りには１次転写後の残トナーを掻きとるクリーニングブレード２３（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ）、ドラム２２に当接する帯電ローラ２１（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ）が設けられ、掻きとったトナー（以降、廃トナーと記す）を水平に搬送するトナー搬送スクリュ２４（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ）、水平スクリュからのトナーを上方へ搬送するトナー搬送ベルト２５（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ）によって搬送し、廃トナー回収部２６（２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ）に回収する。これらを一体とした像担持体ユニット２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ）を構成している。この像担持体ユニットのハウジングは後述するが、現像装置を内蔵することができる構成となっている。また当接する駆動ローラ３８、従動ローラ２７と１次転写ロ−ラ２９（２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ）の周りに掛け渡されて循環移動する中間転写ベルト２８で構成された中間転写ユニットがある。なお、３６（３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ）は感光体を露光するレーザービームである。

各現像器３１の現像ローラ３２の芯金には、ここでは図示しないバイアス電源から交流と直流の重畳したマイナス電位のバイアス電圧が、印加される。また各帯電ローラ２１には他のバイアス電源から直流のマイナス電位のバイアス電圧が印加される。上記の現像器３１と組み合う像担持体ドラム２２、この像担持体ドラム２２に当接するクリーニングブレード２３及び帯電ローラ２１によって画像形成部を形成し、２０ａは第一画像形成部、２０ｂは第二画像形成部、２０ｃは第三画像形成部、２０ｄは第四画像形成部というように、４個の画像形成部を持つ画像形成装置である。

上記のクリーニングブレ−ド２３ａは像担持体ドラム２２ａの周面に残留するトナーを清掃する。帯電ローラ２１ａは上記清掃された像担持体ドラム２２ａの周面を一様な高電位に帯電させて初期化する。そして、この第１の画像形成部の像担持体ドラム２２ａにレーザビーム３６ａが照射する。なお、第２の画像形成部の像担持体ドラム２２ｂにはレーザビーム３６ｂが照射する。これにより、上記一様な高電位に帯電している像担持体ドラム２２ａの周面が画像データに基づき選択的に露光され、この露光により電位の減衰した低電位部と上記初期化による高電位部とからなる静電潜像が形成される。この動作を第四形成部まで行う。

現像器３１ａは上記静電潜像の低電位部（又は高電位部）にトナーを転移させてトナー像を形成（現像）する。像担持体ドラム２２ａはトナー像を回転搬送して中間転写ベルト２８に転写する。この中間転写ベルト２８上の上記トナー像が像担持体ドラム２２ｂとの当接部に来るタイミングに合わせて、上記同様に第２の画像形成部が動作して、現像器２１ｂが像担持体ドラム２２ｂ上の静電潜像をトナー像化（現像）し、像担持体ドラム２２ｂがそのトナー像を回転搬送して中間転写ベルト２８上のトナー像に重ねて転写する。同様の動作を第四形成部まで行う。
上記四重のトナー像を搬送し、そのトナー像を２次転写ロ−ラ３９により図示しない用紙に転写する。

図２は、像担持体ユニットから排出された廃トナーをトナー回収部へ回収するユニットである。前記像担持体２２から排出された廃トナーを水平搬送スクリュ４０によって廃トナー上方搬送部４１に搬送される。搬送部４１に搬送された廃トナーは、４２の方向に回転するトナー搬送ベルト凸部４３とトナー搬送経路外壁４４との間に保持され、回収部搬送部４５に搬送される。

次に本発明の特徴であるトナー回収部を説明する。
図３は、現像装置を内蔵した像担持体ユニットの上カバーを外した斜視図である。図３では図示しないトナー搬送ベルト２５によって回収部搬送部まで組み上げられた廃トナーは、搬入口４７から搬送スクリュ４６によってトナー回収部４９の奥側（矢印Ａ方向）に搬送される。トナー回収部の奥側が廃トナーで満杯になると、攪拌スクリュ４８によって廃トナーは搬入口４７側に搬送されると同時に、矢印Ｂ方向にも攪拌、搬送される構成になっている。

図４は、像担持体ユニットを上方向から見た模式図である。また、図５は、像担持体ユニットの断面図である。トナー回収部４９は、搬送スクリュ４６が配設されるトナーの搬送領域５０と、搬送スクリュ４６などが存在しない空隙５１で構成される。ここで空隙５１は、図５で、トナー回収部４９においてスクリュ等のトナー攪拌移動部材の存在しない領域である。攪拌スクリュ４８は搬送領域５０と空隙５１との間に配設することで、最初は廃トナーが搬送スクリュ４６によってトナー回収部４９の奥側に搬送されるが、奥側がトナーで満杯になると、攪拌スクリュ４８によって搬入口４７側に搬送されると同時に、空隙５１側にもトナーを攪拌、搬送するため、回収部４７を効率よく利用し、廃トナーが到達しないデッドスペースをなくすことができるため、回収部４７を必要最小限の大きさに設定することができる。また、トナーを効率よく搬送、攪拌し回収容器内に均一に配置させることができる。
攪拌スクリュ４８は、空隙５１側（矢印Ｂ方向）へトナーを攪拌、搬送することにより回収部４７を有効利用することができるが、例えば搬送スクリュ４６と攪拌スクリュ４８のスクリュの径を同じにし、攪拌スクリュ４８のスクリュピッチを大きく設定することで、より回転方向のトナー搬送力が大きくなり、その効果が得られやすい。
このように、攪拌スクリュの回転方向の搬送力が大きいため、より効率的に空隙側にトナーを攪拌、搬送することができる。

図６は、像担持体ユニットを上方向から見た模式図である。図６に示すように、攪拌スクリュ４８にパドル形状５２を設けることで、空隙５１側へトナーを攪拌、搬送する大きな効果が得られやすい。これにより、攪拌スクリュの回転方向の搬送力が得られるため、より効率的に空隙側にトナーを攪拌、搬送することができる。
また、スクリュの形状については、搬送スクリュ４６のスクリュ部５３は、搬入口４７から回収部４９の長手方向幅の３分の２以内の範囲に設定することで回収部４９の搬入口４７付近のトナーは奥側に搬送され、奥に搬送されたトナーは凝集せずに、奥側に回収することができる。このように搬送スクリュ４６の形状を規制することで、回収部の搬入口４７の反対側方向でのトナーの搬送過多を防止できる。
攪拌スクリュ４８のスクリュ部５４は回収部４９の長手方向幅の３分の１以下の範囲で、中央部に設定することで、回収部４９の奥側に回収されたトナーは満杯になっても搬入口側に搬送せず、中央部付近のトナーが攪拌、搬送されて空隙５１に送られるため、回収部４９を有効に利用できる。このように攪拌スクリュ４８の形状を規制することで、搬送スクリュ４６によって搬送されたトナーを搬入口４７側方向に適当な量を搬送することでトナーを容器内に均一に配置することができる。

つぎに本発明のバリエーションの構成を図５、図７を用いて説明する。図５は、トナー回収部４９の底の部分が水平で、搬送スクリュ４６と攪拌スクリュ４８も同じ方向に配設されている。この場合、本発明を適応することで空隙５１にトナーを攪拌、搬送する効果が得られるため、従来の構成で空隙５１に発生する廃トナーが行き渡らないデッドスペースをなくし、トナー回収領域４９を有効に利用することにより、トナー回収領域４９を小さく設計することができ、顕著な効果を得ることができる。

図７は、像担持体ユニットの断面図である。トナー回収部４９と現像前のトナー収容部５６を仕切る壁５５を変形可能な部材で構成する。この時、壁５５は最初回収部４９側に凸となる形状に構成することで、初期はトナー収容部５６の容量を大きくでき、トナーが消費され、回収される廃トナーが増えると回収部４９の容積が増える。このとき、できるだけ壁５５の凸部を大きくすることで、トナー収容部５６、回収部４９の容積を大きくすることができ、プロセスカートリッジの小型化に効果を発揮できる。
一方、凸部を大きく構成すると、回収した廃トナーが凸部を乗り越えにくくなる。そこで、このような構成のプロセスカートリッジに本発明を適応することで、攪拌スクリュ４８の回転方向へのトナーの攪拌、搬送力が十分得られるため、トナーが凸部をこえて回収され、効率よく回収部４９のスペースを利用するという効果が顕著に発揮できる。
このように、トナー回収部の一部が変形可能なため、トナー回収量を増加させることができる。

本発明は、前記粉体回収装置と、感光体、帯電装置、クリーニング装置、現像装置のいずれか一つ以上と、を有するプロセスカートリッジである。前記画像形成装置に使用し、前記粉体回収装置を有するプロセスカートリッジとすることもでき、これにより、交換作業等が容易になるメリットがある。また、トナーを搬送する搬送スクリュ４６とトナーが主に回収される空隙５１との間に攪拌スクリュ４８を設けているので、トナーを効率よく搬送、攪拌し回収容器内に均一に配置させることができる。
本発明は、前記粉体回収装置を有する画像形成装置である。また、前記プロセスカートリッジを有する画像形成装置である。
図１に示す画像形成装置は、前記粉体回収装置又前記プロセスカートリッジを有することにより、トナーを搬送する搬送スクリュ４６とトナーが主に回収される空隙５１との間に攪拌スクリュ４８を設けているので、トナーを効率よく搬送、攪拌し回収容器内に均一に配置させることができる。

本発明の画像形成装置を示す図である。 像担持体ユニットから排出された廃トナーをトナー回収部へ回収するユニットである。 現像装置を内蔵した像担持体ユニットの上カバーを外した斜視図である。 像担持体ユニットを上方向から見た模式図である。 像担持体ユニットの断面図である。 像担持体ユニットを上方向から見た模式図である。 像担持体ユニットの断面図である。

符号の説明

２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ） 像担持体ユニット
２１（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ） 帯電ローラ
２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ） 像担持体ドラム
２３（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ） クリーニングブレード
２４（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ） トナー搬送スクリュ
２５（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ） トナー搬送ベルト
２６（２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ） 廃トナー回収部
２７ 従動ローラ
２８ 中間転写ベルト
２９（２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ） １次転写ローラ
３１（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ） 現像器
３２ 現像ローラ
３６（３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ） レーザービーム
３８ 駆動ローラ
３９ ２次転写ロ−ラ
４０ 水平搬送スクリュ
４１ 廃トナー上方搬送部
４３ トナー搬送ベルト凸部
４４ トナー搬送経路外壁
４５ 回収部搬送部
４６ 搬送スクリュ
４７ 搬入口
４８ 攪拌スクリュ
４９ トナー回収部
５０ トナーの搬送領域
５１ 空隙
５２ パドル形状
５３ スクリュ部
５４ スクリュ部
５５ 仕切る壁
５６ トナー収容部

Claims (9)

1. 搬入口から搬入された粉体回収部内の粉体を搬送する搬送スクリュと、前記搬送スクリュに隣接して設けられ、前記粉体回収部内の粉体を攪拌する攪拌スクリュとを有する粉体回収装置において、
   前記粉体回収部は、前記攪拌スクリュに対して前記搬送スクリュとは反対側に空隙を有し、
   前記搬送スクリュは、前記搬送スクリュの粉体搬送方向の前記搬入口から前記粉体回収部の長手方向幅の３分の２以内の範囲にスクリュ部が設けられ、
   前記搬送スクリュと前記攪拌スクリュとは、前記粉体回収部の長手方向における粉体搬送方向が逆向きであり、
   前記粉体は、前記搬送スクリュによって前記搬送スクリュの搬送方向下流側で満杯となるまで搬送されると、前記攪拌スクリュによって前記搬入口方向及び前記空隙に向かう方向に搬送される
   ことを特徴とする粉体回収装置。
2. 請求項１に記載の粉体回収装置において、
   前記攪拌スクリュの回転方向に対する粉体搬送力が、前記搬送スクリュの回転方向に対する粉体搬送力よりも大きい
   ことを特徴とする粉体回収装置。
3. 請求項１又は２に記載の粉体回収装置において、
   前記攪拌スクリュは、回転軸のスラスト方向及び回転方向に、粉体を搬送する機構を持つ
   ことを特徴とする粉体回収装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一つに記載の粉体回収装置において、
   前記攪拌スクリュは、少なくともパドル形状を有する
   ことを特徴とする粉体回収装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一つに記載の粉体回収装置において、
   前記攪拌スクリュのスクリュ部が、前記粉体回収部の長手方向幅の３分の１以下であり、かつ、粉体回収容器の中央部に配置される
   ことを特徴とする粉体回収装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一つに記載の粉体回収装置と、
   感光体、帯電装置、クリーニング装置、現像装置のいずれか一つ以上と、
   を有する
   ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
7. 請求項６に記載のプロセスカートリッジにおいて、
   トナー回収部は、前記現像装置に供給される現像前のトナー収容部と変形可能な部材で仕切ることにより配置されている
   ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
8. 請求項１乃至５のいずれか一つに記載の粉体回収装置を有する
   ことを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項６又は７に記載のプロセスカートリッジを有する
   ことを特徴とする画像形成装置。

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