JP5035723B2 - トナー搬送装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
画像形成装置で転写紙に乗り切らず、クリーニングされて回収される廃トナーは、廃トナー回収容器に集められる。廃トナーを画像形成装置内で再利用するためには、回収のための経路や駆動の供給が必要となり装置が大型化する。また、廃トナーには転写紙からの紙粉などが混入しているため、プロセス制御が複雑になる。3色または4色のカラートナーを用いるフルカラーの画像形成装置では、廃トナー回収容器が多くより一層の大型化、複雑化する。このような理由により、廃トナーを廃トナー回収容器に集め、満杯になったら空の廃トナー回収容器に交換する画像形成装置が多く見られる。
この充填方法としては、従来、廃トナー回収容器を一定時間ごとに揺動させる方法やトナー回収容器内の上部に撹拌スクリューを設け、廃トナー回収容器内に堆積した廃トナーの山を崩す方法の2通りが知られている。
例えば、特許文献1では、像担持体と、該像担持体のトナー像形成面を清掃するクリーニング装置と、該クリーニング装置により回収された廃トナーを搬送するクリーナケース(廃トナー搬送経路)と、廃トナーを搬送するトナー回収スクリュー(スクリュー部材)を有する画像形成装置において、前記クリーナケース又は前記トナー回収スクリューに対して衝撃力を加える打撃部材(衝撃手段)を設け、該打撃部材による衝撃付与動作を像担持体への画像形成時以外にのみ行うようにする画像形成装置が開示されている。これによって、クリーナケース内にトナー回収スクリューのスクリュー部に接触するような弾性体の突起が設けられており、トナー回収スクリューが回転すると突起がスクリューにパルス状に接触してトナー回収スクリューに対して振動を与える。すると、この振動によってトナー回収スクリューに付着したトナーが崩され、廃トナーの搬送不良を未然に防ぐことができる。
また、特許文献2ではトナー像形成体の周表面に付着している残留トナーを除去するクリーニング機構によって除去された残留トナーを落下せしめる残留トナー落下通路と、該残留トナー落下通路と残留トナー回収容器とを連絡する搬送路とを備えている画像形成機の残留トナー回収装置であって、残留トナー搬送機構は、残留トナー落下通路における搬送路との接続部付近に配設され断面が楕円形のスイープローラと、基端部が残留トナー落下通路の内壁に取り付けられ先端部がスイープローラの回転方向戻り側の周表面に圧接して配設された可撓性部材からなるスクレーパとを具備しており、該スクレーパにはスイープローラとの当接部以外の部分に切欠が形成されている残留トナー回収装置が開示されている。これによって、残留トナー落下通路に配設されたスイープローラに付着したトナーの掻き取り性能を維持しつつ、スイープローラの回転方向戻り側が位置する残留トナー落下通路の内部圧力の上昇を抑制することができる。
また、最近では、電子写真装置の小型化が進み、幅広いユーザー層で使用されるようになってきた。ただ小型化が進むと、トナーの搬送性能を維持することが難しくなってきた。つまり搬送経路も小型化され、搬送効率の低下をどのように対策するかが課題となっている。
また、トナー搬送の中でも、感光体上の転写後の流動性の低下した残トナーの搬送性能の確保を目的としており、トナー詰まりを発生させることなく、常に良好なプリント画像を得ることができるトナー搬送装置、画像形成装置、プロセスカートリッジを提供することである。
本発明のトナー搬送装置は、画像形成装置で発生する廃トナーを回収するトナー搬送装置において、前記トナー搬送装置側面に搬送された残留トナーを回収部に搬送するためのトナー搬送経路と、トナー搬送経路内の残留トナーを回収部まで搬送するトナー搬送ベルトとを有するトナー搬送装置であって、前記トナー搬送装置は、トナー搬送ベルトによって搬送されたトナーを回収部に搬送するスクリュー部材を設け、前記スクリュー部材の一端は自由端であり、その自由端側が、前記トナー搬送ベルトにより搬送されたトナーの投入側に位置し、かつ前記スクリュー部材の自由端部は平板円形形状であり、外径はスクリューの螺旋部の外径に等しく又は大きくし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、少なくとも1つ以上の凸形状を有しかつ前記スクリュー部材の形状に合わせたかきとり部材を、前記スクリュー部材の一端に直交して当接させ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、前記回収部に搬送するスクリュー部材のピッチP1と前記かきとり部材の凸形状ピッチP2の関係が、P1>P2を満足す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、変形可能な回収部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、前記かきとり部材が、トナー搬送ベルトと回収部に搬送するスクリュー部材との間に設置され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、前記トナー搬送ベルトが、水平に対して0°を超えて90°以下の間で傾い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、前記スクリュー部材の自由端を支持する部材は、トナー搬送ベルトの最上部に位置する回転駆動軸中心に向かって、U字状に開口し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U字状に開口した支持部材の内径は、前記スクリュー部材自由端部の平板円形形状の外径よりも大きくし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の駆動源は、トナー搬送スクリューを駆動軸として反対側に設けられ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、前記駆動源は感光体ギヤであ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、トナー搬送ベルトに囲まれた空間内に凸部(壁)を設け、搬送ベルト内側と接するようにしたことを特徴とする。
また、本発明のトナー搬送装置は、さらに、前記凸部(壁)が、搬送ベルト内側と接するように、又は微小な隙間をもって配置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、少なくとも傾きをもって、トナーを上方へ搬送するベルト搬送機構を有することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、上述のプロセスカートリッジを備えることを特徴とする。
また、本発明のプロセスカートリッジでは、補給トナーと廃トナーの回収が同じトナー搬送装置で行うことで、長期の使用が可能になり、また、交換を容易に行うことができる。
本発明の画像形成装置では、スクリューの搬送性能を維持することができることで、長期にわたって安定したクリーニング性能を維持することができる。
図1は、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す概略図である。
図1に示すように、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つの現像装置31(31a、31b、31c、31d)、これらの現像装置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、掻きとったトナーを水平に搬送するトナー搬送スクリュー24(24a、24b、24c、24d)、水平スクリュー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、トナー搬送装置59(59a、59b、59c、59d)に回収する。これらを一体とした画像形成ユニット20(20a、20b、20c、20d)を構成している。この画像形成ユニット20のハウジングは、現像装置31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27a、従動ローラ27bと1次転写ローラ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ビームである。
上記のクリーニングブレード23aは像担持体ドラム22aの周面に残留する廃トナー汚れを清掃する。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、この第一画像形成ユニット20aの像担持体ドラム22aにレーザビーム36aが照射する。なお第二画像形成ユニット20b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。この動作を第四画像形成ユニット20dまで行う。現像装置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、上記同様に第二画像形成ユニット20bが動作して、現像装置31b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。同様の動作を第四画像形成ユニット20d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次転写ローラ39により図示しない用紙に転写する。
トナー搬送装置59は、画像形成装置10本体に装着された時に、画像形成装置10本体に設けられている部材と対向する面を、対向する部材と対応する形状に形成する。画像形成装置10本体に設けられている部材が、画像形成装置10本体内に傾斜して設けられた複数のクリーニング手段23である場合、トナー搬送装置59の対向面を、各クリーニング手段のクリーニング部23を結ぶ線と同一方向に傾斜した傾斜面や、各クリーニング手段のクリーニング部23を結ぶ線と平行な面とした。
図4は、トナー回収スクリューにトナーかきとり部材を当接させていることを示す概略図である。図4に示すように、トナーかきとり部材44には、1つ以上の凸形状45を持たせその凸形状をトナー回収スクリュー43の回転方向46に対してなでる方向に当接することでトナー回収スクリュー43の駆動によるかきとり部材44の剥がれを防止し、かつトナー回収スクリュー43に付着したトナーをはぎ落とすことが可能になる。従来は、トナーの付着を考慮して大きな径のスクリューを使うなど構成的に大きくなる機構を採用していたが、本発明を用いることで小径のスクリュー部材を使用することが可能になるため、トナー搬送装置59の小型化が可能になる。
まず、図5(1)において、回収したトナーの流れを説明する。
転写後に残った感光体上の転写後の廃トナーは、クリーニング装置によってクリーニングされ、さらに、図中の矢印Aで示すように、クリーニング装置から画像形成装置又はプロセスカートリッジの片側に設けられたトナー搬送装置に運ばれる。
次に、廃トナーは、トナー搬送装置内の搬送ベルト41の凸部とトナー搬送経路外壁42との間に保持され、図中の矢印B、Cで示すように、トナー回収スクリュー43に運ばれる。
その後、トナー回収スクリュー43により、図中の矢印D、図5(2)中の矢印Eで示すように、トナー回収部へと搬送され回収される。
次に本発明の特徴を説明する。図5(1)に示すトナー回収スクリュー43は自由端になっており、回転による振動により、螺旋状のスクリュー部へのトナー付着を防止する効果がある。この自由端を支持する支持部材49はU字形状になっており、トナー回収スクリュー43を載置(支持)するだけでなく、搬送ベルト駆動軸70の軸中心に向けて開口している。これにより、搬送ベルト41からトナー回収スクリュー43への受渡しを効率良く行なっている。
ここでは現像装置31及び感光体22を一体化したプロセスカートリッジにトナー搬送装置を一体化した駆動方法について説明する。図7は、現像装置と感光体とを備え、かつトナー搬送装置を備えて一体化したるプロセスカートリッジの構成を示す概略図である。図7に示すように、感光体22の一端側フランジにはギヤが設けられており、ここでは図示しない画像形成装置本体から駆動力を受ける。この感光体ギヤ22aから、現像ローラギヤ71、トナー攪拌ギヤ72、アジテータギヤ53と駆動が伝達され、さらにトナー回収スクリューギヤ54、搬送ベルト駆動軸ギヤ75に伝達される。
この駆動力を、搬送ベルト駆動軸70を介して搬送ベルトを駆動させている。またトナー回収スクリュー43の反駆動側は自由端にすることにより駆動装置を片側に集中することができ、装置の小型化が可能となり、トナー搬送装置を反駆動側に取り付けるだけで駆動が可能となる。
このように、トナー搬送装置をプロセスカートリッジに具備し、トナー詰まりを発生させることなく、小型化を実現したプロセスカートリッジを提供し、常に良好なプリンタ画像(コピー画像)を提供することができる。さらに画像形成装置本体に対し着脱自在のプロセスカートリッジなので、保守、交換性の良好なプロセスカートリッジを提供することができる。
さらなる効果として、搬送ベルト41に囲まれた空間内に設ける凸部(壁)の幅を大きくし、図8(2)に示すように、凸部56aを搬送ベルトに接するように設けることにより、トナー搬送経路外にトナーが溜まる空間をほとんど無くす。これにより、トナー搬送装置を画像形成装置本体から着脱したり、長期間放置されても、トナー搬送装置の上方部に溜まったトナーが落下し、下方部にトナーが集中したり、凝集したりすることを防ぎ、トナーをスムースに搬送することができる。これらの手段により、搬送ベルト下部でのトナー詰まりを防止することができる。このようにトナー搬送経路以外にトナー溜まりができる空間を低減する方法は、少なくとも傾きをもって、トナーを上方へ搬送するベルト搬送機構を有するトナー搬送装置59に対して非常に有効である。上記トナー搬送装置59を具備し、画像形成装置本体に対し着脱自在のプロセスカートリッジなので、保守、交換性の良好なプロセスカートリッジを提供することができる。また、画像形成装置10は、上記プロセスカートリッジを搭載しているので常に良好なプリンタ画像(コピー画像)を提供することができる。
例えば、黒の画像形成ユニット20aにおいて、像担持体ドラム22が帯電ローラ21によって一様に帯電された後、光学ユニットから照射されたレーザビーム36によって潜像が現像装置31の黒トナーによって現像されてトナー像が形成される。像担持体ドラム22上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ29の作用によって転写ベルト28上に転写される。一次転写終了した像担持体ドラム22はクリーニングブレード23によってその表面がクリーニングされ、次の画像形成に備えられる。
給紙ローラおよび搬送コロ38によって画像形成装置10本体内に搬送された転写紙は、2次転写ローラ39において、中間転写ベルト28上に形成されたトナー画像が転写される。トナー画像が転写された転写紙Pは、定着ユニット60を通過することで画像定着が行われ、画像形成装置10本体の上部に形成された排紙部62に排出コロ61によって排出される。
各トナー容器、中間転写ベルト28、各作像カートリッジは、画像形成装置10本体に対して同一方向に傾斜して配設されていて、画像形成装置10本体の全長を短くして小型化が図られている。特に本形態では、画像形成ユニット20のうち、黒トナー画像を形成する画像形成ユニット20aが転写ニップ部側に来るように配置され、画像形成ユニット20a側が画像形成ユニット20d側よりも下方となるように傾斜させている。これは、カラープリンターといえども黒単独での画像形成の頻度を多いため、このような黒色の画像形成をする場合のプリント時間の短縮を図るために、画像形成ユニット20aを転写ニップ部側に配置している。
この画像形成装置は、各クリーニング装置によって各像担持体からクリーニングされた廃トナーを回収する廃トナー回収容器58を備えている。廃トナー回収容器58は、画像形成装置10本体に対して着脱自在であって、適宜交換できるようになっている。
20 画像形成ユニット
21 帯電ローラ
22 像担持体ドラム(感光体)
22a 感光体ギヤ
23 クリーニングブレード
24 トナー搬送スクリュー
25 トナー搬送ベルト
27a 駆動ローラ
27b 従動ローラ
28 中間転写ベルト
29 1次転写ローラ
31 現像装置
36 レーザビーム
38 搬送コロ
39 2次転写ローラ
40 水平搬送スクリュー
41 トナー搬送ベルト
43 トナー回収スクリュー
44 かきとり部材
45 凸形状
46 トナー回収スクリューの回転方向
47 トナー搬送ベルトの回転方向
50 トナー搬送経路
51 内壁
52 仕切り部材
53 アジテータギヤ
54 トナー回収スクリューギヤ
55 未使用トナー収納室
58 廃トナー回収容器
59 トナー搬送装置
60 定着ユニット
61 排出コロ
62 排紙部
Claims (16)
- 画像形成装置で発生する廃トナーを回収するトナー搬送装置において、
前記トナー搬送装置側面に搬送された残留トナーを回収部に搬送するためのトナー搬送経路と、トナー搬送経路内の残留トナーを回収部まで搬送するトナー搬送ベルトとを有するトナー搬送装置であって、
前記トナー搬送装置は、トナー搬送ベルトによって搬送されたトナーを回収部に搬送するスクリュー部材を設け、
前記スクリュー部材の一端は自由端であり、その自由端側が、前記トナー搬送ベルトにより搬送されたトナーの投入側に位置し、かつ前記スクリュー部材の自由端部は平板円形形状であり、外径はスクリューの螺旋部の外径に等しく又は大きくしている
ことを特徴とするトナー搬送装置。 - 少なくとも1つ以上の凸形状を有しかつ前記スクリュー部材の形状に合わせたかきとり部材を、前記スクリュー部材の一端に直交して当接させる
ことを特徴とする請求項1に記載のトナー搬送装置。 - 前記回収部に搬送するスクリュー部材のピッチP1と前記かきとり部材の凸形状ピッチP2の関係が、
P1>P2を満足する
ことを特徴とする請求項2に記載のトナー搬送装置。 - 前記トナー搬送装置が、変形可能な回収部を備える
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のトナー搬送装置。 - 前記かきとり部材が、トナー搬送ベルトと回収部に搬送するスクリュー部材との間に設置される
ことを特徴とする請求項2ないし4のいずれかに記載のトナー搬送装置。 - 前記トナー搬送ベルトが、水平に対して0°を超えて90°以下の間で傾いている
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のトナー搬送装置。 - 前記スクリュー部材の自由端を支持する部材は、トナー搬送ベルトの最上部に位置する回転駆動軸中心に向かって、U字状に開口している
ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のトナー搬送装置。 - 前記U字状に開口した支持部材の内径は、前記スクリュー部材自由端部の平板円形形状の外径よりも大きくしている
ことを特徴とする請求項7に記載のトナー搬送装置。 - 前記トナー搬送装置の駆動源は、トナー搬送スクリューを駆動軸として反対側に設けられる
ことを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載のトナー搬送装置。 - 前記駆動源は感光体ギヤである
ことを特徴とする請求項9に記載のトナー搬送装置。 - 前記トナー搬送装置は、トナー搬送ベルトに囲まれた空間内に凸部(壁)を設け、搬送ベルト内側と接するようにした
ことを特徴とする請求項1ないし10のいずれかに記載のトナー搬送装置。 - 前記凸部(壁)が、搬送ベルト内側と接するように、又は微小な隙間をもって配置されている
ことを特徴とする請求項11に記載のトナー搬送装置。 - 前記トナー搬送装置は、少なくとも傾きをもって、トナーを上方へ搬送するベルト搬送機構を有する
ことを特徴とする請求項11又は12に記載のトナー搬送装置。 - 少なくとも、潜像を担持する像担持体と像担持体上に残留する廃トナーをクリーニングするクリーニング装置と、を備え、かつ、画像形成装置で発生する廃トナーを回収するトナー搬送装置を備えていて、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
前記プロセスカートリッジは、請求項1ないし13のいずれかに記載されたトナー搬送装置を備える
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 潜像を担持する像担持体と、像担持体表面に形成された静電潜像を現像剤担持体で搬送されたトナーで可視像化する現像装置と、像担持体表面の可視像を記録部材に転写する転写装置と、像担持体上に残留する廃トナーをクリーニングするクリーニング装置と、を備え、かつ、画像形成装置で発生する廃トナーを回収するトナー搬送装置を備える画像形成装置において、
前記画像形成装置は、請求項1ないし13のいずれかに記載されたトナー搬送装置を備える
ことを特徴とする画像形成装置。 - 潜像を担持する像担持体と、像担持体表面に形成された静電潜像を現像剤担持体で搬送されたトナーで可視像化する現像装置と、像担持体表面の可視像を記録部材に転写する転写装置と、像担持体上に残留する廃トナーをクリーニングするクリーニング装置と、を備え、かつ、画像形成装置で発生する廃トナーを回収するトナー搬送装置を備える画像形成装置において、
前記画像形成装置は、請求項14に記載されたプロセスカートリッジを備える
ことを特徴とする画像形成装置。
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