JP5233345B2 - 廃トナー搬送装置、クリーニング装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び電子写真装置 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体の表面から掻きとられた廃トナーを回収容器まで搬送する廃トナー搬送装置、クリーニング装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び電子写真装置に関する。

従来より、電子写真技術は広く利用されており、ファクシミリやパーソナルコンピュータ等に接続するプリンタに利用されているが、近年デジタル記録技術は、プリンタのみならず通常の複写機にも応用され、デジタル複写機の開発も進み、その需要は今後益々高まっていく傾向にある。このようなデジタル複写機では、オフィス環境の効率的な利用の観点から画像形成速度の向上、高画質化、小型化、さらに環境負荷低減の目的から装置の長寿命化が所望されており、さらに、カラー複写機やカラープリンタなどのカラー化が進んでいる。

カラー電子写真装置には、一つの感光体の周りに複数色の現像装置を備え、感光体上にカラー像を形成し、このトナー像を転写してカラー画像を形成する、いわゆるリボルバ型のものと、感光体に個別に現像装置を備え、単色の像を形成しこれらを並べて配置しそれぞれの単色の像を順次重ねて転写していき、カラー像を形成するいわゆるタンデム型のものが広く用いられている。

リボルバ型のものは、感光体を一つしか使用しないため、装置の小型化が比較的有利であるが、複数回の画像形成を行わなければならないので、高速化には不利である。逆にタンデム型では装置が大型化するが、高速化には有利であるという特徴がある。カラーの画像形成装置においてもモノクロ並みのスピードが要求されることから、タンデム型の画像形成装置が注目されている。装置を小型化するため、主に小径の像担持体を使用するケースが多いが、これにより画像形成装置のレイアウトの制約が大きくなり、帯電装置、現像装置、中間転写装置、クリーニング装置等も小型化を余儀なくされるため、小型でより効率的に必要機能を満たすことが重要になる。

タンデム型の画像形成装置を図７に示す。このような画像形成装置は、Ｂｋ（ブラック）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）の各色について順次転写を行う。各色についての動作は、いずれも同様のため、Ｂｋについてのみ説明する。すなわち、像担持体１、帯電装置２、現像ユニット４、現像剤５、中間転写装置６、転写ローラ７、2次転写部８、定着装置９を有しており、まず、回転自在に駆動可能な像担持体１の表面を帯電装置２により一様に帯電させる。次いで、露光用光学系によりレーザビーム３を照射し、像担持体１表面を露光して静電潜像を形成させた後、現像ユニット４内の現像剤５を像担持体１表面に移動させて現像を行い、像担持体１表面に可視画像を形成する。次に、中間転写装置６内部に設けられた転写ロ−ラ７と像担持体１との当接部において、像担持体１表面の現像剤を中間転写装置６の表面に転写する。転写された現像剤は２次転写部８にて紙上に転写された後、定着装置９に供給され、紙上にトナー像が定着される。一方、像担持体１表面に残留した現像剤は、次回の画像形成に備えクリーニング装置１０内のクリーニングブレード１１により清掃除去される。クリーニングブレード１１により掻きとられた廃トナーは、図示しない廃トナー収納器へと搬送され収納される。

上記のような画像形成装置について低コスト化のため、現像剤としては安価な１成分のトナーが使用されることが多い。高画質、高速化のため低融点、ハンドリング性のためシリカ等の外添剤の添加が処方設計されている。これらのトナーを使用した場合、搬送経路などでトナーが滞留状態にあると、トナー同士が付着凝集する、いわゆるブロッキングを起こしやすい傾向にある。特に廃トナーの搬送経路などは、劣化したトナーが滞留状態にあるため、凝集する傾向が強く、ブロッキングの発生しやすい状態にあり、ブロッキングが発生すると、装置の動作不良により故障の原因となってしまう。

廃トナー搬送装置においては、通常廃トナーの搬送性をよくするために、廃トナー回収容器は搬送経路下側に設けられ、重力を利用した回収、あるいは外力を付加した廃トナー回収装置の設計が行われてきた。しかしながら近年の複写機、プリンタなどの電子写真方式の画像形成装置においては、高画質化、カラー化、省スペース化のための小型化により、装置内部の構成が複雑化し、クリーニング後の廃トナー搬送経路の下部に廃トナー回収容器を設置することが困難となってきた。

その結果、クリーニングにより掻きとられた廃トナーを、別の場所に設けられた回収部へと搬送する搬送手段を設けざるを得ないことになる。特に、上記特性のトナーを使用することに加え、繰り返し作像におけるトナーの物理的劣化や、主に定着装置からの熱伝導による画像形成装置内の温度上昇により熱的な劣化が生じてさらにトナーの凝集性が上がり、搬送経路内でトナーが滞留しやすく、滞留したトナーが凝集固化し、搬送経路内で目詰まりする現象が発生することがあった。これらの問題を解決すべく従来の種々の提案が行われてきている。

特許文献１では、搬送経路内に清掃用の孔を設け、搬送経路を清掃することが提案されている。また、特許文献２では、搬送経路内のスクリューに掻き落とし部材を設け、トナーの搬送効率を向上し、トナーによる目詰まり防止を行っている。
特開２００５−４３４１５号公報 特開平１１−３２７３９７号公報

しかしながら、特許文献1における方法では、ユーザが頻繁に搬送経路内を清掃しなければならないという手間が発生してしまう上、清掃によるトナーの飛散等、環境安全面においても懸念がある。また、特許文献２による方法では、掻き落とし部材を追加し部品点数が増える上、衝撃付与による異音等が発生する恐れがある。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、クリーニング工程で発生した廃トナーを廃トナー回収容器に搬送する際、効率的な搬送を目的とし、トナー堆積による経路の目詰まり、トナーブロッキングを防止し、長期にわたり安定した廃トナー搬送装置を提供する。

本発明による廃トナー搬送装置は、容器内に溜まった異物を搬送するための、１方向である搬送方向における上流側と下流側とにおいて巻き中心が異なる回転自在なコイル部材を有する搬送手段と、搬送手段を回転させる駆動手段とを備えることを特徴とする。

搬送手段は、コイル部材に板材が挟み込まれていることを特徴とする。

搬送手段は、下流側のコイル部材の径が上流側のコイル部材の径以下であることを特徴とする。

搬送手段は、コイル部材の巻きピッチが上流側のコイル部材と下流側のコイル部材とで異なっていることを特徴とする。

搬送手段は、コイル部材の巻きピッチが搬送方向下流へと向かうに従い、小さくなっていることを特徴とする。

搬送手段は、コイル部材が搬送経路内壁に接していることを特徴とする。

搬送手段は、コイル部材が樹脂材質であることを特徴とする。

駆動手段は、他装置の駆動ギアを介して駆動力を得て、従動回転することを特徴とする。

また、本発明によるクリーニング装置は、上記記載の廃トナー搬送装置と、像担持体の表面に付着したトナーを掻き取るクリーニング手段を有することを特徴とする。

また、本発明によるプロセスカートリッジは、上記記載のクリーニング装置を有することを特徴とする。

また、本発明による画像形成装置は、上記記載のクリーニング装置を有することを特徴とする。

また、本発明による電子写真装置は、上記記載のクリーニング装置を有することを特徴とする。

本発明によれば、廃トナー搬送方向下流側に滞留する廃トナーを、上流側と下流側とにおいて巻き中心を異ならせたコイル部材で攪拌しながら搬送するので、滞留トナーをその流動性を保持しつつ搬送コイル内に取り込むことが可能である。このため、廃トナー搬送出口付近でのトナー滞留の凝集による固化を抑制し、搬送経路における目詰まり、ブロッキング等の不具合を防止することが可能である。

以下、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。ただし、この実施の形態に記載した内容は説明例にしか過ぎず、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。

図１は本発明の実施形態における画像形成装置の像担持体周辺の構成を示す。感光体ドラム２１、帯電装置２２、露光装置２３、現像装置２４、転写装置２５、クリーニング装置２６、除電装置２７で構成されており、像担持体である感光体ドラム２１の周囲には、当該ドラム表面を帯電する帯電装置２２、帯電処理面に潜像を形成する露光装置２３、ドラム表面の潜像に帯電トナーを付着することでトナー像を形成する現像装置２４、形成されたドラム上のトナー像を被転写体へ転写するための転写装置２５、ドラム上の残留トナーを除去するためのクリーニング装置２６、ドラム上の残留電位を除去するための除電装置２７が順に配置されている。また、感光体ドラム２１とその周辺部材をプロセスカートリッジに収納したものもある。

このような構成において、露光部電位を低くしてトナーを付着させるネガポジ方式で画像形成が行われる場合、感光体ドラム２１は、帯電装置２２の帯電ローラ２２ａによって表面を一様に負に帯電された後、露光装置２３によって感光体表面に静電潜像を形成し、現像装置２４によってトナーをドラム表面に付着させ、像を可視化する。トナー像は、転写ベルトなどでなる転写装置２５によって、感光体ドラム２１表面から、給紙トレイより搬送された記録紙へ転写される。この転写の際に感光体ドラム２１に静電的に付着した記録紙は、分離爪によって感光体ドラム２１から分離される。そして未定着の記録紙上のトナー像は定着器によって記録紙２８に定着される。一方、転写されずに感光体ドラム上に残留したトナーは、クリーニング装置２６によって除去され回収される。残留トナーを除去された感光体ドラム２１は除電装置２７の除電ランプで残留電位を除去され、次回の画像形成プロセスに供される。

次に、像担持体２１表面に付着したトナーを清掃するために使用されるクリーニング装置について説明する。図２は本発明の実施形態におけるクリーニング装置の構成図である。像担持体２１に付着したトナーを掻き取り除去するために、トナー回収容器２９とスクリューとなる搬送コイル３３とを有している。クリ−ニングブレード３０の接触により像担持体２１表面から掻き取られたトナーは、トナー回収容器２９内にねじ固定などで回転自在に支持される搬送コイル３３によって、廃トナーとして移送され、溜められる。クリーニングブレード３０は、図示のようにトナー回収容器２９に固定して像担持体２１への圧接力を得ているが、その圧接手段としては、この外ばね圧接などの外力を付加してもよい。

クリーニングブレード３０は、板状の弾性体ブレード３１及びこれを支持する支持部材３２から構成され、この支持部材３２に弾性体ブレ−ド３１が長手方向に渡って接着される。クリーニングブレード３０は、弾性体ブレード３１との接着面と反対側の自由端側先端部が、矢印方向に回転する像担持体２１表面に所定の接触角θで圧接して使用される。

次に、廃トナー搬送装置について詳細に説明する。図３は、本発明の実施形態による廃トナー搬送装置の構成図である。図３においてクリーニング装置２６は、上部に非図示の廃トナー回収容器（トナー回収容器２９とは別）を有し、クリーニングブレード３０により掻きとられ、トナー回収容器２９内に溜まった廃トナーを長手方向に移送するためにらせん状の搬送コイル３３が片側で支持部材３４により支持されている。搬送コイル３３は、画像形成動作時、像担持体２１の駆動ギア２１ａからギアを介して従動回転することで、余分なスペースを必要とすることなく、且つ省エネルギーで廃トナーを軸方向３５に搬送することが可能である。また、回転駆動は上記構成に限るものではなく、別途モータ等を設けて回転させてもよい。軸方向３５に搬送された廃トナーは、中間バッファ３６に一時収納される。中間バッファ３６に溜まったトナーは、図４に示す搬送ベルト部材からなる第２の搬送装置３７により上方に設置した廃トナー回収容器に収容される。

次に、第２の搬送装置について詳細に説明する。図４は、本発明の実施形態による第２の搬送装置を示す図である。図４において中間バッファ３６に滞留した廃トナーは、羽状のフィン３８を有し主に弾性材の無端ベルトからなる搬送ベルト３９を備える。この搬送ベルト３９は、上端部の軸４０と下端部の軸４１に支持されている。この軸４０，４１の回転により搬送ベルト３９は回転し、フィン３８により廃トナーを中間バッファ３６からくみ上げて上方に搬送し、廃トナー回収容器内（図示せず）に回収する。ここで廃トナー搬送中のフィン３８先端とこれを収納しているハウジング外壁４２の隙間からのトナー落ちないよう、搬送性を向上するために、フィン３８がハウジング外壁４２に対して接していることが好ましいが、接していなくても近接していればよい。

図５は、本発明の実施形態における搬送コイル３３の構造例である。搬送コイル３３は、主に金属等の線状部材を螺旋状に加工したスパイラル部材からなる。材質としては、主にＳＵＳ、アルミニウム、リン青銅など金属の材料を用いることができるが、廃トナーとの付着力が弱い材料の方が凝集性を緩和できる効果があるため、プラスチック等の樹脂材料を使用するとより廃トナーの目詰まりを防止できる効果がある。さらに、テフロン（登録商標）などの表面コートを施してより廃トナーとの離型性を上げると効果が高い。

図５（ａ）に示すように、搬送コイル３３は、上流側のコイル３３ａと下流側のコイル３３ｂからなり、廃トナー送り方向の中間で上流側のコイル３３ａの巻き中心と下流側のコイル３３ｂの巻き中心とが異なるように加工されており、上流側のコイル３３ａが回転すると、それに合わせて下流側のコイル３３ｂも回転し、図６に示すようにコイル全体が回転するようになる。廃トナーは送り方向下流側から滞留し固化していくので、上記のように搬送コイル３３を加工することにより、コイルの回転で下流側に滞留したトナーを攪拌し、ほぐしながら搬送することで効率よく廃トナーを搬送することができる。もちろん、回転軸をずらす位置は、中間部に限ったものではなく、外径は、コイル内部に取り込む廃トナー量を多くするために大きい方が、搬送性は良くなる。

図５（ａ）のように搬送コイル３３の巻き中心を搬送上流と下流でずらせて配設すると、下流側の回転に必要な分だけスペースを必要とするため、そのスペース分上流のコイル３３ａと搬送経路に隙間が生じることになる。搬送コイル３３と搬送経路の内壁にスペースが生じると、その部分に滞留する廃トナーはコイルで搬送されなくなるため、目詰まりの原因となってしまう。そこで、この欠点を補うために、コイルの外径は、図５（ｂ）のように、上流側のコイル３３ａの外径をＬ１、下流側のコイル３３ｂの外径をＬ２とした場合、Ｌ１≧Ｌ２の関係となるようにすることにより、搬送経路のトナー滞留を防止し、良好な搬送性を維持することができる。コイルについては、搬送経路内での廃トナーの滞留を防止するためと、コイルの回転の安定性を確保するために、搬送経路の内壁にできる限り接している方が好ましい。

また、図５（ｃ）のように、コイルの巻きピッチは、搬送経路下流の廃トナーの攪拌性を向上させるために、ピッチを細かくする方がピッチ間ですり抜ける廃トナー量が少なくなるため好ましい。本実施形態では、ピッチを搬送方向で２段階に変えるようにしているが、この形態に限るものではなく、例えば搬送方向に従い、除々にピッチを減少させていってもよい。

また、経路内に滞留した廃トナーを確実に攪拌するために図５（ｄ）に示すように、搬送経路下流側のコイル３３ｂの一部に板状の部材４３を挟み込んでもよい。このように板状の部材４３を追加することにより、コイルのピッチ間からすり抜けるトナーの凝集性を低下することができ、滞留した廃トナーが流動性を失わないような方法で確実に搬送することが可能になる。

本実施形態における効果確認として、Ａ４サイズのタンデム機を使用し、廃トナー搬送機構には、感光体と感光体をクリーニングするクリーニングブレードの下部に長手方向に廃トナーを搬送するコイル径７ｍｍ、ピッチ３ｍｍ、ＳＵＳ製のコイルに搬送方向下流端から６０ｍｍ位置に図５、図６のように回転軸中心が異なるような加工を施したものと、加工せず回転軸中心は一定のコイルを準備した。また、コイルは感光体の駆動ギアを介して従動回転する仕組みとした。使用したトナーは、平均粒径９μｍの母体に粒径の異なるシリカ成分を配合し、添加したものを使用した。これを２７℃、８０％ＲＨの環境下にて、印字面積率５％の画像を１枚間欠モードにて連続通紙し、廃トナーの搬送状態の比較検討を行った。

回転軸中心一定のコイルでは、通紙４０００枚にて搬送経路出口付近で廃トナーがブロッキングし、強烈な異音とともに搬送コイルが折れ曲がり、ロックしてしまったのに対し、上流側と下流側とで回転軸中心の異なる本発明による搬送コイルを使用したものでは、通紙６０００枚でも廃トナーは目詰まりすることなく、良好な搬送性を示した。

以上、本発明の好適な実施の形態により本発明を説明した。ここでは特定の具体例を示して本発明を説明したが、特許請求の範囲に定義された本発明の広範囲な趣旨および範囲から逸脱することなく、これら具体例に様々な修正および変更を加えることができることは明らかである。

本発明の実施形態による画像形成装置の像担持体周辺における構成図である。 本発明の実施形態によるクリーニング装置における構成図である。 本発明の実施形態による廃トナー搬送装置における構成図である。 本発明の実施形態による第２の廃トナー搬送装置における構成図である。 本発明の実施形態による搬送コイルにおける構成図である。 搬送コイルにおける斜視図である。 従来のタンデム型の画像形成装置における構成図である。

符号の説明

２１ 感光体ドラム（像担持体）
２２ 帯電装置
２３ 露光装置
２４ 現像装置
２５ 転写装置
２６ クリーニング装置
２９ トナー回収容器
３０ クリ−ニングブレード
３３ 搬送コイル
３３ａ 上流側のコイル
３３ｂ 下流側のコイル
３６ 中間バッファ

Claims (12)

1. 容器内に溜まった異物を搬送するための、１方向である搬送方向における上流側と下流側とにおいて巻き中心が異なる回転自在なコイル部材を有する搬送手段と、
   前記搬送手段を回転させる駆動手段とを備えることを特徴とする廃トナー搬送装置。
2. 前記搬送手段は、前記コイル部材に板材が挟み込まれていることを特徴とする請求項１記載の廃トナー搬送装置。
3. 前記搬送手段は、前記下流側のコイル部材の径が前記上流側のコイル部材の径以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の廃トナー搬送装置。
4. 前記搬送手段は、前記コイル部材の巻きピッチが前記上流側のコイル部材と前記下流側のコイル部材とで異なっていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の廃トナー搬送装置。
5. 前記搬送手段は、前記コイル部材の巻きピッチが搬送方向下流へと向かうに従い、小さくなっていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の廃トナー搬送装置。
6. 前記搬送手段は、前記コイル部材が搬送経路内壁に接していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の廃トナー搬送装置。
7. 前記搬送手段は、前記コイル部材が樹脂材質であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の廃トナー搬送装置。
8. 前記駆動手段は、他装置の駆動ギアを介して駆動力を得て、従動回転することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の廃トナー搬送装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の廃トナー搬送装置と、
   像担持体の表面に付着したトナーを掻き取るクリーニング手段を有することを特徴とするクリーニング装置。
10. 請求項９に記載のクリーニング装置を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
11. 請求項９に記載のクリーニング装置を有することを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項９に記載のクリーニング装置を有することを特徴とする電子写真装置。

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