JP5359211B2 - 廃トナー回収装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

廃トナー回収装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の静電複写プロセスによる画像形成に用いられる廃トナー回収装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
従来、画像形成装置では、サービススタッフが実施していた消耗品の交換やメンテナンスを装置利用者であるユーザー自身が行うようになってきた。この理由は、装置の小型化が進む中、装置内部の各構成部品を必要最小限の大きさにすることが要求され、比較的耐用期間の短い部品、例えば、いわゆる転写残トナーや転写紙からの紙紛などを回収して収容する廃トナー容器、をユーザーが一定時期ごとに交換しなければならないからである。なお、この廃トナー容器の交換をなくすには、画像形成装置の寿命まで廃トナーを収容することができる容量の容器を設ける必要があり、装置が大型化するため好ましくない。
また、省資源化の要求から、廃トナーを再利用するために、トナー回収経路を設ける必要があるが、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、廃トナー回収を的確に行うには、トナー搬送スクリューの他、廃トナーの回収をスムーズに行うための各種部品が必要となり、これも装置の大型化の原因となっている。このため、部品点数を少なく抑えて装置の大型化を抑止しつつ、廃トナー容器の交換サイクルを長くすることが好ましい。
廃トナー容器へスムーズに廃トナーを回収する方法としては、例えば、特許文献1に開示される方法が知られている。特許文献1の画像形成装置には、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と、廃トナーを搬送するトナー搬送スクリューとが設けられている。さらに、この画像形成装置には、クリーナケース又はトナー搬送スクリューに対して衝撃力を加える打撃部材が設けられている。そして、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。すると、トナー搬送スクリューのスクリュー部に接触するように設けられた弾性体の突起が、トナー搬送スクリューが回転するとパルス状に接触して、トナー搬送スクリューに振動が伝達される。すると、比較的トナーが蓄積したし易い箇所、すなわちトナー搬送スクリューの搬送方向側先端部と廃トナー回収装置の壁との間隙、にトナーが堆積することがない。そして、廃トナーの搬送不良を未然に防止することができる。
特開平11−327397号公報
しかし、上述した特許文献1に開示された方法では、打撃部材を別途設ける必要があり装置の大型化を招くし、また、装置に衝撃を加えることは必ずしも好ましい対策とはいえなかった。画像形成装置はパーソナルコンピュータの利用者の近傍に設置されることが多く、動作中の騒音を低く抑えることが重要だからである。
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、装置の大型化を抑止しつつ、装置に衝撃を加えることなくトナー搬送スクリューの端部と装置ボディの内壁との間隙への廃トナーの堆積を防止することができる廃トナー回収装置、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を目的としている。
上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。
本発明の廃トナー回収装置は、 像担持体の周上に配置され、転写媒体へのトナー転写後に像担持体上に残った廃トナーを回収するためのクリーニング手段と、トナー回収経路中に設けられ廃トナーを上方へ搬送するトナー搬送ベルトと、該トナー搬送ベルトによって搬送された廃トナーを水平方向に沿って搬送するトナー搬送スクリューと、を備える廃トナー回収装置において、前記トナー搬送スクリューにおける駆動軸のトナー搬送ベルト側の端部が、前記トナー搬送スクリューにおける前記トナー搬送ベルトと反対側の端部に設けられている押圧部材によって、装置ボディの内壁に押圧されて当接した状態で回転可能に支持されていることを特徴とする。
た、本発明の廃トナー回収装置は、さらに、前記トナー搬送スクリューには、該トナー搬送スクリューに付着した廃トナーを除去するためのトナー掻取り部材が設けられ、
該トナー掻取り部材の先端にはヘラ状凸部が形成され、該ヘラ状凸部は前記トナー搬送スクリューに接触していることを特徴とする。
また、本発明の廃トナー回収装置は、さらに、前記ヘラ状凸部が、前記トナー搬送スクリューのピッチより短いピッチで、複数形成されていることを特徴とする。
また、本発明の廃トナー回収装置は、さらに、前記転写媒体に転写されるトナー量より前記クリーニング手段で回収されるトナー量の方が多いことを特徴とする。
また、本発明の廃トナー回収装置は、さらに、前記トナー搬送スクリューの駆動軸の軸心が、前記トナー搬送ベルトの上側の駆動軸の軸心より下方に位置していることを特徴とする。
また、本発明の廃トナー回収装置は、さらに、前記装置ボディは複数のボディを組み合わせて構成され、該複数のボディは取外し可能であることを特徴とする。
本発明のプロセスカートリッジは、上記のいずれかに記載の廃トナー回収装置を備えていることを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、上記のいずれかに記載の廃トナー回収装置を備えていることを特徴とする。
上記解決する手段としての廃トナー回収装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置では、トナー搬送スクリューのトナー搬送ベルト側の端部が、装置ボディの内壁に当接した状態で回転可能に支持されているので、トナー搬送スクリューの端部と装置ボディの内壁との間隙がなくなり、従来堆積しやすかった当該間隙への廃トナーの堆積が防止される。従って、従来のように衝撃部材などの部品を設ける必要がないので、装置に衝撃を加えることなく、装置の大型化を防止することができる。また、トナー搬送スクリューの端部と装置ボディの内壁との間隙への廃トナーの堆積を防止することができる。
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。
〔第1実施形態〕
図1は、本発明の廃トナー回収装置の第1実施形態を含む画像形成装置を示している。図2は、図1に示す画像形成ユニットUMを拡大して示している。まず、この画像形成装置1の主要部を説明する。この画像形成装置1には、相互に色の異なるトナー(イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K))を収容した4機の現像装置2と、この現像装置2に隣接して配置された像担持体3とが備えられている。この像担持体3の周上には、転写媒体である中間転写ベルト4へのトナー像転写後に像担持体3上に残ったトナーを回収するためのブレード状のクリーニング手段5が設けられている。また、像担持体3の周上には、像担持体3を帯電する帯電ローラ6が設けられている。クリーニング手段5で掻きとったトナーは、トナー搬送スクリュー7によって水平方向に搬送され、トナー回収経路を介して硬質樹脂製の廃トナー容器8に回収される。この廃トナー容器8は、画像形成装置本体に対して着脱自在であって、適宜交換可能にされている。
中間転写ベルト4は、無端状に形成され、駆動ローラ21、従動ローラ22及び1次転写ロ−ラ23を用いて、これらのローラ21〜23に掛け渡されている。
ここで、まず、中間転写ベルト4への4色トナー像の形成について説明する。トナー像の形成にあたり、トナーが付着した現像ローラ9の芯金には、不図示のバイアス電源から電圧が印加される。また、帯電ローラ6にも不図示のバイアス電源から電圧が印加される。
この印加の際、像担持体3は一定速度で自転している。像担持体3上では、中間転写ベルト4への転写が終わった後に残ったトナーが、クリーニング手段5によって清掃されている。像担持体3の回転方向下流側では、帯電ローラ6によって像担持体3が一様な高電位に帯電され初期化されている。さらに下流側では、像担持体3にレーザービーム20が照射されている。具体的には、一様な高電位に帯電された像担持体3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ている。さらに下流側では、現像ローラ9から静電潜像の低電位部又は高電位部にトナーが転移され、トナー像が形成されている。そして、このトナー像が中間転写ベルト4に転写される。
この転写のタイミングに合わせて、隣接する画像形成ユニットで像担持体3上の静電潜像の可視像化が行われる。この動作が順次繰り返されることによって、中間転写ベルト4上に4色トナー像が形成される。この4色トナー像は中間転写ベルト4の駆動によって搬送され、2次転写ローラR4により用紙Pに転写される。この用紙30は、給紙ローラ25及び搬送ローラ26によって画像形成装置内に搬送されてきたものである。トナー画像が転写された用紙30は、定着ローラ27と加圧ローラ28で形成される定着装置10のニップ部を通過することで画像の定着が行われ、画像形成装置の上部に形成された排紙部11に排紙ローラ29によって排出される。なお、中間転写ベルト4上に残った未転写のトナーは、像担持体3と同様に、中間転写ベルト4に接触するベルトクリーニングブレードによってクリーニングされる。
本実施形態では、画像形成ユニット31Y,31M,31C,31Kのうち、黒色トナー画像を形成する画像形成ユニット31Kが2次転写ニップ部側に配置されている。また、画像形成ユニット31Y側が画像形成ユニット31K側よりも下方となるように、画像形成ユニット31Y,31M,31C,31Kは傾斜して配置されている。これは、黒色単独での画像形成の頻度が多く、プリント時間の短縮を図るためである。
図3は、画像形成ユニットから排出された転写残トナー、すなわち廃トナーを回収する廃トナー回収装置12の構造を示している。像担持体3(図1及び図2記載)から回収された廃トナーは、トナー搬送スクリュー7によって水平方向に沿って回転駆動中のトナー搬送ベルト13に搬送される。このトナー搬送ベルト13に搬送された廃トナーは、トナー搬送ベルト13の凸部131とトナー回収経路32の壁との間隙に保持されて、上方に配置されたトナー搬送スクリュー7に搬送される。その後、廃トナー容器8に搬送される。なお、図1に示すクリーニング手段5で回収されるトナー量は中間転写ベルト4に用いられるトナー量より多い方が好ましい。これは、トナー回収経路のトナー搬送能力を超えることがないようにするためである。
また、トナー搬送スクリュー7のトナー搬送ベルト側の端部が、装置ボディ14の内壁に当接した状態で回転可能に支持されている。そのため、トナー搬送スクリュー7の端部と装置ボディ14の内壁との間隙がなくなり、従来堆積しやすかった当該間隙へのトナーの堆積が防止される。従って、廃トナー回収装置12を大型化させたり、該装置12に衝撃を加えたりすることなく、トナー搬送スクリュー7の端部と装置ボディ14の内壁との間隙への廃トナーの堆積を防止することができる。また、トナー搬送スクリュー7の駆動軸の軸心は、トナーの受渡しの効率の向上のため、トナー搬送ベルト13の上側の駆動軸15の軸心より下方に位置している。
図4は、図3の廃トナー回収装置12の正面図である。トナー搬送ベルト13で搬送されたトナーは、トナー搬送スクリュー7に搬送され、廃トナー容器8(図2記載)に搬送される。しかし、長期の使用によりトナーが劣化すると、トナー搬送スクリュー7にトナーが固着し、トナーの搬送性能が低下することがある。そこで、トナー搬送ベルト13とトナー搬送スクリュー7とが近接する付近にトナー掻取り部材16が設けられている。このトナー掻取り部材16は、トナー搬送スクリュー7に直交するように配置されている。そして、このトナー掻取り部材16により、トナー搬送スクリュー7に付着したトナーを擦り落とすことができる。
このトナー掻取り部材16の先端には、図5に示すように、ヘラ状凸部161が2箇所に形成されている。該ヘラ状凸部161はトナー搬送スクリュー7に接触している。そのため、トナー搬送スクリュー7に付着したトナーを該スクリュー7から除去することができるので、トナー搬送スクリュー7に付着しやすいトナー、例えば、長期使用により劣化したトナーを用いても、確実にトナー搬送スクリュー7から除去することができる。従って、新品のトナーだけでなく、耐久劣化した付着しやすいトナーも、トナー搬送スクリュー7によって搬送することができる。
また、ヘラ状凸部161は、トナー搬送スクリュー7のピッチより短いピッチで、2箇所に形成されている。そのため、隣接するヘラ状凸部161間にトナー搬送スクリュー7の歯を挟み込むようにすれば、歯の両側と接触させることができる。このように接触させれば、トナー搬送スクリュー7の歯から確実に廃トナーを除去することができる。
図6は、トナー搬送スクリュー7と装置ボディ14との間隙の大きさと、この間隙に廃トナーが詰まるまでの時間との関係を示している。図に示すように、間隙が0.8〜2.0mmの範囲では、20分前後でトナー詰まりが生じた。しかし、本実施形態のように間隙がなければ、トナー詰まりは生じない。
〔第2実施形態〕
図7は、本発明の廃トナー回収装置の第2実施形態を示している。図8は、図7の廃トナー回収装置の上端部側部の形態を示している。図9は、図8とは反対側の廃トナー回収装置の上端部側部を示している。この廃トナー回収装置12の装置ボディ14は、複数のボディを組み合わせて構成され、該ボディは、例えばボルトを取り外すことにより、取外し可能にされている。ここでは、装置ボディ14の上面に位置する第1ボディ141、該第1ボディ141と隣接し装置ボディ14の上面端部に位置する第2ボディ142、及び装置ボディ14の側壁を構成する第3ボディ143及び第4ボディ144を備えている。このように複数のボディを分解可能に構成すると、廃トナー回収装置12ひいては画像形成装置1のリサイクルが容易になる。
また、トナー搬送スクリュー7の図7に示す側と反対側の端部には、図9に示すように、押圧部材17が装置ボディ14の内壁とトナー搬送スクリュー7との間に挟み込まれている。そのため、トナー搬送スクリュー7の図中、右側(第3ボディ143のある側)の端部は、第3ボディ143の内壁に押圧された状態で当接している。従って、従来の長さのトナー搬送スクリューを用いても、トナー搬送スクリューの端部と装置ボディの内壁との間隙をなくすことが可能である。また、トナー搬送スクリューの長さの部品精度を緩和することができる。
なお、上述した実施形態では、廃トナー容器8に硬質樹脂を用いた形態について説明したが、装置ボディの一部を柔軟性のある材料で構成してもよい。このような構成にすると、廃トナー容器8は、廃トナーが充填されたら容積が大きくなるように壁体が変形し、廃トナー容器8への廃トナーの回収容量が多くなる。
〔第3実施形態〕
図10に本発明のプロセスカートリッジの一例を示す。このプロセスカートリッジは、現像剤担持体ユニット(以下、現像ユニットという)46、像担持体ユニット(以下、感光体ユニットという)37、この両者を支持する左面板38及び右面板を兼ねる廃トナー搬送ユニット39の4体構成になっており、左面板38及び廃トナー搬送ユニット39による現像ユニット46と感光体ユニット37の挟持・保持は従来の左右面板による挟持様式と同じでよく、凹凸形状の係合等が想定される。廃トナー搬送ユニット39は、ユニットハウジング80内に廃トナー搬送ベルトを内蔵し、感光体ユニット37から搬入された廃トナーを持ち上げて現像ユニット46を搬出するようになっている。
現像ユニット46において、現像ローラ36は、現像ユニットハウジング461の左右側面に取り付けられた第1軸受462,463により支持されている。これら第1軸受は、現像ローラ36のシャフト先端部から所定距離内側を保持していることを特徴としている。例えばハウジング長さ268mmに対してシャフト長さ300mm、シャフト先端から第1軸受までの距離30mmである。同様に、感光体ユニット37において、不図示の感光ドラムは、感光体ハウジング371の左右側面に取り付けられた第1軸受372(図10における描写の都合上、左面板38側のみ示す)により支持されている。感光体ユニット37の第1軸受372も、不図示の感光ドラムのシャフト先端部から所定距離内側を保持している。例えばハウジング長さ285mmに対してシャフト長さ315mm、シャフト先端から第1軸受までの距離25mmである。
現像ユニット46と感光体ユニット37を両側面から各々支持する左面板38と廃トナー搬送ユニット39には、それぞれ図11、図12に示すように、現像ローラのシャフト先端を支持する第2軸受381、391並びに感光体のシャフト先端を支持する第3軸受384、394が設けられている。更に左面板38と廃トナー搬送ユニット39には、第2軸受381、391を介して現像ローラ36を不図示の感光ドラムへ加圧するための押圧バネ382、392が設けられている(押圧バネ392は廃トナー搬送ユニットハウジング内に収容されている)。このような構成により、第2軸受381、391は感光ドラム方向に変位可能となっている。
図13、図14に示すように、現像ユニットハウジング461の両側面上部には、ボス40、41が設けられている。一方、左面板38には、図11に示すように、スライド係合部383が長穴形状になっており、廃トナー搬送ユニット39では、図12に示すように、スライド係合部393が長穴形状になっている。これらの部分により、現像ユニット46を左面板38と廃トナー搬送ユニット39で挟持する場合、現像ユニットハウジング461は左右面板38、39に対し摺動可能に支持されるようになる。面板の長穴状スライド係合部の長軸方向と押圧バネの作用方向が実質的に一致することによって、現像ローラ36を不図示の感光ドラムから容易に離間させることができる。このような構成により、第2軸受381、391の、押圧バネ382、392と反対側の位置385(図11)、395(図12)に、例えばくさび形状の詰め物を挟むことにより、出荷時において現像ローラ36を不図示の感光ドラムから離間させることが可能となる。これによって、現像ローラの常時圧接による塑性変形を防止できる。図12において、48はシール部材、50はトナー補給ローラ用端子、51は現像ブレード用端子である。
なお図13において、現像ユニット46の現像ユニットハウジング461のボス40が設けられた端面には、更に新トナー充填口を塞ぐキャップ49が取り付けられている。これによって充填後のトナー漏れを防いでいる。こちら側の端面には、更に廃トナー搬送ユニットで汲み上げ搬送される廃トナーを廃トナー回収室へ招き入れるための廃トナー搬入口42も形成されている。廃トナー搬入口42が新トナー充填口と同じ面に設けられていることで、新トナー再充填作業時に廃トナー搬入口42から廃トナーが漏れ出ることを抑えることができる。またプロセスカートリッジの4体構成によって、新トナー充填口の外側を廃トナー搬送ユニット39で覆うことになるので、新たなプロセスカートリッジを画像形成装置に装着するにあたって、新トナー充填口のキャップ49にユーザーが触れることはなく、キャップ脱落によるトナー漏れの心配がない。ちなみに、現像ユニットハウジング461の両端面には、廃トナー吸引用の穴43、44がそれぞれ設けられ、シールで塞がれている。図13において、52はトナー補給ローラ軸端部、53は現像ブレード端部である。
図1は、本発明の廃トナー回収装置の第1実施形態を含む画像形成装置を示す説明図である。 図2は、図1の画像形成ユニットを拡大して示す説明図である。 図3は、画像形成ユニットでの廃トナーを回収する廃トナー回収装置の構造を示す説明図である。 図4は、図3の画像形成ユニットの正面図である。 図5は、図3の画像形成ユニットの上端側の構造を示す説明図である。 図6は、トナー搬送スクリューと装置ボディとの間隙の大きさとトナー詰まりが生じるまでの時間との関係を示す説明図である。 図7は、本発明の廃トナー回収装置の第2実施形態を示す説明図である。 図8は、図7の廃トナー回収装置の上端部側部の形態を示す説明図である。 図9は、トナー搬送スクリューの図7に示す側と反対側の端部を示す説明図である。 本発明に係るプロセスカートリッジをユニット毎に分解した斜視図である。 左面板の図で、(a)は外側、(b)は現像ユニット、感光体ユニットに向いた内側を見た図である。 廃トナー搬送ユニットの外観図で、(a)は外側、(b)は現像ユニット、感光体ユニットに向いた内側を見た図である。 現像ユニットの斜視図である。 別の角度から見た現像ユニットの斜視図である。
符号の説明
1 画像形成装置
2 現像装置
3 像担持体
4 中間転写ベルト
5 クリーニング手段
6 帯電ローラ
7 トナー搬送スクリュー
8 廃トナー容器
9 現像ローラ
10 定着装置
11 排紙部
12 廃トナー回収装置
13 トナー搬送ベルト
131 凸部
14 装置ボディ
141 第1ボディ
142 第2ボディ
143 第3ボディ
144 第4ボディ
15 駆動軸
16 トナー掻取り部材
161 ヘラ状凸部
17 押圧部材
20 レーザービーム
21 駆動ローラ
22 従動ローラ
23 1次転写ローラ
24 2次転写ローラ
25 給紙ローラ
26 搬送ローラ
27 定着ローラ
28 加圧ローラ
29 排紙ローラ
30 用紙
31Y,31C,31M,31K 画像形成ユニット
32 トナー回収経路
36 現像ローラ
37 感光体ユニット
371 感光体ハウジング
372 第1軸受
38 左面板
381 第2軸受
382 押圧バネ
383 スライド係合部
384 第3軸受
39 廃トナー搬送ユニット
391 第2軸受
392 押圧バネ
393 スライド係合部
394 第3軸受
40 ボス
41 ボス
42 廃トナー搬入口
43,44 廃トナー吸引用の穴
46 現像ユニット
461 現像ユニットハウジング
462,463 第1軸受
48 シール部材
49 キャップ
50 トナー補給ローラ用端子
51 現像ブレード用端子
52 トナー補給ローラ軸端部
53 現像ブレード端部
80 ユニットハウジング

Claims (8)

  1. 像担持体の周上に配置され、転写媒体へのトナー転写後に像担持体上に残った廃トナーを回収するためのクリーニング手段と、
    トナー回収経路中に設けられ廃トナーを上方へ搬送するトナー搬送ベルトと、
    トナー搬送ベルトによって搬送された廃トナーを水平方向に沿って搬送するトナー搬送スクリューと、
    を備える廃トナー回収装置において、
    前記トナー搬送スクリューにおける駆動軸のトナー搬送ベルト側の端部が、前記トナー搬送スクリューにおける前記トナー搬送ベルトと反対側の端部に設けられている押圧部材によって、装置ボディの内壁に押圧されて当接した状態で回転可能に支持されている
    ことを特徴とする廃トナー回収装置。
  2. 請求項1に記載の廃トナー回収装置において、
    前記トナー搬送スクリューには、該トナー搬送スクリューに付着した廃トナーを除去するためのトナー掻取り部材が設けられ、
    該トナー掻取り部材の先端にはヘラ状凸部が形成され、該ヘラ状凸部は前記トナー搬送スクリューに接触している
    ことを特徴とする廃トナー回収装置。
  3. 請求項1又は2に記載の廃トナー回収装置において、
    前記ヘラ状凸部が、前記トナー搬送スクリューのピッチより短いピッチで、複数形成されている
    ことを特徴とする廃トナー回収装置。
  4. 請求項3に記載の廃トナー回収装置において、
    前記転写媒体に転写されるトナー量より前記クリーニング手段で回収されるトナー量の方が多い
    ことを特徴とする廃トナー回収装置。
  5. 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の廃トナー回収装置において、
    前記トナー搬送スクリューの駆動軸の軸心が、前記トナー搬送ベルトの上側の駆動軸の軸心より下方に位置している
    ことを特徴とする廃トナー回収装置。
  6. 請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の廃トナー回収装置において、
    前記装置ボディは複数のボディを組み合わせて構成され、該複数のボディは取外し可能である
    ことを特徴とする廃トナー回収装置。
  7. 請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の廃トナー回収装置を備えている
    ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
  8. 請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の廃トナー回収装置を備えている
    ことを特徴とする画像形成装置。
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