JP5615034B2 - トナー搬送装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は現像剤（トナー）を搬送するトナー搬送装置及びこれを有する画像形成装置に関するものである。

レーザープリンタ、ファクシミリ等の電子写真式の画像形成装置では、現像剤（又はトナー）を感光体ドラム等に供給するトナー搬送装置を有する。

このようなトナー搬送装置において、搬送スクリューによって搬送されるトナーが紙粉の混入や温度、湿度等の影響により流動性が低下することがあった。または、画像形成トナー自身の流動性が低いと、トナーがハウジング内壁に固着し、トナー搬送機構にトナー詰まりが発生する原因となった。また、上記のようにトナーの流動性が低下すると、トナーが搬送スクリューの螺旋羽根の側面に付着し、搬送スクリューの搬送力が低下して、トナー搬送装置内にトナー詰まりが発生する原因となった。このように、トナー搬送装置内にトナー詰まりが発生すると、画像形成装置の駆動系の負荷が増大するとともに機内が汚染されるという問題がある。

そこで、これらの現象を防止する対策がとられたものがある（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。特許文献１は、装置全体に振動を与える振動手段（バイブレータ）を配設したもので、振動によってハウジング内壁へのトナー固着やスクリューへの付着を防止した技術である。特許文献２は、残留トナーの搬送を目的として弾性変形可能な搬送コイル（不図示）を使用し、回転搬送時に自己振動により、凝集度が悪化した残留トナーのコイル自体への付着やハウジング内壁への残留トナーの固着を防止する技術である。

特開平７−１８１７８５号公報 特開平９−２１８６２７号公報

しかしながら、前記トナー供給手段では現像部へのトナー搬送装置とクリーニング部から回収トナー容器への残留トナー搬送装置を同一のハウジングに内装する必要がある。このため、構成上の制約が大きいという問題や複数色を配置する場合には複数の振動手段（バイブレータ）が必要になり、装置が大型化する可能性がある。

また、搬送コイル式のトナー搬送方法の場合、搬送方向に弾性変形する。このため、コイルピッチ間がトナー量の増減に応じて変わる等、トナーの安定量搬送が困難になる可能性がある。

本発明は、トナー供給に係る構成上の制約を少なくし、更に搬送スクリューの回転時のハウジング内壁への固着トナーや搬送スクリューへのトナー付着を防止し、安定したトナー搬送を行うことを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、
回転軸に螺旋状に軸支された羽根部を具備する搬送スクリューと、前記搬送スクリューを駆動する駆動部と、搬送するトナーを保持し内部が中空円筒状に形成された搬送部筐体と、を有し、前記搬送スクリューの回転によってトナーを搬送するトナー搬送装置において、
前記搬送スクリューは、前記搬送スクリューと同軸で前記羽根部の間に螺旋状に導入され、前記回転軸に対して回動可能な螺旋部材を有し、
前記螺旋部材は弾性材で構成され、且つ前記螺旋部材は、前記駆動部の側の端部が前記搬送部筐体へトナーを補給する補給口の位置よりもトナーの搬送方向の上流側で前記搬送スクリューに一体的に軸支され、前記駆動部と反対側の端部が自由端となり、
前記搬送部筐体は、前記螺旋部材の自由端と当接し、前記螺旋部材の弾性によって前記螺旋部材を伸縮させるような段差部を有することを特徴とする。

上述の構成により、トナー供給に係る構成上の制約を少なくし、更に搬送スクリューの回転時のハウジング内壁への固着トナーや搬送スクリューへのトナー付着を防止し、安定したトナー搬送を行うことができる。

参考例に係る画像形成装置の模式的な断面図。 参考例に係るトナー補給構成の説明図。 参考例に係るトナー回収構成の説明図。 参考例に係るトナー搬送装置の説明図。 参考例に係るトナー搬送開始時のフローチャート。 参考例に係るトナー搬送中の螺旋部材の動作の説明図。 参考例に係るハウジング内のトナー固着防止位置の説明図。 第１実施形態に係る螺旋部材の動作の説明図。 第１実施形態に係るトナー搬送中の螺旋部材の動作の説明図。

〔参考例〕
（画像形成装置の概略）
図１は参考例に係る画像形成装置の模式的な断面図である。図１に示すように、画像形成装置は、プリンタ本体１の内部の上部に画像形成部２、下部に記録材搬送部４を有する。

画像形成部２は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ各色のステーションに夫々感光体ドラム２０（像担持体）を有する。そして、感光体ドラム２０には、複数のプロセスユニットを有する。本参考例においては、帯電器２１、レーザースキャナユニット２２、クリーニング装置２６である。

帯電器２１は感光体ドラム２０表面を一様に帯電する。レーザースキャナユニット２２は、感光体ドラム２０に静電潜像を形成する。現像器２３（現像部）は、静電潜像を粒径５〜１０μｍのトナーのトナー像に現像する。クリーニング装置２６は、感光体ドラム上の残留トナーを除去する。感光体ドラム２０上のトナー像を中間転写体２４に転写する一次転写ローラ２５を配設する。中間転写体２４は駆動ローラ２７、二次転写内ローラ２８、テンションローラ２９によって張架される。

この構成により、画像の形成プロセスから一次転写までは次のように進行する。帯電器２１により表面を一様に帯電された図中矢印Ｄの方向に回転する感光体ドラム２０は、送信された画像情報の信号に基づいてレーザースキャナユニット２２がレーザー光を射出する。回折手段等を適宜経由したレーザー光が感光体ドラム２０を露光し、感光体ドラム２０上に静電潜像が形成される。

感光体ドラム２０上に形成された静電潜像に対して、現像器２３の現像スリーブ２３ａによるトナ−現像が行われ、感光体ドラム２０上にトナ−像が形成される。その後、一次転写ローラ２５により所定の加圧力および静電的負荷バイアスが与えられ、中間転写体２４上にトナ−像が一次転写される。

尚、感光体ドラム２０上に僅かに残った残留トナ−Ｔ２はクリーニング装置２６により回収され、再び次の画像形成に備える。

次に、記録材搬送部４の構成及び画像形成の完了までの動作を説明する。記録材カセット４０に納められた記録材Ｐは、給送ローラ４１および分離ローラ対４２によって１枚ずつ分離される。そして、記録材Ｐは複数の搬送ローラ４３によってレジストローラ対４４へと搬送される。レジストローラ対４４の所まできた記録材Ｐは、中間転写体２４上のトナー像の位置とタイミングを合わせるように搬送される。

中間転写体２４上のトナー像は二次転写外ローラ４５によって記録材Ｐ上に二次転写される。二次転写外ローラ４５の下流には、記録材Ｐを搬送する搬送ベルト４６、トナー像を記録材Ｐに定着させる定着装置４７、トナー像が定着した記録材Ｐを装置本体の外へ排出する排出ローラ４８、排出された記録材Ｐを積載収容する排出トレイ４９が配設される。

これらの構成により、二次転写後の記録材Ｐにはトナー像が定着され、その後、記録材Ｐは排出トレイ４９に排出される。

（トナーの搬送について）
現像剤（トナー）の搬送について説明する。トナー搬送は、トナー補給過程の搬送とトナー回収過程の搬送とに分けられる。

まず、図２を用いてトナー補給過程について説明する。各色は同様な構成のため１つの感光体ドラム２０周辺のトナー補給過程の構成について説明する。図２は参考例に係るトナー補給構成の説明図である。

図２において、トナーカートリッジ５１の内部には現像剤（トナーＴ１）が収容されている。ユーザーセット時にトナーはトナーカートリッジ５１からトナー収容バッファ５２に排出される。トナー収容バッファ５２はトナーカットリッジの約１．５倍のトナー容量を有する。このため、トナーカートリッジ５１内にトナーがなくなっても、トナー収容バッファ５２内のトナーの量がすぐに不足となるわけではない。このため、トナーカートリッジ５１内にトナーがなくなっても、ユーザーは装置の運転を止めることなく連続的に使用することができる。また、運転中にトナーカートリッジ５１の交換作業を行うこともできる。

トナー収容バッファ５２内には撹拌スクリュー５３がある。撹拌スクリュー５３はトナーＴ１の凝集を解し、トナーの流動性を保つために回転する。撹拌スクリュー５３の下方にはトナー搬送スクリュー５４が配設される。トナー搬送スクリュー５４は、撹拌されたトナーＴ１をトナー搬送装置７０に送り込む。トナー搬送装置７０の詳細な説明は後述する。

次に、図３を用いてトナー回収過程について説明する。各色は同様な構成のため１つのトナー搬送装置について説明する。図３は参考例に係るトナー回収構成の説明図である。

図３に示すように、クリーニング装置２６でいったん回収された残留トナーＴ２は、トナー搬送装置７０を介して最終的にトナー回収容器９０に回収される。

具体的には、クリーニング装置２６内のクリーニング部材２６ａによって回収された残留トナーは回収用トナー搬送スクリュー２６ｂによって装置他端に送られる。そして、残留トナーを搬送するためのトナー搬送装置７０へと送られる。トナー搬送装置７０の詳細な説明については後述する。トナー搬送装置７０の他端には残留トナーを回収するためのトナー回収容器９０が接続され、残留トナーＴ２は回収される。

（トナー搬送装置の概略）
トナー補給過程及びトナー回収過程において、トナーを搬送するトナー搬送装置７０について説明する。図４は参考例に係るトナー搬送装置７０の説明図であり、（ａ）がハウジング６３の断面、（ｂ）が搬送スクリュー６４、（ｃ）が螺旋部材６５の構成である。

図４（ａ）に示すように、トナー搬送装置７０は、パイプ（円筒）状のハウジング６３内に、搬送スクリュー６４と螺旋部材６５とを有する。

ハウジング６３は、搬送するトナーを保持し内部が中空円筒状に形成された搬送部筐体である。

搬送スクリュー６４は図４（ｂ）に示すように羽根６４ａ（羽根部）を有し、トナー搬送を行う。

螺旋部材６５は図４（ｃ）に示すように螺旋状に形成され、その両端が固定されないため周方向に可動自在な螺旋状の部材である。螺旋部材６５の螺旋形状は、搬送スクリュー６４と同軸で、搬送スクリュー６４の回転軸に対して回動可能に構成される。また、搬送スクリュー６４に軸支された螺旋状の羽根６４ａと同ピッチに設定される。即ち、搬送スクリュー６４と螺旋部材６５は、螺旋のピッチの距離が同一である。また、螺旋部材６５の内径は搬送スクリュー６４の軸径よりも大きい。このため螺旋部材６５は搬送スクリュー６４の回転軸と同軸に巻きつけられ、羽根６４ａと羽根６４ａの間に導入される。また、螺旋部材６５の外径はパイプ状のハウジング６３内壁に接する程度に設定される。

螺旋部材６５の材質は樹脂材、摺動性のある樹脂材、金属材、バネ性を敢えて持たせた金属材、ゴム材等の弾性材でもよい。特にバネ性のある部材を使用する場合には搬送スクリュー６４の回転振動による螺旋部材６５自体への振動伝達も良くなる。

搬送スクリュー６４の回転軸の端部には駆動ギア６６が連結され、入力ギア６７と連結したモーター６８（駆動部）が配設される。この構成によって搬送スクリュー６４等を駆動する。

トナー搬送装置７０自体の動作はトナー補給過程及びトナー回収過程に関わらず同様であるため、ここではトナー補給過程を例示して説明する。

トナー補給時には、必要なトナー量をトナーカートリッジ５１から現像器２３に供給する。現像器２３には、現像器２３内のトナー濃度を検知するトナーセンサー２０１が配設される。このため、トナーセンサー２０１によってトナー濃度が薄くなったことを検知すると、トナー搬送装置７０内の駆動ギア６６が駆動され搬送スクリュー６４の羽根６４ａが回転する。すると、トナーカートリッジ５１から供給されトナー収容バッファ５２に蓄えられたトナーが、トナー搬送装置７０を介して現像器２３に搬送される。

（トナー搬送時の螺旋部材の動き）
次に、トナー搬送時における螺旋部材６５の詳細な動作を説明する。図５は参考例に係るトナー搬送開始時のフローチャートである。

以下、図５に示すトナー搬送開始時のフローチャートに従って動作を説明する。

まず、画像形成動作が開始されると、制御手段は、トナーセンサー２０１でトナーが十分にあるかどうかを判断する。

トナーが十分にあると判断されると、トナー詰まり防止の動作に入る。トナー詰まり防止動作においては、モーター６８を所定時間逆回転した後に一旦停止し、また所定時間正回転する。これを所定回数繰り返し行う。本参考例では、逆回転の時間を５秒、正回転の時間を５秒、繰り返し回数を３回とした。その後、画像形成動作が進行する限り、トナーセンサー２０１によるトナーの有無を確認する。

一方、画像形成開始時又は画像形成時に、トナーセンサー２０１でトナーが十分にないと判断されると、トナー補給モードに入る。トナー補給モードでは、モーター６８を所定時間正回転した後に一旦停止する。これを所定回数繰り返してもトナーセンサー２０１でトナーが十分にないと判断されると、トナーなしと判断し画像形成動作を停止する。本参考例では正回転の時間を６秒、所定回数を１０回とした。

尚、本参考例の画像形成時のトナー搬送装置７０の運転の手順は一例であり、必ずしもこの手順で行う必要はない。螺旋部材６５を有し、搬送スクリュー６４を正回転及び逆回転ができれば、トナー固着の防止を行うことはできる。次に具体的な螺旋部材６５の動きを説明する。

モーター６８による正回転、逆回転を実施したときの搬送スクリュー６４の様子を図６を用いて説明する。図６は参考例に係るトナー搬送中の螺旋部材の動作の説明図であり、（ａ）は搬送スクリューの回転前の状態、（ｂ）はスクリューを順回転した状態、（ｃ）はスクリューを逆回転したときの状態である。図７は参考例に係るハウジング内のトナー固着防止位置の説明図である。

モーター６８の駆動がなく、搬送スクリュー６４が回転していない状態では、図６（ａ）に示すように螺旋部材６５が搬送スクリュー６４の羽根６４ａの中間に巻回されている。

モーター６８が正回転方向、即ち搬送スクリュー６４がトナーを搬送する方向に回転すると、図６（ｂ）に示すように、搬送スクリュー６４の軸方向でトナー搬送方向後方側に螺旋部材６５が相対的に移動させられ、羽根６４ａの前方面Ａに当接する。すると、搬送スクリュー６４回転時の振動と共に螺旋部材６５が羽根６４ａの前方面Ａのトナーを払い落とす。このため、羽根６４ａの前方の面のトナー固着を防止する。

モーター６８が逆回転方向、即ち搬送スクリュー６４がトナーを搬送する方向と反対方向に回転すると、図６（ｃ）に示すように、搬送スクリュー６４の軸方向でトナー搬送方向前方側に螺旋部材６５が相対的に移動させられ、羽根６４ａの後方面Ｂに当接する。すると、搬送スクリュー６４回転時の振動と共に螺旋部材６５が羽根６４ａの後方面Ｂのトナーを払い落とす。このため、羽根６４ａの後方の面のトナー固着を防止する。

また、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、駆動ギア６６がモーター６８にて駆動されると、搬送スクリュー６４の回転駆動に伴って、螺旋部材６５も移動する。すると、螺旋部材６５は、ハウジング６３の内壁面Ｃの至る所に当接し、ハウジング６３内壁面Ｃに滞留しているトナーを払い落とす。このように、螺旋部材６５が移動し、螺旋部材６５が搬送スクリュー６４の羽根６４ａの前方面Ａ及び後方面Ｂ、ハウジング６３の内壁面Ｃに当接することによって、トナー固着を防止する。この結果、トナー詰まりを防止し、安定したトナーの搬送を可能にする。

また、螺旋部材６５を設けることで、従来のように供給する現像剤（トナーＴ１）と残留トナーＴ２の回収用のトナー搬送装置を同じハウジング内に配設する必要がない。このため、装置構成上の制約もなくなり、自由度のある設計が可能になる。

本実施形態によれば、搬送スクリュー６４が内装されるパイプ状のハウジング６３の内壁内を、回転自在且つ周方向に可動自在に動く螺旋部材６５が、搬送回転時にトナー付着を防止する。また、トナー詰まりを防止するとともに、螺旋部材６５の伸縮状態によらず、搬送スクリュー６４に軸支された羽根６４ａにより安定トナーの搬送を行うことができる。

〔第１実施形態〕
図を用いて本実施形態を説明する。図８は第１実施形態に係るトナー搬送装置７０の説明図である。図９は第１実施形態に係るトナー搬送中の螺旋部材の説明図であり、（ａ）がハウジング６３の断面、（ｂ）が搬送スクリュー６４及び螺旋部材６５、（ｃ）がハウジング６３の構成である。前述の参考例と同様の作用を有する部材については同符号を付して説明を省略する。

図８に示すように、本実施形態の螺旋部材６５は、駆動部側と反対側の端部が自由端であるものの、駆動部側の端部は搬送スクリュー６４の回転軸に軸支される。このため、螺旋部材６５は搬送スクリュー６４と一体的に回転することになる。

また、図８（ｂ）〜（ｃ）、図９（ａ）等に示すように、本実施形態のハウジング６３の螺旋部材６５の自由端側には、螺旋部材６５の自由端が当接する段差部２０２が形成される。段差部２０２は、扇形で搬送スクリューの回転方向に向かって立ち上がる傾斜部２０３と、傾斜部２０３の回転方向端部から略垂直に立ち上がる垂直部２０４を有する。この構成により段差部２０２は、回転軸方向に断面をとったとき、直角三角形の断面を有する。段差はほぼ一定間隔に放射状に形成される。

図９（ｂ）に示すように、搬送スクリュー６４の回転により螺旋部材６５の先端部６５ａが段差部２０２に乗り上がると、先端部６５ａは段差部２０２の傾斜部２０３を上る。

図９（ｃ）に示すように、先端部６５ａが傾斜部２０３を通過して垂直部２０４に至ると、軸方向に圧縮されていた螺旋部材６５はその弾性復元力によって伸びる。そして、伸びる過程で搬送スクリュー６４の羽根６４ａの後方面Ｂに衝突する。

このように、螺旋部材６５の羽根６４ａへの激突した際の振動衝撃力によって、搬送スクリュー６４の羽根６４ａへのトナーを払い落とす。これにより、ハウジング６３内にトナーが滞留して固着することを防止し、ハウジング６３におけるトナー詰まりを防止する。

６３…ハウジング
６４…搬送スクリュー
６４ａ…羽根
６５…螺旋部材
６５ａ…先端部

Claims (3)

1. 回転軸に螺旋状に軸支された羽根部を具備する搬送スクリューと、前記搬送スクリューを駆動する駆動部と、搬送するトナーを保持し内部が中空円筒状に形成された搬送部筐体と、を有し、前記搬送スクリューの回転によってトナーを搬送するトナー搬送装置において、
   前記搬送スクリューは、前記搬送スクリューと同軸で前記羽根部の間に螺旋状に導入され、前記回転軸に対して回動可能な螺旋部材を有し、
   前記螺旋部材は弾性材で構成され、且つ前記螺旋部材は、前記駆動部の側の端部が前記搬送部筐体へトナーを補給する補給口の位置よりもトナーの搬送方向の上流側で前記搬送スクリューに一体的に軸支され、前記駆動部と反対側の端部が自由端となり、前記搬送部筐体は、前記螺旋部材の自由端と当接し、前記螺旋部材の弾性によって前記螺旋部材を伸縮させるような段差部を有することを特徴とするトナー搬送装置。
2. 像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像を現像する現像部と、前記現像部にトナーを供給するトナー搬送装置と、を有し、
   前記トナー搬送装置は、請求項１に記載のトナー搬送装置であることを特徴とする画像形成装置。
3. 像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像を現像する現像部と、前記像担持体のトナーをクリーニングするクリーニング部と、前記クリーニング部からトナーを回収するトナー搬送装置を有する画像形成装置において、
   前記トナー搬送装置は、請求項１に記載のトナー搬送装置であることを特徴とする画像形成装置。

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