JP4953752B2 - 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

Description

本発明は、感光体の電子潜像にトナー等の微小粒体を現像し、発生した廃トナーを回収する機構を具備している画像形成装置に使用するトナー搬送装置、前記トナー搬送装置を有する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。

電子写真プロセスを利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では感光体上に形成された潜像をトナーで可視像化することが行われているが、現像装置ないし現像部から感光体へ供給されたトナーは可視像化のために１００％使い尽くされるわけではなく、現像後感光体上に残留する廃トナーの発生を避けられない。このため、現像装置ないし現像部へ供給される補給用トナーの収容部と、廃トナー収容部が必要となる。近年においては、省スペース化を図る観点から、本来補給用トナーの収容部として存在したトナーカートリッジ（トナーボトルとも称される）に廃トナー収容部の機能を兼ねさせたものが提案されている。

特許文献１のプロセスカートリッジは、現像剤ホッパの下部開口に現像ローラが配置され、内部には上部にわずかの空間を残してトナーが充填されている。その上部の空間と、トナーとは可撓性の仕切り部材で仕切られており、空間の一方の側壁にトナー回収孔が設けられている。このトナー回収孔とクリーナとの間に不図示の廃トナー搬送部材が配設されて、クリーナに回収された廃トナーを搬送し、トナー回収孔から空間内にその廃トナーを搬送する。当初からほぼ一杯に充填されていたトナーは使用に伴って減少していくから、これに応じて可撓性の仕切り部材が下方に垂れ下がり、上部の空間が漸次拡大する。この拡大する空間にトナーが堆積してゆく。
また、特許文献２には、画像坦持体の現像部に供給されるトナーが封入されたトナーホッパ部と、上記画像坦持体から回収された廃トナーを収容するための廃トナー収容部とが、単一の現像器内に一体に形成されてなる現像装置において、上記トナーホッパ部と、上記廃トナー収容部とを仕切るためのトナー隔壁として機能する仕切り部材を、少なくとも上記トナーホッパ部側に変形可能な部材で形成したことを特徴とする現像装置が、開示されている。
さらに、特許文献３には、補給用トナー収容部と廃トナー収容部を一体に備えたトナーカートリッジにおいて、上記廃トナー収容部が上記補給用トナー収容部の上部に設けられているとともに、上記廃トナー収容部と上記補給用トナー収容部は柔軟性を有する仕切り部材で区画され、該仕切り部材は上記補給用トナー収容部の領域に入り込むたるみを有することを特徴とするトナーカートリッジが、開示されている。
しかしながら、上記手段はトナーの入っている空間は攪拌部材等で内圧が上がり、可撓性の仕切り部材が垂れ下がらず膨らみ、廃トナーを搬送するために設けた廃トナー搬送スクリューに接触し、トルクを上昇させたり、巻き込んだりする問題点があった。

特公昭６３−１０４２４号公報 特開平５−８８５４９号公報 特開平１１−１５３９０１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、廃トナー回収部内のトルクの上昇及び仕切り部材の廃トナー搬送スクリューへの巻込みを防止するトナー搬送装置、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。
本発明のトナー搬送装置は、未使用トナー収納部と、廃トナー回収部と、前記未使用トナー収納部と前記廃トナー回収部とを仕切る仕切り部材と、前記廃トナー回収部内の廃トナーを搬送する廃トナー搬送スクリューとを有するトナー搬送装置において、前記未使用トナー収納部に、未使用トナーを攪拌するアジテータを配置し、前記仕切り部材を前記廃トナー搬送スクリュー近傍に設け、前記仕切り部材は、可撓性の弾性部材と、前記弾性部材よりも剛性の高い剛体からなり、前記廃トナー搬送スクリューは、スクリュー部とスクリュー部の回転軸とからなり、前記剛体は、前記仕切り部材の前記スクリュー部に接触するエリアに設けられていることを特徴とする。
本発明のトナー搬送装置は、さらに、前記剛体の表面摩擦係数は、前記仕切り部材の表面摩擦係数よりも小さいことを特徴とする。
本発明のトナー搬送装置は、さらに、前記剛体は、薄板状のＰＥＴ樹脂部材であることを特徴とする。
本発明のトナー搬送装置は、さらに、前記廃トナー搬送スクリュー又は前記仕切り部材のどちらか一方にトナーを予め塗布することを特徴とするトナー搬送装置である。
本発明のトナー搬送装置は、さらに、複数の前記廃トナー搬送スクリュー間に仕切り部材巻込み防止用の押え部材を設けたことを特徴とする。
本発明のトナー搬送装置は、さらに、前記仕切り部材巻込み防止用の押え部材が、筐体剛性アップを兼ねたリブであることを特徴とする。
本発明のトナー搬送装置は、さらに、前記廃トナー回収部は、２本の廃トナー搬送スクリューを備え、前記２本の廃トナー搬送スクリューが互いに逆向きに回転し、前記２本の廃トナー搬送スクリューが対向する部分から前記仕切り部材が前記未使用トナー収容部側へ押し出される方向へ回転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、前記トナー搬送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、前記トナー搬送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、廃トナー回収部内のトルクの上昇及び仕切り部材の廃トナー搬送スクリューへの巻込みを防止するトナー搬送装置、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。

以下、本発明の実施形態に係るカラー電子写真装置の構成および動作を図とともに説明する。図１は、カラー電子写真装置の中央断面概略構成図である。画像形成装置であるカラー電子写真装置１は、機枠体のほぼ中央部に作像ユニット６（６Ｋ，６Ｃ，６Ｍ，６Ｙ）を並べており、作像ユニット６の上側には感光ドラム６ａに潜像を形成するための露光装置５を配置している。転写ベルト３の周囲に、第二転写装置１１と中間転写体清掃装置１４を配置している。転写ベルト３の下側には廃トナー回収容器１５、記録媒体７を積載・収容する給紙カセット８を配置する。給紙装置９にて給紙された記録媒体７は転写ベルト３と第二転写装置１１との間を通り、定着器１２へ導かれて記録媒体７にトナー像を熱定着させる。

次に作像ユニット６について図２にて説明する。図２は、作像ユニットを示す図である。未使用トナー収納部であるトナーホッパ部６ｂには微小着色粉体として４色の異なる色のトナー（黒、シアン、マゼンタ、イエロー）を充填している。潜像保持手段である感光ドラム６ａ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６ｃ、感光ドラム６ａに当接する帯電ローラ６ｄ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６ｅ、トナー搬送スクリュー６ｅからのトナーをトナー搬送ベルト６ｆによって汲み上げ、廃トナー回収部６ｇに回収する。未使用トナーを収納するトナーホッパ部６ｂと廃トナーを回収する廃トナー回収部６ｇは可撓性の仕切り部材６ｉにより仕切られている。

次に電子写真形成までのプロセスを説明する。図２において、感光ドラム６ａは駆動装置（ここでは図示せず）により矢印２０の方向に回転し、その表面の感光層は帯電ローラ６ｄにより一様な高電位に帯電させて初期化される。上記一様な高電位に帯電している像担持体ドラム６ａの感光層が露光装置５により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。つぎに、表面にトナー薄層を形成した現像ローラ６ｈから上記静電潜像の低電位部（又は高電位部）が当接位置にくるとトナーが転移されてトナー像を形成し現像する。第一転写後、感光ドラム６ａに当接するクリーニングブレード６ｃが感光ドラム６ａの表面に残留するトナーを清掃し、次のトナー像の形成に備える。

さらに、図１において、作像ユニット６が転写ベルト３と接する位置に第一転写ローラ３ａが設置されており、第一転写ローラ３ａに高電位を印加することによって感光ドラム６ａと転写ベルト３に電位差を設けて感光ドラム６ａ表面に形成されたトナー像を転写する。各作像ユニット６にてこれら色毎のトナー像が順次転写ベルト３に転写され、転写ベルト３上に単色トナー像を重ね合わせた複数色のカラートナー像が形成される。用紙やＯＨＰシート等の記録媒体７はタイミングをとって給紙装置９と用紙搬送装置１０から第二転写装置１１に供給され、転写ベルト３の表面に形成されている単色あるいはカラートナー像は、第二転写装置１１に高電位を印加することによって転写ベルト３と第二転写装置１１に電位差を設けて転写ベルト３表面に形成されたトナー像を記録媒体７上に転写する。トナー像が転写された記録媒体７は、転写ベルト３から剥離され、定着器１２によってトナー像を記録媒体７に溶融定着し、排紙装置１３によりカラー電子写真装置１の上面の排紙トレーに排紙される。

記録媒体７へトナー像を転写した後の転写ベルト３の表面に残っている余剰トナーは中間転写体清掃装置１４により清掃され、廃トナー回収容器１５に回収される。清掃された転写ベルト３は、次のトナー像の転写に備える。
記録媒体７の給紙から排紙までの搬送経路をできる限り簡略化し、搬送経路の曲率半径を大きくすることにより、搬送途中での紙詰まりを防止し、信頼性を向上させることができる。また、紙詰まり発生時の解消処理操作も簡単に行うことができ、更に、厚紙等も使用する多種記録媒体方式のカラー電子写真装置１にも対応することもできる。

次に本発明の実施形態を説明する。図３及び図４は、のトナー搬送装置を示す図である。
図３−（ａ）、（ｂ）に示すように、感光体６ａ上の残トナーをクリーニングブレード６ｃによって掻き落とし、掻き落とされた廃トナーはトナー搬送スクリュー６ｅにより片側の矢印（１）方向に搬送され、廃トナー搬送ベルト６ｆにより矢印（２）、（３）方向に汲み上げられる。次に廃トナー搬送スクリュー１（６ｊ−１）により矢印（４）、（５）方向に廃トナーが搬送され、廃トナー回収部６ｇに廃トナーが溜まり始める。廃トナーはスクリューにより（５）方向、つまり図で手前側に廃トナーが溜められるが、その後手前側が満杯になると、廃トナー搬送スクリュー２（６ｊ−２）により空いた空間に廃トナーを溜め始め、可撓性仕切り部材は図４−（ｂ）に示すように下側に反転し、小さいスペースに効率良く廃トナー回収を行い、マシンの小型化を実現している。なお可撓性仕切り部材６ｉの材質はＰＵＲや発泡ＰＵＲが使用される。

しかしながら図４−（ａ）に示すように、未使用トナーが満杯の初期の状態では、アジテータ６ｌの回転攪拌により、未使用トナー収納部の内圧が上昇し、可撓性の仕切り部材６ｉが膨らむ。この状態になると、廃トナー搬送スクリュー１、２（６ｊ−１，２）と接触し、搬送スクリューのトルクを増大させ、バンディング等の不具合が生じる。また廃トナー搬送スクリュー１、２（６ｊ−１，２）はそれぞれＹ、Ｘ方向に回転しており、仕切り部材６ｉＺ方向に巻き込まれやすくなる。巻き込まれるとロックし、重大な不具合となる。
図５は、仕切り部材を示す図である。図５−（ａ）に示す可撓性の仕切り部材６ｉの材質は、発泡ＰＵＲを熱圧縮成形したものである。図５−（ａ）、（ｂ）に示すように、上記不具合に対し、可撓性の仕切り部材６ｉの廃トナー搬送スクリュー１、２（６ｊ−１，２）のスクリュー部に接触するエリア（Ａ）に剛体を設けることにより、変形を防止し、廃トナー搬送スクリュー１、２（６ｊ−１，２）に接触しないようにする。また接触しても可撓性の部材でないため巻き込む心配がない。剛体としてはＡＢＳ、ＰＳ、ＰＣ等の樹脂部材でも良いが、ＰＥＴ等の薄板部材使用するのが、スペースの有効利用、取付けやすさ、コスト面から優位である。
図６は、ＰＥＴ部材を貼り付けた状態を示す図である。ここでは両面テープで貼り付けた図で廃トナー搬送スクリュー１、２（６ｊ−１，２）が図６に示すように回転しても巻き込むことはなく、樹脂表面の摩擦係数が、ＰＵＲや発泡ＰＵＲの表面の摩擦係数よりも低いためトルクの上昇も見られない。

図７は、トナー搬送装置の上部を示す図である。図７に示すように現像ケースの上筐体（上ケース）に補強リブ１７ａを設け、この補強リブを廃トナー搬送スクリュー１、２（６ｊ−１，２）の間に設けることにより、仕切り部材６ｉが廃トナー搬送スクリュー１、２（６ｊ−１，２）間に巻き込まれることはない。

トルク上昇や仕切り部材６ｉの巻き込み防止方法としては、廃トナー搬送スクリュー１、２（６ｊ−１，２）又は仕切り部材６ｉにカイナ（登録商標）やトナーをまぶすことにより、接触時の摩擦係数を下げる方法がある。スクリューと同一材質のＰＳを仕切り部材上にのせ、滑らせた時の引っ張り力をデジタルフォースゲージで測定した。仕切り部材とＰＳの間に何も介在しない場合、ＰＥＴ（ルミラーＳ１０）を介在した場合、トナーを介在させた場合の３種類について測定した結果を表１に示す。

（実験条件）
スクリューと同一材質の板を仕切り部材上にのせ、滑らせた時の負荷をデジタルフォースゲージで測定した。
板片：３５×２０ｍｍ、２８０ｇ、廃トナー搬送スクリュー（６ｊ−１，２）と同材質ＰＳ
環境：２３℃５０％ＲＨ

摩擦係数でいうと、ＰＥＴを介在した場合は５３％摩擦係数を低下させることができ、トナーをまぶすことにより、４１％摩擦係数を低下させることができる。

また、前述不具合の回避策としては、図４−（ａ）に示す廃トナー搬送スクリュー１、２（６ｊ−１，２）の回転方向をＹ、Ｘを互いに逆方向にして仕切り部材に押し出す方向に回転させれば巻き込み防止に効果的である。但し、筐体の側壁との間での巻き込みには注意が必要である。

本発明は、未使用トナー収納部６ｂと廃トナー回収部６ｇを仕切る仕切り部材６ｉに可撓性の弾性部材を用い、廃トナー回収部６ｇ内に廃トナー搬送可能な搬送部材を有するトナー搬送装置において、廃トナー搬送部材近傍に設けた可撓性の仕切り部材６ｉに剛体を設けることにより搬送部材のスクリュー部（６ｊ−１，２）と可撓性の仕切り部材６ｉが直接接触するのを防ぎ、トルク増や巻込みを防止することができる。また、前記剛体の表面摩擦係数を可撓性の仕切り部材６ｉよりも小さくして、搬送部材のスクリュー部（６ｊ−１，２）と剛体が接触してもトルク増や巻込みを防止することができる。さらに、前記剛体として薄板状のＰＥＴ樹脂部材を用いることにより、スペースを有効に利用するとともにコストダウンを図ることができる。
また、本発明では、廃トナー搬送部材（６ｊ−１，２）又は仕切り部材６ｉのどちらか一方にカイナ（登録商標）又はトナーを予め塗布することにより、接触時の摩擦係数を下げ、トルク増や巻込みを防止することができる。さらに、複数の廃トナー搬送部材間に押え部材を設けることにより、仕切り部材６ｉ巻込みを防止することができる。また、仕切り部材６ｉ巻込み防止用の押え部材が筐体剛性アップを兼ねたリブで行い、コストをかけずに仕切り部材６ｉの巻き込みを防止することができる。さらに、２本の廃トナー搬送部材（６ｊ−１，２）の回転方向は両者の回転により、弾性仕切り部材６ｉを押し出す方向に連れまわり回転することにより、仕切り部材６ｉの巻き込みを防止することができる。
また、本発明では、前記トナー搬送装置を搭載したプロセスカートリッジを提供することができる。これにより、交換等が容易になる。

カラー電子写真装置の中央断面概略構成図である。 作像ユニットを示す図である。 トナー搬送装置を示す図である。 トナー搬送装置を示す図である。 仕切り部材を示す図である。 ＰＥＴ部材を貼り付けた状態を示す図である。 トナー搬送装置の上部を示す図である。

符号の説明

１ カラー電子写真装置（画像形成装置）
３ 転写ベルト
３ａ 第一転写ローラ
５ 露光装置
６（６Ｋ，６Ｃ，６Ｍ，６Ｙ） 作像ユニット
６ａ 感光ドラム
６ｂ トナーホッパ部（未使用トナー収納部）
６ｃ クリーニングブレード
６ｄ 帯電ローラ
６ｅ トナー搬送スクリュー
６ｆ トナー搬送ベルト
６ｇ 廃トナー回収部
６ｈ 現像ローラ
６ｉ 仕切り部材
６ｊ−１ 廃トナー搬送スクリュー１
６ｊ−２ 廃トナー搬送スクリュー２
６ｋ ＰＥＴ部材（剛体）
６ｌ アジテータ
７ 記録媒体
８ 給紙カセット
９ 給紙装置
１０ 用紙搬送装置
１１ 第二転写装置
１２ 定着器
１３ 排紙装置
１４ 中間転写体清掃装置
１５ 廃トナー回収容器
１７ａ 補強リブ
２０ 矢印

Claims (10)

1. 未使用トナー収納部と、廃トナー回収部と、前記未使用トナー収納部と前記廃トナー回収部とを仕切る仕切り部材と、前記廃トナー回収部内の廃トナーを搬送する廃トナー搬送スクリューとを有するトナー搬送装置において、
   前記未使用トナー収納部に、未使用トナーを攪拌するアジテータを配置し、
   前記仕切り部材を前記廃トナー搬送スクリュー近傍に設け、
   前記仕切り部材は、可撓性の弾性部材と、前記弾性部材よりも剛性の高い剛体からなり、
   前記廃トナー搬送スクリューは、スクリュー部とスクリュー部の回転軸とからなり、
   前記剛体は、前記仕切り部材の前記スクリュー部に接触するエリアに設けられている
   ことを特徴とするトナー搬送装置。
2. 請求項１に記載のトナー搬送装置において、
   前記剛体の表面摩擦係数は、前記仕切り部材の表面摩擦係数よりも小さい
   ことを特徴とするトナー搬送装置。
3. 請求項１又は２に記載のトナー搬送装置において、
   前記剛体は、薄板状のＰＥＴ樹脂部材である
   ことを特徴とするトナー搬送装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のトナー搬送装置において、
   前記廃トナー搬送スクリュー又は前記仕切り部材のどちらか一方にトナーを予め塗布する
   ことを特徴とするトナー搬送装置。
5. 請求項４に記載のトナー搬送装置において、
   複数の前記廃トナー搬送スクリュー間に仕切り部材巻込み防止用の押え部材を設けた
   ことを特徴とするトナー搬送装置。
6. 請求項５に記載のトナー搬送装置において、
   前記仕切り部材巻込み防止用の押え部材が、筐体剛性アップを兼ねたリブである
   ことを特徴とするトナー搬送装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載のトナー搬送装置において、
   前記廃トナー回収部は、２本の廃トナー搬送スクリューを備え、
   前記２本の廃トナー搬送スクリューが互いに逆向きに回転し、前記２本の廃トナー搬送スクリューが対向する部分から前記仕切り部材が前記未使用トナー収容部側へ押し出される方向へ回転する
   ことを特徴とするトナー搬送装置。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載のトナー搬送装置を有する
   ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
9. 請求項１乃至７のいずれかに記載のトナー搬送装置を有する
   ことを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項８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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