JP2008046190A - 粉体搬送装置、プロセスユニット、および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転により粉体を搬送する搬送部材とハウジングの内壁面との間に隙間を長期にわたって確保しつつ、ハウジング内壁面上での粉体の凝集および固着を防止して安定した粉体搬送性を維持することができる粉体搬送装置を提供する。
【解決手段】回転軸５０上に間隔を空けて固定された複数のフィン５２を有し、回転することによってフィン５２の搬送作用により粉体を軸方向に搬送するための搬送部材４４と、搬送部材４４を収容するハウジング４２とを備えた粉体搬送装置において、搬送部材４４のフィン５２の外周部に、ハウジング４２の内壁面４６に近接するようにフィン５２間に架設された凝集防止部材５４と、前記凝集防止部材に振動を生じさせる振動発生部５８とを備えることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリやこれらの複合機に適用される粉体搬送装置、これを用いたプロセスユニットおよび画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置では、現像装置や廃トナー回収装置において粉体であるトナーを搬送するための粉体搬送装置が配設されている。この粉体搬送装置として、回転軸上に軸方向に傾斜して固定された複数のフィンを有する搬送部材をハウジング内に設け、前記搬送部材を回転させることで前記フィンの搬送作用によりトナーを軸方向の一方に搬送するようにしたものが広く使用されている。

前記搬送部材を回転させてトナーを搬送する場合、前記フィンと前記ハウジング内面との間に隙間が形成されており、この隙間にトナーが徐々に凝集してゆき、やがて前記トナー凝集物が盛り上がって回転する前記フィンの外周部に接触するようになる。このようになると、トナーの搬送性能が低下し、搬送経路が詰まるという問題にも発展する。

その一方で、前記フィンと前記ハウジング内面との間に隙間を設けないように構成すると、搬送部材の回転時にフィンの外周縁部がハウジング内面に接触することで搬送部材の回転負荷が大きくなってしまい、大トルクの駆動源が必要になるだけでなく、フィン外周縁部とハウジング内面との間に挟まることによってトナー粒子形状が破壊されてしまうという問題があるため、前記フィンと前記ハウジング内面との間に隙間を設けることは必要不可欠な構成である。

そこで、回転することによってトナーを搬送または供給するという機能において前記搬送部材と共通するトナー攪拌供給部材において、回転軸の外周にポリエステルフィルムなどの弾性体を固定し、前記トナー攪拌供給部材が回転するときに前記弾性体の先端部をハウジング内壁面に摺接させるようにして、前記トナー攪拌供給部材に対向するハウジング内壁面上にトナーが固着するのを防止するようにした構成が、例えば特許文献１に開示されている。

特開平１０−２０６６８号公報

前記のように弾性体でハウジング内面を摺接する構成にすれば、前記搬送部材のフィンの外周部をハウジング内面に接触させる場合に比べると、駆動負荷の低減を図れるが、近年の環境に配慮した低トルク設計という観点からは効果不足の感が否めず、また省エネルギーを目指した低温定着トナーや高画質を目指した小粒径トナーを使用した場合には、弾性体とハウジング内面との摺接によりトナー性能の劣化を招来することにもなる。

そこで、本発明は、回転により粉体を搬送する搬送部材とハウジングの内壁面との間に隙間を長期にわたって確保しつつ、ハウジング内壁面上での粉体の凝集および固着を防止して安定した粉体搬送性を維持することができる粉体搬送装置と、これを用いたプロセスユニットおよび画像形成装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の粉体搬送装置は、回転軸上に間隔を空けて固定された複数のフィンを有し、回転することによって前記フィンの搬送作用により粉体を軸方向に搬送するための搬送部材と、前記搬送部材を収容するハウジングとを備えた粉体搬送装置において、
前記前記搬送部材の前記フィンの外周部に、前記ハウジングの内壁面に近接するように前記フィン間に架設された凝集防止部材と、前記凝集防止部材に振動を生じさせる振動発生部とを備えることを特徴とするものである。

本発明の粉体搬送装置において、前記凝集防止部材は、前記フィン間に架設された細長い部材であってもよい。この場合、前記凝集防止部材は、全てのフィンにそれぞれ固定されていてもよいし、あるいは、所定枚数置きのフィンにそれぞれ固定されてもよい。

また、本発明の粉体搬送装置において、前記凝集防止部材の両端は、前記搬送部材の両端側の各フィンよりもさらに端部側で前記回転軸上に設けられた固定部材にそれぞれ固定されていてもよい。

また、本発明の粉体搬送装置において、前記凝集防止部材は、弾性体からなっていて、前記搬送部材の回転時に、前記ハウジングの内壁面に設けた突起に一時的に引っ掛かるようにしてもよい。

また、本発明の粉体搬送装置において、前記搬送部材の円周長をＬ、１つまたは複数の前記凝集防止部材の直径の合計をＭとしたとき、Ｌ×０．０１＜Ｍ≦Ｌ×０．５の関係を満たすことが好ましい。

また、本発明の粉体搬送装置において、粉体は、現像装置へ補給される補給トナー、または、像担持体からクリーリング装置より回収された回収トナーであってもよい。

本発明は、前記粉体搬送装置を備え、画像形成装置に着脱自在であることを特徴とするプロセスユニットも提供するものでる。

また、本発明は、前記粉体装置または前記プロセスユニットを備えた画像形成装置も提供するものである。

本発明の粉体搬送装置によれば、凝集防止部材はハウジングの内壁面に対して近接して（すなわち非接触状態で）設けられているため、搬送部材の回転時に、凝集防止部材がハウジング内壁面上を摺接することがなく、しかも、振動発生部によって振動させられる凝集防止部材によりハウジング内壁面上で粉体が凝集するのを粉砕して粉体凝集物が固着成長するのを防止することができる。これにより、搬送部材とハウジング内壁面との間の隙間が粉体凝集物で埋まってしまうのを防止でき、搬送部材の駆動負荷を安定して低トルク状態に維持することができるとともに、安定した粉体搬送性能を長期にわたって安定して維持することができる。また、搬送部材の回転時に、凝集防止部材がハウジング内壁面上を摺接しないので、前記摺接による粉体性能の劣化を招くこともない。

以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置１０の概略構成を示す。画像形成装置１０は、装置本体１２の上部にスキャナー部１４を備えており、外部装置から入力される画像データに基づいて画像形成動作を行うプリンタ機能に加えて、前記スキャナー部１２で読み取った原稿画像を複写するコピー機能も有している。

装置本体１２のほぼ中央部には、２つのローラ１５ａ，１５ｂに掛け渡されて矢印Ａ方向に回転駆動される中間転写ベルト１６が配設されている。中間転写ベルト１６の下部には、左側から順にイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色トナーにそれぞれ対応する４つのプロセスユニット１８が水平に並べて配置されている。

各プロセスユニット１８は、中間転写ベルト１６に接触する円筒状の感光体（像担持体）２０と、感光体２０の表面を均一帯電させる帯電装置２２と、均一帯電された感光体２０の表面にレーザ露光によって形成された静電潜像をトナーで現像してトナー画像とする現像装置２６と、前記トナー画像が中間転写ベルト１６上に一次転写された後に感光体２０上に残留するトナーを回収するクリーニング装置２４とをそれぞれ備えている。また、各プロセスユニット１８は、装置本体１２に対してそれぞれ着脱自在になっている。

ローラ１５ｂによって内側から支持されている中間転写ベルト１６の外表面に接触して二次転写ローラ２６が配置されており、中間転写ベルト１６と二次転写ローラ２６との間の接触部が二次転写部になっている。また、中間転写ベルト１６の上方には、ローラ対からなる定着装置２８が配置されている。

装置本体１２の下部には、用紙を積載収容する給紙部３０が設けられている。給紙部３０から一枚ずつ送り出された用紙は、搬送ローラ対３２によって上方に搬送されて、二次転写部を通過する際にトナー画像が転写された後、定着装置２８のニップ部を通過する際にトナー画像が加熱定着されてから、排紙トレイ３４上に排出されるようになっている。

図２は、本発明に係る粉体搬送装置の一実施形態であるトナー搬送装置を備えたクリーニング装置２４の概略構成を示す。クリーニング装置２４は、一端部が矢印Ｃ方向に回転駆動される感光体２０の表面に当接されたクリーニングブレード４０と、クリーニングブレード４０の他端部が固定されていて内部空間を有する筐体状のハウジング４２と、ハウジング４２内に回転駆動可能に配置された搬送部材４４と、感光体２０に対向するハウジング４２の上部に取り付けられたシール部材４５とからなっている。

シール部材４５は、例えば柔らかい樹脂フィルムからなっており、その先端部が感光体２０に当接している。シール部材４５は、柔軟性ゆえに感光体２０上のトナーを通過させるが、クリーニングブレード４０で掻き取られてその先端部の上に積み上がってきた回収トナーをクリーニング装置２４の外部に漏れ出ないようにするものである。

搬送部材４４は、ハウジング４２内の下部に、ハウジング４２の内壁面４６との間に所定の隙間４８を空けて設けてある。また、搬送部材４４は、例えば丸棒状の回転軸５０上に例えば楕円形の複数のフィン５２が軸方向に所定間隔を空けてそれぞれ固定されている。前記各フィン５２は、図３に示すように、回転軸５０に対して一定方向に傾斜して設けられている。

図２，３に示すように、搬送部材４４においてフィン５２の外周部には、ハウジング４２の内壁面４６に近接した状態で各フィン５２間に掛け渡された少なくとも１つ（本実施形態では直径方向に対向する位置に２つ）の凝集防止部材（凝集防止部材）５４が軸方向に延びて設けられている。凝集防止部材５４は、例えば円形断面を有する細長い棒状部材であって、好ましくはゴム性または伸縮性を有する弾性体からなる。このように、凝集防止部材５４は、ハウジング４２の内壁面４６に近接状態で設けられているので、搬送部材４４が矢印Ｂ方向に回転駆動されたときにハウジング４２の内壁面４６に接触しないようになっている。

凝集防止部材５４の両端は、図３（ａ）に示すように、搬送部材４４の両端側の各フィン５２よりもさらに端部側で回転軸５０上に設けられた例えば棒状または円盤状の２つの固定部材５６にそれぞれ固定されている。この場合、各固定部材５６間の幅に相当する凝集防止部材の幅は、搬送部材４４の軸方向に沿うハウジング４２の内部空間の幅にほぼ等しくなり、これにより後述するトナー滞留防止効果をハウジング４２の全幅にわたって得ることができる。ただし、図３（ｂ）に示すように、凝集防止部材５４の両端を搬送部材４４の両端側の各フィン５２にそれぞれ固定しても、図３（ａ）に示す場合とほぼ同等の効果が得られ、前記固定部材５６を省略できるメリットもある。

一方、図２に示すように、ハウジング４２の内壁面には、複数の突起（振動発生部）５８が各フィン５２間に対応する位置に例えば一直線上に並んでそれぞれ突設されている。この突起５８の突出高さは、搬送部材４４の回転時に、凝集防止部材５４が一時的に引っ掛かってから外れるように設定されている。なお、突起５８は、凝集防止部材５４が一時的に引っ掛かって横方向に作用する力により撓みが生じるように可撓性を有していてもよい。

次に、前記構成からなるクリーニング装置２４の動作について説明する。
クリーニング装置２４では、回転駆動される感光体２０の表面に残留するトナーをクリーニングブレード４０によって掻き落として回収する。回収されたトナーは、ハウジング４２内の底部に向かって落下する。このとき、搬送部材４４は、矢印Ｂ方向に回転駆動されており、各フィン５２の搬送作用によって軸方向に沿う一方向に搬送されて図示しない排出口を介してハウジング４２から排出される。

一般に、クリーニング装置２４によって回収される回収トナーまたは廃トナーは、耐久前の新しいトナーに比べると、外添剤として処方された各種の微粒子が剥がれ落ちているためにその流動性がかなり低下していて、非常に凝集しやすい特性を持っている。このため、画像形成動作が繰り返し行われていくにつれて、特に搬送部材４４とハウジング内壁面４６との間の隙間４８においてトナーがハウジング内壁面４６上で凝集して蓄積してゆき、やがては前記隙間４８がトナー凝集物で埋まってしまう。そうなると、トナー搬送性能が低下して最悪には搬送経路が詰まったり、あるいは、搬送部材４４の駆動負荷の低トルク化を一目的として前記隙間４８を設けているにもかかわらず、搬送部材４４の駆動負荷が当初に比べると非常に大きくなり、同一駆動源で駆動されている感光体２０の回転にも速度むら等の影響を及ぼして、画像ノイズを引き起こす原因にもなる。

そこで、この問題に対処すべく、本実施形態におけるクリーニング装置２４では、凝集防止部材５４が設けられている。凝集防止部材５４は、図４（ａ）−（ｃ）に示すように、搬送部材４４の回転時に、ハウジング内壁面４６から突出する突起５８の先端に一時的に引っ掛かって一旦伸びた後に突起５８から外れる。この外れたときに前記伸びの反動で凝集防止部材４４が例えば波打つように振動する。この振動する凝集防止部材４４によって前記隙間４８においてハウジング内壁面４６上に凝集するトナーが粉砕され、搬送部材４４での搬送が可能になる。

このように、本実施形態のクリーニング装置２４によれば、凝集防止部材５４はハウジングの内壁面に対して近接して非接触状態で設けられているため、搬送部材４４の回転時に、凝集防止部材５４がハウジング内壁面４６上を摺接することがなく、しかも、振動する凝集防止部材５４によってハウジング内壁面４６上でトナーが凝集するのを粉砕して粉体凝集物がハウジング内壁面４６上で固着成長するのを防止することができる。これにより、搬送部材４４とハウジング内壁面４６との間の隙間４８がトナー凝集物で埋まってしまうのを防止でき、搬送部材４４の駆動負荷を安定して低トルク状態に維持することができるとともに、安定したトナー搬送性能を長期にわたって安定して維持することができる。また、搬送部材４４の回転時に、凝集防止部材５４がハウジング内壁面４６上を摺接しないので、前記摺接によるトナー性能の劣化を招くこともない。

本実施形態において、搬送部材４４の円周長をＬ、凝集防止部材５４の直径（または搬送部材４４の円周方向にほぼ沿った最大長さ）の合計をＭとしたとき、Ｌ×０．０１＜Ｍ≦Ｌ×０．５の関係を満たすことが好ましい。これは、搬送部材４４の円周長Ｌに対する凝集防止部材５４の直径の合計の割合を変化させて、搬送部材４４の本来のトナー搬送性能、および滞留防止機能について評価したところ、前記Ｌに対する前記Ｍの割合が１％を下回ると滞留防止機能が十分に果たせなくなり、一方、前記割合が５０％を超えてしまうと搬送部材４４の本来のトナー搬送性能が損なわれる、という結果が得られたことに基づくものである。ちなみに、本実施形態の具体例として、搬送部材４４の円周長Ｌ：５０ｍｍ、２本の凝集防止部材５４の直径（１ｍｍ）の合計Ｍ：２ｍｍであり、前記割合が４％になっている。

ところで、前記クリーニング装置２４または本発明に係る粉体搬送装置およびプロセスユニットにおいては種々の変更や改良が可能であり、以下にその具体例を列挙する。

前記実施形態では、円形断面の棒状の凝集防止部材５４を用いたが、凝集防止部材５４は他の断面形状や他の形態のものであってもよい。例えば、図５に示すように楕円形断面の凝集防止部材５４であってもよいし、図６に示すように四角形断面の凝集防止部材５４であってもよいし、図７に示すように非常に細い繊維状の部材を複数隣接させて配置して凝集防止部材５４を構成してもよいし、あるいは、図８に示すように金属製コイルばねを凝集防止部材５４として用いてもよい。

また、前記実施形態では、弾性体からなる凝集防止部材５４を突起に一時的に引っ掛けることによって振動させるようにしたが、図９に示すように、導電性を有する凝集防止部材５４に交流電圧発生源（振動発生部）から交流電圧を印加することによって振動させるようにしてもよい。また、凝集防止部材５４を磁性体で構成するか又は凝集防止部材５４の一部に磁性体を取り付けるとともに前記突起５８の代わりに磁石（振動発生部）を配置して、磁力によって凝集防止部材５４を撓ませて、その反動で振動させることも可能である。

また、一般的に粉体搬送方向の下流側部で粉体が凝集しやすい状況になりがちであるため、凝集防止部材の振幅や振動周波数などを下流側ほど大きくなるように構成することも粉体の滞留を防止する上で有効である。

また、招来のさらなる搬送部材の低トルク化においては上述した凝集防止部材の振動でさえも画像ノイズに繋がることが予想される。このような場合には、凝集防止部材の振動を画像形成時には行わず、非画像形成動作時（像間や前後処理時など）にのみ振動するように構成または制御してもよい。

また、凝集防止部材への粉体固着を有効に防止するために、凝集防止部材の表面を例えばＰＴＦＥなどでコーティングしてもよい。

また、本発明に係る粉体搬送装置で搬送される粉体は、感光体等の像担持体からクリーニング装置で回収される回収トナーだけでなく、現像装置へ補給する補給トナーであってもよい。

また、前記実施形態においては、プロセスユニット１８は感光体２０、帯電装置２２、現像装置２６およびクリーニング装置２４を含むものとして説明したが、本発明に係るプロセスユニットは、例えば感光体１８とトナー搬送装置を有するクリーニング装置または現像装置とを少なくとも含んでいればよい。

さらに、本発明に係る画像形成装置は、モノクロ／カラーの複写機、プリンタ、ファクシミリ、またはこれらの複合機など、どれでもよい。

本発明の一実施形態である画像形成装置の概略構成図。 本発明の一実施形態であるクリーニング装置の概略構成図。 （ａ）は凝集防止部材の両端を固定部材でそれぞれ固定した搬送部材の側面図、（ｂ）は凝集防止部材の両端をフィンにそれぞれ固定した搬送部材の側面図。 （ａ）−（ｃ）は、凝集防止部材が突起に一時的に引っ掛かってから外れることで凝集防止部材に振動が発生する様子を示す図。 凝集防止部材の変形例を示す図。 凝集防止部材の別の変形例を示す図。 凝集防止部材のさらに別の変形例を示す図。 凝集防止部材のまたさらに別の変形例を示す図。 交流電圧の印加によって凝集防止部材を振動させるようにしたクリーニング装置の概略構成図。

符号の説明

１０…画像形成装置
１８…プロセスユニット
２０…感光体（像担持体）
２４…クリーニング装置
２６…現像装置
４０…クリーニングブレード
４２…ハウジング
４４…搬送部材
４６…ハウジング内壁面
５０…回転軸
５２…フィン
５４…凝集防止部材
５８…突起（振動発生部）

Claims (8)

1. 回転軸上に間隔を空けて固定された複数のフィンを有し、回転することによって前記フィンの搬送作用により粉体を軸方向に搬送するための搬送部材と、前記搬送部材を収容するハウジングとを備えた粉体搬送装置において、
   前記搬送部材の前記フィンの外周部に、前記ハウジングの内壁面に近接するように前記フィン間に架設された凝集防止部材と、前記凝集防止部材に振動を生じさせる振動発生部とを備えることを特徴とする粉体搬送装置。
2. 前記凝集防止部材は、前記フィン間に架設された細長い部材からなることを特徴とする請求項１に記載の粉体搬送装置。
3. 前記凝集防止部材の両端は、前記搬送部材の両端側の各フィンよりもさらに端部側で前記回転軸上に設けられた固定部材にそれぞれ固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の粉体搬送装置。
4. 前記凝集防止部材は、弾性体からなっていて、前記搬送部材の回転時に、前記ハウジングの内壁面に設けた突起に一時的に引っ掛かるようにした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粉体搬送装置。
5. 前記搬送部材の円周長をＬ、１つまたは複数の前記凝集防止部材の直径の合計をＭとしたとき、Ｌ×０．０１＜Ｍ≦Ｌ×０．５の関係を満たすことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の粉体搬送装置。
6. 前記粉体は、現像装置へ補給される補給トナー、または、像担持体からクリーリング装置より回収された回収トナーであ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粉体搬送装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の粉体搬送装置を備え、画像形成装置に着脱自在であることを特徴とするプロセスユニット。
8. 請求項１ないし６のいずれかに記載の粉体装置または請求項７に記載のプロセスユニットを備えたことを特徴とする画像形成装置。

Images