JP2010008666A - トナー回収容器及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】廃トナー回収容器内部における廃トナーの架橋を防止して廃トナー充填率を向上することが可能な廃トナー回収容器及びこれを用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】クリーニング部材５２により転写紙２５へのトナー像の転写後に像担持体１０上より除去された廃トナーを収容する廃トナー回収容器５１において、容器内壁に接触しつつ回転可能な導電性ブラシ５３を設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写装置、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、詳しくは感光体、中間転写体等の像担持体上に残留した廃トナーを収容する廃トナー回収容器に関する。

トナーを用いたカラー画像形成装置では、イエロ、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像が形成される感光体、及び各感光体から順次各色のトナー像が転写される中間転写体等の像担持体を有するものが知られており、中間転写体から一括して転写紙にトナー像を転写させて画像を形成する形態が主流となってきている。この一括転写時において、像担持体上のトナー像は転写紙に対して完全に転写されるわけではなく、像担持体上には転写残トナーが残留する。この残留トナーは次の画像形成時において形成される画像に悪影響を与えるため、画像形成装置には残留トナーを除去する除去手段が設けられている。この除去手段としては残留トナーを物理的に除去するゴムブレードや静電的に除去するブラシローラ等が挙げられ、これらの除去手段によって像担持体上より除去された残留トナーは廃トナーとして廃トナー回収容器内に収容される。廃トナー回収容器には廃トナーの満杯を検知する満杯検知手段が設けられており、満杯検知手段によって廃トナーの満杯が検知されると容器内の廃トナーを廃棄したり容器を交換したりする処置が行われる。

画像形成に用いられるトナーは、画像形成前には十分な流動性を有していて垂直な平面に付着することはないが、像担持体上に残留した残留トナーは中間転写体上に塗布される潤滑剤の影響等を受けて流動性が失われ、凝集し易い状態となっている。このため像担持体上から除去された残留トナーが廃トナー回収容器の底部まで落下せずに内壁面に付着し、付着した廃トナーに対してさらに落下してくる廃トナーが付着して局所的に廃トナーが堆積してしまう場合がある。

近年、卓上に設置可能な小型のプリンタや複写機等が増加傾向にある。この装置の小型化に伴い廃トナー回収容器も小型化かつ低容積にせざるを得ず、容器内部における互いに向かい合う内壁面間の間隔も狭まる傾向にある。このとき互いに向かい合う内壁面間に廃トナーが堆積していくと廃トナーの架橋が生じ、容器への廃トナーの充填率が低下してしまい容器内に廃トナーを収容する大きな空間が残されているにもかかわらず満杯検知手段によって廃トナーの満杯が検知されてしまい、作業効率が低下してしまうという問題点が発生する。この問題点を解決すべく、廃トナー回収容器に振動を与えて容器内の廃トナーを均す技術が、例えば「特許文献１」あるいは「特許文献２」に開示されている。

特開２００５−３０８８１４号公報 特開２００７−１９９３５９号公報

上述した技術により、廃トナー回収容器内に生じた空間を減ずることにより廃トナー収容率を高めることができる。しかし、像担持体である感光体や中間転写体をクリーニングするゴムブレードが廃トナー回収容器と一体的に構成されている場合には、画像形成動作中に廃トナー回収容器に振動を与えるとゴムブレードに振動が伝播し、形成される画像に悪影響を及ぼすという問題点がある。ここで、適当な頻度で画像形成動作を中断して廃トナー回収容器に振動を与えることが考えられるが、これでは画像形成の作業効率が低下してしまう。さらに、廃トナー回収容器に振動を与える振動板等を配置する必要があることからレイアウト上の制約も大きく、廃トナー回収容器の形状を確定せざるを得ず設計の自由度が失われてしまうという問題点も生じる。

本発明は上述した各問題点を解決し、廃トナー回収容器内部における廃トナーの架橋を防止して廃トナー充填率を向上することが可能な廃トナー回収容器及びこれを用いた画像形成装置の提供を目的とする。

請求項１記載の発明は、クリーニング部材により転写紙へのトナー像の転写後に像担持体上より除去された廃トナーを収容する廃トナー回収容器において、容器内壁に接触しつつ回転可能な導電性ブラシを有することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の廃トナー回収容器において、さらに前記導電性ブラシに所定の電圧を印加する電圧印加手段を有することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の廃トナー回収容器において、さらに前記導電性ブラシには収容される廃トナーと逆極性の電圧が印加されることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項２記載の廃トナー回収容器において、さらに前記導電性ブラシには収容される廃トナーと逆極性及び同極性の電圧が印加されることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４記載のトナー回収容器において、さらに前記導電性ブラシへの電圧の印加が複数回にわたって行われることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項４または５記載のトナー回収容器において、さらに前記導電性ブラシへの電圧の印加は同極性の印加時間よりも逆極性の印加時間の方が長くなるように行われることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項２ないし６の何れか１つに記載の廃トナー回収容器において、さらに前記導電性ブラシへの電圧の印加は前記クリーニング部材による前記像担持体のクリーニング動作中に行われることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項２ないし７の何れか１つに記載の廃トナー回収容器において、さらに前記導電性ブラシへの電圧の印加時間を前記トナー像の画像面積に応じて変化させることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項２ないし７の何れか１つに記載の廃トナー回収容器において、さらに形成される前記トナー像の画像面積を逐次記憶する記憶手段を有し、前記トナー像の画像面積の累計が所定値に達した際に前記導電性ブラシに所定の電圧を印加することを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項２ないし７の何れか１つに記載の廃トナー回収容器において、さらに前記転写紙がジャムを生じた際に前記導電性ブラシに所定の電圧を印加することを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、請求項１ないし１０の何れか１つに記載の廃トナー回収容器を有する画像形成装置であることを特徴とする。

本発明によれば、廃トナー回収容器がその内壁面に段差を有する場合であっても内壁面に付着した廃トナーを導電性ブラシで掻き落とすことにより廃トナーを廃トナー回収容器の底部に落下させることができ、廃トナー回収容器の充填率を高めることにより作業効率を向上することができる。

図１は、本発明の一実施形態を採用した画像形成装置としてのカラー複写装置を示している。同図において符号１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄはそれぞれ感光体を示しており、数字の後に付した符号ａ，ｂ，ｃ，ｄはそれぞれイエロ、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応していることを示し、この関係は他の符号においても同様である。各感光体１の周囲にはブレード３を有する感光体クリーニングユニット２、帯電器４、露光手段５等の同一構成部材が配設されており、各感光体１の上方には像担持体としての中間転写体である中間転写ベルト１０が配置されている。また、感光体１ａの周面近傍にはイエロ現像器６が、感光体１ｂの周面近傍にはマゼンタ現像器７が、感光体１ｃの周面近傍にはシアン現像器８が、感光体１ｄの周面近傍にはブラック現像器９がそれぞれ配置されており、イエロ、マゼンタ、シアン、ブラックの順で可視像が形成され、形成された各色の可視像が中間転写ベルト１０に重畳転写されることによりフルカラー画像が形成される。

中間転写ベルト１０は、それぞれ図示しない中間転写ベルトユニット側板間に回転自在に支持された１次転写バイアスローラ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ、２次転写対向ローラ１２、従動ローラ１５、ベルトクリーニング対向ローラ１３に掛け渡されており、図示しない駆動手段によって２次転写対向ローラ１２が回転駆動されることにより図１の矢印方向に走行する。各１次転写バイアスローラ１１は対応する感光体１と中間転写ベルト１０との接触部にそれぞれ配設されており、各１次転写バイアスローラ１１には電圧印加装置１００から所定の転写バイアスが印加される。本実施形態では、電圧印加装置１００から各１次転写バイアスローラ１１に対して＋１８００Ｖの電圧が印加されるように構成されている。中間転写ベルト１０を介して２次転写対向ローラ１２と対応する位置には２次転写ローラ２１が配設されている。２次転写ローラ２１は電源装置１０２により定電流で制御されており、本実施形態では２次転写ローラ２１は電源装置１０２により＋３０μＡの設定値で制御されている。

図１において、符号５１は中間転写ベルト１０をクリーニングするクリーニングユニットを兼ねた廃トナー回収容器を示している。ベルトクリーニングユニット周辺の拡大図である図２に示すように、廃トナー回収容器５１はベルトクリーニング対向ローラ１３に固定されている。図２において符号５２はクリーニング部材としてのクリーニングブレードを示しており、中間転写ベルト１０上に残留したトナーを掻き落とすクリーニングブレード５２は中間転写ベルト１０上に形成されるトナー像よりも幅広となるように構成されている。符号５５は廃トナーの満杯を検知する満杯検知センサであり、満杯検知センサ５５の位置まで廃トナーが堆積すると図示しない操作パネルに設けられた表示手段に廃トナーが満杯である旨の表示がなされる。本実施形態では、中間転写ベルト１０のクリーニングを行い易くするため、中間転写ベルト１０の表面に潤滑剤１５５を潤滑剤塗布部材１５２によって塗布する構成を採用している。

図２において、符号５３は本発明の特徴部である導電性ブラシを示しており、この導電性ブラシ５３は廃トナー回収容器５１の互いに対向する内壁面の一方であって特にレイアウト上設けられた段差部にその先端部が接触しつつ、図２において反時計回り方向に回転自在に配設されている。導電性ブラシ５３には電圧印加手段としての電圧印加装置１０３が接続されており、廃トナー回収容器５１の内壁面に付着した廃トナーを導電性ブラシ５３に吸着させ、この導電性ブラシ５３に電圧印加装置１０３によってプラス及びマイナス双方の極性の電圧（本実施形態では＋１０００Ｖ及び−１０００Ｖ）を印加することにより、導電性ブラシ５３に吸着された正逆双極性のトナーをブラシから反発させ、廃トナー回収容器５１の底部に落下させる構成を採用している。導電性ブラシ５３は廃トナー回収容器５１の奥行き方向全域にわたって設けられており、図２に示す位置からさらに上下方向に移動自在に設けられることが望ましい。この構成により、廃トナー回収容器５１がその内壁面に段差を有する場合であっても内壁面に付着した廃トナーを導電性ブラシ５３で掻き落とすことにより廃トナーを廃トナー回収容器５１の底部に落下させることができ、廃トナー回収容器５１の充填率を高めることにより作業効率を向上することができる。

図１において給紙部３１に貯容された転写紙２５は、給紙ローラ２６、転写紙搬送ローラ２７、レジストローラ対２８を介して、中間転写ベルト１０上の４色重ね合わせ画像先端部が２次転写ローラ２１と２次転写対向ローラ１２との対向部である２次転写位置に到達するタイミングで給送される。２次転写位置において４色画像を２次転写された転写紙２５は定着手段３０へと搬送され、定着手段３０において４色画像を定着された後に排紙ローラ３２によって排紙トレイ上に排出される。

図３は、本実施形態における導電性ブラシ５３への電圧印加タイミングを示す線図である。同図において横軸は印加時間を示しており、最上位のグラフは図示しないメインモータのオン・オフを示し、オンは画像形成動作中であることを示している。クリーニングブレード５２によって掻き落とされた廃トナーの帯電状態が主として負極性である場合にはパタンＡとなり、メインモータオンのタイミングと同時に廃トナーと逆極性の電圧である＋１０００Ｖを印加し、画像形成終了時に電圧印加を終了する。これにより負極性に帯電した廃トナーは導電性ブラシ５３に吸着され、廃トナー回収容器５１の内壁面には付着せずに廃トナー回収容器５１の底部に堆積する。

パタンＢは、画像形成が終了するまではパタンＡと同様の電圧印加を行うが、画像形成終了後に廃トナーの主とする帯電極性と同極性の電圧である−１０００Ｖを印加している。ここでの電圧印加時間は、廃トナーと同極性の電圧よりも逆極性の電圧の方が長く、本実施形態では同極性に比して逆極性を２倍の時間印加している。中間転写ベルト１０上に残留した廃トナーは１次転写部や２次転写部で印加される転写バイアスによって電荷注入され、正帯電と負帯電双方の状態のトナーが混在しているため、導電性ブラシ５３に両極性の電圧を印加することにより廃トナー回収容器５１の内壁面に付着した廃トナーの除去性能を向上することができ、廃トナーとは逆極性の電圧を同極性の電圧よりも長時間印加させることにより廃トナーの除去性能をさらに向上することができる。さらにこの構成によれば、同極性の電圧を印加した際に導電性ブラシ５３に吸着された廃トナーが導電性ブラシ５３より離れて廃トナー回収容器５１の底部へと落下するので、導電性ブラシ５３の廃トナー除去性能を初期化することができる。

パタンＣは、パタンＢの動作を複数回に分割して繰り返しており、本実施形態では繰り返し回数を３回としている。導電性ブラシ５３への電圧印加により廃トナーに対する電荷注入が生じて帯電極性が変化してしまう場合があるが、この構成によれば両極性の電圧印加を繰り返すことで廃トナー回収容器５１の内壁面に付着した廃トナーの除去性能を向上することができる。

また、上述した各パタンＡ、Ｂ、Ｃでは画像形成動作中すなわちクリーニングブレード５２による中間転写ベルト１０のクリーニング中に導電性ブラシ５３に対する電圧印加が行われるため、クリーニングブレード５２による廃トナーの回収動作と導電性ブラシ５３による廃トナー回収容器５１内壁面への廃トナーの付着防止動作とを同時に行うことができ、廃トナーが廃トナー回収容器５１の内壁面に付着することを効果的に防止することができる。

図４は、転写紙２５に転写されるトナー像の画像面積と導電性ブラシ５３に印加される電圧印加時間との関係を示す線図であり、Ａ３サイズの画像を１００％とした場合を示している。図４に示すように、本実施形態ではＡ３サイズの画像が形成される際に、画像形成終了後に導電性ブラシ５３に対して１秒間電圧を印加することにより、廃トナー回収容器５１の内壁面に付着した廃トナーを除去することができる。

上述の相関関係に基づき、図５に本実施形態のタイミングチャートを示す。図５に示すように画像面積率がＡ３サイズの４０％の場合には、画像形成終了後に０．４秒間にわたって＋１０００Ｖと−１０００Ｖとの双方の電圧を交互に印加している。ここで、＋１０００Ｖの印加時間は−１０００Ｖの印加時間の２倍としている。画像面積率がＡ３サイズの２０％の場合にも同様に、画像形成終了後に０．２秒間にわたって両極性の電圧印加を行う。この構成とすれば、画像面積に応じて電圧印加時間が決定されるので廃トナーの除去に使用されるエネルギを必要最低限とすることができ、エネルギ効率を向上することができる。この構成において、形成されるトナー像の画像面積を逐次記憶する記憶手段を設け、トナー像の画像面積の累計が所定値に到達した際に導電性ブラシ５３に対して所定の電圧を印加する構成としてもよい。この構成においても同様の作用効果を得ることができる。

図６は、図１に示した画像形成装置のジャム処理における動作タイミングを示している。同図においてドアＳＷは画像形成装置本体の開閉扉のスイッチであり、オフは扉が開いた状態を、オンは扉が閉じた状態をそれぞれ示す。ジャム処理が終了して扉が閉じられるとメインモータ及び導電性ブラシ５３を回転駆動するブラシモータが駆動する。ブラシモータの駆動と同時に電圧印加装置１０３から導電性ブラシ５３に電圧が印加され、メインモータ停止後も電圧の印加が継続されて図４に示す画像面積比によるメインモータ停止後の印加時間に到達すると０Ｖとなり、ブラシモータの駆動が停止する。この構成により、転写紙ジャム発生時に未転写となった中間転写ベルト１０上の残留トナー処理時においても廃トナーを除去することができ、作業効率を向上することができる。

図７は、図１に示した感光体１ａの周辺を拡大した図であり、本発明の構成を感光体１ａのクリーニング装置２ａに適用した実施形態を示している。クリーニングブレード３ａによって感光体１ａの周面から掻き落とされた廃トナーは、クリーニング装置２ａの内壁面に設けられた導電性ブラシ７１によって掻き落とされてクリーニング装置２ａの底部に落下し、廃トナー搬送スクリュ７２によって図示しない廃トナータンクに搬送される。この実施形態においても、上記実施形態と同様に導電性ブラシ７１に対して電圧印加手段としての電圧印加装置１０４から電圧を印加する構成を採用してもよい。また、電圧印加時における印加時間についても上記実施形態と同様の構成を採用することができる。

上記実施形態では、本発明が適用可能な画像形成装置としてカラー複写装置を用いた例を示したが、本発明が適用可能な画像形成装置はこれに限られず、ファクシミリ、プリンタ、プロッタ、これらの複合機に本発明を適用してもよい。

本発明の一実施形態を適用可能な画像形成装置の概略正面図である。 本発明の一実施形態を採用した廃トナー回収容器の概略正面図である。 本発明の一実施形態における導電性ブラシへの電圧印加タイミングを説明する線図である。 本発明の一実施形態に用いられる導電性ブラシによる廃トナー除去能力と画像面積との相関関係を示す線図である。 本発明の一実施形態における画像面積に応じて導電性ブラシに電圧を印加する際のタイミングを説明する線図である。 本発明の一実施形態におけるジャム処理時に導電性ブラシに電圧を印加する際のタイミングを説明する線図である。 本発明の他の実施形態に用いられる廃トナー回収容器の概略正面図である。

符号の説明

１ 像担持体（感光体）
１０ 像担持体（中間転写ベルト）
２５ 転写紙
５１ 廃トナー回収容器
５２ クリーニング部材（クリーニングブレード）
５３，７１ 導電性ブラシ
１０３，１０４ 電圧印加手段（電圧印加装置）

Claims (11)

1. クリーニング部材により転写紙へのトナー像の転写後に像担持体上より除去された廃トナーを収容する廃トナー回収容器において、
   容器内壁に接触しつつ回転可能な導電性ブラシを有することを特徴とする廃トナー回収容器。
2. 請求項１記載の廃トナー回収容器において、
   前記導電性ブラシに所定の電圧を印加する電圧印加手段を有することを特徴とする廃トナー回収容器。
3. 請求項２記載の廃トナー回収容器において、
   前記導電性ブラシには収容される廃トナーと逆極性の電圧が印加されることを特徴とする廃トナー回収容器。
4. 請求項２記載の廃トナー回収容器において、
   前記導電性ブラシには収容される廃トナーと逆極性及び同極性の電圧が印加されることを特徴とする廃トナー回収容器。
5. 請求項４記載のトナー回収容器において、
   前記導電性ブラシへの電圧の印加が複数回にわたって行われることを特徴とする廃トナー回収容器。
6. 請求項４または５記載のトナー回収容器において、
   前記導電性ブラシへの電圧の印加は同極性の印加時間よりも逆極性の印加時間の方が長くなるように行われることを特徴とする廃トナー回収容器。
7. 請求項２ないし６の何れか１つに記載の廃トナー回収容器において、
   前記導電性ブラシへの電圧の印加は前記クリーニング部材による前記像担持体のクリーニング動作中に行われることを特徴とする廃トナー回収容器。
8. 請求項２ないし７の何れか１つに記載の廃トナー回収容器において、
   前記導電性ブラシへの電圧の印加時間を前記トナー像の画像面積に応じて変化させることを特徴とする廃トナー回収容器。
9. 請求項２ないし７の何れか１つに記載の廃トナー回収容器において、
   形成される前記トナー像の画像面積を逐次記憶する記憶手段を有し、前記トナー像の画像面積の累計が所定値に達した際に前記導電性ブラシに所定の電圧を印加することを特徴とする廃トナー回収容器。
10. 請求項２ないし７の何れか１つに記載の廃トナー回収容器において、
    前記転写紙がジャムを生じた際に前記導電性ブラシに所定の電圧を印加することを特徴とする廃トナー回収容器。
11. 請求項１ないし１０の何れか１つに記載の廃トナー回収容器を有することを特徴とする画像形成装置。

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