JP3579566B2 - 画像形成装置の現像剤リサイクル装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成処理後に残留する現像剤、特にトナーを回収し、該回収トナーを分級装置により分級した後、再び使用する複写機、レーザプリンタ、ファックス等の電子写真式の画像形成装置における現像剤リサイクル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真複写方式は、一様帯電された像担持体としての感光体上に露光や光書き込み等によって静電潜像を形成し、この静電潜像を、例えば磁性キャリアとトナーとを混合した二成分系現像剤のトナーあるいは両者を一体化した一成分系現像剤を用いて可視像化処理し、その可視像を転写材に転写して複写物を得るものである。
【０００３】
画像形成装置においては、可視像転写後に感光体や中間転写体のような像担持体上に残留するトナーを除去するためのクリーニング装置が設けられている。転写ベルトや、転写された可視像を有する転写材を定着装置へ送る搬送装置等、他の画像形成部位においても最終的に画像形成に供されなかったトナーが残り、このような残留トナーについてもクリーニング装置が備えられているものがある。これらクリーニングされた残留トナーに関して、従来においては、そのまま回収ボトルへ回収して廃棄するように処理されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年に至り資源の有効利用が求められ、取り除かれたトナーについても再利用することが求められるようになった。そこで、クリーニング装置に回収されたトナーを現像装置やトナー補給装置に移送する機構が数多く提案されている。
【０００５】
けれども実際に再利用しようとすると、回収トナーには、紙粉が混じっていたり、適正サイズよりも遥かに大きいトナー核（トナーが凝集したもの）が少なからず存在する。そのため、このような回収トナーをそのまま現像装置へ戻すと、これら紙粉やトナー凝集塊によって白抜けや黒点が生じるなど、異常画像が発生することが多く、画像品質の点で問題を抱えている。このような紙粉やトナー凝集物を取り除くために、フィルター装置を備えることも提案されているが、具体的で有効な分別装置は開示されていない。
【０００６】
本発明は、回収された現像剤の特性に鑑み、紙粉や現像剤の凝集塊を効果的に取り除くことができ、資源の有効利用に供しながら異常画像の発生を抑制することが可能で、しかもリサイクル効率のよい画像形成装置の現像剤リサイクル装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を解決するために、画像形成処理後に残留する現像剤を回収し、該回収現像剤を分級装置により分級した後、再び使用する画像形成装置の現像剤リサイクル装置において、前記分級装置に廃棄現像剤を回収部へ導く通路を閉鎖して回収現像剤を分級位置に留める蓋部材を設け、該蓋部材が廃棄現像剤を回収部へ導く通路を閉鎖する位置と開放する位置との間で移動可能であって、分級中は閉鎖位置に保持され、分級後に開放位置に移動されることを特徴としている。
【０００８】
なお、本発明は、前記回収現像剤の移送方向にて、前記分級装置の下流側に、前記回収現像剤を前記分級装置の上流側に戻す戻し路を設けると、効果的である。
【０００９】
さらに、本発明は、前記分級装置または前記戻し戻し路に分級後の廃棄現像剤を排出する手段を設け、該排出手段が所定のタイミングで廃棄現像剤を排出すると、効果的である。
【００１０】
さらにまた、本発明は、前記分級装置が画像形成動作中以外にも稼働されると、効果的である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を添付図面に従って詳細に説明する。なお、当然ながら、以下の実施形態は本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１２】
図１に本発明に係る複写機を示す。この複写機においては、後述するトナー分級装置を用いて回収トナーを、再使用可能なトナー（以下、リサイクルトナーという。）と廃棄するトナー（以下、廃棄トナーという。）とに分別し、リサイクルトナーを再使用トナーボトル５０へ、廃棄トナーを廃棄用ボトル５２へ集めるようになっている。
【００１３】
この複写機での画像形成プロセスは、従来のものと基本的に同じであり、簡単に述べれば、帯電装置１５０により感光体ドラム１００が均一に帯電された後、コンタクトガラス２１上に載置された不図示の原稿の画像情報がランプ２２、ミラー２３，２４，２５，２７，２８，２９、レンズ２６によって当該感光体ドラム１００上に潜像として形成される。この潜像は、現像装置２００によりトナー像として顕像化される。一方、転写紙は給紙装置４０によりレジストローラ２５０を経由して画像形成部へ搬送され、転写装置４００により感光体ドラム１００上のトナー像を転写され、転写ベルト４０５によって定着装置５００へ送られる。この定着装置５００において転写紙にトナーが固着されて、トナーを固着された転写紙は排紙ローラ５５０によって排紙トレイ６００上へ排出される。
【００１４】
転写紙へ転写されなかった感光体ドラム１００上のトナーは、クリーニング装置３００のクリーニングブレード３０２により掻き取られ、搬送スクリュー３０１によって装置本体奥側へ搬送される。本体奥側において、図２に示されるように、搬送スクリュー３０１につながる排出口６１から経路６３を介してケース７１内に収容されたトナー分級装置６０へ送られる。また転写ベルト４０５の表面も感光体ドラム１００上のトナーや転写紙からの紙粉により汚れるが、クリーニングブレード４０２によりこれらトナーや紙粉が掻き落とされ、搬送スクリュー４０１によって装置本体奥側へ搬送され、同じく図２に示されるように、当該搬送スクリュー４０１につながる排出口６２から経路６４を介してトナー分級装置６０へ送られる。これら回収トナーのトナー分級装置６０への搬送は、経路６３，６４と連通するパイプ７６に内蔵された搬送スクリュー６５が不図示の駆動源によって伝導ギヤ６６を介して駆動力を受けて回転することによってなされる。
【００１５】
パイプ７６に嵌合されたトナー分級装置６０の円筒状の網６８は、ホルダー６７に固定保持されていて、搬送スクリュー６５からの回転駆動を受けて回転するようになっている。トナー分級装置６０の構成を図３に断面的に示す。網６８に嵌入したパイプ７６部分に分級補助部材７２が取り付けられ、その自由端が網６８の内周面に当接するようになっている。この分級補助部材７２によって、バージントナーに比べて流動性の劣る回収トナーＴが網６８に押し付けられ、当該網を通過しやすくなる。分級補助部材７２としてはＰＥＴフィルム片やブラシ等が有効である。このように網６８に当接する分級補助部材７２の代わりに撹拌手段を網の範囲内に内設することができる。またトナーによる網６８の目詰まりを防止するために、目詰まり防止部材７３を網６８に当接するように設置しておいてもよい。この目詰まり防止部材としても、毛ブラシ７３ａやＰＥＴフィルム片７３ｂが良好である。図示の例では網６８の外表面と内表面の両方に目詰まり防止部材が当接しているが、いずれか一面だけに当接するよう配置するだけでも長期間にわたる良好な分級が可能となる。
【００１６】
分級のための円筒状網６８は、例えばステンレス線材や樹脂線材等により編まれてなっている。トナーの平均粒径が９μｍ、現像剤中のキャリアの平均粒径が７０μｍのものを用いて、すき間を２０μｍ〜５００μｍとした分級網６８において、異常画像の発生が明らかに減少することが確認された。即ち、トナー粒径の約２倍〜約５０倍、キャリア粒子の約７倍の網目サイズで良好な分級が可能となる。
【００１７】
クリーニング装置３００や転写装置４００から回収されたトナーＴは、搬送スクリュー６５によってトナー分級装置６０内に取り込まれ、網６８を通過できたリサイクルトナーは図２での矢印Ｂのように回収コイル６９上へ落下する。一方、網６８を通過できなかった廃棄トナーは矢印Ｃのように回収コイル７０上に落下する。回収コイル６９上に落下したリサイクルトナーは、当該コイルにつながる回収口５１（図１）を介して再使用トナーボトル５０へ回収され、コイル７０上に落下した廃棄トナーは、当該コイルにつながる回収口５３を介して廃棄ボトル５２に回収される。
【００１８】
上記の例では網６８がホルダー６７と別体として構成されているが、図４の例のように一体構成とすれば、コストダウンを図ることができる。即ち、この分級網８０は、骨組部６７ａとスクリーン部６８ａとから構成されている。スクリーン部６８ａは、自己形状保持性を実質的に必要としないので、ポリアセタールやナイロン等、トナーに対して変質しない材質であれば、どのような材質のものを使用することもできる。特にスクリーン部６８ａが樹脂のようなものであれば、骨組部６７ａと一体成型することができ、製造自体も簡単になる。
【００１９】
分級補助部材や目詰まり防止部材の別の構成を図５に示す。分級補助部材として例えばステンレス棒のような円柱部材８３を用いることもできる。上記例のような押し付けタイプの分級補助部材に比べると、円柱状補助部材は転がりにより分級補助を行うので、分級効率に優れる。この際、円柱部材８３に付着するトナーや紙粉を掻き落とし、また当該円柱部材８３の配置箇所を安定化するために軸方向に沿って延在するガイド８４を付加することも有効である。また目詰まりを防止するために、板バネ８２を網６８に押し当てるように支持して、一方、網６８の外周面に複数の突起８１を間隔をあけて設けて、網６８の回転によって当該網に振動を加えるようにすることも有効である。この振動を加えるやり方と、上記ＰＥＴフィルム片、毛ブラシを組み合わせることで、目詰まり防止効果を更に上げることができる。
【００２０】
以上のような構成によってボトル５０に分別回収されたリサイクルトナーは、ユーザ又はサービスマンによって現像装置２００のトナーホッパー２２０（図１）へ戻せば、再び使用することができる。この作業の手間を省くために、クリーニング装置３００や転写装置４００から回収されたトナーを分級した後、リサイクルトナーを直接的にトナーホッパー２２０へ送るようにしてもよい。即ち、図６に示されるように、クリーニング装置や転写装置から排出口６１，’６２’を介して、例えば装置本体手前側に排出されたトナーが、搬送スクリュー６５によって現像装置手前に配置されたトナー分級装置６０へ送られ、分級網６８の最奥側へ運び込まれて、リサイクルトナーは矢印Ｄのように網６８を通過して搬送コイル８７上に落下し、当該コイル８７によってトナーホッパー２２０に送り込まれ、残りの廃棄トナーは矢印Ｅのように網６８から廃棄ボトル８８に回収される。このような分級機構をプロセスカートリッジに搭載した例を図７に示す。各符号は上記の例と共通するものである。分級機構をプロセスカートリッジに搭載すれば、当該プロセスカートリッジ１個当たりのコピー可能枚数が増えることになってランニングコストが下がると同時に一層の省資源化を実現できる。
【００２１】
また、クリーニング装置３００や転写装置４００から回収されたトナーを分級した後、リサイクルトナーを所謂トナーバンクへ送るようにしてもよい。図８にトナーバンク１１０を備えた複写機を示す。図８では不図示のトナー分級装置によって分別された再使用可能なトナーは回収口９１を介してトナーバンク１１０へ回収される。また、廃棄トナーや紙粉等は回収口９２を介して廃トナーボトル９４へ回収される。トナーバンク１１０では、回収されたリサイクルトナーが横置きに装着された補充トナーボトル９６から供給されるバージントナーと混合されて、しかる後に現像装置２００へ供給される。現像装置２００とトナーバンク１１０とは、フレキシブルなトナー供給パイプ９８で連結されていて、このパイプ９８を介した現像装置２００へのトナー搬送は、例えば不図示の粉体ポンプユニットでなされる。トナー供給パイプ９８は、例えばナイロン、テフロン（商品名）等のフレキシブルで耐トナー性に優れた材料でなっているのが非常に有効である。
【００２２】
ここで、粉体ポンプユニットとトナー供給パイプとでなるトナー搬送手段について説明する。粉体ポンプユニットはトナータンク１１０の下部から出る搬送経路に設置されており、図９に示されるように、この粉体ポンプユニット１２０には、従来公知の通称モーノポンプと呼ばれるスクリューポンプが用いられ、これはロータ１２１、ステータ１２２、ホルダー１２３により構成される。ロータ１２１は不図示の駆動源（駆動モータ等）と駆動軸１２４（あるいは駆動軸の外周にスクリューを設けた横搬送スクリューを用いる場合もある）を介して係合しており、駆動源の回転によりロータ１２１が回転駆動される。即ち、この粉体ポンプユニット１２０は、上記駆動源と駆動軸１２４を介して連結されたロータ１２１と、ゴム材料等の弾性体で作られていて、ロータ１２１を包囲している固体されたステータ１２２、このステータ１２２を保持するホルダー１２３等を具備しており、トナーバンク１１０の下部のトナーを駆動軸１２４側から導入し、ロータ１２１の回転によりトナー通路（吐出部）１２５に向けて搬送する。またステータ１２２の側面とホルダー１２３の内部側面の間には例えば１ｍｍ程度のすき間があり、トナー通路（吐出部）１２５に連通している。そのすき間からトナー通路１２５に吹き込むように、エアー供給口１２６が設けられている。即ち、エアー供給口１２６はトナー通路１２５に連通しており、不図示のエアーポンプに設けられた空気吐出口とエアー供給管１２７を介して連通している。エアーポンプが作動すると、エアーポンプが作動すると、エアー供給管１２７及びエアー供給口１２６を介してトナー通路１２５内のトナーに、例えば０．５〜１リットル／分程度の送風量でエアーを吹き込むようになっていて、それにより粉体ポンプユニット１１０のトナー通路１２５から出るトナーは流動化が促進され、空気との混合状態でトナー供給パイプ９８に吐出され、現像装置２００のトナーホッパー２２０に送られる。
【００２３】
以上のように分級されたリサイクルトナーを使うことによって、分級せずにトナーを再使用した時に比べて大幅に異常画像の発生が減少する。また、異常画像発生のおそれがあるとして捨てられていたトナーについても再使用することが可能となる。
【００２４】
ところで、上記トナー分級装置６０ではきわめて有利なものであるが、比較的多量の回収トナーが送られて来たときに分級効率が低下し、リサイクルトナーであるにも拘らず廃棄トナーとして処分することが多々起り得る。すなわち、送られて来る回収トナーが多量であると、十分な分級作用を受けられずに奥側まで達してしまい、回収コイル７０上に落下することが起り得る。
【００２５】
そこで、本実施の形態では図１０に示すように、トナー分級装置６０に送り込む回収トナーの排出口６１，６２に並列して戻し路用排出口１３１を設け、この戻し路用排出口１３１から回収コイル７０上に落下した廃棄トナーを戻して排出している。すなわち、回収コイル７０上に落下した廃棄トナーは図示していないフレキシブルなトナー搬送パイプを介して戻し路用排出口１３１から排出され、再びトナー分級装置６０へ戻されるように構成している。
【００２６】
このように構成することにより、十分な分級作用を受けられずに回収コイル７０上に落下したトナーも再度分級作用を受けるので、良質のトナーを逃すことなく確実にリサイクルトナーにすることができ、リサイクル効率を向上することができる。
【００２７】
上記構成では、リサイクル効率を高められるが、経時使用により回収コイル７０から戻し路用排出口１３１までの循環路やトナー分級装置６０内が廃棄トナーで一杯になってしまう。
【００２８】
この問題を解消するため、図１１に示すように、回収コイル７０の下方に開口１３２を形成し、この開口１３２は通常、蓋１３３によって閉じられている。蓋１３３は、図示していないソレノイド、カム等の適宜な駆動手段によって開閉可能に構成されている。
【００２９】
このように構成されたリサイクル装置は、通常、開口１３２を閉じている蓋１３３を駆動手段によって所定のタイミング、例えば一定時間毎もしくは所定コピー枚数毎に作動することにより開口１３２が開かれる。そして、開口１３２が開かれると、循環路やトナー分級装置６０内に溜っている廃棄トナーがその開口１３２から下方へ落下し、図示していないトナー搬送パイプを介して廃棄用ボトル５２に排出される。なお、廃棄用ボトル５２を開口１３２の下方に設置すれば、廃棄トナーを直接、廃棄用ボトル５２に排出することも可能である。
【００３０】
このようにすれば、十分に分級作用が与えた後に残った廃棄トナーを処分することができる。
ところで、回収トナーに十分な分級作用が与えられるように、円筒状網６８内にいる時間を多く取れば、良質のトナーを確実にリサイクルトナーにすることができる。
【００３１】
そこで、本発明の他の実施の形態では図１２に示すように、円筒状網６８から回収コイル７０に向かう通路１４１を閉鎖可能な蓋部材１４０を設けている。この蓋部材１４０は、実線で示す通路１４１を塞ぐ位置と点線で示す通路１４１を開放する位置との間で移動可能に装着され、図示していないソレノイド、カム等の駆動手段によって両位置間を移動されるように構成している。
【００３２】
このように構成されたリサイクル装置では、分級中において蓋部材１４０で回収コイル７０に向かう通路１４１を閉鎖させている。従って、回収トナーは円筒状網６８内で繰り返し分級作用を受けることになり、良質のトナーを逃すことなく確実にリサイクルトナーとして矢印Ｂのように回収コイル６９上へ落下させることができる。そして、蓋部材１４０は所定の条件、例えば分級が終了したり、所定コピー枚数毎に達したりすると、点線の通路１４１を開放する位置へ移動される。この移動によって、円筒状網６８内に留まっていた廃棄トナーが通路１４１を通って矢印Ｃのように回収コイル７０上へ落下し、この回収コイル７０を経由して廃棄用ボトル５２に排出される。
【００３３】
また、本発明の他の実施の形態ではトナー分級装置６０をコピー動作中以外にも作動させている。このように構成することによって、トナー分級装置６０内の分級するトナーをクリアーした状態にでき、これによって入力トナー量が多い場合でも余裕をもった分級作業が可能となる。特に、例えば上記した板バネ８２と突起８１で円筒状網６８の目詰まりを防止するため振動を加える機構を備えている装置では、分級後も円筒状網６８に振動を加えるようにすることで、円筒状網６８を常に目詰まりのない状態に保つことができ、余裕をもった分級作業が可能となる。さらに、図１０や図１２に示した実施の形態のように、分級時間が多少長くなる装置ではコピー動作中以外の作動で長くした分を補填することができ、きわめて有効である。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１の構成によれば、分級装置に廃棄現像剤を回収部へ導く通路を閉鎖して回収現像剤を分級位置に留める蓋部材を設け、該蓋部材が廃棄現像剤を回収部へ導く通路を閉鎖する位置と開放する位置との間で移動可能であって、分級中は閉鎖位置に保持され、分級後に開放位置に移動されるので、リサイクル率の高い確実な分級が得られる。
【００３５】
請求項２の構成によれば、回収現像剤の移送方向にて、分級装置の下流側に、回収現像剤を分級装置の上流側に戻す戻し路を設けたので、リサイクル率の高い確実な分級が得られる。
【００３６】
請求項３の構成によれば、分級装置または戻し戻し路に分級後の廃棄現像剤を排出する手段を設け、該排出手段が所定のタイミングで廃棄現像剤を排出するので、分級装置及び戻し戻し路に廃棄現像剤が充満されることが防止できる。
【００３７】
請求項４の構成によれば、分級装置が画像形成動作中以外にも稼働されるので、入力トナー量が多い場合でも余裕をもった分級作業が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るリサイクルトナー分級装置を備えた複写機の全体的内部機構の概略構成図である。
【図２】画像形成部から廃トナーを回収して分級装置へ搬送するまでの構成部分の概略断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線において矢示方向から見た分級装置の概略断面図である。
【図４】分級網の具体的な構成を示す斜視図である。
【図５】分級補助部材と目詰まり防止部材の別の構成を示す図３に対応する概略断面図である。
【図６】画像形成部から廃トナーを回収して直接的に現像装置へ分級したトナーを送るための構成を示す概略断面図である。
【図７】分級装置をプロセスカートリッジに一体化した状態を示す概略斜視図である。
【図８】トナーバンクを備えた複写機の全体的内部機構の概略構成図である。
【図９】トナーバンクから現像装置へトナーを移送するためのトナー搬送手段を構成する粉体ポンプ（モーノポンプ）部の構成例を示す要部断面図である。
【図１０】本発明の一実施の形態を示す画像形成部から廃トナーを回収して分級装置へ搬送するまでの構成部分の概略断面図である。
【図１１】図１０の廃棄トナー回収部を示す概略断面図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態を示す画像形成部から廃トナーを回収して分級装置へ搬送するまでの構成部分の概略断面図である。
【符号の説明】
６０ トナー分級装置
６１，６２ 排出口
６５ 搬送スクリュー
６７ ホルダー
６８ 分級網
６９，７０ 回収コイル
７１ ケース
１３１ 戻し路用排出口
１３２ 開口
１３３ 蓋
１４０ 蓋部材
１４１ 通路

Claims (4)

1. 画像形成処理後に残留する現像剤を回収し、該回収現像剤を分級装置により分級した後、再び使用する画像形成装置の現像剤リサイクル装置において、
   前記分級装置に廃棄現像剤を回収部へ導く通路を閉鎖して回収現像剤を分級位置に留める蓋部材を設け、該蓋部材が廃棄現像剤を回収部へ導く通路を閉鎖する位置と開放する位置との間で移動可能であって、分級中は閉鎖位置に保持され、分級後に開放位置に移動されることを特徴とする現像剤リサイクル装置。
2. 請求項１に記載の現像剤リサイクル装置において、前記回収現像剤の移送方向にて、前記分級装置の下流側に、前記回収現像剤を前記分級装置の上流側に戻す戻し路を設けたことを特徴とする現像剤リサイクル装置。
3. 請求項２に記載の現像剤リサイクル装置において、前記分級装置または前記戻し戻し路に分級後の廃棄現像剤を排出する手段を設け、該排出手段が所定のタイミングで廃棄現像剤を排出することを特徴とする現像剤リサイクル装置。
4. 請求項１ないし３の何れか１項に記載の現像剤リサイクル装置において、前記分級装置が画像形成動作中以外にも稼働されることを特徴とする現像剤リサイクル装置。

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