JP5949087B2 - 粉体搬送装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
図示するプロセスカートリッジ300は、潜像を担持する感光体301と、感光体301上の潜像を現像してトナー像を形成する現像ローラ303と、トナー像を記録紙又は一次転写部材等の転写媒体に転写した後に感光体301上に残留する転写残トナーを掻き取るクリーニングブレード305と、クリーニングブレード305により掻き取られた廃トナーを搬送するフレキシブルスクリュ307と、フレキシブルスクリュ307により搬送された廃トナーを収容する廃トナーボックス309と、を備える。
電子写真方式の画像形成プロセスでは、画像形成装置本体に設けられた駆動装置(不図示)により感光体301が矢印A方向に回転し、表面の感光層が帯電ローラ311により一様な高電位に帯電(初期化)される。一様帯電された感光体301の感光層は、不図示の露光装置からのレーザ光Lにより画像データに基づいて選択的に露光され、この露光により電位の減衰した低電位部と、帯電ローラ311の初期化による高電位部とから構成される静電潜像が形成される。静電潜像の低電位部(又は高電位部)が現像ローラ303との対向位置にくると、表面にトナー薄層を形成した現像ローラ303からトナーが転移されてトナー像が形成(現像)される。
転写部313においてトナー像が転写媒体に転写された後、感光体301に突き当てられたクリーニングブレード305によって感光体301の表面に残留する転写残トナーがクリーニングされ、不図示の除電装置によって感光体301表面の残留電荷が除去され、次のトナー像の形成に備えられる。クリーニングブレード305によって掻き取られた廃トナーは、フレキシブルスクリュ307によって、トナーホッパ315の上部に配置された廃トナーボックス309へ搬送される。
フレキシブルスクリュ307は、エラストマーゴム等で成型された柔軟性のあるスクリュであり、可撓性を有するフレキシブル回転軸307aと、フレキシブル回転軸307aの外周面に螺旋状に固定された搬送羽根307bとを備えている。トナー搬送用部材として柔軟性を有するフレキシブルスクリュ307を使用することで、図10のように感光体301から転写残トナーを掻き取るクリーニングブレード305部分と、廃トナーを収容する廃トナーボックス309とが上下に分かれて配置されているようなプロセスカートリッジ300においても、単一のスクリュで搬送を行うことができ、廃トナー搬送路の設計自由度が格段に向上する。
図示するように、フレキシブルスクリュ307の回転軸の偏心を抑制するには、フレキシブルスクリュ307の搬送羽根307bの軸方向中間部の一部分を除去し、感光体フレーム317から伸ばしたリブ319にてフレキシブル回転軸307aを回転自在に支持する方法がある。しかし、この方法では、搬送羽根307bが中途で切断された形状となることから、リブ319周辺にて廃トナーの詰まりが発生しやすくなるという問題がある。
また、特許文献1のように、螺旋状のスクリュを剛性のある回転軸に巻き付けて固定することによっても、スクリュの偏心を抑制することができる。しかしながら、回転軸の剛性を高めると、廃トナー搬送路の設計自由度が低下するという問題がある。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、フレキシブルスクリュの偏心を防止することにより、異常音、感光体表面への傷、感光体表面の傷による画像不良、及び廃トナーの詰まりによるクリーニング不良の発生を防止可能な粉体搬送装置、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を目的とする。
即ち、本発明に係る粉体搬送装置は、感光体から掻き取られた廃トナーを、フレキシブルスクリュを用いて廃トナーボックスへ搬送する際に、稼働時のトルクによってフレキシブルスクリュが偏心する箇所に、その位置を規制する規制スクリュを配置することで、フレキシブルスクリュの外周部を包囲することなく、その偏心を防ぐものである。
以下、本発明の詳細について、図面を用いて具体的に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
画像形成装置100は、筐体101の略中央部にイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の色毎に、4つのプロセスカートリッジ200(200Y、200M、200C、200K)が並列に配置されている。プロセスカートリッジ200の上方には、各プロセスカートリッジ200に収容されたドラム状の感光体201(201Y、201M、201C、201K)に潜像を形成するための露光装置103が配置されている。プロセスカートリッジ200の下方には、複数の支持ローラ105に巻き掛けられた中間転写ベルト107が配置されている。中間転写ベルト107の図中右側には、中間転写ベルト107から記録媒体Pにトナー像を転写する二次転写ユニット109と、トナー像転写後の中間転写ベルト107を清掃する中間転写体クリーニング装置111が配置されている。
中間転写ベルト107の下方には、中間転写体クリーニング装置111によって中間転写ベルト107からクリーニングされた廃トナーを回収する廃トナー回収容器113が配置されている。また、廃トナー回収容器113の下方には、記録媒体Pを積載・収容する給紙カセット115が配置されている。給紙カセット115の搬送方向下流には、記録媒体Pを給送する給紙ローラ117と、給紙ローラ117にて給紙された記録媒体Pを二次転写ユニット109へと搬送する搬送ローラ対119と、二次転写ユニット109にて転写されたトナー像を熱定着する定着装置121と、記録媒体Pを画像形成装置100外に排出する排出ローラ対123と、を備えている。
プロセスカートリッジ200は、露光装置103によって形成された潜像を担持する感光体201と、感光体201上の潜像を現像してトナー像を形成する現像ローラ203と、トナー像を中間転写ベルトに転写した後に感光体201上に残留する転写残トナーを掻き取るクリーニングブレード205と、クリーニング後の感光体201表面を一様に帯電させる帯電ローラ207と、を備えている。
また、プロセスカートリッジ200は、クリーニングブレード205によって掻き取られた廃トナーを搬送するフレキシブルスクリュ15、及びフレキシブルスクリュ15に隣接配置されて、フレキシブルスクリュ15の偏心を抑制する規制スクリュ21を備えた粉体搬送装置1と、粉体搬送装置1によって搬送された廃トナーを収容する廃トナーボックス209と、を備えている。廃トナーボックス209は、現像ローラ203に供給するトナー及び現像剤を収容するトナーホッパ211上に配置されている。
次いで、静電潜像の低電位部(又は高電位部)が現像ローラ203との対向位置にくると、表面にトナー薄層を形成した現像ローラ203からトナーが転移されてトナー像を形成(現像)する。各プロセスカートリッジ200にて形成された色毎のトナー像が、一次転写部107aにおいて順次中間転写ベルト107に転写され、中間転写ベルト107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。
トナー像が中間転写ベルト107に転写された後、感光体201に突き当てられたクリーニングブレード205によって感光体201の表面に残留する転写残トナーがクリーニングされ、不図示の除電装置によって感光体201表面の残留電荷が除去され、次のトナー像の形成に備えられる。クリーニングブレード205によって掻き取られた廃トナーは、粉体搬送装置1によって、トナーホッパ211の上部に配置された廃トナーボックス209へ搬送される。
他方、給紙カセット115から給紙ローラ117によって給紙された記録媒体Pは、搬送ローラ対119によって下流側へと搬送され、中間転写ベルト107と二次転写ユニット109とが形成するニップ部に到達する。このニップ部において、トナー像が中間転写ベルト107から転写され、さらに搬送方向下流側に配置された定着装置121へ導かれてトナー像が熱定着され、排出ローラ対123によって画像形成装置100外に排出される。
本発明の第一の実施形態に係る粉体搬送装置について説明する。図3乃至図5は、本発明の一実施形態に係る粉体搬送装置について説明する図である。図3は、本発明に関わるプロセスカートリッジの感光体周辺を拡大して示した概略断面図である。図4は、図3に示す第一の実施形態に係る粉体搬送装置部分の軸方向の状態を示した概略図である。図4においては、クリーニングブレードの記載を省略している。図5は、図4の規制スクリュ部分の拡大図である。
粉体搬送装置1は、感光体201から掻き取られた廃トナー(粉体)を搬送する搬送経路11と、搬送経路11内に配置されて可撓性を有し、回転することにより搬送経路11内の粉体を所定方向に搬送するフレキシブルスクリュ15と、フレキシブルスクリュ15に隣接配置されてフレキシブルスクリュ15の偏心を抑制する規制スクリュ21と、を備えている。
廃トナー搬送手段としてフレキシブルスクリュ15を使用しているので、搬送経路11が中間部において屈曲しているような場合や、感光体201周辺の廃トナー回収部13と廃トナーボックス209とが離間配置されているような場合であっても、一本のスクリュを用いてトナーを搬送することができ、搬送経路の設計の自由度が格段に向上する。
規制スクリュ21は、少なくとも感光体201の軸方向中央部付近に設置されていることが望ましい。感光体201の軸方向中央部付近は、第一搬送経路11a内においてフレキシブルスクリュ15の撓みが大きくなる部分であり、この部分におけるフレキシブルスクリュ15の移動範囲を規制することで、効果的に偏心を抑制することができる。また、第一搬送経路11a内に位置するフレキシブルスクリュ15部分の軸方向長よりも短い規制スクリュ21を、フレキシブルスクリュ15の軸方向に複数配置してもよい。この場合、より効果的に偏心を抑制することができる。
なお、規制スクリュ21によってフレキシブルスクリュ15を安定的に支持するためには、規制スクリュ21の規制羽根25は少なくとも一回転分、言い換えれば、少なくとも規制回転軸23周りに360度分の規制羽根25を形成することが必要である。
規制スクリュ21の各谷部21a内には、夫々フレキシブルスクリュ15の各山部15bが挿入され、規制スクリュ21の各山部21bは、夫々フレキシブルスクリュ15の各谷部15a内に挿入されている。即ち、規制回転軸23に対してスパイラル状に連続形成された規制羽根25は、スパイラル状に連続するフレキシブル回転軸17の露出部分、即ち、軸方向に隣接する搬送羽根19間に挿入されている。
ここで、規制スクリュ21の規制羽根25の螺旋の向きは、フレキシブルスクリュ15の搬送羽根19の螺旋の向きとは逆向きに設定されている。また、規制羽根25のピッチは、搬送羽根19のピッチと同一に設定されている。この場合、規制スクリュ21の単位時間あたりの回転数をフレキシブルスクリュ15の単位時間あたりの回転数と同一にすることで、規制羽根25と搬送羽根19とが接触しにくくなり、双方の羽根をスムーズに回転させることが可能となる。
また、規制スクリュ21の回転方向をフレキシブルスクリュ15の回転方向に対してウィズ方向、即ち、規制スクリュ21がフレキシブルスクリュ15に接触した時に同方向となるように回転させることで、フレキシブルスクリュ15と規制スクリュ21による廃トナーの搬送方向を同一方向にすることができる。従って、規制スクリュ21を隣接配置したフレキシブルスクリュ15部分における廃トナーの搬送性が低下せず、廃トナー詰まりを発生し難くすることができる。
さらに、規制スクリュ21とフレキシブルスクリュ15とを、接触時に同方向となるように回転させることで、規制羽根25がフレキシブル回転軸17に接触したときのフレキシブル回転軸17への傷の発生を抑制することが可能となる。
また、フレキシブルスクリュ15が変形していない状態においても、フレキシブルスクリュ15が感光体フレーム213に触れない範囲で、規制スクリュ21がフレキシブルスクリュ15に接触する位置に規制スクリュ21を配置することで、フレキシブルスクリュ15の回転をより安定させることができる。この場合には、規制スクリュ21をフレキシブルスクリュ15に接触させて従動回転(連れ回り)させることができる。従って、規制スクリュ21を回転させるための回転モータ等の駆動源が不要となり、粉体搬送装置1を小型化することができる。
フレキシブルスクリュの偏心を抑制してその位置を規制することで、フレキシブル回転軸が撓むことによって搬送羽根が感光体フレームや感光体に定期的に接触することによる異音の発生や、接触によって発生する感光体表面への傷、及び感光体の表面傷による異常画像を防止することができる。
また、フレキシブルスクリュの位置を規制する規制部材として螺旋状の羽根を有する規制スクリュを設置したので、廃トナー搬送量の減少を防止し、廃トナー詰まりによるクリーニング不良を防ぐことができる。また、フレキシブルスクリュの外周部を包囲しなくてもフレキシブルスクリュの偏心を抑制することができるので、廃トナー回収部における廃トナーバッファ量の減少が無く、廃トナー詰まりによるクリーニング不良を防ぐことができる。
本発明の第二の実施形態に係る粉体搬送装置について説明する。図6は、本発明の第二の実施形態に係る粉体搬送装置を示す図であり、粉体搬送装置部分の軸方向の状態を示した概略図である。第一の実施形態と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。本実施形態においては、規制スクリュの軸方向長を第一の実施形態の規制スクリュよりも長くした点に特徴がある。
そこで、本実施形態においては、少なくともクリーニングブレード205と隣接する部分に規制スクリュ31を設ける。また、規制スクリュ31の長さは、クリーニングブレード205の長手方向長よりも長く、即ち、規制スクリュ31の軸方向両端に位置する山部31b間の間隔を、クリーニングブレード205の長手方向長よりも長く設定する。
このように、規制スクリュ31を配置することで、フレキシブルスクリュ15の偏心を効果的に抑制し、その回転を安定させることができる。さらに、第一の実施形態と同様に、規制スクリュ31による廃トナー搬送方向をフレキシブルスクリュ15による廃トナー搬送方向とを同一方向とすることで、フレキシブルスクリュ15のみを設けた場合に比べて、より多くの廃トナーを搬送することができる。また、規制スクリュ31を隣接して配置した部位の単位時間あたりの廃トナー搬送量が増大するので、少なくとも第一搬送経路11aにおける廃トナー搬送量及び性能を高めることができる。
また、図示するように、フレキシブルスクリュ15は、軸方向一端部にフレキシブルスクリュギヤ37を備えている。なお、フレキシブルスクリュ15の軸方向他端部側には廃トナーボックス209が配置されている(図2参照)。規制スクリュ31は、その軸方向一端部に規制スクリュギヤ39を備えており、規制スクリュギヤ39とフレキシブルスクリュギヤ37が、噛み合っている。即ち、規制スクリュ31は、規制スクリュギヤ39を介してフレキシブルスクリュギヤ37から駆動力を得ており、フレキシブルスクリュ15の駆動源(モータ)と同一の駆動源から駆動力を得る構成である。このように、規制スクリュ31がフレキシブルスクリュ15との連れ回りではなく、駆動力を得て回転するので、廃トナー量が多い場合であっても、安定して廃トナーを搬送することができる。
本発明の第三の実施形態に係る粉体搬送装置について説明する。図7は、第三の実施形態に係る粉体搬送装置を示す図であり、(a)は感光体周辺を拡大して示した概略断面図であり、(b)はフレキシブルスクリュと規制スクリュの軸方向の状態を示した概略図である。上記実施形態と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
上述の各実施形態においては、規制スクリュが規制回転軸を有する構成、即ち有軸のスクリュの例を示したが、図7に示すように、規制スクリュを規制回転軸を有さない構成、即ち無軸のスクリュとしてもよい。
図示するように、粉体搬送装置3の規制スクリュ41は、螺旋状の規制羽根45を備えている。規制羽根45の径方向中央部には、規制スクリュ41の軸方向一端部から他端部にかけて連続的に貫通形成された中空部43を有している。規制スクリュ41は、規制羽根45を固定する規制回転軸を有しておらず、上記実施形態において規定回転軸に相当する部位が中空部43となっている。
規制回転軸に相当する部位を中空部43とし、規制スクリュ41を無軸のスクリュとすることで、規制スクリュ41の外径を小さくし、粉体搬送装置3を小型化することができる。即ち、フレキシブルスクリュ15と規制スクリュ41に関し『搬送羽根19の径方向長<規制羽根45の径方向長+中空部43の直径』となるように設定すれば、規制羽根45がフレキシブル回転軸17に接触したときに、搬送羽根19と規制スクリュ41とが緩衝せず、フレキシブルスクリュ15の偏心を防止することができる。また、規制スクリュ41を無軸とすることで、廃トナー搬送量を増大させることができる。
本発明の第四の実施形態に係る粉体搬送装置について図8、及び図9に基づいて説明する。図8は、本発明に関わるプロセスカートリッジの感光体周辺を拡大して示した概略断面図である。図9は、図8に示す第一の実施形態に係る粉体搬送装置部分の軸方向の状態を示した概略図である。本実施形態においては、規制羽根を規制回転軸に固定していない点に特徴がある。
粉体搬送装置4の規制スクリュ51は、規制回転軸53及び規制回転軸53の外周部に螺旋状に巻き回された規制羽根55を備えている。規制羽根55自体は第三の実施形態と同様に無軸のスクリュであり、規制羽根55の径方向中央部には、規制スクリュ51の軸方向一端部から他端部にかけて連続的に貫通形成された中空部57を有している。中空部57内には、規制回転軸53が規制羽根55に対して相対回転可能に挿し通されている。
規制羽根55は、フレキシブル回転軸17に接触して従動回転可能な位置に設置されるとともに、規制回転軸53はプロセスカートリッジ200の適所によって回転不能に固定されている。規制羽根55が規制回転軸53に対して相対回転するので、規制羽根55が回転しながらフレキシブルスクリュ15の偏心を抑制する。また、第四の実施形態のように規制羽根55を無軸とした場合の規制羽根55の撓みを防止し、効果的にフレキシブルスクリュ15の偏心を抑制することができる。
Claims (9)
- 粉体を搬送する搬送経路と、該搬送経路内に配置された可撓性を有するフレキシブル回転軸、及び該フレキシブル回転軸の外周部に螺旋状に固定された搬送羽根を有し、回転することにより前記搬送経路内の粉体を所定方向に搬送するフレキシブルスクリュと、を備えた粉体搬送装置であって、
前記フレキシブルスクリュの偏心を抑制する螺旋状の規制羽根を有する規制スクリュを備え、該規制スクリュの径方向に突出する各山部が、径方向に突出する前記フレキシブルスクリュの各山部間に位置する各谷部内に挿入されていることを特徴とする粉体搬送装置。 - 前記規制スクリュは、規制回転軸、及び該規制回転軸の外周部に螺旋状に固定された前記規制羽根を備え、前記規制羽根の径方向長が前記搬送羽根の径方向長より長いことを特徴とする請求項1に記載の粉体搬送装置。
- 前記規制スクリュは、前記規制羽根の径方向中央部に軸方向一端部から他端部にかけて連続的に貫通形成された中空部を備えていることを特徴とする請求項1に記載の粉体搬送装置。
- 前記規制スクリュは、前記フレキシブルスクリュよりも剛性の高い材料から形成されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の粉体搬送装置。
- 前記規制スクリュが、前記フレキシブルスクリュの軸方向に沿って複数設置されていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の粉体搬送装置。
- 前記規制羽根は、螺旋の向きが前記搬送羽根とは逆向きであり、且つ、ピッチが前記搬送羽根と同一であり、
前記規制スクリュの単位時間あたりの回転数が、前記フレキシブルスクリュの単位時間あたりの回転数と同一であることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の粉体搬送装置。 - 前記フレキシブルスクリュは、前記規制スクリュが隣接配置された規制部位と、該規制部位の搬送方向下流側に配置されて前記規制スクリュが隣接配置されていない非規制部位とを備え、該非規制部位の前記搬送羽根のピッチが前記規制部位の前記搬送羽根のピッチよりも大きいことを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の粉体搬送装置。
- トナー像を担持する像担持体と、該トナー像を転写媒体に転写した後の前記像担持体表面に残留するトナーを除去するクリーニング装置と、該クリーニング装置によって除去された廃トナーを搬送する請求項1乃至7の何れか一項に記載の粉体搬送装置と、を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 請求項8に記載のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成措置。
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