(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを感光体表面に供給して感光体表面の潜像を現像し感光体表面にトナー像を形成する現像装置と、
この現像装置により感光体表面に形成されたトナー像の記録紙への転写後に感光体表面に付着している残留トナーを除去する除去手段と、この除去手段により除去されたトナーを回収する回収路とを有するクリーニング装置と、
このクリーニング装置で回収された残留トナーを前記現像装置へ搬送するトナー搬送装置とを備えた画像形成装置であって、
前記除去手段と前記回収路との間に配置され、前記感光体表面と摺接することなく、前記除去手段から回収路に至るクリーニング装置の壁面と摺接しつつ回転する多孔質の弾性体からなる紙粉捕集ローラであって、当該紙粉捕獲ローラの回転方向に関し当該紙粉捕獲ローラの表面と前記壁面との摺接部の手前部分に紙粉を貯留させるとともに当該紙粉捕獲ローラの孔にトナーを入り込ませて前記摺接部を通過させて前記回収路に向け搬送する紙粉捕獲ローラを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置に関する。より詳しくは、電子写真方式によりトナーを用いて記録紙上に画像を形成する、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、主として、トナーに混入している紙粉を除去する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式により記録紙上にトナー像を形成する画像形成装置のなかには、現像装置により感光体表面に形成したトナー像の記録紙への転写後に感光体表面に付着している残留トナーを除去し、この残留トナーを前記現像装置へ搬送して再利用するものがある。
【０００３】
このように残留トナーを再利用する画像形成装置においては、記録紙からの紙粉が残留トナー中に混入するので、この紙粉を除去する必要がある。
【０００４】
従来、残留トナー中に混入している紙粉を除去する手段としては、ネット状ないし格子状のフィルターが一般的に用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようなフィルターを用いて紙粉を除去する技術では、紙粉によってフィルターに目詰まりが生じ、再利用すべきトナーの円滑な搬送が得られなくなってしまうことがあるという難点がある。
【０００６】
本発明の目的は、以上のような問題を解決し、トナーに混入している紙粉を除去することができると同時に、再利用すべきトナーを確実に搬送することのできる画像形成装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の画像形成装置は、トナーを感光体表面に供給して感光体表面の潜像を現像し感光体表面にトナー像を形成する現像装置と、
この現像装置により感光体表面に形成されたトナー像の記録紙への転写後に感光体表面に付着している残留トナーを除去する除去手段と、この除去手段により除去されたトナーを回収する回収路とを有するクリーニング装置と、
このクリーニング装置で回収された残留トナーを前記現像装置へ搬送するトナー搬送装置とを備えた画像形成装置であって、
前記除去手段と前記回収路との間に配置され、前記感光体表面と摺接することなく、前記除去手段から回収路に至るクリーニング装置の壁面と摺接しつつ回転する多孔質の弾性体からなる紙粉捕集ローラであって、当該紙粉捕獲ローラの回転方向に関し当該紙粉捕獲ローラの表面と前記壁面との摺接部の手前部分に紙粉を貯留させるとともに当該紙粉捕獲ローラの孔にトナーを入り込ませて前記摺接部を通過させて前記回収路に向け搬送する紙粉捕獲ローラを備えたことを特徴とする。
【作用】
請求項１記載の画像形成装置によれば、現像装置によって感光体表面にトナーが供給され、このトナーにより感光体表面の潜像が現像されてトナー像が形成される。トナー像が記録紙へ転写された後に感光体表面に付着している残留トナーは、クリーニング装置が備えている除去手段によって除去され、回収路に回収される。回収された残留トナーはトナー搬送装置によって現像装置へ搬送され、再利用されることとなる。
【０００８】
感光体表面に付着している残留トナーが上記除去手段によって除去される際、感光体表面に付着している紙粉も残留トナーとともに除去され、回収路に向かうこととなるが、除去手段と回収路との間には、多孔質の弾性体からなる紙粉捕集ローラが配置されており、この紙粉捕集ローラが、除去手段から回収路に至る壁面と摺接しつつ回転しているので、残留トナーに混入している紙粉は、紙粉捕集ローラと壁面との摺接部を通過することができず、その手前部分に滞留することとなる。一方、残留トナーは、紙粉捕集ローラが多孔質の弾性体からなっていることから、その孔に入り込むことにより紙粉捕集ローラによって搬送され、回収路に至ることとなる。
【０００９】
概して、紙粉は、トナーに比べて著しく大きいため、紙粉捕集ローラと壁面との摺接部には入り込まず、その手前部分に滞留することとなるのに対し、トナーはその径が著しく小さいから紙粉捕集ローラの孔に入り込んで搬送されるという作用が得られることとなる。
【００１０】
また、仮に、紙粉が紙粉捕集ローラと壁面との摺接部に入り込んだとしても、紙粉捕集ローラは多孔質の弾性体からなっていて壁面と弾性力を持って摺接しており、しかも、紙粉は繊維質でいわば尖った状態となっているので、上記摺接部を通過する過程で紙粉捕集ローラに突き刺ささるようにして捕獲されることとなる。
【００１１】
以上のように、この請求項１記載の画像形成装置によれば、従来のようなフィルターを用いることなく紙粉を捕集することができ、したがって紙粉によってフィルターに目詰まりが生じるということもなく、再利用すべきトナーの円滑な搬送を得ることができる。
【００１２】
しかも、従来のようなフィルターを用いて残留トナー中に混入している紙粉を除去するには、トナーがフィルターを通過するように、トナーを搬送する（流動させる）ための手段、例えば攪拌羽根等が必要であったため、部品点数が多くなると同時に余分なスペースが必要であったが、この発明によれば、紙粉捕集ローラが、いわばフィルターとトナー搬送手段とを構成しているので、部品点数が削減されると同時に余分なスペースも不要となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は本発明に係る画像形成装置の一実施形態を用いたプリンタの一例を示す外観斜視図、図２は正面図、図３は平面図、図４は断面図である。
【００１５】
これらの図、主として図４において、１００はプリンタ本体であり、そのケース１０１内には、給紙ローラ１０２、光学ユニット１１０、画像形成ユニット２００、定着ユニット１２０、排紙ローラ１０３が設けられている。なお、図１において画像形成ユニット２００は概略的に（模式的に）描いてある。
【００１６】
６００は画像形成ユニット２００にトナーを補充するトナー補給手段をなすトナータンクである。
【００１７】
図３において、Ｐ２は排紙トレイ１０８上に排紙されつつある記録紙を、図２において、Ｐ３は排紙トレイ１０８に排紙された記録紙を示している。
【００１８】
以下、本体１００、画像形成ユニット２００について詳しく説明する。
【００１９】
先ず、本体１００の全体構成について、主として図４を参照して説明する。
【００２０】
ケース１０１の背部には、給紙トレイ１０４が回動可能に設けられている。給紙トレイ１０４は、ケース１０１の背部に回動可能に支持されたベース部１０４ａと、このベース部１０４ａに対してスライド可能に取り付けられたトレイ１０４ｂとを有しており、不使用時には、図４に破線で示すように、トレイ１０４ｂがベース部１０４ａに収納された状態でケース背面と密着するように折り畳まれ、使用時には実線で示すように開かれて使用に供される。
【００２１】
給紙トレイ１０４にセットされた記録紙Ｐは、給紙ローラ１０２によって１枚ずつ給送される。
【００２２】
給送された記録紙は、紙ガイド１０５と画像形成ユニット２００の下面とで形成された給紙経路Ａ１を通り、後述するようにしてトナー像が形成される感光ドラム２０１と転写ローラ１０６との間に達する。ここで感光ドラム２０１からトナー像が転写された記録紙は、経路Ａ２を経て定着ユニット１２０の定着ローラ１２１と加圧ローラ１２２との間を通ることによりトナー像が定着され、上方に湾曲した排紙経路Ａ３を経て排紙ローラ１０３によって排紙口１０７から排紙トレイ１０８上に排出される。
【００２３】
１０９は前記排紙経路Ａ３が形成されているカバーであり、本体１００に対して軸１０９ａ，１０９ａで開閉可能に構成されている。前記排紙口１０７は、このカバー１０９の上面に形成されており、また、前記定着ユニット１２０は、このカバー１０９に取り付けられている。このカバー１０９は、紙詰まり時あるいは、メンテナンス時に、手前側に開かれる。
【００２４】
次に、画像形成ユニット２００について説明する。
【００２５】
図５は画像形成ユニット２００およびトナータンク６００を示す部分省略斜視図、図６は図５におけるＶＩ−ＶＩ断面図、図７は画像形成ユニット２００およびトナータンク６００を示す模式的平面図、図８は画像形成ユニット全体を示す模式的な平面図、図９はクリーニング装置４００における作用説明図である。
【００２６】
主として図５、図６に示すように、画像形成ユニット２００は、感光体である感光ドラム２０１と、帯電ローラ２０２と、現像装置３００と、クリーニング装置４００と、トナー搬送装置５００とを、ケース２１０に組み込むことにより、単一のユニットとして構成されている。
【００２７】
感光ドラム２０１は、アルミドラムからなる導電性基体上に有機感光体からなる感光層を形成して構成されており、ケース２１０に回転可能に支持され、図示しない駆動機構により矢印ａ方向に回転駆動される。
【００２８】
帯電ローラ２０２は、図示しない押圧機構により感光ドラム２０１に対して押圧されており、感光ドラム２０１に従動しながら感光ドラム２０１を帯電させるようになっている。帯電ローラ２０２にはバイアス電圧が印加されている。
【００２９】
帯電した感光ドラム２０１は、図４に示した光学ユニット１１０から発せられるレーザービームＬＢによって走査され、これによって感光ドラム２０１の表面に潜像が形成される。
【００３０】
ケース２１０は、下ケース２２０と上ケース２３０とで構成されており、上ケース２３０にはビーム走査用のスリット２３１が形成されている。
【００３１】
現像装置３００は、下ケース２２０により、その長手方向に形成されたトナー貯留室３０１と、このトナー貯留室３０１内において回転可能に設けられた供給ローラ３１０と、同じく回転可能に設けられた現像ローラ３２０と、この現像ローラ３２０の軸線方向に沿って現像ローラ３２０の表面に摺接し、前記感光ドラム２０１表面に供給されるトナー量を規制する規制ブレード３３０とを備えている。
【００３２】
供給ローラ３１０および現像ローラ３２０は、感光ドラム２０１の駆動機構に連動する駆動機構によりそれぞれ図６矢印方向に回転駆動される。
【００３３】
規制ブレード３３０はステンレス鋼板等の弾性体で構成されており、取付部材３３１によって上ケース２３０に取り付けられている。規制ブレード３３０の下端は、Ｌ字型に屈曲されており、その屈曲角部において現像ローラ３２０と摺接している。
【００３４】
供給ローラ３１０は、多孔質の弾性体（例えばスポンジ）で構成されており、現像ローラ３２０と摺接している。供給ローラ３１０は、トナー貯留室３０１内に貯留されているトナーを攪拌しながら回転し、摺接部において現像ローラ３２０の表面にトナーを擦り付けるようにして供給する（コーティングする）。
【００３５】
現像ローラ３２０の表面にコーティングされたトナーは、規制ブレード３３０と摺接することによって薄層化されるとともに摩擦帯電される。
【００３６】
現像ローラ３２０にはバイアス電圧が印加されており、薄層化されたトナーは感光ドラム２０１へと搬送され、現像ローラ３２０と感光ドラム２０１との圧接部で構成されているニップ部で感光ドラム２０１の潜像に反転現像される。これによって、感光ドラム２０１表面の潜像が現像されてトナー像が形成される。
【００３７】
感光ドラム２０１の表面に形成されたトナー像は、トナー像と逆極性のバイアス電圧が印加されている転写ローラ１０６（図４参照）と感光ドラム２０１とで挟まれて搬送されている記録紙に転写される。
【００３８】
クリーニング装置４００は、残留トナーの除去手段であるクリーニングブレード４１０と、紙粉捕集ローラ４３０と、トナーを回収する回収路（以下トナー回収路ともいう）５６０とを備えている。
【００３９】
クリーニングブレード４１０は取付部材４２０によって上ケース２３０に取り付けられている。クリーニングブレード４１０の下縁４１１は、感光ドラム２０１の周面に当接しており、トナー像が記録紙に転写された後に感光ドラム２０１の表面に付着している残留トナーを、トナー回収路５６０に向けて掻き落とすようになっている。４４０は、下ケース２２０に取り付けられ、感光ドラム２０１と摺接しているフィルムシールである。クリーニングブレード４１０によって掻き落とされた残留トナーは、このフィルムシール４４０によって紙粉捕集ローラ４３０に案内される。
【００４０】
紙粉捕集ローラ４３０は、多孔質の弾性体（例えばスポンジ）で構成されており、クリーニングブレード４１０と回収路５６０との間に配置されている。紙粉捕集ローラ４３０は、感光ドラム２０１の駆動機構と連動する駆動機構（図示せず）により駆動され、クリーニングブレード４１０から回収路５６０に至る壁面２２３と摺接しつつ矢印方向に回転する。
【００４１】
なお、感光ドラム２０１は、残留トナーが掻き落とされることによりクリーニングされた後、再び前述した画像形成プロセスへ移行する。
【００４２】
トナー搬送装置５００は、現像装置３００とクリーニング装置４００との間に閉ループ状に配置されており、トナー搬送手段をなすコイルスプリング５１０と、このコイルスプリング５１０と係合してこれを循環駆動する駆動歯車５２０と、コイルスプリング５１０と摺接してこれを案内するほぼ溝形状のガイド部５３０（図８参照）とを備えている。
【００４３】
コイルスプリング５１０は無端状に構成されており、クリーニング装置４００の内部と現像装置３００の内部との間を循環可能に配置されている。
【００４４】
駆動歯車５２０は、感光ドラム２０１の駆動機構と連動する駆動機構（図示せず）により駆動されて、コイルスプリング５１０を矢印ｂ方向に循環駆動する。なお、コイルスプリング５１０は、その軸線回りに旋回しながら循環し、本実施形態では１回の循環に対し約５回旋回する。
【００４５】
図８は、画像形成ユニット２００全体を示す模式的な平面図である。
【００４６】
この図から明らかなように、ガイド部５３０は、自然放置状態では円環形状をなすコイルスプリング５１０を平面視ほぼ長円形状に矯正して案内する形状となっており、ほぼ１／４円弧状に形成された２つのコーナー部Ｃ１，Ｃ２と、半円弧状に形成されたコーナー部Ｃ３と、これらコーナー部を連結するほぼ直線的な部分Ｌ１，Ｌ２とで構成されている。
【００４７】
２つの直線部Ｌ１，Ｌ２のうち一方の直線部Ｌ１は、図６に示すように現像装置３００のトナー貯留室３０１内にあり、他方の直線部Ｌ２はクリーニング装置４００内にある。そして、一方の直線部Ｌ１については下ケース２２０の起立壁２２１と上ケース２３０の下面２３２とでガイド部を構成し、他方の直線部Ｌ２については、下ケース２２０の上面に形成した凹溝２２２でガイド部およびトナー回収路５６０を構成している。また、トナー貯留室３０１内にある直線部Ｌ１については、下ケース２２０の起立壁２２１と上ケース２３０の下面２３２とでコイルスプリング５１０の外側と上側とを案内するように構成してあり、結果として、トナー貯留室３０１に対してコイルスプリング５１０の内側方および下方を開放する開放箇所５３１を形成してある。なお、上ケース２３０の下面２３２はコイルスプリング５１０の上端と当接しないかあるいは当接しても軽く当接するように構成されており、循環するコイルスプリング５１０に対してほとんど抵抗とはならない。
【００４８】
すなわち、コイルスプリング５１０は、トナー貯留室３０１内においては、下ケース２２０の起立壁２２１と上ケース２３０の下面２３２とで上側および外側のみが案内され、トナーを貯留室３０１に放出することができるようになっている。
【００４９】
一方、クリーニング装置４００内のトナー回収路５６０においては、クリーニングブレード４１０により掻き落とされ、紙粉捕集ローラ４３０で後述するようにして紙粉が取り除かれたトナーを受けて回収することができるように、その側方が紙粉捕集ローラ４３０に向かって開放されている。
【００５０】
以上のような画像形成ユニット２００は次のように作動する。
【００５１】
前述したように、現像装置３００によって感光ドラム２０１の表面にトナーが供給され、このトナーにより感光ドラム２０１表面の潜像が現像されてトナー像が形成される。
【００５２】
トナー像が記録紙へ転写された後に感光ドラム２０１の表面に付着している残留トナーはクリーニング装置４００のクリーニングブレード４１０によって除去される。この際、記録紙から感光ドラム２０１に付着した紙粉がある場合には、この紙粉も残留トナーとともにクリーニングブレード４１０によって除去されることとなる。
【００５３】
図９に示すように、除去された残留トナーＴおよび紙粉Ｄは、フィルムシール４４０によって案内され、トナー回収路５６０に向かうこととなるが、クリーニングブレード４１０と回収路５６０との間には、多孔質の弾性体からなる紙粉捕集ローラ４３０が配置されており、この紙粉捕集ローラ４３０が、クリーニングブレード４１０から回収路５６０に至る壁面２２３と摺接しつつ矢印方向に回転しているので、残留トナーＴに混入している紙粉Ｄは、紙粉捕集ローラ４３０と壁面２２３との摺接部Ａを通過することができず、その手前部分Ａ１に滞留することとなる。
【００５４】
一方、残留トナーＴは、紙粉捕集ローラ４３０が多孔質の弾性体からなっていることから、その孔に入り込むことにより紙粉捕集ローラ４３０によって搬送され、回収路５６０に至ることとなる。
【００５５】
概して、紙粉Ｄは、トナーＴに比べて著しく大きいため、紙粉捕集ローラ４３０と壁面２２３との摺接部Ａには入り込まず、その手前部分Ａ１に滞留することとなるのに対し、トナーＴはその径が著しく小さいから紙粉捕集ローラ４３０の孔に入り込んで搬送されることとなる。
【００５６】
また、仮に、紙粉Ｄが紙粉捕集ローラ４３０と壁面２２３との摺接部Ａに入り込んだとしても、紙粉捕集ローラ４３０は多孔質の弾性体からなっていて壁面２２３と弾性力を持って摺接しており、しかも、紙粉Ｄは繊維質でいわば尖った状態となっているので、摺接部Ａを通過する過程で紙粉捕集ローラ４３０に突き刺ささるようにして捕獲されることとなる。
【００５７】
以上のようにして、紙粉Ｄが除去され、残留トナーＴのみが回収路５６０に回収されることとなる。
【００５８】
クリーニング装置４００と現像装置３００との間には、無端状のコイルスプリング５１０がクリーニング装置内部と現像装置内部との間を循環可能に配置されており、このコイルスプリング５１０が駆動歯車５２０によって循環駆動されるから、現像装置３００のトナー貯留室３０１内にあって現像に供されなかった余剰トナーの一部はコイルスプリング５１０によってクリーニング装置４００へ搬送され、クリーニング装置４００内に回収された残留トナーは、コイルスプリング５１０により搬送されてきた前記余剰トナーと攪拌混合されながら現像装置３００へ搬送される。なお、コイルスプリング５１０は旋回動作を伴って循環するから、トナーの攪拌混合は良好になされる。
【００５９】
現像装置３００に搬送されてきたトナーは、トナー貯留室３０１内のトナーが消費されてそのレベル面が下がっている場合には、その自重によりトナー貯留室３０１に向けて放出される。
【００６０】
以上のような動作の繰り返しにより、画像形成ユニット２００内のトナーは徐々に消費されてゆくこととなるが、消費された分のトナーはトナータンク６００から随時補充される。
【００６１】
図１に示したように、プリンタ本体のケース１０１の上面にはトナータンク装着穴１０１ａが設けられており、この装着穴１０１ａを通じて、トナータンク６００は、画像形成ユニット２００の上ケース２３０に対して着脱可能に構成されている。図８において、２４３がトナー供給口であり、このトナー供給口２４３を通じてトナータンク６００内のトナーが画像形成ユニット２００内に供給される。トナー供給口２４３は、コイルスプリング５１０の循環経路における駆動歯車５２０とコイルスプリング５１０との噛み合い開始箇所に臨むように設けられている。トナータンク６００は、図７に示すように、現像装置３００の上流側に取り付けられており、図８に示したようにトナー供給口２４３は駆動歯車５２０とコイルスプリング５１０との噛み合い始め位置に臨んで開口しているから、トナー搬送経路Ｒに対してトナーが過度に供給されてしまうことがなく、適量供給される。
【００６２】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において適宜変形実施可能である。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、従来のようなフィルターを用いることなく紙粉を捕集することができ、したがって紙粉によってフィルターに目詰まりが生じるということもなく、再利用すべきトナーの円滑な搬送を得ることができる。
【００６４】
しかも、従来のようなフィルターを用いて残留トナー中に混入している紙粉を除去するには、トナーがフィルターを通過するように、トナーを搬送する（流動させる）ための手段、例えば攪拌羽根等が必要であったため、部品点数が多くなると同時に余分なスペースが必要であったが、この発明によれば、紙粉捕集ローラが、いわばフィルターとトナー搬送手段とを構成しているので、部品点数が削減されると同時に余分なスペースも不要となる。
【００６５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施形態を用いたプリンタの外観斜視図。
【図２】同じく正面図。
【図３】同じく平面図。
【図４】同じく断面図。
【図５】画像形成ユニットおよびトナータンクを示す部分省略斜視図。
【図６】図５におけるＶＩ−ＶＩ断面図。
【図７】画像形成ユニットおよびトナータンクを示す模式的平面図。
【図８】画像形成ユニット全体を示す模式的な平面図。
【図９】クリーニング装置内における作用説明図。
【符号の説明】
２０１    感光ドラム
２２３    壁面
３００    現像装置
３０１    トナー貯留室
３１０    供給ローラ
３２０    現像ローラ
４００    クリーニング装置
４１０    クリーニングブレード（除去手段）
４３０    紙粉捕集ローラ
５００    トナー搬送装置
５６０    回収路
【図１】
0003582178.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003582178.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0003582178.tif 000008
【図８】
0003582178.tif 000009
【図９】
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