(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体上の潜像をトナーにより現像する現像装置と、該潜像担持体上の残留トナーを除去するクリーニング装置とを備えた画像形成装置に具備され、該クリーニング装置により除去されたトナーを該現像装置に搬送するトナーリサイクル装置において、
該現像装置のトナー供給部の上方に設けられ該トナー供給部に連通する部分の下面に開閉手段を有する接続ユニットと、
該接続ユニットへの排気と該接続ユニットからの吸気とを行って該接続ユニットとの間で循環する気流を発生させるポンプとを備え、
該ポンプから該接続ユニットへ向かう該排気の気流により、該クリーニング装置で除去されたトナーを該接続ユニットに搬送するように、該クリーニング装置から該接続ユニットへのトナー搬送路を形成したことを特徴とするトナーリサイクル装置。
【請求項２】
請求項１のトナーリサイクル装置において、上記開閉手段がシャッターであることを特徴とするトナーリサイクル装置。
【請求項３】
請求項１のトナーリサイクル装置において、上記開閉手段が中央部が下向きに開閉される構成であることを特徴とするトナーリサイクル装置。
【請求項４】
請求項３のトナーリサイクル装置において、上記開閉手段が中央部が最下端となる屋根状部材であることを特徴とするトナーリサイクル装置。
【請求項５】
請求項１のトナーリサイクル装置において、上記開閉手段は上記ポンプを駆動していない時に開くよう構成したことを特徴とするトナーリサイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に備えられたトナーリサイクル装置に係り、詳しくは、該画像形成装置のクリーニング装置により除去されたトナーを該画像形成装置の現像装置に搬送するトナーリサイクル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上述の画像形成装置に備えられたトナーリサイクル装置では、画像形成装置のクリーニング装置により潜像担持体上の残留トナーを除去して回収されたトナーを、トナー再生装置で分級したり異物を除去したりして再生し、該再生した回収トナーを現像装置に戻しトナーの再利用をおこない、資源の有効利用を図っている。上記トナーリサイクル装置で回収トナーを搬送する手段としては、例えば特開平７―２１９３４９公報、特開平７―２１００４７号公報に記載されたものが提案されている。
【０００３】
しかしながら、これらのトナーリサイクル装置では、回収トナーを搬送する手段は自然落下、または、搬送スクリュウであるので、クリーニング装置と、トナー再生装置と、現像装置とを隣接あるいは近接して設ける必要があり、設計上の自由度が少ない。また、搬送スクリュウ以外のアジテータ等の機械的駆動を用いて回収トナーを搬送することも考えられるが、小型化が難しいという問題があった。
【０００４】
また、機械的駆動手段を用いて回収トナーを搬送する装置では、駆動手段がある搬送路内では潤滑に回収トナーを搬送するが、回収トナーを現像装置に戻す部分において、トナー詰まりを発生しやすいという問題がある。これは、回収トナーは新しいトナーに比較して水分や微細な塵を多く含んでいるので凝集したり、壁面に付着したりし易いためである。このように、一旦トナー詰まりが発生すると、リサイクルのシステムが完全にダウンするため、機器を停止し、困難な作業を伴うメンテナンスをおこなう必要があった。
【０００５】
このような問題を解決するために、本出願人は、特願平９―３０４１０４号公報に示す、「トナーを現像装置に搬送するためにの空気流を発生するポンプを有することを特徴とするトナーリサイクル装置」を提案している。このトナーリサイクル装置によれば、回収トナーを搬送するための機械的駆動を直接的に用いる必要がないため、設計上の自由度が高く、機械的駆動を直接的に用いるものより小型のトナーリサイクル装置にすることができる。また、同公報では、「ポンプに、空気を取り込むための吸気チューブと、空気を排出するための排気チューブとが接続され、現像手段に連通し、吸気チューブ及び排気チューブの端部を接続された接続ユニットを有し、排気チューブは、トナー再生手段により再生されたトナーを上記接続ユニットに搬送することを特徴とするトナーリサイクル装置」を提案している。このトナーリサイクル装置によれば、排気および吸気を接続ユニット内で行うので、回収トナーはトナー詰まりをおこすことなく、接続ユニットに搬送され、該接続ユニットを介して現像装置に戻される。これにより困難なメンテナンスが不要となって、信頼性の高いトナーリサイクル装置が可能になる。さらに、同公報では、「接続ユニットと現像手段本体とが連通する連通部を遮断可能とする開閉手段を有することを特徴とするトナーリサイクル装置」を提案している。このトナーリサイクル装置によれば、連通部からの現像手段本体への空気漏れを防止して接続ユニット内で安定した気流を発生でき、気流の効率的活用ができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記接続ユニットを用いたトナーリサイクル装置においては、接続ユニットと現像手段本体とが連通する連通部の位置、または連通部に設けられた開閉手段の形状によっては、凝集しやすい回収トナーが接続ユニット内に滞留してしまい、現像装置に供給できない恐れがある。このように、接続ユニットに滞留し、現像装置に供給できない回収トナーがあると、トナーリサイクル効率が悪くなってしまう。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、接続ユニット内での回収トナーの滞留を防止し、リサイクル効率のよいトナーリサイクル装置を提供することである。
【０００８】
【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の発明は、潜像担持体上の潜像をトナーにより現像する現像装置と、該潜像担持体上の残留トナーを除去するクリーニング装置とを備えた画像形成装置に具備され、該クリーニング装置により除去されたトナーを該現像装置に搬送するトナーリサイクル装置において、該現像装置のトナー供給部の上方に設けられ該トナー供給部に連通する部分の下面に開閉手段を有する接続ユニットと、該接続ユニットへの排気と該接続ユニットからの吸気とを行って該接続ユニットとの間で循環する気流を発生させるポンプとを備え、該ポンプから該接続ユニットへ向かう該排気の気流により、該クリーニング装置で除去されたトナーを該接続ユニットに搬送するように、該クリーニング装置から該接続ユニットへのトナー搬送路を形成したことを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項２の発明は、請求項１のトナーリサイクル装置において、上記開閉手段がシャッターであることを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項３の発明は、請求項１のトナーリサイクル装置において、上記開閉手段が中央部が下向きに開閉される構成であることを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項４の発明は、請求項３のトナーリサイクル装置において、上記開閉手段が中央部が最下端となる屋根状部材であることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項５の発明は、請求項１のトナーリサイクル装置において、上記開閉手段は上記ポンプを駆動していない時に開くよう構成したことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項１乃至請求項５のトナーリサイクル装置においては、接続ユニット内で安定した気流を発生するため、接続ユニット下面の開閉手段を閉じた状態で気流により回収トナーを搬送し、搬送された回収トナーは接続ユニットの下面の開閉手段の上に堆積する。この回収トナーが堆積した開閉手段を開いた状態にすると、回収トナーは下部の現像装置のトナー供給部へ自然落下する。回収トナーが最も自然落下しやすい、接続ユニット下面に開閉手段を設けるので、回収トナーは接続ユニット内に滞留しにくい。一方、開閉手段を接続ユニットの側面等に設けた場合は、回収トナーは新しいトナーに較べ、流動性が悪いため接続ユニット内に滞留しやすい。このように、トナー供給部の上部に、下面が開閉手段である接続ユニットを設けることにより、接続ユニットから現像装置のトナー供給部へのトナー搬送効率をよくすることができる。
【００１４】
特に、請求項２のトナーリサイクル装置においては、上記開閉手段をシャッターとすることで、扉状の開閉手段に較べ、装置を小型化できるというメリットがある。
【００１５】
ここで、上記トナーリサイクル装置では、搬送された回収トナーは接続ユニット下面の開閉手段上に堆積する。潜像担持体上の残留トナーが著しく多く、回収トナーが多量になった場合、開閉手段上に大量の回収トナーが堆積する。回収トナーは新しいトナーに比較して水分や微細な塵を多く含んでいるので凝集したり、壁面に付着したりしやすい性質をもっている。特に、開閉手段の上に大量の回収トナーが堆積した場合、回収トナーは開閉手段に付着しやすい。開閉手段が横方向に開閉するものである場合、開閉手段を開けた時に開閉手段上に付着したトナーがトナー供給部内に落下できない恐れがある。
【００１６】
そこで、請求項３のトナーリサイクル装置においては、トナー供給部と接続ユニットとの連通部を解放するよう、接続ユニット下面の開閉手段の中央部を下向きに開けると、開閉手段の斜面が形成される。開閉手段上の回収トナーには、扉状開閉手段の斜面に沿ってを下向きに落下しようとする力が作用し、下方のトナー供給部に自然落下する。このように、中央部が下向きに開閉する開閉手段を用いると、トナーが開閉手段斜面斜面に沿ってを下向きに落下しようとする力が作用するので、横方向に開閉する開閉手段を用いた場合に較べ、開閉手段上に付着したトナーも下方へ落下しやすい。これにより、接続ユニット内にトナーが滞留することなく、トナー供給部へトナーを供給することができる。
【００１７】
さらに、請求項４のトナーリサイクル装置においては、接続ユニット下面を中央部が最下端である屋根状開閉手段することで、接続ユニットに搬送された回収トナーは該屋根状開閉手段上に堆積し、堆積したトナーは自重により、屋根状開閉手段の最下端である中央部に移動していく。このようにトナーが移動があるので、回収トナーが開閉手段上に付着しにくくなる。ここで、トナー供給部と接続ユニットとの連通部を解放するよう、屋根状開閉手段の中央部を両側に開けると、屋根状開閉手段上の回収トナーには、該屋根状開閉手段斜面に沿ってを下向きに落下しようとする力が作用し、下方のトナー供給部に自然落下する。このように、接続ユニット下面を中央部が最下端である屋根状開閉手段することで、回収トナーが開閉手段に付着しにくくすると同時に、トナーに開閉手段斜面に沿ってを下向きに落下しようとする力が作用するので、接続ユニット内のトナーがトナー供給部へ落下しやすい。これにより、接続ユニット内にトナーが滞留することな、トナー供給部へトナーを供給することができる。
【００１８】
ここで、搬送された回収トナーは、その全てが接続ユニットの下面の開閉手段の上に堆積することが望ましいが、接続ユニット内の気流の影響により、その一部が接続ユニット内に浮遊することがある。開閉手段を開いたとき、浮遊したトナーは下部の現像装置のトナー供給部へ落下しない恐れがある。
【００１９】
そこで、請求項５の発明によれば、ポンプの作動中は開閉手段を閉じ、空気の循環経路内での空気の漏れを防止し、密閉性をあげて気流によるトナー搬送をおこなう。また、ポンプを停止し、接続ユニット内の気流をとめた後、開閉手段を開くので、浮遊したトナーもトナー供給部内へ落下させることができる。これにより、接続ユニットから現像装置のトナー供給部へのトナー搬送効率をよくすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真複写機（以下、複写機という）に具備したトナーリサイクル装置に適用した一実施形態について説明する。
図１は本実施形態に係るトナーリサイクル装置を具備した複写機の概略構成図である。複写機１００は、潜像担持体としての感光体１０１、感光体を帯電する帯電装置１０２、感光体に潜像を形成するためのレーザー光１０３を照射する図示しない露光装置、感光体上の潜像をトナーで現像する現像装置２０、感光体上のトナー像を転写紙Ｐに転写するための転写装置１０４、転写後の感光体上の残留トナーを除去するクリーニング装置３０、感光体の除電をおこなう除電装置１０５等を備えている。
【００２１】
図３は本実施形態に係るトナーリサイクル装置の概略構成をあらわす斜視図である。トナーリサイクル装置１０は、上記複写機のクリーニング装置３０の感光体１０１より除去された回収トナーを再生するトナー再生装置１、トナー再生装置１によって再生された後のトナーを現像装置のトナー供給部３に搬送するための空気流を発生するポンプ２、該トナー供給部３の上部に配設された接続ユニット４、ポンプ２と接続ユニットを結ぶ吸気チューブ５、排気チューブ６とを備えている。
【００２２】
次に、クリーニング装置３０により感光体よりトナーを回収、再生する動作について説明する。複写機のクリーニング装置３０は感光体１０１に当接するクリーニングローラ３２を備えており、このクリーニングローラ３２により、転写紙Ｐに転写されず感光体１０１上に付着している残留トナーを除去する。除去されたトナーは、クリーニングローラ３２に当接する図示しないブレードにより掻き取られ落下する。落下したトナーはスクリュウコンベア３１によって図１奥側に集められて回収され、回収トナーとしてパイプ３３に導かれる。
【００２３】
トナー再生装置１は、パイプ３３に導かれ、パイプ３３内の、スクリュウコンベア３０によって搬送されてきた回収トナーをほぐしたり、分級したり、異物を除去したりすることで再生し、再利用できる状態にする。
【００２４】
次に、トナー再生装置１により再生された回収トナーを現像装置に搬送する動作を説明する。図２はトナーリサイクル装置１０内のトナーの動きを説明するための断面図、図４はトナーリサイクル装置１０内のトナーの動きを説明するための斜視図である。ポンプ２は、空気を取り込むための吸気チューブ５および空気を排気するための排気チューブ６の一端を接続されている。このチューブはいずれもその他端を、現像装置のトナー供給部３に連通した略直方体状の接続ユニット４に接続されている。ポンプ２によって生み出される排気チューブ６内の気流は、ベンチュリー管の原理により、トナー再生装置１によって再生され再利用できる状態の回収トナーＡをチューブ３４から吸い込み、接続ユニット４に搬送する。
【００２５】
ここで、図５に示されるように、接続ユニット４はトナー供給部３の上部に設けられ、排気チューブ６は吸気チューブ５の下方に接続されている。また、接続ユニット４とトナー供給部３が連通する連通部を遮断できるよう、接続ユニット４の下面は開閉手段としてのシャッター板８を備えている。接続ユニット４下面のシャッター板８は、図６に示す、レール９、ピニオン１１、ラック１２等の機構により開閉可能である。このように、接続ユニット４下面の開閉手段としてシャッターを用いると、扉状の開閉手段に較べ、装置を小型化できるというメリットがある。
【００２６】
ここで、排気チューブ６を通って接続ユニット４内に排出された空気と同量の空気が、接続ユニット４より吸気チューブ５を通ってポンプ２内に吸い込まれる。
これにより、排気および吸気を接続ユニット内で行うので気流の効率的活用ができる。さらに、接続ユニット４の下面が開閉可能なシャッターであるので、トナー供給部３と接続ユニット４との連通部を遮断し、空気の循環経路内での空気の漏れを防止することができる。このため、ポンプ２の作動中はシャッター板８を閉じ密閉性をあげ、シャッター板８の上に回収トナーＡが堆積したのち、ポンプ２を停止するとともに、シャッター板８を開いて回収トナーＡをトナー供給部３内へ落下させる。これにより、さらに気流の効率的活用ができ、トナー搬送効率をあげることができる。
【００２７】
排気チューブ６内の気流とともに、接続ユニット４に搬送された回収トナーＡは、重力により接続ユニット４内を落下し、トナー供給部３と接続ユニット４との連通部を遮断するよう閉じた状態のシャッター板８上に堆積する。トナー供給部３と接続ユニット４との連通部を解放するよう、シャッター板８を開けると、シャッター板８上に堆積した回収トナーＡは、下方のトナー供給部３に自然落下する。一方、開閉可能なシャッター板を接続ユニットの側面等に設けた場合は、回収トナーは接続ユニット４内に滞留しやすい。これは、回収トナーは新しいトーに較べ、凝集しやすく流動性がわるいためである。そこで、開閉可能なシャッター板８を接続ユニット４の下面に設け、最も自然落下しやすい形状とすることで、接続ユニット内にトナーが滞留することなく、トナー供給部へ落下する。これにより、接続ユニット４からトナー供給部３へ効率よくトナーを搬送することができる。
【００２８】
ここで、搬送された回収トナーＡは、その全てが接続ユニット４の下面のシャッター板８の上に堆積することが望ましいが、吸気チューブ５によって吸い出されることによって生じる気流等の影響により、その一部が接続ユニット４内に浮遊することがある。シャッター板８を開いたとき、浮遊したトナーは下部の現像装置のトナー供給部３へ落下しない恐れがある。
【００２９】
そこで、ポンプ２の作動中はシャッター板８を閉じ、空気の循環経路内での空気の漏れを防止し、密閉性をあげて気流によるトナー搬送をおこなう。また、ポンプ２を停止し、接続ユニット４内の気流をとめた後、シャッター板８を開くので、浮遊したトナーもトナー供給部３内へ落下させることができる。これにより、接続ユニット４からトナー供給部３へのトナー搬送効率をよくすることができる。
【００３０】
トナー供給部３内では、撹拌手段としてのトナー搬送アジテータ２１によって、トナーボトル７から供給される新規トナーＢと混合され、現像ローラに供給され、感光体１０１上の静電潜像の現像に供される。
【００３１】
ところで、感光体１０１上の残留トナーが著しく多く、回収トナーが多量になった場合、シャッター板８の上に大量の回収トナーが堆積する。回収トナーは新しいトナーに比較して水分や微細な塵を多く含んでいるので凝集したり、壁面に付着しやすい性質をもっている。特に、シャッター板８の上に大量の回収トナーが堆積すると、回収トナーはシャッター板８上に付着しやすい。ここで、図５に示すように、接続ユニット４の下面の開閉手段を横方向に開閉するシャッター板８とした装置では、シャッター板８を開けた時にシャッター板８上に付着した回収トナーがトナー供給部内に落下できない恐れがある。
【００３２】
そこで、接続ユニット下面の開閉手段を、中央部が下向きに両側に開くような扉状構成とした。排気チューブ内の気流とともに、接続ユニットに搬送された回収トナーＡは、重力により接続ユニット内を落下し、トナー供給部と接続ユニットとの連通部を遮断するよう閉じた状態の扉状開閉手段上に堆積する。ここで、トナー供給部と接続ユニットとの連通部を解放するよう、扉状開閉手段の中央部を下向きに開けると、扉状開閉手段の斜面が形成される。扉状開閉手段上の回収トナーＡには、扉状開閉手段の斜面に沿ってを下向きに落下しようとする力が作用し、下方のトナー供給部に自然落下する。このように、中央部が下向きに開閉する開閉手段を用いると、トナーが開閉手段斜面が形成され、該斜面に沿ってを下向きに落下しようとする力が作用するので、横方向に開閉する開閉手段を用いた場合に較べ、開閉手段上に付着したトナーも落下しやすい。これにより、接続ユニット内にトナーが滞留することなく、トナー供給部へトナーを供給することができる。
【００３３】
さらに、図７（ａ）にしめすように、接続ユニット４下面の開閉手段を中央部が最下端である屋根状の扉板８とし、図７（ｂ）にしめすように、該屋根状扉板８が両側に開くような構成とした。排気チューブ６内の気流とともに、接続ユニット４に搬送された回収トナーＡは、重力により接続ユニット４内を落下し、トナー供給部３と接続ユニット４との連通部を遮断するよう閉じた状態の屋根状扉板８（図７（ａ））の上に堆積する。堆積したトナーは自重により、屋根状扉板８の最下端である中央部に移動していく。このようにトナーの移動という動きがあることで、回収トナーが屋根状扉板に付着しにくくする。ここで、トナー供給部３と接続ユニット４との連通部を解放するよう、屋根状扉板８の中央部を両側に開ける（図７（ｂ））と、屋根状扉板８上に堆積した回収トナーＡには、扉板斜面に沿ってを下向きに落下しようとする力が作用し、下方のトナー供給部３に自然落下する。このように、屋根状扉板を用いると、回収トナーが開閉手段に付着しにくくすると同時に、トナーが扉板斜面に沿ってを下向きに落下しようとする力が作用するので、接続ユニット内のトナーがトナー供給部へ落下しやすい。これにより、接続ユニット内にトナーが滞留することなく、トナー供給部へトナーを供給することができる。
また、図３、５に示す接続ユニットにおいては、吸気チューブ５を接続ユニット４側面の排気チューブ６の上方に設けたが、吸気チューブ５が排気チューブの上方であれば、図７に示すように吸気チューブ５を接続ユニット４の上部に設けても良い。
【００３４】
ここで、上記実施形態にしめすトナーリサイクル装置の性能を評価した実験結果についてしめす。
（実験結果）
ポンプの流量約２．２（ｍ３／分）吸気チューブ、排気チューブは、その長さ、径がそれぞれ２ｍ、６ｍｍのものを使用し、試験をおこなった。
原稿の紙面内にしめる面積の割合が６％の標準原稿と、１２％の原稿を各３０００回の連続複写おこない、本装置の効果を評価した。
【００３５】
接続ユニットの条件とそれに対応するトナー搬送効率に対する評価を以下にしめす。条件Ａは、下面に開閉手段をもたない接続ユニットを用いてトナーを搬送した場合、条件Ｂは、下面に中央部が最下端である屋根状シャッターである開閉手段をもつ接続ユニットを用いてトナーを搬送した場合である。
【００３６】
条件Ａ：回収トナー搬送効率が悪く、新規トナー使用量が多い。またポンプ部では筐体内にトナー飛散が発生した。６％原稿、１２％原稿ともトナー詰まりがおこった。
条件Ｂ：回収トナー搬送効率がよく、トナーリサイクル効率がアップする。筐体内のトナー飛散もわずかであった。６％原稿、１２％原稿とも３０００回複写をおこなうことができた。
【００３７】
このように、本発明によれば、トナー搬送効率をよくし、装置全体としてリサイクル効率のよいトナーリサイクル装置を提供することができる。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１乃至請求項５の発明によれば、接続ユニット内での回収トナーの滞留を防止し、リサイクル効率のよいトナーリサイクル装置を提供することができるという優れた効果がある。
【００３９】
特に、請求項２の発明によれば、小型のトナーリサイクル装置を提供することができるという優れた効果がある。
【００４０】
特に、請求項３および請求項４の発明によれば、回収トナーが多い場合であっても、接続ユニット内にトナーが滞留することを防止し、効率よくトナー供給部へトナーを搬送することができるできるという優れた効果がある。
【００４１】
特に、請求項５の発明によれば、接続ユニット内の気流により浮遊したトナーもトナー供給部へ搬送できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るトナーリサイクル装置を具備した複写機の概略構成図。
【図２】本実施形態に係るトナーリサイクル装置内のトナーの動きを説明するための断面図。
【図３】本実施形態に係るトナーリサイクル装置の斜視図。
【図４】本実施形態に係るトナーリサイクル装置内のトナーの動きを説明するための斜視図。
【図５】本実施形態に係る接続ユニット下面のシャッターの概略構成図。
【図６】本実施形態に係る接続ユニット下面のシャッターの開閉機構説明図。
【図７】（ａ）本実施形態に係る接続ユニット下面の屋根状扉板を閉じた状態の説明図。
（ｂ）本実施形態に係る接続ユニット下面の屋根状扉板を開いた状態の説明図。
【符号の説明】
１    トナー再生装置
２    ポンプ
３    トナー供給部
４    接続ユニット
５    吸気チューブ
６    排気チューブ
７    トナーボトル
８    開閉手段
１０    トナーリサイクル装置
２０    現像装置
２１    トナー搬送アジテータ
３０    クリーニング装置
１００  複写機
１０１  感光体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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