(57)【要約】 【課題】  長期に渡り十分な廃トナー搬送能力を維持し、機械寿命を短縮することのない画像形成装置を提供する。【解決手段】  トナー像を担持する感光体１と、トナー像を被転写体に転写する転写装置５と、トナー像転写後の感光体１上に残留するトナーを除去回収するクリーニング装置６と、クリニング装置に回収されたトナーを廃トナー容器６２に搬送する廃トナー搬送部材６４を備えた画像形成装置において、廃トナー搬送部材が平板をスプリング状コイル６４ｂにして金属製の回転軸部材６４ａに巻きつけて固定したものからなる。【選択図】  図９
2005091904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体上と、該トナー像を被転写体に転写する転写装置と、トナー像転写後の該像担持体上に残留するトナーを除去回収するクリーニング装置と、該クリニング装置に回収されたトナーを廃トナー容器に搬送する廃トナー搬送部材を備えた画像形成装置において、
上記廃トナー搬送部材が平板をスプリング状にして金属製の回転軸部材に巻きつけて固定したものからなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、上記廃トナー搬送部材の上記回転軸部材のたわみが長手方向中心部加圧１００ｇ時に１ｍｍ以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２の画像形成装置において、上記廃トナー搬送部材の上記回転軸部材の長手方向長さが５００ｍｍ以上あることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１、２または３の画像形成装置において、Ａ２サイズ以上の被転写体に転写可能であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１、２、３または４の画像形成装置において、上記像担持体と上記クリーニング装置とを一体化したプロセスユニットを用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５の画像形成装置において、トナー像を形成するトナーとして融点６０℃以下、平均粒径が８μｍ以下のトナーを使用することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、プロッタ、ＦＡＸなどの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記画像形成装置では、像担持体上の残留したトナーをクリーニング装置で回収し、回収したトナーを廃トナーとして、クリーニング装置内に設けた廃トナー搬送部材により廃トナー容器まで搬送する。従来、この廃トナー搬送部材としては、図４にしめすような線材を円状に巻いた線材コイルが、構成がシンプルであるというメリットから広く採用されていた。線材コイルは、回転駆動されることで、クリーニング装置内のトナー搬送面上のトナーを円状に巻かれた線材部で所定の方向に搬送する。しかしながら、図７にしめすように、線材コイルでは円状で巻かれた線材部で搬送できず、コイルの断面をすり抜けてしまうトナーが必ず発生してしまう。
【０００３】
また、廃トナー搬送部材としては、スクリュウ形状のものも知られている。例えば、特許文献１では、樹脂性の回転軸に螺旋状に一体成形された螺旋状スクリュウからなる廃トナー搬送スクリュウが開示されている。この廃トナー搬送スクリュウでは、螺旋状スクリュウを回転させることにより、スクリュウ部で廃トナーを所定の方向に搬送する。スクリュウ形状のものを用いる場合は、線材コイルを用いる場合に較べて、断面をすり抜けるトナーは少なくなり、廃トナー搬送力を向上させることができる。また、樹脂製の回転軸と螺旋状スクリュウを一体成形しているので、コストも安価にできるというメリットがある。しかしながら、トナー搬送面とスクリュウとの間に隙間があるため、この間をすり抜けるトナーがあり、すり抜けるトナーを全く無くすことはできない。
【０００４】
このような線材コイル、樹脂性の廃トナー搬送スクリュウとも、画像形成装置がＡ３サイズまでの転写紙に対応する機種においては、その廃トナー量、機械寿命等に応じて適宜採用されていた。
【０００５】
しかしながら、画像形成装置がＡ２サイズ以上の転写紙に対応する広幅機で小サイズの画像形成を連続して行なうと、小サイズの対応する領域の廃トナー搬送面上に固着した廃トナーの塊が発生し、この固まりが廃トナー搬送部材をたわませてしまう。このため、廃トナー搬送力が落ちると共に廃トナー搬送トルクが非常に大きくなってしまった。以下、詳しく説明する。
【０００６】
廃トナー搬送部材は、クリーニング装置内の有効画像幅以上の幅で設置される。画像形成装置がＡ２サイズ（長手方向幅４２０ｍｍ）以上の転写紙に対応する広幅機においては、廃トナー搬送部材の長さも通常５００ｍｍ以上と非常に長くなる。このような広幅機で、例えばＡ４サイズ横方向の転写紙（長手方向幅２９７ｍｍ）に対応する画像形成を行うと、廃トナーもその画像幅の範囲内（Ａ２サイズの有効画像幅に対して７０％以下）に限られてしまう（図３参照）。このような小サイズの画像を取り続けた場合、当然廃トナーもこの中央部の範囲に集中することになる。このため、両端部に較べ、中央部で廃トナー搬送部材をすり抜けるトナーが極端に多くなる。
【０００７】
このすり抜けトナーは、ユニット周辺温度、コイルとの摩擦などにより熱量をもらうと、十分な融点に達し、トナー同士がくっついて、トナー固着が発生する。この固着が更に育っていくと、図５のように、廃トナー搬送面と廃トナー搬送部材との間に固着した廃トナーの塊が発生してしまう。上述ように、広幅機で小サイズの画像形成を連続して行った場合には、中央部にすり抜けるトナーが集中し、このため中央部の廃トナー搬送面上に固着した廃トナーの塊が発生してしまう。
【０００８】
ここで、上記線材コイルや樹脂製のスクリュウは柔軟性が高い部材であり、このような固着トナーがあると、図６のように、固着トナーから受ける力によりたわみ、上部に空いた空間に逃げていくような状態になる。線材コイルとしては、一般的に線径がφ１．６程度のコイルが用いられているが、コイル長さが５００ｍｍ以上あると中央部に１００ｇ程度の力がかかっただけで約３０ｍｍ程度のたわみが発生して、その分コイルが上部に逃げていく。また、上記樹脂性のスクリュウでも、長さが５００ｍｍ以上あると、軸部材に数ｍｍ以上のたわみが発生して、その分スクリュウが上部に逃げていく。コイルまたはスクリュウが上部に逃げた中央部の位置では、中央部に廃トナーの搬送能力が低下すると共に、固着トナーは滞留して成長し、この結果、廃トナー搬送トルクが非常に大きくなってしまう。
【０００９】
また、特許文献２では、何らかの原因によって廃トナー搬送スクリュウの回転軸やスクリュウ部に所定値以上の負荷が作用した場合、回転軸を駆動する駆動力の切断手段を設けたものが提案されている。
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−２３９９６５号公報
【特許文献２】特開２０００−１６２９４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このように、従来の線材コイルや樹脂製のスクリュウでは、すり抜けてしまうトナーの量が多いと廃トナー搬送トルクが非常に大きくなる。さらには、廃トナー搬送トルクが非常に大きくなると、画像形成装置の駆動設計安全値を越え、機械寿命を早めてしまうという問題が発生する。
【００１２】
本発明は上記背景に鑑みなされたものであり、その目的は、長期に渡り十分な廃トナー搬送能力を維持し、機械寿命を短縮することのない画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、トナー像を担持する像担持体上と、該トナー像を被転写体に転写する転写装置と、トナー像転写後の該像担持体上に残留するトナーを除去回収するクリーニング装置と、該クリニング装置に回収されたトナーを廃トナー容器に搬送する廃トナー搬送部材を備えた画像形成装置において、上記廃トナー搬送部材が平板をスプリング状にして金属製の回転軸部材に巻きつけて固定したものからなることを特徴とするものである。
請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記廃トナー搬送部材の上記回転軸部材のたわみが長手中心加圧１００ｇ時に１ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項１または２の画像形成装置において、上記廃トナー搬送部材の軸部材の長手方向長さが５００ｍｍ以上あることを特徴とするものである。
請求項４の発明は、請求項１、２または３の画像形成装置において、Ａ２サイズ以上の被転写体に転写可能であることを特徴とするものである。
請求項５の発明は、請求項１、２、３または４の画像形成装置において、上記像担持体と上記クリーニング装置とを一体化したプロセスユニットを用いたことを特徴とするものである。
請求項６の発明は、請求項１、２、３、４または５の画像形成装置において、トナー像を形成するトナーとして融点６０℃以下、平均粒径が８μｍ以下のトナーを使用することを特徴とするものである。
【００１４】
請求項１乃至６の画像形成装置では、スプリング状の平板を巻きつけた金属製の回転軸からなる廃トナー搬送部材を用いるので、線材コイルや樹脂性の回転軸から成るスクリュウ部材に較べて、廃トナー搬送部材の剛性を高く、かつ、重くできる。このため、部分的に廃トナー搬送面上に固着した廃トナーの塊があり廃トナー搬送部材に力が加わっても、廃トナー搬送部材の自重により持ち上げられ難くなるとともに、廃トナー搬送部材がたわむ量を少なくすることができる。すなわち、廃トナーの固まりがあったとしても、廃トナー搬送部材が上部の空間に逃げることが抑制され、廃トナー搬送部材は継続的に廃トナー搬送面上の廃トナーを搬送する。これにより、廃トナー搬送力を維持して、固着廃トナーの成長を抑制する。さらには、固着トナーが滞留して廃トナー搬送部材の駆動負荷が非常に大きくなり、画像形成装置の駆動設計安全値を越えてしまい、機械寿命を短縮してしまうことを防止することができる。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１乃至６の発明によれば、長期に渡り十分な廃トナー搬送能力を維持し、機械寿命を短縮することのない画像形成装置を提供することができるというすぐれた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を適用した画像形成装置の一実施形態として、電子写真方式の広幅のプリンタについて説明する。
まず、本実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本実施形態に係るプリンタの概略構成図である。このプリンタはＡ２サイズ（長手方向幅４２０ｍｍ）以上の転写紙に対応する有効画像幅をもつ広幅機である。このプリンタでは、像担持体とドラム状の感光体１を用いた。この感光体１の周囲に、帯電装置２、光書込装置３、現像装置４、転写装置５、クリーニング装置６、除電装置７等を備えている。このような構成において、帯電装置２によって表面を一様に帯電された感光体１は、露光によって静電潜像を形成され、現像装置４によってトナー像を形成される。このトナー像は、転写ベルト５１等でなる転写装置５によって、感光体１表面から、不図示の給紙トレイから搬送された転写紙へ転写される。トナー像を転写された転写紙は、感光体１から分離され、定着装置（図示せず）によって記録紙に定着される。一方、転写されずに感光体１上に残留したトナーは、クリーニング装置６によって除去されクリーニング装置６内に回収される。残留トナーを除去された感光体１は除電装置７で初期化され、次回の画像形成プロセスに供される。なお、転写ベルト５１上に付着したトナーを除去する転写クリーニングブレード５２を設けても良い。
【００１７】
なお、感光体１とその周囲の機器とを個別に設けたものについて説明したが、感光体１とその周囲の機器とを１つのユニットとして共通のケーシング内に収めたプロセスカートリッジを形成し、プリンタ本体に対して一括して着脱自在としてもよい。これにより、メンテナンス性を向上することができる。例えば、感光体１、帯電装置２、現像装置４及びドラムクリーニング装置６を１つのプロセスカートリッジとして、プリンタ本体に対して着脱可能な構成にしてもよい。
【００１８】
クリーニング装置６は、先端が感光体１に押し当てられるクリーニングブレード６１を備えている。また、クリーニング装置６は、感光体１から除去したトナーを廃トナー容器６２まで搬送する廃トナー搬送部材を備えており、廃トナー搬送部材を配置したクリーニング装置の筐体が廃トナー搬送経路を形成している。図２は、廃トナー搬送経路の概略構成をしめす斜視図である。廃トナー搬送部材としての廃トナー搬送スクリュウ６４はクーリニング装置６の長手方向に画像有効幅以上の幅で設けられており、廃トナーを所定の幅方向に搬送する。さらに、所定の幅方向に搬送された廃トナーを廃トナーボトル６２に導くための廃トナー搬送経路６６が設けられおり、廃トナー搬送経路６６の中にはトナー搬送スクリュウ６４が設けられている。クリーニングブレード６１はその先端で感光体１上の残留トナーを掻き落とし、クリーニング装置６内に回収する。回収されたトナーはクーリニング装置６のトナー搬送スクリュウ６４により、所定の幅方向に搬送され、次いで、トナー搬送経路６６を介して廃トナーボトル６２内へ搬送される。
【００１９】
ここで、本実施形態のプリンタは、Ａ２サイズ以上の転写紙に対応する有効画像幅をもつ広幅機であり、クーリニング装置６の長手方向に画像有効幅以上の幅で設けられる廃トナー搬送スクリュウ６４は５００ｍｍ以上の長さを持っている。この廃トナー搬送スクリュウ６４として、中心にφ６の金属製（材質ＳＵＳ）の回転軸６４ａを有し、長手長さ５４２ｍｍに搬送を担う厚さ２ｍｍで作成したＳＵＳ製の平板のスプリング状コイル６４ｂを巻き付けて固定したものを用いた。平板のスプリング状コイル６４ｂの回転軸６４ａへの固定は、はんだ、溶接などの方法により行われる。図９に廃トナー搬送スクリュウの概略構成図を示す。図１０は、廃トナー搬送スクリュウ６４の廃トナー搬送の様子をしめす説明図である。このように、廃トナー搬送スクリュウ６４では、廃トナー搬送面となる平板のスプリング状コイル６４ｂが金属製の回転軸６４ａに固定されているので、搬送時の負荷でスプリングが伸びてしまうことがない。また、廃トナー搬送スクリュウ６４の全構成部品をＳＵＳ材で作ることで、自重により廃トナー搬送面に２．７ｇ/ｃｍの力を発生させることができた。比較例として、上述の線材コイルの場合は、０．６４ｇ/ｃｍであるので、廃トナー搬送力を大幅に向上させることができる。また、φ６のＳＵＳ材の回転軸６４ａを用いているため、自重により搬送面に固着した廃トナーの固まりがあったとしても、持ち上げられ難くすることができる。また、剛性が高くなり、搬送面に固着した廃トナーの固まりがあったとしても、たわみの発生が非常に少なくなった。この廃トナー搬送スクリュウ６４では、長手方向中心部加圧１００ｇ時に回転軸６４ａのたわみが１ｍｍ以下であり、このような剛性を持つものであれば、上方空間に廃トナー搬送スクリュウ６４が逃げていくような現象は発生しなかった。これらのことから、トナー搬送面に固着した廃トナーを欠き取る能力も高められる。
【００２０】
以下、実験データに基づいて、詳しく説明する。本実施形態の廃トナー搬送スクリュウ６４を使用することで、線材コイルと比較して１．２倍のトナー搬送能力の向上がみられた。これにより、すり抜けトナー量を減らすこともでき、廃トナー固着の発生も抑制することができる。このように、自重と搬送能力ＵＰによって、本プリンタで必要とする最大廃トナー排出量０．２ｇ/秒を上回る量、最大能力０．６ｇ/秒の排出量を確保できた。また、すり抜けによって発生する固着トナーを、５０００枚Ａ４横画像面積比率６％のチャートにてランニングを行った結果比較した。従来の線材コイル使用の場合、と、約１．５ｇの固着トナーの発生がみられるが、本実施形態の廃トナー搬送スクリュウ６４では、固着トナーの発生はまったく見られなかった。このことから十分な搬送能力と、固着トナーに対してしっかりとした欠き取り性を確保することが可能となった。
【００２１】
また、廃トナー搬送能力とトナー特性の影響について説明する。廃トナー搬送部材をすり抜けてしまうトナーの量は、トナー平均粒径が小さい程すり抜け量は多くなる傾向にあり、画像品質向上のためのトナー小粒径化により上記問題は悪化する傾向にある。トナーの平均粒径が１０μ以上のものを用いた場合は、廃トナー搬送部材の搬送能力が低い線材コイル、樹脂製のトナー搬送スクリュウを用いても、すり抜けトナー量が少ないので、機械寿命が短縮するという大きな問題には至らなかった。しかし、トナーの平均粒径が８μｍ以下のものでは、すり抜けトナー量が多くなり、大幅なトルクｕｐによる問題が発生した。ここで、本実施形態の廃トナー搬送スクリュウ６４を用いることで、安定した廃トナー搬送力が長期に渡って得られた。具体的には、トナーの平均粒径６．８μｍのものを用て、本実施形態の廃トナー搬送スクリュウ６４を用いることで、安定した廃トナー搬送力が長期に渡って得られることを確認した。
【００２２】
また、省エネルギーのためのトナーの低融点化により、トナー固着が発生しやすくなる。さらに、近年のレイアウトのコンパクト化から定着などの熱源が廃トナー搬送面のそばに近づいたこともあり、廃トナー搬送からみると、非常に苛酷な環境となっている。トナーの融点が６０℃以上ものを用いた場合は、廃トナー搬送部材の搬送能力が低い線材コイル、樹脂製のトナー搬送スクリュウを用いても、すり抜けトナー量が少ないので、機械寿命が短縮するという大きな問題には至らなかった。しかし、トナーの融点が６０℃以下のものでは大幅なトルクｕｐによる問題が発生した。このとき、本実施形態の廃トナー搬送スクリュウ６４を用いることで、安定した廃トナー搬送力が長期に渡って得れれた。
【００２３】
以上、本実施形態によれば、平板のスプリング状コイル６４ｂを巻きつけた金属製の回転軸６４ａからなる廃トナー搬送スクリュウ６４を用いるので、廃トナーの固まりがあったとしても、廃トナー搬送部材が上部の空間に逃げることを抑制する。これにより、継続的に廃トナーを搬送し、長期に渡り十分な廃トナー搬送能力を維持する。また、廃トナートルクが大幅に大きくなってしまうことを防止し、機械寿命を短縮することがないという優れた効果が得られる。
また、この廃トナー搬送スクリュウ６４では、長手方向中心部加圧１００ｇ時に回転軸６４ａのたわみが１ｍｍ以下とする。このような剛性を持つものであれば、上方空間などに廃トナー搬送スクリュウ６４が逃げていくような現象は発生しない。
また、廃トナー搬送スクリュウ６４の回転軸６４ａの長手方向長さが５００ｍｍ以上あるものとする。このような長い廃トナー搬送部材用いた場合は撓みが発生しやすいので、本発明を適用することは非常に有効である。
また、画像形成装置がＡ２サイズ以上の被転写体に転写可能なものとする。画像形成装置がＡ２サイズ以上の転写紙に対応する広幅機で、小サイズの画像を取り続けた場合、廃トナー搬送スクリュウ６４の廃トナートルクＵＰによる問題が顕著に発生する。このため、このようなサイズに対応可能な広幅機に本発明を適用することは非常に有効である。
また、感光体１とクリーニング装置６とを一体化したプロセスユニットを用いる。これにより、画像形成装置のメンテナンスが容易になる。
また、トナー像を形成するトナーとして融点６０℃以下、平均粒径が８μｍ以下のトナーを使用する。画像品質向上のためのトナーの平均粒径が８μｍ以下のものを用いた場合、すり抜けるトナー量が多くなり上記問題が顕著になる。また、省エネルギー化のためトナーとして融点６０℃以下のものを用いた場合、トナー固着が発生しやすく、上記問題が顕著になる。そこで、このようなトナーを用いた画像形成装置に本発明を適用することは非常に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２】廃トナー搬送経路の概略構成をしめす斜視図。
【図３】Ａ２サイズ以上の転写紙に対応する広幅機においては、Ａ４サイズ横方向の転写紙に対応する画像形成を行う場合の説明図。
【図４】従来の線材コイルの概略構成図。
【図５】中央部に廃トナー固着の固まりが発生する様子の説明図。
【図６】従来の線材コイルが廃トナー固着の固まりによりたわむ様子の説明図。
【図７】従来の線材コイルを廃トナーがすり抜ける様子の説明図。
【図８】（ａ）従来の線材コイル。    （ｂ）本実施形態の廃トナー搬送スクリュウ。
【図９】本実施形態の廃トナー搬送スクリュウの概略構成図。
【図１０】本実施形態の廃トナー搬送スクリュウの搬送の様子をしめす説明図。
【符号の説明】
【００２５】
１      感光体
２      帯電装置
３      露光装置
４      現像装置
５      転写装置
６      クリーニング装置
７      除電装置
５１    転写ベルト
５２    転写ベルトクリーニング装置
６１    クリーニングブレード
６２    廃トナーボトル
６３    廃トナーセンサ
６４    廃トナー搬送スクリュ
６４ａ  回転軸
６４ｂ  平板のスプリング状コイル
６５    廃トナー搬送経路
６６    駆動ギア
６７    廃トナー
６８    固着トナー
６９    線材コイル
【図１】
2005091904.tif 000003
【図２】
2005091904.tif 000004
【図３】
2005091904.tif 000005
【図４】
2005091904.tif 000006
【図５】
2005091904.tif 000007
【図６】
2005091904.tif 000008
【図７】
2005091904.tif 000009
【図８】
2005091904.tif 000010
【図９】
2005091904.tif 000011
【図１０】
2005091904.tif 000012