(57)【要約】【課題】現像剤を搬送スクリューによって搬送するときに、現像剤搬送方向の上流側で現像剤量が所定範囲にあるようにする。【解決手段】搬送スクリュー９は、現像剤収容部の長手方向の同一軸上で回転する第一搬送スクリュー９ａと第二搬送スクリュー９ｂとを有し、第一搬送スクリューは現像剤排出口側に配置され、第二搬送スクリューは現像剤排出口の反対側に配置され、第一搬送スクリューは、回収現像剤を排出口へ搬送するように所定速度で駆動制御され、第二搬送スクリューは、検知手段による検知結果に応じて正逆転駆動制御される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体から回収した現像剤を現像剤収容部に収容し、搬送部材によって前記現像剤収容部内の現像剤を排出口へ搬送して排出するクリーニング装置において、
回収された現像剤を収容する長手形状の現像剤収容部と、
前記現像剤収容部の長手方向の一方側端部に設けられた現像剤排出口と、
前記現像剤収容部に収容された現像剤を前記像担持体の長手方向に沿わせて前記現像剤排出口へ向けて搬送する搬送部材と、
前記現像剤収容部に収容された現像剤量を検知する検知手段と、
を有し、
前記搬送部材は、前記現像剤収容部の長手方向に回転する第一搬送スクリューと第二搬送スクリューとを有し、前記第一搬送スクリューは前記現像剤排出口側に配置され、前記第二搬送スクリューは前記第一搬送スクリューを挟んで前記現像剤排出口の反対側に配置され、
前記第一搬送スクリューは、現像剤を前記排出口へ搬送するように所定速度で駆動制御され、
前記第二搬送スクリューは、前記検知手段による検知結果に応じて正逆転駆動制御されることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項２】
前記現像剤量の所定範囲の下方側の閾値をＡ、上方側の閾値をＢとしたとき、前記検知手段が前記上方側閾値Ｂを検知するまでは前記第二搬送スクリューは現像剤を前記排出口と反対方向に搬送するように逆回転し、以後は前記検知手段が上方側閾値Ｂを検知すると前記第二搬送スクリューが現像剤を前記排出口へ向かう方向へ搬送するように正回転し、前記検知手段が下方側閾値Ａを検知すると前記第二搬送スクリューが現像剤を前記排出口と反対方向に搬送するように逆回転駆動することを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
【請求項３】
前記上方側閾値Ｂよりも大きい範囲外閾値Ｃを設定し、前記検知手段が前記範囲外閾値Ｃを検知したときは、前記第二搬送スクリューを前記第一搬送スクリューの回転速度よりも速い回転速度で回転させて現像剤を前記排出口へ向かう方向へ搬送するように駆動することを特徴とする請求項２記載のクリーニング装置。
【請求項４】
前記下方側閾値Ａと前記上方側閾値Ｂの間に位置する範囲内閾値Ｄを設定し、前記検知手段が前記範囲内閾値Ｄを検知したときは、前記検知手段が前記上方側閾値Ｂを検知するまで前記第二搬送スクリューの駆動を停止することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のクリーニング装置。
【請求項５】
前記検知手段が検知する現像剤量の閾値は、装置の環境温度及び湿度が設定した温度及び湿度以上になると前記温度及び湿度未満よりも高い値に切り替えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
【請求項６】
前記第二搬送スクリューの長手方向長さは、前記像担持体の長手方向長さの１／５以上１／２以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
【請求項７】
研磨剤を含有する現像剤を搬送することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
【請求項８】
像担持体に形成した現像剤像を記録媒体に転写して画像を形成する画像形成装置において、
前記像担持体から前記記録媒体に現像剤像を転写した後に像担持体に残留した現像剤を回収し、回収した現像剤を搬送して排出口から排出する現像剤搬送装置として、請求項２乃至請求項７のいずれか１項に記載のクリーニング装置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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤収容部内の現像剤を搬送して排出口から排出するクリーニング装置及びこれを用いる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置にあっては、像担持体である感光体ドラムに現像剤像を形成し、その現像剤像を記録媒体に転写して画像を形成する。このとき、感光体ドラムから記録媒体に現像剤が完全に転写しきれず、わずかな現像剤が像担持体に残留する。この残留現像剤をクリーニング装置によって除去回収している。
【０００３】
クリーニング装置としては、例えば感光体ドラムの長手方向周面にクリーニングブレードを圧接し、このブレードで感光体ドラムに残留した現像剤を掻き取り、感光体ドラムの長手方向に沿って配置された現像剤収容部に回収する。現像剤収容部内には感光体ドラムの回転軸と略平行な軸線を中心に回転可能な搬送スクリューが設けられており、現像剤収容部に回収した現像剤を長手方向の一方側から他方側に搬送し、該他方側に設けた現像剤排出口から現像剤溜部へと排出するようにしている。
【０００４】
このように回収した現像剤を搬送スクリューで搬送するクリーニング装置にあっては、搬送スクリューの長手方向において均一に現像剤を搬送するのではなく、現像剤搬送方向の上流側（以下、単に「上流側」という）と下流側（以下、単に「下流側」という）とで搬送する現像剤量を変えたものがある。
【０００５】
例えば、下流側の羽根スクリューピッチを上流側よりも大きく構成したものがある（特許文献１）。あるいは、下流側の羽根スクリュー外径を上流側より大きくしたものがある（特許文献２）。これらは、搬送スクリューで現像剤を搬送する場合、上流側に比べて下流側で現像剤が堆積し易くなるため、下流側の現像剤搬送力が大きくなるように構成することで、現像剤詰まりを生じないようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６‐２５１１１４
【特許文献２】特開平０５‐０７２９５２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、現像剤を用いた画像形成装置においては、現像剤の中に研磨剤を含有させ、これによる研磨効果によって感光体ドラム表面上の微細な異物等を除去する方法が用いられるようになっている。特に、感光体ドラムから回収した現像剤を搬送スクリューによって感光体ドラムの長手方向一方側から他方側へ搬送するクリーニング装置を備えた画像形成装置にあっては、回収現像剤を搬送スクリューで搬送する間に感光体ドラムに接触させることで回収現像剤により感光体ドラムの表面を研磨することができる。
【０００８】
しかし、長手方向に均一な搬送力をもつ搬送スクリューを回転させて長手方向の一方側から他方側へ現像剤を搬送して排出口から排出する場合、長手方向の下流側では上流側から現像剤が搬送されて滞留するが、上流側では滞留しない。このため、感光体ドラムの長手方向において、前記下流側では研磨剤による研磨効果が得られるが、上流側では研磨剤による研磨効果が低下する。その結果、研磨効果が少ない上流側では画像が白く抜けてしまう画像不良を生ずることがある。
【０００９】
そこで、現像剤による研磨効果を得るために、搬送スクリューによる現像剤搬送力を上流側と下流側とで異ならせることが考えられる。しかし、特許文献１、２に示す構成にあっては、下流側の現像剤搬送力のほうが大きいため、下流側で現像剤が詰まることを防止することはできるものの、上流側で回収現像剤を効果的に滞留させることは困難である。
【００１０】
また、搬送スクリューの回転速度を制御し、あるいは搬送スクリューの螺旋の向きを一部逆向きにすることで回収した現像剤を感光体ドラムの長手方向に均一にすることも考えられる。しかし、この場合でも感光体ドラムの長手方向の一方側から他方側へ現像剤を搬送するクリーニング装置にあっては長手方向の全域で現像剤量を調整することはできても、上流側のみ調整することは難しい。
【００１１】
本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的は、現像剤収容部内の現像剤を搬送スクリューによって搬送するときに、現像剤搬送方向の上流側で現像剤量が所定範囲にあるようにしたクリーニング装置及びこれを用いた画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、像担持体から回収した現像剤を現像剤収容部に収容し、搬送部材によって前記現像剤収容部内の現像剤を排出口へ搬送して排出するクリーニング装置において、回収された現像剤を収容する長手形状の現像剤収容部と、前記現像剤収容部の長手方向の一方側端部に設けられた現像剤排出口と、前記現像剤収容部に回収された現像剤を前記像担持体の長手方向に沿わせて前記現像剤排出口へ向けて搬送する搬送部材と、前記現像剤収容部に収容された現像剤量を検知する検知手段と、を有し、前記搬送部材は、前記現像剤収容部の長手方向に回転する第一搬送スクリューと第二搬送スクリューとを有し、前記第一搬送スクリューは前記現像剤排出口側に配置され、前記第二搬送スクリューは前記第一搬送スクリューを挟んで前記現像剤排出口の反対側に配置され、前記第一搬送スクリューは、現像剤を前記排出口へ搬送するように所定速度で駆動制御され、前記第二搬送スクリューは、前記検知手段による検知結果に応じて正逆転駆動制御されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明にあっては、現像剤収容部内の現像剤は、搬送方向上流側では第二搬送スクリューによって搬送される。そして、第二搬送スクリューは検知手段の検知結果に応じて回転方向が駆動制御されるため、現像剤が滞留し難い現像剤収容部の上流側においても現像剤量を微細に制御可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】電子写真の画像形成装置の模式説明図である。
【図２】クリーニング装置の模式説明図である。
【図３】クリーニング装置の斜視説明図である。
【図４】クリーニング装置の構成説明図である。
【図５】搬送スクリューの連結構成の説明図である。
【図６】搬送スクリューの連結構成の説明図である。
【図７】搬送スクリューの羽根形状の説明図である。
【図８】搬送スクリューの羽根の説明図である。
【図９】閾値Ａ、Ｂと第二搬送スクリューの駆動を示す関係図である。
【図１０】閾値Ａ、Ｂ、Ｃと第二搬送スクリューの駆動を示す関係図である。
【図１１】閾値Ａ、Ｂ、Ｃを設定した第二搬送スクリューの駆動動作を示すフローチャートである。
【図１２】閾値Ａ、Ｂ、Ｄと第二搬送スクリューの駆動を示す関係図である。
【図１３】装置環境を考慮した第二搬送スクリューの駆動動作を示すフローチャートである。
【図１４】実験で用いた搬送スクリューの形状を示す説明図である。
【図１５】実験１の結果を示すグラフである。
【図１６】実験２の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に本発明を実施するための一形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１６】
〔第１実施形態〕
＜画像形成装置の全体構成＞
図１は本実施形態に係るクリーニング装置を備えた画像形成装置の模式断面説明図である。本実施形態に係る画像形成装置は、電子写真方式による複写機、プリンタ等として用いられるものである。
【００１７】
まず、本実施形態の画像形成装置Ａの全体構成を画像形成動作とともに説明する。画像形成に際しては、図１の矢印Ａ方向に回転する像担持体としての感光体ドラム１に帯電ローラ２によって帯電バイアスが印加され、感光体ドラム１の表面が一様に帯電される。この感光体ドラム１に図示しない露光手段から画像信号に応じたレーザ光３が照射され、感光体ドラムに静電潜像が形成される。この静電潜像を現像装置４によって現像し、現像剤による現像剤像を形成する。
【００１８】
上記現像剤像の形成と同期するように、記録媒体６を搬送手段（図示せず）によって転写部へ搬送する。この転写部は感光体ドラム１と転写ローラ５とのニップ部で構成され、前記ニップ部に記録媒体６が搬送されてきたときに、転写ローラ５に転写バイアスを印加して感光体ドラム１に形成された現像剤像を記録媒体に転写する。現像剤像が転写された記録媒体は定着装置（図示せず）に搬送されて加熱、加圧されて現像剤像が記録媒体に定着された後、排出部へと排出される。
【００１９】
一方、感光体ドラム１上の現像剤は、転写部において記録媒体にすべて転写されず、微少な現像剤が感光体ドラム１に残留する。この残留現像剤をクリーニング装置Ｂによって除去回収し、感光体ドラム１には次の現像剤像が形成される。
【００２０】
＜クリーニング装置＞
本実施形態のクリーニング装置は、図１及び図２に示すように、板金で構成した支持部材７ａの端部にポリウレタン、クロロプレンゴムのエラストマー等適度の弾性と硬度を有する短冊状のゴム部材７ｂを取り付けたクリーニングブレード７が現像剤収容部８に取り付けられている。
【００２１】
ゴム部材７ｂは感光体ドラム１の長手方向長さと略同じ長さを有し、感光体ドラム１の周面に圧接している。このゴム部材７ｂによって感光体ドラム１に残留した現像剤を掻き取り、回収した現像剤を現像剤収容部８に収容する。
【００２２】
現像剤収容部８は感光体ドラム１の長手方向に沿って配置されたダクト形状を有し、内部に回収したトナーを搬送する搬送部材である搬送スクリュー９が回転可能に配置されている。この搬送スクリュー９は、感光体ドラム１から回収した現像剤を現像剤収容部８内の長手方向一方側から他方側へ感光体ドラム１の長手方向に沿って搬送するものである。そして、図３に示すように、現像剤収容部８の長手方向の一方側端部には回収した現像剤を回収ボックス１０に排出するための排出口８ａが設けられている。
【００２３】
これにより、感光体ドラム１に残留した現像剤は、クリーニングブレード７によって掻き取られて現像剤収容部８に回収される。現像剤収容部８内に回収された現像剤は、搬送スクリュー９によって感光体ドラム１の長手方向に沿って排出口８ａへと搬送され、排出口８ａから回収ボックス１０へと排出される。
【００２４】
なお、本実施形態の現像剤には研磨剤が含有されており、現像剤収容部８に回収した現像剤が回転する感光体ドラム１の表面と摺擦することで感光体ドラム１の表面に付着した微細な異物等を除去するようにしている。そのため、本実施形態では現像剤収容部８を感光体ドラム１の上方に配置し、回収した現像剤が感光体ドラム１に接触し易いように配置している。
【００２５】
また、本実施形態にあっては、現像剤収容部８に回収した現像剤により感光体ドラム１の表面の研磨が効果的に行われるように、搬送スクリュー９を構成し、かつその駆動を制御するように構成している。この搬送スクリュー９の構成及び搬送スクリュー９の駆動制御については後述する。
【００２６】
＜現像剤＞
ここで、本実施形態に用いられる現像剤について説明する。現像剤は磁性樹脂粒子が一般的であり、磁性樹脂粒子の母体は主に、結着樹脂で構成されており、内部に帯電制御剤や磁性粉が含有されている。帯電安定性や潤滑性付与、研磨性付与、飛散防止といった性能を向上させる目的で配合される外添剤はその母体の周りに付着している。
【００２７】
回収現像剤には感光体ドラム１を研磨する酸化セリウム、炭化ケイ素、チタン酸ストロンチウムのような研磨剤が含まれており、感光体ドラムの帯電ローラ２との当接部で帯電ローラからの電圧印加による放電によって付着する放電生成物などを除去することで画像不良を防ぐ効果がある。
【００２８】
ここで研磨粒子として外添されるチタン酸ストロンチウムの外添量はトナー粒子１００重量部に対して、好ましくは０．１〜２５重量部、さらに好ましくは２. ０〜３. ０重量部が好ましい。０．１重量部より少ないと研磨効果が十分に発揮されず、また、２５重量部より多いと凝集性が上がり、現像性が低減したり、研磨効果が強過ぎて感光体を削り過ぎたり、傷を発生させたりするからである。
【００２９】
研磨剤としては、チタン酸ストロンチウムを用いたが、同様な研磨剤としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニア、酸化クロム、酸化セリウム、酸化タングステン、酸化アンチモン、酸化銅、酸化スズ、酸化テルル、酸化マンガン、酸化ホウ素、チタン酸バリウム、チタン酸アルミニウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム等の酸化物、炭化ケイ素、炭化タングステン、炭化ホウ素、炭化チタン等の炭化物、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素等の窒化物や、他の有機物粒子等も用いてもよい。
【００３０】
トナーに添加する研磨剤は、キュービック型の粒子が研磨効果が高く好ましい。キュービック型の粒子は、平均粒径が３０〜３００ｎｍであり、好ましくは４０〜２５０ｎｍあることがさらに好ましい。平均粒径が３０ｎｍ未満ではクリーナ部における粒子の研磨効果が不十分である。一方、３００ｎｍを超えると研磨効果が強すぎるため感光体ドラム１にキズが発生するため適さない。
【００３１】
また、本実施形態にあっては、上記にて述べたように研磨剤のような外添剤を含有する磁性回収現像剤の他に、粉体粒子全般を回収対象物とすることができる。
【００３２】
＜搬送スクリュー＞
次に本実施形態に係る搬送スクリュー９の構成について説明する。図３は本実施形態に係るクリーニング装置Ｂの構成を表した斜視図であり、図４はクリーニング装置Ｂの模式図である。
【００３３】
回収した現像剤が現像剤収容部８内にある程度滞留して感光体ドラムを摺擦しないと、回収現像剤に含まれる研磨剤による感光体ドラム１の研磨効果が薄れ、画像不良が発生し易くなる。この回収現像剤の滞留不足は搬送スクリュー９の現像剤搬送方向上流側（以下、「上流側」という）で生じ易い。そこで、本実施形態では搬送スクリュー９を第一搬送スクリュー９ａと第二搬送スクリュー９ｂとに分けてそれぞれ独立して回転可能とし、上流側の第二搬送スクリュー９ｂの駆動制御を行うことで現像剤収容部８内の現像剤の滞留を制御するものである。
【００３４】
現像剤収容部８内には感光体ドラム１の長手方向に沿って現像剤を搬送する搬送スクリュー９が設けられている。この搬送スクリュー９は、図４に示すように、現像剤収容部８の長手方向の同一軸上で回転する第一搬送スクリュー９ａと、第二搬送スクリュー９ｂとを有し、前記第一搬送スクリュー９ａは現像剤排出口側に配置され、第二搬送スクリュー９ｂは第一搬送スクリュー９ａを挟んで前記現像剤排出口の反対側に配置されている。
【００３５】
（材質）
搬送スクリュー９の材質としては、モールド材やアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂材が挙げられる。ポリウレタン、スチレン−ブタジエン共重合体、クロロプレン、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン系ゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、フッ素ゴム、シリコンゴム、アクリルゴム、二トリルゴム、クロロプレンゴム等のエラストマーといった、ゴム材を使用してもよい。
【００３６】
（連結構成）
本実施形態の搬送スクリュー９は、図５に示すように、第一搬送スクリュー９ａの軸端９ａ１と第二搬送スクリュー９ｂの軸端９ｂ１が、内部に連結部材１１を介して回動自在に連結されており、両スクリュー９ａ，９ｂは同一軸上で回転可能に支持されている。
【００３７】
連結部材１１としては、搬送スクリュー９ａ，９ｂと同一の材質を用いてもよく、金属系の材質、たとえば銅、アルミ、スズ、鉄、ニッケルなどでもよい。搬送スクリュー９ａ，９ｂの材質より摩擦係数が小さい部材を用いてもよい。連結部材１１の形状は、連結される搬送スクリュー９ａ，９ｂの摺動性を妨げないように、円筒、あるいは球形のものが好ましい。また、連結部材１１は搬送スクリュー９ａ，９ｂの互いの回転を妨げないように連結されていればよく、内部に現像剤が固着しにくい構成が好ましい。
【００３８】
図５における連結部材１１の長さＣは５〜５０ｍｍ、好ましくは２０〜３０ｍｍが好ましい。５ｍｍより小さい場合、第一搬送スクリュー９ａと第二搬送スクリュー９ｂの連結が弱くなり、搬送スクリューの軸が定まらず一定の動作が行われず、連結部が外れてしまうおそれもある。また５０ｍｍより大きいと、摺動部の摩擦が大きくなり搬送スクリューの動作を阻害することになる。
【００３９】
さらに、第一搬送スクリュー９ａと第二搬送スクリュー９ｂの連結部の摺動性をあげるために、グリスや二硫化モリブデンといった滑り性をあげる物質を連結部材１１の内部や表面に塗布してもよい。
【００４０】
図５に示すように、連結部材１１を用いて両搬送スクリュー９ａ，９ｂを連結することにより、第一搬送スクリュー９ａと第二搬送スクリュー９ｂとの連結部に凹凸が生じないため、連結部に現像剤の付着等が発生し難くなる。
【００４１】
もっとも、第一搬送スクリュー９ａと第二搬送スクリュー９ｂの連結部は、図５に示すように、凹凸が生じないようにすることが好ましいが、現像剤搬送に支障を生じなければ、図３及び図４に示すように、連結部がスクリュー軸より多少突出した構成であってもよい。
【００４２】
また、第一搬送スクリュー９ａと第二搬送スクリュー９ｂの連結構成は、図６に示すようにしてもよい。すなわち、第一搬送スクリュー９ａよりも第二搬送スクリュー９ｂの軸径を太く構成し、第二搬送スクリュー９ｂに形成した嵌合穴に第一搬送スクリュー９ａの端部を挿入して回動可能に連結したものである。このようにすることで、連結部材を用いることなく両搬送スクリュー９ａ，９ｂを連結することができる。
【００４３】
上記のようにして同一軸上でそれぞれが回転可能に連結された搬送スクリュー９は、図３に示すように、第一搬送スクリュー９ａが第一駆動源１２ａとギアを介して連結し、第二搬送スクリュー９ｂもギアを介して第二駆動源１２ｂと連結している。
【００４４】
従って、第一搬送スクリュー９ａと第二搬送スクリュー９ｂとは、回転速度、回転方向が独立して回転可能に構成されている。そして、それぞれの搬送スクリュー９ａ，９ｂには回転軸に螺旋状の羽根９ａ２，９ｂ２が設けられ、この羽根９ａ２，９ｂ２が回転することで現像剤収容部８内の現像剤が排出口８ａに向かって搬送される。
【００４５】
また、第一搬送スクリュー９ａと第二搬送スクリュー９ｂを同一軸上で回転するように構成したために、一本の搬送スクリューと同じスペースで現像剤収容部８内の長手方向の現像剤量を均一に保つことが可能となる。もっとも、第一搬送スクリュー９ａと第二搬送スクリュー９ｂは現像剤を順次下流側へ搬送できれば必ずしも同一軸上で回転するものでなくてもよい。
【００４６】
（第二搬送スクリューの長さ）
前述のように、現像剤収容部８内の現像剤を搬送するにあたり、上流側の第二搬送スクリュー９ｂの駆動制御を行うことで現像剤収容部８内の現像剤の滞留を制御する。そのために、搬送スクリュー９全体のうち、上流側に位置する第二搬送スクリュー９ｂの長さは、感光体ドラム１の長手方向長さの１／５以上１／２以下の範囲にあることが望ましい。１／５より短いと、第二搬送スクリュー９ｂにより搬送される回収現像剤量が少なく現像剤量の調整ができない。一方、１／２より長いと上流側での現像剤量の調整が難しくなるからである。
【００４７】
（羽根形状）
本実施形態の搬送スクリュー９の羽根形状は、円形のものが好ましいが切り込みや凹凸がついていてもよい。図７に示すのは搬送羽根形状の例である。図７Ａ、Ｂは搬送羽根の一部の形状を変更して現像剤の滞留性を向上させたものである。円形の羽根の一部に切り込みを入れることで現像剤の搬送性を抑え、より現像剤が滞留するようになる。また図７Ｃに示すように、羽根と羽根の間の軸に突起をつけたり、図７Ｄに示すように、搬送羽根に突起をつけた構成をとってもよい。
【００４８】
回収現像剤が現像剤収容部８内に堆積してくるとスクリューの羽根、軸は回収現像剤が固着し易くなる。軸や羽根に上記のような突起をつけることで、現像剤の固着を防ぎ、現像剤の搬送の妨げを防ぐ。また搬送羽根の外径は長手方向に統一されているものを本実施形態では使用しているが、図７Ｅのように一部の搬送羽根外径が異なるスクリューを使用してもよい。図７Ｅは２種類の外径の羽根を交互に配置した場合を示しているが、羽根外径の種類は２種類以上でもよく、また配置もこれに限ったものではなく、２個置きに配置したり自由に選択できうる。
【００４９】
（羽根ピッチ）
図８は搬送スクリューの拡大図である。間隔ａは搬送スクリュー上の羽根の間隔を示したもので、本実施形態では羽根ピッチ幅と表記する。また、間隔ｂはスクリュー上の羽根の外径を示したもので本実施形態では羽根外径と表記する。
【００５０】
羽根のピッチ幅は５〜３０ｍｍ、好ましくは１０〜２０ｍｍが望ましい。５ｍｍよりピッチ幅が細かくなると、現像剤の搬送力が増して、現像剤の滞留が悪くなる。また羽根が密集しすぎることにより現像剤の凝集、固着も引き起こされる。３０ｍｍよりピッチ幅が大きくなると現像剤の搬送性が小さくなり、現像剤の滞留はあがるが、一部に大量に現像剤が送りこまれたときの対応がとれずクリーニング不良を引き起こしてしまう。
【００５１】
さらに、搬送スクリュー９の羽根外径は現像剤収容部８の図２に示した断面積Ｓ１に対して、羽根外径の占める面積Ｓ２が２０〜８０％好ましくは３０〜５０％になることがよい。羽根外径の面積が現像剤収容部８の断面積の８０％より多く占めると、回収現像剤の搬送量が多くなり、本実施形態で狙う回収現像剤の十分な滞留が望めない。また２０％より小さいと逆に回収現像剤が滞留しすぎて、現像剤収容部内の凝集や固着を引き起こしクリーニング不良につながる。
【００５２】
＜搬送スクリューの駆動制御＞
次に搬送スクリュー９の駆動制御について、特に第二搬送スクリュー９ｂの駆動制御を中心に説明する。
【００５３】
本実施形態にあっては、現像剤収容部８に回収された現像剤量を検知するための検知手段が設けられ、この検知手段による検知結果に応じて現像剤収容部８内の現像剤量が所定範囲にあるように第二搬送スクリュー９ｂの回転速度及び回転方向を制御する。
【００５４】
（現像剤量検知手段）
現像剤収容部８内の現像剤量を検知する検知手段として、本実施形態では図４に示すように、第二搬送スクリュー９ｂを駆動する第二駆動源１２ｂの駆動トルクをトルク検知部１３によって検知し、その値によって現像剤収容部８に回収された現像剤のうち、特に搬送方向上流側の現像剤量を検知するようにしている。
【００５５】
具体的には、第二搬送スクリュー９ｂの駆動系、例えばギアなどにかかるトルクを電圧値に換算して検知する。すなわち、現像剤量が多いときはトルクが大きく、現像剤量が少なくなるとトルクは小さくなる。そして、前記トルク値の変動によって、駆動源の回転数、回転方向などを制御し、第二搬送スクリュー９ｂの駆動制御を行う。
【００５６】
なお、現像剤量の検知手段の構成としては、前記トルク検知でなくてもよい。例えば、磁性現像剤のように磁力を有する現像剤を用いる場合には、透磁率センサを用いて現像剤量を検知するようにしてもよい。透磁率センサは内蔵された電磁コア内を通過する磁力線の本数から透磁率センサに接する現像剤量を計測し、これにより現像剤収容部８内の現像剤量を検知する。
【００５７】
上記現像剤量検知手段による検知結果に応じ、ＣＰＵ等からなる制御部１４により、第二駆動源１２ｂの回転方向や回転速度を制御する。
【００５８】
（駆動制御）
現像剤に研磨剤を含有させ、画像流れの発生を抑制する場合、感光体ドラム上に回収した現像剤を一定量に保つことが研磨効果を維持するのに必要である。本実施形態では第一搬送スクリュー９ａと第二搬送スクリュー９ｂの回転方向、回転速度をそれぞれ独立して駆動制御可能としている。これにより、特に上流側の現像剤量が所定範囲にあるように、上流側に位置する第二搬送スクリュー９ｂの駆動を現像剤量に応じて制御することで、滞留し難い感光体ドラムの上流側での現像剤量を制御して研磨効果を維持する。
【００５９】
本実施形態の搬送スクリュー９の駆動制御を説明するにあたり、第一搬送スクリュー９ａ及び第二搬送スクリュー９ｂが正回転したときに現像剤を図３の矢印Ｘ１方向に搬送し、逆回転したときに図３の矢印Ｘ２方向に搬送することとして説明する。
【００６０】
本実施形態では下流側の第一搬送スクリュー９ａは常に一定の所定速度で正回転させて現像剤を排出口８ａへ搬送する。一方、上流側の第二搬送スクリュー９ｂは第一搬送スクリュー９ａと同じ速度で回転させるが、回転方向は現像剤量に応じて正回転駆動又は逆回転駆動させる。これにより、現像剤収容部８内の現像剤量が所定範囲にあるようにしている。
【００６１】
具体的には前記所定範囲の下方側閾値（下限設定値）をＡ、上方側閾値（上限設定値）をＢとしたとき、図９に示すように、検知手段としてのトルク検知部１３が上方側閾値Ｂを検知するまでは第二搬送スクリュー９ｂを逆回転する。これにより、回収現像剤は排出口８ａと反対方向である矢印Ｘ２方向（図３参照）に搬送され、現像剤収容部８の上流側に所定範囲の上限になるまで滞留する。
【００６２】
以後はトルク検知部１３が上方側閾値Ｂを検知すると、第二搬送スクリュー９ｂを正回転させ、回収現像剤を排出口８ａへ向かう方向へ搬送する。これによって上流側の回収現像剤は矢印Ｘ１方向（図３参照）に搬送されて排出され、所定範囲の上方側閾値Ｂ以上は滞留しなくなる。
【００６３】
そして、上流側の現像剤が排出されてトルク検知部１３が下方側閾値Ａを検知すると、第二搬送スクリュー９ｂを逆回転し、回収現像剤を排出口８ａと反対方向に搬送して上流側に滞留させる。これによって上流側の回収現像剤は所定範囲の下方側閾値Ａより少なくなることはない。
【００６４】
上記のように第二搬送スクリュー９ｂの回転方向の切り替えを、回収した現像剤量が所定範囲Ａ〜Ｂにあるように、プリントジョブが開始してから終了するまで繰り返し行う。なお、トルク値の判断は、ある一定の範囲内で複数回検出したものと平均化し、第二搬送スクリュー９ｂの回転方向の変更は閾値を判断したのち、次のジョブの命令を受けたときに変更してもよい。また、所定値の判断としては、通紙枚数管理をすることもでき、設定した通紙枚数を印字したとき検知を行うようにすればよい。
【００６５】
なお、本実施形態で前記下方側閾値Ａは、現像剤量がそれ以下になると搬送スクリューの搬送性が生じる現像剤量に達していないため、閾値を設ける意味がなくなる値である。また、上方側閾値Ｂは、現像剤量がそれ以上になると、現像剤収容部８内の現像剤が多くなりすぎて搬送の妨げになる値である。したがって、現像剤の搬送性が生じる時点から、現像剤が滞留しすぎて固着が起こる前の範囲内に納まるようにそれぞれの閾値を設定する。
【００６６】
上記のように第二搬送スクリュー９ｂの回転方向を切り替えることにより、現像剤収容部８内の現像剤量、特に滞留し難い上流側の現像剤量が所定範囲にあるようになり、回収現像剤による感光体ドラム１の研磨効果が確実に維持されるようになる。
【００６７】
〔第２実施形態〕
前述した第１実施形態では第二搬送スクリュー９ｂを一定回転数で回転させるようにしたが、前記上方側閾値Ｂよりも多い現像剤量が滞留した場合には、通常よりも速い回転数で第二搬送スクリュー９ｂを正回転させて現像剤を排出するようにしてもよい。
【００６８】
例えば、現像剤量として前述した上方側閾値Ｂよりも大きい範囲外閾値Ｃを設定し、トルク検知部１３が前記範囲外閾値（範囲外設定値）Ｃを検知したときは、第二搬送スクリュー９ｂを第一搬送スクリュー９ａの回転速度よりも速い回転速度で回転させて回収現像剤を排出口８ａへ向かう方向へ搬送する。
【００６９】
図１０は閾値Ａ、Ｂ、Ｃ（Ａ＜Ｂ＜Ｃ）を設けたときの閾値と第二搬送スクリュー９ｂの回転方向および回転数の関係を示した図である。本実施形態のように長手方向に距離を持った搬送系においては、一部分に大量に現像剤が大量に送り込まれたときの対処がし難い。そこで、現像剤量が所定範囲の上方側閾値Ｂを超えた範囲外閾値Ｃに達した場合は、上方側閾値Ｂになるまで第二搬送スクリュー９ｂの回転速度を第一搬送スクリュー９ａよりも速く正転駆動させ、現像剤の詰まりを軽減する。このとき第二搬送スクリュー９ｂの回転速度の割合は第一搬送スクリュー９ａの回転速度の１．１〜１．５倍、好ましくは１．１〜１．３倍に設定するとよい。
【００７０】
図１１は図１０に示した駆動制御手順を示したフローチャートである。トルク検知部１３はプリントジョブを受けて（Ｓ１）、感光体ドラムの回転を検知した後に（Ｓ２）、現像剤量の検知を行ない（Ｓ３）、そのときの回収現像剤量（スクリュー駆動トルク）によって第二搬送スクリュー９ｂの回転方向、回転速度を制御する（Ｓ４〜Ｓ７）。
【００７１】
このように、回収現像剤量が上方側閾値Ｂを超えて滞留したときは、通常速度よりも速い速度で第二搬送スクリュー９ｂを回転させて現像剤を排出することで、現像剤詰まりを確実に軽減することができる。
【００７２】
〔第３実施形態〕
前述した第１実施形態では現像剤量を所定範囲の下方側閾値Ａと上方側閾値Ｂの間で第二搬送スクリュー９ｂの回転方向を切り替えるようにしたが、下方側閾値Ａと上方側閾値Ｂの間に位置する範囲内閾値（範囲内設定値）Ｄ（Ａ＜Ｄ＜Ｂ）を設定して制御するようにしてもよい。
【００７３】
例えば、図１２に示すように、最初はトルク検知部１３が範囲内閾値Ｄを検知するまで第二搬送スクリュー９ｂを逆回転させて回収現像剤を排出口側とは反対側のＸ２方向に搬送して上流側に現像剤を滞留させる。そして、トルク検知部１３が前記閾値Ｄを検知すると、その時点から上方側閾値Ｂを検知するまでの間、第二搬送スクリュー９ｂの駆動を停止する。すなわち、最初は第二搬送スクリュー９ｂを逆回転させて積極的に上流側に現像剤を滞留させ、その後は回転を停止することで滞留速度を遅くする。
【００７４】
その後、トルク検知部１３が上方側閾値Ｂを検知すると第二搬送スクリュー９ｂを正回転させて上流側の現像剤をＸ１方向へ搬送して排出口から排出する。そして、現像剤が排出されて少なくなり、トルク検知部１３が閾値Ｄを検知すると、第二搬送スクリュー９ｂを停止させて上流側に現像剤を滞留させるようにする。これを繰り返すことで現像剤収容部８内の現像剤量を一定に保つようにする。
【００７５】
上記のように範囲内閾値Ｄを設定し、その値を基準にして第二搬送スクリュー９ｂの回転を停止するように制御することで、上流側の現像剤量の調整を緩やかに行うことができる。なお、前述した説明では閾値Ｄを検知したときに、第二搬送スクリュー９ｂの回転を停止させたが、停止させずに回転速度を通常よりも遅くして逆回転又は正回転するようにしても上流側の現像剤量の調整を緩やかに行うことは可能である。
【００７６】
〔第４実施形態〕
前述した第１実施形態では現像剤収容部８内の現像剤量に応じて第二搬送スクリュー９ｂの回転方向あるいは回転速度を切り替えるようにしたが、これに装置の設置環境を考慮するようにしてもよい。
【００７７】
高温高湿環境では感光体ドラム表面上に付着した異物の影響がより顕著に表れる。したがって、高温高湿環境では現像剤による研磨効果の向上が求められる。そこで、画像形成装置内の環境温度及び湿度を検知するための温湿度センサを設置し、装置内の温度、湿度が設定した温度、湿度以上（例えば温度３０℃以上、湿度８０％以上）の高温高湿環境になった場合、トルク検知部１３による現像剤量の閾値を、通常環境（例えば温度３０℃未満、湿度８０％未満）の場合よりも高い値、例えば設置した閾値Ａ、Ｂ（あるいは閾値Ｃ、Ｄ）の値を２０〜３０％高くした値に設定し直す。これにより、現像剤による研磨効果の向上を図ることができる。
【００７８】
なお、前記高温高湿として設定する温度、湿度、また高温高湿になったときに増加させる閾値のレベルは設定テーブル等を設け、これに従って設定するようにすればよい。
【００７９】
図１３は上記手順を示したフローチャートである。このフローチャートは図１１のフローチャートに対し、ステップＳ１とＳ２との間に温湿度を検知し（Ｓ８）、その環境によって閾値レベルを設定し直す（Ｓ９）の手順が増えている。
【００８０】
上記のよう装置環境を考慮して閾値を設定することで感光体ドラム表面上に付着した異物の影響を効果的に防止することができる。
【００８１】
〔実験結果〕
次に上述した実施形態に係るクリーニング装置により実際に現像剤搬送実験をした結果を示す。
【００８２】
＜実験１＞
実験１で使用した装置は第１実施形態で説明した画像形成装置及びクリーニング装置により第２実施形態で説明した閾値Ａ、Ｂ、Ｃを設定した搬送制御を行った。
【００８３】
実験１で用いた研磨剤を有する現像剤は、粉砕法で生成された平均粒子径７μｍの磁性一成分現像剤である。具体的には、現像剤粒子１００重量部に対して、シリカ母体の表面をシランカップリング剤及びシリコーンオイルで疎水化処理した疎水性シリカ（体積平均粒径１０ｎｍ）を１．０重量部と酸化チタン（体積平均粒径５０ｎｍ）を０. ８重量を外添したものである。そして、研磨性を向上させておくため、研磨粒子としてのチタン酸ストロンチウム（体積平均粒径１. ５μｍ）を３．０重量部を外添したものを用いた。
【００８４】
搬送スクリューは図１４に示すような羽根外径がφ１４、芯金径はφ６、羽根のピッチ幅を１０ｍｍピッチにした渦巻き状のスクリューを第一、第二搬送スクリューそれぞれに用いた。
【００８５】
第一搬送スクリュー９ａの長さを３５０ｍｍ、第二搬送スクリュー９ｂの長さを１００ｍｍとし、第一搬送スクリュー９ａの端部を第二搬送スクリュー９ｂの端部に挿入する図６に示した連結方法をとり、連結部の長さは２０ｍｍとした。第一搬送スクリュー９ａ、第二搬送スクリュー９ｂともに現像剤の搬送速度を１１８ｍｍ／ｓｅｃとし、さらに現像剤量が多くなり搬送速度を切り替えるときの第二搬送スクリュー９ｂの搬送速度を１５４ｍｍ／ｓｅｃとした。
【００８６】
現像剤収容部８は断面積３５０ｍｍ２、長手方向の長さ４５０ｍｍの容積１５７ｃｍ３のものを使用した。回収現像剤をＡ４横一枚あたり０．６ｍｇの載り量で現像剤収容部８に送り、第二搬送スクリュー９ｂの駆動端部１５ｍｍの回収現像剤の蓄積量変化から効果を確認した。
【００８７】
回収現像剤量の検知手段としては第二搬送スクリュー９ｂの駆動ギアにかかるトルクを電圧値変換したトルク検知構成を使用した。
【００８８】
ジョブの命令と同時に随時モニタリングし、閾値を判断し、第二搬送スクリュー９ｂの回転方向、回転速度の制御を行った。このとき、回収現像剤量検知の下方側閾値Ａを０．２ｇ/ｃｍ３、上方側閾値Ｂを０．４５ｇ／ｃｍ３、範囲外閾値Ｃを０．６ｇ／ｃｍ３に設定した。そして、回収現像剤量の検知手段が１００ｍｓｅｃに５回連続で閾値を判断した場合に切り替えを行ない、切り替えのタイミングは閾値が判断されてから、次のジョブの命令を受け付けたときとした。
【００８９】
図１５は、従来例として、一本の搬送スクリューで回転速度を可変せずに搬送したものに対し、上記の駆動制御を行ったときの効果を確認したものである。
【００９０】
「制御なし」と表記してある従来例と比較すると、上記の制御を行った場合、現像剤量は約０．４ｇ／ｃｍ３に保たれ効果が確認された。従来例に比べ、現像剤回収量も多く感光体ドラムへの研磨効果も充分であり、駆動側端部において画像不良は見られなかった。
【００９１】
＜実験２＞
実験２では、実験１で示した画像形成装置を用いて、さらに下方側閾値Ａと上方側閾値Ｂの間にもうひとつ範囲内閾値Ｄを設け（Ａ＜Ｄ＜Ｂ）、前述した第３実施形態で説明した第二搬送スクリューの駆動制御を行う実験を行った。
【００９２】
閾値Ａ、Ｂ、Ｄとしては、下方側閾値Ａを０．２ｇ／ｃｍ３、範囲内閾値Ｄを０．２７ｇ／ｃｍ３、上方側閾値Ｂを０．４５ｇ／ｃｍ３、範囲外閾値Ｃを０．６ｇ／ｃｍ３に設定し、実験１と実験２の効果を比較した。その結果を図１６に示す。この結果から、範囲内閾値Ｄを設けて第二搬送スクリュー９ｂを駆動制御すると、滞留現像剤量をより円滑に制御可能なことがわかる。
【００９３】
＜実験３＞
実験３では、実験１で示した画像形成装置を用い、前述した第４実施形態で説明した装置環境を考慮した搬送制御を行った。
【００９４】
環境温度、湿度として、温度３０℃以上、湿度８０％以上を検知した場合は高温高湿環境にあるとして、各閾値レベルを高温高湿環境以外の場合の８０％引き下げるようにした。具体的には、高温高湿環境では下方側閾値Ａを０．１６ｇ／ｃｍ３、範囲内閾値Ｄを０．２１ｇ／ｃｍ３、上方側閾値Ｂを０．３６ｇ／ｃｍ３、範囲外閾値Ｃを０．４８ｇ／ｃｍ３に設定して効果を確認した。
【００９５】
その結果、回収現像剤粒子の凝集性があがる高温高湿環境においても、回収現像剤量は０．３ｇ／ｃｍ３に保たれ、第二搬送スクリュー９ｂ側端部に画像不良は発生せず、クリーニング不良も起こらなかった。
【符号の説明】
【００９６】
Ａ    …画像形成装置
Ｂ    …クリーニング装置
１    …感光体ドラム
２    …帯電ローラ
３    …レーザ光
４    …現像装置
５    …転写ローラ
６    …記録媒体
７    …クリーニングブレード
７ａ  …支持部材
７ｂ  …ゴム部材
８    …現像剤収容部
８ａ  …排出口
９    …搬送スクリュー
９ａ  …第一搬送スクリュー
９ａ１，９ｂ１ …軸端
９ａ２，９ｂ２ …羽根
９ｂ  …第二搬送スクリュー
１０  …回収ボックス
１１  …連結部材
１２ａ …第一駆動源
１２ｂ …第二駆動源
１３  …トルク検知部
１４  …制御部
【図１】
2012242638.tif 000003
【図２】
2012242638.tif 000004
【図３】
2012242638.tif 000005
【図４】
2012242638.tif 000006
【図５】
2012242638.tif 000007
【図６】
2012242638.tif 000008
【図７】
2012242638.tif 000009
【図８】
2012242638.tif 000010
【図９】
2012242638.tif 000011
【図１０】
2012242638.tif 000012
【図１１】
2012242638.tif 000013
【図１２】
2012242638.tif 000014
【図１３】
2012242638.tif 000015
【図１４】
2012242638.tif 000016
【図１５】
2012242638.tif 000017
【図１６】
2012242638.tif 000018