(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、この像担持体上に形成された静電潜像を可視化する現像装置とを備える作像部と、前記像担持体に対向して配置された転写装置と、前記像担持体上に残留するトナーをクリーニングするクリーニング装置と、前記像担持体表面から記録部材上に転写されたトナー像をこの記録部材上に固定する熱定着装置とを有する画像形成装置において、
前記クリーニング装置は、前記像担持体上からクリーニングされた廃トナーを廃トナー収容部に搬送する廃トナー搬送部と、
前記クリーニング装置を画像形成装置本体に装着した姿勢における前記廃トナー収容部の下面に当接しつつこの廃トナー収容部上面に対して所定の空隙を介して配設され、前記廃トナー搬送部材を有する第一の廃トナー収容スペースと前記第一廃トナー収容スペース内から前記定着装置側に流入する廃トナーを収容する第二廃トナー収容スペースとに前記廃トナー収容部の内部領域を分割する断熱壁と、
前記廃トナー収容部上面に当接しつつ前記廃トナー収容部下面及び前記断熱壁に対して所定の空隙を介して前記第二廃トナー収容スペース内に配設された第二の断熱壁とを有する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記クリーニング装置は、前記熱定着装置に隣接して配設された
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、複写機、プリンタ、ファクシミリ等に用いられるプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する、さらに詳細には、像担持体上から回収される廃トナーを収容する廃トナー収容部に断熱壁が設けられているプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、感光体や中間転写体等の像担持体に、現像ローラを備える現像装置により静電潜像を可視化してトナー像を形成し、このトナー像を転写ローラ等の転写装置によって転写紙等の記録部材上に転写し、その後定着装置によって記録部材上に溶融固定することによって画像を形成している。その際に、これら一連の工程を繰り返すために、クリーニング装置によって像担持体上に転写されずに残るトナーをクリーニングブレードで清掃除去し、除去される廃トナーを廃トナー搬送部で搬送して、クリーニング装置内部の廃トナー収容部に回収・貯蔵される。
一方近年、画像形成装置が小型化する傾向にあるが、画像形成装置が小型化すると、画像形成装置本体の内部の空間が小さくなり、熱定着装置とクリーニング装置との距離が近接するために、熱定着装置から発生する熱がクリーニング装置、特に廃トナー収容部及び廃トナー搬送手段に影響を与える。トナーは、少なくとも、エポキシ系、スチレン−アクリル系、ポリエステル系等の熱可塑性樹脂と着色剤とにより構成されているため、熱を受けると軟化し、さらに、トナー同士が凝集して凝集体を生ずる。さらに、画像形成装置本体を使用しないときは、熱を受けず冷却されて、凝集したトナーが一つの塊になって、粉体状のトナーと異なり、搬送することができなくなる。また、廃トナー搬送部では、搬送部材を回転させて廃トナーを搬送しているために、回転軸等に廃トナーが侵入し固着すると、回転軸等を回転させることができず破損等の事故を引き起こすことがある。その他にも、廃トナー収容部に収容されないためにクリーニング装置から廃トナーがあふれ吹き出して、装置本体内部を汚したり、また像担持体上に除去されないトナーが次の転写工程で記録部材上に転写されるために画像上に黒い点が生じる等の不具合がある。
【０００３】
このような問題を解決するために、特開平６−２３６０８３号公報等では、画像形成装置の熱定着装置に対向する部分を断熱構造とした画像形成装置が提案されている。この画像形成装置の断熱構造は、中空２重壁構造の断熱部材が設けられている。これにより、熱定着装置からの輻射熱は、廃トナー収容ケースの外側に断熱構造を持たせることによって熱を遮って、画像形成装置を保護するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、画像形成装置がさらに一層小型化する傾向にあるため、熱定着装置とクリーニング装置が近接し熱定着装置から発生する熱がクリーニング装置、特に廃トナー収容部に与える影響が大きくなっている。上記に提案されている画像形成装置では、廃トナー収容部の外側に断熱構造を持たせトナーの凝集を防いでいるが、構成が複雑になるために製造が困難になる。また、廃トナー収容部の容量が減ってしまうためにメンテナンスに対する期間が短くなる。逆に、廃トナー収容部を大きくしてメンテナンス期間を長くすると、画像形成装置の小型化を達成することができない等の問題点がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成で熱定着装置の熱による廃トナー搬送部のトナー凝集を防ぎ、廃トナー収容容量を減らすことのない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である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、像担持体と、この像担持体上に形成された静電潜像を可視化する現像装置とを備える作像部と、前記像担持体に対向して配置された転写装置と、前記像担持体上に残留するトナーをクリーニングするクリーニング装置と、前記像担持体表面から記録部材上に転写されたトナー像をこの記録部材上に固定する熱定着装置とを有する画像形成装置において、 前記クリーニング装置は、前記像担持体上からクリーニングされた廃トナーを廃トナー収容部に搬送する廃トナー搬送部と、前記クリーニング装置を画像形成装置本体に装着した姿勢における前記廃トナー収容部の下面に当接しつつこの廃トナー収容部上面に対して所定の空隙を介して配設され、前記廃トナー搬送部材を有する第一の廃トナー収容スペースと前記第一廃トナー収容スペース内から前記定着装置側に流入する廃トナーを収容する第二廃トナー収容スペースとに前記廃トナー収容部の内部領域を分割する断熱壁と、前記廃トナー収容部上面に当接しつつ前記廃トナー収容部下面及び前記断熱壁に対して所定の空隙を介して前記第二廃トナー収容スペース内に配設された第二の断熱壁とを有する画像形成装置である。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記クリーニング装置は、前記熱定着装置に隣接して配設された画像形成装置である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に、本発明が適用されるプロセスカートリッジ及び画像形成装置の概略を示す構成図である。図２は、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジを着脱する状態を示す構成図である。この画像形成装置１は、図２に示すように画像形成装置１に着脱可能なプロセスカートリッジ２を装着して使用するように構成されている。
画像形成装置１本体は、光書き込みユニット１８、給紙トレイ１９、給紙ローラ２０、レジストローラ２１、転写手段２２、熱定着装置２３及びプロセスカートリッジ２を着脱するための開口部に開閉自在に設けられたカバー部材２４等を備える。プロセスカートリッジ２は、内部に像担持体（以下、「感光体ドラム」という。）５を配置し回転可能に支持する感光体ユニット３とトナーを収容し、現像ローラ６を回転可能に支持する現像装置４と感光体ドラム上のトナーをクリーニングして、そのクリーニングした廃トナーＴを収容する廃トナー収容部３０を配設するクリーニング装置３とをプロセスカートリッジ枠体内に一体に形成されている。感光体ユニット３及び現像装置４は、結合部材により結合され、結合部を支点として回動可能に支持されている。なお、本発明のプロセスカートリッジは、この他に転写手段、帯電手段を枠体内に配設するものであってもよい。
【００１４】
画像形成装置１による画像形成は、次のように行われる。プロセスカートリッジ２を画像形成装置１本体にセットし、カバー部材を閉じると、画像形成装置１が動作可能な状態となる。まず、画像形成に先立って、プロセスカートリッジ２内の感光体ドラム５の表面が帯電ローラ１０により一様に帯電される。続いて、図示しない光源から光照射されて得られた像光のＣＣＤセンサによる読み取りが行われる。画像形成装置本体１に固定支持された光書き込みユニット１８では、このＣＣＤの情報に基づいて、図示しないレーザー光源から画像情報に応じて発光した光が図示しないポリゴンミラーで走査され、レンズ及び反射ミラーを介して画像情報に基づいた光像を感光体ドラム５に照射し、感光体ドラム５の表面に潜像が形成される。
感光体ドラム５の表面に形成された潜像は、感光体ドラム５の回転に伴って現像ローラ６と対向する現像領域に搬送される。現像装置４内では、トナーホッパ内に収容されたトナーがトナー送り出し部材により現像ローラ６側へ送り出され、現像ローラ６の表面に汲み上げられる。現像ローラ６の表面に汲み上げられたトナーは、現像ローラ６の回転によって搬送され、現像ブレードの位置を通過するときに所定の層厚に規制され、トナー薄層が形成される。トナー薄層は、さらに感光体ドラム５と対向する現像領域に搬送され、潜像の現像が行われトナー像が形成される。
一方、画像形成装置１本体に設けられた給紙トレイ１９からは、転写紙が給紙ローラ２０によって一枚ずつ引き出され、レジストローラ２１を経て、現像領域に対して感光体ドラム５の回転下流側に配設された転写手段２２の位置に搬送され、感光体ドラム５上のトナー像が転写紙に転写され、さらに、定着ユニット２３の位置に搬送されて転写紙上のトナー像が定着され、画像が形成される。
【００１５】
また、図３（ａ）は、プロセスカートリッジの構成を示す概略図であり、図３（ｂ）は、及び感光体ドラムと現像ローラの駆動側端部の構成を示す概略平面図である。このプロセスカートリッジ２は、図３（ａ）に示すように、感光体ドラム５、帯電ローラ１０及びクリーニングブレード１２を含む感光体ユニット３と、現像ローラ６、現像ブレード及びトナーを収容するトナーホッパ１１を有する現像装置４から成り、結合部材により支点結合されている。このプロセスカートリッジ２の感光体ドラム５と現像ローラ６の当接は、次のような方法で行われる。現像装置４は、加圧スプリング１３により感光体ユニット３側に押圧され、現像ローラ６の長手方向端部に設けられた突き当てコロ７が感光体ドラム５に接触するように付勢されている。感光体ドラム５及び現像ローラ６の長手方向端部には、それぞれドラムギア１４及びスリーブギア１５が設けられており、ドラムギア１４は、画像形成装置１本体側の駆動部２５及びスリーブギア１５に接続される。これにより、現像ローラ６は直接駆動され、現像装置４は、駆動時に、ドラムギア１４とスリーブギア１５の噛み合い圧力角方向に力を受ける。
【００１６】
（第１の実施形態）次に、プロセスカートリッジの一実施形態について説明する。図４は、廃トナー収容部に断熱壁が設けられているプロセスカートリッジの一実施形態の構成を示す概略図である。このプロセスカートリッジ２は、感光体ドラム５・現像装置４・トナーホッパ１１・クリーニング装置３・帯電ローラ１０が一体となっている。このプロセスカートリッジ２を、図２に示すように、画像形成装置１本体にセットすると、熱定着装置２３にわずかな隙間を持って対向する位置に廃トナー収容部３０が配置される。
【００１７】
ここで、本発明のプロセスカートリッジ２等の内部の廃トナー収容部３０内に断熱壁３５を設けることにより廃トナー搬送部３４でのトナーの凝集、固着発生による不具合を防ぐ手段を、廃トナーＴの収容容量を減らすことなく、低コストで簡単に提供するもである。感光体ドラム５上に現像されるトナーは、転写手段２２で転写紙に転写され、転写残トナーがクリーニング装置３の位置に移動してくる。これをクリーニングブレード１２で感光体ドラム５から除去して、クリーニング装置３内に廃トナーＴとして収容する。つぎに、この収容されるトナーを、さらに、廃トナー搬送部３４により廃トナー収容部３０に搬送し収容・貯蔵する。図４に示すように、熱定着装置２３からの放射熱は、プロセスカートリッジ２の外壁から内部に伝えられ、内部に収容及び貯蔵されている廃トナーＴに熱を伝達する。このために、廃トナーＴの温度は上がって、廃トナーＴ同士が凝集する。しかし、図４に示すように、断熱壁３５により、他の廃トナーＴに熱が伝達されない。そのために、収容・貯蔵されている廃トナーＴの一部だけが凝集し、他の廃トナーＴの凝集を防止することができる。廃トナー搬送部３４に接触している廃トナーＴが凝集しないために、廃トナー搬送部３４は正常に回転し、クリーニングブレード１２で除去する感光体ドラム５上の廃トナーＴを、回収し搬送することが可能である。ここで、廃トナー搬送部３４で廃トナーＴを廃トナー収容部３０に搬送できれば、凝集した廃トナーＴの上に、さらに搬送し、貯蔵することができる。
【００１８】
トナーは粉体であり、通常非球形であり、摩擦帯電して表面に静電気を帯びているために搬送及び収容し、貯蔵しがたい。とくに、その充填率は、装置１本体の振動により充填される場合でも、３０〜６０％程度である。したがって、粉体状のトナーは廃トナー収容部３０の空間を半分以下しか利用していない。しかし、トナー同士が凝集する場合は内部にほとんど空間を有しないために１００％近い充填率で凝集させることで貯蔵の効率を上げることができる。従って、廃トナーＴの一部が凝集することにより、廃トナー収容部３０に収容し、貯蔵できる廃トナーＴの量を増加させることができる。
従来は、熱定着装置２３とクリーニング装置３の間に空気を流しクリーニング装置３を冷却したり、熱定着装置２３とクリーニング装置３の間に断熱部材を設けるなどして廃トナーＴの凝集を防ぎ対応していた。しかし、廃トナー収容部３０と熱定着装置２３が隣接する場合、空気を流す事により熱定着装置２３から高温の空気が、常にクリーニング装置３に直接触れることになり、逆にクリーニング装置３の温度上昇を招くことになる。さらに、断熱材を設けることもスペースや容量の制約のために簡単ではなかった。本発明により、簡単な構成でトナー収容容量を減らすことなく、熱定着装置２３の熱による廃トナー搬送部３４の廃トナーＴの凝集を防ぎ、多量の廃トナーＴを収容するプロセスカートリッジを提供することができる。
【００１９】
また、請求項２に記載の画像形成装置１では、クリーニング装置３からトナーがあふれて吹き出しすることで、装置１本体内部を汚したり、また感光体ドラム５上に除去されないトナーのために画像上に黒い点が生じる等の問題のない画像形成装置１を提供することができる。さらに、請求項３に記載の画像形成装置１では、クリーニング装置３のすぐ隣に熱定着装置２３を配置しても、クリーニング装置３の性能を維持することができ、簡単な構造で、かつ低コストの画像形成装置１を提供することができる。さらに、画像形成装置１の設計を容易にすることで、より一層の小型化を実現することができる。
【００２０】
なお、ここではクリーニング方式として、ブレードクリーニング方式を採用したが、ファーブラシ方式、ウェッブ方式等の他の方式であってもよい。これは、いずれかの方式で感光体ドラム５からクリーニングした後の廃トナーＴを、クリーニング装置３内の廃トナー収容部３０に搬送して、収容・貯蔵するのはいずれの方式であっても同じだからである。また、廃トナー搬送部３４は、プロセスカートリッジ等の両側の側板等に設けられる金属又は樹脂製の軸受等により軸支される金属製のロール表面にスポンジ、フェルト等の発泡させた樹脂、ファーブラシのような繊維状の樹脂、硬度の低いゴム等を巻き付けたものを用いることができる。
【００２１】
（第２の実施形態）次に、プロセスカートリッジの一実施形態について説明する。図５は、廃トナー収容部に断熱壁３５が設けられているプロセスカートリッジの他の実施形態の構成を示す概略図である。廃トナー収容部３０の上方に隙間Ｇを開ける断熱壁３５を設け、廃トナー収容部３０を廃トナー搬送部３４を有する第一廃トナー収容スペース３２と第二廃トナー収容スペース３３に２分割する。これにより、断熱壁３５が熱を帯びて溶融した第二廃トナー収容スペース３３の廃トナーＴから第一廃トナー収容部３２の廃トナーＴへの熱の伝達を断熱することができる。さらに、溶融した廃トナーＴは、接している廃トナーＴに直接熱を伝達するために、熱を受ける廃トナーＴは凝集・固着しやすくなる。そこで、廃トナー収容部３０を断熱壁３５で分割することで、第一廃トナー収容スペース３２と第二廃トナー収容スペース３３の廃トナーＴ同士の接触を断つことができる。これにより、第一廃トナー収容スペース３２に熱が伝達されず、断熱された第一廃トナー収容スペース３２にトナーが粉体状のまま留まることから、断熱壁３５を越えて第二廃トナー収容スペース３３にトナーが搬送される。さらに、廃トナー搬送部３４でのトナーの凝集又は固着を防ぐことができ、感光体ドラム５上のトナーを回収し続けることで多量の廃トナーＴを収容することができる。
【００２２】
また、請求項２に記載する画像形成装置１では、廃トナー収容部３０の上方に隙間Ｇを開ける断熱壁３５を設け、廃トナー収容部３０を廃トナー搬送部３４を有する第一廃トナー収容スペース３２と第二廃トナー収容スペース３３に２分割するクリーニング装置３を有することで、クリーニング装置３からトナーがあふれて吹き出し、装置１本体内部を汚したり、また感光体ドラム５上に除去されないトナーのために画像上に黒い点が生じる等の問題のない画像形成装置１を提供することができる。さらに、第二廃トナー収容スペース３３に多量の廃トナーＴを収容できるために画像形成装置１のメンテナンス期間を長くすることができる。
【００２３】
（第３の実施形態）次に、請求項１に記載のプロセスカートリッジの一実施形態について説明する。図６は、廃トナー収容部に廃トナーを搬送するための開放部Ｓを設けるために第二の断熱壁３６が配置されているプロセスカートリッジの一実施形態の構成を示す概略図である。廃トナー収容部３０に設けられる断熱壁３５の上方にある隙間Ｇに伝達される熱定着装置２３からの熱を遮るために、廃トナー収容部３０の上方に別途第二の断熱壁３６を配置して開放部をＳを設けている。この開放部Ｓにより、第二廃トナー収容スペース３３から第一廃トナー収容スペース３２に伝達される熱をより一層遮ることで、第一廃トナー収容スペース３２でのトナーの凝集又は固着を防止することを可能にして、廃トナーＴの搬送をスムーズに行なうことができる。
【００２４】
また、請求項２に記載する画像形成装置１では、上記同様に断熱壁３５上方にある隙間Ｇに伝達される熱定着装置２３からの熱を遮るために、廃トナー収容部３０の情報に別途第二の断熱壁３６を配置して開放部Ｓを設けるクリーニング装置３を有することにより、クリーニング装置３からトナーがあふれて吹き出すことで、装置１本体内部を汚したり、また感光体ドラム５上に除去されないトナーのために画像上に黒い点が生じる等の問題のない画像形成装置を提供することができる。なお、廃トナー収容部３０を２分割する実施形態を示しているが、断熱効果を高めるために、断熱壁３５、３６以外の断熱壁を増やして廃トナー収容部３０の分割数を増やすことも可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載のプロセスカートリッジでは、熱定着装置に隣接する廃トナー収容部内部に断熱壁を設け廃トナー搬送部を断熱しているので、簡単な構成で廃トナー搬送部でのトナー凝集又は固着を防ぐことで、廃トナー収容部に収容する廃トナー量への影響を最小限で押さえることができる。請求項１に記載のプロセスカートリッジでは、断熱壁により廃トナー収容部内を廃トナー搬送手段を含む第一廃トナー収容スペースに廃トナーが所定量収容された後に廃トナーが収容される第二廃トナー収容スペースとで構成しているので、廃トナー搬送部の断熱が確実に行なえる。このため、第二廃トナー収容スペースには、第一廃トナー収容スペースをオーバーフローした廃トナーが上側から積もるかたちで収容されるので、熱定着装置に近い第二廃トナー収容スペースでトナー凝集、固着が発生しても、クリーニング装置全体の廃トナーの収容性能に影響を与えることがない。請求項１に記載のプロセスカートリッジでは、廃トナー収容部内を仕切る断熱壁の開放部を断熱するために、開放部の大きさに見合った第二の断熱壁を設けているので、第一廃トナー収容スペースから第二廃トナー収容スペースへの廃トナー受け渡し部のトナー凝集又は固着を防ぎ、廃トナーの搬送をスムーズに行なうことができる。さらに、請求項２に記載の画像形成装置では、廃トナー収容部内部に断熱壁を設け廃トナー搬送部を熱定着装置の熱から断熱しているので、簡単な構成で廃トナー搬送部でのトナー凝集又は固着を防ぐことで、クリーニング装置から廃トナーがあふれ吹き出して装置本体内部を汚したり、また感光体ドラム上に除去されないトナーのために画像上に黒い点の発生を防止することができる。さらに、第二廃トナー収容スペースに多量の廃トナーを収容できるためにメンテナンス期間を長くすることができる。請求項３に記載の画像形成装置では、クリーニング装置に断熱壁を設けることで長期間の使用によっても熱定着装置からの熱の影響を抑えて、クリーニング装置の性能を維持するので、クリーニング装置と熱定着装置を隣り合って配置することが可能となり、装置本体の設計上の制約を少なくすることができ、さらに一層小型化することができる。請求項２に記載の画像形成装置では、廃トナー搬送部の断熱が確実に行なえることで、第二廃トナー収容スペースでトナー凝集又は固着が発生しても、クリーニング装置全体の廃トナーの収容性能に影響を与えずに、長期間使用することができる。さらに、請求項２に記載の画像形成装置では、クリーニング装置に廃トナー収容部内を仕切る断熱壁の開放部を断熱するために、開放部の大きさに見合った第二の断熱壁を設けているので、廃トナーを受け渡しする開放部でのトナー凝集又は固着を防ぎ、廃トナーの搬送をスムーズに行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プロセスカートリッジ及び画像形成装置の概略を示す構成図である。
【図２】画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジを着脱する状態を示す構成図である。
【図３】（ａ）は、プロセスカートリッジの構成を示す概略図であり、（ｂ）は、及び感光体ドラムと現像ローラの駆動側端部の構成を示す概略平面図である。
【図４】廃トナー収容部に断熱壁が設けられているプロセスカートリッジの一実施形態の構成を示す概略図である。
【図５】廃トナー収容部に断熱壁が設けられているプロセスカートリッジの他の実施形態の構成を示す概略図である。
【図６】廃トナー収容部に廃トナーを搬送するための開放部を設けるために第二の断熱壁が設けられているプロセスカートリッジの一実施形態の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１  画像形成装置
２  プロセスカートリッジ
３  クリーニング装置
４  現像装置
５  感光体ドラム
６  現像ローラ
７  突き当てコロ
８  従動側支点
１０  帯電ローラ
１１  トナーホッパ
１２  クリーニングブレード
１３  加圧スプリング
１４  ドラム駆動ギア
１５  スリーブ駆動ギア
１６  現像装置側板
１７  感光体ユニット側板
１８  光書き込みユニット
１９  給紙トレイ
２０  給紙ローラ
２１  レジストローラ
２２  転写手段
２３  熱定着装置
２４  カバー部材
２５  レーザープリンタ本体側駆動部
３０  廃トナー収容部
３２  第一廃トナー収容スペース
３３  第二廃トナー収容スペース
３４  廃トナー搬送部
３５  断熱壁
３６  第二の断熱壁
Ｇ  隙間
Ｓ  開放部
Ｔ  トナー
【図１】
0003942777.tif 000002
【図２】
0003942777.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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