JP2883922B2

JP2883922B2 - 残留トナー回収装置

Info

Publication number: JP2883922B2
Application number: JP7121690A
Authority: JP
Inventors: 亮一鶴岡; 浩二太田; 泰彦久保田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1990-03-20
Filing date: 1990-03-20
Publication date: 1999-04-19
Anticipated expiration: 2014-04-19
Also published as: JPH03269562A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、電子写真機等の静電潜像を現像するために
トナーを用いる複写機の残留トナー回収装置に関し、特
に、クリーニング手段によって潜像担持体から回収され
た残留トナーを確実に回収する装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、ドラム等の感光体上に形成された静電潜像を一
成分又は二成分現像剤中のトナーによって現像し、現像
されたトナー像を転写後、感光体に残留しているトナー
を、クリーニング装置のブラシ、ブレード等によって感
光体から回収し、クリーニング装置に付属している残留
トナー回収ビン等に収容するのが最も一般的なものであ
った。この残留トナー回収ビンは、トナーで一杯になっ
てから交換したり、トナーで一杯になったか否かに関係
なく所定枚数のコピー後に交換する等をしていた。

ところで、最近、感光ドラム等の潜像担持体と現像装
置、クリーニング装置等を一体化して交換ユニットと
し、所定枚数のコピー後にこのユニットを新しいものと
交換する形式の複写機が普及しつつある。このようなユ
ニットにおいて、残留トナーは、クリーニング装置に併
設されたトナー回収ボックスに収容するか、又は、ドラ
ム内のスペースに収容する方法が採用されていた。

しかしながら、上記のようなユニットにおいて、ユニ
ットを交換するコピー枚数を例えば10万枚以上にする
と、回収される残留トナーの量は相当の量になり、上記
のクリーニング装置に併設されたトナー回収ボックスに
収容する方法においては、トナー回収ボックスの大きさ
を過剰に大きくしなければならなくなる。しかしなが
ら、感光ドラム等の潜像担持体と現像装置、クリーニン
グ装置等を一体化して交換ユニットとするのは、取扱
い、サービスの容易化の他に、複写装置自身を小さく、
コンパクトにするのが大きな目的であるから、トナー回
収ボックスの大きさを余り大きくすることはできない。
他方、ドラム内のスペースに収容する方法においては、
装置全体を小型にするためにドラムの内径が数センチメ
ートルから最大でも10センチメートル以下であるから、
上記のような例えば10万枚のコピーの残留トナーを全部
収容することはできない。また、複写機の使用者の原稿
の像密度は多様で、像密度の高い原稿をコピーした場
合、必然的に回収トナー量も増加してしまう。一方、通
常はシート状原稿で原稿押さえ板を閉じてコピーをする
が、本等の厚手の原稿をコピーする場合、原稿押さえ板
を開放のままコピーをすることが多い。この場合には通
常のコピー１枚当たりのトナー回収量の５倍から多い場
合は10倍にもなってしまう。

そこで、クリーニング装置に併設されたトナー回収ボ
ックスとドラム内のスペースとの両者に残留トナーを回
収して収容させることが考えられるが、この両者にいか
に確実に残留トナーを収容するかが問題になる。

このような状況に鑑みて本出願人は、平成１年12月27
日付けの発明の名称「残留トナー回収装置」なる特許出
願において、少なくとも感光ドラムとクリーニング装置
を一体にして構成した感光体ユニットにおいて、クリー
ニング装置に隣接して残留トナー回収ボックスを設け、
また、感光ドラム内の空間にも残留トナーを収容できる
ように構成し、クリーニング装置によって回収された残
留トナーを残留トナー回収ボックスへ搬送する手段を設
け、かつ、残留トナー回収ボックスと感光ドラム内の空
間とを、残留トナー回収ボックスから感光ドラム内の空
間へ残留トナーを搬送する回転駆動により軸方向にトナ
ーを搬送するコイルバネ様の螺旋体（オーガー）により
連結し、かつ、上記コイルバネ様の螺旋体とこれを回転
駆動する手段との間に、所定以上のトルクが両者の間に
掛かった時にその連結を切るトルクリミッター機構を介
在させることにより、クリーニング装置に隣接して設け
られたトナー回収ボックスと感光ドラム内のスペースと
の両者に、クリーニング装置によって感光ドラムから回
収された残留トナーを、自己完結的、自動的、かつ、確
実に、回収、充填して収容させる残留トナー回収装置を
提案した。そして、残留トナー回収ボックス中における
上記コイルバネ様の螺旋体の配置位置を種々選択するこ
と、及び、感光ドラム内のスペースと残留トナー回収ボ
ックスが残留トナーで満杯になったことを検知する種々
の手段を提案した。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、各種実験の結果、上記のようなトナー搬送
オーガーにより感光ドラム内に残留トナーを搬送する場
合、感光ドラム内が回収された残留トナーでほぼ充満す
る時のオーガー駆動軸の軸駆動トルクは、概略150gf・c
mから500gf・cmの範囲内にあることが分かった。このト
ナーは、感光ドラムの内径、オーガーのサイズ（内径×
外径）、ピッチ、板厚等によらず、ほぼ上記の値の範囲
に収まることが分かった。これに対して、オーガー駆動
軸の軸駆動トルクが50〜150gf・cmの範囲では感光ドラ
ム内空間の回収残留トナー量は相当にバラつく。この原
因としては、オーガーとハウジングの接触抵抗、及び、
オーガーとこれを取り巻くパイプとの接触抵抗の状態の
バラツキ、及び、第10図に示すようにトルクリミッター
の公称値が小さくなるとその公称値のバラツキも大きく
なることがあげられる（第10図において、トルクリミッ
ター公称値が250gf・cm以上のときは公称値のバラツキ
（公差）は±20％であるが、250gf・cm未満のときは±5
0gであり、リミットトルク値が小さくなると、±20％の
公差に収まらず、±50gの公差を持たせないと部品が作
れない。）。また、軸駆動トルクが上記の感光ドラム内
の空間を回収トナーで充満する500gf.cmより大きすぎる
と、感光ドラムの中に無理やりに残留トナーを充填する
ことになる結果、感光ドラム内が残留トナーで一杯にな
った後はトナー搬送オーガーが戻されて踊りだし（あば
れだし）、その近傍に位置するクリーニングブラシ、感
光体、残留トナー回収装置、満杯検知手段等を傷つけ破
壊することになり、また、クリーニング装置から残留ト
ナーがこぼれる原因になる。他方、上記したように、実
際の軸駆動トルクが上記の150gf・cmより小さいと、感
光ドラム内空間の回収残留トナー量がバラつき、感光ド
ラムに充分に残留トナーを収容しないうちにトルクリミ
ッター機構が作動してしまう結果、設計値通りのトナー
回収ができなくなる。

したがって、本発明の目的は、クリーニング装置から
他の容器へ残留トナーを搬送するためにトナー搬送オー
ガーを用いる残留トナー回収装置であって、トナー搬送
オーガーに掛かるトルクを検知する手段を有するものに
おいて、上記のようなリミットトルク値の変動率が大き
くなることに起因する問題点を解決するために、上記ト
ルク検知手段の動作を確実にさせる手段を設けた残留ト
ナー回収装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するためになされたものであ
り、本発明の残留トナー回収装置は、静電潜像を現像す
るためにトナーを用いる画像形成装置のクリーニング装
置によって回収された残留トナーを残留トナー回収容器
へ搬送する残留トナー回収装置において、クリーニング
装置又はそれに付属する容器から残留トナー回収容器へ
残留トナーを回転駆動により軸方向に搬送するコイルバ
ネ様の螺旋体と、コイルバネ様螺旋体に掛かる負荷トル
クが一定値を越えるとコイルバネ様螺旋体の回転駆動力
を切る手段とを設け、コイルバネ様螺旋体の何れかの部
分にコイルバネ様螺旋体に加わる負荷トルクが前記一定
値より小さい所定値以上になった場合にコイルバネ様螺
旋体に掛かる負荷トルクを急激に増大させる負荷トルク
増倍機構を設けたことを特徴とするものである。

この場合、コイルバネ様螺旋体の先端を残留トナー回
収容器内に突出させ、コイルバネ様螺旋体を包囲する部
材の内部にコイルバネ様螺旋体の先端が押し込まれる際
に、コイルバネ様螺旋体を包囲する部材の端部に接触す
る部材をコイルバネ様螺旋体の先端に設けることによっ
て前記負荷トルク増倍機構を構成すたことが望ましい
が、この機構を、コイルバネ様螺旋体の内径より僅かに
外形の小さい円筒状の固定軸をコイルバネ様螺旋体の内
部に取り付けて構成することもできる。

なお、コイルバネ様螺旋体に掛かる負荷トルクが一定
値を越えるとコイルバネ様螺旋体の回転駆動力を切る手
段をトルクリミッター機構にて構成し、また、残留トナ
ー回収容器を感光ドラム内の空間にて構成すると、コン
パクトで確実に残留トナーを回収することができる大量
複写可能な感光体ユニットを構成することができる。

さらに、本発明の別の残留トナー回収装置は、静電潜
像を現像するためにトナーを用いる画像形成装置のクリ
ーニング装置によって回収された残留トナーを残留トナ
ー回収容器へ搬送する残留トナー回収装置において、ク
リーニング装置又はそれに付属する容器から残留トナー
回収容器へ残留トナーを回転駆動により軸方向に搬送す
るコイルバネ様の螺旋体と、コイルバネ様螺旋体に掛か
る負荷トルクが一定値を越えるとコイルバネ様螺旋体の
回転駆動力を切る手段とを設け、コイルバネ様螺旋体の
先端を残留トナー回収容器内へ突出させ、その内部空間
を横切ってそのコイルバネ様螺旋体の先端が突出する容
器内面と対向する別の容器内面にその先端を回転自在に
取付けたことを特徴とするものである。

〔作用〕

コイルバネ様螺旋体の何れかの部分にコイルバネ様螺
旋体に加わる負荷トルクが一定値より小さい所定値以上
になった場合にコイルバネ様螺旋体に掛かる負荷トルク
を急激に増大させる負荷トルク増倍機構を設けたので、
トルクリミッター機構等の負荷トルクがその一定値を越
えるとコイルバネ様螺旋体の回転駆動力を切る手段の感
度に多少の変動があっても、より正確に残留トナー回収
量を制御でき、また、使用すべきトルクリミッター機構
等の公称リミットトルク値を大きくでき、より信頼性の
高いトルクリミッター機構等を使用することができる。
したがって、実際のリミットトルク値が感光ドラムが回
収トナーで満杯になるときのオーガー軸の駆動トルクよ
り大きすぎる結果、感光ドラムの中に無理やりに残留ト
ナーを充填することになるため、トナー搬送オーガーが
踊りだし、その近傍に位置するクリーニングブラシ、感
光体、、残留トナー回収装置、満杯検知手段等を傷つけ
破壊したり残留トナーをこぼすことがなくなり、また逆
に、実際のリミットトルク値が感光ドラムが回収トナー
で満杯になるときのオーガー軸の駆動トルクより小さす
ぎる結果、残留トナー回収容器に充分に残留トナーを収
容しないうちにトルクリミッター機構等の負荷トルクが
一定値を越えるとコイルバネ様螺旋体の回転駆動力を切
る手段が作動してしまって充分に残留トナーを回収する
ことができないこともなくなる。

なお、負荷トルク増倍機構を設ける代わりに、コイル
バネ様螺旋体の先端を残留トナー回収容器内へ突出さ
せ、その内部空間を横切って対向する容器内面に回転自
在に取付けることにより、同様の作用をさせることがで
きる。

〔実施例〕

次に、添付の図面を参照にしながら本発明を実施例に
ついて説明する。

本発明の残留トナー回収装置を用いる複写機の１例の
全体構成は、装置に固定された露光装置の外、感光ドラ
ム、クリーニング装置及び帯電装置からなる感光体ユニ
ット、現像器ユニット、転写器ユニット、定着器ユニッ
ト、用紙トレーを含み、これらユニットそれぞれが独立
に装置の前面方向へ引出し可能に構成されていて、紙詰
まり、掃除等のメンテナンスのために各ユニットを装置
から取り外すことができるようになっている。そして、
感光体ユニットは、例えば10万枚のコピー毎に新しいも
のと交換する形式に構成されている。10万枚のコピーの
間、クリーニング装置によって感光ドラムから回収され
る残留トナーは、自動的に確実に感光体ユニット中に回
収、収容され、ユーザーが感光体ユニット中に回収され
る残留トナーに接することはない。

第１図に感光体ユニット１の感光ドラムの回転軸に垂
直にとった断面を、また、第２図に第１図の線II−II′
についてとった断面を示す。図において、感光ドラム３
には両端にダイキャスト製の円筒状側板５と７が嵌め込
まれており、感光ドラム３と側板５と７によって仕切ら
れた空間によって残留トナーを収容する第１の容器４を
構成している。感光ドラム３の装置奥側の側板７の中心
には一体に回転軸９が設けられていて、感光体ユニット
１のハウジング11に軸受を介して回転自在に取り付けら
れている。手前側の側板５の中心には円形開口が設けら
れ、ハウジング11からユニット内側に突出している円筒
部13に軸受を介して回転自在に嵌め込まれている。ま
た、奥側の側板７の外周には歯車15が切られていて、ユ
ニット１を装置本体に前面から押し込んでセットした
時、装置本体側のドラム回転駆動歯車（図示なし）と噛
み合うようになっている。なお、装置本体に、ハウジン
グ11から外へ突出している回転軸９の先端が嵌め込まれ
る位置決め穴（図示なし）と、ユニット１のハウジング
11に設けられた位置決め穴16に嵌合する軸（図示なし）
とが設けられており、ユニット１を装置本体に押し込ん
でセットした時の位置決め機構を構成している。

感光ドラム３の両端に設けられたハウジング11の延長
側壁間に軸受を介して回転自在にクリーニングブラシ17
が取り付けられており、クリーニングブラシ17は感光ド
ラム３に接して回転することにより、転写装置によって
転写されずにドラム３に残留しているトナーを掃き落と
す。クリーニングブラシ17の回転軸19の後端（装置奥
側）には歯車21が固定されており、後述のトナー搬送回
転パドル27の回転駆動用の歯車29と噛み合っている。さ
らに、感光ドラム３とクリーニングブラシ17との接触点
より下流には、ハウジング11に一辺が固定され他辺がド
ラム３にその回転方向に対して鋭角で接するように弾性
クリーニングブレード23が設けられており、クリーニン
グブラシ17によって掃き残されたトナーを感光ドラム３
から掻き落とすようになっている。また、クリーニング
ブラシ17に付着しているトナーを下側に掻き落とすため
の掻き落とし部材22が後述の隔壁32に取り付けられてい
て、その先端がクリーニングブラシ17に接している。さ
らに、クリーニングブラシ17及びクリーニングブレード
23によってハウジング11の底板25上に掻き落とされた残
留トナーをクリーニング装置30から離れる方向に搬送す
るために、ハウジング11内のクリーニングブラシ17の後
側（ドラム３から遠い側）に、それと平行にトナー搬送
回転パドル27が軸受を介して回転自在に設けられてい
る。回転パドル27の軸後端には歯車29が固定されてい
て、クリーニングブラシ17回転用の歯車21と噛み合って
おり、回転パドル27及びクリーニングブラシ17は図示の
矢印方向に回転する。ところで、ハウジング11は、クリ
ーニングブラシ17、クリーニングブレード23及びトナー
搬送回転パドル27からなるクリーニング装置30の後側
に、残留トナーを収容する第２の容器であるトナー回収
ボックス31を形成しており、クリーニング装置30とトナ
ー回収ボックス31は隔壁32によって一部が分離されてい
る。隔壁32に一端が固定され下方へ伸びるように弾性の
板状部材34が設けられており、その下端は回転パドル27
の平面に弾接している。回転パドル27は、図示のように
断面が正多角形をしており、図示矢印の方向に回転する
ことにより、クリーニングブラシ17の後側に溜まる残留
トナーをトナー回収ボックス31中へ掻き出す作用をす
る。この断面多角形の面に先端が弾接している板状部材
34は、その面に付着したトナーを掻き落とす作用と、ト
ナー回収ボックス31中に溜まったトナーが再びクリーニ
ング装置30の中に戻るのを防止する作用をしている。

トナー回収ボックス31の底近傍の後側ハウジング11に
は回転自在に回転軸33が設けられており、そのトナー回
収ボックス31側には、ストリップ状の板状部材をその面
の法線が円筒の軸方向を向くようにしてつる巻き状（螺
旋状）に形成した弾性のあるトナー搬送オーガー35が同
軸に固定されている。また、回転軸33の後端にはオーガ
ー回転用の歯車37が、所定以上のトルクが掛かった時に
連結が切れるトルクリミッター機構38（後述）を介し
て、取り付けられている。トナー搬送オーガー35はトナ
ー回収ボックス31の底に沿ってトナー搬送回転パドル27
等と平行に延びており、その先端はハウジング11の前側
の壁に設けられた円形開口39を通して突出する長さにな
っている。円形開口39とハウジング11から突出している
円筒部13の内側の孔41との間は、トナー搬送オーガー35
の断面より僅かに大きい内径を有するパイプ43によって
連結されており、円形開口39を通して突出したトナー搬
送オーガー35はこのパイプ43に沿って曲がり、その先端
45はドラム３内空間４に突出している。トナー搬送オー
ガー35は上記したように可撓性の螺旋バネの形状をして
おり、これを回転させると、その羽根の間に入ってきた
トナーを螺旋ポンプの原理により軸方向に搬送する作用
をするものである。したがって、トナー回収ボックス31
内でこれを回転させることにより、トナー回収ボックス
31内の底にある残留トナーをパイプ43に沿ってドラム３
内の空間４へ搬送することができる。トナー搬送オーガ
ー35の先端又は根元部分には、後述するような負荷トル
ク増倍機構が設けてある。なお、トナー搬送オーガー35
回転用の歯車37とパドル27回転用の歯車29との両者は、
ハウジング11の後側の壁に回転自在に設けられている駆
動用歯車47に係合しており、駆動用歯車47は、感光体ユ
ニット１を装置本体にセットした時、本体に設けられた
駆動歯車（図示なし）と係合して、クリーニングブラシ
17、トナー搬送回転パドル27、トナー搬送オーガー35を
回転させる。

トナー回収ボックス31内には、その中に収容された残
留トナーが所定量以上になった場合に、溜まったトナー
によって下から浮揚するフロート部材49が設けられてお
り、フロート部材49の上部には不透明の遮蔽部材51が一
体に設けられている。そして、ハウジング11の上部に
は、フロート部材49が浮揚して上昇した時に、その遮蔽
部材51が下から入り込む空間を構成している透明壁より
なる突出部53が設けられている。一方、装置本体には、
感光体ユニット１をセットした時にこの突出部53が入り
込む溝55が設けてあり、溝55の両側には対向して発光素
子57と受光素子59が設けてある。したがって、トナー回
収ボックス31内の残留トナーが所定量以上になると、フ
ロート部材49がその表面に追従するように上昇し、その
遮蔽部材51も共に上昇する。この遮蔽部材51が突出部53
内を上昇し、ある高さになると、発光素子57から出て突
出部53を貫通して受光素子59に達している光路を遮断す
ることになる。したがって、この遮断を検知することに
より、トナー回収ボックス31が回収された残留トナーに
よって満杯になったことを検知することができる。この
満杯検知機構60の詳細については、本出願人が先に実願
昭61−132700号として出願しており、その公開公報であ
る実開昭63−39259号公報を参照されたい。なお、満杯
検知機構60としては、上記のものに限らず、公知の種々
の形式のものを用いることができるのは明らかであろ
う。

なお、第１図において、感光体ユニット１には、クリ
ーニングブレード23の下流に、クリーニング後の感光ド
ラムに潜像形成用の一様帯電をするための帯電器61が一
体に設けられている。

このような構成の本発明の１実施例の残留トナー回収
装置の作用を説明すると、帯電器61によって一様に帯電
された感光ドラム３は、図示していない露光部において
像露光が行われ、感光ドラム３表面に静電潜像が形成さ
れる。次に、図示していない現像装置において、静電潜
像の電荷と反対極性に帯電されたトナーが感光ドラム３
表面に接触され、トナー像が形成される。このトナー像
は、次の位置に設けられている図示していない転写装置
において、感光ドラム３の周速と等速度で搬送されてき
た用紙に接触され、この用紙上に転写される。トナー像
が転写された用紙は定着装置へ搬送され、トナー像が用
紙に固定され、装置から排出される。一方、感光ドラム
３はクリーニング装置30に達し、転写装置によって転写
されずにその表面に残留しているトナーは、クリーニン
グブラシ17とクリーニングブレード23によってハウジン
グ11の底板25上に掻き落とされる。この位置に溜まった
残留トナーは、この位置で回転しているトナー搬送回転
パドル27によって、クリーニング装置30に隣接して設け
られたトナー回収ボックス31中へ掻き出される。トナー
回収ボックス31内に掻き出された残留トナーは、トナー
回収ボックス31内の底近傍の望ましくはトナー搬送回転
パドル27の近くに設けられた（ただし、この要件は必ず
しも必要なものではない。）トナー搬送オーガー35の回
転によって、パイプ43を経て感光ドラム３内の空間４へ
搬送される。なお、トナー搬送オーガー35は、パイプ43
内においても、その弾性により撓んだまま軸の周りで回
転して残留トナーを軸方向へ搬送することができる。こ
の間、トナー回収ボックス31内に掻き出された残留トナ
ーは、トナー搬送オーガー35によって順次感光ドラム３
内の空間４へ搬送されるので、トナー回収ボックス31内
には残留トナーが溜まらない。感光ドラム３内の空間４
に残留トナーが充満してくると、トナー搬送オーガー35
に大きな抵抗が掛り始める。この抵抗が所定の大きさ以
上になると、後述する負荷トルク増倍機構によってトナ
ー搬送オーガー35に掛かる負荷トルクが急激に増大す
る。その結果、トナー搬送オーガー35の回転軸33のとオ
ーガー回転用の歯車37との間に設けられたトルクリミッ
ター機構38が確実に動作して、トナー搬送オーガー35は
回転しなくなり、感光ドラム３内の空間４への残留トナ
ーの搬送は止まる。そのため、トナー搬送回転パドル27
によって掻き出される残留トナーは、トナー回収ボック
ス31の中に溜まり始める。この中に収容される残留トナ
ーが所定量以上になると、フロート部材49がその表面に
追従するように上昇し、その遮蔽部材51も共に上昇す
る。この遮蔽部材51が突出部53内を上昇し、ある高さに
なると、発光素子57から出て突出部53を貫通して受光素
子59に達している光路を遮断することになり、これによ
ってトナー回収ボックス31が回収された残留トナーによ
って満杯になったことを検知することができる。この信
号によって複写装置を止めるようにしてもよいが、発光
素子57から受光素子59に至る光路を遮断部材51が最初に
遮断する位置において、トナー回収ボックス31内に残留
トナーをさらに所定量だけ収容できる余地を残すように
構成し、この信号を、所定枚数のコピー後に、感光ドラ
ム３内の空間４及びトナー回収ボックス31が回収された
残留トナーで満杯になることを警告するウオーニング信
号として使用するようにすることもできる。

次に、トナー搬送オーガー35の回転軸33の後端とオー
ガー回転用の歯車37との間に設けられた、所定以上のト
ルクが両者の間に掛かった時にその連結を切るトルクリ
ミッター機構38の１例を第３図を参照にして説明する。
オーガー回転用歯車37は回転軸33に同軸に回転自在に嵌
め込まれている。そして、オーガー回転用歯車37内には
その一端から同軸に円筒穴63が形成されており、その底
から円筒穴63の内径より小さい外径で円筒穴63の深さよ
り短い円筒部65が突起している。この円筒部65の周りに
はその長さより長いコイルバネ67が巻き付けられてお
り、コイルバネ67の一端69は円筒穴63の底部に固定され
ている。円筒部65より突出しているコイルバネ67の内部
には、回転軸33に同軸に固定された円筒体71が圧入され
ている。円筒体71の外径はコイルバネ67の内径より僅か
に大きく構成されているので、歯車37にコイルバネの巻
き付けを緩める方向に所定以下のトルクで回転力を加え
た場合、この回転力はコイルバネ67と円筒体71の摩擦係
合によって回転軸33に伝達される。これに対して、例え
ば回転軸33に一端が固定されているトナー搬送オーガー
35に強い抵抗（負荷）が加わった場合、駆動用歯車47か
ら歯車37に回転力を与えても、コイルバネ67の巻き付け
が緩んでコイルバネ67と円筒体71の摩擦係合が外れるた
め、歯車37が空回りするだけで、回転軸33には回転力が
伝達されなくなる。すなわち、このようなスリップトル
クリミッターとして公知の機構38を介して、歯車37から
トナー搬送オーガー35に回転力が伝達されるために、ト
ナー搬送オーガー35に所定の値以上の抵抗（負荷）が加
わった場合、最早トナー搬送オーガー35は回転しないよ
うになている。なお、円筒体71の外径に対する上記コイ
ルバネ67の内径の寸法を調整することにより、リミット
トルクの大きさを調整することができる。

トルクリミッター機構38としては、上記のもの以外に
種々のものが利用できるが、第４図に示したような機構
も用いることができる。これを説明すると、第１図、第
２図のもののオーガー回転用歯車37の代わりに変形歯車
370を用いる。この歯車370は、周の大部分を占める薄い
歯車部372と周の一部を占めオーガー35の方向に突出し
ている厚い歯車部371とを有している。そして、これら
歯車部371、372とは別に、これらと同軸でこれらの外径
より小さい外径の係合部373を有している。この係合部3
73は、軸方向にオーガー35方向に突出している山部375
とこれにより引っ込んでいる谷部374とこれらの間を結
ぶ所定傾斜の傾斜部376とを有する。この山部375と谷部
374の軸方向の高さの違いはl₁となっている。そして、
このこの歯車370は回転軸33に同軸に回転自在に嵌め込
まれていて、拡張性のバネ73によってオーガー35方向へ
バネ偏倚されている。一方、回転軸33には同軸に係合体
710が固定されている。係合体710の歯車370側には、そ
の係合部373の前面に共役な面を有している。すなわ
ち、係合部373の谷部374に対応する山部712と、係合部3
73の山部375に対応する谷部711と、係合部373の傾斜部3
76に対応する傾斜部713とを有しており、この山部712と
谷部711の軸方向の高さの違いはl₁となっている。な
お、山部712には、傾斜部713から登った係合部373の山
部375が再び戻らないようにするストッパーの役目をす
る出張部714が設けられている。そして、通常の状態
（図の（ａ））においては、上記の変形歯車370は拡張
性のバネ73の作用によって係合体710に押圧係合し、係
合体710と係合部373の共役な面が相互に嵌まり合った状
態になっている。この状態では、変形歯車370の薄い歯
車部372と厚い歯車部371は、駆動用歯車47に噛み合って
おり、薄い歯車部372と駆動用歯車47の噛み合い幅は
l₂、厚い歯車部371と駆動用歯車47の噛み合い軸はl₃と
なっている。前記高さの違いl₁とこれらの幅l₂、l₃との
間には、l₁＞l₂、l₃＞l₁の関係がある。このような状態
でオーガー35に掛かる抵抗（負荷）が増大した場合、図
の（ｂ）に示すように、バネ73の作用に抗して係合部37
3の傾斜部376が係合体710の傾斜部713に沿ってスライド
し、変形歯車370が係合体710から離れるように移動を開
始する。しかし、変形歯車370の薄い歯車部372と駆動歯
車47の係合は保たれている。したがって、駆動歯車47か
らの回転力は、傾斜部376と傾斜部713の係合によって、
回転軸33に伝達される。オーガー35に掛かる抵抗（負
荷）がさらに増えると、図の（ｃ）に示すように、係合
部373の傾斜部376が係合体710の傾斜部713に沿ってさら
にスライドする。前記したl₁＞l₂の関係から、傾斜部37
6と傾斜部713の係合が外れる前に、駆動用歯車47と薄い
歯車部372との噛み合いが外れる。この時、図（ｃ）の
ように、厚い歯車部371が駆動用歯車47と係合していな
い時には、薄い歯車部372と駆動用歯車47との係合、離
脱を繰り返し、厚い歯車部371が駆動用歯車47に係合す
るまで変形歯車370が回転する。厚い歯車部371が駆動用
歯車47に係合すると、前記したl₃＞l₁の関係から、図の
（ｄ）に示したように、傾斜部376は傾斜部713上を一気
にスライドして、変形歯車370の係合部373の山部375の
先端が係合体710の山部712の出張部714上をオーバラン
して越えて山部712の上に乗って、安定状態になる（当
然ながら、上記l₃の寸法はこのようなオーバランをさせ
るための分を見込んで設定される。）この時には、すで
に厚い歯車部371と駆動用歯車47の係合が外れるように
厚い歯車部371の歯数が選択されているので、変形歯車3
70と駆動用歯車47の係合は切れている。そして、このま
まの状態が継続されている。なお、係合部373の山部375
は、係合体710の山部712の出張部714がストッパーにな
って、再び谷部711へ戻らないようになている。以上の
ようにして、ドラムの空間４内に溜まった残留トナーの
抵抗が後述する負荷トルク増倍機構によって増倍されて
オーガー35に掛かると、駆動用歯車47の回転力はオーガ
ー35に伝達されず、したがって、トナー回収ボックス31
からドラム３内の空間４への残留トナーの搬送は停止す
る。

なお、第４図に示したトルクリミッター機構38と第３
図に示した機構38との違いは、第３図のものは、オーガ
ー35に掛かる抵抗が低下したとき、歯車37とオーガー35
の間の連結が復活するのに対し、第４図のものはこのよ
うな復活が起こらないこと、第４図のものは両者の連結
が切れると歯車間等の間に係合関係が存在しないため、
摩擦熱、雑音の発生がないのに対し、第３図のものは摩
擦熱、雑音が発生すること、第３図図のものか何らかの
原因でオーガー35に一時的に大きな抵抗が掛かっても、
その抵抗がなくなれば再度オーガーを回転駆動できるの
に対し、第４図のものはこのような場合でも再度オーガ
ーを回転駆動できないこと、等があげられる。

以上のように例示したトルクリミッター機構38は、ト
ナー搬送オーガー35に掛かるトルクの機械的な検知機構
を構成しているが、これを電気的に構成してもよい。す
なわち、例えばトナー搬送オーガー35の回転軸33にトル
ク計測手段を設け、それから得られる信号が所定値以上
になったときにトナー搬送オーガー35の回転を止めるよ
うにしてもよい。この場合にも、以下に述べる負荷トル
ク増倍機構を設けることによって、その動作を確実なも
のにできる。

ここで、トナー搬送オーガー35の軸トルクと残留トナ
ー回収量との関係を具体的に調べた結果を示す。

感光ドラム３ドラム内径：φ84mm ドラム内長手方向有効長さ:320mm 使用トナー：二成分系非磁性トナーオーガー35 外径：φ10mm 内径：φ6mm 板厚:0.4mm ピッチ:5mm 回転数:100rpm 以上の構成のとき、ドラム内トナー回収量を測定しな
がら、オーガー駆動軸33の軸トルクを各々測定した結果
を第11図に示す。第11図は、トナー回収量とその時のオ
ーガー軸トルクの推移を何回も重ねた結果の平均値と最
大値、最小値をプロットしたものである。オーガー軸ト
ルクが500gf・cmを越えると、最早ドラム内にトナーを
押し込むことができない（この時は、ドラム内は回収ト
ナーでほぼ充満している。）。これに対して、オーガー
軸トルクが50gf・cm〜150gf・cmの領域では、ドラム内
トナー回収量は相当にバラつく。この原因としては、オ
ーガー35とハウジング25の接触抵抗、及び、オーガー35
とパイプ43の接触抵抗がバラつくため、残留トナーを充
分に搬送しないことがあることがあげられる。また、オ
ーガー軸トルクが大きくなればなるほど、ドラム内の回
収トナーのバラツキは小さくなっていくことが分かる。
一方、軸トルクが500gf.cmを越えてくると、すでにドラ
ム内は回収トナーで満杯のため、最早それ以上ドラム内
にトナーを押し込むことができずにオーガー先端がパイ
プ43内に押し戻され始める。その結果、ハウジング11内
でたるんだオーガー35があればだし、その近傍に位置す
るクリーニングブラシ、感光体、、残留トナー回収装
置、満杯検知手段等を傷つけ破壊することになり、ま
た、クリーニング装置から残留トナーがこぼれる原因に
なる。平均的に１コピー当り10mgの残留トナーがドラム
上から回収されるとすると、第11図において縦軸にコピ
ー数をとると、ドラム内トナー回収量のバラツキがその
ままその感光体ユニットが使えるコピー数のバラツキに
なることになる。

したがって、本発明においては、トナー搬送オーガー
35の先端又は根元に、回収した残留トナーによって実際
にトナー搬送オーガー35に加わる負荷が所定値以上にな
った場合に、オーガー35に掛かる負荷トルクを急激に増
大させる負荷トルク増倍機構を設けている。第５図にト
ナー搬送オーガー35の先端45に設けた負荷トルク増倍機
構の１例を示す。この機構は、オーガー先端45にこれと
同軸にパイプ43の先端82の径にほぼ等しい径のリング81
をオーガー35と同軸に取り付けてなるものである。オー
ガー35によって感光ドラム３内の空間４へ残留トナーが
搬送されその中に充満してくると、オーガー35に掛かる
抵抗が増大してくると共に、この抵抗によってオーガー
35の先端45はパイプ43内に押し戻され始める。これに伴
ってリング81も矢印のようにパイプの先端82方向へ移動
する。残留トナーがさらに充満すると、リング81はパイ
プ先端82に接触し、より強く押しつけられる。オーガー
35の回転に伴ってリング81も回転しているので、リング
81と先端82の間に摩擦が生じる。したがって、オーガー
35にはこの摩擦の分だけ余分にトルクが加わることにな
る。しかも、この摩擦力はトナーの回収量が増加するほ
ど増加するものである。残留トナー回収量とオーガー35
に掛かる負荷トルクの関係を図示すると第６図のように
なる。上記のような負荷トルク増倍機構を設けない場
合、負荷トルクは曲線Ａのようになるが、この負荷トル
ク増倍機構によってリング81とパイプ先端82が接触する
点Ｃ以上において、曲線はＢのように急勾配なものに変
更される。そのため、トルクリミッター機構38が動作す
べき残留トナー回収量Ｘの位置における負荷トルクの値
（公称リミットトルク値）が大きくなると共に、勾配が
急なため、トルクリミッター機構38の動作点に変動があ
っても回収量の変動はずっと小さくなる。したがって、
使用すべきトルクリミッター機構38の公称リミットトル
ク値を大きくできるので、より信頼性の高いトルクリミ
ッター機構38ないしトルク検知機構を使用することがで
きる。また、トルクリミッター機構38の感度に多少の変
動があっても、より正確に残留トナー回収量を制御でき
る。なお、第５図のリング81及び先端82の接触面には、
摩擦を増加させるために、例えば放射状の浅い溝を周方
向に周期的に設ける等することが望ましい。

トナー搬送オーガー35の先端45に設ける負荷トルク増
倍機構の他の例を第７図に示す。図の（ａ）のものは、
オーガー35の先端をテーパー状に拡大したもの83とし、
他方、パイプ43の先端もテーパー状に拡大したもの84と
したものである。オーガー35がパイプ43内に押し戻され
ると、オーガー拡大部83がパイプ拡大部84の内面に接触
するようになるから、第５図の場合と同様に動作する。
また、図の（ｂ）のものは、オーガー35の先端にテーパ
ー状に広がっているリング85を取り付けるものである。
この場合は、パイプ43の先端82は特に拡大する必要はな
い。

さらに、負荷トルク増倍機構をトナー搬送オーガー35
の根元に設ける場合の例を第８図を用いて説明する。こ
の機構は、オーガー35の回転軸33（第２図参照）と同軸
にしかもその前方に、オーガー35の内径より僅かに外形
の小さい円筒状の固定軸86をオーガー35の内部に取り付
けた構成である。前にも述べたように、トナー搬送オー
ガー35は可撓性の螺旋バネの形状をしているため、それ
に負荷が掛り始めるとその内径は縮小し始める。そし
て、その縮小量がある値以上になると、その内径より僅
かに小さい外形の固定軸86の周面と接触しだす。さらに
負荷が増えると、より強く接触するため、オーガー35に
掛かるトルクは急激に増大し、第５図の場合と同様に動
作することになる。

なお、第１図、第２図の実施例においては、トナー搬
送オーガー35の上流にトナー搬送回転パドル27を設けて
いるが、第９図に示すようにこのトナー搬送回転パドル
を省いて、パドルの位置にトナー搬送オーガー35を設け
てもよい。このような場合でも、トナー搬送オーガー35
を設け、また、上記のような負荷トルク増倍機構及びト
ルクリミッター機構を設けて感光ドラム３内の空間４へ
残留トナーを確実に過不足なく収容することができる。

ところで、以上においては、トルクリミッター機構38
を信頼性高く動作させるために負荷トルク増倍機構を設
けたが、これに代えて、トナー搬送オーガー35の先端45
を奥側の側板７（第２図）まで伸ばしてその中心に回転
自在に取付けるように構成することにより、同様に負荷
トルクを急激に増加させるようにすることができる。こ
れは、オーガー35の先端45が奥側の側板７に取付けられ
ているため、溜まった残留トナーによる抵抗が増えてき
ても、オーガー35がパイプ43内に後退することができ
ず、必然的に充填された残留トナーによる抵抗が大きく
掛かるようになるからである。

〔発明の効果〕

本発明の残留トナー回収装置においては、静電潜像を
現像するためにトナーを用いる画像形成装置のクリーニ
ング装置によって回収された残留トナーを残留トナー回
収容器へ搬送する残留トナー回収装置において、クリー
ニング装置又はそれに付属する容器から残留トナー回収
容器へ残留トナーを回転駆動により軸方向に搬送するコ
イルバネ様の螺旋体と、コイルバネ様螺旋体に掛かる負
荷トルクが一定値を越えるとコイルバネ様螺旋体の回転
駆動力を切る手段とを設け、コイルバネ様螺旋体の何れ
かの部分にコイルバネ様螺旋体に加わる負荷トルクがそ
の一定値より小さい所定値以上になった場合にコイルバ
ネ様螺旋体に掛かる負荷トルクを急激に増大させる負荷
トルク増倍機構を設けたので、トルクリミッター機構等
の負荷トルクが一定値を越えるとコイルバネ様螺旋体の
回転駆動力を切る手段の感度に多少の変動があっても、
より正確に残留トナー回収量を制御でき、また、使用す
べきトルクリミッター機構等の公称リミットトルク値を
大きくでき、より信頼性の高いトルクリミッター機構等
を使用することができる。したがって、実際のリミット
トルク値が感光ドラムが回収トナーで満杯になるときの
オーガー軸の駆動トルクより大きすぎる結果、感光ドラ
ムの中に無理やりに残留トナーを充填することになるた
め、トナー搬送オーガーが踊りだし、その近傍に位置す
るクリーニングブラシ、感光体、、残留トナー回収装
置、満杯検知手段等を傷つけて破壊したり残留トナーを
こぼすことがなくなり、また逆に、実際のリミットトル
ク値が感光ドラムが回収トナーで満杯になるときのオー
ガー軸の駆動トルクより小さすぎる結果、残留トナー回
収容器に充分に残留トナーを収容しないうちにトルクリ
ミッター機構等の負荷トルクが一定値を越えるとコイル
バネ様螺旋体の回転駆動力を切る手段が作動してしまっ
て充分に残留トナーを回収することができないこともな
くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による負荷トルク増倍機構を設ける１例
の残留トナー回収装置を備えた感光体ユニットの感光ド
ラムの回転軸に垂直にとった断面図、第２図は第１図の
線II−II′についてとった断面図、第３図は本発明の残
留トナー回収装置に用いられるトルクリミッター機構の
１つの例の断面図、第４図は別のトルクリミッター機構
の構造と作用を説明するための図、第５図は本発明に用
いる負荷トルク増倍機構の１例の構成を説明する断面
図、第６図はその作用を説明するための図、第７図、第
８図は他の例の負荷トルク増倍機構の構成を説明する断
面図、第９図は別の例の残留トナー回収装置を備えた感
光体ユニットの第１図と同様な断面図、第10図はトルク
リミッターの公称値が小さくなるとその公称値のバラツ
キも大きくなることを示すための図、第11図は感光ドラ
ム内トナー回収量を測定しながらオーガー駆動軸の軸ト
ルクを各々測定した結果を示すための図である。１……感光体ユニット、３……感光ドラム、４……感光
ドラム内の空間、５、７……円筒状側板、９……回転
軸、11……ハウジング、13……ハウジングからユニット
内側に突出している円筒部、15……側板の外周には切ら
れた歯車、16……位置決め穴、17……クリーニングブラ
シ、19……クリーニングブラシの回転軸、21……クリー
ニングブラシの回転軸に固定された歯車、22……掻き落
とし部材、23……クリーニングブレード、25……ハウジ
ングの底板、27……トナー搬送回転パドル、29……トナ
ー搬送回転パドル回転駆動用歯車、30……クリーニング
装置、31……トナー回収ボックス、32……クリーニング
装置とトナー回収ボックスの間の隔壁、33……回転軸、
34……板状部材、35……トナー搬送オーガー、37……オ
ーガー回転用の歯車、38……トルクリミッター機構、39
……ハウジングの前側の壁に設けられた円形開口、41…
…孔、43……パイプ、45……オーガーの先端、47……ハ
ウジングの後側の壁に回転自在に設けられている駆動用
歯車、49……フロート部材、51……遮蔽部材、53……透
明壁よりなる突出部、55……突出部が入り込む溝、57…
…発光素子、59……受光素子、60……満杯検知機構、61
……帯電器、63……オーガー回転用歯車内に設けられた
円筒穴、65……円筒部、67……コイルバネ、69……コイ
ルバネの一端、71……円筒体、73……拡張性のバネ、81
……リング、82……パイプ先端、83……オーガー先端の
拡大部、84……パイプ先端の拡大部、85……テーパー状
に広がったリング、86……固定軸、370……変形歯車、3
71……厚い歯車部、372……薄い歯車部、373……係合
部、374……谷部、375……山部、376……傾斜部、710…
…係合体、711……谷部、712……山部、713……傾斜
部、714……出張部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平１−302375（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−7456（ＪＰ，Ａ) 特開平１−144087（ＪＰ，Ａ) 実開昭54−95254（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 21/10 - 21/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】静電潜像を現像するためにトナーを用いる
画像形成装置のクリーニング装置によって回収された残
留トナーを残留トナー回収容器へ搬送する残留トナー回
収装置において、クリーニング装置又はそれに付属する
容器から残留トナー回収容器へ残留トナーを回転駆動に
より軸方向に搬送するコイルバネ様の螺旋体と、コイル
バネ様螺旋体に掛かる負荷トルクが一定値を越えるとコ
イルバネ様螺旋体の回転駆動力を切る手段とを設け、コ
イルバネ様螺旋体の何れかの部分にコイルバネ様螺旋体
に加わる負荷トルクが前記一定値より小さい所定値以上
になった場合にコイルバネ様螺旋体に掛かる負荷トルク
を急激に増大させる負荷トルク増倍機構を設けたことを
特徴とする残留トナー回収装置。
【請求項２】コイルバネ様螺旋体の先端を残留トナー回
収容器内に突出させ、コイルバネ様螺旋体を包囲する部
材の内部にコイルバネ様螺旋体の先端が押し込まれる際
に、コイルバネ様螺旋体を包囲する部材の端部に接触す
る部材をコイルバネ様螺旋体の先端に設けることによっ
て前記負荷トルク増倍機構を構成したことを特徴とする
請求項１記載の残留トナー回収装置。
【請求項３】コイルバネ様螺旋体の内径より僅かに外形
の小さい円筒状の固定軸をコイルバネ様螺旋体の内部に
取り付けることによって前記負荷トルク増倍機構を構成
したことを特徴とする請求項１記載の残留トナー回収装
置。
【請求項４】コイルバネ様螺旋体に掛かる負荷トルクが
一定値を越えるとコイルバネ様螺旋体の回転駆動力を切
る手段をトルクリミッター機構にて構成したことを特徴
とする請求項１から３の何れか１項に記載の残留トナー
回収装置。
【請求項５】残留トナー回収容器を感光ドラム内の空間
にて構成したことを特徴とする請求項１から４の何れか
１項に記載の残留トナー回収装置。
【請求項６】静電潜像を現像するためにトナーを用いる
画像形成装置のクリーニング装置によって回収された残
留トナーを残留トナー回収容器へ搬送する残留トナー回
収装置において、クリーニング装置又はそれに付属する
容器から残留トナー回収容器へ残留トナーを回転駆動に
より軸方向に搬送するコイルバネ様の螺旋体と、コイル
バネ様螺旋体に掛かる負荷トルクが一定値を越えるとコ
イルバネ様螺旋体の回転駆動力を切る手段とを設け、コ
イルバネ様螺旋体の先端を残留トナー回収容器内へ突出
させ、その内部空間を横切ってそのコイルバネ様螺旋体
の先端が突出する容器内面と対向する別の容器内面にそ
の先端を回転自在に取付けたことを特徴とする残留トナ
ー回収装置。