JP2008116907A - 廃トナー収納器及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】効率良く収まるとともに、トナーの偏った堆積を改善して効率的に廃トナーを容器内に充填して交換サイクルを長くできる廃トナー収納器、画像形成装置、プロセスカートリッジを提供する。
【解決手段】
画像形成装置１０の装置本体内で発生する廃トナーを装置本体に着脱可能な廃トナー収納器５９において、内部に設置高さが異なる２本の搬送部材５０、５１を備え、２本の搬送部材５０、５１の回転方向が逆であることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の静電複写プロセスによる画像形成に用いられる廃トナー収納器、画像形成装置に関するものである。

従来の画像形成装置では、サービススタッフが実施していた消耗品の交換やメンテナンスを装置利用者であるユーザー自身が実施するようになりつつある。また、装置の小型化・低価格化が進む中、装置内部の各構成部品も必要最小限の大きさとなって来ている。このため、装置の寿命まで品質を維持できない部品や、現像剤となるトナーや記録材となる転写紙からの紙紛などの残留物を回収して収納する廃トナー回収容器もユーザーが一定時期ごとに交換することとなる。さらに、パーソナルコンピュータの普及によって、画像形成装置はパーソナルコンピュータの利用者の近くに設置されることが多くなり、動作中の騒音を低く押さえることも重要となってきている。
画像形成装置で転写紙に乗り切らず、クリーニングされて回収される廃トナーは、廃トナー回収容器に集められる。廃トナーを画像形成装置内で再利用するためには、回収のための経路や駆動の供給が必要となり装置が大型化する。また、廃トナーには転写紙からの紙粉などが混入しているため、プロセス制御が複雑になる。３色または４色のカラートナーを用いるフルカラーの画像形成装置では、廃トナー回収容器が多くより一層の大型化、複雑化する。このような理由により、廃トナーを廃トナー回収容器に集め、満杯になったら空の廃トナー回収容器に交換する画像形成装置が多く見られる。

しかし、画像形成装置の寿命まで廃トナーを収納できる廃トナー回収容器を具備させると装置が大きくなってしまう。このため、一定容量の廃トナー回収容器にいかに効率良く廃トナーを回収して充填し、廃トナー回収容器の交換サイクルを下げるかが課題となる。一般に、廃トナー回収容器への廃トナーの回収は、容器上部から廃トナーを容器内に落とし、廃トナー回収容器の上部に設けられた満杯検知手段としてのセンサーで廃トナーの量を検知することで交換時期（満杯）を知らしめる。従って、廃トナー回収容器内の一部に廃トナーが堆積することなく、隅々にまで廃トナーを充填させることが、交換サイクルを長くする上で重要なこととなる。
この充填方法としては、従来、廃トナー回収容器を一定時間ごとに揺動させる方法やトナー回収容器内の上部に撹拌スクリューを設け、廃トナー回収容器内に堆積した廃トナーの山を崩す方法の２通りが知られている。
例えば、特許文献１では、クリーニング装置によって回収された廃トナーと現像装置に供給された新規トナーとを混合部で混合し、その混合トナーを攪拌部へ搬送する画像形成装置において、前記混合部の前に滞留部を形成し、前記新規トナーを前記滞留部へ供給するとともに、前記廃トナーを前記滞留部に戻す画像形成装置が開示されている。また、特許文献２では、廃トナー回収容器を前記装置本体内の余剰空間形状に合わせて形成すると共に、この容器内に回収された廃トナーをその内部で移動させる移送手段を具備する廃トナー回収装置が開示されている。

特開平１１−２５８９６２ 特開２００４−１０２１３７

しかし、これらの開示された従来技術では、回収したトナーが、容器内におけるトナーが偏ってしまい、効率的に廃トナーを容器内に充填することができないという問題点がある。
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、効率良く収まるとともに、トナーの偏った堆積を改善して効率的に廃トナーを容器内に充填して交換サイクルを長くできる廃トナー収納器、画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の廃トナー収納器は、画像形成装置の装置本体内で発生する廃トナーを前記装置本体に着脱可能な廃トナー収納器において、前記廃トナー収納器は、内部に設置高さが異なる２本の搬送部材を備えたことを特徴とする。
また、本発明の廃トナー収納器は、さらに、前記２本の搬送部材の回転方向が逆であることを特徴とする。
また、本発明の廃トナー収納器は、さらに、貯留部を備え、前記貯留部が、高さ方向の高い搬送部材の近くに貯留部を設けられることを特徴とする。
また、本発明の廃トナー収納器は、さらに、前記貯留部が変形可能な部材である
ことを特徴とする。
また、本発明の廃トナー収納器は、さらに、廃トナー回収容器に搬送する搬送部材が、廃トナー回収容器の搬入口から回収容器幅の３分の２以下の範囲に設けられることを特徴とする。
また、本発明の廃トナー収納器は、さらに、廃トナー回収容器内のトナーを攪拌する搬送部材が、廃トナー収容器幅の３分の１以下でありかつ廃トナー回収容器の中央部に配置されることを特徴とする。

また、本発明の廃トナー収納器は、さらに、前記廃トナー収納器と像担持体とを一体に構成したことを特徴とする。
また、本発明の廃トナー収納器は、さらに、帯電装置、現像装置、クリーニング装置のいずれか一つと、像担持体及び前記廃トナー収納器とを一体に構成したことを特徴とする。

本発明の画像形成装置は、上述のいずれかに記載の廃トナー収納器を備えたことを特徴とする。

本発明の廃トナー収納器、画像形成装置では、廃トナー収納器内に回収された廃トナーがその内部で高低差を設けた搬送手段によって搬送されるので、容器内に部分的に堆積した廃トナーを均すことができ、廃トナーを廃トナー収納器内に効率よく充填することできるとともに、容器交換サイクルを長くでき、交換作業に要する時間の低減やメンテナンスフリー化を図り易くなる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、作像部が４つ並んだ画像形成装置の概略を示す断面図である。

図１に示すように、この画像形成装置の主要部を説明する。像担持体ドラム２２の周りには、この像担持体ドラム２２を均一に帯電する帯電装置２１が設けられ、現像剤として夫々色の異なるトナーを収容した４つの現像装置３１（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ）、１次転写後の残トナ−を掻きとるクリ−ニング装置２３（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ）が設けられている。クリーニング装置２３では、掻きとられたトナ−をクリーニング装置２１外に搬出するトナ−搬出スクリュ−２４（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ）、トナ−搬出スクリュ−２４により搬出されたトナーをトナー搬送ベルト２５（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ）によって上方に搬送され、廃トナ−回収装置５９（５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、５９ｄ）に回収される。これらを一体とした画像形成ユニット２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ）を構成して、装置本体に着脱可能にした。この画像形成ユニット２０のハウジングは、現像装置３１を内蔵することができる構成となっている。また、駆動ローラ２７ａ、従動ローラ２７ｂと１次転写ロ−ラ２９（２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ）の周りに掛け渡されて循環移動する中間転写ベルト２８で構成された中間転写装置がある。なお、３６（３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ）は像担持体ドラム２２を露光するレ−ザ−ビ−ムである。

また各帯電ローラ２１には他のバイアス電源から直流のマイナス電位のバイアス電圧が印加されることで、像担持体ドラム２２は、表面を均一に帯電する。そして、この第１の画像形成ユニット２０ａの像担持体ドラム２２ａにレーザビーム３６ａが照射する。なお第２の画像形成ユニット２０ｂの像担持体ドラム２２ｂにはレーザビーム３６ｂが照射する。これにより、上記一様な高電位に帯電している像担持体ドラム２２ａの周面が画像データに基づき選択的に露光され、この露光により電位の減衰した低電位部と上記初期化による高電位部とからなる静電潜像が形成される。次に、各現像装置３１の現像ローラ３２の芯金にはここでは図示しないバイアス電源から交流と直流の重畳したマイナス電位のバイアス電圧が印加され、これによって形成される電界によって静電潜像をトナーで現像することでトナー像を形成する。

次に、像担持体ドラム２２ａはトナー像を回転搬送して中間転写ベルト２８に転写する。この中間転写ベルト２８上の上記トナー像が像担持体ドラム２２ｂとの当接部に来るタイミングに合わせて、上記同様に第２の画像形成ユニット２０ｂが動作して、現像装置３２ｂが像担持体ドラム２２ｂ上の静電潜像をトナー像化（現像）し、像担持体ドラム２２ｂがそのトナー像を回転搬送して中間転写ベルト２８上のトナー像に重ねて転写する。同様の動作を第四画像形成ユニット２０ｄまで行う。上記四重のトナー像を搬送し、そのトナー像を２次転写ロ−ラ３９により図示しない用紙に転写する。
転写後は、クリーニング装置２３におけるクリーニングブレ−ド２３ａで、像担持体ドラム２２ａの周面に残留するトナー汚れを清掃し、つぎの画像形成動作を行う。
像担持体ドラム２２、この像担持体ドラム２２を帯電させる帯電ローラ２１、この像担持体ドラム２２に組み合わされる現像装置３１、この像担持体ドラム２２に当接するクリ−ニングブレ−ド２３によって画像形成ユニット２０を形成し、第一画像形成ユニット２０a、第二画像形成ユニット２０ｂ、第三画像形成ユニット２０ｃ、第四画像形成ユニット２０ｄというように、４個の画像形成ユニット２０を持つ画像形成装置１０である。

図２は、本発明の廃トナー収納器の構造を示した概略図である。この廃トナー収納器５９は、画像形成装置１０で発生する廃トナーを画像形成装置１０に着脱可能なトナー回収部５３に回収する廃トナー収納器５９であって、廃トナー回収容器５８を画像形成装置１０本体内の余剰空間形状に合わせて形成すると共に、この廃トナー回収容器５８内に回収された廃トナーをその内部で移動させる搬送手段である廃トナー搬送スクリュー５０、５１を具備する。廃トナー回収容器５８の形状は、廃トナー回収容器５８が画像形成装置１０本体に装着された時に、画像形成装置１０本体に設けられている部材と対向する面を、対向する部材と対応する形状に形成する。画像形成装置１０本体に設けられている部材が、画像形成装置１０本体内に傾斜して設けられた複数のクリーニング手段２３である場合、廃トナー回収容器５８の対向面を、各クリーニング手段のクリーニング部２３を結ぶ線と同一方向に傾斜した傾斜面や、各クリーニング手段のクリーニング部２３を結ぶ線と平行な面とした。
廃トナーをトナー搬送スクリュー４０によって排出部４１に搬送される。搬出部４１に搬送された廃トナーは、矢印４２の方向に回転するトナ−搬送ベルト凸部４３とトナ−搬送経路外壁４４との間に保持され廃トナー搬入部５３に搬送される。

次に本発明の特徴であるトナー回収部を説明する。
図３は、廃トナー収納器の断面図を表す概略図である。図示奥側にある廃トナー搬入部５３から搬送部材の廃トナー搬送スクリュー５０から図示手前側に搬送された廃トナーが図示手前側に設置された貯留部としての廃トナー回収部５４に搬送される。図示手前に搬送されたトナーが満杯になると上側の廃トナー搬送スクリュー５０、５１によって図示奥側回収口方向に搬送される。この構成によって、狙いのエリアに狙いの順序でトナーを搬送させることができ、廃トナー回収容器５８のスペースを有効利用することができる。また、変形可能な仕切り部材５２によって新トナー貯蔵部と廃トナー回収部５３の容量を可変することができる。すなわち、新トナー量が多い初期状態では、変形可能な仕切り部材により廃トナー回収部の容量を小さくすることができ、廃トナーの多い末期状態では、変形可能な仕切り部材５２により廃トナー回収部５３の容量を大きくすることができる。
また、廃トナー収納器５９では、廃トナー回収容器５８内に設置された２本の搬送部材である廃トナー搬送スクリュー５０、５１の設置高さが異なる。図４は、２本の廃トナー搬送スクリューの高さによって、廃トナー容器内でのトナーの溜まる状況を説明するための模式である。図４（１）と（２）とを比較すると明らかなように、図４（２）では、２本の廃トナー搬送スクリュー５０、５１について、設置高さを同じにすると、廃トナー回収部５３に破線で示す空間ＳＰが生じてしまい、空間を有効利用することができない。一方、図４（２）では、２本の廃トナー搬送スクリュー５０、５１について、設置高さを異ならせることで、廃トナー回収部５３に破線で示す空間ＳＰが生じることないので、空間を有効利用することができる。
また、図５は、廃トナー回収部の構成を示す概略図である。ここでは、変形可能な仕切り部材５２を用いている。
また、図６は、図５を上から見た図である。図右側より廃トナー搬送スクリュー５０によって図下側へ廃トナーを搬送する。搬送された廃トナーは廃トナー搬送スクリュー５０のスクリューのない部分まで充満され、回収しきれない廃トナーを上側廃トナー搬送スクリュー５１によって図上側方向へ搬送する。このときに、廃トナー回収部５３に搬送ベルト４１で搬送されてくる部分から遠いエリアＡ１では、本来目的とする狙いの搬送位置であるが、エリアＡ１のところにトナーを運ぶ前に、エリアＡ２、エリアＡ３にトナーが溜まってしまう。そこで、変形可能な廃トナー貯蔵部の仕切り部材を効率良く膨らませる条件として、エリアＡ１→エリアＡ２→エリアＡ３が望ましいため、２本の廃トナー搬送スクリュー５０、５１の高さに違いを与えることで狙いのエリアに狙いの順序でトナーを搬送させることが出来る。このような構成にすることで廃トナー回収容器５８内のエリアを無駄なく利用することができる。

また、例えば、本発明の画像形成装置１０は、以下のように動作する。
例えば、黒の画像形成ユニット２０ａにおいて、像担持体２２が帯電ローラ２１によって一様に帯電された後、光学ユニットから照射されたレーザービーム３６によって潜像が現像装置３１の黒トナーによって現像されてトナー像が形成される。像担持体２２上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ２９の作用によって転写ベルト２８上に転写される。一次転写終了した像担持体２２はクリーニングブレード２３によってその表面がクリーニングされ、次の画像形成に備えられる。
給紙ローラ３７および搬送コロ３８によって画像形成装置１０本体内に搬送された転写紙は、２次転写ローラ３９において、中間転写ベルト２８上に形成されたトナー画像が転写される。トナー画像が転写された転写紙Ｐは、定着ユニット６０を通過することで画像定着が行われ、画像形成装置１０本体の上部に形成された排紙部６２に排出コロ６１によって排出される。
各トナー容器、中間転写ベルト２８、各作像カートリッジは、画像形成装置１０本体に対して同一方向に傾斜して配設されていて、画像形成装置１０本体の全長を短くして小型化が図られている。特に本形態では、画像形成ユニット２０のうち、黒トナー画像を形成する画像形成ユニット２０ａが転写ニップ部側に来るように配置され、画像形成ユニット２０ａ側が画像形成ユニット２０ｄ側よりも下方となるように傾斜させている。これは、カラープリンターといえども黒単独での画像形成の頻度を多いため、このような黒色の画像形成をする場合のプリント時間の短縮を図るために、画像形成ユニット２０ａを転写ニップ部側に配置している。
この画像形成装置は、各クリーニング装置によって各像担持体からクリーニングされた廃トナーを回収する廃トナー回収部５３を備えている。廃トナー回収容器５８は、画像形成装置１０本体に対して着脱自在であって、適宜交換できるようになっている。

この画像形成装置において、カラー画像を形成する場合には、黒色と同様の画像形成工程がＹ、Ｃ、Ｍ用の各画像形成ユニット２０ｂ、２０ｃ、２０ｄにおいても同様に行われて各色のトナー像が形成され、先に形成されたトナー像に順次重ねて転写される。そして転写紙Ｐが給紙カセット１１から搬送され、中間転写ベルト２８上に形成されたトナー像が二次転写ローラ３９の作用によって転写紙Ｐに転写される。トナー像を転写された転写紙Ｐは、定着ユニット６０に搬送され、定着ユニット６０の定着ローラと加圧ローラ６２で形成される定着ニップ部にてトナー像が定着され、定着ユニット６０よりも転写紙搬送方向の下流側に配置された排出コロ６１によって、画像形成装置１０本体の上面に形成された排紙部６２に排紙される。像担持体２２と同様に、転写ベルト２８上に残った未転写のトナーは、中間転写ベルト２８に接触するベルトクリーニングブレード２３によってクリーニングされ、図示しないトナー移送路を介して廃トナー回収部５３に回収される。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の用紙を逸脱しない範囲で変更を加え得ることは勿論である。上述の実施形態では、像担持体、帯電装置、現像装置、クリーニング装置、廃トナー収納器を一体に構成して装置本体に着脱可能にした画像形成ユニットを例に挙げて説明してきたが、廃トナー収納器を像担持体、帯電装置、現像装置、クリーニング装置と独立して画像形成装置本体に対して着脱可能に配設しても良い。また、この廃トナー収納器と像担持体のみを一体に構成しても良いし、廃トナー収納器と像担持体と、帯電装置、現像装置、クリーニング装置のいずれか一つとを一体に構成しても良い。

像担持体の周上に１つの現像装置を配置した作像部が４つ並んだ画像形成装置の概略を示す断面図である。 本発明の廃トナー収納器の構造を示した概略図である。 廃トナー収納器の断面図を表す概略図である。 ２本の廃トナー搬送スクリューの高さによって、廃トナー容器内でのトナーの溜まる状況を説明するための模式である。 廃トナー回収部の他の実施形態の構成を示す概略図である。 図５を上から見た図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
２０ 画像形成ユニット
２１ 帯電ローラ
２２ 像担持体ドラム
２３ クリーニング装置
２４ トナー搬出スクリュー
２５ トナー搬送ベルト
２７ａ 駆動ローラ
２７ｂ 従動ローラ
２８ 中間転写ベルト
２９ １次転写ローラ
３１ 現像装置
３２ 現像ローラ
３６ レーザビーム
３７ 給紙ローラ
３８ 搬送コロ
３９ ２次転写ローラ
４０ 廃トナー搬送スクリュー
４１ 排出部
４３ トナ−搬送ベルト凸部
４４ トナ−搬送経路外壁
５０ 廃トナー搬送スクリュー
５１ 上側の廃トナー搬送スクリュー
５２ 仕切り部材
５３ 廃トナ−搬入部
５４ 廃トナ−回収部
５８ 廃トナー回収容器
５９ 廃トナー収納器
６０ 定着ユニット
６１ 排出コロ
６２ 排紙部

Claims (9)

1. 画像形成装置の装置本体内で発生する廃トナーを前記装置本体に着脱可能な廃トナー収納器において、
   前記廃トナー収納器は、内部に設置高さが異なる２本の搬送部材を備えた
   ことを特徴とする廃トナー収納器。
2. 前記２本の搬送部材の回転方向が逆である
   ことを特徴とする請求項１に記載の廃トナー収納器。
3. 前記廃トナー収納器は、貯留部を備え、
   前記貯留部が、高さ方向の高い搬送部材の近くに貯留部を設けられる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の廃トナー収納器。
4. 前記貯留部が変形可能な部材である
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の廃トナー収納器。
5. 前記廃トナー収納器は、廃トナー回収容器に搬送する搬送部材が、廃トナー回収容器の搬入口から回収容器幅の３分の２以下の範囲に設けられる
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の廃トナー収納器。
6. 廃トナー回収容器内のトナーを攪拌する搬送部材が、廃トナー収容器幅の３分の１以下でありかつ廃トナー回収容器の中央部に配置される
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の廃トナー収納器。
7. 前記廃トナー収納器と像担持体とを一体に構成した
   ことを特徴とする請求項１に記載の廃トナー収納器。
8. 帯電装置、現像装置、クリーニング装置のいずれか一つと、像担持体及び前記廃トナー収納器とを一体に構成した
   ことを特徴とする請求項１に記載の廃トナー収納器。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれかに１項に記載の記載の廃トナー収納器を備えた
   ことを特徴とする画像形成装置。

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