JP2009109698A - トナーカートリッジおよび画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】廃トナーを空間効率よく回収する容器として使用できるトナーカートリッジを提供する。
【解決手段】トナーカートリッジ７は、トナーを収容する内部空間を形成し、補給口３０を備えるハウジング２７と、ハウジング２７の内部空間を複数の分割空間２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄに分割可能に設けた仕切り板２８と、内部空間を分割した状態に仕切り板２８を固定可能な固定手段３４，３５と、補給口３０の近傍から全ての分割空間２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄを横断するように延伸するスクリュ１９とを有し、画像形成装置のトナー供給部に装着されたときに、補給口３０が下方に位置し、スクリュ１９がトナーを補給口３０に向かって搬送する方向に回転し、廃トナー回収部に装着されたときに、補給口３０が上方に位置し、スクリュ１９がトナーを補給口３０から遠ざける方向に回転する。
【選択図】図８

Description

本発明は、トナーカートリッジおよび画像形成装置に関する。

像担持体にトナー画像を形成し、記録紙に転写する画像形成装置では、現像ユニットから独立したトナーカートリッジ（トナーボトル）を交換することで、消耗品であるトナーを補充できるように構成したものが多い。また、画像形成において、像担持体から記録紙に転写できなかったトナーを掻き落として、廃トナー容器に回収するように構成することも一般的である。特許文献１，２には、空になったトナーカートリッジを廃トナー容器として再利用する画像形成装置が記載されている。

近年、画像形成装置の小型化が進み、水平方向に長いトナーカートリッジを使用する画像形成装置が多くなっている。特許文献１，２のような縦長のトナーボトルは、そのまま廃トナー容器として使用しても、廃トナーをその容積一杯に収容することが可能であるが、水平方向に長いトナーカートリッジを単純に廃トナー容器として利用しても、デッドスペースが多くなり、廃トナーの収容効率が低いという問題がある。
特開平８−１１４９７６号公報 特開平１１−２２３９８４号公報

前記問題点に鑑みて、本発明は、廃トナーを空間効率よく回収する容器として使用できるトナーカートリッジ、および、トナーカートリッジに廃トナーを効率よく収容できる画像形成装置を提供すること課題とする。

前記課題を解決するために、本発明によるトナーカートリッジは、画像形成装置のトナー供給部および廃トナー回収部のいずれにも装着可能であり、トナーを収容する内部空間を形成し、外部に開口した補給口を備えるハウジングと、前記ハウジング内に可動に設けられ、前記内部空間を複数の分割空間に分割可能な仕切り板と、前記内部空間を複数の分割空間に分割した状態に前記仕切り板を固定可能な固定手段と、前記補給口の近傍から全ての前記分割空間を横断するように延伸し、回転して前記トナーを搬送可能なスクリュとを有し、前記トナー供給部に装着されたときに、前記補給口が下方に位置し、前記スクリュが前記トナーを前記補給口に向かって搬送する方向に回転し、前記廃トナー回収部に装着されたときに、前記補給口が上方に位置し、前記スクリュがトナーを前記補給口から遠ざける方向に回転するものとする。

この構成によれば、トナー供給部に装着されてトナーを供給する際に内部空間を複数の分割空間に分割し、廃トナー回収部に装着されたときに、先ず、補給口の直下の分割空間に廃トナーを収容し、補給口の直下の分割空間が満杯になると、スクリュの回転によって分割空間の上部の廃トナーを隣接する分割空間に移送する。これにより、複数の分割空間に順番に廃トナーを収容することで、デッドスペースが少なく、廃トナーを効率よく回収できる。

また、本発明のトナーカートリッジにおいて、前記仕切り板は、前記トナー供給部に装着されたときに、前記ハウジングの上部に枢支され、自重によって垂下して前記内部空間を分割してもよい。

この構成によれば、仕切り板の自重により内部空間を分割するので、構成が簡単で、動作が確実である。

また、本発明のトナーカートリッジにおいて、前記仕切り板は、前記スクリュにねじ送りされることで前記固定手段に嵌合してもよい。

この構成によれば、スクリュの回転力により仕切り板を固定するので、仕切り板を堅固に固定できる。

また、本発明のトナーカートリッジにおいて、前記補給口は、端の前記分割空間に開口してもよい

この構成によれば、廃トナーを端の分割空間から段階的に収容することができる。

また、本発明のトナーカートリッジにおいて、前記固定手段によって前記仕切り板が固定されたことをセンサによって検出可能であってもよい。

この構成によれば、トナー供給部において、仕切り板が固定されたことを検出することで、トナーカートリッジ内のトナーが殆どなくなったトナーエンプティ状態を検知できる。

また、本発明による画像形成装置は、前記トナーカートリッジのいずれかを装着可能なトナー供給部および廃トナー回収部を有し、前記トナー供給部は、前記スクリュと係合して、前記トナーを前記補給口に向かって搬送する方向に前記スクリュを回転させる供給駆動部材を備え、前記廃トナー回収部は、前記スクリュと係合して、前記トナーを前記補給口から遠ざける方向に前記スクリュを回転させる廃棄駆動部材を備えるものとする。

この構成によれば、トナー供給部に装着したトナーカートリッジからトナーを供給する際に内部空間を複数の分割空間に分割し、廃トナー回収部にトナーカートリッジを装着したときに、先ず、補給口の直下の分割空間に廃トナーを収容し、補給口の直下の分割空間が満杯になると、スクリュの回転によって分割空間の上部の廃トナーを隣接する分割空間に移送できる。これにより、複数の分割空間に順番に廃トナーを収容することで、デッドスペースが少なく、廃トナーを効率よく回収できる。

以上のように、本発明によれば、トナーカートリッジからスクリュの回転によって画像形成装置にトナーを供給する際に、トナーカートリッジ内部空間を複数の分割空間に分割し、トナーカートリッジに廃トナーを回収する際には、スクリュを逆転させることで、分割空間を１つずつ順番に満杯にするように、順番に廃トナーを収容する。これにより、トナーカートリッジの内部空間に、空間効率よく廃トナーを収容できる。

これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置１の構成を示す。画像形成装置１は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーによって画像を形成する４つの現像ユニット２と、転写ベルト３と、各現像ユニット２が形成したトナー画像を静電気力で転写ベルト３にそれぞれ転写する１次転写ローラ４と、転写ベルト３に転写されたトナー画像を記録紙（記録媒体）Ｓに静電気力で転写する２次転写ローラ５と、記録紙Ｓを加熱してトナー画像を定着させる定着装置６と、各現像ユニット２にそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを供給する４つの、本発明の第１実施形態のトナーカートリッジ７を装着したトナー供給部８と、記録紙Ｓに転写できずに転写ベルト３上に残留しているトナーを掻き落とすベルトクリーナ９と、ベルトクリーナ９で掻き落としたトナー（廃トナー）回収するために、空になったトナーカートリッジ７を装着した廃トナー回収部１０とを有する。

各現像ユニット２は、それぞれ、回転するドラム状の感光体１１と、感光体１１を帯電させる帯電器１２と、帯電した感光体１１を露光して静電潜像を形成する露光器１３と、静電潜像にトナーを付着させてトナー画像を形成する現像器１４と、感光体１１の表面のトナーを掻き落とす感光体クリーナ１５とを有している。

転写ベルト３は、回転駆動される駆動ローラ１６と、従動ローラ１７と、張力を与えるテンションローラ１８とに掛け渡されて、駆動ローラ１６によって矢印方向に回動する。ベルトクリーナ９は、従動ローラ１７に対向している。

トナー供給部８は、それぞれ、トナーカートリッジ７のスクリュ１９に係合してスクリュ１９を回転させる供給駆動部材２０を備える。また、廃トナー回収部１０は、トナーカートリッジ７のスクリュ１９に係合してスクリュ１９を、供給駆動部材２０とは反対方向に回転させる廃棄駆動部材２１を備える。

記録紙Ｓは、給紙部２２に供給され、供給ローラ２３で１枚ずつ送り出され、搬送ローラ２４で２次転写ローラ５に搬送され、定着装置６を通って排紙ローラ２５によって排紙部２６に排出される。

図２および図３に、トナーカートリッジ７の詳細を示す。トナーカートリッジ７は、トナー（不図示）を収容する内部空間を形成するハウジング２７と、トナー供給部８に装着された状態で、ハウジング２７の底部に配置されるスクリュ１９と、ハウジング２７内に揺動可能に枢支された３つの仕切り板２８とを有する。

仕切り板２８は、上端両側に突出するピン２８ａが形成され、該ピン２８ａがハウジング２７の内壁上部に形成したヒンジ穴２７ａに嵌合して、トナーカートリッジ７内で揺動可能になっている。また、仕切り板２８は、それぞれ真下に垂下した状態で、下端がスクリュ１９の歯の間に達してハウジング２７の内部空間を分割空間２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄに分割するが、スクリュ１９の軸には干渉しないようになっている。

ハウジング２７には、端に位置する分割空間２９ａの下方に開口し、スクリュ１９によって搬送されたトナーを排出するための補給口３０と、ハウジング２７内にトナーを充填するために開口する充填口３１とが形成されている。補給口３０は、開閉可能に設けられたシャッタ３２で封止され、充填口３１は、着脱可能なキャップ３３で封止される。スクリュ１９は、補給口３０の近傍から全ての分割空間２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄを横断するように延伸しているといえる。

ハウジング２７の内壁には、揺動する仕切り板２８と当接して仕切り板２８を係止可能であるが、仕切り板２８に強い力を加えると仕切り板２８がそれを乗り越えて揺動可能な係止突起３４と、仕切り板２８が乗り越えられない高さに形成され、係止突起３４との間に仕切り板２８を嵌合させられるストッパ３５とが突設されている（係止突起３４とストッパ３５とは固定手段を構成する）。

このトナーカートリッジ７は、最初に、図４に示すように、仕切り板２８が係止突起３４とストッパ３５との間に嵌合せず、自由に揺動できる状態で、充填口３１を上にして、充填口３１に充填ノズル３６を差し込んでトナーを充填する。このとき、充填口３１がトナーカートリッジ７の端面に設けられていることにより、トナーカートリッジ７を立ててトナーを充填することになるので、トナーの安息角によってハウジング２７の内部に形成されるデッドスペースＳが小さくなる。トナーが充填されたトナーカートリッジ７は、充填口３１をキャップ３３で封止されて、ユーザに提供される。

図５に示すように、新品のトナーカートリッジ７は、画像形成装置１のトナー供給部８に装着されたとき、仕切り板２８はトナーの上に跳ね上げられているが、スクリュ１９が回転して、トナーを補給口３０に向かって搬送し、補給口３０からトナーを排出するにつれ、仕切り板２８は自重によって垂下するように回動してゆく。仕切り板２８の下端がスクリュ３に当接すると、図６に示すように、仕切り板２８は、下端がスクリュ１９の歯に咬合する。すると、仕切り板２８は、スクリュ１９によって補給口３０に向かってねじ送りされ、係止突起３４を乗り越え、係止突起３４とストッパ３５との間に嵌合する。スクリュ１９は、スクリュの歯が途中で分断されており、係止突起３４とストッパ３５との間に嵌合している仕切り板２８をさらにねじ送りして、ストッパ３５に押圧して破損や過負荷を生じることがないようになっている。

仕切り板２８が係止突起３４を乗り越えるには、相当の力が必要であり、一度、係止突起３４とストッパ３５との間に嵌合すると、仕切り板２８は、ハウジング２７の内部空間を分割空間２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄに分割した状態に固定される。

廃トナー回収部１０（図１参照）には、トナー供給部８で現像ユニット２にトナーを供給して空になったトナーカートリッジ７が、図７に示すように、補給口３０が上になるようにして装着される。空のトナーカートリッジ７は、上述のように、トナーを排出する際に、仕切り板２８によって、内部空間が複数の分割空間２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄに分割されている。廃棄駆動部材２１は、トナーを補給口３０から遠ざける方向に回転させる。

ベルトクリーナ９から排出される廃トナーは、補給口３０から、トナーカートリッジ７の内部空間に投入される。廃トナーは、最初、スクリュ１９の歯の間を通過して、補給口３０の直下の分割空間２９ａに収容される。この端部の分割空間２９ａが満杯になり、堆積した廃トナーが廃棄駆動部材２１によって回転するスクリュ１９に達するようになると、分割空間２９ａの上部の廃トナーは、スクリュ１９によって、補給口３０から遠ざかるように搬送され、図８に示すように、隣接する分割空間２９ｂに移送される。２番目の分割空間２９ｂが満杯になると、同様に、３番目の分割空間２９ｃに廃トナーが移送されるようになり、最終的に、補給口３０から最も遠い分割空間２９ｄにも、廃トナーが移送されるようになる。

このように、内部空間が複数の分割空間２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄに分割されており、端部の分割空間２９ａから段階的に廃トナーが充填されることで、トナーカートリッジ７内にデッドスペースなく、廃トナーを収容することができる。

さらに、図９に、本発明の第２実施形態のトナーカートリッジ７を示す。本実施形態において、第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。本実施形態のトナーカートリッジ７では、ハウジング２７の補給口３０から遠い側壁に、透明の部材で封止された検出窓３７が設けられ、検出窓３７から光電センサ３８がトナーカートリッジ７の内部を望むように配置される。光電センサ３８は、トナー供給部８に設けても、トナーカートリッジ７に設けてもよい。そして、補給口３０に最も近い仕切り板２８に、光電センサ３８の検出光を反射する反射鏡３９が設けられている。反射鏡３９は、仕切り板２８が係止突起３４とストッパ３５との間に嵌合したとき、光電センサ３８に正対し、検出光を光電センサ３８に向かって反射する。光電センサ３８は、反射鏡３９からの反射光を検出することで、仕切り板２８によって分割空間２９ａが区分されたことを検知できる。また、他の仕切り板２８には、各仕切り板２８が係止突起３４とストッパ３５との間に嵌合したとき光電センサ３８の検出光を通過させる貫通孔４０が形成されている。

仕切り板２８は、トナーの減少にともなって回動するため、補給口３０から遠い側から順番に、トナーがなくなった所から係止突起３４とストッパ３５との間に嵌合してゆく。このため、光電センサ３８は、全ての仕切り板２８が係止突起３４とストッパ３５との間に嵌合して、トナーカートリッジ７の内部空間を複数の分割空間２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄに分割したことを検知し、結果として、トナーカートリッジ７が空になったことを検出できる。

本実施形態では、反射型の光電センサ３８について示したが、仕切り板２８が係止突起３４とストッパ３５との間に嵌合したことを検出できるセンサであれば、透過型センサや、他のいかなるタイプのセンサであってもよい。

本発明の第１実施形態のトナーカートリッジを使用する画像形成装置の概略図。 図１のトナーカートリッジの正面断面図。 図１のトナーカートリッジの側方断面図。 図２のトナーカートリッジのトナー充填の様子を示す断面図。 図２のトナーカートリッジのトナー供給部に装着した新品時の断面図。 図２のトナーカートリッジのトナー供給部での使用途中の断面図。 図２のトナーカートリッジの廃トナー回収部装着時を示す断面図。 図７のトナーカートリッジの廃トナー回収部での使用途中の断面図。 本発明の第２実施形態のトナーカートリッジの断面図。

符号の説明

１…画像形成装置
２…現像ユニット
３…転写ベルト
７…トナーカートリッジ
８…トナー供給部
９…ベルトクリーナ
１０…廃トナー回収部
１９…スクリュ
２０…供給駆動部材
２１…廃棄駆動部材
２７…ハウジング
２８…仕切り板
２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ…分割空間
３０…補給口
３４…係合突起（固定手段）
３５…ストッパ（固定手段）
３７…検出窓
３８…光電センサ
３９…反射鏡
４０…貫通孔

Claims (6)

1. 画像形成装置のトナー供給部および廃トナー回収部のいずれにも装着可能であり、
   トナーを収容する内部空間を形成し、外部に開口した補給口を備えるハウジングと、前記ハウジング内に可動に設けられ、前記内部空間を複数の分割空間に分割可能な仕切り板と、前記内部空間を複数の分割空間に分割した状態に前記仕切り板を固定可能な固定手段と、前記補給口の近傍から全ての前記分割空間を横断するように延伸し、回転して前記トナーを搬送可能なスクリュとを有し、
   前記トナー供給部に装着されたときに、前記補給口が下方に位置し、前記スクリュが前記トナーを前記補給口に向かって搬送する方向に回転し、
   前記廃トナー回収部に装着されたときに、前記補給口が上方に位置し、前記スクリュがトナーを前記補給口から遠ざける方向に回転することを特徴とするトナーカートリッジ。
2. 前記仕切り板は、前記トナー供給部に装着されたときに、前記ハウジングの上部に枢支され、自重によって垂下して前記内部空間を分割することを特徴とする請求項１に記載のトナーカートリッジ。
3. 前記仕切り板は、前記スクリュにねじ送りされることで前記固定手段に嵌合することを特徴とする請求項１または２に記載のトナーカートリッジ。
4. 前記補給口は、端の前記分割空間に開口することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のトナーカートリッジ。
5. 前記固定手段によって前記仕切り板が固定されたことをセンサによって検出可能であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のトナーカートリッジ。
6. 請求項１から５のいずれかに記載のトナーカートリッジを装着可能なトナー供給部および廃トナー回収部を有し、
   前記トナー供給部は、前記スクリュと係合して、前記トナーを前記補給口に向かって搬送する方向に前記スクリュを回転させる供給駆動部材を備え、
   前記廃トナー回収部は、前記スクリュと係合して、前記トナーを前記補給口から遠ざける方向に前記スクリュを回転させる廃棄駆動部材を備えることを特徴とする画像形成装置。

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