JP2012127987A - 廃トナー回収容器、及び、画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】奥行方向に延在するように形成された廃トナー貯留部31の内部において流入口32a(排出口16a)から流入されて堆積された廃トナーを奥行方向の一端側から他端側に向けて搬送する搬送部材41が設けられている。この搬送部材41は、奥行方向に直交する幅方向に延在して廃トナー貯留部31内の底面と両側面とに近接するように形成された板状部材であって、奥行方向に対して往復移動するように駆動される。
【選択図】図3
Description
このような廃トナー回収容器は、容器内が回収された廃トナーで満杯になると(又は、満杯に近い状態になると)、画像形成装置本体から取出されて、空の容器と交換(メンテナンス)される。
具体的に、上述した特許文献1等の廃トナー回収容器は、搬送スクリュによって廃トナーを搬送することで容器内における廃トナーの回収効率をある程度高めているものの、容器内において搬送スクリュから遠く離れた位置にまで廃トナーを満遍なく充填するには限界があった。
特に、近年の画像形成装置は、廃トナー回収容器のメンテナンスサイクルを長期化するために、作像部、給紙部、定着部、用紙搬送部等の機能部を除くスペースを最大限に利用して、大容量の廃トナー回収容器を設置する場合が多く、上述した問題が無視できないものになっている。
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
本実施の形態における画像形成装置1は、複数の作像部としてのプロセスカートリッジ10Y、10M、10C、10BKが中間転写ベルト17に対向するように並設されたタンデム型のカラー画像形成装置である。
各プロセスカートリッジ10Y、10M、10C、10BKにおける感光体ドラム11(像担持体)上では、それぞれ、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)のトナー像が形成される。
まず、原稿は、原稿搬送部3の搬送ローラによって、原稿台から搬送されて、原稿読込部4のコンタクトガラス上に載置される。そして、原稿読込部4で、コンタクトガラス上に載置された原稿の画像情報が光学的に読み取られる。
詳しくは、原稿読込部4は、コンタクトガラス上の原稿の画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿にて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿のカラー画像情報は、カラーセンサにてRGB(レッド、グリーン、ブルー)の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、RGBの色分解画像信号をもとにして画像処理部(不図示である。)で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
書込み部6において、光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応して射出される。図示は省略するが、レーザ光は、ポリゴンミラーに入射して反射した後に、複数のレンズを透過する。複数のレンズを透過した後のレーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム11表面は、それぞれ、像担持体としての中間転写ベルト17(中間転写体)との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト17の内周面に当接するように1次転写ローラ14が設置されている。そして、1次転写ローラ14の位置で、像担持体としての中間転写ベルト17上に、感光体ドラム11上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される(第1転写工程である。)。
その後、感光体ドラム11表面は、除電部(不図示である。)の位置を通過して、感光体ドラム11における一連の作像プロセスが終了する。
その後、中間転写ベルト17表面は、中間転写ベルトクリーニング部9(クリーニング部)の位置に達する。そして、像担持体としての中間転写ベルト17上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部9(クリーニング部)に回収されて、中間転写ベルト17上の一連の転写プロセスが完了する。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部7から、給紙ローラ8により給送された転写紙Pが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ19に導かれる。レジストローラ19に達した記録媒体Pは、中間転写ベルト17上のトナー像とタイミングを合わせて、2次転写ローラ18の位置に向けて搬送される。
そして、定着工程後の記録媒体Pは、排紙ローラ29によって装置本体1外に出力画像として排出された後に、排紙部5上にスタックされて、一連の画像形成プロセスが完了する。
図2は、黒色用のプロセスカートリッジ10BKを示す構成図である。その他の3つのプロセスカートリッジ10Y、10M、10Cは、それぞれ、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる点を除き、黒色用のプロセスカートリッジ10BKとほぼ同じに構成されているため、その図示と説明とを省略する。
帯電部12は、導電性芯金の外周に中抵抗の弾性層を被覆してなる帯電ローラである。そして、この帯電部12(帯電ローラ)に不図示の電源部から所定の電圧が印加されて、これにより対向する感光体ドラム11の表面を一様に帯電する。
具体的に、トナーは、円形度が0.92以上になるように形成されたものである。「円形度」は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−2000」(東亜医用電子社製)により計測した平均円形度である。具体的には、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150ml中に、分散剤として界面活性剤(好ましくは、アルキルベンゼンスルホン酸塩である。)を0.1〜0.5ml加えて、さらに測定試料(トナー)を0.1〜0.5g程度加える。その後、このトナーが分散した懸濁液を、超音波分散器で約1〜3分間分散処理して、分散液濃度が3000〜10000個/μlとなるようにしたものを上述の分析装置にセットして、トナーの形状及び分布を測定する。
また、トナーは、形状係数SF−1と形状係数SF−2とが、いずれも、100〜180の範囲になるように形成されたものである。
また、トナーは、体積平均粒径(Dv)が3〜8μmの範囲であって、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.05〜1.40の範囲になるように形成されたものである。
さらに、トナーは、長軸と短軸との比(r1/r2)が0.5〜1.0の範囲であって、厚さと短軸との比(r3/r2)が0.7〜1.0の範囲であって、長軸r1≧短軸r2≧厚さr3の関係を満足するように形成されたものである。
このような小粒径・球形トナーは、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤を含むトナー組成物を、水系媒体中で樹脂微粒子が存在する状態で架橋又は/及び伸長反応させることで製造することができる。
同様に、図1を参照して、クリーニング部としての中間転写ベルトクリーニング部9にも、中間転写ベルト17に当接するクリーニングブレード、中間転写ベルトクリーニング部9内に回収された未転写トナーを廃トナーとして廃トナー回収容器30(図3を参照できる。)に向けて搬送する搬送コイル(搬送管16)、等が設置されている。そして、中間転写ベルトクリーニング部9内に回収された未転写トナーは、搬送管16(搬送コイルが内設されている。)を介して、廃トナー回収容器30まで搬送されて、廃トナーとして廃トナー回収容器30の内部に回収される。なお、廃トナー回収容器30の構成・動作については、後でさらに詳しく説明する。
なお、感光体ドラム11や中間転写ベルト17上に付着する付着物としては、未転写トナーの他に、記録媒体P(用紙)から生じる紙粉、帯電ローラ12(帯電部)による放電時に感光体ドラム11上に生じる放電生成物、トナーに添加されている添加剤、等があるが、本願ではこれらを総称して「未転写トナー」と呼ぶことにする。
現像ローラ13aは、図2中の矢印方向(反時計方向)に回転している。現像部13内の現像剤は、間に仕切部材を介在するように配設された第1搬送スクリュ13b1及び第2搬送スクリュ13b2の回転によって、不図示のトナー補給部によってトナー容器28から補給されたトナーとともに撹拌混合されながら長手方向に循環する(図2の紙面垂直方向である。)。
すなわち、このときの制御部70は、感光体ドラム11(像担持体)上で画像形成をおこなうために消費されるトナー量を間接的に検知するトナー消費量検知手段として機能することになる。そして、このトナー消費量検知手段としての制御部70の検知結果に基いて、廃トナー回収容器30における搬送部材41の動作がおこなわれることになるが、これについては後で詳しく説明する。
なお、トナー消費量検知手段として、感光体ドラム11(像担持体)上で画像形成をおこなうために消費されるトナー量を直接的に検知するもの(例えば、トナー容器28の重量変動からトナー補給量を直接的に検知する手段である。)を用いることもできる。
図3〜図5を参照して、廃トナー回収容器30は、主として、クリーニング部9、15から排出された廃トナーが流入される廃トナー流入部32と、廃トナーを貯留する廃トナー貯留部31と、で構成されている。
廃トナー貯留部31は、奥行方向(図3、図4(B)の左右方向であって、図1の紙面垂直方向である。)に延在するように形成された略直方体の箱状部であって、その内部に板状の搬送部材41(板状部材)が設置されている。
廃トナー流入部32(廃トナー排出部)は、廃トナー貯留部31の奥行方向(水平方向)の一端側(図3の左側である。)の上方に突設された略直方体の箱状部であって、廃トナー貯留部31との境界の全面が開口となっている。また、図4(A)、図5を参照して、廃トナー流入部32には、クリーニング部9、15から排出された廃トナーが流入される流入口32aY、32aM、32aC、32aBK、32aTが5つ形成されている(図3では、「32a」に付する符号を省略している。)。さらに、廃トナー貯留部31と廃トナー流入部32との境界近傍には、廃トナー回収容器30内に堆積された廃トナーが所定高さに達したことを検知する廃トナー満杯検知部としての満杯検知センサ55が設置されている。
そして、このように構成された廃トナー回収容器30に、4つのプロセスカートリッジ10Y、10M、10C、10BKの各クリーニング部15から排出された未転写トナーと、中間転写ベルトクリーニング部9から排出された未転写トナーと、がそれぞれ廃トナーとして回収されることになる。そして、廃トナー貯留部31に大量の廃トナーが収容されて、さらに廃トナー流入部32のスペースにさらに付加的に廃トナーが収容されることになる。
また、廃トナー流入部32において、幅方向(図5の左右方向である。)の右から2番目に形成された流入口32aCは、シアン用プロセスカートリッジ10Cのクリーニング部15で回収された未転写トナーを廃トナーとして廃トナー流入部32内に流入するためのものであって、シアン用のクリーニング部15に接続された搬送管16の先端部が流入口32aCから挿入された状態で、搬送管16の排出口16a(図3を参照できる。)から廃トナー流入部32を介して廃トナー貯留部31に向けてトナーが排出される。
また、廃トナー流入部32において、幅方向(図5の左右方向である。)の右から3番目に形成された流入口32aMは、マゼンタ用プロセスカートリッジ10Mのクリーニング部15で回収された未転写トナーを廃トナーとして廃トナー流入部32内に流入するためのものであって、マゼンタ用のクリーニング部15に接続された搬送管16の先端部が流入口32aMから挿入された状態で、搬送管16の排出口16a(図3を参照できる。)から廃トナー流入部32を介して廃トナー貯留部31に向けてトナーが排出される。
また、廃トナー流入部32において、幅方向(図5の左右方向である。)の右から4番目に形成された流入口32aYは、イエロー用プロセスカートリッジ10Yのクリーニング部15で回収された未転写トナーを廃トナーとして廃トナー流入部32内に流入するためのものであって、イエロー用のクリーニング部15に接続された搬送管16の先端部が流入口32aYから挿入された状態で、搬送管16の排出口16a(図3を参照できる。)から廃トナー流入部32を介して廃トナー貯留部31に向けてトナーが排出される。
また、廃トナー流入部32において、幅方向(図5の左右方向である。)の最左方に形成された流入口32aTは、中間転写ベルトクリーニング部9で回収された未転写トナーを廃トナーとして廃トナー流入部32内に流入するためのものであって、中間転写ベルトクリーニング部9に接続された搬送管16の先端部が流入口32aTから挿入された状態で、搬送管16の排出口16a(図3を参照できる。)から廃トナー流入部32を介して廃トナー貯留部31に向けてトナーが排出される。
ここで、本実施の形態における廃トナー回収容器30は、廃トナー回収容器30のメンテナンスサイクルを長期化するために、作像部10Y、10M、10C、10BKや書込み部6や中間転写ベルト17(中間転写ベルトユニット)等の機能部を除くスペースを最大限に利用して大容量化されている。
また、本実施の形態では、満杯検知センサ55として、圧電センサを用いている。すなわち、満杯検知センサ55(圧電センサ)の位置(高さ)まで廃トナーが堆積されると、その廃トナーによる圧力を満杯検知センサ55(圧電センサ)が検知して、廃トナー回収容器30が廃トナーで満杯状態(又は、それに近い状態)にあることを認知する。
詳しくは、トナー貯留部31には、トナー貯留部31の幅方向中央部において奥行方向に延設されて駆動モータ44によって回転駆動される送りネジ43と、搬送部材41の回転方向の姿勢を保持するためのガイド部材31aと、が設置されている。図5を参照して、搬送部材41には雌ネジ部41aが形成されていて、この雌ネジ部41aに送りネジ43が螺合することになる。さらに、搬送部材41の幅方向両端部にはそれぞれ突起部41b(軸部)が形成されていて、これらの突起部41bがトナー貯留部31の幅方向両端部において奥行方向に延在するようにそれぞれ設けられたガイド部材31a(溝部)に係合することになる。なお、送りネジ43を回転駆動する駆動モータ44は、正逆方向のそれぞれに回転可能な駆動モータである。
なお、図6(A)〜(D)は、このような搬送部材41の奥行方向の往復移動によって廃トナー貯留部31内に廃トナーTが奥行方向奥側(他端側)から満遍なく押し込まれて貯留されていく過程を示す図である。
これにより、搬送部材41の奥行方向の往復動作にともない、その下端部(可撓性部材42)を廃トナー貯溜部31の底面に隙間なく摺接させることができるため、搬送部材41や廃トナー貯溜部31にダメージを与えることなく、廃トナーの搬送性を高めることができる。
なお、本実施の形態では、搬送部材41の下端部に可撓性部材42を設置したが、搬送部材41の幅方向両端部にも可撓性部材を設置することができる。すなわち、搬送部材41において廃トナー貯留部31内の両側面に近接する部分を可撓性材料で形成することもできる。そして、そのような場合には、搬送部材41の奥行方向の往復動作にともない、その両端部(可撓性部材)を廃トナー貯溜部31の両側面に隙間なく摺接させることができるため、搬送部材41や廃トナー貯溜部31にダメージを与えることなく、廃トナーの搬送性を高めることができる。
これにより、搬送部材41の奥行方向の往復動作にともない、搬送部材4によって廃トナー貯溜部31の底面に堆積した廃トナーTを掻き出すように奥行方向他端側に向けて搬送することができるため、廃トナーの搬送性を高めることができる。
このような制御をおこなうことで、搬送部材41の移動に関わる各部品(送りネジ43、駆動モータ44、搬送部材41等である。)の機械的寿命を長くすることができるとともに、装置全体の消費電力や騒音を少なくすることができる。
さらに、搬送部材41の移動は比較的低速でおこなわれるために、廃トナー貯溜部31内で廃トナーが舞い上がってしまう不具合はほとんど生じない。
このような制御をおこなうことで、搬送部材41の移動にともない生じる振動が作像部にまで伝播して、感光体ドラム11や中間転写ベルト17の表面上に形成される画像が乱れてしまう不具合(バンディング)を未然に抑止することができる。
これは、トナー消費量(又はトナー補給量)と、クリーニング部9、15から廃トナー回収容器30に向けて搬送される廃トナー量と、には相関関係があるためである。そして、上述した制御をおこなうことで、廃トナー貯溜部31の奥行方向一端側に堆積する廃トナーの量がある程度適量に達するごとに、搬送部材41のホームポジションからの移動によってその廃トナーが奥行方向他端側に向けてまとめて搬送されることになる(押し込まれることになる)。
そして、搬送部材41が奥行方向の一端側から他端側に向けて移動している場合に、トルク検知センサ72(負荷検知手段)によって検知された電流(負荷)が所定値以上になったときに、廃トナー貯溜部31の奥行方向他端側において押し込まれた廃トナーによってそれ以上他端側に移動することができないものとして(図6(D)を参照できる。)、その後に搬送部材41が奥行方向の他端側から一端側(ホームポジション)に向けて移動するように駆動制御される(駆動モータ44が逆方向に回転する。)。
このような制御をおこなうことで、搬送部材41の移動に関わる各部品(送りネジ43、駆動モータ44、搬送部材41等である。)にダメージを与えることなく、廃トナー貯溜部31の奥行方向の最も他端側から効率的に廃トナーを順次押し込んでいくことができる。
なお、本実施の形態では、トルク検知センサ71を用いて、搬送部材41を駆動するときに搬送部材41にかかる負荷を間接的に検知した。これに対して、搬送部材41を駆動するときに搬送部材41にかかる負荷を直接的に検知する負荷検知手段(例えば、搬送部材41の面上に設けた力覚センサである。)を用いて、同様の制御をおこなうこともできる。
なお、本実施の形態では、搬送部材41のホームポジション近傍において所定量以上の廃トナーが堆積している状態を、制御部70(トナー消費量検知手段)によって検知したが、ホームポジション近傍に圧電センサを設置してその状態を直接的に検知することもできる。
図7(A)、(B)に示すように、搬送部材41の幅方向両端部に突出部(破線で囲んだ部分である。)を設けることで、搬送部材41と廃トナー貯溜部31の両側面との隙間から廃トナーがすり抜けにくくなるため、搬送部材41による廃トナーの搬送性が高められることになる。
さらに、図7(C)に示すように、搬送部材41において奥行方向他端側に対向する面を曲面状に形成した場合には、幅方向両端部にある廃トナーが搬送部材41の曲面によって幅方向中央部に移動されることになるため、搬送部材41と廃トナー貯溜部31の両側面との隙間から廃トナーがさらにすり抜けにくくなり、搬送部材41による廃トナーの搬送性がさらに高められることになる。
これに対して、図8に示すように、送りネジ43によって往復移動される搬送部材41が送りネジ43とともに回転しないように、搬送部材41に円形穴部を形成して、その円形穴部に係合するシャフト47を廃トナー貯溜部31の奥行方向に延在するように橋設することもできる。
これに対して、図9に示すように、廃トナー回収容器30に、廃トナー流入部32を設けずに、奥行方向に延在する箱状の廃トナー貯溜部31のみで廃トナー回収容器30の主部を形成することもできる。その場合、廃トナー貯溜部31の奥行方向一端側の上方に流入口32a(排出口16a)が直接的に形成され、本実施の形態のものと同様に搬送部材41とそれを駆動する送りネジ43、駆動モータ44等が設置されることになる。このような廃トナー回収容器30に対しても、本発明を適用することができて、本実施の形態のものと同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態では、2成分現像剤を用いる2成分現像方式の現像部13が搭載された画像形成装置に対して本発明を適用したが、1成分現像剤を用いる1成分現像方式の現像部13が搭載された画像形成装置に対しても当然に本発明を適用することができる。
9 中間転写ベルトクリーニング部(クリーニング部)、
10Y、10M、10C、10BK プロセスカートリッジ(作像部)、
11 感光体ドラム(像担持体)、
15 クリーニング部、
17 中間転写ベルト(像担持体)、
30 廃トナー回収容器、
31 廃トナー貯留部、
31a ガイド部材、
32 廃トナー流入部、
32a、32aY、32aM、32aC、32aBK、32aT 流入口、
41 搬送部材(板状部材)、
41a 雌ネジ部、
42 可撓性部材、
43 送りネジ、
44 駆動モータ。
Claims (10)
- 像担持体上の未転写トナーを除去するクリーニング部から排出された当該未転写トナーを廃トナーとして回収する廃トナー回収容器であって、
奥行方向に延在するように形成されるとともに、廃トナーを貯留する廃トナー貯留部と、
前記廃トナー貯留部における奥行方向の一端側の上方に形成されるとともに、前記クリーニング部から排出された廃トナーを前記廃トナー貯留部に向けて流入するための流入口と、
前記廃トナー貯留部の内部において前記流入口から流入されて前記流入口の下方に堆積された廃トナーを奥行方向の一端側から他端側に向けて搬送する搬送部材と、
を備え、
前記搬送部材は、奥行方向に直交する幅方向に延在して前記廃トナー貯留部内の底面と両側面とに近接するように形成された板状部材であって、奥行方向に対して往復移動するように駆動されることを特徴とする廃トナー回収容器。 - 前記廃トナー貯留部は、
前記搬送部材に形成された雌ネジ部に螺合するとともに、奥行方向に延設されて駆動モータによって回転駆動される送りネジと、
前記搬送部材の回転方向の姿勢を保持するためのガイド部材と、
を具備したことを特徴とする請求項1に記載の廃トナー回収容器。 - 前記搬送部材は、前記像担持体上で画像形成がおこなわれていないときにのみ駆動されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の廃トナー回収容器。
- 前記搬送部材は、前記像担持体上で画像形成をおこなうために消費されるトナーの量を直接的又は間接的に検知するトナー消費量検知手段の検知結果が所定値を超えるごとに、奥行方向の一端側から他端側に向けて移動するように駆動制御されることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の廃トナー回収容器。
- 前記搬送部材を駆動するときに前記搬送部材にかかる負荷を直接的又は間接的に検知する負荷検知手段を備え、
前記搬送部材が奥行方向の一端側から他端側に向けて移動している場合に、前記負荷検知手段によって検知された負荷が所定値以上になったときに、前記搬送部材が奥行方向の他端側から一端側に向けて移動するように駆動制御されることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の廃トナー回収容器。 - 前記搬送部材は、前記廃トナー貯留部内の底面又は/及び両側面に近接する部分が可撓性材料で形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の廃トナー回収容器。
- 前記搬送部材は、上方又は下方からみたときに幅方向両端部が奥行方向の他端側に向けて突出するように凹状に形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の廃トナー回収容器。
- 前記搬送部材は、奥行方向の他端側に対向する面が曲面状に形成されたことを特徴とする請求項7に記載の廃トナー回収容器。
- 前記搬送部材は、下端部が奥行方向の他端側に向けて傾斜して突出するように形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれかに記載の廃トナー回収容器。
- 請求項1〜請求項8のいずれかに記載の廃トナー回収容器が画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されたことを特徴とする画像形成装置。
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