JP2012155274A - 粉体収容容器、トナー収容容器、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】省スペース、省資源化に貢献するとともに、トナーがトナー収容容器内で凝集することを防止することができるトナー収容容器及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナー・廃トナー容器２０は、仕切り部材２１によって、二つの部屋に分けられている。仕切り部材２１で分けられた上方の部屋が廃トナー収容容器となり、下方の部屋が未使用トナー収容容器となっている。仕切り部材２１は、トナー・廃トナー容器２０の床形状に合うような板状部材であり、本実施例では長方形である。仕切り部材２１には、ネジ穴がもうけられており、そのネジ溝（雌ネジ溝）と噛合うネジ溝（雄ネジ溝）を有する回転可能な支柱２２によって、トナー・廃トナー容器２０の床と水平に保持される。仕切り部材２１には、トナー・廃トナー容器２０の内壁と接する境界（四方）に、廃トナーが下方の未使用トナー収容部に混入しないように廃トナー漏れ防止シート２３が付与してある。
【選択図】図３

Description

本発明は、感光体に形成された潜像をトナー等の微小粒体により現像し、転写後に発生した廃トナーを回収する機構を備えたトナー搬送装置、このトナー搬送装置を有す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。

電子写真プロセスを利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、感光体上に形成された潜像をトナーで可視像化することが行われているが、現像装置から感光体へ供給されたトナーは、可視像化のために１００％使われるわけではなく、現像後に、感光体上にトナーが残留することは避けられない。感光体上に残留したトナーは除去されて廃トナーとして回収される。このため、現像装置へ供給される補給用トナーの収容部の他に、廃トナー収容部が必要となる。近年においては、省スペース化を図る観点から、本来補給用トナーの収容部として存在したトナーカートリッジ（トナーボトルとも称される）に廃トナー収容部の機能を兼ね備えたものが提案されている。
例えば特許文献１では、補給用トナー収容部と廃トナー回収部を仕切る仕切り部材に、可撓性の弾性部材を用いた構造を持つ現像装置一体型のプロセスカートリッジが提案されている。この例では、補給トナーが消費され、廃トナー回収量が多くなるに従って廃トナー収容部のスペースが大きくなるようになっている。
また、特許文献２では、現像装置とトナーカートリッジを別体として設けて、トナー収容容器のみを交換パーツとして、現像装置は使いまわす構造のものが提案されている。

しかし、特許文献１に開示されている従来技術は、現像装置も一体化しているため、交換単位はプロセスカートリッジごとであり、印刷一枚あたりのコストが高くなるといった課題を持っている。また、補給用トナーは、現像装置の上方向にまとめて貯蔵されており、現像によってトナーが消費されると、重力によってトナーが少しずつ下方向に下がってきて、長期期間使用しているうちに補給用トナーが自重で凝集を起こしやすいという問題点がある。そのため、プロセスカートリッジの中に入れられる補給用トナーの量には自ずと限界があり、プロセスカートリッジの交換頻度を高めていた要因の一つでもあった。
また、特許文献２に開示されている従来技術は、トナーのみを交換できるため１枚あたりのコストを下げられるメリットはあるが、交換されたトナーカートリッジ内のトナーは重力によって一気に現像装置内の空間に落とされるため、長期使用において、徐々にトナー自体の自重によってトナーが凝集してしまう問題が残っている。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、トナー収容容器と廃トナー収容容器の容積を可変とすることで、省スペース、省資源化に貢献するとともに、トナーがトナー収容容器内で凝集することを防止することができるトナー収容容器及び画像形成装置を提供することにある。

本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、取付対象物に対して着脱可能な構成を有し未使用粉体と使用済み粉体を別個に区画して収容する収容空所を備えた粉体収容容器であって、前記粉体収容容器内部には、該収容空所を２つの可変空所に仕切りつつ移動して前記２つの可変空所の容積比率を夫々変化させる可動仕切り部材が配置されており、一方の前記可変空所は、外部に前記未使用粉体を排出する排出用開口部を備えた未使用粉体収容部であり、他方の前記可変空所は外部から回収した使用済み粉体を受け入れる受入れ用開口部を備えた使用済み粉体収容部であることを特徴とする。
可動仕切り部材が移動することによって、上下に分けられた未使用粉体収容部と使用済み粉体収容部の容積比率を可変にすることができる。これにより、未使用粉体収容部から現像器への粉体補給を一度におこなわず、小分けに補給することができるため、現像器内の粉体堆積によるパッキングを防止することができる。また、未使用粉体収容部と使用済み粉体収容部を一体化し、粉体消費によって両収容部の比率を変化させることで容器全体のデッドスペースを極力小さくすることで容器の小型化が図れる。

請求項２は、現像器または画像形成装置本体に対して着脱可能な構成を有し未使用トナーと使用済みトナーを別個に区画して収容する収容空所を備えたトナー収容容器であって、前記トナー収容容器内部には、該収容空所を２つの可変空所に仕切りつつ移動して前記２つの可変空所の容積比率を夫々変化させる可動仕切り部材が配置されており、一方の前記可変空所は、前記現像器に前記未使用トナーを排出する排出用開口部を備えた未使用トナー収容部であり、他方の前記可変空所は外部から回収した使用済みトナーを受け入れる受入れ用開口部を備えた使用済みトナー収容部であることを特徴とする。
仕切り部材が移動することによって、上下に分けられた未使用トナー収容部と廃トナー収容部の容積比率を可変にすることができる。これにより、トナー収容容器から現像器へのトナー補給を一度におこなわず、小分けに補給することができるため、現像器内のトナー堆積によるパッキングを防止することができる。また、トナー容器と廃トナー容器を一体化し、トナー消費によって両収容部の比率を変化させることで容器全体のデッドスペースを極力小さすることで容器の小型化が図れる。

請求項３は、現像器または画像形成装置本体に対して着脱可能な構成を有し未使用トナーと使用済みトナーを別個に区画して収容する収容空所を備えたトナー収容容器であって、前記トナー収容容器内部には、該収容空所を２つの可変空所に仕切りつつ移動して前記２つの可変空所の容積比率を夫々変化させる可動仕切り部材が配置されており、一方の前記可変空所は、外部から回収した使用済みトナーを受け入れる受入れ用開口部を備えた使用済みトナー収容部であり、他方の前記可変空所は、前記現像器に前記未使用トナーを排出する排出用開口部を備えた第１の未使用トナー収容部及び該第１の未使用トナー収容部と連通した第２の未使用トナー収容部から成ることを特徴とする。
現像器内へトナーを供給する第１の未使用トナー収容部と、第１の未使用トナー収容部へトナーを供給する第２の未使用トナー収容部を分けることによって、第１の未使用トナー収容部に収容されるトナー量を自在に調節することができる。また、可動仕切り部材が移動することによって、上下に分けられた第２の未使用トナー収容部と使用済みトナー収容部の容積比率を可変にすることができる。これにより、第１の未使用トナー収容容器から現像器へのトナー補給を一度におこなわず、小分けに補給することができるため、現像器内のトナー堆積によるパッキングを防止することができる。また、トナー容器と廃トナー容器を一体化し、トナー消費によって両収容部の比率を変化させることで容器全体のデッドスペースを極力小さくすることで容器の小型化が図れる。

請求項４は、前記可動仕切り部材は、雌螺子が切られている穴を有する板状部材により構成されていることを特徴とする。
可動仕切り部材の穴と、仕切り部材移動手段（支柱）は雄ネジと雌ネジの関係にあり、支柱が回転することで可動仕切り部材は支柱に対して上下することができる。これにより、可動仕切り部材が支柱に対して上下させることができる。
請求項５は、前記可動仕切り部材を移動させる仕切り部材移動手段は、前記可動仕切り部材の雌螺子と噛合う回転可能な支柱部材により構成したことを特徴とする。
可動仕切り部材の穴と、仕切り部材移動手段（支柱）は雄ネジと雌ネジの関係にあり、支柱が回転することで可動仕切り部材は支柱に対して上下することができる。これにより、支柱を回転させるだけで可動仕切り部材を支柱に対して上下させることができる。

請求項６は、前記可動仕切り部材は、前記使用済みトナー収容部に収容された廃トナーが前記未使用トナー収容部へ混入するのを防止するためのシーリング部材を備えていることを特徴とする。
可動仕切り部材と容器の内壁の境界にシーリング部材（ゴムシートや樹脂フィルムなど）を取り付ける。これにより、使用済みトナー収容部の廃トナーが未使用トナー収容部へ混入するのを防ぐことができる。
請求項７は、前記支柱部材は、前記現像器内で消費されるトナー量に関する情報に基づいて回転量が制御されることを特徴とする。
仕切り部材移動手段（支柱）を回転させるモーターなどの駆動源を備え、モーターが回転すると支柱が回転することによって、可動仕切り部材が両容器の容積比が変わる方向に移動する。これにより、トナーが消費された情報に基づいて、駆動源を作動させることで、必要に応じてトナーを現像器内に供給し、廃トナーが収容されるスペースを空けることができる。

請求項８は、前記トナー供給口近傍のトナーを攪拌するトナー攪拌部材を前記支柱部材に取り付けたことを特徴とする。
トナー収容容器の開口部近傍のトナーをほぐしてから現像器内に供給する。これにより、堆積したトナーの圧力によって補給されるトナーが凝集してしまうことによる補給不良、または現像器内での凝集による現像不良を防ぐことができる。
請求項９は、前記排出用開口部に、前記トナーの供給量を調整するトナー補給部材を備えたことを特徴とする。
トナーを供給する量は、常に一定であることが好ましい。そこで本発明では、トナーを排出する排出用開口部にトナーの供給量を一定量に調整するトナー補給部材を備える。これにより、長期間使用しないときに発生するトナー凝集を低減することができる。

請求項１０は、前記可動仕切り部材の位置に関する位置情報に基づいて前記使用済みトナー収容部内の廃トナー量を推定する廃トナー量検知手段を備えたことを特徴とする。
可動仕切り部材の位置によって、トナー容器と廃トナー容器の容積比が分かる。この容積比の変化は、トナー残量を表していることになる。これにより、可動仕切り部材の位置情報をフィードバックしてトナーの残量を見積もることができる。
請求項１１は、請求項２乃至１０の何れか一項に記載のトナー収容容器と、表面に帯電された電荷を露光して潜像を形成する像担持体と、該像担持体の表面を一様に帯電する帯電手段と、前記像担持体にトナー像を現像する現像手段と、前記像担持体の残留トナーをクリーニングするクリーニング手段と、該クリーニング手段により回収された廃トナーを前記使用済みトナー収容部へ搬送する廃トナー搬送手段と、を備えたことを特徴とする。
プロセスカートリッジに、トナー収容容器、像担持体、帯電手段、現像手段、クリーニング手段、及び廃トナー搬送手段を備えたので、装置の小型化とメンテナンスの容易性を実現することができる。

請求項１２は、請求項１１に記載のプロッセスカートリッジを備えた画像形成装置を特徴とする。
請求項１３は、前記像担持体上のトナー像を転写させるための正極性バイアス、又は記録媒体搬送体上のトナーを前記像担持体へ逆に転写する逆極性バイアスの何れかを印加することが可能な転写手段を備えたことを特徴とする。
中間転写体、記録媒体搬送体にクリーニング装置を設けない画像形成装置では、画像濃度調整用のテストパターン、トナーリフレッシュのための吐き出しパターンや、ジャム（紙詰まり）や強制電源オフ時など中間転写体上、記録媒体搬送体上のトナーを回収する手段として、転写バイアスを逆極性印加にしてトナー像を像担持体へ逆転写させて、像担持体のクリーニング手段で回収する。これにより、記録媒体搬送体には記録媒体搬送体上のトナーを除去するクリーニング手段を設けないことで、画像形成装置の省スペース化、コストダウンが図れる。

請求項１４は、複数の作像ユニットを有する画像形成装置であって、前記各作像ユニットの前記トナー収容容器の残量情報に基づいて、中間転写体及び前記記録媒体搬送体上のトナーを前記複数の作像ユニットのいずれに回収させるかを判定すると共に、前記転写手段を逆極性バイアスにして、前記記録媒体搬送体上のトナーを前記クリーニング手段に回収する制御手段を備えたことを特徴とする。
複数の作像ユニットがある画像形成装置において、どの作像ユニットの廃トナー回収容器に空きスペースがあるかの情報をもとに、トナー像を回収させる作像ユニットを決定し、回収するためのシーケンスを実行する。これにより、各作像ユニットの廃トナー容器空きスペース情報をもとに記録媒体搬送体上のトナーを回収する作像ユニットを決定することで、作像ユニット全体としての廃トナー回収容量の最適化を図ることができる。

本発明によれば、トナー容器と廃トナー容器が一体容器のため、省スペース化が図れる。また、トナー・廃トナー容器と作像ユニットが別体交換のため、コスト削減ができる。また、容積比率の最適化によりトナー・廃トナー容器の交換サイクル（寿命）を延ばすことができる。また、トナー容器内のトナーを小分けで補給できるため、現像器内のトナー凝集を緩和できる。

本発明のトナー容器および作像ユニットを有する画像形成装置の模式図である。 図１の変形例を示す図である。 本発明のトナー容器および作像ユニットの模式図（断面図）である。 本発明のトナー容器および作像ユニットの模式図（後方から見た図）である。 図３のトナー攪拌部材を別の実施形態にしたものを示す図である。 図４のトナー攪拌部材を別の実施形態にしたものを示す図である。 本発明のトナー容器と作像ユニットをドッキングした模式図（断面図）である。 本発明のトナー容器と作像ユニットをドッキングした模式図（後方から見た図）である。 （ａ）（ｂ）は本発明のトナー容器とトナー補給補助部材の実施例（断面図）を示す図である。 本発明のトナー容器と作像ユニットをドッキングして初期トナー補給をおこなった状態を示す図である。 作像中の本発明のトナー容器および作像ユニットの模式図（断面図）である。 トナー残量が少なくなった本発明のトナー容器および作像ユニットの模式図（断面図）である。 本発明のトナー容器の斜視図である。 （ａ）はトナー補給補助部材の実施形態を示す図であり、（ｂ）は（ａ）とは別の実施形態を示す図である。 （ａ）はトナー攪拌部材の実施形態を示す図であり、（ｂ）は（ａ）とは別の実施形態を示す図である。 本発明の新品検知、トナー残量検知、エンド検知の手段を示す図である。 図２の搬送ベルトクリーナレスシステムを用いた画像形成装置を示す図である。 図１７の搬送ベルトクリーニングシーケンス時の画像形成装置を示す図である。 本発明のトナー容器および作像ユニットを有する画像形成装置の模式図である。 図１９の変形例を示す図である。 本発明のトナー容器および作像ユニットの模式図（断面図）である。 本発明のトナー容器および作像ユニットの模式図（後方から見た図）である。 図２１の別の実施形態を示す図である。 図２１の別の実施形態を示す図である。 本発明のトナー容器と作像ユニットをドッキングした模式図（断面図）である。 本発明のトナー容器と作像ユニットをドッキングした模式図（後方から見た図）である。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

本発明は、取付対象物（例えば、現像装置、画像形成装置）に対して着脱可能な構成を有し未使用トナーと使用済みトナーを別個に区画して収容する収容空所（容積固定）を備えたトナー収容容器であって、トナー収容容器内部には、収容空所を２つの可変空所に（気密的に）仕切りつつ移動して２つの可変空所（容積が変動）の容積比率を夫々変化させる可動仕切り部材が配置されており、一方の可変空所は、外部に未使用トナーを排出する排出用開口部を備えた未使用トナー収容部であり、他方の可変空所は外部から回収した使用済みトナーを受け入れる受入れ用開口部を備えた使用済みトナー収容部である。

図１は、カラー電子写真装置の中央断面概略構成図である。画像形成装置であるカラー電子写真装置は、機枠体のほぼ中央部に作像ユニット１０（１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙ）を並べており、作像ユニット１０の上側には感光ドラム１に潜像を形成するための露光装置１２を配置している。転写ベルト３５は駆動ローラ３０と従動ローラ３１に張架され、各作像ユニット１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙには、転写ベルト３５を介して、一次転写ローラ３２Ｋ、３２Ｃ、３２Ｍ、３２Ｙが配置されており、感光体１上のトナー像を転写ベルト３５上に転写させることができる。また転写ベルト３５には、最上流の作像ユニットよりさらに上流にクリーニング装置３４を配置している。 感光体１の周りには、帯電ローラ４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙ、感光体クリーニングブレード５Ｋ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｙ、現像ローラ２Ｋ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｙが配置されている。作像の一連の動作としては、まず帯電ローラ４によって感光体１が帯電され、次に露光装置１２によって感光体１上に静電潜像が形成される。現像ローラ２によって静電潜像にトナーにより現像し、一次転写ローラ３２によって感光体１から転写ベルト３５へトナー像を静電的に転写させる。転写ベルト３５に一次転写されなかった残留（転写残）トナーまたは上流からき逆転写トナーは、感光体クリーニングブレード５によって感光体１から除去され、廃トナー回収スクリュ６および廃トナー搬送装置９により、後に説明する廃トナー収容容器に回収される。感光体１より転写ベルト３５に転写されたトナー像は、二次転写ローラ３３と転写ベルト３５のなすニップにおいて不図示の給紙装置より給紙された記録媒体Ｐに静電的に転写される。トナーを転写した後、不図示の定着器を通って記録媒体Ｐにトナー像を熱的に定着させ、画像形成装置より排紙させる。記録媒体Ｐに転写されなかった転写残や画像濃度調整モードなどに用いられたテストパターンのトナーは、クリーニング装置３４に回収される。

図２は、図１の変形例で、感光体１より記録媒体Ｐへ直接転写する方式である。この場合、転写ベルト３５は記録媒体Ｐの搬送ベルトとして機能する。搬送ベルト３５の最上流には、記録媒体Ｐを転写ベルト３５に静電的に吸着させるための吸着ローラ３６を有する。図２の実施例では二次転写ローラはなく、クリーニング装置３４は吸着ローラ３６よりも上流に位置する。感光体１に作像されたトナー像は記録媒体Ｐに転写されたのち、図１の実施例と同様に不図示の定着器を通ってから排紙される。

次に本発明のトナー・廃トナー容器２０の説明および作像ユニット１０の動作について説明する。図３、図４に、トナー・廃トナー容器２０および作像ユニット１０を示す。図３は、トナー・廃トナー容器２０および作像ユニット１０の断面模式図を示す。図４は、図３の太矢印方向からみた模式図を示す。また、図１３には、トナー・廃トナー容器２０の斜視図を示す。

作像ユニット１０には、感光体１、帯電ローラ４、感光体クリーニングブレード５、現像ローラ２が配置されている。現像器内には、現像ローラ２へトナーを供給する供給ローラ３および現像ローラ２に供給されたトナーを現像ローラ２上で薄層化するトナー規制ブレード７を有する。また、供給ローラ３の上方には、現像器内のトナーを攪拌するアジテータ８を有する。転写ベルト３５に一次転写されなかった転写残トナーおよび逆転写トナーは、感光体クリーニングブレード５によって感光体１から除去され、廃トナー回収スクリュ６によって廃トナー搬送装置９の方向へ送られる（図４の矢印方向）。その後、廃トナー搬送装置９により、作像ユニット１０の上方へ持ち上げられる。ここで図３、４に示す廃トナー搬送装置９は、特許文献１（特開２００８−０９６８１０公報）に代表されるようなキャタピラ型の搬送ベルト方式である。廃トナー搬送装置９により、作像ユニット１０の上方へ持ち上げられた廃トナーは、廃トナー供給スクリュ１１によって、作像ユニット１０の外へ排出される。

トナー・廃トナー容器２０は、廃トナー供給スクリュか１１ら排出された廃トナーを回収する開口部を有する（図４）。今回の発明の特徴として、トナー・廃トナー容器２０は、仕切り部材２１によって、二つの部屋に分けられている。仕切り部材２１で分けられた上方の部屋が廃トナー収容容器となり、下方の部屋が未使用トナー収容容器となっている。仕切り部材２１は、トナー・廃トナー容器２０の床形状に合うような板状部材であり、本実施例では長方形である（図１３参照）。図１３に示すように仕切り部材２１には、ネジ穴がもうけられており、そのネジ溝（雌ネジ溝）と噛合うネジ溝（雄ネジ溝）を有する回転可能な支柱（以下回転支柱）２２によって、トナー・廃トナー容器２０の床と水平に保持される。仕切り部材２１には、トナー・廃トナー容器２０の内壁と接する境界（四方）に、廃トナーが下方の未使用トナー収容部に混入しないように廃トナー漏れ防止シート２３が付与してある。廃トナー漏れ防止シート２３は、例えばゴムシートや樹脂フィルムなどであり、仕切り部材２１に接着され固定されている。仕切り部材２１を保持する回転支柱２２の上部は、トナー・廃トナー容器２０の上ケースに固定されており、上ケースから突出した部分に、外部の駆動源から動力を得て回転駆動させるための駆動ギア２４を備える。回転支柱２２の下部は、トナー供給口の上部のトナー・廃トナー容器２０の床部位置まで達しており、図３、４、図１５（ａ）のように補給されるトナーを攪拌するためのトナー攪拌部材２６を備える。

図１５（ａ）に示す実施例では、トナー攪拌部材２６は、回転支柱２２に固定され、同時に回転して攪拌機能を発揮する羽状部材である。トナー攪拌部材２６の羽の形状は、容器２０の内壁に接触して回転不可能にならないような形状とする。図１５（ａ）では羽状部材は３本であるが、特に３本に限定されることはなく、何本でも良い。
トナー攪拌部材の別の例として、図５、図６、図１５（ｂ）に示す実施例は、回転支柱２２と垂直方向に支軸を有して回転可能なトナー攪拌部材２７である。トナー攪拌部材２７には、補足図１５−２に示すようなトナーを攪拌するためのフィラーを複数個有する。フィラーの形状は、容器２０の内壁または回転支柱２２に接触して回転不可能にならないような形状とする。トナー攪拌部材２７は外部からの動力源によって回転できるように駆動ギアを有しており、図５に示すように（後述する）トナー補給補助部材２５から駆動をもらっても良い。

トナー攪拌部材２６または２７の下部に位置するトナー供給口には、トナーの補給量を制御するためのトナー補給補助部材２５を有する（図１４（ａ）、（ｂ）参照）。図１４（ａ）は、中空円筒を半分に割った形状をしている。図１４（ｂ）は、ＰＥＴなどからなる短冊状のフィラーが軸周りに複数個取り付けられている。図１４（ａ）、（ｂ）のトナー補給補助部材２５は駆動ギアを有しており、外部からの動力源によって回転することで、一定量のトナーを現像器内に補給することができる。図９に図１４（ａ）、（ｂ）のトナー補給補助部材２５を備えた容器２０の断面図を示す。（前述のように）また、図５に示すようなトナー補給補助部材２５からへ駆動を与えても良い。そうすることで、補給時には、供給口近傍のトナーを攪拌して補給を促すトナー攪拌部材２７とトナーの補給量を制御するためのトナー補給補助部材２５を同時に回転させることができる。
尚、工場出荷時には、トナー・廃トナー容器２０の仕切り部材２２の位置は、充填されたトナーが十分に入るように回転支柱の上方にある。また、充填されたトナーが容器２０の外に漏れないように封入シールＳが付与されている。トナー供給口に封入シールＳは、樹脂フィルムを用いたヒートシールなどである。

また、新品のトナー・廃トナー容器２０（作像ユニットが新品の場合）を作像ユニット１０にセットした場合、図７、図８のように容器２０の廃トナーを回収する開口部は、作像ユニット１０の廃トナー供給スクリュ１１とドッキングし、容器２０のトナー供給口は、作像ユニット１０の開口部とドッキングする。使用開始する場合は、ヒートシールＳを図８の矢印方向に引き抜く。別途もうけた容器の新品検知手段（次回詳細書きます）によって、現像器内にトナー補給を開始する。新品検知動作として、現像器内にある一定量のトナーを補給するために、回転支柱２２、トナー攪拌部材２６（または２７）およびトナー補給補助部材２５が、一定時間回転する。新品検知動作終了時には、図１０のように現像器内にトナーが満たされた状態になる。

図１１のように印刷時には、前述のように転写残トナーまたは上流からの逆転写トナーは廃トナーＷとして、容器２０の上方（仕切り部材２１の上方）に堆積されていく。画素情報や不図示のトナー残量検知手段によって、現像器内の必要トナー量および回収される廃トナー量を算出し、回転支柱２２およびトナー補給補助部材の回転数を制御することで、仕切り部材の降下量を調整し、容器２０の廃トナー収容部と未使用トナー収容部の容積の比率を最適化することができる。回転支柱２２の回転量に対する仕切り部材２１の降下量は、ネジ溝ピッチによって最適化される。トナー消費が続くと図１２のように容器２０内のトナー残量が少なくなり、仕切り部材２１が容器２０の底近傍に降りてくる。仕切り部材２１上方の廃トナーは多くなる。容器２０には、不図示のトナーエンド検知手段および廃トナー満杯検知を有しており、どちらかが検知した時点で容器２０の交換アラートを出すことができる。

別途もうけた容器の新品検知手段によって、現像器内にトナー補給を開始する。新品検知手段の例として、図１６に実施例を示す。図１６には、トナー・廃トナー容器２０内に導線Ｌ１が仕切り部材２１の下方に平行に設置してある。仕切り部材２１の未使用トナー容器側の面には、仕切り部材２１が降下した際に導線Ｌを切断させるための導線切断部材４０を有する。また、導線Ｌ１は図１６に示すようにトナー・廃トナー容器２０外の回路に繋がっており、Ｌ１が切断されているか否かを判定する電流検知手段Ａ１を有する。
＜表１＞に示すとおり、トナー・廃トナー容器２０（新品の場合）を作像ユニット１０にセットすると、Ｌ１は断線しておらず、Ａ１は通電していると判定し、該トナー・廃トナー容器２０は新品であると検知する。
＜表１＞

トナー・廃トナー容器２０は新品であると検知した場合、新品検知動作として、現像器内にある一定量のトナーを補給するために、回転支柱２２、トナー攪拌部材２６（または２７）およびトナー補給補助部材２５が、一定時間回転する。回転支柱２２が回転することで仕切り部材２１が降下し、導線Ｌ１を切断されたとＡ１が検知すると新品検知動作が終了する。
新品検知動作終了時には、図１０のように現像器内にトナーが満たされた状態になる。導線Ｌ１の設置位置は、現像器内にトナーが満たされる状態になるような回転支柱２２の適正な回転量と仕切り部材２１の降下量によって、決定される位置である。

図１１のように印刷時には、前述のように転写残トナーまたは上流からの逆転写トナーは廃トナーＷとして、容器２０の上方（仕切り部材２１の上方）に堆積されていく。
画素情報や図１６のトナー残量検知手段によって、現像器内の必要トナー量および回収される廃トナー量を算出し、回転支柱２２およびトナー補給補助部材の回転数を制御することで、仕切り部材の降下量を調整し、容器２０の廃トナー収容部と未使用トナー収容部の容積の比率を最適化することができる。図１６トナー残量検知手段は、導線Ｌ１のさらなる下方にＬ２、Ｌ３という具合に、複数の導線を有し、表１に示すようにそれぞれの導通ｏｒ断線情報（Ａ２、Ａ３）によって、トナー残量を検知する。導線Ｌの数を増やせば増やすほど、仕切り部材２１の位置情報を詳細に把握することができる。
回転支柱２２の回転量に対する仕切り部材２１の降下量は、ネジ溝ピッチによって最適化される。トナー消費が続くと図１２のように容器２０内のトナー残量が少なくなり、仕切り部材２１が容器２０の底近傍に降りてくる。仕切り部材２１上方の廃トナーは多くなる。仕切り部材２１の位置情報は回転支柱２２の回転量情報によって予測されるが、導線Ｌを有することでより正確な位置情報を知ることができる。容器２０には、図１６に示すトナーエンド検知手段（今回記載）として、導線Ｌ４を有しており、表１のようにＬ４の断線をＡ４が検知した時点で容器２０の交換アラートを出すことができる。

次に、図１７に示す感光体よりトナー像を記録媒体へ直接転写させるフルカラー画像形成装置において、記録媒体搬送体上のトナーを除去するクリーニング手段３４を有さない（クリーナレス）システムにおける、トナー除去シーケンスについて説明する。図１７のように、通常印刷ジョブの場合には、トナーが負極性の場合、図１７のように転写ローラ３２には正極性のバイアス３８が印加され、感光体上のトナー像を記録媒体Pに転写させる。記録媒体に転写されなかった転写残トナーは、各々の作像ユニットのクリーニング手段によって、廃トナー容器へ回収される。通常印刷ジョブ以外の例えば以下の場合などには、記録媒体搬送体である搬送ベルト３５にトナー像を転写される。
・紙詰まりや強制電源オフ時に、誤ってトナーが搬送ベルトに転写される。
・画像濃度調整用または色ずれ調整用のテストパターンが搬送ベルトに転写される。（ちなみにテストパターンは、図１７に示す光学センサなどを用いたトナー濃度検知センサ３７によって付着量を推定して作像条件へフィードバックされる。）
・トナー劣化防止のためのリフレッシュモード（トナー強制吐き出しモード）
上記のように、搬送ベルト３５にトナーが転写される場合は、クリーニング手段３４を有さないために、作像ユニットのクリーニング手段へ回収させるシーケンスの必要性が生じる。搬送ベルト上のトナー回収シーケンスは、トナーを記録媒体に転写させる転写バイアスとは逆極性３９を印加することで、トナーを搬送ベルト３５から感光体へ逆転写させる。

本発明の廃トナー回収容器の容量は、各々の作像ユニットによって異なる場合がある。基本的には、作像によってトナーを消費した分だけ、仕切り部材２１が下方へ移動して廃トナー収容スペースが創出されるが、トナー消費が少ない作像ユニットが下流側にある場合（図１８でいうとＢｋ）は、トナー消費が少ない割には、上流からのトナー像の逆転写トナーが廃トナー回収されてしまうため、廃トナー収容スペースが不足してしまう可能性がある。そこで、各作像ユニットの廃トナー収容スペースを、画素情報および仕切り部材２１の位置情報によって推測し、空きスペースがある作像ユニットへ積極的に搬送ベルト３５上のトナー像を回収するシーケンスをおこなう。具体的には、各作像ユニットの累積画素情および仕切り部材位置情報から、Ｂｌａｃｋ、Ｃｙａｎには廃トナー収容スペースの余裕がなく、逆にＭａｇｅｎｔａとＹｅｌｌｏｗには余裕があると判断した場合、搬送ベルト３５上のトナー回収シーケンスでは図１８に示すように、Ｍａ、Ｙｅの転写ローラ３２に負極性バイアス３９を印加することでトナー（負極性帯電）を感光体へ逆転写させる。一方、Ｂｋ、Ｃｙの転写ローラ３２では、正極性バイアス３８を印加することで、トナー（負極性帯電）を感光体へ逆転写させないようにする。上記のような搬送ベルト３５上のトナー回収シーケンスによって、“複数の作像ユニットを有する画像形成装置全体としての、廃トナー収容スペースを最適化“を図ることができる。

図１９は、カラー電子写真装置の中央断面概略構成図である。画像形成装置であるカラー電子写真装置は、機枠体のほぼ中央部に作像ユニット１０（１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙ）を並べており、作像ユニット１０の上側には感光ドラム１に潜像を形成するための露光装置１２を配置している。転写ベルト３５は駆動ローラ３０と従動ローラ３１に張架され、各作像ユニット１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙには、転写ベルト３５を介して、一次転写ローラ３２Ｋ、３２Ｃ、３２Ｍ、３２Ｙが配置されており、感光体１上のトナー像を転写ベルト３５上に転写させることができる。また転写ベルト３５には、最上流の作像ユニットよりさらに上流にクリーニング装置３４を配置している。感光体１の周りには、帯電ローラ４、感光体クリーニングブレード５、現像ローラ２が配置されている。作像の一連の動作としては、まず帯電ローラ４によって感光体１が帯電され、次に露光装置１２によって感光体１上に静電潜像が形成される。現像ローラ２によって静電潜像にトナーを現像し、一次転写ローラ３２によって感光体１から転写ベルト３５へトナー像を静電的に転写させる。転写ベルト３５に一次転写されなかった残留（転写残）トナーまたは上流からき逆転写トナーは、感光体クリーニングブレード５によって感光体１から除去され、廃トナー回収スクリュ６および廃トナー搬送装置９により、後に説明する廃トナー収容容器に回収される。感光体１より転写ベルト３５に転写されたトナー像は、二次転写ローラ３３と転写ベルト３５のなすニップにおいて不図示の給紙装置より給紙された記録媒体Ｐに静電的に転写される。トナーを転写した後、不図示の定着器を通って記録媒体Ｐにトナー像を熱的に定着させ、画像形成装置より排紙させる。記録媒体Ｐに転写されなかった転写残や画像濃度調整モードなどに用いられたテストパターンのトナーは、クリーニング装置３４に回収される。

図２０は、図１９の変形例で、感光体１より記録媒体Ｐへ直接転写する方式である。この場合、転写ベルト３５は記録媒体Ｐの搬送ベルトとして機能する。搬送ベルト３５の最上流には、記録媒体Ｐを転写ベルト３５に静電的に吸着させるための吸着ローラ３６を有する。図２０の実施例では二次転写ローラはなく、クリーニング装置３４は吸着ローラ３６よりも上流に位置する。感光体１に作像されたトナー像は記録媒体Ｐに転写されたのち、図１９の実施例と同様に不図示の定着器を通ってから排紙される。

次に本発明のトナー・廃トナー容器２０の説明および作像ユニット１０の動作について説明する。図２１、図２２に、トナー・廃トナー容器２０および作像ユニット１０を示す。図２１は、トナー・廃トナー容器２０および作像ユニット１０の断面模式図を示す。図２２は、図２１の太矢印方向からみた模式図を示す。

作像ユニット１０には、感光体１、帯電ローラ４、感光体クリーニングブレード５、現像ローラ２が配置されている。現像器内には、現像ローラ２へトナーを供給する供給ローラ３および現像ローラ２に供給されたトナーを現像ローラ２上で薄層化するトナー規制ブレード７を有する。また、供給ローラ３の上方には、現像器内のトナーを攪拌するアジテータ８を有する。転写ベルト３５に一次転写されなかった転写残トナーおよび逆転写トナーは、感光体クリーニングブレード５によって感光体１から除去され、廃トナー回収スクリュ６によって廃トナー搬送装置９の方向へ送られる（図２２の矢印方向）。その後、廃トナー搬送装置９により、作像ユニット１０の上方へ持ち上げられる。ここで図２１、図２２に示す廃トナー搬送装置９は、特許文献１（特開２００８−０９６８１０公報）に代表されるようなキャタピラ型の搬送ベルト方式である。廃トナー搬送装置９により、作像ユニット１０の上方へ持ち上げられた廃トナーは、廃トナー供給スクリュ１１によって、作像ユニット１０の外へ排出される。
トナー・廃トナー容器２０は、廃トナー供給スクリュ１１から排出された廃トナーを回収する開口部を有する（図２２）。今回の発明の特徴として、トナー・廃トナー容器２０は、仕切り部材２１および内壁によって、三つの部屋に分けられている。現像器内にトナーを供給する未使用トナー収容部Ａと、仕切り部材上方の未使用トナー収容部Ｂ、および仕切り部材下方の廃トナー収容部である。

仕切り部材２１は、トナー・廃トナー容器２０の床形状に合うような板状部材であり、本実施例では長方形である。仕切り部材２１には、ネジ穴がもうけられており、そのネジ溝（雌ネジ溝）と噛合うネジ溝（雄ネジ溝）を有する回転可能な支柱（以下回転支柱）２２によって、トナー・廃トナー容器２０の床と水平に保持される。仕切り部材２１には、トナー・廃トナー容器２０の内壁と接する境界（四方）に、未使用トナーが下方の廃トナー収容部に混入しないようにトナー漏れ防止シート２３が付与してある。トナー漏れ防止シート２３は、例えばゴムシートや樹脂フィルムなどであり、仕切り部材２１に接着され固定されている。仕切り部材２１を保持する回転支柱２２の上部は、トナー・廃トナー容器２０の上ケースに固定されており、上ケースから突出した部分に、外部の駆動源から動力を得て回転駆動させるための駆動ギア２４を備える。回転支柱２２の下部は、トナー供給口の上部のトナー・廃トナー容器２０の床部位置まで達している。
回転支柱駆動ギア２４から動力を伝えられ、回転支柱２２が回転することにより、仕切り部材２１は上下に移動することができる。上方に移動することにより、廃トナー収容部の容積が拡大し、同時に未使用トナー収容部Ｂに蓄えられたトナーが未使用トナー収容部Ａに供給される。回転支柱駆動ギア２４の回転動作は、未使用トナー収容部Aに蓄えられるトナー量が狙いの値となるように制御される。

図２３に示す実施例では、仕切り部材２１の少なくとも上面を水平面から傾け、トナー収容部Ａ側が低くなるようにしている。これによって、仕切り部材２１上部のトナー収容部Ｂに蓄えられたトナーが、重力によってトナー収容部Ａ方向の力を受けるため、トナー収容部Ｂにトナーが残留することなく、全てのトナーをトナー収容部Ａに供給することができるようになる。この場合も、仕切り部材２１の四辺は、トナー漏れ防止シート２３を備え、未使用トナーが廃トナー収容部に漏れることがないようにしている。

図２４に示す実施例では、仕切り部材２１より上方の未使用トナー収容部Ｂ内において、回転支柱２２を軸として回転可能な攪拌部材２６を備えている。攪拌部材２６は羽形状であり、回転支柱２２の回転動作に伴って攪拌部材２６も回転し、未使用トナー収容部Ｂに蓄えられたトナーを攪拌し、未使用トナー収容部Ａにトナーが供給されやすくなるようにしている。攪拌部材２６の羽の数は図２４では２枚であるが、特に２枚に限ることはなく、何枚でも良い。
尚、工場出荷時には、トナー・廃トナー容器２０の仕切り部材２２の位置は、充填されたトナーが十分に入るように回転支柱の下方にある。また、充填されたトナーが容器２０の外に漏れないように封入シールＳが付与されている。トナー供給口の封入シールＳは、樹脂フィルムを用いたヒートシールなどである。

新品のトナー・廃トナー容器２０（作像ユニットが新品の場合）を作像ユニット１０にセットした場合、図２５、図２６のように容器２０の廃トナーを回収する開口部は、作像ユニット１０の廃トナー供給スクリュ１１とドッキングし、容器２０のトナー供給口は、作像ユニット１０の開口部とドッキングする。使用開始する場合は、ヒートシールＳを図２６の矢印方向に引き抜く。別途もうけた容器の新品検知手段によって、現像器内にトナー補給を開始する。新品検知動作として、現像器内にある一定量のトナーを補給するために、回転支柱２２およびトナー補給補助部材２５が、一定時間回転する。新品検知動作終了時には、現像器内にトナーが満たされた状態になる。
印刷時には、前述のように転写残トナーまたは上流からの逆転写トナーは廃トナーとして、容器２０の下方（仕切り部材２１の下方）に堆積されていく。画素情報や不図示のトナー残量検知手段によって、現像器内の必要トナー量および回収される廃トナー量を算出し、回転支柱２２の回転数を制御することで、仕切り部材の上下方向の位置を調整し、容器２０の廃トナー収容部と未使用トナー収容部の容積の比率を最適化することができる。回転支柱２２の回転量に対する仕切り部材２１の移動量は、ネジ溝ピッチによって最適化される。トナー消費が続くと容器２０内の未使用トナー残量が少なくなり、仕切り部材２１が容器２０の上端部近傍まで上昇する。仕切り部材２１下方の廃トナーは多くなる。容器２０には、不図示のトナーエンド検知手段および廃トナー満杯検知を有しており、どちらかが検知した時点で容器２０の交換アラートを出すことができる。

１ 感光体、２ 現像ローラ、３ 供給ローラ、４ 帯電ローラ、５ 感光体クリーニングブレード、６ 廃トナー回収スクリュ、７ トナー規制ブレード、８ アジテータ（現像器内）、９ 廃トナー搬送装置、１０ 作像ユニット、１１ 廃トナー供給スクリュ、１２ 露光装置、２０ トナー・廃トナー容器、２１ 仕切り部材、２２ 回転支柱、２３ 廃トナー漏れ防止シート、２４ 回転支柱駆動ギア、２５ トナー補給補助部材、２６ トナー攪拌部材、２７ トナー攪拌部材、３０ 転写ベルト駆動ローラ、３１ 従動ローラ、３２ 一次転写ローラ、３３ 二次転写ローラ、３４ 転写ベルトクリーニング装置、３５ 転写ベルト／搬送ベルト、３６ 吸着ローラ、３７ トナー濃度検知センサ、４０ 導線切断部材、Ａ 電流検知手段、Ｌ 導線、Ｐ 記録媒体、Ｓ トナー封入シール（ヒートシール）、Ｔ トナー（未使用）、Ｗ 使用済みトナー（廃トナー）

特開２００８−０９６８１０公報 特許第３８２４７５６号

Claims (14)

1. 取付対象物に対して着脱可能な構成を有し未使用粉体と使用済み粉体を別個に区画して収容する収容空所を備えた粉体収容容器であって、
   前記粉体収容容器内部には、該収容空所を２つの可変空所に仕切りつつ移動して前記２つの可変空所の容積比率を夫々変化させる可動仕切り部材が配置されており、
   一方の前記可変空所は、外部に前記未使用粉体を排出する排出用開口部を備えた未使用粉体収容部であり、他方の前記可変空所は外部から回収した使用済み粉体を受け入れる受入れ用開口部を備えた使用済み粉体収容部であることを特徴とする粉体収容容器。
2. 現像器または画像形成装置本体に対して着脱可能な構成を有し未使用トナーと使用済みトナーを別個に区画して収容する収容空所を備えたトナー収容容器であって、
   前記トナー収容容器内部には、該収容空所を２つの可変空所に仕切りつつ移動して前記２つの可変空所の容積比率を夫々変化させる可動仕切り部材が配置されており、
   一方の前記可変空所は、前記現像器に前記未使用トナーを排出する排出用開口部を備えた未使用トナー収容部であり、他方の前記可変空所は外部から回収した使用済みトナーを受け入れる受入れ用開口部を備えた使用済みトナー収容部であることを特徴とするトナー収容容器。
3. 現像器または画像形成装置本体に対して着脱可能な構成を有し未使用トナーと使用済みトナーを別個に区画して収容する収容空所を備えたトナー収容容器であって、
   前記トナー収容容器内部には、該収容空所を２つの可変空所に仕切りつつ移動して前記２つの可変空所の容積比率を夫々変化させる可動仕切り部材が配置されており、
   一方の前記可変空所は、外部から回収した使用済みトナーを受け入れる受入れ用開口部を備えた使用済みトナー収容部であり、他方の前記可変空所は、前記現像器に前記未使用トナーを排出する排出用開口部を備えた第１の未使用トナー収容部及び該第１の未使用トナー収容部と連通した第２の未使用トナー収容部から成ることを特徴とするトナー収容容器。
4. 前記可動仕切り部材は、雌螺子が切られている穴を有する板状部材により構成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のトナー収容容器。
5. 前記可動仕切り部材を移動させる仕切り部材移動手段は、前記可動仕切り部材の雌螺子と噛合う回転可能な支柱部材により構成したことを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載のトナー収容容器。
6. 前記可動仕切り部材は、前記使用済みトナー収容部に収容された廃トナーが前記未使用トナー収容部へ混入するのを防止するためのシーリング部材を備えていることを特徴とする請求項２乃至５の何れか一項に記載のトナー収容容器。
7. 前記支柱部材は、前記現像器内で消費されるトナー量に関する情報に基づいて回転量が制御されることを特徴とする請求項５に記載のトナー収容容器。
8. 前記トナー供給口近傍のトナーを攪拌するトナー攪拌部材を前記支柱部材に取り付けたことを特徴とする請求項５又は７に記載のトナー収容容器。
9. 前記排出用開口部に、前記トナーの供給量を調整するトナー補給部材を備えたことを特徴とする請求項２又は３に記載のトナー収容容器。
10. 前記可動仕切り部材の位置に関する位置情報に基づいて前記使用済みトナー収容部内の廃トナー量を推定する廃トナー量検知手段を備えたことを特徴とする請求項２又は３に記載のトナー収容容器。
11. 請求項２乃至１０の何れか一項に記載のトナー収容容器と、
    表面に帯電された電荷を露光して潜像を形成する像担持体と、
    該像担持体の表面を一様に帯電する帯電手段と、
    前記像担持体にトナー像を現像する現像手段と、
    前記像担持体の残留トナーをクリーニングするクリーニング手段と、
    該クリーニング手段により回収された廃トナーを前記使用済みトナー収容部へ搬送する廃トナー搬送手段と、
    を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
12. 請求項１１に記載のプロッセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。
13. 前記像担持体上のトナー像を転写させるための正極性バイアス、又は記録媒体搬送体上のトナーを前記像担持体へ逆に転写する逆極性バイアスの何れかを印加することが可能な転写手段を備えたことを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
14. 複数の作像ユニットを有する画像形成装置であって、前記各作像ユニットの前記トナー収容容器の残量情報に基づいて、中間転写体及び前記記録媒体搬送体上のトナーを前記複数の作像ユニットのいずれに回収させるかを判定すると共に、前記転写手段を逆極性バイアスにして、前記記録媒体搬送体上のトナーを前記クリーニング手段に回収する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の画像形成装置。

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