JP2021081547A - 廃トナー回収装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】変位センサーを利用して回収ボトル（容器本体）の回転を検出することができる廃トナー回収装置を提供する。【解決手段】廃トナー回収装置１３は、廃トナーを収容可能な円筒状に形成された容器本体３２を有する回収ボトル６１と、軸周りに回転される容器本体３２を支持する回収側装着部６０と、容器本体３２に対向して配置され、容器本体３２に収容された廃トナーの量に応じた静電容量を検出する変位センサー６４と、を備え、変位センサー６４に対向する容器本体３２の周壁の一部分には、容器本体３２の周壁の他の部分と異なる静電容量を有する異形状部７５が形成された。【選択図】図６

Description

本発明は、廃トナーを回収する廃トナー回収装置および画像形成装置に関する。

廃トナーの回収に係る技術ではないが、現像器に補給するトナーを収容したトナーボトルと、トナーボトルを支持するボトル支持部材と、ボトル支持部材を支持するバネの変位置を検知するトナー残量検知手段（フォトセンサまたは可変抵抗器）と、トナー残量検知手段からの信号に基づいてトナー残量の判断を行うＲＯＭと、を備えた技術がある（特許文献１）。トナーボトルは、軸周りに回転することで内部に収容されたトナーを現像器に供給する。

特開２００４−２８６７９３号公報

しかしながら、上記した技術では、トナー残量を検出することができるが、トナーボトルが適正に回転しているか否かを検出することはできなかった。

仮に、上記した技術を、廃トナーを回収する廃トナー回収装置に採用した場合について考える。トナー残量検知手段は、廃トナー回収装置の回収ボトルに回収（廃棄）された廃トナーの蓄積量を検出することができるが、回収ボトルの回転を検出することはできない。何らかの理由で、回収ボトルの回転が遅くなったり停止したりした場合、廃トナーの蓄積量は増加しないため、廃トナーの回収が継続され、廃トナーが回収ボトルの回収口に詰まり溢れ出す虞があった。

本発明は、上記のような課題を解決するために、変位センサーを利用して回収ボトル（容器本体）の回転を検出することができる廃トナー回収装置および画像形成装置を提供する。

本発明の廃トナー回収装置は、廃トナーを収容可能な円筒状に形成された容器本体を有する回収ボトルと、軸周りに回転される前記容器本体を支持する装着部と、前記容器本体に対向して配置され、前記容器本体に収容された前記廃トナーの量に応じた静電容量を検出する変位センサーと、を備え、前記変位センサーに対向する前記容器本体の周壁の一部分には、前記容器本体の周壁の他の部分と異なる静電容量を有する異形状部が形成された。

この場合、前記変位センサーが前記異形状部に応じた静電容量を検出する周期に基づいて、前記容器本体の回転速度が調整されてもよい。

この場合、前記容器本体の周壁には、前記変位センサーに対向する部分を除き、搬送溝を螺旋状に凹ませることで径方向内側に突出した搬送リブが螺旋状に形成され、前記異形状部は、前記容器本体の周壁の一部分を、径方向内側に突出させた窪みまたは径方向外側に突出させた突起でもよい。

他の場合、前記容器本体の周壁には、前記変位センサーに対向する部分を除き、搬送溝を螺旋状に凹ませることで径方向内側に突出した搬送リブが螺旋状に形成され、前記異形状部は、前記容器本体の周壁の一部分を他の部分よりも厚くまたは薄くした部分でもよい。

本発明の画像形成装置は、上記のいずれかに記載の廃トナー回収装置を備えた。

本発明によれば、変位センサーを利用して回収ボトル（容器本体）の回転を検出することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構造を示す概略図（正面図）である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の給紙カセットおよび廃トナー回収装置等を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係るトナー補給装置を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るドラムクリーニング装置、ベルトクリーニング装置および排出搬送装置を示す概略図（平面から見た断面図）である。 図４のＶ−Ｖ断面図である。 本発明の一実施形態に係る廃トナー回収装置を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る廃トナー回収装置を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る廃トナー回収装置の変位センサーが出力する合成信号に含まれる波形信号およびパルス信号を示すグラフである。 本発明の一実施形態の第１変形例に係る廃トナー回収装置を示す断面図である。 本発明の一実施形態の第２変形例に係る廃トナー回収装置を示す断面図である。 本発明の一実施形態の第３変形例に係る廃トナー回収装置を示す断面図である。 本発明の一実施形態の第４変形例に係る廃トナー回収装置を示す断面図である。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、図面に示す「Ｆｒ」は「前」を示し、「Ｒｒ」は「後」を示し、「Ｌ」は「左」を示し、「Ｒ」は「右」を示し、「Ｕ」は「上」を示し、「Ｄ」は「下」を示している。本明細書では方向や位置を示す用語を用いるが、それらの用語は説明の便宜のために用いるものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

図１および図２を参照して、画像形成装置１について説明する。図１は画像形成装置１の内部構造を示す概略図（正面図）である。図２は給紙カセット３および廃トナー回収装置１３等を示す平面図である。

［画像形成装置の概要］
画像形成装置１は、電子写真方式で形成したフルカラーのトナー像をシートＳに転写して画像形成するカラープリンターである。図１に示すように、画像形成装置１は、略直方体状の外観を構成する装置本体２を備えている。装置本体２の下側には、給紙カセット３を着脱可能に装着するためカセット装着部１０が設けられている。給紙カセット３には、例えば、紙製のシートＳ（またはシートＳの束）が収容される。装置本体２の上面には、画像形成されたシートＳを受ける排紙トレイ４が設けられている。なお、シートＳは、紙製に限らず、樹脂フィルムやＯＨＰシート等であってもよい。

カセット装着部１０は、給紙カセット３を装着するための空間を構成している。給紙カセット３の左右両側面には一対のスライドガイド（図示せず）が固定され、カセット装着部１０の左右両側には一対のカセットレール１０Ａ（図２参照（図２では左側のみを図示している））が設けられている。一対のカセットレール１０Ａは、一対のレール保持部材１１（図２参照（図２では左側のみを図示している））を介して装置本体２に固定されている。給紙カセット３は、スライドガイドを介してカセットレール１０Ａにスライド可能に支持されている。

また、図１に示すように、画像形成装置１は、給紙部５と、画像形成部６と、定着装置７と、トナー補給装置１２と、廃トナー回収装置１３と、を装置本体２の内部に備えている。給紙部５は、給紙カセット３から排紙トレイ４まで延びる搬送路８の上流側に設けられている。定着装置７は搬送路８の下流側に設けられ、画像形成部６は搬送路８において給紙部５と定着装置７との間に設けられている。トナー補給装置１２は、画像形成部６よりも上方に設けられている。廃トナー回収装置１３は、画像形成部６よりも下方に設けられている。

画像形成部６は、中間転写ユニット１４と、４つのドラムユニット１５と、光走査装置１６と、含んでいる。中間転写ユニット１４は、排紙トレイ４の下方に設けられている。４つのドラムユニット１５は、４色のトナーに対応し、中間転写ユニット１４の下側で左右方向に並んで設けられている。光走査装置１６は、各ドラムユニット１５の下側に設けられている。なお、４つのドラムユニット１５は同様の構成を有しているため、以下、１つのドラムユニット１５について説明する。

中間転写ユニット１４は、左右方向に離間して配置された駆動ローラー２０Ａと従動ローラー２０Ｂとに巻き掛けられた中間転写ベルト２１を有している。駆動ローラー２０Ａがモーター（図示せず）によって回転駆動されると、中間転写ベルト２１が左回りに回転する（図１の矢印参照）。また、従動ローラー２０Ｂの左側にはベルトクリーニング装置２２が配置されている。

ドラムユニット１５は、感光体ドラム２３と、帯電装置２４と、現像装置２５と、一次転写ローラー２６と、ドラムクリーニング装置２７と、除電装置２８と、を含んでいる。

感光体ドラム２３は、中間転写ベルト２１の下側表面に接触しながらモーター（図示せず）によって回転駆動される。帯電装置２４、現像装置２５、一次転写ローラー２６、ドラムクリーニング装置２７および除電装置２８は、感光体ドラム２３の周囲に転写プロセス順に配置されている。一次転写ローラー２６は、中間転写ベルト２１を挟んで上側から感光体ドラム２３に対向配置されている。中間転写ベルト２１（駆動ローラー２０Ａ）の右側には、二次転写ローラー２９が接触している。

詳細は後述するが、トナー補給装置１２には、４つのトナーボトル３１が着脱可能に装着されている。４つのトナーボトル３１には、４色（イエロー，マゼンタ，シアン，ブラック）の補給用のトナー（現像剤）が収容されている。４つのトナーボトル３１は、スクリューを内蔵した補給管等（図示せず）を介して４つの現像装置２５に連通しており、補給用のトナーを４つの現像装置２５に供給する。廃トナー回収装置１３には、回収ボトル６１が着脱可能に装着されている。回収ボトル６１には、シートＳに転写されずに排出される廃トナーが収容（回収）される。

また、画像形成装置１には、画像形成部６等の制御対象機器を適宜制御するための制御部１７が設けられている。制御部１７は、メモリーに記憶されたプログラムやパラメーターに従って各種の演算処理を実行するプロセッサー等を含んでいる。なお、制御部１７は、プログラム等を実行するプロセッサー等に代えて、集積回路等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現されてもよい。

ここで、画像形成装置１の動作について説明する。制御部１７は、入力された画像データに基づいて、以下のように画像形成処理を実行する。

帯電装置２４は、感光体ドラム２３の表面を帯電させる。光走査装置１６は、感光体ドラム２３に向けて画像データに対応した露光を行い、感光体ドラム２３の表面に静電潜像を形成する。現像装置２５は、トナー補給装置１２のトナーボトル３１から供給されたトナーを用いて感光体ドラム２３の表面に形成された静電潜像をトナー像に現像する。４つの感光体ドラム２３に担持された４色のトナー像は、一次転写バイアスを印加された一次転写ローラー２６によって、中間転写ベルト２１に順番に一次転写される。これにより、中間転写ベルト２１の表面には、フルカラーのトナー像が形成される。

一方、給紙部５は、給紙カセット３内のシートＳを搬送路８に送り出す。二次転写ローラー２９は、中間転写ベルト２１との間を通過するシートＳに中間転写ベルト２１上のトナー像を二次転写する。定着装置７は、シートＳにトナー像を熱定着させる。その後、シートＳは、排紙トレイ４に排出される。ドラムクリーニング装置２７は、一次転写後に感光体ドラム２３の表面に残留した廃トナー（残留トナー）を除去する。除電装置２８は、除電光を照射して感光体ドラム２３の電荷を除去する。また、ベルトクリーニング装置２２は、二次転写後に中間転写ベルト２１の表面に残留した廃トナーを除去する。感光体ドラム２３や中間転写ベルト２１から除去された廃トナーは、廃トナー回収装置１３の回収ボトル６１に回収される。

［トナー補給装置］
次に、図３を参照して、トナー補給装置１２について説明する。図３はトナー補給装置１２を示す斜視図である。

トナー補給装置１２は、４つのトナーボトル３１と、４つの補給側装着部３０と、４つの残量確認センサー（図示せず）と、を含んでいる。なお、図３では１つのトナーボトル３１のみを図示している。補給側装着部３０はトナーボトル３１を着脱可能に装着するための空間を構成しており、装置本体２の上側前面には空間を開放する補給側開口部３０Ａが形成されている。補給側装着部３０には、補給側開口部３０Ａを開閉するための補給用カバー３７が設けられている。残量確認センサーは、トナーボトル３１に収容されたトナーの量を検出するために設けられている。残量確認センサーは、補給側装着部３０に装着されたトナーボトル３１（容器本体３２）に対向して配置され、トナーの残量に応じた静電容量を検出する。なお、残量確認センサーは後述する変位センサー６４と同一であるため、その詳細な説明は省略する。

＜トナーボトル＞
各々のトナーボトル３１は、容器本体３２と、キャップ３３（図２参照）と、を含んでいる。容器本体３２は、トナーを収容可能な円筒状に形成されている。容器本体３２の後端部は、軸周りに回転するようにキャップ３３に取り付けられている。なお、黒色のトナーを収容するためのトナーボトル３１は他のトナーボトル３１よりも太く（大径）に形成されており、このトナーボトル３１を挿入する右端の補給側装着部３０も他の補給側装着部３０よりも大径に形成されている（図１参照）。また、４つのトナーボトル３１は、太さの違いを除いて、同一構成であるため、以下、１つのトナーボトル３１について説明する。なお、４つのトナーボトル３１（４つの補給側装着部３０）は、全て同じ大きさ（直径）であってもよい。また、以下の説明では、トナーボトル３１を補給側装着部３０に装着した状態を基準として方向を設定する。なお、トナーは、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤でもよいし、磁性トナーから成る一成分現像剤でもよい。

（容器本体）
容器本体３２は、例えば、ＰＥＴ樹脂（ポリエチレンテレフタラート）等の合成樹脂材料で前後方向に長い略円筒状に形成されている。容器本体３２の周壁には、搬送溝３４Ｇを螺旋状に凹ませることで径方向内側（軸心に向けて）に突出した搬送リブ３４が螺旋状に形成されている。搬送リブ３４（搬送溝３４Ｇ）は、略Ｕ字状断面を有し、容器本体３２と略同一の厚みで一体に形成されている。容器本体３２の前部３２Ｆは搬送リブ３４（搬送溝３４Ｇ）の無い円筒状に形成されており、容器本体３２の前部３２Ｆの周壁には異形状部７５が形成されている。異形状部７５は、容器本体３２の周壁（前部３２Ｆ）の一部分を径方向内側に突出させた窪みである。異形状部７５は、径方向から見て略長方形状の窪みであって、容器本体３２と略同一の厚みで一体に形成されている。

容器本体３２の前端面には、ユーザーが把持するための把持部Ｇが突き出している。容器本体３２の後部は他の部分よりも細く形成されており（図２参照）、容器本体３２の後端面は開口している（図示せず）。容器本体３２の後部（細くなった部分）には、略円環状の伝達ギア３５が固定されている（図２参照）。

（キャップ）
図２に示すように、キャップ３３は、伝達ギア３５よりも後方に配置され、容器本体３２の後端面（開口）を覆うように容器本体３２に取り付けられている。キャップ３３は、容器本体３２の内部に連通する連通口３６を有している。連通口３６は、キャップ３３の下側面に形成された略矩形状の穴である。また、キャップ３３には、連通口３６を開閉するためのシャッター（図示せず）が軸方向（前後方向）にスライド可能に設けられている。トナーボトル３１が補給側装着部３０から取り外された状態では、シャッターは連通口３６を閉じている。

［トナーボトルの装着］
ここで、トナーボトル３１を補給側装着部３０に装着する手順について説明する。図３に示すように、ユーザーは、補給側装着部３０の補給用カバー３７を開放して補給側開口部３０Ａを露出させ、把持部Ｇを手前に向け、且つ連通口３６を下方に向けたトナーボトル３１を補給側装着部３０（補給側開口部３０Ａ）に差し込む。トナーボトル３１を差し込む過程で、シャッターは、補給側装着部３０の一部に接触して相対的に前方にスライドして連通口３６を開放する。開放された連通口３６は補給管の上流端に接続される。その後、ユーザーは補給用カバー３７を閉じる。

以上によって、トナーボトル３１の装着が完了する。この状態で、補給側装着部３０は、キャップ３３を固定し、軸周りに回転される容器本体３２を支持している。また、伝達ギア３５は、補給側装着部３０に設けられたシャフトやギア等の動力伝達機構（図示せず）を介して補給モーター（図示せず）に接続され、連通口３６は補給管等を介して現像装置２５に接続される。なお、補給モーターは、所謂ブラシ付きＤＣモーターであり、角度制御や回転検知等の機能を有していない。

［トナーの補給］
制御部１７からのトナー補給指令によって補給モーターが駆動されると、伝達ギア３５と一体となって容器本体３２が軸周りに回転する。搬送リブ３４は、容器本体３２と共に回転し、容器本体３２に収容されたトナーを連通口３６に向けて搬送する。トナーは、連通口３６から排出され、補給管を通って現像装置２５に供給（補給）される。

なお、制御部１７は、残量確認センサーの検出結果に基づいて、トナーボトル３１が空になった（またはトナーが少なくなった）ことを判断し、例えば、画像形成装置１に備えられたタッチパネル（図示せず）に、トナーボトル３１が空になったことやトナーボトル３１の交換を促すメッセージ等を表示する。トナーボトル３１を交換する場合、ユーザーは把持部Ｇを掴んでトナーボトル３１を手前に引き出して補給側装着部３０から離脱させる。トナーボトル３１の引き出しに伴って、シャッターはバネ（図示せず）で後方に付勢されて連通口３６を閉じる。

次に、図４および図５を参照して、４つのドラムクリーニング装置２７およびベルトクリーニング装置２２、並びにこれらが接続された排出搬送装置１８について説明する。図４はドラムクリーニング装置２７、ベルトクリーニング装置２２および排出搬送装置１８を示す概略図（平面から見た断面図）である。図５は、図４のＶ−Ｖ断面図である。

［ドラムクリーニング装置］
４つのドラムクリーニング装置２７は、４つの感光体ドラム２３に対応して設けられている（図１参照）。なお、４つのドラムクリーニング装置２７は同様の構成であるため、以下、１つのドラムクリーニング装置２７について説明する。

図５に示すように、ドラムクリーニング装置２７は、ドラム側ハウジング４０と、研磨ローラー４１と、規制ローラー４２と、クリーニングブレード４３と、ドラム側スクリュー４４と、を含んでいる。

図４および図５に示すように、ドラム側ハウジング４０は感光体ドラム２３に対向する面を開口させた略箱状に形成され、その後側底面にはドラム側排出口４０Ａが開口している。研磨ローラー４１および規制ローラー４２は、ドラム側ハウジング４０の内部において軸周りに回転可能に支持されている。研磨ローラー４１は感光体ドラム２３に接触し、規制ローラー４２は研磨ローラー４１の右下側に接触している。クリーニングブレード４３はドラム側ハウジング４０に固定され、その先端部は感光体ドラム２３に接触している。ドラム側スクリュー４４は、ドラム側ハウジング４０の左下部において軸周りに回転可能に支持されている。

［ベルトクリーニング装置］
図５に示すように、ベルトクリーニング装置２２は、ベルト側ハウジング４５と、バイアスブラシ４６と、回収ローラー４７と、回収ブレード４８と、ベルト側スクリュー４９と、を含んでいる。

図４および図５に示すように、ベルト側ハウジング４５は中間転写ベルト２１に対向する面を開口させた略箱状に形成され、その後側底面にはベルト側排出口４５Ａが開口している。バイアスブラシ４６および回収ローラー４７は、ベルト側ハウジング４５の内部において軸周りに回転可能に支持されている。バイアスブラシ４６は中間転写ベルト２１に接触し、回収ローラー４７はバイアスブラシ４６の左上側に接触している。回収ブレード４８はベルト側ハウジング４５に固定され、その先端部は回収ローラー４７に接触している。ベルト側スクリュー４９は、ベルト側ハウジング４５の左下部において軸周りに回転可能に支持されている。

［排出搬送装置］
図４および図５に示すように、４つのドラムクリーニング装置２７およびベルトクリーニング装置２２は、廃トナーを廃トナー回収装置１３に向けて搬送する排出搬送装置１８に接続されている。排出搬送装置１８は、搬送ハウジング５０と、搬送スクリュー５１と、を含んでいる。

搬送ハウジング５０は、左右方向に長い略直方体状に形成されている。搬送ハウジング５０の上面には、４つのドラム側導入管５２とベルト側導入管５３とが左右方向に並んで設けられている。各々のドラム側導入管５２はドラム側排出口４０Ａに接続され、ベルト側導入管５３はベルト側排出口４５Ａに接続されている。搬送ハウジング５０の左側底面には、廃トナー回収装置１３に接続される搬送排出管５４が形成されている。搬送スクリュー５１は、搬送ハウジング５０の内部において軸周りに回転可能に支持されている。

［廃トナー回収装置］
次に、図２、図５ないし図７を参照して、廃トナー回収装置１３について説明する。図６は廃トナー回収装置１３を示す断面図である。図７は廃トナー回収装置１３を示す断面図である。

図２に示すように、廃トナー回収装置１３は、回収ボトル６１と、回収側装着部６０（装着部）と、変位センサー６４と、を含んでいる。回収ボトル６１（容器本体３２）には、ベルトクリーニング装置２２やドラムクリーニング装置２７から排出される廃トナーが収容される。回収側装着部６０には、回収ボトル６１が着脱可能に装着される。変位センサー６４は、回収ボトル６１に収容された廃トナーの蓄積量を検出する。

＜回収ボトル＞
回収ボトル６１は、補給用のトナーを消費して空になったトナーボトル３１である（４つのトナーボトル３１の何れでもよい。）。つまり、空になったトナーボトル３１が、廃トナーを回収する回収ボトル６１として兼用（再利用）されている。回収ボトル６１は、既に説明したトナーボトル３１と同一形状であるため、回収ボトル６１の詳細な説明は省略する。また、回収ボトル６１の構造に付す符号は、トナーボトル３１の構造に付した符号と同一である。なお、空になったトナーボトル３１が回収ボトル６１として流用されていたが、これに限らず、トナーボトル３１とは異なる専用の回収ボトル６１を用意してもよい。

＜回収側装着部＞
回収側装着部６０は、カセット装着部１０の左側に隣接して配置されている（図２参照）。回収側装着部６０は、排出搬送装置１８の搬送排出管５４に対応する位置に配置されている（図４および図５参照）。図２に示すように、回収側装着部６０は回収ボトル６１を装着するための空間を構成しており、装置本体２の下側前面には空間を開放する回収側開口部６０Ａが形成されている。また、回収側装着部６０には、回収側開口部６０Ａを開閉するための回収カバー６２が設けられている。回収カバー６２は、下部にある軸を中心に回転可能に設けられている。

図６に示すように、回収側装着部６０には、回収モーターＭ２と、シャフトやギア等から成る動力伝達機構６３とが設けられている。動力伝達機構６３は、回収モーターＭ２の駆動力を、回収側装着部６０に装着された回収ボトル６１の伝達ギア３５に伝達する。なお、回収モーターＭ２は、所謂ブラシ付きＤＣモーターであり、角度制御や回転検知等の機能を有していない。

＜変位センサー＞
図２および図６に示すように、変位センサー６４は、回収側装着部６０に装着された回収ボトル６１（容器本体３２）に対向して配置され、回収ボトル６１に収容された廃トナーの蓄積量によって変化する静電容量を検出する。変位センサー６４は、回収ボトル６１を挟んで対向した送信電極７０と受信電極７１との間の電界変化を検出する相互容量方式の静電容量センサーである。なお、変位センサー６４では、回収ボトル６１の容積に対する廃トナーの蓄積量を０〜１００％まで検出することができるが、これに限らず、検出可能な蓄積量は自由に設定してもよい。

図６および図７に示すように、送信電極７０および受信電極７１は、それぞれ長方形状の基板７０Ａ，７１Ａに実装されている。送信電極７０および受信電極７１は、基板７０Ａ，７１Ａの容器本体３２側の面に実装されている。基板７０Ａ，７１Ａは、起立姿勢で容器本体３２の左右両側に配置され、回収側装着部６０のフレーム（図示せず）に固定されている。送信電極７０は、回収ボトル６１を挟んでカセット装着部１０とは反対側（装置本体２の左側）に配置されている。受信電極７１は、カセット装着部１０（給紙カセット３）側に配置されている。送信電極７０および受信電極７１は、制御部１７に電気的に接続されている。

回収ボトル６１、送信電極７０および受信電極７１は、レール保持部材１１（カセットレール１０Ａ）と略平行に配置されている（図２参照）。送信電極７０および受信電極７１は、容器本体３２の前部３２Ｆ（搬送溝３４Ｇの無い部分）において容器本体３２に非接触となる位置に配置されている。受信電極７１は、（正面から見て）容器本体３２とレール保持部材１１との間に配置されている（図７参照）。受信電極７１の前側（一部）は、不動に設けられたレール保持部材１１とオーバーラップしている（図２参照）。

また、図６および図７に示すように、上記した異形状部７５は、変位センサー６４（送・受信電極７０，７１）に対向する容器本体３２の周壁の一部分（前部３２Ｆ）に形成されている。異形状部７５は、容器本体３２の周壁の他の部分（前部３２Ｆの異形状部７５以外の部分）よりも径方向内側に凹んでいるため、送・受信電極７０，７１との距離（間隔）が容器本体３２の周壁の他の部分よりも長くなる（遠くなる）。換言すれば、送・受信電極７０，７１と容器本体３２との間の空気層が厚くなる。したがって、異形状部７５は、容器本体３２の周壁の他の部分と異なる静電容量を有することになる。

［回収ボトルの装着］
ここで、図２および図６を参照して、回収ボトル６１を回収側装着部６０に装着する手順について説明する。

ユーザーは、回収カバー６２を開き、把持部Ｇを手前に向け、且つ連通口３６を上方に向けた回収ボトル６１（空になったトナーボトル３１）を回収側装着部６０（回収側開口部６０Ａ）に差し込む。回収ボトル６１の差し込む過程で、シャッターは、回収側装着部６０の一部に接触して相対的に前方にスライドして連通口３６を開放する。開放された連通口３６は搬送排出管５４の下流端に接続される（図５および図６参照）。その後、ユーザーは回収カバー６２を閉じる。

以上によって、回収ボトル６１の装着が完了する。この状態で、回収側装着部６０は、キャップ３３を固定し、軸周りに回転される容器本体３２を支持している。また、伝達ギア３５は動力伝達機構６３を介して回収モーターＭ２に接続され（図６参照）、連通口３６は排出搬送装置１８を介して各クリーニング装置２２，２７に接続される（図５参照）。なお、回収ボトル６１が適切に回収側装着部６０に装着されていなければ、回収カバー６２は、把持部Ｇに干渉して適切に閉じない構造となっている。つまり、回収カバー６２が閉じられていない状態では、伝達ギア３５は回収モーターＭ２に接続されていないことになる。

［廃トナーの除去・回収］
次に、廃トナー（残留トナー）の除去動作について説明する。なお、バイアスブラシ４６、各スクリュー４４，４９，５１には、負極性のバイアスが印加されていることとする。

画像形成処理が実行されると、研磨ローラー４１および規制ローラー４２は感光体ドラム２３に従動して回転し、ドラム側スクリュー４４はモーター（図示せず）によって回転駆動される。なお、研磨ローラー４１および規制ローラー４２は、モーターによって回転駆動されてもよい。研磨ローラー４１の表面には、感光体ドラム２３の表面に残留した廃トナー（残留トナー）が付着してトナー層が形成される。研磨ローラー４１は、トナー層を介して感光体ドラム２３の表面を研磨する。規制ローラー４２は、トナー層の層厚を均一にする。クリーニングブレード４３は感光体ドラム２３の表面に付着した廃トナーを掻き取り、その廃トナーはドラム側ハウジング４０に収容される。ドラム側スクリュー４４は、モーターによって回転駆動され、ドラム側ハウジング４０に収容された廃トナーをドラム側排出口４０Ａに向けて搬送する（図４の矢印参照）。廃トナーは、ドラム側排出口４０Ａから排出され、ドラム側導入管５２を通って搬送ハウジング５０内に進入する（図５の矢印参照）。

また、バイアスブラシ４６、回収ローラー４７およびベルト側スクリュー４９は、モーターによって回転駆動される。バイアスブラシ４６は、中間転写ベルト２１の表面に付着した廃トナー（残留トナー）を静電的な吸着力によって吸着する。回収ローラー４７は、バイアスブラシ４６に移動した廃トナーを受け取る。回収ブレード４８は回収ローラー４７に移動した廃トナーを掻き取り、その廃トナーはベルト側ハウジング４５に収容される。ベルト側スクリュー４９は、モーターによって回転駆動され、ベルト側ハウジング４５に収容された廃トナーをベルト側排出口４５Ａに向けて搬送する（図４の矢印参照）。廃トナーは、ベルト側排出口４５Ａから排出され、ベルト側導入管５３を通って搬送ハウジング５０内に進入する（図５の矢印参照）。

搬送スクリュー５１は、モーターによって回転駆動され、搬送ハウジング５０内に進入した廃トナーを搬送排出管５４に向けて搬送する（図４の矢印参照）。搬送ハウジング５０内に進入した廃トナーは、搬送排出管５４を通って連通口３６からキャップ３３（回収ボトル６１）内に進入する（図５の矢印参照）。

回収側装着部６０に装着された容器本体３２（搬送リブ３４）は、回収モーターＭ２に駆動されて軸周り（補給側装着部３０に装着された容器本体３２とは逆回り）に回転する。容器本体３２（搬送リブ３４）が軸周りに回転することで、連通口３６から容器本体３２の内部に導入された廃トナーが後方から前方（軸方向他方）に向かって搬送される。また、搬送リブ３４は、廃トナーを前方に搬送すると共に、貯留された廃トナーの表面（上面）を均一化する。

以上のように、廃トナーが回収ボトル６１（容器本体３２）に回収される（図７参照）。

［廃トナーの蓄積量の検出］
次に、図７および図８を参照して、変位センサー６４を利用した廃トナーの蓄積量の検出について説明する。図８は変位センサー６４が出力する合成信号に含まれる波形信号Ｗ１およびパルス信号Ｐ１を示すグラフである。

変位センサー６４は、容器本体３２内における廃トナーの蓄積量に応じた静電容量を検出する。具体的には、容器本体３２内で廃トナーの蓄積量が増加するに従って送信電極７０と受信電極７１の間の電界が変化（静電容量が増加）し、その静電容量に応じた信号が制御部１７に向けて出力される。

ここで、容器本体３２は軸周りに回転しているため、容器本体３２の底面上にある廃トナーは、容器本体３２の回転に伴って持ち上げられ（図７の二点鎖線参照）、その後、自重によって崩れ落ちる（容器本体３２の内周面に沿って滑り落ちる）。容器本体３２の回転が継続すると、廃トナーは容器本体３２内で上昇と下降を繰り返す（図７の二点鎖線で示す矢印参照）。このように、廃トナーは容器本体３２の内部で周方向に振動するため、変位センサー６４は、振動する廃トナーによって周期的に変化する静電容量を示す波形信号Ｗ１を出力する（図８の上側のグラフ参照）。なお、波形信号Ｗ１は略正弦波である。また、図８に示す波形は、概略を示しており、実際の値を示すものではない。

また、ここで、変位センサー６４は容器本体３２（前部３２Ｆ）に対向配置されているため、回収側装着部６０における回収ボトル６１の有無によって、送信電極７０と受信電極７１の間の電界が変化する。つまり、変位センサー６４は、容器本体３２内の廃トナーの蓄積量に関わらず、容器本体３２自体が持つ静電容量も検出する。また、容器本体３２の前部３２Ｆには異形状部７５が形成されているため、容器本体３２の回転に伴って、異形状部７５は周期的に変位センサー６４の検出範囲を通過する。異形状部７５は前部３２Ｆの他の部分と異なる静電容量を有するため、変位センサー６４は、異形状部７５の通過に伴って周期的に変化するパルス信号Ｐ１を出力する（図８の下側のグラフ参照）。パルス信号Ｐ１に含まれるパルスＰ（短時間に急峻な変化をする信号）は、変位センサー６４が異形状部７５に応じて検出する静電容量である。また、パルス信号Ｐ１に含まれるパルスＰの周期（時間間隔）は、容器本体３２の周期と一致する。

以上より、変位センサー６４は、廃トナーの振動に対応した波形信号Ｗ１と、異形状部７５の通過に対応したパルス信号Ｐ１とを足し合わせた合成信号（図示せず）を出力することになる。なお、合成信号は正弦波に近似する波形である。

制御部１７のメモリーには、エンプティ状態、ニアエンプティ状態、ニアフル状態およびフル状態を示す４つの静電容量値等、種々のパラメーター（データ）が予め記憶されている。エンプティ状態とは、回収ボトル６１（容器本体３２）が空の状態（蓄積量≒０％）である。ニアエンプティ状態とは、回収ボトル６１が空に近い状態（例えば、蓄積量＝１０〜２０％程度）である。ニアフル状態とは、回収ボトル６１が満杯に近い状態（例えば、蓄積量＝８０〜９０％程度）である。フル状態とは、回収ボトル６１が満杯の状態（蓄積量≒１００％）である。これらのパラメーターは実験的に求められる。

制御部１７は、定期的に変位センサー６４から受信した合成信号をフーリエ変換し、容器本体３２の内部で振動する廃トナーの振動周波数成分Ｗ１０と、回転する容器本体３２（異形状部７５）の回転周波数成分Ｐ１０と、に分離する。振動周波数成分Ｗ１０は波形信号Ｗ１と略同一であり（図８の上側のグラフ参照）、回転周波数成分Ｐ１０はパルス信号Ｐ１と略同一である（図８の下側のグラフ参照）。変位センサー６４から合成信号を受け取る間隔（サンプリングレート）は自由に設定することができる。

制御部１７（プロセッサー）は、振動周波数成分Ｗ１０の値（静電容量値）に基づいて容器本体３２に収容された廃トナーの蓄積量を検出する。なお、振動周波数成分Ｗ１０の値とは、振動周波数成分Ｗ１０の最大値、最小値または中央値（平均値）等、振動周波数成分Ｗ１０の中でユーザーが所定の基準に従って設定した静電容量値である。

例えば、振動周波数成分Ｗ１０の値がエンプティ状態を示す場合、制御部１７（プロセッサー）は、回収ボトル６１が空である（エンプティ状態）と判定する。また、振動周波数成分Ｗ１０の値がニアエンプティ状態を示した場合、制御部１７は、回収ボトル６１には十分な空きがある（ニアエンプティ状態）と判定する。制御部１７は、エンプティ状態またはニアエンプティ状態であると判定した場合、画像形成処理の実行（継続）を許可する。

振動周波数成分Ｗ１０の値がニアフル状態を示した場合、制御部１７は、回収ボトル６１の空きが少なくなっている（ニアフル状態）と判定する。この場合、制御部１７は、画像形成処理の実行（継続）を許可するが、例えば、回収ボトル６１の交換時期が近づいていることを知らせるメッセージをタッチパネルに表示する。

振動周波数成分Ｗ１０の値がフル状態を示した場合、制御部１７は、回収ボトル６１が満杯である（フル状態）と判定し、画像形成処理の実行を禁止する。そして、制御部１７は、例えば、回収ボトル６１が満杯になったことや回収ボトル６１の交換を促すメッセージをタッチパネルに表示する。満杯になった回収ボトル６１を交換する場合、ユーザーは、回収カバー６２を開き、把持部Ｇを掴んで回収ボトル６１を手前に引き出して回収側装着部６０から離脱させる。回収ボトル６１の引き出しに伴って、シャッターはバネ（図示せず）で後方に付勢されて連通口３６を閉じる。

［容器本体の回転の検出］
上記したように、容器本体３２内の廃トナーは、容器本体３２（搬送リブ３４）を軸周りに回転させることで、連通口３６から離れる方向（前方）に搬送される。仮に、容器本体３２が回転していない状態で廃トナーが送られてくると、廃トナーが連通口３６付近に詰まる虞がある。このため、容器本体３２が回転していることを検出することが重要になる。

容器本体３２の回転を検出する方法としては、容器本体３２の回転検出用の専用センサーを設けることが考えられるが、専用センサーの設置スペースが確保できなかったりコストが増加したりする等の問題がある。また、他の容器本体３２の回転検出法としては、回収モーターＭ２（ブラシ付きＤＣモーター）の回転を検知する専用センサーを設けたり、回収モーターＭ２を角度制御可能なステッピングモーター等に変更したりすることも考えられるが、どちらも設置スペースの増加やコスト増加の問題がある。そこで、本実施形態に係る廃トナー回収装置１３では、廃トナーの蓄積量を検出するための変位センサー６４が容器本体３２の回転を検出するために利用（兼用）されている。

制御部１７は、回転周波数成分Ｐ１０に含まれるパルスＰ（図８の下側のグラフ参照）の周期（時間間隔）に基づいて容器本体３２の回転を検出する。例えば、制御部１７は、回転周波数成分Ｐ１０に周期的に現れるパルスＰを検出した場合、容器本体３２が回転していると判定し、画像形成処理の実行（継続）を許可する。

［容器本体の回転速度の調整］
容器本体３２の内部において廃トナーを適切に搬送するためには、容器本体３２を規定の回転速度（周期）を保って回転させることが望ましい。しかし、廃トナーの蓄積量の増加に伴って、容器本体３２の重量が徐々に増加するため、回収モーターＭ２（の出力軸）の回転速度が徐々に低下する。このため、廃トナーの蓄積量が増加した状態では、容器本体３２の周期が規定値よりも遅く（長く）なり、廃トナーを適切に搬送することができなくなる虞がある。そこで、本実施形態に係る廃トナー回収装置１３では、廃トナーの蓄積量を検出するための変位センサー６４が容器本体３２の周期（回転速度）を検出するために利用（兼用）され、その検出結果が容器本体３２の回転速度の調整に利用されている。

制御部１７のメモリーには、容器本体３２の周期の規定値が予め記憶されている。「周期の規定値」とは、容器本体３２の内部において廃トナーを適切に搬送することができる周期であって、実験的に求められる。また、制御部１７のメモリーには、回収モーターＭ２に印加する標準電圧値と、標準電圧値に加える追加値と、回収モーターＭ２の使用電圧範囲とが予め記憶されている。「標準電圧値」とは、例えば、回収モーターＭ２が廃トナーの蓄積量が５０％程度の容器本体３２を所定の周期で回転させることができ、回収モーターＭ２の使用電圧範囲内に設定された電圧値であって、実験的に求められる。また、「追加値」とは、標準電圧値よりも十分に小さく回収モーターＭ２の回転数を増加させることが可能な電圧値であって、実験的に求められる。

制御部１７（プロセッサー）は、回転周波数成分Ｐ１０に含まれるパルスＰの周期を算出（検出）し、パルスＰの周期とメモリーに記憶された周期の規定値とを比較する。その結果、パルスＰの周期が規定値以下（回転速度が規定以上）である場合、制御部１７は現在設定された電圧値で回収モーターＭ２を駆動制御する。これに対し、パルスＰの周期が規定値を越える（回転速度が規定よりも遅い）場合、制御部１７は標準電圧値に追加値を加えた修正電圧値（標準電圧値＜修正電圧値）で回収モーターＭ２を駆動制御する。制御部１７は、修正電圧値が回収モーターＭ２の使用電圧範囲を越えないことを条件とし、パルスＰの周期が規定値以下になるまで、標準電圧値に追加値を加える処理を繰り返す。

回収モーターＭ２が修正電圧値で駆動されると、回収モーターＭ２が標準電圧値で駆動された場合よりも、回収モーターＭ２の回転速度は上昇する。これにより、容器本体３２の周期が早く（短く）なり、容器本体３２は廃トナーの適切な搬送を担保することが可能な回転速度に維持される。

以上説明した本実施形態に係る廃トナー回収装置１３では、容器本体３２が軸周りに回転し、異形状部７５が変位センサー６４の前（対向面）を通る度に、変位センサー６４は異形状部７５以外の部分とは異なる静電容量（パルスＰ）を検出する構成とした。この構成によれば、静電容量の周期的な変化を検出することで、容器本体３２が回転していると判断することができる。これにより、変位センサー６４を利用して回収ボトル６１（容器本体３２）の回転を検出することができる。その結果、容器本体３２の回転を検出する専用のセンサーを設ける場合と比較して、廃トナー回収装置１３の小型化と低コスト化を図ることができる。

また、本実施形態に係る廃トナー回収装置１３では、変位センサー６４が異形状部７５に応じた静電容量を検出する周期（パルスＰの周期）に基づいて、容器本体３２の回転速度が調整される構成とした。この構成によれば、例えば、廃トナーの蓄積量が増加し、その重さで容器本体３２の周期が遅くなった（回転速度が低下した）としても、周期を規定値に戻すことができる。これにより、廃トナーの蓄積量に関わらず、容器本体３２の回転速度を略一定に維持することができ、容器本体３２に収容された廃トナーに適正な搬送力を与え続けることができる。

また、本実施形態に係る廃トナー回収装置１３によれば、異形状部７５が容器本体３２において搬送リブ３４が無い部分に形成されているため、搬送リブ３４が変位センサー６４の出力に影響を与えることを防ぐことができる。これにより、変位センサー６４を利用して容器本体３２の回転状態と回転速度（周期）を正確に検出することができる。

なお、本実施形態に係る廃トナー回収装置１３では、異形状部７５が容器本体３２の前部３２Ｆの一部分を形成された窪みであったが、本発明はこれに限定されない。例えば、図９に示すように、異形状部７６は、容器本体３２の周壁（前部３２Ｆ）の一部分を径方向外側に突出させた突起であってもよい（第１変形例）。また、他にも、図１０に示すように、異形状部７７は、容器本体３２の周壁の一部分を他の部分よりも厚くした部分であってもよい（第２変形例）。図１０では、容器本体３２の径方向内側を厚くして異形状部７７としたが、容器本体３２の径方向外側（または内外両側）を厚くしてもよい（図示せず）。さらに、他にも、図１１に示すように、異形状部７８は、容器本体３２の周壁の一部分を他の部分よりも薄くした部分であってもよい（第３変形例）。図１１では、容器本体３２の径方向内側を薄くして異形状部７８としたが、容器本体３２の径方向外側（または内外両側）を薄く形成してもよい（図示せず）。

また、本実施形態（以下、全ての変形例を含む。）に係る廃トナー回収装置１３では、異形状部７５〜７８が容器本体３２と一体に形成されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、容器本体３２とは別体となる異形状部（図示せず）を用意し、この異形状部を容器本体３２の周壁の外面または内面に接着してもよい。以上のように、異形状部は、変位センサー６４に対向する容器本体３２の周壁の一部分において容器本体３２の周壁の他の部分と異なる静電容量を有する構造であればよく、その形状や形成法等は如何なるものでもよい。

また、本実施形態に係る廃トナー回収装置１３では、変位センサー６４は容器本体３２の前部３２Ｆに対向し、異形状部７５〜７８は前部３２Ｆに形成されていたが、本発明はこれに限定されない。変位センサー６４は容器本体３２の中央部や後部に対向してもよく、異形状部７５〜７８は変位センサー６４に対向する容器本体３２の周壁の一部に形成されていればよい。

また、本実施形態に係る廃トナー回収装置１３では、異形状部７５〜７８に応じたパルスＰの周期が、メモリーに記憶された周期の規定値と比較されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、制御部１７は、異形状部７５〜７８に応じたパルスＰの周期に基づいて実際の容器本体３２の回転速度を求めてもよい。すなわち、制御部１７は、パルスＰの周期とメモリーに予め記憶された容器本体３２の外周長とから回転速度を算出し、算出した回転速度とメモリーに予め記憶された回転速度の規定値と比較・判定し、その結果から回収モーターＭ２を駆動制御（電圧制御）してもよい。また、本実施形態に係る廃トナー回収装置１３では、回収モーターＭ２に印加する電圧を高めることで容器本体３２の回転速度を調整していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、回収モーターＭ２と伝達ギア３５との間に設けられた動力伝達機構６３が変速機（図示せず）を有し、変速機の機能によって容器本体３２の回転速度（周期）を調整してもよい。

また、本実施形態に係る廃トナー回収装置１３では、制御部１７が、合成信号をフーリエ変換することで振動周波数成分Ｗ１０と回転周波数成分Ｐ１０とに分離していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、制御部１７は、合成信号において異形状部７５〜７８に対応したパルスＰを検出することができるのであれば、フーリエ変換をする必要はない。

また、本実施形態に係る廃トナー回収装置１３では、受信電極７１の前側がレール保持部材１１に対向していたが、これに限らず、受信電極７１の後側や受信電極７１全体がレール保持部材１１に対向して配置されてもよい（図示せず）。また、受信電極７１がレール保持部材１１に対向していたが、これに限らず、受信電極７１と送信電極７０とを入れ替えて、送信電極７０がレール保持部材１１に対向してもよい（図示せず）。つまり、レール保持部材１１は変位センサー６４の少なくとも一部に対向して配置されていればよい。さらに、変位センサー６４の送・受信電極７０，７１が左右方向に対向して配置されていたが、これに限らず、例えば、上下方向に対向して配置されてもよい（図示せず）。

なお、本実施形態に係る廃トナー回収装置１３では、変位センサー６４の送信電極７０と受信電極７１とが容器本体３２を挟んで左右方向に対向していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１２に示すように、変位センサー６５は、１つの基板６５Ａに上下方向に並んで実装された送信電極７０および受信電極７１を有していてもよい（第４変形例）。図１２では、一例として、送信電極７０が基板６５Ａの下側に配置され、受信電極７１が基板６５Ａの上側に配置されているが、送・受信電極７０，７１の配置は上下を入れ替えてもよい。また、変位センサー６５は、容器本体３２の右側に配置されているが、左側に配置されてもよい（図示せず）。また、送信電極７０および受信電極７１は、１つの基板６５Ａに左右方向に並んで実装されてもよい（図示せず）。なお、変位センサー６５と同様の構造を、トナー補給装置１２の残量確認センサーに採用してもよい。

また、本実施形態では、変位センサー６４，６５がレール保持部材１１と非接触であったが、例えば、変位センサー６４，６５がレール保持部材１１に接触していてもよい。また、容器本体３２の円滑な回転等を担保するために、変位センサー６４，６５が回収ボトル６１と非接触であったが、接触していてもよい。

また、本実施形態に係る廃トナー回収装置１３は、画像形成装置１に備えられた制御部１７によって制御されていたが、制御部１７は廃トナー回収装置１３の構成として捉えてもよい。また、この制御部１７とは別に、廃トナー回収装置１３を制御するための専用の制御部を設けてもよい（図示せず）。

また、本実施形態の説明では、一例として、本発明を画像形成装置１（カラープリンター）に適用した場合を示したが、これに限らず、例えば、モノクロプリンター、複写機、ファクシミリまたは複合機等に本発明を適用してもよい。

なお、上記実施形態の説明は、本発明に係る廃トナー回収装置および画像形成装置における一態様を示すものであって、本発明の技術範囲は、上記実施態様に限定されるものではない。本発明は技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよく、特許請求の範囲は技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様を含んでいる。

１ 画像形成装置
１３ 廃トナー回収装置
３２ 容器本体
３４ 搬送リブ
３４Ｇ 搬送溝
６０ 回収側装着部（装着部）
６１ 回収ボトル
６４，６５ 変位センサー
７５，７６，７７，７８ 異形状部

Claims (5)

1. 廃トナーを収容可能な円筒状に形成された容器本体を有する回収ボトルと、
   軸周りに回転される前記容器本体を支持する装着部と、
   前記容器本体に対向して配置され、前記容器本体に収容された前記廃トナーの量に応じた静電容量を検出する変位センサーと、を備え、
   前記変位センサーに対向する前記容器本体の周壁の一部分には、前記容器本体の周壁の他の部分と異なる静電容量を有する異形状部が形成されたことを特徴とする廃トナー回収装置。
2. 前記変位センサーが前記異形状部に応じた静電容量を検出する周期に基づいて、前記容器本体の回転速度が調整されることを特徴とする請求項１に記載の廃トナー回収装置。
3. 前記容器本体の周壁には、前記変位センサーに対向する部分を除き、搬送溝を螺旋状に凹ませることで径方向内側に突出した搬送リブが螺旋状に形成され、
   前記異形状部は、前記容器本体の周壁の一部分を、径方向内側に突出させた窪みまたは径方向外側に突出させた突起であることを特徴とする請求項１または２に記載の廃トナー回収装置。
4. 前記容器本体の周壁には、前記変位センサーに対向する部分を除き、搬送溝を螺旋状に凹ませることで径方向内側に突出した搬送リブが螺旋状に形成され、
   前記異形状部は、前記容器本体の周壁の一部分を他の部分よりも厚くまたは薄くした部分であることを特徴とする請求項１または２に記載の廃トナー回収装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の廃トナー回収装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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