JP3640233B2 - トナーカートリッジ及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置及びそれに用いる消耗品の改良に関し、詳細にはリサイクルトナーを有効活用する為の異物除去部材を具備したユーザー交換可能な消耗品カートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の電子写真式画像形成装置は、種々の消耗品を備えている。消耗品の交換方法として現在広く普及しているものは、像担持体、帯電手段、現像手段、トナー収納部、クリーニング手段、廃トナー収納部などを一体構成のユニットとし、トナーがなくなった時点でユニット全体を交換するいわゆるプロセスカートリッジによる交換方式である。
この交換方法はトナーがなくなった時点でユニット化された全ての寿命部品を一挙に交換可能である為にメンテナンス作業の簡素化を図れるという利点を有するが、ユーザサイドにおける画像形成装置の使用条件によっては印刷枚数とトナー消費量とが必ずしも一定の関係になく、使用枚数が少ないにもかかわらずトナー消費量が多くなってトナーエンドとなった場合には、寿命到来までに十分余裕のある構成部品についても、トナーがなくなった時点で同時に交換されてしまうという欠点を有している。
この欠点を補う方法としてプロセスカートリッジからトナー収納部分だけを独立分離して交換可能とした消耗品カートリッジタイプの画像形成装置が提案されている。
また近年、環境問題への配慮から資源の有効活用の促進方法として、使用済み消耗品を回収し再使用する取り組みが盛んである。その取り組みの一つとして、従来転写残としてクリーニング手段により回収され消耗品交換時に一緒に廃棄されていた廃トナーを再使用するトナーリサイクル機構を備えた画像形成装置が実施されている。この種の画像形成装置は、廃トナータンクをなくしてプロセスカートリッジの小型化を図り、回収の際の回収性の容易化や、回収コストを少なくするという利点を有する。
しかし、この種の画像形成装置はリサイクルトナー中に異物（特に紙粉）が混入し異常画像が発生し易いという欠点を有している。特に、トナーをトナー担持体に直接供給するいわゆる一成分現像方式（現像器の小型化が可能）や、二成分現像方式であって現像剤担持体に直接トナーを供給し現像するタイプにあっては、異物、特に紙粉の影響が大きくなる。
一成分現像方式ではトナー担持体上のトナーを薄層部材で薄層化する必要があり、この薄層化部材とトナー担持体との間に紙粉が詰まることに起因して異常画像が発生する。また、現像剤担持体に直接トナーを供給し現像する二成分現像方式では、現像器の小型化を図る為に、現像剤量を少なくすると共に現像剤収納室を小さくすると、紙粉が溜まった場合の影響度が大きくなって異常画像が発生する。このような不具合が発生するために、従来現像装置を小型化し、かつリサイクル機構を備えた画像形成装置を提供することができなかった。
このような問題点を備えた従来例として、例えば特開平５−０５５１６１号公報（京セラ）、特開平６２−１５４４６３号公報（リコー）、特開平８−０８７１６４号公報（アスモ）を挙げることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、トナーリサイクル機構を有し、装置の小型化が可能であり、且つプロセスカートリッジの欠点を解消する着脱可能なサプライカートリッジを有する画像形成装置を提供する。具体的には、プロセスカートリッジからトナー収納部分だけを独立分離して交換可能とするとともに、リサイクルトナー中に含まれる紙粉等の異物を事前に除去して画質の悪化が発生しないようにした消耗品カートリッジを提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する為、請求項１の発明は、感光体上の転写残トナーを回収し再利用するトナーリサイクル機構を有する画像形成装置に使用され、現像器に着脱自在に装着されると共に現像器に装着された状態で回転することにより排出口からトナーを現像器側に排出するトナーカートリッジを備えたものにおいて、トナーカートリッジの排出口の近傍に、トナーリサイクル機構からのリサイクルトナーを受入れかつリサイクルトナー中の異物を除去する異物除去装置を着脱可能に装備し、上記異物除去装置は、受入れたリサイクルトナー中から異物を除去するメッシュ状の仕切り部材と、仕切り部材面に沿って転動して目詰まりを防止する遊動振動子と、からなることを特徴とする。
請求項２の発明は、上記異物除去装置は、上記消耗品に対して着脱可能であることを特徴とする。
請求項３の発明は、上記異物除去装置の回転中心を、トナーカートリッジの回転中心に対して同軸上に設けたことを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１、請求項２又は請求項３のトナーカートリッジを用いたことを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した形態例により詳細に説明する。
図１(a) は本発明の一形態例のプロセスカートリッジの正面縦断面図、(b) は図１(a) の背面図である。同図において符号１は像担持体（感光体）、２は感光体を帯電する為の帯電手段、３は露光手段による露光光路、４は現像剤担持体で内部に磁界発生手段を有している。現像剤担持体４によって搬送される現像剤は磁性粒子からなるキャリアとトナーを混合した２成分現像剤であり、現像剤の層厚を規制するドクター５によって進行を妨げられた現像剤は現像剤収納室６に収納される。現像剤収納室６に隣接してトナー収納室７を設け、その内部にトナー撹拌手段８を有している。この現像剤担持体４、ドクター５、現像剤収納室６、トナー収納室７、攪拌手段８等は、現像器Ｄを構成している。
現像剤中のトナー濃度が上昇すると現像剤の嵩が増加し、現像担持体４を備えた現像剤収納室６の入り口６ａ付近にトナーの滞留部を形成する。現像剤収納室６とトナー収納室７は、入り口６ａ付近において連通しており、現像剤中のトナー濃度に応じて形成される現像剤の滞留状態によって、トナー収納室７内のトナーは現像剤担持体４によって搬送される現像剤との接触を断たれ、現像剤収納室６内のトナー濃度が一定の範囲にコントロールされている。
９はクリーニング手段、１０はクリーニング手段９によって回収されたトナーを搬送する第一の搬送手段であり、第一の搬送手段１０は螺旋形状をなし回転駆動することによりトナーを紙面と直交する方向に搬送し、図１(b) に示した第二の搬送手段１１に送る。第二の搬送手段１１は例えばコイルスクリューからなる搬送手段であり、トナーをカートリッジ装着室１５に着脱自在に装着されるトナーカートリッジ２０に供給する。具体的には、トナーカートリッジ２０（図２）に設けた異物除去装置２２に回収トナーを搬送する。第一及び第二の搬送手段１０、１１はトナーリサイクル機構を構成している。
【０００６】
図１(a) は正面図であるため、トナーカートリッジ２０は、排出口２１ａを奥側へ向けた状態でトナーカートリッジ装着室１５内に装着される。トナーカートリッジ装着室１５内には、図示しないチャック手段があり、このチャック手段によりトナーカートリッジ先端を閉止するキャップ３０をチャックして軸方向へ移動させて排出口を開放する。
異物除去装置２２に搬送されたリサイクルトナーは、トナーカートリッジ装着室１５内におけるトナーカートリッジ（ボトル）２０の回転に伴ってメッシュ状の仕切り部材２４により異物除去される。異物を除去されたリサイクルトナーが現像器のトナー収納室７に搬送される。トナーカートリッジ２０の回転に際しては、現像器Ｄ内のトナー収納室７内のトナー量を検知する検知部材１２がトナー量の検知を行い、図示しない制御部はこの検知結果に基づいて図示しない駆動装置を制御し、駆動装置からの駆動によりカートリッジの回転がＯＮ−ＯＦＦする。トナーカートリッジが回転するときに、新トナー排出口２１ａから新トナーがトナー収納室７に補給され、リサイクルトナー排出口２５からのリサイクルトナーがトナー収納室７に補給される。
【０００７】
次に、本発明の形態例の消耗品（トナーカートリッジ）の構成について図１(a) (b) 、図２(a) (b) に基づいて説明する。
このトナーカートリッジ２０は、新トナーを収納するトナー収納室２１と、リサイクルトナーを受け入れて異物を除去する異物除去装置２２とを有し、トナーカートリッジ装着室１５内に装着された状態で回転することにより新トナーとリサイクルトナーを現像器側に排出するように構成されている。
これを詳述すると、トナーカートリッジ２０の先端面中央には小径筒状に突出する新トナー排出口２１ａが設けられ、この新トナー排出口２１ａの外周には同軸状に異物除去装置２２が取り付けられている。異物除去装置２２は、上記第二の搬送手段１１の下流側（図１(b) では上端部）と接続され、第一の搬送手段１０、第二の搬送手段１１を介して搬送されてきたリサイクルトナーを受け入れる。
異物除去装置２２は、環状のリサイクルトナー収納室２３と、リサイクルトナー収納室２３の前面に設けられて第二の搬送手段１１の下流側端部と連通可能なリサイクルトナー受入れ口２３ａと、リサイクルトナー収納室２３内に転動自在に配置された円筒状の遊動振動子２３ｂと、リサイクルトナー収納室２３の外径側に位置しメッシュ状の仕切り部材２４を介してリサイクルトナー収納室２３と連通したリサイクルトナー排出口２５と、を有する。
リサイクルトナー受入れ口２３ａは、異物除去装置の前面にほぼ３６０度に亙って延在する環状の穴であり、リサイクルトナー受入れ口２３ａを３６０度に亙る環状穴とすることによっても、排出口２５側にリブを設ける等の手段により異物除去装置の前面を補強することは可能である。
【０００８】
異物除去装置２２は、トナーカートリッジ先端に着脱可能な環状部材であり、円筒状に突出した新トナー排出口２１ａの外周に嵌着できるように、クリック部２６を有する。クリック部２６は、例えばトナーカートリッジ先端面に設けた穴内に異物除去装置２２側に設けた突起を弾性的に嵌着させる連結部である。
リサイクルトナー排出口２５を構成する異物除去装置の外径側内壁にはらせん状に延びる突起２８が設けられ、この突起２８は収納室２３からメッシュ２４を通過して排出口２５側へ移動してきたリサイクルトナーがトナーカートリッジ（ボトル）２０の回転に伴ってリサイクルトナー排出口２５から排出される際のガイドとなる。
リサイクルトナー収納室２３内には、仕切り部材２４の軸方向長さと同等の長さを有した円柱形状の遊動振動子２３ｂが入っており，メッシュ状仕切り部材２４と常に接してトナーを掻取る、或は押し出すことにより、仕切り部材２４にトナーが詰まることを防止している。また異物除去装置２２の回転中心はトナーカートリッジ（ボトル）の回転中心の同軸状に配置してありトナーカートリッジの回転にともなって異物除去部材である仕切り部材２４や遊動振動子２３ｂが回転する。遊動振動子２３ｂは回転（公転）ばかりでなく自転する。更に新トナー収納室２１と異物除去装置２２はクリック部２６の作用で着脱可能な構成となっている。
新トナーの排出口２１ａとリサイクルトナーの排出口２５は，着脱可能なキャップ３０で閉栓されている。キャップ３０はトナーカートリッジ２０がトナーカートリッジ装着室１５にセットされ、装置本体側の図示しないドアが閉止されたたとき等に、図示しないチャックを備えた開栓機構により引き抜かれる。
また、排出口２１ａ側を奥に向けてトナーカートリッジ２０を装着室１５内に押し込む過程で、キャップ３０が図示しないチャックによりチャックされて軸方向奥側へ開放されるが、キャップ３０には第二の搬送手段１１を構成するパイプの先端を受入れる穴３０ａが形成されているので、この穴３０ａを介してパイプの先端は受入れ穴２３ａ内に突出し、リサイクルトナー収納室２３内にリサイクルトナーを排出することができる。
【０００９】
次に、図３は本発明の変形例であり、リサイクルトナー収納室２３にメッシュ状の仕切り部材２４を２段配置することにより、リサイクルトナー収納室２３（２３Ａ、２３Ｂ）を２つの室から構成し、各室内に夫々転動自在に遊動振動子２３ｂを配置した点が特徴的である。この形態例によれば、２段の仕切り部材によりリサイクルトナー中の異物を除去するので、異物除去効率が倍増する。しかも内側の室２３Ａの外径側に設けた仕切り部材と、外側の室２３Ｂの外径側に設けた仕切り部材のメッシュ径を異ならせることにより、異なった径の異物を夫々除去し、最終的に目詰まりの少ない異物除去装置を得ることが可能となる。
【００１０】
近年資源の有効活用の観点からトナーカートリッジの再使用が進められているが、トナーカートリッジをこのような構成とすることで、新トナーを収納する収納器と、リサイクルトナーを収納する室とを分離することが可能となり、しかもリサイクルトナー中から異物を除去する除去装置を着脱設けることにより、リサイクルのための作業時に各収納器の構成部品の洗浄が容易になる効果がある。また、トナーカートリッジから現像器側に排出されるリサイクルトナーは、排出前に紙粉等の異物がメッシュ状の仕切り部材により除去された状態にあるので、現像器側に異物が混入することによる不具合をなくすることができる。しかも、異物除去装置は現像器側に設けるのではなく、トナーカートリッジ先端に設けられるスペース、すなわち円筒状の突出部２１ａの外径側の空間に設けるので、現像器やトナーカートリッジに対する大きな改変を行わずに異物除去装置を付加することが可能となる。
【００１１】
【発明の効果】
本発明は以上のように、トナーリサイクル機構を有し、装置の小型化が可能であり、且つプロセスカートリッジの欠点を解消する着脱可能なサプライカートリッジと、画像形成装置を提供するものであり、プロセスカートリッジからトナー収納部分だけを独立分離して交換可能とするとともに、リサイクルトナー中に含まれる紙粉等の異物を事前に除去して画質の悪化が発生しないようにしたものである。
すなわち、請求項１のプロセスカートリッジにおいては、メッシュ状の仕切り部材と遊動振動子とからなる異物除去装置をトナーカートリッジに設け、感光体等から回収されたリサイクルトナーを異物除去装置内に一旦収納して異物を排除してから現像装置側に排出するので、異物の混入による画質悪化を防止できる。とくに、遊動振動子の作用によりメッシュの目詰まりを防止しつつ異物を除去するので、異物のないリサイクルトナーを安定的に供給できる。
また、ユーザー交換可能なプロセスカートリッジを構成する寿命の短いトナーカートリッジ側に異物除去装置を設けたことにより、異物除去装置の交換サイクルが短くなり、トナーカートリッジを交換する毎に異物除去装置が新しくなり、異物除去作用が安定した状態で維持できる為に異物による異常画像をなくし安定した画像品質を提供できる。
請求項２の発明においては、消耗品としてのトナーカートリッジに設けた異物除去装置を着脱可能にした為に、消耗品のリサイクルを行う場合に各収納器の構成部品の洗浄性が容易になる効果がある。
請求項３の発明においては、異物除去装置の回転中心をトナーカートリッジの回転中心の同軸上に設けた為に、異物除去装置にリサイクルトナー搬送手段をセットした状態で、トナーカートリッジの回転を異物除去装置（リサイクルトナー収納室）に伝達することができ、異物除去機構のシンプル化が図れる。
請求項４の発明によれば、上記トナーカートリッジが備える全ての利点を備えた画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 (a) 及び(b) は本発明の一形態例のプロセスカートリッジの構成を示す正面縦断面図、及び背面断面図である。
【図２】 (a) 及び(b) はトナーカートリッジの一例の縦断面図及びそのＡ−Ａ断面図。
【図３】他の形態例の異物除去装置の構成説明図。
【符号の説明】
１ 像担持体（感光体）、２ 帯電手段、３ 露光光路、４ 現像剤担持体、５ ドクター、６ 現像剤収納室、７ トナー収納室、８ 攪拌手段、Ｄ 現像器、９ クリーニング手段、１０ クリーニング手段、１１ 第二の搬送手段、１５ カートリッジ装着室、２０ トナーカートリッジ、２１ 新トナー収納室、２１ａ 排出口、２２ 異物除去装置、２３ リサイクルトナー収納室、２３ａ リサイクルトナー受入れ口，２３ｂ 遊動振動子，２４ 仕切り部材、２５リサイクルトナー排出口、

Claims (4)

1. 感光体上の転写残トナーを回収し再利用するトナーリサイクル機構を有する画像形成装置に使用され、現像器に着脱自在に装着されると共に現像器に装着された状態で回転することにより排出口からトナーを現像器側に排出するトナーカートリッジにおいて、
   トナーカートリッジの排出口の近傍に、トナーリサイクル機構からのリサイクルトナーを受入れかつリサイクルトナー中の異物を除去する異物除去装置を着脱可能に装備し、
   上記異物除去装置は、受入れたリサイクルトナー中から異物を除去するメッシュ状の仕切り部材と、仕切り部材面に沿って転動して目詰まりを防止する遊動振動子と、からなることを特徴とするトナーカートリッジ。
2. 上記異物除去装置は、上記トナーカートリッジに対して着脱可能であることを特徴とする請求項１記載のトナーカートリッジ。
3. 上記異物除去装置の回転中心を、トナーカートリッジの回転中心に対して同軸上に設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のトナーカートリッジ。
4. 請求項１、請求項２又は請求項３のトナーカートリッジを用いたことを特徴とする画像形成装置。

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