JP3808619B2 - 画像形成装置及びそれに用いられるトナーカートリッジ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置、特に、用紙上にトナー像を形成する画像形成装置、及びそれに用いられるトナーカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機等の画像形成装置においては、一般的に、感光体ドラム上に静電潜像が形成され、この静電潜像がトナーによって現像される。そして、感光体ドラム上に現像されたトナー画像が用紙上に転写される。
このような画像形成装置では、感光体ドラム上に残留したトナーを除去するために、感光体ドラムに隣接してクリーニング装置が設けられている。このクリーニング装置にはトナーが回収されるので、回収されたトナーを現像装置に戻して、トナーのリサイクルを行う装置が既に知られている。
【０００３】
従来のトナーのリサイクルを行う装置は、クリーニングブレード等によって感光体ドラムから回収されたトナーを装置手前側に搬送する搬送部材と、搬送部材によって搬送されてきた回収トナーを現像装置のホッパーに戻すトナー戻し装置とを有している。トナー戻し装置は、通常、パイプとこのパイプ内に設けられたスパイラル等の螺旋状の羽根を有する搬送部材とを有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記のようなトナーのリサイクルシステムを有する従来の装置では、回収トナーを現像装置のホッパーに戻し、このホッパーにおいてトナーカートリッジから補給されてきた新規トナーと回収トナーとを混合している。このため、現像装置においてホッパー部分が必要であり、装置を小型化する際に妨げになっている。
【０００５】
本発明の課題は、トナーのリサイクルシステムを有する画像形成装置において、装置の小型化を可能にすることにある。
本発明の別の課題は、トナーのリサイクルシステムを有する画像形成装置において、装置の小型化を実現した際に、回収トナーの戻しをスムーズに行うことにある。
【０００６】
本発明のさらに別の課題は、トナーのリサイクルシステムを有する画像形成装置に適用して装置全体を小型化可能なトナーカートリッジを得ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る画像形成装置は、用紙上にトナー画像を形成する画像形成部と、画像形成部に供給するトナーを収容するトナーカートリッジと、画像形成部に残留するトナーを回収するトナー回収装置と、一端部が前記トナーカートリッジ上部に連結され、他端部がトナー回収装置に連結されており、トナー回収装置により回収されたトナーをトナーカートリッジに直接戻すトナー戻し装置とを備えている。そして、トナー戻し装置は、搬送部材と、筒体とを有している。搬送部材は、軸と軸の外周に設けられた羽根とを有しトナー回収装置からのトナーをトナーカートリッジに搬送する。筒体は、搬送部材を内部に収容するとともに、搬送部材の上方に軸方向のほぼ全長にわたりトナーの溜まり部となる空洞部が形成されている。
この装置では、画像形成部によって用紙上にトナー画像が形成される。画像形成部には、トナーが残留するが、この残留トナーは、トナー回収装置によって回収され、さらにトナー戻し装置によってトナーカートリッジに戻される。
ここでは、回収トナーはトナーカートリッジに戻されるので、従来装置のように現像装置にホッパーを設ける必要がなく、装置を小型化できる。
ところで、この装置では、回収されたトナーは、軸を有する搬送部材によって筒体内を搬送され、トナーカートリッジに戻される。このとき、トナーカートリッジが交換された直後は、トナーカートリッジにトナーがほぼ満杯状態で収納されている。このような状態では、回収トナーをトナーカートリッジに戻そうとしてもトナーカートリッジ内部には戻すことができず、トナーが逆流してくる場合がある。そして、この状態が続くと搬送部材が作動しなくなってロック状態となる。
しかしこの装置では、筒体においてトナーの溜まり部を設けたので、トナーカートリッジ内部にトナーが満杯状態に収容されていても、回収トナーが溜まり部に避難できる。そして、トナーカートリッジ内のトナーが消費されると、この溜まり部に避難していた回収トナーはトナーカートリッジに供給される。
本発明の他の態様の画像形成装置は、請求項１の装置において、現像装置は装置本体に対して、またトナーカートリッジは現像装置に対してそれぞれ着脱自在である。そして、この画像形成装置は、現像装置が装置本体に装着されたことを検出する第１検出手段と、トナーカートリッジが現像装置に装着されたことを検出する第２検出手段と、制御手段とをさらに備えている。制御手段は、第１及び第２検出手段の検出結果により、現像装置及びトナーカートリッジの両方が装着されたときに動作許可信号を出力する。
この装置では、回収トナーがトナーカートリッジに戻されるので、トナーカートリッジが装着されないまま装置が作動してしまうと、回収トナーが装置内に飛散してしまう。そこで、現像装置だけではなく、トナーカートリッジの装着をも確認して作動させるようにしている。
【０００９】
また、本発明のさらに他の態様の画像形成装置は、請求項１の装置において、画像形成部は、画像情報に応じた静電潜像が表面に形成される感光体ドラムと、感光体ドラムの静電潜像をトナー画像に現像する現像装置とを含んでいる。そして、現像装置は、トナーを感光体ドラムに供給する現像ローラと、現像ローラにトナーを供給するトナー供給部材とを有している。そして、トナーカートリッジからのトナーはトナー供給部材に直接供給される。
【００１０】
この装置では、現像装置にはホッパーは設けられておらず、トナーカートリッジからの新規トナー及び回収トナーは、現像装置のトナー供給部材に直接供給される。
本発明のさらに他の態様の画像形成装置は、請求項１の装置において、トナーカートリッジは、回収トナーを受ける回収トナー受け口及び内部のトナーを画像形成部に供給するトナー供給口を有するカートリッジ本体と、カートリッジ本体内部に設けられ予め収容されている新規トナーとトナー回収装置から戻されてきた回収トナーとを攪拌する攪拌部材と、カートリッジ本体内部に設けられ攪拌されたトナーをトナー供給口に搬送する搬送部材とを有している。
【００１１】
この装置では、回収トナーは回収トナー受け口を通してトナーカートリッジ内に供給される。この回収トナーは攪拌部材によって新規トナーと攪拌される。そして、例えばトナー濃度制御装置からのトナー補給指令に基づいて搬送部材が駆動され、トナーがトナー供給口に搬送されて画像形成部に供給される。
【００１５】
本発明のさらに他の態様のトナーカートリッジは、画像形成部から回収された残留トナーを再使用するためのトナー戻し装置を有する画像形成装置に用いられ、現像装置に着脱自在である。そして、カートリッジ本体と攪拌部材と蓋とを有している。本体は、現像装置に装着されたときにトナー戻し装置によって戻された回収トナーを受けるトナー受け口を有し、内部にトナーを収容する。攪拌部材は、カートリッジ本体内部に設けられ、予め収納されている新規トナーと回収トナーとを攪拌する。蓋はトナー受け口を覆う開閉自在な部材である。
【００１６】
このトナーカートリッジでは、回収されたトナーがトナー受け口から供給される。そして、この回収トナーは新規トナーと攪拌される。また、トナー受け口は開閉自在な蓋によって覆われる。ここでは、回収トナーはトナーカートリッジに戻されて新規トナーと攪拌されるので、現像装置側にホッパーが不要になり、画像形成装置の小型化が可能になる。
【００１７】
本発明のさらに他の態様のトナーカートリッジは、上記トナーカートリッジにおいて、蓋は現像装置への着脱に連動して開閉される。
これにより、蓋の開閉忘れによるトナーの装置内への飛散等の不具合を防止できる。
本発明のさらに他の態様のトナーカートリッジは、上記トナーカートリッジにおいて、蓋は、現像装置への装着時にトナー戻し装置の一部に係止する係止部と、トナー戻し装置の一部に剥離可能に接着する接着部とを有している。
【００１８】
このトナーカートリッジでは、現像装置へ装着する場合は、係止部がトナー戻し装置の一部に係止し、この係止した状態でトナーカートリッジを装着することによって蓋が開けられる。また、現像装置から取り外す場合は、接着部がトナー戻し装置の一部に接着しているので、取り外し作業に伴って蓋が閉められる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１に本発明に一実施形態としての複写機を示す。
この複写機は、装置本体１０と、装置本体１０の上部に開閉自在に装着された原稿押さえ１１とを有している。
装置本体１０の内部において、原稿が載置される原稿台１５が上部に設けられ、正面から見て左側の端部で上下方向のほぼ中央に画像形成部１６が設けられている。また、下部には、用紙を収納する給紙カセット１７が着脱自在に設けられ、その左側方にはバイパス給紙部１８が設けられている。原稿台１５の下方には、原稿台１５上に載置された原稿の画像情報を読み取るための光学系１９が設けられている。光学系１９は、光源ユニット、反射ミラー、レンズユニット等から構成されている。画像形成部１６の左側で斜め上方には、用紙上の画像を定着するための定着装置２０が設けられ、さらにその左側斜め上方には排出ローラ２１が設けられている。なお、排出ローラ２１の本体外側には、図示しない排紙トレイが設けられるようになっている。
【００２０】
給紙カセット１７及びバイパス給紙部１８と画像形成部１６との間には、供給された用紙を画像形成部１６に向かって縦方向に搬送する縦搬送路２５が設けられている。また、画像形成部１６と排出ローラ２１との間には、画像形成された用紙を斜め上方に搬送し排出する斜め搬送路２６が設けられている。
画像形成部１６は、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム３０を有し、さらに感光体ドラム３０の周囲に配置された主帯電装置３１、ブランクランプ３２、現像装置３３、転写装置３４、及びクリーニング装置３５を有している。
【００２１】
主帯電装置３１は感光体ドラム３０の表面を帯電させるための装置であり、ブランクランプ３２は感光体ドラム３０表面の所望の領域を除電するためのランプである。また、現像装置３３は感光体ドラム３０上にトナー画像を形成する装置であり、転写装置３４は感光体ドラム３０上のトナー像を用紙に転写するための装置である。また、クリーニング装置３５は感光体ドラム３０表面の残留トナー等を除去するための装置である。そして、現像装置３３の上方には、補給用トナーを収納するトナーカートリッジ３６が現像装置３３に対して着脱自在に設けられている。
【００２２】
給紙カセット１７は、用紙の出口側の端部が装置の左側で、かつ縦搬送路２５よりも右側に位置するように設けられており、他端側は装置の右側に延びている。そして、用紙出口側の端部上方には、カセット内の用紙を縦搬送路２５に送り出すための送りコロ３７が設けられている。また、バイパス給紙部１８は、装置の左側下部から用紙を手差しで供給するためのものであり、縦搬送路２５に連続している。
【００２３】
また、図１では示していないが、画像形成部１６の装置手前側には、図２に示すようなトナー戻し装置４０が設けられている。このトナー戻し装置４０は、クリーニング装置３５によって回収したトナーをトナーカートリッジ３６に戻すための装置である。
次に、図２に基づいて、現像装置３３、クリーニング装置３５、トナーカートリッジ３６及びトナー戻し装置４０について詳細に説明する。
【００２４】
まず、現像装置３３は装置の前方に引き出しが可能である。そして、トナーを含む現像剤を収容する現像容器４１と、現像容器４１内において感光体ドラム３０に対向して配置された現像ローラ４２と、現像ローラ４２に対して現像剤を供給する２つのトナー供給部材４３とを有している。２つのトナー供給部材４３はそれぞれ螺旋状の羽根を外周に有している。現像容器４１には装置の奥側にトナー補給口４１ａが形成されており、その周囲にはカートリッジ取付用のフランジ４１ｂが形成されている。
【００２５】
トナーカートリッジ３６は、現像装置３３に対して着脱自在であり、装置本体１０の前後方向にスライドさせて装着及び取り外しが行えるようになっている。そして、このトナーカートリッジ３６は、内部にトナーを収容するカートリッジ本体４５を有している。図２及び図３で示すように、カートリッジ本体４５の上部で装置本体１０の手前側の端部には、トナー戻し装置４０からの回収トナーを受ける回収トナー受け口４５ａが形成されている。また、カートリッジ本体４５の下部で装置本体１０の奥側には、現像装置３３へトナーを供給するトナー供給口４５ｂが形成されている。
【００２６】
また、カートリッジ本体４５の内部には、回収トナー受け口４５ａから戻されてきた回収トナーと予め収容されている新規トナーとを混合する攪拌部材４６と、攪拌されたトナーをトナー供給口４５ｂ側に搬送する搬送部材４７とが回転自在に設けられている。なお、搬送部材４７は、図３に示すように、外周に螺旋状の羽根が設けられた部材である。そして、螺旋状の羽根は、トナー供給口４５ｂを境にその搬送方向が異なるように、すなわちいずれの羽根もトナー供給口４５ｂに向かってトナーが搬送されるような向きに設定されている。
【００２７】
図２〜図５に示すように、カートリッジ本体４５において、回収トナー受け口４５ａの周囲には、スライドガイドフランジ４５ｃが形成されており、またトナー供給口４５ｂの周囲にはガイドフランジ４５ｄが形成されている。
回収トナー受け口４５ａのスライドガイドフランジ４５ｃには、図４及び図５に示すように、蓋部材５０がスライド自在に設けられている。蓋部材５０には、上方に突出する係止部５０ａが形成されており、この係止部５０ａは後述するようにトナー戻し装置４０の一部と係止する。また、係止部５０ａの内側の面には、剥離可能な接着布５１が固定されており、トナー戻し装置４０側に設けられた接着布と所定の接着力で剥離可能に接着するようになっている。
【００２８】
また、トナー供給口４５ｂの周囲に設けられたガイドフランジ４５ｄは、このトナーカートリッジ３６を現像装置３３に取り付けた際に、現像装置３３のフランジ４１ｂに係止するようになっている。
なお、図示していないが、トナーカートリッジ３６が新品の状態では、トナー供給口４５ｂはシール部材によって覆われており、トナーカートリッジ３６を現像装置３３に装着する際に、その装着動作に伴ってシール部材が剥離されるようになっている。
【００２９】
トナー戻し装置４０は、図２に示すように、クリーニング装置３５とトナーカートリッジ３６との間に設けられており、透明の樹脂で形成された筒体５５と、筒体５５の内部に回転自在に設けられた搬送部材５６とを有している。搬送部材５６は外周に螺旋状の羽根が設けられた部材である。
なお、搬送部材５６の下端側には、図示しない歯車等の駆動装置が設けられており、この駆動装置によって搬送部材５６が回転されるようになっている。
【００３０】
筒体５５は、クリーニング装置３５からの回収トナーを受ける回収トナー搬入口５５ａを下端部の上面に有し、さらに回収トナーをトナーカートリッジ３６に供給する回収トナー搬出口５５ｂを上端部の下面に有している。また、この筒体５５は、回収トナー搬出口５５ｂの下方に突出するように突出部５５ｃを有している。この突出部５５ｃは、トナーカートリッジ３６が現像装置３３とともに装置本体１０に挿入されてきたときに、その途中でトナーカートリッジ３６の蓋５０の係止部５０ａに係止可能である。また、突出部５５ｃには、トナーカートリッジ３６が正規の位置にセットされたときに、蓋５０の接着布５１に接着する接着布（図示せず）を有している。
【００３１】
また、この筒体５５は、搬送部材５６の上部のほぼ全域にわたって、空洞５５ｄを有している。空洞５５ｄは、回収トナーをトナーカートリッジ３６に搬送した際に、トナーカートリッジ３６に回収トナーを受け入れる余裕がない場合のトナー溜まりの機能を果たすものである。
図６は、現像装置３３とトナーカートリッジ３６の装着状態を検出するための制御ブロック図を示している。
【００３２】
図に示すように、トナーカートリッジ３６の正規のセット位置に対応してリミットスイッチ６０が設けられており、トナーカートリッジ３６が正規の位置にセットされると、このリミットスイッチ６０は閉じられて、端子６０ａ，６０ｂ間が短絡される。また、現像装置３３の装置奥側にはコネクタ６１が設けられ、装置本体１０側には対応するコネクタ６２ａ，６２ｂが設けられている。現像装置３３側のコネクタ６１の両端子６１ａ，６１ｂは現像装置３３内部で短絡されており、現像装置３３が装置本体１０の正規の位置にセットされると、端子６２ａ，６２ｂ間も短絡される。これらの状態が、制御部６５によって判断される。
【００３３】
次に動作について説明する。
複写動作については通常の動作と同様である。
ここでは、特にトナーの動きに注目して動作を説明する。
通常の複写動作中においては、現像容器４１内のトナーは。トナー供給部材４３によって現像ローラ４２に供給され、さらに現像ローラ４２から感光体ドラム３０に供給される。これにより、感光体ドラム３０上の静電潜像が現像され、トナー画像が形成される。この感光体ドラム３０上のトナー画像は転写装置３４によって用紙上に転写される。
【００３４】
このような複写動作において、感光体ドラム３０上には転写処理後においてもトナーが残留する。この残留トナーは、クリーニング装置３５のクリーニングブレード等によって掻き取られ、クリーニング装置３５によって回収される。回収されたトナーは、クリーニング装置３５内の搬送部材によって装置手前側に搬送され、トナー戻し装置４０の回収トナー搬入口５５ａを介して筒体５５の下端部に供給される。
【００３５】
トナー戻し装置４０では、搬送部材５６が回転することによって、クリーニング装置３５からの回収トナーが筒体５５内を上方に搬送される。そして、回収トナー搬出口５５ｂを介してトナーカートリッジ３６内に戻される。
トナーカートリッジ３６内では、攪拌部材４６が回転することによって新規トナーと回収トナーとが攪拌される。
【００３６】
現像装置３３内のトナー濃度は、図示しないトナー濃度センサによって検出されており、トナー濃度を示すＴ／Ｄ値（現像剤中のトナーの割合を示す値）が基準値を下回れば、トナー補給指令が制御手段から出力される。このトナー補給指令を受けて、図示しないモータが駆動され、これによりトナーカートリッジ３６内の搬送部材４７が回転する。これにより、トナーカートリッジ３６内のトナーがトナー供給口４５ｂを介して現像容器４１内に供給される。このトナー補給動作は、トナー濃度が基準のＴ／Ｄ値になるまで続けられる。
【００３７】
トナーカートリッジ３６を交換する際は、まず、現像装置３３とともにトナーカートリッジ３６を装置手前側に引き出す。このとき、トナーカートリッジ３６の蓋５０は、その係止部５０ａの内面に設けられた接着布５１がトナー戻し装置４０の突出部５５ｃに設けられた接着布に接着しているので、蓋５０は移動しない。すなわち、トナーカートリッジ３６を装置手前側に引き出すことによって、蓋５０はカートリッジ本体４５に対して装置奥側に相対的に移動することになり、蓋５０は閉まる。そして、蓋５０が閉まりきると、カートリッジ本体４５を手前側に引き出す力の方が強いので、蓋５０の接着布５１とトナー戻し装置４０側の接着布とが引き剥がされ、蓋５０はカートリッジ本体４５とともに装置手前側に引き出される。
【００３８】
その後、トナーカートリッジ３６を現像装置３３から取り外し、新品と交換する。
交換されたトナーカートリッジ３６を現像装置３３とともに装置に装着する場合は、トナーカートリッジ３６を装置奥側に押し込んでいくと、蓋５０の係止部５０ａがトナー戻し装置４０の突出部５５ｃに当接する。この状態からさらにトナーカートリッジ３６を押し込んでいくと、蓋５０は先の状態から奥側に移動できないので、蓋５０はカートリッジ本体４５に対して装置手前側に相対的に移動することになる。すなわち、蓋５０が開けられる。これにより、トナー戻し装置４０からの回収トナーは、回収トナー受け口４５ａを介してトナーカートリッジ３６内に戻すことが可能となる。
【００３９】
ここで、トナーカートリッジ３６を交換した直後は、カートリッジ本体４５内にはトナーが満杯状態に収納されている。このため、回収トナーをカートリッジ本体４５内に受け容れる余裕がない場合がある。このような場合は、カートリッジ本体４５内のトナーがトナー戻し装置４０の筒体５５内に逆流する場合がある。
【００４０】
この実施形態では、このような状態を考慮して、筒体５５内において、搬送部材５６の上部に空洞５５ｄを設けている。この空洞５５ｄがトナーの溜まり部として機能するので、トナーがカートリッジ本体４５内から筒体５５内に逆流してきても、トナーが詰まってロックしてしまうのを避けることができる。
前述のようにして現像装置３３及びトナーカートリッジ３６が正規の位置にセットされると、現像装置３３に対応するコネクタ６２の部分が短絡され、またトナーカートリッジ３６によってリミットスイッチ６０が閉じられて端子６０ａ，６０ｂ間が短絡される。このため、制御部６５から動作許可信号が出され、複写動作が可能になる。
【００４１】
一方、現像装置３３及びトナーカートリッジ３６のいずれか一方が正規の位置にセットされていない場合は、図５に示した回路が閉じられないので、制御部６５からは動作許可信号が送出されず、現像装置３３またはトナーカートリッジ３６が正常にセットされていない旨の警告を操作パネルに表示する。
本実施形態では、回収トナーがトナーカートリッジ３６に戻されるので、トナーカートリッジ３６が装着されていないと装置本体１０内にトナーが飛散するという問題を引き起こす。しかし、現像装置３３及びトナーカートリッジ３６の両方が正常にセットされたことを確認して動作許可信号を出力するので、前記のような問題が発生するのを未然に防止できる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明では、回収トナーはトナーカートリッジに戻されるので、現像装置にホッパーを設ける必要がなく、装置を小型化できる。また、このとき、トナー戻し装置においてトナーの溜まり部を設けたので、トナーカートリッジ内部のトナーが満杯であっても、回収トナーが溜まり部に避難でき、トナーの詰まりによるロックを防止できる。
【００４３】
また、現像装置及びトナーカートリッジの両方が装着されたことを検出して動作を許可するようにしたので、装着忘れ等による装置内へのトナーの飛散を防止できる。
さらに、トナーカートリッジの回収トナー受け口に設けられた蓋は現像装置への着脱に連動して開閉されるので、蓋の開閉忘れによるトナーの装置内への飛散等の不具合を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による複写機の概略断面構成図。
【図２】前記複写機のトナーリサイクルシステムの部分を示す断面構成図。
【図３】トナーカートリッジの断面正面図。
【図４】トナーカートリッジの平面部分図。
【図５】トナーカートリッジの蓋の部分を示す斜視部分図。
【図６】現像装置及びトナーカートリッジの装着を検出するための概略ブロック図。
【符号の説明】
１６ 画像形成部
３０ 感光体ドラム
３３ 現像装置
３５ クリーニング装置
３６ トナーカートリッジ
４０ トナー戻し装置
４２ 現像ローラ
４３ トナー供給部材
４５ カートリッジ本体
４６ 攪拌部材
４７ 搬送部材
５０ 蓋
５０ａ 係止部
５１ 接着布
５５ 筒体
５５ｄ 空洞（トナー溜まり部）
５６ 搬送部材

Claims (1)

1. 用紙上にトナー画像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成部に供給するトナーを収容するトナーカートリッジと、
   前記画像形成部に残留するトナーを回収するトナー回収装置と、
   一端部が前記トナーカートリッジ上部に連結され、他端部が前記トナー回収装置に連結されており、前記トナー回収装置により回収されたトナーを前記トナーカートリッジに直接戻すトナー戻し装置と、
   を備え、
   前記トナー戻し装置は、軸と前記軸の外周に設けられた羽根とを有し前記トナー回収装置からのトナーを前記トナーカートリッジに搬送する搬送部材と、前記搬送部材を回転自在に内部に収容するとともに前記搬送部材の上方に軸方向のほぼ全長にわたりトナーの溜まり部となる空洞部が形成された筒体とを有している、
   画像形成装置。

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