JP4472320B2 - 廃トナー回収装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、廃トナーを廃トナー容器へ回収する廃トナー回収装置、及び、これを備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。

この種の画像形成装置の中には、感光体ドラム等の像担持体上に残留して不要となった不要トナーを像担持体表面から除去し、これを搬送コイル等の搬送手段を用いて廃トナー容器に回収するものが知られている。このような画像形成装置では、一般に、廃トナー容器内に多量の廃トナーが収容されたら、その廃トナー容器の中の廃トナーを別の容器に移したり、廃トナー容器ごと新しいものに代えたりして、廃トナーの廃棄作業を行う。搬送手段によって搬送されてきた不要トナーは、通常、廃トナーとして、廃トナー容器の上方に向いた受入口から落下し、廃トナー容器内に収容される。そのため、容器内部の廃トナーは、受入口の鉛直方向下方において局部的に高く盛り上がった状態で堆積する。このように堆積すると、廃トナー容器内に未だトナーを収容できるスペースが残っているにもかかわらず、堆積した廃トナーが受入口まで到達してしまい、その廃トナー容器を交換しなければならない事態が生じる。
また、廃トナー容器は、通常、画像形成装置内の限られたスペースに設置されるため、大型化が難しく、その貯留量を多くするにも限度がある。廃トナー容器の貯留量が少なくなればなるほど、廃トナーの廃棄作業の頻度が高くなり、利便性が損なわれやすい。廃トナーの廃棄作業の頻度をなるべく少なくするには、限られた貯留量の廃トナー容器内に無駄なく廃トナーを貯留すべく、廃トナー容器内における廃トナーの充填効率を高める必要がある。

特許文献１には、水平面上で廃トナー容器を直線的に往復移動させ、その往路と復路のいずれか一方を移動している廃トナー容器に対してその移動方向とは逆方向の大きな加速度（衝撃）を加える廃トナー均し装置が開示されている。この廃トナー均し装置によれば、その衝撃によって局部的に高く盛り上がった廃トナーを崩すとともに、廃トナー容器内に堆積した廃トナーを慣性力によって受入口の鉛直方向下方位置から別の位置へ移動させることができる。
また、特許文献２には、水平面から僅かに傾斜した傾斜面上で廃トナー容器を直線的に往復移動させる廃トナー回収装置が開示されている。この廃トナー回収装置においては、その傾斜面上を鉛直方向下方に向かって移動している廃トナー容器に対して、その移動方向とは逆方向の大きな加速度（衝撃）を加える。よって、この廃トナー回収装置においても、局部的に高く盛り上がった廃トナーを崩すとともに、廃トナー容器内に堆積した廃トナーを慣性力によって受入口の鉛直方向下方位置から別の位置へ移動させることができる。
上記特許文献に開示されたいずれの装置も、受入口から落下した廃トナーを、受入口の鉛直方向下方位置から廃トナー容器内の別の位置へ移動させることができる。したがって、従来、トナーが充填されずに無駄になっていた廃トナー容器内のスペースに、廃トナーを充填させることができる。その結果、堆積した廃トナーが受入口まで到達したとき、廃トナー容器内に残される無駄なスペースを少なくすることができ、充填効率を高めることができる。

特開２００１−３１２１９０号公報 特開２００１−３５０３８２号公報

ところが、上記特許文献に開示されたいずれの従来装置も、上記加速度を加えて慣性力で廃トナー容器内の廃トナーを移動させるものである。この場合、廃トナー容器内の廃トナーが移動できる方向は、上記逆方向の大きな加速度が加わる直前の廃トナー容器の移動方向と同じ方向である。そのため、限られた貯留量の廃トナー容器において高い充填効率を実現するには、廃トナー容器の構成に制約がかかる。すなわち、廃トナー容器の構成について、その容器形状を容器移動方向に長尺なものとし、上記加速度が加わる直前の廃トナー容器の移動方向における上流側端部上面に受入口を設けなければならないという制約がかかる。その結果、例えば、画像形成装置内部のレイアウト上、このような廃トナー容器の受入口上方に搬送手段の廃トナー排出口を位置決めすることが困難な場合、そのようなレイアウトを採用することはできない。このように、従来装置では廃トナー容器の構成にかかる制約があったため、画像形成装置内部のレイアウトが有用なものであっても、これを採用することができないという不具合があった。
従来装置においてこのような不具合が生じるのは、高い充填効率を得るために廃トナー容器の構成について上記のような制約があるためである。そして、この制約が加わるのは、廃トナー容器内の廃トナーを廃トナー容器の移動方向と同じ方向にしか移動させることができないことが原因である。よって、従来装置と同様の高い充填効率を維持しつつ、従来装置では採用できなかった有用なレイアウトを採用するには、廃トナー容器内の廃トナーを廃トナー容器の移動方向とは異なる方向に移動させることが可能な新たな構成が必要とされる。

本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、廃トナー容器内の廃トナーを廃トナー容器の移動方向とは異なる方向に移動させることが可能な廃トナー回収装置、及び、これを備えた画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、廃トナーを貯留する廃トナー容器を有し、搬送手段によって搬送されてくる廃トナーを該廃トナー容器の上方に向いた受入口から落下させて該廃トナー容器内に廃トナーを収容させる廃トナー回収装置において、鉛直方向に延びる回動軸を中心に、該廃トナー容器を所定の角度範囲内で往復するように回動させる回動手段と、該回動手段による回動によって往路又は復路のいずれか一方を回動している廃トナー容器に対してその回動を妨げる方向の加速度を加えることで、該廃トナー容器内の廃トナーをその回動方向へ移動させる加速度付与手段とを有し、上記廃トナー容器として、水平方向に細長い容器の短手方向の一方の面における該容器の長手方向一端側に偏った箇所が外方へ突出した形状を有し、かつ、その突出部分に上記受入口が形成されたものを用い、該突出部分の端部側に上記回動軸が位置するように上記回動手段を構成するとともに、該容器の長手方向他端側に向かう該廃トナー容器の回動を妨げる方向に加速度が加わるように上記加速度付与手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の廃トナー回収装置において、上記廃トナー容器内の検知領域に存在する廃トナーを検知する検知手段を有し、上記受入口から落下した廃トナーが上記回動により発生する遠心力によって移動する廃トナー移動方向とは反対方向の該受入口近傍に、該検知領域が位置するように該検知手段を配置したことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、像担持体の不要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ってクリーニングした不要トナーを廃トナーとして搬送する搬送手段と、該搬送手段によって搬送されてくる廃トナーを回収する廃トナー回収手段とを備えた画像形成装置において、上記廃トナー回収手段として、請求項１又は２の廃トナー回収装置を用いたことを特徴とするものである。

本発明においては、鉛直方向に延びる回動軸を中心に廃トナー容器が回動するので、廃トナー容器内の廃トナーはその回動により発生する水平面に沿った遠心力を受ける。よって、この遠心力により、廃トナー容器内の廃トナーには、水平面に沿ってその回動軸から離れる方向へ向かう力が加わる。その結果、廃トナー容器内の廃トナーを、廃トナー容器の移動方向（回動方向）とは異なる方向へ移動させることができる。加えて、本発明においては、上記遠心力によって、廃トナーを受入口の鉛直方向下方位置から別の位置へ移動させることができるので、従来装置と同程度の高い充填効率を維持することが可能である。

以上、本発明によれば、廃トナー容器内の廃トナーを、廃トナー容器の移動方向とは異なる方向に移動させることが可能となるという優れた効果が奏される。この効果により、従来装置のように、廃トナー容器を長尺なものとし、加速度が加わる直前の移動方向における上流側端部の上面部分に受入口を設けなければならないという廃トナー容器の構成上の制約がなくなる。その結果、高い充填効率を維持しつつ、長尺な廃トナー容器の容器移動方向後側端部の上面部分に受入口を設けなければならないという制約があったために従来装置では採用することが困難であった有用な画像形成装置内部のレイアウトを採用することが可能になる。

以下、本発明を、画像形成装置である電子写真複写機（以下、「複写機」という。）に適用した一実施形態について説明する。
図２は、本実施形態に係る複写機の概略構成図である。
この複写機は、原稿読み取り用のスキャナー部２０と、このスキャナー部２０から出力されるデジタル信号に基づいて画像を転写紙上に形成するプリンタ部２１から構成されている。スキャナー部２０は、原稿載置台上に置かれた原稿の画像を、照射ランプ、ミラー、レンズ等を介して図示しない画像読取装置によって読み取り、その読み取りデータを図示しない画像処理部に送る。画像処理部は、この読み取りデータに必要な処理を施して画像信号（デジタル）に変換した後、そのデジタル信号をプリンタ部２１へ送る。

図３は、プリンタ部を示す拡大図である。
プリンタ部２１においては、図中矢印Ａ方向に回転駆動される像担持体としての感光体ドラム１は、帯電手段としての帯電ローラ２により表面が一様帯電される。そして、感光体ドラム１の表面には、上記画像処理部からの画像信号に基づいて、半導体レーザ、ポリゴンミラー、反射ミラー等からなる露光装置３により、原稿の画像に対応した潜像が形成される。この感光体ドラム１上の潜像は、現像装置４が有する現像剤担持体としての現像ローラ４ａから供給される現像剤で現像されてトナー像となる。トナー像は、給紙トレイ２２からレジストローラ６でタイミングをとられて感光体ドラム１と対向する転写部に搬送されてきた転写紙Ｐに、転写装置５により転写される。トナー像が転写された転写紙Ｐは、その後、定着装置９を通る際にトナー像が定着されて機外に排出される。ここで、トナー像転写後に感光体ドラム１上に残留した転写残トナーは、不要トナーであるので、クリーニング装置７によって感光体ドラム１上からクリーニングされ、クリーニング装置７に回収される。そして、クリーニング後の感光体ドラム１表面は、除電ランプ８によって残留電荷が除電され、次の画像形成に供される。

図１は、本実施形態における廃トナー回収装置１０の概略構成を示す斜視図である。図４は、廃トナー回収装置１０を感光体ドラム軸方向から見たときの側面図である。図５は、廃トナー回収装置１０を鉛直方向上方から見たときの上面図である。図６は、廃トナー回収装置１０を感光体ドラム軸に平行な方向から見たときの側面図である。
この廃トナー回収装置１０は、廃トナー容器１１を有している。クリーニング装置７に回収された不要トナーは、廃トナーとして、搬送手段としての搬送スクリュー２３によって感光体ドラム１の軸方向へ搬送される。この搬送スクリュー２３の端部は、廃トナー容器１１の上面に形成されたジョイント１２と連結している。このジョイント１２は、廃トナー容器１１の上面に上方に向いて開口した受入口１１ａに連通している。よって、搬送スクリュー２３によって搬送されてきた廃トナーは、ジョイント１２を介して受入口１１ａから廃トナー容器１１の内部に落下する。

本実施形態の廃トナー容器１１は、図５に示すように、水平断面が略Ｌ字状となっている。この廃トナー容器１１は、上面に受入口１１ａが開口している突出部分１１ｂと、この突出部分の端部から垂直に延びる容器本体１１ｃとから構成され、これらは内部で互いに連通している。突出部分１１ｂは、図５及び図６に示すように、複写機本体内部の側板２４と複写機外壁を構成するカバー２５との間に配置され、容器本体１１ｃは、その端部から感光体ドラム軸方向に平行に延びている。突出部分１１ｂの一端部（Ｌ字状の先端部）は、側板２４との間及びカバー２５との間にそれぞれ設けられたクッション１３によって支持されている。加えて、廃トナー容器１１は、図４に示すように、その下面をローラ１９によって支持されている。このような構成により、廃トナー容器１１は上記クッション１３に支持された点を回動軸として、水平面上で回動可能になっている。

本廃トナー回収装置１０は、廃トナー容器１１を回動させるための回動手段としての回動機構を備えている。この回動機構は、廃トナー容器１１の容器本体１１ｃの一端面（図１中奥側端面、図５中右側端面。以下「第１端面」という。）を他端面（図１中手前側端面、図５中左側端面。以下「第２端面」という。）側に向けて常時付勢する付勢手段として板バネ１４と、容器本体１１ｃを感光体ドラム軸方向に沿って往復移動させるカム駆動部１５とから構成されている。カム駆動部１５は、図示しないモータからの回転駆動力をカムギヤ１５ａが受けることで、カムギヤ１５ａが図６中時計回りに回転すると、カムギヤ１５ａと一体に構成されたカム部１５ｂが回転する。このカム部１５ｂのカム面は、揺動板１５ｃの中心摺動部１５ｄの内壁面を摺擦しながら回転する。このカム部１５ｂが回転すると、揺動板１５ｃは、板バネ１４によって図５中矢印Ｃの向きに付勢された容器本体１１ｃを、図５中矢印Ｄの向きへ押していく。これにより、容器本体１１ｃは、図５中右側へ移動する。更にカム部１５ｂが回転し、そのカム面が中心摺動部１５ｄの段差部に達すると、カム駆動部１５による付勢力が解除され、容器本体１１ｃは、板バネ１４の付勢力により図５中左側へ急速に移動する。そして、廃トナー容器１１の第２端面が勢いよく衝突板１６に衝突することになる。この衝突によって、容器本体１１ｃの内部の廃トナーは、図５中矢印Ｅの向きに慣性力によって第２端面側へ移動する。これにより、容器本体１１ｃ内の廃トナーは、第２端面側から順に充填されるようになる。このように、本実施形態では、上記回動機構は、加速度付与手段としても機能している。なお、本実施形態では、廃トナー容器１１の第２端面に緩衝手段として緩衝シート１７を設けている。これにより、揺動板１５ｃが第２端面を押し込む時の力を緩和させるとともに、衝突板１６との衝突時における騒音を低減させることができる。

また、上記回動機構によって容器本体１１ｃが往復移動することにより、図１中矢印Ｂに示すように、廃トナー容器１１全体が、上記クッション１３によって挟持された突出部分１１ｂの端部を回動軸として、水平面上で回動することになる。この回動によって、廃トナー容器１１内の廃トナーには、図５中矢印Ｆの向きの遠心力が働く。この遠心力により、突出部分１１ｂ内の廃トナーは、容器本体１１ｃ内へ移動することができる。したがって、突出部分１１ｂの上面の受入口１１ａから落下して突出部分１１ｂ内に堆積した廃トナーは、上記回動によって発生する遠心力により、容器本体１１ｃ内へ移動し、これにより容器本体１１ｃ内に移動した廃トナーは、上記衝撃時の慣性力を受けて更に第２端面側へ移動する。この結果、受入口１１ａから落下した廃トナーは、順次、容器本体の第２端面側から充填されていくことになる。

なお、本実施形態では、水平断面がＬ字状の廃トナー容器１１を用いているが、これに限らず、複写機内部のレイアウトに応じて、なるべく貯留量を多くすべく、水平断面がＴ字状やＹ字状、その他の形状をもった廃トナー容器を用いることも可能である。この場合、上記回動によって発生する遠心力と上記衝撃時の慣性力によって廃トナーがそれぞれ移動する方向を考慮して、もっとも充填効率が高くなるように廃トナー容器を回動させるように構成するのが望ましい。

また、本廃トナー回収装置１０は、廃トナー容器１１内の廃トナーが満杯になったことを検知するための検知手段としての廃トナーセンサ１８を備えている。この廃トナーセンサ１８は、図４に示すように、廃トナー容器１１内における受入口１１ａ近傍の領域にセンサ部１８ａが突出して設けられており、このセンサ部１８ａと廃トナーとの接触状態から、廃トナーが満杯になったか否かを判断するためのものである。本実施形態の廃トナーセンサ１８は、受入口１１ａから落下した廃トナーが上記回動により発生する遠心力によって移動する側とは反対側、すなわち、突出部分１１ｂにおけるクッション１３に挟持されている端部側に、センサ部１８ａが位置するように配置されている。これは、本発明者の実験の結果、受入口１１ａから落下した廃トナーが上記回動により発生する遠心力によって移動する方向、すなわち、突出部分１１ｂにおける容器本体１１ｃに連通した端部側に、センサ部１８ａが位置するように配置すると、正確な検知ができないことによる。その理由は次のように考えられる。すなわち、本実施形態では、上述のように遠心力によって突出部分１１ｂ内の廃トナーを容器本体１１ｃ側へ移動させるとともに衝撃が加えられる。廃トナーに働く遠心力は回動軸から遠いほど大きくなる。しかも、衝撃が加えられる箇所に近いほど大きな衝撃が加わることになる。したがって、廃トナー容器１１が満杯に近い状態において、受入口１１ａで山状に堆積した廃トナーのうち、容器本体１１ｃ側（図４中左側）の廃トナー部分の方が、クッション１３側（図４中右側）の廃トナー部分に比べて、その崩落が激しい。そのため、容器本体１１ｃ側（図４中左側）にセンサ部１８ａが位置するように配置すると、このセンサ部１８ａと廃トナーとの接触状態が不安定になり、正確な検知ができなくなる。そして、正確な検知ができないと、例えば、満杯を検知できずに受入口１１ａから廃トナーがあふれ出てしまう事態も生じ得る。なお、スペース的に余裕があれば、受入口１１ａの近傍における側板２４側又はカバー２５側に、センサ部１８ａが位置するように配置しても、正確に検知できることが確認されている。よって、受入口１１ａの近傍であって、この受入口１１ａから落下した廃トナーが上記回動により発生する遠心力によって移動する側とは異なる側にセンサ部１８ａが配置されるように構成すれば、正確な検知が可能となる。

以上、本実施形態の廃トナー回収装置１０は、廃トナーを貯留する廃トナー容器１１を有し、搬送手段である搬送スクリュー２３によって搬送されてくる廃トナーを廃トナー容器１１の上方に向いた受入口１１ａから落下させて廃トナー容器内に廃トナーを収容させるものである。そして、鉛直方向に延びる回動軸を中心に、その廃トナー容器１１を回動させる回動手段としての回動機構を有するので、廃トナー容器内の廃トナーは、その回動により発生する遠心力を受けて、廃トナー容器の回動方向（図５中矢印Ｅの方向）とは異なる方向（図５中矢印Ｆの方向）へ移動することができる。よって、従来装置では、容器本体１１ｃの第１端部側（図５中右側）の上面部分に受入口１１ａを設けなければならないという制約がかからない。その結果、本実施形態のように容器本体１１ｃからその回動方向（図５中矢印Ｅの方向）に直交する方向にズレた位置に受入口１１ａを配置するという、従来装置では採用し得なかった構成とすることができる。
また、本実施形態では、上記回動機構が、廃トナー容器１１を所定の角度範囲内で往復するように回動させるものであり、その往路又は復路のいずれか一方を回動している廃トナー容器１１に対してその回動を妨げる方向の加速度（衝撃）を加えることで、その廃トナー容器１１内の廃トナーをその回動方向へ移動させる加速度付与手段としての回動機構を有している。これにより、廃トナー容器１１内の廃トナーを、上記回動により発生する遠心力によって廃トナー容器１１の回動方向とは異なる方向に移動させることができることに加え、更に、上記加速度により慣性力でその廃トナー容器１１の回動方向へも移動させることができる。したがって、廃トナー容器１１が例えば水平断面がＬ字状となるような複雑な容器形状であっても、その容器内部で廃トナーを受入口１１ａから離れた領域へ移動させて充填することができるので、その充填効率を高めることができる。この結果、複写機内部のレイアウト上、長尺なスペースを確保できなくても、貯留量の多い廃トナー容器を採用しつつ、かつ、その充填効率を高めることができる。
また、本実施形態では、廃トナー容器として、水平方向に細長い容器本体１１ｃの短手方向の一方の面における容器本体長手方向一端側に偏った箇所が外方へ突出した形状を有し、かつ、その突出部分１１ｂに上記受入口１１ａが形成されたものを用いている。そして、その突出部分１１ｂの端部側に上記回動軸が位置するように上記回動機構を構成するとともに、容器本体１１ｃの長手方向他端側に向かう廃トナー容器１１の回動を妨げる方向に加速度が加わるように上記加速度付与手段としての回動機構を構成している。これにより、突出部分１１ｂの上面の落下口１１ａから落下して延出部分１１ｂ内に堆積した廃トナーを、その落下口１１ａから離れた箇所から廃トナーを充填させることができる。
また、本実施形態では、廃トナー容器１１内の検知領域に存在する廃トナーを検知する検知手段として廃トナーセンサ１８を有し、受入口１１ａから落下した廃トナーが上記回動により発生する遠心力によって移動する廃トナー移動方向（図５中矢印Ｆの方向）とは反対方向の受入口近傍に、その検知領域が位置するように廃トナーセンサ１８が配置されている。これにより、上述のように、受入口１１ａから落下した廃トナーが上記回動により発生する遠心力によって移動する側に配置する場合に比べて、検知領域内に存在する廃トナーを正確に検知することが可能となる。なお、上述したように、水平方向であって廃トナー移動方向（図５中矢印Ｆの方向）に直交する方向の受入口近傍に、検知領域が位置するように廃トナーセンサ１８を配置しても、同様の効果が奏されることは確認されている。
また、本実施形態の複写機は、像担持体である感光体ドラム１の不要トナーをクリーニングするクリーニング手段としてのクリーニング装置７と、このクリーニング装置７によってクリーニングした不要トナーを廃トナーとして搬送する搬送手段としての搬送スクリュー２３を備えており、この搬送スクリュー２３によって搬送されてくる廃トナーを回収する廃トナー回収手段として、上記廃トナー回収装置１０を用いている。よって、従来装置では採用できなかった複写機内部のレイアウトを採用することができる。

実施形態の複写機における廃トナー回収装置の概略構成を示す斜視図。 同複写機の概略構成図。 同複写機のプリンタ部を示す拡大図。 同廃トナー回収装置を感光体ドラム軸方向から見たときの側面図。 同廃トナー回収装置を鉛直方向上方から見たときの上面図。 同廃トナー回収装置を感光体ドラム軸に平行な方向から見たときの側面図。

符号の説明

１ 感光体ドラム
４ 現像装置
７ クリーニング装置
１０ 廃トナー回収装置
１１ 廃トナー容器
１１ａ 受入口
１１ｂ 突出部分
１１ｃ 容器本体
１３ クッション
１４ 板バネ
１５ カム駆動部
１６ 衝突板
１７ 緩衝シート
１８ 廃トナーセンサ
２０ スキャナー部
２１ プリンタ部
２３ 搬送スクリュー
２４ 側板
２５ カバー

Claims (3)

1. 廃トナーを貯留する廃トナー容器を有し、
   搬送手段によって搬送されてくる廃トナーを該廃トナー容器の上方に向いた受入口から落下させて該廃トナー容器内に廃トナーを収容させる廃トナー回収装置において、
   鉛直方向に延びる回動軸を中心に、該廃トナー容器を所定の角度範囲内で往復するように回動させる回動手段と、
   該回動手段による回動によって往路又は復路のいずれか一方を回動している廃トナー容器に対してその回動を妨げる方向の加速度を加えることで、該廃トナー容器内の廃トナーをその回動方向へ移動させる加速度付与手段とを有し、
   上記廃トナー容器として、水平方向に細長い容器の短手方向の一方の面における該容器の長手方向一端側に偏った箇所が外方へ突出した形状を有し、かつ、その突出部分に上記受入口が形成されたものを用い、
   該突出部分の端部側に上記回動軸が位置するように上記回動手段を構成するとともに、該容器の長手方向他端側に向かう該廃トナー容器の回動を妨げる方向に加速度が加わるように上記加速度付与手段を構成したことを特徴とする廃トナー回収装置。
2. 請求項１の廃トナー回収装置において、
   上記廃トナー容器内の検知領域に存在する廃トナーを検知する検知手段を有し、
   上記受入口から落下した廃トナーが上記回動により発生する遠心力によって移動する廃トナー移動方向とは反対方向の該受入口近傍に、該検知領域が位置するように該検知手段を配置したことを特徴とする廃トナー回収装置。
3. 像担持体の不要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ってクリーニングした不要トナーを廃トナーとして搬送する搬送手段と、
   該搬送手段によって搬送されてくる廃トナーを回収する廃トナー回収手段とを備えた画像形成装置において、
   上記廃トナー回収手段として、請求項１又は２の廃トナー回収装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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