JP4572327B2 - トナー回収容器および該トナー収容容器を搭載するクリーニング装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナー回収容器および該トナー収容容器を搭載するクリーニング装置に関し、詳しくは、回収部が満杯になったことを信頼性高く検知することのできるものに関する。

従来より、感光体により作製した担持体の表面に静電潜像を露光形成する電子写真記録方式の画像形成装置が知られており、この画像形成装置では、その静電潜像をトナー現像して担持させた担持体表面のトナー像を記録用紙などの記録媒体に転写して画像形成する。この静電潜像は、担持体表面に対向する現像ローラを回転させてそのローラ周面のトナーを乗り移らさせて付着させることによりトナー現像することができる。

この種の画像形成装置は、担持体表面上の残留トナーをトナー回収容器内に回収するクリーニング装置を搭載しており、そのトナー回収容器が回収トナー（廃トナー）で満杯になったことを検知したときに、エラーの報知などをして所定のメンテナンス要求をするようになっている（例えば、特許文献１参照）。

また、この画像形成装置に搭載するクリーニング装置では、トナー収容容器内に収容する回収トナーが、現像工程などで機械的ダメージを受けていて、未使用のものからすると、かなり流動性が劣化している。また、回収トナーは、回収したままの状態で放置すると、大きな粒径の形状になって流動性がさらに低下することから、上面が平滑化した状態で収容することが困難であると共に、狭い箇所に入り込むこともできずに、そのトナー収容容器の容量を有効に利用することができない。このことから、振動を与えて上面を平滑化させつつ回収トナーを収容することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３− ６６８０１号公報 特開２０００−１２２５０３号公報

ここで、上記文献１に記載のトナー回収容器にあっては、フラグ形状の検出部材が機械的に満杯になったトナーにより回動されて、その検出部材の回動をフォトインタラプタなどの光学式センサが光学的に検出することにより、回収トナーの満杯を検知する機構を採用している。

しかしながら、このような従来のトナー回収容器にあっては、回収トナーの満杯を検知する機構を、その回収トナーの収容部内に設置していることから、その収容部の容量のすべてを有効に使い切る前に、満杯と検知されてしまう。このため、無駄なスペースが残ってしまい、機器の小型化の妨げになっていた。

また、従来には、機械式と光学式のセンサ機構を組み合わせて回収トナーの満杯を検知していたが、光学センサのみで直接検知可能な機構にする方が合理的であり、低コスト化を図ることもできる。

さらに、上記文献２に記載のトナー回収容器のように振動を加える機構を採用すると、装置が大型化してしまうと共にコストアップしてしまい、また、その振動により回収トナーが漏れて装置内を汚染してしまう恐れがある。

そこで、本発明は、振動などを加えることなく、回収トナーの収容部の容量を有効に使い切ってから満杯とし、また、光学センサでその満杯を直接かつ確実に検知可能にすることにより、機器の小型化や低コスト化に寄与することのできるトナー回収容器やクリーニング装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するトナー回収容器の第１の発明は、回収したトナーを収容する第１収容部と、該第１収容部内の予め設定されている量以上の回収トナーを当該第１収容部内から搬出する搬出手段と、第１収容部内から搬出される回収トナーを収容する第２収容部と、該第２収容部内に収容された回収トナーが予め設定されている量以上収容されたことを検知する検知手段と、を備えるトナー回収容器であって、搬出手段は第２収容部の上部から該第２収容部内に回収トナーを搬入して落下するように配置されているとともに、検知手段は第２収容部の回収トナーの搬入側から離隔する側に配置されており、当該第２収容部の底面には回収トナーの搬入側から検知手段側に向けて該回収トナーを強制的に移動させる角度で傾斜する斜面が形成されていることを特徴とするものである。

この発明では、回収トナーの収容部が２箇所準備されて、第１収容部内の設定量以上、例えば、満杯を超える回収トナーが第２収容部内に移されて、その第２収容部内に設定量以上の回収トナーが収容されたときに満杯が検知される。この回収トナーの満杯は、回収トナーが第２収容部上部から搬入・落下されて底面の斜面をその落下位置から離隔する方向に強制的に滑り落ちて設定量以上溜まることにより検知される。したがって、第１収容部を大容量にする一方、第２収容部を小容量に設定することにより、その収容部の収容容積を有効に利用することができる。また、第２収容部では回収トナーの満杯を検知する位置に強制的に移動されて溜まることにより確実に満杯を検知することができる。

上記課題を解決するトナー回収容器の第２の発明は、上記第１の発明の特定事項に加え、前記第２収容部の底面に形成される斜面は、回収トナーの安息角以上の角度で傾斜するように設定されていることを特徴とするものである。

この発明では、第２収容部底面の斜面は、回収トナーの安息角、すなわち、安定を保つことのできる角度以上に傾斜されて、そこに落下した回収トナーは強制的に滑り落ちて移動される。したがって、回収トナーが満杯検知位置に強制的に溜まって、確実に満杯を検知することができる。

上記課題を解決するトナー回収容器の第３の発明は、上記第１または第２の発明の特定事項に加え、前記検知手段は、第２収容部の底面における回収トナーの落下位置よりも低い位置で回収トナーを検知するように設置されていることを特徴とするものである。

この発明では、第２収容部に溜まった回収トナーは、その第２収容部底面の斜面の落下位置よりも下方で検知される。したがって、強制的に滑り落ちて溜まった回収トナーを検知することができ、第２収容部に搬入された回収トナーが偶然に移動することを待つことなく、その第２収容部に回収トナーが設定量以上搬入されたことを直ちに検知することができる。

上記課題を解決するトナー回収容器の第４の発明は、上記第１から第３のいずれかの発明の特定事項に加え、前記検知手段は、発光部と受光部とが近接位置で対面して該発光部と受光部の間の光が遮光されることにより回収トナーの有無を検知する光学センサにより構成されており、前記第２収容部は、回収トナーの搬入側から離隔する側に、光学センサの発光部と受光部を対面させつつ該回収トナーを流入可能な幅狭形状部が形成され、少なくとも当該幅狭形状部が透光材料により形成されていることを特徴とするものである。

この発明では、第２収容部内に搬入される回収トナーが、その搬入側から離隔する側に強制的に移動されて光学センサの発光部と受光部の間の幅狭形状部の間に流入され、その搬入量が増加するに従ってその幅狭形状部内に溜まっていく。この第２収容部の少なくとも幅狭形状部は、光を透過する透光材料により形成されて、光学センサの発光部と受光部の間が遮光されたときに回収トナーの満杯が検知される。したがって、第２収容部に設定量以上溜まった回収トナーを直接光学センサにより検出して回収トナーの満杯を検知することができる。

上記課題を解決するクリーニング装置の発明は、上記の第１から第４の発明のいずれかのトナー回収容器を搭載して、表面にトナーを担持する担持体の該表面からトナーを該トナー回収容器の第１収容部内に回収して収容することを特徴とするものである。

この発明では、トナーの担持体からそのトナーを回収（清掃）するクリーニング装置でも、回収トナーの収容部の収容容量を有効利用したり、その回収トナーの満杯を直接光学センサで検知可能にすることができる。したがって、小型で安価なクリーニング装置として、例えば、電子写真記録方式の画像形成装置などに搭載することができる。

このように本発明によれば、回収トナーの収容部を２箇所準備して、第１収容部内が回収トナーで満杯になったことを、第２収容部内に移された回収トナーを検出して検知することができる。この第２収容部内に移された回収トナーは、その満杯の検知位置に強制的に溜められて、確実にその満杯を検知することができる。したがって、回収トナーの収容部の容量を有効に使い切ってから満杯を検知することができ、無駄なスペースを省いて機器の小型化に寄与することができる。

また、第２収容部に溜まる回収トナーを光学センサが直接検出して、その満杯を検知することができる。したがって、溜まった回収トナーを機械的に検出する機構を省いて、安価にかつ信頼性高く回収トナーの満杯を検知することができ、機器の低コスト化に寄与することができる。

以下、本発明の最良の実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図５は本発明に係るトナー回収容器を備えるクリーニング装置の一実施形態を搭載する画像形成装置の一例を示す図である。

図１において、画像形成装置は、文字等の画像を作成・出力するパーソナルコンピュータなどの外部装置に接続して利用するプリンターであり、この画像形成装置は、画像形成する目的画像の文字等の画像データを受け取って電子写真方式により記録用紙（記録媒体）の一面側または両面側に記録形成する画像記録装置と、積載する複数枚の記録用紙をこの画像記録装置に搬送するとともに画像を記録形成されたその記録用紙を装置外に搬出して積載する用紙搬送装置と、により構成されている。

画像記録装置は、簡単に説明すると、画像データに基づいてレーザ光Ｌを走査するレーザ光走査装置１１と、このレーザ光走査装置１１からのレーザ光Ｌを照射・走査されて目的画像の画像データに基づく静電潜像が表面に露光・形成される感光体ドラム（担持体）１２と、レーザ光Ｌの照射により静電潜像を形成可能に感光体ドラム１２の外周表面を帯電させる帯電器１３と、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）のトナーを収容して現像器により感光体ドラム１２上の静電潜像をトナー現像する各色毎の現像カートリッジ１４ａと、この現像カートリッジ１４ａをその各色毎の設置空間１４ｂ内に収納して動作させるロータリー現像装置１４と、感光体ドラム１２上に現像された目的画像のトナー像を受け取って記録用紙上に転写記録可能なトナー画像（モノクロ画像あるいはカラー画像）を形成する中間転写ベルト（中間転写媒体）１５と、搬送されてきた記録用紙を中間転写ベルト１５との間で挟むように圧接（ニップ）して下流へと搬送するとともにその中間転写ベルト１５が担持する目的画像トナー像を挟持搬送する記録用紙に転写させる転写ローラ１６と、目的画像トナー像を転写されて搬送されてきた記録用紙を加熱圧接することによりそのトナー画像を定着させるとともにその記録用紙をさらに下流側へと挟持搬送する定着ローラ対１７と、感光体ドラム１２上に残留するトナーをクリーニングブレード１８ａにより回収して貯留するクリーニング装置１８と、を備えている。なお、この画像記録装置の中間転写ベルト１５および転写ローラ１６や、定着ローラ対１７は、記録用紙を搬送する機能も備えることから、以下で説明する用紙搬送装置の一部をも構成している。

用紙搬送装置は、簡単に説明すると、装置本体下部に着脱可能にセットされて複数枚の記録用紙を積載する用紙カセット２１と、この用紙カセット２１の底面の昇降板２１ａにより上昇された記録用紙束に圧接しつつ不図示の分離パッドに押し付けるように回転することにより最上の記録用紙を引き出して搬送経路へと送り出すピックアップローラ２２と、このピックアップローラ２２により送り出されてきた記録用紙を受け取ってさらに下流の搬送経路へと挟持搬送する中継搬送ローラ対２３ａ、２３ｂと、この中継搬送ローラ対２３ａ、２３ｂが搬送経路内に搬送する記録用紙を受け取って画像記録装置の中間転写ベルト１５および転写ローラ１６による画像の記録形成（転写）位置に挟持搬送するレジストローラ対２４と、このレジストローラ対２４から中間転写ベルト１５および転写ローラ１６の間や定着ローラ対１７間を経る搬送経路を搬送されることにより一面側に定着画像が形成された記録用紙を受け取って装置本体上部の排紙テーブル２５上に搬出・排紙して積載する排紙ローラ対２６ａ、２６ｂと、を備えている。なお、この用紙搬送装置は、一面側に画像形成された記録用紙を反転させてレジストローラ対２４の上流側の搬送経路に送り出すための再搬送経路およびその経路に配設された中間搬送ローラ対２７を備えており、排紙ローラ対２６ａ、２６ｂが反転することにより再搬送経路内に送られてきた記録用紙を中間搬送ローラ対２７が受け取ってレジストローラ対２４に受け渡すことにより、記録用紙の両面に画像形成することができる。

これにより、画像形成装置は、感光体ドラム１２の表面上にトナーを付着させて静電潜像を現像したトナー像を、中間転写ベルト１５を介して搬送されてきた記録用紙の一面側または両面側に転写して画像形成することができる。

そして、この画像形成装置は、ロータリー現像装置１４内の現像カートリッジ１４ａが感光体ドラム１２の表面に隙間を介して対向する現像ローラ１４ｃを同期回転させて、その表面に形成された静電潜像にトナーを乗り移らさせて付着させることによりトナー現像するようになっており、この現像ローラ１４ｃには、その現像カートリッジ１４ａのトナーの収容空間内で回転する供給ローラ１４ｄが圧接回転することによりトナーを供給するようになっている。また、このロータリー現像装置１４は、回転軸１４ｅを中心に回転して感光体ドラム１２表面に対向させる現像カートリッジ１４ａを切り換えるようになっており、これにより、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）のトナーを中間転写ベルト１５の表面上に重ねて形成したカラー画像を記録用紙に転写したり、ブラック（Ｋ）のトナーにより形成したモノクロ画像を記録用紙に転写して画像形成する。

この画像形成装置は、感光体ドラム１２上の残留トナーを、クリーニング装置１８で回収して画像品質を確保するとともに、その残留トナーが装置本体内に飛散して汚染してしまわないように、図２に示すトナー回収容器４０内に回収するようになっており、その回収トナー（残留トナー）の満杯（設定量）をフォトインタラプタ（光学センサ）５０で検知することにより、エラー報知などでこのトナー回収容器４０やクリーニング装置１８を交換するなどのメンテナンスを要求するようになっている。ここで、トナー回収容器４０は、感光体ドラム１２側に設置されるクリーニング装置１８に搭載されるものであり、これを一例にして説明する。なお、中間転写ベルト１５側にも、同様のクリーニング装置を設置してもよいことはいうまでもない。

トナー回収容器４０は、正面側（図１の紙面表面側）からロータリー現像装置１４の回転軸１４ｅの軸方向に挿入・引抜して（図２中の矢印で挿入方向を図示）、内装されている感光体ドラム１２と共に装置本体に着脱することができるようになっており、装置本体への装着時に、その感光体ドラム１２表面にクリーニングブレード１８ａが摺接してその表面上の残留トナーを第１収容部４１内に掻き落とすことにより回収する。

このトナー回収容器４０は、図３に示すように、感光体ドラム１２表面から掻き落とされた残留トナーＴを収容するように大容量に設定されている第１収容部４１と、この第１収容部４１の補助として機能するように極小容量に設定されている補助収容部４１ａと、より極小容量（図５参照）に設定されて第１収容部４１の補助収容部４１ａを介して隣接する第２収容部４２と、を備えている。これにより、トナー回収容器４０は、第１収容部４１内に収容された回収トナー（廃トナー）Ｔが直ちに第２収容部４２に搬出・搬入されて、その第１収容部４１が満杯になっていないにも拘わらずに、回収トナーＴが第２収容部４２に溜まってしまうことを回避する構造になっている。例えば、第１収容部４１内の回収トナーＴが山形状に溜まっていても、通常は駆動動作に伴う多少の振動により崩れてその山形状がなだらかになるが、その前にたまたま頂部の回収トナーＴが搬出されたとしても、補助収容部４１ａ内に搬入されるに留まって、第２収容部４２内に直ちに搬入されてしまうことを回避することができる構造になっている。

ここで、このトナー回収容器４０には、攪拌・搬送スクリュー４３が感光体ドラム１２と平行になるように設置されており、攪拌・搬送スクリュー４３は、第１収容部４１、補助収容部４１ａおよび第２収容部４２の上部で開口位置が一致するように形成されている連通孔４３ａ内に挿通されて回転可能に支持されている。この攪拌・搬送スクリュー４３は、装置本体への装着時に、一端側の駆動ギヤ４３ｂを装置本体側の不図示の伝達ギヤに噛合させて画像形成動作に同期するように回転駆動して回収トナーＴを搬送する。これにより、トナー回収容器４０は、第１収容部４１に収容された回収トナーＴが満杯になると、補助収容部４１ａがさらに満杯にされた後に、その第１収容部４１（補助収容部４１ａ）から搬出された回収トナーＴが隣接する第２収容部４２に搬入されて落下される。すなわち、この攪拌・搬送スクリュー４３は、第１収容部４１に回収される満杯（設定量）以上の回収トナーＴを、補助収容部４１ａを含む第１収容部４１から搬出して第２収容部４２に搬入する搬出手段を構成している。

そして、第２収容部４２は、攪拌・搬送スクリュー４３の軸方向（回収トナーＴの搬送方向）には、補助収容部４１ａとの境界壁４２ａと、この境界壁４２ａから離隔してフォトインタラプタ５０が取り付けられる外壁４２ｂとの間に、回収トナーＴを収容する空間が画成されており、この収容空間を画成する底面には、外壁４２ｂ側が最下の高さになって補助収容部４１ａに隣接する境界壁４２ａ側が最上の高さになるように傾斜する斜面４２ｃが形成されている。この第２収容部４２の斜面４２ｃは、図４に示すように、回収トナーＴによりできるだけ高い山を平面上に形成しようとしたときに、その平面と斜面との間の挟角となる安息角（堆積角）θ以上で傾斜するように設定されており、第２収容部４２内の境界壁４２ａ側に搬入されて落下する回収トナーＴを強制的に滑り落として外壁４２ｂ側に移動させてフォトインタラプタ５０の検知位置に溜めることができる。

また、この第２収容部４２は、図５に示すように、外壁４２ｂの斜面４２ｃに対面する位置に検出用窓４４を設置してフォトインタラプタ５０を取り付けるようになっている。このフォトインタラプタ５０は、発光部と受光部のそれぞれを収納可能にコの字形に形成された一対のケース５１間に検出対象物（回収トナーＴ）を移動可能にしてその有無を検出するようになっており、ケース５１内の発光部から出射された光を受光部で受光する検出光路Ｒが遮光されたか否かで検出対象物を検出する。このことから、第２収容部４２の検出用窓４４は、対面するケース５１間に差込可能で、同時に、回収トナーＴが流入可能な幅狭形状部４４ａを有するように透光性プラスチックを成型するなどして作製されている。

さらに、この検出用窓４４は、斜面４２ｃの下部に対面する位置の幅狭形状部４４ａの両側にケース５１を差込可能な窪み形状部４４ｂが形成されており、これにより、第２収容部４２本体の回収トナーＴの収容空間から大きく離隔して回収トナーＴが流入し難いづらい形状にしてしまうことなく、その幅狭形状部４４ａをケース５１間に差し込むことができるように形成されている。

これにより、フォトインタラプタ５０の発光部と受光部の間（ケース５１間）は、せいぜい略８ｍｍ程度しか確保することができず、アクリルやポリカーボネイトなどの透光材料の厚さや差込用隙間を考慮すると、幅狭形状部４４ａ内の回収トナーＴの流入幅は略３ｍｍ程度とかなり狭くなってしまうが、回収トナーＴは、第２収容部４２内にその上部から攪拌・搬送スクリュー４３により搬入されると、境界壁４２ａ付近に落下されて安息角以上の角度で傾斜する斜面４２ｃ上を外壁４２ｂ側に向かって強制的に滑らされて検出用窓４４との間に画成される空間内に溜まる。この検出用窓４４側に溜まる回収トナーＴは、フォトインタラプタ５０が斜面４２ｃの最上部の落下位置よりも下方に設置されていることから、落下後に滑り落ちることなくそのまま溜まって（放置されて）、吸湿することにより流動性を喪失したり、大粒径化するなどしてしまう状況になる前に、直ちに、そのフォトインタラプタ５０のケース５１間の幅狭形状部４４ａ内に流入されて溜まって発光部および受光部の間（検出光軸Ｒ）を遮光する。よって、このトナー回収容器４０は、回収トナーＴが幅狭形状部４４ａ間に流入不能になって、フォトインタラプタ５０で直接検知不能になることなく、幅狭形状部４４ａ内に流入した回収トナーＴにより発光部および受光部の間が遮光されたことを検出して、補助収容部４１ａを含めて第１収容部４１が満杯になったことを確実に、かつ、信頼性高く検知することができる。

このように本実施形態においては、第１収容部４１の収容空間が回収トナーＴで満杯になった後に、第２収容部４２内に搬入される回収トナーＴによりフォトインタラプタ５０の検出光軸Ｒが遮光されたことを検出して、その第１収容部４１の満杯を確実かつ信頼性高く検知することができる。したがって、補助収容部４１ａを含む第１収容部４１の収容空間を有効に使い切ることができることを前提にトナー回収容器４０を設計することができ、第１収容部４１などをコンパクトに設定して無駄なスペースのない小型のクリーニング装置１８とすることができる。また、フォトインタラプタ５０のみで回収トナーの満杯を直接検知できることから、回収トナーＴを検出する機械式機構を省くことができ、低コストの小型のクリーニング装置１８とすることができる。

これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことはいうまでもない。例えば、この画像形成装置は、プリンターに限らずに、電子写真方式を利用するファクシミリやコピー機にも適用できることはいうまでもない。

本発明に係るトナー回収容器を備えるクリーニング装置の一実施形態を搭載する画像形成装置の一例を示す図であり、その概略全体構成を示す透視正面図である。 そのクリーニング装置を示す斜視図である。 その要部構成を示す図であり、その収容部内の回収トナーを検出する部位を通る縦断面図である。 その回収トナーの安息角を説明する概念図である。 その要部構成を示す図であり、その収容部内の回収トナーを検出する部位を通る横断面図である。

符号の説明

１１ レーザ光走査装置
１２ 感光体ドラム
１３ 帯電器
１４ ロータリー現像装置
１４ａ 現像カートリッジ
１４ｃ 現像ローラ
１５ 中間転写ベルト
１６ 転写ローラ
１７ 定着ローラ対
１８ クリーニング装置
１８ａ クリーニングブレード
４０ トナー回収容器
４１ 第１収容部
４１ａ 補助収容部
４２ 第２収容部
４２ｃ 斜面
４３ 攪拌・搬送スクリュー
４４ 検出用窓
４４ａ 幅狭形状部
４４ｂ 窪み形状部
５０ フォトインタラプタ
Ｌ レーザ光
Ｔ トナー

Claims (3)

1. 回収したトナーを収容する第１収容部と、該第１収容部内の予め設定されている量以上
   の回収トナーを当該第１収容部内から搬出する搬出手段と、第１収容部内から搬出される
   回収トナーを収容する第２収容部と、該第２収容部内に収容された回収トナーが予め設定
   されている量以上収容されたことを検知する検知手段と、を備えるトナー回収容器であっ
   て、
   搬出手段は第２収容部の上部から該第２収容部内に回収トナーを搬入して落下するよう
   に配置されているとともに、検知手段は第２収容部の回収トナーの搬入側から離隔する側
   に配置されており、
   前記検知手段は、発光部と受光部とが近接位置で対面して該発光部と受光部の間の光が
   遮光されることにより回収トナーの有無を検知する光学センサにより構成されており、
   前記第２収容部は、回収トナーの搬入側から離隔する側に、光学センサの発光部と受光
   部を対面させつつ該回収トナーを流入可能な幅狭形状部が形成され、少なくとも当該幅狭
   形状部が透光材料により形成されており、
   さらに、第２収容部の底面における回収トナーの落下位置よりも低い位置で回収トナーを検知するように設置されており、
   当該第２収容部の底面には回収トナーの搬入側から検知手段側に向けて該回収トナーを
   強制的に移動させる角度で傾斜する斜面が形成されていることを特徴とするトナー回収容
   器。
2. 上記の請求項１記載のトナー回収容器を搭載して、
   表面にトナーを担持する担持体の該表面からトナーを該トナー回収容器の第１収容部内
   に回収して収容することを特徴とするクリーニング装置。
3. 請求項１記載のトナー回収容器または請求項２記載のクリーニング装置を備える画像形成装置。

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