JP4713307B2 - 粉体収容器・トナー収容器・廃トナー収容器・画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナー等の粉体を回収して蓄積するための粉体収容器、該粉体収容器を有する複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置に関する。

複写機等の画像形成装置では、記録媒体や中間体へトナー像を転写した後の感光体ドラムや中間転写ベルト上に残った転写残トナーをクリーニング機構により除去し、廃トナー回収ボックスへ回収して一元的に集約・蓄積するようになっている。
この種の廃トナー回収ボックスは、クリーニング機構に接続されるトナー入口部と、ボックス内に投入されたトナーを搬送するトナー搬送手段と、ボックス内のトナーの収容程度（充填率）を検知するトナー検知手段を備えている。
トナー検知手段によりボックス内がトナーで満杯状態になったことが検知されたら廃トナー回収ボックスを交換するようになっている。

ユーザーの利便性向上の観点からすると、廃トナー回収ボックスの交換回数はできるだけ減らした方がよく、そのためにはボックスの容量をできるだけ大きくするのが望ましい。
しかしながら、この種の画像形成装置では周知のように小型化、低コスト化が進んできており、廃トナー回収性向上の観点からのみボックスを大きくすることは許されないのが実情である。
廃トナー回収ボックスは、一般に、画像形成装置本体の底部に配置される給紙手段と、その上方に位置する画像形成部との間などのいわゆるデッドスペースを利用して配置されることが多い。

特許文献１には、ボックス形状のトナーカートリッジ内におけるトナー搬送構成が開示されている。具体的には、トナーを外部に補給するスクリューの軸に偏心カムを設け、該偏心カムにより平板を水平方向に往復動させ、該平板に一体に形成されたハの字形の内向きの突起でトナーを搬送するものである。
その図２０に示すように、トナーの搬送方向下流側にはトナー検知手段が設けられており、カートリッジ内のトナーの残量を検知するようになっている。

特開平１１−００２９４７号公報 特開２００３−１６２１９１号公報 特開２００３−０６６８００号公報 特許第０２６３０６７３号公報 特開２０００−０５６６４８号公報 特開平０９−３２５６６２号公報 特開２００４−１０２１３７号公報 特開２００４−１０２１３７号公報

しかしながら、小型化の面から画像形成装置本体の高さ方向の余裕が無い場合、廃トナー回収ボックスの寸法比は、必然的に縦横方向（Ｘ、Ｙ方向）に大きく、高さ方向（Ｚ方向）に小さいものとならざるを得ない。すなわち、水平方向に広く、高さが小さい扁平状のボックス形状となりやすい。
このようなボックス形状ではトナーを均一に蓄積していくのが非常に難しく、部分的に固まって蓄積されてしまう虞がある。トナー検知手段の周辺にトナーが固まって蓄積されると、ボックス全体では満杯ではないにも拘わらず満杯検知がなされ、非満杯状態で早期に交換動作が要求されてユーザーの利便性の低下を来たすことになる。

特許文献１に開示された技術は、予めカートリッジ内に収容されていたトナーの凝集を防止しつつ最後まで効率的にトナーを補給することを目的とするもので、ハの字形に配置された搬送部材としての突起の搬送方向は、その図７に示すように、互いに交差して異なるものの、相互作用により一方向的にトナーをトナー検知手段に向かわせるものとなっている。
したがって、この搬送方式を廃トナー回収ボックスに適用しようとした場合、トナー検知手段の周辺にトナーが固まって蓄積されやすく、上記誤検知の問題は解消されない。

本発明は、トナー等の粉体の流れを自在にコントロールでき、粉体検知手段の誤検知を低減できてユーザーの利便性向上に寄与できる粉体収容器及びこれを有する画像形成装置の提供を、その主な目的とする。

本発明は、粉体搬送手段の各位置で搬送方向を異ならせることにより、容器内における粉体の移動に意図的に方向性を付与して最終的に粉体検知手段の周囲が埋まるようにする、という思想に基づいている。
具体的には、請求項１記載の発明では、粉体入口部と、粉体検知手段とを備え、粉体を蓄積する粉体収容器において、上記粉体入口部と上記粉体検知手段との間に、略水平方向に移動する粉体搬送手段を備え、該粉体搬送手段は略水平面の異なる位置に上記移動により搬送力を生じさせ且つそれぞれ搬送方向が異なる複数の搬送部を有し、上記粉体検知手段の近傍が早期に充填されないように上記搬送部の配置パターンが決定されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の粉体収容器において、上記複数の搬送部の搬送方向の少なくとも一つは上記粉体検知手段に近づく方向であり、少なくとも一つは上記粉体検知手段から遠ざかる方向であることを特徴とする。
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の粉体収容器において、上記粉体搬送手段が略往復運動するように構成され、上記各搬送部は上記粉体搬送手段の移動方向に対して略水平面上で角度を有する複数の搬送部材から構成されていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の粉体収容器において、上記複数の搬送部が一体に構成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明では、請求項３に記載の粉体収容器において、上記粉体搬送手段が、複数の区画を有する枠体を有し、上記複数の搬送部が個別に形成されて上記各区画に着脱自在に設けられていることを特徴とする。
請求項６に記載の発明では、請求項１乃至５のうちのいずれかに記載の粉体収容器において、上記搬送部によって生じる粉体の流れを規制する仕切り板を有していることを特徴とする。
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の粉体収容器において、上記仕切り板が上記搬送部と一体成形されていることを特徴とする。
請求項８に記載の発明では、請求項６に記載の粉体収容器において、上記仕切り板が上記搬送部の上部と下部のうちいずれか一方又は双方に設けられていることを特徴とする。
請求項９に記載の発明では、請求項３、４又は５に記載の粉体収容器において、容器底面側に上記粉体搬送手段を容器下面側から支持する支持部材を設け、該支持部材の位置を変更することによって粉体の送り方向を制御することを特徴とする。
請求項１０に記載の発明では、トナー収容器において、請求項１乃至９のうちのいずれかに記載の構成を有することを特徴とする。
請求項１１に記載の発明では、廃トナー収容器において、請求項１乃至９のうちのいずれかに記載の構成を有することを特徴とする。
請求項１２に記載の発明では、画像形成装置において、請求項１１に記載の廃トナー収容器を有することを特徴とする。

本発明によれば、簡単な構成で容器内における廃トナーの埋まり方をコントロールすることができ、廃トナーの満杯検出精度を高めることができる。

以下、本発明の一実施形態を図１乃至図６に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて本実施形態における画像形成装置の全体構成を説明する。露光ユニット３により、略水平方向に並設された４つの画像形成ユニット４、５、６、７への光書き込みが行われ静電潜像が形成される。各静電潜像は各画像形成ユニットの現像手段によりそれぞれ可視像化される。
各画像形成ユニットに形成された各トナー像は中間転写ベルト８上に順次重ねて転写される。給紙カセット１に積載された転写紙が給紙ローラ２により給紙され、レジストローラ対９で斜めずれを修正された後所定のタイミングで２次転写部位へ送られる。２次転写部位で２次転写ローラ１０により中間転写ベルト８上の重ね合わせトナー像は転写紙に一括転写される。
その後定着ユニット１１によりカラートナー像は転写紙上に画像として定着され、排紙ローラ対１２により装置上面の排紙トレイ１５に出力画像として排出される。
中間転写ベルト８上の転写残トナーは、クリーニング機構１３により、ベルト上より除去され、粉体収容器（廃トナー収容器）としての廃トナー回収容器（廃トナーボックス）１４へ蓄積される。

近年、このような画像形成装置においても、小型化、低コスト化が進んできている。またユーザーの利便性の向上も求められている。
そこで、ユーザーの利便性向上を狙い、廃トナーボックスの交換回数を減らすためにボックスの容量をできるだけ大きくすることが望ましい。しかしながらそれにより機械の大きさが大きくなることは許容されない。よって機械構成のなかでのデッドスペースを埋めるような形態での廃トナーボックス配置になることが多い。
本実施形態の画像形成装置では、給紙ローラ２から２次転ローラ１０までの空間が転写紙搬送の関係によりある程度はなれている必要があり、デッドスペースが生じやすく、ここに廃トナーボックスを設置することが多い。

しかしながら、前述の構成をとった場合、既に述べたように、次に述べるような問題点を生じる。
廃トナーボックスの寸法比がＸ、Ｙ方向に大きくＺ方向に小さくなるために、トナーを均一に蓄積していくのが非常に難しい。部分的に固まって蓄積されてしまうと廃トナー（以下、「トナー」ともいう）が搬送されずに詰まってしまい他の部分にまで不都合が生じたり、廃トナーの容量フル検出（満杯検出）の検出精度が著しく悪くなってしまう不都合が生じる。
本発明者らの考察によれば、廃トナーを均一に蓄積できるようにコントロールするためには、水平面の異なる位置で、方向が異なる複数の流れを作る必要がある。

それを達成しようとした場合、例えば図８に示すように、廃トナーボックス１００の底面部面積全体をカバーするようにトナー攪拌棒１７を配置したり、図９に示すように、搬送スクリュー１８を複数本配置する構成が考えられる。
しかしながら、このような方式ではトナー攪拌棒１７や搬送スクリュー１８等の攪拌手段を駆動する構成が複雑となり、高価のものとならざるを得ない。すなわち、複数の攪拌手段を同時に異なる向きに回転させるためには複雑なギア列が必要となるからである。
また、このようにしても、トナーの搬送方向を単純に逆向きにするだけであるので、トナーの流れを微妙にコントロールすることが難しく、依然として廃トナーの容量フル検出精度が低いという問題を解消できない。

本実施形態では、上記事情に鑑み、簡単な構成でトナーの流れを容易に且つ高精度に制御でき、廃トナーの満杯検知の精度を高めることができる廃トナー回収容器を提供することを目的としている。
本実施形態における廃トナー回収容器１４は、図２に示すように、粉体入口部としての廃トナー入口部２０を有する上ケース２１と、下ケース２２と、廃トナー満杯検知ユニット２３等を有している。廃トナー入口部２０にクリーニング機構１３から延びる図示しない廃トナー移送ホースが接続され、廃トナーが投入される。
図３に示すように、下ケース２２には、粉体搬送手段としての廃トナー搬送手段２４が収容されている。廃トナー搬送手段２４は、矢印２５方向に略往復運動を行う攪拌板２６と、カム軸２７と、該カム軸２７の一端部に固定され図示しない画像形成装置の駆動源に接続される駆動ギア２８と、カム軸２７の他端部に設けられ攪拌板２６に一体に形成されたカム受部２９に収容された偏心カム３０等を有している。

カム軸２７は攪拌板２６に一体に形成された複数の支持片３１によって支持されている。カム軸２７は駆動ギア２８側が分割されており、カップリング３２によって接続されている。
廃トナー満杯検知ユニット２３は、粉体検知手段としての廃トナー満杯検知手段３４を有している。廃トナー満杯検知手段３４としては、例えば光反射型フォトセンサを用いることができる。
攪拌板２６は合成樹脂で一体に形成されており、略水平面の異なる位置に配置された複数の搬送部３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ・・・を有している。各搬送部３３は縦・横に走るリブにより矩形状に区画されており、廃トナー搬送手段２４の移動方向（矢印２５で示す往復運動方向）に対して略水平面上で角度を有する複数の搬送部材（搬送部３３Ｆで言えば３３Ｆａ）で形成されている。
各搬送部材は略等間隔に斜交い状に配置されており、各搬送部材間は溝となっている。
各搬送部３３は、例えば３３Ｈタイプと、これとは搬送方向が異なる例えば３３Ｋのタイプの２種類から構成されている。

搬送部３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｈ、３３Ｍ、３３Ｎ、３３Ｏではトナーの搬送方向は実線矢印で示す方向となり、搬送部３３Ｃ、３３Ｄ、３３Ｅ、３３Ｆ、３３Ｇ、３３Ｉ、３３Ｊ、３３Ｋ、３３Ｌ、３３Ｐでは破線矢印で示す方向となる。
これらのうち、例えば搬送部３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｍ、３３Ｎ、３３Ｏ、３３Ｇの搬送方向は、廃トナー満杯検知手段３４に近づく方向であり、例えば搬送部３３Ｊ、３３Ｋ、３３Ｌの搬送方向は廃トナー満杯検知手段３４から遠ざかる方向である。
搬送部３３Ｎ及び３３Ｏの上面には、カム軸２７に沿って延びる仕切り板３５が一体に形成されている。仕切り板３５は、搬送部３３Ｎ及び３３Ｏの上部の廃トナーの流れを規制するものである。
また、搬送部３３Ｆ、３３Ｇと搬送部３３Ｊ、３３Ｍとの間には、カム軸２７と直交する方向に延びる仕切り板３６が一体に形成されている。仕切り板３６は搬送部３３Ｆ、３３Ｇと搬送部３３Ｊ、３３Ｍとの間における上部と下部の廃トナーの流れを規制するものである。これらの仕切り板３５、３６は、搬送部によって生じるトナーの流れに突き当たる位置に配置されている。

図４（駆動ギア２８側から見た概要断面図）に示すように、カム軸２７が回転すると、攪拌板２６はまず矢印Ａで示すように上方に浮き上がるように図中左側に移動し、続いて矢印Ｂで示すように若干後退しながら下降し、続いて矢印Ｃで示すように略水平に後退し、続いて矢印Ｄで示すように若干後退しながら斜め上方に移動し、これらを繰り返して全体として略往復運動を行う。
すなわち、単一の駆動源により、ギア列を介することなく搬送方向が異なる複数の搬送部３３を同時に往復運動させることができる。
攪拌板２６が往復運動を行うと、各搬送部ではそれぞれ異なった流れとなるが、図５に示すように、全体としては黒太の矢印で示すような搬送流れが生じ、結果的に、仕切り板３５、３６で区画されたエリアａ１、廃トナー入口部２０に近いエリアａ２、カム受部２９近傍のエリアａ３の順に充填され、最後に廃トナー満杯検知手段３４に近いエリアａ４が充填される。

すなわち、搬送方向が異なる２種類のタイプの搬送部３３の配置パターンによって全体としての搬送流れを微妙にコントロールすることができ、廃トナー満杯検知手段３４近傍が早期に充填されて誤検知となることを防止することができる。
各搬送部３３の配置パターンは、本例に限定されるものではなく、トナーの流動特性等の条件に応じて実験等によりその最適なパターンを決定することができる。

図３に示すように、下ケース２２の廃トナー満杯検知手段３４寄りには、攪拌板２６の同側端部を下面側から支持する支持部材４０、４０が対向して設けられている（図５では省略）。支持部材４０の機能を図６（カム受部２９側から見た概要断面図）に基づいて説明する。
攪拌板２６の偏心カム３０から離れた側の端部を支持部材４０で支持した状態で往復運動を行うと、支持部材４０を境して両側でトナーの搬送方向が逆転する。
すなわち、偏心カム３０寄りの搬送部３３Ａでは容器内のトナーを下から上へすくい上げるような動きとなり（矢印Ｒ）、トナーの搬送方向は図中左方向となる。
一方、搬送部３３Ｂでは、搬送部３３Ａと同じ構成を有するものの、容器内のトナーを上から下へ掻き上げるような動きとなり（矢印Ｌ）、トナーの搬送方向は図中右方向となる。
この特性を利用して、廃トナー入口部２０に近い部分では入口から離れる方向の、入口から遠い部分では入口に向かう方向の搬送流れが生じるように支持部材４０を配置し、上記のような全体としての搬送流れを得ている。

図７に基づいて第２の実施形態を説明する。なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する。
上記実施形態では、各搬送部３３を攪拌板２６として一体成形する構成としたが、本実施形態では、各搬送部が着脱自在（交換可能）であることを特徴とする。
図７に示すように、本実施形態における攪拌板５０は、複数の区画５１を有する枠体５２と、枠体５２の区画５１に図示しない係合構成（例えば凹凸による嵌合構成）を介して着脱される単体としての搬送部５３を有している。
この着脱構成によれば、１種類の搬送部５３の向きを変えて装着することにより搬送方向が異なるパターンを任意に形成することができ、製造コスト（金型コスト）の低減を図ることができる。
また、搬送部材の角度が異なる搬送部５３を複数種類用意することにより、多数のパターンを自在に形成でき、微調整も容易となる。

上記各実施形態では粉体としてトナーを用いる廃トナー回収容器１４を例示したが、トナー以外の粉体を回収して蓄積する容器においても同様に実施することができる。また、トナー収容器としても同様に実施することができる。

本発明の第１の実施形態における画像形成装置の概要正面図である。 廃トナー回収容器の全体斜視図である。 廃トナー回収容器の各搬送部における搬送方向を示す斜視図である。 攪拌板の往復運動を示す概要断面図である。 廃トナー回収容器における全体的な搬送流れを示す斜視図である。 攪拌板を支持部材により支持したときの、往復運動により搬送方向が支持部材を境にして逆転するメカニズムを説明する図である。 第２の実施形態における攪拌板の要部分解斜視図である。 均一搬送を得るための想定構成図である。 均一搬送を得るための他の想定構成図である。

符号の説明

１４ 粉体収容器としての廃トナー回収容器
２０ 粉体入口部としての廃トナー入口部
２４ 粉体搬送手段としての廃トナー搬送手段
３３ 搬送部
３４ 粉体検知手段としての廃トナー満杯検知手段

Claims (12)

1. 粉体入口部と、粉体検知手段とを備え、粉体を蓄積する粉体収容器において、
   上記粉体入口部と上記粉体検知手段との間に、略水平方向に移動する粉体搬送手段を備え、該粉体搬送手段は略水平面の異なる位置に上記移動により搬送力を生じさせ且つそれぞれ搬送方向が異なる複数の搬送部を有し、上記粉体検知手段の近傍が早期に充填されないように上記搬送部の配置パターンが決定されていることを特徴とする粉体収容器。
2. 請求項１に記載の粉体収容器において、
   上記複数の搬送部の搬送方向の少なくとも一つは上記粉体検知手段に近づく方向であり、少なくとも一つは上記粉体検知手段から遠ざかる方向であることを特徴とする粉体収容器。
3. 請求項１又は２に記載の粉体収容器において、
   上記粉体搬送手段が略往復運動するように構成され、上記各搬送部は上記粉体搬送手段の移動方向に対して略水平面上で角度を有する複数の搬送部材から構成されていることを特徴とする粉体収容器。
4. 請求項３に記載の粉体収容器において、
   上記複数の搬送部が一体に構成されていることを特徴とする粉体収容器。
5. 請求項３に記載の粉体収容器において、
   上記粉体搬送手段が、複数の区画を有する枠体を有し、上記複数の搬送部が個別に形成されて上記各区画に着脱自在に設けられていることを特徴とする粉体収容器。
6. 請求項１乃至５のうちのいずれかに記載の粉体収容器において、
   上記搬送部によって生じる粉体の流れを規制する仕切り板を有していることを特徴とする粉体収容器。
7. 請求項６に記載の粉体収容器において、
   上記仕切り板が上記搬送部と一体成形されていることを特徴とする粉体収容器。
8. 請求項６に記載の粉体収容器において、
   上記仕切り板が上記搬送部の上部と下部のうちいずれか一方又は双方に設けられていることを特徴とする粉体収容器。
9. 請求項３、４又は５に記載の粉体収容器において、
   容器底面側に上記粉体搬送手段を容器下面側から支持する支持部材を設け、該支持部材の位置を変更することによって粉体の送り方向を制御することを特徴とする粉体収容器。
10. 請求項１乃至９のうちのいずれかに記載の構成を有するトナー収容器。
11. 請求項１乃至９のうちのいずれかに記載の構成を有する廃トナー収容器。
12. 請求項１１に記載の廃トナー収容器を有する画像形成装置。

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