JP4809863B2 - 現像剤収容装置、画像形成ユニット及び画像形成装置 - Google Patents

現像剤収容装置、画像形成ユニット及び画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は画像形成装置に関し、特に転写後に残留した現像剤を収容する現像剤収容装置に関する。
従来、画像形成装置において、転写後に感光体の表面に残留したトナーは、クリーニングブレードによって掻き取られ、掻き取られたトナー(廃トナー)は、現像剤収容装置に収容される。現像剤収容装置内部では、廃トナーが搬送手段により所定の方向へ搬送されている。そして、収容されたトナーの負荷により搬送手段によるトナーの搬送が停止される(例えば、特許文献1参照)。
特開2006−162941号公報(段落0042〜0051、図8)
しかしながら前記した従来の画像形成装置では、トナー収容装置内部でトナーが局所的に堆積し、この局所的に堆積したトナーによる負荷が高くなった場合にもトナー搬送が停止されるため、トナー収容装置内部に収容可能なトナー量に達するまでの十分な量のトナーを収容することができなかった。
本発明による現像剤収容装置は、現像剤を受入れて収容する現像剤収容部と、前記現像剤収容部に回転自在に配置されて、収容した前記現像剤を所定方向に搬送する現像剤搬送部材と、前記現像剤搬送部材に駆動力を伝達する駆動力伝達手段とを有し、
前記現像剤搬送部材は、前記駆動力伝達手段に駆動されて回転する回転軸と、前記回転軸の回転に伴って前記現像剤を前記所定方向に搬送すべく、所定のピッチで前記回転軸の周面に螺旋状に形成された螺旋羽根と、前記回転軸から植立する一対の支持部と、該支持部間に架けられて、前記回転軸から放射方向に所定距離離間し、前記回転軸からの高さが前記螺旋羽根より高い位置で螺旋状に延在する攪拌部とを備えた攪拌部材とを有し、
前記攪拌部材は、前記現像剤を、前記回転軸の回転に伴って攪拌し且つ前記所定方向に搬送することを特徴とする。
本発明による別の現像剤収容装置は、現像剤を受入れて収容する現像剤収容部と、前記現像剤収容部に回転自在に配置されて、収容した前記現像剤を所定方向に搬送する現像剤搬送部材と、前記現像剤搬送部材に駆動力を伝達する駆動力伝達手段とを有し、
前記現像剤搬送部材は、前記駆動力伝達手段に駆動されて回転する回転軸と、前記回転軸と前記螺旋羽根保持軸との間で回転力を伝達する駆動伝達部材と、前記螺旋羽根保持軸の回転に伴って前記現像剤を前記所定方向に搬送すべく、所定のピッチで前記螺旋羽根保持軸の周面に螺旋状に形成された螺旋羽根と、前記回転軸から植立する一対の支持部と、該支持部間に架けられて、前記回転軸から放射方向に所定距離離間し、前記回転軸からの高さが前記螺旋羽根より高い位置で螺旋状に延在する攪拌部とを備えた攪拌部材とを有し、
前記攪拌部材は、前記現像剤を、前記回転軸の回転に伴って攪拌し且つ前記所定方向に搬送することを特徴とする。
本発明によれば、現像剤収容部に収容した現像剤を、攪拌し所定方向に搬送するため、局所的に堆積した現像剤による負荷増大によって搬送能力が低下することがなく、収容可能な現像剤量に達するまでの十分な量の現像剤を収容することが可能となる。
実施の形態1.
図1は、本発明によるトナー収容装置を採用した実施の形態1の画像形成装置の要部構成を説明するための概略構成図である。
同図において、画像形成装置100は、例えはブラック(K)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の4色を印刷可能なカラー用電子写真式プリンタとしての構成を備えている。ロワーフレーム28には、用紙搬送ローラ16〜19を有する概ねS字状の用紙搬送路15が形成されており、この用紙搬送路15の上流側端部には、記録用紙を収納する給紙カセット20が配置され、下流側端部にはスタッカ21が設けられている。
用紙搬送路15には、給紙カセット20から記録用紙を繰り出す用紙繰り出し部22、繰り出された記録用紙を静電効果により転写ベルト11に付着させて搬送する搬送ベルトユニット24、及びトナー画像を記録用紙に定着させる定着部25が設けられている。
搬送ベルトユニット24とによって、転写ベルト11に付着して搬送される記録用紙を挟む位置に、記録用紙の搬送方向上流側より順にブラック(K)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)のトナーを収容する現像装置としての画像形成ユニット23K,23Y,23M,23C(これらを総称する場合は画像形成ユニット23と称す)が一列に、画像形成装置本体に対して着脱自在に配列されている。本実施の形態においては、これらの画像形成ユニット23K,23Y,23M,23Cの構成は同一であり、収容されているトナーの色のみが異なるため、ここではブラック(K)の画像形成ユニット23Kを例にとり、その内部構造を以下に説明する。
尚、図1中のX、Y、Zの各軸は、記録用紙13(図2)が画像形成ユニット23を通過する際の搬送方向にX軸をとり、後述する感光体1の回転軸方向にY軸をとり、これら両軸と直交する方向にZ軸をとっている。また、後述する他の図においてX、Y、Zの各軸が示される場合、これらの軸方向は、共通する方向を示すものとする。即ち、各図のXYZ軸は、各図の描写部分が、図1に示す画像形成装置100を構成する際の配置方向を示している。
図2は、ブラック(K)の画像形成ユニット23Kを、転写ローラ12、露光装置3、及び記録用紙13と共に模式的に示す概略構成図であり、図3は、画像形成ユニット23の外観斜視図である。
図2に示すように、画像形成ユニット23Kには、感光体1が矢印方向に回転可能に配置され、この感光体1の周囲には、その回転方向上流側から順に、感光体1の表面に一定の圧力で接触して電荷を供給して帯電させる帯電ローラ2、帯電された感光体1の表面に、例えばLEDヘッド等の光源による光を照射して静電潜像を形成する露光装置3が配設される。尚、この露光装置3は、画像形成装置100の本体側のアッパーカバー26(図1)に配設されている。
更に、静電潜像が形成された感光体1の表面に、所定色(ここではブラック)のトナーを付着させて現像を発生させる現像部110、感光体1上のトナー現像を記録用紙13に転写した際に残留した転写残トナーを除去して、廃トナー収集部111に落下させるクリーニングブレード9が配設されている。このためクリーニングブレード9は弾性体で形成され、そのエッジ部が感光体1の表面に一定の圧力で接触するように配置されている。廃トナー収集部111内には、落下した転写残トナー(以後、廃トナーと称す)104を後述するように所定方向(ここでは図面表方向)に搬送するスパイラルあるいはコイルスプリングからなる廃棄トナー搬送部材111aが備えられている。尚、これら各装置に用いられている回転体は、図示しない駆動源からギヤなどを経由して動力が伝達され回転する。
現像部110は、未使用のトナー4を収容し、その下部に形成された長孔形状のトナー供給口41からトナー4を供給するトナーカートリッジ5のトナー供給部31、トナー供給部31から供給されたトナー4を貯蔵するトナー貯蔵室112、感光体1に接触して配置される現像ローラ6、現像ローラ6にトナー4を供給するトナー供給ローラ8、現像ローラ6上のトナー4を均一に薄層化する現像ブレード7を有し、感光体1の表面に形成された静電潜像に現像ローラ6上のトナー4を付着させて顕像化、即ち現像する。また、図示しない現像ローラ電源、供給ローラ電源、及び現像ブレード電源をそれぞれ現像ローラ6、トナー供給ロ−ラ8、及び現像ブレード7へと接続し、所定のバイアス電圧を印加できるようしてある。
尚、現像ユニット23Kは、後述するトナーカートリッジ5を、トナー供給ローラ8の上方において、着脱自在に配置するように構成されているものであり、以後、現像ユニット23の、着脱自在なトナーカートリッジ5を除いた部分を現像ユニット本体23aと称す。現像ユニット本体23aは、外側が筐体10で囲まれ、その上にトナー貯蔵室112ヘトナーを供給するためのトナーカートリッジ5が配置され、トナーカートリッジ5からのトナー補給を受けるためのトナー補給口(図示せず)を、トナーカートリッジ5のトナー供給口41に対向する位置に設けている。
現像ローラ6とトナー供給ローラ8とは、一定の圧力で当接するように、互いに平行に配置され、それぞれ同図に示される矢印の方向(同方向)に回転する。また、現像ブレード7と現像ローラ6とは、同図に示すように、例えば現像ブレード7の折り曲げ部分が現像ローラ6の周面に一定の圧力で接触するように、互いに平行に配置される。尚、これら各装置に用いられている回転体は、図示しない駆動源からギヤなどを経由して動力が伝達されて回転する。
図1に示すように、上記した4つの現像ユニット23の各感光体1に対向する位置には、それぞれ導電性のゴム等によって形成された転写ローラ12が、記録用紙13(図2)を静電吸引して搬送する転写ベルト11を介して圧接された状態で配設されている。これらの転写ローラ12は、感光体1上のトナー現像を記録用紙13(図2)に転写するが、この転写時に、各感光体1の表面電位とこれらの各感光体に対向して配置された各転写ローラ12の表面電位に所定の電位差を持たせるための電位が印加される。
定着部25(図1)は、内部に加熱ローラとバックアップローラとを有し、上記した4組の現像ユニット23と転写ローラ12とによって、図2に示すように記録用紙13上に順次重ねて転写された各色の転写済みトナー14を加圧・加熱することによって定着する。ここで定着された記録用紙13は、後段の用紙搬送ローラ18,19によって、記録用紙のスタッカ21に搬送される。
また、図3に示すように、トナーカートリッジ5には、未使用のトナー4を収納する上記したトナー供給部31と、前記した廃トナー収集部111に落下し、後述するように廃棄トナー搬送部材111aを含む図示しない搬送手段によって搬送される廃トナー104を収納するトナー収容部33が並んで配設されている。尚、図3は、廃トナー収集部111の内部に備えられてスパイラル状に形成された廃棄トナー搬送部材111aの一部が見えるように、一部切り欠いた状態となっている。
即ち、感光体1上に転写残トナーとして付着した廃トナー104は、クリーニングブレード9によって掻き取られて廃トナー収集部111に落下し、廃棄トナー搬送部材111aによって順次矢印A方向(図3)に、サイドフレーム32に向けて搬送される。サイドフレーム32の内部に至った廃トナー104は、サイドフレーム32内に配置されたキャタピラ状の搬送ベルト(図示せず)によって、トナー収容部33に形成された後述するトナー回収口33a(図4)に導かれ、トナー回収口33aからトナー収容部33内に収容される。
図4は、本発明によるトナー収容部33を備えた実施の形態1のトナーカートリッジ5の内部構成を示す内部構成図である。
同図に示すように、現像剤収容装置としてのトナーカートリッジ5は、トナー供給部31とトナー収容部33とが中央部隔壁35を介して隣接して配置されており、トナー収容部33の内部の下部位置には、トナー搬送部材51が備えられている。またトナー収容部33には、トナーカートリッジ5を現像ユニット本体23aに装着した際に、サイドフレーム32に備えられて前記した搬送ベルト等によって搬送された廃トナー104を排出する略円筒状のトナー排出部32aが嵌入する受入部(図示せず)が形成されており、この受入部に形成されたトナー回収口33aから、トナー排出部32aから排出される廃トナー104をトナー収容部33の内部に収納する。
図5(a)はトナー搬送部材51の外観斜視図であり、同図(b)はトナー搬送部材51を、同図(a)のD−D線で切る中央部の断面を示す要部断面図である。
図5に示すように、トナー搬送部材51は、軸部51a、軸部51aの周面に所定のピッチP1で螺旋状に形成された螺旋羽根51b、軸部51aの一方の端部に形成されて軸受け回転部53a,53bを備えた回転ギヤ53、及び軸部51aに固定された攪拌部材52からなる。
攪拌部材52は、軸部51aの両端近傍の互いに軸回転方向において180°ずれた位置から放射方向に所定の高さで形成された一対の支持部52b,52cと、各支持部の先端間に架けられて、軸部51aから所定距離離間した位置で軸回転方向の半周にわたって螺旋状に延在する攪拌部52aとからなる。そして螺旋羽根51bの最端部の外周部には、後述するようにトナー搬送部材51の回転を検出するための磁石54が配設されている。
尚、ここでの攪拌部材52の螺旋のピッチP2は、一対の支持部52b,52c間の距離をWとすると、P2=2・W となる。また、攪拌部52aの軸部51aからの高さが螺旋羽根51bの高さよりも高い位置となるように一対の支持部52b,52cの高さが設定されている。
尚、ここでは、攪拌部材52の攪拌部52aが、軸部51aの両端近傍間で、軸回りを半周するように螺旋状に形成したが、ピッチP2がP1よりも長く、軸回りを1/4周〜2周程度となるように形成するのが望ましい。
図4に示すように、このトナー搬送部材51は、中央部隔壁35、及び中央部隔壁35とによってギヤボック55を形成するフレーム56によって、軸受け回転部53b,53aがそれぞれ回転自在に保持され、また先端部51cがトナー収容部33の側壁部に形成された軸受け孔33bによって回転自在に保持されている。このように、トナー搬送部材51は、トナー収容部33の内部にあって、軸部51aがトナー回収口33aの下方に位置し、回転ギヤ53がギヤボックス55内に備えられ、螺旋羽根51bの端部がトナー回収口33aの近傍に位置する底辺部においてトナー収容部33の長手方向(Y軸方向)に延在して回転自在に保持される。
一方、トナー供給部31には、中央部隔壁35とこのトナー供給部31の側壁とによって回転自在に保持された駆動伝達軸63が貫通しており、この駆動伝達軸63の各端部には、ギヤボックス55内において連結ギヤ62が固着され、側壁の外側においてカートリッジギヤ64が固着されている。
カートリッジギヤ64は、トナーカートリッジ5を現像ユニット本体23a(図2)に装着した際に、現像ユニット本体23aに備えられた駆動ギヤ40と噛合し、図示しない駆動源から所定の伝達経路を経て伝達される駆動力をこの駆動ギヤ40から受けて矢印C方向に回転する。またこの駆動伝達軸63の端部に固定された連結ギヤ62は、回転ギヤ53と噛合してギヤボックス55内に回転自在に保持される中間ギヤ61と噛合している。これにより、図示しない駆動源から伝達される駆動力が、最終的にトナー搬送部材51に伝わり、後述する所定のタイミングで、トナー搬送部材51が矢印C方向に回転駆動される。尚トナー搬送部材51の回転周期は、例えば0.8秒程度に設定される。
回転検出部57は、トナー収容部33の外部となる現像ユニット本体23aの、最端部の螺旋羽根51bに配設された磁石54が、トナー搬送部材51の矢印C方向回転に同期して周期的に接近する隣接位置に配置され、磁石54の接近による磁気の変化を検出することによってトナー搬送部材51の回転を検出し、この回転情報を後述する警告制御部151に送信する。
図6は、この警告制御部151を含む回転看視系の構成を示すブロック図である。同図に示すように、この制御系は、回転検出部57(図4も参照)、警告制御部151、及び操作者が確認できる画像形成装置100の所定位置に配置されたオペレーションパネル152で構成されている。
回転検出部57は、前記したように、トナー搬送部材51の回転に同期する回転情報、例えばパルス状の回転同期信号を警告制御部151に送信する。警告制御部151は、この回転同期信号のパルスで内蔵するタイマー151aをゼロリセットし、タイマー151aがリセットされずに所定時間、例えば4.0秒程度(トナー搬送部材51の5回転分に相当する)をカウントした段階で、後述するようにトナー収容部33に収容する廃トナーがフル状態になったと判断し、オペレーションパネル152に対してこれを知らせる警告を表示するよう指示する。オペレーションパネル152は、この指示を受けて、例えば所定の発光手段をフラッシングさせて、使用者に、トナー収容部33の廃トナー104がフル状態であることを警告する。
以上の構成において、先ず画像形成装置100の動作について図1を参照しながら説明する。
印刷が起動されると、画像形成装置100は、図1に示す用紙繰り出し部22によって、給紙カセット20から記録用紙を繰り出し、この記録用紙を用紙搬送路15に沿って下流側に搬送し、搬送ローラ17の下流では搬送ベルトユニット24で搬送する。この搬送ベルトユニット24による搬送過程で、画像形成ユニット23K,23Y,23M,23Cによって個々に形成したトナー画像を、転写ローラ12により順次記録用紙の記録面上に転写し、更に定着部25によって記録面上へのトナー画像の定着を行った後、印刷済みの記録用紙をスタッカ21へ搬送する。
次に、この時の画像形成ユニット23の動作について、図2及び図3を参照しながら以下に説明する。
画像形成ユニット23では、トナーカートリッジ5から供給されたトナー4をトナー供給ローラ8により現像ローラ6に供給し、現像ローラ6に供給したトナー4を現像ブレード7により均一な厚さに均す。そして、感光体1上に露光装置3によって形成さられた静電潜像を均一化されたトナー4によって顕像化、即ち現像する。こうして感光体1上に形成されたトナー現像は、転写ベルト11及び転写ローラ12によって記録媒体13に電気的に転写される。
記録媒体13上に転写されず、感光体1表面に残ったトナー4は、クリーニングブレード9により掻き取られ、廃トナー収集部111内に廃トナー104として蓄積する。廃トナー収集部111内に蓄積した廃トナー104は、廃トナー収集部111内に配設されたスパイラル状の廃棄トナー搬送部材111aによって、順次矢印A方向(図3)に、サイドフレーム32に向けて搬送される。サイドフレーム32の内部に至った廃トナー104は、サイドフレーム32内に配置されたキャタピラ状の搬送ベルト(図示せず)によって、トナー収容部33に形成されたトナー回収口33a(図4)に導かれ、トナー回収口33aからトナー収容部33内に収容される。
尚、転写残トナーとして回収した廃トナー104は、クリーニングブレード9での掻き取りや、この廃トナーを収容するトナー収容部33に至るまでの搬送手段でのストレスにより、いわゆる「軟凝集」し易い状態となっている。ここでいう「軟凝集」について以下に説明する。
トナーは、例えば、トナー母粒子(ポリエステルやステレン−アクリル共重合体を結着樹脂とした、約5〜8μmの粒子)に7〜100nm程度の外添剤(シリカやチタニア、アルミナなど)が外添(トナー母粒子の表面に外添剤が付着した状態)されたものである。そのため、廃トナーのように上記したストレスが加わると、トナー母粒子から外添剤が脱離したり、トナー母粒子に外添剤が埋没したりしてトナー母粒子表面から外添剤がなくなり、これによりトナー母粒子同士がくっつきやすくなる。このため廃トナーは凝集しやすくなる。ただし、この場合の凝集は熱的に完全に融着した凝集物とことなり、外力(たとえば、撹拌など)により凝集した粒子が、ばらけやすくなっている。ここでは、このような凝集を「軟凝集」と称す。
次に、トナーカートリッジ5のトナー収容部33の動作について、図7〜図12を参照しながら以下に説明する。図7〜図9は、トナーの搬送過程の様子を、トナーカートリッジ5をトナー回収口33aに比較的近い図4のB−B線で切る断面位置で示した動作説明図であり、図10〜図12は、トナーの搬送過程の様子を、図4と同じ位置から見た動作説明図であって、それぞれが図7〜図9の各搬送過程に対応している。尚、図10〜図12では、煩雑さを避けるため駆動伝達軸63、中間ギヤ61、連結ギヤ62の描写を省いている。
トナー搬送部材51が、前記したように画像形成装置100の図示しない駆動源から伝達される駆動力を受けて矢印C方向に回転すると、トナー回収口33aから内部に収容される廃トナー104が螺旋羽根51bによって順次矢印A方向(図4)に搬送される。廃トナーの回収が進むと、図7に示すようにトナー回収口33aの近傍の螺旋羽根51bの周りに廃トナー104が堆積する。
上記したように、ここに堆積した廃トナー104は軟凝集しやすくなっており、そのため、満杯でなくても局所的に軟凝集するため、この堆積量が増大すると、螺旋羽根51bが受ける負荷が増大して搬送力低下を招く等の不都合を生ずるが、螺旋羽根51bの周りに螺旋状に形成された攪拌部材52の攪拌部52aがトナー搬送部材51のC方向回転に伴って、軟凝集した堆積した廃トナー104をほぐして攪拌し、図7の状態から図8を経て図9の状態へと均し、負荷が増大するのを防ぐ。
この間、均された廃トナー104は、螺旋羽根51bによって、図10の状態から図11を経て図12の状態へと順次矢印A方向に搬送されるが、攪拌部材52の攪拌部52aは、堆積した廃トナー104を攪拌すると共に攪拌した廃トナーを矢印A方向へと導く力が生じるように螺旋状に形成されているため、攪拌部52aによる搬送作用が更に加算される。このように、撹拌部材52は、その攪拌部52aが螺旋状に形成されているため、図7〜図9に示すように攪拌によって廃トナー104を均すのに加え、図10〜図12に示す、廃トナー104の矢印A方向への搬送を補助する役目も果たす。
以上のように本実施の形態1のトナーカートリッジのトナー収容部33によれば、トナー搬送部材51の攪拌部52aが螺旋状に形成されているため、この攪拌部により螺旋羽根51bの周囲に堆積する廃トナー104を攪拌して均す効果と、この攪拌と同時に廃トナー104をトナー回収口33aから離間する方向への搬送する効果が得られる。これによりトナー回収口33aの近傍に廃トナー104が堆積してしまうことによる、トナー搬送部材51の回転負荷の増大、廃トナー104の堆積状態のかたより等が防げ、廃トナーをトナー収容部内に均一に収納することが可能になると共に、廃トナー104の搬送を効率的に行なうことが可能となる。
実施の形態2.
図13は、本発明によるトナー収容部23を備えた実施の形態2のトナーカートリッジ205の内部構成を示す内部構成図である。
現像剤収容装置としてのトナーカートリッジ205を装着する画像形成ユニットが、前記した図2に示すトナーカートリッジ5と主に異なる点は、トナー攪拌部材251の構成、及びこのトナー攪拌部材251の回転を看視する回転看視系の構成である。従って、このトナーカートリッジ205を採用する画像形成装置が、前記した実施の形態1の画像形成装置100(図1)と共通する部分には同符号を付して、或いは図面を省いて説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。尚、本実施の形態の画像形成装置の要部構成は、トナーカートリッジ205以外の図1に示す範囲において、実施の形態1の画像形成装置100の要部構成と共通するため、必要に応じて図1を参照する。
図13に示すように、トナーカートリッジ205は、トナー供給部31とトナー収容部233とが中央部隔壁35を介して隣接して配置されており、トナー収容部233の内部の下部位置には、トナー搬送部材251が備えられている。またトナー収容部233には、トナーカートリッジ205を現像ユニット本体23a(図2参照)に装着した際に、サイドフレーム32(図3参照)に備えられて前記した搬送ベルト等によって搬送された廃トナーを排出する略円筒状のトナー排出部32aが嵌入する受入部(図示せず)が形成されており、この受入部に形成されたトナー回収口33aから、トナー排出部32aから排出される廃トナー104をトナー収容部233の内部に収納する。
図14(a)はトナー搬送部材251の外観斜視図であり、同図(b)はトナー搬送部材251を、同図(a)のF−F線で切る中央部の断面を示す要部断面図である。
図14に示すように、トナー搬送部材251は、軸部251a、軸部251aの一方の端部に形成されて軸受け回転部53a,53bを備えた回転ギヤ53、軸部251aに固定された攪拌部材251b、軸部251aに摺動回転可能に保持された螺旋羽根部材252からなる。
攪拌部材251bは、軸部251aの両端近傍の位置から同放射方向に所定の高で形成され一対の支持部251d、251eと各支持部間に架けられて軸部251aから所定距離離間する攪拌部251cとが連続してコ字状に形成されている。螺旋羽根部材252は、内部に軸部251aが貫通するように配置されたパイプ形状の螺旋羽根保持軸252aと、この螺旋羽根保持軸252aの周面に所定のピッチP1で螺旋状に形成された螺旋羽根252bとからなる。この螺旋羽根保持軸252aとその内部を貫通する軸部251aの間には、図14(b)に示すように、この間に所定の摩擦が生じるように、駆動伝達部材としての圧縮された状態のスポンジ253が配設されている。そして螺旋羽根252bの最端部の外周部には、後述するように螺旋羽根部材252の回転を検出するための磁石54が配設されている。
尚、攪拌部材251bの攪拌部251cの軸部251aの中心からの高さが螺旋羽根252bの高さよりも高い位置となるように一対の支持部251d,251eの高さが設定されている。
図13に示すように、このトナー搬送部材251は、中央部隔壁35、及び中央部隔壁35とによってギヤボック55を形成するフレーム56によって、軸受け回転部53b,53aが回転自在に保持され、また先端部251fがトナー収容部233の側壁部に形成された軸受け孔33bによって回転自在に保持されている。このように、トナー搬送部材251は、トナー収容部33の内部にあって、軸部251aがトナー回収口33aの下方に位置し、回転ギヤ53がギヤボックス55内に備えられ、螺旋羽根252bの端部がトナー回収口33aの近傍に位置する底辺部においてトナー収容部233の長手方向(Y軸方向)に延在して回転自在に保持される。
一方、トナー供給部31には、中央部隔壁35とこのトナー供給部31の側壁とによって回転自在に保持された駆動伝達軸63が貫通しており、この駆動伝達軸63の各端部には、ギヤボックス55内において連結ギヤ62が固着され、側壁の外側においてカートリッジギヤ64が固着されている。
カートリッジギヤ64は、トナーカートリッジ205を現像ユニット本体23a(図2)に装着した際に、現像ユニット本体23aに備えられた駆動ギヤ40と噛合し、図示しない駆動源から所定の伝達経路を経て伝達される駆動力をこの駆動ギヤ40から受けて矢印C方向に回転する。またこの駆動伝達軸63の端部に固定された連結ギヤ62は、回転ギヤ53と噛合してギヤボックス55内に回転自在に保持される中間ギヤ61と噛合している。これにより、図示しない駆動源から伝達される駆動力が、最終的にトナー搬送部材251に伝わり、後述する所定のタイミングで、トナー搬送部材251が矢印C方向に回転駆動される。
回転検出部57は、トナー収容部233の外部となる現像ユニット本体23aの、最端部の螺旋羽根252bに配設された磁石54が、螺旋羽根部材252の矢印C方向回転に同期して周期的に接近する隣接位置に配置され、磁石54の接近による磁気の変化を検出することによって螺旋羽根部材252の回転を検出し、この回転情報を後述する警告制御部301(図15)に送信する。
図15は、この警告制御部301を含む回転看視系の構成を示すブロック図である。同図に示すように、この制御系は、回転検出部57(図13も参照)、警告制御部301、及び操作者が確認できる画像形成装置100の所定位置に配置されたオペレーションパネル302で構成されている。
回転検出部57は、前記したように、螺旋羽根部材252の回転に同期する回転情報、例えばパルス状の回転同期信号を警告制御部301に送信する。警告制御部301は、この回転同期信号のパルスで内蔵するタイマー301aをゼロリセットし、タイマー301aがリセットされずに所定時間、例えば24秒程度(螺旋羽根部材252の30回転分に相当する)をカウントした段階で、後述するようにトナー収容部233に収容する廃トナーがフル状態になったと判断し、オペレーションパネル302に対してこれを知らせる警告を表示するよう指示する。オペレーションパネル302は、この指示を受けて、例えば所定の発光手段をフラッシングさせて、使用者に、トナー収容部233の廃トナー104がフル状態であることを警告する。
以上の構成において、本実施の形態における画像形成装置100の動作について以下に説明する。尚、トナーカートリッジ205のトナー収容部233以外の動作については、前記した実施の形態1で説明した通りであるのでここでの説明は省略し、トナー収容部233の動作及びこれに関連する部分を重点的に、図16〜図19を参照しながら説明する。図16〜図18は、トナーの搬送過程の様子を、トナーカートリッジ205をトナー回収口33aに比較的近い図13のE−E線で切る断面位置で示した動作説明図であり、図19は図16において点線で囲んだ領域Mの部分を拡大した部分拡大図である。
トナー搬送部材251が、前記したように画像形成装置の図示しない駆動源から伝達される駆動力を受けてその軸部251aが矢印C方向に回転すると、スポンジ253(図14(b))を介して発生する、軸部251aと螺旋羽根保持軸252a間の摩擦により、螺旋羽根部材252に矢印C方向の駆動力Fs(図19)が発生し、螺旋羽根252bが同方向に回転する。この回転によって、トナー回収口33aから内部に収容される廃トナー104が螺旋羽根252bによって順次矢印A方向(図13)に搬送される。廃トナー104の回収が進むと、図16に示すようにトナー回収口33aの近傍の螺旋羽根252bの周りに廃トナー104が堆積する。
上記したように、ここに堆積した廃トナー104は前記したように軟凝集しやすくなっており、そのため、満杯でなくても局所的に軟凝集するため、この堆積量が増大すると、螺旋羽根252bが受ける負荷Ft(図19)が徐々に大きくなり、やがて駆動力Fs以上となると、軸部251aが空転し螺旋羽根部材252の回転は停止する。
しかしながら、螺旋羽根部材252の回転は停止しても、軸部251a及びこの軸部251aと一体的に形成された攪拌部材251bは回転を続けるため、図17に示すように片寄った廃トナー104を均していく。廃トナー104が攪拌部材251bによって均されていくと堆積した廃トナー104による負荷Ftが徐々に小さくなり、やがて負荷Ftが螺旋羽根部材252の駆動力Fsより小さくなった時点で螺旋羽根部材252の回転が再開し、図18に示すように、螺旋羽根252bによる廃トナー104の、矢印A方向搬送が続く。
更に廃トナー104の回収が進んでトナー収容部233に収容する廃トナー104がフル状態になると、螺旋羽根252bが受ける負荷Ftが螺旋羽根部材252の駆動力Fsを超えたままとなり、螺旋羽根部材252の回転も停止したままとなる。このとき図15に示す警告制御部301は、螺旋羽根部材252の回転を検出する回転検出部57から螺旋羽根部材252の回転に同期した回転同期信号を所定時間以上にわたって得られなくなるため、所定時間を越えた段階でオペレーションパネル302に対して警告を表示するよう指示する。オペレーションパネル302は、この指示を受けて例えば所定の発光手段をフラッシングさせ、使用者にトナー収容部233に収容された廃トナー104がフル状態であることを警告する。
尚、螺旋羽根部材252の回転が停止してから、警告を発するまでの時間について、ここでは仮に24秒程度としたが、現像剤収容装置の条件などにより、任意に設定可能としてもよい。
また、本実施の形態では、駆動伝達部材として、スポンジ253を介して発生する摩擦によって螺旋羽根部材252に回転を伝達する構成例を示したが、これに限定されるものではなく、駆動を伝達する手段として例えば、噛合いや嵌合を利用することもできる。また、本実施の形態では、磁気を利用して螺旋羽根部材252の回転を検出する構成を示したが、これに限定されるものではなく、例えば電気、光、自重落下等を利用して回転を検出するように構成してもよい。
以上のように、本実施の形態2のトナーカートリッジのトナー収容部233によれば、トナー搬送部材251に攪拌部材251bを設けることにより、廃トナー104を攪拌して均しながら搬送するため、トナー回収口33aの近傍に廃トナー104が堆積してしまうことによる、トナー搬送部材251の回転負荷の増大、廃トナー104の堆積状態のかたより等が防げ、廃トナー104をトナー収容部内に均一に収納することが可能になる。またトナー収容部233に収容された廃トナー104がフル状態になったとき、螺旋羽根部材252の回転が停止する構成になっているため、螺旋羽根部材252の回転を看視して、廃トナー104がフル状態であることを警告できる。
実施の形態3.
図20(a)は、本発明によるトナー収容部に採用される実施の形態3のトナー搬送部材351の外観斜視図であり、同図(b)はトナー搬送部材351を、同図(a)のG−G線で切る中央部の断面を示す要部断面図である。
このトナー搬送部材351を採用する画像形成装置が、前記した実施の形態1の画像形成装置100(図1)と共通する部分には同符号を付して、或いは図面を省いて説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。また、本実施の形態のトナーカートリッジの要部構成は、トナー搬送部材351以外において図13に示す実施の形態2のトナーカートリッジ205の要部構成と共通するため、必要に応じて図13を参照する。
図20に示す本実施の形態のトナー搬送部材351は、軸部351a、軸部351aの一方の端部に形成されて軸受け回転部53a,53bを備えた回転ギヤ53、軸部351aに固定された攪拌部材351b、軸部351aに摺動回転可能に保持された螺旋羽根部材352からなり、図5に示す実施の形態1のトナー搬送部材51と図14に示す実施の形態2のトナー搬送部材251の各特徴を組み合わせた構成を持つ。
即ち、螺旋羽根部材352は、図14に示す螺旋羽根部材252同一の構成であり、内部に軸部351aが貫通するように配置されたパイプ形状の螺旋羽根保持軸352aと、この螺旋羽根保持軸352aの周面に所定のピッチP1で螺旋状に形成された螺旋羽根352bとからなる。
一方、軸部351aに固定された攪拌部材351bは、図5に示す攪拌部材52と同様に、軸部351aの両端近傍の互いに軸回転方向において180°ずれた位置から放射方向に所定の高で形成された一対の支持部351d,351eと、各支持部の先端間に架けられて、軸部351aから所定距離離間した位置で軸回転方向の半周にわたって螺旋状に延在する攪拌部351cとからなる。そして螺旋羽根保持軸352aとその内部を貫通する軸部351aの間には、図20(b)に示すように、この間に所定の摩擦が生じるように、駆動伝達部材としての圧縮された状態のスポンジ253が配設されている。そして螺旋羽根352bの最端部の外周部には、螺旋羽根部材352の回転を検出するための磁石54が配設されている。
尚、攪拌部材351bの攪拌部351cの軸部251aの中心からの高さが螺旋羽根352bの高さよりも高い位置となるように一対の支持部351d,351eの高さが設定されている。
以上のように構成された螺旋羽根部材352を、例えば図13に示すトナーカートリッジ205の螺旋羽根部材252に代えて設置したときの廃トナーの搬送動作について説明する。
トナー搬送部材351が、前記したように画像形成装置の図示しない駆動源から伝達される駆動力を受けてその軸部351aが矢印C方向に回転すると、スポンジ253(図20(b))を介して発生する、軸部351aと螺旋羽根保持軸352a間の摩擦により、螺旋羽根部材352に矢印C方向の駆動力Fs(図19)が発生し、螺旋羽根352bが同方向に回転する。この回転によって、トナー回収口33aから内部に収容される廃トナー104が螺旋羽根352bによって順次矢印A方向(図13)に搬送される。
このように摩擦部材としてのスポンジ253の働きにより、軸部351aと螺旋羽根部材352が一体的に回転している間は、前記したトナー搬送部材52(図5)を採用する実施の形態1のトナーカートリッジ5(図4)と全く同じ動作となる。即ち、攪拌部材351bは、その攪拌部351cが螺旋状に形成されているため、攪拌によって廃トナー104を均すのに加え、廃トナー104の矢印A方向への搬送を補助する役目も果たす。
その後局所的な軟凝集によって堆積量が増大して螺旋羽根352bが受ける負荷Ft(図19)が徐々に大きくなって駆動力Fs以上となると、軸部351aが空転し螺旋羽根部材352の回転は停止するが、実施の形態2で説明した動作と同様に、軸部351a及びこの軸部351aと一体的に形成された攪拌部材351bが回転を続けるため、片寄った廃トナー104を均していくために負荷Ftが徐々に小さくなり、やがて負荷Ftが螺旋羽根部材352の駆動力Fsより小さくなった時点で螺旋羽根部材352の回転が再開し、螺旋羽根352bによる廃トナー104の、矢印A方向搬送が続く。
その後、更に廃トナー104の回収が進んで、トナー収容部233(図13)に収容する廃トナー104がフル状態になったときの空転による螺旋羽根部材352の回転停止、この回転停止に基づく図15に示す警告制御部301による、トナー収容部233に収容された廃トナー104がフル状態であることの使用者への警告動作は、前記した実施の形態2での動作と同じであるためここでの説明は省略する。
以上のように、本実施の形態3のトナー搬送部材351を採用するトナーカートリッジのトナー収容部によれば、トナー搬送部材351の攪拌部351cが螺旋状に形成されているため、この攪拌部により螺旋羽根の周囲に堆積する廃トナーを攪拌して均す効果と、この攪拌と同時に廃トナーをトナー回収口から離間する方向への搬送する効果が得られる。これによりトナー回収口33aの近傍に廃トナー104が堆積してしまうことによる、トナー搬送部材351の回転負荷の増大、廃トナーの堆積状態のかたより等が防げ、廃トナーをトナー収容部内に均一に収納することが可能になると共に、廃トナーの搬送を効率的に行なうことが可能となる。
更に、トナー収容部233に収容された廃トナー104がフル状態になったとき、螺旋羽根部材の回転が停止する構成になっているため、螺旋羽根部材の回転を看視して、廃トナー104がフル状態であることを警告できる。
尚、前記した各実施の形態では、撹拌部材として1本の断面円状の丸棒で形成した例を示したが、これに限定されるものではなく、断面形状が例えば三角、四角、多角形等の部材を2本以上にして形成してもよいなど種々の態様を取り得るものである。
各実施の形態では、プリンタとしての機能を備えた画像形成装置を例にあげて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ファクシミリ装置、複写機、MFP(Multifunction Peripherals)等にも適用可能である。
本発明によるトナー収容装置を採用した実施の形態1の画像形成装置の要部構成を説明するための概略構成図である。 ブラック(K)の画像形成ユニットを、転写ローラ、露光装置、及び記録用紙と共に模式的に示す概略構成図である。 本発明による画像形成ユニットの外観斜視図である。 本発明によるトナー収容部を備えた実施の形態1のトナーカートリッジの内部構成を示す内部構成図である。 (a)は実施の形態1のトナー搬送部材の外観斜視図であり、(b)はトナー搬送部材を、(a)のD−D線で切る中央部の断面を示す要部断面図である。 実施の形態1における警告制御部を含む回転看視系の構成を示すブロック図である。 実施の形態1におけるトナーの搬送過程の様子を、トナーカートリッジ図4のB−B線で切る断面位置で示した動作説明図である。 実施の形態1におけるトナーの搬送過程の様子を、トナーカートリッジ図4のB−B線で切る断面位置で示した動作説明図である。 実施の形態1におけるトナーの搬送過程の様子を、トナーカートリッジ図4のB−B線で切る断面位置で示した動作説明図である。 実施の形態1におけるトナーの搬送過程の様子を、図4と同じ位置から見た動作説明図である。 実施の形態1におけるトナーの搬送過程の様子を、図4と同じ位置から見た動作説明図である。 実施の形態1におけるトナーの搬送過程の様子を、図4と同じ位置から見た動作説明図である。 本発明によるトナー収容部を備えた実施の形態2のトナーカートリッジの内部構成を示す内部構成図である。 (a)は実施の形態2のトナー搬送部材の外観斜視図であり、(b)はトナー搬送部材を、(a)のF−F線で切る中央部の断面を示す要部断面図である。 実施の形態2における警告制御部を含む回転看視系の構成を示すブロック図である。 実施の形態2におけるトナーの搬送過程の様子を、トナーカートリッジ図13のE−E線で切る断面位置で示した動作説明図である。 実施の形態2におけるトナーの搬送過程の様子を、トナーカートリッジ図13のE−E線で切る断面位置で示した動作説明図である。 実施の形態2におけるトナーの搬送過程の様子を、トナーカートリッジ図13のE−E線で切る断面位置で示した動作説明図である。 図16において点線で囲んだ領域Mの部分を拡大した部分拡大図である。 (a)は実施の形態3のトナー搬送部材の外観斜視図であり、(b)はトナー搬送部材を、(a)のG−G線で切る中央部の断面を示す要部断面図である。
符号の説明
1 感光体、 2 帯電ローラ、 3 露光装置、 4 トナー、 5 トナーカートリッジ、 6 現像ローラ、 7 現像ブレード、 8 トナー供給ローラ、 9 クリーニングブレード、 11 転写ベルト、 12 転写ローラ、 13 記録用紙、 14 転写済みトナー、 15 用紙搬送路、 16 用紙搬送ローラ、 17 用紙搬送ローラ、 18 用紙搬送ローラ、 19 用紙搬送ローラ、 20 給紙カセット、 21 スタッカ、 22 用紙繰り出し部、 23 画像形成ユニット、 23a 現像ユニット本体、 24 搬送ベルトユニット、 25 定着部、 26 アッパーカバー、 28 ロワーフレーム、 30 アッパーカバー、 31 トナー供給部、 32 サイドフレーム、 32a トナー排出部、 33 トナー収容部、 33a トナー回収口、 33b 軸受け孔、 35 中央部隔壁、 40 駆動ギヤ、 41 トナー供給口、 51 トナー搬送部材、 51a 軸部、 51b 螺旋羽根、 51c 先端部、 52 攪拌部材、 52a 攪拌部、 52b,52c 支持部、 53 回転ギヤ、 53a,53b 軸受け回転部、 54 磁石、 55 ギヤボックス、 56 フレーム、 57 回転検出部、 61 中間ギヤ、 62 連結ギヤ、 63 駆動伝達軸、 64 カートリッジギヤ、 100 画像形成装置、 104 廃トナー、 110 現像部、 111 廃トナー収集部、 111a 廃棄トナー搬送部材、 112 トナー貯蔵室、 151 警告制御部、 151a タイマー、 152 オペレーションパネル、 205 トナーカートリッジ、 233 トナー収容部、 251 トナー搬送部材、 251a 軸部、 251b 攪拌部材、 251c 攪拌部、 251d,251e 支持部、 251f 先端部、 252 螺旋羽根部材、 252a 螺旋羽根保持軸、 252b 螺旋羽根、 253 スポンジ、 301 警告制御部、 301a タイマー、 302 オペレーションパネル、 351 トナー搬送部材、 351a 軸部、 351b 攪拌部材、 351c 攪拌部、 351d 支持部、 351e 支持部、 352 螺旋羽根部材、 352a 螺旋羽根保持軸、 352b 螺旋羽根。

Claims (13)

  1. 現像剤を受入れて収容する現像剤収容部と、
    前記現像剤収容部に回転自在に配置されて、収容した前記現像剤を所定方向に搬送する現像剤搬送部材と、
    前記現像剤搬送部材に駆動力を伝達する駆動力伝達手段と
    を有し、
    前記現像剤搬送部材は、
    前記駆動力伝達手段に駆動されて回転する回転軸と、
    前記回転軸の回転に伴って前記現像剤を前記所定方向に搬送すべく、所定のピッチで前記回転軸の周面に螺旋状に形成された螺旋羽根と、
    前記回転軸から植立する一対の支持部と、該支持部間に架けられて、前記回転軸から放射方向に所定距離離間し、前記回転軸からの高さが前記螺旋羽根より高い位置で螺旋状に延在する攪拌部とを備えた攪拌部材と
    を有し、
    前記攪拌部材は、前記現像剤を、前記回転軸の回転に伴って攪拌し且つ前記所定方向に搬送することを特徴とする現像剤収容装置。
  2. 前記螺旋状に延在する攪拌部のピッチが前記螺旋羽根のピッチよりも長いことを特徴とする請求項1記載の現像剤収容装置。
  3. 前記一対の支持部は、略前記螺旋羽根の両端部位置に形成されたことを特徴とする請求項1又は2記載の現像剤収容装置。
  4. 前記攪拌部は、前記回転軸回りを略1/4周〜2周するように形成されたことを特徴とする請求項3記載の現像剤収容装置。
  5. 現像剤を受入れて収容する現像剤収容部と、
    前記現像剤収容部に回転自在に配置されて、収容した前記現像剤を所定方向に搬送する現像剤搬送部材と、
    前記現像剤搬送部材に駆動力を伝達する駆動力伝達手段と
    を有し、
    前記現像剤搬送部材は、
    前記駆動力伝達手段に駆動されて回転する回転軸と、
    前記回転軸が貫通するパイプ形状の螺旋羽根保持軸と、
    前記回転軸と前記螺旋羽根保持軸との間で回転力を伝達する駆動伝達部材と、
    前記螺旋羽根保持軸の回転に伴って前記現像剤を前記所定方向に搬送すべく、所定のピッチで前記螺旋羽根保持軸の周面に螺旋状に形成された螺旋羽根と、
    前記回転軸から植立する一対の支持部と、該支持部間に架けられて、前記回転軸から放射方向に所定距離離間し、前記回転軸からの高さが前記螺旋羽根より高い位置で螺旋状に延在する攪拌部とを備えた攪拌部材と
    を有し、
    前記攪拌部材は、前記現像剤を、前記回転軸の回転に伴って攪拌し且つ前記所定方向に搬送することを特徴とする現像剤収容装置。
  6. 前記回転伝達部材は、前記回転軸と前記螺旋羽根保持軸との間に配置され、前記回転軸と前記螺旋羽根保持軸との間で摩擦を生じさせる摩擦部材であることを特徴とする請求項記載の現像剤収容装置。
  7. 前記摩擦部材はスポンジであることを特徴とする請求項記載の現像剤収容装置。
  8. 前記螺旋羽根保持軸或いは螺旋羽根に、回転を検出するための被回転検出部が配設されたことを特徴とする請求項又は記載の現像剤収容装置。
  9. 請求項1乃至の何れかの現像剤収容装置を着脱自在に備え、前記現像剤収容部に収容される現像剤を供給することを特徴とする画像形成ユニット。
  10. 請求項の現像剤収容装置を着脱自在に備え、前記被回転検出部を検出する回転検出部を備えたことを特徴とする画像形成ユニット。
  11. 請求項又は10の画像形成ユニットを着脱自在或いは一体的に備えたことを特徴とする画像形成装置。
  12. 請求項10の画像形成ユニットを着脱自在或いは一体的に備え、前記回転検出部による前記被回転検出部の検出が所定期間途絶えたか否かを看視する看視部を備えたことを特徴とする画像形成装置。
  13. 前記看視部は、前記被回転検出部の検出が所定期間途絶えた際に、これをユーザーに通知することを特徴とする請求項12記載の画像形成装置。
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