JP4903433B2

JP4903433B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4903433B2
Application number: JP2005380285A
Authority: JP
Inventors: 知哉足立; 知史井上; 貴史宮崎
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2025-12-28
Also published as: US7702248B2; US20070147859A1; JP2007178947A

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、粉体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。

この種の粉体回収ボックスは、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粉体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、粉体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、粉体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。

粉体回収ボックスは、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。

粉体回収ボックスの構成として、ボックス形状のトナーカートリッジ内にトナー搬送部を設けた構成がある（例えば、特許文献１）。この構成においては、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。さらに、カートリッジ内には、トナーの残量を検知するための構成も設けられている。

一方、現像に供されるために現像装置内へ導入されるトナーは、円滑な移動により供給不良が生じないようにすることが重要である。しかし、収容されるトナーの一部には、凝固していわゆるブロッキング現象を生じているものもあり、円滑な移動が阻害されることがある。
そこで、従来では、このようなブロッキングを生じているトナーをほぐすための構成が提案されている（例えば、特許文献２）。この構成においては、現像収容部に配置されている往復動可能な板部材を配置し、板部材にトナーの流入口および流入したトナー内に進入する突起部を設け、板部材を往復動させることで突起部によってトナーをほぐすようにする場合がある。

特開平１１−００２９４７号公報特開平１０−２０７２０２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、粉体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、同文献の図７に示されているように、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、この搬送方式を粉体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。

一方、特許文献２に開示された技術においては、導入されたトナーを往復動する板部材により押し動かすことで移動させることができるが、導入されるトナーは、導入側で最も量が多く、導入部から順に移動するに従って内部空間で均せることによって板部材で押し動かされる量が少なくなってしまい、トナー検知手段の位置まで到達する量が減少してしまう場合がある。このため、粉体回収ボックス内に回収されたトナーが導入口付近が最も多くこの位置からトナー検知手段の位置までに至る過程で順次少なくなった状態で堆積していると、新たに粉体回収ボックス内に導入されようとするトナーの移動を阻害してしまうような事態が生じてもこの状態をトナー検知手段により検出することができず、例えば満杯状態であってもその検知ができないことによって粉体回収ボックスの導入口付近に溢れて粉体回収ボックスの接地部周辺を汚損してしまう虞がある。

このように、粉体回収ボックス内でのトナーの挙動が適正でないと、満杯状態を検知するための粉体検知手段を設けてもこれにより正確な満杯状態が割り出せない場合がある。

本発明は、トナー等の粉体の流れおよび流れる量を自在にコントロールでき、回収されるトナーの実情を正確に検知できるようにして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および搬送量を異ならせることにより、容器内における粉体の移動過程で異なる機能を有した領域を設けることにより、各領域でのトナーの詰まりを解消して最終的に粉体検知手段の周囲が粉体により満たされるようにして該粉体検知手段による満杯検知を正確に行えるようにする、という思想に基づいている。

具体的には、請求項１記載の発明が、粉体が流入する粉体入口部と、粉体を検知する粉体検知手段に面する粉体検知部と、粉体を貯留する粉体貯留部と、粉体を搬送する粉体搬送手段と、を有し、略水平に設置される粉体収容器を備える画像形成装置において、前記粉体搬送手段は、前記粉体入口部に流入する粉体を前記粉体入口部から前記粉体貯留部および前記粉体検知部へ向けて略水平方向に搬送する搬送部と、前記粉体収容器の前記粉体検知部と前記粉体検知部と前記粉体貯留部とが設けられるそれぞれの領域のうちいずれか２つの領域の間で、前記搬送部よりも上方および下方へと延びて設けられた仕切り部材と、を有し、前記搬送部と前記仕切り部材は一体で形成され、一体で可動することを特徴としている。

請求項２記載の発明は、前記粉体搬送手段の搬送部は略平板形状であり、前記粉体収容器内において略水平に配置されていることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、前記仕切り部材は、前記粉体検知部が設けられる前記領域と前記粉体貯留部が設けられる前記領域との間に設けられていることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、前記搬送部と前記仕切り部材は所定の断面内で往復運動し、前記仕切り部材の上端および下端が前記断面と平行な方向に延びて設けられることを特徴としている。

請求項５記載の発明は、前記搬送部と前記仕切り部材は、所定の断面内で往復運動し、前記仕切り部材の上端および下端が前記断面と直交する方向に延びて設けられることを特徴としている。

請求項６記載の発明は、前記粉体搬送手段は、粉体収容器に支持される回転軸と、前記回転軸に支持される偏心カムとを有し、前記搬送部と前記仕切り部材とが、前記偏心カムの回転により往復運動することを特徴としている。

請求項７記載の発明は、前記粉体検知部が設けられる前記領域での底面の高さは、前記粉体貯留部が設けられる前記領域の底面の高さよりも高いことを特徴としている。

請求項８記載の発明は、略水平方向に並設されて異なる色のトナー像を形成する画像形成ユニットと、前記各画像形成ユニットで形成されたトナー像を順次転写可能なベルト状の中間転写体と、前記中間転写体に転写されたトナー像を転写紙に一括転写可能な２次転写ローラと、前記中間転写ベルト上の転写残トナーを除去して前記粉体収容器に搬送するクリーニング機構とを備えていることを特徴としている。

本発明によれば、簡単な構成で容器内におけるトナー等の粉体移動状態をコントロールすることで粉体の埋まり方を規定することができ、一部に偏在するのを防止して粉体検知手段の位置に確実に粉体の移動を行わせることにより粉体の満杯検出精度を高めることができる。

以下、図示実施例により本発明を実施するための最良の形態について説明する。

まず、図１に基づいて本実施例による粉体収容器を備えたトナー収容器が装備される画像形成装置の全体構成を説明する。

図１に示す画像形成装置１においては、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、粉体収容器としてのトナー収容ボックス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、粉体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粉体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、離れている必要があり、デッドスペースが生じやすく、ここにトナー収容ボックスなどの粉体収容器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。

粉体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粉体（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、粉体の容量フル検出（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、粉体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、粉体ボックス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、トナーの流れや流れる量を微妙にコントロールすることが難しく、依然として粉体の容量フル検出精度が低いという問題を解消できない。

本実施例では、上記事情に鑑み、簡単な構成でトナーの流れ及び流れる量を容易に且つ高精度に制御でき、粉体満杯検知手段の位置まで確実にトナーを移動させるようにして粉体の満杯検知の精度を高めることができる粉体収容器を提供することを目的としている。

本実施例に用いられる粉体収容器としてのトナー収容ボックス１４は、図２に示すように、粉体入口部としての粉体入口部２０を有する上ケース２１と、下ケース２２と、粉体満杯検知ユニット２３等を有している。粉体入口部２０にクリーニング機構１３から延びる図示しない粉体移送ホースが接続され、粉体が投入される。

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粉体搬送手段２４が収容されている。粉体搬送手段２４は、矢印２５で示すように、水平方向で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。

粉体満杯検知ユニット２３は、粉体検知手段としての粉体満杯検知手段３４を有している。粉体満杯検知手段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・・・３３Ｐ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、粉体搬送手段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してトナーを押し動かすことができる複数の堰板部を並列させた搬送部材（搬送部３３Ｆでいえば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、３３Ｐ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。つまり、トナーが押し動かされる方向が搬送部３３Ａ〜３３Ｐ同士で異なるようになっている。

これらのうち、例えば搬送部３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｍ、３３Ｎ、３３Ｐ、３３Ｇの搬送方向は、粉体満杯検知手段３４に近づく方向であり、例えば搬送部３３Ｊ、３３Ｋ、３３Ｌの搬送方向は粉体満杯検知手段３４から遠ざかる方向である。

搬送部３３Ｎ及び３３Ｐ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３３Ｐの上部の粉体の流れを規制するものである。

上記各搬送部同士は、これに用いられてトナーを押し動かすことができる堰板部の間隔が異ならせてあり、搬送部を移動するトナーの量が異なるようになっている。つまり、堰板部間の間隔を大きくすると、堰板部間に入り込むトナー量が堰板部間隔が小さい場合に比べて多くなる。

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粉体の流れおよび流れる量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、偏心カム３０の大径部が下方に向いている状態でカム軸２７が回転すると、攪拌板２６は、カム受け部２９に対する偏心カム３０の大径部の位相に応じて、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。これにより、往動時（図４中、符号Ｃで示す方向）には、攪拌板２６がしたケース２２の底面に沿って移動することにより搬送部３３がトナーを押し動かすことができ、復動時（図４中、符号Ｄ，Ａで示す方向）には、攪拌板３６がしたケース２２の底面から浮き上がることにより搬送部３３も浮き上がりながら移動することになり、押し動かしたトナーから離れてトナーが戻されない状態、換言すれば、押し動かされた位置にトナーを止まらせた状態で移動することになる。

このような搬送部での搬送構造によれば、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、結果的に搬送流れに沿って複数の領域が形成されていることになる。つまり、複数の領域は、仕切り板３５、３６で区画されたエリアａ１、粉体入口部２０に近いエリアａ２、カム受部２９近傍のエリアａ３、そして搬送流れの順序でいうと最後の領域となる粉体満杯検知手段３４に面したエリアａ４が設定される。これら各領域をなすエリアのうちで、粉体入口部２０に近いエリアａ１が入口領域とされ、粉体満杯検知手段３４に面するエリアａ４がセンサ領域とされ、そして、入口領域およびセンサ領域の間で粉体検知手段２０に面しないエリアａ１がトナーを貯めることができる貯留領域とされ、各領域のうちで、入口部領域は、センサ領域よりも面積が大きく設定されて流入してくるトナーが入口領域で詰まるのを防止できるようになっている。

さらに、入口領域でのトナーの出口は、センサ領域よりも貯留領域におけるトナーの入り口側に連続する構成とされることにより、入口部領域に導入されらトナーが搬送部により貯留領域の入口まで搬送されることになるので、入口領域でトナーの搬送が滞ることがなく入口領域でのトナーの詰まりを防止できる。

このような領域の設定と各領域間での搬送順序の設定により、トナーが各エリアに移動する過程でトナーの量が搬送部での堰板部の間隔および仕切り板３５，３６による移動方向の規制によって異なることになり、各エリア間で偏在することがないようにしてトナー収容ボックス１４が満杯になる前の時期におい搬送過程の最終段階に相当する粉体満杯検知手段３４に近いエリアａ４に対してトナーが充填されるようになっている。

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、粉体満杯検知手段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の粉体満杯検知手段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を境に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、粉体入口部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。

なお、本実施例では、各搬送部間でのトナーの移動量を異ならせる構成として、搬送部に有する堰板部の並列間隔を搬送部同士で異ならせたが、これに代えて、図７（Ａ）に示すように、トナーの流れを規制する構成として、トナー収容ボックス１４における底面の高さを、粉体検知手段３４に面する領域ａ４での高さをこれ以外の領域よりも高くして、いわゆる底上げした構成とすることによりセンサ領域へのトナーの流れが促進されてトナー収容ボックス１４内が満杯になる前にセンサ領域にトナーが充填され尽くしてしまうのを規制したり、あるいは図７（Ｂ）に示すように、貯留領域ａ１とセンサ領域ａ４との境界部にリブＬＢを設置して図７（Ａ）に示した構成と同様な作用を得るようにすることも可能である。

本発明実施例による粉体収容器を粉体回収容器として用いる画像形成装置の概要正面図である。粉体回収容器の全体斜視図である。粉体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。粉体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。本実施例に用いられる搬送部の要部変形例をそれぞれ示す断面図である。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トナー回収ボックス
２０粉体入口部
２４粉体搬送手段
３３搬送部
３４粉体検知手段としての粉体満杯検知手段

Claims

粉体が流入する粉体入口部と、
粉体を検知する粉体検知手段に面する粉体検知部と、
粉体を貯留する粉体貯留部と、
粉体を搬送する粉体搬送手段と、を有し、略水平に設置される粉体収容器を備える画像形成装置において、
前記粉体搬送手段は、前記粉体入口部に流入する粉体を前記粉体入口部から前記粉体貯留部および前記粉体検知部へ向けて略水平方向に搬送する搬送部と、前記粉体収容器の前記粉体検知部と前記粉体検知部と前記粉体貯留部とが設けられるそれぞれの領域のうちいずれか２つの領域の間で、前記搬送部よりも上方および下方へと延びて設けられた仕切り部材と、を有し、前記搬送部と前記仕切り部材は一体で形成され、一体で可動することを特徴とする画像形成装置。
前記粉体搬送手段の搬送部は略平板形状であり、前記粉体収容器内において略水平に配置されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記仕切り部材は、前記粉体検知部が設けられる前記領域と前記粉体貯留部が設けられる前記領域との間に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
前記搬送部と前記仕切り部材は所定の断面内で往復運動し、前記仕切り部材の上端および下端が前記断面と平行な方向に延びて設けられることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
前記搬送部と前記仕切り部材は、所定の断面内で往復運動し、前記仕切り部材の上端および下端が前記断面と直交する方向に延びて設けられることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
前記粉体搬送手段は、粉体収容器に支持される回転軸と、前記回転軸に支持される偏心カムとを有し、前記搬送部と前記仕切り部材とが、前記偏心カムの回転により往復運動することを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
前記粉体検知部が設けられる前記領域での底面の高さは、前記粉体貯留部が設けられる前記領域の底面の高さよりも高いことを特徴とする請求項１乃至６のうちのいずれか一つに記載の画像形成装置。
略水平方向に並設されて異なる色のトナー像を形成する画像形成ユニットと、
前記各画像形成ユニットで形成されたトナー像を順次転写可能なベルト状の中間転写体と、
前記中間転写体に転写されたトナー像を転写紙に一括転写可能な２次転写ローラと、
前記中間転写ベルト上の転写残トナーを除去して前記粉体収容器に搬送するクリーニング機構とを備えていることを特徴とする請求項１乃至７のうちのいずれか一つに記載の画像形成装置。