JP5043770B2

JP5043770B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5043770B2
Application number: JP2008190888A
Authority: JP
Inventors: 美香炭井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-07-24
Filing date: 2008-07-24
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2028-07-24
Also published as: US8265496B2; US20100021212A1; JP2010026441A

Description

本発明は、回収トナーを収容する回収トナーボックスを備える画像成形装置に関する。

従来から、転写後に感光体ドラムや中間転写ベルトなどの像担持体の表面上に残留したトナーを回収し、この回収したトナーを画像形成装置内に交換可能に設置したトナーボックスに収容する技術が知られている。このようなトナーボックスには、ボックス内に収容したトナーの蓄積量を検知するためのトナー検知センサが設けられており、このトナー検知センサがボックス内に蓄積されたトナーの満杯を検知することによりトナーボックスの交換時期を知ることができる。

しかしながら、ボックスに設けた流入口からボックス内にトナーを収容するだけでは、収容されたトナーは流入口を頂点にして山状に蓄積されてしまう。そのため、前述の如く蓄積されたトナーの最上部を前記トナー検知センサで検知しても、収容スペースに余裕がある状態で満杯を検知してしまうことになる。

そこで、特許文献１のように、トナーを互いに逆方向へ搬送する２つのスクリューを用いてトナーボックス内に蓄積されたトナーの最上部を平坦にならした上でトナー検知センサにてトナーの満杯を検知する方法が提案されている。

特開２００６−９８７４３（図１、図２、図３）

しかしながら、上記特許文献１に開示されているトナーボックスでは、トナー検知センサが、流入口とは遠い側の容器端部側で、かつスクリュー撹拌領域より高い位置に設けられた検知空間で検知を行う構成となっている。本構成の場合、流入口から入ったトナーは、容器長手方向における流入口側にまず蓄積していく。そして、片方のスクリューの高さまで蓄積した部分は、該片方のスクリューによって徐々に流入口から遠い側へと搬送され、この蓄積が広がっていく。そして蓄積がこの遠い側にまで到達し、逆方向に搬送する他方のスクリューの高さに到達した蓄積部は、該他方のスクリューによって流入口に向かって搬送される。そしてこの蓄積は、容器内の空いている空間を埋めながら流入口側に向かって広がっていく。本構成において、センサを流入口とは遠い側の容器端部側に設けると、他方スクリューによって蓄積が全体に行き渡る前にトナーを検知し、まだ収納できるにも関わらず、満杯と判断してしまう。また、センサをスクリュー撹拌領域より高い位置に設けると、トナーがスクリューより高く蓄積され、トナーによるスクリューへの負荷が過多となり、スクリューがロックされてしまうおそれがある。スクリューがロックされてしまうと、ボックス内のトナーの最上部が平坦にならず再び乱れてしまい、ボックス内がトナーで満杯になる前にトナー検知センサが満杯を誤検知してしまい、ボックスの収容スペースを有効に活用できないおそれがある。

本発明は、上記従来の技術を更に発展させたものであり、トナー回収容器内のトナーの蓄積量の誤検知を抑制し、容器の収容スペースを有効に利用できる画像形成装置を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明は、トナー像を形成する画像形成部と、画像形成装置本体に対して着脱可能で、前記画像形成部から排出されたトナーを収容する容器と、前記容器の長手方向一方の端部側に設けられ、前記画像形成部から排出されたトナーを前記容器に流入するための流入口と、前記容器に収容されたトナーを前記容器の前記一方の端部から他方の端部に向けて搬送する第１搬送部材と、前記容器に収容されたトナーを前記容器の前記他方の端部から前記一方の端部に向けて搬送する第２搬送部材と、前記長手方向に沿って設けられた前記容器の側面に対向する位置に検知部を配置して前記容器内に収容されたトナー量を検知するセンサと、を有し、前記第２搬送部材はトナーを搬送する搬送部を備え、該搬送部は前記検知部に対向する位置には設けられず、前記検知部は、前記長手方向の位置が前記他方の端部よりも前記一方の端部に近い方で、高さ方向の位置が前記第２搬送部材のトナー搬送領域と少なくとも一部が重なるように配置されることを特徴とする。

本発明によれば、蓄積されたトナーの最上部を平坦にならしつつ、回収トナー容器の搬送部材にトナーの蓄積による過負荷を与えない範囲で、トナーの蓄積量を検知できる。これにより、回収トナー容器内のトナーの蓄積量の誤検知を抑制でき、容器の収容スペースを有効に利用できる。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

ここでは、回収トナーボックスを着脱可能に備えた画像形成装置を例示して説明する。以下の説明では、まず画像形成装置の概略構成について説明し、次に回収トナーボックスの構成について説明する。

まず図１を用いて、画像形成装置の概略構成について説明する。図１は回収トナーボックスを備えた画像形成装置の断面図である。図１において、１００は画像形成装置の本体（以下、装置本体という）である。また、Ｇは原稿であり、原稿台ガラス１０１の上に置かれる。そして、画像情報に応じた光像が光学ユニット（露光装置）１０２の複数のミラーＭとレンズＬｎにより、像担持体としての電子写真感光体ドラム（以下、感光体ドラムという）１０３上に結像される。

感光体ドラム１０３の回りには一次帯電器（帯電装置）１０４、現像装置１０５、クリーニング装置１０６等が配置されている。一次帯電器１０４により帯電された感光体ドラム１０３に対して、前述の如く画像情報に応じた光像が結像され、静電潜像が形成される。感光体ドラム１０３上に形成された静電潜像は、現像装置１０５によりトナーを用いて現像される。尚、転写後に感光体ドラム１０３に残留しているトナーはクリーニング装置１０６により回収される。これら、像担持体、帯電装置、露光装置、現像装置、クリーニング装置等により、像担持体上にトナー像を形成する画像形成部が構成される。そして、クリーニング装置１０６により回収されたトナーは、回収トナーパイプ１１９を通して回収トナーボックス１２０に排出され、トナーボックス内に収容される。

一方、複数あるカセット１０７の中から各給送装置１０８により選択的に給送された１枚の記録媒体Ｐは、搬送路１０９を経由してレジストローラ１１０まで搬送される。更に記録媒体Ｐはレジストローラ１１０により、感光体ドラム１０３の回転と、光学ユニット１０２のスキャンのタイミングを同期させて転写部に搬送される。転写部では、転写放電器（転写装置）１１１によって、感光体ドラム１０３上に形成されたトナー像が記録媒体Ｐに転写される。そして、トナー像の転写された記録媒体Ｐは、分離放電器１１２によって感光体ドラム１０３から分離される。

この後、記録媒体Ｐは搬送装置１１３により定着装置１１４へ搬送され、定着装置１１４において熱と圧により前記トナー像が定着される。定着後、片面コピーの場合には、記録媒体Ｐは反転排出装置１１５を通過し、排出ローラ１１６により排出トレイ１１７へ排出される。また、両面又は多重コピーの場合には、記録媒体Ｐは反転排出装置１１５により再給送搬送装置１１８に送られ、再びレジストローラ１１０を経由して、片面コピーの場合と同様の経路をたどって排出トレイ１１７へ排出される。

次に図２から図１０を用いて、回収トナーボックス１２０について説明する。回収トナーボックス１２０は画像形成装置本体１００に着脱可能である。回収トナーボックス１２０は画像形成装置下部に長手方向に沿って配置されている。

図２は回収トナーボックスの構成を表した斜視図である。回収トナーボックス１２０は、画像形成装置から回収されたトナーを収容する容器としてのケーシング（以下、容器ともいう）１２１を有している。ケーシング１２１は上ケーシング１２２と下ケーシング１２３とからなり、上ケーシング１２２にはトナー流入部１２４が設けられ、下ケーシング１２３にはトナー検知窓１２５が設けられている。トナー流入部１２４は、回収されたトナーをケーシング１２１に流入するものであり、ケーシング１２１の長手方向一方の端部側に設けられている。そして、トナー流入部１２４に設けられた流入口１２４ａから、容器内部にトナーが流入する。

また回収トナーボックス１２０は、ケーシング１２１内に収容され蓄積されたトナーをケーシング１２１の長手方向に搬送する搬送部材（スクリュー１２６，１２７，１２８）を有している。第１スクリュー１２６は、ケーシング１２１内に蓄積されたトナーをケーシング１２１の長手方向一方の端部から他方の端部に向けて搬送する第１搬送部材である。この第１スクリュー１２６は、軸に沿ってトナーを攪拌しながら搬送する羽根部（搬送部）１２６ａを有しており、トナー流入口１２４ａの近傍に設けられている。第２スクリュー１２７は、第１スクリュー１２６によりケーシング１２１の他方の端部に向けて搬送され蓄積されたトナーをケーシング１２１の他方の端部から一方の端部に向けて搬送する第２搬送部材である。同様に、第３スクリュー１２８は、第１スクリュー１２６によりケーシング１２１の他方の端部に向けて搬送され蓄積されたトナーをケーシング１２１の他方の端部から一方の端部に向けて搬送する第３搬送部材である。第２スクリュー１２７及び第３スクリュー１２８は、トナーを攪拌しながら搬送する羽根部（搬送部）１２７ａ，１２８ａを有している。図３は上記各スクリューのトナー搬送方向を示している。図３（ａ）は回収トナーボックスの模式上面図、図３（ｂ）は回収トナーボックスの模式側面図である。第２スクリュー１２７及び第３スクリュー１２８と、第１スクリュー１２６とは反対方向へトナーを搬送する機能を有している。第２スクリュー１２７と第３スクリュー１２８とは、第１スクリュー１２６を挟んで両側に配置される。

また図３に示すように、回収トナーボックス１２０の長手方向に沿って設けられた側面には、容器内部のトナー量を検知するためのトナー検知窓１２５が設けられている。そしてこの検知窓に対向する位置に容器内に収容されたトナーの蓄積量を検知するためのトナー検知センサ（トナー検知手段）１２９の検知部を配置している。トナー検知センサ１２９の検知部の長手方向位置は、第２スクリュー１２７のトナー搬送方向下流側（容器における上流側（他方の端部）よりも下流側（一方の端部）に近い方の位置）となる。また、検知部の高さ方向位置は、第２スクリュー１２７のトナー搬送領域１３０と少なくとも一部が重なる位置となっている。

さらに図４から図６に用いて回収トナーボックス１２０内に回収されたトナーの蓄積の経過について説明する。図４から図６は、回収トナーボックスのトナー蓄積の過程を示す図である。図４（ａ）、図５（ａ）、図６（ａ）は回収トナーボックスの模式正面図である。図４（ｂ）、図５（ｂ）、図６（ｂ）は回収トナーボックスの模式側面図である。図４（ｃ）、図５（ｃ）、図６（ｃ）は回収トナーボックスの模式上面図である。

以下の説明では、回収トナーボックス１２０の長手方向（スクリューの軸方向）において、流入口１２４ａが設けられた一方の端部側を手前側、流入口１２４ａが設けられた側とは反対側である他方の端部側を奥側という。

図４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、流入口１２４ａからケーシング１２１内に流入され蓄積されたトナーは、第１スクリュー１２６によって流入口１２４ａ側から奥側へ向けて搬送され蓄積される。その後、奥側に蓄積されたトナーは、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、第２スクリュー１２７及び第３スクリュー１２８によって流入口１２４ａ側（手前側）へ向けて搬送される。このとき、第２スクリュー１２７及び第３スクリュー１２８によって搬送されるトナーは、流入口１２４ａの反対側端部からスクリューの高さまで満たされながら流入口１２４ａ側へ搬送される。これにより、最終的には、図６（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、回収トナーボックス１２０の容器容量を有効に活用した形で回収トナーボックス１２０内にトナーを蓄積することができる。

また、図３に示すように長手方向手前側である第２スクリュー１２７のトナー搬送方向下流側にはトナー検知窓１２５が設けられている。第２スクリュー１２７は軸に沿ってトナーを攪拌しながら搬送する羽根部（搬送部）１２７ａを有しており、この羽根部１２７ａはトナー検知窓１２５に対向する位置には設けられていない。すなわち、第２スクリュー１２７は羽根部１２７ａを有しているが、トナー検知窓１２５の手前から流入口１２４ａ側端部までは前記羽根部１２７ａは設けられていない構成となっている。これにより、第２スクリュー１２７の搬送機能によるトナーの流動により、トナー検知窓１２５へのトナーの張り付き等で蓄積量を誤検知してしまうのを防止している。

また、図３に示すようにトナー検知センサ１２９の検知部はケーシング１２１の外側であって、トナー検知窓１２５に接した位置に設けられている。即ち、トナー検知センサ１２９の検知部は、長手方向位置が容器の長手方向奥側よりも手前側に近い方の位置で、高さ方向位置が第２スクリュー１２７のトナー搬送領域１３０と少なくとも一部が重なる位置となるように配置されている。これにより、トナーが各スクリューより上へ過度に蓄積される前に、トナー検知センサ１２９が回収トナーボックス１２０内のトナーの蓄積量を検知できる。このため、スクリュー１２６，１２７，１２８に対してトナーの蓄積による過度な負荷を与えることなく、回収トナーボックス１２０の容器の収容スペースを有効に活用した状態で、安定した蓄積量の満杯検知が可能となる。

ここでは、トナー検知センサ１２９として磁気センサを用いており、図８に示すように、全長６０ｍｍ程度で、直径１５ｍｍ程度の検知部１３１と前記検知部１３１を支持する支持部１３２からなっている。磁気センサはトナー量で変化するトナーの持つ磁気の測定を行うことでトナーの蓄積量の検知を行う。磁気センサは、検知した磁気量を電圧に変換し、予め設定した規定値Ｎ以上の電圧（磁気量）を検知すると、トナー有りと認識する。

更にここでは、図７に示すように、トナー検知センサ１２９として２つの磁気センサ１２９ａ，１２９ｂを用いている。磁気センサ１２９ａは、トナーの蓄積量が満杯であることを検知する満杯センサであり、第３スクリュー１２８のトナー搬送領域１３０に設けられている。磁気センサ１２９ｂは、トナーの蓄積量が満杯に近いことを検知する満杯予告センサであり、磁気センサ１２９ａより下方に設けられている。以下、磁気センサ１２９ａを満杯センサ、磁気センサ１２９ｂを満杯予告センサという。

一方の磁気センサである満杯センサ１２９ａは、トナー検知窓１２５に接した位置で、第２スクリュー１２７のトナー搬送領域１３０に検知部の一部が存在するように設けられている。トナー検知窓１２５は、肉厚は０．３ｍｍ程度となっており、ケーシング１２１の肉厚より薄くなっている。これにより、満杯センサ１２９ａとトナー面との距離を小さくすることができ、蓄積量の検知の誤差を小さくすることが可能となる。また、満杯センサ１２９ａは、予め設定した規定値Ｎ以上の電圧（磁気量）を検知することで、回収トナーボックス１２０が満杯であると認識し、その旨を画像形成装置の操作部（不図示）上に表示するようにしている。

もう一方の磁気センサである満杯予告センサ１２９ｂは、満杯センサ１２９ａと同様にトナー検知窓１２５に接した位置で、満杯センサ１２９ａよりも下方の位置（ここでは高さ方向で数ｃｍ下方）に設けられている。満杯予告センサ１２９ｂは、満杯センサ１２９ａが検知する前段階でトナーの蓄積量が満杯に近い状態であることを検知し、その旨を操作部（不図示）上に表示している。これにより、回収トナーボックス１２０の交換時期が近いことを知らせることができる。

ここで、上記２つのセンサを用いてトナーの蓄積量を検知する動作の流れを説明する。図９はトナーの蓄積量を検知する動作の流れを示すフローチャートである。図９に示すように、画像形成装置の稼働状態（ステップＳ１１）において、画像形成装置から使用済み（転写後）のトナーが排出される（ステップＳ１２）。このトナーが回収トナーパイプ１１９を通して回収トナーボックス１２０に回収される（ステップＳ１３）。回収されたトナーは、前述したようにスクリュー１２６，１２７，１２８によって容量を有効に活用した状態で回収トナーボックス１２０内に蓄積される（ステップＳ１４）。そして、各センサ１２９ａ，１２９ｂによってそれぞれ磁気量Ａ，Ｂを検知すると（ステップＳ１５）、検知した磁気量は検知電圧に変換される。この検知電圧を予め設定した規定値Ｎと比較し、回収トナーボックス１２０内のトナーの蓄積量を判断する。満杯予告センサ１２９ｂの検知電圧（磁気量Ｂ）が規定値Ｎより大きく（Ｂ＞Ｎ）、満杯センサ１２９ａの検知電圧（磁気量Ａ）が規定値Ｎより小さい（Ａ＜Ｎ）場合は、回収トナーボックス１２０が満杯に近いことを画像形成装置の操作部に表示する（ステップＳ１６）。また、満杯予告センサ１２９ｂの検知電圧（磁気量Ｂ）が規定値Ｎより大きく（Ｂ＞Ｎ）、且つ満杯センサ１２９ａの検知電圧（磁気量Ａ）が規定値Ｎより大きい（Ａ＞Ｎ）場合は、回収トナーボックス１２０がトナーで満杯になったことを画像形成装置の操作部に表示する（ステップＳ１７）。また、満杯予告センサ１２９ｂの検知電圧（磁気量Ｂ）が規定値Ｎより小さく（Ｂ＜Ｎ）、且つ満杯センサ１２９ａの検知電圧（磁気量Ａ）が規定値Ｎより小さい（Ａ＜Ｎ）場合は、回収トナーボックス１２０がまだ満杯ではなく、また満杯に近い状態でもないため、ステップＳ１１に戻り、画像形成装置の稼働状態を継続する。

なお、ここでは、トナーの蓄積量を検知するトナー検知センサを２つ用いた構成を例示してその制御の流れを説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば前述した満杯検知用のトナー検知センサのみを用いた構成であっても良い。

図１０は制御ブロック図を示す。図１０に示すように、ＲＯＭ１４２は満杯条件などの情報を記憶しておくために用いられる。また、満杯センサ１２９ａや満杯予告センサ１２９ｂから得られた情報は入力ドライバ１４４から伝えられ、ＲＡＭ１４３に一時的に記憶される。ＣＰＵ１４１ではＲＯＭ１４２とＲＡＭ１４３の情報を用いて、回収トナーボックス１２０にトナー蓄積を継続するか、操作部１４６に回収トナーボックス１２０の交換案内を表示するかを判断し、出力ドライバ１４５へ出力する。

上述したように、本実施形態によれば、回収トナーボックス内のスクリューに回収トナーの蓄積による過負荷を与えない範囲で、トナーの蓄積量を検知できる。即ち回収トナーボックス内のトナーの蓄積量の誤検知を抑制でき、トナーボックスの収容スペースを有効に利用できる。

なお、前述した形態では、画像形成装置として複写機を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えばプリンタ、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であっても良い。これらの画像形成装置に用いられる回収トナーボックスに本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

画像形成装置の概略構成を示す断面図回収トナーボックスの斜視図（ａ）は回収トナーボックスの上面図、（ｂ）は側面図回収トナーボックスのトナー蓄積の過程を示す図回収トナーボックスのトナー蓄積の過程を示す図回収トナーボックスのトナー蓄積の過程を示す図回収トナーボックスの側面図磁気センサの斜視図回収トナーボックスのトナーの蓄積量を検知する動作の流れを示すフローチャート制御ブロック図

符号の説明

１００ …装置本体
１２０ …回収トナーボックス
１２１ …ケーシング
１２２ …上ケーシング
１２３ …下ケーシング
１２４ …トナー流入部
１２４ａ …トナー流入口
１２５ …トナー検知窓
１２６ …第１スクリュー
１２６ａ …羽根部
１２７ …第２スクリュー
１２７ａ …羽根部
１２８ …第３スクリュー
１２８ａ …羽根部
１２９ …トナー検知センサ
１２９ａ …満杯センサ
１２９ｂ …満杯予告センサ
１３０ …トナー搬送領域
１３１ …検知部
１３２ …支持部
１４１ …ＣＰＵ
１４２ …ＲＯＭ
１４３ …ＲＡＭ
１４４ …入力ドライバ
１４５ …出力ドライバ
１４６ …操作部

Claims

トナー像を形成する画像形成部と、
画像形成装置本体に対して着脱可能で、前記画像形成部から排出されたトナーを収容する容器と、
前記容器の長手方向一方の端部側に設けられ、前記画像形成部から排出されたトナーを前記容器に流入するための流入口と、
前記容器に収容されたトナーを前記容器の前記一方の端部から他方の端部に向けて搬送する第１搬送部材と、
前記容器に収容されたトナーを前記容器の前記他方の端部から前記一方の端部に向けて搬送する第２搬送部材と、
前記長手方向に沿って設けられた前記容器の側面に対向する位置に検知部を配置して前記容器内に収容されたトナー量を検知するセンサと、
を有し、
前記第２搬送部材はトナーを搬送する搬送部を備え、該搬送部は前記検知部に対向する位置には設けられず、
前記検知部は、前記長手方向の位置が前記他方の端部よりも前記一方の端部に近い方で、高さ方向の位置が前記第２搬送部材のトナー搬送領域と少なくとも一部が重なるように配置されることを特徴とする画像形成装置。
前記センサはトナーの満杯を検知し、
前記センサの検知部よりも下方の位置に検知部を配置してトナーの満杯が近いことを検知する満杯予告センサ、を更に有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記容器に収容されたトナーを前記容器の前記他方の端部から前記一方の端部に向けて搬送する第３搬送部材を、更に有し、
前記第２搬送部材と前記第３搬送部材とは、前記第１搬送部材を挟んで両側に配置され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。