JP5200458B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンター、ＦＡＸなどの画像形成装置に係り、詳しくは、クリーニングしてクリーニングしたトナーを回収するトナー回収容器を備える画像形成装置に関するものである。

感光体上の残留トナーや、紙粉等の異物を除去するクリーニング装置を有する画像形成装置では、感光体から除去した廃トナーをクリーニング装置内に設けられてある搬送手段により、本体または画像形成ユニットに対し着脱可能である回収容器へ搬送し、蓄えることのできる構成を持つ画像形成装置が多い。この回収容器は、要求に応じて容量を変更する必要があるが、近年の本体の小型化により、余り大きく容積を取れず、交換頻度が高くなる傾向にある。しかしながら、長寿命化、省資源化も要求されており、スペースの有効活用、部品数の低減が必要となっている。

例えば、特許文献１では、廃トナー回収容器に振動を与えることで、廃トナー回収容器内の偏った堆積を防止し、充填量を確保する構成であった。特許文献２では、本体外装カバー部材の開動作時に連動して廃トナー回収容器を本体から離間し、それをまたバネにより本体に引き戻すことで衝撃を与え、廃トナーの充填量を確保する構成であった。特許文献３では、廃トナー回収容器が外カバーの開閉動作に連動して自重モーメントにより回動する構成であった。特許文献４は、廃トナー回収容器を前カバーに装着し、前カバーの開閉に廃トナー回収容器が連動して動く構成である。以上の先行技術に対して、本発明では本体外装カバー部材に廃トナー回収容器の機能をもたせることで、本体機内のスペースを有効活用することができ、廃トナー充填量を確保する構成となっている。
特許文献１，２では、廃トナー回収容器に振動を与える機構が必要となっており、部品数、コスト面で不利であった。特許文献３，４では、廃トナー回収容器が外カバーと連動して回動する構成であり、本体外部の設置スペースを削減することができるが、本体機内のスペースの有効活用にはならず、本体の小型化には対応できない。本構成では、部品数を増やすことなく、機能を満足できるため、低コスト化、省資源化を図れる。

特開平２００２−２１４９２５号公報 特開２００４−１２６１５６号公報 特許第３４５１０６５号公報 実開平０２−００５７７４号公報

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、画像形成装置本体の外装カバーに廃トナー回収容器の機能をもたせることにより、本体スペースの有効活用化と交換時の動作の低減を図り、部品数削減による省資源化を可能にすることである。

上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の画像形成装置は、潜像を担持する像担持体と、像担持体上の残留トナーを除去するクリーニング装置とを備える画像形成装置において、クリーニング装置で回収した残留トナーを収納するトナー回収容器を備える本体外装カバー部材を有し、前記本体外装カバー部材の開閉状態を検知する検知機構が、前記本体外装カバー部材を画像形成装置本体に固定するためのロック部材に設けられ、前記検知機構は、発光素子と受光素子との組合せからなり、前記ロック部材のロック状態によって発光素子からの光が遮断されたりされなかったりすることにより、前記本体外装カバー部材が画像形成装置本体に固定されているかどうかを検知するとともに、前記トナー回収容器の有無を、併せて検知することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、トナー回収容器を備える本体外装カバー部材が、開閉可能であることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記ロック部材は、手動式のロック部材であって、バネ部材と引掛け形状を用いて前記本体外装カバー部材に取り付ける構成を有し、前記ロック部材は、画像形成装置本体の前面を用いて前記外装カバー部材を画像形成装置本体に固定することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、トナー回収容器内のトナー収納量を外部から視認する窓が設けられていることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記窓が、トナー回収容器に回収したトナーが満杯であることを視認できる位置に設けられていることを特徴とする。

廃トナー回収容器の機能を本体外装カバー部材にもたせることにより、廃トナー回収容器と本体外装カバー部材の間に生じるスペースを廃トナー収容のために有効活用できる。
廃トナー回収容器と本体外装カバー部材の二つの部品を一つにできる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。

図１は、プロセスカートリッジを使用した本発明の画像形成装置の一例を示す全体構成図である。図２は、本発明の画像形成装置に装着されたプロセスカートリッジの詳細を示す部分拡大図である。
図１及び２に示すように、カラー画像形成装置１００は、カラー画像用の複数色からなるカラートナー像が形成される中間転写ベルト１と、このトナー像用の各色トナーを補給するトナーボトル２とを画像形成装置本体３内に収容して有し、画像形成装置本体３の下部に積載されて収納された転写紙Ｓを、中間転写ベルト１に所定に接しさせてカラートナー像を転写しさらにトナー像を定着させて、上部から排出するようにしている。すなわち、カラー画像形成装置１００の概略下部から上部に掛けて、１枚の転写紙Ｓをフィードする給紙コロ４と、トナー像転写用の搬送タイミングを確保するレジストローラ５と、中間転写ベルト１に接するように対抗配置され中間転写ベルト１との間に所定圧を確保したニップを形成した２次転写ローラ６と、所定に加熱および加圧する定着ユニット７と、転写紙Ｓを装置外部に排出する排紙ローラ８とが配置されており、転写紙Ｓに対して、これらのコロやローラによって形成した搬送経路を搬送する過程で、順次、前記ニップにより中間転写ベルト１からトナー像を転写し、定着ユニット７により転写紙Ｓ上に転写したトナー像を定着している。

すなわち、カラー画像を形成するための各色を担当してその色のトナー像を形成する４つの画像ステーションとしてプロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄが、図中の斜め左上がりに傾斜して配設された中間転写ベルト１の長手方向に沿って配置されている。これらのプロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄからなる各画像ステーションには、像担持体として感光体ドラム１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄをそれぞれ有し、これらの各感光体ドラム１０ａ〜１０ｄは、中間転写ベルト１を介して転写ローラ１３ａ〜１３ｄに所定圧を確保して接しており、またその回りにはそれぞれ専用の帯電手段１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ、現像手段としての現像装置１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ、クリーニングユニット１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを有している。また、これらのプロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄの下方には、それぞれの感光体ドラム１０ａ〜１０ｄをレーザー光によって所定に露光させて静電潜像を書き込む書き込みユニット９が配置されている。１２は、中間転写ベルト１上の残留トナーを収集してクリーニングするクリーニング手段である。

なお、この実施形態のプロセスカートリッジ１１としては、前記の構成に限ることなく、帯電手段１５、現像手段１６、クリーニング手段１４のうち、少なくとも１つの手段と、像担持体である電子写真感光体（感光体ドラム）とを有して一体に構成され、この構成を装置本体に対して着脱可能としたものであればよい。
カラー画像形成装置１００にトナーを供給するトナーボトル２は、装置内の上部で図中の左側から右側に順次、複数個、配置され、カラー画像形成装置１００に着脱して交換可能に設けられている。これらのトナーボトル２には、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、黒のトナーが充填されている。各トナーボトル２から図示しない搬送経路を介して、各トナーボトル２に対応した各色の現像装置１６ａ〜１６ｄにトナー供給可能に接続され、所定の補給量だけ各色のトナーが補給されている。
したがって、このように構成されたカラー画像形成装置１００では、転写紙Ｓが給紙コロ４でフィードされその先端がレジストローラ５まで到達すると、この転写紙Ｓの先端が図示しないセンサによって検知される。そして、この検出信号に基づき同期のタイミングを取りながら、レジストローラ５によって転写紙Ｓを２次転写ローラ６と中間転写ベルト１とにより形成したニップに搬送し、中間転写ベルト１から転写紙Ｓに中間転写ベルト１上に形成した画像を２次転写する。

すなわち、感光体ドラム１０ａ〜１０ｄは、あらかじめ帯電ローラ１５ａ〜１５ｄによって一様に帯電され、次に書き込みユニット９によってレーザー光にて露光走査され、感光体ドラム１０ａ〜１０ｄ上に静電潜像が作られる。各静電潜像は、それぞれ各色の現像装置１６ａ〜１６ｄにより現像され、これにより感光体ドラム１０ａ〜１０ｄの表面にイエロー、シアン、マゼンタ、黒のトナー像が形成される。次に転写ローラ１３に電圧が印加され各感光体ドラム１０上のトナーが、中間転写ベルト１上に順次転写されていく。このとき、各色の作像動作は、そのトナー像が中間転写ベルト１の同じ位置に重ねて転写されるように、中間転写ベルト１の送り方向における上流側から下流側に向けてタイミングをずらして実行される。中間転写ベルト１上に形成されたトナー画像は、２次転写ローラ６の位置まで搬送され転写紙Ｓに２次転写される。各色からなるカラートナー像が転写された転写紙Ｓは定着ユニット７に搬送されてそのトナー像が熱定着され、排紙ローラ８で排紙される。

このような画像形成動作に伴って生じた廃トナーは、所定にクリーニングされて収集され、プロセスカートリッジ１１から排出される。すなわち、感光体ドラム１０ａ〜１０ｄ上の残留トナーは、それぞれのクリーニング手段であるクリーニングユニット１４ａ〜１４ｄによって除去され、収集された廃トナーとなり、感光体ドラム１０ａ〜１０ｄをクリーニングしている。また転写紙Ｓに転写されずに、中間転写ベルト１上に残された残留トナーは、同様にクリーニング手段１２によって除去され、収集された廃トナーとなり、中間転写ベルト１の表面がクリーニングされる。

図３は、プロセスカートリッジと廃トナー回収容器とを示す概略図である。図３に示すように、これらの収集した廃トナーは、プロセスカートリッジ１１から廃トナー排出パイプ１８を介して、画像形成装置１００に設けられたトナー回収容器２０に排出される。すなわち、プロセスカートリッジ１１には、プロセスカートリッジ１１から側方に突出された中空状の廃トナー排出パイプ１８が設けられ、この廃トナー排出パイプ１８に対応した位置、つまりプロセスカートリッジ１１のセット位置に応じた画像形成装置１００側の位置には、予め所定の内部容量を確保した容器としてトナー回収容器２０が設けられ、プロセスカートリッジ１１が画像形成装置１００にセットされると、トナー回収容器２０内に、廃トナー排出パイプ１８の先端が差し込まれるようにしている。

また、各クリーニングユニット１４は、その内部に廃トナー搬送スクリュ１７を有しており、この廃トナー搬送スクリュ１７によって、廃トナーが廃トナー排出パイプ１８の先端側に向けて搬送され、この廃トナー排出パイプ１８の先端側に開口された廃トナー排出口１９からトナー回収容器２０内に排出される。すなわち、この廃トナー搬送スクリュ１７は、コイルバネなどの螺旋形状の部材とされ、廃トナー排出パイプ１８内部に同軸上にその長手方向に渡って配設されている。また、この廃トナー搬送スクリュ１７は、その一端がクリーニングユニット１４内に収集された廃トナーに接するように配置され、その他端が廃トナー排出口１９に対面して配置され、図示しない駆動機構によって螺旋が廃トナー排出口１９側に進む方向に回転駆動されている。したがって、このように回転駆動される廃トナー搬送スクリュ１７によって、クリーニングユニット１４から廃トナー排出パイプ１８の先端側にまで、廃トナーを運ぶ搬送経路が形成されている。

なお、プロセスカートリッジ１１からトナー回収容器２０に直接廃トナーを排出せずに、一旦、画像形成装置本体内に設けられた廃トナー搬送経路に排出し、この廃トナー搬送経路から廃トナーボトルに廃トナーを搬送する構成にした画像形成装置もある。したがって、この構成では、プロセスカートリッジ１１とトナー回収容器２０との間に、廃トナー搬送経路を設けているので、プロセスカートリッジ１１の近傍にトナー回収容器２０を設置しなくてもよくなり、装置内における部材配置の自由度を向上できる。他方、各色ごとのプロセスカートリッジ１１用にトナー回収容器２０を設けることなく、１つのトナー回収容器２０で兼用した構成とできる。
さらに、本発明では、画像形成装置１００の本体に設置されたプロセスカートリッジ１１で、クリーニング装置により回収された未転写トナーは、廃トナー搬送機構により搬送され、廃トナー排出口１９より廃トナー回収容器内に蓄えられる。この各色の廃トナー排出口１９を本体前面側に出す構造とし、トナー回収容器２０が画像形成装置本体の前面の外装カバー部材１０１に設けられている。本体前面の外装カバー部材１０１にトナー回収容器２０の機能をもたせることにより、トナー回収容器２０と外装カバー部材１０１の間に生じていたスペースの有効活用ができ省資源化を図れる。

図４は、本発明の画像形成装置の本体外装カバーの構造を示す概略図である。
図４（ｂ）に示すように、従来は、トナー回収容器部を画像形成装置１００の本体の前面部に設けていた。しかし、これでは、例えば、紙づまり処理する場合に、画像形成装置１００の本体外装カバーを開けても、更に、トナー回収容器２０を取り外す必要がある。取り外す必要がない場所に設けては、トナー回収容器２０に収納できるトナー量が少なくなる。
そこで、本発明の画像形成装置では、図４（ａ）に示すように、外装カバー部材１０１にトナー回収容器２０を設けて一体化し、スペースの有効活用ができ省資源化を図れる。さらに、トナー回収容器２０の機能を本体外装カバー部材１０１にもたせることにより、トナー回収容器２０と本体外装カバー部材１０１の間に生じるスペースを廃トナー収容のために有効活用できる。さらに、トナー回収容器２０と本体外装カバー部材１０１の二つの部品を一つにできる。図４（ａ）は、特に、トナー回収容器２０の機能をもたせた本体外装カバー部材１０１を用いることによる本体スペースの有効活用を示している。
さらに、本発明の画像形成装置は、クリーニング装置により像担持体上から除去した廃トナーなどを搬送する手段があれば、転写装置は、中間転写方式、直接転写方式のどちらでも良いし、モノクロ機、カラー機を問わない。また、廃トナーの排出口の個数によらないし、複数の出口がある場合でも発明の効果を発揮できる。さらに、複数のクリーニング装置からの廃トナーをまとめて搬送する搬送装置を持つ構成でも発明の効果を発揮できる。

図５は、本発明の画像形成装置におけるトナー回収容器２０の機能をもたせた本体外装カバー部材１０１の取り付け、取り外し状態を示す模式図である。トナー回収容器２０を備える本体外装カバー部材１０１は開閉可能にする。図５（ａ）に示すように、画像形成装置１００本体に、トナー回収容器２０の機能をもたせた本体外装カバー部材１０１を装着することで、有効に利用できるスペースを大きくすることができる。さらに、図５（ｂ）に示すように、ネジ等を付け外しすることなく、開閉可能とする機構を設けることにより、交換時における作業を簡単にすることができる。また、本体外装カバー部材１０１を開けることで、同時に、トナー回収容器２０２０を取り外すことができる。図５には図示していないが、本体外装カバー部材１０１に画像形成装置本体に対するロック機構により、本体外装カバー部材１０１を画像形成装置本体に確実に固定することができる。

図６は、本体外装カバー部材のロック機構の一実施形態を示す図である。図６にロック機構の一例を模式的に示しているが、バネ部材と引掛け形状を用いた手動式のロック部材を本体前面カバー部材に取り付ける構成（回収容器の機能部以外の場所）であり、画像形成装置本体前面を用いて外装カバー部材１０１を固定することができる。図６に示す構成以外でも、以下の様な構成をとることができる。例えば、モータやソレノイドを利用して、ロック部材を動作し固定する手段、手動で動作を行うロック部材を動作させて固定する手段、好ましくは、手動で行うロック部材を用いる手段が好ましい。これは、コストも低く押えることができるうえ、本体設置時に回収容器を確実にセットできたと言う安心感を交換者に与えることができる。
また、モータやソレノイドを利用する場合は、ロック機構が動作し、確実に回収容器が本体に対し固定できた事が、視覚的にわかるような構成にするのが良い。
さらに、図６では、廃トナー回収容器を備える本体外装カバー部材１０１を前面外装カバー部材としたが、例えば、本体側面の外装カバー部材、本体上面の外装カバー部材、本体後面の外装カバー部材、または、これらのインナーカバー部材でも良い。
また、中間転写体を有する転写装置の廃トナーを回収する構成においても同様の機構で対応できる。

図７は、画像形成装置の本体外装カバー部材の開閉状態を示す模式図である。（ａ）は、本体外装カバー部材の閉状態を示しており、（ｂ）は、本体外装カバー部材の開状態を示している。ここでは、本体外装カバー部材１０１は下側を中心とした回転運動により開閉できる構成である。これによって、トナー回収容器２０を備える本体外装カバー部材１０１が、開閉可能にしている。
しかし、例えば、本体外装カバー部材１０１を、右側を中心とした回転運動による開閉、左側を中心とした回転運動による開閉、前面への引き出し運動による開閉できるようにしてもよい。

図８は、本発明の画像形成装置で、ロック機構がセットされているかどうかを検知する検知機構を示す概略図である。本発明の画像形成装置は、本体外装カバー部材１０１の開閉状態を検知する検知機構が、トナー回収容器２０の有無を、併せて検知する。本体外装カバー部材１０１の開閉状態の検知を、画像形成装置本体に固定するためのロック部材に設ける。ロック部材のロック状態で本体外装カバー部材１０１の開閉状態を検知でき、回収容器の機能を本体外装カバー部材１０１にもたせているため、トナー回収容器２０のセット検知を兼用することが可能である。ここでは、発光素子と受光素子との組合せで、検知する検知機構を示している。発光素子は、ＬＥＤ、ＬＤ等を用い、受光素子は光電変換素子（フォトセンサ）を組み合わせることで、検知機構にすることができる。

図９は、本発明の画像形成装置の一実施形態で、本体外装カバー部材と回収容器を別々に開閉できることを示す概略図である。本発明の画像形成装置では、トナー回収容器２０と本体外装カバーとが、それぞれ独立で開閉可能である。図９に本体外装カバー部材１０１の一部にトナー回収容器２０の機能をもたせ、本体外装カバー部材１０１と回収容器を別々に開閉できる構成を示しているが、トナー回収容器２０を本体外装カバー部材１０１に備えさせた場合、トナー回収容器２０の交換時において、画像形成装置本体前面の外装カバー部材１０１をすべて交換することとなるが、別々の構成にし、開閉可能な構成とすることで、交換時は、回収容器のみを取り替えることができる。本体外装カバー部材１０１とトナー回収容器２０にそれぞれ画像形成装置本体に固定するためのロック機構を設ける。

図１０、１１、１２は、本発明の画像形成装置で、トナー回収容器内のトナーの満杯を検知する窓を設けた構成を示す概略図である。トナー回収容器２０に透明部材を用いて窓のような場所を設ける。その形状、大きさは問わない。トナー回収容器２０内の廃トナー収容量を確認するために設けた窓の部分を、クリーニング装置によって回収された未転写トナーの搬送経路からの廃トナー排出口１９の近傍とする。搬送経路の排出口部の近傍とすることで、回収容器内の廃トナーの目視による満杯検知を可能にすることができる。
図１０に示すように、ほぼトナー回収容器２０の上部側で、廃トナー排出口１９の近傍又は廃トナー排出口１９の間に設ける。これによって、トナー回収容器２０のトナーの満杯を確実に、また、容易に確認することができる。
また、図１１に示すように、トナー回収容器２０の縦方向に沿って窓を設ける。これによって、トナー回収容器２０のトナーの満杯を確実に、また、容易に確認することができる。
同様に、図１２に示すように、トナー回収容器２０の斜め方向に沿って窓を設ける。これによって、トナー回収容器２０のトナーの満杯を確実に、また、容易に確認することができる。
さらに、トナー回収容器２０内の収容量を確認するために設けた確認窓の部分を、取り外し可能な透明部材を用いることにより、回収容器内の収容量を確認することができ、また、回収容器内の廃トナーを排出する時の排出口とすることができる。
部品点数を削減でき、コスト削減、省資源化を図れる。

プロセスカートリッジを使用した本発明の画像形成装置の一例を示す全体構成図である。 本発明の画像形成装置に装着されたプロセスカートリッジの詳細を示す部分拡大図である。 プロセスカートリッジと廃トナー回収容器とを示す概略図である。 本発明の画像形成装置の本体外装カバーの構造を示す概略図である。 本発明の画像形成装置におけるトナー回収容器の機能をもたせた本体外装カバー部材の取り付け、取り外し状態を示す模式図である。 本体外装カバー部材のロック機構の一実施形態を示す図である。 画像形成装置の本体外装カバー部材の開閉状態を示す模式図である。 本発明の画像形成装置で、ロック機構がセットされているか検知する検知機構を示す概略図である。 本発明の画像形成装置の一実施形態で、本体外装カバー部材と回収容器を別々に開閉できることを示す概略図である。 本発明の画像形成装置で、トナー回収容器内のトナーの満杯を検知する窓を設けた構成を示す概略図である。 本発明の画像形成装置で、トナー回収容器内のトナーの満杯を検知する窓を設けた構成を示す概略図である。 本発明の画像形成装置で、トナー回収容器内のトナーの満杯を検知する窓を設けた構成を示す概略図である。

符号の説明

１ 中間転写ベルト
２ トナーボトル
４ 給紙コロ
５ レジストローラ
６ ２次転写ローラ
７ 定着ユニット
８ 排紙ローラ
９ 書き込みユニット
１０（ａ〜ｄ） 感光体ドラム（プロセスカートリッジに備えらえた像担持体）
１１（ａ〜ｄ） プロセスカートリッジ
１２ 中間転写ベルトのクリーニング手段
１３（ａ〜ｄ） 転写ローラ
１４（ａ〜ｄ） 感光体ドラムのクリーニングユニット（プロセスカートリッジに備えらえたクリーニング手段）
１５（ａ〜ｄ） 帯電ローラ（帯電手段）
１６（ａ〜ｄ） 現像装置（現像手段）
１７ 廃トナー搬送スクリュ
１８ 廃トナー排出パイプ
１９ 廃トナー排出口
２０ トナー回収容器
１００ 画像形成装置
１０１ 本体外装カバー部材
１０２ ロック機構
１０３ 窓

Claims (5)

1. 潜像を担持する像担持体と、像担持体上の残留トナーを除去するクリーニング装置とを備える画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、クリーニング装置で回収した残留トナーを収納するトナー回収容器を備える本体外装カバー部材を有し、
   前記本体外装カバー部材の開閉状態を検知する検知機構が、前記本体外装カバー部材を画像形成装置本体に固定するためのロック部材に設けられ、
   前記検知機構は、発光素子と受光素子との組合せからなり、前記ロック部材のロック状態によって発光素子からの光が遮断されたりされなかったりすることにより、前記本体外装カバー部材が画像形成装置本体に固定されているかどうかを検知するとともに、前記トナー回収容器の有無を、併せて検知する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記トナー回収容器を備える本体外装カバー部材が、開閉可能である
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
   前記ロック部材は、手動式のロック部材であって、バネ部材と引掛け形状を用いて前記本体外装カバー部材に取り付ける構成を有し、
   前記ロック部材は、画像形成装置本体の前面を用いて前記外装カバー部材を画像形成装置本体に固定する
   ことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、
   前記トナー回収容器内のトナー収納量を外部から視認する窓が設けられている
   ことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４に記載の画像形成装置において、
   前記窓が、トナー回収容器に回収したトナーが満杯であることを視認できる位置に設けられている
   ことを特徴とする画像形成装置。

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