以下、図面を参照して、この発明を実施するための形態を実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、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から、特に特定的な記載が無い限りは、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。
図1は、本発明の実施例1に係るトナー回収装置200を備える画像形成装置500の構成を示す断面図である。画像形成装置500は、電子写真画像形成プロセスを利用した画像形成装置である。図1に示されるように、画像形成装置500は画像形成装置本体(以下、単に『装置本体』という)500Aを有し、この装置本体500Aの内部には、画像を形成する画像形成部501が設けられる。画像形成部501は、『像担持体』である感光体ドラム12、『転写装置』である1次転写ローラ35等を含む。
図1に示されるように、画像形成装置500では、4色分のプロセスカートリッジ10(10y、10m、10c、10k)が、これに対応する各現像形成ステーションに着脱可能である。また、画像形成装置500は、レーザ光を照射可能な光学ユニット20(20y、20m、20c、20k)、中間転写ユニット30、シート搬送ユニット40、及び、定着ユニット50等を備えている。各々のプロセスカートリッジ10y、10m、10c、10kは、同一構造とされ、それぞれ電子写真感光体である感光体ドラム12、帯電手段である帯電装置13、現像手段である現像装置14等を備え、これらが一体化されて構成されている。
中間転写ユニット30は、無端ベルト体である中間転写ベルト31を備える。また、中間転写ユニット30は、中間転写ベルト31を回転可能に支持する3つの駆動ローラ32、テンションローラ33、2次転写対向ローラ34を備える。さらに、中間転写ユニット30は、各々の感光体ドラム12に形成されたトナー像を中間転写ベルト31に転写する1次転写ローラ35、及び、中間転写ベルト31上に転写されたトナー像を更にシートPに転写する2次転写ローラ36を備える。シート搬送ユニット40は、各々の給送カセット41又は給送トレイ42からシートPを2次転写領域に搬送するピックアップローラ43、給送ローラ44、搬送ローラ45、及び、レジストローラ46等を備える。
定着ユニット50は、定着ローラ51及び加圧ローラ52を備え、シートP上のトナー像に熱と圧を加えることで定着を行う。
次に、このような画像形成装置500の動作に関して説明する。まず1色目、例えばイエローのプロセスカートリッジ10yにおいて、感光体ドラム12が帯電装置13によって一様に帯電された後、光学ユニット20yから照射されたレーザ光22によって静電像が形成される。この静電像が現像装置14によって現像されてトナー像が形成される。感光体ドラム12上に形成されたトナー像は、1次転写ローラ35の作用によって中間転写ベルト31上に1次転写される。
同様の画像形成工程が、マゼンタ(m)、シアン(c)、ブラック(k)用の各々のプロセスカートリッジ10m、10c、10kでも行われて各色のトナー像が形成され、先に形成されたトナー像に順番に重ね転写される。
一方、シートPは、給送カセット41又は給送トレイ42からシート搬送ユニット40によって2次転写領域に搬送され、2次転写ローラ36の作用によって中間転写ベルト31上に形成されたトナー像がシートPに転写される。このときに転写しきれずに中間転写ベルト31上に残った廃トナーは、クリーニング装置60によって除去され、中間転写ベルト31は次の画像形成に供される。
クリーニング装置60に構成されたブレード61によって除去された廃トナーは、廃トナーを収容する回収蓄積ユニット80に回収される。トナー像を転写されたシートPは定着ユニット50に搬送され、定着ローラ51と加圧ローラ52のニップ部にてトナー像が定着され、排出ローラ55によって排出トレイ56上に排出される。
図2(a)は、中間転写ユニット30及びクリーニング装置60の構成を示す断面図である。図2(a)に示されるように、クリーニング装置60は、ブレード61、加圧バネ62、搬送スクリュー63、これらを保持するクリーニング容器64等を有する。
ブレード61は、中間転写ベルト31の表面をクリーニングするブレードであり、ウレタンゴム等の材質で形成され、支持板金69上に固定されている。支持板金69は、クリーニング容器64に保持された揺動中心軸66を中心として加圧バネ62の押圧により揺動する。ブレード61は、加圧バネ62の付勢力によって、中間転写ベルト31に当接する。
中間転写ベルト31の表面にブレード61が当接するポイントで中間転写ベルト31の裏面には、テンションローラ33が配置されている。ブレード61が前述の配置で位置決めされることから、中間転写ベルト31がブレード61の当接圧で撓むことはない。ブレード61は、中間転写ベルト31に対して所定の当接角度で所定の当接圧で当接する構成となっている。また、クリーニング容器64の最下部には、回収されたトナーを、図2中の表面方向に搬送するように構成された搬送スクリュー63が配置されている。
搬送スクリュー63の後端側には、搬送スクリュー63に駆動力を入力する駆動入力ギア67が連結されている(図5参照)。この駆動入力ギア67は、後述するアイドラギア列94(図5参照)と噛合っており、アイドラギア列94の端部のギアには第1モータ91(図5参照)が連結されている。第1モータ91が駆動すると、第1モータ91の駆動力がアイドラギア列94を介して駆動入力ギア67に伝達されて搬送スクリュー63が回転する。
図2(b)は、図2(a)の領域Bの一部拡大図である。図2(b)に示されるように、クリーニング容器64の内部に形成される第1搬送路65は、第1搬送路65の内部のトナーを第2搬送路3(図5参照)へと受け渡す排出口65kを有する。第1搬送路65に形成される排出口65k、及び、連通路2に形成される開口2kの間には、弾性クッション部材96が配置される。この弾性クッション部材96によって排出口65k及び開口2kの間のトナーの漏れが防止されるように経路が接続されている。
また、第1搬送路65の底部に形成された排出口65kを覆うことが可能なように、排出口65kの下方にはシャッタ68cが配置されている(図2(b)中では、シャッタ68cは開いている)。そして、シャッタ68cを閉じて排出口65kを塞ぐことによってトナーの受け渡しが防止され、シャッタ68cを開いて排出口65kを開放することによってトナーの受け渡しが可能になる。
図3(a)は、シャッタ機構68kの構成を示す斜視図である。図3(a)に示されるように、シャッタ機構68kは、シャッタ68cと、シャッタ68cに形成されるリブ68bと、リブ68bの溝部68b1及びクリーニング容器64の一部(不図示)に一端及び他端が引っ掛けられた戻しバネ68aと、を有する。戻しバネ68aは、捩りバネで構成されている。そして、中間転写ユニット30がメンテナンスのために装置本体500Aから引き出される際に、図2(a)の矢印Aの方向へ移動させられると、シャッタ68cが図2(b)の矢印Cの方向に回動して排出口65kを閉じるようにもなっている。
こうした構成によって、中間転写ユニット30が引き出される際に、クリーニング容器64の内部に回収されたトナーがこぼれて装置本体500Aの内部が汚染されることが防止されている。これとは反対に、中間転写ユニット30が装置本体500Aに設置される際に、シャッタ68cのリブ68bが装置本体500Aの一部と突き当たって戻しバネ68aを押しのけ、シャッタ68cが回動して排出口65kが開放される。このように中間転写ユニット30が装置本体500Aに対して着脱されるのに連動してシャッタ68cが開閉するように構成されている。
図3(b)は、中間転写ユニット30及びクリーニング装置60の構成を示す分解斜視図である。図3(b)に示されるように、中間転写ユニット30は、クリーニング装置60を位置決めするための位置決めボス121、121’を2カ所に有している。この位置決めボス121、121’は、中間転写ユニット30を構成するテンションローラ33の両端部に設置されているテンショナー120、120’と一体に形成されている。
テンションローラ33には、駆動ローラ32、2次転写対向ローラ34に掛け渡された中間転写ベルト31をゆるみ無く張るために、テンションバネ37によって図2に示す水平方向(矢印Aとは反対方向)に力が加えられている。これによって、テンションローラ33の位置が動いた場合でも、テンションローラ軸38(図2(a)参照)の軸線Tと、位置決めボス121と位置決めボス121’を結んだ軸線T’は常に平行に保たれる。
次に、クリーニング装置60を中間転写ユニット30に取り付ける動作に関して説明する。まず、テンショナー120’に設けられたクリーニング装置60の回転止め第1長穴122に、クリーニング装置60の駆動入力ギア67が挿入される。同時に、テンショナー120に設置された2つの回転止めボス123a、123bに、クリーニング装置60の回転止め部材71の孔71a、71bが嵌められる。こうして、クリーニング装置60は、中間転写ユニット30に対して位置決めされる。
回転止め部材71は、クリーニング装置60の排出ガイド(不図示)に対して回転自在に取り付けられている。回転止め部材71の回転部である回転止め第2長穴(不図示)は、クリーニング装置60がテンションローラ33に対して位置が決定されたときに、回転止め第1長穴122と同一位相になるような長穴として形成されている。
また、駆動入力ギア67と排出ガイド(不図示)は、その中心が同一の軸線S上に構成されている。クリーニング装置60が、駆動入力ギア67と排出ガイド(不図示)の中心によって成る軸線Sを中心として回転させられる。これにより、テンショナー120、120’に設置されている位置決めボス121、121’がクリーニング装置60の位置決め溝74、74’にはまり込み、ラッチ75、75’によって固定される。このことで、クリーニング装置60はテンションローラ33を基準にして中間転写ユニット30に対して位置が決定される。
これらによって、ブレード61はテンションローラ33の位置が動いた場合でも、中間転写ベルト31に対して常に一定の圧力で当接することができるので、非常に簡単な構成且つ低コストで良好なクリーニング性能を維持できる。そして、2次転写対向ローラ34でシートPに転写しきれずに中間転写ベルト31上に残ったトナーなどの不要な回収トナーWは、ブレード61によって中間転写ベルト31から除去されてクリーニング容器64に回収され。そして、回収トナーWは、搬送スクリュー63によって図2の紙面の表方向に搬送されて回収搬送ユニット1(図5参照)に搬送される。
図4は、中間転写ユニット30、クリーニング装置60及び回収蓄積ユニット80の構成を示す断面図である。図4に示されるように、回収搬送ユニット1及び回収蓄積ユニット80が配置される。回収蓄積ユニット80は、回収容器81(容器)を有する。回収容器81の開口付近には、満杯検知センサ101が配置されている。満杯検知センサ101は、発光部101a及び受光部101bを有する。そして、発光部101aから発光されて受光部101bで受光され、回収トナーWが満杯になったか否かを検知できるようになっている。
図5は、回収蓄積ユニット80が装着されたトナー回収装置200の構成を示す断面図である。図6は、回収蓄積ユニット80が取り外されたトナー回収装置200の構成を示す断面図である。図5のように、トナー回収装置200は、クリーニング装置60と、クリーニング装置60から排出される回収トナーWを搬送する回収搬送ユニット1と、回収搬送ユニット1から排出される回収トナーWを回収して蓄積させる回収蓄積ユニット80と、を有する。
クリーニング装置60は、クリーニング容器64を有する。クリーニング容器64の内部には、トナーを搬送する第1搬送路65が形成されている。この第1搬送路65の内部には、第1搬送路65の内部のトナーを搬送する『第1搬送手段』である搬送スクリュー63が回転自在に設けられている。搬送スクリュー63は、『第1螺旋状部材』であるスクリュー部63aと、パドル部63bと、を有する。スクリュー部63aが回転することで第1搬送路65の内部のトナーが搬送されていく。
回収搬送ユニット1は、第1搬送路65の長手方向と直交する方向に延びて排出口65kと連通する連通路2を有する。また、回収搬送ユニット1は、第1搬送路65の長手方向と平行に延びて回収蓄積ユニット80に連結される第2搬送路3を有する。第2搬送路3は、連通路2を通じて第1搬送路65と繋げられ、トナーを搬送する搬送路である。第2搬送路3は、円筒状のパイプ形状で形成されている。
第2搬送路3の内部には、第2搬送路3の内部のトナーを搬送する『第2搬送手段』である搬送スクリュー4が回転自在に設けられている。搬送スクリュー4は、線材で形成された螺旋状の『第2螺旋状部材』であるスクリュー部のみで形成される。搬送スクリュー4が回転することで第2搬送路3の内部のトナーが搬送されていく。また、搬送スクリュー4の一端は、入力ギア5に連結されている。そのために、搬送スクリュー4は、入力ギア5で回転自在に支持されている。
『圧縮手段』であるシャッタ機構68k(図3参照)は、第1搬送路65と第2搬送路3の『繋ぎ目』である排出口65k、開口2kの位置に配置され、搬送スクリュー63が搬送するトナーを圧縮する。これは、以下のような圧縮である。すなわち、シャッタ機構68kは、第1搬送路65及び第2搬送路3の排出口65k、開口2kを開閉する『第1シャッタ』であるシャッタ68cを有する。そして、このシャッタ68cを閉じた状態で、第1搬送路65の内部のトナーを搬送してシャッタ68cへとぶつからせることで、トナーが圧縮されていく。
入力ギア5は、アイドラギア6a、6bを介して第2モータ7のギア7aと連結されており、第2モータ7が回転すると、入力ギア5が回転する。これにより、搬送スクリュー4が回転し、回収トナーWが第2搬送路3のトナー搬送方向へ移動する。
また、第2搬送路3のトナー搬送方向の終端部には、排出口8と、排出口8を開閉するシャッタ83と、が設けられている。なお、図6に示されるように、回収蓄積ユニット80が取り外されると、第2搬送路3に嵌められているシャッタバネ84の付勢力でシャッタ83は排出口8を閉鎖する。これにより、回収蓄積ユニット80を装置本体500Aから取り出した時などに、回収トナーWが排出口8から漏れない構成となっている。
回収蓄積ユニット80は、トナーを回収する回収容器81を有する。回収容器81は、第2搬送路3と繋げられている。回収容器81の開口の周囲には、回収容器81の内部のトナーの有無を検知する『検知手段』である満杯検知センサ101が配置されている。満杯検知センサ101は、回収容器81の一部を介して対向する『発光手段』である発光部101a及び『受光手段』である受光部101bを有する光学検知センサである。満杯検知センサ101は、回収容器81の一部に対して回収容器81の磁気透過率を検知する磁気透過検知センサでも良い。以下更に説明する。
回収蓄積ユニット80は、回収容器81の容器口87の下方に、満杯検知窓88を有している。満杯検知窓88は、落下投入される回収トナーWが付着し難いように回収容器81の内側壁面よりも内側の方へと凸形状で形成されている。回収容器81が取付台100にセットされた際、この満杯検知窓88の凸部が装置本体500Aに設置される満杯検知センサ101の発光部101aと受光部101bを結ぶ光軸を妨げる位置に配される。
また、図5に示す『制御手段』であるコントローラ70は、シャッタ機構68k(図3(a)参照)が搬送スクリュー63で搬送されたトナーを圧縮した後に、搬送スクリュー4がトナーを搬送して回収容器81に回収するように以下のものの駆動を制御する。すなわち、コントローラ70は、搬送スクリュー63、シャッタ機構68k(図3(a)参照)及び搬送スクリュー4の駆動を制御する。
特に、コントローラ70は、搬送スクリュー63及び搬送スクリュー4の各々の駆動のタイミングを制御する。すなわち、コントローラ70は、搬送スクリュー63を駆動させるときには搬送スクリュー4の駆動を停止させ、搬送スクリュー63の駆動を停止させるときには搬送スクリュー4を駆動させる。
加えて、コントローラ70は、搬送スクリュー63を駆動させるときにはシャッタ68cが排出口65k、開口2kを閉じるように制御し、搬送スクリュー4を駆動させるときにはシャッタ68cが排出口65k、開口2kを開くように制御する。
コントローラ70は、画像形成部501からのトナーの排出量に基づいて、シャッタ機構68kで圧縮されたトナーを搬送スクリュー4で搬送するタイミングを制御する。
図7は、回収トナーWが満杯検知センサ101のセンサ光を遮断するときの回収蓄積ユニット80の構成を示す断面図である。図7に示されるように、回収トナーWが蓄積されて満杯検知センサ101のセンサ光を遮断したとき、回収容器81が満杯になったことを検知して、ユーザに回収蓄積ユニット80の交換が必要なことを通知する。なお、満杯検知窓88の形状は問わない。なお、第2搬送路3の回収トナーWを搬送させる手段は、本実施例の搬送スクリュー4のような線材による螺旋状部材による搬送に限定されない。
図8は、装置本体500Aの内部に設けられるコントローラ70の接続状況を構成を示すブロック図である。図8に示されるように、制御手段であるコントローラ70(制御回路)は、CPU210(マイクロプロセッサ)を中心に構成されており、CPU210の入出力ポートには、各種負荷の駆動回路およびセンサ信号が接続される。
また、コントローラ70(制御回路)は、電池によりバックアップされるRAM220と、不図示の制御シーケンスソフトの格納されたROMと、を備えている。特に画像イメージデータ600から送られた信号は一旦CPU210を経由し、作像で使用し得る想定消費トナー量を算出し、さらに現像効率や転写効率を鑑みて想定される想定回収トナー量を算出する処理を行う。算出された想定回収トナー量はRAM220内に記録情報をデータとして格納する。
また、満杯検知センサ101、第1モータ91、第2モータ7がCPU210に接続されている。満杯検知センサ101の検知情報は、CPU210に送信されて、CPU210は、回収蓄積ユニット80の内部のトナーの有無を判断する。また、CPU210は、第1モータ91や第2モータ7の駆動を制御するようになっている。
ここで、図5に戻って、トナー回収装置200の動作に関して説明する。まず、クリーニング装置60の搬送スクリュー63によって搬送された回収トナーWは、搬送スクリュー63の終端のパドル部63bによって排出口65kから回収搬送ユニット1へ叩き落とされる。回収トナーWは、連通路2を通じて第2搬送路3へ落下して堆積する。この際、第2モータ7は駆動停止しており、搬送スクリュー4は、回転せず、トナー搬送を行わない。
これは、回収トナーWを第2搬送路3へ落下堆積させることで落下ポイントの回収トナーW同士を圧縮する効果があるためである。このことで、回収トナーW同士がくっ付き合い、回収容器81へ落下させる際に回収容器81内で飛散しにくくなることが分かっている。
後述するように、CPU210は、画像イメージをどの程度出力したかに応じて搬送スクリュー4を駆動させるか否かを判定している。このことで、第2搬送路3に堆積するトナーが過多状態となり特に連通路2などを塞いでしまないように制御している。
加えて、搬送スクリュー4で回収トナーWを搬送している時は、クリーニング装置60の搬送スクリュー63は搬送を停止している。なぜなら、搬送スクリュー4を駆動させている際にクリーニング装置60から回収トナーWが第2搬送路3に入ってくると搬送スクリュー4よって回収トナーWが第2搬送路3の内部で分散されてしまう。そして、トナー同士の圧縮効果や集積効果が得られず、回収容器81へ落下させる際に飛散してしまう為である。
図9(a)は、プリントジョブ開始からプリントジョブ終了までのコントローラ70の制御工程を示すフローチャートである。ここでは、例えば、印字比率が30%程度の画像でA4サイズのシートPを1枚出力する際、現像効率が95%、転写効率が90%と設定した場合、想定される回収トナー量が10mgであると仮定する。このように、それぞれの印字比率に応じた回収トナー量のテーブルを作成しておく。このテーブルは、先に述べた現像効率や転写効率以外に現像によるかぶりトナーの影響や環境変化による影響、シート特性の影響等、種々の影響因子を盛り込んだものである。以下に同画像をプリントJOBとして100枚出力した場合について以下に述べる。
まず、図9(a)に示されるように、コントローラ70は、印字する画像イメージデータを入手(ステップ1、以下、「ステップ」を単に「S」と表現する。S1)した後、前述したCPUにて画像印字率を割り出し、各頁毎の回収トナー量を算出する(S2)。
コントローラ70は、画像形成開始前にRAM102の内部に記録されている実堆積トナー量m2と、設定堆積トナー量m1から何枚目において第2モータ7を駆動させて回収容器81へ回収するかを算出する(S3)。
なお、ここで、実堆積トナー量m2は、以前のプリントJOBで第2搬送路3の内部に堆積している回収トナー量をいう。いま、ここで第2搬送路3に堆積した回収トナーWが排出落下した際に回収容器81の内部で最も飛散しにくく、かつ、クリーニング装置60と第2搬送路3を連結する連通路2を塞いでしまわない設定堆積トナー量m1を0.4gとする。また、m2は0gであったとする。このときに、第2モータ7を駆動させる頁数は、40枚目(k1=40)と80枚目(k2=80)ということになる。ここまでのSはRAM102のメモリ量に応じて以下の画像形成処理中に並行処理されてもよい。
コントローラ70は、画像形成を開始(S4)させると同時に、第1モータ91を駆動させる(S5)。コントローラ70は、印字枚数iのカウントをi=0(S6)からi=i+1に増加させる(S7)。S6、S7では、コントローラ70は、印字枚数を1枚ずつカウントしている。コントローラ70は、1枚目の画像から順次、シートPに転写させる(S8)。
コントローラ70は、先に算出されたk1枚目(=40枚目)が転写されるまでクリーニング装置60の搬送スクリュー63を駆動させ、回収トナーWが、回収搬送ユニット1の第2搬送路3に堆積させられる。このときに、第2モータ7は停止しており、k1枚目(40枚目)の画像が転写された後に第2搬送路3には約0.4g程度の回収トナーWが堆積することとなる。
コントローラ70は、k1枚目の画像が転写されたかを判定する(S9)。コントローラ70は、S9の判定の結果、YESの場合には、第1モータ91の駆動を停止し、同時に第2モータ7を駆動させる(S10)。
この際、第1モータ91の駆動停止と第2モータ7の駆動開始は、オーバーラップしていても良い。すなわち、第2搬送路3の内部に第1搬送路65から落下してきた回収トナーWが、第1搬送路65の排出口65k下方に位置する間では、搬送スクリュー4が回転していても搬送スクリュー63が回転していても良い。第2搬送路3で堆積する山なりの回収トナーWの上に回収トナーWが更に載るのであれば、回収トナーWの飛散が抑制されるからである。
コントローラ70は、第2モータ7を、第2搬送路3に堆積した回収トナーWを全て回収容器81へ投入するまで駆動させる(S11)。ここでは、例として、第2モータ7の駆動時間を3秒と設定している。
コントローラ70は、回収蓄積ユニット80に回収トナーWを回収して満杯検知センサ101の検知信号がLOWであれば、回収容器81の内部の回収トナーWが満杯に近い状態であることを検知し、HIGHであれば、未だ回収可能と判断する(S12)。
前述した通り、回収容器81の回収トナーWが未だ満杯でなくても満杯検知窓88が回収時に飛散したトナーが付着し、光学式センサの光軸を遮断してしまい満杯であると誤検知してしまう。例えば、2成分現像剤を回収する画像形成装置の回収搬送ユニット1で、透磁式のセンサを用いている場合でも同様に、磁性体の付着による誤検知を引き起こしてしまう。満杯検知センサ101がLOWであった場合は、図9(b)の満杯検知処理フローに移行する(S13)が、これに関しては後述する。
コントローラ70は、満杯検知信号がHIGHであった場合で、さらに画像形成を継続するのであれば(S15)、第1モータ91を再駆動し、第2モータ7の駆動を停止させる(S16)。この場合、第1モータ91は第2モータ7の駆動が停止してから駆動させなければならない。これは先の理由と同様に、第2搬送路3の内部で回収トナーWを分散させないためである。
コントローラ70は、第2モータ7を駆動した後に画像形成が終了であるならば第2搬送路3の内部に堆積する実堆積トナー量m2は0gであるためm2を定義するRAMのバックアップデータを0にして(S17)、プリントJOBを終了する。
コントローラ70は、S9において転写枚数がk1、k2・・・knでない場合、すなわち1〜39、41〜79、81〜99枚目の場合は、画像形成が終了したか否かを判断して(S18)、NOの場合には、S8の制御工程を繰り返すことになる。ただし、最終頁の転写が終了した際は、回収トナーWが第2搬送路3の内部に残存しているため、その残存する実堆積トナー量m2を算出して(S19)、RAM120へバックアップしておく。
コントローラ70は、(例だと81〜100枚目までの回収トナー量を算出する)最後に、第1モータ91及び第2モータ7の駆動を停止して(S20)、プリントJOBを終了する。
図10は、前述した一連の転写バイアスのタイミングに対する第1モータ91及び第2モータ7の駆動のタイミングを示すタイミングチャートである。図10からも分かるように、第1モータ91が駆動している期間中は、第2モータ7の駆動が停止している。また、第1モータ91の駆動が停止している期間中は、第2モータ7が駆動している。
図9(b)は、コントローラ70の満杯検知処理工程を示すフローチャートである。前述した図9(a)中のS12にて満杯検知センサ101の信号がLOWであった場合に、は、コントローラ70は、回収容器81が満杯に近い状態にあると認識して、回収容器81の交換を促す表示をプリンタ表示部(不図示)に表示する(S20)。
コントローラ70は、RAM120内では満杯検知してから第2モータ7による回収容器81への排出駆動を何回行ったかのカウントを記憶している(S21)。コントローラ70は、排出カウントj=j+1に設定する(S22)。これは満杯検知をされてからある程度のプリントJOBを続けられる為の余裕を回収容器81に設けているためである。満杯検知した途端にプリントJOBを終了してしまうと、例えばユーザが多数枚連続出力する際などの使い勝手を損なってしまうためである。
ここでは、コントローラ70は、満杯検知をしてから第2モータ7によって第2搬送路3の堆積トナーを回収容器81へ回収するフローを20回カウントしたら(S23)、プリントJOBを強制的に停止させる(S24)。S24では回収容器81が交換されたかどうかを判定している(S25)。
具体的には、回収容器81を装置本体100Aから取り外す際に満杯検知センサ101の信号はLOWからHIGHへと切り換わる。この信号を受けて回収容器81が装置本体500Aから取り外されたことを認識できるとともに、再度セットされた際に回収容器81が空の状態もしくは満杯まで満たない状態であるかが判断できる。
ここで、コントローラ70は、回収容器81の交換がされたと判断されれば装置本体500Aの表示部に表示されていた回収容器81の交換を促す表示を非表示状態とする(S26)。コントローラ70は、満杯検知されてから第2モータ7を何回排出したかを累積カウントしているバックアップ値jを0リセットする(S27)。S23で回収トナーWの排出回数が20回に満たない場合や、S25で回収容器81を交換せずにプリントJOBを継続する場合は、S14から図示のS15にある画像形成の継続判断へ進むこととなる。
図12は、実施例3に係るトナー回収装置400の構成を示す断面図である。実施例3のトナー回収装置400の構成のうち実施例1〜2のトナー回収装置200、300と同一の構成及び効果に関しては、同一の符号を用いて説明を適宜省略する。実施例3においても、実施例1〜2と同様の画像形成装置に適用することができるため、画像形成装置の説明は省略する。実施例3のトナー回収装置400で特徴的なのは、以下の点である。
トナー回収装置400では、シャッタ機構168kは、『第2シャッタ』であるシャッタ16を有する。シャッタ16は、第2搬送路3に形成されてトナーを排出する排出口4b(図13参照)を開閉自在であり、また、搬送スクリュー4の一端部が取り付けられてトナー搬送方向と逆方向に付勢されている。また、コントローラ70は、搬送スクリュー4をトナー搬送方向へと移動させてシャッタ16を開かせると共にシャッタ16に掛かる付勢力でシャッタ16を閉じさせる。
図12に示されるように、回収搬送ユニット1は、第2搬送路3と、第2搬送路3の内部に配置される搬送スクリュー4と、を有している。第2搬送路3の一方向の端部には、第2搬送路3の上縁部に軸4aが取り付けられていて、この軸4aを中心に回動して第2搬送路3の一方向の端部の排出口4b(図13参照)を開閉自在なシャッタ16が設けられている。
また、シャッタ16の回動中心には巻きバネ17が取り付けられており、巻きバネ17の一端部はシャッタ16に形成された突起16aに掛けられ、巻きバネ17の他端部は前側板93に当接している。こうしてシャッタ16は、巻きバネ17の付勢力でシャッタ16の閉じ方向に付勢されている。
第2搬送路3の右端部側には、入力ギア5、アイドラ段ギア21、及び、揺動段ギア23が配置されている。搬送スクリュー4の右端部は入力ギア5の足部に取り付けられて軸支され、入力ギア5の頭部の歯とアイドラ段ギア21の小径ギア部21bが噛み合わせられる。また、アイドラ段ギア21の大径ギア部21aと揺動段ギア23の小径ギア部23bが噛み合わせられる。さらに、アイドラ段ギア21の大径ギア部23aと第2モータ7の回転軸のギア7aが噛み合わせられる。従って、第2モータ7が回転すると、揺動段ギア23、アイドラ段ギア21を介して、入力ギア5が回転し、搬送スクリュー4が回転するようになっている。
また、入力ギア5は、第2搬送路3に軸支され、トナー搬送方向に往復移動自在に構成されている。第2搬送路3の右方壁部及び入力ギア5の頭部の間には、戻しバネ15が設けられている。戻りバネ15の付勢力によって、入力ギア5及び搬送スクリュー4がトナー搬送方向と逆方向に付勢されている。
入力ギア5の頭部の端面には、半球状の凸部5aが形成されている。そして、その凸部5aは、その右方に配置されたカムギア11のカム傾斜面11cと当接している。
カムギア11は、固定軸上で回転自在であり、軸方向の移動を規制されており、ギア部11aとカム部11bを有している。ギア部11aの端部には、位相検知フラグ11d(センサフラグ)が取り付けられている。ギアボックスのフレームに据え付けられたフォトインタラプタ18によって回転位相のホームポジションを検知することが可能である(図12はホームポジション回転位相位置)。
図13は、トナー回収装置400の構成を示す断面図である。また、図13は、前述の図12の状態から、カムギア11のカム傾斜面11cの位相が180°回転した状態を示している。図13に示されるように、カムギア11が回転して移動が変化すると、入力ギア5と当接するカム傾斜面11cにおける凸部5aとの当接軸方向の位置が変動する。そのために、入力ギア5及び搬送スクリュー4は、トナー搬送方向に往復移動するようになっている。従って、カムギア11の回転位相を管理することで、搬送スクリュー4の往復変位を管理可能としている。
図13に示されるように、カム傾斜面11cの最左方部Jは、戻しバネ15の付勢力に抗しつつ、入力ギア5の凸部5aを左方向(矢印方向)へと押圧する。入力ギア5が左方向へと移動すると、搬送スクリュー4が左方向へと移動し、搬送スクリュー4の左端部で閉じ方向に付勢されているシャッタ16が開き方向に押しのけられ、シャッタ16が開放される。したがって、搬送スクリュー4の往復移動に連動して、シャッタ16の開閉操作が行われる。なお、カム傾斜面11cの最左方部J以外の部位が入力ギア5の凸部5aを押圧する状態、さらにはカム傾斜面11cの最右方部Kが入力ギア5の凸部5aを押圧する状態へと移行すると、シャッタ16が閉じていくことになる。
図14(a)は、第2モータ7から入力ギア5までのギア列の動作を示す図12の右方から見た概念図である。図14(b)は、第2モータ7から入力ギア5までのギア列の動作を示す図13の右方から見た概念図である。第2モータ7の駆動回転方向を切換えることで前述した揺動段ギア23が揺動して、アイドラ段ギア21とカムギア11への駆動連結を切換えられる。
図14(a)に示されるように、第2モータ7が正方向回転した場合、ギア7aが図14(a)中の矢印uの方向へ回転する。揺動段ギア23の大径ギア部23aは、ギア7aの中心回りに揺動可能でギア噛合いしており、ギア7aの回転を受けて図14(a)中の矢印vの方向へ揺動段ギア23自体を揺動させる。
揺動段ギア23が揺動すると、アイドラ段ギア21の大径ギア部21aと噛合い、アイドラ段ギア21と駆動連結される入力ギア5を回転させる。ここで、揺動段ギア23の端面には負荷バネ19が設置され駆動ボックスのフレーム面とを反力を揺動段ギア23との回転方向の摺動抵抗に変換している。したがって、ギア7aの回転によって揺動段ギア23が空回りしてしまわないように揺動動作可能な程度の回転負荷を付与し、揺動動作をさせる構成としている。
一方、図14(b)に示されるように、第2モータ7が逆方向回転した場合、ギア7aが図14(b)中の矢印u’の方向へ回転する。それに伴って、揺動段ギア23は図14(b)中の矢印v’の方向へ揺動させ、揺動段ギア23の小径ギア部23bがカムギア11のギア部11aと噛合うまで揺動移動する。これによりギア7aの回転は、揺動段ギア23を介してカムギア11を動力伝達する。
図15は、コントローラ70の制御工程を示すフローチャートである。実施例1の場合と同様の設定条件でプリントJOBとして100枚出力した場合について以下に述べる(条件として、m1=0.4、m2=0、k1=40、k2=80)。
コントローラ70は、画像イメージデータを受信する(S31)。コントローラ70は、画像印字率を算出して、各頁毎の回収トナー量を算出する(S32)。コントローラ70は、画像形成開始前にRAM102の内部に記録されている実堆積トナー量m2と、設定堆積トナー量m1から何枚目において第2モータ7を駆動させて回収容器81へ回収するかを算出する(S33)。
コントローラ70は、画像形成を開始すると(S34)、第1モータ91と第2モータ7が駆動を開始する(S35)。この際に第2モータ7は正回転して、搬送スクリュー4を回転させて回収トナーWを螺旋搬送してシャッタ部まで搬送し続ける(S35)。
コントローラ70は、印字枚数iのカウントをi=0からi=i+1に増加させる。コントローラ70は、印字枚数を1枚ずつカウントしている。コントローラ70は、1枚目の画像から順次、シートPに転写させる。
コントローラ70は、1枚目の画像から順次にシートPに転写させ(S36)、先に算出されたk1枚目(=40枚目)が転写されるまでクリーニング装置60の搬送スクリュー63によって回収トナーWが、回収搬送ユニット1の第2搬送路3に導かる。第2搬送路3に導かれた回収トナーWは、搬送スクリュー4によって第2搬送路3の終端部に集積させられる。このときシャッタ16は搬送路を閉鎖しているため回収トナーWの搬送によって回収トナーWが堆積および圧縮される。k1枚目(40枚目)の画像が転写された後に第2搬送路3には約0.4g程度の回収トナーWが堆積することとなる。
コントローラ70は、回収トナーWの排出予定枚数であるk1枚目の画像が転写されたか判定する(S37)。コントローラ70は、YESの場合には、k1枚目が転写された後も、第2モータ7のみ駆動方向を逆転させる(S38)。
ただし、このとき第1モータ91は継続して駆動したままである。第2モータ7が逆転すると先に述べたように搬送スクリュー4がトナー搬送方向にスライド移動し、同時にシャッタ16を開放させる。これによりシャッタ近傍で集積かつ圧縮された回収トナーWを回収容器81に落下させる。この際、回収トナーWは圧縮されて落下させても飛散しにくい状態となっているため満杯検知窓88へ飛散トナーが付着しにくい状態になる。
コントローラ70は、カムギア11の位相検知フラグ11dとフォトインタラプタ18によってカムギアの1回転を検知し、カムギア11が1回転することで搬送スクリュー4がシャッタ16を閉じるホームポジション位相に戻ってくる(S39)。
コントローラ70は、満杯検知信号がHIGH(満杯未検知状態)であった場合で、さらに画像形成を継続するのであれば、再び第2モータ7を正回転駆動させて(S41)、S36の制御工程に戻る。コントローラ70は、S44で画像形成が終了(S46)であるならば、第2搬送路3内に堆積する実堆積トナー量m2は0gであるためm2を定義するRAMのバックアップデータを0にして(S42)、プリントJOBを終了する。
S37において、転写枚数がk1、k2・・・knでない場合、すなわち1〜39、41〜79、81〜99枚目の場合は、S36を繰り返すことになる。ただし、最終頁の転写が終了した際は、回収トナーWが第2搬送路3の内部に残存しているため、その残存する実堆積トナー量m2を算出してRAM120へバックアップしておく(S43)(例だと81〜100枚目までの回収トナー量を算出する)。コントローラ70は、最後に、第1モータ91および第2モータ7の駆動停止して(S45)、プリントJOBを終了する。
実施例1〜3の構成によれば、トナーが回収容器81に回収されるときにトナーの飛散が抑制され、満杯検知センサ101の誤検知が抑制される。また、トナーが効率的に回収され、トナー搬送路におけるトナーの詰まりが抑制され、信頼性の高い回収容器81が実現される。
実施例2の構成によれば、第1モータ91の回転方向の切替えに伴って、クリーニング装置60の搬送スクリュー63の搬送動作と、回収搬送ユニット1の搬送スクリュー4の搬送動作が切替えられる。その結果、モータ等の駆動源の数が低減されることから、コンパクトかつ低価格なトナー回収装置が実現される。
実施例3の構成によれば、回収トナーWの圧縮能力が更に高められて、回収トナーWの飛散が更に抑制されると共に、圧縮した回収トナーWが高い信頼性をもって回収容器81に回収される。加えて、比較的簡素な構成でシャッタを自動的に開閉する機構が構成され、かつ、回収容器81の交換操作性に優れた構成が得られる。