JP6218525B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成部で回収されて搬送部により搬送されたトナーを回収容器に蓄積する画像形成装置、詳しくは搬送部に付設されたシャッター部材に関する。

画像形成部でトナー像を形成して像担持体に担持させ、直接又は中間転写体を介してトナー像を記録材に転写し、トナー像を転写された記録材を定着装置で加熱加圧して画像を記録材に定着させる画像形成装置が広く用いられている。

画像形成部では、トナー像の形成、転写に伴って転写残トナーが発生し、クリーニング装置によって回収される。現像装置が劣化した現像剤を少しずつ排出する場合もある。回収トナーや回収現像剤は、通常、画像形成部から搬送部を通じて搬送され、画像形成装置の筐体内に載置した回収容器に蓄積される。回収容器が満杯になると、画像形成装置筐体から回収容器ごと取り出して空の回収容器に交換される（特許文献１）。

特許文献１には、複数の画像形成部にそれぞれ連結された複数の搬送部を、共通の回収容器の一側面に対して同時に接続／分離可能な画像形成装置が示される。搬送部の下流端には閉じ方向にばね付勢されたシャッター部材が付設され、回収容器を搬送部から分離すると、シャッター部材が自動的に搬送部を封止してトナー漏れを阻止する。

特開２００５−７７５１３号公報

特許文献１に示される画像形成装置は、複数のシャッター部材が閉じる方向へ回収容器を一方向に押圧するため、回収容器が押し出されないように、拘束バンドやロックレバーを用いて回収容器を画像形成装置に固定しておく必要がある。

本発明は、回収容器を画像形成装置に固定しておかなくても、シャッター部材が閉じようとする力によって回収容器が押し出され難い画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明の画像形成装置は、トナー像を形成する画像形成部と、前記画像形成部で回収された回収トナーを搬送する搬送部と、前記搬送部に対して接続及び分離が可能であって前記搬送部の開口から流入した回収トナーを蓄積する回収容器と、前記開口に重ね合わせ可能な貫通孔を有し、前記搬送部の外周面の外側を回動可能に付設され、前記回収容器を接続する方向と交差する方向に回動されることで前記開口を開閉可能なシャッターと、前記シャッターを閉方向に付勢する付勢部材と、前記シャッターと前記回収容器のうち一方の部材に付設された当接部と、前記シャッターと前記回収容器のうち他方の部材に付設されて、前記搬送部に前記回収容器を接続する過程で前記当接部に連続的に当接して前記シャッターを前記付勢部材の付勢に逆らって前記開口を開放する方向に回動させる第一当接経路と、前記他方の部材に付設されて、前記搬送部に前記回収容器を接続する過程で前記当接部が前記第一当接経路と当接した後に当接する第二当接経路と、を備え、前記搬送部に前記回収容器を接続する方向に対する前記第二当接経路の傾き角度は、前記搬送部に前記回収容器を接続する方向に対する前記第一当接経路の傾き角度よりも小さく、前記搬送部に前記回収容器を接続する過程で、前記シャッターの回動軸線と同軸のつる巻き線状に配置されている前記第一当接経路が前記当接部と連続的に当接することで前記シャッターが回動される。

本発明の画像形成装置では、シャッターを開放させる過程の後半で回収容器の接続動作に伴うシャッターの反力が低下して、回収容器を押し出す力が弱くなる。したがって、シャッターが閉じようとする力によって回収容器が押し出され難い。

画像形成装置の構成の説明図である。 回収トナーボックスの構成の説明図である。 回収トナーボックスの取り付け状態の説明図である。 実施例１のシャッター機構の説明図である。 シャッター機構の動作の模式図である。 低反力領域の説明図である。 実施例２のシャッター機構の説明図である。 実施例３における目隠しシャッター機構の説明図である。 目隠しシャッターの動作の説明図である。 回転規制形状の説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

＜実施例１＞
（画像形成装置）
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図中（ａ）は画像形成装置の縦断面、（ｂ）は回収トナーボックスの接続状態である。

図１の（ａ）に示すように、画像形成装置１０は、中間転写ベルト１６に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。画像形成装置１０の動作は制御部２３により制御される。

画像形成部Ｐａでは、感光ドラム１１ａにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト１６に転写される。画像形成部Ｐｂでは、感光ドラム１１ｂにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト１６に転写される。画像形成部Ｐｃ、Ｐｄでは、感光ドラム１１ｃ、１１ｄにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト１６に転写される。

シート（記録材）Ｓは、カセット２０から１枚ずつ取り出されてレジストローラ２３で待機する。レジストローラ２３は、中間転写ベルト１６上のトナー像にタイミングを合わせてシートＳを二次転写部Ｔ２へ給送する。二次転写部Ｔ２にて四色のトナー像を二次転写されたシートＳは、定着装置２１へ搬送され、加熱加圧を受けて画像を定着された後に、排出トレイ２２へ排出される。

（画像形成部）
図１の（ａ）に示すように、画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、現像装置１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、実質的に同一に構成される。以下では、イエローの画像形成部Ｐａについて説明し、他の画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄに関する重複した説明を省略する。

画像形成部Ｐａは、感光ドラム１１ａの周囲に、帯電ローラ１２ａ、露光装置１３、現像装置１４ａ、転写ローラ１７ａ、及びドラムクリーニング装置１５ａを配置している。感光ドラム１１ａは、外周面に感光層が形成され矢印Ａ方向に回転する。

帯電ローラ１２ａは、感光ドラム１１ａの表面を一様な負極性の暗部電位ＶＤに帯電させる。露光装置１３は、画像を走査線に展開した画像信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ変調されたレーザービームを感光ドラム１１ａの表面に走査して、露光された部分の電位を明部電位ＶＬに低下させて、感光ドラム１１ａの表面に静電像を形成する。

現像装置１４ａは、トナーとキャリアを含む現像剤を攪拌してトナーをマイナス、キャリアをプラスに帯電させた後に現像スリーブに穂立ち状態で担持させて、感光ドラム１１ａの静電像をトナー像に現像する。

転写ローラ１７ａは、中間転写ベルト１６の内側面を押圧して感光ドラム１１ａと中間転写ベルト１６との間にトナー像の転写部を形成する。転写ローラ１７ａに正極性の直流電圧が印加されることにより、感光ドラム１１ａに担持されたトナー像が中間転写ベルト１６へ転写される。

中間転写ベルト１６は、テンションローラ１６ａ、駆動ローラ１６ｃ、及び二次転写内側ローラ１６ｂに掛け渡して支持され、駆動ローラ１６ｃに駆動されて矢印Ｂ方向へ回転する。二次転写ローラ１９は、二次転写内側ローラ１６ｂに支持された中間転写ベルト１６に当接してトナー像の二次転写部Ｔ２を形成する。

（現像剤の回収）
図１の（ａ）に示すように、画像形成に伴って感光ドラム１１ａに転写残トナーが付着する。転写残トナーは、ドラムクリーニング装置１５ａのクリーニングブレードによって掻き取られ、搬送スクリューによって画像形成装置１０の正面側へ搬送されて回収容器３０に蓄積される。中間転写ベルト１６に付着する転写残トナーは、ベルトクリーニング装置１８のクリーニングブレードによって掻き取られ、搬送スクリューによって画像形成装置１０の正面側へ搬送されて回収容器３０に蓄積される。

現像装置１４ａ内で二成分現像剤が長時間に渡って攪拌され続けると次第に帯電性能が低下するため、定常的に一定割合の二成分現像剤を現像装置１４ａから取り出して回収容器３０に回収する。現像装置１４ａには、画像形成に伴って消費されるトナーを補うために、キャリアを１０％ほど含む補給現像剤が補給される。現像装置１４ａ内を循環する現像剤は、画像形成に伴ってトナー消費量に応じた割合で現像装置１４ａから少しずつオーバーフローし、劣化現像剤として回収容器３０に蓄積される。

図１の（ｂ）に示すように、ベルトクリーニング装置１８の接続部とドラムクリーニング装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの受渡部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄは、それぞれ個別にシャッターを備えて、回収トナーボックス３０に接続される。

（回収トナーボックス）
図２は回収トナーボックスの構成の説明図である。図３は回収トナーボックスの取り付け状態の説明図である。図２中、（ａ）は回収トナーボックスの正面断面図、（ｂ）は背面図である。図３中、（ａ）は画像形成装置から回収トナーボックスを取り外した状態、（ｂ）は画像形成装置に回収トナーボックスを取り付けた状態である。

図２の（ａ）に示すように、撹拌スクリュー３１は、回収トナーボックス３０内の収容部３２に溜まったトナーを撹拌する。スクリューフラグ３３は、カプリング３４に形成されたボスの間隔に拘束されて、画像形成装置側のモータからの駆動力を撹拌スクリュー３１に伝達する。回収トナーボックス３０へ排出された回収トナーは、撹拌スクリュー３１の高さにまで溜まると、撹拌スクリュー３１によって収容部３２内でまんべんなく均される。

撹拌パドル３５は、攪拌スクリュー３１に連動する不図示のクランクシャフトに駆動されて、紙面に垂直な方向に往復運動する。撹拌パドル３５は、図１の（ａ）に示すベルトクリーニング装置１８から回収トナーボックス３０に排出されて図２の（ｂ）に示すシャッター３８の内側の空間に堆積したトナーを収容部３２に掻き落す。

（満杯検知）
図２の（ａ）に示すように、撹拌スクリュー３１によって収容部３２内で均された回収トナーがトナー量検知部３９の上側に設けられた入口３９ａに到達すると、回収トナーはトナー量検知部３９の内側に入り込む。トナー量検知部３９は、図３の（ｂ）に示すように画像形成装置１０側に付設されたフォトインタラプタＰＩによってトナーの有無を常時監視されている。回収トナーが検知部分３９ｂに溜まってフォトインタラプタＰＩの検出光路が遮断されると、制御部（２３：図１）は、回収トナーボックス３０が満杯であると判断して、操作パネルに「回収トナーボックス３０の交換要求」を表示する。

なお、回収トナーボックス３０が満杯であると判断するタイミングは、トナー量検知部３９の検出光路が遮断された直後に限らず、遮断されてから所定枚数の印刷後でもよい。満杯の検知は、フォトインタラプタＰＩには限らず、トナー量検知部３９のトナーを直接的・間接的に検知する方式にも限らない。収容部３２に回収された回収トナーがある一定の高さに入ったことを検知する方法は、超音波センサやインダクセンサ等の非接触方式でもよく、ピエゾセンサやプッシュスイッチを用いた接触方式等でもよい。

（回収トナーボックスの着脱）
図３の（ａ）に示すように、第一の状態では、回収トナーボックス（３０：図２）が取り外されて、画像形成装置１０下部にベルトクリーニング装置１８と画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが露出している。画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄからは、受渡部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄが突出している。ベルトクリーニング装置１８の接続部とドラムクリーニング装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの受渡部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄは、それぞれシャッターで封止されている。

図２の（ａ）に示すように、受渡部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄが接続される上部の空間とトナーが蓄積される下部の収容部３２との間には、引張バネ４０によって封止方向に付勢された封止部材３６が配置される。受入口３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄは、封止部材３６に連動して開閉する受入口シャッター４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄが付設されている。封止部材３６及び受入口シャッター４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄは、第一の状態にあるとき、常に封止状態を保って、回収トナーボックス３０が転倒しても外部へトナーをこぼさない。

第一の状態では、受入口３７と収容部３２の間を封止する封止部材３６がトナー量検知部の入口３９ａと収容部３２との間も封止しているので、回収トナーボックス３０の転倒等に伴ってトナー量検知部３９の入口３９ａにトナーが入り込むことが防止される。

図３の（ｂ）に示すように、第二の状態では、受渡部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄを回収トナーボックス３０の受入口３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄに挿入して、画像形成装置１０の所定位置に回収トナーボックス３０が取り付けられる。接続部１８ｅと受渡部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄが接続されることで、回収トナーボックス３０がトナーを受け入れ可能になる。ドラムクリーニング装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄで回収された転写残トナーは、受渡部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄの下側に配置された受渡口（５１ａ：図４）を通じて回収トナーボックス３０内に排出される。

図２の（ａ）に示すように、第二の状態では、受入口シャッター４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄが受渡部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄに押圧されて内側へ開放される。受入口シャッター４１と連動して封止部材３６が引張バネ４０に逆らってスライドして受入口３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄと収容部３２とが連通する。

（ベルトクリーニング装置の接続）
図２の（ｂ）に示すように、ベルトクリーニング装置（１８：図１）に対する回収トナーボックス３０の接続口には回収トナーボックス３０の挿抜方向にスライドして開閉するシャッター３８が付設されている。シャッター３８は、不図示のバネによって封止方向に付勢され、第一の状態にあるとき、常に封止状態を保って、回収トナーボックス３０が転倒しても外部へトナーをこぼさない。

回収トナーボックス３０の取り付けに伴ってシャッター３８が開放方向にスライドして、ベルトクリーニング装置１８のトナー排出部と回収トナーボックス３０の内部空間とを連通させる。回収トナーボックス３０の挿抜方向と平行方向にスライドするシャッターの場合、開放状態でシャッターを退避させる空間を、回収トナーボックス３０を挿入する奥側に確保する必要がある。しかし、受渡部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄの回収トナーボックス３０を挿入する奥側にはシャッターを退避させる空間が無い。

そこで、受渡部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄには、受渡部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと同軸に回転して受渡部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄの開口部を封止する封止シャッター５２を配設している。

（受渡部の構成）
図４は実施例１のシャッター機構の説明図である。図５はシャッター機構の動作の模式図である。図４中、（ａ）は封止状態、（ｂ）は開放状態、（ｃ）は回収トナーボックス側に配置されたシャッター駆動部である。

図３の（ｂ）に示すように、画像形成部Ｐａから突出した受渡部５０ａは、図３の（ａ）に示すように、回収トナーボックス３０に挿入されて使用済みトナーを排出する。

図４の（ａ）に示すように、封止シャッター５２は、有底円筒状に形成される。封止シャッター５２は、搬送パイプ５１の先端部の外周を覆って搬送パイプ５１と同軸で回動可能である。搬送パイプ５１の外周を覆って回動する封止シャッター５２を配設することで、封止状態でも開放状態でも作動過程でも退避領域は封止シャッター５２の回動領域のみに限定される。このため、図４の（ｂ）に示すように、シャッターを挿入方向にスライドさせる方式よりも小スペースで受渡口５１ａの封止を実現できる。

回収トナーボックス３０を押し込んで画像形成装置１０に取り付ける初期段階では、受渡部５０ａの封止シャッター５２が封止状態にあって、受渡部５０ａからのトナーの落下を阻止する。

図４の（ｂ）に示すように、画像形成装置１０に回収トナーボックス３０を取り付けた最終段階では、受渡部５０ａの封止シャッター５２が開放状態に保持されて、受渡部５０ａから回収トナーボックス３０へトナーを落下可能である。

図４の（ｃ）に示すように、回収トナーボックス３０の受入口３７ａには、受渡部５０ａに付設されたシャッター機構を作動させるための当接リブ３７ｅが設けられている。

実施例１では、封止シャッター５２に形成した螺旋リブ５２ｂの傾き角度θ１のテーパー１と傾き角度θ２のテーパー２とを次式のように設定して、ねじりコイルバネ５３による回転方向の付勢力を切り替える。傾き角度θは、後述するように、回収トナーボックス３０の挿抜方向に対するテーパー面の傾き角度（９０度から螺旋のつるまき線のリード角αを引いた値）である。
θ１＞θ２

回収トナーボックス３０の押し込み中はテーパー１が回収トナーボックス３０と当接して封止シャッター５２を回転させ、回収トナーボックス３０を画像形成装置１０に装着し終えた状態では、テーパー２が回収トナーボックス３０と当接している。

図５に示すように、画像形成部Ｐａの受渡部５０ａは、回収トナーボックス３０の受入口３７ａに接続される。ドラムクリーニング装置１５ａによって回収された使用済みトナーは、搬送スクリュー５１ｓによって搬送パイプ５１内を受渡口５１ａへと搬送される。

封止シャッター５２は、ねじりコイルばね５３によって矢印Ａ方向に付勢されているので、回収トナーボックス３０が接続されていない状態では常に受渡口５１ａを封止された状態に保つ。

回収トナーボックス３０に受渡部５０ａが挿入される過程で、受入口３７ａに付設された当接リブ３７ｅが封止シャッター５２の螺旋リブ５２ｂに当接して、図４の（ａ）に示すように、封止シャッター５２を矢印Ａ方向とは逆向きに回転させる。

画像形成装置１０に回収トナーボックス３０が装着された状態では、受渡口５１ａと封止シャッター開口部５２ａが重なった状態で封止シャッター５２の回転が停止している。搬送パイプ５１内を搬送される使用済みトナーは、受渡口５１ａと封止シャッター開口部５２ａが重なった穴から回収トナーボックス３０内へ排出可能である。

このとき、図４の（ｂ）に示すように当接リブ３７ｅが螺旋リブ５２ｂのつる巻き線の傾き角度θが小さい（リード角αが大きい）低反力領域５２ｃに到達しているため、封止シャッター５２を挿入方向の反対方向へ押し戻す力が小さくなっている。

（着脱時の反力）
図７の（ａ）に示すように、回収トナーボックス３０を画像形成装置１０に押し込む途中のねじりコイルばね５３による付勢力の押し込み方向の分力をｆ１とする。図７の（ｂ）に示すように、回収トナーボックス３０を画像形成装置１０に装着し終えた状態でのねじりコイルばね５３による付勢力の押し込み方向の分力をｆ２とする。これらの分力は図７の（ｃ）に示す当接リブ３７ａの当接位置に発生する。

分力ｆ１は、ねじりコイルばね５３の付勢力をｆｃとし、螺旋リブ５２ｂのつる巻き線のリード角α１と９０°の差分角（９０−α１）をθ１とすると次式により求められ、押し込み方向に対する螺旋面の傾き角度θ１によって調整が可能である。簡単に説明するとねじりコイルばね５３による螺旋面の面圧がｆｃ・ｃｏｓθでその移動方向分力は、面圧にｓｉｎθ１を乗じた値である。
ｆ１＝ｆｃ・ｓｉｎθ１・ｃｏｓθ１

分力ｆ２は、ねじりコイルばね５３の付勢力をｆｃとし、低反力領域５２ｃのつる巻き線のリード角α２と９０°の差分角（９０−α２）をθ２とすると次式により求められ、押し込み方向に対する低反力領域５２ｃの傾き角度θ２によって調整が可能である。
ｆ２＝ｆｃ・ｓｉｎθ２・ｃｏｓθ２

ここで、図７の（ｂ）に示す低反力領域５２ｃの傾き角度（θ２：図６（ａ））が小さくなると、回収トナーボックス３０の押し込み方向の移動に対して、封止シャッター５２がほとんど回転しなくなる。このため、装着状態での回収トナーボックス３０の位置精度が高くなくても、封止シャッター５２の開放状態はほぼ一定に再現される。図７の（ｃ）に示す当接リブ３７ｅが低反力領域５２ｃに当接していれば、封止シャッター５２が開放状態にあることを保証することができる。

空の回収トナーボックス３０が画像形成装置１０に装着されて複数の搬送パイプ５１に接続された状態における回収トナーボックス３０の最大静止摩擦力をＦとする。シャッター３８を開放状態に保つ際の反力をｆ３８とする。このとき、押し込み方向に対する低反力領域５２ｃの傾き角度θ２を以下の関係を満たすように設計することで、回収トナーボックス３０は最大静止摩擦力Ｆのみで位置保持する。回収トナーボックス３０を画像形成装置１０に固定するためのバンドやレバー等の固定部材が不要になる。回収トナーボックス３０の着脱時に固定部材を操作する必要がなくなることで、回収トナーボックス３０自体を持って着脱操作をすることが可能になる。
ｆ３８＋４×ｆ２＞Ｆ

このため、低反力領域５２ｃを介してねじりコイルばね５３が回収トナーボックス３０を搬送パイプ５１から分離する方向へ付勢する合計の力をΣｆ２とするとき、Ｆ＞Σｆ２の関係が成立している。また、螺旋面の傾き角度θ１を次式のように設定すれば、画像形成装置１０からの回収トナーボックス３０の引き出し時に分力ｆ１を補助力として利用できる。
ｆ３８＋４×ｆ１＞Ｆ

これにより、封止シャッター５２の付勢力を利用して、使用済みトナーが満たされて重くなった回収トナーボックス３０の引き出し時に必要な力を節約できる。引き出しの動き始めに大きな力で引っ張って、勢い余って回収トナーボックス３０が画像形成装置１０から落下する可能性が低くなる。

以上説明したように、実施例１では、搬送部の一例である搬送パイプ５１は、画像形成部Ｐａで回収された回収トナーを搬送する。回収容器の一例である回収トナーボックス３０は、複数の搬送パイプ５１を同時に並行して接続可能である。回収トナーボックス３０は、搬送パイプ５１に対して接続及び分離が可能であって開口の一例である受渡口５１ａから流入した回収トナーを蓄積する。

シャッターの一例である封止シャッター５２は、搬送パイプ５１に付設されて回収トナーボックス３０を接続する方向と交差する方向へ移動して受渡口５１ａを開閉可能である。封止シャッター５２は、受渡口５１ａに重ね合わせ可能な貫通孔を有して搬送パイプ５１の外周面の外側を回転可能である。螺旋リブ５２ｂは、封止シャッター５２の外周面に封止シャッター５２の回転軸と同軸のつる巻き線状に配置される。封止シャッター５２は、貫通孔を下方に移動させた状態で受渡口５１ａを開放し、貫通孔を上方に移動させた状態で受渡口５１ａを封止する。

付勢部材の一例であるねじりコイルばね５３は、封止シャッター５２を閉方向に付勢する。被当接部の一例である螺旋リブ５２ｂは、封止シャッター５２に設けられ、回収トナーボックス３０の装着動作に伴い回収トナーボックス３０と当接されることで封止シャッター５２を開方向へ移動させる力を受ける。

螺旋リブ５２ｂから回収トナーボックス３０に対して装着方向へ作用する力は、封止シャッター５２が第一回動位置に位置するときよりも、第一回動位置よりも封止シャッター５２を開方向へ回動させた第２回動位置に位置するときの方が小さくなる。

（比較例との対比）
図１の（ｂ）に示す受渡部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄに、図７の（ｂ）に示す低反力領域５２ｃを有しない、最後まで螺旋リブ５２ｂが続く封止シャッター５２が付設されている場合を考える。この場合、回収トナーボックス３０が画像形成装置１０に装着された状態で封止シャッター５２が回収トナーボックス３０に押し出す方向の大きな力を作用させる。

また、図１の（ｂ）に示す受渡部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄに、シャッター３８と同様な回収トナーボックス３０の挿抜方向にスライドするシャッターを付設している場合を考える。この場合も、回収トナーボックス３０が画像形成装置１０に装着された状態で封止シャッター５２が回収トナーボックス３０に押し出す方向の大きな力を作用させる。

これらの比較例では、回収トナーボックス３０が押し出されて画像形成装置１０から脱落しないように、画像形成装置１０に回収トナーボックス３０を固定する機構が必要である。例えば、特許文献１に示されるように、画像形成装置１０に固定レバーを左右方向にスライド自在に組み付けておくことが考えられる。

回収トナーボックス３０が画像形成装置１０に装着された状態では、固定レバーは回収トナーボックス３０側にスライドし、回収トナーボックス３０に係合することで、回収トナーボックス３０の抜け出しを抑制している。シャッターに配設されたバネの付勢力を固定レバーが受け止めることによって、画像形成装置１０内で回収トナーボックス３０の位置を決めている。シャッターを封止方向に付勢するバネが回収トナーボックス３０を画像形成装置１０から押し出そうとする付勢力を固定レバーが相殺している。

比較例では、画像形成装置１０から回収トナーボックス３０を取り出す際には、固定レバーを解除すると、ばねの付勢力によって回収トナーボックス３０が正面側に押し出されるため、大容量の回収トナーボックスであっても取り出しは容易である。使用済みトナーで満たされた回収トナー容器３０は容量に応じて相当重くなるが、ばねの付勢力が取り出す補助力となるため、容易に回収トナーボックス３０を取り出すことが可能である。

しかし、回収トナーボックス３０を画像形成装置１０に取り付ける際には、シャッターを封止方向に付勢するバネの付勢力に逆らって回収トナーボックス３０を画像形成装置１０に位置決めして押し込む必要がある。回収トナーボックス３０の抜け出しを抑制しながら、受渡部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄを同時に受入口３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄに位置合わせする必要がある。この操作は比較的難しい。

また、固定レバーを用いて回収トナーボックス３０を固定している状態で固定レバーを解除すると、シャッターに配設されたバネの付勢力によって、回収トナーボックス３０がいきなり押し出される場合がある。回収トナーボックス３０の容量が小さい場合や、回収トナーボックス３０を満杯以前に取り外す場合、固定レバーの解除と同時に勢い余って回収トナーボックス３０が画像形成装置１０から落下する可能性がある。

これらの課題を改善するために、固定レバーとは別に規制部材を設ける方法も考えられる。しかし、画像形成装置の構成が複雑になることに加えて、回収トナーボックス３０の交換手順も複雑になる。固定レバーの操作によるロック解除に加えて規制部材から取り外す操作が追加されて、回収トナーボックス３０の交換に伴う工数が増えてしまう。

これに対して、実施例１では、回収トナーボックス３０が画像形成装置１０に装着された状態において、分力ｆ２が、空の状態の回収トナーボックス３０の最大静止摩擦力Ｆよりも弱くなるため、回収トナーボックス３０の固定レバーが不要である。回収トナーボックス３０を所定位置に保持するための特別な固定部材が不要である。実施例１では、固定部材を操作する必要がないため、回収トナーボックス３０自体を両手で持って着脱操作することが可能になる。回収トナーボックス３０を取り外す際にシャッターのバネによる付勢力の分力ｆ１によって、勢い余って回収トナーボックス３０が画像形成装置本体から飛び出す可能性が低くなる。回収トナーボックス３０の画像形成装置１０への着脱性、特に取り外し性が改良されている。

回収トナーボックス３０の押し込み中はテーパー１が回収トナーボックス３０と当接して封止シャッター５２を回転させ、回収トナーボックス３０を画像形成装置１０に装着し終えた状態では、テーパー２が回収トナーボックス３０と当接している。

（実施例１の効果）
実施例１では、螺旋リブ５２ｂ（第一当接経路）は、当接リブ３７ｅ（当接部）に連続的に当接して封止シャッター５２をねじりコイルばね５３の付勢に逆らって受渡口５１ａを開放する方向に移動させる。低反力領域５２ｃ（第二当接経路）は、搬送パイプ５１に回収トナーボックス３０を接続する過程で螺旋リブ５２ｂの後に当接リブ３７ｅに当接する。接続する方向に対する低反力領域５２ｃの傾き角度は、０度であるため、接続する方向に対する螺旋リブ５２ｂの傾き角度よりも小さい。このため、装着位置の回収トナーボックス３０に作用する押し戻し方向の力は小さい。

実施例１では、入口領域５２ｅ（第三当接経路）は、封止シャッター５２に付設されて搬送パイプ５１に回収トナーボックス３０を接続する過程で螺旋リブ５２ｂの前に当接リブ３７ｅ（当接部）に当接する。接続する方向に対する入口領域５２ｅの傾き角度は、０度であるため、接続する方向に対する螺旋リブ５２ｂの傾き角度よりも小さい。このため、回収トナーボックス３０の位置決め時に作用する押し戻し方向の力は小さい。

実施例１では、回収トナーボックス３０が複数の搬送パイプ５１に接続された状態における回収トナーボックス３０の最大静止摩擦力をＦとする。低反力領域５２ｃを介してねじりコイルばね５３が回収トナーボックス３０を搬送パイプ５１から分離する方向へ付勢する合計の力をｆ２とする。このとき、Ｆ＞ｆ２の関係が成立する。このため、回収トナーボックス３０は自重で装着位置に保たれる。

実施例１では、回動式の封止シャッター５２を採用することで、着脱の短いストロークでも、回収トナーボックス３０を押し出す方向にバネの付勢力が働かないシャッターを構成できる。螺旋リブ５２ｂのテーパーの形状や位置を調整することで、開閉のタイミングを調整可能な、回収トナーボックス３０を押し出す方向に働かない封止シャッター５２を提供できる。

実施例１では、プロセスカートリッジの輸送時や交換等の場面において、封止シャッター５２に直接力が加わった場合でも、封止シャッター５２の回転を制限してトナー飛散を低減できる。

実施例１では、回収トナーボックス３０の交換時に、回収トナーボックス３０が抜け出し落下する可能性を低減できる。

＜実施例２＞
図６は低反力領域の説明図である。図７は実施例２のシャッター機構の説明図である。図６中、（ａ）は実施例１、（ｂ）は実施例２、（ｃ）は実施例３である。図７中、（ａ）は封止状態、（ｂ）は開放状態、（ｃ）は回収トナーボックス側に付設されたシャッター駆動部である。

図６の（ａ）に示すように、封止シャッター５２の周面の１８０度を展開してつる巻き曲線の螺旋ガイドを説明する。実施例１では、低反力領域５２ｃのつる巻き曲線のリード角α２＝８０度である。

図６の（ｂ）に示すように、実施例２では、低反力領域５２ｃのつる巻き曲線のリード角α２＝９０度である。実施例２は、実施例１における低反力領域の傾き角度θ２が０度である以外は実施例１と同一に構成される。このため、図６中、実施例１と共通する構成には図４と共通の符号を付して重複する説明を省略する。

図７の（ｂ）に示すように、実施例２では、回収トナーボックス３０の押し込み方向に対する低反力領域５２ｃの傾き角度θ２＝（９０−α２）＝０度である。回収トナーボックス３０の押し込み方向に平行になるように低反力領域５２ｃを配設してθ２＝０とする。このとき、回収トナーボックス３０を画像形成装置１０に装着した状態で、ねじりコイルばね５３による付勢力は、全て回収トナーボックス３０の押し込み方向と垂直な封止シャッター５２を回転させる方向に加わる。回収トナーボックス３０が画像形成装置１０に装着された状態におけるねじりコイルばね５３による付勢力の回収トナーボックス３０の押し込み方向への分力ｆ２は、次式となる。
ｆ２＝ｆｃ・ｓｉｎθ２・ｃｏｓθ２＝ｆｃ・０・１・＝０

封止シャッター５２のねじりコイルばね５３による付勢力を、回収トナーボックス３０の押し込み方向とは垂直な方向に受けることで、分力ｆ２＝０になる。分力ｆ２＝０となるため、空の回収トナーボックス３０の画像形成装置１０に装着された状態での最大静止摩擦力Ｆに関係なく、回収トナーボックス３０を画像形成装置１０に固定するための固定部材が不要になる。

より正確には、シャッター３８の影響を無視したとき、画像形成装置１０に装着された状態での回収トナーボックス３０の最大静止摩擦力Ｆとは無関係に回収トナーボックス３０を画像形成装置１０に固定することが可能になる。回収トナーボックス３０と画像形成装置１０との間の摩擦力の影響を受けずに回収トナーボックス３０の位置を決定できる。

回収トナーボックス３０の交換作業に伴って固定部材を操作する必要が無いため、回収トナーボックス３０を両手で持って抜き取り／押し込みすることが可能になる。抜き取り／押し込み時、封止シャッター５２のねじりコイルばね５３による付勢力の分力ｆ１によって、勢い余って回収トナーボックス３０が画像形成装置１０から抜け出して落下する可能性が低くなる。

＜実施例３＞
実施例３は、実施例１における低反力領域に凸部を設けてクリック感を発生させた以外は実施例１と同一に構成される。このため、図６の（ｃ）中、実施例１と共通する構成には図６の（ａ）と共通の符号を付して重複する説明を省略する。

図６の（ｃ）に示すように、実施例３では、低反力領域５２ｃに凸部５２ｆを設けて、回収トナーボックス３０の押し込み過程の最後にクリック感を発生させた。

＜実施例４＞
図８は実施例４における目隠しシャッター機構の説明図である。図９は目隠しシャッターの動作の説明図である。図８中、（ａ）は封止状態、（ｂ）は開放状態、（ｃ）は回収トナーボックス側に付設されたシャッター駆動部である。

実施例４は、目隠しシャッターが追加された以外は実施例２と同一に構成される。このため、図８中、実施例２と共通する構成には図７と共通の符号を付して重複する説明を省略する。

図８の（ｂ）に示すように、回収トナーボックス（３０：図３）が画像形成装置１０に装着された状態で、受渡部５０ａは、ドラムクリーニング装置１５ａから回収トナーボックス３０に使用済みトナーを排出する。このとき、封止シャッター開口部５２ａには、受渡口５１ａを通る使用済トナーが付着する。

図８の（ａ）に示すように、回収トナーボックス（３０：図３）が画像形成装置１０から取り外されて封止シャッター開口部５２ａが受渡口５１ａを封止した状態で、目隠しシャッター５４が封止シャッター開口部５２ａを覆うように当接する。これにより、封止シャッター開口部５２ａからのトナー飛散汚れを低減する。

図８の（ｂ）に示すように、目隠しシャッター５４は、画像形成部Ｐａに対して、受渡パイプ５１の軸と垂直な矢印Ｂ方向に移動可能である。

図８の（ｃ）に示すように、回収トナーボックス３０には、受入部３７ａに隣接してテーパー面３７ｂが形成される。テーパー面３７ｂに隣接して、図８の（ｂ）に示す目隠しシャッター５４の封止部５４ｅが退避する窪み３７ｈが形成される。図９に示すように、退避した目隠しシャッター５４の封止部５４ｅは、テーパー面３７ｂに隣接する当接面３７ｃに当接する。

図９に示すように、目隠しシャッター５４は、圧縮バネ５５によって封止シャッター５２に当接する方向に付勢され、回収トナーボックス３０が接続されていない状態では、常に封止シャッター開口部５２ａを覆った状態を保つ。

テーパー面５４ａは目隠しシャッター５４の先端部に配設されている。回収トナーボックス３０を受渡部５０ａに近づけていくと、受入口３７ａのテーパー面３７ｂが目隠しシャッター５４のテーパー面５４ａと当接して目隠しシャッター５４を矢印Ｂの反対方向へ押し上げる。回収トナーボックス３０の押し込み方向におけるテーパー面５４ａの位置を調節することで、目隠しシャッター５４の開閉タイミングを調整可能である。

目隠しシャッター５４がテーパー面３７ｂに押し上げられる過程で、圧縮バネ５５による付勢力の回収トナーボックス３０の押し込み方向の分力ｆ３は、目隠しシャッター５４のテーパー面５４ａとテーパー面３７ｂの当接角度θ３に応じて変化する。

回収トナーボックス３０が画像形成装置１０へ装着完了すると、当接面３７ｃが当接面５４ｂに当接し、目隠しシャッター５４の封止部５４ｅが封止シャッター５２から離間している。

目隠しシャッター５４が当接面３７ｃに沿って移動する過程では、圧縮バネ５５による付勢力の回収トナーボックス３０の押し込み方向の分力ｆ４は、目隠しシャッター５４の当接面５４ｂと当接面３７ｃとの当接角度θ４に応じて変化する。

当接面３７ｃを回収トナーボックス３０の押し込み方向と平行にすれば、当接面３７ｃと当接面５４ｂの当接角度θ４＝０度である。このとき、回収トナーボックス３０を画像形成装置１０に装着した状態での圧縮バネ５５による付勢力は、全て押し込み方向と垂直な方向に加わり、押し込み方向の分力ｆ４＝０となる。分力ｆ４＝０であれば、回収トナーボックス３０を画像形成装置１０に固定するための固定部材を考える際に、目隠しシャッター５４を考慮する必要が無い。

以上説明したように、封止部材の一例である目隠しシャッター５４は、封止シャッター５２の回転軸に垂直な方向に移動して貫通孔を封止可能である。別の付勢部材の一例である圧縮バネ５５は、貫通孔を封止する方向に目隠しシャッター５４を付勢する。第一傾斜面の一例であるテーパー面５４ａ、３７ｂは、搬送パイプ５１に回収トナーボックス３０を接続する過程で目隠しシャッター５４を圧縮バネ５５の付勢に逆らって貫通孔を開放する方向に移動させる。第二傾斜面の一例である当接面５４ｂ、３７ｃは、第一傾斜面の後に目隠しシャッター５４を圧縮バネ５５の付勢に逆らって支持する。接続する方向に対する当接面５４ｂ、３７ｃの傾き角度は、前記接続する方向に対するテーパー面５４ａ、３７ｂの傾き角度よりも小さい。

（着脱時の反力）
実施例４では、圧縮バネ５５による目隠しシャッター５４の付勢力の押し込み方向の分力ｆ４が回収トナーボックス３０に作用する。このため、空の回収トナーボックス３０が最大静止摩擦力Ｆのみで画像形成装置１０上に停止する条件は次式となる。
ｆ３８＋４×ｆ２＋４×ｆ４＞Ｆ

また、回収トナーボックス３０の抜き取りに際して圧縮バネ５５による目隠しシャッター５４の付勢力の押し込み方向の分力ｆ３を補助力に利用できる条件は次式となる。
ｆ３８＋４×ｆ２＋４×ｆ４＜Ｆ

これにより、固定部材を設けることなく、回収トナーボックス３０を画像形成装置１０に装着することができる。固定部材を操作する必要がなくなることで、回収トナーボックス３０自体を持って着脱操作をすることが可能になる。

（回転規制形状）
図１０は回転規制形状の説明図である。図１０に示すように、目隠しシャッター５４は、封止シャッター５２の回転規制部材を兼ねている。

目隠しシャッター５４の回転規制形状はプロセスユニットＰを交換する際等に、ユーザーが意図せずに封止シャッターに触れ封止シャッターが開放することによる、トナー飛散防止を目的とする。

目隠しシャッター５４の封止シャッター５２に対する対向面に回転規制リブ５４ｃが設けられる。封止シャッター５２の目隠しシャッター５４に対する対向面に回転被規制リブ５２ｄが設けられる。

回収トナーボックス３０が画像形成装置１０から取り出され状態では、目隠しシャッター５４の回転規制リブ５４ｃが封止シャッター５２の回転被規制リブ５２ｄに当接して封止シャッター５２の回転を規制する。

回収トナーボックス３０が画像形成装置１０に装着される過程では、最初に目隠しシャッター５４が受入口３７ａのテーパー面３７ｂに当接して開放される。それと同時に回転規制リブ５４ｃが回転被規制リブ５２ｄから離脱して封止シャッター５２が回転自在となる。

その後、受入れ口３７が封止シャッター５２に当接して封止シャッター５２を開放すると、画像形成装置１０に対する回収トナーボックス３０の装着が完了する。

実施例４では、回転規制形状を目隠しシャッター５４に設けることで、回収トナーボックス３０が装着されていない状態では封止シャッター５２の回転を規制して開放を阻止するため、回収トナーボックス３０からトナーが漏れ出しにくい。回収トナーボックス３０を画像形成装置１０に装着するだけで、装着動作以外の操作を必要とせずに、封止シャッター５２の回転規制を解除できる。

＜その他の実施例＞
本発明は、シャッター部材の閉じ過程の後半に回収容器の挿入抵抗が低下する限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。当接経路は、つる巻き線状の構造には限らず、図６に示すような案内溝を形成した平板な形状でもよい。つる巻き線状の当接経路は、スクリュー羽根には限らず、スクリュー溝でもよい。

実施例１では、当接部の一例である当接リブ３７ｅは、一方の部材の一例である回収トナーボックス３０に付設され、第一当接経路の一例である螺旋リブ５２ｂは、他方の部材の一例である封止シャッター５２に付設される。一方の部材と他方の部材の関係は逆にしてもよい。

本発明は、画像形成装置の帯電方式、静電像形成方式、転写方式、定着方式に関わらず実施できる。本実施例では、タンデム型カラー画像形成装置について説明したが、その他の各種画像形成装置においても、本発明は実施可能である。

Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ 画像形成部
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ 感光ドラム
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ 現像装置
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ ドラムクリーニング装置
１８ ベルトクリーニング装置、３０ 回収トナーボックス
３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ 受入口、３７ｅ 当接リブ
３８ シャッター、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ 受渡部
５１ 搬送パイプ、５２ 封止シャッター、５２ｂ 螺旋リブ
５２ｃ 低反力領域、５２ｅ 入口領域、５３ ねじりコイルばね
５４ 目隠しシャッター

Claims (7)

1. トナー像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成部で回収された回収トナーを搬送する搬送部と、
   前記搬送部に対して接続及び分離が可能であって前記搬送部の開口から流入した回収トナーを蓄積する回収容器と、
   前記開口に重ね合わせ可能な貫通孔を有し、前記搬送部の外周面の外側を回動可能に付設され、前記回収容器を接続する方向と交差する方向に回動されることで前記開口を開閉可能なシャッターと、
   前記シャッターを閉方向に付勢する付勢部材と、
   前記シャッターと前記回収容器のうち一方の部材に付設された当接部と、
   前記シャッターと前記回収容器のうち他方の部材に付設されて、前記搬送部に前記回収容器を接続する過程で前記当接部に連続的に当接して前記シャッターを前記付勢部材の付勢に逆らって前記開口を開放する方向に回動させる第一当接経路と、
   前記他方の部材に付設されて、前記搬送部に前記回収容器を接続する過程で前記当接部が前記第一当接経路と当接した後に当接する第二当接経路と、を備え、
   前記搬送部に前記回収容器を接続する方向に対する前記第二当接経路の傾き角度は、前記搬送部に前記回収容器を接続する方向に対する前記第一当接経路の傾き角度よりも小さく、
   前記搬送部に前記回収容器を接続する過程で、前記シャッターの回動軸線と同軸のつる巻き線状に配置されている前記第一当接経路が前記当接部と連続的に当接することで前記シャッターが回動されることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記接続する方向に対する前記第二当接経路の傾き角度は、０度であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記回収容器に複数の前記搬送部を同時に並行して接続可能であって、
   前記回収容器が複数の前記搬送部に接続された状態における前記回収容器の最大静止摩擦力をＦとし 、前記第二当接経路を介して前記付勢部材が前記回収容器を前記搬送部から分離する方向へ付勢する合計の力をｆ２とするとき、
   Ｆ＞ｆ２の関係が成立することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記他方の部材に付設されて前記搬送部に前記回収容器を接続する過程で前記第一当接経路の前に前記当接部に当接する第三当接経路を備え、
   前記接続する方向に対する前記第三当接経路の傾き角度は、前記接続する方向に対する前記第一当接経路の傾き角度よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記接続する方向に対する前記第三当接経路の傾き角度は、０度であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記シャッターは、前記貫通孔を下方に移動させた状態で前記開口を開放し、前記貫通孔を上方に移動させた状態で前記開口を封止することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記シャッターの回転軸に垂直な方向に移動して前記貫通孔を封止可能な封止部材と、
   前記貫通孔を封止する方向に前記封止部材を付勢する別の付勢部材と、
   前記封止部材と前記回収容器の少なくとも一方に付設されて、前記搬送部に前記回収容器を接続する過程で前記封止部材を前記別の付勢部材の付勢に逆らって前記貫通孔を開放する方向に移動させる第一傾斜面と、
   前記回収容器に付設されて、前記第一傾斜面の後に前記封止部材を前記別の付勢部材の付勢に逆らって支持する第二傾斜面と、を備え、
   前記接続する方向に対する前記第二傾斜面の傾き角度は、前記接続する方向に対する前記第一傾斜面の傾き角度よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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