JP6594069B2 - 収容容器及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成装置において転写残トナーを回収するための収容容器に関する。
従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置では、像担持体である感光体ドラムや転写ベルト等に形成されたトナー画像を構成するトナーの一部が、用紙等の記録材に完全に転写されずに残留する場合がある。感光体ドラムや転写ベルト等に残留した転写残トナーは、クリーニング機構により感光体ドラムや転写ベルト等から除去され、トナー搬送機構により画像形成装置本体内部に設けられたトナー回収容器(収容容器)へ回収される。
従来のトナー回収容器は、例えば、装置本体に着脱可能に搭載され、回収トナーで満たんになると装置本体から取り外され、新品のトナー回収容器と交換されるように構成されている。このトナー回収容器の満たんを検知する方法として、例えば、トナー回収容器の一部に透明または半透明な部材で構成した検知部を設け、それを挟むように光学センサの発光部と受光部を設置する構成が知られている。この構成によれば、発光部から放射された光が検知部に溜まった回収トナーに遮られて受光部に到達しなくなったことで、満たんを検知することができる。また、トナー回収容器を弾性部材で保持し、トナーの重量によってトナー回収容器が下方に移動したことをセンサで検知する方法も知られている。
上記従来のトナー回収容器の満たん検知方法は、回収容量について1つの状態しか判別できない。そのため、ユーザにトナー回収容器の手配猶予を与えるため、ニアフル検知(満たんに近い状態の検知)を行った時点で警告を出し、その後は印字枚数による予測で満たんを判断し、装置を停止していた。しかしながら、印字率の違い等による予測誤差が大きいため、ユーザに回収トナー容器の手配猶予を与えるためには、十分に早い段階でニアフル検知を行う必要があった。その結果、回収トナー容器にまだ十分な回収スペースがあるにも関わらず装置を停止する場合があり、不要な容器交換を余儀なくされる場合があった。
上記課題を解決する手段として、特許文献1では、複数のセンサを用いて多段階にトナー量を判別する方法が提案されている。
特開2009−251088号公報
しかしながら、上記提案では、複数のセンサを配置する必要があり、コストUPを余儀なくされる。また、上記提案では、装置構成上、トナー回収容器の昇降ストロークを大きくとる必要があり、装置本体の大型化を招くという課題があった。
本発明の目的は、簡易な構成により、収容容器のトナーの充填状態をより正確に検知し、かつトナーの充填効率の高い、収容容器の満たん検知を可能にする技術を提供することである。
上記目的を達成するため、本発明の収容容器は、
画像形成装置の装置本体から排出されるトナーを回収するための収容容器であって、
前記装置本体から排出されたトナーが堆積される収容部と、
前記収容部内のトナーを、前記収容部におけるトナーの流入口側から離れる方向に搬送する搬送部材と、
前記搬送部材によるトナーの搬送方向に沿って前記収容部内を移動可能であって、前記収容部内の堆積トナーによって移動可能な移動部材と、
前記装置本体に設けられた検知部に作用する検知レバーであって、前記移動部材に押された状態で前記移動部材が前記収容部内の第1の位置に達すると前記検知部に作用する検知レバーと、
を有し、
前記移動部材は、前記搬送部材の搬送方向において、前記搬送部材によって搬送されるトナーが前記第1の位置よりも前記離れる方向に向かうように案内する案内部を有し、
前記検知レバーは、前記搬送部材の搬送方向において、前記第1の位置よりも下流側に配置されていることを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
上記収容容器と、
トナーを用いて記録材に画像を形成する画像形成部と、前記検知部と、を備える装置本体と、
を備えることを特徴とする。
本発明によれば、簡易な構成により、収容容器のトナーの充填状態をより正確に検知し、かつトナーの充填効率の高い、収容容器の満たん検知が可能となる。
本発明の実施例1に係るトナー回収容器内の構成の説明図 本発明の実施例1における移動部材が移動し始める状態の説明図 本発明の実施例1におけるニアフル状態の説明図 本発明の実施例1に係るトナー回収容器のニアフル前の状態を説明図 本発明の実施例1に係るトナー回収容器のニアフル検知直後の状態の説明図 本発明の実施例1に係るトナー回収容器のニアフル検知後の状態の説明図 本発明の実施例2に係るトナー回収容器のニアフル検知直後の状態の説明図 本発明の実施例2に係るトナー回収容器のニアフル検知後の状態の説明図 本発明の実施例3に係るトナー回収容器内の構成の説明図 本発明の実施例3に係るトナー回収容器のニアフル検知後の状態の説明図 本発明の実施例に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図
以下に図面を参照して、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、この実施の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、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。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
(実施例1)
図11は、本発明の実施例1における、トナー回収機構を使用した一例として、カラー電子写真方式の画像形成装置の構成を示す模式的断面図である。1は、画像形成装置の装置本体であり、略水平方向に並設された4個のドラム状の像担持体、即ち、感光体ドラム2(2a、2b、2c、2d)を備えている。感光体ドラム2は、図示しない駆動手段によって、図中時計回りに回転駆動される。また、感光体ドラム2の表面を均一に帯電する帯電装置3(3a、3b、3c、3d)が配設されている。また、画像情報に基づいてレーザービームを各感光体ドラム2に照射し、各感光体ドラム2上に静電潜像を形成するス
キャナユニット4(4a、4b、4c、4d)が配設されている。また、各感光体ドラム2上の静電潜像に現像剤を備えるトナーを付着させてトナー像として現像する現像装置5(5a、5b、5c、5d)が配設されている。また、トナー像を中間転写ベルト8に転写した後の感光体ドラム2の表面に残った転写残トナーを除去するドラムクリーニング装置6(6a、6b、6c、6d)が配設されている。
本実施例に係る画像形成装置では、感光体ドラム2と帯電装置3、現像装置5、クリーニング装置6とが、カートリッジとして一体化された画像形成ユニットが4つ、装置本体1に対して着脱可能に構成されている。これら4つの画像形成ユニットは、電子写真記録方式によってそれぞれ異なる色(イエロー、シアン、マゼンダ、ブラック)の画像を形成する。
転写手段としての1次転写ローラ7(7a、7b、7c、7d)は、中間転写ベルト8を介して感光体ドラム2に当接しており、感光体ドラム2上のトナー像は中間転写ベルト8に転写される。中間転写ベルト8は、駆動ローラ9とテンションローラ10との間に張架されており、駆動ローラ9の駆動によって反時計回りに回転される。駆動ローラ9と中間転写ベルト8を介して対向する位置に設けられた2次転写ローラ11は、中間転写ベルト8に転写されたトナー像をシートS(記録材)へ転写する。また、テンションローラ10と中間転写ベルト8を介して対向する位置に、中間転写ベルトクリーニング装置となるクリーニングブレード12とベルトユニット内トナー搬送機構13があり、中間転写ベルト8表面に残った転写残トナーを除去し回収する。回収された転写残トナーは、トナー搬送機構14(14a、14b)を介してトナー回収容器15へ回収される。
シートSの給送、搬送手段として、装置最下部に設けられた給紙カセット16、シートSの斜行を補正するレジストローラ対19が備え付けられている。20は、各色の画像形成部により、中間転写ベルト8を介してシートSに形成されたトナー画像を定着させる定着手段、21は、搬送路切替手段であり、片面印字時は排出搬送路22へシートSを導く両面フラッパである。23は、シート積載手段である排紙トレイ24へシートSを排出するための排紙ローラ対である。
給紙カセット16へ所定枚数積載されたシートSは、給送ローラ17によって1枚ずつ分離されて、給紙引き抜きローラ18、レジストローラ対19へ搬送され、中間転写ベルト8と2次転写ローラ11の当接部(2次転写部)へ搬送される。各色の画像形成部より中間転写ベルト8に転写されたトナー像は、カラー画像として、中間転写ベルト8と2次転写ローラ11の当接部よりシートSに転写される。その後シートSは定着手段20に搬送される。定着手段20では、シートSに転写されたトナー像に熱及び圧力を与える。これによって複数色のトナー像が定着されたシートSは、両面フラッパ21にガイドされて排出搬送路22へ導かれ、排紙ローラ対23を経て排紙トレイ24へ排出される。
トナー像を構成するトナーのうち、2次転写部においてシートSに転写されずに中間転写ベルト8上の残留した転写残トナーは、クリーニングブレード12によって掻き落とされる。掻き落とされたトナーは、ベルトユニット内トナー搬送機構13を通じて、ベルト側トナー搬送機構14bへと搬送される。一方、画像形成時において、トナー像を構成するトナーのうち、中間転写ベルト8に転写されずに感光体ドラム2表面に残留したトナーは、ドラムクリーニング装置6によって掻き落とされる。掻き落とされたトナーは、ドラム側トナー搬送機構14aによって図左側へ搬送され、ベルト側トナー搬送機構14bと合流する。合流したトナーは、ベルト側トナー搬送機構14bから更にトナー回収容器15へと搬送され、トナー回収容器15に堆積していく。
<本実施例の特徴的構成>
図1〜図6を参照して、本発明の実施例において最も特徴的な構成となるトナー回収容器15の満たん検知方法について説明する。図1、図2、図3は、本実施例に係るトナー回収容器内の構成を説明する模式的断面図であり、図1は全体構成、図2は移動部材の動作、図3は移動部材の位置を検知する検知手段を説明する図である。
図1を参照して、本実施例に係るトナー回収容器内の構成を説明する。トナー回収容器15(収容容器)は、装置本体1から排出されたトナーが堆積される収容部と、トナー搬送機構14により搬送されたトナーを回収する回収口15a(流入口)を有し、装置本体1に対して着脱可能に構成されている。回収口15aは、容器内(収容部)において装置本体奥側に配置されている。また、トナー回収容器15は、収容部における回収口15a側からその反対側(収容部における奥側)に向かって延びるように設けられ、その延びる方向(流入口側から奥側)に容器内トナーを搬送する搬送スクリュ25(搬送部材)を有する。さらに、トナー回収容器15は、搬送スクリュ25により搬送されたトナーにより、トナー搬送方向に沿って移動可能な(収容部内の堆積トナーの量に応じて位置が変化する)移動部材26を有する。さらに、トナー回収容器15は、移動部材26に押されることよりその位置を変えられる検知レバー27(スイッチ)とを有する。
図1〜図3を参照して、満たん検知方法を説明する。回収口15aから流入したトナーは、トナー回収容器15内を自由落下し、容器内に堆積していく(図1)。トナー回収容器15内に堆積したトナーは、搬送スクリュ25まで達すると、搬送スクリュ25により回収口15aから離れた方向に搬送される。そして更にトナーが堆積していくと、図2のような状態となり、搬送スクリュ25によって搬送されるトナーが移動部材26を移動させ始める。移動部材26が移動すると、その押圧部26aが検知レバー27の押圧部27aに当接し、検知レバー27を回転中心27bを中心に回転させる。移動部材26が更に移動して所定の位置(第1の位置)まで達することで検知レバー27が所定量回転すると、検知レバー27が、装置本体に設けられたセンサ28(検知部)のセンサレバー28aを押す。これにより、センサ28の信号状態が変化(検知部が起動し、検知を開始)する(図3)。その時点をニアフルと判断し、ユーザにトナー回収容器15の交換準備を促す警告を表示する。その後のプリント状態からトナーの消費量を予測し、所定量のトナーが消費されたと判断した時点で装置の動作を停止する。
ここで、実施例のセンサ28によるトナー消費量予測と、消費量予測に基づく回収量予測に関しては、従来周知の構成を採用できる。センサ28は、例えば、ニアフルと判断した時点で、トナー回収容器15がニアフル状態であることを警告するニアフル警告を、装置本体の制御部を構成するコントローラに報知する。コントローラは、ユーザにトナー回収容器15の交換準備を促す警告を、装置本体に設けられた図示しない表示部に表示する。また同時に、ニアフルと判断した時点でエンジンコントローラはピクセルカウントを開始し、その後所定のカウントに達した時点で装置本体の制御部のエンジンを停止する。ニアフルを検知してからエンジンを停止するまでのピクセルカウント値の設定は、ユーザに新しい回収容器を準備する猶予をあたえられる値に設定する。例えば、その製品カテゴリにおける典型的な使用状態下(印字率5%の画像をモノ/フルカラー比:4:6、月間プリントボリューム3000枚)において、約1カ月程度の猶予があるように設定することが一例として挙げられる。
図4〜図6を参照して、トナーのトナー回収容器15内のトナーの溜まり方を詳細に説明する。図4、図5、図6は、本実施例に係るトナー回収容器内の構成を説明する模式的断面図である。図4は、ニアフル検知前の満タンまでまだ収容量に余裕がある状態、図5は、ニアフル検知をした直後における移動部材の状態、図6は、ニアフル検知後、更にトナーを回収(収容)している状態を示している。
ニアフル検知前のトナーは、図4のように、自由落下により自然に堆積して行き、搬送スクリュ25に達した時点で、搬送スクリュ25により搬送され始める。更にトナーが堆積して行くと、トナーの剤面(上面)の変化により移動部材26が移動され始める。移動部材26は、図5のように搬送スクリュ25上に保持され、トナー搬送方向とその左右方向、及び上方向に壁を設けた略箱形状をしており、トナーから受ける力が四方に逃げないように構成されている。その結果、移動部材26は、堆積トナーの剤面に載って効率的に動くことができ、検知タイミングのばらつきを抑えることができる。
ニアフル検知後は、移動部材26は、搬送スクリュ25に案内されて所定量移動すると、移動部材突き当て部26bとトナー回収容器突き当て部15b(規制部)が当接し、移動部材26の移動が規制される(図6)。その後、搬送スクリュ25により更にトナーが搬送されても、移動部材26下方に設けた開口部26cからトナーが流出していく。すなわち、上述したように、移動部材26は、トナー搬送方向における前方後方と下方とが開放された略箱形形状を有している。トナー搬送方向の後方から移動部材26における上記箱形形状の内部に移動してきたトナーは、左右の壁部とトナー搬送方向前方の壁部(案内部)に案内され、下方の開口部26cからトナー回収容器15収容部の更に奥側に向かって移動するように促される。
本実施例において、開口部26cは、下方かつトナー搬送方向前方に向かってやや斜めの方向に向かって開口しており、トナーを収容部奥側(搬送方向の下流側)にスムーズに移動させることができるように構成されている。そのため、搬送スクリュ25の回転負荷が大きくなり過ぎることで起こるスクリュの破損やその駆動系の破損及び駆動伝達部の不具合を防止することができる。また、移動部材26は、トナー回収容器15の収容部において最も奥側かつ最も上方となる領域に近接して配置されており、移動部材26から下方へトナーが流出することで、通常よりトナーを圧縮して貯めることができる。そのため、ニアフル検知をしてから装置を停止させるまでの猶予を長く設定でき、また、トナー回収容器の充填率を高められるため、交換頻度を下げることができる。
尚、移動部材26の開口部26cは、本実施例のような下方に開口する構成に限るものではなく、トナー回収容器15の形状によっては、側方や上方であっても同様の効果が得られるものである。すなわち、回収したトナーをより効率的に収容部内に充填できるように、より収容部奥側へのトナーの移動を促すことができるような構成であれば、本実施例で示した構成に限定されるものではない。
以上、本実施例によれば、センサを用いた回収トナー量判別方式において、装置を大きくすることなく回収トナー容器の充填効率を高め、ニアフルを検知してから装置を停止するまでの時間を長くできる。したがって、ユーザにトナー回収容器の手配猶予が与えられ、製品のダウンタイムを最小限にすることが可能となる。
(実施例2)
図7、図8を参照して、本発明の実施例2について説明する。図7は、本発明の実施例2に係るトナー回収容器のニアフル検知直後の状態を説明する模式的断面図、図8は、本発明の実施例2に係るトナー回収容器のニアフル検知後の状態を説明する模式的断面図である。本実施例における画像形成装置の構成、特に、トナー搬送機構、トナー回収容器及び満たん検知機構等の基本構成は、実施例1のものと同様である。したがって、実施例2において、実施例1と共通する構成については、同一符号を付し、再度の説明を省略する。ここで説明しない事項は、実施例1と同様である。
図7に示す通り、本実施例では、移動部材262が検知レバー27に接触する前及び接触直後(センサレバー28aを押すまでには至らない間)は、移動部材262の下方開口部26cが、トナー回収容器15の壁15d(閉塞部)で塞がれる構成となっている。また、移動部材262が検知レバー27と接触した直後から更にトナーの回収が進んで移動部材262が更に移動することで、開口部26cの閉塞状態が解かれ、移動部材262の下方にトナーが移動できる開口部15cが形成されるように構成されている。開口部15cは、移動部材262の開口部26cとトナー回収容器15の壁15dとによって形成される開口部である。これにより、移動部材262がセンサ28の起動位置(第1の位置)に達する(検知レバー27がセンサレバー28aを押す)までは、スクリュ25により搬送されて移動部材262内に移動してきたトナーの逃げ場がほとんどない状態となる。すなわち、移動部材262を載せるトナーが開口部26cを介して移動部材262から離れることが規制され、スクリュ25の搬送によって移動するトナーから移動部材262に対して、移動部材262を移動させる力が効率的に作用する。これにより効率的に移動部材262を移動させることができ、ニアフル検知タイミングのばらつきを最小限に抑えることができる。
また、図8に示す通り、ニアフル検知後(移動部材262がセンサ28の起動位置(第1の位置)に達した後)に開口部15cが形成された状態になると、移動部材262内に移動してきたトナーが下方に逃げることができるようになる。そのため、スクリュ25の回転負荷が大きくなり過ぎることで起こるスクリュ25の破損やその駆動系の破損及び駆
動伝達部の不具合を防止することができる。
更に本実施例では、移動部材262におけるトナー搬送方向面26dを、トナーにかかる力(トナーの移動方向)が上記開口部15c方向になる向きに傾けて配置(トナーを下方かつトナー搬送方向前方に向かって斜めの方向に案内するように傾斜)している。これにより、効率良くトナーが移動部材262の下方へ流出することができ、通常より圧縮して貯めることができる。その結果、ニアフル検知をしてから装置を停止させるまでの猶予を長く設定でき、またトナー回収容器15の充填率を高められるため、交換頻度を下げることができる。
(実施例3)
図9、図10を参照して、本発明の実施例3について説明する。図9は、本発明の実施例3に係るトナー回収容器内の構成を示す模式的斜視図、図10は、本発明の実施例3に係るトナー回収容器のニアフル検知直後の状態を説明する模式的断面図である。本実施例における画像形成装置の構成、特に、トナー搬送機構、トナー回収容器及び満たん検知機構等の基本構成は、実施例1、2のものと同様である。したがって、実施例3において、実施例1、2と共通する構成については、同一符号を付し、再度の説明を省略する。ここで説明しない事項は、実施例1、2と同様である。
図9に示す通り、本実施例においては、移動部材263はトナー回収容器15に設けた回転中心26eを中心に回動可能に保持(支持)されており、搬送スクリュ25によって搬送されたトナーに押されて回転可能となっている。すなわち、本実施例における移動部材263は、支持される角度が堆積トナーの量に応じて変化するように移動(回転)する構成となっている。本実施例においても、実施例2と同様に、移動部材263は略箱形状をしている。そして、移動部材263が検知レバー27に接触する前及び接触直後(センサレバー28aを押すまでには至らない間)は、トナー回収容器15に設けられた壁15dが移動部材263の開口部26cを塞ぐ構成となっている。そして、更に移動部材263が回転移動することで、開口部26cの閉塞状態が解かれ、移動部材263の下方にトナーが移動できる開口部15cが形成されるように構成されている(図10)。これにより、移動部材263がセンサ28の起動位置(第1の位置)に達する(検知レバー27がセンサレバー28aを押す)までは、スクリュ25により搬送されて移動部材26内に移動してきたトナーの逃げ場がほとんどない状態となる。これにより効率的に移動部材263を回転移動させることができ、ニアフル検知タイミングのばらつきを最小限に抑えることができる。
また、ニアフル検知後(移動部材263がセンサ28の起動位置(第1の位置)に達した後)は、トナーが移動部材263の下方に逃げられる開口部15cが形成された状態となる。そのため、スクリュ25の回転負荷が大きくなり過ぎることで起こるスクリュ25の破損やその駆動系の破損及び駆動伝達部の不具合を防止することができる。
更に本実施例では、移動部材263が回転すると、移動部材263におけるトナー搬送方向面26dが、トナーにかかる力(トナーの移動方向)が上記開口部15c方向になる向きに傾くような位置に回転中心26eを配置している。すなわち、トナー搬送方向面26d(案内面)が、トナーを下方かつトナー搬送方向前方に向かって斜めの方向に案内するように傾斜した状態で、移動部材263の姿勢(回転位相)が維持されるように構成されている。これにより、効率良くトナーが移動部材263の下方へ流出することができ、通常より圧縮して貯めることができる。その結果、ニアフル検知をしてから装置を停止させるまでの猶予を長く設定でき、またトナー回収容器の充填率を高められるため、交換頻度を下げることができる。
1…画像形成装置、14…回収トナー搬送機構、15…トナー回収容器(収容容器)、15a…トナー回収容器回収口、15b…トナー回収容器突き当て部、15c…トナー搬送部下方開口部、15…トナー搬送部壁、25…搬送スクリュ、25a…横搬送パイプ、25b…搬送スクリュ、25c…パイプ開口部、25d…持ち上げカム部材、26…移動部材、26a…移動部材押圧部、26b…移動部材突き当て部、26c…移動部材26の下方開口部、26d…移動部材26のトナー搬送方向面、26e…移動部材26回転中心、27…検知レバー、27a…検知レバー押圧部、27b‥‥検知レバー回転中心、28…満たん検知センサ

Claims (9)

  1. 画像形成装置の装置本体から排出されるトナーを回収するための収容容器であって、
    前記装置本体から排出されたトナーが堆積される収容部と、
    前記収容部内のトナーを、前記収容部におけるトナーの流入口側から離れる方向に搬送する搬送部材と、
    前記搬送部材によるトナーの搬送方向に沿って前記収容部内を移動可能であって、前記収容部内の堆積トナーによって移動可能な移動部材と、
    前記装置本体に設けられた検知部に作用する検知レバーであって、前記移動部材に押された状態で前記移動部材が前記収容部内の第1の位置に達すると前記検知部に作用する検知レバーと、
    を有し、
    前記移動部材は、前記搬送部材の搬送方向において、前記搬送部材によって搬送されるトナーが前記第1の位置よりも前記離れる方向に向かうように案内する案内部を有し、
    前記検知レバーは、前記搬送部材の搬送方向において、前記第1の位置よりも下流側に配置されていることを特徴とする収容容器。
  2. 前記移動部材は、前記堆積トナーの上面に載ることができるように構成されており、前記上面の変化によって前記収容部内を移動することを特徴とする請求項1に記載の収容容器。
  3. 前記搬送部材は、前記搬送方向に沿って延びるスクリュであり、
    前記移動部材は、前記スクリュに案内されながら、前記堆積トナーの量に応じて移動することを特徴とする請求項1または2に記載の収容容器。
  4. 前記移動部材は、前記収容部内に回転可能に支持されており、支持される角度が前記堆積トナーの量に応じて変化するように移動することを特徴とする請求項1または2に記載の収容容器。
  5. 前記移動部材が、前記搬送方向において前記第1の位置からさらに下流側に移動するのを規制する規制部をさらに備えることを特徴とする請求項のいずれか1項に記載の
    収容容器。
  6. 前記移動部材は、下方に開口する開口部を有しており、
    前記移動部材が前記第1の位置に達する前に、前記開口部を塞ぐ閉塞部をさらに備えることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の収容容器。
  7. 前記閉塞部は、
    前記移動部材が前記第1の位置に達するまで、前記移動部材を載せるトナーが前記開口部を介して前記移動部材から離れるのを規制するように、前記開口部を塞ぎ、
    前記移動部材が前記第1の位置に達すると、前記開口部を介してトナーが移動できるように、前記開口部を開放する
    ことを特徴とする請求項に記載の収容容器。
  8. 画像形成装置の装置本体に着脱可能に構成されていることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の収容容器。
  9. 請求項1〜のいずれか1項に記載の収容容器と、
    トナーを用いて記録材に画像を形成する画像形成部と、前記検知部と、を備える装置本体と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。
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