JP7380100B2 - 容器装着装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
図1ないし図3を参照して、第1実施形態に係る画像形成装置1について説明する。図1は画像形成装置1の内部構造を示す概略図(正面図)である。図2は給紙カセット3および廃トナー回収装置13等を示す平面図である。図3は廃トナー回収装置13の前側周辺を示す斜視図である。
画像形成装置1は、電子写真方式で形成したフルカラーのトナー像をシートSに転写して画像形成するカラープリンターである。図1に示すように、画像形成装置1は、略直方体状の外観を構成する装置本体2を備えている。装置本体2の下側には、給紙カセット3を着脱可能に装着するためカセット装着部10が設けられている。給紙カセット3には、例えば、紙製のシートS(またはシートSの束)が収容される。装置本体2の上面には、画像形成されたシートSを受ける排紙トレイ4が設けられている。なお、シートSは、紙製に限らず、樹脂フィルムやOHPシート等であってもよい。
次に、図4および図5を参照して、トナー補給装置12について説明する。図4はトナー補給装置12を示す斜視図である。図5はトナーボトル31を示す斜視図である。
図5に示すように、各々のトナーボトル31は、容器本体32と、キャップ33と、を含んでいる。容器本体32は、トナーを収容可能な円筒状に形成されている。容器本体32の後端部は、軸周りに回転するようにキャップ33に取り付けられている。なお、黒色のトナーを収容するためのトナーボトル31は他のトナーボトル31よりも太く(大径)に形成されており、このトナーボトル31を挿入する右端の補給側装着部30も他の補給側装着部30よりも大径に形成されている(図1参照)。また、4つのトナーボトル31は、太さの違いを除いて、同一構成であるため、以下、1つのトナーボトル31について説明する。なお、4つのトナーボトル31(4つの補給側装着部30)は、全て同じ大きさ(直径)であってもよい。また、以下の説明では、トナーボトル31を補給側装着部30に装着した状態を基準として方向を設定する。なお、トナーは、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤でもよいし、磁性トナーから成る一成分現像剤でもよい。
容器本体32は、例えば、PET樹脂(ポリエチレンテレフタラート)等の合成樹脂材料で前後方向に長い略円筒状に形成されている。容器本体32の周壁には、搬送溝34Gを螺旋状に凹ませることで径方向内側(軸心に向けて)に突出した搬送リブ34が螺旋状に形成されている。搬送リブ34(搬送溝34G)は、略U字状断面を有し、容器本体32と略同一の厚みで一体に形成されている。容器本体32の前端面には、ユーザーが把持するための把持部Gが突き出している。容器本体32の後部は他の部分よりも細く形成されており、容器本体32の後端面は開口している(図示せず)。容器本体32の後部(細くなった部分)には、略円環状の伝達ギア35が固定されている。伝達ギア35は、シャフトやギア等の動力伝達機構(図示せず)を介して補給モーターM1に接続されている。詳細は後述するが、容器本体32は補給モーターM1に駆動されて軸周りに回転し、搬送リブ34は容器本体32と共に回転して容器本体32の内部のトナーに軸方向に沿った搬送力を作用させる。なお、補給モーターM1は、所謂ブラシ付きDCモーターであり、角度制御や回転検知等の機能を有していない。
キャップ33は、伝達ギア35よりも後方に配置され、容器本体32の後端面(開口)を覆うように容器本体32に取り付けられている。キャップ33は、容器本体32の内部に連通する連通口36を有している。連通口36は、キャップ33の下側面に形成された略矩形状の穴である。また、キャップ33には、連通口36を開閉するためのシャッター(図示せず)が軸方向(前後方向)にスライド可能に設けられている。トナーボトル31が補給側装着部30から取り外された状態では、シャッターは連通口36を閉じている。
ここで、トナーボトル31を補給側装着部30に装着する手順について説明する。図4に示すように、ユーザーは、補給側装着部30の補給用カバー37を開放して補給側開口部30Aを露出させ、把持部Gを手前に向け、且つ連通口36を下方に向けたトナーボトル31を補給側装着部30(補給側開口部30A)に差し込む。トナーボトル31を差し込む過程で、シャッターは、補給側装着部30の一部に接触して相対的に前方にスライドして連通口36を開放する。開放された連通口36は補給管の上流端に接続される。その後、ユーザーは補給用カバー37を閉じる。
制御部17からのトナー補給指令によって補給モーターM1が駆動されると、伝達ギア35と一体となって容器本体32が軸周りに回転する。補給側装着部30に装着された容器本体32(搬送リブ34)が軸周りに回転することで、容器本体32の内部に収容された補給用のトナーが連通口36に向かって搬送される。トナーは、連通口36から排出され、補給管を通って現像装置25に供給(補給)される。
4つのドラムクリーニング装置27は、4つの感光体ドラム23に対応して設けられている(図1参照)。なお、4つのドラムクリーニング装置27は同様の構成であるため、以下、1つのドラムクリーニング装置27について説明する。
図7に示すように、ベルトクリーニング装置22は、ベルト側ハウジング45と、バイアスブラシ46と、回収ローラー47と、回収ブレード48と、ベルト側スクリュー49と、を含んでいる。
図6および図7に示すように、4つのドラムクリーニング装置27およびベルトクリーニング装置22は、廃トナーを廃トナー回収装置13に向けて搬送する排出搬送装置18に接続されている。排出搬送装置18は、搬送ハウジング50と、搬送スクリュー51と、を含んでいる。
次に、図2、図3、図7ないし図9を参照して、容器装着装置の一例としての廃トナー回収装置13について説明する。図8は回収ボトル61および変位センサー64を示す側面図である。図9は廃トナー回収装置13(廃トナーの蓄積量が少ない場合)を示す断面図である。
トナー容器の一例としての回収ボトル61は、補給用のトナーを消費して空になったトナーボトル31である(4つのトナーボトル31の何れでもよい。)。つまり、空になったトナーボトル31が、廃トナーを回収する回収ボトル61として兼用(再利用)されている。回収ボトル61は、既に説明したトナーボトル31と同一形状であるため、回収ボトル61の詳細な説明は省略する。また、回収ボトル61の構造に付す符号は、トナーボトル31の構造に付した符号と同一である。なお、空になったトナーボトル31が回収ボトル61として流用されていたが、これに限らず、トナーボトル31とは異なる専用の回収ボトル61を用意してもよい。
回収側装着部60は、カセット装着部10の左側に隣接して配置されている(図2参照)。回収側装着部60は、排出搬送装置18の搬送排出管54に対応する位置に配置されている(図6および図7参照)。図2および図3に示すように、回収側装着部60は回収ボトル61を装着するための空間を構成しており、装置本体2の下側前面には空間を開放する回収側開口部60Aが形成されている。また、回収側装着部60には、回収側開口部60Aを開閉するための回収カバー62が設けられている。回収カバー62は、下部にある軸を中心に回転可能に設けられている。
図2、図3および図9に示すように、変位センサー64は、回収側装着部60に装着された回収ボトル61に対向して配置され、回収ボトル61に収容された廃トナーの蓄積量によって変化する静電容量を検出する。詳細には、変位センサー64は、回収ボトル61を挟んで対向した送信電極70と受信電極71との間の電界変化を検出する相互容量方式の静電容量センサーである。なお、変位センサー64では、回収ボトル61の容積に対する廃トナーの蓄積量を0~100%まで検出することができるが、これに限らず、検出可能な蓄積量は自由に設定してもよい。
ここで、回収ボトル61を回収側装着部60に装着する手順について説明する。
次に、廃トナー(残留トナー)の除去動作について説明する。なお、バイアスブラシ46、各スクリュー44,49,51には、負極性のバイアスが印加されていることとする。
次に、図8ないし図11を参照して、変位センサー64を利用した廃トナーの蓄積量の検出について説明する。図10は廃トナー回収装置13(廃トナーの蓄積量が多い場合)を示す断面図である。図11は変位センサー64が各状態において出力する波形信号W0を示すグラフである。
上記したように、容器本体32内の廃トナーは、容器本体32(搬送リブ34)を軸周りに回転させることで、連通口36から離れる方向(前方)に搬送される。仮に、容器本体32が回転していない状態で廃トナーが送られてくると、廃トナーが連通口36付近に詰まる虞がある。このため、容器本体32が回転していることを検出することが重要になる。
次に、図12を参照して、第2実施形態に係る廃トナー回収装置80について説明する。図12は廃トナー回収装置80の回収ボトル61および変位センサー65を示す側面図である。なお、以降の説明では、第1実施形態に係る廃トナー回収装置13と同様の構成には同一の符号を付し、同様の説明は省略する。
次に、変位センサー65を利用した廃トナーの蓄積量の検出について説明する。
第2実施形態に係る廃トナー回収装置80では、第1実施形態に係る廃トナー回収装置13と同様の論理・方法によって容器本体32の回転の検出している。つまり、制御部17は、振動周波数成分W10の振幅に基づいて(振幅を検出することで)容器本体32の回転を検出する。
ところで、容器本体32の内部において廃トナーを適切に搬送するためには、容器本体32を規定の回転速度(周期)を保って回転させることが望ましい。しかし、廃トナーの蓄積量の増加に伴って、容器本体32の重量が徐々に増加するため、回収モーターM2(の出力軸)の回転速度が徐々に低下する。このため、廃トナーの蓄積量が増加した状態では、容器本体32の周期が規定値よりも遅く(長く)なり、廃トナーを適切に搬送することができなくなる虞がある。そこで、第2実施形態に係る廃トナー回収装置80では、廃トナーの蓄積量を検出するための変位センサー65が容器本体32の周期(回転速度)を検出するために利用(兼用)され、その検出結果が容器本体32の回転速度の調整に利用されている。
次に、図13を参照して、第3実施形態に係る廃トナー回収装置81について説明する。図13は廃トナー回収装置81の回収ボトル61および変位センサー66を示す側面図である。なお、以降の説明では、第1~第2実施形態に係る廃トナー回収装置13,80と同様の構成には同一の符号を付し、同様の説明は省略する。
変位センサー66の検出範囲D3は搬送溝34Gに沿って傾斜しているため、容器本体32と共に回転する搬送溝34Gは検出範囲D3に出入りを繰り返す。具体的には、変位センサー66は、搬送溝34Gに対向する状態と、搬送溝34Gの無い容器本体32の周面に対向する状態とを交互に繰り返す。したがって、搬送溝34Gの回転に対応した波形信号W4は略矩形波になる。変位センサー66は、第2実施形態に係る廃トナー回収装置80と同様に、波形信号W1(図13の右下側のグラフ参照)と波形信号W4(図13の左下側のグラフ参照)を足し合わせた波形信号W0(図13には図示せず)を出力する。
以上説明した第1~第3実施形態では、発明の特徴を廃トナー回収装置13に適用していたが、本発明はこれに限定されない。容器装着装置の他の例として、トナー補給装置12に本発明の特徴を適用してもよい(第4実施形態(図示せず))。つまり、トナーボトル31(補給用のトナー)の残量検知用の残量確認センサーを、容器本体32の回転検出、回転速度調整に利用してもよい。なお、本発明の特徴は、トナー補給装置12と廃トナー回収装置13,80,81との両方に採用されてもよい。
12 トナー補給装置(容器装着装置)
13,80,81 廃トナー回収装置(容器装着装置)
30 補給側装着部(装着部)
31 トナーボトル(トナー容器)
32 容器本体
34 搬送リブ
34G 搬送溝
60 回収側装着部(装着部)
61 回収ボトル(トナー容器)
64,65,66,67 変位センサー
W0,W1,W2,W3,W4 波形信号
W10 振動周波数成分
W30,W40 転周波数成分
Claims (8)
- トナーを収容可能な円筒状に形成された容器本体を有するトナー容器と、
軸周りに回転される前記容器本体を支持する装着部と、
前記容器本体に対向して配置され、前記容器本体に収容された前記トナーの量に応じた静電容量を検出する変位センサーと、を備え、
前記容器本体の周壁には、搬送溝を螺旋状に凹ませることで径方向内側に突出した搬送リブが螺旋状に形成され、
前記変位センサーは、前記搬送溝のピッチを整数倍にした範囲を検出範囲とし、前記容器本体の内部で周方向に振動する前記トナーによって周期的に変化する前記静電容量を示す波形信号を出力し、
前記波形信号の値、および前記波形信号の振幅と周期のうち少なくとも一方に基づいて前記容器本体に収容された前記トナーの量が検出されることを特徴とする容器装着装置。 - 前記波形信号の振幅に基づいて、前記容器本体の回転が検出されることを特徴とする請求項1に記載の容器装着装置。
- トナーを収容可能な円筒状に形成された容器本体を有するトナー容器と、
軸周りに回転される前記容器本体を支持する装着部と、
前記容器本体に対向して配置され、前記容器本体に収容された前記トナーの量に応じた静電容量を検出する変位センサーと、を備え、
前記容器本体の周壁には、搬送溝を螺旋状に凹ませることで径方向内側に突出した搬送リブが螺旋状に形成され、
前記変位センサーは、前記搬送溝のピッチを整数以外の実数倍にした範囲を検出範囲とし、前記容器本体の内部で周方向に振動する前記トナーおよび前記容器本体と一体に回転する前記搬送溝によって周期的に変化する前記静電容量を示す波形信号を出力し、
前記波形信号は、フーリエ変換されて前記容器本体の内部で振動する前記トナーの振動周波数成分と前記容器本体と一体に回転する前記搬送溝の回転周波数成分とに分離され、
前記振動周波数成分に基づいて前記容器本体に収容された前記トナーの量が検出されることを特徴とする容器装着装置。 - トナーを収容可能な円筒状に形成された容器本体を有するトナー容器と、
軸周りに回転される前記容器本体を支持する装着部と、
前記容器本体に対向して配置され、前記容器本体に収容された前記トナーの量に応じた静電容量を検出する変位センサーと、を備え、
前記容器本体の周壁には、搬送溝を螺旋状に凹ませることで径方向内側に突出した搬送リブが螺旋状に形成され、
前記変位センサーは、対向する前記搬送溝に沿って傾斜した範囲を検出範囲とし、前記容器本体の内部で周方向に振動する前記トナーおよび前記容器本体と一体に回転する前記搬送溝によって周期的に変化する前記静電容量を示す波形信号を出力し、
前記波形信号は、フーリエ変換されて前記容器本体の内部で振動する前記トナーの振動周波数成分と前記容器本体と一体に回転する前記搬送溝の回転周波数成分とに分離され、
前記振動周波数成分に基づいて前記容器本体に収容された前記トナーの量が検出されることを特徴とする容器装着装置。 - 前記容器本体に収容された前記トナーの量は、前記振動周波数成分の値、および前記振動周波数成分の振幅と周期のうち少なくとも一方に基づいて検出されることを特徴とする請求項3または4に記載の容器装着装置。
- 前記振動周波数成分の振幅または前記回転周波数成分の振幅に基づいて前記容器本体の回転が検出されることを特徴とする請求項3ないし5のいずれか1項に記載の容器装着装置。
- 前記回転周波数成分の周期に基づいて、前記容器本体の回転速度が調整されることを特徴とする請求項3ないし6のいずれか1項に記載の容器装着装置。
- 請求項1ないし7のいずれか1項に記載の容器装着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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