(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回収された廃トナーを収容する廃トナー収容部と、
前記廃トナー収容部内の向かい合う２内面に回転可能に第１端および第２端が接合され、回転に伴って前記廃トナーを前記第１端側から前記第２端側へと搬送する回転部と、
前記回転部の、前記第１端側の端部は覆わず、前記端部よりも前記第２端側の一部を覆って、前記廃トナー収容部内を、前記回転部による廃トナーの搬送路を形成する第１領域と、搬送された廃トナーの収容空間を形成する第２領域とに区分し、前記回転部に沿う方向に、前記第１領域および前記第２領域の間でトナーが出入可能な複数の孔が設けられた区分部と、
前記回転部の前記第１端側に設けられた、前記回転部を回転駆動させるための回転駆動機構と、
前記回転部の負荷トルクが所定のトルク値となったときに、前記回転部の回転を停止させる回転停止機構と、
前記回転部の回転が停止したことにより、前記廃トナー収容部内の廃トナーが所定量に達したと判断する判断部とを備え、
前記回転部の、前記区分部に覆われていない前記第１端側の端部に、前記回転停止機構として、前記回転部の負荷トルクが前記所定のトルク値となったときに破断する、第１の凹部が設けられる、画像形成装置。
【請求項２】
前記判断部は、
前記回転部の回転に伴って所定量反復移動するトナー量検出板と、
前記トナー量検出板の反復移動を検出するセンサとを備え、
前記センサからの出力に基づいて、前記トナー量検出板の前記反復移動が停止したと判断する、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記回転部に、前記回転に伴って反復移動する凸部が設けられ、
前記廃トナー収容部に対して相対位置が固定され、前記凸部の前記第１端側の面と内面が干渉する、前記第１の凹部とは異なる第２の凹部をさらに備え、
前記凸部の前記第１端側の面が前記第２の凹部の内面と干渉した状態で前記凸部が前記反復移動することで発生する摩擦力により、前記回転部の負荷トルクが増加する、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記回転部の回転に従って、前記廃トナー収容部に収容される廃トナーを、所定の振幅で上下動して圧縮するトナー圧縮羽をさらに備える、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記廃トナー収容部内の廃トナーが前記所定量に達したことを通知する通知手段をさらに備える、請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は画像形成装置に関し、特に、廃トナー収容部内の廃トナーの量を検出する機能を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンタや複写機やそれらの機能が複合されたＭＦＰ（Multi Function Peripheral）などの、トナーを印刷用紙に定着させて印刷を行なう画像形成装置においては、感光体ドラム表面や中間転写ベルト上に残留するトナーやキャリア（二成分現像剤）（以下、これらを廃トナーと称する）をクリーナブレードで掻き取り、廃トナー収容部（廃トナーボックスと称される）に回収している。そして、廃トナー収容部内に廃トナーが充満すると、廃トナー収容部を空にする、または廃トナー収容部を付け換えるなどがなされて、廃棄される。このため、装置の小型化やサービス性の向上や安価な装置の提供などを実現するため、廃トナー収容部内の廃トナー量を最適化することが重要である。廃トナー収容部内の廃トナー量を最適化するために、画像形成装置には、廃トナー量を検出する機能が備えられる。そして、廃トナー収容部内の廃トナー量が収容可能量に達すると、廃トナー収容部の交換を促す表示などがなされている。
【０００３】
従来の廃トナー収容部内の廃トナー量を検出する機能は、光学式センサを利用してトナー液面を検出する構成が一般的である。図７は、従来の、光学式センサを利用してトナー液面を検出することで廃トナー収容部内の廃トナー量を検出する構成の１つの具体例を説明するための、廃トナー収容部の概略図である。図７に示される廃トナー収容部１は、図示されない円筒形の感光体ドラムに対して長手方向（筒方向）に配備されるものとし、図７（Ａ）は廃トナー収容部１を感光体ドラムの長手方向に平行する方向に見た概略図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）内の矢印Ａ方向に矢視した概略図である。
【０００４】
図７（Ａ）および図７（Ｂ）を参照して、廃トナー収容部１には、長手方向の一方側（図７（Ｂ）では左側）にトナー落下口２Ａおよび２Ｂが設けられる。クリーナブレード３Ａによって回収された感光体ドラムの表面に残留する廃トナーや中間転写ベルト上に残留する廃トナーは、トナー落下口２Ａおよび２Ｂから廃トナー収容部１に落下して収容される。
【０００５】
図７（Ｂ）を参照して、廃トナー収容部１には、長手方向のトナー落下口２Ｂから遠い側（図７（Ｂ）では右側）に光学式センサ６Ｃを利用した液面検出部６が配備される。光学式センサ６Ｃから発光された光は、発光側ライトガイド６Ａでガイドされて廃トナー収容部１’の長手方向と平行に廃トナー収容部１内に発光され、受光側ライトガイド６Ｂを通って光学式センサ６Ｃで受光される。液面検出部６は、光学式センサ６Ｃでの発光量および受光量に基づいて通過率を検出することで、廃トナー収容部１に収容された廃トナーの液面が発光側ライトガイド６Ａからの発光位置を通過したことを検出する。
【特許文献１】特開２００２−１６９４４９号公報
【特許文献２】特開平４−１８６３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の廃トナー量の検出方法では、検出結果がトナー液面の状態の影響を受けるという問題があった。たとえば、廃トナー収容部が傾いた場合、廃トナー収容部に対してトナー液面が傾く。また、廃トナーが均一に廃トナー収容部内に収容されなかった場合には、液面に凹凸が発生する。このような場合には、液面の検出結果がばらつき、正確な廃トナー量が検出されないという問題があった。そのため、従来では、廃トナー収容部の容量にトナー収容余裕を加味したり、トナー液面をならすための構成（ならし構成）を画像形成装置に搭載したりすることで、この問題に対処している。図７に示される例では、廃トナー収容部１内に、表面にスクリュー状の攪拌羽を備えたトナー搬送回転部材４Ａ，４Ｂが、長手方向に配備され、回転機構であるギア５によって、図７（Ａ）の矢印に示されるように回転させられる。トナー搬送回転部材４Ａ，４Ｂがギア５によって回転することでその表面のスクリュー状の攪拌羽が、図７（Ｂ）の左側のトナー落下口２Ａ，２Ｂから落下して収容された廃トナーを右方向または左方向へ移動させ、廃トナー収容部１内で攪拌する。
【０００７】
また、光学センサを利用して液面を検出する方法では、検出結果が発光部および受光部の汚れに影響を受けるという問題もあった。つまり、発光部および受光部は廃トナーに面した位置に配備されているため、その表面に廃トナーが付着してしまうと検出精度が落ち、正確な廃トナー量が検出されないという問題があった。そのため、従来では、発光部および受光部を清掃する構成を画像形成装置に搭載することで、この問題に対処している。図７に示される例では、トナー搬送回転部材４Ａの、発光側ライトガイド６Ａおよび受光側ライトガイド６Ｂの直下の位置に、トナー搬送回転部材４Ａの長手方向は発光側ライトガイド６Ａから受光側ライトガイド６Ｂまでの距離と同じ長さで、トナー搬送回転部材４Ａの長手方向と直行する方向にはトナー搬送回転部材４Ａから発光側ライトガイド６Ａおよび受光側ライトガイド６Ｂまでの距離と同じ長さの、板状のライトガイド清掃部７が接合される。ライトガイド清掃部７は、トナー搬送回転部材４Ａの回転に伴ってトナー搬送回転部材４Ａを軸として回転する。その際、発光側ライトガイド６Ａおよび受光側ライトガイド６Ｂの間を通過し、発光側ライトガイド６Ａおよび受光側ライトガイド６Ｂの表面に接触することで清掃する。
【０００８】
従来の画像形成装置はこのような構成を備えることで、画像形成装置の小型化や簡素化や安価な装置の提供などが妨げられるという、第１の問題があった。
【０００９】
また、廃トナー収容部内の廃トナー量が収容可能量に達し廃トナー収容部を交換する際、廃トナーは産業廃棄物であるところ、廃トナー収容部を再利用することを意図してたとえば処理業者等における特定の処理が行なわれずに内部の廃トナーが廃棄されてしまうと、廃棄先の環境に好ましくない影響を及ぼす場合があるという問題がある。または、廃トナー収容部を交換する際に廃トナー収容部を画像形成装置から取外すと、新しい廃トナー収容部と廃トナーが収容可能量に達している廃トナー収容部とを取り違えてしまう場合があるという問題もある。つまり、従来の廃トナー収容部の構成では、内部の廃トナーが収容可能量に達して交換する際に、適切に交換されない場合があるという、第２の問題があった。
【００１０】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、廃トナー収容部内の廃トナーの密度を用いて廃トナー収容部内の廃トナーの量が所定量以上となったことを検出し、適切な廃トナー収容部の交換を実現することのできる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、画像形成装置は、回収された廃トナーを収容する廃トナー収容部と、廃トナー収容部内の向かい合う２内面に回転可能に第１端および第２端が接合され、回転に伴って廃トナーを第１端側から第２端側へと搬送する回転部と、廃トナー収容部内を、回転部の一部を覆って回転部を含む第１領域と、第１領域以外の第２領域とに区分し、回転部に沿う方向に、第１領域および第２領域の間でトナーが出入可能な複数の孔が設けられた区分部と、回転部の負荷トルクが所定のトルク値となったときに、回転部の回転を停止させる回転停止機構と、回転部の回転が停止したことにより、廃トナー収容部内の廃トナーが所定量に達したと判断する判断部とを備える。
【００１２】
好ましくは、回転部の、第１端側の区分部に覆われていない部分に、回転停止機構として、回転部の負荷トルクが所定のトルク値となったときに破断する、凹部が設けられる。
【００１３】
好ましくは、判断部は、回転部の回転に伴って所定量反復移動するトナー量検出板と、トナー量検出板の反復移動を検出するセンサとを備え、センサからの出力に基づいて、トナー量検出板の反復移動が停止したと判断する。
【００１４】
好ましくは、回転部に、回転に伴って反復移動する凸部が設けられ、画像形成装置は、廃トナー収容部に対して相対位置が固定され、凸部の第１端側の面と内面が干渉する凹部をさらに備え、凸部の第１端側の面が凹部の内面と干渉した状態で凸部が反復移動することで発生する摩擦力により、回転部の負荷トルクが増加する。
【００１５】
好ましくは、画像形成装置は、回転部の回転に従って、廃トナー収容部に収容される廃トナーを、所定の振幅で上下動して圧縮するトナー圧縮羽をさらに備える。
【００１６】
好ましくは、画像形成装置は、廃トナー収容部内の廃トナーが所定量に達したことを通知する通知手段をさらに備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかる画像形成装置では、廃トナー収容部内の廃トナーの密度を用いて廃トナー収容部内の廃トナーの量が所定量以上となったことを検出する。このため、トナー液面の影響を受けずに上記検出を行なうことができる。したがって、トナー液面の影響を排するための機能が不要となり、画像形成装置の小型化や簡素化や安価な装置の提供などに寄与し得る。
【００１８】
また、本発明にかかる画像形成装置では、廃トナー収容部内の廃トナーが所定量に達すると、以降は廃トナーの量が所定量以上となったことを検出するための機構が機能しなくなる。したがって、その状態となった廃トナー収容部を内部の廃トナーを廃棄することのみでは再利用することができないため、適切な処理を行なわせるための所定の処理が必要となる。その結果、廃トナーは適切に処理されることとなり、廃棄先の環境に及ぼす影響を抑えることができる。また、廃トナー収容部を画像形成装置から取外したときに、新しい廃トナー収容部と内部の廃トナーが所定量以上となっている廃トナー収容部とを取り違えたとしても、画像形成装置が稼動すると直ちにそれが検知されるので、適切に廃トナー収容部を交換することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。
【００２０】
図１は、本実施の形態にかかる画像形成装置１００の構成の具体例を示す概略図であって、ある面での断面図である。本実施の形態にかかる画像形成装置１００は、トナーを印刷用紙に定着させて印刷を行なう画像形成装置１００であって、具体的には、レーザプリンタや複写機やそれらの機能が複合されたＭＦＰ（Multi Function Peripheral）などが該当する。図１を用いて、画像形成装置１００の構成の概要および画像形成動作について説明する。
【００２１】
図１を参照して、画像形成装置１００には、複数のローラ１４Ａ，１４Ｂにより弛まないように懸架されてローラ１４Ａ，１４Ｂの回転に従って回転する無端ベルトである中間転写ベルト１２と、中間転写ベルト１２に接して配備される作像部２０と、印刷媒体である用紙Ｓを収納する給紙カセット４２と、給紙カセット４２から送り出されてきた用紙Ｓを搬送する用紙搬送部４８と、ユーザの指示操作を入力する操作パネル６０と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などからなる制御部７０とが含まれる。作像部２０には、感光体ドラム２２と感光体ドラム２２の表面を均一に帯電させる帯電チャージャ２４とが含まれる。
【００２２】
さらに、感光体ドラム２２の表面に残留するトナーやキャリア（二成分現像剤）（以下、これらを廃トナーと称する）を回収するクリーナブレード３Ａ、および中間転写ベルト１２上に残留する廃トナーを回収するクリーナブレード３Ｂと、これらクリーナブレード３Ａ，３Ｂで回収された廃トナーを収容する廃トナー収容部１とが含まれる。
【００２３】
操作パネル６０は、ユーザの指示操作に基づいた操作信号を制御部７０に入力する。
制御部７０は、操作パネル６０から入力された操作信号に基づいて所定のプログラムを実行することで、外部装置や図示しない画像読取部などから入力された画像信号に対して所定の画像処理を施し、デジタル信号を作成する。作成されたデジタル信号は、制御部７０から図示しないプリントヘッドに入力される。また、必要に応じて図１に示される各部に対して用紙搬送部駆動用モータ制御用、二次転写ローラ駆動用モータ制御用等の制御信号を出力し、印刷を実行させる。
【００２４】
制御部７０からプリントヘッドに出力されるデジタル信号は、上記画像処理に基づいて、上記画像を形成するための画像色データが該当する。プリントヘッドは、制御部７０から入力された画像色データに基づいて、感光体ドラム２２にレーザビームを出力する。
【００２５】
作像部２０において、上記制御信号、およびデジタル信号に基づいて露光、現像、および転写が行なわれて、トナー像が中間転写ベルト１２上に重合わせられる（一次転写）。詳しくは、均一に帯電された感光体ドラム２２の表面はプリントヘッドによって画像データに応じて露光され、感光体ドラム２２の表面に静電潜像が形成される。形成された静電潜像はトナーで現像され、図示しない現像器によって感光体ドラム２２の表面にトナー像が形成される。感光体ドラム２２は中間転写ベルト１２を介して図示しない転写チャージャと対をなす。感光体ドラム２２の表面に形成されたトナー像は転写チャージャによって中間転写ベルト１２上に一次転写される。
【００２６】
中間転写ベルト１２上に一次転写されたトナー像は、所定の転写電位が印加された状態である給紙カセット４２から搬送された用紙Ｓが中間転写ベルト１２に接触することで、用紙Ｓに二次転写される。トナー像が転写された用紙Ｓが加熱されることで、トナーは溶かされて用紙Ｓに定着する。
【００２７】
図２は、廃トナー収容部１の詳細な構成を示す図であって、図２（Ａ）は廃トナー収容部１を円筒形の感光体ドラム２２の長手方向に平行する方向に見た概略図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）内の矢印Ａ方向に矢視した概略図である。
【００２８】
図２（Ｂ）を参照して、廃トナー収容部１には、長手方向の一方側（図２（Ｂ）では左側）にトナー落下口２Ｂが設けられ、クリーナブレード３Ａによって感光体ドラム２２表面から回収された廃トナーがトナー落下口２Ａから、クリーナブレード３Ｂによって中間転写ベルト１２上から回収された廃トナーがトナー落下口２Ｂから廃トナー収容部１に落下して収容される。以降の説明では、廃トナー収容部１の長手方向に対して、トナー落下口２Ｂが設けられた側（図２（Ｂ）では左側）を上流側、トナー落下口２Ｂが設けられた側から遠い側（図２（Ｂ）では右側）を下流側と称する。
【００２９】
さらに、図２（Ａ），図２（Ｂ）を参照して、廃トナー収容部１には、表面にスクリュー状の攪拌羽を備えたトナー搬送回転部材４、トナー搬送回転部材４の上流側および下流側に各々相対位置が固定して接合され、回転を上下動に変換して上下動する移動体であるカム８Ａ，８Ｂ、トナー量検出部９、トナー搬送回転部材４を覆う区分部としてのパイプ１０、およびトナー搬送回転部材４の回転機構としてギア５が備えられる。
【００３０】
トナー搬送回転部材４は、その両端が、廃トナー収容部１の、長手方向に向き合う２内面に固定され、廃トナー収容部１内の廃トナーの量が、廃トナー収容部１内を空にする、または取り替えるべき量に達しているときのトナー液面よりもやや低い（廃トナー収容部１の底部側）位置に配備される。なお、以降の説明において、廃トナーの量がこの量となっている状態をトナーフル状態ともいう。
【００３１】
図２（Ｂ）に示されるように、パイプ１０は廃トナー収容部１の筐体に対して固定されている。トナー搬送回転部材４は、ギア５の回転に伴って、パイプ１０内で回転する。好ましくは、トナー搬送回転部材４は廃トナー収容部１の長手方向の断面が円である円筒形であり、その円の中心を回転中心として回転する。しかし、トナー搬送回転部材４の、廃トナー収容部１の長手方向の断面は円には限定されず、その他の形状（たとえば楕円形や矩形や三角形など）であってもよい。
【００３２】
トナー搬送回転部材４の上流側および下流側に各々接合されるカム８Ａ，８Ｂは、必ずしもトナー搬送回転部材４の上流側および下流側の両側に接合されていなくてもよく、少なくとも上流側に接合されていればよい。しかしながら、カム８Ａ，８Ｂの、後述するような、トナー量検出部９の含まれるトナー圧縮羽９Ａを上下させる機構としての機能に着目すると、好ましくは、図示されるように、トナー搬送回転部材４の上流側および下流側に各々１つずつ接合される。カム８Ａ，８Ｂは、トナー搬送回転部材４の回転に伴って、各々の位相変化の相対関係を保って上下動する。カム８Ａ，８Ｂは、好ましくは同サイズで、トナー搬送回転部材４に対する相対位置も同じである。
【００３３】
パイプ１０も、同様に、好ましくは、廃トナー収容部１の長手方向の断面が円である円筒形である。しかし、パイプ１０も、同様に廃トナー収容部１の長手方向の断面が円には限定されず、その他の形状（たとえば楕円形や矩形や三角形など）であってもよい。その内部は空洞になっており、内径は、少なくともトナー搬送回転部材４が回転したときにその攪拌羽がパイプ１０の内側に接触しない長さである。つまり、トナー搬送回転部材４はパイプ１０内でパイプ１０の内壁に接触せずに回転する。
【００３４】
パイプ１０は、トナー搬送回転部材４の上流側および下流側に各々接合されたカム８Ａとカム８Ｂとの間の長さよりも短く、長手方向にトナー出入り口としての複数の孔１０Ａ，１０Ｂ…が削孔されている。孔１０Ａ，１０Ｂ…の数や位置や間隔は限定されないが、パイプ１０の上流側に１つ、および下流側に１つの、少なくとも２つは削孔されているものとする。孔１０Ａ，１０Ｂ…の孔径は少なくともトナー径よりも大きければよい。そのため、廃トナー収容部１内の廃トナーの量がパイプ１０に達すると、廃トナーは孔１０Ａ，１０Ｂ…からパイプ１０内に入り込む。
【００３５】
図２（Ａ），（Ｂ）において、斜線部分は廃トナーを示している。上述のように、トナー落下口２Ａ，２Ｂは上流側に設けられているため、廃トナーは、特に、上流側に偏って収容される。そのため、廃トナー収容部１に収容された廃トナーは、上流側が下流側よりも先にパイプ１０の高さまで達し、パイプ１０の上流側に削孔された孔からパイプ１０内に入り込む。トナー搬送回転部材４がパイプ１０内で回転することで、その表面のスクリュー状の攪拌羽がパイプ１０内に入り込んだ廃トナーを下流側に移動させる。その際、廃トナーが上流側から下流側の間に設けられた孔１０Ａ，１０Ｂ…のいずれかの上に搬送されると、そこからパイプ１０の外に落下する。図２（Ａ）にはその様子が示されている。つまり、ギア５、トナー搬送回転部材４、およびパイプ１０は、廃トナー収容部１内のトナー液面の高さを均等にならすためのならし機構として機能する。これにより、廃トナー収容部１に収容可能な廃トナー量を増やすことができる。
【００３６】
なお、この例では、ならし機構として表面にスクリュー状の攪拌羽を備えたトナー搬送回転部材４が回転することによってパイプ１０内の廃トナーが上流側から下流側に搬送されるものとするが、パイプ１０内の廃トナーを上流側から下流側に搬送するための構成はスクリュー状の攪拌羽に限定されず、トナー搬送回転部材４の回転を、パイプ１０内の廃トナーを上流側から下流側に移動させるための力に変換し、その回転に伴って搬送する構成であれば他の構成であってもよい。
【００３７】
廃トナー収容部１の上流側から下流側まで収容された廃トナーの量がパイプ１０の高さに達してトナーフルの状態となると、パイプ１０内の廃トナーは孔１０Ａ，１０Ｂ…のいずれかの上に搬送されても落下することなくパイプ１０内に留まる。その結果、パイプ１０の上流側から下流側まで内部に廃トナーが充満する。その状態で、さらにトナー搬送回転部材４が回転を続けると、攪拌羽が内部の廃トナーを下流側に圧迫することでパイプ１０内部の廃トナーの密度が増加する。その結果、トナー搬送回転部材４のパイプ１０内にある部分の負荷トルクが増加する。このように、ギア５、トナー搬送回転部材４、およびパイプ１０は、トナー搬送回転部材４の負荷トルクを増加させるための第１の機構であると言える。
【００３８】
また、トナー搬送回転部材４のパイプ１０内にある部分の攪拌羽、つまりパイプ１０内にあるトナー搬送回転部材４には上流向きの応力が発生する。このように、トナー搬送回転部材４を覆う部材であると共に、廃トナー収容部１内の廃トナーの収容領域を、トナー搬送回転部材４を含む領域と、その他の領域とに区分する区分部材であると言える。
【００３９】
図３は、トナー搬送回転部材４の最上流側の詳細な構成の１つの具体例を示す図である。図３に示されるように、トナー搬送回転部材４の最上流部分には、トナー搬送回転部材４に上流向きの応力が発生することによる、トナー搬送回転部材４の上流側への移動を吸収するために、クリアランス（アローワンスとも言われる。いわゆるガタ，遊び）が設けられる。このクリアランスは、削孔された孔を介した軸を回転軸として回転するスクリューに、スクリューの回転によってスクリュー羽に生じる応力による回転軸の移動を吸収するために通常設計されるものであって、削孔された孔の径よりも大きい回転軸の径が、壁から所定長さ分、回転軸が移動する方向と逆向きに孔の径以下に減径されているものである。つまり、回転軸の移動分回転軸が壁から出るよう、壁から所定長さ分だけ回転軸の径が細くされる。以降の説明では、クリアランスとしてのトナー搬送回転部材４の減径部分を、第１減径箇所と称する。
【００４０】
さらに図３を参照して、トナー搬送回転部材４の径は、トナー搬送回転部材４の上流側に接続されたカム８Ａから上流側に、所定長さだけ減径されている。以降の説明では、この減径部分を、第２減径箇所と称する。第２減径箇所の径の大きさは具体的には限定されず、トナー搬送回転部材４の長手方向の径のうちで最も小さければよい。つまり、第２減径箇所は、トナー搬送回転部材４のうちで最も細い部分であって、トナー搬送回転部材４の凹部であると言える。第２減径箇所の長手方向の長さ（つまり上記所定長さ）は特定の長さには限定されない。
【００４１】
またさらに図３を参照して、廃トナー収容部１の内部の上流側から下流側に向けて、少なくともカム８Ａに達するまで、廃トナー収容部１に相対位置が固定された受け台１１が設けられており、受け台１１には凹構造として溝１１Ａが設けられる。受け台１１とトナー搬送回転部材４の回転中心との間の長さは具体的な長さに限定されないが、少なくとも、カム８Ａのトナー搬送回転部材４の回転中心からの最短長さよりも短い。
【００４２】
溝１１Ａはカム８Ａの下に位置する箇所に設けられている。廃トナー収容部１の最上流側の内壁から溝１１Ａの最も下流側までの長さ（つまり溝１１Ａの最も下流側の位置）は具体的には限定されないが、少なくとも、廃トナー収容部１の最上流側の内壁からカム８Ａが最下流に位置するときの上流側の面までの長さよりも長い。溝１１Ａの幅をａとすると、溝１１Ａは、受け台１１に、上記溝１１Ａの最も下流側の位置から上流側に向けてａの幅で設けられている。ここで、トナー搬送回転部材４の第１減径箇所の長手方向の長さをｂとすると、ａとｂとにはａ＜ｂが成立する。
【００４３】
また、溝１１Ａの底部とトナー搬送回転部材４の回転中心との間の長さ（つまりトナー搬送回転部材４の回転中心からの溝１１Ａの深さ）は具体的な長さに限定されないが、少なくとも、カム８Ａのトナー搬送回転部材４の回転中心からの最長長さよりも長い。
【００４４】
このため、トナー搬送回転部材４の回転に従ってカム８Ａが上下動するときに、カム８Ａの少なくとも一部は受け台１１の溝１１Ａ内で上下動する。また、トナー搬送回転部材４の攪拌羽に発生する上流向きの応力によって、トナー搬送回転部材４が上流側に移動したとき、クリアランスである第１減径箇所の幅ｂだけ上流側に移動するよりも以前にカム８Ａの上流側の面が溝１１Ａの上流側の端部に干渉する。その状態でさらにトナー搬送回転部材４が回転することでカム８Ａの上流側の面が溝１１Ａの上流側の端部に干渉したままカム８Ａが上下動し、溝１１Ａの上流側の面とカム８Ａの上流側の面との間で、摩擦による上下方向の応力が発生する。そのため、溝１１Ａの上流側の面およびカム８Ａの上流側の面の表面は、ある程度の（０ではない）摩擦係数となる表面粗さで表面加工が施されていることが好ましい。
【００４５】
なお、図３に示された例では、トナー搬送回転部材４が回転することで溝１１Ａの上流側の端部に干渉する部材はカム８Ａに替えて下流側のカム８Ｂであってもよいが、パイプ１０内のトナー密度が増加することで攪拌羽に発生する上流向きの応力によってトナー搬送回転部材４が上流向きに移動することに伴って溝１１Ａの上流側の端部に干渉する機構であることを考慮すると、下流側のカム８Ｂよりもその移動の影響を受けやすい上流側のカム８Ａの方が好ましい。また、カム８Ａ，８Ｂとは別個に、溝１１Ａの上流側の端部に干渉し得る、トナー搬送回転部材４の回転に伴って溝１１Ａの上流側の端部に沿って反復移動（上下動）する凸部材がトナー搬送回転部材４に設けられていてもよい。同様の理由で、凸部材は、トナー搬送回転部材４のパイプ１０で覆われていない部分のうち、上流側に設けられることが好ましい。図３に示された例は、その凸部材をカム８Ａが兼ねた構成である。
【００４６】
溝１１Ａの上流側の面とカム８Ａの上流側の面との間で、摩擦による上下方向の応力が発生することで、カム８Ａが接合されているトナー搬送回転部材４全体の負荷トルクが増加する。このように、ギア５、トナー搬送回転部材４、カム８Ａおよび溝１１Ａは、トナー搬送回転部材４の負荷トルクを増加させるための第２の機構であると言える。
【００４７】
トナーフルの状態となると、トナー搬送回転部材４のパイプ１０で覆われている部分の負荷トルクは、パイプ１０内部の廃トナーの密度が増加すること（第１の機構）と、溝１１Ａの上流側の面とカム８Ａの上流側の面との間の摩擦（第２の機構）との双方の要因によって増大する。トナー搬送回転部材４のパイプ１０で覆われている部分よりも上流側、すなわちパイプ１０で覆われていない上流側の部分の負荷トルクは、パイプ１０で覆われている部分の負荷トルクほどパイプ１０内部の廃トナーの密度が増加することによる影響を受けない。つまり、トナーフルの状態となると、トナー搬送回転部材４のパイプ１０で覆われていない上流側の部分の負荷トルクは、パイプ１０で覆われている部分の負荷トルクの増加が伝播することと、溝１１Ａの上流側の面とカム８Ａの上流側の面との間の摩擦との要因によって増大する。
【００４８】
このように、トナーフルの状態において、トナー搬送回転部材４のパイプ１０で覆われている部分とパイプ１０で覆われていない上流側の部分との間で負荷トルクの増加具合に差がある。このため、トナーフルの状態においてトナー搬送回転部材４にはねじりが発生する。トナー搬送回転部材４の第２減径箇所は径が最も小さいため、第２減径箇所には、ねじりによって発生するせん断応力であるねじり応力が集中する。そして、第２減径箇所のねじり応力がトナー搬送回転部材４の破断強度に達すると、第２減径箇所が破断する。
【００４９】
なお、負荷トルクを増加させるための第２の機構としての上記構成は、上述の、トナー搬送回転部材４の負荷トルクを増加させるための第１の機構によってトナー搬送回転部材４のパイプ１０内にある部分の負荷トルクが増加し、パイプ１０内にあるトナー搬送回転部材４に上流向きの応力が発生することによりカム８Ａの上流側の面が上流側の溝１１Ａの上流側の面に押付けられることによって、負荷トルクを増加させる機能を発揮する。つまり、トナー搬送回転部材４のパイプ１０内にある部分の負荷トルクを増加させる機構としては、上述の第１の機構が主たる機構であって、上述の第２の機構は補助的な機構であると言える。そのため、画像形成装置１００が第１の機構のみを備えて、第１の機構のみによってトナー搬送回転部材４の負荷トルクが所定のトルク値に達したときに第２減径箇所が破断する構成としてもよい。
【００５０】
次に、図４は、トナー量検出部９の一部分の１つの具体例を詳細に示す図である。図２（Ａ），（Ｂ）、および図４を参照して、トナー量検出部９は、トナー搬送回転部材４の長手方向に平行（または略平行）に配備されるトナー圧縮機構（パドル）も備えたトナー量検出部材であるトナー圧縮羽９Ａ、トナー圧縮羽９Ａのトナー搬送回転部材４の長手方向に平行な一端を廃トナー収容部１に対して固定するトナー量検出部材軸９Ｄ、トナー量検出部材軸９Ｄの下流側に相対位置が固定して接合された板であるトナー量検出板９Ｂ、および廃トナー収容部１に対して位置が固定されているフォトセンサ９Ｃを含む。
【００５１】
トナー圧縮羽９Ａの、トナー搬送回転部材４の長手方向の長さは、後述するトナー量検出機構としての機能に着目すると、カム８Ａまたはカム８Ｂの少なくとも一方に当接してその上下動の影響を受け得る長さであればよい。しかしながら、カム８Ａおよびカム８Ｂ両方の上下動の影響を安定して受けるためには、少なくともカム８Ａとカム８Ｂとの間の長さよりも長く、トナー搬送回転部材４の長手方向に平行して、カム８Ａおよびカム８Ｂを含む位置に配備されることが好ましい。また、後述するトナー圧縮機構としての機能に着目した場合であっても、トナー圧縮羽９Ａの、トナー搬送回転部材４の長手方向の長さは、廃トナー収容部１の上流側および下流側の内壁間の長さを超えない、できるだけ長い長さであることが好ましい。
【００５２】
トナー量検出部材軸９Ｄはトナー搬送回転部材４の長手方向に平行して少なくとも一端が廃トナー収容部１に対して回動可能に接合され、トナー圧縮羽９Ａのトナー搬送回転部材４の長手方向に平行（または略平行）な一端が、相対位置が変化しないように接合される。トナー量検出部材軸９Ｄは廃トナー収容部１に対して回動可能に接合され、廃トナー収容部１の底部からトナー量検出部材軸９Ｄまでの長さ（つまりトナー量検出部材軸９Ｄの廃トナー収容部１の底部からの高さ）は、パイプ１０と同程度の位置（高さ）かそれ以上であることが好ましい。トナー圧縮羽９Ａは、図２（Ａ）に示されるように、廃トナー収容部１内部の上方の内壁にばね等の弾性部材９Ｅで接合され、その弾性力によって、廃トナー収容部１内部の上方の内壁からパイプ１０に向かう方向に押圧される。そのため、廃トナー収容部１内の廃トナーの液面がトナー圧縮羽９Ａ付近まで達すると、弾性部材９Ｅの弾性力によって押圧されたトナー圧縮羽９Ａによって、廃トナーが圧縮される。つまり、ギア５、トナー搬送回転部材４、カム８Ａ，８Ｂ、トナー圧縮羽９Ａ、トナー量検出部材軸９Ｄ、および弾性部材９Ｅは、廃トナー収容部１内の廃トナーを圧縮するための機構として機能する。これにより、たとえば図５に示されるように、廃トナー収容部１が傾いて内部の廃トナーが偏った場合（図５の網掛け部分Ａ）、トナー圧縮羽９Ａが上下することで偏った廃トナーは液面が平らになるよう戻される（図５の矢印、および網掛け部分Ｂ）。その結果、廃トナー収容部１に収容可能な廃トナー量を増やすことができる。また、戻された廃トナーはパイプ１０の孔１０Ａ，１０Ｂ…を再びふさぐようになる。
【００５３】
また、トナー圧縮羽９Ａが弾性部材９Ｅの弾性力によって廃トナー収容部１内部の上方の内壁からパイプ１０に向かう方向に押圧されることで、トナー圧縮羽９Ａはカム８Ａおよびカム８Ｂに当接された状態で、その上下動に連動して、トナー量検出部材軸９Ｄを回転軸として回動する。トナー圧縮羽９Ａの回動に伴って、トナー量検出部材軸９Ｄは軸中心を回転軸として所定の中心角度で回転し、その回転が、接合されるトナー量検出板９Ｂに伝播される。その結果、トナー量検出板９Ｂは、トナー圧縮羽９Ａの回動に連動して、トナー量検出部材軸９Ｄを回転軸として回動する。
【００５４】
トナー量検出板９Ｂは、トナー量検出部材軸９Ｄと平行な直線と少なくとも角度をもつ方向にトナー量検出部材軸９Ｄに接合され、好ましくは、図４に示されるように、トナー量検出部材軸９Ｄと平行な直線に対して直角に接合される。トナー量検出板９Ｂの、トナー量検出部材軸９Ｄの周方向の長さは特定の長さには限定されないが、全周長さよりは短く、周方向に少なくとも一部が欠損している。
【００５５】
フォトセンサ９Ｃは発光側から発光された光の透過率や反射率を算出することなどによって、発光を遮る物体の有無を検出する機構を備えていればよく、ここでは、発光素子と受光素子とを備えて、透過率を算出することで発光素子と受光素子との間のトナー量検出板９Ｂの有無を検出するものとする。フォトセンサ９Ｃの発光素子からはトナー搬送回転部材４の長手方向に発光されて、受光素子で受光される。
【００５６】
フォトセンサ９Ｃの、トナー量検出部材軸９Ｄに平行する方向の位置は、発光素子と受光素子との間にトナー量検出板９Ｂが存在し得る位置である。フォトセンサ９Ｃの、トナー量検出部材軸９Ｄの周方向の位置、および発光範囲すなわち検出領域の周方向の幅（スリット幅）は、検出領域がトナー圧縮羽９Ａの回動に連動するトナー量検出板９Ｂの回動範囲と一部重なる位置および幅である。詳しくは、トナー圧縮羽９Ａの回動に連動してトナー量検出板９Ｂが検出領域を通過し、トナー圧縮羽９Ａが最上位置または最下位置に達したときに、トナー量検出板９Ｂの少なくとも一部が検出領域外に存在する位置および幅である。フォトセンサ９Ｃの発光素子と受光素子との間の長さ（ギャップ）は、少なくともトナー量検出板９Ｂの厚みより長く、発光素子と受光素子との間をトナー量検出板９Ｂが通過可能な長さであることが好ましい。
【００５７】
このように、トナー搬送回転部材４が回転することでカム８Ａ，８Ｂが上下動し、カム８Ａ，８Ｂに弾性部材９Ｅの弾性力によって当接されたトナー圧縮羽９Ａがトナー量検出部材軸９Ｄを回転軸として回動する。トナー圧縮羽９Ａの回動はトナー量検出部材軸９Ｄの回転としてトナー量検出板９Ｂに伝播され、トナー量検出板９Ｂは、トナー圧縮羽９Ａの回動に連動して、フォトセンサ９Ｃの検出領域を遮りながら回動する。トナー量検出板９Ｂとフォトセンサ９Ｃの検出領域との位置関係より、トナー量検出板９Ｂの回動に連動して、フォトセンサ９Ｃの検出領域を遮るトナー量検出板９Ｂの面積が変化する。その変化量は、フォトセンサ９Ｃにおいて発光された光の透過率の変化で検出される。
【００５８】
上述のように、トナー搬送回転部材４の第２減径箇所が破断すると、破断箇所よりも下流側のトナー搬送回転部材４の回転が停止し、それによってカム８Ａ，８Ｂの上下動も停止する。その結果、トナー圧縮羽９Ａの回動も停止してトナー量検出板９Ｂの回動も停止する。トナー量検出板９Ｂの回動が停止すると、フォトセンサ９Ｃの検出領域を遮るトナー量検出板９Ｂの面積が変化しなくなる。
【００５９】
図６は、フォトセンサ９Ｃの検出信号の時間変化の具体例を示す図である。横軸は時間経過Ｔ［ｓｅｃ］を表わし、検出信号の出力値として縦軸は出力電流Ｉ［Ａ］を表わす。検出信号の出力値は、電流値の他に、電圧値や抵抗値などで表わされてもよい。
【００６０】
図６を参照して、時刻Ｔ１はトナー搬送回転部材４の第２減径箇所が破断した時刻を表わす。時刻Ｔ１に達するまでの間は、トナー量検出板９Ｂがフォトセンサ９Ｃの検出領域を遮るトナー量検出板９Ｂの面積が定期的に変化することで透過率が定期的に変化するため、検出信号の出力値は最小値Ｉ１および最大値Ｉ２の間を定期的に変化する。時刻Ｔ１に達すると、フォトセンサ９Ｃの検出領域を遮るトナー量検出板９Ｂの面積が変化しなくなることで透過率が変化しなくなり、検出信号の出力値は一定値となる。図６の例では、時刻Ｔ１に達すると、一定値として最小値Ｉ１が出力されているが、一定値は時刻Ｔ１でのトナー量検出板９Ｂとフォトセンサ９Ｃの検出領域との位置関係によって定まり、その範囲は、トナー量検出板９Ｂがフォトセンサ９Ｃの検出領域をまったく遮っていないときの出力値からトナー量検出板９Ｂがフォトセンサ９Ｃの検出領域をすべて遮っているときの出力値までを取り得る。
【００６１】
フォトセンサ９Ｃからの検出信号は制御部７０に入力される。制御部７０は、最小値Ｉ１から最大値Ｉ２の間の値Ｉｔをしきい値として予め記憶しておき、フォトセンサ９Ｃからの検出信号より得られる出力値の変化としきい値Ｉｔとを逐次比較する。その比較の結果、制御部７０は、所定時間、出力値がしきい値Ｉｔと一致することを検出しなくなったことで、出力値の変化がなくなったことを検出する。図６の場合では、時刻Ｔ１以降において、出力値の変化がなくなったことが検出される。つまり、ギア５、トナー搬送回転部材４、パイプ１０、カム８Ａ，８Ｂ、トナー量検出部９、および制御部７０は、廃トナー収容部１内の廃トナー量を検出するための機構として機能する。これにより、廃トナー収容部１の廃トナー量がトナーフル状態に達したことが検出される。
【００６２】
制御部７０は、出力値の変化がなくなったことを検出することで、トナー搬送回転部材４の第２減径箇所が破断したことを検出し、その旨、つまりトナーフル状態に達したことを通知する画面を操作パネル６０に表示させる。
【００６３】
本実施の形態にかかる画像形成装置１００がこのような構成を備えることで、廃トナー収容部１の廃トナー量がトナーフル状態に達したことが、トナー密度を利用して検出される。そのため、トナー液面の状態を考慮せずに、高精度でトナーフル状態を検出することができる。その結果、適切なタイミングで廃トナー収容部１の交換を促すことができ、廃トナー収容部１にトナー収容余裕を加味する必要がない。
【００６４】
また、本実施の形態にかかる画像形成装置１００では、トナーフル状態となるとトナー密度が増加し、ある量までに達するとトナー搬送回転部材４のねじり応力が破断強度に達して第２減径箇所が破断する構成とすることでトナーフル状態を検出しているため、負荷トルクリミッタ等の負荷トルクを測定する構成を必要とせず、簡単な構成で所定の負荷トルク以上となったこと、つまりトナーフル状態に達したことを検出することができる。また、廃トナー収容部１外の、廃トナーに接しない箇所にセンサを配備する構成であるため、センサを清掃する構成を必要としない。また、光学センサよりも安価なフォトセンサを利用して廃トナー収容部１の廃トナー量がトナーフル状態に達したことを検出できる。
【００６５】
これらのことより、本実施の形態にかかる画像形成装置１００は、小型化や簡素化や低価格化を実現することが可能となる。
【００６６】
さらに、本実施の形態においては、トナーフル状態となるとトナー密度が増加し、ある量までに達するとトナー搬送回転部材４のねじり応力が破断強度に達して第２減径箇所が破断する。そのため、その状態となった廃トナー収容部１は収容された廃トナーを廃棄するのみでは再利用することができず、その後に画像形成装置１００を稼動させるためには、たとえば特定の処理業者に依頼する等、所定の操作を行なう必要がある。その結果、産業廃棄物である廃トナーが適切に処理され、不当に廃棄されるなどして廃棄先の環境に好ましくない影響を及ぼすことを的確に防止することができる。
【００６７】
また、廃トナー収容部１を交換する際に廃トナー収容部１を画像形成装置１００から取外したときに、新しい廃トナー収容部と廃トナーが収容可能量に達している廃トナー収容部１とを取り違えたとしても、その状態で画像形成装置１００が稼動すると廃トナー量を検出するための機構が機能しないために、直ちにそれが検知される。その結果、適切に廃トナー収容部を交換することができる。
【００６８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】画像形成装置１００の構成の具体例を示す概略図である。
【図２】廃トナー収容部１の詳細な構成を示す図である。
【図３】トナー搬送回転部材４の最上流側の詳細な構成を示す図である。
【図４】トナー量検出部９の一部分を詳細に示す図である。
【図５】廃トナー収容部１内の廃トナーを圧縮する機構を説明する図である。
【図６】フォトセンサ９Ｃの検出信号の時間変化の具体例を示す図である。
【図７】従来の画像形成装置に搭載される廃トナー収容部の概略図である。
【符号の説明】
【００７０】
１  廃トナー収容部、２Ａ，２Ｂ  トナー落下口、３Ａ，３Ｂ  クリーナブレード、４，４Ａ，４Ｂ  トナー搬送回転部材、５  ギア、６  液面検出部、６Ａ  発光側ライトガイド、６Ｂ  受光側ライトガイド、６Ｃ  光学式センサ、７  ライトガイド清掃部、８Ａ，８Ｂ  カム、９  トナー量検出部、９Ａ  トナー圧縮羽、９Ｂ  トナー量検出板、９Ｃ  フォトセンサ、９Ｄ  トナー量検出部材軸、９Ｅ  弾性部材、１０  パイプ、１０Ａ，１０Ｂ…  孔、１１  受け台、１１Ａ  溝、１２  中間転写ベルト、１４Ａ，１４Ｂ  ローラ、２０  作像部、２２  感光体ドラム、２４  帯電チャージャ、４２  給紙カセット、４８  用紙搬送部、６０  操作パネル、７０  制御部、１００  画像形成装置。
【図１】
0004433003.tif 000002
【図２】
0004433003.tif 000003
【図３】
0004433003.tif 000004
【図４】
0004433003.tif 000005
【図５】
0004433003.tif 000006
【図６】
0004433003.tif 000007
【図７】
0004433003.tif 000008