(57)【要約】    【課題】  スペース的にもコスト的にも廃トナーの回収効率がよい画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することである。    【解決手段】  画像形成部４Ｍ、４Ｃ、４Ｙ、４Ｂｋで回収した廃トナーをスパイラルコンベア３４で搬送して廃トナー収容部３５で圧縮するもので、廃トナー収容部３５は廃トナー総量が少ないときの容積よりも多い時の方が大きいという容積が可変される廃トナー収容部３５であり、廃トナー収容部３５のスペース最適にすることができる。    【選択図】    図３
2007003592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体トナーを用いて画像形成を行う画像形成部を有する画像形成装置において、
前記画像形成部で回収した廃トナーを収容する廃トナー収容部が、廃トナー総量が少ないときの容積よりも多い時の方が大きい可変容積廃トナー収容部であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記廃トナー収容部に搬送する廃トナーに対し、当該搬送手段の搬送力を利用して圧力をかけて固めることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像形成装置において、
前記搬送手段が画像形成部に設けた像担持体の幅方向に廃トナーを搬送することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
前記廃トナー収容部に廃トナーに対する圧力をかける圧縮スペースがあり、該圧縮スペースが所定方向に延びる筒状のスペースであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４に記載の画像形成装置において、
前記圧縮スペースの廃トナー量搬送方向終端部にピストンを設けることにより、当該圧縮スペースの容積が可変であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項４に記載の画像形成装置において、
前記圧縮スペースが鉛直方向に延びるスペースであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項４ないし６の何れに記載の画像形成装置において、
前記圧縮スペースは、積算廃トナー量が少ない時の方が、積算廃トナー量が多い時より大きいことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項４又は７の何れかに記載の画像形成装置において、
前記圧縮スペースは、積算廃トナー量に応じて徐々に変化することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項５の何れかに記載の画像形成装置において、
前記圧縮スペースのピストンの位置を検出する検出手段を設け、ピストン位置により前記圧縮スペース内の廃トナー積算量を検知することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記廃トナー収容部にトナー搬送経路側からの飛散防止シャッタを設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１、２、４又は１０の何れかに記載の画像形成装置において、
前記廃トナー収容部で固めた廃トナーを廃トナー回収容器へ送り、該廃トナー回収容器に回収することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記画像形成部が異なる色のトナー像を形成する複数個有し、前記廃トナー収容部が各色毎に設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
前記像担持体と少なくともクリーニング装置を備えるプロセスカートリッジにおいて、
請求項１、２、４、１０、１１又は１２に記載の廃トナー収容部を具備することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体トナーを用いる電子写真方式の複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ、もしくはこれらの少なくとも２つの機能を有する画像形成装置及び該画像形成装置に用いるプロセスカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記画像形成装置では、像担持体に形成したトナー像を直接もしくは中間転写体を介して最終転写体である転写材に転写している。そして、トナー像を転写させた際、転写元である像担持体には転写後にトナーが残留するため、この残留トナーを除去するためのクリーニング装置を設けている。クリーニング装置には、ブレード、ファーブラシ等のクリーニング部材を備えていて、像担持体に残留したトナーを掻き取る等によって除去している。除去されたトナーは、再度現像装置に搬送してリサイクルトナーとして使用することも提案されているが、多くの機器は廃トナーとして回収タンクに回収している。
【０００３】
一般に、画像形成装置における廃トナータンクは装置本体内に形成されるデッドスペースを利用して設けているものが多い。したがって、回収容器の廃トナーを収容できる容量もまちまちであり、容量を大きく取れない機種では一時的に機械を停止する回収容器の交換頻度が多くなる。さらに、回収時にトナーのこぼれ等のトナー汚染が発生し易いため、トナー飛散等の対策も要求されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２３５７８公報
【０００５】
そこで、廃トナーを効率よく容器に回収するため、特許文献１には切り離し可能なスクリュウコンベアを用いて廃トナー圧縮し、スクリュウコンベアの搬送負荷が許容値を超えると切り離す画像形成装置が記載されている。この画像形成装置では、廃トナーを圧縮して回収しているため、スペースに対する回収率が高く、その分回収容器の交換頻度を減少することができる。しかも、回収トナーは容器内で固められるためトナー飛散も起りにくくなる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された画像形成装置では、回収容器内に切り離されたスクリュウコンベアが廃トナー中に埋もれた状態で残ってしまう。したがって、満杯になって回収した容器やトナーを再利用する場合でも固まったトナーの中からスクリュウコンベアを取り出さねばならなかった。また、再利用せずそのまま廃棄する場合でもスクリュウコンベア毎捨てるため、資源の無駄になってしまうという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記した従来の問題を解消し、スペース的にもコスト的にも廃トナーの回収効率がよい画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、粉体トナーを用いて画像形成を行う画像形成部を有する画像形成装置において、前記画像形成部で回収した廃トナーを収容する廃トナー収容部が、廃トナー総量が少ないときの容積よりも多い時の方が大きい可変容積廃トナー収容部であることを特徴としている。
【０００９】
なお、本発明は、前記廃トナー収容部に搬送する廃トナーに対し、当該搬送手段の搬送力を利用して圧力をかけて固めると、効果的である。
さら、本発明は、前記搬送手段が画像形成部に設けた像担持体の幅方向に廃トナーを搬送すると、効果的である。
【００１０】
さらにまた、本発明は、前記廃トナー収容部に廃トナーに対する圧力をかける圧縮スペースがあり、該圧縮スペースが所定方向に延びる筒状のスペースであると、効果的である。
【００１１】
さらにまた、本発明は、前記圧縮スペースの廃トナー量搬送方向終端部にピストンを設けることにより、当該圧縮スペースの容積が可変であると、効果的である。
【００１２】
さらにまた、本発明は、前記圧縮スペースが鉛直方向に延びるスペースであると、効果的である。
さらにまた、本発明は、前記圧縮スペースは、積算廃トナー量が少ない時の方が、積算廃トナー量が多い時より大きいと、効果的である。
【００１３】
さらにまた、本発明は、前記圧縮スペースは、積算廃トナー量に応じて徐々に変化すると、効果的である。
さらにまた、本発明は、前記圧縮スペースのピストンの位置を検出する検出手段を設け、ピストン位置により前記圧縮スペース内の廃トナー積算量を検知すると、効果的である。
【００１４】
さらにまた、本発明は、前記廃トナー収容部にトナー搬送経路側からの飛散防止シャッタを設けると、効果的である。
さらにまた、本発明は、前記廃トナー収容部で固めた廃トナーを廃トナー回収容器へ送り、該廃トナー回収容器に回収すると、効果的である。
【００１５】
さらにまた、本発明は、前記画像形成部が異なる色のトナー像を形成する複数個有し、前記廃トナー収容部が各色毎に設けられていると、効果的である。
また、上記目的を達成するため、本発明は、前記像担持体と少なくともクリーニング装置を備えるプロセスカートリッジにおいて、請求項１、２、４、１０、１１又は１２に記載の廃トナー収容部を具備することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、廃トナーを固形化することで飛散を防止できる。さらに、廃トナー圧縮スペースの容積を廃トナー量に応じて可変とすることで、廃トナー量に関係なく常に一定の圧力をかけることが可能となり効率良く圧縮、凝固させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態例を図面に従って詳細に説明する。
図１はカラープリンタより成るダンデム方式の画像形成装置の一例を示す概略垂直断面図であり、その画像形成装置本体１内には、像担持体としてドラム状の感光体５を備えた４つの画像形成部４Ｍ、４Ｃ、４Ｙ、４Ｂｋが、後述する転写材の搬送方向Ａに沿って配列されている。図１に示した画像形成装置においては、転写材の搬送方向Ａの最上流側である第1の画像形成部４Ｍの感光体５の表面にマゼンタのトナー像が形成され、次の第２の画像形成部４Ｃの感光体５の表面にはシアンのトナー像が、さらに次の第３の画像形成部４Ｙの感光体５の表面にはイエローのトナー像が、さらにその次の第４の画像形成部４Ｂｋの感光体５の表面にはブラックのトナー像がそれぞれ形成されるように構成され、これらの感光体５は図示していない駆動装置によってそれぞれ時計方向に回転駆動される。
【００１８】
上記感光体５に対向して転写材搬送装置１０が配置され、本例の転写材搬送装置１０は、複数の支持ローラ１１と、その支持ローラ１１に巻き掛けられた無端状の転写ベルト１２とを有しており、そのうちの１つの支持ローラ１１が図１における反時計方向に回転駆動されることにより、転写ベルト１２が転写材の搬送方向Ａに回転駆動される。転写ベルト１２は、転写材を担持して搬送する転写材担持体の一例を構成するものであり、かかる転写ベルトに代え、例えばドラム状に構成された転写材担持体などを用いることもできる。
【００１９】
図１に示した転写ベルト１２の表面に各感光体５が当接し、しかも転写ベルト１２を挟んで、各感光体に対向した位置には、感光体上のトナー像を転写材上に転写するための転写装置としての転写ローラ１４がそれぞれ配置されている。転写ローラに代え、転写ブラシ、転写ブレード又は転写チャージャなどから成る転写装置を採用することもできる。
【００２０】
一方、画像形成装置本体１内の下部には、転写材給送装置２のカセット２１が配置され、そのカセット２１内に配置された底板２２上に転写材（図示せず）が積載されている。転写材としては、例えば、転写紙、樹脂フィルム、樹脂シート又は布などの可撓性部片が用いられる。かかる最上位の転写材の上面に当接した送り出しローラ２３が反時計方向に回転駆動されることにより、その最上位の転写材が給送され、その給送された転写材は、レジストローラ対１３の回転によって所定のタイミングで送り出され、転写ベルト１２に担持されて矢印Ａ方向に搬送され、各感光体５と転写ベルト１２との間のトナー像転写位置を通過する。
【００２１】
ここで、前述のように第1の画像形成部４Ｍの感光体５の表面にはマゼンタのトナー像が形成されており、かかる感光体５と転写ベルト１２の間のトナー像転写位置を転写材が通過するとき、感光体表面のトナーの帯電極性と逆極性の転写電圧を印加された転写ローラ１４の作用により、感光体５の表面に形成されたマゼンタのトナー像が転写材の表面に転写される。この転写材は引き続き第２の画像形成部４Ｃの感光体５、第３の画像形成部４Ｙの感光体５及び第４の画像形成部４Ｂｋの感光体５と転写ベルト１２との間の各トナー像転写位置を順次通過し、このとき転写電圧がそれぞれ印加された転写ローラ１４の作用により、各感光体５上の各色のトナー像が、既に転写材上に転写されたマゼンタのトナー像の上に重ね合せて順次転写される。
【００２２】
上述のようにして表面に４色の重ね合せトナー像が転写された転写材は、転写ベルト１２を離れた後、定着装置１５を通過する。このとき、熱と圧力の作用によって、その重ね合せトナー像が転写材の表面に定着される。このようにして、転写材上に定着されたフルカラー画像が得られる。次いで、この転写材は画像形成装置本体外に排出され、その画像形成装置本体の上壁により構成された排紙トレイ１６上にスタックされる。
【００２３】
上述した動作が行われるとき、転写ベルト１２上にトナーが付着し、これを放置すると、そのトナーが転写材に転位して転写材をトナーで汚すおそれがある。このため、転写ベルト１２より成る転写材担持体上に付着したトナーを除去するクリーナ（図示せず）が設けられている。
【００２４】
各画像形成部４Ｍ、４Ｃ、４Ｙ、４Ｂｋは感光体５と、その表面にトナー像を形成する一部の要素は、それぞれ画像形成装置本体１に対して着脱自在に装着されたプロセスカートリッジとして構成されている。その各画像形成部４Ｍ、４Ｃ、４Ｙ、４Ｂｋのプロセスカートリッジは、その基本構成は実質的に同一であるため、第１の画像形成部４Ｍにおけるプロセスカートリッジの基本構成とその作用だけを図２を参照して以下に説明する。
【００２５】
図２に示すように、このプロセスカートリッジ３の感光体５は、ユニットケース１７に回転自在に組み付けられ、図示していない駆動装置によって矢印Ｂ方向に回転駆動される。感光体５の表面には、ユニットケース１７に回転自在に支持された帯電装置の一例である帯電ローラ６が回転しながら当接し、その帯電ローラ６により感光体５の表面が所定の極性、例えばマイナス極性に帯電される。
【００２６】
一方、画像形成装置本体１内には、図１に示すように、各プロセスカートリッジとは別に露光装置の一例であるレーザ書き込みユニット８が配置され、このユニット８から出射する光変調されたレーザビームによって、図２に示すように帯電後の感光体５の表面が選択的に露光され、これによって感光体表面にマゼンタのトナー像用の静電潜像が形成される。この例では、レーザビームが照射されて感光体の表面電位の絶対値が低下した部分が静電潜像となり、レーザビームの当てられない感光体の表面部分が地肌部となる。
【００２７】
上記静電潜像は、図１に示す現像装置７によってマゼンタのトナー像として可視像化される。本実施形態のプロセスカートリッジ３は現像装置７を含んでいないが、これをプロセスカートリッジ３の構成要素に加えることは当然可能である。
【００２８】
上記マゼンタのトナー像は前述のようにして転写材の表面に転写され、トナー像を転写したあとの感光体表面に付着する転写残トナーは、クリーニング装置９により除去される。図２に一例として示したクリーニング装置９は、ユニットケース１７の一部により構成されたクリーニングケース３０と、そのクリーニングケース３０に回転自在に支持されて矢印方向に回転駆動されるクリーニングブラシ３１と、基端部がクリーニングケース３０に固定されたクリーニングブレード３２とを有し、そのクリーニングブラシ３１とクリーニングブレード３２が感光体５の表面に当接して転写後に残留するトナー等を除去する。
【００２９】
クリーニング装置９に除去されたトナーは、図３及び図４に示すように、廃トナー搬送路３３に設けられたスパイラルコンベア３４によって感光体５の幅方向に延びる廃トナー搬送路３３を搬送され、該廃トナー搬送路３３の廃トナー搬送方向Ｃ下流側に設けられた廃トナー収容部３５に収容される。スパイラルコンベア３４は、一端がクリーニングケース３０に支持される片持ち支持タイプのもので、他端はフリーで廃トナー収容部３５の入口近くに達している。スパイラルコンベア３４の支持側にはコンベア軸に歯車３６が固定されており、この歯車３６が上記クリーニングブラシ３１と同軸上に設けられた歯車３７と噛み合い、さらにクリーニングブラシ３１の歯車３７が感光体５に設けられた歯車３８と噛み合っている。したがって、スパイラルコンベア３４は感光体５の駆動に同期し、かつ、感光体５と同方向の時計方向に回転駆動される。
【００３０】
図３及び図４に示した上記廃トナー収容部３５は、廃トナー搬送方向Ｃに延びる円筒状に形成され、その内部が廃トナーを圧縮する圧縮スペースとして構成される。この圧縮スペースには、図５に示すように、廃トナー搬送方向Ｃの最下流側に廃トナー収容部３５の延在方向に沿って移動可能なピストン４０が嵌装され、ピストン４０はスプリング４１によって廃トナー搬送方向Ｃと逆方向の移動力が付勢されている。図５に示した廃トナー収容部３５が空か収容した廃トナーが少ないときのピストン４０は、スプリング４１とバランスした位置で停止している。
【００３１】
このように構成される画像形成装置は、画像形成が開始されると、クリーニング装置９で除去した廃トナーが徐々に廃トナー収容部３５に収容される。収容した廃トナーの量が増えてくると、搬送される廃トナーがピストン４０を押し、ピストン４０がスプリング４１の弾性力の作用に抗して下流側に移動する。したがって、廃トナー収容部３５では廃トナーが増えるしたがってピストン４０を押し下流側へ移動させる分、廃トナー収容容積は大きくなる。
【００３２】
ピストン４０は下流側へ移動する程、スプリング４１の押圧力が高まり、廃トナーはスパイラルコンベア３４の搬送力とピストン４０の押圧力とに挟まれることで圧縮されて固められる。そして、ピストン４０はある位置まで押し込まれると、それ以上下がる方向に移動できず、かかる状態が廃トナー収容部３５の満杯状態である。廃トナー収容部３５が満杯になると、画像形成を停止しなければならないので、収容した廃トナーを処理する必要がある。この処理を実行するには、廃トナー収容部３５が満杯になったことを知る必要があり、そのため図６に示すように、ピストン４０の位置から廃トナー収容部３５が満杯になったことを検知するセンサ４２を設けている。このセンサ４２としては、廃トナー収容部３５を非磁性体で作り、ピストン４０に磁性体を配してそれを検知するセンサや、ピストン４０の移動で直接切り替えられるセンサ等を採用することができる。また、センサの数を増やしたりする等によって複数のピストン４０の位置を知ることから廃トナー収容部３５の廃トナー収容状況を検知することもできる。
【００３３】
このようにして、センサ４２で廃トナー収容部３５の満杯を検知すると、ユーザもしくはサービスマンが廃トナー収容部３５を取り出して廃トナーを処理してもよいが、図７に示す実施形態では自動的に廃トナーの処理ができるものである。
【００３４】
図７において、廃トナー収容部３５は支点３９を中心として回動可能に支持されており、上記のようにセンサ４２が満杯を検知すると、図示していない回動制御手段によって反時計方向にほぼ９０度回動される。この回動により、廃トナー収容部３５は入口３５ａがほぼ真下に向き、固められた廃トナーが自重及びスプリング４１の押圧力によって下方に設けた廃トナー回収ボトル４３に落ちる。そして、空になった廃トナー収容部３５は手動又は回動制御手段によって元の廃トナー搬送路３３と接続する状態に戻す。
【００３５】
ところで、図１に示したプリンタでは廃トナー回収ボトル４３を転写ベルト１２の下方で、転写材給送装置２の給紙カセット２１よりも上方に設けている。この廃トナー回収ボトル４３は廃トナーの再利用等に行うため、各色毎に区別して回収する必要がある。そのため、廃トナー回収ボトル４３は各色毎に４個設けても良く、この場合各色毎を分別処理することができる。さらに、廃トナー回収ボトル４３は容器が１個であるが内部が４つの回収室に区分けされたものであっても良く、この場合廃トナー回収ボトル４３の設置スペースを小さくすることができる。
【００３６】
上記廃トナー収容部３５を回動したとき、廃トナー搬送路３３の出口３３ａが開放された状態となり、ここからトナーが飛散する可能性が高い。そこで、図８に示すように、廃トナー搬送路３３の出口３３ａを閉鎖することができるシャッタ４４を設け、センサ４２が満杯を検知したとき、通常鎖線で示す回避位置にあるシャッタ４４を実線で示す閉鎖位置に下す。そして、シャッタ４４で廃トナー搬送路３３を閉鎖すれば、該搬送路からのトナー飛散を防止することができるので、廃トナー収容部３５は外したり図７のように回動したり自由に取り扱うことができる。
【００３７】
図９は、本発明の他の実施形態を示す説明図であり、本実施形態の感光体の幅方向に延びる廃トナー搬送路３３が鉛直方向下方に延びる廃トナー鉛直搬送路４５に接続されている。したがって、クリーニング装置９によって除去されて回収されたトナーはスパイラルコンベア３４によって廃トナー搬送路３３の端部まで搬送され、廃トナー鉛直搬送路４５に送り込まれる。廃トナー鉛直搬送路４５にはモータ５１によって駆動するスパイラルコンベア４６が設けられており、廃トナー鉛直搬送路４５に送り込まれた廃トナーはスパイラルコンベア４６の搬送力及び廃トナーの自重により搬送路下部に設けられた鉛直廃トナー収容部４７に収容される。
【００３８】
この鉛直廃トナー収容部４７は、上記実施形態の廃トナー収容部３５を真下に向けた構成であり、最下部にはスプリング４９によって上方へ押圧されているピストン４８が設けられている。したがって、鉛直廃トナー収容部４７に送られてきた廃トナーは図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、収容容量が増えるにつきスパイラルコンベア４６とピストン４８に挟まれて押し固められる。このとき、スプリング４９で上方へ押圧されているピストン４８も徐々に下がる。したがって、本実施形態においてもセンサ５０を設けてピストン４８の位置を検知することにより廃トナーの収容状態や鉛直廃トナー収容部４７の満杯を知ることができる。
【００３９】
かくして、本実施形態では廃トナーを鉛直廃トナー収容部４７へ収容することにより、廃トナーの圧縮に重力も利用するため、廃トナーをより効率よく圧縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概略図である。
【図２】本発明に係る画像形成装置のプロセスカートリッジの一実施形態を示す説明図である。
【図３】本発明の廃トナー収容部を示す斜視図である。
【図４】本発明の廃トナー収容部を示す説明図である。
【図５】本発明の廃トナー収容部の使用開始直後の状態を示す説明図である。
【図６】本発明の廃トナー収容部の満杯状態を示す説明図である。
【図７】本発明の廃トナー収容部における廃トナー処理の一例を示す説明図である。
【図８】本発明の廃トナー収容部の廃トナー処理時における一態様を示す説明図である。
【図９】本発明の廃トナー収容部の他の実施形態を示す説明図である。
【図１０】（ａ），（ｂ），（ｃ）は図９の廃トナー収容部の満杯になるまでの態様を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
３    プロセスカートリッジ
４Ｍ、４Ｃ、４Ｙ、４Ｂｋ    画像形成部
９    クリーニング装置
３３    廃トナー搬送路
３４    スパイラルコンベア
３５    廃トナー収容部
４０    ピストン
４２    センサ
４５    鉛直廃トナー搬送路
４６    スパイラルコンベア
４７    鉛直廃トナー収容部
４８    ピストン
５０    センサ
【図１】
2007003592.tif 000003
【図２】
2007003592.tif 000004
【図３】
2007003592.tif 000005
【図４】
2007003592.tif 000006
【図５】
2007003592.tif 000007
【図６】
2007003592.tif 000008
【図７】
2007003592.tif 000009
【図８】
2007003592.tif 000010
【図９】
2007003592.tif 000011
【図１０】
2007003592.tif 000012