(57)【要約】【課題】廃トナー回収容器の収容効率を向上させ、容器内スペースを有効活用する。【解決手段】図１（ａ）に示すように、スクリュー部材２４を一定方向に回転させると、堆積した廃トナー２３は、矢印ａのように一定方向に搬送される。すると回収容器２１の一方の端部に廃トナー２３が運ばれ詰め込まれていき、他方の端部では廃トナーを詰めることができないデッドスペース２６が上部にできる。そこで、図１（ｂ）のように、スクリュー部材２４を逆方向回転に切り替えると、一方の端部に詰め込まれた廃トナー２３が逆方向に搬送されるので、デッドスペース２６が小さくなる。また、搬送方向を切り替える間隔を測定し、回収容器２１が満杯となったことを検知することでスペースを有効に活用することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上の残留トナーや、紙粉などの異物を除去するクリーニング手段と、
前記クリーニング手段によって排出された異物を収容する収容手段と前記収容手段により収容された異物を拡散、搬送するための回転部材とを有する回収容器と、
前記回転部材を駆動する駆動手段と、
前記回収容器内に堆積した異物の堆積量を検知する堆積量検知手段と、
前記堆積量検知手段により、検知された堆積量によって、前記駆動手段の回転方向を切り替える駆動切り替え手段と、
前記駆動切り替え手段の切り替える間隔を計測する間隔計測手段と、
前記間隔計測手段によって計測した間隔によって、前記回収容器内が満杯状態であることを判断する状態判断手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記堆積量検知手段は、前記回転部材にかかるトルクを測定するトルク測定手段を有し、あらかじめ設定された閾値を検知することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記トルク測定手段は、前記駆動手段におけるモータの電流値を測定してトルク値を得ることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記回転部材は、前記トルク測定手段において、より小さな力を検知できるよう、前記異物との接触面積を大きくするための面部材を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記間隔計測手段は、前記回転部材の回転方向が切り替わってから、次に切り替わるまでの切り替え時間を計測することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記間隔計測手段は、前記回転部材の回転方向が切り替わってから、次に切り替わるまでの印刷枚数を計測することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
さらに、前記回収容器内の回転部材と前記駆動手段の連結部に、前記回収容器がセットされているか否かを判定する容器セット検知手段と、
前記容器セット検知手段の検知結果に応じて、コピー動作を行えないようにするコピー動作制御手段を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記容器セット検知手段は、前記トルク測定手段によって前記回収容器の有無を検知することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記堆積量検知手段は、光センサを用いて堆積量を検知することを特徴とする請求項１又は５から７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体からクリーニング装置により除去された転写残留トナーを廃トナーとして回収する廃トナー回収装置を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置においては、像担持体上の転写残留トナーをクリーニング装置により像担持体から廃トナーとして回収するようにしている。その廃トナーを蓄えるための回収容器が必要である。この回収容器は、容量を大きくすることにより、交換頻度を低くする（資源の有効活用）ことが可能であるが、近年の本体の小型化により、大きな容積を取れず、逆に交換頻度が高くなる傾向にある。これは、世の中からの要求である長寿命化、省資源化に逆行する結果となっている。
【０００３】
そこで、少しでも長寿命化・省資源化を実現するために、回収容器内のスペースの有効活用、部品数の低減が検討されている。例えば、特許文献１では、廃トナー回収容器内に設けた回転部材により、廃トナーを拡散させると共に、回転部材の回転検知により満杯検知をする技術が提案されている。また、特許文献２では、廃トナー搬送経路の回転部材を逆方向に移動可能とし、廃トナーが偏って収容されていることを検知し、逆移動させる技術が提案されている。さらに、特許文献３では、印刷枚数を計数することによって、廃トナー残量を検出し、表示する技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００５−２５７８１３号公報
【特許文献２】特許第３１８３７３３号公報
【特許文献３】特開２００２−２１４９８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、回転部材を回転させ、搬送と拡散機能をもたせて、回収容器内の収容効率の向上を図っているが、回収容器の片側に偏って堆積することが考えられる。また、特許文献２は、廃トナー搬送経路内の廃トナー量が多くなると満杯と判断し、逆回転によって所定枚数のコピーするだけであり、回収容器満杯まで詰め込む有効利用にはならない。また、特許文献３では、印字パターン等が切り替わることによって廃トナー容量を正確に検出することが困難である。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、廃トナー回収容器の収容効率を向上させ、容器内スペースを有効活用することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明による画像形成装置は、像担持体上の残留トナーや、紙粉などの異物を除去するクリーニング手段と、クリーニング手段によって排出された異物を収容する収容手段と収容手段により収容された異物を拡散、搬送するための回転部材とを有する回収容器と、回転部材を駆動する駆動手段と、回収容器内に堆積した異物の堆積量を検知する堆積量検知手段と、堆積量検知手段により、検知された堆積量によって、駆動手段の回転方向を切り替える駆動切り替え手段と、駆動切り替え手段の切り替える間隔を計測する間隔計測手段と、間隔計測手段によって計測した間隔によって、回収容器内が満杯状態であることを判断する状態判断手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
堆積量検知手段は、回転部材にかかるトルクを測定するトルク測定手段を有し、あらかじめ設定された閾値を検知することを特徴とする。
【０００８】
トルク測定手段は、駆動手段におけるモータの電流値を測定してトルク値を得ることを特徴とする。
【０００９】
回転部材は、トルク測定手段において、より小さな力を検知できるよう、異物との接触面積を大きくするための面部材を有することを特徴とする。
【００１０】
間隔計測手段は、回転部材の回転方向が切り替わってから、次に切り替わるまでの切り替え時間を計測することを特徴とする。
【００１１】
間隔計測手段は、回転部材の回転方向が切り替わってから、次に切り替わるまでの印刷枚数を計測することを特徴とする。
【００１２】
さらに、回収容器内の回転部材と駆動手段の連結部に、回収容器がセットされているか否かを判定する容器セット検知手段と、容器セット検知手段の検知結果に応じて、コピー動作を行えないようにするコピー動作制御手段を有することを特徴とする。
【００１３】
容器セット検知手段は、トルク測定手段によって前記回収容器の有無を検知することを特徴とする。
【００１４】
堆積量検知手段は、光センサを用いて堆積量を検知することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、回収容器内に堆積した廃トナーの堆積量に応じてスクリュー部材の回転方向を切り替えるようにしたので、容器内の廃トナーは常に平らにならされてデッドスペースを最小限に抑えることができ、回収容器の収納スペースを有効に利用することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。
【００１７】
図１１は本発明による廃トナー搬送装置が適用されるタンデム型画像形成装置の概略構成を示す。まず、回転自在に駆動可能な像担持体１の表面を帯電装置２により一様に帯電させる。次いで、露光用光学系によりレーザビーム３を照射し、像担持体１表面を露光して静電潜像を形成させた後、現像ユニット４内の現像剤５を像担持体１表面に移動させて現像を行い、像担持体１表面に可視画像を形成する。次に、中間転写装置６内部に設けられた転写ローラ７と像担持体１との当接部において、像担持体１表面の現像剤を中間転写装置６の表面に転写する。転写された現像剤は２次転写部８にて紙上に転写された後、定着装置９に供給され、紙上にトナー像が定着される。一方、像担持体１表面に残留した現像剤は、次回の画像形成に備えクリーニング装置１０内のクリーニングブレード１１により清掃除去される。クリーニングブレード１１により掻きとられた廃トナーは、非図示の廃トナー回収容器へと搬送され収納される。以上の動作が、Ｂｋ（ブラック）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）の各色について行われる。また、像担持体１と周辺の各部材をプロセスカートリッジに収納する場合がある。
【００１８】
図１は、廃トナー回収装置における廃トナーの収容状態を示す図である。廃トナーの回収容器２１には、廃トナーの排出口２２が設けられ、この排出口２２からクリーニング装置により除去されて排出された廃トナー２３が入り、回収容器２１内に堆積する。回収容器２１内には、堆積した廃トナー２３の上部を攪拌するためのコイル状のスクリュー部材２４が回転軸２５に回転自在に設けられている。このスクリュー部材２４は、コイル状の他に回転軸２５に一体的にスクリューねじを形成したものであってもよく、回転することにより、堆積した廃トナー２３の上部を軸方向に攪拌できるものであればよい。
【００１９】
図１（ａ）は、スクリュー部材２４を一定方向にのみ回転させた場合の収容状態を示す。堆積した廃トナー２３は、攪拌されながら矢印ａのように一定方向に搬送される。そのため、回収容器２１の一方の端部に廃トナー２３が運ばれ詰め込まれていき、他方の端部には、廃トナーを詰めることができないデッドスペース２６が上部にできる。図１（ｂ）では、逆回転させた場合の収容状態である。スクリュー部材２４を逆方向回転に切り替えると、一方の端部に詰め込まれた廃トナー２３が逆方向に搬送されるので、デッドスペース２６が小さくなる。即ち、矢印ｂのように搬送方向を切り替えることにより、堆積した廃トナー２３がならされてデッドスペース２６を小さくすることができ、回収容器２１のスペースを有効に利用することが可能である。
【００２０】
図２は、逆回転させた場合の収容状態について詳細に示す図であり、図２（ａ）は一方向回転時の回収容器２１内の廃トナー２３の収容状態を示し、図２（ｂ）に逆回転させることによる収容状態の変化を示す。また、回転軸２５には、回転駆動する駆動制御装置２７が、画像形成装置本体側に設けられている。
【００２１】
図のように、図２（ａ）に示す、スクリュー部材２４の一方向ａの回転では、回収容器２１の片側に偏って堆積する廃トナーが生じる。しかしながら、図２（ｂ）に示すのように逆回転させて廃トナー２３の搬送方向を逆向きｃにすると、片側に偏って堆積していた廃トナーが逆方向に運ばれて小さくなる。
【００２２】
本実施の形態では、一方向に搬送するスクリュー部材２４を示しているが、廃トナー２３の排出口２２の位置に合わせて２方向以上に搬送する形状のスクリュー部材２４でも、逆回転にすることにより、回収容器２１の収容効率を向上させることができる。そのほかスクリュー部材２４の形状例として例えば、中央部で搬送方向が逆になる形状、端部寄りの箇所で搬送方向が逆になる形状、２箇所で搬送方向が違う形状（中央部は中央に搬送、端部は各端部に搬送）等を逆回転とすることで同様の効果が得られる。
【００２３】
図３は、中央部で搬送方向が逆になる形状を有するスクリュー部材２４を示す。図示するように、スクリュー部材２４は中央で分かれた前部２４ａと後部２４ｂとがあり、互いに回転方向が逆である。このスクリュー部材２４では、図３（ａ）に示すように、まず、廃トナー２３によって搬送され、両端部に廃トナーが堆積していき、中央部での堆積量は両端部に比べ少なくなる。ところが、スクリュー部材２４の回転方向を逆回転にすることによって、両端部の堆積が崩されて中央部に集まり、全体として均等に堆積するようになる。
【００２４】
以上のように、スクリュー部材２４により拡散することで、回収容器２１内の廃トナーの偏った堆積状態を崩すことが可能である。しかしながら、廃トナーの排出口２２の位置やスクリュー部材２４の回転タイミング等により偏りが生じてしまう。そこで、本実施形態では、廃トナー量の検知を行い、スクリュー部材２４の回転方向を切り替えることにより、回収容器２１内の廃トナーの拡散はもちろんのこと、堆積の偏りをさらに分散する。
【００２５】
（実施形態１）
図４は、本発明の実施形態における、スクリュー部材２４の回転方向を切り替えるタイミングに関するものである。本実施形態では、廃トナー量を回転部材にかかるトルク量によって検知する。すなわち、スクリュー部材２４は、駆動制御装置２７のモータにより一定のトルク値で回転しているが、回収容器２１内の廃トナー２３の堆積に伴って、スクリュー部材２４の回転に対する抵抗が大きくなり、トルクが上昇する。そこで、図４（ａ）のように、上記モータのトルクを電流値として検出し、設定トルクの閾値に達した際に、収容された廃トナー２３が一定量堆積したものとして、図４（ｂ）のように正回転から逆回転に切り替える。
【００２６】
図５は、トルク量とその値によるタイミングでスクリュー部材２４の回転方向切り替えた時の廃トナー２３の堆積状態の変化を示す図である。片側堆積によりデッドスペースが発生するが、それに伴ってトルクが大きくなり、設定閾値に達する。ここで、回転方向が切り替えられることで、廃トナーが均され、再びトルク値が小さくなる。これを繰り返すことで、最終的に表面が平らになる。
【００２７】
図６は、トルク検知を正確に行うための回転部材の形状の一例を示す図である。すなわち、廃トナー２３の堆積によるトルク上昇を検出するため、スクリュー部材２４の両端部寄りに回転方向に対する面部材２８を設けて、廃トナーを攪拌する際の抵抗を大きくし、トルク上昇を検出しやすい形状としている。
【００２８】
上記面部材２８の形状としては、図６（ａ）〜（ｄ）のように、矩形板状、円板状、三角形板状、台形板状等、形状は問わない。また、面部材２８の大きさ（幅、高さ、厚み）も問わない。これらの面部材２８は、羽根状に回転軸２５に取り付けられる。尚、図３のように、搬送方向を変える形状のスクリュー部材２４の場合は、その形状や廃トナーの入口に応じて面部材２８を取り付ける位置を適宜設定する。
【００２９】
（実施形態２）
図７は、本発明の別の実施形態における廃トナー回収容器である。回収容器２１上部に光センサ２９を設け、その発光部２９ａと受光部２９ｂにより、堆積した廃トナー２３が一定高さに達し、一定時間以上センサ光が遮断されたとき、スクリュー部材２４の回転方向を切り替える。尚、光センサ２９の取り付け箇所、センサ数は、スクリュー部材２４の形状、受入口２２の位置に応じて適宜変更する必要がある。
【００３０】
（実施形態３）
本発明の別の実施形態においては、さらに廃トナー回収容器に満杯状態を検知するための時間計測手段を設ける。図８は、トルク検知により回収容器内の回転部材を逆回転させ、回転切り替え間隔を時間計測したときのチャート図である。逆回転となるまでのモータ回転時間Ｔｎが、設定時間Ｔ０より小さくなった場合に、回収容器内の廃トナーが満杯であると判断する。
【００３１】
すなわち、時間が経つにつれ、回収容器２１内には廃トナー２３が蓄えられていくため、逆回転となるまでの時間ｔｎは徐々に短い間隔となっていく。回収容器２１内の廃トナー収容量が満杯に近づけば、一方の堆積で逆回転となっても、他方にも堆積量が多くなり、すぐに回転方向が切り替わってしまう。そこで満杯と判断する切り替わり時間Ｔ０を設定しておけば、満杯を検出することが可能となる。
【００３２】
（実施形態４）
本実施形態では、印刷枚数を計測する手段を設け、スクリュー部材２４の切り替わり時間の間隔が短くなったことを検知する。累積印刷枚数が多くなるにつれて回収容器２１内には廃トナー２３が蓄えられていくため、回収容器内の廃トナー収容量が満杯に近づけば、一方の堆積で逆回転となっても、他方にも堆積量が多くなり、すぐに回転方向が切り替わってしまう。図９に示すように、スクリュー部材２４が逆回転するまでの画像形成装置の印刷枚数ｘｎは、逆回転となるまでの印刷枚数は徐々に少なくなっていくため、印刷枚数が設定印刷枚数Ｘ０より小さく、ｘｎ＜Ｘ０となったとき、回収容器２１内の廃トナー２３が満杯であると判断するものである。
【００３３】
尚、実施形態３、４では、トルク検出により回転方向の切り替えを示しているが、図７の光センサ２８を用いた回転方向の切り替えでもよい。
【００３４】
（実施形態５）
回収容器２１は、画像形成装置本体、又はプロセスカートリッジに対して着脱自在に装着されるが、本実施形態は、回収容器２１が装着（セット）されているか否か、及び不具合を検出するものである。
【００３５】
図１０において、Ｎ１を回収容器２１が未セットのときの駆動制御装置２７におけるモータのトルク値、Ｎ０を回収容器２１が空の状態でセットされたときのトルク値、Ｎ２をスクリュー部材２４の回転方向を切り替えるときの設定トルク値、Ｎを現在のトルク値とし、Ｎ１＜Ｎ０＜Ｎ２とする。
【００３６】
Ｎ＜Ｎ１のときは、回収容器２１が未セット状態、又はスクリュー部材２４と本体側の駆動制御装置２７とが正常に連結されていない不具合状態であり、駆動制御装置２７における回転トルクは回収容器２１が空の時より小さい値となる。このとき回収容器２１のセット不良と判断し、画像形成装置のコピー動作を行えないようにする。
【００３７】
Ｎ＞Ｎ１のときは、回収容器２１がセット状態で、スクリュー部材２４と駆動制御装置２７とが正常に連結されているため、回転トルクが正常の値となる。このとき回収容器２１セット状態と判断し、コピー動作を行えるようにする。
【００３８】
本実施形態によれば、回収容器２１のセットの有無や不具合等を、図４に示すトルク検出による回転方向切り替えで用いたトルク検出手段を兼用して検出することができる。このため別機構を設けて検出する必要がなく、部品点数を削減でき、安価でシンプルな構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】廃トナー回収装置における廃トナーの収容状態を示す図である。
【図２】回転部材の逆回転による収容状態を示す構成図である。
【図３】スクリュー部材の一例を示す構成図である。
【図４】本発明の実施形態によるスクリュー部材の回転方向切り替えを示すタイミングチャートである。
【図５】回転方向切替時の回収容器内の廃トナー堆積状態の変化を示す構成図である。
【図６】本発明の実施形態によるスクリュー部材の形状を示す構成図である。
【図７】本発明の実施形態による光センサを用いた場合を示す構成図である。
【図８】本発明の実施形態による回転方向切り替わり時間による制御を示すタイミングチャートである。
【図９】本発明の実施形態による回転方向切り替わり時の印刷枚数による制御を示すタイミングチャートである。
【図１０】本発明の実施形態におけるトルク検出による回収容器のセット検出を示す回転方向切り替わり時間による制御を示すタイミングチャートである。
【図１１】本発明による廃トナー搬送装置が適用されるタンデム型画像形成装置を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４０】
２１    回収容器
２２    受入口
２３    廃トナー
２４    スクリュー部材
２５    回転軸
２６    デッドスペース
２７    駆動制御装置
２８    面部材
２９    光センサ
【図１】
2009217078.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2009217078.tif 000008
【図７】
2009217078.tif 000009
【図８】
2009217078.tif 000010
【図９】
2009217078.tif 000011
【図１０】
2009217078.tif 000012
【図１１】
2009217078.tif 000013