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発明の名称 画像形成装置及びプロセスカートリッジ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−3592(P2007−3592A)
公開日 平成19年1月11日(2007.1.11)
出願番号 特願2005−180562(P2005−180562)
出願日 平成17年6月21日(2005.6.21)
代理人 【識別番号】100091867
【弁理士】
【氏名又は名称】藤田 アキラ
発明者 古口茂和 / 根本栄治 / 野口行男 / 中川日出男 / 共田浩昭
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。
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




 

 


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