JP4617729B2 - 粉体収容装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、電子写真複写機やレーザビームプリンタ等の画像形成装置において廃トナー等の粉体物を受け入れて収容するための粉体収容装置に係り、特に、粉体を受け入れた回収容器の満杯状態を正確に検知するための提案に関するものである。

特開２００２−３４１７１０号公報

電子写真方式、静電記録方式等を利用したプリンタ、複写機、ファクシミリ、複合機等に代表される画像形成装置においては、感光体等の像担持体上に画像情報に応じて形成する静電潜像を粉体の現像剤（トナーのみからなる一成分現像剤やトナーとキャリアからなる二成分現像剤）により現像してトナー像とした後、そのトナー像を記録紙等の記録媒体に直接又は中間転写体を介して転写するとともに加熱加圧して定着させることにより、画像形成が行われている。

このような現像剤を取り扱う画像形成装置においては、例えば、その像担持体や中間転写体に転写されず残留付着する不要な現像剤（主にトナー）が発生するため、かかる不要な現像剤をクリーニング装置により除去して回収するとともに、その回収した不要な現像剤を粉体収容装置で回収している。

この粉体収容装置としては、その回収した不要な現像剤を直ちに又は現像剤搬送装置により搬送した後に受け入れて収容する回収容器を備え、その回収容器の内部が現像剤で満杯になったことを検知する検知手段を設けたものが知られている。そして、前記検知手段により回収容器が現像剤で満杯（収容上限量）になったことが検知されると、その結果をユーザ等に知らせ、その回収容器に収容した現像剤の処分や新しい回収容器への交換などの必要な処理作業を行うことを促すようにしている。

従来、前記検知手段としては、回収容器内の収容空間における現像剤の堆積レベルを光学センサによって直接的に検出するように構成したものが知られている。具体的には、回収容器の側面上部に矩形状の検知窓部を突設し、この検知窓部内の検知空間に現像剤が入り込んだか否かをフォトセンサ等の光学式検知手段で検知するようになっている。回収容器内の収容空間に堆積した現像剤の最上位レベルが検知窓部に到達すると、収容空間内の現像剤が検知窓部内の検知空間に入り込むことから、前記フォトセンサの光路が遮られ、センサの出力信号の変化によって現像剤が検知窓部のレベルにまで堆積したか否かを把握することができる。

しかし、回収容器内の収容空間と検知窓部内の検知空間とが何ら仕切られることなく連続していることから、回収容器内に落下投入される粉体状の現像剤が舞い上がって飛散すると、かかる現像剤が検知窓部の壁に付着してしまい、検知窓部の透過光量が低下することから、収容空間は未だ満杯でないにもかかわらず、センサの出力信号が変化してしまい、満杯であると誤検知してしまうことがある。また、回収容器内に現像剤が検知窓部に片寄った状態で堆積されてしまうと、収容空間の反対側では依然として低い堆積レベルであるにもかかわらず、現像剤が検知空間に入り込んでしまい、センサの出力信号が変化して、満杯であると誤検知してしまうことがある

一方、特開２００２−３４１７１０号公報に開示される粉体収容装置では、前記容器の収容空間と検知空間との間に仕切り部材を設け、収容空間が回収した現像剤で満杯になった際に、収容空間内の現像剤が前記仕切り部材を押し退けて検知空間内に侵入するように構成している。このように構成すると、収容空間内の現像剤の堆積量が増加し、仕切り部材に対して堆積した現像剤から圧力が作用しないかぎり、収容空間内の現像剤が検知空間に侵入することはないので、前述したような飛散現像剤の検知窓部に対する付着や、偏った堆積による現像剤の検知空間への侵入を防止することができ、回収容器が満杯であるか否かを誤検知することを防止することができる。

しかし、このように仕切り壁を設けた構造だと、何らかの理由で回収容器に衝撃が作用すると、収容空間が満杯になっていないにもかかわらず、収容空間内の現像剤が仕切り部材を押し退けて検知空間に侵入してしまうこともあり、また、現像剤が一旦検知空間に侵入してしまうと、それを元に戻すことはできないといった不具合がある。

特に、近年の小型化された画像形成装置では、装置内スペースを最小限に抑える目的から、前記回収容器を画像形成装置に対して単独で着脱できるように構成せず、例えば消耗交換品である転写ロールのユニットに対して着脱するように構成している場合もある。すなわち、回収容器の交換のためには、先ず転写ロールユニットを画像形成装置から取り外し、この後に該転写ロールユニットから回収容器を取り外すことが必要となる。このため、紙詰まりの除去や転写ロールの交換等を目的として転写ロールユニットを画像形成装置から取り外すと、回収容器の交換は不必要なのに、転写ロールユニットの取り外し、再装着の際の衝撃が回収容器に作用してしまい、前述の如く、収容空間内の現像剤が仕切り部材を押し退けて検知空間に入り込んでしまい、結果的に回収容器が満杯であると誤検知されてしまう不都合が想定された。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、収容空間内の粉体の堆積量がある程度のレベルに達するまでは回収容器の満杯を誤検知することがなく、また、他のユニットの交換などに起因して回収容器に衝撃が作用した場合であっても、満杯か否かを誤検知することがなく、回収容器の満杯検知を高い信頼性で行うことが可能な粉体収容装置を提供することにある。

前記目的を達成する本発明の粉体収容装置は、受け入れた粉体が堆積する収容空間を備えた回収容器と、この回収容器に設けられ、前記収容空間と連続して該収容空間内に堆積した粉体が侵入する検知空間を形成する検知窓部と、前記検知空間内に侵入した粉体を定期的に前記収容空間へ掻き出す除去部材と、この検知空間の内部に粉体が存在することを前記検知窓部を通して検知する検知手段とから構成される。

回収容器の収容空間に粉体が堆積してくると、かかる粉体は収容空間と連続する検知空間に侵入し、検知手段が検知窓部を通して検知空間内の粉体の有無を検知することになる。しかし、検知空間内に侵入した粉体を定期的に収容空間に掻き出す除去部材が設けられていることから、収容空間内の粉体の堆積量がさほど多くなく、検知空間に流動した粉体が僅かな場合には、前記除去部材が検知空間内の粉体を掻き出すことにより、検知手段は検知空間内に粉体が存在しないと判断することができる。また、何らかの理由により回収容器が動かされ、一時的に粉体が検知空間に侵入したような場合であっても、前記除去手段がそれらの粉体を検知空間から掻き出すことから、検知手段が検知空間内に粉体が存在すると誤検知をすることがない。更に、収容空間内で舞い上がった粉体が検知空間内で検知窓部の内側に付着したような場合も、前記除去部材が検知空間内の粉体を掻き出す際に窓部の内側を拭うことから、検知手段が検知空間内に粉体が存在すると誤検知をすることがない。

そして、収容空間内の粉体の堆積量が多くなり、検知空間の高さと同じかそれよりも高くなってくると、除去部材が検知空間内の粉体を掻き出しても、直ぐに粉体が収容空間から検知空間に流れ込むこととなり、その結果として検知手段が検知空間内の粉体を検知することになる。これにより、収容空間の所定のレベルにまで粉体が堆積したと判断することができる。

このような本発明によれば、収容空間内の粉体の堆積量がある程度のレベルに達するまでは回収容器の満杯を誤検知することがなく、また、転写ロールユニット等の他のユニットの交換などに起因して回収容器に衝撃が作用した場合であっても、満杯か否かを誤検知することがなく、回収容器の満杯検知を高い信頼性で行うことが可能となる。

以下に、添付図面を参照しながら本発明の粉体収容装置を詳細に説明する。
図１は本発明の粉体収容装置を廃棄現像剤の回収装置に適用したフルカラーレーザビームプリンタの概略構成を示すものである。

このフルカラープリンタは、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢｋ用の各感光体ドラム１１，１２，１３，１４と、これら感光体ドラム１１〜１４ に接触する一次帯電用の帯電ロール２１，２２，２３，２４と、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢｋの各色のレーザ光３１，３２，３３，３４を照射する図示しないレーザ光学ユニットと、現像器４１，４２，４３，４４と、前記４つの感光体ドラム１１〜１４のうちの２つの感光体ドラム１１，１２に接触する第１の一次中間転写ドラム５１及び他の２つの感光体ドラム１３，１４に接触する第２の一次中間転写ドラム５２と、前記第１、第２の一次中間転写ドラム５１，５２に接触する二次中間転写ドラム５３と、この二次中間転写ドラム５３に接触する最終転写ロール６０とで、その主要部が構成されている。

これらの構成のうち、各感光体ドラム１１〜１４、帯電ロール２１〜２４、現像器４１〜４４、第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２及び二次中間転写ドラム５３は単一の画像形成ユニット１として一体化されており、例えば感光体ドラムの劣化等によって画像品質が低下する場合等には、この画像形成ユニット１をそのまま交換するようになっている。

感光体ドラム１１，１２，１３，１４は、共通の接平面Ｍを有するように一定の間隔をおいて配置されている。また、第１の一次中間転写ドラム５１及び第２の一次中間転写ドラム５２は、各回転軸が該感光体ドラム１１〜１４軸に対し平行かつ所定の対象面を境界とした面対象の関係にあるように配置されている。さらに、二次中間転写ドラム５３は、該感光体ドラム１１〜１４と回転軸が平行であるように配置されている。

フルカラー画像を形成する場合、各色毎の画像情報に応じた信号は、図示外の画像処理ユニットによりラスタライジングされてレーザ光学ユニット（図示せ ず）に入力される。このレーザ光学ユニットでは、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢｋの各色のレーザ光３１〜３４が変調され、対応する色の感光体ドラム１１〜１４に照射される。

前記各感光体ドラム１１〜１４の周囲では、周知の電子写真方式による各色毎の画像形成プロセスが行なわれる。まず、前記感光体ドラム１１〜１４としてはＯＰＣ感光体を用いた感光体ドラムが用いられ、これらの感光体ドラム１１〜１４の表面は約−８００ＶのＤＣ電圧を印加した帯電ロール１２，２２，３２，４２によって、例えば約−３００Ｖ程度に一様に帯電される。

このようにして一様な表面電位を具備した感光体ドラム１１〜１４の表面には、各色毎の入力画像情報に応じて変調されたレーザ光３１〜３４が前記レーザ光学ユニットから照射され、各所色の画像情報に対応した静電潜像が所定のタイミングで形成される。レーザ光学ユニットで静電潜像が書き込まれることにより、感光体ドラム１１〜１４上の画像露光部の表面電位は−６０Ｖ以下程度にまで除電される。

また、前記感光体ドラム１１〜１４の表面に形成されたイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫの各色に対応した静電潜像は、対応する色の現像器４１〜４４によって現像され、感光体ドラム１１〜１４上にイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢｋの各色のトナー像として可視化される。各現像器４１〜４４には、それぞれ色の異なったイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢｋ色のトナー及びキャリアからなる現像剤が充填されており、静電潜像の現像によってトナーが消費されると、トナーの混合比率が現像器内の現像剤よりも高い現像剤が図示外の補給装置から補給される一方、経時的な使用によって劣化したキャリアが図示外の廃棄ボックス内に排出され、トナーの補給とキャリアの入れ換えを逐次行うようになっている。

現像器内の現像剤は現像ロール４０１に磁気吸引されてブラシ状の穂を形成し、この穂が現像ロールの回転に伴って感光体ドラム１１〜１４と接触する。この現像ロール４０１と感光体ドラムとの間にＡＣ＋ＤＣの現像バイアス電圧を印加することにより、現像ロール４０１上のトナーが感光体ドラム１１〜１４上に形成された静電潜像を現像し、トナー像が形成される。

次に、前記各感光体ドラム１１〜１４上に形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム５１及び第２の一次中間転写ドラム５２上に、静電的に一次転写される。感光体ドラム１１，１２上に形成されたイエロー（Ｙ）及びマゼンタ（Ｍ）色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム５１上に、感光体ドラム１３，１４上に形成されたシアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）色のトナー像は、第２の一次中間転写ドラム５２上に、それぞれ転写される。感光体ドラム１１，１２，１３，１４に対する静電潜像の書き込み開始タイミングを各色毎にずらすことにより、第１の一次中間転写ドラム５１上では一次転写されたイエロー（Ｙ）とマゼンタ（Ｍ）のトナー像が適切に重ね合わされた二重色像が形成され、また、第２の一次中間転写ドラム５２上にもシアン（Ｃ）とブラック（Ｋ）のトナー像が適切に重ね合わされた二重色像が形成される。前記第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２上に感光体ドラム１１〜１４からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、＋２５０〜５００Ｖ程度である。

この後、第１、第２の一次中間転写ドラム５１，５２上に形成された二重色のトナー像は、二次中間転写ドラム５３上に静電的に二次転写される。従って、二次中間転写ドラム５３上には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色が重なった最終的なトナー像が形成されることになる。この二次中間転写ドラム５３上へ第１及び第２の一次中間転写ドラム５１，５２からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、＋６００〜１２００Ｖ程度である。

最後に、前記二次中間転写ドラム５３上に形成された四重色のトナー像は、最終転写ロール６０によって、用紙搬送路Ｐを通る用紙に三次転写される。この用紙は、不図示の紙送り工程を経て用紙搬送ロール９０を通過し、二次中間転写ドラム５３と最終転写ロール６０のニップ部に送り込まれる。この最終転写工程の後、用紙上に形成された最終的なトナー像は、定着器７０によって定着され、一連の画像形成プロセスが完了する。

このように構成された本実施例のレーザビームプリンタでは、各感光体ドラム１１〜１４及び一次中間転写ドラム５１，５２に対してクリーニング装置が配置されている。

先ず、感光体ドラム１１に対して配置されたクリーニング装置は、金属製回転軸の周囲に導電性の摺擦毛が起立したリフレッシャブラシ２１５を備えており、帯電ロール２１に対するトナーの付着を防止するため、感光体ドラム１１の回転方向に関して帯電ロール２１の上流側に位置している。また、このリフレッシャブラシ２１５にはクリーニングバイアスが印加されりており、各転写部位において極性反転したトナーを感光体ドラム１１の表面から一時的に回収し、後述するクリーニングモードが開始される迄の間、かかるトナーを保持するようになっている。すなわち、トナーは現像器４１内において（−）極性に帯電しており、各転写行程においては、トナー像がより電位の高い方向へ向けて転写されていくことになる。しかし、かかるトナー像が各転写工程の転写部位を繰り返し通過する際、パッシェン放電や電荷注入により、（−）帯電しているトナーの一部が逆極性、すなわち（＋）極性に反転して帯電してしまうことがあり、このように極性反転したトナーは次工程へ転写されず、上流側へ逆流していくことになる。そして、最終的には感光体ドラム１１へ転移し、ひいては帯電ロール２１に付着することになる。前記リフレッシャブラシ２１５はこのような極性反転したトナーを帯電ロール２１の手前で捕え、帯電ロール２１に対する付着を防止するために設けられている。従って、トナー像の作像時においては、感光体ドラム１１の表面電位−３００Ｖよりも低い電位である−４００Ｖが前記リフレッシャブラシ２１５に印加されている。また、このリフレッシャブラシ２１５には何ら駆動手段が設けられておらず、かかるリフレッシャブラシ２１５は摺擦毛と感光体ドラム１１との間に作用する摩擦力によって感光体ドラム１１の回転に連れ回っている。

尚、以上の説明では感光体ドラム１１に対して設けられたリフレッシャブラシ２１５について説明したが、他の感光体ドラム１２〜１４に対しても同じ構造のリフレッシャブラシ２１６，２１７，２１８が設けられている。

一方、一次中間転写ドラム５１，５２に対しては、やはり金属製回転軸の周囲に導電性の摺擦毛が起立した第１ブラシロール２２０，２２１が夫々配置されている。これらの第１ブラシロール２２０は二次転写の終了後に一次中間転写ドラム５１の表面に残留したトナーを感光体ドラム１２の手前側でブロックする位置に、第１ブラシロール２２１は二次転写の終了後に一次中間転写ドラム５２の表面に残留したトナーを感光体ドラム１４の手前側でブロックする値に夫々配置されている。

また、これら第１ブラシロール２２０，２２１にはクリーニングバイアスが印加されているが、その極性はリフレッシャブラシ２１５に印加されていたものと逆極性である。一次転写では各感光体ドラムが１色のトナー像のみを一次中間転写ドラム５１，５２に転写していることから、転写効率をある程度高めに設定することができ、残留トナーを敢えて回収するクリーニング装置を設けずとも、作像上は大きな支承は生じず、また、各現像器４１〜４４において混色が発生することもない。しかし、二次転写では互いに重なり合った２色分のトナー像を二次中間転写ドラム５３へ転写するので、転写されずに一次中間転写ドラム５１，５２に残留するトナーも多く、かかる残留トナーをクリーニング装置で回収しない場合には、次に転写されるトナー像にゴーストが発生してまうからである。このため、（−）極性に帯電している残留トナーが一次中間転写ドラム５１，５２から第１ブラシロール２２０，２２１へ静電的に転移してくるよう、かかる第１ブラシロール２２０，２２１には一次中間転写ドラム５１，５２の表面電位よりも高いクリーニングバイアス（例えば、＋６００Ｖ）が印加されている。もちろん、温度及び湿度といった雰囲気環境が変動し、一次中間転写ドラム５１，５２の表面電位が変動すれば、第１ブラシロール２０，２２１と一次中間転写ドラム５１，５２との間の電位差を確保するため、クリーニングバイアスも変動させる必要が生じる。また、これら第１ブラシロール２２０，２２１にも何ら駆動手段が設けられておらず、リフレッシャブラシ２１５と同様、摺擦毛と一次中間転写ドラム５１，５２との間に作用する摩擦力によって一次中間転写ドラム５１，５２の回転に連れ回っている。

また、二次中間転写ドラム５３に対しても三次転写で残留したトナーを除去するための第２ブラシロール２３０が配置されている。前記第１ブラシロール２２０，２２１やリフレッシャブラシ２１５〜２１８と異なり、この第２ブラシロール２３０は図示外のモータによって二次中間転写ドラム５３の回転方向と対向する方向へ回転駆動されている。これは、４色のトナー像を記録シートＰに一括転写する三次転写では二次中間転写ドラム５３に残留するトナーが多く、譬えクリーニングバイアスを印加しても、ブラシロール２３０を従動回転させただけでは残留トナーを捕獲しきれないからである。特に、ＯＨＰ用シート等の高抵抗の記録シートに対してトナー像の三次転写を行う場合には、二次中間転写ドラム５３と転写ロール６０との間に所定の大きさの転写電流を得るため、かかる転写ロール６０に対してより大きな転写バイアスを印加する必要があり、トナーは極性反転はしないまでもその帯電量が弱まってしまい、記録シートに転写されずに二次中間転写ドラム５３上の残留トナーとなってしまう量も多い。

この第２ブラシロール２３０にもクリーニングバイアスが印加されているが、三次転写で発生した残留トナーを二次中間転写ドラム５３の表面から除去するという目的上、その極性は第１ブラシロール２２０，２２１に印加されていたものと同じである。すなわち、（−）極性に帯電している残留トナーが二次中間転写ドラム５３から第２ブラシロール２３０へ静電的に転移してくるよう、かかる第２ブラシロール２３０には二次中間転写ドラム５３の表面電位よりも高いクリーニングバイアス（例えば、＋１０８０Ｖ）が印加されている。

前記リフレッシャブラシ２１５〜２１８、第１ブラシロール２２０，２２１、及び第２ブラシロール２３０は夫々対向する感光体ドラム１１〜１４、一次中間転写ドラム５１，５２、二次中間転写ドラム５３からトナーを捕獲するものの、捕獲したトナーを排出するための機械的構成を何ら具備していない。従って、トナー像が繰り返し形成されると、捕獲したトナーが各ブラシロールの摺擦毛の間から溢れ出てしまうことになる。そこで、本実施例のプリンタでは、各ブラシロールによって捕獲されたトナーを回収するため、印字動作前、印字動作後、連続印字時の所定枚数毎など、ある所定のタイミングで以下のようなクリーニング動作を行ない、各ブラシロールによって一時的に捕獲されていたトナーを転写ロール６０に対して設けた粉体収容装置８０で回収するようにしている。

このクリーニング動作においては、先ず、帯電ロール２１〜２４、リフレッシャブラシ２１５〜２１８、感光体ドラム１１〜１４、一次中間転写ドラム５１，５２、二次中間転写ドラム５３、最終転写ロール６０に対し、最終転写ロール６０が最もマイナス電位が高くなるように、順々に電位勾配をつけた電圧を印加し、これによって印字動作中にリフレッシャブラシ２１５〜２１８に回収保持された逆極性の（＋）帯電トナーを、最終転写ロール６０まで順々に転移させ、最終転写ロール６０に接触して設けた粉体収容装置８０によって回収するように構成されている。この粉体収容装置８０ではシリコンゴム等の弾性体からなるクリーニングブレード８０１が転写ロール６０の周面に接しており、転写ロール６０に転移したトナーを該クリーニングブレード８０１によって削ぎ落とし、装置内に回収するようになっている。従って、このようなクリーニング動作が開始されると、リフレッシャブラシ２１５〜２１８に一時的に保持されていた （＋）帯電トナーは感光体ドラム１１〜１４上に吐き出され、リフレッシャブラシ２１５〜２１８は清浄な状態に復帰することになる。

また、このようにして（＋）帯電トナーのクリーニングが終了すると、トナー像の作像時と同じ電位が帯電ロール２１〜２４、感光体ドラム１１〜１４、一次中間転写ドラム５１，５２、二次中間転写ドラム５３、最終転写ロール６０に与えられる一方、第１ブラシロール及び第２ブラシロールには作像時と逆極性の電位が与えられ、今度は第１ブラシーロール２２０，２２１及び第２ブラシロール２３０に付着している（−）帯電トナーのクリーニングが行われる。すなわち、第１ブラシロール２２０，２２１及び第２ブラシロール２３０に対して作像時と逆極性の電位を与えることにより、これらブラシロールに保持されていた（−）帯電トナーは一次中間転写ドラム５１，５２及び二次中間転写ドラム５３上に吐き出され、通常のトナー像の転写と同様に二次中間転写ドラム５３を経由して最終転写ロール６０へ到達し、クリーニングブレード８０１によって最終転写ロール６０の表面から掻き落とされて粉体収容装置８０に回収される。

このようなクリーニング動作を定期的に実行することにより、第１及び第２ブラシロールに捕獲されていたトナーはいずれの極性のものも粉体収容装置８０によって回収され、これらブラシロールの清浄化が図られることになる。

図２は前記粉体収容装置８０を示す断面図である。
この粉体収容装置８０は、略矩形状に形成されると共に内部にトナーや紙粉等（以下、「トナー等」という）の収容空間８１を備えた回収容器８２と、この回収容器８２内に堆積したトナー等１０を収容空間内で分散させて均すアジテータ８３と、前記収容空間８１のトナー等１０の堆積レベルが所定のレベルにまで達したことを検知する検知手段８４とを備えている。

前記回収容器８２は前記最終転写ロール６０を搭載した転写ロールユニットに対して着脱自在であり、転写ロールユニットをプリンタ筐体から取り外すと、回収容器８２も転写ロールユニットと共にプリンタ筐体から取り出されるように構成されている。従って、回収容器８２の収容空間８１がトナー等１０で満杯となった場合には、先ずは転写ロールユニットをプリンタ筐体から取り外し、この後に満杯になった回収容器８２を転写ロールユニットから取り外し、これと交換で新たな回収容器８２を転写ロールユニットに装着した後に、かかる転写ロールユニットをプリンタ筐体にセットするようになっている。

図２に示すように、前記クリーニングブレード８０１はホルダ８５を介して回収容器８２の一方の側壁に固定されており、回収容器８２を前述の如く画像形成ユニットに対して正しく装着すると、クリーニングブレード８０１の先端エッジが最終転写ロール６０の表面に対して所定の角度で突き当てられるようになっている。また、回収容器８２の他方の側壁にはクリーニングブレード８０１の先端と対向するようにして可撓性のある樹脂製のシールフィルム８０２が固定されており、このシールフィルム８０２は最終転写ロール６０の表面に摺接している。従って、クリーニングブレード８０１及びシールフイルム８０２は回収容器８２の収容空間８１の蓋として機能しており、収容空間８１内に落下したトナー等１０が外部に漏れ出すのを防止している。

図３は回収容器８２の構造を示す斜視図である。前記アジテータ８３は金属製の線材を折り曲げて形成されており、その回転軸は前記最終ロール６０の軸方向と平行に設けられている。アジテータ８３の回転軸の一端にはギヤ８６が設けられており、回収容器８２を転写ロールユニットに装着すると、前記ギヤ８６が最終転写ロール６０の回転軸に設けられたギヤと噛み合い、最終転写ロール６０の回転に同期してアジテータ８３が回転するようになっている。クリーニングブレード８０１によって最終転写ロール６０の表面から掻き落とされたトナー等１０は、かかるクリーニングブレード８０１の先端の直下で山を形成しながら回収容器８２の収容空間８１内に堆積するが、前記アジテータ８３を回転させることでこの山の形成を抑え、収容空間８１内におけるトナー等１０を略均一なレベルで堆積させることができるようになっている。

また、回収容器８２の側壁には透明な検知窓部８７が突設されており、この検知窓部８７の内側の検知空間８８は前記収容空間８１と連続している。従って、回収容器８２の収容空間８１内に最終転写ロール６０から掻き落としたトナー等１０が次第に堆積し、その堆積レベルが上昇してくると、収容空間８１内のトナー等１０が検知窓部８７の内側の検知空間８８内に入り込むようになっている。また、この検知窓部８７はアジテータ８３の回転軸と略同一の高さに設けられている。

回収容器８２を転写ロールユニットに装着すると共に、転写ロールユニットをプリンタ筐体に装着すると、図４に示すように、回収容器８２の検知窓部８７に対して光学センサ８９が位置決めされるようになっている。この光学センサ８９は発光素子８９ａと受光素子８９ｂを備えたフォトセンサであり、互いに対向する発光素子８９ａと受光素子８９ｂとの間に検知窓部８７が入り込むようになっている。このため、回収容器８２の収容空間８１内に堆積したトナー等１０が前記検知空間８８内に入り込むと、発光素子８９ａと受光素子８９ｂとの間の光路が遮られ、光学センサ８９の出力信号のオン／オフが変化し、検知空間８８内のトナー等１０の存在を把握することができるようになっている。

一方、前記アジテータ８３には検知窓部８７に対向する位置に可撓性を有する除去部材９０が取り付けられており、アジテータ８３の回転に伴って、この除去部材９０が検知空間８８内に入り込み、かかる検知空間８８に侵入したトナー等１０を収容空間８１へ掻き出すように構成されている。前記除去部材９０は例えば樹脂フイルム等のシート状物から形成されており、検知窓部８７の内側面に接触して撓み、ある程度の圧接力を発揮しながら検知窓部８７の内側面に付着したトナー等を拭うと共に、検知空間８８内のトナー等１０を収容空間８１へ掻きだすようになっている。

この除去部材９０はアジテータ８３の回転に伴って検知空間８８内に押し込まれて変形する先端部９１と、この先端部９１とアジテータ８３とを連結する支持部９２とから構成されており、これら先端部９１と支持部９２とは１枚のシート状物から形成されている。

図２に示すように、前記光学センサ８９の出力信号はマイクロコンピュータシステムから構成される検知判断部９３に入力される。この検知判断部９３では所定の時間間隔で光学センサ８９の出力信号を取り込み、前記アジテータ８３が１回転する間に、光学センサ８９の出力信号がオン出力された回数を計数する。例えば、アジテータ８３が１回転する間に光学センサ８９の出力信号を１２５回取り込み、そのうちのオン出力の回数を計数する。そして、この計数値が所定回数を超えた場合に、前記検知判断部９３は回収容器８２の収容空間８１がトナー等１０によって満杯になったと判断し、操作パネル内のディスプレイ等のユーザインターフェイスを通じて、回収容器８２の交換をプリンタユーザに促すようになっている。

図５は回収容器８２内におけるトナー等の堆積量を３段階に分けて模式的に示したものであり、図６は回収容器８２内のトナー等１０の堆積量に応じた光学センサ８９の出力信号のオン出力の回数とオフ出力の回数の比率を模式的に示したものである。収容空間８１内におけるトナー等１０の堆積レベルが図５中に実線で示すレベルＡの場合、収容空間８１内に堆積したトナー等１０は検知空間８８内の高さレベルに達していないことから、本来的には検知空間８８内にトナー等は存在せず、光学センサ８９の出力信号がオフからオンに変化することはない。もっとも、前記除去部材９０がアジテータ８３の１回転毎に検知窓部８７の内側面を拭い、その際に光学センサ８９が除去部材９０を検知することから、図６のレベルＡの例に示すように、定期的に光学センサ８９の出力信号がオフからオンに切り替わることになり、そのオン出力の回数はオフ出力の回数と比べて極めて少ない。

収容空間８１内のトナー等１０の堆積レベルが上昇し、図５中に破線で示すレベルＢに達すると、かかる高さレベルは検知窓部８７の高さにまで達していることから、収容空間８１内に堆積したトナー等は検知空間内に侵入する。このため、光学センサ８９の出力信号はオン出力の回数が増加してくる。しかし、前記除去部材９０が検知空間８８内のトナー等１０を定期的に収容空間８１へ掻き出しており、しかも収容空間８１内のトナー等１０の堆積レベルは検知窓部８７の高さレベルを完全に上回っている訳ではないから、除去部材９０が検知空間８８内のトナー等１０を掻き出した後、収容空間８１内のトナー等１０が直ちに検知空間８８に再度入り込んでしまうということもない。このため、図６のレベルＢの例に示すように、光学センサ８９のオン出力の回数はレベルＡの場合と比べて多くなるものの、オフ出力の回数に比べれば少ないものとなる。

一方、収容空間８１内のトナー等１０の堆積レベルが更に上昇し、図５中に一点鎖線で示すレベルＣに達すると、かかる高さレベルは検知窓部８７の上限を超える高さにまで達していることから、前記除去部材９０が検知空間８８内に侵入したトナー等１０を掻き出しても、除去部材９０の通過後、収容空間８１内のトナー等１０が直ちに検知空間８８に流れ込んでしまう。このため、図６のレベルＣの例に示すように、光学センサ８９の出力信号がオフとなるのは除去部材９０が検知空間８８を通過した直後の僅かな回数だけとなり、オン出力の回数がオフ出力の回数に比べて圧倒的に多くなる。

従って、前述の如く、アジテータ８３が１回転する間に複数回出力された光学センサ８９の出力信号を総て取り込み、そのうちのオン出力の回数を計数すれば、回収容器８２の収容空間８１がトナー等１０によって満杯になったか否かを判断することができる。また、アジテータ８３が１回転する間に出力される光学センサ８９の複数の出力信号のうち、オン出力の回数は収容空間８１内におけるトナー等１０の堆積レベルが高くなるにつれ増加することから、かかるオン出力の回数を計数すれば、収容空間８１内のトナーの堆積レベルをある程度まで正確に予測することができ、収容空間８１がトナー等１０によって満杯になる以前の段階でユーザに警告を発し、新しい回収容器８２を準備する猶予時間を与えることも可能となる。すなわち、光学センサ８９のオン出力の回数を２段階でチェックし、第１のチェック回数に達したならばユーザに新たな回収容器８２の準備を促し、第２のチェック回数に達したならば、回収容器８２内からトナー等１０が溢れ出るのを防止するため、プリント動作を禁止する。

また、光学センサ８９の出力信号を取り込む前記検知判断部９３は、光学センサ８９のオン出力の回数を計数するのではなく、出力信号の取り込み時間に対するオン出力の時間比を演算し、この時間比が所定の割合を超えた際に、回収容器８２の収容空間８１がトナー等１０で満杯になったと判断するようにしてもよい。図７は、収容空間８１内に堆積したトナー等１０の重量と光学センサ８９の出力信号のオン時間の比率との関係を示したグラフである。ここで、回収容器８２の収容空間８１の容量はトナー等１０の最大回収重量が１２０ｇとなるように設定されている。このグラフから明らかなように、トナー等１０の回収重量が増加するにつれ、光学センサ８９の出力信号のオン出力の時間比が増加しており、例えば、オン出力の時間比が５０％程度であれば、収容空間８１の７割程度にまで、オン出力の時間比が９０％程度であれば、収容空間８１の８割程度にまでトナー等１０が堆積していると判断することができる。

次に、検知窓部８７の形状と除去部材９０の先端形状について説明する。
図８は前記除去部材９０が検知空間８８内を通過する様子を上方から観察した概略図である。検知窓部８７が矩形状に形成されて回収容器８２から突設されていると、かかる検知窓部８７の側壁面、すなわち光学センサ８９の光路が横切る窓面（以下、「検知窓面」という）はアジテータ８３の回転軸と直交している。このため、検知空間８８に侵入したトナー等１０を前記除去部材９０によって排除するためには、かかる除去部材９０の先端部９１を検知空間８８の形状に合致した矩形状に形成しておく必要がある。すなわち、検知空間８８の断面形状と除去部材９０の先端部９１の形状が合致していれば、検知空間８８内のトナー等１０を効率よく収容空間８１へ排除することができる。

しかし、除去部材９０の先端部９１を検知空間８８の断面形状と同一形状に形成しておくと、アジテータ８３の軸方向に関して除去部材９０の取付位置に誤差が生じた場合に、除去部材９０と検知窓面との間に隙間が発生することになり、検知空間８８に侵入したトナー等１０を確実に排除することができないといった不都合が想定される。

そこで、図９に示すように、除去部材９０の先端部９１は矩形状に形成しつつつも、検知窓部８７をその水平断面が略三角形状となるように形成し、除去部材９０の先端部９１の両側辺（以下、「掻き取りエッジ」という）９１ａが検知窓面に確実に接触するように構成してやることが考えられる。図１０は、検知窓部８７をその水平断面が三角形状になるように形成する一方、除去部材９０の先端部９１を矩形状に形成した場合の、両者の大きさの関係を示した概略図である。検知窓面はアジテータ８３の軸方向に対して傾斜していることから、除去部材９０の先端部９１が三角形状の検知空間８８に対して十分に大きければ、除去部材９０の先端の両角部（図中に斜線で示す領域）が撓みながら検知窓面と接触することになり、除去部材９０と検知窓面との隙間を防止することが可能となる。そして、このように除去部材９０と検知窓面とを隙間なく接触させることができるのであれば、アジテータ８３の軸方向に関する除去部材９０の取付位置に誤差が含まれる場合であっても、検知空間８８に侵入したトナー等１０を確実に排除することが可能となる。

もっとも、除去部材９０は図中の斜線領域を検知窓面に対して引きずるようにして検知空間８８を通過することから、図１１（Ａ）に示すように、除去部材９０の掻き取りエッジ９１ａが検知窓面に対して寝てしまい、検知空間８８に侵入したトナー等１０を確実に掻き出すことは可能であるが、検知窓面に付着したトナー等１０を掻き落とす力は不足する傾向にある。

このため、図１２に示すように、除去部材９０の先端部９１についても検知空間８８と略同様な形状で、しかも検知空間８８よりも僅かに大きな形状に形成し、検知窓面に接触して撓む領域（図中の斜線領域）が僅かに生じるようにするとよい。例えば、除去部材９０の先端幅Ｗ１を検知窓部８７の突出端の幅Ｗ０よりも僅かに大きく設定する。除去部材９０の先端部９１をこのようなサイズに形成すれば、検知空間８８に押し込まれた除去部材９０の先端部９１は撓みながらも、図１１（Ｂ）に示すように、検知窓面と接触している掻き取りエッジ９１ａが該検知窓面に対して起立するようになり、検知窓面に付着したトナー等１０を掻き落とす能力を十分に発揮させることができる。

また、このときに除去部材９０の先端部９１の撓み変形を容易なものにするという観点からすれば、検知空間８８に押し込まれる先端部９１の幅Ｄ１に対して、かかる先端部をアジテータ８３と連結している支持部の幅Ｄ２を狭く形成するとよい。

また、除去部材９０の掻き取りエッジ９１ａが検知窓面に対して寝てしまうのを防止するという観点からすれば、図１３に示すように、除去部材９０の先端辺から支持部に向けてスリット９３を形成するのが好ましい。このようにスリット９３を形成すると、除去部材９０の先端部９１の変形が容易となり、先端部の９１両側に位置する掻き取りエッジ９１ａを対向する検知窓部８７に対して隙間なく接触させ、しかも検知窓面に対して掻き取りエッジ９１ａを立てることが可能となり、かかる検知窓部８７に付着したトナー等１０を確実に拭い取ることが可能となる。

前記除去部材９０としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等からなる樹脂フィルムを用いることができ、発明者らが検討した結果としては、かかるフィルムの厚さとしては５０〜１５０μｍが好適である。除去部材９０が過度に薄くなると、先端部９１があまりに容易に撓み過ぎ、検知窓面に対して十分な圧接力を発揮して掻き取りエッジ９１ａを押しつけることができず、トナー等１０の掻き取り効果が十分に発揮されなくなる。反面、除去部材９０が過度に厚くなると、先端部９１を検知空間８８へ押し込み難くなり、検知空間８８内のトナーなどを十分に排除することができなくなる他、アジテータ８３の回転トルクの増大や、除去部材９０が検知空間８８に出入りする際の騒音が大きくなってしまう。

一方、前記除去部材９０はアジテータ８３の回転軸に固定されており、除去部材９０の先端部９１はアジテータ８３の回転に伴って検知空間８８に押し込まれることから、除去部材９０の支持部９２が容易に撓んでしまうと、先端部９１が検知空間８８内に十分に押し込まれずに該検知空間８８を通過してしまい、検知空間８８内のトナー等１０を十分に排除することができなくなるおそれがある。また、経時的な使用によって除去部材９０の根元、すなわち支持部９２とアジテータ８３の接続部に永久歪みが発生してしまい、やはり先端部９１が検知空間８８内に十分に押し込まれずに該検知空間８８を通過してしまうおそれがある。

このため、除去部材９０の支持部９２は先端部９１に比べて撓みにくいことが必要であり、例えば図１４及び図１５に示すように、支持部９２については補強部材９４を貼り合わせる等して曲げ弾性率を高めるとよい。貼り合わせる補強部材９４は樹脂フィルムであっても良いしそれ以外の材質であってもよい。また、除去部材９０と同じ材質の樹脂フィルムであっても、異なる材質であっても差し支えない。補強部材９４の厚さは除去部材９０と同じであっても差し支えないが、支持部９２の剛性を高めるといった観点からすれば、除去部材９０そのものを形成しているフィルムよりも厚いものを用いるとよい。また、この補強部材９４は除去部材９０の先端部９１の撓み変形を阻害するものであってはならず、先端部９１の両側に位置する掻き取りエッジ９１ａが検知窓面に圧接して撓むことを考慮すると、支持部９２と先端部９１とが連続する付近では、前記補強部材９４が幅方向の中央のみ支持部９２の曲げ弾性率を高めるのが好ましく、補強部材９４の先端は幅方向の中央において突出した山形をなしているのが好ましい（図１４参照）。

また、発明者らが確認したところによれば、除去部材９０はアジテータ８３の回転に引きずられるようにして回転して、その先端部９１を検知空間８８へ押し込むように構成するのが好ましい。すなわち、図１６（Ａ）に示すように、除去部材９０はアジテータ８３の回転軸の半径方向に対して負の退避角θをもってアジテータ８３に取り付けられている。これとは逆に、前記除去部材９０がアジテータ８３の回転軸の半径方向に対して正の進行角ωをもって取り付けられている場合には、図１６（Ｂ）に示すように、除去部材９０の先端部９１が検知空間８８に対して突き刺さるように入り込むことから、経時的な使用によって前記先端部９１に亀裂が発生する等のトラブルが発生した。図１６（Ａ）に示すように、除去部材９０がアジテータ８３の回転に引きずられるようにして検知空間８８内に侵入する場合には、かかる検知空間８８に対する除去部材９０の先端部９１の侵入が比較的穏やかに行われ、経時的な使用に伴う亀裂が先端部に発生することはなかった。

一方、検知窓部８７の断面形状を前述の如く略三角形状とした場合には、図１７（Ａ）に示すように、光学センサ８９の発光素子８９ａから発せられた光が検知空間８８を横切って受光素子８９ｂに入射するのではなく、検知窓部８７を構成するプラスチック材料の内部を通過して受光素子８９ｂに入射してしまう可能性があり、仮に発光素子８９ａから発せられた光がそのような経路で受光素子８９ｂに入射したのでは、検知空間８８内にトナーなどが存在する場合であっても、光学センサ８９の出力信号がオフからオンに切り替わらないことになる。このため、光学センサ８９による誤検知を防止するといった観点からすれば、略三角形状に形成された検知窓部８７の先端に、発光素子８９ａと受光素子８９ｂとの間の光路を避けるようにして遮光カバー９５を取り付け、光学センサ８９の発光素子８９ａから照射された光が必ず検知空間８８を横切って受光素子８９ｂに到達するように構成するとよい。こりような遮光カバー９５を検知窓部８７に対して取り付ければ、光学センサ８９の出力信号は検知空間８８内のトナー等１０の有無に正確に対応するようになり、前述の如く光学センサ８９の出力信号のオン出力回数やオン出力時間を計数することで、回収容器８２内のトナー等１０の堆積量を正確に把握することができるようになる。

以上説明してきたように、本発明の粉体回収装置によれば、検知窓部８７に対して取り付けられる光学センサ８９の出力信号を監視することで、回収容器８２が満杯か否かを正確に検知することができ、また、除去部材９０の形状や剛性などを最適化することにより、かかる除去部材９０が検知空間８８内のトナーなどを安定的に排除することができ、この点においても回収容器８２が満杯か否かの判断を正確に行うことができるものである。

本発明の粉体回収装置を備えたフルカラープリンタの一例を示す概略構成図である。 本発明を適用した粉体収容装置の概略構成図である。 回収容器の構造を示す斜視図である。 検知窓部と光学センサの位置関係を示す平面断面図である。 回収容器内におけるトナー等の堆積レベルを３段階に示した模式図である。 図５に示したトナー等の堆積レベルに応じた光学センサの出力信号の例を示すタイミングチャートである。 光学センサの出力信号の時間比と回収容器内のトナーの堆積量との関係を示すグラフである。 検知窓部と除去部材の先端部の形状を略同一の矩形状に形成した例を示す模式である。 検知窓を略三角形状に、除去部材の先端部を矩形状に形成した例を示す模式図である。 除去部材の先端部の形状の第１実施例を示す図である。 除去部材の先端部の掻き取りエッジと検知窓面との接触状態の例を示す図である。 除去部材の先端部の第２実施例を示す図である。 除去部材の先端部の第３実施例を示す図である。 除去部材の支持部に補強部材を貼り合わせた例を示す平面図である。 除去部材の支持部に補強部材を貼り合わせた場合の、かかる除去部材の撓み状態を示す側面図である。 アジテータに対する除去部材の取り付け角度を説明する図である。 検知窓部に対して遮光カバーを取り付けた例を示す平面断面図である。

符号の説明

８１…収容空間、８２…回収容器、８３…攪拌部材（アジテータ）、８４…検知手段、８７…検知窓部、８８…検知空間、８９…光学センサ、９０…除去部材、９３…検知判断部

Claims (7)

1. 受け入れた粉体が堆積する収容空間を備えた回収容器と、
   この回収容器に設けられ、前記収容空間と連続して該収容空間内に堆積した粉体が侵入する検知空間を形成する検知窓部と、
   前記回収容器の収容空間内に設けられ、該収容空間における粉体の堆積面をならすように回転する攪拌部材と、
   前記攪拌部材に設けられた可撓性のシート状物であって、前記検知空間内に侵入した粉体を定期的に前記収容空間へ掻き出す除去部材と、
   この検知空間の内部に粉体が存在することを前記検知窓部を通して検知する検知手段と
   を有し、
   前記検知窓部は、前記回収容器の側面から断面が略三角形状の検知空間を形成するように略三角形状に突設されており、
   前記検知手段は、その発光部と受光部が前記検知窓部を挟むようにして対峙するように配置され、
   前記除去部材は、前記検知空間の断面よりも僅かに大きな略三角形状に形成され、前記攪拌部材の回転に伴って撓みながら前記検知空間に押し込まれる先端部と、この先端部よりも狭い幅で形成され、当該先端部を前記攪拌部材に連結する支持部とから構成されることを特徴とする粉体収容装置。
2. 前記検知手段は、検知空間の内部に粉体が存在するか否かに応じてオン／オフの２値信号を出力する光学センサと、この光学センサの出力信号のオン／オフの時間比から前記収容空間内の粉体の堆積量を判断する検知判断部とを備えたことを特徴とする請求項１記載の粉体収容装置。
3. 前記除去部材の先端部には撓み変形を容易にするためのスリットが形成されていることを特徴とする請求項１記載の粉体収容装置。
4. 前記除去部材の支持部は先端部よりも曲げ弾性率が大きいことを特徴とする請求項１記載の粉体収容装置。
5. 前記除去部材の支持部は前記攪拌部材の回転軸の半径方向に対し、負の退避角を具備して取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の粉体収容装置。
6. 前記検知窓部の先端には、光学センサの発光部と受光部との間の光路を避けるようにして遮光カバーが取り付けられていることを特徴とする請求項２記載の粉体収容装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の粉体収容装置を廃トナーの回収装置として用いることを特徴とする画像形成装置。

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