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技術 容器装着装置および画像形成装置

出願人 京セラドキュメントソリューションズ株式会社
発明者 岡本和大
出願日 2019年11月11日 (1年9ヶ月経過) 出願番号 2019-203773
公開日 2021年5月20日 (3ヶ月経過) 公開番号 2021-076733
状態 未査定
技術分野 電子写真一般。全体構成、要素 電子写真における乾式現像
主要キーワード 左側底面 修正電圧 規制ローラー レール保持部材 追加値 搬送ハウジング 排出搬送装置 回収モータ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2021年5月20日)のものです。
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図面 (15)

課題

適正にトナーの量を検出することができる容器装着装置を提供する。

解決手段

廃トナー回収装置13は、トナーを収容可能な円筒状に形成された容器本体32を有する回収ボトル61と、軸周りに回転される容器本体32を支持する回収側装着部60と、容器本体32に対向して配置され、容器本体32に収容された廃トナー蓄積量に応じた静電容量を検出する変位センサー64と、を備え、容器本体32の周壁には、搬送溝螺旋状に凹ませることで径方向内側に突出した搬送リブが螺旋状に形成され、変位センサー64は、搬送溝のピッチ整数倍にした範囲を検出範囲とし、容器本体32の内部で周方向振動する廃トナーによって周期的に変化する静電容量を示す波形信号を出力し、波形信号の値、振幅と周期に基づいて容器本体32に収容された廃トナーの蓄積量が検出される。

概要

背景

例えば、特許文献1に記載のプロセスカートリッジは、トナー収納するトナー容器の内部に、回転する撹拌棒と、撹拌棒に設けられた第1のアンテナ棒と、を備えていた。撹拌棒と第1のアンテナ棒との間の静電容量が検知されることで、トナー容器内のトナー量が逐次検知されていた。

概要

適正にトナーの量を検出することができる容器装着装置を提供する。廃トナー回収装置13は、トナーを収容可能な円筒状に形成された容器本体32を有する回収ボトル61と、軸周りに回転される容器本体32を支持する回収側装着部60と、容器本体32に対向して配置され、容器本体32に収容された廃トナー蓄積量に応じた静電容量を検出する変位センサー64と、を備え、容器本体32の周壁には、搬送溝螺旋状に凹ませることで径方向内側に突出した搬送リブが螺旋状に形成され、変位センサー64は、搬送溝のピッチ整数倍にした範囲を検出範囲とし、容器本体32の内部で周方向振動する廃トナーによって周期的に変化する静電容量を示す波形信号を出力し、波形信号の値、振幅と周期に基づいて容器本体32に収容された廃トナーの蓄積量が検出される。

目的

本発明は、上記のような課題を解決するために、適正にトナーの量を検出することができる容器装着装置および画像形成装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

トナーを収容可能な円筒状に形成された容器本体を有するトナー容器と、軸周りに回転される前記容器本体を支持する装着部と、前記容器本体に対向して配置され、前記容器本体に収容された前記トナーの量に応じた静電容量を検出する変位センサーと、を備え、前記容器本体の周壁には、搬送溝螺旋状に凹ませることで径方向内側に突出した搬送リブが螺旋状に形成され、前記変位センサーは、前記搬送溝のピッチ整数倍にした範囲を検出範囲とし、前記容器本体の内部で周方向振動する前記トナーによって周期的に変化する前記静電容量を示す波形信号を出力し、前記波形信号の値、および前記波形信号の振幅と周期のうち少なくとも一方に基づいて前記容器本体に収容された前記トナーの量が検出されることを特徴とする容器装着装置

請求項2

前記波形信号の振幅に基づいて、前記容器本体の回転が検出されることを特徴とする請求項1に記載の容器装着装置。

請求項3

トナーを収容可能な円筒状に形成された容器本体を有するトナー容器と、軸周りに回転される前記容器本体を支持する装着部と、前記容器本体に対向して配置され、前記容器本体に収容された前記トナーの量に応じた静電容量を検出する変位センサーと、を備え、前記容器本体の周壁には、搬送溝を螺旋状に凹ませることで径方向内側に突出した搬送リブが螺旋状に形成され、前記変位センサーは、前記搬送溝のピッチを整数以外の実数倍にした範囲を検出範囲とし、前記容器本体の内部で周方向に振動する前記トナーおよび前記容器本体と一体に回転する前記搬送溝によって周期的に変化する前記静電容量を示す波形信号を出力し、前記波形信号は、フーリエ変換されて前記容器本体の内部で振動する前記トナーの振動周波数成分と前記容器本体と一体に回転する前記搬送溝の回転周波数成分とに分離され、前記振動周波数成分に基づいて前記容器本体に収容された前記トナーの量が検出されることを特徴とする容器装着装置。

請求項4

トナーを収容可能な円筒状に形成された容器本体を有するトナー容器と、軸周りに回転される前記容器本体を支持する装着部と、前記容器本体に対向して配置され、前記容器本体に収容された前記トナーの量に応じた静電容量を検出する変位センサーと、を備え、前記容器本体の周壁には、搬送溝を螺旋状に凹ませることで径方向内側に突出した搬送リブが螺旋状に形成され、前記変位センサーは、対向する前記搬送溝に沿って傾斜した範囲を検出範囲とし、前記容器本体の内部で周方向に振動する前記トナーおよび前記容器本体と一体に回転する前記搬送溝によって周期的に変化する前記静電容量を示す波形信号を出力し、前記波形信号は、フーリエ変換されて前記容器本体の内部で振動する前記トナーの振動周波数成分と前記容器本体と一体に回転する前記搬送溝の回転周波数成分とに分離され、前記振動周波数成分に基づいて前記容器本体に収容された前記トナーの量が検出されることを特徴とする容器装着装置。

請求項5

前記容器本体に収容された前記トナーの量は、前記振動周波数成分の値、および前記振動周波数成分の振幅と周期のうち少なくとも一方に基づいて検出されることを特徴とする請求項3または4に記載の容器装着装置。

請求項6

前記振動周波数成分の振幅または前記回転周波数成分の振幅に基づいて前記容器本体の回転が検出されることを特徴とする請求項3ないし5のいずれか1項に記載の容器装着装置。

請求項7

前記回転周波数成分の周期に基づいて、前記容器本体の回転速度が調整されることを特徴とする請求項3ないし6のいずれか1項に記載の容器装着装置。

請求項8

請求項1ないし7のいずれか1項に記載の容器装着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置

技術分野

0001

本発明は、トナー容器が装着される容器装着装置および画像形成装置に関する。

背景技術

0002

例えば、特許文献1に記載のプロセスカートリッジは、トナー収納するトナー容器の内部に、回転する撹拌棒と、撹拌棒に設けられた第1のアンテナ棒と、を備えていた。撹拌棒と第1のアンテナ棒との間の静電容量が検知されることで、トナー容器内のトナー量が逐次検知されていた。

先行技術

0003

特開2000−147891号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、上記したプロセスカートリッジでは、撹拌棒や第1のアンテナ棒がトナー容器内に設けられているため、例えば、第1のアンテナ棒等にトナーが固着した場合、トナー量を正確に検知することができないことがあった。

0005

本発明は、上記のような課題を解決するために、適正にトナーの量を検出することができる容器装着装置および画像形成装置を提供する。

課題を解決するための手段

0006

上記した目的を達成するため、本発明の容器装着装置は、トナーを収容可能な円筒状に形成された容器本体を有するトナー容器と、軸周りに回転される前記容器本体を支持する装着部と、前記容器本体に対向して配置され、前記容器本体に収容された前記トナーの量に応じた静電容量を検出する変位センサーと、を備え、前記容器本体の周壁には、搬送溝螺旋状に凹ませることで径方向内側に突出した搬送リブが螺旋状に形成され、前記変位センサーは、前記搬送溝のピッチ整数倍にした範囲を検出範囲とし、前記容器本体の内部で周方向振動する前記トナーによって周期的に変化する前記静電容量を示す波形信号を出力し、前記波形信号の値、および前記波形信号の振幅と周期のうち少なくとも一方に基づいて前記容器本体に収容された前記トナーの量が検出される。

0007

この場合、前記波形信号の振幅に基づいて、前記容器本体の回転が検出されることが好ましい。

0008

また、上記した目的を達成するため、本発明の容器装着装置は、トナーを収容可能な円筒状に形成された容器本体を有するトナー容器と、軸周りに回転される前記容器本体を支持する装着部と、前記容器本体に対向して配置され、前記容器本体に収容された前記トナーの量に応じた静電容量を検出する変位センサーと、を備え、前記容器本体の周壁には、搬送溝を螺旋状に凹ませることで径方向内側に突出した搬送リブが螺旋状に形成され、前記変位センサーは、前記搬送溝のピッチを整数以外の実数倍にした範囲を検出範囲とし、前記容器本体の内部で周方向に振動する前記トナーおよび前記容器本体と一体に回転する前記搬送溝によって周期的に変化する前記静電容量を示す波形信号を出力し、前記波形信号は、フーリエ変換されて前記容器本体の内部で振動する前記トナーの振動周波数成分と前記容器本体と一体に回転する前記搬送溝の回転周波数成分とに分離され、前記振動周波数成分に基づいて前記容器本体に収容された前記トナーの量が検出される。

0009

他にも、上記した目的を達成するため、本発明の容器装着装置は、トナーを収容可能な円筒状に形成された容器本体を有するトナー容器と、軸周りに回転される前記容器本体を支持する装着部と、前記容器本体に対向して配置され、前記容器本体に収容された前記トナーの量に応じた静電容量を検出する変位センサーと、を備え、前記容器本体の周壁には、搬送溝を螺旋状に凹ませることで径方向内側に突出した搬送リブが螺旋状に形成され、前記変位センサーは、対向する前記搬送溝に沿って傾斜した範囲を検出範囲とし、前記容器本体の内部で周方向に振動する前記トナーおよび前記容器本体と一体に回転する前記搬送溝によって周期的に変化する前記静電容量を示す波形信号を出力し、前記波形信号は、フーリエ変換されて前記容器本体の内部で振動する前記トナーの振動周波数成分と前記容器本体と一体に回転する前記搬送溝の回転周波数成分とに分離され、前記振動周波数成分に基づいて前記容器本体に収容された前記トナーの量が検出される。

0010

この場合、前記容器本体に収容された前記トナーの量は、前記振動周波数成分の値、および前記振動周波数成分の振幅と周期のうち少なくとも一方に基づいて検出されることが好ましい。

0011

この場合、前記振動周波数成分の振幅または前記回転周波数成分の振幅に基づいて前記容器本体の回転が検出されることが好ましい。

0012

この場合、前記回転周波数成分の周期に基づいて、前記容器本体の回転速度が調整されることが好ましい。

0013

上記した目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、上記のいずれかに記載の容器装着装置を備えた。

発明の効果

0014

本発明によれば、適正にトナーの量を検出することができる。

図面の簡単な説明

0015

本発明の第1実施形態に係る画像形成装置の内部構造を示す概略図(正面図)である。
本発明の第1実施形態に係る画像形成装置の給紙カセットおよび廃トナー回収装置等を示す平面図である。
本発明の第1実施形態に係る廃トナー回収装置の前側周辺を示す斜視図である。
本発明の第1実施形態に係るトナー補給装置を示す斜視図である。
本発明の第1実施形態に係るトナーボトルを示す斜視図である。
本発明の第1実施形態に係るドラムクリーニング装置ベルトクリーニング装置および排出搬送装置を示す概略図(平面から見た断面図)である。
図6のVII−VII断面図である。
本発明の第1実施形態に係る廃トナー回収装置の回収ボトルおよび変位センサーを示す側面図である。
本発明の第1実施形態に係る廃トナー回収装置(廃トナー蓄積量が少ない場合)を示す断面図である。
本発明の第1実施形態に係る廃トナー回収装置(廃トナーの蓄積量が多い場合)を示す断面図である。
本発明の第1実施形態に係る廃トナー回収装置の変位センサーが各状態において出力する波形信号を示すグラフである。
本発明の第2実施形態に係る廃トナー回収装置の回収ボトルおよび変位センサーを示す側面図である。
本発明の第3実施形態に係る廃トナー回収装置の回収ボトルおよび変位センサーを示す側面図である。
本発明の第1実施形態の変形例に係る廃トナー回収装置(変位センサー)を示す断面図である。

実施例

0016

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、図面に示す「Fr」は「前」を示し、「Rr」は「後」を示し、「L」は「左」を示し、「R」は「右」を示し、「U」は「上」を示し、「D」は「下」を示している。本明細書では方向や位置を示す用語を用いるが、それらの用語は説明の便宜のために用いるものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

0017

[第1実施形態]
図1ないし図3を参照して、第1実施形態に係る画像形成装置1について説明する。図1は画像形成装置1の内部構造を示す概略図(正面図)である。図2は給紙カセット3および廃トナー回収装置13等を示す平面図である。図3は廃トナー回収装置13の前側周辺を示す斜視図である。

0018

[画像形成装置の概要
画像形成装置1は、電子写真方式で形成したフルカラーのトナー像シートSに転写して画像形成するカラープリンターである。図1に示すように、画像形成装置1は、略直方体状外観を構成する装置本体2を備えている。装置本体2の下側には、給紙カセット3を着脱可能に装着するためカセット装着部10が設けられている。給紙カセット3には、例えば、紙製のシートS(またはシートSの束)が収容される。装置本体2の上面には、画像形成されたシートSを受ける排紙トレイ4が設けられている。なお、シートSは、紙製に限らず、樹脂フィルムOHPシート等であってもよい。

0019

カセット装着部10は、給紙カセット3を装着するための空間を構成している。給紙カセット3は、上面を開口させた略直方体状(箱状)に形成されている。図2および図3に示すように、給紙カセット3の左右両側面には一対のスライドガイド3Aが固定され、カセット装着部10の左右両側には一対のカセットレール10Aが設けられている(図2および図3では左側のみを図示)。一対のカセットレール10Aは、一対のレール保持部材11を介して装置本体2に固定されている。スライドガイド3A、カセットレール10Aおよびレール保持部材11は、例えば、ステンレス等の金属材によって形成されている。カセットレール10Aは、スライド可能に抱え込んだスライドガイド3Aを介して給紙カセット3を支持している。

0020

また、図1に示すように、画像形成装置1は、給紙部5と、画像形成部6と、定着装置7と、トナー補給装置12と、廃トナー回収装置13と、を装置本体2の内部に備えている。給紙部5は、給紙カセット3から排紙トレイ4まで延びる搬送路8の上流側に設けられている。定着装置7は搬送路8の下流側に設けられ、画像形成部6は搬送路8において給紙部5と定着装置7との間に設けられている。トナー補給装置12は、画像形成部6よりも上方に設けられている。廃トナー回収装置13は、画像形成部6よりも下方に設けられている。

0021

画像形成部6は、中間転写ユニット14と、4つのドラムユニット15と、光走査装置16と、含んでいる。中間転写ユニット14は、排紙トレイ4の下方に設けられている。4つのドラムユニット15は、4色のトナーに対応し、中間転写ユニット14の下側で左右方向に並んで設けられている。光走査装置16は、各ドラムユニット15の下側に設けられている。なお、4つのドラムユニット15は同様の構成を有しているため、以下、1つのドラムユニット15について説明する。

0022

中間転写ユニット14は、装置本体2の内部の右側に配置された駆動ローラー20Aと装置本体2の内部の左側に配置された従動ローラー20Bとに巻き掛けられた中間転写ベルト21を有している。駆動ローラー20Aがモーター(図示せず)によって回転駆動されると、中間転写ベルト21が左回りに回転する(図1の矢印参照)。また、従動ローラー20Bの左側にはベルトクリーニング装置22が配置されている。

0023

ドラムユニット15は、感光体ドラム23と、帯電装置24と、現像装置25と、一次転写ローラー26と、ドラムクリーニング装置27と、除電装置28と、を含んでいる。

0024

感光体ドラム23は、中間転写ベルト21の下側表面に接触しながらモーター(図示せず)によって回転駆動される。帯電装置24、現像装置25、一次転写ローラー26、ドラムクリーニング装置27および除電装置28は、感光体ドラム23の周囲に転写プロセス順に配置されている。一次転写ローラー26は、中間転写ベルト21を挟んで上側から感光体ドラム23に対向配置されている。中間転写ベルト21(駆動ローラー20A)の右側には、二次転写ローラー29が接触している。

0025

詳細は後述するが、トナー補給装置12には、4つのトナーボトル31が着脱可能に装着されている。4つのトナーボトル31には、4色(イエローマゼンタシアンブラック)の補給用のトナー(現像剤)が収容されている。4つのトナーボトル31は、スクリューを内蔵した補給管等(図示せず)を介して4つの現像装置25に連通しており、補給用のトナーを4つの現像装置25に供給する。廃トナー回収装置13には、回収ボトル61が着脱可能に装着されている。回収ボトル61には、シートSに転写されずに排出される廃トナーが収容(回収)される。

0026

また、画像形成装置1には、画像形成部6等の制御対象機器を適宜制御するための制御部17が設けられている。制御部17は、メモリーに記憶されたプログラムパラメーターに従って各種の演算処理を実行するプロセッサー等を含んでいる。なお、制御部17は、プログラム等を実行するプロセッサー等に代えて、集積回路等に形成された論理回路ハードウェア)によって実現されてもよい。

0027

ここで、画像形成装置1の動作について説明する。制御部17は、入力された画像データに基づいて、以下のように画像形成処理を実行する。

0028

帯電装置24は、感光体ドラム23の表面を帯電させる。光走査装置16は、感光体ドラム23に向けて画像データに対応した露光を行い、感光体ドラム23の表面に静電潜像を形成する。現像装置25は、トナー補給装置12のトナーボトル31から供給されたトナーを用いて感光体ドラム23の表面に形成された静電潜像をトナー像に現像する。4つの感光体ドラム23に担持された4色のトナー像は、一次転写バイアス印加された一次転写ローラー26によって、中間転写ベルト21に順番一次転写される。これにより、中間転写ベルト21の表面には、フルカラーのトナー像が形成される。

0029

一方、給紙部5は、給紙カセット3内のシートSを搬送路8に送り出す。二次転写ローラー29は、中間転写ベルト21との間を通過するシートSに中間転写ベルト21上のトナー像を二次転写する。定着装置7は、シートSにトナー像を熱定着させる。その後、シートSは、排紙トレイ4に排出される。ドラムクリーニング装置27は、一次転写後に感光体ドラム23の表面に残留した廃トナー(残留トナー)を除去する。除電装置28は、除電光照射して感光体ドラム23の電荷を除去する。また、ベルトクリーニング装置22は、二次転写後に中間転写ベルト21の表面に残留した廃トナーを除去する。感光体ドラム23や中間転写ベルト21から除去された廃トナーは、廃トナー回収装置13の回収ボトル61に回収される。

0030

[トナー補給装置]
次に、図4および図5を参照して、トナー補給装置12について説明する。図4はトナー補給装置12を示す斜視図である。図5はトナーボトル31を示す斜視図である。

0031

トナー補給装置12(容器装着装置)は、中間転写ユニット14や現像装置25よりも上方に配置されている(図1参照)。図4に示すように、トナー補給装置12は、4つのトナーボトル31と、4つの補給側装着部30と、4つの残量確認センサー(図示せず)と、を含んでいる。トナーボトル31には、現像装置25に供給する補給用のトナーが収容されている。補給側装着部30はトナーボトル31を装着するための空間を構成しており、装置本体2の上側前面には空間を開放する補給側開口部30Aが形成されている。補給側装着部30には、トナーボトル31が着脱可能に装着される。また、補給側装着部30には、補給側開口部30Aを開閉するための補給用カバー37が設けられている。補給用カバー37は、下部にある軸を中心に回転可能に設けられている。残量確認センサーは、トナーボトル31に収容されたトナーの量を検出するために設けられている。残量確認センサーは、補給側装着部30に装着された容器本体32に対向して配置され、トナーの残量に応じた静電容量を検出する。なお、残量確認センサーは後述する変位センサー64と同一であるため、その詳細な説明は省略する。

0032

<トナーボトル>
図5に示すように、各々のトナーボトル31は、容器本体32と、キャップ33と、を含んでいる。容器本体32は、トナーを収容可能な円筒状に形成されている。容器本体32の後端部は、軸周りに回転するようにキャップ33に取り付けられている。なお、黒色のトナーを収容するためのトナーボトル31は他のトナーボトル31よりも太く(大径)に形成されており、このトナーボトル31を挿入する右端の補給側装着部30も他の補給側装着部30よりも大径に形成されている(図1参照)。また、4つのトナーボトル31は、太さの違いを除いて、同一構成であるため、以下、1つのトナーボトル31について説明する。なお、4つのトナーボトル31(4つの補給側装着部30)は、全て同じ大きさ(直径)であってもよい。また、以下の説明では、トナーボトル31を補給側装着部30に装着した状態を基準として方向を設定する。なお、トナーは、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤でもよいし、磁性トナーから成る一成分現像剤でもよい。

0033

(容器本体)
容器本体32は、例えば、PET樹脂ポリエチレンテレフタラート)等の合成樹脂材料で前後方向に長い略円筒状に形成されている。容器本体32の周壁には、搬送溝34Gを螺旋状に凹ませることで径方向内側(軸心に向けて)に突出した搬送リブ34が螺旋状に形成されている。搬送リブ34(搬送溝34G)は、略U字状断面を有し、容器本体32と略同一の厚みで一体に形成されている。容器本体32の前端面には、ユーザー把持するための把持部Gが突き出している。容器本体32の後部は他の部分よりも細く形成されており、容器本体32の後端面は開口している(図示せず)。容器本体32の後部(細くなった部分)には、略円環状の伝達ギア35が固定されている。伝達ギア35は、シャフトギア等の動力伝達機構(図示せず)を介して補給モーターM1に接続されている。詳細は後述するが、容器本体32は補給モーターM1に駆動されて軸周りに回転し、搬送リブ34は容器本体32と共に回転して容器本体32の内部のトナーに軸方向に沿った搬送力を作用させる。なお、補給モーターM1は、所謂ブラシ付きDCモーターであり、角度制御回転検知等の機能を有していない。

0034

(キャップ)
キャップ33は、伝達ギア35よりも後方に配置され、容器本体32の後端面(開口)を覆うように容器本体32に取り付けられている。キャップ33は、容器本体32の内部に連通する連通口36を有している。連通口36は、キャップ33の下側面に形成された略矩形状の穴である。また、キャップ33には、連通口36を開閉するためのシャッター(図示せず)が軸方向(前後方向)にスライド可能に設けられている。トナーボトル31が補給側装着部30から取り外された状態では、シャッターは連通口36を閉じている。

0035

[トナーボトルの装着]
ここで、トナーボトル31を補給側装着部30に装着する手順について説明する。図4に示すように、ユーザーは、補給側装着部30の補給用カバー37を開放して補給側開口部30Aを露出させ、把持部Gを手前に向け、且つ連通口36を下方に向けたトナーボトル31を補給側装着部30(補給側開口部30A)に差し込む。トナーボトル31を差し込む過程で、シャッターは、補給側装着部30の一部に接触して相対的に前方にスライドして連通口36を開放する。開放された連通口36は補給管の上流端に接続される。その後、ユーザーは補給用カバー37を閉じる。

0036

以上によって、トナーボトル31の装着が完了する。この状態で、補給側装着部30は、キャップ33を固定し、軸周りに回転される容器本体32を支持している。また、この状態で、伝達ギア35は動力伝達機構を介して補給モーターM1に連結され、連通口36は補給管等を介して現像装置25に接続される。

0037

[トナーの補給]
制御部17からのトナー補給指令によって補給モーターM1が駆動されると、伝達ギア35と一体となって容器本体32が軸周りに回転する。補給側装着部30に装着された容器本体32(搬送リブ34)が軸周りに回転することで、容器本体32の内部に収容された補給用のトナーが連通口36に向かって搬送される。トナーは、連通口36から排出され、補給管を通って現像装置25に供給(補給)される。

0038

なお、制御部17は、残量確認センサーの検出結果に基づいて、トナーボトル31が空になった(またはトナーが少なくなった)ことを判断し、例えば、画像形成装置1に備えられたタッチパネル(図示せず)に、トナーボトル31が空になったことやトナーボトル31の交換を促すメッセージ等を表示する。空になった(またはトナーが少なくなった)トナーボトル31を交換する場合、ユーザーは把持部Gを掴んでトナーボトル31を手前に引き出して補給側装着部30から離脱させる。トナーボトル31の引き出しに伴って、シャッターはバネ(図示せず)で後方に付勢されて連通口36を閉じる。

0039

次に、図6および図7を参照して、4つのドラムクリーニング装置27およびベルトクリーニング装置22について説明する。図6はドラムクリーニング装置27、ベルトクリーニング装置22および排出搬送装置18を示す概略図(平面から見た断面図)である。図7は、図6のVII−VII断面図である。

0040

[ドラムクリーニング装置]
4つのドラムクリーニング装置27は、4つの感光体ドラム23に対応して設けられている(図1参照)。なお、4つのドラムクリーニング装置27は同様の構成であるため、以下、1つのドラムクリーニング装置27について説明する。

0041

図7に示すように、ドラムクリーニング装置27は、ドラム側ハウジング40と、研磨ローラー41と、規制ローラー42と、クリーニングブレード43と、ドラム側スクリュー44と、を含んでいる。

0042

図6および図7に示すように、ドラム側ハウジング40は、感光体ドラム23に対向する面を開口させた略箱状に形成されている。ドラム側ハウジング40の後側底面には、後述する排出搬送装置18に接続されるドラム側排出口40Aが開口している。研磨ローラー41および規制ローラー42は、前後方向に長い略円筒状に形成され、ドラム側ハウジング40の内部において軸周りに回転可能に支持されている。研磨ローラー41は感光体ドラム23に接触し、規制ローラー42は研磨ローラー41の右下側に接触している。クリーニングブレード43は、例えば、合成樹脂によって板状に形成され、ドラム側ハウジング40に固定されている。クリーニングブレード43の先端部は、感光体ドラム23に接触している。ドラム側スクリュー44は、前後方向に延びたシャフトの周面に固定された螺旋状の羽根を有し、ドラム側ハウジング40の内部において軸周りに回転可能に支持されている。ドラム側スクリュー44は、ドラム側ハウジング40の左下部に配置されている。

0043

[ベルトクリーニング装置]
図7に示すように、ベルトクリーニング装置22は、ベルト側ハウジング45と、バイアスブラシ46と、回収ローラー47と、回収ブレード48と、ベルト側スクリュー49と、を含んでいる。

0044

図6および図7に示すように、ベルト側ハウジング45は、中間転写ベルト21に対向する面を開口させた略箱状に形成されている。ベルト側ハウジング45の後側底面には、後述する排出搬送装置18に接続されるベルト側排出口45Aが開口している。バイアスブラシ46および回収ローラー47は、前後方向に長い略円筒状に形成され、ベルト側ハウジング45の内部において軸周りに回転可能に支持されている。バイアスブラシ46は中間転写ベルト21に接触し、回収ローラー47はバイアスブラシ46の左上側に接触している。回収ブレード48は、例えば、合成樹脂によって板状に形成され、ベルト側ハウジング45に固定されている。回収ブレード48の先端部は、回収ローラー47に接触している。ベルト側スクリュー49は、前後方向に延びたシャフトの周面に固定された螺旋状の羽根を有し、ベルト側ハウジング45の内部において軸周りに回転可能に支持されている。ベルト側スクリュー49は、ベルト側ハウジング45の左下部に配置されている。

0045

[排出搬送装置]
図6および図7に示すように、4つのドラムクリーニング装置27およびベルトクリーニング装置22は、廃トナーを廃トナー回収装置13に向けて搬送する排出搬送装置18に接続されている。排出搬送装置18は、搬送ハウジング50と、搬送スクリュー51と、を含んでいる。

0046

搬送ハウジング50は、左右方向に長い略直方体状に形成されている。搬送ハウジング50の上面には、4つのドラム側導入管52と、ベルト側導入管53と、が左右方向に並んで設けられている。各々のドラム側導入管52は、ドラムクリーニング装置27のドラム側排出口40Aに接続されている。ベルト側導入管53は、ベルトクリーニング装置22のベルト側排出口45Aに接続されている。搬送ハウジング50の左側底面には、廃トナー回収装置13に接続される搬送排出管54が形成されている。搬送スクリュー51は、左右方向に延びたシャフトの周面に固定された螺旋状の羽根を有し、搬送ハウジング50の内部において軸周りに回転可能に支持されている。

0047

[廃トナー回収装置]
次に、図2図3図7ないし図9を参照して、容器装着装置の一例としての廃トナー回収装置13について説明する。図8は回収ボトル61および変位センサー64を示す側面図である。図9は廃トナー回収装置13(廃トナーの蓄積量が少ない場合)を示す断面図である。

0048

図2および図3に示すように、廃トナー回収装置13は、回収ボトル61と、回収側装着部60(装着部)と、変位センサー64と、を含んでいる。回収ボトル61(容器本体32)には、ベルトクリーニング装置22やドラムクリーニング装置27から排出される廃トナーが収容される。回収側装着部60には、回収ボトル61が着脱可能に装着される。変位センサー64は、回収ボトル61に収容された廃トナーの蓄積量を検出する。

0049

<回収ボトル>
トナー容器の一例としての回収ボトル61は、補給用のトナーを消費して空になったトナーボトル31である(4つのトナーボトル31の何れでもよい。)。つまり、空になったトナーボトル31が、廃トナーを回収する回収ボトル61として兼用(再利用)されている。回収ボトル61は、既に説明したトナーボトル31と同一形状であるため、回収ボトル61の詳細な説明は省略する。また、回収ボトル61の構造に付す符号は、トナーボトル31の構造に付した符号と同一である。なお、空になったトナーボトル31が回収ボトル61として流用されていたが、これに限らず、トナーボトル31とは異なる専用の回収ボトル61を用意してもよい。

0050

<回収側装着部>
回収側装着部60は、カセット装着部10の左側に隣接して配置されている(図2参照)。回収側装着部60は、排出搬送装置18の搬送排出管54に対応する位置に配置されている(図6および図7参照)。図2および図3に示すように、回収側装着部60は回収ボトル61を装着するための空間を構成しており、装置本体2の下側前面には空間を開放する回収側開口部60Aが形成されている。また、回収側装着部60には、回収側開口部60Aを開閉するための回収カバー62が設けられている。回収カバー62は、下部にある軸を中心に回転可能に設けられている。

0051

<変位センサー>
図2図3および図9に示すように、変位センサー64は、回収側装着部60に装着された回収ボトル61に対向して配置され、回収ボトル61に収容された廃トナーの蓄積量によって変化する静電容量を検出する。詳細には、変位センサー64は、回収ボトル61を挟んで対向した送信電極70と受信電極71との間の電界変化を検出する相互容量方式の静電容量センサーである。なお、変位センサー64では、回収ボトル61の容積に対する廃トナーの蓄積量を0〜100%まで検出することができるが、これに限らず、検出可能な蓄積量は自由に設定してもよい。

0052

図3および図9に示すように、送信電極70および受信電極71は、それぞれ、前後方向に長い長方形状基板70A,71Aに実装されている。送信電極70および受信電極71は、基板70A,71Aの容器本体32側の面に実装されている。基板70A,71Aは、起立姿勢で容器本体32の左右両側に配置され、回収側装着部60のフレーム(図示せず)に固定されている。送信電極70は、回収ボトル61を挟んでカセット装着部10とは反対側(装置本体2の左側)に配置されている。受信電極71は、カセット装着部10(給紙カセット3)側に配置されている。送信電極70および受信電極71は、制御部17に電気的に接続されている。

0053

図8に示すように、変位センサー64(送信電極70、受信電極71)は、搬送溝34Gの1ピッチに対向して配置されている(図8では受信電極71側を示している。)。つまり、変位センサー64は、搬送溝34Gの1ピッチを検出範囲D1(図8二点鎖線で囲まれた範囲)とするように配置されている。

0054

回収ボトル61、送信電極70および受信電極71は、レール保持部材11(カセットレール10A)と略平行に配置されている(図2参照)。送信電極70および受信電極71は、容器本体32の前側(軸方向中央よりも他方)において容器本体32に非接触となる位置に配置されている。受信電極71は、(正面から見て)容器本体32とレール保持部材11との間に配置されている。受信電極71の前側(一部)は、不動に設けられたレール保持部材11とオーバーラップしている。

0055

[回収ボトルの装着]
ここで、回収ボトル61を回収側装着部60に装着する手順について説明する。

0056

ユーザーは、回収カバー62を開き、把持部Gを手前に向け、且つ連通口36を上方に向けた回収ボトル61(空になったトナーボトル31)を回収側装着部60(回収側開口部60A)に差し込む。回収ボトル61の差し込む過程で、シャッターは、回収側装着部60の一部に接触して相対的に前方にスライドして連通口36を開放する。開放された連通口36は搬送排出管54の下流端に接続される(図7参照)。その後、ユーザーは回収カバー62を閉じる。

0057

以上によって、回収ボトル61の装着が完了する(図2および図3参照)。この状態で、回収側装着部60は、キャップ33を固定し、軸周りに回転される容器本体32を支持している。また、この状態で、伝達ギア35は動力伝達機構を介して回収モーターM2(図8参照)に連結され、連通口36は排出搬送装置18を介して各クリーニング装置22,27に接続される(図7参照)。なお、回収ボトル61が適切に回収側装着部60に装着されていなければ、回収カバー62は、把持部Gに干渉して適切に閉じない構造となっている。つまり、回収カバー62が閉じられていない状態では、伝達ギア35は回収モーターM2に接続されていないことになる。なお、回収モーターM2は、所謂ブラシ付きDCモーターであり、角度制御や回転検知等の機能を有していない。

0058

[廃トナーの除去・回収]
次に、廃トナー(残留トナー)の除去動作について説明する。なお、バイアスブラシ46、各スクリュー44,49,51には、負極性バイアスが印加されていることとする。

0059

画像形成処理が実行されると、研磨ローラー41および規制ローラー42は感光体ドラム23に従動して回転し、ドラム側スクリュー44はモーター(図示せず)によって回転駆動される。なお、研磨ローラー41および規制ローラー42は、モーターによって回転駆動されてもよい。研磨ローラー41の表面には、感光体ドラム23の表面に残留した廃トナー(残留トナー)が付着してトナー層が形成される。研磨ローラー41は、トナー層を介して感光体ドラム23の表面を研磨する。規制ローラー42は、トナー層の層厚を均一にする。クリーニングブレード43は感光体ドラム23の表面に付着した廃トナーを掻き取り、その廃トナーはドラム側ハウジング40に収容される。ドラム側スクリュー44は、モーターによって回転駆動され、ドラム側ハウジング40に収容された廃トナーをドラム側排出口40Aに向けて搬送する(図6の矢印参照)。廃トナーは、ドラム側排出口40Aから排出され、ドラム側導入管52を通って搬送ハウジング50内に進入する(図7の矢印参照)。

0060

また、バイアスブラシ46、回収ローラー47およびベルト側スクリュー49は、モーターによって回転駆動される。バイアスブラシ46は、中間転写ベルト21の表面に付着した廃トナー(残留トナー)を静電的な吸着力によって吸着する。回収ローラー47は、バイアスブラシ46に移動した廃トナーを受け取る。回収ブレード48は回収ローラー47に移動した廃トナーを掻き取り、その廃トナーはベルト側ハウジング45に収容される。ベルト側スクリュー49は、モーターによって回転駆動され、ベルト側ハウジング45に収容された廃トナーをベルト側排出口45Aに向けて搬送する(図6の矢印参照)。廃トナーは、ベルト側排出口45Aから排出され、ベルト側導入管53を通って搬送ハウジング50内に進入する(図7の矢印参照)。

0061

搬送スクリュー51は、モーターによって回転駆動され、搬送ハウジング50内に進入した廃トナーを搬送排出管54に向けて搬送する(図6の矢印参照)。搬送ハウジング50内に進入した廃トナーは、搬送排出管54を通って連通口36からキャップ33(回収ボトル61)内に進入する(図7の矢印参照)。

0062

回収側装着部60に装着された容器本体32(搬送リブ34)は、回収モーターM2に駆動されて軸周り(補給側装着部30に装着された容器本体32とは逆回り)に回転する。容器本体32(搬送リブ34)が軸周りに回転することで、連通口36から容器本体32の内部に導入された廃トナーが後方から前方(軸方向他方)に向かって搬送される。また、搬送リブ34は、廃トナーを前方に搬送すると共に、貯留された廃トナーの表面(上面)を均一化する。

0063

以上のように、廃トナーが回収ボトル61(容器本体32)に回収される(図11参照)。

0064

[廃トナーの蓄積量の検出]
次に、図8ないし図11を参照して、変位センサー64を利用した廃トナーの蓄積量の検出について説明する。図10は廃トナー回収装置13(廃トナーの蓄積量が多い場合)を示す断面図である。図11は変位センサー64が各状態において出力する波形信号W0を示すグラフである。

0065

変位センサー64は、容器本体32内における廃トナーの蓄積量に応じた静電容量を検出する。具体的には、容器本体32内で廃トナーの蓄積量が増加するに従って送信電極70と受信電極71の間の電界が変化(静電容量が増加)し、その静電容量に応じた信号が制御部17に向けて出力される。

0066

ここで、容器本体32は軸周りに回転しているため、容器本体32の底面上にある廃トナーは、容器本体32の回転に伴って持ち上げられ(図9および図10の二点鎖線参照)、その後、自重によって崩れ落ちる(容器本体32の内周面に沿って滑り落ちる)。容器本体32の回転が継続すると、廃トナーは容器本体32内で上昇と下降を繰り返す(図9および図10の二点鎖線で示す矢印参照)。このように、廃トナーは容器本体32の内部で周方向に振動するため、変位センサー64は、振動する廃トナーによって周期的に変化する静電容量を示す波形信号W1を出力する(図9および図10の下側のグラフ参照)。なお、図9および図10の下側のグラフでは、容器本体32の静電容量は含まれていない。

0067

図9に示すように、廃トナーの蓄積量が少ない(蓄積量が0%に近い)場合、蓄積された廃トナーは、容器本体32に連れ回りし易く、崩れ落ち難い。この場合、波形信号W1の周期は遅く、振幅は大きくなる。一方で、図10に示すように、廃トナーの蓄積量が多い(蓄積量が100%に近い)場合、蓄積された廃トナーは、容器本体32に連れ回りし難く、崩れ落ち易い。この場合、波形信号W1の周期は早く、振幅は小さくなる。なお、波形信号W1は略正弦波となるが、容器本体32の内部に廃トナーが蓄積されていない状態(後述するエンプティ状態)では、変位センサー64が出力する波形信号W1は振動しない略直線状の信号になる(図11参照)。これと同様に、容器本体32の内部に廃トナーが満杯になった状態(後述するフル状態)でも波形信号W1は略直線状の信号になる(図11参照)。つまり、容器本体32が空および満杯の場合、変位センサー64は、振幅が略ゼロとなる波形信号W1を出力する。

0068

また、ここで、変位センサー64は回収ボトル61に対向配置されているため、回収側装着部60における回収ボトル61の有無によって、送信電極70と受信電極71の間の電界が変化する。つまり、変位センサー64は、回収ボトル61内の廃トナーの蓄積量に関わらず、容器本体32自体が持つ静電容量も検出する。図8に示すように、容器本体32の外周面には搬送溝34Gが螺旋状に凹んでいるため、容器本体32の回転に伴って、搬送溝34Gは波形状を描きながら変位センサー64の検出範囲D1内を移動する。仮に、容器本体32と共に回転する搬送溝34Gが検出範囲D1から出たり検出範囲D1に入ったりを繰り返すと、送信電極70と受信電極71の間の電界が変化する。したがって、変位センサー64は、廃トナーの振動に対応した波形信号W1と、搬送溝34Gの回転に対応した波形信号(図8の下側のグラフの二点鎖線参照)とを足し合わせた波形信号(図示せず)を出力することになる。なお、図8の下側のグラフでは、廃トナーの静電容量は含まれていない。

0069

これに対し、第1実施形態では、搬送溝34Gの1ピッチが検出範囲D1とされているため、容器本体32が回転したとしても、検出範囲D1には常に搬送溝34Gの1ピッチが入り続ける。搬送溝34Gが検出範囲D1に出入りを繰り返すことが無いため、送信電極70と受信電極71の間の電界変化が抑えられる。その結果、回転する容器本体32の静電容量を検出する変位センサー64の出力は略一定となる(図8の下側のグラフの実線参照)。したがって、変位センサー64は、廃トナーの振動に対応した波形信号W1と、搬送溝34G(容器本体32)の回転に対応した波形信号W2(略一定の信号)とを足し合わせた波形信号W0(図11参照)を出力することになる。このため、2つの信号を足し合わせた波形信号W0(略正弦波)の変動は、廃トナーの振動に対応した波形信号W1に近似しており、廃トナーの振動を表している。

0070

制御部17は、波形信号W0の値(静電容量値)、振幅および周期に基づいて容器本体32に収容された廃トナーの蓄積量を検出する。なお、波形信号W0の値とは、波形信号W0の最大値最小値または中央値平均値)等、波形信号W0の中でユーザーが所定の基準に従って設定した静電容量値である。

0071

制御部17のメモリーには、エンプティ状態、ニアエンプティ状態ニアフル状態およびフル状態を示す種々のパラメーター(データ)が予め記憶されている。エンプティ状態とは、回収ボトル61(容器本体32)が空の状態(蓄積量≒0%)である。ニアエンプティ状態とは、回収ボトル61が空に近い状態(例えば、蓄積量=10〜20%程度)である。ニアフル状態とは、回収ボトル61が満杯に近い状態(例えば、蓄積量=80〜90%程度)である。フル状態とは、回収ボトル61が満杯の状態(蓄積量≒100%)である。制御部17のメモリーには、4つの状態を示す4つの静電容量値と、ニアエンプティ状態を示す波形信号W0の周期および振幅と、ニアフル状態を示す波形信号W0の周期および振幅とが記憶されている(各状態の波形信号W0は図11を参照)。これらの種々のパラメーター(波形信号W0の値、周期、振幅)は実験的に求められる。なお、エンプティ状態では廃トナーが無いため、変位センサー64の波形信号W0の振幅は略ゼロになる(図11参照)。また、フル状態では廃トナーが振動し難くなるため、変位センサー64の波形信号W0の振幅は略ゼロになる(図11参照)。これらの理由により、エンプティ状態およびフル状態では波形信号W0の周期および振幅は設定されていない。

0072

制御部17は、定期的に変位センサー64から波形信号W0を受信し、メモリーに一時記憶する。制御部17(プロセッサー)は、波形信号W0とメモリーに予め記憶された種々のパラメーターとを比較し、回収ボトル61(容器本体32)の状態(廃トナーの蓄積量)を判定する。なお、変位センサー64から波形信号W0を受け取る間隔(サンプリングレート)は自由に設定することができる。

0073

例えば、波形信号W0の値がエンプティ状態を示し、波形信号W0の振幅および周期が略ゼロである場合、制御部17(プロセッサー)は、回収ボトル61(容器本体32)が空である(エンプティ状態)と判定する。また、波形信号W0の値、振幅および周期の全てがニアエンプティ状態を示した場合、制御部17は、回収ボトル61には十分な空きがある(ニアエンプティ状態)と判定する。制御部17は、エンプティ状態またはニアエンプティ状態であると判定した場合、画像形成処理の実行(継続)を許可する。

0074

波形信号W0の値、振幅および周期の全てがニアフル状態を示した場合、制御部17は、回収ボトル61の空きが少なくなっている(ニアフル状態)と判定する。この場合、制御部17は、画像形成処理の実行(継続)を許可するが、例えば、回収ボトル61の交換時期が近づいていることを知らせるメッセージをタッチパネルに表示する。

0075

波形信号W0の値がフル状態を示し、波形信号W0の振幅および周期が略ゼロである場合、制御部17は、回収ボトル61が満杯である(フル状態)と判定し、画像形成処理の実行を禁止する。そして、制御部17は、例えば、回収ボトル61が満杯になったことや回収ボトル61の交換を促すメッセージをタッチパネルに表示する。満杯になった回収ボトル61を交換する場合、ユーザーは、回収カバー62を開き、把持部Gを掴んで回収ボトル61を手前に引き出して回収側装着部60から離脱させる。回収ボトル61の引き出しに伴って、シャッターはバネ(図示せず)で後方に付勢されて連通口36を閉じる。

0076

例えば、波形信号W0の値がフル状態を示しているが、波形信号W0の振幅および周期がニアフル状態を示している等、制御部17が状態判定できない場合、制御部17は、例えば、所定時間経過後、再び変位センサー64から波形信号W0を受け取り、上記した比較・判定を再実行する。なお、再実行しても制御部17が状態判定できない場合は、例えば、画像形成装置1を停止させ、廃トナーの貯留量を検出できないためメンテナンスが必要であること知らせるメッセージをタッチパネルに表示する。

0077

[容器本体の回転の検出]
上記したように、容器本体32内の廃トナーは、容器本体32(搬送リブ34)を軸周りに回転させることで、連通口36から離れる方向(前方)に搬送される。仮に、容器本体32が回転していない状態で廃トナーが送られてくると、廃トナーが連通口36付近詰まる虞がある。このため、容器本体32が回転していることを検出することが重要になる。

0078

容器本体32の回転を検出する方法としては、容器本体32の回転検出用専用センサーを設けることが考えられるが、専用センサーの設置スペースが確保できなかったりコストが増加したりする等の問題がある。また、他の容器本体32の回転検出法としては、回収モーターM2(ブラシ付きDCモーター)の回転を検知する専用センサーを設けたり、回収モーターM2を角度制御可能なステッピングモーター等に変更したりすることも考えられるが、どちらも設置スペースの増加やコスト増加の問題がある。そこで、第1実施形態に係る廃トナー回収装置13では、廃トナーの蓄積量を検出するための変位センサー64が容器本体32の回転を検出するために利用(兼用)されている。

0079

制御部17は、波形信号W0の振幅に基づいて容器本体32の回転を検出する。上記したように、変位センサー64から出力される波形信号W0は、容器本体32の内部で周方向に振動する廃トナーを表しているため、波形信号W0に振幅を検出することができれば、容器本体32が回転していることになる。例えば、制御部17は、受信した波形信号W0に所定以上の振幅を検出した場合、容器本体32が回転していると判定し、画像形成処理の実行(継続)を許可する。なお、エンプティ状態またはフル状態では、波形信号W0の振幅が略ゼロになるため、容器本体32の回転検出は省略される。

0080

以上説明した第1実施形態に係る廃トナー回収装置13では、変位センサー64の検出範囲D1が搬送溝34Gの1ピッチに対向しており、容器本体32に収容された廃トナーの蓄積量は、波形信号W0の値、振幅および周期に基づいて検出される構成とした。この構成によれば、搬送溝34G(容器本体32)の回転に対応した波形信号W2(静電容量値の周期的な変化)を略排除することができ、廃トナーの振動に対応した波形信号W0に基づいて廃トナーの蓄積量を適正に検出することができる。また、複数のパラメーター(波形信号W0の値、振幅、周期)を参照して廃トナーの蓄積量を判定することができるため、波形信号W0の値のみに基づいて廃トナーの蓄積量を検出する場合に比べて、廃トナーの蓄積量を正確に検出することができる。

0081

また、第1実施形態に係る廃トナー回収装置13では、波形信号W0に基づいて容器本体32の回転が検出される構成とした。この構成によれば、波形信号W0の振幅が検出されることで、容器本体32が回転していると判断することができる。これにより、廃トナーの蓄積量を検出する変位センサー64を利用して容器本体32の回転も検出することができる。その結果、容器本体32の回転を検出する専用のセンサーを設ける場合と比較して、廃トナー回収装置13の小型化と低コスト化を図ることができる。

0082

なお、第1実施形態に係る廃トナー回収装置13では、変位センサー64の検出範囲D1が搬送溝34Gの1ピッチに対向していたが、本発明はこれに限定されない。変位センサー64は、搬送溝34Gのピッチを整数倍にした範囲を検出範囲D1とすればよい。

0083

また、第1実施形態に係る廃トナー回収装置13では、制御部17が、波形信号W0の値、振幅および周期の全てを参照して、廃トナーの蓄積量(回収ボトル61の状態)を判定していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、制御部17は、波形信号W0の値、および波形信号W0の振幅と周期のうち少なくとも一方に基づいて廃トナーの蓄積量を検出してもよい。

0084

なお、第1実施形態に係る廃トナー回収装置13では、受信電極71の前側がレール保持部材11に対向していたが、これに限らず、受信電極71の後側や受信電極71全体がレール保持部材11に対向して配置されてもよい(図示せず)。また、受信電極71がレール保持部材11に対向していたが、これに限らず、受信電極71と送信電極70とを入れ替えて、送信電極70がレール保持部材11に対向してもよい(図示せず)。つまり、レール保持部材11は変位センサー64の少なくとも一部に対向して配置されていればよい。さらに、変位センサー64の送・受信電極70,71が左右方向に対向して配置されていたが、これに限らず、例えば、上下方向に対向して配置されてもよい(図示せず)。

0085

[第2実施形態]
次に、図12を参照して、第2実施形態に係る廃トナー回収装置80について説明する。図12は廃トナー回収装置80の回収ボトル61および変位センサー65を示す側面図である。なお、以降の説明では、第1実施形態に係る廃トナー回収装置13と同様の構成には同一の符号を付し、同様の説明は省略する。

0086

第2実施形態に係る廃トナー回収装置80では、変位センサー65(送信電極70、受信電極71)が、搬送溝34Gの半ピッチに対向して配置されている。つまり、変位センサー65は、搬送溝34Gの半ピッチを検出範囲D2(図12の二点鎖線で囲まれた範囲)とするように配置されている。

0087

[廃トナーの蓄積量の検出]
次に、変位センサー65を利用した廃トナーの蓄積量の検出について説明する。

0088

変位センサー65の検出範囲D2は搬送溝34Gの半ピッチに対向しているため、容器本体32と共に回転する搬送溝34Gは検出範囲D2に出入りを繰り返す。したがって、送信電極70と受信電極71の間の電界が変化し、変位センサー65は、容器本体32の内部で周方向に振動する廃トナーおよび容器本体32と一体に回転する搬送溝34Gによって周期的に変化する静電容量を示す波形信号W0(図12には図示せず)を出力する。つまり、変位センサー65は、廃トナーの振動に対応した波形信号W1(図12の右下側のグラフ参照)と、搬送溝34Gの回転に対応した波形信号W3(図12の左下側のグラフ参照)とを足し合わせた波形信号W0を出力する。なお、波形信号W3は略正弦波である。

0089

制御部17(プロセッサー)は、受信した波形信号W0をフーリエ変換し、容器本体32の内部で振動する廃トナーの振動周波数成分W10と容器本体32と一体に回転する搬送溝34Gの回転周波数成分W30とに分離する(いずれも図12の下側のグラフ参照)。なお、振動周波数成分W10は波形信号W1と略同一であり、回転周波数成分W30は波形信号W3と略同一である。

0090

制御部17(プロセッサー)は、振動周波数成分W10に基づいて容器本体32に収容された廃トナーの蓄積量を検出する。具体的には、容器本体32に収容された廃トナーの蓄積量は、振動周波数成分W10の値(静電容量値)、振幅および周期に基づいて算出される。なお、振動周波数成分W10の値とは、振動周波数成分W10の最大値、最小値または中央値(平均値)等、振動周波数成分W10の中でユーザーが所定の基準に従って設定した静電容量値である。

0091

制御部17のメモリーには、4つの状態を示す4つの静電容量値と、ニアエンプティ状態を示す振動周波数成分W10の周期および振幅と、ニアフル状態を示す振動周波数成分W10の周期および振幅とが記憶されている。なお、第1実施形態と同様に、エンプティ状態およびフル状態では、変位センサー64の振動周波数成分W10の振幅が略ゼロになるため、周期および振幅は設定されていない。

0092

制御部17(プロセッサー)は、振動周波数成分W10とメモリーに記憶された種々のパラメーターとを比較し、回収ボトル61(容器本体32)の状態(廃トナーの蓄積量)を判定する。例えば、振動周波数成分W10の値がエンプティ状態を示し、振動周波数成分W10の振幅および周期が略ゼロである場合、制御部17(プロセッサー)は、回収ボトル61が空である(エンプティ状態)と判定する。また、振動周波数成分W10の値、振幅および周期の全てがニアエンプティ状態を示した場合、制御部17は、回収ボトル61には十分な空きがある(ニアエンプティ状態)と判定する。振動周波数成分W10の値、振幅および周期の全てがニアフル状態を示した場合、制御部17は、回収ボトル61の空きが少なくなっている(ニアフル状態)と判定する。振動周波数成分W10の値がフル状態を示し、振動周波数成分W10の振幅および周期が略ゼロである場合、制御部17は、回収ボトル61が満杯である(フル状態)と判定する。なお、再判定(再実行)の手順等は第1実施形態に係る廃トナー回収装置13と同様である。

0093

[容器本体の回転の検出]
第2実施形態に係る廃トナー回収装置80では、第1実施形態に係る廃トナー回収装置13と同様の論理・方法によって容器本体32の回転の検出している。つまり、制御部17は、振動周波数成分W10の振幅に基づいて(振幅を検出することで)容器本体32の回転を検出する。

0094

[容器本体の回転速度の調整]
ところで、容器本体32の内部において廃トナーを適切に搬送するためには、容器本体32を規定の回転速度(周期)を保って回転させることが望ましい。しかし、廃トナーの蓄積量の増加に伴って、容器本体32の重量が徐々に増加するため、回収モーターM2(の出力軸)の回転速度が徐々に低下する。このため、廃トナーの蓄積量が増加した状態では、容器本体32の周期が規定値よりも遅く(長く)なり、廃トナーを適切に搬送することができなくなる虞がある。そこで、第2実施形態に係る廃トナー回収装置80では、廃トナーの蓄積量を検出するための変位センサー65が容器本体32の周期(回転速度)を検出するために利用(兼用)され、その検出結果が容器本体32の回転速度の調整に利用されている。

0095

制御部17のメモリーには、容器本体32の周期の規定値が予め記憶されている。「周期の規定値」とは、容器本体32の内部において廃トナーを適切に搬送することができる周期であって、実験的に求められる。また、制御部17のメモリーには、回収モーターM2に印加する標準電圧値と、標準電圧値に加える追加値と、回収モーターM2の使用電圧範囲とが予め記憶されている。「標準電圧値」とは、例えば、回収モーターM2が廃トナーの蓄積量が50%程度の容器本体32を所定の周期で回転させることができ、回収モーターM2の使用電圧範囲内に設定された電圧値であって、実験的に求められる。また、「追加値」とは、標準電圧値よりも十分に小さく回収モーターM2の回転数を増加させることが可能な電圧値であって、実験的に求められる。

0096

制御部17(プロセッサー)は、回転周波数成分W30の周期を算出(検出)し、回転周波数成分W30の周期と、メモリーに記憶された周期の規定値とを比較する。その結果、回転周波数成分W30の周期が規定値以下である場合、制御部17は現在設定された電圧値で回収モーターM2を駆動制御する。これに対し、回転周波数成分W30の周期が規定値を越える場合、制御部17は標準電圧値に追加値を加えた修正電圧値(標準電圧値<修正電圧値)で回収モーターM2を駆動制御する。制御部17は、修正電圧値が回収モーターM2の使用電圧範囲を越えないことを条件とし、回転周波数成分W30の周期が規定値以下になるまで、標準電圧値に追加値を加える処理を繰り返す。

0097

回収モーターM2が修正電圧値で駆動されると、回収モーターM2が標準電圧値で駆動された場合よりも、回収モーターM2の回転速度は上昇する。これにより、容器本体32の周期が早く(短く)なり、容器本体32は廃トナーの適切な搬送を担保することが可能な回転速度に維持される。

0098

以上説明した第2実施形態に係る廃トナー回収装置80では、変位センサー65の検出範囲D2が搬送溝34Gの半ピッチに対向しており、変位センサー65は、廃トナーの振動に対応した波形信号W1と、搬送溝34Gの回転に対応した波形信号W3とを足し合わせた波形信号W0を出力していた。この波形信号W0をフーリエ変換することで廃トナーの振動周波数成分W10を分離することができ、この振動周波数成分W10に基づいて廃トナーの蓄積量を適正に検出することができる。また、複数のパラメーター(振動周波数成分W10の値、振幅、周期)を参照して廃トナーの蓄積量を判定することができるため、振動周波数成分W10の値のみに基づいて廃トナーの蓄積量を検出する場合に比べて、廃トナーの蓄積量を正確に検出することができる。

0099

また、第2実施形態に係る廃トナー回収装置80では、廃トナーの振動に対応した振動周波数成分W10の振幅が検出されることで、容器本体32が回転していると判断することができる。これにより、廃トナーの蓄積量を検出する変位センサー65を容器本体32の回転の検出のために兼用することができる。

0100

また、第2実施形態に係る廃トナー回収装置80では、回転周波数成分W30の周期に基づいて容器本体32の回転速度が調整される構成とした。この構成によれば、廃トナーの蓄積量が増加し、その重さで容器本体32の周期が遅くなった(回転速度が低下した)としても、周期を規定値に戻すことができる。その結果、回転する搬送リブ34から廃トナーに適正な搬送力を与え続けることができる。

0101

なお、第2実施形態に係る廃トナー回収装置80では、変位センサー65の検出範囲D2が搬送溝34Gの半ピッチに対向していたが、本発明はこれに限定されない。変位センサー65は、搬送溝34Gのピッチを整数以外の実数倍にした範囲を検出範囲D2とすればよい。

0102

[第3実施形態]
次に、図13を参照して、第3実施形態に係る廃トナー回収装置81について説明する。図13は廃トナー回収装置81の回収ボトル61および変位センサー66を示す側面図である。なお、以降の説明では、第1〜第2実施形態に係る廃トナー回収装置13,80と同様の構成には同一の符号を付し、同様の説明は省略する。

0103

第3実施形態に係る廃トナー回収装置81では、変位センサー66(送信電極70、受信電極71)が、搬送溝34Gに対向し、搬送溝34Gに沿った傾斜姿勢で配置されている。つまり、変位センサー66は、対向する搬送溝34Gに沿って傾斜した範囲を検出範囲D3(図13の二点鎖線で囲まれた範囲)とするように配置されている。

0104

[廃トナーの蓄積量の検出]
変位センサー66の検出範囲D3は搬送溝34Gに沿って傾斜しているため、容器本体32と共に回転する搬送溝34Gは検出範囲D3に出入りを繰り返す。具体的には、変位センサー66は、搬送溝34Gに対向する状態と、搬送溝34Gの無い容器本体32の周面に対向する状態とを交互に繰り返す。したがって、搬送溝34Gの回転に対応した波形信号W4は略矩形波になる。変位センサー66は、第2実施形態に係る廃トナー回収装置80と同様に、波形信号W1(図13の右下側のグラフ参照)と波形信号W4(図13の左下側のグラフ参照)を足し合わせた波形信号W0(図13には図示せず)を出力する。

0105

制御部17は、受信した波形信号W0をフーリエ変換し、振動周波数成分W10と回転周波数成分W40とに分離する。(いずれも図13の下側のグラフ参照)なお、振動周波数成分W10は波形信号W1と略同一であり、回転周波数成分W40は波形信号W4と略同一である。制御部17(プロセッサー)は、振動周波数成分W10に基づいて容器本体32に収容された廃トナーの蓄積量を検出する。なお、具体的な検出方法は、第2実施形態に係る廃トナー回収装置80と同様であるため、詳細な説明は省略する。

0106

また、第3実施形態に係る廃トナー回収装置81では、振動周波数成分W10の振幅に基づいて容器本体32の回転が検出され、回転周波数成分W40の周期に基づいて容器本体32の回転速度が調整される。これらの具体的な検出方法は、第2実施形態に係る廃トナー回収装置80と同様であるため、詳細な説明は省略する。

0107

以上説明した第3実施形態に係る廃トナー回収装置81によれば、適正に廃トナーの蓄積量を検出することができると共に、容器本体32の回転および容器本体32の回転速度を検出することができる等、第2実施形態に係る廃トナー回収装置80と同様の効果を得ることができる。

0108

なお、第2〜第3実施形態に係る廃トナー回収装置80,81では、制御部17が、振動周波数成分W10の値、振幅および周期の全てを参照して、廃トナーの蓄積量(回収ボトル61の状態)を判定していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、制御部17は、振動周波数成分W10の値、および振動周波数成分W10の振幅と周期のうち少なくとも一方に基づいて廃トナーの蓄積量を検出してもよい。

0109

また、第2〜第3実施形態に係る廃トナー回収装置80,81では、振動周波数成分W10の振幅に基づいて容器本体32の回転が検出されていたが、これに限らず、回転周波数成分W30,W40の振幅に基づいて容器本体32の回転が検出されてもよい。

0110

また、第2〜第3実施形態に係る廃トナー回収装置80,81では、制御部17が、回転周波数成分W30,W40の周期を算出し、容器本体32(回収モーターM2)の回転速度を調整していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、制御部17のメモリーに容器本体32の回転速度の規定値を予め記憶し、制御部17は、回転周波数成分W30,W40の周期と容器本体32の外周長とから容器本体32の回転速度を計算し、その回転速度と規定値とを比較・判定してもよい。また、第2〜第3実施形態に係る廃トナー回収装置80,81では、回収モーターM2に印加する電圧を高めることで容器本体32の回転速度を調整していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、回収モーターM2と伝達ギア35との間に設けられた動力伝達機構が変速機(図示せず)を有し、変速機の機能によって容器本体32の回転速度(周期)を調整してもよい。

0111

なお、第1〜第3実施形態に係る廃トナー回収装置13,80,81では、変位センサー64〜66の送信電極70と受信電極71とが容器本体32を挟んで左右方向に対向していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図14に示すように、変位センサー67は、1つの基板67Aに上下方向に並んで実装された送信電極70および受信電極71を有していてもよい(変形例)。図14では、一例として、送信電極70が基板67Aの下側に配置され、受信電極71が基板67Aの上側に配置されているが、送・受信電70,71の配置は上下を入れ替えてもよい。また、変位センサー67は、容器本体32の右側に配置されているが、左側に配置されてもよい(図示せず)。また、送信電極70および受信電極71は、1つの基板67Aに左右方向に並んで実装されてもよい(図示せず)。なお、変位センサー67と同様の構造を、トナー補給装置12の残量確認センサーに採用してもよい。

0112

なお、第1〜第3実施形態(変形例を含む。以下同じ。)では、変位センサー64〜67がレール保持部材11と非接触であったが、例えば、変位センサー64〜67がレール保持部材11に接触していてもよい。また、容器本体32の円滑な回転等を担保するために、変位センサー64〜67が回収ボトル61と非接触であったが、接触していてもよい。

0113

[第4実施形態]
以上説明した第1〜第3実施形態では、発明の特徴を廃トナー回収装置13に適用していたが、本発明はこれに限定されない。容器装着装置の他の例として、トナー補給装置12に本発明の特徴を適用してもよい(第4実施形態(図示せず))。つまり、トナーボトル31(補給用のトナー)の残量検知用の残量確認センサーを、容器本体32の回転検出、回転速度調整に利用してもよい。なお、本発明の特徴は、トナー補給装置12と廃トナー回収装置13,80,81との両方に採用されてもよい。

0114

なお、第1〜第3実施形態に係る廃トナー回収装置13,80,81や第4実施形態に係るトナー補給装置12は、画像形成装置1に備えられた制御部17によって制御されていたが、本発明はこれに限定されない。制御部17とは別に、廃トナー回収装置13,80,81または/およびトナー補給装置12を制御するための専用の制御部を設けてもよい(図示せず)。

0115

また、第1〜第4実施形態の説明では、一例として、本発明を画像形成装置1(カラープリンター)に適用した場合を示したが、これに限らず、例えば、モノクロプリンター複写機ファクシミリまたは複合機等に本発明を適用してもよい。

0116

なお、上記実施形態の説明は、本発明に係る容器装着装置および画像形成装置における一態様を示すものであって、本発明の技術範囲は、上記実施態様に限定されるものではない。本発明は技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよく、特許請求の範囲は技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様を含んでいる。

0117

1画像形成装置
12トナー補給装置(容器装着装置)
13,80,81廃トナー回収装置(容器装着装置)
30補給側装着部(装着部)
31トナーボトル(トナー容器)
32 容器本体
34搬送リブ
34G搬送溝
60回収側装着部(装着部)
61回収ボトル(トナー容器)
64,65,66,67変位センサー
W0,W1,W2,W3,W4波形信号
W10振動周波数成分
W30,W40 転周波数成分

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