画像形成装置

【課題】画像形成装置では、画像形成カートリッジの装着時において、トナー排出側の排出口と、トナー受入側の受入口がつながる際、トナー受入側に固定して設けられた突起によってトナー排出口のシャッタが開くようになっているため、トナー排出口とトナー受入口がある程度重なって、しかもまだ完全に密着していないという状態で、既にトナー排出口のシャッタが開き始める。このため、トナー排出口から、トナー受入口以外にトナーがもれ、或いは飛散するといった問題を生じていた。
【解決手段】プロセスカートリッジ２１のクリーニング部に形成されたトナー排出口４３を開閉するシャッタ４４を設け、リミッタ付きのワンウェイクラッチ４８、スパイラルギア４７を介して感光体ドラム３１の回転をシャッタに伝達することによって、感光体ドラム３１が回転中はトナー排出口４３を開き、停止中はトナー排出口４３を閉じるように構成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、ＦＡＸ、複写機等のような、電子写真方式を用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真装置において、着脱可能な画像形成カートリッジ内に、感光体ドラム、感光体ドラム上に残った残トナーを除去するクリーニング部、除去した残トナーをクリーニング部内で搬送する搬送部、搬送された残トナーを画像形成カートリッジから排出するトナー排出部等を有する場合、この画像形成カートリッジから排出した残トナーを画像形成カートリッジ外に設置されたトナー回収部に収容するために、画像形成カートリッジのトナー排出部とトナー回収部の接続が必要になる。
従来、この接続部の構造として、例えば、残トナー排出口の開口部の下方に、残トナーボックスの開口が設置され、画像形成カートリッジを装置に装着する際に、残トナー排出口に設けられた残トナーシャッタのレバーが残トナーボックスに形成された突起部に押し上げられ、レバーと連結した付勢ばねに抗して、所定角度だけ角変位して排出部が開き、クリーナ部で除去された残トナーが残トナー搬送により排出口に搬送されて排出され、装置より画像形成カートリッジを取り去ると付勢ばねの復元力により閉められる構造のものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６―２４２７１０号公報（第４−６頁、図６、図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した従来の装置では、画像形成カートリッジの装着時において、トナー排出側の排出口と、トナー受入側の受入口がつながる際、トナー受入側に固定して設けられた突起によってトナー排出口のシャッタが開くようになっているため、トナー排出口とトナー受入口がある程度重なって、しかもまだ完全に密着していないという状態で、既にトナー排出口のシャッタが開き始める。このため、トナー排出口から、トナー受入口以外にトナーがもれ、或いは飛散するといった問題を生じていた。
【０００５】
本発明の目的は、上記のような問題点を解決し、画像形成カートリッジの着脱時のトナーの漏れや飛散を防止し、画像形成カートリッジやこれを装着する画像形成装置本体内が、漏れ或いは飛散したトナーで汚れることのない画像形成装置を提供することにある。また、残トナーを受入れた収容体を、画像形成装置に対して着脱する際にも、この収容体や画像形成装置本体内が、漏れ或いは飛散したトナーで汚れることのない画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、画像形成装置において、トナーを担持するトナー担持体と、前記トナー担持体上の不要となった残トナーを除去する除去手段、除去した残トナーを収容するトナー受け部、前記トナー受け部に備えられた残トナー排出口、及び該残トナー排出口を開閉する開閉部材を有するクリーニング手段と、前記クリーニング手段から排出された残トナーを収容する残トナー収容体と、前記画像形成装置の所定の動作に基づいて、前記開閉部材を駆動する開閉部材駆動手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、除去した残トナーを一時収容し、残トナー排出口からこの残トナーを排出するクリーニング手段と、その排出先の残トナー収容体とが、排出される残トナーが漏れたり飛散したりしないようにつながれた状態で、残トナー排出口を開閉することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１の画像形成装置におけるプロセスカートリッジの要部構成を示す側面図であり、図２（ａ）は、その要部上面図である。また図１（ｂ）及び図２（ｂ）は、それぞれ図１（ａ）及び、図２（ａ）における２点鎖線で囲った辺りの部分拡大図である。また、図３は、本発明による実施の形態１の画像形成装置の要部構成を示す要部構成図である。
【０００９】
図１及び図２に示すプロセスカートリッジ２１は、図３に示す画像形成装置１の本体に着脱自在に装着される４つのプロセスカートリッジ２１〜２４の一つを示すもので、これ等の構成は同一であるが、各々ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、及びシアン（Ｃ）のトナーを収納している。
【００１０】
図３に示すように、画像形成装置１には、画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジ２１〜２４、残トナー収容体３、露光装置４、転写ベルトユニット５、定着装置６、給紙カセット７、給紙部８、及びプロセスカートリッジ２１〜２４を画像形成装置本体から取り外す際に開閉する本体カバー９が備えられている。尚、上記したように、画像形成装置１の、着脱自在なプロセスカートリッジ２１〜２４を除いた部分を画像形成装置本体と称す。
【００１１】
プロセスカートリッジ２１〜２４は、図３に示すように、後述する印刷用紙１１の搬送経路１０の上流側から順に、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各トナーを収納するプロセスカートリッジ２１〜２４が順に、直列に配列される。前記したようにプロセスカートリッジ２１〜２４は同一の構成をしているため、ここでは、代表してブラック（Ｋ）のトナーを収納するプロセスカートリッジ２１の構成について、図１、図２を参照しながら説明する。
【００１２】
プロセスカートリッジ２１には、感光体ドラム３１、この感光体ドラム３１を帯電させる帯電装置３２、露光装置４（図３）での、印刷データに基づいて行われる露光により感光体ドラム３１上に記録される潜像上に、トナー３４（この場合ブラック（Ｋ））によるトナー画像を現像する現像部３３と、図３に示すように搬送経路１０に沿って、転写ベルトユニット５により搬送された印刷用紙１１に画像を転写した後、感光体ドラム３１上に残った残トナー３４を除去するクリーニング部３５が備えられる。
【００１３】
尚、同図中のＸＹＺ座標は、図３に示す印刷用紙１１が各プロセスカートリッジ２１〜２４を通過する際の搬送方向にＸ軸をとり、感光体ドラム３１の回転軸方向にＹ軸をとり、これら両軸と直交する方向にＺ軸を取っている。また、後述する他の図においてＸＹＺ座標が示される場合においても、これらの座標の軸方向は、共通する方向を示すものとする。
【００１４】
クリーニング部３５には、図１（ｂ）に示すように、感光体ドラム３１上から転写工程後に残った残トナーを除去するウレタンゴムから成るクリーニングブレード４１、このクリーニングブレード４１により除去された残トナーをプロセスカートリッジ２１の一方の端に搬送すべくＹ軸回りに回転自在に保持され、樹脂又は金属ワイヤからなるスパイラル４２、カートリッジフレーム５１の一部で、このスパイラル４２を収容する廃トナー受け部４５、このスパイラル４２よって搬送された残トナーをプロセスカートリッジ２１外に排出するために廃トナー受け部４５の端部下方に形成されたトナー排出口４３、このトナー排出口４３の開口部を開閉すべく、Ｙ軸回りに回動自在に保持された円筒形状のシャッタ４４が備えられる。上記したクリーニングブレード４１及びスパイラル４２は、図２（ａ）に示すように、感光体ドラム３１の感光面の軸方向における全領域を略カバーするように形成されている。
【００１５】
一方、クリーニング部３５のシャッタ４４を開閉する駆動機構として、図２に示すように、感光体ドラム３１の端部に位置するドラムギア４６、このドラムギア４６と噛合して駆動力を受け、回転軸がシャッタ４４を貫通してスパイラル４２と結合してこれを回転するスパイラルギア４７、従動側がシャッタ４４に結合し、駆動側がスパイラルギア４７の軸に固定してスパイラルギア４７の回転をシャッタ４４に伝えるトルクリミッタ付きワンウェイクラッチ４８、及びシャッタ４４を常時、片方向に付勢している付勢ばね４９が備えられる。
【００１６】
図４は、シャッタ４４の外観斜視図であり、図５は、このシャッタ４４を回動自在に保持するカートリッジフレーム５１の部分外観斜視図であり、図６及び図７は、クリーニング部３５における、シャッタの開閉動作を説明するための部分斜視図である。尚、これ等の各図のＸＹＺ軸は、各図の描写部分が、図３に示す画像形成装置１を構成する際の配置方向を示している。
【００１７】
図４乃至図７を参照しながら、シャッタ４４の開閉機構の構成及び動作について、以下に説明する。
【００１８】
シャッタ４４は、その円筒側面４４ａにカートリッジフレーム５１の廃トナー受け部４５に形成されたトナー排出部４３と略同形状の孔４４ｂを有し、カートリッジフレーム５１内に回動可能に設置される。一方、カートリッジフレーム５１には、シャッタ４４を、その孔４４ｂとトナー排出部４３とが重なり合うことができる位置において、回動可能に保持する保持孔５１ｃ、及びシャッタ４４の回動範囲を規制する受け面５１ａ，５１ｂが形成されている。
【００１９】
図６（ａ）及び図７（ａ）は、カートリッジフレーム５１に、シャッタ４４が回動自在に保持された状態を示しており、図６（ｂ）及び図７（ｂ）は、シャッタ４４の回動位置とシャッタの開閉の関係を示すための図６（ａ）及び図７（ａ）の部分拡大図である。
【００２０】
図６に示すように、シャッタ４４の突起部４４ｃの側面４４ｄが受け面５１ａと接触する回動位置において、カートリッジフレーム５１のトナー排出口４３とシャッタ４４の孔４４ｂが合致し、トナー排出口４３は開口される。そして図７に示すように、シャッタ４４の突起部４４ｃの側面４４ｅが受け面５１ｂと接触する回動位置において、カートリッジフレーム５１のトナー排出口４３とシャッタ４４の孔４４ｂはずれた位置となってシャッタ４４の円筒面によってトナー排出口４３が塞がれ、トナー排出口４３が閉口される。また、シャッタ４４は、付勢ばね４９によって、トナー排出口４３を閉口する方向、即ち矢印Ｂ方向に常時付勢されている。更に、前記したようにシャッタ４４は、トルクリミッタつきのワンウェイクラッチ４８を介して、スパイラルギア４７の軸と結合している。
【００２１】
ここで採用するトルクリミッタ付きワンウェイクラッチ４８の動作は、クラッチ機能としては、遠心クラッチと同様に働き、駆動側となるスパイラルギア４７が所定回転数以上で回転している間、その回転力を従動側のシャッタ４４に伝達し、スパイラルギア４７の回転が所定回転数以下、或いは停止すると、従動側のシャッタ４４はフリー状態となる。また、リミッタ機能としては、スパイラルギア４７が矢印Ａ方向に回転するとき、回転負荷がリミッタ値を越えない範囲で、従動側となるシャッタ４４に回転を伝える。従って、例えば従動側となるシャッタ４４の回転が阻止される場合、スパイラルギア４７は、シャッタ４４の回転が停止したまま、空回り状態でＡ方向回転を続ける。
【００２２】
従って、シャッタ４４の円筒面によってトナー排出口４３が塞がれている図７に示す状態から、スパイラルギア４７が矢印Ａ方向に回転すると、リミッタ値以内に設定されている付勢ばね４９の付勢力に抗してシャッタ４４を同方向に回動し、シャッタ４４の突起部４４ｃが、図６に示すようにカートリッジフレーム５１の受け面５１ａに当接する状態になると、トルクリミッタの働きにより空回り状態となって、この当接状態を維持したままスパイラルギア４７の矢印Ａ方向回転が継続する。
【００２３】
そして、感光体ドラム３１の動作が止まってスパイラルギア４７が停止すると、上記したようにシャッタ４４がフリー状態となるため、付勢ばね４９の復元力によりシャッタ４４のみ矢印Ｂ方向に回動し、図７に示す、トナー排出口４３が閉口される位置まで移動する。
【００２４】
以上の構成において、一例としてプロセスカートリッジ２１が画像形成装置１の本体に装着され、その後の所定のタイミングでトナー排出口４３が開口し、残トナーが排出されるまでの一連の動作について以下に説明する。
【００２５】
まず、印刷を行う前に、画像形成装置１（図３）本体の所定位置にプロセスカートリッジ２１を装着すると、図１（ｂ）に示すように、プロセスカートリッジ２１の排出口４３が、残トナー収容体３のトナー受入部１２の開口１２ａと周囲が密閉された状態でつながるように構成されている。但し、この時の排出口４３は、シャッタ４４によって、前記した図７に示す閉口状態になっている。そして、画像形成装置１の電源を入れると、印刷動作前のウォーミングアップ動作が開始され、各プロセスカートリッジ２１〜２４、転写ベルトユニット５、及び定着装置６が動作する。
【００２６】
この動作により、プロセスカートリッジ２１（図２）内の感光体ドラム３１は、その端部に設置されたドラムギア４６が画像形成装置１本体から駆動を受けて、矢印Ｂ方向（図１）に回転する。この回転に伴い、ドラムギア４６と噛合うスパイラルギア４７が矢印Ａ方向（図７（ａ））に回転し、トルクリミッタ付きワンウェイクラッチ４８を介してシャッタ４４が矢印Ａ方向に回動し始める。この時、シャッタ４４は、図７に示す状態から、付勢ばね４９に抗して矢印Ａ方向に回動を開始し、その突起部４４ｃがカートリッジフレーム５１の受け面５１ａに当接する図６に示す状態に至った段階でその回動を停止する。このとき、ワンウェイクラッチ４８のトルクリミッタの働きにより、スパイラルギア４７は、シャッタ４４をこの回動位置、即ち排出口４３を開口状態とする開口回動位置に保ちながら、同方向回転を継続することが可能となる。このため、トルクリミッタは、そのリミッタ値が、付勢ばね４９を含めたシャッタ４４の回転負荷以上のレベルとなるように設定されている。
【００２７】
以上の動作により、シャッタ４４が上記した開口回動位置を保つ間、プロセスカートリッジ２１の排出口４３とシャッタ４４の孔４４ｂが重なって排出口４３が開口状態となる。この間、スパイラルギア４７に結合されているスパイラル４２（図２）の回転により、クリーニング部３５の廃トナー受け部４５に溜まった残トナーが排出口４３のある端部へ搬送され、トナー排出口４３から順次排出される。尚、このウォーミングアップ時は、感光体ドラム３１上に残トナーは発生しないため、廃トナー受け部４５の内部に溜まっている残トナーが排出される。
【００２８】
その後、ウォーミングアップ動作が終了して感光体ドラム３１の回転が停止すると、スパイラルギア４７が停止する。このため、前記したようにワンウェイクラッチ４８のクラッチ機能によって従動側のシャッタ４４がフリーとなるため、付勢ばね４９の復元力によってシャッタ４４のみが矢印Ｂに回動し、その突起部４４ｃの側面４４ｅが、カートリッジフレーム５１の受け面５１ｂに当接する、前記した図７に示す状態となるまで移動する。このとき、排出口４３とシャッタ４４の孔４４ｂの位置がズレ、排出口４３は閉口状態となる。
【００２９】
このウォーミングアップ動作が終了すると、引き続いて位置ずれ修正等の修正動作が実行された後、印刷動作が開始される。この位置ずれ修正動作及び印刷動作時には、露光装置４によって感光体ドラム３１に静電潜像が記録され、現像部３３によってこの静電潜像上にトナーが現像され、更に、転写ベルトユニット５上、又は印刷用紙１１上にトナー画像が転写される。この間、感光体ドラム３１（図１）は、矢印Ｂ方向に回転駆動されるため、スパイラスギア４７（図７）は矢印Ａ方向に回転し、排出口４３が開口状態となってこの状態を維持すると共に、スパイラルギア４７によって駆動されるスパイラル４２は同方向に回転する。
【００３０】
一方、図１に示すように、転写後に感光体ドラム３１上に残った残トナーは、クリーニング部３５のクリーニングブレード４１より除去され、廃トナー受け部４５に溜められる。廃トナー受け部４５に溜められた残トナーは、回転中のスパイラル４２によって、トナー排出口４３に向って搬送され、開口状態にあるこのトナー排出口４３から、トナー受入部１２の開口１２ａを介して残トナー収容体３に排出される。図３に示す画像形成装置１本体に装着される他のプロセスカートリッジ２２〜２４も、ここで説明したプロセスカートリッジ２１と全く同様の構成及び動作によって、残トナーの残トナー収容体３への排出が行われるものである。
【００３１】
尚、画像形成装置１は、単色印刷動作時において、使用しないプロセスカートリッジを、転写ベルトユニット５に対して非接触状態とするために所定量移動させるように動作する。このために各プロセスカートリッジのトナー排出口４３（図１（ｂ））と、残トナー収容体３のトナー受入部１２の開口１２ａとがつながる部分の周囲の密閉が保てなくなっても、移動したプロセスカートリッジの感光体ドラム３１の回転は停止するため、トナー排出口４３がシャッタ４４によって閉口状態となり、残トナーの飛散や漏れを最小限に抑えることができる。
【００３２】
また、画像形成装置１本体にプロセスカートリッジ２１〜２４を装着した状態での輸送時に、輸送による振動によって、トナー排出口４３と、残トナー収容体３のトナー受入部１２の開口１２ａがつながる部分の周囲の密閉が保てなくなっても、トナー排出口４３がシャッタ４４によって閉口状態となっているため、トナーの飛散、漏れを最小限に抑えられる。
【００３３】
以上のように、本実施の形態１の画像形成装置によれば、プロセスカートリッジ２１〜２４内のトナー排出口４３と画像形成装置１本体のトナー受入部３の開口１２ａとが、周囲が密閉された状態でつながった後、シャッタ４４によるトナー排出口４３が開口されるため、プロセスカートリッジの装着時におけるトナー排出口４３からのトナーの飛散や漏れを防止することができる。また、感光体ドラム３１が停止している場合には、シャッタ４４によってトナー排出口４３が閉口状態とされるので、各プロセスカートリッジ２１〜２４と残トナー収容体３が振動を受け、これらの密閉状態が保てなくなっても残トナーの飛散や漏れを最小限に止めることができる。
【００３４】
実施の形態２．
図８（ａ）は、本発明の実施の形態２の画像形成装置におけるプロセスカートリッジの要部構成を示す側面図であり、図９（ａ）は、その要部上面図である。また図８（ｂ）及び図８（ｂ）は、それぞれ図８（ａ）及び、図８（ａ）における２点鎖線で囲った辺りの部分拡大図である。
【００３５】
このプロセスカートリッジ６１を採用する画像形成装置が、前記した図２に示す実施の形態１のプロセスカートリッジ２１を採用する画像形成装置１（図３）と主に異なる点は、シャッタ６４（実施の形態１では４４）を開閉する駆動機構の構成である。従って、このプロセスカートリッジ６１を採用する画像形成装置が、前記した実施の形態１の画像形成装置１（図３）と共通する部分には同符号を付して、或いは図面を省いて説明を省略し、画像形成装置１（図３）を参照しながらこれと異なる点を重点的に説明する。
【００３６】
尚、このプロセスカートリッジ６１も、前記した実施の形態１の画像形成装置１（図３）におけるトナーカートリッジ２１と同様に、異なる色のトナーを収容するプロセスカートリッジと共に合計４つ画像形成装置本体に装着されるものであるが、これ等は全て同一の構成のものであるため、その内の例えばブラック（Ｋ）のトナーを収納するプロセスカートリッジ６１の構成についてのみ以下に説明する。
【００３７】
図１０は、シャッタ６４の外観斜視図であり、図１１は、このシャッタ６４を回動自在に保持するカートリッジフレーム６２の部分外観斜視図である。また図１２及び図１３は、シャッタ６４の開閉動作を説明するための部分斜視図である。尚、これ等の各図のＸＹＺ軸は、各図の描写部分が、図３に示す画像形成装置１と同様に配置される本実施例の画像形成装置を想定した場合、それを構成する際の配置方向を示している。
【００３８】
図１０乃至１３を参照しながら、シャッタ６４の開閉機構の構成及び各部の動作について、以下に説明する。
【００３９】
シャッタ６４は、その円筒側面６４ａ（図１０）に、カートリッジフレーム６２の廃トナー受け部４５（図１１）に形成されたトナー排出部４３と略同形状の孔６４ｂを有し、カートリッジフレーム６２内に回動可能に設置される。一方、カートリッジフレーム６２には、シャッタ６４を、その孔６４ｂとトナー排出部４３とが重なり合うことができる位置において、回動可能に保持する保持孔６２ｄ、及びシャッタ６４の回動範囲を規制する受け面６２ａ，６２ｂが形成されている。図１２及び図１３は、カートリッジフレーム６２に、シャッタ６４が回動自在に保持された状態を示している。
【００４０】
図１２に示すように、シャッタ６４のレバー６４ｃの側面６４ｄ（図１０）が受け面６２ａと接触する回動位置において、カートリッジフレーム６２のトナー排出口４３とシャッタ６４の孔６４ｂはずれた位置となってシャッタ６４の円筒面によってトナー排出口４３が塞がれ、トナー排出口４３が閉口される。そして図１３に示すように、シャッタ６４のレバー６４ｃの側面６４ｅ（図１０）が受け面６２ｂと接触する回動位置において、カートリッジフレーム６２のトナー排出口４３とシャッタ６４の孔６４ｂが合致し、トナー排出口４３は開口される。また、シャッタ６４は、カートリッジフレーム６２の係止突起６２ｃとシャッタ６４の係止突起６４ｆ（図１０）間に張架された付勢ばね６３によって、トナー排出口４３を閉口する方向、即ちＹ軸回りの矢印Ａ方向に常時付勢されている。
【００４１】
ソレノイド７１ａは、画像形成装置本体に配設され、後述する制御系の指令に基づいてプランジャ７１ｂをＺ軸方向で吸引動作する。以後、ソレノイド７１ａとプランジャ７１ｂを総称してプランジャソレノイド７１と称す。プランジャ７１ｂの先端部は、その中間部が画像形成装置本体の支持部７５によって回動自在に軸支された連結レバー７２の一端部と係合し、連結レバー７２の他端部は、画像形成装置本体によって、Ｚ軸方向にスライド可能に保持された作用レバー７３の一端部と係合し、作用レバー７３の他端部は、シャッタ６４のレバー６４ｃを押圧できるように、この作用レバー７３に当接する。また、連結レバー７２は、画像形成装置本体との間に張架された付勢ばね７４によって、Ｙ軸回りの矢印Ａ方向に常時付勢されている。
【００４２】
従って、プランジャソレノイド７１が動作していない間、シャッタ６４は、図１２に示すように、付勢ばね６３の付勢力によってレバー６４ｃがカートリッジフレーム６２の受け面６２ａと当接し、トナー排出口４３を閉口状態とする閉口回動位置を維持する。一方、プランジャソレノイド７１が、後述する制御系の指令に基づいて動作すると、図１３に示すように、プランジャ７１ｂが吸引されて連結レバー７２がＹ軸回りの矢印Ｂ方向に回動し、作用レバー７３が、レバー６４ｃをカートリッジフレーム６２の受け面６２ｂと当接する位置まで押し上げる。以上のようにしてシャッタ６４は、プランジャソレノイド７１が動作している間、トナー排出口４３を開口状態とする開口回動位置を維持する。
【００４３】
図１４は、本実施の形態の画像形成装置の制御系のうち、本発明とかかわる部分の要部構成を示すブロック図である。以下、図１２、図１３、及び共通する部分については図３に示す実施の形態１の画像形成装置１を参照しながらこの制御系について説明する。
【００４４】
同図中、印刷制御部１０１は、上位装置から印刷起動の指示を受けると、モータ制御部１０６に指示を出して、感光体ドラム３１（図３）を駆動する感光体ドラム駆動モータ１０７、転写ベルトユニット５（図３）の転写ベルトを駆動するベルト駆動モータ１０８、給紙部８（図３）の給紙ローラを駆動する給紙モータ１０９、及び定着器６（図３）の定着ローラを駆動する定着モータ１１０を、それぞれ所定の動作タイミング及び回転速度で回転するように制御する。また印刷制御部１０１は、高圧制御部１０４に指示を出して、プロセスカートリッジ２１及び転写ベルトユニット５からなる画像形成部の帯電装置３２（図１）、現像部３３（図１）、及び転写ベルトユニット５の各高圧印加部に所定の高圧電圧を印加するように制御すると共に、露光制御部１０２に対して露光装置４（図３）に備えられた露光ヘッドでの印刷データの書込みを指示する。そして、ソレノイド制御部１１１に対して、例えば感光体ドラム駆動モータ１０７が回転する間、前記したソレノイド７１ａを動作させる指示を出す。
【００４５】
以上の構成において、一例としてプロセスカートリッジ６１が画像形成装置１の本体に装着され、その後の所定のタイミングでトナー排出口４３が開口し、残トナーが排出されるまでの一連の動作について以下に説明する。
【００４６】
まず、印刷を行う前に、画像形成装置（図３参照）本体の所定位置にプロセスカートリッジ６１を装着すると、前記した実施の形態１の場合と同様に、図８（ｂ）に示すようにプロセスカートリッジ６１の排出口４３が、残トナー収容体３のトナー受入部１２の開口１２ａと周囲が密閉された状態でつながるように構成され、更に図１２に示すようにシャッタ６４のレバー６４ｃが、画像形成装置本体に保持された作用レバー７３の先端部と当接可能な位置に移動する。この時の排出口４３は、プロセスカートリッジ６１の移動時及び装着直後において、シャッタ６４によって閉口状態になっている。尚、図１２に示すプランジャソレノイド７１及びシャッタ６４の状態は、プロセスカートリッジ６１が装着された段階の状態にも相当する。
【００４７】
そして、画像形成装置１の電源を入れると、印刷動作前のウォーミングアップ動作が開始され、各プロセスカートリッジ２１〜２４、転写ベルトユニット５、及び定着装置６が動作する。
【００４８】
この動作により、プロセスカートリッジ６１（図９）内の感光体ドラム３１は、その端部に設置されたドラムギア４６が画像形成装置１本体から駆動を受けて、矢印Ｂ方向（図８）に回転する。この回転に伴い、ドラムギア４６と噛合うスパイラルギア４７が矢印Ａ方向（図１２）に回転し始める。印刷制御部１０１（図１４）は、この感光体ドラム３１の回転中、ソレノイド７１ａが動作状態となるようにソレノイド制御部１１１に対して指示する。これにより、図１３に示すようにプランジャ７１ｂが吸引され、シャッタ６４は、感光体ドラム３１の回転中、前記したようにプロセスカートリッジ６１の排出口４３とシャッタ６４の孔６４ｂが重なって排出口４３が開口状態となる開口回動位置に止まる。
【００４９】
以上の動作により、シャッタ４４が上記した開口回動位置に止まる間、スパイラルギア４７に結合されているスパイラル４２（図９）の回転により、廃トナー受け部４５に溜まった残トナーが排出口４３のある端部へ搬送され、トナー排出口４３から順次排出される。尚、このウォーミングアップ時は、感光体ドラム３１上に残トナーは発生しないため、廃トナー受け部４５の内部に溜まっている残トナーが排出される。
【００５０】
その後、ウォーミングアップ動作が終了して感光体ドラム３１の回転を停止すると、同時にソレノイド７１ａの動作も停止される。このため、連結レバー７２は、付勢ばね７４の付勢力によって、図１３の状態から図１２の状態まで矢印Ａ方向に回動して吸引が解除されたプランジャ７１ｂを引き出し、シャッタ６４は、付勢ばね６３の付勢力により、図１３に示す開口回動位置から図１２に示す閉口回動位置まで矢印Ａ方向に回動し、排出口４３を閉口状態とする。
【００５１】
このウォーミングアップ動作が終了すると、引き続いて位置ずれ修正等の修正動作が実行された後、印刷動作が開始される。この位置ずれ修正動作及び印刷動作時には、露光装置４によって感光体ドラム３１に静電潜像が記録され、現像部３３によってこの静電潜像上にトナーが現像され、更に、転写ベルトユニット５上、又は印刷用紙１１上にトナー画像が転写される。この間、感光体ドラム３１（図８）は、矢印Ｂ方向に回転駆動されるため、シャッタ６４は、感光体ドラム３１の回転中動作状態とされるソレノイド７１ａによって、再び図１３に示す開口回動位置に回動して排出口４３を開口状態に保つ。
【００５２】
一方、図８に示すように、転写後に感光体ドラム３１上に残った残トナーは、クリーニング部３５のクリーニングブレード４１より除去され、廃トナー受け部４５に溜められる。廃トナー受け部４５に溜められたトナーは、回転中のスパイラル４２によって、トナー排出口４３に向って搬送され、開口状態にあるこのトナー排出口４３から、トナー受入部１２の開口１２ａを介して残トナー収容体３に排出される。
【００５３】
なお、本実施の形態では、感光体ドラム３１の回転動作に合わせて、ソレノイド７１ａを動作させる例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、感光体ドラム３１を回転させた後、露光ヘッド１０３（図１４）による露光が開始されるタイミング（即ち、実際の印刷動作が開始されるタイミング）でソレノイド７１ａを動作させるようにしても良いなど、種々の態様を取り得るものである。
【００５４】
以上のように、実施の形態２の画像形成装置によれば、ソレノイド７１ａを用いて、任意のタイミングでトナー排出口４３を開閉することが出来るため、最適なタイミングでトナー排出口４３を開閉することによって、プロセスカートリッジの装着時、或いは装着後におけるトナー排出口４３からの残トナーの飛散や漏れの防止を、前記した実施の形態１の場合より、より確実に実行することができる。
【００５５】
実施の形態３．
図１５は、本発明の実施の形態３の画像形成装置の要部構成を示す要部構成図である。
【００５６】
図１５に示す画像形成装置１２１が前記した実施の形態１の画像形成装置１（図３）に対して主に異なる点は、転写ベルトユニット５の転写ベルト１２５に付着した残トナーを除去するクリーニング部１２２が追加された点である。従って、この画像形成装置１２１が、前記した実施の形態１の画像形成装置１（図３）と共通する部分には同符号を付して、或いは図面を省いて説明を省略し、これと異なる点を重点的に説明する。
【００５７】
このクリーニング部１２２には、転写ベルト１２５に付着した残トナーを掻き落とすクリーニングブレード１２３、このクリーニングブレード１２３により除去された残トナーを転写ベルト１２５の幅方向（Ｙ軸方向）の一方の端に搬送すべくＹ軸回りに回転自在に保持され、樹脂又は金属ワイヤからなるスパイラル１２４、このスパイラル１２４を収容する残トナー受け容器１２６、スパイラル１２４よって搬送された残トナーを残トナー受け容器１２６外に排出するために端部下方に形成されたトナー排出口１２７、このトナー排出口１２７の開口部を開閉すべく、Ｙ軸回りに回動自在に保持された円筒形状のシャッタ１３０が備えられる。また、残トナー収容体３には、トナー排出部１２７と周囲を密着した状態でつながるトナー受入部１２９の開口１２９ａが形成されている。
【００５８】
シャッタ１３０を開閉する駆動機構については、前記した図４乃至図７を用いて説明した実施の形態１の開閉機構と同様に構成されているものとし、ここでの説明は省略する。但し、ここではシャッタ１３０がシャッタ４４に対応する。更に実施の形態１の場合、スパイラルギア４７は、ドラムギア４６と噛合して動力を得ていたが、本実施の形態では、ドラムギア４６の代わりに、転写ベルト１２５を駆動するベルトローラ１２８と一体的に同軸回転する図示しないギアと噛合して動力を得るように構成されているものとする。更にスパイラルギア４７は、実施の形態１の場合、直接、又はワンウェイクラッチ４８を介してスパイラル４２、又はシャッタ４４を駆動したが、本実施の形態ではこれらの代わりにスパイラル１２４、又はシャッタ１３０を駆動する。
【００５９】
以上のように構成されているため、トナー排出口１２７は、転写ベルト１２５が動いている間、開口状態となり、転写ベルト１２５が停止するのに伴って閉口状態となる。従って、印刷動作時、感光体ドラム３１から転写ベルト１２５上に移って付着した残トナーは、クリーニング部１２２によって除去され、そのトナー排出口１２７から残トナー収容体３の中に排出される。
【００６０】
また、他のシャッタ開閉方法として、前記した実施の形態２の方法を採用することも出来る。この場合シャッタ１３０は、前記した図１０に示すシャッタ６４の構成を採用し、プランジャソレノイド７１を駆動してこれを開閉する。その構成は、前記した図１０乃至１３を用いて説明した実施の形態２の開閉機構と同様に構成されているものとし、ここでの説明は省略する。但し、実施の形態２では、感光体ドラム３１（図１）の回転時にソレノイドを動作するように制御したが、ここでは、ベルト駆動モータ１０８の回転時にソレノイドを動作制御するように構成する。
【００６１】
以上の説明は、画像形成装置１２１が、印刷用紙１１にトナー画像を転写する通常の印刷動作時において、転写ベルト１２５上に残った残トナーを除去する場合を例にして行なったが、画像形成装置１２１は、以下に説明する現像バイアスの調整にも対応するように構成されている。
【００６２】
画像形成装置１２１によって、印刷用紙１１に印刷したときのトナー濃度は、環境の変化及び経時変化によって変わる。そのために、画像形成装置１２１は、電源投入時や所定枚数印刷した後に、現像部３３（図３）の現像ローラに印加する電圧を調整するための調整モードを持っている。この調整モードでは、転写ベルト１２５上にトナー濃度の異なるパターン（１００％デューティ、７５％デューティ、５０％デューティ等）の複数トナー像を直接転写ベルト１２５に転写する。転写ベルト１２５に転写されたこれらのパターンのトナー像は、プロセスカートリッジ２１〜２４及び転写ベルトユニット５からなる画像形成部の下流側に設けられた濃度センサ（図示せず）により、各パターンの濃度を測定する。
【００６３】
このとき測定されたパターンの濃度によって、現像ローラに印加する電圧を変更する。基準濃度と検出されたパターン濃度との差は、現像電圧と対応づけて予め実験で求めてメモリに格納されており、検出されたパターン濃度が基準より低いと判断されると現像ローラに印加する電圧を基準より絶対値で高く設定し、逆に検出されたパターン濃度が基準より高いと判断されると現像ローラに印加する電圧を基準より絶対値で低く設定する。
【００６４】
このようにして転写ベルト１２５上に直接形成されたトナー画像は、その濃度が計測された後、前記した通常印刷時の残トナーと同様に、クリーニング部１２２によって除去され、そのトナー排出口１２７から残トナー収容体３の中に排出される。
【００６５】
以上のように、実施の形態３の画像形成装置によれば、転写ベルトに付着した残トナーを残トナー収容体のトナー受入部に排出する際も、必要なときだけそのトナー排出口が開口状態となるように構成できるので、例えば残トナー収容体が着脱可能に構成されている場合でも、画像形成装置内にトナーが漏れたり、飛散するような事態を防ぐことができる。
【００６６】
シャッタの連動を中間転写方式の画像形成装置内中間転写部の動作に連動する部品と結合することによって、中間転写部内クリーナ部のトナー排出口シャッタにも適応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】（ａ）は、本発明の実施の形態１の画像形成装置におけるプロセスカートリッジの要部構成を示す側面図であり、（ｂ）は（ａ）における２点鎖線で囲った辺りの部分拡大図である。
【図２】（ａ）は、図１（ａ）の要部上面図であり、（ｂ）は（ａ）における２点鎖線で囲った辺りの部分拡大図である。
【図３】本発明の実施の形態１の画像形成装置の要部構成を示す要部構成図である。
【図４】実施の形態１でのシャッタの外観斜視図である。
【図５】図４のシャッタを回動自在に保持するカートリッジフレームの部分外観斜視図である。
【図６】（ａ）は実施の形態１でのクリーニング部における、シャッタの開閉動作を説明するための部分斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である。
【図７】（ａ）は実施の形態１でのクリーニング部における、シャッタの開閉動作を説明するための部分斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である。
【図８】（ａ）は、本発明の実施の形態２の画像形成装置におけるプロセスカートリッジの要部構成を示す側面図であり、（ｂ）は（ａ）における２点鎖線で囲った辺りの部分拡大図である。
【図９】（ａ）は、図１（ａ）の要部上面図であり、（ｂ）は（ａ）における２点鎖線で囲った辺りの部分拡大図である。
【図１０】実施の形態２でのシャッタの外観斜視図である。
【図１１】図１０のシャッタを回動自在に保持するカートリッジフレームの部分外観斜視図である。
【図１２】実施の形態２でのクリーニング部における、シャッタの開閉動作を説明するための部分斜視図である。
【図１３】実施の形態２でのクリーニング部における、シャッタの開閉動作を説明するための部分斜視図である。
【図１４】実施の形態２の画像形成装置の制御系のうち、本発明とかかわる部分の要部構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の実施の形態３の画像形成装置の要部構成を示す要部構成図である。
【符号の説明】
【００６８】
１，１２１画像形成装置、
３残トナー収容体、
４露光装置、
５転写ベルトユニット、
６定着装置、
７給紙カセット、
８給紙部、
９本体カバー、
１０搬送経路、
１１印刷用紙、
１２トナー受入部、
１２ａ開口、
２１〜２４，６１プロセスカートリッジ、
３１感光体ドラム、
３２帯電装置、
３３現像部、
３４トナー、
３５，１２２クリーニング部、
４１，１２３クリーニングブレード、
４２，１２４スパイラル、
４３，１２７トナー排出口、
４４，６４，１３０シャッタ、
４４ａ，６４ａ円筒側面、
４４ｂ，６４ｂ孔、
４４ｃ突起部、
４４ｄ，４４ｅ，６４ｄ，６４ｅ側面、
４５廃トナー受け部、
４６ドラムギア、
４７スパイラルギア、
４７ａ回転軸、
４８ワンウェイクラッチ、
４９，６３付勢ばね、
５１，６２カートリッジフレーム、
５１ａ，５１ｂ，６２ａ，６２ｂ受け面、
５１ｃ，６２ｄ保持孔、
６２ｃ，６４ｆ係止突起、
６４ｃレバー、
７１プランジャソレノイド、
７１ａソレノイド、
７１ｂプランジャ、
７２連結レバー、
７３作用レバー、
７４付勢ばね、
７５支持部、
１０１印刷制御部、
１０２露光制御部、
１０３露光ヘッド、
１０４高圧制御部、
１０５画像形成部、
１０６モータ制御部、
１０７感光体ドラム駆動モータ、
１０８ベルト駆動モータ、
１０９給紙モータ、
１１０定着モータ、
１１１ソレノイド制御部、
１２５転写ベルト、
１２６残トナー受け容器、
１２８ベルトローラ、
１２９トナー受入部。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置において、
トナーを担持するトナー担持体と、
前記トナー担持体上の不要となった残トナーを除去する除去手段、除去した残トナーを収容するトナー受け部、前記トナー受け部に備えられた残トナー排出口、及び該残トナー排出口を開閉する開閉部材を有するクリーニング手段と、
前記クリーニング手段から排出された残トナーを収容する残トナー収容体と、
前記画像形成装置の所定の動作に基づいて、前記開閉部材を駆動する開閉部材駆動手段と
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記トナー担持体は、トナー像を担持する感光体であ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】
前記トナー担持体は、記録媒体を搬送する機能を備えたベルトであることを特徴とする請求項１記載する画像形成装置。
【請求項４】
前記開閉部材駆動手段は、前記トナー担持体が動作していないときに前記開閉部材を、前記残トナー排出口を閉じる閉口位置とし、前記トナー担持体が動作しているときに前記開閉部材を、前記残トナー排出口を開ける開口位置とするように、前記トナー担持体の動作に連動して前記開閉部材を動作させる駆動力伝達手段を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記駆動力伝達手段は、
前記トナー担持体の動作に連動して回転するギア機構と、
前記ギア機構の回転力を前記開閉部材に伝達するトルクリミッタ付きワンウェイクラッチと
を有することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記開閉部材駆動手段は、
前記開閉部材に作用して、前記残トナー排出口を閉じる閉口位置と、前記排出口を開ける開口位置とに移動する駆動部と、
該駆動部を制御する制御部と
を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記駆動部は、前記開閉部材を前記閉口位置に付勢する付勢手段と前記開閉部材を前記開口位置に移動させるプランジャソレノイドを有し、前記制御部によって、前記トナー担持体の動作中、前記開閉部材を前記開口位置に移動させることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。

【図１】