JP2003337469A

JP2003337469A - 現像装置および画像形成装置

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Publication number: JP2003337469A
Application number: JP2002144816A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Kasahara; 伸夫笠原; Nobuo Iwata; 信夫岩田; Satoshi Muramatsu; 智村松; Junichi Matsumoto; 純一松本
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-05-20
Filing date: 2002-05-20
Publication date: 2003-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】トナー及びキャリアの補給構造において物流
コストの上昇や構造の複雑化を抑えることができると共
に、キャリアの劣化状態に応じた補給による置換動作を
行えるようにしてキャリアの劣化による現像剤中のトナ
ーの帯電の応力の低下を抑制して常に安定した現像剤濃
度を維持することが可能な構成を備えた現像装置を提供
する。【解決手段】トリクル現像方式を用いる場合にトナー
の補給量に応じたキャリアの補給量を設定するのとは別
に、現像槽内でのキャリアの滞留時間に影響する画像形
成回数及び現像装置の駆動時間が予め設定された値に相
当したときにキャリアを補給する構成１００を備えたこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、現像装置および画
像形成装置に関し、さらに詳しくは、二成分系現像剤を
用いる場合の現像剤交換構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機やファクシミリあるいはプリンタ
さらには印刷機などの画像形成装置においては、潜像担
持体である感光体上に担持されている静電潜像に対して
トナーなどの現像剤を用いて可視像処理が行われる。

【０００３】可視像処理に用いられる現像剤の一つとし
て、トナーとキャリアとからなる二成分系現像剤が知ら
れている。二成分系現像剤を用いる場合には、可視像処
理に用いられることで消費されたトナーを補給して現像
剤濃度を一定に保つことが必要であり、このための構成
として次のようなものが提案されている。

【０００４】新規トナーを収容しているトナーボトルや
トナータンク等のハード容器からなるトナー収容容器を
現像装置におけるトナー補給部に設置する構成、さらに
は、トナー補給部に設置されたトナー収容容器から吐出
されるトナーを吸引負圧を生起させて現像槽内に導入す
る構成（例えば、特開平７−２１９３２４号公報、特開
平７−２１９３２９号公報、特開平９−１５９５７号公
報）、また、トナー収容容器として袋状の容器を用いて
トナーを補給する構成（例えば、特開平１１−２８２２
３８号公報、特開平１２−４７４６４号公報、特開平１
２−１４７８９号公報、特開平１２−３５１４４５号公
報、特開平１２−３５６８９８号公報）、そして、トナ
ー収容容器からトナーを吐出させる構成としてはトナー
収容容器に非対称往復動作を行わせることによる振動に
より容器下面に形成されている開口からトナーを流出さ
せる構成（例えば、特開平９−２４４３７２号公報）、
現像槽と近接する位置にトナー貯蔵容器を配置し、主と
して重力によりトナーの流出により現像槽内に新たなト
ナーを補給する構成（例えば特開平７−２０７０１号公
報、特開平７−２０７０３号公報、特開平７−１１４２
６０号公報）がある。

【０００５】二成分系現像剤はトナーが消費されると、
現像剤濃度の変化を防止するために新規トナーが補給さ
れる一方、キャリアは概ね新規トナーの補給に拘わらす
使用されることが多い。このため、キャリアの経時的な
変化として、攪拌頻度の増加による劣化がある。キャリ
アの劣化には、キャリア自体の摩滅などによる疲労、帯
電性を上げるために表面に形成されている被覆層の破損
さらには、トナーが表面に融着してしまうトナーフィル
ミングなどがあり、これら劣化現象によりトナーの帯電
能力を損ねることがある。このようなキャリアの劣化に
よるトナーの帯電能力の低下を防止するために、トナー
の補給とは別にキャリアを補給することにより過剰とな
った現像剤を現像槽内から排出して劣化したキャリアを
含む現像剤を新規な現像剤に置換するトリクル現像方式
と称される現像剤交換システムが提案されている。

【０００６】この方式においては、現像装置にトナーと
キャリアとの混合剤（通称、プリミックス現像剤と称さ
れている）を補給する方式（特公平２−２１５９１号公
報、特開平９−１６６９１２号公報、特開平９−２１８
５７５号公報、特開平９−２４４３７６号公報）、ま
た、現像装置にトナーとキャリアとを独立して補給し、
現像槽内の余剰現像剤を回収する方式（例えば、特開平
９−２０４１０５号公報、特開平９−２５１２３５号公
報、特開平９−２６９６４４号公報）、さらに、トナー
消費量に対応したトナー補給、補給トナー量に対応した
キャリアの補給及び現像剤の排出をそれぞれ制御する方
式（例えば、特開平１０−６３０７４号公報、特開平１
０−６３０７５号公報）、さらには、キャリア補給部を
複数の現像装置に対して共通化した方式（例えば、特開
平７−２３４５７５号公報、特開２００１−１９４８６
０号公報）、そして現像手段と異なる箇所に配置されて
いるトナー及びキャリアを、その混合比を調合して現像
槽内に供給する方式（例えば、特開平１１−１４３１９
６号公報、特開平１１−２７２０７５号公報）がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記各公報に
開示されている構成及び方式においては、次のような問
題がある。トナーの補給に関しては、トナー収容容器が
ハードボトルを用いることが多く、この廃棄処分に際し
てボトルの容量が嵩むことにより回収時での単位体積当
たりの回収量が少なくなるために物流コストが上昇す
る。減容可能な袋状の構成を備えたトナー収容容器もあ
るが、内部のトナーを殆ど全て消費するための構成がな
いことにより残留トナーも多く、消費コストが高いもの
となる。

【０００８】補給トナーの移送構造として、近年多用さ
れている構成にスクリューオーガを用いたオーガ方式が
あるが、オーガの敷設構造に関係して現像装置あるいは
トナー収容容器と一体化若しくはきわめて近い位置に設
ける必要があることから構造が複雑となることによるコ
スト上昇を招くばかりでなく、メンテナンスに際しても
必要な箇所のみでなく一体化部分をも対象として取り外
し作業が必要となることで、ユーザによる交換作業が難
しくなるという問題がある。

【０００９】トリクル現像方式を用いる場合において
は、現像装置やトナー収容容器の取り外しなどによる交
換頻度が少なくなる利点がある反面、新規のトナー及び
キャリアを収容する容器自体は上述したトナー補給の場
合と同様であることから廃棄処分での不具合や移送に関
する不具合を解消するには至っていない。

【００１０】トリクル現像方式においては、補給対象と
なるトナーとキャリアとの混合比は一定であるので、現
像剤により可視像処理される画像面積（原稿画像面
積）、の大小サイズ、あるいは高濃度の画像が連続して
形成されるような場合には現像剤の消費量が増加するこ
とになるので、トナー濃度の変化に応じてトナーが補給
されるのに合わせてキャリアも補給されてしまう。この
ため、現像剤中のキャリアの寿命に関係なくキャリアが
新規なものに置換されてしまうことにより未だ耐用寿命
があるにもかかわらず交換されるという無駄が発生し、
ユーザへのメンテナンスコストの上昇を強いることにな
る。

【００１１】上述した場合とは逆に濃度が低い画像を連
続して形成した場合には、現像剤中のトナーの消費量が
少なくなることによりキャリアの置換が行われないまま
となり、これにより、現像剤中でのキャリアの攪拌帯電
動作の繰り返しのみが増加してキャリアの寿命劣化が進
行してもそのままに維持されてしまうという不具合が生
じる。この結果、現像剤中の現像剤の濃度変化を基準と
してキャリアの置換を行う場合には、キャリアの寿命が
実際のものと異なる場合が生じ、これにより、無駄な補
充によるコスト上昇やトナーの帯電能力低下を引き起こ
しやすくなる。特に、トナーの消費量が少ない場合に
は、キャリアの劣化による寿命がきたことが判明した場
合、最悪の場合として、現像装置内の現像剤の全てを交
換あるいは現像装置そのものを交換することになり、画
像形成の中断時間が長くなる虞がある。

【００１２】本発明の目的は、上記従来の現像装置、特
に二成分系現像剤を対象としたトリクル現像方式を対象
する場合における問題に鑑み、トナー及びキャリアの補
給構造において物流コストの上昇や構造の複雑化を抑え
ることができると共に、キャリアの劣化状態に応じた補
給による置換動作を行えるようにしてキャリアの劣化に
よる現像剤中のトナーの帯電能力の低下を抑制して常に
安定した現像剤濃度を維持することが可能な構成を備え
た現像装置および画像形成装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
潜像担持体上に形成されている静電潜像に対してトナー
とキャリアとを含む二成分系現像剤により可視像処理す
るための現像装置において、上記静電潜像に供給される
トナーとは別に新規なトナーを補給するトナー補給部
と、上記静電潜像に供給されるトナーを担持しているキ
ャリアとは別に新規なキャリアを補給するキャリア補給
部と、上記各補給部と上記二成分系現像剤を攪拌混合す
る現像槽との間で上記トナー及びまたはキャリアを流動
化して移送する移送手段と、上記現像槽内でのトナー濃
度を検出する手段と、上記トナー濃度、画像形成枚数ま
たは現像駆動時間が入力され、該入力値に応じてトナー
の補給部、キャリアの補給部での動作状態を制御する制
御部とを備え、上記制御部は、上記トナー濃度に対応し
て新規トナーの補給制御を行うと共に、該トナーの補給
量に対応して補給するのとは別に上記画像形成枚数及び
または現像駆動時間が所定値に達した時点に新規キャリ
アの補給を開始することを特徴としている。

【００１４】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明に加えて、上記トナー補給部及びキャリア補給部は、
減容可能な袋体からなる収容部材と、上記収容部材を載
置した状態で往復動可能であり、往復動過程で衝撃力を
作用させることにより収容部材内のトナー及びキャリア
に慣性力を生起させて一方向に順次移動させた状態で上
記移送手段に向けて搬送可能な収容部材支持構造とを備
えていることを特徴としている。

【００１５】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の発明に加えて、上記トナー及びまたはキャリアを
流動化して移送する手段は、一軸偏心スクリューポンプ
が用いられ、上記トナー補給部及びキャリア補給部に形
成されている通路内を負圧化して該補給部内に収容され
ているトナー及びまたはキャリアを流動化させる構成を
備えていることを特徴としている。

【００１６】請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の
うちの一つに記載の発明に加えて、上記キャリア補給部
は、上記トナー補給部が複数設けられている場合にそれ
らトナー補給部に共用させる構成を備えていることを特
徴としている。

【００１７】請求項５記載の発明は、請求項４記載の発
明に加えて、上記キャリア補給部は、新規キャリアの収
容部材が着脱可能であることを特徴としている。

【００１８】請求項６記載の発明は、請求項１乃至５の
うちの一つに記載の現像装置を画像形成装置に用いるこ
とを特徴としている。

【００１９】請求項７記載の発明は、請求項６記載の発
明に加えて、複数のトナー補給部を備える場合は複数の
色の画像を形成可能なことを特徴としている。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面において本発明の実施
の形態を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る現
像装置を用いる画像形成装置の一例を示す模式図であ
り、同図に示す画像形成装置は、色分解に対応する色の
補色現像剤による複数の色画像を形成可能なカラープリ
ンタである。本発明では、カラープリンタに限らず、複
写機、ファクシミリ装置あるいは印刷機などの画像形成
装置に適用可能である。

【００２１】図１において、カラープリンタ１は、色分
解毎の画像を形成可能な画像形成ユニット２（便宜上、
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを意味する頭文
字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂを符号２に添えて表示する）が並置さ
れており、これら各画造形性ユニット２Ｙ、２Ｍ、２
Ｃ、２Ｂの下方には、露光ユニット３が配置されてい
る。

【００２２】各画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２
Ｂはいずれも同じ構成を備え手織り、今、イエロー画像
を形成するユニットを代表してその構成を説明すると次
の通りである。画像形成ユニット２Ｙには、潜像担持体
である感光体ドラム４Ｙが備えられており、感光体ドラ
ム４Ｙの周囲には、図示矢印方向に沿って画像形成プロ
セスを実行するための帯電装置５Ｙ、露光ユニット３か
らの書き込み光の入射部６Ｙ、現像装置７Ｙ、転写装置
８、クリーニング装置９Ｙがそれぞれ配置されている。

【００２３】図１に示すカラープリンタにおける現像装
置７Ｙは、トナーとキャリアとを含む二成分系現像剤が
用いられ、現像剤の濃度補正のためのトナー補給に加え
て、キャリアも補給することにより古い現像剤を排出し
て現像剤の交換が可能なトリクル現像方式が採用されて
いる。

【００２４】図１において転写装置８は、各画像形成ユ
ニットの感光体ドラムと対向当接しながら移動すること
ができる転写ベルト８Ａを備えており、転写ベルト８Ａ
をはさんで感光体ドラム４Ｙと対向する位置に転写バイ
アスを印加可能な転写ローラ８Ｙが設けられている。

【００２５】本実施形態における転写装置８は、各画像
形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂにおいて感光体ド
ラム上に担持されている可視像を転写ベルト８Ａに順次
重畳転写する１次転写行程と、重畳された画像を給紙装
置１０から繰り出される記録紙などに対して一括転写す
る２次転写行程とを実施する構成とされている。このた
め、２次転写行程を実施できる位置には、転写バイアス
を印加可能な転写ローラを備えた２次転写装置１１が配
置されている。

【００２６】給紙装置１０には、記録紙を収容している
給紙カセット１０Ａ及び給送路中に配置されているレジ
ストローラ１０Ｂとが備えられており、レジストローラ
１０Ｂは、手差し給紙トレイ１０Ｃから導入される記録
紙の搬送路が給紙カセット１０Ａからの搬送路と合流す
る位置に設けられている。図１において符号１２は転写
ベルト８Ａのクリーニング装置を、符号１３は転写ベル
ト８Ａの除電装置をそれぞれ示している。

【００２７】図１に示すカラープリンタ１では、各画像
形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂにおいて形成され
た色画像が転写装置８の転写ベルト８Ａに対して１次転
写行程により順次重畳転写され、重畳画像が２次転写行
程において記録紙に一括転写され、一括転写された記録
紙が定着装置１４に移動することにより画像を定着され
て排紙トレイ１Ａ上に排出されるようになっている。

【００２８】カラープリンタ１の内部において各画像形
成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂの上方空間には、ト
リクル現像方式に用いられるトナー補給部１５Ｙ、１５
Ｍ、１５Ｃ、１５Ｂおよびこれら各トナー補給部と共用
されるキャリア補給部１６が配置されている。トナー補
給部は、感光体ドラムに供給されようとしているトナー
とは別に新規なトナーを現像装置（便宜上、図１に示し
た符号７Ｙを用いる）に補給するための構成であり、そ
の構成が図２及び図３に示されている。図２において、
トナー補給部（便宜上、符号１５Ｙを用いて説明する
が、他の色のトナー補給部に関しても同様な構成であ
る）１５Ｙは、減容可能な袋体で構成されて内部に新規
トナーＴを収容している収容部材１５Ｙ１と、収容部材
１５Ｙ１を載置した状態で往復動可能な収容部材支持構
造体１５Ｙ２とを備えている。収容部材１５Ｙ１は、図
２及び図３に示すように、５０μｍ〜３００μｍ程度の
厚さを有して一部に開口１５Ｙａが形成されている樹脂
フィルムなどの柔軟性材質が用いられた袋体であり、開
口１５Ｙａには、接着若しくは溶着されて一体化された
吐出部材１５Ｙ３が設けられている。収容部材１５Ｙ１
には底板１５Ｙ４が一体化されており、底板１５Ｙ４
は、収容部材１５Ｙ１に比べて厚さが厚く剛性が高めら
れる０．５ｍｍ程度の樹脂により構成されている。

【００２９】収容部材１５Ｙ１および底板１５Ｙ４との
組み合わせにより、収容部材１５Ｙ１の減容により内部
に収容されているトナーが全消費されると丈が小さくな
り廃棄処分時での回収の際に収容部材１５Ｙ１同士を比
較的大量に積層することができるので回収効率を上げる
ことが可能となり、また、底板１５Ｙ４が比較的剛性が
高い構成であることにより収容部材支持構造体１５Ｙ２
への装着を容易化できるとともに収容部材支持構造体１
５Ｙ２の往復動時での変形を抑えてトナーの排出が阻害
されるのを防止できるようになっている。

【００３０】吐出部材１５Ｙ３には、漏斗状の底面が形
成され、その底面の一部には吐出口１５Ｙ３Ａが形成さ
れている。吐出開口１５Ｙ３Ａの下方には、長手方向一
端が閉塞しているパイプ部１５Ｙ３Ｂが設けられてい
る。パイプ部１５Ｙ３Ｂの内部には、閉塞端側から順
に、コイルバネなどの弾性体１７，キャップ１８，シー
ルホルダ（図３参照）１９，シール２０および吐出ノズ
ル２１が装填されるようになっている。パイプ部１５Ｙ
３Ｂは、収容部材１５Ｙ３側に設けられており、上記各
部材のうちで、弾性体１７，キャップ１８，シールホル
ダ１９及びシール２０が予め装填され、キャップ１８が
弾性体１７の付勢により吐出開口１５Ｙ３Ａを閉鎖する
ようになっており、この状態はキャップ１８の頭部がシ
ールホルダ１９に衝止されることにより保持される。こ
れにより、底板１５Ｙ４と一体の収容部材１５Ｙ１が収
容部材支持構造体１５Ｙ２に搭載されるまでの間、収容
部材１５Ｙ１内部からのトナーの漏出を防ぐようになっ
ている。吐出ノズル２１は、吐出部材１５Ｙ３のパイプ
部１５Ｙ３Ｂ内に挿入されると、図２に示すように、吐
出部材１５Ｙ３の吐出開口１５Ｙ３Ａと連通することが
でき、吐出開口１５Ｙ３Ａと反対側の端部には、後述す
る吸引ポンプとの間に連結されるチューブ２２の一端が
装着されている。

【００３１】吐出ノズル２１は、収容部材支持構造体１
５Ｙ２に一体化されて設けられている作動片２３に締結
されて共に移動する構成を備えている。作動片２３が一
体化されている収容部材支持構造体１５Ｙ２は、図２に
示すように、トナー補給部１５Ｙに設けられている支持
台２４に対してコイルバネなどの弾性体２５により押圧
付勢されており、押圧付勢による移動は作動片２３の一
端が対向当接している作動カム２６によって規制されて
いる。

【００３２】作動カム２６は、収容部材支持構造体１５
Ｙを符号Ｂ−Ｃで示す方向に往復動させる駆動部材であ
り、小径部が作動片２３に対向した場合には、符号Ｂで
示す方向に収容部材支持構造体１５Ｙ２を移動させ、大
径部が作動片２３に対向した場合には、符号Ｃで示す方
向に収容部材支持構造体１５Ｙ２を移動させる。図２で
は、作動カム２６の小径部に作動片２３が対向した状態
が示されており、この状態では、吐出部材１５Ｙ３の吐
出開口１５Ｙ３Ａと吐出ノズル２１とが連通する。

【００３３】収容部材支持構造体１５Ｙ２は、その底面
に配置されている転動体２７を介して支持台２３上を往
復動することができ、さらに、作動カム２６が配置され
ている側には作動片２３と平行する片部２４Ａが設けら
れている。片部２４Ａには、作動片２３を衝止するため
の緩衝部材２８が取り付けられている。緩衝部材２８
は、作動カム２５の大径部から小径部に当接状態が変化
した場合に作動片２３が衝突するストッパであり、ゴム
やスポンジ等の弾性部材が用いられる。

【００３４】収容部材支持構造体１５Ｙ２は、作動片２
３が作動カム２６の大径部から小径部に対向状態を変化
させるときに弾性体２５の押圧付勢を介して緩衝部材２
８に衝突する。このため、収容部材支持構造体１５Ｙ２
は衝突により急激な加速度変化を来す。従って、収容部
材支持構造体１５Ｙ２に搭載されている収容部材１５Ｙ
１内のトナーには、大きな慣性力が発生し、一方向、つ
まり、図２において吐出部材１５Ｙ３側に向けて大きく
移動することができ、この移動に際しても、突き崩され
た状態で流動性が高められて移動することになる。

【００３５】図２において吐出ノズル２１に一端が装着
されているチューブ２２を備えたトナー移送手段として
の吸引ポンプ２９は、粉体ポンプを構成するものであ
り、一軸偏心スクリューポンプ（通称、モーノポンプ）
が用いられている。吸引ポンプ２９の構成としては、金
属または受信殿剛性部材を用いて偏心させたスクリュー
形状のローラ２９Ａと、ゴム材料により内側が２条のス
クリュー形状とされたステータ２９Ｂと、これら両部材
を内包するホルダ２９Ｃとを備えている。吸引ポンプ２
９では、ロータ１９Ａが回転すると、ポンプに自吸力
（吸引圧力）が発生し、チューブ２２内を吸引負圧化傾
向とすることにより収容部材１５Ｙ１内のトナーを吸引
することができる。

【００３６】吸引ポンプ２９の吸引吐出側には、図２に
示すように現像装置（便宜上、図１において用いた符号
７Ｙで示す）が連結されており、収容部材１５Ｙ１から
吸引されたトナーを導入できるようになっている。現像
装置７Ｙには、図４及び図５に示すように、吸引ポンプ
２９側に対向する壁面に開口７Ｙ１が形成されており、
トナーを導入できるようになっている。現像装置７Ｙに
は、感光体ドラム４Ｙと対向して二成分系現像剤を供給
可能な現像ローラ７Ｙ２及び一対の攪拌供給ローラ７Ｙ
３，７Ｙ４および現像ローラ７Ｙ２での現像剤層厚を規
定するドクター部材７Ｙ５がそれぞれ配置され、現像ロ
ーラ７Ｙ２に供給される現像剤濃度は、現像槽７Ｙ６に
設けられている現像剤濃度センサ３０により検出される
ようになっている。本実施形態では、トナーとキャリア
との混合比率が１．５〜５．０重量％に設定された現像
剤が用いられる。現像剤中のトナー量は現像剤濃度セン
サ３０による透磁率変化を検出することで行われ、不足
した場合には吸引ポンプ２９側に設けられている駆動モ
ータＭ１（図２参照）および作動カム２６の駆動モータ
（図示されず）の回転量を制御することが行われる。

【００３７】現像装置７Ｙおける現像槽７Ｙ６には、槽
内に収容される現像剤の量を一定化するために過剰な現
像剤を溢れ出さすための堰部７Ｙ７が設けられており、
堰部７Ｙ７からオーバーフローした現像剤が図示しない
回収部に排出されるようになっている。オーバフローす
る現像剤の回収部は、現像槽内に設けることに限らず、
図５に示すように、堰部７Ｙ７を現像装置７Ｙの外部に
取り付けることも可能である。

【００３８】図６は、収容部材１５Ｙ１内のトナーが吸
引移送される際の挙動を示す図であり、同図では、トナ
ーが吸引移送されるに従い減少するのに伴い、収容部材
１５Ｙ１の減容状態が（Ａ）から（Ｄ）の順で示されて
いる。吸引ポンプ２９により吸引負圧化傾向とされた収
容部材１５Ｙ１の内部からはトナーが順次吐出されるこ
とになるが、作動片２３と作動カム２６の小径部とが対
向する際には作動片２３と一体の収容部材支持構造体１
５Ｙ２に加速度変化が発生する。このため、トナーに
は、大きな衝撃慣性力が生起されることにより一方向、
つまり、吐出部材１５Ｙ３側に向けて流動することにな
る。衝撃慣性力はトナーの残量に関係なく発生し、残量
が多い場合でもその重量による慣性力が大きくなるの
で、トナーの流動は阻害されることなく安定した移送が
行われることになる。

【００３９】本実施形態では、衝撃慣性力の大きさにつ
いて検討したところ、剛体を対象とした場合に比べてト
ナーなどの流動性がある物質においては大きな加速度が
必要となることを考慮して、９００ｇ程度の収容量であ
る場合には４０ｍ／ｓｅｃ^２（重力加速度の約４倍）以
上の加速度が設定されている。これ以下の加速度である
場合には安定した流動性が得られないことが実験により
確認されており、逆に加速度が大き過ぎる場合には、衝
撃力が強すぎて吐出海溝付近でトナーの凝集固化による
吐出開口の閉塞現象が発生し、トナーの補給量が不安定
となる。このような結果から、実験により確認された加
速度の上限値は、２００ｍ／ｓｅｃ^２であった。収容部
材支持構造体１５Ｙ２の往復動の繰り返しにより内部か
らトナーが流出すると、収容部材１５Ｙ１は吸引ポンプ
２９による負圧化傾向により内部が減容し、殆ど全ての
トナーが排出された場合には、未補給時での容積の１車
線１０〜１／５程度に減少させることができ、使用後の
廃棄処分時に減容した収容部材を重畳する数を増大させ
て回収効率の向上と保管スペースの低減化が図れる。

【００４０】次に、トリクル現像方式で用いられるキャ
リア補給部の構成について説明する。

【００４１】図７及び図８は、キャリア補給部の構成を
示す図であり、本実施形態においては、キャリア補給部
１６が、各色毎のトナー補給部全てを対象として共用で
きる構成とされている。

【００４２】図７に示すキャリア補給部の構成は、図２
及び図３に示したトナー補給部の構成と一部を除いて同
様である。その一部とは、収容部材の底板側に設けられ
る吐出部と吐出ノズル（便宜上、符号２１’で示す）で
ある。キャリア補給部１６では、トナー補給部１５で説
明したと同様な構成を備えたキャリア補給容器をなす収
容部材１６Ａおよび底板１６Ｂを備えており、収容部材
１６Ａは、トナー補給部１５Ｙにおける収容部材支持構
造体１５Ｙ２と同様な構成を備えた収容部材支持構造体
１６Ｃに載置されるようになっている。

【００４３】収容部材１６Ａの底面及びこれに対向する
底板１６Ｂの位置にはキャリア吐出部の一構成部である
吐出開口（図７では、便宜上、底板１６Ｂ側の開口のみ
に符号１６Ｂ１を付けて示す）が形成されており、該吐
出開口１６Ｂ１に対応する底板１６Ｂの下面にはシャッ
ター用シール１６Ｃをはさんでシャッタ１６Ｄが配置さ
れている。

【００４４】シャッタ１６Ｄは、キャリア吐出部の他の
構成部に相当し、トナー補給部１５Ｙにおけるキャップ
１８に相当している。このため、シャッタ１６Ｄは、底
板１６Ｂの下面に形成されている係止部１６Ｂ１Ａとの
間に配置されている弾性体１６Ｅの付勢により常時、吐
出開口１６Ｂ１を閉鎖する習性が付与されている。シャ
ッター１６Ｄによる吐出開口１６Ｂ１の開放は、キャリ
ア吐出ノズル２１’が底板１６Ｂの下面に形成されてい
る摺動ガイド部１６Ｂ２（図８参照）内に挿入されるこ
とにより行われる。

【００４５】キャリア吐出ノズル２１’は、底板１６Ｂ
に有する摺動ガイド部１６Ｂ１内に挿入される上面部
に、図８に示すように、吐出開口１６Ｂ１に連通可能な
キャリア導入開口２１Ａ’が形成され、該キャリア導入
開口２１Ａ’の下方に位置する空間がキャリア溜まり部
２１Ｂ’として構成されている。

【００４６】キャリア溜まり部２１Ｂ’には、色毎の現
像剤を収容している現像装置の現像槽内に対してチュー
ブ（便宜上、符号２２’を用いて示す）を介して連通可
能な複数のノズル２１Ｃ’の一端が連通している。吐出
ノズル２１’は、底板１６Ｂの摺動ガイド部１６Ｂ２に
対してノズル用シール２１Ｄ’をはさんで摩擦的係合す
ることにより抜け止め及び気密された状態で保持される
ようになっている。

【００４７】キャリア吐出ノズル２１’に装備されてい
るノズル２１Ｃ’に一端が装着されているチューブ２
２’は、キャリア移送手段としての吸引ポンプ（便宜
上、符号２９’で示す）に連結されている。吸引ポンプ
２９’は、トナー補給部に設けられているものと同様な
構成であるので、その詳細な説明は省略して符号に’
（ダッシュ）を付けて表示する。

【００４８】キャリア補給部１６では、トナー補給部１
５Ｙに関して説明した場合と同様に、収容部材支持構造
体１６Ｃに対して作動片（便宜上、符号２３’で示す）
が一体化されており、作動片２３’は作動カム（便宜
上、符号２６’で示す）のカムプロフィールに従って収
容部材支持構造体１６Ｃを往復動させることができるよ
うになっている。作動片２３’に対向する位置には、ト
ナー補給部での構成と同様な緩衝部材（便宜上、符号２
８’で示す）が支持台（便宜上、符号２４’で示す）の
片部２４Ａ’に設けられて衝突時での緩衝を行うように
なっている。

【００４９】キャリア補給部１６においても、トナー補
給部と同様に、作動片２３’と作動カム２６’との対向
関係により収容部材支持構造体１６Ｃに大きな加速度変
化が生じた場合に収容部材１６Ａ内のキャリアに慣性力
が生起されて吐出開口側に向けてキャリアを流動させる
ことができ、吸引ポンプ２９’による負圧化傾向によっ
てキャリア吐出ノズル２１’のトナー溜まり部２１Ｂ’
内に流出したキャリアが現像装置（便宜上、図７におい
て符号７Ｙで示す）の現像槽内に供給される。図５及び
図６に示すように、現像装置７Ｙでは、トナー補給部か
らのトナーと同様に、現像槽の上面に設けられている開
口７Ｙ１を介してキャリアが導入されるようになってい
る。

【００５０】トナー補給部及びキャリア補給部では、吸
引ポンプ２９，２９’でのロータとステータとの歯の位
相が異なる噛み合い状態により間欠的に吸引力が発生す
るので、この発生時期に整合するように収容部材支持構
造体１５Ｙ２及び１６Ｂの往復動サイクルが規定されて
おり、吸引力が発生してチューブ２２，２２’内が負圧
化傾向とされた時期に収容部材１５Ｙ１，１６Ａの内部
からトナーあるいはキャリアが吐出される状態を設定さ
れている。これにより、吐出開口が開放された際にはト
ナーあるいはキャリアのみがチューブ２２，２２’内に
導入されることになるので、外気の取り込みが防止さ
れ、空気の存在によるとトナーあるいはキャリアの吐出
量に変化がない状態を維持できるようになっている。な
お、複数のトナー補給部を対象とした場合のキャリア補
給部においては、ノズル毎に開閉部材を設け、色毎での
現像剤濃度あるいはキャリアの劣化度に応じて補給制御
するようにしても良い。

【００５１】次に、上記トナー補給部及びキャリア補給
部を用いてトリクル現像方式による現像剤交換制御につ
いて説明する。トリクル現像方式では、現像剤の濃度変
化に応じてトナーの補給を行うと共に、トナーの補給量
に対応する量のキャリアを補給することが行われてい
る。しかし、キャリアをトナーの補給量に対応させて補
給することを前提とした場合には、現像剤の交換は早め
られるものの、キャリアに未だ劣化が生じておらず、い
わゆる、交換時期に相当する寿命でない場合でもキャリ
アが新規なものと置換されてしまい、結果としてキャリ
アのメンテナンスコストが上昇することになる。そこ
で、本実施形態では、キャリアの補給時期として、キャ
リアの劣化が実際の寿命に相当している時期を割り出し
て行うようになっている。以下、このための構成を説明
する。図９は、トリクル現像方式におけるトナー及びキ
ャリアの各補給制御を行うための構成を説明するための
ブロック図であり、同図において制御部１００は、色毎
の現像装置に設けられている現像剤濃度センサ（便宜
上、図５に示した符号３０を用いる）、プリント／コピ
ー回数を係数するカウンタ１０１，各現像装置の駆動部
材の駆動時間を計時するタイマ１０２がそれぞれ入力部
に接続され、出力部にはトナー及びキャリア補給部の吸
引ポンプ２９、２９’に設けられている駆動モータＭ
１，Ｍ１’、作動カム２６の駆動モータ（便宜上、符号
Ｍ２，Ｍ２’で示す）が接続されている。

【００５２】制御部１００では、トナーの補給量を現像
剤濃度センサ３０により検出した濃度変化から割り出す
と共に、トナーの消費量からも割り出すことができるよ
うになっている。トナーの消費量は画像面積および画像
濃度の設定値に基づく。また、キャリアはトナーの補給
量に対応させて現像剤濃度が所定濃度に矯正できる量が
割り出されると共に、現像槽内での滞留時間を考慮して
補給量が割り出される。現像槽内での滞留時間はキャリ
アの劣化に影響する要素であり、トナー補給量を基準と
する場合とは別に滞留時間を割り出せる条件となる、プ
リント／コピー回数および現像駆動時間を予め設定され
ている条件に対比させてキャリアの補給量を設定するよ
うになっている。つまり、滞留時間が長くなるに従い置
換すべきキャリアの量を多くする等の手法が一例として
採られる。さらに、これとは別に、キャリアの疲労・寿
命を直接検知できるようであれば、上述した滞留時間に
置き換えてキャリアとしての帯電特性およびトナーの帯
電特性などを検出して劣化状態を判別するようにしても
良い。

【００５３】図１０は、制御部１００での作用を説明す
るためのフローチャートであり、同図において、画像形
成が開始されると、初期処理が実行される（ＳＴ１）。
初期処理は、図１１に示すように、開始時でのプリント
／コピー回数の累計および現像装置の駆動時間の累計が
それぞれ設定値と比較され（ＳＴ２，ＳＴ３）、設定に
一致している場合には、キャリア補給量が割り出されて
キャリア補給部の吸引ポンプ２９’に設けられている駆
動モータＭ１’の回転量および作動カム２６’の駆動モ
ータＭ２’の回転量が割り出されて回転信号が各モータ
に出力され（ＳＴ４，５）、エンコーダなどの検出手段
を介して回転量が監視される（ＳＴ６）。初期処理にお
いては、用いられる設定値が段階的に決められていても
良く、この場合には、段階的な補給量が設定される。

【００５４】初期処理において予め設定されているキャ
リア補給条件に満たない場合には、図１０に示すよう
に、画像形成時での現像剤濃度が監視され（ＳＴ７）、
現像剤濃度が所定値を下回った場合にはトナーの補給量
が所定の現像濃度に矯正できる量として割り出され（Ｓ
Ｔ８）、この補給量を得るためにトナー補給部の吸引ポ
ンプ２９に設けられている駆動モータＭ１および作動カ
ム２６の回転量が設定されてその回転量が監視される
（ＳＴ９，１０）。また、トナーの補給に合わせてキャ
リアの補給量が割り出され、駆動モータＭ１’，Ｍ２’
の下移転料が割り出されてその回転量が監視される（Ｓ
Ｔ１１〜１３）。

【００５５】本実施形態によれば、トナー補給部及びま
たはキャリア補給部に設けられている収容部材は収容さ
れているトナあるいはキャリアが消費された場合に交換
することが必要となるが、その交換に際しては、減容し
ている収容部材を取り出すだけで済むので、ユーザ自身
による交換が可能となる。また、トナー及びキャリアの
吐出部が収容部材の底面に設けられているので、トナ及
びキャリアの自然落下が容易となり、吸引負圧化傾向も
相俟って内部に残留するトナーやキャリアの量をきわめ
て少なくすることができる。しかも、設置スペースに関
してもハードボトルなどと違って、補給されるに従い収
容部材の占めるスペースが小さくできるので、装置内に
廃棄した収容部材を収納するような場合には、そのスペ
ースを小さくして装置の大型化を防止することができ
る。

【００５６】吐出部に設けられているノズル、特にトナ
ー補給部でのノズルは収容部材の比較適合性が高い部分
である底板に取り付けられている吐出部材に対して嵌合
させるだけで吸引ポンプ側との連通状態が設定できるの
で、連Ｋねつそうさがきわめて簡単となり、これによっ
てもユーザ自身による収容部材の交換作業が可能とな
る。しかも、上述したように、吐出部が収容部材の底面
に位置しているので、側面などに形成した場合と違っ
て、減容時に吐出部によって収縮変形が妨げられること
がなく、これによっても収容されているトナやキャリア
の残量を少なくすることができる。収容部材を収容部材
支持構造体に設置する場合には、その設置する際のいう
同方向とノズルの嵌合方向とが一致するので、レバーな
どの特別な取り付け構造を用いなくても設置しながらノ
ズルの嵌合が可能となり、少ない操作で多くの作業を実
行することが可能となる。さらに、ノズルの口径を小さ
くすることにより、ノズルの小型化、小口径化による吐
出圧力の上昇に有利な構造となる。

【００５７】収容部材からのトナーあるいはキャリアを
吸引移送する吸引ポンプは、収容部材との間をチューブ
により連結されているので、トナーやキャリアの飛散な
どが生じることが無くしかも、各補給部の設置場所に制
約を受けることが少なくできるので、装置の大型化を招
きにくくすることができる。

【００５８】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、トナー濃
度の補正のために補給されるトナーの補給量に対応して
キャリアを補給する場合とは別に、画像形成枚数または
現像駆動時間に対応してキャリアの補給制御が行えるの
で、トナーの補給上態位関係なくキャリア自体に劣化が
生じている寿命時期を上記画像形成回数または現像駆動
時間により判別してキャリアの置換ができる。これによ
り、キャリアの寿命をキャリアが現像装置内に滞留して
いる時間に基づいて実情に整合させることができること
によりキャリアの劣化によるトナーの帯電能力の低下を
未然に防止して現像剤を用いた画像濃度の変化を防止す
ることが可能となる。

【００５９】請求項２記載の発明によれば、トナー補給
部及びキャリア補給部の構成として、減容可能な袋体か
らなる収容部材を用いることにより収容されているトナ
ー及びまたはキャリアの消費量に応じて減容させること
により廃棄処分の際の回収効率を上昇させて物流コスト
の上昇を抑えることができると共に、収容部材が載置さ
れている収容部材支持構造が往復動する過程において生
起される慣性力によって一方向に順次移動させることが
できるので、簡単な動作によりトナーの凝集凝固を無く
しながら流動化しやすい状態でトナー及びまたはキャリ
アを移送して補給することが可能となる。

【００６０】請求項３記載の発明によれば、移送手段に
より生起される負圧化傾向によって補給部内のトナー及
びまたはキャリアが移送されるので、収容部材の減容状
態を得やすくして廃棄処分時での回収効率を上昇できる
と共に移送方向を限定できることにより飛散などを防止
して補給することが可能となる。

【００６１】請求項４および５記載の発明によれば、複
数のトナー補給部に対してキャリア補給部を共用するこ
とにより構成の簡略化による装置の大型化及び複雑化を
防止することが可能となる。

【００６２】請求項６及び７記載の発明によれば、トナ
ーの補給とは別にキャリアの補給を行うトリクル現像方
式を採用した場合の補給部の構成を簡略化できると共
に、キャリアの劣化による寿命を実情に即した状態で判
断することにより画像濃度に影響する現像剤濃度の安定
化を促進することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る現像装置が用いられる
画像形成装置の一例を示す模式図である。

【図２】本発明の実施形態に係る現像装置に用いられる
トナー補給部の構成を示す図である。

【図３】図２に示したトナー補給部の要部の一部を示す
斜視図である。

【図４】図１に示した現像装置の一つの構成を説明する
ための模式図である。

【図５】図５に示した現像装置におけるトナ及びキャリ
アの導入部を示す斜視図である。

【図６】図２に示したトナー補給部に後いられる収容部
材におけるトナーの挙動を説明するための図である。

【図７】本発明の実施形態に係る現像装置に用いられる
キャリア補給部の構成を示す図である。

【図８】図７に示したキャリア補給部の要部の一部を示
す斜視図である。

【図９】本発明の実施形態に係る現像装置に用いられる
制御部の構成を説明するためのブロック図である。

【図１０】図９に示した制御部の作用を説明するための
メインルーチンを示すフローチャートである。

【図１１】図１０に示したメインルーチンで実行される
初期処理の内容を説明するためのサブルーチンを示すフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１画像形成装置７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｂ現像装置１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｂトナー補給部１５Ｙ１，１６Ａ収容部材１５Ｙ２収容部材支持構造体１６キャリア補給部２６，２６’ 作動カム２９，２９’ 移送手段をなす吸引ポンプ３０現像剤濃度検知センサ１００制御部１０１プリント／コピー回数を係数するカウンタ１０２現像装置の駆動時間を計時するタイマＭ１，Ｍ１’ 吸引ポンプ側の駆動モータＭ２，Ｍ２’ 作動カム駆動用のモータ

フロントページの続き (72)発明者村松智東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式会社リコー内 (72)発明者松本純一東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式会社リコー内Ｆターム(参考） 2H077 AA02 AA05 AA14 AA18 AA20 AB07 CA12 DA10 DA20 DA22 DA24 DA42 DA52 DA78 DB01 EA03 GA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】潜像担持体上に形成されている静電潜像に
対してトナーとキャリアとを含む二成分系現像剤により
可視像処理するための現像装置において、上記静電潜像に供給されるトナーとは別に新規なトナー
を補給するトナー補給部と、上記静電潜像に供給されるトナーを担持しているキャリ
アとは別に新規なキャリアを補給するキャリア補給部
と、上記各補給部と上記二成分系現像剤を攪拌混合する現像
槽との間で上記トナー及びまたはキャリアを流動化して
移送する移送手段と、上記現像槽内でのトナー濃度を検出する手段と、上記トナー濃度、画像形成枚数または現像駆動時間が入
力され、該入力値に応じてトナーの補給部、キャリアの
補給部での動作状態を制御する制御部とを備え、上記制御部は、上記トナー濃度に対応して新規トナーの
補給制御を行うと共に、該トナーの補給量に対応して補
給するのとは別に上記画像形成枚数及びまたは現像駆動
時間が所定値に達した時点に新規キャリアの補給を開始
することを特徴とする現像装置。
【請求項２】請求項１記載の現像装置において、上記トナー補給部及びキャリア補給部は、減容可能な袋
体からなる収容部材と、上記収容部材を載置した状態で往復動可能であり、往復
動過程で衝撃力を作用させることにより収容部材内のト
ナー及びキャリアに慣性力を生起させて一方向に順次移
動させた状態で上記移送手段に向けて搬送可能な収容部
材支持構造とを備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項３】請求項１または２記載の現像装置におい
て、上記トナー及びまたはキャリアを流動化して移送する手
段は、一軸偏心スクリューポンプが用いられ、上記トナ
ー補給部及びキャリア補給部に形成されている通路内を
負圧化して該補給部内に収容されているトナー及びまた
はキャリアを流動化させる構成を備えていることを特徴
とする現像装置。
【請求項４】請求項１乃至３のうちの一つに記載の現像
装置において、上記キャリア補給部は、上記トナー補給部が複数設けら
れている場合にそれらトナー補給部に共用させる構成を
備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項５】請求項４記載の現像装置において、上記キャリア補給部は、新規キャリアの収容部材が着脱
可能であることを特徴とする現像装置。
【請求項６】請求項１乃至５のうちの一つに記載の現像
装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】請求項６記載の画像形成装置において、複
数のトナー補給部を備える場合は複数の色の画像を形成
可能なことを特徴とする画像形成装置。