JP2011100064A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トリクル現像方式と、通常の現像方式とを選択できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】キャリアとトナーとを含む現像剤を用いて感光体上にトナーからなる画像を形成する現像ユニットが着脱可能に装着できる画像形成装置において、現像ユニットは、現像剤をオーバーフローさせる排出機構を備えるトリクル方式現像ユニット１１と、現像剤をオーバーフローさせる排出機構を備えない通常方式現像ユニット１１ａとのいずれかを選択して装着できるようにする。
【選択図】図１０

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

キャリアとトナーとを含む現像剤によってトナー画像を現像する２成分現像方式の画像形成装置が利用されている。通常の２成分現像方式の画像形成装置の現像ユニットには、トナー画像を形成して消費した分だけ新しいトナーが補給されるが、キャリアは新品時に充填されていたものがそのまま使用し続けられる。このため、ある程度画像形成を行うと、キャリアが劣化し、十分な品質の画像を形成できなくなる。このため、現像ユニットの機械的寿命に至る前にキャリアが劣化し、現像ユニットごと交換することが必要になる。

そこで、現像ユニットにトナーを補給する際にキャリアも供給し、現像ユニットから古いキャリアを含む現像剤を少しずつオーバーフローさせることで、現像ユニット内のキャリアの劣化を低減する、いわゆるトリクル現像方式のものも知られている。トリクル現像方式では、現像ユニットの交換周期は長いが、現像剤を少しずつ排出するので現像剤の消費量が多く、消耗品コストが高い。

イエロー・マゼンタ・シアン・ブラックの４色のトナーを用いてカラー画像の形成ができる画像形成装置でも、トリクル現像方式のものと、現像剤を排出しない通常の現像方式のものとが提供されている。カラーの画像形成装置は、一般に、ブラックのトナーのみを用いてモノクロ画像の形成も行うことができる。

同じカラーの画像形成装置を使用していても、カラー画像の形成とモノクロ画像の形成との割合はユーザによって大きく異なる。カラー画像の形成を余り行わないユーザであれば、通常の現像方式のカラー画像形成装置を採用しても、イエロー・マゼンタ・シアンの現像ユニットは殆ど使用されないため、イエロー・マゼンタ・シアンの現像ユニットについては、内部のキャリアが劣化して現像ユニットの交換が必要になる前に、画像形成装置本体の寿命が訪れる場合もある。そのようなユーザは、イエロー・マゼンタ・シアンの画像形成に関しては、トリクル現像方式の画像形成装置を採用することで却ってコストが高くなってしまう。

そこで、ブラックの現像ユニットのみをトリクル現像方式とし、現像ユニットを通常の現像方式とした画像形成装置を提供すればよいようにも思われる。しかしながら、そのように製品バリエーションを多くすると、各製品が割高になるという問題がある。また、同じユーザであっても、カラー画像形成の頻度が将来に亘って一定であるとは限らないため、ユーザのカラー画像形成が思ったよりも多くなった場合、頻繁な現像ユニットの交換が必要になり、ランニングコストが非常に割高になってしまう。

特開２０００−２４２０５７号公報 特開２００１−１８３８８６号公報

カラー画像形成のコストについて、ユーザが、カラー画像形成の頻度に応じて、イエロー・マゼンタ・シアンの現像方式を変更できるようにできれば、コストの上昇を抑制しすることができる。

そこで、本発明は、ユーザが、トリクル現像方式と、通常の現像方式とを選択できる画像形成装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明による画像形成装置は、キャリアとトナーとを含む現像剤を用いて感光体上に前記トナーからな画像を形成する現像ユニットが着脱可能に装着でき、前記現像ユニットは、前記現像剤をオーバーフローさせる排出機構を備えるトリクル方式現像ユニットと、前記現像剤をオーバーフローさせる排出機構を備えない通常方式現像ユニットとのいずれかを選択して装着できるものとする。

この構成によれば、現像ユニットの選択によって、トリクル現像方式と通常の現像方式とを切り換えることができるので、ユーザの使用条件の変化に合わせて、トータルコストの低い現像方式で画像形成できる。また、トリクル現像ユニットと通常現像ユニットとの違いは、排出機構の有無だけであり、排出機構は、内部の現像剤を循環搬送するためのスクリュの一端を延長して形成されるので、トリクル現像ユニットと通常現像ユニットとは断面寸法に違いがなく、交換可能にしても装置の大型化につながることがない。

また、本発明の画像形成装置において、前記トリクル方式現像ユニットおよび前記通常方式現像ユニットとは、いずれも、内部にトナーを補給するための補給路を有するとよい。

この構成によれば、現像ユニットにトナーを補給できるので、現像ユニットの機械的寿命、或いは、現像ユニット内部のキャリアの寿命に至るまで、現像ユニットを交換する必要がない。

また、本発明の画像形成装置において、前記トリクル方式現像ユニットを装着する場合は、前記トリクル方式現像ユニットから排出されるトナーを受け入れる受入開口を有する廃トナー容器を装着でき、前記通常方式現像ユニットを装着する場合は、前記受入開口に対応する部分に開口を有しない廃トナー容器を装着可能であってもよい。

この構成によれば、通常方式現像ユニットを装着したときに、廃トナー容器に余分な開口をなくすことで、廃トナーの飛散による汚れを防止できる。

また、本発明の画像形成装置において、それぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナーにより画像を形成する４つの前記現像ユニットを装着でき、前記廃トナー容器は、１つで、前記４つの現像ユニットから排出されるトナーを受け入れることができ、前記イエロー、シアン、マゼンタの前記現像ユニットとして、前記通常方式現像ユニットを装着し、且つ、前記ブラックの前記現像ユニットとして、前記トリクル方式現像ユニットを装着したときに、前記ブラックの前記現像ユニットに対応する部分にのみ前記受入開口を有する前記廃トナー容器を装着可能であってもよい。

この構成によれば、頻度の高いモノクロの画像形成のみをトリクル現像方式で行って、キャリアの劣化を抑制することで、現像ユニットの交換頻度を低減し、且つ、頻度の低いカラーの画像形成を通常の現像方式で行うことによって、消耗品コストを低減することができる。

本発明によれば、現像ユニットとして、トリクル方式現像ユニットと通常方式現像ユニットとのいずれかを選択できるので、各ユーザがカラー画像形成の頻度に合わせて、トータルコストが低い現像方式を採用して画像形成できる。

本発明の１つの実施形態の画像形成装置の概略構成図である。 図１の画像形成装置に装着可能なトリクル現像方式の現像ユニットの斜視図である。 図２の現像ユニットの側面図である。 図２の現像ユニットの簡略断面図である。 図１の画像形成装置に装着可能な通常の現像方式の現像ユニットの斜視図である。 図５の現像ユニットの側面図である。 図５の現像ユニットの簡略断面図である。 図１の画像形成装置に装着可能なトリクル現像方式に対応した廃トナー容器の斜視図である。 図１の画像形成装置の、トリクル現像ユニット装着時の部分断面図である。 図２の現像ユニットと図５の現像ユニットとを混在して装着した様子を示す部分斜視図。 図１０の画像形成装置に装着可能なモノクロのみトリクル現像方式に対応した廃トナー容器の斜視図である。 図１の画像形成装置の、通常現像ユニット装着時の部分断面図である。

これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１に、本発明の１つの実施形態である画像形成装置１の概略構成を示す。画像形成装置１は、トナーとキャリアとを含む現像剤を用いてトナー画像を形成する、いわゆる２成分現像方式の画像形成装置である。

画像形成装置１は、それぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像を形成する４つの作像部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋと、転写ベルト３と、各作像部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋが形成したトナー画像を静電力で転写ベルト３にそれぞれ転写する１次転写ローラ４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋと、転写ベルト３に転写されたトナー画像を記録紙Ｓに静電力で転写する２次転写ローラ５と、加熱することで記録紙Ｓにトナー画像を定着させる定着器６とを有し、各作像部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋに補給するための新しい現像剤を収容した現像剤補給容器７が装着される。

作像部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋは、それぞれ、回転するドラム状の感光体８と、感光体８の表面を帯電させる帯電器９と、帯電した感光体８を選択的に露光して静電潜像を形成する露光器１０と、静電潜像にトナーを付着させて感光体８上にトナー画像を現像する着脱可能な現像ユニット１１と、感光体８の表面のトナーを掻き落とすクリーナ１２とを有する。

転写ベルト３は、回転駆動される駆動ローラ１３と、自由ローラ１４とに掛け渡されて、駆動ローラ１３によって矢印方向に回動する。また、画像形成装置１は、転写ベルト３の表面に残留するトナーを除去するベルトクリーナ１５を有している。さらに、画像形成装置１には、作像部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋの現像ユニット１１およびクリーナ１２並びにベルトクリーナ１５から排出されるトナー（キャリアを含み得る）を受け入れて回収する廃トナー容器１６が装着される。

記録紙Ｓは、給紙部１７に供給され、供給ローラ１８で１枚ずつ送り出され、搬送ローラ１９で２次転写ローラ５に搬送され、定着器６を通って排紙トレイ２０に排出される。

図２乃至４に、画像形成装置１の作像部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋに装着可能なトリクル現像方式を実現する現像ユニット１１を詳細に示す。このトリクル方式現像ユニット１１は、図４に示すように、ハウジング２１の内部に平行に保持された循環スクリュ２２および供給スクリュ２３を有し、その内部で現像剤を矢印で示すように大きく循環させる。また、現像ユニット１１は、ハウジング２１の開口部に回転可能に保持され、感光体８に対向する現像ローラ２４を有する。

循環スクリュ２２および供給スクリュ２３は、現像ローラ２４に対向する画像領域から、循環スクリュ２２の搬送方向上流側であって供給スクリュ２３の搬送方向下流側の現像ローラ２４に対向しない非画像領域にさらに延伸している。供給スクリュ２３は、画像領域と非画像領域との境界において、スクリュの向きが逆転しており、ハウジング２１の内部の現像剤の量が多くなり、粉体圧が高くなったときだけ、現像剤が非画像領域に進入するようになっている。また、ハウジング２１は、非画像領域の循環スクリュ２２の上方に開口する補給口２５と、非画像領域の供給スクリュ２３の下方に開口する排出口２６とを有する。

補給口２５は、図２，３に示すような補給路２７に連通しており、上方に位置する現像剤補給容器７から排出されるトナーをハウジング２１の内部に受け入れる。また、現像ユニット１１は、排出口２６を封止する開閉可能なシャッタ２８を有する。

現像ローラ２４は、供給スクリュ２３によって現像剤が供給され、磁力によってその表面に現像剤中のキャリアを保持し、キャリアの間にトナーを担持することで、トナーを感光体８に近接させる。現像ローラ２４に担持されたトナーは、感光体８の静電潜像に接近すると、静電気力によって静電潜像に吸引され、現像ローラ２４に保持されたキャリアから脱離して、感光体８上に移動する。したがって、現像ユニット１１は、トナー画像を現像することによってトナーのみを消費するので、現像ユニット１１の中に収容されているキャリアの総量は維持される。つまり、現像ユニット１１の現像動作によって、現像ユニット１１内の現像剤のトナー濃度は低下する。

画像形成装置１は、現像ユニット１１の内部のトナー濃度を検出して、現像剤補給容器７を駆動して、現像剤補給容器７に収容されている新しいトナーを補給路２７および補給口２５を介して、現像ユニット１１のハウジング２１の内部に補給するようになっている。このトリクル方式現像ユニット１１を使用する場合、現像剤補給容器７は、トナーだけでなく、キャリアを含んだ現像剤を収容したものが使用される。

一定量のキャリアを含んだトナーを補給する場合、現像ユニット１１が消費したトナーより多くのトナーを補給しないと、現像ユニット１１内のトナー濃度を一定に保つことができない。このため、現像ユニット１１は、現像剤補給容器７から多くの現像剤が供給され、収容する現像剤の量が多くなる。すると、供給スクリュ２３の下流側の非画像領域に現像剤がオーバーフローし、排出口２６から外部に排出される（排出機構）。

また、画像形成装置１には、図５乃至７に示す、現像剤をオーバーフローさせない通常の現像方式を実現する現像ユニット１１ａを装着することもできるようになっている。通常方式現像ユニット１１ａはトリクル方式現像ユニット１１と、非画像領域の形状のみが異なる。このため、現像方式の違いは、実質的に、作像部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋの構造に影響を及ぼさない。

通常方式現像ユニット１１ａは、図７に示すように、供給スクリュ２３が実質的に無効領域まで延伸しておらず、現像剤の排出機構を備えていない。しかし、循環スクリュ２２だけは、上流側の無効領域に突出し、この部分のハウジング２１に補給口２５が形成されている。

通常方式現像ユニット１１ａが装着されている場合、現像剤補給容器７は、トナーのみを収容したものが使用される。つまり、現像剤補給容器７からは、現像ユニット１１ａが消費したトナーと同量のトナーだけが過不足なく補給される。

図８に、画像形成装置１の作像部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋに、それぞれ、トリクル方式現像ユニット１１を装着する場合に使用される廃トナー容器１６を示す。廃トナー容器１６は、ベルトクリーナ１５から排出されるトナーを受け入れるためのベルト用受入開口２９と、作像部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋのクリーナ１２が掻き落としたトナーを受け入れるための４つの感光体用受入開口３０と、現像ユニット１１の排出口２６から排出される現像剤（キャリアを含むトナー）を受け入れるための４つの現像ユニット用受入開口３１とを有する。

図９に、画像形成装置１の作像部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋに、それぞれ、トリクル方式現像ユニット１１を装着し、対応する廃トナー容器１６を装着したときの現像ユニット１１と廃トナー容器１６との関係を示す。本実施形態において、廃トナー容器１６の現像ユニット用受入開口３１は、現像ユニット１１の端部を受け入れ、廃トナー容器１６の内部に現像ユニット１１の排出口２６が配置されるようにする。現像ユニット１１のシャッタ２８は、廃トナー容器１６に当接することによって開放される。

さらに、図１０に、画像形成装置１の作像部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃに、それぞれ、通常方式現像ユニット１１ａを装着し、作像部２Ｋにのみ、トリクル方式現像ユニット１１を装着した様子を示す。また、図１１には、この場合に使用される廃トナー容器１６ａを示す。廃トナー容器１６ａは、作像部２Ｋの現像ユニット１１に対応する位置にのみ、現像ユニット用受入開口３１が設けられている。

図１２に、通常方式現像ユニット１１ａと廃トナー容器１６ａとの関係を示す。このように、廃トナー容器１６ａは、作像部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃの現像ユニット１１ａに対応する位置に現像ユニット用受入開口３１が設けられていないため、余分な開口から、回収した廃トナーが飛散しない。

本実施形態の画像形成装置１では、カラーの画像形成の比率がある程度小さいユーザは、作像部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃに通常方式現像ユニット１１ａを装着し、作像部２Ｋにのみトリクル方式現像ユニット１１を装着するとよい。このような構成を選択することにより、利用頻度の高いブラックの現像ユニット１１の内部のキャリアを少しずつ入れ替えて、現像ユニット１１が機械的寿命に達するまでキャリアの品質を維持することができる。これにより、画像形成装置１のライフサイクルにおける現像ユニット１１の交換回数を少なくすることで交換部品コスト抑制できる。また、利用頻度の低いイエロー、シアン、マゼンタの現像ユニット１１ａは、現像剤を排出しないことで、補給トナーの消費量を低減し、消耗品コストを低減できる。カラー画像の形成頻度が低い場合、イエロー、シアン、マゼンタの現像ユニット１１ａの機械的寿命よりも、画像形成装置１全体の入れ替えのタイミングの方が速くなるため、現像ユニット１１ａの寿命が短くても、画像形成装置１のライフサイクルにおける交換部品コストの上昇にはつながらない。

本実施形態の画像形成装置１では、当然ながら、すべての作像部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋに、トリクル方式現像ユニット１１を装着して、通常のトリクル方式の画像形成装置として使用することもできる。このため、本発明によれば、画像形成装置本体のアイテム数を増加させることなく、交換部品の種類を僅かに増加させるだけであるため、物流コストや設計コストの大幅な増加がなく、多様なユーザに最適な画像形成装置を安価に提供できる。

１…画像形成装置
２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ…
８…感光体
１１…トリクル方式現像ユニット
１１ａ…通常方式現像ユニット
１６，１６ａ…廃トナー容器
２１…ハウジング
２２…循環スクリュ
２３…供給スクリュ
２４…現像ローラ
２５…補給口
２６…排出口
２７…補給路
３１…現像ユニット用受入開口

Claims (4)

1. キャリアとトナーとを含む現像剤を用いて感光体上に前記トナーからなる画像を形成する現像ユニットが着脱可能に装着でき、
   前記現像ユニットは、前記現像剤をオーバーフローさせる排出機構を備えるトリクル方式現像ユニットと、前記現像剤をオーバーフローさせる排出機構を備えない通常方式現像ユニットとのいずれかを選択して装着できることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記トリクル方式現像ユニットおよび前記通常方式現像ユニットとは、いずれも、内部にトナーを補給するための補給路を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記トリクル方式現像ユニットを装着する場合は、前記トリクル方式現像ユニットから排出されるトナーを受け入れる受入開口を有する廃トナー容器を装着でき、前記通常方式現像ユニットを装着する場合は、前記受入開口に対応する部分に開口を有しない廃トナー容器を装着可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. それぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナーにより画像を形成する４つの前記現像ユニットを装着でき、
   前記廃トナー容器は、１つで、前記４つの現像ユニットから排出されるトナーを受け入れることができ、
   前記イエロー、シアン、マゼンタの前記現像ユニットとして、前記通常方式現像ユニットを装着し、且つ、前記ブラックの前記現像ユニットとして、前記トリクル方式現像ユニットを装着したときに、前記ブラックの前記現像ユニットに対応する部分にのみ前記受入開口を有する前記廃トナー容器を装着可能であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。

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