JP3459859B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、レーザプリンタ等の画像形成装置、特にキャリア
とトナーからなる２成分現像剤を用いて画像形成を行う
電子写真式画像形成装置における現像装置に関し、トナ
ー消費に伴うトナー補給と、経時劣化したキャリアを含
む現像剤の交換とを行うものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、キャリア粒子と当該キャリア粒子
に摩擦帯電的に付着するトナー粒子とからなる２成分現
像剤が広く使用されている。このような２成分現像剤を
用いて現像を行うと、当該現像剤のうち、トナー分は現
像を繰り返す度に消費され、キャリア分に対する比率が
低下し、その結果、形成画像の濃度が低下する。そのた
め、消費量に相当する量のフレッシュトナーを現像剤に
補給することが行われている。一方、キャリア粒子につ
いても問題となる。例えば繰り返し使用されると、摩擦
帯電特性を強化すべくキャリア粒子表面に施された被覆
物が剥がれ、キャリアとして劣化し、キャリアとトナー
との間で摩擦帯電が生じにくくなる。帯電されないある
いは不十分な帯電のトナーを使用すると、画像が悪化し
たり、更にはトナーの飛散が多くなり、複写機本体内部
を汚染したりする。現像剤として、一般的に数千枚から
数十万枚程度で寿命となる。

【０００３】したがって、今までの多くの機械では、定
期的に現像ユニットを取り出し、現像室内の劣化したキ
ャリア乃至現像剤を抜き出し、新しいものに交換するこ
とが行われ、しかも寿命を迎えた現像室内の現像剤を全
量交換することが行われていた。この現像剤交換では、
装置本体から現像器（現像ユニット）を抜き取り、上蓋
を開けて現像器を逆さにして現像剤を取り出した上で新
しい現像剤を当該現像器内に収容する。現像器の取り外
し作業を伴うために、この交換作業は専門の保守作業者
による手作業に委ねられているが、いわゆる高速複写機
のような現像剤交換が頻繁に行なわれる装置にあって
は、交換作業が容易であることが求められ、最近では、
当該交換を自動的に行う回収装置や現像器を含むカート
リッジとして交換するようになったものが実用化されて
いる。

【０００４】しかしながら、自動的に回収するような構
成では、回収スペースが必要となり、装置全体が大型化
するうえ、新規現像剤用タンクと回収用容器とが必要と
なり、その管理にも手間がかかる。例えば特開平６−１
９３０６号公報には、収容した新規現像剤を現像剤投入
口から現像器に投入するための現像剤収容部を上部に、
現像器からの現像剤を現像剤回収口を介して収容する廃
現像剤収容部を下部に設けた現像剤カートリッジが開示
され、現像剤交換の際の煩わしさを解消しているが、廃
現像剤の回収用スペースはやはり必要である。現像剤の
寿命の度に現像装置内の現像剤を交換するので、現像剤
の交換直前と交換直後とで画像品質が著しく異なるとい
う欠点は解決されていない。更には、カートリッジで交
換する場合、当該カートリッジ内に高価な耐久部品が組
み込まれている場合には、そのような耐久部品も交換さ
れることになる。

【０００５】そこで現像剤の寿命に影響されない安定し
た画像品質を得るために、例えば特開平４−６６９８４
号公報には、画像形成枚数をカウントし、そのカウンタ
ーからの係数信号に基づいて新規現像剤を補給し、それ
と同量の劣化現像剤を現像器内から回収する構成が、即
ち、現像剤を少量ずつ交換する方式が開示されている。
この方式を用いると寿命に達する前に現像剤を少量ずつ
交換することによって現像器内に収容された現像剤は全
体として寿命に達することがなく、安定した疲労程度を
保つことが可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
４−６６９８４号公報に開示の技術では、新規現像剤の
収容スペースと劣化現像剤の回収スペースとがそれぞれ
必要で、装置が大型化する。機械本体の寿命に相当する
量の現像剤を一括して収容しない場合には、収容容器へ
の新規現像剤の補充が必要となり、従来トナーの補充し
か行っていないユーザーにとっては、手間が増え、かえ
って負担が増加するおそれもある。

【０００７】本発明は、以上のような点に鑑み、現像剤
交換のためのスペースをできるだけ圧縮し、併せて交換
・補充作業の手間を増やすことなく、効率的に現像剤の
交換、トナーの補充を行いうる現像装置を提供すること
を課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明にしたがい、２成分現像剤とトナーを区画し
た第１及び第２の空間にそれぞれ収納した収納容器と、
当該収納容器から可視像化手段を含む現像室へ２成分現
像剤を供給する現像剤供給手段と、収納容器から現像室
へトナーを供給するトナー供給手段と、現像室に収容さ
れた現像剤の一部を上記収納容器の現像剤用第１空間へ
回収する現像剤回収手段とを有し、収納容器交換の度に
回収された現像剤に相当する量の現像剤を現像室へ供給
するように構成された現像装置において、上記収納容器
内のトナーの有無を検知するトナー有無検知手段が備え
られ、収納容器内にトナーがなくなったことを検知した
後に、現像室からの現像剤回収を開始するように構成さ
れる。

【０００９】上記現像剤回収の動作が所定回数繰り返さ
れることで収納容器への回収が完了するように構成され
ていれば、好適である。またトナー供給手段と現像剤供
給手段とが同一機構で兼ねられていることも好ましい。

【００１０】

【実施例】本発明の詳細を、図に示された実施例に基づ
いて、説明する。図１に、本発明に係る現像装置を有す
る作像エンジンを例示する。作像エンジン全体の構成は
基本的に従来公知のものと同じであり、帯電ユニット５
０によって表面を均一に帯電され、（アナログ用）スリ
ット露光５１又は（デジタル用）レーザー露光５２によ
り潜像を書き込まれた感光体５３は、現像器５４によっ
て前記潜像を可視像化される。レジストローラ５５によ
って感光体５３に沿って移動する前記可視像（トナー
像）にタイミングを合わせた用紙は、ガイド板５６上を
搬送されて、転写装置５７で感光体５３上のトナー像を
転写され、搬送安定のために除電ブラシ５８で除電さ
れ、分離爪５９の作用で完全に分離された上で、搬送ベ
ルト６０によって定着装置６１へと送られる。搬送され
た用紙は、ヒータ６２と加圧ローラ６３とによって熱及
び加圧作用を受けて、トナー像を定着される。一方、感
光体５３上の残留トナーは、クリーニングユニット６４
によって除去回収され、新たな潜像形成が可能となる。
なお、露光部と現像器５４の間に配置されたイレーサ６
５は、感光体５３上の不必要な個所にトナーが付着しな
いように感光体５３表面の帯電を消去するためのもので
ある。また、搬送ベルト６０に配置された用紙センサ６
６は、転写部での用紙の分離状態を検知するためのもの
で、用紙ジャムや巻き付きを防止する。

【００１１】このような基本構成を有する作像エンジン
において、一体型収納容器１０は供給装置２０と排出装
置２１とを介して現像器５４に連結している。ここで、
当該一体型収納容器１０の詳細な構成を図２ａに示す。
図に示されるように、一体型収納容器１０は、環状シリ
ンダの形状をした第１容器１と、これと同心状の第２容
器２とが嵌め合わされてなるものである。分解図たる図
２ｂで理解されるように、第２容器２は、第１容器１の
中央空間に差し込まれる突出部１１を有している。この
突出部１１の側面には、第１容器１の内側凹み部１２に
係合する隆起部１３が形成され、両容器が嵌め合わされ
る。

【００１２】図２ａに戻り、両容器は一体的容器として
回転され、同一回転方向にて第１容器内の内容物（ここ
ではトナーとキャリアからなる未使用現像剤）及び第２
容器内の内容物（ここではトナー）を排出口側、図２ａ
で見て左側へ搬送すべく、容器内周壁には凸状の螺旋
４、５が付けられている。また内容部を確実に排出する
ために、各容器の太径部から細径部へ移行する領域（容
器くびれ部の段差領域）には、それぞれ内容物搬出の螺
旋状流れに合致した形状を有するすくい壁６、７が設け
られている。両容器の排出口には、掴み部１４を備えた
共通蓋１５が嵌められていて、容器が現像器５４に装着
される際に、例えば自動チャックを用いて取り外される
ようになっている。

【００１３】次に実際のトナー及び現像剤の供給につい
て、図１及び図３ａにおいて、説明する。先に述べたよ
うに、図２ａに示された一体型収納容器１０の第１容器
１には、最初、未使用現像剤が所定重量充填されてい
る。また第２容器２にはトナーが充填されている。現像
剤の所定重量は、１回の現像剤部分交換の量として理解
されるもので、現像器内で用いられる現像剤の容量や、
一体型収納容器内のトナー量との比率、現像剤自体の劣
化の進行度等により決定される。通常、現像器内で使用
される現像剤量の１０％程度で十分である。なお、その
未使用現像剤は、従来サービスマン等により行われる現
像剤交換の際に使用されていた現像剤と同一のものであ
る。場合によってはキャリアのみでもよい。

【００１４】一体型収納容器を交換して新規現像剤が供
給される場合、その交換時点における現像器内の現像剤
は、後ほど詳しく説明するが、第１容器１から供給され
る新規現像剤と同量の使用済み現像剤の回収が収納容器
へ既に行われた状態である。新しい一体型収納容器１０
が装置本体側にセットされる際、通常、現像器内のトナ
ー濃度Ｔ_cは目標のトナー濃度Ｔ_cminより低い状態にあ
る。したがって、一体型収納容器１０をセットした直後
に当該容器にはトナー補給信号が送られる。この信号を
受けて、一体型収納容器１０は不図示の駆動源によって
図３ａにおける矢印４０方向に回転する。容器内周壁に
設けられた螺旋状突起５（図２ａ）の作用によって第２
容器２内のトナー４３は排出口２４（図１）から補給さ
れる。この時、第１容器１にも同一回転方向の螺旋状突
起４（図２ａ）が容器内周壁に設けられているので、ト
ナー補給に伴い、第１容器内の未使用現像剤４１も排出
口２３（図１）から自動的に排出される。つまり、現像
剤の供給は、トナー補給の動作が行われると同時に行わ
れる。この際、第１容器内の未使用現像剤の量は、第２
容器内のトナー量よりも大幅に少なく、また通常、現像
剤の流動性はトナーのものに比べて高いので、第２容器
内にトナーがなくなるよりも遥かに早く現像剤４１の現
像器５４への供給は完了する。

【００１５】なお、この実施例においてはトナー補給と
現像剤供給とを容器の同一回転下に行っているが、各容
器の螺旋状突起４、５の傾き方向を互いに交差するよう
に付け、現像器５４へのトナーと未使用現像剤のそれぞ
れの供給を逆回転で別々に行うようにしてもよい。この
場合には、未使用現像剤の供給モードがトナー補給の開
始前に必要となる。

【００１６】一体型収納容器１０の排出口２３から供給
された未使用現像剤及び排出口２４から補給されたトナ
ーは、いずれも補給ガイド２６によって、搬送パイプ２
７内に排出され、当該パイプ２７内の搬送スクリュー２
８によって、現像器５４の上蓋部に形成された受入口３
０を介して現像器５４内に放出される。本実施例では、
現像器内のトナー濃度Ｔ_cが目標のトナー濃度Ｔ_cminに
なった時点で、搬送パイプ２７内に、一体型収納容器１
０から排出されたトナーがとどまっているように補給動
作が調整されている。

【００１７】現像器５４内に供給された未使用現像剤及
びトナーは、受入口３０の直下に配置された第１搬送ス
クリュー３１に達する。当該第１搬送スクリュー３１
は、図面の紙面奥側から手前側へ向かって現像剤を撹拌
搬送するものであり、これと対の第２撹拌スクリュー３
２は逆に紙面手前側から奥側へ現像剤を撹拌搬送するも
のである。これら撹拌スクリューの作動の下に、供給さ
れた新規現像剤／トナーは現像器５４内の現像剤と均一
に混合され、しかる後に現像スリーブ３３側へ移動し、
潜像に対応するトナー像を感光体５３上に形成する。一
連のコピー動作を繰り返すと、一体型収納容器１０内の
トナー残量は減り、最終的には搬送パイプ２７への排出
が完全に終了する。すると一体型収納容器１０にトナー
がなくなったことをトナー有無検知手段たるフォトイン
タラプタ３８により検知する。トナー有無検知手段とし
ては、フォトインタラプタに限らず、一体型収納容器１
０の排出口付近に配置する圧電センサであってもよい。
一体型収納容器１０内にトナーが残っていないことが検
知された後、一体型収納容器１０への現像器５４内使用
済み現像剤の回収を所定時間行う。

【００１８】この使用済み現像剤の回収を、図１及び図
３ｂにおいて、説明する。図１において、現像器５４の
供給装置２０取付側とは反対側、紙面の奥側に配置され
た排出装置２１によって現像剤回収がなされる。上記の
ように新規現像剤が供給されると現像器５４内の現像剤
液面は上昇する。そして撹拌スクリュー３１、３２が作
動すると、当該液面は波打つ状態となる。排出口３５に
こぼれる使用済み現像剤は、回収時期においては、搬送
パイプとこれに収容された搬送スクリューとからなる排
出装置２１によって一旦持ち上げられ、ホッパー状の回
収ガイド３６内を自重によって滑り落ちながら一体型収
納容器１０内へと流れ込むように搬送される。図３ｂの
矢印４４方向に回転する収納容器内に流れ込んだ回収剤
４５は、第１容器１の内周壁突起４（図１）の作用によ
って底部へと導かれる。回収ガイド３６は、垂直回転軸
３７を中心に回転移動可能に支持されていて、共通蓋の
着脱の際には、当該蓋の移動範囲から退避するようにな
っている。なお既述のように、現像器内のトナー濃度Ｔ
_cが目標のトナー濃度Ｔ_cminに回復した時点で、搬送パ
イプ２７上にはトナーが存在しており、したがって、一
体型収納容器１０内においてトナーが空になっても、搬
送パイプ２７上に補給用トナーがあるので、現像剤回収
モード中であっても、搬送スクリュー２８を駆動するこ
とで現像器内へトナーを補給し、コピー動作を行うこと
ができる。

【００１９】次に、使用済み現像剤の回収モードについ
て図４に基づいて説明する。図４ａのブロック図及び図
４ｂのフローチャートにおいて、トナー有無検知手段
（センサ）で一体型収納容器内のトナーがなくなったこ
とが検知されると、現像剤を回収することとなる。現像
剤の回収は、ＣＰＵにより現像剤回収のためのモータ駆
動及びタイマのＯＮと同時に開始され、当該タイマが設
定時間に達すると割込み信号がＣＰＵから現像剤回収モ
ータに送られ、当該モータは停止し、回収終了となる。
本実施例ではコピー動作中であっても現像剤の回収を行
う構成となっている。しかしながら、機械によっては、
コピー動作中、特に潜像書き込み及び作像中に、現像剤
の回収動作による振動のために、画像ムラが生じる場合
がある。このような場合には、コピー動作中に回収動作
を行うことは好ましくないが、回収動作中にコピー動作
が一切できないとすると、コピー動作に中断を生じるこ
とになるので、本発明においては、現像剤の回収を所定
回数（Ｐ回）に分けて、それぞれ所定時間ずつ回収動作
を行う。図４ｃで理解されるように、コピー用スタート
ボタンがＯＮであるかを判定し、ＯＮであればコピー動
作を優先するようにし、ＯＮでなければ所定時間回収を
行う。回収を短い時間で何回かに分けて行うので、コピ
ー動作を中断する時間を極めて短くすることができる。
ここで、各回の目標回収量は、分割される回数（Ｐ）と
回収時間とによって定まる。中断はスタートボタンがＯ
Ｎのときのみであるので、回収動作中にスタートボタン
がＯＮにならなければ、回収動作は中断されない。

【００２０】本発明においては、使用済み現像剤の回収
タイミングとその動作が重要であり、本発明の基本思想
を逸脱しない限り、図示の実施例に限定されないことは
当然である。

【００２１】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、一体型
収納容器内のトナーの有無を検知するトナー有無検知手
段が備えられ、収納容器内にトナーがなくなったことを
検知した後に、現像室からの現像剤回収を開始するよう
に構成されるので、容器内のトナーを無駄なく使用した
上で現像剤の回収が行われることとなり、スペース的に
も有利であり、交換・補充作業の手間を増やすことな
く、効率的に現像剤の交換を行うことが可能となる。

【００２２】請求項２に記載の発明によれば、現像剤回
収の動作が所定回数繰り返されることで収納容器への回
収が完了するように構成されているので、振動による画
像ムラが問題になるような場合にも、コピー動作と回収
動作を合理的に調整することができる。請求項３に記載
の発明では、トナー供給手段と現像剤供給手段とが同一
機構で兼ねられているので、装置の小型化、簡便化に供
することとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る現像装置を備える作像エンジンの
全体的概略構成図である。

【図２】一体型収納容器の概略構成図であり、（ａ）は
螺旋状突起の状態を示しながら各収容部の連結状態を表
わすものであり、（ｂ）はその連結前の分解図を示すも
のである。

【図３】容器排出口近傍における様子を示す図で、
（ａ）は現像剤及びトナーを供給する際のものであり、
（ｂ）は劣化現像剤を回収する際のものである。

【図４】本発明に係る回収の概念を示す説明図であり、
（ａ）は回収に係る部分でのブロック図、（ｂ）は１回
の動作で回収を完了する場合のフローチャート、（ｃ）
は繰り返し動作で回収を行う場合のフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１０ 一体型収納容器 ２０ 供給装置 ２１ 排出装置 ３３ 現像スリーブ ３８ トナー有無検知手段 ５３ 感光体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 甲斐 創 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 津田 清典 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 羽鳥 聡 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 平７−168429（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−258943（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−19306（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−324565（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−308829（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−27809（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−118675（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−29271（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２成分現像剤とトナーを区画した第１及
   び第２の空間にそれぞれ収納した収納容器と、 当該収納容器から可視像化手段を含む現像室へ２成分現
   像剤を供給する現像剤供給手段と、 収納容器から現像室へトナーを供給するトナー供給手段
   と、 現像室に収容された現像剤の一部を上記収納容器の現像
   剤用第１空間へ回収する現像剤回収手段と を有し、収納容器交換の度に回収された現像剤に相当す
   る量の現像剤を現像室へ供給するように構成された現像
   装置において、 前記収納容器内のトナーの有無を検知するトナー有無検
   知手段が備えられ、収納容器内にトナーがなくなったこ
   とを検知した後に、現像室からの現像剤回収を開始する
   ように構成されたことを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 前記現像剤回収の動作が所定回数繰り返
   されることで収納容器への回収が完了するように構成さ
   れたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 【請求項３】 前記トナー供給手段と前記現像剤供給手
   段とが同一機構で兼ねられていることを特徴とする請求
   項１に記載の現像装置。