JP3482300B2 - 画像形成装置 - 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２成分現
像剤を用いて画像形成を行う画像形成装置に関するもの
であり、特に２成分現像剤とトナーをそれぞれ供給する
一体型容器に劣化現像剤を回収するように構成されたも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、高品質のコピー画像を得るのに適
するとして、帯電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帯電トナー粒子とからなる所謂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、現像剤のうち、トナー分は現
像を繰り返す毎に消費され、キャリア分に対する比率が
低下し、形成画像の濃度低下を引き起こすので、適宜、
消費量に相当する量の新トナーを現像剤に補給する必要
があり、またキャリア粒子も繰り返しての使用によって
特性が劣化するので交換する必要がある。

【０００３】現像剤の交換については、現像剤の寿命に
合わせて交換を行うとすると、交換の前後で画像品質
（印刷品質）に著しい変化をきたす欠点があるので、そ
のような欠点を回避するために、現像器内の現像剤量の
一部を回収し、当該回収量に相当する量の新現像剤を供
給する所謂少量現像剤交換が行われている。例えば特開
平４−２９２７１号公報において、現像器内における現
像剤の使用量が予め設定の値に達したならば、当該現像
器内における使用済み現像剤の一部を、予め設定の所定
量排出し、その排出量とほぼ同量の新現像剤を現像器に
供給することが開示されている。このようにすることで
現像器内の現像剤は寿命に達することなく、安定した疲
労程度を保つことができる。

【０００４】しかしながら、このような構成において
は、新品現像剤を収容した貯蔵容器と、回収した現像剤
を収納する回収剤容器とを予め現像装置に設置すること
が必要で、これら容器のための大きなスペースを要する
という問題があり、近年の画像形成装置の小型化に制約
を加えている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本出願人は、このよう
なスペース的な問題を解消し、併せて補給と回収のため
の機構が簡単でしかも確実な補給・回収を実現できる補
給装置として、環状部分を有した容器の中央空間に、当
該容器と同心状の円筒形容器を嵌め込み一体化し、各容
器の同じ側に同心状開口部を設け、容器内壁に傾斜した
凸状螺旋部を形成してなる横置き補給カートリッジと、
各容器に収容されそれぞれの開口部から排出されるトナ
ー／現像剤のいずれをも現像装置へガイド搬送する共通
供給装置と、現像装置からオーバーフローする使用済み
現像剤を上記２つの容器の少なくともいずれか一方に回
収する回収装置とを備える構成を先に提案した。このよ
うな構成によって、大きなスペースや特段のメンテナン
スを要することなく、カートリッジ装着後に新現像剤を
供給し、必要に応じてトナー補給をしながら画像形成を
行い、最後に使用済み現像剤の一部をカートリッジに回
収ことができることとなった。しかしながら、最終段階
で行われるべき現像剤の回収が行われないうちにカート
リッジを取り出し、新しいものと交換してしまうと、現
像剤の回収を行うことができず、現像器内の現像剤量が
増えてしまうという問題が生じる。

【０００６】このような問題については、トナーと現像
剤を収容したカートリッジを装着する画像形成装置にお
いてカートリッジの新旧を識別するための判別部及びそ
の設定内容の検出手段を設けるとする特開平６−１９３
０８号公報に開示の構成によって解決可能である。旧と
判定された場合には現像剤の投入駆動を禁止する他、カ
ートリッジを途中で取り外すことのないようにロック機
構を設けることも示されている。けれども、これを実現
するためには複雑な機構を設けなければならず、作業者
が無理にカートリッジを外そうとしてカートリッジや装
置本体を壊す恐れもある。また途中でカートリッジを取
り出してトナー残量を確認することも不可能となる。

【０００７】そこで本発明は、カートリッジが途中で取
り外され、新しいカートリッジが装着された場合にも動
作を継続できる画像形成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、本発明にしたがう画像形成装置においては、現像剤
供給モードの実行回数と現像剤回収モードの実行回数を
それぞれカウントするカウンターが備えられ、新たなカ
ートリッジたる一体型容器が装着された時にカウンター
の数値を読み出し、現像剤回収モードの実行回数が現像
剤供給モードの実行回数より少なければ、現像剤供給モ
ードを実行しないように制御される。

【０００９】また現像剤供給モードの実行回数と現像剤
回収モードの実行回数をそれぞれカウントするカウンタ
ーが備えられ、現像剤回収モードの実行前にカウンター
の数値を読み出し、現像剤回収モードの実行回数と現像
剤供給モードの実行回数の差に応じた現像剤量を次の現
像剤回収モードで回収するように制御されても、上記課
題を解決できる。

【００１０】

【００１１】

【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。本発明の画像形成装置の作像部の一例
を図１に示す。作像部の機構としては従来公知のものと
基本的に同じである。像担持体５３はドラム状の感光体
であって、帯電ユニット５０により表面を均一に帯電さ
れ、レーザ露光５２により潜像を書き込まれ、現像装置
５４によって当該潜像を可視像化される。レジストロー
ラ５５で像担持体５３に沿って移動する当該可視像にタ
イミングを合わせた用紙は、ガイド板５６上を搬送し
て、転写装置５７で像担持体５３上のトナー像を転写さ
れ、除電ブラシ５８で除電されて像担持体５３より分離
し、搬送ベルト６０によって定着装置６１へと送られ
る。用紙は、熱ローラ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。像担
持体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、クエンチングランプ６５によって
除電され、新たな潜像形成が可能となる。

【００１２】このような基本構成を有する作像部におい
て、現像剤／トナー補給用一体型容器（カートリッジ）
１０は供給装置２０と排出装置２１とを介して現像装置
５４に連結している。

【００１３】ここで一体型容器１０の構成を図２に示
す。図２（ａ）に示されるように、当該容器１０は、ト
ナーとキャリアが現像装置内でそのまま使用可能な割合
で混合された現像剤を収容する環状シリンダの形状をし
た第１容器１と、これと同心状で補給用トナーを収容す
る第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２（ｂ）で理解できるように、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、また開放端
部全周にわたってシール部材３が貼付されて、両容器が
嵌め合わされた際の両容器間の密閉を確実にしている。

【００１４】図２（ａ）に戻り、両容器は一体的容器と
して回転され、相互に逆向きの回転の際に、それぞれ収
容した内容物（第１容器では現像剤、第２容器ではトナ
ー）を排出口側、図における左側へ搬送するように、容
器内周壁に凸状螺旋部４、５がつけられている。相互に
逆の傾きを有した両凸状螺旋部４、５の螺旋によって、
一体型容器を一方向に回転すると、例えば現像剤が排出
口側へ搬送され、トナーは排出口から遠ざかる向きに搬
送され、逆向きに回転すると、現像剤とトナーのそれぞ
れの搬送方向が逆転する。内容物を確実に排出するため
に各容器の太径部から細径部に移行する領域（容器くび
れ部の段差領域）には、それぞれの螺旋部による内容物
の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、摘み部１４を備えた共
通蓋１５が嵌められていて、現像ユニットに装着される
際には、自動チャックを用いて取り外される。

【００１５】再び図１に戻り、上記のような構成をした
一体型容器１０の第１排出口２３から補給される現像剤
及び第２排出口２４から補給されるトナーは、いずれも
補給ガイド２６によって、搬送パイプ２７内に排出さ
れ、当該搬送パイプ２７内に収容された搬送スクリュー
２８によって、現像装置５４の上蓋部に形成された受入
口３０を介して現像装置５４内に放出される。

【００１６】補給された現像剤又はトナーは、受入口３
０に隣接して配置された第１撹拌スクリュー３１に達す
る。当該第１撹拌スクリュー３１は図面の手前側から奥
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３２は逆に図面の奥側から手前
側へ撹拌搬送するものである。これら撹拌スクリューの
作動の下に現像装置５４内の現像剤と均一に混合され
る。しかる後に現像剤は現像スリーブ３３側へ移動し、
像担持体５３上に潜像に対応するトナー像を形成する。

【００１７】現像装置５４の第２搬送スクリュー３２の
端部に隣接して設けられた排出口３５には排出装置２１
が取り付けられている。当該排出装置２１は、現像装置
５４内の現像剤の一部を排出するためのものであり、現
像剤は排出口３５を通り、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によって回収
剤ガイド３６を介して一体型容器１０へと搬送される。
この際、回収された現像剤（回収剤）が最終的に容器内
に収容されやすくなるように、排出口３５を通った回収
剤は排出装置２１によって一旦持ち上げられ、ホッパー
状の回収剤ガイド３６内を自重によって滑り落ちなが
ら、容器内へ流れ込むようになっている。回収剤ガイド
３６は垂直回動軸３７を中心に回転移動可能に支持され
ていて、蓋１５の着脱の際には、蓋の移動範囲から退避
するようになっている。

【００１８】現像剤、トナーの補給は以下のようにして
なされる。すなわち、一体型容器１０がセットされる
と、先ず第１容器１に収容された現像剤を現像装置に供
給し、次いでトナーの消費量に応じて第２容器２に収容
されたトナーを供給する。第２容器に収容されたトナー
がほぼ空になると、現像装置から現像剤が回収され、第
１容器に充填される。

【００１９】第１容器１から現像剤を現像装置に供給す
る場合には、図３に示されるように、自動チャック３９
で蓋の摘み部１４を把持し、矢印方向に蓋を取り外した
後、容器を矢印４０方向に回転する。第１容器１から現
像剤４１がすくい壁６を乗り越えて搬送パイプ２７に排
出され、搬送スクリュー２８によって現像装置へと送ら
れる。この際、第２容器内のトナー４３は内周壁の螺旋
部の作用によって白抜き矢印４２の方向へ容器内へと押
し戻されながら撹拌されて、ブロッキング現象が防止さ
れる。

【００２０】現像剤が排出された後、トナーを補給する
場合および現像装置から現像剤を回収する際には、図４
で示されるように、回収剤ガイド３６が第１容器１の排
出口にセットされ、一体型容器が矢印４４方向に回転す
る。第２容器２内のトナー４３は搬送パイプ２７へ排出
され、搬送スクリュー２８で現像装置へと送られ、一
方、現像装置から排出された回収剤４５は回収剤ガイド
３６を経て第１容器１に充填される。

【００２１】以上のような一連の動作により、トナー濃
度を一定範囲内に維持しながら、現像剤の交換が自動的
に行われ、一体型容器内に劣化した現像剤が回収される
こととなる。

【００２２】これらの動作は制御部が司っている。図５
は画像形成装置の制御系を表すブロック図である。制御
部１０１は一体型容器１０の装着の有無を検出する容器
検知センサ１０２の出力を受け、一体型容器１０の回転
などを行うカートリッジ駆動系１０３、像担持体駆動系
１０４、現像スリーブ駆動系１０５、現像装置内の撹拌
手段を駆動する撹拌駆動系１０６、搬送パイプ２７及び
排出装置２１内のスクリューを駆動する搬送スクリュー
駆動系１０７を動作させる。また、制御部１０１は一体
型容器１０内のトナー残量を検知するトナーエンドセン
サ１０８からの信号を入力し、トナーがなくなったとき
は現像剤回収モードを実行させる。またカウンターＡ、
Ｂはそれぞれ、現像剤供給モードと現像剤回収モードの
実行回数をカウントするメモリで、電源切断中もその内
容は保持されるタイプのものが使用される。

【００２３】図６は制御部１０１が行う基本的な制御内
容を示すフローチャートである。すなわち、画像形成装
置の電源が投入されると、装置の初期設定が既になされ
ているか否かが判断され、なされていない場合には初期
設定を行う。初期設定では、現像装置への現像剤の投入
などが行われる。次いで装置の表示部に新しい現像剤／
トナー一体型容器を入れるようにメッセージを出し、待
機状態になる。容器がセットされると、カウンターＡと
Ｂの内容が比較され、Ａの内容（現像剤供給モードの実
行回数）がＢの内容（現像剤回収モードの実行回数）よ
り小さいか等しい場合、現像剤供給モードが実行され、
カウンターＡの内容がインクリメントされる。次いで画
像形成モードが、また必要に応じてトナー補給モードが
実行される。容器検知センサ１０２によって一体型容器
中のトナーの有無を検出し、トナーがあれば画像形成モ
ードが繰り返されるが、トナーがなくなった場合には以
下のステップに入る。

【００２４】先ず撹拌駆動系１０６、搬送スクリュー駆
動系１０７などが動作して、現像剤回収モードが実行さ
れる。その直後にカウンターＢがカウントアップされ
る。次いで一体型容器の交換要求が表示され、容器が交
換されるとカウンターＡとＢを比較するステップに戻
る。

【００２５】図７は画像形成モードの基本的な制御内容
を示すフローチャートである。ここでは作像部の各ユニ
ットがそれぞれの機能に従って作動し、定期的に現像装
置のトナー濃度センサの出力からトナー濃度不足を検出
する。トナー濃度不足と判定されると、カートリッジ駆
動系１０３、搬送スクリュー駆動系１０７が作動し、一
体型容器１０からトナーが所定量供給される。

【００２６】更に現像剤回収モードのフローチャートを
図８に示す。カートリッジ駆動系１０３、撹拌駆動系１
０６、搬送スクリュー駆動系１０７が作動し、現像装置
内部を循環する現像剤の一部が排出装置２１の搬送スク
リューによって一体型容器１０の内部に排出される。制
御部１０１は現像装置内部に配設された現像剤量検知セ
ンサ１１１からの出力信号をモニターし、現像剤量が所
定量以下になったと判断したとき、カートリッジ駆動系
１０３、撹拌駆動系１０６、搬送スクリュー駆動系１０
７を停止させる。

【００２７】一体型容器の中にトナーが残っている状態
で新しい容器に交換された場合、トナー残がなくなった
後に始めて現像剤回収モードが実行される本制御では、
カウンターＢの内容はカウンターＡの内容よりも小さ
い。現像剤供給モードを実行する前に必ずカウンターＡ
とＢの比較を行って、現像剤回収モードの実行回数が少
ないことが明らかになれば、現像剤供給モードの実行を
省略する。このようにして、現像装置に対して許容量以
上の現像剤を供給することを防止することができる。現
像剤回収モードが終了する前の時点で一体型容器が取り
外されると、容器検知センサ１０２でそれを検知できる
ので、装置の表示部に警告を発することが望ましい。こ
のような警告表示によって、現像剤回収モードの実行の
確保を図ることができる。ただし、この場合でも、電源
ＯＦＦの時には表示することができないので、上記機構
が有用である。

【００２８】図６に示された制御に代えて、図９に示さ
れた手順で制御を行ってもよい。この場合も、画像形成
装置の電源が投入されると、装置の初期設定が既になさ
れているか否かが判断され、なされていない場合には初
期設定を行う。次いで装置の表示部に新しい一体型容器
を入れるようにメッセージを出し、待機状態になる。容
器がセットされると、それが新しいものか否かを判定
し、新しい容器であれば現像剤供給モードを実行し、カ
ウンターＡの内容をインクリメントする。次いで画像形
成モードが、また必要に応じてトナー補給モードが実行
される。容器検知センサ１０２によって一体型容器中の
トナーの有無を検出し、トナーがあれば画像形成モード
が繰り返されるが、なくなった場合には以下のステップ
に入る。

【００２９】カウンターＡとＢの内容を比較し、Ａの内
容が大きければ撹拌作動系１０６、搬送スクリュー駆動
系１０７などを動作させて現像剤回収モードを実行し、
直後にカウンターＢをカウントアップする。その後に再
びカウンターＡとＢを比較するステップに戻り、ＡとＢ
の内容が等しくなるまで繰り返される。カウンターＡが
Ｂより大きくなくなったとき、容器の交換要求のメッセ
ージを出力し、容器交換が行われると現像剤供給モード
を実行するステップに戻る。

【００３０】以上のステップにおいて、一体型容器の新
旧を識別するために、例えば容器にピン状の突起を設け
ておいて当該容器が装着される際に装置本体との接触に
よって当該突起を折り曲げたり取り去るなど、容器外形
の一部を変化させたり、装着の際に容器を着色したりマ
ーク書き込みするなどして、容器表面の反射濃度などを
変化させることが考えられる。

【００３１】以上のように説明した内容以外の構成は、
図６に関連して記載された実施例と同様である。トナー
が残った状態で一体型容器が交換されると現像剤回収モ
ードがとばされることになって現像装置中に所定量より
も多くの現像剤が収納されることとなるが、図９に示さ
れたフローで制御が行われることにより、次の現像剤回
収を行う際に供給された量より多くの現像剤を回収し、
現像剤の交換サイクルを通常状態に戻し、トラブルが起
きないようにすることができる。

【００３２】

【００３３】

【００３４】

【００３５】

【００３６】

【００３７】

【００３８】

【発明の効果】請求項１に記載の画像形成装置によれ
ば、現像剤供給モードの実行回数と現像剤回収モードの
実行回数をそれぞれカウントするカウンターが備えら
れ、新たなカートリッジたる一体型容器が装着された時
にカウンターの数値を読み出し、現像剤回収モードの実
行回数が現像剤供給モードの実行回数より少なければ、
現像剤供給モードを実行しないように制御されるので、
現像装置内の現像剤量の安定化が図られ、現像剤が溢れ
て誤動作を起こしたり、装置内部を汚すようなことを防
止できる。請求項２に記載の画像形成装置においても、
現像剤回収モードの実行前にカウンターの数値を読み出
し、現像剤回収モードの実行回数と現像剤供給モードの
実行回数の差に応じた現像剤量を次の現像剤回収モード
で回収するように制御されるので、現像装置内の現像剤
量の安定化が図られる。

【００３９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の作像部の構成概略
図である。

【図２】一体型容器の概略構成図で、（ａ）は側面端面
図、（ｂ）は組立分解図である。

【図３】第１容器に収容された現像剤を排出供給する様
子を示す説明図である。

【図４】第２容器に収容されたトナーを排出供給し、回
収剤を回収する様子を示す説明図である。

【図５】本発明に係る画像形成装置の制御系を表すブロ
ック図である。

【図６】制御部が行う基本的な制御内容を示すフローチ
ャートである。

【図７】画像形成モードの基本的な制御内容を示すフロ
ーチャートである。

【図８】現像剤回収モードのフローチャートである。

【図９】制御部が行う別の手順での制御内容を示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１０ 一体型容器 ２０ 供給装置 ２１ 排出装置 ２３ 第１排出口 ２４ 第２排出口 ２７ 搬送パイプ ２８ 搬送スクリュー ３６ 回収剤ガイド ５４ 現像装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横川 信人 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 15/08 115 G03G 15/08 112 G03G 15/08 507 G03G 21/00 370

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体上の静電潜像を現像する現像装
   置及びトナー収容スペースと現像剤収容スペースを有す
   る一体型容器を備え、当該容器からトナーを現像装置に
   補給するトナー補給モードと、現像装置内の現像剤の一
   部を現像装置から一体型容器へ回収する現像剤回収モー
   ドと、当該容器から現像剤回収モードでの回収量に相当
   する量の現像剤を現像装置に補給する現像剤供給モード
   と、を実行する少量現像剤交換方式画像形成装置におい
   て、 現像剤供給モードの実行回数と現像剤回収モードの実行
   回数をそれぞれカウントするカウンターを備え、新たな
   一体型容器が装着された時にカウンターの数値を読み出
   し、現像剤回収モードの実行回数が現像剤供給モードの
   実行回数より少なければ、現像剤供給モードを実行しな
   いように制御されることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 像担持体上の静電潜像を現像する現像装
   置及びトナー収容スペースと現像剤収容スペースを有す
   る一体型容器を備え、当該容器からトナーを現像装置に
   補給するトナー補給モードと、現像装置内の現像剤の一
   部を現像装置から一体型容器へ回収する現像剤回収モー
   ドと、当該容器から現像剤回収モードでの回収量に相当
   する量の現像剤を現像装置に補給する現像剤供給モード
   と、を実行する少量現像剤交換方式画像形成装置におい
   て、 現像剤供給モードの実行回数と現像剤回収モードの実行
   回数をそれぞれカウントするカウンターを備え、現像剤
   回収モードの実行前にカウンターの数値を読み出し、現
   像剤回収モードの実行回数と現像剤供給モードの実行回
   数の差に応じた現像剤量を次の現像剤回収モードで回収
   するように制御されることを特徴とする画像形成装置。