JP3562746B2 - トナーリサイクル装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンター、電子写真複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に備えられたトナーリサイクル装置に関し、特に回収したトナーを再生して再利用するトナーリサイクル装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
上述の画像形成装置に用いられるトナーリサイクル装置において、転写後の潜像担持体からクリーニング装置によって除去して回収したトナーを、トナー再生装置によって分級したり異物を除去したりして再生し、再利用可能な品質にした後、現像装置に戻すことによってトナーのリサイクルを行い、資源の有効利用が図られている。回収トナーを搬送する手段としては、例えば特開平7−219349号公報、特開平7−210047号公報、特開平5−249820号公報に記載されたものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記各公報に示された技術おいては、重力による落下やスクリューコンベアによって回収トナーを搬送するため、クリーニング装置、トナー再生装置、現像装置を隣接あるいは近接して設ける必要があり、設計上の自由度が極めて低いという問題があった。スクリューコンベア以外のアジテーター等の機械的駆動を用いて回収トナーを搬送することも考えられるが、小型化を志向する装置には不向きである。また、再生された回収トナーを現像装置に戻す部分において、トナー詰まりが発生しやすいという問題がある。回収トナーは新規トナーに比して水分を多く含んでいるため凝集しやすく、一旦トナー詰まりが発生すると、リサイクルのシステムが完全にダウンするため、機器を停止し、困難な作業を伴うメンテナンスを行わなければならず、ユーザーの不信感を招く。
【0004】
本発明は、設計上の自由度が高く、トナー詰まりを防止できるトナーリサイクル装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、上記潜像担持体上の残留トナーを除去するクリーニング手段とを備えた画像形成装置に具備され、上記クリーニング手段によって除去されたトナーを上記現像手段に搬送するトナーリサイクル装置において、上記トナーを上記現像手段に搬送するための空気流を発生するポンプと、上記クリーニング手段と上記現像手段との間に設けられ上記トナーを再生するトナー再生手段とを有し、上記ポンプには、空気を取り込むための吸気チューブと、空気を排出するための排気チューブとが接続され、上記現像手段に連通し、上記吸気チューブ及び上記排気チューブの端部を接続された接続ユニットを有し、上記排気チューブは、上記トナー再生手段によって再生されたトナーを上記接続ユニットに搬送することを特徴とする。
【0006】
請求項2記載の発明は、請求項1記載のトナーリサイクル装置において、上記接続ユニットは、上記現像手段の上部に設けられ、上記排気チューブを上記吸気チューブよりも下方に有しており、上記接続ユニットにおけるこれらチューブの間には、上記接続ユニットを区画してトナーの移動を規制するためのフィルターが設けられていることを特徴とする。
【0007】
請求項3記載の発明は、請求項2記載のトナーリサイクル装置において、上記フィルターは、メッシュ状であり、その孔の大きさがトナー径の5〜20倍とされていることを特徴とする。
【0008】
請求項4記載の発明は、請求項2又は3記載のトナーリサイクル装置において、上記フィルターをトナーの帯電極性と同極性に帯電する帯電手段を有していることを特徴とする。
【0009】
請求項5記載の発明は、請求項2ないし4の何れか1つに記載のトナーリサイクル装置において、上記フィルターに振動を加えるための加振手段を有することを特徴とする。
【0010】
請求項6記載の発明は、請求項5記載のトナーリサイクル装置において、上記フィルターに付着したトナー量を検知するトナー付着量検知手段を有し、上記加振手段は、上記トナー付着検知手段が一定量以上のトナーが上記フィルターに付着したことを検知したときに作動することを特徴とする。
【0011】
請求項7記載の発明は、請求項1ないし6の何れか1つに記載のトナーリサイクル装置において、上記接続ユニットと上記現像手段とが連通する連通部を遮断可能とする開閉手段を有することを特徴とする。
【0012】
請求項8記載の発明は、請求項7記載のトナーリサイクル装置において、上記開閉手段が上記連通部を遮断した状態で上記開閉手段上に堆積したトナー量を検知するトナー堆積量検知手段を有し、上記開閉手段は、上記トナー堆積量検知手段が一定量以上のトナーが上記開閉手段上に堆積したことを検知したときに、上記連通部の遮断を解除することを特徴とする。
【0013】
請求項9記載の発明は、請求項7又は8記載のトナーリサイクル装置において、上記ポンプは、上記開閉手段が上記連通部の遮断を解除した状態で停止されることを特徴とする。
【0016】
【実施例】
図1に本発明を適用したトナーリサイクル装置1及びこれを具備する画像形成装置100を示す。
画像形成装置100は、潜像担持体としての感光体101と、感光体101を帯電する帯電装置102と、帯電後の感光体101に潜像を形成するレーザー光103の図示しない光走査による露光装置と、露光後の感光体101上の潜像を現像する現像手段としての現像装置2と、現像によって得られた感光体101上のトナー像を用紙Pに転写する転写装置104と、転写後の感光体101上の残留トナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニング装置3と、帯電装置102で帯電を行う前に除電を行う除電装置105と、トナーリサイクル装置1とを有している。
【0017】
トナーリサイクル装置1は、クリーニング装置3によって除去されたトナーを回収するスクリューコンベア30、スクリューコンベア30によって回収された回収トナーを再生するトナー再生手段としての周知のトナー再生装置4、トナー再生装置4によって再生された後のトナーを現像装置2に搬送するための空気流を発生するポンプ5及び後述する接続ユニット9等を有している。
【0018】
クリーニング装置3は感光体101に当接する回転自在な周知のクリーニングローラ6を有し、このクリーニングローラ6によって、転写装置104による転写後に用紙Pに転写されず感光体101上に付着している残留トナーを除去する。除去されたトナーは、クリーニングローラ6に当接する図示しないブレードによって剥離されて重力により落下し、落下したトナーはスクリューコンベア30によって図1における奥側に集められて回収され、回収トナーとしてパイプ31に導かれる。
【0019】
トナー再生装置4は、パイプ31に導かれ、パイプ31内のスクリューコンベア30によって搬送されてきた回収トナーを周知の構成によってほぐしたり、分級したり、異物を除去したりすることによって再生し、再利用できる状態にするものである。
【0020】
ポンプ5は、空気を取り込むための吸気チューブ7及び空気を排出するための排気チューブ8の一端を接続されている。これらチューブは何れも、その他端を、現像装置2に連通した略直方体状の接続ユニット9に接続されている。トナー再生装置4はチューブ32によって排気チューブ8に接続されている。ポンプ5によって生み出される排気チューブ8内の気流は、ベンチュリー管の原理により、再生装置4によって再生され、再利用できる状態のトナーをチューブ32から吸い込み、接続ユニット9に搬送する。
【0021】
接続ユニット9に搬送された回収トナーは、現像装置2内で、撹拌手段としての撹拌スクリュー11によって、トナーボトル10から供給される新規トナーと混合され、現像ローラ12側に供給され、感光体101上の静電潜像の現像に供される。
【0022】
図2、3、4に示すように、接続ユニット9は、現像装置2の上部に設けられ、排気チューブ8を吸気チューブ7の下方において接続されており、接続ユニット9におけるこれらチューブの間には、接続ユニット9の内部の空間を区画してトナーの移動を規制するための金属製のフィルター13が設けられている。フィルター13は、メッシュ状であり、その孔の大きさ(以下、メッシュ径という)がトナー径すなわちトナー粒径の10倍とされている。図2、3、4においては排気チューブ8、吸気チューブ7ともに接続ユニット9の側部に接続した例を示したが、図7に示すように、吸気チューブを接続ユニット9の上部に設けてもよい。
【0023】
図4に示すように、フィルター13には、トナーの帯電極性と同極性に帯電する帯電手段14が接続されている。接続ユニット9の内壁には、フィルター13に当接し、フィルター13に振動を加えるための圧電振動子からなる加振手段15が設けられている。接続ユニット9の外壁には、フィルター13に付着したトナー量を検知するための、フィルター13の下面に向けて発光するLED16と、その反射光を検知するセンサ17を備えたトナー付着量検知手段を有する。加振手段15は、トナー付着検知手段が一定量以上のトナーがフィルター13に付着したことを検知したときに作動する。
【0024】
図5、6に接続ユニット9と現像手段2とが連通する連通部18を遮断可能とする開閉手段としての開閉装置19を示す。開閉装置19は、軸20を中心に搖動し連通部18を開閉する平板21と、接続ユニット9外部に配置され一端において軸20の一端を支持する支持体22(図6)と、支持体22の他端に固定された軸23(図6)にバネ24(図6)を介して接続されるソレノイド25(図6)と、平板21が連通部18を遮断した状態で平板21を位置決めするための度当り部材26とを有している。
【0025】
図5に示すように、接続ユニット9の外壁には、開閉装置19が連通部19を遮断した状態で開閉装置19上に堆積したトナー量、具体的には、平板21が連通部18を遮断した状態で平板21上に堆積したトナー量を検知するための、水平方向に発光するLED29と、この光を検知するセンサ28を備えたトナー堆積量検知手段を有する。開閉装置19は、トナー堆積量検知手段が一定量以上のトナーが開閉装置19上に堆積したことを検知したとき、具体的には、平板21が連通部18を遮断した状態で平板21上にトナーが一定量以上堆積し、LED29からの光がトナーによって遮られてセンサ28の受光量が減少したとき、図6に示すように、ソレノイド25が軸23を押し下げて連通部18の遮断を解除する。この状態では、ポンプ5は停止される。
【0026】
画像形成装置100は以上のような構成であるので、帯電装置102による帯電工程によって帯電された感光体101は矢印A方向の回転によりレーザ光103による露光工程における潜像形成、現像装置2による現像工程、転写装置104による転写工程、クリーニング装置3によるクリーニング工程、除電装置105による除電工程を経て再び帯電工程に移る。転写工程によって用紙P上に転写されたトナー像は、図示しない周知の定着装置における転写工程によって用紙P上に定着される。トナー像を定着された用紙Pは、機外に排出される。
【0027】
一方、転写後に感光体101上に残留している残留トナーは、クリーニング装置3によって除去され、スクリューコンベアー30によって回収され、回収トナーとしてパイプ31を通ってトナー再生装置4に搬送される。トナー再生装置4は、搬送されてきた回収トナーをほぐす等して再生し、再利用できる状態にする。再利用可能となったトナーは、ポンプ5の排気としての排気チューブ8内の気流の、ベンチュリー管の原理により、パイプ32にを通って排気チューブ8側に吸い出され、排気チューブ8内の気流とともに接続ユニット9に搬送される。接続ユニット9に搬送されてきたトナーは、重力により下方に落下し、略水平状態で連通部18を遮断している平板21上に堆積する。
【0028】
排気チューブ8を通って接続ユニット9内に排出された空気と同量の空気が、接続ユニット9から吸気チューブ7を通ってポンプ5内に吸いこまれる。これにより、排気及び吸気を接続ユニット9内で行うので気流の効率的な活用がなされる。
【0029】
排気チューブ8によって接続ユニット9内に搬送されてきたトナーは、その全てが平板21上に安定した状態で堆積することが望ましいが、吸気チューブ7によって吸い出されることによって生じる気流等により、その一部が雰囲気中に浮遊する。この浮遊トナーが吸気チューブ7に吸いこまれると、吸気チューブ7の詰りやポンプ5の故障の原因となる。しかし、メッシュ状のフィルター13が設けられているので、空気の流れを妨げることなく、トナーに関してのみ、接続ユニット9内の空間が仕切られているため、吸気チューブ7内には清浄な空気が流れ込むだけであってトナーが侵入することはない。
【0030】
一般に、フィルターのメッシュの径は、小さすぎると目詰まりが起り易く、大きすぎるとトナーが通過してしまう。しかし、フィルター13のメッシュ径は使用するトナーの粒径の10倍とされているので、トナーの目詰まりを最小限に抑えつつ、ポンプ5へのトナーの戻りが防止される。メッシュ径はトナー粒径の10倍に限られず、適宜5〜20倍の範囲で設定できる。
【0031】
このように、メッシュ径を特定することにより、フィルター13の目詰まりは最小限に抑えられるが、本実施例では、トナーが一定の帯電特性を有し、わずかながら帯電していることに着目し、メッシュ径を特定することに加え、フィルター13を、帯電手段14により、トナーの帯電極性と同極性に帯電させている。よって、トナーとフィルター13とは電気的な反発を起こし、フィルター13へのトナーの付着が更に防止される。
【0032】
しかし、フィルター13へのトナーの付着はポンプ5により発生される気流の影響等により経時的には避けられず、無視できない。よって本実施例では、フィルター13に振動を加える加振手段15及び、LED16とセンサ17とを有するトナー付着量検知手段を設け、一定量以上のトナーがフィルター13に付着したことを検知したときに加振手段15を作動し、トナーをふるい落とす。加振手段15は一定時間経過によって作動するようにしてもよいが、本実施例のように実際の付着量を検知して目詰りの程度を監視し、必要なときにのみ加振すれば、加振のためのエネルギーや加振の際の騒音の発生を最低限に抑えつつ、フィルター13の目詰まりが解消される。
【0033】
空気の吸排気が接続ユニット9内で行われ、フィルター13の目詰まりが抑制されるため、気流の効率的な活用がなされ、トナー飛散の抑制に有効であるが、このことは、空気の循環回路内、特に連通部における空気の漏れを減少することにより、さらに向上される。そのため、本実施例では、ポンプ5の作動中は平板21が連通部を遮断して気密性を保つようになっている。そして、一定量以上のトナーが堆積したことがLED29、センサ28を有するトナー堆積量検知手段によって検知されると、ポンプ5を停止するとともにソレノイド25が作動して平板21が傾斜し、堆積しているトナーを現像装置2内に滑落させる。これにより、気流の効率的な活用及びトナー飛散の抑制が向上され、更に、トナーの平板21上への過剰な堆積によるトナー詰まりを防止できる。
【0034】
また、多数の複写を連続的に行う場合や用紙P上の印刷の平均濃度が特に高い場合には回収トナーが多く発生し、接続ユニット9の開閉が間に合わずトナー詰まりやトナー飛散が発生することがある。よって、単位時間当りの回収トナー量が一定量以上となった場合にはポンプ5を断続的に作動するようにすれば、トナー飛散及びトナー詰まりが防止される。単位時間当りの回収トナー量はクリーニング装置3、トナー再生装置4において周知の機構により計測できる。
【0035】
平板21より滑落したトナーは、撹拌スクリュー11によってトナーボトル10から供給される新規トナーと混合され、現像ローラ12側に供給され、感光体101上の静電潜像の現像に供される。
【0036】
(実験結果)
ポンプの流量は約2.2(m3/分)、吸気チューブ・排気チューブは、その長さ、径がそれぞれ2m、6mmのものを使用し、試験を行った。
原稿の紙面内に占める画像の割合が6%の標準原稿と、12%の原稿を各3000回の連続複写を行い、本装置の効果を評価する。
【0037】
接続ユニットの条件とそれに対応するトナー凝集によるトナー詰まりに対する評価を以下に示す。条件Aは、フィルターを具備しない接続ユニットで回収トナーを搬送した場合、条件Bは接続ユニットにフィルターを設けた場合、条件Cは条件Bに加えて、フィルターを加振した場合、条件Dは接続ユニット下面に開閉装置を取り付けた場合、条件Eは条件Cと条件Dを同時に満たす場合である。
【0038】
条件A:リサイクル効率が悪くトナー使用量が大きい。またポンプ部では筐体内にトナー飛散が発生する。6%原稿、12%原稿ともにトナー詰まりが起こった。
条件B:リサイクル効率がアップし、トナー飛散が減少した。6%原稿では30000回複写を行うことができた。
条件C:リサイクル効率がアップする。6%原稿、12%原稿ともに30000回複写を行うことができた。接続ユニット内のトナー凝集・筐体内のトナー飛散はわずかであった。
【0039】
条件D:リサイクル効率がアップする。6%原稿、12%原稿ともに30000回複写を行うことができた。接続非ニット内のトナー凝集・筐体内のトナー飛散はわずかであった。
条件E:リサイクル効率がアップする。6%原稿、12%原稿ともに30000回複写を行うことができた。接続ユニット内のトナー凝集・筐体内のトナー飛散はまったく見ることができなかった。
このように、本発明によれば、簡便な手段で効果のあるトナーリサイクル装置を提供することが可能となる。
【0040】
以上実施例を説明したが、トナー再生装置4、フィルター13、加振手段15、帯電手段14、開閉装置19、トナー付着量検出手段(16、17)及びトナー堆積量検出手段(27、28)等の有無の組み合わせは適宜設定自由であって、必ずこれら全てを有していなければならないというものではない。また、クリーニング装置3からトナー再生装置4に回収トナーを搬送するパイプ31内の構成としては、スクリューコンベアでなく、別途設けたポンプによる空気流を用いてもよいし、接続ユニット9は円筒状であってもよい。
【0041】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、回収トナーを現像手段に搬送するための搬送手段として、トナーを搬送する空気流を発生するポンプを設けたので、回収トナーを搬送するために機械的駆動を直接的に用いる必要がないため、設計上の自由度が高く、機械的駆動を直接的に用いるものよりも小型のトナーリサイクル装置を提供することができる。
【0042】
また、請求項1記載の発明によれば、回収トナーを再生するトナー再生手段を有するので、再生して良好な状態となったトナーを再び現像に供することができ、資源を有効活用でき、且つ良好な画像形成に寄与できるトナーリサイクル装置を提供することができる。
【0043】
さらに、請求項1記載の発明によれば、接続ユニットを介して回収トナーを現像装置に供給するので、トナー詰まりを防止でき、困難なメンテナンスが不要となって、信頼性の高いトナーリサイクル装置を提供することができる。
【0044】
請求項2記載の発明によれば、接続ユニットには、吸気チューブと排気チューブとの間に、接続ユニットを区画してトナーの移動を規制するためのフィルターが設けられているので、吸気チューブはトナーを吸いこむことがなく、吸気チューブの詰りやポンプの故障を防止でき、より信頼性の高いトナーリサイクル装置を提供することができる。
【0045】
請求項3記載の発明によれば、フィルターは、メッシュ状であり、その孔の大きさがトナー径の5〜20倍とされているので、フィルターは吸気チューブ、ポンプへのトナーの侵入を確実に防止でき、さらに信頼性の高いトナーリサイクル装置を提供することができる。
【0046】
請求項4記載の発明によれば、フィルターをトナーの帯電極性と同極性に帯電する帯電手段を有しているので、トナーがフィルターに付着しにくくなり、フィルターの目詰まりの発生を抑制できるので、ポンプ稼働のためのエネルギー効率が良いトナーリサイクル装置を提供することができる。
【0047】
請求項5記載の発明によれば、フィルターに振動を加えるための加振手段を有するので、フィルターに付着したトナーをふるい落とすことができ、フィルターの目詰まりの発生を抑制でき、また、かりに目詰まりが発生しても人的手段によらず容易に目詰まりを回復でき、ポンプ稼働のためのエネルギー効率を確実に良くすることができるトナーリサイクル装置を提供することができる。
【0048】
請求項6記載の発明によれば、加振手段が、トナー付着検知手段が一定量以上のトナーがフィルターに付着したことを検知したときに作動するので、必要なときにのみ加振手段を作動でき、エネルギーのロスが少なく、騒音を低減しつつ目詰まりの発生を抑制できるトナーリサイクル装置を提供することができる。
【0049】
請求項7記載の発明によれば、接続ユニットと現像手段本体とが連通する連通部を遮断可能とする開閉手段を有するので、連通部からの現像手段本体への空気漏れを防止して接続ユニット内で安定した気流を発生でき、気流の効率的な活用によってエネルギーロスを抑えてポンプを稼働できるトナーリサイクル装置を提供することができる。
【0050】
請求項8記載の発明によれば、開閉手段は、トナー堆積量検知手段が一定量以上のトナーが開閉手段上に堆積したことを検知したときに、連通部の遮断を解除するので、必要なときのみ連通部の遮断を開放することによって更に気流の効率的な活用を図りエネルギーのロスが少なく、回収トナーが多く頻繁に開閉手段を作動させなければならない場合等においてもトナー詰まりを防止できるトナーリサイクル装置を提供することができる。
【0051】
請求項9記載の発明によれば、ポンプが、開閉手段が連通部の遮断を解除した状態で停止されるので、回収トナーが多い場合であっても遮断解除時にトナー飛散を防止してフィルターへのトナー付着を抑制でき、トナー詰まりを防止できるトナーリサイクル装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したトナーリサイクル装置を具備する画像形成装置を示す模式図である。
【図2】本発明を適用したトナーリサイクル装置の要部を示す概略斜視図である。
【図3】本発明を適用したトナーリサイクル装置の要部を示す横断面図である。
【図4】本発明を適用したトナーリサイクル装置の要部を示す縦断面図である。
【図5】本発明を適用したトナーリサイクル装置の開閉手段を示す概略縦断面図である。
【図6】本発明を適用したトナーリサイクル装置の開閉手段を示す概略斜視図である。
【図7】吸気チューブの別の設置態様を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
1 トナーリサイクル装置
2 現像手段
3 クリーニング手段
4 トナー再生手段
5 ポンプ
7 吸気チューブ
8 排気チューブ
9 接続ユニット
13 フィルター
14 帯電手段
15 加振手段
16 トナー付着量検知手段としてのLED
17 トナー付着量検知手段としてのセンサ
18 連通部
19 開閉手段
27 トナー堆積量検知手段としてのLED
28 トナー堆積量検知手段としてのセンサ
100 画像形成装置
101 潜像担持体
Claims (9)
- 潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、上記潜像担持体上の残留トナーを除去するクリーニング手段とを備えた画像形成装置に具備され、上記クリーニング手段によって除去されたトナーを上記現像手段に搬送するトナーリサイクル装置において、
上記トナーを上記現像手段に搬送するための空気流を発生するポンプと、
上記クリーニング手段と上記現像手段との間に設けられ上記トナーを再生するトナー再生手段とを有し、
上記ポンプには、空気を取り込むための吸気チューブと、空気を排出するための排気チューブとが接続され、
上記現像手段に連通し、上記吸気チューブ及び上記排気チューブの端部を接続された接続ユニットを有し、
上記排気チューブは、上記トナー再生手段によって再生されたトナーを上記接続ユニットに搬送することを特徴とするトナーリサイクル装置。 - 請求項1記載のトナーリサイクル装置において、上記接続ユニットは、上記現像手段の上部に設けられ、上記排気チューブを上記吸気チューブよりも下方に有しており、上記接続ユニットにおけるこれらチューブの間には、上記接続ユニットを区画してトナーの移動を規制するためのフィルターが設けられていることを特徴とするトナーリサイクル装置。
- 請求項2記載のトナーリサイクル装置において、上記フィルターは、メッシュ状であり、その孔の大きさがトナー径の5〜20倍とされていることを特徴とするトナーリサイクル装置。
- 請求項2又は3記載のトナーリサイクル装置において、上記フィルターをトナーの帯電極性と同極性に帯電する帯電手段を有していることを特徴とするトナーリサイクル装置。
- 請求項2ないし4の何れか1つに記載のトナーリサイクル装置において、上記フィルターに振動を加えるための加振手段を有することを特徴とするトナーリサイクル装置。
- 請求項5記載のトナーリサイクル装置において、上記フィルターに付着したトナー量を検知するトナー付着量検知手段を有し、上記加振手段は、上記トナー付着検知手段が一定量以上のトナーが上記フィルターに付着したことを検知したときに作動することを特徴とするトナーリサイクル装置。
- 請求項1ないし6の何れか1つに記載のトナーリサイクル装置において、上記接続ユニットと上記現像手段とが連通する連通部を遮断可能とする開閉手段を有することを特徴とするトナーリサイクル装置。
- 請求項7記載のトナーリサイクル装置において、上記開閉手段が上記連通部を遮断した状態で上記開閉手段上に堆積したトナー量を検知するトナー堆積量検知手段を有し、上記開閉手段は、上記トナー堆積量検知手段が一定量以上のトナーが上記開閉手段上に堆積したことを検知したときに、上記連通部の遮断を解除することを特徴とするトナーリサイクル装置。
- 請求項7又は8記載のトナーリサイクル装置において、上記ポンプは、上記開閉手段が上記連通部の遮断を解除した状態で停止されることを特徴とするトナーリサイクル装置。
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