JPH07168508A

JPH07168508A - プロセスカートリッジ

Info

Publication number: JPH07168508A
Application number: JP5313349A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Yano; 英俊矢野; Nobuo Iwata; 信夫岩田; Yasufumi Nakazato; 保史中里; So Kai; 創甲斐; Yoshiko Ishii; 佳子石井; Satoshi Muramatsu; 智村松; Nobuhito Yokogawa; 信人横川; Masako Suzuki; 雅子鈴木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-12-14
Filing date: 1993-12-14
Publication date: 1995-07-04

Abstract

(57)【要約】【目的】現像剤の補給と廃トナーの再利用とを通し
て、プロセスカートリッジの交換間隔を延ばし、同時に
２成分系現像剤の濃度調整と現像能力の維持を果たすこ
とができるプロセスカートリッジを提供する。【構成】少なくとも、像担持体面に形成される潜像を
現像する現像部と、像転写後の像担持体表面を清浄面化
し残トナーを回収するクリーニング部とを有するプロセ
スカートリッジにして、クリーニング部と現像部とが、
上下の位置関係に配置されていて、かつクリーニング部
の回収トナー収納部と現像部の内部空間とが連結された
プロセスカートリッジにおいて、クリーニング部にトナ
ー補給装置３１を設け、現像部から排出される現像剤を
収納可能な貯留室２９を付設するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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着脱自在に配
設されるプロセスカートリッジに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、画像形成装置においては、画
像形成のための全工程機器のうち特定の機器、例えば像
担持体である感光ドラムや現像器やクリーニング器など
をカートリッジ容器内に一括化して画像形成装置本体に
対して着脱自在なユニット体としている構成が公知であ
る。

【０００３】画像形成装置をこのようにカートリッジ着
脱方式とすることにより画像形成装置の保守性・サービ
ス性などが向上する。即ち、例えば、現像器内のトナー
が使い尽くされた場合や、クリーニング器内が廃トナー
で一杯になった場合に、そのプロセスカートリッジ全体
を交換することにより、個々の機器の交換に伴う困難性
を緩和して、一般のユーザーでも機器の交換ができるよ
うになる。

【０００４】一方、画像形成装置に対しては近年、ダウ
ンサイジングの要請が強まっており、これに答えるべ
く、例えば特開平１−１４７４７９号公報においては、
光像露光工程部に向かう光路の上側と下側にそれぞれク
リーニング装置と現像装置を相対的に上下の位置関係に
配置することが提案されている。けれども、このような
配置は、画像形成装置の平面的縮小を図ることができる
が、製品寿命の長期化を期待できるものではない。

【０００５】ダウンサイジングを実現しながら、更によ
り多くのコピー枚数を実現して製品寿命の長期化を図る
ものとして、特開昭６１−２７９８７３号公報に、プロ
セスカートリッジを装置本体に装填したとき、露光用の
光路から外れる部分の形状を当該光路の高さよりも高め
るように現像剤収容容器を構成することが開示されてい
る。このような容器構成によりトナー容量を増加させ、
コピー枚数の増加が達成されるが、これとても、収容し
たトナーを使い切った時点でプロセスカートリッジを交
換せざるをえない。

【０００６】更に、省資源化、運転コストの低減などを
図る目的で、一旦使用され寿命の尽きたプロセスカート
リッジを再利用することも要望されているが、これまで
のプロセスカートリッジは使い捨てを前提としているた
めに、当該カートリッジを再利用するに当たって、現像
器内へトナーを補給したり、クリーニング器内から廃ト
ナーを排出することがうまく行えない問題に鑑み、プロ
セスカートリッジの現像手段にトナー補給用の開口部を
設け、クリーニング手段に廃トナー排出用の開口部を設
けることが特開平４−１６６９５１号公報で提案されて
いる。けれども、このような位置関係で開口部を設ける
構成では、現像器内のトナーを使い終えるか、クリーニ
ング器内に廃トナーが満杯になった時点で、トナー補充
や廃トナー処分を行うが、当該処理が比較的度々必要と
なる問題を抱えている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】また高品質のコピー画
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から
なる所謂２成分系現像剤が広く使用されている。このよ
うな２成分系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、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新トナーを現像
剤に補給することが行われているが、キャリア粒子につ
いても種々の問題がある。即ち、キャリア粒子が繰り返
し使用されると、摩擦帯電特性を強化するためにキャリ
ア粒子表面に施されている被覆物が剥がれたりして、キ
ャリアとして劣化する。

【０００８】そこで例えば特開昭５３−２２７４７号公
報では、現像器に新しい２成分系現像剤を供給しなが
ら、他方で貯留現像剤を排出し、更には別途にトナー供
給を行って現像器中の現像剤濃度を制御しながら現像剤
の交換を行い現像能力の維持を図ることが提案され、上
記２成分系現像剤の問題を解決しようとしている。また
特開平１−２６７６８３号公報では、予めキャリア粒子
の混合された補給用現像剤を現像器へ供給するための補
給容器と、当該現像器内でオーバーフローした現像剤を
除去するための廃物溜めとを備えた現像剤装置が開示さ
れている。

【０００９】これら開示技術により、２成分系現像剤に
関する現像剤の濃度調整と現像能力維持は果たせられる
が、最近では更に資源の有効利用やゴミ削減、地球環境
保護などの観点から廃トナーを回収、処理することが併
せて求められている。上記先行技術はいずれも廃トナー
を再利用できるものではない。

【００１０】廃トナーを再利用するものとしては、特開
平５−４５９５０号公報に、装置本体に対して着脱可能
であり、回転もしくは回動される像担持体と、この像担
持体面に形成される潜像を現像する現像部と、像転写後
の像担持体表面を清浄面化するクリーニング部とを少な
くとも有する、画像形成装置用のプロセスカートリッジ
において、クリーニング部と現像部とが、上下の位置関
係に配置されていて、かつクリーニング部の回収トナー
収納部と現像部の内部空間とが、連結部を介してつなが
っている構成が開示されている。これにより簡単な構成
で廃トナーを再利用できるが、新しいトナーを補充する
ことを考慮していないために、トナーの繰り返し利用で
形成画像が劣化する等の問題がある。

【００１１】そこで本発明は、現像剤の補給と廃トナー
の再利用とを通して、プロセスカートリッジの交換間隔
を延ばし、同時に２成分系現像剤の濃度調整と現像能力
の維持を果たすことができるプロセスカートリッジを提
供することを課題とする。

【００１２】

【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、装置本体に対して着脱可能であ
り、少なくとも、像担持体面に形成される潜像を現像す
る現像部と、像転写後の像担持体表面を清浄面化し残ト
ナーを回収するクリーニング部とを有する画像形成装置
用のプロセスカートリッジにして、クリーニング部と現
像部とが、上下の位置関係に配置されていて、かつクリ
ーニング部の回収トナー収納部と現像部の内部空間とが
連結されたプロセスカートリッジにおいて、クリーニン
グ部にトナー補給装置を設け、現像部から排出される現
像剤を収納可能な貯留室を付設するように構成する。

【００１３】少なくとも画像形成装置本体又はプロセス
カートリッジの製品寿命が尽きるまで現像部から排出さ
れる現像剤を収納することができる大きさを貯留室が有
していれば、好適である。

【００１４】キャリア分に対するトナー分の割合が少な
くとも現像部に貯蔵されている現像剤のそれよりも大き
いプレミックストナーを、クリーニング部の回収トナー
収納部に補給するのが好ましい。

【００１５】クリーニング部にトナーを補給し、現像部
に現像剤又はキャリアを補給するようにしてもよい。

【００１６】現像剤又はキャリアの補給を、所定枚数の
コピー後に少量ずつ行うように構成すれば、なおよい。

【００１７】

【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。

【００１８】プロセスカートリッジを装着した画像形成
装置全体の動作を先ず説明する。

【００１９】操作部のコピーボタン（図示せず）が押さ
れ、駆動信号が発せられると、図１に示された画像形成
装置の像担持体である感光体ドラム１、帯電ローラ１
０、現像部の現像ローラ１６、パドルホイール１３、楕
円板１５及び搬送スクリュー２８、クリーニング部のフ
ァーブラシ５、バイアスローラ６がそれぞれ矢示方向に
回転駆動される。帯電ローラ１０は、感光体ドラム１に
対して、図１では接触部において順方向に回転している
が、回転しない場合や逆方向に回転駆動する場合もあ
る。また、帯電ローラ１０、現像ローラ１６、バイアス
ローラ６に対しては、それぞれ所要の電圧が印加されて
いる。

【００２０】感光体ドラム１は、帯電ローラ１０により
正又は負の一様帯電を受け、図の左側から窓部８を通っ
て入るレーザー光２７によって潜像形成がなされる。感
光体ドラム１上の潜像は現像ローラ１６で磁気ブラシに
よりトナー像として現像される。当該トナー像は、感光
体ドラム１と転写チャージャ２２との間へ給紙機構（図
示せず）から給送された転写紙２０に転写され、分離チ
ャージャ２３によって感光体ドラム１から分離され、定
着装置（図示せず）を経て、コピーとして画像形成装置
外へ排出される。トナー像転写後の感光体ドラム１の表
面は、クリーニング前チャージャ２とクリーニング前ラ
ンプ３とによって、コロナ照射と光照射を同時に受け、
残留トナーの極性を同一に揃え、表面電位を低下させら
れて、クリーニング部と対峙するようになる。クリーニ
ング部へ移送された残留トナーには、当該トナーの極性
と逆極性の電圧が印加され、且つ感光体ドラム１に食い
込むように接触したファーブラシ５によって除去され
る。当該ファーブラシ５とバイアスローラ６には、バイ
アスローラ６にトナーが引き寄せられるような電界が形
成されていて、ファーブラシ５のトナーはバイアスロー
ラ６へ移り、更に回収ブレード７により掻き落とされ、
クリーニング部の搬送スクリュー９近傍に溜められる。

【００２１】なおクリーニング部のＡの個所では、フリ
ッカーがファーブラシ５に食い込んでおり、ファーブラ
シ５を密集圧縮し、当該フリッカーを通過後にファーブ
ラシ５が元の状態に戻る際に、その動きによって、ファ
ーブラシ５に付着している紙粉等を飛ばして貯留部４に
溜めている。この動作処理により、トナーの再利用にあ
たり、形成画像の品質劣化を来たす原因となる紙粉等の
分離除去がなされる。

【００２２】画像形成が継続されると、感光体ドラム１
上のトナー付着量を光学的に検知する不図示の検知手段
が、所定の状態でトナー補給信号を発する。当該信号に
よって補給スクリュー３１と搬送スクリュー９が回転駆
動する。

【００２３】図２に示されるように、補給スクリュー３
１はプロセスカートリッジ２４の容器幅全体に亘り、更
にこれから突出するように延在する。スクリュー３１の
突出範囲はカートリッジ２４に一体化された付属タンク
部３０に覆われている。付属タンク部３０には少量のキ
ャリアを混合したプレミックストナー３３（キャリア分
に対するトナー分の割合が、少なくとも現像部に貯蔵さ
れている現像剤のそれよりも大きい）が収容されてい
て、当該プレミックストナー３３は補給スクリュー３１
の回転によって付属タンク部３０からクリーニング部内
に突出したガター３２上を移動し、クリーニング部中央
領域に落下し、搬送スクリュー９に達する。ここでプレ
ミックストナーは紙粉を除去された上記回収トナーと十
分に混合撹拌されながら、当該スクリューの軸線方向両
端部（螺旋突起部の形状によっては片端部）へ移送さ
れ、クリーニング部と現像部とを連結する空間（連結部
１９）を介して、現像部へ送られる。

【００２４】また感光体ドラム上の潜像に対する可視像
化の際に、現像部では現像剤１２がパドルホイール１３
によって現像ローラ１６に供給される。現像剤１２は現
像ローラ１６に内蔵固定されたマグネットにより吸着保
持され、現像ローラ１６の回転に伴って現像ブレード１
１の位置まで移送され、当該ブレード１１によって所定
の層厚に規制される。層厚を規制された現像剤は現像領
域に達し、感光体１ドラムの潜像を可視像化する。可視
像化に供されなかった現像剤は現像ローラ１６の下方で
当該ローラから離脱し、パドルホイール１３によって図
中左側へ掻き出される。

【００２５】一方、現像ブレード１１で削られた余剰の
現像剤は、現像ローラ１６に沿って落下するものもあれ
ば、現像容器部２５ほぼ中央領域に配設された斜向板１
７上に移るものもある。斜向板１７は、図１で認識され
るように、左側に傾斜するとともに、その長手方向、即
ち紙面に対して垂直方向で手前側がやや低くなってい
る。その結果、斜向板１７上の現像剤は、図の左側へ滑
り落ちながら、手前側へずれる分が矢示のように斜向板
１７の端部領域に部分的に延在する開口部からパドルホ
イール１３上、あるいは当該ホイール１３と楕円板１５
との間に落下して貯蔵分と撹拌され、斜向板１７と一体
的に設けられたセパレータ１８に達する分が撹拌スクリ
ュー２８によって斜向板１７と反対側の端部から下方へ
落下する。

【００２６】画像形成で消費されるトナー量よりも多く
トナー補給されると、次第に現像部の貯蔵現像剤の量は
増え、パドルホイール１３や楕円板１５によって撹拌さ
れながら、一部は現像容器部２５端面の開口部を介して
具設の廃現像剤容器２９に漏れ出る。開口部の取付位置
は現像部の長手方向中央でも端部でもよく、またその面
積についても特に問わない。廃現像剤容器２９は、感光
体ドラム１等、装置本体やプロセスカートリッジの寿命
よりも長い間、漏出する廃現像剤を連続して収容できる
大きさのものであるとする。もちろん、プレミックスト
ナーの補給速度に応じて決定されるべきものである。

【００２７】クリーニング手段として、ファーブラシの
代わりに、カウンターブレード２６が用いられる例を図
３に示す。基本的構造は、図１の実施例と同じであり、
プロセスカートリッジ２４を形成する一体成形された現
像容器部２５、クリーニング部及び付属タンク部３０、
当該カートリッジに収容されている搬送スクリュー９、
パドルホイール１３及び現像ローラ１６、カートリッジ
の他に感光体ドラム１の周囲に配置されたクリーニング
前チャージャ２、帯電ローラ１０、転写チャージャ２２
等はすべて同様に備えられている。ここでは説明の重複
を避けるために、共通の部材を同じ番号で表すことで、
その動作説明については、上記実施例に譲る。

【００２８】次に、現像剤の濃度を一定に維持するため
に画像形成に伴い消費されるトナー分を補う新トナーを
クリーニング部へ補充し、現像能力を維持するために新
しい現像剤を現像部へ供給する構成の実施例を説明す
る。

【００２９】図４に示されるように、プロセスカートリ
ッジ２４の現像部に、現像剤補給スクリュー４０が配設
されている。その他の部材については、上記の実施例と
基本的に同じであり、説明の簡略化のために共通部分に
ついては上記実施例での説明に譲り、ここでは本実施例
の特徴的な部分についてのみ述べる。

【００３０】現像剤補給スクリュー４０は、トナー補給
スクリュー３１と同じく、プロセスカートリッジの容器
幅全体に亘り、更にこれから突出するように延在する。
スクリュー４０の突出範囲はカートリッジに一体化され
た第２付属タンク部４１に覆われている。第２付属タン
ク部４１に収容された補給現像剤４２は、不図示の検知
手段により発せられた補給信号にしたがいスクリュー４
０を回転駆動し、その回転によってタンク部４１から現
像部内に突出したガター４３上を移動し、現像部中央領
域に落下して、補給が行われ、現像部内で撹拌混合され
る。この補給現像剤４２は、標準トナー濃度（２．５wt
％）を有するが、下記するクリーニング部へのトナー補
給との供給量調整によってキャリアのみを供給すること
としてもよい。

【００３１】最初に現像部に収容されている現像剤１２
の使用寿命の約半分程度に相当すると考えられるコピー
枚数、例えば約１００Ｋ枚を不図示の検知手段によって
積算し、その後に現像剤４２の補給を始めることとす
る。その補給量は、現像部に最初に収容された現像剤量
（約４００ｇ）に等しくし、これを現像剤の残り寿命の
間に補給する。補給間隔はコピー１枚毎の定量補給で
も、１０枚毎の定量補給でも可能であるが、少ない枚数
毎の定量補給の方が貯蔵現像剤の均一化の点で好まし
い。

【００３２】一方、クリーニング部へのトナー補給は、
上記実施例でのプレミックストナーの補給と全く同様に
行われる。即ち、付属タンク部３０に収容されたトナー
３４が補給スクリュー３１の回転によってガター３２上
を移動し、クリーニング部中央領域に落下し、搬送スク
リュー９に達する。ここで補給トナーは回収トナーと十
分に混合撹拌されながら、当該スクリューの軸線方向両
端部へ移送され、連結部１９を介して、現像部へ送られ
る。

【００３３】現像剤及びトナーの補給によって、次第に
現像部の貯蔵現像剤の量は増え、その一部は具設の廃現
像剤容器２９に漏れ出て、貯留されることとなる。

【００３４】

【発明の効果】請求項１に記載のプロセスカートリッジ
によれば、クリーニング部にトナー補給装置を設け、現
像部から排出される現像剤を収納可能な貯留室を付設す
るように構成するので、プロセスカートリッジの交換間
隔を延ばし、同時に２成分系現像剤の濃度調整と現像能
力の維持を果たすことができる。

【００３５】請求項２に記載のプロセスカートリッジに
よれば、少なくとも画像形成装置本体又はプロセスカー
トリッジの製品寿命が尽きるまで現像部から排出される
現像剤を収納することができる大きさを貯留室が有して
いるので、上記効果の他にメンテナンス性が向上す
る。。

【００３６】請求項３に記載のプロセスカートリッジに
よれば、キャリア分に対するトナー分の割合が少なくと
も現像部に貯蔵されている現像剤のそれよりも大きいプ
レミックストナーを、クリーニング部の回収トナー収納
部に補給するので、回収トナーの有効利用を測りながら
画像劣化が防止され、現像剤の濃度調整も併せてでき
る。

【００３７】請求項４に記載のプロセスカートリッジに
よれば、クリーニング部にトナーを補給し、現像部に現
像剤又はキャリアを補給するので、より正確に現像剤の
濃度調整と現像能力の維持を果たすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかるプロセスカートリッ
ジの概略構成図である。

【図２】図１のＢ−Ｂ線での部分端面図である。

【図３】クリーニング手段として、カウンターブレード
を用いたプロセスカートリッジにおける本発明の実施例
の概略構成図である。

【図４】本発明の他の実施例にかかるプロセスカートリ
ッジの概略構成図である。

【図５】図４のＣ−Ｃ線での部分端面図である。

【符号の説明】

１感光体ドラム５ファーブラシ９搬送スクリュー１３アジテータ１６現像ローラ１９連結部２２転写チャージャ２３分離チャージャ２４プロセスカートリッジ２９廃現像剤容器３１補給スクリュー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 15/08 １１５ 21/10 Ｇ０３Ｇ 21/00 ３１２３２６ (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)発明者石井佳子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 (72)発明者鈴木雅子東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】装置本体に対して着脱可能であり、少な
くとも、像担持体面に形成される潜像を現像する現像部
と、像転写後の像担持体表面を清浄面化し残トナーを回
収するクリーニング部とを有する画像形成装置用のプロ
セスカートリッジにして、クリーニング部と現像部と
が、上下の位置関係に配置されていて、かつクリーニン
グ部の回収トナー収納部と現像部の内部空間とが連結さ
れたプロセスカートリッジにおいて、前記クリーニング
部にトナー補給装置を設け、前記現像部から排出される
現像剤を収納可能な貯留室を付設したことを特徴とする
プロセスカートリッジ。
【請求項２】少なくとも画像形成装置本体又はプロセ
スカートリッジの製品寿命が尽きるまで現像部から排出
される現像剤を収納することができる大きさを前記貯留
室が有していることを特徴とする請求項１に記載のプロ
セスカートリッジ。
【請求項３】キャリア分に対するトナー分の割合が少
なくとも現像部に貯蔵されている現像剤のそれよりも大
きいプレミックストナーを、クリーニング部の回収トナ
ー収納部に補給するように構成したことを特徴とする請
求項１に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項４】前記クリーニング部にトナーを補給し、
前記現像部に現像剤又はキャリアを補給するように構成
したことを特徴とする請求項１に記載のプロセスカート
リッジ。
【請求項５】前記現像剤又はキャリアの補給を、所定
枚数のコピー後に少量ずつ行うように構成したことを特
徴とする請求項４に記載のプロセスカートリッジ。