JPH09197784A - 現像剤交換方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２成分現像剤の少量交換を行うにあたり、キ
ャリアの回収量を常に一定に保ち、現像器内の現像剤量
の変化を極力抑える。 【解決手段】 現像剤を収容する現像室内のトナー濃度
を検知し、必要に応じてトナーを補給し、所定タイミン
グで現像剤の一部を交換する２成分現像剤交換方法にお
いて、現像室内のトナー濃度がトナー補給にも拘らず所
定濃度に回復しない時点以降に、現像剤の回収を開始す
る。

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での現像剤の
回収乃至交換の方法に関し、経時劣化したキャリアを含
む現像剤の交換をトナー消費に伴うトナー補給のタイミ
ングに関連づけるものである。

【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るが、キャリア粒子についても種
々の問題があり、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
が剥がれたりして、キャリアとして劣化する。そして現
像剤として寿命となる。

【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、しかもその寿命がきた時点で現像室内の現
像剤の全量を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る。

【０００４】そのような要請に応えるべく、例えば特開
昭６０−１０７０５７号公報では、現像剤循環部の上部
に配設されている現像剤投入用のホッパーと、このホッ
パーの開口を密閉するキャップと、現像剤循環部の下部
であって、上記ホッパーとほぼ対向した部位に設けられ
ている開閉自在のシャッターと、少なくとも上記現像剤
循環部を含む現像ユニットを複写機本体から引き出し自
在に案内する案内手段と、上記シャッターの直下に配設
されていて、且つ、複写機本体より着脱自在に装着され
ている回収容器を有することを特徴とする現像装置が開
示されている。

【０００５】しかしながら、このような構成では、現像
装置を画像形成装置の内部に装着したまま現像剤交換を
実施し得るとはいえ、現像剤の寿命毎に現像装置内の現
像剤を交換するため、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が解決されていな
い。

【０００６】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４−２９２７１
号公報に現像剤の少量交換方式が開示されている。即
ち、現像器内における乾式２成分現像剤の使用量があら
かじ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、あらかじめ設定の所定量排出
し、この排出量とほぼ同量の新品現像剤を現像器に供給
するというものである。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となり、現像器内
に収容された現像剤が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。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】現像剤の少量交換を連
続して行う場合、画像品質の一層の安定化のためには、
消費されるトナー量に依存する現像剤濃度の調整以外
に、現像装置内で用いられる現像剤の量も或る所定の範
囲内に収まっている必要があり、それ故、キャリアの回
収量を一定化させることが要求される。かりにキャリア
の回収量が一定でないと、交換の度の積み重ねで現像装
置内の現像剤量が変化することになる。

【０００８】しかしながら、特開平４−２９２７１号公
報に開示の技術では、現像剤の使用量を印刷枚数や現像
器の稼働時間のカウントによって判断しており、現像剤
の交換に至るまでにトナーがどれほど消費された（これ
は画像情報の程度に依存する）か、言い換えれば、現像
剤交換時における現像剤のトナー濃度については考慮さ
れていない。

【０００９】現像剤の劣化が現像装置の回転機構の回転
時間に比例することに着目し、現像装置の回転機構の回
転時間を測定・積算し、一定積算時間経過ごとに累積時
間に比例した累積量となるように新しいキャリアもしく
は新しい現像剤を定量補給することを提案する特開平６
−２７８０９号公報においても、現像剤の劣化を現像装
置の回転機構の回転時間、即ち、現像装置の稼働時間に
よって判断することとしている。一方、補給により増加
した分の現像剤をオーバーフロー方式によって回収して
いる。即ち、現像剤の交換の際にはトナー濃度が考慮さ
れておらず、そのために現像剤が定量交換されても、そ
の都度のトナー濃度によってキャリアの回収量が一定し
ないこととなる。その後、別途、トナーが補給されて濃
度調整されたとしても、現像器内のキャリア量は補償さ
れず、現像剤交換の積み重ねによって現像器内の現像剤
の量が変化してしまう。

【００１０】本発明は、以上のような従来技術に鑑み、
２成分現像剤の少量交換を行うにあたり、キャリアの回
収量を常に一定に保ち、現像器内の現像剤量の変化を極
力抑えることを課題とする。

【００１１】

【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、現像剤を収容する現像室内のト
ナー濃度を検知し、必要に応じてトナーを補給し、所定
タイミングで現像剤の一部を交換する２成分現像剤交換
方法において、現像室内のトナー濃度がトナー補給にも
拘らず所定濃度に回復しない時点以降に、現像剤の回収
を開始する。

【００１２】現像剤の回収が完了した後にトナーエンド
の告知をなすようにすれば、その告知を受けてトナー補
充あるいはトナーカートリッジ交換を行うべく、装置本
体の動作を停止させる時点では回収作業が終わってお
り、回収された現像剤の廃棄をトナー補充あるいはトナ
ーカートリッジ交換と合わせて行うことも可能となり、
タイミングのずれによる煩わしさがなくなり、都合が良
い。現像剤の回収作業中に画像形成動作を行うこともで
きる。トナー補充あるいはトナーカートリッジ交換後に
は、現像室内のトナー濃度を所定濃度に復帰させるため
のトナー補給が追加される。

【００１３】

【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。本発明を実施するための現像装置を備
えるレーザープリンタの内部機構の概略的全体構成を示
す図１において、プリンタ本体１０内には、そのほぼ中
央にドラム状の感光体１１が設けられている。感光体１
１の周りには、矢示する駆動方向の順に、帯電装置１
２、現像装置１３、転写装置１４、クリーニング装置１
５が配置される。帯電装置１２、現像装置１３、クリー
ニング装置１５の上方には、光書き込み装置１６が配置
される。装置本体１０の図で見て右側には、用紙Ｓを収
納した給紙カセット１７が着脱自在に取り付けられてい
る。

【００１４】このレーザープリンタ１０を使用して用紙
Ｓに画像形成を行う場合には、給紙コロ１８を回転駆動
して給紙カセット１７内から用紙Ｓを矢印Ａ方向に送り
出し、レジストローラ対１９でタイミングをとって当該
用紙Ｓを感光体１１の下側へ搬送する。感光体１１は、
矢示する時計方向に回転駆動し、その際、帯電装置１２
によって表面を一様に帯電され、その後、光書き込み装
置１６からレーザー光を照射され、静電潜像を形成す
る。この潜像は、現像装置１３に対向する位置を通過す
る際にトナーによって可視像化される。そして、当該可
視像は、感光体１１の下側に搬送された用紙Ｓの上面に
転写装置１４によって転写される。画像転写後に定着装
置２０で定着された用紙Ｓは搬送路２１内を通して搬送
され、排紙ローラ対２２で排出され、排紙トレイ２３上
にストックされる。他方、画像転写後の感光体１１は、
その表面の残留トナーをクリーニング装置１５で除去さ
れる。

【００１５】上記のような構成のレーザープリンタに備
えられた現像装置１３の詳細を示す図２において、現像
器３０の内部には、現像スリーブ３６、搬送スクリュー
４４、４５、汲み上げパドル４６が配置されている。搬
送スクリュー４４、４５により循環搬送された現像剤
は、汲み上げパドル４６により現像スリーブ３６へと供
給され、現像スリーブ３６周面に形成される磁気ブラシ
により感光体１１上の静電潜像へトナーのみが静電的に
吸着して可視像化を行う。

【００１６】このような現像処理を行うにあたり、最適
な帯電量を得られる状態で現像を行うべく、現像器３０
内で使用される現像剤４１中のトナーとキャリアとを、
用いられる現像剤に依って設定される一定の比率に保つ
ように制御する。通常、その制御をトナー濃度制御と称
し、当該制御は磁気センサ３５、反射型濃度センサ３４
等により行われる。これらセンサを総称してトナー濃度
センサと呼ぶ。実際の制御にあたっては、トナー濃度セ
ンサで検出される出力電圧と予め出されているトナー濃
度の関係から換算して現像器内のトナー濃度を求め、ト
ナーカートリッジ３３から、フレッシュトナー３９をト
ナー供給ローラ４０の回転量を変えることで必要量だけ
補給する。

【００１７】また現像器３０には、トナーとキャリアか
らなる未使用現像剤３７を収容した収納容器３１が着脱
自在に取り付けられている。この収納容器３１内には１
回の交換量だけを現像剤を収容してもよいし、数回分又
は装置本体の寿命に相当する量の未使用現像剤３７を収
容してもよい。この現像剤３７の供給は、収納容器出口
付近に設けられた現像剤供給ローラ３８が回転して行わ
れる。この現像剤供給ローラ３８の回転量により供給量
が制御される。

【００１８】現像器３０の下方には、使用済み現像剤４
２を回収する回収容器３２が着脱自在に設けられてい
る。この回収容器３２も収納容器３１と同様に一度の交
換量に相当する容積としてもよいし、数回分又は装置本
体の寿命に相当する回収量のための大きさとしてもよ
い。数回分の使用済み現像剤をため込む場合には、回収
容器３２と収納容器３１の交換時期を合わせることがで
きるように、未使用現像剤の収容量に対応させることが
望ましい。使用済み現像剤の回収は、現像器下部に配置
された開閉自在のシャッタ４３が開くことにより行わ
れ、当該シャッタ４３の開放時間を一定にすることで、
現像剤の回収量が定量的になる。

【００１９】専用の現像剤回収容器３２を設けず、収納
容器３１内へ回収する構成としてもよい。あるいは、本
出願人が先に提案した現像剤・トナー供給用の一体型容
器を用いて、当該容器内へ使用済み現像剤を回収するよ
うにしてもよい。この容器は、現像剤とトナーをそれぞ
れ収容する２つの容器からなり、環状部分を有した現像
剤用容器の中央空間に、当該容器と同心状のトナー用円
筒容器が嵌まり込んで一体化し、各容器の同じ側に同心
状開口部がそれぞれ設けられていて、各容器の内壁には
互いに逆向きに傾斜した凸状螺旋部が形成されてなる容
器である。

【００２０】次に一連の動作説明を行う。通常、現像剤
の劣化速度はほぼコピー枚数に比例する。一方、トナー
消費量はコピー対象の画像情報量とそのコピー枚数に依
存する。したがって、画像情報の多い原稿をコピーする
ユーザーは、画像情報の少ない原稿をコピーするユーザ
ーよりも、フレッシュトナーの補充間隔が短い。しかし
ながら、補充トナーがなくなりトナーカートリッジ３３
の交換の時期に合わせて現像剤の少量交換を行うように
すれば、安定した疲労程度を保ちながら、容器交換を現
像剤とトナーとでずらさずにすみ、作業の紛らわしさを
回避することができる。

【００２１】そこで、トナーカートリッジの交換時に合
わせて現像剤収納容器を取り替えるように、その時点で
使用済み現像剤を回収する。ここでは、収納容器３１及
び回収容器３２は、現像剤の１回交換の都度、取り替え
られることを想定して述べる。図３のフローチャートは
使用済み現像剤の回収に関するものである。電源がＯＮ
になり、コピー動作が繰り返されると、トナーが消費さ
れ、現像器３０内の現像剤のトナー濃度は徐々に低下す
る。このトナー濃度が目標濃度の制御幅の最低値を下回
ったことがトナー濃度センサにより検知されると、トナ
ー補給信号がトナーカートリッジ３３側のトナー補給ロ
ーラ４０に送られ、カートリッジ３３から現像器３０へ
トナー補給が行われる。トナー補給が繰り返されるとカ
ートリッジ３３内のトナー残量は少なくなり、やがてト
ナー補給動作が行われても、現像器３０内の現像剤４１
が目標トナー濃度に回復しなくなる。そこで、トナー補
給の動作を繰り返す度にカウントを加えることとし、こ
の動作が連続して或る設定回数（ここではＰ回）をカウ
ントした時点で、現像器３０内の使用済み現像剤の回収
モードに入るようにして、現像剤の回収時期をカートリ
ッジの取替え時期と一致させる。

【００２２】回収される使用済み現像剤中のキャリア量
が、供給されるべき１回分の未使用現像剤中のキャリア
量と等しくなっていることが重要である。回収される現
像剤のトナー濃度は低めで、言い換えれば、キャリアの
比率が適正濃度の現像剤中のキャリア比率よりも高いの
で、回収されるキャリアと供給されるキャリアを等しく
すると、回収現像剤の量は供給されるべき未使用現像剤
の量よりも少なめになる。予めその量を把握しておい
て、シャッタ４３の開閉時間により管理する。なお、カ
ウント回数がＰ回に達する前に現像器内のトナー濃度が
目標値に回復した場合には、カウント数をリセットし、
０に戻す。

【００２３】使用済み現像剤の回収動作中は、コピー動
作を停止してもよいが、キャリア回収量に影響はないの
で、コピー動作可能としてもよい。回収動作が完了した
後にはコピー動作を不可能な状態とし、トナーカートリ
ッジ内のトナーがエンドであることを告知する。これに
より、トナーカートリッジの交換が行われ、合わせて未
使用現像剤の収納容器３１及び回収容器４２の交換も行
われる。告知の手段は、視認表示でも、音響表示でもよ
い。

【００２４】以上の説明のように、現像器３０内のトナ
ー濃度を検知し、目標濃度を下回った時点で使用済み現
像剤の回収を行うようにすれば、回収時のトナー濃度
は、常に目標濃度を僅かに下回る程度でほぼ一定であ
る。したがって回収した使用済み現像剤中のキャリアの
量を一定にすることが可能となり、現像器３０内の現像
剤の量も交換毎に変化することがない。よって、現像器
３０内の現像剤の増加に基づく過負荷による現像器３０
のロック現象、また逆に現像剤量の減少による汲み上げ
不良等を防止できることとなる。更には、低めのトナー
濃度の現像剤を回収するので、使用されずに回収される
トナー分を極力減らすことが可能になる。また回収容器
４２を現像剤交換の複数回分又は装置本体寿命相当分の
容量とする場合、低めのトナー濃度ゆえに、回収容積を
抑えることとなる。

【００２５】本発明においては、使用済み現像剤の回収
時期を補給トナーの補充あるいは当該トナー用容器の交
換に合わせることが重要であり、本発明の基本思想を逸
脱しない限り、既述のように収納容器内へ使用済み現像
剤を回収するなど、図示の実施例に限定されないことは
当然である。

【００２６】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、現像剤
を収容する現像室内のトナー濃度を検知し、必要に応じ
てトナーを補給し、所定タイミングで現像剤の一部を交
換する２成分現像剤交換方法において、現像室内のトナ
ー濃度がトナー補給にも拘らず所定濃度に回復しない時
点以降に、現像剤の回収を開始するので、回収時のトナ
ー濃度が常にほぼ一定となり、回収されるキャリア量を
定量化することができる。これにより、現像室内の現像
剤量の変化を抑えることが可能となる。低めのトナー濃
度の時に現像剤の回収を行うので、使用可能なまま回収
されるトナー量を減らすことにもなる。

【００２７】請求項２に記載の発明のように、現像剤の
回収が完了した後にトナーエンドの告知がなされるよう
になっていることで、使用現像剤の回収中に装置本体の
動作が停止することを回避できる。即ち、トナーエンド
の告知を回収中や回収前に行うようにすると、自動化さ
れた回収動作が行われている最中にトナー交換作業を行
おうとして装置本体の駆動系が停止し、そのために誤操
作を引き起こすおそれがある。トナーエンドの告知を回
収完了後に特定することで、そのような誤操作を生じさ
せずにすむ。

【図面の簡単な説明】

【図１】レーザープリンタの全体的概略構成図である。

【図２】本発明に係る現像剤交換を行うための現像装置
の構成図である。

【図３】使用済み現像剤の回収に関するフローチャート
である。

【符号の説明】

３０ 現像器 ３１ 未使用現像剤収納容器 ３２ 使用済み現像剤回収容器 ３３ トナーカートリッジ ３６ 現像スリーブ ３８ 現像剤供給ローラ ４０ トナー供給ローラ ４６ 汲み上げパドル

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像剤を収容する現像室内のトナー濃度
   を検知し、必要に応じてトナーを補給し、所定タイミン
   グで現像剤の一部を交換する２成分現像剤交換方法にお
   いて、 現像室内のトナー濃度がトナー補給にも拘らず所定濃度
   に回復しない時点以降に、現像剤の回収を開始するよう
   にしたことを特徴とする交換方法。
2. 【請求項２】 現像剤の回収が完了した後にトナーエン
   ドの告知がなされることを特徴とする請求項１に記載の
   交換方法。