JPH09274385A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】現像剤の一部を入れ替えながら現像剤交換作業
を不要とし、現像装置内の現像剤量を常に一定に保持す
ることができる画像形成装置を提供する。 【解決手段】現像装置５４に現像剤容量を検出する現像
剤量検出センサー１１１を設け、現像装置５４から現像
剤を回収するとき、その現像剤量検出センサー１１１か
らの出力に応じて排出装置２１が作動され、現像装置５
４内部に現像剤容量が所定量になるように回収量を決定
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、二成分系現像剤を
用いた現像装置を備えた複写機、ファクシミリ、レーザ
プリンタ等の画像形成装置に関するものである。

【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二成
分系現像剤を用いた現像装置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、当該現
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るためにキ
ャリア粒子表面に施されていた被覆物が剥がれたりし
て、キャリアとして劣化する。

【０００３】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、現像剤を少量ずつ交換する
方式が提案されている。この方式は、寿命に達する前に
現像剤を少量ずつ交換でき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。

【０００４】このように、現像剤の一部交換をするもの
は好ましいものであるが、この場合、現像装置内の現像
剤の量を常に一定量に保持する必要がある。一部交換を
して現像剤に不足していると、現像スリーブへの汲み上
げ量の不足が起こり、部分的な濃度不足あるいは濃度ム
ラ、キャリア付着等が生ずる。現像剤が過剰であると、
現像スリーブや撹拌手段の駆動トルクが増大し、回転速
度が遅くなったり停止するばかりでなく現像装置から現
像剤が溢れ、周辺ユニットの機能に重大な影響を与え
る。このため、現像剤の一部交換時の回収量と供給量は
同量にしなければならない。

【０００５】そこで、例えば特開平４−２９２７１号公
報には現像機内における現像剤の使用量があらかじめ設
定の値に達したならば、当該現像機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する手段
と、その排出量とほぼ同量の新品現像剤を現像機に供給
する手段とを備える現像剤給排機構が開示されている。
この現像剤給排機構において、具体的には排出バルブを
操作して交換する現像剤の量として全体の２０％〜３０
％を回収容器に排出させ、その排出量と同量の新しい現
像剤をレベルセンサでモニタしつつ自動的に補充するよ
うにしている。また、特開平６−２７８０９号公報には
新しい現像剤を補給容器から供給することにより、増加
する分の現像剤が回収容器に溢れ出て廃棄させる方法が
開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
現像剤給排機構においては回収する現像剤の量を一定量
にすることするものではなく、回収する現像剤の量と同
量をレベルセンサでモニタしつつ供給するものであっ
て、予め設定した供給量に合わせて回収することが困難
であるという問題があった。また、後者の現像方法では
現像装置の状態、すなわち動作状態や設置状態に、ある
いは装置の移動等による現像剤の偏り、など多くの要因
によってバラツキが発生し、予め設定した供給量に合わ
せて回収するこのため、給排する現像剤の量を一致させ
る高精度の現像剤を給排させる手段や検知手段を設けれ
ば、その分コストが嵩み高価になってしまう不具合があ
った。

【０００７】本発明は、現像剤の一部を入れ替えながら
現像剤交換作業を不要とし、現像装置内の現像剤量を常
に一定に保持することが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、本発明は像担持体と、該像担持体に形成された静電
潜像を二成分現像剤によって現像する現像装置と、該現
像装置から現像剤を回収する回収手段と、該回収手段に
よって回収された現像剤を収容する容器とを有し、１回
に前記現像装置から回収する現像剤の量がその全体量の
一部である画像形成装置において、前記現像装置内部に
現像剤容量を検出する現像剤量検出手段を設け、現像装
置から現像剤を回収するとき、該現像剤量検出手段から
の出力に応じて前記回収手段が作動され、現像装置内部
に現像剤容量が所定量になるように回収量を決定するこ
とを特徴としている。

【０００９】なお、本発明は前記現像剤量検出手段が、
前記現像装置に回収のため設けられた現像剤排出口に対
し現像剤の流れ上流側に近づいた位置に配置されている
と、効果的である。

【００１０】また、本発明は前記現像剤量検出手段が、
複数の前記現像装置内の異なる位置に配置されている
と、効果的である。

【００１１】

【実施例】本発明の実施例を、添付図面に基づいて詳細
に説明する。本発明に係る画像形成装置の作像部の一例
を図１に示し、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によって表面を均一帯電さ
れ、レーザ露光５２により潜像を書き込まれ、現像装置
５４によって潜像が可視像化される。レジストローラ５
５を介してその可視像にタイミングを合わせて搬送され
る用紙は、ガイド板５６にガイドされつつ感光体５３表
面に向かって送られ、転写装置５７によって感光体５３
上のトナー像が転写され、除電ブラシ５８で除電されて
感光体５３より分離される。符号５９は用紙の感光体５
３への巻きつきを防止する分離爪である。分離後の用紙
は搬送ベルト６０によって定着装置６１へと送られ、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。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、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。なお、搬送ベルト６０には
用紙センサ６６が配置され、用紙センサ６６は転写部で
の用紙の分離状態を検知するためのものである。

【００１２】このような基本構成を有する作像部におい
て、現像装置５４には供給装置２０と排出装置２１とを
介して現像剤トナー一体型カートリッジ１０が連結され
ている。ここで、この現像剤トナー一体型カートリッジ
１０の構成を図２に示す。図２（ａ）に示されるよう
に、該カートリッジ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が収容
されている環状シリンダの形状をした第１容器１と、こ
れと同心上で補給用のトナーが収容されている第２容器
２とが嵌め合わされてなるものである。その分解図たる
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細径の突出部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。

【００１３】図２（ａ）に戻り、両容器は一体的カート
リッジとして回転し、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）を図の左側である排出口側へ搬送するよう
に、容器内周壁に凸状螺旋部４、５がつけられている。
凸状螺旋部４，５は、相互に逆の傾きを有し、この凸状
螺旋部４，５によってカートリッジ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、その逆向きに回転する
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１、２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する際には後述するよう
に、自動チャック３９を用いて取り外される。

【００１４】再び図１に戻り、上記のように構成した現
像剤トナー一体型カートリッジ１０における第１容器１
の第１排出口２３から排出される現像剤及び第２容器２
の第２排出口２４から排出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、搬送
パイプ２７内に設けられた搬送スクリュー２８によって
現像装置５４の受入口３０を介して現像装置５４内へ放
出される。

【００１５】補給された現像剤またはトナーは、受入口
３０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、感光体５３に潜像に対応するトナー像を形成する。

【００１６】現像装置５４には、図１及び図５に示すよ
うに、第２撹拌スクリュー３２の端部に隣接して排出口
３５が設けられており、排出口３５には排出装置２１が
取り付けられている。排出装置２１は、現像装置５４内
の現像剤の一部を排出するものであり、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
ューからなる排出装置２１によって回収剤ガイド３６を
介して現像剤トナー一体型カートリッジ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
カートリッジ１０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、回収剤ガイド３６内を自重によって滑り落ちな
がら、カートリッジ内へ流れ込むようになっている。な
お、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。

【００１７】図５は、現像装置５４の上面図である。２
本の撹拌スクリュー３１，３２が回転することにより、
図中の矢印のように現像剤が循環する。現像装置５４内
には、現像剤量検出手段としての現像剤量検知センサー
１１１が設けられ、該現像剤量検知センサー１１１は排
出口３５に対し現像剤の流れ上流側に近づいた位置に配
置することが好ましく、本例では排出口３５から見て第
２撹拌スクリュー３２の側の上流で仕切板１１３上に設
置されている。なお、現像剤検出センサー１１１として
は、周知の圧電センサー、フォトセンサーなどが用いら
れる。

【００１８】現像剤、トナーの補給は、現像剤トナー一
体型カートリッジ１０がセットされると、現像装置５４
の現像剤量の一部である第１容器１に収容された現像剤
を現像装置に供給し、次いで消費されるトナー量に応じ
て第２容器２に収容されたトナーを供給する。そして、
第２容器２に収容されたトナーがほぼ空になると、現像
装置５４の現像剤の一部を回収されて第１容器１に充填
される。

【００１９】第１容器１から現像剤を現像装置５４に供
給する場合には、図３に示すように、自動チャック３９
が摘み部１４を把持し、蓋１５を矢示方向に引っ張って
取り外した後、カートリッジを矢印４０方向に回転す
る。この回転により、第１容器１に収容された現像剤４
１はすくい壁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５４へと送ら
れる。このとき、第２容器２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方向である容器内
へと押し戻されながら撹拌されて、ブロッキング現象の
発生が防止される。

【００２０】第１容器１の現像剤が排出され後、トナー
を補給する場合には、図４に示すように、カートリッジ
を矢印４４方向に回転すると、第２容器２内のトナー４
３が搬送パイプ２７へ排出され、搬送スクリュー２８に
よって現像装置５４へと送られる。また、現像装置５４
から現像剤を回収する場合には回収剤ガイド３６が第１
容器１の排出口にセットし、カートリッジをトナー補給
時と同様の矢印４４方向に回転する。そして、現像装置
５４からの回収剤４５が回収剤ガイド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、現像剤の一部交換が自
動的に行われ、カートリッジに劣化した現像剤が回収さ
れる。

【００２２】図６は、画像形成装置の制御系を表すブロ
ック図であって、上記した動作は制御部１０１が司って
いる。この制御部１０１は、現像剤トナー一体型カート
リッジ１０の装着の有無を検出するカートリッジ検知セ
ンサー１０２の出力を受け、現像剤トナー一体型カート
リッジ１０の回転などを行うカートリッジ駆動系１０
３、像担持体駆動系１０４、現像スリーブ駆動系１０
５、現像装置内の撹拌手段を駆動する撹拌駆動系１０
６、搬送パイプ２７および排出装置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は現像剤トナー一体型カートリッジ
１０内のトナー残量を検知するトナーエンドセンサー１
０８からの信号を入力し、トナーがなくなったときは後
述する現像剤回収モードを実行させる。このとき、現像
装置内に設置された現像剤量検出センサー１１１の出力
に応じて現像剤回収量を制御する。

【００２３】図７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、制御部１
０１はカートリッジ検知センサー１０２からの信号を入
力し、現像剤トナー一体型カートリッジ１０が装着され
たと判断すると、図１に示した各駆動系１０３〜１０７
を動作させて、現像剤を現像装置に供給し、それを終え
てから通常の画像形成を行う通常モードに移行する。こ
の通常モードに移行する前に、現像剤トナー一体型カー
トリッジ１０内の新規現像剤の供給を終えてからも、十
分に撹拌されるまでの間、各駆動系１０３〜１０７を作
動させていることが望ましい。通常モードが行われた
後、トナーエンドセンサー１０８から検知信号を入力
し、トナーがなくなったと判定された場合は現像剤回収
モードが実行される。トナーがまだある場合は、画像形
成が終了するまで通常モードが実行される。

【００２４】図７のフローチャートにおいて、各駆動系
１０３〜１０７が作動することにより、上述したように
現像剤が搬送スクリューによって現像装置の撹拌スクリ
ューに供給され、現像装置内部で十分に撹拌される。撹
拌途中で十分に帯電していないトナーが像担持体表面に
付着しても、像担持体が回転し、クリーニング装置６４
によって除去回収され、作像部の内部を汚すようなこと
は防止される。このようにして現像装置内の現像剤のト
ナー濃度が均一になり、トナーの帯電が十分に行なわれ
る。

【００２５】図８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ー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、現像剤トナー一体型カートリッジ１０からトナーが
所定量供給される。

【００２６】さらに、現像剤回収モードのフローチャー
トを図９に示す。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現像剤トナー一体型カートリッジ１
０の内部に排出される。制御部１０１は、現像装置内部
に設置された現像剤量検知センサー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１０
６、搬送スクリュー駆動系１０７を停止させる。従っ
て、現像剤の回収量は現像剤トナー一体型カートリッジ
１０の第１容器１の新規現像剤量と同量にすることがで
きる。

【００２７】上記のように、本実施例では現像剤の収納
量を測定しながら回収手段（排出装置２１の搬送スクリ
ュー）を動かすので、回収量をその後に供給する第１容
器１内の新規現像剤量と同量にすることができる。従っ
て、多数回にわたって現像剤の一部交換を行っても現像
装置内の現像剤量の過不足を生じさせることなく、常に
一定の現像機能を発揮させることができる。

【００２８】また、現像剤量検知センサーを現像剤の排
出口の上流側に設置したことによって、現像剤の排出量
や変動などの影響を受けず、正確に現像剤量を検出して
排出量を制御することができる。

【００２９】さらに、本発明では現像剤検知センサーを
現像装置内部の異なる位置に複数個設置してもよい。図
５に示す例では、第２撹拌スクリュー３２側に配置した
センサー１１１の他に、センサー１１２を第１撹拌スク
リュー３１側に設置している。そして、制御部１０１は
２つのセンサー１１１，１１２からの信号を受けて簡単
な演算（例えば単純平均、重み付け平均、差分、あるい
はそれらの時間変化量などの算出）を行い、その結果を
予め設定された定数と比較し、現像装置からの現像剤の
排出量をカートリッジ駆動系１０３、撹拌駆動系１０
６、搬送スクリュー駆動系１０７を制御して調整する。

【００３０】このようにすれば、複数の位置から現像剤
容量レベルを検出し、現像剤の偏りや時間変動を補正し
た現像剤量をより正確に求めることができ、それに応じ
て現像剤の回収量を制御することができるので、多数回
にわたって現像剤の一部交換を行っても現像装置内の現
像剤量の過不足を生じさせることなく、常に一定の現像
機能を発揮させることができる。

【００３１】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、現像剤の収納
量を測定しながら回収手段を動かすので、多数回にわた
って現像剤の少量交換を行っても現像装置内の現像剤量
の過不足を生じさせることなく、常に一定の現像機能を
発揮させることができる。

【００３２】請求項２の発明によれば、現像量検知セン
サーを現像剤の排出口の上流側に設置したことによっ
て、現像剤の排出量や変動などの影響を受けず、正確に
現像剤量を検出して排出量を制御することができる。

【００３３】請求項３の発明によれば、複数の位置から
現像剤容量レベルを検出し、現像剤の偏りや時間変動を
補正した現像剤量をより正確に求められ、それに応じて
現像剤の回収量を制御することができるので、多数回に
わたって少量ずつの現像剤の一部交換を行っても現像装
置内の現像剤量の過不足を生じさせることなく、常に一
定の現像機能を発揮させることができる。

【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一例を示
す構成概略図である。

【図２】本発明のカートリッジの概略構成図で、（ａ）
は組立後の全体を示し、（ｂ）は組立直前の分解図であ
る。

【図３】図２のカートリッジでの補給動作を説明する図
である。

【図４】第２容器に収容されたトナーを排出供給すると
ともに、使用済現像剤を回収する様子を示す説明図であ
る。

【図５】現像装置の上面図である。

【図６】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７】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８】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９】現像剤回収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。

【符号の説明】

１ 第１容器 ２ 第２容器 １０ 現像剤トナー一体型カートリッジ ５４ 現像装置 ２１ 排出装置 ３５ 排出口 １０１ 制御部 １１１，１１２ 現像剤検知センサー

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 (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 (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】像担持体と、該像担持体に形成された静電
   潜像を二成分現像剤によって現像する現像装置と、該現
   像装置から現像剤を回収する回収手段と、該回収手段に
   よって回収された現像剤を収容する容器とを有し、１回
   に前記現像装置から回収する現像剤の量がその全体量の
   一部である画像形成装置において、 前記現像装置内部に現像剤容量を検出する現像剤量検出
   手段を設け、現像装置から現像剤を回収するとき、該現
   像剤量検出手段からの出力に応じて前記回収手段が作動
   され、現像装置内部に現像剤容量が所定量になるように
   回収量を決定することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記現像剤量検出手段が、前記現像装置
   に回収のため設けられた現像剤排出口に対し現像剤の流
   れ上流側に近づいた位置に配置されていることを特徴と
   する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記現像剤量検出手段が、複数の前記現
   像装置内の異なる位置に配置されている請求項１または
   ２に記載の画像形成装置。