JPH082680Y2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案は、トナー回収機構を備えた二成分現像方式の
画像形成装置に関するものである。

〔従来技術とその問題点〕

従来、乾式現像剤を用いた画像形成装置の一方式に、
現像剤の利用効率を高めたリサイクル方式がある。この
方式では、クリーナで回収した現像剤を現像器に返送
し、再度現像に使用する。この場合、通常、クリーナか
ら現像器へ連通管を架設し、この連通管を通じて回収現
像剤を返送する。

一方、メンテナンス操作性の向上を図ったユニット方
式の画像形成装置が多用されている。これは、現像器や
クリーナ或いは感光体ドラム等の定期的にメンテナンス
を必要とする部材を着脱自在にユニット化したものであ
る。

従って、リサイクル方式でユニット構造の画像形成装
置は、現像剤の利用効率及びメンテナンス操作性の双方
で優れているが、次の様な問題を有している。

現像器とクリーナ及び感光体ドラムを一体化したプロ
セスユニットは、運搬時等において不用意に反転される
虞がある。プロセスユニットを反転させると、現像器に
投入してある現像剤が連通管内に逆流する。一旦反転さ
せたプロセスユニットを画像形成装置内にそのままセッ
トしても、連通管内に逆流した現像剤は、その内の大部
分が元の現像器内に戻っていない。従って、この場合、
初期セット時点で既に現像器内の現像剤量が正規の量よ
り大幅に減少した状態となっている。

現像剤としてトナーとキャリヤから成る二成分現像剤
を用いる場合は、トナー濃度コントロールを行ってい
る。この場合、トナー濃度センサにより現像剤中のトナ
ー濃度を検出し、この検出値に応じてトナーを補給す
る。このトナー濃度センサは、通常、トナー濃度を正常
に検出できる現像剤量の適正範囲を有している。従っ
て、上述の様に現像剤が連通管内に逆流してその適正範
囲に満たない場合は、トナー濃度コントロールに支障を
来す。その結果、トナー濃度が過度に低下した場合は画
像のカスレやボケ、トナー濃度が過度に上昇した場合は
地肌汚れ等の、種々の画像不良を引き起こす。

そこで、現像剤の逆流を防止する為、連通管の現像剤
排出口に、現像器やクリーナの動作に連動させて排出口
を開閉するシャッタを設ける方法が提案されている。然
るに、この様な連動式シャッタは、構造が複雑で故障し
易く且つ高価である。

〔考案の目的〕

本考案は、簡単な構造で現像剤の逆流によるトナー濃
度コントロールの異常を未然に防止し、良好な画像を安
定的に得ることができる安価な画像形成装置を提供する
ことを目的とする。

〔考案の要点〕

本考案は、上記目的を達成する為、画像形成装置本体
に着脱自在に設置可能であり、トナーとキャリヤから成
る現像剤及び補強用トナーを個々に収容する現像部と、
像担持体上の残留トナーを除去するクリーニング部と、
前記クリーニング部から前記現像部へ前記残留トナーを
回収するトナー回収機構と、現像剤中のトナー濃度を検
出するトナー濃度検出手段と、前記トナー濃度検出手段
の検出値に応じて出力されるトナー補給信号に基づきト
ナーを補給するトナー補給手段とを有する画像形成プロ
セスユニットを具備した画像形成装置において、前記画
像形成プロセスユニットの初期稼働時での所定期間に亘
り、前記トナー濃度検出手段からのトナー補給信号の出
力に拘らず前記トナー補給手段の作動を禁止するトナー
補給制御手段を設け、このトナー補給禁止期間中に前記
トナー回収機構に逆流している現像剤を前記現像部に排
出させることを要点とするものである。

〔考案の実施例〕

以下、本考案の実施例について、第１図乃至第８図に
基づき詳細に説明する。

第７図は、本考案の一実施例としての電子写真式プリ
ンタにおけるプロセスユニットＵとその周辺部材を示す
断面図である。同図で、感光体ドラム１を、プロセスユ
ニットＵのフレーム２に回転自在に支承してある。感光
体ドラム１は、図外の駆動装置により矢印Ａ方向に所定
速度で駆動回転される。感光体ドラム１の上部周面近傍
には、感光体ドラム１周表面を所定の極性に一様帯電さ
せる帯電器３を配設してある。帯電器３の感光体ドラム
１回転方向に対して下流側には、像露光部４を形成して
ある。ここでは、フレーム２に設けた開口（不図示）か
ら感光体ドラム１表面に記録光Ｒが投射され、静電潜像
が形成される。

像露光部４の下流側には、現像器５を配設してある。
現像器５では、二成分現像方式を採用しており、本例で
はキャリヤとしての磁性粒子とトナーを混合して成る二
成分磁性現象剤を用いている。現像器５は、大略、補給
用トナーｔを貯留するトナーホッパ部5aと、現像剤ｄを
攪拌し感光体ドラム１へ供給する現像剤ホッパ部5bから
成る。トナーホッパ部5aの上部には、トナーｔを投入す
る投入口5cを設け、その投入口5cに蓋5dを被装してあ
る。トナーホッパ部5a内部には、攪拌ロール5eを設けて
あり、投入口5cから投入されたトナーｔを攪拌する。ト
ナーホッパ部5aと現像剤ホッパ部5bとの境界部には、補
給口5fを形成してあり、この補給口5fには、トナー補給
ロール5gを配設してある。このトナー補給ロール5gを回
転させることにより、トナーｔが適量づつ現像剤ホッパ
部5b側へ補給される。

現像剤ホッパ部5b内の底部にも攪拌ロール5hを設けて
ある。攪拌ロール5h近傍のホッパ側壁には、トナー濃度
センサ5iを配設してある。本例のトナー濃度センサ5i
は、差動トランス方式であり、トナー濃度の変化に応じ
たインダクタンスの変化を検出し、これに基づく電圧信
号を図外の制御部に出力する。制御部は、この出力信号
に応じてトナー補給ロール5gを適量回転させ、トナーｔ
を補給させる。攪拌ロール5hの感光体ドラム１側には、
現像スリーブ5jを回転自在に並設してある。現像スリー
ブ5jは、図外の駆動装置により矢印Ｂ方向に回転され、
その回転と共に、現像剤ｄが同方向に追従搬送される。
現像スリーブ5jの上部には、ドクタブレード5kを配設し
てある。追従搬送される現像剤ｄは、ドクタブレード5k
により所定の層厚に規制される。層厚規制された現像剤
ｄは、現像スリーブ5jの回転と共に、感光体ドラム１と
の最近接位置（現像位置）Dpに搬送され、ここで、感光
体ドラム１表面に静電的に転移する。これにより、静電
潜像がトナー像に現像される。

現像器５の下流側には、転写器６を配設してある。ト
ナー像は、ここで転写紙ｐ上に静電的に転写される。転
写器６の下流側には、クリーナ７を配設してある。本例
のクリーナ７は、ブレード式クリーナであり、クリーニ
ングブレード7a先端を感光体ドラム１周表面幅方向（軸
方向）の略全域に圧接させ、感光体ドラム１表面に残留
する未転写トナーｔ′を掻き取る。未転写トナーｔ′が
掻き取り除去された感光体ドラム１表面は、帯電器３の
配設位置に戻り、新たな画像形成に供される。

クリーナ７と現像器５との間には、掻き取り除去した
未転写トナーｔ′を現像器５内に返送するトナー回収装
置を設けてある。本例のトナー回収装置は、クリーナ７
と現像器５の両内部空間を連通させる連通管８内に、ト
ナー搬送手段としてのコイルバネ９を内挿して成る。連
通管８は、クリーナ７の底部側壁から突出させ、現像器
５の現像剤ホッパ部5b上部まで斜上方へ延在させ、現像
剤ホッパ部5bの側壁からその内部に延出させてある。現
像剤ホッパ部5b内では、第８図に示す様に、連通管８の
端部を攪拌ロール5hの中央部上方まで延在させ、その先
端部下側の管壁にトナー排出口8aを切り欠いてある。

コイルバネ９は、クリーナ７底部の長手方向（感光体
ドラム１軸方向に沿った方向）全域と全流通管８内に亘
り、Ｕ字状に敷設してある。クリーナ７底部に延在する
コイルバネ９の端部は、クリーナ側壁（連通管８を突設
した側壁とは逆側の側壁）の内面に突設した駆動端子
（不図示）に固着してある。駆動端子は、外部の駆動手
段により駆動回転される。

図外の駆動手段により駆動端子が回転され、これと共
にコイルバネ９が回転される。コイルバネ９の回転によ
り、クリーニングブレード7aにより掻き取られてクリー
ナ底部に落下している回収トナーが、コイルバネ９の延
在方向に沿って搬送される。この回収トナーは、コイル
バネ９の回転と共に、連通管８内を矢印Ｃ方向へ搬送さ
れ、やがて現像剤ホッパ部5b内に延出させた連通管８の
端部に至り、排出口8aから矢印Ｄで示す様に現像剤ホッ
パ部5bに落下排出される。

本例では、画像形成プロセスユニットＵとして、感光
体ドラム１、帯電器３、現像器５及びクリーナ７を一体
に着脱自在にユニット化してある。一般に、画像形成プ
ロセスユニットには、感光体や現像剤の耐久性に基づ
き、一定期間の寿命を設定してある。本例のプロセスユ
ニットＵでは、印字枚数をプリンタ制御部のカウンタで
計数し、設定した一定の限度枚数に達した時点で印字動
作を禁止する構成となっている。この場合、プロセスユ
ニットＵを交換する毎に印字枚数のカウンタを初期値
（０）に戻す必要があり、その為、第５図及び第６図に
示すリセット機構Crを設けてある。プロセスユニットＵ
の現像器５部分のフレーム側壁2a外面に、円周の一定範
囲に亘って歯部を切除した欠円ギヤ10を回転自在に設け
てある。この欠円ギヤ10は、攪拌ロール5h（第７図参
照）の回転軸5h1に固着した駆動ギヤ11と噛合可能に配
設してある。欠円ギヤ10の回転軸10aには、ストッパカ
ム12とスイッチカム13を固着してある。ストッパカム12
は、周面に一対の平面部12a,12bを備えている。ストッ
パカム12の周面には、ストッパ14を当接させてある。ス
トッパ14は、弾性材料からなり、フレーム側壁2a外面の
凸部2bに、側壁2aに沿わせて立設してある。スイッチカ
ム13は、長円形をなし、その周面にはマイクロスイッチ
15のアクチュエータ15aを当接させてある。マイクロス
イッチ15は、図示していないコネクタを介してプリンタ
本体側の制御部内に設けたCPU16に接続してある。CPU16
は、印字枚数をカウントするカウンタを備え、前述した
プロセスユニットＵの寿命管理を行うと共に、後述する
プログラムに沿って、印字枚数に応じたトナー濃度コン
トロールを実施する。

使用前のプロセスユニットＵでは、第５図に示す様
に、スイッチカム13がマイクロスイッチ15のアクチュエ
ータ15aを押し下げた状態となっている。この場合、ス
トッパカム12周面の一方の平面部12bにストッパ14が当
接し、上述のスイッチ押し下げ状態が確実に保持されて
いる。この様なプロセスユニットＵをプリンタ本体に装
着すれば、マイクロスイッチ15と制御部のCPU16が電気
接続される。

プリンタの電源をオンすると、印字開始に先立ちウォ
ーミングアップ動作が開始される。このウォーミングア
ップ動作において、現像器５の攪拌ロール5hが回転され
る。攪拌ロール5hの回転に伴い、これに駆動ギヤ11を介
して連結してある欠円ギヤ10とストッパカム12及びスイ
ッチカム13が反時計回り方向に一体回転する。この際、
第６図に二点鎖線で示す様に、ストッパカム12は当接す
るストッパ14を押し曲げつつ回転する。欠円ギヤ10は、
約130度回転した時点で、駆動ギヤ11との噛合が解除さ
れる。この後は、ストッパ14の弾発力により、欠円ギヤ
10、ストッパカム12及びスイッチカム13が同方向に一体
回転され、第６図に示す様に、ストッパカム12周面の他
方の平面部12aにストッパ14が当接して回転が停止す
る。この状態においては、スイッチカム13がマイクロス
イッチ15の押圧を解除した位置にあり、マイクロスイッ
チ15がオフする。マイクロスイッチ15のオフにより、CP
U16内の印字枚数カウンタが初期値（０枚）にリセット
される。

上述のカウンタリセット動作は、未使用のプロセスユ
ニットＵを初めて使用したときにのみ実施される。従っ
て、プロセスユニットＵの使用途中にカウンタが不用意
にリセットされず、正常なプロセスユニットＵの寿命管
理を安定的に実施できる。

第１図は、プリンタ制御部がトナー濃度コントロール
を実施する為の回路構成をブロック図で示したものであ
る。プリンタ本体のプロセスユニット設置部近傍には、
駆動ユニットDuを設けてあり、ここには、トナー補給ソ
レノイド17を設置してある。トナー補給ソレノイド17と
プロセスユニットＵ内のトナー補給ロール5gは、駆動伝
達機構により連結してある。トナー補給ソレノイド17
は、ドライバ18を介して制御部のCPU16に電気接続して
ある。従って、CPU16がトナーセンサ5iの出力信号に応
じてドライバ18を駆動制御し、トナー補給ソレノイド17
を作動させる。これにより、トナー補給ロール5gの回転
が制御され、トナーｔが現像剤ホッパ5b内に適宜補給さ
れる。その結果、現像剤ｄ中のトナー濃度が適正範囲内
に保持される。

ここで、本例の印字枚数に応じたトナー濃度コントロ
ール動作について、第２図のフローチャートに基づき説
明する。

操作者が印字キーを押して印字がスタートし（ST
1）、先ず、カウンタに計数されている印字枚数が100枚
以下か否かを判断する（ST2）。ここで、印字枚数が100
枚以下の場合は、無条件にトナー補給ソレノイドをオフ
して（ST3）トナー補給を禁止する。

上述の印字枚数の判断段階（ST2）において、印字枚
数が100枚より多い場合は、通常のフィードバック式ト
ナー濃度コントロールを実施する。即ち、先ず、トナー
濃度の判断を実施し（ST4）、ここで、トナー濃度が9wt
％以上の場合は、トナーが充分存在するから、トナー補
給ソレノイドをオフして（ST3）トナーの補給を行わな
い。トナー濃度が9wt％未満の場合は、現像剤中のトナ
ーが不足しているので、トナー補給ソレノイドをオンし
（ST5）、所定時間だけトナー補給ロールを回転させ、
一定量のトナーを現像剤中に補給する。

以上の動作フローを一定時間毎に繰返し実施すること
により、現像剤中のトナー濃度を、良好な画像を得るの
に適正範囲内に安定的に維持することができる。尚、本
例のトナー濃度の適正範囲は、７〜11wt％である。

又、上述の様に、印字枚数100枚以下でトナー補給を
禁止することにより、プロセスユニットの使用初期にお
ける逆流現像剤によるトナー濃度コントロール不良の発
生を、確実に防止することができる。その理由は、次の
通りである。

第３図は、プロセスユニットＵを反転させて連通管８
内に現像剤を逆流させ、このプロセスユニットＵをプリ
ンタに装着して印字を実施した場合の、現像剤ホッパ5b
内の現像剤量と印字枚数の関係を示すグラフ図である。
これによれば、印字枚数が約60枚の時点で、現像剤ホッ
パ5b内の現像剤量が規定現像剤量の250gに回復している
ことが分る。従って、現像剤の逆流量等のバラツキを考
慮しても、100枚の印字を実施する間には大部分の逆流
現像剤を返送できるものと判断できる。

第４図は、第２図に示す印字枚数に応じたトナー濃度
コントロールを実施した場合における、現像剤ホッパ5b
内の現像剤中のトナー濃度と印字枚数との関係を示すグ
ラフ図である。プリンタに未使用のプロセスユニットＵ
を装着し、印字を開始する。このプロセスユニットＵの
現像器５における初期トナー濃度は、11wt％に設定して
ある。第４図で、100枚の印字を実施するまではトナー
が補給されない為、印字の実施と共に徐々にトナー濃度
が低下している。印字枚数が100枚に達した時点では、
トナー濃度が約9wt％まで低下している。然るに、本例
の現像器５では、良好な画像を得られる適正トナー濃度
を７〜11wt％に設定してある。従って、印字枚数が０〜
100枚の間でトナーを全く補給しなくても、良好な画像
を安定して得ることができることが分る。

印字枚数が100枚を越えた後はトナー補給の禁止が解
除されるが、現像剤量が正規の量に達しているから、通
常のトナー濃度コントロールが正常に実施され、トナー
濃度が７〜11wt％の範囲内に確実に保持されている。

第３図及び第４図に示す実験結果から、総印字枚数
（カウンタ計数値）が100枚の時点で、トナー補給の禁
止を解除して通常のトナー濃度コントロールに移行させ
れば、プロセスユニットＵの使用初期から耐用限度の全
寿命期間に亘り、安定して良好な画像を形成できること
が分かる。

尚、本考案は、上記の特定の実施例に限定されるべきも
のでなく、本考案の技術的範囲において種々の変形が可
能であることは勿論である。

例えば、トナー補給の禁止期間は、印字枚数で０〜10
0枚の間に限らず、現像特性等の画像形成条件に応じ、
画像形成プロセスユニットの使用初期から適切な期間を
設定すればよい。

〔考案の効果〕

以上、詳細に説明した様に、本考案によれば、画像形
成プロセスユニットの使用初期から所定期間に亘り、ト
ナー補給を禁止して画像形成を行う構成とすることによ
り、トナー回収搬送部に逆流した現像剤を現像器に返送
した後にトナー濃度コントロールを実施させ、トナー濃
度コントロール不良の発生を未然に防止することができ
る。従って、使用前に転倒させた画像形成プロセスユニ
ットをそのまま画像形成装置に装着して画像形成を実施
しても、良好な画像を画像形成プロセスユニットの全寿
命期間に亘り安定して得ることができる。又、現像剤の
逆流による弊害を、画像形成装置本体の制御部に設定し
た動作制御プログラムを変更するだけで排除できるか
ら、上述の利点を備えた画像形成装置を安価に提供する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例としての電子写真式プリンタ
におけるトナー濃度コントロールシステムを示すブロッ
ク図、第２図は上記トナー濃度コントロールの動作を示
すフローチャート図、第３図は上記電子写真式プリンタ
における現像剤量と印字枚数の関係を示したグラフ図、
第４図は上記電子写真式プリンタにおけるトナー濃度と
印字枚数の関係を示したグラフ図、第５図及び第６図は
夫々上記電子写真式プリンタにおけるリセット機構の構
成と動作を示す各説明図、第７図は上記電子写真式プリ
ンタの画像形成プロセスユニットを示す断面図、第８図
は上記画像形成プロセスユニットの回収トナー排出部を
示す第７図のVIII−VIII線断面図である。 １…感光体ドラム ５…現像器 5a…トナーホッパ部 5b…現像剤ホッパ部 5g…トナー補給ロール 5h…攪拌ロール 5i…トナーセンサ 5j…現像スリーブ ７…クリーナ 7a…クリーニングブレード ８…連通管 8a…排出口 ９…コイルバネ 16…CPU（中央処理装置） Cr…リセット機構（カウンタ）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】画像形成装置本体に着脱自在に設置可能で
   あり、トナーとキャリヤから成る現像剤及び補給用トナ
   ーを個々に収容する現像部と、像担持体上の残留トナー
   を除去するクリーニング部と、前記クリーニング部から
   前記現像部へ前記残留トナーを回収するトナー回収機構
   と、現像剤中のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手
   段と、前記トナー濃度検出手段の検出値に応じて出力さ
   れるトナー補給信号に基づきトナーを補給するトナー補
   給手段とを有する画像形成プロセスユニットを具備した
   画像形成装置において、 前記画像形成プロセスユニットの初期稼働時での所定期
   間に亘り、前記トナー濃度検出手段からのトナー補給信
   号の出力に拘らず前記トナー補給手段の作動を禁止する
   トナー補給制御手段を設け、このトナー補給禁止期間中
   に前記トナー回収機構に逆流している現像剤を前記現像
   部に排出させることを特徴とする画像形成装置。