JPH11231631A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像装置を含む消耗部品の交換時に、現像装
置内に残っている無駄なトナーの量を少なくすると共
に、交換する消耗部品を小型化し、回収時のコストの低
減を図る。 【解決手段】 表面に現像剤を担持して感光体１と対向
する現像領域まで搬送する現像スリーブ４と、トナーカ
ートリッジ１２と連通し、トナーカートリッジから補給
されたトナーを収容するトナー収容部７とを有し、トナ
ー収容部のトナーを現像剤に供給する現像装置３を含む
よう形成されたプロセスカートリッジ３０を備えた画像
形成装置において、トナー収容部と連通する開口部１４
にシャッター１５を設けたトナーカートリッジと、プロ
セスカートリッジとが独立して本体に着脱可能であり、
かつ、トナー収容部のトナー収納容量がトナーカートリ
ッジのトナー収納容量よりも少なくなるよう構成する。

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、プリンター等の画像形成装置に係り、詳しくは、表
面に現像剤を担持して潜像担持体と対向する現像領域ま
で搬送する現像剤担持体と、補給用トナーを収容する補
給トナー容器と連通し、該補給トナー容器から補給され
たトナーを収容するトナー収容部とを有し、該現像剤担
持体または現像剤担持体に担持された現像剤にトナー収
容部のトナーを供給する現像装置または該現像装置を含
むよう形成されたプロセスカートリッジを備えた画像形
成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像形成装置においては、像担持
体、帯電装置、現像装置、クリーニング装置等を消耗部
品とし、該消耗部品を交換して使用するものが知られて
いる。例えば、トナーを収容した現像装置を画像形成装
置本体に装着して使用し、現像装置内に収容されるトナ
ーがなくなった時点で、現像装置を交換して使用するも
のが知られている。また、像担持体、帯電装置、クリー
ニング装置等の他の消耗部品とトナーを収容した現像装
置とを一体のプロセスカートリッジとして形成し、プロ
セスカートリッジ内の現像装置に収容されるトナーがな
くなった時点で、プロセスカートリッジごと交換する方
法も広く知られている。これらの方法は、トナー補給動
作と消耗部品の交換とが一度にできるのでメンテナンス
の簡素化が図れる。しかし、トナー消費量が多い印字条
件で使用された場合、印字枚数が少なく、消耗部品の寿
命に余裕があるにも関わらず、交換されてしまう等、ト
ナー消費条件によって交換時期が大きく異なってしまう
という欠点があった。

【０００３】このような欠点を解決するために、現像装
置またはプロセスカートリッジに脱着可能なトナーカー
トリッジを設け、該トナーカートリッジを現像装置また
はプロセスカートリッジに装着することにより、トナー
カートリッジと現像装置を連通し、トナーカートリッジ
内のトナーを現像装置に一度に補給して使用する方法が
種々提案されている（例えば、特開平６―２８９７１１
号公報、特開平８―１７９６１０号公報参照）。これら
の方法によれば、トナー消費条件によらず消耗部品の交
換時期を印字枚数によって定めることができ、経済的で
ある。しかしながら、消耗部品が交換時期となる印字枚
数に達した時と、トナーカートリッジより現像装置に補
給されたトナーを使いきる時とを一致させることは困難
であり、現実的には消耗部品が交換時期となる印字枚数
に達した時、現像装置内に残っているトナーをできるだ
け少なくすることが望まれている。このためには、トナ
ーカートリッジのトナー収容量を少なくし、現像装置へ
一度に補給するトナー補給量を少なくすればよいが、こ
の方法はトナーカートリッジを装着するトナー補給の操
作が頻繁になり、煩わしい。

【０００４】また近年、環境への配慮から消耗部品のリ
サイクルの取り組みが盛んであり、上記現像装置やプロ
セスカートリッジのような使用済みの消耗部品を回収
し、再使用するリサイクルがおこなわれている。使用済
みの消耗部品を回収輸送する際、再使用する部品を損傷
しないように充分な配慮が必要であり、専用の緩衝材を
備えた容器に収納し、回収輸送している。しかしなが
ら、このような容器を使用すると、体積が大きくなり、
回収コストが高くなってしまうという欠点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の問題点
に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、
現像装置を含む消耗部品の交換時に、現像装置内に残っ
ている無駄なトナーの量を少なくすると共に、交換する
消耗部品を小型化し、回収時のコストの低減を図ること
のできる画像形成装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、表面に現像剤を担持して潜像担
持体と対向する現像領域まで搬送する現像剤担持体と、
補給用トナーを収容する補給トナー容器と連通し、該補
給トナー容器から補給されたトナーを収容するトナー収
容部とを有し、該現像剤担持体または現像剤担持体に担
持された現像剤にトナー収容部のトナーを供給する現像
装置または該現像装置を含むよう形成されたプロセスカ
ートリッジを備えた画像形成装置において、トナー収容
部と連通する開口部に開閉可能な遮断手段を設けた補給
トナー容器と、上記現像装置または上記プロセスカート
リッジとが独立して本体に着脱可能であり、かつ、上記
トナー収容部のトナー収納容量が上記補給トナー容器の
トナー収納容量よりも少なくなるよう構成したことを特
徴とするものである。

【０００７】請求項１の画像形成装置においては、現像
装置または現像装置を含むよう形成されたプロセスカー
トリッジ内のトナーがなくなった時、補給トナー容器
を、現像装置または現像装置を含むよう形成されたプロ
セスカートリッジが装着されている画像形成装置本体に
装着する。補給トナー容器の開口部の遮蔽手段を開けた
状態にすると、補給トナー容器から連通するトナー収容
部にトナーは補給される。ここで、現像装置のトナー収
容部に収容できるトナー量は、補給トナー容器に収容さ
れるトナー量よりも少ないので、補給トナー容器に収容
されたトナーのうちの一部が、補給トナー容器からトナ
ー収容部へ移動する。現像によるトナー消費に伴い、ト
ナー収容部内のトナー量が少量づつ減っていくと、補給
トナー容器より少量づつトナー収容部内へトナーが移動
する。また、現像装置または現像装置を含むよう形成さ
れたプロセスカートリッジを寿命により交換する時、補
給トナー容器の開口部の遮蔽手段を閉じた状態にし、補
給トナー容器からのトナーの流出を防止し、上記現像装
置または上記プロセスカートリッジのみ画像形成装置本
体から着脱する。ここで、トナー収容部に収容されてい
るトナー量は少ないので、現像装置内に残る無駄なトナ
ーを少なくすることができる。また、トナー収容部が小
さいので、現像装置または現像装置を含むよう形成され
たプロセスカートリッジの体積を小さくすることがで
き、回収時のコストを低減することができる。

【０００８】また、請求項２の発明は、請求項１の画像
形成装置において、トナー収容部のトナー残量を検知す
るトナー残量検知手段を設け、上記現像装置または上記
プロセスカートリッジの寿命が近いと判断されたとき、
補給トナー容器からトナー収容部へのトナーの補給動作
を停止し、さらにトナー残量検知手段によりトナー収容
部内のトナーが所定量より少なくなった判断されたと
き、上記現像装置または上記プロセスカートリッジの交
換時期を知らせるよう構成したことを特徴とするもので
ある。

【０００９】請求項２の画像形成装置においては、現像
装置またはプロセスカートリッジの寿命が近いと判断さ
れたとき、補給トナー容器からトナー収容部へのトナー
の補給動作を停止し、トナー収容部内の残留トナーで画
像形成動作を継続し、残留トナーを所定量以下になるま
で使用してから、現像装置またはプロセスカートリッジ
を交換するので、現像装置内に残る無駄なトナーをさら
に少なくすることができる。

【００１０】また、請求項３の発明は、請求項１の画像
形成装置において、現像装置と潜像担持体よりトナーを
回収するクリーニング装置とを一体のプロセスカートリ
ッジとして形成し、クリーニング手段で潜像担持体より
回収したトナーを現像装置に搬送する手段を設けたこと
を特徴とするものである。

【００１１】請求項３の画像形成装置においては、クリ
ーニング手段で潜像担持体より回収したトナーを現像装
置に搬送してしまうので、プロセスカートリッジ内の廃
トナー収納スペースが不要となり、プロセスカートリッ
ジの体積を小さくすることができ、回収時のコストを低
減することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を画像形成装置に適
用した一実施形態について説明する。図１は本実施形態
に係る画像形成装置の概略構成図である。まず、画像形
成装置の概略構成について説明する。図１にしめす画像
形成装置は、矢印ａ方向に回転する感光体１を備えてい
る。感光体１の回りには、感光体１に接触してその表面
を帯電する帯電装置２と、矢印Ｌで示すレーザビームを
発する図示しない露光装置と、感光体１上の静電潜像を
トナー像化する現像装置３と、感光体１表面上のトナー
像を転写紙上に転写する図示しない転写装置と、感光体
１表面の残留トナーを除去するクリーニング装置９とが
配設されている。

【００１３】感光体１と、帯電装置２と、現像装置３
と、クリーニング装置９とはプロセスカートリッジ３０
として一体に形成されている。このプロセスカートリッ
ジ３０は、画像形成装置本体に脱着可能であり、一度に
消耗部品を交換できるようになっている。

【００１４】上述のように構成された画像形成装置にお
ける画像形成動作について説明する。帯電装置２によっ
て一様に帯電された感光体１の表面に、露光装置からの
レーザビームＬが入射して露光され、静電潜像が形成さ
れる。感光体１上の静電潜像は、現像装置３によって供
給されるトナーにより現像されてトナー像となる。感光
体１上のトナー像は、転写装置により転写紙上に転写さ
れる。一方、感光体１上に残ったトナーは、クリーニン
グ装置９により回収される。

【００１５】次に、上記プロセスカートリッジ３０内の
現像装置３の構成について説明する。現像装置３は、内
部に磁界発生手段を備え、磁性粒子とトナーを含む二成
分系現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体とし
ての現像スリーブ４と、現像スリーブ４上に担持されて
搬送される現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材とし
てのドクター５とを備えている。ドクター５の現像剤搬
送方向上流側には、感光体１と対向した現像領域に搬送
されずにドクター５で規制された現像剤を収容する現像
剤収容部６が形成されている。また、現像剤収容部６に
隣接し、トナーを収容するトナー収容部７と、トナー収
容部７から現像スリーブ４上に担持された現像剤にトナ
ーを供給するトナー補給口８とが設けられている。トナ
ー収容部７内には、トナーを撹拌するためのトナー撹拌
手段１６を備えている。

【００１６】次に、この現像装置の動作について説明す
る。上記現像装置３においては、現像スリーブ４上に現
像剤層を形成する。また、現像スリーブ４の回転により
搬送される現像剤層の動きによりトナー補給口８を介し
てトナー収容部７からトナーを現像剤内に取り込む。こ
のトナーの取り込みは、現像剤が所定のトナー濃度範囲
内になるように行う。この取り込み動作については後に
詳述する。現像剤中に取り込まれたトナーは、キャリア
との摩擦帯電により帯電する。帯電したトナーを含む現
像剤は、内部に磁極を有する現像スリーブ４の表面に供
給され、磁力により担持される。現像スリーブ４に担持
された現像剤層は、現像スリーブ４の回転に伴い矢印ｃ
で示す方向に搬送される。途中、ドクター５で現像剤層
の層厚を規制されたのち、感光体１と対向する現像領域
まで搬送される。現像領域では、感光体１上に形成され
た潜像に基づく現像が行われる。現像スリーブ４上に残
った現像剤層は現像スリーブ４の回転に伴い現像剤収容
部６の現像剤搬送方向上流部分に搬送される。

【００１７】この現像装置３における現像剤のトナー取
り込み動作について説明する。上記現像装置３において
は、現像スリーブ４上に現像剤層を形成するが、トナー
補給口８近傍では、スリーブの回転により搬送される現
像剤層の動きによりトナーをトナー収容部７より現像剤
中に取り込む。また、現像スリーブ４の回転に伴い搬送
される現像剤層の一部がドクター５により進行を妨げら
れ、現像剤の滞留部を形成する。現像剤中のトナー濃度
が上昇すると、現像剤の体積が増し、トナー補給口８を
現像剤の滞留部が塞ぐようになる。このとき、現像スリ
ーブ４の回転に伴い搬送される現像剤層は、トナー収容
部７内に収容されたトナーとの接触を断たれ、現像剤中
にトナーを取り込まないようになる。逆に現像剤中のト
ナー濃度が低下すると、現像剤層の体積が減少し、現像
剤の滞留部はドクター５近傍のみとなる。このとき、現
像スリーブ４の回転に伴い搬送される現像剤層は、トナ
ー補給口８を介して現像剤中にトナー収容部７のトナー
を取り込むようになる。このように、現像剤収容部６内
の現像剤の体積により、トナー取り込み可能な量が変化
するので、現像剤のトナー濃度を適切な範囲に自己制御
することができる。

【００１８】また、上記現像装置３のトナー収容部７の
上方には、トナー収容部７への補給用トナーを収容する
補給トナー容器としてのトナーカートリッジ１２が設け
られている。トナーカートリッジ１２は、画像形成装置
本体に設けられているレール１３によって支持され、現
像装置３を含むプロセスカートリッジ３０とは独立して
画像形成装置本体に脱着可能である。プロセスカートリ
ッジ３０が画像形成装置本体に装着されている時、該ト
ナーカートリッジ１２を画像形成装置本体に装着するこ
とで、トナーカートリッジ１２がトナー収容部７の上方
に連結するよう配置されている。トナーカートリッジ１
２は、補給用トナーを撹拌するためのアジテータ１７
と、トナーカートリッジ１２とトナー収容部７とを連結
する開口部１４を遮断するための開閉可能なシャッター
１５とを有している。また、トナー収容部７のトナー収
納容量は、トナーカートリッジ１２のトナー収納容量に
較べ、少なくなるよう構成している。トナー収容部７の
トナー収納容量は、トナー収容部７から現像剤収容部６
内の現像剤に安定してトナーを補給することのできる範
囲で、できるだけ少なくすることが好ましい。

【００１９】上記画像形成装置は、装置全体の制御をお
こなうＣＰＵ２０を有している。また、ＣＰＵ２０に接
続された、プロセスカートリッジ３０の印字枚数または
回転時間をカウントするカウント手段２１と、トナーカ
ートリッジ１２のシャッター１５の開閉を制御するシャ
ッター開閉制御手段２２と、プロセスカートリッジ３０
の交換時期をユーザーに知らせる表示手段１９とを備え
ている。

【００２０】画像形成時以外、上記トナーカートリッジ
１２の開口部１４のシャッター１５はシャッター開閉制
御手段２２により閉めた状態となるよう制御される。一
方、画像形成時、シャッター１５は開けた状態となるよ
う制御され、トナーカートリッジ１２内のアジテータ１
７を回転することで、補給用トナーをトナーカートリッ
ジ１２と連通したトナー収容部７の方に送り出す。ここ
で、トナーカートリッジ１２を画像形成装置本体に装着
し、シャッター１５を開けた状態として、トナーカート
リッジ１２をトナー収容部７に連通する。このとき、ト
ナー収容部７のトナー収納容量は、トナーカートリッジ
１２のトナー収納容量に較べ少ないので、トナーカート
リッジ１２内のトナーの一部がトナー収容部７へ補給さ
れる。

【００２１】また、現像によるトナー消費に伴いトナー
収容部７内のトナー量が減ってくると、トナーカートリ
ッジ１２よりトナー収容部に収容可能な量のトナーが補
給される。このように、大容量のトナーカートリッジか
ら容量の小さいトナー収容部７へ少しずつトナー補給動
作がおこなわれるので、トナー収容部７内のトナー収容
量を少なくできるとともに、トナーカートリッジ１２を
装着する作業を頻繁におこなわなくてもよい。

【００２２】また、 ＣＰＵ２０がカウント手段２１の
データに基づき、プロセスカートリッジ３０が予め決め
られた寿命による交換時期を判断する。この時、表示手
段２２により、プロセスカートリッジ３０が交換時期で
あることをユーザーに知らせるとともに、シャッター開
閉制御手段２２によりシャッター１５を閉じ、トナーの
補給を停止する。そして、プロセスカートリッジ３０は
交換のため画像形成装置本体から外されるが、現像装置
３のトナー収容部７のトナー収容量は少ないので、現像
装置３内に残る無駄なトナーを少なくすることができ
る。また、現像装置３のトナー収容部７が小さいので、
プロセスカートリッジ３０の体積を小さくすることがで
き、回収時のコストを低減することもできる。

【００２３】次に、現像装置３のトナー収容部７のトナ
ー残量を検知するトナー残量検知手段１８を設け、現像
装置３内に残る無駄なトナーをさらに少なくする方法に
ついて説明する。 ＣＰＵ２０がカウント手段２１のデ
ータに基づき、プロセスカートリッジ３０の交換時期が
近いと判断する。この時、シャッター開閉制御手段２２
によりシャッター１５を閉じ、トナーの補給を停止す
る。この後、トナー収容部７内の残留トナーで画像形成
動作を継続する。さらに、ＣＰＵ２０がトナー収容部７
のトナー残量を検知するトナー残量検知手段１８の検知
結果に基づき、トナー収容部７のトナーが所定量より少
なくなったと判断した時、表示手段２２によりプロセス
カートリッジ３０が交換時期であることをユーザーに知
らせる。このように、プロセスカートリッジ３０の寿命
が近いと判断したとき、トナーカートリッジ１２からト
ナー収容部７へのトナーの補給動作を停止し、トナー収
容部７内の残留トナーを使用してからプロセスカートリ
ッジ３０交換するので、現像装置３内に残る無駄なトナ
ーをさらに少なくすることができる。

【００２４】また、上記プロセスカートリッジ３０のク
リーニング装置９内には、螺旋形状をなし、回転駆動さ
れることで、クリーニング装置９内の回収トナーを図１
奥より手前側に搬送する第一トナー搬送手段１０を備え
ている。さらに、図２にしめすように、第一トナー搬送
手段１０と連結し、第一トナー搬送手段１０で搬送され
たトナーをクリーニング装置９から現像装置３のトナー
収容部７に搬送する第二搬送手段１１とを備えている。
クリーニング装置９で感光体１より回収したトナーは、
第一トナー搬送手段１０および第二トナー搬送手段１１
により、現像装置３のトナー収容部７に搬送されるの
で、プロセスカートリッジ３０内のクリーニング装置９
の廃トナー収納スペースが不要となる。このため、プロ
セスカートリッジ３０の体積を小さくすることができ、
回収時のコストを低減することができる。

【００２５】以上本実施形態について二成分現像剤を用
いた現像装置を用いた画像形成装置で説明したが、一成
分現像剤を用いた画像形成装置にも適用できる。また、
本実施形態では、消耗部品である、感光体１と、帯電装
置２と、現像装置３と、クリーニング装置９とが一体と
して形成されたプロセスカートリッジを用いた画像形成
装置について説明したが、請求項１および請求項２の発
明は、現像装置を含むプロセスカートリッジであれば、
任意の消耗部品を一体としたものに適用できる。また、
プロセスカートリッジを用いず、現像装置単体を交換す
る画像形成装置についても適応可能である。また、請求
項３の発明は、現像装置とクリーニング装置とを含むプ
ロセスカートリッジであれば、任意の消耗部品を一体と
したものに適用できる。 （以下、余白）

【００２６】

【発明の効果】請求項１乃至請求項３の発明によれば、
現像装置を含む消耗部品の交換時に、現像装置内に残っ
ている無駄なトナーの量を少なくすると共に、交換する
消耗部品を小型化し、回収時のコストの低減を図ること
のできるできるという優れた効果がある。

【００２７】特に、請求項２の発明によれば、請求項１
の発明に較べ、さらに現像装置内に残っている無駄なト
ナーの量を少なくすることができるという優れた効果が
ある。

【００２８】特に、請求項３の発明によれば、クリーニ
ング装置を含むプロセスカートリッジの体積を小さくす
ることができ、回収時のコストを低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一の実施形態に係る画像形成装置の概略構成
図。

【図２】第一の実施形態に係る画像形成装置の回収トナ
ー搬送手段の概略構成図。

【符号の説明】

１ 感光体 ２ 帯電装置 ３ 現像装置 ４ 現像スリーブ ５ ドクター ６ 現像剤収容部 ７ トナー収容部 ８ トナー補給口 ９ クリーニング装置 １０ 第一トナー搬送手段 １１ 第二トナー搬送手段 １２ トナーカートリッジ １３ レール １４ 開口部 １５ シャッター １６ トナー撹拌手段 １７ アジテータ １８ トナー残量検知手段 １９ 表示手段 ２０ ＣＰＵ ２１ カウント手段 ２２ シャッター開閉制御手段 ３０ プロセスカートリッジ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面に現像剤を担持して潜像担持体と対向
   する現像領域まで搬送する現像剤担持体と、補給用トナ
   ーを収容する補給トナー容器と連通し、該補給トナー容
   器から補給されたトナーを収容するトナー収容部とを有
   し、該現像剤担持体または現像剤担持体に担持された現
   像剤にトナー収容部のトナーを供給する現像装置または
   該現像装置を含むよう形成されたプロセスカートリッジ
   を備えた画像形成装置において、 トナー収容部と連通する開口部に開閉可能な遮断手段を
   設けた補給トナー容器と、上記現像装置または上記プロ
   セスカートリッジとが独立して本体に着脱可能であり、
   かつ、上記トナー収容部のトナー収納容量が上記補給ト
   ナー容器のトナー収納容量よりも少なくなるよう構成し
   たことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】請求項１の画像形成装置において、トナー
   収容部のトナー残量を検知するトナー残量検知手段を設
   け、上記現像装置または上記プロセスカートリッジの寿
   命が近いと判断されたとき、補給トナー容器からトナー
   収容部へのトナーの補給動作を停止し、さらにトナー残
   量検知手段によりトナー収容部内のトナーが所定量より
   少なくなったと判断されたとき、上記現像装置または上
   記プロセスカートリッジの交換時期を知らせるよう構成
   したことを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】請求項１の画像形成装置において、現像装
   置と潜像担持体よりトナーを回収するクリーニング装置
   とを一体のプロセスカートリッジとして形成し、クリー
   ニング手段で潜像担持体より回収したトナーを現像装置
   に搬送する手段を設けたことを特徴とする画像形成装
   置。