(57)【特許請求の範囲】
【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は開閉可能な遮断手段のみ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するとともに、画像形成時には上記開口部を開けた状態になり、かつ、画像形成動作時以外は上記開口部を閉めた状態になるように上記遮断手段を開閉制御する手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
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は開閉可能な遮断手段のみ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するとともに、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。
【請求項３】
請求項１又は２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。
【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乃至３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するという基本構成を採用した。
【０００７】
この基本構成においては、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】
そして、請求項１の発明は、上記基本構成において、画像形成時には上記開口部を開けた状態になり、かつ、画像形成動作時以外は上記開口部を閉めた状態になるように上記遮断手段を開閉制御する手段を設けたことを特徴とするものである。また
また、請求項２の発明は、上記基本構成において、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。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２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。
【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１２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１７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。
【００２７】
特に、請求項２の発明によれば、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、このような制御をしない場合に比べて少なくすることができる。
【００２８】
また、請求項３の発明によれば、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。
【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
【図１】
0003676923.tif 000002
【図２】
0003676923.tif 000003