(57)【要約】【目的】現像装置の交換時に発生する廃現像剤、特に廃キャリアを無くし、衛生性と環境性の向上を図ることができる２成分現像剤の再利用方法の提供。【構成】現像装置１を少なくとも現像スリーブ３と、現像容器２と、現像剤カートリッジ５に収容される補給現像剤を前記現像容器２内に供給する現像剤補給機構と、前記現像容器２内の余剰２成分現像剤を前記現像装置１外へ排出する余剰現像剤排出機構を含んで構成し、前記現像装置１の画像形成回数に応じて、該現像装置１を構成する所定の部材のみを新しい部材に交換し、且つ、前記所定の部材を交換する前に前記現像装置１で収容する２成分現像剤を所定の部材を交換した後の前記現像装置１においても収容し、この２成分現像剤を再び画像形成装置において利用する。【選択図】      図１
2004219743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアから成る２成分現像剤を収容し、前記２成分現像剤により像担持体上の静電潜像の現像を行う現像装置を具備する画像形成装置において、
前記現像装置を少なくとも現像スリーブと、現像容器と、現像剤カートリッジに収容される補給現像剤を前記現像容器内に供給する現像剤補給機構と、前記現像容器内の余剰２成分現像剤を前記現像装置外へ排出する余剰現像剤排出機構を含んで構成し、前記現像装置の画像形成回数に応じて、該現像装置を構成する所定の部材のみを新しい部材に交換し、且つ、前記所定の部材を交換する前に前記現像装置で収容する２成分現像剤を所定の部材を交換した後の前記現像装置においても収容し、この２成分現像剤を再び画像形成装置において利用することを特徴とする２成分現像剤の再利用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を用いた複写機やプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置における２成分現像剤の再利用方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、画像形成装置における現像方式としては、非磁性トナーと磁性キャリアを混合して現像剤として使用する２成分現像方式が広く利用されている。この２成分現像方式は、現在提案されている他の現像方式と比較して、画質の安定性、現像装置の耐久性等の長所を備えている一方、長期の耐久による現像剤の劣化、特にキャリアの劣化が不可避であったため、画像形成装置の長期使用に伴い現像剤交換という煩雑な作業を行う必要があった。
【０００３】
上記問題に対する解決策として、所謂トリックル方式が提案され、実用化されている。例えば、特公平２−２１５９１号によれば、「キャリアとトナーを撹拌する撹拌手段と、同撹拌手段で撹拌された現像剤を感光体へ供給する現像ロールとを備えた電子写真複写機用現像装置において、前記撹拌手段の上方にキャリア補給装置とトナー補給装置とを分離し又は一体化して設け、現像装置ハウジングの側壁に現像剤溢出部を設けたため、新しい現像剤を前記補給装置により少しずつ補給するとともに前記現像剤溢出部より排出することができ、前記現像装置ハウジング内の現像剤の特性を一定に維持させることができ、その結果、複写物の画質も一定に保持させることができる。又、本発明においては、前記現像装置ハウジング内の古くなった現像剤は前記現像剤溢出部より順次自動的に排出されるため、従来のもののように、現像装置を複写機より外し、同装置のハウジング内の古い現像剤を取出し、新しい現像剤を再充填した後、再び現像装置を取付けるといった面倒な現像剤交換作業が不必要となり、しかも現像剤飛散が防止されて衛生的である。」とある。
【０００４】
つまり、劣化した現像剤（キャリア）を新しいものと徐々に入れ替えていくことによって、見掛け上のキャリアの劣化進行が止まり、現像剤全体としての特性を安定させているのであり、トリックル方式を用いる限り現像剤全体としての特性は永久的に安定する。
【０００５】
一方、他の現像方式に比べて現像装置の耐久性が優れる２成分現像方式を用いる現像装置においても、長期に亘る画像形成後には現像装置を構成する幾つかの部材は劣化し、その機能性が低下する。例えば、２成分現像剤の攪拌及び搬送を行う現像剤循環スクリューの端部で現像剤循環スクリュー軸に圧接することによって２成分現像剤の現像装置外部への漏出を防ぐシール部材は、現像剤循環スクリュー軸との摩擦により次第に磨耗するため、長期に亘る画像形成後にはシール部材と現像剤循環スクリュー軸間に間隙が生じる。
【０００６】
上記間隙に２成分現像剤が侵入すると、シール部材と現像剤循環スクリュー軸との摺擦によってトナーは固溶し、画像形成終了後にはトナーが固化する。この固化したトナーが現像スリーブ上に搬送され、感光体上に付着若しくは現像されると、記録紙や中間転写体等の被転写体上への画像転写時に、この固化したトナーによって感光体と被転写体上間に間隙が生じるため、この間隙に相当する部分にはトナーが転写されず白く抜ける所謂白抜けが発生し、画質が著しく低下することがあった。
【０００７】
又、２成分現像剤との摩擦により現像スリーブ表面にトナーが融着する所謂スリーブ汚染が発生すると、現像スリーブ表面に融着物による高抵抗層が形成されてしまい、現像時に現像スリーブと像担持体間の現像領域に所望の電界が形成されなくなる。その結果、現像バイアスによる十分な現像効果が得られず、画像濃度が低下したり、所謂ホワイトギャップのような画像不良が生じることがあった。
【０００８】
更に、現像スリーブ両端に配設されて感光体表面に圧接されることによって感光体表面と現像スリーブ表面間距離を所望の距離に規定するコロ部材は、画像形成によりその内径及び外径が磨耗するため、長期に亘る画像形成後には感光体表面と現像スリーブ表面間距離を所望の距離に規定することができなくなり、感光体表面上へのキャリア付着やトナーかぶりが起こる。
【０００９】
これらの問題を解決するため、従来より現像装置の画像形成回数が所定回数に達すると現像装置全体を新しいものと交換する方法が提案されており、この方法によれば機能性低下による問題を回避することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように現像装置を構成する部材の劣化により現像装置全体を新しいものと交換する場合、その内部に収容する２成分現像剤までも交換されており、トリックル方式を用いた画像形成装置においても本来交換する必要のない２成分現像剤までもが交換されていた。そのため、廃現像剤量、特に廃キャリア量の低減はなされておらず、衛生面や環境面においてトリックル方式が最大限活用されているとは言い難かった。
【００１１】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、トリックル方式の永久的に２成分現像剤を利用することが可能であるという特性を最大限利用しつつ、現像装置を構成する劣化した部材のみを新しい部材と交換して現像装置を再び利用可能な状態に回復することで、従来からの問題である現像装置の交換時に発生する廃現像剤、特に廃キャリアを無くし、衛生性と環境性の向上を図ることができる２成分現像剤の再利用方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、トナーとキャリアから成る２成分現像剤を収容し、前記２成分現像剤により像担持体上の静電潜像の現像を行う現像装置を具備する画像形成装置において、前記現像装置を少なくとも現像スリーブと、現像容器と、現像剤カートリッジに収容される補給現像剤を前記現像容器内に供給する現像剤補給機構と、前記現像容器内の余剰２成分現像剤を前記現像装置外へ排出する余剰現像剤排出機構を含んで構成し、前記現像装置の画像形成回数に応じて、該現像装置を構成する所定の部材のみを新しい部材に交換し、且つ、前記所定の部材を交換する前に前記現像装置で収容する２成分現像剤を所定の部材を交換した後の前記現像装置においても収容し、この２成分現像剤を再び画像形成装置において利用することを特徴とする。
【００１３】
ここで、前記現像装置が前記現像装置内に収容する略全量の２成分現像剤を前記現像装置外へ排出する現像剤排出機構を有し、前記所定の部材が現像装置であって、画像形成回数が所定回数となった旧現像装置から新しい現像装置への交換時において、前記現像剤排出機構を介して前記旧現像装置内に収容される前記２成分現像剤を前記旧現像装置から排出及び回収し、前記現像剤補給機構を介して前記新しい現像装置内に収容し、再び前記画像形成装置において利用することが望ましい。
【００１４】
前記所定の部材が前記現像スリーブであって、形成した画像回数が所定回数となった旧現像スリーブのみを新しい現像スリーブへ交換し、前記現像スリーブを交換した後の現像装置を再び前記画像形成装置において利用することが望ましい。
【００１５】
前記現像容器が前記現像スリーブと略並行な２つの現像剤収容室を有し、且つ、前記現像スリーブとは遠い方の前記現像剤収容室（攪拌室）の容積が前記現像装置内に収容される前記２成分現像剤の容積より大なる現像装置において、現像スリーブ交換時には前記攪拌室に略全量の前記２成分現像剤を収容した後、現像スリーブを交換することが望ましい。
【００１６】
前記所定の部材が前記現像スリーブ両端に具備され、前記像担持体表面と圧接して前記像担持体表面と前記現像スリーブ表面間距離を所望の距離に規定するコロ部材であって、画像形成回数が所定回数となった前記コロ部材のみを、新しいコロ部材に交換し、前記コロ部材を交換した後の現像装置を再び前記画像形成装置において利用することが望ましい。
【００１７】
前記現像剤カートリッジ内に収容される前記補給現像剤は、トナーとキャリアから成る２成分現像剤であることが望ましい。
【００１８】
ここで、画像形成装置は、少なくとも一対の前記像担持体及び前記現像装置を有し、該像担持体及び現像装置により単色画像形成を行うもの、若しくは少なくとも複数対の前記像担持体及び前記現像装置を有し、該像担持体及び現像装置により有彩色の画像形成を行うものとする。
【００１９】
従って、本発明によれば、トリックル方式の永久的に２成分現像剤を利用することが可能であるという特性を最大限活用しつつ、現像装置を構成する劣化した部材のみを新しい部材と交換して、現像装置を再び利用可能な状態に回復させることで、従来からの問題である現像装置の交換時に発生する廃現像剤、特に廃キャリアを無くし、衛生性と環境性を向上させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２１】
＜実施の形態１＞
図１は本実施の形態に係る現像装置を説明する図、図２はこの現像装置を用いた単色画像形成装置要部の断面図である。
【００２２】
先ず、画像形成装置全体の動作について説明する。
【００２３】
図２において、先ず帯電器２１によって帯電された感光ドラム２８表面をレーザー２２によって露光することによって感光ドラム２８上に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置１によって現像することによって感光ドラム２８上にトナー像を形成する。このトナー像は、転写ベルト２４によって搬送される記録紙２７に転写帯電器２３による転写バイアスによって転写された後、転写ベルト２４から剥離され、定着器２５によって加圧及び加熱されてトナー像の定着を受け、これによって永久画像が得られる。尚、転写後に感光ドラム２８上に残った残トナーは、クリーナー２６により除去され、感光ドラム２８は次の画像形成に備えられる。
【００２４】
次に、現像装置１を図１に基づいて詳しく説明する。尚、図１（ａ）は現像装置１を上方から見た図、図１（ｂ）は現像装置１を長手方向手前側から見た図である。
【００２５】
現像装置１には、非磁性トナーと磁性キャリアから成る２成分現像剤が収容されており、初期状態の２成分現像剤中のトナー濃度は７％である。このトナー濃度の値は、トナーの帯電量、キャリア粒径、画像形成装置の構成等で適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値に従わなければならないものではない。
【００２６】
現像装置１においては、感光ドラム２８に対向した現像領域が開口しており、この開口部に一部露出するようにして現像スリーブ３が回転可能に配置されている。ここで、非磁性材料で構成された現像スリーブ３は、磁界発生手段である固定のマグネット４を内包しており、現像動作時には図１（ｂ）の矢印方向に回転する。
【００２７】
又、磁性体から成るドクターブレード１３は、現像スリーブ３と所定間隙をもって配置されており、現像スリーブ３は、現像容器２内の２成分現像剤を層状に保持して現像領域に担持搬送し、感光ドラム２８と対向する現像領域に２成分現像剤を供給することによって、感光ドラム２８に形成されている静電潜像を現像する。ここで、静電潜像を現像した後の２成分現像剤は、現像スリーブ３の回転に従って搬送されて現像容器２内に回収される。
【００２８】
ところで、現像容器２においては、第１現像剤循環スクリュー２ａ（現像スリーブ３に近い側）と第２現像剤循環スクリュー２ｂ（現像スリーブ３から遠い側）によって現像剤が現像容器２内の現像室（現像スリーブ３に近い現像剤収容室）及び攪拌室（現像スリーブ３から遠い現像剤収容室）から成る現像剤循環経路２ｃを循環し、再び混合攪拌される。尚、現像剤循環の方向は、本実施の形態では第１現像剤循環スクリュー２ａ側で図１（ｂ）の手前側から奥側に向かう方向であり、第２現像剤循環スクリュー２ｂ側では図１（ｂ）の奥側から手前側に向かう方向である。
【００２９】
現像剤カートリッジ５は、図３に示すように、略円筒形で画像形成装置本体に対して容易に脱着可能である。この現像剤カートリッジ５を画像形成装置本体に手前側から挿入し、手前側の把手５ａを右側にひねることによってこれを回転させれば現像剤供給口６が開口する。尚、現像剤カートリッジ５を画像形成装置本体に対して離脱する際には、把手５ａを左側にひねることによって開口部が閉じるため、内包する粉体が外部に漏れ出ることがない。又、現像剤カートリッジ５内には、補給現像剤を攪拌するための攪拌部材７が内蔵されている。図３に現像剤カートリッジ５の内部が一部示されているが、攪拌部材７は、螺旋状に形成された樹脂フィルム等を剛体の軸で回転駆動するようにしたものであって、適宜回転することによって現像剤カートリッジ５内の補給現像剤を攪拌するとともに、現像装置１への現像剤の補給を補助する。
【００３０】
画像形成によって消費された分のトナーを含有する補給現像剤は、攪拌部材７の回転力と重力によって現像剤カートリッジ５から現像剤供給口６を通過し、現像容器２に配設された補給スクリュー８ａへと搬送され、補給スクリュー８ａの回転に従って現像剤補給口８を通過して現像容器２内に補給される。このようにして現像剤カートリッジ５から現像装置１に補給現像剤が補給される。
【００３１】
尚、補給現像剤のトナー及びキャリアの混合比は重量比で９：１程度であるが、特にこの数値に限定されるものではない。又、トナー（及びキャリア）の補給量は補給スクリュー８ａの回転数によっておおよそ定められるが、補給スクリュー８ａの回転数は不図示のトナー補給量制御手段によって定められる。
【００３２】
次に、現像装置１内の余剰現像剤の排出と回収方法を図４に基づいて説明する。
【００３３】
本実施の形態における現像装置１の現像剤排出機構は、現像室の現像剤循環経路２ｃの手前端部近傍の第１現像剤循環スクリュー２ａの周面上に設けた、現像剤循環方向とは逆方向に現像剤を搬送する構成のスパイラル状の返し部材３１と、この返し部材３１の上方に設けた余剰現像剤捕獲口３４ａと、余剰現像剤捕獲口３４ａと通じ、且つ、手前側に設けた余剰現像剤排出経路３４、余剰現像剤搬送経路３４端部に設けた余剰現像剤排出口１１、余剰現像剤搬送経路３４の第１現像剤循環スクリュー２ａの周面上に２成分現像剤を余剰現像剤排出口１１方向に搬送する構成のスパイラル形状の余剰現像剤搬送部材３２から成る。
【００３４】
尚、現像剤循環経路２ｃ内の第１現像剤循環スクリュー２ａの周面上のスパイラル状の搬送部材と返し部材３１の直径は等しく、本実施の形態では１８ｍｍとしている。又、本実施の形態に係る現像装置１においては、余剰現像剤捕獲口３４ａを返し部材３１の高さよりも略２ｍｍ上方に配設しており、現像室手前側端部では返し部材３１により２成分現像剤は滞留気味となり、現像剤面が高くなる。
【００３５】
上述のように、現像装置１が現像動作を行う際には、画像形成で消費した分のトナーを含む補給現像剤が現像剤カートリッジ５より補給されるが、その際、重量比で１０％程度のキャリアも補給されるため、現像装置１内の２成分現像剤量が増加して現像剤面が高くなる。図４に示すように、返し部材３１近傍の現像剤面が余剰現像剤捕獲口３４ａより高くなると、余剰分の現像剤は余剰現像剤捕獲口３４ａから余剰現像剤搬送経路３４に落下し、余剰現像剤搬送部材３２により余剰現像剤排出口１１方向へ搬送される。余剰現像剤排出口１１は、現像装置１の略下方向に配設された余剰現像剤回収容器３３と現像剤回収口１０を介して連結されており、余剰現像剤排出口１１へ搬送された現像剤は、自重により現像剤回収口１０から余剰現像剤回収容器内に回収される。
【００３６】
図６は長期に亘る画像形成において現像装置１に収容されるトナー帯電量の推移を示す図であり、（ａ）は本実施の形態におけるトナー帯電量の推移を示すものであり、比較例として現像剤（キャリアを含む）の補給及び排出を行わない現像装置（ｂ）のトナー帯電量の推移も合わせて示す。尚、図６中の点線は画像濃度アップや画像白地部へのトナーかぶり、トナー飛散による画像形成装置内汚染等の問題が発生するトナー１ｇ当たりの帯電量の境界値（−１０μＣ／ｇ）であり、この値よりも帯電量が低下すると前記問題が発生する。
【００３７】
現像剤の補給及び排出を行わない現像装置の場合、図６の（ｂ）に示すように、画像形成枚数に従ってキャリアが劣化するため、トナーの帯電量が−１０μＣより低下し、画像濃度アップや画像白地部へのトナーかぶり、トナー飛散による画像形成装置内汚染等の問題が発生した。
【００３８】
一方、本実施の形態に係る現像装置の場合、図６の（ａ）に示すように、新しいキャリアを含む現像剤の補給及び劣化したキャリアを含む余剰現像剤の排出を行うため、トナー帯電量が境界値を下回ることなく安定するため、前記問題が発生することはなく、この２成分現像剤を永久的に使用することが可能である。
【００３９】
又、本実施の形態に係る現像装置１はシール部材１９を備えており、このシール部材１９は、第１現像剤循環スクリュー２ａ及び第２現像剤循環スクリュー２ｂの両端部に配設され、第１現像剤循環スクリュー２ａ及び第２現像剤循環スクリュー２ｂ軸との圧接封止により、長期に亘る画像形成により現像容器２から長手方向外側への２成分現像剤の漏出を防ぐ機能を果たす。
【００４０】
前述のように、長期に亘る画像形成後には、上記シール部材１９の内径には第１現像剤循環スクリュー２ａ及び第２現像剤循環スクリュー２ｂ軸との摩擦により磨耗するために間隙が生じ、この間隙に２成分現像剤が侵入すると固化トナーが発生し、所謂白抜けが発生する。この白抜けの発生を防止するため、本実施の形態に係る画像形成装置では、現像装置１の画像形成回数が１０万回になると同じ構成の新しい現像装置１と交換する。
【００４１】
次に、本実施の形態の特徴的な部分である現像装置交換時における２成分現像剤の再利用方法について説明する。
【００４２】
図５（ａ）に示すように、本実施の形態に係る現像装置１には、現像容器２の攪拌室手前側底面に略全量の２成分現像剤を現像装置１外へ排出するための現像剤排出口３６が設けられており、この現像剤排出口３６は通常は図示しないキャップ部材により閉じられている。現像装置１の画像形成回数が１０万回に達すると、キャップ部材を現像容器２から取り外し、現像剤排出口３６を開口させる。その後、現像剤排出口３６の下部に現像剤回収容器３５を備え付けた状態で現像装置１を駆動させると、略全量の２成分現像剤が現像剤排出口３６を介して現像剤回収容器３５内に回収される。そして、２成分現像剤の回収が終わると、図５（ｂ）に示すように、新しい現像装置１を駆動しながら現像剤回収容器３５に回収した２成分現像剤を現像剤補給口８から供給して再び画像形成装置において利用する。
【００４３】
つまり、本実施の形態では、１０万回の画像形成を行った現像装置のみを新しい現像装置に交換し、トリックル方式により未だ使用可能な２成分現像剤は新しい現像装置で再利用している。
【００４４】
尚、本実施の形態で用いた現像剤、現像装置及び画像形成装置の構成等はこれらに限ったものではなく、本発明が様々な現像剤、現像装置及び画像形成装置に適用可能であることは言うまでもない。又、本実施の形態ではシール部材の摩耗劣化によって現像装置本体の交換を行っているが、現像装置の構成上シール部材の脱着が容易であれば、シール部材の交換のみでも良い。
【００４５】
以上説明したように、本実施の形態によれば、トリックル方式の永久的に２成分現像剤を利用することが可能であるという特性を最大限活用しつつ、現像装置のみを新しい現像装置と交換して再び利用可能な状態に回復させることによって、従来からの問題である現像装置の交換時に発生する廃現像剤、特に廃キャリアを無くし、衛生性と環境性を向上させることができる２成分現像剤の再利用方法を提供することができる。
【００４６】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
【００４７】
図７は本実施の形態に係る画像形成装置を説明する図である。尚、本実施の形態に係る現像装置１の構成は前記実施の形態１の現像装置のそれと同様である。
【００４８】
尚、以下の説明において、同一の記号にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋのアルファベットを付して示したものは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成を行うための構成要素である。例えば、現像装置１として説明があれば、それは４つの現像装置１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに共通の事項を指すものとする。
【００４９】
本実施の形態に係る画像形成装置は、各色のトナー像を形成するためのＹステーション、Ｍステーション、Ｃステーション、Ｋステーションを横方向に配置するタンデム方式を採用している。各ステーションの感光ドラム２８上には、実施の形態１と同様に各色のトナー像が形成され、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー像は、各ステーションの転写帯電器２３によって記録紙２７上に順次重ねて転写され、その後、記録紙２７は、転写ベルト２４から剥離され、定着器２５によって加圧及び加熱されてトナー像の定着を受け、これによって永久画像が得られる。尚、各ステーションにおいて転写後に感光ドラム２８上に残った残トナーは、クリーナー２６により除去され、感光ドラム２８は次の画像形成に備えられる。
【００５０】
本実施の形態に係る画像形成装置において長期に亘る画像形成を行った場合のトナー帯電量推移は、図６に示した実施の形態１の場合と同様である。つまり、現像装置１内に収容される２成分現像剤中のキャリアは、画像形成枚数に従って劣化するが、劣化したキャリアを含む余剰現像剤を排出しながら新しいキャリアを含む現像剤を補給するため、図６の（ａ）に示すように、トナー帯電量が−１０μＣ／ｇより低下することがなく、画像濃度アップや画像白地部へのトナーかぶり、トナー飛散による画像形成装置内汚染等の問題が発生することはない。
【００５１】
又、上記のように本実施の形態における画像形成装置では、実施の形態１で説明した現像装置１を用いており、各ステーションの現像装置１の画像形成回数が１０万回になると実施の形態１と同様に新しい現像装置で２成分現像剤の再利用を行う。つまり、現像装置１の画像形成回数が１０万回に達すると、不図示のキャップ部材を現像容器２から取り外し、現像剤排出口３６を開口させる。その後、現像剤排出口３６の下部に現像剤回収容器３５を備え付けた状態で現像装置１を駆動し、略全量の２成分現像剤を現像剤排出口３６を介して現像剤回収容器３５内に回収する。そして、２成分現像剤の回収が終わると、新しい現像装置１を駆動しながら現像剤回収容器３５に回収した２成分現像剤を現像剤補給口８から供給し、この２成分現像剤を再び画像形成装置において利用する。
【００５２】
つまり、本実施の形態では、１０万回の画像形成を行った現像装置のみを新しい現像装置に交換し、トリックル方式により未だ使用可能な２成分現像剤は新しい現像装置で再利用している。
【００５３】
尚、本実施の形態で用いた現像剤、現像装置及び画像形成装置の構成等はこれらに限ったものではなく、本発明が様々な現像剤、現像装置及び画像形成装置に適用可能であることは言うまでもない。
【００５４】
以上説明したように、本発明の前記実施の形態１によってトリックル方式の永久的に２成分現像剤を利用することが可能であるという特性を最大限活用しつつ、現像装置のみを新しい現像装置と交換して再び利用可能な状態に回復させることによって、従来からの問題である現像装置の交換時に発生する廃現像剤、特に廃キャリアを無くし、衛生性と環境性を向上させることができる２成分現像剤の再利用方法を提供することができる。
【００５５】
＜実施の形態３＞
次に、本発明の実施の形態３について説明する。
【００５６】
本実施の形態では、現像装置１から劣化した現像スリーブ３のみを交換し、その他の現像装置１を構成する部材及び２成分現像剤は再び画像形成装置で利用する。尚、本実施の形態の画像形成装置の構成は、実施の形態１で説明した単色画像形成装置（図２参照）のそれと同様であり、本実施の形態の現像装置は、第２現像剤循環スクリュー２ｂを有する攪拌室の容積が現像装置１が収容する２成分現像剤の容積よりも大である。それ以外の構成、例えば、現像スリーブ、現像剤補給機構、余剰現像剤排出機構等は実施の形態１の現像装置のそれらと同様である。
【００５７】
一般に、２成分現像方式で用いられる現像スリーブでは、２成分現像剤の搬送性向上と現像剤層の均一なコーティングを実現するため、その表面に粗面化処理を施すことが多い。
【００５８】
そのため、現像スリーブ表面は細かい溝が多数存在した状態であり、長期間の使用によりトナー又はトナー中の成分がその粗面化した表面の細かな凹凸の谷に引っ掛かって付着し易い。この谷に付着したトナーは、現像スリーブ表層の２成分現像剤の層厚を規制するドクターブレード１３等の押圧等により長期間の使用で融着に至り、現像スリーブ表面がトナーで汚染される。加えて、キャリアを含む２成分現像剤を使用する場合、キャリアの押圧によってトナー又はトナー中の成分がその粗面化した表面の細かな溝の谷に埋め込まれ易い。この谷に埋め込まれたトナーは、長期間の使用により融着に至り、現像スリーブ表面がトナーで汚染される傾向が高くなる。
【００５９】
２成分現像方式においては、良好な現像を行うために現像時に現像スリーブには交番電界（現像バイアス）を印加する場合が多いが、現像スリーブ表面にトナー融着が生じると、現像スリーブ表面に融着物による高抵抗層ができてしまい、現像時に現像スリーブと像担持体間の現像領域に所望の電界が形成されない。その結果、現像バイアスによる十分な現像効果が得られず、所謂ホワイトギャップのような画像不良が生じる。
【００６０】
図８に本実施の形態の画像形成装置における画像形成回数とホワイトギャップレベルとの関係を示す。尚、図８中のホワイトギャップレベルは、本発明者等の主観評価により、全く発生しないレベルを○、発生するが実用上問題ないレベルを△、実用上問題となるレベルを×で示しており、本実施の形態の現像スリーブ３は、ＳＵＳ製スリーブに＃４００メッシュ（ＪＩＳ規格による）の不定形アルミナ粒子（ＡＲＤ＃４００）を用いてブラスト処理することによって粗面化している。
【００６１】
図８に示すように、本実施の形態の画像形成装置の場合、画像形成回数が８万回になると、ホワイトギャップが実用上問題となるレベルとなる。従って、本実施の形態の画像形成装置においては、８万回の画像形成後に現像スリーブ３の交換を行う。
【００６２】
次に、本実施の形態の特徴的な部分である現像スリーブ交換時における２成分現像剤の再利用方法について説明する。
【００６３】
図９は本実施の形態の現像スリーブ３と現像容器２との脱着手順を説明する図である。
【００６４】
現像スリーブ３の画像形成回数が１０万回になると、現像装置１を画像形成装置から取り出し、攪拌室４２側を下方向きに設置する。この状態で現像装置１を駆動すると現像装置１内の略全量の２成分現像剤は攪拌室４２に収容され、現像スリーブ３上には殆ど２成分現像剤がコートされない状態となる。これは、本実施の形態の現像装置１では、一度感光ドラム２８上の静電潜像に対しての現像動作を行った２成分現像剤が円滑に現像容器２内に収容され、再度攪拌搬送された後に再び現像スリーブ３上にコートされて現像動作を行うために、現像スリーブ３内のマグネットは現像容器内で同極が隣合う所謂反発極を形成している。そのため、図９（ａ）に示すように攪拌室側を下方にして現像装置１を駆動すると、現像スリーブ３上の２成分現像剤は、現像容器２内に収容された後、第１現像剤循環スクリュー２ａによって速やかに攪拌室へ搬送及び収容される。
【００６５】
一方、図９（ｂ）は図１（ｂ）のＡ方向から現像装置１を見た図である。図９（ｂ）に示すように、現像スリーブ３は、端部に備えた略円形状の現像スリーブ支持部材５１を現像容器２に設けた略円形状の現像スリーブ支持部５２に圧入することによって現像容器２に備え付けられている。従って、この現像スリーブ支持部材５１を現像スリーブ支持部５２から取り外し、現像スリーブ３を図９（ｂ）の手前側方向へ抜き出すことによって、現像スリーブ３を容易に現像容器２から取り外すことができる。
【００６６】
従って、上記のように現像スリーブ３上の２成分現像剤を全て取り除いた後に現像スリーブ３を現像容器２から取り外し、新しい現像スリーブと交換するため、現像スリーブ交換時において２成分現像剤が外部に飛散することはなく、非常に衛生的であり、且つ、非常に簡易に現像スリーブ３を交換することができる。
【００６７】
又、本実施の形態では、トナーにより表面が汚染された現像スリーブのみを新しい現像スリーブに交換することによって、現像装置１を再び画像形成可能な状態にしており、トリックル方式により未だ使用可能な２成分現像剤はそのまま画像形成装置で利用している。
【００６８】
尚、本実施の形態で用いた現像剤、現像装置、画像形成装置の構成等はこれらに限ったものではなく、本発明が様々な現像剤、現像装置及び画像形成装置に適用可能であることは言うまでもない。
【００６９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、トリックル方式の永久的に２成分現像剤を利用することが可能であるという特性を最大限活用しつつ、現像装置を構成する劣化した部材、つまり、現像スリーブのみを新しい現像スリーブと交換して現像装置を再び利用可能な状態に回復させることによって、従来からの問題である現像装置の交換時に発生する廃現像剤、特に廃キャリアを無くし、衛生性と環境性を向上させることができる２成分現像剤の再利用方法を提供することができる。
【００７０】
＜実施の形態４＞
次に、本発明の実施の形態４について説明する。
【００７１】
本実施の形態では、現像装置１から劣化したコロ部材６１のみを交換し、その他の現像装置１を構成する部材及び２成分現像剤は再び画像形成装置で利用する。
【００７２】
尚、本実施の形態の画像形成装置の構成は、実施の形態１で説明した単色画像形成装置（図２参照）と同様であり、本実施の形態の現像装置は、図１０に示すように、現像スリーブ３の両端部で感光ドラム２８表面と圧接することにより、感光ドラム２８表面と現像スリーブ３表面間距離を所望の距離に規定するコロ部材６１を設けており、それ以外の構成も、例えば現像スリーブ３、現像剤補給機構、余剰現像剤排出機構等は実施の形態１の現像装置１と同様である。コロ部材６１は、現像スリーブ３端部に圧入された後、その長手方向外側にグリップ部材６２を取り付けることによって現像スリーブ３の所定位置に固定される。
【００７３】
２成分現像方式において感ドラム２８表面と現像スリーブ３間距離（以下、ＳＤギャップと称する）を所望の距離に維持することは、画質の面で非常に重要である。つまり、ＳＤギャップが大き過ぎる場合は、感光ドラム２８表面に形成された静電潜像と現像スリーブ３に印加される現像バイアスにより形成する電界強度が小さくなるため、濃度低下やエッジ強調の悪化等が起こる。
【００７４】
又、ＳＤギャップが小さ過ぎる場合には、感光ドラム２８表面に形成された静電潜像と現像スリーブ３に印加される現像バイアスにより形成する電界強度が大きくなるため、かぶり取り電界による白地部へのキャリア付着及びトナーかぶりが発生する。
【００７５】
本実施の形態の画像形成装置においては、ＳＤギャップが５００〜６００μｍの範囲であれば、上記のような問題が発生することはなく、感光ドラム２８表面及び現像スリーブ３の真円度等を考慮してＳＤギャップを５５０μｍに設定している。
【００７６】
しかし、画像形成中にはコロ部材６１の内径が現像スリーブ３との激しい摺擦を受け、又、コロ部材６１の外径が感光ドラム２８表面との激しい摺擦を受ける。そのため、長期に亘る画像形成後にはＳＤギャップが小さくなり、前述のような感光ドラム２８表面上へのキャリア付着及びトナーかぶりが発生する。
【００７７】
図１１に本実施の形態の画像形成装置における画像形成回数とトナーかぶりレベルとの関係を示す。尚、図１１中のトナーかぶりレベルは、本発明者等の主観評価により、全く発生しないレベルを○、発生するが実用上問題ないレベルを△、実用上問題となるレベルを×で示している。
【００７８】
図１１に示すように、本実施の形態の画像形成装置の場合、画像形成回数が５万回になると、トナーかぶりが実用上問題となるレベルとなっており、このとき、ＳＤギャップは約５００μｍとなっていた。従って、このトナーかぶりを防止するため、本実施の形態の画像形成装置においては５万回の画像形成後にコロ部材６１の交換を行うようにしている。
【００７９】
次に、本実施の形態の特徴的な部分であるコロ部材６１交換時における２成分現像剤の再利用方法について説明する。
【００８０】
コロ部材６１の画像形成回数が５万回になると、現像装置１を画像形成装置から取り出し、グリップ部材６２を現像スリーブ３から取り外した後、現像スリーブ３の端部に圧入されているコロ部材６１を長手外側方向に移動させることによってこれを現像スリーブ３から容易に取り外すことができ、その後、取り外す場合とは逆の手順で新しいコロ部材６１を現像スリーブ３に容易に取り付けることができる。
【００８１】
上述のように簡易にコロ部材６１を現像スリーブ３両端部から取り外し、新しいコロ部材６１と交換することが可能であるため、コロ部材６１交換時において２成分現像剤が外部に飛散することはなく、非常に衛生的である。
【００８２】
又、本実施の形態では、磨耗によりＳＤギャップを所望の距離に規定することができなくなったコロ部材のみを新しいコロ部材と交換することによって現像装置１を再び画像形成可能な状態にしており、トリックル方式により未だ使用可能な２成分現像剤をそのまま画像形成装置で再利用している。
【００８３】
尚、本実施の形態で用いた現像剤、現像装置及び画像形成装置の構成等はこれらに限ったものではなく、本発明が様々な現像剤、現像装置及び画像形成装置に適用可能であることは言うまでもない。
【００８４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、トリックル方式の永久的に２成分現像剤を利用することが可能であるという特性を最大限活用しつつ、現像装置を構成する劣化した部材、つまり、感光ドラム表面と現像スリーブ間距離を所望の大きさに規定するコロ部材のみを新しいコロ部材と交換し、現像装置を再び利用可能な状態に回復させることによって、従来からの問題である現像装置の交換時に発生する廃現像剤、特に廃キャリアを無くし、衛生性と環境性を向上させることができる。
【００８５】
又、以上４つの実施の形態によって本発明の画像形成装置を説明したが、上記に挙げた構成に限られるものではなく、本発明の提案に従って様々の構成を採ることが可能である。
【００８６】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、トナ−とキャリアから成る２成分現像剤を収容し、前記２成分現像剤により像担持体上の静電潜像の現像を行なう現像装置を具備する画像形成装置において、前記該現像装置を少なくとも現像スリーブと、現像容器と、現像剤カートリッジに収容される補給現像剤を現像容器内に供給する現像剤補給機構と、前記現像容器内の余剰２成分現像剤を前記現像装置外へ排出する余剰現像剤排出機構を含んで構成し、前記現像装置の画像形成回数に応じて、前記現像装置を構成する所定の部材のみを新しい部材に交換し、且つ、前記所定の部材を交換する前の前記現像装置で収容する２成分現像剤を所定の部材を交換した後の前記現像装置においても収容し、この２成分現像剤を再び画像形成装置において利用するようにしたため、トリックル方式の永久的に２成分現像剤を利用することが可能であるという特性を最大限利用しつつ、現像装置を構成する劣化した部材のみを新しい部材と交換して、現像装置を再び利用可能な状態に回復することで、従来からの問題である現像装置の交換時に発生する廃現像剤、特に廃キャリアを無くし、衛生性と環境性の向上を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を実施するための現像装置の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１，３，４に係る単色画像形成装置要部の断面図である。
【図３】現像剤カートリッジの一部を破断した斜視図である。
【図４】本発明の現像剤排出方法を説明する断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１，２に係る２成分現像剤の再利用方法を説明する現像装置の断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１〜３における画像形成枚数とトナー帯電量との関係を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る有彩色画像形成装置要部の断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３における画像形成回数とホワイトギャップレベルとの関係を説明する図である。
【図９】本発明の実施の形態３における現像スリーブ交換手順を説明する図である。
【図１０】本発明の実施の形態４におけるコロ部材交換手順を説明する図である。
【図１１】本発明の実施の形態４における画像形成回数とトナーかぶりレベルとの関係を説明する図である。
【符号の説明】
１        現像装置
２        現像容器
２ａ      第１現像剤循環スクリュー
２ｂ      第２現像剤循環スクリュー
２ｃ      現像剤循環経路
３        現像スリーブ
４        マグネット
５        現像剤カートリッジ
５ａ      把手
６        現像剤供給口
７        搬送部材
８        現像剤補給口
８ａ      補給スクリュー
１０      現像剤回収口
１１      余剰現像剤排出口
１２      余剰現像剤搬送通路
１３      ドクターブレード
１９      シール部材
２０      支持部材
２１      一次帯電器
２２      レーザー
２３      転写帯電器
２４      転写ベルト
２５      定着装置
２６      クリーナー
２７      記録紙
２８      感光ドラム（像担持体）
２９      記録紙搬送ベルト
３１      返し部材
３２      余剰現像剤搬送部材
３３      余剰現像剤回収容器
３４      余剰現像剤搬送経路
３５      現像剤回収容器
３６      現像剤排出口
４１      現像室
４２      攪拌室
５１      現像スリーブ支持部材
５２      現像スリーブ支持部
６１      コロ部材
６２      グリップ部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004219743.tif 000008
【図７】
2004219743.tif 000009
【図８】
2004219743.tif 000010
【図９】
2004219743.tif 000011
【図１０】
2004219743.tif 000012
【図１１】
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