(57)【要約】【課題】メンテナンス性の向上と低コスト化、長寿命化を図り、また環境にやさしい現像装置、及び廃トナー経路と現像装置との着脱の際のトナー落を防止可能なプロセスカートリッジを提供する。【解決手段】現像装置５の内部を、現像に供するトナーのホッパー５ａと、廃トナーを収容するための廃トナー収納部５ｃとを、薄いゴムシートや、折りたたんだプラスチックシートなどからなる可撓性部材３５で仕切る。現像装置５の使用初期は廃トナー収納部５ｃへ戻されてくる廃トナーが少ないが、現像が行われることでホッパー５ａに収容しているトナーが減少し、一方で廃トナーが送り込まれる廃トナー収容部５ｃは可撓性部材３５を広げつつ増大していき、ホッパー５ａの容積は小さくなっていく。そのため現像装置の５の交換時に廃トナーを同時に回収できる。【選択図】        図７
2004246222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真感光体上の静電潜像を現像する現像装置において、該現像装置とは別体に設けられたクリーニング装置により除去された廃トナーのうちの再利用可能なトナーを受容するトナー収容部と、再利用に不適なトナーを受容する廃トナー収容部と、上記トナー収容部と上記廃トナー収容部とを隔てる可撓性の壁とを有することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、上記クリーニング装置により除去された廃トナーを、再利用可能なトナーと再利用に不適なトナーとに分離するための分離装置を有することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
電子写真感光体上の静電潜像を現像する現像装置において、該現像装置とは別体に設けられたクリーニング装置により除去された廃トナーのうちの再利用可能なトナーを受容するトナー収容部と、再利用に不適なトナーを受容する廃トナー収容部と、上記トナー収容部と上記廃トナー収容部とを隔てる可撓性の壁とを有するとともに、上記クリーニング装置により除去された廃トナーを、再利用可能なトナーと再利用に不適なトナーとに分離するための分離装置を有する現像装置と、少なくとも上記クリーニング装置と上記廃トナーを搬送する経路とを一体化してなることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項４】
請求項３のプロセスカートリッジにおいて、電子写真感光体を一体支持してなることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項５】
請求項１または２の現像装置あるいは請求項３または４のプロセスカートリッジを備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真感光体を現像する現像装置、この現像装置とクリーニング装置等を組み合わせて構成するプロセスカートリッジ、及びこれら現像装置やプロセスカートリッジを備える複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、複写機やレーザービームプリンタ等の電子写真方式による画像形成装置において、電子写真感光体、帯電装置、現像装置、クリーニング装置等を一体化してプロセスカートリッジとし、このプロセスカートリッジを着脱交換することにより装置のメンテナンス性を向上させる技術が提案されており、実用化もされている。
【０００３】
このような方式の現像装置等は次のような利点をもつ。
（１）現像剤（以下トナーと称する）の補給や、クリーニング手段内の使用済みトナー（以下廃トナーと称する）の処理を行うことが不要で、一括してしかも簡便に使用者が保守を行うことができる。
（２）感光体ドラム等の所定の寿命を有する部品を別個に夫々交換する必要が無く、一括して交換することができる。
（３）上記（１）、（２）の作業は従来、専門の技術者が行っていたが一般ユーザでも容易にできる。
（４）異なった機能（例えば色など）を持つプロセスカートリッジを交換することにより簡易に機能変更（色交換等）が可能である。
【０００４】
しかしながら、近年、感光体の寿命が技術の進歩につれ増大してきていることから、上記のようなプロセスカートリッジ中で本来交換すべき時期が部品毎に大きく異なってくることがある。この場合、すべて一体化してプロセスカートリッジを交換する場合には、最短の寿命を有する部品に合わせて交換することになるため、部品によっても未だ使用可能であるにもかかわらず、交換、廃棄されてしまうことになる。このような事態はある意味では資源の無駄使いといえる。
【０００５】
そこで、上記のようなプロセスカートリッジを２つの部分に分割して独立した取り扱いを可能とし、夫々のカートリッジの交換時期を変えることが考えられる。例えば、長寿命の感光体、帯電装置、クリーニング装置を含む第１プロセスカートリッジと、現像装置を含む第２プロセスカートリッジとに分け、第２プロセスカートリッジは収納するトナーの量に限界があるため５００枚〜３０００枚の画像形成を行った時点を寿命とし、一方の第１プロセスカートリッジは、５０００〜２００００枚の画像形成を行った時点を寿命として交換を行うようにすることが考えられる。
【０００６】
しかしながら、この場合にはクリーニング装置で感光体表面から除去した廃トナーの処理が問題となる。即ち、第１プロセスカートリッジは長寿命であるのでクリーニング装置内の廃トナーの量は膨大な量となり、そのため第１プロセスカートリッジの大型化を招き、同時に装置本体を大型化するから好ましくない。また、すべての部材を一体化したカートリッジの場合は、最初に現像装置に充填されているトナー以上のトナーはクリーニング装置内に溜まらないため、その各量だけ持っておけば問題は生じないが、上述のような現像装置とクリーニング装置とを別個にすると、使い方によっては交換時期までは収容量以上の廃トナーが蓄積する可能性があり、そのためクリーニング性能に支障をきたしたり、トナーがクリーニング装置から溢れ出したりするおそれがある。
【０００７】
また、従来の一般の複写機等のように廃トナー収納容器を設け、これに廃トナーを集め、時折使用者がこれを捨てるようにすることも考えられる。しかし、廃トナー容器やその容器にたまったトナー量を検知する手段が必要になったり、また、いちいち使用者が捨てる手間が必要で、カートリッジ化する意味がなくなってしまったりすると考えられる。
【０００８】
上記問題を解決するために、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジを、このカートリッジとは別体に設けられたクリーニング手段によりクリーニング除去された廃トナーを収納する廃トナー収納部と、電子写真感光体の静電潜像を現像する現像手段と、上記廃トナー収納部と現像手段とを一体支持する支持手段とを有する構成とする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特公昭６３−１０４２４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような技術ではクリーニング装置で除去された廃トナーをそのまま廃棄する構成であるため、第２プロセスカートリッジの長寿命化への工夫が不十分であった。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題を安価かつ容易に解決し、メンテナンス性の向上と低コスト化、長寿命化を図り、また環境にやさしい現像装置を提供することを目的とする。
【００１２】
また本発明は、廃トナー経路と現像装置との着脱の際のトナー落を防止可能で、メンテナンス性が良く、長寿命なプロセスカートリッジを提供することをも目的とする。
【００１３】
さらに本発明は、メンテナンス性、コスト、寿命、環境性に優れた画像形成装置を提供することも目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る現像装置は、上記目的を達成するために、電子写真感光体上の静電潜像を現像する現像装置において、該現像装置とは別体に設けられたクリーニング装置により除去された廃トナーのうちの再利用可能なトナーを受容するトナー収容部と、再利用に不適なトナーを受容する廃トナー収容部と、上記トナー収容部と上記廃トナー収容部とを隔てる可撓性の壁とを有することを特徴とする。
【００１５】
同請求項２に係るものは、上記目的を達成するために、請求項１の現像装置において、上記クリーニング装置により除去された廃トナーを、再利用可能なトナーと再利用に不適なトナーとに分離するための分離装置を有することを特徴とする。
【００１６】
同請求項３に係るプロセスカートリッジは、上記目的を達成するために、電子写真感光体上の静電潜像を現像する現像装置において、該現像装置とは別体に設けられたクリーニング装置により除去された廃トナーのうちの再利用可能なトナーを受容するトナー収容部と、再利用に不適なトナーを受容する廃トナー収容部と、上記トナー収容部と上記廃トナー収容部とを隔てる可撓性の壁とを有するとともに、上記クリーニング装置により除去された廃トナーを、再利用可能なトナーと再利用に不適なトナーとに分離するための分離装置を有する現像装置と、少なくとも上記クリーニング装置と上記廃トナーを搬送する経路とを一体化してなることを特徴とする。
【００１７】
同請求項４に係るものは、上記目的を達成するために、請求項３のプロセスカートリッジにおいて、電子写真感光体を一体支持してなることを特徴とする。
【００１８】
同請求項５に係る画像形成装置は、上記目的を達成するために、請求項１または２の現像装置あるいは請求項３または４のプロセスカートリッジを備えることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態である複写装置の主要部断面図である。図示の複写装置１は、電子写真法を用いた装置で、導電性ドラム基体上に光導電層を設けた感光ドラム２が、図中の矢印方向へ回転可能に軸支してある。この感光ドラム２の周囲には、その回転方向にしたがってコロナ放電器３、短焦点光学素子アレイ４、現像装置５、転写コロナ放電器６、クリーニング装置７が配設してある。感光ドラム２とともに放電器３、クリーニング装置７が筐体８により一体的に支持してある（これを第１プロセスカートリッジＡと言う）。筐体８は、複写装置１の装置本体１ａ側に固設したガイドレール９により案内支持し、装置本体の所定の受容部に対して着脱される。
【００２０】
一方、現像装置５は第１プロセスカートリッジＡとは別体となっており、装置本体１ａ側に固設したガイドレール２０、２１により支持してあり、第１プロセスカートリッジＡとは独立に着脱可能となっている（これを第２プロセスカートリッジＢと言う）。現像装置５としては、上部にトナーを収容するホッパー５ａとクリーニング装置が排出する廃トナーを収容する廃トナー収容部５ｃを有し、下部にはトナーを感光体ドラム２に供給するための回転体５ｂを有している周知の構成のものである。トナーとしては磁性トナーによる一成分現像剤やトナーと磁性キャリアとを有する二成分現像剤を使用する。また回転体５ｂとしては、表面に磁極を有する回転する磁気ローラ、または内部に磁気ローラを有し、その周面に沿うように非磁性スリーブを設けたもの等を使用する。クリーニング装置７としては、感光ドラム２の表面からトナーを除去する部材としてブレード板を使用したものや、ファーブラシを使用したものを用いる。なお図示の実施形態においては、現像装置５には一成分磁性トナーを用い、内部に磁気ローラを有する回転体を用い、クリーニング装置７は、ブレード板を使用したものとなっている。
【００２１】
図示の複写装置１においては、コロナ放電器３で感光ドラム２の表面を所定極性で均一に帯電し、次いで装置本体１ａの上部で往復移動する原稿台１０の原稿をランプ１１で照明し、短焦点光学素子アレイ４を介して反射光をドラム２上に露光して潜像を形成する。形成した潜像は現像装置５により現像し、その現像像を転写コロナ放電器６により転写材へ転写する。転写材は、転写材供給トレイ１２に操作者の手動作により供給し、搬送ローラ１３とタイミングローラ１４を介して転写部に搬送する。転写を終了した転写材は分離部材１５により分離し、移動路１６を介して定着器１７に送って画像を定着させ、さらに排出ローラ１８を介して排紙トレイ１９上に送り出す。
【００２２】
図２は、装置本体１ａと第１プロセスカートリッジＡとの着脱関係を示す斜視図で、感光ドラム２を内蔵する第１プロセスカートリッジＡは、装置本体１ａの前扉２２を開け、操作者が手動作でガイドレール９に沿って筐体８を引出し、または押し込むことにより行う。図中の矢印２３は、第１プロセスカートリッジＡの着脱に伴う第１プロセスカートリッジＡの移動方向を示す。
【００２３】
なお第１プロセスカートリッジＡを取り出すときは、第２プロセスカートリッジＢは装置本体１ａから予め取り出しておく。第２プロセスカートリッジＢを取り出す場合は、第１プロセスカートリッジＡを装填したままで取り出すことができる。この第２プロセスカートリッジＢの着脱方向も図２中の矢印２３の方向である。
【００２４】
図３は現像装置５の内部構造を示す模式図である。既述のように、第２プロセスカートリッジＢは現像に供給するトナーを収納するホッパー５ａと、クリーニング装置７で回収した廃トナーを収納する廃トナー収納部５ｃの２つの空間を有し、これらの２つの空間は壁５ｄで仕切ってあり、それらの内部にあるトナーが互いに混ざらないようにしてある。廃トナー収納部５ｃとクリーニング装置７はパイプ２５によって接続してあり、クリーニング装置７の内部にあるスクリュー２４によってパイプ２５内に押し出された廃トナーがパイプ２５を経由して廃トナー収納部５ｃに収納される。
【００２５】
パイプ２５には、搬送中の廃トナーをリサイクル可能なトナーと不可能なトナーとに分離する分離装置が設けてある。
【００２６】
図４はクリーニング装置７からのパイプ２５の先端部分と廃トナー収納部５ｃの分解断面図、図５は同じ部位の組み立て断面図である。これらの図は、着脱時におけるクリーニング装置７からパイプ２５と第２プロセスカートリッジＢとの分解、結合状態を示す。
【００２７】
図４、図５に示すように、パイプ２５には廃トナーをリサイクル可能な小粒径なトナーと、紙粉等が混じっていたり凝集してしまったりしてリサイクルに不適なトナーとに分離する分離装置が設けてある。この分離装置は、クリーニング装置７からパイプ２５を介して送られてきた廃トナーを、メッシュ２６（フィルター）によって大きなトナーを通さず小さなトナーのみを通すようになっており、廃トナーを上述のように分離する。そして分離したそれぞれのトナーをスクリュー２７によって搬送し、それぞれ廃トナー収容部５ｃとホッパー５ａとに運ぶ。スクリュー２７には、装置本体１ａ側のギヤ（図示せず）からギヤ列３０を介して駆動力を伝達して回転させる。なお本実施形態の分離装置は、メッシュ２６を現像装置５と一体で交換できるためメンテナンス性が良い。また廃トナー経路と現像装置５との着脱の際のトナー落ちが防止できる。
【００２８】
図中２８はキャップで、このキャップ２８は第２プロセスカートリッジＢの着脱に応じてパイプ２５先端の開口部２５ａを開閉させる。通常は付勢部材２９によって先端方向に付勢してある。キャップ２８の先端はパイプ２５の先端から突出しており、第２プロセスカートリッジＢを装着すると第２プロセスカートリッジＢの外壁面がキャップ２８を押し、パイプ２５の開口部２５ａとキャップ２８の開口部２８ａとの位置が重なり、パイプ２５先端の開口部２５ａが開く。この機構は現像側にも設けてあり、同様の動作を行う。
【００２９】
図６は現像装置５の内部構造を拡大して示す断面図である。図示のようにまた図１にも示すように、現像装置５の内部は、現像に供するトナーのホッパー５ａと、廃トナー収納部５ｃとを可撓性部材３５で仕切ってある。可撓性部材３５は、例えば薄いゴムシートや、折りたたんだプラスチックシートなどからなる。
【００３０】
図６に示すように、第２プロセスカートリッジＢの使用初期のうちは廃トナー収納部５ｃへ戻されてくる廃トナーが少ないため、その空間体積は非常に小さいか、あるいはほとんどないが、第２プロセスカートリッジＢが使用され、現像が行われることでホッパー５ａに収容しているトナーが減少し、一方で廃トナーが送り込まれる廃トナー収容部５ｃは可撓性部材３５を図７に示すように広げつつ増大していく（ホッパー５ａの容積は小さくなっていく）。
【００３１】
すなわち、現像トナー収容用のホッパー５ａと廃トナー収納用の空間５ｃとは、収容する現像トナーと廃トナーの量により、いわば自動的にバランスしつつ拡大、縮小する。そのため、予め現像トナー収容用のホッパー５ａと廃トナー収納用の空間５ｃとをそれぞれに確保する必要が無い。これにより第２プロセスカートリッジＢの大きさを極力小さくすることが可能となる。これは、現像装置やプロセスカートリッジだけでなく、画像形成装置の装置本体を小さくすることを可能とする。
【００３２】
【発明の効果】
本発明に係る現像装置は、以上説明してきたように現像装置の交換時に廃トナーを同時に回収できるため、メンテナンスが容易であり、廃トナー部材を別体で設ける必要が無いため低コストであり、廃トナーをリサイクルできるため長寿命化が可能であり、環境にやさしいものとなる。
【００３３】
本発明に係るプロセスカートリッジは、以上説明してきたように、メンテナンス性が良く、長寿命化が図れるだけでなく、廃トナー経路と現像装置との着脱の際のトナー落ちが防止できる。
【００３４】
本発明に係る画像形成装置は、以上説明してきたように、メンテナンス性、コスト、寿命、環境に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施形態である複写装置の主要部断面図である。
【図２】図１の装置本体と第１プロセスカートリッジとの着脱関係を示す斜視図である。
【図３】現像装置の内部構造を示す模式図である。
【図４】クリーニング装置からのパイプの先端部分と廃トナー収納部の分解断面図である。
【図５】同部位の組み立て断面図である。
【図６】現像装置の内部構造を拡大して示す断面図である。
【図７】使用状態の現像装置の内部構造を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
１  複写装置
１ａ  複写装置の装置本体
２  感光ドラム
３  コロナ放電器
４  短焦点光学素子アレイ
５  現像装置
５ａ  ホッパー
５ｂ  回転体
５ｃ  廃トナー収容部
５ｄ  壁
６  転写コロナ放電器
７  クリーニング装置
８  筐体
９、２０、２１  ガイドレール
１０  原稿台
１１  ランプ
１２  転写材供給トレイ
１３  搬送ローラ
１４  タイミングローラ
１５  分離部材
１６  移動路
１７  定着器
１８  排出ローラ
１９  排紙トレイ
２２  前扉
２４  スクリュー
２５  パイプ
２５ａ  パイプ先端の開口部
２６  メッシュ
２７  スクリュー
２８  キャップ
２８ａ  キャップの開口部
２９  付勢部材
３０  ギヤ列
Ａ  第１プロセスカートリッジ
Ｂ  第２プロセスカートリッジ
３５可撓性部材
【図１】
2004246222.tif 000003
【図２】
2004246222.tif 000004
【図３】
2004246222.tif 000005
【図４】
2004246222.tif 000006
【図５】
2004246222.tif 000007
【図６】
2004246222.tif 000008
【図７】
2004246222.tif 000009