JP2864951B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真技術を利用し
たプリンタや複写機等の電子写真装置における現像装置
に係り、特に現像装置の現像剤交換時における現像剤の
漏出防止手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】トナーとキャリアを所定の割合で混合し
た２成分現像剤を使用し、該現像剤を磁性の現像ローラ
に付着させて形成した磁気ブラシにより静電潜像面を摺
擦して静電潜像を現像する現像装置において、キャリア
の表面に付着したトナーは静電潜像に吸着されてこれを
可視化（現像）し、この現像によって消費されたトナー
はトナーカートリッジから補給される。

【０００３】このような現像装置においては、キャリア
とトナーが摩擦し、またキャリア表面にトナーが繰返し
付着することにより、キャリア表面にトナー片が固着
（スペント）したり、コート材の剥離によりキャリアの
表面特性が変化し、あるいはキャリアの破砕等によるト
ナーの帯電特性の低下等によって現像剤の寿命が尽き
る。この現像剤の寿命は、トナーとキャリアの物性，現
像剤の量，装置構造等に影響されるが、一般には数万頁
の印刷あるいは複写に相当する。現像剤の寿命が尽きた
場合には現像装置内に収容されている現像剤を交換する
ことが必要であるが、この現像剤を抜き取る作業はかな
り面倒であり、現像剤の交換作業を容易にするために現
像装置そのものを交換する方法が提案されている。しか
し、交換部品が高価になることや現像ロールと静電潜像
面との対向ギャップを精度良く再現することが困難なこ
とから、現像に寄与する現像ローラを内蔵した現像ユニ
ットと現像剤を収容した現像カートリッジとに分割し、
現像カートリッジを交換するようにした現像装置を提案
した（特願平4−252887 号）。

【０００４】一方、この種の現像装置において、着脱自
在なトナーカートリッジによるトナー補給作業を清潔に
実現するために、現像装置のトナー補給部とトナーカー
トリッジにシャッタ板及びシール部材を設け、このシャ
ッタ板及びシール部材をトナーカートリッジの着脱に連
動させるようにしたトナー補給装置が提案されている
（特開平4−12378号公報）。このトナー補給装置は、ト
ナーカートリッジの着脱移動に応動してシャッタ板とシ
ール部材が開閉動作するので、着脱移動過程でのトナー
漏出をも確実に防止できるように動作する構成が必要で
あり、動作タイミングのずれや構成部品の相対位置ずれ
等があるとトナー漏出が発生する問題がある。しかしな
がら、トナーが接触する部材を正確に移動させることは
極めて難しく、摺動部等にトナーが挾まって蓄積すると
正確な動きが阻害されてトナーの漏出が発生する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
現像装置におけるトナー補給装置はトナーの漏出を確実
に防止することが困難であり、従ってこれを現像剤交換
機構における漏出防止手段に適用しても現像剤漏出を防
止することは困難である。そして現像剤が漏出すると、
現像装置内部が汚れるのは勿論のこと、感光体に付着す
るとキャリアが感光面を傷付ける等の不具合を発生す
る。

【０００６】従って本発明は、寿命が尽きた現像剤を安
価に交換できるように現像カートリッジ方式にした現像
装置において、交換作業時に現像剤の漏出防止効果を高
めることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、現像剤収容空
間で撹拌した現像剤を現像ロールの表面に保持して静電
潜像面に作用させると共に静電潜像面に作用し終えた現
像剤を該現像ロール表面から剥離して前記現像剤収容空
間に回収し、トナーを消費した現像剤にトナーカートリ
ッジからトナーを補給するようにした現像装置におい
て、前記現像ロールと、該現像ロールの表面に保持させ
る現像剤を受け入れる現像剤受入口と、前記現像ロール
から剥離した現像剤を排出する現像剤排出口を有する現
像ユニットと、前記現像剤受入口に対向する位置に形成
された現像剤供給口と、前記現像剤排出口に対向する位
置に形成された現像剤回収口と、現像剤収容空間に配置
された撹拌供給ロールとを備え、前記現像ユニットに着
脱自在に係合されて前記現像剤供給口から現像剤受入口
に現像剤を供給し、前記現像剤排出口から排出された現
像剤を現像剤回収口に回収する現像カートリッジと、前
記現像カートリッジに着脱自在に係合されて該現像カー
トリッジ内にトナーを補給するトナー補給ロールを有す
るトナーカートリッジとを設け、前記現像カートリッジ
には、現像剤供給口を覆う現像剤シャッタと、前記トナ
ーカートリッジの着脱に応動して前記現像剤シャッタを
開閉するシャッタ駆動手段を設けたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明の現像装置は、現像剤の寿命が尽きたと
きは現像カートリッジを交換すれば足りるので安価であ
り、現像ユニットは電子写真装置に固定されたままであ
るので静電潜像面との対向ギャップを精度よく維持する
ことができ、従って、現像性能を低下させることなく現
像剤を交換することが可能である。また、現像カートリ
ッジの現像剤供給口付近には撹拌供給ロールにより送り
出された現像剤が盛り上げられているが、予めトナーカ
ートリッジを取り外すことにより該現像剤供給口は現像
剤シャッタで塞がれるので、その後に該現像カートリッ
ジを現像ユニットに着脱する交換作業においては現像装
置や電子写真装置内に現像剤をこぼす心配がなく、交換
作業が清潔になる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１０】図５は、カラーレーザプリンタの縦断側面
図であって、プリンタ本体１内の中央部には感光ベルト
２が回転ロール３，４，５に張架されて回動自在に保持
されている。ベルト駆動用の回転ロール３は、感光ベル
トを約７０mm／ｓの速度で搬送するように回転する。回
転ロール３，４は感光ベルトに平坦な現像領域を形成す
るように配置され、回転ロール４，５は後述するトナー
像転写領域を形成するように配置される。また、回転ロ
ール３は感光ベルト２に後述する走査露光のための安定
した露光面を形成するように該感光ベルト２を案内す
る。

【００１１】感光ベルト２の下側には、コロナ放電型の
帯電器６と、レーザビーム走査露光ユニット７と、ベル
トクリーナ１６が配置される。上位の画像信号発生装置
から与えられるビデオ信号に制御されて前記走査露光ユ
ニット７から発生するレーザビーム７ａは、回転ロール
３の表面に沿って回動する感光ベルト２の表面を横切る
方向に１.２２５ｍｓ の周期で繰返し偏向されて該感光
ベルト２の表面を走査露光し、該感光ベルト２の回動方
向に約３００dpi の画素密度の静電潜像を形成する。

【００１２】感光ベルト２の上側には、該感光ベルト２
が平坦に回動する現像領域に対向させて現像装置８〜１
１を着脱自在に配置し、各々の現像装置８〜１１に形成
した現像剤磁気ブラシで該感光ベルト２の表面を摺擦し
て静電潜像を現像する。現像装置８にはキャリアとイエ
ロー（Ｙ）色のトナーを混合した現像剤を使用し、現像
装置９にはキャリアとマゼンタ（Ｍ）色のトナーを混合
した現像剤を使用し、現像装置１０にはキャリアとシア
ン（Ｃ）色のトナーを混合した現像剤を使用し、現像装
置１１にはキャリアとブラック（Ｋ）色のトナーを混合
した現像剤を使用する。そして、これらの現像装置８〜
１１を静電潜像の対応色に合わせて選択的に感光ベルト
２に作用させることにより、各静電潜像を対応する色の
トナー像に現像する。各静電潜像を現像するために、１
つの現像装置８（９〜１１）が選択されて感光ベルト２
に作用する時間は約５秒である。

【００１３】中間転写ドラム１２は、プリンタ本体１内
に位置決めされた感光ベルト２とトナー像転写領域で接
触しながら回転するように配置され、感光ベルト２の表
面に形成されたトナー像がこのトナー像転写領域におい
て転写される。中間転写ドラム１２も約７０mm／ｓの速
度で回転する。これは、感光ベルト２の回動速度に等し
い速度であり、感光ベルト２と中間転写ドラム１２は同
期して回動する。中間転写ドラム１２の周囲には、その
外周表面に対向させて予備帯電器１３と転写ロール１４
とドラムクリーナ１５とが配置され、この外周表面に感
光ベルト２から各色のトナー像が重合するように順次に
転写されてカラートナー像となる。

【００１４】予備帯電器１３はコロナ放電器であって、
中間転写ドラム１２の表面に完成したカラートナー像が
記録紙１７へ転写するのを支援する電荷を与えるために
付勢されてコロナ放電を発生する。ドラムクリーナ１５
は中間転写ドラム１２の表面に対して離接移動可能であ
って、感光ベルト２から中間転写ドラム１２に複数の単
色トナー像を重ねて転写することによりカラートナー像
を形成する過程では外周表面から離れるように操作さ
れ、外周表面に完成したカラートナー像を記録紙１７に
転写した後は中間転写ドラム１２の表面に残留するトナ
ーを除去するために、この表面に接するように操作され
る。

【００１５】給紙機構は、走査露光ユニット７の下側の
空間に設置され、給紙カセット１８に収納した記録紙１
７を給紙ロール１９で抽出して送り出すように構成され
る。中間転写ドラム１２の表面に形成したカラートナー
像とこのトナー像を転写する記録紙１７の搬送タイミン
グを整合するレジストロール２０は、給紙ロール１９と
転写ロール１４の間に設けられ、給紙ロール１９から送
り込まれた記録紙１７の搬送タイミングを整えて転写ロ
ール１４に送り込む。レジストロール２０は記録紙１７
を約７０mm／ｓ（感光ベルト２と同一の速度）で搬送す
るように回転する。

【００１６】転写ロール１４の下流には搬送ガイド２１
と定着器２２と排紙ロール２３を設け、この排紙ロール
２３から送り出された印刷物（トナー像が定着された記
録紙１７）を載置する排紙トレー２４がプリンタ本体１
の上面に形成される。

【００１７】プリンタ本体１はカラーレーザプリンタの
動作を制御する制御回路装置を内蔵するが、図示説明は
省略する。

【００１８】次に各現像装置８〜１１の詳細を説明する
が、４つの現像装置８〜１１は基本的に同一構成である
ので現像装置８を例にとって説明する。図１は、現像装
置８の構成部を分離した状態を示している。

【００１９】この現像装置は、現像剤を感光ベルト２に
作用させて現像するために定置された現像ユニット２５
と、撹拌することにより混合及び帯電させた現像剤を前
記現像ユニット２５に供給すると共に現像作用を終えた
現像剤を前記現像ユニット２５から回収するように構成
されて前記現像ユニット２５に着脱自在に係合する現像
カートリッジ２６と、該現像カートリッジ２６にトナー
を補給するように該現像カートリッジ２６に着脱自在に
係合するトナーカートリッジ２７とにより構成される。

【００２０】現像ユニット２５の基体となる現像フレー
ム２５ｅはプリンタ本体１フレームに固着されて定置す
る非交換部品であり、感光ベルト２と所定の現像ギャッ
プを介して対向するように位置する現像ロール２５ａ及
び搬送ロール２５ｂと、前記現像カートリッジ２６から
供給された現像剤２６ｋを受け入れて前記現像ロール２
５ａに与える現像剤受入口２５ｆと、現像ロール２５ａ
の表面に磁力で保持された現像剤２６ｋにより形成され
る磁気ブラシの高さを規定する非磁性材で形成された穂
切りブレード２５ｃと、現像ロール２５ａから搬送ロー
ル２５ｂに移された現像剤２６ｋを該搬送ロール２５ｂ
から剥がす非磁性材で形成された剥離ブレード２５ｄ
と、剥がされた現像剤２６ｋを排出する現像剤排出口２
５ｇとを有する。

【００２１】現像カートリッジ２６は現像ユニット２５
に着脱自在に係合する交換部品であり、新品の状態では
新しい現像剤２６ｋを現像剤収容器２６ｐ内に収納して
おり、現像剤収容器２６ｐの底面は横方向から引き抜く
ことにより剥がせるシールによって塞がれた開口があ
る。この現像剤収容器２６ｐは、現像カートリッジ２６
の輸送時に現像剤２６ｋが漏出しないように設けたもの
であり、この現像剤収容器２６ｐにより現像カートリッ
ジ２６の梱包手段を簡素化している。この現像カートリ
ッジ２６は、現像剤２６ｋを撹拌してキャリアとトナー
の混合状態を均一にすると共にトナーを摩擦帯電させる
撹拌スクリュー２６ｂと、更に該現像剤２６ｋを撹拌し
ながら現像剤供給口２６ｃから前記現像ユニット２５の
現像剤受入口２５ｆに供給する撹拌供給ロール２６ａ
と、現像ユニット２５の所定の位置に係合及び固定する
係合レバー２６ｊと、剥離ブレード２５ｄによって搬送
ロール２５ｂから剥がされて現像剤排出口２５ｇから排
出された現像剤２６ｋを現像剤回収口２６ｓから受け入
れてトナー濃度検出容器２６ｎに案内するガイドベース
２６ｉと、トナー濃度検出容器２６ｎ内に設置されたト
ナー濃度検出素子26ｆと、支持軸２６ｑに支持されて前
記現像剤供給口２６ｃを塞ぐために反時計方向に回動す
るようにバネで付勢された現像剤シャッタ２６ｄと、ト
ナーカートリッジ２７の着脱に応動して支持軸２６ｒを
中心に回動して前記現像剤シャッタ26ｃを開閉するよう
に操作するシャッタレバー２６ｅとを備える。

【００２２】トナーカートリッジ２７は現像カートリッ
ジ２６に着脱自在に係合する交換部品であり、その底面
には横方向から引き抜くことにより剥がせるシールによ
って塞がれたトナー補給開口がある。トナーカートリッ
ジ２７内には、前記補給開口に臨んだトナー補給ロール
２７ａとトナー撹拌羽根２７ｂを備え、現像カートリッ
ジ２６の所定の位置に係合及び固定する２つの係合スト
ッパー２７ｃが設けられ、現像カートリッジ２６内の現
像剤２６ｋのトナー濃度が所定の濃度より低下した場合
にトナー補給ロール２７ａが回転させられてトナー２７
ｄを補給する。この現像装置は、図２に示すように、現
像ユニット２５に現像カートリッジ２６を係合して係合
レバー２６ｊを倒して所定の位置に固定し、その後にト
ナーカートリッジ２７を現像カートリッジ２６に係合し
て係合ストッパー２７ｃにより所定の位置に固定され
る。トナーカートリッジ２７が現像カートリッジ２６に
係合されると、該現像カートリッジ２６のシャッタレバ
ー２６ｅがトナーカートリッジ２７により押し下げられ
て支持軸２６ｒを中心に反時計方向に回動し、現像シャ
ッタ２６ｄを支持軸２６ｑを中心に時計方向に回動させ
て現像剤供給口２６ｃを開放する。この現像シャッタ２
６ｄは、前述したように、バネにより現像剤供給口２６
ｃを塞ぐ方向に付勢されているので、トナーカートリッ
ジ２７が取り外されてシャッタレバー２６ｅが押し下げ
られない状態では現像剤供給口２６ｃを塞ぐように反時
計方向に回動する。

【００２３】また、図３に示すように、現像ユニット２
５に装着された現像カートリッジ２６にトナーカートリ
ッジ２７が装着された状態では、係合レバー２６ｊを引
き起こして固定を解除することができないようにされる
（係合レバー２６ｊは、図１に示すように引き起こされ
ると固定を解除する。）。

【００２４】従って、現像カートリッジ２６を取り外す
場合には、トナーカートリッジ２７を該現像カートリッ
ジ２６から取り外すことによりシャッタレバー２６ｅの
押し下げを解除して現像シャッタ２６ｄがバネ力により
回動して現像剤供給口２６ｃを塞ぐようになる。この状
態で係合レバー２６ｊの引き起こしが可能となり、該係
合レバー２６ｊを引き起こして固定を解除することによ
り現像カートリッジ２６の取り外しが可能になる。

【００２５】図４は、この現像装置の稼動状態を示して
いる。現像カートリッジ２６内の現像剤２６ｋは磁性キ
ャリアと絶縁性トナーの混合物であり、撹拌供給ロール
26ａにより現像剤供給口２６ｃから現像ユニット２５の
現像剤受入口２５ｆに供給される。現像ロール２５ａは
撹拌供給ロール２６ａが回転する前に駆動されるように
なっており、該現像ロール２５ａの磁力でその表面に保
持された現像剤２６ｋは、穂切りブレード２５ｄにより
所定の厚さに穂切りされながら矢印Ａ方向に搬送されて
感光ベルト２を摺擦し、該感光ベルト２の表面に形成さ
れた静電潜像を現像する。

【００２６】現像領域を通過した現像剤２６ｋは、現像
ロール２５ａから搬送ロール２５ｂに移されて現像ユニ
ット２５の上部に搬送され、剥離ブレード２５ｄによっ
て搬送ロール２５ｂから剥がされて現像剤排出口２５ｇ
から押し出され、現像剤回収口２６ｓからガイドベース
２６ｉに案内されて現像カートリッジ２６内に回収され
る。

【００２７】既知の手段であるので詳細な説明は省略す
るが、現像剤の寿命が尽きる印刷枚数に達するとプリン
タ本体１の操作パネルに現像剤の交換を促す表示が発生
し、これにより現像剤を交換する作業が行われる。この
交換作業は、前述したように、トナーカートリッジ２７
を現像カートリッジ２６から取り外すことにより、該現
像カートリッジ２６の現像剤供給口２６ｃは現像シャッ
タ２６ｄにより塞がれるので、該現像カートリッジ２６
を現像ユニット２５から取り外す作業において現像剤２
６ｋがこぼれ落ちることはない。また、新品の現像カー
トリッジ２６を現像ユニット２５に装着するときには、
現像剤収容器２６ｐの下面を塞いでいるシールを剥がす
ことにより新しい現像剤２６ｋを現像カートリッジ２６
の現像剤収容空間に供給できるので現像剤交換作業が容
易になる。

【００２８】この現像装置において最も高価で且つ高精
度に維持することが必要な構成部品は現像ユニット２５
であるが、以上のように現像カートリッジ２６を交換す
るようにすれば、高価な現像ユニット２５は恒久的に設
置して使用することができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、現像剤の寿命が尽きた
ときには現像カートリッジを交換すれば足りるので安価
であり、且つ現像ユニットは電子写真装置内に定置して
いるため静電潜像面との対向ギャップを精度よく維持す
ることができ、現像性能を低下させることなく現像剤を
交換することが可能となる。また、使用後の現像カート
リッジの現像剤供給口付近には撹拌供給ロールにより盛
り上げられた現像剤があるが、現像カートリッジの取り
外しに際してはトナーカートリッジを外すことにより現
像剤供給口が現像剤シャッタで塞がれるため、この現像
剤が漏出して電子写真装置内を汚す心配がなく、こぼれ
落ちた現像剤により静電潜像面を傷つける等の不具合を
防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる現像装置の構成部を分離した状態
の縦断側面図である。

【図２】本発明になる現像装置において現像ユニットに
現像カートリッジ及びトナーカートリッジを装着した状
態を示す縦断側面図である。

【図３】本発明になる現像装置において現像ユニットに
現像カートリッジ及びトナーカートリッジを装着した状
態を示す斜視図である。

【図４】本発明になる現像装置の稼動状態を示す縦断側
面図である。

【図５】本発明になる現像装置を適用するカラーレーザ
プリンタの縦断側面図である。

【符号の説明】

２…感光ベルト、８〜１１…現像装置、２５…現像ユニ
ット、２５ａ…現像ロール、２５ｆ…現像剤受入口、２
５ｇ…現像剤排出口、２６…現像カートリッジ、２６ａ
…撹拌供給ロール、２６ｃ…現像剤供給口、２６ｄ…現
像シャッタ、２６ｅ…シャッタレバー、２６ｊ…係合レ
バー、２６ｓ…現像剤回収口、２７…トナーカートリッ
ジ、２７ｃ…係合ストッパー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤崎 鉄郎 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株式会社 日立製作所 情報映像メディ ア事業部内 (56)参考文献 特開 平４−240878（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−24662（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/08 G03G 21/10 G03G 21/18

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】現像剤収容空間で撹拌した現像剤を現像ロ
   ールの表面に保持して静電潜像面に作用させると共に該
   静電潜像面に作用し終えた該現像剤を該現像ロール表面
   から剥離して前記現像剤収容空間に回収し、トナーを消
   費した現像剤にトナーカートリッジからトナーを補給す
   るようにした現像装置において、 前記現像ロールと、該現像ロールの表面に保持させる現
   像剤を受け入れる現像剤受入口と、前記現像ロールから
   剥離した現像剤を排出する現像剤排出口を有する現像ユ
   ニットと、 前記現像剤受入口に対向する位置に形成された現像剤供
   給口と、前記現像剤排出口に対向する位置に形成された
   現像剤回収口と、現像剤収容空間に配置された撹拌供給
   ロールとを備え、前記現像ユニットに着脱自在に係合さ
   れて前記現像剤供給口から現像剤受入口に現像剤を供給
   し、前記現像剤排出口から排出された現像剤を現像剤回
   収口に回収する現像カートリッジと、 前記現像カートリッジに着脱自在に係合されて該現像カ
   ートリッジ内にトナーを補給するトナー補給ロールを有
   するトナーカートリッジとを備え、 前記現像カートリッジは、現像剤供給口を覆う現像剤シ
   ャッタと、前記トナーカートリッジの着脱に応動して前
   記現像剤シャッタを開閉するシャッタ駆動手段を備えた
   ことを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記現像カートリッジ
   を現像ユニットに装着したときの係合状態の解除を阻止
   する解除阻止手段を設け、この解除阻止手段はトナーカ
   ートリッジが現像カートリッジに装着されていないとき
   に解除動作可能にしたことを特徴とする現像装置。