JP4116833B2 - Mounting / detaching structure of a plurality of toner cartridges, developing unit and image forming apparatus provided with the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交換可能な消耗部品と、該消耗部品を装着するための受容部と、を有して、少なくとも消耗部品よりも長期間の使用が可能な機能部品とを備える複数のトナーカートリッジの装脱構造、これを備えた現像ユニット及び画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真方式を利用した画像形成装置は、感光体表面上に形成された静電潜像を現像してトナー画像とし、そのトナー画像を記録媒体に転写して画像を形成する現像ユニット(装置ユニット)を備えている。その現像ユニットは、スポンジローラ、撹拌ローラ、および現像ローラ等を含む現像器を有する現像ハウジング部(機能部品)と、トナーカートリッジ(消耗部品)とを備えている。
【0003】
画像形成を重ねるに従いトナーカートリッジ内のトナーが消費されるため、ある時期に達すると、トナーカートリッジを交換して新しいトナーを補給しなければならなくなるが、現像器を有する現像ハウジング部は寿命が尽きるまで継続して使用される。すなわち、1台(1基)の現像ユニットに対して、複数個のトナーカートリッジが交換されつつ使用される仕組みになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように、複数個のトナーカートリッジと現像ユニットとを組合せて使用する場合、トナーカートリッジは、画像形成動作の進展に伴ってカートリッジ内に充填されているトナーが消尽されると、適宜交換されて、未使用のトナーカートリッジに取り換えられる。
【0005】
一方、現像ユニットに充填されている現像剤は長期間の使用によって、現像ユニット内での現像剤とトナーの摩擦帯電に伴って発生する機械的ストレス(現像剤とトナーとの混合・撹拌を行う際の、現像容器壁面や撹拌部材あるいはキャリア同士の接触、衝突、摺動、摩擦)を受ける。
【0006】
現像剤中のトナーについては、トナー表面の外添剤の剥離あるいは離脱、埋没が進行し、実質的にはトナー表面の外添剤が消失した状態となり、流動性の劣化、帯電性能の低下等を発生し、画像形成枚数または現像回数を重ねるにつれて徐々に画質の低下を生じる。
【0007】
従って、1台(1基)の現像ユニットに対して、耐用期間中の画像形成の進展に伴う現像剤特性の変化に合わせて新規に補給する特性が異なるトナーが充填された複数個のトナーカートリッジをセットとして供給するようにし、ユーザー自身がトナーカートリッジの交換を行う際に、現像剤の特性変化に適合するような特性を有するトナーが充填されたトナーカートリッジを適切に選択し、現像剤の特性低下を補うべく交換するような使用形態を適用することができれば、前記のような画質低下の問題を回避できるはずである。
【0008】
しかし、トナーカートリッジの使用順序を番号表示またはカラーマーキング等の手段によって規定しても、複数個のトナーカートリッジの形状は何れも酷似している上、ユーザー自身による適切なトナーカートリッジの選択、適正な使用順序の管理といった負担を強いることになり、実質的には適用できない。
【0009】
本発明は、このような実情に鑑みてなされ、ユーザーサイドでの簡易なメンテナンスにより、長期間にわたる使用においても使用初期の性能を維持することができる装置ユニット、現像ユニット及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を、以下のように構成している。
【0011】
この発明の複数のトナーカートリッジの装脱構造は、現像ユニットに形成された受容スペースに所定の順番で複数のトナーカートリッジを装脱する装脱構造であり、第1トナーカートリッジと、第2トナーカートリッジと、を備えている。受容スペースの装填方向の奥手側の側面には第1係止孔、第2係止孔が設けられている。第1トナーカートリッジは、第1トナーが充填された第1本体部と、受容スペースに挿嵌可能に形成された第1筐体と、を有している。第1本体部は、装填方向の手前側の装填方向と交差する第1面に第1取っ手が設けられている。第1筐体は、第1本体部に着脱可能に装着されており、第1本体部における装填方向奥手側の装填方向と交差する第2面に第1係止孔に係合する第1係止部と第2係止孔に対向する位置に形成された第2貫通孔とを設けている。第2トナーカートリッジは、第1面と対応する面に第2取っ手が設けられており第2トナーが充填された第2本体部と、第1筐体に挿嵌可能に形成された第2筐体と、を有している。第2筐体は、第2面に対応する面において第2貫通孔を貫通し、第2係止孔に係合する第2係止部が設けられている。受容スペースに第1トナーカートリッジを装脱してから第2トナーカートリッジを装填する。
【0012】
この構成では、現像ユニットに形成された受容スペースに第1トナーカートリッジを装填すると、第1筐体が受容スペースに係合される。そして、第1トナーカートリッジを受容スペースから引き抜くとときに、第1係止孔に第1筐体の第1係止部が係合しているため、第1筐体が本体部から離脱する。さらに、第1筐体が係合された受容スペースに第2トナーカートリッジ装填が装填される。このため、第1トナーカートリッジ、第2トナーカートリッジを順番に現像ユニットの受容スペースに装填することができる。
【0015】
この構成において、第3トナーカートリッジをさらに備えていても良い。第3トナーカートリッジは、第2筐体に挿嵌可能に形成されており、第3トナーが充填された第3本体部を有し、第2トナーカートリッジを受容スペースに装脱してから第3トナーカートリッジを装填するものとしても良い。このため、第2トナーカートリッジを受容スペースから引き抜いて、受容スペースに第3トナーカートリッジを装填することができる。
【0020】
さらに、第2トナーには、第1トナーよりも外添剤が多く含まれていても良い。このため、現像処理を繰り返して性能が低下した現像ユニットのトナーの性能低下を第2トナーに含まれる外添剤によって抑制することができる。
【0025】
なお、第1トナーには、シリカ、マグネタイト、を含有する第1外添剤がふくまれていても良い。第2トナーには、酸化チタン、酸化亜鉛、イミダソール、アルカマイザ、ハイドロサルタイト類化合物、のうちいずれかをさらに含有する第2外添剤が含まれていても良い。これにより、現像ユニットに貯留されているトナーの帯電性や流動性の低下を防止することができる。
【0027】
この発明の現像ユニットは、複数のトナーカートリッジを所定の順番で装填可能であり、ハウジング部を備えていても良い。ハウジング部は、トナーを攪拌する現像器、上記発明のいずれかに係る複数のトナーカートリッジの装脱構造を有していても良い。受容スペースに装填された第1トナーカートリッジを受容スペースから引き抜くときに受容スペースに第1筐体が係止され、さらに第2トナーカートリッジを受容スペースに装填すると受容スペースに係止された第1筐体に第2筐体が挿嵌される。このため、現像ユニットにおいて上記発明のいずれかに係る複数のトナーカートリッジと同様の効果を得ることができる。
【0029】
この発明の画像形成装置は、記録紙を繰り出す給紙部と、上記発明に係る現像ユニットを有し記録紙に画像形成処理を行なう画像形成部と、を備えていても良い。このため、画像形成装置において、上記発明に係る現像ユニットと同様の効果を得ることができる。
【0034】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態に係る装置ユニットとその装置ユニットを具備した画像形成装置について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0035】
〔装置ユニットが適用される画像形成装置の動作説明〕
図1は、電子写真方式の画像形成装置14の構成を示し、この画像形成装置14は、画像形成部20、給紙部5および給紙部6を備え、その給紙部5および給紙部6はそれぞれ給紙ローラ7および分離ローラ8を具備し、各給紙部には記録紙(記録媒体)が収納されている。その画像形成部20は、感光体ドラム1、帯電器2、レーザー書き込み系3、現像ユニット(装置ユニット)4、レジストローラ9、転写チャージャ10、分離チャージャ11、搬送ベルト12、定着部13を備え、画像形成に係る動作を行う。
【0036】
具体的には、感光体ドラム1が、図1において矢印で示すように、時計方向に回転する過程で、帯電器2により感光体ドラム1の外周面が一様に帯電する。この帯電部分に、原稿画像情報に基づいてレーザー書き込み系3からレーザービームが照射され、感光体ドラム1の周表面に静電潜像が形成される。次いで、該静電潜像に対し、感光体ドラム1の周表面に対面して配置されている現像ユニット4によりトナーを供給し、トナー画像を形成する。
【0037】
一方、給紙部5または給紙部6に収納された記録紙(記録媒体)は、給紙ローラ7によって引き出され、分離ローラ8により一枚ずつ分離して搬送される。記録紙は、その後、停止状態のレジストローラ9のニップ部に当接して待機し、感光体ドラム1の回転周期に同期してレジストローラ9が回転すると、感光体ドラム1の外周に向けて搬送される。
【0038】
感光体ドラム1の周表面上にあるトナー画像は、転写チャージャ10によって記録紙に転写され、分離チャージャ11によって記録紙が感光体ドラム1から分離される。感光体ドラム1から分離した記録紙は、搬送ベルト12によって定着部13に搬送される。定着部13では転写された画像を記録紙上に定着させる。そして、記録紙は排紙ローラ15によって排出部(図示せず)へ搬送される。
【0039】
〔装置ユニットとしての現像ユニット〕
次に、図2に基づいて現像ユニット4を説明する。この現像ユニット4は、現像器47を有する現像ハウジング部(機能部品)41と、カバー形状部材(第1の部材,外枠)63を有するトナーカートリッジ(筐体状部材)42とを備えている。現像ハウジング部41は、ポリスチレン(PS)、アクリルニトリルブタジエンスチレン(ABS)、変性ポリフェニレンオキサイド(M−PPO)等の熱可塑性樹脂を肉厚2〜4mm程度に射出成形されたものである。
【0040】
現像ハウジング部41は、現像器47、トナーカートリッジ受容部46(以下、受容部46と記載する)および現像器47にトナーを供給するトナーホッパ部(図示せず)を有している。現像器47は、スポンジローラ(図示せず)、撹拌ローラ(図示せず)、現像ローラ43、層厚規制ブレード44、および駆動ギア48を備えている。
【0041】
現像ローラ43は、感光体ドラム1(図1参照)の静電潜像にトナーを供給するためものであり、層厚規制ブレード44は現像ローラ43上のトナーの層厚を規制し、駆動ギア48は、駆動モータ(図示せず)等の駆動源から駆動力を受けて現像ローラ43を回転させる。
【0042】
受容部46は、上記トナーホッパ部の上面開口部にトナーカートリッジ42を装着するためのものである。具体的には、受容部46は、現像ハウジング部41の端壁に挿入開口部45を備え、該挿入開口部45からトナーカートリッジ42を挿入することにより、トナーホッパ部の上面にトナーカートリッジ42が装着されるように構成されている。
【0043】
トナーカートリッジ42からトナーホッパ部に供給されたトナーは、上記スポンジローラを介して上記現像器内へ投入される。なお、現像器内部の詳細は図示していないが、トナーとキャリア(鉄粉)とが撹拌ローラによって撹拌され、キャリアに保持されたトナーが現像ローラ43の表面に所定の厚さで現出し、そのトナーは、感光体ドラム1の静電潜像に応じて感光体ドラム1の周表面に電着され、トナー画像が形成されるように構成される。
【0044】
〔装置ユニットへ装着可能な筐体状部材としてのトナーカートリッジ〕
次に、トナーカートリッジ42について、図3ないし図8に基づいて説明する。このトナーカートリッジ42は、矩形または台形の断面形状を有するトナーを収納するための容器であり、PSあるいはM−PPO等の熱可塑性樹脂を肉厚1〜3mm程度に射出成形したものであり、下面に開口部51を有しており、その開口部51の全周にわたってフランジ部(ツバ部)53が形成されている。
【0045】
このフランジ部53は、トナーカートリッジ42全体の剛性を向上させるとともに、トナーカートリッジ42に、後述するフィルムシール52を接着あるいは溶着する際の取付面となり、また、現像ハウジング部41へトナーカートリッジ42を装着する際の係合案内面としても機能する。
【0046】
このように構成されるトナーカートリッジ42に所定量の粉体トナーを充填した後、開口部51は、フィルムシール52(封止部材)によって、例えば両面テープの貼着、接着剤塗布により接着するか、あるいは、熱板溶着法、超音波溶着法により熱溶着する等の方法で閉鎖され、内部のトナーが封止される。
【0047】
そのフィルムシール52には、トナーカートリッジ42の開口面に接着あるいは熱溶着しない余長部分(引き剥がす際の掴み手となる)があり、その部分は折り返され、その先端部は剥離テープ等によってトナーカートリッジ42の適所に固着される。なお、フィルムシール52は、低密度ポリエチレン(PE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の厚さ50〜200μm(ミクロン)程度の可撓性材料からなる。
【0048】
一方、トナーカートリッジ42に設けられたカバー形状部材63は、トナーカートリッジ42を現像ハウジング部41に装着させるためのものであり、密着した状態でトナーカートリッジ42全体を蓋うように構成されている。
【0049】
他方、カバー形状部材63は、一端に開口部66を有し、他端は壁面65として閉鎖された蓋体状に形成され、トナーカートリッジ42は、そのカバー形状部材63に対して、開口部66より挿脱可能となっている。
【0050】
そして、トナーカートリッジ42の一方の側面には取手部61が設けられており、また、カバー形状部材63の開口部66と反対側の壁面65には、フック状の爪(掛止爪)62が一対突設されている。
【0051】
その取手部61は、現像ハウジング部41の挿入開口部45から受容部46(図2参照)へカバー形状部材63を伴ったトナーカートリッジ42を挿入し、トナー使用後には、(カバー形状部材63を受容部46内に残して、)トナーカートリッジ42のみを抜き出すためのものである。
【0052】
一方、カバー形状部材63の爪62は、現像ハウジング部41の受容部46内にカバー形状部材63を係止させ、トナー使用後に、トナーカートリッジ42を抜き出す際に、カバー形状部材63のみを現像ハウジング部41に留めておくためのものである。
【0053】
図4(c)に示すように、一個目のトナーカートリッジ42Aに付随している外枠63Aにおいては、爪62Aは、カバー形状部材63Aの壁面65A上に一対設けられており、この両爪62Aは、現像ハウジング部41の対応する壁面(一端壁面)46Bに配列間隔(ピッチ)P1 に合わせて設けられた二箇所のスロット状の小孔64Aに嵌合掛止し、これにより、カバー形状部材63Aが現像ハウジング部41の受容部46内に係止される。なお、図4(c)は、現像ハウジング部41の上方から見た嵌合掛止部の断面図である。
【0054】
ここで、1基の新品現像ユニット4で使用されるトナーカートリッジ42のトータル個数はあらかじめ設定されており、設定個数のトナーカートリッジ42が使用されると、現像ハウジング部41に設けられた現像器47が寿命に到達し、現像ユニット4は交換時期にあると判断される。
【0055】
なお、1台の現像ユニット4において最後に使用されるトナーカートリッジ42はカバー形状部材63を有しておらず、トナーカートリッジ42のみが現像ハウジング部41に挿入される。
【0056】
上記説明では、トナーカートリッジ42およびカバー形状部材63を組合せた状態で説明を行っているが、それぞれ独立したトナーカートリッジ42およびカバー形状部材63が一体的に組合わされる状態を示した図5(a)および(b)を参照すれば、個々の構造は一層明らかとなる。
【0057】
すなわち、図5(a)および(b)では、現像ユニット4にトナーカートリッジ2を挿入する前に、カバー形状部材63に対してトナーカートリッジ42を組み合わせる過程を示しており、図示のように、トナーカートリッジ42の取手部61を持って、カバー形状部材63の開口部66からトナーカートリッジ42を嵌め込み、図4(a)(b)のように一体化させればよい。
【0058】
2個目のトナーカートリッジ42Bを挿入した場合の爪62Bの係止状態を図6(a)及び(b)に示す。現像ハウジング部41の一端壁面46Bには、一回目に挿入されるトナーカートリッジ42Aの外枠63Aの壁面65Aに設けられた爪62Aの配列間隔(ピッチ)P1 と、二回目に挿入されるトナーカートリッジ42Bの外枠63Bの壁面65Bに設けられた爪62Bの配列間隔(ピッチ)P2 とに合わせて、二対のスロット状の小孔64A及び64Bを設けている(図4(c)参照)。
【0059】
これらの二対のスロット状の小孔64A及び64Bのうち、外側の小孔の対64Aについては、一個目のトナーカートリッジ42Aが挿入された場合に爪62Aが嵌合したままとなり(図4(c)参照)、内側の小孔の対64Bについては、二個目のトナーカートリッジ42Bが挿入された場合に爪62Bが嵌合することになる。
【0060】
なお、一回目に挿入されるトナーカートリッジ42Aの外枠63Aの壁面65Aには、二回目に挿入されるトナーカートリッジ42Bの外枠63Bに設けた爪62Bの配列間隔(ピッチ)P2 に合わせて、一対のスロット状の小孔64B’を設けている。
【0061】
したがって、二個目のトナーカートリッジ42Bを挿入した場合には、トナーカートリッジ42Bの外枠63Bの壁面65Bに設けられた爪62Bは、現像ハウジング部41の一端壁面46Bのスロット状小孔64Bと、外枠63Aの一側壁面65Aに設けられたスロット状小孔64B’とを介して嵌合する(即ち、爪62Bは互いに密着状態で重なり合う二枚の壁面を貫通して嵌合する)ことになり(図6(b)参照)、フック形状となった爪62Bの先端部が一端壁面46Bに引掛り、外枠63Bが係止される。
【0062】
よって、外枠63Aが一個目のトナーカートリッジ42Aに付随する状態で挿入され、このトナーカートリッジ42Aの抜脱操作に伴い現像ハウジング部41の一端壁面46Bに係止されることによって留め置かれても、外枠63Aの壁面65Aが、2個目のトナーカートリッジ42Bの挿入操作の妨げになることがない。そして、三個目のトナーカートリッジ42Cは、外枠63を伴わず、トナーカートリッジ本体(二個目のトナーカートリッジ本体と同一形状である)のみが挿入される。
【0063】
もし、現像ハウジング41へ挿入するカートリッジの順番を誤れば、受容部46内でカートリッジが適正に位置決めされないので、適切にトナー補給を行えないといった不都合が生じることになる(一個目のトナーカートリッジ42Aは現像ハウジングに装着された状態で出荷することが可能なので、この装着順序は誤り難い)。
【0064】
しかし、二個目のトナーカートリッジ42Bを装着すべきところで、三個目トナーカートリッジ42Cを装着してしまうと、一個目のトナーカートリッジ42Aに付随して装着され、現像ハウジング41内に留め置かれた外枠63Aの断面形状に対して、三個目のトナーカートリッジ42Cの断面形状が小さ過ぎるため、過剰なガタが発生し、カートリッジ装着順序が誤っていることがこの時点で作業者に認識されることになる。
【0065】
なお、上記説明では一回目に挿入されるトナーカートリッジ42Aに付随する外枠63Aの壁面65Aに設けた爪62Aの配列間隔P1と、二回目に挿入されるトナーカートリッジ42Bに付随する外枠63Bの壁面65Bに設けた爪62Bの配列間隔P2について、それぞれ対をなす爪の水平方向の対向間隔(ピッチ)を異ならせ、この爪対向間隔に合せて現像ハウジングの壁面の小孔64A及び64Bを設けるように対応しているが、配列間隔P1及びP2の大小関係を上記説明における関係と逆の関係とすることによっても対応することができる。
【0066】
また、爪62の対向間隔を異ならせる方法以外に、異なる実施形態として、外枠63Aの壁面65Aにおける爪62Aと、外枠63Bの壁面65Aにおける爪62Bの高さ方向の取付位置を異ならせ、この爪取付位置に合せて現像ハウジングの壁面の小孔64A及び64Bを設けるよう対応することもできる。
【0067】
この場合については、図7および図8を参照すること。図7および図8は、現像ハウジング部41の側方から見た嵌合部の断面図である。例えば、カートリッジ42のフランジ部53の下面を高さ方向の基準とした爪62の高さ方向の取付位置Hに関して、一回目に装着するトナーカートリッジ42Aの外枠63AでH1とし、二回目に装着するトナーカートリッジ42Bの外枠63BでH2とし、H1とH2に対して大小関係を与えるようにすればよい。
【0068】
さらに、また上記説明を総合すれば、壁面65における爪62の配置については、対向間隔(ピッチ)Pと、基準面からの取付高さHとを、同時に異ならせる設定でもよいことは明らかである。
【0069】
〔現像ユニットが交換時期に達するまでの流れ〕
次に、1台の新品現像ユニット4で使用される複数個のトナーカートリッジ42を交換し、この現像ユニット4が交換時期に達するまでの流れを図9に基づいて説明する。図9(a)に1個目のトナーカートリッジ42aを装着する前の現像ハウジング部41を示し、図9(b)に1個目のトナーカートリッジ専用のカバー形状部材63aを有する使用前のトナーカートリッジ42aを示す。
【0070】
図9(c)に2個目のトナーカートリッジ42bを装着する前の現像ハウジング部41を示し、図9(d)に使用済みのトナーカートリッジ42aならびに2個目のトナーカートリッジ専用のカバー形状部材63bを有する使用前のトナーカートリッジ42bを示す。
【0071】
図9(e)に3個目のトナーカートリッジ42cを装着する前の現像ハウジング部41を示し、図9(f)に使用済みのトナーカートリッジ42bならびに使用前の3個目のトナーカートリッジ42cを示す。図9(g)にトナーカートリッジ42cを装着した現像ハウジング部41を示す。
【0072】
ここでは、1台の新品現像ユニット4で使用されるトナーカートリッジ42の個数は3個に設定されており、設定個数のトナーカートリッジ42が使用されると、現像ハウジング部41に設けられた現像器47が寿命に到達し、現像ユニット4は交換時期にあると判断されるとする。この場合、例えば1台の新品現像ハウジング部41と3個の未使用トナーカートリッジ42とが1セットになって出荷される。
【0073】
1個目のトナーカートリッジ42aおよび2個目のトナーカートリッジ42bは未使用時、すなわち現像ハウジング部41に装着する前は、それぞれカバー形状部材63aおよびカバー形状部材63bを有している。一方、最後に現像ハウジング部41に装着する3個目のトナーカートリッジ42cは未使用時でもカバー形状部材63を有していない。
【0074】
ここで、トナーカートリッジ42aに設けられたカバー形状部材63a、トナーカートリッジ42bに設けられたカバー形状部材63b、およびトナーカートリッジ42cにおける、それぞれの上面の幅をW0、W1、W2、それぞれの高さをH0、H1、H2、それぞれの下面の幅をB0、B1、B2とすると、ぞれぞれの断面形状は以下の関係になるように形成されている。
【0075】
W0>W1>W2、H0>H1>H2、B0>B1>B2
すなわち、トナーカートリッジ42aに設けられたカバー形状部材63aの断面形状を最大として、それ以降は順に断面形状は小さくなっている。
【0076】
また、カバー形状部材63aの断面形状は、トナーカートリッジ42を一度も装着していない新品の現像ハウジング部41における受容部46ならびに挿入開口部45の断面形状(以下、単に受容部46の断面形状と記載する)と、ほぼ一致するようにカバー形状部材63aは形成されている。ただし、厳密には、両者の嵌合動作を円滑に行うために、受容部46の断面形状が若干大きく設定され、カバー形状部材63aの断面形状が若干小さく設定されている。
【0077】
したがって、新品の現像ハウジング部41に装着できるのはカバー形状部材63aを有するトナーカートリッジ42aのみとなる。すなわち、他のトナーカートリッジは断面形状が小さ過ぎるので、現像ハウジング部41内で適切な位置決めを行うことができない。これにより、現像ハウジング部に対するトナーカートリッジのガタが過大であると認識され、操作者が誤って正規装着順序でないトナーカートリッジを装着することを防ぐことができる。
【0078】
未使用のトナーカートリッジ42aが現像ハウジング部41へ装着され、所定位置まで押し込まれると、爪62によってカバー形状部材63aが係止される。画像形成動作に伴ってトナーカートリッジ42a内に充填されていたトナーが全て消費されると、例えば画像形成装置14に設けられた表示手段には次の未使用トナーカートリッジ42bへ交換するように表示され、操作者に指示する。
【0079】
トナーカートリッジ42aをトナーカートリッジ42bに交換するためには、まず、使用済みのトナーカートリッジ42aを現像ハウジング部41から抜去する。ここで、カバー形状部材63aは、現像ハウジング部41に係止状態となっているので、現像ハウジング部41に留まる。これにより、受容部46の断面形状は、トナーカートリッジ42aが装着される前の受容部46の断面形状よりも、カバー形状部材63aの肉厚分に相当する分だけ縮小する。
【0080】
次に、2個目のトナーカートリッジ42bを現像ハウジング部41に挿入する。ここで、トナーを収容したトナーカートリッジ42bを蓋うカバー形状部材63bの断面形状と、トナーカートリッジ42aが現像ハウジング部41から除去されて、カバー形状部材63aが現像ハウジング部41に留まった状態の受容部46の断面形状とは、ほぼ一致するように、カバー形状部材63bは形成されている。これにより、トナーカートリッジ42bは現像ハウジング部41に嵌合する。なお、厳密には、両者の嵌合を円滑に行うために、受容部46の断面積が若干大きく設定され、カバー形状部材63bの断面形状は若干小さく設定されることになる。
【0081】
また、使用済みのトナーカートリッジ42aも、この時点で現像ハウジング部41への装着は可能であるが、使用済みトナーカートリッジとして容易に認識され得る。すなわち、使用済みのトナーカートリッジ42aを装着したとしても、例えば画像形成装置14に設けられた表示手段には、エラーメッセージとして出力されるか、またはトナーカートリッジ交換を指示されるためである。
【0082】
一方、未使用の3個目のトナーカートリッジ42cはトナーカートリッジ42bよりも小さい断面形状となっているので、この時点で現像ハウジング部41へ装着することはできない(寸法的には、開口部を通過可能であるが、現像ハウジング部41内でカートリッジの適切な位置決めを行うことができない)。
【0083】
未使用のトナーカートリッジ42bを受容部46の所定位置まで押し込むと、爪62によってカバー形状部材63bが係止され、トナーカートリッジ42bは現像ハウジング部41へ装着される。なお、カバー形状部材63bの爪62は、カバー形状部材63aの爪62の取付間隔(ピッチ)よりも狭められ、取付位置がトナーカートリッジ42bの中央寄りに設定される。カバー形状部材63bの爪62が嵌合する現像ユニットの端部壁面に設けられるスロット状の小穴も、カバー形状部材63bの爪62の取付間隔に合致するように設けられている。
【0084】
画像形成動作に伴ってトナーカートリッジ42b内に充填されていたトナーが全て消費されると、例えば画像形成装置14に設けられた表示手段には次の未使用トナーカートリッジ42cへ交換するように表示され、操作者に指示する。
【0085】
トナーカートリッジ42bをトナーカートリッジ42cに交換するためには、まず、使用済みのトナーカートリッジ42bを現像ハウジング部41から抜去する。ここで、カバー形状部材63bは、現像ハウジング部41に係止状態となっているので、現像ハウジング部41に留まる。これにより、受容部46の断面形状は、トナーカートリッジ42bが装着される前の受容部46の断面形状よりも、カバー形状部材63bの肉厚分に相当する分だけ縮小する。
【0086】
次に、3個目のトナーカートリッジ42cを現像ハウジング部41に挿入する。3個目のトナーカートリッジ42cに関しては、トナーカートリッジ42aおよび42bのようなカバー形状部材63は有していないが、トナーカートリッジ42cの断面形状と、トナーカートリッジ42bが現像ハウジング部41から除去されて、カバー形状部材63bが現像ハウジング部41に留まった状態の受容部46の断面形状とは、ほぼ一致するように、トナーカートリッジ42cは形成されている。
【0087】
これにより、トナーカートリッジ42cは現像ハウジング部41に嵌合する。なお、厳密には、両者の嵌合を円滑に行うために、受容部46の断面積が若干大きく設定され、カバー形状部材63bの断面形状は若干小さく設定されることになる。
【0088】
一方、使用済みのトナーカートリッジ42bも、この時点で現像ハウジング部41への装着は可能であるが、使用済みトナーカートリッジとして容易に認識され得る。すなわち、使用済みのトナーカートリッジ42bを装着したとしても、例えば画像形成装置14に設けられた表示手段には、エラーメッセージとして出力されるか、またはトナーカートリッジ交換を指示されるためである。
【0089】
未使用のトナーカートリッジ42cを受容部46の所定位置まで押し込むと、トナーカートリッジ42bは現像ハウジング部41へ装着される。トナーカートリッジ42cは、現像ハウジング部41に装着するために、トナーカートリッジ42bから、カバー形状部材63bを除去した構成になっている。
【0090】
画像形成動作に伴ってトナーカートリッジ42c内に充填されていたトナーが全て消費されると、例えば画像形成装置14に設けられた表示手段によって、次の未使用現像ユニット4へ交換するように操作者に指示する。
【0091】
以上のような1基の新品現像ハウジング部41、および3個の未使用トナーカートリッジ42を1セットとすれば、3回のトナーカートリッジ42の交換装着が順次行われ、3回目のトナーカートリッジ42を消尽してしまうと、使用中の現像ハウジング部41に設けられた現像器47が寿命に到達したことを操作者は認識でき、現像器47の寿命限度を越えて現像ユニット4を使用することによる不具合発生を防止することができる。
【0092】
〔第1の実施形態〕
トナーホッパー部(図示省略)内には、予めトナーを現像槽内に補給するための新規トナーがトナーカートリッジ42を介して補充されており、このトナーが必要時に現像槽に補給される。トナーの現像槽内への補給は、図示は省略するが、トナー濃度センサが現像槽の底面部適所等に配置されており、該トナー濃度センサがトナー濃度不足を検出した時点で行われる。すなわち、トナー補給ローラ(図示省略)が回転され、トナー補給ローラに吸着・保持されたトナーが、現像槽内に補給される。
【0093】
本実施形態では、画像形成装置14を新たに配置した時、あるいは現像装置を新たに交換した時、または現像装置の現像槽内の現像剤を新規な現像剤に交換した時につき、現像装置による初期の現像において使用する現像剤、例えば2成分系の現像剤においては初期のトナーと、トナーホッパー部内の初期トナーが無くなり、追加補充する時の補充トナーとにおいては、新規トナーによる外添剤の量、もしくは外添剤の材料が異なるものを使用するようにしている。すなわち、例えば、初期トナーと、初期トナーが無くなり新規に補充する補充トナーとでは、外添剤が両者間で異なるようにしている。
【0094】
しかして、画像形成装置14において、現像装置にて感光体ドラム1の静電潜像を初めて現像する時の初期トナーをトナーカートリッジ42を介してトナーホッパー部に充填しておき、該初期トナーにて現像をおこなってゆくと、トナーホッパー部内の初期トナーが徐々に減少していく。そして、トナーホッパー部内のトナーが所定量以下になれば、画像形成装置14側では、新規にトナーを充填するようにユーザ等に報知する。これによりユーザは、新たにトナーをトナーホッパー部に補充する。
【0095】
この時の補充トナーは、初期トナーに添加されている外添剤の量や、材料が異なっている。つまり、トナーには、流動性や帯電性を良好にするために外添剤が添加されている。例えば、トナーホッパー部に補充する前記新規トナーの外添剤の量を、初期トナーの外添剤の量よりも多くしておくことで、画像形成装置14の使用開始時に現像器47へ投入された現像剤がストレスを受けていても、外添剤が十分に添加されるため、流動性や帯電性の低下による画質の劣化を抑制することが可能となる。
【0096】
また、新規トナーと補充トナーの外添剤の材料を異ならせるようにしてもよい。例えば初期トナーの外添剤には外添されない別の材質の異なる外添剤を補充トナーに添加しておくことで、外添剤が十分に添加され、帯電性や流動性の低下を防止でき、これにより、画質の劣化を防止することができる。
【0097】
トナーに外添する外添剤としては、トナーの流動性を良好にし、トナーの凝集等を阻止するものとしてシリカ、酸化チタン、酸化亜鉛等がある。また、帯電性能に影響を及ぼす外添剤としては、イミダゾール誘電体、ハイドロサルタイト類化合物等がある。
【0098】
また、外添剤としては、感光体ドラム1表面の研磨に影響を及ぼす材料として、マグネタイト等がある。このような外添剤をトナーに添加することで、感光体ドラム1の表面にトナーが付着したり、酸化されたりした時の画質劣化、特に画像ボケ等を解消するために、感光体ドラム1の表面を研磨するようにしている。
【0099】
従って、初期トナーの外添剤として、シリカが添加されている時に、そのシリカの量を多くするか、あるいはシリカ以外に酸化亜鉛やハイドロサルタイト類化合物等を合わせて添加するようにすればよい。このような外添剤は、単数又は複数を組み合わせて使用でき、必要に応じてその添加量を設定すればよい。
【0100】
以下に、実施例を通じて、本実施形態による作用・効果をより具体的に説明する。
(実施例1)
現像装置の現像槽に収容される現像剤への外添剤を添加する前のトナーの組成は、結着樹脂であるポリスチレンを90重量部、着色剤であるカーボンブラックを5重量部、帯電制御剤を2重量部、そして粘着防止剤であるポリエチレンワックスを3重量部、とし、これらをミキサーで十分に撹拌混合し、この混合物を加熱下において、スクリュー押し出し機で混練する。この混練物を冷却後に粗粉砕し、粗粉砕物をジェット粉砕機で微粉砕し、その微粉砕物を分級処理して平均粒径約9μm程度の外添前のトナーを得た。
【0101】
トナーを構成する組成物である結着樹脂は、上述のものに限らず、スチレン・ブタジエン共重合体及びスチレン・アクリル共重合体等のスチレン系共重合体、ポリエチレン、ポリエチレン酢酸ビニル共重合体、ポリエチレンビニルアルコール共重合体のようなエチレン系重合体、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、アリルフタレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン酸系樹脂を使用することができる。
【0102】
また、着色剤としては、カーボンブラック以外に、例えばニグロシン染料、アニリンブルー、カルコオイルブルー、クロームイエロー、ウルトラマリンイエロー、メチレンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーン、オクサレート、ランプブラック、ローズベルガル、及びこれらの混合物を使用することができる。
【0103】
さらに、帯電制御剤としては、アミノ化合物、第4級アンモニウム化合物及び有機染料、特に塩基性染料とその塩が知られており、ベンジルジメチル−ヘキサデシルアンモニウムクロライド、デジル−トリメチルアンモニウムクロライド、ニグロシン塩基、ニグロシンヒドロクロライド、サフラニン、及びクリスタルバイオレット等を使用することができる。
【0104】
そして、粘着防止剤としては、ポリエチレンワックス以外に、ポリプロピレンワックス及びパラフィンワックス等を使用することができ、これはトナーの定着装置(定着ローラ)に対する離型性の向上に極めて有効に作用する。一方、上述のように製造したトナーに、以下の表1に示す各種外添剤をミキサーで撹拌混合し、外添処理を行った。なお、外添剤の量は、外添前のトナー100重量部に対する割合を示す。
【0105】
【表1】
【0106】
表1において、外添処理した初期トナーとして、No.1のトナーを使用し、該No.1が消費された後に補充する補充トナーとしては、No.2〜No.6のトナーを使用し、加速試験的にトータルで4万枚ずつの現像を行った。
【0107】
この現像後のトナー画像を用紙に転写し、定着後の画像状態を確認した結果を下記の表2に示した。ここで、比較のために、トナーNo.1のトナーを初期トナーとして、補充トナーを初期トナーと同一のNo.1のトナーを用いた場合の結果を合わせて付記している。
【0108】
【表2】
【0109】
表2において、画像カブリは白紙を白色コピーすることで、コピー前の用紙と、排出された用紙の濃度を白度計で測定し、その測定値の差で評価を行った。つまり、数値が大きくなれば、画像カブリが大きくなる。また、トナー飛散については、現像装置の下部に溜まったトナー量である。さらに、画像ボケについては、ライン画像を形成し、それを目視にて評価した。この時、コピーのために、白色部分及びライン部分を有するテストチャートを容易して画像形成を行った。
【0110】
表2から理解できるように、トナーNo.1に代えて補充トナーとして、No.2〜No.6のトナーを使用した時には、画像のカブリが軽減でき、またトナー飛散等も軽減できた。従って、初期トナー(No.1)と補充トナー(No.2)のように、外添剤の量、特にシリカの量を多くすることで、画像カブリ、画質劣化の生じることのない良好な安定した画質の画像を得られることが判る。
【0111】
また、初期トナー(トナーNo.1)と補充トナー(トナーNo.3〜6)のように、外添剤の材料を変更することによっても、つまり初期トナーの外添剤とは別の外添剤をさらに加えることによっても、量的な調整とほぼ同様の効果が得られた。
【0112】
これに対し、初期トナー(No.1)と補充トナー(No.1)のように、補充トナーを初期トナーの外添剤と全く同一量、及び同一材料を用いると、画像カブリが増し、しかもトナー飛散の量も多くなる。そして、画像ボケが生じ、安定した画質を得られなかった。
【0113】
トナー表面の流動性に影響を及ぼす外添剤の欠落、埋没により流動性が劣化し、特に2成分系の現像剤を継続して使用し、トナー濃度検出用の透磁率センサを用いてトナー濃度制御を行うと、トナー濃度が上昇し、画像カブリやトナー飛散を生じる原因となり、表2に示すような結果となる。
【0114】
これに対して、補充トナーの外添剤としてのシリカの量を初期トナーより多くすることで、流動性低下を補い、結果として表2のトナーNo.2に示すように画像カブリを防止し、画質を安定させることができた。また、外添剤としてシリカ及びマグネタイトを同一量とし、この外添剤の外に酸化チタン、酸化亜鉛等を別に加えたトナーNo.3及び4を補充トナーとした時にも同等の効果を得ることができる。
【0115】
また、トナーの帯電性に影響を及ぼす外添剤として、イミダゾール誘電体やアルカマイザーを別に加えたトナーNo.5や6を補充トナーとして使用した場合には、特に効果的であった。
【0116】
一方、画質を良好に保つために、感光体ドラム1の表面を研磨し、常に良好な状態にすることを目的としてトナーに添加する外添剤として、マグネタイトがよく用いられる。この外添剤の添加により、感光体ドラム1の研磨効果が低下するのを補い、良好な画質状態に保つことができる。
【0117】
特に、感光体ドラム1は、帯電器2や転写チャージャ10等において発生した窒素酸化物が付着し、これを除去するために、マグネタイトが外添剤として用いられている。マグネタイトは感光体ドラム1の研磨効果を維持し、それにより画質の劣化、特に画像ボケ等を阻止し、画像ボケのない良好なる画質状態を維持することができる。特に、感光体ドラム1としては、OPC感光体において効果が顕著になる。
【0118】
以上より、トナーカートリッジ42A〜42Cに充填するトナーNo.の組合わせの一例として、表3のような設定が可能である。
【0119】
【表3】
【0120】
〔第2の実施形態〕
本実施形態では、初期トナーと補充トナーとで異なるものを使用して、定着性を安定させることで画質の劣化を阻止するようにしている。つまり、初期トナーと補充トナーとで定着性に影響を及ぼす材料を異ならせ、良好な画質状態を維持させるようにする。
【0121】
現像剤中のトナーが受けるストレスにより定着性が悪くなり、定着部13の定着ローラ(ヒートローラ等)にトナーが付着し、これが用紙に転写されるといったオフセット現象が生じ、画質を劣化することがある。しかも、定着性が劣化し、定着後の画像が剥離され画像が乱れ、またユーザーの手を汚すこともある。すなわち、現像剤中のトナーは、各種ストレスを与えられ、外添剤の消失や微粉トナーが増加する。これにより、用紙への定着強度や定着オフセットが生じ、用紙表面の画像、つまりトナー像が剥がれ易くなると同時に、オフセット現象により用紙が汚され画質が悪くなる。
【0122】
このような問題を解消するために、本実施形態においては、トナーホッパー部に初期に充填されている初期トナーがなくなり新たに補充する補充トナーによって定着性が良好になり、定着オフセットが生じない特性を有するトナーとする。そのために、補充トナーとしては、ガラス転移点及びトナー溶融粘度を定着強度が向上する方向にシフトさせたものを使用する。これにより、微粉砕されたトナーが現像部へ搬送・供給に寄与された時に、定着性等が悪くなり画質が劣化するのを防止することができる。
【0123】
トナーのガラス転移点を変える方法としては、トナーを構成する結着樹脂等の分子量分布を異ならせる方法がある。例えば、トナーを構成する組成の一つの結着樹脂の分子量を低くすることで、ガラス転移点を下げ、溶融温度が下がるため用紙への定着強度が上がる。従って、結着樹脂の分子量を初期トナーと補充トナーとで異なるものを選定し、これを使用するようにすればよい。
【0124】
また、分子量を異ならせる方法としては、予め分子量の異なるものを選択するだけではなく、トナーを製造する過程においても容易に行える。例えば、トナーを製造する時の混練過程において、その条件を変更すればよく、例えば、温度や押し出し速度等を変えればよい。すなわち、混練温度を下げて材料にストレスをかけた状態で混練することで、分子が切断され、分子量が低い状態に移行する。
【0125】
また、定着部13を構成する定着ローラ等にトナーが付着し、これが用紙に再転写されるといった定着オフセットの現象を押さえるには、粘着防止剤であるワックスの量を変えればよい。すなわち、初期トナーに対して補充トナーのワックス量を多くすれば、リサイクルトナーが微粉トナーとして回収される時にも、定着ローラへのトナーの付着を抑制し、定着オフセットによる画質の劣化を防止できる。
【0126】
以上のように、初期トナーと補充トナーとで、ガラス転移点及びトナー溶融粘度を、定着強度を向上させる方向にシフトさせるようにする。つまり、初期トナーのガラス転移点の温度に比べて補充トナーのガラス転移点の温度を低く設定している。また、分子量を変化させることで、トナー溶融粘度が定着強度を向上させる方向にシフトさせ、定着強度を向上させている。
【0127】
以下に、実施例を通じて、本実施形態による作用・効果をより具体的に説明する。
(実施例2)
使用する現像剤としては、(実施例1)と同様に、2成分系の現像剤を用い、画像形成装置は、電子写真方式によるものを採用した。トナーの組成としては、結着樹脂であるポリスチレンを90重量部、着色剤であるカーボンブラックを5重量部、帯電制御剤を2重量部、そして粘着防止剤であるポリエチレンワックスを3重量部又は5重量部、とし、これをミキサーで十分に撹拌混合し、この混合物を加熱下において、スクリュー押し出し機で混練し、この混練物を冷却後に粗粉砕し、粗粉砕物をジェット粉砕機で微粉砕し、その微粉砕物を分級処理して平均粒径約9μm程度の外添前のトナーを製造した。
【0128】
このようにして得た外添前のトナー100重量部に対して、シリカ0.3重量部、マグネタイト0.2重量部の外添剤をミキサーで撹拌混合し、外添処理を施した。また、使用したトナーの物性及び粘着防止剤であるワックス量は下掲の表4の通りである。この場合、トナーを構成する結着樹脂であるポリエチレンの分子量を種々選択して使用した。
【0129】
ここで、トナーNo.8(A)とトナーNo.9(B)とでは、結着樹脂である分子量分布を異ならせている。つまり、トナーNo.9(B)の分子量の数平均分子量(Mn)を低くし、よってガラス転移点の温度を低く設定するようにした。また、トナーNo.10(C)の結着樹脂の分布量の重量平均分子量(Mw)を多くし、さらにトナーNo.11(D)を構成するワッスク量を、No.10(C)のトナーのワックス量より多くした。
【0130】
【表4】
【0131】
表4において、トナーNo.8(A)を初期トナーとして使用し、該初期トナーがなくなった後に、補充するトナーを、トナーNo.8(A)の同一のトナーを使用した時を比較例とし、その他トナーNo.9(B)〜11(D)のトナーを補充トナーとして使用し、それぞれにおい加速試験的に4万枚の画像形成、特に現像(コピー)を行った結果を下記の表5に示す。
【0132】
【表5】
【0133】
表5におていは、定着ローラの汚れを、白紙を定着ローラに通過させる時の、通過前と通過後の白度計の測定値の差で評価した。この場合、画像形成においては、白色部と文字やその他の画像によるテストチャートを用いて画像形成を行った。ここで、数値が大きいほど定着ローラの汚れが甚だしいことが判る。
【0134】
表5に示す結果から、定着ローラは、トナーNo.Aのトナーを初期トナーとし、かつ、該初期トナーがなくなった後の補充トナーとした時には、甚だしく汚れることとなった。この点、初期トナーと補充トナーがそれぞれ異なる場合(トナーNo.B〜D)には、定着ローラの汚れは少なくなり、トナーNo.Dに示すように、ワックス量を多くしたものを補充トナーとして利用することで、定着ローラの汚れを顕著に軽減できることが判った。
【0135】
また、定着性能を確認した結果につき、特に初期トナーをトナーNo.A(REF)とし、その後に補充する補充トナーを、トナーNo.A(REF)とした比較例の場合(一点鎖線で示す)と、補充トナーとしてトナーNo.9(B)を使用した場合(実線で示す)と、トナーNo.10(C)のトナーを使用した場合(点線で示す)と、を図10に示す。
【0136】
この図10において、定着強度を確認するために、中間調の画像を形成した部分を、消しゴムで擦った後の濃度と、擦る前の濃度との比で評価した。この時の濃度は、マクベス濃度計で測定した。同図において、縦座標における数値が高いほど、消しゴムで擦った前後での濃度(ID)差がなく、定着強度が良好であることを示す。
【0137】
同図から判るように、初期トナーと補充トナーの結着樹脂の分子量が異なるようにして定着強度を上げる方向に設定しているため、定着不良等による画質低下も合わせて解消された。すなわち、初期トナーと補充トナーとを異ならせることで定着ローラの汚れも軽減でき、定着オフセットによる画質の低下を防止することができる。この時、初期トナーと補充トナーのワックス量を異ならせるようにし、かつ、補充トナーの方のワックス量を多くすることで、画質の低下を免れることができる。
【0138】
ここで、初期の状態から表4に示したトナーNo.B,C,D等のトナーを使用すれば、初期の状態での定着等において問題が生じる。つまり、初期においては却って定着ローラに初期のストレスを受けていないトナーが付着し、オフセット現象や、定着ローラを汚すことにもなる。
【0139】
そのため、表5に示したように初期トナーと補充トナーとを区分して使用することによって、同表及び図10で確認できるような良好な結果を得ることができる。以上から、トナーカートリッジ42A〜42Cに充填するトナーNo.の組合わせの好ましい一例として次の表6に示すような設定が可能となる。
【0140】
【表6】
【0141】
なお、本発明は、画像形成装置を、図1に示す構成に限定するものではなく、トナー等の消耗品が充填された交換可能なトナーカートリッジ等の筐体状部材と、前記筐体状部材を着脱可能に装着するための受容部と、を有して、少なくとも前記筐体状部材よりも長い耐用期間または稼動期間を設定された装置ユニットを備える画像形成装置であれば、その構成や形式の如何を問わず、本発明を適用することができる。
【0142】
また、本実施形態では、現像ユニットを装置ユニットとして説明しているが、本発明は、これに限定されるものではなく、少なくとも、消耗品が充填された交換可能な筐体状部材と、前記筐体状部材を着脱可能に装着するための受容部と、を有し、かつ、前記筐体状部材よりも長い耐用期間または稼動期間を設定された装置ユニットであれば、その機能や目的、構成、形式等の如何を問わず、本発明を適用することができる。
【0143】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、以下の効果を奏する。
【0144】
(1)装置ユニットの受容部に着脱自在に装着されている筐体状部材が取り外される度毎に、前記受容部には、前記筐体状部材に充填された消耗品とは特性の異なる消耗品が充填された筐体状部材が装着されるので、一基の装置ユニットと複数個の筐体状部材を1セットとして取り扱うことができる。
【0145】
従って、予め製造段階において、使用段階を経て進行する筐体状部材の性能の低下の程度に応じて、逐次、これに適合する特性の異なる消耗品が充填された筐体状部材を段階的に取り揃えて用意しておき、装置ユニットとセットとしてユーザーに提供することで、ユーザー側にて、筐体状部材の交換が必要になった時点で、適合する筐体状部材と適宜取り換えることができるため、装置ユニットの性能を所定の水準に維持することができる。
【0146】
その取り換え操作は、受容部への筐体状部材の着脱交換作業のみであるから、特別の操作や熟練を要することもなく、ユーザーサイドで、メンテナンスを容易におこなうことができるため、装置ユニットを備えた画像形成装置にデッドタイムを発生させることなく、装着の高い稼働率を維持することができる。
【0147】
(2)現像ユニットの受容部に着脱自在に装着されているトナーカートリッジが取り外される度毎に、前記受容部には、前記現像ユニット内で保有する現像剤の性能低下に適合する特性の異なるトナーが充填されたトナーカートリッジが装着されるので、一基の現像ユニットと複数個のトナーカートリッジを1セットとして取り扱うことができる。
【0148】
従って、予め製造段階において、使用段階を経て進行する現像剤の性能の低下の程度に応じて、逐次、これに適合する特性のトナーが充填された複数のトナーカートリッジを段階的に取り揃えて用意しておき、現像ユニットとセットとしてユーザーに提供することで、ユーザー側にて、トナーカートリッジの交換が必要になった時点で、適合するトナー特性を内蔵したトナーカートリッジと適宜取り換えることにより、現像ユニットの性能を所定の水準に維持することができる。
【0149】
その取り換え操作は、受容部へのトナーカートリッジの着脱交換作業のみであるから、特別の操作や熟練を要することもなく、ユーザーサイドで、メンテナンスを容易におこなうことができるため、現像ユニットを備えた画像形成装置にデッドタイムを発生させることなく、装着の高い稼働率を維持することができる。
【0150】
現像剤、特にトナーにおいては、組成そのものを変えることなく、流動性、帯電性等の特性を、所定状態に保つための外添剤の量や種類を変更する等により対処することができ、現像剤のコストアップにはつながらずに、耐久使用でも画質状態を使用初期の状態と同程度に維持することができる。
【0151】
(3)現像ユニットの受容部に装着されているトナーカートリッジが取り外される度毎に、前記受容部の形状が更新されるとともに、前記受容部には、特性の異なるトナーが充填されたトナーカートリッジが装着されるので、一基の現像ユニットと複数個のトナーカートリッジを1セットとして取り扱うことができる。従って、予め製造段階において、使用段階を経て進行する現像剤の性能の低下の程度に応じて、逐次、取り換えの度毎に、段階的に更新される受容部に適合する形状を具備し、かつ、特性の異なるトナーが充填された複数のトナーカートリッジを取り揃えて用意し、これを現像ユニットとセットとしてユーザーに提供することで、ユーザー側では、トナーカートリッジの交換が必要になった時点で、装着されているトナーカートリッジを取り外して、更新された受容部に適合する形状を具備したトナーカートリッジと適宜取り換えることにより、現像ユニットの性能を所定の水準に維持することができる。
【0152】
その取り換え操作は、受容部へのトナーカートリッジの着脱交換作業のみであるから、特別の操作や熟練を要することもなく、ユーザーサイドで、メンテナンスを容易におこなうことができるため、現像ユニットにデッドタイムを発生させることなく、高い稼働率を維持することができる。
【0153】
現像剤、特にトナーにおいては、組成そのものを変えることなく、流動性、帯電性等の特性を、所定状態に保つための外添剤の量や種類を変更する等することで対処することができ、現像剤のコストアップにはつながらずに、耐久使用でも画質状態を使用初期の状態と同程度に維持することができる。
【0154】
(4)受容部が、トナーカートリッジを交換される毎に縮小されるので、先に装着されるトナーカートリッジを、後から装着されるトナーカートリッジより大きく形成することで、所定の使用順序に基づいて未使用トナーカートリッジを間違いなく装着できる。
【0155】
(5)現像ユニットより使用済トナーカートリッジを取り外す際に、前記第1の部材が使用済トナーカートリッジより分離されて現像ユニット側へ残留し、前記受容部の形状、あるいは、前記受容部および該受容部に未使用トナーカートリッジを挿入するための挿入開口部の断面形状が更新され、これらの形状に嵌合可能な未使用トナーカートリッジのみが装着されるので、簡易な構成によって、所定の使用順序に基づいて未使用トナーカートリッジを間違いなく装着できる。
【0156】
(6)第1の部材は現像ユニット側へ係止され、現像ユニットより使用済トナーカートリッジを取り外す際に、第1の部材は使用済トナーカートリッジより分離され、現像ユニット側に残留するので、簡易な構成によって、所定の使用順序に基づいて未使用トナーカートリッジを間違いなく装着できる。
【0157】
(7)現像ユニットから使用済トナーカートリッジが取り外される度毎に、前記受容部の形状あるいは、受容部および挿入開口部の断面形状が更新され、これらの形状に嵌合可能な未使用トナーカートリッジを装着させるようにした簡易な構成により、確実に所定の使用順序に基づいて未使用トナーカートリッジを間違いなく装着できる。
【0158】
また、例えば、各々が異なる形状を有した複数個のトナーカートリッジを交換した時点で1基の現像ユニットが耐用寿命に到達すると設定することで、使用限度を越えた現像ユニットの誤使用を確実に防止できる。さらに、トナーカートリッジの挿入順序を誤ることによって現像ユニットの残寿命を間違って認識してしまうようなトラブルの発生を未然に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態にかかる画像形成装置の構成説明図である。
【図2】同装置ユニットとしての現像ユニットの分解斜視図である。
【図3】同トナーカートリッジの斜視図と断面図である。
【図4】同第1の部材と一体のトナーカートリッジの斜視図と要部断面図である。
【図5】同第1の部材にトナーカートリッジを組み合わせる工程の説明図である。
【図6】同トナーカートリッジ挿入時の説明図である。
【図7】同異なるトナーカートリッジの要部断面図である。
【図8】同トナーカートリッジ挿入時の説明図である。
【図9】同現像ユニットの交換時期に達するまでの流れの説明図である。
【図10】同実施例における定着強度を比較例と比較して示す説明図である。
【符号の説明】
4−装置ユニット,現像ユニット
42−筐体状部材,トナーカートリッジ
46−受容部
61−第1の部材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention includes a replaceable consumable part and a receiving part for mounting the consumable part, and includes at least a functional part that can be used for a longer period of time than the consumable part.Loading and unloading structure of a plurality of toner cartridgesThe present invention relates to a developing unit and an image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
An image forming apparatus using an electrophotographic system develops an electrostatic latent image formed on a surface of a photoreceptor to form a toner image, and transfers the toner image to a recording medium to form an image (apparatus unit). ). The developing unit includes a developing housing part (functional part) having a developing device including a sponge roller, a stirring roller, a developing roller, and the like, and a toner cartridge (consumable part).
[0003]
As the image formation is repeated, the toner in the toner cartridge is consumed. When a certain period of time is reached, the toner cartridge must be replaced and new toner must be replenished. However, the life of the developing housing portion having the developing device is exhausted. Until used continuously. That is, a mechanism is used in which a plurality of toner cartridges are exchanged for one (one) development unit.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when a plurality of toner cartridges and a developing unit are used in combination, the toner cartridge is appropriately replaced when the toner filled in the cartridge is exhausted as the image forming operation progresses. Thus, it is replaced with an unused toner cartridge.
[0005]
On the other hand, the developer filled in the developing unit is subjected to mechanical stress (mixing and stirring between the developer and the toner) that occurs due to frictional charging of the developer and the toner in the developing unit due to long-term use. (Contact, collision, sliding, friction) between the developing container wall surface, the stirring member or the carriers.
[0006]
As for the toner in the developer, the external additive on the toner surface is peeled, detached, or buried, and the external additive on the toner surface is substantially lost, and the fluidity is deteriorated, the charging performance is deteriorated, etc. And the image quality gradually deteriorates as the number of image formations or the number of developments increases.
[0007]
Accordingly, a plurality of toner cartridges filled with toner having different characteristics to be newly supplied to one (one) development unit in accordance with changes in developer characteristics accompanying the progress of image formation during the service life. When the user replaces the toner cartridge, the toner cartridge filled with the toner having characteristics suitable for changing the characteristics of the developer is appropriately selected, and the characteristics of the developer are selected. If it is possible to apply a usage pattern such as replacement to compensate for the deterioration, the above-described problem of image quality deterioration should be avoided.
[0008]
However, even if the order of use of the toner cartridges is defined by means such as number display or color marking, the shapes of the plurality of toner cartridges are all very similar, and the user himself / herself selects an appropriate toner cartridge. This imposes a burden of managing the order of use and is not practically applicable.
[0009]
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an apparatus unit, a developing unit, and an image forming apparatus capable of maintaining the initial performance even during long-term use by simple maintenance on the user side. For the purpose.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, means for solving the above-described problems are configured as follows.
[0011]
A plurality of toner cartridges of the present inventionLoading and unloading structureIs,In the receiving space formed in the development unitA loading / unloading structure for loading / unloading a plurality of toner cartridges in a predetermined order,A first toner cartridge and a second toner cartridge are provided. A first locking hole and a second locking hole are provided on the back side surface of the receiving space in the loading direction. The first toner cartridge has a first main body portion filled with the first toner, and a first housing formed so as to be able to be inserted into the receiving space. The first main body is provided with a first handle on a first surface that intersects the loading direction on the near side of the loading direction. The first housing is detachably attached to the first main body, and is engaged with the first locking hole on the second surface intersecting the loading direction on the far side in the loading direction of the first main body. A stopper and a second through hole formed at a position facing the second locking hole are provided. The second toner cartridge has a second handle provided on a surface corresponding to the first surface, a second main body portion filled with the second toner, and a second housing formed to be inserted into the first housing. And having a body. The second housing is provided with a second locking portion that penetrates the second through hole in a surface corresponding to the second surface and engages with the second locking hole.The first toner cartridge is loaded into and removed from the receiving space, and then the second toner cartridge is loaded.
[0012]
This configurationThen, when the first toner cartridge is loaded in the receiving space formed in the developing unit, the first housing is engaged with the receiving space. When the first toner cartridge is pulled out from the receiving space, the first housing is detached from the main body because the first locking portion of the first housing is engaged with the first locking hole. Further, the second toner cartridge is loaded in the receiving space with which the first housing is engaged. Therefore, the first toner cartridge and the second toner cartridge can be sequentially loaded into the receiving space of the developing unit.
[0015]
In this configuration, a third toner cartridge may be further provided. The third toner cartridge is formed to be insertable into the second housing and has a third main body portion filled with the third toner.Alternatively, the third toner cartridge may be loaded after the second toner cartridge is inserted into and removed from the receiving space.For this reason, the second toner cartridge can be pulled out of the receiving space, and the third toner cartridge can be loaded into the receiving space.
[0020]
Further, the second toner may contain more external additives than the first toner. For this reason, it is possible to suppress the deterioration of the toner performance of the developing unit, which has been deteriorated by repeated development processing, by the external additive contained in the second toner.
[0025]
The first toner may contain a first external additive containing silica and magnetite. The second toner may contain a second external additive that further contains any one of titanium oxide, zinc oxide, imidazole, alkamidizer, and a hydrosartite compound. Thereby, it is possible to prevent the chargeability and fluidity of the toner stored in the developing unit from being lowered.
[0027]
The developing unit of the present invention can be loaded with a plurality of toner cartridges in a predetermined order and may include a housing portion. The housing part is a developing device for stirring the toner, according to any one of the above inventionsMultiple toner cartridge loading / unloading structureYou may have. When the first toner cartridge loaded in the receiving space is pulled out of the receiving space, the first housing is locked in the receiving space, and when the second toner cartridge is further loaded in the receiving space, the first housing locked in the receiving space. A second housing is inserted into the body. For this reason, in the developing unit, the same effect as that of the plurality of toner cartridges according to any of the above inventions can be obtained.
[0029]
The image forming apparatus according to the present invention may include a paper feeding unit that feeds the recording paper, and an image forming unit that includes the developing unit according to the invention and performs image forming processing on the recording paper. Therefore, in the image forming apparatus, it is possible to obtain the same effect as the developing unit according to the above invention.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an apparatus unit according to an embodiment of the present invention and an image forming apparatus including the apparatus unit will be described in detail with reference to the drawings.
[0035]
[Description of operation of image forming apparatus to which apparatus unit is applied]
FIG. 1 shows a configuration of an electrophotographic
[0036]
Specifically, the outer peripheral surface of the
[0037]
On the other hand, the recording paper (recording medium) stored in the
[0038]
The toner image on the peripheral surface of the
[0039]
[Developing unit as device unit]
Next, the developing
[0040]
The developing
[0041]
The developing
[0042]
The receiving
[0043]
The toner supplied from the
[0044]
[Toner cartridge as a housing-like member that can be attached to the device unit]
Next, the
[0045]
The
[0046]
After the
[0047]
The
[0048]
On the other hand, a cover-shaped
[0049]
On the other hand, the cover-shaped
[0050]
A
[0051]
The
[0052]
On the other hand, the
[0053]
As shown in FIG. 4C, in the
[0054]
Here, the total number of
[0055]
The
[0056]
In the above description, the
[0057]
That is, FIGS. 5A and 5B show a process in which the
[0058]
FIGS. 6A and 6B show how the
[0059]
Of these two pairs of slot-like
[0060]
The
[0061]
Therefore, when the
[0062]
Therefore, even if the
[0063]
If the order of the cartridges to be inserted into the developing
[0064]
However, when the
[0065]
In the above description, the arrangement interval P1 of the
[0066]
Further, in addition to the method of changing the facing interval of the
[0067]
See FIGS. 7 and 8 for this case. 7 and 8 are cross-sectional views of the fitting portion viewed from the side of the developing
[0068]
Furthermore, when the above description is combined, it is clear that the arrangement of the
[0069]
[Flow until development unit reaches replacement time]
Next, the flow until the plurality of
[0070]
FIG. 9C shows the developing
[0071]
FIG. 9E shows the developing
[0072]
Here, the number of
[0073]
The
[0074]
Here, the widths of the upper surfaces of the cover-shaped
[0075]
W0> W1> W2, H0> H1> H2, B0> B1> B2
That is, the cross-sectional shape of the cover-shaped
[0076]
Further, the cross-sectional shape of the cover-shaped
[0077]
Accordingly, only the
[0078]
When the
[0079]
In order to replace the
[0080]
Next, the
[0081]
The used
[0082]
On the other hand, since the unused
[0083]
When the
[0084]
When all of the toner filled in the
[0085]
In order to replace the
[0086]
Next, the
[0087]
As a result, the
[0088]
On the other hand, the used
[0089]
When the
[0090]
When all of the toner filled in the
[0091]
If one new developing
[0092]
[First Embodiment]
In the toner hopper (not shown), new toner for replenishing toner in the developing tank is replenished in advance via the
[0093]
In the present embodiment, when the
[0094]
Thus, in the
[0095]
The replenishment toner at this time differs in the amount and material of the external additive added to the initial toner. That is, an external additive is added to the toner in order to improve fluidity and chargeability. For example, if the amount of the external additive of the new toner to be replenished to the toner hopper is made larger than the amount of the external additive of the initial toner, the toner is introduced into the developing
[0096]
Further, the materials of the external additive for the new toner and the replenishing toner may be different. For example, by adding an external additive of a different material that is not externally added to the external toner to the replenishing toner, the external additive can be sufficiently added to prevent deterioration of chargeability and fluidity. Thereby, it is possible to prevent the deterioration of the image quality.
[0097]
Examples of the external additive externally added to the toner include silica, titanium oxide, zinc oxide and the like that improve the fluidity of the toner and prevent toner aggregation. Examples of the external additive that affects the charging performance include imidazole dielectrics and hydrosartite compounds.
[0098]
Examples of the external additive include magnetite as a material that affects the polishing of the surface of the
[0099]
Accordingly, when silica is added as an external additive for the initial toner, the amount of silica may be increased, or zinc oxide or hydrosulitic compounds may be added in addition to silica. . Such external additives may be used singly or in combination, and the addition amount may be set as necessary.
[0100]
Hereinafter, the operations and effects of the present embodiment will be described more specifically through examples.
Example 1
The composition of the toner before adding the external additive to the developer contained in the developing tank of the developing device is 90 parts by weight of polystyrene as the binder resin, 5 parts by weight of carbon black as the colorant, and charge control. 2 parts by weight of the agent and 3 parts by weight of polyethylene wax as an anti-blocking agent are mixed thoroughly with a mixer, and the mixture is kneaded with a screw extruder under heating. The kneaded product was coarsely pulverized after cooling, the coarsely pulverized product was finely pulverized with a jet pulverizer, and the finely pulverized product was classified to obtain a toner before external addition having an average particle size of about 9 μm.
[0101]
The binder resin that is a composition constituting the toner is not limited to the above-mentioned ones, but styrene copolymers such as styrene / butadiene copolymer and styrene / acrylic copolymer, polyethylene, polyethylene vinyl acetate copolymer, An ethylene polymer such as a polyethylene vinyl alcohol copolymer, a phenol resin, an epoxy resin, an allyl phthalate resin, a polyamide resin, a polyester resin, and a maleic acid resin can be used.
[0102]
In addition to carbon black, as a colorant, for example, nigrosine dye, aniline blue, calco oil blue, chrome yellow, ultramarine yellow, methylene blue, dupont oil red, quinoline yellow, methylene blue chloride, phthalocyanine blue, malachite green, oxalate, Lamp black, rose belgar, and mixtures thereof can be used.
[0103]
Further, as the charge control agent, amino compounds, quaternary ammonium compounds and organic dyes, particularly basic dyes and salts thereof are known, such as benzyldimethyl-hexadecyl ammonium chloride, decyl-trimethyl ammonium chloride, nigrosine base Nigrosine hydrochloride, safranin, crystal violet, and the like can be used.
[0104]
In addition to polyethylene wax, polypropylene wax, paraffin wax, and the like can be used as the anti-adhesive agent, which works extremely effectively for improving the releasability of the toner from the fixing device (fixing roller). On the other hand, various external additives shown in Table 1 below were agitated and mixed in the toner manufactured as described above with a mixer, and external addition processing was performed. The amount of the external additive indicates a ratio with respect to 100 parts by weight of the toner before the external addition.
[0105]
[Table 1]
[0106]
In Table 1, as an initial toner subjected to external addition processing, No. No. 1 toner is used. No. 1 is a replenishing toner that is replenished after consumption of No. 1. 2-No. A total of 40,000 sheets were developed in an accelerated test using 6 toners.
[0107]
The developed toner image was transferred to a sheet of paper, and the result of confirming the image state after fixing was shown in Table 2 below. Here, for comparison, the toner No. No. 1 is the initial toner, and the replenishment toner is the same No. as the initial toner. The results for the case of using 1 toner are also shown.
[0108]
[Table 2]
[0109]
In Table 2, the image fog was measured by measuring the density of a sheet before copying and the discharged sheet with a whiteness meter by copying a white sheet in white, and evaluating the difference between the measured values. That is, as the numerical value increases, the image fog increases. The toner scattering is the amount of toner accumulated in the lower part of the developing device. Further, regarding the image blur, a line image was formed and visually evaluated. At this time, for copying, a test chart having a white portion and a line portion was easily formed to form an image.
[0110]
As can be understood from Table 2, the toner No. As a replenishing toner instead of No. 1, 2-No. When toner No. 6 was used, image fogging could be reduced and toner scattering could be reduced. Therefore, as in the case of the initial toner (No. 1) and the replenishing toner (No. 2), by increasing the amount of the external additive, particularly the amount of silica, it is possible to achieve good stability without causing image fog and image quality deterioration. It can be seen that an image of the same quality can be obtained.
[0111]
Further, by changing the material of the external additive such as the initial toner (toner No. 1) and the replenishing toner (toner No. 3 to 6), that is, the external additive different from the external additive of the initial toner is used. The effect similar to that of quantitative adjustment was also obtained by further adding the agent.
[0112]
On the other hand, if the same amount and the same material as the external additive of the initial toner are used as in the case of the initial toner (No. 1) and the replenishment toner (No. 1), the image fog increases. The amount of toner scattering also increases. Then, image blur occurs and stable image quality cannot be obtained.
[0113]
Fluidity deteriorates due to missing or buried external additives that affect the fluidity of the toner surface. In particular, the two-component developer is used continuously, and the toner concentration is measured using a magnetic permeability sensor for toner concentration detection. When the control is performed, the toner density increases, causing image fogging and toner scattering, and the results shown in Table 2 are obtained.
[0114]
On the other hand, the amount of silica as the external additive of the replenishing toner is made larger than that of the initial toner to compensate for the decrease in fluidity. As shown in FIG. 2, image fogging was prevented and the image quality was stabilized. In addition, toner No. 1 was prepared by using the same amount of silica and magnetite as external additives, and separately adding titanium oxide, zinc oxide or the like to the external additives. The same effect can be obtained when 3 and 4 are used as replenishing toners.
[0115]
In addition, as an external additive that affects the chargeability of the toner, Toner No. containing imidazole dielectric and alkamizer separately added. This was particularly effective when 5 or 6 was used as a replenishing toner.
[0116]
On the other hand, in order to maintain good image quality, magnetite is often used as an external additive to be added to the toner for the purpose of polishing the surface of the
[0117]
In particular, on the
[0118]
As described above, the toner No. to be filled in the
[0119]
[Table 3]
[0120]
[Second Embodiment]
In the present embodiment, the initial toner and the replenishment toner are different from each other, and the fixing property is stabilized to prevent the deterioration of the image quality. That is, the material that affects the fixing property is made different between the initial toner and the replenishing toner so as to maintain a good image quality state.
[0121]
Fixing properties deteriorate due to stress received by the toner in the developer, and an offset phenomenon occurs in which the toner adheres to the fixing roller (heat roller or the like) of the fixing
[0122]
In order to solve such a problem, in the present embodiment, the initial toner filled in the toner hopper portion is eliminated, and the replenishment toner newly replenished improves the fixability and does not cause a fixing offset. A toner having Therefore, as the replenishing toner, a toner in which the glass transition point and the toner melt viscosity are shifted in the direction of improving the fixing strength is used. Thereby, when finely pulverized toner is contributed to conveyance and supply to the developing unit, it is possible to prevent deterioration of image quality due to poor fixability and the like.
[0123]
As a method of changing the glass transition point of the toner, there is a method of changing the molecular weight distribution of the binder resin or the like constituting the toner. For example, by lowering the molecular weight of one binder resin having a composition constituting the toner, the glass transition point is lowered and the melting temperature is lowered, so that the fixing strength to the paper is increased. Therefore, it is only necessary to select a binder resin having a different molecular weight between the initial toner and the replenishing toner and use it.
[0124]
In addition, as a method of changing the molecular weight, not only those having different molecular weights are selected in advance, but also easily in the process of producing the toner. For example, in the kneading process when the toner is manufactured, the conditions may be changed. For example, the temperature, the extrusion speed, etc. may be changed. That is, by kneading in a state where stress is applied to the material by lowering the kneading temperature, the molecules are cut and the molecular weight shifts to a low state.
[0125]
Further, in order to suppress the phenomenon of fixing offset such that the toner adheres to the fixing roller or the like constituting the fixing
[0126]
As described above, the glass transition point and the toner melt viscosity are shifted in the direction of improving the fixing strength between the initial toner and the replenishing toner. That is, the glass transition temperature of the replenishing toner is set lower than the glass transition temperature of the initial toner. Also, by changing the molecular weight, the toner melt viscosity is shifted in the direction of improving the fixing strength, and the fixing strength is improved.
[0127]
Hereinafter, the operations and effects of the present embodiment will be described more specifically through examples.
(Example 2)
As the developer to be used, a two-component developer was used as in (Example 1), and an electrophotographic system was used as the image forming apparatus. The toner composition is 90 parts by weight of polystyrene as a binder resin, 5 parts by weight of carbon black as a colorant, 2 parts by weight of a charge control agent, and 3 parts by weight of polyethylene wax as an anti-adhesive agent. The mixture was sufficiently stirred and mixed with a mixer, and the mixture was kneaded with a screw extruder under heating. Then, the finely pulverized product was classified to produce a toner before external addition having an average particle size of about 9 μm.
[0128]
The external additive of 0.3 parts by weight of silica and 0.2 parts by weight of magnetite was stirred and mixed with a mixer with respect to 100 parts by weight of the toner before external addition thus obtained, and subjected to external addition treatment. Further, the physical properties of the toner used and the amount of wax as an anti-adhesive agent are shown in Table 4 below. In this case, various molecular weights of polyethylene as a binder resin constituting the toner were selected and used.
[0129]
Here, toner No. 8 (A) and toner no. 9 (B) has a different molecular weight distribution which is a binder resin. That is, the toner No. The number average molecular weight (Mn) of the molecular weight of 9 (B) was lowered, and thus the temperature of the glass transition point was set low. In addition, toner No. The weight average molecular weight (Mw) of the distribution amount of the binder resin 10 (C) is increased, and toner No. 11 (D), the amount of washes constituting No. 11 (D). More than the wax amount of the toner of 10 (C).
[0130]
[Table 4]
[0131]
In Table 4, the toner No. 8 (A) is used as the initial toner, and after the initial toner runs out, the toner to be replenished is toner No. The same toner of No. 8 (A) was used as a comparative example. Table 5 below shows the results of performing 40,000 image formation, particularly development (copying) in an accelerated test using the toners 9 (B) to 11 (D) as replenishing toners.
[0132]
[Table 5]
[0133]
In Table 5, the fouling of the fixing roller was evaluated by the difference between the measured values of the whiteness meter before and after passing the white paper through the fixing roller. In this case, in the image formation, the image formation was performed using a white portion and a test chart with characters and other images. Here, it can be seen that the larger the numerical value, the more dirty the fixing roller.
[0134]
From the results shown in Table 5, the fixing roller has toner No. When the toner A was used as the initial toner and the replenished toner after the initial toner was used up, the toner became extremely dirty. In this regard, when the initial toner and the replenishment toner are different from each other (toner Nos. B to D), the fouling of the fixing roller is reduced. As shown in D, it has been found that using a toner with a large amount of wax as a replenishing toner can significantly reduce the fouling of the fixing roller.
[0135]
Further, as a result of confirming the fixing performance, in particular, the initial toner is the toner No. The replenishing toner to be replenished thereafter is designated as toner No. A (REF). In the case of the comparative example indicated by A (REF) (indicated by the alternate long and short dash line), toner no. No. 9 (B) is used (indicated by a solid line), and toner No. FIG. 10 shows the case where the toner of 10 (C) is used (indicated by a dotted line).
[0136]
In FIG. 10, in order to confirm the fixing strength, the portion where the halftone image was formed was evaluated by the ratio between the density after rubbing with an eraser and the density before rubbing. The concentration at this time was measured with a Macbeth densitometer. In the figure, the higher the numerical value on the ordinate, the better the fixing strength, with no difference in density (ID) before and after rubbing with an eraser.
[0137]
As can be seen from the figure, since the fixing strength is set so that the molecular weights of the binder resin of the initial toner and the replenishment toner are different, the deterioration of image quality due to fixing failure or the like is also eliminated. That is, by making the initial toner different from the replenishing toner, the fouling of the fixing roller can be reduced, and the deterioration of the image quality due to the fixing offset can be prevented. At this time, it is possible to avoid deterioration of image quality by making the wax amount of the initial toner and the replenishment toner different and increasing the amount of wax of the replenishment toner.
[0138]
Here, the toner No. shown in Table 4 from the initial state. If toners such as B, C, and D are used, problems arise in fixing in the initial state. That is, in the initial stage, toner that has not been subjected to the initial stress adheres to the fixing roller, thereby causing an offset phenomenon and fouling of the fixing roller.
[0139]
Therefore, by using the initial toner and the replenishing toner separately as shown in Table 5, it is possible to obtain a good result that can be confirmed in the same table and FIG. From the above, the toner Nos. To be filled in the
[0140]
[Table 6]
[0141]
The present invention does not limit the image forming apparatus to the configuration shown in FIG. 1, but a case-like member such as a replaceable toner cartridge filled with consumables such as toner, and the case-like member. If the image forming apparatus has a receiving unit for detachably mounting the image forming apparatus, and includes an apparatus unit in which a lifetime or operating period longer than that of the housing-like member is set, the configuration and type of the image forming apparatus The present invention can be applied regardless of the case.
[0142]
In the present embodiment, the developing unit is described as an apparatus unit. However, the present invention is not limited to this, and at least the replaceable casing-shaped member filled with consumables, If it is a device unit having a receiving part for detachably mounting the housing-like member, and having a longer service life or operation period than the housing-like member, its function and purpose, The present invention can be applied regardless of the configuration, form, and the like.
[0143]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the present invention has the following effects.
[0144]
(1) Each time the housing-like member that is detachably attached to the receiving portion of the apparatus unit is removed, the receiving portion has a consumable characteristic different from that of the consumables filled in the housing-like member. Since the case-like member filled with the product is mounted, one device unit and a plurality of case-like members can be handled as one set.
[0145]
Therefore, in the manufacturing stage, the casing-like member filled with consumables having different characteristics conforming to the grade of the deterioration of the performance of the casing-like member that progresses through the use stage in advance is stepwise. Prepared and provided to the user as a set together with the device unit, so that when the user needs to replace the housing-like member, it can be replaced with a suitable housing-like member as appropriate. Therefore, the performance of the device unit can be maintained at a predetermined level.
[0146]
Since the replacement operation is only the attachment / detachment / replacement operation of the housing-like member to the receiving portion, no special operation or skill is required, and maintenance can be easily performed on the user side. A high operating rate of mounting can be maintained without causing dead time in the provided image forming apparatus.
[0147]
(2) Each time the toner cartridge detachably attached to the receiving portion of the developing unit is removed, the receiving portion has a toner having different characteristics suitable for performance deterioration of the developer held in the developing unit. Since the toner cartridge filled with is mounted, one developing unit and a plurality of toner cartridges can be handled as one set.
[0148]
Therefore, in the manufacturing stage, depending on the degree of deterioration in the developer performance that progresses through the use stage, a plurality of toner cartridges filled with toners having characteristics suitable for this are prepared in stages. By providing it to the user as a set together with the developing unit, when the user needs to replace the toner cartridge, it is possible to replace the developing unit with a toner cartridge that incorporates suitable toner characteristics. The performance can be maintained at a predetermined level.
[0149]
Since the replacement operation is only an operation for attaching and detaching the toner cartridge to the receiving portion, a special operation and skill are not required, and maintenance can be easily performed on the user side. A high operating rate of mounting can be maintained without causing dead time in the image forming apparatus.
[0150]
Developers, especially toners, can be dealt with by changing the amount and type of external additives to maintain the fluidity, chargeability and other characteristics without changing the composition itself. Without increasing the cost of the agent, the image quality state can be maintained at the same level as the initial use state even in durable use.
[0151]
(3) Each time the toner cartridge attached to the receiving portion of the developing unit is removed, the shape of the receiving portion is updated, and a toner cartridge filled with toner having different characteristics is stored in the receiving portion. Since it is mounted, one developing unit and a plurality of toner cartridges can be handled as one set. Therefore, in the manufacturing stage, it has a shape that conforms to the receiving portion that is updated step by step in accordance with the degree of deterioration in the performance of the developer that progresses through the use stage. By preparing multiple toner cartridges filled with toners with different characteristics and providing them to the user as a set with the development unit, the user installs them when the toner cartridge needs to be replaced. The performance of the developing unit can be maintained at a predetermined level by removing the used toner cartridge and appropriately replacing it with a toner cartridge having a shape adapted to the updated receiving portion.
[0152]
Since the replacement operation is only the operation of attaching and detaching the toner cartridge to and from the receiving portion, no special operation or skill is required, and maintenance can be easily performed on the user side. High operating rate can be maintained without generating
[0153]
Developers, especially toners, can be dealt with by changing the amount and type of external additives to maintain the properties such as fluidity and chargeability without changing the composition itself. Further, the cost of the developer is not increased, and the image quality state can be maintained at the same level as the initial use state even in durable use.
[0154]
(4) Since the receiving portion is reduced every time the toner cartridge is replaced, the toner cartridge to be mounted first is formed larger than the toner cartridge to be mounted later, so that the toner cartridge can be installed based on a predetermined order of use. Unused toner cartridges can be installed without fail.
[0155]
(5) When removing the used toner cartridge from the developing unit, the first member is separated from the used toner cartridge and remains on the developing unit side, and the shape of the receiving portion, or the receiving portion and the receiving portion The cross-sectional shape of the insertion opening for inserting the unused toner cartridge into the part is updated, and only the unused toner cartridge that can be fitted into these shapes is mounted. Based on this, an unused toner cartridge can be definitely installed.
[0156]
(6) The first member is locked to the developing unit side, and when the used toner cartridge is removed from the developing unit, the first member is separated from the used toner cartridge and remains on the developing unit side. With this configuration, unused toner cartridges can be definitely mounted based on a predetermined order of use.
[0157]
(7) Each time the used toner cartridge is removed from the developing unit, the shape of the receiving portion or the cross-sectional shape of the receiving portion and the insertion opening is updated, and an unused toner cartridge that can be fitted into these shapes is installed. With a simple configuration to be mounted, it is possible to reliably mount an unused toner cartridge based on a predetermined order of use.
[0158]
In addition, for example, by setting that one developing unit reaches the end of its useful life when a plurality of toner cartridges each having a different shape is replaced, it is possible to ensure that the developing unit is not misused beyond the usage limit. Can be prevented. Further, it is possible to prevent the occurrence of a trouble that erroneously recognizes the remaining life of the developing unit by mistakenly inserting the toner cartridges.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view of a developing unit as the apparatus unit.
FIG. 3 is a perspective view and a sectional view of the toner cartridge.
FIG. 4 is a perspective view and a cross-sectional view of a main part of a toner cartridge integrated with the first member.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a process of combining a toner cartridge with the first member.
FIG. 6 is an explanatory diagram when the toner cartridge is inserted.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part of the different toner cartridge.
FIG. 8 is an explanatory diagram when the toner cartridge is inserted.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a flow until the development unit replacement time is reached.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the fixing strength in the embodiment in comparison with a comparative example.
[Explanation of symbols]
4-Device unit, development unit
42-Housing member, toner cartridge
46-Receptor
61-first member
Claims (6)
前記装填方向の手前側の装填方向と交差する第1面に第1取っ手が設けられており、第1トナーが充填された第1本体部と、
前記受容スペースに挿嵌可能に形成されており、前記第1本体部に着脱可能に装着され前記第1本体部における前記装填方向の奥手側の前記装填方向と交差する第2面に前記第1係止孔に係合する第1係止部と前記第2係止孔に対向する位置に形成された第2貫通孔とを設けている第1筐体と、
を有する第1トナーカートリッジと、
前記第1面と対応する面に第2取っ手が設けられており、第2トナーが充填された第2本体部と、
前記第2面に対応する面において前記第2貫通孔を貫通し前記第2係止孔に係合する第2係止部が設けられており、前記第1筐体に挿嵌可能に形成され前記第2本体部に着脱可能に装着された第2筐体と、
を有する第2トナーカートリッジと、
を備え、
前記受容スペースに前記第1トナーカートリッジを装脱してから前記第2トナーカートリッジを装填する複数のトナーカートリッジの装脱構造。 A loading / unloading structure for loading and unloading a plurality of toner cartridges in a predetermined order in a receiving space formed in the developing unit, wherein a first locking hole and a second lock are formed on a side surface on the far side in the loading direction of the receiving space. A blind hole,
A first handle provided on a first surface intersecting a loading direction on the near side of the loading direction, a first main body portion filled with a first toner;
It is formed so that it can be inserted in the receiving space, and is detachably attached to the first main body portion, and the first surface on a second surface that intersects the loading direction on the back side of the loading direction in the first main body portion. A first housing provided with a first locking portion that engages with the locking hole and a second through hole formed at a position facing the second locking hole;
A first toner cartridge having
A second handle provided on a surface corresponding to the first surface, and a second main body portion filled with a second toner;
A second locking portion that penetrates the second through hole and engages with the second locking hole is provided on a surface corresponding to the second surface, and is formed to be insertable into the first housing. A second housing detachably attached to the second body portion;
A second toner cartridge having
Equipped with a,
A plurality of toner cartridge loading / unloading structures in which the second toner cartridge is loaded after the first toner cartridge is loaded into and removed from the receiving space .
前記第2トナーカートリッジを前記受容スペースに装脱してから前記第3トナーカートリッジを装填する請求項1に記載の複数のトナーカートリッジの装脱構造。A third toner cartridge that is formed to be insertable into the second housing and has a third main body filled with the third toner ;
2. The mounting structure of a plurality of toner cartridges according to claim 1, wherein the third toner cartridge is loaded after the second toner cartridge is loaded into and removed from the receiving space .
請求項1または2に記載の複数のトナーカートリッジの装脱構造。 Wherein the second toner includes many external additive than the first toner,
The mounting / removal structure of a plurality of toner cartridges according to claim 1.
前記第2トナーには、酸化チタン、酸化亜鉛、イミダソール、アルカマイザ、ハイドロサルタイト類化合物、のうちいずれかをさらに含有する第2外添剤が含まれている、
請求項1から3のいずれか1項に記載の複数のトナーカートリッジの装脱構造。 Wherein the first toner, silica, includes a first external additive containing magnetite, a,
The second toner includes a second external additive further containing any one of titanium oxide, zinc oxide, imidazole, alkamidizer, and a hydrosartite compound.
The mounting / removal structure of a plurality of toner cartridges according to any one of claims 1 to 3.
トナーを攪拌する現像器、請求項1から4のいずれかに記載の複数のトナーカートリッジの装脱構造を有するハウジング部を備え、
前記受容スペースに装填された前記第1トナーカートリッジを前記受容スペースから引き抜くときに前記受容スペースに前記第1筐体が係止され、さらに前記第2トナーカートリッジを前記受容スペースに装填すると、前記受容スペースに係止された前記第1筐体に前記第2筐体が挿嵌される、
現像ユニット。A developing unit capable of loading a plurality of toner cartridges in a predetermined order;
A developer unit for agitating the toner, and a housing portion having a plurality of toner cartridge loading / unloading structures according to any one of claims 1 to 4,
When the first toner cartridge loaded in the receiving space is pulled out of the receiving space, the first housing is locked in the receiving space, and when the second toner cartridge is loaded in the receiving space, the receiving space The second casing is inserted into the first casing locked in the space.
Development unit.
請求項5に記載の現像ユニットを有し、前記記録紙に画像形成処理を行なう画像形成部と、
を備えている画像形成装置。A paper feed unit for feeding out recording paper;
An image forming unit that has the developing unit according to claim 5 and performs image forming processing on the recording paper;
An image forming apparatus.
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