JP3109235B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機、ファクシミ
リ、プリンター等の画像形成装置に係り、詳しくは、転
写後の像担持体面上に残留したトナーをクリーニング装
置で回収し、現像装置に搬送して再利用する画像形成装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を利用する画像形成装置で
は、静電潜像を現像し、その静電潜像に付着したトナー
の大部分は、転写紙等に転写されて消費されるが、一部
は転写されずに像担持体面上に残留し、クリーニング部
に回収される。また、静電潜像以外の像担持体面上に付
着し、転写されずに像担持体面上に残留した微量のトナ
ーも同様にクリーニング部に回収される。さらに、種々
の作像条件を制御するために、像担持体面上に形成した
基準濃度パターンのトナー像も同様に転写されずにクリ
ーニング部に回収される。

【０００３】この回収されたトナー（以下、回収トナー
という）を有効に再利用するため、クリーニング部に回
収トナーを現像器内に搬送し、再利用する画像形成装置
が従来より提案されている。この装置においては、使用
済みの回収トナーを再利用する場合、現像器内で未使用
の供給トナー（以下、未使用トナーという）と回収トナ
ーとが混在してしまう。このとき、現像器内では小粒径
化した回収トナーがまずキャリアーに付着してしまい、
その上から未使用トナーが付着するので、この未使用ト
ナーの摩擦帯電量が小さくなってしまう。このため、画
像上に地肌汚れが発生しやすくなり、また現像器から画
像形成装置内へのトナー飛散が悪化するという問題があ
った。

【０００４】そこで、これらの問題を解決するために、
回収トナーと未使用トナーとが混在しないように、未使
用トナーのみを使用する現像器とは別に、回収トナーの
みを使用する現像器を設けた画像形成装置が知られてい
る（例えば、特開平３−２０８０８２号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この構成によれば、回
収トナーのみを現像に再利用している。ところが、回収
トナー中には紙粉等のトナー以外の異物が混入してしま
ったり、また、回収トナーが未使用トナーと比較して小
粒径化してしまったりする。また、回収トナーが転写チ
ャージ等の負荷を受けて、その摩擦帯電能力が低下して
しまったり、回収トナーの粉体特性としての流動性が低
下してしまったりする。以上の結果、図２に示すよう
に、未使用トナーに比較して回収トナーの像担持体表面
への付着力が高まり、転写不良が発生し、部分的な画像
濃度の低下を引き起こし、常に高品質な画像を得ること
が困難であった。

【０００６】特に、上記の回収トナーの粉体特性が変化
する原因を調べた結果、上記のように回収トナーが小粒
径化していることと、表面改質剤としてトナー表面に添
加しているシリカ（酸化ケイ素）、酸化チタン、アルミ
ナ（酸化アルミニウム）に代表される硬質微粉末が回収
トナー表面から遊離し、又は回収トナー表面に埋没する
ことにより、実質的に回収トナー表面の表面改質剤の添
加料が減少していることとが原因になっていることが判
明した。

【０００７】以上のように、従来の構成における回収ト
ナーのみによる現像の場合には、回収トナーの摩擦帯電
の立ち上り特性が劣化し、さらに転写特性及びクリーニ
ング特性が劣化するため、常に高品質の画像を得ること
が困難であるという問題点があった。

【０００８】本発明は以上の問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的とするところは、地肌汚れがなく、シ
ャープ性に優れ、細線及び低コントラスト像に対して高
品質な画像が得られ、トナー飛散等の不具合も発生せ
ず、転写特性及びクリーニング特性にも優れ、さらに、
回収したトナーを有効に何ら支障なく再利用でき、回収
トナーの廃棄の必要もなく、資源保護及び環境保全に対
しても有効な画像形成装置を提供することである。

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【課題を解決するための手段】像担持体面上の転写後の
残留トナーを回収するクリーニング手段と、回収トナー
を再利用する第１の現像手段と、未使用トナーを利用す
る第２の現像手段と、該回収トナーを該第１の現像手段
へ搬送する搬送手段とを備えた画像形成装置において、
潜像が形成されている上記像担持体に対向する現像用部
材の該像担持体に対する機械的な摺擦力を、該第１の現
像手段におけるものの方が該第２の現像手段におけるも
のよりも大きくなるように設定し、同一の静電潜像に対
して、該第１の現像手段による現像と、該第２の現像手
段による現像とを行なうことを特徴とするものである。
また、請求項２の画像形成装置は、上記第１の現像手段
を、上記像担持体の回転方向において、上記第２の現像
手段の上流側に設けたことを特徴とするものである。ま
た、請求項３の画像形成装置は、上記第１の現像手段
を、上記像担持体の回転方向において、上記第２の現像
手段の下流側に設けたことを特徴とするものである。ま
た、請求項４の画像形成装置は、上記第１の現像手段に
よる現像と、上記第２の現像手段による現像とを選択的
に行なう手段を設けたことを特徴とするものである。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【作用】本発明の請求項１の画像形成装置においては、
上記像担持体面上に残留したトナーを上記クリーニング
装置で回収し、上記第１の現像手段のみに搬送する。こ
れにより、回収トナーは未使用トナーと混合されること
なく、該第１の現像手段で有効に再利用される。また、
同一潜像に対して、第１の現像手段による現像と第２の
現像手段による現像とを行なうので、該回収トナーと未
使用トナーとが一定比率で消費される。更に、潜像が形
成されている上記像担持体に対向する現像用部材の該像
担持体に対する機械的な摺擦力を、第１の現像手段にお
けるものの方が第２の現像手段におけるものよりも大き
くなるように設定しいるので、回収トナーを使用する第
１の現像手段では、細線文字部や淡いハーフトーン部を
比較的現像しにくく、未使用トナーを使用する第２の現
像手段では、これらの比較的現像しやすい。これによ
り、比較的転写性に劣る細線部及びハーフトーン部は、
比較的転写されやすい未使用トナーで主にトナー像が形
成され、また比較的転写性に優る高トナー付着部は、該
回収トナーと該未使用トナーとでトナー像が形成され
る。

【００１７】また、請求項２の画像形成装置において
は、同一の潜像に対して、まず回収トナーを使用する上
記第１の現像手段により現像し、その後未使用トナーを
使用する上記第２の現像手段により現像する。これによ
り、比較的転写性に劣る細線部及びハーフトーン部は、
該未使用トナーで主にトナー像が形成され、また比較的
転写性に優る高トナー付着部は、該回収トナーと該未使
用トナーとでトナー像が形成される。さらに、該回収ト
ナーが該未使用トナーに混合することもない。

【００１８】また、請求項３の画像形成装置において
は、同一の潜像に対して、まず未使用トナーを使用する
上記第２の現像手段により現像し、その後回収トナーを
使用する上記第１の現像手段により現像する。これによ
り、上記像担持体面上に、まず未使用トナーの層が形成
され、その上に回収トナーの層が形成される。したがっ
て、比較的該像担持体面との付着力が高い回収トナー
が、直接該像担持体面と接触しない。また、該像担持体
面上に残留するトナーは、該像担持体の表面に接触して
いる未使用トナーの一部であり、回収トナーが該像担持
体面上に残留し、再び回収トナーとして利用されること
がほとんどない。さらに、該回収トナーが該未使用トナ
ーに混合することもない。

【００１９】また、請求項４の画像形成装置において
は、使用者の要求に応じて、上記第１の現像手段による
現像、又は上記第２の現像手段による現像とが選択され
る。例えば、特に低コントラスト像の再現性が要求され
るような場合には、未使用トナーを使用する該第２の現
像手段のみで顕像化する。これにより、摩擦帯電能力が
低下していないトナー、言い替えると付着力が高まって
いないトナーで該低コントラスト像が顕像化されて、所
定の転写特性が維持される。また、回収トナーが収容能
力以上に蓄積するおそれがある場合には、該回収トナー
を使用する該第１の現像手段のみで現像する。これによ
り、該回収トナーの消費が促進される。さらに、該回収
トナーが該未使用トナーに混合することもない。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を画像形成装置である電子写真
複写機（以下、複写機という）に適用した実施例につい
て説明する。図１は第１実施例に係る複写機の概略構成
図である。矢印方向に回転している像担持体である感光
体ドラム１の表面に対して、帯電チャージャー２により
一次帯電を行ない、図示しない露光光学系により静電潜
像を形成する。該静電潜像は、まず、回収トナーを使用
する第１の現像手段である第１現像ユニット３で、最終
的なトナー付着量（現像トナー量）の約２０％になるよ
うに顕像化される。これにより、この時点では細線文字
部や淡いハーフトーン部等はほとんど顕像化されず、べ
タ部等の最終的に高トナー付着部になる領域のみが顕像
化される。次に、未使用トナーを使用する第２の現像手
段である第２現像ユニット４で完全に顕像化され、感光
体ドラム１面上に最終的なトナー像が形成される。

【００２１】上記現像プロセスでは、回収トナーを再利
用する第１現像ユニット３の現像ローラ３ａの感光体ド
ラム１に対する線速比を、例えば３．０以上にすること
により、現像ローラ３ａの該感光体に対する機械的な摺
擦力を高め、細線文字部や淡いハーフトーン部を再現し
にくいように現像条件を設定している。さらに、未使用
トナーを使用する第２現像ユニット４の現像ローラ４ａ
の感光体ドラム１に対する線速比を、例えば２．５以下
にすることにより、現像ローラ４ａの感光体ドラム１面
に対する機械的な摺擦力を弱め、細線文字部や淡いハー
フトーン部の再現性を高めるように現像条件を設定して
いる。

【００２２】上記トナー像は、転写紙を介して転写チャ
ージャー５による転写チャージを受けて転写紙に転写さ
れ、分離チャージャー６による分離チャージを受けて感
光体ドラム１面から分離され、図示しない定着器により
定着されてプリントが完了する。

【００２３】上記転写プロセスでは、感光体ドラム１面
上のトナー像は完全に１００％転写されるわけではな
く、その一部は感光体ドラム１面上に残留する。この残
留トナーは、感光体ドラム１面を摺擦しているクリーニ
ング装置７内の弾性体のゴムブレード７ａにより掻き落
される。掻き落されたトナーは、図示しないトナー捕集
板に沿ってトナー回収室７ｂに落下する。トナー回収室
７ｂの底部には、搬送ローラ７ｃが設けられている。搬
送ローラ７ｃは、クリーニング装置７の筐体の前後の側
板に回転可能に軸支されたスクリュー型の回転体で、図
示していない駆動機構により回転される。この搬送ロー
ラ７ｃによって、トナー回収室７ｂに落下したトナーを
感光体ドラム１の手前側又は奥側に移動させて、開口部
より回収トナー搬送装置８内に移送する。回収トナー搬
送装置８は、クリーニング装置７内のトナー回収室７ｂ
と第１現像ユニット３のトナー補給部３ｂとを繋ぎ回収
トナーの搬送路となる搬送パイプ８ａと、搬送パイプ８
ａの内部にあって回動するスクリュー部のコンベアー８
ｂとからなる。回収トナーは、この回収トナー搬送装置
８により搬送され、第１現像ユニット３のトナー補給部
３ｂに捕集されて、再利用される。上記残留トナーが除
去された感光体ドラム１面に対しては、除電ランプ９に
よる除電が行なわれ、次の作像に備えられる。

【００２４】上記のように、第１実施例では、同一の静
電潜像に対して、まず、回収トナーを使用する第１現像
ユニット３による現像が行なわれ、次に、未使用トナー
を使用する第２現像ユニット４による現像が行なわれ
る。これにより、比較的転写性に劣る細線部及びハーフ
トーン部は、未使用トナーで主にトナー像が形成され、
また、比較的転写性に優る高トナー付着部は、回収トナ
ーと未使用トナーでトナー像が形成される。この結果、
回収トナーを有効に再利用しながら、細線の再現性及び
低コントラスト再現性に優れた、転写特性を満足した画
像を得ることができる。また、回収トナーが第２現像ユ
ニット４内の未使用トナーに混入しないので、帯電量不
足になった未使用トナーで静電潜像を現像するおそれが
なく、地肌汚れのないシャープ性に優れた画像が得ら
れ、トナー飛散も発生しなくなる。

【００２５】次に、第２実施例について説明する。図３
は、第２実施例に係る複写機の概略構成図である。上記
第１実施例と異なる点は、第１現像ユニット３と第２現
像ユニット４との感光体ドラム１面上での相対的な位置
関係である。感光体ドラムの回転方向に対して、上流側
に未使用トナーを使用する第２現像ユニット４を設置
し、下流側に回収トナーを使用する第１現像ユニット３
を設置している。

【００２６】感光体ドラム１面上に静電潜像を形成した
後、まず、該静電潜像を未使用トナーを使用する第２現
像ユニット４で顕像化しトナー像を形成する。次に、回
収トナーを再利用する第１現像ユニット３により完全に
顕像化され、感光体ドラム１面上に最終的なトナー像が
形成され、現像プロセスが終了する。

【００２７】この結果、図４に示すように、感光体ドラ
ム１面上のトナー像は、まず未使用トナーの層が形成さ
れ、その上に回収トナーの層が形成される。これによ
り、感光体ドラム１面との付着力が比較的高い回収トナ
ーが、直接感光体ドラム１面と接触しないので、その後
の転写特性が良好になる。また、この場合でも、感光体
ドラム１面上のトナー像は完全に１００％転写されるわ
けではなく、一部感光体ドラム１面上に残留する。この
場合の残留トナーは、感光体ドラム１面上に直接接触し
ていた未使用トナーの一部であり、回収トナーが再び感
光体ドラム１面上に残留し、さらに回収トナーとして再
利用されることがほとんどない。したがって、回収トナ
ーの劣化が進行することがなくなり、良好な画像が維持
される。

【００２８】次に、第３実施例について説明する。図４
は、第３実施例に係る複写機の概略構成図である。上記
第１実施例及び第２実施例と異なる点は、第１現像ユニ
ット３による現像と第２現像ユニット４による現像とを
選択する手段を設けている点である。

【００２９】この第３実施例では、写真原稿や鉛筆原稿
等の低コントラスト像の再現性が求められる場合は、未
使用トナーを使用する第２現像ユニット４のみで現像す
ることができる。具体的には、第１現像ユニット３を公
知の手段により退避させるか、又は第１現像ユニット３
内の現像剤の穂切りを行なう。これにより、使用者の要
求に応じて、さらに高品質の画像を提供することができ
る。また、回収トナーが過剰に蓄積した場合は、回収ト
ナーを再利用する第１現像ユニット３のみで現像するこ
とができる。具体的には、第２現像ユニット４を公知の
手段により退避させるか、又は第２現像ユニット４内の
現像剤の穂切りを行なう。これにより、第１現像ユニッ
ト３のトナー補給部３ｂの収納能力以上に回収トナーが
蓄積することを防止することができる。

【００３０】上記第３実施例において第１現像ユニット
３と第２現像ユニット４とを選択的に使用する場合の作
像条件は、上記第１実施例及び第２実施例のように両方
の現像ユニットを使用する場合の作像条件から変更して
もよい。

【００３１】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、上記像担持体
面上に残留したトナーを上記クリーニング装置で回収
し、上記第１の現像手段のみに搬送し、回収トナーは上
記第２の現像手段内の未使用トナーに混入しない。した
がって、帯電量不足になった該未使用トナーで静電潜像
を現像することがなくなり、地肌汚れのないシャープ性
に優れた画像が得られ、トナー飛散も発生しないという
優れた効果がある。また、該回収されたトナーを該第１
の現像手段で有効に再利用している。したがって、回収
トナーの廃棄の必要もなく、資源保護及び環境保全に対
して有効となるという優れた効果もある。更に、比較的
転写性に劣る細線部及びハーフトーン部は、未使用トナ
ーで主にトナー像が形成され、比較的転写性に優る高ト
ナー付着部は、回収トナーと未使用トナーとでトナー像
が形成されるので、特に細線及び低コントラスト像に対
する再現性が優れた高品質の画像が得られ、転写特性に
も優れるという効果がある。

【００３２】また、同一潜像に対して、第１の現像手段
による現像と第２の現像手段による現像とを行なうの
で、該回収トナーと未使用トナーとを一定比率で消費す
る。したがって、回収トナーのみで現像したときのよう
に、回収トナーの摩擦帯電の立ち上り特性が劣化した
り、さらに転写特性及びクリーニング特性が劣化するこ
とがなくなり、常に高品質の画像を得ることができると
いう優れた効果もある。

【００３３】また、請求項２の発明によれば、同一の潜
像に対して、まず回収トナーを使用する上記第１の現像
手段により現像し、その後未使用トナーを使用する上記
第２の現像手段により現像する。これにより、比較的転
写性に劣る細線部及びハーフトーン部は、未使用トナー
で主にトナー像が形成され、また、比較的転写性に優る
高トナー付着部は、回収トナーと未使用トナーとでトナ
ー像が形成される。したがって、特に細線及び低コント
ラスト像に対する再現性が優れた高品質の画像が得ら
れ、転写特性にも優れるという効果がある。

【００３４】また、回収トナーを有効に再利用している
ので資源保護及び環境保全に対しても有効であるという
優れた効果もある。さらに、該回収トナーが該未使用ト
ナーと混合することもないので、帯電量不足の該未使用
トナーで静電潜像を現像することがなくなり、地肌汚れ
のないシャープ性に優れた画像が得られ、トナー飛散も
発生しないという効果もある。

【００３５】また、請求項３の画像形成装置において
は、同一の潜像に対して、まず未使用トナーを使用する
上記第２の現像手段により現像し、その後回収トナーを
使用する上記第１の現像手段により現像する。これによ
り、上記像担持体面上に、まず未使用トナーの層が形成
され、その上に回収トナーの層が形成される。したがっ
て、比較的該像担持体面との付着力が高い回収トナー
が、直接該像担持体面と接触しない。その結果、特に転
写特性に優れた高品質の画像が得られるという優れた効
果がある。

【００３６】また、該像担持体面上に残留するトナー
は、該像担持体の表面に接触している未使用トナーの一
部であり、回収トナーが該像担持体面上に残留し、再び
回収トナーとして利用されることがほとんどない。した
がって、回収トナーの劣化が進行することがなくなり、
良好な画像が維持されるという優れた効果もある。さら
に回収トナーを有効に再利用しているので資源保護及び
環境保全に対しても有効であるという優れた効果もあ
る。さらに、該回収トナーが該未使用トナーと混合する
こともないので、帯電量不足の該未使用トナーで静電潜
像を現像することがなくなり、地肌汚れのないシャープ
性に優れた画像が得られ、トナー飛散も発生しないとい
う効果もある。

【００３７】また、請求項４の画像形成装置において
は、使用者の要求に応じて、上記第１の現像手段による
現像、又は上記第２の現像手段による現像とが選択され
る。例えば、特に低コントラスト像の再現性が要求され
るような場合には、未使用トナーを使用する該第２の現
像手段のみで顕像化する。これにより、摩擦帯電能力が
低下していないトナー、言い替えると付着力が高まって
いないトナーで該低コントラスト像が顕像化され、所定
の転写特性が維持される。したがって、使用者の要求に
応じて、さらに高品質の画像を提供することができると
いう優れた効果がある。

【００３８】また、回収トナーが収容能力以上に蓄積す
るおそれがある場合には、該回収トナーを使用する該第
１の現像手段のみで現像する。これにより、該回収トナ
ーの消費が促進される。したがって、回収トナーを再利
用する第１の現像手段の収納能力以上に回収トナーが蓄
積することを防止することができるという優れた効果も
ある。さらに、該回収トナーが該未使用トナーと混合す
ることもないので、帯電量不足の該未使用トナーで静電
潜像を現像することがなくなり、地肌汚れのないシャー
プ性に優れた画像が得られ、トナー飛散も発生しないと
いう効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る複写機の概略構成図。

【図２】未使用トナー及び回収トナーの、感光体上のト
ナー付着量と転写紙上のトナー付着量との関係を示す特
性図。

【図３】第２実施例に係る複写機の概略構成図。

【図４】第２実施例における、感光体ドラム１面上への
未使用トナー及び回収トナーの付着状態図。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ３ 第１現
像ユニット ３ａ 第１現像ローラ ３ｂ 第１ト
ナー回収部 ４ 第２現像ユニット ４ａ 第２現
像ローラ ４ｂ 第２トナー回収部 ７ クリー
ニング装置 ８ 回収トナー搬送装置 １０ 未使用
トナー １１ 回収トナー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 真治 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 平３−208082（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−125379（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−157176（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】像担持体面上の転写後の残留トナーを回収
   するクリーニング手段と、回収トナーを再利用する第１
   の現像手段と、未使用トナーを利用する第２の現像手段
   と、該回収トナーを該第１の現像手段へ搬送する搬送手
   段とを備えた画像形成装置において、潜像が形成されている上記像担持体に対向する現像用部
   材の該像担持体に対する機械的な摺擦力を、該第１の現
   像手段におけるものの方が該第２の現像手段におけるも
   のよりも大きくなるように設定し、 同一の静電潜像に対して、該第１の現像手段による現像
   と、該第２の現像手段による現像とを行なうことを特徴
   とする画像形成装置。
2. 【請求項２】上記第１の現像手段を、上記像担持体の回
   転方向において、上記第２の現像手段の上流側に設けた
   ことを特徴とする請求項１の画像形成装置。
3. 【請求項３】上記第１の現像手段を、上記像担持体の回
   転方向において、上記第２の現像手段の下流側に設けた
   ことを特徴とする請求項１の画像形成装置。
4. 【請求項４】上記第１の現像手段による現像と、上記第
   ２の現像手段による現像とを選択的に行なう手段を設け
   たことを特徴とする請求項１、２又は３の画像形成装
   置。