JP3539993B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は画像形成装置に関し、詳しくは複写機、ファクシミリ、レーザプリンタ等の電子写真プロセスにより画像を形成した後に、感光体上に残留した現像剤をクリーニング装置で回収して再利用現像剤専用の現像手段に搬送することにより再利用するようにした画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真プロセスによる画像形成装置においても、環境破壊や産業廃棄物の増加の傾向に対処する為、省資源や資源の再利用についての技術開発が行われている。電子写真プロセスを利用した画像形成装置に於いては、帯電装置により感光体表面を一様に帯電してから、露光装置により感光体上に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像手段からの現像剤（又はトナーと言う）により顕像化する。続いて、該顕像を転写装置により記録紙に転写、定着することにより画像の形成を行っている。転写後に感光体上に残った残留トナーは、クリーニング装置により除去される。又、静電潜像を現像するために付着したトナー以外でも、感光体上に付着して転写されなかったトナーは同様にクリーニング装置により除去される。そしてこれらの除去されたトナーは通常廃棄されていたが、このような産業廃棄物を減少させる技術の開発が行われている。
【０００３】
即ち、クリーニング装置により回収したトナーを有効に再利用するために、クリーニング装置により回収したトナーを現像手段に戻してトナーを再利用することが提案されている。これらはクリーニング装置で回収したトナーを補給器内のフレッシュトナー中に直接圧送する等の手法により、トナーの搬送中に処理を加えて戻し、未使用トナーと混合して再利用するものである（特開昭５８ー１９６５７１号公報を参照）。然し、クリーニング装置により回収したトナーを再利用する場合、現像手段の補給器内のフレッシュトナーと回収したトナーが混在することにより、形成する画像上に地肌汚れが発生しやすくなったり、画像のシャープ性が劣化したり、現像手段の装置内へのトナー飛散が悪化する等の、現在の市場で要求されている画像品質より低下するという不具合があった。即ち、回収した現像剤は、転写・分離装置において、感光体上に残った再利用の現像剤や、非画像部に付着した逆極性の現像剤であり、現像、転写などの帯電の履歴を受けているために静電的に疲労しており、又極性も一定ではない。従って、クリーニング装置により除去され回収された再利用の現像剤と未使用の現像剤とを混合して再利用して現像すると、現像時に帯電が不充分であったり、トナーカートリッジから供給された未使用の現像剤と帯電特性が異なり、このような混合した現像剤を使用して形成した画像は、シャープ性に欠けるチリの多い画像品質の低下した画像となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の画像形成装置においては、クリーニング装置により回収した現像剤を再利用する場合は、形成する画像上に地肌汚れが発生しやすくなったり、画像のシャープ性が劣化したり、現像手段の装置内へのトナー飛散が悪化する等の、現在の市場で要求されている画像品質より低下するという問題があった。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は上記問題点を解決するものである。すなわち、本発明は、クリーニング装置から回収した現像剤は、摩擦帯電の立上り特性が劣り、転写性やクリーニング性が劣る等の不具合を有することに着目して、地肌汚れのないシャープ性に優れた高品質の画像を得ることができ、且つ、現像剤の飛散、クリーニング不良が発生せず、しかも回収した現像剤を再利用することにより環境破壊や産業廃棄物の増加を防止した画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、未使用の現像剤を用いて現像する第１現像手段と、クリーニング装置により感光体から回収した再利用の現像剤を用いて現像する第２現像手段と、を選択的に使用して画像を形成する画像形成装置において、第２現像手段の現像剤貯蔵部内の現像剤量を検知する検知手段を備え、この検知結果に基づき、クリーニング装置から前記現像剤貯蔵部への搬送を停止する画像形成装置であること、前記現像剤貯蔵部への搬送を停止した後、非画像形成時に前記第２現像手段から前記感光体によって前記クリーニング装置に搬送された前記再利用の現像剤を廃棄する構成としたこと、前記検知手段は、前記再利用の現像剤が満杯であることを検出する構成としたことを特徴とする。
【０００７】
【作用】
上記のように構成された画像形成装置は、未使用の現像剤と、クリーニング装置から回収して、量等を制御された再利用の現像剤とを、生成する画像により選択的に使用するようにして、地肌汚れのないシヤープ性に優れた高品質の画像が得られ、且つ現像剤の飛散、クリーニング不良が発生せず、環境破壊や産業廃棄物の増加しない画像形成装置を提供することができる。
【０００８】
【実施例】
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１実施例の画像形成装置の作像部の要部概略構成を示す断面図であり、像担持体としての感光体３の回りには、帯電装置７、露光装置８、第２現像手段を構成し、クリーニング装置４から回収した再利用の現像剤１ｂを使用して現像する第２現像部２ｂ、第１現像手段を構成し、未使用の現像剤１ａを使用する第１現像部２ａ、濃度センサ９、転写・分離装置１０、上記クリーニング装置４、そして除電装置１１が順次設置されている。これらの装置により画像を形成するプロセスは、まず帯電装置７により一様に帯電された感光体３上に露光装置８により光学的な画像情報を照射することによって静電潜像を形成し、続いて静電潜像に対して現像部２により現像剤１を供給して感光体３上で顕像化してから、該顕像を転写・分離装置１０により転写紙１２に転写することにより行われる。この実施例の特徴的な構成は、未使用の現像剤を使用する第１現像部２ａの他に、再利用の現像剤を使用する第２現像部２ｂを設け、該第２現像部２ｂの現像剤貯蔵部５ｂに対してクリーニング装置４からオーガ１３ａにより再利用の現像剤を供給するようにした点に存する。
【０００９】
転写・分離装置１０における転写、分離を行った後に、感光体３上に残った残留現像剤は、クリーニング装置４により除去され回収され、再利用の現像剤１ｂとして、搬送手段１３のオーガ１３ａにより、第２現像部２ｂの上部に設置された現像剤貯蔵部５ｂに搬送される。画像形成においては、クリーニング装置４から回収した再利用の現像剤１ｂを使用して現像する第２現像部２ｂと未使用の現像剤１ａを使用する第１現像部２ａを、要求される画像品質に応じて、図示しない自動選択装置又はコントロールパネルの操作スイッチの操作により、選択的に使用するようになっている。尚、本実施例ではネガ・ポジ現像のデジタル書き込み方式を用いた場合について説明するが、本発明はポジ・ポジ現像やアナログ書き込み方式にも適用できるものである。又現像方式としても１成分、２成分、接触、非接触等のいずれの方式にも適用できる。
【００１０】
クリーニング装置４により除去され回収されて、搬送手段１３としてのオーガ１３ａにて、第２現像部２ｂの上部に設置された現像剤貯蔵部５ｂに搬送された再利用の現像剤１ｂは、転写・分離装置１０による処理後に感光体３上に残った再利用の現像剤１ｂや、非画像部に付着した逆極性の現像剤１であり、現像、転写などの帯電の履歴を受けているために静電的に疲労しており、又極性も一定ではない。従って、クリーニング装置４により除去され回収された再利用の現像剤１ｂと未使用の現像剤１ａとを混合して再利用して現像すると、現像時に帯電が不充分であったり、トナーカートリッジ１４から供給された未使用の現像剤１ａと帯電特性が異なったものとなる。従って、このような混合した現像剤１を使用して形成した画像は、シャープ性に欠けるチリの多い画像品質の低下した画像となる虞れがある。
【００１１】
然し、ベタ画像など印字面積の広い画像に対してはこのような混合現像剤による影響が少ない。そこで本発明では、クリーニング装置４から回収した再利用の現像剤１ｂを使用して現像する第２現像部２ｂと、未使用の現像剤１ａを使用する第１現像部２ａとを、使用するケース別に分けて、小さな領域のベタ画像や文字画像などの現像剤の劣化の影響が少ない場合にだけ、第２現像部２ｂを図示しない自動選択装置又はコントロールパネルの操作スイッチの操作により、選択的に使用するようにしている。
【００１２】
しかし、上記のように２つの現像部を選択的に使用する場合に、第２現像部２ｂが使用されない状態が続くと、第２現像部２ｂ内の再利用の現像剤１ｂの粉圧が高くなり、このような場合にはトルクが大きくなり再利用の現像剤１ｂが劣化し易くなる。そこで、再利用の現像剤１ｂが劣化しないように、画像形成操作とは無関係に適当なタイミング及び頻度で、第２現像部２ｂ内の再利用の現像剤１ｂを感光体３に少量づつ供給してクリーニング装置４に送り、クリーニング装置の現像剤貯蔵部５ａへ搬送することにより、第２現像部内の粉圧の上昇による劣化を防止している。従って、画像形成時は第２現像部２ｂ内の帯電不良の再利用の現像剤１ｂの量を減量することができるので、地肌汚れのないシャープ性に優れた高品質の画像を得ることができる。
【００１３】
図２は本発明における再利用の現像剤搬送時と現像時とにおける現像量の違いを示す特性比較図であり、非画像形成時（搬送時）に現像バイアスを感光体３の地肌に現像しやすい条件とし、感光体３に逆帯電した再利用の現像剤１ｂを付着させてクリーニング装置４に送り、クリーニング装置の現像剤貯蔵部５ａへ搬送することにより、第２現像部２ｂ内の帯電不良の現像剤１ｂの量を減らすようにしている。従って、画像の形成時は第２現像部２ｂ内の帯電不良の現像剤１ｂを減量させることができるので、地肌汚れのないシャープ性に優れた高品質の画像を得ることができる。
【００１４】
図３は本発明の第２実施例の構成説明図であり、クリーニング装置４により除去され回収されて、搬送手段１３のオーガ１３ａにて、検知手段を構成し、第２現像部２ｂの上部に設置された第２現像部の現像剤貯蔵部５ｂに搬送された再利用の現像剤１ｂが満杯となった時に満杯を検知する満杯検知手段６ｂを第２現像部の現像剤貯蔵部５ｂに設け、満杯が検知された時には、非画像形成時に感光体３を空転させつつ再利用の現像剤１ｂを付着させてクリーニング装置４に送り、クリーニング装置の現像剤貯蔵部５ａへ搬送するようになっていて、第２現像部の現像剤貯蔵部５ｂ内の粉圧が高くならないようにしている。満杯検知手段６ｂは、満杯時に押し上げられて図示しないフォトセンサを作動させるフィラー１５ａを有している。従って、画像形成時は第２現像部２ｂ内の帯電不良の再利用の現像剤１ｂを減量することができるので、地肌汚れのないシャープ性に優れた高品質の画像を得ることができる。
【００１５】
上述のように第２現像部の現像剤貯蔵部５ｂ内に再利用の現像剤１ｂが満杯になると、現像剤貯蔵部５ｂ上に設置された第２現像部の満杯検知手段６ｂのフィラー１５ａが押し上げられ、図示しないフォトセンサがフィラーを検知して再利用の現像剤１ｂの満杯が検出されるようになっている。この満杯の検出信号を検知すると搬送手段１３のオーガ１３ａの駆動が停止し、クリーニング装置４から第２現像部の現像剤貯蔵部５ｂへの再利用の現像剤１ｂの搬送を停止するようになっている。
【００１６】
図４は図３の変形例であり、第２現像部２ｂから感光体４によってクリーニング装置４に搬送された再利用の現像剤１ｂが、クリーニング装置の現像剤貯蔵部５ａ内において満杯になると、現像剤貯蔵部５ａ上に設置された満杯検知手段６ａのフィラー１５ｂが押し上げられて、図示しないフォトセンサにより再利用の現像剤１ｂの満杯が検出されるようになっている。図示しない制御部が、この満杯の検知信号を検知すると、再利用の現像剤１ｂが満杯になった現像剤貯蔵部５ａを交換したり、廃棄すべきことを図示しないコントロールパネルに表示したり、又は警告音により報知するので、クリーニング装置の現像剤貯蔵部５ａを交換し廃棄することとなり、その結果、第２現像部の現像剤貯蔵部５ｂ内の逆帯電した再利用の現像剤１ｂを減少させることができ、劣化度合いの大きい再利用の現像剤１ｂのみを廃棄することができる。従って、画像の形成時は第２現像部２ｂ内の帯電不良の再利用の現像剤１ｂを減量することができるので、地肌汚れのないシャープ性に優れた高品質の画像を得ることができる。
【００１７】
図５は本発明の第３実施例の要部構成説明図であり、現像剤１が１成分トナーである、非接触現像方式に本発明を適用した場合について説明する。矢印方向に回転する潜像担持体としての感光体ドラム３の周面に接近して約８０ミクロンのギャップを開けて現像部２が設置されている。現像部２内には、潜像担持体としてのドラム形状の感光体３に形成された静電潜像に現像剤１を供給するために矢印Ｂ方向に回転する現像剤担持体としての現像ローラ１６、現像ローラ１６に現像剤１を補給して付着せしめる現像剤補給部材としての補給ローラ１７、現像ローラ１６上の現像剤１の薄層化を行う薄層化規制部材としてのドクターローラ１８、ドクターローラ１８上の現像剤１の削ぎ落しブレードとしてのスクレーバ１９、現像剤貯蔵部５に蓄えられた現像剤１を撹拌しながら送給するアジテータ２０が設置されている。現像ローラ１６は、金属製の芯金と誘電層から形成され、−１５００Ｖの電圧が印加され、感光体３とは図示のように逆の方向に回転駆動している。
【００１８】
ドクターローラ１８は、硬質ローラ部材であり金属材料あるいは硬質性の樹脂材料で、この実施例ではステンレスが使用されて、現像ローラ１６の上部に配置され、図示の矢印Ｃ方向に回転駆動され、−１８００Ｖの電圧が印加されているから現像剤１は充分に帯電される。更に、ドクターローラ１８は図示しないばねにより現像ローラ１６に圧接されている。上記ばねの種類は、圧縮コイルばね、ねじりコイルばね、板ばね、皿ばね等ローラ端部を加圧できるものであればよい。この実施例では、片側８００ｇｆの圧縮コイルばねが設置されている。このばねの強さは上記値に限定されるものでなく、要求される画像濃度や現像ローラの回転可能なトルクなどによるものである。補給ローラ１７は、現像剤貯蔵部５から現像ローラ１６に現像剤１を補給する。補給ローラ１７の材質としては導電処理した発泡ウレタンが用いられていて、図示の矢印Ｄ方向に回転駆動され、−１８００Ｖの電圧が印加されている。第２現像部の現像剤貯蔵部５ｂにオーガ１３ａにより搬送された再利用の現像剤１ｂは、アジテータ２０により撹拌搬送され補給ローラ１７に補給される。図６は現像ローラ周面に付着した現像剤量と地肌汚れとの関係を示す図であり、本発明では第２現像部の現像ローラ１６ａ上の再利用の現像剤１ｂの付着量は、地肌汚れの発生を防止するために、第１現像部の現像ローラ１６ｂ上の未使用の現像剤１ａの付着量よりも少なく設定されている。図７は現像ローラ及び感光体の線速と感光体上の現像剤付着量との関係を示す図であり、第２現像部の現像ローラ１６ａは、第１現像部の現像ローラ１６ｂよりも、感光体３との線速比を大きく設定されている。この実施例では、第１現像部の現像ローラ１６ｂは感光体３の２倍の速度で回転しているのに対して、第２現像部の現像ローラ１６ａは感光体３の３倍の速度で回転させるようになっている。従って、画像濃度の劣化と地肌汚れの発生を防止することができる。
【００１９】
図８は本発明の第４実施例の要部構成を示す図であり、現像剤１が１成分トナーの接触現像方式である場合について説明する。矢印Ａ方向に回転するドラム形状の感光体３に近接して現像部２が通常は退避しており、現像部２の使用時に感光体３に接触するようになっている。現像部２内には、感光体３に形成された静電潜像に現像剤１を供給する図示の矢印Ｂ方向に回転する現像剤担持体としての現像ローラ１６、現像ローラ１６に現像剤１を補給して付着せしめる現像剤補給部材としての補給ローラ１７、現像ローラ１６上の現像剤１の薄層化を行う薄層化規制部材としてのドクターローラ１８、ドクターローラ１８の現像剤１の削ぎ落しブレードとしてのスクレーバ１９、第２現像部の現像剤貯蔵部５ｂと第１現像部の現像剤貯蔵部５ｃに蓄えられた現像剤１を撹拌しながら送給するアジテータ２０が設置されている。
【００２０】
現像ローラ１６は、外圧に追随して摺動するゴム硬度３０度から５０度（ＪＩＳＡ）のＮＢＲ系またはウレタン系のゴムローラ等の弾性部材から形成され、−５００Ｖの電圧が印加され、感光体３とは図示のように逆の方向に回転駆動している。ドクターローラ１８は、硬質ローラ部材であり金属材料あるいは硬質性の樹脂材料で、この実施例ではステンレスが使用されて、現像ローラ１６の上部に配置され、図示の矢印Ｃ方向に回転駆動され、−５００Ｖの電圧が印加されているから現像剤１は充分に帯電される。更に、ドクターローラ１８は図示しないばねにより現像ローラ１６に圧接されている。上記ばねの種類は、圧縮コイルばね、ねじりコイルばね、板ばね、皿ばね等ローラ端部を加圧できるものであればよい。この実施例では、片側８００ｇｆの圧縮コイルばねが設置されている。このばねの強さは上記値に限定されるものでなく、要求される画像濃度や現像ローラの回転可能なトルクなどによるものである。
【００２１】
補給ローラ１７は、現像剤貯蔵部５から現像ローラ１６に現像剤１を補給する。補給ローラ１７の材質としては導電処理した発泡ウレタンが用いられていて、図示の矢印Ｄ方向に回転駆動され、−６００Ｖの電圧が印加されている。第２現像部の現像剤貯蔵部５ｂにオーガ１３ａから搬送された再利用の現像剤１ｂは、アジテータ２０により撹拌搬送され補給ローラ１７に補給される。第２現像部の現像ローラ１６ａの電位は、地肌汚れの発生を防止するために、ドクターローラ１８の電位と同電位に設定されている（図９参照）。然し、第２現像部の現像ローラ１６ａは、第１現像部の現像ローラ１６ｂよりも、感光体３との線速比を大きく設定されている（図７参照）。従って、画像濃度の劣化と地肌汚れの発生を防止することができる。図１０は転写電流と転写率及び転写紙地肌汚れとの関係を示す図であり、再利用の現像剤１ｂを使用する第２現像部２ｂで現像を行った場合は、未使用の現像剤１ａを使用する第２現像部２ｂで現像を行う場合よりも転写電流を大きくするすることによって、地肌汚れのない画像の形成を行うことができる。
【００２２】
次に、ネガ・ポジ現像を用いた場合について説明する。転写電流を設定する場合、温度や湿度などの環境の変化を考慮して設定される。然し、いずれの環境においても画像の形成ができるように設定すると、再利用の現像剤１ｂを用いた場合など感光体３上の地肌部に付着している逆帯電トナーを低温低湿環境などで転写してしまう場合がある。図示のように再利用の現像剤１ｂを使用する際は、転写電流を多くすることにより、転写紙１２上の地肌汚れの発生を防止することができる。この実施例では、未使用の現像剤１ａを使用する際は１２μＡの電流を流し、再利用の現像剤１ｂを使用する際は２０μＡの電流を流すように切り換えて画像の形成を行うようになっている。然し高温高湿環境での転写性は若干劣化するが、通常環境では転写性も確保でき、且つ地肌汚れのない画像の形成を行うことができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、未使用の現像剤と、クリーニング装置から回収して、量等を制御された再利用の現像剤とを、生成する画像により選択的に使用するようにしたので、地肌汚れのないシヤープ性に優れた高品質の画像が得られ、且つ現像剤の飛散、クリーニング不良の発生しない環境破壊や産業廃棄物の増加しない画像形成装置を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す画像形成装置の要部の断面図。
【図２】本発明の実施例を示す画像形成装置の要部の特性を説明する特性図。
【図３】本発明の他の実施例を示す画像形成装置の要部の断面図。
【図４】本発明の他の実施例を示す画像形成装置の要部の断面図。
【図５】本発明の他の実施例を示す画像形成装置の要部の断面図。
【図６】本発明の他の実施例を示す画像形成装置の要部の特性を説明する特性図。
【図７】本発明の他の実施例を示す画像形成装置の要部の特性を説明する特性図。
【図８】本発明の他の実施例を示す画像形成装置の要部の断面図。
【図９】本発明の他の実施例を示す画像形成装置の要部の特性を説明する特性図。
【図１０】本発明の他の実施例を示す画像形成装置の要部の特性を説明する特性図。
【符号の説明】
１・・・現像剤（トナー）、１ａ・・・未使用の現像剤、１ｂ・・・再利用の現像剤、２・・・現像部、２ａ・・・第１現像部（第１現像手段）、２ｂ・・・第２現像部（第２現像手段）、３・・・感光体、４・・・クリーニング装置、５・・・現像剤貯蔵部、５ａ・・・クリーニング装置の現像剤貯蔵部、５ｂ・・・第２現像部の現像剤貯蔵部、５ｃ・・・第１現像部の現像剤貯蔵部、６・・・満杯検知手段（検知手段）、６ａ・・・満杯検知手段（検知手段）、６ｂ・・・第２現像部の満杯検知手段（検知手段）、７・・・帯電装置、８・・・露光装置、９・・・濃度センサ、１０・・・転写・分離装置、１１・・・除電装置、１２・・・転写紙、１３・・・搬送手段、１３ａ・・・オーガ、１４・・・トナーカートリッジ、１５・・・フィラー、１５ａ・・・フィラー、１５ｂ・・・フィラー、１６・・・現像ローラ、１６ａ・・・現像ローラ、１６ｂ・・・現像ローラ、１７・・・補給ローラ、１８・・・ドクターローラ、１９・・・スクレーバ、２０・・・アジテータ。

Claims (3)

1. 未使用の現像剤を用いて現像する第１現像手段と、クリーニング装置により感光体から回収した再利用の現像剤を用いて現像する第２現像手段と、を選択的に使用して画像を形成する画像形成装置において、
   第２現像手段の現像剤貯蔵部内の現像剤量を検知する検知手段を備え、この検知結果に基づき、クリーニング装置から前記現像剤貯蔵部への搬送を停止することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像剤貯蔵部への搬送を停止した後、非画像形成時に前記第２現像手段から前記感光体によって前記クリーニング装置に搬送された前記再利用の現像剤を廃棄するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記検知手段は、前記再利用の現像剤が満杯であることを検出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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