JP3605785B2

JP3605785B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP3605785B2
Application number: JP34274697A
Authority: JP
Inventors: 哲羽根田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1997-12-12
Filing date: 1997-12-12
Publication date: 2004-12-22
Anticipated expiration: 2017-12-12
Also published as: JPH11174925A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置で、像形成体の周辺に帯電手段、像露光手段、現像手段等を配置して画像形成を行う電子写真方式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の画像形成装置の一方式として、像形成体の周辺に帯電手段、像露光手段及び現像手段を配置し、帯電手段による像形成体への帯電と像露光手段による像露光手段とにより像形成体上に潜像を形成し、該潜像を現像手段による接触反転現像により画像形成を行う画像形成装置が用いられる。
【０００３】
一方トナーの有効利用のため、画像形成の後、像形成体上に残った転写残トナーをクリーニング手段によりクリーニングし、該クリーニングトナーをスクリュウパイプ等を用いて現像手段に搬送し、現像工程で再使用するトナーリサイクル方法が一般的に用いられている。しかしながら、このスクリュウパイプを用いてクリーニングトナーを搬送するトナーリサイクル方法は機構が複雑となるため、トナーリサイクル手段としてローラ状の部材を用い、像担持体上の画像部の転写残トナーを一旦像形成体より該ローラ状のクリーニング手段に回収し、非画像部においてクリーニング手段上のトナーを再度像形成体に排出（付着）させ現像手段へと運び、現像手段により像形成体上のトナーを現像手段内部に回収し再利用する方法が特開平８−１６６７５０号公報、同８−１５２８３２号公報、同８−６４５４号公報、同６−５１６７２号公報等により提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記提案によるローラ部材を用いたトナーリサイクル手段においては、像形成体上の転写残トナーの像形成体への付着力が強くトナーリサイクル手段への転写残トナーの回収が良好に行われなかったり、トナーリサイクル手段への付着力が強くトナーリサイクル手段より像形成体への排出が良好に行われなかったりする。
【０００５】
このため本願発明者らは、ローラ部材に代えて磁性粒子搬送体上（スリーブ）に形成される磁性粒子からなる磁気ブラシによるトナーリサイクル手段を用いて、像形成体上の画像部（画像形成領域）の転写残トナーを一旦像形成体より該磁気ブラシによるトナーリサイクル手段に回収し、非画像部（非画像形成領域）においてトナーリサイクル手段上のトナーを再度像形成体に排出（付着）させ現像手段へと運び、現像手段により像形成体上のトナーを現像手段内部に回収し再利用する方法を検討しているが、トナーリサイクル手段の磁気ブラシ中のトナー濃度が高くなったりすると磁気ブラシによる転写残トナーの回収能力（クリーニング能力）が低下し、クリーニング不良が発生するという問題が生じる。
【０００６】
また、通常画像形成されるトナー像の１０％程度が転写残トナーとして磁気ブラシで回収されるが、現像手段により現像されるトナー量による像形成体上の転写残トナーが多かったりすると磁気ブラシ中のトナー濃度が高くなり回収能力（クリーニング能力）が低下し、クリーニング不良が発生するするという問題が生じる。
【０００７】
本発明は上記の問題点を解決し、トナーリサイクル手段の磁気ブラシ中のトナー濃度や、現像手段により現像されるトナー量に合わせて回収能力を変更し、トナーリサイクル手段による適正な回収性（クリーニング性）を保持する画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、像形成体上の画像形成領域の転写残トナーを一旦回収した後、非画像形成領域で前記像形成体上に排出し、前記像形成体上の潜像をトナー粒子とキャリア粒子とで構成される二成分現像剤により現像する現像手段へ回収するトナーリサイクル手段を有する画像形成装置において、前記トナーリサイクル手段は前記像形成体と対向する磁性粒子搬送体上に形成される、前記キャリア粒子と同じ粒径及び組成を有する磁性粒子からなる磁気ブラシであると共に、前記磁気ブラシ中のトナー濃度に応じて、前記トナーリサイクル手段の回収条件を変更することを特徴とする画像形成装置によって達成される（第１の発明）。
【０００９】
また、上記目的は、像形成体上の画像形成領域の転写残トナーを一旦回収した後、非画像形成領域で前記像形成体上に排出し、前記像形成体上の潜像をトナー粒子とキャリア粒子とで構成される二成分現像剤により現像する現像手段へ回収するトナーリサイクル手段を有する画像形成装置において、前記トナーリサイクル手段は前記像形成体と対向する磁性粒子搬送体上に形成される、前記キャリア粒子と同じ粒径及び組成を有する磁性粒子からなる磁気ブラシであると共に、前記現像手段により現像されるトナー量に応じて前記トナーリサイクル手段の回収条件を変更することを特徴とする画像形成装置によって達成される（第２の発明）。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本願の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。
【００１２】
本発明の各発明に共通する画像形成装置の一実施形態の画像形成プロセスおよび各機構の構成、機能について、図１ないし図４を用いて説明する。図１は、本発明に共通する画像形成装置の一実施形態を示すレーザプリンタの断面構成図であり、図２は、トナーリサイクル手段の拡大図であり、図３は、トナーリサイクル手段のリサイクルバイアスの作動域を示す図であり、図４は、転写残トナーの現像手段への回収方法を示す図である。
【００１３】
図１ないし図４によれば、像形成体としての感光体ドラム１０は、例えば周速（線速度）１５０ｍｍ／ｓｅｃで図１に矢印で示す方向に駆動回転され、コロナ帯電装置としてのスコロトロン帯電器１１により周面に対しトナーと同極性（本実施形態においてはマイナス極性）のコロナ放電により一様に帯電された後、像露光手段としての露光光学系１２により画像信号に基づいた像露光が行われる。露光光学系１２は不図示のレーザ光源から発光されるレーザ光を回転多面鏡１２ｂにより回転走査し、ｆθレンズ１２ｃ、反射ミラー１２ｄ等を経て感光体ドラム１０上に潜像が形成される。
【００１４】
トナー粒子とキャリア粒子とで構成される二成分現像剤により現像する現像手段である現像器１３が設けられていて、感光体ドラム１０に形成された潜像の現像が現像剤を担持する現像スリーブ１３１によって行われる。現像は現像剤搬送体としての現像スリーブ１３１と感光体ドラム１０との間にトナーと同極性（本実施形態においてはマイナス極性）の直流電圧と該直流電圧に交流電圧とが重畳された現像バイアスが印加される接触の反転現像にて行われる。上記現像剤に用いられるトナーとしては後述する転写残トナーの回収効率の良い球形トナーが好ましく用いられる。
【００１５】
本発明においてはトラブルによる現像剤と磁性粒子の混合も考えられ、現像手段の現像剤のキャリア粒子と後述するトナーリサイクル手段での磁性粒子とを同じものを用いるのが好ましい。
【００１６】
この観点から磁性粒子と共通使用可能なキャリア粒子を有する上記現像剤には、次のようなキャリア粒子及びトナー粒子からなる現像剤を用いることが好ましい。
【００１７】
一般に磁性キャリア粒子は平均粒径が大きいと、現像剤搬送体としての現像スリーブ１３１上に形成される現像磁気ブラシの穂の状態が粗くなるために、現像バイアスの電界により振動を与えながら静電潜像を現像しても、トナー像にムラが現れ易く、穂におけるトナー濃度が低くなるので高濃度の現像が行われない等の問題点がある。この問題点を解消するには、磁性キャリア粒子の平均粒径を小さくすればよく、実験の結果重量平均粒径が１００μｍ以下であると上記問題点は発生しないことが判明した。しかし、磁性キャリアの粒径が小さ過ぎると、トナー粒子と共に感光体ドラム１０表面に付着するようになったり、飛散し易くなる。これらの現象はキャリアに作用する磁界の強さ、それによるキャリアの磁化の強さにも関係するが、一般的には、磁性キャリアの重量平均粒径が４０μｍ以下になると次第に上記傾向が出始め、３０μｍ以下で顕著に現れるようになる。従って、この現像器１３では現像剤の磁性キャリアには、重量平均粒径が好ましくは１００μｍ以下であり、４０μｍ以上であるものが好適に用いられる。なお、磁性キャリアが球形化されていると、トナー粒子とキャリア粒子の攪拌性及び現像剤の搬送性を向上させ、さらにトナーの荷電制御性を向上させて、トナー粒子同志やトナー粒子とキャリア粒子の凝集を起こりにくくするので好ましい。
【００１８】
このような現象や条件はトナーリサイクル手段においても同様である。
【００１９】
上記の如き磁性キャリアは、磁性体として従来の磁性キャリアにおけると同様の、鉄，クロム，ニッケル，コバルト等の金属、あるいはそれらの化合物や合金、例えば、四三酸化鉄，γ−酸化第二鉄，二酸化クロム，酸化マンガン，フェライト，マンガン−銅系合金、といった強磁性体の球形化された粒子、又はそれらの磁性体粒子の表面をスチレン系樹脂，ビニル系樹脂，エチレン系樹脂，ロジン変性樹脂，アクリル系樹脂，ポリアミド樹脂，エポキシ樹脂，ポリエステル樹脂等の樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂で球状に被覆するか、あるいは、磁性体微粒子を分散して含有した樹脂の球状粒子を作るかして得られた粒子を、従来公知の平均粒径選別手段で粒径選別することによって得られる。
【００２０】
なお、キャリア粒子を前述のように樹脂等によって球状に形成することは、先に述べた効果の他に、現像剤搬送担体に形成される現像剤層が均一となり、また、現像剤搬送担体に高いバイアス電圧を印加することが可能になるという効果も与える。即ち、キャリア粒子が樹脂等によって球形化されていることは、（１）一般にキャリア粒子は長軸方向に磁化吸着され易いが、球形化によってその方向性がなくなり、従って、現像剤層が均一に形成され、局所的に抵抗の低い領域や層厚のムラの発生を防止する。（２）キャリア粒子の高抵抗化と共に、従来のキャリア粒子に見られるようなエッジ部がなくなって、エッジ部への電界の集中が起こらなくなり、その結果、現像剤搬送担体に高いバイアス電圧を印加しても、電極部材や感光体ドラム１０面に放電して静電潜像を乱したり、バイアス電圧がブレークダウンしたりすることが起こらない、という効果を与える。この高いバイアス電圧を印加できるということは、振動電界下での現像における先に述べたような効果を十分に発揮させることができるということである。そして、以上のような効果を奏するキャリア粒子の球形化には前述のようなワックスも用いられるが、キャリアの耐久性等からすると、前述のような樹脂を用いたものが好ましく、さらに、キャリア粒子の抵抗率が１０^８Ωｃｍ以上、特に１０^１３Ωｃｍ以上の絶縁性を有する磁性粒子を形成したものが好ましい。この抵抗率は、粒子を０．５０ｃｍ^２の断面を有する容器に入れてタッピングしたのち、詰められた粒子上に１ｋｇ／ｃｍ^２の荷重を掛け、荷重と底面電極との間に１０００Ｖ／ｃｍの電界が生ずる電圧を印加したときの電流値を読み取ることで得られる値であり、この抵抗率が低いと、現像剤搬送担体にバイアス電圧を印加した場合に、キャリア粒子に電荷が注入されて、感光体ドラム１０面にキャリア粒子が付着し易くなったり、あるいはバイアス電圧のブレークダウンが起こり易くなったりする。
【００２１】
以上を総合して、磁性キャリア粒子は、少なくとも長軸と短軸の比が３倍以下であるように球形化されており、針状部やエッジ部等の突起がなく、抵抗率が１０^８Ωｃｍ以上好ましくは１０^１３Ωｃｍ以上であることが適正条件である。そして、このような磁性キャリア粒子は、球状の磁性体粒子を酸化皮膜形成等によって高抵抗化すること、磁性体微粒子分散系のキャリアでは、できるだけ磁性体の微粒子を用いて、分散樹脂粒子形成後に球形化処理を施すこと、あるいはスプレードライの方法によって分散樹脂粒子を得ること等によって製造される。固定磁石を内部に有する現像スリーブ１３１に安定して吸着させるべくキャリア粒子の磁化率は３０〜７０ｅｍｕ／ｇであることが好ましい。
【００２２】
このような現象や条件はトナーリサイクル手段においても同様である。
【００２３】
次に、トナー粒子について説明する。
【００２４】
トナーの平均粒径が大きくなると、画像の荒れが目立つようになる。通常、１０本／ｍｍ程度のピッチで並んだ細線の解像力がある現像には、平均粒径１０μｍ程度のトナーでも問題ないが、しかし、平均粒径１〜５μｍの微粒子化したトナーを用いると、解像力は格段に向上して、濃淡差も忠実に再現した鮮明な高画質画像を与えるようになる。以上の理由からトナーの粒径は平均粒径が１０μｍ以下、好ましくは１〜５μｍが適正条件である。また、トナー粒子が電界に追随してトナーリサイクル手段で回収、排出されるために、トナー粒子の帯電量は３〜３０μＣ／ｇ（特に好ましくは１０〜２０μＣ／ｇ）が望ましい。特に粒径の小さい場合は高い帯電量が必要である。このような現象や条件はトナーリサイクル手段においても同様である。
【００２５】
上記の如きトナーは、従来のトナーと同様の方法で得られる。即ち、従来のトナーにおける球形や不定形の非磁性又は磁性のトナー粒子を平均粒径選別手段によって選別したトナーを用いることができる。中でも、トナー粒子が磁性体微粒子を含有した粒子であることが好ましく、特に磁性体微粒子の量が６０ｗｔ％以下、特に３０ｗｔ％を超えないものが好ましい。トナー粒子が磁性微粒子を含有したものである場合は、トナー粒子が現像剤搬送担体に含まれる磁力の影響を受けるようになるから、磁気ブラシの均一形成性が一層向上して、しかも、かぶりの発生が防止され、さらにトナー粒子の飛散も起こりにくくなる。しかし、含有する磁性体の量を多くし過ぎると、キャリア粒子との間の磁気力が大きくなり過ぎて、十分な現像濃度を得ることができなくなるし、また、磁性体微粒子がトナー粒子の表面に現れるようになって、摩擦帯電制御が難しくなったり、トナー粒子が破損し易くなったりする。
【００２６】
またトナー形状としては球形トナーの方が、不定形トナーより流動性が高く、像形成体との付着力が小さく転写率が高いので、転写残トナーが像形成体から回収し易いし、また排出もし易く好ましく、従来転写材残トナーのクリーニングに用いられるクリーニングブレードだと、擦り抜けてしまい使えなかった小粒径のトナーが使えるようになる。
【００２７】
以上を纏めると、現像器１３において、好ましいトナー粒子は、キャリア粒子について述べたような樹脂及びさらには磁性体の微粒子を用い、それにカーボン等の着色成分や必要に応じて帯電制御剤等を加えて、従来公知のトナー粒子製造方法と同様の方法によって作ることができる平均粒径が１０μｍ以下、特に好ましくは１〜５μｍの粒子からなるものである。
【００２８】
トナーリサイクル手段では以上述べたようなキャリア粒子と同様の磁性粒子が好ましく用いられ、また現像器１３には、以上述べたような球状のキャリア粒子とトナー粒子とが従来の２成分現像剤におけると同様の割合で混合した現像剤が好ましく用いられるが、これにはまた、必要に応じて粒子の流動滑りを良くするための流動化剤や像担持体面の清浄化に役立つクリーニング剤等が混合される。流動化剤としては、コロイダルシリカ、シリコンワニス、金属石鹸あるいは非イオン表面活性剤等を用いることができ、クリーニング剤としては、脂肪酸金属塩、有機基置換シリコンあるいはフッ素等表面活性剤等を用いることができる。
【００２９】
転写材である記録紙Ｐが転写材収納手段である給紙カセット１５より、送り出しローラ１５ａにより送り出され、給送ローラ１５ｂにより給送されてタイミングローラ１５ｃへ搬送される。
【００３０】
記録紙Ｐは、タイミングローラ１５ｃの駆動によって、感光体ドラム１０上に形成されたトナー画像と同期がとられて、駆動ローラ１４ｄと従動ローラ１４ｅとテンションローラ１４ｉとに張架される転写ベルト１４ａが設けられた転写手段としての転写ベルト装置１４によって感光体ドラム１０と転写ベルト１４ａとの間に形成されるニップ部（転写域）１４ｂへと給送され、転写ベルト１４ａを挟んで感光体ドラム１０と対向して設けられ、トナーと逆極性（本実施形態においてはプラス極性）の転写電圧が印加される転写器１４ｃにより感光体ドラム１０の周面上の像が一括して記録紙Ｐ上に転写される。
【００３１】
転写手段としては、直接像形成体と対峙するコロナ転写器が用いられると転写材が無い場合のトナー或いは転写材が有ってもその外側のトナーに対しコロナ放電によりトナー極性を反転してしまい（本実施形態においてはプラス極性としてしまい）、後述するトナーと逆極性（本実施形態においてはプラス極性）のリサイクルバイアスが印加されるトナーリサイクル手段での像形成体上の転写残トナーの回収を困難にさせる。上記の転写ベルトや転写ローラでは、転写材外のトナーが極性反転されることなくマイナス極性のままで転写手段側へ転写され、トナーリサイクル手段での負荷が軽減されるので転写ベルトや転写ローラが好ましく用いられる。
【００３２】
転写材分離手段としての分離器１４ｈにより転写ベルト装置１４から分離した記録紙Ｐは、少なくとも一方のローラの内部にヒータを有する加熱用定着ローラ１７ａと圧着ローラ１７ｂとを有する定着装置１７へと搬送され、加熱用定着ローラ１７ａと、圧着ローラ１７ｂとの間で熱と圧力とを加えられることにより記録紙Ｐ上の付着トナーが定着され、排紙ローラ１８により装置外部へ排出される。
【００３３】
トナー像が形成させる領域である画像形成領域の転写後の感光体ドラム１０の周面上の転写残トナー領域に残ったトナーは除電手段としての光除電器１６により光除電され、感光体ドラム１０の電位レベルが略ゼロとされた後、感光体ドラム１０と同方向に回転され、外周面に磁性粒子からなる磁気ブラシが形成される磁性粒子搬送体であるスリーブ１１０を有するトナーリサイクル手段としてのトナーリサイクル装置１００にいたり、直流（ＤＣ）バイアスＥ１に必要により交流（ＡＣ）バイアスＡＣ１が重畳されるリサイクルバイアスにより、直流バイアスＥ１に図２の実線にて示すトナーと逆極性（本実施形態においてはプラス極性）の３００〜１５００Ｖのトナー回収バイアスが印加されるトナーリサイクル手段のスリーブ１１０によってスリーブ１１０の外周面上の磁気ブラシに回収される。転写残トナー領域での転写残トナーが完全に回収されるように、トナー回収バイアス印加領域を画像形成領域よりも両側端をやや長く形成する。交流バイアスＡＣ１としては周波数１〜１０ｋＨｚ、電圧Ｖ_ｐ−ｐ５００〜２０００Ｖのｓｉｎ波や矩形波のものが用いられる。なおＳ１は、後述するトナーリサイクル装置１００のトナー回収条件を変更するための磁気ブラシのトナー濃度を測定する、第１のトナー濃度検知手段としての第１のトナー濃度検知装置である。
【００３４】
光除電器１６の光除電により感光体ドラム１０の電位レベルが略ゼロとされ感光体ドラム１０への転写残トナーの静電的な吸着力が弱められ、転写残トナーが移動し易く、転写残トナーのトナーと逆極性（プラス極性）のトナー回収バイアスが印加されるスリーブ１１０上の磁気ブラシへの転写が容易となり回収効率が向上される。
【００３５】
上記トナーリサイクル装置１００の磁気ブラシを形成する磁性粒子としては、転写残トナーの回収と排出とを良好とするため、現像器１３に用いる現像剤として二成分現像剤を使用した場合、前述したキャリア粒子と同粒径の重量平均粒径が４０〜１００μｍの磁性粒子が用いられが、組成は前述した現像手段に用いられるキャリア粒子と同様の組成によるものが用いられる。また磁性粒子をキャリア粒子と同径のものを選ぶことにより、磁性粒子が現像器１３内に入っても感光体ドラム１０に付着しないので問題を生じない。同じ理由から抵抗率や磁化率も同じものを選ぶのが好ましい。むろん、トナーリサイクル装置１００で感光体ドラム１０に付着するのを防止するために、磁性粒子をキャリア粒子より大きい粒径や抵抗率や磁化率を選んでもよい。
【００３６】
次に、転写残トナー領域通過後の画像形成領域間の非画像形成領域においてクリサイクルバイアスの直流バイアスＥ１を、図２の点線にて示すトナーと同極性（本実施形態においてはマイナス極性）の−３００〜−１５００Ｖが印加されるトナー排出バイアスに切替え、スリーブ１１０上の磁気ブラシに付着する回収トナーを感光体ドラム１０上に排出（付着）させる。トナー排出バイアス印加領域はトナー回収バイアス印加領域間であり、画像形成領域間（非画像形成領域）よりもやや短く設定する。この際、感光体ドラム１０には光除電器１６による光除電が行われる。光除電により感光体ドラム１０の電位レベルは略ゼロとされ排出トナーの感光体ドラム１０への付着を容易とする。
【００３７】
図４の（ａ）に示すように、電位レベルを略ゼロとされた感光体ドラム１０上にトナー層が形成される。付着トナーはトナー排出バイアスによりマイナス極性をもって感光体ドラム１０に付着しており、トナー層の電位レベルは略−５０Ｖ程度である。
【００３８】
続いて、排出トナーが付着された感光体ドラム１０に帯電手段としてのスコロトロン帯電器１１によりトナーと同極性（本実施形態においてはマイナス極性）の直流電圧により感光体ドラム１０の表面電位が−７５０Ｖに再帯電が行われると、図４の（ｂ）に示すように、内訳は感光体ドラム１０の表面の電位レベルが例えば−６５０Ｖ程度に帯電され、付着しているトナー層の電位レベルは再帯電により少し上昇し−１００Ｖ程度となる。
【００３９】
この状態で再帯電され感光体ドラム１０に付着された排出トナーが現像器１３に至り、図４の（ｃ）に示すように、感光体電位より低いトナーと同極性（本実施形態においてはマイナス極性）の−１００〜−６５０Ｖのクリーニング用現像バイアスが印加された現像器１３の現像スリーブ１３１の現像剤に擦過されて、感光体ドラム１０上より現像器１３へとクリーニング（回収）される。この際、トナーが全て回収されなくても、次の画像形成域には使用しないので画像上の問題は生じない。また、このクリーニング用現像バイアスは画像形成時の反転現像に用いる現像バイアスと同じ或いは低めの値に設定することによりトナーを現像スリーブ１３１に引き付ける。
【００４０】
トナーリサイクル装置１００、スコロトロン帯電器１１及び現像器１３により残留トナーを除去された感光体ドラム１０は再びスコロトロン帯電器１１によって一様帯電を受け、次の画像形成サイクルにはいる。
【００４１】
上記の説明におけるスリーブ１１０の磁気ブラシによるトナー回収及びトナー排出において、除電手段としての光除電器１６による光除電が無いと感光体電位が凹凸を有しているため、特に画像形成領域のエッジ部でのトナー付着力が低減されない。そのため光除電を行い感光体電位を平滑化し、均一で高い回収或いは排出を可能とさせる。この方が現像手段でのトナー回収も容易とさせる。また、トナーは静電的な電気力により感光体ドラム１０に吸着されており、再帯電時に帯電手段を汚すことがないので帯電手段として帯電ローラを用いることも可能となる。
【００４２】
また、トナーリサイクル手段による排出トナーを感光体ドラム１０より現像器１３へ回収し易いように、現像器１３の現像方法としては上記の二成分磁気ブラシを用いた接触現像の他に、磁性トナー或いは非磁性トナーを用いた一成分接触現像が用いられる。また、現像剤に用いられる一成分、二成分用トナーは高画質が可能な球形の重合トナー等が好ましい。球形トナーは感光体ドラム１０や磁性粒子との付着力が小さく静電気的に移動しやすいことから、粉砕トナー（不定形トナー）と比較して、高い回収効率と高い排出効率とを有する。従来、一般的なゴムブレードでのクリーニングの際、ブレードより擦り抜けが生じ易いとされる球形トナーを本発明では好ましいトナーとして用いることが可能となる。
【００４３】
図２によれば、トナーリサイクル手段としてのトナーリサイクル装置１００は回転する感光体ドラム１０と対向し、感光体ドラム１０と同方向に回転される磁性粒子搬送体としての、例えばアルミ材やステンレス材を用いた円筒状のスリーブ１１０と、該スリーブ１１０の内部に設けられるＮ、Ｓ極よりなる磁石体１１１と、磁石体１１１によりスリーブ１１０の外周面上に形成される磁性粒子からなる磁気ブラシとにより構成される。トナーリサイクル装置１００には、磁石Ｓ２と対向して設けられ、磁気ブラシを形成する磁性粒子の通過量を規制するための規制部材としての規制板１２１と、規制板１２１の背面（感光体ドラム１０と反対側の面）に密着して箱状の保持部材１２２が規制板１２１と一体化して設けられ、箱体１２０が形成される。箱体１２０を構成する保持部材１２２の上部（箱体１２０の内部）に磁性粒子の滞留部ＳＰ２を形成する。また転写残トナーの回収、排出を行うクリーニング部ＣＬの位置からスリーブ１１０の回転方向下流の滞留部ＳＰ２までの間のスリーブ１１０の背部に開放部ＳＰ１を形成する。磁気ブラシの回転により磁気ブラシ内の異物や、後述する開口部ＳＰ３よりの異物が開放部ＳＰ１の空間に落下される。これにより磁気ブラシ内の異物の滞留が防止される。トナーリサイクル装置１００の底部に溜まった異物は回収スクリュウ１２３により不図示の回収容器に回収される。
【００４４】
上記滞留部ＳＰ２は均一な磁性粒子層を形成するための溜めであり、転写材トナーを回収（収納）できる程度の量で、スリーブ１１０の数回転で排出できる量を保有することが好ましく、滞留部ＳＰ２内に保有する磁性粒子は、規制板１２１を通過するスリーブ１１０の１回転当たりの磁性粒子通過量の２〜１０倍程度が、画像形成領域で転写材トナーを回収し、非画像形成領域で回収トナーを排出するのに好ましく、また滞留部ＳＰ２内に保有する磁性粒子量は２０〜２００ｇ程度であることが好ましい。磁性粒子の量を多くすると、回収能力は上がるが排出時間が長くかかり、非画像形成領域をできるだけ減らしてコピー速度を速くするために、出来る限り短く設定したい非画像形成領域での排出を困難とさせる。また磁性粒子の量を少なくすると、排出時間は短くなるが少ないトナー回収量でもトナー濃度が高くなるので、回収能力が低下したり、フィルミングにより像形成体の耐久性がなくなる。
【００４５】
上記により、適量の磁性粒子が滞留部内に収納されて均一な磁性粒子層が形成され、回収能力と排出能力とのバランスが保たれる。
【００４６】
また規制板１２１と保持部材１２２とにより形成される箱体１２０での滞留部ＳＰ２を設けることにより、滞留部ＳＰ２内の規制板１２１の背部に、保持部材１２２で囲まれる図２に一点鎖線で示す磁性粒子の循環路が形成される。循環路は磁石Ｎ２、Ｎ３の磁界下で形成され反撥磁界によりスリーブ１１０表面より磁性粒子が落下し良好な循環路が形成される。更に箱体１２０の規制板１２１と反対側に保持部材１２２の開口部ＳＰ３を設ける。開口部ＳＰ３の保持部材１２２の頂点位置に対応する磁石Ｓ３の磁力によりスリーブ１１０上の磁性粒子はこぼれ落ちず、非磁性の異物のみが磁性粒子が回転される循環路より開口部ＳＰ３を通して箱体１２０の外部に落下される。
【００４７】
上記により、滞留部内の磁性粒子に混入した紙粉等の異物が良好に除去され、トナーリサイクル手段の規制部材での磁性粒子のつまりが防止され、安定した磁性粒子層と良好な磁気ブラシが形成される。また異物の混入による磁性粒子の帯電性や流動性の劣化が防止される。
【００４８】
磁気ブラシによるトナー回収と排出とが良好に行われるためには、回収時には密な磁気ブラシで転写残トナーが付着する感光体ドラム１０を擦ることが回収能力がよく、逆に排出時には疎な磁気ブラシでソフトに感光体ドラム１０を擦過することが排出能力を高める。このためスリーブ１１０上に形成される磁気ブラシの感光体ドラム１０との擦過速度としては感光体ドラム１０の速度の０．７〜１．２倍で感光体ドラム１０と同方向に回転させてやることが、感光体ドラム１０上のトナーを包むようにして回収、排出を行うのでよい。擦過速度が０．７倍未満の場合、トナーが感光体ドラム１０上よりとれない。また１．２倍を越えると、トナーや磁性粒子の飛散が起こり易い。
【００４９】
更に、トナーの回収、排出を行う磁気ブラシ擦過部での磁気ブラシ中の磁性粒子の充填率は０．０５〜０．３０（５〜３０％）とすることが、磁性粒子に付着するトナーを、スリーブ１１０の表面部（磁気ブラシの下層）から感光体ドラム１０の表面部（磁気ブラシの上層）まで磁性粒子の穂に沿って移動し易くするので良い。充填率が０．０５（５％）未満の場合、磁気ブラシとしての能力が無くなり感光体ドラム１０上のトナーがとれない。また０．３０（３０％）を越えると、磁性粒子が密となり過ぎ、磁性粒子中でのトナー移動が行われにくくなり、回収、排出が良好に行われない。磁気ブラシ中の磁性粒子量が多すぎると、磁性粒子に付着するトナーの排出に時間がかかり非画像形成領域を長くとらねばならず、次の画像形成が遅れてしまう。
【００５０】
またトナーリサイクル装置１００の磁気ブラシを形成する磁性粒子の組成は前述した現像手段に用いられるキャリア粒子と同様の組成によるものが用いられるが、磁性粒子の粒径は転写残トナーの回収と排出とを良好とするため、重量平均粒径が４０〜１００μｍの磁性粒子が用いらる。粒径が小さく重量平均粒径が４０μｍ未満の場合、磁気ブラシの穂が密となり、摺擦力が弱かったり、磁気ブラシ下層へのトナーの移動がしにくく回収が良好に行われない。またトナーが感光体ドラム１０へ付着し易いという問題も生ずる。また粒径が大きく重量平均粒径が１００μｍを越えると、磁気ブラシの穂が荒く磁性粒子がトナーに十分擦過しないので、筋むら状にクリーニング不良のトナーが残ってしまう。
【００５１】
更に、磁気ブラシの磁性粒子の搬送量を１０〜１００ｍｇ／ｃｍ^２として磁気ブラシを形成する。この範囲においては、摺擦力を持ちながら下層までトナーが引き込まれたり、下層からトナーが引き出されたりされる適正な密度と高さを有する穂がスリーブ１１０上に形成される。搬送量が少なく１０ｍｇ／ｃｍ^２未満の場合、磁気ブラシの穂が荒く磁性粒子がトナーに十分擦過しないので、筋むら状にクリーニング不良のトナーが残ってしまう。また搬送量が多く１００ｍｇ／ｃｍ^２を越えると、磁気ブラシの穂が密となり、摺擦力が弱かったり、磁気ブラシ下層へのトナーの移動がしにくく回収が良好に行われない。またトナーが感光体ドラム１０へ付着し易いという問題も生ずる。
【００５２】
上記の如く、磁性粒子の重量平均粒径が４０〜１００μｍであると共に、磁気ブラシの磁性粒子の搬送量が１０〜１００ｍｇ／ｃｍ^２であり、且つ前述したように、磁気ブラシを感光体ドラム１０と同方向に感光体ドラム１０の回転速度の０．７〜１．２倍の速度で回転すると共に、磁気ブラシでの磁性粒子の充填率を０．０５〜０．３とすることが、磁気ブラシの穂の密度や強さを適正とし、転写残トナーの回収と排出を良好に行うために好ましい。
【００５３】
また磁性粒子の磁化率は３０〜７０ｅｍｕ／ｇであることが好ましい。磁化率が小さく３０ｅｍｕ／ｇ未満の場合、磁気ブラシの穂が密となり、摺擦力が弱かったり、磁気ブラシ下層へのトナーの移動がしにくく回収が良好に行われない。またトナーが感光体ドラム１０へ付着し易い。また磁化率が大きく７０ｅｍｕ／ｇを越えると、磁気ブラシの穂が荒く磁性粒子がトナーに十分擦過しないので、筋むら状にトナーが残ってしまう。また磁性粒子の抵抗率は１０^８Ω・ｃｍ以上の絶縁性を有することが好ましく、交流を印加する際、感光体ドラム１０と磁性粒子との間で放電を起こさずに電界が形成されトナーの回収、排出を行うことができる。この抵抗率は、粒子を０．５０ｃｍ^２の断面を有する容器に入れてタッピングしたのち、詰められた粒子上に１ｋｇ／ｃｍ^２の荷重を掛け、荷重と底面電極との間に１０００Ｖ／ｃｍの電界が生ずる電圧を印加したときの電流値を読み取ることで得られる値である。
【００５４】
上記により、転写残トナーのトナーリサイクル手段での回収と排出とがバランスして良好に行われる磁気ブラシが形成される。
【００５５】
請求項１または４にかかわる第１の発明について、図５ないし図９、及び図２を用いて説明する。図５は、磁気ブラシのトナー濃度を測定する第１のトナー濃度検知手段を示す図であり、図６は、排出トナーの濃度を測定することにより磁気ブラシのトナー濃度を測定する第２のトナー濃度検知手段を示す図であり、図７は、滞留部の磁性粒子のトナー濃度を測定する第３のトナー濃度検知手段を示す図であり、図８は、図７の第３のトナー濃度検知手段の斜視図であり、図９は、図７の第３のトナー濃度検知手段の回路図である。
【００５６】
図２または図５によれば、トナーリサイクル手段としてのトナーリサイクル装置１００は回転する感光体ドラム１０と対向し、クリーニング部ＣＬにおいて感光体ドラム１０と同方向に回転される磁性粒子搬送体としての、例えばアルミ材やステンレス材を用いた円筒状のスリーブ１１０と、該スリーブ１１０の内部に設けられるＮ、Ｓ極よりなる磁石体１１１と、磁石体１１１によりスリーブ１１０の外周面上に形成される磁性粒子からなる磁気ブラシとにより構成される。転写残トナーは感光体ドラム１０と同方向に回転され、外周面に磁性粒子からなる磁気ブラシが形成される磁性粒子搬送体であるスリーブ１１０を有するトナーリサイクル手段としてのトナーリサイクル装置１００にいたり、直流（ＤＣ）バイアスＥ１に必要により交流（ＡＣ）バイアスＡＣ１が重畳されるリサイクルバイアスにより、直流バイアスＥ１に図２の実線にて示すトナーと逆極性（本実施形態においてはプラス極性）の３００〜１５００Ｖのトナー回収バイアスが印加されるトナーリサイクル手段のスリーブ１１０によってスリーブ１１０の外周面上の磁気ブラシに回収される。交流バイアスＡＣ１としては周波数が１〜１０ｋＨｚ、電圧がＶ_ｐ−ｐ５００〜２０００Ｖのｓｉｎ波や矩形波のものが用いられる。
【００５７】
またトナーリサイクル装置１００の磁気ブラシを形成する磁性粒子としては、転写残トナーの回収と排出とを良好とするため、現像手段に用いる現像剤として二成分現像剤を使用した場合、前述したキャリア粒子と同粒径の重量平均粒径が４０〜１００μｍの磁性粒子が用いられが、組成は前述した現像手段に用いられるキャリア粒子と同様の組成によるものが用いられる。また磁性粒子をキャリア粒子と同径或いは大きい粒径のものを選ぶことにより、磁性粒子が現像手段内に入っても感光体ドラム１０に付着しないので問題を生じない。同じ理由から抵抗率や磁化率も同じ或いは大きいものを選ぶのが好ましい。以下に説明する制御により、転写残トナー回収時の磁気ブラシのトナー濃度は、通常５〜８％の濃度である現像手段の現像剤濃度より低く２〜５％で制御することが好ましい。
【００５８】
図２に示すように、第１のトナー濃度検知手段としての第１のトナー濃度検知装置Ｓ１がスリーブ１１０の磁気ブラシと対向して設けられる。第１のトナー濃度検知装置Ｓ１は反射型の検知装置であり、転写残トナーを回収した磁気ブラシのトナー濃度の測定を行って、トナーリサイクル装置１００の回収（クリーニング）条件を変更するものである。
【００５９】
図５に示すように、ＤＳ１はフォトトランジスタやフォトダイオード等から成る受光素子で、ＤＳ２はＬＥＤ等の発光素子である。発光素子ＤＳ２の前面には小径の絞部材ＤＳ３と集光レンズＤＳ４とが設けられていて、発光素子ＤＳ２からの光束がスリーブ１１０周面上の磁気ブラシの付着トナー位置にスポット状に結像し、その反射光量を受光素子ＤＳ１が受光し、磁気ブラシのトナー濃度を測定するよう第１のトナー濃度検知装置Ｓ１が構成されており、第１のトナー濃度検知装置Ｓ１により測定された磁気ブラシのトナー濃度に合わせて不図示の制御部を通して回収（クリーニング）条件の変更を行う。
【００６０】
条件変更は、トナー回収バイアスの直流バイアスＥ１をトナーと逆極性（本実施形態においてはプラス極性）の３００〜１５００Ｖの範囲内で変更したり、ｓｉｎ波や矩形波が用いられる交流バイアスＡＣ１の周波数を１〜１０ｋＨｚの範囲内で変更したり、交流バイアスＡＣ１の電圧をＶ_ｐ−ｐ５００〜２０００Ｖの範囲内で変更したり、交流バイアスＡＣ１として矩形波が用いられる場合には、矩形波のデュティ比を変えて直流成分を変更したり、スリーブ１１０の回転数を変更すること等により行われる。条件変更による設定は、１コピー毎、１プリント毎、或いは例えば１０枚、５０枚等の所定コピー枚数毎に行われる。
【００６１】
また図２に点線で示すように、第１のトナー濃度検知装置Ｓ１の代わりに、トナーリサイクル装置１００の排出トナーの出口側に近接し、感光体ドラム１０と対向して、前記第１のトナー濃度検知装置Ｓ１と同様な反射型の検知装置である第２のトナー濃度検知手段としての第２のトナー濃度検知装置Ｓ２を設け、第２のトナー濃度検知装置Ｓ２によりトナーリサイクル装置１００より排出された感光体ドラム１０上の排出トナーの濃度の測定を行って、トナーリサイクル装置１００の回収（クリーニング）条件の変更を行うことも可能である。
【００６２】
図６に示すように、ＤＳ１はフォトトランジスタやフォトダイオード等から成る受光素子で、ＤＳ２はＬＥＤ等の発光素子である。発光素子ＤＳ２の前面には小径の絞部材ＤＳ３と集光レンズＤＳ４とが設けられていて、発光素子ＤＳ２からの光束が感光体ドラム１０周面上の付着トナー（排出トナー）位置にスポット状に結像し、その反射光量を受光素子ＤＳ１が受光し、排出トナーのトナー濃度を測定するよう第２のトナー濃度検知装置Ｓ２が構成されており、第２のトナー濃度検知装置Ｓ２により測定された排出トナーのトナー濃度に合わせて不図示の制御部を通して回収（クリーニング）条件の変更を行う。
【００６３】
条件変更は、トナー回収バイアスの直流バイアスＥ１をトナーと逆極性（本実施形態においてはプラス極性）の３００〜１５００Ｖの範囲内で変更したり、ｓｉｎ波や矩形波が用いられる交流バイアスＡＣ１の周波数を１〜１０ｋＨｚの範囲内で変更したり、交流バイアスＡＣ１の電圧をＶ_ｐ−ｐ５００〜２０００Ｖの範囲内で変更したり、交流バイアスＡＣ１として矩形波が用いられる場合には、矩形波のデュティ比を変えて直流成分を変更したり、スリーブ１１０の回転数を変更すること等により行われる。条件変更による設定は、１コピー毎、１プリント毎、或いは例えば１０枚、５０枚等の所定コピー枚数毎に行われる。トナーの回収能力は直流バイアスＥ１を大きくしたり、交流バイアスＡＣ１の周波数を低くしたり、交流バイアスＡＣ１の電圧を高くすることにより向上させることができる。また逆の設定を行うと回収能力を低く設定することができる。
【００６４】
また図２に点線で示すように、第１、第２のトナー濃度検知装置Ｓ１，Ｓ２の代わりに、第３のトナー濃度検知手段としての第３のトナー濃度検知装置Ｓ３を滞留部ＳＰ２の下部で保持部材１２２に埋め込んで設ける。第３のトナー濃度検知装置Ｓ３は接触型の検知装置であり、滞留部ＳＰ２内を流動する磁性粒子と接触してトナー濃度の測定を行って、トナーリサイクル装置１００の回収（クリーニング）条件を変更するものである。
【００６５】
トナー濃度検知装置Ｓ３による測定は、図７ないし図９にて以下に説明するコイルのインダクタンスの透磁率変化によるＬＣ共振回路の共振周波数変化を用いる方法である。
【００６６】
共振回路は、図９に示すように、インダクタンスコイルＬ、コンデンサＣ_１、Ｃ_２、トランジスタＱ、抵抗Ｒで構成された典型的なコルピッツ発振回路であり、このインダクタンスコイルＬが平面コイルで構成されている。この回路に電圧Ｖが印加された時、発振信号がトランジスタＱのソースから出力される。なお、共振回路はコルピッツ発振回路に限られるものではない。またトナー濃度検知装置Ｓ３としては一般に用いられるコイルインダクタンスによるＬ検知やコンデンサによる容量検知等の方法が用いられる。
【００６７】
図７または図８に示すように、平面コイル４１は、平面基板（プリント回路板、ＰＣ）４２の表面上に、中央のコイル電極４３から周辺のコイル電極４４まで渦巻き状に配置したプリント基板である。平面基板４２としては、絶縁性樹脂、例えばガラスエポキシ等を用いる。この平面基板４２上に銅箔を渦巻き状にパターンエッチングして平面コイル４１を形成する。あるいは、平面基板４２上に、アルミニウムや銅を蒸着することにより導電層を形成する。この平面コイル４１は、その線幅を５０〜１００μｍ、ピッチを１００〜２００μｍ程度とする。この面が検知コイル面となる。なお、細い銅線を渦巻き状に巻いて平面基板４２上に配置し、これを平面コイル４１としてもよい。
【００６８】
平面基板４２の平面コイル４１形成面と反対側の裏面には、発振回路のコンデンサＣ１，Ｃ２、トランジスタＱ、抵抗Ｒ等の電装部品が実装されている。平面コイル４１の両端部に形成された中央のコイル電極４３と周辺のコイル電極４４は、ともにスルーホールになっていて、平面コイル４１は、電極４３、電極４４を介して電装部品に接続され、さらに電圧Ｖの電源と接続され、外部に検知信号を出力する。第３のトナー濃度検知装置Ｓ３により測定された磁気ブラシのトナー濃度に合わせて不図示の制御部を通して回収（クリーニング）条件の変更を行う。
【００６９】
条件変更は、トナー回収バイアスの直流バイアスＥ１をトナーと逆極性（本実施形態においてはプラス極性）の３００〜１５００Ｖの範囲内で変更したり、ｓｉｎ波や矩形波が用いられる交流バイアスＡＣ１の周波数を１〜１０ｋＨｚの範囲内で変更したり、交流バイアスＡＣ１の電圧をＶ_ｐ−ｐ５００〜２０００Ｖの範囲内で変更したり、交流バイアスＡＣ１として矩形波が用いられる場合には、矩形波のデュティ比を変えて直流成分を変更したり、スリーブ１１０の回転数を変更すること等により行われる。条件変更による設定は、１コピー毎、１プリント毎、或いは例えば１０枚、５０枚等の所定コピー枚数毎に行われる。
【００７０】
上記の如く、トナーリサイクル手段の磁気ブラシ中のトナー濃度や、像形成体上の排出トナーのトナー濃度に合わせて回収能力が変更され、トナーリサイクル手段による適正な回収性（クリーニング性）が保持される。
【００７１】
請求項２または４にかかわる第２の発明について、図１０、及び図２、図７ないし図９を用いて説明する。図１０は、現像手段により現像されるトナー量を検知する場合を示す図である。
【００７２】
図２または図１０によれば、トナーリサイクル手段としてのトナーリサイクル装置１００は回転する感光体ドラム１０と対向し、クリーニング部ＣＬにおいて感光体ドラム１０と同方向に回転される磁性粒子搬送体としての、例えばアルミ材やステンレス材を用いた円筒状のスリーブ１１０と、該スリーブ１１０の内部に設けられるＮ、Ｓ極よりなる磁石体１１１と、磁石体１１１によりスリーブ１１０の外周面上に形成される磁性粒子からなる磁気ブラシとにより構成される。トナー像が形成される領域である画像形成領域の転写残トナーは、感光体ドラム１０と同方向に回転され、外周面に磁性粒子からなる磁気ブラシが形成される磁性粒子搬送体であるスリーブ１１０を有するトナーリサイクル手段としてのトナーリサイクル装置１００にいたり、直流（ＤＣ）バイアスＥ１に必要により交流（ＡＣ）バイアスＡＣ１が重畳されるリサイクルバイアスにより、直流バイアスＥ１に図２の実線にて示すトナーと逆極性（本実施形態においてはプラス極性）の３００〜１５００Ｖのトナー回収バイアスが印加されるトナーリサイクル手段のスリーブ１１０によってスリーブ１１０の外周面上の磁気ブラシに回収される。
【００７３】
次に、転写残トナー領域通過後の画像形成領域間の非画像形成領域においてリサイクルバイアスの直流バイアスＥ１を、図２の点線にて示すトナーと同極性（本実施形態においてはマイナス極性）の−３００〜−１５００Ｖが印加されるトナー排出バイアスに切替え、スリーブ１１０上の磁気ブラシに付着する回収トナーを感光体ドラム１０上に排出（付着）させ、スコロトロン帯電器１１により再帯電された排出トナーが現像手段である現像器１３の現像スリーブ１３１によりクリーニング（回収）される。トナーリサイクル装置１００の交流バイアスＡＣ１としては周波数が１〜１０ｋＨｚ、電圧がＶ_ｐ−ｐ５００〜２０００Ｖのｓｉｎ波や矩形波のものが用いられる。後述する制御により、転写残トナー回収時の磁気ブラシのトナー濃度は、通常５〜８％の濃度である現像手段の現像剤濃度より低く２〜５％で制御することが好ましい。
【００７４】
図１０に示す現像手段である現像器１３の詳細について以下に説明する。
【００７５】
現像剤搬送体である現像スリーブ１３１は感光体ドラム１０の周面に対し、現像スリーブ１３１の両端に設けられた不図示の突当コロにより所定の間隙を保って感光体ドラム１０の回転（図１０の時計方向回転）に対し同方向に回転される（図１０の反時計方向回転）。
【００７６】
固定磁石１３２は、直径１５ｍｍ〜３５ｍｍの現像スリーブ１３１に内包され、ＮおよびＳの磁極を配し、現像スリーブ１３１と同心に固定されていて、非磁性のスリーブ周面に磁力を作用させる。
【００７７】
現像剤層形成手段である層厚規制板１３３は、固定磁石１３２と対向して設けられる弾性のある磁性ゴムブレードよりなり、現像スリーブ１３１の周面上の二成分現像剤の層厚を規制する。
【００７８】
現像剤回収供給手段である回収供給ローラ１３５はウレタンゴム等の発泡状のローラ部材よりなり、現像スリーブ１３１上より二成分現像剤を除去（回収）したり、現像スリーブ１３１上に二成分現像剤を供給する。
【００７９】
攪拌スクリュウ１３６及び１３７は、互いに相反する方向に等速で回転し、現像器１３内のトナーとキャリアとを攪拌、混合し、所定のトナー成分を均等に含有する二成分現像剤とする。
【００８０】
前記第１の発明の図７〜図９にて説明した第３のトナー濃度検知装置Ｓ３と同様な構成の第４のトナー濃度検知手段としての第４のトナー濃度検知装置Ｓ４が回収供給ローラ１３５の下部に設けられ、現像スリーブ１３１より回収供給ローラ１３５により除去（回収）され、攪拌スクリュウ１３６へ送られる二成分現像剤の流れにより、二成分現像剤と接触して現像剤トナー濃度の測定を行って、現像手段としての現像器１３により現像されるトナー量を検知し、トナーリサイクル装置１００の回収（クリーニング）条件を変更するものである。
【００８１】
二成分現像剤であれば、上記の如く現像器１３内の現像剤トナー濃度分や現像器１３へ供給したトナー量をトナー画像で使ったものとみなすので、現像手段により現像されるトナー量を検知する他の方法としては、不図示の制御部にて、露光光学系１２により形成する画像データのドット数を積分した値を計測してトナーリサイクル装置１００の回収（クリーニング）条件を変更したり、現像器１３により感光体ドラム１０上にベタ黒画像を形成し、該ベタ黒画像の濃度を、前記第１の発明の図５または図６にて説明した第１、第２のトナー濃度検知装置Ｓ１，Ｓ２と同様な構成の反射型の検知装置により測定し、トナーリサイクル装置１００で回収される転写残トナーを１０％と推測してトナーリサイクル装置１００の回収（クリーニング）条件を変更する方法等が用いられる。
【００８２】
条件変更は、トナー回収バイアスの直流バイアスＥ１をトナーと逆極性（本実施形態においてはプラス極性）の３００〜１５００Ｖの範囲内で変更したり、ｓｉｎ波や矩形波が用いられる交流バイアスＡＣ１の周波数を１〜１０ｋＨｚの範囲内で変更したり、交流バイアスＡＣ１の電圧をＶ_ｐ−ｐ５００〜２０００Ｖの範囲内で変更したり、交流バイアスＡＣ１として矩形波が用いられる場合には、矩形波のデュティ比を変えて直流成分を変更したり、スリーブ１１０の回転数を変更すること等により行われる。条件変更による設定は、１コピー毎、１プリント毎、或いは例えば１０枚、５０枚等の所定コピー枚数毎に行われる。
【００８３】
上記の如く、現像手段により現像されるトナー量に合わせて回収能力が変更され、トナーリサイクル手段による適正な回収性（クリーニング性）が保持される。
【００８５】
上記の第１の発明や第２の発明にて説明したように、第１〜第４のトナー濃度検知手段の検知により、不図示の制御部を通してトナーリサイクル手段としてのトナーリサイクル装置１００の回収（クリーニング）条件の変更が行われ、トナーリサイクル装置１００の有するスリーブ１１０に形成される磁気ブラシのトナー濃度が前述した制御により、通常５〜８％の濃度である現像手段の現像剤濃度より低く２〜５％で制御されるが、かかる制御を行ってもトナーリサイクル装置１００のクリーニング性が向上せず、磁気ブラシ中のトナー濃度が５％を越えてしまう場合には、トラブルとみなし制御部を通して画像形成を停止したり、或いは画像形成を行わずに以下に説明する強制回収制御によりトナーリサイクル装置１００の条件変更を行う。
【００８６】
強制回収の条件変更は、トナー回収バイアスの直流バイアスＥ１をトナーと逆極性（本実施形態においてはプラス極性）の３００〜１５００Ｖの範囲内で設定値より絶対値で高い値、例えば５００Ｖの設定値を１０００Ｖに変更したり、ｓｉｎ波や矩形波が用いられる交流バイアスＡＣ１の周波数を１〜１０ｋＨｚの範囲内で設定値より低い値、例えば８ｋＨｚの設定値を５ｋＨｚに変更したり、交流バイアスＡＣ１の電圧をＶ_ｐ−ｐ５００〜２０００Ｖの範囲内で設定値より高い値、例えばＶ_ｐ−ｐ１０００Ｖの設定値をＶ_ｐ−ｐ１５００Ｖに変更したり、交流バイアスＡＣ１として矩形波が用いられる場合には、矩形波のデュティ比を変えて直流成分を設定値より絶対値で高い値に変更したり、像形成体に対し０．７〜１．２倍の線速に設定されていたスリーブ１１０の回転数を設定値より高い１．２〜２．０倍の高い速度に変更すること等により行われる。
【００８７】
上記により、トナーリサイクル手段の磁気ブラシ中のトナー濃度や、現像手段により現像されるトナー量による像形成体上の転写残トナーに合わせて回収能力が変更され、トナーリサイクル手段による適正な回収性（クリーニング性）が保持される。
【００８８】
【発明の効果】
本発明によれば、トナーリサイクル手段の磁気ブラシ中のトナー濃度や、現像手段により現像されるトナー量に合わせて回収能力が変更され、トナーリサイクル手段による適正な回収性（クリーニング性）が保持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に共通する画像形成装置の一実施形態を示すレーザプリンタの断面構成図である。
【図２】トナーリサイクル手段の拡大図である。
【図３】トナーリサイクル手段のリサイクルバイアスの作動域を示す図である。
【図４】転写残トナーの現像手段への回収方法を示す図である。
【図５】磁気ブラシのトナー濃度を測定する第１のトナー濃度検知手段を示す図である。
【図６】排出トナーの濃度を測定することにより磁気ブラシのトナー濃度を測定する第２のトナー濃度検知手段を示す図である。
【図７】滞留部の磁性粒子のトナー濃度を測定する第３のトナー濃度検知手段を示す図であ
【図８】図７の第３のトナー濃度検知手段の斜視図である。
【図９】図７の第３のトナー濃度検知手段の回路図である。
【図１０】現像手段により現像されるトナー量を検知する場合を示す図である。
【符号の説明】
１０感光体ドラム
１１スコロトロン帯電器
１２露光光学系
１３現像器
１００トナーリサイクル装置
１１０スリーブ
１２２保持部材
１３１現像スリーブ
ＡＣ１交流バイアス
Ｅ１直流バイアス
Ｓ１第１のトナー濃度検知装置
Ｓ２第２のトナー濃度検知装置
Ｓ３第３のトナー濃度検知装置
Ｓ４第４のトナー濃度検知装置
ＳＰ２滞留部

Claims

像形成体上の画像形成領域の転写残トナーを一旦回収した後、非画像形成領域で前記像形成体上に排出し、前記像形成体上の潜像をトナー粒子とキャリア粒子とで構成される二成分現像剤により現像する現像手段へ回収するトナーリサイクル手段を有する画像形成装置において、
前記トナーリサイクル手段は前記像形成体と対向する磁性粒子搬送体上に形成される、前記キャリア粒子と同じ粒径及び組成を有する磁性粒子からなる磁気ブラシであると共に、
前記磁気ブラシ中のトナー濃度に応じて、前記トナーリサイクル手段の回収条件を変更することを特徴とする画像形成装置。
像形成体上の画像形成領域の転写残トナーを一旦回収した後、非画像形成領域で前記像形成体上に排出し、前記像形成体上の潜像をトナー粒子とキャリア粒子とで構成される二成分現像剤により現像する現像手段へ回収するトナーリサイクル手段を有する画像形成装置において、
前記トナーリサイクル手段は前記像形成体と対向する磁性粒子搬送体上に形成される、前記キャリア粒子と同じ粒径及び組成を有する磁性粒子からなる磁気ブラシであると共に、
前記現像手段により現像されるトナー量に応じて前記トナーリサイクル手段の回収条件を変更することを特徴とする画像形成装置。
前記磁気ブラシは、前記像形成体の移動速度の０．７〜１．２倍の速度で前記像形成体と同方向に移動しながら前記像形成体を擦過することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
前記トナーリサイクル手段でのトナー濃度を前記現像手段での現像剤のトナー濃度より低く制御することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の画像形成装置。