JP3962541B2

JP3962541B2 - Image forming apparatus

Info

Publication number: JP3962541B2
Application number: JP2000317498A
Authority: JP
Inventors: 敏弘杉山; 宏石井; 洋斉藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-10-18
Filing date: 2000-10-18
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2020-10-18
Also published as: JP2002123145A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、あるいは、これらの複合機等の電子写真方式画像形成装置に関し、特に、電子写真方式における転写工程後に像担持体上に残留したトナーを回収することにより得た回収トナーを、そのまま廃棄せずに、気体流との混合気として現像手段に戻して再使用して、画像を形成する、トナーリサイクル機構を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式における転写工程後に像担持体（感光体）上に残留するトナーを回収することにより得た回収トナーを気体流との混合気として現像手段に戻して再使用して画像を形成するトナーリサイクル機構を備えた画像形成装置においては、一旦感光体上に転移しながらも被転写体上に転写されなかったトナーまたは転写ベルト上に付着残留したトナーを、クリーニング手段で回収した後、再び現像手段に戻して再利用するリサイクル現像が実施されている。
【０００３】
しかしながら、リサイクルトナー中には、経時的なトナー凝集に起因した凝集トナーや、感光体に付着した紙粉等の異物が含まれており、また、クリーニング工程や回収工程中でトナー同士が凝集、固形化しながら粗大化することにより異物が形成される。これらの異物は、形成される画像上に黒ポチ等を発生させて、形成画像の品質を低下させる。
【０００４】
そのため、リサイクルトナーをサイクロン分離器にかけて、紙粉や粒径の粗大化した異物を排除したり、または、メッシュの目の異なる複数のフィルタを用いてトナーとその他の異物とを分離するようにした技術が特開昭５８−１６３９７８号公報、特開昭６１−６７０７４号公報、特開平７−７７９０６号公報等に開示されている。また、リサイクルトナーの帯電性や流動性などの特性が新規トナーよりも劣化している場合が多いため、現像手段にリサイクルトナーを僅かずつ搬送して戻し、多量の新規トナーと攪拌して用いることにより新規トナーの使用量を少なくして、転写紙１枚当たりのコストを低くするようにした技術も公知である。例えば、クリーニング手段で回収したトナーを、搬送パイプ内のスクリューコンベアを回転することにより現像手段に戻して、新規トナーとの混合比を制御するようにして、劣化した回収トナーを使用しても画像不良が生じにくくした現像装置が特開平６−１７５４８８号公報に開示されている。
【０００５】
また、現像手段から離れた任意の位置に、トナー貯留手段、トナー供給手段、トナー移送手段等をそれぞれ配置し、回転することにより現像剤のトナーを軸方向に移動させるロータと、このロータを包み込む通路を内部に有し且つロータと通路内部で接触係合する固定されたステータとを備えたスクリューポンプを使用し、また、このスクリューポンプにより移動する現像剤を流動化させるための空気を供給する空気供給手段を使用して、トナー貯留手段から現像手段内に向けて、トナーと空気とからなる混合気を搬送手段（弾性体からなる管）内で搬送するようにした技術が特開平７−２１９３２９号公報に開示されている。このようなスクリューポンプの利点は、トナー搬送装置の小型化および省スペース化を図ることができ、垂直方向（上下方向）にトナーを搬送できるという点である。したがって、この利点を活用してマシンやユニットレイアウトの自由度の向上、組立性およびメンテ性の向上、低コストを図る目的で、前記スクリューポンプを、新規トナーの搬送に使用するとともに、同様にクリーニング手段で回収された回収トナーを現像手段に戻して再使用するリサイクルトナーの搬送に使用することもできる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記スクリューポンプを用いたリサイクルトナーの搬送においては、画素カウントを積算し、その積算値がある設定値に達するとスクリューポンプおよびエアポンプを動作させてリサイクルトナーを現像器に戻すとともに、画素カウント積算値をリセットする方法が行なわれている。具体的には、例えば、画素カウントやトナー補給時間等からトナー現像量やトナー消費量を計算し、予め設定した転写率から残留(転写残)トナー量を求めている。また、見込みの地肌汚れ分を加えて、トナーリサイクル機構の動作頻度や動作時間を調整している。
しかし、このような方法では、画素カウントに地肌汚れ分が含まれておらず、現像条件等による現像量の変化に対応できない。また、トナー補給部の状態によって単位時間当たりの補給量は変化するため、補給時間から正確なトナー補給量（トナー消費量）を求めることが困難である。そして、画像部転写率や非画像部地肌汚れを正確に把握することができないため、前記設定値を見込みで決定せざるを得ない。
一方、スクリューポンプを必要以上に動作させると、空回転でポンプに不必要なダメージを与える原因となる虞があり、また、動作が不十分では、スクリューポンプの一次側にトナーが蓄積していく虞がある。
本発明は前記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、リサイクルトナー量を正確に把握して、確実な回収トナーの移送を行なえるとともに、トナーリサイクル機構の耐久性をアップすることができる画像形成装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１に記載された画像形成装置は、転写材の両面に画像を転写する機能を備えた画像形成装置において、電子写真方式による転写工程後に像担持体上に残留するトナーを回収することにより得られた回収トナーを気体流との混合気として現像手段に戻すトナーリサイクル機構と、像担持体上のトナー像の光学濃度を検知する光学濃度検知手段とを備え、転写工程下流側での像担持体上の非画像部の光学濃度について、転写動作を行なっていない場合と、表面が既に転写された転写材の裏面に転写動作を行なった場合とを比較し、その光学濃度の差から像担持体上の非画像部の付着トナー量を求め、これに基づいて前記トナーリサイクル機構の動作を制御することを特徴とする。この請求項１に記載された画像形成装置によれば、光学濃度検知手段１つだけで、より正確なリサイクルトナー量を把握でき、確実な回収トナーの移送を行なえるとともに、トナーリサイクル機構の耐久性をアップすることができる。また、請求項２に記載された発明は、転写材の両面に画像を転写する機能を備えた画像形成装置において、電子写真方式による転写工程後に像担持体上に残留するトナーを回収することにより得られた回収トナーを気体流との混合気として現像手段に戻すトナーリサイクル機構と、像担持体上のトナー像の光学濃度を検知する光学濃度検知手段とを備え、転写工程下流側での像担持体上の非画像部の光学濃度について、片面もしくは両面転写において転写材表面の転写動作を行なった場合と、表面が既に転写された転写材の裏面に転写動作を行なった場合とを比較し、その光学濃度の差から像担持体上の非画像部の付着トナー量を求め、これに基づいて前記トナーリサイクル機構の動作を制御することを特徴とする。この請求項２に記載された画像形成装置によれば、光学濃度検知手段１つだけで、より正確なリサイクルトナー量を把握でき、確実な回収トナーの移送を行なえるとともに、トナーリサイクル機構の耐久性をアップすることができる。また、請求項３に記載された発明は、転写材の両面に画像を転写する機能を備えた画像形成装置において、電子写真方式による転写工程後に像担持体上に残留するトナーを回収することにより得られた回収トナーを気体流との混合気として現像手段に戻すトナーリサイクル機構と、像担持体上のトナー像の光学濃度を検知する光学濃度検知手段とを備え、転写工程下流側での像担持体上の非画像部の光学濃度について、「転写動作を行なっていない場合」、「片面もしくは両面転写において転写材表面の転写動作を行なった場合」と「表面が既に転写された転写材の裏面に転写動作を行なった場合」とを比較し、その光学濃度の差から像担持体上の非画像部の付着トナー量を求め、これに基づいて前記トナーリサイクル機構の動作を制御することを特徴とする。この請求項３に記載された画像形成装置によれば、光学濃度検知手段１つだけで、検知データをより細分化して非常に正確なリサイクルトナー量を把握できるとともに、確実な回収トナーの移送を行なえ、トナーリサイクル機構の耐久性をアップすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の一実施形態について説明する。
図１のデジタル複写機は、周知の電子写真方式を用いており、内部にドラム状の感光体（像担持体）1を備えている。感光体1の周囲には、矢印Ａで示す回転方向に沿って、電子写真複写行程を実施する各装置、すなわち、帯電器９と、露光手段１０と、現像手段６と、転写手段２と、クリーニング手段３とが配置されている。
【０００９】
複写機上面の原稿載置台１９上に置かれた原稿の画像情報は、読み取り手段２０によって読み取られて画像信号に変換される。また、この画像信号に基づいて、露光手段１０は感光体1上に静電潜像を形成する。感光体1上に形成された静電潜像は、現像手段６によって供給されるトナーによって可視化されてトナー像となり、このトナー像は、給紙装置１２から給送されてくる転写紙Ｐに転写手段２によって静電転写される。トナー像が載った転写紙Ｐは、定着手段１４に搬送されて定着された後、複写機外へ排出される。
前述したように、感光体1上に付着したトナーは、転写手段２によって転写紙Ｐに静電転写されるが、未転写となって感光体１上に残るものがある。その量は、経時・環境・紙種・画像パターン等によって異なり、数〜２０％程度である。また、非画像部には地汚れトナーとして付着するトナーも存在し、これもまた、転写されるものと、転写されないで感光体１上に残るものとがある。
図２に示されるように、未転写トナーは、クリーニング手段３のクリーニングブレード３ａやブラシローラ３ｂによって感光体１から掻き落とされる。この掻き落とされた回収トナーは、リサイクルトナー（Ｔ）として再使用するために、コイル３ｃによって搬送され、排出口３ｄから自重落下する。そして、排出口３ｄから自重落下したトナーは、トナーガイド部材１６によって、気体流移送手段４の粉体スクリューポンプへと搬送される。
【００１０】
一方、転写手段２の転写ベルト２ａ上にも、未転写部や非画像部の感光体1と接触して付着した残留トナーが存在する。この残留トナーは、クリーニングブレード３０ａによって掻き落とされる。クリーニングブレード３０ａによって掻き落とされた回収トナーは、排出口３０ｂから自重落下し、トナーガイド部材１６によって気体流移送手段４の粉体スクリューポンプへと搬送され、リサイクルトナー（Ｔ）として再使用される。
気体流移送手段４の粉体スクリューポンプの詳細が図３に示されている。図示のように、粉体スクリューポンプは、モーノポンプとも言われているものであって、ホルダ４ａに固定されたステータ４ｂと、ステータ４ｂと接触して回転することにより軸方向に回収トナーを移動させるロータ４ｃとを備えている。この場合、ステータ４ｂは、ロータ４ｃを包み込むように通路を形成して配置されている。
ロータ４ｃは駆動軸４ｄの一端と係合している。駆動軸４ｄの他端は、軸受４ｆによって回転可能に支持されるとともに、シール部材４ｅによってシールされ、従動ギヤ４ｇと係合している。ステータ４ｂはゴム材料などの弾性体から成る。ステータ４ｂの内周面はロータ４ｃを包み込み、ステータ４ｂの外周面とホルダ４ａの内周面との間には、回収トナー通路４ｊに通じる１ｍｍ程度の隙間Ｓが形成されている。また、この隙間Ｓに気体供給手段５のエアポンプからの空気を供給するために、空気供給口４ｋが設けられている。
【００１１】
クリーニング手段３または転写手段２で回収される回収トナーは、気体流移送手段４のロータ４ｃとステータ４ｂとの間の密閉性が維持された状態で、気体と混合されて混合気となり、混合気搬送経路７の弾性体（弾性チューブまたは硬質部材のパイプ状の弾性体）の管内を通じて、現像手段６に搬送される。この場合、マイクロ・プロセッシング・ユニット（ＭＰＵ）１７は、感光体１上に潜像を書き込む画素をカウントする画素数検出手段（図示せず）の画素数検出信号に基づいて、気体流移送手段4による回収トナー移送動作を制御する。したがって、気体流移送手段4は、回収トナー移送動作を間欠的に行なう。
図４に示されるように、感光体１上の非画像部(地肌部)の光学濃度を測定するため、現像手段６による現像部の上流側には第１の反射式光学濃度センサ（光学濃度検知手段）５０が設置され、現像部の下流側には第２の反射式光学濃度センサ（光学濃度検知手段）５２が設置されている。
現像部の上流側は、クリーニング゛後で且つ現像前であるため、地肌汚れはしていない。一方、現像部の下流側は、現像後で且つクリーニング゛前であるのため、地肌汚れトナーが付着している場合がある。その差から、以下の式（１）（２）に基づいてリサイクルトナー量が求められる。
紙間リサイクルトナー量[g/sec]
＝単位面積当たりの地汚れトナー量[g/cm2]×感光体面積(線速×幅×時間)[cm2/sec] ・・・（１）
画像領域リサイクルトナー量[g/sec]
＝単位面積当たりの地汚れトナー量[g/cm2]×感光体面積[cm2/sec]×非画像部画像面積率[-]＋画像からのリサイクルトナー(画像部転写残トナー)量[g/sec]
・・（２）
具体的に、本実施形態においては、濃度センサ５０，５２からの検知信号がマイクロ・プロセッシング・ユニット（ＭＰＵ）１７に送られ、ＭＰＵ１７は、式（１）（２）で求められたリサイクルトナー量をトナーリサイクル機構の制御因子としてスクリューポンプの１次側に蓄積したトナー量を計算し、スクリューポンプおよびエアポンプを適切に動作させる。
以上説明したように、本実施形態では、画像部の現像量および転写残を求め、これをリサイクル機構の制御因子とするだけでなく、感光体１上の非画像部の光学濃度を現像部の上流側と下流側とで比較し、その光学濃度の差から感光体１上の非画像部の付着トナー量を求め、これもトナーリサイクル機構の制御因子としているため、より正確なリサイクルトナー量を把握でき、確実な回収トナーの移送を行なえるとともに、スクリューポンプの耐久性をアップすることができる。なお、前記実施形態において、現像部の下流側の第２の光学濃度センサ５２は、現像後で且つ転写前の状態を検知するものであったが、図４に示されるように、転写後で且つクリーニング゛前の状態を検知する第３の光学濃度センサ（光学濃度検知手段）５４を設け、第２の光学濃度センサ５２の代わりに第３の光学濃度センサ５４を使用して前述した演算および動作制御を行なっても良い。この場合、現像部の下流側のデータとして転写動作を行なわない時の測定値を使用すると、前述した実施形態と同じであるが、画像領域リサイクルトナー量を求めるために、片面もしくは両面時表面コピー時の測定値を使用すれば、転写紙が接触しない紙間のリサイクルトナー量だけでなく、片面コピー時(転写紙部分)のリサイクルトナー量も分かる。また、両面時裏面コピー時の測定値を使用すれば、裏面コピー時(転写紙部分)のリサイクルトナー量が分かる。その場合、紙間リサイクルトナー量は前記実施形態の式（１）で求められ、画像領域リサイクルトナー量は以下の式（３）で求められる。
画像領域リサイクルトナー量[g/sec]
＝転写後単位面積当たりの地汚れトナー量[g/cm2]×感光体面積[cm2/sec]×非画像部画像面積率[-]＋画像からのリサイクルトナー(画像部転写残トナー)量[g/sec] ・・・（３）
なお、画像部の濃度や非画像部の濃度を測定する場合、測定のためだけの動作を行なっても良いが、通常のコピー動作の中で測定に適した画像パターン(非画像パターン)を選択して測定を行なっても良い。
次に、第３の光学濃度センサ５４だけを用いた第１の変形例について説明する。
両面コピー時の裏面は定着工程を通過した直後で、転写紙は静電的に地汚れトナーが付着しやすい状態になっている。そのため、裏面コピー時には、感光体１上の地汚れトナーの殆ど全部が付着してしまう。したがって、転写動作を行なっていない時の感光体１の非画像部の光学濃度と、裏面転写後の感光体１の非画像部の光学濃度とを比較すれば、光学濃度センサ１つだけでも、非画像部に付着した地汚れトナー量をほぼ正確に求めることができる。そして、前述した実施形態と同様、その値を画像部からのリサイクルトナー(転写残)量に加えるとともに、トータルのリサイクルトナー量を求め、それをトナーリサイクル機構の制御因子とする。
以上のように、両面コピー(プリント)機能を持つ場合、転写工程下流側での感光体１上の非画像部の光学濃度について、転写動作を行なっていない場合と両面時裏面の転写動作を行なった場合とを比較し、その光学濃度の差から感光体１上の非画像部の付着トナー量を求め、トナーリサイクル機構の制御因子とすれば、光学濃度センサ１つだけで、より正確なリサイクルトナー量を把握でき、確実な回収トナーの移送を行なえるとともに、スクリューポンプの耐久性をアップすることができる。
次に、第３の光学濃度センサ５４だけを用いた第２の変形例について説明する。
両面コピー時の裏面は定着工程を通過した直後で、転写紙は静電的に地汚れトナーが付着しやすい状態になっている。そのため、転写工程で転写紙が感光体１に接触する場合、表面コピー時には地汚れトナーは割合として殆ど付着しないが、裏面コピー時には殆ど全部付着してしまう。したがって、表面転写後の感光体１の非画像部の光学濃度と、裏面転写後の感光体１の非画像部の光学濃度とを比較すれば、光学濃度センサ１つだけでも、非画像部に付着した地汚れトナー量をほぼ正確に求めることができ、前述した第１の変形例のように転写動作を行なっていない時の感光体１の非画像部を測定するための動作が不要となる。また、この場合も、前述した実施形態と同様、その値を画像部からのリサイクルトナー(転写残トナー)量に加えるとともに、トータルのリサイクルトナー量を求め、それをトナーリサイクル機構の制御因子とする。
以上のように、両面コピー(プリント)機能を持つ場合、転写工程下流側での感光体１上の非画像部の光学濃度について、片面もしくは両面時表面の転写動作を行なった場合と、両面時裏面の転写動作を行なった場合とを比較し、その光学濃度の差から感光体１上の非画像部の付着トナー量を求め、トナーリサイクル機構制御因子とすれば、光学濃度センサ１つだけで、より正確なリサイクルトナー量を把握でき、確実な回収トナーの移送を行なえるとともに、スクリューポンプの耐久性をアップすることができる。
次に、第３の光学濃度センサ５４だけを用いた第３の変形例について説明する。
この変形例では、第３の光学濃度センサ５４を用いて感光体１上の非画像部(地肌部)の光学濃度を測定する場合、両面時裏面コピー時の測定値を「基準（感光体１上に地汚れトナーが殆ど無い時）」とする。そして、「転写動作を行なわない時の測定値」−「基準」で紙間の地汚れトナー量[g/cm2]とし、「片面もしくは両面時表面コピー時の測定値」−「基準」で片面コピー時(転写紙部分)の地肌部地汚れトナー量[g/cm2]とし、細分化することによって、１つの濃度センサ５４で、より正確にスクリューポンプの１次側に蓄積したトナー量を計算し、それをトナーリサイクル機構の制御因子としてスクリューポンプおよびエアポンプを動作させる。ここで、
紙間リサイクルトナー量[g/sec]
＝単位面積当たりの地汚れトナー量[g/cm2]×感光体面積(線速×幅×時間)[cm2/sec]
画像領域リサイクルトナー量[g/sec]
=単位面積当たりの地汚れトナー量[g/cm2]×感光体面積[cm2/sec]×非画像部画像面積率[-]＋画像からのリサイクルトナー(画像部転写残トナー)量[g/sec]
である。
以上のように、両面コピー(プリント)機能を持つ場合、転写工程下流側での感光体１上の非画像部の光学濃度について、「転写動作を行なっていない場合」、「片面もしくは両面時表面の転写動作を行なった場合」と「両面時裏面の転写動作を行なった場合」とを比較し、その光学濃度の差から感光体上の非画像部の付着トナー量を求め、トナーリサイクル機構の制御因子とすれば、光学濃度センサ１つだけで、検知データをより細分化して非常に正確なリサイクルトナー量を把握できるとともに、確実な回収トナーの移送を行なえ、スクリューポンプの耐久性をアップすることができる。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１に記載された画像形成装置によれば、光学濃度検知手段１つだけで、より正確なリサイクルトナー量を把握でき、確実な回収トナーの移送を行なえるとともに、トナーリサイクル機構の耐久性をアップすることができる。請求項２に記載された画像形成装置によれば、光学濃度検知手段１つだけで、より正確なリサイクルトナー量を把握でき、確実な回収トナーの移送を行なえるとともに、トナーリサイクル機構の耐久性をアップすることができる。請求項３に記載された画像形成装置によれば、光学濃度検知手段１つだけで、検知データをより細分化して非常に正確なリサイクルトナー量を把握できるとともに、確実な回収トナーの移送を行なえ、トナーリサイクル機構の耐久性をアップすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】図１の画像形成装置に設けられたクリーニング手段と転写手段と気体流移送手段の概略斜視図である。
【図３】図３に示される気体流移送手段の拡大断面図である。
【図４】感光体上の非画像部(地肌部)の光学濃度を測定するための構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１感光体（像担持体）
４気体流移送手段（トナーリサイクル機構）
５気体供給手段（トナーリサイクル機構）
５０，５２，５４光学濃度センサ（光学濃度検知手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus such as a digital copying machine, a printer, a facsimile machine, or a composite machine thereof, and more particularly to collect toner remaining on an image carrier after a transfer process in an electrophotographic system. The present invention relates to an image forming apparatus provided with a toner recycling mechanism that forms an image by returning the collected toner obtained by the above process to the developing means and reusing it as an air-fuel mixture, without discarding it as it is.
[0002]
[Prior art]
A toner that forms an image by returning the recovered toner obtained by recovering the toner remaining on the image carrier (photoreceptor) after the transfer step in the electrophotographic system to the developing means as a gas mixture with the gas stream and reusing it. In an image forming apparatus equipped with a recycling mechanism, toner that has not been transferred onto the transfer medium once transferred to the photoreceptor or toner remaining on the transfer belt is collected by a cleaning unit and then developed again. Recycled development is carried out to return to the means and reuse.
[0003]
However, the recycled toner contains agglomerated toner due to toner aggregation over time and paper dust adhering to the photoreceptor, and the toner agglomerates during the cleaning process and the recovery process. Foreign matters are formed by coarsening while solidifying. These foreign matters generate black spots or the like on the formed image, and deteriorate the quality of the formed image.
[0004]
Therefore, the recycled toner is applied to a cyclone separator to eliminate paper dust and coarse particles, or to separate toner and other particles using multiple filters with different mesh eyes. Techniques are disclosed in JP-A-58-163978, JP-A-61-67074, JP-A-7-77906, and the like. In addition, since the chargeability and fluidity of the recycled toner are often deteriorated compared to the new toner, the recycled toner is transported back to the developing means little by little and stirred with a large amount of new toner. A technique is also known in which the amount of new toner used is reduced to reduce the cost per transfer sheet. For example, the toner collected by the cleaning unit is returned to the developing unit by rotating the screw conveyor in the transport pipe, and the mixing ratio with the new toner is controlled so that the deteriorated collected toner is used. A developing apparatus in which defects are less likely to occur is disclosed in JP-A-6-175488.
[0005]
In addition, a toner storage unit, a toner supply unit, a toner transfer unit, and the like are arranged at arbitrary positions away from the developing unit, and a rotor that moves the toner of the developer in the axial direction by rotating, and the rotor is wrapped. A screw pump having a passage inside and having a rotor and a fixed stator in contact engagement with the inside of the passage is used, and air for fluidizing developer moving by the screw pump is supplied. Japanese Laid-Open Patent Application No. 7-7 / 1994 discloses a technique in which an air supply means is used to convey an air-fuel mixture composed of toner and air from a toner storage means into a developing means in a conveying means (a tube made of an elastic body). No. 219329. The advantage of such a screw pump is that the toner conveying device can be reduced in size and space, and toner can be conveyed in the vertical direction (up and down direction). Therefore, in order to improve the flexibility of machines and unit layout, improve the assembling and maintenance, and reduce the cost by utilizing this advantage, the screw pump is used for conveying new toner and also cleaned in the same way. The collected toner collected by the means can be returned to the developing means and used for transporting recycled toner for reuse.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in transporting the recycled toner using the screw pump, the pixel count is accumulated, and when the accumulated value reaches a certain set value, the screw pump and the air pump are operated to return the recycled toner to the developing unit, and the pixel count. A method of resetting the integrated value is performed. Specifically, for example, the toner development amount and the toner consumption amount are calculated from the pixel count, the toner replenishment time, and the like, and the residual (transfer residual) toner amount is obtained from a preset transfer rate. In addition, the operation frequency and operation time of the toner recycling mechanism are adjusted by adding expected background dirt.
However, such a method does not include background stains in the pixel count, and cannot cope with changes in the development amount due to development conditions or the like. Further, since the replenishment amount per unit time varies depending on the state of the toner replenishment unit, it is difficult to obtain an accurate toner replenishment amount (toner consumption amount) from the replenishment time. Since the image portion transfer rate and the non-image portion background stain cannot be accurately grasped, the set values must be determined with a probability.
On the other hand, if the screw pump is operated more than necessary, it may cause unnecessary damage to the pump due to idling, and if the operation is insufficient, toner accumulates on the primary side of the screw pump. There is a fear.
The present invention has been made paying attention to the above-mentioned circumstances, and the object of the present invention is to accurately grasp the amount of recycled toner and reliably transfer the collected toner and to improve the durability of the toner recycling mechanism. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus that can be uploaded.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, an image forming apparatus according to claim 1 is an image forming apparatus having a function of transferring an image onto both sides of a transfer material , and is formed on an image carrier after a transfer process by an electrophotographic method. A toner recycling mechanism for returning the collected toner obtained by collecting the remaining toner to the developing unit as an air-fuel mixture and an optical density detecting unit for detecting the optical density of the toner image on the image carrier; The optical density of the non-image area on the image carrier on the downstream side of the transfer process is compared with the case where the transfer operation is not performed and the case where the transfer operation is performed on the back surface of the transfer material whose surface has already been transferred. The amount of toner adhering to the non-image portion on the image carrier is obtained from the difference in optical density, and the operation of the toner recycling mechanism is controlled based on this. According to the image forming apparatus described in claim 1, only one optical density detection means, can be grasped more accurately recycled toner amount, together perform the transfer of reliable recovery toner, durability of toner recycling mechanism You can improve your sex. According to a second aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus having a function of transferring an image onto both sides of a transfer material by collecting toner remaining on an image carrier after a transfer process by an electrophotographic method. An image on the downstream side of the transfer process is provided with a toner recycling mechanism that returns the collected toner to the developing unit as an air-fuel mixture and an optical density detecting unit that detects the optical density of the toner image on the image carrier. For the optical density of the non-image area on the carrier, compare the transfer operation on the transfer material surface with single-sided or double-sided transfer and the transfer operation on the back side of the transfer material on which the surface has already been transferred. The amount of toner adhering to the non-image portion on the image carrier is obtained from the difference in optical density, and the operation of the toner recycling mechanism is controlled based on this. According to the image forming apparatus of the second aspect , it is possible to grasp the amount of recycled toner more accurately with only one optical density detection means, and to reliably transfer the collected toner, and to improve the durability of the toner recycling mechanism. You can improve your sex. According to a third aspect of the present invention, in an image forming apparatus having a function of transferring an image onto both sides of a transfer material, the toner remaining on the image carrier is recovered after the electrophotographic transfer process. An image on the downstream side of the transfer process is provided with a toner recycling mechanism that returns the collected toner to the developing unit as an air-fuel mixture and an optical density detecting unit that detects the optical density of the toner image on the image carrier. Regarding the optical density of the non-image area on the carrier, “when the transfer operation is not performed”, “when the transfer material surface is transferred in single-sided or double-sided transfer” and “the transfer material whose surface has already been transferred” When the transfer operation is performed on the back side, the amount of toner adhering to the non-image area on the image carrier is obtained from the difference in optical density, and the operation of the toner recycling mechanism is controlled based on this. And wherein the door. According to the image forming apparatus of the third aspect, the detection data can be further subdivided and a very accurate amount of recycled toner can be grasped by only one optical density detection means, and the recovered toner can be reliably transferred. The durability of the toner recycling mechanism can be improved.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The digital copying machine of FIG. 1 uses a well-known electrophotographic system and includes a drum-shaped photosensitive member (image carrier) 1 inside. Around the photoreceptor 1, each apparatus for carrying out an electrophotographic copying process along the rotation direction indicated by an arrow A, that is, a charger 9, an exposure means 10, a developing means 6, a transfer means 2, A cleaning means 3 is arranged.
[0009]
The image information of the document placed on the document table 19 on the upper surface of the copying machine is read by the reading means 20 and converted into an image signal. Further, based on this image signal, the exposure means 10 forms an electrostatic latent image on the photoreceptor 1. The electrostatic latent image formed on the photoreceptor 1 is visualized by the toner supplied by the developing unit 6 to become a toner image, and this toner image is transferred to the transfer paper P fed from the paper feeding device 12. Electrostatic transfer is performed by means 2. The transfer paper P on which the toner image is placed is conveyed to the fixing means 14 and fixed, and then discharged outside the copying machine.
As described above, the toner adhering to the photoconductor 1 is electrostatically transferred to the transfer paper P by the transfer unit 2, but some toner remains untransferred and remains on the photoconductor 1. The amount varies depending on time, environment, paper type, image pattern, etc., and is about several to 20%. In addition, there is toner that adheres as scumming toner in the non-image area. This toner may be transferred and may remain on the photosensitive member 1 without being transferred.
As shown in FIG. 2, the untransferred toner is scraped off from the photoreceptor 1 by the cleaning blade 3a and the brush roller 3b of the cleaning means 3. The collected toner scraped off is transported by the coil 3c and reused as a recycled toner (T), and falls by its own weight from the discharge port 3d. Then, the toner dropped by its own weight from the discharge port 3d is conveyed by the toner guide member 16 to the powder screw pump of the gas flow transfer means 4.
[0010]
On the other hand, residual toner adhered on the transfer belt 2a of the transfer means 2 in contact with the photoreceptor 1 in the non-transfer area or non-image area is also present. This residual toner is scraped off by the cleaning blade 30a. The collected toner scraped off by the cleaning blade 30a falls by its own weight from the discharge port 30b, is conveyed by the toner guide member 16 to the powder screw pump of the gas flow transfer means 4, and is reused as recycled toner (T). .
Details of the powder screw pump of the gas flow transfer means 4 are shown in FIG. As shown in the figure, the powder screw pump is also called a Mono pump, and moves the collected toner in the axial direction by rotating in contact with the stator 4b fixed to the holder 4a and the stator 4b. And a rotor 4c. In this case, the stator 4b is disposed so as to form a passage so as to enclose the rotor 4c.
The rotor 4c is engaged with one end of the drive shaft 4d. The other end of the drive shaft 4d is rotatably supported by a bearing 4f, sealed by a seal member 4e, and engaged with a driven gear 4g. The stator 4b is made of an elastic body such as a rubber material. The inner peripheral surface of the stator 4b encloses the rotor 4c, and a gap S of about 1 mm leading to the recovered toner passage 4j is formed between the outer peripheral surface of the stator 4b and the inner peripheral surface of the holder 4a. In order to supply air from the air pump of the gas supply means 5 to the gap S, an air supply port 4k is provided.
[0011]
The recovered toner collected by the cleaning unit 3 or the transfer unit 2 is mixed with gas to form an air-fuel mixture in a state in which the sealing property between the rotor 4c of the gas flow transfer unit 4 and the stator 4b is maintained. The toner is conveyed to the developing means 6 through the inside of the elastic body (elastic tube or hard elastic pipe-like elastic body) of the conveyance path 7. In this case, the micro processing unit (MPU) 17 is based on a pixel number detection signal from a pixel number detection means (not shown) that counts pixels for writing a latent image on the photosensitive member 1, and the gas flow transfer means 4. The toner transfer operation of the collected toner is controlled. Therefore, the gas flow transfer means 4 performs the recovered toner transfer operation intermittently.
As shown in FIG. 4, in order to measure the optical density of the non-image part (background part) on the photosensitive member 1, a first reflective optical density sensor (optical density) is provided upstream of the developing part by the developing means 6. Detection means) 50 is installed, and a second reflective optical density sensor (optical density detection means) 52 is installed downstream of the developing unit.
Since the upstream side of the developing section is after cleaning and before development, it is not stained. On the other hand, since the downstream side of the developing unit is after development and before cleaning, there is a case where the background dirt toner adheres. From the difference, the amount of recycled toner is obtained based on the following formulas (1) and (2).
Recycled toner amount between paper [g / sec]
= Soil toner amount per unit area [g / cm2] x photoreceptor area (linear speed x width x time) [cm2 / sec] (1)
Image area recycled toner amount [g / sec]
= Soil contamination toner amount per unit area [g / cm2] × photosensitive member area [cm2 / sec] × non-image area image area ratio [−] + recycled toner (image area transfer residual toner) amount [g / sec]
(2)
Specifically, in the present embodiment, detection signals from the density sensors 50 and 52 are sent to the micro processing unit (MPU) 17, and the MPU 17 determines the amount of recycled toner obtained by the equations (1) and (2). As a control factor of the toner recycling mechanism, the amount of toner accumulated on the primary side of the screw pump is calculated, and the screw pump and the air pump are operated appropriately.
As described above, in the present embodiment, not only the development amount and the transfer residual of the image portion are obtained and used as a control factor of the recycling mechanism, but also the optical density of the non-image portion on the photosensitive member 1 is determined by the development portion. Compare the upstream and downstream sides, and determine the amount of toner adhering to the non-image area on the photoreceptor 1 from the difference in optical density. This is also a control factor for the toner recycling mechanism. It can be grasped and the collected toner can be reliably transferred, and the durability of the screw pump can be improved. In the embodiment, the second optical density sensor 52 on the downstream side of the developing unit detects the state after development and before transfer. However, as shown in FIG. And a third optical density sensor (optical density detecting means) 54 for detecting the state before cleaning, and using the third optical density sensor 54 in place of the second optical density sensor 52, Operation control may be performed. In this case, if the measured value when the transfer operation is not performed is used as the data on the downstream side of the developing unit, it is the same as in the above-described embodiment. However, in order to obtain the image area recycled toner amount, one-sided or double-sided surface copying is performed. If the measured value at the time is used, not only the amount of recycled toner between the papers that are not in contact with the transfer paper but also the amount of recycled toner at the time of single-sided copying (transfer paper portion) can be known. Further, if the measured value at the time of duplex copying at the back side is used, the amount of recycled toner at the time of back side copying (transfer paper portion) can be known. In this case, the amount of recycle toner between papers is obtained by the equation (1) of the above embodiment, and the amount of image area recycled toner is obtained by the following equation (3).
Image area recycled toner amount [g / sec]
= Soil toner amount per unit area after transfer [g / cm2] x photoconductor area [cm2 / sec] x non-image area image area ratio [-] + amount of recycled toner (image area transfer residual toner) from the image [ g / sec] (3)
Note that when measuring the density of the image area and the density of the non-image area, the operation may be performed only for the measurement, but the image pattern (non-image pattern) suitable for the measurement is selected during the normal copying operation. Then, measurement may be performed.
Next, a first modification using only the third optical density sensor 54 will be described.
The back surface of the double-sided copy is immediately after passing through the fixing process, and the transfer paper is in a state where electrostatic dirt toner is likely to adhere electrostatically. For this reason, almost all of the scumming toner on the photoconductor 1 adheres during backside copying. Therefore, if the optical density of the non-image portion of the photoconductor 1 when the transfer operation is not performed is compared with the optical density of the non-image portion of the photoconductor 1 after the back surface transfer, even with only one optical density sensor, The amount of background toner adhering to the non-image area can be obtained almost accurately. As in the above-described embodiment, the value is added to the amount of recycled toner (transfer residual) from the image portion, and the total amount of recycled toner is obtained and used as a control factor of the toner recycling mechanism.
As described above, in the case of having a double-sided copy (print) function, with respect to the optical density of the non-image area on the photoreceptor 1 on the downstream side of the transfer process, the transfer operation is performed when the transfer operation is not performed and when the back surface is transferred on both sides. If the amount of toner adhering to the non-image area on the photoconductor 1 is determined from the difference in optical density and used as a control factor for the toner recycling mechanism, more accurate recycling can be achieved with only one optical density sensor. The toner amount can be grasped, the collected toner can be reliably transferred, and the durability of the screw pump can be improved.
Next, a second modification using only the third optical density sensor 54 will be described.
The back surface of the double-sided copy is immediately after passing through the fixing process, and the transfer paper is in a state where electrostatic dirt toner is likely to adhere electrostatically. Therefore, when the transfer paper comes into contact with the photosensitive member 1 in the transfer process, the scumming toner hardly adheres as a percentage during the front side copy, but almost all adheres during the back side copy. Therefore, if the optical density of the non-image portion of the photoconductor 1 after the front surface transfer is compared with the optical density of the non-image portion of the photoconductor 1 after the back surface transfer, even with only one optical density sensor, The amount of adhering ground toner can be obtained almost accurately, and the operation for measuring the non-image portion of the photosensitive member 1 when the transfer operation is not performed as in the first modification described above becomes unnecessary. . Also in this case, as in the above-described embodiment, the value is added to the amount of recycled toner (transfer residual toner) from the image portion, and the total amount of recycled toner is obtained and used as a control factor of the toner recycling mechanism. .
As described above, in the case of having a double-sided copy (printing) function, with respect to the optical density of the non-image portion on the photoreceptor 1 on the downstream side of the transfer process, when the transfer operation is performed on one or both sides, Compared to the case where the transfer operation is performed on the back surface, the amount of toner adhering to the non-image area on the photoreceptor 1 is obtained from the difference in optical density, and if it is a toner recycling mechanism control factor, only one optical density sensor is required. Thus, the amount of recycled toner can be grasped more accurately, the recovered toner can be reliably transferred, and the durability of the screw pump can be improved.
Next, a third modification using only the third optical density sensor 54 will be described.
In this modification, when the optical density of the non-image portion (background portion) on the photoconductor 1 is measured using the third optical density sensor 54, the measurement value at the time of double-sided backside copying is referred to as “reference (photosensitive member 1). When there is almost no scumming toner on the top). Then, "Measured value when no transfer operation is performed"-"Standard" is set as the amount of toner on the background soil [g / cm2], and "Measured value at the time of copying on one or both sides"-"Standard" The amount of toner accumulated on the primary side of the screw pump can be calculated more accurately with one density sensor 54 by subdividing the amount of toner on the background part of the background (transfer paper part) [g / cm2]. Then, the screw pump and the air pump are operated using this as a control factor of the toner recycling mechanism. here,
Recycled toner amount between paper [g / sec]
= Soil toner amount per unit area [g / cm2] x photoconductor area (linear speed x width x time) [cm2 / sec]
Image area recycled toner amount [g / sec]
= Soil contamination toner amount per unit area [g / cm2] × photosensitive area [cm2 / sec] × non-image area image area ratio [−] + recycled toner (image area transfer residual toner) amount [g / sec]
It is.
As described above, in the case of having a double-sided copy (printing) function, the optical density of the non-image area on the photoreceptor 1 on the downstream side of the transfer process is “when no transfer operation is performed”, “the surface on one side or both sides” "When the transfer operation is performed" and "When the back surface transfer operation is performed on both sides", the amount of toner adhering to the non-image area on the photoreceptor is determined from the difference in optical density, and the toner recycling mechanism As a control factor, the detection data can be subdivided and the amount of recycled toner can be grasped with a single optical density sensor, and the recovered toner can be transported reliably, improving the durability of the screw pump. be able to.
[0012]
【The invention's effect】
According to the image forming apparatus of the first aspect, it is possible to grasp a more accurate amount of the recycled toner by only one optical density detection unit, and to reliably transfer the collected toner, and to improve the durability of the toner recycling mechanism. Can be up. According to the image forming apparatus described in claim 2 , it is possible to grasp a more accurate amount of recycled toner with only one optical density detection unit, and to reliably transfer the collected toner, and to improve the durability of the toner recycling mechanism. Can be up. According to the image forming apparatus of the third aspect, the detection data can be further subdivided and a very accurate amount of recycled toner can be grasped with only one optical density detection means, and the recovered toner can be reliably transferred. The durability of the toner recycling mechanism can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic perspective view of a cleaning unit, a transfer unit, and a gas flow transfer unit provided in the image forming apparatus of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the gas flow transfer means shown in FIG.
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a configuration for measuring an optical density of a non-image portion (background portion) on a photoconductor.
[Explanation of symbols]
1 Photoconductor (image carrier)
4 Gas flow transfer means (toner recycling mechanism)
5 Gas supply means (toner recycling mechanism)
50, 52, 54 Optical density sensor (optical density detection means)

Claims

転写材の両面に画像を転写する機能を備えた画像形成装置において、
電子写真方式による転写工程後に像担持体上に残留するトナーを回収することにより得られた回収トナーを気体流との混合気として現像手段に戻すトナーリサイクル機構と、
像担持体上のトナー像の光学濃度を検知する光学濃度検知手段と、
を備え、転写工程下流側での像担持体上の非画像部の光学濃度について、転写動作を行なっていない場合と、表面が既に転写された転写材の裏面に転写動作を行なった場合とを比較し、その光学濃度の差から像担持体上の非画像部の付着トナー量を求め、これに基づいて前記トナーリサイクル機構の動作を制御することを特徴とする画像形成装置。In an image forming apparatus having a function of transferring an image to both sides of a transfer material,
A toner recycling mechanism for returning the recovered toner obtained by recovering the toner remaining on the image carrier after the transfer process by the electrophotographic method to the developing unit as a gas mixture with the gas stream;
Optical density detection means for detecting the optical density of the toner image on the image carrier;
The optical density of the non-image portion on the image carrier on the downstream side of the transfer process when the transfer operation is not performed and when the transfer operation is performed on the back surface of the transfer material on which the surface has already been transferred. An image forming apparatus characterized in that the amount of toner adhering to a non-image portion on an image carrier is obtained from the difference in optical density, and the operation of the toner recycling mechanism is controlled based on the comparison.

転写材の両面に画像を転写する機能を備えた画像形成装置において、
電子写真方式による転写工程後に像担持体上に残留するトナーを回収することにより得られた回収トナーを気体流との混合気として現像手段に戻すトナーリサイクル機構と、
像担持体上のトナー像の光学濃度を検知する光学濃度検知手段と、
を備え、転写工程下流側での像担持体上の非画像部の光学濃度について、片面もしくは両面転写において転写材表面の転写動作を行なった場合と、表面が既に転写された転写材の裏面に転写動作を行なった場合とを比較し、その光学濃度の差から像担持体上の非画像部の付着トナー量を求め、これに基づいて前記トナーリサイクル機構の動作を制御することを特徴とする画像形成装置。In an image forming apparatus having a function of transferring an image to both sides of a transfer material,
A toner recycling mechanism for returning the recovered toner obtained by recovering the toner remaining on the image carrier after the transfer process by the electrophotographic method to the developing unit as a gas mixture with the gas stream;
Optical density detection means for detecting the optical density of the toner image on the image carrier;
With regard to the optical density of the non-image portion on the image carrier on the downstream side of the transfer process, when the transfer operation is performed on the surface of the transfer material in single-sided or double-sided transfer, A comparison is made with the case where the transfer operation is performed, and the amount of toner adhering to the non-image portion on the image carrier is obtained from the difference in optical density, and the operation of the toner recycling mechanism is controlled based on this. Image forming apparatus.

転写材の両面に画像を転写する機能を備えた画像形成装置において、
電子写真方式による転写工程後に像担持体上に残留するトナーを回収することにより得られた回収トナーを気体流との混合気として現像手段に戻すトナーリサイクル機構と、
像担持体上のトナー像の光学濃度を検知する光学濃度検知手段と、
を備え、転写工程下流側での像担持体上の非画像部の光学濃度について、「転写動作を行なっていない場合」、「片面もしくは両面転写において転写材表面の転写動作を行なった場合」と「表面が既に転写された転写材の裏面に転写動作を行なった場合」とを比較し、その光学濃度の差から像担持体上の非画像部の付着トナー量を求め、これに基づいて前記トナーリサイクル機構の動作を制御することを特徴とする画像形成装置。In an image forming apparatus having a function of transferring an image to both sides of a transfer material,
A toner recycling mechanism for returning the recovered toner obtained by recovering the toner remaining on the image carrier after the transfer process by the electrophotographic method to the developing unit as a gas mixture with the gas stream;
Optical density detection means for detecting the optical density of the toner image on the image carrier;
For the optical density of the non-image area on the image carrier on the downstream side of the transfer process, "when the transfer operation is not performed", "when the transfer operation is performed on the transfer material surface in single-sided or double-sided transfer" Compared with “when the transfer operation is performed on the back surface of the transfer material whose surface has already been transferred”, the amount of toner adhering to the non-image area on the image carrier is determined from the difference in optical density, and based on this, An image forming apparatus that controls an operation of a toner recycling mechanism.