JPH09138558A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リサイクルトナーの現像装置への最大補給量
を制限することによって、トナー濃度の急上昇や濃度む
らを抑え、画像地汚れ、画像濃度むら、トナー飛散等を
防ぐ。 【解決手段】 感光体、現像装置及び感光体上に残留し
たトナーを再使用するためのトナーリサイクル機構を内
蔵したプロセスカートリッジ５０と、これにトナーを供
給するトナー補給装置５１とを別体に設けた画像形成装
置である。トナーリサイクル機構のリサイクルトナー搬
送手段５２の終端部に、現像装置のトナー供給路側に連
通する通路２０を設ける。リサイクルトナー搬送手段に
よるリサイクルトナーの単位時間当りの最大搬送量をｍ
ａ、通路２０からのリサイクルトナーの単位時間当りの
最大排出量をｍｂ、残留トナーの単位時間当りの平均発
生量をｍｃとしたとき、 ｍａ＞ｍｂ＞ｍｃ を満たすよう通路２０の開口面積を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
ー、ＦＡＸ等の画像形成装置に関し、特に残留トナーを
リサイクルするトナーリサイクル機構を備えた電子写真
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子写真装置で使用される現像剤
（トナーを含む）に関し、廃トナーレス化が叫ばれ、残
留トナーのリサイクル（以後、トナーリサイクルと呼
ぶ）が必須項目となってきている。ここでリサイクルト
ナーは紙粉やゴミ等の不純物を含むためにリサイクルト
ナーの占める割合が供給されるトナーに対し高くなる
と、トナー濃度のばらつきやむらが生じるというもんだ
があるが、従来クリーニング装置で回収されるトナーを
リサイクルトナーとして使用する場合、リサイクルトナ
ーの量は現像装置内の現像剤量に比べるとごくわずかな
ものであり、トナー濃度のばらつきは小さいものであっ
た。

【０００３】その一方で、感光体、帯電部、現像部、ク
リーニング部が一体化されたプロセスカートリッジが電
子写真装置においては主流となり、装置の小型化、軽量
化が進んでいる。この小型化、軽量化に伴い、２成分現
像方式の現像装置内に収納できる現像剤の量も非常に少
なくなり、また現像装置内のトナー濃度のばらつきを小
さくするためにはトナー補給量に関しても非常にシビア
になってきている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、今日の現像装
置内の少ない現像剤の量では、リサイクルトナーの量が
多くなると、その全現像剤量に占めるリサイクルトナー
の比率が高くなって、トナー濃度のばらつきやむらが発
生する。特に、高画像面積の原稿をコピーし続けたりす
ると、リサイクルトナーが大量に現像部へ供給され、現
像装置内のトナー濃度を不安定にし、良好な画像が得ら
れなくなる。また、紙粉やゴミ等の不純物を多く含むリ
サイクルトナーのみを現像装置内に供給すると、トナー
濃度むらや感光体クリーニングブレード等の損傷を引き
起こす恐れがある。

【０００５】ここで、トナーリサイクル通路に現像装置
の連通部分よりも下流側に空間部を設けて、トナーの堆
積を防止するものとして、特公平７−１９１１３号に開
示の技術があるが、この技術においても、リサイクルト
ナーの現像装置への補給量は、残留トナーの発生量に依
存しばらつきが大きい。また、特公昭６２−１４４１９
１号には、クリーニング装置と現像器の間にトナーの回
収経路を具備し、トナーの回収経路にメッシュ状のフィ
ルターを用い、リサイクルトナー中の不純物を取り除く
ものが開示されているが、この技術においてもリサイク
ルトナー中の紙粉やゴミなどの不純物は取り除くことは
できるが、現像装置への補給量は残留トナーの発生量に
比例するのでばらつきが大きくなるという問題がある。

【０００６】そこで本発明は、リサイクルトナーの現像
装置への最大補給量を制限することによって、トナー濃
度の急上昇や濃度むらを抑え、画像地汚れ、画像濃度む
ら、トナー飛び数などの問題を防ぐことを目的としてい
る。

【０００７】また、リサイクルトナーを継続的に現像部
へ供給するのは現像装置内のトナー濃度のばらつきが大
きくなる。そこで本発明はリサイクルトナーを現像部へ
必要に応じて断続的に補給するために、一時的にリサイ
クルトナーを蓄え、トナー濃度のばらつきを少なくする
ことを目的としている。

【０００８】さらに本発明は、リサイクルトナーの現像
部への補給を断続的に行ない、かつ定量のリサイクルト
ナーを補給することによってトナー濃度のばらつきを少
なくすることを目的としている。

【０００９】またさらに本発明は、紙粉やゴミ等の不純
物を多く含んだリサイクルトナーのみを現像部へ補給す
ることなく、必ず未使用のトナーと混合し、不純物の含
有率を小さくして現像部へ供給することにより、トナー
濃度のむらや感光体クリーニングブレード等の損傷を防
ぐことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る画像形成装
置のうち請求項１に係るものは、少なくとも感光体、現
像装置及び感光体上に残留したトナーを再使用するため
のトナーリサイクル機構を内蔵したプロセスカートリッ
ジと、該プロセスカートリッジにトナーを供給するトナ
ー補給装置とを別体に設けた画像形成装置において、上
記トナーリサイクル機構のリサイクルトナー搬送手段の
終端部に、上記現像装置のトナー供給路側に連通する通
路を設け、上記リサイクルトナー搬送手段によるリサイ
クルトナーの単位時間当りの最大搬送量をｍａ、上記通
路からのリサイクルトナーの単位時間当りの最大排出量
をｍｂ、残留トナーの単位時間当りの平均発生量をｍｃ
としたとき、 ｍａ＞ｍｂ＞ｍｃ を満たすよう上記通路の開口面積を設定したことを特徴
とする。

【００１１】同請求項２に係るものは、上記現像装置の
トナー供給路内におけるトナーを撹拌しつつ搬送するス
クリューの上流側に、上記トナーリサイクル機構側から
送られるリサイクルトナーを一時的に貯える貯蔵部を設
けたことを特徴とする。

【００１２】同請求項３に係るものは、上記現像装置の
スクリューは、軸方向に移動可能に支承され、第１の静
止位置と第２の静止位置を有しており、上記第１の静止
位置でそのトナー搬送用翼上流側を上記貯蔵部に至らせ
てリサイクルトナーを搬送可能とするとともに、上記第
２の静止位置で上記翼上流側を上記貯蔵部から待避させ
ることを特徴とする。

【００１３】同請求項４に係るものは、上記スクリュー
の２つの静止位置間の移動を、上記トナー補給装置から
のトナーの補給と同期させたことを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
沿って説明する。最初に図１及び図２により作像系によ
る作像プロセスについて説明する。感光体１は除電光７
により除電され、表面電位が０〜−１５０Ｖの基準電位
に平均化される。次に、感光体１は帯電ローラ２により
帯電され、表面電位が−１１００Ｖ前後となる。次に、
露光部３で露光され光が照射された部分（画像部）は、
表面電位が０〜−２９０Ｖとなり、現像スリーブ４に−
８００Ｖ前後のバイアスが掛けられているため、この画
像部分に現像スリーブ４上のトナーが付着する。トナー
像が作られた感光体１は回転移動し、図示せぬ給紙部よ
り、用紙先端部と画像先端部が転写ローラ部５で一致す
るようなタイミングで、転写紙を送り、転写ローラ部５
で感光体表面のトナー像が転写紙へ転写される。この転
写紙は図示せぬ定着部へ送られ、熱と圧力によりトナー
が転写紙へ融着され、コピーとして排出される。

【００１５】一方、感光体上に残った残留トナーは、ク
リーニングブレード６により掻き落とされた後、感光体
１は除電光７により残留電荷が除電され、トナーの付着
していない状態となり、再び次の作像工程へ移る。以上
が基本的な作像プロセスである。感光体、帯電装置、現
像装置及びクリーニング装置は、プロセスカートリッジ
５０内に納められている。この中で、クリーニング装置
で回収された残留トナーはトナー搬送コイル８で搬送さ
れ（図２中の矢印Ａ）、リサイクルトナー搬送部５２へ
送られ、ここでリサイクルベルトにより、現像剤撹拌部
へ送られ（矢印Ｂ）、トナーがリサイクルされるしくみ
になっている。

【００１６】次にプロセスカートリッジ５０内の現像装
置について説明する。現像スリーブ４は内部に５極の磁
石を配置した固定軸を有し、この外周面を非磁性のパイ
プ材で覆う構成で、このパイプ材が回転することで、現
像剤が現像スリーブ４上を移動する。現像剤はキャリア
と言われる小さな鉄球とトナーより構成される２成分現
像剤である。現像剤は２本の剤撹拌スクリュー１１ａ、
１１ｂで図２の矢印Ｘ方向に撹拌されながら循環してお
り、これによりトナーが電荷をもち、キャリアに付着し
て感光体表面まで運ばれ静電気力の作用で感光体１へ付
着可能となる（以後、２本の現像剤撹拌スクリューのう
ち、現像ローラ側を第１撹拌スクリュー１１ａ、リサイ
クルトナー搬送部５２と連通している側を第２撹拌スク
リュー１１ｂという）。現像剤のうち、キャリアは循環
しているがトナーは感光体上の画像部分へ付着するので
消費されるので、適且補給する必要がある。また、現像
剤は感光体へ供給する量を一定にしないと画像濃度不良
や濃度むらを発生するので現像剤の流入量を規制するド
クターブレード１８が配置されている。

【００１７】トナー補給装置５１からのトナー補給は、
図１のトナー濃度センサ１０に基づいて行われる。すな
わちトナー濃度センサ１０により現像装置内のトナー濃
度が基準濃度以下であることが検知された場合に、図示
せぬ駆動部によりトナー補給装置が作動し、トナー押し
出し部材１２がトナー補給装置内のトナータンク１３の
内壁面を摺動回転することになりトナータンク１３内の
トナーを掻き上げる。この押し出し部材１２が、弾性部
材１４のスリット穴１４ａを通過するときにトナーがス
リットから押し出される（図１（Ｂ）参照）。押し出さ
れたトナーはカバー１５内で落下し、カバー下側の開口
部すなわちトナー供給口１６を通って、現像装置のトナ
ー受入口１７から現像装置に補給される（図１（Ａ）の
矢印Ｄ〜Ｆ参照）。上記スリット穴１４ａの間口幅Ｗに
よって、現像装置への適正なトナー補給量を制御してい
る。

【００１８】次に本発明の特徴であるリサイクルトナー
搬送部５２について説明する。リサイクルベルト９は、
図２及び図３に示すように、図示せぬ駆動手段により駆
動されるトナー搬送コイルギヤ１９を介して回転する。
トナー搬送コイル８の一端に設けられたピン８ａがリサ
イクルベルト９の長穴９ａに係合して駆動される。な
お、ベルトの従動側は従動コロ２１に巻かれている。リ
サイクルベルト９は、図４の矢印の方向に駆動され、フ
ィン９ｂでリサイクルトナーを第２撹拌スクリュー１１
ｂ側へ搬送し、リサイクルトナーは二度現像部で使用さ
れる。ここで、リサイクルトナーというのは、原稿の画
像面積によってもその発生量が変化する。例えば、高画
像面積の原稿をコピーし続けると、リサイクルトナーが
大量に現像部へ供給され、現像部内のトナー濃度を不安
定にし、良好な画像が得られなくなる。従って、画像へ
の影響をより小さくするためには、リサイクルトナーが
少量ずつある程度平均化されて送られることが望まし
い。

【００１９】そこで、図５及び図６に示すように、リサ
イクルトナー搬送部５２と第２撹拌スクリュー１１ｂと
の間に、スリット形状の開口部２０を設け、フィン９ｂ
によってリサイクルトナーを開口部２０より第２撹拌ス
クリュー１１ｂ側へ排出するようにする。ここで、リサ
イクルベルト９による単位時間当りのトナーの最大搬送
量をｍａ、単位時間当りのスリット穴の最大通過量をｍ
ｂ、単位時間当りのリサイクルトナーの平均発生量をｍ
ｃとした場合、ｍａ＞ｍｂ＞ｍｃを満たすようにスリッ
ト穴の大きさ（面積）を適正化している。そのため原稿
の画像面積が大きいものをコピーし続けると開口部２０
から現像部へ送られないトナーが発生する。このトナー
は再度ベルトでクリーニング側へ搬送されたり、ベルト
長穴から下方へ落下したりして再び開口部２０へ送られ
る。

【００２０】このようにスリット穴の大きさを適正にす
ることによって現像部へ送られる単位時間当りのリサイ
クルトナー量の上限を規制し、現像装置内のトナー濃度
のばらつきを小さくする。また図７に示すように、リサ
イクルトナー搬送部の上側ケース２２の凸部２２ａと下
側ケース２３の凸部２３ａとの間隔Ｗを適正化すること
により、前述と同様にリサイクルトナー量の上限を規制
し、現像内のトナー濃度のばらつきを小さくすることが
できる。

【００２１】次に図２及び図８に沿って本発明の現像剤
撹拌スクリューについて説明する。第２撹拌スクリュー
１１ｂは、現像剤の撹拌及び搬送の機能を果たす傾斜さ
せた半月フィン部１１ｃと現像剤を第１撹拌スクリュー
１１ａに送る羽根１１ｄとリサイクルトナー及びトナー
補給装置５１から補給される未使用トナーを現像部へ運
ぶトナー搬送コイル部１１ｅ（図８）からなる。この第
２撹拌スクリュー１１ｂの両端は軸受２６により支持さ
れ軸受２６は筐体に固定されている。第２撹拌スクリュ
ーの駆動は、図示せぬ駆動手段によりジョイント２４が
回転し、現像ローラ駆動ギヤ２５ａが駆動され、アイド
ルギヤ２５ｂ、第１スクリューギヤ２５ｃ及びアイドル
ギヤ２５ｄを介しての第２スクリューギヤ２５ｅに伝達
される。第２撹拌スクリュー１１ｂの駆動側軸端部１１
ｆはソレノイド２９内のスライド可能な軸２９ａに近接
している。従動側軸端部１１ｇは円筒形の軸押圧用カバ
ー２７と係合し、圧縮スプリング２８によって常に駆動
側へ押圧され、軸押圧用カバー２７が軸受２８に突き当
たった状態、すなわち図８で示す第２撹拌スクリュー１
１ｂの位置が通常の状態で第１の回動可能な位置とな
る。また、ソレノイド２９がＯＮされると、図９に示す
ように第２撹拌スクリュー１１ｂのみが従動側にスライ
ドし、この位置が第２の回動可能な位置となる。なお、
２６ａはニトリルゴム等の弾性シール部材であり、軸受
内への材の侵入を防ぐ。

【００２２】図８に示すように、第２撹拌スクリュー１
１ｂが第１の位置にあるとき、トナーリサイクル搬送経
路と第２撹拌スクリュー搬送経路の交差部にリサイクル
トナーのみを一時的に蓄える空間３０を設けている。こ
れはリサイクルトナーを常に現像部へ送るのではなく、
現像部へ供給してもよいときに供給できるように一時的
にリサイクルトナーを蓄えるための空間である。

【００２３】次に図８及び図９に沿ってリサイクルトナ
ーの現像部への供給動作について説明する。前述したよ
うに、感光体上の残留トナーをクリーニングブレード６
で回収したトナー、すなわちリサイクルトナーは、トナ
ー搬送コイル８によって矢印Ａ方向に搬送され、リサイ
クルトナー搬送部５２へ達し、トナーリサイクルベルト
９によって第２スクリュー搬送経路へ搬送される。リサ
イクルトナーは従来のように現像装置内へ絶えず搬送さ
れるのではなく、リサイクルトナー搬送部５２と第２ス
クリュー搬送経路の間に設けた空間３０まで搬送され、
一旦そこに蓄えられる。次にソレノイド２９がＯＮされ
ると、ソレノイドの軸２９ａが第２スクリュー端１１ｆ
を従動側へ押し込み、図９に示すようにトナー搬送コイ
ル部１１ｅが空間部３０のリサイクルトナーを蓄えてい
る領域に入り込み、リサイクルトナーを現像部へ搬送す
る。すなわち、リサイクルトナーを現像部へ補給したい
ときにソレノイド２９をＯＮすることによって、必要量
のリサイクルトナーを補給することが可能である。

【００２４】次に、トナー補給装置からの未使用トナー
の補給とリサイクルトナーの補給（ソレノイドのＯＮ動
作）を同時に行なう場合を説明する。ここで、一回当り
のトナー補給量を下記のように仮定する。すなわち、未
使用トナーの補給量をＸ、リサイクルトナーの補給量を
Ｙ（ソレノイドを一定時間ＯＮにしたときの第２撹拌ス
クリューによる平均搬送量）、現像部への必要な補給量
をＺ、トナー補給動作が行われる平均時間間隔をｔ、単
位時間当りのリサイクルトナー平均発生量をｍｃとした
とき、 Ｚ ＝ Ｘ ＋ Ｙ Ｙ ＞ ｍｃ・ｔ と設定することにより、リサイクルトナーによるブロッ
キングを防ぎ、従来のリサイクルトナーによる現像装置
内のトナー濃度のばらつきを小さくすることができ、良
好な画像を得ることができる。また、リサイクルトナー
のみが現像装置内に補給されることはなく、常に未使用
トナーと混合された状態で補給されるため、紙粉やゴミ
の含有率の小さいトナーとなり、トナー濃度のむらや感
光体、クリーニングブレードの損傷を防ぐことができ
る。

【００２５】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明は、上記
トナーリサイクル機構のリサイクルトナー搬送手段の終
端部に、上記現像装置のトナー供給路側に連通する通路
を設けているので、リサイクルトナーの現像装置への最
大補給量を制限することができ、トナー濃度の急上昇や
濃度むらを抑え、画像地汚れ、画像濃度むら、トナー飛
散などの問題を防ぐことができるという効果がある。

【００２６】請求項２の画像形成装置は、請求項１の効
果に加えて、トナーリサイクル機構側から送られるリサ
イクルトナーを一時的に貯える貯蔵部を設けているの
で、リサイクルトナーを現像部へ必要なときに必要な量
だけ断続的に補給でき、供給トナーにおけるリサイクル
トナーの供給割合を調整することができるという効果が
ある。

【００２７】請求項３の画像形成装置は、請求項２の効
果に加えて、撹拌スクリューを軸方向に移動可能とし選
択的に上記貯蔵部にそのトナー搬送用翼を致せることと
したので、リサイクルトナーの現像部への補給を断続的
に行ない、かつ定量のリサイクルトナーを補給すること
ができるという効果がある。

【００２８】請求項４の画像形成装置は、請求項３の効
果に加えて、撹拌スクリューの移動及びトナー補給装置
からの未使用トナーの補給を同期させているので、紙粉
やゴミ等の不純物を多く含んだリサイクルトナーのみを
現像部へ補給することなく必ず未使用トナーと混合し、
不純物の含有率を小さくして現像部へ供給することがで
き、トナー濃度のむらや感光体クリーニングブレードな
どの損傷を防ぐことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される画像形成装置の作像部の構
成を示す側断面図である。

【図２】現像部及びリサイクルトナー搬送部の構造を一
部を破断して示す斜視図である。

【図３】トナーリサイクルベルトの斜視図である。

【図４】従来のリサイクルトナー搬送部の側断面図であ
る。

【図５】本発明に係るリサイクルトナー搬送部の通路を
示す斜視図である。

【図６】本発明に係るリサイクルトナー搬送部の側断面
図である。

【図７】本発明の他の実施形態におけるリサイクルトナ
ー搬送部の側断面図である。

【図８】本発明に係る現像部及びリサイクルトナー搬送
部を示す平面図である。

【図９】リサイクルトナー供給時における現像部及びリ
サイクルトナー搬送部を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 感光体 ２ 帯電ローラ ３ 露光 ４ 現像スリーブ ５ 転写ローラ ６ クリーニングブレード ７ 除電光 ８ トナー搬送コイル ８ａ ピン ９ トナーリサイクルベルト ９ａ 長穴 ９ｂ フィン １０ トナー濃度センサ １１ａ 第１撹拌スクリュー １１ｂ 第２撹拌スクリュー １２ トナー押し出し部材 １３ トナータンク １４ スリット穴付弾性部材 １４ａ スリット穴 １５ カバー １６ トナー供給口 １７ トナー受入口 １８ ドクターブレード １９ トナー搬送コイルギヤ ２０ 開口部 ２１ 従動コロ ２２ リサイクルトナー搬送部上側ケース ２３ リサイクルトナー搬送部下側ケース ２４ ジョイント ２５ａ、２５ｂ 現像ローラ駆動ギヤ ２５ｂ アイドルギヤ ２５ｃ 第１スクリューギヤ ２５ｅ 第２スクリューギヤ ２６ 軸受 ２６ａ 弾性シール部材 ２７ 軸押圧用カバー ２８ 圧縮スプリング ２９ ソレノイド ２９ａ ソレノイドの軸 ３０ トナー搬送コイル部 ５０ プロセスカートリッジ ５１ トナー補給装置 ５２ リサイクルトナー搬送部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも感光体、現像装置及び感光体
   上に残留したトナーを再使用するためのトナーリサイク
   ル機構を内蔵したプロセスカートリッジと、該プロセス
   カートリッジにトナーを供給するトナー補給装置とを別
   体に設けた画像形成装置において、上記トナーリサイク
   ル機構のリサイクルトナー搬送手段の終端部に、上記現
   像装置のトナー供給路側に連通する通路を設け、上記リ
   サイクルトナー搬送手段によるリサイクルトナーの単位
   時間当りの最大搬送量をｍａ、上記通路からのリサイク
   ルトナーの単位時間当りの最大排出量をｍｂ、残留トナ
   ーの単位時間当りの平均発生量をｍｃとしたとき、 ｍａ＞ｍｂ＞ｍｃ を満たすよう上記通路の開口面積を設定したことを特徴
   とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 上記現像装置のトナー供給路内における
   トナーを撹拌しつつ搬送するスクリューの上流側に、上
   記トナーリサイクル機構側から送られるリサイクルトナ
   ーを一時的に貯える貯蔵部を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】 上記現像装置のスクリューは、軸方向に
   移動可能に支承され、第１の静止位置と第２の静止位置
   を有しており、上記第１の静止位置でそのトナー搬送用
   翼上流側を上記貯蔵部に至らせてリサイクルトナーを搬
   送可能とするとともに、上記第２の静止位置で上記翼上
   流側を上記貯蔵部から待避させることを特徴とする請求
   項２の画像形成装置。
4. 【請求項４】 上記スクリューの２つの静止位置間の移
   動を、上記トナー補給装置からのトナーの補給と同期さ
   せたことを特徴とする請求項３の画像形成装置。