JP2001005271A

JP2001005271A - 画像形成装置および現像装置

Info

Publication number: JP2001005271A
Application number: JP11172585A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Suzuki; 秀明鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-06-18
Filing date: 1999-06-18
Publication date: 2001-01-12

Abstract

(57)【要約】【課題】クリーニング手段で除去・回収されたトナー
をリサイクル使用する現像装置において、反転トナーに
よる画像不良の発生をする。【解決手段】現像スリーブ２０と平行に中間スリーブ
２４を設け、その両側に第１、第２攪拌棒２２、２６を
設ける。更に、中間スリーブ２４に近接して回収ローラ
２５ａを配置する。クリーニング手段１７により回収し
たトナーを、搬送管５を介して第２攪拌棒２６近傍に落
下し、第２攪拌棒２６により中間スリーブ２４に供給す
る。新トナーと回収トナーは中間スリーブ２４によって
搬送され、その間に反転トナーだけが回収ローラー２５
ａによって回収される。このとき、回収ローラー２５ａ
の表面が中間スリーブ２４表面よりも低電位になるよう
に電圧を印加する。反転トナーは十分に新トナーと攪拌
されることによって正規の極性に帯電され、正規極性の
トナーのみが第１攪拌棒２２を介して現像スリーブ２０
に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば複写機、レ
ーザービームプリンタ、ファクシミリなどとされる電子
写真方式を用いた画像形成装置、および該画像形成装置
の現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を用いた画像形成装置にお
いては、静電潜像担持体上に担持された静電潜像を現像
装置内の現像剤によって可視像化し、この可視像を紙な
どの被転写材に転写手段により転写し、更にこれを定着
装置によって定着させ、永久画像を得る。

【０００３】ところで、転写過程で転写しきれずに静電
潜像担持体上に残留した現像剤（以下、「トナー」とい
う）は、従来クリーニング装置によって除去・回収され
た後、廃棄されていた。しかしながら、近年その高速記
録化に伴い、消費されるトナーの量は飛躍的に増大する
傾向にあり、クリーニング装置によって除去・回収され
るトナーの量も多くなってきている。この使用済みのト
ナーを回収後に廃棄することは、経済的な面からもメン
テナンス作業の効率性の面からしても不利であり、この
使用済みのトナーを再び使用して廃棄トナーを発生させ
ないようにすることが望ましい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これまでも回収した使
用済みトナーを新しいトナーと混合して再使用する方法
が提案されているが、使用済みのトナーを繰り返して使
用すると、新しいトナーだけを使用した場合に比べて画
像先端に影が生じたり、カブリが増大するなどの画像不
良の問題点が指摘されている。

【０００５】クリーニング装置で回収・除去される使用
済みのトナーは、クリーニングブレードによってシェア
（剪断力）を受けるためにシリカなどの外添剤が埋め込
まれるなどして表面が劣化し、帯電系列が変化してしま
っている。そのため、この使用済みのトナーが現像装置
内に回収され、新しいトナーと混合すると、表面が劣化
したトナーは新しいトナーとの摩擦により、正規の極性
とは逆極性の電荷を付与され、そのため非画像領域に飛
翔し、図６に示すように画像先端部に影ができたり、図
７のグラフに示すように耐久が進むにつれて、すなわち
コピー枚数が増えるにともない白地部のカブリが増大し
てしまう。

【０００６】しかしながら、この正規の極性とは逆極性
に帯電したトナー、すなわち反転トナーは新トナーと十
分に混合することで減少することが分かっている。図８
に使用済みトナーと新トナーを十分に混合したときと、
混合が十分でないときのトナー帯電量分布を示す。横軸
の０よりも右側が反転成分である。使用済みトナーと新
トナーを十分に混合することで反転成分が少なくなって
いる様子がわかる。

【０００７】そこで、反転トナーによる画像不良を防止
するためには、現像装置内において反転トナーが静電潜
像担持体に対向配置された現像剤担持体まで到達しない
ようにするとともに、反転してしまったトナーを回収
し、更に新トナーと混合することによって正規の極性に
戻してから現像剤担持体に供給する必要がある。

【０００８】従って、本発明の目的は、クリーニング手
段で除去・回収された現像剤をリサイクル使用する画像
形成装置および現像装置において、正規の極性とは逆極
性に帯電した現像剤による画像不良の発生を防止し、高
画質および高耐久を実現できる画像形成装置および現像
装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置および現像装置にて達成される。要約すれ
ば、本発明は、クリーニング手段によって静電潜像担持
体から回収された現像剤をリサイクル使用する現像装置
を備えた画像形成装置において、前記現像装置は、前記
静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像剤により
可視像化するための現像剤担持体と、中間現像剤担持体
とを有し、前記中間現像剤担持体上から正規の極性とは
逆極性に帯電した現像剤を回収し、該逆極性に帯電した
現像剤を繰り返し新規現像剤と混合することを特徴とす
る画像形成装置である。

【００１０】本発明による他の態様によれば、クリーニ
ング手段によって静電潜像担持体から回収された現像剤
をリサイクル使用する画像形成装置の現像装置におい
て、前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像
剤により可視像化するための現像剤担持体と、中間現像
剤担持体とを有し、前記中間現像剤担持体上から正規の
極性とは逆極性に帯電した現像剤を回収し、該逆極性に
帯電した現像剤を繰り返し新規現像剤と混合することを
特徴とする現像装置が提供される。

【００１１】上記発明において、更に、前記現像剤担持
体と前記中間現像剤担持体とにそれぞれ現像剤を供給す
るための供給部材を有し、前記各供給部材は前記中間現
像剤担持体を挟んでその両側に位置していることが好ま
しい。前記現像剤は負極に帯電する磁性トナーを含む磁
性一成分現像剤であり、前記中間現像剤担持体上から正
規の極性とは逆極性に帯電したトナーを回収する導電性
の回収部材を有し、前記中間現像剤担持体に対してその
表面が低電位になるように電圧を印加することが好まし
い。別の態様によれば、前記現像剤は正極に帯電する磁
性トナーを含む磁性一成分現像剤であり、前記中間現像
剤担持体上から正規の極性とは逆極性に帯電したトナー
を回収する導電性の回収部材を有し、前記中間現像剤担
持体に対してその表面が高電位になるように電圧を印加
することが好ましい。前記回収部材はローラーまたはブ
ラシであることが好ましい。前記回収部材は複数設ける
ことが好ましい。前記現像剤は正極に帯電する磁性トナ
ーを含む磁性一成分現像剤でり、前記中間現像剤担持体
上から正規の極性とは逆極性に帯電したトナーを回収す
るための絶縁性の回収ブラシを有し、該回収ブラシは前
記中間現像剤担持体表面との摩擦により帯電する材料で
構成することが好ましい。前記回収ブラシを複数設ける
ことが好ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
および現像装置を図面に則して更に詳しく説明する。な
お、つぎに説明する実施例にては、本発明は、例えば図
５に示されるような電子写真画像形成装置に具現化され
るものとして説明するが、これに限定されるものではな
い。

【００１３】図５において、電子写真画像形成装置は、
静電潜像担持体である感光体ドラム１を回転自在に設
け、該感光体ドラム１を一次帯電器１１で一様に帯電
し、つぎに、例えばレーザのような発光素子１２によっ
て情報信号を露光して静電潜像を形成し、現像装置２で
可視像化する。次に該可視像を転写手段１４により被転
写材１５に転写し、更に定着装置１６にて定着して永久
画像を得る。また、感光体ドラム１上の転写残トナーは
クリーニング手段１７により除去する。

【００１４】実施例１本発明の第１実施例についておもに図１により説明す
る。図１には本実施例の現像装置が概略的に図示されて
いる。

【００１５】電子写真で用いる粉体現像剤には、二成分
現像剤、磁性一成分現像剤、非磁性一成分現像剤がある
が、本実施例では、粒径７．０μｍで負極に帯電する磁
性トナーに外添剤としてシリカを０．４％、ＳＴ（チタ
ン酸ストロンチウム）を４％含む磁性一成分現像剤（以
下、「トナー」という）によるジャンピング現像を行な
う場合について説明する。また、本実施例の画像形成装
置は、プロセス速度が２８５ｍｍ／ｓｅｃであり、反転
現像を行なう。

【００１６】転写手段１４によって転写しきれずに感光
体ドラム１上に残留したトナーはクリーニング手段１７
によって除去・回収される。ここで回収されたトナーは
搬送管５の内部に設けられた搬送スクリュー（不図示）
の回転によって図中斜め上方に搬送し、現像装置２に再
供給することにより、トナーのリサイクル使用を可能と
している。

【００１７】つぎに、本実施例の現像装置の構成につい
て説明する。

【００１８】現像装置２は、現像容器２ａの開口部にて
感光体ドラム１に対向し、トナーにトリボ（帯電量／ト
ナー重量）を与え、なおかつこのトナーを感光体ドラム
１に搬送して静電潜像を可視像化する役割を果たす直径
３２ｍｍの現像剤担持体（現像スリーブ）２０を備えて
いる。現像スリーブ２０は表面がアルミニウムからな
り、内部に６極の磁極をもつ磁力発生手段（不図示）を
有している。

【００１９】また、現像スリーブ２０の上部には厚さ
１．６ｍｍの現像剤規制部材である磁性ブレード２１が
現像スリーブ表面と２４０μｍの隙間をもって固定さ
れ、ここでトナーを磁気力で規制することによってトナ
ーを薄層化する。

【００２０】更に、現像スリーブ２０に隣接して現像ス
リーブ２０に現像剤を搬送する供給部材としての第１攪
拌棒２２が設けられている。

【００２１】また、第１攪拌棒２２の隣には現像スリー
ブ２０と同じく、表面がアルミニウムからなり、内部に
６極の磁極をもつ磁界発生手段（不図示）を有する直径
３２ｍｍの中間現像担持体（中間スリーブ）２４が具備
され、この上方には表面がアルミニウムからなる直径１
６ｍｍの回収部材である回収ローラ２５ａが中間スリー
ブ２４と２５０μｍの間隔をもって具備されている。中
間スリーブ２４の更に隣には中間スリーブ２４にトナー
を搬送する供給部材としての第２攪拌棒２６が備わって
いる。

【００２２】現像容器２ａの上部には補給用トナーが収
容されたトナー補給容器４が設けられており、現像容器
２ａ内のトナー量が減少した場合に補給用トナーが補給
口４０を介して現像容器２ａ内に補給され、トナー量は
略一定に維持される。

【００２３】搬送管５によってクリーニング装置１７か
ら運ばれてきた使用済みトナーが現像容器２ａ内に供給
されると、現像容器２ａ内にある新トナーと摩擦するこ
とによってその一部が反転するため、第２攪拌棒２６の
周りに比較的多くの反転トナーが存在している。このよ
うに反転トナーが多く含まれた正規の極性に帯電したト
ナーをそのまま現像スリーブ２０上に供給すると、前記
したように画像先端部の影や白地部のカブリなどの画像
不良を生じてしまう。

【００２４】そこで、本実施例では、反転トナーを多く
含んだ正規の極性（本実施例では負極）に帯電したトナ
ーをまず中間スリーブ２４上に供給する。中間スリーブ
２４は内部の磁界発生手段の磁力によりトナーを表面に
担持し、図１の矢印にて示すように図中反時計方向に回
転する。トナーは中間スリーブ２４に近接配置された磁
性ブレード２７によって層厚を約１００μｍに規制さ
れ、回収ローラー２５ａとの対向部に進入する。この
時、回収ローラー２５ａの表面は中間スリーブ２４の表
面よりも低電位になるように電圧を印加することによっ
て、正極に帯電した反転トナーを中間スリーブ２４上か
ら回収する。ここでは、中間スリーブ２４表面をアース
し、回収ローラー２５ａ表面は−８００Ｖになるように
電圧を印加した。また、ローラーの代わりに導電性のブ
ラシを用いて、このブラシに同様の電圧を印加する構成
しても同等の効果が得られる。

【００２５】なお、本実施例では負極に帯電するトナー
を用いた場合について説明しているが、正極に帯電する
トナーを用いる場合には反転トナーは負極に帯電してい
るので、回収ローラーは中間スリーブよりも高電位にな
るように電位を印加すればよい。また、直流に交流を重
畳した電圧を印加してもよい。

【００２６】また、回収ローラー２５ａに付着した反転
トナーは回収ローラー２５ａに当接するように設けられ
たスクレーパー２８によって掻き落とされ、トナーガイ
ド３に沿って移動してトナー溜りに落下し、再び新トナ
ーと混合される。

【００２７】こうして反転トナーは正規の極性（本実施
例では負極）に帯電するまで上記の工程を繰り返す。

【００２８】正規に帯電し、中間スリーブ２４上に残っ
たトナーは中間スリーブ２４に当接するように支持され
たスクレーパー２３によって掻き落とされた後、第１攪
拌棒２２によって現像スリーブ２０に供給される。従っ
て正規の極性に帯電したトナーのみを現像スリーブ２０
に供給することができるため、反転トナーによる画像不
良の発生を防止することができる。

【００２９】なお、反転トナーを回収する場所として、
現像スリーブ２０上も考えられるが、その場合、反転ト
ナーを回収することによって現像スリーブ２０上のトナ
ーコートがどうしても乱れてしまう。すると、トナーコ
ートが乱れた状態で現像領域に入るので現像に悪影響を
及ぼす。そのため、本実施例のように現像スリーブ２０
とは別の中間スリーブ２４上で反転トナーを回収する構
成の方が構成としては優れている。

【００３０】実際に本実施例に記述した構成の現像装置
を用いて耐久試験を行なった。その結果を図２に示す。
図２は白地部のカブリの推移を示すグラフで、許容限界
である１％以下を維持している。また、画像部先端のか
げも見られなかった。

【００３１】上記のように、本実施例においては、経済
性、メンテナンスの効率性の面で有利な現像剤をリサイ
クル使用する現像装置を備えた画像形成装置において、
使用済みトナーと新トナーの摩擦によって生じた反転ト
ナーを回収し、正規に帯電するまで混合を繰り返すこと
ができるため、反転トナーに起因する画像不良を抑制す
ることが可能となり、高画質、高耐久な系を提供するこ
とができた。

【００３２】実施例２つぎに、本発明の第２実施例について図３により説明す
る。本実施例における現像装置は第１実施例とほぼ同様
の構成を備えているが、本実施例では図３に示すよう
に、回収ローラーの代わりに表面が絶縁性の繊維からな
る回収ブラシ２５ｂを用いて反転トナーの回収を行うこ
とを特徴とする。

【００３３】この回収ブラシ２５ｂはアルミニウムから
なる中間スリーブ２４の表面と接触し、これと摩擦帯電
することによってトナーの正規の極性と同極性に帯電す
る材料で構成される。本実施例では負極に帯電するトナ
ーを用いているので、同じく負極に帯電するテフロン
（登録商標）樹脂を用いた。

【００３４】反転トナーを含んだ正規の極性（負極）に
帯電したトナーは磁性ブレード２７によって層厚が規制
され、回収ブラシ２５ｂと接触する。この回収ブラシ２
５ｂは中間スリーブ２４との摩擦によって負極に帯電し
ており、正極に帯電した反転トナーを静電的に吸着す
る。この際、負極に帯電した正規のトナーは静電的反発
力により回収ブラシ２５ｂに付着することはない。

【００３５】本実施例の構成の利点としては、回収ブラ
シ２５ｂを中間スリーブ２４との摩擦によりにより帯電
しているため、第１実施例のような電圧印加手段を必要
としないということが挙げられる。そのため、装置自体
の構成を簡易にすることができるとともに、コストを大
きく低減することが可能となる。

【００３６】なお、本実施例では負極に帯電するトナー
を使用する場合について説明したが、正極に帯電するト
ナーを使用する場合は同じく正極に帯電する樹脂を回収
ブラシに使用すればよい。

【００３７】以上説明したように、経済性、メンテナン
ス性の効率性の面で現像剤をリサイクル使用する画像形
成装置において、本実施例の構成を採用することによっ
て、簡易な構成で効果的に反転トナーをを取り除くこと
が可能となり、反転トナーに起因する画像不良の発生を
防止できる。

【００３８】実施例３つぎに、本発明の第３実施例について図４により説明す
る。本実施例における現像装置は第１実施例とほぼ同様
の構成を備えているが、本実施例では図４に示すよう
に、反転トナーを回収するための部材である回収ローラ
ーを２本以上設けることを特徴とする。

【００３９】反転トナーが現像スリーブ２０上に到達す
るのを確実に防止するためには、反転トナーを完全に中
間スリーブ２４上から取り除かなければならないが、中
間スリーブ２４上から回収部材である回収ローラへの反
転トナーの移動が行われる領域は数ｍｍと非常に狭い領
域である。そのため、反転トナーの回収効率を上げるた
めには回収領域の面積を増やさなければならないが、回
収領域の面積を増やすには回収部材の本数を増やすのが
最も効果的である。

【００４０】本実施例では、２本の、直径８ｍｍの回収
ローラ２５ａ１、２５ａ２を使うことによって反転トナ
ーの回収領域を直径１６ｍｍの回収ローラ２５ａ（図
１）を１本使う場合に比べて約１．５倍に増加させるこ
とができるため、反転トナーの回収をより確実に行うこ
とが可能となった。更に、反転トナーの回収領域を増や
したい場合は、３本以上のローラを使えばよい。

【００４１】なお、回収ローラの代わりに２本以上の回
収ブラシを使った構成にしてもよい。

【００４２】以上のような構成とすることによって、反
転トナーをより確実に回収することができるため、反転
トナーに起因する画像不良を確実に防止することができ
た。

【００４３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の画像形成装置および現像装置によれば、静電潜像担持
体上に形成された静電潜像を可視像化するための現像剤
担持体と、中間現像剤担持体とを有し、前記中間現像剤
担持体上から正規の極性とは逆極性に帯電した現像剤を
回収し、該逆極性に帯電した現像剤を繰り返し新規現像
剤と混合することにより、正規の極性とは逆極性に帯電
した現像剤による画像不良の発生を防止でき、高画質お
よび高耐久を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る現像装置を示す構成
図である。

【図２】第１実施例の現像装置で耐久試験を行ったとき
の、白地部カブリの推移を示すグラフである。

【図３】本発明の第２実施例に係る現像装置を示す構成
図である。

【図４】本発明の第３実施例に係る現像装置を示す構成
図である。

【図５】第１〜第３実施例に係る画像形成装置を示す概
略構成図である。

【図６】画像先端部に生じた影を示す説明図である。

【図７】従来の現像装置で耐久試験を行ったときの、白
地部カブリの推移を示すグラフである。

【図８】使用済みトナーと新トナーを十分に混合したと
きと、混合が十分でないときの帯電量分布を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１感光体ドラム（静電潜像担持体）２現像装置２ａ現像容器１７クリーニング手段２０現像スリーブ（現像剤担持体）２１第１攪拌棒（供給部材）２２第２攪拌棒（供給部材）２４中間スリーブ（中間現像剤担持体）２５ａ、２５ａ１、２５ａ２回収ローラ
ー（回収部材）２５ｂ回収ブラシ（回収部材）

フロントページの続きＦターム(参考） 2H031 AC08 AC31 AE01 BA03 BB01 DA05 2H034 CA00 CB00 2H073 AA07 BA02 BA13 BA43 CA02 2H077 AA15 AA37 AC03 AD06 AD13 AD18 AD24 AD35 AE02 DA20 EA13 FA25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クリーニング手段によって静電潜像担持
体から回収された現像剤をリサイクル使用する現像装置
を備えた画像形成装置において、前記現像装置は、前記静電潜像担持体上に形成された静
電潜像を現像剤により可視像化するための現像剤担持体
と、中間現像剤担持体とを有し、前記中間現像剤担持体
上から正規の極性とは逆極性に帯電した現像剤を回収
し、該逆極性に帯電した現像剤を繰り返し新規現像剤と
混合することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】更に、前記現像剤担持体と前記中間現像
剤担持体とにそれぞれ現像剤を供給するための供給部材
を有し、前記各供給部材は前記中間現像剤担持体を挟ん
でその両側に位置していることを特徴とする請求項１の
画像形成装置。
【請求項３】前記現像剤は負極に帯電する磁性トナー
を含む磁性一成分現像剤であり、前記中間現像剤担持体
上から正規の極性とは逆極性に帯電したトナーを回収す
る導電性の回収部材を有し、前記中間現像剤担持体に対
してその表面が低電位になるように電圧を印加すること
を特徴とする請求項１または２の画像形成装置。
【請求項４】前記現像剤は正極に帯電する磁性トナー
を含む磁性一成分現像剤であり、前記中間現像剤担持体
上から正規の極性とは逆極性に帯電したトナーを回収す
る導電性の回収部材を有し、前記中間現像剤担持体に対
してその表面が高電位になるように電圧を印加すること
を特徴とする請求項１または２の画像形成装置
【請求項５】前記回収部材はローラーまたはブラシで
あることを特徴とする請求項３または４の画像形成装
置。
【請求項６】前記回収部材を複数設けることを特徴と
する請求項３、４、または５の画像形成装置。
【請求項７】前記現像剤は正極に帯電する磁性トナー
を含む磁性一成分現像剤であり、前記中間現像剤担持体
上から正規の極性とは逆極性に帯電したトナーを回収す
るための絶縁性の回収ブラシを有し、該回収ブラシは前
記中間現像剤担持体表面との摩擦により帯電する材料で
構成することを特徴とする請求項１または２の画像形成
装置。
【請求項８】前記回収ブラシを複数設けることを特徴
とする請求項７の画像形成装置。
【請求項９】クリーニング手段によって静電潜像担持
体から回収された現像剤をリサイクル使用する画像形成
装置の現像装置において、前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像剤に
より可視像化するための現像剤担持体と、中間現像剤担
持体とを有し、前記中間現像剤担持体上から正規の極性
とは逆極性に帯電した現像剤を回収し、該逆極性に帯電
した現像剤を繰り返し新規現像剤と混合することを特徴
とする現像装置。
【請求項１０】更に、前記現像剤担持体と前記中間現
像剤担持体とにそれぞれ現像剤を供給するための供給部
材を有し、前記各供給部材は前記中間現像剤担持体を挟
んでその両側に位置していることを特徴とする請求項９
の現像装置。
【請求項１１】前記現像剤は負極に帯電する磁性トナ
ーを含む磁性一成分現像剤であり、前記中間現像剤担持
体上から正規の極性とは逆極性に帯電したトナーを回収
する導電性の回収部材を有し、前記中間現像剤担持体に
対してその表面が低電位になるように電圧を印加するこ
とを特徴とする請求項９または１０の現像装置。
【請求項１２】前記現像剤は正極に帯電する磁性トナ
ーを含む磁性一成分現像剤であり、前記中間現像剤担持
体上から正規の極性とは逆極性に帯電したトナーを回収
する導電性の回収部材を有し、前記中間現像剤担持体に
対してその表面が高電位になるように電圧を印加するこ
とを特徴とする請求項９または１０の現像装置
【請求項１３】前記回収部材はローラーまたはブラシ
であることを特徴とする請求項１１または１２の現像装
置。
【請求項１４】前記回収部材を複数設けることを特徴
とする請求項１１、１２、または１３の現像装置。
【請求項１５】前記現像剤は正極に帯電する磁性トナ
ーを含む磁性一成分現像剤であり、前記中間現像剤担持
体上から正規の極性とは逆極性に帯電したトナーを回収
するための絶縁性の回収ブラシを有し、該回収ブラシは
前記中間現像剤担持体表面との摩擦により帯電する材料
で構成することを特徴とする請求項９または１０の現像
装置。
【請求項１６】前記回収ブラシを複数設けることを特
徴とする請求項１５の現像装置。