JP3363349B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ディジタル複写機や
レーザプリンタ等の電子写真法を用いて画像形成を行う
画像形成装置に関し、特に、転写工程後の感光体に残留
したトナーを回収して再度画像形成に用いるようにした
画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタル複写機やレーザプリンタ等の
電子写真法を用いて画像形成を行う画像形成装置とし
て、転写工程を終了した感光体の表面に残留したトナー
を回収し、現像装置に搬送して後の画像形成プロセスに
おける現像工程時に、静電潜像を担持した感光体に供給
するようにしたものがある。

【０００３】ところが、転写工程を終了した感光体の表
面から回収されるトナーの多くは、帯電量が不足するた
めに転写工程時に感光体表面から用紙に転写されなかっ
たトナーや、正規の極性とは逆の極性に帯電して感光体
表面の非画像部に静電吸着したトナーである。このよう
な帯電不良のトナーを感光体の表面から回収したままの
状態で再利用すると、画像濃度の低下や画像のカブリ等
の画像欠陥を生じるとともに、感光体表面に静電吸着す
ることなく飛散して装置内や用紙を汚損する問題があ
る。

【０００４】そこで、従来より、このような問題を解決
するものとして、特開昭６０−２２０３８０号公報に
は、転写工程後の感光体表面から回収したトナーを空気
流によって現像容器内に搬送するサイクロンフィルタの
内壁面に、サイクロンフィルタを通過するトナーを所定
の極性に帯電させる摩擦帯電手段を設けた構成が開示さ
れている。

【０００５】また、特開昭５９−２３１５６１号公報に
は、感光体の表面から回収したトナーを含むトナーを現
像装置内で攪拌搬送する搬送路の出口近傍に帯電不良の
トナーを選別する選別手段を設けるとともに、選別手段
により選別された帯電不良のトナーを搬送経路の入口に
戻す循環路を設けた構成が開示されている。

【０００６】さらに、特開平６−３０８８６２号公報に
は、画像形成に支障のないタイミングで現像装置内の逆
帯電トナーを感光体表面に付着させるとともに、感光体
表面に付着した逆帯電トナーを正規帯電トナー又は無帯
電トナーに変換させた後、現像装置に回収するようにし
た構成が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、転写工
程時における転写不良の原因となるトナーの帯電不良
は、トナーの帯電状態を制御する目的でトナーに添加さ
れる帯電制御剤の分散性や分散量が不適正であることに
起因するのみならず、現像装置内における攪拌、転写時
における用紙との接触、及び、感光体から回収される際
におけるブレード等との当接等によって画像形成装置内
で受ける機械的ストレスにも起因する。

【０００８】これらの機械的ストレスにより、流動化剤
やワックスがトナーの表面からの離脱やトナーの内部へ
の埋没を生じたり、粉砕により微小化したトナーが凝集
する場合がある。このような現象を生じたトナーに対し
ては、現像装置内での攪拌によって十分な電荷を付与で
きない。特に、感光体から回収されたトナーは、既に転
写工程を経ているために転写器から逆極性の電荷を付与
されて現像時における正規の極性とは逆極性に帯電して
いる場合もあり、このような場合には、現像装置内で所
定の帯電量に帯電させることは困難である。

【０００９】これらのことから、特開昭６０−２２０３
８０号公報に開示された構成では、空気流によって搬送
中のトナーとサイクロンフィルタの内壁面との摩擦によ
りトナーを帯電させるものであり、サイクロンフィルタ
の内壁面との当接による機械的ストレスによって回収ト
ナーの帯電不良を生じる問題がある。また、空気流によ
って搬送される全ての回収トナーについて内壁面に対す
る接触状態を一様にすることはできず、全ての回収トナ
ーを均一に帯電させることができない問題もある。

【００１０】また、特開昭５９−２３１５６１号公報に
開示された構成では、現像装置内における攪拌時間が長
時間化することにより、帯電不良の原因となる機械的ス
トレスが増加する問題がある。また、現像装置内の構成
が複雑化し、コストの上昇を招く問題もある。

【００１１】さらに、特開平６−３０８８６２号公報に
開示された構成では、トナーが感光体の表面から２回以
上回収される場合を生じ、感光体から剥離される回数が
増加することにより、トナーの帯電不良の原因となる機
械的ストレスの増加を招く問題がある。また、画像形成
プロセス部に対する電源制御の処理手順が煩雑になる問
題もある。

【００１２】この発明の目的は、構造や制御の著しい複
雑化を伴うことなく、また、トナーの劣化を生じること
なく、感光体の表面から回収したトナーの全てについて
帯電状態を適正に矯正することができるとともに、トナ
ーの帯電不良の原因となる機械的ストレスを増加させる
ことがないようにし、画質の劣化や装置等の汚損を生じ
ることなく回収したトナーを再利用することができる画
像形成装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、転写工程終了
後に感光体の表面に残留したトナーを回収し、回収トナ
ー搬送路を経由して現像装置に搬送する画像形成装置に
おいて、トナー搬送路における現像装置に最も近接した
位置でトナー搬送路を搬送中の回収トナーのみに対して
電荷を付与する帯電手段を設けたことを特徴とする。

【００１４】本発明においては、転写工程終了後の感光
体の表面から回収した回収トナーのみに対し、現像装置
への搬送中の現像装置に最も近接した位置で、帯電手段
によって電荷が付与される。したがって、帯電不良に起
因して転写工程時に感光体の表面に残留したトナーの帯
電状態が、感光体の表面から回収された後であって現像
装置に収納される直前に適正な状態に矯正される。

【００１５】また本発明は、前記トナー搬送路における
帯電手段の前方に、回収トナーを分散化する分散化手段
を設けたことを特徴とする。

【００１６】本発明においては、分散化手段により分散
化された回収トナーに対して帯電手段により電荷が付与
される。したがって、回収トナーの全てに対して均一な
状態で電荷が付与され、均一な帯電状態の回収トナーが
現像装置に収納される。

【００１７】さらに本発明は、前記トナー搬送路におけ
る帯電手段の前方に、回収トナーを粒径の異なる複数種
のトナーに分類し、再利用に適した粒径のトナーのみを
帯電手段に導く手段を設けたことを特徴とする。本発明
においては、回収トナーのうちで再利用に適した粒径の
トナーのみが帯電手段に導かれる。したがって、帯電手
段による電荷の帯電効率が向上する。またさらに本発明
は、前記トナー搬送路における回収トナーの搬送状態を
検出する検出手段と、検出手段の検出結果に基づいてト
ナー搬送路を搬送中の回収トナーに対して電荷を付与す
る帯電手段の動作を制御する制御手段と、を設けたこと
を特徴とする。

【００１８】本発明においては、トナー搬送路中の環
境、搬送量及び帯電状態等の回収トナーの搬送状態に基
づいて帯電手段の動作が制御される。したがって、搬送
状態に応じて最適な状態で回収トナーに電荷が付与され
る。

【００１９】またさらに本発明は、前記検出手段が、ト
ナー搬送路における回収トナーの搬送量を検出する手段
であることを特徴とする。

【００２０】本発明においては、トナー搬送路中の回収
トナーの搬送量に基づいて帯電手段の動作が制御され
る。したがって、回収トナーの搬送状態の１つである搬
送量に応じて最適な状態で回収トナーに電荷が付与され
る。

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の実施形態に係
る画像形成装置である複写機の要部の構成を示す図であ
る。複写機１２の内部には、感光体ドラム１が回転自在
に支持されており、この感光体ドラム１の周囲に、帯電
チャージャ２、現像装置４、転写チャージャ５、剥離チ
ャージャ６、クリーニング装置７及び除電ランプ８が配
置されている。感光体ドラム１は、導電性基体の表面に
光導電性を有する感光層を形成したものである。帯電チ
ャージャ２は、感光体ドラム１の表面に対して単一極性
の電荷を付与する。単一極性の電荷を帯電した感光体ド
ラム１の表面には、光学系ユニット３から画像光が配光
され、感光層における光導電作用により静電潜像が形成
される。

【００２５】現像装置４は、内部にキャリア１３とトナ
ー１４とからなる現像剤を収納しているとともに、周面
の一部が感光体ドラム１の表面に対向する現像ローラ１
６を軸支している。現像装置４において、トナー１４を
静電吸着したキャリア１３が現像ローラ１６の周面に磁
気吸着する。この現像ローラ１６が回転することによ
り、キャリア１３を介して現像ローラ１６の周面に付着
したトナー１４が、感光体ドラム１の表面に形成された
静電潜像に飛翔する。これによって、静電潜像が顕像化
され、感光体ドラム１の表面にトナー画像が形成され
る。なお、現像装置４において消費されるトナー１４
は、トナーホッパ１５から現像装置４内に補給される。

【００２６】転写チャージャ５は、感光体ドラム１の回
転に同期して搬送された用紙１０に対してコロナ放電を
行い、感光体ドラム１の表面に形成されたトナー画像を
用紙１０の表面に移動させる。また、剥離チャージャ６
は、感光体ドラム１から用紙１０を剥離する。感光体ド
ラム１と転写チャージャ５及び剥離チャージャ６との間
を通過した用紙１０は、定着装置９において加熱及び加
圧を受け、用紙１０に転写したトナー画像が溶融して用
紙１０の表面に定着する。

【００２７】一方、転写チャージャ５による転写工程を
終了した感光体ドラム１の表面には、クリーニング装置
７のブレード１７が当接する。これによって、感光体ド
ラム１の表面に残留しているトナーが、クリーニング装
置７内に掻き落とされる。さらに、感光体ドラム１の表
面は除電ランプ８による光の照射を受け、感光体ドラム
１の表面に残留している電荷が除去される。除電ランプ
８による除電工程を終了した感光体ドラム１の表面は、
帯電チャージャ２により再び電荷の帯電を受け、上述の
画像形成プロセスが繰り返される。

【００２８】図２は、本発明の前提となる第１の画像形
成装置である複写機におけるトナー搬送路の構成を示す
図である。複写機１２には、クリーニング装置７の内部
とトナーホッパ１５の内部とを連絡するトナー搬送路１
１が配置されている。円筒形のトナー搬送路１１の内部
には、スクリュ２０が回転自在に支持されている。スク
リュ２０が回転すると、転写工程を終了した感光体ドラ
ム１の表面からブレード１７により掻き落とされた回収
トナー１８が、トナー搬送路１１を経由してトナーホッ
パ１５の内部に搬送される。

【００２９】トナー搬送路１１の中間部には、帯電チャ
ージャ１９が露出している。帯電チャージャ１９は、一
例として、開口幅及び開口長さがいずれも２０ｍｍであ
るステンレス製のシールドケース１９ａ内にタングステ
ン製のワイヤ１９ｂを張架し、さらに、ステンレス製の
グリッド１９ｃを設け、ワイヤ１９ｂ及びグリッド１９
ｃに対して電圧を印加する電源２１及び２２を備えてい
る。例えば、電源２１からワイヤ１９ｂに＋５〜６ＫＶ
の電圧を印加し、電源２２からグリッド１９ｃに任意の
電圧を印加できるようにされている。スクリュ２０が回
転している状態で、電源２１及び２２からワイヤ１９ｂ
及びグリッド１９ｃに電圧を印加することにより、クリ
ーニング装置７からトナーホッパ１５に搬送される回収
トナー１８に電荷が付与される。即ち、感光体ドラム１
の表面に残留した回収トナー１８は、帯電チャージャ１
９によりコロナ放電による帯電を受ける。

【００３０】一例として、プロセス速度１９０ｍｍ／ｓ
ｅｃ（毎分Ａ４サイズ３０枚）の複写機において、トナ
ーとしてスチレン・アクリル樹脂にカーボンブラック、
帯電制御剤及びワックスを分散させ、シリカ及びマグネ
タイトを外添した粒径約１０μｍ、抵抗値１０⁹ Ω・ｃ
ｍの２成分正帯電トナーを用い、印字率８％の画像によ
り毎分１．５ｇのトナーを消費した場合、その２０％に
当たる約０．３ｇがクリーニング装置７により回収され
る。回収トナー１８は、クリーニング装置７内に一時貯
溜された後、スクリュ２０の回転により毎分約０．３ｇ
の速度でトナー搬送路１１中をトナーホッパ１５に搬送
される。

【００３１】トナーホッパ１５に搬送された回収トナー
１８は、トナーホッパ１５に予め収納されているトナー
１４とともに現像装置４内に補給され、キャリア１３と
の攪拌により摩擦帯電を受けた後、現像工程に用いられ
る。回収トナー１８は、トナー搬送路１１において帯電
チャージャ１９により所定の電荷を帯電しているため、
トナーホッパ１５内に予め収納されているトナー１４と
同様の摩擦帯電を行う必要はない。但し、トナーの帯電
能力は粒径や素材等によって一定であり、トナー１４と
同様の摩擦帯電を受けた場合に、回収トナー１８が電荷
を過剰に帯電することはない。

【００３２】図３は、上記複写機における帯電チャージ
ャのグリッド電圧と回収トナーの帯電量との関係を示す
図である。例えば、回収トナー１８の帯電量を＋１５μ
Ｃ／ｇとする場合には、帯電チャージャ１９のグリッド
１９ｃに電源２２から＋５００Ｖの電圧を印加する。上
述した条件下においては、毎分５ｇ程度の回収トナー１
８を十分帯電させることができ、特に、抵抗値が１０⁶
〜１０¹³Ω・ｃｍのトナーに対して良好な結果を得るこ
とができた。

【００３３】なお、使用するトナーの特性や、回収トナ
ーの搬送量に応じて、帯電チャージャ１９のシールドケ
ースの開口幅及び開口長さ、並びに、ワイヤ及びグリッ
ドに印加する電圧を適宜調整することより、回収トナー
を所望の帯電状態に帯電させることができる。

【００３４】また、トナーとしては、ポリエステル等の
他の素材を用いたものでもよく、また、トナーのみから
なる１成分現像剤であってもよい。

【００３５】さらに、帯電チャージャ１９としては、グ
リッドのないコロトロン方式のコロナ放電を行うもので
あってもよく、この場合には、ワイヤの放電電流を調整
することにより、回収トナーの帯電状態を制御できる。

【００３６】図４は、本発明の前提となる第２の画像形
成装置である複写機におけるトナー搬送路の構成を示す
図である。この実施形態に係る複写機は、帯電手段とし
て帯電チャージャに代えて、搬送ベルト２６上の回収ト
ナーに接触する帯電ブラシ２３を備えている。帯電ブラ
シ２３は、導電性のアルミニウム基体２３ａとナイロン
樹脂にカーボンを分散させたブラシ２３ｂとによって構
成されている。このブラシ２３ｂは、太さ３０００デニ
ール、抵抗値１０⁵ Ω・ｃｍの繊維を長さ１５ｍｍ、幅
２０ｍｍ、厚み３ｍｍに構成したものである。帯電ブラ
シ２３には、電源２２から電圧が印加される。

【００３７】搬送ベルト２６は、幅２０ｍｍ、外周１０
０ｍｍ、厚さ１ｍｍのポリウレタン製ゴムベルトをロー
ラ２４に張架したものであり、スクリュ２０に回転力を
供給するモータ２５からローラ２４を介して回転力が供
給される。

【００３８】一例として、プロセス速度１００ｍｍ／ｓ
ｅｃ（毎分Ａ４サイズ１０枚）の複写機において、トナ
ーとしてスチレン・アクリル樹脂にカーボンブラック、
帯電制御剤及びワックスを分散させ、シリカ及びマグネ
タイトを外添した粒径約１０μｍ、抵抗値１０⁵ Ω・ｃ
ｍの２成分正帯電トナーを用い、印字率８％の画像によ
り毎分０．５ｇのトナーを消費した場合、その２０％に
当たる約０．１ｇがクリーニング装置７により回収され
る。回収トナー１８は、クリーニング装置７内に一時貯
溜された後、スクリュ２０及び搬送ベルト２６により毎
分約０．１ｇの速度でトナー搬送路１１中をトナーホッ
パ１５に搬送される。

【００３９】図５は、上記複写機における帯電ブラシの
印加電圧と回収トナーの帯電量との関係を示す図であ
る。例えば、回収トナー１８の帯電量を＋１０μＣ／ｇ
とする場合には、帯電ブラシ２３に電源２２から＋６０
０Ｖの電圧を印加する。上述した条件下においては、毎
分３ｇ程度の回収トナー１８を十分帯電させることがで
き、特に、抵抗値が１０³ 〜１０⁶ Ω・ｃｍのトナーに
対して良好な結果を得ることができた。

【００４０】なお、使用するトナーの特性や、回収トナ
ーの搬送量に応じて、帯電ブラシ２３の材質、抵抗値及
び寸法、並びに、帯電ブラシ２３の印加電圧を適宜調整
することより、所望の帯電状態に回収トナーを帯電させ
ることができる。例えば、ブラシ２３ｂの素材としてテ
トロン又はポリエステル等を用いることができる。

【００４１】また、トナーとしては、ポリエステル等の
他の素材を用いたものでもよく、また、トナーのみから
なる１成分現像剤であってもよい。

【００４２】図６は、本発明の前提となる第３の画像形
成装置である複写機におけるトナー搬送路の構成を示す
図である。この発明の帯電手段として図４に示した帯電
ブラシ２３に代えて、搬送ベルト２６上の回収トナーに
接触する図６に示すような帯電ローラ２７を用いること
ができる。帯電ローラ２７は、一例として、直径３ｍｍ
のステンレス製の芯金２７ａの周面の長さ２０ｍｍの範
囲に、アルミナを適量混合した厚さ３ｍｍのポリウレタ
ンゴムの導電層２７ｂと、１０μｍの絶縁性ナイロンの
コーティング層２７ｃと、をこの順に被覆し、抵抗値１
０⁶ Ω・ｃｍ、ＪＩＳ−Ａ硬度３０°に構成したもので
ある。この帯電ローラ２７は、搬送ベルト２６に約３ｍ
ｍのニップ幅で接触し、搬送ベルト２６の回転に従動し
て回転する。また、芯金２７ａには電源２２から所定の
電圧が印加される。

【００４３】感光体ドラム１の表面からクリーニング装
置７によって回収された回収トナー１８は、帯電ローラ
２７と搬送ベルト２６とのニップ位置を通過する際に帯
電ローラ２７から電荷を付与される。帯電ローラ２７の
印加電圧と回収トナー１８の帯電量との関係は、図５に
示した帯電ブラシ２６の印加電圧と回収トナー１８の帯
電量との関係に略等しい。なお、帯電ローラ２７の導電
層２７ｂは、シリコンゴムやＥＰＤＭゴム等の他のゴム
を素材とすることができる。また、帯電ローラ２７の材
質、抵抗値、径及び印加電圧等は、回収トナー１８の搬
送量及び帯電量に応じて適宜選択することができる。

【００４４】図７は、本発明の前提となる第４の画像形
成装置である複写機におけるトナー搬送路の構成を示す
図である。この実施形態に係る複写機では、帯電手段と
して搬送ベルト２６上の回収トナーに接触する帯電ブレ
ード２８を備えたものである。帯電ブレード２８は、長
さ２０ｍｍ、幅２０ｍｍ、厚み０．１３ｍｍのステンレ
ス製の湾曲した板材の表面にシリコンをコーティングし
たものである。

【００４５】一例として、プロセス速度８０ｍｍ／ｓｅ
ｃ（毎分Ａ４サイズ８枚）の複写機において、トナーと
してスチレン・アクリル樹脂にカーボンブラック、帯電
制御剤及びワックスを分散させ、シリカ及びマグネタイ
トを外添した粒径約１０μｍ、抵抗値１０¹⁰Ω・ｃｍの
１成分正帯電トナーを用い、印字率８％の画像により毎
分０．４ｇのトナーを消費した場合、その２０％に当た
る約０．０８ｇがクリーニング装置７により回収され
る。回収トナー１８は、クリーニング装置７内に一時貯
溜された後、スクリュ２０及び搬送ベルト２６により毎
分約０．０８ｇの速度でトナー搬送路１１中をトナーホ
ッパ１５に搬送される。この時、回収トナー１８は、搬
送ベルト２６上において帯電ブレード２８と接触し、摩
擦帯電により１０μＣ／ｇの電荷が付与される。

【００４６】図８は、上記複写機における帯電ブレード
２８を通過する回収トナー量と回収トナーの帯電量との
関係を示す図である。例えば、回収トナー１８の帯電量
を＋１０μＣ／ｇとする場合には、回収トナー１８の搬
送量を毎分１．５ｇまでとする。

【００４７】なお、使用するトナーの特性や、回収トナ
ーの搬送量及び帯電量に応じて、帯電ブレード２８の材
質、寸法、当接角度及びコーティング材を適宜変更する
ことができる。例えば、コーディング材としてフッ素を
用いることができる。

【００４８】また、トナーとしては、ポリエステル等の
他の素材を用いたものでもよく、また、キャリアととも
に用いられる２成分現像剤であってもよい。

【００４９】さらに、帯電ブレード２８に回収トナー１
８に付与すべき電荷と同極性の電圧を印加する電源を備
えることにより、回収トナー１８の帯電効率を向上する
ことができる。

【００５０】図９は、画像形成装置である複写機におけ
るトナー搬送路の構成を示す図である。この実施形態に
係る複写機では、図２に示した構成に加えて、トナー搬
送路１１内の搬送方向における帯電チャージャ１９の上
流側に、搬送ベルト２６に接触する弾性シート２９を備
えている。弾性シート２９は、長さ１５ｍｍ、幅２０ｍ
ｍ、厚み０．２ｍｍのポリエチレンテレフタレートのシ
ート材により構成され、搬送ベルト２６の上面に当接す
る。

【００５１】感光体ドラム１の表面からクリーニング装
置７により回収された回収トナー１８は、搬送ベルト２
６上において弾性シート２９に当接する。この弾性シー
トとの当接により、回収トナー１８は、１〜５層に均一
化される。このように、均一化された回収トナー１８に
対し、帯電チャージャ１９により電荷が付与される。こ
のように、弾性シート２９により均一化した回収トナー
１８に電荷を付与することにより、図１０に示すよう
に、回収トナー１８の帯電効率を向上することができ
る。

【００５２】なお、使用するトナーの特性や、回収トナ
ーの搬送量及び帯電量に応じて、弾性シート２９の形状
や材質を適宜変更することより、回収トナーを所望の帯
電状態に帯電させることができる。例えば、弾性シート
２９の素材としてポリプロピレン等を用いることができ
る。

【００５３】図１１は、本発明の応用例に係る画像形成
装置である複写機のトナー搬送路の構成を示す図であ
る。この応用例に係る複写機では、図２に示した構成に
加えて、トナー搬送路１１内に搬送ベルト２６を備え、
この搬送ベルト２６上の搬送方向における帯電チャージ
ャ１９の上流側に、温度／湿度センサ３０を設け、温度
／湿度センサ３０の検出結果に基づいて帯電チャージャ
１９のグリッド１９ｃに対する印加電圧を調整するよう
にしたものである。回収トナー１８の帯電量は、電荷付
与環境中における水分量、即ち、温度／湿度の影響を受
ける。これは、環境中の水分量が増加するにしたがって
回収トナー１８に付与された電荷がリークするためであ
る。このため、帯電チャージャ１９のグリッド１９ｃに
対する印加電圧を一定に維持しても、環境中の温度／湿
度が変化すると回収トナー１８の帯電量が変化する。

【００５４】そこで、この応用例では、帯電チャージャ
１９から回収トナー１８に電荷を付与する直前の温度／
湿度を温度／湿度センサ３０により測定し、この測定結
果に応じてグリッド１９ｃに印加する電圧を変化するこ
とにより、回収トナー１８の帯電量を一定に維持する。
例えば、図１２に示す温度／湿度をパラメータとしたグ
リッドの印加電圧と回収トナー１８の帯電量との関係を
参照して、回収トナー１８の帯電量を１５μＣ／ｇに維
持する場合、２０°／５０％では５００Ｖを、１０°／
２０％では３５０Ｖを、３０°／８０％では７００Ｖを
グリッド１９ｃに印加する。

【００５５】なお、帯電手段として帯電チャージャ１９
の代えて帯電ブラシや帯電ローラ等を用いる場合にも、
この実施形態を同様に適用することができる。

【００５６】図１３は、本発明の他の応用例に係る画像
形成装置である複写機の要部の構成を示す図である。こ
の応用例に係る複写機では、現像工程終了後で転写工程
開始前の感光体ドラム１の表面に吸着しているトナー量
を測定するセンサ３１を設け、センサ３１の検出信号に
基づいてトナー搬送路１１内に設けた帯電チャージャ１
９のグリッド１９ｃの印加電圧を制御する。

【００５７】センサ３１は、発光素子３１ａと受光素子
３１ｂとからなるフォトセンサであり、発光素子３１ａ
から照射した光の感光体ドラム１の表面における反射光
を受光素子３１ｂにより受光する。発光素子３１ａとし
ては、発光ダイオード、ＬＥＤ又は半導体レーザ等を用
いることができる。感光体ドラム１の表面において画像
のカブリを生じた場合、感光体ドラム１の表面における
反射光量が減少し、受光素子３１ｂの出力電圧が低下す
る。したがって、受光素子３１ｂの出力電圧を測定する
ことにより感光体ドラム１におけるカブリ状態を検出す
ることができる。

【００５８】感光体ドラム１に画像のカブリを生じる
と、画像の白地部分にトナーが付着する結果、用紙上に
不要なトナーが付着して画質の低下を招くとともに、装
置内の汚損の原因ともなる。このような画像のカブリ
は、感光体ドラム１が疲労した場合や環境条件が変化し
た場合に生じるだげでなく、機械的ストレスによりキャ
リアからコート材が剥がれた場合に現像装置４内でトナ
ーがキャリアのコア材と接触し、抵抗値の極めて低いコ
ア材に帯電電荷を奪われたトナーが感光体ドラム１の表
面における非露光部分に付着し易くなることによって生
じる。

【００５９】そこで、この応用例では、図１４に示すカ
ブリトナー量とグリッド印加電圧の加算量との関係にし
たがって、感光体ドラム１の表面におけるカブリトナー
量の検出結果に基づいて、グリッド１９ｃに対する印加
電圧に、現像装置４内におけるキャリアのコア材との接
触による電荷の消失分を予め補っておく。例えば、感光
体ドラム１、環境状態及びキャリアが全て正常であって
も、感光体ドラム１の表面にはファンデルワールス力に
より０．００５ｍｇ程度のカブリトナーが存在するが、
キャリアの機械的ストレスによりカブリトナー量が０．
０１ｍｇ程度に増加した場合には、グリッド１９ｃへの
印加電圧を５０Ｖだけ増加させる。

【００６０】また、現像装置４内に収納されている２成
分現像剤中のトナー量が増加すると、キャリアとの摩擦
帯電の効率が低下し、トナーの帯電量が減少する結果、
感光体ドラム１の表面にトナーが付着し易くなってカブ
リを生じる。この場合にも、感光体ドラム１におけるト
ナーの付着量の測定結果に基づいてグリッド１９ｃの印
加電圧を制御することにより、現像装置４内のトナー量
が増加することによる感光体ドラム１の表面に多量のト
ナーが付着することを防止できる。

【００６１】図１５は、本発明の実施形態に係る画像形
成装置である複写機のトナー搬送路の構成を示す図であ
る。この実施形態に係る複写機は、トナー搬送路１１内
に配置された搬送ベルト２６上で搬送方向における帯電
チャージャ１９の上流側において、回収トナー１８の搬
送量を測定するセンサ３２を備え、このセンサ３１の検
出結果に基づいて、帯電チャージャ１９のグリッド１９
ｃに対する印加電圧を制御するようにしている。

【００６２】センサ３２は、発光素子３２ａと受光素子
３２ｂとからなるフォトセンサであり、発光素子３２ａ
から照射した光の搬送ベルト２６の表面における反射光
を受光素子３２ｂにより受光する。発光素子３２ａとし
ては、発光ダイオード、ＬＥＤ又は半導体レーザ等を用
いることができる。搬送ベルト２６は、表面粗度が１０
μｍ以下の白色のウレタンを素材としている。また、ブ
レード３３は、搬送ベルト２６の表面に当接し、搬送ベ
ルト２６の表面をクリーニングする。

【００６３】回収トナー１８の搬送量が増加すると、搬
送ベルト２６におけるトナー量が増加し、搬送ベルト２
６の表面における反射光量が減少し、受光素子３２ｂの
出力電圧が低下する。したがって、受光素子３２ｂの出
力電圧を測定することにより回収トナー１８の搬送量を
検出することができる。

【００６４】クリーニング装置７により感光体ドラム１
の表面から回収される回収トナー量は、複写機のプロセ
ス速度や画像における印字率のみならず、環境変化に伴
う転写効率の影響を受けて変動する。トナー搬送路１１
中における回収トナー１８の搬送量が増減変化すると、
帯電チャージャ１９のグリッド１９ｃに対する印加電圧
を一定に維持しても回収トナー１８の帯電量は変化す
る。

【００６５】そこで、図１６に示す回収トナー１８の搬
送量と帯電チャージャ１９のグリッド１９ｃに対する印
加電圧との関係にしたがって、センサ３２による搬送量
の検出結果に応じて、グリッド１９ｃに対する印加電圧
を制御する。これによって、回収トナー１８の搬送量に
拘らず、回収トナー１８の帯電状態を一定に維持するこ
とができる。

【００６６】なお、センサ３２による回収トナー１８の
搬送量の測定結果に基づいて、モータ２５の回転速度を
変化させることにより、搬送ベルト２６における回収ト
ナー１８の搬送量を一定に維持し、クリーニング装置７
による回収トナー１８の回収量が増減変化した場合にも
帯電チャージャ１９の帯電出力を変化させることなく、
回収トナー１８の帯電量を一定に維持するようにしても
よい。

【００６７】例えば、センサ３２により測定した回収ト
ナー１８の搬送量が増加した場合には、モータ２５の回
転速度を低下して搬送ベルト２６における回収トナー１
８の搬送量を相対的に減少させる。

【００６８】図１７は、本発明の他の応用例に係る画像
形成装置である複写機のトナー搬送路の構成を示す図で
ある。この応用例に係る複写機は、トナー搬送路１１内
に配置された搬送ベルト２６上で搬送方向における帯電
チャージャ１９の下流側において、回収トナー１８の帯
電量を測定するセンサ３４を備え、このセンサ３４の測
定結果に基づいて、帯電チャージャ１９のグリッド１９
ｃに対する印加電圧を制御するようにしている。

【００６９】センサ３４は、帯電チャージャ１９による
電荷の付与を受けた回収トナー１８の表面電位を測定す
る。この測定結果に基づいて、図１８に示す回収トナー
１８の表面電位と回収トナー１８の帯電量及びグリッド
１９ｃの印加電圧との関係を参照してグリッド１９ｃに
印加する電圧を制御する。例えば、回収トナー１８の帯
電量を１５μＣ／ｇとする場合、図１８の線図１により
グリッド１９ｃの印加電圧を５００Ｖに設定する。この
状態でセンサ３４が測定した回収トナー１８の表面電位
が３５０Ｖであったとすると、図１８の線図２により回
収トナー１８には１２μＣ／ｇの電荷しか帯電されてい
ないことになる。そこで、図１８の線図３に基づいてグ
リッド１９ｃの印加電圧を６００Ｖとすることにより、
回収トナー１８の帯電量を１５μＣ／ｇとすることがで
きる。

【００７０】なお、帯電チャージャ１９により電荷を帯
電した後の回収トナー１８について、常に表面電位を測
定し、図１９に示すｓ１〜ｓ５の処理により、グリッド
１９ｃの印加電圧をフィードバック制御するようにして
もよい。

【００７１】また、帯電手段として、帯電チャージャ１
９に代えて帯電ブラシや帯電ローラ等を用いることがで
きる。

【００７２】図２０は、本発明の実施形態に係る画像形
成装置である複写機のトナー搬送路の構成を示す図であ
る。この実施形態に係る複写機は、トナー搬送路１１中
の搬送方向について搬送ベルト２６の上流側に、円筒形
状の超音波振動手段３５を備えている。感光体ドラム１
の表面からクリーニング装置７により回収された回収ト
ナー１８は、ブレード１７による機械的な力の作用によ
って凝集し、塊状化している場合が多い。このような凝
集固化した回収トナー１８に対して帯電チャージャ１９
により所定の帯電力により電荷を付与しても、回収トナ
ー１８の全てに均一に電荷を付与することができない。

【００７３】そこで、この実施形態に係る複写機では、
帯電チャージャ１９により電荷を付与する前に、回収ト
ナー１８に対して超音波振動手段３５により振動を与
え、凝集固化した回収トナー１８を分散化し、帯電チャ
ージャ１９により回収トナー１８の全てに均一な電荷を
帯電させることができるようにしている。

【００７４】超音波振動手段３５としては、例えば、共
振周波数５０ＫＨｚ／出力１０Ｗの超音波振動装置を用
いることができ、この場合の回収トナー１８の粒径の分
布状態を図２１に示す。図２１に示すように、超音波振
動手段３５により回収トナー１８を分散化することによ
り、回収トナー１８の粒径を均一化することができ、回
収トナー１８の帯電状態を均一化することができる。

【００７５】図２２は、本発明の実施形態に係る画像形
成装置である複写機のトナー搬送路の構成を示す図であ
る。この実施形態に係る複写機は、クリーニング装置７
とトナー搬送路１１との間に収納容器３６を備えてい
る。この収納容器３６は、クリーニング装置７により感
光体ドラム１の表面から回収された回収トナー１８を一
時貯溜するとともに、この回収トナー１８に対して超音
波振動を付与する。さらに、収納容器３６には、シャッ
タ３６ａ〜３６ｄが配置されている。

【００７６】先ず、収納容器３６は、シャッタ３６ａ，
３６ｂを閉鎖し、シャッタ３６ｃ，３６ｄを閉鎖した状
態で、回収トナー１８を収納する。クリーニング装置７
から所定量の回収トナー１８が収納されると、収納容器
３６は回収トナー１８に対して超音波振動を与える。こ
のとき、回収トナー１８の粒径に応じて、粒径の大きい
トナーは収納容器３６の下方に、粒径の適当なトナーは
収納容器３６の中間に、粒径の小さいトナーは収納容器
３６の上方に収納される。

【００７７】この後、シャッタ３６ｃ，３６ｄを閉鎖
し、収納容器３６内において回収トナー１８を微粉トナ
ー、適正トナー及び粗粉トナーに分類する。さらに、シ
ャッタ３６ａを開放し、収納容器３６の中間部に位置す
る再利用に適した粒径の回収トナー１８のみをトナー搬
送路１１を経由してトナーホッパ１５に回収する。再利
用に適した粒径の回収トナー１８の全ての回収が終了す
ると、シャッタ３６ａを閉鎖するとともに、シャッタ３
６ｂ〜３６ｄを開放し、再利用に適しない粒径の回収ト
ナー１８を廃棄トナーとして廃棄する。

【００７８】以上の構成により、この実施形態に係る複
写機においては、回収トナー１８に対して超音波振動に
よる分散化処理を施した後に、再利用に適した粒径の回
収トナー１８のみをトナーホッパ１５に回収するように
し、帯電チャージャ１９等の帯電手段による電荷の帯電
効率を向上することができる。

【００７９】なお、収納容器３６は、一例として、３０
０ｇの回収トナー１８を収納することができ、共振周波
数５０ＫＨｚ／出力４０Ｗの超音波振動を発生するもの
を用いることができる。

【００８０】図２３は、本発明の実施形態に係る画像形
成装置である複写機のトナー搬送路の構成を示す図であ
る。この実施形態に係る複写機は、トナー搬送路１１中
においてトナーホッパ１５に最も接近した位置に帯電チ
ャージャ１９を配置したものである。帯電チャージャ１
９等の帯電手段により電荷を付与した回収トナー１８
は、その後の搬送中に多少の電荷を消失し、特に、高温
／高湿度下でこの現象が顕著である。例えば、図２４に
示すように、１５μＣ／ｇの電荷を付与された回収トナ
ー１８を温度３０°Ｃ／湿度８０％の環境下で搬送した
場合、帯電手段からトナーホッパ１５までのトナー搬送
路１１の通過時間が６０分である場合には回収トナー１
８の帯電量は１３μＣ／ｇまで低下し、通過時間が３０
分である場合には回収トナー１８の帯電量は１４．５μ
Ｃ／ｇまで低下する。

【００８１】そこで、トナーホッパ１５に収納される直
前の回収トナー１８に対して帯電手段から電荷を付与す
ることにより、搬送による電荷の消失を防止して、適正
な帯電量の回収トナー１８をトナーホッパ１５に収納す
ることができる。

【００８２】

【発明の効果】本発明によれば、帯電不良に起因して転
写工程時に感光体の表面に残留したトナーの帯電状態
を、感光体の表面から回収された後であって現像装置に
収納される直前で搬送による電荷の消失を生じることな
く適正な状態に矯正することができ、トナーの帯電不良
の原因となる機械的ストレスを増加させることがないよ
うにし、画質の劣化や装置等の汚損を生じることなく回
収したトナーを再利用することができる。

【００８３】また本発明によれば、回収トナーの全てに
対して均一な状態で電荷を付与することができ、均一な
帯電状態の回収トナーを再利用して画質の劣化や装置等
の汚損を生じることなく画像形成を行うことができる。

【００８４】さらに本発明によれば、回収トナーのうち
で再利用に適した粒径のトナーのみを帯電手段に導くこ
とにより、帯電手段による電荷の帯電効率を向上するこ
とができ、画質の劣化や装置等の汚損を生じることなく
回収トナーの再利用による画像形成を行うことができ
る。またさらに本発明によれば、回収トナーの搬送状態
に応じて最適な状態で回収トナーに電荷を付与すること
ができ、画質の劣化や装置等の汚損を生じることなく回
収トナーの再利用による画像形成を行うことができる。

【００８５】またさらに本発明によれば、トナー搬送路
中の回収トナーの搬送量に基づいて帯電手段の動作を制
御することにより、回収トナーの搬送状態の１つである
搬送量に応じて最適な状態で回収トナーに電荷を付与す
ることができ、画質の劣化や装置等の汚損を生じること
なく回収トナーの再利用による画像形成を行うことがで
きる。

【００８６】

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態に係る画像形成装置である
複写機の要部の構成を示す図である。

【図２】本発明の前提となる第１の画像形成装置である
複写機におけるトナー搬送路の構成を示す図である。

【図３】上記複写機における帯電チャージャのグリッド
電圧と回収トナーの帯電量との関係を示す図である。

【図４】本発明の前提となる第２の画像形成装置である
複写機におけるトナー搬送路の構成を示す図である。

【図５】上記複写機における帯電ブラシの印加電圧と回
収トナーの帯電量との関係を示す図である。

【図６】本発明の前提となる第３の画像形成装置である
複写機におけるトナー搬送路の構成を示す図である。

【図７】本発明の前提となる第４の画像形成装置である
複写機におけるトナー搬送路の構成を示す図である。

【図８】上記複写機における帯電ブレード２８を通過す
る回収トナー量と回収トナーの帯電量との関係を示す図
である。

【図９】画像形成装置である複写機におけるトナー搬送
路の構成を示す図である。

【図１０】上記複写機におけるグリッドの印加電圧と回
収トナーの帯電量との関係を示す図である。

【図１１】本発明の応用例に係る画像形成装置である複
写機のトナー搬送路の構成を示す図である。

【図１２】上記複写機におけるグリッドの印加電圧と回
収トナーの帯電量との関係を温度／湿度をパラメータと
して示す図である。

【図１３】本発明の他の応用例に係る画像形成装置であ
る複写機の要部の構成を示す図である。

【図１４】上記複写機における感光体表面のカブリトナ
ー量とグリッドの印加電圧との関係を示す図である。

【図１５】本発明の実施形態に係る画像形成装置である
複写機のトナー搬送路の構成を示す図である。

【図１６】上記複写機における回収トナー量とグリッド
の印加電圧との関係を示す図である。

【図１７】本発明の他の応用例に係る画像形成装置であ
る複写機のトナー搬送路の構成を示す図である。

【図１８】上記複写機における回収トナーの帯電量と回
収トナーの表面電位及びグリッドの印加電圧との関係を
示す図である。

【図１９】上記複写機におけるグリッドの印加電圧を制
御する処理手順を示すフローチャートである。

【図２０】本発明の実施形態に係る画像形成装置である
複写機のトナー搬送路の構成を示す図である。

【図２１】上記複写機における超音波振動を付与する前
後の回収トナーの粒径を示す図である。

【図２２】本発明の実施形態に係る画像形成装置である
複写機のトナー搬送路の構成を示す図である。

【図２３】本発明の実施形態に係る画像形成装置である
複写機のトナー搬送路の構成を示す図である。

【図２４】上記複写機における回収トナーの帯電量と搬
送時間との関係を示す図である。

【符号の説明】

１−感光体ドラム ４−現像装置 ５−転写チャージャ ７−クリーニング装置 １１−トナー搬送路 １５−トナーホッパ １８−回収トナー １９−帯電チャージャ（帯電手段） １９ｃ−グリッド ２１，２２−電源 ２６−搬送ベルト ３０−温度／湿度センサ（請求項７の検出手段） ３１−センサ（請求項８の検出手段） ３４−センサ（請求項６の検出手段） ３５−超音波振動手段（分散化手段） ３６−収納容器（分散化手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 昌次 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 直井 宏夫 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 竹ノ内 幸一 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭54−151840（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−188770（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−38677（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 21/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 転写工程終了後に感光体の表面に残留し
   たトナーを回収し、回収トナー搬送路を経由して現像装
   置に搬送する画像形成装置において、 トナー搬送路における現像装置に最も近接した位置でト
   ナー搬送路を搬送中の回収トナーのみに対して電荷を付
   与する帯電手段と、 前記トナー搬送路における帯電手段の前方に、回収トナ
   ーを粒径の異なる複数種のトナーに分類し、再利用に適
   した粒径のトナーのみを帯電手段に導く手段 を設けたこ
   とを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 転写工程終了後に感光体の表面に残留し
   たトナーを回収し、回収トナー搬送路を経由して現像装
   置に搬送する画像形成装置において、 トナー搬送路における現像装置に最も近接した位置でト
   ナー搬送路を搬送中の回収トナーのみに対して電荷を付
   与する帯電手段と、 前記トナー搬送路における回収トナーの搬送量を検出す
   る検出手段と、 検出手段の検出結果に基づいてトナー搬送路を搬送中の
   回収トナーに対して電荷を付与する帯電手段の動作を制
   御する制御手段とを備えたことを特徴とする画像形成装
   置。
3. 【請求項３】 転写工程終了後に感光体の表面に残留し
   たトナーを回収し、回収トナー搬送路を経由して現像装
   置に搬送する画像形成装置において、 トナー搬送路における現像装置に最も近接した位置でト
   ナー搬送路を搬送中の回収トナーのみに対して電荷を付
   与する帯電手段と、 前記トナー搬送路における帯電手段の前方に設けられ、
   回収トナーを分散化する分散化手段と、 前記トナー搬送路における回収トナーの搬送量を検出す
   る検出手段と、 検出手段の検出結果に基づいてトナー搬送路を搬送中の
   回収トナーに対して電荷を付与する帯電手段の動作を制
   御する制御手段とを備えたことを特徴とする画像形成装
   置。