JP3605785B2 - Image forming device - Google Patents

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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10Ωcm以上、特に1013Ωcm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10Ωcm以上好ましくは1013Ωcm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Vp−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10Ω・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Vp−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Vp−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Vp−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、C、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Vp−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Vp−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Vp−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Vp−p500〜2000Vの範囲内で設定値より高い値、例えばVp−p1000Vの設定値をVp−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
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile, and relates to an electrophotographic image forming apparatus that forms an image by arranging a charging unit, an image exposing unit, a developing unit, and the like around an image forming body.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as one type of an electrophotographic image forming apparatus, a charging unit, an image exposing unit, and a developing unit are arranged around an image forming unit, and charging of the image forming unit by the charging unit and image exposing unit by the image exposing unit are performed. An image forming apparatus is used which forms a latent image on an image forming body by the above method and forms an image on the latent image by contact reversal development by a developing unit.
[0003]
On the other hand, in order to effectively use the toner, after the image is formed, the transfer residual toner remaining on the image forming body is cleaned by a cleaning unit, and the cleaning toner is transported to a developing unit using a screw pipe or the like, and is re-used in the developing process. The used toner recycling method is generally used. However, since the mechanism of the toner recycling method for transporting the cleaning toner using the screw pipe is complicated, a roller-shaped member is used as the toner recycling means, and the transfer residual toner in the image area on the image carrier is once formed. The toner on the cleaning means in the non-image area is again discharged (attached) to the image forming body and carried to the developing means, and the developing means removes the toner on the image forming body from the developing means. Methods for collecting and reusing them inside have been proposed in JP-A-8-166750, JP-A-8-152832, JP-A-8-6454, JP-A-6-51672, and the like.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the toner recycling unit using the roller member according to the above proposal, the transfer residual toner on the image forming body has a strong adhesive force to the image forming body, and the transfer residual toner to the toner recycling unit is not collected well. Also, the toner is not sufficiently discharged to the image forming body from the toner recycling unit because of strong adhesion to the toner recycling unit.
[0005]
For this reason, the present inventors use an image forming section (image forming area) on the image forming body by using toner recycle means using a magnetic brush made of magnetic particles formed on a magnetic particle conveying body (sleeve) instead of the roller member. 1), the transfer residual toner is once collected from the image forming body by the toner recycling means by the magnetic brush, and the toner on the toner recycling means is discharged (attached) to the image forming body again in the non-image area (non-image forming area) and developed. We are studying a method of collecting the toner on the image forming body inside the developing unit and reusing it by the developing unit, but if the toner concentration in the magnetic brush of the toner recycling unit becomes high, A problem arises in that the ability to collect transfer residual toner (cleaning ability) is reduced, and cleaning failure occurs.
[0006]
Also, about 10% of the toner image formed on the image is usually collected by the magnetic brush as the transfer residual toner. However, if the amount of the transfer residual toner on the image forming body due to the amount of the toner developed by the developing means is large, the magnetic brush is removed. , The recovery ability (cleaning ability) is reduced, and a cleaning failure occurs.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems, and changes the collecting ability in accordance with the toner concentration in the magnetic brush of the toner recycling means and the amount of toner developed by the developing means. The purpose of the present invention is to provide an image forming apparatus that retains the characteristics.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The object is to collect the residual toner in the image forming area on the image forming body, and then discharge the residual toner on the image forming body in the non-image forming area to remove the latent image on the image forming body. With a two-component developer composed of toner particles and carrier particles In an image forming apparatus having a toner recycling unit that recovers to a developing unit for developing, the toner recycling unit is formed on a magnetic particle transport body facing the image forming body. Having the same particle size and composition as the carrier particles The first aspect of the present invention is achieved by an image forming apparatus which is a magnetic brush made of magnetic particles, and changes a collection condition of the toner recycling means according to a toner concentration in the magnetic brush (first invention).
[0009]
Further, the object is to collect the transfer residual toner in the image forming area on the image forming body, and then discharge the residual toner on the image forming body in the non-image forming area, thereby forming the latent image on the image forming body. With a two-component developer composed of toner particles and carrier particles In an image forming apparatus having a toner recycling unit that recovers to a developing unit for developing, the toner recycling unit is formed on a magnetic particle transport body facing the image forming body. Having the same particle size and composition as the carrier particles A second aspect of the present invention is achieved by an image forming apparatus which is a magnetic brush made of magnetic particles, and changes a collection condition of the toner recycling unit according to an amount of toner developed by the developing unit. .
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. Note that the description of the present application does not limit the technical scope of the claims and the meaning of terms. Also, the following assertive description in the embodiment of the present invention indicates the best mode, and does not limit the meaning of the terms of the present invention or the technical scope.
[0012]
An image forming process of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention and configurations and functions of respective mechanisms will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. 1 is a sectional view of a laser printer showing an embodiment of an image forming apparatus common to the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of a toner recycling unit, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing a method of collecting untransferred toner to the developing means.
[0013]
1 to 4, the photosensitive drum 10 as an image forming body is driven and rotated at a peripheral speed (linear speed) of 150 mm / sec, for example, in a direction indicated by an arrow in FIG. 1, and a scorotron charging as a corona charging device is performed. After the peripheral surface is uniformly charged by corona discharge of the same polarity as toner (minus polarity in the present embodiment) by the imager 11, image exposure based on an image signal is performed by an exposure optical system 12 as image exposure means. Done. The exposure optical system 12 rotationally scans a laser beam emitted from a laser light source (not shown) by a rotary polygon mirror 12b, and forms a latent image on the photosensitive drum 10 via an fθ lens 12c, a reflection mirror 12d, and the like.
[0014]
A developing device 13 is provided as a developing unit that develops with a two-component developer composed of toner particles and carrier particles, and a developing sleeve that carries the developer to develop a latent image formed on the photosensitive drum 10 131. In the development, a DC voltage having the same polarity as the toner (in this embodiment, a negative polarity) and a DC bias superimposed on the DC voltage are applied between the developing sleeve 131 as a developer conveying member and the photosensitive drum 10. Is applied by reversal development of the contact. As the toner used for the developer, a spherical toner having a high recovery efficiency of the transfer residual toner described later is preferably used.
[0015]
In the present invention, a mixture of the developer and the magnetic particles due to a trouble is also considered, and it is preferable to use the same carrier particles of the developer in the developing unit and the same magnetic particles in the toner recycling unit described later.
[0016]
From this viewpoint, it is preferable to use the following developer including carrier particles and toner particles as the developer having carrier particles that can be commonly used with magnetic particles.
[0017]
In general, when the average particle size of the magnetic carrier particles is large, the state of the ears of the developing magnetic brush formed on the developing sleeve 131 as the developer carrying member becomes coarse, so that the electrostatic bias is given while applying the vibration by the electric field of the developing bias. Even when the latent image is developed, there is a problem that unevenness is likely to appear in the toner image, and the toner density in the ears becomes low, so that high density development is not performed. This problem can be solved by reducing the average particle size of the magnetic carrier particles. As a result of experiments, it has been found that the above problem does not occur when the weight average particle size is 100 μm or less. However, if the particle size of the magnetic carrier is too small, the magnetic carrier adheres to the surface of the photoconductor drum 10 together with the toner particles, or the magnetic carrier is easily scattered. These phenomena are related to the strength of the magnetic field acting on the carrier and the resulting strength of the magnetization of the carrier. Generally, when the weight average particle diameter of the magnetic carrier becomes 40 μm or less, the above tendency gradually starts to appear. , 30 μm or less. Therefore, in the developing device 13, as the magnetic carrier of the developer, those having a weight average particle diameter of preferably 100 μm or less and 40 μm or more are suitably used. When the magnetic carrier is spherical, the stirring property of the toner particles and the carrier particles and the transportability of the developer are improved, and the charge controllability of the toner is further improved. Is preferred because it hardly causes aggregation.
[0018]
Such phenomena and conditions are the same in the toner recycling means.
[0019]
The magnetic carrier as described above is made of a metal such as iron, chromium, nickel, or cobalt, or a compound or alloy thereof, such as triiron tetroxide or γ-ferric oxide, as in a conventional magnetic carrier. Spherical particles of ferromagnetic substances such as chromium dioxide, chromium dioxide, manganese oxide, ferrite, and manganese-copper alloy, or the surface of these magnetic particles is made of styrene resin, vinyl resin, ethylene resin, rosin modified resin , A resin such as an acrylic resin, a polyamide resin, an epoxy resin, a polyester resin, a silicone resin, a fluororesin, or a spherical resin particle containing magnetic fine particles dispersed therein. The obtained particles are obtained by selecting the particle size using a conventionally known average particle size selection means.
[0020]
Forming the carrier particles into a spherical shape by using a resin or the like as described above, in addition to the effects described above, makes the developer layer formed on the developer transport carrier uniform, and also allows the developer transport carrier to have a uniform shape. An effect that a high bias voltage can be applied is also provided. That is, the fact that the carrier particles are spheroidized by a resin or the like means that (1) the carrier particles are generally easily magnetized and adsorbed in the long axis direction, but the spheroidization loses the directionality, so that the developer layer is uniformly formed. It is formed and locally prevents low-resistance regions and layer thickness unevenness. (2) With the increase in the resistance of the carrier particles, the edge portion seen in the conventional carrier particles disappears, and the electric field does not concentrate on the edge portion. As a result, a high bias voltage is applied to the developer carrier. Even so, there is an effect that the electrostatic latent image is not disturbed by the discharge to the electrode member or the surface of the photosensitive drum 10 or the bias voltage does not break down. The fact that this high bias voltage can be applied means that the above-described effects in development under an oscillating electric field can be sufficiently exerted. The above-described wax is also used for spheroidizing the carrier particles having the above-mentioned effects. However, from the viewpoint of the durability of the carrier, the use of the above-described resin is preferable. Has a resistivity of 10 8 Ωcm or more, especially 10 Thirteen It is preferable to form magnetic particles having an insulating property of Ωcm or more. The resistivity is 0.50 cm 2 After tapping in a container having a cross section of 1 kg / cm on the packed particles 2 This value is obtained by reading a current value when a voltage that generates an electric field of 1000 V / cm between the load and the bottom electrode is applied. When the resistivity is low, the developer transport carrier When a bias voltage is applied, electric charges are injected into the carrier particles, so that the carrier particles easily adhere to the surface of the photosensitive drum 10 or breakdown of the bias voltage easily occurs.
[0021]
In summary, the magnetic carrier particles are spherical so that the ratio of the major axis to the minor axis is at least three times or less, have no protrusions such as needles or edges, and have a resistivity of 10%. 8 Ωcm or more, preferably 10 Thirteen It is an appropriate condition that it is Ωcm or more. Then, such magnetic carrier particles are used to increase the resistance of spherical magnetic particles by forming an oxide film or the like, and in the case of magnetic fine particle dispersion carriers, use magnetic fine particles as much as possible, and after forming the dispersed resin particles, It is produced by subjecting it to a spheroidizing treatment or obtaining dispersed resin particles by a spray drying method. The magnetic susceptibility of the carrier particles is preferably 30 to 70 emu / g in order to stably adsorb to the developing sleeve 131 having a fixed magnet therein.
[0022]
Such phenomena and conditions are the same in the toner recycling means.
[0023]
Next, the toner particles will be described.
[0024]
As the average particle size of the toner increases, the roughness of the image becomes conspicuous. Normally, for development having a resolving power of fine lines arranged at a pitch of about 10 lines / mm, a toner having an average particle diameter of about 10 μm is not a problem. However, when a fine particle toner having an average particle diameter of 1 to 5 μm is used, The resolving power is remarkably improved, and a clear high-quality image with faithful reproduction of shading is provided. For the above reasons, the average particle diameter of the toner is 10 μm or less, preferably 1 to 5 μm. Further, the charge amount of the toner particles is preferably 3 to 30 μC / g (particularly preferably 10 to 20 μC / g) because the toner particles follow the electric field and are collected and discharged by the toner recycling means. In particular, when the particle size is small, a high charge amount is required. Such phenomena and conditions are the same in the toner recycling means.
[0025]
The toner as described above is obtained by the same method as the conventional toner. That is, a toner obtained by selecting spherical or amorphous non-magnetic or magnetic toner particles in a conventional toner by an average particle size selecting means can be used. Among them, it is preferable that the toner particles are particles containing magnetic fine particles, and it is particularly preferable that the amount of the magnetic fine particles does not exceed 60 wt%, particularly does not exceed 30 wt%. When the toner particles contain magnetic fine particles, the uniformity of the magnetic brush is further improved because the toner particles are affected by the magnetic force contained in the developer carrier, and the fogging is further improved. The generation is prevented, and the scattering of toner particles hardly occurs. However, if the amount of the magnetic material contained is too large, the magnetic force between the carrier particles and the carrier particles becomes too large, so that a sufficient development density cannot be obtained. , And it becomes difficult to control the triboelectric charging, and the toner particles are easily damaged.
[0026]
As for the toner shape, the spherical toner has higher fluidity than the irregular toner, has a low adhesive force to the image forming body, and has a high transfer rate, so that the transfer residual toner can be easily collected from the image forming body and discharged. If it is easy and preferable, a cleaning blade used for cleaning transfer material residual toner can use a toner having a small particle diameter that has been worn out and cannot be used.
[0027]
Summarizing the above, in the developing device 13, preferable toner particles use the resin described above for the carrier particles and further use fine particles of a magnetic substance, and add a coloring component such as carbon and a charge control agent and the like as necessary. The toner particles have an average particle diameter of 10 μm or less, particularly preferably 1 to 5 μm, which can be produced by a method similar to a conventionally known method for producing toner particles.
[0028]
In the toner recycling means, magnetic particles similar to the above-described carrier particles are preferably used. In the developing device 13, the spherical carrier particles and the toner particles as described above are different from those in the conventional two-component developer. A developer mixed in the same ratio is preferably used, and if necessary, a fluidizing agent for improving the fluid sliding of the particles, a cleaning agent for cleaning the surface of the image carrier, and the like are also mixed. You. As a fluidizing agent, colloidal silica, silicon varnish, metal soap, nonionic surfactant, or the like can be used. As a cleaning agent, a surfactant such as a fatty acid metal salt, organic group-substituted silicon, or fluorine can be used. Can be.
[0029]
The recording paper P, which is a transfer material, is sent out by a feed roller 15a from a paper feed cassette 15, which is a transfer material storage means, is fed by a feed roller 15b, and is conveyed to a timing roller 15c.
[0030]
The recording paper P is synchronized with the toner image formed on the photosensitive drum 10 by the driving of the timing roller 15c, and the transfer belt 14a stretched around the driving roller 14d, the driven roller 14e, and the tension roller 14i. Is supplied to a nip portion (transfer area) 14b formed between the photosensitive drum 10 and the transfer belt 14a by a transfer belt device 14 as a transfer unit provided with the photosensitive drum, and the photosensitive drum is sandwiched between the transfer belt 14a. The image on the peripheral surface of the photoreceptor drum 10 is collectively formed on the recording paper P by a transfer unit 14c provided opposite to the transfer drum 10 and applied with a transfer voltage having a polarity opposite to that of the toner (positive polarity in this embodiment). Is transferred to
[0031]
If a corona transfer device directly facing the image forming member is used as the transfer means, the toner polarity in the absence of the transfer material or the toner outside the transfer material is inverted by corona discharge with respect to the toner outside the transfer material. (To be described as a positive polarity in the present embodiment), the toner remaining after transfer on the image forming body is collected by a toner recycling unit to which a recycle bias of a polarity opposite to the toner described later (a positive polarity in the present embodiment) is applied. Make it difficult. With the above-described transfer belt and transfer roller, the toner outside the transfer material is transferred to the transfer unit side with the negative polarity without reversing the polarity, and the load on the toner recycling unit is reduced. It is preferably used.
[0032]
The recording paper P separated from the transfer belt device 14 by the separator 14h as a transfer material separating means is conveyed to a fixing device 17 having a heating fixing roller 17a having a heater inside at least one of the rollers and a pressure roller 17b. Then, heat and pressure are applied between the heating fixing roller 17a and the pressure roller 17b to fix the toner adhered on the recording paper P, and the recording paper P is discharged to the outside of the apparatus by the discharge roller 18.
[0033]
The toner remaining in the untransferred toner area on the peripheral surface of the photosensitive drum 10 after the transfer of the image forming area where the toner image is to be formed is subjected to light elimination by a light eliminator 16 as a charge eliminator. After the potential level of the toner is reduced to substantially zero, the toner is rotated in the same direction as the photosensitive drum 10 and has a sleeve 110 which is a magnetic particle carrier on which a magnetic brush made of magnetic particles is formed on the outer peripheral surface. In the toner recycling apparatus 100, the DC bias E1 has a polarity opposite to that of the toner indicated by the solid line in FIG. 2 due to a recycling bias in which an alternating current (AC) bias AC1 is superimposed on the direct current (DC) bias E1 as necessary (in the present embodiment). (Positive polarity) to the sleeve 110 of the toner recycling unit to which a toner collection bias of 300 to 1500 V is applied. It is collected in a magnetic brush on the outer peripheral surface of the sleeve 110 I. In order to completely recover the transfer residual toner in the transfer residual toner region, the toner recovery bias application region is formed slightly longer on both sides than the image forming region. The AC bias AC1 has a frequency of 1 to 10 kHz and a voltage of V pp A 500 to 2000 V sin wave or rectangular wave is used. Note that S1 is a first toner concentration detecting device as first toner concentration detecting means for measuring the toner concentration of the magnetic brush for changing the toner collecting condition of the toner recycling device 100 described later.
[0034]
The potential level of the photosensitive drum 10 is reduced to substantially zero by the light neutralization of the light neutralizer 16, the electrostatic attraction force of the transfer residual toner to the photosensitive drum 10 is weakened, the transfer residual toner is easily moved, and the transfer residual Transfer of the toner to the magnetic brush on the sleeve 110 to which a toner collection bias of the opposite polarity (positive polarity) to the toner is applied is facilitated, and the collection efficiency is improved.
[0035]
As the magnetic particles forming the magnetic brush of the toner recycling device 100, when a two-component developer is used as a developer used in the developing device 13 in order to improve the collection and discharge of the transfer residual toner, the carrier described above is used. Magnetic particles having the same particle diameter and a weight average particle diameter of 40 to 100 μm are used, and the composition is the same as that of the carrier particles used in the developing means described above. Further, by selecting the magnetic particles having the same diameter as the carrier particles, no problem occurs because the magnetic particles do not adhere to the photosensitive drum 10 even if they enter the developing unit 13. For the same reason, it is preferable to select the same resistivity and magnetic susceptibility. Of course, in order to prevent the toner recycling device 100 from adhering to the photosensitive drum 10, the magnetic particles may be selected to have a larger particle size, resistivity, or magnetic susceptibility than the carrier particles.
[0036]
Next, in the non-image forming area between the image forming areas after passing the transfer residual toner area, the DC bias E1 of the recycling bias is set to the same polarity as the toner shown by the dotted line in FIG. The toner is switched to the toner discharge bias to which −300 to −1500 V is applied, and the collected toner adhered to the magnetic brush on the sleeve 110 is discharged (adhered) to the photosensitive drum 10. The toner discharge bias application area is between the toner recovery bias application areas, and is set to be slightly shorter than between the image formation areas (non-image formation areas). At this time, the photosensitive drum 10 is subjected to light elimination by the light eliminator 16. The potential level of the photoconductor drum 10 is made substantially zero by the light neutralization, so that the discharged toner adheres to the photoconductor drum 10 easily.
[0037]
As shown in FIG. 4A, a toner layer is formed on the photosensitive drum 10 whose potential level has been set to substantially zero. The attached toner is attached to the photosensitive drum 10 with a negative polarity due to the toner discharge bias, and the potential level of the toner layer is approximately -50V.
[0038]
Subsequently, the surface potential of the photosensitive drum 10 is -750 V by a scorotron charger 11 serving as a charging unit on the photosensitive drum 10 to which the discharged toner is attached, by a DC voltage having the same polarity as the toner (in this embodiment, a negative polarity). 4B, the potential level on the surface of the photosensitive drum 10 is charged to, for example, about -650 V, and the potential level of the toner layer adhering thereto is reset as shown in FIG. The voltage rises slightly to about -100 V due to charging.
[0039]
In this state, the discharged toner that has been recharged and adhered to the photosensitive drum 10 reaches the developing device 13, and as shown in FIG. 4C, has the same polarity as the toner lower than the photosensitive member potential (minus in this embodiment). The developer is rubbed with the developer on the developing sleeve 131 of the developing device 13 to which a cleaning developing bias (polarity) of −100 to −650 V is applied, and is cleaned (collected) from the photosensitive drum 10 to the developing device 13. At this time, even if all of the toner is not collected, the toner is not used for the next image forming area, so that there is no problem in the image. Further, the toner is attracted to the developing sleeve 131 by setting the developing bias for cleaning to the same or a lower value as the developing bias used for reversal development at the time of image formation.
[0040]
The photosensitive drum 10 from which the residual toner has been removed by the toner recycling device 100, the scorotron charger 11 and the developing device 13 is uniformly charged again by the scorotron charger 11, and enters the next image forming cycle.
[0041]
In the above description, when the toner is removed and discharged by the magnetic brush of the sleeve 110, the photoconductor potential has irregularities unless the light is removed by the light remover 16 as the charge removing means. Is not reduced. For this reason, photoremoval is performed to smooth the photoreceptor potential, thereby enabling uniform and high recovery or discharge. This also facilitates toner collection by the developing means. Further, since the toner is attracted to the photosensitive drum 10 by electrostatic electric force and does not stain the charging unit at the time of recharging, a charging roller can be used as the charging unit.
[0042]
Further, in order to facilitate the recovery of the toner discharged by the toner recycling means from the photosensitive drum 10 to the developing device 13, the developing method of the developing device 13 may be a magnetic toner or a toner other than the contact development using the two-component magnetic brush. One-component contact development using non-magnetic toner is used. Further, the one-component and two-component toners used in the developer are preferably spherical polymerized toners capable of high image quality. Since the spherical toner has a small adhesive force to the photoreceptor drum 10 and the magnetic particles and easily moves electrostatically, the spherical toner has a higher collection efficiency and a higher discharge efficiency as compared with the pulverized toner (irregular toner). Conventionally, when cleaning with a general rubber blade, it is possible to use a spherical toner that is more likely to be rubbed out than a blade as a preferable toner in the present invention.
[0043]
According to FIG. 2, a toner recycling device 100 as a toner recycling means is opposed to a rotating photosensitive drum 10 and is made of, for example, aluminum or stainless steel as a magnetic particle carrier rotated in the same direction as the photosensitive drum 10. , A magnetic body 111 having N and S poles provided inside the sleeve 110, and a magnetic brush made of magnetic particles formed on the outer peripheral surface of the sleeve 110 by the magnet body 111. It consists of. The toner recycling device 100 includes a regulating plate 121 provided opposite to the magnet S2 as a regulating member for regulating an amount of magnetic particles forming the magnetic brush, and a back surface of the regulating plate 121 (the photosensitive drum 10). A box-shaped holding member 122 is provided integrally with the regulating plate 121 so as to be in close contact with the surface (opposite to the opposite side) to form a box body 120. The retaining portion SP2 of the magnetic particles is formed above the holding member 122 constituting the box 120 (inside the box 120). Further, an opening SP1 is formed on the back of the sleeve 110 between the position of the cleaning unit CL for collecting and discharging the transfer residual toner and the staying portion SP2 on the downstream side in the rotation direction of the sleeve 110. Due to the rotation of the magnetic brush, foreign matter in the magnetic brush and foreign matter from an opening SP3 described later drop into the space of the opening SP1. This prevents foreign matter from staying in the magnetic brush. Foreign matter collected at the bottom of the toner recycling device 100 is collected by a collecting screw 123 into a collecting container (not shown).
[0044]
The stagnant portion SP2 is a reservoir for forming a uniform magnetic particle layer. The stagnant portion SP2 preferably has such an amount that the transfer material toner can be collected (stored) and that can be discharged by several rotations of the sleeve 110. The magnetic particles held in the part SP2 are such that the transfer amount of the transfer material toner in the image forming area is about 2 to 10 times the magnetic particle passing amount per rotation of the sleeve 110 passing through the regulating plate 121, and the non-image forming area. To discharge the collected toner, and the amount of magnetic particles held in the stagnant portion SP2 is preferably about 20 to 200 g. If the amount of magnetic particles is increased, the recovery capacity will increase, but the discharge time will be long.In order to reduce the non-image forming area as much as possible and to increase the copying speed, it is difficult to discharge in the non-image forming area which should be set as short as possible. Let it. When the amount of the magnetic particles is reduced, the discharge time is shortened, but the toner concentration is increased even with a small amount of collected toner, so that the collecting ability is reduced and the durability of the image forming body is lost due to filming.
[0045]
As described above, an appropriate amount of magnetic particles is stored in the stagnant portion, a uniform magnetic particle layer is formed, and the balance between the collecting ability and the discharging ability is maintained.
[0046]
In addition, by providing a stagnant portion SP2 in the box 120 formed by the regulating plate 121 and the holding member 122, a dashed line in FIG. The circulation path of the magnetic particles shown is formed. The circulation path is formed under the magnetic field of the magnets N2 and N3, and magnetic particles fall from the surface of the sleeve 110 due to the repelling magnetic field, so that a favorable circulation path is formed. Further, an opening SP3 of the holding member 122 is provided on the side of the box 120 opposite to the regulating plate 121. The magnetic particles on the sleeve 110 do not fall off due to the magnetic force of the magnet S3 corresponding to the apex position of the holding member 122 of the opening SP3, and only the non-magnetic foreign matter passes through the opening SP3 from the circulation path through which the magnetic particles rotate. Fall outside.
[0047]
By the above, foreign matter such as paper powder mixed with the magnetic particles in the stagnant portion is removed satisfactorily, the clogging of the magnetic particles in the regulating member of the toner recycling means is prevented, and a stable magnetic particle layer and a good magnetic brush are formed. Is done. In addition, deterioration of the chargeability and fluidity of the magnetic particles due to entry of foreign matter is prevented.
[0048]
In order for toner collection and discharge by the magnetic brush to be performed satisfactorily, at the time of collection, it is better to rub the photosensitive drum 10 to which the transfer residual toner adheres with a dense magnetic brush. Soft rubbing of the photoconductor drum 10 with a brush enhances the discharging ability. For this reason, the magnetic brush formed on the sleeve 110 is rotated in the same direction as the photosensitive drum 10 at a rubbing speed of 0.7 to 1.2 times the speed of the photosensitive drum 10 with respect to the photosensitive drum 10. That is, the toner is collected and discharged so as to wrap the toner on the photosensitive drum 10. When the rubbing speed is less than 0.7 times, the toner is not removed from the photosensitive drum 10. If it exceeds 1.2 times, scattering of toner and magnetic particles is likely to occur.
[0049]
Further, the filling rate of the magnetic particles in the magnetic brush at the magnetic brush rubbing part for collecting and discharging the toner is set to 0.05 to 0.30 (5 to 30%), so that the toner adhering to the magnetic particles can be reduced. The magnetic particles can easily move along the spikes from the surface of the sleeve 110 (the lower layer of the magnetic brush) to the surface of the photosensitive drum 10 (the upper layer of the magnetic brush). When the filling rate is less than 0.05 (5%), the ability as a magnetic brush is lost, and the toner on the photosensitive drum 10 cannot be removed. On the other hand, if it exceeds 0.30 (30%), the magnetic particles become too dense, so that it is difficult for the toner to move in the magnetic particles, and the collection and discharge are not performed well. If the amount of the magnetic particles in the magnetic brush is too large, it takes time to discharge the toner adhering to the magnetic particles, so that the non-image forming area needs to be long, and the next image formation is delayed.
[0050]
The composition of the magnetic particles forming the magnetic brush of the toner recycling device 100 is the same as the composition of the carrier particles used in the above-described developing means, but the particle size of the magnetic particles is determined by collecting and discharging the transfer residual toner. Is used, magnetic particles having a weight average particle size of 40 to 100 μm are used. When the particle size is small and the weight average particle size is less than 40 μm, the magnetic brush ears become dense, the rubbing force is weak, and the toner does not easily move to the lower layer of the magnetic brush, and the collection is not performed well. In addition, there is a problem that the toner easily adheres to the photosensitive drum 10. On the other hand, if the particle size is large and the weight average particle size exceeds 100 μm, the magnetic brush ears are rough and the magnetic particles do not sufficiently rub against the toner.
[0051]
Further, the transport amount of the magnetic particles of the magnetic brush is set to 10 to 100 mg / cm. 2 As a magnetic brush. In this range, ears having an appropriate density and height are formed on the sleeve 110 such that the toner is drawn into the lower layer while having a sliding force or the toner is drawn out from the lower layer. 10mg / cm with small transport amount 2 If the particle size is less than the range, the magnetic brush ears are rough and the magnetic particles do not sufficiently rub against the toner. In addition, the transport amount is large and 100 mg / cm 2 Is exceeded, the brushes of the magnetic brush become dense, the rubbing force is weak, and the toner does not easily move to the lower layer of the magnetic brush, and the toner is not collected well. In addition, there is a problem that the toner easily adheres to the photosensitive drum 10.
[0052]
As described above, the weight average particle diameter of the magnetic particles is 40 to 100 μm, and the transport amount of the magnetic particles of the magnetic brush is 10 to 100 mg / cm. 2 As described above, the magnetic brush is rotated in the same direction as the photosensitive drum 10 at a speed of 0.7 to 1.2 times the rotation speed of the photosensitive drum 10, and the magnetic brush It is preferable to set the filling rate to 0.05 to 0.3 in order to make the density and strength of the spikes of the magnetic brush appropriate and to properly collect and discharge the transfer residual toner.
[0053]
The magnetic susceptibility of the magnetic particles is preferably 30 to 70 emu / g. When the magnetic susceptibility is small and less than 30 emu / g, the brush of the magnetic brush becomes dense, the rubbing force is weak, and the toner does not easily move to the lower layer of the magnetic brush, and the collection is not performed well. Further, the toner easily adheres to the photosensitive drum 10. When the magnetic susceptibility is large and exceeds 70 emu / g, the magnetic brush ears are rough and the magnetic particles do not sufficiently rub against the toner. The resistivity of the magnetic particles is 10 8 It is preferable to have an insulating property of Ω · cm or more. When an alternating current is applied, an electric field is formed without causing a discharge between the photosensitive drum 10 and the magnetic particles, so that the toner can be collected and discharged. The resistivity is 0.50 cm 2 After tapping in a container having a cross section of 1 kg / cm on the packed particles 2 And a current value obtained by applying a voltage that generates an electric field of 1000 V / cm between the load and the bottom electrode is read.
[0054]
As described above, a magnetic brush is formed in which the recovery and discharge of the transfer residual toner by the toner recycling unit are performed in a well-balanced manner.
[0055]
The first invention according to claim 1 or 4 will be described with reference to FIGS. 5 to 9 and FIG. FIG. 5 is a view showing a first toner concentration detecting means for measuring the toner concentration of the magnetic brush, and FIG. 6 is a diagram showing a second toner for measuring the toner concentration of the magnetic brush by measuring the concentration of the discharged toner. FIG. 7 is a diagram illustrating a density detecting unit, FIG. 7 is a diagram illustrating a third toner concentration detecting unit that measures the toner concentration of the magnetic particles in the staying part, and FIG. 8 is a diagram illustrating the third toner density detecting unit in FIG. FIG. 9 is a circuit diagram of the third toner concentration detecting means of FIG.
[0056]
According to FIG. 2 or FIG. 5, the toner recycling device 100 as a toner recycling unit is opposed to the rotating photosensitive drum 10 and serves as a magnetic particle carrier rotated in the same direction as the photosensitive drum 10 in the cleaning unit CL. For example, a cylindrical sleeve 110 made of an aluminum material or a stainless steel material, a magnet body 111 having N and S poles provided inside the sleeve 110, and formed on the outer peripheral surface of the sleeve 110 by the magnet body 111 And a magnetic brush made of magnetic particles. The untransferred toner is rotated in the same direction as the photoconductor drum 10 and enters a toner recycling device 100 as a toner recycling unit having a sleeve 110 which is a magnetic particle carrier on which a magnetic brush made of magnetic particles is formed on the outer peripheral surface. Due to the recycle bias in which an alternating current (AC) bias AC1 is superimposed on the direct current (DC) bias E1 as needed, the direct current bias E1 has a polarity (in the present embodiment, a positive polarity) of 300- The toner is collected by the magnetic brush on the outer peripheral surface of the sleeve 110 by the sleeve 110 of the toner recycling unit to which the toner collection bias of 1500 V is applied. The AC bias AC1 has a frequency of 1 to 10 kHz and a voltage of V pp A 500 to 2000 V sin wave or rectangular wave is used.
[0057]
The magnetic particles forming the magnetic brush of the toner recycling device 100 may include the above-described carrier particles when a two-component developer is used as a developer used in the developing unit in order to improve the collection and discharge of the transfer residual toner. Magnetic particles having the same particle diameter as above and having a weight average particle diameter of 40 to 100 μm are used, and the composition is the same as that of the carrier particles used in the developing means described above. Further, by selecting the magnetic particles having the same or larger diameter than the carrier particles, no problem occurs because the magnetic particles do not adhere to the photosensitive drum 10 even if they enter the developing means. For the same reason, it is preferable to select one having the same or higher resistivity and magnetic susceptibility. By the control described below, the toner concentration of the magnetic brush at the time of collecting the transfer residual toner is preferably controlled to be 2 to 5%, which is lower than the developer concentration of the developing unit, which is usually 5 to 8%.
[0058]
As shown in FIG. 2, a first toner concentration detecting device S1 as first toner concentration detecting means is provided to face the magnetic brush of the sleeve 110. The first toner concentration detecting device S1 is a reflection-type detecting device that measures the toner concentration of the magnetic brush that has collected the transfer residual toner and changes the collecting (cleaning) conditions of the toner recycling device 100. .
[0059]
As shown in FIG. 5, DS1 is a light receiving element including a phototransistor and a photodiode, and DS2 is a light emitting element such as an LED. A small-diameter aperture member DS3 and a condensing lens DS4 are provided on the front surface of the light emitting element DS2, and the light flux from the light emitting element DS2 forms a spot-like image on the peripheral surface of the sleeve 110 at the position of the toner attached to the magnetic brush. The light receiving element DS1 receives the amount of reflected light, and the first toner concentration detecting device S1 is configured to measure the toner concentration of the magnetic brush. The collection (cleaning) conditions are changed through a control unit (not shown) in accordance with the toner concentration.
[0060]
The condition is changed by changing the DC bias E1 of the toner collecting bias within the range of 300 to 1500 V of the polarity opposite to that of the toner (positive polarity in the present embodiment), or changing the frequency of the AC bias AC1 using a sine wave or a square wave. In the range of 1 to 10 kHz, or change the voltage of the AC bias AC1 to V pp When the voltage is changed within the range of 500 to 2000 V, or when a rectangular wave is used as the AC bias AC1, the DC component is changed by changing the duty ratio of the rectangular wave, or the rotational speed of the sleeve 110 is changed. Done. The setting by changing the condition is performed for each copy, for each print, or for each predetermined number of copies such as, for example, 10, 50 or the like.
[0061]
Further, as shown by a dotted line in FIG. 2, instead of the first toner concentration detecting device S1, the first toner concentration detecting device S1 is located close to the outlet side of the discharged toner of the toner recycling device 100 and opposed to the photosensitive drum 10, and A second toner density detecting device S2 is provided as a second toner density detecting device, which is a reflection type detecting device similar to the density detecting device S1, and is discharged from the toner recycling device 100 by the second toner density detecting device S2. It is also possible to change the collection (cleaning) conditions of the toner recycling apparatus 100 by measuring the density of the discharged toner on the photosensitive drum 10.
[0062]
As shown in FIG. 6, DS1 is a light receiving element including a phototransistor and a photodiode, and DS2 is a light emitting element such as an LED. A small-diameter aperture member DS3 and a condensing lens DS4 are provided on the front surface of the light emitting element DS2, and the light flux from the light emitting element DS2 is spot-like at the position of the attached toner (discharged toner) on the peripheral surface of the photosensitive drum 10. An image is formed, and the light receiving element DS1 receives the reflected light amount, and the second toner concentration detecting device S2 is configured to measure the toner concentration of the discharged toner. The second toner concentration detecting device S2 measures the toner concentration. The collection (cleaning) conditions are changed through a control unit (not shown) in accordance with the toner concentration of the discharged toner.
[0063]
The condition is changed by changing the DC bias E1 of the toner collecting bias within the range of 300 to 1500 V of the polarity opposite to that of the toner (positive polarity in the present embodiment), or changing the frequency of the AC bias AC1 using a sine wave or a square wave. In the range of 1 to 10 kHz, or change the voltage of the AC bias AC1 to V pp When the voltage is changed within the range of 500 to 2000 V, or when a rectangular wave is used as the AC bias AC1, the DC component is changed by changing the duty ratio of the rectangular wave, or the rotational speed of the sleeve 110 is changed. Done. The setting by changing the condition is performed for each copy, for each print, or for each predetermined number of copies such as, for example, 10, 50 or the like. The toner collecting ability can be improved by increasing the DC bias E1, decreasing the frequency of the AC bias AC1, or increasing the voltage of the AC bias AC1. When the reverse setting is performed, the collecting capacity can be set low.
[0064]
As shown by a dotted line in FIG. 2, instead of the first and second toner concentration detecting devices S1 and S2, a third toner concentration detecting device S3 as a third toner concentration detecting means is provided below the staying portion SP2. And embedded in the holding member 122. The third toner concentration detection device S3 is a contact-type detection device, which measures the toner concentration by contacting the magnetic particles flowing in the stagnant portion SP2 and changes the collection (cleaning) conditions of the toner recycling device 100. To do.
[0065]
The measurement by the toner concentration detecting device S3 is a method using a change in the resonance frequency of the LC resonance circuit due to a change in the magnetic permeability of the inductance of the coil described below with reference to FIGS.
[0066]
As shown in FIG. 9, the resonance circuit includes an inductance coil L and a capacitor C. 1 , C 2 , A transistor Q, and a resistor R, a typical Colpitts oscillation circuit, and the inductance coil L is a plane coil. When a voltage V is applied to this circuit, an oscillation signal is output from the source of the transistor Q. The resonance circuit is not limited to the Colpitts oscillation circuit. Further, as the toner concentration detecting device S3, generally used methods such as L detection by coil inductance and capacitance detection by a capacitor are used.
[0067]
As shown in FIG. 7 or FIG. 8, the planar coil 41 is a printed circuit board spirally arranged on a surface of a planar board (printed circuit board, PC) 42 from a central coil electrode 43 to a peripheral coil electrode 44. is there. As the flat substrate 42, an insulating resin, for example, glass epoxy or the like is used. The copper foil is spirally pattern-etched on the flat substrate 42 to form the flat coil 41. Alternatively, a conductive layer is formed on the planar substrate 42 by evaporating aluminum or copper. The planar coil 41 has a line width of about 50 to 100 μm and a pitch of about 100 to 200 μm. This surface becomes the detection coil surface. Note that a thin copper wire may be spirally wound and arranged on the flat substrate 42, and this may be used as the flat coil 41.
[0068]
Electrical components such as capacitors C1 and C2, a transistor Q, and a resistor R of an oscillation circuit are mounted on the back surface of the flat substrate 42 opposite to the surface on which the flat coil 41 is formed. The central coil electrode 43 and the peripheral coil electrodes 44 formed at both ends of the planar coil 41 are both through holes, and the planar coil 41 is connected to the electrical components via the electrodes 43 and 44, Further, it is connected to a power supply of voltage V and outputs a detection signal to the outside. The collecting (cleaning) conditions are changed through a control unit (not shown) in accordance with the toner concentration of the magnetic brush measured by the third toner concentration detecting device S3.
[0069]
The condition is changed by changing the DC bias E1 of the toner collecting bias within the range of 300 to 1500 V of the polarity opposite to that of the toner (positive polarity in the present embodiment), or changing the frequency of the AC bias AC1 using a sine wave or a square wave. In the range of 1 to 10 kHz, or change the voltage of the AC bias AC1 to V pp When the voltage is changed within the range of 500 to 2000 V, or when a rectangular wave is used as the AC bias AC1, the DC component is changed by changing the duty ratio of the rectangular wave, or the rotational speed of the sleeve 110 is changed. Done. The setting by changing the condition is performed for each copy, for each print, or for each predetermined number of copies such as, for example, 10, 50 or the like.
[0070]
As described above, the collecting ability is changed in accordance with the toner concentration in the magnetic brush of the toner recycling unit and the toner concentration of the discharged toner on the image forming body, and the proper collecting performance (cleaning performance) by the toner recycling unit is maintained. You.
[0071]
A second invention according to claim 2 or 4 will be described with reference to FIG. 10, FIG. 2, and FIG. 7 to FIG. FIG. 10 is a diagram illustrating a case where the amount of toner developed by the developing unit is detected.
[0072]
According to FIG. 2 or FIG. 10, the toner recycling device 100 as a toner recycling unit is opposed to the rotating photosensitive drum 10 and serves as a magnetic particle transporter rotated in the same direction as the photosensitive drum 10 in the cleaning unit CL. For example, a cylindrical sleeve 110 made of an aluminum material or a stainless steel material, a magnet body 111 having N and S poles provided inside the sleeve 110, and formed on the outer peripheral surface of the sleeve 110 by the magnet body 111 And a magnetic brush made of magnetic particles. The transfer residual toner in the image forming area where the toner image is formed is rotated in the same direction as the photoreceptor drum 10, and is a sleeve 110 which is a magnetic particle carrier in which a magnetic brush made of magnetic particles is formed on the outer peripheral surface. In the toner recycle device 100 as a toner recycle unit having a toner, a DC bias E1 is superimposed with an alternating current (AC) bias AC1 as necessary, so that the direct current bias E1 and the toner indicated by the solid line in FIG. The toner is collected by the magnetic brush on the outer peripheral surface of the sleeve 110 by the sleeve 110 of the toner recycling unit to which a toner collection bias of 300 to 1500 V of the opposite polarity (positive polarity in this embodiment) is applied.
[0073]
Next, in the non-image forming area between the image forming areas after passing through the transfer residual toner area, the DC bias E1 of the recycle bias is changed to the negative polarity (in the present embodiment) of the same polarity as the toner indicated by the dotted line in FIG. Switching to a toner discharge bias to which 300 to -1500 V is applied, the collected toner adhering to the magnetic brush on the sleeve 110 is discharged (adhered) onto the photosensitive drum 10, and the discharged toner recharged by the scorotron charger 11 is discharged. The developer is cleaned (recovered) by a developing sleeve 131 of a developing device 13 which is a developing unit. The AC bias AC1 of the toner recycling device 100 has a frequency of 1 to 10 kHz and a voltage of V pp A 500 to 2000 V sin wave or rectangular wave is used. By the control described later, it is preferable that the toner concentration of the magnetic brush at the time of collecting the transfer residual toner is controlled to 2 to 5%, which is lower than the developer concentration of the developing unit which is usually 5 to 8%.
[0074]
The details of the developing device 13 as the developing means shown in FIG. 10 will be described below.
[0075]
The developing sleeve 131, which is a developer conveying member, rotates the photosensitive drum 10 while keeping a predetermined gap with respect to the peripheral surface of the photosensitive drum 10 by abutting rollers (not shown) provided at both ends of the developing sleeve 131 (FIG. 10 is rotated in the same direction (clockwise rotation in FIG. 10).
[0076]
The fixed magnet 132 is included in a developing sleeve 131 having a diameter of 15 mm to 35 mm, has N and S magnetic poles, is fixed concentrically with the developing sleeve 131, and applies a magnetic force to a nonmagnetic sleeve peripheral surface.
[0077]
The layer thickness regulating plate 133 serving as a developer layer forming unit is formed of an elastic magnetic rubber blade provided to face the fixed magnet 132, and regulates the layer thickness of the two-component developer on the peripheral surface of the developing sleeve 131. .
[0078]
The collection and supply roller 135, which is a developer collection and supply unit, is formed of a foamed roller member such as urethane rubber, and removes (collects) the two-component developer from the developing sleeve 131, or sets the two-component developer on the developing sleeve 131. Supply.
[0079]
The stirring screws 136 and 137 rotate at a constant speed in directions opposite to each other, and stir and mix the toner and the carrier in the developing device 13 to form a two-component developer containing a predetermined toner component evenly.
[0080]
The fourth toner concentration detecting device S4 as the fourth toner concentration detecting device having the same configuration as the third toner concentration detecting device S3 described with reference to FIGS. , Is removed (recovered) by the recovery and supply roller 135 from the developing sleeve 131, and is contacted with the two-component developer by the flow of the two-component developer sent to the stirring screw 136 to measure the developer toner concentration. Then, the amount of toner developed by the developing device 13 as a developing unit is detected, and the collection (cleaning) conditions of the toner recycling device 100 are changed.
[0081]
In the case of a two-component developer, the amount of toner in the developing device 13 and the amount of toner supplied to the developing device 13 are regarded as those used in the toner image as described above. As another detection method, a control unit (not shown) measures a value obtained by integrating the number of dots of image data formed by the exposure optical system 12 to change the collection (cleaning) condition of the toner recycling apparatus 100. A solid black image is formed on the photoreceptor drum 10 by the developing unit 13 and the density of the solid black image is determined by the first and second toner density detection described in FIG. 5 or 6 of the first invention. The measurement is performed by a reflection type detection device having the same configuration as the devices S1 and S2, and the transfer residual toner collected by the toner recycling device 100 is estimated to be 10%. How such as changing the conditions used.
[0082]
The condition is changed by changing the DC bias E1 of the toner collecting bias within the range of 300 to 1500 V of the polarity opposite to that of the toner (positive polarity in the present embodiment), or changing the frequency of the AC bias AC1 using a sine wave or a square wave. In the range of 1 to 10 kHz, or change the voltage of the AC bias AC1 to V pp When the voltage is changed within the range of 500 to 2000 V, or when a rectangular wave is used as the AC bias AC1, the DC component is changed by changing the duty ratio of the rectangular wave, or the rotational speed of the sleeve 110 is changed. Done. The setting by changing the condition is performed for each copy, for each print, or for each predetermined number of copies such as, for example, 10, 50 or the like.
[0083]
As described above, the collecting ability is changed according to the amount of toner developed by the developing means, and the proper collecting property (cleaning property) by the toner recycling means is maintained.
[0085]
As described in the first and second aspects of the present invention, the recovery of the toner recycling device 100 as a toner recycling unit through a control unit (not shown) by the detection of the first to fourth toner density detection units. (Cleaning) conditions are changed, and the toner concentration of the magnetic brush formed on the sleeve 110 of the toner recycling device 100 is lower than the developer concentration of the developing unit, which is usually 5 to 8% by the above-described control. When the toner recycle device 100 is not improved in cleaning performance and the toner concentration in the magnetic brush exceeds 5%, it is regarded as a trouble and the control is performed through the control unit. The conditions of the toner recycling device 100 are changed by the forced collection control described below without stopping the image formation or without performing the image formation. .
[0086]
The condition of the forced recovery is changed by setting the DC bias E1 of the toner recovery bias to a value higher in absolute value than the set value within the range of 300 to 1500 V of the polarity opposite to the toner (positive polarity in the present embodiment), for example, the set value of 500 V To 1000 V, the frequency of the AC bias AC1 in which a sine wave or a rectangular wave is used is changed to a value lower than a set value within a range of 1 to 10 kHz, for example, the set value of 8 kHz is changed to 5 kHz, or the AC bias AC1 is changed. Voltage to V pp A value higher than the set value within a range of 500 to 2000 V, for example, V pp Set value of 1000V to V pp If the voltage is changed to 1500 V or a rectangular wave is used as the AC bias AC1, the duty ratio of the rectangular wave is changed to change the DC component to a value higher in absolute value than the set value, or to 0. The rotation speed of the sleeve 110, which has been set to a linear speed of 7 to 1.2 times, is changed to a high speed of 1.2 to 2.0 times higher than a set value.
[0087]
As described above, the collecting ability is changed in accordance with the toner concentration in the magnetic brush of the toner recycling unit and the transfer residual toner on the image forming body due to the amount of toner developed by the developing unit. (Cleanability) is maintained.
[0088]
【The invention's effect】
According to the present invention, the collecting ability is changed according to the toner concentration in the magnetic brush of the toner recycling unit and the amount of toner developed by the developing unit, and the proper collecting property (cleaning property) by the toner recycling unit is maintained. You.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram of a laser printer showing an embodiment of an image forming apparatus common to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a toner recycling unit.
FIG. 3 is a diagram illustrating an operation range of a recycling bias of a toner recycling unit.
FIG. 4 is a diagram illustrating a method of collecting transfer residual toner to a developing unit.
FIG. 5 is a diagram illustrating a first toner concentration detecting unit that measures the toner concentration of the magnetic brush.
FIG. 6 is a diagram illustrating a second toner density detecting unit that measures the toner density of the magnetic brush by measuring the density of the discharged toner.
FIG. 7 is a diagram showing a third toner concentration detecting means for measuring the toner concentration of the magnetic particles in the staying portion.
FIG. 8 is a perspective view of a third toner concentration detecting unit of FIG. 7;
FIG. 9 is a circuit diagram of a third toner density detecting unit of FIG. 7;
FIG. 10 is a diagram illustrating a case where the amount of toner developed by a developing unit is detected.
[Explanation of symbols]
10 Photoconductor drum
11 Scorotron charger
12 Exposure optical system
13 Developing device
100 Toner recycling device
110 sleeve
122 Holding member
131 developing sleeve
AC1 AC bias
E1 DC bias
S1 First toner concentration detecting device
S2 Second toner density detection device
S3 Third toner concentration detecting device
S4 Fourth toner density detecting device
SP2 Staying part

Claims (4)

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。
After once collecting the transfer residual toner in the image forming area on the image forming body, it is discharged onto the image forming body in the non-image forming area, and the latent image on the image forming body is composed of toner particles and carrier particles. An image forming apparatus having a toner recycling unit that collects the toner into a developing unit that develops with a two-component developer ,
The toner recycling unit is a magnetic brush formed of magnetic particles having the same particle diameter and composition as the carrier particles, formed on a magnetic particle carrier opposed to the image forming body,
An image forming apparatus, wherein a collection condition of the toner recycling unit is changed according to a toner concentration in the magnetic brush.
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。
After once collecting the transfer residual toner in the image forming area on the image forming body, it is discharged onto the image forming body in the non-image forming area, and the latent image on the image forming body is composed of toner particles and carrier particles. An image forming apparatus having a toner recycling unit that collects the toner into a developing unit that develops with a two-component developer ,
The toner recycling unit is a magnetic brush formed of magnetic particles having the same particle diameter and composition as the carrier particles, formed on a magnetic particle carrier opposed to the image forming body,
An image forming apparatus, wherein a collection condition of the toner recycling unit is changed according to an amount of toner developed by the developing unit.
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。 2. The image forming body according to claim 1, wherein the magnetic brush rubs the image forming body while moving in the same direction as the image forming body at a speed of 0.7 to 1.2 times a moving speed of the image forming body. Or the image forming apparatus according to 2. 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。The image forming apparatus according to claim 1, wherein a toner concentration in the toner recycling unit is controlled to be lower than a toner concentration of a developer in the developing unit.
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