JP3655053B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、ファクシミリ装置、複写機あるいはこれらの複合機等の電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、画像担持体から除去して回収されたトナーを再び現像手段に戻して再使用して画像を形成する場合に、回収トナー中に凝集トナーや逆極性のトナーが混入することを防止して画質の向上を図った画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
乾式１成分又は乾式２成分の現像剤を用いたプリンター、ファクシミリ装置、複写機あるいはこれらの複合機等の電子写真方式の画像形成装置においては、一旦は感光体上に転移しながら、被転写体上に転写されなかったトナーをクリーニング装置により回収した後で廃棄することなく、再び現像器に搬送して戻して再利用するリサイクル現像により画像形成が行われるようになっている。
このようなトナーリサイクル方式の画像形成装置では、回収トナーの帯電性や流動性などの特性が新規トナーよりも劣化している場合が多いため、現像器内に回収トナーをわずかな量づつ搬送して戻し、多量の新規トナーと攪拌して用いられている。
ところで、従来のトナーリサイクル方式として、クリーニング装置のクリーニングブレードで感光体ドラムに付着した残留トナーを掻き落としてから、回収トナーを搬送パイプ内において回転するスクリューコンベアにより搬送して現像器内へ戻すようにした画像形成装置は公知である（特開平６−１７５４８８号の公報を参照）。
現像器の底部でコイルバネ状の搬送部材により使用済みトナーを搬送、撹拝する画像形成装置も公知である（特開平６−３４２２４０号の公報を参照）。
しかしながら回収トナーには、感光体に付着した紙粉等の異物が混入し易く、またクリーニング工程や搬送する回収工程でトナー同士が凝集や固形化して異物化して、このような回収トナーに混入した異物は、画像上に黒ポチ等を発生させて形成画像の品質を低下させていた。
そのために、回収トナーをサイクロン分離器により紙粉や粒径の大きな異物を排除したり、又は、フィルタを用いてトナーとその他の異物と分離するようにした技術は公知である（特開昭６１ー６７０７４号、特開平５ー２２４５６４号等の公報を参照）。
また、回収トナーをオーガ又はスパイラルリングの回転で現像器に搬送する途中に設けた導電性パイプにバイアス電圧や磁界を印加して異物や逆帯電トナーを除去することも公知である（特開昭６０ー１７９７７３号、特開平６ー２０８３２０号の公報を参照）。
【０００３】
また、粉体搬送路に磁力発生手段を設けて磁性粉体のみをこれに吸引保持、かつ搬送するとともに、夾雑物を、重力、気流、静電気力等の外力によって粉体から分離するようにした技術も公知である（特開平７ー６１５９８号の公報を参照）。
感光体表面から除去された残留トナーを気流に乗せて搬送する通路において電界を印加して分離するようにした技術も公知である（実開昭５５ー１１１２５２号の公報を参照）。
また、画像担持体上に形成した静電潜像を現像する現像手段から離れた任意の位置に配置したトナー貯留手段、トナー供給手段、トナー移送手段等をそれぞれ配置し、回転することにより現像剤を軸方向に移動させるローターとこのローターを包み込むように配置された通路を有しこのローターと接触係合する固定されたステイターとを有するスクリューポンプと、このスクリューポンプにより移動する現像剤を流動化させるための空気を供給するための空気供給手段を使用して、トナー貯留手段から現像手段にトナーと空気の混合気を移送手段の弾性管内を移送して画像を形成するようにした技術も公知である（特開平７ー２１９３２９号の公報を参照）。
然し、上記従来の画像形成装置において、回収トナーを再使用する際の搬送手段としてスクリューポンプを使用するとともに、回収トナーを気体との混合気の気体流とし現像手段に搬送する際には、搬送経路として弾性管を使用し得るので、搬送経路の選定自由度が高くなるが、逆極性のトナーや凝集トナー等の異物の混入で画像品質が低下したり、異物と分離するためのサイクロン分離器等を設けると大型化してコスト高になると言う等の不具合が生じていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来の画像形成装置は、画像担持体上に付着した残留トナーをクリーニング手段により除去して回収された回収トナーを再び使用して画像を形成するために、回転することにより現像剤を軸方向に移動させるローターとこのローターを包み込むように配置された通路を有しこのローターと接触係合する固定されたステイターとを有するスクリューポンプを使用することによって、回収トナーを気体との混合気の気体流として現像手段に搬送し、この搬送経路として弾性管を使用する。弾性管を使用する為、搬送経路の選定自由度は高くなるが、逆極性のトナーや凝集トナー等の異物の混入で画像品質が低下したり、異物と分離するためのサイクロン分離器等を設けると大型化してコスト高になると言う等の問題が生じていた。
そこで本発明の課題は、このような問題点を解決するものである。即ち、画像担持体上に形成された静電潜像を現像するためのトナーとして、像担持体上の残留トナーを回収したものをリサイクル利用する場合に、回収トナーに気体を混合して流動化させる一方で、混合気の気体流内の回収トナーが所定の成分になるように不要成分を除去することにより再生して、高品質の画像形成が行われる簡便で小型の画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の本発明は、画像担持体から除去して回収された回収トナーを再び使用して画像を形成する画像形成装置において、形成画像を担持する画像担持体と、上記画像担持体上に形成された静電潜像に回収トナーを供給してトナー像を形成する現像手段と、上記現像手段により形成されたトナー像を被転写体に転写する転写手段と、上記転写手段によって転写されずに上記画像担持体上に残留する残留トナーを回収するクリーニング手段と、上記クリーニング手段により回収された回収トナーを気体流として移送する気体流移送手段と、上記気体流移送手段により移動する回収トナーとその回収トナーを流動化する気体との混合気の気体流を搬送する回収トナー搬送手段と、上記回収トナー搬送手段内を搬送される回収トナーを再使用するために所定の粒径に再生する回収トナー再生手段と、を有し、上記回収トナー再生手段は、上記回収トナー搬送手段内の搬送経路中に配置した電極を備え、この電極にＡＣ電界を印加することにより搬送される混合気中の大粒径の凝集トナーを前記所定の粒径に再生することを特徴とする。
【０００６】
【作用】
上記のように構成された画像形成装置は、請求項１においては、回収トナー再生手段を構成する電極にＡＣ電界を印加して粒径の異なるトナーを選別し、回収トナーを再び現像手段で使用して画像を形成するようにしたので、気体との混合気の気体流内の回収トナーは混入する大粒の凝集トナーがほぐされ小粒子にして再生されるから高品質の画像形成が行われる簡便で小型の画像形成装置を提供することが出来る。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一形態例のトナーリサイクル機構の概略構成図であり、ドラム形状感光体である画像担持体１は、図示しない側板に回動自在に支持されており、図示しない駆動手段により図示の矢印Ａ方向の時計方向に回転駆動される。
画像担持体１上は、電子写真作像工程により、帯電手段８により均一に帯電された後に、露光手段９により露光されて原稿画像に対応した静電潜像が形成され、更に現像手段２によって静電潜像を現像することにより形成されたトナー像を担持する。
尚、画像担持体１としては、無端ベルト形状感光体でもよいし、更に、露光手段９は、図示しないが、アナログ光学系の複写機における原稿反射光を画像担持体に導く手段であってもよいし、又は、レーザ光源と偏向器を備えたレーザ走査光学系を用いて、画像信号に応じて画像担持体１上に光書込みを行なう方式にすればレーザプリンターの構成となり、さらに原稿読取装置を設置すればデジタル複写機やファクシミリ装置の構成となる。
【０００８】
上記現像手段２は、画像担持体１上に形成されて担持された静電潜像に現像剤（Ｄ）のトナーを供与する現像スリーブ２ａ、トナーを攪拌して搬送するパドラ２ｂ、トナー層の高さを規制するブレード２ｃ、及び、これらを収容保持する容器２ｄとからなる。
気体流移送手段５は、スクリューポンプ手段５ａと、気体供給手段５ｂとからなり、混合気となった回収トナーは、回収トナー搬送手段６の弾性管６ａ内を移送されて容器２ｄ内に補給されて再使用に供される。
上記現像手段２とは別体に設けられた図示しない現像剤貯留手段に適宜補給される新規のトナーは、スクリューポンプ手段５ａと気体供給手段５ｂにより新規トナー移送手段１０内を移送されて容器２ｄ内に補給されるようにもなっている。
画像担持体１上に形成されて担持された静電潜像は、現像手段２から供与されるトナーにより、乾式１成分又は乾式２成分の現像方式で磁気ブラシ現像方式により可視像化される。
ここで使用するトナーは、例えば、極性はマイナス帯電性、母体ポリマーはスチレンアクリル、添加剤は疎水性シリカ０．５％添加、体積平均粒径は９μｍ、真密度は１．２ｇ／ｃｍ³ であり、トナーと鉄粉のキャリアを混ぜ合わせて使用する２成分現像方式を使用して説明する。
【０００９】
現像手段２の容器２ｄ内では、パドラ２ｂにより攪拌しながら搬送されてトナーとキャリアが摩擦してキャリアにトナーが付着する。
そして、図示しない磁石を内蔵した現像スリーブ２ａ上にキャリアが磁気ブラシを形成して画像担持体１上に搬送されるトナーで画像担持体１上の静電潜像は現像される。
この時、ホッパー２ｅ内には、トナーのみが収容されており、必要に応じて補給ローラー２ｆが回転して、容器２ｄ内へトナーが補給される構成になっている。
転写手段３（転写バイアスローラ、或は転写コロトロン）は、画像担持体１の感光体上のトナー像を、給紙手段１１の給紙カセット１１ａから給紙された搬送路１２上の被転写体の転写紙（Ｐ）の上に転写するようになっている。
転写紙（Ｐ）上に転写されたトナー像は、定着手段１３に搬送されて定着されて、図示しない排紙ローラにより排紙されて排紙トレイ等の上に収納される。
クリーニング手段４は、クリーニングブレード４ａにより画像担持体１の感光体上に転写されずに付着した残留トナーを掻き落として、回収トナーとして回収器４ｂへ落下させる。
【００１０】
気体流移送手段５は、回収器４ｂ内からコイルばね４ｂ１により、回収トナーを回転することにより軸方向に移動させるローター５ａ１と、ロータ５ａ１を包み込むように配置された通路５ａ２と、ローター５ａ１と接触係合する固定されたステイター５ａ３とを有するスクリューポンプ手段５ａを有し、スクリューポンプ手段５ａに送り込まれた回収トナーは、気体供給手段５ｂ（流量１．５Ｌ／ｍｉｎのエアーポンプ）によって供給される圧縮空気によって流動化され、トナーと空気との混合気の気体流として回収トナー搬送手段６に移送される。
上記回収トナー搬送手段６は、シリコーンゴム材からなる内径６．０ｍｍ、肉厚０．２ｍｍ、長さ８５０ｍｍの弾性管６ａであって、気体との混合気としてのトナー流を現像手段２へと搬送する。この弾性管６ａは弾性変形が容易である為、搬送経路の選定自由度は高い。
回収トナー再生手段７は、上記回収トナー搬送手段６の途中（現像手段２の手前）に設けられ、混合気の気体流内の回収トナーから逆極性のトナーや凝集トナー等の異物を除去して再使用するために、所定の必要成分だけになるように再生作業を行う。
【００１１】
図２は回収トナー再生手段の一例の概略構成を示す断面図であり、回収トナー搬送手段６としての弾性管６ａの水平になる部分（回収トナーと気体との混合気の気体流の搬送経路）中に、回収トナー再生手段７を構成する長さ３０ｍｍ、幅１０ｍｍの平行平板の電極７ａが５ｍｍの隙間を有して対向配置されており、上方の平板電極７ａ１に＋１０００Ｖが印加され、下方の平板電極７ａ２はアースされている。
従って、弾性管６ａの搬送経路内に電極７ａの部分が存在し、上方の平板電極７ａ１と下方の平板電極７ａ２間を回収トナーが通過する時に逆極性に帯電している帯電不良トナーを分離して再生するものである。
この形態例によれば、図示の様に弾性管６ａ内で正規に帯電した回収トナー（−）に逆極性に帯電した回収トナー（＋）が混入した状態で搬送されてきたとしても、電極７ａの作用により回収トナーが極性により進行方向が分かれ、正規極性の回収トナー（−）はリサイクル弾性管６ａ１を通し現像手段２に戻され、逆極性の回収トナー（＋）は回収弾性管６ａ２を通って廃棄用トナータンク１４に向かう。
つまり電極７ａの出口で弾性管６ａが上下二手に分かれ、上方に水平に配されたリサイクル弾性管６ａ１に入った回収トナーは現像手段２の上記ホツパー２ｅ内にリサイクルされ、下方に傾斜して配された回収弾性管６ａ２に入ったトナーは廃棄用トナータンク１４に収納される。
このようにしてリサイクルを行っても、回収トナーは、逆極性に帯電したトナーを除去して再生され、回収トナーによる地汚れの無い良好な高品質な画像を形成することが可能になった。
このような条件で５０００枚の画像形成を行ったところ、画像の地肌部に転移するトナーがほとんど無く良好な画像を形成することができた。
【００１２】
図３は本発明の他の形態例の回収トナー再生手段の構成説明図であり、この形態例の回収トナー再生手段は、弾性管６ａ（回収トナーと気体との混合気搬送経路）の途中に配置された回収トナー再生手段７（長さ３０ｍｍ、幅１０ｍｍの平行平板の電極７ａが５ｍｍの隙間を有して配置されたもの）であり、上方の平板電極７ａ１に振幅４０００Ｖ、周波数２５０Ｈｚの交流バイアスのＡＣ電界が印加され、下方の平板電極７ａ２はアースされている。
つまり、弾性管６ａの搬送経路内に電極７ａが存在し、上方の平板電極７ａ１と下方の平板電極７ａ２間に交流バイアスのＡＣ電界が印加され、上記混合気中の回収トナーが、上方の平板電極７ａ１と下方の平板電極７ａ２間を通過する時に、各極の極性の変化に応じて上下方向に往復運動（ジグザグ運動）を行う。
この時、図示のように、回収トナーは高速度で電極板７ａの上方の平板電極７ａ１と下方の平板電極７ａ２に衝突するために、クリーニングや搬送工程にて回収トナー同士が付着して凝集体となった凝集トナー（Ｔ１）が回収トナーに混じっていても、電極板７ａの上方の平板電極７ａ１と下方の平板電極７ａ２との衝突によって、ほぐされた状態となり、もとのトナー粒子（ｔ）にもどる。
このようにしてリサイクルにおいて、回収トナーに大粒径の凝集トナー（Ｔ１）が混じっていても、もとのトナー粒子（ｔ）に再生され、回収トナーによる地汚れの無い良好な高品質な画像を形成することが可能になった。
このような条件で５０００枚の画像形成を行ったところ、トナーが凝集した大粒状の黒点が画像に発生するようなことは無く、良好な画像を形成することができた。
【００１３】
図４は本発明の他の形態例の回収トナー再生手段の構成説明図であり、弾性管６ａ内を移動する回収トナーと気体との混合気は、現像手段２の上記ホッパー２ｅよりも高い位置に配置された振動分離手段７（直径１０ｍｍ、長さ６０ｍｍの振動管７ｂ１）内を流れ落ちることで、振り分けられた正常なトナーが現像手段２の上記ホツパー２ｅ内へ戻すようにしている。
上記振動分離手段７の振動管７ｂ１は、ここではゴムローラー７ｂ２の周面を振動管７ｂ１に接触させて回転させることで、ゴムローラー７ｂ２と振動管７ｂ１との摩擦によって振動（微振動）を発生させている。
振動管７ｂ１の終端部近傍の底面に直径２ｍｍの孔７ｂ３が設けてあり、この孔７ｂ３はホッパー２ｅに連通している。振動管７ｂ１の中央を流れてきた回収トナーは上記孔７ｂ３から現像手段２のホッパー２ｅ内へ戻される。
従って、弾性管６ａ内の混合気中のトナーは、重力方向下方に滑り落ちる構成になっている。
このようにすると、振動分離手段７の振動管７ｂ１内を滑り落ちる過程で、回収トナー等は、粒径の大小に応じて孔７ｂ３方向と、それ以外の前進方向に振り分けられる。即ち、トナーはその粒径によって固有の振動量が異なり、粒径の大きい重い粒子は振動量が大きいため振動分離手段７の振動管７ｂ１内を跳ね飛びながらその傾斜に沿って急激に前進方向（軸方向前方）下方へ落下し、排気用トナータンク１４内に入り込む。
【００１４】
そして粒径の小さい粒子（ｔ）は振動量が小さいため、振動分離手段７の振動管７ｂ１内の中央部（内底面）を微振動しながらゆっくり流れ落ちる。
そのため、振動分離手段７の上記孔７ｂ３からは粒径の小さいトナー（ｔ）のみが落ちて、現像手段２の上記ホッパー２ｅヘリサイクルされ、大粒径の異物は上記廃棄用トナータンク１４へ向かうことになる。
そして上記孔７ｂ３に落ちなかった大粒の凝集トナーや大粒径の異物は、上記廃棄用トナータンク１４に貯まっており、回収トナーと異物の分離が良好に行われるのが確認できた。
このようにして回収トナーは、異物との分離が行われて再生されて、画像の地肌部に大粒の汚れが出るようなことがなくなり、高品質の良好な画像が形成できるようになった。
このような条件で５０００枚の画像形成を行ったところ、回収トナーが凝集した大粒状の黒点が画像に発生するようなことは無く、良好な画像を形成することができた。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、上記電極を備えた回収トナー再生手段において、上記対向電極にＡＣ電界を印加して、回収トナーを再び現像手段で使用して画像を形成するようにしたので、流動化させる気体との混合気の気体流内の回収トナーは混入する大粒の凝集トナーがほぐされ小粒子にして再生されるから高品質の画像形成が行われる簡便で小型の画像形成装置を提供することが出来るようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態例の画像形成装置のトナーリサイクル機構の概略を説明する図である。
【図２】本発明の実施の形態例の画像形成装置の要部（回収トナー再生手段）を説明する拡大説明図である。
【図３】本発明の他の実施の形態例を示す画像形成装置の要部（回収トナー再生手段）を説明する拡大説明図である。
【図４】本発明の他の実施の形態例を示す画像形成装置の要部（回収トナー再生手段）を説明する拡大説明図である。
【符号の説明】
１ 画像担持体、２ 現像手段、２ａ 現像スリーブ、２ｂ パドラ、２ｃ ブレード、２ｄ 容器、２ｅ ホッパー、２ｆ 補給ローラ、３ 転写手段、４クリーニング手段、４ａ クリーニングブレード、４ｂ 回収器、４ｂ１ コイルばね、５ 気体流移送手段、５ａ スクリューポンプ手段、５ａ１ ロータ、５ａ２ 通路、５ａ３ ステイター、５ｂ 気体供給手段、６ 回収トナー搬送手段、６ａ 弾性管、６ａ１ リサイクル弾性管、６ａ２ 回収弾性管、７ 回収トナー再生手段、７ａ 電極、７ａ１ 上方の平板電極、７ａ２ 下方の平板電極、７ｂ 振動分離手段、７ｂ１ 振動管、７ｂ２ ゴムローラ、７ｂ３ 孔、８ 帯電手段、９ 露光手段、１０ 新規トナー移送手段、１１ 給紙手段、１１ａ 給紙カセット、１２ 搬送路、１３ 定着手段、１４ 廃棄用トナータンク。

Claims (1)

1. 画像担持体から除去して回収された回収トナーを再び使用して画像を形成する画像形成装置において、形成画像を担持する画像担持体と、上記画像担持体上に形成された静電潜像に回収トナーを供給してトナー像を形成する現像手段と、上記現像手段により形成されたトナー像を被転写体に転写する転写手段と、上記転写手段によって転写されずに上記画像担持体上に残留する残留トナーを回収するクリーニング手段と、上記クリーニング手段により回収された回収トナーを気体流として移送する気体流移送手段と、上記気体流移送手段により移動する回収トナーとその回収トナーを流動化する気体との混合気の気体流を搬送する回収トナー搬送手段と、上記回収トナー搬送手段内を搬送される回収トナーを再使用するために所定の粒径に再生する回収トナー再生手段と、を有し、
   上記回収トナー再生手段は、上記回収トナー搬送手段内の搬送経路中に配置した電極を備え、この電極にＡＣ電界を印加することにより搬送される混合気中の大粒径の凝集トナーを前記所定の粒径に再生することを特徴とする画像形成装置。

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