JP3744791B2 - トナーリサイクル装置およびそれを備える電子写真式画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機やプリンタやファクシミリ、またはそれらの複合機などの画像形成装置に適用することができる。詳しくは、そのような画像形成装置の中で、特に、帯電・書込み・現像・転写・クリーニング等を繰り返して感光体上に形成したトナー画像を直接、または中間転写体を介して転写してシートに画像を記録する電子写真式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような電子写真式の画像形成装置では、トナー画像をシートに転写後、感光体や中間転写体等の像担持体上に残留するトナーをクリーニング手段で除去し、次の帯電からはじまる画像形成に備えていた。
【０００３】
ところが、近年、資源の有効利用、環境の保護、メンテナンス費用の低減などの観点から、このクリーニング手段で回収した残留トナーを廃棄せずに、現像手段に戻して新規トナーと混合し、再使用することが広く行われている。
【０００４】
その残留トナーを現像手段に戻すトナーリサイクル装置としては、トナー搬送経路の自由度が高いことなどから、例えば、通称モーノポンプといわれる粉体移送ポンプを使用し、回収したトナーを空気で流動化して現像手段へと移送するものがあった（特開平１１−７３０７９号公報参照）。
【０００５】
しかし、この種の粉体移送ポンプを使用するトナーリサイクル装置にあっては、常時駆動することとすると、摩耗により密閉性が損なわれてトナー飛散を生じ、ポンプ寿命が短くなるとともに、ポンプが温度上昇する問題があった。
【０００６】
このため、このようなトナーリサイクル装置では、トナー溜り部に回収トナー量検知手段（例えば粉体センサなど）を設け、その検知手段で回収トナーが所定量に達したことを検知したとき、粉体移送ポンプを一定時間駆動するようにしていた。
【０００７】
また、画素数検出手段を設け、形成する画像の画素数をカウントしてその積算値からトナー消費量を算出し、それが所定値に達したことを検出したとき、トナー溜り部の回収トナーが所定量に達したとみなして粉体移送ポンプを駆動するようにし、回収トナー量検知手段を不要とするものも提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、例えば通常コピー動作を行う場合、シートが給紙をはじめてから排紙まで感光体は回転する。このため、１枚の原稿から１枚のコピー画像を得る「１ｔｏ１」コピーでは、１枚の原稿から連続して複数枚のコピー画像を得る「連続」コピーに比べて、コピー１枚あたりの感光体回転時間が数倍長くなり、その分、感光体の地肌汚れが多くなってトナー消費量が多くなり、１画素数あたりの回収トナー量が多くなる。
【０００９】
それは、画像比率の少ない画像ほど顕著で、例えば画像比率が５％前後の画像の「１ｔｏ１」コピー時は、「連続」コピーの３〜５倍程度も回収トナー量が多くなる。つまり、「１ｔｏ１」コピーが多いか、「連続」コピーが多いかの通紙態様によって、１画素数あたりの回収トナー量が大きく異なることとなる。
【００１０】
粉体移送ポンプは、このような通紙態様を考慮し、いかなる場合も余裕を持って駆動する必要があるから、「１ｔｏ１」コピー時に合わせて１画素数あたりの回収トナー量を設定し、積算値からトナー消費量を算出してそれが所定値に達したことを検出したとき駆動していた。
【００１１】
よって、「連続」コピーが多いときには、粉体移送ポンプを無駄に駆動することが多くなり、摩耗により密閉性が損なわれてトナー飛散を生じ、ポンプ寿命が短くなるとともに、ポンプが温度上昇する問題があった。
【００１２】
また、粉体移送ポンプにより現像手段へと移送するトナー量がばらついて、新規トナーに対する回収トナーの混合比率が不定となり、画像品質が低下する問題があった。
【００１３】
そこで、この発明の第１の課題は、上述したような電子写真式画像形成装置のトナーリサイクル装置において、通紙態様に合わせて回収トナー量をより正確に検知し、粉体移送ポンプの駆動間隔を大きくするとともに、現像剤中のリサイクルトナー比率を一定として画質を向上することにある。
【００１４】
また、トナー画像濃度が濃い薄いによっても、１画素数あたりの回収トナー量が大きく異なることとなる。
【００１５】
そこで、この発明の第２の課題は、上述したような電子写真式画像形成装置のトナーリサイクル装置において、上述の第１の課題の達成と同時に、トナー画像濃度に合わせて回収トナー量をより正確に検知し、粉体移送ポンプの駆動間隔を大きくするとともに、現像剤中のリサイクルトナー比率を一定として画質を向上することにある。
【００１７】
この発明の第３の課題は、客観的基準に基づいてトナー画像濃度を正確に検出し、回収トナー量をより正確に検知することにある。
【００１８】
この発明の第４の課題は、粉体移送ポンプの無駄な駆動をなくして寿命を向上することにある。
【００１９】
この発明の第５の課題は、上記第1ないし４の課題を解決した電子写真式画像形成装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１に係る発明は、上述した第１の課題を達成すべく、画素数に基づく所定数値の積算値が一定値以上となったとき粉体移送ポンプを駆動し、トナーを現像手段へと戻す電子写真式画像形成装置のトナーリサイクル装置において、像担持体駆動モータがＯＮされたときあらかじめ定めた一定数値を積算値に加算する手段を備えてなる、ことを特徴とする。
【００２２】
請求項２に係る発明は、上述した第２の課題を達成すべく、画素数に基づく所定数値の積算値が一定値以上となったとき粉体移送ポンプを駆動し、トナーを現像手段へと戻す電子写真式画像形成装置のトナーリサイクル装置において、像担持体駆動モータがＯＮされたときあらかじめ定めた一定数値を積算値に加算する手段と、現像剤中のトナー濃度からあらかじめ定めた係数を決定しその係数を乗じて所定数値を修正する手段とを備えてなる、ことを特徴とする。
【００２３】
請求項３に係る発明は、上述した第３の課題を達成すべく、請求項２に記載のトナーリサイクル装置において、係数として、トナー濃度とトナー濃度の目標値との差を求め、その差に基づきあらかじめ定めた値を用いてなる、ことを特徴とする。
【００２４】
請求項４に係る発明は、上述した第４の課題を達成すべく、請求項１、２または３に記載のトナーリサイクル装置において、粉体移送ポンプを駆動して後、一定時間経過後にその駆動を停止してなる、ことを特徴とする。
【００２５】
請求項５に係る発明は、上述した第５の課題を達成すべく、電子写真式画像形成装置において、請求項１ないし４のいずれか１に記載のトナーリサイクル装置を備えてなる、ことを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態につき説明する。
図１には、この発明に係るデジタル複写機における内部機構の全体概略構成を示す。図中符号１００は、複写機装置本体である。複写機装置本体１００は、その上に読取り・書込み装置２００を取り付け、テーブル状の給紙装置３００上に載置してなる。
【００２７】
複写機装置本体１００には、内部に、ドラム状の感光体１０を設ける。その感光体１０のまわりには、上に配置する帯電手段１２から、その回転方向（時計方向）Ａに順に、現像手段１３、転写・搬送手段１４、クリーニング手段１５などを配置する。
【００２８】
装置本体１００には、また内部に、感光体１０と転写・搬送手段１４間を通って図中右から左へとシートを搬送するシート搬送路Ｂを形成する。そして、そのシート搬送路Ｂには、感光体１０の上流位置にレジストローラ１６を設ける。シート搬送路Ｂに沿って感光体１０の下流位置には、定着手段１７を設ける。定着手段１７には、ヒータを内蔵する定着ローラ１８と、その定着ローラ１８に下方から押し当てる加圧ローラ１９を備える。定着手段１７のさらに左側には、排紙ローラ２０を設ける。
【００２９】
読取り・書込み装置２００には、レーザ書込み手段２２と原稿読取手段２３とを備える。レーザ書込み手段２２には、不図示のレーザ光源、走査用の回転多面鏡２４、ポリゴンモータ２５、ｆθレンズ等の走査光学系２６などを設ける。原稿読取手段２３には、光源２８、複数のミラー２９、ＣＣＤ等のイメージセンサ３０などを設ける。
【００３０】
そして、上面にはコンタクトガラス３１を備え、そのコンタクトガラス３１を被うように原稿押え３２を開閉自在に取り付けてなる。
【００３１】
給紙装置３００には、内部に、給紙カセット３４を多段に備える。各給紙カセット３４には、それぞれ給紙ローラ３５と分離ローラ３６を設ける。多段に備える給紙カセット３４の図中右側には、装置本体１００のシート搬送路Ｂへと通ずる給紙路Ｃを形成する。給紙路Ｃには、いくつかの搬送ローラ３７を備える。
【００３２】
なお、複写機装置本体１００には、図中右側面に、手差しシートをシート搬送路Ｂへと案内する手差しトレイ３８を開閉自在に設ける。他方、左側面には、排紙ローラ２０により排出するシートを受ける排紙トレイ３９を取り付ける。
【００３３】
さて、いまこのデジタル複写機を用いてコピーを取るときは、原稿押え３２を開いてコンタクトガラス３１上に原稿をセットし、不図示のスタートスイッチを押す。
【００３４】
そして、原稿読取手段２３を駆動して光源２８をコンタクトガラス３１に沿って移動し、光源２８からの光をコンタクトガラス３１上の原稿面で反射し、その反射光を複数のミラー２９で反射してイメージセンサ３０に入れ、そのイメージセンサ３０で原稿内容を読み取る。
【００３５】
また、このとき同時に、不図示の感光体駆動モータで感光体１０を回転し、まず帯電手段１２で表面を一様に帯電し、次いで上述の原稿読取手段２３で読み取った原稿内容に応じてレーザ光を照射してレーザ書込み手段２２で書込みを行い、感光体１０の表面に静電潜像を形成し、そののち現像手段１３でトナーを付着してその静電潜像を可視像化する。
【００３６】
また、スタートスイッチを押したとき同時に、適宜の給紙ローラ３５を回転し、給紙装置３００中に多段に備える複数の給紙カセット３４中の対応する給紙カセット３４内からシートを繰り出し、分離ローラ３６で１枚ずつ分離して給紙路Ｃに入れ、搬送ローラ３７で搬送してシート搬送路Ｂへと導き、レジストローラ１６に突き当てて止める。そして、上述した感光体１０の回転にタイミングを合わせてレジストローラ１６を回転し、感光体１０の下方へと送り込む。
【００３７】
または、手差し給紙部にある給紙ローラ４１を回転し、開いた手差しトレイ３８上にセットした手差しシートをシート搬送路Ｂへと入れ、同じくレジストローラ１６で感光体１０の回転にタイミングを合わせて該感光体１０の下方へと送り込む。
【００３８】
それから、感光体１０の下方へと送り込んだシートに、転写・搬送手段１４で感光体１０上の可視像を転写する。画像転写後の感光体１０上の残留トナーはクリーニング手段１５で除去して清掃し、帯電手段１２からはじまる次の画像形成に備える。
【００３９】
一方、画像転写後のシートは、転写・搬送手段１４で搬送して定着手段１７に入れ、定着ローラ１８と加圧ローラ１９とで熱と圧力を加えて該定着手段１７で転写画像を定着する。その後、排紙ローラ２０で排紙トレイ３９上に排出してそこにスタックする。
【００４０】
次に、図２を参照しながら、現像手段１３について説明する。
現像手段１３は、現像タンク４３と現像ホッパ４４とからなる。
【００４１】
現像タンク４３内には、第１現像ローラ４５、第２現像ローラ４６、パドルホイール４７、攪拌ローラ４８、搬送スクリュ４９、セパレータ５０、ドクタブレード５１、トナー濃度センサ５２などを設ける。そして、現像タンク４３内には、キャリアとトナーとからなる二成分現像剤を収納する。
【００４２】
現像ホッパ４４内には、歯車状のトナー補給部材５４、補給規制板５５、アジテータ５６などを設ける。そして、現像ホッパ４４内には、トナーを収納してなる。
【００４３】
そして、この現像手段１３では、現像ケース５８内の二成分現像剤を、攪拌ローラ４８の回転により攪拌して摩擦帯電し、パドルホイール４７の回転によって跳ね上げ、第１現像ローラ４５および第２現像ローラ４６内の磁石によってそれらの第１現像ローラ４５および第２現像ローラ４６に吸着する。
【００４４】
そして、それらの第１現像ローラ４５および第２現像ローラ４６外周のスリーブにより搬送してドクタブレード５１により余剰分を掻き落として後、現像バイアスにより感光体１０に付着してその感光体１０上の静電潜像を現像する。
【００４５】
さて、この現像手段１３では、感光体１０に付着してトナーを消費すると、その割合（トナー濃度）が減少する。そこで、現像剤中のトナー濃度Ｖｔがトナー濃度の目標値Ｖrefに対して所定値以下になると、アジテータ５６を回転してトナーを攪拌するとともにトナー補給部材５４へと搬送し、そのトナー補給部材５４を回転して補給規制板５５を揺動し、現像ホッパ４４から現像タンク４３内へとトナーを補給して現像剤中のトナー濃度を維持することが行われる。
【００４６】
現像剤中のトナー濃度は、現像ケース５８に取り付けるトナー濃度センサ５２により測定する。トナー濃度の目標値Ｖrefは、感光体１０上に作成した測定用トナー像（Pパターン）をフォトセンサで測定した値により設定される。
【００４７】
ところで、上述したとおり、感光体１０に付着したトナーは、転写・搬送手段１４によってシートに静電転写する。ところが、約１０％のトナーは、未転写となって感光体１０上に残る。未転写となって感光体１０上に残った残留トナーは、クリーニング手段１５に設けるクリーニングブレード６０およびブラシローラ６１によって感光体１０上から掻き落とす。
【００４８】
クリーニング手段１５によって感光体１０上から掻き落とされたトナーは、クリーニング手段１５の回収タンク６２内に入る。そして、回収スクリュ６３によってクリーニング手段１５の片側に搬送し、図３に示す排出口６４から排出してトナーリサイクル装置６６へと導く。
【００４９】
トナーリサイクル装置６６は、図３ないし図５に示すように、本体ケース６７に上向きに突出してトナーガイド部６８を形成する。そして、その先端をクリーニング手段１５の排出口６４に接続し、排出口６４から排出される回収トナーを重力で本体ケース６７内に落下する。
【００５０】
本体ケース６７内には、シール部材６９でシールし、軸受７０を介して横搬送スクリュ７１を回転自在に支持する。その横搬送スクリュ７１の一端には、クラッチ７２を介してタイミングプーリ７３を取り付ける。タイミングプーリ７３には、タイミングベルト７４を掛け回す。クラッチ７２は、ＭＰＵ（マイクロ・プロセッシング・ユニット）７５でオンオフする。
【００５１】
本体ケース６７には、また通称モーノポンプといわれる粉体移送ポンプ７７を取り付ける。粉体移送ポンプ７７は、ホルダ７８内にステータ７９を固定し、そのステータ７９で包み込むようにロータ８０を設ける。ロータ８０は、横搬送スクリュ７１に連結してなる。
【００５２】
また、ホルダ７８にはエアチュ−ブ８１の一端を接続し、エアチューブ８１の他端はエアポンプ８２に接続する。エアポンプ８２は、ＭＰＵ７５でオンオフする。
【００５３】
粉体移送ポンプ７７の吐出口８３には、移送チュ−ブ８４の一端を接続し、移送チュ−ブ８４の他端は現像手段１３の現像タンク４３に接続する。
【００５４】
ＭＰＵ７５には、画素数に基づく所定数値（例えば画素数そのものであったり、画素数から算出したトナー消費量や回収トナー量など）の積算値が一定値以上となったとき粉体移送ポンプ７７を駆動する手段Ｌ、像担持体駆動手段（感光体１０を駆動する感光体駆動モータなど）の駆動を検知したときあらかじめ定めた一定数値を積算値に加算する手段Ｍ、現像剤中のトナー濃度からあらかじめ定めた係数ｎを決定し、その係数ｎを乗じて所定数値を修正する手段Ｎなどを備えてなる。
【００５５】
次に、図示トナーリサイクル装置６６の駆動の一例を、図６のフローチャートを参照しながら説明する。
【００５６】
まず、不図示のスタートスイッチを押してコピーを開始すると、形成画像の画素数をカウントしてその画素数からトナー消費量ａを換算するとともに、ステップＳ１で、手段Ｍにより、感光体１０を駆動する不図示の感光体駆動モータの駆動を検知したとき、あらかじめ定めた一定数値ｂ（例えば６０ｍｇ）をそれまでのトナー消費量の積算値ｃに加算する。
【００５７】
次いで、ステップＳ２で、手段Ｎにより、現像剤中のトナー濃度からあらかじめ定めた係数ｎを決定する。例えば現像剤中のトナー濃度Ｖｔとトナー濃度の目標値Ｖrefとの差を求め、その差の程度から、図７に示す設定テーブルを用いて係数ｎを決定し、その係数ｎを乗じて上述のトナー消費量ａを修正し、それをそれまでのトナー消費量の積算値ｃに加算して新たなトナー消費量の積算値ｘを求める。
【００５８】
その後、ステップＳ３で、トナー消費量の積算値ｘが一定値ｄ以上（例えば３０００ｍｇ）であるか否か判断し、一定値ｄに達しないときはステップＳ４に進み、次のコピーがあるときはステップＳ２に戻り、ないときは終了する。
【００５９】
トナー消費量の積算値ｘが一定値ｄ以上のときは、ステップＳ５に進み、手段Ｌにより、クラッチ７２をオンするとともに、エアポンプ８２をオンする。そして、タイミングベルト７４で回転するタイミングプーリ７３の回転を横搬送スクリュ７１に伝達し、ロータ８０をともに回転してそれをステータ７９と接触しながら回転することにより回収トナーを軸方向に送り、エアポンプ８２からの空気で流動化して移送チューブ８４を通して現像手段１３へと戻す。
【００６０】
それから、ステップＳ６で、２秒後にクラッチ７２をオフし、ステップＳ７で、４秒後にエアポンプ８２をオフして後、ステップＳ８で、トナー消費量の積算値ｘをリセットする。
【００６１】
次いで、ステップＳ９で、次のコピーがあるときはステップＳ２に戻り、ないときは終了する。
【００６２】
感光体１０上の地汚れが悪化していくと、トナー濃度の目標値Ｖrefに対して現像剤中のトナー濃度Ｖｔが大きくなる傾向にある。したがって、図７に示す設定テーブルを用いて感光体１０上の地汚れが悪化すると、係数ｎは大きくなり、粉体移送ポンプ７７の駆動間隔が短くなるようにする。
【００６３】
例えば画像比率が５％のＡ４のシートで、Ｖref−Ｖｔ＝０で係数ｎが１の場合、
「１ｔｏ１」コピーのとき、３４枚のコピーで、
「１ｔｏ３」コピーのとき、６０枚のコピーで、
「１ｔｏ５００」コピーのとき、１００枚のコピーで、
それぞれ粉体移送ポンプ７７を１回駆動することになる。
【００６４】
なお、図示デジタル複写機では、転送・搬送手段１４の転写ベルト９０も感光体１０と接触するから、それにもトナーが付着する。そこで、転写・搬送手段１４にもクリーニング手段９１を設け、転写ベルト９０上の残留トナーを掻き落とす。
【００６５】
ところが、この転写・搬送手段１４で掻き落としたトナーには、シートの紙粉等の異物が混入することが多い。そこで、図示例では、転写・搬送手段１４で掻き落としたトナーは、トナーリサイクル装置６６には入れず、図１、３、４に示すように、クリーニング手段９１の排出口９２から自重で落下し、排出チューブ９３を通して廃トナータンク９４に回収する。
【００６６】
ところで、上述した例では、ドラム状感光体１０上の残留トナーを回収して現像手段１３に戻し、リサイクル使用する場合について説明した。しかし、感光体１０は、ドラム状に限らず、ベルト状のものであっても同様に適用することができる。
【００６７】
また、感光体上のトナー画像を中間転写体を介してシートに転写するタイプの電子写真式画像形成装置にあっては、感光体上の残留トナーを回収する場合に限らず、中間転写体上の画像を回収する場合にも同様に適用することができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したとおり、請求項１に係る発明によれば、画素数に基づく所定数値の積算値が一定値以上となったとき粉体移送ポンプを駆動し、トナーを現像手段へと戻す電子写真式画像形成装置のトナーリサイクル装置において、像担持体駆動モータがＯＮされたときあらかじめ定めた一定数値を積算値に加算する手段を備えるから、通紙態様に合わせて回収トナー量をより正確に検知し、粉体移送ポンプの駆動間隔を大きくするとともに、現像剤中のリサイクルトナー比率を一定として画質を向上することができる。
【００６９】
請求項２に係る発明によれば、そのような電子写真式画像形成装置のトナーリサイクル装置において、像担持体駆動モータがＯＮされたときあらかじめ定めた一定数値を積算値に加算する手段と、現像剤中のトナー濃度からあらかじめ定めた係数を決定しその係数を乗じて所定数値を修正する手段とを備えるから、上述した請求項１に係る発明の効果の達成に加えて、さらにトナー画像濃度に合わせて回収トナー量をより正確に検知し、粉体移送ポンプの駆動間隔を大きくするとともに、現像剤中のリサイクルトナー比率を一定として画質を向上することができる。
【００７１】
請求項３に係る発明によれば、係数として、トナー濃度とトナー濃度の目標値との差を求め、その差に基づきあらかじめ定めた値を用いるから、客観的基準に基づいてトナー画像濃度を正確に検出し、回収トナー量をより正確に検知することができる。
【００７２】
請求項４に係る発明によれば、粉体移送ポンプを駆動して後、一定時間経過後にその駆動を停止するから、粉体移送ポンプの無駄な駆動をなくして寿命を向上することができる。
【００７３】
請求項５に係る発明によれば、上述した請求項１ないし４に係る発明の効果を有するトナーリサイクル装置を備えた電子写真式画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るデジタル複写機における内部機構の全体概略構成図である。
【図２】その感光体まわりの部分拡大図である。
【図３】そのトナーリサイクル装置の斜視図である。
【図４】そのトナーリサイクル装置の設置状態を示す斜視図である。
【図５】そのトナーリサイクル装置の断面図である。
【図６】そのトナーリサイクル装置の駆動の一例を示すフローチャートである。
【図７】そのトナーリサイクル装置の駆動で用いる設定テーブルである。
【符号の説明】
１３ 現像手段
１５ クリーニング手段
６０ クリーニングブレード
６１ ブラシローラ
６４ 排出口
６６ トナーリサイクル装置
６７ 本体ケース
６８ トナーガイド部
７１ 横搬送スクリュ
７２ クラッチ
７５ ＭＰＵ
７７ 粉体移送ポンプ
７９ ステータ
８０ ロータ
８２ エアポンプ
８４ 移送チューブ
Ｌ 手段
Ｍ 手段
Ｎ 手段
ｎ 係数

Claims (5)

1. 画素数に基づく所定数値の積算値が一定値以上となったとき粉体移送ポンプを駆動し、トナーを現像手段へと戻す電子写真式画像形成装置のトナーリサイクル装置において、像担持体駆動モータがＯＮされたときあらかじめ定めた一定数値を前記積算値に加算する手段を備えてなる、トナーリサイクル装置。
2. 画素数に基づく所定数値の積算値が一定値以上となったとき粉体移送ポンプを駆動し、トナーを現像手段へと戻す電子写真式画像形成装置のトナーリサイクル装置において、像担持体駆動モータがＯＮされたときあらかじめ定めた一定数値を前記積算値に加算する手段と、現像剤中のトナー濃度からあらかじめ定めた係数を決定しその係数を乗じて前記所定数値を修正する手段とを備えてなる、トナーリサイクル装置。
3. 前記係数として、トナー濃度とトナー濃度の目標値との差を求め、その差に基づきあらかじめ定めた値を用いてなる、請求項２に記載のトナーリサイクル装置。
4. 前記粉体移送ポンプを駆動して後、一定時間経過後にその駆動を停止してなる、請求項１、２または３に記載のトナーリサイクル装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１に記載のトナーリサイクル装置を備えてなる、電子写真式画像形成装置。

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