JP4098891B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、環境への配慮、及びトナーの効率的供給などの目的から、トナーをリサイクル可能な画像形成装置が使用されている。これは、現像装置によって、トナーを感光体に付着させ、転写後の感光体に残留するトナーをクリーニングブレードで回収して、再び現像装置に戻すものである。
【0003】
このトナーをリサイクル可能な画像形成装置として、例えば、特開平5−249824号公報、及び特開平5−249828号公報には、クリーニングブレードにより掻き落とされたリサイクルトナーを現像剤撹拌部近傍まで搬送し、そこで現像剤に混合する技術が開示されている。
【0004】
また、特開平8−114984号公報には、リサイクルトナーの搬送中に電界を形成させて潤滑力の低下した凝集トナーを除去する技術が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、リサイクルトナーを繰り返し使用すると、リサイクルトナーの帯電量が変化する。帯電量の変化により感光体へのトナーの付着量が異なってくるので、転写後、感光体に残留するトナーの量が変化する。従って、特開平5−249824号公報や、特開平5−249828号公報に開示されている技術では、感光体に残留するトナーが大量に発生した場合、リサイクルトナーの搬送に滞りを発生してしまう。このため、図7に示すように、クリーニング装置100内が飽和状態となるためにトナー落ちが発生する。このトナー落ちによる出力画像の地肌部分の汚れや、濃度ムラ等が発生するので、異常画像が発生するという課題がある。
【0006】
また、特開平8−114984号公報に開示されている技術では、凝集トナーを除去することにより、リサイクルトナーの滞りを防止できるが、構成が複雑になり、トナーの飛散も発生する。また、この技術においても、感光体に残留するトナーが大量に発生した場合、上述の両公報のように、地肌汚れや、濃度ムラ等による異常画像が発生してしまうという課題がある。
【0007】
そこで、本発明は、異常画像を防止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】
請求項1に記載の発明は、静電潜像を担持する像担持体と、回転する攪拌部材によりトナーとキャリアとから成る二成分現像剤を攪拌して前記像担持体の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、トナー像の転写後に前記像担持体に残留したトナーを除去するクリーニング手段と、前記クリーニング手段により除去されたトナーを回転するスクリューによりその軸方向に搬送する第一トナー搬送手段と、第一トナー搬送手段からの搬送トナーを前記現像装置に回転するスクリューにより搬送する第二トナー搬送手段と、前記現像装置内のトナー濃度を検出する第一トナー濃度検出手段と、を備える画像形成装置において、前記攪拌部材と第一トナー搬送手段と第二トナー搬送手段の各回転速度を制御する制御手段を有し、前記制御手段は、第一トナー濃度検出手段からの検出濃度に基づいて第二トナー搬送手段のトナー搬送量を可変に制御することを特徴とする。
【0009】
この請求項1に記載の発明では、第二トナー搬送手段は、クリーニング手段によって除去されたトナーを回転するスクリューにより現像装置に搬送する。このとき、制御手段は、搬送すべきトナーの量に応じて、第二トナー搬送手段によるトナー搬送量を制御しているので、トナーがクリーニング手段や搬送路において滞りにくくなり、クリーニング手段からのトナー落ちを防止する。また、トナー落ちを防止することにより、異常画像の発生を防止する。更に、クリーニングブレードが掻き落としたトナーを再び現像装置に戻すので、直接トナーの再利用ができる。
【0010】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記制御手段は、前記攪拌部材と第一トナー搬送手段の制御とは独立して第二トナー搬送手段を制御することを特徴とする。
【0011】
この請求項2に記載の発明では、二成分現像剤は、トナーを再利用するとトナー濃度が変化しやすい。現像装置において、トナー濃度が高くなると、転写後の像担持体に残留するトナーの量が増加するので、クリーニング手段が除去するトナーの量が増加する。従って、第一トナー濃度検出手段による検出濃度が高いときは、第二トナー搬送手段のトナー搬送量を増加させる。このように第一トナー濃度検出手段からの検出濃度に基づいて、トナー搬送量を適切に制御しているので、トナー落ちが発生しにくく、異常画像の発生を防止する。
【0014】
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2記載の発明において、前記像担持体のトナー像の濃度を検出する第二トナー濃度検出手段を備え、前記制御手段は、第二トナー濃度検出手段からの検出濃度に基づいて第二トナー搬送手段のトナー搬送量を制御することを特徴とする。
【0015】
この請求項3に記載の発明では、制御手段は、二箇所でトナー濃度を検出しているので、より細かい制御ができる。
【0016】
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の発明において、第二トナー搬送手段は、搬送方向に沿って延出し回転によってトナーを搬送する搬送スクリューを備え、前記制御手段は、前記スクリューの回転速度を変えることを特徴とする。
【0017】
この請求項4に記載の発明では、スクリューが回転することにより、トナーは搬送される。スクリューの回転速度を変えるだけで、トナー搬送量を可変にすることができるので、制御手段による第二トナー搬送手段の制御が容易であり、構成も簡単である。
【0018】
請求項5に記載の発明は、請求項4記載の発明において、前記スクリューの螺旋ピッチは、トナーの搬送方向の上流側を下流側よりも小さくしていることを特徴とする。
【0019】
この請求項5に記載の発明では、クリーニング手段が除去したトナーは、スクリューによって搬送される。クリーニング手段が除去したトナーの量が多いとき、スクリューの搬送方向の上流側にトナーが蓄積され、トナー落ちが発生する場合がある。しかし、スクリューの上流側の螺旋ピッチを下流側よりも小さくしていることにより、トナーの搬送速度を増すことができるので、トナーが蓄積しにくくなり、トナー落ちを更に防止する。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら第一実施の形態を説明する。図1は、本発明を適用した複写機の画像形成部1を概略的に示す構成図である。画像形成部1は、感光体(像担持体)3と、現像装置5と、クリーニング装置7と、トナー搬送手段であるトナー搬送スクリュー9と、透磁率センサ(第一トナー濃度検出手段(図2参照))11とがハウジング13内に配置されている。感光体3と、現像装置5とは、図1をみても明らかなように、ハウジング13内において、並列に並んでいる。また、複写機は、後述する各スクリュー9、17、19、27の回転速度を制御する制御手段12を有している。
【0021】
尚、複写機は、上述したものの他に、例えば、感光体3に転写紙を給紙する給紙装置、感光体3のトナー像を転写紙に転写する転写装置、転写紙に転写されたトナー像を定着する定着装置等が配置されているが、本実施の形態においては、これらの図示及び説明を省略する。
【0022】
感光体3は、ドラム状をなしており、矢印A方向に回動する。感光体3は、その表面を露光されることにより、原稿画像に対応した静電潜像を担持する。この感光体3の図中右側に、現像装置5が配置されている。
【0023】
現像装置5は、現像スリーブ15と、トナー収納部16とを有している。トナー収納部16には、トナーとキャリアとから成る二成分現像剤21が収納されており、仕切り23をまたいで、第一撹拌スクリュー17と、第二撹拌スクリュー19とが配置されている。
【0024】
トナー収納部16のトナーは、矢印D方向に回転する第一撹拌スクリュー17、及び矢印C方向に回転する第二撹拌スクリュー19に撹拌されながら搬送される。このとき、二成分現像剤21中のトナーは、キャリアとの摩擦により所定の帯電量に帯電し、キャリア粒子表面に付着する。そして、十分に電荷を帯びたトナーは、現像スリーブ15に移動する。
【0025】
現像スリーブ15は、円筒状の非磁性スリーブの内部に磁極を固定して構成されており、矢印B方向に回転する。現像スリーブ15は、第二撹拌スクリュー19から移動したトナーを、内部の磁極により引き寄せ、現像スリーブ15の表面にトナーを付着させる。現像スリーブ15に付着したトナーは、層厚規制部材23により層厚を一定に制御され、磁気ブラシ(穂立ち)を形成する。
【0026】
この磁気ブラシは、現像スリーブ15の回転により、感光他ドラム3と対面する位置に到達する。このとき、現像スリーブ15に印加された現像バイアスにより、感光体3と現像スリーブ15との間に静電界が形成されて、トナーは感光体3の静電潜像に引き付けられ現像工程が行われる。
【0027】
クリーニング装置7は、感光体3の図中左方に位置しており、クリーニング装置7のケーシング24内にクリーニングブレード25と、リサイクルスクリュー27とを有している。クリーニングブレード25は、感光体3の表面に当接して、転写後の感光体3に残留するトナーを掻き落とす。このトナーは、リサイクルトナー28として、再び現像装置5に戻される(これについては、後述する。)。尚、図中符号29は、リサイクルトナー28がケーシング24外に落下するのを防止するトナー落下防止部材である。
【0028】
リサイクルスクリュー27は、クリーニングブレード25の下方に位置しており、感光体3に対して略平行に配置されている。リサイクルスクリュー27は、クリーニングブレード25により掻き落とされたトナーを、感光体3の軸線方向(矢印E方向)に沿ってトナー搬送スクリュー9に搬送する。
【0029】
トナー搬送スクリュー9は、図2に示すように、リサイクルスクリュー27と、現像装置5の第一撹拌スクリュー17との間に位置している。トナー搬送スクリュー9は、リサイクルスクリュー27により搬送されたリサイクルトナー28を、現像装置5の第一撹拌スクリュー17へ搬送する(矢印F参照)。クリーニングブレード25が掻き落としたリサイクルトナー28を、現像装置5に戻すので、トナーの再利用(リサイクル)ができる。
【0030】
透磁率センサ11は、第一トナー撹拌スクリュー17の近傍に配置されており、トナー収納部16内に収納されているに成分現像剤21中のトナー濃度を検出する。この透磁率センサ11が、トナー濃度を検出すると、制御手段12にその旨の情報を送る。
【0031】
制御手段12は、透磁率センサ11からの情報に基づいて、トナー搬送スクリュー9の回転速度を可変に制御する。制御手段は、上述のように、リサイクルスクリュー27と、第一及び第二撹拌スクリュー17、19の回転速度も制御しているが、これらスクリュー17、19、27とは独立して、トナー搬送スクリュー9の制御を行っている。
【0032】
図3は、縦軸にトナーの搬送量をとり、横軸にトナー濃度(wt%)をとったグラフ図であり、制御手段12の制御によるリサイクルトナー28の搬送量(以後、単に「トナー搬送量」という。)の変化を示している。尚、T(wt%)は、トナー濃度の標準値であり、T1(wt%)は、T(wt%)に比べてトナー濃度が低い状態を示し、T2(wt%)は、T(wt%)に比べてトナー濃度が高い状態を示している。
【0033】
トナー濃度がT2(wt%)を超えたとき、即ち、透磁率センサ11が検出したトナー濃度が高いときは、トナー搬送スクリュー9の回転速度(回転数)を上げて、トナー搬送量を増加する。
【0034】
これは、トナー濃度が高くなると、トナーの帯電量は低下する。また、トナー濃度の上昇に伴って、帯電量の低下したトナーの量も増加するので、地肌汚れとなるトナーが感光体3に付着しやすい状態となり、画像濃度が上昇する。従って、転写後の感光体3に残留するトナーの量が増加するので、これに対応するためにトナー搬送スクリュー9の回転速度を上げて、トナー搬送量を増加するのである。
【0035】
トナー濃度がT2(wt%)未満のとき、即ち、透磁率センサ11が検出したトナー濃度が低いときは、トナー搬送スクリュー9の回転速度を落として、トナー搬送量を減少させる。
【0036】
これは、トナー濃度が低くなると、トナーの帯電量は上昇するため、感光体3への現像量が低下し、画像濃度も低下する。従って、転写後の感光体3に残留するトナーの量が減少するので、トナー搬送スクリュー9の回転速度を落としてトナー搬送量を減少させるのである。
【0037】
図3をみても明らかなように、T1(wt%)からT2(wt%)の範囲においては、トナーの搬送量を大きく変化させるような制御はしていない。この範囲内においては、二成分現像剤21がトナー搬送スクリュー9からのリサイクルトナー28による濃度変化が生じても、二成分現像剤21中のトナーの帯電量がさほど変化しないからである。尚、T1(wt%)からT2(wt%)の範囲は、トナー、及びキャリアの電荷保持能力や帯電能力に関係しており、トナーとキャリアとの組み合わせ次第によっては、この範囲は異なってくる。
【0038】
次に、上述した構成に基づいて第一実施の形態の作用を説明する。トナー収納部16からのトナーは、現像スリーブ15により感光体3に現像されてトナー像となる。転写後、感光体3に残留するトナーは、クリーニングブレード25により掻き落とされ、掻き落とされたリサイクルトナー28は、リサイクルスクリュー27によりトナー搬送スクリュー9に搬送される。トナー搬送スクリュー9は、リサイクルスクリュー27からのトナーを現像装置5に搬送して、このリサイクルトナー28を現像装置5に戻す。
【0039】
上述した工程を繰り返し行うと、転写後に掻き落とされたリサイクルトナー28が、トナー収納部16に収納されている二成分現像剤21と混合し、二成分現像剤21中のリサイクルトナー28の割合が増加する。二成分現像剤は、リサイクルトナー28を混合するとトナ−濃度が変化しやすいのでリサイクルトナ−28の割合が増加すると、二成分現像剤21中のトナー濃度は上昇する。これは、リサイクルトナー28は、クリーニングブレード25との摩擦による変形や崩壊、或いはトナー表面に付着していた種々の添加剤の剥離等により、トナー凝集や帯電不良を起こしやすいからである。
【0040】
透磁気センサ11が、トナー濃度の上昇を検出すると、制御手段12に信号を送り、制御手段12は、トナー搬送スクリュー9の回転速度を上げて、トナー搬送量を増加する。ここで、トナー搬送量を増加しないと、リサイクルスクリュー27により搬送されたリサイクルトナー28が、リサイクルスクリュー27の搬送方向の下流側に滞ってしまう。リサイクルトナ28ーが滞ると、この場所において、リサイクルトナー28が飽和状態となり、従来のように、トナー落ちが発生し(図7参照)、リサイクルトナー28が感光体3側に漏れ落ちてしまう。このような、トナー落ちは地肌汚れ等の異常画像が発生してしまう要因となる。
【0041】
しかし、本実施の形態においては、トナー搬送スクリュー9の回転速度を上げて、トナー搬送量を増加しているので、トナーが滞りにくくなり、トナー落ちを防止できる。これによって、異常画像の発生を防止する。また、透磁率センサ11から検出濃度に応じて、トナー搬送スクリュー9の回転速度を制御しているので、トナー搬送量が適切なものとなり、トナー搬送効率が向上する。更に、トナー搬送手段としてスクリューを用いており、制御手段12は、このスクリューの回転速度を変えるだけで、トナー搬送量を可変にできるので、制御が容易であり、構成も簡単である。
【0042】
次に、他の実施の形態を順次説明するが、その説明にあたり上述の部分と同一の部分には、同一の符号を付しその説明を省略する。
【0043】
図4は、第二実施の形態の画像形成部1を概略的に示す構成図である。第二実施の形態は、感光体3の近傍にフォトセンサ(第二トナー濃度検出手段)31を配置したことのみが第一実施の形態と相違する。
【0044】
フォトセンサ31は、感光体3の表面のトナー濃度を光の反射により検出する。制御手段12は、このフォトセンサ31と透磁率センサ11とからの両方の情報に基づいて、トナー搬送スクリュー9の回転速度を制御している。
【0045】
例えば、高温高湿下で連続的に画像を出力する場合、トナー濃度は一定であるが、トナーの帯電量が低下する場合がある。このとき、透磁率センサ11だけだと、帯電量の変化は判断できないが、帯電量の低下による感光体3のトナー像の濃度が上昇するので、これをフォトセンサ31によって確認することができる。従って、この場合、フォトセンサ31が検出した情報に基づいて、制御手段12は、トナー搬送スクリュー9の回転速度上げて、トナー搬送量を増加させる。尚、フォトセンサ31による検出は、感光体3に黒べた画像を用いて、標準画像を形成し、これをフォトセンサ31に検出させてトナー像の濃度上昇を確認しても良い。
【0046】
このように、透磁率センサ11とフォトセンサ12との両方の情報に基づいて、トナー搬送スクリュー9の回転速度を制御しているので、より細かい制御が可能になる。
【0047】
次に、第三実施の形態を説明する。第三実施の形態は、図5に示すように、トナー搬送スクリュー9の螺旋ピッチを、リサイクルトナー28の搬送方向の上流側(以後、単に「上流側」という。)において小さくしていることのみが、上述の実施の形態と相違する。即ち、図5をみても明らかなように、トナー搬送スクリュー9における上流側の螺旋ピッチP1と、下流側の螺旋ピッチP2とは、P1<P2の関係にある。
【0048】
クリーニングブレード25により掻き落とされるリサイクルトナー28(図1参照)が、大量になる場合がある。この場合、リサイクルトナー28は、トナー搬送スクリュー9の上流側に蓄積する。このため、トナー搬送スクリュー9の上流側の螺旋ピッチを小さくすることによって、この付近でのリサイクルトナー28の搬送量を増加させる。螺旋ピッチを小さくしてリサイクルトナー28の搬送量を増加させているので、トナーが更に滞りにくくなり、トナー落ちを更に防止する。また、急激なトナー濃度の変化にも対応でき、リサイクルトナー28の凝集も緩和できる。
【0049】
次に、第四実施の形態を説明する。第四実施の形態は、図6に示すように、上述の透磁率センサ11やフォトセンサ31といった検出手段を設けていないことのみが、上述の実施の形態と相違する。
【0050】
制御手段12には、トナー搬送スクリュー9の回転速度を制御する所定の条件が、予め入力されている。この所定の条件とは、一定時間内に一定枚数を連続して大量に複写したとき、複写動作開始後所定時間が経過したとき等、リサイクルトナー28の量が大量に発生すると想定される場合である。制御手段12は、入力された所定の条件になると、トナー搬送スクリュー9の回転速度を上げて、リサイクルトナー28の搬送量を増加させる。このようにリサイクルトナー28の量が大量に発生すると想定できるときに、リサイクルトナー28の搬送量を増加しているので、異常画像の発生を防止できる。また、この第四実施の形態では各センサ11、31を用いていないので、部品点数を削減できる。
【0051】
尚、本発明は、上述の実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形が可能である。
【0052】
例えば、第二実施の形態においては、透磁率センサ11とフォトセンサ31との両方のセンサを用いたが、フォトセンサ31のみを用いる構成であっても良い。また、透磁率センサ11とフォトセンサ31とからの情報、及び制御手段12に予め入力されている所定の条件に基づいて、トナー搬送スクリュー9の回転速度を制御しても良い。
【0053】
更に、上述の実施の形態において、リサイクルトナー28を現像装置5に戻しているが、リサイクルトナー28を回収する回収容器を設け、リサイクルトナー28をこの回収容器に回収する構成にしても良い。また、トナー搬送スクリュー9の螺旋ピッチは、トナー搬送スクリュー9の下流側から上流側に向けて徐々に小さくする構成にしても良い。
【0054】
また、本発明は、複写機に適用したが、これに限定されず、例えば、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に適用しても同様の作用効果を得る。
【0055】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明では、第二トナー搬送手段は、制御手段により搬送すべきトナーの量に応じたトナーを搬送するので、トナーが滞りにくくなり、異常画像の発生を防止する。
【0056】
請求項2に記載の発明では、第一トナー濃度検出手段からの検出濃度に基づいて、トナー搬送量を適切に制御しているので、トナー落ちが発生しにくく、異常画像の発生を防止する。
【0058】
請求項3に記載の発明では、制御手段は、二箇所でトナー濃度を検出しているので、より細かい制御ができる。
【0059】
請求項4に記載の発明では、スクリューの回転速度を変えるだけで、トナー搬送量を可変にすることができるので、第二トナー搬送手段への制御が容易であり、構成も簡単である。
【0060】
請求項5に記載の発明では、スクリューの上流側の螺旋ピッチを下流側より小さくしているので、トナーの搬送速度を増すことができるので、トナーが蓄積しにくくなり、トナー落ちを防止する。
【図面の簡単な説明】
【図1】複写機の画像形成ユニットの構成を概略的に示す側面図である。
【図2】図1の画像形成ユニットの構成を概略的に示す平面図である。
【図3】トナー濃度によるトナー搬送量の変化を示すグラフ図である。
【図4】第二実施の形態にかかる画像形成ユニットの構成を概略的に示す側面図である。
【図5】第三実施の形態にかかるトナー搬送スクリューを示す平面図である。
【図6】第四実施の形態にかかる画像形成ユニットの構成を概略的に示す平面図である。
【図7】従来のクリーニング装置を概略的に示す斜視図である。
【符号の説明】
3 感光体(像担持体)
5 現像装置
7 クリ−ニング装置(クリ−ニング手段)
9 トナー搬送スクリュー(トナー搬送手段)
11 透磁気センサ(第一濃度検出手段)
12 制御手段
21 二成分現像剤
31 フォトセンサ(第二濃度検出手段)
Claims (5)
- 静電潜像を担持する像担持体と、
回転する攪拌部材によりトナーとキャリアとから成る二成分現像剤を攪拌して前記像担持体の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、
トナー像の転写後に前記像担持体に残留したトナーを除去するクリーニング手段と、
前記クリーニング手段により除去されたトナーを回転するスクリューによりその軸方向に搬送する第一トナー搬送手段と、
第一トナー搬送手段からの搬送トナーを前記現像装置に回転するスクリューにより搬送する第二トナー搬送手段と、
前記現像装置内のトナー濃度を検出する第一トナー濃度検出手段と、
を備える画像形成装置において、
前記攪拌部材と第一トナー搬送手段と第二トナー搬送手段の各回転速度を制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、第一トナー濃度検出手段からの検出濃度に基づいて第二トナー搬送手段のトナー搬送量を可変に制御することを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御手段は、前記攪拌部材と第一トナー搬送手段の制御とは独立して第二トナー搬送手段を制御することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記像担持体のトナー像の濃度を検出する第二トナー濃度検出手段を備え、前記制御手段は、第二トナー濃度検出手段からの検出濃度に基づいて第二トナー搬送手段のトナー搬送量を制御することを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成装置。
- 第二トナー搬送手段は、搬送方向に沿って延出し回転によってトナーを搬送する搬送スクリューを備え、前記制御手段は、前記スクリューの回転速度を変えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記スクリューの螺旋ピッチは、トナーの搬送方向の上流側を下流側よりも小さくしていることを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
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