JP5412852B2 - Image forming device toner recycling mechanism - Google Patents
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本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機といった電子写真方式の画像形成装置であって、とりわけ転写残トナーを現像室に還流させるトナーリサイクル機構の制御に関するものである。 The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, or a composite machine of these, and particularly relates to control of a toner recycling mechanism for returning untransferred toner to a developing chamber.
電子写真方式の画像形成装置においては、主としてトナーのみからなる一成分現像方式と主としてトナーとキャリアからなる二成分現像方式がある。
いずれの方式においても、像担持体上の潜像に現像処理を施して顕像形成した後、記録媒体(以下、用紙という)や中間転写ベルトへ像を転写しても、像担持体上に多少なりとも転写残トナーが残る。
In an electrophotographic image forming apparatus, there are a one-component developing method mainly composed of toner and a two-component developing method mainly composed of toner and carrier.
In either method, after the latent image on the image carrier is developed to form a visible image, the image is transferred onto a recording medium (hereinafter referred to as paper) or an intermediate transfer belt. Transfer residual toner remains.
また、印刷動作開始時、終了時の像担持体への帯電電位の印加や現像部への現像バイアスの印加のタイミング誤差、立上り安定までの像担持体の帯電電位不安定な領域あるいは帯電不安定なトナーの像担持体地肌部への付着といったように、本来の作像・転写されるトナー以外にも余分なトナーが像担持体上に存在し得ることになる。 Also, the timing error of applying the charging potential to the image carrier at the start and end of the printing operation and the application of the developing bias to the developing unit, the region where the charging potential of the image carrier is unstable until the rise is stable, or the charging unstable Excess toner may exist on the image carrier in addition to the original image-formed / transferred toner, such as adhesion of the toner to the background of the image carrier.
これらのトナーを回収するのがクリーニングユニットである。多くの画像形成装置においては、個々で回収されたトナーを廃トナーとして廃トナータンクへ蓄積し、メンテナンス時に回収廃棄しているが、他方で、ランニングコストの低減や環境配慮の視点から、廃トナーを出さずにクリーニングユニットに回収した転写残トナーを再び現像室へ還流させ再使用するというトナーリサイクルシステムを有した画像形成装置も存在する。 The cleaning unit collects these toners. In many image forming apparatuses, individually collected toner is accumulated as waste toner in a waste toner tank and collected and discarded during maintenance. On the other hand, waste toner is used from the viewpoint of reducing running costs and environmental considerations. There is also an image forming apparatus having a toner recycling system in which the transfer residual toner collected in the cleaning unit without being discharged is returned to the developing chamber and reused.
転写残トナーは、トナーボトルからのフレッシュトナー補給後、現像器内での攪拌、像担持体への現像による顕像形成、転写部位の通過、クリーニング部での回収といった各段階でのストレスも加わっている。また、クリーニングユニットは構造上、転写後の作像動作の下流にあり、同様に転写下流に位置する定着器に比較的近く配置されることもある。そのため、熱に晒されることもあり、回収されたトナーに内包されあるいは表面に析出しているワックスなどが溶け出し、流動性の低下や凝集が発生し易くなる。 After transfer of fresh toner from the toner bottle, the transfer residual toner is also subjected to stress at each stage, such as stirring in the developing device, forming a visible image by developing on the image carrier, passing through the transfer site, and collecting at the cleaning unit. ing. In addition, the cleaning unit is structurally downstream of the image forming operation after transfer, and may be disposed relatively close to a fixing device located downstream of the transfer as well. For this reason, it may be exposed to heat, and wax contained in the collected toner or deposited on the surface will melt, and fluidity is likely to be lowered or aggregated.
この状態が繰り返されたり、長時間おかれたままの場合、トナーの機能・特性値が損なわれるなど劣化することになり、印刷画像の品質が低下するのみならず、クリーニングユニット内を含めた回収トナー搬送経路上でのトナー固化により、トナー搬送不良や搬送機構のロックを招来し、トナー落ち、トナーあふれ、トナーこぼれといった現象で機内汚損を招く。 If this state is repeated or left for a long time, the toner functions and characteristic values will be deteriorated, and the quality of the printed image will be deteriorated. The solidification of the toner on the toner conveyance path causes toner conveyance failure and conveyance mechanism lock, and causes internal contamination due to a phenomenon such as toner dropping, toner overflow, and toner spillage.
これまで、トナーリサイクルシステムにおいては、特許文献1に開示されるように、廃トナータンクを有し、リサイクルと廃棄で切替えを行う機構を設けて、100%リサイクルとしないようになったものがある。この機構を有するものにおいては、特許文献2や特許文献3のように、紙粉影響を懸念し紙種に応じて廃棄/リサイクル比率を変えることも行われている。更に同様の機構を有するものにおいては、特許文献4のようにトナー廃棄量を増加させるものもある。
Until now, as disclosed in
ただ紙種に応じるとしていると、紙の銘柄は際限なくあり、実際に操作するオペレータに強く依存することとなってしまうため、設定ミスも生じる恐れがある。そのようなオペレータミスを恐れるあまり、紙粉混入率に余裕度を持たせるべくトナー廃棄比率を上げてしまうと、トナーリサイクルシステムの本来の目的から見て、本末転倒である。この場合、紙種に対する余裕度を持たせるのであれば、転写以前の用紙搬送路上で紙粉回収機構を設けるなどした方が得策であるといえる。 However, if it depends on the type of paper, the brand of the paper is unlimited, and it depends strongly on the operator who actually operates, so there is a risk of setting errors. Too much fear of such an operator error, if the toner disposal ratio is increased to give a margin to the paper dust mixing rate, the end of the toner recycling system will end in the end. In this case, it can be said that it is better to provide a paper dust collecting mechanism on the paper conveyance path before transfer if a margin for the paper type is provided.
廃トナータンクを備えずトナーリサイクルシステムを成立させようとしたものの事例としては特許文献5がある。これは、フレッシュトナーをクリーニングユニットまで搬送供給する機構を設け、クリーニングユニット内で回収トナーとフレッシュトナーをミキシングした後、現像室内へ補給するものである。しかしながら、これに関しては、むしろ外部温度影響を受け易いクリーニングユニットまでの搬送や回収トナーとのミキシングといった経緯でフレッシュトナーまでもが少なからず劣化してしまう欠点がある。 There is Patent Document 5 as an example of an attempt to establish a toner recycling system without a waste toner tank. In this system, a mechanism for supplying and supplying fresh toner to the cleaning unit is provided, and the collected toner and fresh toner are mixed in the cleaning unit and then supplied to the developing chamber. However, in this regard, there is a drawback that even the fresh toner deteriorates due to circumstances such as conveyance to a cleaning unit that is easily affected by external temperature and mixing with the collected toner.
また、新たに帯電器を設け、帯電極性を操作した後にクリーニングユニットに回収することを提案する特許文献6もあるが、回収前のトナーに対する帯電が、その後の回収・搬送・現像室内での攪拌・再度の現像といったステップまで効果を残せるかは不明である。 There is also a patent document 6 that proposes that a new charger is provided and the charge is recovered by the cleaning unit after manipulating the charge polarity. However, the charging of the toner before recovery is performed afterwards in the recovery / conveyance / development chamber. -It is unclear whether the effect can be maintained until a step such as re-development.
むしろ特許文献7で提案されるように、画像形成シーケンス開始時に、帯電手段の帯電電圧の印加開始と同時かもしくはそれよりも早く像露光手段による露光を開始し、帯電電圧の印加開始時に帯電手段に対向している像形成体上の領域のうち最上流の部分が、像露光手段の像露光位置に到達すると同時かもしくはそれ以降に像露光手段による露光を停止し、現像手段の現像バイアス電圧の印加開始を、露光停止の瞬間に露光位置にあった像形成体上の部分が現像位置に到達すると同時かもしくはそれ以前の所定の範囲以内で行って、精度良く無駄な動きを減らし、極力トナーへのストレスを軽減すること,未転写残トナーを減らすことを進めたほうが良い。ただ、この特許文献7で言及しているほどに精度を上げることは極めて困難で、実施するにあたっては各種の搭載機器・部品といったものも高価なものとなってしまう。 Rather, as proposed in Patent Document 7, at the start of the image forming sequence, exposure by the image exposure unit is started at the same time as or earlier than the start of application of the charging voltage of the charging unit, and the charging unit is started at the start of application of the charging voltage. The exposure of the image exposure unit is stopped at the same time or after the most upstream part of the region on the image forming body facing the image exposure position of the image exposure unit, and the development bias voltage of the development unit Is applied at the same time as the part on the image forming body that was at the exposure position at the moment of exposure stop reaching the development position or within a predetermined range before that, to reduce wasteful movement with high accuracy and as much as possible. It is better to reduce the stress on the toner and reduce the untransferred residual toner. However, it is extremely difficult to raise the accuracy as mentioned in Patent Document 7, and various types of mounted devices and parts are also expensive in implementation.
これらに比べて比較的良い例としては、その本来の目的とは異なるものの特許文献8に開示された構成で、印刷動作終了時にはクリーニングユニット内を含む搬送経路上の回収トナーをすべて現像室内に搬送してから動作を終了することにより、クリーニングユニット内および搬送経路上での外部からの熱ストレスを受けることもなく、次回の印刷動作開始時には現像室内にリサイクル経路からのトナー補給もなく、安定制御が可能となる。しかし、印刷動作終了の都度、回収トナー搬送のために動作延長をしていたのでは、トナーおよび現像剤のコンディションは維持できたとしても、像担持体やクリーニングブレードの磨耗が加速してしまい、交換サイクルが短縮してしまう。また、印刷終了後においても動作を長く続けるというのは、何よりも装置ユーザに不安を与えてしまう。 As a comparatively good example, the configuration disclosed in Patent Document 8 is different from its original purpose, but all the collected toner on the conveyance path including the inside of the cleaning unit is conveyed into the developing chamber at the end of the printing operation. After the operation is finished, there is no external heat stress in the cleaning unit or on the transport path, and there is no toner supply from the recycle path in the development chamber at the start of the next printing operation. Is possible. However, every time the printing operation is completed, the operation is extended for transporting the collected toner. Even if the condition of the toner and the developer can be maintained, the wear of the image carrier and the cleaning blade is accelerated. The exchange cycle will be shortened. Also, continuing the operation for a long time after the end of printing causes anxiety to the apparatus user above all.
クリーニング部へ回収される転写残トナーは、装置が動作している限りにおいては断続的にリサイクル搬送経路を通じて再び現像室内に戻され、現像剤として攪拌され現像に使用される。通常、印刷終了後においては、クリーニングや除電といった後処理動作を実施した上で装置の駆動系を停止するが、その時間が短めで、回収されたトナーもクリーニングユニット内あるいはリサイクル搬送経路内に残留した状態で止まる。そして動作的には停止するものの、多くの電子写真式画像形成装置のトナー定着で使用されている熱定着方式では、その余熱が機内に残り、機内温度はすぐには下がらない。更に近年、省エネルギーの観点から、印刷動作終了後に駆動系を停止するのみならず、機内からの排熱目的で設置・動作させているファンの動作も早々に停止するよう設計・設定することが多く、機内温度は一段と下がりにくい状況となっている。また、クリーニングユニットは構造上、転写後の作像動作の下流にあり、同様に転写後に在る定着器に比較的近く配置されており、回収されクリーニングユニット内やリサイクル搬送経路内に留まるトナーも結果的に熱に晒されることとなる。 As long as the apparatus is operating, the transfer residual toner collected to the cleaning unit is intermittently returned to the developing chamber through the recycle conveyance path, and stirred as a developer and used for development. Normally, after printing is completed, post-processing operations such as cleaning and static elimination are performed, and then the drive system of the apparatus is stopped. However, the time is short, and the collected toner remains in the cleaning unit or recycling transport path. It stops in the state. Although the operation stops, in the heat fixing method used for toner fixing in many electrophotographic image forming apparatuses, the residual heat remains in the apparatus, and the temperature in the apparatus does not decrease immediately. Furthermore, in recent years, from the viewpoint of energy saving, it is often designed and set not only to stop the drive system after the printing operation but also to stop the operation of the fan installed and operated for the purpose of exhausting heat from the machine. The in-flight temperature is more difficult to drop. In addition, the cleaning unit is structurally downstream of the image forming operation after transfer, and is also disposed relatively close to the fixing device after transfer, and the toner that is collected and remains in the cleaning unit and the recycling transport path is also present. As a result, it is exposed to heat.
近年、低温定着が進んだことによって機内温度も旧来に比べて低くとはいえ、この低温定着自体がトナーによるところが大きく、回収されたトナーも外部の熱影響を受け易い。また、トナーに関しては、同様に小粒径化も進んでいるが、これは体積当たりの表面積が増えて外部温度の影響を受け易くなったのみならず、流動性の低下も招いている。 In recent years, due to the progress of low-temperature fixing, the in-machine temperature is lower than in the past, but this low-temperature fixing itself is largely due to toner, and the collected toner is also easily affected by external heat. Further, regarding the toner, the particle size is also being reduced, but this not only increases the surface area per volume and is easily affected by the external temperature, but also causes a decrease in fluidity.
クリーニングユニット内およびリサイクル経路上でトナーが外部温度の影響で凝集・固化するなどすると、初期的には凝集トナーが画像に付着するなどの印字品質問題を発生し、状況の悪化が更に進んでトナー搬送不良を起こすと、トナー搬送機構のロックとなり、トナー落ち・トナーあふれ・トナーこぼれといった問題を引き起こし、機内汚損はもとより、装置外へもトナーを流出させることとなり、オペレータの手、衣服や周辺のカーペーット、机といったものを汚してしまう不具合が生じてしまう場合がある。 When toner aggregates and solidifies due to the influence of external temperature in the cleaning unit and on the recycling path, print quality problems such as adhesion of the aggregated toner to the image initially occur, and the situation further deteriorates. If a conveyance failure occurs, the toner conveyance mechanism will be locked, causing problems such as toner dropping, toner overflow, and toner spillage.In addition to contamination inside the machine, the toner will also flow out of the machine, causing the operator's hands, clothes, There may be a problem that the carpets, desks, etc. are soiled.
また、トナー搬送機構のロックは、同機構の破損に至ることもあり、トナー飛散による機内汚損同様の清掃のみでは足りず、ユニットあるいは部品の交換を実施しない限り、装置を正常動作可能な状態へ回復させることができない場合がある。このような状況に至ってしまうと、装置が使用できない状況が長時間化してしまい、利用者の業務に多大なる損失を与えかねない。 In addition, the toner transport mechanism lock may cause damage to the mechanism, and it is not necessary to clean the same as in-machine contamination due to toner scattering, so that the apparatus can be operated normally unless the unit or parts are replaced. It may not be possible to recover. If such a situation is reached, the situation in which the apparatus cannot be used will take a long time, which may cause a great loss to the user's business.
これらのことから、近年の画像形成装置において、そのクリーニングユニット内および当該ユニットからの搬送経路上に回収されたトナーを残留・停滞させることは、一時的には問題なくとも、その状態が繰り返し起こる可能性を解消していないと、不都合な状態である。 For these reasons, in a recent image forming apparatus, the state in which the toner collected in the cleaning unit and on the transport path from the unit remains or stagnates is repeated even if there is no problem temporarily. It is inconvenient if the possibility is not solved.
これに関して、既述のように過去に様々な提案が行われているとはいえ、十分満足できる状態にないことに鑑み、本発明は、トナーリサイクルシステムを有する画像形成装置において、大掛かりな新機構や高価な部品/機能の追加をせず、装置内の他の部位への負担を掛けることもなく、クリーニングユニット内も含めた回収トナー搬送経路におけるトナーの劣化を最小限に抑える構成を提供することを課題とする。 In this regard, although various proposals have been made in the past as described above, in view of the fact that the present invention is not sufficiently satisfactory, the present invention provides a large-scale new mechanism in an image forming apparatus having a toner recycling system. In addition, the present invention provides a configuration that minimizes toner deterioration in the collected toner conveyance path including the inside of the cleaning unit without adding any expensive parts / functions and without burdening other parts of the apparatus. This is the issue.
上記課題は、画像形成処理後に像担持体上に残った転写残トナーをクリーニング回収して再び現像装置へ搬送するトナーリサイクルシステムを有する画像形成装置において、前記トナーリサイクルシステムが、前記像担持体上に残った転写残トナーをクリーニング回収するクリーニングブレードと、該クリーニングブレードの長手方向に沿って設けたリサイクルトナー搬送スクリューと、を備えたクリーニング装置と、該クリーニング装置に対して鉛直方向における下方に配置され、像担持体側に像担持体軸線方向一端側から他端側へトナーを搬送する第一搬送スクリューと、該第一搬送スクリューに並列して設けられ前記他端側から前記一端側へトナーを搬送する第二搬送スクリューと、を備えた現像装置と、前記クリーニング装置における前記他端側から前記現像装置の前記他端側のトナー補給口へトナーを自重で落下させる落下搬送路と、を有し、前記現像装置が、前記第二搬送スクリューの下部にトナー濃度を検出するトナー濃度センサを備え、前記リサイクルトナー搬送スクリューが、前記像担持体の駆動系、及び前記現像装置の駆動系とは独立した駆動系によって駆動されるものであり、印刷動作終了の際に、前記リサイクルトナー搬送スクリューによるトナー搬送速度を、印刷動作中よりも高速とするとともに、印刷動作終了に伴って前記像担持体および前記現像装置の動作を停止した後も、前記クリーニング装置で転写残トナーを回収し再び前記現像装置へ搬送するトナーリサイクルシステムの搬送動作を印刷動作時よりも高速で継続すること、さらに、印刷動作終了時において潜像後端に位置する像担持体部位がクリーニング装置を通過するタイミングから前記トナーリサイクルシステムの高速化された搬送動作の動作停止までの時間を、前記クリーニング装置における一端側端部から前記現像装置のトナー補給口まで転写残トナーが搬送されるのに要する時間以上とし、前記トナーリサイクルシステムの高速化された搬送動作の動作停止後に、前記トナー濃度センサによって、前記現像装置に対するフレッシュトナーの補給要否を判断することによって、解決される。 An object of the present invention is to provide an image forming apparatus having a toner recycling system that cleans and collects transfer residual toner remaining on the image carrier after the image forming process and conveys the toner again to the developing device. A cleaning blade including a cleaning blade that cleans and collects transfer residual toner remaining on the toner, and a recycled toner conveying screw provided along a longitudinal direction of the cleaning blade, and is disposed below the cleaning device in the vertical direction. A first conveying screw that conveys toner from one end side to the other end side in the axial direction of the image bearing member on the image bearing member side, and a toner that is provided in parallel with the first conveying screw and that is disposed from the other end side to the one end side. A developing device including a second conveying screw for conveying, and the cleaning device. Anda dropping conveying path for dropping the toner by its own weight to the other end of the toner supply port of the developing device from the other end, the developing device, detects the toner density in the lower portion of the second conveying screw includes a toner density sensor for the recycle toner conveying screw, said image bearing member driving system, and the the drive system of the developing device which is driven by an independent drive system, when the printing operation ends, The toner transport speed by the recycled toner transport screw is set to be higher than that during the printing operation, and the transfer device also uses the cleaning device after the operation of the image carrier and the developing device is stopped when the printing operation is finished. the recovered to continue again faster than during the printing operation the conveying operation of the toner recycling system for transporting to the developing device, further printing operation The time from the timing when the image carrier part positioned at the rear end of the latent image passes through the cleaning device to the stop of the operation of the toner recycling system at a high speed from the end on one end side of the cleaning device More than the time required for the transfer residual toner to be transported to the toner replenishing port of the developing device, and after the operation of the toner recycling system at a high speed is stopped, the toner density sensor causes the fresh toner to be supplied to the developing device. It is solved by determining whether or not replenishment is necessary .
印刷動作終了時において潜像後端に位置する像担持体部位がクリーニング装置を通過するタイミングから上記トナーリサイクルシステムの高速化された搬送動作の動作停止までの時間を、前記クリーニング装置における一端側端部から前記現像装置のトナー補給口まで転写残トナーが搬送されるのに要する時間以上とするのが、効果的である。 The time from the timing when the image bearing member site located latent image rear end during printing operation ends passes through the cleaning device to the stop of the operation of the transport operation that is faster the toner recycling system, one end side of the cleaning device It is effective to set the time longer than the time required for the transfer residual toner to be conveyed from the end portion to the toner replenishing port of the developing device .
本発明によれば、画像形成処理後に像担持体上に残った転写残トナーをクリーニング回収して再び現像装置へ搬送するトナーリサイクルシステムを有する画像形成装置において、印刷動作終了の際に、リサイクルトナー搬送スクリューによるトナー搬送速度を、印刷動作中よりも高速とするとともに、印刷動作終了に伴って像担持体および現像装置の動作を停止した後も、クリーニング装置で転写残トナーを回収し再び現像装置へ搬送するトナーリサイクルシステムの搬送動作を印刷動作時よりも高速で継続するので、大掛かりな新機構や高価な部品/機能の追加をせず、また像担持体やクリーニング装置、更には各摺動部の疲労・磨耗を招く動作を過剰に発生させずに、リサイクル経路上の残留トナーを減らすことが短時間で可能となり、リサイクル経路におけるトナーが劣化・凝集・固化して画像品質の低下やトナー飛散・トナー落ち・トナーあふれといった問題を防止できる。 According to the present invention, in an image forming apparatus having a toner recycling system that cleans and collects transfer residual toner remaining on an image carrier after image forming processing and transports the toner to a developing device again, the recycled toner is used at the end of the printing operation. The toner conveying speed by the conveying screw is set to be higher than that during the printing operation, and after the operation of the image carrier and the developing device is stopped at the end of the printing operation, the transfer residual toner is collected by the cleaning device and again the developing device. Since the toner recycling system that transports the toner to the printer continues at a higher speed than the printing operation , no large new mechanism or expensive parts / functions are added, and the image carrier, cleaning device, and each slide It is possible to reduce the residual toner on the recycling route in a short time without causing excessive operation that causes fatigue and wear of the part, Toner can be prevented from lowering and toner scattering, toner dropping toner overflow problems such image quality deterioration, aggregation and solidification in the cycle path.
印刷動作終了時において潜像後端に位置する像担持体部位がクリーニング装置を通過するタイミングから前記トナーリサイクルシステムの高速化された搬送動作の動作停止までの時間を、前記クリーニング装置における一端側端部から前記現像装置のトナー補給口まで転写残トナーが搬送されるのに要する時間以上に設定することで、リサイクル経路上におけるトナー劣化・トナー凝集・トナー固化に起因する画像品質の低下防止やトナー飛散・トナー落ち・トナーあふれに起因する装置内外の汚損といった問題を防止するための付加動作を必要十分にすることが可能となる。 At the end of the printing operation, the time from the timing at which the image carrier portion located at the rear end of the latent image passes through the cleaning device to the stop of the operation of the toner recycling system at a high speed is defined as one end of the cleaning device. By setting the time longer than the time required for the transfer residual toner to be conveyed from the image forming unit to the toner replenishing port of the developing device, it is possible to prevent deterioration in image quality due to toner degradation, toner aggregation and toner solidification on the recycling path. It is possible to make necessary and sufficient additional operations for preventing problems such as scattering inside, outside of the apparatus due to scattering, toner dropping, and toner overflow.
図1は本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略を示す図である。画像形成装置たる複写機の装置本体100の上には画像読取装置200が取り付けられ、また装置本体100は同時にシートバンク300上に載置されている。画像読取装置200の上には、図で見て背面側を支点として上下に開閉自在な自動原稿搬送装置400が取り付けられている。
FIG. 1 is a diagram showing an outline of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. An
複写機装置本体100には、内部に、像担持体たるドラム状の感光体10が設けられている。この感光体10の周囲左側に、帯電装置11が配置され、更に感光体10の回転方向(反時計方向)A側からみて順に、現像装置12、転写装置13、クリーニング装置14が配置されている。
The copying machine
現像装置12においては、現像ローラによってトナーが付着して感光体10上に静電潜像を可視像化する。また、転写装置13は、上下のローラ15と16が転写ベルト17に渡架されて構成されており、転写ベルト17上の転写位置Bで感光体10の周面に押圧されて当接されている。帯電装置11およびクリーニング装置14の左側には、トナー補給装置20が配置されており、このトナー補給装置20によって現像装置12に新しいトナーが補給される。
In the developing
また複写機装置本体100の内部には、シートバンク300内のシートカセット61から送り出されたシートSを、転写位置Bを経て排紙スタック部39まで下方から上方へと搬送するシート搬送装置Cが設けられている。当該シート搬送装置Cは、供給路R1、手差し供給路R2およびシート搬送路Rを有する。そしてシート搬送路Rには、感光体10の上流位置にレジストローラ21が設けられている。また感光体10の下流位置には、熱定着装置22が設けられている。当該熱定着装置22は、加熱ローラ30と加圧ローラ32を有する。また熱定着装置22の更に下流には、排紙分岐爪34、排出ローラ35、第一加圧ローラ36、第二加圧ローラ37および腰付ローラ38が設けられ、更にその先に画像形成済みシートをスタックする排出スタック部39が設けられている。
Further, inside the copying machine
また図1に示すように複写機装置本体100には、図1中の右側の装置本体面にスイッチバック装置42が設けられている。スイッチバック装置42は、シート搬送路Rの排出分岐爪34の位置から分岐し、一対のスイッチバックローラ43を備えるスイッチバック領域44までシートを導く反転路R3と、スイッチバック領域44から再びシート搬送路Rのレジストローラ21までシートを導く再搬送路R4とを有するシート搬送装置Dを備える。このシート搬送装置Dには、シートを搬送する複数のシート搬送ローラ66が備えられている。
Further, as shown in FIG. 1, the copier apparatus
現像装置12の図中左側には、レーザ書込装置47が備えられている。レーザ書込装置47には、不図示のレーザ光源の他、走査用の回転多面鏡48、ポリゴンモータ49、fθレンズ等の走査光学系50等が備えられている。
On the left side of the developing
画像読取装置200には、光源53、複数のミラー54、結像用光学レンズ55、CCDのようなイメージセンサ56等が備えられている。そして、上面にはコンタクトガラス57を備える。このコンタクトガラス57上の自動原稿搬送装置400には、原稿の載置位置に原稿セット台(図示せず)を設けるとともに、排出位置に原稿スタック台(図示)が設けられている。また、原稿シートを原稿セット台から画像読取装置200のコンタクトガラス57上の読取位置を経て原稿スタック台まで搬送する原稿搬送路(図示せず)を有するシート搬送装置が備えられている。このシート搬送装置は、原稿シートを搬送するシート搬送ローラ(図示せず)を複数備えている。
The
シートバンク300の内部には、記録媒体たるシート、OHPフィルム等のシートSを収納するシートカセット61が多段に備えられている。各シートカセット61には、それぞれ対応して呼出ローラ62と供給ローラ63と分離ローラ64とが設けられている。多段に備えられたシートカセット61の図中右側には、複写機装置本体100のシート搬送路Rへと通じる供給路R1が形成されている。
Inside the
複写機装置本体100には更に、図中右側面に手差し供給部68が設けられている。この手差し供給部68には、手差しトレイ67が開閉自在に設けられるとともに、手差しトレイ67上にセットされた手差しシートをシート搬送路Rへ導く手差し供給路R2が備えられる。手差しトレイ67にも同様に、呼出ローラ62と供給ローラ63と分離ローラ64とが設けられている。
The copier apparatus
以上のような構成の複写機装置を用いてコピーするとき、先ず、不図示のメインスイッチをオンするとともに、自動原稿搬送装置400の原稿セット台に原稿をセットする。ブック原稿の場合には、自動原稿搬送装置400を開いて画像読取装置200のコンタクトガラス57上に直接原稿をセットし、自動原稿搬送装置400を閉じて原稿を押さえる。
When copying using the copying machine configured as described above, first, a main switch (not shown) is turned on, and a document is set on a document setting table of the
そして、不図示のスタートスイッチを押すと、自動原稿搬送装置400に原稿をセットしたときには、原稿をシート搬送ローラにより原稿搬送路を通してコンタクトガラス57上へ移動してから画像読取装置200が駆動し、原稿内容を読み取って原稿スタック台上に排出する。一方、コンタクトガラス57上に直接原稿をセットしたときには、直ちに画像読取装置200が駆動する。
When a start switch (not shown) is pressed, when the document is set on the automatic
画像読取装置300が駆動すると、画像読取装置200は、光源53をコンタクトガラス57に沿って移動させるとともに、光源53からの光をコンタクトガラス57上の原稿面で反射させ、その反射光を複数のミラー54で反射し、結像用光学レンズ55を経てイメージセンサ56に入れ、そのイメージセンサ56で原稿内容を読み取る。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、帯電ローラを用いた帯電装置11で感光体10の表面を一様に帯電し、次いで画像読取装置200によって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装置47を用いて書き込み工程を実行し、感光体10の表面に静電潜像を形成した後、現像装置12を用いてトナーを付着させて静電潜像を可視像化(現像)する。
When the
またスタートスイッチを押すと同時に、シートバンク300中の多段のシートカセット61から選択されたシートSを呼出ローラ62により送り出し、供給ローラ63と分離ローラ64で1枚ずつ分離して供給路R1に送る。供給路R1に送られたシートSは、シート搬送ローラ66で搬送されてシート搬送路Rへ導かれ、レジストローラ21に突き当てて止められ、感光体10の可視像化したトナー画像と回転タイミングを合わせて、感光体10の右側へと送り込まれる。
At the same time as the start switch is pressed, the sheet S selected from the
あるいは、手差し給紙部68を用いる場合には、手差しトレイ67が開けられ、開けられた手差しトレイ67上にセットされたシートが、呼出ローラ62で送り出され、供給ローラ63と分離ローラ64により1枚ずつ分離して搬送されて、手差し供給路R2からシート搬送路Rへと導かれ、同様にレジストローラ21で感光体10の回転にタイミングを合わせて感光体10の右側へと送り込まれて可視像化される。
Alternatively, when the manual
その後、感光体10の右側へと送り込まれたシートSは、転写位置Bで転写装置13により感光体10上のトナー画像を転写される。画像転写後の感光体10上の残留トナーはクリーニング装置14で除去・清掃され、残留トナーを除去された感光体10上の残留電位は、不図示の除電装置で除去される。そして、帯電装置11から始まる次の画像形成に備える。
Thereafter, the sheet S fed to the right side of the
一方、画像転写された後のシートSは、転写ベルト17で搬送され熱定着装置22に導かれ、加熱ローラ30と加圧ローラ32の間に通されて、これらローラに搬送されながら、熱と圧力を印加されてトナー画像を定着される。画像定着されたシートSは、その後、排紙ローラ35と第一加圧ローラ36と第二加圧ローラ37および腰付ローラ38を通過することで、腰をつけられ、排紙スタック部39上に排出されてスタックされる。
On the other hand, the sheet S after the image transfer is conveyed by the transfer belt 17 and guided to the heat fixing device 22, passed between the
なお、シートSの両面に画像を転写する場合には、排出分岐爪34を切り替えて、表面にトナー画像を転写されたシートは、シート搬送路Rから反転路R3に搬入され、スイッチバック領域44へ導入され、スイッチバックローラ43でスイッチバックされる。ここでスイッチバックされたシートSは、再搬送路R4に導かれて反転し、シート搬送ローラ66で搬送されて再びシート搬送路Rに導かれた後に、前述と同様にしてシートの裏面にも画像が転写されることになる。
When images are transferred to both surfaces of the sheet S, the sheet having the toner image transferred on the surface by switching the
次に、トナー補給動作を図2および図3を参照しながら説明する。トナー補給口(図示せず)から供給されたトナーは、現像装置12内の現像剤の上に供給される。現像装置12内で、キャリアとトナーでなる現像剤は、螺旋形状の搬送スクリュー2で攪拌されながら図2での紙面奥方向に送られる。この現像剤の搬送路は奥側では搬送スクリュー1と繋がっており、搬送スクリュー1側では紙面奥側から手前へ送られる。この搬送路は、同じく図2における紙面手前側で搬送スクリュー2と繋がっており、現像剤が循環している。トナーを攪拌された現像剤は、搬送スクリュー1から、時計回りに回転し磁石内蔵の現像ローラ4に磁力で汲み上げられる。磁力で吸着された現像ローラ表面上の多量の現像剤は、現像ドクター70で一定量に規制されるとともに摩擦帯電する。帯電した現像剤は現像ローラ4の最大磁力強度の主極で穂立ちして感光体10に接触する。現像ローラ4にはバイアス電圧が印加されており、感光体10上の静電潜像に応じて選択的にトナー現像される。現像装置内の現像剤のトナー濃度は、搬送スクリュー2の下に設置されたトナー濃度センサ5で監視されている。トナー濃度センサ5は、現像剤の透磁率から現像剤のトナー濃度を測定するもので、トナー濃度が低くなると磁性体のキャリアが密集してくるので透磁率は高くなる。このトナー濃度センサ5によって測定された値が、狙いの値(閾値)を超える場合はトナー補給装置20からトナー補給され、トナー濃度を一定濃度に制御する。狙いの値は、Pセンサ(パターン濃度センサ)を用いて感光体上にトナーで形成されるパターンの反射濃度を測定することで決められる。ちなみに、本例においてはトナーリサイクルを行うので、リサイクルトナーが断続的に還流されており、トナー濃度検出や補給制御が不安定化する虞がある。そこで印刷動作時のトナー濃度検出は、例えばトナーリサイクル動作終了後所定時間経過した後、現像装置内のトナー濃度ムラが解消されたと期待されるタイミングで行うのが好ましい。同じ観点から、トナー補給装置からのフレッシュトナーの補給についての実施要否判定も、トナーリサイクル動作終了後所定時間経過した後、リサイクルトナー回収による現像装置内のトナー濃度ムラが解消されたと期待されるタイミングで行うのが好ましい。
Next, the toner supply operation will be described with reference to FIGS. The toner supplied from a toner supply port (not shown) is supplied onto the developer in the developing
このような動作によって、感光体上の基準パターン濃度を一定に保つように制御しているが、トナー補給装置20のトナーがなくなった場合には、基本的には濃度低下を抑制できなくなる。このような状況においては、基準パターンの濃度センサやトナー濃度センサの出力から、トナーがなくなったことを不図示の手段で判断(あるいは推定判断)する。
By such an operation, the control is performed so that the reference pattern density on the photosensitive member is kept constant. However, when the toner in the
一方、転写工程後に感光体上に残留したトナーは、リサイクル経路にしたがって、いったん感光体から回収された後に現像装置へ戻される。本例では図3に示すように、クリーニングブレード141で掻き取られた残トナーを、リサイクルトナー搬送スクリュー142を用いて感光体軸線方向に沿って装置本体前側へ送り、トナー補給装置から不図示のトナー補給口を介して供給されるフレッシュトナーと合流して、現像装置12に戻され、現像工程で使われる。トナーエンドのリカバリにおいても、補給されたトナーと現像剤を良好に混合させるために、現像ローラや攪拌スクリューを回転させており、これに伴って、現像ローラ上の現像剤に不均一な摺動が生じるのを防ぐために、感光体も回転させるよう、駆動を付与している。
On the other hand, the toner remaining on the photoconductor after the transfer process is once recovered from the photoconductor and then returned to the developing device according to a recycling path. In this example, as shown in FIG. 3, the residual toner scraped off by the
従来の装置では、リサイクル部は感光体駆動系と同期させて駆動されている。つまり、リサイクル部の駆動が作像動作と同期するがゆえに間欠的となっており、また駆動時間も短いため、クリーニングブレードで掻き取られたリサイクルトナーはリサイクル経路を徐々に満たしながら溜まっていき、リサイクルトナー搬送スクリューの歯面にかかるようになってから搬送され、現像装置内へ戻される構造となっている。この際、作像動作時間によって現像装置内へ戻されるリサイクルトナーの量も異なることになる。 In the conventional apparatus, the recycling unit is driven in synchronization with the photosensitive member drive system. In other words, since the driving of the recycling unit is intermittent because it synchronizes with the image forming operation, and the driving time is short, the recycled toner scraped off by the cleaning blade accumulates while gradually satisfying the recycling path, The recycle toner conveying screw is conveyed after being applied to the tooth surface, and returned to the developing device. At this time, the amount of recycled toner returned into the developing device varies depending on the image forming operation time.
また、リサイクル経路に溜まったリサイクルトナーを作像動作終了時にその都度現像装置に戻すべく動作時間を延長するやり方をとる従来装置もあるが、本来の印刷動作が終了したにもかかわらず装置が動作を続けることによって、次に新たな印刷動作を行いたいときに所謂「おまちください」の状態が続き、生産性の低下を招くとともに、装置がなかなか止まらないことでオペレータが不安・不信を抱くことともなる。 In addition, there is a conventional device that extends the operation time so that the recycled toner collected in the recycling path is returned to the developing device each time when the image forming operation is completed, but the device operates even though the original printing operation is completed. If you want to perform a new printing operation next time, the so-called `` Please wait '' state will continue, leading to a decrease in productivity, and the operator will not be able to stop easily, so the operator will be anxious and distrustful It also becomes.
本発明では、印刷動作終了後においてリサイクルトナー搬送スクリューの駆動を早めることによって、リサイクルトナーを短時間で現像装置内に戻し、生産性の低下やオペレータの不安・不信なく、画像品質の低下やトナー飛散・トナー落ち・トナーあふれといった問題を防止する。 In the present invention, after the printing operation is completed, the recycled toner transport screw is driven earlier so that the recycled toner can be returned to the developing device in a short time, and the image quality can be reduced and the toner can be reduced without lowering the productivity or anxiety / confidence of the operator. Prevents problems such as scattering, toner drop, and toner overflow.
例えば、リサイクルトナー搬送に使用される有効なスクリュー部の長手方向長さをA3用紙短辺の297mmを覆うことのできる300mmとし、スクリューピッチ10mmのリサイクルトナー搬送スクリューを60rpmで回転させると、搬送スクリューの一端から他方の端部、図3の斜視図において右上から左下方向にトナーを送り切るのに、30秒も要することになる。しかし印刷終了後の搬送スクリューを60rpmから2倍の120rpmに高速化することによって、15秒に短縮することが可能となる。それでもなお、確実なリサイクルトナー搬送を実現するため、15秒以上リサイクル駆動を継続すべきである。 For example, when the length of the effective screw portion used for transporting recycled toner is 300 mm that can cover 297 mm of the short side of A3 paper, and the recycled toner transport screw with a screw pitch of 10 mm is rotated at 60 rpm, the transport screw It takes 30 seconds to feed the toner from one end to the other end, and from the upper right to the lower left in the perspective view of FIG. However, the speed of the conveying screw after printing is increased from 60 rpm to 120 rpm, which can be reduced to 15 seconds. Nevertheless, the recycling drive should be continued for 15 seconds or more in order to realize reliable recycled toner conveyance.
リサイクルトナー搬送スクリューの駆動を、感光体駆動系のみならず現像ローラ駆動とも別に設けることで、リサイクルトナー搬送スクリュー駆動のみを延長しつつ高速作動させ、リサイクルトナーを現像装置内に送り込むことで、現像スリーブやドクターブレードへのトナー固着といった現像系の劣化や感光体の膜削れ・フィルミングといった感光体劣化を招くことなく、画像品質の低下やトナー飛散・トナー落ち・トナーあふれといった問題を防止できる。 The driving of recycling the toner conveying screw, in separately provided Rukoto also the developing roller drive not only the photosensitive body driving system, is fast acting while extending only recycled toner conveying screw drive, by feeding the recycled toner into the developing device Prevents problems such as degradation of image quality, toner scattering, toner drop, and toner overflow without causing deterioration of the development system such as toner fixing to the developing sleeve or doctor blade, and photoconductor deterioration such as film abrasion or filming of the photoconductor. it can.
1,2 搬送スクリュー
4 現像ローラ
5 トナー濃度センサー
10 感光体
12 現像装置
141 クリーニングブレード
142 リサイクルトナー搬送スクリュー
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記トナーリサイクルシステムは、
前記像担持体上に残った転写残トナーをクリーニング回収するクリーニングブレードと、該クリーニングブレードの長手方向に沿って設けたリサイクルトナー搬送スクリューと、を備えたクリーニング装置と、
該クリーニング装置に対して鉛直方向における下方に配置され、像担持体側に像担持体軸線方向一端側から他端側へトナーを搬送する第一搬送スクリューと、該第一搬送スクリューに並列して設けられ前記他端側から前記一端側へトナーを搬送する第二搬送スクリューと、を備えた現像装置と、
前記クリーニング装置における前記他端側から前記現像装置の前記他端側のトナー補給口へトナーを自重で落下させる落下搬送路と、
を有し、
前記現像装置は、前記第二搬送スクリューの下部にトナー濃度を検出するトナー濃度センサを備え、
前記リサイクルトナー搬送スクリューは、前記像担持体の駆動系、及び前記現像装置の駆動系とは独立した駆動系によって駆動されるものであり、
印刷動作終了の際に、前記リサイクルトナー搬送スクリューによるトナー搬送速度を、印刷動作中よりも高速とするとともに、印刷動作終了に伴って前記像担持体および前記現像装置の動作を停止した後も、前記クリーニング装置で転写残トナーを回収し再び前記現像装置へ搬送するトナーリサイクルシステムの搬送動作を印刷動作時よりも高速で継続すること、
さらに、印刷動作終了時において潜像後端に位置する像担持体部位がクリーニング装置を通過するタイミングから前記トナーリサイクルシステムの高速化された搬送動作の動作停止までの時間を、前記クリーニング装置における一端側端部から前記現像装置のトナー補給口まで転写残トナーが搬送されるのに要する時間以上とし、
前記トナーリサイクルシステムの高速化された搬送動作の動作停止後に、前記トナー濃度センサによって、前記現像装置に対するフレッシュトナーの補給要否を判断することを特徴とする、画像形成装置。 In an image forming apparatus having a toner recycling system that cleans and collects transfer residual toner remaining on an image carrier after image forming processing and conveys the toner to a developing device again.
The toner recycling system includes:
A cleaning device comprising: a cleaning blade for cleaning and recovering transfer residual toner remaining on the image carrier; and a recycled toner conveying screw provided along a longitudinal direction of the cleaning blade;
A first conveying screw that is disposed below the cleaning device in the vertical direction and conveys toner from one end side to the other end side in the image carrier axial direction on the image carrier side, and is provided in parallel with the first conveyance screw. A second conveying screw that conveys toner from the other end side to the one end side, and a developing device,
A dropping conveyance path for dropping toner by its own weight from the other end side of the cleaning device to a toner supply port on the other end side of the developing device;
Have
The developing device includes a toner concentration sensor that detects a toner concentration at a lower portion of the second conveying screw;
The recycled toner conveying screw, said image bearing member driving system, and the drive system of the developing device which is driven by an independent drive system,
At the end of the printing operation, the toner conveying speed by the recycled toner conveying screw is set to be higher than that during the printing operation, and after the operation of the image carrier and the developing device is stopped at the end of the printing operation, Continuing the transport operation of the toner recycling system that collects the transfer residual toner by the cleaning device and transports it again to the developing device at a higher speed than during the printing operation ;
Further, the time from the timing when the image carrier portion located at the rear end of the latent image passes through the cleaning device at the end of the printing operation to the stop of the high-speed transport operation of the toner recycling system is defined as one end of the cleaning device. More than the time required for the transfer residual toner to be conveyed from the side end to the toner supply port of the developing device,
An image forming apparatus comprising: determining whether or not replenishment of fresh toner to the developing device is necessary by the toner density sensor after the high-speed conveyance operation of the toner recycling system is stopped .
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