JP5434428B2

JP5434428B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5434428B2
Application number: JP2009217262A
Authority: JP
Inventors: 雅史池田; 学古木; 正博内田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2029-09-18
Also published as: JP2011065055A

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

従来、トナーとキャリアの２成分の現像剤を用いる画像形成装置において、現像により消費されるトナーを現像器に補給する一方、トナーの消費と共に次第に消費されるキャリアも一緒に補給し、これら補給と消費を繰り返させることで現像剤収容室内の磁性キャリアを逐次入れ替えて、トナーの帯電を適切に行う所謂トリクル方式と呼ばれる方式をとる画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平０９−２０４１０８号公報

本発明は、現像剤中の劣化トナーを減らすことができるとともに、劣化トナーが存在していても帯電量分布の悪化を抑制することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る画像形成装置は、
表面に像が形成されてこの像を保持する像保持体と、
上記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成部と、
上記像保持体表面に形成された潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する、このトナーを含んだ現像剤を内部に収容した現像器と、
上記現像器に未使用のトナーを補給するトナー補給部とを備え、
上記潜像形成部によって潜像が形成される面の広がる方向に上記像保持体と並んだ、この表面の電位がこの像保持体の表面電位とは独立な独立部材を更に備え、
上記現像器が、
上記像保持体および上記独立部材の双方に隣り合った、この像保持体およびこの独立部材とは電位差を有する、表面に上記現像剤を保持して回転することでこの現像剤を、この像保持体に面した主領域およびこの独立部材に面した副領域へと搬送する現像ロールと、
上記現像ロールに隣り合いこの現像ロールの回転軸に沿って延びた、内部に上記現像剤を収容してこの現像剤をこの現像ロールに供給する、収容した現像剤を攪拌しつつこの回転軸に沿って、上記独立部材から遠い方からこの独立部材に近づく方へと向かう第１方向に搬送する第１収容部と、
上記第１収容部に隣接しこの第１収容部に並んで延びた、両端に、この第１収容部との間で現像剤が移動する移動口が設けられた、内部に上記現像剤を収容している、上記トナー補給部からトナーが補給されてこの現像剤とこのトナーを撹拌して混合しつつ上記第１方向とは逆の第２方向に搬送する第２収容部とを備えたものであり、
上記像保持体および上記独立部材のうちの少なくともこの独立部材の表面からトナーを取り除いて回収する清掃器と、
上記清掃器によって回収されたトナーを上記現像器の上記第２収容部に、この現像器におけるトナーの消費が多いほど多量に供給する回収トナー供給部とを備えたものであることを特徴とする。

請求項２に係る画像形成装置は、
上記現像ロールは、上記現像剤を上記主領域へと搬送する主現像部およびこの現像剤を上記副領域へと搬送する副現像部が互いに分離した、それら主現像部および副現像部に互いに異なる電位が付与されるものであることを特徴とする。

請求項３に係る画像形成装置は、
上記独立部材に電位を付与することで、この独立部材と上記現像ロールとの間に、この現像ロールと上記像保持体との間の電位差よりも大きい電位差と、この現像ロールとこの像保持体との間の電界の向きと同じ向きの電界とを生じさせる第１電位付与部を備えたことを特徴とする。

請求項４に係る画像形成装置は、
上記独立部材に電位を付与することで、この独立部材と上記現像ロールとの間に、この現像ロールと上記像保持体との間の電界の向きとは逆向きの電界を生じさせる第２電位付与部を備えたことを特徴とする。

請求項５に係る画像形成装置は、
上記独立部材に第１の電位を付与することで、この独立部材と上記現像ロールとの間に、この現像ロールと上記像保持体との間の電位差よりも大きい電位差と、この現像ロールとこの像保持体との間の電界の向きと同じ向きの電界とを生じさせる第１電位付与部と、この独立部材に第２の電位を付与することで、この独立部材とこの現像ロールとの間に、この現像ロールとこの像保持体との間の電界の向きとは逆向きの電界を生じさせる第２電位付与部とを兼ねた、上記第１の電位と上記第２の電位との切換が自在な電位付与部を備えたことを特徴とする。

請求項６に係る画像形成装置は、
上記独立部材が、ロール状の外形を有し、回転しながら周面に、上記対向領域に搬送されてきた現像剤から上記帯電トナーを吸着するものであることを特徴とする。

請求項７に係る画像形成装置は、
上記潜像形成部によって上記像保持体上に形成される潜像の像密度を知得する像密度知得部を備え、
上記回収トナー供給部が、上記像密度知得部で知得された像密度が高いほど多量にトナーを供給するものであることを特徴とする。

請求項８に係る画像形成装置は、
上記回収トナー供給部が、上記現像器におけるトナーの現在の消費が多いほど多量に、かつ、以前の消費が少ないほど多量に、トナーを供給するものであることを特徴とする。

請求項１に係る画像形成装置によれば、現像剤中の劣化トナーを減らすことができるとともに、劣化トナーが存在していても帯電量分布の悪化を抑制することができる。

請求項２に係る画像形成装置によれば、種類の異なる劣化トナーの除去に対応できる。

請求項３に係る画像形成装置によれば、劣化トナーのうちの過帯電トナーが除去される。

請求項４に係る画像形成装置によれば、劣化トナーのうちの逆極トナーが除去される。

請求項５に係る画像形成装置によれば、劣化トナーのうちの現像剤中の過帯電トナーと逆極トナーとを選択的に減らすことができる。

請求項６に係る画像形成装置によれば、この構成を有しない場合と比べて、独立部材による劣化トナーの吸着を安定的に行うことができる。

請求項７の画像形成装置によれば、回収トナーの供給量を適切な量に制御することができる。

請求項８の画像形成装置によれば、回収トナーの供給量をより適切な量に制御することができる。

プリンタの概略構成図である。図１に示される現像器を露光器側から見た透視図である。現像器等の断面図である。吸着ロールへの電圧印加の様子を示す図である。図１のＣ−Ｃ´線で切断し切断した面を図１の上方から見た状態を模式的に示した図である。制御部において実行されるトナー供給処理に関するフローチャートである。第２実施形態のプリンタの現像器の上方からの透視図である。

以下、本発明の画像形成装置の実施形態について説明する。

図１は、プリンタの概略構成図である。

図１に示されるプリンタ１は、感光体１０と、この感光体１０の表面に電荷を付与する帯電ロール１１と、外部から送信されてきた画像データに基づいた露光光（レーザー光）を生成する露光器１２と、トナーを含む現像剤を収容する現像器１３と、現像器１３に未使用のトナーを供給するトナー供給部１３５とを有している。

また、このプリンタ１は、記録用紙を収容する用紙カセット１６と、用紙カセット１６から記録用紙を引き出して搬送する用紙搬送装置１７と、感光体１０の表面に保持されたトナー像を矢印Ｂ方向に搬送されてきた記録用紙上に転写する転写器１４とを有している。このプリンタ１は、本発明の画像形成装置の第１実施形態である。また、感光体１０が本発明にいう像保持体の一例に相当し、現像器１３が本発明にいう現像器の一例に相当する。また、これら帯電ロール１１と露光器１２を併せたものが、本発明にいう像形成部の一例に相当する。

さらに、このプリンタ１は、記録用紙上のトナー像を加熱および加圧することでその記録用紙上にトナー像を定着させる定着器１５と、感光体１０の表面をクリーニングするクリーニング装置２０と、未使用トナーを収容し、現像器１３に供給するトナー供給部１３５と、外部から送信されてきた画像データが送信される制御部１Ａとを有している。

現像器１３は、感光体１０に対向して回転しながら、トナーを含む現像剤を感光体１０との間の領域に搬送する現像ロール１３３を有している。現像剤には、トナーの他に、このトナーとの摩擦によりトナーを摩擦帯電させる電荷付与粒子であり磁性粒子でもある磁性キャリアが含まれている。

クリーニング装置２０は、クリーニング部材２１を感光体１０に接触させて感光体１０の表面をクリーニングし、クリーニングして回収したトナーをトナー回収室２２に回収する。詳しくは後述するが、このトナー回収室２２は、図１の手前から奥側に向かって延びていて手前から奥側に向かう途中で２つの室に仕切られている。２つの室のうちの奥側の室には、感光体１０の表面に残留した残留トナーが回収され、手前側の室には、現像剤から除去した劣化トナーが回収される。手前側の室に回収された劣化トナーは、現像器１３に戻され再利用される。以降においては、手前側の室に回収され再利用される劣化トナーを再利用劣化トナーと称する。

制御部１Ａは、送信されてきた画像データに基づいて像密度を算出する。詳しくは後述するが、制御部１Ａで算出された像密度に応じてトナー供給部１３５からの現像器１３への未使用トナーのトナー供給量と、トナー回収室２２からの回収トナーのトナー供給量とが調節される。トナー供給部１３５が本発明にいうトナー補給部の一例に相当し、制御部１Ａが本発明にいう回収トナー供給部および像密度知得部の一例に相当する。

ここで、このプリンタ１における画像形成の動作の流れを簡単に説明する。

図１に示すプリンタ１では、矢印Ａ方向に回転する感光体１０の表面に、帯電ロール１１により電荷が付与される。電荷が付与された感光体１０の表面には、外部から送信されてきた画像データに基づいた露光光（レーザー光）が露光器１２により照射される。これにより、この表面には静電潜像が形成される。

また、現像器１３に収容されている現像剤は、現像ロール１３３の表面に供給されて現像ロール１３３と感光体１０との間の現像領域に運ばれ、運ばれた現像剤中のトナーにより、感光体１０の表面の静電潜像は現像される。この現像により得られたトナー像が、矢印Ｂ方向に搬送されてきた記録用紙上に転写器１４により転写される。その後、トナー像を加熱および加圧する定着器１５により記録用紙上のトナー像が溶融されて記録用紙上に定着される。

感光体１０の、トナー像の転写を終えた部分に残留する残留トナーは、矢印Ａの向きの回転おける転写器１４よりも下流側で帯電ロール１１よりも上流側、かつ感光体１０の回転中心に沿った全幅にわたって先端が接触したクリーニング部材２１により除去され、除去された残留トナーはトナー回収室２２の２つの室のうちの奥側の室に回収される。この残留トナーは、上述の再利用劣化トナーの様に再利用されることはない。

尚、このプリンタ１は、モノクロ画像専用機であるが、本発明は、カラー画像機に適用されてもよい。

図２は、図１に示される現像器を露光器側から見た透視図である。

図２には、現像ロール１３３と、現像剤を収容する現像剤収容槽１３２と、現像材収容槽１３２の内部で現像剤を撹拌搬送する撹拌搬送部材１３１とを備えた現像器１３が示されている。

現像剤収容槽１３２は、内部が、現像ロール１３３に並行して延びた壁１３２１によって、現像ロール１３３と隣り合った第１収容室１３２ａと、この第１収容室１３２ａと隣り合った第２収容室１３２ｂとに分けられている。

これら第１収容室１３２ａおよび第２収容室１３２ｂそれぞれには、撹拌搬送部材１３１が１つずつ配備されており、これら撹拌搬送部材１３１は、具体的には、螺旋状のフィンが棒の周囲に備えられた構造を有している。第１収容室１３２ａおよび第２収容室１３２ｂそれぞれに配備された撹拌搬送部材１３１が互いに逆向きに回転することで、現像剤収容槽１３２に収容されている現像剤は撹拌されながら壁１３２１の周囲を図中の矢印で示される反時計回りに循環する。現像剤収容槽１３２の内部では、撹拌搬送部材１３１によってトナーと磁性キャリアとが撹拌されることでトナーがマイナス帯電し、磁性キャリアはプラス帯電する。このため、マイナス帯電したトナーは磁性キャリアに静電的に付着する。これにより、現像剤収容槽１３２の内部では、トナーと磁性キャリアが渾然一体となっている。第１収容室１３２ａが本発明にいう第１収容部の一例に相当し、第２収容室１３２ｂが本発明にいう第２収容部の一例に相当する。

また、図２に示されるように、現像剤収容槽１３２には、外部からトナーを供給するためのトナー供給口１３２ｃが設けられている。

さらに、図２には、感光体１０と同軸に設けられた吸着ロール４０と、現像ロール１３３と同軸に設けられた搬送ロール１３４とが配備されている様子が示されている。

搬送ロール１３４は、現像ロール１３３とは外観上別体となっている。但し、ここに示す例では、搬送ロール１３４は、現像ロール１３３と同径、同材料、および同構造のものであり、搬送ロール１３４に付与される電位も現像ロール１３３と同じである。

吸着ロール４０は、感光体１０と同径であるものの、材料は感光体１０とは異なるアルミの円筒状の部材であり、印加される電圧も感光体１０とは異なっている。

このプリンタ１では、現像ロール１３３と、この現像ロール１３３と対向する感光体１０との間で画像形成が行われる。一方、吸着ロール４０と、この吸着ロール４０と対向する搬送ロール１３４との間では、画像形成ではなく、搬送ロール１３４が表面に保持する現像剤中からの吸着ロール４０による劣化トナーの吸着が行われる。尚、吸着ロール４０に対しては露光は行われず、また、用紙も搬送されてこない。これら現像ロール１３３と搬送ロール１３４を併せたものが、本発明にいう現像ロールの一例に相当する。また、吸着ロール４０が、本発明にいう独立部材の一例に相当する。

以下、現像器１３による現像動作を説明しながら併せて劣化トナーの吸着メカニズムについて説明する。

図３は、現像器等の断面図である。

図３のパート（ａ）には、図２に示す現像器等のＡ−Ａ断面を矢印方向に見た状態が示されており、図３のパート（ｂ）には、図２に示す現像器等のＢ−Ｂ断面を矢印方向に見た状態が示されている。

図３に示される現像ロール１３３は、矢印Ｃ方向に回転する円筒部材１３３１と、この円筒部材１３３１の内部にこの円筒部材１３３１とは独立に固定された永久磁石ロール１３３２とを有している。この永久磁石ロール１３３２は、円筒部材１３３１の周回方向に複数の磁極が配列されたもので、現像剤の吸着および解放を規定する磁力分布を有している。

円筒部材１３３１の周面は、一部が現像剤収容槽内に存在し、他の一部は現像剤収容槽外に存在している。したがって、円筒部材１３３１が回転すると、円筒部材１３３１の周面は現像剤収容槽内を通過する。そして、円筒部材１３３１の内部に備えられた永久磁石ロール１３３２の磁力分布により、現像剤収容槽内を通過中の周面には現像剤が供給される。円筒部材１３３１は、この供給された現像剤を、感光体１０との間に形成された現像領域１３０１ａへ搬送する。

図３のパート（ａ）に示される感光体１０は、スコロトロン１１により表面全体が−７２０Ｖに一旦帯電され、その後、露光器１２による露光によって、静電的な潜像が形成された部分の電位は、露光の強度に応じて約−２００Ｖから−４００Ｖまでの値となる。一方、現像器１３の現像ロール１３３は電位が−６００Ｖとなるように電圧が印加される。現像ロール１３３に保持された磁性キャリアに電気的に付着したトナーは、感光体１０と現像ロール１３３との間に形成された現像領域１３０１ａに搬送される。この搬送されたトナーは、現像剤収容槽１３２内でマイナス極性に帯電されていることから、感光体１０の静電的な潜像部分から現像ロール１３３へ向かう向きの電界（電位差は２００Ｖ〜４００Ｖ）により、磁性キャリアとの間の静電引力に打ち勝って静電的な潜像側に付着し、感光体１０にはトナー像が形成される。このとき磁性キャリアは、現像ロール１３３の円筒部材１３３１の表面に磁力により吸着された状態で現像ロール１３３上に残り、現像剤収容槽１３２へと回収される。この現像領域１３０１ａが、本発明にいう主領域の一例に相当する。

ここで、画像密度の低い画像形成が長く続き、新たなトナーの供給があまり行われない状況においては、現像器に既に収容されているトナーと磁性キャリアは摩擦を繰り返す。このため、トナー表面に付着していた外添剤は、トナーの表面に埋没したり、あるいはトナーの表面に偏在したりしてトナーの帯電性が劣化する。具体的には、本来であれば狭い帯電分布が広くなる。この様に低画像密度の画像形成が連続して行われた後に高画像密度の画像形成が行われると、新たなトナーが大量に現像器に供給される。このとき、帯電性が劣化しているトナーの中でも過帯電となっているトナーが有する電荷は、新たに供給されてきたトナーへ急速に移動する。その結果、現像器の内部では、新たに供給されてきたトナーに電荷を奪われ、劣化のために磁性キャリアとの摩擦による帯電量の上昇も鈍い低帯電のトナーと、帯電が充分な新たなトナーとが現像ロール上に保持されることとなる。また、電荷が奪われたことで帯電極性が逆転してしまった逆極トナーも、これら低帯電のトナーや新たなトナーと共に現像ロール上に保持されることとなる。低帯電トナーは、帯電量が不足しているために磁性キャリアとの静電的な結びつきが弱く、磁性キャリアから離れても静電的な潜像には付着せずに装置内で飛散する。また、逆極性に転じた逆極トナーは、感光体の表面に形成された静電的な潜像が形成された部分以外の部分である背景領域に付着したりする。

そこで、本実施形態のプリンタ１では、現像ロール１３３と同じメカニズムによって、搬送ロール１３４の表面の円筒部材１３３１の、現像剤収容槽内を通過中の部分に現像剤を供給し、この供給した現像剤を、吸着ロール４０との間に形成された対向領域１３０２ａへ搬送する。そして、対向領域１３０２ａに搬送された現像剤中の劣化トナーを吸着ロール４０によって以下に説明するように吸着し、その吸着した劣化トナーをクリーニング部材２１により吸着ロール４０から掻き取る。クリーニング部材２１で掻き取られた劣化トナーは、前述したように、トナー回収室２２の手前側の室に回収され再利用される。

このプリンタ１では、現像剤収容槽１３２の内部を撹拌搬送される、図２では矢印方向で表される現像剤の流れにおいて新たなトナーが供給されるトナー供給口１３２ｃの手前で、劣化トナーのうちの過帯電側のトナーの除去と逆極トナー除去とが切り替え自在に行われる。これにより、トナー供給口１３２ｃから供給された未使用トナーの急激な電荷の移動が防止され、極端に帯電量の異なるトナーが現像ロール１３３上に保持されることが回避される。尚、このプリンタ１では、劣化トナーのうち、過帯電側のトナーと逆極性のトナーの除去は行われているものの、低帯電側のトナーの除去が行われていない。これは、低帯電側のトナーの除去よりも、過帯電側のトナーと逆極性のトナーの除去の方が装置内の環境汚染防止および画質維持への寄与度が高いからである。図３のパート（ｂ）に戻って説明を続ける。

図３のパート（ｂ）には、現像剤収容槽１３２と、搬送ロール１３４とが示されており、この搬送ロール１３４は、現像ロール１３３と同じく、回転する円筒部材１３３１と、内部の永久磁石ロール１３３２とを備えている。搬送ロール１３４の、回転する円筒部材１３３１は、内部の永久磁石ロール１３３２の磁力分布により、現像剤収容槽内を通過中に現像剤が供給され、この供給された現像剤を、吸着ロール４０との間に形成された第２領域１３０２ａへ搬送する。この第２領域１３０２ａが、本発明にいう副領域の一例に相当する。

図４は、吸着ロールへの電圧印加の様子を示す図である。

図４には、吸着ロール４０に−１００Ｖの電位を付与するための電圧を印加する第１電源３１、吸着ロール４０に−８００Ｖの電位を付与するための電圧を印加する第２電源３２、および、第１電源３１と第２電源３２のいずれか一方と吸着ロール４０を切替自在に接続するスイッチ３０が示されている。

ここで、図４に示されるように、吸着ロール４０に第１電源３１が接続され、吸着ロール４０に−１００Ｖの電位が付与されている場合、これら吸着ロール（−１００Ｖ）と搬送ロール１３４（−６００Ｖ）との間の電位差は５００Ｖとなる。一方、感光体１０の静電的な潜像（−２００Ｖ〜−４００Ｖ）と現像ロール１３３（−６００Ｖ）との間の電位差は、２００Ｖ〜４００Ｖとなる。これにより、吸着ロールと搬送ロール１３４との間に発生する電界と、潜像と現像ロール１３３との間に発生する電界とでは、向きは同じでも、吸着ロールと搬送ロール１３４との間に発生する電界の方が強い。このため、搬送ロール１３４の表面に保持された現像剤中の過帯電トナーは、磁性キャリアとの間の静電引力に打ち勝って吸着ロール４０に飛翔する。吸着ロール側に飛翔した過帯電トナーは、転写器１４が無いために転写は行われないままクリーニング部材２１によって吸着ロール４０から刮ぎ落とされる。吸着ロール４０から刮ぎ落とされた過帯電トナーは、トナー回収室２２の手前側の室に回収されて再利用劣化トナーとして再利用される。この第１電源３１が、本発明にいう第１電位付与部の一例に相当する。

一方、吸着ロール４０に第２電源３２が接続され、吸着ロール４０に−８００Ｖの電位が付与されている場合、これら吸着ロール（−８００Ｖ）と搬送ロール１３４（−６００Ｖ）との間に発生する電界の向きは搬送ロールから吸着ロールへ向かう向きである。一方、感光体１０の静電的な潜像（−２００Ｖ〜−４００Ｖ）と現像ロール１３３（−６００Ｖ）との間に発生する電界の向きは、潜像側から現像ロール１３３へ向かう向きである。したがって、吸着ロールと搬送ロール１３４との間に発生する電界と、潜像と現像ロール１３３との間に発生する電界とでは、向きが逆向きとなり、搬送ロール１３４の表面に保持された現像剤中の逆極トナーは、吸着ロール４０に飛翔する。吸着ロール側に飛翔した逆極トナーは、転写器１４が無いために転写は行われないままクリーニング部材２１によって吸着ロール４０から刮ぎ落とされる。吸着ロール４０から刮ぎ落とされた逆極トナーは、トナー回収室２２の手前側の室に回収されて再利用劣化トナーとして再利用される。この第２電源３２が、本発明にいう第２電位付与部の一例に相当する。

この様に、このプリンタ１では、吸着ロール４０に付与する電位を切り替えることで、現像剤から劣化トナーである過帯電トナーおよび逆極トナーが除去される。

次に、上述した様にして回収された再利用劣化トナーの現像器１３への供給について、トナー供給部１３５からの未使用トナーの現像器１３への供給と併せて説明する。

本実施形態のプリンタ１では、再利用劣化トナーの供給量と、未使用トナーの供給量との割合が以下に説明するように調節されることで、現像器１３内のトナーの帯電量分布を適正範囲内に揃えるという工夫が施されている。

図５は、図１のＣ−Ｃ´線で切断し切断した面を図１の上方から見た状態を模式的に示した図である。

図５には、トナー回収室２２からトナー供給口１３２ｃに再利用劣化トナーを供給する機構と、トナー供給部１３５からトナー供給口１３２ｃに未使用トナーを供給する機構との双方が示されている。前述した様に、トナー回収室２２は、２つの室に仕切られており、一方の室２２Ｍには再利用劣化トナー（過帯電トナーと逆極トナー）が回収されており、他方の室２２Ｎには、トナー像が転写された後の感光体１０に残留した、再利用されない残留トナーが回収されている。

図５に示される様に、トナー回収室２２の室２２Ｍからトナー供給口１３２ｃへは、第１供給管２２ａが延びている。この第１供給管２２ａの内部には、再利用劣化トナーをトナー供給口１３２ｃに向かって搬送する第１搬送部材２２０ａが配備されている。また、トナー収容室１３５からトナー供給口１３２ｃへは、第２供給管１３５ａが延びている。この第２供給管１３５ａの内部には、未使用のトナーをトナー供給口１３２ｃへ搬送する第２搬送部材１３５０ａが配備されている。これら第１搬送部材２２０ａおよび第２搬送部材１３５０ａは、具体的には、螺旋状のフィンが棒の周囲に備えられた構造を有している。また、第１搬送部材２２０ａは第１モータ２２０によって駆動されており、第２搬送部材１３５０ａは第２モータ１３５０によって駆動されている。これら第１モータ２２０および第２モータ１３５０の回転速度は、制御部１Ａによって制御されている。つまり、再利用劣化トナーを供給する第１搬送部材２２０ａの動作速度と、未使用トナーを供給する第２搬送部材１３５０ａの動作速度の比（以降動作比率という）が制御部１Ａによって制御されている。このため、再利用劣化トナーの供給量と未使用トナーの供給量の比は、制御部１Ａによって決定されている。尚、詳細な説明は省略するが、制御部１Ａは、現像器１３内でのトナー濃度を一定濃度に保つ様にトナーの供給頻度も制御している。

図６は、制御部において実行されるトナー供給処理に関するフローチャートである。

制御部１Ａでは、まず外部から供給されてくる画像データに基づいて像密度を算出する（ステップＳ６０１）。次に、算出した像密度が１０％以上あるかどうかを判定する（ステップＳ６０２）。像密度が１０％未満である場合（ステップＳ６０２：Ｎｏ）には現像器１３でのトナー消費が少なく、従ってトナーの供給量も少ないので、上述した低帯電トナーや逆極トナーは生じ難いと考えられる。このため、制御部１Ａは、再利用劣化トナーを搬送する第１搬送部材２２０ａと未使用トナーを搬送する第２搬送部材１３５０ａとの動作比率を１：９にする（ステップＳ６０３）。これにより、現像器１３に供給されるトナーは未使用トナーを主になる。

一方、像密度が１０％以上である場合（ステップＳ６０２：Ｙｅｓ）には、現像器１３でのトナー消費は多く、従ってステップＳ６０４に進んで、直前５００枚の平均出力像密度が３％以上であるかどうかを判定する。平均出力像密度が３％以上である場合（ステップＳ６０４：Ｎｏ）は、直前５００枚でのトナー消費が充分に多くて現像器内のトナーは劣化していない。このため、トナーの供給量が多くても、上述した低帯電トナーや逆極トナーは生じ難いと考えられる。そこで、ステップＳ６０３に進んで、主に未使用トナーを現像器１３に供給させる。

上記ステップＳ６０４で平均出力像密度が３％未満である場合には、直前５００枚でのトナー消費が少なくて現像器内のトナーが劣化していると考えられる。そうなると、未使用トナーの供給量が多いと、上述した低帯電トナーや逆極トナーは生じ易くなると考えられる。そこで、再利用劣化トナーを搬送する第１搬送部材２２０ａと未使用トナーを搬送する第２搬送部材１３５０ａとの動作比率を９：１にして、主に再利用劣化トナーを現像器１３に供給させる（ステップＳ６０５）。この再利用劣化トナーは、未使用トナーよりも劣化が進んだトナーであるので、大量に現像器１３に供給しても低帯電トナーや逆極トナーが生じ難い。つまり、再利用劣化トナーを供給して未使用トナーの供給量を減らすことで低帯電トナーや逆極トナーの発生が抑制される。

次に、本発明の画像形成装置の第２実施形態について説明する。

第１実施形態のプリンタ１と第２実施形態のプリンタとの間の相違点は、第１実施形態のプリンタ１では、構造的にも電気的にも同じであるものの別体で設けられている現像ロール１３３と搬送ロール１３４が、第２実施形態のプリンタでは一体とされている点にあるので、以下では、この点について説明する。

図７は、第２実施形態のプリンタの現像器の上方からの透視図である。

図７には、第１実施形態では別部材であった現像ロール１３３と搬送ロール１３４とが一体化した現像剤保持ロール２３３が示されている。この現像剤保持ロール１３２の電位は不図示の電源により−６００Ｖとされる。このため、各部材間の電位関係としては、第１実施形態における電位関係と同じであるので、電位関係の図示および説明は省略する。

第２実施形態のプリンタでも、吸着ロール４０に付与する電位を切り替えることで、現像剤から過帯電トナーと逆極トナーとの２種類の劣化トナーが除去される。

尚、以上の実施形態では、本発明の画像形成装置の一例としてプリンタを例に挙げて説明したが、これが複写機であってもよく、またファクシミリ等でもあっても良い。

また、上記実施形態では、像密度をトナー消費量の目安として供給量を制御する例を示したが、本発明にいう回収トナー供給部は、現像器内でのトナー濃度変化を用いてトナー消費量を導いて供給量を制御するものであっても良い。

また、上記実施形態では、像密度を画像データから算出する例を示したが、本発明にいう像密度知得部は、外部から像密度を教えてもらうのではなく、あるいは像保持体上で像密度を測定するものでも良い。

尚、以上の実施形態では、本発明にいう独立部材の一例としてアルミのロール状のものを例に挙げて説明したが、これがステンレス製のものであってもよく、さらには、ロール状ではなく、多角形状のものであってもよい。

また、以上の実施形態では、本発明にいう独立部材に対し、２つの電位を切替自在に付与する例を挙げて説明したが、これがいずれか一方の電位のみを与えるものであってもよい。

１プリンタ
１Ａ制御部
１０感光体
１１帯電ロール
１２露光器
１３現像器
１３０１ａ現像領域
１３０２ａ対向領域
１３１撹拌搬送部材
１３２現像剤収容槽
１３３現像ロール
１３３１円筒部材
１３３２永久磁石ロール
１３４搬送ロール
１３５トナー供給部
１４転写器
１５定着器
１６用紙カセット
２０クリーニング装置
２１クリーニング部材
２２トナー回収室
２３３現像剤保持ロール
４０吸着ロール

Claims

表面に像が形成されて該像を保持する像保持体と、
前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成部と、
前記像保持体表面に形成された潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する、該トナーを含んだ現像剤を内部に収容した現像器と、
前記現像器に未使用のトナーを補給するトナー補給部とを備え、
前記潜像形成部によって潜像が形成される面の広がる方向に前記像保持体と並び、該像保持体とは少なくとも表面同士が互いに絶縁されていることによって表面の電位が該像保持体の表面電位に依存せず独立な独立部材と、
前記独立部材に電位を付与することで、該独立部材と前記現像ロールとの間に、該現像ロールと前記像保持体との間の電位差よりも大きい電位差と、該現像ロールと該像保持体との間の電界の向きと同じ向きの電界とを生じさせる第１電位付与部とを更に備え、
前記現像器が、
前記像保持体および前記独立部材の双方に隣り合った、該像保持体および該独立部材とは電位差を有する、表面に前記現像剤を保持して回転することで該現像剤を、該像保持体に面した主領域および該独立部材に面した副領域へと搬送する現像ロールと、
前記現像ロールに隣り合い該現像ロールの回転軸に沿って延びた、内部に前記現像剤を収容して該現像剤を該の現像ロールに供給する、収容した現像剤を攪拌しつつ該回転軸に沿って、前記独立部材から遠い方から該独立部材に近づく方へと向かう第１方向に搬送する第１収容部と、
前記第１収容部に隣接し該第１収容部に並んで延びた、両端に、該第１収容部との間で現像剤が移動する移動口が設けられた、内部に前記現像剤を収容している、前記トナー補給部からトナーが補給されて該現像剤と該トナーを撹拌して混合しつつ前記第１方向とは逆の第２方向に搬送する第２収容部とを備えたものであり、
前記像保持体および前記独立部材のうちの少なくとも該独立部材の表面からトナーを取り除いて回収する清掃器と、
前記清掃器によって回収されたトナーを前記現像器の前記第２収容部に、該現像器におけるトナーの消費が多いほど多量に供給する回収トナー供給部とを備えたものであることを特徴とする画像形成装置。
前記現像ロールは、前記現像剤を前記主領域へと搬送する主現像部および該現像剤を前記副領域へと搬送する副現像部が互いに分離した、それら主現像部および副現像部に互いに異なる電位が付与されるものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記独立部材に第１の電位を付与する前記第１電位付与部と、該独立部材に第２の電位を付与することで、該独立部材と該現像ロールとの間に、該現像ロールと該像保持体との間の電界の向きとは逆向きの電界を生じさせる第２電位付与部とを兼ねた、前記第１の電位と前記第２の電位との切換が自在な電位付与部を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
前記独立部材が、ロール状の外形を有し、回転しながら周面に、前記対向領域に搬送されてきた現像剤から前記帯電トナーを吸着するものであることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の画像形成装置。
前記潜像形成部によって前記像保持体上に形成される潜像の像密度を知得する像密度知得部を備え、
前記回収トナー供給部が、前記像密度知得部で知得された像密度が高いほど多量にトナーを供給するものであることを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。
前記回収トナー供給部が、前記現像器におけるトナーの現在の消費が多いほど多量に、かつ、以前の消費が少ないほど多量に、トナーを供給するものであることを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。