JP5541838B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関し、特にトナーを用いて感光体に形成された静電潜像の現像を行う画像形成装置に関する。

従来、電子写真法による画像形成装置においては、現像装置内の現像ローラから飛散したトナーが感光体の表面に付着し、その付着したトナーがさらにシートに転写されて、画像品質を著しく劣化させていた。しかし、現像装置からのトナー飛散を完全になくすことは原理的に難しいため、従来においては、その飛散したトナーを回収する方法が提案されている。例えば、特許文献１では、磁気ローラを包囲するように設けられる現像スリーブと、現像スリーブの近傍にトナーの帯電と同極性のバイアスを印加したトナー回収手段とを設けて、帯電させたトナーを現像スリーブと感光体との間の現像領域に搬送する途中で、トナー回収手段が逆極性の飛散トナーを回収して、現像領域には正規のトナーが供給されるようにしている。

しかしながら、飛散トナーには、正規トナーと逆極性に帯電した逆帯電トナーの他に、正規トナーと同極性であるが帯電量が小さい弱帯電トナーもあり、上述した従来技術では、弱帯電トナーに対しては、トナーをほとんど回収することができない。しかも、耐刷枚数の増加によるトナーの劣化や温度湿度等の環境の変化により、飛散トナーにおける逆帯電トナーと弱帯電トナーとの割合が異なるために、同一極性のバイアスをトナー回収手段に印加するだけでは、トナーが劣化した状態や装置の使用環境の変化に対して、トナー回収効率は十分なものではなく、常に良好な画像が得られるものではなかった。
特開平２−２１０４７２号公報（６−７頁、図１）

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、トナーの劣化や装置の使用環境の変化に係わらずに、逆帯電トナーや弱帯電トナー等の飛散トナーを回収することができ、このことにより、画像の汚れや飛び散りのない良好な画像が得られる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、トナーを撹拌する撹拌部材と、前記撹拌部材から搬送されたトナーを担持する現像ローラと、前記現像ローラに対向配置され静電潜像を形成する感光体と、前記現像ローラと前記感光体との間で現像バイアスを印加する現像バイアス電源とを備え、印加された現像バイアスによりトナーを前記感光体表面に供給して静電潜像を現像する画像形成装置において、前記現像ローラの近傍に配されトナーを回収する回収部材と、前記回収部材に回収バイアスを印加する回収バイアス電源と、供給されたトナーの濃度を検出するトナー濃度検出センサと、前記感光体表面の電位をオフにして前記感光体を露光しない状態で、前記現像ローラに大きさの異なる現像バイアスを交互に印加して、検出されたトナー濃度と前記現像バイアスの大きさとに基づいて、前記回収バイアスの極性を制御する制御部とを有することを特徴としている。

この構成によれば、現像バイアス電源が現像ローラに現像バイアスを印加すると、現像ローラから逆帯電トナーが供給され、現像バイアス電源が現像ローラに前記現像バイアスより小さい現像バイアスを印加すると、現像ローラから弱帯電トナーが供給され、トナー濃度検出センサから出力される逆帯電トナーまたは弱帯電トナーの濃度に関する電圧値と現像バイアス電源から出力される現像バイアスの大きさとに基づいて、回収バイアス電源における回収バイアスの印加の有無と極性を制御する。

また、請求項２の発明において、前記現像バイアス電源が帯電したトナーと逆極性の現像バイアスを印加して、前記トナー濃度検出センサが所定値以上のトナー濃度を検出すると、前記制御部は、前記回収部材にトナーの帯電極性と同極性の回収バイアスを印加するように前記回収バイアス電源を制御し、前記逆極性の現像バイアスより小さい現像バイアスを印加して、前記トナー濃度検出センサが所定値以上のトナー濃度を検出すると、前記制御部は、前記回収部材にトナーの帯電極性と逆極性の回収バイアスを印加するように前記回収バイアス電源を制御することを特徴としている。この構成によれば、逆帯電トナーと弱帯電トナーが回収ローラに付着する。

また、請求項３の発明において、前記現像バイアス電源が逆極性で大きさの異なる現像バイアスを交互に印加して、前記トナー濃度検出センサが検出するトナー濃度が所定値を超えないときには、前記制御部は、前記回収部材に回収バイアスを印加しないように前記回収バイアス電源を制御する。この構成によれば、現像ローラから逆帯電トナーまたは弱帯電トナーが供給されても、画像品質に影響を与えるものではないために、回収ローラに回収バイアスが印加されない。

また、請求項４の発明において、前記トナー濃度検出センサは前記感光体表面に供給されたトナーの濃度を検出することを特徴としている。この構成によれば、トナー濃度検出センサから出力される感光体表面に供給されたトナーの濃度に関する電圧値と現像バイアス電源から出力される現像バイアスの大きさとに基づいて、回収バイアス電源における回収バイアスの印加の有無と極性を制御する。

請求項１に記載の発明によれば、現像バイアス電源が現像ローラに現像バイアスを印加すると、現像ローラから逆帯電トナーが供給され、現像バイアス電源が現像ローラに前記現像バイアスより小さい現像バイアスを印加すると、現像ローラから弱帯電トナーが供給され、トナー濃度検出センサから出力される逆帯電トナーまたは弱帯電トナーの濃度に関する電圧値と現像バイアス電源から出力される現像バイアスの大きさとに基づいて、回収バイアス電源における回収バイアスの印加の有無と極性を制御する。このことによって、トナーの劣化や装置の使用環境の変化に係わらずに、飛散する逆帯電トナーと弱帯電トナーを回収することができるので、画像の汚れや飛び散りのない良好な画像が常に得られ、また飛散トナーが画像品質に影響を与えるものではないときには、回収ローラに回収バイアスを印加しないので、省電力になる。

また、請求項２に記載の発明によれば、逆帯電トナーと弱帯電トナーが回収ローラに付着するので、トナーの劣化や装置の使用環境の変化に係わらずに、帯電不良トナーを常に回収することができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、現像ローラから逆帯電トナーまたは弱帯電トナーが供給されても、画像品質に影響を与えるものではないときには、回収ローラに回収バイアスを印加しないので、省電力になる。

また、請求項４に記載の発明によれば、トナー濃度検出センサから出力される感光体表面に供給されたトナーの濃度に関する電圧値と現像バイアス電源から出力される現像バイアスの大きさとに基づいて、回収バイアス電源における回収バイアスの印加の有無と極性を制御するので、トナーの劣化や装置の使用環境の変化に係わらずに、飛散した逆帯電トナーと弱帯電トナーを常に回収することができる。

以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、この実施形態に限定されない。本発明の実施形態は発明の最も好ましい形態を示すものであり、また発明の用途やここで示す用語等はこれに限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態である画像形成装置を示す断面図である。この画像形成装置１００は、感光体４１、帯電部４２、画像書込部（レーザスキャンユニット）４３、現像装置２１、トナー補給部４４、転写部４５、クリーニング部４６、シート収容給紙部５１、搬送部５２、定着部５３、および排紙部５４等から構成されている。

感光体４１は、例えばアルミニウム製ドラムにアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等の感光層が積層されたものであり、帯電部４２により、その表面が帯電させられるようになっている。そして、感光体４１は、画像書込部４３からのレーザビームを受けると、その表面に静電潜像を形成する。

帯電部４２は、コロナ放電等の放電することで感光体４１の表面を帯電させるものである。例えば帯電部４２は、細いワイヤー等を有しており、これを電極として、高電圧を印加されることで放電するようになっている。画像書込部４３は、画像データに基づいて、レーザビーム等の光ビームを感光体４１に照射させ、その感光体４１に静電潜像を形成させるものである。なお、画像データは不図示のパーソナルコンピューター（ＰＣ）から送信されたものである。

現像装置２１は、感光体４１の静電潜像にトナーを付着させて、トナー像を形成させるものである。なお、現像装置２１に収容されているトナーとしては、例えばトナー成分とキャリヤとから構成される２成分現像剤や、トナー成分のみから構成される１成分現像剤が挙げられる。また、現像装置２１の詳細については後述する。

トナー補給部４４は、現像装置２１内部のトナーが不足するようになれば、その現像装置２１にトナーを供給するとともに、トナーを貯留しておくものである。転写部４５は、感光体４１表面に形成されたトナー像を搬送部５２から搬送されてくるシート（用紙やＯＨＰ等）に転写させるものである。

クリーニング部４６は、トナー像がシートに転写された後に、感光体４１の表面に残ったトナーを除去するもので、例えば、感光体４１の長手方向に線接触するブレード材等で形成される。シート収容給紙部５１は、シートを収容するとともに、搬送部５２にシートを送出するものである。

搬送部５２は、シート収容部５１から排紙部５４までのシートの通路である。その搬送路５２の途中にある定着部５３は、ローラ対がシートを加熱・加圧することにより、シートに転写されたトナーを溶融定着させるものであり、両ローラ間にシートを挟持して排紙部５４に搬送する。排紙部５４は、定着されたシートを収容するものである。

次に、画像形成動作について説明する。予め入力された画像データに基づいて、以下のように画像形成動作が実行される。

まず、帯電部４２により感光体４１が帯電される。この感光体４１に対して、画像データに従い、画像書込部４３が感光体４１の表面の走査露光を行い、感光体４１の表面には静電潜像が形成される。次に、現像装置２１が感光体４１にトナーを供給して、感光体４１の静電潜像が現像される。搬送部５２がシート収容部５１のシートを転写部４５に搬送し、転写部４５がそのシートに感光体４１のトナー像を転写する。転写後に、クリーニング部４６が感光体４１の表面に残留したトナーを清掃する。一方、転写されたシートが搬送部５２により定着部５３に案内され、定着部５３がシートを加熱・加圧すると、シートにトナー像が定着される。そして、定着されたシートが搬送部５２から排出され、排紙部５４がシートを受け止める。

図２は、トナーに２成分現像剤を用いる現像装置２１を示す側面断面図である。現像装置２１は、ケーシング５、カバー６、撹拌部材としての第１撹拌スクリュー７及び第２撹拌スクリュー８、現像ローラ１１、規制ブレード１２及び現像バイアス電源５１を含む構成である。

ケーシング５は、カバー６とともに、現像装置２１の外殻を構成するものである。ケーシング５とカバー６の内部に、トナーが収容され、他の部材が備え付けられる。ケーシング５と一体形成された仕切り板９により、第１貯留室１５と第２貯留室１６が区分けされ、第１及び第２貯留室１５、１６がトナーを収容する。この第１貯留室１５には第１撹拌スクリュー７が配設され、第２貯留室１６には第２撹拌スクリュー８が配設されている。カバー６がケーシング５に取り付けられ、第１及び第２貯留室１５、１６に収容されたトナー等が外部に漏れないように封止されている。

第１撹拌スクリュー７は、支軸７ａを中心とし、その周囲に螺旋羽７ｂを設けた構成になっており、支軸７ａがケーシング５に回転可能に軸支されている。第２撹拌スクリュー８は、８ａを中心とし、その周囲に螺旋羽８ｂを設けた構成になっており、支軸８ａが支軸７ａに平行な状態でケーシング５に回転可能に軸支されている。

ケーシング５の長手方向（支軸７ａの方向）の両端部において、仕切り板９は存在せず、第１撹拌スクリュー７、第２撹拌スクリュー８間でのトナーの受け渡しが可能となっている。第１撹拌スクリュー７が図２に示す矢印方向に回転して、第１貯留室１５に貯留されているトナーが撹拌されながら長手方向へと搬送されて第２貯留室１６に導かれ、第２撹拌スクリュー８が図２に示す矢印方向に回転して、第２貯留室１６に搬送されてきたトナーが撹拌されながら長手方向に搬送され、帯電されたトナーが現像ローラ１１に供給される。

現像ローラ１１は、感光体４１（図１参照）の回転に応じて回転することで、その感光体４１の感光層にトナーを供給するものであり、現像スリーブ１１ａと磁気ローラ１４を含む構成である。

現像スリーブ１１ａは、感光体４１に対向し、磁気ローラ１４との間に所定の隙間を設けて、ローラ軸１１ｂに固設されている。ローラ軸１１ｂは第２撹拌スクリュー８の支軸８ａに平行な状態で図２（ａ）示すＡ方向に回転可能にケーシング５に軸止されている。また、現像スリーブ１１ａは、例えばアルミニウム製のものを本実施形態で用いることができる。

磁気ローラ１４は、現像スリーブ１１ａに対して回転不能に固定され、複数の磁極を有する永久磁石からなる。この磁気ローラ１４の磁力の強さに従い、現像スリーブ１１ａ上にトナーの現像ブラシ（穂）が形成される。

規制ブレード１２は、現像スリーブ１１ａと所定の間隔を隔てて対向配置され、現像ブラシのトナー通過量（厚さ）を規制して、トナー成分が感光体４１に供給される。規制ブレード１２の材質としては、磁性体或いは非磁性体のステンレス等が用いられる。なお、非磁性体の規制ブレード１２に永久磁石を装着して磁性を付与しても良い。

現像バイアス電源５１は、直流電源と交流電源を備え、現像スリーブ１１ａと感光体４１表面との間に、交流成分に直流成分を重畳した現像バイアスを印加する。現像スリーブ１１ａには、トナーの帯電極性と同極性の現像バイアスが印加されるために、現像スリーブ１１ａ上の現像ブラシのトナー成分のみが感光体４１表面に供給される。

現像の動作について説明する。第１及び第２撹拌スクリュー７、８がトナーを撹拌帯電させ、帯電されたトナーが、第２撹拌スクリュー８により、現像スリーブ１１ａに供給され、磁気ローラ１４の磁力により、現像スリーブ１１ａ上に現像ブラシ（穂）が形成される。そして、現像ブラシ（穂）が規制ブレード１２を通過すると、現像ブラシが所定の厚みに規制される。現像スリーブ１１ａが図に示す矢印Ａ方向にさらに回転して、現像ブラシが感光体４１に対向すると、現像バイアス電源５１の現像バイアスにより、トナー成分のみが感光体４１表面に供給され、感光体４１表面に形成された静電潜像にトナー成分が付着して、現像が行われる。

上述の現像装置２１から飛散するトナーの回収について、図３に基づいて説明する。図３は、現像装置とトナー回収ユニットとを概略的に示す図である。尚、図３では、現像ローラ１１の感光体４１への現像領域を図２に対して左右を逆にして示し、また黒点がトナーを示している。

トナー回収ユニットは、回収部材５６、回収バイアス電源５４、現像バイアス電源５１、トナー濃度検出センサ５８及び制御部６０を備える。

回収部材５６は、回収ローラ５６ａと引掻きブレード５６ｂとトナー搬送路５６ｃを備え、現像装置２１から飛散したトナーを回収するものである。回収ローラ５６ａは、現像領域Ｄに対して現像ローラ１１の回転方向下流で現像ローラ１１に対向して回転可能に設けられ、アルミニウム等の導電性材で形成される。引掻きブレード５６ｂは、回収ローラ５６ａに接触して、付着した飛散トナーを回収ローラ５６ａから引き剥がし、トナー搬送路５６ｃは、引き剥がされた飛散トナーを第１撹拌スクリュー７に戻す。

回収バイアス電源５４は回収ローラ５６ａに回収バイアスを印加する。この回収バイアスにより、飛散トナーが回収ローラ５６ａに付着して、飛散トナーの回収が行われる。回収バイアス電源５４は、トナーの帯電極性に対して同極性と逆極性に切り換え自在な直流成分であり、その回収バイアスの大きさは、回収ローラ５６ａの現像ローラ１１との対向距離や、トナーの種類により異なるが、正規のトナーの帯電電位より低い。飛散トナーの中で逆帯電トナーを回収するときには、回収バイアス電源５４が回収ローラ５６ａに正規のトナー帯電極性と同極性の回収バイアスを印加して、弱帯電トナーを回収するときには、回収バイアス電源５４が回収ローラ５６ａに正規のトナー帯電極性と逆極性の回収バイアスを印加する。

現像バイアス電源５１は、画像形成に供される感光体４１に形成された静電潜像の現像とともに、飛散トナーの回収にも用いられる。飛散トナーを回収する場合には、画像書込部４３（図１参照）からのレーザビームの照射による感光体４１の露光をしていない状態で、現像バイアス電源５１が現像ローラ１１に現像バイアスを印加することにより、飛散トナーを感光体４１に付着させて、飛散トナーの種別を判定する。つまり、帯電部４２の高圧電源をオフにして、感光体４１を帯電させていない状態で、現像バイアス電源５１が現像ローラ１１にトナーの帯電極性と逆極性の現像バイアスを印加すると、その現像バイアスの大きさに応じて、感光体４１表面に逆帯電トナーまたは弱帯電トナーが付着することになる。例えば、トナーが正帯電トナーである場合に、−１００Ｖと−２０Ｖの現像バイアスを印加する。−１００Ｖの現像バイアスが印加されると、感光体４１表面に逆帯電トナーが付着し、−２０Ｖの現像バイアスが印加されると、感光体４１表面に弱帯電トナーが付着する。

トナー濃度検出センサ５８は、感光体４１表面に付着した飛散トナーの濃度を検出するものであり、そのセンサ面が感光体４１表面に向いて、感光体４１表面の光を受光し、感光体４１表面の反射率を測定することにより、トナー濃度に関する電圧を検出する。

制御部６０は、トナー濃度検出センサ５８から出力される電圧値と現像バイアス電源５１から出力される現像バイアスの大きさとに基づいて、回収バイアス電源５４における回収バイアスの印加の有無と極性を制御する。つまり、制御部６０は、図４に示すトナー濃度検出センサ５８が出力する電圧値Ｖとトナー濃度ＩＤとの関係を示すトナー濃度テーブルを備え、その電圧値から感光体４１表面のトナー濃度を算出し、このトナー濃度が閾値ＴＬ以上であるか否かを判定する。

トナー濃度が閾値ＴＬ越えていないときには、画像品質に影響を与える程にトナーが飛散していないために、飛散トナーを回収するまでもないので、制御部６０は、回収ローラ５６ａに回収バイアスを印加しないように回収バイアス電源５４を制御する。

トナー濃度が閾値ＴＬ以上であるときには、飛散トナーにより画像の汚れや飛び散り等の画像不良が発生することになり、制御部６０は回収ローラ５６ａに回収バイアスを印加するように回収バイアス電源５４を制御する。このとき、現像バイアス電源５１が現像ローラ１１にトナーの帯電極性と逆極性で−１００Ｖと大きい現像バイアスを印加していると、回収ローラ５６ａにはトナーの帯電極性と同極性の回収バイアスが設定される。一方、現像バイアス電源５１が現像ローラ１１にトナーの帯電極性と逆極性で−２０Ｖと小さい現像バイアスを印加していると、回収ローラ５６ａにはトナーの帯電極性と逆極性の回収バイアスが設定される。

また、制御部６０は、ＣＰＵ（中央演算回路）、記憶手段、演算ユニット、入出力インターフェイスなどから構成されるコンピューターシステムであり、各機能の動作制御は予め記憶手段に記憶させてあるプログラムを実行させることによりなされる。

図１、図３〜図５を参照しながら、図６のステップに従い、制御部６０による飛散トナーの回収の制御について説明する。図５は、シートへのトナー像の転写と飛散トナーの回収を概略的に示す図であり、黒点がトナーを示している。

所定の印刷枚数、例えば印刷枚数が２００枚になると、帯電部４２の高圧電源をオフにして、画像書込部４３からのレーザビームの照射による感光体４１の露光をしていない状態で、現像ローラ１１にトナー帯電極性と逆極性の−１００Ｖの大きい現像バイアスを印加すると、逆帯電トナーが現像ローラ１１から供給され感光体４１表面に付着する（ステップＳ１）。

トナー濃度検出センサ５８が感光体４１表面の反射率を測定し、その反射率に応じた電圧値Ｖから、記憶手段に設けられた図４に示すトナー濃度テーブルに基づいて、トナー濃度ＩＤを算出して、感光体４１に付着したトナーの濃度を検出し、このトナー濃度が閾値ＴＬ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。

トナー濃度が閾値ＴＬ以上であるときには、逆帯電トナーにより画像の汚れや飛び散り等の画像不良が発生することになるために、回収バイアス電源５４により、回収ローラ５６ａにはトナーの帯電極性と同極性の回収バイアスが設定される（ステップＳ３）。

トナー濃度が閾値ＴＬ越えていないときには、逆帯電トナーによる画像品質に影響を与えるものではない。そこで感光体４１表面に印加する電位をオフにしたままで、現像ローラ１１にトナー帯電極性と逆極性の−２０Ｖの小さい現像バイアスを印加すると、感光体４１表面に弱帯電トナーが付着する（ステップＳ４）。

トナー濃度検出センサ５８が感光体４１表面の反射率を測定し、その反射率に応じた電圧値Ｖから、図４に示すトナー濃度テーブルに基づいて、トナー濃度ＩＤを算出して、感光体４１に付着したトナーの濃度を検出し、このトナー濃度が閾値ＴＬ以上であるか否かを判定する（ステップＳ５）。

トナー濃度が閾値ＴＬ以上であるときには、弱帯電トナーにより画像の汚れや飛び散り等の画像不良が発生することになるために、回収バイアス電源５４により、回収ローラ５６ａにはトナーの帯電極性と逆極性の回収バイアスが設定される（ステップＳ６）。

トナー濃度が閾値ＴＬ越えていないときには、逆帯電トナーと弱帯電トナーが飛散して感光体４１表面に付着しても、画像品質に影響を与えるものではない。そこで回収ローラ５６ａに回収バイアスを印加しないように回収バイアス電源５４を制御する（ステップＳ７）。

現像ローラ１１に印加する現像バイアスの大きさと感光体４１に付着したトナーの濃度とに応じて、ステップＳ３、ステップＳ６及びステップＳ７のいずれかの回収バイアスが設定されると、次に画像形成を行うために、画像データに従い、画像書込部４３が感光体４１の表面の走査露光を行い、感光体４１の表面には静電潜像が形成される。

図５に示すように、現像バイアス電源５１により、現像ローラ１１と感光体４１表面との間に現像バイアスが印加されると、現像ローラ１１から感光体４１にトナーが供給され、感光体４１の静電潜像が現像され、感光体４１表面のトナー像が搬送されるシートＳに転写される。また、逆帯電トナーや弱帯電トナーが飛散していると、これらの飛散トナーが回収バイアスを印加された回収ローラ５６ａに付着し、引掻きブレード５６ｂが付着した飛散トナーを回収ローラ５６ａから引き剥がし、飛散トナーがトナー搬送路５６ｃを介して第１撹拌スクリュー７に戻されて（ステップＳ８）、ステップを終了する。

さらに、印刷枚数が次の２００枚になり感光体４１表面のトナー濃度が検出されるまで、回収バイアス電源５４には、ステップＳ３、ステップＳ６及びステップＳ７で設定された回収バイアスが維持されて、画像形成が行われる。

上記実施形態によれば、画像形成装置１００は、トナーを撹拌する第１及び第２撹拌スクリュー７、８と、第１及び第２撹拌スクリュー７、８から搬送されたトナーを担持する現像ローラ１１と、現像ローラ１１に対向配置され静電潜像を形成する感光体４１と、現像ローラ１１と感光体４１との間で現像バイアスを印加する現像バイアス電源５1とを備え、印加された現像バイアスによりトナーを感光体４１表面に供給して静電潜像を現像する。さらに画像形成装置１００は、現像ローラ１１の近傍に配されトナーを回収する回収ローラ５６ａと、この回収ローラ５６ａに回収バイアスを印加する回収バイアス電源５４と、現像ローラ１１から供給され感光体４１表面に付着したトナーの濃度を検出するトナー濃度検出センサ５８と、感光体４１表面の電位をオフにして感光体４１を露光しない状態で、現像ローラ１１に大きさの異なる現像バイアスを交互に印加して、検出されたトナー濃度と現像バイアスの大きさとに基づいて、回収バイアスの極性を制御する制御部６０とを有する。

この構成によれば、現像バイアス電源５１が現像ローラ１１に現像バイアスを印加すると、感光体４１表面に逆帯電トナーが付着し、現像バイアス電源５１が現像ローラ１１に前記現像バイアスより小さい現像バイアスを印加すると、感光体４１表面に弱帯電トナーが付着して、トナー濃度検出センサ５８から出力される付着した飛散トナーの濃度に関する電圧値と現像バイアス電源５１から出力される現像バイアスの大きさとに基づいて、回収バイアス電源５４における回収バイアスの印加の有無と極性を制御する。このことによって、トナーの劣化や装置の使用環境の変化に係わらずに、現像ローラ１１から飛散した逆帯電トナーと弱帯電トナーを回収することができるので、画像の汚れや飛び散りのない良好な画像が得られ、また飛散トナーが画像品質に影響を与えるものではないときには、回収ローラ５６ａに回収バイアスを印加しないので、省電力になる。

また、上記実施形態によれば、現像バイアス電源５１が帯電したトナーと逆極性の現像バイアスを印加して、トナー濃度検出センサ５８が所定値以上のトナー濃度を検出すると、制御部６０は、回収ローラ５６ａにトナーと同極性の回収バイアスを印加するように回収バイアス電源５４を制御し、前記逆極性の現像バイアスより小さい現像バイアスを印加して、トナー濃度検出センサ５８が所定値以上のトナー濃度を検出すると、制御部６０は、回収ローラ５６ａにトナーと逆極性の回収バイアスを印加するように回収バイアス電源５４を制御する。このことによって、逆帯電トナーと弱帯電トナーが回収ローラ５６ａに付着するので、トナーの劣化や装置の使用環境の変化に係わらずに、帯電不良トナーを回収することができる。

また、上記実施形態によれば、現像バイアス電源５１が大きさの異なる現像バイアスを交互に印加して、トナー濃度検出センサ５８が検出するトナー濃度が所定値を超えないときには、制御部６０は、回収ローラ５６ａに回収バイアスを印加しないように回収バイアス電源５４を制御することによって、飛散しているトナーが感光体４１表面に付着しても、画像品質に影響を与えるものではないときには、回収ローラ５６ａに回収バイアスを印加しないので、省電力になる。

尚、上記実施形態では、モノクロ用画像形成装置に適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、静電潜像から感光体表面上に形成されたトナー像が中間転写ベルトにブラック、イエロー、シアン及びマゼンタの各色に対応して１次転写されて、中間転写ベルト上にフルカラーのトナー像が形成されるカラー用画像形成装置において、トナー濃度検出センサが中間転写ベルトに付着したトナーの濃度を検出するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、トナー帯電極性と同極性の回収バイアスを印加するか否かを判定して、次にトナー帯電極性と逆極性の回収バイアスを印加するか否かを判定する流れのフローチャートを示したが、本発明はこれに限らず、トナー帯電極性と逆極性の回収バイアスを印加するか否かを判定して、次にトナー帯電極性と同極性の回収バイアスを印加するか否かを判定する流れのフローチャートにしてもよい。この場合も上記同様の効果を奏する。

また、上記実施形態では、印刷枚数が２００枚になる毎に、トナー濃度を検出する構成を示したが、本発明はこれに限らず、画像形成装置の現像方式や転写方式に応じて、トナー濃度を検出する印刷枚数は、適時設定することができる。

これまで述べた実施形態において、画像形成装置を下記に示す試験条件に設定して、回収ローラ５６ａによる飛散トナーの回収を評価した。図３に示す回収ローラ５６ａに付着しなかったトナー量を測定することにより、飛散トナーの回収を評価した。

トナーは磁性キャリヤと正帯電特性のトナー成分を備える２成分現像剤であり、感光体はアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）の感光層が積層されたアルミニウム製ドラムであり、現像ローラは永久磁石とそれを内包するアルミニウム製の現像スリーブで構成される。回収ローラは現像スリーブの下方に配設したアルミニウム製のものであり、トナー濃度検出センサは感光体表面に対向して配した光学式センサである。

印刷枚数２００枚毎に、感光体表面には電位を与えないで、現像スリーブに電圧−２０Ｖ、または−１００Ｖのバイアスを交互に印加して、トナー濃度検出センサにより、感光
体表面に付着したトナー濃度を読み取り、そのトナー濃度ＩＤがＦＤ０．０１０以上になると、その印刷枚数以降において、現像スリーブに印加したバイアスの極性に応じて、回収ローラに１００Ｖまたは−１００Ｖの直流バイアスを印加する。つまり、トナー濃度Ｉ
ＤがＦＤ０．０１０以上になって、現像スリーブに−２０Ｖを印加した場合には、回収ロ
ーラには−１００Ｖのバイアスを印加して、現像スリーブに−１００Ｖを印加した場合に
は、回収ローラには１００Ｖのバイアスを印加する。

上記の条件に設定したテスト機にて、Ａ４サイズの用紙１００００枚の印刷を行い、回収ローラに付着しなかったトナーを２０００枚の印刷毎に回収ローラの近傍で測定する。

評価結果を表１に示す。表１は、耐刷枚数における回収ローラに付着しなかったトナー（トナー飛散量、単位グラム）の累計を示す。尚、表１の比較例１のトナー飛散量は、感光体表面には電位を与えないで、現像スリーブに−１００Ｖを印加して、トナー濃度ＩＤがＦＤ０．０１０以上になったときに、回収ローラには１００Ｖのバイアスを印加した場
合における、回収ローラの近傍でトナーを収容したものであり、それ以外は実施例と同じである。また、表１の比較例２のトナー飛散量は、回収ローラを設けないで、実施例の回収ローラの近傍でトナーを収容したものであり、それ以外は実施例と同じである。

表１より、比較例１では、耐刷枚数が増えると、トナー飛散量が多くなり、これは弱帯電トナーが回収ローラにより回収されてないことを示している。また、比較例２では、耐刷枚数が増えると、トナー飛散量が比較例１よりさらに多くなり、これは逆帯電トナーと弱帯電トナーが飛散していることを示している。一方、実施例では、トナー飛散量が非常に小さく、比較例２に示す逆帯電トナーと弱帯電トナーが回収ローラにより殆ど回収されている。

次に、温湿度を変えた環境下で、上記のテスト機を用いて、実施例、比較例１及び比較例２の各テスト条件により、トナー飛散量を測定する。温度３２．５℃、相対湿度８０％ＲＨ及び温度１０℃、相対湿度２０％ＲＨの２通りの環境下において、Ａ４サイズの用紙２０００枚の印刷を行い、回収ローラに付着しなかったトナーを２０００枚の印刷後に回収ローラの近傍で測定する。

評価結果を表２に示す。表２より、比較例１、２では、温度３２．５℃、相対湿度８０％ＲＨの環境下では、ともにトナー飛散量が多くなり、特に比較例２ではトナー飛散量が多い。温度１０℃、相対湿度２０％ＲＨの環境下では、比較例１はトナー飛散量が少ないが、比較例２はトナー飛散量が多い。一方、実施例では、両環境下において逆帯電トナーと弱帯電トナーが回収ローラにより良好に回収されている。

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利用することができ、特にトナーを用いて感光体に形成された静電潜像の現像を行う画像形成装置に利用することができる。

は、本発明の実施形態である画像形成装置を示す断面図である。 は、本発明の実施形態である現像装置を示す側面断面図である。 は、本発明の実施形態である画像形成装置に係る回収部材の制御を概略的に示す図である。 は、本発明の実施形態である画像形成装置に係る制御部に設けられたトナー濃度テーブルを示す図である。 は、本発明の実施形態である画像形成装置に係るトナー回収を概略的に示す図である。 は、本発明の実施形態である画像形成装置に係るトナー回収の制御の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

５ ケーシング
６ カバー
７ 第１撹拌スクリュー（撹拌部材）
８ 第２撹拌スクリュー（撹拌部材）
１１ 現像ローラ
１１ａ 現像スリーブ
１２ 規制ブレード
１４ 磁気ローラ
１５ 第１貯留室
１６ 第２貯留室
２１ 現像装置
４１ 感光体
５１ 現像バイアス電源
５４ 回収バイアス電源
５６ 回収部材
５６ａ 回収ローラ
５６ｂ 引掻きブレード
５６ｃ トナー搬送路
５８ トナー濃度検出センサ
６０ 制御部
１００ 画像形成装置

Claims (3)

1. トナーを撹拌する撹拌部材と、前記撹拌部材から搬送されたトナーを担持する現像ローラと、前記現像ローラに対向配置され静電潜像を形成する感光体と、前記現像ローラと前記感光体との間で現像バイアスを印加する現像バイアス電源とを備え、印加された現像バイアスによりトナーを前記感光体表面に供給して静電潜像を現像する画像形成装置において、
   前記現像ローラの近傍に配されトナーを回収する回収部材と、前記回収部材に回収バイアスを印加する回収バイアス電源と、供給されたトナーの濃度を検出するトナー濃度検出センサと、前記感光体の表面を帯電させるための帯電器の高圧電源をオフにして前記感光体を露光しない状態で、前記現像ローラに大きさの異なる現像バイアスを交互に印加して、検出されたトナー濃度と前記現像バイアスの大きさとに基づいて、前記回収バイアスの極性を制御する制御部とを有し、
   前記現像バイアス電源が帯電したトナーと逆極性の現像バイアスを印加して、前記トナー濃度検出センサが所定値以上のトナー濃度を検出すると、前記制御部は、前記回収部材にトナーの帯電極性と同極性の回収バイアスを印加するように前記回収バイアス電源を制御し、前記逆極性の現像バイアスより小さい現像バイアスを印加して、前記トナー濃度検出センサが所定値以上のトナー濃度を検出すると、前記制御部は、前記回収部材にトナーの帯電極性と逆極性の回収バイアスを印加するように前記回収バイアス電源を制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像バイアス電源が逆極性で大きさの異なる現像バイアスを交互に印加して、前記トナー濃度検出センサが検出するトナー濃度が所定値を超えないときには、前記制御部は、前記回収部材に回収バイアスを印加しないように前記回収バイアス電源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。
3. 前記トナー濃度検出センサは前記感光体表面に供給されたトナーの濃度を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。

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