JPH11174929A

JPH11174929A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH11174929A
Application number: JP34648597A
Authority: JP
Inventors: Satoru Haneda; 哲羽根田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1997-12-16
Filing date: 1997-12-16
Publication date: 1999-07-02

Abstract

(57)【要約】【課題】トナーリサイクル手段の磁気ブラシ中のトナ
ー濃度や、現像手段により現像されるトナー量に合わせ
て排出時間や排出能力を変更して、トナーリサイクル手
段の磁気ブラシ中のトナー濃度を規定値以下に保持し、
適正な回収（クリーニング）能力の維持やトナー飛散を
防止する画像形成装置を提供すること。【解決手段】トナーリサイクル手段は像形成体と対向
する磁性粒子搬送体上に形成される磁性粒子からなる磁
気ブラシであると共に、磁気ブラシ中のトナー濃度に応
じて、トナーリサイクル手段の排出時間或いは排出条件
を変更することを特徴とする画像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ＦＡＸ等の画像形成装置で、像形成体の周辺に帯電
手段、像露光手段、現像手段等を配置して画像形成を行
う電子写真方式の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式の画像形成装置の一
方式として、像形成体の周辺に帯電手段、像露光手段及
び現像手段を配置し、帯電手段による像形成体への帯電
と像露光手段による像露光手段とにより像形成体上に潜
像を形成し、該潜像を現像手段による接触反転現像によ
り画像形成を行う画像形成装置が用いられる。

【０００３】一方トナーの有効利用のため、画像形成の
後、像形成体上に残った転写残トナーをクリーニング手
段によりクリーニングし、該クリーニングトナーをスク
リュウパイプ等を用いて現像手段に搬送し、現像工程で
再使用するトナーリサイクル方法が一般的に用いられて
いる。しかしながら、このスクリュウパイプを用いてク
リーニングトナーを搬送するトナーリサイクル方法は機
構が複雑となるため、トナーリサイクル手段としてロー
ラ状の部材を用い、像担持体上の画像部の転写残トナー
を一旦像形成体より該ローラ状のクリーニング手段に回
収し、非画像部においてクリーニング手段上のトナーを
再度像形成体に排出（付着）させ現像手段へと運び、現
像手段により像形成体上のトナーを現像手段内部に回収
し再利用する方法が特開平８−１６６７５０号公報、同
８−１５２８３２号公報、同８−６４５４号公報、同６
−５１６７２号公報等により提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記提
案によるローラ部材を用いたトナーリサイクル手段にお
いては、像形成体上の転写残トナーの像形成体への付着
力が強くトナーリサイクル手段への転写残トナーの回収
が良好に行われなかったり、トナーリサイクル手段への
付着力が強くトナーリサイクル手段より像形成体への排
出が良好に行われなかったりする。

【０００５】このため本願発明者らは、ローラ部材に代
えて磁性粒子搬送体上（スリーブ）に形成される磁性粒
子からなる磁気ブラシによるトナーリサイクル手段を用
いて、像形成体上の画像部（画像形成領域）の転写残ト
ナーを一旦像形成体より該磁気ブラシによるトナーリサ
イクル手段に回収し、非画像部（非画像形成領域）にお
いてトナーリサイクル手段上のトナーを再度像形成体に
排出（付着）させ現像手段へと運び、現像手段により像
形成体上のトナーを現像手段内部に回収し再利用する方
法を検討しているが、トナーリサイクル手段の磁気ブラ
シ中のトナー濃度が規定値より高くなったりすると磁気
ブラシによる転写残トナーの回収能力（クリーニング能
力）が低下し、クリーニング不良が発生するという問題
が生じる。

【０００６】また、通常画像形成されるトナー像の１０
％程度が転写残トナーとして磁気ブラシで回収される
が、現像手段により現像されるトナー量による像形成体
上の転写残トナーが多かったりすると磁気ブラシ中のト
ナー濃度が規定値より高くなりトナー飛散が発生するす
るという問題が生じる。

【０００７】上記問題より、磁気ブラシ中のトナー濃度
を規定値以下とするために、適切な排出時間や排出条件
の設定により、磁気ブラシによる回収トナーのトナー排
出が必要となる。

【０００８】本発明は上記の問題点を解決し、トナーリ
サイクル手段の磁気ブラシ中のトナー濃度や、現像手段
により現像されるトナー量に合わせて排出時間や排出能
力を変更して、トナーリサイクル手段の磁気ブラシ中の
トナー濃度を規定値以下に保持し、適正な回収（クリー
ニング）能力の維持やトナー飛散を防止する画像形成装
置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、像形成体上
の画像形成領域の転写残トナーを一旦回収した後、非画
像形成領域で前記像形成体上に排出し、前記像形成体上
の潜像を現像する現像手段へ回収するトナーリサイクル
手段を有する画像形成装置において、前記トナーリサイ
クル手段は前記像形成体と対向する磁性粒子搬送体上に
形成される磁性粒子からなる磁気ブラシであると共に、
前記磁気ブラシ中のトナー濃度に応じて、前記トナーリ
サイクル手段の排出時間或いは排出条件を変更すること
を特徴とする画像形成装置によって達成される（第１の
発明）。

【００１０】また、上記目的は、像形成体上の画像形成
領域の転写残トナーを一旦回収した後、非画像形成領域
で前記像形成体上に排出し、前記像形成体上の潜像を現
像する現像手段へ回収するトナーリサイクル手段を有す
る画像形成装置において、前記トナーリサイクル手段は
前記像形成体と対向する磁性粒子搬送体上に形成される
磁性粒子からなる磁気ブラシであると共に、前記現像手
段により現像されるトナー量に応じて前記トナーリサイ
クル手段の排出時間或いは排出条件を変更することを特
徴とする画像形成装置によって達成される（第２の発
明）。

【００１１】また、上記目的は、像形成体上の画像形成
領域の転写残トナーを一旦回収した後、非画像形成領域
で前記像形成体上に排出し、前記像形成体上の潜像を現
像する現像手段へ回収するトナーリサイクル手段を有す
る画像形成装置において、前記トナーリサイクル手段は
前記像形成体と対向する磁性粒子搬送体上に形成される
磁性粒子からなる磁気ブラシであると共に、前記磁気ブ
ラシ中のトナー濃度が排出制御にもかかわらず規定値以
下とならない場合、強制排出動作を行うか、或いは画像
形成を中止することを特徴とする画像形成装置によって
達成される（第３の発明）。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。なお、本願の記載は請求項の技術的範囲や用語の
意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の
実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示
すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限
定するものではない。

【００１３】本発明の各発明に共通する画像形成装置の
一実施形態の画像形成プロセスおよび各機構の構成、機
能について、図１ないし図４を用いて説明する。図１
は、本発明に共通する画像形成装置の一実施形態を示す
レーザプリンタの断面構成図であり、図２は、トナーリ
サイクル手段の拡大図であり、図３は、トナーリサイク
ル手段のリサイクルバイアスの作動域を示す図であり、
図４は、転写残トナーの現像手段への回収方法を示す図
である。

【００１４】図１ないし図４によれば、像形成体として
の感光体ドラム１０は、例えば周速（線速度）１５０ｍ
ｍ／ｓｅｃで図１に矢印で示す方向に駆動回転され、コ
ロナ帯電装置としてのスコロトロン帯電器１１により周
面に対しトナーと同極性（本実施形態においてはマイナ
ス極性）のコロナ放電により一様に帯電された後、像露
光手段としての露光光学系１２により画像信号に基づい
た像露光が行われる。露光光学系１２は不図示のレーザ
光源から発光されるレーザ光を回転多面鏡１２ｂにより
回転走査し、ｆθレンズ１２ｃ、反射ミラー１２ｄ等を
経て感光体ドラム１０上に潜像が形成される。

【００１５】トナー粒子とキャリア粒子とで構成される
二成分現像剤により現像する現像手段である現像器１３
が設けられていて、感光体ドラム１０に形成された潜像
の現像が現像剤を担持する現像スリーブ１３１によって
行われる。現像は現像剤搬送体としての現像スリーブ１
３１と感光体ドラム１０との間にトナーと同極性（本実
施形態においてはマイナス極性）の直流電圧と該直流電
圧に交流電圧とが重畳された現像バイアスが印加される
接触の反転現像にて行われる。上記現像剤に用いられる
トナーとしては後述する転写残トナーの回収効率の良い
球形トナーが好ましく用いられる。

【００１６】本発明においてはトラブルによる現像剤と
磁性粒子の混合も考えられ、現像手段の現像剤のキャリ
ア粒子と後述するトナーリサイクル手段での磁性粒子と
を同じものを用いるのが好ましい。

【００１７】この観点から磁性粒子と共通使用可能なキ
ャリア粒子を有する上記現像剤には、次のようなキャリ
ア粒子及びトナー粒子からなる現像剤を用いることが好
ましい。

【００１８】一般に磁性キャリア粒子は平均粒径が大き
いと、現像剤搬送体としての現像スリーブ１３１上に形
成される現像磁気ブラシの穂の状態が粗くなるために、
現像バイアスの電界により振動を与えながら静電潜像を
現像しても、トナー像にムラが現れ易く、穂におけるト
ナー濃度が低くなるので高濃度の現像が行われない等の
問題点がある。この問題点を解消するには、磁性キャリ
ア粒子の平均粒径を小さくすればよく、実験の結果重量
平均粒径が１００μｍ以下であると上記問題点は発生し
ないことが判明した。しかし、磁性キャリアの粒径が小
さ過ぎると、トナー粒子と共に感光体ドラム１０表面に
付着するようになったり、飛散し易くなる。これらの現
象はキャリアに作用する磁界の強さ、それによるキャリ
アの磁化の強さにも関係するが、一般的には、磁性キャ
リアの重量平均粒径が４０μｍ以下になると次第に上記
傾向が出始め、３０μｍ以下で顕著に現れるようにな
る。従って、この現像器１３では現像剤の磁性キャリア
には、重量平均粒径が好ましくは１００μｍ以下であ
り、４０μｍ以上であるものが好適に用いられる。な
お、磁性キャリアが球形化されていると、トナー粒子と
キャリア粒子の攪拌性及び現像剤の搬送性を向上させ、
さらにトナーの荷電制御性を向上させて、トナー粒子同
志やトナー粒子とキャリア粒子の凝集を起こりにくくす
るので好ましい。

【００１９】このような現象や条件はトナーリサイクル
手段においても同様である。

【００２０】上記の如き磁性キャリアは、磁性体として
従来の磁性キャリアにおけると同様の、鉄，クロム，ニ
ッケル，コバルト等の金属、あるいはそれらの化合物や
合金、例えば、四三酸化鉄，γ−酸化第二鉄，二酸化ク
ロム，酸化マンガン，フェライト，マンガン−銅系合
金、といった強磁性体の球形化された粒子、又はそれら
の磁性体粒子の表面をスチレン系樹脂，ビニル系樹脂，
エチレン系樹脂，ロジン変性樹脂，アクリル系樹脂，ポ
リアミド樹脂，エポキシ樹脂，ポリエステル樹脂等の樹
脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂で球状に被覆するか、あ
るいは、磁性体微粒子を分散して含有した樹脂の球状粒
子を作るかして得られた粒子を、従来公知の平均粒径選
別手段で粒径選別することによって得られる。

【００２１】なお、キャリア粒子を前述のように樹脂等
によって球状に形成することは、先に述べた効果の他
に、現像剤搬送担体に形成される現像剤層が均一とな
り、また、現像剤搬送担体に高いバイアス電圧を印加す
ることが可能になるという効果も与える。即ち、キャリ
ア粒子が樹脂等によって球形化されていることは、
（１）一般にキャリア粒子は長軸方向に磁化吸着され易
いが、球形化によってその方向性がなくなり、従って、
現像剤層が均一に形成され、局所的に抵抗の低い領域や
層厚のムラの発生を防止する。（２）キャリア粒子の高
抵抗化と共に、従来のキャリア粒子に見られるようなエ
ッジ部がなくなって、エッジ部への電界の集中が起こら
なくなり、その結果、現像剤搬送担体に高いバイアス電
圧を印加しても、電極部材や感光体ドラム１０面に放電
して静電潜像を乱したり、バイアス電圧がブレークダウ
ンしたりすることが起こらない、という効果を与える。
この高いバイアス電圧を印加できるということは、振動
電界下での現像における先に述べたような効果を十分に
発揮させることができるということである。そして、以
上のような効果を奏するキャリア粒子の球形化には前述
のようなワックスも用いられるが、キャリアの耐久性等
からすると、前述のような樹脂を用いたものが好まし
く、さらに、キャリア粒子の抵抗率が１０⁸Ωｃｍ以
上、特に１０¹³Ωｃｍ以上の絶縁性を有する磁性粒子を
形成したものが好ましい。この抵抗率は、粒子を０．５
０ｃｍ²の断面を有する容器に入れてタッピングしたの
ち、詰められた粒子上に１ｋｇ／ｃｍ²の荷重を掛け、
荷重と底面電極との間に１０００Ｖ／ｃｍの電界が生ず
る電圧を印加したときの電流値を読み取ることで得られ
る値であり、この抵抗率が低いと、現像剤搬送担体にバ
イアス電圧を印加した場合に、キャリア粒子に電荷が注
入されて、感光体ドラム１０面にキャリア粒子が付着し
易くなったり、あるいはバイアス電圧のブレークダウン
が起こり易くなったりする。

【００２２】以上を総合して、磁性キャリア粒子は、少
なくとも長軸と短軸の比が３倍以下であるように球形化
されており、針状部やエッジ部等の突起がなく、抵抗率
が１０⁸Ωｃｍ以上好ましくは１０¹³Ωｃｍ以上である
ことが適正条件である。そして、このような磁性キャリ
ア粒子は、球状の磁性体粒子を酸化皮膜形成等によって
高抵抗化すること、磁性体微粒子分散系のキャリアで
は、できるだけ磁性体の微粒子を用いて、分散樹脂粒子
形成後に球形化処理を施すこと、あるいはスプレードラ
イの方法によって分散樹脂粒子を得ること等によって製
造される。固定磁石を内部に有する現像スリーブ１３１
に安定して吸着させるべくキャリア粒子の磁化率は３０
〜７０ｅｍｕ／ｇであることが好ましい。

【００２３】このような現象や条件はトナーリサイクル
手段においても同様である。

【００２４】次に、トナー粒子について説明する。

【００２５】トナーの平均粒径が大きくなると、画像の
荒れが目立つようになる。通常、１０本／ｍｍ程度のピ
ッチで並んだ細線の解像力がある現像には、平均粒径１
０μｍ程度のトナーでも問題ないが、しかし、平均粒径
１〜５μｍの微粒子化したトナーを用いると、解像力は
格段に向上して、濃淡差も忠実に再現した鮮明な高画質
画像を与えるようになる。以上の理由からトナーの粒径
は平均粒径が１０μｍ以下、好ましくは１〜５μｍが適
正条件である。また、トナー粒子が電界に追随してトナ
ーリサイクル手段で回収、排出されるために、トナー粒
子の帯電量は３〜３０μＣ／ｇ（特に好ましくは１０〜
２０μＣ／ｇ）が望ましい。特に粒径の小さい場合は高
い帯電量が必要である。このような現象や条件はトナー
リサイクル手段においても同様である。

【００２６】上記の如きトナーは、従来のトナーと同様
の方法で得られる。即ち、従来のトナーにおける球形や
不定形の非磁性又は磁性のトナー粒子を平均粒径選別手
段によって選別したトナーを用いることができる。中で
も、トナー粒子が磁性体微粒子を含有した粒子であるこ
とが好ましく、特に磁性体微粒子の量が６０ｗｔ％以
下、特に３０ｗｔ％を超えないものが好ましい。トナー
粒子が磁性微粒子を含有したものである場合は、トナー
粒子が現像剤搬送担体に含まれる磁力の影響を受けるよ
うになるから、磁気ブラシの均一形成性が一層向上し
て、しかも、かぶりの発生が防止され、さらにトナー粒
子の飛散も起こりにくくなる。しかし、含有する磁性体
の量を多くし過ぎると、キャリア粒子との間の磁気力が
大きくなり過ぎて、十分な現像濃度を得ることができな
くなるし、また、磁性体微粒子がトナー粒子の表面に現
れるようになって、摩擦帯電制御が難しくなったり、ト
ナー粒子が破損し易くなったりする。

【００２７】またトナー形状としては球形トナーの方
が、不定形トナーより流動性が高く、像形成体との付着
力が小さく転写率が高いので、転写残トナーが像形成体
から回収し易いし、また排出もし易く好ましく、従来転
写材残トナーのクリーニングに用いられるクリーニング
ブレードだと、擦り抜けてしまい使えなかった小粒径の
トナーが使えるようになる。

【００２８】以上を纏めると、現像器１３において、好
ましいトナー粒子は、キャリア粒子について述べたよう
な樹脂及びさらには磁性体の微粒子を用い、それにカー
ボン等の着色成分や必要に応じて帯電制御剤等を加え
て、従来公知のトナー粒子製造方法と同様の方法によっ
て作ることができる平均粒径が１０μｍ以下、特に好ま
しくは１〜５μｍの粒子からなるものである。

【００２９】トナーリサイクル手段では以上述べたよう
なキャリア粒子と同様の磁性粒子が好ましく用いられ、
また現像器１３には、以上述べたような球状のキャリア
粒子とトナー粒子とが従来の２成分現像剤におけると同
様の割合で混合した現像剤が好ましく用いられるが、こ
れにはまた、必要に応じて粒子の流動滑りを良くするた
めの流動化剤や像担持体面の清浄化に役立つクリーニン
グ剤等が混合される。流動化剤としては、コロイダルシ
リカ、シリコンワニス、金属石鹸あるいは非イオン表面
活性剤等を用いることができ、クリーニング剤として
は、脂肪酸金属塩、有機基置換シリコンあるいはフッ素
等表面活性剤等を用いることができる。

【００３０】転写材である記録紙Ｐが転写材収納手段で
ある給紙カセット１５より、送り出しローラ１５ａによ
り送り出され、給送ローラ１５ｂにより給送されてタイ
ミングローラ１５ｃへ搬送される。

【００３１】記録紙Ｐは、タイミングローラ１５ｃの駆
動によって、感光体ドラム１０上に形成されたトナー画
像と同期がとられて、駆動ローラ１４ｄと従動ローラ１
４ｅとテンションローラ１４ｉとに張架される転写ベル
ト１４ａが設けられた転写手段としての転写ベルト装置
１４によって感光体ドラム１０と転写ベルト１４ａとの
間に形成されるニップ部（転写域）１４ｂへと給送さ
れ、転写ベルト１４ａを挟んで感光体ドラム１０と対向
して設けられ、トナーと逆極性（本実施形態においては
プラス極性）の転写電圧が印加される転写器１４ｃによ
り感光体ドラム１０の周面上の像が一括して記録紙Ｐ上
に転写される。

【００３２】転写手段としては、直接像形成体と対峙す
るコロナ転写器が用いられると転写材が無い場合のトナ
ー或いは転写材が有ってもその外側のトナーに対しコロ
ナ放電によりトナー極性を反転してしまい（本実施形態
においてはプラス極性としてしまい）、後述するトナー
と逆極性（本実施形態においてはプラス極性）のリサイ
クルバイアスが印加されるトナーリサイクル手段での像
形成体上の転写残トナーの回収を困難にさせる。上記の
転写ベルトや転写ローラでは、転写材外のトナーが極性
反転されることなくマイナス極性のままで転写手段側へ
転写され、トナーリサイクル手段での負荷が軽減される
ので転写ベルトや転写ローラが好ましく用いられる。

【００３３】転写材分離手段としての分離器１４ｈによ
り転写ベルト装置１４から分離した記録紙Ｐは、少なく
とも一方のローラの内部にヒータを有する加熱用定着ロ
ーラ１７ａと圧着ローラ１７ｂとを有する定着装置１７
へと搬送され、加熱用定着ローラ１７ａと、圧着ローラ
１７ｂとの間で熱と圧力とを加えられることにより記録
紙Ｐ上の付着トナーが定着され、排紙ローラ１８により
装置外部へ排出される。

【００３４】トナー像が形成させる領域である画像形成
領域の転写後の感光体ドラム１０の周面上の転写残トナ
ー領域に残ったトナーは除電手段としての光除電器１６
により光除電され、感光体ドラム１０の電位レベルが略
ゼロとされた後、感光体ドラム１０と同方向に回転さ
れ、外周面に磁性粒子からなる磁気ブラシが形成される
磁性粒子搬送体であるスリーブ１１０を有するトナーリ
サイクル手段としてのトナーリサイクル装置１００にい
たり、直流（ＤＣ）バイアスＥ１に必要により交流（Ａ
Ｃ）バイアスＡＣ１が重畳されるリサイクルバイアスに
より、直流バイアスＥ１に図２の実線にて示すトナーと
逆極性（本実施形態においてはプラス極性）の３００〜
１５００Ｖのトナー回収バイアスが印加されるトナーリ
サイクル手段のスリーブ１１０によってスリーブ１１０
の外周面上の磁気ブラシに回収される。転写残トナー領
域での転写残トナーが完全に回収されるように、トナー
回収バイアス印加領域を画像形成領域よりも両側端をや
や長く形成する。交流バイアスＡＣ１としては周波数１
〜１０ｋＨｚ、電圧Ｖ_p-p５００〜２０００Ｖのｓｉｎ
波や矩形波のものが用いられる。なおＳ１は、後述する
トナーリサイクル装置１００のトナー排出時間やトナー
排出条件を変更するために転写残トナー回収時の磁気ブ
ラシのトナー濃度を測定する、第１のトナー濃度検知手
段としての第１のトナー濃度検知装置である。

【００３５】光除電器１６の光除電により感光体ドラム
１０の電位レベルが略ゼロとされ感光体ドラム１０への
転写残トナーの静電的な吸着力が弱められ、転写残トナ
ーが移動し易く、転写残トナーのトナーと逆極性（プラ
ス極性）のトナー回収バイアスが印加されるスリーブ１
１０上の磁気ブラシへの転写が容易となり回収効率が向
上される。

【００３６】上記トナーリサイクル装置１００の磁気ブ
ラシを形成する磁性粒子としては、転写残トナーの回収
と排出とを良好とするため、現像器１３に用いる現像剤
として二成分現像剤を使用した場合、前述したキャリア
粒子と同粒径の重量平均粒径が４０〜１００μｍの磁性
粒子が用いられが、組成は前述した現像手段に用いられ
るキャリア粒子と同様の組成によるものが用いられる。
また磁性粒子をキャリア粒子と同径のものを選ぶことに
より、磁性粒子が現像器１３内に入っても感光体ドラム
１０に付着しないので問題を生じない。同じ理由から抵
抗率や磁化率も同じものを選ぶのが好ましい。むろん、
トナーリサイクル装置１００で感光体ドラム１０に付着
するのを防止するために、磁性粒子をキャリア粒子より
大きい粒径や抵抗率や磁化率を選んでもよい。

【００３７】次に、転写残トナー領域通過後の画像形成
領域間の非画像形成領域においてリサイクルバイアスの
直流バイアスＥ１を、図２の点線にて示すトナーと同極
性（本実施形態においてはマイナス極性）の−３００〜
−１５００Ｖが印加されるトナー排出バイアスに切替
え、スリーブ１１０上の磁気ブラシに付着する回収トナ
ーを感光体ドラム１０上に排出（付着）させる。トナー
排出バイアス印加領域はトナー回収バイアス印加領域間
であり、画像形成領域間（非画像形成領域）よりもやや
短く設定する。この際、感光体ドラム１０には光除電器
１６による光除電が行われる。光除電により感光体ドラ
ム１０の電位レベルは略ゼロとされ排出トナーの感光体
ドラム１０への付着を容易とする。

【００３８】図４の（ａ）に示すように、電位レベルを
略ゼロとされた感光体ドラム１０上にトナー層が形成さ
れる。付着トナーはトナー排出バイアスによりマイナス
極性をもって感光体ドラム１０に付着しており、トナー
層の電位レベルは略−５０Ｖ程度である。

【００３９】続いて、排出トナーが付着された感光体ド
ラム１０に帯電手段としてのスコロトロン帯電器１１に
よりトナーと同極性（本実施形態においてはマイナス極
性）の直流電圧により感光体ドラム１０の表面電位が−
７５０Ｖに再帯電が行われると、図４の（ｂ）に示すよ
うに、内訳は感光体ドラム１０の表面の電位レベルが例
えば−６５０Ｖ程度に帯電され、付着しているトナー層
の電位レベルは再帯電により少し上昇し−１００Ｖ程度
となる。

【００４０】この状態で再帯電され感光体ドラム１０に
付着された排出トナーが現像器１３に至り、図４の
（ｃ）に示すように、感光体電位より低いトナーと同極
性（本実施形態においてはマイナス極性）の−１００〜
−６５０Ｖのクリーニング用現像バイアスが印加された
現像器１３の現像スリーブ１３１の現像剤に擦過され
て、感光体ドラム１０上より現像器１３へとクリーニン
グ（回収）される。この際、トナーが全て回収されなく
ても、次の画像形成域には使用しないので画像上の問題
は生じない。また、このクリーニング用現像バイアスは
画像形成時の反転現像に用いる現像バイアスと同じ或い
は低めの値に設定することによりトナーを現像スリーブ
１３１に引き付ける。

【００４１】トナーリサイクル装置１００、スコロトロ
ン帯電器１１及び現像器１３により残留トナーを除去さ
れた感光体ドラム１０は再びスコロトロン帯電器１１に
よって一様帯電を受け、次の画像形成サイクルにはい
る。

【００４２】上記の説明におけるスリーブ１１０の磁気
ブラシによるトナー回収及びトナー排出において、除電
手段としての光除電器１６による光除電が無いと感光体
電位が凹凸を有しているため、特に画像形成領域のエッ
ジ部でのトナー付着力が低減されない。そのため光除電
を行い感光体電位を平滑化し、均一で高い回収或いは排
出を可能とさせる。この方が現像手段でのトナー回収も
容易とさせる。また、トナーは静電的な電気力により感
光体ドラム１０に吸着されており、再帯電時に帯電手段
を汚すことがないので帯電手段として帯電ローラを用い
ることも可能となる。

【００４３】また、トナーリサイクル手段による排出ト
ナーを感光体ドラム１０より現像器１３へ回収し易いよ
うに、現像器１３の現像方法としては上記の二成分磁気
ブラシを用いた接触現像の他に、磁性トナー或いは非磁
性トナーを用いた一成分接触現像が用いられる。また、
現像剤に用いられる一成分、二成分用トナーは高画質が
可能な球形の重合トナー等が好ましい。球形トナーは感
光体ドラム１０や磁性粒子との付着力が小さく静電気的
に移動しやすいことから、粉砕トナー（不定形トナー）
と比較して、高い回収効率と高い排出効率とを有する。
従来、一般的なゴムブレードでのクリーニングの際、ブ
レードより擦り抜けが生じ易いとされる球形トナーを本
発明では好ましいトナーとして用いることが可能とな
る。

【００４４】図２によれば、トナーリサイクル手段とし
てのトナーリサイクル装置１００は回転する感光体ドラ
ム１０と対向し、感光体ドラム１０と同方向に回転され
る磁性粒子搬送体としての、例えばアルミ材やステンレ
ス材を用いた円筒状のスリーブ１１０と、該スリーブ１
１０の内部に設けられるＮ、Ｓ極よりなる磁石体１１１
と、磁石体１１１によりスリーブ１１０の外周面上に形
成される磁性粒子からなる磁気ブラシとにより構成され
る。トナーリサイクル装置１００には、磁石Ｓ２と対向
して設けられ、磁気ブラシを形成する磁性粒子の通過量
を規制するための規制部材としての規制板１２１と、規
制板１２１の背面（感光体ドラム１０と反対側の面）に
密着して箱状の保持部材１２２が規制板１２１と一体化
して設けられ、箱体１２０が形成される。箱体１２０を
構成する保持部材１２２の上部（箱体１２０の内部）に
磁性粒子の滞留部ＳＰ２を形成する。また転写残トナー
の回収、排出を行うクリーニング部ＣＬの位置からスリ
ーブ１１０の回転方向下流の滞留部ＳＰ２までの間のス
リーブ１１０の背部に開放部ＳＰ１を形成する。磁気ブ
ラシの回転により磁気ブラシ内の異物や、後述する開口
部ＳＰ３よりの異物が開放部ＳＰ１の空間に落下され
る。これにより磁気ブラシ内の異物の滞留が防止され
る。トナーリサイクル装置１００の底部に溜まった異物
は回収スクリュウ１２３により不図示の回収容器に回収
される。

【００４５】上記滞留部ＳＰ２は均一な磁性粒子層を形
成するための溜めであり、転写材トナーを回収（収納）
できる程度の量で、スリーブ１１０の数回転で排出でき
る量を保有することが好ましく、滞留部ＳＰ２内に保有
する磁性粒子は、規制板１２１を通過するスリーブ１１
０の１回転当たりの磁性粒子通過量の２〜１０倍程度
が、画像形成領域で転写材トナーを回収し、非画像形成
領域で回収トナーを排出するのに好ましく、また滞留部
ＳＰ２内に保有する磁性粒子量は２０〜２００ｇ程度で
あることが好ましい。磁性粒子の量を多くすると、回収
能力は上がるが排出時間が長くかかり、非画像形成領域
をできるだけ減らしてコピー速度を速くするために、出
来る限り短く設定したい非画像形成領域での排出を困難
とさせる。また磁性粒子の量を少なくすると、排出時間
は短くなるが少ないトナー回収量でもトナー濃度が高く
なるので、回収能力が低下したり、フィルミングにより
像形成体の耐久性がなくなる。

【００４６】上記により、適量の磁性粒子が滞留部内に
収納されて均一な磁性粒子層が形成され、回収能力と排
出能力とのバランスが保たれる。

【００４７】また規制板１２１と保持部材１２２とによ
り形成される箱体１２０での滞留部ＳＰ２を設けること
により、滞留部ＳＰ２内の規制板１２１の背部に、保持
部材１２２で囲まれる図２に一点鎖線で示す磁性粒子の
循環路が形成される。循環路は磁石Ｎ２、Ｎ３の磁界下
で形成され反撥磁界によりスリーブ１１０表面より磁性
粒子が落下し良好な循環路が形成される。更に箱体１２
０の規制板１２１と反対側に保持部材１２２の開口部Ｓ
Ｐ３を設ける。開口部ＳＰ３の保持部材１２２の頂点位
置に対応する磁石Ｓ３の磁力によりスリーブ１１０上の
磁性粒子はこぼれ落ちず、非磁性の異物のみが磁性粒子
が回転される循環路より開口部ＳＰ３を通して箱体１２
０の外部に落下される。

【００４８】上記により、滞留部内の磁性粒子に混入し
た紙粉等の異物が良好に除去され、トナーリサイクル手
段の規制部材での磁性粒子のつまりが防止され、安定し
た磁性粒子層と良好な磁気ブラシが形成される。また異
物の混入による磁性粒子の帯電性や流動性の劣化が防止
される。

【００４９】磁気ブラシによるトナー回収と排出とが良
好に行われるためには、回収時には密な磁気ブラシで転
写残トナーが付着する感光体ドラム１０を擦ることが回
収能力がよく、逆に排出時には疎な磁気ブラシでソフト
に感光体ドラム１０を擦過することが排出能力を高め
る。このためスリーブ１１０上に形成される磁気ブラシ
の感光体ドラム１０との擦過速度としては感光体ドラム
１０の速度の０．５〜１．５倍で感光体ドラム１０と同
方向に回転させてやることが、感光体ドラム１０上のト
ナーを包むようにして回収、排出を行うのでよい。擦過
速度が０．５倍未満の場合、トナーが感光体ドラム１０
上よりとれない。また１．５倍を越えると、トナーや磁
性粒子の飛散が起こり易い。

【００５０】更に、トナーの回収、排出を行う磁気ブラ
シ擦過部での磁気ブラシ中の磁性粒子の充填率は０．０
５〜０．３０（５〜３０％）とすることが、磁性粒子に
付着するトナーを、スリーブ１１０の表面部（磁気ブラ
シの下層）から感光体ドラム１０の表面部（磁気ブラシ
の上層）まで磁性粒子の穂に沿って移動し易くするので
良い。なお充填率の測定はＮｉｐ部分に含まれる磁性粒
子の体積を、Ｎｉｐ部分の空間体積で割ったもので定義
される。充填率が０．０５（５％）未満の場合、磁気ブ
ラシとしての能力が無くなり感光体ドラム１０上のトナ
ーがとれない。また０．３０（３０％）を越えると、磁
性粒子が密となり過ぎ、磁性粒子中でのトナー移動が行
われにくくなり、回収、排出が良好に行われない。即ち
磁気ブラシ中の磁性粒子量が多すぎると、磁性粒子に付
着するトナーの排出に時間がかかり非画像形成領域を長
くとらねばならず、次の画像形成が遅れてしまう。また
像形成体からのトナーの回収能力が低下し、十分なクリ
ーニング能力が発揮できなくなる。

【００５１】またトナーリサイクル装置１００の磁気ブ
ラシを形成する磁性粒子の組成は前述した現像手段に用
いられるキャリア粒子と同様の組成によるものが用いら
れるが、磁性粒子の粒径は転写残トナーの回収と排出と
を良好とするため、重量平均粒径が４０〜１００μｍの
磁性粒子が用いらる。粒径が小さく重量平均粒径が４０
μｍ未満の場合、磁気ブラシの穂が密となり、摺擦力が
弱かったり、磁気ブラシ下層へのトナーの移動がしにく
く回収が良好に行われない。またトナーが感光体ドラム
１０へ付着し易いという問題も生ずる。また粒径が大き
く重量平均粒径が１００μｍを越えると、磁気ブラシの
穂が荒く磁性粒子がトナーに十分擦過しないので、筋む
ら状にクリーニング不良のトナーが残ってしまう。

【００５２】更に、磁気ブラシの磁性粒子の搬送量を１
０〜１００ｍｇ／ｃｍ²として磁気ブラシを形成する。
この範囲においては、摺擦力を持ちながら下層までトナ
ーが引き込まれたり、下層からトナーが引き出されたり
される適正な密度と高さを有する穂がスリーブ１１０上
に形成される。搬送量が少なく１０ｍｇ／ｃｍ²未満の
場合、磁気ブラシの穂が荒く磁性粒子がトナーに十分擦
過しないので、筋むら状にクリーニング不良のトナーが
残ってしまう。また搬送量が多く１００ｍｇ／ｃｍ²を
越えると、磁気ブラシの穂が密となり、摺擦力が弱かっ
たり、磁気ブラシ下層へのトナーの移動がしにくく回収
が良好に行われない。またトナーが感光体ドラム１０へ
付着し易いという問題も生ずる。

【００５３】上記の如く、磁性粒子の重量平均粒径が４
０〜１００μｍであると共に、磁気ブラシの磁性粒子の
搬送量が１０〜１００ｍｇ／ｃｍ²であり、且つ前述し
たように、磁気ブラシを感光体ドラム１０と同方向に感
光体ドラム１０の回転速度の０．５〜１．５倍の速度で
回転すると共に、磁気ブラシでの磁性粒子の充填率を
０．０５〜０．３とすることが、磁気ブラシの穂の密度
や強さを適正とし、転写残トナーの回収と排出を良好に
行うために好ましい。

【００５４】また磁性粒子の磁化率は３０〜７０ｅｍｕ
／ｇであることが好ましい。磁化率が小さく３０ｅｍｕ
／ｇ未満の場合、磁気ブラシの穂が密となり、摺擦力が
弱かったり、磁気ブラシ下層へのトナーの移動がしにく
く回収が良好に行われない。またトナーが感光体ドラム
１０へ付着し易い。また磁化率が大きく７０ｅｍｕ／ｇ
を越えると、磁気ブラシの穂が荒く磁性粒子がトナーに
十分擦過しないので、筋むら状にトナーが残ってしま
う。また磁性粒子の抵抗率は１０⁸Ω・ｃｍ以上の絶縁
性を有することが好ましく、交流を印加する際、感光体
ドラム１０と磁性粒子との間で放電を起こさずに電界が
形成されトナーの回収、排出を行うことができる。この
抵抗率は、粒子を０．５０ｃｍ²の断面を有する容器に
入れてタッピングしたのち、詰められた粒子上に１ｋｇ
／ｃｍ²の荷重を掛け、荷重と底面電極との間に１００
０Ｖ／ｃｍの電界が生ずる電圧を印加したときの電流値
を読み取ることで得られる値である。

【００５５】上記により、転写残トナーのトナーリサイ
クル手段での回収と排出とがバランスして良好に行われ
る磁気ブラシが形成される。

【００５６】請求項１または４にかかわる第１の発明に
ついて、図５ないし図９、及び図２を用いて説明する。
図５は、磁気ブラシのトナー濃度を測定する第１のトナ
ー濃度検知手段を示す図であり、図６は、排出トナーの
濃度を測定することにより磁気ブラシのトナー濃度を測
定する第２のトナー濃度検知手段を示す図であり、図７
は、滞留部の磁性粒子のトナー濃度を測定する第３のト
ナー濃度検知手段を示す図であり、図８は、図７の第３
のトナー濃度検知手段の斜視図であり、図９は、図７の
第３のトナー濃度検知手段の回路図である。

【００５７】図２または図５によれば、トナーリサイク
ル手段としてのトナーリサイクル装置１００は回転する
感光体ドラム１０と対向し、クリーニング部ＣＬにおい
て感光体ドラム１０と同方向に回転される磁性粒子搬送
体としての、例えばアルミ材やステンレス材を用いた円
筒状のスリーブ１１０と、該スリーブ１１０の内部に設
けられるＮ、Ｓ極よりなる磁石体１１１と、磁石体１１
１によりスリーブ１１０の外周面上に形成される磁性粒
子からなる磁気ブラシとにより構成される。トナー像が
形成される領域である画像形成領域の転写残トナーは、
感光体ドラム１０と同方向に回転され、外周面に磁性粒
子からなる磁気ブラシが形成される磁性粒子搬送体であ
るスリーブ１１０を有するトナーリサイクル手段として
のトナーリサイクル装置１００にいたり、直流（ＤＣ）
バイアスＥ１に必要により交流（ＡＣ）バイアスＡＣ１
が重畳されるリサイクルバイアスにより、直流バイアス
Ｅ１に図２の実線にて示すトナーと逆極性（本実施形態
においてはプラス極性）の３００〜１５００Ｖのトナー
回収バイアスが印加されるトナーリサイクル手段のスリ
ーブ１１０によってスリーブ１１０の外周面上の磁気ブ
ラシに回収される。次に、転写残トナー領域通過後の画
像形成領域間の非画像形成領域においてリサイクルバイ
アスの直流バイアスＥ１を、図２の点線にて示すトナー
と同極性（本実施形態においてはマイナス極性）の−３
００〜−１５００Ｖが印加されるトナー排出バイアスに
切替え、スリーブ１１０上の磁気ブラシに付着する回収
トナーを感光体ドラム１０上に排出（付着）させ、スコ
ロトロン帯電器１１により再帯電された排出トナーが現
像手段である現像器１３の現像スリーブ１３１によりク
リーニング（回収）される。トナーリサイクル装置１０
０の交流バイアスＡＣ１としては周波数が１〜１０ｋＨ
ｚ、電圧がＶ_p-p５００〜２０００Ｖのｓｉｎ波や矩形
波のものが用いられる。

【００５８】またトナーリサイクル装置１００の磁気ブ
ラシを形成する磁性粒子としては、転写残トナーの回収
と排出とを良好とするため、現像手段に用いる現像剤と
して二成分現像剤を使用した場合、前述したキャリア粒
子と同粒径の重量平均粒径が４０〜１００μｍの磁性粒
子が用いられが、組成は前述した現像手段に用いられる
キャリア粒子と同様の組成によるものが用いられる。ま
た磁性粒子をキャリア粒子と同径或いは大きい粒径のも
のを選ぶことにより、磁性粒子が現像手段内に入っても
感光体ドラム１０に付着しないので問題を生じない。同
じ理由から抵抗率や磁化率も同じ或いは大きいものを選
ぶのが好ましい。

【００５９】以下に説明する制御により、転写残トナー
回収時の磁気ブラシのトナー濃度は、通常５〜８％の濃
度である現像手段の現像剤濃度より低く２〜５％で制御
することが好ましい。

【００６０】図２に示すように、第１のトナー濃度検知
手段としての第１のトナー濃度検知装置Ｓ１がスリーブ
１１０の磁気ブラシと対向して設けられる。第１のトナ
ー濃度検知装置Ｓ１は反射型の検知装置であり、転写残
トナーを回収した磁気ブラシのトナー濃度の測定を行っ
て、トナーリサイクル装置１００の排出条件を変更する
ものである。

【００６１】図５に示すように、ＤＳ１はフォトトラン
ジスタやフォトダイオード等から成る受光素子で、ＤＳ
２はＬＥＤ等の発光素子である。発光素子ＤＳ２の前面
には小径の絞部材ＤＳ３と集光レンズＤＳ４とが設けら
れていて、発光素子ＤＳ２からの光束がスリーブ１１０
周面上の磁気ブラシの付着トナー位置にスポット状に結
像し、その反射光量を受光素子ＤＳ１が受光し、磁気ブ
ラシのトナー濃度を測定するよう第１のトナー濃度検知
装置Ｓ１が構成されており、第１のトナー濃度検知装置
Ｓ１により測定された磁気ブラシのトナー濃度に合わせ
て不図示の制御部を通して排出条件の変更を行う。

【００６２】条件変更は、トナー排出バイアスの直流バ
イアスＥ１をトナーと同極性（本実施形態においてはマ
イナス極性）の−３００〜−１５００Ｖの範囲内で変更
したり、ｓｉｎ波や矩形波が用いられる交流バイアスＡ
Ｃ１の周波数を１〜１０ｋＨｚの範囲内で変更したり、
交流バイアスＡＣ１の電圧をＶ_p-p５００〜２０００Ｖ
の範囲内で変更したり、交流バイアスＡＣ１として矩形
波が用いられる場合には、矩形波のデュティ比を変えて
直流成分を変更したり、スリーブ１１０の回転数を変更
すること等により行われる。条件変更による設定は、１
コピー毎、１プリント毎、或いは例えば１０枚、５０枚
等の所定コピー枚数毎に行われる。

【００６３】また、第１のトナー濃度検知装置Ｓ１によ
り測定された磁気ブラシのトナー濃度に合わせて不図示
の制御部を通して非画像形成領域を広くして画像形成領
域間隔を長くとり、排出時間を長く変更してトナー排出
を行うようにしてもよい。

【００６４】また図２に点線で示すように、第１のトナ
ー濃度検知装置Ｓ１の代わりに、トナーリサイクル装置
１００の排出トナーの出口側に近接し、感光体ドラム１
０と対向して、前記第１のトナー濃度検知装置Ｓ１と同
様な反射型の検知装置である第２のトナー濃度検知手段
としての第２のトナー濃度検知装置Ｓ２を設け、第２の
トナー濃度検知装置Ｓ２によりトナーリサイクル装置１
００より排出された感光体ドラム１０上の排出トナーの
濃度の測定を行って、トナーリサイクル装置１００の排
出条件の変更を行うことも可能である。

【００６５】図６に示すように、ＤＳ１はフォトトラン
ジスタやフォトダイオード等から成る受光素子で、ＤＳ
２はＬＥＤ等の発光素子である。発光素子ＤＳ２の前面
には小径の絞部材ＤＳ３と集光レンズＤＳ４とが設けら
れていて、発光素子ＤＳ２からの光束が感光体ドラム１
０周面上の付着トナー（排出トナー）位置にスポット状
に結像し、その反射光量を受光素子ＤＳ１が受光し、排
出トナーのトナー濃度を測定するよう第２のトナー濃度
検知装置Ｓ２が構成されており、第２のトナー濃度検知
装置Ｓ２により測定された排出トナーのトナー濃度に合
わせて不図示の制御部を通して排出条件の変更を行う。

【００６６】条件変更は、トナー排出バイアスの直流バ
イアスＥ１をトナーと同極性（本実施形態においてはマ
イナス極性）の−３００〜−１５００Ｖの範囲内で変更
したり、ｓｉｎ波や矩形波が用いられる交流バイアスＡ
Ｃ１の周波数を１〜１０ｋＨｚの範囲内で変更したり、
交流バイアスＡＣ１の電圧をＶ_p-p５００〜２０００Ｖ
の範囲内で変更したり、交流バイアスＡＣ１として矩形
波が用いられる場合には、矩形波のデュティ比を変えて
直流成分を変更したり、スリーブ１１０の回転数を変更
すること等により行われる。条件変更による設定は、１
コピー毎、１プリント毎、或いは例えば１０枚、５０枚
等の所定コピー枚数毎に行われる。

【００６７】また、第２のトナー濃度検知装置Ｓ２によ
り測定された感光体ドラム１０上の排出トナーのトナー
濃度に合わせて不図示の制御部を通して非画像形成領域
を広くして画像形成領域間隔を長くとり、排出時間を長
く変更してトナー排出を行うようにしてもよい。

【００６８】また図２に点線で示すように、第１、第２
のトナー濃度検知装置Ｓ１，Ｓ２の代わりに、第３のト
ナー濃度検知手段としての第３のトナー濃度検知装置Ｓ
３を滞留部ＳＰ２の下部で保持部材１２２に埋め込んで
設ける。第３のトナー濃度検知装置Ｓ３は接触型の検知
装置であり、滞留部ＳＰ２内を流動する磁性粒子と接触
してトナー濃度の測定を行って、トナーリサイクル装置
１００の排出条件を変更するものである。

【００６９】トナー濃度検知装置Ｓ３による測定は、図
７ないし図９にて以下に説明するコイルのインダクタン
スの透磁率変化によるＬＣ共振回路の共振周波数変化を
用いる方法である。

【００７０】共振回路は、図９に示すように、インダク
タンスコイルＬ、コンデンサＣ１、Ｃ２、トランジスタ
Ｑ、抵抗Ｒで構成された典型的なコルピッツ発振回路で
あり、このインダクタンスコイルＬが平面コイルで構成
されている。この回路に電圧Ｖが印加された時、発振信
号がトランジスタＱのソースから出力される。なお、共
振回路はコルピッツ発振回路に限られるものではない。
またトナー濃度検知装置Ｓ３としては一般に用いられる
コイルインダクタンスによるＬ検知やコンデンサによる
容量検知等の方法が用いられる。

【００７１】図７または図８に示すように、平面コイル
４１は、平面基板（プリント回路板、ＰＣ）４２の表面
上に、中央のコイル電極４３から周辺のコイル電極４４
まで渦巻き状に配置したプリント基板である。平面基板
４２としては、絶縁性樹脂、例えばガラスエポキシ等を
用いる。この平面基板４２上に銅箔を渦巻き状にパター
ンエッチングして平面コイル４１を形成する。あるい
は、平面基板４２上に、アルミニウムや銅を蒸着するこ
とにより導電層を形成する。この平面コイル４１は、そ
の線幅を５０〜１００μｍ、ピッチを１００〜２００μ
ｍ程度とする。この面が検知コイル面となる。なお、細
い銅線を渦巻き状に巻いて平面基板４２上に配置し、こ
れを平面コイル４１としてもよい。

【００７２】平面基板４２の平面コイル４１形成面と反
対側の裏面には、発振回路のコンデンサＣ１，Ｃ２、ト
ランジスタＱ、抵抗Ｒ等の電装部品が実装されている。
平面コイル４１の両端部に形成された中央のコイル電極
４３と周辺のコイル電極４４は、ともにスルーホールに
なっていて、平面コイル４１は、電極４３、電極４４を
介して電装部品に接続され、さらに電圧Ｖの電源と接続
され、外部に検知信号を出力する。第３のトナー濃度検
知装置Ｓ３により測定された磁気ブラシのトナー濃度に
合わせて不図示の制御部を通して排出条件の変更を行
う。

【００７３】条件変更は、トナー排出バイアスの直流バ
イアスＥ１をトナーと同極性（本実施形態においてはマ
イナス極性）の−３００〜−１５００Ｖの範囲内で変更
したり、ｓｉｎ波や矩形波が用いられる交流バイアスＡ
Ｃ１の周波数を１〜１０ｋＨｚの範囲内で変更したり、
交流バイアスＡＣ１の電圧をＶ_p-p５００〜２０００Ｖ
の範囲内で変更したり、交流バイアスＡＣ１として矩形
波が用いられる場合には、矩形波のデュティ比を変えて
直流成分を変更したり、スリーブ１１０の回転数を変更
すること等により行われる。条件変更による設定は、１
コピー毎、１プリント毎、或いは例えば１０枚、５０枚
等の所定コピー枚数毎に行われる。

【００７４】また、第３のトナー濃度検知装置Ｓ３によ
り測定された滞留部ＳＰ２内を流動する磁性粒子のトナ
ー濃度に合わせて不図示の制御部を通して非画像形成領
域を広くして画像形成領域間隔を長くとり、排出時間を
長く変更してトナー排出を行うようにしてもよい。

【００７５】上記の如く、トナーリサイクル手段の磁気
ブラシ中のトナー濃度や、像形成体上の排出トナーのト
ナー濃度に合わせて排出時間や排出能力が変更され、ト
ナーリサイクル手段の磁気ブラシ中のトナー濃度が規定
値以下に保持されて、適正な回収（クリーニング）能力
の維持やトナー飛散の防止がなされる。

【００７６】請求項２または４にかかわる第２の発明に
ついて、図１０、及び図２、図７ないし図９を用いて説
明する。図１０は、現像手段により現像されるトナー量
を検知する場合を示す図である。

【００７７】図２または図１０によれば、トナーリサイ
クル手段としてのトナーリサイクル装置１００は回転す
る感光体ドラム１０と対向し、クリーニング部ＣＬにお
いて感光体ドラム１０と同方向に回転される磁性粒子搬
送体としての、例えばアルミ材やステンレス材を用いた
円筒状のスリーブ１１０と、該スリーブ１１０の内部に
設けられるＮ、Ｓ極よりなる磁石体１１１と、磁石体１
１１によりスリーブ１１０の外周面上に形成される磁性
粒子からなる磁気ブラシとにより構成される。トナー像
が形成される領域である画像形成領域の転写残トナー
は、感光体ドラム１０と同方向に回転され、外周面に磁
性粒子からなる磁気ブラシが形成される磁性粒子搬送体
であるスリーブ１１０を有するトナーリサイクル手段と
してのトナーリサイクル装置１００にいたり、直流（Ｄ
Ｃ）バイアスＥ１に必要により交流（ＡＣ）バイアスＡ
Ｃ１が重畳されるリサイクルバイアスにより、直流バイ
アスＥ１に図２の実線にて示すトナーと逆極性（本実施
形態においてはプラス極性）の３００〜１５００Ｖのト
ナー回収バイアスが印加されるトナーリサイクル手段の
スリーブ１１０によってスリーブ１１０の外周面上の磁
気ブラシに回収される。

【００７８】次に、転写残トナー領域通過後の画像形成
領域間の非画像形成領域においてリサイクルバイアスの
直流バイアスＥ１を、図２の点線にて示すトナーと同極
性（本実施形態においてはマイナス極性）の−３００〜
−１５００Ｖが印加されるトナー排出バイアスに切替
え、スリーブ１１０上の磁気ブラシに付着する回収トナ
ーを感光体ドラム１０上に排出（付着）させ、スコロト
ロン帯電器１１により再帯電された排出トナーが現像手
段である現像器１３の現像スリーブ１３１によりクリー
ニング（回収）される。トナーリサイクル装置１００の
交流バイアスＡＣ１としては周波数が１〜１０ｋＨｚ、
電圧がＶ_p-p５００〜２０００Ｖのｓｉｎ波や矩形波の
ものが用いられる。

【００７９】またトナーリサイクル装置１００の磁気ブ
ラシを形成する磁性粒子としては、転写残トナーの回収
と排出とを良好とするため、現像手段に用いる現像剤と
して二成分現像剤を使用した場合、前述したキャリア粒
子と同粒径の重量平均粒径が４０〜１００μｍの磁性粒
子が用いられが、組成は前述した現像手段に用いられる
キャリア粒子と同様の組成によるものが用いられる。ま
た磁性粒子をキャリア粒子と同径或いは大きい粒径のも
のを選ぶことにより、磁性粒子が現像手段内に入っても
感光体ドラム１０に付着しないので問題を生じない。同
じ理由から抵抗率や磁化率も同じ或いは大きいものを選
ぶのが好ましい。

【００８０】以下に説明する制御により、転写残トナー
回収時の磁気ブラシのトナー濃度は、通常５〜８％の濃
度である現像手段の現像剤濃度より低く２〜５％以下に
制御することが好ましい。

【００８１】図１０に示す現像手段である現像器１３の
詳細について以下に説明する。

【００８２】現像剤搬送体である現像スリーブ１３１は
感光体ドラム１０の周面に対し、現像スリーブ１３１の
両端に設けられた不図示の突当コロにより所定の間隙を
保って感光体ドラム１０の回転（図１０の時計方向回
転）に対し同方向に回転される（図１０の反時計方向回
転）。

【００８３】固定磁石１３２は、直径１５ｍｍ〜３５ｍ
ｍの現像スリーブ１３１に内包され、ＮおよびＳの磁極
を配し、現像スリーブ１３１と同心に固定されていて、
非磁性のスリーブ周面に磁力を作用させる。

【００８４】現像剤層形成手段である層厚規制板１３３
は、固定磁石１３２と対向して設けられる弾性のある磁
性ゴムブレードよりなり、現像スリーブ１３１の周面上
の二成分現像剤の層厚を規制する。

【００８５】現像剤回収供給手段である回収供給ローラ
１３５はウレタンゴム等の発泡状のローラ部材よりな
り、現像スリーブ１３１上より二成分現像剤を除去（回
収）したり、現像スリーブ１３１上に二成分現像剤を供
給する。

【００８６】攪拌スクリュウ１３６及び１３７は、互い
に相反する方向に等速で回転し、現像器１３内のトナー
とキャリアとを攪拌、混合し、所定のトナー成分を均等
に含有する二成分現像剤とする。

【００８７】前記第１の発明の図７〜図９にて説明した
第３のトナー濃度検知装置Ｓ３と同様な構成の第４のト
ナー濃度検知手段としての第４のトナー濃度検知装置Ｓ
４が回収供給ローラ１３５の下部に設けられ、現像スリ
ーブ１３１より回収供給ローラ１３５により除去（回
収）され、攪拌スクリュウ１３６へ送られる二成分現像
剤の流れにより、二成分現像剤と接触して現像剤トナー
濃度の測定を行って、現像手段としての現像器１３によ
り現像されるトナー量を検知し、トナーリサイクル装置
１００の排出条件を変更するものである。

【００８８】二成分現像剤であれば、上記の如く現像器
１３内の現像剤トナー濃度分や現像器１３へ供給したト
ナー量をトナー画像で使ったものとみなすので、現像手
段により現像されるトナー量を検知する他の方法として
は、不図示の制御部にて、露光光学系１２により形成す
る画像データのドット数を積分した値を計測してトナー
リサイクル装置１００の排出条件を変更したり、現像器
１３により感光体ドラム１０上にベタ黒画像を形成し、
該ベタ黒画像の濃度を、前記第１の発明の図５または図
６にて説明した第１、第２のトナー濃度検知装置Ｓ１，
Ｓ２と同様な構成の反射型の検知装置により測定し、ト
ナーリサイクル装置１００で回収される転写残トナーを
１０％と推測してトナーリサイクル装置１００の排出条
件を変更する方法等が用いられる。

【００８９】条件変更は、トナー回収バイアスの直流バ
イアスＥ１をトナーと同極性（本実施形態においてはマ
イナス極性）の３００〜１５００Ｖの範囲内で変更した
り、ｓｉｎ波や矩形波が用いられる交流バイアスＡＣ１
の周波数を１〜１０ｋＨｚの範囲内で変更したり、交流
バイアスＡＣ１の電圧をＶ_p-p５００〜２０００Ｖの範
囲内で変更したり、交流バイアスＡＣ１として矩形波が
用いられる場合には、矩形波のデュティ比を変えて直流
成分を変更したり、スリーブ１１０の回転数を変更する
こと等により行われる。条件変更による設定は、１コピ
ー毎、１プリント毎、或いは例えば１０枚、５０枚等の
所定コピー枚数毎に行われる。

【００９０】また、第４のトナー濃度検知装置Ｓ４によ
り測定された現像器１３により現像されるトナー量のト
ナー濃度に合わせて不図示の制御部を通して非画像形成
領域を広くして画像形成領域間隔を長くとり、排出時間
を長く変更してトナー排出を行うようにしてもよい。

【００９１】上記の如く、現像手段により現像されるト
ナー量に合わせて排出時間や排出能力が変更され、トナ
ーリサイクル手段の磁気ブラシ中のトナー濃度が規定値
以下に保持されて、適正な回収（クリーニング）能力の
維持やトナー飛散の防止がなされる。

【００９２】請求項３または４にかかわる第３の発明に
ついて、以下に説明する。

【００９３】上記の第１の発明や第２の発明にて説明し
たように、第１〜第４のトナー濃度検知手段の検知によ
り、不図示の制御部を通してトナーリサイクル手段とし
てのトナーリサイクル装置１００の排出条件の変更が行
われ、トナーリサイクル装置１００の有するスリーブ１
１０に形成される転写残トナー回収時の磁気ブラシのト
ナー濃度が前述した制御により、通常５〜８％の濃度で
ある現像手段の現像剤濃度より低く２〜５％で制御され
るが、かかる制御を行ってもトナーリサイクル装置１０
０のクリーニング性が向上せず、例えば磁気ブラシ中の
トナー濃度が５％を越えてしまう場合には、トラブルと
みなし制御部を通して画像形成を停止したり、或いは画
像形成を行わずに以下に説明する強制排出制御によりト
ナーリサイクル装置１００の条件変更を行う。

【００９４】強制回収の条件変更は、トナー回収バイア
スの直流バイアスＥ１をトナーと同極性（本実施形態に
おいてはマイナス極性）の−３００〜−１５００Ｖの範
囲内で設定値より絶対値で高い値、例えば−５００Ｖの
設定値を−１０００Ｖに変更したり、ｓｉｎ波や矩形波
が用いられる交流バイアスＡＣ１の周波数を１〜１０ｋ
Ｈｚの範囲内で設定値より低い値、例えば８ｋＨｚの設
定値を５ｋＨｚに変更したり、交流バイアスＡＣ１の電
圧をＶ_p-p５００〜２０００Ｖの範囲内で設定値より高
い値、例えばＶ_p-p１０００Ｖの設定値をＶ_p-p１５００
Ｖに変更したり、交流バイアスＡＣ１として矩形波が用
いられる場合には、矩形波のデュティ比を変えて直流成
分を設定値より絶対値で高い値に変更したり、像形成体
に対し０．５〜１．５倍の線速に設定されていたスリー
ブ１１０の回転数を設定値より高い１．５〜２．５倍の
高い速度に変更すること等により行われる。

【００９５】上記の測定で第１の発明においては、第１
のトナー濃度検知手段の検知によりトナー濃度の測定を
スリーブ１１０に形成される磁気ブラシの転写残トナー
回収時にて行ったが、トナー排出後の磁気ブラシのトナ
ー濃度を測定して行ってもよく、この場合は、トナー濃
度が２〜５％で制御されるが、かかる制御を行ってもト
ナーリサイクル装置１００のクリーニング性が向上せ
ず、トナー排出後の磁気ブラシ中のトナー濃度が５％を
越えてしまう場合には、トラブルとみなし制御部を通し
て画像形成を停止したり、或いは画像形成を行わずに上
記にて説明した強制排出制御によりトナーリサイクル装
置１００の条件変更を行う。

【００９６】また、第１〜第４のトナー濃度検知手段の
検知により測定されたトナー濃度に合わせて不図示の制
御部を通して非画像形成領域を広くして画像形成領域間
隔を長くとり、排出時間を長く変更してトナー排出を行
うようにしてもよい。

【００９７】上記により、トナーリサイクル手段の磁気
ブラシ中のトナー濃度や、現像手段により現像されるト
ナー量に合わせて排出時間や排出能力が変更され、トナ
ーリサイクル手段の磁気ブラシ中のトナー濃度が規定値
以内或いは規定値以下に保持されて、適正な回収（クリ
ーニング）能力の維持やトナー飛散の防止がなされる。

【００９８】

【発明の効果】本発明によれば、トナーリサイクル手段
の磁気ブラシ中のトナー濃度や、現像手段により現像さ
れるトナー量に合わせて排出時間や排出能力が変更さ
れ、トナーリサイクル手段の磁気ブラシ中のトナー濃度
が規定値以下に保持されて、適正な回収（クリーニン
グ）能力の維持やトナー飛散の防止がなされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に共通する画像形成装置の一実施形態を
示すレーザプリンタの断面構成図である。

【図２】トナーリサイクル手段の拡大図である。

【図３】トナーリサイクル手段のリサイクルバイアスの
作動域を示す図である。

【図４】転写残トナーの現像手段への回収方法を示す図
である。

【図５】磁気ブラシのトナー濃度を測定する第１のトナ
ー濃度検知手段を示す図である。

【図６】排出トナーの濃度を測定することにより磁気ブ
ラシのトナー濃度を測定する第２のトナー濃度検知手段
を示す図である。

【図７】滞留部の磁性粒子のトナー濃度を測定する第３
のトナー濃度検知手段を示す図である。

【図８】図７の第３のトナー濃度検知手段の斜視図であ
る。

【図９】図７の第３のトナー濃度検知手段の回路図であ
る。

【図１０】現像手段により現像されるトナー量を検知す
る場合を示す図である。

【符号の説明】

１０感光体ドラム１１スコロトロン帯電器１２露光光学系１３現像器１００トナーリサイクル装置１１０スリーブ１２２保持部材１３１現像スリーブＡＣ１交流バイアスＥ１直流バイアスＳ１第１のトナー濃度検知装置Ｓ２第２のトナー濃度検知装置Ｓ３第３のトナー濃度検知装置Ｓ４第４のトナー濃度検知装置ＳＰ２滞留部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像形成体上の画像形成領域の転写残トナ
ーを一旦回収した後、非画像形成領域で前記像形成体上
に排出し、前記像形成体上の潜像を現像する現像手段へ
回収するトナーリサイクル手段を有する画像形成装置に
おいて、前記トナーリサイクル手段は前記像形成体と対向する磁
性粒子搬送体上に形成される磁性粒子からなる磁気ブラ
シであると共に、前記磁気ブラシ中のトナー濃度に応じて、前記トナーリ
サイクル手段の排出時間或いは排出条件を変更すること
を特徴とする画像形成装置。
【請求項２】像形成体上の画像形成領域の転写残トナ
ーを一旦回収した後、非画像形成領域で前記像形成体上
に排出し、前記像形成体上の潜像を現像する現像手段へ
回収するトナーリサイクル手段を有する画像形成装置に
おいて、前記トナーリサイクル手段は前記像形成体と対向する磁
性粒子搬送体上に形成される磁性粒子からなる磁気ブラ
シであると共に、前記現像手段により現像されるトナー量に応じて前記ト
ナーリサイクル手段の排出時間或いは排出条件を変更す
ることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】像形成体上の画像形成領域の転写残トナ
ーを一旦回収した後、非画像形成領域で前記像形成体上
に排出し、前記像形成体上の潜像を現像する現像手段へ
回収するトナーリサイクル手段を有する画像形成装置に
おいて、前記トナーリサイクル手段は前記像形成体と対向する磁
性粒子搬送体上に形成される磁性粒子からなる磁気ブラ
シであると共に、前記磁気ブラシ中のトナー濃度が排出制御にもかかわら
ず規定値以下とならない場合、強制排出動作を行うか、
或いは画像形成を中止することを特徴とする画像形成装
置。
【請求項４】前記磁気ブラシ中のトナー濃度を５％以
下に制御することを特徴とする請求項１〜３の何れか１
項に記載の画像形成装置。