(57)【要約】      （修正有）【課題】クリーニング性を向上させることにより、良好な画像形成を行うことができる画像形成装置を提供する。【解決手段】外周面に潜像が書き込まれるとともに、軸を中心に回転する円筒状または円柱状の像担持体１と、像担持体１の外周面に形成された潜像に外添剤を含むトナーを供給してトナー画像を形成する現像手段３と、像担持体１の外周面に形成されたトナー画像を被転写体に転写する転写手段と、外添剤を像担持体１の外周面に供給する外添剤供給手段と、像担持体１の外周面に押し当てられて、像担持体１の外周面に残った残トナーに、外添剤を押し付ける押圧部材２７と、像担持体１の外周面に残った残トナー及び外添剤を清掃して回収するクリーニング手段２２と、クリーニング手段２２で回収された残トナー及び外添剤を再生トナーとして現像手段に供給するトナーリサイクル機構２４、２５と、を備えた。【選択図】図４
2014092607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に潜像が書き込まれるとともに、軸を中心に回転する円筒状または円柱状の像担持体と、
前記像担持体の外周面に形成された潜像に外添剤を含むトナーを供給してトナー画像を形成する現像手段と、
前記像担持体の外周面に形成されたトナー画像を被転写体に転写する転写手段と、
前記外添剤を前記像担持体の外周面に供給する外添剤供給手段と、
前記像担持体の外周面に押し当てられて、前記像担持体の外周面に残った残トナーに、前記外添剤を押し付ける押圧部材と、
前記像担持体の外周面に残った残トナー及び前記外添剤を清掃して回収するクリーニング手段と、
前記クリーニング手段で回収された前記残トナー及び前記外添剤を再生トナーとして前記現像手段に供給するトナーリサイクル機構と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記外添剤供給手段は、前記像担持体の回転方向における、前記クリーニング部材よりも上流側に設けられ、
前記押圧部材は、前記像担持体の回転方向における前記クリーニング部材よりも上流側かつ前記外添剤供給部よりも下流側に設けられていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記トナーリサイクル機構は、独立で駆動させられる構成を有して前記クリーニング手段で回収された前記残トナー及び前記外添剤を回収して搬送する搬送部材を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記搬送部材は、内壁がらせん状に形成され前記残トナー及び前記外添剤を撹拌しながら搬送する撹拌搬送部材を備えていることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記外添剤は、大粒径外添剤を含むことを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、複写機及びファクシミリなどの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、複合機などの画像形成装置は広く知られている。電子写真方式では、レーザ光で感光体に静電潜像を形成し、その潜像に沿って帯電させたトナーを付着させ、そのトナー像をPPC用紙などの記録媒体上に転写し、加熱などで記録媒体上に定着させる。
【０００３】
このような画像形成装置では、転写後に感光体上に残留したトナーや紙粉（転写紙から発生する繊維）をクリーニングするクリーニングブレードやクリーニングブラシ等のクリーニング部材が搭載されている。これらのクリーニング部材で感光体表面を清掃することにより、異常画像の抑制や感光体の長寿命化を実現している。
【０００４】
しかしながら、紙粉は、流動性が悪いため、クリーニングニップ部に滞留しやすい。紙粉がクリーニングニップ部に滞留すると、良好な感光体クリーニングが行えなくなるため、クリーニング不良による異常画像が発生したり、感光体フィルミングが発生したりする。また、紙粉が滞留すると、トナーの流動性が悪化して、トナー同士が架橋し残留トナーを搬送できなくなることによるクリーニング不良も発生する。
【０００５】
また、トナーが現像されることなく現像装置内で長期にわたって攪拌されると、トナーの外添剤が離脱または埋没（以下、単に「離脱」という。）することで外添剤がトナー表面からなくなる。外添剤が離脱することにより、トナーの帯電能力が低下して白紙部トナー汚れが発生する等良好な画像形成が行うことが困難になる。
【０００６】
さらに、回収した残留トナーを現像機に再度供給することで、トナーリサイクルを可能とし、低環境負荷や低コスト化を実現している画像形成装置もある。しかしながら、トナーリサイクルを採用しているシステムでは、残留トナーが転写されることなく装置内で循環するため、外添剤が離脱したトナーの割合が高くなりやすい。外添剤が離脱したトナーの割合が高くなると、トナー間の付着力が増加し、良好な転写を行うことが困難になる。また、トナー間付着力が増加するとトナー同士が架橋しやすくなり、クリーニング不良も発生しやすくなる。
【０００７】
以上のように、クリーニングニップ部に紙粉が突入することによるトナーの流動性の悪化や、トナー表面の外添剤の離脱により、転写不良やクリーニング不良、白紙部トナー汚れ等様々な異常の原因となる。このため、トナーの流動性の悪化を防ぐこととトナー表面を常に一定以上の添加剤で被覆しておくことが望まれる。
【０００８】
そこで、残トナー組成変化による搬送性（流動性）及び帯電性（摩擦帯電性）の低下により、良質な画像が形成できなくなることを防止する技術が提案されている。特許文献１で提案されている技術では、転写残トナーを再利用する画像形成装置において、残トナーの回収・搬送部と現像器との間に、外添剤を補給して再生トナーを生成するトナー再生部を設けている。そのトナー再生部でトナーと外添剤を混合・攪拌し、再生トナーの帯電安定性、現像性、流動性、耐久性を向上させている。しかし、この技術では、従来の構成に加えてトナー再生部を追加する構成となっており、装置が巨大化してしまうという問題がある。
【０００９】
次に、トナーリサイクルにおいて発生する、トナーや現像剤の流動性低下による諸問題を解決するための技術が提案されている。特許文献２で提案されている技術では、トナー画像を被転写体（転写紙）に転写後に像担持体１に残留するトナーを回収して収容する回収ホッパを有し、該回収ホッパから現像器にトナーを搬送する搬送装置を備えている画像形成装置が記載されている。この画像形成装置では、回収ホッパの上部に添加剤ホッパを設け、添加剤補給ローラの回転により回収トナーに添加剤を混入する。しかしながら、この技術では、転写後のトナーを回収した後に添加剤を混ぜる構成となっているので、クリーニングニップ部に溜まるトナーの流動性を改善することはできない。また、それに伴うクリーニング不良や感光体フィルミングといった問題も回避が困難である。
【００１０】
次に、特許文献３に開示されているのは、クリーニング性を向上させる技術である。すなわち、被クリーニング部材上に付与しているクリーニング液の廃液を再利用し、かつ付与量を制御することによって、クリーニング液の使用量を最小限にし、コスト低減、廃液処理の負担を軽減することができるものである。しかし、転写装置下流側に像担持体上にクリーニング液を付与するクリーニング液供給部があり、供給部内にはクリーニング液付与ローラが配置されている。さらにその下流側にクリーニング装置が配置されており、クリーニングされた溶液を回収する回収部と、回収された溶液を再度クリーニング液供給部へと搬送する搬送装置があり、クリーニング液として再利用可能な構成となっている。しかしながら、この技術では、付与するものが液体であり、液体のものを搬送、供給すると共に付与量の制御もするものであり、粉体のものに適用することが困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、クリーニング性を向上させることにより、良好な画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決するため、請求項１に係る画像形成装置は、
外周面に潜像が書き込まれるとともに、軸を中心に回転する円筒状または円柱状の像担持体と、
前記像担持体の外周面に形成された潜像に外添剤を含むトナーを供給してトナー画像を形成する現像手段と、
前記像担持体の外周面に形成されたトナー画像を被転写体に転写する転写手段と、
前記外添剤を前記像担持体の外周面に供給する外添剤供給手段と、
前記像担持体の外周面に押し当てられて、前記像担持体の外周面に残った残トナーに、前記外添剤を押し付ける押圧部材と、
前記像担持体の外周面に残った残トナー及び前記外添剤を清掃して回収するクリーニング手段と、
前記クリーニング手段で回収された前記残トナー及び前記外添剤を再生トナーとして前記現像手段に供給するトナーリサイクル機構と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、残トナーに外添剤を添付し、残トナーに外添剤を押し付けて付着させた後にクリーニングニップ部を通過させるので、クリーニングリップ部におけるトナーの流動性が良好になりかつトナーをリサイクルし、良好な画像形成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る画像形成装置の一実施形態の変形例を示す概略構成図である。
【図３】画像形成装置の要部である作像ユニットの詳細図である。
【図４】図３の作像ユニットの要部斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態における画像形成装置の全体構成を示す概略図である。図１において、作像手段１００は、反時計まわりに回転する像担持体であるドラム状（円筒状）の感光体１が設置されている。感光体１のまわりには帯電ローラ２、現像手段である現像装置３、さらにクリーニング手段であるクリーニング装置６が配置されている。また、作像手段１００の左には、書込み装置１１が設けられている。なお、感光体１は円柱状でもよい。作像手段１００の上には、トナーボトル１３が設けられており、不図示の方法により回転駆動させられることによって、作像手段１００へトナーを供給している。
【００１７】
感光体１には、転写位置で転写ローラ５が、不図示の付勢部材によって感光体１に接するように押し当てられながら、感光体１のトナー像担持面に当接して転写ニップである圧接部を形成している。そして、図示しない電源によって転写バイアスが転写ローラ５に印加され、接地された感光体１との間に位置する転写ニップには、転写電界を形成する。
【００１８】
転写ローラ５としては、金属製ローラか、あるいは芯金の周りに、体積抵抗率１×１０5Ω・ｃｍ〜１×１０12Ω・ｃｍ、厚さ２ｍｍ〜１０ｍｍ、ゴム硬度１０度〜１００度の導電性の弾性層が被覆されているものなどが挙げられる。なお、この弾性層は発泡性であってもよい。
【００１９】
なお、図１では、バイアス印加部として接触型の転写ローラを記載しているが、非接触型のコロナ放電器からなる転写チャージャであってもよい。また、バイアス印加部は転写ローラではなく、図２に示すような転写ベルト方式であってもよい。転写ベルト方式では、転写ベルト４が駆動ローラ１７、従動ローラ１８及び転写ローラ５に架けまわされ、図中時計まわりに走行可能に備えられている。また、従動ローラ１８に対向して、転写ベルト４の表面をクリーニングするクリーニング装置９が設けられている。
【００２０】
転写ベルト４としては、体積抵抗率１０10〜１０15Ω・ｃｍ、表面抵抗率１０10〜１０15Ω／□の無端ベルトが用いられる。この無端ベルトとしては、各種導電剤を添加した、厚さ０．１〜１．０ｍｍの半導電性フィルム基体の外側に、好ましくはトナーフィルミング防止層として厚さ５〜５０μｍのフッ素コーティングを行った、２層構成のシームレスベルトが挙げられる。フィルム基材としては、例えば変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、ポリカーボネイト、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジニアリングプラスチックが用いられる。導電剤としては、例えばアセチレンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック、酸化チタン、チタン酸カリウム、酸化錫、リチウム塩、四級アンモニウム塩等が用いられる。中間転写ベルト４及び転写搬送ベルト１３の基体としては、この他に、シリコンゴム或いはウレタンゴム等に導電材料を分散した厚さ０．５〜２．０ｍｍの半導電性ゴムベルトを使用することもできる。
【００２１】
画像形成装置本体の下部には給紙トレイ２０が設けられており、給紙トレイ２０から給紙ローラ２１により給紙された転写紙Ｐは、レジストローラ対１９に達し、ここでスキューを修正された後、レジストローラ対１９により所定のタイミングで搬送される。
【００２２】
定着装置８は、加熱ローラ１４、加圧ローラ１６及び加圧ローラクリーニングローラ１５により構成されており、加熱ローラ１４と加圧ローラ１６により定着ニップが形成されている。トナー像が転写された転写紙Ｐは、定着装置８によりトナー像が定着され画像が形成される。
【００２３】
図３は、画像形成装置の要部である作像ユニット１００の詳細図である。図３において、感光体１が図中半時計まわりに回転しており、感光体１の周りには、クリーニングブレード２２と、帯電ローラ２と、現像装置３と、が配置されている。現像装置３は、現像ローラ３０と、現像装置３内の第一の搬送スクリュ３１及び第二の搬送スクリュ３２と、で構成されている。トナーボトル１３からのトナーは、現像装置３に供給される。
【００２４】
また、不図示の方法により、外添剤供給手段としての外添剤ボトル４０が回転駆動させられる構成となっている。外添剤ボトルは、内壁がらせん状に形成されており、回転するとその出口から外添剤が随時供給される。この外添剤ボトル４０からの外添剤が、クリーニングブレード２２の上方にある外添剤供給口２３から、感光体１の表面上にある転写後の残トナーに供給される構成になっている。なお、外添剤供給手段は、従来のトナー供給手段と同様の構成としてもよい。
【００２５】
外添剤供給口２３から供給される粉体の外添剤としては公知のものを使用でき、たとえば、シリカ、酸化チタン、アルミナ、メタチタン酸、酸化セリウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ジルコニウムなどが挙げられる。これらの中でも、流動性向上、摩擦帯電性向上、耐熱性、長期保存性改善、クリーニング特性改善および感光体表面磨耗特性制御の点で優れるシリカ、アルミナおよび酸化チタンが特に好ましい。またこれらは、シリコーンオイル、シランカップリング剤、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）などの疎水化処理剤で表面処理されることがより好ましい。添加される添加剤は、この実施形態では、小粒径外添剤であるが、大粒径外添剤でもよいし、小粒径と大粒径の外添剤を混合したものでもよい。小粒径外添剤の場合は、１次粒子の個数平均粒径は、５〜３０ｎｍであることが好ましい。大粒径外添剤の場合は、５０〜４００ｎｍであることが好ましい。また、外添剤の使用量は、トナー１００重量部に対して１〜３重量部であることが好ましい。
【００２６】
外添剤供給口２３とクリーニングブレード２２の間には、外添剤供給口２３から供給された外添剤を転写残トナーに付着させるための押圧手段としての外添剤押圧ローラ２７が備えられている。外添剤押圧ローラ２７は、不図示の支持部材により感光体１に当接させられ、感光体１との間で押圧ニップを形成している。なお、外添剤押圧ローラ２７を当接方向に付勢する付勢部材を備えてもよい。外添剤押圧ローラ２７としては、押圧ニップを広く確保できるようにゴム状のものが望ましい。なお、押圧手段はローラ状に限らず、板状等でもよい。押圧ニップ内で、外添剤と残トナーは機械的なストレスを受けることにより、外添剤が残トナー表面に埋没することなく強く付着させられる。外添剤を残トナーに散布したのみでは、残トナー表面から外添剤がすぐにほとんど離脱してしまうため、トナーの流動性向上の効果が十分に得られない。
【００２７】
外添剤押圧ローラ２７による押圧ニップ部を通過した残トナーは、クリーニングブレード２２により外添剤とともに掻き落とされ、トナー搬送部２５内に回収され、トナー搬送スクリュ２４によりトナー搬送部２５内を搬送される。
【００２８】
なお、従来では、クリーニングニップ部に紙粉が突入すると、クリーニングニップ部のトナーの流動性が悪化するため、クリーニング不良による異常画像が発生したり、感光体フィルミングが発生したりする懸念があった。
【００２９】
これに対し、本発明では、クリーニングニップ部よりも感光体１の回転上流側に外添剤が供給されるように外添剤供給部４０が設けられ、外添剤供給部４０から外添剤を供給し残トナーに付着させた上でクリーニングニップ部へ突入せしめる構成となっている。そのため、クリーニングニップ部のトナーの流動性が悪化することなく、クリーニング性が向上するため、良好な画像形成が行える。
【００３０】
従来、トナーリサイクル可能な構成にすることにより、通常廃棄されている回収トナーを再利用することが可能になるため、環境負荷低減になる。しかしながら、トナーリサイクルを採用しているシステムでは、残留トナーが転写されることなく装置内で循環するため、外添剤が離脱したトナーの割合が高くなる。このことにより、転写不良や現像不良による異常画像が発生しやすくなる。
【００３１】
これに対し、本発明では、クリーニングニップ部上流より外添剤を添付しているため、外添剤が離脱したトナーに再び外添剤を供給しこれに付着させることが可能になるため、クリーニング性が向上し、その結果、異常画像を抑制し、良好な画像形成と環境負荷の低減が可能となる。
【００３２】
残トナーに再度外添剤を供給しただけでは、残トナー表面から外添剤が離脱しやすい。これに対して、本発明では、押圧部材によって像担持体（感光体1）上で残トナーと外添剤とを押圧して、外添剤をトナー表層に強く付着させている。これによって、外添剤がすぐに離脱することがなくなり、残トナーをリサイクルしても良好な画像形成が行える。
【００３３】
図４は、図３の作像ユニットの要部斜視図である。外添剤ボトル４０より外添剤供給口２３から供給された外添剤は、外添剤押圧ローラ２７で残トナーに押圧された後、クリーニングブレード２２により残トナーと共にトナー回収搬送部２５に回収される。そして、トナー回収搬送部２５内に設けられたトナー搬送スクリュ２４によりトナー回収搬送経路２５内を搬送される。その後、残トナー及び外添剤は、トナー回収搬送部２５から中間搬送部材２６を介して撹拌搬送部材２８の一端部（図中左端）の中心または回転円周端部に形成された注入口から撹拌搬送部材２８に注入され、撹拌搬送部材２８から再生トナーとして補給口２９から現像装置３内へ供給される。このことにより、トナーリサイクルが可能となる。
【００３４】
攪拌搬送部材２８は円筒状でその内壁がらせん状になっており、攪拌搬送部材２８を図中矢印方向に不図示の駆動手段で回転駆動させることで、内部の残トナーと外添剤には遠心力が生じ、攪拌搬送部材２８の内壁に強く押し付けられる。このことにより、撹拌搬送部材２８においても外添剤が回収トナーに強く付着させられるため、機械的なストレスを受けてもすぐに離脱しない構成になっている。
【００３５】
このように、撹拌搬送部材２８の内壁をらせん状にして、搬送経路の円周方向に回転させることで、回収したトナーと外添剤は撹拌搬送部材２８の内壁に遠心力により強く押し付けられる。すなわち、内壁がらせん状の円筒である攪拌搬送部材２８中で、トナーと外添剤は、攪拌混合されながら搬送される。このことにより、外添剤が強く付着させられた残トナーが現像装置３へと戻るため、トナーリサイクルを実施していても良好な画像形成が行える。
【００３６】
次に、撹拌搬送部材２８と同様の不図示の駆動手段で駆動するトナー回収搬送スクリュ２４の動作の一例について説明する。通紙する印字率が３％以上でトナー回収搬送スクリュ２４を回転駆動させ、印字率（通紙する用紙の画像形成領域における画像の面積割合）が３％未満では、トナー回収搬送スクリュ２４は駆動せず、現像装置３へのトナー供給は、トナーボトル１３からの供給のみとする。このことにより、印字率３％未満の画像において、残トナーが絶えず供給されることによる画像濃度の上昇を防ぐことが可能となるため、安定した画像品質が得られる。前記３％という数字は、使用するシステムの転写率や狙いとしている感光体上のトナー付着量によっては適宜設定することができる。
【００３７】
また、印字率ではなく、制御しているトナー濃度によってトナー回収搬送スクリュ２４の駆動の可否を判断しても良い。トナー濃度制御は通常、目標としているトナー濃度に対して補給の可否を判断している。これに対し目標トナー濃度が現在のトナー濃度より高い場合にのみ、トナー回収搬送スクリュ２４及び撹拌搬送部材２８を駆動する制御とすれば、トナー濃度の上昇による画像濃度の上昇を防ぐことが可能となり、安定した画像品質が得られる。
【００３８】
なお、従来のように、トナー搬送部材が例えば感光体と同一駆動で駆動する構成であった場合、感光体が駆動している間は残トナーが現像機へと供給され続ける。すなわち、感光体が駆動するだけで印字パターンが白紙でもトナー濃度が上昇するため、画像濃度が上昇し安定した画像品質が得られない。
【００３９】
これに対し、本実施形態では、トナー搬送部材としてのトナー回収搬送スクリュ２４及び撹拌搬送部材２８が独立で駆動させられる構成にすることにより、トナー濃度の追従性を向上させている。そのため、主に低印字率の画像パターンに対して画像濃度が安定するので、安定した画像品質となる。
【００４０】
以上の通り、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。かかる変形、応用によってもなお本考案の構成を具備する限り、勿論、本考案の範疇に含まれるものである。
【００４１】
例えば、上述の実施形態では、外添剤として小粒径外添剤を用いているが、これに限らず、大粒径外添剤、例えば大粒径シリカを用いてもよい。大粒径シリカの粒径としては、平均粒径が５０ｎｍ〜４００ｎｍのシリカが望ましい。外添剤が添加されないと、トナーが互いに接着することにより、トナーの流動性が悪くなるため良好な画像形成が行えない。ここで、外添剤はトナー間に入り込むことでトナー間の接着を防ぐ働きをする。これに対し、粒径が大きいシリカは、トナー間の接着をより強く防ぐ効果があるため、外添剤に大粒径シリカを含むことにより、より良好な画像形成が行える。
【符号の説明】
【００４２】
１      感光体（像担持体）
２      帯電ローラ
３      現像装置（現像手段）
４      転写ベルト
５      転写ローラ（転写手段）
６      クリーニング装置（クリーニング手段）
１３    トナーボトル
２２    クリーニングブレード
２３    外添剤供給口
２４    回収トナー搬送スクリュ
２５    回収トナー搬送部
２６    現像機への補給口
２７    外添剤押圧ローラ（押圧手段）
２８    攪拌搬送部材
４０   外添剤ボトル（外添剤供給手段）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４３】
【特許文献１】特開２００１−１０９２４６号公報
【特許文献２】特開平１０−３３３４１１号公報
【特許文献３】特開２００９−２５６０５号公報
【図１】
2014092607.tif 000003
【図２】
2014092607.tif 000004
【図３】
2014092607.tif 000005
【図４】
2014092607.tif 000006