(57)【要約】【課題】トナーリサイクル手段を有する画像形成装置で、地肌かぶり発生を防止する。【解決手段】リサイクル手段８１によって搬送される回収トナーが現像装置４内に搬送される以前に回収トナーに転写前トナーと同極性の帯電を行う回収トナー帯電部３１０を通過する構成とする。【選択図】        図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像を担持する像担持体と、像担持体上の潜像を、非磁性トナーと磁性キャリアとからなる現像剤を担持した現像剤担持体で顕像化する現像装置と、像担持体上の顕像を転写紙に転写する転写装置と、像担持体上の非磁性トナーをクリーニングする転写装置の下流側に配置したクリーニング装置と、クリーニングされて回収されたトナーを現像装置に搬送するリサイクル手段と、制御手段とを有する画像形成装置において、
前記転写装置と前記クリーニング装置との間に帯電電極を設け、像担持体上の転写残トナーの帯電を行うよう前記帯電電極の制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記帯電電極による転写残トナーの帯電極性は、転写前トナーの帯電極性と同極性であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
機内に温湿度センサを有していて、該温湿度センサの検知レベルによって前記帯電電極に印加する帯電電圧を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
現像剤の使用履歴を記憶する記憶手段を有していて、前記制御手段は使用履歴に応じて前記帯電電極に印加する帯電電圧を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
潜像を担持する像担持体と、像担持体上の潜像を、非磁性トナーと磁性キャリアとからなる現像剤を担持した現像剤担持体で顕像化する現像装置と、像担持体上の顕像を転写紙に転写する転写装置と、像担持体上の非磁性トナーをクリーニングする転写装置の下流側に配置したクリーニング装置と、クリーニングされて回収されたトナーを現像装置に搬送するリサイクル手段と、制御手段とを有する画像形成装置において、
前記リサイクル手段は回収されたトナーを搬送するのに金属スクリュを使用し、該金属スクリュに電圧を印加する電圧印加手段を有していて、前記制御手段は回収されたトナーの帯電を行うよう前記電圧印加手段の制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記回収されたトナーに印加する帯電極性は、転写前トナーの帯電極性と同極性であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
機内に温湿度センサを有していて、該温湿度センサの検知レベルによって前記電圧印加手段に印加する帯電電圧を制御することを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
現像剤の使用履歴を記憶する記憶手段を有していて、前記制御手段は使用履歴に応じて前記電圧印加手段に印加する帯電電圧を制御することを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。
【請求項９】
潜像を担持する像担持体と、像担持体上の潜像を、非磁性トナーと磁性キャリアとからなる現像剤を担持した現像剤担持体で顕像化する現像装置と、像担持体上の顕像を転写紙に転写する転写装置と、像担持体上の非磁性トナーをクリーニングする転写装置の下流側に配置したクリーニング装置と、クリーニングされて回収されたトナーを現像装置に搬送するリサイクル手段と、制御手段とを有する画像形成装置において、
前記リサイクル手段によって搬送された回収トナーは、前記現像装置内に搬送される以前に回収トナーの帯電を行う回収トナー帯電部を通過する構成としたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
前記回収トナー帯電部においては、接触帯電法又はコロナ帯電法により回収トナーに電荷を付与することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記回収トナー帯電部においては、回収トナーに電荷を付与する電圧を印加した金属スクリュを用いて回収トナーを攪拌する構成としたことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記回収トナーに印加する帯電特性は、転写前トナーの帯電極性と同極性であることを特徴とする請求項９〜１１の何れか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真方式により２成分現像剤を用いて現像を行う画像形成装置に関し、特に転写残トナーを回収し再使用するトナーリサイクル方式を採用している画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式により画像を形成する画像形成工程の一例では、感光体等の像担持体上に静電潜像を形成し、形成した静電潜像を現像手段により現像して像担持体上にトナー像を形成し、形成したトナー像を転写手段により転写紙に転写し、転写したトナー像を定着手段により転写紙に定着して転写紙上に画像を形成する。また、他の例では、感光体等の像形成体上のトナー像を像担持体としての中間転写体に転写し、中間転写体から転写手段により転写紙に転写し定着することにより、転写紙に画像を形成する。
【０００３】
前記画像形成工程における現像工程では、非磁性トナーと磁性キャリアを含む２成分現像剤を用いた現像が多く用いられ、現像に際してＤＣバイアスの現像バイアス電圧を印加することが行われている。
【０００４】
２成分現像剤を用いての現像では、現像によってトナーのみが消費されるので、消費分に相当する適度の新しいトナーの補給を行う必要があり、トナー補給が行われる。
【０００５】
また像担持体上に形成されたトナー像は転写手段によって転写紙または中間転写体上に転写が行われる。この際転写されずに像担持体上に残留した転写残トナーはクリーニング手段によりクリーニングされる。クリーニング手段によってクリーニングされクリーニング装置内に回収されたトナーを現像装置に搬送し再利用するリサイクル方式を採用することがなされる。リサイクル方式を採用するときは、回収トナーを廃棄するために収集する廃トナーボックスが必要でなくなり、廃棄物を少なくして環境に優しい方式ということができる。
【０００６】
クリーニング装置でクリーニング手段によって回収されたトナー（リサイクルトナー）は、クリーニングブレード等によって掻き取られて搬送されて来たトナーであるため、機械的なストレスを受けており新しいトナー（以下新トナーともいう）と比較すると流動性が低下していてキャリアと混ざりにくく帯電性も劣っていて、再び現像される際に、地肌汚れともいう地肌かぶりや文字部分が太く現像される文字太り等の問題を起こし易い。
【０００７】
また、小粒径トナーや粒径分布のシャープな重合法によって製造されたトナーを用いた場合は、解像度、階調性、文字再現性等の画質が高画質である関係から、上記のリサイクルトナーを用いたときの問題は顕著に認められる。
【０００８】
転写残トナーが帯電性において劣っていることから、トナーの帯電性を利用してクリーニングを行おうとするときは、転写手段とクリーニング手段との間に針状電極チャージャを設け、転写残トナーの帯電極性を揃えてクリーニング性の向上をはかる提案がなされている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−９６９９４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
リサイクルトナーは帯電性において新トナーよりも劣っていることから、トナーリサイクル法を採用した画像形成装置にあっては、像担持体や転写紙上に地肌汚れが発生し易い傾向にある。
【００１１】
本発明者らは検討の結果、現像装置内でのキャリアとの攪拌による摩擦帯電に先だって、リサイクルトナーに対しては現像装置内に搬送される以前に予備的に帯電させることがリサイクルトナーの帯電性を高めるのに有効で、リサイクルトナーに対して予備的な帯電を行うことによって、従来発生し易かった地肌汚れやトナー飛散の発生が解消することを確認した。
【００１２】
本発明は、転写残トナーが現像装置に戻る以前に帯電させるようにした画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決し、かつ目的を達成するために本発明は以下のように構成している。
【００１４】
請求項１記載の発明は、「潜像を担持する像担持体と、像担持体上の潜像を、非磁性トナーと磁性キャリアとからなる現像剤を担持した現像剤担持体で顕像化する現像装置と、像担持体上の顕像を転写紙に転写する転写装置と、像担持体上の非磁性トナーをクリーニングする転写装置の下流側に配置したクリーニング装置と、クリーニングされて回収されたトナーを現像装置に搬送するリサイクル手段と、制御手段とを有する画像形成装置において、前記転写装置と前記クリーニング装置との間に帯電電極を設け、像担持体上の転写残トナーの帯電を行うよう前記帯電電極の制御を行うことを特徴とする画像形成装置。」である。
【００１５】
請求項２記載の発明は、「前記帯電電極による転写残トナーの帯電極性は、転写前トナーの帯電極性と同極性であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。」である。
【００１６】
請求項３記載の発明は、「機内に温湿度センサを有していて、該温湿度センサの検知レベルによって前記帯電電極に印加する帯電電圧を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。」である。
【００１７】
請求項４記載の発明は、「現像剤の使用履歴を記憶する記憶手段を有していて、前記制御手段は使用履歴に応じて前記帯電電極に印加する帯電電圧を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。」である。
【００１８】
この請求項１〜４記載の発明によれば、転写残トナーは像担持体上に付着している間に帯電電極からの放電によって帯電がなされ、クリーニング装置内に回収されたリサイクルトナーが現像に用いられても、地肌汚れ等の発生しない画像形成がなされることとなる。
【００１９】
請求項５記載の発明は、「潜像を担持する像担持体と、像担持体上の潜像を、非磁性トナーと磁性キャリアとからなる現像剤を担持した現像剤担持体で顕像化する現像装置と、像担持体上の顕像を転写紙に転写する転写装置と、像担持体上の非磁性トナーをクリーニングする転写装置の下流側に配置したクリーニング装置と、クリーニングされて回収されたトナーを現像装置に搬送するリサイクル手段と、制御手段とを有する画像形成装置において、前記リサイクル手段は回収されたトナーを搬送するのに金属スクリュを使用し、該金属スクリュに電圧を印加する電圧印加手段を有していて、前記制御手段は回収されたトナーの帯電を行うよう前記電圧印加手段の制御を行うことを特徴とする画像形成装置。」である。
【００２０】
請求項６記載の発明は、「前記回収されたトナーに印加する帯電極性は、転写前トナーの帯電極性と同極性であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。」である。
【００２１】
請求項７記載の発明は、「機内に温湿度センサを有していて、該温湿度センサの検知レベルによって前記電圧印加手段に印加する帯電電圧を制御することを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。」である。
【００２２】
請求項８記載の発明は、「現像剤の使用履歴を記憶する記憶手段を有していて、前記制御手段は使用履歴に応じて前記電圧印加手段に印加する帯電電圧を制御することを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。」である。
【００２３】
この請求項５〜８記載の発明によれば、リサイクルトナーはリサイクル手段の金属スクリュによって搬送される過程において接触による帯電がなされるので、リサイクルトナーが現像に用いられても、地肌汚れ等の発生しない画像形成がなされることとなる。
【００２４】
請求項９記載の発明は、「潜像を担持する像担持体と、像担持体上の潜像を、非磁性トナーと磁性キャリアとからなる現像剤を担持した現像剤担持体で顕像化する現像装置と、像担持体上の顕像を転写紙に転写する転写装置と、像担持体上の非磁性トナーをクリーニングする転写装置の下流側に配置したクリーニング装置と、クリーニングされて回収されたトナーを現像装置に搬送するリサイクル手段と、制御手段とを有する画像形成装置において、前記リサイクル手段によって搬送された回収トナーは、前記現像装置内に搬送される以前に回収トナーの帯電を行う回収トナー帯電部を通過する構成としたことを特徴とする画像形成装置。」である。
【００２５】
請求項１０記載の発明は、「前記回収トナー帯電部においては、接触帯電法又はコロナ帯電法により回収トナーに電荷を付与することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。」である。
【００２６】
請求項１１記載の発明は、「前記回収トナー帯電部においては、回収トナーに電荷を付与する電圧を印加した金属スクリュを用いて回収トナーを攪拌する構成としたことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。」である。
【００２７】
請求項１２記載の発明は、「前記回収トナーに印加する帯電特性は、転写前トナーの帯電極性と同極性であることを特徴とする請求項９〜１１の何れか１項に記載の画像形成装置。」である。
【００２８】
この請求項９〜１２記載の発明によれば、リサイクルトナーは現像装置に戻る以前に通過する回収トナー帯電部において帯電がなされるので、リサイクルトナーが現像に用いられても地肌汚れ等の発生しない画像形成がなされることとなる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の画像形成装置は何れも、転写装置によって転写紙上に転写されないで像担持体上に残留した残留トナーを、クリーニング装置によって回収し、現像装置内に搬送する過程において帯電を行う構成としている。
【００３０】
（実施の形態１）請求項１〜４
本実施の形態の画像形成装置は、転写装置とクリーニング装置との間に帯電電極を設け、像担持体上に付着した転写残トナーの帯電を行うよう帯電電極の制御を行う構成としている。
【００３１】
図１の断面構成図に示す画像形成装置は、本発明が適用されるモノクロ画像を形成する電子写真プロセスを利用した複写機の画像形成部を図示したものである。但し、本発明は図１に示した構成や数値に限定されるものではない。
【００３２】
１は像担持体としてのドラム状の感光体であって、マイナス帯電する有機半導体層としてフタロシアニン顔料をポリカーボネイトに分散したものを接地された金属製のシリンダ状の基板上に塗布してあり、電荷輸送層を含めた感光体層の膜厚３０μｍであって、ドラム径φ８０ｍｍで矢示方向に２８０ｍｍ／ｓの周速（Ｖｐ）で駆動回転される。
【００３３】
２は回転する感光体１の周囲を所定の極性・電位に一様に帯電処理するスコロトロンの帯電手段で、ワイヤ〜グリッド間距離７．５ｍｍ、グリッド〜感光体間距離１ｍｍ、ワイヤ〜バックプレート間距離１２ｍｍの帯電極構成をしていて、グリッド印加電圧を−７３０Ｖ、帯電電流値−８００μＡをもってバイアス電圧を印加し、感光体１の帯電電位を−７５０Ｖとしている。
【００３４】
３はレーザ走査方式による像露光手段で、レーザ波長７８０ｎｍの半導体レーザ（ＬＤ）を用い、その出力パワーは３００μＷである。像露光手段３はレーザビームを出射して感光体１の一様に帯電した表面を走査露光し、静電潜像を形成する。
【００３５】
現像装置４は、内部に現像用固定磁石のマグネットロール４１Ａを有し、矢示方向に回転する現像剤担持体４１には、相互摩擦によって帯電しキャリアの周りにトナーが付着した状態となった現像剤が磁力によって付着し、層厚規制部材４５によって現像剤の層厚が規制されて感光体１と対向した現像領域へと搬送されて現像が行われる。
【００３６】
現像容器４内には１対の撹拌搬送スクリュ４３Ａ，４３Ｂと回転パドル４４があって、新たに供給されるトナーＮＴやリサイクルトナーＲＴを容器内の現像剤と混合・撹拌しながら現像剤担持体４１へと搬送する。撹拌搬送スクリュ４３Ａ，４３Ｂは共に棒状のスクリュ部材であって、一方は紙面の手前方向から後方向に、他方は紙面の後方向から手前方向に現像剤を撹拌しながら搬送する。トナーＮＴ、ＲＴは撹拌搬送スクリュ４３Ａ，４３Ｂによって巡回する現像剤上に落下し、混合・撹拌されて回転パドル４４方向へと排出される。排出されたトナーＮＴ、ＲＴと混合・撹拌状態にある現像剤は、水車状の回転パドル４４によって更に撹拌されて現像剤担持体４１へと供給される。現像剤担持体４１はマグネットロールの周囲にステンレス溶射表面加工を施したアルミ製のスリーブを被せた構成とし、現像剤担持体４１のローラ径φ４０ｍｍ、線速（ｖｓ）５６０ｍｍ／ｓで回転し、感光体１との線速比（ｖｓ／ｖｐ）は２としている。現像剤担持体４１には直流成分の現像バイアスによって現像が行われるが、直流成分としては−６００Ｖの現像バイアスを印加して反転現像が行われる。
【００３７】
非磁性トナーと磁性キャリアを含有する２成分現像剤のトナーとしては、体積平均粒径が２〜８μｍの重合トナーが好ましい。重合トナーを用いることにより、高解像力であり、濃度が安定しかぶりの発生が極めて少ない画像形成装置が可能となる。
【００３８】
重合トナーは次のような製造方法により製造される。
トナー用バインダー樹脂の生成とトナー形状とがバインダー樹脂の原料モノマー又はプレポリマーの重合及びその後の化学的処理により形成されて得られる。より具体的には、懸濁重合又は乳化重合等の重合反応と必要によりその後に行われる粒子同士の融着工程を経て得られ、重合トナーでは、原料モノマー又はプレポリマーを水系で均一に分散した後に重合させトナーを製造することから、トナーの粒度分布及び形状の均一な球形トナーが得られる。
【００３９】
本発明において用いるトナーの粒径は体積平均粒径で２〜８μｍである。更に好ましくは３〜７μｍがよい。これにより、解像力が高い画像が安定的に得ることが出来、かつトナー飛散やクリーニング不良も適正な対策を採れば防止できる。なお、体積平均粒径２μｍ未満ではトナー飛散等で実用性がない。
【００４０】
トナー粒径（樹脂粒子も同じ）の体積平均粒径は、コールターカウンターＴＡ−ＩＩ、コルターマルチサイザー、ＳＬＡＤ１１００（島津製作所社製  レーザー回折式粒径測定装置）等を用いて測定することができ、コールターカウンターＴＡ−ＩＩ及びコールターマルチサイザーを用いる場合にはアパーチャー径＝１００μｍのアパーチャーを用いて２．０〜４０μｍの範囲における粒径分布を用いて測定されたものを示す。
【００４１】
本発明に用いるトナーの粒径は、重合法によりトナー粒子を形成させる場合には、前に詳述したトナーの製造方法において、凝集剤の濃度や有機溶媒の添加量、または融着時間、さらには重合体自体の組成によって制御することができる。
【００４２】
本発明に用いるトナーは、トナーの形状係数が１．２〜１．６の範囲にあるトナー粒子の割合を６５個数％以上とすることが必要であり、より好ましくは１．３〜１．６の範囲にあるトナー粒子の割合を６５個数％以上とすることが好ましい。
【００４３】
トナーの形状係数は、下記式により示されるものであり、トナー粒子の丸さの度合いを示す。
【００４４】
形状係数＝（（最大径／２）２×π）／投影面積
ここに、最大径とは、トナー粒子の平面上への投影像を２本の平行線ではさんだとき、その平行線の間隔が最大となる粒子の幅をいう。また、投影面積とは、トナー粒子の平面上への投影像の面積をいう。
【００４５】
本発明では、この形状係数は、走査型電子顕微鏡により２０００倍にトナー粒子を拡大した写真を撮影し、ついでこの写真に基づいて「ＳＣＡＮＮＩＮＧ  ＩＭＡＧＥ  ＡＮＡＬＹＺＥＲ」（日本電子社製）を使用して写真画像の解析を行うことにより測定した。この際、１００個のトナー粒子を使用して本発明の形状係数を上記算出式にて測定したものである。
【００４６】
この形状係数が１．２〜１．６の範囲にあるトナー粒子の割合が６５個数％以上であることにより、転写材に転写されたトナー層におけるトナー粒子の充填密度が高くなって定着性が向上し、オフセットが発生しにくくなる。また、トナー粒子が破砕しにくくなって帯電付与部材の汚染が減少し、トナーの帯電性が安定する。
【００４７】
この形状係数を制御する方法は特に限定されるものではない。例えば、トナー粒子を熱気流中に噴霧する方法、トナー粒子を気相中において衝撃力による機械的エネルギーを繰り返して付与する方法、トナーを溶解しない溶媒中に添加し旋回流を付与する方法等により、形状係数を１．２〜１．６にしたトナー粒子を調製し、これを通常のトナー中へ本発明の範囲内になるように添加して調整する方法がある。また、いわゆる重合法トナーを調製する段階で全体の形状を制御し、形状係数を１．２〜１．６に調整したトナー粒子を同様に通常のトナーへ添加して調整する方法がある。
【００４８】
上記方法の中では重合法トナーが製造方法として簡便である点と、粉砕トナーに比較して表面の均一性に優れる点等で好ましい。
【００４９】
このトナーの形状係数および形状係数の変動係数を、極めてロットのバラツキなく均一に制御するために、本発明に用いるトナーを構成する樹脂粒子（重合体粒子）を調製（重合）し、当該樹脂粒子を融着、形状制御させる工程において、形成されつつあるトナー粒子（樹脂粒子）の特性をモニタリングしながら適正な工程終了時期を決めてもよい。
【００５０】
モニタリングするとは、インラインに測定装置を組み込みその測定結果に基づいて、工程条件の制御をするという意味である。すなわち、形状などの測定をインラインに組み込んで、例えば樹脂粒子を水系媒体中で会合あるいは融着させることで形成する重合法トナーでは、融着などの工程で逐次サンプリングを実施しながら形状や粒径を測定し、所望の形状になった時点で反応を停止する。
【００５１】
モニタリング方法としては、特に限定されるものではないが、フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２０００（東亜医用電子社製）を使用することができる。本装置は試料液を通過させつつリアルタイムで画像処理を行うことで形状をモニタリングできるため好適である。すなわち、反応場よりポンプなどを使用し、常時モニターし、形状などを測定することを行い、所望の形状などになった時点で反応を停止するものである。
【００５２】
キャリアとしては、体積平均粒径が３０〜６５μｍで磁化量が２０〜７０ｅｍｕ／ｇの磁性粒子からなるフェライトコアのキャリアが好ましい。３０μｍよりも粒径の小さなキャリアではキャリア付着が生じやすくなる。また、６５μｍよりも粒径の大きなキャリアでは、均一な濃度の画像が形成されない場合が生じうる。
【００５３】
５はトナー像の転写性を高めるために照射する転写前露光光源で、光波長７００ｎｍのＬＥＤで、光出力１０ｌｕｘをもって照射する。
【００５４】
６の転写装置はコロトロンの転写極で、ワイヤ〜感光体１間距離８ｍｍ、ワイヤ〜バックプレート間距離１２ｍｍの構成となっていて、転写電流２００μＡの定電流制御によって感光体１上のトナー像の転写紙上への転写を行う。
【００５５】
７はコロトロンの分離極で、ワイヤ〜感光体１間距離８ｍｍ、ワイヤ〜バックプレート間距離１２ｍｍの構成となっていて、ＡＣ成分１００μＡ、ＤＣ成分−２００μＡの分離電流によって転写紙の感光体１からの分離を促す。
【００５６】
給紙部より給紙された転写紙Ｐは、レジストローラ２１によって感光体１上に形成されたトナー像と同期して給紙がなされ、転写ニップ部において転写装置６によってトナー像の転写を受ける。転写ニップ部を通過した転写紙Ｐは、感光体１の面から分離極７によって分離され、搬送ベルト２２によって定着装置２３へ搬送される。
【００５７】
定着装置２３は内部にヒータを配置した加熱ローラ２３ａと加圧ローラ２３ｂとより成り、トナー像を保持した転写紙Ｐは加熱ローラ２３ａと加圧ローラ２３ｂとの間で加熱・加圧がなされて定着し、トナー像が定着された転写紙Ｐは排紙ローラ２４によって機外の排紙トレイ上に排出される。
【００５８】
一方、転写紙Ｐへのトナー像の転写後の感光体１の表面はクリーニング装置８により転写残トナーの清掃が行われる。本実施例においてはクリーニング手段としてウレタンゴム製のブレードが用いられ、クリーニングブレードはカウンタタイプで感光体１周面に摺接して清掃を行っている。クリーニング装置８を通過して表面が清掃された感光体１周面は、光波長７００ｎｍ、光出力１０ｌｕｘ光源を用いた帯電前露光（ＰＣＬ）手段９によって照射がなされ、残留電位を低下して次の画像形成サイクルへと移行する。
【００５９】
クリーニング装置８によって回収されたトナーはクリーニング装置底部に落下し、底部に拾集された回収トナーはトナー搬送路内に設けた搬送スクリュの回転によりトナー搬送するトナーリサイクル手段８１によってトナーリサイクルが行われ、現像装置４内へと搬送される。
【００６０】
本実施の形態の画像形成装置にあっては、転写装置６の下流側で、クリーニング装置８の上流側に転写残トナーの帯電を行う転写残トナー帯電電極１１２（以下単に帯電電極１１２ともいう）が設けられている。帯電電極１１２は、ワイヤ〜感光体１間距離８ｍｍ、ワイヤ〜バックプレート間距離１２ｍｍの構成となっていて、定電流制御がなされてトナーは転写前トナーと同極性にコロナ帯電するよう制御がなされる。
【００６１】
図２には本実施の形態の電気制御系の概要を示している。１０１は演算制御処理を行うＣＰＵで、ＣＰＵ１０１にはプリント毎に積算する積算プリント枚数ＲＡＭ１１、画像形成プログラムＲＯＭ１１、温湿度に対応して転写残トナー帯電電極１１２に印加する電圧印加テーブルＲＯＭ１２、積算プリント枚数に対応して転写残トナー帯電電極１１２に印加する電圧印加テーブルＲＯＭ１３が接続されていて、ＣＰＵ１０１はインターフェース１０２を介して外部機器に接続されている。
【００６２】
インターフェース１０２の入力側には、機内の温湿度を測定する温湿度センサＳＴ、プリント枚数をカウントするプリントカウンタＳＣ等が接続され、インターフェース１０２の出力側に帯電、像露光、現像等の画像形成手段駆動部１１１、転写残トナー帯電電極１１２が接続されている。なおリサイクル手段駆動部は本実施例においては感光体１の駆動部と同一のモータによって駆動されている。
【００６３】
本発明者らは図１に示した画像形成装置を用いて、転写残トナー帯電電極１１２への電圧印加について種々の実験検討を行っている。
【００６４】
（実験１）
感光体１上に付着した転写残トナーに帯電電極１１２から放電を行うことによって帯電させ、転写残トナーの帯電量が放電によって変化するか環境条件を変えてテストを行った。図３は機内の環境条件が、高温高湿（ＨＨ）、常温常湿（ＮＮ）、低温低湿（ＬＬ）における転写残トナーの帯電量の変化を示している。
【００６５】
現像剤中でのトナーの帯電量が３０μＣ／ｇを下回るとトナー飛散が発生し、地肌汚れが生じ易くなる。従って帯電電極１１２による転写残トナーに対しての放電電流は、常温常湿、低温低湿の環境下においては｜３０｜μＡ以上、高温高湿の環境下では｜６０｜μＡ以上の放電電流で帯電させることが好ましい。
【００６６】
帯電電極１１２から放電される放電電流が高ければ転写残トナーの帯電量は高くなるが、高電流を転写残トナーに放電することによって、感光体１の耐久性の劣化や放電時でのオゾンの発生が懸念される。
【００６７】
（実験２）
帯電電極１１２への放電電流と、オゾン発生量との関係を測定した。
【００６８】
【表１】
2004325855.tif 000003
【００６９】
オゾン発生量は連続コピー２時間で０．０２ｍｇ／ｃｍ３以下であることが望まれる。この条件を満たすには帯電電極１１２から放電される放電電流は｜１５０｜μＡ以下、好ましくは｜１２０｜μＡ以下に設定されていることが良い。
【００７０】
（実験３）
現像剤は使用履歴によって帯電性能が劣化して行くことが知られている。従って帯電電極１１２による転写残トナーに対する放電電流は現像剤の使用履歴も考慮して設定されていることが望ましい。図４は帯電電極１１２への放電電流と、転写残トナーの帯電量との関係が、現像剤の使用履歴の違いによって相違して来ることを示している。現像装置４内においてトナー帯電量が３０μＣ／ｇにまであげるには、１０万コピー使用現像剤の場合は−３０μＡ、２０万コピー使用現像剤の場合は−５０μＡの帯電電極１１２による放電電流を必要としている。
【００７１】
（実施例１）
本実施例は、機内に温湿度センサＳＴを有していて、温湿度センサＳＴの検知レベルによって帯電電極１１２に印加する帯電電圧又は放電電流の制御を行うものである。
【００７２】
制御部１００には、メモリとして画像形成プログラムＲＯＭ１１を有していて、図示しないコピー釦が押釦されるとＣＰＵ１０１は画像形成プログラムＲＯＭ１１を呼び出して画像形成手段駆動部１１１を駆動し、画像形成が行われる。画像形成手段駆動部１１１と共通の動力源を有したリサイクル手段駆動部は、画像形成動作に伴ってリサイクル動作も行うこととなる。制御部１００には温湿度／帯電電極１１２電圧印加テーブルＲＯＭ１２を有している。このテーブルは（実験１）によって温湿度センサＳＴで検知される環境条件を変えながら、転写残トナーの帯電量が３０μＣ／ｇ以上となる放電電流値を求めたデータをテーブルとしたものである。ＣＰＵ１０１はリサイクル動作時には、温湿度／帯電電極１１２電圧印加テーブルＲＯＭ１２を呼び出し、温湿度センサＳＴによって検知された温湿度に対応した放電電流値を求め、帯電電極１１２への電圧印加を行う。
【００７３】
感光体１上に付着した転写残トナーは帯電電極１１２によって環境条件に応じて適当とする帯電量まで帯電がなされるので、リサイクルトナーが現像に用いられても地肌汚れ等の生じることのない良質の画像が形成されることとなる。
【００７４】
（実施例２）
本実施例は、現像剤の使用履歴を記憶する記憶手段を有していて、制御部１００は使用履歴に応じて帯電電極１１２に印加する帯電電圧又は放電電流の制御を行うものである。
【００７５】
制御部１００には、メモリとして画像形成プログラムＲＯＭ１１を有していて、図示しないコピー釦が押釦されるとＣＰＵ１０１は画像形成プログラムＲＯＭ１１を呼び出して画像形成手段駆動部１１１を駆動し、画像形成が行われる。画像形成手段駆動部１１１と共通の動力源を有したリサイクル手段駆動部は、画像形成動作に伴ってリサイクル動作も行うこととなる。制御部１００にはメモリとして、新現像剤に変換してからのプリント枚数を積算した積算プリント枚数ＲＡＭ１１を有していて、プリントカウンタＳＣによってカウントされたプリント枚数は、既に積算されたプリント枚数ＲＡＭ１１に加算する。
【００７６】
制御部１００には積算プリント枚数／帯電電極１１２電圧印加テーブルＲＯＭ１３を有している。このテーブルは（実験３）によって使用履歴が異なった現像剤を使用したときに現像装置４内におけるトナー帯電量が３０μＣ／ｇ以上とするに必要とする帯電電極１１２への帯電電流値を求めたデータをテーブルとしたもので、このテーブルは一定のコピー数、例えば１万コピーごとに放電電流をプラスして行くような段階的なテーブルが好ましく用いられる。
【００７７】
ＣＰＵ１０１はリサイクル動作時には、積算プリント枚数／帯電電極１１２電圧印加テーブルＲＯＭ１３を呼び出し、メモリされた積算プリント枚数ＲＡＭ１１に対応した放電電流値を求め、帯電電極１１２への電圧印加を行う。
【００７８】
感光体１上に付着した転写残トナーは帯電電極１１２によって、現像剤の使用履歴に応じて適当とする帯電量まで帯電がなされるので、新又は旧の現像剤に対してリサイクルトナーが用いられても地肌汚れ等の生じることのない良質の画像が形成されることとなる。
【００７９】
（実施の形態２）請求項５〜８
本実施の形態の画像形成装置は、リサイクル手段として回収されたトナーを搬送するのに金属スクリュを使用し、該金属スクリュに電圧を印加する電圧印加手段を有していて、制御手段は回収されたトナーの帯電を行うよう電圧印加手段の制御を行う構成としている。
【００８０】
図５の断面構成図に示す本実施の形態の画像形成装置は、図１に示した画像形成装置と構成機能が極めて近似しているので同一符号をもって表示し、説明を省略する。リサイクル手段８１についてはその要部断面を図６によって示している。回収トナーの搬送は、リサイクルパイプ８１３の内部を回転する金属スクリュ８１２によって行われる。リサイクルパイプ８１３は非金属の絶縁性の樹脂等によって形成されている。一方、金属スクリュ８１２は金属軸８１１の周囲に螺旋状に一体として形成されていて、金属軸８１１にはリサイクル高圧電源ＨＶＥに接続されている。回収トナーはリサイクル高圧電源ＨＶＥによって高電圧が印加され回転する金属スクリュ８１２によってスクリュと接触しながら矢示方向に搬送されるが、その間に回収トナーは帯電量を上げ落下口８１４から現像装置４内に落下する。
【００８１】
図７には本実施の形態の電気制御系の概要を示している。２０１は演算制御処理を行うＣＰＵで、ＣＰＵ２０１にはプリント毎に積算する積算プリント枚数ＲＡＭ２１、画像形成プログラムＲＯＭ２１、温湿度に対応してリサイクル高圧電源ＨＶＥに印加する電圧印加テーブルＲＯＭ２２、積算プリント枚数に対応してリサイクル高圧電源ＨＶＥに印加する電圧印加テーブルＲＯＭ２３が接続されていて、ＣＰＵ２０１はインターフェース２０２を介して外部機器に接続されている。
【００８２】
インターフェース２０２の入力側には、機内の温湿度を測定する温湿度センサＳＴ、プリント枚数をカウントするプリントカウンタＳＣ等が接続され、インターフェース２０２の出力側に帯電、像露光、現像等の画像形成手段駆動部２１１、リサイクル高圧電源ＨＶＥが接続されている。なおリサイクル手段駆動部は本実施例においては感光体１の駆動部と同一のモータによって駆動されている。
【００８３】
本発明者らは図５に示した画像形成装置を用いて、リサイクル高圧電源ＨＶＥへの電圧印加について種々実験検討を行っている。
【００８４】
（実験４）
リサイクル手段８１の金属スクリュ８１２に電圧印加を行うリサイクル高圧電源ＨＶＥに電圧を印加し、リサイクル手段８１の落下口８１４から落下する回収トナーの帯電量の変化を、環境条件を変えながらテストを行った結果を示したのが図８である。なお、図８に示したテストでは回収トナーが電圧が印加されたリサイクル手段８１を通過するに要した時間は１２０ｓｅｃである。
【００８５】
現像装置４内でのトナーの帯電量は３０μＣ／ｇを下回るとトナー飛散が発生し、地肌汚れが生じ易くなる。従ってリサイクル高圧電源ＨＶＥへの電圧印加は転写前トナーと同極性の、常温常湿（ＮＮ）、低温低湿（ＬＬ）の環境下では−１．０ｋＶ、高温高湿の環境下では−１．３ｋＶの電圧をリサイクル高圧電源ＨＶＥに印加し、回収トナーの帯電を行うことが好ましい。
【００８６】
（実験５）
回収トナーの帯電量は、リサイクル手段８１内での電圧印加の下での攪拌時間によっても変化することから、高温高湿条件下において、攪拌時間によっての回収トナーの帯電量の変化を実験によって求めた。
【００８７】
【表２】
2004325855.tif 000004
【００８８】
テスト結果からは回収トナーに対しては攪拌しつつ１２０ｓｅｃ以上をかけての帯電を行うことが好ましいことが判明した。攪拌時間が短いと帯電量が少なく、かつ、トナー粒子間での帯電量のバラツキが顕著であることが認められた。リサイクル手段８１による帯電時間を１２０ｓｅｃ以上に設定するには、金属スクリュ８１２のピッチを小さく設定し、回収トナーの金属スクリュ８１２に対する接触が良好になされて、回収トナーの送り量を減らし、金属スクリュ８１２の回転速度を調整することによって可能となる。
【００８９】
（実施例３）
本実施例は、機内に温湿度センサＳＴを有していて、温湿度センサＳＴの検知レベルによってリサイクル高圧電源ＨＶＥに印加する帯電電圧の制御を行うものである。
【００９０】
制御部２００には、メモリとして画像形成プログラムＲＯＭ２１を有していて、図示しないコピー釦が押釦されるとＣＰＵ２０１は画像形成プログラムＲＯＭ２１を呼び出して画像形成手段駆動部２１１を駆動し、画像形成が行われる。画像形成手段駆動部２１１と共通の動力源を有したリサイクル手段駆動部は、画像形成動作に伴ってリサイクル動作も行うこととなる。制御部２００には温湿度／リサイクル高圧電源電圧印加テーブルＲＯＭ２２を有している。このテーブルは（実験４）によって温湿度センサＳＴで検知される環境条件を変えながら、１２０ｓｅｃの攪拌時間で転写残トナーの帯電量が３０μＣ／ｇ以上となる放電電流値を求めたデータをテーブルとしたものである。ＣＰＵ２０１はリサイクル動作時には、温湿度／リサイクル高圧電源電圧印加テーブルＲＯＭ２２を呼び出し、温湿度センサＳＴによって検知された温湿度に対応した電圧印加値を求め、リサイクル高圧電源ＨＶＥへの電圧印加を行う。
【００９１】
リサイクル手段８１中のリサイクルトナーはリサイクル高圧電源ＨＶＥによって環境条件に応じて適当とする帯電量まで帯電がなされるので、リサイクルトナーが現像に用いられても地肌汚れ等の生じることのない良質の画像が形成されることとなる。
【００９２】
（実施例４）
本実施例は、現像剤の使用履歴を記憶する記憶手段を有していて、制御部２００は使用履歴に応じてリサイクル高圧電源ＨＶＥに印加する帯電電圧の制御を行うものである。
【００９３】
制御部２００には、メモリとして画像形成プログラムＲＯＭ２１を有していて、図示しないコピー釦が押釦されるとＣＰＵ２０１は画像形成プログラムＲＯＭ２１を呼び出して画像形成手段駆動部２１１を駆動し、画像形成が行われる。画像形成手段駆動部２１１と共通の動力源を有したリサイクル手段駆動部は、画像形成動作に伴ってリサイクル動作も行うこととなる。制御部２００にはメモリとして、新現像剤に変換してからのプリント枚数を積算した積算プリント枚数ＲＡＭ２１を有していて、プリントカウンタＳＣによってカウントされたプリント枚数は、既に積算されたプリント枚数ＲＡＭ２１に加算する。
【００９４】
制御部２００には積算プリント枚数／リサイクル高圧電源電圧印加テーブルＲＯＭ２３を有している。このテーブルは使用履歴が異なった現像剤を使用したときに現像装置４内におけるトナー帯電量が３０μＣ／ｇ以上とするに必要とするリサイクル高圧電源ＨＶＥへの帯電電流値を求めたデータをテーブルとしたもので、このテーブルは一定のコピー数、例えば１万コピーごとに印加電圧をプラスして行くような段階的なテーブルが好ましく用いられる。
【００９５】
ＣＰＵ２０１はリサイクル動作時には、積算プリント枚数／リサイクル高圧電源電圧印加テーブルＲＯＭ２３を呼び出し、メモリされた積算プリント枚数ＲＡＭ２１に対応した電圧印加値を求め、リサイクル高圧電源ＨＶＥへの電圧印加を行う。
【００９６】
リサイクル手段８１中のリサイクルトナーはリサイクル高圧電源ＨＶＥによって、現像剤の使用履歴に応じて適当とする帯電量まで帯電がなされるので、新又は旧の現像剤に対してリサイクルトナーが用いられても地肌汚れ等の生じることのない良質の画像が形成されることとなる。
【００９７】
（実施の形態３）請求項９〜１２
本実施の形態の画像形成装置は、リサイクル手段によって搬送された回収トナーは、現像装置内に搬送される以前に回収トナーの帯電を行う回収トナー帯電部を通過する構成としている。
【００９８】
図９の断面構成図に示す本実施の形態の画像形成装置は、図１に示した画像形成装置と構成機能が近似しているので同一符号をもって表示し、相違点について説明する。
【００９９】
クリーニング装置８によって回収された回収トナーは、リサイクル手段８１によって搬送され現像装置４内に落下するが、本実施の形態では回収トナーは現像装置４内に搬送される以前に回収トナー帯電部３１０を通過する構成としていて、回収トナーは回収トナー帯電部３１０を通過する過程で接触帯電法又はコロナ帯電法によって、転写前トナーの帯電極性と同極性の電荷が回収トナーに付与される構成としている。
【０１００】
図１０には一実施例として接触帯電法によって回収トナーの帯電を行う回収トナー帯電部３１０の斜視図を示している。３１１は絶縁性の樹脂材を用いた帯電部容器で、帯電部容器３１１には落下する回収トナーを容器内に受け入れるリサイクルトナー受入口３１２と、帯電部容器３１１内で帯電した回収トナーを現像装置４内に供給する開閉可能としたリサイクルトナー供給口３１３が設けられている。帯電部容器３１１は本実施例においては現像装置４上に密着し、一体として配設されている。
【０１０１】
帯電部容器３１１内には並列して２本の金属スクリュ３１４、３１５が設けられ、金属スクリュ３１４、３１５は現像装置４の駆動源と同一のモータによって回転する。また、金属スクリュ３１４、３１５には回収トナーの帯電を行う回収トナー帯電電源３１６と接続していて、帯電用の電圧が印加され、リサイクルトナー供給口３１３が閉口した状態にあっては金属スクリュ３１４、３１５が駆動回転することによって内部の回収トナーは帯電部容器３１１内を巡回しつつ帯電が行われる構成となっている。
【０１０２】
図１１には本実施の形態の電気制御系の概要を示している。３０１は演算制御処理を行うＣＰＵで、ＣＰＵ３０１にはプリント毎に積算する積算プリント枚数ＲＡＭ３１、画像形成プログラムＲＯＭ３１、温湿度及び積算プリント枚数に対応して回収トナー帯電電源３１６に印加する電圧印加テーブルＲＯＭ３２が接続されていて、ＣＰＵ３０１はインターフェース３０２を介して外部機器に接続されている。
【０１０３】
インターフェース３０２の入力側には、機内の温湿度を測定する温湿度センサＳＴ、プリント枚数をカウントするプリントカウンタＳＣ、現像装置４内のトナー比率を検知するトナー濃度センサＳＤが接続され、インターフェース３０２の出力側に同一のモータによって駆動されるリサイクル手段駆動部を含む画像形成手段駆動部３０３、回収トナー帯電電源３１６、新トナーを現像装置４内に開口することによって供給する新トナー供給口３２０、開口することによって帯電した回収トナーを現像装置４内に供給するリサイクルトナー供給口３１３が接続されている。
【０１０４】
（実施例５）
本実施例の画像形成装置では、図示しないコピー釦が押釦されるとＣＰＵ３０１は画像形成プログラムＲＯＭ３１を呼び出して画像形成手段駆動部３０３を駆動し、画像形成が行われる。画像形成手段駆動部と共通の動力源を有したリサイクル手段８１も作動し、リサイクル手段８１によって搬送された回収トナーはリサイクルトナー受入口３１２から帯電部容器３１１内に落下する。
【０１０５】
リサイクルトナー供給口３１３は通常閉口していて、帯電部容器３１１内に落下した回収トナーは現像装置４の駆動と共に回転する金属スクリュ３１４、３１５によって帯電部容器３１１内を巡回する。金属スクリュ３１４、３１５には次に説明する電圧印加がなされた回収トナー帯電電源３１６が接続していて、回収トナーは巡回する間に電荷の付与がなされる。
【０１０６】
回収トナー帯電電源３１６によって印加される電圧は、ＣＰＵ３０１が温湿度・積算プリント枚数／回収トナー帯電部電圧印加テーブルＲＯＭ３２を呼び出し、温湿度センサＳＴによって検知された温湿度と、プリントカウンタＳＣによってカウントしたプリント枚数を積算した積算プリント枚数ＲＡＭ３１とからテーブルを用いて回収トナー帯電電源３１６に印加する電圧値を求め、回収トナー帯電電源３１６への電圧印加を行う。本実施例においては、トナー濃度センサＳＤが現像装置４内のトナー濃度の検知を行っていて、検知したトナー濃度が所定のトナー濃度よりも低いと制御部３００が判断したときは、ＣＰＵ３０１はトナー補給プログラムＲＯＭ３３を呼び出し、新トナー供給口３２０及びリサイクルトナー供給口３１３を夫々所定時間開口し、新トナー及びリサイクルトナーが夫々所定量宛現像装置４内に供給される。
【０１０７】
かかる制御が行われることによって、現像装置内のキャリアとトナーの比率が所定の比率値に保持されるばかりでなく、補給される新トナーと所定の帯電値に帯電されるリサイクルトナーとの比率も適正に保持されて、地肌汚れ等の発生しない極めて良好な画像形成がなされることとなる。
【０１０８】
【発明の効果】
請求項１〜４記載の発明によれば、転写残トナーは像担持体上に付着している間に帯電電極からの放電によって帯電がなされ、クリーニング装置内に回収されたリサイクルトナーが現像に用いられても、地肌汚れ等の発生しない画像形成がなされることとなる。
【０１０９】
請求項５〜８記載の発明によれば、リサイクルトナーはリサイクル手段の金属スクリュによって搬送される過程において接触による帯電がなされるので、リサイクルトナーが現像に用いられても、地肌汚れ等の発生しない画像形成がなされることとなる。
【０１１０】
請求項９〜１２記載の発明によれば、リサイクルトナーは現像装置に戻る以前に通過する回収トナー帯電部において帯電がなされるので、リサイクルトナーが現像に用いられても地肌汚れ等の発生しない画像形成がなされることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の画像形成装置の断面構成図。
【図２】実施の形態１の電気制御系の概要図。
【図３】温湿度を異にしたときの放電電流とトナー帯電量との関係を示すグラフ。
【図４】現像剤履歴を異にしたときの放電電流とトナー帯電量との関係を示すグラフ。
【図５】実施の形態２の画像形成装置の断面構成図。
【図６】リサイクル手段の要部断面図。
【図７】実施の形態２の電気制御系の概要図。
【図８】温湿度を異にしたときの印加電圧とトナー帯電量との関係を示すグラフ。
【図９】実施の形態３の画像形成装置の断面構成図。
【図１０】回収トナー帯電部の斜視図。
【図１１】実施の形態３の電気制御系の概要図。
【符号の説明】
１  感光体
２  帯電手段
３  像露光手段
４  現像装置
８  クリーニング装置
８１  リサイクル手段
８１２  金属スクリュ
１１２  転写残トナー帯電極
３１０  回収トナー帯電部
【図１】
2004325855.tif 000005
【図２】
2004325855.tif 000006
【図３】
2004325855.tif 000007
【図４】
2004325855.tif 000008
【図５】
2004325855.tif 000009
【図６】
2004325855.tif 000010
【図７】
2004325855.tif 000011
【図８】
2004325855.tif 000012
【図９】
2004325855.tif 000013
【図１０】
2004325855.tif 000014
【図１１】
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