(57)【要約】【課題】新たな機構を加えることなく、またトナーをリサイクルすることでトナーの消費量を抑制しつつ、キャリアが像担持体に付着することに起因する画像品質の低下及び像担持体の短寿命化を最小限に抑える画像形成装置の提供。【解決手段】転写後の像担持体１０１上に残留している現像剤を回収する回収手段１０６と、回収手段１０６によって回収した現像剤を現像手段１０４に導く搬送経路とを有し、回収した現像剤中に含まれるキャリアを捕集するための磁性体２４を搬送経路内に配設した画像形成装置１００。【選択図】　　　図２
2004012521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
この像担持体をキャリアとトナーとを有する現像剤で現像する現像手段と、
転写後の上記像担持体上に残留している現像剤を回収する回収手段と、
この回収手段によって回収した現像剤を上記現像手段に導く搬送経路とを有する画像形成装置において、
回収した現像剤中に含まれるキャリアを捕集するための磁性体を上記搬送経路内に配設したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、上記搬送経路内に回収した現像剤を搬送するスクリューを有し、このスクリューの軸が上記磁性体を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の画像形成装置において、上記搬送経路は、回収した現像剤が落下する落下経路を有し、上記磁性体が上記落下経路中に配設されていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、キャリアとトナーとを有する現像剤を用いる、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置であって、像担持体から回収したキャリアを捕集する手段を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において使用される現像剤として、トナーとキャリアとを有する２成分現像剤がよく知られている。像担持体の現像は、かかる２成分現像剤中のトナーが像担持体に付着することで行われる。しかし、トナーとともにキャリアまでもが像担持体に付着することがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
キャリアが像担持体に付着すると、キャリアが付着した部分及びその周辺部分において白抜けが生じ、画像品質の低下を生じるという問題がある。また、像担持体に付着したキャリアが、現像後の像担持体に残留しているトナーを像担持体から分離し回収するためのブレードと、像担持体との間に挟まり、像担持体表面を削って、感光体皮膜の現象等によって像担持体を短寿命化してしまうという問題がある。
【０００４】
さらに、像担持体に付着するキャリアは、他のキャリアに比べて、粒径が小さいこと、帯電量が大きいこと等が理由となって像担持体に付着するため、像担持体から回収したトナーをリサイクルするタイプの画像形成装置においては、トナーとともに回収されたキャリアが、再び像担持体に付着する傾向にあり、画像品質の低下、像担持体の短寿命化という問題を繰り返し引き起こす原因となる。
【０００５】
そこで、特開平７−９２８０９号公報及び特開平７−９２８１０号公報では、像担持体たる感光体に付着したキャリアを回収する装置を、感光体に近接して配設する技術を提案している。しかし、この技術では、回収装置を新たに必要とするため、スペースが限られている感光体周りに新たな回収装置を配設することが困難な場合があり、また、コストも上昇するという問題がある。
【０００６】
また、特開２０００−２５９０５５号公報では、感光体の上方にクリーニングブラシを配設し、感光体に付着した現像剤を回収する技術を提案している。しかし、この技術では、ブラシに付着したキャリアで感光体を摺擦し、感光体の短寿命化を助長する問題がある。また、回収したキャリアを、キャリアとともに回収したトナーとともに破棄し、トナーをリサイクルしないため、トナーの消費量が大きいという問題がある。
【０００７】
本発明は、新たな機構を加えることなく、またトナーをリサイクルすることでトナーの消費量を抑制しつつ、キャリアが像担持体に付着することに起因する画像品質の低下及び像担持体の短寿命化を最小限に抑える画像形成装置を提案するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、像担持体と、この像担持体をキャリアとトナーとを有する現像剤で現像する現像手段と、転写後の上記像担持体上に残留している現像剤を回収する回収手段と、この回収手段によって回収した現像剤を上記現像手段に導く搬送経路とを有する画像形成装置において、回収した現像剤中に含まれるキャリアを捕集するための磁性体を上記搬送経路内に配設したことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、上記搬送経路内に回収した現像剤を搬送するスクリューを有し、このスクリューの軸が上記磁性体を有することを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の画像形成装置において、上記搬送経路は、回収した現像剤が落下する落下経路を有し、上記磁性体が上記落下経路中に配設されていることを特徴とするを特徴とする。
【０００９】
【実施例】
図１に本発明を適用した画像形成装置の概略を示す。画像形成装置は複写機、ファクシミリ、プリンタ等周知のものであれば何れでもよいが、本実施例における画像形成装置はプリンタである。本実施例の画像形成装置は単色の画像を形成するものであるが、カラー画像を形成するものであっても良い。
【００１０】
画像形成装置１００は、一般にコピー等に用いられる普通紙と、ＯＨＰシートや、カード、ハガキといった９０Ｋ紙、坪量約１００ｇ／ｍ２相当以上の厚紙や、封筒等の、普通紙よりも熱容量が大きないわゆる特殊シートとの何れをもシート状の記録媒体として、トナー像を定着するものとして用いることが可能である。記録媒体の大きさは、Ａ４サイズやＡ３サイズ等の一般的な規格をなす大きさが一般的であるが、規格外の大きさであっても良い。
【００１１】
画像形成装置１００は、矢印Ａ方向に回転駆動される円筒状に形成された静電潜像担持体である像担持体としての有機半導体（ＯＰＣ）を用いた感光体ドラム（以下、「感光体」という。）１０１と、感光体１０１を帯電する帯電手段としての帯電装置１０２と、帯電後の感光体１０１に潜像を形成するレーザー光１０３を発して光走査を行う露光手段としてのＬＤまたはＬＥＤを用いた図示しない露光装置と、露光後の感光体１０１上の潜像を現像する現像手段としての現像装置１０４を有している。
【００１２】
画像形成装置１００はまた、感光体１０１に対向して配置され現像装置１０４による現像によって得られた感光体１０１上のトナー像を符号１０５で示す転写領域においてシート状の記録媒体としての用紙に転写する転写手段としての図示しない転写装置と、転写後の感光体１０１上に残留している現像剤を回収しクリーニングする回収手段であるクリーニング手段としてのクリーニング装置１０６とを有している。
【００１３】
画像形成装置１００はまた、用紙を積載している図示しない給紙トレイと、給紙トレイに積載した用紙を転写領域１０５に向けて送り出す給紙手段としての図示しない給紙ローラと、給紙ローラによって給紙トレイから送られてきた用紙を所定のタイミングで転写領域１０５に搬送する図示しないレジストローラと、転写装置により感光体１０１上のトナー像を転写された用紙に、かかるトナー像の定着を行う定着手段としての図示しない定着装置とを有している。
【００１４】
画像形成装置１００はまた、転写領域１０５においてトナー像を転写された用紙を感光体１０１から分離する分離手段としての図示しない分離装置を有している。分離装置は感光体１０１に静電的に付着した用紙を放電によって分離するものである。分離装置は周知の分離爪によって構成しても良い。図１に図示した上述の各構成によって、感光体ユニットたるＰＣＵ１０が構成されている。
【００１５】
クリーニング装置１０６は、感光体１０１に摺擦するクリーニングブレード１１を備えた、ブレード方式によりクリーニングを行うものであって、回収した現像剤を現像装置１０４に導くための搬送スクリューであるスクリュー１２を有している。帯電装置１０２は、感光体１０１に当接し、従動回転する帯電ローラ１３を有している。帯電装置１０２は帯電ローラ１３でなく、他の方式で感光体１０１を帯電するものであってもよい。
【００１６】
現像装置１０４は剤担持部１４と剤収容部１５とを有しており、未使用状態においては剤担持部１４と剤収容部１５との間に設けられたシール部材１６により隔離され、使用時にはシール部材１６を除去するようになっている。剤担持部１４は、感光体１０１に対向配置され感光体１０１に形成された潜像に現像剤中のトナーを供給することで現像を行う剤担持体としての現像ローラ１７と、現像ローラ１７に対向して配置され感光体１０１への現像剤の供給量を制御する現像ドクタ１８とを有している。
【００１７】
剤収容部１５は、トナーとキャリアとを有する現像剤を収容しているとともに、現像剤を攪拌する機能を有する部分であって、第１攪拌部１９と第２攪拌部２０とを有しており、第１攪拌部１９内に備えられた第１攪拌部材２１と、第２攪拌部２０内に備えられた第２攪拌部材２２とで、現像剤を第１攪拌部１９及び第２攪拌部２０内を搬送し循環させながら攪拌するものである。第２攪拌部２０の下部には、現像剤中のトナーとキャリアとの混合比をその透磁率により検知するトナー濃度検知センサ２３が配設されている。
【００１８】
スクリュー１２は、回収した現像剤を図１における紙面手前側、すなわち図２における矢印Ｂ方向に搬送する。スクリュー１２は、軸２４を中心に一定方向に回転することで、回収した現像剤をＢ方向に搬送するものである。スクリュー１２の回転駆動は、感光体１０１と同一の駆動源たる図示しないモータによって、ギア２５等を介して行われる。
【００１９】
スクリュー１２によってＢ方向に搬送された、回収された現像剤は、図３に示す、ＰＣＵ１０の筐体９に形成された搬送路排出口である排出口２６から排出され落下し、矢印Ｃで示すように、落下経路としての傾斜路２７上を滑落しながら搬送され、筐体９に形成されたリサイクルトナー排出口としての補給口２８を通って、現像装置１０４の剤収容部１５内に補給される。剤収容部１５内に供給された、回収されたトナーは、剤収容部１５内において現像剤と攪拌混合され、再び現像に供される。
【００２０】
このようにして、回収されたトナーのリサイクルが行われるが、クリーニング装置１０６によって回収した現像剤を現像装置１０４に導く搬送経路が、矢印Ｂ、Ｃで示される現像剤の流れを形成する、スクリュー１２を囲む筐体９の一部と、傾斜路２７とにより構成されている。スクリュー１２はかかる搬送経路内に配設されているものである。
【００２１】
ここで、クリーニング装置１０６によって感光体１０１上から回収された現像剤について考察する。感光体１０１の現像は、トナーとキャリアとを有する２成分現像剤中のトナーが感光体１０１に付着することで行われるが、トナーとともにキャリアまでもが感光体１０１に付着することがあるため、回収された現像剤には、トナーのみならずキャリアも含まれている。
【００２２】
ところが、キャリアが感光体１０１に付着すると、キャリアが付着した部分及びその周辺部分において転写時において白抜けが生じ、画像品質の低下を生じるという問題や、感光体１０１に付着したキャリアが、クリーニングブレード１１と、感光体１０１との間に挟まり、感光体１０１表面を削って、感光体皮膜の現象等によって像担持体を短寿命化してしまうという問題がある。
【００２３】
特に、本実施例の、感光体１０１から回収したトナーをリサイクルするタイプの画像形成装置１００においては、感光体１０１に付着するキャリアが、他のキャリアに比べて、粒径が小さいこと、帯電量が大きいこと等が理由となって感光体１０１に付着するため、トナーとともに回収されたキャリアが、再び感光体１０１に付着し、画像品質の低下、像担持体の短寿命化という問題を繰り返し引き起こす原因となる。
【００２４】
そこで、画像形成装置１００においては、回収した現像剤中に含まれるキャリアを捕集するための磁性体を搬送経路内に配設し、リサイクルされる現像剤を、キャリアを含まないものすなわちトナーとし、かかる問題を解消している。具体的には、スクリュー１２の軸２４を磁石としている。また、図３に示すように、傾斜路２７中に磁石２９を配設している。
【００２５】
これにより、回収された現像剤中のキャリアは、搬送経路内を搬送される過程において軸２４および磁石２９により捕集される。したがって、補給口２８を通って現像装置１０４の剤収容部１５内に補給された現像剤中にキャリアは含まれておらず、感光体１０１に付着しやすい、回収された現像剤中のキャリアが、再び感光体１０１に付着することはなく、画像品質の低下、像担持体の短寿命化を最小限に抑えている。
【００２６】
また、スクリュー１２において現像剤の搬送機能は軸２４以外のフィン３０の部分において行われるため、キャリアが軸２４に付着してもスクリュー１２による回収現像剤の搬送機能が低下することはない。また、磁石２９表面にキャリアが付着しても、傾斜路２７の傾斜により、傾斜路２７上で回収現像剤のつまりを生じることもない。
【００２７】
磁性体は、回収した現像剤中のキャリアを確実に捕集できるものであれば良く、軸２４、磁石２９の何れか一方でも良い。図４に、磁性体を配設していない場合と、搬送経路中に配設した場合とで、感光体の寿命を比較した実験結果を示す。実験においては、径が３０ｍｍの感光体を用い、線速１５０ｍｍ／ｓｅｃで画像形成を行っている。
【００２８】
感光体は、その膜厚が２０μｍ以下になると、使用に耐えなくなる。そこで、磁性体がない場合、スクリュー１２の軸２４を磁石とした場合、落下経路である傾斜路２７中に磁石２９を配設した場合のそれぞれで、感光体の膜厚が２０μｍになるまでの画像形成枚数を比較した。
【００２９】
軸２４を磁石とした場合には、磁性体がない場合の６００００枚の１．５倍の９００００枚の画像形成が可能となり、磁石２９を配設した場合には、磁性体がない場合の６００００枚の２倍の１２００００枚の画像形成が可能となり、磁性体を用いることで感光体の寿命を飛躍的に延ばすことができることが判った。これは感光体にキャリアが付着することを抑制することで、感光体の磨耗が減少することによるものと考えられる。また感光体の寿命が延びることにより、高品質の画像形成を長期にわたって維持できるとともに、結果的にユーザーにとってのランニングコストを低減することができる。
【００３０】
画像形成装置１００は以上のような構成であるので、操作者による所定の操作により、画像形成装置１００の電源が投入され、又は待機状態から動作状態に移行した後、操作者が画像形成を開始する周知の操作を行うと、帯電装置１０２による帯電工程によって均一に帯電された感光体１０１は、矢印Ａ方向の回転により、外部から入力されるデータに応じて照射されるレーザ光１０３による露光工程における潜像形成、現像装置１０４による現像によって行われる現像工程、転写装置による転写工程、クリーニング装置１０６によるクリーニング工程を経て再び帯電工程に移る。
【００３１】
転写工程によって用紙上に転写されたトナー像は、定着装置における定着工程によって用紙上に定着される。トナー像を定着された用紙は、画像形成装置１００の外に排出される。このような画像形成工程において、クリーニング工程において回収された現像剤は、再び現像装置１０４に供給されるが、クリーニング装置１０６から現像装置１０４に至るまでの搬送経路内において、かかる現像剤中に含まれるキャリアは軸２４、磁石２９により吸着されるため、現像装置１０４に供給されることはなく、更なる画像形成工程において感光体１０１に付着することはない。なお、磁性体は、搬送経路内のほかの部分に配設することもできる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、像担持体と、この像担持体をキャリアとトナーとを有する現像剤で現像する現像手段と、転写後の上記像担持体上に残留している現像剤を回収する回収手段と、この回収手段によって回収した現像剤を上記現像手段に導く搬送経路とを有する画像形成装置において、回収した現像剤中に含まれるキャリアを捕集するための磁性体を上記搬送経路内に配設したので、新たな機構を加えることなく、またトナーをリサイクルすることでトナーの消費量を抑制しつつ、キャリアが像担持体に付着することに起因する画像品質の低下及び像担持体の短寿命化を最小限に抑える画像形成装置を提供することができる。
【００３３】
搬送経路内に回収した現像剤を搬送するスクリューを有し、このスクリューの軸が磁性体を有することとすれば、新たな機構を加えることも、部品点数を増やすこともなく、トナーをリサイクルすることでトナーの消費量を抑制しつつ、キャリアが像担持体に付着することに起因する画像品質の低下及び像担持体の短寿命化を、簡易且つ容易に最小限に抑える画像形成装置を提供することができる。
【００３４】
搬送経路は、回収した現像剤が落下する落下経路を有し、磁性体が落下経路中に配設されていることとすれば、新たな機構を加えることなく、トナーをリサイクルすることでトナーの消費量を抑制しつつ、もともと備えられている落下経路を利用して、キャリアが像担持体に付着することに起因する画像品質の低下及び像担持体の短寿命化を、簡易且つ容易に最小限に抑える画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した画像形成装置の要部を示す側面図である。
【図２】図１に示した画像形成装置に備えられた、回収現像剤の搬送経路の概略を示す斜視図である。
【図３】図２に示した搬送経路の一部を示す斜視図である。
【図４】本発明を適用した場合と適用しない場合とでの像担持体の寿命を比較した相関図である。
【符号の説明】
１２　　スクリュー
２４　　磁性体であるスクリューの軸
２７　　落下経路
２９　　落下経路中に配設された磁性体
１００　　画像形成装置
１０１　　像担持体
１０４　　現像手段
１０６　　回収手段
【図１】
2004012521.tif 000003
【図２】
2004012521.tif 000004
【図３】
2004012521.tif 000005
【図４】
2004012521.tif 000006