(57)【要約】【課題】  現像剤を現像装置より一旦排出し、未使用トナーや回収トナーと混合撹拌させて再び現像装置に戻す構成により、画像上の不具合がなく、キャリアを長期間にわたって使用することができる画像形成装置を提供すること。【解決手段】  感光体と、トナーとキャリアとからなる現像剤により現像する現像装置と、転写手段と、定着手段と、クリーニング手段と、回収トナー搬送手段と、を有する画像形成装置において、前記現像装置は現像剤を排出する排出口と前記現像装置内へ戻すための搬入口とを備え、前記画像形成装置は現像剤を循環搬送する循環搬送手段を有し、前記循環搬送手段は回収トナーと現像剤とを攪拌混合する混合部を備え、回収トナーと現像剤とが前記混合部にて攪拌混合された後に、前記搬入口より前記現像装置内へ搬送されることを特徴とする画像形成装置。【選択図】        図３
2005309040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を形成する感光体と、前記感光体上に形成された静電潜像をトナーとキャリアとからなる現像剤により現像してトナー像を形成する現像装置と、前記感光体上に形成された前記トナー像を転写紙に転写する転写手段と、前記転写紙上のトナー像を定着する定着手段と、前記転写手段により転写した後の前記感光体上に残留しているトナーをクリーニングするクリーニング手段と、前記クリーニング手段により回収された回収トナーを前記現像装置に搬送するための回収トナー搬送手段と、を有する画像形成装置において、
前記現像装置は、前記現像装置内の一部の前記現像剤を前記現像装置外へ排出する排出口と、排出された前記現像剤を前記現像装置内へ戻すための搬入口とを備え、
前記画像形成装置は、前記排出口から排出された前記現像剤を前記搬入口から前記現像装置内へ戻すように循環搬送する循環搬送手段を有し、
前記循環搬送手段は、前記回収トナー搬送手段により搬送される回収トナーと前記循環搬送手段により搬送される現像剤とを攪拌混合する混合部を備え、
前記回収トナー搬送手段により搬送された回収トナーと前記循環搬送手段により搬送された現像剤とが前記混合部にて攪拌混合された後に、前記搬入口より前記現像装置内へ搬送されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記回収トナー搬送手段が前記循環搬送手段の一部を構成すると共に、前記循環搬送手段の前記混合部が前記クリーニング手段内に配設され、
前記循環搬送手段により搬送される現像剤と前記クリーニング手段により回収された回収トナーとが前記混合部にて攪拌混合され、攪拌混合された現像剤が前記回収トナー搬送手段により搬送され、前記搬入口より前記現像装置内へ搬送され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】
静電潜像を形成する感光体と、前記感光体上に形成された静電潜像をトナーとキャリアとからなる現像剤により現像してトナー像を形成する現像装置と、前記感光体上に形成された前記トナー像を転写紙に転写する転写手段と、前記転写紙上のトナー像を定着する定着手段と、前記転写手段により転写した後の前記感光体上に残留しているトナーをクリーニングするクリーニング手段と、前記現像装置へ補給するための未使用のトナーを貯蔵する未使用トナー補給部と、前記未使用トナー補給部に貯蔵された未使用トナーを前記現像装置に搬送して補給するための未使用トナー搬送手段と、を有する画像形成装置において、
前記現像装置には、前記現像装置内の一部の前記現像剤を前記現像装置外へ排出する排出口と、排出された前記現像剤を前記現像装置内へ戻すための搬入口と、排出された前記現像剤を前記搬入口から前記現像装置内へ戻すように循環搬送する循環搬送手段とが設けられ、
前記循環搬送手段には、前記未使用トナー搬送手段により搬送される未使用トナーと前記循環搬送手段により搬送される現像剤とを攪拌混合する混合部が設けられ、
前記未使用トナー搬送手段により搬送された未使用トナーと前記循環搬送手段により搬送された現像剤とが前記混合部にて攪拌混合された後に、前記搬入口より前記現像装置内へ搬送されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記現像装置内の前記排出口近傍及び前記循環搬送手段内の前記混合部の現像剤搬送方向下流にトナー濃度検知手段を設けたことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真方式による画像形成装置に関し、特に２成分現像剤を用いて現像を行う画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２成分現像剤を用いた電子写真方式の画像形成装置では、現像装置内の２成分現像剤により感光体上の潜像を現像する。この時トナーは感光体に担持され現像されていくが、キャリアは現像装置内に留まり、新しく補給されたトナーと再度攪拌混合され、現像を継続する。すなわち、キャリアは持続的に使用される。しかしながら、キャリアは長期にわたって使用されると表面が汚染されてきたり、削れていったりして性能が低下する。
【０００３】
これを防ぐため、補給するトナーと共にキャリアを一定比率で加えて補給し、現像性能の低下したキャリアを徐々に新しいキャリアと交換していくことによって、長期にわたってキャリアの劣化を防ぎ安定した画像を得る現像方法、いわゆるトリクル現像と呼ばれる現像方法の提案が特公平２−２１５９１公報によってなされている。このトリクル現像に関して、現像装置の現像剤排出口を工夫することで、より効率よく現像剤を回収する提案（特開平６−１９２９０号公報、特開平５−３４１６３９号公報）、さらには個々の画像形成装置の構成に適した提案、例えば回転式の複数の現像装置をもつカラー画像形成装置に関する提案（特開平９−２１８５７５号公報、特開平１０−１６１４２０号公報）がなされている。
【０００４】
これらの提案では、比較的早い時点で回収されてしまうキャリアや、比較的長い時間現像装置内に留まっているキャリアが混在するため、常に安定した画像を得ることが難しかった。そこで補給用の現像剤のキャリア物性に着目し、より安定した画像を得られるようにした提案であって、トナーとキャリアとを別々に補給する技術（例えば、特許文献１）、及びトナーとキャリアとを予め混合した現像剤として補給する技術（例えば、特許文献２）が開示されているが、いずれの発明においても比較的早い時点で回収されてしまうキャリアは、もう一度現像装置内に戻せば十分に再利用できるにも拘わらず捨てられてしまうため、画像形成１枚あたりのコスト（ランニングコスト）を上げる要因になっている。
【０００５】
また、近年、地球環境が大きな問題となっており、再利用の可能性があるキャリアをそのまま廃棄することは、コスト損失以上に大きな問題であると言えよう。
【０００６】
画質の面から見ると、比較的長い間現像装置内に留まっているキャリアは、表面が汚染されていたり削れていたりするために、現像装置に補給されるトナーとの混合性が低下し、濃度むらや白部へのトナー付着であるいわゆるかぶり等の画像不具合を生じさせる。
【０００７】
一方、現像装置に補給されるトナーは未使用トナーの他に、クリーニングによって回収されたトナーを現像装置に戻すいわゆるリサイクル方式を採用している画像形成装置がある。リサイクル方式は廃トナーが発生せず環境面に優れており、さらに未使用トナーの使用量が減るためランニングコストを低くできるというメリットがある。反面、回収トナーは転写できなかった物性的に性能の劣るトナーが多く、さらにクリーニング等でストレスを受けているため、未使用トナーに比べ性能に劣るというデメリットがあり、回収トナーを用いて現像する際に、かぶり等の画像上の不具合を起こしがちであった。
【特許文献１】特開２０００−９８６６８号公報
【特許文献２】特開平１１−２２３９６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
比較的長い間現像装置内に留まりある程度劣化したキャリアや、クリーニングによって回収された物性的に性能の劣るトナーであっても、キャリアとトナーを十分に攪拌する時間を設けることが可能であれば、キャリアとトナーの摩擦帯電の立ち上がり性能が回復し、不具合が生じない画像形成が可能となる。ここでいう十分な時間とは従来の現像装置内で攪拌する一般的な時間に対して数十倍〜数百倍を意味する。
【０００９】
これらのトナーは一般に貯蔵スペースから一定量を螺旋状回転部材（スクリュー）等によって、現像装置に搬送される。その時間は現像装置のような制約はないため、長時間かけて現像装置に送り込むように設計することが可能である。
【００１０】
本発明の目的は、比較的長い間使用した現像剤を現像装置より一旦排出し、未使用トナーや回収トナーと混合し撹拌しながら搬送させて再び現像装置に戻すという構成により、画像上の不具合がなく、キャリアを長期間にわたって使用することができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の目的は、下記の構成により達成することが出来る。
（１）静電潜像を形成する感光体と、前記感光体上に形成された静電潜像をトナーとキャリアとからなる現像剤により現像してトナー像を形成する現像装置と、前記感光体上に形成された前記トナー像を転写紙に転写する転写手段と、前記転写紙上のトナー像を定着する定着手段と、前記転写手段により転写した後の前記感光体上に残留しているトナーをクリーニングするクリーニング手段と、前記クリーニング手段により回収された回収トナーを前記現像装置に搬送するための回収トナー搬送手段と、を有する画像形成装置において、
前記現像装置は、前記現像装置内の一部の前記現像剤を前記現像装置外へ排出する排出口と、排出された前記現像剤を前記現像装置内へ戻すための搬入口とを備え、
前記画像形成装置は、前記排出口から排出された前記現像剤を前記搬入口から前記現像装置内へ戻すように循環搬送する循環搬送手段を有し、
前記循環搬送手段は、前記回収トナー搬送手段により搬送される回収トナーと前記循環搬送手段により搬送される現像剤とを攪拌混合する混合部を備え、
前記回収トナー搬送手段により搬送された回収トナーと前記循環搬送手段により搬送された現像剤とが前記混合部にて攪拌混合された後に、前記搬入口より前記現像装置内へ搬送されることを特徴とする画像形成装置。
（２）前記回収トナー搬送手段が前記循環搬送手段の一部を構成すると共に、前記循環搬送手段の前記混合部が前記クリーニング手段内に配設され、
前記循環搬送手段により搬送される現像剤と前記クリーニング手段により回収された回収トナーとが前記混合部にて攪拌混合され、攪拌混合された現像剤が前記回収トナー搬送手段により搬送され、前記搬入口より前記現像装置内へ搬送されることを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。
（３）静電潜像を形成する感光体と、前記感光体上に形成された静電潜像をトナーとキャリアとからなる現像剤により現像してトナー像を形成する現像装置と、前記感光体上に形成された前記トナー像を転写紙に転写する転写手段と、前記転写紙上のトナー像を定着する定着手段と、前記転写手段により転写した後の前記感光体上に残留しているトナーをクリーニングするクリーニング手段と、前記現像装置へ補給するための未使用のトナーを貯蔵する未使用トナー補給部と、前記未使用トナー補給部に貯蔵された未使用トナーを前記現像装置に搬送して補給するための未使用トナー搬送手段と、を有する画像形成装置において、
前記現像装置には、前記現像装置内の一部の前記現像剤を前記現像装置外へ排出する排出口と、排出された前記現像剤を前記現像装置内へ戻すための搬入口と、排出された前記現像剤を前記搬入口から前記現像装置内へ戻すように循環搬送する循環搬送手段とが設けられ、
前記循環搬送手段には、前記未使用トナー搬送手段により搬送される未使用トナーと前記循環搬送手段により搬送される現像剤とを攪拌混合する混合部が設けられ、
前記未使用トナー搬送手段により搬送された未使用トナーと前記循環搬送手段により搬送された現像剤とが前記混合部にて攪拌混合された後に、前記搬入口より前記現像装置内へ搬送されることを特徴とする画像形成装置。
（４）前記現像装置内の前記排出口近傍及び前記循環搬送手段内の前記混合部の現像剤搬送方向下流にトナー濃度検知手段を設けたことを特徴とする（３）に記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１または２に記載の発明により、クリーニングによって回収された物性的に性能の劣るトナーと、比較的長い間現像装置内に留まっているキャリアとの組み合わせであっても、循環搬送手段を用いて攪拌混合しながら搬送することにより、不具合のない画像形成が可能となる。
【００１３】
請求項３に記載の発明により、比較的長い間現像装置内に留まっているキャリアであっても、当該キャリアと未使用トナーとを循環搬送手段を用いて攪拌混合しながら搬送することにより、不具合のない画像形成が可能となる。
【００１４】
請求項４に記載の発明により、現像装置から排出された現像剤のトナー濃度、及び循環搬送手段の混合部で未使用トナーを混合した後の現像剤のトナー濃度が検知でき、検知した値に基づいてトナーの供給量を制御することにより循環搬送手段内の現像剤のトナー濃度を適切に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を用いて本発明の画像形成装置について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の画像形成部を示す断面構成図である。
【００１７】
１は直径φ８０ｍｍのドラムで形成された像担持体（感光体ともいう）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、電荷輸送層を含めた感光体層の膜厚を３０μｍとして形成したもので、矢示方向に２８０ｍｍ／ｓの周速（Ｖｐ）で駆動回転される。
【００１８】
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の帯電極構成を有しており、グリッド印加電圧を−７３０Ｖとし、帯電電流値−８００μＡをもってバイアス電圧を印加することにより、感光体１の帯電電位を−７５０Ｖとしている。
【００１９】
３はレーザ走査方式をとった像露光手段で、レーザ波長７００ｎｍ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。
【００２０】
現像装置４は、感光体１に対向して回転する現像剤担持体４１により感光体１上の静電潜像をトナー像として現像する。接触或いは非接触による現像が、イメージ露光と反転現像との組み合わせで２成分現像剤を用いての現像が行われる。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。
【００２１】
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３〜９μｍ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。
【００２２】
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。４８は現像装置４に未使用トナーを補給するための未使用トナー補給装置である。
【００２３】
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。
【００２４】
６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。
【００２５】
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１０００μＡ、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。
【００２６】
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極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。
【００２７】
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され、排紙ローラ２４によって機外の図示しない排紙トレイ上に排出される。
【００２８】
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に感光体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、残留電位を低下した状態で次の画像形成サイクルへと移行する。
【００２９】
クリーニング装置８によって回収されたトナーは、後で詳しく述べるが、第２循環搬送部４７２により現像装置４から搬送された現像剤と混合部４７０において撹拌・混合された後、搬送スクリュー等を用いた第３循環搬送部４７３によって現像装置４に回収される。現像装置４への回収動作は感光体１の回転動作と同時に併行して行われる。
【００３０】
図２は本発明に係る第１の実施形態の現像装置の主要断面構成図である。
【００３１】
内部に現像用固定磁石４２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。
【００３２】
現像容器４６内には１対の撹拌搬送スクリュー４３Ａ、４３Ｂと回転パドル４４があって、新たに供給される未使用トナーＮＴ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。撹拌搬送スクリュー４３Ａ、４３Ｂは共に棒状のスクリュー部材であって、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。供給される未使用トナーＮＴは撹拌搬送スクリュー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。排出された未使用トナーＮＴ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。
【００３３】
現像装置４はドラムカートリッジ枠体１０Ａに取り付けられていて、取り付けられた状態で画像形成が行われる。また、現像剤交換を行うときは現像装置４をドラムカートリッジ枠体１０Ａから取り外した状態で行われる。４６Ａは現像容器４６と一体に形成された上カバーである。
【００３４】
現像装置４は感光体１と共にドラムカートリッジ枠体１０Ａに取り付けられてドラムカートリッジを構成し、画像形成装置本体に対して引き出し、或いは取り外すことが可能となっている。
【００３５】
図３は本発明の現像装置及び循環搬送手段の第１の実施の形態に係る現像剤及びトナーの流れを説明するためのブロック図であり、図４は本発明の第１の実施形態に係る現像装置の上カバー４６Ａ等を外した状態を示す上面図である。
【００３６】
始めに、本発明の第１の実施の形態に係る循環搬送手段である循環搬送部について、図１、図３、及び図４を用いて説明する。
【００３７】
これらの図において、循環搬送部４７は、混合部４７０、第１循環搬送部４７１、第２循環搬送部４７２、及び第３循環搬送部４７３からなる。
【００３８】
混合部４７０は、クリーニング装置８の内部の下方に配設される。混合部４７０は、細長く延びた長方形の上部に開口部を有する箱状の構成をなし、長手方向に軸を有する撹拌搬送スクリュー７０Ａを内蔵している。撹拌搬送スクリュー７０Ａは、図示しない回転駆動手段に連結されて回転可能に構成されている。また、混合部４７０の現像剤搬送方向Ｆ３の最下流側に近い、端部近傍の側壁部には図示しない開口部が形成されている。
【００３９】
第１〜第３の循環搬送部４７１、４７２、４７３は、それぞれ、一方に長く延び両端を側壁で塞がれた角筒状の構成をなし、長手方向の一端の端部近傍の上面と、他端の端部近傍の下面とに図示しない開口部を有すると共に、それぞれ、図示しない回転駆動手段に連結された撹拌搬送スクリュー７１Ａ、７２Ａ、７３Ａを内蔵している。第３循環搬送部４７３としては、クリーニング装置８で回収されたトナーを再使用するために現像装置４へ戻す回収トナー搬送手段をそのまま用いることができる。
【００４０】
第１循環搬送部４７１上面の開口部（不図示）は、現像装置４の排出口（後述）に対応する位置に形成され、第１循環搬送部４７１下面の開口部（不図示）は、前記第２循環搬送部４７２上面に形成された開口部（不図示）に対応する位置に形成される。
【００４１】
第２循環搬送部４７２上面の前記開口部は、第１循環搬送部４７１の下面の前記開口部に対応する位置に形成され、クリーニング装置８まで延びた位置に、下面の開口部（不図示）が混合部４７０上面の開口部（不図示）に対応して形成される。
【００４２】
同様に、第３循環搬送部４７３上面の開口部（不図示）は、混合部４７０下面の前記開口部に対応する位置に形成され、第３循環搬送部４７３下面の開口部（不図示）は、現像装置４の撹拌搬送スクリュー４３Ａの上方に形成された開口部（不図示）に対応する位置に形成される。
【００４３】
図４に示すＥＸは現像剤の一部を現像容器４６内から一旦排出するための排出口であり、現像容器４６の側壁に形成される。
【００４４】
次に、本発明の第１の実施の形態に係る循環搬送部４７における現像剤及びトナーの流れについて図１、図３、及び図４を用いて説明する。
【００４５】
現像剤排出口ＥＸから排出される比較的長い間現像装置内に留まっていた現像剤は、現像容器４６の側壁に形成された開口部ＥＸから第１循環搬送部４７１の前記開口部を介して第１循環搬送部４７１内に投入され、前記回転駆動手段により回転する撹拌搬送スクリュー７１Ａに撹拌されながらＦ１方向に搬送され他端近傍に達する。次いで現像剤は第１循環搬送部４７１下面に形成された前記開口部から第２循環搬送部４７２の前記開口部を経て第２循環搬送部４７２内へ搬送される。
【００４６】
第２循環搬送部４７２内に搬送された現像剤は撹拌搬送スクリュー７２ＡによりＦ２方向へ進み第２循環搬送部４７２下面の前記開口部から排出され、クリーニング装置８内に配設された混合部４７０の上面に形成された前記開口部から混合部４７０内へ搬送される。混合部４７０内へ搬送された現像剤は撹拌搬送スクリュー７０ＡによりＦ３方向へ進む。
【００４７】
一方、クリーニング装置８により感光体１から除去された転写残トナー（回収トナー）ＲＴは、下方に落下して混合部４７０上面の前記開口部から混合部４７０内へ収納され、撹拌搬送スクリュー７０Ａにより現像剤と撹拌混合される。かくして、回収トナーＲＴを含む現像剤は、撹拌搬送スクリュー７０Ａにより撹拌されながらＦ３方向に搬送され混合部４７０下面の前記開口部から第３循環搬送部４７３上面の前記開口部を介して第３循環搬送部４７３内へ搬送される。第３循環搬送部４７３内に搬送された現像剤は、撹拌搬送スクリュー７３Ａにより撹拌されながらＦ４方向に搬送され第３循環搬送部４７３下面の前記開口部から現像装置４の搬入口ＥＮを介して現像容器４６内へ搬送される（図４参照）。
【００４８】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る循環搬送手段である循環搬送部について、図５〜９を用いて説明する。第２の実施の形態は第１の実施の形態と類似しており、同一の構成及び動作については同一の符番を用いているため、説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。現像装置４については、主要な構成が第１の実施の形態と同一であるため、図２をそのまま用いることとする。
【００４９】
図５は、本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置の画像形成部を示す断面構成図である。図６は本発明の現像装置及び循環搬送手段の第２の実施の形態に係る現像剤及びトナーの流れを説明するためのブロック図であり、図７は本発明の第２の実施形態に係る現像装置の上カバー４６Ａ等を外した状態を示す上面図である。図８は本発明の第２の実施の形態に係る循環搬送手段を背面から見た模式図であり、図９は本発明の第２の実施の形態に係る循環搬送手段を正面から見た模式図である。
【００５０】
図５の構成において、第１の実施の形態と異なる点は、第１の実施の形態では循環搬送部４７の混合部４７０がクリーニング装置８の内部に配設され、第２循環搬送部４７２と第３循環搬送部４７３とが、クリーニング装置８と現像装置４とを接続して回収トナーＲＴを撹拌・混合させた現像剤を搬送する構成であるのに対し、第２の実施形態では、混合部４７０を含む循環搬送部４７が現像装置４の周辺に配設され（図７参照）、未使用トナー補給装置４８に配設された未使用トナー搬送手段４８Ｂから搬送される未使用トナーＮＴと現像装置４から排出された現像剤とを混合部４７０で撹拌・混合させて現像装置４へ戻す構成である点である。
【００５１】
図６及び図８に示す未使用トナー補給装置４８は、未使用トナーＮＴを直接現像装置４に補給する未使用トナー補給口４８Ａを備えると共に、未使用トナーＮＴを循環搬送部４７に供給し、現像装置４から排出された一部の現像剤と混合して撹拌するため、未使用ト
ナーＮＴの供給手段として用いられる未使用トナー搬送手段４８Ｂを備えている。未使用トナー搬送手段４８Ｂは、例えば、回転速度可変の搬送スクリュー等により構成され、未使用トナーＮＴの供給量を変化させることが可能な構成となっている。
【００５２】
図７に示すように、循環搬送部４７の混合部４７０は現像装置４の背面側（図７の右側）に配設され、第１循環搬送部４７１、混合部４７０、第２循環搬送部４７２、及び第３循環搬送部４７３が現像装置４を囲むように周囲に配設される。第１循環搬送部４７１が第１の実施の形態と異なる点は、第１循環搬送部４７１の下面に形成された開口部（不図示）に対向する上面の位置に未使用トナー搬送手段４８Ｂからの未使用トナーＮＴを受ける未使用トナー投入口ＥＮ１が形成されている点である。
【００５３】
第２の実施の形態における循環搬送部４７の構成及び現像剤の流れは第１の実施の形態と類似しているが、前述のように第１の実施の形態では、循環搬送部４７の混合部４７０に投入するトナーが回収トナーＲＴであったのに対し、第２の実施の形態では、循環搬送部４７の混合部４７０に投入するトナーが未使用トナーＮＴであり、当該未使用トナーＮＴが未使用トナー補給部４８から図８に示す未使用トナー搬送手段４８Ｂを介して搬送され、第１循環搬送部４７１の未使用トナー投入口ＥＮ１を経て混合部４７０内へ投入される。
【００５４】
また、第１の実施の形態では、クリーニング装置８内に配設される混合部４７０が、長方形の上部に開口部を有する箱状の構成をなしており、内部に現像剤を一方向に搬送する撹拌搬送スクリュー７０Ａを備えていたのに対し、第２の実施の形態では、現像装置４の周辺に配設された混合部４７０が、密閉された直方体の容器で構成され、コーナーの一端の上面と、対向する他端コーナー近傍の側面とに開口部を有している。また、直方体の長手方向に、図示しない回転駆動手段に連結されて回転可能に構成され、平行に配設された一対の撹拌搬送スクリュー７０Ａ、７０Ｂを備えている点である。一対の撹拌搬送スクリュー７０Ａ、７０Ｂは、スクリュー羽根の向きが互いに左右逆向きになるように構成され、その中心軸がそれぞれ左右逆方向に回転する構成となっている。
【００５５】
次いで、本発明の第２の実施の形態に係る循環搬送部４７における現像剤及びトナーの流れについて図７を用いて説明する。
【００５６】
現像剤排出口ＥＸから排出される比較的長い間現像装置内に留まっていた現像剤は、現像容器４６の側壁に形成された開口部ＥＸから第１循環搬送部４７１上面の未使用トナー投入口を介して第１循環搬送部４７１内に投入され、前記回転駆動手段により回転する撹拌搬送スクリュー７１Ａに撹拌されながらＦ１１方向に搬送され他端近傍に達する。次いで現像剤は第１循環搬送部４７１下面に形成された前記開口部から混合部４７０上面の前記開口部を経て混合部４７０内へ搬送される。
【００５７】
一方、未使用トナー搬送手段４８Ｂにより未使用トナー補給部４８から搬送された未使用トナーＮＴは、下方に落下して第１循環搬送部４７１上面の混合部４７０上面に形成された未使用トナー投入口ＥＮ１から混合部４７０内へ収納される。
【００５８】
混合部４７０内に搬送された現像剤と未使用トナーＮＴとは、一対の撹拌搬送スクリュー７０Ａ、７０Ｂにより撹拌混合されながら次第にＦ１２方向へと進み、混合部４７０側壁に形成された開口部ＥＸ１から排出されて、第２循環搬送部４７２の上面に形成された前記開口部から第２循環搬送部４７２内へ搬送される。
【００５９】
第２循環搬送部４７２内へ搬送された現像剤は、撹拌搬送スクリュー７２Ａにより撹拌混合されながらＦ１３方向に搬送され第２循環搬送部４７２下面の前記開口部から第３循環搬送部４７３上面の前記開口部を介して第３循環搬送部４７３内へ搬送される。同様に、第３循環搬送部４７３内に搬送された現像剤は、撹拌搬送スクリュー７３Ａにより撹拌されながらＦ１４方向に搬送され第３循環搬送部４７３下面の前記開口部から現像装置４の搬入口ＥＮを介して現像容器４６内へ搬送される（図９参照）。
【００６０】
図７におけるＤＳ１は、現像容器４６内の側壁の排出口ＥＸ近傍に配設されたトナー濃度検知センサであり、ＤＳ２は、混合部４７０内の側壁の開口部ＥＸ１に配設されたトナー濃度検知センサである。
【００６１】
その他の詳細な構成及び現像剤の流れは第１の実施の形態と同一である。未使用トナー搬送手段４８Ｂを経由して混合部４７０に投入された未使用トナーは、現像装置４から第１循環搬送部４７１を経て搬送されてきた現像剤と混合され撹拌されて開口部ＥＸ１から排出され、第２循環搬送部４７２及び第３循環搬送部４７３を経て現像装置４内へ戻される。
【００６２】
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る未使用トナーを混合部へ供給する際の供給量を制御する構成について説明するためのブロック図である。図１０において、Ｃは、本実施の形態に係る画像形成装置の各部の動作を制御するための制御部である。制御部Ｃは、トナー濃度検知センサＤＳ１またはＤＳ２からの検知量の情報を受けて、未使用トナー搬送手段４８Ｂに指令を発し、循環搬送手段４７の混合部４７０へのトナーの供給量を制御する。混合部４７０へのトナーの供給量を制御することにより、循環搬送手段４７から現像装置４内へ戻される現像剤のトナー濃度が一定に保たれる。
【００６３】
本発明者は、実験に基づき、上記の循環搬送部４７を用いて現像剤を撹拌し、搬送することにより、比較的長い間現像装置内に留まりある程度劣化したキャリアや、クリーニングによって回収された物性的に性能の劣るトナーを再利用して混合した現像剤であっても、キャリアとトナーの摩擦帯電の立ち上がり性能が回復し、不具合が生じない画像形成が可能になるという結果を得た。
【実施例】
【００６４】
以下に実施例と比較例の実験結果を比較しながら説明する。
（共通の前提条件）
・画像形成方式      ：電子写真（カールソンプロセス）乾式２成分現像方式
・感光体            ：負帯電ＯＰＣ（感光層膜厚３０μｍ）
感光体半径        ：４０ｍｍ
感光体線速（Ｖｐ）：２８０ｍｍ／ｓｅｃ
・帯電極構成        ：スコロトロン
ワイヤー〜グリッド間距離：７．５ｍｍ
グリッド〜感光体間距離：１ｍｍ
ワイヤー〜バックプレート間距離：１２ｍｍ
帯電電流値        ：−８００μＡ
グリッド印加電圧  ：−７３０Ｖ
感光体帯電電位    ：−７５０Ｖ
・帯電前露光光源    ：ＬＥＤ（波長：７００ｎｍ，光出力１０ｌｕｘ）
・露光方式          ：レーザー走査方式（レーザー波長：７８０ｎｍ）
レーザービーム径  ：主走査方向：５０μｍ，副走査方向：８０μｍ（６００ｄｐｉ）
レーザーパワー    ：感光体表面３００μＷ
・現像剤担持体構成  ：マグネットロールの周囲にサンドブラストによる表面処理を施したスリーブ（Ａｌ製）を被せた構成
現像剤担持体半径ｒ：２０ｍｍ
現像剤担持体線速（Ｖｓ）：５６０ｍｍ／ｓｅｃ
現像剤担持体感光体線速比（Ｖｓ／Ｖｐ）：２
現像バイアス      ：−６００Ｖ
・現像剤キャリア粒径：体積平均粒径６０μｍ（フェライトコア）
・現像剤トナー粒径  ：体積平均粒径６．５μｍ（乳化重合法により作成）
・転写極構成        ：コロトロン
ワイヤー〜感光体間距離：８ｍｍ
ワイヤー〜バックプレート間距離：１２ｍｍ
転写電流値        ：２００μＡ
・転写前露光光源    ：ＬＥＤ（波長：７００ｎｍ，光出力１０ｌｕｘ）
・分離極構成        ：コロトロン
ワイヤー〜感光体間距離：８ｍｍ
ワイヤー〜バックプレート間距離：１２ｍｍ
分離電流値        ：ＡＣ（交流）成分１０００μＡ
ＤＣ（直流）成分−２００μＡ
・パッチ濃度センサー：転写分離極〜クリーニングの間に配置する。
・クリーニング方式  ：カウンターブレード方式（ウレタンゴム製）
・定着方式          ：ヒートローラー方式
・リサイクル手段    ：クリーニングにより回収されたトナーを搬送スクリューにて現像器に搬送する。（搬送スピードは２０ｇ／ｍｉｎ）
リサイクル手段の駆動源：感光体の駆動源と同一とする。電磁クラッチを配置して駆動伝達をＯＮ／ＯＦＦさせる。
（実施例１）
排出した現像剤は循環搬送手段の混合部に搬送され、クリーニングによって回収された感光体上の転写残トナー（回収トナー）と、混合部内のトナー濃度検知手段の値に応じたトナー供給量で混合され、循環搬送手段により再び現像装置内に戻される。
（実施例２）
排出した現像剤は循環搬送手段の混合部に搬送され、現像装置内のトナー濃度検知手段の値に応じた量の未使用トナーと混合され、循環搬送手段により再び現像装置内に戻される。
（比較例１）
上記したような現像剤循環搬送手段を備えていない。キャリアは常に現像装置内のみを循環する。画質に不具合が生じた時点で現像剤は廃棄する。
（比較例２）
現像剤は現像剤排出口から自動的に排出する手段を有しているが、排出した現像剤は現像剤廃棄スペースに搬送されて貯蔵され、一定量貯蔵されると廃棄される。さらに未使用キャリアを補給する手段により、排出された現像剤量に応じて未使用キャリアが補給される。
【００６５】
実験の結果を表１に示す。
【００６６】
【表１】
2005309040.tif 000003
【００６７】
「比較例１」ではキャリアの汚染によって２０万コピーで顕著になった画質劣化が、「実施例１」及び「実施例２」では５０万コピーまで延ばすことができた。「比較例２」では１００万コピーまで延ばすことができるが、現像剤の使用量が３３００ｇと多く、１０万コピー当たりの現像剤の使用量を比較すると、「実施例１」及び「実施例２」では２００ｇであるのに対し、「比較例２」では３３０ｇとなり、１３０ｇの現像剤が余分に捨てられてしまうことになる。
【００６８】
本発明の構成により、ある程度劣化したキャリアや、クリーニング後の回収トナーを用いた現像剤であっても、不具合のない画像を少ない現像剤使用量で長期間維持しうることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の画像形成部を示す断面構成図である。
【図２】本発明に係る第１の実施形態の現像装置の主要断面構成図である。
【図３】本発明の現像装置及び循環搬送手段の第１の実施の形態に係る現像剤及びトナーの流れを説明するためのブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る現像装置の上カバー４６Ａ等を外した状態を示す上面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置の画像形成部を示す断面構成図である。
【図６】本発明の現像装置及び循環搬送手段の第２の実施の形態に係る現像剤及びトナーの流れを説明するためのブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る現像装置の上カバー４６Ａ等を外した状態を示す上面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る循環搬送手段を背面から見た模式図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る循環搬送手段を正面から見た模式図である。
【図１０】本発明に係る未使用トナーまたは回収トナーを混合部へ供給する際の供給量を制御する構成について説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
【００７０】
４  現像装置
８  クリーニング手段
４７  循環搬送手段
４８  未使用トナー補給部
４７０  混合部
４７１  第１循環搬送手段
４７２  第２循環搬送手段
４７３  第３循環搬送手段（回収トナー搬送手段）
４８Ｂ  未使用トナー搬送手段
ＤＳ１、ＤＳ２  トナー濃度検知センサ
ＥＮ  搬入口
ＥＮ１  未使用トナー投入口
ＥＸ  排出口
ＥＸ１  開口部
【図１】
2005309040.tif 000004
【図２】
2005309040.tif 000005
【図３】
2005309040.tif 000006
【図４】
2005309040.tif 000007
【図５】
2005309040.tif 000008
【図６】
2005309040.tif 000009
【図７】
2005309040.tif 000010
【図８】
2005309040.tif 000011
【図９】
2005309040.tif 000012
【図１０】
2005309040.tif 000013