(57)【要約】【課題】トナーに熱が加わらない圧力定着方式を用いる定着装置からトナーを回収し、現像装置へ供給して再利用するリサイクル手段を備える画像形成装置を提供する。【解決手段】静電潜像を形成する感光体３と、感光体３にトナーを付着させてトナー像を形成する現像装置４０と、前記トナー像を記録媒体９へと転写する転写装置４０と、転写されたトナー像を記録媒体９に加熱手段を用いず圧力のみで定着する加圧ローラ７１、７２を有する定着装置７０と、記録媒体７に定着しきれなかった残留トナーを加圧ローラ７１、７２上から除去する定着クリーニング装置７３と、前記定着クリーニング装置７３により除去し、回収されたトナーを現像装置４０へ戻すトナーリサイクル装置３０と、を備える。【選択図】      図２
2012194319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を形成する像担持体と、
前記像担持体にトナーを付着させてトナー像を形成する現像装置と、
前記トナー像を記録媒体へと転写する転写装置と、
転写されたトナー像を記録媒体に加熱手段を用いず圧力のみで定着する定着部材を有する定着装置と、
前記記録媒体に定着しきれなかった残留トナーを定着部材上から除去する定着クリーニング装置と、
前記定着クリーニング装置により除去し、回収されたトナーを現像装置へ戻すトナーリサイクル装置と、を備える
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記トナーリサイクル装置が、
回収されたトナーに対して所定の粒径を分別するリサイクルトナー分別手段により分別されたトナーを現像装置へ戻す
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像形成装置において、
前記リサイクルトナー分別手段が、
所定のメッシュを用いて分別する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記トナーリサイクル装置が、
前記現像装置へ戻すトナー補給量を調整するリサイクルトナー補給量調整手段を備える
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４に記載の画像形成装置において、
前記現像装置内の現像剤の状態を所定の特性値にて検知する現像剤状態検知手段を備え、さらに、前記現像剤状態検知手段の出力に応じて前記リサイクルトナー補給量調整手段によって現像装置内へ戻されるトナー補給量を決定する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５に記載の画像形成装置において、
前記現像剤状態検知手段が前記現像装置内のトナー濃度（トナーとキャリアの混合割合）を検知するセンサであり、
検知したトナー濃度が、所定トナー濃度より大きい場合には前記リサイクルトナー補給量調整手段によって前記現像装置内へ戻されるトナー補給量を、所定トナー濃度におけるトナー補給量より少なくするように制御する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項５に記載の画像形成装置において、
前記現像剤状態検知手段が前記現像装置内のトナー濃度（トナーとキャリアの混合割合）を検知するセンサであり、
検知したトナー濃度が、所定トナー濃度より小さい場合には前記リサイクルトナー補給量調整手段によって前記現像装置内へ戻されるトナー補給量を、所定トナー濃度におけるトナー補給量より少なくするように制御する
ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸなどの画像形成装置に係り、詳しくは、圧力のみで定着する定着装置を備え、かつ、トナーを再利用するトナーリサイクル手段を備える画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの諸機能を備えた複合機等の画像形成装置では、一様に帯電された感光体ドラム等の像担持体に、画像データに対応した露光を行って静電潜像を形成し、現像装置にてこの静電潜像にトナーを付着させて可視像化して記録材に転写する。続いて、記録材に転写されたトナー像を定着して複写物を得る。なお、像担持体のトナーは全てが記録材に転写されることがなく、いくらかは像担持体に残留するので、この転写残トナーをクリーニングブレード等により像担持体より掻き落として像担持体をクリーニングし、転写残トナーを廃トナーとしてトナー回収容器に回収している。
【０００３】
従来は廃トナーとした転写残トナーを廃棄処分していたが、トナーは主成分がバインダー樹脂、即ちプラスチックであるため、これらを廃棄処分すると環境汚染を招く虞がある。
そこで、近年は廃棄による環境汚染の防止や資源の有効利用のために、転写残トナーを現像装置やトナー補給装置に搬送し、リサイクル（再利用）している。
しかしながら、従来のリサイクルで再利用されるトナーを用いる画像形成装置は、感光体のクリーニング装置で回収されたトナーが利用されていた（例えば、特許文献１）。とくに、この場合の画像形成装置としては、定着装置における定着方式は、熱と圧力との双方をトナーにかけるものであった。
このような画像形成装置では、定着装置ではトナーに熱が加わり溶融し変形してしまうため、定着装置に留まっているトナーを回収しても、リサイクルして再利用することはできないという不具合があった。
【０００４】
一方、トナーに熱を加えず圧力のみでトナーを記録媒体に定着させる圧力定着装置が開示されている（例えば、特許文献２）。
しかし、加熱手段を用いずに圧力のみで定着を行う圧力定着は、熱源がないため省エネルギーであり低環境負荷に優れているが、トナーを溶融させることなく圧力のみで記録媒体に定着させるという方式のため、記録媒体上のトナー付着量が多い場合や、記録媒体の種類によっては記録媒体に定着しきれなかった定着装置のトナーが、定着装置に留まり無駄になっていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、トナーに熱が加わらない圧力定着方式を用いる定着装置からトナーを回収し、現像装置へ供給して再利用するトナーリサイクル手段を備え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】
【０００６】
上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の画像形成装置は、静電潜像を形成する像担持体と、前記像担持体にトナーを付着させてトナー像を形成する現像装置と、前記トナー像を記録媒体へと転写する転写装置と、転写されたトナー像を記録媒体に加熱手段を用いず圧力のみで定着する定着部材を有する定着装置と、前記記録媒体に定着しきれなかった残留トナーを定着部材上から除去する定着クリーニング装置と、前記定着クリーニング装置により除去し、回収されたトナーを現像装置へ戻すトナーリサイクル装置と、を備えることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記トナーリサイクル装置が、回収されたトナーに対して所定の粒径を分別するリサイクルトナー分別手段により分別されたトナーを現像装置へ戻すことを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記リサイクルトナー分別手段が、所定のメッシュを用いて分別することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記トナーリサイクル装置が、現像装置へ戻すトナーの量を調整するリサイクルトナー補給量調整手段を備えることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記画像形成装置が、前記現像装置内の現像剤の状態を所定の特性値にて検知する現像剤状態検知手段を備え、さらに、前記現像剤状態検知手段の出力に応じて前記リサイクルトナー補給量調整手段によって現像装置内へ戻されるトナー量を決定することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記現像剤状態検知手段が前記現像装置内のトナー濃度（トナーとキャリアの混合割合）を検知するセンサであり、検知したトナー濃度が、所定トナー濃度より大きい場合には前記リサイクルトナー補給量調整手段によって前記現像装置内へ戻されるトナー補給量を、所定トナー濃度におけるトナー補給量より少なくするように制御することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記現像剤状態検知手段が前記現像装置内のトナー濃度（トナーとキャリアの混合割合）を検知するセンサであり、検知したトナー濃度が、所定トナー濃度より小さい場合には前記リサイクルトナー補給量調整手段によって前記現像装置内へ戻されるトナー補給量を、所定トナー濃度におけるトナー補給量より少なくするように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
上記課題を解決する手段である本発明によって、以下のような特有の効果を奏する。
本発明の画像形成装置では、圧力のみでトナーを記録媒体に定着する定着装置で、定着部材である加圧ローラから回収したトナーを、現像装置に搬送して現像に供することでトナーをリサイクルすることできる。
これによって、トナーのリサイクルをしながら高品位の画像を長期に渡って得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施形態の内部の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の画像形成装置の一実施形態で、トナーリサイクル手段を備える構成を示す概略図である。
【図３−１】本発明の画像形成装置に配置されている定着装置における定着クリーニング装置で、クリーニングブレードを配置している構造を示す概略図である。
【図３−２】本発明の画像形成装置に配置されている定着装置における定着クリーニング装置で、クリーニングブラシを配置している構造を示す概略図である。
【図３−３】本発明の画像形成装置に配置されている定着装置における定着クリーニング装置で、クリーニングブレード、クリーニングブラシを配置している構造を示す概略図である。
【図４】本発明の画像形成装置に配置されているトナーリサイクル手段を配置している構造を示す平面図である。
【図５】本発明の画像形成装置に配置されているトナーリサイクル手段を配置している構造を示す平面図であり、（ａ）は定着クリーニング装置とトナーリサイクル手段とが接触している部分の概略図であり、（ｂ）はクリーニング装置とトナーリサイクル手段とが接触している部分の概略図である。
【図６】本発明の画像形成装置に配置されているトナーリサイクル手段の構成を示す図である。
【図７】トナー濃度（ＴＣ）と検知電圧（Ｖｔ）との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の画像形成装置におけるリサイクルトナーの補給の制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１０】
図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態の内部の構成を示す概略図である。
図２は、本発明の画像形成装置の一実施形態で、トナーリサイクル手段を備える構成を示す概略図である。
本発明に係る画像形成装置１は、その内部に、画像情報を記録するためのＬＤ光等を露光する露光装置７、静電潜像を形成する像担持体である感光体３、トナー画像を形成する現像装置４０、トナー画像を記録部材９に転写する転写装置５０、そして、その下に給紙装置６０が配置されている。その他に画像形成装置１の上方には、画像が形成された記録部材９を積載する排紙部９１が配置されている。また、転写装置５０の左方には、記録部材９上のトナー像を記録部材９に半永久的に定着させる定着装置７０が備えられている。定着装置７０は、加圧ローラ７１、７２とが対向し、圧接して配置される。この定着装置７０に関しては、後述する。
画像形成装置１は、その内部の略中央に、画像形成ユニットとしてプロセスカートリッジ２を配置している。ここで、プロセスカートリッジ２は、感光体３と、帯電装置１０、現像装置４０、クリーニング装置２０、潤滑剤塗布装置のいずれか１つ以上を一体的に支持していて、画像形成装置１に着脱可能になっていればよく、本実施形態のプロセスカートリッジ２に限定するものではない。
【００１１】
以下、各装置について詳述する。
感光体３は、アモロファスシリコーン、セレン等の金属、または、有機系であり、ここでは、有機感光体で説明する。有機系静電潜像担持体１１としては、導電性支持体上に、フィラー分散した樹脂層、電荷発生層及び電荷輸送層を有する感光層、その表面にフィラーを分散させた保護層を有する。
感光層は電荷発生物質と電荷輸送物質を含む単層構成の感光層でも構わないが、電荷発生層と電荷輸送層で構成される積層型が感度、耐久性において優れている。
電荷発生層は、電荷発生能を有する顔料を必要に応じてバインダー樹脂とともに適当な溶剤中にボールミル、アトライター、サンドミル、超音波などを用いて分散し、これを導電性支持体上に塗布し、乾燥することにより形成される。結着樹脂としてはポリアミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリケトン、ポリカーボネート、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリアクリルアミド、ポリビニルベンザール、ポリエステル、フェノキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリフェニレンオキシド、ポリアミド、ポリビニルピリジン、セルロース系樹脂、カゼイン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等があげられる。結着樹脂の量は、電荷発生物質１００質量部に対し０〜５００質量部、好ましくは１０〜３００質量部が適当である。
また、電荷輸送層は、電荷輸送物質及び結着樹脂を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを電荷発生層上に塗布、乾燥することにより形成できる。電荷輸送物質には、正孔輸送物質と電子輸送物質とがある。結着樹脂としてはポリスチレン、スチレン−アクリルニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアレート、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂等の熱可塑性または熱硬化性樹脂が挙げられる。
【００１２】
また、保護層が感光層の上に設けられることもある。保護層を設け、耐久性を向上させることによって、本発明の高感度で異常欠陥のない静電潜像担持体１１を有用に用いることができる。
保護層に使用される材料としてはＡＢＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂、オレフィン−ビニルモノマー共重合体、塩素化ポリエーテル、アリル樹脂、フェノール樹脂、ポリアセタール、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアクリレート、ポリアリルスルホン、ポリブチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、アクリル樹脂、ポリメチルベンテン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリデン、エポキシ樹脂等の樹脂が挙げられる。中でも、ポリカーボネート、ポリアリレートが最も良好に使用できる。保護層にはその他、耐摩耗性を向上する目的でポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素樹脂、シリコーン樹脂、及びこれらの樹脂に酸化チタン、酸化錫、チタン酸カリウム、シリカ等の無機フィラー、また有機フィラーを分散したもの等を添加することができる。保護層中のフィラー濃度は使用するフィラー種により、また静電潜像担持体１１を使用する電子写真プロセス条件によっても異なるが、保護層９の最表層側において全固形分に対するフィラーの比で５質量％以上、好ましくは１０質量％以上、５０質量％以下、好ましくは３０質量％以下程度が良好である。
【００１３】
帯電装置１０は、帯電部材として導電性芯金の外側に中抵抗の弾性層を被覆して構成される帯電ローラ１１を備える。帯電ローラ１１は、図示しない電源に接続されており、所定の電圧が印加される。帯電ローラ１１は、感光体３に対して微小な間隙をもって配設される。この微小な間隙は、例えば、帯電ローラ１１の両端部の非画像形成領域に一定の厚みを有するスペーサ部材を巻き付けるなどして、スペーサ部材の表面を感光体３表面に当接させることで、設定することができる。また、帯電ローラ１１は、感光体に接触させずに、近接させても良い。ローラ形状であり、感光体３に近接している部分で、放電して、感光体３を帯電させることができる。また、非接触にすることで、帯電ローラ１１の転写残トナーによる汚れの発生を抑えることができる。また、帯電ローラ１１には、帯電ローラ１１表面に接触してクリーニングする帯電クリーナローラ１３が設けられている。
【００１４】
現像装置４０は、感光体３と対向する位置に、図示しないが内部に磁界発生手段のマグネットを備える現像ローラ４１が配置されている。現像ローラ４１の下方には、図示しないトナーボトルから投入されるトナーを現像剤と混合し、攪拌しながら現像ローラ４１へ汲み上げる機構を併せて有するの供給・撹拌スクリュ４３が備えられている。現像ローラ４１によって搬送されるトナーと磁性キャリア（以下、単に「キャリア」と記すことがある。）とからなる二成分現像剤（以下、単に「現像剤」と記すことがある。）は、規制部材４２によって所定の現像剤層の厚みに規制され、現像ローラ４１に担持される。現像ローラ４１は、感光体３との対向位置において同方向に移動しながら、現像剤を担持搬送し、トナーを感光体３の潜像面に供給する。また、未使用のトナーが収納されたトナー補給カートリッジ４５が、着脱可能に感光体３上部の空間に収納される。図示しないモーノポンプやエアーポンプなどのトナー搬送手段により、図１に示すように、現像装置４０に必要に応じトナーをトナー補給経路４８を通じて供給するようになっている。
また、現像装置４０では、その下部に廃トナーを回収し、収納する廃トナー容器４６を備えていて、クリーニング装置２０等で回収された廃トナーを収納している。
【００１５】
クリーニング装置２０は、クリーニングブレード２１が感光体３と当接・離間する機構を備え、画像形成装置本体の制御部にて、任意に当接・離間させることができる。クリーニングブレード２１をカウンタ方式で、感光体３に当接し、これによって、感光体３上に残留するトナー、汚れとして付着している記録部材のタルク、カオリン、炭酸カルシウム等の添剤を感光体３から除去してクリーニングする。除去したトナー等は、廃トナー回収コイル２２で、廃トナー容器４６に搬送し、収納する。
転写装置５０における転写ベルト５１は、ポリイミドやポリアミド等の耐熱性材料からなり、中抵抗に調整された基体からなる無端状ベルトで、２つのローラ５３１、５３２、５３３に掛け回して支持され、回転駆動する。そして、転写ベルト５１を挟んで、感光体３と対向する位置には、感光体３上に形成されたトナー像を転写ベルト５１上に転写する転写ローラ５２が配置されている。転写ローラ５２は、図示しない電源に接続されており、所定の電圧が印加される。この転写ベルト５１上に搬送される記録部材９に対して、転写ベルト５１に転写ローラ５２が圧接されている。転写ローラ５２は、図示しない電源に接続されており、所定の電圧が印加されて、トナー像が記録部材９に転写される。
転写ベルト５１の支持ローラ５３３で支持された部分の外側には、二次転写後の転写ベルト５１の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置５５が設けられている。
【００１６】
図１及び図２を参照して、具体的に画像形成動作を説明する。
画像形成部６の下方に配設された露光装置７から、画像情報に基いたレーザ光Ｌが、プロセスカートリッジ２の感光体３上に向けて照射される。露光装置７は、光源からレーザ光Ｌを発して、そのレーザ光Ｌを回転駆動されたポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学素子を介して感光体３上に照射する。その後、現像工程を経て感光体３上に形成したトナー像を、転写ベルト５１上の記録部材９に転写する。転写ローラ５２は、転写ベルト５１上の記録部材９と感光体３との間に挟み込んで転写ニップを形成している。そして、転写ローラ５２に、トナーの極性とは逆極性の転写バイアスが印加される。このとき、転写ベルト５１には、感光体３上の非画像部の地カブリトナー、紙粉等の汚れが残存する。転写ベルト５１上に残存する未転写トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置５５によって除去されることで初期状態に復帰する。
【００１７】
ここで、転写装置５０の位置に搬送された記録部材９は、画像形成装置１の下方に配設された給紙装置６０にある給紙カセット６１から、給紙ローラ６２、搬送ローラ６３、レジストローラ６４等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、給紙装置６０には、転写紙等の記録部材９が複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ６２が回転駆動されると、一番上の記録部材９がレジストローラ６４に向けて給送される。
レジストローラ６４に搬送された記録部材９は、回転駆動を停止したレジストローラ６４のローラニップの位置で一旦停止する。そして、転写ベルト５１上の記録部材９にタイミングを合わせて、レジストローラ６４が回転駆動されて、記録部材９が転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録部材９上に、トナー画像が転写される。
その後、記録部材９は、定着装置７０の位置に搬送される。定着装置７０は、２つの加圧ローラ７１、７２による圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が記録部材９上に固定される。
その後、記録部材９は、排紙ローラ対９３のローラ間を経て、画像形成装置１の外へと排出される。排紙ローラ９３によって画像形成装置１外に排出された記録部材９は、出力画像として、排紙部９１上に順次スタックされる。
【００１８】
このような画像形成装置１で、キャリアとトナーとを有する二成分現像剤を用いている。現像剤は磁性・非磁性一成分現像剤と二成分現像剤とがある。二成分現像剤の方が、現像ローラ４１上への搬送量、トナーの帯電量の制御が容易であるため、広く用いられている。
二成分現像剤中のキャリアの含有量は、９０〜９８重量％であることが好ましく、９３〜９７重量％がさらに好ましい。
キャリアは、とくに限定されないが、芯材と、芯材を被覆する樹脂層を有することが好ましい。芯材は、体積平均粒径が１０〜１５０μｍであることが好ましく、２０〜８０μｍがさらに好ましい。樹脂層の材料としては、例えば、アミノ系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンと非フッ化単量体のターポリマー等のフルオロターポリマー、シリコーン樹脂等が挙げられ、二種以上併用してもよい。また、樹脂層は、必要に応じて、導電粉等を含有してもよい。この被覆する樹脂
層の厚さは、０．１〜４μｍであることが好ましく、０．５〜２μｍがさらに好ましい。
トナー材料としては、スチレンアクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオール系樹脂、エポキシ系樹脂等のトナーバインダーと、着色剤とを含有し、必要に応じて、荷電制御剤、ワックス等のその他の成分を含有する。また、ここでは、トナーバインダーとして、ポリエチレン、ポリプロピレン等のワックスを用いていることが多い。ワックスを持ちいつことで、離型性が良く、また、低温で容易に変形することから、トナーが定着装置７０の加圧ローラ７１、７２に付着することなく加圧で定着させることができる。
また、上記材料を熱溶融混練し得られた混練物を各種溶媒に一度溶解、分散した液を、前記トナー製造方法により微小液滴とし乾燥固化させることで、目的のトナーを得ることも可能である。また、トナーの体積平均粒径は、４〜１０μｍであることが好ましく、５〜８μｍがさらに好ましい。さらに、流動性等を改質するために無機微粒子、有機微粒子の外添剤を含んでいても良い。
【００１９】
しかしながら、二成分現像剤は長期にわたって画像形成動作を行っていると、劣化してくる。劣化の具体的な形態としては、一つはトナー帯電量が不安定になる。更に、具体的には、帯電量分布が広くなったり、また、逆帯電トナーが発生することがあげられる。この原因としては、トナー表面に外添される外添剤のトナー内部への埋没、飛散してトナー表面の存在量が減少、キャリアへの移行等の状況が発生するためである。したがって、二成分現像剤のキャリア、トナーの双方に原因がある。そのために、長く使用したトナーでは、帯電性を表すトナー帯電量等の特性の回復が困難な場合がある。
したがって、単にリサイクルトナーを、再利用して供給するだけでは、安定して高品位の画像を得ることは困難である。そこで、本発明の画像形成装置１では、現像剤の状況を判断した上で、リサイクルするトナー補給量を決定している。
以下に、その画像形成装置１について説明する。
【００２０】
本発明の画像形成装置１では、定着装置７０は、上述したように、転写されたトナー像を記録媒体９に加熱手段を用いず、圧力のみで定着する圧力定着手段となる加圧ローラ７１、７２の一対を用いている。
この加圧ローラ７１、７２は、とくに限定はなく、汎用の材料が使用されるが、高硬度金属ロールや、高硬度金属ロール表層に弾性体を有する構造などが好ましく用いられる。弾性体としては、例えば、フッ素系樹脂（例えば、テフロン（登録商標））、シリコーン系樹脂、四フッ化エチレン（Ｃ２Ｆ４）とパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体（ＰＦＡ）、シリコーン樹脂等が挙げられる。定着手段は、２つの加圧ローラ７１、７２間に記録媒体９を通過させる構成を有していることが好ましく、２つの加圧ローラ７１、７２を同一の材料で形成してもよいし、異なる材料で形成してもよい。定着圧力は、５ｋｇｆ／ｃｍ２以上５００ｋｇｆ／ｃｍ２以下であることが好ましく、５ｋｇｆ／ｃｍ２以上３００ｋｇｆ／ｃｍ２以下であることが更に好ましい。この範囲の場合に、装置の小型化や高速定着が可能となり、騒音や圧力付与時の振動なども抑制することができる。圧力は圧力ロールの構成材料やニップ幅により制御される。なお、定着圧力とは、最大定着圧力を意味する。
【００２１】
さらに、本発明の画像形成装置１では、定着装置７０の加圧ローラ７１、７２の双方、又はいずれか一方に、記録媒体９に定着しきれなかった残留トナーを加圧ローラ７１、７２上からを除去するクリーニング手段である定着クリーニング装置７３を配置している。
クリーニング手段としては、ゴムブレード、ファーブラシ、弾性ローラ等様々な手段が適用可能である。
弾性ローラは、図示しないが、加圧ローラ７１、７２表面にダメージを与えることなく、効率よくトナーを除去する手段として、導電性のローラを用いる。さらに、この弾性ローラ表面に付着したトナーを掻き落とすハードブレードを備えた構成とすることが好ましい。弾性ローラは、芯金に硬度がアスカーＣ２０°〜６０°、体積抵抗率１×１０３〜１×１０８Ω・ｃｍのゴム材料からなる弾性層を設けて構成される。上記の範囲の硬度であれば感光体３表面に接触しても与えるダメージが小さい。また、トナーを効率的に回収するために、弾性ローラ電源からバイアスを印加し、トナーを加圧ローラ７１、７２表面から静電気的に回収する
【００２２】
図３は、本発明の画像形成装置に配置されている定着装置における定着クリーニング装置の構造を示す概略図である。
図３−１では、本発明の画像形成装置に配置されている定着装置における定着クリーニング装置で、クリーニングブレードを配置している構造を示す概略図である。
図３−２では、本発明の画像形成装置に配置されている定着装置における定着クリーニング装置で、クリーニングブラシを配置している構造を示す概略図である。
図３−３では、本発明の画像形成装置に配置されている定着装置における定着クリーニング装置で、クリーニングブレード、クリーニングブラシを配置している構造を示す概略図である。
図３−１に示すように、本発明の画像形成装置１で用いる定着クリーニング装置７３では、クリーニング手段としてクリーニングブレード７３１を用いている。
クリーニングブレード７３１は、金属、樹脂、ゴム等の材質からなるが、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ブチルゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ウレタンゴム等のゴムが好ましく用いられ、この中でもとくにウレタンゴムが好ましい。
クリーニングブレード７３１の加圧ローラ７１、７２に対する当接方式は、カウンター式、トレーリング方式のいずれの方式でもよいが、カウンター方式が好ましい。
また、クリーニングブレード７３１は、図示しない支持部材に貼着して定着クリーニング装置７３に配設される。この支持部材は特に限定されないが、金属、プラスチック、セラミック等を用いることができる。支持部材にある程度の強度がかかるため金属板が好ましく、とくに、ＳＵＳ等の鋼板、アルミニウム板、リン青銅等の銅板を用いることが好ましい。クリーニングブレードを支持部材に貼着する方法としては、支持部材に接着剤を塗布し貼り合わせ加熱又は加圧して接着する方法等を用いることができる。
【００２３】
また、図３−２に示すように、本発明の画像形成装置１で用いる定着クリーニング装置７３では、クリーニング手段としてクリーニングブラシ７３２を用いている。クリーニングブラシ７３２のファーブラシは、ナイロン、アクリル等の樹脂にカーボンブラック等の抵抗制御材料を添加して体積抵抗率１×１０３〜１×１０８Ω・ｃｍに調整した材料を用いて形成されている。クリーニングブラシ７３２には、バネにより付勢されていて、加圧ローラ７１、７２に対して押し当てて備えられている。これを、加圧ローラ７１、７２に対して、同じ方向に回転させることで衝撃を与え加圧ローラ７１、７２から剥ぎ落とすこととしている。
また、図３−３に示すように、本発明の画像形成装置１に配置されている定着装置７０における定着クリーニング装置７３では、クリーニングブレード７３１、クリーニングブラシ７３２の双方を配置している。この両方を用いることで、加圧ローラ７１、７２からのトナーの回収を確実に行うことができる。
【００２４】
さらに、図２に示すように、定着装置７０で回収したトナーを、廃トナー容器４６に搬送スクリュウ３１で搬送するトナーリサイクル手段３０を備えている。
図２に示すように、定着クリーニング装置７３で回収されたトナーを、リサイクルトナー搬送スクリュ（以下、単に「搬送スクリュ」と記すことがある、）を有する搬送経路３２を備えている。この搬送経路３２は、定着装置から現像装置４０の廃トナー容器４６に達している。
図４は、本発明の画像形成装置に配置されているトナーリサイクル手段を配置している構造を示す平面図である。
図５は、本発明の画像形成装置に配置されているトナーリサイクル手段を配置している構造を示す平面図であり、（ａ）は定着クリーニング装置とトナーリサイクル手段とが接触している部分の概略図であり、（ｂ）はクリーニング装置とトナーリサイクル手段とが接触している部分の概略図である。
図４及び図５（ａ）に示すように、定着装置７０から除去されてクリーニングする定着クリーニング装置７３で、トナーを回収する回収スクリュ７３３によりトナーリサイクル手段（以下、単に「リサイクル手段」と記す。）３０の搬送スクリュ３１の設けられている位置まで、回収されたリサイクルに用いるためにリサイクルトナー（以下、単に「トナー」と記す。）が搬送される。
また、同様に、図４及び図５（ｂ）に示すように、感光体のクリーニング装置２０でクリーニングされたトナーも、回収スクリュ２２によりリサイクル手段３０の搬送スクリュ３１の設けられている位置まで搬送される。さらに、これらの回収されたトナーを、リサイクル手段３０の搬送スクリュ３１が搬送経路３２の中を現像装置４０を通過して廃トナー容器４６へと搬送する。
また、図５（ｂ）に示すように、リサイクル手段３０の搬送スクリュ３１が配置されている搬送経路３２の途中に、現像装置４０にトナーを供給するトナー供給口３３を設けている。
本発明の画像形成装置１では、このトナー供給口３３から、定着装置７０、感光体３から回収したトナーを現像装置４０に供給してトナーのリサイクルを行っている。
本発明の画像形成装置１では、図４に示すように、定着装置７０だけではなく、感光体３上に転写後に残留している転写残トナーも、感光体用のクリーニング装置２０でクリーニングして回収し、リサイクルトナーとして再利用する。したがって、リサイクル手段３０で、定着装置７０、感光体３の双方の回収トナーを搬送することができるようにしている。
【００２５】
図６は、本発明の画像形成装置に配置されているトナーリサイクル手段の構成を示す図である。
図６に示すように、リサイクル手段３０では、回収されたトナーに対して、所定の粒径で分別するリサイクルトナー分別手段３４により分別された所定粒径以下のトナーのみを現像装置４０へ戻している。
これは、回収したリサイクルトナーをすべて現像装置４０内に戻すと、リサイクルトナーの粒径分布が広くなっている。リサイクルトナーは、定着装置７０、現像装置４０等で圧力を受けているために、合一して粒径が大きくなることがある。また、逆に、力を受けることで、粉砕されてが小さくなることがある。そのために粒径分布が広くなり、不揃いなため現像装置４０内のトナー状態が悪化し、画質が悪くなる。そこで、所定の粒径で分別するリサイクルトナー分別手段３４により分別された所定粒径以下のトナーのみを現像装置４０に戻すことで画質低下を防止することができる。
さらに、このリサイクルトナー分別手段３４としては、トナー供給口３３に、所定間隔の大きさであって、メッシュ３４を設けている。
このトナーのリサイクルトナー分別手段３４には色々な方法があるが、遠心分離等の駆動するものでは複雑な構成になり、低コスト化が困難になる。したがって、所定間隔の目開きを有するメッシュ３４を用いることで、容易に所定の粒径でリサイクルトナーを分別することができる。
【００２６】
また、現像装置４０に供給するリサイクルトナーは、所定粒径以下のトナーのみである。二成分現像剤では、トナーの粒径によって現像性が大きく異なってくる。特に、圧力定着用のトナーでは、圧力を受けることで変形しやすいように設計されている。画像形成装置１では、様々な位置で現像剤、トナーに圧力が付加されている。圧力を受けたトナー同士がある場合に容易に変形して合一することがある。粒径が大きくなったリサイクルトナーは、現像されやすく画像背景部の地かぶりになったり、細線、小さいドットの再現性が低下することから画像品位の低下を招くことがある。
したがって、画像品位の低下を防止するために、本発明の画像形成装置１では、所定粒径以下のトナーのみを現像装置４０にリサイクルしている。
このときに、供給されなかった所定粒径を越えているリサイクルトナーは、そのまま搬送スクリュウ３１によって廃トナー容器４６へ搬送され、収納される。
さらに、本発明の画像形成装置１では、リサイクル手段３０としては、現像装置４０へ戻すトナーの量を調整するリサイクルトナー補給量調整手段３５を備える。
図４に示すように、リサイクル手段３０の搬送経路３２の端部に搬送スクリュウ３１を駆動する駆動源としてのモータ３５が、リサイクルトナー補給量調整手段としては配置されている。このモータ３５は、図示しない制御手段によって制御されていて、現像装置４０へ戻すリサイクルトナーの量を調整している。これは、常時、一定量のリサイクルトナーを補給していると現像装置内のトナーの状態が悪化し、画像品位が低下する。そこで、リサイクルトナーの補給量を調整する事によってトナー濃度が安定し画質品位の低下を防ぐことができる。
また、この他に、定着クリーニング装置７３の回収スクリュ７３３、クリーニング装置２０の廃トナー回収スクリュ２２の回転数を制御することでも、現像装置４０へ戻すリサイクルトナーの量を調整することができる。これらの回収スクリュ２２、７３３も、搬送スクリュウ３１の回転を制御する、画像形成装置１内に設けられた図示しない制御手段で制御される。
【００２７】
また、本発明の画像形成装置１では、図１及び図２に示すように、現像装置４０内の現像剤の状態を所定の特性値にて検知する現像剤状態検知手段４７を備え、リサイクルトナー補給量調整手段３５を制御する制御手段は、この現像剤状態検知手段４７の出力に応じて現像装置４０内へ戻すトナー量を決定する。これは、常時、一定量のリサイクルトナーを補給していると現像装置４０内のトナーの状態が悪化し、画像品位が低下することから、現像剤状態検知手段４７の出力に応じて現像装置４０内へ戻すトナー量を決定することにより、現像装置４０内の現像剤の状態を安定した状態に保つことができるようになり画質品位の低下を防ぐことができる。
現像剤状態検知手段４７としては、現像装置４０内の現像剤の状態が所定の特性値で示される状態にあるか判断するために、現像装置４０の現像剤収納部内の現像剤のトナー濃度（トナーとキャリアの混合比）を検知するトナー濃度検知手段を用いる。
また、感光体３の上に検出用基準潜像を形成し、その検出用基準潜像を現像装置４０により現像して得られる検出用基準画像の濃度を検知して現像剤の現像性又はトナー帯電量を検知する基準画像濃度検知手段を用いることができる。
トナー濃度検知手段は、トナー濃度検知として用いられる磁気センサを用いて、現像剤における見かけの透磁率の変化を検出している。つまり、検知内容は、トナー濃度によって所定の箇所にある磁性キャリアの量が変動することから、磁気センサが透磁率の変化として検知する。この検知した透磁率を出力電圧として、この出力電圧とトナー濃度との関係を予め求めておく。したがって、センサからの出力電圧からトナー濃度を検知することができる。そして、現像装置４０内のトナー濃度が変動した場合には、トナー濃度と出力電圧との関係が予め設定された関係となるようにトナーの供給を制御する。これによって、現像装置４０内のトナー濃度を良好な画像を形成するトナー濃度に調整することができる。
また、基準画像濃度検知手段は、感光体３の上に検出用基準潜像を形成し、その検出用基準潜像を現像装置４０により現像して得られる検出用基準画像の濃度を検知する。これは、感光体３上に、帯電装置１０により均一に帯電した後、露光装置７あるいはＥＬ、ＬＥＤを用いる図示しない除電装置により、所定の間隔で感光体３上に検出用基準潜像（基準パターン潜像）を形成し、この潜像を現像装置４０により現像して検出用基準画像（基準パターン画像）を形成する。つぎに、感光体３上に作成した基準パターン像の濃度を、発光素子と受光素子との組み合わせによる光学センサで、受光素子が受光した光の強さから基準のトナー付着量を検知することができる。これによって、トナーの現像性を検知することができ、現像剤状態検知手段４７と機能することができる。
【００２８】
本発明の画像形成装置１では、現像剤状態検知手段４７として、現像装置４０内のトナー濃度（トナーとキャリアの混合割合）を検知するトナー濃度センサを用いて、所定トナー濃度よりも大きい場合にはリサイクルトナー補給量調整手段３５は、現像装置４０内へ戻すトナー量を減らすように制御する。トナー濃度を検知する方が、光学センサによる基準画像濃度によるトナーの状態の検知よりも、直接的にトナーの状態、現像剤の状態を把握できることで、現像剤の制御が容易であり、時間的なも速く対応することができる。
また、本実施形態では、現像装置４０内のトナー濃度の情報によってリサイクルトナーのトナー補給量を制御する。
図７は、トナー濃度（ＴＣ）と検知電圧（Ｖｔ）との関係を示すグラフである。
図７に示すように、現像装置４０内のトナー濃度は、トナー濃度センサ４７による検知電圧（Ｖｔ）を用いる。検知電圧（Ｖｔ）とは、現像剤の透磁率を検知するトナー濃度センサ４７の検知電圧であり、磁性体であるキャリアに対するトナーの量が大きいと検知電圧（Ｖｔ）は小さくなり、キャリアに対するトナー量が小さいとＶｔは大きくなる。したがって、検知電圧（Ｖｔ）とトナー濃度（ＴＣ）は、図７に示すように略線形となる。そこで、検知電圧（Ｖｔ）がＡ（Ｖ）を示すときは、現像剤のトナー濃度（ＴＣ）がａ（％）で、検知電圧（Ｖｔ）がＢ（Ｖ）を示すときは、現像剤のトナー濃度（ＴＣ）がｂ（％）で有ることを示している。
そこで、本実施形態では、検知したこの検知電圧（Ｖｔ）に対応したリサイクルトナーのトナー補給量を制御する。トナー補給量は、例えば、回収スクリュ２２、７３３、搬送スクリュ３１などの回転時間を調整することで可能となる。
【００２９】
したがって、本発明の画像形成装置１では、以下のようにリサイクルトナーの補給が制御されている。
トナー濃度（ＴＣ）が所定のトナー濃度ｂ％より高いときには、帯電量が低く、その状態でリサイクルトナーが多く補給されると現像装置４０内のトナーの帯電量が更に低下し画像品位が低下する。したがって、トナー濃度（ＴＣ）が高く、帯電量が低いときにはリサイクルトナーのトナー補給量ｎを、トナー濃度（ＴＣ）が適正な範囲にある場合のリサイクルトナーのトナー補給量ｍより減らすように制御する。これによって安定した画質が得られ、長期に渡って画像品位の高い画像を得ることができる。
逆に、トナー濃度（ＴＣ）が所定のトナー濃度ａ％よりも小さい場合には前記リサイクルトナー補給量調整手段３５は、現像装置４０内へ戻すリサイクルトナーのトナー補給量ｌを、トナー濃度（ＴＣ）が適正な範囲にある場合のリサイクルトナーのトナー補給量ｍより減らすように制御する。トナー濃度（ＴＣ）が低いときに、リサイクルトナーが多く補給されてしまうと、リサイクルトナーの比率が増加し、画像品質の低下に繋がる。したがって、所定のトナー濃度ａ％よりも小さい場合にも、リサイクルトナーのトナー補給量を減らすことにより、現像装置４０内のリサイクルトナーの比率が増加するのを防止することができる。ただし、画像濃度の低下、画像品位が低下しないように、リサイクルトナーではなく、補給用の新規トナナーを補給して画像品位の低下を抑えることとしている。
【００３０】
図８は、本発明の画像形成装置におけるリサイクルトナーの補給の制御を示すフローチャートである。
したがって、本発明の画像形成装置１のリサイクルトナーの補給の制御で、はじめにトナー濃度センサ４７で現像剤のトナー濃度（ＴＣ）を検知する（ステップＳ１）。
つぎに、図示しない制御手段が、検知電圧（Ｖｔ）が所定のトナー濃度ａ、ｂに対応する電位Ａ（Ｖ）、Ｂ（Ｖ）の範囲にあるか判断される（ステップＳ２／ＹＥＳ）。
この検知電位が電位Ａ（Ｖ）、Ｂ（Ｖ）の範囲にあれば、検知したトナー濃度（ＴＣ）が、現像剤の所定のトナー濃度ａ〜ｂ％の範囲にあることとなる。この場合は、現像剤が適正なトナー濃度（ＴＣ）の範囲にある場合のリサイクルトナーのトナー補給量ｍを補給する制御を行う（ステップＳ３）。したがって、制御手段の制御に応じて、リサイクルトナー補給量調整手段である搬送スクリュ３１、回収スクリュ２２、７３３などの回転時間を調整することで、補給が実行される（ステップＳ４）。これで、リサイクルトナーの補給は終了する。
一方、図示しない制御手段が、検知電圧（Ｖｔ）が所定のトナー濃度ａ、ｂに対応する電位Ａ（Ｖ）、Ｂ（Ｖ）の範囲にあるか判断される（ステップＳ２／ＮＯ）。
この検知電位が電位Ａ（Ｖ）、Ｂ（Ｖ）の範囲になく、かつ、検知したトナー濃度（ＴＣ）が、検知電圧（Ｖｔ）が所定のトナー濃度ａに対応する電位Ａ（Ｖ）より高いと判断される（ステップＳ５／ＹＥＳ）。現像剤が適正なトナー濃度（ＴＣ）の範囲にある場合のリサイクルトナーのトナー補給量ｍより少ないトナー補給量ｌを補給する制御を行う（ステップＳ６）。
また、一方、この検知電位が電位Ａ（Ｖ）、Ｂ（Ｖ）の範囲になく、かつ、検知したトナー濃度（ＴＣ）が、検知電圧（Ｖｔ）が所定のトナー濃度ａに対応する電位Ａ（Ｖ）より高いないとして、検知電圧（Ｖｔ）が所定のトナー濃度ｂに対応する電位Ｂ（Ｖ）より低いと判断される（ステップＳ５／ＮＯ）。現像剤が適正なトナー濃度（ＴＣ）の範囲にある場合のリサイクルトナーのトナー補給量ｍより少ないトナー補給量ｎを補給する制御を行う（ステップＳ７）。同様に、制御手段の制御に応じて、リサイクルトナー補給量調整手段である搬送スクリュ３１、回収スクリュ２２、７３３などの回転時間を調整することで、補給が実行される（ステップＳ４）。
【符号の説明】
【００３１】
１  画像形成装置
２  画像形成ユニット／プロセスカートリッジ
３  像担持体／感光体
７  露光装置
９  記録部材
１０  帯電装置
１１  帯電ローラ
２０  クリーニング装置
２１  クリーニングブレード
２２  廃トナー回収コイル
３０  トナーリサイクル手段
３１  リサイクルトナー搬送スクリュ
３２  搬送経路
３３  トナー供給口
３４  リサイクルトナー分別手段／メッシュ
３５  リサイクルトナー補給量調整手段／モータ
４０  現像装置
４１  現像ローラ
４２  規制部材
４３  供給・撹拌スクリュ
４５  トナー補給カートリッジ
４６  廃トナー容器
４７  現像剤状態検知手段／トナー濃度センサ
５０  転写装置
５１  転写ベルト
５２  転写ローラ
５３１、５３２、５３３  支持ローラ
６０  給紙装置
６１  給紙カセット
６２  給紙ローラ
６３  レジストローラ
７０  定着装置
７１、７２  加圧ローラ
７３  定着クリーニング装置
７３１  定着クリーニングブレード
７３２  定着クリーニングブラシ
７３３  回収スクリュ
９０  排紙装置
９１  排紙部
９２  排紙口
９３  排紙ローラ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３２】
【特許文献１】特開２０００−１２２４２４
【特許文献２】特開昭５８−１２６５６１
【図１】
2012194319.tif 000003
【図２】
2012194319.tif 000004
【図３−１】
2012194319.tif 000005
【図３−２】
2012194319.tif 000006
【図３−３】
2012194319.tif 000007
【図４】
2012194319.tif 000008
【図５】
2012194319.tif 000009
【図６】
2012194319.tif 000010
【図７】
2012194319.tif 000011
【図８】
2012194319.tif 000012