(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を担持する像担持体と、
回転する攪拌部材によりトナーとキャリアとから成る二成分現像剤を攪拌して前記像担持体の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、
トナー像の転写後に前記像担持体に残留したトナーを除去するクリーニング手段と、
前記クリーニング手段により除去されたトナーを回転するスクリューによりその軸方向に搬送する第一トナー搬送手段と、
第一トナー搬送手段からの搬送トナーを前記現像装置に回転するスクリューにより搬送する第二トナー搬送手段と、
前記現像装置内のトナー濃度を検出する第一トナー濃度検出手段と、
を備える画像形成装置において、
前記攪拌部材と第一トナー搬送手段と第二トナー搬送手段の各回転速度を制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、第一トナー濃度検出手段からの検出濃度に基づいて第二トナー搬送手段のトナー搬送量を可変に制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記攪拌部材と第一トナー搬送手段の制御とは独立して第二トナー搬送手段を制御す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】
前記像担持体のトナー像の濃度を検出する第二トナー濃度検出手段を備え、前記制御手段は、第二トナー濃度検出手段からの検出濃度に基づいて第二トナー搬送手段のトナー搬送量を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
第二トナー搬送手段は、搬送方向に沿って延出し回転によってトナーを搬送する搬送スクリューを備え、前記制御手段は、前記スクリューの回転速度を変えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記スクリューの螺旋ピッチは、トナーの搬送方向の上流側を下流側よりも小さくしていることを特徴とする請求項４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、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境への配慮、及びトナーの効率的供給などの目的から、トナーをリサイクル可能な画像形成装置が使用されている。これは、現像装置によって、トナーを感光体に付着させ、転写後の感光体に残留するトナーをクリーニングブレードで回収して、再び現像装置に戻すものである。
【０００３】
このトナーをリサイクル可能な画像形成装置として、例えば、特開平５−２４９８２４号公報、及び特開平５−２４９８２８号公報には、クリーニングブレードにより掻き落とされたリサイクルトナーを現像剤撹拌部近傍まで搬送し、そこで現像剤に混合する技術が開示されている。
【０００４】
また、特開平８−１１４９８４号公報には、リサイクルトナーの搬送中に電界を形成させて潤滑力の低下した凝集トナーを除去する技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、リサイクルトナーを繰り返し使用すると、リサイクルトナーの帯電量が変化する。帯電量の変化により感光体へのトナーの付着量が異なってくるので、転写後、感光体に残留するトナーの量が変化する。従って、特開平５−２４９８２４号公報や、特開平５−２４９８２８号公報に開示されている技術では、感光体に残留するトナーが大量に発生した場合、リサイクルトナーの搬送に滞りを発生してしまう。このため、図７に示すように、クリーニング装置１００内が飽和状態となるためにトナー落ちが発生する。このトナー落ちによる出力画像の地肌部分の汚れや、濃度ムラ等が発生するので、異常画像が発生するという課題がある。
【０００６】
また、特開平８−１１４９８４号公報に開示されている技術では、凝集トナーを除去することにより、リサイクルトナーの滞りを防止できるが、構成が複雑になり、トナーの飛散も発生する。また、この技術においても、感光体に残留するトナーが大量に発生した場合、上述の両公報のように、地肌汚れや、濃度ムラ等による異常画像が発生してしまうという課題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、異常画像を防止する画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、静電潜像を担持する像担持体と、回転する攪拌部材によりトナーとキャリアとから成る二成分現像剤を攪拌して前記像担持体の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、トナー像の転写後に前記像担持体に残留したトナーを除去するクリーニング手段と、前記クリーニング手段により除去されたトナーを回転するスクリューによりその軸方向に搬送する第一トナー搬送手段と、第一トナー搬送手段からの搬送トナーを前記現像装置に回転するスクリューにより搬送する第二トナー搬送手段と、前記現像装置内のトナー濃度を検出する第一トナー濃度検出手段と、を備える画像形成装置において、前記攪拌部材と第一トナー搬送手段と第二トナー搬送手段の各回転速度を制御する制御手段を有し、前記制御手段は、第一トナー濃度検出手段からの検出濃度に基づいて第二トナー搬送手段のトナー搬送量を可変に制御することを特徴とする。
【０００９】
この請求項１に記載の発明では、第二トナー搬送手段は、クリーニング手段によって除去されたトナーを回転するスクリューにより現像装置に搬送する。このとき、制御手段は、搬送すべきトナーの量に応じて、第二トナー搬送手段によるトナー搬送量を制御しているので、トナーがクリーニング手段や搬送路において滞りにくくなり、クリーニング手段からのトナー落ちを防止する。また、トナー落ちを防止することにより、異常画像の発生を防止する。更に、クリーニングブレードが掻き落としたトナーを再び現像装置に戻すので、直接トナーの再利用ができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記制御手段は、前記攪拌部材と第一トナー搬送手段の制御とは独立して第二トナー搬送手段を制御することを特徴とする。
【００１１】
この請求項２に記載の発明では、二成分現像剤は、トナーを再利用するとトナー濃度が変化しやすい。現像装置において、トナー濃度が高くなると、転写後の像担持体に残留するトナーの量が増加するので、クリーニング手段が除去するトナーの量が増加する。従って、第一トナー濃度検出手段による検出濃度が高いときは、第二トナー搬送手段のトナー搬送量を増加させる。このように第一トナー濃度検出手段からの検出濃度に基づいて、トナー搬送量を適切に制御しているので、トナー落ちが発生しにくく、異常画像の発生を防止する。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記像担持体のトナー像の濃度を検出する第二トナー濃度検出手段を備え、前記制御手段は、第二トナー濃度検出手段からの検出濃度に基づいて第二トナー搬送手段のトナー搬送量を制御することを特徴とする。
【００１５】
この請求項３に記載の発明では、制御手段は、二箇所でトナー濃度を検出しているので、より細かい制御ができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発明において、第二トナー搬送手段は、搬送方向に沿って延出し回転によってトナーを搬送する搬送スクリューを備え、前記制御手段は、前記スクリューの回転速度を変えることを特徴とする。
【００１７】
この請求項４に記載の発明では、スクリューが回転することにより、トナーは搬送される。スクリューの回転速度を変えるだけで、トナー搬送量を可変にすることができるので、制御手段による第二トナー搬送手段の制御が容易であり、構成も簡単である。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記スクリューの螺旋ピッチは、トナーの搬送方向の上流側を下流側よりも小さくしていることを特徴とする。
【００１９】
この請求項５に記載の発明では、クリーニング手段が除去したトナーは、スクリューによって搬送される。クリーニング手段が除去したトナーの量が多いとき、スクリューの搬送方向の上流側にトナーが蓄積され、トナー落ちが発生する場合がある。しかし、スクリューの上流側の螺旋ピッチを下流側よりも小さくしていることにより、トナーの搬送速度を増すことができるので、トナーが蓄積しにくくなり、トナー落ちを更に防止する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら第一実施の形態を説明する。図１は、本発明を適用した複写機の画像形成部１を概略的に示す構成図である。画像形成部１は、感光体（像担持体）３と、現像装置５と、クリーニング装置７と、トナー搬送手段であるトナー搬送スクリュー９と、透磁率センサ（第一トナー濃度検出手段（図２参照））１１とがハウジング１３内に配置されている。感光体３と、現像装置５とは、図１をみても明らかなように、ハウジング１３内において、並列に並んでいる。また、複写機は、後述する各スクリュー９、１７、１９、２７の回転速度を制御する制御手段１２を有している。
【００２１】
尚、複写機は、上述したものの他に、例えば、感光体３に転写紙を給紙する給紙装置、感光体３のトナー像を転写紙に転写する転写装置、転写紙に転写されたトナー像を定着する定着装置等が配置されているが、本実施の形態においては、これらの図示及び説明を省略する。
【００２２】
感光体３は、ドラム状をなしており、矢印Ａ方向に回動する。感光体３は、その表面を露光されることにより、原稿画像に対応した静電潜像を担持する。この感光体３の図中右側に、現像装置５が配置されている。
【００２３】
現像装置５は、現像スリーブ１５と、トナー収納部１６とを有している。トナー収納部１６には、トナーとキャリアとから成る二成分現像剤２１が収納されており、仕切り２３をまたいで、第一撹拌スクリュー１７と、第二撹拌スクリュー１９とが配置されている。
【００２４】
トナー収納部１６のトナーは、矢印Ｄ方向に回転する第一撹拌スクリュー１７、及び矢印Ｃ方向に回転する第二撹拌スクリュー１９に撹拌されながら搬送される。このとき、二成分現像剤２１中のトナーは、キャリアとの摩擦により所定の帯電量に帯電し、キャリア粒子表面に付着する。そして、十分に電荷を帯びたトナーは、現像スリーブ１５に移動する。
【００２５】
現像スリーブ１５は、円筒状の非磁性スリーブの内部に磁極を固定して構成されており、矢印Ｂ方向に回転する。現像スリーブ１５は、第二撹拌スクリュー１９から移動したトナーを、内部の磁極により引き寄せ、現像スリーブ１５の表面にトナーを付着させる。現像スリーブ１５に付着したトナーは、層厚規制部材２３により層厚を一定に制御され、磁気ブラシ（穂立ち）を形成する。
【００２６】
この磁気ブラシは、現像スリーブ１５の回転により、感光他ドラム３と対面する位置に到達する。このとき、現像スリーブ１５に印加された現像バイアスにより、感光体３と現像スリーブ１５との間に静電界が形成されて、トナーは感光体３の静電潜像に引き付けられ現像工程が行われる。
【００２７】
クリーニング装置７は、感光体３の図中左方に位置しており、クリーニング装置７のケーシング２４内にクリーニングブレード２５と、リサイクルスクリュー２７とを有している。クリーニングブレード２５は、感光体３の表面に当接して、転写後の感光体３に残留するトナーを掻き落とす。このトナーは、リサイクルトナー２８として、再び現像装置５に戻される（これについては、後述する。）。尚、図中符号２９は、リサイクルトナー２８がケーシング２４外に落下するのを防止するトナー落下防止部材である。
【００２８】
リサイクルスクリュー２７は、クリーニングブレード２５の下方に位置しており、感光体３に対して略平行に配置されている。リサイクルスクリュー２７は、クリーニングブレード２５により掻き落とされたトナーを、感光体３の軸線方向（矢印Ｅ方向）に沿ってトナー搬送スクリュー９に搬送する。
【００２９】
トナー搬送スクリュー９は、図２に示すように、リサイクルスクリュー２７と、現像装置５の第一撹拌スクリュー１７との間に位置している。トナー搬送スクリュー９は、リサイクルスクリュー２７により搬送されたリサイクルトナー２８を、現像装置５の第一撹拌スクリュー１７へ搬送する（矢印Ｆ参照）。クリーニングブレード２５が掻き落としたリサイクルトナー２８を、現像装置５に戻すので、トナーの再利用（リサイクル）ができる。
【００３０】
透磁率センサ１１は、第一トナー撹拌スクリュー１７の近傍に配置されており、トナー収納部１６内に収納されているに成分現像剤２１中のトナー濃度を検出する。この透磁率センサ１１が、トナー濃度を検出すると、制御手段１２にその旨の情報を送る。
【００３１】
制御手段１２は、透磁率センサ１１からの情報に基づいて、トナー搬送スクリュー９の回転速度を可変に制御する。制御手段は、上述のように、リサイクルスクリュー２７と、第一及び第二撹拌スクリュー１７、１９の回転速度も制御しているが、これらスクリュー１７、１９、２７とは独立して、トナー搬送スクリュー９の制御を行っている。
【００３２】
図３は、縦軸にトナーの搬送量をとり、横軸にトナー濃度（ｗｔ％）をとったグラフ図であり、制御手段１２の制御によるリサイクルトナー２８の搬送量（以後、単に「トナー搬送量」という。）の変化を示している。尚、Ｔ（ｗｔ％）は、トナー濃度の標準値であり、Ｔ１（ｗｔ％）は、Ｔ（ｗｔ％）に比べてトナー濃度が低い状態を示し、Ｔ２（ｗｔ％）は、Ｔ（ｗｔ％）に比べてトナー濃度が高い状態を示している。
【００３３】
トナー濃度がＴ２（ｗｔ％）を超えたとき、即ち、透磁率センサ１１が検出したトナー濃度が高いときは、トナー搬送スクリュー９の回転速度（回転数）を上げて、トナー搬送量を増加する。
【００３４】
これは、トナー濃度が高くなると、トナーの帯電量は低下する。また、トナー濃度の上昇に伴って、帯電量の低下したトナーの量も増加するので、地肌汚れとなるトナーが感光体３に付着しやすい状態となり、画像濃度が上昇する。従って、転写後の感光体３に残留するトナーの量が増加するので、これに対応するためにトナー搬送スクリュー９の回転速度を上げて、トナー搬送量を増加するのである。
【００３５】
トナー濃度がＴ２（ｗｔ％）未満のとき、即ち、透磁率センサ１１が検出したトナー濃度が低いときは、トナー搬送スクリュー９の回転速度を落として、トナー搬送量を減少させる。
【００３６】
これは、トナー濃度が低くなると、トナーの帯電量は上昇するため、感光体３への現像量が低下し、画像濃度も低下する。従って、転写後の感光体３に残留するトナーの量が減少するので、トナー搬送スクリュー９の回転速度を落としてトナー搬送量を減少させるのである。
【００３７】
図３をみても明らかなように、Ｔ１（ｗｔ％）からＴ２（ｗｔ％）の範囲においては、トナーの搬送量を大きく変化させるような制御はしていない。この範囲内においては、二成分現像剤２１がトナー搬送スクリュー９からのリサイクルトナー２８による濃度変化が生じても、二成分現像剤２１中のトナーの帯電量がさほど変化しないからである。尚、Ｔ１（ｗｔ％）からＴ２（ｗｔ％）の範囲は、トナー、及びキャリアの電荷保持能力や帯電能力に関係しており、トナーとキャリアとの組み合わせ次第によっては、この範囲は異なってくる。
【００３８】
次に、上述した構成に基づいて第一実施の形態の作用を説明する。トナー収納部１６からのトナーは、現像スリーブ１５により感光体３に現像されてトナー像となる。転写後、感光体３に残留するトナーは、クリーニングブレード２５により掻き落とされ、掻き落とされたリサイクルトナー２８は、リサイクルスクリュー２７によりトナー搬送スクリュー９に搬送される。トナー搬送スクリュー９は、リサイクルスクリュー２７からのトナーを現像装置５に搬送して、このリサイクルトナー２８を現像装置５に戻す。
【００３９】
上述した工程を繰り返し行うと、転写後に掻き落とされたリサイクルトナー２８が、トナー収納部１６に収納されている二成分現像剤２１と混合し、二成分現像剤２１中のリサイクルトナー２８の割合が増加する。二成分現像剤は、リサイクルトナー２８を混合するとトナ−濃度が変化しやすいのでリサイクルトナ−２８の割合が増加すると、二成分現像剤２１中のトナー濃度は上昇する。これは、リサイクルトナー２８は、クリーニングブレード２５との摩擦による変形や崩壊、或いはトナー表面に付着していた種々の添加剤の剥離等により、トナー凝集や帯電不良を起こしやすいからである。
【００４０】
透磁気センサ１１が、トナー濃度の上昇を検出すると、制御手段１２に信号を送り、制御手段１２は、トナー搬送スクリュー９の回転速度を上げて、トナー搬送量を増加する。ここで、トナー搬送量を増加しないと、リサイクルスクリュー２７により搬送されたリサイクルトナー２８が、リサイクルスクリュー２７の搬送方向の下流側に滞ってしまう。リサイクルトナ２８ーが滞ると、この場所において、リサイクルトナー２８が飽和状態となり、従来のように、トナー落ちが発生し（図７参照）、リサイクルトナー２８が感光体３側に漏れ落ちてしまう。このような、トナー落ちは地肌汚れ等の異常画像が発生してしまう要因となる。
【００４１】
しかし、本実施の形態においては、トナー搬送スクリュー９の回転速度を上げて、トナー搬送量を増加しているので、トナーが滞りにくくなり、トナー落ちを防止できる。これによって、異常画像の発生を防止する。また、透磁率センサ１１から検出濃度に応じて、トナー搬送スクリュー９の回転速度を制御しているので、トナー搬送量が適切なものとなり、トナー搬送効率が向上する。更に、トナー搬送手段としてスクリューを用いており、制御手段１２は、このスクリューの回転速度を変えるだけで、トナー搬送量を可変にできるので、制御が容易であり、構成も簡単である。
【００４２】
次に、他の実施の形態を順次説明するが、その説明にあたり上述の部分と同一の部分には、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００４３】
図４は、第二実施の形態の画像形成部１を概略的に示す構成図である。第二実施の形態は、感光体３の近傍にフォトセンサ（第二トナー濃度検出手段）３１を配置したことのみが第一実施の形態と相違する。
【００４４】
フォトセンサ３１は、感光体３の表面のトナー濃度を光の反射により検出する。制御手段１２は、このフォトセンサ３１と透磁率センサ１１とからの両方の情報に基づいて、トナー搬送スクリュー９の回転速度を制御している。
【００４５】
例えば、高温高湿下で連続的に画像を出力する場合、トナー濃度は一定であるが、トナーの帯電量が低下する場合がある。このとき、透磁率センサ１１だけだと、帯電量の変化は判断できないが、帯電量の低下による感光体３のトナー像の濃度が上昇するので、これをフォトセンサ３１によって確認することができる。従って、この場合、フォトセンサ３１が検出した情報に基づいて、制御手段１２は、トナー搬送スクリュー９の回転速度上げて、トナー搬送量を増加させる。尚、フォトセンサ３１による検出は、感光体３に黒べた画像を用いて、標準画像を形成し、これをフォトセンサ３１に検出させてトナー像の濃度上昇を確認しても良い。
【００４６】
このように、透磁率センサ１１とフォトセンサ１２との両方の情報に基づいて、トナー搬送スクリュー９の回転速度を制御しているので、より細かい制御が可能になる。
【００４７】
次に、第三実施の形態を説明する。第三実施の形態は、図５に示すように、トナー搬送スクリュー９の螺旋ピッチを、リサイクルトナー２８の搬送方向の上流側（以後、単に「上流側」という。）において小さくしていることのみが、上述の実施の形態と相違する。即ち、図５をみても明らかなように、トナー搬送スクリュー９における上流側の螺旋ピッチＰ１と、下流側の螺旋ピッチＰ２とは、Ｐ１＜Ｐ２の関係にある。
【００４８】
クリーニングブレード２５により掻き落とされるリサイクルトナー２８(図１参照)が、大量になる場合がある。この場合、リサイクルトナー２８は、トナー搬送スクリュー９の上流側に蓄積する。このため、トナー搬送スクリュー９の上流側の螺旋ピッチを小さくすることによって、この付近でのリサイクルトナー２８の搬送量を増加させる。螺旋ピッチを小さくしてリサイクルトナー２８の搬送量を増加させているので、トナーが更に滞りにくくなり、トナー落ちを更に防止する。また、急激なトナー濃度の変化にも対応でき、リサイクルトナー２８の凝集も緩和できる。
【００４９】
次に、第四実施の形態を説明する。第四実施の形態は、図６に示すように、上述の透磁率センサ１１やフォトセンサ３１といった検出手段を設けていないことのみが、上述の実施の形態と相違する。
【００５０】
制御手段１２には、トナー搬送スクリュー９の回転速度を制御する所定の条件が、予め入力されている。この所定の条件とは、一定時間内に一定枚数を連続して大量に複写したとき、複写動作開始後所定時間が経過したとき等、リサイクルトナー２８の量が大量に発生すると想定される場合である。制御手段１２は、入力された所定の条件になると、トナー搬送スクリュー９の回転速度を上げて、リサイクルトナー２８の搬送量を増加させる。このようにリサイクルトナー２８の量が大量に発生すると想定できるときに、リサイクルトナー２８の搬送量を増加しているので、異常画像の発生を防止できる。また、この第四実施の形態では各センサ１１、３１を用いていないので、部品点数を削減できる。
【００５１】
尚、本発明は、上述の実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形が可能である。
【００５２】
例えば、第二実施の形態においては、透磁率センサ１１とフォトセンサ３１との両方のセンサを用いたが、フォトセンサ３１のみを用いる構成であっても良い。また、透磁率センサ１１とフォトセンサ３１とからの情報、及び制御手段１２に予め入力されている所定の条件に基づいて、トナー搬送スクリュー９の回転速度を制御しても良い。
【００５３】
更に、上述の実施の形態において、リサイクルトナー２８を現像装置５に戻しているが、リサイクルトナー２８を回収する回収容器を設け、リサイクルトナー２８をこの回収容器に回収する構成にしても良い。また、トナー搬送スクリュー９の螺旋ピッチは、トナー搬送スクリュー９の下流側から上流側に向けて徐々に小さくする構成にしても良い。
【００５４】
また、本発明は、複写機に適用したが、これに限定されず、例えば、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に適用しても同様の作用効果を得る。
【００５５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明では、第二トナー搬送手段は、制御手段により搬送すべきトナーの量に応じたトナーを搬送するので、トナーが滞りにくくなり、異常画像の発生を防止する。
【００５６】
請求項２に記載の発明では、第一トナー濃度検出手段からの検出濃度に基づいて、トナー搬送量を適切に制御しているので、トナー落ちが発生しにくく、異常画像の発生を防止する。
【００５８】
請求項３に記載の発明では、制御手段は、二箇所でトナー濃度を検出しているので、より細かい制御ができる。
【００５９】
請求項４に記載の発明では、スクリューの回転速度を変えるだけで、トナー搬送量を可変にすることができるので、第二トナー搬送手段への制御が容易であり、構成も簡単である。
【００６０】
請求項５に記載の発明では、スクリューの上流側の螺旋ピッチを下流側より小さくしているので、トナーの搬送速度を増すことができるので、トナーが蓄積しにくくなり、トナー落ちを防止する。
【図面の簡単な説明】
【図１】複写機の画像形成ユニットの構成を概略的に示す側面図である。
【図２】図１の画像形成ユニットの構成を概略的に示す平面図である。
【図３】トナー濃度によるトナー搬送量の変化を示すグラフ図である。
【図４】第二実施の形態にかかる画像形成ユニットの構成を概略的に示す側面図である。
【図５】第三実施の形態にかかるトナー搬送スクリューを示す平面図である。
【図６】第四実施の形態にかかる画像形成ユニットの構成を概略的に示す平面図である。
【図７】従来のクリーニング装置を概略的に示す斜視図である。
【符号の説明】
３    感光体（像担持体）
５    現像装置
７    クリ−ニング装置（クリ−ニング手段）
９    トナー搬送スクリュー（トナー搬送手段）
１１  透磁気センサ（第一濃度検出手段）
１２  制御手段
２１  二成分現像剤
３１  フォトセンサ（第二濃度検出手段）
【図１】
0004098891.tif 000002
【図２】
0004098891.tif 000003
【図３】
0004098891.tif 000004
【図４】
0004098891.tif 000005
【図５】
0004098891.tif 000006
【図６】
0004098891.tif 000007
【図７】
0004098891.tif 000008