(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーカートリッジから供給されるトナーおよび所定の電気極性のキャリアを有する現像剤に、感光体の表面から供給される廃トナーを撹拌し、且つ、前記現像剤を、前記感光体に対向するマグローラを介して前記感光体に供給する現像装置であって、
前記マグローラの回転軸に並行する回転軸まわりに回転自在に設けられた撹拌部材であって、前記マグローラに隣接する第１の撹拌部材と、
前記撹拌部材であって、前記第１の撹拌部材に隣接する第２の撹拌部材と、
前記第１の撹拌部材および前記第２の撹拌部材に電圧を印加する印加電圧電源と、を備え、
前記印加電圧電源は、前記キャリアの有する電気極性と逆極性の電圧を各撹拌部材に印加するものであり、且つ、前記第２の撹拌部材に印加する電圧を遮断したまま前記第１の撹拌部材に電圧を印加する第１の期間と、前記第１の撹拌部材に印加する電圧を遮断したまま前記第２の撹拌部材に電圧を印加する第２の期間とを、現像剤を撹拌する期間中に設けることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記印加電圧電源は、前記第１の期間と前記第２の期間との間に、前記第１の撹拌部材および前記第２の撹拌部材に印加する電圧を遮断する期間を設けることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記印加電圧電源は、前記現像剤を撹拌する期間中に、前記第１の期間と前記第２の期間とを繰り返すことを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記第１の撹拌部材と前記第２の撹拌部材との間に、前記トナーおよび前記廃トナーが上方から投入される現像装置であって、
前記印加電圧電源は、前記トナーおよび前記廃トナーが投入される期間中に、前記第２の撹拌部材に印加する電圧を遮断したまま前記第１の撹拌部材に電圧を印加することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置に係り、特に、回収した感光体上に残留しているトナーを回収し、再利用するにあたって画質の維持・向上を図れるようにした画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の画像形成装置は、一般に回転可能な円筒状の感光体の周囲に、該感光体の回転方向（図１の矢印Ａ方向）に沿って、帯電器、露光装置、現像装置、転写ローラー、クリーニング装置、除電器を配置してなり、感光体が回転すると、まず帯電器に対向する感光体の表面に対して、帯電器により均一な帯電電荷が付与される。
【０００３】
そして、感光体の回転に伴って、帯電電荷が付与された表面が露光装置に対向する位置に達し、露光されて静電潜像が形成される。静電潜像が形成された表面は感光体の回転により現像装置に対向する位置に到着し、この静電潜像に対して現像装置からトナーが供給されて該静電潜像が顕像化される。
【０００４】
一方、感光体と転写器との間には用紙搬送路が設けられており、この用紙搬送路には、図示しない給紙部から図示しない搬送装置によって用紙などの転写材(記録媒体)が搬送され、転写ローラーの放電により感光体表面のトナー像が用紙表面上に転写され、トナー像が転写された用紙は、図示しない定着装置によって加熱及び加圧を受け、その表面にトナー像が定着される。
【０００５】
上記一連の画像プロセスにおける転写工程では、感光体表面にはトナー像の一部が残留トナーとして残留しており、その残留トナーを回収するため、転写器と除電器との間には、クリーニング装置が配置されている。
【０００６】
このクリーニング装置は、一般に、感光体表面に当接するクリーニングブレードを備えており、このクリーニングブレードによって転写工程終了後に感光体表面上に付着している残留トナーを掻き落として回収している。
【０００７】
その回収されたトナーは、従来、トナー収容器に回収され、そのまま廃棄されていたが、トナーの主成分はバインダー樹脂、すなわちプラスチックであるため環境を考慮すると、そのまま廃棄するのは好ましくない。
【０００８】
そこで、近年では、トナー収容部に回収されたトナーを現像装置又は補給装置(カートリッジ）に戻して再利用するトナーリサイクル機構を備えた画像形成装置が種々提案されるようになった。
【０００９】
その回収されたトナーを再利用するにあたって、再利用するトナーは劣化により帯電力が低下しているため、例えばリサイクルに限定されていないが、特開平７−２５３７１１号公報や特開平１１−１５２４４号公報、特開２００１−１６６５８４号公報には、予備撹拌室又は予備撹拌部材を用いてトナーへの撹拌及び帯電力を向上させる手段が提案されている。また、特開２０００−１４７９０３号公報には、現像剤の帯電促進を目的として、磁極を用いた帯電促進部材等も提案されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の従来例（特開平７−２５３７１１号公報、特開平１１−１５２４４号公報）のように、予備撹拌部材及び機構を用いて新しいトナーとリサイクルトナーを混合させる手段においては、構成の複雑化や大型化、及びトナーのブロッキング(凝集)の原因となっていた。
【００１１】
また、特開２０００−１６６５８４号公報のように、予備混合撹拌部を設け、トナーの供給搬送制御を向上させ混合を安定させる手段においても、制御や機構が複雑化し、かつ、大型化する等のデメリットが多くなる。
【００１２】
あるいは、特開２０００−１４７９０３号公報に記載のように、磁力を用いた帯電促進部材により帯電力を向上させる手段においては、帯電促進部材の磁力を強弱させ、その磁力に応じて現像剤を付着させて現像剤担持体に付着している現像剤との摩擦により帯電力を向上させるものであり、現像剤の劣化をもたらすデメリットがあった。
【００１３】
本発明は、このような実情に鑑みてなされ、トナーリサイクル部の大型化や複雑化を回避しつつ、帯電力を向上させ、高画質を安定維持することのできる画像形成装置の現像装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。
【００１５】
（１）トナーカートリッジから供給されるトナーおよび所定の電気極性のキャリアを有する現像剤に、感光体の表面から供給される廃トナーを撹拌し、且つ、前記現像剤を、前記感光体に対向するマグローラを介して前記感光体に供給する現像装置であって、
前記マグローラの回転軸に並行する回転軸まわりに回転自在に設けられた撹拌部材であって、前記マグローラに隣接する第１の撹拌部材と、
前記撹拌部材であって、前記第１の撹拌部材に隣接する第２の撹拌部材と、
前記第１の撹拌部材および前記第２の撹拌部材に電圧を印加する印加電圧電源と、を備え、
前記印加電圧電源は、前記キャリアの有する電気極性と逆極性の電圧を各撹拌部材に印加するものであり、且つ、前記第２の撹拌部材に印加する電圧を遮断したまま前記第１の撹拌部材に電圧を印加する第１の期間と、前記第１の撹拌部材に印加する電圧を遮断したまま前記第２の撹拌部材に電圧を印加する第２の期間とを、現像剤を撹拌する期間中に設けることを特徴とする。
【００１６】
この構成においては、現像装置内撹拌部材にキャリア特性とは逆の電荷を印加することにより、現像剤（キャリア）が撹拌部材に吸着され現像剤面に溝ができ、補給されてきた廃トナー（使用済トナー）が現像剤面の溝に入り混合されやすくなり、トナーリサイクル部を大型化したり複雑化することなく、撹拌・帯電能力が増し、廃トナー特有である弱帯電化のまま現像剤面の上滑りにて現像部へ供給されるのを防ぐことができ、高画質を安定に維持することができる。
また、第２の撹拌部材に印加する電圧を遮断したまま前記第１の撹拌部材に電圧を印加する第１の期間と、前記第１の撹拌部材に印加する電圧を遮断したまま前記第２の撹拌部材に電圧を印加する第２の期間とを、現像剤を撹拌する期間中に設けるので、各期間で、片側の撹拌部材で現像剤を吸着させて補給されてきたトナーを混合しやすくし、もう一方の撹拌部材で撹拌性を向上させるため撹拌効率が向上する。
（２）前記印加電圧電源は、前記第１の期間と前記第２の期間との間に、前記第１の撹拌部材および前記第２の撹拌部材に印加する電圧を遮断する期間を設けることを特徴とする。
（３）前記印加電圧電源は、前記現像剤を撹拌する期間中に、前記第１の期間と前記第２の期間とを繰り返すことを特徴とする。
（４）前記第１の撹拌部材と前記第２の撹拌部材との間に、前記トナーおよび前記廃トナーが上方から投入される現像装置であって、
前記印加電圧電源は、前記トナーおよび前記廃トナーが投入される期間中に、前記第２の撹拌部材に印加する電圧を遮断したまま前記第１の撹拌部材に電圧を印加することを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態に係る画像形成装置について詳細に説明する。
【００２８】
画像形成装置は、図１に示すように、中央に感光体１を備えており、その周辺には、画像形成のための帯電・露光・現像・転写・クリーニング・除電のプロセスを実施する部材が配置されている。円筒形状を有する感光体１は、所定の矢印Ａ方向に回転可能で、その表面に静電潜像を保持する。
【００２９】
そして、感光体１の回転方向に沿って、上流側から、帯電器２、露光装置８、現像装置３、転写剥離器（以下、転写器という）５、クリーナー部６、及び、除電器７が配置されている。これら各部材・手段は制御部（制御手段）２０に接続されており、この制御部２０によって動作や印加される電圧などが制御される。
【００３０】
感光体１の表面は、まず、帯電器２によって均一な帯電電荷が付与される。帯電された表面は感光体１の回転に伴って露光装置８に対向する位置に到達する。露光装置８は、画像情報に基づいて帯電された感光体表面上に書き込み光を照射して静電潜像ポテンシャルを形成する。
【００３１】
これにより、感光体表面上に静電潜像が形成され担持される。静電潜像が担持された表面は感光体１の回転に伴って現像装置３に対向する位置に到達する。現像装置３は、トナー等の現像剤を用いて上記静電潜像を顕像化してトナー像とする。
【００３２】
ここで、転写器５に対向する位置の用紙搬送路（図示省略）には、顕像化終了後給紙部（図示省略）から用紙がすでに搬送されている。この用紙は感光体表面のトナー像に同期して接触し転写器５からの放電によりトナー像が用紙上に転写される。
【００３３】
転写後の用紙は剥離により感光体１から剥離された後に用紙搬送路を経由して定着部（図示省略）へ搬送され、そこで加熱及び加圧により定着され画像が定着された用紙は排紙部（図示省略）へ排紙される。
【００３４】
一方、転写が終了した感光体１は、該感光体１の回転によってトナー像が形成されていた表面がクリーナー部６に対向する位置に到達する。この時トナー像が用紙へ転写されているが、感光体表面にはトナーが残留しているため、クリーナー部６によってこの残留トナーを除去・回収する。
【００３５】
クリーナー部６は感光体表面に接触可能に配置されるクリーニングブレードを備えており、このクリーニングブレードにより感光体表面の残留トナーを掻き落として回収する。残留トナーが回収された感光体表面は、除電器９に対向する位置に到達しその表面が除電され電気的に初期化される。以上の一連のプロセスにより画像形成動作が実施される。
【００３６】
本発明では、上記残留トナーを再利用するにあたっての従来用いられてきた大型かつ複雑な構成のトナーリサイクル撹拌力向上部を設けることなく、リサイクルトナーを現像剤中に混合しやすくし撹拌性能を向上させるため図２に示す（第１の）撹拌部材１２及び（第２の）撹拌部材１３それぞれに電荷を印加させるようにしている。
【００３７】
これは、図３のように、従来のシステムでは補給されてきたトナーがリサイクルトナーのように帯電力が低い場合、現像剤内に混合されにくく、図３の破線矢印のように現像剤上部を滑るように、現像供給部へと搬送され、十分撹拌されないままマグローラー１１を介して感光体部へ潜像されていくため、カブリ及びトナー飛散の原因となっていた。
【００３８】
そこで、上記撹拌部材１２，１３に対して、同時にキャリア極性であるプラスとは逆極性のマイナス電荷−８００Ｖを印加することで、図８のように、キャリアを対向電極へ１００％付着させ、図４のように、撹拌部材１２，１３付近のキャリアおよびそのキャリアに連動してトナーも撹拌部材１２，１３に吸着する。
【００３９】
図４の白矢印のように、撹拌部材１２は、マグローラー１１とは逆方向に回転し撹拌部材１３は、撹拌部材１２とは逆向きの回転をすることから、補給されてきたトナーは、破線矢印に示すように、両撹拌部材１２，１３間に搬入されることとなる。
【００４０】
上記印加電圧を与えるタイミングとしては、図９のタイミングチャートのように画像形成時以外の前回転時及び後回転時に行うものとする。また、当然のことながら、電源立ち上げ時及び省エネモードからの立ち上げ時には、現像剤の変化によりトナー補給をおこないやすいことから、両撹拌部材１２，１３への電荷印可をおこなうこととする。
【００４１】
画像形成時には、図５のように、両撹拌部材１２，１３に対して電荷は印加しておらず通常の撹拌及び現像供給部への搬送状態にあるが、前記前回転にてリサイクルトナーは現像剤中に混合されており画像形成状態においても少なからず撹拌性は向上されている状態である。
【００４２】
又、補給されてきたリサイクルトナーの撹拌性を向上させるため両撹拌部材１２，１３への印加タイミングを、図１０のタイミングチャートのように、撹拌部材１２と１３とを交互に印加する方法も有効である。
【００４３】
この場合、まず、図６の撹拌部材１２に電荷を印加することにより、補給されたトナーは破線矢印のように、撹拌部材１２に吸着されている現像剤が壁になり両撹拌部材１２，１３の間に搬送される。
【００４４】
これにより、補給されたトナーと撹拌部材１３付近にある現像剤とが混合及び撹拌され帯電量を向上できる。その後両撹拌部材１２，１３とも電荷を印加させない時間を設け、一度現像剤を循環させた後、図７の撹拌部材１３に電荷を印加させて補給されたリサイクルトナーが現像供給部へ直ちに移動しないようにしている。
【００４５】
以上が一連のシステムであるが、以下に、上記印加電圧を開始する時期について説明する。
リサイクルトナーについては、すでに公知のように、トナーの弱帯電及び逆帯電荷の原因によるカブリ及びトナー飛散の増大が問題となる。フレッシュトナーとリサイクルトナーとの配合比率によるｑ／ｄの推移を図１１に示すが、リサイクルトナーの配合比率が３０％を超えると、弱逆帯電領域が増加することがわかる。従って、リサイクルトナーの比率が３０％より前の時点から上記システムを開始させるのが理想である。
【００４６】
よって、本発明では、図１２のように、トナーカートリッジ内に入っているフレッシュトナーが新品８００ｇ設定で転写効率が８０％になるよう設定し、トナーカートリッジ内残量が半分である図１２のＢ部の４００ｇとなった時、リサイクルトナー比率が図１２のＡ部の全体トナーの２５％となるポイントにて、上記システムを開始する。
【００４７】
そのシステム開始のタイミングは、例えば、トナー補給モーター（両撹拌部材１２，１３およびマグローラ１１の駆動源）が所定の回転時間（図１２の横軸）に達したことを検知した時点とすればよい。あるいは、タイマーでトナー補給開始から所定時間が経過したことを検知した時点としてもよい。
【００４８】
カートリッジから落下するトナー量は、図１３のように、１分当たり８ｇ落下するように設定しており、１００ｇ落下するのに１２．５分を要する。尚、落下量は８０分過ぎまでは８ｇで安定しておりそれより前の時間で制御を行うのは可能である。
【００４９】
本発明では、フレッシュトナーとリサイクルトナーを混ぜた残量が半分となるポイントは累積回転時間６２５分となり、その時点から開始する。従って、上記ポイントから本発明のシステムを開始させることによりそれ以降はフレッシュトナー８５％、リサイクルトナー１５％の配合比率と同等のｑ／ｄ性能が得られリサイクルトナーを使用することによる、カブリやトナー飛散等の諸問題を解決することができ、ライフを通じた高画質の実現が可能となった。
【００５０】
【発明の効果】
本発明は、以上の説明で明らかなように、以下の効果を奏する。
【００５１】
（１）撹拌部材にキャリア特性とは逆の電荷を印加するので、現像剤（キャリア）が撹拌部材に吸着されて現像剤面に溝ができ、補給されてきた廃トナー（使用済トナー）が現像剤面の溝に入り混合されやすくなり、トナーリサイクル部を大型化したり、複雑化することなく、撹拌・帯電能力が向上し、廃トナー特有の現象である弱帯電化のまま現像剤面の上滑りにて現像部へ供給されるのを防ぐことができ、高画質を安定に維持することができる。
【００５２】
（２）画像形成時には、撹拌部材への電荷の印加を行わないので現像剤が吸着されず、現像供給部への現像剤搬送不足による画像ムラ等の発生を防ぐことができる。
【００５３】
（３）第１の撹拌部材に電荷を印加している時には第２の撹拌部材には、電荷は印加されておらず通常の撹拌を行っており、又、逆に第２の撹拌部材に電荷が印加されている時は、第１の撹拌部材は通常の撹拌をしているので、一方の撹拌部材で現像剤を吸着させて補給されてきたトナーを混合しやすくし、他方の撹拌部材で撹拌性を向上させることができ、高い作業効率が得られる。
【００５４】
（４）撹拌部材への電荷印加は、正負両極性の印加を可能とするので、現像剤（キャリア）とは逆極性の電荷を撹拌部材に印加して吸着させるが、電荷の印加を停止した後も付着したままのキャリアが存在するため、同極性の電荷を印加することで反発して短時間で撹拌部材から離して現像剤を通常の現像供給部に搬送できる。
【００５５】
（５）トナーカートリッジ内のトナー残量がほぼ半分となった時点で、撹拌部材に電荷を印加するので、ある程度フレッシュトナーの多い時に撹拌効率向上のための操作を開始をすることにより、帯電力を向上させやすくなる。
【００５６】
（６）従来から使用されているトナー補給モーターの回転時間に基づいて、両撹拌部材に対する定期的な電圧印加を開始するので、ハード、ソフトの新たな追加を要することなく、容易に電荷の印加開始時期を認識させることができ、装置を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成説明図である。
【図２】同現像装置の平面図である。
【図３】従来の撹拌状態の説明図である。
【図４】本発明の実施形態における撹拌部材に電圧を印加した状態の説明図である。
【図５】同画像形成および通常撹拌状態の説明図である。
【図６】同第１の撹拌部材に電圧を印加した状態の説明図である。
【図７】同第２の撹拌部材に電圧を印加した状態の説明図である。
【図８】同印加電圧に対する対向電極へのキャリヤ付着率の変化を示すグラフである。
【図９】同撹拌部材への電圧印加のタイミングを示すタイムチャートである。
【図１０】同両撹拌部材に交互に電圧を印加する場合のタイムチャートである。
【図１１】同帯電量の分布状態を示すグラフである。
【図１２】同時間の経過に伴うトナーカートリッジ内のトナー残量および廃トナー比率の変化を示すグラフである。
【図１３】同時間に経過に伴うトナーの落下量の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１−感光体
３−現像装置
４−トナーカートリッジ
１２−第１の撹拌部材
１３−第２の撹拌部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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