JPH10319702A

JPH10319702A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH10319702A
Application number: JP9143491A
Authority: JP
Inventors: Masami Kawada; 正美河田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-05-16
Filing date: 1997-05-16
Publication date: 1998-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】回収現像剤を再利用しつつ、安定した画質及び
画像濃度で画像形成可能な画像形成装置を提供するこ
と。【解決手段】転写材への転写後に感光体１上に残留した
トナーを回収するクリーナと、クリーナによって回収さ
れた回収トナーを現像容器１２ａに搬送するトナー搬送
装置２８と、を設けた画像形成装置において、トナー搬
送装置２８による回収トナーの搬送を制御することを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、転写されずに像担
持体に残留した現像剤を回収し再度使用する、画像形成
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、この種の画像形成装置として
は、たとえば複写機、レーザビームプリンタ等の電子写
真法を用いた装置が存在する。

【０００３】このような装置では転写材に転写した後、
像担持体である感光体ドラム上に残留した現像剤として
のトナーを除去するクリーナーと、除去した現像剤を回
収する廃トナー室が一般に設けられるが、最近では、こ
の回収したトナー（以下回収トナーと称する）を現像室
まで搬送し、再度現像剤として使用するトナーリユース
方式を採用した装置も多く、廃トナーの処理に関する問
題の解決を図っている。

【０００４】従来のトナーリユース方式の画像形成装置
は、画像形成動作中、回収トナーを現像室まで搬送する
現像剤搬送装置としてのトナー搬送装置を常に作動さ
せ、現像室内に回収トナーを搬送し、未使用トナーと混
合し、撹拌して、再度現像剤として使用していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来
は、上記の通り、トナー搬送装置を、画像形成動作中は
常に作動させており、その制御を行なっていなかった。
このため、未使用トナーに対する回収トナーの比率が無
制限に上昇することがありえた。

【０００６】ところが、回収トナーは未使用トナーと現
像特性が異なるため、未使用トナーに対する回収トナー
の比率の増加は、現像装置の能力の低下を引き起こし、
ひいては転写画像の濃度の低下、或は、画質の低下を生
じる原因にもなっていた。

【０００７】本発明は上記の従来技術の課題を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、回収
現像剤を再利用しつつ、安定した画質及び画像濃度で画
像形成可能な画像形成装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、画像を露光する光学系と、該露光
により潜像が形成される像担持体と、該潜像を可視化す
るために現像剤を供給する現像剤担持体、及び、現像剤
を収容する現像容器を備えた現像装置と、前記像担持体
上の現像剤画像を転写材に転写する転写手段と、転写材
への転写後に前記像担持体上に残留した現像剤を回収す
るクリーニング手段と、該クリーニング手段によって回
収された回収現像剤を前記現像容器に搬送する現像剤搬
送装置と、を設けた画像形成装置において、前記現像剤
搬送装置による回収現像剤の搬送を制御することを特徴
とする。

【０００９】また、制御を、前記現像容器中の全現像剤
量に対する回収現像剤量の比率によって行なうことは好
適である。

【００１０】更に、全現像剤量は、前記現像容器に設け
たアンテナ部材に対する誘起電圧から判断することも好
適である。

【００１１】一方、比率を前記全現像剤量から判断する
ことも好適である。

【００１２】また、制御を、転写材に転写される画像濃
度に基づいて行なうことは好適である。

【００１３】更に、画像濃度を、装置の使用者が設定す
る画像濃度から判断することも好適である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が
ないかぎりは、この発明の範囲をそれらのみに限定する
趣旨のものではない。

【００１５】（実施の形態１）本発明の第１の実施の形
態に係る画像形成装置として、現像剤としてトナーを用
いる複写機を例に挙げ、その構成、作用、効果について
図１〜図８を用いて説明する。

【００１６】［装置全体の構成］図１は、複写機の一部
概略構成図である。図１において、１は像担持体たる感
光体ドラムであり、この感光体ドラム１の上方には光学
系２が設けられている。この光学系２は固定原稿台３、
原稿照射用ランプ４、移動ミラー５，６，７、レンズ
８、および固定ミラー９から構成されている。

【００１７】また、感光体ドラム１の上方近接位置に
は、光学系２からの原稿像光束を囲繞し、それを周囲か
ら隔離して感光体ドラム１へ照射する露光ダクト１０が
設けられている。

【００１８】露光ダクト１０の隣接位置には、画像域外
等の不要部分の静電負荷を消去するためのブランク露光
装置１１が設けられている。また、感光体ドラム１の側
方位置には現像装置１２が設けられている。

【００１９】さらに、感光体ドラム１１の下方位置に
は、給紙部（図示せず）から送られてくる転写紙を、感
光体ドラム１上の現像されたトナー画像に位置合わせを
するための一対のタイミングローラ１３と、感光体ドラ
ム１上の現像されたトナー画像を、転写紙に転写する転
写手段としての転写帯電器１４と、転写紙を感光体ドラ
ム１から剥離する分離帯電器１５が、設けられている。

【００２０】また、分離帯電器１５の隣接位置には、転
写紙を定着器（図示せず）まで搬送する搬送ベルト１６
が設けられている。さらに、搬送ベルト１６の上方であ
って、感光体ドラム１の側方位置には、転写後、感光体
ドラム１上に残ったトナーを除去するための、クリーニ
ング手段としてのクリーナー１７が設けられている。

【００２１】また、クリーナー１７には、除去・回収さ
れた回収トナーを現像装置１２に搬送する現像剤搬送装
置としてのトナー搬送装置２８が設けられている。この
トナー搬送装置２８で、未転写の回収トナーを現像剤と
して、再利用するようになっている。

【００２２】更に、クリーナー１７の斜め上方位置に
は、感光体ドラム１上の残留電荷を除去するための、前
露光照射ランプ１８が設けられている。

【００２３】一方、感光体ドラム１の上方近接位置に
は、感光体ドラム１の表面を一様に帯電するための帯電
器１９が設けられている。

【００２４】次に、上記現像装置１２の詳細について説
明する。現像装置１２は、現像容器１２ａにトナーを収
容したトナーカートリッジ２１が脱着自在に配設されて
おり、該トナーカートリッジ２１内には、トナー室２２
のトナーを開口部２３を通して、現像室２０には感光体
ドラム１と近接位置に、マグネット（図示せず）を内蔵
した現像剤担持体たる現像スリーブ２５が、回転自在に
配設されている。

【００２５】また、現像室２０の内部には、現像スリー
ブ２５の回転軸と平行する回転軸を有する、撹拌部材２
６が配設されている。この撹拌部材２６は、トナーを撹
拌すると共に現像スリーブ２５の方向へ、搬送する機能
を有する。

【００２６】さらに、現像室２０の内部には導電性のア
ンテナ部材２７が配設され、トナー搬送装置２８によ
り、未転写の回収トナーをクリーナー１７から現像室２
０の内部に戻して現像剤として再使用する。

【００２７】［現像装置に存在する総トナー量の測定］
現像スリーブ２５にはサイン波または台形波等のバイア
ス電圧（例えば１３００Ｖ・２０００Ｈｚ）が、図２に
示すバイアス電源２９により印加されており、これによ
ってアンテナ部材２７に誘起電圧が生じる。この誘起電
圧の値は、現像室２０の内部に存在するトナーの量によ
って変動することが分かっている。

【００２８】アンテナ部材２７に誘起される電圧は、図
３に示す回路にて処理され、現像室２０に存在するトナ
ーの残量の検出を行うようになっている。図３の回路で
は、上記のようにアンテナ部材２７に生じた誘起電圧
を、ダイオードＤ₁ ・Ｄ₂ によって整流信号とし、抵抗
Ｒ₁ ・Ｒ₂ ・Ｒ₃ 及びトランジスターＱ₂ によってイン
ピーダンス変換した後、コンデンサーＣ₁ によって平滑
して検出信号Ｖ_a を求める。

【００２９】ところが、図４に示すように、検出信号Ｖ
_a は撹拌部材２６の回転によりトナーが動くことから、
攪拌部材２６の回転周期で変動を起こす。従って、この
検出信号Ｖ_a と基準信号Ｖ_R を比較器Ｑ₁ によって比較
し、比較器Ｑ₁ から現像室２０のトナーが多いときＬレ
ベル、少ないときＨレベルの信号を出力させて、そのＨ
レベル信号の発生率を算出する。

【００３０】そして、比較器Ｑ₁ の出力信号を所定の周
期でサンプリングし、比較器Ｑ₁ の出力信号のＨレベル
信号の発生率の変化から現像室２０のトナー量の変化を
測定する。

【００３１】例えば、撹拌部材２６の回転数が３０ｒｐ
ｍに設定されている場合、撹拌部材２６の２回転分の４
ｓｅｃごとに、サンプリング周期を２０ｍｓに設定しと
比較器Ｑ₁ を用いることで測定できる。すなわち、この
場合、４ｓｅｃ間に発生された２００の信号のうちのＨ
レベル信号の発生率を算出することにより、現像室２０
のトナー量を検出できる。

【００３２】また、本実施の形態においては、現像室２
０の横にトナー室２２が配置されているが、このような
構成では、トナー室２２のトナーがある程度減ってくる
と、現像室２０のトナーがトナー室２２へ逆流するとい
うことが起こり得る。

【００３３】すなわち、トナー室のトナー量に従い、現
像室のトナー量も変化することが分かっている。図５は
このような現像室２０とトナー室２２のトナー変化の関
係を表している。

【００３４】この図でｌの範囲の現像室のトナー量の変
化は、装置固有のものであり、一般にどのような画像形
成装置においても、トナー室２２にトナーが存在するに
も拘らずこのように現像室のトナー量が変化するもので
あるため、現像室のトナー量を測定することによって、
トナー室のトナー量を推測することができる。

【００３５】すなわち、上記比較器によるＨレベル信号
の発生率から、現像室２０のトナー量のみならず、トナ
ー室２２のトナー量、ひいては現像容器１２ａ全体のト
ナー量を推測することができる。

【００３６】図６に、現像室２０とトナー室２２の総ト
ナー量と、比較器Ｑ₁ のＨレベル信号の発生率の関係を
表す。このような関係を装置使用前に求めておけば、比
較器Ｑ₁ のＨレベル信号の発生率から、常時、現像容器
１２ａの総トナー量検出が可能となる。

【００３７】［トナー搬送装置の制御］図７に原稿の白
地部分にトナーが飛ぶいわゆるカブリの値と、回収し再
利用するトナー、いわゆるリユーストナーの比率の関係
を表す。ここで、リユーストナーとは、回収トナーであ
って、現像装置に搬送されたものを言う。

【００３８】このように、総トナーに対するリユースト
ナーの比率が高まれば、それだけカブリ値が大きくな
る。

【００３９】リユーストナー比率上昇が及ぼす影響は、
カブリ値に限定されるものではなく、画像濃度の低下等
様々なものがあるが、ここでは、カブリ値が適性値を取
る範囲にリユーストナー比率の制御を行なう場合を説明
する。

【００４０】複写された画像のカブリ値は、反射濃度計
で１．５％以下が適正値であるため、リユーストナー比
率を図７のＡ％以下に押さえる制御を行う。このＡの値
は装置固有のものであり、それぞれの装置において求め
る必要がある。

【００４１】しかし、実際に現像装置中のリユーストナ
ー比率の変化を厳密に測定するのは困難であるため、１
枚あたりのトナー消費量、転写効率（消費トナーのうち
転写に用いられるトナーの比率）、未使用トナー補給の
タイミング、１度に補給する未使用トナー量、を各装置
の仕様に鑑みて設定し、所定枚数ごとのリユーストナー
の補給により、どのようにリユーストナー比率が変化す
るかをモデル化する。その上で、リユーストナーの補給
をどのように制御すれば、リユーストナー比率がＡ％を
越えることを防止できるかを判断する。

【００４２】一方、トナー搬送装置２８は、螺旋状のス
クリューを回転させてトナーを搬送する機構になってお
り、このスクリューの回転速度か回転時間を変えること
で、リユーストナーの補給を制御する事ができる。

【００４３】例として、トナー消費量０．０５ｇ／枚、
転写効率９０％、トナー容量４００ｇ（現像室１００
ｇ、トナー室３００ｇ）、未使用トナーの補給量３００
ｇと設定し、未使用トナー補給は総トナー量が５０ｇ以
下にならないタイミングで行なう事とし、５００枚画像
形成するごとに全リユーストナーを再補給した場合の、
リユーストナー比率の変化を図８の（ａ）に示す。ここ
で制御を行なわない場合のリユーストナー比率の最大値
をＢ％とする。

【００４４】この図から分かるように、リユーストナー
の補給の制御、すなわちトナー搬送装置の制御を行なわ
ない場合、未使用トナーが補給されるまで、リユースト
ナー比率は上昇し続ける。

【００４５】すなわち、もし、実際の装置における画像
形成枚数とリユーストナー比率との関係が図８のような
グラフを描くとすると、図７で示したＡの値がこのＢの
値以下であった場合には未使用トナー補給前の画像形成
において、カブリ値が適性値を越えることとなり、安定
した画像形成を行なうことができない。

【００４６】そこで、このようなモデル化を行なうこと
により、どのタイミングで、どのようにリユーストナー
の補給を制御すれば、Ａ＞Ｂの関係になるかを求め
る。

【００４７】例えば、図８のグラフで示されたモデルの
場合には、総トナー量の減少に伴い、リユーストナー比
率が増加することに着目し、総トナー量が２１０ｇ以下
になったとき、リユーストナーの補給を停止するという
制御によって、Ａ＞Ｂの関係を確保した（図８の
（ｂ））。ただし、未使用トナーの補給時に、回収され
て蓄積した回収トナーをすべてリユーストナーとして再
補給することで、トナーを１００％利用している。

【００４８】実際に、図８にようにモデル化できる装置
に対し、総トナー量の変化を上記したようにアンテナ部
材２７により検知し、総トナー量が２１０ｇ以下になっ
た時にはトナー搬送装置２８を停止させるという制御を
行なった結果、画像の濃度低下やカブリのない良好な複
写画像が得られるようになった。

【００４９】（実施の形態２）本発明の第２の実施の形
態に係る画像形成装置については、第１の実施の形態で
示した図１の画像形成装置と同様の構成であって、制御
のみ異なるため、同じく図１を用いて説明する。

【００５０】上述したように、回収トナーであるリユー
ストナーは、一般に、未使用トナーに比べて現像効率が
悪く、現像装置中のリユーストナー比率が上昇すると、
画像濃度の低下が起こる。そこで、本実施の形態では、
この画像濃度の低下から逆に、リユーストナー比率を推
定し、トナー搬送装置２８を制御することにより一定限
度以上の画像濃度の低下及びカブリ値の上昇を防止す
る。

【００５１】特に、図１のような複写機等の画像形成装
置には、ユーザが画像濃度調整を行う濃度調整ボリュー
ム（不図示）が設けられているものが多いが、その操作
によるマイコンへの入力信号値の変化を検知し、トナー
搬送装置の駆動を制御して、現像装置中のリユーストナ
ー比率の上昇を抑制する方法が考えられる。

【００５２】つまり、現像装置中のリユーストナー比率
が上がると現像特性が悪くなり、画像の濃度の低下をお
こす。そこで、ユーザは濃度調整ボリュームの設定値を
画像濃度が濃くなる方向へ変化させて、複写される画像
の濃度を確保することになる。この時の濃度調整用可変
ボリュームからマイコンに入力される値の平均値を算出
し、その値から画像濃度を推定することにより、トナー
搬送装置の動作を制御する。

【００５３】平均値で制御することで、単発的な濃度調
整ボリュームの設定値変動による、トナー搬送装置の動
作の誤った制御を防止している。

【００５４】例えば、初期の適正画像濃度を得るための
濃度調整用可変ボリュームの出力電圧値に対し、最新画
像形成所定回分の出力電圧の平均値が、所定範囲内であ
れば、トナー搬送装置の動作を行ない、所定範囲外であ
れば、画像濃度が低下しているとみなしてトナー搬送装
置の動作を停止する。

【００５５】実験により、設定値によって１〜５ｖの信
号がマイコンに入力される濃度調整用可変ボリュームの
初期の出力電圧が３Ｖである場合には、画像形成時の最
新出力値の３０回の平均電圧が２〜３Ｖ（初期の出力電
圧との差が−１Ｖ以内）ではトナー搬送装置を動作さ
せ、２Ｖ以下（初期の出力電圧との差が−１Ｖ以上）に
なればトナー搬送装置を停止させるという制御を行なっ
た結果、画像の濃度低下やカブリのない良好な複写画像
が得られるようになった。

【００５６】なお、この場合も、トナー補給時に、回収
トナーを全部リユーストナーとして現像装置に搬送する
ことにより、トナーを１００％利用することが望まし
い。

【００５７】（その他の実施の形態）また、第２の実施
の形態と同様の装置（図１）において、現像装置１２中
の、現像剤担持体たる現像スリーブ２５にはバイアス電
源から電圧が供給されている。この電圧はサイン波また
は台形波交流電圧を直流電圧に乗せて印加されている。
この直流電圧値は、不図示の濃度調整用可変ボリューム
の設定値に合わせて出力電圧値を変化させ、複写される
画像の濃度を変えている。

【００５８】そこで、現像スリーブ２５に供給される直
流電圧値を検知し、画像濃度を推定することによって、
第２の実施の形態と同様にリユーストナー比率を判断
し、トナー搬送装置２８の制御を行なうこともできる。

【００５９】またさらに、原稿照射用ランプ４の光量変
化で画像濃度を検知してもよい。

【００６０】

【発明の効果】本発明は、トナー搬送装置による回収現
像剤の搬送を制御することにより、現像容器中の未使用
現像剤に対する、回収現像剤の比率を調整することがで
き、画像のカブリや画像濃度の低下を防止できる。

【００６１】すなわち、回収現像剤を再利用しつつ、安
定した画質及び画像濃度で画像形成可能な画像形成装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置
の一部概略図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置
のアンテナ部材に生ずる誘起電圧を説明する図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置
のアンテナ部材に生ずる誘起電圧を処理する回路を示す
図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置
のアンテナ部材に生ずる誘起電圧を処理する回路におい
て処理された信号を示す図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置
のトナー室と現像室のトナー変動を説明する図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置
のアンテナ部材によって得られたＨレベル信号発生率
の、全トナー量に対する変化を示す図である。

【図７】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置
におけるカブリ値とリユーストナー比率との関係図であ
る。

【図８】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置
をモデル化した場合の画像形成枚数によるリユーストナ
ー比率の変動を示す図である。

【符号の説明】

１感光体ドラム１２現像装置１７クリーナー２０現像室２２トナー室２４搬送部材２５現像スリーブ２６攪拌部材２７アンテナ部材２８トナー搬送装置２９バイアス電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像を露光する光学系と、該露光により潜
像が形成される像担持体と、該潜像を可視化するために現像剤を供給する現像剤担持
体、及び、現像剤を収容する現像容器を備えた現像装置
と、前記像担持体上の現像剤画像を転写材に転写する転写手
段と、転写材への転写後に前記像担持体上に残留した現像剤を
回収するクリーニング手段と、該クリーニング手段によって回収された回収現像剤を前
記現像容器に搬送する現像剤搬送装置と、を設けた画像形成装置において、前記現像剤搬送装置による回収現像剤の搬送を制御する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記制御を、前記現像容器中の全現像剤量
に対する前記回収現像剤量の比率によって行なうことを
特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記全現像剤量は、前記現像容器に設けた
アンテナ部材に対する誘起電圧から判断することを特徴
とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記比率は前記全現像剤量から判断するこ
とを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装
置。
【請求項５】前記制御を、転写材に転写される画像濃度
に基づいて行なう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６】前記画像濃度を、装置の使用者が設定する
画像濃度から判断することを特徴とする請求項５に記載
の画像形成装置。