JP3592576B2 - クリーニング装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、電子写真法を用いた画像形成プロセスにおいて転写工程後の像担持体に残留するトナーを除去するクリーニング装置、及び、このクリーニング装置を備えた複写機等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置において実行される電子写真方式による画像形成プロセスは、帯電、露光、現像、転写、クリーニング、定着及び除電等の各工程によって構成される。この画像形成プロセスが実行される画像形成装置のプロセス部は、図６に示すように、矢印Ａ方向に所定の速度で回転駆動される感光体ドラム１０１（像担持体）の周囲に帯電器１０２、現像器１０４、転写器１０５、クリーニング装置１０６及び除電器１０７を配置し、用紙Ｐの搬送方向における感光体ドラム１０１と転写器１０５との間の下流側に定着装置１０８を配置して構成されている。
【０００３】
画像形成プロセスにおいて、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１０１の表面は、先ず、帯電器１０２により単一極性の電荷を均一に付与された後に画像光１０３による露光を受け、光導電作用によって画像光１０３に応じて選択的に電荷が除去されて静電潜像を形成する。即ち、感光体ドラム１０１は、一例として、金属又は樹脂製の導電性基体の表面の全面に下引き層、キャリア発生層及びキャリア移動層をこの順に積層して構成されており、キャリア発生層は画像光１０３の露光を受けた部分においてキャリアを発生し、帯電器１０２により付与された電荷のうちキャリアを発生した位置に対向する部分の電荷のみがキャリアによって相殺され、感光体ドラム１０１の表面に画像光１０３に応じた静電潜像が形成される。
【０００４】
画像光１０３の露光を受けて静電潜像を形成した感光体ドラム１０１の表面は、矢印Ａ方向の回転により、現像領域１４２において現像器１０４の現像ローラ１４１に対向する。現像ローラ１４１は、所定のバイアス電圧が印加された状態で周面にトナーを担持して矢印Ｂ方向に回転駆動されるとともに、感光体ドラム１０１の表面に所定の圧力で圧接する。これによって、現像領域１４２において、感光体ドラム１０１の表面に形成された静電潜像に現像ローラ１４１の周面からトナー１０９が移動し、静電潜像がトナー像に顕像化される。
【０００５】
静電潜像を顕像化したトナー像を担持した感光体ドラム１０１の表面は、矢印Ａ方向の回転により、転写器１０５に対向する。このとき、図外の給紙部から給紙された用紙Ｐが感光体ドラム１０１の回転に同期して感光体ドラム１０１と転写器１０５との間に搬送され、転写器１０５から供給される静電気力によって感光体ドラム１０１の表面に担持されたトナー１０９が用紙Ｐの表面に転写する。トナー１０９が転写された用紙Ｐは、図外の搬送ベルト等の搬送部材を介して定着装置１０８に導かれて加熱及び加圧を受け、トナー１０９が溶融して用紙Ｐの表面に定着する。トナー１０９が定着した用紙Ｐは、図外の排紙ローラ等の回転により、装置の外部に排出される。一方、転写器１０５との対向位置を通過した感光体ドラム１０１の表面は、矢印Ａ方向の回転によってクリーニング装置１０６及び除電器１０７に順に対向し、用紙Ｐの表面に転写されずに残留したトナー１０９′が除去されるとともに電気的に初期化され、後の画像形成プロセスに繰り返し使用される。
【０００６】
通常、感光体ドラム１０１からクリーニング装置１０６によって除去された残留トナー１０９′は、全てクリーニング装置１０６から図外の収納容器に導かれ、廃棄物として処理される。このクリーニング装置１０６として、従来より、図７に示すように、感光体ドラム１０１の表面に当接するブレード１１０、感光体ドラム１０１と同一方向に回転する回転ブラシ１１１、回転ブラシ１１１の表面に当接して回転ブラシ１１１に付着したトナーを除去するフリッカ１１２、トナーをクリーニング装置１０６から図外の収納容器に導く搬送オーガ１１３を備えたものが知られている。
【０００７】
また、ランニングコストの低廉化を図るべく、クリーニング装置によって感光体ドラムの表面から除去された残留トナーを現像器に回収し、後の画像形成プロセスの現像処理に再利用するようにした所謂トナーリサイクル方式の画像形成装置がある。このようなトナーリサイクル方式の画像形成装置として特開平９−２５１２６４号公報には、転写工程を終了した感光体ドラムの表面がクリーニング装置を通過する時に、クリーニング手段の帯電極性を利用してクリーニング装置によって除去すべきトナーと現像器において再利用すべきトナーとを分別し、極性が反転していて再利用すべきでないトナーのみを感光体ドラムの表面からクリーニング装置の収納容器内に収納し、再利用できるトナーは感光体ドラムを介して現像器によって回収するようにしたものが開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、トナーリサイクル方式の画像形成装置では、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤であるかトナーのみの１成分現像剤であるかに拘らず、転写位置において用紙上に転写されなかったトナーは、クリーニング装置及び現像器から受ける機械的ストレスによって粒径が小さくなり、単位重量当りの表面積が大きくなるため、現像器に回収された際における単位重量当りの帯電量Ｑ（μＣ／ｇ）が大きくなって像担持体の表面に対する静電吸着力が強くなり、用紙に転写されることなく像担持体の表面に残留し続け、さらに粒径が減少するという悪循環を繰り返すことにより、画像の下地かぶりや装置内におけるトナーの飛散を生じる問題がある。このような問題は、帯電不良を生じた廃棄トナーのみを像担持体の表面から除去する特開平９−２５１２６４号公報に開示されているクリーニング装置によって解消することはできない。
【０００９】
この発明の目的は、転写工程を終了した像担持体の表面に残留したトナーのうち、粒径が適正なトナーのみを像担持体の表面に非接触の部材によって回収して後の画像形成プロセスに再利用するとともに、小径化したトナーを像担持体の表面から確実に除去して廃棄するようにし、小径化したトナーが像担持体の表面に残留し続けることを防止しつつ適正な状態のトナーのみを再利用することができ、画像の下地かぶりやトナーの飛散による装置内部の汚損を生じることなくランニングコストの低廉化を実現できるクリーニング装置及び画像形成装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
【００１１】
（１）電子写真方式の画像形成プロセス時に転写工程位置を通過した像担持体の表面に当接する当接部材と、
像担持体の通過方向における当接部材の対向位置の上流側で像担持体の表面に離間して対向する再利用トナー回収部材と、
像担持体の通過方向における像担持体の表面の当接部材との当接位置及び再利用トナー回収部材との対向位置の間で当接部材との当接によって像担持体の表面から離脱したトナーを再利用トナー回収部材から離間する方向に搬送するトナー搬送部材と、
再利用トナー回収部材にトナーの適正な帯電極性と逆極性の直流バイアス電圧を印加する電源装置と、
クリーニング装置の内部におけるトナー搬送部材を挟んで再利用トナー回収部材の反対側の位置でトナー搬送部材の表面に離間して対向するとともに、電源装置からトナーの適正な帯電極性と逆極性の直流バイアス電圧が印加され、トナー搬送部材によって搬送されるトナーを静電気力を利用して回収する廃棄トナー回収部材と、
を設けたことを特徴とする（請求項１）。
【００１２】
この構成においては、転写工程位置を通過した像担持体の表面は、先ず、トナーの適正な帯電特性と逆極性の直流バイアス電圧が印加された再利用トナー回収部材に対向した後に当接部材に当接する。また、当接部材との当接によって像担持体の表面から離脱したトナーが、トナー搬送部材によって再利用トナー回収部材から離間する方向に搬送される。したがって、像担持体の表面に残留したトナーのうち粒径が適正で単位重量当りの帯電量の適正なトナーが、静電気力によって像担持体の表面から再利用トナー回収部材側に移動して回収されるとともに、この後に像担持体の表面に残留している小径化して単位重量当りの帯電量の大きいトナーが、当接部材によって像担持体の表面から離脱されてトナー搬送部材によって再利用トナー回収部材から離間する方向に搬送され、粒径が適正なトナー及び小径化したトナーが互いに分離した状態で転写位置を通過した像担持体の表面から確実に除去される。
【００１３】
（２） （１） の構成において、トナー搬送部材を像担持体の通過方向に直交する方向に回転軸を配置した円柱状の回転体とすることができる。
【００１４】
この構成においては、円柱状のトナー搬送部材を回転させることにより、トナー搬送部材の表面において当接部材の表面に対向する部分が順次繰り返して変化することにより、当接部材によって像担持体の表面から除去されたトナーを効率的に搬送することができる。
【００１５】
（３） （１） 又は（２） の構成において、再利用トナー回収部材を像担持体の通過方向に直交する方向に回転軸を配置した円柱状の回転体とすることができる。
【００１６】
この構成においては、円柱状の再利用トナー回収部材を回転させることにより、再利用トナー回収部材の表面において像担持体の表面に対向する部分が順次繰り返して変化することにより、像担持体の表面からトナーを効率的に回収することができる。
【００１７】
（４） （３） の構成において、再利用トナー回収部材が、像担持体に対向する位置において像担持体の通過方向と同一方向に表面が移動する方向に回転するものとすることができる。
【００１８】
この構成においては、互いに対向する像担持体の表面と再利用トナー回収部材の表面とが同一方向に移動し、像担持体の表面から再利用トナー回収部材の表面に対する静電気力によるトナーの移動を円滑に行うことができ、トナーを効率的に回収することができる。
【００１９】
（５） （３） 又は（４） の構成において、再利用トナー回収部材の表面に当接する掻き落とし部材を設けたものとすることができる。
【００２０】
この構成においては、像担持体から回収したトナーを再利用トナー回収部材の表面から確実に掻き落とすことができ、回転によって像担持体の表面に繰り返し対向する再利用トナー回収部材の表面を用いてトナーを確実に回収できる。
【００２１】
（６） （５） の構成において、掻き落とし部材の表面の硬度を再利用トナー回収部材の表面の硬度よりも低くしたものとすることができる。
【００２２】
この構成においては、掻き落とし部材との当接によって再利用トナー回収部材の表面に損傷を与えることを防止できる。
【００２３】
（７） （１） 乃至（６） のいずれかの構成において、再利用トナー回収部材が導電性を有するものとすることができる。
【００２４】
この構成においては、電源装置から導電性部材である再利用トナー回収部材に対して直流バイアス電圧が印加され、電源装置が複雑化することがなく、装置の小型化及びコストの低廉化を実現できる。
【００２５】
（８）前記トナー搬送部材を挟んで再利用トナー回収部材の反対側の位置でトナー搬送部材に対向するとともに、電源装置からトナーの適正な帯電極性と逆極性の直流バイアス電圧が印加される廃棄トナー回収部材を設けたことを特徴とする。
【００２６】
この構成においては、当接部材によって像担持体の表面から離脱した小径化したトナーを再利用トナー回収部材から離間する方向に搬送するトナー搬送部材に対して、トナーの適正な帯電極性と逆極性の直流バイアス電圧の印加を受けた廃棄トナー回収部材が再利用トナー回収部材と反対側の位置で対向する。したがって、当接部材によって像担持体の表面から離脱したトナーは、再利用トナー回収部材から離間した位置において静電気力によってトナー搬送部材から廃棄トナー回収部材に移動する。
【００２７】
（９） （８） の構成において、廃棄トナー回収部材をトナー搬送部材の搬送方向に直交する方向に回転軸を配置した円柱状の回転体とすることができる。
【００２８】
この構成においては、円柱状の廃棄トナー回収部材を回転させることにより、廃棄トナー回収部材の表面においてトナー搬送部材の表面に対向する部分が順次繰り返して変化することにより、トナー搬送部材の表面からトナーを効率的に移動させることができる。
【００２９】
（１０）（９） の構成において、廃棄トナー回収部材が、トナー搬送部材の回転方向と同一方向に回転するものとすることができる。
【００３０】
この構成においては、互いに対向するトナー搬送部材の表面と廃棄トナー回収部材の表面とが反対方向に移動し、トナー搬送部材の表面から静電気力によって移動したトナーの廃棄トナー回収部材の表面に対する密着力が増加し、トナーを効率的に回収することができる。
【００３１】
（１１）（８） 乃至（１０）のいずれかの構成において、再利用トナー回収部材が導電性を有するものとすることができる。
【００３２】
この構成においては、電源装置から導電性部材である廃棄トナー回収部材に対して直流バイアス電圧が印加され、電源装置が複雑化することがなく、装置の小型化及びコストの低廉化を実現できる。
【００３３】
（１２）前記電源装置が、廃棄トナー回収部材に印加する電圧の絶対値を再利用トナー回収部材に印加する電圧の絶対値よりも小さくしたことを特徴とする（請求項２）。
【００３４】
この構成においては、トナー搬送部材が搬送するトナーを静電気力によって吸着する廃棄トナー回収部材に対して、像担持体の表面に静電吸着したトナーを静電気力によって除去する再利用トナー回収部材に印加する電圧の絶対値よりも小さい電圧が印加される。したがって、廃棄すべきトナーを再利用可能なトナーと分離して回収する廃棄トナー回収部材に電圧を印加する電源装置が小型化される。
【００３５】
（１３）前記電源装置が、再利用トナー回収部材に対して再利用トナー回収部材と像担持体との間における放電開始電圧以下の直流バイアス電圧を印加することを特徴とする（請求項３）。
【００３６】
この構成においては、再利用トナー回収部材と像担持体との間において放電を生じることがない程度の電圧が再利用トナー回収部材に印加される。したがって、放電によって像担持体の表面にダメージを与えることがなく、後の画像形成状態を劣化させることがない。
【００３７】
（１４）（１） 乃至（１３）のいずれかの構成において、前記電源装置が、再利用トナー回収部材又は廃棄トナー回収部材の回転開始から回転終了までの間において直流バイアス電圧を印加するものとすることができる。
【００３８】
この構成においては、再利用トナー回収部材又は廃棄トナー回収部材の回転及び停止にともなって静電気力を急激に変化させ、再利用トナー回収部材又は廃棄トナー回収部材の表面からトナーを確実に除去することができ、再利用トナー回収部材又は廃棄トナー回収部材の表面におけるトナーの凝集や滞留を防止して像担持体から回収したトナーを確実に搬送することができる。
【００３９】
（１５）前記クリーニング装置と、クリーニング装置の再利用トナー回収部材が像担持体の表面から回収したトナーを現像位置に搬送するトナーリサイクル部材と、を備え、トナーのみによって構成された１成分現像剤を用いて電子写真方式の画像形成プロセスを実行することを特徴とする（請求項４）。
【００４０】
この構成においては、転写位置を通過した後の像担持体の表面から再利用可能な粒径が適正なトナーを小径化したトナーと分離して回収された後、トナーリサイクル部材を介して現像位置に搬送される。したがって、転写位置を通過した後の像担持体の表面に残留しているトナーのうち、粒径が適正なトナーのみが後の画像形成プロセスにおいて再利用される。
【００４１】
（１６）クリーニング装置の内部における前記トナー搬送部材を挟んで再利用トナー回収部材の反対側の位置でトナー搬送部材に対向するキャリア回収部材を設けたことを特徴とする（請求項５）。
【００４２】
この構成においては、トナー搬送部材において再利用トナー回収部材が対向する位置と反対側の位置にキャリア回収部材が対向する。したがって、再利用可能なトナーが回収された像担持体の表面から当接部材によって残りのトナーとともに離脱したキャリアが、トナー搬送部材を介して再利用トナー回収部材から離間する方向に搬送された後にキャリア回収部材によって回収される。
【００４３】
（１７）（１６）の構成において、前記キャリア回収部材を、磁気ローラとすることができる。
【００４４】
この構成においては、磁性体であるキャリアをトナー搬送部材から磁力によってキャリア回収部材に確実に移動させて回収することができる。
【００４５】
（１８）（１６）又は（１７）の構成において、前記キャリア回収部材が、トナー搬送部材と同一方向に回転する回転体であるものとすることができる。
【００４６】
この構成においては、互いに対向するトナー搬送部材の表面とキャリア回収部材の表面とが反対方向に移動し、トナー搬送持体の表面から磁力によって移動したキャリアのキャリア回収部材の表面に対する密着力が増加し、キャリアを効率的に回収することができる。
【００４７】
（１９）前記クリーニング装置と、クリーニング装置の再利用トナー回収部材が像担持体の表面から回収したトナー、並びに、クリーニング装置の当接部材及びトナー搬送部材を介してキャリア回収部材が像担持体の表面から回収したキャリアを現像位置に搬送するリサイクル部材と、を備え、トナーとキャリアとによって構成された２成分現像剤を用いて電子写真方式の画像形成プロセスを実行することを特徴とする（請求項６）。
【００４８】
この構成においては、転写位置を通過した後の像担持体の表面から再利用可能なトナー、小径化したトナー及びキャリアのそれぞれが分離して回収された後、再利用可能なトナー及びキャリアがリサイクル部材を介して現像位置に搬送される。したがって、転写位置を通過した後の像担持体の表面に残留している再利用可能なトナー及びキャリアが後の画像形成プロセスにおいて再利用される。
【００４９】
（２０）（１９）の構成において、キャリア回収部材によって回収したキャリアを再利用トナー回収部材が回収した再利用トナーと同一の手段を介して現像位置に搬送するものとすることができる。
【００５０】
この構成においては、キャリアと再利用トナーとを同一の手段によって現像位置に搬送して後の画像形成プロセスに再利用することができ、構成を簡略化して装置の小型化及びコストダウンを実現できる。
【００５１】
【実施の形態】
図１は、この発明の第１の実施形態に係るクリーニング装置を適用した画像形成装置における画像形成プロセス部の要部の構成を示す概略図である。この画像形成プロセス部１０は、トナーのみからなる１成分現像剤を用いて電子写真方式による画像形成プロセスを実行し、この画像形成プロセスにおいて転写工程を終了した感光体ドラム１（像担持体）の表面から残留したトナーのうち、再利用が可能なトナーのみを後の現像工程において再度使用する。
【００５２】
この画像形成プロセス部１０は、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１の周囲に、現像器４、転写器５及びクリーニング装置６を矢印Ａ方向にこの順に配置している。現像器４は、内部に現像ローラ４１、供給ローラ４２、ドクタ４３及び電源部４４〜４６を備え、トナーを収納している。供給ローラ４２は、回転によって現像器４の内部に収納されているトナーを現像ローラ４１側に搬送する。ドクタ４３は、現像ローラ４１の周面に担持されるトナーの層厚を所定の幅に規定する。
【００５３】
これによって、現像ローラ４１は、所定極性かつ所定帯電量に帯電した所定量のトナーを静電気力によって周面に担持した状態で回転し、感光体ドラム１の表面に最も接近する現像位置においてトナーを感光体ドラム１の表面に接触させる。電源部４４〜４６のそれぞれは、現像ローラ４１、供給ローラ４２及びドクタ４３のそれぞれに所定のバイアス電圧を印加する。現像ローラ４１、供給ローラ４２及びドクタ４３のそれぞれは、電源部４４〜４６からバイアス電圧の印加を受け、トナーの担持、トナーの搬送、及び、トナー層厚の規制を適正な状態で効率的に行う。
【００５４】
感光体ドラム１の表面には、現像工程に先立ってトナーの適正な帯電極性と逆極性の静電潜像が形成されている。現像位置において感光体ドラム１の表面に接触したトナーは、感光体ドラム１の表面に形成されている静電潜像に静電吸着し、静電潜像がトナー像に顕像化される。即ち、現像位置を通過した感光体ドラム１の表面にはトナー像が担持されており、このトナー像が転写工程時に転写器５を介して用紙Ｐに転写される。
【００５５】
この転写工程において、感光体ドラム１の表面に担持されたトナー像を形成するトナーの一部は、用紙Ｐに転写されることなく感光体ドラム１の表面に残留する。感光体ドラム１が矢印Ａ方向に継続的に回転することにより、感光体ドラム１の表面は画像形成プロセスに繰り返し使用される。このため、現像工程において現像器４から供給されたトナーの一部が感光体ドラム１の表面に残留したままであると、後の画像形成プロセス時における静電潜像の形成状態に影響を与え、画像の劣化を招く。そこで、クリーニング装置６により、転写工程を終了した後の感光体ドラム１の表面からトナーを除去する。
【００５６】
クリーニング装置６は、この発明の再利用トナー回収部材である第１回収ローラ６１、当接部材であるブレード６２、トナー搬送部材である搬送ローラ６３、廃棄トナー回収部材である第２回収ローラ６４、電源装置である電源部６５，６６、及び、回収容器６７を備えている。第１回収ローラ６１は、円柱形状を呈するとともに導電性を有し、クリーニング装置６の感光体ドラム１側の開口部６ａの下端近傍に感光体ドラム１の表面との間に所定の間隙を設けて配置されている。ブレード６２は、クリーニング装置６の開口部６ａの上端近傍で第１回収ローラ６１に対向した後の感光体ドラム１の表面に当接する弾性体である。
【００５７】
搬送ローラ６３は、周面に複数の軸方向の搬送板６３ａを設けた円柱形状を呈し、感光体ドラム１の表面における第１回収ローラ６１との対向位置、及び、ブレード６２との当接位置との間に所定の間隙を設けて対向しており、ブレード６２の下方に位置している。第２回収ローラ６４は、円柱形状を呈するとともに導電性を有し、クリーニング装置６の内部において搬送ローラ６３を挟んで第１回収ローラ６１の反対側で搬送ローラ６３に対向する位置に配置されている。第１回収ローラ６１、搬送ローラ６３及び第２回収ローラ６４は、いずれも感光体ドラム１に平行に配置され、感光体ドラム１の回転方向（矢印Ａ方向）と反対方向（矢印Ｂ方向）に回転する。
【００５８】
電源部６５，６６のそれぞれは、第１回収ローラ６１及び第２回収ローラ６４のそれぞれに、トナーの適正な帯電極性と逆極性の直流バイアス電圧を印加する。また、回収容器６７は、クリーニング装置６の下方に装着されており、上面に開口部６７ａが形成されている。この開口部６７ａは、クリーニング装置６の底面に形成された開口部６ｂに連通し、第１回収ローラ６１の下方に位置している。なお、クリーニング装置６の開口部６ｂは、縁部の一部において第１回収ローラ６１の周面に当接している。さらに、回収容器６７は、例えば、スクリューオーガ等によって構成されたリサイクル経路６８を介して現像器４の内部に接続されている。
【００５９】
図２は、上記画像形成プロセス部におけるクリーニング装置による残留トナーの除去処理状態を説明する図である。転写工程を終了した感光体ドラム１の表面に残留しているトナーには、粒径が変化しておらず単位重量当りの帯電量及び帯電極性が適正で再利用が可能な再利用トナー９ａ、並びに、小径化して単位重量当りの帯電量が増加しているために廃棄すべき廃棄トナー９ｂが含まれる。トナーの小径化は、例えば、現像器４内における供給ローラ４２による搬送時やドクタ４３による層厚の規制時におけるダメージによって生じる。トナーが小径化すると、帯電量に影響を与えるトナー粒子の表面積の減少量に比較して静電吸着力が作用するトナー粒子の重量の減少量が大きくなり、結果的に単位重量当りの帯電量が増加する。このため、小径化したトナーは感光体ドラム１の表面に対する静電吸着力が強くなり、転写位置を繰り返し通過した後においても感光体ドラム１の表面に残留し続け、画像の劣化の原因となる。このため、小径化したトナーは、クリーニング装置６によって感光体ドラム１の表面から確実に除去する必要があるとともに、後の画像形成プロセスにおいて使用されることがないように廃棄する必要がある。
【００６０】
転写工程を終了した感光体ドラム１の表面は、クリーニング装置６に対向する位置において、先ず、第１回収ローラ６１に対向し、次いで、ブレード６２に接触する。第１回収ローラ６１は、前述のように電源部６５からトナーの適正な帯電極性と逆極性の直流バイアス電圧の印加を受けており、転写位置を通過した感光体ドラム１の表面に残留しているトナーのうち、粒径が減少しておらず感光体ドラム１の表面に対する静電吸着力が比較的弱い再利用トナー９ａのみを表面に吸着する。このとき、第１回収ローラ６１は、感光体ドラム１と逆方向に回転しているため、両者が対向する位置において第１回収ローラ６１の表面は感光体ドラム１の表面と同一方向に移動する。このため、感光体ドラム１の表面から第１回収ローラ６１の表面に対して、静電気力によってトナーが円滑に移動する。
【００６１】
第１回収ローラ６１の表面において、感光体ドラム１の表面との対向位置を通過して表面に再利用トナー９ａを吸着させた部分は、第１回収ローラ６１が矢印Ｂ方向に継続して回転することにより開口部６ｂの縁部に当接する。この当接により、再利用トナー９ａは、第１回収ローラ６１の表面から離脱し、開口部６ｂ及び開口部６７ａを経由して回収容器６７内に落下する。回収容器６７内に落下した再利用トナー９ａは、リサイクル経路６８を経由して現像器４に搬送され、後の画像形成プロセスの現像工程において再利用される。
【００６２】
感光体ドラム１の表面は、第１回収ローラ６１との対向位置を通過した後に、ブレード６２に当接する。第１回収ローラ６１によって再利用トナー９ａが除去された感光体ドラム１の表面には、転写工程において用紙に転写されなかったトナーのうち、小径化した廃棄トナー９ｂのみが残留している。この廃棄トナー９ｂは、ブレード６２によって感光体ドラム１の表面から掻き落とされる。前述のように、クリーニング装置６の内部においてブレード６２の下方には、搬送ローラ６３が配置されている。搬送ローラ６３は、矢印Ｂ方向の回転によってブレード６２が感光体ドラム１の表面から掻き落とした廃棄トナー９ｂを第２回収ローラ６４側に搬送する。この廃棄トナー９ｂの搬送方向は、第１回収ローラ６１から離間する方向である。前述のように、第２回収ローラ６４は、電源部６６からトナーの適正な帯電極性と逆極性の直流バイアス電圧の印加を受けており、搬送ローラ６３によって搬送された廃棄トナー９ｂは第２回収ローラ６４の表面に静電吸着する。このようにして、第２回収ローラ６４の表面に吸着した廃棄トナー９ｂは、図外の廃棄容器に収納される。
【００６３】
以上のようにして、この実施形態に係るクリーニング装置６を備えた画像形成装置では、転写位置を通過した感光体ドラム１の表面に残留した再利用トナー９ａ及び廃棄トナー９ｂのそれぞれを、互いに分離した状態で感光体ドラム１の表面から確実に除去することができ、帯電量が適正なトナーのみを後の画像形成プロセスに使用するようにしてランニングコストを低廉化することができるとともに、感光体ドラム１の表面にトナーが残留し続けることがないようにして画像形成状態の劣化を確実に防止できる。
【００６４】
なお、第２回収ローラ６４の表面に静電吸着すべき廃棄トナー９ｂの単位重量当りの帯電量は、第１回収ローラ６１の表面に静電吸着すべき再利用トナー９ａの単位重量当りの帯電量に比較して大きいことから、第２回収ローラ６４の表面に対する廃棄トナー９ｂの吸着力は第１回収ローラ６１の表面に対する再利用トナー９ａの吸着力に比較して強い。このため、電源部６６から第２回収ローラ６４に印加すべき電圧を電源部６５から第１回収ローラ６１に印加すべき電圧よりも小さくした場合にも、第２回収ローラ６４を介して廃棄トナー９ｂを確実に廃棄容器に導くことができ、再利用トナー９ａと廃棄トナー９ｂとの分別状態を損なうことなく装置の小型化及びコストの低廉化を実現できる。
【００６５】
例えば、トナーの適正な帯電極性が負極性である場合、第１回収ローラ６１には＋１５０〜＋２００Ｖ程度の電圧を印加し、第２回収ローラ６４には＋１００〜＋１５０Ｖ程度の電圧を印加する。
【００６６】
但し、第１回収ローラ６１及び第２回収ローラ６４に対して同一の電源部から直流バイアス電圧を印加するようにし、電源部の構成を簡略化するうにしてもよい。
【００６７】
また、第２回収ローラ６４と搬送ローラ６３とは互いに同一方向に回転するため、両者が対向する位置において、第２回収ローラ６４の表面と搬送ローラ６３の表面とは互いに対向する方向に移動する。したがって、第２回収ローラ６４の表面に吸着した廃棄トナー９ｂは、搬送ローラ６３によって搬送される廃棄トナー９ｂによって第２回収ローラ６４の表面側への圧縮を受ける。このため、廃棄トナー９ｂは第２回収ローラ６４の表面に確実に吸着する。
【００６８】
さらに、第１回収ローラ６１及び第２回収ローラ６４は、いずれも円筒形状を呈する回転体であるため、表面において再利用トナー９ａ及び廃棄トナー９ｂを繰り返し吸着することができ、トナーの回収を効率的に行うことができる。さらに、第１回収ローラ６１及び第２回収ローラ６４は、いずれも導電性を有するため、電源部６５，６６から直流バイアス電圧を容易に印加することができ、電源部６５，６６の構成を単純化して装置の小型化及びコストの低廉化を実現することができる。
【００６９】
加えて、第１回収ローラ６１は、感光体ドラム１との間における所定の間隙によって非接触状態を維持するように配置されており、第１回収ローラ６１に印加した直流バイアス電圧によって第１回収ローラ６１の表面と感光体ドラム１の表面との間に放電を生じ、感光体ドラム１の表面にダメージを与える可能性がある。そこで、電源部６５から第１回収ローラ６１に印加する直流バイアス電圧は、第１回収ローラ６１の表面と感光体ドラムの表面との間における放電開始電圧以下の値に設定されている。これによって、感光体ドラム１の表面から第１回収ローラ６１の表面にトナー９ａを移動させるために第１回収ローラ６１に印加される電圧によっては第１回収ローラ６１の表面と感光体ドラムの表面との間に放電を生じることがなく、感光体ドラム１の表面にダメージを与えることがなく、画像形成状態を劣化させることがない。
【００７０】
また、図３に示すように、第１回収ローラ６１及び第２回収ローラ６４に対する直流バイアス電圧の印加は、第１回収ローラ６１及び第２回収ローラ６４に回転を供給する図外のメインモータの駆動信号の立ち上がりのタイミング及び立ち下がりのタイミングのそれぞれに略同期して開始及び停止される。このため、第１回収ローラ６１及び第２回収ローラ６４の表面におけるトナーの静電吸着力は、その回転の開始及び停止と略同時に急激に変化する。この回転状態の変化にともなう静電吸着力の変化によって、第１回収ローラ６１及び第２回収ローラ６４の表面からトナーを除去することができ、クリーニング装置６を長期間にわたって使用した場合にも第１回収ローラ６１及び第２回収ローラ６４によるトナーの吸着性能及び搬送性能が高水準に維持され、クリーニング装置６内におけるトナーの凝集や固化を防止して動作状態を良好に維持することができる。
【００７１】
さらに、第１回収ローラ６１の表面に当接するクリーニング装置６の開口部６ｂの縁部の一部の硬度は、第１回収ローラ６１の表面の硬度よりも低くされている。これによって、クリーニング装置６を長期間にわたって使用した場合にも、第１回収ローラ６１の表面に損傷を生じることなく、第１回収ローラ６１の表面からトナー９ａを確実に回収容器６７内に落下させることができる。例えば、開口部６ｂの縁部を全周にわたって弾性材料によって構成すること、又は、開口部６ｂの縁部の近傍に第１回収ローラ６１の表面に当接する弾性部材を配置することができる。
【００７２】
なお、この実施形態に係るクリーニング装置６を備えた画像形成装置では回収容器６７と現像器４との間に配置したリサイクル経路６８によって再利用トナーの搬送経路を構成しているが、クリーニング装置６に対して回収容器６７を容易に着脱できるようにし、回収容器６７内に収納された再利用トナーを手動操作によって現像器４内に補給するようにしてもよい。
【００７３】
図４は、この発明の第２の実施形態に係るクリーニング装置を適用した画像形成装置における画像形成プロセス部の要部の構成を示す概略図である。この実施形態に係るクリーニング装置６′を適用した画像形成装置の画像形成プロセス部１０′は、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いて電子写真方式の画像形成プロセスを実行する。このように、２成分現像剤を用いた画像形成プロセスでは、現像工程時にトナーとともにキャリアが感光体ドラム１の表面に付着し、転写工程を終了した感光体ドラム１の表面にトナーとともにキャリアが残留する場合がある。
【００７４】
感光体ドラム１の表面に残留したキャリアは感光体ドラム１の表面における静電潜像の形成状態及びトナー像の形成状態に影響を与え、画像形成状態を劣化させる。そこで、転写位置を通過した感光体ドラム１の表面からトナーとともにキャリアを除去する必要があり、第１の実施形態に係るクリーニング装置６においては、再利用トナー９ａの回収後に感光体ドラム１の表面に当接するブレード６２によって廃棄トナー９ｂとともにキャリアを感光体ドラム１の表面から除去することができる。
【００７５】
しかし、感光体ドラム１の表面から廃棄トナーとともに除去したキャリアを、廃棄トナーともに廃棄することとすると、現像器４内に収納されている２成分現像剤に占めるキャリア量が早期に減少し、現像器４内においてキャリアとの攪拌によって帯電するトナーの帯電状態に変化を生じて画像形成状態が劣化するだけでなく、現像器４内の２成分現像剤の交換時期が短期間化することによってランニングコストの上昇を招く。
【００７６】
そこで、この実施形態に係るクリーニング装置６′は、図１に示したクリーニング装置６の構成に加えてキャリア回収ローラ６９を備えており、その他の構成はクリーニング装置６と同様である。キャリア回収ローラ６９は、内部にマグネットを備えた円筒形状の磁気ローラであり、クリーニング装置６′の内部において、搬送ローラ６３を挟んで第１回収ローラ６１の反対側に配置されており、第１回収ローラ６１、搬送ローラ６３及び第２回収ローラ６４の回転方向と同一方向である矢印Ｂ方向に回転駆動される。また、キャリア回収ローラ６９の配置位置は、矢印Ｂ方向の回転による搬送ローラ６３の表面の移動方向において第２回収ローラ６４の下流側にされている。
【００７７】
図５は、上記第２の実施形態に係るクリーニング装置におけるキャリアの回収状態を説明する図である。転写位置を通過した感光体ドラム１の表面は、クリーニング装置６′が備える第１回収ローラ６１の表面に対向し、再利用トナー９ａが除去された後にブレード６２に当接する。このブレード６１との当接によって感光体ドラム１の表面に残留しているキャリア９ｃは、廃棄トナー９ｂとともにクリーニング装置６′の内部に掻き落とされる。感光体ドラム１の表面から掻き落とされたキャリア９ｃは、廃棄トナー９ｂとともに搬送ローラ６３によって第１回収ローラ６１から離間する方向に搬送される。
【００７８】
廃棄トナー９ｂ及びキャリア９ｃを保持した搬送ローラ６３の表面は、先に第２回収ローラ６４の表面に対向した後にキャリア回収ローラ６９の表面に対向する。したがって、搬送ローラ６３が搬送する廃棄トナー９ｂ及びキャリア９ｃのうち、先ず、廃棄トナー９ｂが第２回収ローラ６４の表面に静電吸着した後、キャリア９ｃがキャリア回収ローラ６９の表面に磁気吸着する。
【００７９】
このようにして、廃棄トナー９ｂとともに感光体ドラム１の表面から除去されたキャリア９ｃは、第２回収ローラ６４の表面に吸着する廃棄トナー９ｂと分別された状態でキャリア回収ローラ６９の表面に吸着する。したがって、クリーニング装置６′は、転写位置を通過した後の感光体ドラム１の表面から除去した残留物を再利用トナー９ａ、廃棄トナー９ｂ及びキャリア９ｃのそれぞれに分別することができ、キャリア９ｃを廃棄すべき廃棄トナー９ｂとは別に再利用トナー９ａとともに現像器４に回収して後の画像形成プロセスに再利用することができる。
【００８０】
なお、クリーニング装置６′において分別されたキャリア９ｃは、再利用トナー９ａとともに回収容器６７内に収納し、再利用トナー９ａと同じ手段によって同時に現像器４内に補給することができる。
【００８１】
また、クリーニング装置６′では、円筒形状の回転体であるキャリア回収ローラ６９の表面に搬送ローラ６３が搬送したキャリアを選択的に吸着させるようにしているため、回転するキャリア回収ローラ６９の表面を搬送ローラ６３に繰り返し対向させてキャリア９ｃを効率的に回収することができる。
【００８２】
さらに、キャリア回収ローラ６９の回転方向は搬送ローラ６３と同一方向にされている。このため、キャリア回収ローラ６９の表面と搬送ローラ６３の表面とが両者の対向位置において互いに反対方向に移動し、搬送ローラ６３によるキャリア９ｃの搬送方向がキャリア９ｃをキャリア回収ローラ６９の表面に押圧する方向に作用することによってキャリア９ｃをキャリア回収ローラ６９の表面に確実に吸着させることができる。
【００８３】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明によれば、転写工程位置を通過した像担持体の表面に、トナーの適正な帯電特性と逆極性の直流バイアス電圧が印加された再利用トナー回収部材に対向した後に当接部材に当接させるとともに、当接部材との当接によって像担持体の表面から離脱したトナーを、トナー搬送部材によって再利用トナー回収部材から離間する方向に搬送することにより、像担持体の表面に残留したトナーのうち粒径が適正で単位重量当りの帯電量の適正なトナーを、静電気力によって像担持体の表面から再利用トナー回収部材側に移動させて回収するとともに、この後に像担持体の表面に残留している小径化して単位重量当りの帯電量の大きいトナーを、当接部材によって像担持体の表面から離脱してトナー搬送部材によって再利用トナー回収部材から離間する方向に搬送し、粒径が適正で再利用が可能なトナーと小径化して廃棄すべきトナーとを互いに分離した状態で転写位置を通過した像担持体の表面から確実に除去することができ、小径化して単位重量当りの帯電量が上昇したトナーが像担持体の表面に継続して付着することによる下地かぶり等の画質の劣化やトナーの飛散による装置内部の汚損を招来することなくトナーのリサイクルによるランニングコストの低廉化及び省資源化を実現することができる。
【００８４】
また、当接部材によって像担持体の表面から離脱した小径化したトナーを再利用トナー回収部材から離間する方向に搬送するトナー搬送部材に対して、トナーの適正な帯電電荷と逆極性の直流バイアス電圧が印加される廃棄トナー回収部材を、再利用トナー回収部材と反対側の位置において対向させることにより、当接部材によって像担持体の表面から離脱したトナーを、再利用トナー回収部材から離間した位置において静電気力によってトナー搬送部材から廃棄トナー回収部材に移動させることができ、トナー搬送部材によるトナーの搬送状態を継続して良好に維持し、廃棄すべきトナーを再利用が可能なトナーから分離する方向に確実に搬送することができる。
【００８５】
請求項２に記載した発明によれば、トナー搬送部材が搬送するトナーを静電気力によって吸着する廃棄トナー回収部材に対して、像担持体の表面に静電吸着したトナーを静電気力によって除去する再利用トナー回収部材に印加する電圧の絶対値よりも小さい電圧を印加することにより、廃棄すべきトナーを再利用可能なトナーと分離して回収する廃棄トナー回収部材に電圧を印加する電源装置を小型化することができ、装置の小型化及びコストダウンを実現できる。
【００８６】
請求項３に記載した発明によれば、再利用トナー回収部材と像担持体との間において放電を生じることがない程度の電圧を再利用トナー回収部材に印加することにより、再利用トナー回収部材に対する電圧の印加によって像担持体の表面にダメージを与える放電を生じることがなく、後の画像形成状態の劣化を防止して画質を良好に維持することができる。
【００８７】
請求項４に記載した発明によれば、転写位置を通過した後の像担持体の表面から再利用可能な粒径が適正なトナーを小径化したトナーと分離して回収した後、トナーリサイクル部材を介して現像位置に搬送することにより、転写位置を通過した後の像担持体の表面に残留しているトナーのうち、粒径が適正なトナーのみを後の画像形成プロセスにおいて再利用することができ、画質の劣化を招来することなくトナーのリサイクルによるランニングコストの低廉化を実現することができる。
【００８８】
請求項５に記載した発明によれば、トナー搬送部材において再利用トナー回収部材が対向する位置と反対側の位置にキャリア回収部材を対向させることにより、再利用可能なトナーが回収された像担持体の表面から当接部材によって残りのトナーとともに離脱したキャリアを、トナー搬送部材を介して再利用トナー回収部材から離間する方向に搬送した後にキャリア回収部材によって回収することができ、転写位置を通過した像担持体の表面から再利用が可能なトナー、廃棄すべきトナー、及び、再利用が可能なキャリアのそれぞれを互いに分離した状態で確実に除去し、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いた画像形成プロセスにおいて、小径化して単位重量当りの帯電量が上昇したトナーが像担持体の表面に継続して付着することによる下地かぶり等の画質の劣化やトナーの飛散による装置内部の汚損を招来することなくトナー及びキャリアをリサイクルすることによるランニングコストの低廉化、及び、省資源化を実現することができる。
【００８９】
請求項６に記載した発明によれば、転写位置を通過した後の像担持体の表面から再利用可能なトナー、小径化したトナー及びキャリアのそれぞれを分離して回収した後、再利用可能なトナー及びキャリアをリサイクル部材を介して現像位置に搬送することにより、転写位置を通過した後の像担持体の表面に残留している再利用可能なトナー及びキャリアを後の画像形成プロセスにおいて再利用することができ、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いた画像形成プロセスにおいて、ランニングコストの低廉化、及び、省資源化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態に係るクリーニング装置を適用した画像形成装置における画像形成プロセス部の要部の構成を示す概略図である。
【図２】上記画像形成プロセス部におけるクリーニング装置による残留トナーの除去処理状態を説明する図である。
【図３】第１回収ローラ及び第２回収ローラに対する直流バイアス電圧の印加タイミングを示す図である。
【図４】この発明の第２の実施形態に係るクリーニング装置を適用した画像形成装置における画像形成プロセス部の要部の構成を示す概略図である。
【図５】上記第２の実施形態に係るクリーニング装置におけるキャリアの回収状態を説明する図である。
【図６】従来のクリーニング装置を適用した画像形成装置の画像形成プロセス部の構成を示す概略図である。
【図７】従来のクリーニング装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１−感光体ドラム（像担持体）
４−現像器
５−転写器
６，６′−クリーニング装置
６１−第１回収ローラ（再利用トナー回収部材）
６２−ブレード（当接部材）
６３−搬送ローラ（トナー搬送部材）
６４−第２回収ローラ（廃棄トナー回収部材）
６５，６６−電源部（電源装置）
６７−回収容器
６９−キャリア回収ローラ（キャリア回収部材）

Claims (6)

1. 電子写真方式の画像形成プロセス時に転写工程位置を通過した像担持体の表面に当接する当接部材と、
   像担持体の通過方向における当接部材の対向位置の上流側で像担持体の表面に離間して対向する再利用トナー回収部材と、
   像担持体の通過方向における像担持体の表面の当接部材との当接位置及び再利用トナー回収部材との対向位置の間で当接部材との当接によって像担持体の表面から離脱したトナーを再利用トナー回収部材から離間する方向に搬送するトナー搬送部材と、
   再利用トナー回収部材にトナーの適正な帯電極性と逆極性の直流バイアス電圧を印加する電源装置と、
   クリーニング装置の内部におけるトナー搬送部材を挟んで再利用トナー回収部材の反対側の位置でトナー搬送部材の表面に離間して対向するとともに、電源装置からトナーの適正な帯電極性と逆極性の直流バイアス電圧が印加され、トナー搬送部材によって搬送されるトナーを静電気力を利用して回収する廃棄トナー回収部材と、
   を設けたことを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記電源装置が、廃棄トナー回収部材に印加する電圧の絶対値を再利用トナー回収部材に印加する電圧の絶対値よりも小さくした請求項１に記載のクリーニング装置。
3. 前記電源装置が、再利用トナー回収部材に対して再利用トナー回収部材と像担持体との間における放電開始電圧以下の直流バイアス電圧を印加する請求項１または２に記載のクリーニング装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のクリーニング装置と、クリーニング装置の再利用トナー回収部材が像担持体の表面から回収したトナーを現像位置に搬送するトナーリサイクル部材と、を備え、トナーのみによって構成された１成分現像剤を用いて電子写真方式の画像形成プロセスを実行することを特徴とする画像形成装置。
5. クリーニング装置の内部における前記トナー搬送部材を挟んで再利用トナー回収部材の反対側の位置でトナー搬送部材に対向するキャリア回収部材を設けた請求項１乃至３のいずれかに記載のクリーニング装置。
6. 請求項５に記載のクリーニング装置と、クリーニング装置の再利用トナー回収部材が像担持体の表面から回収したトナーを現像位置に搬送するトナーリサイクル部材と、を備え、トナーとキャリアとによって構成された２成分現像剤を用いて電子写真方式の画像形成プロセスを実行することを特徴とする画像形成装置。

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