图像形成装置的制作方法

专利名称：图像形成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种诸如复印机、打印机以及传真机等的图像形成装置，更具体而言，涉及一种在图像形成中再利用(再生)通过清洁器回收的色调剂的图像形成装置。
背景技术：
作为传统的图像形成装置，如下的图像形成装置已得到广泛应用。该图像形成装置被这样设计通过使均匀带电的感光鼓表面曝光来形成静电潜像，然后通过显影装置用色调剂使形成的静电潜像显影并可见，接着将该显影图像转印到纸上，最后，在转印之后通过清洁器对残留在感光鼓上的残余色调剂进行回收。
最近几年，已经出现全球环境保护的需求，并且要求减少从图像形成装置中排出的废弃物的绝对量。因此，已经研究出一种回收色调剂的重复利用方法。根据此方法，在转印之后将通过清洁器回收的色调剂返回到显影装置中，并在显影装置中对其进行再利用(重新利用)。
同时，除上述残余色调剂之外，在转印期间从纸上被反向转印到感光鼓上的异物(例如，纸张产生的纸粉等)可能会混入回收的色调剂中。因此，当采用上述回收色调剂的重复利用方法时，这些异物也可能会与回收的色调剂一同被带入显影装置内。如果这些异物混入显影装置内的色调剂中，则这些异物会与色调剂形成聚集体，并且形成的聚集体会通过显影操作被转移到感光鼓上。此时，如果这些异物具有的带电极性与例如色调剂、聚集体的带电极性相反，即，这些带有色调剂的异物可能会被转移到感光鼓的非图像部分而产生斑点污染。因此，可能会使画质下降。
此外，在图像形成装置中，使用了诸如刮板部件等与感光鼓压力接触的清洁部件作为清洁器，随着长期使用会使感光鼓上形成的感光层磨损。因此，如果感光层的磨损到了某一程度，则可能会使感光鼓的带电性能下降。因此，可能会产生这样的图像缺陷，即由于色调剂转印到非图像部分而引起模糊。
因此，已提出一种抑制感光鼓磨损的技术(参见JP 2001-312132A(第5至8页))。在该技术中，显像剂中包含由硬脂酸金属盐组成的润滑剂，并将该润滑剂供给到感光鼓上，以便在感光鼓的表面上形成由硬脂酸金属盐组成的覆膜。
然而，供给到感光鼓的润滑剂并没有全部变成感光鼓表面上的覆膜，而是其大部分被清洁器去除。此时，一部分润滑剂受到压力。结果，使得这部分润滑剂在感光鼓与刮板部件之间的压力接触部分处聚集并且堆积。因此，当采用上述回收色调剂的重复利用方法时，可能也会将被堆积的润滑剂与回收的色调剂一同运送到显影装置内。当被堆积的润滑剂混入显影装置内的色调剂时，与上述诸如纸粉等的异物类似，被堆积的润滑剂会与色调剂一同形成聚集体，并且通过显影操作将形成的聚集体转移到感光鼓上。此时，如果润滑剂具有的带电极性与例如色调剂、聚集体的带电极性相反，即，可能会将这些带有色调剂的被堆积的润滑剂转移到感光鼓的非图像部分，从而造成斑点污染。因此，可能会使画质下降。
因此，已提出一种去除预定大小或更大的异物的技术(例如，参见JP Sho.62-144191A(第2、3页和图2))。在该技术中，在从清洁器向显影装置传送回收色调剂的路径中设置筛网过滤器。此外，另一文献也公开了这样的技术即，在从清洁器向显影装置传送回收色调剂的路径中设置刷辊，该刷辊上施加有预定偏压，并对与回收色调剂一同传送的滑石粉进行回收(参见JP Hei.5-313543A(第2、3页和图2))。此外，又一个文献还公开了这样的技术即，将承载在转印后的感光鼓上的纸粉与残余色调剂一同去除(参见JPHei.6-282201A(第3至5页和图3至图4))。在该技术中，其上施加有预定偏压的毛刷部件位于图像对纸张的转印位置的下游侧且位于清洁器的清洁位置的上游侧，以便与感光鼓接触。

发明内容
然而，在JP Sho.62-144191A中，随着捕获的异物增加，因筛网过滤器的堵塞而需要对筛网过滤器进行定期更换。因此，既增加了维护的频率，又增加了更换所需的成本。另外，还要考虑额外设置用于防止筛网过滤器堵塞的机构，而这可能会使该装置的结构复杂化。
另一方面，在JP Hei.5-313543A和JP Hei.6-282201A中，当静电回收滑石粉或纸粉时，可能会将甚至本来可再利用的色调剂也一起回收。在这种情况下，由于可能会增加从图像形成装置中排出的废弃物，因此很难说这些技术是有效的解决方法。在JP Hei.5-313543A中，由于在清洁器的上游对纸粉进行去除，如果使用JP 2001-312132A中描述的润滑剂，则该技术不能解决在清洁器中产生被堆积的润滑剂的问题。
为解决上述技术问题而提出本发明。利用简单的结构，在再利用通过清洁器回收的色调剂来进行图像形成时，本发明可以减轻与色调剂一同被回收的异物对图像造成的不良影响。
在再利用通过清洁器回收的色调剂进行图像形成时，本发明在提高被回收色调剂的利用效率的同时，也可以减轻与色调剂一同被回收的异物对图像造成的不良影响。
根据本发明的一个方案，一种图像形成装置，包括潜像载体、显影单元、转印单元、清洁单元、回收色调剂供给单元以及异物回收单元。所述显影单元承载包含色调剂的显影剂，并用所述色调剂对所述潜像载体上的静电潜像进行显影。所述转印单元将通过所述显影单元在所述潜像载体上显影的色调剂直接或通过中间转印体转印到记录材料上。所述清洁单元在转印之后去除于所述潜像载体和所述中间转印介质中的至少一个上残留的色调剂。回收色调剂供给单元将通过所述清洁单元去除的色调剂再次供给到所述显影单元。所述异物回收单元在由所述转印单元进行转印之前，对混入从所述回收色调剂供给单元供给的色调剂中且通过所述显影单元被转移到所述潜像载体上的异物进行回收。
根据本发明的另一个方案，一种图像形成装置，包括图像载体、显影部分、转印部分、清洁部分、回收色调剂供给部分、相对部件以及偏压施加部分。图像载体被可旋转地设置以承载包括打印区域和非打印区域的静电潜像。显影部分用色调剂对承载于所述图像载体上的所述静电潜像的打印区域进行显影。转印部分将通过所述显影部分在所述图像载体上显影的色调剂转印到转印材料上。清洁部分在所述转印部分转印所述色调剂之后去除所述图像载体上残留的色调剂。回收色调剂供给部分将通过所述清洁部分去除的色调剂再次供给到所述显影部分。相对部件在所述图像载体的旋转方向上被设置在所述显影部分的下游侧且在所述图像载体的旋转方向上被设置在所述转印部分的上游侧，以与所述图像载体非接触地相对。偏压施加部分在所述图像载体与所述相对部件之间施加偏压以形成电场。所述电场将附着在所述图像载体上的静电潜像的非打印区域中的异物转移到所述相对部件上。
根据本发明的又一个方案，一种图像形成装置，包括黑色图像形成单元、至少一个彩色图像形成单元、中间转印体、二次转印部分以及中间转印清洁部分。黑色图像形成单元形成黑色色调剂像。至少一个彩色图像形成单元，其形成除黑色色调剂像以外的彩色色调剂像。中间转印体，其在面向所述黑色图像形成单元的位置与面向所述彩色图像形成单元的位置之间循环，并且由所述黑色图像形成单元和/或所述彩色图像形成单元形成的色调剂像被一次转印到所述中间转印体。二次转印部分，其将被一次转印到所述中间转印介质上的色调剂像二次转印到记录材料上。中间转印清洁部分，其在二次转印之后去除所述中间转印体上残留的色调剂。所述黑色图像形成单元和所述彩色图像形成单元中的每一个均包括图像载体、显影部分以及一次转印部分。图像载体被可旋转地设置以承载静电潜像。显影部分，其用相应颜色的色调剂来使承载于所述图像载体上的静电潜像显影。一次转印部分，其将通过所述显影部分在所述图像载体上显影的色调剂转印到所述中间转印体上。将通过所述中间转印清洁部分去除的所述色调剂供给到所述黑色图像形成单元的显影部分。所述黑色图像形成单元还包括异物回收部分，其在由所述一次转印部分进行转印之前对异物进行回收，所以异物是混入从所述中间转印清洁部分供给到所述显影部分的色调剂中并从所述显影部分被转移到所述图像载体上的异物。
根据上述的结构，在转印之前对通过显影而转移到潜像载体上的异物进行了回收。因此，在再利用通过清洁器回收的色调剂来进行图像形成的情况下，能用简单的结构来减轻与色调剂一同被回收的异物对图像造成的不良影响。


将根据下列各图对本发明的实施例进行详细描述，其中图1示出应用本实施例的打印机的略图；图2说明图像形成单元的结构；图3说明显影剂的成分；图4说明在打印机中从显影剂的供给到其排出的流动；图5为显影装置的侧面剖视图；图6为在实施例1中使用的显影装置的顶视图；图7说明在实施例1中使用的显影装置中显影剂的流动；图8说明构成纸粉的碳酸钙及纤维的带电极性；图9为说明在黑色图像形成单元中显影剂性能的示意图；图10为示出在异物回收辊和感光鼓之间形成的施加电压与由于感光鼓上的粗屑而引起缺陷的去除率之间的关系曲线图；以及图11为示出在采用异物回收偏压作为参数时、打印纸张数目与黑点数目的曲线图。
具体实施例方式
下面，将参照附图对实施本发明的最佳形式(在下文，称之为实施例)进行详细描述。
图1示出作为应用本实施例的图像形成装置的打印机的总体结构。打印机1包括图像形成系统10，其对应于各种颜色的灰度数据来进行图像形成；纸张传送系统40，其传送记录纸P(记录材料)；以及IPS(图像处理系统)50，其连接例如个人计算机、图像阅读器等，以对接收到的图像数据进行预定的图像处理。
图像形成系统10包括黄色(Y)、品红色(M)、蓝绿色(C)以及黑色(Y)的四色图像形成单元11Y、11M、11C以及11K；转印单元20，其将在图像形成单元11Y、11M、11C以及11K的感光鼓12上形成的各色的色调剂像多重转印到以循环方式传送的中间转印带21上；以及光栅输出扫描器(ROS)30，其用作用光照射到图像形成单元11Y、11M、11C以及11K的光学系统。另外，打印机1包括定影装置29，其利用热和压力对通过转印单元20二次转印到记录纸P上的色调剂像进行定影。此外，在转印单元20的上方设置的显影剂瓶17Y、17M、17C以及17K包含对应于各色图像形成单元11Y、11M、11C以及11K的显影剂。在打印机1中可拆卸地设置显影剂瓶17Y、17M、17C以及17K。例如，也适合于能由用户更换这些显影剂瓶。而且，供给管18Y、18M、18C以及18K分别连接到显影剂瓶17Y、17M、17C以及17K上，以便将新显影剂传送到各色显影装置14内。另外，在本实施例中，黄色、品红色、蓝绿色的各图像形成单元11Y、11M以及11C均用作彩色图像形成单元。
另外，在本实施例中，各图像形成单元11Y、11M、11C以及11K中的黑色图像形成单元11K，被设置在中间转印带21的传送方向的最下游侧。
转印单元20包括驱动辊22，其驱动作为中间转印体或转印材料的中间转印带21；张紧辊23，其将预定程度的张力施加到中间转印带21上；支撑辊24，其用于将被重叠的各色的色调剂像二次转印到记录纸P上；以及转印带清洁器25，其去除存在于中间转印带21上的残余色调剂。中间转印带21伸张在驱动辊22、张紧辊23以及支撑辊24之间，并且适于通过驱动辊22以循环的方式、按指定的速度沿箭头表示的方向被驱动，驱动辊22通过具有良好恒速性能的专用电动机(未图示)而被旋转地驱动。将不会引起充电的带材(橡胶或树脂)经电阻调整后获得的带材用作中间转印带21。用作清洁单元或中间转印清洁部分的转印带清洁器25包括清洁刷25a和清洁刮板25b，它们与中间转印带21接触设置。在完成色调剂像的二次转印过程之后，转印带清洁器25将残余的色调剂等从中间转印带21的表面去除，然后准备下一次的图像形成过程。在转印带清洁器25的内部下侧设置排出用螺旋推运器25c，以沿正交于中间转印带21传送方向的方向将通过清洁刷25a及清洁刮板25b去除的残余色调剂等传送到转印带清洁器25的外部。
ROS 30包括激光二极管、调节器(二者均未示出)以及使从激光二极管发射的激光束(LB-Y、LB-M、LB-C以及LB-K)偏转的多棱镜31。在图2说明的实例中，由于将ROS 30设置在图像形成单元11Y、11M、11C以及11K的下面，所以存在因色调剂等的掉落而使ROS 30被污损的可能性。从而，将ROS 30设计成这样形成长方体形的框架32以密封各个部件，并且在框架32上安装由玻璃制成的窗33以允许激光束(LB-Y、LB-M、LB-C以及LB-K)穿过，从而，提高了屏蔽效果以及扫描和曝光效果。
纸张传送系统40包括送纸装置41，其叠放和供给在其上要记录图像的记录纸P；拾纸辊42，其从送纸装置41中拾取并供给记录纸P；送纸辊43，其一张一张地分离从拾纸辊42供给的记录纸P以传送被分离的纸张；以及将通过送纸辊43一张一张分离的记录纸P朝二次转印位置传送的传送路径44。纸张传送系统40进一步包括阻挡辊45，其以控制定时将记录纸P沿传送路径44朝二次转印位置传送；以及二次转印辊46，其被设置在二次转印位置上，并且当在二次转印辊46与支撑辊24之间夹入记录纸P时与支撑辊24压力接触，以将图像二次转印到记录纸P上。此外，纸张传送系统40进一步包括排纸辊47，其将具有通过定影装置29定影的图像的记录纸P排出到打印机1的外部；以及排纸托盘48，其将通过排纸辊47排出的记录纸P叠放在其中。此外，纸张传送系统40还包括用于双面记录的传送单元49，其对在其上具有定影图像的记录纸P进行翻转以允许双面记录。
另外，在图中的打印机1的图像形成单元11Y、11M、11C以及11K的前面部分安装由图中虚线表示的回收瓶60。该回收瓶60回收并容纳下文将描述的废弃显影剂。此外，在本实施例中，二次转印辊46和支撑辊24形成二次转印部分。
接下来，将详细描述图像形成系统10中的图像形成单元11Y、11M、11C以及11K。图2为说明图像形成单元11Y、11M、11C以及11K的结构图。在该图中，仅仅示出了蓝绿色(C)图像形成单元11C和黑色图像形成单元11K。此外，在本实施例中，仅仅是黑色图像形成单元11K具有部分不同于其他图像形成单元11Y、11M以及11C的结构，具体而言，该结构具有将在下文描述的异物回收机构90，而黄色(Y)图像形成单元11Y和洋红色(M)图像形成单元11M具有与蓝绿色(C)图像形成单元11C相同的结构。
图像形成单元11Y、11M、11C以及11K包括用作潜像载体或图像载体的感光鼓12，其被可旋转地设置；以及充电装置13，其利用充电辊13a对感光鼓12进行充电。此外，各图像形成单元11Y、11M、11C以及11K均包括用作显影单元或显影部分的显影装置14，其用色调剂对通过来自ROS 30的激光束(LB-Y、LB-M、LB-C以及LB-K)在感光鼓12上形成的潜像进行显影。此外，各图像形成单元11Y、11M、11C以及11K均包括用作清洁单元、清洁部分或图像载体清洁部分的感光鼓清洁器16，其被设置为面向感光鼓12，将中间转印带21夹在中间。感光鼓清洁器16在一次转印之后去除残留于感光鼓12上的残余色调剂。另外，将感光鼓12接地。
在本实施例中，通过在金属薄壁圆柱形鼓的表面上形成有机感光层而获得感光鼓12。该有机感光层由具有负带电极性的材料形成。此外，充电装置13施加负偏压到充电辊13a上以使感光鼓12的有机感光层带电为负极性。另外，显影装置14以反转显影法进行显影。因此，在显影装置14中使用的色调剂为负极性带电型的色调剂。此外，在本实施例中采用了双组分显影法(该双组分显影法使用在显影装置14中的包含有色调剂和载体的显影剂)，其详细描述将在下文给出。此外，将与色调剂的带电极性相反的极性(正极性)的一次转印偏压施加到一次转印辊15上，这样使得感光鼓12上的色调剂像被转印到中间转印带21上。此外，感光鼓清洁器16具有用作清洁部件的清洁刮板16a，清洁刮板16a以与感光鼓12的旋转方向相反的方向与感光鼓12压力接触设置，以刮除感光鼓12上附着的残余色调剂。在感光鼓清洁器16的内部设置排出用螺旋推运器16b。排出用螺旋推运器16b沿感光鼓12的轴向将由清洁刮板16a刮除的残余色调剂传送到感光鼓清洁器16的外部。
黑色图像形成单元设置有用作异物回收单元的异物回收机构90，沿感光鼓12的旋转方向将其设置在显影装置14的下游侧以及在感光鼓12与中间转印带21(一次转印辊15)之间相对部分的上游侧。异物回收机构90去除在黑色图像感光鼓12上附着的诸如纸粉等的异物。此外，在本实施例中，如下所述，将从转印带清洁器25回收的色调剂供给到黑色图像显影装置14。因此，存在这样的可能性即，可能将在二次转印期间已从记录纸P被反向转移且再次附着于中间转印带21上的异物回收到转印带清洁器25中。因此，也存在这样的可能性即，诸如纸粉等的异物可能会混入黑色图像显影装置14中，并且可能会被转移并附着于感光鼓12上。
接下来，参照图3，将详细描述在本实施例中使用的显影剂D。显影剂D包含具有极性的载体C和被着色为黄色、品红色、蓝绿色或黑色的色调剂T。此外，显影剂D包含清洁助剂A，其用于减少感光鼓12与清洁刮板16a之间动作的摩擦力，并且用作抑制设置在感光鼓12上的感光层的磨损的润滑剂。此外，将适量的外部添加剂(未图示)添加到显影剂D中。
在显影剂D中，使用具有平均粒径为35μm的铁氧体珠作为载体C。
另外，使用硬脂酸锌作为清洁助剂A，硬脂酸锌为基本无色透明，并且其平均粒径被设定为大约等于将在下文描述的色调剂T的粒径。硬脂酸锌具有与色调剂的极性相反的带电极性(在本实施例中为正极性)。此外，在显影剂D中的清洁助剂A(硬脂酸锌)的含量大约为0.5％。除上述硬脂酸锌以外，也可以将诸如碳酸钙和氧化铈等的脂肪酸金属盐用作清洁助剂A。
此外，可以将诸如具有平均粒径为5nm至200nm的硅石以及氧化钛等的无机微粒用作外部添加剂。
如上所述，色调剂T具有的带电极性为负极性，并且是通过悬浮聚合法、乳化聚集化合法或溶解悬浮法等内部添加着色剂、蜡到诸如聚酯类树脂或苯乙烯丙烯酸树脂(styrene acrylic resin)的粘结剂用树脂中而获得的微粒。至于该色调剂的粒径，其体积平均粒径通过库尔特计数器(coulter counter)(由Beckman Coulter，Inc.制造)测量为5μm、粒度分布(GSD)为1.23。色调剂形状(球形度)由形状系数表示。使用图像分析器Luzex3(Nireco Corporation)对使用光学显微镜(由Nikon Corporation制造的Microphoto FXA)得到的色调剂的放大照片进行图像分析，以获得形状系数。用下列的表达式计算该形状系数。
该表达式由色调剂的投影面积与外切于该投影色调剂的圆面积之比来表示。在该投影色调剂为圆球的情况下，形状系数为100。当该投影色调剂的形状偏离圆球形时，其形状系数增大。如果形状系数小，则在转印过程中没有转印而残留的残余色调剂的量会减少。因此，色调剂T的形状系数优选地在大约为100至140的范围之内。在本实施例中，形状系数在129至134的范围之内。此外，从形成高品质图像的观点来看，色调剂T的体积平均粒径优选地在3μm至10μm的范围内。
图4说明了在打印机1中从供给显影剂D到将其排出的流动。
根据本发明实施例的打印机1采用滴流法(trickle method)即，以预定定时将新显影剂D供给到图像形成单元11Y、11M、11C以及11K的显影装置14Y、14M、14C和14K中，结果是将显影装置内部剩余的显影剂D作为废显影剂而排出到外部。通过采用这样的滴流法，能同时进行各显影装置14Y、14M、14C和14K中色调剂T的补给以及去除由于色调剂的长期使用而劣化的载体C。
具体而言，通过各供给管18Y、18M、18C和18K将各色的新显影剂D从各显影剂瓶17Y、17M、17C和17K中供给到各显影装置14Y、14M、14C和14K中。通过各废料管61Y、61M、61C以及61K将废显影剂排到回收瓶60中。各显影装置14Y、14M、14C和14K均安装有色调剂浓度检测传感77，以检测包含在各显影装置内部的显影剂D中的色调剂的浓度。各供给管18Y、18M、18C和18K均安装有各自的开关19Y、19M、19C和19K。另外，各开关19Y、19M、19C和19K通常均处于关闭状态。当通过分别设置在显影装置14Y、14M、14C和14K中的色调剂浓度检测传感器77Y、77M、77C以及77K检测到色调剂的浓度降低时，由控制部分(未图示)将各开关19Y、19M、19C和19K置为打开状态，以将新显影剂供给到相应的显影装置14中。此外，独立控制向各显影装置14Y、14M、14C和14K供给显影剂D。
另一方面，在打印机1中，各色成分的回收色调剂由在图像形成单元11Y、11M、11C和11K中设置的感光鼓清洁器16Y、16M、16C和16K回收，并由排出用螺旋推运器16b(参见图2)排出。然后，通过各传送管62Y、62M、62C和62K将各色成分的回收色调剂分别返回到同色的显影装14Y、14M、14C和14K中。另外，在打印机1中，通过传送管63将该回收色调剂(已由图1所示的中间转印带21中设置的转印带清洁器25回收并通过排出用螺旋推运器25c排出)中的全部或一部分返回到黑色图像显影装置14中。此外，将已由转印带清洁器25回收并且未返回到黑色图像显影装置14中的残留的回收色调剂排出到回收瓶60中。此外，传送管62Y、62M、62C、62K以及传送管63的内部均安装有传送用螺旋推运器(未图示)。通过旋转该传送用螺旋推运器将回收色调剂传送到各显影装置14Y、14M、14C和14K中。此外，在打印机1中，从转印带清洁器25中排出包含黄色、品红色、蓝绿色以及黑色成分的回收色调剂。在这种情况下，将该回收色调剂返回到黑色图像显影装置14中并与大量的黑色色调剂混合。因此，不会出现问题。此外，在本实施例中，各感光鼓清洁器16Y、16M、16C、16K以及各传送管62Y、62M、62C、62K均用作回收色调剂供给单元或回收色调剂供给部分，传送管63用作回收色调剂供给单元。
在此，在本实施例中，如图1所示，沿中间转印带21的移动方向在黄色、品红色以及蓝绿色图像形成单元11Y、11M和11C的下游侧设置黑色图像形成单元11K。因此，被转印到中间转印带21上的黑色色调剂不通过其他颜色(黄色、品红色以及蓝绿色)的一次转印部分就到达二次转印部分。即，可以防止出现这样的问题通过再转印将黑色色调剂转印到其他颜色的感光鼓上，然后由其他颜色的感光鼓清洁器16回收，进而混入其他颜色的显影装置14中。因此，也可以防止出现这样的问题即，由于黑色色调剂的混入而使黄色、品红色以及蓝绿色的各色的色调剂逐渐变得不鲜明的问题。
接下来，将详细对显影装置14进行描述。图5为显影装置14的侧面剖视图。图6为当从图5的VI方向观看时显影装置14的顶视图。在此，图6示出显影装置14去除上部外壳70b、显影辊71、层厚度调节辊75(将在下文描述)的状态。
显影装置14包括显影外壳70，其具有面向感光鼓12的开口(显影用开口)且内部容纳有包含色调剂和载体的显影剂D(未图示)；以及用作显影单元或显影剂载体的显影辊71，其被设置在面向显影外壳70的开口的位置。在此，显影外壳70包括在其下部设置的下部外壳70a；以及上部外壳70b，其被设置在下部外壳70a的上面，并且可拆卸地安装在下部外壳70a上。在显影外壳70内显影辊71的背面下侧(当从感光鼓12观看时)设置一对用作搅拌和传送部件的螺旋推运器72和73。将这一对螺旋推运器72和73设置为基本与感光鼓12的轴向平行。此外，在下文的描述中，将远离显影辊71的螺旋推运器72称之为第一螺旋推运器，将靠近显影辊71的螺旋推运器73称之为第二螺旋推运器。在第一螺旋推运器72与第二螺旋推运器73之间设置间壁74，以将显影外壳之内的空间分隔成为第一螺旋推运器72和第二螺旋推运器73的两个空间。间壁74与下部外壳70a一体地形成。此外，在显影辊71下面距显影辊71预定距离处可旋转地设置层厚度调节辊75，以调节显影辊71上的显影剂层的厚度。
在此，显影辊71具有磁辊71b和可旋转的显影套筒71a，该磁辊71b固定地设置在显影套筒71a的内部并且具有排列在其内的多个磁极。显影套筒71a适于通过电动机(未图示)以箭头表示的方向被旋转地驱动，并适于在面向感光鼓12的显影位置处以与感光鼓12相同的方向旋转。此外，显影套筒71a由诸如SUS等的金属制成，并连接到显影偏压电源80上，显影偏压电源80施加显影偏压，该显影偏压由在其上重叠有交流的直流偏压组成。此外，上述层厚度调节辊75适于在其面向显影套筒71a的层厚度调节位置处以与显影套筒71a相反的方向旋转。
磁辊71b具有沿其外周面形成的七个磁极N1至N4和S1至S3。在此，磁极N1(拾取极)具有将通过第二螺旋推运器73搅拌并传送的显影剂D(未图示)吸附到显影套筒71a上的功能。磁极S1(修整极)具有这样的功能即，通过利用在它自身和面向它的层厚度调节辊75之间限定的间隙来形成预定的显影剂层。此外，随着显影套筒71a的旋转，磁极N2、N3以及S3(传送极)传送吸附在显影套筒71a上的显影剂D。此外，磁极S2(显影极)具有这样的功能即，传送吸附在显影套筒71a上的显影剂D以及形成在面向感光鼓12的显影区域内的显影剂细绒。此外，磁极N4(拾取极)具有与邻接的磁极N1(拾取极)一起形成排斥电场，从而将吸附在显影套筒71a上的显影剂D从显影套筒71a上剥离的功能。
如图6所示，第一螺旋推运器72具有旋转轴72a以及螺旋地固定到旋转轴72a外周面的叶片72b。第一螺旋推运器72适于将显影剂D(未图示)传送到图中右侧。同时，第二螺旋推运器73也具有旋转轴73a以及螺旋地固定到旋转轴73a外周面的叶片73b。第二螺旋推运器73适于将显影剂D(未图示)传送到图中左侧。此外，下部外壳70a可旋转地支撑第一螺旋推运器72的旋转轴72a与第二螺旋推运器73的旋转轴73a。旋转轴72a与旋转轴73a的一端从下部外壳70a向外突出。此外，通过驱动机构(未图示)旋转地驱动第一螺旋推运器72与第二螺旋推运器73。
此外，下部外壳70a的轴向相对两端设置有连通口76(具体而言，76a和76b)，通过连通口76在第一螺旋推运器72与第二螺旋推运器73之间传送显影剂D(未图示)。在此，沿显影剂的传送方向在第一螺旋推运器72的下游侧(即，在连通口76a处)形成叶片72c。这些叶片72c以小于叶片72b的间距且以与叶片72b相反的方向被设置，并且适于向连通口76a输送由第一螺旋推运器72传送的显影剂D。同时，沿显影剂的传送方向在第二螺旋推运器73的下游侧(即，在连通口76b处)设置叶片73c。这些叶片73c以小于叶片73b的间距且以与叶片73b相反的方向被设置，并且适于向连通口76b输送由第二螺旋推运器73传送的显影剂D。此外，连通口76a与76b位于显影辊71的轴向相对两端的外侧。
此外，沿显影剂的传送方向在面向显影辊71的部分的下游侧形成回收色调剂运入口(回收色调剂运入部分)81，以将从感光鼓清洁器16供给的回收色调剂运送到显影装置14中。在本实施例中，在第二螺旋推运器73的上方设置回收色调剂运入口81。此外，在黑色图像显影装置14K中，从回收色调剂运入口81运入从转印带清洁器25传送的回收色调剂以及从黑色感光鼓清洁器16K传送的回收色调剂。
此外，沿显影剂的传送方向在回收色调剂运入口81的下游侧形成显影剂排出口(剩余显影剂排出部分)82，以将在显影装置14内剩余的显影剂D排出到显影装置14的外部。在本实施例中，在连通口76b的上方设置显影剂排出口82。
另外，沿显影剂的传送方向在显影剂排出口82的下游侧且沿显影剂的传送方向在面向显影辊71的部分的上游侧形成显影剂运入口(新显影剂运入部分)83，以将从显影剂瓶17供给的显影剂D运入显影装置14中。
此外，在上部外壳70b中设置回收色调剂运入口81、显影剂排出口82以及显影剂运入口83(参见图5)。
沿显影剂的传送方向在显影剂运入口83的下游侧的下部外壳70a的壁面安装色调剂浓度检测传感器77，以检测在显影装置14内显影剂D中的色调剂的浓度。例如可以使用磁导率传感器等作为色调剂浓度检测传感器77。
此外，在图5中，仅设置在黑色图像形成单元11K中的异物回收机构90由点划线表示。异物回收机构90包括作为偏压施加部分的异物回收偏压电源92和用作清洁部件的卷筒纸清洁器93，异物回收偏压电源92施加预定回收偏压到异物回收辊91上，卷筒纸清洁器93去除转移和附着到异物回收辊91上的异物。
例如，异物回收辊91由诸如不锈钢等的导电材料制成。另外，在异物回收辊91的轴向相对两端上分别安装具有略大于异物回收辊91直径的导辊(未图示)这些导辊与感光鼓12的轴向相对两端(未形成有机感光层的区域)连接。利用这种设置，异物回收辊91随着感光鼓12的旋转而旋转。另外，导辊允许异物回收辊91与感光鼓12处于非接触状态，并且使得感光鼓12与异物回收辊91之间的距离保持恒定(在本实施例中为0.5mm)。
此外，异物回收偏压电源92施加具有与色调剂T(在本实施例中为负极性)相同极性的回收偏压到异物回收辊91上。结果，形成从感光鼓12指向异物回收辊91的电场。
此外，卷筒纸清洁器93具有可卷绕的卷筒纸(web)。这样设计卷筒纸清洁器93即，从一个卷筒纸供给辊供给卷筒纸，通过另一个卷筒纸回收辊回收供给的卷筒纸。在本实施例中，在卷筒纸清洁器93面向异物回收辊91的部分，卷筒纸的移动方向与异物回收辊91的移动方向相反。另外，在与异物回收辊91接触的卷筒纸背面设置由海绵制成的卷筒纸压辊。该卷筒纸压辊使该卷筒纸压在异物回收辊91上。此外，尽管本实施例已描述关于使用卷筒纸清洁器93来进行异物回收辊91的清扫的情况，但本发明并不局限于此。例如，也可以用固定衬垫压在异物回收辊91上，或刮刀、刮板等也可以与异物回收辊91压力接触。
接下来，将描述根据本实施例的打印机1的操作。将通过原稿阅读器(未图示)读取的原稿的色材反射光图像或由个人计算机(未图示)产生的色材图像数据作为例如由8位的红(R)、绿(G)以及蓝(B)组成的反射率数据输入到IPS50中。在IPS50中，对输入的反射率数据执行诸如黑点校正、位置偏差校正、亮度/色彩空间校正、伽玛校正、桢删除，以及色彩编辑、移动编辑等的各种编辑等的各种图像处理。将经过图像处理的图像数据转换成黄色(Y)、品红色(M)、蓝绿色(C)以及黑色(K)的四种颜色的色材灰度数据，并输出到ROS 30中。
在ROS 30中，根据输入的色材灰度数据将激光二极管(未图示)发射的激光束(LB-Y、LB-M、LB-C和LB-K)通过f-θ透镜(未图示)照射在多棱镜31上。在多棱镜31中，根据各色的灰度数据对输入的激光束进行转换、偏转，并通过聚焦透镜(未图示)和多个反射镜使其照射到各图像形成单元11Y、11M、11C以及11K的感光鼓12上。在各图像形成单元11Y、11M、11C以及11K的感光鼓12上，对通过充电装置13充电至例如-550V的感光鼓的表面进行扫描和曝光。例如，在感光鼓上形成具有例如-50V电位的静电潜像。通过各图像形成单元11Y、11M、11C和11K将该形成的静电潜像显影为黄色(Y)、品红色(M)、蓝绿色(C)以及黑色(K)的各色的色调剂像。
通过一次转印辊15将在各图像形成单元11Y、11M、11C和11K的感光鼓12上形成的色调剂像依次地转印到中间转印带21上。此时，沿中间转印带21的移动方向将由于形成黑色色调剂像的黑色图像形成单元11K设置在最下游侧，因此最后才将黑色色调剂像转印到中间转印带21上。
同时，在纸张传送系统40中，随着拾纸辊42依照图像形成定时进行旋转，从送纸装置41供给预定大小的记录纸P。通过传送路径44将经由送纸辊43一张一张地分离的记录纸P输送到阻挡辊45，然后暂且停止。此后，阻挡辊45以其上形成有色调剂像的中间转印带21的移动定时旋转，将记录纸P传送到由支撑辊24与二次转印辊46形成的二次转印位置。利用接触压力以及预定电场，以副扫描方向将以重叠方式转印的四色图像的色调剂像依次二次转印到在二次转印位置处从下方朝上方传送的记录纸P上。然后，通过定影装置29用热和压力对其上具有被二次转印的色调剂像的记录纸P进行定影处理，此后，通过排出辊47将其排出到打印机1上部设置的排出托盘48。此外，可以通过双面记录用传送单元49将记录纸P翻转而无须直接将其排出到排出托盘48中。在将被翻转的记录纸P传送到阻挡辊45之后，根据与上述类似的操作，在记录纸P的另一个未打印面上也能形成另一图像，这样使得在记录纸P的两面上形成图像成为可能。
接下来，将描述显影装置14的基本操作。
被旋转驱动的第一螺旋推运器72与第二螺旋推运器73一边对显影外壳70内的显影剂D进行搅拌，一边以循环方式将其传送。搅拌使得构成显影剂D的载体C与色调剂T互相摩擦。这样的摩擦使得色调剂T带电为负极性。通过这样的摩擦使得清洁助剂A带电为正极性。将被搅拌和传送的显影剂D传送到面向显影辊71的部分时，通过设置在显影套筒71a中的磁极N1的磁力将一部分显影剂D转移到显影辊71上，以使显影剂D在显影套筒71a上形成显影剂层。然后，随着被旋转驱动的显影套筒71a的旋转来传送该显影剂层。当由显影套筒71a传送的显影剂层通过面向层厚度调节辊75的部分时，调节该显影剂层使其具有预定厚度(即，预定传送量)，然后再将其传送到面向感光鼓12的显影外壳70的开口处。此外，通过重力以及层厚度调节辊75的转矩使没有通过面向层厚度调节辊75的部分的显影剂D返回到显影外壳70内。显影偏压电源80施加预定显影偏压(例如，将正负峰间值为1kV的交流叠加到350V的直流上而得到的偏压)到显影套筒71a上。因此，在最接近感光鼓12的显影区域中，色调剂T从显影套筒71a上的显影剂层被转移到感光鼓12上的潜像形成区域(已由ROS 30执行写的区域)，这样使得静电潜像显影并可见。另外，与色调剂T的带电极性相反的清洁助剂A被转移到感光鼓12上的非潜像形成区域(未由ROS 30执行写的区域)。此后，进一步传送在显影套筒71a上承载的已通过显影外壳70的开口完成显影的显影剂层。然后，通过在磁极N4与N1之间形成的排斥磁力使显影套筒71a上的显影剂层从显影辊71上脱离，以落入到显影外壳70内，然后，通过第一螺旋推运器72以及第二螺旋推运器73再次对其进行搅拌和传送，以等待下一次显影。
接下来，参照图7，将描述显影装置14内的显影剂D的流动。此外，在图7中，省略了第一螺旋推运器72以及第二螺旋推运器73的图示，并且由箭头表示显影剂D的流动。
如果通过色调剂浓度检测传感器77检测到的色调剂浓度(显影剂D中色调剂T的浓度)低于预定水平，则从相应的显影剂瓶17(参见图1)供给新显影剂D。然后，通过显影剂运入口83运入新显影剂D。新运入的显影剂D与已在显影外壳70内的显影剂D一同被搅拌和传送。
当被搅拌和传送的显影剂D到达面向显影辊71的部分时，一部分显影剂D被转移到显影辊71上。然后，已通过面向感光鼓12(参见图5)的部分且完成其显影用途的显影剂D从显影辊71上脱离。当将转移到显影辊71的显影剂D与之后从显影辊71脱离的显影剂D进行比较时，从显影辊71上脱离的显影剂D中色调剂T的浓度(色调剂浓度)降低，该降低的浓度相当于一部分色调剂T(通过显影操作被转移到感光鼓12上)的量。因此，通过面向显影辊71的部分紧后面的显影剂D具有低于通过显影辊71的部分紧前面的显影剂的色调剂浓度。
已通过面向显影辊71的部分的显影剂D接着通过回收色调剂运入口81的下方。通过感光鼓清洁器16回收的对应于各色的色调剂通过回收色调剂运入口81被运入。此外，在黑色图像显影装置14K中，由转印带清洁器25回收的色调剂也被运入。这些回收色调剂的供给使色调剂浓度略微升高。
此外，已通过回收色调剂运入口81下方的显影剂D接着通过显影剂排出口82的下方。通过从显影剂运入口83供给新显影剂D而剩余的显影剂D从显影剂排出口82被排出。在此，该剩余的显影剂D包含由于色调剂的长期使用而劣化的载体C、从感光鼓清洁器16或转印带清洁器25被传送的回收色调剂等。
另外，再次通过显影剂排出口82下方的显影剂D到达显影剂运入口83的下方位置。此后，以上述的顺序进行新显影剂D的供给、显影、回收色调剂的供给以及剩余色调剂的排出。
在此，将描述通过回收色调剂运入口81所供给的回收色调剂。
根据本实施例的打印机1，在感光鼓清洁器16中使用清洁刮板16a。在这种情况下，会在感光鼓12与清洁刮板16a之间的压力接触部分形成由色调剂T堆积而成的色调剂堰(toner dam)。在本实施例中，由于将球形色调剂用作色调剂T，因此在一次转印期间能获得高转印效率。从相反的观点来看，这意味着在一次转印之后残留于感光鼓12上的色调剂T的绝对量非常小。如果在转印之后残留的色调剂T少，则形成上述色调剂堰的色调剂T不能用其他的色调剂替换，而是相同的色调剂T会长期形成色调剂堰并保持不变。于是，形成色调剂堰的色调剂T可能会由于长期的压力和摩擦热而受影响。因此，色调剂T的特性可能劣化，并且可能出现色调剂微粒之间的聚集。
另外，如上所述，在本实施例中使用的显影剂D包含载体C、色调剂T以及清洁助剂A。这样，在显影期间，带电极性为负(被充电为负极性)的色调剂T被转移到感光鼓12的潜像形成区域(打印区域)，带电极性为正的清洁助剂A被转移到非潜像形成区域(非打印区域)。此外，在一次转印期间，通过一次转印偏压将大部分色调剂T转印到中间转印带21上，但并没有将大部分清洁助剂A转印到中间转印带21上。因此，在一次转印之后，在感光鼓12上残留有微量的转印残余色调剂T以及清洁助剂A。清洁助剂A到达感光鼓12与在感光鼓清洁器16中设置的清洁刮板16a之间的压力接触部分，其一部分辅助清洁操作。此外，清洁助剂A用作感光鼓12与感光鼓清洁器16之间的润滑剂，并具有抑制感光鼓12的磨损以延长感光鼓寿命的效果。然而，也存在大量不具有这样功能的清洁助剂A，并且甚至与转印残余色调剂T一起被感光鼓清洁器16回收。因此，在通过感光鼓清洁器16回收的色调剂中包含具有高于通常浓度的高浓度清洁助剂A。
此外，如上所述，由于没有将大部分清洁助剂A转印到中间转印带21上，所以从转印带清洁25供给到黑色图像显影装置14K的回收色调剂中几乎不存在高浓度的清洁助剂A。然而，由于甚至是转印带清洁器25也使用清洁刮板25b，所以从转印带清洁器25供给到黑色图像显影装置14K的回收色调剂中会产生色调剂T的聚集。此外，尽管清洁助剂A的量少，也将其供给到转印带清洁器25中。
在本实施例中，基本上，对来自感光鼓清洁器16或转印带清洁器25的回收色调剂进行重复利用以减少来自打印机1的废弃物。在这种情况下，如果显影装置14内存在的回收色调剂的比例增加，则色调剂T可能产生聚集，并且该聚集的色调剂T在转印期间几乎不被转印到中间转印带21上，这可能会引起画质缺陷。此外，如果显影装置14内存在的回收色调剂的比例增加，则在显影剂D中清洁助剂A的浓度会变得过高。因此，可能会引起图像特性下降。
因此，在本实施例中，如上所述，将包含大量清洁助剂A的回收色调剂供给到已通过面向显影辊71的部分的显影剂D之后，在将新显影剂D供给到显影装置14之前，能将剩余的显影剂D排出。此外，在将新显影剂D供给到显影装置14之后，该显影剂能用于显影。根据此结构，可以增加排出的显影剂D中回收色调剂的比例。排出的显影剂D中回收色调剂的比例增加，这样能减少被转移到显影辊71和实际用于显影的显影剂D中的回收色调剂的比例。即，可以降低存在聚集的色调剂T或存在受热或受压的色调剂T的概率。此外，能防止实际用于显影的显影剂D中清洁助剂A的浓度变高。
因此，在本实施例中，即使在采用再利用回收色调剂来显影的结构的情况下，也能抑制显影装置14内的显影剂D的劣化。此外，由于采用了滴流显影法，因此能依次除去由于色调剂的长期使用而引起劣化的载体C，并能随着新显影剂D的供给来引入新的载体C。此外，在本实施例中，能整体上减少从打印机1除去的废弃物(废显影剂)的绝对量。此外，使得显影剂D中包含清洁助剂A，这样能抑制感光鼓12的磨损。
此外，在本实施例中，在供给、搅拌和传送新显影剂D的状态下，对将被供给到显影辊71的显影剂D中的色调剂浓度进行测量。因此，由于能测量与显影期间相同的色调剂浓度，所以能准确地进行来自显影剂瓶17的色调剂供给的控制，也能将显影装置14内的色调剂浓度设定为适当的范围。
同时，根据本实施例的打印机1中，如上所述，将来自转印带清洁器25的回收色调剂供给到黑色图像形成单元11K的显影装置14K中，以再利用它来显影。在此，要通过转印带清洁器25进行清洁的中间转印带21与二次转印期间被传送的记录纸P接触。在这种状态下，将二次转印偏压施加到中间转印带21上。通过二次偏压将中间转印带21上带电极性为负的色调剂转移到记录纸P上。此时，记录纸P的纸粉可能会通过二次转印偏压被转移到中间转印带21上。
图8示出了关于使用作一般记录纸P的纸粉的碳酸钙以及纤维的带电的放电电流值、和带电电荷之间关系的研究结果。此外，碳酸钙经常用作提高平滑度、白色度、基重等的填料材料，特别是在中性纸中得到广泛使用。从图8中知道碳酸钙以及纤维具有正的带电极性。因此，在本实施例中使用负极性的色调剂T的情况下，在二次转印期间纸粉被反向转移到中间转印带21上。
如果以那样的方式将纸粉移动并附着到中间转印带21上，则转印带清洁器25将纸粉与转印残余色调剂一同回收。另外，将转印带清洁器25回收的包含纸粉的色调剂返回到显影装置14中。即，该纸粉可能会混入黑色图像显影装置14K中。
接下来，将描述在黑色图像显影装置14K中的显影剂D以及纸粉的性能。
图9为说明在黑色图像形成单元11K中的显影剂D(载体C、色调剂T以及清洁助剂A)和纸粉PD性能的示意图。此外，在感光鼓12上形成具有负带电极性的有机导电层12a。
如上所述，在通过充电装置13(参见图2)被充电为-550V电位的感光鼓12上，通过ROS 30(参见图1)在要形成图像的区域进行光写入。结果，形成已通过ROS 30执行光写入的潜像形成区域(在下文称之为打印区域)PA(具有-50V的带电电位的区域)，以及未执行光写入的非潜像形成区域(在下文称之为非打印区域)NPA(具有-550V的带电电位的区域)。
同时，将黑色图像显影装置14K(参见图2)中存在的纸粉PD与显影剂D一同搅拌和传送。由于纸粉PD具有正带电极性，因此当被搅拌并传送时，具有负带电极性的色调剂T会附着在纸粉PD上。在面向显影辊71的部分中，通过磁辊71b与载体C之间的磁力作用将载体C转移到显影套筒71a上。此时，通过磁辊与载体C之间的静电力作用将色调剂T吸附到载体C上，并与载体C一同被转移到显影辊71上。此外，通过清洁助剂A与载体C之间的范德瓦尔斯力(vander Waals’ forces)的作用将清洁助剂A也吸附到载体C上，并与色调剂T类似，与载体C一同也被转移到显影辊71上。因此，在显影辊71上承载了包含载体C、色调剂T以及清洁助剂A的显影剂D，从而形成了磁刷。此外，通过例如在显影辊71上形成的显影剂D的磁刷来捕获色调剂T附着的纸粉PD，以便将纸粉转移到显影辊71并承载在其上。另外，随着显影套筒71a的旋转，将在显影辊71上承载的显影剂D和纸粉PD传送到面向感光鼓12的显影区域DA上。
在显影装置14中，显影偏压由其上叠加有1kV交流的直流偏压组成。从显影偏压电源80(参见图5)施加显影偏压(该偏压是将正负峰间值为1kV的交流重叠到350V的直流上而得到的)到显影套筒71a上。因此，在感光鼓12上形成的打印区域PA(-50V)相对于显影套筒71a(-350V)呈现出正电位(300V)。另一方面，在感光鼓12上形成的非打印区域NPA(-550V)相对于显影套筒71a(-350V)呈现出负电位(-200V)。因此，将显影套筒71a上的色调剂T(负带电极性)静电转移到感光鼓12上的打印区域PA。
同时，在本实施例中，将清洁助剂A充电为与色调剂T的极性相反的正极性。因此，将清洁助剂A静电转移到感光鼓12上的非打印区域NPA。此外，将显影辊71上的纸粉PD也静电充电为与如上所述的色调剂T的极性相反的正极性。因此，将纸粉PD也静电转移到感光鼓12上的非打印区域NPA。此时，由于纸粉PD与附着于其上的色调剂T一起被转移到感光鼓12上，因此在非打印区域NPA上可能存在色调剂T。
接下来，随着感光鼓12的旋转，将感光鼓12的打印区域PA与非打印区域NPA(已通过面向显影辊71的显影区域DA)传送到面向异物回收辊91的异物回收区域CA。
通过异物回收偏压电源92将例如-1300V的回收偏压施加到异物回收辊91上。异物回收辊91与非打印区域NPA(-550V)之间会产生电位差。因此，通过静电力将感光鼓12的非打印区域NPA上存在的纸粉PD(带电极性为正)移动并附着到异物回收辊91上。此时，当色调剂T附着在纸粉PD上时，附着在纸粉PD上的色调剂T的大部分也朝异物回收辊91转移。随着异物回收辊91的旋转，将移动并附着到异物回收辊91上的纸粉PD传送到面向卷筒纸清洁器93的部分，并通过卷筒纸清洁器93而去除。此外，尽管在非打印区域NPA也存在带电极性为正的清洁助剂A，但通过范德瓦尔斯力以及静电附着力使清洁助剂A被吸附在感光鼓12上。因此，大部分清洁助剂A并没有被转移到异物回收辊91上。
同时，由于转移到感光鼓12的打印区域PA的色调剂T具有负带电极性，因此当该色调剂通过异物回收区域CA时，该色调剂在承载于感光鼓12上的同时被传送，而不是被转移到异物回收辊91上。
另外，随着感光鼓12的旋转，将感光鼓12的打印区域PA与非打印区域NPA(已通过面向异物回收辊91的异物回收区域CA)传送到面向中间转印带21(一次转印辊15)的转印区域TA。
在该转印区域TA中，将一次转印偏压施加到感光鼓12与一次转印辊15之间(参见图2)。具体而言，使具有负极性的一次转印电流从一次转印辊15流到接地的感光鼓12。这样使得将感光鼓12上的打印区域PA中存在的大部分色调剂T静电转移到中间转印带21上。同时，在本实施例中，由于清洁助剂A被充电为与色调剂T的极性相反的正极性，因此感光鼓12上的非打印区域NPA中存在的大部分清洁助剂A照老样子残留下来，并没有被静电转移到中间转印带21上。但是，仍有一部分清洁助剂A转移到了中间转印带21上。
此后，在已通过转印区域TA的感光鼓12上残留有非转印色调剂(残余色调剂)T与清洁助剂A。此外，由于在本实施例中将上述的球形色调剂用作色调剂T，因此转印效率基本上较高，例如，能将存在于感光鼓12上的约为95％的色调剂T转移到中间转印带21上。因此，在转印之后感光鼓12上残留的色调剂T的量很少。
最后，非转印色调剂T与清洁助剂A到达感光鼓清洁器16(参照图2)，然后通过该感光鼓清洁器去除色调剂T。此外，一部分清洁助剂A在感光鼓12与清洁刮板16a之间的压力接触部分处被涂敷在感光鼓12上而成为覆膜，并且通过清洁刮板16a去除残留的清洁助剂A。
同时，如上所述，由于在本实施例中使用具有与色调剂T相反的带电极性的清洁助剂A，因此被转移到中间转印带21上的清洁助剂A的量很少。尽管量少，但是仍有一部分清洁助剂A被转移到中间转印带21上。通过转印带清洁器25对以此方式被转移到中间转印带21上的清洁助剂A中的大部分进行回收。此时，未被二次转印而残留的色调剂T以及清洁助剂A可能会堆积在中间转印带21与清洁刷25b之间的压力接触部分，堆积的清洁助剂A由于受到来自压力接触部分的压力可能会聚集且被堆积。
与上述纸粉PD类似，被这样堆积的清洁助剂A(润滑剂的聚集体在下文称之为聚集清洁助剂GA)也返回到黑色图像显影装置14K中。另外，聚集清洁助剂GA呈现出与通常的清洁助剂A相同的正带电极性，并且其本身带电量大于通常的清洁助剂A。因此，在黑色图像显影装置14K中，当被搅拌和传送时，具有负带电极性的色调剂T会附着在聚集清洁助剂GA上。如图9所示，与纸粉PD类似，聚集清洁助剂GA与色调剂T一同被转移到感光鼓12的非打印区域NPA上。
然而，在本实施例中，与纸粉PD类似，通过静电力也会将聚集清洁助剂GA转移到异物回收辊91上。在这种情况下，由于聚集清洁助剂GA具有大直径，所以与通常的清洁助剂A相比，其相对于感光鼓12具有小的镜像力，并因此也具有小的附着力。因此，易于将聚集清洁助剂GA转移到异物回收辊91上，而通常的清洁助剂A却几乎不能被转移到异物回收辊91上。
在本实施例中，在黑色图像显影装置14K中，能将在转印之后附着于感光鼓12上的纸粉PD或聚集清洁助剂GA转移并附着到异物回收辊91上。此外，当纸粉PD和聚集清洁助剂GA转移到异物回收辊91上时，纸粉PD或聚集清洁助剂GA上附着的色调剂T的大部分立刻被回收。因此，当非打印区域NPA到达转印区域TA时，确实减少了存在于非打印区域NPA上的色调剂T的量。
此外，由于在本实施例中采用了中间转印法，加之可以认为因为由转印带清洁器25回收到的回收色调剂中存在的聚集清洁助剂GA的量比较少，所以由于聚集清洁助剂GA所产生的不利影响也不是特别严重的问题。然而，在将形成于感光鼓12上的色调剂像直接转印到记录纸P上这种类型的图像形成装置中，会通过感光鼓清洁器16回收纸粉PD或大量的清洁助剂A。因此，增加了产生聚集清洁助剂GA的概率。即，我们可以说在将形成于感光鼓12上的色调剂像直接转印到记录纸P上这种类型的图像形成装置中，通过异物回收辊91来去除聚集清洁助剂GA是特别有效的。
此外，由于在一次转印期间可能容易出现与聚集清洁助剂GA的发生有关的问题，所以在其他颜色图像形成单元11Y、11M、11C和11K中也会发生这样的问题。因此，在使用可能会产生聚集清洁助剂GA的清洁助剂A的情况下，更可取的是不仅可以将异物回收机构90安装在黑色图像形成单元11K中，而且也可以将其安装在其他的图像形成单元11Y、11M、11C中。
此外，尽管本实施例已描述了关于包含载体C和色调剂T的显影剂D(双组分显影剂)的实例，但本发明并不局限于此。例如，甚至也能类似地适用于使用未包含载体C的单成分显影剂的情况。
此外，例如，能将在黑色图像形成单元11K中设置的感光鼓12、异物回收辊91以及卷筒纸清洁器93设计成一体化的鼓盒。另外，例如，除了异物回收辊91以及卷筒纸清洁器93之外，也能将显影装置14、感光鼓清洁器16等组装到鼓盒内。
接下来，将描述发明人进行的、确定通过异物回收偏压电源92施加到异物回收辊91上的回收偏压大小的实验。
发明人通过设定由异物回收偏压电源92所施加的回收偏压的大小，来使感光鼓12与异物回收辊91之间形成的电场(施加的电场)的强度变成-500、-700、-1000、-1500(V/m)，从而研究由于纸粉PD或聚集清洁助剂GA引起的粗粒缺陷(色调剂T转移到非打印区域NPA和记录纸P上而产生的图像缺陷)的去除率。此外，感光鼓12与非打印区域NPA之间的电位为-550V，感光鼓12与异物回收辊91之间的距离为0.5mm。因此，当要将电场的强度设定为-1500V/m时，进行这样的设定即，通过异物回收偏压电源92将-1500×0.5-550＝-1300V的回收偏压施加到异物回收辊91上。
图10为示出实验结果的曲线图，即产生的施加电压和粗粒缺陷的去除率之间的关系。从图10中可以理解施加的电场越强，则粗粒缺陷的去除率也越高。特别是，如果施加电压高于-700V/m，可以证实能确保粗粒缺陷的去除率大于50％。如果施加的电压增加，则彼此均具有正带电极性的纸粉PD和聚集清洁助剂GA能被转移到异物回收辊91上的概率增大。因此，在非打印区域NPA中，可以认为纸粉PD或聚集清洁助剂GA上附着的色调剂T也会转移到异物回收辊91上。
<实例1>
发明人通过使用添加有清洁助剂A的显影剂D(在下文称之为样品1)以及未添加清洁助剂A的显影剂D(在下文称之为样品2)，在改变感光鼓12与异物回收辊91之间产生的施加电场强度的同时，进行有机导电层12a的磨损量与由于聚集清洁助剂GA产生的黑点(聚集缺陷)之间的关系的评价。在实例1中，使用由富士施乐有限公司(Fuji Xerox Co.，Ltd)制造的Monochro复合机DC 402的改型机作为图像形成装置。此外，DC 402是将感光鼓12上形成的色调剂像直接转印到记录纸P上这种类型的图像形成装置。至于图像形成装置，对其实施如下改造即，将通过感光鼓清洁器16去除的色调剂T返回到显影装置14中，以及安装异物回收机构90的改造。
此外，将通过日本专利号为3141783中描述的制造方法获得的色调剂用作要被包含在显影剂D中的色调剂T。另外，通过将相对于色调剂的重量比例为0.5重量％的硬脂酸锌(用作清洁助剂A)和色调剂进行混合并且将载体C添加到该混合物中来得到样品1。此外，样品2是通过将载体C添加到上述色调剂T中而得到的，其不包含硬脂酸锌(清洁助剂A)。
然后，将感光鼓12与异物回收辊91之间的间隙设定为0.5mm，在下述各种条件下(即，通过施加偏压或不施加偏压，施加的电压为-500V/m、-700V/m以及-1000V/m)利用样品1以10％的打印比率进行10万次的打印。
图11为示出将样品1用作显影剂D时的结果曲线图。此外，在图11中，横坐标表示打印的张数，纵坐标表示在A3大小的纸上产生的墨点(由于转移到感光鼓12上的非打印区域NPA的聚集清洁助剂GA附着的色调剂T所导致的聚集缺陷)的数目。在不施加偏压的情况下，在打印2万张之后由聚集清洁助剂GA所导致的缺陷(黑点)超过作为目标值的10/A3，而在-700V/m和-1000V/m的条件下，即使完成10万张打印后缺陷也在目标值之内。此外，在打印10万张之后，有机导电层12a的磨损量(残余量)为15μm(残余量为17μm)，这没有超过使用限度(15μm以上)。
另一方面，当在施加电压为-700V/m的条件下使用样品2作为显影剂D时，不会产生聚集清洁助剂GA。从而，即使在打印10万张之后，黑点的数目也满足10/A3(即目标值)。然而，在打印7万张之后，由于超过有机导电层12a的磨损限度而导致不清晰。
<实例2>
接下来，发明人通过使用本实施例中用作图像形成装置的打印机1(由富士施乐有限公司(Fuji Xerox Co.，Ltd.)制造的彩色打印机C3530的改型机)，来进行类似于实例1的评价。首先，施加偏压使施加的电场变成-700V/m，然后，使用样品1作为显影剂D进行10万张的打印。结果，在完成10万张打印之后的黑点数目低于10/A3，这是良好的结果。而且，在完成10万张打印之后的有机导电层12a的磨损量为15μm(残余量为17μm)，这没有超过使用限度(15μm以上)。
为了说明和描述的目的，给出本发明实施例的上述描述。其意图并不是穷举或将本发明限定为所披露的明确形式。显而易见，本领域的技术人员能作出许多变形和改变。选择并描述这些实施例是为了更好地说明本发明的原理及其实际应用，从而使得本领域的其他技术人员能理解本发明的各种实施例，并且能利用适合于预期的特殊用途的各种变形。其意图是由下列的权利要求和它们的等同替代来限定本发明的范围。
权利要求
1.一种图像形成装置，包括潜像载体；显影单元，其承载包含色调剂的显影剂，并且用所述色调剂对所述潜像载体上的静电潜像进行显影；转印单元，其将通过所述显影单元在所述潜像载体上显影的色调剂直接或经由中间转印体转印到记录材料上；清洁单元，其在转印之后去除所述潜像载体和中间转印介质中的至少一个上残留的色调剂；回收色调剂供给单元，其将通过所述清洁单元去除的色调剂再次供给到所述显影单元中；以及异物回收单元，其在通过所述转印单元进行转印之前对异物进行回收，所述异物为混入从回收色调剂供给单元供给的色调剂中并通过所述显影单元被转移到所述潜像载体上的异物。
2.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述异物回收单元对带电极性与所述色调剂的带电极性相反的异物进行回收。
3.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中所述记录材料为纸张，以及所述异物为从所述纸张转移到所述潜像载体和所述中间转印介质中的至少一个上的纸粉。
4.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述显影剂还包含用于抑制所述潜像载体磨损的润滑剂。
5.根据权利要求4所述的图像形成装置，其中，所述润滑剂具有与所述色调剂的带电极性相反的带电极性。
6.根据权利要求4所述的图像形成装置，其中，所述异物为所述润滑剂的聚集体。
7.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述清洁单元包括与所述潜像载体和所述中间转印介质中的至少一个进行压力接触的清洁刮板。
8.一种图像形成装置，包括图像载体，其被可旋转地设置，以承载包括打印区域和非打印区域的静电潜像；显影部分，其用色调剂对承载于所述图像载体上的所述静电潜像的打印区域进行显影；转印部分，其将通过所述显影部分在所述图像载体上显影的色调剂转印到转印材料上；清洁部分，其在所述转印部分转印所述色调剂之后去除所述图像载体上残留的色调剂；回收色调剂供给部分，其将通过所述清洁部分去除的色调剂再次供给到所述显影部分；相对部件，其在所述图像载体的旋转方向上被设置在所述显影部分的下游侧且在所述图像载体的旋转方向上被设置在所述转印部分的上游侧，与所述图像载体非接触地相对；以及偏压施加部分，其在所述图像载体与所述相对部件之间施加偏压以形成电场，其中，所述电场将附着在所述图像载体上的静电潜像的非打印区域中的异物转移到所述相对部件上。
9.根据权利要求8所述的图像形成装置，其中，所述相对部件是可旋转的辊部件，所述图像形成装置还包括与所述辊部件接触以清扫所述辊部件表面的清洁部件。
10.根据权利要求8所述的图像形成装置，其中，所述显影部分用显影剂对所述静电潜像的打印区域进行显影，所述显影剂包含用于抑制所述色调剂和所述图像载体磨损的润滑剂。
11.根据权利要求8所述的图像形成装置，其中，所述色调剂与所述润滑剂具有彼此不同的带电极性。
12.一种图像形成装置，包括黑色图像形成单元，其形成黑色色调剂像；至少一个彩色图像形成单元，其形成除黑色色调剂像以外的彩色色调剂像；中间转印体，其在面向所述黑色图像形成单元的位置与面向所述彩色图像形成单元的位置之间循环，并且由所述黑色图像形成单元和/或所述彩色图像形成单元形成的色调剂像被一次转印到所述中间转印体上；二次转印部分，其将被一次转印到所述中间转印介质上的色调剂像二次转印到记录材料上；以及中间转印清洁部分，其在二次转印之后去除所述中间转印体上残留的色调剂，其中，所述黑色图像形成单元和所述彩色图像形成单元中的每一个均包括图像载体，其被可旋转地设置，以承载静电潜像；显影部分，其用相应颜色的色调剂来使承载于所述图像载体上的静电潜像显影；以及一次转印部分，其将通过所述显影部分在所述图像载体上显影的色调剂转印到所述中间转印体上，将通过所述中间转印清洁部分去除的所述色调剂供给到所述黑色图像形成单元的显影部分，并且所述黑色图像形成单元还包括异物回收部分，其在由所述一次转印部分进行转印之前对异物进行回收，所以异物是混入从所述中间转印清洁部分供给到所述显影部分的色调剂中并从所述显影部分被转移到所述图像载体上的异物。
13.根据权利要求12所述的图像形成装置，其中，所述异物回收部分包括回收部件，所述回收部件以与所述黑色图像形成单元的图像载体非接触的状态面向所述黑色图像形成单元的图像载体，并且被施加预定回收偏压。
14.根据权利要求12所述的图像形成装置，其中，所述黑色图像形成单元和所述彩色图像形成单元中的每一个均包括图像载体清洁部分，其在通过所述一次转印部分进行一次转印之后去除所述图像载体上残留的色调剂；以及回收色调剂供给部分，其将通过所述图像载体清洁部分去除的色调剂再次供给到相应的图像形成单元的显影部分中。
15.根据权利要求14所述的图像形成装置，其中，在所述中间转印体的移动方向上的所述彩色图像形成单元的下游侧且在所述中间转印体的移动方向上的所述二次转印部分的上游侧设置所述黑色图像形成单元。
全文摘要
一种图像形成装置，包括潜像载体、显影单元、转印单元、清洁单元、回收色调剂供给单元以及异物回收单元。所述显影单元承载包含色调剂的显影剂，并用所述色调剂对所述潜像载体上的静电潜像进行显影。所述转印单元将在所述潜像载体上显影的色调剂直接或通过中间转印体转印到记录材料上。所述清洁单元在转印之后去除于所述潜像载体和所述中间转印介质中的至少一个上残留的色调剂。回收色调剂供给单元将通过所述清洁单元去除的色调剂再次供给到所述显影单元。所述异物回收单元在由所述转印单元进行转印之前，对混入从所述回收色调剂供给单元供给的色调剂中且通过所述显影单元被转移到所述潜像载体上的异物进行回收。
文档编号G03G15/00GK1821902SQ20051009875
公开日2006年8月23日 申请日期2005年9月5日 优先权日2005年2月14日
发明者织田康弘, 丸山彰久, 池田美穗, 汤浅宏一郎 申请人:富士施乐株式会社