(57)【要約】【課題】現像器から回収すべき現像剤の内、不必要となるキャリアのみを回収し、未だ使用可能なトナーは現像器を大型化することなく、又、劣化させることなく再使用することを可能とすること。【解決手段】２成分現像剤を搬送する現像ローラが収容される現像ローラ収容部と、該現像ローラ収容部に現像剤を供給すると共に、攪拌搬送して循環させる攪拌搬送部材を収容する現像剤循環領域とを有する現像装置において、現像剤循環領域内の現像剤をトナーとキャリアに分離する分離手段と、分離したキャリアを該現像剤循環領域より排出する排出手段とを設け、前記分離手段と前記排出手段を現像剤循環領域の重力方向に対して上方に配設したことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２成分現像剤を搬送する現像ローラが収容される現像ローラ収容部と、該現像ローラ収容部に現像剤を供給すると共に、攪拌搬送して循環させる攪拌搬送部材を収容する現像剤循環領域とを有する現像装置において、
現像剤循環領域内の現像剤をトナーとキャリアに分離する分離手段と、分離したキャリアを該現像剤循環領域より排出する排出手段とを設け、前記分離手段と前記排出手段を現像剤循環領域の重力方向に対して上方に配設したことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記分離手段は、回転支持されたベルト状のフィルターであることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記分離手段に振動を付与せしめる振動アクチュエータを設けたことを特徴とする請求項２記載の現像装置。
【請求項４】
２成分現像剤を搬送する現像ローラが収容される現像ローラ収容部と、該現像ローラ収容部に現像剤を供給すると共に、攪拌搬送して循環させる攪拌搬送部材を収容する現像剤循環領域とを有する現像装置において、
現像剤循環領域内の現像剤を、トナーとキャリアに分離する分離手段と、分離したキャリアを該現像剤循環領域より排出する排出手段と、分離したトナーを分離手段から現像剤循環領域に戻すトナー戻し手段とを設け、分離手段と排出手段及びトナー戻し手段を現像剤循環領域の重力方向に対して上方に配置したことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
キャリア収容部を設けたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等に採用される現像装置に係り、詳しくは、現像器内の現像剤の量が一定量になるように該現像器内の過剰な現像剤の一部を排出して回収する現像装置において、該現像器から該現像剤を排出する際、トナーとキャリアを分離した後、分離したキャリアを現像器より排出する分離手段及び回収手段を備えた現像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の画像形成方法及びその装置においては、潜像担持体としての感光体の静電潜像を顕像化するために用いられる現像剤として、磁性粒子であるキャリア粒子と該キャリア粒子に摩擦帯電的に付着する着色樹脂たるトナー粒子とから成る２成分系現像剤が広く使用されている。
【０００３】
上記２成分系現像剤を用いて現像を行うと、現像剤のうちトナー粒子は現像を繰り返す毎に消費されるので、キャリア粒子に対するトナー粒子の比率が低下し、その結果、画像濃度が低下する。そのため、画像形成で消費されたトナー消費量に相当する量のフレッシュトナーを現像剤に適宜補給することが行われている。
【０００４】
一方、キャリア粒子についても種々の問題がある。即ち、画像形成プロセスが繰り返され、キャリア粒子がその都度、繰り返し使用されると、該キャリア粒子の表面が磨耗し、又はキャリア粒子の表面にトナー粒子が付着蓄積して、キャリア粒子の摩擦帯電特性が劣化する。このようにキャリア粒子の摩擦帯電特性が劣化すると、トナーを潜像に付着させて顕像化する処理に支障が生じる。そのため、画像品質を保持するためには、トナーを補給するだけではなく、キャリア粒子の使用程度に応じた交換が必要になり、その入れ替え作業が行われる。
【０００５】
ところが、上記キャリア粒子とトナー粒子を含む現像剤を入れ替える作業には時間を要し、劣化現像剤の廃棄処理が煩雑で作業性が悪い。
【０００６】
そこで、現像器に予めトナー粒子とキャリア粒子とを混合した新しい２成分系現像剤を供給しながら、他方で該現像器内でオーバーフローした現像剤を排出し、現像器中の現像剤のトナー濃度を制御しながら現像剤の交換を行い、現像能力を維持する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
ところが、このオーバーフロー方式による２成分現像剤の排出方法では、トナーとキャリアが混合された現像剤として全てが排出されるため、本来未だ使用可能なトナーも一緒に破棄され、大きな無駄を生じていた。
【０００８】
この問題に対し、現像器より現像剤を効率良く回収する手段として、現像容器内の現像剤を攪拌しながら搬送し、現像ローラへ供給するための現像剤循環領域から、現像剤循環領域の略水平方向に配設した回収手段にて現像剤を一旦排出し、排出したトナーとキャリアを分離した後、キャリアのみを回収する。一方で、分離されたトナーは、一度トナー収容部に収容し、該現像剤循環領域へ再補給する現像装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開平１−２６７６８３号公報
【特許文献２】特開平７−２０９９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、上述の劣化現像剤を回収する方法では、キャリア回収装置の他に、分離したトナーを現像器へ再補給を行うためにトナー回収装置を別付けする必要がある。即ち、現像剤循環領域から一度排出してキャリアと分離されたトナーは、再度現像剤循環領域へ補給するために、現像剤循環領域上方に備えたトナー収容部へと搬送される。
【００１１】
しかし、現像剤の回収手段は、現像剤循環領域の略水平方向に配設される。従って、現像剤の回収手段からトナー収容部にトナーを搬送するためには、トナー回収路やトナー回収スクリュー等を含むトナー回収装置を備える必要がある。この結果、装置の大型化、複雑化という問題が生じる。
【００１２】
又、トナー回収のためのトナー搬送経路が増加するため、摺擦等に伴うトナー劣化という問題が生じる。
【００１３】
本発明は以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、現像器から回収すべき現像剤の内、不必要となるキャリアのみを回収し、未だ使用可能なトナーは現像器を大型化することなく、又、劣化させることなく再使用することを可能とした現像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、２成分現像剤を搬送する現像ローラが収容される現像ローラ収容部と、該現像ローラ収容部に現像剤を供給すると共に、攪拌搬送して循環させる攪拌搬送部材を収容する現像剤循環領域とを有する現像装置において、現像剤循環領域内の現像剤をトナーとキャリアに分離する分離手段と、分離したキャリアを該現像剤循環領域より排出する排出手段とを設け、前記分離手段と前記排出手段を現像剤循環領域の重力方向に対して上方に配設したことを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記分離手段は、回転支持されたベルト状のフィルターであることを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記分離手段に振動を付与せしめる振動アクチュエータを設けたことを特徴とする。
【００１７】
請求項４記載の発明は、２成分現像剤を搬送する現像ローラが収容される現像ローラ収容部と、該現像ローラ収容部に現像剤を供給すると共に、攪拌搬送して循環させる攪拌搬送部材を収容する現像剤循環領域とを有する現像装置において、現像剤循環領域内の現像剤を、トナーとキャリアに分離する分離手段と、分離したキャリアを該現像剤循環領域より排出する排出手段と、分離したトナーを分離手段から現像剤循環領域に戻すトナー戻し手段とを設け、分離手段と排出手段及びトナー戻し手段を現像剤循環領域の重力方向に対して上方に配置したことを特徴とする。
【００１８】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、キャリア収容部を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１記載の発明によれば、現像剤循環領域内の現像剤をトナーとキャリアに分離する分離手段と、分離したキャリアを現像剤循環領域より排出する排出手段とを備え、且つ、分離手段と排出手段を、現像剤循環領域の重力方向に対して上方に配設した。これにより、分離されたトナーは重力の作用により現像循環領域に供給されるため、大掛かりなトナー回収装置なくしてトナーの再利用が可能である。又、分離されたキャリアのみを現像器より回収し、トナー再利用するので、トナーを効率的に使用可能である。
【００２０】
請求項２記載の発明によれば、該分離手段はトナー粒子のみが通過可能なベルト状のフィルターを回転可能に支持して構成した。これにより、現像剤循環領域から現像剤をトナーとキャリアに分離しながら搬送することで、トナーを現像剤循環領域へ再供給し、キャリアを現像剤循環領域から回収することが可能である。
【００２１】
請求項３記載の発明によれば、分離手段であるフィルターに振動を付与せしめる振動アクチュエータを備えたことで、トナーがフィルターを通過する際、フィルターの目にトナーが詰まって滞留することを防止し、現像剤の分離効果を高めることが可能となる。
【００２２】
請求項４記載の発明によれば、現像剤循環領域内の現像剤を、トナーとキャリアに分離する分離手段と、分離したキャリアを現像剤循環領域より排出する排出手段と、分離したトナーを該分離手段から該現像剤循環領域に戻すトナー戻し手段とを備え、且つ、分離手段と排出手段とトナー戻し手段を、現像剤循環領域の重力方向に対して上方に配設した。これにより、分離されたキャリアのみ現像剤巡回領域から回収される。又、分離されたトナーは分離手段からトナー戻し手段をもって強制的に引き離され、重力の作用のみによって現像循環領域に供給されるため、トナーを効率的に現像循環領域に引き戻し、再利用することが可能である。
【００２３】
請求項５記載の発明によれば、キャリア回収部を設けたことにより、回収されたキャリアの後処理が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を画像形成装置としての電子写真方式の複写機に適用した実施形態について説明する。
【００２５】
図１は本実施形態に係る複写機の全体構成図である。
【００２６】
図示の複写機の画像形成プロセスでは、先ず、潜像担持体としてのドラム状の感光体１の表面が帯電器２によって均一に帯電され、感光体１の表面に、原稿照明光源３、ミラー４、レンズ５等から成る捜査光学系６と、レーザユニット７、ミラー８等から成る書込み光学系によって光照射で静電潜像が形成される。この帯電器２及び光学系により潜像形成手段が構成されている。
【００２７】
次いで、上記感光体１上の静電潜像が現像器９との対向位置を経過する際に、トナー粒子（以下、「トナー」と言う）の選択的な付着によって該静電潜像が顕像化されてトナー像となる。このトナー像が、給紙カセット１０から搬送されてきた記録紙と重ね合わされ、転写手段としての転写器１１により該記録紙上に転写される。トナー像が転写された記録紙は搬送ベルト１２によって定着器１３へ送られる。転写トナー像は定着器１３を通過することによって記録紙上に固着され、該記録紙は排紙部１４へ送り出される。一方、転写処理後の感光体１はクリーニング装置１５によって残留トナーを除去される。
【００２８】
図２及び図３は本発明に係る現像装置の概略構成を説明する図である。
【００２９】
この一連の画像形成プロセスにおいて、乾式２成分系現像剤を収容する現像器９は、感光体１上の静電潜像をトナー像に現像する現像動作を行う現像領域ＤにトナーＴ及びキャリアＣから成る２成分現像剤を搬送する現像スリーブ３２が収容される現像スリーブ収容部Ｓ、該現像スリーブ収容部Ｓに該２成分現像剤を供給するとともに該２成分現像剤を攪拌搬送して循環させる攪拌搬送スクリュー３１ａ，３１ｂを収容する現像剤循環領域３４，３５等を備えている。
【００３０】
ケーシング３０内に貯蔵された現像剤が、攪拌搬送スクリュー３１ａ，３１ｂによって攪拌されながら帯電し、現像スリーブ３２に汲み上げられて磁気ブラシを形成する。現像スリーブ３２に保持された磁気ブラシは、ドクターブレード３３によってその量や高さが規制される。その後、磁気ブラシは、現像スリーブ３２表面と感光体１表面とが最も接近する現像領域Ｄに搬送され、摩擦帯電されたトナーＣが、逆極性に帯電した感光体１上の静電潜像に引き寄せられ、現像が行われる。ドクターブレード３３で掻き取られた現像剤は、攪拌搬送スクリュー３１ｂに向かって落下する。
【００３１】
現像剤循環領域３４の鉛直方向に対して上方には、現像器９内に貯蔵される現像剤をトナーＴとキャリアＣに分離しながら搬送するための分離搬送手段３６を備えている。該分離搬送手段３６は、複数の支持ローラ３７，３８，３９、該支持ローラ３７，３８，３９によって架担されるベルト状のフィルター部材４０等によって構成される。フィルター部材４０は、図示しない開口部が複数も受けられていて、該開口部の大きさは、トナー粒径よりも大きく、キャリア粒径よりも小さい。
【００３２】
又、フィルター部材４０は、図示しない駆動手段によって図中のＡ方向に回転するよう構成される。分離搬送手段３６の支持ローラ３７側に位置するフィルター部材４０の一端は、現像剤循環領域３４に貯蔵される現像剤に入り込むよう配置される。支持ローラ３７から見てフィルター４０の移動方向下流側には、フィルター部材４０に振動を付与するための振動付与手段４１がフィルター４０へ付勢支持されている。
【００３３】
更に、支持ローラ３８に架担されるフィルター４０の重力方向には、現像剤循環領域３４から搬送される現像剤の一部を落下させた後回収するための回収部４２を備えている。
【００３４】
上記構成において、現像プロセスによりトナーが消費されると、不図示のトナー濃度センサの出力信号等に基づいて、補給容器としてのトナーボトル１６中のフレッシュトナーが、現像器９内へ少量ずつ適宜補給される。
【００３５】
上記トナーボトル１６中には、キャリアも含まれており、キャリアとフレッシュトナーとにより補給用現像剤としてのプレミックス剤を構成している。プレミックス剤中のキャリアに対するトナーの割合は、現像器中のキャリアに対するトナー粒子の割合よりも多くなっている。このように消費されたトナー分を補給するためにプレミックス剤を供給すると、キャリアは無くならないので、現像器９内の現像剤量は徐々に増加する。
【００３６】
従って、図３に示すように、現像剤循環領域３４内の現像剤面の高さが、支持ローラ３７と支持ローラ３８間で架担されるフィルター部材４０に到達すると、フィルター部材４０の支持ローラ３７との接触側とは対抗する面に現像剤が乗り上げ、フィルター部材４０の移動Ａ方向に従って現像剤循環領域３４から排出される。
【００３７】
更に、移動Ａ方向の下流側へ搬送される現像剤は、振動付与手段４１によって与えられる振動と、フィルター部材４０の有する不図示の開口部によって、開口部よりも大きなキャリアＣのみフィルター部材４０に担持され、開口部よりも小さなトナーＴは開口部を通過するといった、現像剤の分離作用が働く。フィルター部材４０を通過したトナーＴは、重力の作用によって、下方に位置する現像循環領域３４に供給され、通過したトナーＴは、再度使用可能なトナーとして現像スリーブ３２へと搬送される。
【００３８】
一方、開口部を通過せず、フィルター部材４０にトナーＴと分離されたキャリアＣは、支持ローラ３８近傍を通過した後、フィルター部材４０との担持力を失い、支持ローラ３８の下方に備えた回収手段４２にてよって回収される。
【００３９】
このように、現像剤循環領域３４内の現像剤を、分離作用を与える分離搬送手段３６によってトナーＴとキャリアＣに分離し、又、分離搬送手段３６を、現像剤循環領域３４の鉛直方向に対して上方に配設することにより、分離されたトナーＴは、重力の作用により現像循環領域３４に供給され、大掛かりなトナー回収装置無くしてトナーＴの再利用が可能である。又、分離されたキャリアＣのみを回収し、トナーＴを再利用するので、トナーＴを効率的に使用可能である。
【００４０】
図４及び図５は、更に本発明に関わる他の現像装置の実施形態を説明する図である。
【００４１】
現像剤循環領域３４からの現像剤の分離と排出を兼ねる分離排出手段４３は、現像剤を回収するための現像剤回収ローラ４４と、現像剤回収ローラ４４内に備えた磁性体Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３と、現像剤回収ローラ４４にトナーＴと逆極性の電化を印加する手段としてのバイアス電源Ｖとから構成される。更に、現像剤回収ローラ４４に回収された現像剤の内、トナーＴを掻き取るためのファーブラシ４５と分離排出手段４３は、現像剤循環領域３４の鉛直方向に対して上方に位置するよう配設した。又、現像剤回収ローラ４４とケーシング３０の間に、現像剤を現像剤循環領域３４から回収部４２へ向けて案内するための隙間Ｇが構成されている。
【００４２】
現像剤回収ローラ４４内には、現像剤を回収し易くするための磁性体Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３が配置され、各磁性体は図示しない支持手段によってケーシング３０に固定されている。磁性体Ｍ１，Ｍ２は、磁力によって現像剤回収ローラ４４の表面に現像剤を吸引し、隙間Ｇに沿って移動する現像剤を確実に保持するように構成されている。通常時には、この現像剤回収ローラ４４は停止しており、磁性体Ｍ１，Ｍ２の力により磁気ブラシを発生させたキャリアＣが不如意に回収部４２内に入らないようにしている。ここで、現像剤中のキャリアＣが劣化したとして、キャリアＣを回収する際には、現像剤回収ローラ４４を図中の回転方向Ｂに回転させ、キャリアＣを回収する。
【００４３】
このとき、バイアス電源Ｖにより、トナーＴと反対極性のバイアスの電荷が現像剤回収ローラ４４に印加されている。こうすることによって、キャリアＣとトナーＴを現像剤回収ローラ４４上で分離できる。分離されたトナーＴは、現像剤回収ローラ４４上に電気的な力により吸着される。
【００４４】
他方、キャリアＣは磁気的な力によって現像剤回収ローラ４４上に吸着している。ここで、現像剤回収ローラ４４の磁性体の回収部４２側では、磁性体Ｍ２と磁性体Ｍ３の作用によってキャリアＣが現像剤回収ローラ４４から引き離されるよう構成されている。このため、現像剤回収ローラ４４上に吸着されたキャリアＣは、磁性体Ｍ２，Ｍ３間の近傍に到達すると現像剤回収ローラ４４から引き離され、下方に設けられた回収部４２に落下して回収される。トナーＴは、バイアス電荷による電気的な力により現像剤回収ローラ４４より離れることなく、回転方向Ｂの下流側に位置するファーブラシ４５に向かう。
【００４５】
ファーブラシ４５は、図示しない回転駆動系により回転され、現像剤回収ローラ４４に対してカウンター方向に回転駆動している。図５に示すように、現像剤回収ローラ４４上のトナーＴは、現像剤回収ローラ４４とファーブラシ４５の対接する位置にてファーブラシ４５によって掻き取られる。現像剤回収ローラ４４によって掻き取られたトナーＴは、重力の作用のみによってファーブラシ４５より落下し、下方に位置する現像剤循環領域３４に再び供給されることとなる。
【００４６】
このように、現像剤循環領域３４内の現像剤を、分離作用を与える分離排出手段４３によってトナーＴとキャリアＣに分離し、又、分離排出手段４３を、現像剤循環領域３４の鉛直方向に対して上方に配設することにより、分離排出手段４３より引き離されたトナーＴは重力の作用により現像循環領域３４に供給され、大掛かりなトナー回収装置無くしてトナーＴの再利用が可能である。又、分離されたキャリアＣのみを回収し、トナーＴを再利用するので、トナーＴを効率的に使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】複写機の全体構成図である。
【図２】本発明に係る現像装置の概略構成を説明する図である。
【図３】本発明に係る現像装置の概略構成を説明する図である。
【図４】本発明に係る他の現像装置の実施形態を説明する図である。
【図５】本発明に係る他の現像装置の実施形態を説明する図である。
【符号の説明】
【００４８】
１          感光体
２          帯電器
３          原稿照明光源
４          ミラー
５          レンズ
６          捜査光学系
７          レーザユニット
８          ミラー
９          現像器
１０        給紙カセット
１１        転写器
１２        搬送ベルト
１３        定着器
１４        排紙部
１５        クリーニング装置
１６        トナーボトル
３０        ケーシング
３１ａ，３１ｂ  攪拌搬送スクリュー
３２        現像スリーブ
３３        ドクターブレード
３４，３５  現像剤循環領域
３６        分離搬送手段
３７〜３９  支持ローラ
４０        フィルター部材
４１        振動付与手段
４２        回収部
４３        分離排出手段
４４        現像剤回収ローラ
４５        ファーブラシ
Ｃ          キャリア
Ｄ          現像領域
Ｓ          現像スリーブ収容部
Ｔ          トナー
【図１】
2006194941.tif 000003
【図２】
2006194941.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006194941.tif 000006
【図５】
2006194941.tif 000007