(57)【要約】 【課題】  簡単な構成で、潜像担持体に付着したキャリアを除去するキャリア除去手段から効率的にキャリアを離脱させ、潜像担持体上のキャリアの付着量を低減して常に良好な画像を形成できる画像形成装置を提供する。【解決手段】  感光体２１ｙ上のキャリアを除去するキャリア除去手段３１を、現像手段２４ｙよりも感光体２１ｙの回転方向の下流側かつ現像手段２４ｙの上方に配置させ、キャリア除去手段３１によって感光体２１ｙから除去されたキャリアが現像手段２４ｙに向けて落下するように設けることによって、キャリア除去手段３１のカバーシート３４ａに付着するキャリアをキャリア自体に働く重力により離脱させることができる。【選択図】      図２
2006220968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像情報に応じた光で露光されることによって静電潜像が形成され、回転自在に設けられる潜像担持体と、潜像担持体を臨んで設けられ、潜像担持体上の潜像をトナーとキャリアとを含む二成分現像剤によってトナー像とする現像手段とを含む画像形成装置であって、
潜像担持体上のキャリアを除去するキャリア除去手段を含み、
キャリア除去手段は、
現像手段よりも潜像担持体の回転方向の下流側かつ現像手段の上方に配置され、キャリア除去手段によって潜像担持体から除去されたキャリアが現像手段に向けて落下するように設けられることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
記録媒体にトナー像を転写する転写手段を含み、
潜像担持体の回転方向上流側から下流側に向かって現像手段、キャリア除去手段、転写手段の順に配置され、
キャリア除去手段は、
転写手段よりも現像手段寄りの位置に設けられることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
キャリア除去手段は、
磁石部材であり、該磁石部材の磁力によって潜像担持体上からキャリアを除去することを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】
キャリア除去手段によって除去されたキャリアは、
現像手段に回収されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いる画像形成装置は、一般に、回転する潜像担持体とその周りに配置される帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、定着手段、クリーニング手段および除電手段とを含んで構成される。帯電手段は、潜像担持体の表面を均一に帯電する。露光手段は、帯電された潜像担持体表面に画像情報に応じた光を露光して静電潜像を形成する。現像手段は、トナーを攪拌して摩擦帯電させ、該摩擦帯電させたトナーを潜像担持体表面に形成された静電潜像に付着させることによってトナー像を形成する。転写手段は、トナーと逆極性の電荷を記録媒体に与えることによってトナー像を記録媒体に転写させる。定着手段は、加熱、加圧などの手段によって転写されたトナー像を記録媒体上に定着する。クリーニング手段は、記録媒体に転写されずに潜像担持体表面に残ったトナーを回収する。除電手段は、トナー像転写後の潜像担持体を除電する。このように構成される電子写真方式を用いる画像形成装置によって、記録媒体上に所望の画像が形成される。
【０００３】
電子写真プロセスによる画像形成において静電潜像を現像する現像手段は、一般に、潜像担持体表面にトナーを含む現像剤を供給する現像ローラと、現像剤を収容する現像剤収容容器とを含んで構成される。現像方式は、大略、一成分現像方式と二成分現像方式とに分類される。
【０００４】
一成分現像方式は、トナーのみからなる層を現像ローラ表面に形成し、これを潜像担持体表面に近接させて現像する方式である。
【０００５】
二成分現像方式は、磁石を内包した現像ローラ表面に、キャリアとよばれる磁性を有する粒子とトナーとを混合して互いに摩擦帯電させ、キャリアにトナーを担持させたものを磁気ブラシとよばれる現像剤層として形成し、トナーを潜像担持体に静電的に付着させて現像する方式である。二成分現像方式は、装置が一成分現像方式に比べて若干複雑となるけれども、トナーの電位の設定が容易であり、高速対応性、安定性に優れるので、主に中高速プリンターに用いられている。二成分現像方式には、トナーとキャリアとから構成される二成分現像剤が用いられる。
【０００６】
二成分現像剤に用いられるトナーは、たとえば、樹脂と、着色剤、帯電制御剤、オフセット防止剤としてのワックスなどとを溶融混練した後、冷却により固化させ、粉砕分級する溶融混練法、懸濁重合法、乳化重合法などの重合法によって得られる。キャリアは、たとえばフェライト、鉄粉などの磁性粒子である。
【０００７】
最近では、画像形成装置として、ファクシミリに代表される通信機能、複写機能、プリンター機能などの複数の出力機能を有するＭＦＰ（Multi Function Printer）が用いられている。このようなＭＦＰには、より高精細な画像を形成するために、柔軟かつ繊細な磁気ブラシを形成することができる小粒径のキャリアが二成分現像剤のキャリアとして使用されている。
【０００８】
しかしながら、このような小粒径のキャリアを用いると、キャリアに作用する磁力が小さくなるので、トナーを潜像担持体に静電的に付着させて現像する際に、キャリアがトナーとともに潜像担持体表面に付着するキャリア上がりを発生することが多くなる。このようなキャリア上がりが発生すると、付着したキャリアによって潜像担持体表面が傷つけられたり、キャリアがトナーとともに記録媒体に転写定着されて形成された画像に白斑むらを生じたりするという問題が生じる。
【０００９】
従来、このようなキャリア上がりを防止する方法として、キャリアに樹脂などの被覆層を形成してキャリアの体積抵抗率を高め、潜像担持体表面へのキャリアの付着を防止する方法、飽和磁化率および質量磁化率が好適なキャリアを用いて、現像ローラ内部に備えられる磁極とキャリアとの付着力を大きくする方法などが提案されている。しかしながら、キャリアの特性を規定する方法では、所望の体積抵抗率または磁化率を有していないキャリアについては廃棄する必要があるので、歩留が悪く、現像剤のコストが高くなるという問題がある。
【００１０】
また、所望の体積抵抗率または磁化率を有するキャリアを用いても、潜像担持体へのキャリアの付着を完全には防止することができず、一旦潜像担持体にキャリアが付着してしまうと、形成画像の白斑むらの発生、潜像担持体表面の損傷などの問題を回避することが困難である。
【００１１】
そこで、潜像担持体表面に付着したキャリアを除去するキャリア回収装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。図７は、特許文献１に開示されるキャリア回収装置１の構成を概略的に示す断面図である。キャリア回収装置１は、潜像担持体４および現像ローラ５ａと現像剤収容容器５ｂとを含む現像手段５を含む画像形成装置に備えられ、現像手段５よりも潜像担持体４の回転方向の下流側に設けられる磁石部材２と、磁石部材２を潜像担持体４に対して近接および離反可能に回動させる図示しない回動手段と、磁石部材２よりも潜像担持体４の回転方向の上流側に磁石部材２を覆うようにして設けられ、現像剤収容容器５ｂと一体的に形成される案内部材３とを含んで構成される。
【００１２】
キャリア回収装置１によれば、まず、回動手段によって磁石部材２を潜像担持体４に近接させ、磁石部材２の磁力によって、潜像担持体４表面に付着したキャリア６を潜像担持体４から除去し、磁石部材２を覆う案内部材３に付着させる。次いで、回動手段によって磁石部材２を潜像担持体４から離反させるとともに、案内部材３にキャリア６と逆極性のバイアスを印加することによって、案内部材３に付着するキャリア６を離脱させる。案内部材３は現像剤収容容器５ｂと一体的に形成されるので、離脱したキャリア６は案内部材３によって案内されて現像手段５内に回収され、再利用される。
【００１３】
しかしながら、特許文献１に開示のキャリア回収装置１には、以下のような問題がある。キャリア回収装置１では、潜像担持体４から除去されて案内部材３に付着したキャリア６は、案内部材３にキャリア６と逆極性の回収バイアスを印加することによって案内部材３から離脱される。このような方法によってキャリアの離脱を行うと、画像形成装置の消費電力が大きくなるという問題がある。
【００１４】
また、案内部材３にキャリア６と逆極性の回収バイアスを印加する方法では、正帯電のキャリア６については案内部材３から充分に離脱させることができるけれども、逆帯電、弱帯電のキャリアについては案内部材３から離脱させることができず、案内部材３に付着した状態となり、長期使用によって潜像担持体４に付着するキャリア６の除去効率が低下する恐れがある。さらに、キャリア回収装置１では、案内部材３にバイアスを印加する手段を設ける必要があり、構成が複雑なものとなる。
【００１５】
【特許文献１】特開平８−９５３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は、簡単な構成で、潜像担持体に付着したキャリアを除去するキャリア除去手段から効率的にキャリアを離脱させ、潜像担持体上のキャリアの付着量を低減して常に良好な画質の画像を形成できる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、画像情報に応じた光で露光されることによって静電潜像が形成され、回転自在に設けられる潜像担持体と、潜像担持体を臨んで設けられ、潜像担持体上の潜像をトナーとキャリアとを含む二成分現像剤によってトナー像とする現像手段とを含む画像形成装置であって、
潜像担持体上のキャリアを除去するキャリア除去手段を含み、
キャリア除去手段は、
現像手段よりも潜像担持体の回転方向の下流側かつ現像手段の上方に配置され、キャリア除去手段によって潜像担持体から除去されたキャリアが現像手段に向けて落下するように設けられることを特徴とする画像形成装置である。
【００１８】
また本発明は、記録媒体にトナー像を転写する転写手段を含み、
潜像担持体の回転方向上流側から下流側に向かって現像手段、キャリア除去手段、転写手段の順に配置され、
キャリア除去手段は、
転写手段よりも現像手段寄りの位置に設けられることを特徴とする。
【００１９】
また本発明は、キャリア除去手段は、
磁石部材であり、該磁石部材の磁力によって潜像担持体上からキャリアを除去することを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、キャリア除去手段によって除去されたキャリアは、
現像手段に回収されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、画像情報に応じた光で露光されることによって静電潜像が形成され、回転自在に設けられる潜像担持体と、潜像担持体を臨んで設けられ、潜像担持体上の潜像をトナーとキャリアとを含む二成分現像剤によってトナー像とする現像手段と、潜像担持体上のキャリアを除去するキャリア除去手段であって、現像手段よりも潜像担持体の回転方向の下流側かつ現像手段の上方に配置され、キャリア除去手段によって潜像担持体から除去されたキャリアが現像手段に向けて落下するように設けられるキャリア除去手段とを含む画像形成装置が提供される。この画像形成装置に備わるキャリア除去手段は、キャリア除去手段に付着するキャリアが現像手段に向けて落下するように設けられるので、キャリア除去手段からのキャリアの離脱が、現像手段の現像ローラに備えられる磁極の磁力とキャリア自体に働く重力とによって行われる。このため、特別な手段を設けることなく、簡単な構成によってキャリア除去手段からキャリアを効率的に離脱させることができる。また、キャリア除去手段を常にキャリアの付着しない好適な状態に保つことができるので、潜像担持体上のキャリアを効率よく除去することが可能になり、長期間使用しても白斑むらのない良好な画像を形成することができる。
【００２２】
また本発明によれば、記録媒体にトナー像を転写する転写手段を含み、潜像担持体の回転方向上流側から下流側に向かって現像手段、キャリア除去手段、転写手段の順に配置され、キャリア除去手段が転写手段よりも現像手段寄りの位置に設けられる画像形成装置が提供される。このような画像形成装置では、キャリア除去手段が転写手段よりも現像手段寄りの位置に設けられ、キャリア除去手段に付着するキャリアと現像手段の現像ローラに備えられる磁極との距離が短くなるので、現像ローラに備えられる磁極からキャリアに作用する磁力が強くなり、さらに効率的にキャリア除去手段からキャリアを離脱させることができる。
【００２３】
また本発明によれば、キャリア除去手段は磁石部材であり、該磁石部材の磁力によって潜像担持体上からキャリアを除去するので、簡単な構成によって潜像担持体上のキャリアを除去するキャリア除去手段を含む画像形成装置が提供される。
【００２４】
また本発明によれば、キャリア除去手段によって除去されたキャリアは、現像手段に回収されるので、キャリアの再利用が可能となり、キャリアに要するコストおよび環境負荷を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は、本発明の実施の第１形態である画像形成装置１１の構成を概略的に示す図である。画像形成装置１１は、大略的に、記録媒体１８に画像を形成する画像形成部１２と、記録媒体１８を画像形成部１２に供給する給紙部１３とを含んで構成され、外部に接続される不図示のパーソナルコンピュータなどの情報処理装置からの印刷ジョブに基づいて多色画像または単色画像を記録媒体１８上に形成する。
【００２６】
図２は画像形成部１２に備わる画像形成ユニット１４ｙの構成を拡大して示す図であり、図３は図２に示す画像形成部１２に備わるキャリア除去手段３１の構成を拡大して示す図である。画像形成部１２は、画像形成ユニット１４ｙ，１４ｍ，１４ｃ，１４ｂと、中間転写ユニット１５と、２次転写ローラ１６と、定着ユニット１７と、排紙ユニット１８とを含んで構成される。
【００２７】
画像形成ユニット１４ｙ，１４ｍ，１４ｃ，１４ｂは、各色相の画像情報に対応する静電潜像を潜像担持体である感光体２１ｙ，２１ｍ，２１ｃ，２１ｂ表面に形成し、該静電潜像を現像して、各色のトナー像を形成する。すなわち、画像形成ユニット１４ｙはイエロー色の画像情報に対応するトナー像を形成し、画像形成ユニット１４ｍはマゼンタ色の画像情報に対応するトナー像を形成し、画像形成ユニット１４ｃはシアン色の画像情報に対応するトナー像を形成し、画像形成ユニット１４ｂはブラック色の画像情報に対応するトナー像を形成する。
【００２８】
画像形成ユニット１４ｍ，１４ｃ，１４ｂは、それぞれマゼンタ色現像剤、シアン色現像剤またはブラック色現像剤を使用する以外は、画像形成ユニット１４ｙに類似の構造を有するので、同一の参照符号を付し、さらに各参照符号の末尾に、マゼンタ色を示す「ｍ」、シアン色を示す「ｃ」またはブラック色を示す「ｂ」を付し、説明を省略する。なお、画像形成ユニット１４ｙ，１４ｍ，１４ｃ，１４ｂは、中間転写ベルト３６の移動方向（副操作方向）、すなわち矢符３６ｂの方向の上流側からこの順番で一列に配列される。
【００２９】
画像形成ユニット１４ｙは、感光体２１ｙと、帯電手段２２ｙと、露光ユニット２３と、現像手段２４ｙと、クリーニング手段２５ｙとを含んで構成される。
【００３０】
感光体２１ｙは、画像情報に応じた光で露光されることによって静電潜像が形成される潜像担持体であり、回転自在に設けられる。感光体２１ｙは、図示しない駆動手段により、軸線回りに回転駆動可能に支持され、円筒状または円柱状の導電性基体と、導電性基体の表面に形成される感光層とを含んで構成される。
【００３１】
導電性基体には、たとえば、アルミニウム素管を用いることができる。感光層は、電荷発生物質を含む電荷発生層と、電荷輸送物質を含む電荷輸送層とを積層して形成されてもよく、電荷発生物質と電荷輸送物質とを１つの層に含むものであってもよい。また感光層と導電性基体との間に下地層を設けてもよい。さらに、感光層の表面に保護層を設けてもよい。感光体２１ｙは、図１および図２の紙面に向って時計周りの方向に回転駆動する。
【００３２】
帯電手段２２ｙは、感光体２１ｙの表面を所定の極性の電位に帯電させる。本実施形態では帯電手段２２ｙは、非接触のコロナ帯電方式によって感光体２１ｙを帯電させる。なお、帯電手段は、コロナ帯電方式に限定されることなく、帯電ローラ、帯電ブラシなどの接触方式の帯電手段であってもよい。
【００３３】
露光ユニット２３は、帯電状態にある感光体２１ｙの表面にイエロー色の画像情報に対応するレーザ光２３ｙを照射し、感光体２１ｙの表面に、イエロー色の画像情報に対応する静電潜像を形成する。レーザ光２３ｙの光源には、半導体レーザなどが用いられる。
【００３４】
現像手段２４ｙは、感光体２１ｙを臨んで設けられ、トナーとキャリア３５とを含む二成分現像剤によって感光体２１ｙ上の静電潜像をトナー像とする。現像手段２４ｙは、感光体２１ｙ表面に接触し、かつ軸線回りに回転駆動可能に設けられ、イエロー色現像剤２６ｙに含まれるイエロー色トナーを感光体２１ｙ表面の静電潜像に供給する現像ローラ２７ｙと、現像ローラ２７ｙの表面に当接するように設けられ、現像ローラ２７ｙ表面に形成される磁気ブラシとよばれるイエロー色現像剤層を均一化（層規制）する規制ブレード２８ｙと、イエロー色現像剤２６ｙを収容する現像剤収容容器２９ｙと、現像剤収容容器２９ｙの内部に軸線回りに回転駆動可能に設けられ、現像ローラ２７ｙ表面にイエロー色現像剤２６ｙを供給する２つの撹拌ローラ３０ａ，３０ｂとを含んで構成される。
【００３５】
現像剤収容容器２９ｙは、たとえば硬質の合成樹脂などからなるイエロー色現像剤２６ｙを収容する容器である。現像剤収容容器２９ｙは感光体２１ｙを臨んでその上部に開口部を有し、該開口部から露出する状態で感光体２１ｙに接触するように現像ローラ２７ｙが設けられる。また、現像剤収容容器２９ｙ内には、攪拌ローラ３０ａ，３０ｂが設けられる。イエロー色現像剤２６ｙは、トナーとキャリア３５とを含む二成分現像剤であり、攪拌ローラ３０ａ，３０ｂの攪拌によって摩擦帯電されて現像ローラ２７ｙに供給され、現像ローラ２７ｙ表面に磁気ブラシとよばれる現像剤層を形成する。
【００３６】
現像ローラ２７ｙは、固定磁極を内包し、図１および図２の紙面に向って反時計周りの方向に回転駆動するように、現像剤収容容器２９ｙに支持される。現像ローラ２７ｙには、図示しない現像バイアス印加手段によって、トナーと同極性の現像バイアスが印加される。
【００３７】
現像ローラ２７ｙ表面に供給されたイエロー色現像剤２６ｙは、規制ブレード２８ｙにより層厚を均一化された後、電位差などを利用して感光体２１ｙ表面の静電潜像に供給され、イエロー色の画像情報に対応するトナー像を形成する。
【００３８】
クリーニング手段２５ｙは、感光体２１ｙ表面のイエロー色トナー像が後述する中間転写ベルト３６に中間転写された後に、感光体２１ｙ表面に残存するイエロー色トナーを除去、回収する。
【００３９】
以下、画像形成ユニット１４ｙの動作について説明する。まず、感光体２１ｙをその軸線回りに回転駆動させながら、帯電手段２２ｙにより感光体２１ｙの表面をたとえば−６００Ｖに帯電する。次に、帯電状態にある感光体２１ｙの表面に、露光ユニット２３からイエロー色の画像情報に対応する信号光を照射し、イエロー色の画像情報に対応する露光電位−７０Ｖの静電潜像を形成する。次いで、感光体２１ｙの表面に、現像ローラ２７ｙ表面に形成され担持される磁気ブラシとよばれるイエロー色現像剤層を接触させる。現像ローラ２７ｙには現像バイアスとして−２４０Ｖの直流電圧が印加されており、イエロー色現像剤２６ｙに含まれる負帯電状態のイエロー色トナーが、現像ローラ２７ｙと感光体２１ｙとの電位差によって静電潜像に付着し、感光体２１ｙの表面にイエロー色のトナー像が形成される。感光体２１ｙ表面に形成されるイエロー色トナー像は、後述するように、感光体２１ｙの表面に圧接し、矢符３６ｂの方向に駆動する中間転写ベルト３６に中間転写される。中間転写ベルト３６へのトナー像の中間転写が行われると、感光体２１ｙの表面に残留するイエロー色トナーは、クリーニング手段２５ｙにより除去回収される。
【００４０】
ここで、イエロー色現像剤２６ｙに含まれるイエロー色トナーが感光体２１ｙ表面の静電潜像に付着するときに、イエロー色現像剤２６ｙに含まれるキャリア３５がトナーとともに感光体２１ｙ表面に付着することがある。感光体２１ｙ表面に形成されるイエロー色トナー像は、中間転写ベルト３６に中間転写されるけれども、キャリア３５がトナー像に付着したまま中間転写されると、キャリア３５が存在する部分については画像が形成されない白斑むらを生じる。
【００４１】
そこで、本実施形態の画像形成装置１１の画像形成ユニット１４ｙには、上記のようなキャリア付着による形成画像の白斑むらを防止するために、現像手段２４ｙよりも感光体２１ｙの回転方向の下流側に、感光体２１ｙ表面に付着するキャリア３５を除去する手段であるキャリア除去手段３１が設けられる。キャリア除去手段３１は、後述する中間転写ユニット１５により中間転写ベルト３６にトナー像が転写される前に、感光体２１ｙ表面に付着するキャリア３５を除去する。
【００４２】
キャリア除去手段３１は、現像手段２４ｙの上方に配置され、キャリア除去手段３１によって感光体２１ｙから除去されたキャリア３５が現像手段２４ｙに向けて落下するように設けられる。さらに、本実施形態のキャリア除去手段３１は、現像手段２４ｙの現像ローラ２７ｙの上方に配置され、キャリア除去手段３１によって感光体２１ｙから除去されたキャリア３５が現像手段２４ｙの現像剤収容容器２９ｙの上方に形成される開口部から現像ローラ２７ｙに向けて落下するように設けられる。
【００４３】
キャリア除去手段３１は、磁石部材３２と、感光体２１ｙから近接および離反可能な方向である矢符３３方向に磁石部材３２を移動可能とする不図示の移動手段と、磁石部材３２より感光体２１ｙの回転方向の上流側に現像剤収容容器２９ｙと一体的に形成され、磁石部材３２と現像ローラ２７ｙとの間に、磁石部材３２および移動手段を覆うようにして設けられるカバー部材３４と、カバー部材３４の先端部に設けられ、磁石部材３２と感光体２１ｙとの間において磁石部材３２を覆うようにして設けられるカバーシート３４ａとを含んで構成される。
【００４４】
磁石部材３２は、磁極Ｓ，Ｎの向きが、磁石部材３２の移動方向である矢符３３方向と平行に配置されるように設けられる。本実施形態の磁石部材３２は、感光体２１ｙに近い側の磁極がＳ極となるように設けられる。カバー部材３４は、非磁性の素材からなり、たとえば、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの合成樹脂によって構成される。カバーシート３４ａは、絶縁性誘電体フィルムからなり、たとえば、厚さ５０〜２００μｍのマイラーシート（登録商標）などが使用できる。
【００４５】
以下このようなキャリア除去手段３１によって、感光体２１ｙに付着するキャリア３５を除去する方法について説明する。まず、磁石部材３２を感光体２１ｙに近接するように移動させ、超絶縁性誘電体フィルムからなるカバーシート３４ａを通して感光体２１ｙに付着するキャリア３５に磁石部材３２の磁力を作用させ、該磁力によってキャリア３５を感光体２１ｙ表面から除去し、磁石部材３２を覆うカバーシート３４ａに付着させる。次いで、磁石部材３２が感光体２１ｙから離反するように磁石部材３２を移動させる。このことによって、磁石部材３２からキャリア３５に作用する磁力が弱くなり、カバーシート３４ａに付着していたキャリア３５が重力によって落下する。
【００４６】
ここで、本実施形態のキャリア除去手段３１は、現像手段２４ｙの現像ローラ２７ｙの上方に配置され、キャリア除去手段３１によって感光体２１ｙから除去されたキャリア３５が現像ローラ２７ｙに向けて落下するように設けられるので、重力によって落下するキャリア３５は現像ローラ２７ｙに備えられる磁極の磁力によって現像ローラ２７ｙに付着して担持され、再び現像剤収容容器２９ｙに回収される。
【００４７】
以上のように、キャリア除去手段３１からのキャリア３５の離脱は、現像手段２４ｙの現像ローラ２７ｙに備えられる磁極の磁力とキャリア３５自体に働く重力とによって行われる。このため、特別な手段を用いることなく、簡単な構成によってキャリア除去手段３１からキャリア３５を効率的に離脱させることができる。また、キャリア３５自体に働く重力を利用してキャリア３５を離脱させることができるので、キャリア３５の帯電状態に関わらず、たとえばキャリア３５が逆帯電または弱帯電のキャリアであっても、キャリア３５をキャリア除去手段３１から離脱させることができる。
【００４８】
また、このようにキャリア除去手段３１からキャリア３５が離脱されると、キャリア除去手段３１を常にキャリア３５の付着しない好適な状態に保つことができ、感光体２１ｙ表面に付着するキャリア３５の除去効率が低下しない。
【００４９】
さらに、重力によって落下するキャリア３５は、現像ローラ２７ｙに備えられる磁極の磁力によって現像ローラ２７ｙに付着して担持され、再び現像剤収容容器２９ｙに回収されるので、キャリア３５の再利用が可能となり、キャリア３５に要するコストおよび環境負荷を低減することができる。
【００５０】
なお本実施形態においては、磁石部材３２は、磁極Ｓ，Ｎの向きが、磁石部材３２の移動する矢符３３方向と平行に配置されるように、また、感光体２１ｙに近い側の磁極がＳ極となるように設けられる。磁石部材３２の磁極がこのように設けられる場合、磁石部材３２のＳ極が感光体２１ｙに最も近接するときのタイミングと、現像ローラ２７ｙのＮ極が感光体２１ｙに最も近接するタイミングとを同期することが好ましい。
【００５１】
このようにすると、磁石部材３２のＳ極が感光体２１ｙに最も近接するとき、現像ローラ２７ｙのＮ極も感光体２１ｙに最も近接する。このとき、磁石部材３２のＳ極と現像ローラ２７ｙのＮ極とが最も近接する状態となり、現像ローラ２７ｙのＮ極による磁力線の一部が、磁石部材３２におけるＳ極に向かうようになる。この磁力線の変化によって、現像ローラ２７ｙの表面において、磁力の強い領域が拡大され、磁気ブラシの形成領域も拡大される。このため、現像ローラ２７ｙから感光体２１ｙにイエロー色トナーを感光体２１ｙに供給できる領域である現像領域が広がり、より効率の高い現像を行うことができる。
【００５２】
また、キャリア除去手段３１は、後述する転写手段である中間転写ユニット１５の中間転写ベルト３６よりも現像手段２４ｙ寄りの位置に設けられることが好ましい。このことによって、キャリア除去手段３１に付着するキャリア３５と現像手段２４ｙの現像ローラ２７ｙに備えられる磁極との距離が短くなり、キャリア２１に働く磁力が大きくなるので、さらに効率的にキャリア除去手段３１からキャリアを離脱させることができる。
【００５３】
なお、キャリア除去手段３１は、感光体２１ｍ，２１ｃ，２１ｂ表面に付着するキャリアを除去するために、それぞれの画像形成ユニット１４ｍ，１４ｃ，１４ｂにも設けられるけれども、画像形成ユニット１４ｙに設けられるキャリア除去手段３１と同一の構成を有するので、説明を省略する。
【００５４】
以上のようなキャリア除去手段３１によって感光体２１ｙ表面に付着するキャリア３５を除去し、感光体２１ｙに形成されるトナー像を、以下説明する中間転写ユニット１５によって中間転写ベルト３６上に転写する。
【００５５】
中間転写ユニット１５は、中間転写ベルト３６と、中間転写ローラ３７ｙ，３７ｍ，３７ｃ，３７ｂと、駆動ローラ３８と、従動ローラ３９と、ベルトクリーナ４０とを含んで構成される。
【００５６】
中間転写ベルト３６は、駆動ローラ３８と従動ローラ３９との間に張架されてループ状の移動経路を形成する無端ベルトであり、副操作方向、すなわち矢符３６ｂ方向に駆動される。中間転写ベルト３６のトナー像が転写される側の面が、トナー像担持面３６ａになる。
【００５７】
中間転写ベルト３６のトナー像担持面３６ａは、感光体２１ｙ，２１ｍ，２１ｃ，２１ｂにこの順番で圧接する。中間転写ベルト３６の感光体２１ｙ，２１ｍ，２１ｃ，２１ｂに圧接する位置が、各色相のトナー像の中間転写位置である。中間転写ベルト３６を介して感光体２１ｙ，２１ｍ，２１ｃ，２１ｂに対向する位置に、中間転写ローラ３７ｙ，３７ｍ，３７ｃ，３７ｂが配置される。
【００５８】
中間転写ローラ３７ｙ，３７ｍ，３７ｃ，３７ｂは、それぞれ、中間転写ベルト３６におけるトナー像担持面３６ａの反対面に圧接し、かつ図示しない駆動手段によりその軸線回りに回転駆動可能に設けられる。また中間転写ローラ３７ｙ，３７ｍ，３７ｃ，３７ｂには、感光体２１ｙ，２１ｍ，２１ｃ，２１ｂの表面に形成されるトナー像を中間転写ベルト３６上に転写するために、トナーの帯電極性とは逆極性の中間転写バイアスが印加される。
【００５９】
中間転写ローラ３７ｙ，３７ｍ，３７ｃ，３７ｂに印加される中間転写バイアスによって、中間転写ベルト３６に高電圧が均一に印加される。このことによって、感光体２１ｙ，２１ｍ，２１ｃ，２１ｂに形成されるイエロー色、マゼンタ色、シアン色およびブラック色の各色相のトナー像が中間転写ベルト３６のトナー像転写面３６ａに順次重ね合わさって転写され、中間転写ベルト３６のトナー担持面３６ａに多色トナー像が形成される。但し、イエロー色、マゼンタ色、シアン色およびブラック色の色相の一部のみの画像情報が入力される場合には、画像形成ユニット１４ｙ，１４ｍ，１４ｃ，１４ｂのうち、入力される画像情報の色相に対応する画像形成ユニットのみにおいてトナー像が形成される。
【００６０】
駆動ローラ３８は、図示しない駆動手段により、軸線回りに回転駆動可能に設けられる。駆動ローラ３８は、中間転写ベルト３６を介して後述する２次転写ローラ１６に圧接して設けられる。従動ローラ３９は、中間転写ベルト３６がたるまないように、中間転写ベルト３６に所定の張力を付与しながら、駆動ローラ３８の回転に従動して回転する。
【００６１】
ベルトクリーナ４０は、中間転写ベルト３６のトナー像転写面３６ａ上のトナー像を後述の２次転写ローラ１６によって記録媒体１８に転写した後に、トナー像転写面３６ａ上に残存するトナーを除去する部材であり、中間転写ベルト３６を介して従動ローラ３９に対向するように設けられ、図示しない加圧手段により中間転写ベルト３６のトナー像転写面３６ａに圧接し、トナー像転写面３６ａ上の残存トナーなどを掻き取るクリーニングブレード４０ａと、クリーニングブレード４０ａに掻き取られるトナーなどを貯留するトナー貯留容器４０ｂとを含んで構成される。クリーニングブレード４０ａには、たとえば、弾性を有するゴム材料（たとえば、ウレタンゴム）などからなるブレードを使用できる。
【００６２】
中間転写ユニット１５は、感光体２１ｙ，２１ｍ，２１ｃ，２１ｂ上に形成される各色のトナー像を、中間転写ベルト３６のトナー像転写面３６ａの所定位置に重ね合わせて転写し、多色トナー像を形成する。このトナー像が、後述する２次転写ローラ１６によって記録媒体１８に転写された後、トナー像転写面３６ａ上の残存トナー、オフセットトナー、紙粉などがベルトクリーナ４０により除去され、トナー像転写面３６ａには再度トナー像が転写される。
【００６３】
２次転写ローラ１６は、中間転写ベルト３６を介して駆動ローラ３８に圧接しかつ軸線方向に回転駆動可能に設けられる。中間転写ベルト３６上のトナー像を記録媒体１８に転写する際に、２次転写ローラ１６の芯金にはトナーと逆極性の電圧が印加される。
【００６４】
多色トナー像を担持する中間転写ベルト３６が２次転写ローラ１６と駆動ローラ３８との圧接部に搬送されるのに同期して、後述する給紙部１３から記録媒体１８が送給され、中間転写ベルト３６上の多色トナー像が記録媒体１８の表面に押圧により転写される。多色トナー像が転写された記録媒体１８は、定着ユニット１７に搬送される。
【００６５】
定着ユニット１７は、加熱ローラ４１および加圧ローラ４２を備える。加熱ローラ４１は、図示しない駆動手段により、軸線回りに回転駆動可能に設けられる。加熱ローラ４１の内部には、ハロゲンランプなどの加熱ヒータが設けられる。加圧ローラ４２は、記録媒体１８を介して加熱ローラ４１に圧接して設けられる。
【００６６】
定着ユニット１７では、２次転写ローラ１６によってトナー像が転写された記録媒体１８が、加熱ローラ４１と加圧ローラ４２との圧接部に搬送され、加熱ローラ４１と加圧ローラ４２とによって加熱および加圧される。このようにして、記録媒体１８に転写されたトナー像を記録媒体１８に定着させる。定着ユニット１７によってトナー像が定着された記録媒体１８は、画像形成装置１１の排紙ユニット１８に搬送される。
【００６７】
排紙ユニット１８は、画像形成装置１１の筐体外側に設けられる排紙トレイ４３と、排紙トレイ４３近傍に設けられる排紙ローラ４４ａ，４４ｂとを含んで構成される。定着ユニット１７でトナー像が定着された記録媒体１８は、排紙ローラ４４ａ，４４ｂによって送給され、画像形成装置１１の外部に排出されて排紙トレイ４３に載置される。
【００６８】
以上のような画像形成部１２を備える画像形成装置１１は、給紙部１３を含んで構成される。給紙部１３は、記録媒体１８を収容する記録媒体カセット４５と、記録媒体１８を搬送路Ｐに１枚ずつ送給するピックアップローラ４６と、中間転写ベルト３６上の多色トナー像が２次転写ローラ１６と駆動ローラ３８との圧接部に搬送されるのに同期して、２次転写ローラ１６と駆動ローラ３８との圧接部に記録媒体１８を送給する一対のレジストローラ４７ａ，４７ｂとを含んで構成される。
【００６９】
給紙部１３では、記録媒体カセット４５内に収容される記録媒体１８を、ピックアップローラ４６によって１枚ずつ搬送路Ｐに送給しレジストローラ４７ａ，４７ｂによって２次転写ローラ１６と駆動ローラ３８との圧接部に送給する。
【００７０】
以下画像形成装置１１の動作について説明する。画像形成装置１１は、画像形成部１２に含まれる画像形成ユニット１４ｙ，１４ｍ，１４ｃ，１４ｂによって感光体２１ｙ，２１ｍ，２１ｃ，２１ｂ表面に各色トナー像を形成し、該トナー像形成時に感光体２１ｙ，２１ｍ，２１ｃ，２１ｂ表面に付着するキャリアをキャリア除去手段３１によって除去する。なお、キャリア除去手段３１によって除去されたキャリアは、現像ローラ２７ｙ，２７ｍ，２７ｃ，２７ｂに備えられる磁極による磁力と、キャリアに働く重力とによって現像ローラ２７ｙ，２７ｍ，２７ｃ，２７ｂに付着し担持されて現像剤収容容器２９ｙ，２９ｍ，２９ｃ，２９ｂに回収され、再利用される。中間転写ユニット１５は、このようにしてキャリアが除去された感光体２１ｙ，２１ｍ，２１ｃ，２１ｂ上のトナー像を中間転写ベルト３６上に転写し、多色トナー像を形成する。中間転写ベルト３６上に形成される多色トナー像は、２次転写ローラ１６と駆動ローラ３８との圧接部において、給紙部１３から搬送される記録媒体１８に転写される。定着ユニット１７は、記録媒体１８に転写された多色トナー像を、加熱ローラ４１および加圧ローラ４２による加熱および加圧によって記録媒体１８上に定着し、画像を形成する。
【００７１】
本実施形態の画像形成装置１１は、このような簡単な構成によってキャリア除去手段３１からキャリア３５を効率的に離脱させることができ、キャリア除去手段３１を常にキャリア３５の付着しない好適な状態に保つことができる。このことによって、感光体２１ｙ，２１ｍ，２１ｃ，２１ｂ上のキャリアの除去効率が低下することなく、キャリア上がりによって発生する形成画像の白斑むらを防止することができるので、長期使用しても良好な画像を形成することができる。
【００７２】
なお、このような画像形成装置１１は、上記の構成に限定されることなく、種々の変更が可能である。
【００７３】
本実施形態の画像形成装置１１は中間転写方式を用いるけれども、これに限定されることなく、潜像担持体上のトナー像を記録媒体に直接転写する直接転写方式の画像形成装置であってもよい。
【００７４】
図４は、本発明の実施の第２形態である画像形成装置に設けられるキャリア除去手段５１の構成を示す図である。本実施形態の画像形成装置は、キャリア除去手段５１の構成が異なること以外は、実施の第１形態の画像形成装置１１と同一に構成されるので、全体構成を示す図を省略し、キャリア除去手段５１の構成のみを示す。キャリア除去手段５１は、実施の第１形態の画像形成装置１１に設けられるキャリア除去手段３１に類似し、対応する部分については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００７５】
本実施形態のキャリア除去手段５１において注目すべきは、磁石部材５２が、不図示の回転手段によって現像ローラ２７ｙの回転軸線と平行な軸線回りに回転可能に構成されることである。
【００７６】
このようなキャリア除去手段５１は、磁石部材５２を回転させることによって磁石部材５２周辺の磁場が変化することを利用して、磁石部材５２からキャリア３５に作用する磁力を変化させる。このようにして、感光体２１ｙからのキャリア３５の除去およびカバーシート３４ａに付着するキャリア３５の離脱を行うことができるので、実施の第１形態のキャリア除去手段３１と同様の効果を奏することができる。
【００７７】
図５は、本発明の実施の第３形態である画像形成装置に設けられるキャリア除去手段６１の構成を示す図である。本実施形態の画像形成装置は、キャリア除去手段６１の構成が異なること以外は、実施の第１形態の画像形成装置１１と同一に構成されるので、全体構成を示す図を省略し、キャリア除去手段６１の構成のみを示す。キャリア除去手段６１は、実施の第１形態の画像形成装置１１に設けられるキャリア除去手段３１に類似し、対応する部分については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００７８】
本実施形態のキャリア除去手段６１において注目すべきは、磁石部材として電磁石６２が用いられることである。キャリア除去手段６１には、鉄芯６３、コイル６４、電源６５およびスイッチ６６を含む電磁石６２が備えられる。
【００７９】
このようなキャリア除去手段６１では、スイッチ６６をオンにして電源６５からコイル６４に電流を流し、発生する磁力でキャリア３５を引き付けることによって感光体２１ｙ上のキャリア３５を除去することができる。また、スイッチ６６をオフにしてコイル６４に流れる電流を切り、磁力の作用を無くすことによってカバーシート３４ａに付着するキャリア３５を落下させて、カバーシート３４ａから容易にキャリア３５を離脱させることができる。したがって、実施の第１形態のキャリア除去手段３１と同様の効果が得られる。
【００８０】
図６は、本実施形態の画像形成装置１１によって形成した画像の白斑むらのレベルと、従来の画像形成装置によって形成した画像の白斑むらのレベルとを示す図である。ここで、従来の画像形成装置は、潜像担持体の回転方向上流側から下流側に向かって順次配置される現像手段、キャリア除去手段および転写手段を備える。従来の画像形成装置は、トナー像が転写手段によって転写媒体に転写される前に、潜像担持体表面に付着するキャリアをキャリア除去手段によって除去するけれども、キャリア除去手段に付着するキャリアを離脱させる手段を備えない。なお、形成した画像の白斑むらのレベルは、目視観察によって行った。
【００８１】
図６に示す結果によれば、従来の画像形成装置では、長期使用して印字枚数が増加するとともにキャリア除去手段に付着するキャリアが多くなり、形成した画像の白斑むらのレベルが悪くなった。これは、従来の画像形成装置では、キャリア除去手段に付着するキャリアを離脱させることができないので、キャリアがキャリア除去手段に対して多量に付着するようになると、キャリア除去手段による感光体表面からキャリアを除去する作用が充分に発現されなくなることによる。
【００８２】
一方、本実施形態の画像形成装置１１は、長期使用して印字枚数が増加してもキャリア除去手段３１へのキャリア付着量があまり増加せず、形成した画像の白斑むらのレベルも初期印字状態の白斑むらのレベルと変わらない実用上問題ない範囲であった。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施の第１形態である画像形成装置１１の構成を概略的に示す図である。
【図２】画像形成部１２に備わる画像形成ユニット１４ｙの構成を拡大して示す図である。
【図３】図２に示す画像形成部１２に備わるキャリア除去手段３１の構成を拡大して示す図である。
【図４】本発明の実施の第２形態である画像形成装置に設けられるキャリア除去手段５１の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の第３形態である画像形成装置に設けられるキャリア除去手段６１の構成を示す図である。
【図６】本実施形態の画像形成装置１１によって形成した画像の白斑むらのレベルと、従来の画像形成装置によって形成した画像の白斑むらのレベルとを示す図である。
【図７】特許文献１に開示されるキャリア回収装置１の構成を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１１  画像形成装置
１２  画像形成部
１３  給紙部
１４ｙ，１４ｍ，１４ｃ，１４ｂ  画像形成ユニット
１５  中間転写ユニット
１６  ２次転写ローラ
１７  定着ユニット
１８  排紙ユニット
２１ｙ，２１ｍ，２１ｃ，２１ｂ  感光体
２２ｙ，２２ｍ，２２ｃ，２２ｂ  帯電手段
２３  露光ユニット
２３ｙ，２３ｍ，２３ｃ，２３ｂ  レーザ光
２４ｂ，２４ｃ，２４ｍ，２４ｙ  現像装置
２５ｂ，２５ｃ，２５ｍ，２５ｙ  クリーニング手段
２６ｙ  イエロー色現像剤
３１，５１，６１  キャリア除去手段
３２，５２  磁石部材
３３  磁石部材移動方向
３４  カバー部材
３４ａ  カバーシート
３５  キャリア
３６  中間転写ベルト
３６ａ  トナー担持面
３６ｂ  中間転写ベルト移動方向
３７ｂ，３７ｃ，３７ｍ，３７ｙ  中間転写ローラ
３８  駆動ローラ
３９  従動ローラ
４０  ベルトクリーナ
４０ａ  クリーニングブレード
４０ｂ  トナー貯留容器
４１  加熱ローラ
４２  加圧ローラ
４３  排紙トレイ
４４ａ，４４ｂ  排紙ローラ
４５  記録媒体カセット
４６  ピックアップローラ
４７ａ，４７ｂ  レジストローラ
６２  電磁石
６３  鉄芯
６４  コイル
６５  電源
６６  スイッチ
【図１】
2006220968.tif 000003
【図２】
2006220968.tif 000004
【図３】
2006220968.tif 000005
【図４】
2006220968.tif 000006
【図５】
2006220968.tif 000007
【図６】
2006220968.tif 000008
【図７】
2006220968.tif 000009