(57)【要約】【課題】現像剤捕集能力と搬送能力とを高いものとして両立させる。【解決手段】キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を使用し、像担持体に現像剤担持体で現像剤を付着させる現像装置６００の現像剤担持体６０１より像担持体６の駆動方向下流側に像担持体６に対向して配置され、像担持体の画像部及び非画像部に付着したキャリア及び非画像部に付着したトナーを捕集して現像剤回収部６０５まで搬送する現像剤回収装置６１０であって、表面にキャリアの径と同程度以上の径の凹凸を備え、前記像担持体に対向して配置される環状の帯状部材６１１と、帯状部材６１１が駆け渡され、帯状部材６１１に張力を加えつつ周回移動させる回転可能なローラ６１２，６１３，６１４と、帯状部材６１１の内部に磁界を発生させるための永久磁石６１５と回収ブレード６１６とを備える。【選択図】図２
2011141355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を使用し、像担持体に現像剤担持体で前記現像剤を付着させる現像装置の前記現像剤担持体より前記像担持体の駆動方向下流側に前記像担持体に対向して配置され、前記像担持体の画像部及び非画像部に付着した前記キャリア及び非画像部に付着した前記トナーを捕集して現像剤回収部まで搬送する現像剤回収装置であって、
表面に前記キャリアの径と同程度以上の径の凹凸を備え、前記像担持体に対向して配置される環状の帯状部材と、
前記帯状部材が駆け渡され、前記帯状部材に張力を加えつつ周回移動させる回転可能な帯状部材支持部材と、
前記帯状部材の内部に磁界を発生させるための磁界発生手段と、
を備えることを特徴とする現像剤回収装置。
【請求項２】
前記帯状部材の前記像担持体との対向部から、該帯状部材の周回移動方向下流側に当接して配置され、前記帯状部材上の現像剤を剥離させる剥離部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の現像剤回収装置。
【請求項３】
前記帯状部材は、直流電圧が印加されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像剤回収装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の現像剤回収装置を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
前記キャリアの粒度が２０〜６０μｍであることを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
【請求項６】
前記トナーの粒度が３〜１０μｍであることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の現像装置。
【請求項７】
請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の現像装置が一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項８】
請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の現像装置と、前記像担持体とが一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項９】
画像形成装置本体に着脱自在であることを特徴とする請求項７又は請求項８記載のプロセスカートリッジ。
【請求項１０】
請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の現像装置又は請求項７乃至請求項９のいずれかに記載のプロセスカートリッジを１又は複数備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は現像剤回収装置、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に係り、特に高い捕集能力と高い搬送能力とを両立させた現像剤回収装置、この現像剤回収装置を備える現像装置及びプロセスカートリッジ並びに形成装置に関する
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置、特にキャリアとトナーとを有する２成分現像剤により、像担持体上に形成された潜像をトナーで現像する２成分現像方式の画像形成装置では、画質を向上させるため、小粒径の現像剤が用いられるようになってきた。しかし、現像剤の粒径の小さくなるに伴い、像担持体上の画像部及び非画像部にキャリアが付着し、画像の転写・定着時にオフセットが生じて画質が低下するという弊害、即ちキャリア付着という問題がある。特に高速に処理を行う画像形成装置では、現像剤担持体の回転数が大きく、遠心力による作用も加わってキャリア付着の発生がより増加する傾向にある。
【０００３】
このキャリア付着に対処するため、像担持体の現像後の領域に磁界発生手段を対向させ、一度像担持体上に付着したキャリアを捕集する、現像剤回収装置が既に知られている。
【０００４】
特許文献１には、像担持体の回転方向において現像装置の下流位置に、現像時に像担持体に付着したキャリアを回収するキャリア回収手段を備え、このキャリア回収手段には、周囲に複数の磁極を等間隔にＮＳ交互に有するロール状のキャリア回収部材を設け、更にキャリア回収部材には、キャリア回収手段によるキャリアの回収を検出する回収キャリア検出手段を対向して備えてなり、回収キャリア検出手段は、例えば２つの光反射型センサで構成し、それらのセンサの出力値に基づきキャリア付着があると判断したとき制御信号を出力する制御手段に接続したものが記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、感光体ドラムに担持された静電潜像をキャリアとトナーとからなる２成分現像剤により現像する現像器と、この現像器による現像時に感光体ドラムに付着したキャリアを表面に吸着することにより除去し、このキャリアを回転することにより搬送して回収するもので、前記表面に回転方向に対し直交する方向に沿う溝を有したキャリア回収装置と具備するキャリア回収装置が開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の現像剤回収装置では、その形状やレイアウト上の制約から像担持体表面近傍での磁力が不足し、キャリア捕集能力が低いという問題があった。
【０００７】
即ち、従来の現像剤回収装置の外形部材は円筒形状としているため、像担持体表面近傍での磁力を高めるにはその形状が制約となっていた。図７は従来の現像剤回収装置の不具合を説明する模式図である。この現像剤回収装置の磁界発生手段として永久磁石を用いた場合、像担持体表面近傍での磁力を高めるには、磁石の幅を大きく取る、又は像担持体とのギャップを狭めるといった手法がある。
【０００８】
図７（ａ）に示すように、現像剤回収装置６５０が像担持体６の近傍に配置された円筒部材６５１内に永久磁石６５２を配置した構造を備える場合、図７（ｂ）に示すように、永久磁石６５２の幅を広げると、円筒部材６５１との干渉により像担持体６とのギャップが寸法ｄから寸法Ｄと大きくなってしまうこととなる。また、永久磁石６５２と像担持体６の表面のギャップを小さくするため、図７（ｃ）に示した状態から、図７（ｃ）に示したように、永久磁石６５２の先端を円弧状に加工すると、永久磁石６５２から発生する磁束密度が低下してしまうこととなる。
【０００９】
一方、捕集能力を高めるために磁力を強くすると、捕集したキャリアを攪拌部まで搬送し回収する機能が低下してしまい、キャリアの滞留・飛散が生じるという問題がある。図８は従来の他のキャリアキャッチャーを示す模式図である。この現像剤回収装置６６０は、回転する円筒部材６６１内に固定した磁石ローラ６６２を設け、この磁石ローラ６６２にキャリア捕集用の磁極６６３の他、捕集したキャリアを搬送するためキャリア搬送用の磁極６６４，６６５を設けたものである。このように搬送用の磁極６６３，６６４を設けると、キャリア捕集用の磁極６６３から生じる磁束６６６が、搬送用の磁極６６４，６６５の影響を受け減衰してしまうこととなる。また、これに対処するためキャリア捕集用の磁極６６３を強くすると、必然的にキャリア回収部での磁束密度も大きくなり、キャリアが回収しにくくなるという問題が生じる。
【００１０】
そこで本発明は、現像剤捕集能力と搬送能力とを高いものとして両立させることができる現像剤回収装置、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明は、キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を使用し、像担持体に現像剤担持体で前記現像剤を付着させる現像装置の前記現像剤担持体より前記像担持体の駆動方向下流側に前記像担持体に対向して配置され、前記像担持体の画像部及び非画像部に付着した前記キャリア及び非画像部に付着した前記トナーを捕集して現像剤収容部まで搬送する現像剤回収装置において、表面に前記キャリアの径と同程度以上の径の凹凸を備え、前記像担持体に対向して配置される環状の帯状部材と、前記帯状部材が駆け渡され、前記帯状部材に張力を加えつつ周回移動させる回転可能な帯状部材支持部材と前記帯状部材の内部に磁界を発生させるための磁界発生手段と、を備えることを特徴とする現像剤回収装置である。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載の現像剤回収装置において、前記帯状部材の前記像担持体との対向部から、該帯状部材の周回移動方向下流側に当接して配置され、前記帯状部材上の現像剤を剥離させる剥離部材を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の現像剤回収装置において、前記帯状部材は、直流電圧が印加されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の現像剤回収装置を備えることを特徴とする現像装置である。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項４に記載の現像装置において、前記キャリアの粒度が２０〜６０μｍであることを特徴とする。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項４又は請求項５に記載の現像装置において、前記トナーの粒度が３〜１０μｍであることを特徴とする。
【００１７】
請求項７の発明は、請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の現像装置が一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジである。
【００１８】
請求項８の発明は、請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の現像装置と、前記像担持体とが一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジである。
【００１９】
請求項９の発明は、請求項７又は請求項８記載のプロセスカートリッジにおいて、画像形成装置本体に着脱自在であることを特徴とする。
【００２０】
請求項１０の発明は、請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の現像装置又は請求項７乃至請求項９のいずれかに記載のプロセスカートリッジを１又は複数備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、表面に前記キャリアの径と同程度以上の径の凹凸を備え、前記像担持体に対向して配置される環状の帯状部材と、前記帯状部材が駆け渡され、前記帯状部材に張力を加えつつ周回移動させる回転可能な帯状部材支持部材と前記帯状部材の内部に磁界を発生させるための磁界発生手段と、を備えたので、現像剤の捕集能力と捕集した現像剤を搬送回収する能力を両立させて向上させることができ、キャリア付着や地汚れによる画質低下や、現像剤の滞留や飛散を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例に係る画像形成装置を示す模式図である。
【図２】実施例に係る現像装置を示す模式図である。
【図３】現像装置の変形例を示す模式図である。
【図４】像担持体表面近傍の磁束密度とＡ４相当面積のキャリア付着算数の関係を示すグラフである。
【図５】磁石表面からの距離と磁束密度との関係を示すグラフである。
【図６】他の実施例に係る現像剤回収装置を示す模式図である。
【図７】従来のキャリア回収装置を示す模式図である。
【図８】従来の他のキャリア回収装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係る現像剤回収装置は、キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を使用し、像担持体に現像剤担持体で前記現像剤を付着させる現像装置の前記現像剤担持体より前記像担持体の駆動方向下流側に前記像担持体に対向して配置され、前記像担持体の画像部及び非画像部に付着した前記キャリア及び非画像部に付着した前記トナーを捕集して現像剤回収部まで搬送する現像剤回収装置において、表面に前記キャリアの径と同程度以上の径の凹凸を備え、前記像担持体に対向して配置される環状の帯状部材と、前記帯状部材が駆け渡され、前記帯状部材に張力を加えつつ周回移動させる回転可能な帯状部材支持部材と前記帯状部材の内部に磁界を発生させるための磁界発生手段と、を備えるものである。
【００２４】
本例によれば、現像剤回収装置の外形やレイアウトの自由度が高く、省スペース化が図れる他、帯状部材と像担持体の対向面積を広くかつギャップを小さくでき、より大きな磁束密度の磁界発生手段を内部に設置できる。これにより、磁束密度のピーク値・半値幅共に大きな磁界を作用させることができ、像担持体に付着したキャリアに及ぼす力積を大きくして像担持体からキャリアを捕集する能力を高めることができる。
【００２５】
本例によれば、帯状部材の表面にキャリア径と同じ程度以上の径の凹凸を設けることで、キャリア搬送用の磁極を設けずに搬送機能を向上させることができ、搬送用磁極の設置によってキャリア捕集部の磁力が低下することを防げるので、像担持体からキャリアを捕集する能力を維持したままキャリアを搬送することが可能となる。
【００２６】
また、本例によれば、現像剤回収装置の外形やレイアウトの自由度が高く、磁界発生手段と、現像剤回収部へ現像剤を回収する領域を離して設置することができるので、該領域に及ぶ磁界を小さく抑えられ、現像剤捕集のための磁界を高めても現像剤へのキャリア回収が可能となる
【００２７】
また、本発明に係る現像剤回収装置において、前記帯状部材の前記像担持体との対向部から、該帯状部材の周回移動方向下流側に当接して配置され、前記帯状部材上の現像材を剥離させる剥離部材を備えるものである。
【００２８】
また、本発明に係る現像剤回収装置において、前記帯状部材は、直流電圧が印加されているものとすることができる。
【００２９】
本発明に係る現像装置は、前記現像剤回収装置を備えるものである。またこの現像装置において、前記キャリアの粒度は２０〜６０μｍとすることができる。更に、この現像装置において、前記トナーの粒度は３〜１０μｍとすることができる。
【００３０】
また、本発明に係るプロセスカートリッジは、前記現像装置が一体化されたものである。また、本発明に係るプロセスカートリッジは、前記現像装置と、前記像担持体とが一体化されたものである。
【００３１】
更に、本発明に係るプロセスカートリッジは、画像形成装置本体に着脱自在であるものである。
【００３２】
そして、本発明に係る画像形成装置は、前記現像装置又は前記プロセスカートリッジを１又は複数備えるものである。
【実施例】
【００３３】
以下本発明に係る画像形成装置について説明する。図１は実施例に係る画像形成装置の断面該略図である。画像形成装置は、用紙Ｓを搬送する用紙搬送部１００、前記用紙搬送部１００の上方に配置され搬送された用紙搬送部１００に画像を形成する画像形成部２００、前記画像形成部２００の上方に配置され原稿の画像を読み取る画像読取部３００備えている。用紙搬送部１００は、用紙Ｓを積載する用紙トレイ１０１、用紙トレイ１０１上の用紙Ｓを送り出すピックアップコロ１０１ａ、用紙Ｓを分離するフィードコロ１０１ｂ及びリバースコロ１０１ｃ等の給紙部、搬送ローラ１０３、レジストローラ１０２を備える。
【００３４】
給紙信号がオンになると、用紙トレイ１０１上の用紙Ｓが一枚分離されて搬送ローラ１０３で搬送されてレジストローラ１０２のニップ部に突き当てられてスキュー補正され、ドラム状をした感光体からなる像担持体６上のトナー画像と会合する適時のタイミングで送り出される。
【００３５】
画像形成部２００は、感光体である像担持体６と、該像担持体６のまわりに配置された帯電手段５００、現像装置６００、転写手段７００、クリーニング手段８００、画像転写後の用紙を搬送する搬送ベルト８５０、定着装置９００、一様に帯電された像担持体６を部分的に露光して潜像を形成する書込み手段１０００などからなり、用紙搬送部１００から供給された用紙Ｓに画像を形成し、排紙ローラ２５０を経て、排紙トレイ３５０へと排出する。
【００３６】
次に実施例に係る現像装置６００について説明する。実施例に係る現像装置６００は、キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を使用して像担持体６にトナー像を形成する。図２は実施例に係る現像装置を示す模式図である。本例に係る現像装置６００は、ケース６０６内に、像担持体６に現像剤を付着させてトナー像を形成する現像剤担持体６０１、現像剤蓄留部６０４に配置された上側現像剤攪拌部材６０２、現像剤回収部６０５に配置された下側現像剤攪拌部材６０３を備える他、実施例に係る現像剤回収装置６１０を備える。この現像剤回収装置６１０は前記現像剤担持体６０１より前記像担持体６の駆動方向下流側に前記像担持体に対向して配置され、前記像担持体の画像部及び非画像部に付着した前記キャリアを捕集して現像剤回収部６０５まで搬送する。そして、この現像装置６００は、像担持体６と一体に形成され、画像形装置に着脱自在なプロセスカートリッジとして構成される。なお、現像装置６００だけを着脱自在なプロセスカートリッジとすることもできる。また、この画像形成装置は現像装置を１つ設けるものであるが、像担持体及び画像形成装置を複数設けるカラー画像形成装置とすることができる。
【００３７】
現像装置６００では現像剤はケース６０６内を次のように循環している。現像剤蓄留部６０４において上側現像剤攪拌部材６０２によってキャリアとトナーが混合されながら、現像剤蓄留部６０４長手方向（図中紙面に垂直方向）に搬送されつつ、現像剤担持体６０１に現像剤が供給される。現像剤担持体６０１は図中時計回りに現像剤を搬送し、像担持体６と近接した領域で像担持体６に現像剤を接触させ、潜像をトナーで現像する。余剰の現像剤は現像剤回収装置６１０で現像剤回収部６０５に回収され下側現像剤攪拌部材６０３で現像剤回収部６０５の長手方向（図中紙面に垂直方向）に搬送され、ケース６０６の端部で、現像剤蓄留部６０４まで持ち上げられ、再度現像に使用される。
【００３８】
このとき、像担持体６表面には、画像が形成される画像部にのみ所定量のトナーが付着して現像されることが望ましいが、実際には画像部とこの画像部以外の非画像部にキャリアが付着してしまう（キャリア付着）こととなる。本例に係る現像剤回収装置６１０は、画像部及び非画像部に付着したキャリア及び非画像部に付着したトナーを捕集して現像剤回収部６０５まで搬送して回収する。
【００３９】
以下実施例に係る現像剤回収装置６１０について説明する。図２に示すように、現像剤回収装置６１０は、環状の帯状部材６１１と、この帯状部材６１１が掛け渡され、帯状部材６１１に張力を加えつつ周回移動させる帯状部材支持部材である３つのローラ６１２，６１３，６１４と、帯状部材６１１の内部に設けられた磁界発生手段である永久磁石６１５と、剥離部材である回収ブレード６１６とで構成される。ここで、帯状部材６１１には前記キャリア径と同じ程度以上の凹凸が形成されている。また、前記ローラ６１２，６１３，６１４のうち１つのローラは駆動ローラであり、帯状部材６１１を周回駆動する。更に磁界発生手段としては、希土類焼結体製の永久磁石を使用するが、他の素材や電磁石であってもよい。
【００４０】
このような現像装置６００において、現像剤担持体６０１に担持された現像剤は、像担持体６の最近接点ではそのうちのトナーが像担持体６の画像部の潜像に付着して現像される、このとき画像部にはキャリアも付着する。この画像部に付着したキャリアは、大部分は像担持体６の回転に伴い搬送される。そして、画像部に残ったキャリアは、現像剤回収装置６１０との対向部で永久磁石６１５の生じる磁界により帯状部材６１１の表面に捕集される。また、帯状部材６１１の表面には、キャリア径と同じ程度以上の凹凸が形成されているため、キャリアはこの凹凸に捕捉され帯状部材６１１の移動方向に搬送される。そして、搬送されたキャリアは回収ブレード６１６によって帯状部材６１１の表面から剥がされ、現像剤回収部６０５に回収される。
【００４１】
本例では、現像剤回収装置６１０の全体配置は、ローラ６１２，６１３，６１４の配置状態を変更することによって任意に変更できるため、帯状部材６１１の像担持体６との対向面積を大きくし、かつ永久磁石６１５と像担持体６とのギャップを狭くすることができ像担持体６表面近傍での磁束密度を高いものとすることができる。
【００４２】
なお、回収ブレード６１６に替えて他の部材を使用することができる。図３は現像剤回収装置の変形例を示す模式図である。この例に係る現像剤回収装置６２０は、回収ブラシ６２１でキャリアを帯状部材６１１から回収する、キャリアＣは像担持体６上から帯状部材６１１に捕集され、回収ブラシ６２１で現像剤回収部６０５に掻き落とされる。
【００４３】
次に永久磁石６１５に必要とされる磁束密度について説明する。発明者は実験で像担持体表面近傍の磁束密度とＡ４相当面積のキャリア付着算数の関係を求めた。図４はこの結果を示すグラフである。これにより、像担持体６と対向する面の幅を１０［ｍｍ］としたとき、現像する画像のパターンによらずキャリア付着をほぼ全数除去するには、４００［ｍＴ］以上の磁束密度が必要となることがわかる。
【００４４】
この条件を満たすために必要なギャップを実験で求めた。図５は磁石表面からの距離と磁束密度との関係を示すグラフである。これにより、永久磁石６１５として希土類の焼結磁石を用い、かつ前記ギャップを０．５［ｍｍ］とすることで、像担持体表面近傍で４００［ｍＴ］以上の磁束密度を作用させることができることがわかる。
【００４５】
もし従来技術の現像剤回収装置で同等の磁束密度を生じさせたとすると、これと同時にキャリア回収部での磁束密度も大きくなり、キャリアキャッチャーからキャリアを剥がすことが困難となる。本例では、全体のレイアウト自由度が高いため、帯状部材６１１と回収ブレード６１６（回収ブラシ６２１）とが近接したキャリア回収個所を、磁界発生手段から十分遠ざけることができ、キャリアの回収も確実となる。従来、同等の位置関係を実現しようとすると、必要なキャリアキャッチャーの外径が大きくなり過ぎ、レイアウト上困難であった。
【００４６】
次に他の実施例に係る現像剤回収装置６３０について説明する。図６は他の実施例に係る現像剤回収装置を示す模式図である、本例に係る現像剤回収装置６３０の基本的構成即は前記実施例と同様である。本例では、帯状部材６１１の内部に、前記像担持体６と対向する向きに電極板６３１を設置し、直流電源６３２で直流電圧を印加している。ここで像担持体６は、例えば非画像部において、直流電源６３３で約−４００［Ｖ］に帯電しているので、ここでは前記電極板６３１には、更に低い−６００［Ｖ］を印加するものとする。
【００４７】
キャリアは一般的に正に帯電しており、像担持体６から電極板６３１に向かう電界を発生させることで、磁界によるキャリア捕集能力に、電界による力を重畳することができる。
【００４８】
また、現像装置６００内で現像剤を攪拌すると、キャリアは正に、トナーは負に帯電する。しかし、トナーの帯電量は分布を持つため、一部は正に帯電してしまうこととなる。この正帯電トナーが非画像部に付着したとき、地汚れという異常となって画像に表れる。本例では、前記電界の作用により、像担持体６の表面から地汚れトナーも捕集することができる。
【符号の説明】
【００４９】
６  像担持体
１００  用紙搬送部
１０１  用紙トレイ
１０１ａ  ピックアップコロ
１０１ｂ  フィードコロ
１０１ｃ  リバースコロ
１０２  レジストローラ
１０３  搬送ローラ
２００  画像形成部
２５０  排紙ローラ
３００  画像読取部
３５０  排紙トレイ
５００  帯電手段
６００  現像装置
６０１  現像剤担持体
６０２  上側現像剤攪拌部材
６０３  下側現像剤攪拌部材
６０４  現像剤蓄留部
６０５  現像剤回収部
６０６  ケース
６１０  現像剤回収装置
６１１  帯状部材
６１２，６１３，６１４  ローラ（帯状部材支持部材）
６１５  永久磁石（磁界発生手段）
６１６  回収ブレード（剥離手段）
６２０  現像剤回収装置
６２１  回収ブラシ（剥離手段）
６３０  現像剤回収装置
６３１  電極板
６３２  直流電源
６３３  直流電源
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５０】
【特許文献１】特開平１０−３２６０４７号公報
【特許文献２】特開平１１−３１１９０３号公報
【図１】
2011141355.tif 000003
【図２】
2011141355.tif 000004
【図３】
2011141355.tif 000005
【図４】
2011141355.tif 000006
【図５】
2011141355.tif 000007
【図６】
2011141355.tif 000008
【図７】
2011141355.tif 000009
【図８】
2011141355.tif 000010