(57)【要約】【課題】無駄なトナーの消費や排出される現像剤の増大を抑え、さらに、画像形成の高速化が可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】排出された現像剤Ｄは、トナー回収部１０１の取り込み口１０１ａからスリーブ１０２上へ落下する。内部に固定配置されたマグネット１０３の磁気吸引力により現像剤Ｄはスリーブ１０２上に吸着される。現像剤Ｄはスリーブ１０２のＣ方向への回転によりトナー回収ローラ１０４近傍に搬送される。マイナスに帯電したトナーＴは、電界力によって選択的にトナー回収ローラ１０４に移行し、トナー回収ローラ１０４の矢印Ｄ方向への回転によりＤ方向に搬送され、スクレーパ１０５により掻き落とされ、トナー排出口１０９ａを通じて廃トナー収容部１０７に落下して収容される。【選択図】図１１
2008257154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と当該像担持体に形成された静電潜像を磁性キャリアとトナーを含む２成分現像剤によって現像する現像装置を有する画像形成部を備えた画像形成装置において、
前記現像装置は、当該現像装置の外部から前記磁性キャリアを受け入れるキャリア補給口と、当該現像装置の外部に前記現像剤を排出する排出手段と、当該排出手段から排出された現像剤からトナーを回収するトナー回収部と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、
前記現像装置とトナー回収部は、離間して配置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の画像形成装置において、
前記排出手段は、前記現像装置の現像ロールの後方に配設された堰部を備えており、前記現像剤を当該堰部からのオーバーフローによって前記トナー回収部に排出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項記載の画像形成装置において、
前記トナー回収部により回収したトナーを前記現像装置に供給する供給手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項記載の画像形成装置において、
前記トナー回収部は、電界発生手段を具備し、前記排出された現像剤から当該電界発生手段によって磁性キャリアとトナーに分離して当該トナーを回収すること特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至４の何れか１項記載の画像形成装置において、
前記トナー回収部は、気流発生手段を具備し、前記排出された現像剤から当該気流発生手段によって磁性キャリアとトナーに分離して当該トナーを回収すること特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項記載の画像形成装置において、
前記トナー回収部は、磁界発生手段を具備し、当該磁界発生手段は、前記排出された現像剤中の前記磁性キャリアを磁気的に吸引保持してトナーから分離すること特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１乃至６の何れか１項記載の画像形成装置において、
前記トナー回収部は、篩手段を具備し、当該篩手段は、前記排出された現像剤中の磁性キャリアとトナーを、当該磁性キャリアとトナーの重量差に基づいて分離することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１乃至４の何れか１項記載の画像形成装置において、
前記像担持体上に現像された像が転写される転写体を搬送する搬送装置を備え、前記画像形成部を前記搬送装置の搬送方向に沿って、並列に複数個配設した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、画像形成装置に関わり、より詳しくは二成分現像剤を利用した画像形成装置の現像剤排出構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機やファクシミリあるいはプリンタさらには印刷機などの画像形成装置においては、潜像担持体である感光体上に担持されている静電潜像に対してトナーなどの現像剤を用いて可視像処理が行われる。可視像処理に用いられる現像剤の一つとして、トナーと磁性キャリアとからなる２成分系現像剤が知られている。２成分系現像剤を用いる場合には、可視像処理に用いられることでトナーが漸次消費されるため、必要に応じて新しいトナーを現像装置に補給して現像剤濃度を一定に保つようにされている。
また、２成分系現像剤はトナーが消費されると、現像剤濃度の変化を防止するために新規トナーが補給される一方、キャリアは概ね新規トナーの補給に拘わらす使用されることが多い。このため、キャリアの経時的な変化として、攪拌頻度の増加による劣化がある。キャリアの劣化には、キャリア自体の摩滅などによる疲労、帯電性を上げるために表面に形成されている被覆層の破損、さらには、トナーが表面に融着してしまうトナーフィルミング等があり、これら劣化現象によりトナーの帯電能力を損ねることがある。このようなキャリアの劣化によるトナーの帯電能力の低下を防止するために、トナーの補給とは別にキャリアを補給することにより過剰となった現像剤を現像槽内から排出して劣化したキャリアを含む現像剤を新規な現像剤に置換するトリクル現像方式と称される現像剤交換システムが提案されている。（例えば、特許文献１参照）
このトリクル現像方式では、現像剤が寿命に到達する前に現像剤を少量ずつ交換できるため、現像装置内に収納された現像剤は、全体として寿命に到達することがなく、安定した現像剤の供給が可能となるので好ましい方式である。しかし、このトリクル現像方式においては、キャリアの補給に伴い過剰となった現像剤を排出されてしまう。そのため、トナーの消費量が増大し経済的でないばかりか、排出される現像剤も増大し破棄コストや環境負荷の問題が発生する。
このような問題を改善するため、トナーとキャリアが互いに逆極性に帯電していることに着目し電界を利用して現像装置内の現像剤からキャリアを回収し、トナーをそのまま現像装置内に取り込んでトナーを有効利用することが提案されている。（例えば、特許文献２参照）
【特許文献１】特開２００３−３３７４６９公報
【特許文献２】特開平１０−６３０９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献２に記載の従来技術では、現像装置として、複数の現像装置を回転させるリボルバー回転タイプの現像装置を使用しているため、画像形成の高速化が困難となるとなるだけでなく、感光体にトナーを供給する現像ローラから余剰の現像剤を排出するようにしているため、現像ローラに不要な負荷を印加することになり、現像ローラが損傷し易いという問題もある。
本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、無駄なトナーの消費や排出される現像剤の増大を抑え、さらに、画像形成の高速化が可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、像担持体と当該像担持体に形成された静電潜像を磁性キャリアとトナーを含む２成分現像剤によって現像する現像装置を有する画像形成部を備えた画像形成装置において、前記現像装置は、当該現像装置の外部から前記磁性キャリアを受け入れるキャリア補給口と、当該現像装置の外部に前記現像剤を排出する排出手段と、当該排出手段から排出された現像剤からトナーを回収するトナー回収部と、を備えたことを特徴とする。
また、請求項２の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記現像装置とトナー回収部は、離間して配置されていることを特徴とする。
また、請求項３の発明は、請求項１または２記載の画像形成装置において、前記排出手段は、前記現像装置の現像ロールの後方に配設された堰部を備えており、前記現像剤を当該堰部からのオーバーフローによって前記トナー回収部に排出することを特徴とする。
【０００５】
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか１項記載の画像形成装置において、前記トナー回収部により回収したトナーを前記現像装置に供給する供給手段を備えたことを特徴とする。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れか１項記載の画像形成装置において、前記トナー回収部は、電界発生手段を具備し、前記排出された現像剤から当該電界発生手段によって磁性キャリアとトナーに分離して当該トナーを回収すること特徴とする。
また、請求項６の発明は、請求項１乃至４の何れか１項記載の画像形成装置において、前記トナー回収部は、気流発生手段を具備し、前記排出された現像剤から当該気流発生手段によって磁性キャリアとトナーに分離して当該トナーを回収すること特徴とする。
また、請求項７の発明は、請求項１乃至６の何れか１項記載の画像形成装置において、前記トナー回収部は、磁界発生手段を具備し、当該磁界発生手段は、前記排出された現像剤中の前記磁性キャリアを磁気的に吸引保持してトナーから分離すること特徴とする。
また、請求項８の発明は、請求項１乃至６の何れか１項記載の画像形成装置において、前記トナー回収部は、篩手段を具備し、当該篩手段は、前記排出された現像剤中の磁性キャリアとトナーを、当該磁性キャリアとトナーの重量差に基づいて分離することを特徴とする。
また、請求項９の発明は、請求項１乃至４の何れか１項記載の画像形成装置において、前記像担持体上に現像された像が転写される転写体を搬送する搬送装置を備え、前記画像形成部を前記搬送装置の搬送方向に沿って、並列に複数個配設したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、像担持体と当該像担持体に形成された静電潜像を磁性キャリアとトナーを含む２成分現像剤によって現像する現像装置を有する画像形成部を備えた画像形成装置において、現像装置は、当該現像装置の外部から磁性キャリアを受け入れるキャリア補給口、当該現像装置の外部に現像剤を排出する排出手段、及び、当該排出手段から排出された現像剤からトナーを回収するトナー回収部を備えたので、無駄なトナーの消費や排出される現像剤の増大を抑え、さらに、画像形成の高速化が可能な画像形成装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【実施例１】
【０００８】
図１は、本発明による一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す模式図であり、同図に示す画像形成装置は、色分解に対応する色の補色現像剤による複数の色画像を形成可能なカラープリンタである。本発明においては、カラープリンタに限らず、複写機、ファクシミリ装置あるいは印刷機などの画像形成装置に適用可能である。
図１において、カラープリンタ１には、色分解毎の画像を形成可能な画像形成ユニット２（便宜上、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを意味する頭文字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂを符号２に添えて表示する）が転写ベルト８Ａの移送方向（矢印Ａ方向）に沿って４個、Ｂ、Ｃ、Ｍ、Ｙの順で並置されている。また、これら各画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂの下方には、色毎の画像情報に基づいてレーザ光等の光線を発射して各画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂの潜像担持体である感光体ドラム４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂに静電潜像を形成する露光ユニット３が配置されている。
各画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂはいずれも同じ構成を備えており、今、イエロー（Ｙ）画像を形成するユニットを代表してその構成を説明すると次の通りである。画像形成ユニット２Ｙには、感光体ドラム４Ｙが備えられており、感光体ドラム４Ｙの周囲には、画像形成プロセスを実行するための帯電装置５Ｙ、露光ユニット３からの書き込み光の入射部６Ｙ、現像装置７Ｙ、クリーニング装置９Ｙがそれぞれ配置されている。
【０００９】
図１に示すカラープリンタにおける現像装置７Ｙは、非磁性トナーと磁性キャリアとを含む２成分系現像剤が用いられ、現像剤の濃度補正のためのトナー補給に加えて、キャリアも補給することにより古い現像剤を排出して現像剤の交換が可能なトリクル現像方式が採用されている。
図１において、転写装置８は、各画像形成ユニットの感光体ドラムと対向当接しながら移動することができる転写ベルト８Ａを備えており、転写ベルト８Ａをはさんで感光体ドラム４Ｙと対向する位置に転写バイアスを印加可能な転写ローラ８Ｙが設けられている。 本実施例における転写装置８は、各画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂの各感光体ドラム４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂ上に形成された静電潜像を各画像形成装置２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂの現像装置から供給される各色のトナーで現像して各感光体ドラム４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂ上に担持されている可視像を転写ベルト８Ａに順次重畳転写する１次転写行程と、重畳された画像を給紙装置１０から繰り出される記録紙などに対して一括転写する２次転写行程とを実施する構成とされている。このため、２次転写行程を実施できる位置には、転写バイアスを印加可能な転写ローラを備えた２次転写装置１１が配置されている。
給紙装置１０には、記録紙を収容している給紙カセット１０Ａ及び給送路中に配置されているレジストローラ１０Ｂとが備えられており、レジストローラ１０Ｂは、手差し給紙トレイ１０Ｃから導入される記録紙の搬送路が給紙カセット１０Ａからの搬送路と合流する位置に設けられている。図１において符号１２は転写ベルト８Ａのクリーニング装置を示している。
【００１０】
図１に示すカラープリンタ１では、各画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂにおいて形成された色画像が転写装置８の転写ベルト８Ａに対して１次転写行程により順次重畳転写され、重畳画像が２次転写行程において記録紙に一括転写され、一括転写された記録紙が定着装置１４に移動することにより画像を定着されて排紙トレイ１Ａ上に排出されるようになっている。
カラープリンタ１の内部において、各画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂの上方空間には、トリクル現像方式に用いられるトナー補給部１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｂおよびこれら各トナー補給部と共用されるキャリア補給部１６が配置されている。トナー補給部１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｂは、感光体ドラム４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂに供給されようとしているトナーとは別に新規なトナーを現像装置（便宜上、図１に示した符号７Ｙを用いる）に補給するための構成であり、その具体的な構成を図２及び図３に示している。図２において、トナー補給部（便宜上、符号１５Ｙを用いて説明するが、他の色のトナー補給部に関しても同様な構成である）１５Ｙは、減容可能な袋体で構成されて内部に新規トナーＴを収容している収容部材１５Ｙ１と、収容部材１５Ｙ１を載置した状態で往復動可能な収容部材支持構造体１５Ｙ２とを備えている。
収容部材１５Ｙ１は、図２及び図３に示すように、５０μｍ〜３００μｍ程度の厚さを有して一部に開口１５Ｙａが形成されている樹脂フィルムなどの柔軟性材質が用いられた袋体であり、開口１５Ｙａには、接着若しくは溶着されて一体化された吐出部材１５Ｙ３が設けられている。収容部材１５Ｙ１には底板１５Ｙ４が一体化されており、底板１５Ｙ４は、収容部材１５Ｙ１に比べて厚さが厚く剛性が高められる０．５ｍｍ程度の樹脂により構成されている。
【００１１】
収容部材１５Ｙ１および底板１５Ｙ４との組み合わせにより、収容部材１５Ｙ１の減容により内部に収容されているトナーが全消費されると丈が小さくなり廃棄処分時での回収の際に収容部材１５Ｙ１同士を比較的大量に積層することができるので回収効率を上げることが可能となる。また、底板１５Ｙ４が比較的剛性が高い構成であることにより収容部材支持構造体１５Ｙ２への装着を容易に行うことが可能になるとともに、後述するように、収容部材支持構造体１５Ｙ２の往復動時での変形を抑えてトナーの排出が阻害されることを防止できるようになっている。
吐出部材１５Ｙ３には、漏斗状の底面が形成され、その底面の一部には吐出口１５Ｙ３Ａが形成されている。吐出開口１５Ｙ３Ａの下方には、長手方向一端が閉塞しているパイプ部１５Ｙ３Ｂが設けられている。パイプ部１５Ｙ３Ｂの内部には、閉塞端側から順に、コイルバネなどの弾性体１７、キャップ１８、シールホルダ（図３参照）１９、シール２０および吐出ノズル２１が装填されるようになっている。パイプ部１５Ｙ３Ｂは、収容部材１５Ｙ３側に設けられており、上記各部材のうちで、弾性体１７、キャップ１８、シールホルダ１９及びシール２０が予め装填され、キャップ１８が弾性体１７の付勢により吐出開口１５Ｙ３Ａを閉鎖するようになっており、この状態はキャップ１８の頭部がシールホルダ１９に衝止されることにより保持される。これにより、底板１５Ｙ４と一体の収容部材１５Ｙ１が収容部材支持構造体１５Ｙ２に搭載されるまでの間、収容部材１５Ｙ１内部からのトナーの漏出を防ぐようになっている。吐出ノズル２１は、吐出部材１５Ｙ３のパイプ部１５Ｙ３Ｂ内に挿入されると、図２に示すように、吐出部材１５Ｙ３の吐出開口１５Ｙ３Ａと連通することができ、吐出開口１５Ｙ３Ａと反対側の端部には、後述する吸引ポンプ２９との間に連結されるチューブ２２の一端に装着されている。
【００１２】
吐出ノズル２１は、収容部材支持構造体１５Ｙ２に一体化されて設けられている作動片２３に締結されて共に移動する構成を備えている。作動片２３が一体化されている収容部材支持構造体１５Ｙ２は、図２に示すように、トナー補給部１５Ｙに設けられている支持台２４に対してコイルバネなどの弾性体２５により左方に押圧付勢されており、押圧付勢による移動は作動片２３の一端が対向当接している作動カム２６によって規制されている。
作動カム２６は、収容部材支持構造体１５Ｙ２を符号Ｂ−Ｃで示す方向に往復動させる駆動部材であり、小径部が作動片２３に対向した場合には、符号Ｂで示す方向に弾性体２５の押圧力によって収容部材支持構造体１５Ｙ２を移動させ、大径部が作動片２３に対向した場合には、弾性体２５の付勢力に抗して符号Ｃで示す方向に収容部材支持構造体１５Ｙ２を移動させる。図２では、作動カム２６の小径部に作動片２３が対向した状態が示されており、この状態では、吐出部材１５Ｙ３の吐出開口１５Ｙ３Ａと吐出ノズル２１とが連通する。
収容部材支持構造体１５Ｙ２は、その底面に配置されている転動体２７を介して支持台２４上を往復動することができ、さらに、作動カム２６が配置されている側には作動片２３と平行する片部２４Ａが設けられている。片部２４Ａには、作動片２３を衝止するための緩衝部材２８が取り付けられている。緩衝部材２８は、作動カム２５の大径部から小径部に当接状態が変化した場合に作動片２３が衝突するストッパであり、ゴムやスポンジ等の弾性部材が用いられる。
収容部材支持構造体１５Ｙ２は、作動片２３が作動カム２６の大径部から小径部に対向状態を変化させるときに弾性体２５の押圧付勢によって緩衝部材２８に衝突する。このため、収容部材支持構造体１５Ｙ２は衝突により急激な加速度変化を来す。従って、収容部材支持構造体１５Ｙ２に搭載されている収容部材１５Ｙ１内のトナーには、大きな慣性力が発生し、一方向、つまり、図２において吐出部材１５Ｙ３側に向けて大きく移動することができ、この移動に際しても、突き崩された状態で流動性が高められて移動することになる。
【００１３】
図２において吐出ノズル２１に一端が装着されているチューブ２２を備えたトナー移送手段としての吸引ポンプ２９は、粉体ポンプを構成するものであり、一軸偏心スクリューポンプ（通称、モーノポンプ）が用いられている。吸引ポンプ２９の構成としては、金属またはプラスチック樹脂製剛性部材を用いて偏心させたスクリュー形状のローラ２９Ａと、ゴム材料により内側が２条のスクリュー形状とされたステータ２９Ｂと、これら両部材を内包するホルダ２９Ｃとを備えている。吸引ポンプ２９では、ロータ１９Ａが回転すると、ポンプに自吸力（吸引力）が発生し、チューブ２２内を吸引負圧化傾向とすることにより収容部材１５Ｙ１内のトナーを吸引することができる。
吸引ポンプ２９の吸引吐出側には、図２に示すように現像装置（便宜上、図１において用いた符号７Ｙで示す）が連結されており、収容部材１５Ｙ１から吸引されたトナーを導入できるようになっている。現像装置７Ｙには、図４及び図５に示すように、吸引ポンプ２９側に対向する壁面に開口７Ｙ１が形成されており、トナーを導入できるようになっている。現像装置７Ｙには、感光体ドラム４Ｙと対向して磁性キャリアと非磁性トナーを含む２成分系現像剤を感光体ドラム４Ｙに供給可能な現像ローラ７Ｙ２及び一対の攪拌供給ローラ７Ｙ３、７Ｙ４および現像ローラ７Ｙ２での現像剤層厚を規定するドクター部材７Ｙ５がそれぞれ配置され、現像ローラ７Ｙ２に供給される現像剤濃度は、現像槽７Ｙ６に設けられている現像剤濃度センサ３０により検出されるようになっている。本実施例においては、トナーに対するキャリアの混合比率が１．５〜５．０重量％に設定された現像剤が用いられる。現像剤中のトナー量は現像剤濃度センサ３０による透磁率変化を検出することで行われ、不足した場合には吸引ポンプ２９側に設けられている駆動モータＭ１（図２参照）および作動カム２６の駆動モータ（図示されず）が作動して開口７Ｙ１から新規なトナーが供給され、その補給量は、駆動モータＭ１（図２参照）および作動カム２６の駆動モータの回転量を制御することによって行われる。
【００１４】
現像装置７Ｙおける現像槽７Ｙ６には、図４に示すように、槽内に収容される現像剤の量を一定化するために、過剰な現像剤を溢れ出さすための堰部７Ｙ７が現像ローラ７Ｙ２の後方、攪拌供給ローラ７Ｙ４の後方に設けられている。堰部７Ｙ７からオーバーフローした現像剤は、トナー回収部１０１へ搬送され、後述するように、キャリアとトナーに分離され、図９に示されるように、それぞれ廃キャリア収容部１０８と廃トナー収容部１０７へ収容される。このようにして回収されたトナーは、前述の新規トナー収容部材１５Ｙ１を調製する際に、その一部を新規トナーに混合して再利用することができる。また、図１０に示すように、回収したトナーを廃トナー収容部１０７から前述の吸引ポンプ２９等を使用して再び現像装置７Ｙの開口７Ｙ１（図５参照）を介して現像槽７Ｙ６に戻して再利用することも可能である。なお、回収されたキャリアは、後述する新規キャリア収容部材１６の調製時に一部を新規キャリアに混合して再利用することも可能である。このように、現像槽７Ｙ６現像ローラ７Ｙ２の後方、攪拌供給ローラ７Ｙ４の後方に堰部７Ｙ７を設け、この堰部７Ｙ７からオーバーフローした現像剤を回収するようにしているので、現像ローラ７Ｙ４に不要な負担をかけることなく現像剤を回収することが可能となる。また、現像装置７Ｙの現像ローラ７Ｙ４とトナー回収部とは、離間されているので、回収されたトナーが現像ローラ７Ｙ４に再付着して現像ローラ７Ｙ４の汚染することを防止することができる。さらに、オーバーフローする現像剤の堰部７Ｙ７は、現像槽７Ｙ６内に設けることに限らず、現像装置７Ｙの外部に取り付けることも可能である。 
【００１５】
図６は、収容部材１５Ｙ１内のトナーが吸引移送される際の挙動を示す図であり、同図では、トナーが吸引移送されるに従い収容部材１５Ｙ１の容積が減少するのに伴い、収容部材１５Ｙ１の減容状態が（Ａ）から（Ｄ）の順で変化する状況を示している。吸引ポンプ２９によりトナーが吸引されて、負圧化傾向とされた収容部材１５Ｙ１の内部からはトナーが順次吐出されることになるが、作動片２３と作動カム２６の小径部とが対向する際には作動片２３と一体の収容部材支持構造体１５Ｙ２に加速度変化が発生する。このため、トナーには、大きな衝撃慣性力が生起されることにより一方向、つまり、吐出部材１５Ｙ３側に向けて流動することになる。衝撃慣性力はトナーの残量に関係なく発生し、残量が多い場合でもその重量による慣性力が大きくなるので、トナーの流動は阻害されることなく安定した移送が行われることになる。
本実施例では、衝撃慣性力の大きさについて検討したところ、剛体を対象とした場合に比べてトナーなどの流動性がある物質においては大きな加速度が必要となることを考慮して、９００ｇ程度の収容量である場合には４０ｍ／ｓｅｃ２（重力加速度の約４倍）以上の加速度が設定されている。これ以下の加速度である場合には安定した流動性が得られないことが実験により確認されており、逆に加速度が大き過ぎる場合には、衝撃力が強すぎて吐出開口１５Ｙ３Ａ付近でトナーの凝集固化による吐出開口の閉塞現象が発生し、トナーの補給量が不安定となる。このような結果から、実験により確認された加速度の上限値は、２００ｍ／ｓｅｃ２であった。収容部材支持構造体１５Ｙ２の往復動の繰り返しにより内部からトナーが流出すると、収容部材１５Ｙ１は吸引ポンプ２９による負圧化傾向により容積が減容し、殆ど全てのトナーが排出された場合には、未補給時での容積の１／１０〜１／５程度に減少させることができ、使用後の廃棄処分時に減容した収容部材を重畳する数を増大させて回収効率の向上と保管スペースの低減化が図れる。
【００１６】
次に、トリクル現像方式で用いられるキャリア補給部の構成について説明する。図７及び図８は、キャリア補給部の構成を示す図であり、本実施例においては、キャリア補給部１６が、各色毎のトナー補給部全てを対象として共用できる構成とされている。図７に示すキャリア補給部の構成は、図２及び図３に示したトナー補給部の構成と一部を除いて同様である。その一部とは、収容部材の底板側に設けられる吐出部と吐出ノズル（便宜上、符号２１’で示す）である。キャリア補給部１６では、トナー補給部１５で説明したと同様な構成を備えたキャリア補給容器をなす収容部材１６Ａおよび底板１６Ｂを備えており、収容部材１６Ａは、トナー補給部１５Ｙにおける収容部材支持構造体１５Ｙ２と同様な構成を備えた収容部材支持構造体１６Ｃに載置されるようになっている。
収容部材１６Ａの底面及びこれに対向する底板１６Ｂの位置にはキャリア吐出部の一構成部である吐出開口（図７では、便宜上、底板１６Ｂ側の開口のみに符号１６Ｂ１を付けて示す）が形成されており、該吐出開口１６Ｂ１に対応する底板１６Ｂの下面にはシャッタ用シール１６Ｃをはさんでシャッタ１６Ｄが配置されている。シャッタ１６Ｄは、キャリア吐出部の他の構成部に相当し、トナー補給部１５Ｙにおけるキャップ１８に相当している。このため、シャッタ１６Ｄは、底板１６Ｂの下面に形成されている係止部１６Ｂ１Ａとの間に配置されている弾性体１６Ｅの付勢により常時、吐出開口１６Ｂ１を閉鎖する習性が付与されている。シャッタ１６Ｄによる吐出開口１６Ｂ１の開放は、キャリア吐出ノズル２１’が底板１６Ｂの下面に形成されている摺動ガイド部１６Ｂ２（図８参照）内に挿入されることにより行われる。 
【００１７】
キャリア吐出ノズル２１’は、底板１６Ｂに有する摺動ガイド部１６Ｂ１内に挿入される上面部に、図８に示すように、吐出開口１６Ｂ１に連通可能なキャリア導入開口２１Ａ’が形成され、該キャリア導入開口２１Ａ’の下方に位置する空間がキャリア溜まり部２１Ｂ’として構成されている。キャリア溜まり部２１Ｂ’には、色毎の現像剤を収容している現像装置の現像槽内に対してチューブ（便宜上、符号２２’を用いて示す）を介して連通可能な複数のノズル２１Ｃ’の一端が連通している。吐出ノズル２１’は、底板１６Ｂの摺動ガイド部１６Ｂ２に対してノズル用シール２１Ｄ’をはさんで摩擦的係合することにより抜け止め及び気密された状態で保持されるようになっている。
キャリア吐出ノズル２１’に装備されているノズル２１Ｃ’に一端が装着されているチューブ２２’は、キャリア移送手段としての吸引ポンプ（便宜上、符号２９’で示す）に連結されている。吸引ポンプ２９’は、トナー補給部に設けられているものと同様な構成であるので、その詳細な説明は省略して符号に’（ダッシュ）を付けて表示する。キャリア補給部１６では、トナー補給部１５Ｙに関して説明した場合と同様に、収容部材支持構造体１６Ｃに対して作動片（便宜上、符号２３’で示す）が一体化されており、作動片２３’は作動カム（便宜上、符号２６’で示す）のカムプロフィールに従って収容部材支持構造体１６Ｃを往復動させることができるようになっている。作動片２３’に対向する位置には、トナー補給部での構成と同様な緩衝部材（便宜上、符号２８’で示す）が支持台（便宜上、符号２４’で示す）の片部２４Ａ’に設けられて衝突時での緩衝を行うようになっている。
キャリア補給部１６においても、トナー補給部と同様に、作動片２３’と作動カム２６’との対向関係により収容部材支持構造体１６Ｃに大きな加速度変化が生じた場合に収容部材１６Ａ内のキャリアに慣性力が生起されて吐出開口側に向けてキャリアを流動させることができ、吸引ポンプ２９’による負圧化傾向によってキャリア吐出ノズル２１’のトナー溜まり部２１Ｂ’内に流出したキャリアが現像装置（便宜上、図７において符号７Ｙで示す）の現像槽内に供給される。図４及び図５に示すように、現像装置７Ｙでは、トナー補給部からのトナーと同様に、現像槽の上面に設けられている開口７Ｙ１を介してキャリアが導入されるようになっている。
【００１８】
トナー補給部１５及びキャリア補給部１６では、吸引ポンプ２９、２９’でのロータとステータとの歯の位相が異なる噛み合い状態により間欠的に吸引力が発生するので、この発生時期に整合するように収容部材支持構造体１５Ｙ２及び１６Ｂの往復動サイクルが規定されており、吸引力が発生してチューブ２２、２２’内が負圧化傾向とされた時期に収容部材１５Ｙ１、１６Ａの内部からトナーあるいはキャリアが吐出される状態を設定されている。これにより、吐出開口が開放された際にはトナーあるいはキャリアのみがチューブ２２、２２’内に導入されることになるので、外気の取り込みが防止され、空気の存在によるとトナーあるいはキャリアの吐出量に変化がない状態を維持できるようになっている。なお、複数のトナー補給部を対象とした場合のキャリア補給部においては、ノズル毎に開閉部材を設け、色毎での現像剤濃度あるいはキャリアの劣化度に応じて補給制御するようにしても良い。
【００１９】
次に本発明の特徴であるトナー回収部の構成、動作について説明する。
図１１は、本実施例に係るトナー回収部の概略構成を示す。図中、１０２は、図示された磁極を有する固定マグネットローラ１０３上を矢印Ｃ方向に回転するスリーブで、１０４は、表面が電源１０６によってプラス帯電されて矢印Ｄ方向に回転するトナー回収ローラである。本実施例におけるトナー回収部１０１おいては、前述のように、現像装置７Ｙから堰部７Ｙ７を越えてオーバーフローして排出された現像剤Ｄからのトナー回収手段として電界を、キャリア保持手段として磁界を使用したものを利用し、トナーＴとキャリアＣと分離させる分離手段を備えている。前述のように排出された現像剤Ｄは、トナー回収部１０１の取り込み口１０１ａからスリーブ１０２上へ落下する。内部に固定配置されたマグネット１０３の磁気吸引力により現像剤Ｄはスリーブ１０２上に吸着される。現像剤Ｄはスリーブ１０２のＣ方向への回転によりトナー回収ローラ１０４近傍に搬送される。ここで、トナーＴがマイナス帯電、キャリアＣがプラス帯電とするとトナー回収ローラ１０４に電源１０６によってプラス５００Ｖ、スリーブ１０２をアースとし、トナー回収ローラはトナーと逆の帯電電位となるように相対的に電位差を発生させてある。マイナスに帯電したトナーＴは、電界力によって選択的にトナー回収ローラ１０４に移行する。これはトナーとキャリアの電気的な吸着力よりも磁力が大きく、トナーとキャリアの電気的な吸着力よりもトナー回収ローラへの電気的吸着力が大きくなるためである。トナー回収ローラ上に移行したトナーは、トナー回収ローラ１０４の矢印Ｄ方向への回転によりＤ方向に搬送され、トナー分離手段であるスクレーパ１０５により掻き落とされ、トナー排出口１０９ａを通じて廃トナー収容部１０７に落下して収容される。一方、残ったキャリアＣはスリーブ１０２上にマグネットローラ１０３によって磁気的に保持されるがマグネットが無いキャリア離脱部分でスリーブから離脱、落下し、キャリア排出口１０９ｂを介して廃キャリア収容部１０８に収容される。
このように、本実施例においては、内部に磁極が設けられ、現像装置から排出された現像剤を担持、搬送する排出現像剤担持体と、排出現像剤担持体からトナーを受け渡され、搬送する廃トナー搬送体を備える。排出現像剤担持体と、廃トナー搬送体との間では、廃トナー搬送体、排出現像剤担持体の何れか一方に電圧を印加し、電位差を設けることで帯電しているトナーの選択的な受け渡しを行う。つまり、排出された現像剤からトナーとキャリアの分離を電界手段と磁界手段を利用して行うので、確実な分離を行うことが可能となり、回収されたトナーを適切に再利用可能となる。
【実施例２】
【００２０】
図１２は、本発明による画像形成装置で使用されるトナー回収部の他の実施形態の概略構成を示す図である。この実施例においては、トナー回収手段として気流を、キャリア保持手段として篩を使用したものである。現像装置７Ｙから堰部７Ｙ７を越えてオーバーフローして排出された現像剤Ｄは、トナー回収部１１１の取り込み口１１１ａから篩部１１２内に落下する。ファン１１３ａを回転させて矢印Ｅ方向に空気流を発生する気流発生手段１１３による気流が矢印Ｅ方向に篩部１１２内を流れており、キャリアＣより軽量のトナーＴは、気流に沿って篩部１１２から吹き飛ばされ、通路１１６を通って漏斗状に形成されているサイクロン部１１４内に供給される。サイクロン部には漏斗状の斜面の側方に通路１１６が連通されており、気流と共にトナーが供給されてくる。サイクロン部ではその形状から、気流は渦を巻きながら上方へ向かい、空気よりも重いトナーは下方へと落下してゆく。サイクロン部１１４内に飛ばされ、落下しきれなかったトナーは、気流の渦巻き状の上昇に伴い、上方に吹き上げられ、上部のフィルタ部１１５に付着する。オーバーフローして排出される現像剤Ｄがトナー回収部１１１に供給されないときに、気流発生手段１１３の作動を停止させて気流の発生を停止し、フィルタ部１１５に振動を付与することによって、トナーＴは下部へ落下し、排出口１１７ａを通じて廃トナー収容部１０７に収容される。一方、トナーＴより重いキャリアＣは、気流発生手段１１３の作動中に篩部１１２で気流Ｅによって吹き飛ばされることなく、その自重で下方に落下し、排出口１１７ｂを通じて廃キャリア収容部１０８に収容される。
このように本実施例においては、現像装置から排出された排出現像剤が落下し、下方にはキャリア排出口を備えた落下通路と、落下通路内に側方からトナーを吹き飛ばすように気流を発生させる気流発生手段を備え、吹き飛ばされたトナーが搬送される搬送路と、搬送路に連通する漏斗状で、上方に圧抜き用のフィルタが設けられ、下方にはトナー排出口が設けられたサイクロン部を有するため、落下通路において、トナーとキャリアが気流発生手段によって、そのまま落下する廃キャリアと、気流に乗って飛ばされる廃トナーと分離させることが可能になる。つまり、それぞれにトナーとキャリアの重量の相違に着目し、気流によってトナーとキャリアを分別するようにしているので、構造が簡単であり、安価に作製することが可能となる利点を有する。
さらに、上記１、２の実施例に拠ればキャリアと、トナーを別々に回収することが可能となるため、それぞれを廃棄する際に樹脂性のトナーと、金属製のキャリアを分離した状態で廃棄することが可能となり、廃棄時における環境対策も可能となる。
また、カラー画像形成装置において、複数色のトナーを各色毎に現像する現像装置を備えた場合において、トナーのリサイクルを行う場合には本願のトナー回収部を各現像装置毎に設ける。こうすることにより、各トナー間の色混じりが無く、トナーリサイクルを行える。トナーを再利用せず廃棄する場合には各現像装置に共通で１つのトナー回収部を設ければ良い。
本発明による現像剤の分離手段としては、上記実施例に限らず、トナーの回収手段として電界、キャリアの保持手段として篩を使用する方法やトナー回収部として気流を、キャリア保持手段として磁界を使用する方法等の前述の実施例１及び実施例２の構成を組み合わせることによっても適当になし得る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による実施例１に係る画像形成装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明による実施例１の画像形成装置において使用されるトナー補給部の概略構成を示す断面図である。
【図３】図２に示したトナー補給部の要部を示す分解斜視図である。
【図４】本発明による実施例１の画像形成装置において使用される現像装置の概略構成を示す断面図である。
【図５】図４で示す現像装置の斜視図である。
【図６】図２に示すトナー補給部に用いられるトナー収容部の減容状態を示す図で、（Ａ）〜（Ｄ）は、減容されたトナー収容部の外略形状を示す断面図である。
【図７】本発明による実施例１の画像形成装置において使用されるキャリア補給部の概略構成を示す断面図である。
【図８】図７に示すキャリア補給部の要部を示す分解斜視図である。
【図９】本発明による実施例１のトナー回収部の外略構成を示す模式図である。
【図１０】本発明による実施例１のトナー回収部の変形例の外略構成を示す模式図である。
【図１１】本発明による実施例１のトナー回収部の概略構成を示す断面図である。
【図１２】本発明による実施例２のトナー回収部の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  カラープリンタ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂ  画像形成ユニット、３  露光ユニット、４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂ  感光体ドラム、５Ｙ  帯電装置、７Ｙ  現像装置、８  転写装置、８Ａ  転写ベルト、９Ｙ  クリーニング装置、１４  定着装置、１５Ｙ  トナー補給部、１６  キャリア補給部、１０１、１１１  トナー回収部、１０２  スリーブ、１０３  マグネットローラ、１０４  トナー回収ローラ、１０６  電源、１０７  廃トナー収容部、１０８  廃キャリア収容部、１１２  篩部、１１３  気流発生手段、１１４  サイクロン部、１１５  フィルタ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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