(57)【要約】【課題】  コスト上昇を招くことなく、長期にわたり現像剤に含まれるトナーの帯電量を所定条件下に維持させることによりトナーの帯電量の安定化、粒状性の良化が可能でしかも地汚れやトナー飛散を防止することが可能な構成を備えた現像装置を提供する。【解決手段】  潜像担持体上に形成された静電潜像を現像剤により可視像処理するために用いられる現像装置２６Ｙにおいて、上記現像剤を担持しながら上記潜像担持体に現像剤を供給可能な現像剤供給部材２６Ｙ２と、上記現像剤供給部材２６Ｙ２と対向する位置若しくは該現像剤供給部材２６Ｙ２に対して現像剤を搬送する位置に設けられていて、移動する現像剤を磁力により担持しながら移動する現像剤に対して気流を用いて該現像剤の一部を他の部分と分離する現像剤分離手段１００とを備えていることを特徴とする。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体上に形成された静電潜像を現像剤により可視像処理するために用いられる現像装置において、
上記現像剤を担持しながら上記潜像担持体に現像剤を供給可能な現像剤供給部材と、
上記現像剤供給部材と対向する位置若しくは該現像剤供給部材に対して現像剤を搬送する位置に設けられていて、移動する現像剤を磁力により担持しながら移動する現像剤に対して気流を用いて該現像剤の一部を他の部分と分離する現像剤分離手段とを備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１記載の現像装置において、
上記気流の圧力（Ｐ）は、上記現像剤同士に付与されている所定の静電気力未満の静電気力（Ｐ１）と、該現像剤の重量（Ｗ）との間の関係として、Ｐ１＜Ｐ＜Ｗの関係に設定されていることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の現像装置において、
上記現像剤分離手段には、現像剤を磁力により吸引しながら移動させることが可能な構成が用いられることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちの一つに記載の現像装置において、
上記気流を発生する構成は、上記現像剤を磁力により担持しながら移動する部材に対向して設けられていることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちの一つに記載の現像装置において、
上記現像剤を磁力により担持しながら移動する部材は回転部材が用いられ、外回転部材に対して上記気流を発生させる部材は該回転部材の接線方向に気流方向を設定できる構成とされていることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちの一つに記載の現像装置において、
上記気流は、上記現像剤の一部に対して吹き付け方向あるいは吸引方向が設定されることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちの一つに記載の現像装置において、
上記現像剤分離手段により分離される現像剤の一部として、キャリアとトナーを含む二成分系現像剤の場合に、現像剤中に含まれるトナーが対象となることを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項１乃至６のうちの一つに記載の現像装置において、
上記現像剤分離手段により分離される現像剤の一部として、キャリアを含まない一成分系現像剤を構成するトナーの一部が対象となることを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項７記載の現像装置において、
上記現像剤として二成分系現像剤が用いられる場合に、上記現像剤分離手段により分離される現像剤の一部として、キャリアに付着しているトナーの全てが対象とされることを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項７乃至９のうちの一つに記載の現像装置において、
上記現像剤分離手段により分離されたトナーの一部は現像剤の移送部に向けて再循環されることを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
請求項７または８記載の現像装置において、
上記現像剤分離手段により分離された二成分系現像剤のキャリアとトナーあるいは一成分系現像剤のトナーが全て廃棄される構成を備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項１２】
請求項７または８記載の現像装置において、
上記現像剤分離手段による分離される現像剤とは別に新規なトナーが供給される構成を備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項１３】
請求項９または１１記載の現像装置において、
上記現像剤分離手段により分離される現像剤に含まれるキャリアとは別に新規なキャリアが供給される構成を備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項１４】
請求項１２または１３記載の現像装置において、
上記新規に供給されるトナーあるいはキャリアは現像剤混合手段において混合される構成を備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項１５】
請求項１０記載の現像装置において、
上記現像剤の移送部には一対のスクリューオーガが用いられ、該スクリューオーガは、これら双方の一部を除いて互いに仕切られて相反する方向に現像剤を移送可能な構成を備え、上記現像剤分離手段は、新規トナーが供給される位置を基準として、現像剤の移送方向で該新規トナーの供給位置下流側でかつ潜像担持体に対して現像剤を供給する現像剤供給部材の上流側に相当する位置に設けられていることを特徴とする現像装置。
【請求項１６】
請求項１０記載の現像装置において、
上記現像剤の移送部には一対のスクリューオーガが用いられ、該スクリューオーガは、これら双方が一部を除いて互いに仕切られて相反する方向に現像剤を移送可能な構成を備え、上記現像剤分離手段は、新規トナーが供給される位置を基準として、上記潜像担持体に対して現像剤を供給する現像剤供給部材の下流側でかつ新規トナーの供給位置上流側に設けられていることを特徴とする現像装置。
【請求項１７】
請求項１０または１６記載の現像装置において、
上記現像剤分離手段から上記現像剤供給部材に対する現像剤の移動路の途中に上記二成分系現像剤が用いられた場合のトナーとキャリアとを混合する現像剤混合手段が設けられていることを特徴とする現像装置。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のうちの一つに記載の現像装置において、
上記現像剤分離手段に用いられる気流は、分離される現像剤の分離率に対応した圧力が設定可能であることを特徴とする現像装置。
【請求項１９】
請求項１乃至１８のうちの一つに記載の現像装置において、
上記現像剤分離手段は、現像剤濃度も低下若しくは所定回数の作像経過を基準に稼働制御されることを特徴とする現像装置。
【請求項２０】
請求項１乃至１９のうちの一つに記載に現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２１】
請求項２０記載の画像形成装置において、上記現像装置は異なる色の現像剤を個別に収容した現像容器を備え、上記現像剤分離手段が消費量の大きい現像容器を対象として設置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２２】
請求項２１記載の画像形成装置において、
上記異なる色の現像剤としてブラック、シアン、マゼンタおよびイエローの各現像剤が用いられ、それら各色の現像剤を収容している現像容器の全てを対象として現像剤分離手段が設置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２３】
請求項２２記載の画像形成装置において、
上記各色の現像剤を収容可能な現像容器に設置されている現像剤分離手段は、分離した現像剤を１カ所に纏めて収容し、廃棄する構成を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２４】
請求項２０乃至２４のうちの一つに記載の画像形成装置において、
上記現像剤に用いられるトナーは、粒子の体積平均粒径が４〜８μｍに設定され、かつ、体積平均粒径／個数平均粒径の値が１．２０以下に設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２５】
請求項２４記載の画像形成装置において、
上記現像剤に用いられるトナーの外添剤として無機微粒子を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２６】
請求項２４または２５記載の画像形成装置において、
上記現像剤として二成分系現像剤を用いる場合に、キャリアの重量平均粒径が４０μｍ以下に設定されてい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、現像装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、画像品質を悪化させる現像剤の回収機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
可視像を形成する装置の一つに画像形成装置があり、その代表的なものとして複写機やプリンタあるいはファクシミリ装置や印刷機がある。  
画像形成装置における画像形成方式の一つに電子写真複写方式があり、この方式においては潜像担持体として用いられる感光体に形成された静電潜像を現像剤により可視像処理することが行われる。
【０００３】
可視像処理に用いられる現像剤には、キャリアとトナーとを混合した二成分系現像剤およびキャリアを含まない一成分系現像剤がある。  
各種現像剤を用いる場合、静電潜像に対して静電気力を用いることで静電潜像に現像剤、特に現像剤に含まれるトナーを付着させるようになっており、このための静電気力は現像剤に含まれるトナーの帯電量が影響する。
【０００４】
トナーの帯電量は、長期にわたり安定した高品位の画像を得るための重要な要素であり、所定の帯電量を維持されることが重要である。  
例えば、二成分系現像剤の場合でいうと、トナーへの帯電付与はキャリアとトナーとが接触する際の摩擦帯電によることが一般的であるが、摩擦帯電に際して攪拌混合が繰り返されると、トナーの外表面に位置する外添剤がトナー内部に埋没したりあるいは離脱することがある。また、トナーがキャリア表面との接触を繰り返していると、キャリア表面にトナーが固着してしまうことがある。  
トナーの外表面に位置する外添剤は、トナーの流動性の向上や摩擦帯電量の調整およびクリーニング性の改善を目的とするトナー表面改質剤として用いられる物質であるが、これがトナー表面に存在しなくなると、トナーとキャリアとの間の非静電気的付着力が増大してキャリアにトナーが強固に付着する現象が発生し、静電潜像からの静電的吸引力を受けてもキャリアからトナーが離れなくなり、静電潜像の可視像処理が満足に行えなくなることがある。
【０００５】
一方、トナーの消費に応じて新規に補給されたトナーとの入れ替わりが起こりにくく、補給されたトナーがキャリアに接触しにくいあるいはトナー同士の接触による弱帯電、逆帯電を保持した状態のまま現像領域に搬送されてしまうこととなる。このようにして発生した弱帯電、逆帯電トナーは、現像剤から離脱し易いため、画像地肌汚れといった異常画像、またトナー飛散による機内汚染を引き起こすため好ましくない。
【０００６】
さらに、感光体あるいは中間転写材から紙への転写の際に、転写率の低下を招くため、画像粒状性の低下、ベタ画像の不均一化を起こすため、同様に好ましくない。特に、画像面積率の低い画像を繰り返し作像した堀合に、トナー中への添加剤の埋没が起こり易く、その結果として上記した理由によって地汚れ、トナー飛散を起こしやすく、画像の悪化といった不具合が発生してしまう。
【０００７】
キャリア表面にトナー成分が固着してしまった場合には、トナーへの帯電付与能力が低下してしまうために、トナーが所定の帯電量を得ることができず、結果として地汚れ、トナー飛散による周辺部への汚損を引き起こしてしまう原因となる。
【０００８】
一方、一成分系現像剤を用いる場合には、二成分系現像剤の場合と違ってキャリアとの攪拌混合処理が不要となるものの、一成分系現像剤の搬送過程において搬送部材あるいは層厚規制部材との間でのトナーの摺擦による摩擦帯電が行われるようになっており、仮に一様な帯電付与が行われないと弱帯電等によるトナー飛散などが発生する虞がある。
【０００９】
従来、このような問題を解決すべく次のような技術が提案されている。  
第１番目の技術としては、二成分系現像剤を対象とした例ではあるが、画像形成により消費されたトナー量に対応して徐々に現像剤を補給し、現像容器内の現像剤他一定量を超えた場合に容器外へオーバーフローさせることにより現像容器内の現像剤、つまり劣化キャリアを含む現像剤を徐々に入れ換えて現像容器内での現像剤の帯電能力をほぼ一定に維持させるようにした技術である（例えば、特許文献１）。
【００１０】
第２番目の技術としては、これも二成分系現像剤を対象としているが、潜像担持体の非画像部に対して強制的にトナーのかぶり現象、つまり、トナーの付着を起こさせて弱帯電あるいは逆帯電したトナーを潜像担持体のクリーニング行程において除去する技術である（例えば、特許文献２）。
【００１１】
【特許文献１】特開平１１−２０２６３０号公報（段落「０００３」欄）
【特許文献２】特許第３０５４８７１号第３頁左欄第２９〜４３行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、上記特許文献に開示されている技術においては次のような新たな問題がある。
【００１３】
まず、特許文献１に開示されている技術においては、現像剤をオーバーフローさせることが条件であるので、現像剤中に含まれている弱帯電、逆帯電トナーだけでなく所定の帯電量を保持するトナーも容器外に排出されることになる。このため、現像剤の入れ換えに対して必要十分な帯電量を保持するトナーも入れ換えの対象となることにより補給される現像剤の量が多くなることによって入れ換え時でのコスト上昇を招く。
【００１４】
特許文献２に開示されている技術においては、特許文献１の技術と違って現像容器内に含まれる現像剤ではなく潜像担持体上に付着した現像剤、特に帯電劣化したトナーのみを対象とした除去が可能となるものの、現像容器内に残存する劣化キャリアの交換は行われない。このため、劣化キャリアの存在が原因するトナーの帯電不良は未だ解決されないままとなり、画像劣化という問題は残されることになる。しかも、潜像担持体の非画像領域へのトナーのかぶりを発生されるための潜像担持体に対する帯電制御という特別な操作が必要となり、このための装置構造のコスト上昇を招く虞もある。
【００１５】
本発明の目的は、上記従来の現像装置およびこれを用いる画像形成装置における問題に鑑み、コスト上昇を招くことなく、長期にわたり現像剤に含まれるトナーの帯電量を所定条件下に維持させることによりトナーの帯電量の安定化、粒状性の良化が可能でしかも地汚れやトナー飛散を防止することが可能な構成を備えた現像装置および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１記載の発明は、潜像担持体上に形成された静電潜像を現像剤により可視像処理するために用いられる現像装置において、上記現像剤を担持しながら上記潜像担持体に現像剤を供給可能な現像剤供給部材と、上記現像剤供給部材と対向する位置若しくは該現像剤供給部材に対して現像剤を搬送する位置に設けられていて、移動する現像剤を磁力により担持しながら移動する現像剤に対して気流を用いて該現像剤の一部を他の部分と分離する現像剤分離手段とを備えていることを特徴としている。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の現像装置において、上記気流の圧力（Ｐ）は、上記現像剤同士に付与されている所定の静電気力未満の静電気力（Ｐ１）と、該現像剤の重量（Ｗ）との間の関係として、Ｐ１＜Ｐ＜Ｗの関係に設定されていることを特徴としている。
【００１８】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の現像装置において、上記現像剤分離手段には、現像剤を磁力により吸引しながら移動させることが可能な構成が用いられることを特徴としている。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のうちの一つに記載の現像装置において、上記気流を発生する構成は、上記現像剤を磁力により担持しながら移動する部材に対向して設けられていることを特徴としている。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のうちの一つに記載の現像装置において、上記現像剤を磁力により担持しながら移動する部材は回転部材が用いられ、外回転部材に対して上記気流を発生させる部材は該回転部材の接線方向に気流方向を設定できる構成とされていることを特徴としている。
【００２１】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のうちの一つに記載の現像装置において、上記気流は、上記現像剤の一部に対して吹き付け方向あるいは吸引方向が設定されることを特徴としている。
【００２２】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のうちの一つに記載の現像装置において、上記現像剤分離手段により分離される現像剤の一部として、キャリアとトナーを含む二成分系現像剤の場合に、現像剤中に含まれるトナーが対象となることを特徴としている。
【００２３】
請求項８記載の発明は、請求項１乃至６のうちの一つに記載の現像装置において、上記現像剤分離手段により分離される現像剤の一部として、キャリアを含まない一成分系現像剤を構成するトナーの一部が対象となることを特徴としている。
【００２４】
請求項９記載の発明は、請求項７記載の現像装置において、上記現像剤として二成分系現像剤が用いられる場合に、上記現像剤分離手段により分離される現像剤の一部として、キャリアに付着しているトナーの全てが対象とされることを特徴としている。
【００２５】
請求項１０記載の発明は、請求項７乃至９のうちの一つに記載の現像装置において、上記現像剤分離手段により分離されたトナーの一部は現像剤の移送部に向けて再循環されることを特徴としている。
【００２６】
請求項１１記載の発明は、請求項７または８記載の現像装置において、上記現像剤分離手段により分離された二成分系現像剤のキャリアとトナーあるいは一成分系現像剤のトナーが全て廃棄される構成を備えていることを特徴としている。
【００２７】
請求項１２記載の発明は、請求項７または８記載の現像装置において、上記現像剤分離手段による分離される現像剤とは別に新規なトナーが供給される構成を備えていることを特徴としている。
【００２８】
請求項１３記載の発明は、請求項９または１１記載の現像装置において、上記現像剤分離手段により分離される現像剤に含まれるキャリアとは別に新規なキャリアが供給される構成を備えていることを特徴としている。
【００２９】
請求項１４記載の発明は、請求項１２または１３記載の現像装置において、上記新規に供給されるトナーあるいはキャリアは現像剤混合手段において混合される構成を備えていることを特徴としている。
【００３０】
請求項１５記載の発明は、請求項１０記載の現像装置において、上記現像剤の移送部には一対のスクリューオーガが用いられ、該スクリューオーガは、これら双方の一部を除いて互いに仕切られて相反する方向に現像剤を移送可能な構成を備え、上記現像剤分離手段は、新規トナーが供給される位置を基準として、現像剤の移送方向で該新規トナーの供給位置下流側でかつ潜像担持体に対して現像剤を供給する現像剤供給部材の上流側に相当する位置に設けられていることを特徴としている。
【００３１】
請求項１６記載の発明は、請求項１０記載の現像装置において、上記現像剤の移送部には一対のスクリューオーガが用いられ、該スクリューオーガは、これら双方が一部を除いて互いに仕切られて相反する方向に現像剤を移送可能な構成を備え、上記現像剤分離手段は、新規トナーが供給される位置を基準として、上記潜像担持体に対して現像剤を供給する現像剤供給部材の下流側でかつ新規トナーの供給位置上流側に設けられていることを特徴としている。
【００３２】
請求項１７記載の発明は、請求項１０または１６記載の現像装置において、上記現像剤分離手段から上記現像剤供給部材に対する現像剤の移動路の途中に上記二成分系現像剤が用いられた場合のトナーとキャリアとを混合する現像剤混合手段が設けられていることを特徴としている。
【００３３】
請求項１８記載の発明は、請求項１乃至１７のうちの一つに記載の現像装置において、上記現像剤分離手段に用いられる気流は、分離される現像剤の分離率に対応した圧力が設定可能であることを特徴としている。
【００３４】
請求項１９記載の発明は、請求項１乃至１８のうちの一つに記載の現像装置において、上記現像剤分離手段は、現像剤濃度も低下若しくは所定回数の作像経過を基準に稼働制御されることを特徴としている。
【００３５】
請求項２０記載の発明は、請求項１乃至１９のうちの一つに記載に現像装置を画像形成装置に用いることを特徴としている。
【００３６】
請求項２１記載の発明は、請求項２０記載の画像形成装置において、上記現像装置は異なる色の現像剤を個別に収容した現像容器を備え、上記現像剤分離手段が消費量の大きい現像容器を対象として設置されていることを特徴としている。
【００３７】
請求項２２記載の発明は、請求項２１記載の画像形成装置において、上記異なる色の現像剤としてブラック、シアン、マゼンタおよびイエローの各現像剤が用いられ、それら各色の現像剤を収容している現像容器の全てを対象として現像剤分離手段が設置されていることを特徴としている。
【００３８】
請求項２３記載の発明は、請求項２２記載の画像形成装置において、上記各色の現像剤を収容可能な現像容器に設置されている現像剤分離手段は、分離した現像剤を１カ所に纏めて収容し、廃棄する構成を備えていることを特徴としている。
【００３９】
請求項２４記載の発明は、請求項２０乃至２４のうちの一つに記載の画像形成装置において、上記現像剤に用いられるトナーは、粒子の体積平均粒径が４〜８μｍに設定され、かつ、体積平均粒径／個数平均粒径の値が１．２０以下に設定されていることを特徴としている。
【００４０】
請求項２５記載の発明は、請求項２４記載の画像形成装置において、上記現像剤に用いられるトナーの外添剤として無機微粒子を用いたことを特徴としている。
【００４１】
請求項２６記載の発明は、請求項２４または２５記載の画像形成装置において、上記現像剤として二成分系現像剤を用いる場合に、キャリアの重量平均粒径が４０μｍ以下に設定されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００４２】
請求項１．２および２０記載の発明によれば、現像部材に対向若しくは現像部材に対して現像剤を搬送する位置に設けられて磁力による現像剤の担持および担持された現像剤の一部を気流により分離する現像剤分離手段を設けることにより、特に請求項２記載の発明においては、気流の圧力が現像剤同士に付与されている所定の静電気力未満の静電気力のものを対象として分離することができるので、弱帯電あるいは逆帯電状態にある現像剤を回収することができる。これにより、所定の帯電状態を満たさない現像剤による地汚れや不用意な飛散による周辺部の汚染を未然に防止することが可能となる。
【００４３】
請求項３記載の発明によれば、現像剤を磁力により吸引しながら移動させることができるので、現像剤の特性の一つである磁性をそのまま用いて特別な回収構造を付加することなく不良現像剤の回収が可能となる。
【００４４】
請求項４および５記載の発明によれば、現像剤を磁力により担持しながら移動させる部材として回転部材が用いられることにより設置スペースを小型化することができ、しかも、気流が回転部材の接線方向に設定されることにより気流によって分離された瞬間の移動方向をそのまま分離された現像剤の回収路として用いることができるので、特別な分離路や回収路を付設することなく簡単な構成により不良現像剤の分離回収が可能となる。
【００４５】
請求項６記載の発明によれば、気流の生成方向が現像剤に対する吹き付けあるいは吸引方向とされているので、設置位置が制約されることなく気流発生源を設置することができ、大型化を防止することが可能となる。
【００４６】
請求項７および８記載の発明によれば、二成分系現像剤の場合にはトナーがまた一成分系現像剤の場合にはこれを構成するトナーが分離の対象とされているので、異常帯電状態にあるトナーを分離して地汚れや飛散による汚染を未然に防止することが可能となる。
【００４７】
請求項９および１０記載の発明によれば、現像剤分離手段により分離される現像剤の一部として二成分系現像剤を対象とした場合にキャリアに付着しているトナーの全てとされ、これら分離されたトナーが現像剤の移送部に向けて再循環されるので、トナーの攪拌混合による帯電機会が増やされて不良帯電状態の改善が可能となり、帯電状態を改善されたトナーが再度現像剤供給部材に供給されると帯電不良による地汚れや飛散などの不具合を防止した状態で可視像処理を実行することが可能となる。
【００４８】
請求項１１乃至１４記載の発明によれば、現像剤分離手段により分離される二成分系現像剤のキャリアとトナーあるいは一成分系現像剤を構成するトナーの全てが廃棄し、さらには、請求項１２および１３記載の発明においては新規なトナーおよびキャリアが供給され、請求項１４記載の発明においては新規に供給されたトナーあるいはキャリアが混合されることにより新規な現像剤として構成されるので、現像剤の交換が行われることとなり、これにより、劣化キャリアの存在によるトナーの帯電不良や不良帯電状態にあるトナーによる地汚れや飛散による汚染が未然に防止できることになる。
【００４９】
請求項１５記載の発明によれば、現像剤分離手段の設置位置として、一対のスクリューオーガ用いた移送方向における新規トナーの供給位置下流側で、現像剤供給部材に現像剤が達する以前の位置に設定されているので、現像領域に対して不良帯電状態の現像剤が到達する前にそれら不良帯電状態の現像剤を分離することができる。これにより、現像領域に不良帯電状態の現像剤が達した際に発生する虞のある地汚れや飛散による汚染を未然に防止することが可能となる。
【００５０】
請求項１６記載の発明によれば、現像剤分離手段の設置位置として、現像剤の移動方向で現像剤供給部材の下流側でしかも新規トナーが供給される前後に設定されているので、現像後に移動する現像剤中の劣化キャリアや不良帯電状態にあるトナーを分離することができる。これにより、劣化キャリアが存在することによるトナーの不良帯電あるいは不良帯電状態のトナーを再度現像領域に移動させることがなくなることでこれらの不良なトナーによる地汚れや飛散による汚染を未然に防止することが可能となる。
【００５１】
請求項１７記載の発明によれば、現像領域を通過して現像剤分離手段により分離された現像剤、特に二成分系現像剤の場合にはキャリアとトナーとの混合手段を設けることにより不良帯電状態の是正が可能となり、再度現像領域に達した際に不良帯電状態のトナーによる地汚れや飛散よる汚染を未然に防止することが可能となる。
【００５２】
請求項１８記載の発明によれば、現像剤分離手段における気流の圧力が分離される現像剤の分離率によって設定できるので、現像剤の種類に拘わらず不良帯電状態にあるトナーあるいはトナーの不良帯電状態を生起するキャリアさらには現像剤の交換などが可能となる。
【００５３】
請求項１９記載の発明によれば、現像剤分離手段は現像剤濃度あるいは所定時間経過などを基準として現像剤の分離が行えるので、現像剤の劣化を未然に防止して現像剤に含まれるトナーの不良帯電が原因する地汚れや飛散による汚染を未然に防止することが可能となる。
【００５４】
請求項２１記載の発明によれば、複数色の画像形成を行う際に最も消費率の高い色の現像剤を対象として現像剤分離手段が設けられているので、現像剤の劣化による地汚れや飛散による汚染を低減しながら現像剤の諸条件、特に可視像処理に必要な帯電量を維持させることが可能となる。
【００５５】
請求項２２記載の発明によれば、各色の現像剤の収容部を対象として現像剤分離手段が設けられているので、各色毎での現像剤の特性、特に帯電状態を良好か状態に維持することが可能となる。
【００５６】
請求項２３記載の発明によれば、各色毎に設けられている現像剤分離手段によって分離された現像剤あるいはその一部が１カ所に纏められるので、廃棄箇所のための設置スペースを低減することが可能となる。
【００５７】
請求項２４記載の発明によれば、現像剤に用いられるトナーの現像剤として用いられるトナーの粒状性を向上させて解像度の高い画像を得ることができ、しかも、粒状性の低い場合と違って均一帯電性を確保できることで帯電性を安定させると共に均一化することが可能となる。
【００５８】
請求項２５記載の発明によれば、外添剤を用いることでトナーの流動性を安定されて二成分系現像剤においてはキャリアとの接触を容易にして摩擦帯電性を高めてトナーへの帯電付与性を向上させることができる。
【００５９】
請求項２６記載の発明によれば、二成分系現像剤に用いられるキャリアの重量平均粒径を規定することにより、キャリアの表面積を増加させてトナーとの接触機会を増加させることができ、トナーへの帯電付与性を高めて不良帯電状態の発生を低減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】
【００６０】
以下、図面に示す実施例により本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【実施例】
【００６１】
図１は、本発明実施例による現像装置が適用される画像形成装置を示しており、同図に示す画像形成装置は、上述した４連タンデム方式によりフルカラー画像を形成可能な複写機あるいはプリンタである。  
画像形成装置には、この他に、受信した画像信号に基づき上述した複写機およびプリンタと同様な画像形成処理が可能なファクシミリ装置がある。なお、画像形成装置には、上述したカラー画像を対象とするだけでなく、単一色の画像を対象とする装置ももちろん含まれる。
【００６２】
本発明の実施例による現像装置の要部を説明する前に、現像装置が適用される画像形成装置に関する構成を説明しておくと次の通りである。
【００６３】
図１に示す画像形成装置２０は、転写体として用いられる転写ベルトに吸着した紙などの記録シート等の記録媒体に対して色分解毎の画像を重畳転写することによりカラー画像が潜像担持体から直接記録シートに形成される方式が用いられている。
【００６４】
図１において、画像形成装置２０は、次に挙げる各装置を備えている。  
原稿画像に応じた各色、つまりイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各画像を形成する作像装置２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫと、各作像装置２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫに対向して配置された転写装置２２と、各作像装置２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫと転写装置２２とが対向する転写領域に記録シートを供給するシート供給手段としての手差しトレイ２３、給紙装置２４に装備されている第１給紙カセット２４Ａ、第２給紙カセット２４Ｂと、該手差しトレイ２３、給紙カセット２４、２４から搬送されてきた記録シートを作像装置２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫによる作像タイミングに合わせて供給するレジストローラ３０と、転写領域において転写後のシート状媒体の定着を行う定着装置１である。定着装置１は、詳細を説明しないが、画像と対向する側に加熱されたベルトが配置されているベルト定着方式を採用した構成とされている。このため、定着装置１には、ベルトを加熱するための熱源およびベルトに対向してシートを挟持搬送しながら定着領域であるニップ部を構成する定着ローラおよび加圧ローラが装備され、ベルトは定着ローラと熱源との間に掛け回されて上記ニップ部を通過する構成とされている。
【００６５】
転写装置２２は、転写体として複数のローラに掛け回されているベルト（以下、これを転写ベルトという）２２Ａが用いられ、詳細は図２において説明するが、各作像装置における感光体ドラムと対向する位置には転写バイアスを印加する転写バイアス手段２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２ＢＫがそれぞれ配置され、さらに転写ベルト２２Ａの移動方向（図１中、矢印で示す方向）において第１色目を転写される側には、第１色目の転写に先立ち記録シートを転写ベルト２２Ａに吸着させるための吸着用バイアスを印加する吸着用バイアス手段３１が転写ベルト２２Ａに当接可能に配置されている。
【００６６】
画像形成装置２０は、一般にコピー等に用いられる普通紙と、ＯＨＰシートや、カード、ハガキといった９０Ｋ紙、坪量約１００ｇ／ｍ２相当以上の厚紙や、封筒等の、用紙よりも熱容量が大きないわゆる特殊シートとの何れをも記録シートとして用いることが可能である。  
図２は、各作像装置の詳細を示す図であり、同図において、各作像装置２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、およびブラックの各色の画像形成を行うために設けられており、用いるトナーの色は異なるが、その構成が同様であるから、作像装置２１Ｙの構成を他の色の作像像装置２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫの代表として説明する。  
作像装置２１Ｙは、静電潜像担持体としての感光体ドラム２５Ｙ、感光体ドラム２５Ｙの回転方向（図２に示す構成では時計方向）に沿って順に配置されている帯電装置２７Ｙ、現像装置２６Ｙ、クリーニング装置２８Ｙを有し、帯電装置２７Ｙと現像装置２６Ｙとの間で書き込み装置２９からの書き込み光２９Ｙにより色分解された色に対応する画像情報に応じた静電潜像を形成する構成が用いられる。静電潜像担持体としては、ドラム状の他に、ベルト状とする場合もある。  
図１に示す画像形成装置２０は、転写装置２２が斜めに延在させてあるので、水平方向での転写装置２２の占有スペースを小さくすることができる。
【００６７】
上記構成を備えた画像形成装置２０では、次の行程および条件に基づき画像形成が行われる。なお、以下の説明では、各作像装置を代表して符号２１Ｙで示したイエロートナーを用いて画像形成が行われる作像装置を対象として説明するが、他の作像装置も同様であることを前置きしておく。また、感光体ドラムに形成された静電潜像の可視像処理に用いられる現像剤としてキャリアとトナーとを含む二成分系現像剤を用いる場合を前提とすることを前置きしておく。  
画像形成時、感光体ドラム２５Ｙは、図示されないメインモータにより回転駆動され、帯電装置２７Ｙに印加されたＡＣバイアス（ＤＣ成分はゼロ）により除電され、その表面電位が略−５０Ｖの基準電位に設定される。  
次に感光体ドラム２５Ｙは、帯電装置２７ＭにＡＣバイアスを重畳したＤＣバイアスを印加されることによりほぼＤＣ成分に等しい電位に均一に帯電されて、その表面電位がほぼ−５００Ｖ〜−７００Ｖ（目標帯電電位はプロセス制御部により決定される）に帯電される。
【００６８】
感光体ドラム２５Ｙは、一様帯電されると書き込み行程が実行される。書き込み対象となる画像は、図示しないコントローラ部からのデジタル画像情報に応じて書き込み装置２９を用いて静電潜像形成のために書き込まれる。つまり、書き込み装置２９では、デジタル画像情報に対応して各色毎で２値化されたレーザダイオード用発光信号に基づき発光するレーザ光源からのレーザ光がシリンダレンズ（図示されず）、ポリゴンモータ２９Ａ、ｆθレンズ（図示されず）、第１〜第３ミラー、およびＷＴＬレンズを介して、各色の画像を担持する感光体ドラム、この場合には、便宜上、感光体ドラム２５Ｙ上に照射され、照射された部分の感光体ドラム表面での表面電位が略−５０Ｖとなり、画像情報に対応した静電潜像が作像される。
【００６９】
感光体ドラム２５Ｙ上に形成された静電潜像は、現像装置２６Ｙにより色分解色と補色関係にある色のトナーを用いて可視像処理されるが、現像行程では、現像スリーブにＡＣバイアスを重畳したＤＣ：−３００Ｖ〜−５００Ｖが印加されることにより、書き込み光の照射により電位が低下した画像部分にのみトナー（Ｑ／Ｍ：−２０〜−３０μＣ／ｇ）が現像され、トナー像が形成される。
【００７０】
現像行程により可視像処理された各色のトナー画像は、レジストローラ３０によりレジストタイミングを設定されて繰り出される記録シートに転写されることになるが、記録シートは、転写ベルト２２Ａに達する前にローラで構成されたシート吸着用バイアス手段３１による吸着用バイアスの印加によって転写ベルト２２Ａに静電吸着されるようになっている。  
転写ベルト２２Ａに静電吸着されて転写ベルト２２Ａと共に搬送移動する記録媒体として用いられる記録シート（便宜上、図２において符号Ｓで示す）は、各作像装置での感光体ドラムに対向する位置で転写装置２２に装備されている転写バイアス手段２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２ＢＫによるトナーと逆極性のバイアス印加によって感光体ドラムからトナー像を静電転写される。
【００７１】
各色画像の転写工程を経た記録シートＳは、転写ベルトユニットの駆動側ローラ（便宜上、図２において符号２２Ａ１で示す）で転写ベルト２２Ａから曲率分離され、定着装置１（図１参照）に向けて搬送され、定着ベルトと加圧ローラとにより構成される定着ニップを通過することにより、トナー像が転写紙に定着され、その後、片面プリントの場合には、胴内排紙トレイ３２（図１参照）、または、外部排紙トレイ３３（図１参照）へと排出される。
【００７２】
図１に示す画像形成装置２０は、記録シートの両面への画像形成が可能な構成を備えている。  
図１において、定着装置１を通過した記録シートＳは、予め両面画像形成モードが選択されている場合に、両面反転ユニット３４に向けて搬送され、同ユニット３４内で第１面と第２面とを表裏反転されたうえで、両面搬送ユニット３５に搬送される。両面搬送ユニット３５から搬送される記録シートＳは片面への画像形成時と同様に、レジストローラ３０に向け搬送されて転写位置に向け繰り出されるようになっている。記録シートＳの第１面および第２面への画像形成が終了して定着装置１を通過した記録シートＳは、片面への画像形成時と同様に各排紙ユニットの何れかに排出される。なお、図２中、符号３６は転写ベルト２２Ａのクリーニング装置を示している。
【００７３】
転写装置２２に装備されている転写ベルト２２Ａは、複数のローラに掛け回され、各作像部に対向する展張面を構成されている。また、転写ベルト２２Ａは、フルカラー画像ではなくモノクロ画像を形成する場合には黒色の画像形成部２１ＢＫに対してのみシートを対峙させて黒色以外の画像形成部とはシートが対峙しないように黒色以外の作像部から離間（図１中、二点鎖線で示す状態）できる構成とされている。
【００７４】
一方、各作像部に設けてある現像装置は、代表して符号２６Ｙで示すイエロー現像装置を対象にして説明すると、次の構成を備えている。  
図３および図４は、現像装置２６Ｙの模式的な横断面図および平面図を示しており、図３において現像装置２６Ｙは、感光体ドラム２５Ｙに近接して配置されている現像容器２６Ｙ１と、現像容器２６Ｙ１内で感光体ドラム２５Ｙと対向する位置に配置されている回転自在の現像剤供給部材である現像スリーブ２６Ｙ２と、現像容器２６Ｙ１内に設けられている仕切り壁２６Ｙ３を挟んで両側にそれぞれ位置する回転自在の攪拌混合部材であるスクリューオーガ２６Ｙ４，２６Ｙ４’と、現像剤濃度センサ２６ＹＳとを主要部として備えている。
【００７５】
現像スリーブ２６Ｙ２は、周知構造の磁気ブラシ形成が可能な構造であり、表面に二成分系現像剤を穂立ちさせながら移動させ、感光体ドラム２５Ｙに形成されている静電潜像に対して二成分系現像剤中に含まれるトナーを接触させて可視像処理を行う。
【００７６】
スクリューオーガ２６Ｙ４，２６Ｙ４’は、図３に示すように、軸方向一端部に設けてある同じ歯数で形成された歯車２６Ｙ５，２６Ｙ５’によって相反する方向に回転することができ、仕切り壁２６Ｙ３を挟んだ双方の空間内で相対方向に現像剤を移動させながら現像剤の攪拌混合を行う。
【００７７】
仕切り壁２６Ｙ３はスクリューオーガ２６Ｙ４，２６Ｙ４の軸方向に平行する長手方向の両端が除去されて各スクリューオーガ２６Ｙ４，２６Ｙ４’が位置する空間同士を連通する部分２６Ｙ６，２６Ｙ６’を備えている。これにより、各スクリューオーガ２６Ｙ４，２６Ｙ４’により攪拌されながら移動した現像剤は仕切り壁２６Ｙ３長手方向両端位置で対向する空間内に循環（図４中、矢印で示す状態）することができ、この状態が継続される過程で現像剤中のトナーが摩擦帯電されたキャリアに対して静電的に付着することができる。
【００７８】
スクリューオーガの一方、つまり、図３において現像スリーブ２６Ｙ２側に近い位置のスクリューオーガ２６Ｙ４は、現像スリーブ２６Ｙ２に対して現像剤の汲み上げ部材としても機能し、現像スリーブ２６Ｙ２は内蔵している搬送磁極からの磁力によって現像剤を表面に穂立ちさせて磁気ブラシを形成しながら移動することができる。
【００７９】
現像スリーブ２６Ｙ２の表面に形成された磁気ブラシは現像容器２６Ｙ１内に設けてあるドクターブレード２６Ｙ７によって層厚、つまり担持量が規定された上で感光体ドラム２５Ｙに向けて移動する。
【００８０】
このような構成を備えた現像装置を対象として、各請求項記載の発明に関する実施例の詳細を説明すると次の通りである。
（請求項１〜８記載の発明に係る実施例）
現像装置（便宜上、符号２６Ｙで示した現像装置を対象として説明する）には、現像スリーブ２６Ｙ２に担持される現像剤の一部を他の部分から分離するための現像剤分離手段１００が設けられている。  
図３において現像装置２６Ｙの現像容器２６Ｙ１には、現像剤供給部材である現像スリーブ２６Ｙ２に対して現像剤を搬送する位置に設けてあるスクリューオーガ２６Ｙ４，２６Ｙ４’の配置位置を対象として、それらスクリューオーが２６Ｙ４，２６Ｙ４’に跨る状態あるいはその一方に対向して図５に示す構成を備えた現像剤分離手段１００が配置されている。
【００８１】
現像剤分離離手段１００は、図２に示すように、各色の作像部毎に設ける場合あるいは、少なくとも、使用頻度の高い色の現像剤、この場合にはブラックの現像剤を対象として設置されている。図２に示す構成では、各色の作像部に現像剤分離手段１００が設けられており、これら現像剤分離手段１００により分離された現像剤中のトナーの一部が纏めて廃現像剤容器１１０に回収される場合が示されている。この構成によれば、廃棄されるトナーの回収スペースを小さくして大型化を防止することができる。
【００８２】
図５において現像剤分離手段１００は、磁力により現像剤を吸着した状態で担持しながら移動する現像剤保持ローラ１０１と、現像剤保持ローラ１０１に担持されている現像剤に対向して設けられてその現像剤に接触する気流を発生させる気流生成手段１０２と、現像剤回収部１０３とを主要部として備えている。
【００８３】
現像剤保持ローラ１０１は、内蔵する磁石（符号Ｎ，Ｓによって磁極を示す）によりスクリューオーガ２６Ｙ４あるいは２６Ｙ４’の回転に沿って移動する現像剤を汲み上げることができ、汲み上げられた現像剤が気流と接触するようになっている。汲み上げられた現像剤は、現像剤保持ローラ１０１が回転する課程において同磁極間で生起される反撥磁界により現像剤保持ローラ１０１から剥離する。  
気流生成手段１０２は、現像剤保持ローラ１０１に対向してこのローラ１０１の接線方向に気流を吹き出し状態あるいは吸引状態で生成するブロワあるいは負圧ポンプ（図示されず）が現像剤分離手段１００の設置スペースに応じて選択されて用いられる。
【００８４】
図６は、現像剤分離手段１００の動作原理を説明するための模式図であり、同図において現像剤保持ローラ１０１に担持されながら移動する現像剤に対して接触する気流は、その圧力Ｐが次の関係とされている。  
気流の圧力は、二成分系現像剤Ｄに付与されている静電気力、つまり二成分系現像剤Ｄの場合、キャリアＣとトナーＴとの間に付与されている所定の静電気力未満の静電気力をＰ１とし、現像剤、特にキャリアＣの重量をＷとした時、Ｐ１＜Ｐ＜Ｗの関係が設定されている。これにより、現像剤保持ローラ１０１に担持されて移動する二成分系現像剤Ｄは、トナーの静電気力（Ｐ１）が所定の静電気力未満である一部のトナーが他の部分から気流によって分離され、この場合には、キャリアＣから剥落する。つまり、トナーＴのうちで、弱帯電トナーは気流によって吹き飛ばされてキャリアＣから剥離され、気流に沿って現像剤回収部１０３に回収される。
【００８５】
図５には、二成分系現像剤を対象とした場合の現像剤分離手段１００の構成が示されており、キャリアＣに静電的に付着しているトナーＴのうちで、弱帯電トナーが気流に接触することで吹き飛ばされて現像剤回収部１０３に回収される状態が示されている。
【００８６】
図７は、図５に示した場合と違って、キャリアを含まない一成分系磁性トナーを対象とした場合が示されており、この場合には、現像剤間での静電気力が所定の静電気力未満のトナーを対象として気流により現像剤回収部１０３に向けて分離される。
【００８７】
現像剤回収部１０３にはスクリューオーガなどの搬送部材１０３Ａが装備されており、現像剤の再循環あるいは廃棄のいずれかに応じて現像剤を移送できるようになっている。
【００８８】
本実施例は以上のような構成であるから、現像スリーブ２６Ｙ２に向けて移送される二成分系現像剤は、現像剤分離手段１００における現像剤保持ローラ１０１によって一旦汲み上げられ、汲み上げられながら移動する過程で気流と接触する。
【００８９】
気流と接触した二成分系現像剤は、キャリアに付着しているトナーのうちで弱帯電トナーあるいは逆帯電トナーなどの帯電不良状態にあるトナーが気流の圧力によってキャリアから分離されていわゆる、剥離されることになる。
【００９０】
剥離されて現像剤回収部１０３に移送されたトナーは、再循環されて攪拌混合されることにより摩擦帯電の機会を増やされて不良帯電状態を改善されたりあるいは廃棄される。
【００９１】
本発明者は、現像剤分離手段１００を設けた場合にこれを通過する前後でのトナーの帯電量に関して実験したところ、図８に示す結果を得た。  
図８に示す結果は、次に挙げる帯電量分布に関する測定方法を用いた結果である。  
トナーの帯電量分布に関しては、チャージスペクトル法を利用する場合、あるいはレーザドップラー速度計を利用する場合が知られており、いずれの測定方法を用いることが可能であるが、本実験では、レーザドップラー速度計を使用したトナー粒子帯電量分布測定装置（Ｅスパートアナライザ：ホソカワミクロン株式会社製）によるトナー帯電量分布の測定方法を説明する。  
まず、磁石で構成されている現像剤保持台に現像剤を保持させる。次いで、現像剤保持台に保持した現像剤をエアーガン（窒素ガス）により、磁性キャリアとトナーとに分離して、トナー粒子のみを渕定部に吸引導入する。測定部に吸引導入されたトナーは順次帯電量を計測され、トナーの帯電量分布を得る。なお、本実施例における測定条件は以下の通りとした。  
窒素ガスブロー圧：０．４Ｋｇ／ｃｍ２Ｇ
窒素ガスブロー時間：２ｓｅｃ
窒素ガスブローのインターバル：２ｓｅｃ
現像剤保持台の回転数：３２０ｒｐｍ
図８に示した測定結果は、上記測定法により得られる負帯電性トナーの帯電量分布図である。横軸は、トナー電荷量ｑをトナー粒径ｄで割った値であり、縦軸はトナー個数を示している。
【００９２】
現像剤分離手段を通過する前のトナーは、弱帯電あるいは逆帯電トナーが多い（分布が０ｆｃ／μｍ）のに対して、現像剤分離手段１００を通過した後は弱帯電／逆帯電トナーが減少し、帯電量分布がマイナス側にシフトしている。  
ここで、弱帯電トナーとは、−１ｆｃ／１０μｍ〜０ｆｃ／１０μｍのトナーを意味する。また、逆帯電トナーとは、０ｆｃ／１０μｍ以上の正帯電したトナーを意味する。  
本実施例における弱／逆帯電量トナーを上記のように定義した場合、当該成分は図８中の斜線部であり、−１ｆｃ／１０μｍ以上であったトナー個数の和を測定に用いられた全トナー個数に対する比として百分率で表す。
【００９３】
また、弱帯電／逆帯電トナー成分の個数％と、像担持体上非画像部の地肌汚れの関係を図９に示す。  
地肌汚れは、像担持体上の非画像部をテープ転写し、紙上に貼付したものをＸ−Ｒｉｔｅ（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）によって画像濃度（ＩＤ）を測定することによって評価した。  
図９によると、弱帯電／逆帯電トナー成分の増加と共に地肌汚れが悪化しているのがわかる。特に、ＩＤが０．０１を越えると画像として好ましくなく、それは弱帯電／逆帯電トナー成分が１０％を越えた辺りから顕著になっていることから、現像剤の弱帯電／逆帯電トナー成分は１０％以下に制御することが好ましい。
【００９４】
図５に示した現像剤分離手段１００の通過前後では、弱帯電／逆帯電卜ナー成分は、通過前が２０．０％だったのに対して、通過後は１．８％にまで減少しており、現像剤分離手段１００を通過することによって、地肌汚れを防止できることを表している。
【００９５】
本実施例によれば、弱帯電トナーが現像剤中のトナーから分離されることにより弱帯電トナーの存在によって引き起こされる地汚れや飛散による周辺部への汚染を防止することができる。しかも、現像剤中の弱帯電トナーの分別は、単にトナーの帯電状態に対する力関係を設定するだけで済むので、弱帯電トナーをわざわざ発見するような手間が省ける。
（請求項９〜１８記載の発明に係る実施例）
現像剤分離手段１００によって実行される現像剤の分離形式としては、次の形式がある。
（１）二成分系現像剤あるいは一成分系現像剤におけるトナーの一部を分離する場合。  
（２）二成分系現像剤におけるトナーの全てをキャリアから分離する場合。
【００９６】
（１）に挙げた分離形式は、現像剤中に含まれる弱帯電トナーなどの帯電不良状態にあるトナーを正常な帯電状態にあるトナーから分離する場合であり、（２）に挙げた分離形式は、トナーあるいはキャリアの入れ換え、帯電不良状態にあるトナーあるいは劣化キャリアの交換が行える場合に相当している。但し、（１）に挙げた分離形式においても分離されたトナーとは別に新規トナーを補充することで現像剤中のトナーの入れ換えを行うことができる。
【００９７】
図３は、現像装置の構成を利用して現像剤の流れを説明するための図であり、同図において、現像剤分離手段１００は、現像装置２６Ｙにおけるスクリューオーガ２６Ｙ４，２６Ｙ４’の両方が配置されている空間に連通しており、これら各空間から汲み上げた現像剤の一部を分離した際に、分離した現像剤を現像剤回収部１０３から廃棄するための廃現像剤容器１１０に対しても連通させてある。
【００９８】
一方、現像剤分離手段１００には、上述した連通経路とは別に、トナー補給部に設けられているトナー収納容器１１１および二成分系現像剤を対象とする際に用いられるキャリアを含めた現像剤の補給部に相当する現像剤収納容器１１２にそれぞれ連通させてあり、さらには、これら各収納容器１１１，１１２が現像装置２６Ｙに対する現像剤補給前の位置に配置されている現像剤混合手段１１３に連通させてある。なお、トナー収納容器１１１は、通常用いられるトナー補給部に相当しており、新規なトナーを供給する部材である。
【００９９】
このような構成において、現像剤分離手段１００において分離された二成分系現像剤に含まれるトナーは、全てが廃現像剤容器１１１に向けて移送されることになるが、このような搬送形態を用いた場合には、トナーの全量廃棄に応じた新規トナーの補充が必要となり、ランニングコストの点では不利となる。そこで、本実施例では、（１）に挙げた場合を対象として、分離された一部のトナーを再循環させるようになっている。
【０１００】
一方、（２）に挙げた場合を対象とする際には、現像剤分離手段１００においてキャリアに付着したトナーの全てを分離すると、キャリアのみが現像剤分離手段１００に残る。そこで、残留するキャリアを現像剤分離手段１００における現像剤保持ローラ１０１から回収して現像剤収納容器１１２に再循環させ、トナー収納容器に移送されたトナーと併せて現像剤混合手段１１３によって再度攪拌混合したうえで、現像装置２６Ｙの現像容器２６Ｙ１に向け移送する。これにより、トナー収納容器１１１から供給された新規のトナーおよび再循環トナーと併せて攪拌混合されることによってトナーおよびキャリアの新規供給分の増加を抑えてランニングコストの上昇を抑制することができる。
【０１０１】
図３において再循環により現像剤混合手段１１３により攪拌混合された二成分系現像剤は、現像装置２６Ｙの現像容器２６Ｙ１に戻されることになるが、戻す位置としては、現像スリーブ２６Ｙ２に向けた二成分系現像剤の移送方向における現像スリーブ２６Ｙ２の上流側としてスクリューオーガ２６Ｙ４，２６Ｙ４’による攪拌混合の機会を増やすようにすることが帯電不良状態を改善するために望ましい。
【０１０２】
現像剤分離手段１００により分離されたトナーあるいはキャリアをそのまま再循環させてリサイクルすることに加えて、トナー収納容器１１１に収納されている新規トナーを用い、これに併せて分離されたトナーの全量を廃棄するとトナーの入れ換えが行えることになる。この結果、帯電不良状態を招く原因の一つである外添剤が埋没したようなトナーを排除して、より安定した帯電状態を得られるようにすることができる。全量廃棄に関しては、トナーのみでなく、キャリアも含めることができ、いわゆる分離された現像剤の廃棄および新規現像剤の補給による現像剤の入れ換えを行うことも可能である。このような入れ換え作業を行うことで、現像容器２６Ｙ１内の現像剤量を一定に保つようにすることができる。このような新規のトナーおよびキャリアを供給する場合には、現像剤混合手段１１３によって新規のトナーあるいはキャリアを攪拌混合すると、単純に新規供給した場合のように新規キャリア単体を補給した際に局所的なトナー濃度の低い状態のキャリアが存在するのをなくすことができ、いわゆる攪拌混合機会の増加により不良帯電状態のトナーが発生し、ベタ画像などの形成時に局所的な濃度不足が発生するのを防止する上で好ましい。
【０１０３】
なお、本実施例において使用されるトナーの特性としては、従来公知の、結着樹脂、ワックス成分、着色剤、その他場合によっては荷電制御剤等をミキサー等を用いて混合し、熱ロ−ル、エクストルーダー等の混練機を用い混練した後、冷却固化し、これをジェットミル等の粉砕で粉砕し、その後、分級して得られるトナーを用いても良いが、小粒径、かつ円形状であり、なおかつ狭幅分布の粒径分布のトナーを製造しやすい重合法を用いたトナーであることが、画像形成上、および製造コストの点、さらには不定形トナーの場合のような局所的な帯電集中を発生しない等の点からも好ましい。
【０１０４】
トナーの体積平均粒径としては、４〜８μｍであれば好適である。一般的にはトナーの粒子径は小さい程、高解像で高画貰の画像を得るために有利であるといわれているが、逆に転写性や、クリーニング性に対しては不利となる。また、トナーが小粒径になるほど、キャリア表面に卜ナーが融着しやすくなり、キャリアの帯電能力低下が早まる。また、卜ナー粒径がこの範囲よりも大きい場合には、高解像な画像を得ることが困難になってしまう。また、Ｄｖ／Ｄｎの比についても同様なことがいえる。
【０１０５】
トナーの流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤としては、シリカやアルミナ、酸化チタン等の無機微粒子を好ましく用いることができる。この無機微粒子の一次粒子径は、５ｍμ〜２μｍであることが好ましく、特に５μｍ〜５００μｍであることが好ましい。また、ＢＥ丁法による比表面積は、２０〜５００ｍ２／ｇであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの０．０１〜５重量％であることが好ましく、特に０．０５〜３．０重量％であることが好ましい。  
現像剤中のキャリアとトナーの含有比は、キャリナ１００重量部に対してトナー１〜１００重量部が好ましい。
【０１０６】
以上のような現像剤の特性を規定し、その現像剤の搬送形式に基づき、具体的に選択された搬送形式について説明すると次の通りである。
【０１０７】
図１０に示す例は、現像剤の循環経路内において、卜ナー補給位置よりも下流で、現像剤担持体である現像スリーブ２６Ｙ２よりも上流に現像剤分離手段１００が設けられている。また、現像剤分離手段１００は、廃現像剤容器１１０と連結されており、分離したトナー、つまり弱／逆帯電トナーを廃棄することができる。
【０１０８】
画像形成条件としては、以下に示す通りである。  
感光体ドラム径：３０ｍｍ
感光体ドラム線速：１２５ｍｍ／ｓｅｃ
現像スリーブ径：１８ｍｍ
現像スリーブ線速：１８０ｍｍ／ｓｅｃ
現像ギャップ：０．３ｍｍ
現像剤汲み上げ量：４０ｍｇ／ｃｍ２
キャリア平均粒径：３５μｍ
トナー平均粒径：６μｍ
トナー外添剤：シリカ、チタン添加剤をトナーに対して１．５重量％添加
上記した条件において、画像面積率５％のチャートを８００００枚連続出力し、２００００枚出力毎に地肌汚れＩＤおよびトナーの帯電量分布を測定し、帯電量分布からは弱／逆帯電トナーの個数％を求めた。その結果が図１１に示されている。  
図１１に示す結果において、初期と連続出力後の、トナー飛散による機内の汚染具合を評価した。なお、地肌汚れＩＤは０．０１以上でＮＧであり、トナー飛散に関しては、機内の汚れ具合を目視にて、◎：初期と変わらず、○：若千の汚れ、△：許容レベル、×：不可として評価を行った。また、画像の粒状性についても連続画像出力前後で目視にて、◎：非常に良い、〇：良い、△：可、×：不可として評価した。なお、図１１においては、本構成の例を実例１と表示してある。
【０１０９】
次に、現像剤の搬送形式に関する別例を図１２において説明する。  
図１２に示す例では、現像剤の循環経路内において、トナー補給位置よりも上流で、現像スリーブ２６Ｙ２よりも下流に現像剤分離手段１００が設けられている。また、現像剤分離手段１００は、現像剤保持ローラ１０１に担持されている現像剤中からトナーおよびキャリアを纏めて分離して廃現像剤容器１１０に回収できる構成とされている。  
一方、現像装置２６Ｙの現像容器２６Ｙ２には、現像剤収納容器１１２、およびトナー収納容器１１１と連結されて新規トナー単独あるいは二成分系現像剤が補充できるように構成されている。
【０１１０】
本例では、作像枚数に応じて、換言すれば、所定の作像回数経過を基準として順次二成分系現像剤もしくは新規トナーが補給され、その量に応じて現像剤収納容器１１２から現像剤を廃棄して現像剤の入れ替えが行えるようになっている。現像剤の補給量としては、画像１００枚出力毎に０．２ｇとした。画像条件に関しては、図１０に示した構成の場合と同様である。
【０１１１】
なお、図１２の構成においても、現像剤分離手段１００により二成分系現像剤中に含まれるトナー、特に、弱／逆帯電トナーなどの帯電不良状態のトナーのみを分離して廃棄することも可能であり、さらには、分離したトナーを図３において説明したように、トナー収納容器１１１に再循環させることも可能である。  
この構成による地肌汚れＩＤおよびトナーの帯電量分布についての評価に関しては、図１１において実例２で表示した結果が得られた。
【０１１２】
さらに現像剤の搬送形式における他の例について説明する。  
図１３に示す例では、図１１において実例２と表示した例と同様に、現像剤の循環経路内において、トナー補給位置よりも上流で、現像スリーブ２６Ｙよりも下流に現像剤分離手段１００が設けられている。  
本例における現像剤分離手段１００では、現像剤をトナーとキャリアとに完全に分離し、換言すれば、トナーとキャリアとに分離するように設定した。
【０１１３】
また、現像剤分離手段１００は、キャリアを回収可能なキャリア回収容器１１０’、新規キャリアを供給可能なキャリア収納容器１１４、およびトナー収納容器１１１と連通されており、現像剤、特にキャリアの廃棄、および分離トナーのリサイクルが可能である。さらに、現像装置外部に現像剤混合手段１１３を設け、トナーおよびキャリア収納容器１１４と搬送経路を介して連通されている。これによって、新規なキャリアおよびリサイクルされたトナーを随時所定濃度に混合し、現像剤を供給することが可能である。このような構成においては、キャリアの入れ換えを行うことができるので、劣化キャリアの存在によるトナーの帯電不良を防止することができる。  
現像剤混合手段１１３から現像装置２６Ｙに送る現像剤の量は、実例２と同様に、画像１００枚出力毎に０．２ｇとした。現像剤混合手段１１３からは、作像枚数に応じて順次現像剤が補給され、その量に応じて現像剤分離手段１００から現像剤が廃棄される。  
画像形成条件としては、実例１と同様に設定した。また、実例１と同様の試験を実施し、評価を行った結果は図１１に示すとおりである。
【０１１４】
本発明者は、上述した各搬送形式に対して現像剤分離手段１００および現像剤補給手段がない構成（以下、便宜上、図１１において表示した比較例１と称する）を対象として地肌汚れＩＤおよび帯電量分布に関して比較した。
【０１１５】
比較例１では、現像分離手段１００および現像剤補給が行われない状態で初期の現像剤を繰り返し使用し続けることとなる。画像形成条件としては、実例１と同様に設定した。
【０１１６】
以下、比較結果について説明する。  
図１１において実例１では、経時において僅かに弱／逆帯竃トナーの増加がみられるが、地肌汚れに関しては許容レベルである０．０１以下をクリアしており、問題のない範囲であった。また、粒状性も誠験後でも維持されていると共に、トナー飛散も問題ないレベルに維持されることがわかる。  
実例２でも、経時において僅かな弱／連帯電トナーの増加がみられるが、実例１よりも増加の程度は低減され、地肌汚れもさらに改善されているといえる。また、粒状性、トナー飛散に関しても問題ないといえる。
【０１１７】
実例３では、弱／逆帯竃トナーの量はほとんど増加することなく、初期の状態を維持している。それによって、地肌汚れ無く、粒状性、トナー飛散に関しても初期の状態を維持しているといえる。
【０１１８】
このような例に対して比較例１では、画像出力に伴って弱／逆帯電トナーの増加がみられ、同時に地肌汚れが低下している。また、試験後の粒状性、トナー飛散状態も悪化し、許容レベルを下回る結果となった。
【０１１９】
上述した例にあるように、本実施例では、現像剤分離手段１００の稼働時期、つまり、現像剤中に含まれる帯電不良状態にあるトナーやキャリアの交換に際して、現像剤保持ローラ１０１および気流発生手段１０２の駆動制御が行われる。
【０１２０】
図１４は、現像剤分離手段１００の駆動制御を行う構成を説明するためのブロック図であり、同図において、制御部１３０は、画像形成装置２０のシーケンス制御をはじめとして各種の制御を実行する部分であり、その入力部には、本実施例に関連する部材として、画像形成装置の始動スイッチ１３１，画像形成の一つである複写の開始スイッチ１３２，濃度センサ（便宜上、図３に示した現像装置２６Ｙに用いられる現像剤濃度センサ２６ＹＳで示す），作像回数カウンタ１３３およびタイマ１３４が接続され、出力部には、気流発生手段（便宜上、図５において用いた符号１０２で示す）、トナー補給手段１３５，キャリア補給手段１３６が接続されている。
【０１２１】
トナー補給手段１３５は、図３，図１２および図１３において符号１１１で示したトナー収納容器に付設された繰り出しローラ（図示されず）を駆動するロータリーソレノイドなどの駆動源が用いられ、また、同じくキャリア補給手段１３６は、図１３において符号１１４で示したキャリア収納容器に付設された繰り出し部材の駆動源が用いられ、いずれの駆動源も新規あるいは再循環されたトナーのみおよびキャリアのみを繰り出す部材として用いられる。これら駆動源は所定速度での設定時間内の回転数を制御対象とされ、設定された時間内での回転数に応じた現像剤あるいはキャリアの繰り出し量が設定される。
【０１２２】
制御部１３０においては、本実施例に関連する制御として、現像剤分離手段１００の動作時期の設定および気流発生源での圧力設定が行われる。  
現像剤分離手段１００の動作時期としては、始動スイッチ１３１あるいは複写開始スイッチ１３２が操作された時点での濃度センサ２６ＹＳから得られる現像剤濃度情報、あるいは、画像形成装置の稼働時における濃度センサ２６ＹＳからの濃度不足情報、さらには作像回数カウンタ１３３からの作像回数情報を参照して設定される。
【０１２３】
気流発生源での圧力設定は、二成分系現像剤に含まれるキャリアから帯電不良状態にあるトナーを分離する場合、あるいは一成分系現像剤でのトナーの分離を行う場合および現像剤交換のためにトナーおよびキャリアを分離する場合を対象としてそれぞれ分離対象となるものが現像剤保持ローラ１０１から剥離できる圧力に設定される。
【０１２４】
図１５は制御部１３０の作用を説明するためのフローチャートであり、同図において、始動スイッチ１３１あるいは図示しないが始動後の複写開始スイッチ１３２が操作された時点で現像剤濃度が監視される（ＳＴ１，ＳＴ２）。  
現像剤は，後述する分離処理（ＳＴ３）により、トナーの帯電不良が発生している場合にはこれを解消し，また、帯電不良に至るのを未然に防止する。
【０１２５】
現像剤分離処理は、図１６に示すサブルーチンに沿って実行される。  
図１６において、現像剤分離処理を選択されると、初期設定されている搬送形式が読み込まれ（ＳＴ３０）、この搬送形式の妥当性を作像回数カウンタからの作像回数を判別して決定する（ＳＴ３１）。  
つまり、現像剤の搬送形式としての初期設定内容は、概ね、現像剤濃度の矯正を対象として設定されていることが多い。このため、現像剤はトナーの補給が主体となるので、新規に供給された時点でのトナーのうちで帯電不足を来したトナーを分離する分離形式、つまり前述の（１）に挙げた分離形式に対応した搬送形式が初期設定時での内容とされることが多い。
【０１２６】
しかし、前述した（１）に挙げた搬送形式が初期設定とされている場合、作像回数によっては劣化した現像剤あるいはトナーやキャリアの入れ替えが必要となる場合がある。そこで、制御部１３０では、作像回数を判別して初期設定での搬送形式の適宜を判断するようになっている。
【０１２７】
ステップＳＴ３１において所定条件の作像回数以内であれば、初期設定されている搬送形式が維持されてこの搬送形式に見合う気流の圧力設定および現像剤分離手段１００から分離されたトナーを再循環させる搬送路および補給制御が行われる（ＳＴ３２）。                                  
一方、作像回数の判別においてその回数が現像剤あるいは新規トナーもしくは新規キャリアを供給する時期に相当している場合、あるいは現像剤濃度が所定濃度以下に低下した場合には、搬送形式の変更処理が実行される（ＳＴ３３）。ステップＳＴ３３での処理は、前述した（１）の搬送形式から（２）に挙げた搬送形式に変更する処理であり、この処理による搬送形式の変更選択が行われると、その搬送形式に応じて気流の圧力設定、現像剤の搬送路および補充制御が実行される（ＳＴ３４）。
【０１２８】
現像剤分離処理（ＳＴ３）が開始されて選択された搬送形式において現像剤あるいは新規トナーもしくは新規キャリアの補充を行う必要がある場合にはタイマ１３４が起動され、起動後の計時時間が繰り出し量に見合う時間に達したかどうか判別され（ＳＴ４）、所定時間経過後での現像剤濃度が監視される（ＳＴ５）。
【０１２９】
以上のような制御により、現像装置内で自動的に現像剤中のトナーの再循環あるいは現像剤あるいはこれに含まれるトナーやキャリアの入れ替え作業が行われ、ユーザーの手を煩わせることなく、静電潜像に対して常に一定した帯電量を維持するトナーの供給が可能となり、劣化キャリアの存在による帯電不良あるいは外添剤の埋没などのトナー自体の欠陥による帯電不良を未然に防止することができる。なお、図１５に示したフローチャートは、現像装置内での現像剤濃度を監視することにより現像剤分離処理を行うようになっているが、これに限らず、作像回数のみを条件として現像剤分離処理を実行するようにしてもよい。
【０１３０】
ところで、各例として挙げた構成に用いられる現像剤分離手段１００は、その設置位置として、図１０あるいは図１２，１３に示したように、新規トナーの供給位置の上流側であるとともに、図３に示すように、現像スリーブ２６Ｙ２に向けて現像剤を移送する上流側に位置する構成に限らない。つまり、図１７は、現像スリーブ２６Ｙ２の上流側においてスクリューオーが２６Ｙ４，２６Ｙ４’を跨ぐ位置に現像剤分離手段１００を配置した例を示しており、この例とは別に、図１８に示すように、現像スリーブ２６Ｙ２に対向して設けることもできる。図１８に示した構成では、現像スリーブ２６Ｙ２に担持される現像剤がその層厚を規制するドクターブレード２６Ｙ１０を現像剤が通過した位置に現像剤分離手段１００が配置されている。この構成によれば、現像領域に現像剤が達する前に現像剤中に含まれる帯電不良状態にあるトナーが分離されるので、現像領域に達した現像剤、特にトナーは正常帯電状態にあるもののみが供給され、浮遊あるいは飛散などによる地汚れや周辺部への汚染が起こりにくい状態を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本発明実施例による現像装置を適用されたが像形成装置の構成を説明するための模式図である。
【図２】本発明実施例による現像装置を備えた作像部の構成を説明するための模式図である。
【図３】本発明実施例による現像装置の横断面図である。
【図４】図３に示した現像装置の平面視的な部分的断面図である。
【図５】図３に示した現像装置に用いられる現像剤分離手段の構成を説明するための模式図である。
【図６】図５に示した現像剤分離手段の動作原理を説明するための模式図である。
【図７】図５に示した現像剤分離手段とは別の現像剤形式を対象とする現像剤分離手段の構成を説明するための模式図である。
【図８】図５に示した現像剤分離手段を用いた場合の作用として、帯電不良を乗じているトナーの個数を現像剤分離手段の通過前および通過後において比較した線図である。
【図９】帯電不良を発生しているトナーによる地汚れへの影響を実験した結果を示す線図である。
【図１０】本実施例による現像装置における現像剤分離手段の設置構造の一例を示す図である。
【図１１】本発明実施例による現像剤分離手段を用いた場合に選択される現像剤の搬送形式による帯電状態、地汚れの発生状態および粒状性を従来例と対比した実験結果を示す表図である。
【図１２】図１０に示した現像装置における現像剤分離手段を用いた現像剤の搬送形式の一つを説明するための模式図である。
【図１３】図１１に示した現像剤の搬送形式の他の例を説明するための模式図である。
【図１４】本発明実施例による現像装置に用いられる制御部の構成を説明するためのブロック図である。
【図１５】図１４に示した制御部の作用を説明するためのフローチャートである。
【図１６】図１５に示したフローチャートで実行されるサブルーチンの内容を説明するためのフローチャートである。
【図１７】図３に示した現像装置おける現像剤分離手段の設置構造の具体的な構成を示す図である。
【図１８】図１７に示した現像剤分離手段の設置構造の具体的な構成における変形例を示す図である。
【符号の説明】
【０１３２】
２０  画像形成装置
２６Ｙ  現像装置
２６Ｙ１  現像容器
２６Ｙ２  現像スリーブ
２６Ｙ３  仕切り壁
２６Ｙ４，２６Ｙ４’  スクリューオーガ
２６Ｙ５  現像剤濃度センサ
１００  現像剤分離手段
１０１  現像剤保持ローラ
１０２  気流生成手段  
１１０  廃現像剤容器
１１０’廃キャリア収納容器
１１１  トナー収納容器
１１２  現像剤収納容器
１１３  現像剤混合手段
１１４  キャリア収納容器
１３０  制御部
１３１  始動スイッチ
１３２  複写開始スイッチ
１３３  作像回数カウンタ
１３４  タイマ
１３５  トナー補給手段
１３６  キャリア補給手段
【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】
2005202317.tif 000010
【図９】
2005202317.tif 000011
【図１０】
2005202317.tif 000012
【図１１】
2005202317.tif 000013
【図１２】
2005202317.tif 000014
【図１３】
2005202317.tif 000015
【図１４】
2005202317.tif 000016
【図１５】
2005202317.tif 000017
【図１６】
2005202317.tif 000018
【図１７】
2005202317.tif 000019
【図１８】
2005202317.tif 000020