(57)【要約】【課題】トナーとキャリアを有する現像剤からトナーをより効率良く分離し得るようにしたトナー分離装置及び該分離装置を備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】第１のサイクロンユニット９への余剰現像剤の送出に先立ち、余剰現像剤内のトナーとキャリアとの帯電による吸着力を低減するための電極板を備える。このため、静電吸着していたトナーとキャリア、トナー同士を個々の粒子状態に引き離した状態で、サイクロン中を旋回させることができる。従って、キャリアから分離したトナーを効率良く回収して、有効に再利用できるようになる。【選択図】図２
2007328048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー及びキャリアを含む現像剤からトナーを分離するトナー分離装置において、
前記現像剤内のトナーとキャリアとを分離するサイクロン分離手段と、
該サイクロン分離手段への前記現像剤の送出に先立ち、前記現像剤に電荷を付与することでトナーとキャリアとの静電吸着力を低減する静電吸着力低減手段と、を備える、
ことを特徴とするトナー分離装置。
【請求項２】
前記静電吸着力低減手段は、前記現像剤の前記サイクロン分離手段への送出経路を臨むように配置され、互に異なる電位に保持されて相互間に電界を発生する第１及び第２電極を有する、
請求項１記載のトナー分離装置。
【請求項３】
前記静電吸着力低減手段は、前記第１電極と前記第２電極間に交流電界を形成し、これらの間に放電を生じさせる交流電圧印加手段を有する。
請求項２記載のトナー分離装置。
【請求項４】
前記第１及び第２電極は、それぞれ前記送出経路の内面にて対向するように配置された電極板である、
請求項２または３に記載のトナー分離装置。
【請求項５】
前記第１及び第２電極は、前記送出経路の内面に配置された電極板、及び前記送出経路内にて該電極板に接触しないように延在する帯電線である、
請求項２または３に記載のトナー分離装置。
【請求項６】
前記サイクロン分離手段は、それぞれ導電性を有するサイクロン外筒及びサイクロン内筒を有してなり、
前記サイクロン外筒及び前記サイクロン内筒は、互に異なる電位に保持されて相互間に電界を発生する第２の静電吸着力低減手段を構成する、
請求項１乃至５のいずれか１項記載のトナー分離装置。
【請求項７】
前記サイクロン分離手段によって分離されたトナーを混合した混合気を取り込み、該トナーから、予め定められた特定粒径のトナーを分離する第２のサイクロン分離手段と、
該第２のサイクロン分離手段によって分離された前記特定粒径のトナーを回収して現像装置に補給するトナー回収・補給手段と、を更に備える、
請求項１乃至６のいずれか１項記載のトナー分離装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項記載のトナー分離装置と、
該トナー分離装置によって分離されたキャリアを回収する廃キャリア回収部と、を備える、
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、複写機、ファクシミリ、プリンタ、或いはこれらの複合機等の画像形成装置に用いられるトナー分離装置、及び該トナー分離装置を備えた画像形成装置に関する。特に、電子写真方式における像担持体に形成された潜像を、トナーとキャリアとの混合現像剤を用いて現像する現像装置を備えた画像形成装置、及び該装置に備えたトナー分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、乾式複写機等において、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤で像担持体表面の静電潜像の可視化、すなわちトナー現像を行う現像装置を用いるものが知られている。このような現像装置では、トナーは現像動作によって消費される一方、キャリアは消費されずに現像装置内に残存する。
【０００３】
したがって、現像装置内でトナーとともに攪拌されるキャリアは、攪拌頻度が多くなるにつれて、キャリア表面の皮膜剥がれ、或いはキャリア表面へのトナーの粘着といった事態が生じて、汚染され劣化する。このため、現像剤の帯電性能が徐々に低下することにより、かぶり等の画質欠陥が生じ、このことが、画質を著しく低下させる要因になっている。ここで、「かぶり」とは、現像剤の帯電性能が低下してきた際に、逆極性に帯電されたトナーが発生して、現像時に感光体上の非画像部にトナーが付着する現象をいう。
【０００４】
そこで、キャリアとトナーとの混合物からなる新たな現像剤を現像容器内に補給し、帯電性能の低下した劣化現像剤を現像容器から排出して、帯電性能の低下を抑制するようにした「Auto Carrier Refresh（ACR）方式」と呼ばれる技術が存在する。この技術では、消費されるトナーの補給とは別に、新しいキャリアを現像容器内に補給する。これにより、過剰になった現像容器内の現像剤が、現像容器壁面に設けられた現像剤排出口からオーバーフローして排出され、現像剤回収容器に回収される。このようなキャリア及び劣化現像剤の補給・排出が繰り返し行われることにより、現像容器内で汚染されて劣化していく現像剤が、新たに供給されるトナー及びキャリアに置換されていく。これにより、現像剤の帯電性能を維持し、画質の低下を抑える。
【０００５】
しかし、上記ACR方式にあっては、本来排出されるべき劣化現像剤以外のフレッシュトナーもオーバーフローして同時に排出されて、現像剤回収容器まで搬送されたのち、劣化現像剤とともに廃棄されていた。
【０００６】
近年、需要の高いカラー対応の画像形成装置においては複数の現像器を配置する必要があるが、装置サイズに制限がある関係上、１個当たりの現像器に許容される大きさには限界がある。このようにスペース的な制限があるため、各現像器内に十分な現像剤量及び劣化現像剤回収量を確保することは困難となっている。この場合、排出された現像剤をフレッシュトナーと劣化現像剤とに分離することができれば、トナーを再利用することで補給現像剤スペース及び劣化現像剤回収スペースの削減を図ることができるようになる。
【０００７】
ところで、一般に、トナーと異物とを分離する技術として「サイクロン分離装置」と呼ばれる技術が知られている（特許文献１参照）。この技術は、クリーナー内の転写残トナーを、トナーとトナー以外の異物とに分離して、トナーを再利用することを目的としている。この技術では、感光体上から除去した転写残トナーを回収容器までエア搬送し、搬送中の転写残トナーをトナーとトナー以外の物体とに分別し、該トナー以外の物体を回収する第１のサイクロン装置を設けている。
【０００８】
この技術では更に、第１のサイクロン装置によって分別されたトナーを、小粒径トナーと、再利用可能な非小粒径トナーとに分別し、該非小粒径トナーを回収する第２のサイクロン装置を設けている。このように、気流中を移動する粒径の異なる粉体を、設定条件の異なる２種類のサイクロン装置によって分別している。
【０００９】
しかし、特許文献１に記載の技術においてサイクロン分離器の原理で粒径の異なる粉体を分離することは、少なくともサイクロン内壁を旋回中に互いの粉体同士が吸着されていないことが前提となる。
【００１０】
図１０〜図１２は、サイクロン中の遠心分離の様子を簡略・模式化して説明する図である。これらの図は、筒状サイクロン管路を粉体移動方向に展開した状態で示しており、図中、符号５１は管路を示している。Ｌは旋回部分の展開長さであり、５２は小径粉体、５３は大径粉体である。
【００１１】
図１０において、図中左方向から風速Ｖの空気で搬送された小径粉体５２は、旋回中の遠心力Ｆｄと流体粘性抵抗Ｆｕを受けながら図の右方向に移動する。同図において、小径粉体５２が管路５１の展開長さＬを搬送されるまでの間に、遠心力Ｆｄが流体粘性抵抗Ｆｕより大きく、管路５１の下面に到達すれば分離できる条件となる。同図においては、遠心力Ｆｄが流体粘性抵抗Ｆｕに比べさほど大きくなく、展開長さＬを搬送される間に管路５１の下面に到達していないため、気体と小径粉体５２とは分離されない。
【００１２】
また、図１１において、大径粉体５３は遠心力Ｆｄと流体粘性抵抗Ｆｕとの差が図１０より大きいため、展開長さＬを搬送される間に管路５１の下面に到達し、気体と大径粉体５３とは分離される。これら遠心力Ｆｄや流体粘性抵抗Ｆｕの力は、流体や粉体の密度、流体の速度、管路の曲率半径、流体の粘度、粒子径などのパラメータで言い表すことができる。仮に粒子径以外のパラメータが同じとすれば、分離条件は粒子径に依存し、粒子径が大きいほど分離性能が向上する関係にある。
【００１３】
したがって、図１１中において小径粉体５２と大径粉体５３がそれぞれ独立して管路５１内を搬送される場合、この条件下では小径粉体５２と大径粉体５３とを分離することは可能である。
【００１４】
【特許文献１】特開平１１−２４５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、図１１において気体搬送中の粉体同士が吸着している場合には、サイクロン分離の原理からすれば、所望の分離性能は期待できない。つまり、図１２に示すように、大径粉体５３に小径粉体５２が静電吸着した状態で図中の左方向から風速Ｖの空気流で搬送された場合、見かけ上の粒子径が大きくなる。よって、遠心力Ｆｄと流体粘性抵抗Ｆｕとの差は図１１の場合より更に大きくなり、展開長さＬを搬送される間に管路５１の下面に到達する。その結果、気体と大径粉体５３、或いは気体と小径粉体５２とは互いに分離されるが、上述した粉体５２，５３同士は分離されない、或いは分離性能が著しく低下する、といった現象が生じる。
【００１６】
したがって、ACR方式にて排出されたトナーとキャリアとを分離する場合においても、サイクロン装置内或いはその上流側で、互いの粒子をそれぞれ独立した状態にしておくことは前提条件となる。しかし、現像容器から排出されたトナーとキャリアは、一般的にその大部分が吸着しているため、上述したような従来技術によると、サイクロンの分離原理による正常な分離は困難である。
【００１７】
そこで、本発明は、上述した現状に鑑みてなされたものであり、トナーとキャリアを有する現像剤からトナーをより効率良く分離し得るようにしたトナー分離装置、及び該分離装置を備えた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】
【００１８】
本発明は、トナー及びキャリアを含む現像剤からトナーを分離するトナー分離装置において、前記現像剤内のトナーとキャリアとを分離するサイクロン分離手段と、該サイクロン分離手段への前記現像剤の送出に先立ち、前記現像剤に電荷を付与することでトナーとキャリアとの静電吸着力を低減する静電吸着力低減手段と、を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、静電吸着力低減手段が、サイクロン分離手段への現像剤の送出に先立ち、該現像剤内のトナーとキャリアとの帯電による吸着力を低減する。これにより、静電吸着していたトナーとキャリア、そしてトナー同士を個々の粒子状態に引き離した状態で、サイクロン中を旋回させることができる。従って、トナーとキャリア、及びトナー同士の分離性能を飛躍的に向上させ、キャリアから分離したトナーを効率良く回収することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００２１】
＜第１の実施形態＞
本実施形態は、トナー分離装置を備えた画像形成装置の一例を示すものであり、図１は本実施形態におけるトナー分離装置を備えた画像形成装置の概略構成図である。本実施形態では、当該画像形成装置として、転写式電子写真プロセス利用、レーザー走査露光方式の複写機Ｕを挙げる。
【００２２】
この複写機Ｕは、上面部に原稿載置台２１を有し、この原稿載置台２１の下方に露光光学系２２を有している。原稿載置台２１上に画像面下向きで原稿を載置セットして、不図示のコピーボタンを押圧操作すると、露光光学系２２が、原稿載置台２１上に載置セットされた原稿の下向き画像面を光電読み取り処理する。
【００２３】
複写機Ｕの内部中央には、像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体Ｄ（以下、単に「感光体」ともいう）が配設されている。感光体Ｄの外周には、その表面を、予め定められた電位に帯電させる帯電器２４と、感光体Ｄの表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置１とが配設されている。感光体Ｄの外周には更に、感光体Ｄの表面のトナー像を記録紙（シート材）に転写させる転写帯電器２６と、感光体Ｄの表面の残留トナーを除去して回収するクリーニング装置２７とが配設されている。また、図１における現像装置１の左方には、露光装置としてのレーザースキャナ２５が配設されている。
【００２４】
感光体Ｄに対する入紙側には、タイミングローラ対２８と、搬送ローラ対２９と、搬送ローラ対３０と、第１及び第２の給紙カセット３１Ａ，３１Ｂと、給紙ローラ３２Ａ，３２Ｂとが配設されている。上記タイミングローラ対２８は、予め定められたタイミングで感光体Ｄに記録紙を供給する。一方、感光体Ｄに対する出紙側には、用紙上に転写されたトナー像を記録紙に定着させる定着装置３３が配設されている。
【００２５】
まず、回転駆動された感光体Ｄの表面が帯電器２４により一様帯電され、ついで露光装置としてのレーザースキャナ２５からのレーザー光２５ａで走査露光されることにより、感光体Ｄの表面上に静電潜像が形成される。この潜像が現像装置１によって現像されることにより、感光体Ｄの表面にトナー像が形成される。上記レーザースキャナ２５は、露光光学系２２で光電読み取りした原稿画像の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザー光２５ａを出力し、感光体Ｄ面に、原稿画像に対応した静電潜像を書込み形成する。
【００２６】
一方、第１の給紙カセット３１Ａ（又は第２の給紙カセット３１Ｂ）から給紙ローラ３２Ａ（又は給紙ローラ３２Ｂ）により記録紙Ｐが１枚分離給紙される。すると、この記録紙Ｐは、搬送ローラ対３０，２９とタイミングローラ対２８とを経由して、感光体Ｄと転写帯電器２６との間の転写部に所定のタイミングで導入される。そして、転写帯電器２６に印加した転写バイアスにより、感光体Ｄ上のトナー像が記録紙Ｐ上に順次に転写されていく。トナー像が転写された記録紙Ｐは、定着装置３３に送られ、そこで加圧及び加熱によりトナー像が定着されて永久画像化され、その状態で排紙トレイ３４上に排出される。
【００２７】
また、記録紙Ｐに対するトナー像転写後に感光体Ｄ上に残留したトナーは、クリーニング装置２７によって除去され、次回の画像形成処理に備える。
【００２８】
ついで、図２を参照して、現像装置及びトナー分離装置について説明する。図２は、図１に示す現像装置、及び該現像装置に隣接して設けられたトナー分離装置を示す拡大模式図である。
【００２９】
［現像装置］
図２における現像装置１は、前述したACR方式を採用したものである。この現像装置１に収容される２成分現像剤の非磁性トナーと磁性キャリアとの混合比は、例えば重量比で１：９程度である。トナーの粒径は約５［μｍ］、比重は約１．２であり、キャリアの粒径は約２０〜３０［μｍ］、比重は約１．４〜１．６である。なお、重量比は、トナーの帯電量、キャリアの粒径、複写機Ｕの構成などに応じて適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値に従わなければならないものではない。
【００３０】
現像装置１は、感光体Ｄに対向した現像領域の部分に配置された現像剤担持体としての現像スリーブ５を回転可能に備えている。現像スリーブ５は、現像動作時には図２の矢印Ａ方向に回転し、現像装置１内の２成分現像剤Ｔを保持して、感光体Ｄ上に形成されている静電潜像を現像する。現像スリーブ５には、所定の現像バイアスが印加される。静電潜像を現像した後の現像剤は、現像スリーブ５の回転に従って現像装置１内に回収される。
【００３１】
現像装置１の上部には、トナー回収・補給手段としての補給装置６が配置されており、この補給装置６は、補給用の高濃度２成分現像剤を現像装置１内に逐次補給する。補給装置６から現像装置１内への新しい現像剤の補給は、以下のタイミングで行われる。即ち、現像装置１内の２成分現像剤Ｔのトナー消費に伴うトナー濃度低下が、検知手段（図示せず）によって検知されている。そして、該検知に基づき、トナー濃度が基準濃度よりも低下したと判定されると、トナー濃度を高くした２成分現像剤（トナー＋キャリア）が補給装置６から現像装置１内に供給される。
【００３２】
上述した現像剤補給に伴う現像装置１内の余剰現像剤の排除は、現像装置１の後端（図２の左端）に設けられた現像剤排出口（現像剤回収口）７からのオーバーフローでなされる。
【００３３】
［トナー分離装置］
本実施形態のトナー分離装置は、余剰現像剤搬送管路８ａ、第１のサイクロンユニット９、余剰現像剤搬送管路８ｂ、第２のサイクロンユニット１１、補給装置６、ダクト１２、ファン１３及びフィルタ１４を備えている。
【００３４】
現像装置１の現像剤排出口７から排出された余剰現像剤（排出現像剤）は、現像剤排出口７に連通した余剰現像剤搬送管路８ａを通り、この搬送管路８ａの先端部（上端部）に配置された、サイクロン分離手段である第１のサイクロンユニット９に送られる。現像剤排出口７から排出された余剰現像剤、即ちトナーとキャリアの粉体は、余剰現像剤搬送管路８ａ中を、空気との混合気としてエア搬送される。
【００３５】
図２に示すように、余剰現像剤搬送管路８ａは、現像剤排出口７に連通する部分から下方に延びた後、屈曲して上方に直線状に延び、サイクロン外筒１８に連通している。現像装置１の上部には、廃キャリア回収部としての劣化現像剤貯留部１０が補給装置６に隣接して配設されており、サイクロン外筒１８の下端部は、劣化現像剤貯留部１０の上部に連通している。サイクロン外筒１８の上部には、余剰現像剤搬送管路８ｂの一端部が連通しており、この余剰現像剤搬送管路８ｂの他端部は、補給装置６の上部に連通した、第２のサイクロン分離手段としての第２のサイクロンユニット１１に連通している。第２のサイクロンユニット１１の上部にはダクト１２の一端部が連通しており、このダクト１２の他端部には、ファン１３及びフィルタ１４が設けられている。
【００３６】
図３は、本実施形態における余剰現像剤搬送管路８ａの要部を詳細に示す断面図、図４は、図３における外筒１５を矢印Ｂ−Ｂに沿って切断して上側から見た平面断面図である。
【００３７】
図３に示すように、余剰現像剤搬送管路８ａは外筒１５を有しており、この外筒１５は、密閉性が高くかつ絶縁性を有する樹脂材料を用いて断面四角筒状に形成されている。第１のサイクロンユニット９の流入口には、中継管１７（図２も併せて参照）の一端部が連通しており、この中継管１７の他端部は余剰現像剤搬送管路８ａ（つまり外筒１５）の上端部に連結・連通している。
【００３８】
図３及び図４に示すように、外筒１５の内壁には、導電性を有する金属部材で構成された第１及び第２電極としての電極板１６ａ、１６ｂが、余剰現像剤の搬送方向（図３の上下方向）と並行する形で対向配置されている。電極板１６ａには交流電源（交流電圧印加手段）６０によってＡＣバイアスが印加され、電極板１６ｂは接地（アース）されている。これにより、電極板１６ａ、１６ｂ間には交流電界（図４中の矢印Ｅ参照）が発生している。
【００３９】
つまり、電極板１６ａ、１６ｂは、現像装置１から排出された余剰現像剤のサイクロンユニット９への送出経路を臨むように配置され、互に異なる電位に保持されて相互間に電界を発生する静電吸着力低減手段を構成する。これら電極板１６ａ、１６ｂは、第１のサイクロンユニット９への余剰現像剤の送出に先立ち、帯電による該現像剤内のトナーｔとキャリアｃとの静電吸着力を低減させる。このように、本実施形態における静電吸着力低減手段は、電極板１６ａ、１６ｂを互いに対向させた簡素な構成によって実現されている。
【００４０】
現像剤排出口７からオーバーフローし、図３下方から空気との混合気としてエア搬送されたトナーｔ及びキャリアｃは、現像装置１内での攪拌動作により、トナーｔが負極性、キャリアｃが正極性に帯電し、互いに静電吸着されている。静電吸着したトナーｔ及びキャリアｃの結合状態での帯電量は約30[μC/ｇ]であり、主に負極性に帯電していることが実験結果から判っている。また、この帯電量は環境条件等により正極性に振れる場合もあるが、いずれの場合も帯電量としては±50[μC/ｇ]程度の範囲内である。
【００４１】
本実施形態では、電極板１６ａのＡＣバイアスの値として8[ｋｖｐｐ]、電極板１６ａ、１６ｂの間隔を３０[ｍｍ]と設定することで、両電極間に上記帯電量を除電するのに十分な電界（図４中の矢印Ｅ参照）を発生させている。この交流電界の形成により放電が生じて、正負両極性の電荷が発生する。そして、この発生した電荷をトナーとキャリアに付与する事によって、両者が既に有していた電荷を打ち消す作用が生じ、両者の静電吸着力が減少する。
【００４２】
静電吸着したトナーｔ及びキャリアｃは、２つの電極板１６ａ、１６ｂの間を搬送される際に除電されて吸着力がなくなる（或いは、吸着力が大幅に低減される）。これにより、大部分の余剰現像剤が、個々の独立した粒子状態に戻された後、中継管１７を通過して第１のサイクロンユニット９に流入する。
【００４３】
図５は、本実施形態における第１のサイクロンユニット９の要部を詳細に示す断面図、図６は、図５におけるサイクロン外筒１８及びサイクロン内筒１９を矢印Ｃ−Ｃに沿って切断して上側から見た平面断面図である。
【００４４】
第１のサイクロンユニット９は、余剰現像剤搬送管路８ａに連通するサイクロン外筒１８と、サイクロン外筒１８の上部に一端部を連通し且つ第２のサイクロンユニット１１に他端を連通したサイクロン内筒１９とを有する。サイクロン外筒１８は、密閉性が高くかつ導電性を有する樹脂材料からなり、図下方を向いた頭部を裁断した略円錐状（即ち、略裁頭円錐状）を呈する。サイクロン内筒１９は、密閉性が高くかつ導電性を有する樹脂材料からなる円筒状に形成される。
【００４５】
サイクロン内筒１９にはＡＣバイアスが印加されており、このサイクロン内筒１９と、接地（アース）されているサイクロン外筒１８との間に、電界（図５、図６中の矢印Ｅ参照）が発生している。これらサイクロン外筒１８及びサイクロン内筒１９は、互に異なる電位に保持されて相互間に電界を発生する第２の静電吸着力低減手段を構成する。
【００４６】
本実施形態では、サイクロン内筒１９のＡＣバイアスの値として8[ｋｖｐｐ]、サイクロン内筒１９と、サイクロン外筒１８との間隔を30[ｍｍ]と設定することで、両筒間に搬送されるトナー及びキャリアを除電するのに十分な電界を発生させている。
【００４７】
この状態で、余剰現像剤搬送管路８ａの搬送中に除電しきれなかったトナー及びキャリアは、第１のサイクロンユニット９のサイクロン流入部（図５における上側）を搬送される間に除電されて、吸着力がなくなる。これにより、余剰現像剤が、個々の独立した粒子状態に戻される。なお、劣化キャリア表面に帯電力以外の要因でトナーが固着する場合もある。しかし、条件によるが、その比率は全体の２割弱であり、殆どが静電吸着していることが過去の研究から判明している。
【００４８】
次に、除電効果で粒径や比重の異なる独立した粒子状態に戻されたトナーとキャリアと空気との混合気は、サイクロン外筒１８の内壁に沿って旋回する。この際、粒径と比重がトナーに比べて大きなキャリア２０は、遠心力でサイクロン外筒１８の内壁に衝突した後、自重で沈降する。沈降したキャリア２０は、第１のサイクロンユニット９の下方に設けられた劣化現像剤貯留部１０（図２参照）の内方に蓄積される。ここで、第１のサイクロンユニット９のサイクロン分離条件は、おおよそ粒径１０［μｍ］以下の粒子は分離できないように設定している。
【００４９】
図７は、流入空気速度ごとの粒子分離限界サイクロン半径の簡略理論線図である。同図に示されるように、サイクロンへの流入空気速度Ｖｆを５［ｍ／sec］とし、サイクロン半径ｒｍを１０［ｃｍ］とすることで、１０［μｍ］以上の粒子は劣化現像剤貯留部１０内に蓄積される。しかし、１０［μｍ］を下回る粒子は、劣化現像剤貯留部１０内に蓄積されない。
【００５０】
１０［μｍ］を下回るトナーと空気との混合気は、第１のサイクロンユニット９の上部に連通した余剰現像剤搬送管路８ｂを通り、余剰現像剤搬送管路８ｂの先端部に接続（連通）された第２のサイクロンユニット１１に送られる。
【００５１】
第２のサイクロンユニット１１に送られた空気とトナーとの混合気は、該サイクロンユニット１１の内壁に沿って旋回する。その結果、再利用可能な粒径のトナー３は、遠心力で内壁に衝突した後、自重で沈降する。沈降した該トナー３は、第２のサイクロンユニット１１の下方に設けられた高濃度２成分現像剤の補給装置６内に回収され、フレッシュトナーとして再利用されることになる。
【００５２】
なお、第２のサイクロンユニット１１のサイクロン分離条件は、おおよそ粒径５［μｍ］以下の粒子は分離できないように設定している。本実施形態では、サイクロンへの流入空気速度Ｖｆを５［ｍ／sec］、サイクロン半径ｒｍを２．５［ｃｍ］とすることで、５［μｍ］程度の粒子は、高濃度２成分現像剤の補給装置６内に回収される。しかし、５［μｍ］を下回る現像剤として不適切な極端に小径のトナーは、補給装置６内に回収されないことになる。
【００５３】
５［μｍ］を下回るトナーと空気との混合気は、第２のサイクロンユニット１１の上部に連通したダクト１２（図２参照）を経由し、ダクト１２の先端部に接続されたファン１３によって排気される。そして、混合気がフィルタ１４を通過する際、小径トナーはフィルタ１４でトラップされ、小径トナーを除く空気が複写機Ｕの外部に放出される。
【００５４】
このように、第２のサイクロンユニット１１は、第１のサイクロンユニット９によって分離されたトナーを混合した混合気を取り込み、該トナーから、予め定められた特定粒径のトナーを分離する。そして、補給装置６が、第２のサイクロンユニット１１で分離された特定粒径のトナーを回収して、現像装置１にフレッシュトナーとして補給する。
【００５５】
以上の構成によると、現像装置１から現像剤排出口７を通して排出された現像剤を、第１のサイクロンユニット９への送出に先立ち、電極板１６ａ、１６ｂ間の電界中を通過させることができる。これにより、現像剤内のトナーとキャリアとの帯電による吸着力をなくし（又は低減し）、静電吸着していたトナーとキャリア、トナー同士を個々の粒子状態に引き離した状態で、サイクロン中を旋回させることができる。
【００５６】
このため、トナーとキャリア、及びトナー同士の分離性能が飛躍的に向上し、キャリアから分離したトナーを効率良く回収し、再利用可能なトナーを最大限取得し、フレッシュトナーとして有効に再利用することができる。その結果、トナー消費効率が向上して画像形成一枚当たりの単価を抑えることができる。また、トナー分離装置で分離したトナーを、粒径の違いで補給装置６に落下させたりフィルタ１４でトラップしたりするため、複写機Ｕに備えた劣化現像剤貯留部１０にはキャリア２０のみを貯留すれば良い。このため、廃現像剤を回収する容器の小型化を図り、省スペースの複写機Ｕを実現することができる。
【００５７】
また、第２のサイクロンユニット１１及び補給装置６を備えるので、除電されて個々の粒子状態となったトナーを、再利用可能な粒径のトナーとそうでないものとに有効に振り分けることができる。これにより、再利用可能なトナーを、補給装置６を介して効率良く補給することができる。
【００５８】
＜第２の実施形態＞
本実施形態においては、トナー分離装置における静電吸着力低減手段の構成のみが第１の実施形態と異なり、その他の構成は同様であるため、ここでは静電吸着力低減手段の構成のみについて説明する。
【００５９】
［トナー分離装置］
前述のように、現像剤排出口７から排出された余剰現像剤は、現像剤排出口７に連通する余剰現像剤搬送管路８ａを通り、余剰現像剤搬送管路８ａの先端部に配置された第１のサイクロンユニット９（図２参照）に送られる。現像剤排出口７から排出された余剰現像剤、即ちトナーとキャリアとの粉体は、余剰現像剤搬送管路８ａ中を空気との混合気としてエア搬送される。
【００６０】
図８は、第２の実施形態における余剰現像剤搬送管路８ａの要部を詳細に示す断面図、図９は、図８における外筒４１を矢印Ｆ−Ｆに沿って切断して上側から見た平面断面図である。
【００６１】
図８に示すように、余剰現像剤搬送管路８ａは外筒４１を有しており、この外筒４１は、密閉性が高くかつ絶縁性を有する樹脂材料を用いて断面円形状に形成されている。第１のサイクロンユニット９の流入口には、中継管４５の一端部が連通しており、この中継管４５の他端部は余剰現像剤搬送管路８ａ（つまり外筒４１）の上端部に連結・連通している。
【００６２】
図８及び図９に示すように、外筒４１の内壁には、導電性を有する金属部材で構成された筒状の電極板４２が、余剰現像剤の送出経路（搬送経路）の内面に位置して設けられている。また、外筒４１の長手方向の中心部分には、送出経路内にて電極板４２に接触しないように帯電線４３が延在している。即ち、帯電線４３は、中継管４５の内面に形成された座面４５ａにビス４６で固定された帯電線固定金具４４により、筒状の電極板４２の略中央でかつ余剰現像剤の搬送方向と並行する形に支持されて垂下される。帯電線固定金具４４は、導電性金属材料からなる。固定金具４４に上端部を固定された帯電線４３は、余剰現像剤搬送管路８ａの下方側で、筒状の電極板４２の接触しない状態となるように、電極板４２の中心側に突出するアーム（図示せず）に下端部を固定されている。なお、上記電極板４２及び帯電線４３は、第１電極及び第２電極を構成している。
【００６３】
帯電線４３には、ＡＣバイアスが印加されており、この帯電線４３と、接地（アース）されている電極板４２との間に、電界（図９中の矢印Ｅ参照）が発生している。中継管４５は、第１のサイクロンユニット９の流入口に連結されている。この際、現像剤排出口７からオーバーフローして、図８の下側から空気との混合気としてエア搬送されたトナー及びキャリアは、現像装置１内での攪拌動作により、トナーが負極性、キャリアが正極性に帯電し、静電吸着されている。
【００６４】
本実施形態では、帯電線４３のＡＣバイアスの値として8[ｋｖｐｐ]、帯電線４３と電極板４２の間隔を30[ｍｍ]と設定することで、電極板４２内部を搬送されるトナー及びキャリアを除電するのに十分な電界を発生させている。
【００６５】
静電吸着したトナー及びキャリアは、搬送経路である電極板４２内部を搬送中に除電されて吸着力がなくなり（又は低減され）、大部分の余剰現像剤が個々の独立した粒子状態に戻された後、中継管４５を通過して第１のサイクロンユニット９に流入する。
【００６６】
以上の構成を有する第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用効果が得られると共に、電極板４２の中心部分に位置する帯電線４３から電界を、より効率良く分布できるという効果も得ることができる。
【００６７】
なお、静電吸着力低減手段の構成やサイクロン条件は、上述した第１及び第２の実施形態の構成に限られるものではなく、静電吸着したトナーとキャリアとを分離するための除電効果を第１のサイクロンユニット９より上流側で発揮するものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係るトナー分離装置を備えた画像形成装置の概略構成図である。
【図２】現像装置及びトナー分離装置を示す拡大模式図である。
【図３】第１の実施形態における余剰現像剤搬送管路の要部を詳細に示す断面図である。
【図４】図３における外筒を矢印Ｂ−Ｂに沿って切断して上側から見た平面断面図である。
【図５】第１の実施形態における第１のサイクロンユニットの要部を詳細に示す断面図である。
【図６】図５におけるサイクロン外筒及びサイクロン内筒を矢印Ｃ−Ｃに沿って切断して上側から見た平面断面図である。
【図７】流入空気速度ごとの粒子分離限界サイクロン半径の簡略理論線図である。
【図８】第２の実施形態における余剰現像剤搬送管路の要部を詳細に示す断面図である。
【図９】図８における外筒を矢印Ｆ−Ｆに沿って切断して上側から見た平面断面図である。
【図１０】サイクロン中の遠心分離の様子を簡略・模式化した説明図である。
【図１１】サイクロン中の遠心分離の様子を簡略・模式化した説明図である。
【図１２】サイクロン中の遠心分離の様子を簡略・模式化した説明図である。
【符号の説明】
【００６９】
１      現像装置
５      現像スリーブ
６      トナー回収・補給手段（補給装置）
７      現像剤排出口
８ａ，８ｂ      余剰現像剤搬送管路
９      サイクロン分離手段（第１のサイクロンユニット）
１０      廃キャリア回収部（劣化現像剤貯留部）
１１      第２のサイクロン分離手段（第２のサイクロンユニット）
１２      ダクト
１３      ファン
１４      フィルタ
１５      外筒
１６ａ，１６ｂ      静電吸着力低減手段、第１及び第２電極（電極板）
１７      中継管
１８，１９      第２の静電吸着力低減手段（サイクロン外筒、サイクロン内筒）
２１      原稿載置台
２２      露光光学系
２４      帯電器
２５      レーザースキャナ
２５ａ      レーザー光
２６      転写帯電器
２７      クリーニング装置
２８      タイミングローラ対
２９，３０      搬送ローラ対
３１Ａ，３１Ｂ      給紙カセット
３２Ａ，３２Ｂ      給紙ローラ
３３      定着装置
３４      排紙トレイ
４１      外筒
４２，４３      静電吸着力低減手段、第１及び第２電極（電極板、帯電線）
４４      帯電線固定金具
４５      中継管
４６      ビス
５１      管路
５２      小径粉体
５３      大径粉体
Ｕ      画像形成装置（複写機）
【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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