カラートナー分離方法、カラートナー分離装置及び画像形成装置
【課題】 本発明は、簡単な構成で、効率良く、混合トナーを各カラートナーに分離でき、ランニングコストの低減及び廃棄物の削減が可能となる。
【解決手段】 本発明のカラートナー分離装置は、混合トナーに対して正負いずれかの極性の電荷を付与する電荷付与手段と、該電荷付与手段によって付与された混合トナーの帯電極性とは逆極性に一様に帯電した感光体の表面に、混合トナーが互いに重なり合わずに付着させる混合トナー付着手段と、該混合トナー付着手段によって感光体の表面に付着した混合トナー上及び感光体の表面上に、特定色のカラートナーのみが吸収する波長の光を照射する光照射手段と、電場によって特定色のカラートナー以外のカラートナーを感光体から静電除去する静電除去手段と、感光体に残留した特定色のカラートナーを回収する回収手段とを具備する。
【解決手段】 本発明のカラートナー分離装置は、混合トナーに対して正負いずれかの極性の電荷を付与する電荷付与手段と、該電荷付与手段によって付与された混合トナーの帯電極性とは逆極性に一様に帯電した感光体の表面に、混合トナーが互いに重なり合わずに付着させる混合トナー付着手段と、該混合トナー付着手段によって感光体の表面に付着した混合トナー上及び感光体の表面上に、特定色のカラートナーのみが吸収する波長の光を照射する光照射手段と、電場によって特定色のカラートナー以外のカラートナーを感光体から静電除去する静電除去手段と、感光体に残留した特定色のカラートナーを回収する回収手段とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカラートナー分離方法、カラートナー分離装置及び画像形成装置に関し、詳細には乾式トナーを用いたカラー電子写真式複写機においてこれまで廃棄されてきた多量の混合トナーを各カラートナーに分離する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は電子写真方式の画像形成装置の構成を示す概略図である。なお、同図の電子写真方式の画像形成装置は４連タンデム方式のものである。同図に示す電子写真方式の画像形成装置１は、感光体１１−Ｙ、感光体１１−Ｙの周りに帯電器１２−Ｙ、露光器１３−Ｙ、現像器１４−Ｙ、クリーナ１５−Ｙが順に設置されて構成するイエロー画像形成部１０−Ｙ、同様な構成を有するマゼンタ画像形成部１０−Ｍ、シアン画像形成部１０−Ｃ、ブラック画像形成部１０−Ｋが駆動ローラ１７と従動ローラ１８によって懸架された中間転写ベルト１６に上流側から順に設けられている。そして、各画像形成部によって中間転写ベルト１６上にカラートナー像が形成される。次に、中間転写ベルト１６に形成されたカラートナー像は、中間転写ベルト１６を挟んで従動ローラ１８と、従動ローラ１８に対向する転写ローラ１９との間を介在する記録媒体２０に転写される。
【０００３】
このような構成を有する電子写真方式の画像形成装置によれば、クリーナ１５−Ｙではイエロー画像の転写残としてのイエロートナーしか回収されないが、クリーナ１５−Ｍでは転写残としてのマゼンタトナーと逆転写したイエロートナーが回収される。更には、クリーナ１５−Ｃでは転写残としてのシアントナーと逆転写したイエロートナーとマゼンタトナーが回収され、クリーナ１５−Ｋでは転写残としてのブラックトナーと逆転写したイエロートナーとマゼンタトナーとシアントナーが回収される。よって、クリーナ１５−Ｙでの回収トナーは、現像器１４−Ｙに直接戻すことが可能であるが、その他のクリーナで回収されるトナーは混色しているために、各現像器に直接戻した場合には、長期的には色味が大きく変化してしまう。よって、中間転写クリーナ２１から回収されるトナーも含め、これらトナーは廃トナーとして廃棄せざるを得なかった。
【０００４】
そこで、従来より、混合したカラートナーから特定色のトナーを回収する方法がいくつか提案されている。その一つとして、特許文献１及び特許文献２には、静電分離によるトナー分離方法が提案されている。この静電分離によるトナー分離方法とは、カラートナーのうち特定の１色である特定色のトナーを磁性トナーで構成した場合は特定色のトナー以外の全てのトナーを非磁性トナーで構成し、あるいは特定色のトナーを非磁性トナーで構成した場合は特定色のトナー以外の全てのトナーを磁性トナーで構成し、回収した混合トナーが磁性フィルタを通過することによって磁性トナーと非磁性トナーが分離できる方法である。
【特許文献１】特開２００３−１７７５８５号公報
【特許文献２】特開平０８−２４０９６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１によれば、混合トナーから特定色の１色だけのトナーは分離できるが、特定色を分離した残りの混合トナーは分離できずに廃棄するかなかった。また、上記特許文献２では２色トナー分離装置であって３色以上の電子写真式複写機には適応することができない。更に、１つの感光体に対して順次カラートナーを現像する形態の作像方式においても、理想的な転写が行われなかった結果生じる回収トナーは混合しているために再利用は不可能であった。
【０００６】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、簡単な構成で、効率良く、混合トナーを各カラートナーに分離でき、ランニングコストの低減及び廃棄物の削減が可能となるカラートナー分離方法、カラートナー分離装置及び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】
【０００７】
前記問題点を解決するために、複数色のカラートナーが混合した混合トナーから特定色のカラートナーのみを分離する、本発明のカラートナー分離方法は、混合トナーに対して正負いずれかの極性の電荷を付与する電荷付与工程と、混合トナーの帯電極性とは逆極性に一様に帯電した感光体の表面に、混合トナーが互いに重なり合わずに付着させる混合トナー付着工程と、感光体の表面に付着した混合トナー上及び感光体の表面上に、特定色のカラートナーのみが吸収する波長の光を照射する光照射工程と、電場によって特定色のカラートナー以外のカラートナーを感光体から静電除去する静電除去工程と、感光体に残留した特定色のカラートナーを回収する回収工程とを有ことに特徴がある。よって、混合したが故にプロセスカラーとして再利用することができずに廃棄されていた混合トナーから任意の特定色のカラートナーのみを分離できるため、ランニングコストの低減及び廃棄物の削減が可能となる。
【０００８】
また、電荷付与工程、混合トナー付着工程、光照射工程、静電除去工程、回収工程を順次繰り返し、３色以上のカラートナーからなる混合トナーから特定色のカラートナーを順次分離することにより、効率良く混合トナーを各カラートナーに分離できる。
【０００９】
更に、混合トナーがブラックのカラートナーを含む場合、最初に行う各工程における特定色のカラートナーはブラックとすることが好ましい。
【００１０】
また、混合トナーに外添材を混合することにより、一連の作像工程の中での機械的ストレスや静電的ストレスによって不完全となってしまったトナー粒子の機能である流動性や摩擦帯電特性などを復元することができ、カラートナー分離を効果的に実現することができる。
【００１１】
更に、別の発明としてのカラートナー分離装置は、混合トナーに対して正負いずれかの極性の電荷を付与する電荷付与手段と、該電荷付与手段によって付与された混合トナーの帯電極性とは逆極性に一様に帯電した感光体の表面に、混合トナーが互いに重なり合わずに付着させる混合トナー付着手段と、該混合トナー付着手段によって感光体の表面に付着した混合トナー上及び感光体の表面上に、特定色のカラートナーのみが吸収する波長の光を照射する光照射手段と、電場によって特定色のカラートナー以外のカラートナーを感光体から静電除去する静電除去手段と、感光体に残留した特定色のカラートナーを回収する回収手段とを具備することに特徴がある。よって、簡単な構成で、効率良く、混合トナーを各カラートナーに分離でき、ランニングコストの低減及び廃棄物の削減が可能となるカラートナー分離装置を提供できる。
【００１２】
また、各カラートナー毎に、感光体、光照射手段、静電除去手段及び回収手段をそれぞれ設けることにより、連続的に複数のカラートナーを分離できるため、単位時間あたりの処理能力の高いカラートナー分離装置を構成することができる。
【００１３】
更に、本発明のカラートナー分離装置は、混合トナーに対して正負いずれかの極性の電荷を付与する電荷付与手段と、該電荷付与手段によって付与された混合トナーの帯電極性とは逆極性に一様に帯電した感光体の表面に、混合トナーが互いに重なり合わずに付着させる混合トナー付着手段と、該混合トナー付着手段によって感光体の表面に付着した混合トナー上及び感光体の表面上に、特定色のカラートナーのみが吸収する波長の光を切り替えて照射する光照射手段と、電場によって特定色のカラートナー以外のカラートナーを感光体から静電除去する静電除去手段と、感光体に残留した特定色のカラートナーを回収する回収手段と、静電除去手段によって感光体上から除去された特定色のカラートナー以外のカラートナーをトナー電荷付与手段に供給する循環手段とを具備することに特徴がある。よって、１つ又は少数の感光体にて複数のカラートナーを分離できるため、小型かつ安価なカラートナー分離装置を構成することができる。
【００１４】
また、感光体の表面に付着させる混合トナーが互いに重なり合わないように、少なくとも混合トナー付着手段及び感光体の各基材との間にオフセットバイアスを印加するオフセットバイアス印加手段を有することにより、感光体の表面に混合トナーが互いに重なり合わずに付着させることができ、よって確実にトナー分離を行うことができる。
【００１５】
更に、混合トナーに外添材を混合する外添材混合手段を有することにより、一連の作像工程の中での機械的ストレスや静電的ストレスによって不完全となってしまったトナー粒子の機能である流動性や摩擦帯電特性などを復元することができ、カラートナー分離を効果的に実現することができる。
【００１６】
また、別の発明としての画像形成装置は、上記カラートナー分離装置を搭載することに特徴がある。よって、混合トナーを各カラートナーに分離できるカラートナー分離装置を搭載することで、ランニングコストを低く抑えられる画像形成装置を提供することできる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のカラートナー分離方法は、混合トナーに対して正負いずれかの極性の電荷を付与し、混合トナーの帯電極性とは逆極性に一様に帯電した感光体の表面に、混合トナーが互いに重なり合わずに付着させる。そして、感光体の表面に付着した混合トナー上及び感光体の表面上に、特定色のカラートナーのみが吸収する波長の光を照射すると、特定色のカラートナーが付着した感光体表面以外の感光体表面が除電される。更に、電場によって特定色のカラートナー以外のカラートナーを感光体から静電除去し、感光体に残留した特定色のカラートナーを回収する。よって、混合したが故にプロセスカラーとして再利用することができずに廃棄されていた混合トナーから任意の特定色のカラートナーのみを分離できるため、ランニングコストの低減及び廃棄物の削減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は光波長に対するカラートナーの分光吸収率を示す特性図である。同図からわかるように、イエロー、マゼンタ及びシアンのトナーは、一般にそれぞれ青、緑及び赤の波長域に強い吸収を有し、ブラックのトナーは可視光域全域並びに近赤外の領域に渡り強い吸収を有している。
【００１９】
図２は本発明のカラートナー分離方法の原理工程と感光体表面の電荷量を示す概略図である。同図に示す原理では、４色の混合トナーからブラックトナーを抽出する工程概念である。はじめに、図示していない放電機構等を有する帯電手段により、図２の（ａ）に示すように感光体の表面を一様に帯電する。ここでは正電荷によって帯電した例を示すが、負電荷によって帯電しても構わない。そして、図２の（ｂ）に示すように、感光体の帯電極性とは逆極性の電荷、すなわち負電荷（感光体を負電荷で帯電した場合は正電荷）で帯電した混合トナーの粒子が感光体の表面に付着する。このとき、混合トナー粒子の配列はランダムでも疎でも良いが、混合トナーの粒子同士が重なり合うことがないように、すなわち全ての混合トナーの粒子が感光体に接触しているようにする必要がある。次に、図２の（ｃ）に示すように、混合トナーの粒子越しに、４色のトナー粒子のうちブラックトナーの粒子のみが吸収を有する波長の光、すなわちここでは近赤外線の光を一様に照射する。すると、照射光は、ブラック以外のカラートナーの粒子が付着している領域並びに混合トナーの粒子が付着していない領域の感光体に到達し、結果として図２の（ｄ）に示すように、ブラックトナーの粒子が付着している領域以外の領域における感光体表面の電荷が消滅する。その結果、負電荷を有したブラックトナーの粒子のみ、正電荷が残留した感光体表面に強い力で束縛されるために、ブラックトナーの粒子の感光体への付着力が他のカラートナーの粒子よりも大きい。更に、除電された感光体領域の表面電位よりも絶対値の高いバイアス電位が印加された転写体が近接させると、ブラックトナーの粒子以外のカラートナーの粒子が転写体に引かれる静電気力は、ブラックトナーの粒子のそれよりも十分に大きい。よって、感光体上にはブラックトナーの粒子のみが残留し、それ以外のカラートナーの粒子は転写体に転移する。このようにして、４色の混合トナーから、ブラックトナーの粒子のみを抽出することができる。
【００２０】
なお、図示しないが、ブラックトナーの粒子が除去された残りの混合トナーに対して、赤、緑もしくは青の光を照射する工程を経ることで、それぞれ、シアン、マゼンタもしくはイエローのトナー粒子を感光体上に抽出することができ、さらに残った２色の混色トナーに対しても同様の工程を経ることで４色全てのトナー粒子を個別の感光体上に抽出することが可能である。
【００２１】
図３は本発明の第１の実施の形態に係るカラートナー分離装置の構成を示す概略図である。同図に示す本実施の形態のカラートナー分離装置１００は、混合トナーを均一化すると共に所定の極性に帯電するための攪拌器１０１、後述する感光体１０５−Ａの表面にトナーの粒子同士が重ならずに各粒子が付着するための付着ローラ１０２や濃度センサ１０３を有する混合トナーバッファ１０４と、付着ローラ１０２に対向してギャップ部を構成する感光体１０５−Ａ、当該感光体１０５−Ａの周りに照明手段１０６−Ａ、クリーナ１０７−Ａ及び帯電器１０８−Ａを含んで構成する第１の分離器１０９と、感光体１０５−Ａに対向してギャップ部を構成する感光体１０５−Ｂ、当該感光体１０５−Ｂの周りに照明手段１０６−Ｂ、クリーナ１０７−Ｂ及び帯電器１０８−Ｂを含んで構成する第２の分離器１１０と、感光体１０５−Ｂに対向してギャップ部を構成する感光体１０５−Ｃ、当該感光体１０５−Ｃの周りに照明手段１０６−Ｃ、クリーナ１０７−Ｃ及び帯電器１０８−Ｃを含んで構成する第３の分離器１１１と、感光体１０５−Ｃに対向してギャップ部を構成する回収ローラ１１３及びクリーナ１１４を含んで構成する第４の分離器１１２とを有している。なお、混色トナーバッファ１０４は、単なる容器でも構わない。また、回収ローラ１１３として導電性の樹脂ローラを使用しているが、各感光体１０５−Ａ〜Ｃと同様の感光体材料を使っても構わない。更に、各感光体１０５−Ａ〜Ｃ並びに回収ローラ１１３のそれぞれの対向部分は軽く接触していても構わないが、数十μｍ〜数百μｍのギャップを形成する方が効率良くカラートナーの分離を実行することが可能である。また、図示していないが、付着ローラ１０２と感光体１０５−Ａの各基材の間、各感光体１０５−Ａ同士の各基材との間に印加されるオフセットバイアスは共通に又は個別に印加され、また個別の印加される場合のバイアス値も任意に設定される。
【００２２】
このような構成を有する本実施の形態のカラートナー分離装置によれば、フルカラー画像形成装置内で回収された全ての混合トナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）を、一旦混合トナーバッファ１０４に格納する。混色トナーバッファ１０４に格納された混合トナーは、混色トナーバッファ１０４内の攪拌器１０１によって所定の極性に帯電され、図示しないトナー補給手段によって任意量を付着ローラ１０２に補給する。ここで、磁気センサなどの濃度センサ１０３の信号に基づいて、適当量の混合トナーが攪拌器１０１に補給され、十分に攪拌されることでトナー濃度の均一化並びにトナー帯電量の均一化が図られる。なお、トナー帯電の極性は負とする。そして、付着ローラ１０２に供給された混合トナーは混合トナーの各粒子が重なり合わないように分散化され、第１の分離器１０９の感光体１０５−Ａとのギャップ部に搬送される。一方、感光体１０５−Ａは単層型正帯電感光体を使用し、帯電器１０８−Ａによって混合トナーの極性と逆極性（正極）に予め帯電させておき、時計回りで駆動させる。図２に示したように、感光体はトナー粒子１個分のサイズにて高い潜像解像度を有している必要があるため、露光による電荷生成が感光体表面近傍で行われる単層型の感光体を使用することが好適である。単層型ではなく、電荷生成層が感光体表面近傍にあり、電荷輸送層が感光体の深層にあるような感光体でも好適である。また、付着ローラ１０２から正帯電された感光体１５−Ａへ転移する混色トナーの粒子が互いに重なり合うことがないように、付着ローラ１０２と感光体１０５−Ａの基材との間にはオフセットバイアスが印加される。このオフセットバイアスは、トナー粒子の転移効率を高めるために交流成分を重畳させても構わない。感光体１０５−Ａ上の混合トナーの粒子越しに、照明手段１０６−Ａによって近赤外（波長約７８０ｎｍ〜約９００ｎｍのＬＥＤ光照明など）の光を一様に照射する。すると、上述しました図２のプロセスによって、ブラックトナーの粒子が付着している領域以外の感光体１０５−Ａの表面が全て露光され、ブラックトナーのみが強い付着力を有する状態を得ることができる。続いて、感光体１０５−Ａに対向されて設置され、同素材からなり、帯電器１０８−Ｂによって予め正極に帯電させられて時計回りで駆動している第２の分離器１１０における感光体１０５−Ｂとの微小ギャップ領域において、ブラックトナー以外の付着力の弱い混合トナー（イエロー、マゼンタ、シアン）は、感光体１０５−Ａと感光体１０５−Ｂのそれぞれの基材に印加されたオフセットバイアスによって感光体１０５−Ｂに転移する。このオフセットバイアスは図示しないが、トナー粒子の転移効率を高めるために交流成分を重畳させても構わない。そして、感光体１０５−Ａに残留したブラックトナーはクリーナ１０７−Ａで回収される。
【００２３】
一方、感光体１０５−Ｂ上に転移した混色トナー（イエロー、マゼンタ、シアン）の粒子越しに、照明手段１０６−Ｂによって赤色（波長約６５０ｎｍ近辺のＬＥＤ光照明など）の光を一様照射する。すると、上述しました図２のプロセスと類似原理によって、シアントナーの粒子が付着している領域以外の感光体表面が全て露光され、シアントナーのみが強い付着力を有する状態を得ることができる。続いて、感光体１０５−Ｂに対向されて設置され、同素材からなり、帯電器１０８−Ｃによって予め正極に帯電させられて時計回りで駆動している第３の分離器１１１における感光体１０５−Ｃとの微小ギャップ領域において、シアントナー以外の付着力の弱い混合トナー（イエロー、マゼンタ）は、感光体１０５−Ｂと感光体１０５−Ｃのそれぞれの基材に印加されたオフセットバイアスによって感光体１０５−Ｃに転移する。このオフセットバイアスは図示しないが、トナー粒子の転移効率を高めるために交流成分を重畳させても構わない。そして、感光体１０５−Ｂに残留したシアントナーはクリーナ１０７−Ｂで回収される。
【００２４】
また、感光体１０５−Ｃ上に転移した混色トナー（イエロー、マゼンタ）の粒子越しに、照明手段１０６−Ｃによって緑色（波長約５５０ｎｍ近辺のＬＥＤ光照明など）の光を一様照射する。すると、上述しました図２のプロセスと類似原理によって、マゼンタトナーの粒子が付着している領域以外の感光体表面が全て露光され、マゼンタトナーのみが強い付着力を有する状態を得ることができる。続いて、感光体１０５−Ｃに対向されて設置され、時計回りで駆動している第４の分離器１１２における回収ローラ１１３との微小ギャップ領域において、マゼンタトナー以外の付着力の弱い混合トナー（イエロー）は、感光体１０５−Ｃと回収ローラ１１３のそれぞれの基材に印加されたオフセットバイアスによって回収ローラ１１３に転移する。このオフセットバイアスは図示しないが、トナー粒子の転移効率を高めるために交流成分を重畳させても構わない。そして、回収ローラ１１３に残留したイエロートナーはクリーナ１１４で回収される。
【００２５】
図４は本発明の第２の実施の形態に係るカラートナー分離装置の構成を示す概略図である。同図において、図３と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示す本実施の形態のカラートナー分離装置２００は、図３の第１の実施の形態のカラートナー分離装置１００の構成と異なる構成として、感光体１０５−Ｂ及び回収ローラ１１３の回転方向が半時計回りとしている。これによって、各感光体１０５−Ａ〜Ｃ並びに回収ローラ１１３のそれぞれの対向部分は、対向する部材を等速で移動させることが可能であり、厳密なギャップ維持をする必要が無く、軽く当接（部分的には非常に微小なギャップができるが構わない）させても、効率の良いカラートナーの分離を実行することが可能である。
【００２６】
図５は本発明の第３の実施の形態に係るカラートナー分離装置の構成を示す概略図である。同図において、図３及び図４と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示す本実施の形態のカラートナー分離装置３００において、図３の第１の実施の形態のカラートナー分離装置１００及び図４の第２の実施の形態のカラートナー分離装置２００の構成と異なる構成として、照明手段１０６−Ｘは近赤外（波長約７８０ｎｍ〜約９００ｎｍのＬＥＤ光照明など）の光、赤色（波長約６５０ｎｍ近辺のＬＥＤ光照明など）の光、緑色（波長約５５０ｎｍ近辺のＬＥＤ光照明など）の光、を順次切り替えて照射できる手段であって、感光体１０５−Ｘ、クリーナ１０７−Ｘ、帯電器１０８−Ｘを含む共用分離器１１５を有している。先ず初めに、攪拌器１０１内の４色トナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の混合トナーが帯電器１０８−Ｘによって帯電された感光体１０５−Ｘに分散され、照明手段１０６−Ｘによって近赤外光を照射することによって、クリーナ１０７−Ｘからブラックトナーが回収され、回収ローラ１１３からシアン、マゼンタ及びイエローの混合トナーが回収される。そして、混合トナーバッファ１０４の中のブラックトナーが枯渇するまでこのプロセスを継続し、回収ローラ１１３から回収されたシアン、マゼンタ及びイエローの混合トナーは混合トナーバッファ１０４へ戻される。次に、攪拌器１０１内の３色トナー（イエロー、マゼンタ、シアン）の混合トナーが帯電器１０８−Ｘによって帯電された感光体１０５−Ｘに分散され、照明手段１０６−Ｘによって赤色光を照射することによって、クリーナ１０７−Ｘからシアントナーが回収され、回収ローラ１１３からマゼンタ及びイエローの混合トナーが回収される。そして、混合トナーバッファ１０４の中のシアントナーが枯渇するまでこのプロセスを継続し、回収ローラ１１３から回収されたマゼンタ及びイエローの混合トナーは混合トナーバッファ１０４へ戻される。最後に、攪拌器１０１内の２色トナー（イエロー、マゼンタ）の混合トナーが帯電器１０８−Ｘによって帯電された感光体１０５−Ｘに分散され、照明手段１０６−Ｘによって緑色光を照射することによって、クリーナ１０７−Ｘからマゼンタトナーが回収され、回収ローラ１１３からイエロートナーが回収される。そして、混合トナーバッファ１０４の中の２色トナーが枯渇するまでこのプロセスを継続する。
【００２７】
このように、１つの感光体のみを使って全てのカラートナーを分離することも可能である。この場合、図示していないがこのプロセスにおける新たな混色発生を防ぐために、クリーナ１０７−Ｘ及びクリーナ１１４に対しては図示されないクリーニング機構、例えばクリーニングブレードに付着したトナーを除去するためのワイピング手段などや、クリー１０７−Ｘ及びクリーナ１１４を複数設置し、カラー毎に順次切り替える手段などを備えることが好ましい。本実施の形態は、画像形成プロセスでの混色率が少ない場合や混色の組合せが限定的な場合には有効な手段である。
【００２８】
また、第１〜第３の実施の形態に係るカラートナー分離装置において、混合トナーバッファ内の混合トナーに外添材を供給する外添材供給手段を設けてもよい。外添材としては画像形成プロセスに投入される新品のトナー粒子の表面に外添されている材料と同等のものを使用するのが好ましく、一般的には数十ｎｍから数百nmのシリカ等の無機微粒子を主成分とした粉体である。これらの外添材は、画像形成プロセスを１回行うと、トナー樹脂中に埋没してしまったり、トナー粒子表面から離脱してしまいがちである。そこで図２のようなトナー分離プロセスを確実に機能させる上でも、更には各色に分離されたカラートナーが再度画像形成プロセスに投入された場合に安定な画像を得るためにも、トナー粒子の外添状態は新品トナー同様に復元しておくのが好ましい。そこで、混合トナーバッファ内の混合トナーと新たな外添材を攪拌することにより、良好なトナー流動性と良好なトナー帯電特性を得ることが可能となり、その結果カラートナー分離効率も向上する。なお、外添材の投入量に関しては、混色トナー量に対して常に一定量を補給しても良いが、混合トナーバッファ内の攪拌器の間のトナー搬送経路に設けられ、図示しないトナー流動センサなどの信号に基づいて補給しても良い。
【００２９】
なお、上述しました本発明のカラートナー分離装置を画像形成装置内に搭載し、カラー画像形成プロセスで生じる混合トナーを本発明のカラートナー分離装置により各カラートナーに分離して回収するか、あるいは各画像形成部の各現像器に搬送して再利用することが可能となる。また、カラー画像形成プロセスで生じる混合トナーをサービスマンが回収し、カラートナー分離方法を用いたリサイクルプラント設備で回収した大量の混合トナーを一括して各カラートナーに分離する。よって、分離した各カラートナーをリサイクル製品用のカラートナーとして再利用することが可能となる。
【００３０】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】光波長に対するカラートナーの分光吸収率を示す特性図である。
【図２】本発明のカラートナー分離方法の原理工程と感光体表面の電荷量を示す概略図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るカラートナー分離装置の構成を示す概略図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るカラートナー分離装置の構成を示す概略図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るカラートナー分離装置の構成を示す概略図である。
【図６】電子写真式複写機の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３２】
１００、２００、３００；カラートナー分離装置、
１０１；攪拌器、１０２；付着ローラ、１０３；濃度センサ、
１０４；混合トナーバッファ、
１０５−Ａ〜Ｃ，Ｘ；感光体、１０６−Ａ〜Ｃ，Ｘ；照明手段、
１０７−Ａ〜Ｃ，Ｘ、１１４；クリーナ、
１０８−Ａ〜Ｃ，Ｘ；帯電器、１０９；第１の分離器、
１１０；第２の分離器、１１１；第３の分離器、
１１２；第４の分離器、１１３；回収ローラ、１１５；共用分離器。
【技術分野】
【０００１】
本発明はカラートナー分離方法、カラートナー分離装置及び画像形成装置に関し、詳細には乾式トナーを用いたカラー電子写真式複写機においてこれまで廃棄されてきた多量の混合トナーを各カラートナーに分離する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は電子写真方式の画像形成装置の構成を示す概略図である。なお、同図の電子写真方式の画像形成装置は４連タンデム方式のものである。同図に示す電子写真方式の画像形成装置１は、感光体１１−Ｙ、感光体１１−Ｙの周りに帯電器１２−Ｙ、露光器１３−Ｙ、現像器１４−Ｙ、クリーナ１５−Ｙが順に設置されて構成するイエロー画像形成部１０−Ｙ、同様な構成を有するマゼンタ画像形成部１０−Ｍ、シアン画像形成部１０−Ｃ、ブラック画像形成部１０−Ｋが駆動ローラ１７と従動ローラ１８によって懸架された中間転写ベルト１６に上流側から順に設けられている。そして、各画像形成部によって中間転写ベルト１６上にカラートナー像が形成される。次に、中間転写ベルト１６に形成されたカラートナー像は、中間転写ベルト１６を挟んで従動ローラ１８と、従動ローラ１８に対向する転写ローラ１９との間を介在する記録媒体２０に転写される。
【０００３】
このような構成を有する電子写真方式の画像形成装置によれば、クリーナ１５−Ｙではイエロー画像の転写残としてのイエロートナーしか回収されないが、クリーナ１５−Ｍでは転写残としてのマゼンタトナーと逆転写したイエロートナーが回収される。更には、クリーナ１５−Ｃでは転写残としてのシアントナーと逆転写したイエロートナーとマゼンタトナーが回収され、クリーナ１５−Ｋでは転写残としてのブラックトナーと逆転写したイエロートナーとマゼンタトナーとシアントナーが回収される。よって、クリーナ１５−Ｙでの回収トナーは、現像器１４−Ｙに直接戻すことが可能であるが、その他のクリーナで回収されるトナーは混色しているために、各現像器に直接戻した場合には、長期的には色味が大きく変化してしまう。よって、中間転写クリーナ２１から回収されるトナーも含め、これらトナーは廃トナーとして廃棄せざるを得なかった。
【０００４】
そこで、従来より、混合したカラートナーから特定色のトナーを回収する方法がいくつか提案されている。その一つとして、特許文献１及び特許文献２には、静電分離によるトナー分離方法が提案されている。この静電分離によるトナー分離方法とは、カラートナーのうち特定の１色である特定色のトナーを磁性トナーで構成した場合は特定色のトナー以外の全てのトナーを非磁性トナーで構成し、あるいは特定色のトナーを非磁性トナーで構成した場合は特定色のトナー以外の全てのトナーを磁性トナーで構成し、回収した混合トナーが磁性フィルタを通過することによって磁性トナーと非磁性トナーが分離できる方法である。
【特許文献１】特開２００３−１７７５８５号公報
【特許文献２】特開平０８−２４０９６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１によれば、混合トナーから特定色の１色だけのトナーは分離できるが、特定色を分離した残りの混合トナーは分離できずに廃棄するかなかった。また、上記特許文献２では２色トナー分離装置であって３色以上の電子写真式複写機には適応することができない。更に、１つの感光体に対して順次カラートナーを現像する形態の作像方式においても、理想的な転写が行われなかった結果生じる回収トナーは混合しているために再利用は不可能であった。
【０００６】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、簡単な構成で、効率良く、混合トナーを各カラートナーに分離でき、ランニングコストの低減及び廃棄物の削減が可能となるカラートナー分離方法、カラートナー分離装置及び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】
【０００７】
前記問題点を解決するために、複数色のカラートナーが混合した混合トナーから特定色のカラートナーのみを分離する、本発明のカラートナー分離方法は、混合トナーに対して正負いずれかの極性の電荷を付与する電荷付与工程と、混合トナーの帯電極性とは逆極性に一様に帯電した感光体の表面に、混合トナーが互いに重なり合わずに付着させる混合トナー付着工程と、感光体の表面に付着した混合トナー上及び感光体の表面上に、特定色のカラートナーのみが吸収する波長の光を照射する光照射工程と、電場によって特定色のカラートナー以外のカラートナーを感光体から静電除去する静電除去工程と、感光体に残留した特定色のカラートナーを回収する回収工程とを有ことに特徴がある。よって、混合したが故にプロセスカラーとして再利用することができずに廃棄されていた混合トナーから任意の特定色のカラートナーのみを分離できるため、ランニングコストの低減及び廃棄物の削減が可能となる。
【０００８】
また、電荷付与工程、混合トナー付着工程、光照射工程、静電除去工程、回収工程を順次繰り返し、３色以上のカラートナーからなる混合トナーから特定色のカラートナーを順次分離することにより、効率良く混合トナーを各カラートナーに分離できる。
【０００９】
更に、混合トナーがブラックのカラートナーを含む場合、最初に行う各工程における特定色のカラートナーはブラックとすることが好ましい。
【００１０】
また、混合トナーに外添材を混合することにより、一連の作像工程の中での機械的ストレスや静電的ストレスによって不完全となってしまったトナー粒子の機能である流動性や摩擦帯電特性などを復元することができ、カラートナー分離を効果的に実現することができる。
【００１１】
更に、別の発明としてのカラートナー分離装置は、混合トナーに対して正負いずれかの極性の電荷を付与する電荷付与手段と、該電荷付与手段によって付与された混合トナーの帯電極性とは逆極性に一様に帯電した感光体の表面に、混合トナーが互いに重なり合わずに付着させる混合トナー付着手段と、該混合トナー付着手段によって感光体の表面に付着した混合トナー上及び感光体の表面上に、特定色のカラートナーのみが吸収する波長の光を照射する光照射手段と、電場によって特定色のカラートナー以外のカラートナーを感光体から静電除去する静電除去手段と、感光体に残留した特定色のカラートナーを回収する回収手段とを具備することに特徴がある。よって、簡単な構成で、効率良く、混合トナーを各カラートナーに分離でき、ランニングコストの低減及び廃棄物の削減が可能となるカラートナー分離装置を提供できる。
【００１２】
また、各カラートナー毎に、感光体、光照射手段、静電除去手段及び回収手段をそれぞれ設けることにより、連続的に複数のカラートナーを分離できるため、単位時間あたりの処理能力の高いカラートナー分離装置を構成することができる。
【００１３】
更に、本発明のカラートナー分離装置は、混合トナーに対して正負いずれかの極性の電荷を付与する電荷付与手段と、該電荷付与手段によって付与された混合トナーの帯電極性とは逆極性に一様に帯電した感光体の表面に、混合トナーが互いに重なり合わずに付着させる混合トナー付着手段と、該混合トナー付着手段によって感光体の表面に付着した混合トナー上及び感光体の表面上に、特定色のカラートナーのみが吸収する波長の光を切り替えて照射する光照射手段と、電場によって特定色のカラートナー以外のカラートナーを感光体から静電除去する静電除去手段と、感光体に残留した特定色のカラートナーを回収する回収手段と、静電除去手段によって感光体上から除去された特定色のカラートナー以外のカラートナーをトナー電荷付与手段に供給する循環手段とを具備することに特徴がある。よって、１つ又は少数の感光体にて複数のカラートナーを分離できるため、小型かつ安価なカラートナー分離装置を構成することができる。
【００１４】
また、感光体の表面に付着させる混合トナーが互いに重なり合わないように、少なくとも混合トナー付着手段及び感光体の各基材との間にオフセットバイアスを印加するオフセットバイアス印加手段を有することにより、感光体の表面に混合トナーが互いに重なり合わずに付着させることができ、よって確実にトナー分離を行うことができる。
【００１５】
更に、混合トナーに外添材を混合する外添材混合手段を有することにより、一連の作像工程の中での機械的ストレスや静電的ストレスによって不完全となってしまったトナー粒子の機能である流動性や摩擦帯電特性などを復元することができ、カラートナー分離を効果的に実現することができる。
【００１６】
また、別の発明としての画像形成装置は、上記カラートナー分離装置を搭載することに特徴がある。よって、混合トナーを各カラートナーに分離できるカラートナー分離装置を搭載することで、ランニングコストを低く抑えられる画像形成装置を提供することできる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のカラートナー分離方法は、混合トナーに対して正負いずれかの極性の電荷を付与し、混合トナーの帯電極性とは逆極性に一様に帯電した感光体の表面に、混合トナーが互いに重なり合わずに付着させる。そして、感光体の表面に付着した混合トナー上及び感光体の表面上に、特定色のカラートナーのみが吸収する波長の光を照射すると、特定色のカラートナーが付着した感光体表面以外の感光体表面が除電される。更に、電場によって特定色のカラートナー以外のカラートナーを感光体から静電除去し、感光体に残留した特定色のカラートナーを回収する。よって、混合したが故にプロセスカラーとして再利用することができずに廃棄されていた混合トナーから任意の特定色のカラートナーのみを分離できるため、ランニングコストの低減及び廃棄物の削減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は光波長に対するカラートナーの分光吸収率を示す特性図である。同図からわかるように、イエロー、マゼンタ及びシアンのトナーは、一般にそれぞれ青、緑及び赤の波長域に強い吸収を有し、ブラックのトナーは可視光域全域並びに近赤外の領域に渡り強い吸収を有している。
【００１９】
図２は本発明のカラートナー分離方法の原理工程と感光体表面の電荷量を示す概略図である。同図に示す原理では、４色の混合トナーからブラックトナーを抽出する工程概念である。はじめに、図示していない放電機構等を有する帯電手段により、図２の（ａ）に示すように感光体の表面を一様に帯電する。ここでは正電荷によって帯電した例を示すが、負電荷によって帯電しても構わない。そして、図２の（ｂ）に示すように、感光体の帯電極性とは逆極性の電荷、すなわち負電荷（感光体を負電荷で帯電した場合は正電荷）で帯電した混合トナーの粒子が感光体の表面に付着する。このとき、混合トナー粒子の配列はランダムでも疎でも良いが、混合トナーの粒子同士が重なり合うことがないように、すなわち全ての混合トナーの粒子が感光体に接触しているようにする必要がある。次に、図２の（ｃ）に示すように、混合トナーの粒子越しに、４色のトナー粒子のうちブラックトナーの粒子のみが吸収を有する波長の光、すなわちここでは近赤外線の光を一様に照射する。すると、照射光は、ブラック以外のカラートナーの粒子が付着している領域並びに混合トナーの粒子が付着していない領域の感光体に到達し、結果として図２の（ｄ）に示すように、ブラックトナーの粒子が付着している領域以外の領域における感光体表面の電荷が消滅する。その結果、負電荷を有したブラックトナーの粒子のみ、正電荷が残留した感光体表面に強い力で束縛されるために、ブラックトナーの粒子の感光体への付着力が他のカラートナーの粒子よりも大きい。更に、除電された感光体領域の表面電位よりも絶対値の高いバイアス電位が印加された転写体が近接させると、ブラックトナーの粒子以外のカラートナーの粒子が転写体に引かれる静電気力は、ブラックトナーの粒子のそれよりも十分に大きい。よって、感光体上にはブラックトナーの粒子のみが残留し、それ以外のカラートナーの粒子は転写体に転移する。このようにして、４色の混合トナーから、ブラックトナーの粒子のみを抽出することができる。
【００２０】
なお、図示しないが、ブラックトナーの粒子が除去された残りの混合トナーに対して、赤、緑もしくは青の光を照射する工程を経ることで、それぞれ、シアン、マゼンタもしくはイエローのトナー粒子を感光体上に抽出することができ、さらに残った２色の混色トナーに対しても同様の工程を経ることで４色全てのトナー粒子を個別の感光体上に抽出することが可能である。
【００２１】
図３は本発明の第１の実施の形態に係るカラートナー分離装置の構成を示す概略図である。同図に示す本実施の形態のカラートナー分離装置１００は、混合トナーを均一化すると共に所定の極性に帯電するための攪拌器１０１、後述する感光体１０５−Ａの表面にトナーの粒子同士が重ならずに各粒子が付着するための付着ローラ１０２や濃度センサ１０３を有する混合トナーバッファ１０４と、付着ローラ１０２に対向してギャップ部を構成する感光体１０５−Ａ、当該感光体１０５−Ａの周りに照明手段１０６−Ａ、クリーナ１０７−Ａ及び帯電器１０８−Ａを含んで構成する第１の分離器１０９と、感光体１０５−Ａに対向してギャップ部を構成する感光体１０５−Ｂ、当該感光体１０５−Ｂの周りに照明手段１０６−Ｂ、クリーナ１０７−Ｂ及び帯電器１０８−Ｂを含んで構成する第２の分離器１１０と、感光体１０５−Ｂに対向してギャップ部を構成する感光体１０５−Ｃ、当該感光体１０５−Ｃの周りに照明手段１０６−Ｃ、クリーナ１０７−Ｃ及び帯電器１０８−Ｃを含んで構成する第３の分離器１１１と、感光体１０５−Ｃに対向してギャップ部を構成する回収ローラ１１３及びクリーナ１１４を含んで構成する第４の分離器１１２とを有している。なお、混色トナーバッファ１０４は、単なる容器でも構わない。また、回収ローラ１１３として導電性の樹脂ローラを使用しているが、各感光体１０５−Ａ〜Ｃと同様の感光体材料を使っても構わない。更に、各感光体１０５−Ａ〜Ｃ並びに回収ローラ１１３のそれぞれの対向部分は軽く接触していても構わないが、数十μｍ〜数百μｍのギャップを形成する方が効率良くカラートナーの分離を実行することが可能である。また、図示していないが、付着ローラ１０２と感光体１０５−Ａの各基材の間、各感光体１０５−Ａ同士の各基材との間に印加されるオフセットバイアスは共通に又は個別に印加され、また個別の印加される場合のバイアス値も任意に設定される。
【００２２】
このような構成を有する本実施の形態のカラートナー分離装置によれば、フルカラー画像形成装置内で回収された全ての混合トナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）を、一旦混合トナーバッファ１０４に格納する。混色トナーバッファ１０４に格納された混合トナーは、混色トナーバッファ１０４内の攪拌器１０１によって所定の極性に帯電され、図示しないトナー補給手段によって任意量を付着ローラ１０２に補給する。ここで、磁気センサなどの濃度センサ１０３の信号に基づいて、適当量の混合トナーが攪拌器１０１に補給され、十分に攪拌されることでトナー濃度の均一化並びにトナー帯電量の均一化が図られる。なお、トナー帯電の極性は負とする。そして、付着ローラ１０２に供給された混合トナーは混合トナーの各粒子が重なり合わないように分散化され、第１の分離器１０９の感光体１０５−Ａとのギャップ部に搬送される。一方、感光体１０５−Ａは単層型正帯電感光体を使用し、帯電器１０８−Ａによって混合トナーの極性と逆極性（正極）に予め帯電させておき、時計回りで駆動させる。図２に示したように、感光体はトナー粒子１個分のサイズにて高い潜像解像度を有している必要があるため、露光による電荷生成が感光体表面近傍で行われる単層型の感光体を使用することが好適である。単層型ではなく、電荷生成層が感光体表面近傍にあり、電荷輸送層が感光体の深層にあるような感光体でも好適である。また、付着ローラ１０２から正帯電された感光体１５−Ａへ転移する混色トナーの粒子が互いに重なり合うことがないように、付着ローラ１０２と感光体１０５−Ａの基材との間にはオフセットバイアスが印加される。このオフセットバイアスは、トナー粒子の転移効率を高めるために交流成分を重畳させても構わない。感光体１０５−Ａ上の混合トナーの粒子越しに、照明手段１０６−Ａによって近赤外（波長約７８０ｎｍ〜約９００ｎｍのＬＥＤ光照明など）の光を一様に照射する。すると、上述しました図２のプロセスによって、ブラックトナーの粒子が付着している領域以外の感光体１０５−Ａの表面が全て露光され、ブラックトナーのみが強い付着力を有する状態を得ることができる。続いて、感光体１０５−Ａに対向されて設置され、同素材からなり、帯電器１０８−Ｂによって予め正極に帯電させられて時計回りで駆動している第２の分離器１１０における感光体１０５−Ｂとの微小ギャップ領域において、ブラックトナー以外の付着力の弱い混合トナー（イエロー、マゼンタ、シアン）は、感光体１０５−Ａと感光体１０５−Ｂのそれぞれの基材に印加されたオフセットバイアスによって感光体１０５−Ｂに転移する。このオフセットバイアスは図示しないが、トナー粒子の転移効率を高めるために交流成分を重畳させても構わない。そして、感光体１０５−Ａに残留したブラックトナーはクリーナ１０７−Ａで回収される。
【００２３】
一方、感光体１０５−Ｂ上に転移した混色トナー（イエロー、マゼンタ、シアン）の粒子越しに、照明手段１０６−Ｂによって赤色（波長約６５０ｎｍ近辺のＬＥＤ光照明など）の光を一様照射する。すると、上述しました図２のプロセスと類似原理によって、シアントナーの粒子が付着している領域以外の感光体表面が全て露光され、シアントナーのみが強い付着力を有する状態を得ることができる。続いて、感光体１０５−Ｂに対向されて設置され、同素材からなり、帯電器１０８−Ｃによって予め正極に帯電させられて時計回りで駆動している第３の分離器１１１における感光体１０５−Ｃとの微小ギャップ領域において、シアントナー以外の付着力の弱い混合トナー（イエロー、マゼンタ）は、感光体１０５−Ｂと感光体１０５−Ｃのそれぞれの基材に印加されたオフセットバイアスによって感光体１０５−Ｃに転移する。このオフセットバイアスは図示しないが、トナー粒子の転移効率を高めるために交流成分を重畳させても構わない。そして、感光体１０５−Ｂに残留したシアントナーはクリーナ１０７−Ｂで回収される。
【００２４】
また、感光体１０５−Ｃ上に転移した混色トナー（イエロー、マゼンタ）の粒子越しに、照明手段１０６−Ｃによって緑色（波長約５５０ｎｍ近辺のＬＥＤ光照明など）の光を一様照射する。すると、上述しました図２のプロセスと類似原理によって、マゼンタトナーの粒子が付着している領域以外の感光体表面が全て露光され、マゼンタトナーのみが強い付着力を有する状態を得ることができる。続いて、感光体１０５−Ｃに対向されて設置され、時計回りで駆動している第４の分離器１１２における回収ローラ１１３との微小ギャップ領域において、マゼンタトナー以外の付着力の弱い混合トナー（イエロー）は、感光体１０５−Ｃと回収ローラ１１３のそれぞれの基材に印加されたオフセットバイアスによって回収ローラ１１３に転移する。このオフセットバイアスは図示しないが、トナー粒子の転移効率を高めるために交流成分を重畳させても構わない。そして、回収ローラ１１３に残留したイエロートナーはクリーナ１１４で回収される。
【００２５】
図４は本発明の第２の実施の形態に係るカラートナー分離装置の構成を示す概略図である。同図において、図３と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示す本実施の形態のカラートナー分離装置２００は、図３の第１の実施の形態のカラートナー分離装置１００の構成と異なる構成として、感光体１０５−Ｂ及び回収ローラ１１３の回転方向が半時計回りとしている。これによって、各感光体１０５−Ａ〜Ｃ並びに回収ローラ１１３のそれぞれの対向部分は、対向する部材を等速で移動させることが可能であり、厳密なギャップ維持をする必要が無く、軽く当接（部分的には非常に微小なギャップができるが構わない）させても、効率の良いカラートナーの分離を実行することが可能である。
【００２６】
図５は本発明の第３の実施の形態に係るカラートナー分離装置の構成を示す概略図である。同図において、図３及び図４と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示す本実施の形態のカラートナー分離装置３００において、図３の第１の実施の形態のカラートナー分離装置１００及び図４の第２の実施の形態のカラートナー分離装置２００の構成と異なる構成として、照明手段１０６−Ｘは近赤外（波長約７８０ｎｍ〜約９００ｎｍのＬＥＤ光照明など）の光、赤色（波長約６５０ｎｍ近辺のＬＥＤ光照明など）の光、緑色（波長約５５０ｎｍ近辺のＬＥＤ光照明など）の光、を順次切り替えて照射できる手段であって、感光体１０５−Ｘ、クリーナ１０７−Ｘ、帯電器１０８−Ｘを含む共用分離器１１５を有している。先ず初めに、攪拌器１０１内の４色トナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の混合トナーが帯電器１０８−Ｘによって帯電された感光体１０５−Ｘに分散され、照明手段１０６−Ｘによって近赤外光を照射することによって、クリーナ１０７−Ｘからブラックトナーが回収され、回収ローラ１１３からシアン、マゼンタ及びイエローの混合トナーが回収される。そして、混合トナーバッファ１０４の中のブラックトナーが枯渇するまでこのプロセスを継続し、回収ローラ１１３から回収されたシアン、マゼンタ及びイエローの混合トナーは混合トナーバッファ１０４へ戻される。次に、攪拌器１０１内の３色トナー（イエロー、マゼンタ、シアン）の混合トナーが帯電器１０８−Ｘによって帯電された感光体１０５−Ｘに分散され、照明手段１０６−Ｘによって赤色光を照射することによって、クリーナ１０７−Ｘからシアントナーが回収され、回収ローラ１１３からマゼンタ及びイエローの混合トナーが回収される。そして、混合トナーバッファ１０４の中のシアントナーが枯渇するまでこのプロセスを継続し、回収ローラ１１３から回収されたマゼンタ及びイエローの混合トナーは混合トナーバッファ１０４へ戻される。最後に、攪拌器１０１内の２色トナー（イエロー、マゼンタ）の混合トナーが帯電器１０８−Ｘによって帯電された感光体１０５−Ｘに分散され、照明手段１０６−Ｘによって緑色光を照射することによって、クリーナ１０７−Ｘからマゼンタトナーが回収され、回収ローラ１１３からイエロートナーが回収される。そして、混合トナーバッファ１０４の中の２色トナーが枯渇するまでこのプロセスを継続する。
【００２７】
このように、１つの感光体のみを使って全てのカラートナーを分離することも可能である。この場合、図示していないがこのプロセスにおける新たな混色発生を防ぐために、クリーナ１０７−Ｘ及びクリーナ１１４に対しては図示されないクリーニング機構、例えばクリーニングブレードに付着したトナーを除去するためのワイピング手段などや、クリー１０７−Ｘ及びクリーナ１１４を複数設置し、カラー毎に順次切り替える手段などを備えることが好ましい。本実施の形態は、画像形成プロセスでの混色率が少ない場合や混色の組合せが限定的な場合には有効な手段である。
【００２８】
また、第１〜第３の実施の形態に係るカラートナー分離装置において、混合トナーバッファ内の混合トナーに外添材を供給する外添材供給手段を設けてもよい。外添材としては画像形成プロセスに投入される新品のトナー粒子の表面に外添されている材料と同等のものを使用するのが好ましく、一般的には数十ｎｍから数百nmのシリカ等の無機微粒子を主成分とした粉体である。これらの外添材は、画像形成プロセスを１回行うと、トナー樹脂中に埋没してしまったり、トナー粒子表面から離脱してしまいがちである。そこで図２のようなトナー分離プロセスを確実に機能させる上でも、更には各色に分離されたカラートナーが再度画像形成プロセスに投入された場合に安定な画像を得るためにも、トナー粒子の外添状態は新品トナー同様に復元しておくのが好ましい。そこで、混合トナーバッファ内の混合トナーと新たな外添材を攪拌することにより、良好なトナー流動性と良好なトナー帯電特性を得ることが可能となり、その結果カラートナー分離効率も向上する。なお、外添材の投入量に関しては、混色トナー量に対して常に一定量を補給しても良いが、混合トナーバッファ内の攪拌器の間のトナー搬送経路に設けられ、図示しないトナー流動センサなどの信号に基づいて補給しても良い。
【００２９】
なお、上述しました本発明のカラートナー分離装置を画像形成装置内に搭載し、カラー画像形成プロセスで生じる混合トナーを本発明のカラートナー分離装置により各カラートナーに分離して回収するか、あるいは各画像形成部の各現像器に搬送して再利用することが可能となる。また、カラー画像形成プロセスで生じる混合トナーをサービスマンが回収し、カラートナー分離方法を用いたリサイクルプラント設備で回収した大量の混合トナーを一括して各カラートナーに分離する。よって、分離した各カラートナーをリサイクル製品用のカラートナーとして再利用することが可能となる。
【００３０】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】光波長に対するカラートナーの分光吸収率を示す特性図である。
【図２】本発明のカラートナー分離方法の原理工程と感光体表面の電荷量を示す概略図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るカラートナー分離装置の構成を示す概略図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るカラートナー分離装置の構成を示す概略図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るカラートナー分離装置の構成を示す概略図である。
【図６】電子写真式複写機の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３２】
１００、２００、３００；カラートナー分離装置、
１０１；攪拌器、１０２；付着ローラ、１０３；濃度センサ、
１０４；混合トナーバッファ、
１０５−Ａ〜Ｃ，Ｘ；感光体、１０６−Ａ〜Ｃ，Ｘ；照明手段、
１０７−Ａ〜Ｃ，Ｘ、１１４；クリーナ、
１０８−Ａ〜Ｃ，Ｘ；帯電器、１０９；第１の分離器、
１１０；第２の分離器、１１１；第３の分離器、
１１２；第４の分離器、１１３；回収ローラ、１１５；共用分離器。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数色のカラートナーが混合した混合トナーから特定色のカラートナーのみを分離するカラートナー分離方法において、
前記混合トナーに対して正負いずれかの極性の電荷を付与する電荷付与工程と、
前記混合トナーの帯電極性とは逆極性に一様に帯電した感光体の表面に、前記混合トナーが互いに重なり合わずに付着させる混合トナー付着工程と、
前記感光体の表面に付着した前記混合トナー上及び前記感光体の表面上に、特定色のカラートナーのみが吸収する波長の光を照射する光照射工程と、
電場によって特定色のカラートナー以外のカラートナーを前記感光体から静電除去する静電除去工程と、
前記感光体に残留した特定色のカラートナーを回収する回収工程と
を有することを特徴とするカラートナー分離方法。
【請求項２】
前記電荷付与工程、前記混合トナー付着工程、前記光照射工程、前記静電除去工程、前記回収工程を順次繰り返し、３色以上のカラートナーからなる前記混合トナーから特定色のカラートナーを順次分離することを特徴とする請求項１記載のカラートナー分離方法。
【請求項３】
前記混合トナーがブラックのカラートナーを含む場合、最初に行う前記各工程における特定色のカラートナーはブラックとすることを特徴とする請求項１又は２に記載のカラートナー分離方法。
【請求項４】
前記混合トナーに外添材を混合することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のカラートナー分離方法。
【請求項５】
複数色のカラートナーが混合した混合トナーから特定色のカラートナーのみを分離するカラートナー分離装置において、
前記混合トナーに対して正負いずれかの極性の電荷を付与する電荷付与手段と、
該電荷付与手段によって付与された前記混合トナーの帯電極性とは逆極性に一様に帯電した感光体の表面に、前記混合トナーが互いに重なり合わずに付着させる混合トナー付着手段と、
該混合トナー付着手段によって前記感光体の表面に付着した前記混合トナー上及び前記感光体の表面上に、特定色のカラートナーのみが吸収する波長の光を照射する光照射手段と、
電場によって特定色のカラートナー以外のカラートナーを前記感光体から静電除去する静電除去手段と、
前記感光体に残留した特定色のカラートナーを回収する回収手段と
を具備することを特徴とするカラートナー分離装置。
【請求項６】
各カラートナー毎に、前記感光体、前記光照射手段、前記静電除去手段及び前記回収手段をそれぞれ設けることを特徴とする請求項５記載のカラートナー分離装置。
【請求項７】
複数色のカラートナーが混合した混合トナーから特定色のカラートナーのみを分離するカラートナー分離装置において、
前記混合トナーに対して正負いずれかの極性の電荷を付与する電荷付与手段と、
該電荷付与手段によって付与された前記混合トナーの帯電極性とは逆極性に一様に帯電した感光体の表面に、前記混合トナーが互いに重なり合わずに付着させる混合トナー付着手段と、
該混合トナー付着手段によって前記感光体の表面に付着した前記混合トナー上及び前記感光体の表面上に、特定色のカラートナーのみが吸収する波長の光を切り替えて照射する光照射手段と、
電場によって特定色のカラートナー以外のカラートナーを前記感光体から静電除去する静電除去手段と、
前記感光体に残留した特定色のカラートナーを回収する回収手段と、
前記静電除去手段によって前記感光体上から除去された特定色のカラートナー以外のカラートナーを前記トナー電荷付与手段に供給する循環手段と
を具備することを特徴とするカラートナー分離装置。
【請求項８】
前記感光体の表面に付着させる前記混合トナーが互いに重なり合わないように、少なくとも前記混合トナー付着手段及び前記感光体の各基材との間にオフセットバイアスを印加するオフセットバイアス印加手段を有することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のカラートナー分離装置。
【請求項９】
前記混合トナーに外添材を混合する外添材混合手段を有することを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載のカラートナー分離装置。
【請求項１０】
請求項５〜９のいずれか１項に記載のカラートナー分離装置を搭載することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
複数色のカラートナーが混合した混合トナーから特定色のカラートナーのみを分離するカラートナー分離方法において、
前記混合トナーに対して正負いずれかの極性の電荷を付与する電荷付与工程と、
前記混合トナーの帯電極性とは逆極性に一様に帯電した感光体の表面に、前記混合トナーが互いに重なり合わずに付着させる混合トナー付着工程と、
前記感光体の表面に付着した前記混合トナー上及び前記感光体の表面上に、特定色のカラートナーのみが吸収する波長の光を照射する光照射工程と、
電場によって特定色のカラートナー以外のカラートナーを前記感光体から静電除去する静電除去工程と、
前記感光体に残留した特定色のカラートナーを回収する回収工程と
を有することを特徴とするカラートナー分離方法。
【請求項２】
前記電荷付与工程、前記混合トナー付着工程、前記光照射工程、前記静電除去工程、前記回収工程を順次繰り返し、３色以上のカラートナーからなる前記混合トナーから特定色のカラートナーを順次分離することを特徴とする請求項１記載のカラートナー分離方法。
【請求項３】
前記混合トナーがブラックのカラートナーを含む場合、最初に行う前記各工程における特定色のカラートナーはブラックとすることを特徴とする請求項１又は２に記載のカラートナー分離方法。
【請求項４】
前記混合トナーに外添材を混合することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のカラートナー分離方法。
【請求項５】
複数色のカラートナーが混合した混合トナーから特定色のカラートナーのみを分離するカラートナー分離装置において、
前記混合トナーに対して正負いずれかの極性の電荷を付与する電荷付与手段と、
該電荷付与手段によって付与された前記混合トナーの帯電極性とは逆極性に一様に帯電した感光体の表面に、前記混合トナーが互いに重なり合わずに付着させる混合トナー付着手段と、
該混合トナー付着手段によって前記感光体の表面に付着した前記混合トナー上及び前記感光体の表面上に、特定色のカラートナーのみが吸収する波長の光を照射する光照射手段と、
電場によって特定色のカラートナー以外のカラートナーを前記感光体から静電除去する静電除去手段と、
前記感光体に残留した特定色のカラートナーを回収する回収手段と
を具備することを特徴とするカラートナー分離装置。
【請求項６】
各カラートナー毎に、前記感光体、前記光照射手段、前記静電除去手段及び前記回収手段をそれぞれ設けることを特徴とする請求項５記載のカラートナー分離装置。
【請求項７】
複数色のカラートナーが混合した混合トナーから特定色のカラートナーのみを分離するカラートナー分離装置において、
前記混合トナーに対して正負いずれかの極性の電荷を付与する電荷付与手段と、
該電荷付与手段によって付与された前記混合トナーの帯電極性とは逆極性に一様に帯電した感光体の表面に、前記混合トナーが互いに重なり合わずに付着させる混合トナー付着手段と、
該混合トナー付着手段によって前記感光体の表面に付着した前記混合トナー上及び前記感光体の表面上に、特定色のカラートナーのみが吸収する波長の光を切り替えて照射する光照射手段と、
電場によって特定色のカラートナー以外のカラートナーを前記感光体から静電除去する静電除去手段と、
前記感光体に残留した特定色のカラートナーを回収する回収手段と、
前記静電除去手段によって前記感光体上から除去された特定色のカラートナー以外のカラートナーを前記トナー電荷付与手段に供給する循環手段と
を具備することを特徴とするカラートナー分離装置。
【請求項８】
前記感光体の表面に付着させる前記混合トナーが互いに重なり合わないように、少なくとも前記混合トナー付着手段及び前記感光体の各基材との間にオフセットバイアスを印加するオフセットバイアス印加手段を有することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のカラートナー分離装置。
【請求項９】
前記混合トナーに外添材を混合する外添材混合手段を有することを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載のカラートナー分離装置。
【請求項１０】
請求項５〜９のいずれか１項に記載のカラートナー分離装置を搭載することを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２２９６１９（Ｐ２００９−２２９６１９Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７２７６５（Ｐ２００８−７２７６５）
【出願日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]