現像装置および画像形成装置
【課題】劣化したトナーを現像剤から分離して除去することができる現像装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】表面に静電的な潜像が形成され、帯電されたトナーでその潜像が現像され、その現像された像を保持する像保持体の表面に沿って延び、そのトナーを含む現像剤を表面に保持し、現像剤をその延びた方向に交わる方向へと搬送することで潜像を現像する現像剤保持体と、現像剤保持体によって搬送される現像剤に接触する位置に、その現像剤との摩擦によって上記トナーとは逆極性に帯電される帯電物を保持することで、その保持した帯電物にトナーを吸着させる帯電物保持体と、上記帯電物に吸着されたトナーを、帯電物ごとあるいは帯電物とは分けて回収する回収器とを備える。
【解決手段】表面に静電的な潜像が形成され、帯電されたトナーでその潜像が現像され、その現像された像を保持する像保持体の表面に沿って延び、そのトナーを含む現像剤を表面に保持し、現像剤をその延びた方向に交わる方向へと搬送することで潜像を現像する現像剤保持体と、現像剤保持体によって搬送される現像剤に接触する位置に、その現像剤との摩擦によって上記トナーとは逆極性に帯電される帯電物を保持することで、その保持した帯電物にトナーを吸着させる帯電物保持体と、上記帯電物に吸着されたトナーを、帯電物ごとあるいは帯電物とは分けて回収する回収器とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件開示は、現像装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、帯電されたトナーを含んだ現像剤で静電的な潜像を現像することでトナー像を形成する画像形成装置や、その画像形成装置に用いられる現像装置が知られている。
【０００３】
この現像装置は、内部に現像剤を収容し、その現像剤を潜像の近くに搬送することで潜像を現像する装置である。
【０００４】
そのような現像装置として、現像装置の交換時にスクレーパを現像ローラに当接させ、現像ローラの表面に残る劣化した現像剤を掻き取って現像剤収容部に流下させ、さらに現像ローラの周辺の現像剤を、現像剤収容部の下部に設けられた回収口、回収経路、回収剤収容部、およびフィルターを介して外部の吸引装置によって吸引する現像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、現像剤分離手段を備えた現像装置も提案されている。この現像剤分離手段は、現像剤供給部材と対応する位置若しくは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（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−９２１２８号公報
【特許文献２】特開２００５−２０２３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、劣化したトナーを現像剤から分離して除去することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る現像装置は、
表面に静電的な潜像が形成され、帯電されたトナーでその潜像が現像され、その現像された像を保持する像保持体の表面に沿って延び、そのトナーを含む現像剤を表面に保持し、その現像剤をその延びた方向に交わる方向へと搬送することで上記潜像を現像する現像剤保持体と、
現像剤保持体によって搬送される現像剤に接触する位置に、その現像剤との摩擦によって上記トナーとは逆極性に帯電される帯電物を保持することで、その保持した帯電物にそのトナーを吸着させる帯電物保持体と、
上記帯電物に吸着されたトナーを、帯電物ごとあるいは帯電物とは分けて回収する回収器とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る現像装置は、請求項１に係る現像装置に更に、
内部に前記現像剤を収容して該現像剤を攪拌しつつ循環経路に沿って搬送する、該循環経路の一部である供給箇所で該現像剤を前記現像剤保持体に供給し、該循環経路の該供給箇所を除く他の一部である振動箇所が該供給箇所とは独立に振動可能な攪拌搬送器と、
前記攪拌搬送器の前記振動箇所を振動させる振動器と、
前記攪拌搬送器内に浮遊しているトナーを吸引する吸引器と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る現像装置は、請求項１に係る現像装置において、
上記帯電物保持体が、現像剤保持体によって搬送される現像剤の層厚を規制する層厚規制部材を兼ねたものであることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る現像装置は、請求項１に係る現像装置において、
上記帯電物保持体が磁石であり、上記帯電物が磁性体の粒子であって、
上記帯電物保持体の表面に上記帯電物を供給する帯電物供給器を備え、
上記回収器が、トナーを吸着した帯電物を帯電物保持体の表面から掻き取って回収するものであることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る画像形成装置は、
表面に像が形成され、その形成された像を保持する像保持体と、
上記像保持体の表面に静電的な潜像を形成する潜像形成部と、
帯電されたトナーを含む現像剤を内部に収容し、上記像保持体の表面に形成された潜像をそのトナーで現像することによりトナー像を形成する現像装置とを備え、
上記現像装置が、
上記像保持体の表面に沿って延び、上記現像剤を表面に保持し、その現像剤をその延びた方向に交わる方向へと搬送することで上記潜像を現像する現像剤保持体と、
上記現像剤保持体によって搬送される現像剤に接触する位置に、現像剤との摩擦によって上記トナーとは逆極性に帯電される帯電物を保持することで、その保持した帯電物にトナーを吸着させる帯電物保持体と、
上記帯電物に吸着されたトナーを、帯電物ごとあるいは帯電物とは分けて回収する回収器とを備えたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る現像装置および請求項５に係る画像形成装置によれば、劣化したトナーを現像剤から分離して除去することができる。
【００１４】
請求項２に係る現像装置によれば、上記振動器および上記吸引器を有さない場合に較べ、劣化したトナーの除去の効率が向上する。
【００１５】
請求項３に係る現像装置によれば、上記帯電物保持体が層厚規制部材を兼ねていない場合に較べ、劣化したトナーの除去の効率が向上する。
【００１６】
請求項４に係る現像装置によれば、本構成を有さない場合に較べて簡素な機構でトナーを回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】画像形成装置の具体的な一実施形態に相当するプリンタの概略構成図である。
【図２】図１に示す現像器をレーザ露光器側から透視した透視図である。
【図３】図２に示す現像器のＢ−Ｂ断面を矢印方向に見た断面図である。
【図４】図２に示す現像器のＡ−Ａ断面を矢印方向に見た断面図である。
【図５】劣化トナー回収器によって劣化トナーが回収される様子を模式的に示す図である。
【図６】トナーとキャリアとの静電的な状況を示す図である。
【図７】トナーとキャリアとが静電的に引きつけ合う強さを示す図である。
【図８】第２収容槽の現像ロールとは逆側の外観を示した外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の現像装置および画像形成装置に対する具体的な実施形態を、以下図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、画像形成装置の具体的な一実施形態に相当するプリンタの概略構成図である。
【００２０】
図１に示すプリンタ１は、矢印Ａ方向に回転する感光体１０と、この感光体１０の表面に電荷を付与する帯電器１１と、外部から送信されてきた画像データに基づいたレーザ光を生成するレーザ露光器１２とを備えている。これら帯電器１１とレーザ露光器１２によって感光体１０上に静電的な潜像が形成される。感光体１０が本発明にいう像保持体の一例に相当し、帯電器１１とレーザ露光器１２との組合せが本発明にいう潜像形成部の一例に相当する。
【００２１】
図１に示すプリンタ１は更に、トナーを含む現像剤を内部に収容し、感光体１０上の潜像をその現像剤中のトナーで現像することでトナー像を形成する現像器１３と、現像器１３にトナーを補給する補給器２とを備えている。この現像器１３は、本発明の現像装置の一実施形態に相当する。現像器１３は、現像剤を表面に保持し、感光体１０に対向して回転することで現像剤を感光体１０との間に搬送する現像ロール１３３を有している。この現像ロール１３３は、感光体１０の表面に沿って延びていて、現像剤を、その延びた方向に交わる方向へと搬送する。この現像ロール１３３が本発明にいう現像剤保持体の一例に相当する。この現像器１３に収容されている現像剤には、トナーの他に、このトナーとの摩擦によりトナーを摩擦帯電させる電荷付与粒子であり磁性粒子でもある磁性キャリアも含まれている。さらに現像剤には、トナーの帯電性を制御する帯電制御剤等というような外添剤も含まれている。
【００２２】
更に、プリンタ１は、記録用紙を収容した用紙カセット１６と、用紙カセット１６から記録用紙を引き出して矢印Ｂ方向に搬送する用紙搬送装置１７と、搬送されてきた記録用紙上に感光体１０上のトナー像を転写する転写ロール１４と、記録用紙上のトナー像を加熱および加圧することでその記録用紙上にそのトナー像を定着させる定着器１５とを備えている。
【００２３】
更にまた、プリンタ１は、プリンタ１内の各部の動作を制御する中央制御部１００と、感光体ロール１０の表面から不要なトナーなどを除去するクリーニング装置５０とを備えている。クリーニング装置５０は、感光体ロール１０表面の、トナー像の転写を終えた部分に対向した位置、即ち、矢印Ａの向きの回転おける転写ロール１４よりも下流側、かつ帯電器１１よりも上流側の位置に配備されており、クリーニングブレード５１と付着物収容箱５２を有している。クリーニングブレード５１は、感光体１０の回転中心に沿った全幅にわたって先端が感光体１０表面に接触していて、トナーや紙粉などといった付着物を掻き取て感光体１０表面から除去するものであり、付着物収容箱５２は、除去された付着物を収容するものである。
【００２４】
ここで、このプリンタ１における画像形成の動作の流れを簡単に説明する。
【００２５】
図１に示すプリンタ１では、感光体１０の表面に帯電器１１により電荷が付与され、電荷が付与された感光体１０の表面に、外部から送信されてきた画像データに基づいたレーザ光がレーザ露光器１２により照射される。この照射により、感光体１０の表面に付与された電荷の一部が除電されて、感光体１０の表面に静電的な潜像が形成される。
【００２６】
現像器１３に収容されている現像剤は現像ロール１３３によって、現像器１３と感光体１０との間の領域に運ばれ、運ばれた現像剤中のトナーが感光体１０の表面の潜像に静電的に付着することでこの潜像は現像される。この現像により得られたトナー像が、矢印Ｂ方向に搬送されてきた記録用紙上に転写ロール１４によって転写される。そして、記録用紙上のトナー像が定着器１５により加熱および加圧されることによって溶融されて記録用紙上に定着される。
【００２７】
このような動作によってプリンタ１は記録用紙上に画像を形成する。尚、このプリンタ１は、モノクロ画像専用機であるが、本発明は、カラー画像機や中間転写体を備えた画像形成装置に適用されてもよい。
【００２８】
以下、現像器１３の詳細構造について説明する。
【００２９】
図２は、図１に示す現像器をレーザ露光器側から透視した透視図である。
【００３０】
現像器１３は、上述した現像ロール１３３と、各々の内部に現像剤を収容した第１収容槽１３２ａおよび第２収容槽１３２ｂと、それら第１収容槽１３２ａおよび第２収容槽１３２ｂを繋いだゴム管１３２ｃ，１３２ｄと、第１収容槽１３２ａおよび第２収容槽１３２ｂの内部で現像剤を撹拌しながら、第１収容槽１３２ａおよび第２収容槽１３２ｂを経る巡回経路に沿って現像剤を搬送する撹拌搬送部材１３１とを備えている。これら第１収容槽１３２ａ、第２収容槽１３２ｂ、ゴム管１３２ｃ，１３２ｄ、および撹拌搬送部材１３１を合わせたものが本発明にいう攪拌搬送器の一例に相当する。
【００３１】
第１収容槽１３２ａは、現像ロール１３３に隣り合って延びており、第２収容槽１３２ｂは、第１収容槽１３２ａに隣り合って延びている。図２では、第１収容槽１３２ａおよび第２収容槽１３２ｂは互いに平行に延びているように見えるが、実際は、以下説明するように、第１収容槽１３２ａが延びる方向と第２収容槽１３２ｂが延びる方向とは、図２の奥行き方向にずれている。
【００３２】
図３は、図２に示す現像器のＢ−Ｂ断面を矢印方向に見た断面図であり、図４は、図２に示す現像器のＡ−Ａ断面を矢印方向に見た断面図である。以下、図２，３，４を併せて説明する。
【００３３】
第１収容槽１３２ａと第２収容槽１３２ｂとを繋いでいる２つのゴム管のうち一方のゴム管１３２ｃは、図３に示すように、第１収容槽１３２ａから第２収容槽１３２ｂの方へと下るように傾いている。また、図４に示すように、もう一方のゴム管１３２ｄは、第２収容槽１３２ｂから第１収容槽１３２ａの方へと下るように傾いている。そして、第２収容槽１３２ｂは、一方のゴム管１３２ｃ側（図２の左側）が、もう一方のゴム管１３２ｄ側よりも下に傾いている。
【００３４】
図２に示すように、第１収容槽１３２ａおよび第２収容槽１３２ｂそれぞれには、撹拌搬送部材１３１が１つずつ配備されており、これら撹拌搬送部材１３１は、具体的には、螺旋状のフィンが棒の周囲に備えられた構造を有している。この棒に、図示しないモータによって回転駆動力が加えられることで撹拌搬送部材１３１は棒を中心として回転する。このように撹拌搬送部材１３１が回転することで、現像剤は、撹拌搬送部材１３１の上記棒に沿って搬送されると共に攪拌されることとなる。また、第１収容槽１３２ａおよび第２収容槽１３２ｂそれぞれに配備された撹拌搬送部材１３１が互いに逆向きに現像剤を搬送することで、現像剤は、第１収容槽１３２ａ、ゴム管１３２ｃ、第２収容槽１３２ｂ、ゴム管１３２ｄをこの順に経る循環経路上を循環する。即ち、図３に示すように、現像器１３内の現像剤２０は、一方のゴム管１３２ｃ側（図２の左側）では、第１収容槽１３２ａから第２収容槽１３２ｂの方へと流れ落ち、図４に示すように、現像剤２０は、網一方のゴム管１３２ｄ側（図２の右側）では、第２収容槽１３２ｂから第１収容槽１３２ａの方へと流れ落ちる。第１収容槽１３２ａは、本発明にいう循環経路上の供給箇所の一例に相当し、第２収容槽１３２ｂは、本発明にいう循環経路上の振動箇所の一例に相当する。
【００３５】
撹拌搬送部材１３１によってトナーと磁性キャリアとが撹拌されることで、現像器１３の内部でトナーがマイナス帯電し、磁性キャリアはプラス帯電する。このため、マイナス帯電したトナーは磁性キャリアに静電的に付着する。これにより、現像器１３の内部では、トナーと磁性キャリアが渾然一体となっている。
【００３６】
現像ロール１３３は、矢印Ｃ方向に回転する円筒部材１３３１と、この円筒部材１３３１の内部に、この円筒部材１３３１とは独立に固定された永久磁石ロール１３３２とを有している。この永久磁石ロール１３３２は、円筒部材１３３１の周回方向に複数の磁極が配列されたものであり、現像剤の吸着および解放を規定する磁力分布を有している。現像ロール１３３は、第１収容槽１３２ａから一部が露出した状態に保持されており、円筒部材１３３１は回転に伴って、第１収容槽１３２ａの内部と外部とを交互に通過する。また、円筒部材１３３１には、永久磁石ロール１３３２の磁力分布により、第１収容槽１３２ａ内を通過中に表面に現像剤が供給され、この供給された現像剤を、現像ロール１３３と上記感光体との対面箇所へと搬送する。
【００３７】
第２収容槽１３２ｂ内のトナー補給箇所１３４には、上述した補給器２によってトナーが補給される。
【００３８】
補給器２によるトナーの補給量は、現像によって消費されたトナーを補う量になるように、上述した中央制御部１００によって制御されている。具体的には、図示を省略した濃度センサや画像データに基づいて画像密度を検知する方式によって現像器１３内のトナー濃度が検知されていて、このトナー濃度が目標濃度に一致するように補給量が制御されている。このようにトナーの補給が制御されているプリンタ１では、画像密度の低い画像形成が長く続くと、新たなトナーの補給があまり行われない状況も続く。その結果、既存のトナーと磁性キャリアとの度重なる攪拌により、トナー表面の外添剤がトナー表面に対して埋没あるいは離脱することとなり、現像器内部のトナーの帯電性能の劣化が早まる。帯電性能が劣化したトナーは、磁性キャリアと摩擦されても帯電量の上昇は鈍い。また、このようにトナーが劣化した状態が続くと、新たなトナーの供給が行われることで本来であれば狭いトナーの帯電量分布が広くなってしまい、帯電量が上昇しすぎた過帯電トナーが生じる。
【００３９】
このような帯電性能が劣化したトナーへの新たなトナーの供給に伴って広い帯電量分布が生じる状況下において、例えば高画像密度の画像形成が行われると、それまでよりも多量のトナーを必要とするため多量の新たなトナーが供給されることとなる。このように供給される新たなトナーは、帯電性能が劣化トナーよりも高く、未だ帯電されていないトナーである。このため、現像器１３に収容されている劣化したトナーのうちの過帯電側のトナーが有する電荷は、新たに供給されてきたトナーに急速に奪い取られる。そして、現像器１３内の現像剤は、新たに供給されてきたトナーに電荷を奪われた上に、劣化のために磁性キャリアとの摩擦によっても帯電量の上昇が鈍い低帯電トナーと、電荷を奪われたことで逆極化した逆極トナーと、帯電が充分な新たなトナーとが混在した状態となる。
【００４０】
このようなトナーが混在した現像剤が現像ロール１３３上に保持されて現像に用いられると、帯電量が不足している低帯電トナーは、磁性キャリアから離れても潜像に付着せず脱離（クラウド）が発生する。また、逆極性に転じた逆極トナーは、感光体１０の表面に形成された潜像以外の部分である背景領域に付着してカブリが発生する。
【００４１】
本実施形態の現像器１３は、このようなクラウドやカブリの発生を防ぐために、劣化したトナーを回収するための２種類の回収機構を備えている。
【００４２】
以下、これらの回収機構について説明する。
【００４３】
図３，４に示すように、円筒部材１３３１が回転に伴って第１収容槽１３２ａ内部から外部へと移動する境界部分には、円筒部材１３３１の外周面に対して隙間を空けて対向し、図３，４に垂直な方向に延びた丸棒状の層厚規制部材１３７ｂが設けられている。この層厚規制部材１３７ｂは、円筒部材１３３１によって第１収容槽１３２ａの外部へと搬送されていく現像剤のうち、円筒部材１３３１の外周面から離れた部分に当たってその部分を止めることで、円筒部材１３３１によって外部へと搬送されていく現像剤の層厚を規制する。本実施形態では、この層厚規制部材１３７ｂが、劣化トナー回収器１３７に組み込まれている。
【００４４】
劣化トナー回収器１３７は、層厚規制部材１３７ｂと同様に図３，４に垂直な方向に延びた形状を有している。この劣化トナー回収器１３７には層厚規制部材１３７ｂの他に、キャリア供給部材１３７ａとキャリア回収部材１３７ｃとキャリア供給室１３７ｄとキャリア回収室１３７ｅが備えられている。
【００４５】
図５は、劣化トナー回収器によって劣化トナーが回収される様子を模式的に示す図である。
【００４６】
図５に示すように、現像剤２０中では、劣化トナー２１とキャリア２２と正常トナー２３が混ざり合っている。また、キャリア供給室１３７ｄには、現像剤２０中のキャリア２２と同じキャリア２４が収容されている。但し、このキャリア供給室１３７ｄ内のキャリア２４は未帯電である。キャリア供給部材１３７ａは、回転することでキャリア供給室１３７ｄ内のキャリア２４を層厚規制部材１３７ｂの方へと押し出す。この層厚規制部材１３７ｂは、丸棒状の磁石になっていて、キャリア供給部材１３７ａによって押し出されてきたキャリア２４を磁力で表面に保持する。また、層厚規制部材１３７ｂは回転することで表面のキャリア２４を、現像剤２０と接触する位置へと搬送する。現像剤２０と接触する位置で層厚規制部材１３７ｂに保持されたキャリア２４は、現像剤２０中のトナーとの摩擦によって、トナーの帯電極性とは逆極性に帯電する。層厚規制部材１３７ｂに保持されたキャリア２４が、本発明にいう帯電物の一例に相当し、層厚規制部材１３７ｂは、本発明にいう帯電物保持体の一例に相当する。なお、図５では、層厚規制部材１３７ｂと現像ロール１３３との距離が極めて大きく描かれているため、層厚規制部材１３７ｂに保持されたキャリア２４は現像剤２０から距離を空けているように見えるが、実際にはもっと近く、現像剤２０の量も、層厚規制部材１３７ｂで余分な部分が掻き取られる程度まで充分に多く収容されている。
【００４７】
層厚規制部材１３７ｂに保持されて帯電したキャリア２４は、後述する静電的な状況の下で、現像剤２０中の劣化トナー２１（但し低帯電トナー）を選択的に吸着する。そのように劣化トナー２１を吸着したキャリア２４は、層厚規制部材１３７ｂの回転に伴ってキャリア回収室１３７ｅへと搬送され、キャリア回収部材１３７ｃによって回収される。キャリア回収部材１３７ｃはブレード状の部材であり、層厚規制部材１３７ｂに沿って延びて層厚規制部材１３７ｂの表面に接触している。そしてキャリア回収部材１３７ｃは、層厚規制部材１３７ｂの回転に伴って層厚規制部材１３７ｂの表面からキャリア２４を掻き取る。この層厚規制部材１３７ｂ、キャリア回収室１３７ｅ、およびキャリア回収部材１３７ｃを合わせたものが、本発明にいう回収器の一例に相当する。ここに例示された方式の回収器によれば、簡素な構成であるが劣化トナー２１はキャリア２４ごと確実に回収される。
【００４８】
ここで、劣化トナー２１が吸着される状況について詳細に説明する。
【００４９】
図６は、トナーとキャリアとの静電的な状況を示す図であり、図７は、トナーとキャリアとが静電的に引きつけ合う強さを示す図である。但し、これらの図に示された劣化トナー２１は低帯電トナーのことである。
【００５０】
図６に示すように、現像剤２０中のキャリア２２は、帯電性が正常な正常トナー２３と静電的に強く結びついている。図７では、この正常トナー２３と現像剤２０中のキャリア２２とが静電的に引きつけ合う力が長い矢印ｑ３で示されている。一方、劣化トナー２１（低帯電トナー）は、現像剤２０中のキャリア２２と静電的に引きつけあう強さが正常トナー２３よりも弱く、図７では短い矢印ｑ１で示されている。この結果、劣化トナー２１（低帯電トナー）は正常トナー２３に較べて現像剤２０から離れやすい状態となっていて、現像剤２０中でも、正常トナー２３に較べてキャリア２２から遠目に位置していると考えられる。
【００５１】
ここで、層厚規制部材１３７ｂに保持されたキャリア２４は、キャリア２４だけがむき出しの状態で存在するため、そのキャリア２４と劣化トナー２１（低帯電トナー）とが互いに引きつける静電的な力は、図７の矢印ｑ２で示されているように、現像剤２０中のキャリア２２が引きつける力よりも強い。
【００５２】
現像剤２０中の劣化トナー２１（低帯電トナー）は、このような力の差と、現像剤２０中でキャリア２２から遠目に位置していることとによって、現像剤２０中から正常トナー２３とは区別されて分離され、層厚規制部材１３７ｂに保持されたキャリア２４に吸着される。
【００５３】
このように、劣化トナー回収器１３７は劣化トナー２１を現像剤２０から除去するが、劣化トナー２１のうちでも低帯電トナーを除去することになる。このような劣化トナー回収器１３７を含め、本実施形態では、上述したように劣化トナーを回収する２種類の回収機構を備えており、以下説明する第２の回収機構では、劣化トナー回収器１３７の機能との相乗効果によって主に逆極トナーが回収されることとなる。
【００５４】
第２の回収機構は、現像器１３の第２収容槽１３２ｂ側に備えられている。
【００５５】
図８は、第２収容槽の現像ロールとは逆側の外観を示した外観図である。以下、図３，４，８を併せて説明する。
【００５６】
第２収容槽１３２ｂの上部には上述した補給器２が繋がっていて、この補給器２は、図示を省略したトナー収容器に繋がっている。補給器２は、トナー収容器に収容されているトナーを、必要に応じて第２収容槽１３２ｂ内に供給する。
【００５７】
第２収容槽１３２ｂには、加振部材１５０が取り付けられていて、この加振部材１５０は突起１５０ａを備えている。そして、この突起１５０ａにはカム１５６が接触している。このカム１５６は駆動シャフト１５５に固定されており、図示を省略したモータによって駆動シャフト１５５が駆動されることによりカム１５６が回転して突起１５０ａを押す。第２収容槽１３２ｂにはばね１５１が取り付けられており、カム１５６の回転で突起１５０ａが押されることで第２収容槽１３２ｂは図３，４の上下方向に振動する。第２収容槽１３２ｂは、上述したようにゴム管１３２ｃ，１３２ｄで第１収容槽１３２ａと繋がっているので、第２収容槽１３２ｂは第１収容槽１３２ａとは独立に振動し、しかも第２収容槽１３２ｂの振動は第１収容槽１３２ａには伝わりにくい。また、駆動シャフト１５５の駆動が止まると第２収容槽１３２ｂは、振動がばね１５１によって抑制されて速やかに停止する。このため、不要な振動が第１収容槽１３２ａに伝わることが防止される。
【００５８】
カム１５６と駆動シャフト１５５を合わせたものが、本発明にいう振動器の一例に相当する。また、ばね１５１は本発明にいう抑制体の一例に相当する。
【００５９】
第２収容槽１３２ｂが振動されると、第２収容槽１３２ｂ内の現像剤２０がほぐされる。現像剤２０中のトナーのうち劣化したトナーは、現像剤２０から遊離しやすくなっている。低帯電トナーは、帯電量が不足しているために磁性キャリアとの静電的な結びつきが弱く、逆極トナーは、逆極化しているために磁性キャリアとは静電的に反発するからである。そして、第２収容槽１３２ｂの振動でほぐされることにより、現像剤２０から劣化トナー２１が遊離して第２収容槽１３２ｂ内を浮遊する。
【００６０】
第２収容槽１３２ｂの上部にはダクト１５２が設けられており、このダクト１５２はトナー回収室１５３を経由して、図示を省略した吸引装置に接続されている。そして、吸引装置によって内部の空気が吸引されることによりダクト１５２は、第２収容槽１３２ｂ内を浮遊している劣化トナー２１を吸引スリット１５２ａから吸い込む。第２収容槽１３２ｂには吸引フィルタ１５４を介して空気が入る。
【００６１】
ダクト１５２に吸い込まれた劣化トナー２１は、トナー回収フィルタ１５３ａによって濾されてトナー回収室１５３内に溜まる。このように溜まった劣化トナー２１は、図１に示すプリンタ１が停止している時にユーザなどによって廃棄される。ダクト１５２は本発明にいう吸引器の一例に相当する。
【００６２】
このように、第２収容槽１３２ｂ側に設けられた機構によって現像剤２０中から劣化トナー２１が選択的に分離されて回収される。第２収容槽１３２ｂ側に設けられた機構は、単独の機能としては、低帯電トナーも逆極トナーも回収する。但し、第２収容槽１３２ｂの振動が強すぎると、現像器から外部への浮遊トナーの噴き出しが発生してしまう。このため、低帯電トナーと逆極トナーの双方が第２収容槽１３２ｂ側で回収される場合には、振動の強さは、この噴き出しを回避する程度に抑制され、逆極トナーに較べて低帯電トナーの回収効率は抑え気味となる。
【００６３】
これに対して本実施形態では、上述した劣化トナー回収器１３７で低帯電トナーが回収される。この結果、第１収容槽１３２ａから第２収容槽１３２ｂへと搬送されてくる現像剤２０中では、逆極トナーの割合が増えている。このように逆極トナーの割合が増えると、第２収容槽１３２ｂの振動による劣化トナーの遊離効率は、逆極トナーの割合増加以上に一層促進され、上述した噴き出しを回避する振動の強さの下でも劣化トナーが効率よく回収される。この結果、本実施形態に備えられている２種類の回収機構が組み合わされた場合は、２つの回収機構でいわば役割分担が行われることの相乗効果により、劣化トナーの回収効率や回収量は、各回収機構が単独で用いられる場合の単純合計よりも高い。
【００６４】
なお、上記実施形態の説明では、帯電物保持体の一例として磁力でキャリア（帯電物）を保持するものが示されているが、本発明にいう帯電物保持体は、帯電物と一体のもの（例えば表面が帯電物で被覆されたもの）であってもよい。その場合の回収器は帯電物保持体の表面（即ち帯電物の表面）から劣化トナーを掻き取りなどで取り除くものとなる。
【００６５】
また、上記実施形態の説明では、帯電物保持体の一例として層厚規制部材を兼ねたものが示されているが、本発明にいう帯電物保持体は、層厚規制部材を兼ねずに、層厚規制部材の上流側や下流側で帯電物を保持するものであってもよい。
【００６６】
さらに、上述した各実施形態では、劣化トナーの回収タイミングや空気噴出のタイミングについては特に限定しないが、トナー劣化に合わせたタイミングで回収や空気噴出を行うという形態もあり得る。このようなタイミングを認識するため、即ちトナー劣化の程度を認識するためには、以下に述べるような種々の方式が考えられる。
【００６７】
第１の方式は、撹拌搬送部材１３１を駆動する駆動力を検知する方式である。トナーが劣化すると現像剤が詰まってくるので、現像剤を搬送する撹拌搬送部材１３１に負荷が掛かる。このため、駆動力の検知によりトナーの劣化が認識されることになる。そして、回収手段による劣化トナーの回収は、トナーの劣化が認識された後で高画像密度の画像形成が始まると実施され、エア噴出は、トナーの劣化し始めが認識されると実施される。以下の方式でも同様である。
【００６８】
第２の方式は、層厚規制部材に圧力センサを取り付けて、層厚規制部材に掛かる現像剤の圧力を検知する方式である。トナーが劣化すると現像剤が詰まってくるので、層厚規制部材に掛かる圧力が増加する。このため、圧力の検知によりトナーの劣化が認識されることになる。
【００６９】
第３の方式は、プリンタで形成される画像の密度を検知する方式である。具体的には、センサで画像の密度を直接に検出する方式と、プリンタに外部から送信されてきた画像データに基づいて画像の密度を検知する方式がある。上述したように、密度の低い画像を繰り返し形成するとトナーの劣化が進むので、画像密度の検知によりトナーの劣化が認識されることになる。
【００７０】
第４の方式は、現像器におけるトナー消費量を算出する方式である。現像器におけるトナー消費量は、上述した濃度センサの検知結果から容易に算出される。トナー消費量が少ない状態が続くとトナーの劣化が進むので、トナー消費量の算出によりトナーの劣化が認識されることになる。
【符号の説明】
【００７１】
１ プリンタ
１０ 感光体
１１ 帯電器
１２ レーザ露光器
１３ 現像器
１４ 転写ロール
１５ 定着器
１６ 用紙カセット
１７ 用紙搬送装置
２０ 現像剤
１３１ 撹拌搬送部材
１３２ａ 第１収容槽
１３２ｂ 第２収容槽
１３２ｃ，１３２ｄ ゴム管
１３３ 現像ロール
１３３１ 円筒部材
１３３２ 永久磁石ロール
１３７ 劣化トナー回収器
１３７ａ キャリア供給部材
１３７ｂ 層厚規制部材
１３７ｃ キャリア回収部材
１３７ｄ キャリア供給室
１３７ｅ キャリア回収室
１５０ 加振部材
１５１ ばね
１５２ ダクト
１５３ トナー回収室
１５５ 駆動シャフト
１５６ カム
【技術分野】
【０００１】
本件開示は、現像装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、帯電されたトナーを含んだ現像剤で静電的な潜像を現像することでトナー像を形成する画像形成装置や、その画像形成装置に用いられる現像装置が知られている。
【０００３】
この現像装置は、内部に現像剤を収容し、その現像剤を潜像の近くに搬送することで潜像を現像する装置である。
【０００４】
そのような現像装置として、現像装置の交換時にスクレーパを現像ローラに当接させ、現像ローラの表面に残る劣化した現像剤を掻き取って現像剤収容部に流下させ、さらに現像ローラの周辺の現像剤を、現像剤収容部の下部に設けられた回収口、回収経路、回収剤収容部、およびフィルターを介して外部の吸引装置によって吸引する現像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、現像剤分離手段を備えた現像装置も提案されている。この現像剤分離手段は、現像剤供給部材と対応する位置若しくは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（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−９２１２８号公報
【特許文献２】特開２００５−２０２３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、劣化したトナーを現像剤から分離して除去することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る現像装置は、
表面に静電的な潜像が形成され、帯電されたトナーでその潜像が現像され、その現像された像を保持する像保持体の表面に沿って延び、そのトナーを含む現像剤を表面に保持し、その現像剤をその延びた方向に交わる方向へと搬送することで上記潜像を現像する現像剤保持体と、
現像剤保持体によって搬送される現像剤に接触する位置に、その現像剤との摩擦によって上記トナーとは逆極性に帯電される帯電物を保持することで、その保持した帯電物にそのトナーを吸着させる帯電物保持体と、
上記帯電物に吸着されたトナーを、帯電物ごとあるいは帯電物とは分けて回収する回収器とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る現像装置は、請求項１に係る現像装置に更に、
内部に前記現像剤を収容して該現像剤を攪拌しつつ循環経路に沿って搬送する、該循環経路の一部である供給箇所で該現像剤を前記現像剤保持体に供給し、該循環経路の該供給箇所を除く他の一部である振動箇所が該供給箇所とは独立に振動可能な攪拌搬送器と、
前記攪拌搬送器の前記振動箇所を振動させる振動器と、
前記攪拌搬送器内に浮遊しているトナーを吸引する吸引器と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る現像装置は、請求項１に係る現像装置において、
上記帯電物保持体が、現像剤保持体によって搬送される現像剤の層厚を規制する層厚規制部材を兼ねたものであることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る現像装置は、請求項１に係る現像装置において、
上記帯電物保持体が磁石であり、上記帯電物が磁性体の粒子であって、
上記帯電物保持体の表面に上記帯電物を供給する帯電物供給器を備え、
上記回収器が、トナーを吸着した帯電物を帯電物保持体の表面から掻き取って回収するものであることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る画像形成装置は、
表面に像が形成され、その形成された像を保持する像保持体と、
上記像保持体の表面に静電的な潜像を形成する潜像形成部と、
帯電されたトナーを含む現像剤を内部に収容し、上記像保持体の表面に形成された潜像をそのトナーで現像することによりトナー像を形成する現像装置とを備え、
上記現像装置が、
上記像保持体の表面に沿って延び、上記現像剤を表面に保持し、その現像剤をその延びた方向に交わる方向へと搬送することで上記潜像を現像する現像剤保持体と、
上記現像剤保持体によって搬送される現像剤に接触する位置に、現像剤との摩擦によって上記トナーとは逆極性に帯電される帯電物を保持することで、その保持した帯電物にトナーを吸着させる帯電物保持体と、
上記帯電物に吸着されたトナーを、帯電物ごとあるいは帯電物とは分けて回収する回収器とを備えたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る現像装置および請求項５に係る画像形成装置によれば、劣化したトナーを現像剤から分離して除去することができる。
【００１４】
請求項２に係る現像装置によれば、上記振動器および上記吸引器を有さない場合に較べ、劣化したトナーの除去の効率が向上する。
【００１５】
請求項３に係る現像装置によれば、上記帯電物保持体が層厚規制部材を兼ねていない場合に較べ、劣化したトナーの除去の効率が向上する。
【００１６】
請求項４に係る現像装置によれば、本構成を有さない場合に較べて簡素な機構でトナーを回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】画像形成装置の具体的な一実施形態に相当するプリンタの概略構成図である。
【図２】図１に示す現像器をレーザ露光器側から透視した透視図である。
【図３】図２に示す現像器のＢ−Ｂ断面を矢印方向に見た断面図である。
【図４】図２に示す現像器のＡ−Ａ断面を矢印方向に見た断面図である。
【図５】劣化トナー回収器によって劣化トナーが回収される様子を模式的に示す図である。
【図６】トナーとキャリアとの静電的な状況を示す図である。
【図７】トナーとキャリアとが静電的に引きつけ合う強さを示す図である。
【図８】第２収容槽の現像ロールとは逆側の外観を示した外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の現像装置および画像形成装置に対する具体的な実施形態を、以下図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、画像形成装置の具体的な一実施形態に相当するプリンタの概略構成図である。
【００２０】
図１に示すプリンタ１は、矢印Ａ方向に回転する感光体１０と、この感光体１０の表面に電荷を付与する帯電器１１と、外部から送信されてきた画像データに基づいたレーザ光を生成するレーザ露光器１２とを備えている。これら帯電器１１とレーザ露光器１２によって感光体１０上に静電的な潜像が形成される。感光体１０が本発明にいう像保持体の一例に相当し、帯電器１１とレーザ露光器１２との組合せが本発明にいう潜像形成部の一例に相当する。
【００２１】
図１に示すプリンタ１は更に、トナーを含む現像剤を内部に収容し、感光体１０上の潜像をその現像剤中のトナーで現像することでトナー像を形成する現像器１３と、現像器１３にトナーを補給する補給器２とを備えている。この現像器１３は、本発明の現像装置の一実施形態に相当する。現像器１３は、現像剤を表面に保持し、感光体１０に対向して回転することで現像剤を感光体１０との間に搬送する現像ロール１３３を有している。この現像ロール１３３は、感光体１０の表面に沿って延びていて、現像剤を、その延びた方向に交わる方向へと搬送する。この現像ロール１３３が本発明にいう現像剤保持体の一例に相当する。この現像器１３に収容されている現像剤には、トナーの他に、このトナーとの摩擦によりトナーを摩擦帯電させる電荷付与粒子であり磁性粒子でもある磁性キャリアも含まれている。さらに現像剤には、トナーの帯電性を制御する帯電制御剤等というような外添剤も含まれている。
【００２２】
更に、プリンタ１は、記録用紙を収容した用紙カセット１６と、用紙カセット１６から記録用紙を引き出して矢印Ｂ方向に搬送する用紙搬送装置１７と、搬送されてきた記録用紙上に感光体１０上のトナー像を転写する転写ロール１４と、記録用紙上のトナー像を加熱および加圧することでその記録用紙上にそのトナー像を定着させる定着器１５とを備えている。
【００２３】
更にまた、プリンタ１は、プリンタ１内の各部の動作を制御する中央制御部１００と、感光体ロール１０の表面から不要なトナーなどを除去するクリーニング装置５０とを備えている。クリーニング装置５０は、感光体ロール１０表面の、トナー像の転写を終えた部分に対向した位置、即ち、矢印Ａの向きの回転おける転写ロール１４よりも下流側、かつ帯電器１１よりも上流側の位置に配備されており、クリーニングブレード５１と付着物収容箱５２を有している。クリーニングブレード５１は、感光体１０の回転中心に沿った全幅にわたって先端が感光体１０表面に接触していて、トナーや紙粉などといった付着物を掻き取て感光体１０表面から除去するものであり、付着物収容箱５２は、除去された付着物を収容するものである。
【００２４】
ここで、このプリンタ１における画像形成の動作の流れを簡単に説明する。
【００２５】
図１に示すプリンタ１では、感光体１０の表面に帯電器１１により電荷が付与され、電荷が付与された感光体１０の表面に、外部から送信されてきた画像データに基づいたレーザ光がレーザ露光器１２により照射される。この照射により、感光体１０の表面に付与された電荷の一部が除電されて、感光体１０の表面に静電的な潜像が形成される。
【００２６】
現像器１３に収容されている現像剤は現像ロール１３３によって、現像器１３と感光体１０との間の領域に運ばれ、運ばれた現像剤中のトナーが感光体１０の表面の潜像に静電的に付着することでこの潜像は現像される。この現像により得られたトナー像が、矢印Ｂ方向に搬送されてきた記録用紙上に転写ロール１４によって転写される。そして、記録用紙上のトナー像が定着器１５により加熱および加圧されることによって溶融されて記録用紙上に定着される。
【００２７】
このような動作によってプリンタ１は記録用紙上に画像を形成する。尚、このプリンタ１は、モノクロ画像専用機であるが、本発明は、カラー画像機や中間転写体を備えた画像形成装置に適用されてもよい。
【００２８】
以下、現像器１３の詳細構造について説明する。
【００２９】
図２は、図１に示す現像器をレーザ露光器側から透視した透視図である。
【００３０】
現像器１３は、上述した現像ロール１３３と、各々の内部に現像剤を収容した第１収容槽１３２ａおよび第２収容槽１３２ｂと、それら第１収容槽１３２ａおよび第２収容槽１３２ｂを繋いだゴム管１３２ｃ，１３２ｄと、第１収容槽１３２ａおよび第２収容槽１３２ｂの内部で現像剤を撹拌しながら、第１収容槽１３２ａおよび第２収容槽１３２ｂを経る巡回経路に沿って現像剤を搬送する撹拌搬送部材１３１とを備えている。これら第１収容槽１３２ａ、第２収容槽１３２ｂ、ゴム管１３２ｃ，１３２ｄ、および撹拌搬送部材１３１を合わせたものが本発明にいう攪拌搬送器の一例に相当する。
【００３１】
第１収容槽１３２ａは、現像ロール１３３に隣り合って延びており、第２収容槽１３２ｂは、第１収容槽１３２ａに隣り合って延びている。図２では、第１収容槽１３２ａおよび第２収容槽１３２ｂは互いに平行に延びているように見えるが、実際は、以下説明するように、第１収容槽１３２ａが延びる方向と第２収容槽１３２ｂが延びる方向とは、図２の奥行き方向にずれている。
【００３２】
図３は、図２に示す現像器のＢ−Ｂ断面を矢印方向に見た断面図であり、図４は、図２に示す現像器のＡ−Ａ断面を矢印方向に見た断面図である。以下、図２，３，４を併せて説明する。
【００３３】
第１収容槽１３２ａと第２収容槽１３２ｂとを繋いでいる２つのゴム管のうち一方のゴム管１３２ｃは、図３に示すように、第１収容槽１３２ａから第２収容槽１３２ｂの方へと下るように傾いている。また、図４に示すように、もう一方のゴム管１３２ｄは、第２収容槽１３２ｂから第１収容槽１３２ａの方へと下るように傾いている。そして、第２収容槽１３２ｂは、一方のゴム管１３２ｃ側（図２の左側）が、もう一方のゴム管１３２ｄ側よりも下に傾いている。
【００３４】
図２に示すように、第１収容槽１３２ａおよび第２収容槽１３２ｂそれぞれには、撹拌搬送部材１３１が１つずつ配備されており、これら撹拌搬送部材１３１は、具体的には、螺旋状のフィンが棒の周囲に備えられた構造を有している。この棒に、図示しないモータによって回転駆動力が加えられることで撹拌搬送部材１３１は棒を中心として回転する。このように撹拌搬送部材１３１が回転することで、現像剤は、撹拌搬送部材１３１の上記棒に沿って搬送されると共に攪拌されることとなる。また、第１収容槽１３２ａおよび第２収容槽１３２ｂそれぞれに配備された撹拌搬送部材１３１が互いに逆向きに現像剤を搬送することで、現像剤は、第１収容槽１３２ａ、ゴム管１３２ｃ、第２収容槽１３２ｂ、ゴム管１３２ｄをこの順に経る循環経路上を循環する。即ち、図３に示すように、現像器１３内の現像剤２０は、一方のゴム管１３２ｃ側（図２の左側）では、第１収容槽１３２ａから第２収容槽１３２ｂの方へと流れ落ち、図４に示すように、現像剤２０は、網一方のゴム管１３２ｄ側（図２の右側）では、第２収容槽１３２ｂから第１収容槽１３２ａの方へと流れ落ちる。第１収容槽１３２ａは、本発明にいう循環経路上の供給箇所の一例に相当し、第２収容槽１３２ｂは、本発明にいう循環経路上の振動箇所の一例に相当する。
【００３５】
撹拌搬送部材１３１によってトナーと磁性キャリアとが撹拌されることで、現像器１３の内部でトナーがマイナス帯電し、磁性キャリアはプラス帯電する。このため、マイナス帯電したトナーは磁性キャリアに静電的に付着する。これにより、現像器１３の内部では、トナーと磁性キャリアが渾然一体となっている。
【００３６】
現像ロール１３３は、矢印Ｃ方向に回転する円筒部材１３３１と、この円筒部材１３３１の内部に、この円筒部材１３３１とは独立に固定された永久磁石ロール１３３２とを有している。この永久磁石ロール１３３２は、円筒部材１３３１の周回方向に複数の磁極が配列されたものであり、現像剤の吸着および解放を規定する磁力分布を有している。現像ロール１３３は、第１収容槽１３２ａから一部が露出した状態に保持されており、円筒部材１３３１は回転に伴って、第１収容槽１３２ａの内部と外部とを交互に通過する。また、円筒部材１３３１には、永久磁石ロール１３３２の磁力分布により、第１収容槽１３２ａ内を通過中に表面に現像剤が供給され、この供給された現像剤を、現像ロール１３３と上記感光体との対面箇所へと搬送する。
【００３７】
第２収容槽１３２ｂ内のトナー補給箇所１３４には、上述した補給器２によってトナーが補給される。
【００３８】
補給器２によるトナーの補給量は、現像によって消費されたトナーを補う量になるように、上述した中央制御部１００によって制御されている。具体的には、図示を省略した濃度センサや画像データに基づいて画像密度を検知する方式によって現像器１３内のトナー濃度が検知されていて、このトナー濃度が目標濃度に一致するように補給量が制御されている。このようにトナーの補給が制御されているプリンタ１では、画像密度の低い画像形成が長く続くと、新たなトナーの補給があまり行われない状況も続く。その結果、既存のトナーと磁性キャリアとの度重なる攪拌により、トナー表面の外添剤がトナー表面に対して埋没あるいは離脱することとなり、現像器内部のトナーの帯電性能の劣化が早まる。帯電性能が劣化したトナーは、磁性キャリアと摩擦されても帯電量の上昇は鈍い。また、このようにトナーが劣化した状態が続くと、新たなトナーの供給が行われることで本来であれば狭いトナーの帯電量分布が広くなってしまい、帯電量が上昇しすぎた過帯電トナーが生じる。
【００３９】
このような帯電性能が劣化したトナーへの新たなトナーの供給に伴って広い帯電量分布が生じる状況下において、例えば高画像密度の画像形成が行われると、それまでよりも多量のトナーを必要とするため多量の新たなトナーが供給されることとなる。このように供給される新たなトナーは、帯電性能が劣化トナーよりも高く、未だ帯電されていないトナーである。このため、現像器１３に収容されている劣化したトナーのうちの過帯電側のトナーが有する電荷は、新たに供給されてきたトナーに急速に奪い取られる。そして、現像器１３内の現像剤は、新たに供給されてきたトナーに電荷を奪われた上に、劣化のために磁性キャリアとの摩擦によっても帯電量の上昇が鈍い低帯電トナーと、電荷を奪われたことで逆極化した逆極トナーと、帯電が充分な新たなトナーとが混在した状態となる。
【００４０】
このようなトナーが混在した現像剤が現像ロール１３３上に保持されて現像に用いられると、帯電量が不足している低帯電トナーは、磁性キャリアから離れても潜像に付着せず脱離（クラウド）が発生する。また、逆極性に転じた逆極トナーは、感光体１０の表面に形成された潜像以外の部分である背景領域に付着してカブリが発生する。
【００４１】
本実施形態の現像器１３は、このようなクラウドやカブリの発生を防ぐために、劣化したトナーを回収するための２種類の回収機構を備えている。
【００４２】
以下、これらの回収機構について説明する。
【００４３】
図３，４に示すように、円筒部材１３３１が回転に伴って第１収容槽１３２ａ内部から外部へと移動する境界部分には、円筒部材１３３１の外周面に対して隙間を空けて対向し、図３，４に垂直な方向に延びた丸棒状の層厚規制部材１３７ｂが設けられている。この層厚規制部材１３７ｂは、円筒部材１３３１によって第１収容槽１３２ａの外部へと搬送されていく現像剤のうち、円筒部材１３３１の外周面から離れた部分に当たってその部分を止めることで、円筒部材１３３１によって外部へと搬送されていく現像剤の層厚を規制する。本実施形態では、この層厚規制部材１３７ｂが、劣化トナー回収器１３７に組み込まれている。
【００４４】
劣化トナー回収器１３７は、層厚規制部材１３７ｂと同様に図３，４に垂直な方向に延びた形状を有している。この劣化トナー回収器１３７には層厚規制部材１３７ｂの他に、キャリア供給部材１３７ａとキャリア回収部材１３７ｃとキャリア供給室１３７ｄとキャリア回収室１３７ｅが備えられている。
【００４５】
図５は、劣化トナー回収器によって劣化トナーが回収される様子を模式的に示す図である。
【００４６】
図５に示すように、現像剤２０中では、劣化トナー２１とキャリア２２と正常トナー２３が混ざり合っている。また、キャリア供給室１３７ｄには、現像剤２０中のキャリア２２と同じキャリア２４が収容されている。但し、このキャリア供給室１３７ｄ内のキャリア２４は未帯電である。キャリア供給部材１３７ａは、回転することでキャリア供給室１３７ｄ内のキャリア２４を層厚規制部材１３７ｂの方へと押し出す。この層厚規制部材１３７ｂは、丸棒状の磁石になっていて、キャリア供給部材１３７ａによって押し出されてきたキャリア２４を磁力で表面に保持する。また、層厚規制部材１３７ｂは回転することで表面のキャリア２４を、現像剤２０と接触する位置へと搬送する。現像剤２０と接触する位置で層厚規制部材１３７ｂに保持されたキャリア２４は、現像剤２０中のトナーとの摩擦によって、トナーの帯電極性とは逆極性に帯電する。層厚規制部材１３７ｂに保持されたキャリア２４が、本発明にいう帯電物の一例に相当し、層厚規制部材１３７ｂは、本発明にいう帯電物保持体の一例に相当する。なお、図５では、層厚規制部材１３７ｂと現像ロール１３３との距離が極めて大きく描かれているため、層厚規制部材１３７ｂに保持されたキャリア２４は現像剤２０から距離を空けているように見えるが、実際にはもっと近く、現像剤２０の量も、層厚規制部材１３７ｂで余分な部分が掻き取られる程度まで充分に多く収容されている。
【００４７】
層厚規制部材１３７ｂに保持されて帯電したキャリア２４は、後述する静電的な状況の下で、現像剤２０中の劣化トナー２１（但し低帯電トナー）を選択的に吸着する。そのように劣化トナー２１を吸着したキャリア２４は、層厚規制部材１３７ｂの回転に伴ってキャリア回収室１３７ｅへと搬送され、キャリア回収部材１３７ｃによって回収される。キャリア回収部材１３７ｃはブレード状の部材であり、層厚規制部材１３７ｂに沿って延びて層厚規制部材１３７ｂの表面に接触している。そしてキャリア回収部材１３７ｃは、層厚規制部材１３７ｂの回転に伴って層厚規制部材１３７ｂの表面からキャリア２４を掻き取る。この層厚規制部材１３７ｂ、キャリア回収室１３７ｅ、およびキャリア回収部材１３７ｃを合わせたものが、本発明にいう回収器の一例に相当する。ここに例示された方式の回収器によれば、簡素な構成であるが劣化トナー２１はキャリア２４ごと確実に回収される。
【００４８】
ここで、劣化トナー２１が吸着される状況について詳細に説明する。
【００４９】
図６は、トナーとキャリアとの静電的な状況を示す図であり、図７は、トナーとキャリアとが静電的に引きつけ合う強さを示す図である。但し、これらの図に示された劣化トナー２１は低帯電トナーのことである。
【００５０】
図６に示すように、現像剤２０中のキャリア２２は、帯電性が正常な正常トナー２３と静電的に強く結びついている。図７では、この正常トナー２３と現像剤２０中のキャリア２２とが静電的に引きつけ合う力が長い矢印ｑ３で示されている。一方、劣化トナー２１（低帯電トナー）は、現像剤２０中のキャリア２２と静電的に引きつけあう強さが正常トナー２３よりも弱く、図７では短い矢印ｑ１で示されている。この結果、劣化トナー２１（低帯電トナー）は正常トナー２３に較べて現像剤２０から離れやすい状態となっていて、現像剤２０中でも、正常トナー２３に較べてキャリア２２から遠目に位置していると考えられる。
【００５１】
ここで、層厚規制部材１３７ｂに保持されたキャリア２４は、キャリア２４だけがむき出しの状態で存在するため、そのキャリア２４と劣化トナー２１（低帯電トナー）とが互いに引きつける静電的な力は、図７の矢印ｑ２で示されているように、現像剤２０中のキャリア２２が引きつける力よりも強い。
【００５２】
現像剤２０中の劣化トナー２１（低帯電トナー）は、このような力の差と、現像剤２０中でキャリア２２から遠目に位置していることとによって、現像剤２０中から正常トナー２３とは区別されて分離され、層厚規制部材１３７ｂに保持されたキャリア２４に吸着される。
【００５３】
このように、劣化トナー回収器１３７は劣化トナー２１を現像剤２０から除去するが、劣化トナー２１のうちでも低帯電トナーを除去することになる。このような劣化トナー回収器１３７を含め、本実施形態では、上述したように劣化トナーを回収する２種類の回収機構を備えており、以下説明する第２の回収機構では、劣化トナー回収器１３７の機能との相乗効果によって主に逆極トナーが回収されることとなる。
【００５４】
第２の回収機構は、現像器１３の第２収容槽１３２ｂ側に備えられている。
【００５５】
図８は、第２収容槽の現像ロールとは逆側の外観を示した外観図である。以下、図３，４，８を併せて説明する。
【００５６】
第２収容槽１３２ｂの上部には上述した補給器２が繋がっていて、この補給器２は、図示を省略したトナー収容器に繋がっている。補給器２は、トナー収容器に収容されているトナーを、必要に応じて第２収容槽１３２ｂ内に供給する。
【００５７】
第２収容槽１３２ｂには、加振部材１５０が取り付けられていて、この加振部材１５０は突起１５０ａを備えている。そして、この突起１５０ａにはカム１５６が接触している。このカム１５６は駆動シャフト１５５に固定されており、図示を省略したモータによって駆動シャフト１５５が駆動されることによりカム１５６が回転して突起１５０ａを押す。第２収容槽１３２ｂにはばね１５１が取り付けられており、カム１５６の回転で突起１５０ａが押されることで第２収容槽１３２ｂは図３，４の上下方向に振動する。第２収容槽１３２ｂは、上述したようにゴム管１３２ｃ，１３２ｄで第１収容槽１３２ａと繋がっているので、第２収容槽１３２ｂは第１収容槽１３２ａとは独立に振動し、しかも第２収容槽１３２ｂの振動は第１収容槽１３２ａには伝わりにくい。また、駆動シャフト１５５の駆動が止まると第２収容槽１３２ｂは、振動がばね１５１によって抑制されて速やかに停止する。このため、不要な振動が第１収容槽１３２ａに伝わることが防止される。
【００５８】
カム１５６と駆動シャフト１５５を合わせたものが、本発明にいう振動器の一例に相当する。また、ばね１５１は本発明にいう抑制体の一例に相当する。
【００５９】
第２収容槽１３２ｂが振動されると、第２収容槽１３２ｂ内の現像剤２０がほぐされる。現像剤２０中のトナーのうち劣化したトナーは、現像剤２０から遊離しやすくなっている。低帯電トナーは、帯電量が不足しているために磁性キャリアとの静電的な結びつきが弱く、逆極トナーは、逆極化しているために磁性キャリアとは静電的に反発するからである。そして、第２収容槽１３２ｂの振動でほぐされることにより、現像剤２０から劣化トナー２１が遊離して第２収容槽１３２ｂ内を浮遊する。
【００６０】
第２収容槽１３２ｂの上部にはダクト１５２が設けられており、このダクト１５２はトナー回収室１５３を経由して、図示を省略した吸引装置に接続されている。そして、吸引装置によって内部の空気が吸引されることによりダクト１５２は、第２収容槽１３２ｂ内を浮遊している劣化トナー２１を吸引スリット１５２ａから吸い込む。第２収容槽１３２ｂには吸引フィルタ１５４を介して空気が入る。
【００６１】
ダクト１５２に吸い込まれた劣化トナー２１は、トナー回収フィルタ１５３ａによって濾されてトナー回収室１５３内に溜まる。このように溜まった劣化トナー２１は、図１に示すプリンタ１が停止している時にユーザなどによって廃棄される。ダクト１５２は本発明にいう吸引器の一例に相当する。
【００６２】
このように、第２収容槽１３２ｂ側に設けられた機構によって現像剤２０中から劣化トナー２１が選択的に分離されて回収される。第２収容槽１３２ｂ側に設けられた機構は、単独の機能としては、低帯電トナーも逆極トナーも回収する。但し、第２収容槽１３２ｂの振動が強すぎると、現像器から外部への浮遊トナーの噴き出しが発生してしまう。このため、低帯電トナーと逆極トナーの双方が第２収容槽１３２ｂ側で回収される場合には、振動の強さは、この噴き出しを回避する程度に抑制され、逆極トナーに較べて低帯電トナーの回収効率は抑え気味となる。
【００６３】
これに対して本実施形態では、上述した劣化トナー回収器１３７で低帯電トナーが回収される。この結果、第１収容槽１３２ａから第２収容槽１３２ｂへと搬送されてくる現像剤２０中では、逆極トナーの割合が増えている。このように逆極トナーの割合が増えると、第２収容槽１３２ｂの振動による劣化トナーの遊離効率は、逆極トナーの割合増加以上に一層促進され、上述した噴き出しを回避する振動の強さの下でも劣化トナーが効率よく回収される。この結果、本実施形態に備えられている２種類の回収機構が組み合わされた場合は、２つの回収機構でいわば役割分担が行われることの相乗効果により、劣化トナーの回収効率や回収量は、各回収機構が単独で用いられる場合の単純合計よりも高い。
【００６４】
なお、上記実施形態の説明では、帯電物保持体の一例として磁力でキャリア（帯電物）を保持するものが示されているが、本発明にいう帯電物保持体は、帯電物と一体のもの（例えば表面が帯電物で被覆されたもの）であってもよい。その場合の回収器は帯電物保持体の表面（即ち帯電物の表面）から劣化トナーを掻き取りなどで取り除くものとなる。
【００６５】
また、上記実施形態の説明では、帯電物保持体の一例として層厚規制部材を兼ねたものが示されているが、本発明にいう帯電物保持体は、層厚規制部材を兼ねずに、層厚規制部材の上流側や下流側で帯電物を保持するものであってもよい。
【００６６】
さらに、上述した各実施形態では、劣化トナーの回収タイミングや空気噴出のタイミングについては特に限定しないが、トナー劣化に合わせたタイミングで回収や空気噴出を行うという形態もあり得る。このようなタイミングを認識するため、即ちトナー劣化の程度を認識するためには、以下に述べるような種々の方式が考えられる。
【００６７】
第１の方式は、撹拌搬送部材１３１を駆動する駆動力を検知する方式である。トナーが劣化すると現像剤が詰まってくるので、現像剤を搬送する撹拌搬送部材１３１に負荷が掛かる。このため、駆動力の検知によりトナーの劣化が認識されることになる。そして、回収手段による劣化トナーの回収は、トナーの劣化が認識された後で高画像密度の画像形成が始まると実施され、エア噴出は、トナーの劣化し始めが認識されると実施される。以下の方式でも同様である。
【００６８】
第２の方式は、層厚規制部材に圧力センサを取り付けて、層厚規制部材に掛かる現像剤の圧力を検知する方式である。トナーが劣化すると現像剤が詰まってくるので、層厚規制部材に掛かる圧力が増加する。このため、圧力の検知によりトナーの劣化が認識されることになる。
【００６９】
第３の方式は、プリンタで形成される画像の密度を検知する方式である。具体的には、センサで画像の密度を直接に検出する方式と、プリンタに外部から送信されてきた画像データに基づいて画像の密度を検知する方式がある。上述したように、密度の低い画像を繰り返し形成するとトナーの劣化が進むので、画像密度の検知によりトナーの劣化が認識されることになる。
【００７０】
第４の方式は、現像器におけるトナー消費量を算出する方式である。現像器におけるトナー消費量は、上述した濃度センサの検知結果から容易に算出される。トナー消費量が少ない状態が続くとトナーの劣化が進むので、トナー消費量の算出によりトナーの劣化が認識されることになる。
【符号の説明】
【００７１】
１ プリンタ
１０ 感光体
１１ 帯電器
１２ レーザ露光器
１３ 現像器
１４ 転写ロール
１５ 定着器
１６ 用紙カセット
１７ 用紙搬送装置
２０ 現像剤
１３１ 撹拌搬送部材
１３２ａ 第１収容槽
１３２ｂ 第２収容槽
１３２ｃ，１３２ｄ ゴム管
１３３ 現像ロール
１３３１ 円筒部材
１３３２ 永久磁石ロール
１３７ 劣化トナー回収器
１３７ａ キャリア供給部材
１３７ｂ 層厚規制部材
１３７ｃ キャリア回収部材
１３７ｄ キャリア供給室
１３７ｅ キャリア回収室
１５０ 加振部材
１５１ ばね
１５２ ダクト
１５３ トナー回収室
１５５ 駆動シャフト
１５６ カム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に静電的な潜像が形成され、帯電されたトナーで該潜像が現像され、その現像された像を保持する像保持体の表面に沿って延び、前記トナーを含む現像剤を表面に保持し、該現像剤をその延びた方向に交わる方向へと搬送することで前記潜像を現像する現像剤保持体と、
前記現像剤保持体によって搬送される現像剤に接触する位置に、該現像剤との摩擦によって前記トナーとは逆極性に帯電される帯電物を保持することで、その保持した帯電物に該トナーを吸着させる帯電物保持体と、
前記帯電物に吸着されたトナーを、該帯電物ごとあるいは該帯電物とは分けて回収する回収器とを備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
内部に前記現像剤を収容して該現像剤を攪拌しつつ循環経路に沿って搬送する、該循環経路の一部である供給箇所で該現像剤を前記現像剤保持体に供給し、該循環経路の該供給箇所を除く他の一部である振動箇所が該供給箇所とは独立に振動可能な攪拌搬送器と、
前記攪拌搬送器の前記振動箇所を振動させる振動器と、
前記攪拌搬送器内に浮遊しているトナーを吸引する吸引器と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記帯電物保持体が、前記現像剤保持体によって搬送される現像剤の層厚を規制する層厚規制部材を兼ねたものであることを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
【請求項４】
前記帯電物保持体が磁石であり、前記帯電物が磁性体の粒子であって、
前記帯電物保持体の表面に前記帯電物を供給する帯電物供給器と、
前記回収器が、トナーを吸着した前記帯電物を前記帯電物保持体の表面から掻き取って回収するものであることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の現像装置。
【請求項５】
表面に像が形成され、その形成された像を保持する像保持体と、
前記像保持体の表面に静電的な潜像を形成する潜像形成部と、
帯電されたトナーを含む現像剤を内部に収容し、前記像保持体の表面に形成された前記潜像を該トナーで現像することによりトナー像を形成する現像装置とを備え、
前記現像装置が、
前記像保持体の表面に沿って延び、前記現像剤を表面に保持し、該現像剤をその延びた方向に交わる方向へと搬送することで前記潜像を現像する現像剤保持体と、
前記現像剤保持体によって搬送される現像剤に接触する位置に、該現像剤との摩擦によって前記トナーとは逆極性に帯電される帯電物を保持することで、その保持した帯電物に該トナーを吸着させる帯電物保持体と、
前記帯電物に吸着されたトナーを、該帯電物ごとあるいは該帯電物とは分けて回収する回収器とを備えたものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
表面に静電的な潜像が形成され、帯電されたトナーで該潜像が現像され、その現像された像を保持する像保持体の表面に沿って延び、前記トナーを含む現像剤を表面に保持し、該現像剤をその延びた方向に交わる方向へと搬送することで前記潜像を現像する現像剤保持体と、
前記現像剤保持体によって搬送される現像剤に接触する位置に、該現像剤との摩擦によって前記トナーとは逆極性に帯電される帯電物を保持することで、その保持した帯電物に該トナーを吸着させる帯電物保持体と、
前記帯電物に吸着されたトナーを、該帯電物ごとあるいは該帯電物とは分けて回収する回収器とを備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
内部に前記現像剤を収容して該現像剤を攪拌しつつ循環経路に沿って搬送する、該循環経路の一部である供給箇所で該現像剤を前記現像剤保持体に供給し、該循環経路の該供給箇所を除く他の一部である振動箇所が該供給箇所とは独立に振動可能な攪拌搬送器と、
前記攪拌搬送器の前記振動箇所を振動させる振動器と、
前記攪拌搬送器内に浮遊しているトナーを吸引する吸引器と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記帯電物保持体が、前記現像剤保持体によって搬送される現像剤の層厚を規制する層厚規制部材を兼ねたものであることを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
【請求項４】
前記帯電物保持体が磁石であり、前記帯電物が磁性体の粒子であって、
前記帯電物保持体の表面に前記帯電物を供給する帯電物供給器と、
前記回収器が、トナーを吸着した前記帯電物を前記帯電物保持体の表面から掻き取って回収するものであることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の現像装置。
【請求項５】
表面に像が形成され、その形成された像を保持する像保持体と、
前記像保持体の表面に静電的な潜像を形成する潜像形成部と、
帯電されたトナーを含む現像剤を内部に収容し、前記像保持体の表面に形成された前記潜像を該トナーで現像することによりトナー像を形成する現像装置とを備え、
前記現像装置が、
前記像保持体の表面に沿って延び、前記現像剤を表面に保持し、該現像剤をその延びた方向に交わる方向へと搬送することで前記潜像を現像する現像剤保持体と、
前記現像剤保持体によって搬送される現像剤に接触する位置に、該現像剤との摩擦によって前記トナーとは逆極性に帯電される帯電物を保持することで、その保持した帯電物に該トナーを吸着させる帯電物保持体と、
前記帯電物に吸着されたトナーを、該帯電物ごとあるいは該帯電物とは分けて回収する回収器とを備えたものであ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７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１３３１４３（Ｐ２０１２−１３３１４３Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８５３７７（Ｐ２０１０−２８５３７７）
【出願日】平成２２年１２月２２日（２０１０．１２．２２）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２２日（２０１０．１２．２２）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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