画像形成装置
【課題】装置が複雑とならずにシンプルな構成で部品交換、メンテナンスが不要な磁性キャリアのキャリア回収部を備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】キャリア回収部８は、回収ローラ８１から剥離したキャリアを案内する剥離板８２と、回収ローラ８１から剥離されたキャリアを搬送する搬送手段８３と、を備え、
回収ロー８１ラは回転可能なスリーブ８１Ａと、スリーブ８１Ａ内に配置され複数の磁極を有する固定磁極８１Ｂとを備え、前記複数の磁極には像担持体１から磁性キャリアを回収する主極と回収した磁性キャリアを剥離する剥離極を含み、
剥離板８２は、剥離極に対向する位置にスリーブ８１Ａに近接する端部が該スリーブの回転方向上流側を向いているカウンター方向で、スリーブ８１Ａと所定の間隙をとって非接触で配置されている。
【解決手段】キャリア回収部８は、回収ローラ８１から剥離したキャリアを案内する剥離板８２と、回収ローラ８１から剥離されたキャリアを搬送する搬送手段８３と、を備え、
回収ロー８１ラは回転可能なスリーブ８１Ａと、スリーブ８１Ａ内に配置され複数の磁極を有する固定磁極８１Ｂとを備え、前記複数の磁極には像担持体１から磁性キャリアを回収する主極と回収した磁性キャリアを剥離する剥離極を含み、
剥離板８２は、剥離極に対向する位置にスリーブ８１Ａに近接する端部が該スリーブの回転方向上流側を向いているカウンター方向で、スリーブ８１Ａと所定の間隙をとって非接触で配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤を用いた電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２成分現像剤を用いた電子写真プロセスでは、感光体等の像担持体上に形成された静電潜像をトナーで現像し、現像により形成されたトナー像を記録材に転写することにより画像が形成される。
【０００３】
２成分現像方式においては、磁性キャリアが像担持体に付着するという問題がある。像担持体に付着した磁性キャリアはクリーニング装置のクリーニング性能を低下させるなど、画質低下の原因となる。特に、キャリア付着が発生すると、トナー像を転写する転写部において、磁性キャリアが像担持体に押しつけられることにより、像担持体の表面に押しつけられた部分を中心とするクレータ状の盛り上がりを形成する。この盛り上がりがクリーニング装置を通過する際に、クリーニング装置を構成するクリーニングブレードを損傷し、クリーニング性能を損ねる。即ち、クリーニングブレードをトナーがすり抜けて筋状のトナーが像担持体上に残留し、次の画像形成サイクルにおいて形成される画像に筋状のムラを発生させる。
【０００４】
キャリア付着の問題に対する対策として、現像工程において、キャリアを像担持体に付着させない手段と、像担持体に付着したキャリアを回収する手段とがある。前者の手段は、画像形成速度が上がると適用が困難になる。このために、後者の手段が有力である。
【０００５】
磁性キャリアを回収する手段としては、特許文献１〜３に開示されている装置では、像担持体に対向して磁石を配置させ、その磁力により像担持体上に意図せずに付着した磁性キャリアを吸着し、回収している。特許文献１〜３では回転するローラ状の磁石を用い、像担持体に対向する面で磁性キャリアを吸着させている。そして吸着した磁性キャリアの回収は、当該ローラを回転させて対向面以外の位置で表面から磁性キャリアを剥離することにより行っている。
【０００６】
ローラに吸着した磁性キャリアの剥離は、特許文献１では磁石は円周方向に分割された複数の電磁石部により構成されている。そして感光体と対向しない少なくとも１個の電磁石部が動作しないようにし、それ以外の電磁石部が動作するように構成することにより、動作しない電磁石から磁性キャリアを剥離させている。特許文献２、３、４では、ローラ表面の磁性キャリアをスクレーパで掻き取ることにより、磁性キャリアを剥離させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−６６６７８号公報
【特許文献２】特開平６−１３０８２０号公報
【特許文献３】特開平１１−２３７７８８号公報
【特許文献４】特許第４０１０３３８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１では、複数の電磁石を用いた構成であり、制御及び装置が複雑でコストが増大するという問題があり。特許文献２から４ではローラ表面にスクレーパを当接させるために、接触箇所での摩擦によりローラ表面に傷が発生する。また磁性キャリアに付着している絶縁性のトナーがローラ表面に固着した場合には、ローラ表面に絶縁性のトナー膜が形成されることになる。ローラと像担持体との間に電界を形成して磁性キャリアを回収する構成であれば、その電界がトナー膜により変化してしまう。これらの影響によりキャリア回収性能が低下するために、定期的な部品交換、メンテナンスが必要となる。
【０００９】
本願発明は上記問題に鑑み装置が複雑とならずにシンプルな構成で部品交換、メンテナンスが不要な磁性キャリアのキャリア回収部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】
【００１０】
上記の目的は、下記に記載する発明により達成される。
【００１１】
１．像担持体と、
固定磁極を内部に配置した現像ローラを備え、前記現像ローラに担持したトナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤により前記像担持体の静電潜像を現像する現像装置と、
前記像担持体に形成されたトナー像を被転写材に転写する転写部と、
前記像担持体の回転方向で、前記現像装置よりも下流側であって前記転写部よりも上流側において該像担持体に非接触で対向して配置された回収ローラを備えたキャリア回収部と、
を有し、
前記キャリア回収部は、前記回収ローラから剥離したキャリアを案内する剥離板と、前記回収ローラから剥離されたキャリアを搬送する搬送手段と、を備え、
前記回収ローラは回転可能なスリーブと、前記スリーブ内に配置され複数の磁極を有する固定磁極とを備え、前記複数の磁極には前記像担持体から磁性キャリアを回収する主極と回収した磁性キャリアを剥離する剥離極を含み、
前記剥離板は、前記剥離極に対向する位置に前記スリーブに近接する端部が該スリーブの回転方向上流側を向いているカウンター方向で、前記スリーブと所定の間隙をとって非接触で配置されていることを特徴とする画像形成装置。
【００１２】
２．前記剥離板の前記端部は、前記剥離極によって形成される磁場中であって剥離極の極位置よりも前記スリーブ回転方向の下流側領域に配置されていることを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。
【００１３】
３．前記キャリア回収部は、前記回収ローラの回転軸に沿って伸びる磁性部材を有し、
前記磁性部材は、前記現像ローラと前記回収ローラとの間に配置されていることを特徴とする前記１又は２に記載の画像形成装置。
【００１４】
４．前記搬送手段は、回転軸方向に磁性キャリアを搬送する搬送スクリューを備え、
前記キャリア回収部は、前記現像ローラと前記回収ローラとの間に配置された前記搬送スクリューに隣接する貯留空間を備えており、前記貯留空間には前記搬送スクリューにより回転軸方向に搬送された磁性キャリアの一部が滞留されることを特徴とする前記１から３の何れか一項に記載の画像形成装置。
【００１５】
５．前記剥離板は、前記端部を上方として下方に広がる傾斜面を備えており、前記傾斜面は前記剥離極の極位置における前記スリーブの接線方向と略平行となっていることを特徴とする前記１から４の何れか一項に記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００１６】
本願発明によれば、回収ローラで回収したキャリアを非接触の剥離板により剥離させることにより装置が複雑とならずにシンプルな構成で部品交換、メンテナンスが不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態に係る画像形成装置の要部の断面図である。
【図２】キャリア回収部８周辺の断面図である。
【図３】キャリア回収部８の断面図である。
【図４】図３の拡大図である。
【図５】回収ローラ８１表面における法線方向の磁束密度Ｂｒの分布を示す図である。
【図６】第２の実施形態に係るキャリア回収部８の断面図である。
【図７】第３の実施形態に係るキャリア回収部８の断面図である。
【図８】第４の実施形態に係るキャリア回収部８の断面図である。
【図９】比較例におけるキャリア回収部８の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。
【００１９】
図１は、第１の実施形態に係る画像形成装置の要部の断面図である。図２はキャリア回収部８の周辺拡大図である。画像形成装置１００は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、中間転写ベルト６と給紙装置２０及び定着装置３０等から構成されている。
【００２０】
画像形成装置１００の上部には、スキャナー１１０が設置されている。原稿台上に載置された原稿はスキャナー１１０の原稿画像走査露光装置の光学系により画像が走査露光され、ラインイメージセンサに読み込まれる。ラインイメージセンサにより光電変換されたアナログ信号は、制御手段において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、露光部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに入力される。
【００２１】
５０は制御部でありＣＰＵとメモリを備えており、メモリに記憶しているプログラムをＣＰＵが実行することにより各種制御を実行する。
【００２２】
イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｙ、マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｍ、シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｃ、及びブラック（Ｋ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｋは、それぞれ像担持体としてのドラム状の感光体１の周囲に配置された帯電極２、露光部３、現像装置４、クリーニング部５及びキャリア回収部８を有する（Ｍ、Ｃ、Ｋについては参照符号を省略）。以下これらを総称する場合には単に画像形成部１０と称する。
【００２３】
現像装置４はそれぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の異なる色の小粒径のトナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤を内包する。２成分現像剤として、フェライトをコアとしてその周りに絶縁性樹脂をコーティングした磁性キャリアと、ポリエステルを主材料として顔料あるいはカーボンブラック等の着色剤、荷電制御剤、シリカ、酸化チタン等を加えたトナーとからなる。磁性キャリアは粒径１０〜５０μｍ、トナーは粒径４〜１０μｍ、トナーの帯電特性は負帯電特性であり平均電荷量としては−２０〜−６０μＣ／ｇである。２成分現像剤としてはこれらの磁性キャリアとトナーとを、トナー濃度４〜１０質量％になるよう混合したものを用いている。
【００２４】
感光体１に対向して配置されている現像装置４の現像ローラ４１は、外周面が回転可能な現像スリーブ４１Ａとその内部の固定磁極４１Ｂとから構成されている。固定磁極４１Ｂには、現像極Ｎ１とその他の磁極Ｓ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ２、Ｎ４、Ｓ３が配置されている。現像スリーブ４１Ａの表面には、穂規制板４２により層厚を一定に規制した現像剤層が保持され、現像剤層は回転にともなって感光体１との対向面に搬送され（不図示の）電源により形成された感光体１との現像電界により、感光体１に形成された潜像が現像される。
【００２５】
６は、中間転写ベルトであり、複数のローラにより、回転可能に支持されている。中間転写ベルト６は、体積抵抗率１０６〜１０１２Ω・ｃｍの無端ベルトであり、例えば変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を分散した、厚さ０．０４〜０．１０ｍｍの半導電性シームレスベルトである。
【００２６】
画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋより感光体１上に形成された各色のトナー像は、回転する中間転写ベルト６上に一次転写ローラ７により逐次転写されて（一次転写）、重ね合わせトナー像（以下、カラー画像ともいう）が形成される。一方、転写後の感光体１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）はそれぞれのクリーニング部５によりにより残留トナーが除去される。
【００２７】
給紙装置２０の用紙収納部（トレイ）２１内に収容された用紙Ｐは、第１給紙部２２により給紙され、給紙ローラ２３、２４、２５Ａ、２５Ｂ、レジストローラ（第２給紙部）２６等を経て、二次転写ローラ９に搬送され、用紙Ｐ上にカラー画像が転写される（二次転写）。
【００２８】
なお、画像形成装置１００の下部に鉛直方向に縦列配置された３段の用紙収納部２１は、ほぼ同一の構成をなすから、同符号を付した。また、３段の給紙手段２２も、ほぼ同一の構成をなすから、同符号を付してある。用紙収納部２１、給紙手段２２を含めて給紙装置２０と称す。
【００２９】
カラー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置３０において用紙Ｐが挟持され、熱と圧力とを加えることにより用紙Ｐ上のカラートナー画像（あるいはトナー画像）が定着されて用紙Ｐ上に固定され、搬送ローラ対３７に挟持されて搬送され、排紙搬送路に設けられた排紙ローラ２７から排出され、機外の排紙トレイ４０上に載置される。
【００３０】
一方、二次転写ローラ９により用紙Ｐにカラー画像を転写した後、用紙Ｐを曲率分離した中間転写ベルト６は、クリーニング部６１により残留トナーが除去される。
【００３１】
用紙Ｐの両面に複写する場合には、用紙Ｐの第１面に形成した画像を定着処理した後、用紙Ｐを分岐板２９により排紙搬送路から分岐させ、両面搬送路２８に導入して表裏反転してから再び給紙ローラ２５Ｂから搬送する。用紙Ｐは画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋによって第２面に各色の画像が両面に形成され、定着装置３０により加熱定着処理され、排紙ローラ２７によって装置外に排出される。
【００３２】
本実施形態においては感光体１が「像担持体」として機能する。また感光体１に対しては一次転写ローラ７が「転写部」として機能し被転写材である中間転写ベルト６にトナー像を転写する。
【００３３】
［キャリア回収部８］
図２から図４に基づいてキャリア回収部８の構成について説明する。図２はキャリア回収部８周辺の断面図である。図３、図４はキャリア回収部８の断面図である。同図に示すようにキャリア回収部８は、回収ローラ８１、剥離板８２、搬送スクリュー８３、及び筐体８４を備えている。現像装置４で現像されたトナー像Ｔとともに意図せずに付着したキャリアｃａは、キャリア回収部８により回収される。回収ローラ８１は、感光体１に対して所定距離離間して配置されており、外周の回転可能なスリーブ８１Ａとその内部の固定磁極８１Ｂから構成される。スリーブ８１Ａの回転方向（以下、「回収ローラ８１の回転方向」ともいう）は図示の時計回りである。回収ローラ８１の回転軸と搬送スクリュー８３の回転軸とは平行（以下、「回転軸方向」という）であり、剥離板８２はこれに沿って伸びている。スリーブ８１Ａは、接地してもよいが、本実施形態においては磁性キャリアが帯びる電荷と逆極性のＤＣ電圧を印加している。またこれにＡＣ電圧を重畳して印加してもよい。
【００３４】
本実施形態においては、固定磁極４１Ｂには複数の磁極（Ｎ１、Ｓ１、Ｎ２、Ｓ２、Ｎ３）が配置されている。同図に示す例では、感光体１に対向する磁極は主極Ｓ１であり、主極Ｓ１により感光体１から磁性キャリアｃａを回収する。主極Ｓ１の回転方向の下流側には磁極Ｓ２、剥離極Ｎ３があり、回収ローラ８１の剥離極Ｎ３に対向する位置に剥離板８２が所定の間隙をとって非接触で配置されている。所定の間隙とは例えば０．１ｍｍ〜０．３ｍｍである。
【００３５】
主極Ｓ１で回収された磁性キャリアｃａは剥離極Ｎ３で剥離して、剥離板８２と剥離極Ｎ３の間に形成される磁界中に滞留する。滞留した磁性キャリアｃａの一部は、下方に落下して、搬送スクリュー８３により回転軸方向に搬送され、キャリア回収部８から外部の廃棄ボックス（不図示）へと排出される。
【００３６】
剥離板８２は、スリーブ８１Ａと所定の間隙をとって非接触でその端部ｅｄが剥離極Ｎ３の磁場中になるように配置されている。剥離極Ｎ３では、隣接する同極性の磁極Ｎ１との位置関係で法線方向の磁力Ｆｒが小さくなるので回収ローラ８１による磁性キャリアｃａの拘束力は小さくなるので、磁性キャリアｃａは剥離し易くなる。また剥離板８２は非磁性体の材料で形成してもよいが、磁性体の材料で形成した場合には次の点で有利である。剥離極Ｎ３と磁性の剥離板８２の間に磁力線の壁が形成され、その壁に滞留した磁性キャリアｃａにより磁気ブラシが形成される。磁気ブラシで磁力の影響を受けなくなった磁性キャリアｃａは磁気ブラシから分離して回収ローラ８１から剥離されることになる。また剥離板８２の回収ローラ８１に向いていない側の表面は、端部ｅｄを上方として下方に広がっている傾斜面ＳＳであり、傾斜面ＳＳに沿って剥離された磁性キャリアｃａは自由落下する。
【００３７】
また、剥離板８２は、同図に示すように回収ローラ８１（スリーブ８１Ａ）に近接する端部ｅｄが回転方向上流側を向くようにカウンター方向で配置させている。このようにすることによりスリーブ８１Ａの表面を搬送される磁性キャリアｃａの慣性力に逆らわずに磁性キャリアｃａを回収ローラ８１から剥離させることができる。また、剥離板８２の傾斜面ＳＳを、剥離極Ｎ３の位置におけるスリーブ８１Ａの接線方向に略平行とすることにより、剥離極Ｎ３で剥離させる場合に、スリーブ８１Ａの回転に伴う磁性キャリアｃａが受けている遠心力を利用して磁性キャリアｃａを剥離させることができる。
【００３８】
また、剥離板８２の回収ローラ８１に近接する方の端部ｅｄは剥離極Ｎ３の対向する位置に配置しているが、より好ましくは、この端部ｅｄを剥離極Ｎ３の磁場中であってスリーブ８１Ａ表面における剥離極Ｎ３の法線方向磁束密度Ｂｒの極位置ＰＮ３よりも回転方向下流側の領域Ｘ１の中に配置させた方がよい。磁性キャリアｃａはスリーブ８１Ａの表面をその回転方向に沿って搬送されるが、スリーブ８１Ａの表面を移動する磁性キャリアｃａは各磁極位置には溜まり易く磁性キャリアｃａの密度は高く、磁極間では密度は低くなる傾向となる。これはスリーブ８１Ａ表面における法線方向の磁力Ｆｒと接線方向（回転方向）の磁力Ｆθとの分布によるものである。領域Ｘ１の中に剥離板８２の端部ｅｄを配置させることにより剥離極Ｎ３の位置に溜まる磁性キャリアｃａを効率よく剥離し易くなる。
【００３９】
図５は、回収ローラ８１表面における法線方向の磁束密度Ｂｒの分布を示す図である。横軸は角度（°）、縦軸は磁束密度Ｂｒ［ｍＴ］を示している。図５（ａ）は回収ローラ８１全周の磁束密度の分布を示しており、図５（ｂ）は剥離極Ｎ３の周辺を拡大して示している。図５（ｂ）において極位置ＰＮ３、角度θ１、θ２、領域Ｘ１は図４と対応するものである。極位置ＰＮ３の定義としては、例えば剥離極Ｎ３の磁束密度Ｂｒのピーク値の半値幅中心位置あるいは８０％値幅中心位置を用いることができる。
【００４０】
領域Ｘ１とは、剥離板８２の端部ｅｄは剥離極Ｎ３によって形成される磁場中であって剥離極Ｎ３の位置よりもスリーブ８１Ａ回転方向の下流側領域である。領域Ｘ１は上流側端部の角度θ１と下流側端部は角度θ２とで囲まれる領域である。角度θ１は極位置ＰＮ３を含まず、これよりも下流側の角度である。θ１は、例えば極位置ＰＮ３よりも０．１°〜１．０°下流側である。θ２は下流側での境界位置であり、本実施形態においては極位置ＰＮ３よりも下流側３０°に設定している。本願においては「剥離極Ｎ３によって形成される磁場中」とは、スリーブ８１Ａの回転方向において、剥離極Ｎ３の磁場が影響する領域であり概ね法線方向の磁束密度Ｂｒの絶対値がゼロよりも大きい領域である。半径方向ｒにおいては概ねスリーブ８１Ａの表面からの距離は数ｍｍ以内である。この領域ではスリーブ８１Ａ表面における法線方向の磁力Ｆｒが小さくなっているので、磁性キャリアｃａをスリーブ８１Ａ表面から剥離し易くなる。
【００４１】
剥離板８２を回収ローラ８１と接触で配置した場合には、接触箇所での摩擦により回収ローラ表面に傷が発生し易くなる。また磁性キャリアに付着している絶縁性のトナーがローラ表面での摩擦により固着した場合には、ローラ表面に絶縁性のトナー膜が形成されることになる。回収ローラと像担持体との間に電界を形成して磁性キャリアｃａを回収する構成であれば、その電界がトナー膜により変化してしまう。これらの影響によりキャリア回収性能が低下するために、定期的な部品交換、メンテナンスが必要となる。本実施形態においては、剥離板８２を回収ローラ８１と非接触で配置しているので装置が複雑とならずにシンプルな構成で部品交換、メンテナンスが不要となる。
【００４２】
［他の実施形態］
図６から図８は、それぞれ第２、第３、第４の実施形態に係るキャリア回収部８の断面図である。同図に示す構成以外は、第１の実施形態と同一である。また図６から図８において第１の実施形態と同一の構成部材に関しては同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００４３】
第２の実施形態は、図６に示すように磁性部材として磁性板８５を、現像ローラ１と回収ローラ８１との間に配置している。磁性板８５は、配置のしやすさから回収部８に設けることが好ましいがこれに限定されるものではない。同図においては、磁性板８５は筐体８４に接着剤等で貼り付けている。磁性板８５は板状の部材であり、回転軸方向に沿って伸びておりその長さは現像ローラ４１と同等かこれよりも長い。また回転軸方向の両端部は、現像ローラ４１の両端部と同じ位置かこれよりも外側になっている。第２の実施形態においては回収ローラ８１の固定磁極８１Ｂは３つの磁極（Ｓ１、Ｎ１、Ｓ２）を備えている。感光体１に対向しており磁性キャリアｃａを回収する主極はＮ１であり、回収ローラ８１から磁性キャリアｃａを剥離させる剥離極はＳ１である。またスリーブ８１Ａは図示の時計方向に回転する。
【００４４】
画像形成装置は小型化の要望は常にあり、特に図１に示すようにタンデム型カラーの画像形成装置１００では複数の画像形成部１０を備えていることから個々の画像形成部１０を小型化にすることが好ましい。
【００４５】
感光体１への磁性キャリアｃａの付着を少なくするためには、現像ローラ４１は高磁化の磁石を使用するのでその磁石の影響は広い範囲に及ぶことになる。現像ローラ４１の磁石の影響により固定磁極８１Ｂの主極や剥離極の磁場が影響を受けると、回収性能に悪影響を及ぼす。また逆に、回収ローラ８１の磁石により現像ローラ４１の磁場に影響を及ぼすことも考えられる。本願発明の第２の課題は、キャリア回収部８の配置を自由に設計可能となり、画像形成装置全体として小スペース化を図ることである。
【００４６】
現像ローラ４１と回収ローラ８１との距離により、その影響の大きさは変化するので両者をなるべく離すことによりその影響は小さくすることができる。しかし、小型化を達成するためには、限界があり、設計の自由度を考えるとその制約はない方が好ましい。図６に示す第２の実施形態においては磁性板８５を設けているので、現像ローラ４１からの磁場は磁性板８５で短絡するので回収ローラ８１にはその影響を及ぼさないようにすることができる。また逆に、回収ローラ８１からの磁場も磁性板８５で短絡するので現像ローラ４１への影響を及ぼさないようにすることができる。
【００４７】
本実施形態においては、磁性板８５を現像ローラ４１と回収ローラ８１との間に配置することにより現像ローラ４１及び回収ローラ８１を相互に距離の制約を受けずにキャリア回収部８の配置を自由に設計可能となり、画像形成装置全体として小スペース化を図ることが可能となる。
【００４８】
次に図７、図８に基づいて第３、第４の実施形態について説明する。キャリア回収部８の筐体８４には、回収した磁性キャリアｃａを滞留させるように貯留空間ａ１が設けられている。第３、第４の実施形態においては、貯留空間ａ１に滞留させた磁性キャリアに、第２の実施形態における磁性板８５と同様の機能を担わせるものである。図７に示す第３の実施形態においては、図３と同様に回収ローラ８１は時計方向に回転するが、図８に示す第４の実施形態においては、回収ローラ８１は反時計方向に回転させている。また剥離板８２の向きはそれぞれカウンター方向になるように配置しており、磁極数も異なる。それ以外の構成に関して両者は同一である。
【００４９】
搬送スクリュー８３とこれに隣接する貯留空間ａ１は共に、現像ローラ４１回収ローラ８１との間に配置されている。磁性板８５と同様に、貯留空間ａ１は、回転軸方向に沿って伸びておりその長さは現像ローラ４１と同等かこれよりも長くしている。貯留空間ａ１は筐体の内面の角に設けられており、現像ローラに近い側の壁面には現像ローラ４１の磁場により引きつけられた磁性キャリアｃａが滞留する。
【００５０】
更に、搬送スクリュー８３に隣接されていることにより、回転軸方向において磁性キャリアｃａの滞留する量を均すことができる。具体的には、貯留空間ａ１から溢れた磁性キャリアｃａは、反時計方向に回転する搬送スクリュー８３により（回転軸方向）搬送方向下流側に搬送され、貯留空間ａ１における磁性キャリアｃａが滞留していない部分に搬送されることになる。
【００５１】
なお図７、図８のそれぞれの実施形態において貯留空間ａ１は筐体８４の内面の角に設けられているが、これに限られず、搬送スクリュー８３の脇に側溝を設け、これを貯留空間として用いてもよい。また貯留空間ａ１を設けた位置は、同図においては、搬送スクリュー８３に対して回収ローラ８１に遠い側（右側）に設けているが、これに限られず近い側（左側）に設けてもよい。なお、左側に設けた場合には、搬送スクリュー８３下側において磁性キャリアｃａの搬送を左斜め方向とするために、搬送スクリュー８３は時計方向に回転することが好ましい。
【００５２】
滞留空間ａ１には、回収ローラ８１により回収された磁性キャリアｃａが蓄積する。蓄積した磁性キャリアｃａにより、前述の磁性板８５と同様に、現像ローラ４１からの磁場は磁性板８５で短絡するので回収ローラ８１にはその影響を及ぼさないようにすることができる。また逆に、回収ローラ８１からの磁場も磁性板８５で短絡するので現像ローラ４１への影響を及ぼさないようにすることができる。
【実施例】
【００５３】
実施例１から実施例３、比較例についての性能評価試験を行った。実施例１から３は前述の図６から図８に示す構成であり、比較例は以下説明する図９に示す構成であり、磁性キャリアｃａの回収ローラ８１からの剥離を、カウンター方向で当接するゴムブレードにより行っている。
【００５４】
［共通条件］
（回収ローラ８１）
外径：φ１８ｍｍ
表面：材質ＡＬ、表面荒さＲｚ １０μｍ
スリーブ８１Ａ表面での磁束密度Ｂｒ：１２０ｍＴ（主極）、５０ｍＴ（剥離極）
感光体１とスリーブ８１Ａとの距離：隙間０．３ｍｍ
スリーブ８１Ａへの印加電圧：Ｖｄｃ−７００Ｖ、Ｖａｃ１１００Ｖ、周波数２．５ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ６０％
（剥離板８２（実施例１から３））
寸法：厚み１．０ｍｍ、長さ３３０ｍｍ、幅１０ｍｍ（実施例２のみ５ｍｍ）
スリーブ８１Ａと剥離板８２との距離：０．２ｍｍ
（搬送スクリュー８３）
材料：非磁性ＳＵＳ
寸法：外径φ１０ｍｍ、軸径φ６ｍｍ、スクリューピッチ１０ｍｍ
回転方向：図６〜図９参照
（感光体１）
回転速度（表面線速）：５００ｍｍ／ｓｅｃ
外径：φ８０ｍｍ
背景部電位Ｖ０：−５００Ｖ
露光部電位Ｖｉ（ベタ部）：−５０Ｖ
（現像ローラ４１）
回転速度：９００ｍｍ／ｓｅｃ
寸法：外径φ３０ｍｍ
スリーブ４１Ｂへの印加電圧：：Ｖｄｃ−３００Ｖ、Ｖａｃ１０００Ｖ、周波数９．０ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ５０％
現像ローラ４１の中心位置（角度）：４５度
（上記角度は、現像ローラ４１の中心と感光体１の中心を結ぶ線と、水平線とがなす角度、以下同様）
（現像剤）
トナー平均粒径：６．５μｍ
磁性キャリア平均粒径：３０μｍ
磁性キャリアｃａ比透磁率：３．５
トナー濃度（質量比）：７％
現像剤量：１０００ｇ
（その他）
上記及び、下記に述べる条件以外は、図１及び図２で説明した実施形態と同一である。
【００５５】
以降に個別条件を示す。
［実施例１（図６）］
（剥離板８２）
材料：磁性ＳＵＳ
（磁性板８５）
材料：磁性ＳＵＳ
寸法：長さ３３０ｍｍ、幅４ｍｍ
位置：筐体８４の側面に垂直に貼付、下端の位置は感光体１に対して８０度
（その他）
回収ローラ８１の回転速度（表面）：４５０ｍｍ／ｓｅｃ
回収ローラ８１の回転方向：時計方向
固定磁極８１Ｂ：３極、主極Ｎ１、剥離極Ｓ１
回収ローラ８１の中心位置（角度）：９５度
剥離板８２の配置位置：端部ｅｄが剥離極Ｓ１より回転方向下流側２５度の位置
［実施例２（図７）］
（剥離板８２）
材料：磁性ＳＵＳ
（その他）
回収ローラ８１の回転速度（表面）：４５０ｍｍ／ｓｅｃ
回収ローラ８１の回転方向：時計方向
固定磁極８１Ｂ：５極、主極Ｓ１、剥離極Ｎ３
回収ローラ８１の中心位置（角度）：１１５度
剥離板８２の配置位置：端部ｅｄが剥離極Ｎ３より回転方向下流側１０度の位置
［実施例３（図８）］
（剥離板８２）
材料：非磁性ＳＵＳ
（その他）
回収ローラ８１の回転速度（表面）：５００ｍｍ／ｓｅｃ
回収ローラ８１の回転方向：反時計方向
固定磁極８１Ｂ：３極、主極Ｎ１、剥離極Ｓ２
回収ローラ８１の中心位置（角度）：１１５度
剥離板８２の配置位置：端部ｅｄが剥離極Ｓ１より回転方向下流側２８度の位置
［比較例１（図９）］
回転速度（表面）：４５０ｍｍ／ｓｅｃ
（ゴムブレード８９０）
材料：ウレタンゴム
寸法：厚み１ｍｍ、長さ３３０ｍｍ、幅５ｍｍ
回収ローラ８１への当接：カウンター方向で当接角度２０度
［比較例２（回収ローラ部８機能させず）］
回収部８から、回収ローラ８１を取り除き、機能しないようにした。
【００５６】
［共通実験条件及び評価指標］
Ａ４版サイズの用紙を印字率５％で連続プリント。前述のとおりカブリマージンは２００Ｖ（＝｜Ｖ０−Ｖｄｃ｜）に設定している。
【００５７】
感光体１の磁性キャリアｃａの付着数を評価した。付着数のサンプリングは、画像形成装置を画像形成中に即断停止させ、感光体１において、回収ローラ８１の下流側で一次転写ローラ７よりも上流側の位置で、長さ２９７ｍｍ、幅１８ｍｍの粘着テープにより表面に付着している磁性キャリアｃａを採集し、その個数をカウントした。採集は複数回行いその平均値を用いた。評価指標として５個以下であれば良好と判断できる。
【００５８】
【表１】
【００５９】
表１が実験結果である。比較例２に比べて、実施例１から３においてはキャリア付着のレベルは良好であることがわかる。
【００６０】
また比較例１では初期的には良好な性能を発揮しているが、プリント数が増加するにつれてキャリア付着のレベルは悪化している。これに対して実施例１から３においては、このような悪化は生じていない。
【００６１】
比較例１で、プリント枚数が増加するにつれ、キャリア付着のレベルが劣化したのは、回収ローラ８１の表面にトナーの固着による絶縁膜が形成され、これにより回収ローラ８１と感光体１との間で形成する電界が変化して回収性能が低下したためである。回収ローラ８１の表面にトナーの固着が発生したのは、ゴムブレード８９０と回収ローラ８１との当接部での摺動による発熱、圧力により磁性キャリアに付着していたトナーが溶解したためと考えられる。
【符号の説明】
【００６２】
１ 感光体
４ 現像装置
４１ 現像ローラ
６ 中間転写ベルト
７ 一次転写ローラ
８ キャリア回収部
８１ 回収ローラ
８１Ａ スリーブ
８１Ｂ 固定磁極
Ｓ１、Ｎ１ 主極
Ｎ３ 剥離極
８２ 剥離板
８３ 搬送スクリュー
８４ 筐体
８５ 磁性板（磁性部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤を用いた電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２成分現像剤を用いた電子写真プロセスでは、感光体等の像担持体上に形成された静電潜像をトナーで現像し、現像により形成されたトナー像を記録材に転写することにより画像が形成される。
【０００３】
２成分現像方式においては、磁性キャリアが像担持体に付着するという問題がある。像担持体に付着した磁性キャリアはクリーニング装置のクリーニング性能を低下させるなど、画質低下の原因となる。特に、キャリア付着が発生すると、トナー像を転写する転写部において、磁性キャリアが像担持体に押しつけられることにより、像担持体の表面に押しつけられた部分を中心とするクレータ状の盛り上がりを形成する。この盛り上がりがクリーニング装置を通過する際に、クリーニング装置を構成するクリーニングブレードを損傷し、クリーニング性能を損ねる。即ち、クリーニングブレードをトナーがすり抜けて筋状のトナーが像担持体上に残留し、次の画像形成サイクルにおいて形成される画像に筋状のムラを発生させる。
【０００４】
キャリア付着の問題に対する対策として、現像工程において、キャリアを像担持体に付着させない手段と、像担持体に付着したキャリアを回収する手段とがある。前者の手段は、画像形成速度が上がると適用が困難になる。このために、後者の手段が有力である。
【０００５】
磁性キャリアを回収する手段としては、特許文献１〜３に開示されている装置では、像担持体に対向して磁石を配置させ、その磁力により像担持体上に意図せずに付着した磁性キャリアを吸着し、回収している。特許文献１〜３では回転するローラ状の磁石を用い、像担持体に対向する面で磁性キャリアを吸着させている。そして吸着した磁性キャリアの回収は、当該ローラを回転させて対向面以外の位置で表面から磁性キャリアを剥離することにより行っている。
【０００６】
ローラに吸着した磁性キャリアの剥離は、特許文献１では磁石は円周方向に分割された複数の電磁石部により構成されている。そして感光体と対向しない少なくとも１個の電磁石部が動作しないようにし、それ以外の電磁石部が動作するように構成することにより、動作しない電磁石から磁性キャリアを剥離させている。特許文献２、３、４では、ローラ表面の磁性キャリアをスクレーパで掻き取ることにより、磁性キャリアを剥離させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−６６６７８号公報
【特許文献２】特開平６−１３０８２０号公報
【特許文献３】特開平１１−２３７７８８号公報
【特許文献４】特許第４０１０３３８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１では、複数の電磁石を用いた構成であり、制御及び装置が複雑でコストが増大するという問題があり。特許文献２から４ではローラ表面にスクレーパを当接させるために、接触箇所での摩擦によりローラ表面に傷が発生する。また磁性キャリアに付着している絶縁性のトナーがローラ表面に固着した場合には、ローラ表面に絶縁性のトナー膜が形成されることになる。ローラと像担持体との間に電界を形成して磁性キャリアを回収する構成であれば、その電界がトナー膜により変化してしまう。これらの影響によりキャリア回収性能が低下するために、定期的な部品交換、メンテナンスが必要となる。
【０００９】
本願発明は上記問題に鑑み装置が複雑とならずにシンプルな構成で部品交換、メンテナンスが不要な磁性キャリアのキャリア回収部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】
【００１０】
上記の目的は、下記に記載する発明により達成される。
【００１１】
１．像担持体と、
固定磁極を内部に配置した現像ローラを備え、前記現像ローラに担持したトナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤により前記像担持体の静電潜像を現像する現像装置と、
前記像担持体に形成されたトナー像を被転写材に転写する転写部と、
前記像担持体の回転方向で、前記現像装置よりも下流側であって前記転写部よりも上流側において該像担持体に非接触で対向して配置された回収ローラを備えたキャリア回収部と、
を有し、
前記キャリア回収部は、前記回収ローラから剥離したキャリアを案内する剥離板と、前記回収ローラから剥離されたキャリアを搬送する搬送手段と、を備え、
前記回収ローラは回転可能なスリーブと、前記スリーブ内に配置され複数の磁極を有する固定磁極とを備え、前記複数の磁極には前記像担持体から磁性キャリアを回収する主極と回収した磁性キャリアを剥離する剥離極を含み、
前記剥離板は、前記剥離極に対向する位置に前記スリーブに近接する端部が該スリーブの回転方向上流側を向いているカウンター方向で、前記スリーブと所定の間隙をとって非接触で配置されていることを特徴とする画像形成装置。
【００１２】
２．前記剥離板の前記端部は、前記剥離極によって形成される磁場中であって剥離極の極位置よりも前記スリーブ回転方向の下流側領域に配置されていることを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。
【００１３】
３．前記キャリア回収部は、前記回収ローラの回転軸に沿って伸びる磁性部材を有し、
前記磁性部材は、前記現像ローラと前記回収ローラとの間に配置されていることを特徴とする前記１又は２に記載の画像形成装置。
【００１４】
４．前記搬送手段は、回転軸方向に磁性キャリアを搬送する搬送スクリューを備え、
前記キャリア回収部は、前記現像ローラと前記回収ローラとの間に配置された前記搬送スクリューに隣接する貯留空間を備えており、前記貯留空間には前記搬送スクリューにより回転軸方向に搬送された磁性キャリアの一部が滞留されることを特徴とする前記１から３の何れか一項に記載の画像形成装置。
【００１５】
５．前記剥離板は、前記端部を上方として下方に広がる傾斜面を備えており、前記傾斜面は前記剥離極の極位置における前記スリーブの接線方向と略平行となっていることを特徴とする前記１から４の何れか一項に記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００１６】
本願発明によれば、回収ローラで回収したキャリアを非接触の剥離板により剥離させることにより装置が複雑とならずにシンプルな構成で部品交換、メンテナンスが不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態に係る画像形成装置の要部の断面図である。
【図２】キャリア回収部８周辺の断面図である。
【図３】キャリア回収部８の断面図である。
【図４】図３の拡大図である。
【図５】回収ローラ８１表面における法線方向の磁束密度Ｂｒの分布を示す図である。
【図６】第２の実施形態に係るキャリア回収部８の断面図である。
【図７】第３の実施形態に係るキャリア回収部８の断面図である。
【図８】第４の実施形態に係るキャリア回収部８の断面図である。
【図９】比較例におけるキャリア回収部８の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。
【００１９】
図１は、第１の実施形態に係る画像形成装置の要部の断面図である。図２はキャリア回収部８の周辺拡大図である。画像形成装置１００は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、中間転写ベルト６と給紙装置２０及び定着装置３０等から構成されている。
【００２０】
画像形成装置１００の上部には、スキャナー１１０が設置されている。原稿台上に載置された原稿はスキャナー１１０の原稿画像走査露光装置の光学系により画像が走査露光され、ラインイメージセンサに読み込まれる。ラインイメージセンサにより光電変換されたアナログ信号は、制御手段において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、露光部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに入力される。
【００２１】
５０は制御部でありＣＰＵとメモリを備えており、メモリに記憶しているプログラムをＣＰＵが実行することにより各種制御を実行する。
【００２２】
イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｙ、マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｍ、シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｃ、及びブラック（Ｋ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｋは、それぞれ像担持体としてのドラム状の感光体１の周囲に配置された帯電極２、露光部３、現像装置４、クリーニング部５及びキャリア回収部８を有する（Ｍ、Ｃ、Ｋについては参照符号を省略）。以下これらを総称する場合には単に画像形成部１０と称する。
【００２３】
現像装置４はそれぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の異なる色の小粒径のトナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤を内包する。２成分現像剤として、フェライトをコアとしてその周りに絶縁性樹脂をコーティングした磁性キャリアと、ポリエステルを主材料として顔料あるいはカーボンブラック等の着色剤、荷電制御剤、シリカ、酸化チタン等を加えたトナーとからなる。磁性キャリアは粒径１０〜５０μｍ、トナーは粒径４〜１０μｍ、トナーの帯電特性は負帯電特性であり平均電荷量としては−２０〜−６０μＣ／ｇである。２成分現像剤としてはこれらの磁性キャリアとトナーとを、トナー濃度４〜１０質量％になるよう混合したものを用いている。
【００２４】
感光体１に対向して配置されている現像装置４の現像ローラ４１は、外周面が回転可能な現像スリーブ４１Ａとその内部の固定磁極４１Ｂとから構成されている。固定磁極４１Ｂには、現像極Ｎ１とその他の磁極Ｓ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ２、Ｎ４、Ｓ３が配置されている。現像スリーブ４１Ａの表面には、穂規制板４２により層厚を一定に規制した現像剤層が保持され、現像剤層は回転にともなって感光体１との対向面に搬送され（不図示の）電源により形成された感光体１との現像電界により、感光体１に形成された潜像が現像される。
【００２５】
６は、中間転写ベルトであり、複数のローラにより、回転可能に支持されている。中間転写ベルト６は、体積抵抗率１０６〜１０１２Ω・ｃｍの無端ベルトであり、例えば変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を分散した、厚さ０．０４〜０．１０ｍｍの半導電性シームレスベルトである。
【００２６】
画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋより感光体１上に形成された各色のトナー像は、回転する中間転写ベルト６上に一次転写ローラ７により逐次転写されて（一次転写）、重ね合わせトナー像（以下、カラー画像ともいう）が形成される。一方、転写後の感光体１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）はそれぞれのクリーニング部５によりにより残留トナーが除去される。
【００２７】
給紙装置２０の用紙収納部（トレイ）２１内に収容された用紙Ｐは、第１給紙部２２により給紙され、給紙ローラ２３、２４、２５Ａ、２５Ｂ、レジストローラ（第２給紙部）２６等を経て、二次転写ローラ９に搬送され、用紙Ｐ上にカラー画像が転写される（二次転写）。
【００２８】
なお、画像形成装置１００の下部に鉛直方向に縦列配置された３段の用紙収納部２１は、ほぼ同一の構成をなすから、同符号を付した。また、３段の給紙手段２２も、ほぼ同一の構成をなすから、同符号を付してある。用紙収納部２１、給紙手段２２を含めて給紙装置２０と称す。
【００２９】
カラー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置３０において用紙Ｐが挟持され、熱と圧力とを加えることにより用紙Ｐ上のカラートナー画像（あるいはトナー画像）が定着されて用紙Ｐ上に固定され、搬送ローラ対３７に挟持されて搬送され、排紙搬送路に設けられた排紙ローラ２７から排出され、機外の排紙トレイ４０上に載置される。
【００３０】
一方、二次転写ローラ９により用紙Ｐにカラー画像を転写した後、用紙Ｐを曲率分離した中間転写ベルト６は、クリーニング部６１により残留トナーが除去される。
【００３１】
用紙Ｐの両面に複写する場合には、用紙Ｐの第１面に形成した画像を定着処理した後、用紙Ｐを分岐板２９により排紙搬送路から分岐させ、両面搬送路２８に導入して表裏反転してから再び給紙ローラ２５Ｂから搬送する。用紙Ｐは画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋによって第２面に各色の画像が両面に形成され、定着装置３０により加熱定着処理され、排紙ローラ２７によって装置外に排出される。
【００３２】
本実施形態においては感光体１が「像担持体」として機能する。また感光体１に対しては一次転写ローラ７が「転写部」として機能し被転写材である中間転写ベルト６にトナー像を転写する。
【００３３】
［キャリア回収部８］
図２から図４に基づいてキャリア回収部８の構成について説明する。図２はキャリア回収部８周辺の断面図である。図３、図４はキャリア回収部８の断面図である。同図に示すようにキャリア回収部８は、回収ローラ８１、剥離板８２、搬送スクリュー８３、及び筐体８４を備えている。現像装置４で現像されたトナー像Ｔとともに意図せずに付着したキャリアｃａは、キャリア回収部８により回収される。回収ローラ８１は、感光体１に対して所定距離離間して配置されており、外周の回転可能なスリーブ８１Ａとその内部の固定磁極８１Ｂから構成される。スリーブ８１Ａの回転方向（以下、「回収ローラ８１の回転方向」ともいう）は図示の時計回りである。回収ローラ８１の回転軸と搬送スクリュー８３の回転軸とは平行（以下、「回転軸方向」という）であり、剥離板８２はこれに沿って伸びている。スリーブ８１Ａは、接地してもよいが、本実施形態においては磁性キャリアが帯びる電荷と逆極性のＤＣ電圧を印加している。またこれにＡＣ電圧を重畳して印加してもよい。
【００３４】
本実施形態においては、固定磁極４１Ｂには複数の磁極（Ｎ１、Ｓ１、Ｎ２、Ｓ２、Ｎ３）が配置されている。同図に示す例では、感光体１に対向する磁極は主極Ｓ１であり、主極Ｓ１により感光体１から磁性キャリアｃａを回収する。主極Ｓ１の回転方向の下流側には磁極Ｓ２、剥離極Ｎ３があり、回収ローラ８１の剥離極Ｎ３に対向する位置に剥離板８２が所定の間隙をとって非接触で配置されている。所定の間隙とは例えば０．１ｍｍ〜０．３ｍｍである。
【００３５】
主極Ｓ１で回収された磁性キャリアｃａは剥離極Ｎ３で剥離して、剥離板８２と剥離極Ｎ３の間に形成される磁界中に滞留する。滞留した磁性キャリアｃａの一部は、下方に落下して、搬送スクリュー８３により回転軸方向に搬送され、キャリア回収部８から外部の廃棄ボックス（不図示）へと排出される。
【００３６】
剥離板８２は、スリーブ８１Ａと所定の間隙をとって非接触でその端部ｅｄが剥離極Ｎ３の磁場中になるように配置されている。剥離極Ｎ３では、隣接する同極性の磁極Ｎ１との位置関係で法線方向の磁力Ｆｒが小さくなるので回収ローラ８１による磁性キャリアｃａの拘束力は小さくなるので、磁性キャリアｃａは剥離し易くなる。また剥離板８２は非磁性体の材料で形成してもよいが、磁性体の材料で形成した場合には次の点で有利である。剥離極Ｎ３と磁性の剥離板８２の間に磁力線の壁が形成され、その壁に滞留した磁性キャリアｃａにより磁気ブラシが形成される。磁気ブラシで磁力の影響を受けなくなった磁性キャリアｃａは磁気ブラシから分離して回収ローラ８１から剥離されることになる。また剥離板８２の回収ローラ８１に向いていない側の表面は、端部ｅｄを上方として下方に広がっている傾斜面ＳＳであり、傾斜面ＳＳに沿って剥離された磁性キャリアｃａは自由落下する。
【００３７】
また、剥離板８２は、同図に示すように回収ローラ８１（スリーブ８１Ａ）に近接する端部ｅｄが回転方向上流側を向くようにカウンター方向で配置させている。このようにすることによりスリーブ８１Ａの表面を搬送される磁性キャリアｃａの慣性力に逆らわずに磁性キャリアｃａを回収ローラ８１から剥離させることができる。また、剥離板８２の傾斜面ＳＳを、剥離極Ｎ３の位置におけるスリーブ８１Ａの接線方向に略平行とすることにより、剥離極Ｎ３で剥離させる場合に、スリーブ８１Ａの回転に伴う磁性キャリアｃａが受けている遠心力を利用して磁性キャリアｃａを剥離させることができる。
【００３８】
また、剥離板８２の回収ローラ８１に近接する方の端部ｅｄは剥離極Ｎ３の対向する位置に配置しているが、より好ましくは、この端部ｅｄを剥離極Ｎ３の磁場中であってスリーブ８１Ａ表面における剥離極Ｎ３の法線方向磁束密度Ｂｒの極位置ＰＮ３よりも回転方向下流側の領域Ｘ１の中に配置させた方がよい。磁性キャリアｃａはスリーブ８１Ａの表面をその回転方向に沿って搬送されるが、スリーブ８１Ａの表面を移動する磁性キャリアｃａは各磁極位置には溜まり易く磁性キャリアｃａの密度は高く、磁極間では密度は低くなる傾向となる。これはスリーブ８１Ａ表面における法線方向の磁力Ｆｒと接線方向（回転方向）の磁力Ｆθとの分布によるものである。領域Ｘ１の中に剥離板８２の端部ｅｄを配置させることにより剥離極Ｎ３の位置に溜まる磁性キャリアｃａを効率よく剥離し易くなる。
【００３９】
図５は、回収ローラ８１表面における法線方向の磁束密度Ｂｒの分布を示す図である。横軸は角度（°）、縦軸は磁束密度Ｂｒ［ｍＴ］を示している。図５（ａ）は回収ローラ８１全周の磁束密度の分布を示しており、図５（ｂ）は剥離極Ｎ３の周辺を拡大して示している。図５（ｂ）において極位置ＰＮ３、角度θ１、θ２、領域Ｘ１は図４と対応するものである。極位置ＰＮ３の定義としては、例えば剥離極Ｎ３の磁束密度Ｂｒのピーク値の半値幅中心位置あるいは８０％値幅中心位置を用いることができる。
【００４０】
領域Ｘ１とは、剥離板８２の端部ｅｄは剥離極Ｎ３によって形成される磁場中であって剥離極Ｎ３の位置よりもスリーブ８１Ａ回転方向の下流側領域である。領域Ｘ１は上流側端部の角度θ１と下流側端部は角度θ２とで囲まれる領域である。角度θ１は極位置ＰＮ３を含まず、これよりも下流側の角度である。θ１は、例えば極位置ＰＮ３よりも０．１°〜１．０°下流側である。θ２は下流側での境界位置であり、本実施形態においては極位置ＰＮ３よりも下流側３０°に設定している。本願においては「剥離極Ｎ３によって形成される磁場中」とは、スリーブ８１Ａの回転方向において、剥離極Ｎ３の磁場が影響する領域であり概ね法線方向の磁束密度Ｂｒの絶対値がゼロよりも大きい領域である。半径方向ｒにおいては概ねスリーブ８１Ａの表面からの距離は数ｍｍ以内である。この領域ではスリーブ８１Ａ表面における法線方向の磁力Ｆｒが小さくなっているので、磁性キャリアｃａをスリーブ８１Ａ表面から剥離し易くなる。
【００４１】
剥離板８２を回収ローラ８１と接触で配置した場合には、接触箇所での摩擦により回収ローラ表面に傷が発生し易くなる。また磁性キャリアに付着している絶縁性のトナーがローラ表面での摩擦により固着した場合には、ローラ表面に絶縁性のトナー膜が形成されることになる。回収ローラと像担持体との間に電界を形成して磁性キャリアｃａを回収する構成であれば、その電界がトナー膜により変化してしまう。これらの影響によりキャリア回収性能が低下するために、定期的な部品交換、メンテナンスが必要となる。本実施形態においては、剥離板８２を回収ローラ８１と非接触で配置しているので装置が複雑とならずにシンプルな構成で部品交換、メンテナンスが不要となる。
【００４２】
［他の実施形態］
図６から図８は、それぞれ第２、第３、第４の実施形態に係るキャリア回収部８の断面図である。同図に示す構成以外は、第１の実施形態と同一である。また図６から図８において第１の実施形態と同一の構成部材に関しては同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００４３】
第２の実施形態は、図６に示すように磁性部材として磁性板８５を、現像ローラ１と回収ローラ８１との間に配置している。磁性板８５は、配置のしやすさから回収部８に設けることが好ましいがこれに限定されるものではない。同図においては、磁性板８５は筐体８４に接着剤等で貼り付けている。磁性板８５は板状の部材であり、回転軸方向に沿って伸びておりその長さは現像ローラ４１と同等かこれよりも長い。また回転軸方向の両端部は、現像ローラ４１の両端部と同じ位置かこれよりも外側になっている。第２の実施形態においては回収ローラ８１の固定磁極８１Ｂは３つの磁極（Ｓ１、Ｎ１、Ｓ２）を備えている。感光体１に対向しており磁性キャリアｃａを回収する主極はＮ１であり、回収ローラ８１から磁性キャリアｃａを剥離させる剥離極はＳ１である。またスリーブ８１Ａは図示の時計方向に回転する。
【００４４】
画像形成装置は小型化の要望は常にあり、特に図１に示すようにタンデム型カラーの画像形成装置１００では複数の画像形成部１０を備えていることから個々の画像形成部１０を小型化にすることが好ましい。
【００４５】
感光体１への磁性キャリアｃａの付着を少なくするためには、現像ローラ４１は高磁化の磁石を使用するのでその磁石の影響は広い範囲に及ぶことになる。現像ローラ４１の磁石の影響により固定磁極８１Ｂの主極や剥離極の磁場が影響を受けると、回収性能に悪影響を及ぼす。また逆に、回収ローラ８１の磁石により現像ローラ４１の磁場に影響を及ぼすことも考えられる。本願発明の第２の課題は、キャリア回収部８の配置を自由に設計可能となり、画像形成装置全体として小スペース化を図ることである。
【００４６】
現像ローラ４１と回収ローラ８１との距離により、その影響の大きさは変化するので両者をなるべく離すことによりその影響は小さくすることができる。しかし、小型化を達成するためには、限界があり、設計の自由度を考えるとその制約はない方が好ましい。図６に示す第２の実施形態においては磁性板８５を設けているので、現像ローラ４１からの磁場は磁性板８５で短絡するので回収ローラ８１にはその影響を及ぼさないようにすることができる。また逆に、回収ローラ８１からの磁場も磁性板８５で短絡するので現像ローラ４１への影響を及ぼさないようにすることができる。
【００４７】
本実施形態においては、磁性板８５を現像ローラ４１と回収ローラ８１との間に配置することにより現像ローラ４１及び回収ローラ８１を相互に距離の制約を受けずにキャリア回収部８の配置を自由に設計可能となり、画像形成装置全体として小スペース化を図ることが可能となる。
【００４８】
次に図７、図８に基づいて第３、第４の実施形態について説明する。キャリア回収部８の筐体８４には、回収した磁性キャリアｃａを滞留させるように貯留空間ａ１が設けられている。第３、第４の実施形態においては、貯留空間ａ１に滞留させた磁性キャリアに、第２の実施形態における磁性板８５と同様の機能を担わせるものである。図７に示す第３の実施形態においては、図３と同様に回収ローラ８１は時計方向に回転するが、図８に示す第４の実施形態においては、回収ローラ８１は反時計方向に回転させている。また剥離板８２の向きはそれぞれカウンター方向になるように配置しており、磁極数も異なる。それ以外の構成に関して両者は同一である。
【００４９】
搬送スクリュー８３とこれに隣接する貯留空間ａ１は共に、現像ローラ４１回収ローラ８１との間に配置されている。磁性板８５と同様に、貯留空間ａ１は、回転軸方向に沿って伸びておりその長さは現像ローラ４１と同等かこれよりも長くしている。貯留空間ａ１は筐体の内面の角に設けられており、現像ローラに近い側の壁面には現像ローラ４１の磁場により引きつけられた磁性キャリアｃａが滞留する。
【００５０】
更に、搬送スクリュー８３に隣接されていることにより、回転軸方向において磁性キャリアｃａの滞留する量を均すことができる。具体的には、貯留空間ａ１から溢れた磁性キャリアｃａは、反時計方向に回転する搬送スクリュー８３により（回転軸方向）搬送方向下流側に搬送され、貯留空間ａ１における磁性キャリアｃａが滞留していない部分に搬送されることになる。
【００５１】
なお図７、図８のそれぞれの実施形態において貯留空間ａ１は筐体８４の内面の角に設けられているが、これに限られず、搬送スクリュー８３の脇に側溝を設け、これを貯留空間として用いてもよい。また貯留空間ａ１を設けた位置は、同図においては、搬送スクリュー８３に対して回収ローラ８１に遠い側（右側）に設けているが、これに限られず近い側（左側）に設けてもよい。なお、左側に設けた場合には、搬送スクリュー８３下側において磁性キャリアｃａの搬送を左斜め方向とするために、搬送スクリュー８３は時計方向に回転することが好ましい。
【００５２】
滞留空間ａ１には、回収ローラ８１により回収された磁性キャリアｃａが蓄積する。蓄積した磁性キャリアｃａにより、前述の磁性板８５と同様に、現像ローラ４１からの磁場は磁性板８５で短絡するので回収ローラ８１にはその影響を及ぼさないようにすることができる。また逆に、回収ローラ８１からの磁場も磁性板８５で短絡するので現像ローラ４１への影響を及ぼさないようにすることができる。
【実施例】
【００５３】
実施例１から実施例３、比較例についての性能評価試験を行った。実施例１から３は前述の図６から図８に示す構成であり、比較例は以下説明する図９に示す構成であり、磁性キャリアｃａの回収ローラ８１からの剥離を、カウンター方向で当接するゴムブレードにより行っている。
【００５４】
［共通条件］
（回収ローラ８１）
外径：φ１８ｍｍ
表面：材質ＡＬ、表面荒さＲｚ １０μｍ
スリーブ８１Ａ表面での磁束密度Ｂｒ：１２０ｍＴ（主極）、５０ｍＴ（剥離極）
感光体１とスリーブ８１Ａとの距離：隙間０．３ｍｍ
スリーブ８１Ａへの印加電圧：Ｖｄｃ−７００Ｖ、Ｖａｃ１１００Ｖ、周波数２．５ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ６０％
（剥離板８２（実施例１から３））
寸法：厚み１．０ｍｍ、長さ３３０ｍｍ、幅１０ｍｍ（実施例２のみ５ｍｍ）
スリーブ８１Ａと剥離板８２との距離：０．２ｍｍ
（搬送スクリュー８３）
材料：非磁性ＳＵＳ
寸法：外径φ１０ｍｍ、軸径φ６ｍｍ、スクリューピッチ１０ｍｍ
回転方向：図６〜図９参照
（感光体１）
回転速度（表面線速）：５００ｍｍ／ｓｅｃ
外径：φ８０ｍｍ
背景部電位Ｖ０：−５００Ｖ
露光部電位Ｖｉ（ベタ部）：−５０Ｖ
（現像ローラ４１）
回転速度：９００ｍｍ／ｓｅｃ
寸法：外径φ３０ｍｍ
スリーブ４１Ｂへの印加電圧：：Ｖｄｃ−３００Ｖ、Ｖａｃ１０００Ｖ、周波数９．０ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ５０％
現像ローラ４１の中心位置（角度）：４５度
（上記角度は、現像ローラ４１の中心と感光体１の中心を結ぶ線と、水平線とがなす角度、以下同様）
（現像剤）
トナー平均粒径：６．５μｍ
磁性キャリア平均粒径：３０μｍ
磁性キャリアｃａ比透磁率：３．５
トナー濃度（質量比）：７％
現像剤量：１０００ｇ
（その他）
上記及び、下記に述べる条件以外は、図１及び図２で説明した実施形態と同一である。
【００５５】
以降に個別条件を示す。
［実施例１（図６）］
（剥離板８２）
材料：磁性ＳＵＳ
（磁性板８５）
材料：磁性ＳＵＳ
寸法：長さ３３０ｍｍ、幅４ｍｍ
位置：筐体８４の側面に垂直に貼付、下端の位置は感光体１に対して８０度
（その他）
回収ローラ８１の回転速度（表面）：４５０ｍｍ／ｓｅｃ
回収ローラ８１の回転方向：時計方向
固定磁極８１Ｂ：３極、主極Ｎ１、剥離極Ｓ１
回収ローラ８１の中心位置（角度）：９５度
剥離板８２の配置位置：端部ｅｄが剥離極Ｓ１より回転方向下流側２５度の位置
［実施例２（図７）］
（剥離板８２）
材料：磁性ＳＵＳ
（その他）
回収ローラ８１の回転速度（表面）：４５０ｍｍ／ｓｅｃ
回収ローラ８１の回転方向：時計方向
固定磁極８１Ｂ：５極、主極Ｓ１、剥離極Ｎ３
回収ローラ８１の中心位置（角度）：１１５度
剥離板８２の配置位置：端部ｅｄが剥離極Ｎ３より回転方向下流側１０度の位置
［実施例３（図８）］
（剥離板８２）
材料：非磁性ＳＵＳ
（その他）
回収ローラ８１の回転速度（表面）：５００ｍｍ／ｓｅｃ
回収ローラ８１の回転方向：反時計方向
固定磁極８１Ｂ：３極、主極Ｎ１、剥離極Ｓ２
回収ローラ８１の中心位置（角度）：１１５度
剥離板８２の配置位置：端部ｅｄが剥離極Ｓ１より回転方向下流側２８度の位置
［比較例１（図９）］
回転速度（表面）：４５０ｍｍ／ｓｅｃ
（ゴムブレード８９０）
材料：ウレタンゴム
寸法：厚み１ｍｍ、長さ３３０ｍｍ、幅５ｍｍ
回収ローラ８１への当接：カウンター方向で当接角度２０度
［比較例２（回収ローラ部８機能させず）］
回収部８から、回収ローラ８１を取り除き、機能しないようにした。
【００５６】
［共通実験条件及び評価指標］
Ａ４版サイズの用紙を印字率５％で連続プリント。前述のとおりカブリマージンは２００Ｖ（＝｜Ｖ０−Ｖｄｃ｜）に設定している。
【００５７】
感光体１の磁性キャリアｃａの付着数を評価した。付着数のサンプリングは、画像形成装置を画像形成中に即断停止させ、感光体１において、回収ローラ８１の下流側で一次転写ローラ７よりも上流側の位置で、長さ２９７ｍｍ、幅１８ｍｍの粘着テープにより表面に付着している磁性キャリアｃａを採集し、その個数をカウントした。採集は複数回行いその平均値を用いた。評価指標として５個以下であれば良好と判断できる。
【００５８】
【表１】
【００５９】
表１が実験結果である。比較例２に比べて、実施例１から３においてはキャリア付着のレベルは良好であることがわかる。
【００６０】
また比較例１では初期的には良好な性能を発揮しているが、プリント数が増加するにつれてキャリア付着のレベルは悪化している。これに対して実施例１から３においては、このような悪化は生じていない。
【００６１】
比較例１で、プリント枚数が増加するにつれ、キャリア付着のレベルが劣化したのは、回収ローラ８１の表面にトナーの固着による絶縁膜が形成され、これにより回収ローラ８１と感光体１との間で形成する電界が変化して回収性能が低下したためである。回収ローラ８１の表面にトナーの固着が発生したのは、ゴムブレード８９０と回収ローラ８１との当接部での摺動による発熱、圧力により磁性キャリアに付着していたトナーが溶解したためと考えられる。
【符号の説明】
【００６２】
１ 感光体
４ 現像装置
４１ 現像ローラ
６ 中間転写ベルト
７ 一次転写ローラ
８ キャリア回収部
８１ 回収ローラ
８１Ａ スリーブ
８１Ｂ 固定磁極
Ｓ１、Ｎ１ 主極
Ｎ３ 剥離極
８２ 剥離板
８３ 搬送スクリュー
８４ 筐体
８５ 磁性板（磁性部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
固定磁極を内部に配置した現像ローラを備え、前記現像ローラに担持したトナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤により前記像担持体の静電潜像を現像する現像装置と、
前記像担持体に形成されたトナー像を被転写材に転写する転写部と、
前記像担持体の回転方向で、前記現像装置よりも下流側であって前記転写部よりも上流側において該像担持体に非接触で対向して配置された回収ローラを備えたキャリア回収部と、
を有し、
前記キャリア回収部は、前記回収ローラから剥離したキャリアを案内する剥離板と、前記回収ローラから剥離されたキャリアを搬送する搬送手段と、を備え、
前記回収ローラは回転可能なスリーブと、前記スリーブ内に配置され複数の磁極を有する固定磁極とを備え、前記複数の磁極には前記像担持体から磁性キャリアを回収する主極と回収した磁性キャリアを剥離する剥離極を含み、
前記剥離板は、前記剥離極に対向する位置に前記スリーブに近接する端部が該スリーブの回転方向上流側を向いているカウンター方向で、前記スリーブと所定の間隙をとって非接触で配置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記剥離板の前記端部は、前記剥離極によって形成される磁場中であって剥離極の極位置よりも前記スリーブ回転方向の下流側領域に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記キャリア回収部は、前記回収ローラの回転軸に沿って伸びる磁性部材を有し、
前記磁性部材は、前記現像ローラと前記回収ローラとの間に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記搬送手段は、回転軸方向に磁性キャリアを搬送する搬送スクリューを備え、
前記キャリア回収部は、前記現像ローラと前記回収ローラとの間に配置された前記搬送スクリューに隣接する貯留空間を備えており、前記貯留空間には前記搬送スクリューにより回転軸方向に搬送された磁性キャリアの一部が滞留されることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記剥離板は、前記端部を上方として下方に広がる傾斜面を備えており、前記傾斜面は前記剥離極の極位置における前記スリーブの接線方向と略平行となっていることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
像担持体と、
固定磁極を内部に配置した現像ローラを備え、前記現像ローラに担持したトナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤により前記像担持体の静電潜像を現像する現像装置と、
前記像担持体に形成されたトナー像を被転写材に転写する転写部と、
前記像担持体の回転方向で、前記現像装置よりも下流側であって前記転写部よりも上流側において該像担持体に非接触で対向して配置された回収ローラを備えたキャリア回収部と、
を有し、
前記キャリア回収部は、前記回収ローラから剥離したキャリアを案内する剥離板と、前記回収ローラから剥離されたキャリアを搬送する搬送手段と、を備え、
前記回収ローラは回転可能なスリーブと、前記スリーブ内に配置され複数の磁極を有する固定磁極とを備え、前記複数の磁極には前記像担持体から磁性キャリアを回収する主極と回収した磁性キャリアを剥離する剥離極を含み、
前記剥離板は、前記剥離極に対向する位置に前記スリーブに近接する端部が該スリーブの回転方向上流側を向いているカウンター方向で、前記スリーブと所定の間隙をとって非接触で配置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記剥離板の前記端部は、前記剥離極によって形成される磁場中であって剥離極の極位置よりも前記スリーブ回転方向の下流側領域に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記キャリア回収部は、前記回収ローラの回転軸に沿って伸びる磁性部材を有し、
前記磁性部材は、前記現像ローラと前記回収ローラとの間に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記搬送手段は、回転軸方向に磁性キャリアを搬送する搬送スクリューを備え、
前記キャリア回収部は、前記現像ローラと前記回収ローラとの間に配置された前記搬送スクリューに隣接する貯留空間を備えており、前記貯留空間には前記搬送スクリューにより回転軸方向に搬送された磁性キャリアの一部が滞留されることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記剥離板は、前記端部を上方として下方に広がる傾斜面を備えており、前記傾斜面は前記剥離極の極位置における前記スリーブの接線方向と略平行となっていることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１９１３７４（Ｐ２０１１−１９１３７４Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５５５７７（Ｐ２０１０−５５５７７）
【出願日】平成２２年３月１２日（２０１０．３．１２）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１２日（２０１０．３．１２）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
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