JP2020042094A - 画像形成システム - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤の帯電性能を回復する。【解決手段】画像形成システムは、回復する特性を有するキャリア及びトナーを含む現像剤を収容する収容容器と、収容容器内において現像剤をキャリアとトナーとに分離する分離装置と、分離装置によって生成されたキャリア及びトナーの特性を回復する回復装置と、を含む。【選択図】図２

Description

一部の画像形成システムでは、二成分現像方式と呼ばれる現像技術が利用されている。二成分現像方式では、キャリア、トナー及び外添剤によって現像剤が構成されており、正に帯電したキャリアによって、負に帯電したトナーが感光体に搬送される。外添剤は、トナーの表面に付着することによって、トナーの流動性、帯電性等を向上させる。

図１は、一例による画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 図２は、一例による現像装置の垂直方向の断面図である。 図３は、一例による現像装置の垂直方向の断面図である。 図４は、一例による現像装置の垂直方向の断面図である。

以下、画像形成システムの一例について図面を参照しながら具体的に説明する。画像形成システムは、プリンタ等の画像形成装置であってもよく、画像形成装置等に用いられる現像装置であってもよい。図面に基づいて説明するにあたり、同一する要素又は同一の機能を有す類似する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

まず、画像形成装置の例の概略構成を説明する。図１は、例示的な画像形成装置の概略図である。図１に示す画像形成装置（画像形成システム）１は、マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの各色を用いてカラー画像を形成する装置である。画像形成装置１は、記録媒体である用紙Ｐを搬送する搬送装置１０と、静電潜像を現像する現像装置（画像形成システム）１００と、トナー像を用紙Ｐに二次転写する転写装置３０と、表面（周面）に静電潜像が形成される像担持体４０と、トナー像を用紙Ｐに定着させる定着装置５０と、用紙Ｐを排出する排出装置６０と、を備える。

搬送装置１０は、画像が形成される記録媒体としての用紙Ｐを搬送経路Ｒ１上で搬送する。用紙Ｐは、カセットＫに積層されて収容され、給紙ローラ１１によりピックアップされて搬送される。搬送装置１０は、用紙Ｐに転写されるトナー像が転写ニップ部Ｒ２に到達するタイミングで、搬送経路Ｒ１を介して転写ニップ部Ｒ２に用紙Ｐを到達させる。

現像装置１００は、色ごとに４個設けられている。各現像装置１００は、トナーを像担持体４０に担持させる現像剤担持体１０９を備えている。現像装置１００では、現像剤として、キャリア、トナー及び外添剤を含む二成分現像剤が用いられる。現像装置１００では、キャリア、トナー及び外添剤が撹拌されることによって現像剤が調整される。この調整によって、キャリアは正に帯電し、トナーは負に帯電する。また、外添剤は、主としてトナーの表面に付着している。

現像装置１００は、現像剤を現像剤担持体１０９に担持させる。そして、現像剤担持体１０９の回転により現像剤が像担持体４０と対向する領域まで搬送されると、現像剤担持体１０９に担持された現像剤のうちのトナーが像担持体４０の周面上に形成された静電潜像に移動する。トナーの移動によって静電潜像が現像され、トナー像が形成される。

転写装置３０は、現像装置１００で形成されたトナー像を転写ニップ部Ｒ２に搬送する。転写装置３０は、像担持体４０からトナー像が一次転写される転写ベルト３１と、転写ベルト３１を懸架する懸架ローラ３４，３５，３６，３７と、像担持体４０と共に転写ベルト３１を挟持する一次転写ローラ３２と、懸架ローラ３７と共に転写ベルト３１を挟持する二次転写ローラ３３と、を備えている。

転写ベルト３１は、懸架ローラ３４，３５，３６，３７により循環移動する無端状のベルトである。懸架ローラ３４，３５，３６，３７は、それぞれの軸線周りに回転可能なローラである。懸架ローラ３７は、軸線周りに回転駆動する駆動ローラであり、懸架ローラ３４，３５，３６は、懸架ローラ３７の回転駆動により従動回転する従動ローラである。一次転写ローラ３２は、転写ベルト３１の内周側から像担持体４０を押圧するように設けられる。二次転写ローラ３３は、転写ベルト３１を挟んで懸架ローラ３７と平行に配置されて、転写ベルト３１の外周側から懸架ローラ３７を押圧するように設けられる。これにより、二次転写ローラ３３は、転写ベルト３１との間に転写ニップ部Ｒ２を形成する。

像担持体４０は、周面に画像が形成される静電潜像担持体であり、感光体ドラムとも呼ばれる。像担持体４０は、例えばＯＰＣ（Ｏｒｇａｎｉｃ ＰｈｏｔｏＣｏｎｄｕｃｔｏｒ）からなる。本実施形態に係る画像形成装置１は、カラー画像を形成可能な装置である。像担持体４０は、色ごとに４個設けられている。各像担持体４０は、転写ベルト３１の移動方向に沿って設けられている。像担持体４０は、例えば、円柱状に形成されている。像担持体４０の周上には、現像装置１００と、帯電ローラ４１と、露光ユニット４２と、クリーニングユニット４３と、が設けられている。

帯電ローラ４１は、像担持体４０の表面を所定の電位に均一に帯電させる帯電手段である。帯電ローラ４１は、像担持体４０の回転に追従して動く。露光ユニット４２は、帯電ローラ４１によって帯電した像担持体４０の表面を、用紙Ｐに形成する画像に応じて露光する。これにより、像担持体４０の表面のうち露光ユニット４２により露光された部分の電位が変化し、静電潜像が形成される。４個の現像装置１００は、それぞれの現像装置１００に対向して設けられたトナータンクＮから供給されたトナーによって像担持体４０に形成された静電潜像を現像し、トナー像を生成する。各トナータンクＮ内には、それぞれ、マゼンタ、イエロー、シアン及びブラックのトナーが充填されている。クリーニングユニット４３は、像担持体４０上に形成されたトナー像が転写ベルト３１に一次転写された後に像担持体４０上に残存するトナーを回収する。

定着装置５０は、加熱及び加圧する定着ニップ部に用紙Ｐを通過させることで、転写ベルト３１から用紙Ｐに二次転写されたトナー像を用紙Ｐに定着させる。定着装置５０は、用紙Ｐを加熱する加熱ローラ５２と、加熱ローラ５２を押圧して回転駆動する加圧ローラ５４と、を備えている。加熱ローラ５２及び加圧ローラ５４は円筒状に形成されており、加熱ローラ５２は内部にハロゲンランプ等の熱源を備えている。加熱ローラ５２と加圧ローラ５４との間には接触領域である定着ニップ部が設けられ、定着ニップ部に用紙Ｐを通過させることにより、トナー像を用紙Ｐに溶融定着させる。

排出装置６０は、定着装置５０によりトナー像が定着された用紙Ｐを装置外部へ排出するための排出ローラ６２，６４を備えている。

続いて、画像形成装置１による印刷工程について説明する。画像形成装置１に被記録画像の画像信号が入力されると、画像形成装置１の制御部は、給紙ローラ１１を回転させて、カセットＫに積層された用紙Ｐをピックアップして搬送する。そして、画像形成装置１の制御部は、帯電ローラ４１により像担持体４０の表面を所定の電位に均一に帯電させる（帯電工程）。その後、画像形成装置１の制御部は、受信した画像信号に基づいて、露光ユニット４２により像担持体４０の表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する（露光工程）。一例として、制御部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及び、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備える電子制御ユニットである。制御部では、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を用いてプログラムを実行することで、各種の制御を実行する。

現像装置１００が像担持体４０の静電潜像を現像することによって、像担持体４０にトナー像が形成される（現像工程）。トナー像は、像担持体４０と転写ベルト３１とが対向する領域において、像担持体４０から転写ベルト３１へ一次転写される（転写工程）。転写ベルト３１には、４個の像担持体４０上に形成されたトナー像が順次積層されて、１つの積層トナー像が形成される。そして、積層トナー像は、懸架ローラ３７と二次転写ローラ３３とが対向する転写ニップ部Ｒ２において、搬送装置１０から搬送された用紙Ｐに二次転写される。

積層トナー像が二次転写された用紙Ｐは、定着装置５０へ搬送される。そして、定着装置５０は、用紙Ｐが定着ニップ部を通過する際に、用紙Ｐを加熱ローラ５２と加圧ローラ５４との間で加熱及び加圧する。これにより、積層トナー像は用紙Ｐに溶融定着する（定着工程）。その後、用紙Ｐは、排出ローラ６２，６４によって画像形成装置１の外部へ排出される。

続いて、現像装置１００について詳細に説明する。図２は、一例による現像装置を垂直方向に切断した模式的な断面図である。図２では、現像装置１００と共に像担持体４０、転写ベルト３１、一次転写ローラ３２等が模式的に示されている。図２に示す現像装置１００は、収容容器１０３と、第一攪拌搬送部材１０５と、第二攪拌搬送部材１０７と、回転可能な現像剤担持体１０９と、担持量規制部（ドクターブレード）１１１と、調整装置１２０と、を備えている。

収容容器１０３は、現像剤を収容する。つまり、収容容器１０３は、トナーと、キャリアと、外添剤とを含む現像剤を収容する現像剤収容室Ｈを形成している。トナーは、着色剤、離型剤及び結着樹脂を含有する着色粒子であってよい。例えば乳化凝集法によってトナーを製造する場合には、重合性単量体、重合開始剤、乳化剤（界面活性剤）等を水中に分散させて重合を行い、粒子状の結着樹脂を含む分散液を得る。得られた分散液を、別途準備しておいた着色剤、離型剤、凝集剤等を含む分散液と混合する。次いで、得られた混合分散液を、凝集・加熱融着させて、所望の着色粒子を製造することができる。トナーの平均粒子径は例えば３〜１０μｍ程度であってよい。

キャリアは、芯材となる粒子と、当該粒子の表面を被覆する樹脂のコートとを備えている。粒子としては、例えばフェライト、マグネタイト、鉄等が挙げられる。樹脂のコートとしては、例えばスチレンアクリル樹脂、アクリル樹脂又はメタクリル樹脂が挙げられる。芯材の平均粒子径は例えば約１０〜１００μｍであり、樹脂のコートの厚さは例えば約１〜２μｍであってよい。

外添剤は、例えば無機微粒子である。無機微粒子としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化セリウム、三酸化アンチモン、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素等の微粒子、又はこれらを表面処理したものなどが挙げられる。外添剤の平均粒子径は、例えば１〜５００ｎｍ程度であってよい。

現像剤は、負に帯電したトナーが正に帯電したキャリアに付着した状態で存在し得る。また、外添剤は、主としてトナー表面に付着しており、トナーの流動性、帯電性を向上させる。キャリア及びトナーは、回復する特性を有している。例えば、キャリア及びトナーは、帯電性能を有している。キャリア及びトナーの帯電性能は、低下した場合であっても所定の行程を経ることによって回復し得る。また、キャリア及びトナーの帯電量は、所定の範囲外になった場合であっても所定の行程を経ることによって所定の範囲内に回復し得る。

収容容器１０３は、第一攪拌搬送部材１０５、第二攪拌搬送部材１０７、現像剤担持体１０９、調整装置１２０、及び担持量規制部１１１を収容している。収容容器１０３は、現像剤担持体１０９が像担持体４０と対向する位置に開口を有しており、現像剤収容室Ｈ内のトナーは、この開口から像担持体４０に供給される。なお、収容容器１０３には、古くなった現像剤を現像剤収容室Ｈから外部に排出させる排出口が形成されていてもよい。

第一攪拌搬送部材１０５及び第二攪拌搬送部材１０７は、現像剤収容室Ｈ内において、現像剤を構成する磁性体のキャリアと非磁性体のトナーとを攪拌して、キャリアとトナーとを摩擦帯電させる。また、第一攪拌搬送部材１０５及び第二攪拌搬送部材１０７は、現像剤収容室Ｈ内で現像剤を攪拌しながら搬送する。第一攪拌搬送部材１０５及び第二攪拌搬送部材１０７は、一例として、螺旋状をなしている。

現像剤担持体１０９は、像担持体４０との間に間隙が形成されるように像担持体４０と対向して配置されて、収容容器１０３に収容された現像剤を表面に担持して回転する。現像剤担持体１０９は、例えば、円柱状に形成されている。現像剤担持体１０９は、現像剤担持体１０９の軸線１０９Ａと像担持体４０の軸線４０Ａとが平行となり、かつ、現像剤担持体１０９と像担持体４０との間隔が軸線１０９Ａ方向（軸線４０Ａ方向）において一定となるように、配置されている。現像剤担持体１０９は、第一攪拌搬送部材１０５及び第二攪拌搬送部材１０７で攪拌された現像剤を表面に担持する。現像剤担持体１０９は、担持している現像剤を現像領域に搬送することで、像担持体４０の静電潜像を現像する。現像領域は、現像剤担持体１０９と像担持体４０とが対向している領域である。現像領域は、現像剤担持体１０９と像担持体４０とが最も接近している領域であってもよい。

現像剤担持体１０９は、現像剤担持体１０９の表層を形成する現像スリーブ１０９ｂと、現像スリーブ１０９ｂの内部に配置されたマグネット１０９ｃと、を備える。現像スリーブ１０９ｂは、非磁性の金属からなる筒状部材である。現像スリーブ１０９ｂは、軸線１０９Ａを中心として回転可能である。現像スリーブ１０９ｂは、例えば、マグネット１０９ｃに回転可能に支持されており、モータ等の駆動源（不図示）により回転駆動される。マグネット１０９ｃは、収容容器１０３に固定されおり、複数の磁極を有している。現像剤は、マグネット１０９ｃの磁気力により、現像スリーブ１０９ｂの表面に担持される。現像剤担持体１０９は、現像スリーブ１０９ｂが回転することで、現像剤を現像スリーブ１０９ｂの回転方向に搬送する。これにより、現像剤担持体１０９に担持された現像剤のうちのトナーが、像担持体４０の周面上に形成された静電潜像に移動し、静電潜像が現像される。なお、一例の現像剤担持体１０９には、バイアス電圧が印加されている。

担持量規制部１１１は、現像剤担持体１０９に担持される現像剤の担持量を規制する。担持量規制部１１１は、現像領域を基準として、現像スリーブ１０９ｂの回転方向上流側に設けられている。担持量規制部１１１は、現像剤担持体１０９の軸線１０９Ａよりも下方に位置している。担持量規制部１１１は、現像スリーブ１０９ｂとの間に所定の間隙を形成する。このため、担持量規制部１１１は、現像スリーブ１０９ｂが回転することで、現像スリーブ１０９ｂの周面上に担持された現像剤の層厚を規制し、当該層厚を均一にする。担持量規制部１１１と現像スリーブ１０９ｂとの間隔が調整されることで、現像領域に搬送される現像剤担持体１０９の現像剤の搬送量が調整される。

調整装置１２０は、収容容器１０３内において現像剤をキャリアとトナーとに分離する分離装置と、分離装置によって生成されたキャリア及びトナーの特性を回復する回復装置と、を含む。図２に示すように、一例の調整装置は、３つの帯電ローラ１２１，１２２，１２３と、１つの外添用ローラ（添加剤供給装置）１２６とを含む。帯電ローラ１２１，１２２，１２３は、いずれも円筒状をなしており、収容容器１０３に対して回転可能に設けられている。帯電ローラ１２１，１２２，１２３の軸線１２１Ａ，１２２Ａ，１２３Ａは、いずれも現像剤担持体１０９の軸線１０９Ａに平行である。一例として、帯電ローラ１２１，１２２，１２３は互いに同じ大きさであり、現像剤担持体１０９と同じ幅を有している。図示例では、帯電ローラ１２１と帯電ローラ１２２とが互いに対向しており、帯電ローラ１２２と帯電ローラ１２３とが互いに対向している。

帯電ローラ１２１，１２２，１２３は、画像形成装置１の制御部の制御によって、正又は負のいずれかに所定の帯電量で帯電し得る。また、帯電ローラ１２１，１２２，１２３は、画像形成装置１の制御部の制御によって、任意の回転方向に任意の回転速度で回転し得る。一例として、帯電ローラ１２１の帯電の極性は、正又は負に切り替え可能であり、帯電ローラ１２２の帯電の極性は負であり、帯電ローラ１２３の帯電の極性は正であってよい。一例として、帯電ローラ１２１の回転速度と帯電ローラ１２２の回転速度とは同じとなるように制御される。一例として、帯電ローラ１２３の回転速度は、帯電ローラ１２１，１２２の回転速度と同じ速度と、帯電ローラ１２１，１２２の回転速度とは異なる速度とに切り替え可能である。一例として、図２において、帯電ローラ１２１は右回りに回転するように制御され、帯電ローラ１２２は左回りに回転するように制御され、帯電ローラ１２３は右回りに回転するように制御される。

帯電ローラ１２１は、帯電ローラ１２１，１２２，１２３のうちで最も上方に配置されている。一例として、帯電ローラ１２１の軸線１２１Ａは、現像剤担持体１０９の軸線１０９Ａよりも上方に位置している。

帯電ローラ１２２は、帯電ローラ１２１の下方に配置されている。帯電ローラ１２２の軸線１２２Ａは、現像剤担持体１０９の軸線１０９Ａよりも下方に位置している。一例として帯電ローラ１２１と帯電ローラ１２２とは、帯電ローラ１２１と帯電ローラ１２２との間を通過する現像剤に対して、帯電ローラ１２１の電界と帯電ローラ１２２の電界とが有効に作用し得る距離をもって互いに離間している。

上下方向から見たとき、帯電ローラ１２２の位置と帯電ローラ１２１の位置とは互いにずれている。図示例では、上下方向から見たとき、帯電ローラ１２２の軸線１２２Ａは、帯電ローラ１２１の軸線１２１Ａの位置と、帯電ローラ１２１における現像剤担持体１０９に対面する外周面の位置との間に位置している。すなわち、帯電ローラ１２２は、帯電ローラ１２１よりも下方であって、且つ、現像剤担持体１０９に近い位置に配置されている。

なお、一例では、帯電ローラ１２１及び帯電ローラ１２２の位置は、現像剤担持体１０９から収容容器１０３内に戻される現像剤が帯電ローラ１２１と帯電ローラ１２２との間隙の位置に到達するように調整されている。

帯電ローラ１２３は、帯電ローラ１２２の側方に位置している。帯電ローラ１２３は、帯電ローラ１２２よりも、現像剤担持体１０９から離れた位置に配置されている。図示例では、帯電ローラ１２３と現像剤担持体１０９との間に帯電ローラ１２２が位置している。また、帯電ローラ１２３の軸線１２３Ａは、帯電ローラ１２２の軸線１２２Ａよりも下方に位置している。一例として帯電ローラ１２２と帯電ローラ１２３とは、キャリアの直径と同程度の距離をもって互いに離間している。

帯電ローラ１２１と帯電ローラ１２２とが最接近している位置よりも、帯電ローラ１２１における回転方向の下流の位置では、スクレーパ１２４ａが帯電ローラ１２１に隣接して設けられている。スクレーパ１２４ａの先端は、幅方向の全域にわたって帯電ローラ１２１の外周面に接触している。

帯電ローラ１２２と帯電ローラ１２３とが最接近している位置よりも、帯電ローラ１２２における回転方向の下流の位置では、スクレーパ１２４ｂが帯電ローラ１２２に隣接して設けられている。スクレーパ１２４ｂの先端は、幅方向の全域にわたって帯電ローラ１２２の外周面に接触している。なお、帯電ローラ１２２と帯電ローラ１２３とが最接近している位置は、帯電ローラ１２１と帯電ローラ１２２とが最接近している位置よりも、帯電ローラ１２２の回転方向の下流である。スクレーパ１２４ｂは、画像形成装置１の制御部の制御に基づいて、電気的に接地された状態と電気的に接地されていない状態とに切り替え可能となっている。一例として、スクレーパ１２４ｂは、制御部によって切り替え可能なスイッチを介して、グランドに電気的に接続されていてもよい。

帯電ローラ１２２と帯電ローラ１２３とが最接近している位置よりも、帯電ローラ１２３における回転方向の下流の位置では、スクレーパ１２４ｃが帯電ローラ１２３に隣接して設けられている。スクレーパ１２４ｃの先端は、幅方向の全域にわたって帯電ローラ１２３の外周面に接触している。スクレーパ１２４ｃは、画像形成装置１の制御部の制御に基づいて、電気的に接地された状態と電気的に接地されていない状態とに切り替え可能となっている。一例として、スクレーパ１２４ｃは、制御部によって切り替え可能なスイッチを介して、グランドに電気的に接続されていてもよい。

外添用ローラ１２６は、円筒状をなしており、収容容器１０３に対して回転可能に設けられている。外添用ローラ１２６の軸線１２６Ａは、帯電ローラ１２１の軸線１２１Ａに平行である。すなわち、一例では、外添用ローラ１２６の軸線１２６Ａ、帯電ローラ１２１，１２２，１２３の各軸線１２１Ａ，１２２Ａ，１２３Ａ、及び現像剤担持体１０９の軸線１０９Ａは、互いに平行である。外添用ローラ１２６は、現像剤担持体１０９と同じ幅を有している。外添用ローラ１２６は、画像形成装置１の制御部の制御に基づいて、任意の回転方向に任意の回転速度で回転し得る。一例として、外添用ローラ１２６は、右回りに回転するように制御される。

外添用ローラ１２６は、帯電ローラ１２１よりも下方であって、帯電ローラ１２３の上方に位置している。図示例では、外添用ローラ１２６と現像剤担持体１０９との間に帯電ローラ１２１及び帯電ローラ１２２が位置している。

また、一例においては、図２に示すように、収容容器１０３に外添剤の供給口１２７が形成されている。供給口１２７には外添剤が収容された外添剤供給容器１２８が接続されている。外添剤供給容器１２８に収容された外添剤は、画像形成装置１の制御部に基づいて、供給口１２７に投入される。一例として、外添剤供給容器１２８には、制御部の制御に基づいて外添剤を供給口１２７に搬送する搬送機構が設けられていてもよい。

供給口１２７は、外添用ローラ１２６の上方に位置している。外添用ローラ１２６において、供給口１２７に対面している位置よりも回転方向の下流の位置には、外添剤規制ブレード１２６ｂが外添用ローラ１２６に隣接して設けられている。外添剤規制ブレード１２６ｂの先端は、外添用ローラ１２６の外周面に接触している。例えば、外添剤規制ブレード１２６ｂは、外添用ローラ１２６の幅と同じ長さの幅を有する板状をなしており、幅方向の全域にわたって外添用ローラ１２６に接触している。

外添用ローラ１２６において、外添剤規制ブレード１２６ｂが接触している位置よりも回転方向の下流の位置には、外添用ブレード（添加剤供給装置）１２６ｃが外添用ローラ１２６に隣接して設けられている。外添用ブレード１２６ｃの先端は、外添用ローラ１２６の外周面に接触している。外添用ブレード１２６ｃは、帯電ローラ１２１に接触するスクレーパ１２４ａの下方に配置されている。例えば、外添用ブレード１２６ｃは、外添用ローラ１２６の幅と同じ長さの幅を有する板状をなしており、幅方向の全域にわたって外添用ローラ１２６に接触している。

また、図２に示すように、一例では、転写ベルト３１に転写されたトナーの量を計測するセンサ（計測装置）１３０が設けられている。センサ１３０は、例えば発光素子及び受光素子を備えており、発光素子から転写ベルト３１に照射された光の反射光を受光素子で受光することによって、転写ベルト３１におけるトナーの付着量を検出する。また、センサ１３０は、現像剤担持体１０９に印可される電圧、像担持体４０に印可される電圧、及び、トナーの付着量に基づいて、現像剤の現在の帯電量を計測（推定）する。

一例の現像装置１００では、センサ１３０によって計測された現像剤の帯電量に応じて、調整装置１２０が収容容器１０３内の現像剤の特性を回復し得る。すなわち、調整装置１２０は、センサ１３０によって計測された現像剤の帯電量が所定の範囲外にあるときに動作し、センサ１３０によって計測された現像剤の帯電量が所定の範囲内にあるときに停止している。なお、所定の範囲は、上閾値と上閾値よりも小さい下閾値とによって規定される。一例として、調整装置１２０は、センサ１３０によって計測された現像剤の帯電量が上閾値よりも大きいときに、トナーの帯電量を低下させ、且つ、キャリアの帯電量を低下させる。また、調整装置１２０は、センサ１３０によって計測された現像剤の帯電量が下閾値よりも小さいときに、トナーに外添剤を供給し、且つ、キャリアの粒子の表面を剥離する。

以下、調整装置１２０の動作について説明する。まず、現像剤の帯電量が高い場合の動作について説明する。すなわち、センサ１３０によって計測された帯電量が上閾値よりも大きい場合の調整装置１２０の動作について説明する。図３は、現像剤の帯電量が上閾値よりも大きい場合の調整装置１２０の動作を模式的に示す断面図である。

現像剤の帯電量が上閾値よりも大きい場合、図３に示すように、帯電ローラ１２１は負に帯電した状態で図面上右回りに回転する。帯電ローラ１２２は負に帯電した状態で図面上左回りに回転する。帯電ローラ１２３は正に帯電した状態で図面上右回りに回転する。帯電ローラ１２１，１２２，１２３の帯電量の絶対値は互いに同じであってよい。帯電ローラ１２１，１２２，１２３の回転速度は同じになるように制御される。スクレーパ１２４ｂ，１２４ｃは、それぞれグランドに電気的に接続されている。外添用ローラ１２６は、動作を停止している。図３の例では、帯電ローラ（第２ローラ）１２２及び帯電ローラ（第１ローラ）１２３によって分離装置１２０Ａが構成され、スクレーパ（第２接地部材）１２４ｂ及びスクレーパ（第１接地部材）１２４ｃによって回復装置１２０Ｂが構成される。

第一攪拌搬送部材１０５、第二攪拌搬送部材１０７及び現像剤担持体１０９の動作によって現像剤担持体１０９の現像領域に搬送された現像剤は、再び収容容器１０３内に戻り現像剤担持体１０９から離脱する。なお、図３において現像剤の流れは破線の矢印によって示されている。また、視覚的に理解を助けるために、キャリアを白丸で、トナーを黒点で、図面に部分的に描画している。現像剤担持体１０９から離脱した現像剤は、帯電ローラ１２１と帯電ローラ１２２との間隙を通過する。そして、現像剤は、重力の影響を受けて、回転する帯電ローラ１２２の回転に従って、帯電ローラ１２２と帯電ローラ１２３との間隙に搬送される。この間隙では、現像剤のうちの正に帯電したキャリアが負に帯電した帯電ローラ１２２に吸着され、現像剤のうちの負に帯電したトナー（又はトナーを主成分とするトナー群）が正に帯電した帯電ローラ１２３に吸着される。すなわち、現像剤は、分離装置１２０Ａ（帯電ローラ１２２，１２３）によってキャリアとトナーとに分離される。なお、帯電ローラ１２２によって現像剤から分離されるキャリアは、キャリアを主成分とするキャリア群であってよい。また、帯電ローラ１２３によって現像剤から分離されるトナーは、トナーを主成分とするトナー群であってよい。

帯電ローラ１２２に吸着されたキャリアは、帯電ローラ１２２の回転に従って回転方向下流に搬送され、スクレーパ１２４ｂに接触する。スクレーパ１２４ｂに接触したキャリアは、グランドに電気的に接続されたスクレーパ１２４ｂによって、帯電量が低下されるとともに帯電ローラ１２２から引き剥がされる。帯電ローラ１２３に吸着されたトナーは、帯電ローラ１２３の回転に従って回転方向下流に搬送され、スクレーパ１２４ｃに接触する。スクレーパ１２４ｃに接触したトナーは、グランドに電気的に接続されたスクレーパ１２４ｃによって、帯電量が低下されるとともに帯電ローラ１２３から引き剥がされる。すなわち、キャリア及びトナーの特性の一例である帯電量は、回復装置１２０Ｂによって、高過ぎる状態から回復される。帯電量が低下したキャリア及びトナーは、第二攪拌搬送部材１０７等によって再び攪拌される。

続いて、現像剤の帯電量が低い場合の動作について説明する。すなわち、センサ１３０によって計測された帯電量が下閾値よりも小さい場合の調整装置１２０の動作について説明する。図４は、現像剤の帯電量が下閾値よりも小さい場合の調整装置の動作を模式的に示す断面図である。

現像剤の帯電量が下閾値よりも小さい場合、図４に示すように、帯電ローラ１２１は正に帯電した状態で図面上右回りに回転する。帯電ローラ１２２は負に帯電した状態で図面上左回りに回転する。帯電ローラ１２３は正に帯電した状態で図面上右回りに回転する。帯電ローラ１２１，１２２，１２３の帯電量の絶対値は同じであってよい。帯電ローラ１２１，１２２の回転速度は同じであり、帯電ローラ１２３の回転速度は帯電ローラ１２１，１２２の回転速度と異なるように調整される。一例として、帯電ローラ１２３の回転速度は帯電ローラ１２１，１２２の回転速度よりも速くなるように調整される。スクレーパ１２４ｂ，１２４ｃは、グランドに電気的に接続されていなくてよい。外添用ローラ１２６は、図面上右回りに回転する。供給口１２７から供給された外添剤が外添剤規制ブレード１２６ｂによって外添用ローラ１２６の外周面に押圧されることによって、外添用ローラ１２６の外周面には外添剤が付着している。なお、外添剤は、外添用ローラ１２６の動作時間が所定の時間経過したときに、外添剤供給容器１２８から供給口１２７を介して供給され得る。

図４の例では、帯電ローラ（第１ローラ）１２１及び帯電ローラ（第２ローラ）１２２によって分離装置１２０Ａが構成され、外添用ローラ１２６、外添用ブレード１２６ｃ、帯電ローラ（剥離装置、第２ローラ）１２２及び帯電ローラ（剥離装置、第３ローラ）１２３によって回復装置１２０Ｂが構成される。

第一攪拌搬送部材１０５、第二攪拌搬送部材１０７及び現像剤担持体１０９の動作によって現像剤担持体１０９の現像領域に搬送された現像剤は、再び収容容器１０３内に戻り現像剤担持体１０９から離脱する。なお、図４において現像剤の流れは破線の矢印によって示されている。また、視覚的に理解を助けるために、キャリアを白丸で、トナーを黒点で、図面に部分的に描画している。現像剤担持体１０９から離脱した現像剤は、帯電ローラ１２１と帯電ローラ１２２との間隙を通過する。この間隙では、現像剤のうちの正に帯電したキャリアが負に帯電した帯電ローラ１２２に吸着され、現像剤のうちの負に帯電したトナーが正に帯電した帯電ローラ１２１に吸着される。なお、帯電ローラ１２２に吸着されるキャリアは、キャリアを主成分とするキャリア群であってよい。また、帯電ローラ１２３に吸着されるトナーは、トナーを主成分とするトナー群であってよい。

帯電ローラ１２２に吸着されたキャリアは、帯電ローラ１２２の回転に従って回転方向下流に搬送され、帯電ローラ１２２と帯電ローラ１２３との間隙を通過する。キャリアの粒子の表面は、帯電ローラ１２２と帯電ローラ１２３との間隙をキャリアが通過することによって剥離される。すなわち、この間隙において、キャリアは機械的なストレスを受ける。一例として、機械的なストレスは、帯電ローラ１２２の回転速度と帯電ローラ１２３の回転速度との差に起因する。例えば、帯電ローラ１２２の回転速度で移動するキャリアは、帯電ローラ１２２の回転速度よりも早い速度で回転する帯電ローラ１２３と接触する。これにより、キャリアのコートの表層は、帯電ローラ１２３によって剥離される。コートの表層が剥離されたキャリアは、スクレーパ１２４ｂによって、帯電ローラ１２２から引き剥がされる。

帯電ローラ１２１に吸着されたトナーは、帯電ローラ１２１の回転に従って回転方向下流に搬送され、スクレーパ１２４ａによって帯電ローラ１２１から引き剥がされる。引き剥がされたトナーは、外添用ブレード１２６ｃ上に落下する。落下したトナーは、外添用ブレード１２６ｃによって外添用ローラ１２６の外周面に押圧される。外添用ローラの外周面には外添剤が付着しているため、トナーに外添剤が供給される。外添剤が供給されたトナーは、正に帯電した帯電ローラ１２３に吸着される。そして、トナーは、スクレーパ１２４ｃによって、帯電ローラ１２３から引き剥がされる。コートの表層が剥離されたキャリア及び外添剤が再添加されたトナーは、第二攪拌搬送部材１０７等によって再び攪拌される。

キャリア、トナー及び外添剤を含む二成分現像方式では、高温環境下において低い印字率での印刷が長時間行われると、トナー表面に外添剤が埋没することがある。トナー表面に外添剤が埋没すると、外添剤によるスペーサ効果が低減し、トナーの流動性が低下する。このトナーの流動性の低下によってトナーとキャリアとの接触回数が低減し、帯電性能が低下する。また、トナー表面に外添剤が埋没すると、トナー表面がトナーを形成する樹脂に覆われるので、トナーとキャリアとの仕事関数差が小さくなり、帯電性能が低下する。この場合、形成される画像の濃度が上昇し、画像背景における不要なトナーの付着が発生し得る。

また、低温環境下において低い印字率での印刷が長時間行われると、使用されないトナーがキャリアとの接触及び分離を繰り返し、現像剤の帯電量が上昇する。この場合、形成される画像の濃度が低下する。

また、温度環境に関係なく、低い印字率での印刷が長時間行われると、キャリアのコートの表層にトナーが埋没することがある。キャリアのコートに外添剤が埋没すると、キャリアのコートとトナーに付着した外添剤との接触が低減し、帯電性能が低下する。

一例の画像形成システムでは、収容容器１０３内において、分離装置１２０Ａによって現像剤がキャリアとトナーとに分離されるため、回復装置１２０Ｂによってキャリアの特性とトナーの特性とをそれぞれ別々に回復することができる。

分離装置１２０Ａが、互いに対向する帯電ローラ１２１と帯電ローラ１２２とを含む場合、正に帯電した帯電ローラ１２１によって現像剤からトナーが分離され、負に帯電した帯電ローラ１２２によって、現像剤からキャリアが分離される。また、分離装置１２０Ａが、互いに対向する帯電ローラ１２３と帯電ローラ１２２とを含む場合、正に帯電した帯電ローラ１２３によって現像剤からトナーが分離され、負に帯電した帯電ローラ１２２によって、現像剤からキャリアが分離される。この構成では、現像剤がキャリアとトナーとに分離された後、直ちにキャリアとトナーとが別々に回復装置１２０Ｂに搬送される。そのため、キャリア及びトナーの特性の回復が効率よく実行される。

図３の例において、分離装置１２０Ａを構成する帯電ローラ１２３と帯電ローラ１２２とは互いに同じ速度で回転している。また、図４の例において、分離装置１２０Ａを構成する帯電ローラ１２１と帯電ローラ１２２とは互いに同じ速度で回転している。これらの場合、ローラ同士が同じ速度で回転しているので、ローラ間を通過する際にローラから現像剤に加わるダメージが抑制される。

図３の例では、帯電ローラ１２３にはグランドに電気的に接続されたスクレーパ１２４ｃが隣接し、帯電ローラ１２２にはグランドに電気的に接続されたスクレーパ１２４ｂが隣接している。この場合、帯電ローラ１２３及び帯電ローラ１２２によって分離されたキャリア及びトナーの帯電量がスクレーパ１２４ｃ，１２４ｂによって直ちに低下する。

回復装置１２０Ｂは、分離装置１２０Ａによって分離されたトナーが供給される添加剤供給装置を含む。添加剤供給装置は、外添用ローラ１２６及び外添用ブレード１２６ｃを含む。添加剤供給装置に供給されたトナーに対して外添剤が供給される。上述の通り、現像剤の帯電量が低い場合、トナーの表面が樹脂に覆われていることがある。回復装置１２０Ｂがトナーに外添剤を供給することによって、トナーの表面に外添剤が付着する。これにより、トナーの帯電性能が回復する。

一例の添加剤供給装置は、トナーを外添用ブレード１２６ｃで外添用ローラ１２６に押圧することによって、トナーに外添剤を供給する。一例の添加剤供給装置では、簡易な構成によってトナーに外添剤を供給することができる。

収容容器１０３には、添加剤供給装置に外添剤を供給する供給口１２７が設けられている。供給口１２７から外添剤が供給されるので、トナーに対する外添剤の供給を長期にわたって実現できる。

外添剤は、外添用ローラ１２６の動作時間が所定の時間経過したときに供給口から供給される。外添用ローラ１２６の動作時間に基づいて外添剤の供給タイミングが決定されるので、不要な外添剤が供給されることが抑制される。

回復装置１２０Ｂは、分離装置１２０Ａによって分離されたキャリアが供給される剥離装置（帯電ローラ１２３）を含む。帯電ローラ１２３は供給されたキャリアの粒子の表面を剥離する。上述の通り、現像剤の帯電量が低い場合、埋没した外添剤によってキャリアの表面が覆われていることがある。一例では、キャリアの粒子の表面が剥離されることによって、キャリアのコートから外添剤が除去される。これにより、キャリアの帯電性能が回復する。

帯電ローラ１２２によって現像剤から分離されたキャリアの粒子の表面は、帯電ローラ１２２と帯電ローラ１２３との間をキャリアが通過することによって剥離される。この場合、例えば帯電ローラ１２２と帯電ローラ１２３とは互いに異なる速度で回転する。帯電ローラ１２２と帯電ローラ１２３との回転速度に差が生じているので、キャリアの表面を効率的に剥離することができる。

画像形成装置１は、現像剤の帯電量を計測するセンサ１３０を有しているので、現像剤の帯電量の大小に応じて、キャリア及びトナーの状態を的確に回復することができる。例えば、回復装置１２０Ｂは、現像剤の帯電量が大きいときに、トナーの帯電量を低下させ、且つ、キャリアの帯電量を低下させ、現像剤の帯電量が小さいときに、トナーに外添剤を供給し、且つ、キャリアの粒子の表面を剥離する。

調整装置１２０は、センサ１３０によって計測された現像剤の帯電量が上閾値と下閾値とによって規定される範囲外にあるときに動作し、センサによって計測された現像剤の帯電量が範囲内にあるときに停止している。このように、不要な動作が実行されないことによって、調整装置１２０を効率的に運用することができる。

以上、本開示の種々の例について図面を参照して詳述したが、その精神の範囲を逸脱しない範囲において種々の変形及び変更が可能であることは当業者にとって明らかである。すなわち、特許請求の範囲に記載した精神を逸脱しない範囲内において全ての変更が含まれることが意図される。本開示のさらに他の例は、例えば以下のクローズ（ｃｌａｕｓｅ）として記載される。

（クローズ１）
回復する特性を有するキャリア及びトナーを含む現像剤を収容する収容容器と、
前記収容容器内において前記現像剤を前記キャリアと前記トナーとに分離する分離装置と、
前記分離装置によって生成された前記キャリア及び前記トナーの特性を回復する回復装置と、を含む、画像形成システム。
（クローズ２）
前記分離装置は、互いに対向する第１ローラと第２ローラとを含み、
前記第１ローラは、正に帯電して、前記現像剤から前記トナーを分離し、
前記第２ローラは、負に帯電して、前記現像剤から前記キャリアを分離する、クローズ１に記載の画像形成システム。
（クローズ３）
前記第１ローラと前記第２ローラとは互いに同じ速度で回転する、クローズ２に記載の画像形成システム。
（クローズ４）
前記第１ローラには第１接地部材が隣接し、前記第２ローラには第２接地部材が隣接している、クローズ２又はクローズ３に記載の画像形成システム。
（クローズ５）
前記回復装置は、前記分離装置によって分離された前記トナーが供給される添加剤供給装置を含み、
前記添加剤供給装置は、供給された前記トナーに対して外添剤を外添するクローズ１〜４のいずれかに記載の画像形成システム。
（クローズ６）
前記添加剤供給装置は、周面に前記外添剤が塗布された外添用ローラと、前記外添用ローラに隣接するブレードとを含み、
前記添加剤供給装置は、前記トナーを前記ブレードで前記外添用ローラに押圧することによって、前記トナーに前記外添剤を供給する、クローズ５に記載の画像形成システム。
（クローズ７）
前記収容容器には、前記添加剤供給装置に前記外添剤を供給する供給口が設けられている、クローズ５又は６に記載の画像形成システム。
（クローズ８）
前記外添剤は、前記添加剤供給装置の動作時間が所定の時間経過したときに前記供給口から供給されるクローズ７に記載の画像形成システム。
（クローズ９）
前記回復装置は、前記分離装置によって分離された前記キャリアが供給される剥離装置を含み、
前記剥離装置は供給された前記キャリアの粒子の表面を剥離する、クローズ１〜８のいずれかに記載の画像形成システム。
（クローズ１０）
前記分離装置は、互いに対向する第１ローラと第２ローラとを含み、
前記第１ローラは、正に帯電して、前記現像剤から前記トナーを分離し、
前記第２ローラは、負に帯電して、前記現像剤から前記キャリアを分離し、
前記剥離装置は、前記第２ローラに対向する第３ローラを含み、
前記第２ローラによって分離された前記キャリアの粒子の表面は、前記第２ローラと前記第３ローラとの間を前記キャリアが通過することによって剥離される、クローズ９に記載の画像形成システム。
（クローズ１１）
前記第３ローラと前記第２ローラとは互いに異なる速度で回転する、クローズ１０に記載の画像形成システム。
（クローズ１２）
前記現像剤の帯電量を計測する計測装置を更に備える、クローズ１〜１１のいずれかに記載の画像形成システム。
（クローズ１３）
前記回復装置は、
前記計測装置によって計測された前記現像剤の帯電量が上閾値と前記上閾値よりも小さい下閾値とによって規定される範囲外にあるときに動作し、
前記計測装置によって計測された前記現像剤の帯電量が前記範囲内にあるときに停止している、クローズ１２に記載の画像形成システム。
（クローズ１４）
前記回復装置は、
前記計測装置によって計測された前記現像剤の帯電量が前記上閾値よりも大きいときに、前記トナーの帯電量を低下させ、且つ、前記キャリアの帯電量を低下させ、
前記計測装置によって計測された前記現像剤の帯電量が前記下閾値よりも小さいときに、前記トナーに外添剤を供給し、且つ、前記キャリアの粒子の表面を剥離する、クローズ１３に記載の画像形成システム。
（クローズ１５）
キャリア、トナー及び外添剤を含む現像剤を収容する収容容器であって、前記キャリア及びトナーが回復する特性を有する該収容容器と、
前記収容容器内に位置し、前記キャリアを主成分とするキャリア群と前記トナーを主成分とするトナー群とに前記現像剤を分離する分離装置であって、前記トナーの負電荷を引きつけ前記トナー群を生成する正電荷を有する第１ローラと、前記キャリアの正電荷を引きつけ前記キャリア群を生成する第２ローラと、を有する該分離装置と、
前記キャリア群の前記キャリア及び前記トナー群の前記トナーの特性を回復する回復装置であって、前記第１ローラに隣接する第１接地部材、前記第２ローラに隣接する第２接地部材、添加剤供給装置、及び剥離装置を備える該回復装置と、を備え、
前記現像剤の帯電量が上閾値よりも大きいときに、前記第１接地部材は前記トナー群の帯電量を低下させ、且つ、前記第２接地部材は前記キャリア群の帯電量を低下させ、
前記現像剤の帯電量が下閾値よりも小さいときに、前記添加剤供給装置は前記トナー群に含まれる前記トナーに前記外添剤を供給し、且つ、前記剥離装置は前記キャリア群に含まれる前記キャリアの粒子の表面を剥離する、画像形成システム。

Claims (15)

1. 回復する特性を有するキャリア及びトナーを含む現像剤を収容する収容容器と、
   前記収容容器内において前記現像剤を前記キャリアと前記トナーとに分離する分離装置と、
   前記分離装置によって生成された前記キャリア及び前記トナーの特性を回復する回復装置と、を含む、画像形成システム。
2. 前記分離装置は、互いに対向する第１ローラと第２ローラとを含み、
   前記第１ローラは、正に帯電して、前記現像剤から前記トナーを分離し、
   前記第２ローラは、負に帯電して、前記現像剤から前記キャリアを分離する、請求項１に記載の画像形成システム。
3. 前記第１ローラと前記第２ローラとは互いに同じ速度で回転する、請求項２に記載の画像形成システム。
4. 前記第１ローラには第１接地部材が隣接し、前記第２ローラには第２接地部材が隣接している、請求項２に記載の画像形成システム。
5. 前記回復装置は、前記分離装置によって分離された前記トナーが供給される添加剤供給装置を含み、
   前記添加剤供給装置は、供給された前記トナーに対して外添剤を外添する請求項１に記載の画像形成システム。
6. 前記添加剤供給装置は、周面に前記外添剤が塗布された外添用ローラと、前記外添用ローラに隣接するブレードとを含み、
   前記添加剤供給装置は、前記トナーを前記ブレードで前記外添用ローラに押圧することによって、前記トナーに前記外添剤を供給する、請求項５に記載の画像形成システム。
7. 前記収容容器には、前記添加剤供給装置に前記外添剤を供給する供給口が設けられている、請求項５に記載の画像形成システム。
8. 前記外添剤は、前記添加剤供給装置の動作時間が所定の時間経過したときに前記供給口から供給される請求項７に記載の画像形成システム。
9. 前記回復装置は、前記分離装置によって分離された前記キャリアが供給される剥離装置を含み、
   前記剥離装置は供給された前記キャリアの粒子の表面を剥離する、請求項１に記載の画像形成システム。
10. 前記分離装置は、互いに対向する第１ローラと第２ローラとを含み、
    前記第１ローラは、正に帯電して、前記現像剤から前記トナーを分離し、
    前記第２ローラは、負に帯電して、前記現像剤から前記キャリアを分離し、
    前記剥離装置は、前記第２ローラに対向する第３ローラを含み、
    前記第２ローラによって分離された前記キャリアの粒子の表面は、前記第２ローラと前記第３ローラとの間を前記キャリアが通過することによって剥離される、請求項９に記載の画像形成システム。
11. 前記第３ローラと前記第２ローラとは互いに異なる速度で回転する、請求項１０に記載の画像形成システム。
12. 前記現像剤の帯電量を計測する計測装置を更に備える、請求項１に記載の画像形成システム。
13. 前記回復装置は、
    前記計測装置によって計測された前記現像剤の帯電量が上閾値と前記上閾値よりも小さい下閾値とによって規定される範囲外にあるときに動作し、
    前記計測装置によって計測された前記現像剤の帯電量が前記範囲内にあるときに停止している、請求項１２に記載の画像形成システム。
14. 前記回復装置は、
    前記計測装置によって計測された前記現像剤の帯電量が前記上閾値よりも大きいときに、前記トナーの帯電量を低下させ、且つ、前記キャリアの帯電量を低下させ、
    前記計測装置によって計測された前記現像剤の帯電量が前記下閾値よりも小さいときに、前記トナーに外添剤を供給し、且つ、前記キャリアの粒子の表面を剥離する、請求項１３に記載の画像形成システム。
15. キャリア、トナー及び外添剤を含む現像剤を収容する収容容器であって、前記キャリア及びトナーが回復する特性を有する該収容容器と、
    前記収容容器内に位置し、前記キャリアを主成分とするキャリア群と前記トナーを主成分とするトナー群とに前記現像剤を分離する分離装置であって、前記トナーの負電荷を引きつけ前記トナー群を生成する正電荷を有する第１ローラと、前記キャリアの正電荷を引きつけ前記キャリア群を生成する第２ローラと、を有する該分離装置と、
    前記キャリア群の前記キャリア及び前記トナー群の前記トナーの特性を回復する回復装置であって、前記第１ローラに隣接する第１接地部材、前記第２ローラに隣接する第２接地部材、添加剤供給装置、及び剥離装置を備える該回復装置と、を備え、
    前記現像剤の帯電量が上閾値よりも大きいときに、前記第１接地部材は前記トナー群の帯電量を低下させ、且つ、前記第２接地部材は前記キャリア群の帯電量を低下させ、
    前記現像剤の帯電量が下閾値よりも小さいときに、前記添加剤供給装置は前記トナー群に含まれる前記トナーに前記外添剤を供給し、且つ、前記剥離装置は前記キャリア群に含まれる前記キャリアの粒子の表面を剥離する、画像形成システム。

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