JP3581720B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電子写真複写機、ファクシミリ、プリンター等の静電記録装置の２成分現像装置に係り、詳しくは、現像器内の現像剤を回収する際にキャリアとトナーを分離して回収する現像剤分離手段を備えた現像装置及び同装置の２成分現像剤の回収方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、静電記録装置では感光体面に原稿画像に相当する静電潜像を形成し、その静電潜像を現像剤を収容する現像装置によって可視像化し、これを転写紙に転写し、定着してコピーを得ている。
この現像装置で用いる現像剤には帯電トナーを直接感光体面に供給して静電潜像を可視像化できる１成分現像剤と、トナーをキャリア表面に摩擦帯電によって吸着させ、そのトナー付きのキャリアを感光体面に供給して静電潜像を可視像化できる２成分現像剤が知られている。
このような各現像剤の内トナーは可視像化に利用されるまで、感光体面に繰返して供給される。このため、感光体面の静電潜像の現像に続き、転写が行なわれた後に、感光体面に残留したトナーは回収装置で回収され、再利用されており、トナー回収装置の一例が特開昭５７−１９７７４号公報や、実開平４−１１４０６６号公報に開示されている。
【０００３】
ところで、２成分現像剤はその内のトナーをキャリア表面に摩擦帯電によって吸着させ、そのトナー付きのキャリアを感光体面に供給し、そのトナーによって静電潜像を現像する。このような２成分現像剤のキャリアは使用限界に近づくと、ほとんどの場合帯電不良を起こして劣化する。このような帯電不良が生じた場合、トナーの過多によるトナー飛散等により異常画像等が発生し、サービスマンによる現像剤交換が行なわれている。
従来、この２成分現像装置内の２成分現像剤の回収時には、現像装置のケーシングの下部にシャッター等が付いており、このシャッターの開閉により旧現像剤を排出し、新現像剤を供給していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この２成分現像剤の回収方式では、トナーとキャリアが混合された現像剤として全てが回収され、新現像剤に交換される。そのために本来まだ使用可能なトナーも一緒に破棄されてしまっていた。
例えば、トナー濃度が３ｗｔ％でコントロールされる現像装置において、現像器内の現像剤量が１ｋｇの場合、トナーは３０ｇが含まれていることとなる。
【０００５】
Ａ４で６％の画像面積の現像を行なった場合、上述の３０ｇのトナーでは約１５０枚分のコピーが得られることと成る。現在、このトナーを破棄しており、大きな無駄を生じている。
本発明は以上のような問題点に鑑みて成されったものであり、その目的とするところは、回収すべき現像剤の内、不必要となるキャリアのみを回収し、まだ使用可能なトナーは再使用することを可能とした現像装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、
請求項１の発明では、トナーとキャリアからなる２成分現像剤を有し、廃棄する現像剤を回収する現像剤回収部を設けた現像装置において、
回収する現像剤からトナーを分離する分離手段と、分離した上記トナーをリサイクルする手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明では、請求項１の現像装置において、
上記分離手段の現像剤回収スリーブに上記トナーと逆極性の電荷を印加する手段を有することを特徴とする。
請求項３の発明では、請求項１又は２の現像装置において、
上記現像剤回収部にキャリア回収部とトナー回収部を設けたことを特徴とする。
請求項４の発明では、請求項３の現像装置において、
現像剤進行方向に対して、上記キャリア回収部、上記トナー回収部がこの順に配置されることを特徴とする。
【０００９】
請求項５の発明では、請求項１乃至４のいずれか一つの現像装置において、
キャリア回収部を設け、上記キャリア回収部上流側に現像剤規制部材を有することを特徴とする。
請求項６の発明では、請求項１乃至４のいずれか一つの現像装置において、
上記トナー回収部を設け、上記トナー回収部上流側に上記キャリア粒径よりも小さく、上記トナー粒径よりも大きい開口部を持つことを特徴とする。
【００１０】
【作用】
請求項１によれば、２成分現像剤の回収時に、分離手段が現像剤からトナーを分離し、トナーをリサイクルする手段が分離してから回収されたトナーをリサイクルする。
請求項２によれば、トナーと逆極性の電荷を印加する手段がトナーと逆極性の電荷によってトナーを回収できる。
【００１１】
請求項３，４によれば、キャリア回収部がキャリアを、トナー回収部がトナーをそれぞれ分離して回収でき、特に、現像剤進行方向に対してキャリア回収部、トナー回収部をこの順に配置して回収しても良い。
請求項５によれば、キャリア回収部上流側の現像剤規制部材が現像剤の分離回収を規制できる。
請求項６によれば、開口部がキャリアを排除し、トナーを導入するという分離を行なえる。
【００１２】
【実施例】
図１は本発明の一実施例に係る現像装置を備えた画像形成装置の概略構成を示すものである。
先ず、この画像形成装置全体の概略構成を説明する。
この画像形成装置の基枠Ｋ１の中央には潜像担持体である感光体ドラム１（例えば有機感光体：ＯＰＣ）が紙面垂直の図示しない回転軸線回りに回転可能に配備される。この感光体ドラム１の上部で基枠Ｋ１の上面には原稿を載置する原稿載置面を備えたコンタクトガラス２４が配備される。このコンタクトガラス２４直下には、原稿照明光源２５とミラー２６よりなる走査光学系５と、ミラー６、７よりなる走査光学系８とが配備される。図示しないプリントスイッチを押すと、両走査光学系５，８が移動して、原稿の読み取り走査がなされる。そして、レンズ９の後方に設けられた画像読み取り素子１０に、走査された画像が画像信号として読み込まれる。読み込まれた画像信号はデジタル化されて画像処理される。
【００１３】
感光体ドラム１の上方近傍部にはポリゴンミラー１３及び図示しないレーザーダイオード（ＬＤ）が配備される。このレーザーダイオード（ＬＤ）が上述の画像処理された信号に基づき駆動し、該ＬＤからのレーザー光がポリゴンミラー１３で反射した後、ミラー１４を介して感光体ドラム１上に照射される。これにより、レーザー光による光書き込みが感光体ドラム１上に行なわれ、この際、既に帯電チャージャー１５により一様に帯電された感光体ドラム表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、感光体ドラム１の側方に対設された現像装置１６によって可視像化され、この可視像は、給紙部１７から送られてきた転写紙に転写チャージャー１８のコロナ放電により転写される。
この転写後、転写紙は分離チャージャー１９により感光体ドラム１の表面より分離される。この分離後、転写紙は搬送ベルト２１で搬送され、定着ローラ対２２の接触部を通って、転写紙上の転写像が定着された後に基枠Ｋ１の側方の排紙ローラ列２７によって機外の排紙トレイ２８へ排出される。一方転写後において感光体ドラム１の表面に残留しているトナーはクリーニング装置２３により除去される。
【００１４】
次に、図２に沿って、二成分現像装置１６を説明する。
この例における二成分現像装置１６は、図２中の左側の感光体ドラム１に対向して配置された現像器２と、該現像器２の上方部に付設されたトナー補給装置３と、該現像器２の右方部に付設され、現像剤を回収する機構である現像剤回収部Ａとから構成されている。
先ず、現像器２に付いて説明する。
【００１５】
現像器２のケーシング２００内には、感光体ドラム表面に対向する開口部ｍ１に、磁石ローラを備えた現像ローラ２０１が配備され、更に、ケーシング２００内の底部に沿って流動する現像剤を現像ローラ軸方向に搬送すると共に、現像ローラ２０１の表面に供給する第１搬送スクリュー２０２と、右上方のトナー補給装置３から補給された直後のトナーを現像剤中に送り込んで現像剤とトナーを混合撹拌し且つ第１搬送スクリュー２０２側に現像剤を供給する第２搬送スクリュー２０３とが設けられている。
これらの第１搬送スクリュー２０２及び第２搬送スクリュー２０３は、各々紙面に垂直な中心軸を中心に反時計方向（矢印方向）に回動されている。この第１搬送スクリュー２０２は図面手前側、第２搬送スクリュー２０３は図面奥側に現像剤を搬送しており、第１ならびに第２搬送スクリューによって現像剤は現像器両側端部にて循環している。
【００１６】
現像ローラ２０１の上部には、現像ローラ２０１表面に担持されて感光体表面に搬送する現像剤の量を規制するドクタ２０４が設けられる。このドクタ２０４で規制された現像剤は現像器底部に還流した上で、再び第１搬送スクリュー２０２へ供給される現像剤の流れを起こす様に構成される。
以上のような現像器２において、これが現像動作に入ると、現像器２内の各回転部材２０１、２０２、２０３が図示しない回転駆動系によって駆動され、現像器２内の現像剤が現像ローラ軸方向に撹拌されると共に、第２搬送スクリュー２０３、第１搬送スクリュー２０２、現像ローラ２０１、ドクタ２０４とこの順に搬送される。このドクタ２０４に達した現像剤は、ここで、現像ローラ２０１上に担持されて感光体表面に搬送される現像剤と、再び第１搬送スクリュー２０２に流下して現像器底部に還流される現像剤とに分けられる。現像器底部に還流された現像剤は第１搬送スクリュー２０２で混合撹拌されて再び現像ローラ２０１表面に供給される。
【００１７】
トナー補給装置３から現像器２内に補給されたトナーは第２搬送スクリュー２０３近傍の現像剤中に送り込まれて同部の現像剤と混合撹拌され、第１搬送スクリュー２０２側に循環供給される。
現像器２の内部では、キャリアとトナーとが混合されており、その混合比はトナーの含有率２〜１０重量パーセント（ｗｔ％）の現像剤が循環している。
トナー濃度は図示しないトナー濃度センサによって制御される。
次に、トナー補給装置３について説明する。
【００１８】
このトナー補給装置３は左側壁を構成する左ケーシングと右側壁を構成する右ケーシングと図示しない手前側壁、奥側壁及び開閉する上壁とでトナー収容器３１が形成されている。このトナー収容器内には該収容器内で紙面垂直方向に長い回転軸に取り付けられたアジテータ３２，３３が設けられ、このアジテータ３２，３３がトナーのブリッジの発生を防止している。
アジテータ３２，３３により撹拌されたトナーはトナー収容器の右側に溜まり、ポリウレタン等で作製されたスポンジ３４に挾まれたトナー補給ローラ３５の回転量に応じた量が現像器２側に流下し、供給される。
現像剤を回収する機構である現像剤回収部Ａは現像剤をトナーとキャリアに分離する現像剤分離手段Ａ１と分離したトナーをリサイクルする手段としてのトナー回収部Ａ２とキャリア回収部Ａ３とで構成されている。
【００１９】
現像剤分離手段Ａ１は現像器２内の現像剤を回収するための現像剤回収スリーブとしてのキャリア回収スリーブ４１及びキャリア回収スリーブ４１内の磁石Ｍ１，Ｍ２と、キャリア回収スリーブ４１にトナーと逆極性の電荷を印加する手段としてのバイアス電源Ｖとで構成される。
キャリア回収部Ａ３はキャリア回収タンク４２とキャリア回収スリーブ４１及び現像器２のケーシングの間に形成され、現像剤を現像器２側よりキャリア回収タンク４２の開口部ｍ３まで確実に案内する隙間ａとで構成される。
図３に示すように、キャリア回収スリーブ４１は現像器のケーシング２００内の搬送スクリュー２０３との対抗位置に配設される。ここで、ケーシング２００の側壁には現像器２内の現像剤を導入可能な開口部ｍ２が形成され、この開口部ｍ２に遊嵌状にキャリア回収スリーブ４１が配備される。なお、図３ではキャリアを白丸表示し、トナー表示を省略した。
【００２０】
キャリア回収スリーブ４１内には現像剤を回収し易くするための磁石Ｍ１、Ｍ２が配置され、両磁石は図示しない支持手段によってケーシング側に固定されている。磁石Ｍ１、Ｍ２は磁力によってキャリア回収スリーブ４１の表面に現像剤を吸引し、隙間ａに沿って移動する現像剤を確実に保持するように構成されている。
通常時には、このキャリア回収スリーブ４１は停止しており、磁石の力により磁気ブラシを発生させたキャリアが不如意にキャリア回収部Ａ３内に入らないようにしている。
ここで、現像剤中のキャリアが劣化したとして、キャリアを回収する際には、キャリア回収スリーブ４１を反時計方向に回転させキャリアを回収する。この際、図３に示すように、現像剤が進入する隙間ａの入口にはケーシング２００の内壁より突出し形成された現像剤規制部材４７が配備され、これによってキャリア回収スリーブ４１とケーシングとの隙間ａ間での現像剤によるロック等を防ぐことができる。
【００２１】
この時、バイアス電源Ｖにより、トナーと反対極性のバイアスの電荷がキャリア回収スリーブ４１に印加されている。こうすることによって、キャリアとトナーをキャリア回収スリーブ４１上で分離される。分離されたトナーはキャリア回収スリーブ４１上に電気的な力により吸着される。他方、キャリアは磁気的な力によってキャリア回収スリーブ４１上に吸着している。ここで、キャリア回収タンク開口部ｍ３では両磁石Ｍ１、Ｍ２の磁力は無くなるように形成してある。このため、キャリア回収タンク開口部ｍ３上に達したキャリア回収スリーブ４１上のキャリアはキャリア回収スリーブ４１より離れ、キャリア回収タンク４２に落下し収容され、トナーはバイアス電荷による電気的な力によりキャリア回収スリーブ４１より離れることなくトナー回収部Ａ２に向かう。
【００２２】
トナー回収部Ａ２はキャリア回収スリーブ４１よりトナーを回収するためのファーブラシ４３と、キャリア回収スリーブ４１及びケーシングの間に形成され、現像剤をキャリア回収タンク開口部ｍ３よりファーブラシ４３と対抗するトナー回収位置Ｐまで案内するギャップｂ（開口部）と、回収トナーをトナー補給装置３に戻すトナー回収スクリュー４５及びトナー回収管４６とで構成される。
ファーブラシ４３と対抗するトナー回収位置Ｐの上流側に位置するギャップｂは、図４に示すようにキャリア（図４中に白丸表示した）粒径よりも小さく、トナー（図４中に黒丸表示した）粒径よりも大きく形成され、この様に設定されることによって、無磁力域に達してもキャリア回収スリーブ４１より離れないキャリアを強制的にキャリア回収タンク４２に送り込み、トナーのみキャリア回収スリーブ４１に残しギャップｂ内に導くことが出来る。
【００２３】
このファーブラシ４３は図示しない回転駆動系により回転され、特に、キャリア回収スリーブ４１に対してカウンター方向に回転駆動している。図５に示すように、キャリア回収スリーブ４１のトナーはトナー回収位置Ｐに達すると、ファーブラシ４３によってキャリア回収スリーブ４１上から掻き取られる。ファーブラシ４３によって回収されたトナーはファーブラシ４３の近傍に対抗配備されたトナー回収スクリュー４５側に掃き出される。なお、ファーブラシ４３の上部でケーシング２００の内壁にはファーブラシ４３に接するように突起４８が突設され、この突起４８によってファーブラシ４３に付いていたトナーは掻き落され、分離される。
図２に示すように、トナー回収管４６は折曲管として形成され、その下端の開口はトナー回収位置Ｐの近傍に配備され（図５参照）、上端の開口はトナー補給装置３のケーシング側壁の開口部に配備される。
【００２４】
トナー回収管４６内には可撓性材で形成されたトナー回収スクリュー４５が連続して配備され、特に、トナー回収スクリュー４５の下端部は、トナー回収位置Ｐより掃き出されたトナーをトナー回収管４６の下端開口に掻き込める位置に配備される。このトナー回収スクリュー４５はケーシング側壁の外部に配備された図示しない回転駆動系により回転され、特に、トナー回収管４６内の折曲部では折曲しつつ回転する。
ファーブラシ４３に掃き出されトナー回収スクリュー４５に達したトナーはトナー回収スクリュー４５によってトナー回収管４６内を流動し、トナー補給装置３のケーシング内に再度供給され、再利用される。
【００２５】
以上のように、本発明では、通常時に現像剤分離手段Ａ１とトナー回収部Ａ２およびキャリア回収部Ａ３が停止しており、この際、停止したキャリア回収スリーブ４１上に磁石の力により現像剤による磁気ブラシを発生させ、キャリアが不如意にキャリア回収部Ａ３側に入らないようにしている。
ここで、現像剤中のキャリアが劣化したとして、キャリアを回収する際の現像装置１６を用いての２成分現像剤の回収方法を説明する。
【００２６】
キャリア回収時には、キャリア回収スリーブ４１を反時計方向に回転させ、現像剤を隙間ａを通し、キャリア回収タンク開口部ｍ２に導く。この時、トナーと反対極性のバイアスの電荷がキャリア回収スリーブ４１に印加され、キャリアとトナーがキャリア回収スリーブ４１上で分離される。特に、分離されたトナーは電気的な力により、キャリアは磁気的な力によってそれぞれキャリア回収スリーブ４１上に吸着される。この後、キャリア回収タンク開口部ｍ３で磁力が無くなるとキャリアのみがキャリア回収スリーブ４１より離れ、キャリア回収タンク４２に取り込まれる。この時、トナーと反対極性のバイアスの電荷を受けるキャリア回収スリーブ４１上のトナーはトナー回収位置Ｐで回転駆動するファーブラシ４３によって掻き取られる。更に、回転駆動するトナー回収スクリュー４５及びトナー回収管４６は掻き取ったトナーをトナー補給装置３に回収することができ、トナー補給装置３に戻ったトナーは、再利用される。
【００２７】
この際、現像剤分離手段Ａ１が確実にトナーとキャリアを分離出来、キャリア回収部Ａ３にはトナーを確実に分離したキャリアを回収出来、しかもリサイクルする手段としてのトナー回収部Ａ２ではここで回収したトナーを再利用すべくトナー補給装置３に確実に戻すことが出来る。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の請求項１に係る発明によれば、
２成分現像剤を有した現像装置に設けた現像剤回収部が現像剤を回収するに先立ち、分離手段が２成分現像剤からトナーを分離し、しかも、トナーをリサイクルする手段が現像剤の内、分離されたトナーをリサイクルするので、トナーを有効的に使用することが可能である。
【００２９】
請求項２に係る発明によれば、
トナーと逆極性の電荷を印加する手段が分離手段の現像剤回収スリーブにトナーと逆極性の電荷を印加するので、確実にトナーを現像剤回収スリーブに分離することができる。
請求項３に係る発明によれば、
キャリア回収部とトナー回収部を設けたことにより、トナーとキャリアを分けて収納することが可能となり、回収されたトナーとキャリアの後処理が容易と成る。
請求項４に係る発明によれば、
現像剤の進行方向に対して、キャリア回収部、トナー回収部がこの順に配置されるので、複雑な機構無しにトナーとキャリアを分離・収納することができる。
【００３０】
請求項５に係る発明によれば、
キャリア回収部上流側に現像剤規制部材が設けられるので、この現像剤規制部材が現像剤を安定した量だけ現像剤分離手段側に導くことが出来、現像剤分離手段が現像剤をトナーとキャリアに安定して分離することができる。
請求項６に係る発明によれば、
トナー回収部上流側にキャリア粒径よりも小さくトナー粒径よりも大きい開口部が設けられるので、この開口部がキャリアのトナー回収部側への移動を規制出来、トナーよりキャリアを確実に分離可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１としての現像装置を装備した画像形成装置の全体概略構成図である。
【図２】図１中の現像装置の拡大断面図である。
【図３】図１中の現像装置のキャリア回収スリーブの搬送スクリュー側の要部拡大断面図である。
【図４】図１中の現像装置のキャリア回収スリーブのキャリア回収タンク側の要部拡大断面図である。
【図５】図１の現像装置のキャリア回収スリーブのトナー回収スクリュー側の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム
２ 現像器
２０１ 現像ローラ
３ トナー補給装置
３１ トナー収容器
４１ キャリア回収スリーブ
４２ キャリア回収タンク
４５ トナー回収スクリュー
４６ トナー回収管
４７ 現像剤規制部材
Ａ 現像剤回収部
Ａ１ 現像剤分離手段
Ａ２ トナー回収部
Ａ３ キャリア回収部
ａ 隙間
ｂ ギャップ
Ｐ トナー回収位置
Ｖ バイアス電源

Claims (6)

1. トナーとキャリアからなる２成分現像剤を有し、廃棄する現像剤を回収する現像剤回収部を設けた現像装置において、
   回収する現像剤からトナーを分離する分離手段と、分離した上記トナーをリサイクルする手段とを有することを特徴とした現像装置。
2. 請求項１の現像装置において、
   上記分離手段の現像剤回収スリーブに上記トナーと逆極性の電荷を印加する手段を対設することを特徴とした現像装置。
3. 請求項１又は２の現像装置において、
   上記現像剤回収部にキャリア回収部とトナー回収部を設けたことを特徴とする現像装置。
4. 請求項３の現像装置において、
   現像剤進行方向に対して、上記キャリア回収部、上記トナー回収部がこの順に配置されることを特徴とする現像装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一つの現像装置において、
   キャリア回収部が設けられ、同キャリア回収部上流側に現像剤規制部材が設けられたことを特徴とする現像装置。
6. 請求項１乃至４のいずれか一つの現像装置において、
   トナー回収部が設けられ、同トナー回収部上流側に上記キャリア粒径よりも小さく、上記トナー粒径よりも大きい開口部が形成されたことを特徴とする現像装置。

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