JP2005140971A - Scattering dust suction device, developing device, and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は飛散粉塵吸引装置、現像装置及び画像形成装置に関し、詳細には複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に用いる現像装置において飛散したトナーや磁性キャリア等の粉塵を吸引する機構に関する。 The present invention relates to a scattered dust suction device, a developing device, and an image forming apparatus, and more particularly to a mechanism for sucking dust such as toner and magnetic carrier scattered in a developing device used in an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, and a printer.
従来、画像形成装置における磁気ブラシ式現像装置では、現像器ケーシングの開口部に設けられた現像剤担持体としての現像スリーブが内蔵する磁石によって形成する磁界により、トナーと磁性キャリアを含む現像剤で磁気ブラシを形成し、該磁気ブラシを潜像担持体としての感光体ドラムと現像スリーブとの隙間に搬送して感光体ドラム上の潜像を現像する。 Conventionally, in a magnetic brush type developing device in an image forming apparatus, a developer containing toner and a magnetic carrier is generated by a magnetic field formed by a magnet built in a developing sleeve as a developer carrying member provided in an opening of a developing device casing. A magnetic brush is formed, and the magnetic brush is conveyed to a gap between a photosensitive drum as a latent image carrier and a developing sleeve to develop a latent image on the photosensitive drum.
ところが、画像形成装置における現像装置においては、現像スリーブが設けられた現像器ケーシングの開口部から装置内のトナーやキャリアが飛散し易い。そして、現像装置の下方を中心に外部へ飛散したトナーやキャリア等の粉塵は、画像形成装置内を汚染して紙詰まりなどの処理時にオペレーターの手を汚してしまったり、上記画像形成装置内で電気部品に付着してノイズなどの原因となったり、像保持体としての転写シートの搬送部分に付着して該転写シートを汚してしまったりするという問題点があった。 However, in the developing device in the image forming apparatus, the toner and the carrier in the device are easily scattered from the opening of the developing device casing provided with the developing sleeve. The toner or carrier dust scattered outside from the lower part of the developing device contaminates the inside of the image forming apparatus and may contaminate the operator's hands during processing such as a paper jam. There is a problem that it adheres to electrical parts and causes noise or the like, or adheres to a transfer portion of the transfer sheet as an image holding member and soils the transfer sheet.
このような問題点を解決する技術がいくつか提案されている。その一つとして、特許文献1では、現像ケースの開口両端部に飛散を防止するための多孔質性の通気性シートからなるサイドシートを設け、トナーが現像ケース外に出ずに空気だけ外に出すことができる。また、特許文献2では、感光体とキャリア回収手段との間隙に現像装置外部から内部へ向かう方向の気流を発生させる空気流発生手段を設けることで対応している。更に、特許文献3では、コロナ放電装置に吹き込まれる気流を均一化することによって、帯電生成物を均一に除電もしくは帯電し、余剰の生成物を滞留させないようにしている。
Several techniques for solving such problems have been proposed. As one of them, in
しかしながら、特許文献1,2は特に飛散の多い現像ケース開口両端部における飛散量防止には有効であるが、現像ケースの端部や感光体・現像スリーブの一部の箇所のみに浮遊トナー・キャリアを防止しようとするフィルタや回収手段を設置しても、現像ケーシング内部から吹き出す気流によって、浮遊トナー・キャリアは飛散してしまい、対策として不十分である。よって、近年の高速化・小型化した現像方式に対しては十分に飛散トナーやキャリア等の粉塵を除去することは難しい。また、特許文献3では、吸引用の気流をワイヤ軸方向に対して一様に行うことで、均一な帯電を指向している。しかし、近年の小型化設計ではユニットの感光体や現像スリーブ・帯電ワイヤ等に対して垂直に気流を発生させる機構の設置は、当該機構に隣接する個所に定着系や転写系の各ユニットを設置することが一般的であるために、実質的に難しい。そこで、従来より図6に示す飛散粉塵吸引装置が提案されているが図を用いて以下に説明する。
However,
図6は従来の飛散粉塵吸引装置を適用する現像装置の構成を示す概略断面図である。なお、同図に示す現像装置は、2成分現像剤による現像ユニットを一例としている。同図において、この磁気ブラシ式の現像装置60では、現像器ケーシングの開口部に設けられた現像スリーブ62が内蔵する磁石によって形成する磁界により、トナーとキャリアを含む現像剤66で磁気ブラシを形成し、磁気ブラシを潜像担持体としての感光体ドラム61と現像スリーブ62との隙間に搬送し、帯電装置65によって帯電され、かつ図示していない露光装置によって露光された感光体ドラム61上に潜像を可視像に現像する。また、現像剤66は現像剤供給装置63によって供給され、スクリューもしくはパドルの攪拌器64で攪拌され、かつ長軸方向に搬送されている。ここで、上述したように図6に示す現像ニップ領域67では飛散トナーやキャリア等の粉塵がある。更に、近年の画像形成装置の小型化指向によって、現像ユニットの周囲はできるだけ空間を隙間なく利用されていることが一般的である。例えば現像装置60の底面側Bには転写系や定着系が設置され、現像装置60の側面側Cには別色の現像ユニットが隣接されて設置されている。このため、飛散トナーやキャリア等の粉塵を外部の強制気流を用いて、吸引・排出しようとする場合、紙面に対して垂直方向に領域Aを用いて行うことが余儀なくされている。この場合、吸引用ダクト68のレイアウトは図7のようなイメージとなる。感光体61と現像スリーブ62の長軸方向に平行、かつ回転方向に対して下流の近接位置に設置することが配置レイアウト上最も効率がよい。また、長軸方向に発生する粉塵全体を一つのダクトで吸引することが期待できる。
しかし、図6の感光体61と現像スリーブ62間で発生した飛散トナーやキャリア等の粉塵を吸引するためには、当然一定以上の気流の流速・圧力差が必要であるが、例えば従来の飛散粉塵吸引装置の吸引用ダクトの平面図である図8の(a)及び図8の(a)のX−X’線断面図である図8の(b)のように、吸引用ダクト68上にスリット状の吸引口69を設けたのみでは、図示していない強制気流発生装置に最も近い領域のみで、流量が得られ対面する側は殆ど気流が得られない。このような場合の気流の計算結果の一例を示す特性図である図9からわかるように、図8の(a)に示すように吸引用ダクト68のダクト中心軸(X−X’線に相当する)のスリット状吸引口での流速分布からも中心からの距離がマイナス方向、つまり強制気流発生装置側に近づくほど流速が速く、中心からの距離がプラス方向、つまり強制気流発生装置側から遠くなるほど流速が遅い。なお、図8において、図示していない強制気流発生装置はゲージ圧100Pa、ダクトは直方体で断面積10×10mm、長さは300mmで流体は25℃の空気を想定している。図8及び図9からわかるように、図示していない強制気流発生装置の近傍(図左領域)からの距離が離れると、流速が急速に減少、すなわち吸引力が減少している。
However, in order to suck the dust such as scattered toner and carrier generated between the
そこで、図10に示すように吸引用ダクト上に連続するスリット状ではなく、間隔をおいて一定の大きさの吸引口を設けた場合について説明する。なお、図10の(a)は従来の吸引用ダクトの平面図であり、図10の(b)は図10の(a)のY−Y’線断面図である。この場合の吸引用ダクトにおける直線C上の流速分布は図11のようになり、図9よりは幾分程度は小さいが、やはり図示していない強制気流発生装置の遠方では吸引力が減少する傾向は同様である。これは最も近接する吸引口69−1で、圧力が大気圧に開放され、動圧のエネルギーが急激に失われることにより、それより下流の点での吸引のためのエネルギーがなくなってしまうからである。しかし、そもそも吸引口を設けなければ、吸引することが不可能であるため、ジレンマに陥ることになる。 Therefore, a case will be described in which suction ports having a certain size are provided at intervals rather than a continuous slit shape on the suction duct as shown in FIG. FIG. 10A is a plan view of a conventional suction duct, and FIG. 10B is a cross-sectional view taken along the line Y-Y ′ of FIG. In this case, the flow velocity distribution on the straight line C in the suction duct is as shown in FIG. 11, which is somewhat smaller than that in FIG. 9, but the suction force tends to decrease far away from the forced air flow generator not shown. Is the same. This is because the pressure is released to the atmospheric pressure at the closest suction port 69-1, and the energy for dynamic pressure is suddenly lost, so that energy for suction at a point downstream from that is lost. is there. However, if a suction port is not provided in the first place, it is impossible to perform suction, which causes a dilemma.
このように、吸引用ダクト上部の穴形状の単なる加工だけでは感光体、現像スリーブもしくは帯電装置での長軸方向の均一な吸引の効果を得るのは難しい。 As described above, it is difficult to obtain a uniform suction effect in the major axis direction of the photoreceptor, the developing sleeve, or the charging device only by simply processing the hole shape in the upper part of the suction duct.
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、省スペース性に優れ、かつ吸引効率の優れた飛散粉塵吸引装置、現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve these problems, and it is an object of the present invention to provide a scattered dust suction device, a developing device, and an image forming device that are excellent in space saving and excellent in suction efficiency.
前記問題点を解決するために、本発明の飛散粉塵吸引装置は、潜像担持体の回転方向下流側と、潜像担持体に対向して配置され、潜像担持体に現像剤を供給する現像剤供給装置における潜像担持体側との狭窄領域で飛散するトナーや磁性キャリアを含む粉塵を吸引する装置であって、複数の吸引口と、各吸引口に個別に連通し、吸引するための気流が独立して流れる複数の気流路とを有し、吸引口の法線ベクトルが気流路内の気流の移動方向に対して平行とならないように各気流路を設けた吸引用ダクトと、各気流路を介して各吸引口から、飛散する粉塵を吸引するために、各気流路に連結して各気流路に気流を強制的に発生する強制気流発生装置とを有することに特徴がある。よって、省スペース性に優れ、かつ吸引効率の優れた飛散粉塵吸引装置を提供できる。 In order to solve the above problems, the scattered dust suction device of the present invention is disposed on the downstream side in the rotation direction of the latent image carrier and opposite to the latent image carrier, and supplies the developer to the latent image carrier. A device for sucking dust including toner and magnetic carrier scattered in a constricted area on the latent image carrier side in the developer supply device, for communicating with and suctioning a plurality of suction ports and each suction port individually A plurality of air flow paths through which the air flow flows independently, and a suction duct provided with each air flow path so that the normal vector of the suction port is not parallel to the direction of movement of the air flow in the air flow path, and In order to suck dust scattered from each suction port through the air flow path, it is characterized in that it has a forced air flow generation device that is connected to each air flow path and forcibly generates an air flow in each air flow path. Therefore, it is possible to provide a scattered dust suction device that is excellent in space saving and excellent in suction efficiency.
また、強制気流発生装置と連結する連結部分における各気流路のそれぞれの断面積を各吸引口毎における所望の流量に応じて可変することにより、最もトナーや磁性キャリアを含む粉塵の飛散発生が多い個所に対する吸引口を指定することで、更に飛散した粉塵の吸引効果を増することができる。 In addition, by varying the cross-sectional area of each air flow path at the connecting portion connected to the forced air flow generating device according to the desired flow rate for each suction port, dust scattering including the most toner and magnetic carrier is most often generated. By specifying the suction port for the location, it is possible to further increase the dust suction effect.
更に、強制気流発生装置の稼動及び強制気流発生装置が発生する気流の流量を制御する強制気流発生制御装置を設け、画像形成に必要な現像剤の濃度、画像の濃度あるいは装置近傍の湿度に応じて強制気流発生装置の稼動及び気流の流量を制御することにより、省エネ効果や吸引効率をより一層向上することができる。 In addition, a forced airflow generation control device is provided to control the operation of the forced airflow generation device and the flow rate of the airflow generated by the forced airflow generation device, depending on the developer concentration necessary for image formation, the image density, or the humidity near the device. By controlling the operation of the forced airflow generator and the flow rate of the airflow, the energy saving effect and the suction efficiency can be further improved.
また、別の発明としての現像装置は、上記飛散粉塵吸引装置を有することに特徴がある。 Further, a developing device as another invention is characterized by having the above scattered dust suction device.
更に、別の発明としての画像形成装置は、上記現像装置を有することに特徴がある。 Furthermore, an image forming apparatus as another invention is characterized by having the developing device.
本発明の飛散粉塵吸引装置によれば、近年の現像器ユニットのように小型化を指向する設計において、省スペース性に優れ、吸引効率を向上することができる。 According to the scattered dust suction device of the present invention, it is excellent in space saving and the suction efficiency can be improved in a design that is aimed at downsizing like a recent developer unit.
本発明の飛散粉塵吸引装置は、吸引用ダクトと、強制気流発生装置とを有している。そして、吸引用ダクトは、複数の吸引口と、各吸引口に個別に連通し、吸引するための気流が独立して流れる複数の気流路とを有しており、吸引口の法線ベクトルが気流路内の気流の移動方向に対して平行とならないように各気流路が設けられている。また、強制気流発生装置は、各気流路を介して各吸引口から、飛散するトナーや磁性キャリアを含む粉塵を吸引するために、各気流路に連結して各気流路に気流を強制的に発生する装置である。よって、互いの気流路に影響されることなく各吸引口における吸引効率を向上することができ、かつ小スペースにも設置でき省スペース性に優れた飛散粉塵吸引装置を提供できる。 The scattered dust suction device of the present invention has a suction duct and a forced airflow generation device. The suction duct has a plurality of suction ports and a plurality of air flow paths that individually communicate with each suction port and through which airflow for suction flows independently. Each air flow path is provided so as not to be parallel to the moving direction of the air flow in the air flow path. In addition, the forced air flow generator is connected to each air flow path to force air flow into each air flow path in order to suck the dust containing toner and magnetic carrier scattered from each suction port through each air flow path. It is a device that generates. Therefore, it is possible to improve the suction efficiency at each suction port without being affected by the mutual air flow paths, and to provide a scattered dust suction device that can be installed in a small space and has excellent space saving performance.
図1は本発明の一実施例に係る飛散粉塵吸引装置における吸引用ダクトの構成を示す図である。図1の(a)は平面図であり、図1の(b)はA−A’線断面図であり、図1の(c)は斜視図である。各図に示す本実施例の飛散粉塵吸引装置における吸引用ダクト10は、直方体で、例えば断面積10×10mm、長さ300mmであり、更に上面には、例えば幅2mm、長さ30mmの複数の、例えば3つの吸引口11−1〜11−3が等間隔に設置されている。また、吸引用ダクト10の一端には図示していない強制気流発生装置が設置されており、当該強制気流発生装置の吸引口と連通する共通開口部14において図1の(a),(b)の矢印方向の気流が発生している。また、図1の(a)〜(c)に示すように、吸引用ダクト10内には隔壁12が設けられている。隔壁12は各吸引口11−1〜11−3に対応し、強制気流発生装置からの気流路が別の吸引口の主気流路に対して交差しないように設置され、各吸引口11−1〜11−3はそれぞれ個別に気流路13−1〜13−3に連通している。このとき、各吸引口11−1〜11−3の中心を通過するように、隔壁12上に直線Bを定義することが好ましい。直線Bは気流路13−1〜13−3の長軸方向に平行である。ここで、図2に強制気流発生装置のゲージ圧を100Paとしたときの直線B上の流速分布を示す。また、周囲から吸引口を通して吸い込まれる流量を下記の表に示す。
FIG. 1 is a view showing a configuration of a suction duct in a scattered dust suction device according to an embodiment of the present invention. 1A is a plan view, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line A-A ′, and FIG. 1C is a perspective view. The
このように、図8や図10に示した従来の吸引用ダクトの構造と比較して、格段に一様な流量が得られる。このように、近年の現像器ユニットのように小型化を指向する設計において、省スペース性に優れる良好な吸引機構である吸引用ダクトを有する飛散粉塵吸引装置となっている。 Thus, a much more uniform flow rate can be obtained as compared with the structure of the conventional suction duct shown in FIGS. As described above, in a design oriented toward miniaturization like a recent developer unit, a scattered dust suction device having a suction duct which is a good suction mechanism excellent in space saving is provided.
図3は本発明の飛散粉塵吸引装置の全体構成を示すブロック図である。同図において、吸引用ダクト10に接続される強制気流発生装置20には、強制気流発生制御装置21が接続され、強制気流発生装置20の入力電圧が制御することができる。更に、強制気流発生制御装置21には、画像濃度センサ22、トナー濃度センサ22が接続され、各センサからの検出によって期待される一定の画像濃度を下回る場合、強制気流発生装置20への入力電圧を切断もしくはその電圧を下げることができる構成となっている。また、トナーの特性によっても異なるが、周囲湿度の上昇によって空気中に飛散するトナー飛散濃度が減少するのは経験的な事実である。そこで、強制気流発生制御装置21に接続されている機器内の湿度を検知する湿度センサ23によって検知した湿度が一定の湿度を越えた場合、強制気流発生装置20への入力電圧を切断もしくはその電圧を下げることができる。このように、画像形成条件や環境条件によって強制気流発生装置20の稼動を抑制することによって、より省エネ性や騒音の低減を行うことができる。
FIG. 3 is a block diagram showing the overall configuration of the scattered dust suction device of the present invention. In the figure, a forced airflow
また、例えば画像形成が行われていない待機時、または立ち上げ時において、強制気流発生制御装置21からの制御によって強制気流発生装置20の稼動を逆方向にすることができる構成となっている。常に一定の方向への流れが発生している場合、吸引用ダクトや隔壁の一部に渦が生じ、そこに飛散トナーが滞留し2次的な付着が発生することがある。そこで、強制気流発生装置20の稼動を逆方向、すなわち吸引用ダクト内を正圧にすることで、このような領域にも流れを発生させ滞留している飛散トナーを再度浮遊させるというクリーニング効果を得ることができる。
In addition, for example, when the image formation is not performed or during startup, the forced
なお、図1の本発明の飛散粉塵吸引装置における吸引用ダクトにおいて、図4の(a)に示すように各吸引口とそれぞれ連通する気流路13−1〜13−3の断面積a〜cが等しい場合で説明したがこれに限定する必要はなく、図4の(b)に示すように各気流路の断面積を可変して流量を制御することもでき、例えば強制気流発生装置側に近い吸引口11−1と連通する気流路13−1の断面積aを吸引口11−2と連通する気流路13−2の断面積bより小さく、更に強制気流発生装置側から遠い吸引口11−3と連通する気流路13−3の断面積cを吸引口11−2と連通する気流路13−2の断面積bより大きくして各吸引口11−1〜11−3における流量がほぼ均等になるように調整し、あるいは指定した吸引口の断面積を設定することで当該指定した吸引口の流量を任意に調整可能とすることができる。
In the suction duct in the scattered dust suction device of the present invention shown in FIG. 1, as shown in FIG. 4 (a), the cross-sectional areas a to c of the air flow paths 13-1 to 13-3 respectively communicating with the suction ports. However, the present invention is not limited to this, and the flow rate can be controlled by varying the cross-sectional area of each air flow path as shown in FIG. The
図5は本発明の画像形成装置の構成を示す概略断面図である。同図において、画像形成装置50において、帯電制御装置52によって適切な帯電状態が感光体51の表面に形成され、更に画像情報に応じて静電潜像が露光装置53からのレーザによって形成される。次に、静電潜像に対応する個所に、現像剤供給装置54からトナーが供給され、静電潜像は可視化される。この感光体51と現像剤供給装置54の現像スリーブ55との近接領域であるニップ領域において、飛散トナーは多く発生するが、この下部に上述した飛散粉塵吸引装置の一部である吸引用ダクト10を設置することにより、飛散現像剤を減少させることができる。これにより、良好な画像状態を形成した感光体51の可視像は転写装置56により潜像上に付着したトナーを搬送されてきた転写紙に転写させる。更に、余剰に付着したトナーはクリーニング装置57によって、除去され画像形成の1サイクルとなる。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the image forming apparatus of the present invention. In the figure, in the
なお、本発明は上記実施例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。 In addition, this invention is not limited to the said Example, It cannot be overemphasized that various deformation | transformation and substitution are possible if it is description in a claim.
10;吸引用ダクト、11−1〜11−3;吸引口、
12;隔壁、13−1〜13−3;気流路、14;共通開口部、
20;強制気流発生装置、21;強制気流発生制御装置、
22;画像濃度センサ、23;トナー濃度センサ、24;湿度センサ、
50;画像形成装置、51;感光体、52;帯電制御装置、
53;露光装置、54;現像剤供給装置、55;現像スリーブ、
56;転写装置、57;クリーニング装置。
10; duct for suction, 11-1 to 11-3; suction port,
12; Partition, 13-1 to 13-3; Air channel, 14; Common opening,
20; forced airflow generation device, 21; forced airflow generation control device,
22; Image density sensor, 23; Toner density sensor, 24; Humidity sensor,
50; Image forming device, 51; Photoconductor, 52; Charge control device,
53; Exposure device, 54; Developer supply device, 55; Development sleeve,
56; Transfer device, 57; Cleaning device.
Claims (8)
複数の吸引口と、該各吸引口に個別に連通し、吸引するための気流が独立して流れる複数の気流路とを有し、前記吸引口の法線ベクトルが前記気流路内の気流の移動方向に対して平行とならないように前記各気流路を設けた吸引用ダクトと、
前記各気流路を介して前記各吸引口から、飛散する前記粉塵を吸引するために、前記各気流路に連結して前記各気流路に気流を強制的に発生する強制気流発生装置と
を有することを特徴とする飛散粉塵吸引装置。 Scattering in the constricted area between the downstream side of the latent image carrier in the rotation direction and the developer supply device disposed opposite to the latent image carrier and supplying the developer to the latent image carrier. In the scattered dust suction device that sucks dust containing toner and magnetic carrier
A plurality of suction ports, and a plurality of air flow paths that individually communicate with each suction port, and the air flow for suction flows independently, and the normal vector of the suction port is the air flow in the air flow path A suction duct provided with each air flow path so as not to be parallel to the moving direction;
A forced air flow generating device that forcibly generates an air flow in each air flow path connected to each air flow path in order to suck the scattered dust from each suction port via each air flow path; The scattered dust suction device characterized by that.
An image forming apparatus comprising the developing device according to claim 7.
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