JP2007328048A - Toner separation device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ、或いはこれらの複合機等の画像形成装置に用いられるトナー分離装置、及び該トナー分離装置を備えた画像形成装置に関する。特に、電子写真方式における像担持体に形成された潜像を、トナーとキャリアとの混合現像剤を用いて現像する現像装置を備えた画像形成装置、及び該装置に備えたトナー分離装置に関する。 The present invention relates to a toner separating apparatus used in an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, a printer, or a multifunction machine of these, and an image forming apparatus provided with the toner separating apparatus. In particular, the present invention relates to an image forming apparatus including a developing device that develops a latent image formed on an image carrier in an electrophotographic system using a mixed developer of toner and carrier, and a toner separating device included in the device.
従来、乾式複写機等において、トナーとキャリアとからなる2成分現像剤で像担持体表面の静電潜像の可視化、すなわちトナー現像を行う現像装置を用いるものが知られている。このような現像装置では、トナーは現像動作によって消費される一方、キャリアは消費されずに現像装置内に残存する。 2. Description of the Related Art Conventionally, dry copying machines and the like that use a developing device that visualizes an electrostatic latent image on the surface of an image bearing member, that is, develops toner with a two-component developer composed of toner and carrier are known. In such a developing device, the toner is consumed by the developing operation, while the carrier is not consumed and remains in the developing device.
したがって、現像装置内でトナーとともに攪拌されるキャリアは、攪拌頻度が多くなるにつれて、キャリア表面の皮膜剥がれ、或いはキャリア表面へのトナーの粘着といった事態が生じて、汚染され劣化する。このため、現像剤の帯電性能が徐々に低下することにより、かぶり等の画質欠陥が生じ、このことが、画質を著しく低下させる要因になっている。ここで、「かぶり」とは、現像剤の帯電性能が低下してきた際に、逆極性に帯電されたトナーが発生して、現像時に感光体上の非画像部にトナーが付着する現象をいう。 Therefore, the carrier stirred together with the toner in the developing device is contaminated and deteriorated as the stirring frequency increases, such as peeling of the film on the carrier surface or sticking of the toner to the carrier surface. For this reason, the charging performance of the developer is gradually lowered to cause image quality defects such as fogging, and this is a factor for remarkably reducing the image quality. Here, “fogging” refers to a phenomenon in which, when the charging performance of a developer has deteriorated, toner charged to a reverse polarity is generated, and the toner adheres to a non-image portion on the photoreceptor during development. .
そこで、キャリアとトナーとの混合物からなる新たな現像剤を現像容器内に補給し、帯電性能の低下した劣化現像剤を現像容器から排出して、帯電性能の低下を抑制するようにした「Auto Carrier Refresh(ACR)方式」と呼ばれる技術が存在する。この技術では、消費されるトナーの補給とは別に、新しいキャリアを現像容器内に補給する。これにより、過剰になった現像容器内の現像剤が、現像容器壁面に設けられた現像剤排出口からオーバーフローして排出され、現像剤回収容器に回収される。このようなキャリア及び劣化現像剤の補給・排出が繰り返し行われることにより、現像容器内で汚染されて劣化していく現像剤が、新たに供給されるトナー及びキャリアに置換されていく。これにより、現像剤の帯電性能を維持し、画質の低下を抑える。 Therefore, a new developer consisting of a mixture of carrier and toner is replenished into the developer container, and the deteriorated developer whose charging performance has been reduced is discharged from the developer container to suppress the decrease in charging performance. There is a technology called “Carrier Refresh (ACR) method”. In this technique, a new carrier is replenished into the developing container separately from the replenishment of consumed toner. As a result, the excess developer in the developer container overflows and is discharged from the developer discharge port provided on the wall surface of the developer container, and is collected in the developer recovery container. By replenishing and discharging the carrier and the deteriorated developer, the developer that is contaminated and deteriorated in the developing container is replaced with newly supplied toner and carrier. Thereby, the charging performance of the developer is maintained, and the deterioration of the image quality is suppressed.
しかし、上記ACR方式にあっては、本来排出されるべき劣化現像剤以外のフレッシュトナーもオーバーフローして同時に排出されて、現像剤回収容器まで搬送されたのち、劣化現像剤とともに廃棄されていた。 However, in the ACR system, fresh toner other than the deteriorated developer that should be discharged is also overflowed and discharged at the same time, and is transported to the developer recovery container and then discarded together with the deteriorated developer.
近年、需要の高いカラー対応の画像形成装置においては複数の現像器を配置する必要があるが、装置サイズに制限がある関係上、1個当たりの現像器に許容される大きさには限界がある。このようにスペース的な制限があるため、各現像器内に十分な現像剤量及び劣化現像剤回収量を確保することは困難となっている。この場合、排出された現像剤をフレッシュトナーと劣化現像剤とに分離することができれば、トナーを再利用することで補給現像剤スペース及び劣化現像剤回収スペースの削減を図ることができるようになる。 In recent years, it is necessary to dispose a plurality of developing units in a color-compatible image forming apparatus that is in high demand. However, due to the limitation on the size of the apparatus, there is a limit to the size allowed for each developing unit. is there. Because of such space limitations, it is difficult to ensure a sufficient developer amount and a deteriorated developer recovery amount in each developing device. In this case, if the discharged developer can be separated into fresh toner and deteriorated developer, the replenished developer space and deteriorated developer recovery space can be reduced by reusing the toner. .
ところで、一般に、トナーと異物とを分離する技術として「サイクロン分離装置」と呼ばれる技術が知られている(特許文献1参照)。この技術は、クリーナー内の転写残トナーを、トナーとトナー以外の異物とに分離して、トナーを再利用することを目的としている。この技術では、感光体上から除去した転写残トナーを回収容器までエア搬送し、搬送中の転写残トナーをトナーとトナー以外の物体とに分別し、該トナー以外の物体を回収する第1のサイクロン装置を設けている。 By the way, generally, a technique called a “cyclone separator” is known as a technique for separating toner and foreign matter (see Patent Document 1). This technique is intended to reuse the toner by separating the transfer residual toner in the cleaner into toner and foreign matters other than the toner. In this technique, the transfer residual toner removed from the photosensitive member is conveyed by air to a collection container, the transfer residual toner being conveyed is separated into toner and an object other than the toner, and a first object that collects the object other than the toner is collected. A cyclone device is provided.
この技術では更に、第1のサイクロン装置によって分別されたトナーを、小粒径トナーと、再利用可能な非小粒径トナーとに分別し、該非小粒径トナーを回収する第2のサイクロン装置を設けている。このように、気流中を移動する粒径の異なる粉体を、設定条件の異なる2種類のサイクロン装置によって分別している。 The technology further separates the toner separated by the first cyclone device into a small particle size toner and a reusable non-small particle size toner, and collects the non-small particle size toner. Is provided. As described above, the powders having different particle diameters moving in the airflow are separated by two types of cyclone apparatuses having different setting conditions.
しかし、特許文献1に記載の技術においてサイクロン分離器の原理で粒径の異なる粉体を分離することは、少なくともサイクロン内壁を旋回中に互いの粉体同士が吸着されていないことが前提となる。 However, the separation of powders having different particle diameters by the principle of the cyclone separator in the technique described in Patent Document 1 is based on the premise that the powders are not adsorbed at least while turning the inner wall of the cyclone. .
図10〜図12は、サイクロン中の遠心分離の様子を簡略・模式化して説明する図である。これらの図は、筒状サイクロン管路を粉体移動方向に展開した状態で示しており、図中、符号51は管路を示している。Lは旋回部分の展開長さであり、52は小径粉体、53は大径粉体である。
FIGS. 10 to 12 are diagrams for explaining the state of the centrifugal separation in the cyclone in a simplified and schematic manner. These figures show a cylindrical cyclone pipe developed in the powder movement direction, and
図10において、図中左方向から風速Vの空気で搬送された小径粉体52は、旋回中の遠心力Fdと流体粘性抵抗Fuを受けながら図の右方向に移動する。同図において、小径粉体52が管路51の展開長さLを搬送されるまでの間に、遠心力Fdが流体粘性抵抗Fuより大きく、管路51の下面に到達すれば分離できる条件となる。同図においては、遠心力Fdが流体粘性抵抗Fuに比べさほど大きくなく、展開長さLを搬送される間に管路51の下面に到達していないため、気体と小径粉体52とは分離されない。
In FIG. 10, the small-
また、図11において、大径粉体53は遠心力Fdと流体粘性抵抗Fuとの差が図10より大きいため、展開長さLを搬送される間に管路51の下面に到達し、気体と大径粉体53とは分離される。これら遠心力Fdや流体粘性抵抗Fuの力は、流体や粉体の密度、流体の速度、管路の曲率半径、流体の粘度、粒子径などのパラメータで言い表すことができる。仮に粒子径以外のパラメータが同じとすれば、分離条件は粒子径に依存し、粒子径が大きいほど分離性能が向上する関係にある。
In FIG. 11, the large-
したがって、図11中において小径粉体52と大径粉体53がそれぞれ独立して管路51内を搬送される場合、この条件下では小径粉体52と大径粉体53とを分離することは可能である。
Therefore, in FIG. 11, when the
しかし、図11において気体搬送中の粉体同士が吸着している場合には、サイクロン分離の原理からすれば、所望の分離性能は期待できない。つまり、図12に示すように、大径粉体53に小径粉体52が静電吸着した状態で図中の左方向から風速Vの空気流で搬送された場合、見かけ上の粒子径が大きくなる。よって、遠心力Fdと流体粘性抵抗Fuとの差は図11の場合より更に大きくなり、展開長さLを搬送される間に管路51の下面に到達する。その結果、気体と大径粉体53、或いは気体と小径粉体52とは互いに分離されるが、上述した粉体52,53同士は分離されない、或いは分離性能が著しく低下する、といった現象が生じる。
However, in the case where the powders being conveyed are adsorbed in FIG. 11, the desired separation performance cannot be expected from the principle of cyclone separation. That is, as shown in FIG. 12, when the small-
したがって、ACR方式にて排出されたトナーとキャリアとを分離する場合においても、サイクロン装置内或いはその上流側で、互いの粒子をそれぞれ独立した状態にしておくことは前提条件となる。しかし、現像容器から排出されたトナーとキャリアは、一般的にその大部分が吸着しているため、上述したような従来技術によると、サイクロンの分離原理による正常な分離は困難である。 Therefore, even when the toner and the carrier discharged by the ACR method are separated, it is a precondition that the respective particles are made independent in the cyclone apparatus or upstream thereof. However, since toner and carrier discharged from the developing container are generally adsorbed mostly, according to the prior art as described above, normal separation based on the cyclone separation principle is difficult.
そこで、本発明は、上述した現状に鑑みてなされたものであり、トナーとキャリアを有する現像剤からトナーをより効率良く分離し得るようにしたトナー分離装置、及び該分離装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described situation, and a toner separation device capable of more efficiently separating toner from a developer having toner and a carrier, and image formation including the separation device. An object is to provide an apparatus.
本発明は、トナー及びキャリアを含む現像剤からトナーを分離するトナー分離装置において、前記現像剤内のトナーとキャリアとを分離するサイクロン分離手段と、該サイクロン分離手段への前記現像剤の送出に先立ち、前記現像剤に電荷を付与することでトナーとキャリアとの静電吸着力を低減する静電吸着力低減手段と、を備えることを特徴とするものである。 The present invention relates to a toner separation device that separates toner from a developer including toner and a carrier, a cyclone separation unit that separates the toner and the carrier in the developer, and delivery of the developer to the cyclone separation unit. In the first aspect, the apparatus includes an electrostatic attraction force reducing unit that reduces the electrostatic attraction force between the toner and the carrier by applying an electric charge to the developer.
本発明によれば、静電吸着力低減手段が、サイクロン分離手段への現像剤の送出に先立ち、該現像剤内のトナーとキャリアとの帯電による吸着力を低減する。これにより、静電吸着していたトナーとキャリア、そしてトナー同士を個々の粒子状態に引き離した状態で、サイクロン中を旋回させることができる。従って、トナーとキャリア、及びトナー同士の分離性能を飛躍的に向上させ、キャリアから分離したトナーを効率良く回収することができるようになる。 According to the present invention, the electrostatic attraction force reducing means reduces the attraction force due to charging of the toner and the carrier in the developer prior to the delivery of the developer to the cyclone separation means. This makes it possible to rotate the cyclone in a state where the electrostatically adsorbed toner and carrier, and the toner are separated into individual particle states. Accordingly, the separation performance between the toner and the carrier and between the toners can be dramatically improved, and the toner separated from the carrier can be efficiently collected.
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態について説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
<第1の実施形態>
本実施形態は、トナー分離装置を備えた画像形成装置の一例を示すものであり、図1は本実施形態におけるトナー分離装置を備えた画像形成装置の概略構成図である。本実施形態では、当該画像形成装置として、転写式電子写真プロセス利用、レーザー走査露光方式の複写機Uを挙げる。
<First Embodiment>
This embodiment shows an example of an image forming apparatus provided with a toner separating apparatus, and FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the image forming apparatus provided with the toner separating apparatus in this embodiment. In the present embodiment, as the image forming apparatus, a copying machine U using a transfer type electrophotographic process and a laser scanning exposure method is exemplified.
この複写機Uは、上面部に原稿載置台21を有し、この原稿載置台21の下方に露光光学系22を有している。原稿載置台21上に画像面下向きで原稿を載置セットして、不図示のコピーボタンを押圧操作すると、露光光学系22が、原稿載置台21上に載置セットされた原稿の下向き画像面を光電読み取り処理する。
The copying machine U has a document placing table 21 on the upper surface, and an exposure
複写機Uの内部中央には、像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体D(以下、単に「感光体」ともいう)が配設されている。感光体Dの外周には、その表面を、予め定められた電位に帯電させる帯電器24と、感光体Dの表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置1とが配設されている。感光体Dの外周には更に、感光体Dの表面のトナー像を記録紙(シート材)に転写させる転写帯電器26と、感光体Dの表面の残留トナーを除去して回収するクリーニング装置27とが配設されている。また、図1における現像装置1の左方には、露光装置としてのレーザースキャナ25が配設されている。
A rotating drum type electrophotographic photosensitive member D (hereinafter also simply referred to as “photosensitive member”) as an image carrier is disposed in the center of the inside of the copying machine U. On the outer periphery of the photoreceptor D, a charger 24 that charges the surface thereof to a predetermined potential, and a developing device 1 that develops an electrostatic latent image formed on the surface of the photoreceptor D to form a toner image. Are arranged. Further on the outer periphery of the photoconductor D, a
感光体Dに対する入紙側には、タイミングローラ対28と、搬送ローラ対29と、搬送ローラ対30と、第1及び第2の給紙カセット31A,31Bと、給紙ローラ32A,32Bとが配設されている。上記タイミングローラ対28は、予め定められたタイミングで感光体Dに記録紙を供給する。一方、感光体Dに対する出紙側には、用紙上に転写されたトナー像を記録紙に定着させる定着装置33が配設されている。
A timing roller pair 28, a transport roller pair 29, a
まず、回転駆動された感光体Dの表面が帯電器24により一様帯電され、ついで露光装置としてのレーザースキャナ25からのレーザー光25aで走査露光されることにより、感光体Dの表面上に静電潜像が形成される。この潜像が現像装置1によって現像されることにより、感光体Dの表面にトナー像が形成される。上記レーザースキャナ25は、露光光学系22で光電読み取りした原稿画像の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザー光25aを出力し、感光体D面に、原稿画像に対応した静電潜像を書込み形成する。
First, the surface of the photoconductor D that is rotationally driven is uniformly charged by the charger 24, and then scanned and exposed with a
一方、第1の給紙カセット31A(又は第2の給紙カセット31B)から給紙ローラ32A(又は給紙ローラ32B)により記録紙Pが1枚分離給紙される。すると、この記録紙Pは、搬送ローラ対30,29とタイミングローラ対28とを経由して、感光体Dと転写帯電器26との間の転写部に所定のタイミングで導入される。そして、転写帯電器26に印加した転写バイアスにより、感光体D上のトナー像が記録紙P上に順次に転写されていく。トナー像が転写された記録紙Pは、定着装置33に送られ、そこで加圧及び加熱によりトナー像が定着されて永久画像化され、その状態で排紙トレイ34上に排出される。
On the other hand, one sheet of recording paper P is separated and fed from the first
また、記録紙Pに対するトナー像転写後に感光体D上に残留したトナーは、クリーニング装置27によって除去され、次回の画像形成処理に備える。 The toner remaining on the photoreceptor D after the transfer of the toner image to the recording paper P is removed by the cleaning device 27 to prepare for the next image forming process.
ついで、図2を参照して、現像装置及びトナー分離装置について説明する。図2は、図1に示す現像装置、及び該現像装置に隣接して設けられたトナー分離装置を示す拡大模式図である。 Next, the developing device and the toner separation device will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an enlarged schematic view showing the developing device shown in FIG. 1 and a toner separating device provided adjacent to the developing device.
[現像装置]
図2における現像装置1は、前述したACR方式を採用したものである。この現像装置1に収容される2成分現像剤の非磁性トナーと磁性キャリアとの混合比は、例えば重量比で1:9程度である。トナーの粒径は約5[μm]、比重は約1.2であり、キャリアの粒径は約20〜30[μm]、比重は約1.4〜1.6である。なお、重量比は、トナーの帯電量、キャリアの粒径、複写機Uの構成などに応じて適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値に従わなければならないものではない。
[Developer]
The developing device 1 in FIG. 2 adopts the ACR method described above. The mixing ratio of the non-magnetic toner and magnetic carrier of the two-component developer accommodated in the developing device 1 is, for example, about 1: 9 by weight. The particle size of the toner is about 5 [μm], the specific gravity is about 1.2, the particle size of the carrier is about 20-30 [μm], and the specific gravity is about 1.4-1.6. The weight ratio should be appropriately adjusted according to the charge amount of the toner, the particle diameter of the carrier, the configuration of the copying machine U, and the like, and does not necessarily follow this numerical value.
現像装置1は、感光体Dに対向した現像領域の部分に配置された現像剤担持体としての現像スリーブ5を回転可能に備えている。現像スリーブ5は、現像動作時には図2の矢印A方向に回転し、現像装置1内の2成分現像剤Tを保持して、感光体D上に形成されている静電潜像を現像する。現像スリーブ5には、所定の現像バイアスが印加される。静電潜像を現像した後の現像剤は、現像スリーブ5の回転に従って現像装置1内に回収される。
The developing device 1 is rotatably provided with a developing
現像装置1の上部には、トナー回収・補給手段としての補給装置6が配置されており、この補給装置6は、補給用の高濃度2成分現像剤を現像装置1内に逐次補給する。補給装置6から現像装置1内への新しい現像剤の補給は、以下のタイミングで行われる。即ち、現像装置1内の2成分現像剤Tのトナー消費に伴うトナー濃度低下が、検知手段(図示せず)によって検知されている。そして、該検知に基づき、トナー濃度が基準濃度よりも低下したと判定されると、トナー濃度を高くした2成分現像剤(トナー+キャリア)が補給装置6から現像装置1内に供給される。
A
上述した現像剤補給に伴う現像装置1内の余剰現像剤の排除は、現像装置1の後端(図2の左端)に設けられた現像剤排出口(現像剤回収口)7からのオーバーフローでなされる。 Exclusion of excess developer in the developing device 1 due to the developer replenishment described above is an overflow from the developer discharge port (developer recovery port) 7 provided at the rear end (left end in FIG. 2) of the developing device 1. Made.
[トナー分離装置]
本実施形態のトナー分離装置は、余剰現像剤搬送管路8a、第1のサイクロンユニット9、余剰現像剤搬送管路8b、第2のサイクロンユニット11、補給装置6、ダクト12、ファン13及びフィルタ14を備えている。
[Toner Separator]
The toner separation device of the present embodiment includes an excess
現像装置1の現像剤排出口7から排出された余剰現像剤(排出現像剤)は、現像剤排出口7に連通した余剰現像剤搬送管路8aを通り、この搬送管路8aの先端部(上端部)に配置された、サイクロン分離手段である第1のサイクロンユニット9に送られる。現像剤排出口7から排出された余剰現像剤、即ちトナーとキャリアの粉体は、余剰現像剤搬送管路8a中を、空気との混合気としてエア搬送される。
The surplus developer (discharged developer) discharged from the developer discharge port 7 of the developing device 1 passes through the surplus
図2に示すように、余剰現像剤搬送管路8aは、現像剤排出口7に連通する部分から下方に延びた後、屈曲して上方に直線状に延び、サイクロン外筒18に連通している。現像装置1の上部には、廃キャリア回収部としての劣化現像剤貯留部10が補給装置6に隣接して配設されており、サイクロン外筒18の下端部は、劣化現像剤貯留部10の上部に連通している。サイクロン外筒18の上部には、余剰現像剤搬送管路8bの一端部が連通しており、この余剰現像剤搬送管路8bの他端部は、補給装置6の上部に連通した、第2のサイクロン分離手段としての第2のサイクロンユニット11に連通している。第2のサイクロンユニット11の上部にはダクト12の一端部が連通しており、このダクト12の他端部には、ファン13及びフィルタ14が設けられている。
As shown in FIG. 2, the surplus
図3は、本実施形態における余剰現像剤搬送管路8aの要部を詳細に示す断面図、図4は、図3における外筒15を矢印B−Bに沿って切断して上側から見た平面断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing in detail the main part of the surplus
図3に示すように、余剰現像剤搬送管路8aは外筒15を有しており、この外筒15は、密閉性が高くかつ絶縁性を有する樹脂材料を用いて断面四角筒状に形成されている。第1のサイクロンユニット9の流入口には、中継管17(図2も併せて参照)の一端部が連通しており、この中継管17の他端部は余剰現像剤搬送管路8a(つまり外筒15)の上端部に連結・連通している。
As shown in FIG. 3, the surplus
図3及び図4に示すように、外筒15の内壁には、導電性を有する金属部材で構成された第1及び第2電極としての電極板16a、16bが、余剰現像剤の搬送方向(図3の上下方向)と並行する形で対向配置されている。電極板16aには交流電源(交流電圧印加手段)60によってACバイアスが印加され、電極板16bは接地(アース)されている。これにより、電極板16a、16b間には交流電界(図4中の矢印E参照)が発生している。
As shown in FIGS. 3 and 4,
つまり、電極板16a、16bは、現像装置1から排出された余剰現像剤のサイクロンユニット9への送出経路を臨むように配置され、互に異なる電位に保持されて相互間に電界を発生する静電吸着力低減手段を構成する。これら電極板16a、16bは、第1のサイクロンユニット9への余剰現像剤の送出に先立ち、帯電による該現像剤内のトナーtとキャリアcとの静電吸着力を低減させる。このように、本実施形態における静電吸着力低減手段は、電極板16a、16bを互いに対向させた簡素な構成によって実現されている。
That is, the
現像剤排出口7からオーバーフローし、図3下方から空気との混合気としてエア搬送されたトナーt及びキャリアcは、現像装置1内での攪拌動作により、トナーtが負極性、キャリアcが正極性に帯電し、互いに静電吸着されている。静電吸着したトナーt及びキャリアcの結合状態での帯電量は約30[μC/g]であり、主に負極性に帯電していることが実験結果から判っている。また、この帯電量は環境条件等により正極性に振れる場合もあるが、いずれの場合も帯電量としては±50[μC/g]程度の範囲内である。 The toner t and the carrier c overflowing from the developer discharge port 7 and conveyed by air as an air-fuel mixture from the lower part of FIG. 3 are agitated in the developing device 1 so that the toner t is negative and the carrier c is positive. Charged to each other and electrostatically adsorbed to each other. The charge amount in the combined state of the electrostatically adsorbed toner t and the carrier c is about 30 [μC / g], and it is known from the experimental results that the toner is mainly charged to the negative polarity. The charge amount may be positive depending on environmental conditions and the like. In any case, the charge amount is within a range of about ± 50 [μC / g].
本実施形態では、電極板16aのACバイアスの値として8[kvpp]、電極板16a、16bの間隔を30[mm]と設定することで、両電極間に上記帯電量を除電するのに十分な電界(図4中の矢印E参照)を発生させている。この交流電界の形成により放電が生じて、正負両極性の電荷が発生する。そして、この発生した電荷をトナーとキャリアに付与する事によって、両者が既に有していた電荷を打ち消す作用が生じ、両者の静電吸着力が減少する。
In the present embodiment, the AC bias value of the
静電吸着したトナーt及びキャリアcは、2つの電極板16a、16bの間を搬送される際に除電されて吸着力がなくなる(或いは、吸着力が大幅に低減される)。これにより、大部分の余剰現像剤が、個々の独立した粒子状態に戻された後、中継管17を通過して第1のサイクロンユニット9に流入する。
The electrostatically adsorbed toner t and carrier c are neutralized when transported between the two
図5は、本実施形態における第1のサイクロンユニット9の要部を詳細に示す断面図、図6は、図5におけるサイクロン外筒18及びサイクロン内筒19を矢印C−Cに沿って切断して上側から見た平面断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing in detail the main part of the first cyclone unit 9 in the present embodiment, and FIG. 6 is a cross-sectional view of the cyclone
第1のサイクロンユニット9は、余剰現像剤搬送管路8aに連通するサイクロン外筒18と、サイクロン外筒18の上部に一端部を連通し且つ第2のサイクロンユニット11に他端を連通したサイクロン内筒19とを有する。サイクロン外筒18は、密閉性が高くかつ導電性を有する樹脂材料からなり、図下方を向いた頭部を裁断した略円錐状(即ち、略裁頭円錐状)を呈する。サイクロン内筒19は、密閉性が高くかつ導電性を有する樹脂材料からなる円筒状に形成される。
The first cyclone unit 9 includes a cyclone
サイクロン内筒19にはACバイアスが印加されており、このサイクロン内筒19と、接地(アース)されているサイクロン外筒18との間に、電界(図5、図6中の矢印E参照)が発生している。これらサイクロン外筒18及びサイクロン内筒19は、互に異なる電位に保持されて相互間に電界を発生する第2の静電吸着力低減手段を構成する。
An AC bias is applied to the cyclone
本実施形態では、サイクロン内筒19のACバイアスの値として8[kvpp]、サイクロン内筒19と、サイクロン外筒18との間隔を30[mm]と設定することで、両筒間に搬送されるトナー及びキャリアを除電するのに十分な電界を発生させている。
In the present embodiment, the AC bias value of the cyclone
この状態で、余剰現像剤搬送管路8aの搬送中に除電しきれなかったトナー及びキャリアは、第1のサイクロンユニット9のサイクロン流入部(図5における上側)を搬送される間に除電されて、吸着力がなくなる。これにより、余剰現像剤が、個々の独立した粒子状態に戻される。なお、劣化キャリア表面に帯電力以外の要因でトナーが固着する場合もある。しかし、条件によるが、その比率は全体の2割弱であり、殆どが静電吸着していることが過去の研究から判明している。
In this state, the toner and the carrier that have not been neutralized during conveyance of the surplus
次に、除電効果で粒径や比重の異なる独立した粒子状態に戻されたトナーとキャリアと空気との混合気は、サイクロン外筒18の内壁に沿って旋回する。この際、粒径と比重がトナーに比べて大きなキャリア20は、遠心力でサイクロン外筒18の内壁に衝突した後、自重で沈降する。沈降したキャリア20は、第1のサイクロンユニット9の下方に設けられた劣化現像剤貯留部10(図2参照)の内方に蓄積される。ここで、第1のサイクロンユニット9のサイクロン分離条件は、おおよそ粒径10[μm]以下の粒子は分離できないように設定している。
Next, the mixture of the toner, the carrier, and the air, which has been returned to the independent particle state having different particle diameters and specific gravity due to the charge eliminating effect, swirls along the inner wall of the cyclone
図7は、流入空気速度ごとの粒子分離限界サイクロン半径の簡略理論線図である。同図に示されるように、サイクロンへの流入空気速度Vfを5[m/sec]とし、サイクロン半径rmを10[cm]とすることで、10[μm]以上の粒子は劣化現像剤貯留部10内に蓄積される。しかし、10[μm]を下回る粒子は、劣化現像剤貯留部10内に蓄積されない。
FIG. 7 is a simplified theoretical diagram of the particle separation limit cyclone radius for each inflow air velocity. As shown in the figure, the air velocity Vf flowing into the cyclone is set to 5 [m / sec] and the cyclone radius rm is set to 10 [cm], so that particles of 10 [μm] or more are deteriorated developer storage portions. 10 is accumulated. However, particles less than 10 [μm] are not accumulated in the deteriorated
10[μm]を下回るトナーと空気との混合気は、第1のサイクロンユニット9の上部に連通した余剰現像剤搬送管路8bを通り、余剰現像剤搬送管路8bの先端部に接続(連通)された第2のサイクロンユニット11に送られる。
The mixture of toner and air below 10 [μm] passes through the surplus
第2のサイクロンユニット11に送られた空気とトナーとの混合気は、該サイクロンユニット11の内壁に沿って旋回する。その結果、再利用可能な粒径のトナー3は、遠心力で内壁に衝突した後、自重で沈降する。沈降した該トナー3は、第2のサイクロンユニット11の下方に設けられた高濃度2成分現像剤の補給装置6内に回収され、フレッシュトナーとして再利用されることになる。
The mixture of air and toner sent to the
なお、第2のサイクロンユニット11のサイクロン分離条件は、おおよそ粒径5[μm]以下の粒子は分離できないように設定している。本実施形態では、サイクロンへの流入空気速度Vfを5[m/sec]、サイクロン半径rmを2.5[cm]とすることで、5[μm]程度の粒子は、高濃度2成分現像剤の補給装置6内に回収される。しかし、5[μm]を下回る現像剤として不適切な極端に小径のトナーは、補給装置6内に回収されないことになる。
The cyclone separation conditions of the
5[μm]を下回るトナーと空気との混合気は、第2のサイクロンユニット11の上部に連通したダクト12(図2参照)を経由し、ダクト12の先端部に接続されたファン13によって排気される。そして、混合気がフィルタ14を通過する際、小径トナーはフィルタ14でトラップされ、小径トナーを除く空気が複写機Uの外部に放出される。
The mixture of toner and air below 5 [μm] is exhausted by a
このように、第2のサイクロンユニット11は、第1のサイクロンユニット9によって分離されたトナーを混合した混合気を取り込み、該トナーから、予め定められた特定粒径のトナーを分離する。そして、補給装置6が、第2のサイクロンユニット11で分離された特定粒径のトナーを回収して、現像装置1にフレッシュトナーとして補給する。
As described above, the
以上の構成によると、現像装置1から現像剤排出口7を通して排出された現像剤を、第1のサイクロンユニット9への送出に先立ち、電極板16a、16b間の電界中を通過させることができる。これにより、現像剤内のトナーとキャリアとの帯電による吸着力をなくし(又は低減し)、静電吸着していたトナーとキャリア、トナー同士を個々の粒子状態に引き離した状態で、サイクロン中を旋回させることができる。
According to the above configuration, the developer discharged from the developing device 1 through the developer discharge port 7 can be passed through the electric field between the
このため、トナーとキャリア、及びトナー同士の分離性能が飛躍的に向上し、キャリアから分離したトナーを効率良く回収し、再利用可能なトナーを最大限取得し、フレッシュトナーとして有効に再利用することができる。その結果、トナー消費効率が向上して画像形成一枚当たりの単価を抑えることができる。また、トナー分離装置で分離したトナーを、粒径の違いで補給装置6に落下させたりフィルタ14でトラップしたりするため、複写機Uに備えた劣化現像剤貯留部10にはキャリア20のみを貯留すれば良い。このため、廃現像剤を回収する容器の小型化を図り、省スペースの複写機Uを実現することができる。
For this reason, the separation performance between the toner and the carrier and the toner is dramatically improved, the toner separated from the carrier is efficiently collected, the maximum amount of reusable toner is acquired, and the toner is effectively reused as a fresh toner. be able to. As a result, the toner consumption efficiency is improved and the unit price per image forming sheet can be suppressed. In addition, since the toner separated by the toner separation device is dropped into the
また、第2のサイクロンユニット11及び補給装置6を備えるので、除電されて個々の粒子状態となったトナーを、再利用可能な粒径のトナーとそうでないものとに有効に振り分けることができる。これにより、再利用可能なトナーを、補給装置6を介して効率良く補給することができる。
Further, since the
<第2の実施形態>
本実施形態においては、トナー分離装置における静電吸着力低減手段の構成のみが第1の実施形態と異なり、その他の構成は同様であるため、ここでは静電吸着力低減手段の構成のみについて説明する。
<Second Embodiment>
In the present embodiment, only the configuration of the electrostatic attraction force reducing unit in the toner separating apparatus is different from that of the first embodiment, and the other configurations are the same. Therefore, only the configuration of the electrostatic attraction force reducing unit will be described here. To do.
[トナー分離装置]
前述のように、現像剤排出口7から排出された余剰現像剤は、現像剤排出口7に連通する余剰現像剤搬送管路8aを通り、余剰現像剤搬送管路8aの先端部に配置された第1のサイクロンユニット9(図2参照)に送られる。現像剤排出口7から排出された余剰現像剤、即ちトナーとキャリアとの粉体は、余剰現像剤搬送管路8a中を空気との混合気としてエア搬送される。
[Toner Separator]
As described above, the surplus developer discharged from the developer discharge port 7 passes through the surplus
図8は、第2の実施形態における余剰現像剤搬送管路8aの要部を詳細に示す断面図、図9は、図8における外筒41を矢印F−Fに沿って切断して上側から見た平面断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing in detail the main part of the surplus
図8に示すように、余剰現像剤搬送管路8aは外筒41を有しており、この外筒41は、密閉性が高くかつ絶縁性を有する樹脂材料を用いて断面円形状に形成されている。第1のサイクロンユニット9の流入口には、中継管45の一端部が連通しており、この中継管45の他端部は余剰現像剤搬送管路8a(つまり外筒41)の上端部に連結・連通している。
As shown in FIG. 8, the surplus
図8及び図9に示すように、外筒41の内壁には、導電性を有する金属部材で構成された筒状の電極板42が、余剰現像剤の送出経路(搬送経路)の内面に位置して設けられている。また、外筒41の長手方向の中心部分には、送出経路内にて電極板42に接触しないように帯電線43が延在している。即ち、帯電線43は、中継管45の内面に形成された座面45aにビス46で固定された帯電線固定金具44により、筒状の電極板42の略中央でかつ余剰現像剤の搬送方向と並行する形に支持されて垂下される。帯電線固定金具44は、導電性金属材料からなる。固定金具44に上端部を固定された帯電線43は、余剰現像剤搬送管路8aの下方側で、筒状の電極板42の接触しない状態となるように、電極板42の中心側に突出するアーム(図示せず)に下端部を固定されている。なお、上記電極板42及び帯電線43は、第1電極及び第2電極を構成している。
As shown in FIGS. 8 and 9, a
帯電線43には、ACバイアスが印加されており、この帯電線43と、接地(アース)されている電極板42との間に、電界(図9中の矢印E参照)が発生している。中継管45は、第1のサイクロンユニット9の流入口に連結されている。この際、現像剤排出口7からオーバーフローして、図8の下側から空気との混合気としてエア搬送されたトナー及びキャリアは、現像装置1内での攪拌動作により、トナーが負極性、キャリアが正極性に帯電し、静電吸着されている。
An AC bias is applied to the
本実施形態では、帯電線43のACバイアスの値として8[kvpp]、帯電線43と電極板42の間隔を30[mm]と設定することで、電極板42内部を搬送されるトナー及びキャリアを除電するのに十分な電界を発生させている。
In this embodiment, by setting the AC bias value of the
静電吸着したトナー及びキャリアは、搬送経路である電極板42内部を搬送中に除電されて吸着力がなくなり(又は低減され)、大部分の余剰現像剤が個々の独立した粒子状態に戻された後、中継管45を通過して第1のサイクロンユニット9に流入する。
The electrostatically adsorbed toner and carrier are neutralized while being conveyed through the
以上の構成を有する第2の実施形態においても、第1の実施形態と同様の作用効果が得られると共に、電極板42の中心部分に位置する帯電線43から電界を、より効率良く分布できるという効果も得ることができる。
Also in the second embodiment having the above configuration, the same operational effects as the first embodiment can be obtained, and the electric field can be more efficiently distributed from the
なお、静電吸着力低減手段の構成やサイクロン条件は、上述した第1及び第2の実施形態の構成に限られるものではなく、静電吸着したトナーとキャリアとを分離するための除電効果を第1のサイクロンユニット9より上流側で発揮するものであればよい。 Note that the configuration of the electrostatic attraction force reducing means and the cyclone conditions are not limited to the configurations of the first and second embodiments described above, and the charge eliminating effect for separating the electrostatically attracted toner and the carrier is provided. Any device can be used as long as it exhibits upstream of the first cyclone unit 9.
1 現像装置
5 現像スリーブ
6 トナー回収・補給手段(補給装置)
7 現像剤排出口
8a,8b 余剰現像剤搬送管路
9 サイクロン分離手段(第1のサイクロンユニット)
10 廃キャリア回収部(劣化現像剤貯留部)
11 第2のサイクロン分離手段(第2のサイクロンユニット)
12 ダクト
13 ファン
14 フィルタ
15 外筒
16a,16b 静電吸着力低減手段、第1及び第2電極(電極板)
17 中継管
18,19 第2の静電吸着力低減手段(サイクロン外筒、サイクロン内筒)
21 原稿載置台
22 露光光学系
24 帯電器
25 レーザースキャナ
25a レーザー光
26 転写帯電器
27 クリーニング装置
28 タイミングローラ対
29,30 搬送ローラ対
31A,31B 給紙カセット
32A,32B 給紙ローラ
33 定着装置
34 排紙トレイ
41 外筒
42,43 静電吸着力低減手段、第1及び第2電極(電極板、帯電線)
44 帯電線固定金具
45 中継管
46 ビス
51 管路
52 小径粉体
53 大径粉体
U 画像形成装置(複写機)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
7
10 Waste carrier recovery unit (deteriorated developer storage unit)
11 Second cyclone separating means (second cyclone unit)
12
17
21 Document Placement Table 22 Exposure Optical System 24
44 Charging
Claims (8)
前記現像剤内のトナーとキャリアとを分離するサイクロン分離手段と、
該サイクロン分離手段への前記現像剤の送出に先立ち、前記現像剤に電荷を付与することでトナーとキャリアとの静電吸着力を低減する静電吸着力低減手段と、を備える、
ことを特徴とするトナー分離装置。 In a toner separation device for separating toner from a developer including toner and carrier,
A cyclone separating means for separating the toner and carrier in the developer;
Prior to delivery of the developer to the cyclone separating means, and electrostatic attraction force reducing means for reducing the electrostatic attraction force between the toner and the carrier by applying a charge to the developer,
A toner separator.
請求項1記載のトナー分離装置。 The electrostatic attraction force reducing means is disposed so as to face the delivery path of the developer to the cyclone separating means, and has first and second electrodes that are held at different potentials and generate an electric field therebetween. Have
The toner separation device according to claim 1.
請求項2記載のトナー分離装置。 The electrostatic attraction force reducing unit includes an AC voltage applying unit that forms an AC electric field between the first electrode and the second electrode and generates a discharge therebetween.
The toner separating apparatus according to claim 2.
請求項2または3に記載のトナー分離装置。 The first and second electrodes are electrode plates arranged to face each other on the inner surface of the delivery path,
The toner separation device according to claim 2 or 3.
請求項2または3に記載のトナー分離装置。 The first and second electrodes are an electrode plate disposed on an inner surface of the delivery path, and a charging wire extending so as not to contact the electrode plate in the delivery path.
The toner separation device according to claim 2 or 3.
前記サイクロン外筒及び前記サイクロン内筒は、互に異なる電位に保持されて相互間に電界を発生する第2の静電吸着力低減手段を構成する、
請求項1乃至5のいずれか1項記載のトナー分離装置。 The cyclone separating means has a cyclone outer cylinder and a cyclone inner cylinder each having conductivity,
The cyclone outer cylinder and the cyclone inner cylinder constitute second electrostatic attraction force reducing means for generating an electric field between them held at different potentials.
The toner separation device according to claim 1.
該第2のサイクロン分離手段によって分離された前記特定粒径のトナーを回収して現像装置に補給するトナー回収・補給手段と、を更に備える、
請求項1乃至6のいずれか1項記載のトナー分離装置。 A second cyclone separating unit that takes in an air-fuel mixture obtained by mixing the toner separated by the cyclone separating unit and separates a toner having a predetermined specific particle diameter from the toner;
Toner collection / replenishment means for collecting the toner having the specific particle size separated by the second cyclone separation means and replenishing the developing device;
The toner separating device according to claim 1.
該トナー分離装置によって分離されたキャリアを回収する廃キャリア回収部と、を備える、
ことを特徴とする画像形成装置。
A toner separation device according to any one of claims 1 to 7,
A waste carrier recovery unit that recovers the carrier separated by the toner separation device,
An image forming apparatus.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006157749A JP2007328048A (en) | 2006-06-06 | 2006-06-06 | Toner separation device and image forming apparatus |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010060647A (en) * | 2008-08-08 | 2010-03-18 | Ricoh Co Ltd | Developing device and image forming apparatus |
-
2006
- 2006-06-06 JP JP2006157749A patent/JP2007328048A/en active Pending
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