JP2009063885A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー流出防止用フィルタの長寿命化を実現可能な現像装置及びこれを備えた画像形成装置を提供する
【解決手段】気流と共にトナーがフィルタ１１に向かって移動するフィルタ１１へのトナーの流入経路となるフィルタ１１のトナー流入面１１ａの下部には、トナー回収装置であるトナー回収ローラ３５が配設されている。トナー回収ローラ３５の表面３５ａは、現像バイアス電源３６によって正極のバイアス電圧が印加されている。従って、フィルタ１１へのトナーの流入経路内に存在する負に帯電されたトナーは、トナー回収ローラ３５の表面３５ａに吸引、付着されることになる。表面３５ａにトナーを吸引、付着したトナー回収ローラ３５は、トナー回収ローラ３５の表面３５ａと摺接するスクレーパ４０によってトナーが掻き落とされる。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、これらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に使用される現像装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置においては、潜像担持体に静電潜像を形成し、この静電潜像の可視像化のために、粉体の現像剤を用いる乾式型の現像装置が広く採用されている。現像剤としては、トナーとキャリアを有する二成分系の現像剤、又はキャリアを有さない一成分系の現像剤等が用いられる。
通常、この種の現像装置においては、感光体のような潜像担持体との対向部を除いて略密閉状態とされる現像槽を有し、この現像槽の内部には、例えば感光体にトナーを供給する現像ローラや、現像ローラに供給するトナーを攪拌する現像剤撹拌用のパドルなどの回転部材が設けられている。このような回転部材が回転すると、現像槽内部の空気圧が上昇し、潜像担持体と、これに対向する現像槽部分との間の隙間等からトナーが吹き出して、トナーが現像槽外に飛散し易くなる。そこで、この種の現像装置では、現像槽の上部などに前記現像ローラ等の回転によって生じる現像槽内の気流を排出する排気口を設け、この排気口に、トナー流出防止用フィルタを設置し、排気口から気流を排出して現像槽内の空気圧が上昇するのを防ぐと共に、排気口からのトナーの飛散を防止しているのが一般的である。

しかしながら、このような従来の現像装置では、現像装置を稼動させてゆくうちにトナー流出防止用フィルタがトナーで目詰まりし、この目詰まり状態が酷くなると、現像槽内の圧抜き効果を十分に発揮することができなくなり、トナーが飛散するという不具合を有していた。トナー飛散を十分に防止できなくなると、画像形成装置内を現像剤で汚染し、汚染された画像形成装置内に付着したトナーによって通紙した転写紙の裏汚れの原因となったりする。又、吹き出したトナーが潜像担持体の未帯電領域に付着したりすると、汚れ画像が形成される原因となっていた。そこで、これらの不具合を防止するため、トナー流出防止用フィルタを定期的に交換しているのが現状である。
そのような不具合に対し、トナー流出防止用フィルタの面に沿って移動可能なマスキング部材を設け、トナー流出防止用フィルタの有効面積を制限して分割使用することでフィルタのトナー目詰まり時間を延長させるようにして長寿命を実現する提案がなされている（例えば特許文献１参照）。
特開平９−２３６９８０号公報

しかしながら、この特許文献１記載のものでは、マスキング部材を移動させながらトナー流出防止用フィルタの有効面積を制限して分割使用するものであり、トナー流出防止用フィルタに付着するトナー量を減少させるものでないために、フィルタのトナー目詰まりを抑制することができず、十分な長寿命化を図ることが困難であった。
本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、トナー流出防止用フィルタの長寿命化を実現可能な現像装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、トナーを含む現像剤を収容する現像槽内に、当該現像剤を担持する回転現像ロールを配設し、当該現像槽に当該現像ローラの回転によって生じる気流を排出する排気口を設け、当該排気口上に現像槽内のトナー流出防止用フィルタを備えた現像装置において、前記トナー流出防止用フィルタへの前記トナーの流入経路内に前記トナーの帯電と逆の電位が印加されたトナー回収装置を配設したことを特徴とする。
また、請求項２の発明は、請求項１記載の現像装置において、前記トナー回収装置は、前記トナーの帯電と逆の電位が印加された回転ローラであることを特徴とする。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２記載の現像装置において、前記現像剤はトナーとこれより大径のキャリアを含有しており、前記現像装置は、前記トナー回収装置の周囲を囲むガード部材を備えており、当該ガード部材は、トナーの前記トナー回収装置への通過を許容し、キャリアの前記トナー回収装置へ通過をしない網状体であることを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項３記載の現像装置において、前記ガード部材は振動付与手段を有することを特徴とする。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項記載の現像装置において、前記トナー回収装置によって回収されたトナーを前記現像槽内に搬送するトナー搬送手段を備えたことを特徴とする。
また、請求項６の発明は、静電潜像を担持する感光体と、当該静電潜像にトナーを供給する現像装置を備えた画像形成装置において、前記現像装置は、請求項１乃至５のいずれか１項記載の現像装置であることを特徴とする。

本発明によれば、トナー流出防止用フィルタへのトナーの流入経路内にトナーの帯電と逆の電位が印加されたトナー回収装置を配設したことによって、フィルタへのトナーの付着を抑制してトナー流出防止用フィルタの長寿命化を実現可能な現像装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明による一実施形態の画像形成装置の概略構成を示す図である。本実施形態に係る画像形成装置は、画像形成装置本体の下部に転写紙等の転写材Ｓを収納する給紙カセットを配した給紙部２０と、その上方に画像形成部３０と、この画像形成部３０上に配した光書き込みユニット４と、原稿載置台１５上に置かれた原稿を読取って画像信号を形成する読取り手段１６とを配置した構成となっている。画像形成部３０は、ドラム状の感光体３の周囲に、感光体３の表面を一様に帯電する帯電装置５、感光体３の静電潜像をトナーによって現像する現像装置９、感光体３の残留トナーをクリーニングするクリーニング装置６等がそれぞれ配置してある。さらに、感光体３の下部には、ローラ２６及び２７に張架された無端状のベルト２５からなる転写手段２８が配置されており、レジストローラ２２から搬送された転写材Ｓ上に、後述するようにして形成された感光体３上のトナー像を転写ローラ２９によって転写されるようになっている。
上記の構成において画像形成のプロセスを説明する。給紙部２０の給紙カセットから呼び出しローラ２１により転写材Ｓが一枚毎にフィードされ、フィードされた転写材Ｓがレジストローラ２２まで到達すると、画像形成のタイミングを合わせるために転写材Ｓは一旦停止して待機する。帯電装置５によって一様に帯電された感光体３は、光書込みユニット４によりレーザ光にて露光走査され、感光体３上に静電潜像が作られる。このようにして形成された静電潜像には、現像装置９によりトナーが供給されて感光体３の表面に黒のトナー像が形成される。

次いで、転写ローラ２９に電圧が印加され、感光体３上のトナー像が、転写ベルト２５上に搬送された転写材Ｓ上に転写ローラ２９によって転写される。その後、トナー像が転写された転写材Ｓは、定着装置２３に搬送されて熱定着され、定着終了後の転写材Ｓは排紙ローラ２４から機外に排紙される。
本実施形態の画像形成装置としては、図１に示すようなモノクロタイプのプリンタを例示したが、このモノクロタイプのプリンタは、単なる例であり、本発明の画像形成装置は、イエロー、シアン、マゼンタ、黒等の画像を形成する複数の画像形成部３０を転写材Ｓの搬送方向に並置した所謂タンデム型カラープリンタ等のカラープリンタからなる画像形成装置でもよく、好ましくはトナーとキャリアの２成分現像剤を使用する電子写真方式の画像形成装置であれば十分に適用可能である。

次に、本発明による実施形態の現像装置について実施例に基づいて説明する。
［実施例１］
次に、本発明による一実施形態に係る現像装置９について図２に基づいて説明する。図２は、本発明による一実施形態の現像装置の概略構成を示す図である。本実施例に係る現像装置９は、粒径が１０μｍ以下のトナーと粒径が２０〜１００μｍの磁性キャリアを含む粒状の現像剤Ｐを収容する現像槽１４内に、感光体３に形成された静電潜像をトナー像化するためのトナーを供給する現像剤担持体である現像ローラ７と、現像ローラ７に現像剤を攪拌しながら供給する回転搬送体であるパドル２と、パドル２に現像剤を供給する回転搬送体であるスクリュー１とが回転自在に収容されている。
現像ローラ７は、その中心部に磁界を所定方向に放射状に放射するマグネット７ａが固定して取り付けられ、このマグネットの周囲に駆動モータ等によって矢印Ｃ方向に回転駆動される円筒状の現像スリーブ７ｂがその中心軸を中心として回転自在に取り付けられている。現像スリーブは、４３０ＲＰＭ（回転／分）等の高速で回転しながら、その表面にドクターブレード８によって所定量に規制された現像剤を前記マグネットによって磁気的に吸引、保持し、感光体３の近傍で磁気ブラシを形成して磁性キャリアの表面に付着しているトナーを感光体３の静電潜像に電界的に供給するようになっている。一方、ドクターブレード８によって掻き取られた現像剤は、セパレータ３２によって導かれ、パドル２に向けて落とされる。

パドル２は、矢印Ｅ方向に回転してスクリュー１から供給される現像剤を攪拌混合しながら現像ローラ７に供給する。スクリュー１は、トナーホッパー１８内に貯留されている補給用トナー１９がトナー補給ローラ３４の回転によって落下補給される補給トナーを矢印Ｆ方向に回転してパドル２に供給している。トナーホッパー１８の上部には、補給口部１８ａが設けられており、前述のように、補給用トナーが図示しない画像形成装置内に取り付けられるトナーボトルから補給されるようになっている。
現像装置９の現像槽１４の感光体３の近傍には、トナーの飛散を防止するシール材１２が取り付けられ、現像槽１４はほぼ密閉状態になっている。従って、現像ローラ７の現像スリーブ７ｂが矢印Ｃ方向に４３０ＲＰＭ等の高速で回転すると現像スリーブ７ｂの回転方向に沿って矢印Ｄ方向に気流が生じ、この気流が現像槽１４内に流入して、現像槽１４内の内圧を高めることになる。この現像槽１４内の内圧の上昇は、現像槽１４内に収容されている現像剤の微小トナーが感光体３と現像槽１４との隙間１３等から流出して、感光体３や画像形成装置本体内部を汚染することになる。このような現像槽１４の内圧上昇を抑制するために、現像槽１４の上部に気流を放出するため、排気口部１０が形成されており、また、気流と共に飛散しているトナーが気流の放出と共に現像槽１４外に流出しないように、排気口部１０を閉塞する大きさの不織布等からなるトナー流出防止用のフィルタ１１が取り付けられている。

さらに、本実施例の現像装置においては、前記気流と共にトナーがフィルタ１１に向かって移動するフィルタ１１へのトナーの流入経路となるフィルタ１１のトナー流入面１１ａの下部には、トナー回収装置であるトナー回収ローラ３５が配設されている。トナー回収ローラ３５は、少なくともその表面は、ステンレス、アルミニウム等の導電性材質で形成されており、その表面３５ａは、現像バイアス電源３６によって正極のバイアス電圧が印加されている。従って、フィルタ１１へのトナーの流入経路内に存在する負に帯電されたトナーは、トナー回収ローラ３５の表面３５ａに吸引、付着されることになる。このように、表面３５ａにトナーを吸引、付着したトナー回収ローラ３５は、図示しない駆動装置により矢印Ｇ方向に回転されており、トナー回収ローラ３５の表面３５ａと摺接する樹脂、ゴム製等のポリウレタン、ＰＥＴ（ポリエステル樹脂）等の弾力性のある材料からなるスクレーパ４０によってトナー回収ローラ３５の表面３５ａ上に付着しているトナーが掻き落とされる。掻き落とされたトナーは、トナー回収部３７で収集され、回転する搬送コイル３８によって図示しない分級装置に送給され、この分級装置で分級して微小トナーは、トナーホッパー１８又はスクリュー１内に送給されて再利用される。分級装置で分級された大径のトナーは、廃トナーとして現像装置から除去される。

このように、本実施例においては、表面がトナーの帯電と逆の電位が印加されたトナー回収ローラ３５を、フィルタ１１へのトナーの流入経路内に配設しているので、フィルタ１１へのトナーの付着が抑制され、フィルタ１１へのトナーの目詰まりを減少させてフィルタ１１の長期の使用を可能とする。その結果、フィルタ１１の交換を大幅に減らすことが可能となり、ランニングコストの低減を図ることが可能となる。さらに、トナー回収ローラ３５によって回収されたトナーは、再利用することが可能となるので、トナーの利用効率を上げることが可能となる。なお、トナー回収動作は、図示しない現像駆動装置に同期して、現像バイアス電源３６によりバイアス電圧が印加されることにより行われる。

上記実施例においては、トナー回収装置として、駆動回転するトナー回収ローラを使用したが、ローラである必要はなく、例えば、表面に導電性部材を有する板状体で構成し、この板状体表面にトナーを静電気的に吸引付着させ、トナーが付着した表面を摺接しながら移動するスクレーパを使用してスクレーパによってトナー回収部に掻き落とす形態であっても良い。しかしながら、回転するローラを使用したトナー回収装置とした場合には、ローラ表面に付着したトナーをローラ表面に摺接するスクレーパによって、容易且つ確実に除去して、トナーが付着する付着面をクリーニングすることが可能となるので好適である。
また、トナー回収ローラ３５の配置位置は、フィルタ１１のトナー流入面１１ａに近接するほどフィルタ１１へのトナーの付着が抑制されるので、できる限りフィルタ１１のトナー流入面１１ａに近接して配設することが好ましい。
上記実施例においては、現像剤としてトナーとキャリアを含む二成分系現像剤を使用したが、二成分系現像剤に限らず、キャリアを使用しないトナーのみの一成分系の現像剤であってもよい。

［実施例２］
図３は、本発明による他の実施例に係る現像装置の概略構成を示す図で、実施例１と同一構成については、同一符合を付して説明を省略する。
２成分系現像剤を使用する現像装置においては、作動中の現像装置内は、パドル２、スクリュー１等の攪拌部材で跳ね上げられた現像剤中のトナーと共にキャリアも浮遊する場合がある。前記トナー回収ローラ３５、搬送コイル３８により浮遊キャリアが回収されると、図示しない分級装置（回収トナーの異物除去装置）が目詰まりし、トナーリサイクル効率が低下する。そこで本発明による本実施例の現像装置においては、トナー回収ローラ３５の近傍にガード部材３９を設置している。ガード部材３９は、小径のトナーは通過するがトナーよりも大径のキャリアは通過させない網状体、例えば金属メッシュで構成され、このようなガード部材３９が排気口部１０の周縁からトナー回収部３７までトナー回収ローラ３５を取り囲むように配設されている。これによって、キャリアはガード部材３９に捕捉されて浮遊トナーのみをトナー回収ローラ３５に捕捉、回収することができ、トナーの再利用率を向上させることが可能となる。

［実施例３］
図４は、本発明による他の実施例に係る現像装置の概略構成を示す図で、実施例２と同一構成については、同一符合を付して説明を省略する。
前記実施例２で述べたガード部材３９は、経時においてトナーやキャリアの付着、堆積により目詰まりし、本来のトナー回収機能を発揮できない場合がある。そこで本実施例においては、ガード部材３９に振動付与手段４１が設置されて、振動付与手段４１を作動させてガード部材３９を振動させ、ガード部材３９に付着しているトナーやキャリアを跳ね落としガード部材３９の目詰まりを防止している。振動付与手段４１としては、例えば圧電振動子等が用いられる。この振動付与手段４１を振動させることにより、ガード部材３９へ付着するトナー、キャリアを跳ね落とすことが可能となり、ガード部材３９は常に目詰まりのない状態に保たれ、経時で高いトナー回収効率を維持できる。なお、振動付与手段４１は、図示しない現像駆動装置に同期して、駆動電圧が印加される。

［実施例４］
図５は、本発明による他の実施例に係る現像装置の概略構成を示す図で、実施例３と同一構成については、同一符合を付して説明を省略する。
トナー回収ローラ３５の表面３５ａに付着したトナーは、スクレーパ４０によって掻き取られ落下し、トナー回収部３７で収集され、トナー回収部３７で収集された回収トナーは、トナー回収コイル搬送コイル３８によって搬送されるが、このトナー回収コイル搬送コイル３８はらせん状の部材で構成されており、図中手前側にトナーが搬送されるように回転駆動される。ここまで搬送された回収トナーは、トナー搬送パイプ４２及び搬送コイル４３によってトナー回収コイル部４４に搬送され、トナーホッパー１８へ回収される。トナーホッパー１８は、補給用トナー１９を保管する部材で、ここから必要量のトナーが必要に応じてスクリュー１に補給される。このような構成でトナー回収ローラ３５によって回収されたトナーはトナーホッパー１８の入り口に設置された図示しない分級装置へと搬送され、リサイクルされる。

本発明による一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 本発明による実施例１に係る現像装置の概略構成を示す断面図である。 本発明による実施例２に係る現像装置の概略構成を示す断面図である。 本発明による実施例３に係る現像装置の概略構成を示す断面図である。 本発明による実施例４に係る現像装置の概略構成を示す断面図である。

符号の説明

３…感光体、４…光書込みユニット、５…帯電装置、６…クリーニング装置、７…現像ローラ、８…ドクターブレード、９…現像装置、１０…排気口部、１１…フィルタ、１２…入口シール、１３…隙間、１４…現像槽、１８…トナーホッパー、１９…補給用トナー、２０…給紙部、２３…定着装置、２５…転写ベルト、２８…転写手段、２９…転写ローラ、３２…セパレータ、３５…トナー回収ローラ、３６…現像バイアス装置、３７…トナー回収部、３８…搬送コイル、３９…ガード部材、４０…スクレーパ、４１…振動付与手段、４２…トナー搬送パイプ、４３…搬送コイル、４４…トナー回収コイル部

Claims (6)

1. トナーを含む現像剤を収容する現像槽内に、当該現像剤を担持する回転現像ロールを配設し、前記現像槽に当該現像ローラの回転によって生じる気流を排出する排気口を設け、当該排気口上に現像槽内のトナー流出防止用フィルタを備えた現像装置において、
   前記トナー流出防止用フィルタへの前記トナーの流入経路内に前記トナーの帯電と逆の電位が印加されたトナー回収装置を配設したことを特徴とする現像装置。
2. 請求項１記載の現像装置において、
   前記トナー回収装置は、前記トナーの帯電と逆の電位が印加された回転ローラであることを特徴とする現像装置。
3. 請求項１又は２記載の現像装置において、
   前記現像剤はトナーとこれより大径のキャリアを含有しており、前記現像装置は、前記トナー回収装置の周囲を囲むガード部材を備えており、当該ガード部材は、トナーの前記トナー回収装置への通過を許容し、キャリアの前記トナー回収装置へ通過をしない網状体であることを特徴とする現像装置。
4. 請求項３記載の現像装置において、
   前記ガード部材は振動付与手段を有す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１項記載の現像装置において、
   前記トナー回収装置によって回収されたトナーを前記現像槽内に搬送するトナー搬送手段を備えたことを特徴とする現像装置。
6. 静電潜像を担持する感光体と、当該静電潜像にトナーを供給する現像装置を備えた画像形成装置において、
   前記現像装置は、請求項１乃至５のいずれか１項記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。

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