JP2009122509A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧抜きフィルタの長寿命化が図られた現像装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像容器３内の圧力を低下させるための圧抜きフィルタ１２が設けられている現像装置２において、振動を発生する振動付与部材１５と、圧抜きフィルタ１２の大気側の面を全面的に覆い、振動付与部材１５から圧抜きフィルタ１２のフィルタ部全体に振動を伝達する振動伝達部材１４と、を設けた。振動伝達部材１４には、圧抜きフィルタ１２と接触している状態で現像容器３内の気体を通過させる通気穴を形成するとよい。また、圧抜きフィルタ１２の上方にフィルタ部の表面の異物付着量を検出する異物濃度センサを配置するとよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸなどの画像形成装置に用いる現像装置に関する。

従来、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの現像装置において、感光体ドラムなどの潜像担持体に形成された静電潜像を可視像化するために、粉体の現像剤を用いる乾式の現像装置が広く採用されている。粉体の現像剤としては、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などが用いられる。
通常、この種の現像装置は、潜像担持体と近接する部分を除いて密閉空間を形成した現像容器を備えている。この現像容器の内部には、例えば現像ローラや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、現像容器内の気圧が上昇し、現像ローラと、この潜像担持体と近接する現像容器の壁と、の隙間から現像剤が吹き出して飛散しやすくなる。この飛散した現像剤は、潜像担持体に付着し、さらに潜像担持体から転写紙上に転写される。また、直接、転写紙の搬送路を汚す場合もある。そして、この現像剤により転写紙の表面が汚れ、異常画像になる。

そこで、この種の現像装置では、例えば、特許文献１に開示されているように、現像容器の上部に圧抜きフィルタを設置するなどして、現像容器内の気圧の上昇を防ぐことが行われている。
特許文献１の現像装置では、使用に伴い経時的に現像剤による圧抜きフィルタの目詰まりが増大し、十分な圧抜き効果が発揮されなくなる。その結果、現像装置内の気圧が上昇し、上述したような現像剤の飛散が発生する。そのため、定期的に圧抜きフィルタの交換が行われる。
また、フィルタの寿命を延ばす技術として、特許文献１には、圧抜き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、圧抜きフィルタの有効面積を制限して圧抜きフィルタを分割使用する技術が開示されている。しかし、この技術では、圧抜きフィルタの有効面積を制限する分、圧抜き性能が低下する。

また、特許文献１の他に、例えば、現像剤搬送手段で搬送されてきた現像剤を圧抜きフィルタに接触させ、現像剤で擦ることによってフィルタに付着した現像剤を取り除く技術が開示されている（特許文献２、段落００４７及び００４８参照）。しかし、この技術では、現像剤が圧抜きフィルタに接触するため、圧抜きフィルタを交換する程ではないが、早期にフィルタの目詰まりによる圧抜き機能の低下が発生するという問題があった。
ところで、特許文献３では、感光体ドラムの近傍にトナー濾過用のフィルタが設けられており、このフィルタを超音波振動させることにより紙粉などの不純物を除去する技術が開示されている。そして、この技術を変形してトナーの通過をも阻止する程度にフィルタの目を細かくし圧抜きフィルタとして使用すれば、トナーのフィルタ通過阻止に加え、超音波振動によって目詰まりを解消することができる。しかし、圧抜きフィルタには、ポリエステル、ポリプロピレン又はポリエチレンテレフタレート系樹脂よりなる織布又は不織布などの基材が用いられており（特許文献２、段落００５０）、かかる材料はフィルタが振動しにくいため、目詰まりの解消を行うには、装置の設計上、工夫が必要である。

特開平９−２３６９８０号公報 特開２００３−７６１４２号公報 特開平５−１４２９０１号公報

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、圧抜きフィルタの長寿命化が図られた現像装置及び画像形成装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の現像装置は、現像容器内の圧力を低下させるための圧抜きフィルタが設けられている現像装置において、振動を発生させる振動付与部材と、前記圧抜きフィルタの大気側の面を全面的に覆い、振動付与部材から圧抜きフィルタのフィルタ部全体に振動を伝達する振動伝達部材と、が設けられていることを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、前記振動伝達部材には、圧抜きフィルタと接触している状態で現像容器内の気体を通過させる通気穴が形成されていることを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、前記圧抜きフィルタの上方に前記フィルタ部の表面の異物付着量を検出する異物濃度センサが配置されていることを特徴とする。
本発明の画像形成装置では、上述のいずれかに記載の現像装置を備えていることを特徴とする。

上記解決する手段としての現像装置では、振動を発生させる振動付与部材と、前記圧抜きフィルタの大気側の面を全面的に覆い、振動付与部材から圧抜きフィルタ全体に振動を伝達する振動伝達部材と、が設けられているので、フィルタ部に目詰まりしたトナーなどの異物に的確に振動を伝えることができ、フィルタ部の目詰まりが解消される。その結果、圧抜きフィルタの長寿命化が図られる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。

図１は、本発明に係る現像装置の一実施形態を示している。この図において、潜像を担持する感光体ドラム１に近接して現像装置２が配置されている。この現像装置２は、現像剤Ｗを収容する現像容器３を本体としている。現像剤Ｗとしては、トナーとキャリアを有する二成分の現像剤、キャリアを有さない一成分の現像剤又は三成分以上の現像剤のいずれを用いてもよい。本実施形態では、二成分の現像剤が用いられている。
現像容器３の上端側には、現像容器３に現像液Ｗを補給するための現像剤ホッパーユニット４が設けられている。現像容器３へ現像剤Ｗを補給する際は、現像剤補給ローラ５を回転駆動させ、不図示の補給用の穴より補給を行う。このようにして現像容器内に補給された現像剤Ｗは、アジテータ６によって撹拌され、周方向に沿って一定角度間隔で形成された羽根部７ａを持つパドル７を介して、現像ローラ８の周面に供給される。
現像ローラ８の周面に供給された現像剤は、該周面に担持されつつ現像ローラ８の回転によって搬送される。この搬送中に、ドクターブレード９によって余分な現像剤が掻き取られ、現像ローラ上の現像剤は、一定厚さの薄層にされる。次いで、現像ローラ上の現像剤は、感光体ドラム１と現像ローラ８との間隙部（現像ニップ部）Ｌ１で感光体ドラム上の静電潜像を可視像化させる。一方、ドクターブレード９によって掻き取られた現像剤Ｗは、セパレータ１０側に導かれてパドル７に向かう。

この現像装置２は、現像ローラ８が回転駆動すると、現像容器内の気体（ここでは空気）Ｐの圧力が上昇する。すると、現像容器３と現像ローラ８との隙間Ｌ２から現像剤Ｗが吹き出して飛散する。なお、現像ローラ８は、図中、左回り方向に回転しているので、現像剤Ｗは下側の隙間Ｌ３からは吹き出さない。また、隙間Ｌ２からの現像剤Ｗの吹出しを防止するために、一応、シール部１１が設けられているが、空気圧が大きく上昇すると、もはや現像剤Ｗの吹出しを防止することはできない。
そこで、かかる現像剤Ｗの吹出しを防止するために、現像容器３の上部には、該容器内の圧力を低下させるための圧抜きフィルタ１２が設けられている。この圧抜きフィルタ１２は気体を通過させるが、現像剤Ｗの通過は阻止する。そのため、現像容器内の気圧が高くなろうとしても、圧抜きフィルタ１２により気体が放出され、現像容器内の気圧の上昇が妨げられる。

しかし、現像装置２を長期に渡り使用すると、徐々に現像装置内の浮遊トナーによってフィルタの目詰まりが発生し、圧抜き効果を低下させる。そこで、本発明では、圧抜きフィルタ１２の上部にフィルタ全体を振動させるための振動伝達装置１３が設けられている。圧抜きフィルタ１２に目詰まりしたトナーを物理的に除去するためである。
振動伝達装置１３は、振動伝達部材１４と、この振動伝達部材１４を振動させるために振動エネルギーを発生する振動付与部材１５を備えている。これらの部材１４、１５は、不図示の駆動手段により水平方向（図中矢印方向）に沿って移動可能な構成とされている。駆動手段としては、公知の技術を用いることができ、例えば、電気モータやソレノイドバルブなどの駆動源を用いて、歯車などの動力伝達部材を介して、前記部材１４、１５に動力を伝達する構成を採用することができる。

振動伝達部材１４は、図２に示すような長尺状の部材とされ、振動を伝達しやすくするために０．２〜１．０ｍｍ程度の薄い板金が用いられる。金属の材質としては、アルミニウム合金やステンレス鋼などを好適に用いることができる。この振動伝達部材１４は、圧抜きフィルタ１２のフィルタ部１２ａの大気側の面を全面的に覆うことができる面積にされている。ここで、全面的とは、全面を覆うことの他、大部分を覆うことも含む。要するに、フィルタ部１２ａを十分に全体的に振動させることができる面積であれば、全面的に含まれるものとする。なお、フィルタ部１２ａの材料には、樹脂が用いられ変形しやすいため、枠体１２ｂによって支持されている。勿論、フィルタ機能を発揮することができるならば、フィルタ部１２ｂの材質は特に限定されない。

この薄板状の振動伝達部材１４の中央に、前記振動付与部材１５が設けられている。振動付与部材１５としては、超音波振動を発生させるために圧電素子が好適に用いられる。発振回路中に圧電素子を設け、周期的な電圧を印加することで超音波振動が発生する。
圧電素子の圧電体の材質は、圧電性を有する物質であれば特に限定されるものではないが、例えばペロブスカイト構造（ＡＢＯ_３）の複合酸化物を主成分とする材料が挙げられる。ペロブスカイト系複合酸化物の上記Ａサイトとしては通常、Ｂａ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｐｂ、Ｌａ、Ｌｉ、Ｓｒの中から選択される少なくとも１種の元素が採用される。上記ＢサイトとしてはＣｏ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｚｎ、Ｚｒの中から選択される少なくとも１種の元素が採用される。このような複合酸化物としては、例えば、ＢａＴｉＯ_３、ＬｉＮｂＯ_３、（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３、ＰｂＴｉＯ_３、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３、ＳｒＴｉＯ_３、ＴａＮｂＯ_３が挙げられる。

また、ペロブスカイト構造の他、ウルツ鉱型構造の化合物を主成分とする材料としてもよい。ウルツ鉱型構造としては、例えば、窒化アルミニウム、窒化インジウム、窒化ガリウム、酸化亜鉛、酸化ベリリウム、硫化亜鉛、硫化カドミウム、及びヨウ化銀が挙げられる。
圧電体の形成方法としては、例えば、イオンプレーティング法、真空蒸着法、スパッタリング法、レーザーアブレーション法、ＣＶＤ法、及びＭＯＣＶＤ法が挙げられる。
圧電体を挟み込む電極の材料としては、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔなどの金属やこれらの合金の導電材料、又は金属酸化物や金属窒化物の導電材料を用いることができる。電極の形成方法は特に限定されるものではなく、真空蒸着法、スパッタリング法、塗布処理、又はメッキ法などの物理蒸着法を用いることができる。
なお、振動伝達部材１４は、不図示の駆動源及び制御回路などを用いて位置決め制御される。また、振動伝達部材１４を水平方向に移動させる構成であるが、垂直方向に移動させてもよい。要するに、圧抜きフィルタ１２に接触させることができるように移動させることができる構成であればよい。

振動付与部材１５としては、上記圧電素子の他、図３に示すように、周期的に金属板を叩く機構を採用することができる。図４は、図３の振動付与部材１５の作動原理を示している。先ず、ステッピングモータなどの駆動装置を作動させ、回転軸Ｋに設けられた振動付与部材１５を回転させる（図４（ａ）参照）。振動付与部材１５の腕部１５ａの先端にはボール部１５ｂが設けられている。この腕部１５ａやボール部１５ｂは、金属製の振動伝達部材１４を叩くことができる強度を有するように、例えば、振動伝達部材１４と同じ材質にされる。図４（ａ）の状態からさらに振動付与部材１５が回転すると、図４（ｂ）に示すように、ボール部１５ｂは振動伝達部材１４を叩いて振動を発生させる。

そして、図４（ｂ）の状態からさらに振動付与部材１５が回転すると、図４（ｃ）に示すように、振動付与部材１５の腕部１５ａは、ボール部１５ｂの移動が振動伝達部材１４によって阻止されていることにより、回転軸Ｋの回転方向と反対方向に反る。このとき、バネ力が発生する。そして、図４（ｃ）の状態からさらに振動付与部材１５が回転すると、腕部１５ａに蓄えられるバネエネルギーが増大し、ボール部１５ｂは振動伝達部材１４の表面上を滑り、勢いよく、回転軸Ｋの回転方向に跳ね上がる（図４（ｄ）参照）。その後、剛性を有する腕部１５ａは、直線状の形状に戻り、図４（ｅ）に示すように、通常の回転を行い、図４（ａ）の状態に戻る。この一連の動作を繰り返すことで、回転軸Ｋの回転数に対応した振動が発生する。この一連の動作は、通紙中に毎回行う必要はなく、電源投入時に行うようにしたり、所定時間経過後又は所定枚数通紙後に、現像装置を停止させて行うようにしたりしてもよい。

次に、振動伝達装置１３の変形例を示す。図５に示す振動伝達装置１３の振動伝達部材１４には、多数の通気穴１４ａがメッシュ状に形成されている。通気穴１４ａが形成されていると、振動伝達部材１４が圧抜きフィルタ１２のフィルタ部１２ａに接触している状態でも、現像容器内の気体を十分に通過させることができる。このように、フィルタ部１２ａに振動伝達部材１４が接触した状態でも通気性が確保されるので、振動伝達部材１４を移動手段で移動させる必要がない。すなわち、振動伝達部材１４をフィルタ部上に配置したままでよい。そのため、コピー中などの現像装置の稼動中でも圧抜きフィルタ１２の清掃が可能で、清掃タイミングを多岐に設定することができる。
また、圧抜きフィルタ１２の上方には、図６に示すように、フィルタ部１２ａの表面の異物付着量を検知する異物濃度センサ１６を設けてもよい。ここでは、トナー粒子が圧抜きフィルタ１２に付着するので、トナー濃度センサといえる。圧抜きフィルタ１２は現像装置内の気体の流出に伴って現像装置内で舞ったトナー粒子が圧抜きフィルタ内に捕集される構造となっているため、表面はトナーによって黒褐色に変化して行く傾向がある。そこで、異物濃度センサ１６の検出値を予め設定しておき、圧抜きフィルタ１２の圧抜き効果が不十分となる検出値に達した時点で清掃動作を行うとよい。

ここで使用している異物濃度センサ１６としては、赤外線を発光する発光素子と、発光素子から出射した光が圧抜きフィルタ１２で反射して戻ってくる光を受光する受光素子と、を一対として構成されたものが使用される。フィルタ部１２ａが黒褐色に汚れてくると、反射光の強度が低下するので、受光素子の受光量を測定することにより、圧抜きフィルタ１２の清掃時期を知ることが可能である。
そして、所定の検出値に達し、圧抜きフィルタ１２の清掃動作が必要であるとＣＰＵなどの判断手段が判断した場合、振動伝達装置１３が作動し、トナーがフィルタ部１２ａから振るい落とされる。

上述した実施形態では、振動を発生させる振動付与部材１５と、圧抜きフィルタ１２の大気側の面を全面的に覆い、振動付与部材１５から圧抜きフィルタ全体に振動を伝達する振動伝達部材１４と、が設けられているので、フィルタ部１２ａに目詰まりしたトナーに的確に振動を伝えることができ、フィルタ部１２ａの目詰まりが解消される。その結果、圧抜きフィルタ１２の長寿命化が図られる。
上記現像装置２を、複写機、プリンタ、ＦＡＸなど画像形成装置に組み込むことにより、トナー汚れのない印刷が可能となる。

本発明に係る現像装置の一実施形態を概略的に示す断面図である。 図１の振動伝達装置の詳細を示す説明図である。 図１の振動付与部材の変形例を示す説明図である。 図３の振動付与部材が振動伝達部材に振動を発生させる原理を示す説明図である。（ａ）は振動付与部材が振動伝達部材と接触する前の状態を示している。（ｂ）は振動付与部材が振動伝達部材と接触しているときの状態を示している。（ｃ）は振動付与部材にバネエネルギーが蓄えられているときの状態を示している。（ｄ）は振動付与部材のバネエネルギーが解放されているときの状態を示している。（ｅ）は通常の状態を示しており、振動付与部材が（ａ）と同様の状態にある。 図２の振動伝達部材の変形例を示す説明図である。 図１の装置に異物濃度センサが設けられた形態を示す説明図である。

符号の説明

１ 感光体ドラム
２ 現像装置
３ 現像容器
４ 現像剤ホッパーユニット
５ 現像剤補給ローラ
６ アジテータ
７ パドル
７ａ 羽根部
８ 現像ローラ
９ ドクターブレード
１０ セパレータ
１１ シール部
１２ 圧抜きフィルタ
１２ａ フィルタ部
１２ｂ 枠体
１３ 振動伝達装置
１４ 振動伝達部材
１４ａ 通気穴
１５ 振動付与部材
１５ａ 腕部
１５ｂ ボール部
１６ 異物濃度センサ
Ｌ１ 間隙部
Ｌ２、Ｌ３ 隙間
Ｗ 現像剤

Claims (4)

1. 現像容器内の圧力を低下させるための圧抜きフィルタが設けられている現像装置において、
   振動を発生する振動付与部材と、
   前記圧抜きフィルタの大気側の面を全面的に覆い、振動付与部材から圧抜きフィルタのフィルタ部全体に振動を伝達する振動伝達部材と、
   が設けられている
   ことを特徴とする現像装置。
2. 請求項１に記載の現像装置において、
   前記振動伝達部材には、圧抜きフィルタと接触している状態で現像容器内の気体を通過させる通気穴が形成されている
   ことを特徴とする現像装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の現像装置において、
   前記圧抜きフィルタの上方に前記フィルタ部の表面の異物付着量を検出する異物濃度センサが配置されている
   ことを特徴とする現像装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の現像装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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