JP2010008978A - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで省スペースおよび省エネルギーによって、低騒音で継続的に現像槽内での圧力上昇を抑制してトナー飛散の発生を防止することができる構成を備えた現像装置を提供する。
【解決手段】現像槽５０内に収容されている現像剤を攪拌することで摩擦帯電させて像担持体上の静電潜像に供給する構成を備えた現像装置において、
前記現像槽５０には、該現像槽５０内の空気を排気する通気部１００Ａと該現像槽５０内の圧力上昇を緩和する圧抜き部１００Ｂとを備えた浮遊トナー排出手段１００が設けられていることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、現像装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、現像槽内での圧力上昇によるトナー飛散を防止するための構成に関する。

周知のように、複写機やプリンタあるいは印刷機などの画像形成装置においては、潜像担持体である感光体上に形成された静電潜像が現像装置から供給される現像剤によって可視像処理される。

現像装置に用いられる現像剤には、トナーとキャリアとを混合した二成分系現像剤およびキャリアを含まない一成分系現像剤がある。
いずれの現像剤においてもトナーの帯電処理が必要となる。このため、二成分系現像剤の場合には、トナーとキャリアとを攪拌混合してトナーを摩擦帯電する処理が用いられ、一成分系現像剤の場合には、層厚を規制するドクターブレードを通過する際の摩擦帯電処理が用いられる。

現像剤は、ほぼ密閉状態にある現像槽内に収容されており、現像槽内で攪拌混合される。

一方、近年では、画像形成処理速度を速めた高速印刷が要望される傾向にあり、このため、現像装置に装備されている攪拌混合部材の駆動速度も従来と比べてかなりの高速化が図られている。

高速化に伴い、特に攪拌処理を必要とする二成分系現像剤で説明すると、攪拌混合時にはほぼ密閉状態にある現現像槽内で現像剤が高速移動することにより現像槽の内圧が高められることがある。
内圧の上昇は、現像槽において開口部を構成する現像スリーブの露出部分あるいは現像槽に存在する隙間などから外側に向けたトナーの飛散を起こす原因となる。

従来、現像槽内の圧力上昇に伴うトナーの飛散を防止するための構成として、現像装置内部に連通する排気ダクトを設け、現像槽内の圧力を排気ダクトを介して外部に逃がすようにした構成が提案されている（例えば、特許文献１〜４）。

特許文献１には、現像槽内の一部にフィルターを装填した開口部を設け、開口部には、フィルターを覆う状態でスライド可能な蓋部材を設け、フィルターの目詰まりが生じた場合に蓋部材をスライドさせて外気と連通する新しいフィルターの面を現像槽に対向させることができる構成が開示されている。

特許文献２〜３には、現像槽に接続された吸気チューブを備え、外部に開口する位置近傍には、吸引ポンプを、そして、吸引ポンプよりも現像槽側にはトナーを捕集可能なフィルターを配置した構成が開示されている。さらに、特許文献５には、現像槽側に接続されたトナー導入部において、導入部中央に接続されている吸引チューブの両側からトナーを回収し、回収部奥側に突き当たるキャリアを磁石によって吸着するようにした構成が開示されている。

図１０は、特許文献５に開示されたトナー飛散防止装置に用いられる吸引ダクトの外観図および底面図であり、吸引ダクトの底面には現像槽内に対向する矩形の開口が形成され、開口における中央部がマイラなどによって覆われ、開口の両側でシール部材が貼付された位置からトナーやキャリアを吸引するようになっている。

特開平９−２３６９８０号公報 特開２００２−２２９３３１号 特開２００２−２７８２６８号 特開２００５−８４５５７号

上記特許文献１に開示された構成では、フィルターを用いることが前提となっていることから、フィルターが新品状態であれば、通気性がよいことからトナーの捕集効率もよいが、経時により目詰まりが発生すると通気状態が悪化して現像槽内の圧力を逃がすことが困難となるばかりでなく、捕集効率も低下してしまう虞がある。
これにより、現像槽内で上昇した圧力を拡散させることができなくなり、現像槽内からのトナーの飛散を確実に防止することができなくなる。そこで、定期的な交換作業などの保守作業が必要となる。

一方、特許文献２〜４に開示されている構成では、現像槽内からトナーを吸引するためのポンプや吸引チューブの配管などが必要となる。このため、これら構成部材の設置によって装置自体の大型化や複雑化は避けられないという不具合、さらには、ポンプ駆動のための電力消費などからランニングコストが高くなるという不具合がある。

しかも、ポンプを用いた強制的な吸引を行うことから、現像槽に配置されている現像剤担持体が感光体と対面する位置の隙間を介して、感光体上にて静電的に付着しているだけのトナーをも吸引してしまう虞もある。これにより、所定のトナー付着量によって得られる所定濃度の画像が乱されてしまうこともある。

本発明の目的は、上記従来の現像装置および画像形成装置における問題、特に、トナー飛散防止構造における問題に鑑み、低コストで省スペースおよび省エネルギーによって、低騒音で継続的に現像槽内での圧力上昇を抑制してトナー飛散の発生を防止することができる構成を備えた現像装置および画像形成装置を提供することにある。

この目的を達成するため、本発明は次の構成よりなる。
（１）現像槽内に収容されている現像剤を攪拌することで摩擦帯電させて像担持体上の静電潜像に供給する構成を備えた現像装置において、
前記現像槽には、該現像槽内の空気を排気する通気部と該現像槽内の圧力上昇を緩和する圧抜き部とを備えた浮遊トナー排出手段が設けられていることを特徴とする現像装置。
（２）前記浮遊トナー排出手段は、一部にダクトを備えて前記現像槽の一部に着脱可能な蓋部材で構成され、該ダクトにはこれに接続されて前記現像槽内に連通する管路により前記通気部が設けられ、前記通気部とは異なる位置で前記現像槽内と連通する開口に設けられたフィルターを配置することにより前記圧抜き部が設けられていることを特徴とする（１）に記載の現像装置。
（３）前記通気部は、前記現像槽内の圧力よりも低い空間に接続されていることを特徴とする（１）または（２）に記載の現像装置。
（４）前記圧抜き部は、現像槽内と該現像槽外部とを連通可能な位置に設けられていることを特徴とする（１）または（２）に記載の現像装置。
（５）前記現像槽よりも圧力の低い空間として、該現像槽に装着可能な現像剤補給槽が用いられることを特徴とする（３）に記載の現像装置。
（６）前記通気部は前記現像槽内に前記現像剤を帰還させる構成とされていることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の現像装置。
（７）（１）乃至（６）のいずれかに記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
（８）前記浮遊トナー排出手段に設けられている通気部は、前記像担持体上の残トナーを除去するクリーニング装置と前記現像装置とに接続されたリサイクルトナー搬送路が接続される分級装置に合流させてあることを特徴とする（７）に記載の画像形成装置。

本発明によれば、現像槽内に連通する通気部と圧抜き部とを備え、現像槽内の圧力上昇に伴い現像槽に連通している上記の各部を介して排気することができる。これにより、吸引ポンプなどの設備を要することなく、現像槽内の圧力に対応した自然気流による圧力低減が可能となり、ポンプなどの駆動源を要しないことにより低騒音で、かつ、簡単な構成および低コストにより現像槽内からのトナー飛散を防止することができる。

以下、図面により本発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１は、本発明による現像装置を用いた画像形成装置の構成を説明するための図であり、同図には、リサイクルトナー搬送機構を装備した構成が対象となっている。

図１において、画像形成装置１は、像担持体として用いられるドラム状の感光体２を備えている。感光体２は、図示矢印方向に回転可能に支持されており、周囲には、回転方向に沿って画像形成処理を実行するための帯電装置３，書き込み装置（図１では書き込み光の光路が示されている）４，現像装置５、転写装置６およびクリーニング装置７が配置されている。
図１に示す画像形成装置１においては、クリーニング装置７に装備されているブラシローラ７Ａにより感光体１から掻き取られた未転写トナーなどの残トナーがクリーニング装置７のケーシングに装備されている回収口７Ｂと現像装置５のトナー補給槽５Ａとの間に接続されたリサイクルトナー搬送路９によって現像装置５に帰還されるようになっている。トナーの搬送を行うために、回収口７Ｂの内部には図示しないが回収コイルが装填されており、そして、リサイクルトナー搬送路９の内部には、搬送スクリュー９Ａなどの搬送部材が配置されている。

図１に示す転写装置６は、感光体１に対向して図示しない給紙装置から繰り出された転写材を搬送しながら感光体１に形成されているトナー像を転写することができる搬送ベルト６Ａおよび感光体１に対向する転写ローラ６Ｂとを備えている。なお、図１において符号８は、除電ランプを示している。

感光体１に対して書き込み装置３によって形成される静電潜像は、現像装置５から供給されるトナーによって可視像処理される。

次に現像装置５の詳細を説明する。
図２は、現像装置５を示す図であり、同図において現像装置５は、ほぼ密閉状態にあるケーシングからなる現像槽５０と、現像槽５０の一部に設けられている開口部から露出して感光体１と対向する現像剤担持体としての現像スリーブ５１と、攪拌パドル５２および攪拌ローラ５３と、現像スリーブ５１に担持された現像剤の層厚を規定するドクターブレード５４と、現像槽５０の上部に搭載可能なトナー補給ユニット５５とを備えている。

現像槽５０には、トナーとキャリアとを混合した二成分系現像剤が収容されており、攪拌パドル５２および攪拌ローラ５３とにより攪拌混合されて摩擦帯電したトナーを有する二成分系現像剤が現像スリーブ５１の表面に担持されて感光体１に供給される。図２に示す現像装置５は、磁性キャリアを用いる二成分系現像剤であり、このため、現像スリーブ５１には現像主極および搬送磁極を構成する複数の磁極が内蔵されている。

トナー補給ユニット５５は、補給トナーを繰り出す鋸歯状のトナー補給部材５５Ａと、補給規制部材５５Ｂと、補給トナーが収容されている補給槽５５Ｃ内に配置されたアジテータ５５Ｄとを備えている。

図１に示したリサイクルトナー搬送路９は、クリーニング装置７側と反対側の端部が図１に示すように、補給槽５５Ｃの一部に連結されて比較的帯電性が劣化していない未転写トナーを回収できるようになっている。

次に図２に示した現像装置を対象として本実施形態の特徴について説明する。
本実施形態の特徴は、現像槽５０の内圧が上昇した場合の圧力抜き構造にある。つまり、後述する浮遊トナー排出手段１００は、現像槽内の圧力が上昇した際にその圧力を低下させて浮遊トナーが現像槽５０の外部に飛散するのを防止する機能を持つものである。

図２において現像槽５０の上部面の一部には、ガイド溝５０Ａが設けられており、このガイド溝５０Ａには、浮遊トナー排出手段１００が摺動可能に装着されるようになっている。

図２乃至図４を用いて浮遊トナー排出手段の構成について説明する。なお、図３（Ａ）は、浮遊トナー排出手段１００の上面視による斜視図、図３（Ｂ）は、（Ａ）に示した浮遊トナー排出手段１００の構成部品を分解して示す斜視図である。また、図４（Ａ）は、図３に示した構成部品の一部を省いて示す浮遊トナー排出手段１００の上面視による斜視図、図４（Ｂ）、（Ｃ）は（Ａ）に示した浮遊トナー排出手段の底面を示す斜視図である。

図３において浮遊トナー排出手段１００は、現像槽５０のガイド溝５０Ａに嵌合することで現像槽５０に対して着脱可能に設けられ、上面の一部にダクト１００Ｃを備えた蓋部材（以下、便宜上、浮遊トナー排出手段１００を蓋部材１００と表現する場合もある）で構成されている。

蓋部材１００の上面には、上述したダクト１００Ｃに接続される通気部１００Ａとダクト以外の位置に設けられた圧抜き部１００Ｂとが装備されている。

通気部１００Ａは、蓋部材１００に形成されているダクト１００Ｃに延長方向一端を連結されたチューブなどで構成されている管路であり、図２に示すように、延長方向他端が現像槽５０の内圧上昇時での圧力よりも低い圧力に維持されているトナー補給ユニット５５の一部に連結されている。

圧抜き部１００Ｂは、図３（Ｂ）に示すように、蓋部材１００におけるダクト１００Ｃの両側に形成されて現像槽５０の内部に連通する開口１００Ｄの内部に装填されるフィルター１００Ｂ１と、フィルター１００Ｂ１の上面に装着されるフィルター押さえ部材１００Ｂ２とで構成されている。

蓋部材１００の底面には、図４に示すように、ダクト１００Ｃに連結される通気部１００Ａ側と現像槽５０の内部とを連通するための開口１００Ｅが形成され、さらに、ダクト１００Ｃの両側には、上述した開口部１００Ｄが露呈している。

ダクト１００Ｃには、図４（Ｃ）に示すように、開口部１００Ｅの前面、つまり現像槽５０に対向する側には、両側に開口１００Ｆ１を有するマイラなどのシール部材１００Ｆが貼付されている。なお、現像槽５０の内部を密閉状態に維持するための部材としては、図２に示すように、トナー補給ユニット５５Ｃの開口５５Ｃ１に設けられたシール部材５５Ｅも用いられるようになっており、このシール部材５５Ｅにより開口５５Ｃ１が遮断されることで現像槽５０の内部が補給槽５５Ｃと連通しない状態で密閉される。

蓋部材１００の両側、つまり開口１００Ｄの外側に位置する底面には、蓋部材１００の底面を封止して現像槽５０の内部をほぼ密閉状態に維持するためのシール部材１００Ｇが設けられている。

以上のような構成において、浮遊トナー排出手段（蓋部材）１００は、現像槽５０に設けられているガイド溝５０Ａに対して矢印で示す方向に摺動されることで現像槽５０に装着され、この状態で摺動方向後方側にトナー補給ユニット５５Ｃが現像槽５０に装填されることにより抜け落ちない状態で固定される。

現像装置５の稼働中、内部圧力が上昇した場合には、浮遊トナー排出手段（蓋部材）１００の通気部１００Ａあるいは圧抜き部１００Ｂによって現像槽５０内の空気が排気（図２中、矢印Ｆで示す状態）される。

通気部１００Ａから現像槽５０の内部よりも圧力が低い補給槽５５Ｃに向け排気される場合には、現像槽５０内の浮遊トナーが一緒に排出されることになり、ここに、現像槽５０内の浮遊トナーを補給槽５５Ｃに回収して現像槽５０の外部に飛散するのを防止することができる。

一方、圧抜き部１００Ｂからの排気は、フィルター１００Ｂ１を設けていることによりトナーが外部に飛散するのを阻止されて空気のみが排出されることとなり、これにより現像槽５０内の圧力が低減される。

以上のような構成によれば、現像槽５０内の圧力上昇により生起される自然気流を利用するだけで現像槽５０内の圧力低減および浮遊トナーの回収が可能となり、吸引装置などを用いないで低コストかつ省エネルギーによりトナーの飛散による周辺部の汚損を防止することが可能となる。

本発明者は、以上説明した構成の浮遊トナー排出手段および従来の圧抜き構造、つまり、フィルターを用いた場合とダクトのみの場合とを比較実験したところ、図５に示す結果を得た。

図５において、実線で示す結果は、図１０に示すように、フィルターのみを用いた場合を、また、破線で示す結果はダクトのみの場合を、そして一点鎖線で示す結果はフィルターとダクトとを組み合わせた本実施形態の場合をそれぞれ示している。

図５の結果からいえることは、フィルターのみの場合には、新品である時期には圧抜きが得られるものの、経時による目詰まりが発生すると圧抜き作用が急激に悪化する。また、ダクトのみの場合には、飽和内圧がフィルターの場合よりも抑えられる反面、圧力損失がフィルターの場合に比べて高くなることで初期内圧が高いという結果が得られる。

本実施形態では、現像槽５０内での初期内圧の上昇を圧抜き部１００Ｂによって抑制することができ、圧抜き部１００Ｂでのフィルターの目詰まりが生じた場合には、通気部１００Ａを用いた圧抜き作用が得られることになり、結果として、長期間での現像槽内での圧力上昇を抑制することが可能となる。これにより、長期でのトナー飛散防止が可能となる。

ところで、浮遊トナー排出手段（蓋部材）１００の構成の特徴である通気部１００Ａを設けるダクト１００Ｃの設置位置に関しては、図６に示す構成が考えられる。以下、この構成と本実施形態との違いについて考察する。

図６は、圧抜き部１００Ｂを対象としたフィルターの配置構造の変形例を示す図である。
図６（Ａ）、（Ｂ）は、図３，４に示したダクト部１００Ｃを蓋部材１００の長手方向一方側に偏倚させて長手方向の残りの部分にフィルター１００Ｂ１を配置した場合であり、図６（Ｃ）は、蓋部材１００の長手方向両側にダクト１００Ｃを設けて中央側にフィルター１００Ｂ１を配置した場合である。

図６（Ａ）、（Ｂ）に示した配置構成の場合には、現像槽５０内の圧力上昇時での空気の逃げ道となるダクト１００Ｃの近傍付近がもっとも低圧となることから、ダクト１００Ｃの設置位置と非設置位置とで内圧の偏差が発生してしまうことが確認できた。このため、現像槽５０の内部では、内圧分布が不均一となることにより、現像槽５０の長手方向でのトナー飛散防止効果が均一に得られない虞がある。

一方、図６（Ｃ）に示す配置構成とした場合には、空気の逃げ道を長手方向で均等配置できることで図６（Ａ）、（Ｂ）に示した場合と違って現像槽５０の長手方向での内圧偏差が抑えられる反面、このための部品点数の増加によるコスト上昇は否めない。

このような考察から、本実施形態の構成である、蓋部材１００の長手方向中央に通気部１００Ａが連結されるダクト１００Ｃを設けることが、内圧分布の不均一もなく、しかも構成も簡単で済むことから好ましいといえる。

次に本発明の別実施形態について説明する。
本実施形態は、現像槽内の圧力上昇により現像槽内から排出されるトナーを補給槽に設けられているリサイクルトナーの分級装置に導入するようにしたことを特徴としている。

図１に示したように、感光体１のクリーニング装置７によって感光体１から回収された未転写トナーなどの残トナーは、クリーニング装置７と現像装置５の補給槽５５Ｃとの間に接続されたリサイクルトナー搬送路９を介して補給槽５５Ｃに向け帰還されるが、補給槽５５Ｃに導入される前に補給対象として用いることができるトナーとこれ以外の紙粉やトナー塊などの異物とを区別する分級装置に導入される。

分級装置では、補給対象とならなかった異物は廃棄タンクなどに排出される。

図７は、現像槽５０に装着される補給槽５５Ｃに隣接して設けられている分級装置２００および分級装置２００に対して通気部１００Ａを接続された浮遊トナー排出手段１００を示す外観図である。

同図において、分級装置２００は、図９において詳細を説明するが、分級作業部となるメッシュフィルターとブラシローラとが配置されている位置に向けて帰還したトナーを搬送する搬送スクリューが内蔵されているトナー導入部を備えており、トナー導入部２０１から延長された導入管２０１に対して通気管１００Ａの一端が接続されている。

分級装置２００のトナー導入部２０１（図９参照）には、導入管２０１Ａに加えて、図８に示すように、クリーニング装置７から延長されたリサイクルトナー搬送路９の一端が接続される導入口２０２（図７参照）が設けられている。

分級装置１００は、その内部構造を示す図９において、導入部２０１の内部に図示しない駆動源により回転駆動される搬送スクリュー２０３が設けられており、搬送スクリュー２０３と同軸上にはブラシローラ２０４が設けられている。

ブラシローラ２０４は、その外周囲をメッシュフィルター２０５（図９では、ブラシローラ２０４の位置を表示するためにメッシュフィルターが取り付けられる枠体のみが示されている）によって囲繞されており、ブラシローラ２０４の回転によってメッシュフィルター２０５の内面で擦られるトナーや異物がメッシュサイズによって篩い分けられるようになっている。

メッシュサイズ以下ということでメッシュフィルター２０５から重力により落下したトナーは、リサイクルトナーとして補給槽５５Ｃ内に導入され、メッシュサイズ以上の大きさの紙粉やトナー塊などの異物はブラシローラ２０４の軸方向に移動されて廃棄されることによりリサイクルトナーと区別される。

このような分級装置の原理構造は、本願出願人の先願である特開２００２−３１１７６８号に開示されている。

浮遊トナー排出手段１００の通気管１００Ａを介して現像槽５０からトナー導入部２０１に導入されたトナーは、分級装置２００の導入部において搬送スクリュー２０３によってリサイクルトナー搬送路９を介して運搬されたトナーと同様に篩い分けられることになる。

以上のような構成においては、現像槽５０から掃き出されたトナーがリサイクルトナーとして再利用できるので、トナーが無駄に廃棄されるのを防止してトナーの補給量増加を防止することができる。
なお、上記実施形態では、二成分系現像剤を対象として説明したが、本発明はこれに限ることなく攪拌動作などによって現像槽内の圧力が上昇する構成を対象として一成分系現像剤に対しても適用可能である。

本発明による現像装置が適用される画像形成装置の要部構成を示す模式図である。 本発明による現像装置の要部構成を説明するための図である。 図２に示した現像装置に用いられる浮遊トナー排出手段の構成を説明するための上面視による斜視図である。 図３に示した浮遊トナー排出手段の底面視による斜視図である。 図３および図４に示した構成の浮遊トナー排出手段と従来構造のトナー排出手段との構成上の違いによる現像槽内圧の変化を実験した結果を示す線図である。 図３および図４に示した浮遊トナー排出手段におけるダクトの設置構造に関する考察を説明するための図である。 図２に示した現像装置に用いられる現像槽に装着される補給槽に付設されている分級装置を示す斜視図である。 図７に示した分級装置に対してリサイクルトナー搬送路を接続した状態を示す斜視図である。 図７に示した分級装置の内部構造を説明するための要部斜視図である。 トナー排出手段の従来構造の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 感光体
５ 現像装置
７ クリーニング装置
９ リサイクルトナー搬送路
５０ 現像槽
５５ トナー補給ユニット
５５Ｃ 補給槽
１００ 浮遊トナー排出手段（蓋部材）
１００Ａ 通気部
１００Ｂ 圧抜き部
１００Ｃ ダクト
２００ 分級装置

Claims (8)

1. 現像槽内に収容されている現像剤を攪拌することで摩擦帯電させて像担持体上の静電潜像に供給する構成を備えた現像装置において、
   前記現像槽には、該現像槽内の空気を排気する通気部と該現像槽内の圧力上昇を緩和する圧抜き部とを備えた浮遊トナー排出手段が設けられていることを特徴とする現像装置。
2. 前記浮遊トナー排出手段は、一部にダクトを備えて前記現像槽の一部に着脱可能な蓋部材で構成され、該ダクトにはこれに接続されて前記現像槽内に連通する管路により前記通気部が設けられ、前記通気部とは異なる位置で前記現像槽内と連通する開口に設けられたフィルタを配置することにより前記圧抜き部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記通気部は、前記現像槽内の圧力よりも低い空間に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
4. 前記圧抜き部は、現像槽内と該現像槽外部とを連通可能な位置に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
5. 前記現像槽よりも圧力の低い空間として、該現像槽に装着可能な現像剤補給槽が用いられることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
6. 前記通気部は前記現像槽内に前記現像剤を帰還させる構成とされていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の現像装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
8. 前記浮遊トナー排出手段に設けられている通気部は、前記像担持体上の残トナーを除去するクリーニング装置と前記現像装置とに接続されたリサイクルトナー搬送路が接続される分級装置に合流させてあることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。

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