JP2011095646A - 着脱可能なトナー捕集ユニットを有する画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】交換時のトナー汚染などを確実に防止でき、メンテナンス性がよいサイクロン方式のトナー捕集ユニットを有する画像形成装置を提供すること。
【解決手段】トナー捕集ユニットは、サイクロン本体と、トナー含有空気を導く第１ダクトに接続されサイクロン本体にトナー含有空気を流入させる空気流入口と、サイクロン本体からトナーを分離された空気を排出する出口筒とを有し、サイクロン本体内で発生させた旋回流れによりトナー含有空気からトナーを遠心分離し清浄化された空気を出口筒から排出するサイクロンと、サイクロン下部に設けられたトナー回収容器と、出口筒からの空気を機外に排出する第２ダクトに導く空気流路部と、を有し、或いは、さらに空気流路部にフィルタを有するトナー捕集ユニットを装置本体から着脱可能に構成した画像形成装置。
【選択図】図４

Description

本発明は、着脱可能なトナー捕集ユニットを有する乾式電子写真方式の画像形成装置に関する。

乾式電子写真方式の画像形成装置においては、感光体上の静電潜像はトナーで現像され、このトナー像は、直接、または中間転写体を介して用紙に転写される。転写後の感光体の表面に残留するトナーはクリーニング装置で清掃される。ここで、現像、転写、クリーニングの各プロセスでトナーの飛散やモレによる汚染が従来から課題となっていた。

このようなトナーの飛散やモレに対応するため、例えば、特許文献１は、現像装置の出口に飛散トナーの吸引口を設け、吸引されたトナーをフィルタでろ過・捕集する技術を開示している。フィルタは、交換式になっており、目詰まりを起こしだすと交換されるようになっている。

しかしながら、特に高速大型の画像形成装置においては、発生する飛散トナー（以下、飛散、あるいはモレのトナーを飛散トナーと総称する）の量が多く、特許文献１のような単にフィルタで捕集する構造では、すぐにフィルタ目詰まりを起こし、フィルタを交換しなければならない。フィルタ交換には、サービスマンを呼んでフィルタ交換をするという作業が必要で、生産性が悪いものであった。

一方、特許文献２は、現像装置の入口側と出口側にダクトを設け、このダクトで吸引される飛散トナーをサイクロンに通して、所定サイズの大きさで再利用できるトナーと望ましくない大きさのトナーに分級し、再利用できるトナーは現像装置に戻す一方、不要トナーはフィルタに向けて送出す技術を開示している。

また、飛散トナーはクリーニング装置でも発生するが、特許文献３は、クリーニング装置からの飛散トナーを空気流とともにサイクロンに供給し、飛散トナーは分離してトナー回収容器に回収し、空気流はフィルタを通してから排気する技術を開示している。

さらに、特許文献４は、現像装置とクリーニング装置の両方から飛散トナーを含む空気流をサイクロンに送り込む技術を開示している。

特開平４−２２３４８４号公報 米国特許第７４２８３９８号公報 特開平８−１９４４２２号公報 特開２００６−９１５８５号公報

上記特許文献２〜４に用いられるサイクロンは、飛散トナーを含む空気流をサイクロン本体内の接線方向に導入し、旋回流れによって飛散トナーと空気とを分離するので、ほとんどのトナーはサイクロン本体の下部からトナー回収容器に捕集され、サイクロンからフィルタに進む空気流の中の飛散トナーの量は格段に少なくなり、このため、フィルタの汚れは非常に少なくなり、特許文献１に記載の技術に比べて生産性は優れている。

しかしながら、特許文献２〜４に開示の技術では、サイクロンは画像形成装置本体に固定されており、トナー回収容器やフィルタだけをサイクロンから分離して交換していたので、交換時にサイクロンとトナー回収容器やフィルタの接続部からトナーがもれて機内を汚染する恐れがあった。

また、サイクロンを装置本体に固定するのは、サイクロン内でのトナーの分離回収率が高いことに期待していると思われるが、実際には、サイクロンの内壁にトナーが付着したりして、サイクロン内や空気流路内にもトナーが堆積する場合があった。

そこで、本発明は、乾式電子写真方式の画像形成装置におけるトナー捕集ユニットとして、生産性が良いサイクロン方式を採用してトナー捕集の効率を高めるとともに、サイクロンも含めてトナー捕集ユニットを交換するように構成し、これによって交換時のトナー汚染などを確実に防止できメンテナンス性がよい画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
１．装置内部で発生した飛散トナーを含む空気を導く第１ダクトと、清浄化された空気を機外に排出するファンを有する第２ダクトと、前記第１ダクトと前記第２ダクトとの間に配置されたトナー捕集ユニットとを有する画像形成装置であって、
前記トナー捕集ユニットは、
サイクロン本体と、前記第１ダクトに接続され、前記サイクロン本体上部の内壁の接線方向にトナー含有空気を流入させる空気流入口と、前記サイクロン本体上部の中央からトナーを分離された空気を排出する出口筒とを有し、前記サイクロン本体内で発生させた旋回流れにより飛散トナー含有空気からトナーを遠心分離し、清浄化された空気を前記出口筒から排出するサイクロンと、
前記サイクロン下部に設けられ、分離されたトナーを収容するトナー回収容器と、
前記出口筒からの空気を前記第２ダクトに導く空気流路部と、
を有し、
前記トナー捕集ユニットを画像形成装置本体から着脱可能に構成したことを特徴とする画像形成装置。

また、本発明は、以下の態様とすることでさらに良好な効果を発揮できる。
２．前記空気流路部にフィルタを配置し、前記サイクロンと前記トナー回収容器と前記フィルタを一体的に画像形成装置本体から着脱するように構成したことを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。
３．前記サイクロンと前記トナー回収容器を重力方向に並べて配置することを特徴とする前記１または２に記載の画像形成装置。
４．前記サイクロン本体を、上部から前記トナー回収容器との接続部までにわたる円筒形状とし、前記サイクロン本体の下部、もしくは前記トナー回収容器入口部に、前記サイクロン本体内の旋回流れの渦芯底端を安定させる渦芯受け板を配置したことを特徴とする前記１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
５．前記渦芯受け板は、上面形状が円形で、円の中心は前記サイクロン本体の円筒の中心軸と一致して配置されることを特徴とする前記４に記載の画像形成装置。
６．前記渦芯受け板は、斜めに傾斜する周面を有することを特徴とする前記５に記載の画像形成装置。
７．前記渦芯受け板は、截頭円錐形であることを特徴とする前記６に記載の画像形成装置。
８．前記渦芯受け板は、断面が半楕円状であることを特徴とする前記６に記載の画像形成装置。
９．前記渦芯受け板は、重力方向に貫通する開口を１つ以上有することを特徴とする前記５から８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
１０．前記重力方向に貫通する開口内面の法線ベクトルは、重力方向と成す角が鋭角で重力方向と反対方向に伸びることを特徴とする前記９に記載の画像形成装置。
１１．前記渦芯受け板と前記トナー回収容器壁面の間に、前記トナー回収容器内での旋回流れを減衰する旋回流抑止板を設けたことを特徴とする前記４から１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
１２．前記旋回流抑止板は、旋回流れに対向する面と重力方向の成す角が鋭角となるように設置されることを特徴とする前記１１に記載の画像形成装置。
１３．前記渦芯受け板と、前記旋回流抑止板とが一体で構成されることを特徴とする前記１１または１２に記載の画像形成装置。
１４．前記フィルタは、縦長形状を有し、前記空気流路部内で前記サイクロンの中心軸と平行に配置されることを特徴とする前記２に記載の画像形成装置。
１５．前記出口筒は、逆Ｕ字状のパイプに接続され、空気流を前記空気流路部内の前記フィルタと平行に導入するよう構成されることを特徴とする前記１４に記載の画像形成装置。
１６．前記トナー捕集ユニットは、立方体形状をなし、引き出し方向手前側に引き出し用のハンドル、または把持部を有することを特徴とする前記１から１５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
１７．前記トナー捕集ユニットは、引き出し時に前記空気流入口を塞ぐ密閉部材を有することを特徴とする前記１から１６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
１８．前記密閉部材は、前記トナー捕集ユニットが装置本体に装着される時は前記空気流入口を塞がない位置に固定され、前記トナー捕集ユニットが装置本体から取り出された時、前記空気流入口を覆うように広げられる粘着材付の密閉シートであることを特徴とする前記１７に記載の画像形成装置。
１９．前記フィルタは、トナー防塵フィルタとオゾン触媒フィルタを含む複数枚からなり、空気流の最下流側に前記トナー防塵フィルタを配置し、前記トナー捕集ユニットの壁面に最下流側に配置される前記トナー防塵フィルタを目視できる透明窓を形成したことを特徴とする前記２に記載の画像形成装置。

本発明によれば、サイクロン方式を採用したトナー捕集ユニットであるので、トナー捕集の効率が高く、そして、少なくともサイクロンとトナー回収容器を一体的に画像形成装置から取り外すので、取り外し時にトナーがもれることがないという効果を奏するものである。

本発明の画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態の概略構成を説明する模式図で、図２（ａ）が第１実施形態、図２（ｂ）、図２（ｃ）がその変形例である。 第１実施形態の詳細構成を示す平面図である。 第１実施形態のトナー捕集ユニットの詳細を示す図で、図４（ａ）がユニットの半分の構造の平面図、図４（ｂ）が図４（ａ）を斜め上方から見た斜視図、図４（ｃ）がトナー捕集ユニットの側面図、図４（ｄ）がトナー捕集ユニット全体の斜視図である。 トナー防塵フィルタの汚れ具合を確認するための透明窓をダクトから直接フィルタ室にトナーを含む空気を導く技術に適用した場合の構成を示す概略図である。 本発明の第２実施形態の概略構成を説明する模式図である。 本発明の第２実施形態の詳細構成を説明する図で、図７（ａ）が正面図、図７（ｂ）が側面図、図７（ｃ）が断面図、図７（ｄ）が斜視図である。 本発明の第２実施形態の変形例を説明する模式図である。 のトナー堆積状態を示す模式図で、図９（ａ）が下部漏斗状のサイクロンの場合、図９（ｂ）が円筒状のサイクロンの場合を示す。 本発明の渦芯受け板を説明する図で、図１０（ａ）が一般的なサイクロンの場合の渦流を模式的に示す図、図１０（ｂ）が円筒形状のサイクロンの場合の渦流を模式的に示す図、図１０（ｃ）が円筒形状のサイクロンに渦芯受け板を設けた構成を示す模式図、図１０（ｄ）が一般的なサイクロンに渦芯受け板を設けた構成を示す模式図である。 本発明の渦芯受け板の形状を示す図である。 本発明の渦芯受け板に設けた開口を説明する図である。 本発明の旋回流抑止板を説明する図で、図１３（ａ）が旋回流抑止板を設けたサイクロンの透視斜視図、図１３（ｂ）、図１３（ｃ）が旋回流抑止板を説明するも式図、図１３（ｄ）が本発明の旋回流抑止板を一般的なサイクロンに適用した透視斜視図である。 本発明の渦芯受け板の設置方法を示す一部断面図である。 本発明の密閉部材を説明する図で、図１５（ａ）が第１の例、図１５（ｂ）、図１５（ｃ）が第２の例を示す模式図である。

図１は本発明を適用した画像形成装置の全体構成を示す概略図である。この画像形成装置は、４本の感光ドラムに形成したイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各トナー像を中間転写体上に転写して重ね合わせた後、用紙に二次転写するタンデム方式のカラー画像形成装置であるが、本発明はこの方式に限らず、種々の方式の画像形成装置に適用可能である。

図１において、画像形成装置１のほぼ中央に４本の感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋが縦に配列されている。各感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、それぞれ反時計方向に回転駆動され、各感光ドラムに対向して各色の現像装置３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ（図には３Ｙのみ表示）が配置されている。

各感光ドラムの各現像装置上流側には、図示しない清掃装置、帯電装置、露光装置が配置され、各感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、中間転写ベルト４と接触している。中間転写ベルト４は、時計方向に回転駆動され、その内側の各現像装置と対向する位置に一次転写装置（図示せず）を有する。

各色のトナー像は、上記の帯電、露光、現像の各装置で感光ドラム上に形成され、一次転写装置により中間転写ベルト４に転写される。中間転写ベルト４上に形成されたカラートナー像は、画像形成装置１の下部の給紙装置５から供給される用紙に二次転写され、定着装置６で定着されて排出される。

このような画像形成装置１の構成において、各現像装置の上側（現像装置が感光ドラムに対向する位置の上流）に、飛散トナーを吸引する吸引ダクト１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋがそれぞれ設けられており、各吸引ダクト１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、共通ダクト１１に接続されている。

共通ダクト１１は、後述するトナー捕集ユニット１２を挿脱自在に受ける受け台の機能も有し、この共通ダクト１１内に収められたトナー捕集ユニット１２は、図に示すように、画像形成装置１の側面から取り出すことができるように構成されている。

吸引ダクト１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋおよび共通ダクト１１は、画像形成装置１内に固定配置され、第１ダクト１３を形成している。また、画像形成装置１は、トナー捕集ユニット１２の上部の位置に第２ダクト１４を有しており、この第２ダクト１４は、ファン１５を有していて、トナー捕集ユニット１２で清浄化された空気を機外に排出する。

図２（ａ）は、本発明の第１実施形態のトナー捕集ユニット１２の概略構成を説明する模式図であり、上側が上面図、下側が側面図である。図において、トナー捕集ユニット１２は、飛散トナーを含有する空気を吸い込む空気流入口２１と、円筒状のサイクロン本体２２と、サイクロン本体２２の上部中央から上方に空気を吸出すサイクロン出口筒２３と、サイクロン本体２２の底部に位置しトナーを貯めるトナー回収容器２４と、内部にフィルタ２５を有する空気流路部２６と、第２ダクト１４との接続部である空気流出口２７とを有している。

なお、本実施の形態では、空気流入口２１とサイクロン本体２２とサイクロン出口筒２３とをまとめて全体的、あるいは一般的呼称としてサイクロンＣＹと呼ぶ。

サイクロン本体２２は、円筒形状の軸を重力方向と一致させており、すなわち、縦に配置されている。この縦配置は必須ではないが、重力を用いてトナーを空気から分離するには最適の配置である。

空気流入口２１は、第１ダクト１３からサイクロン本体２２の上部に飛散トナーを含有する空気を流入させる入口であり、空気は、サイクロン本体２２の内周の接線方向に送り込まれる。このようにして送り込まれた空気は、サイクロン本体２２の内部で旋回流れを発生する。旋回流れにあるトナーは、自ら受ける遠心力で半径方向に移動するため、大部分の飛散トナーを空気から分離できる。分離されたトナーは、自重によって下方に運ばれ、トナー回収容器２４内に回収される。一方、空気は、サイクロン出口筒２３から空気流路部２６を通り、最終的に第２ダクト１４の開口から機外に排出される。

サイクロン出口筒２３は、トナーが分離された空気をサイクロン本体２２から空気流路部２６に送出す出口であり、サイクロン本体２２の上方でその軸と一致した軸を持つ円筒状の出口筒２３ａを有し、この第１実施形態では、出口筒２３ａからＵ字型のパイプ２３ｂに続いており、サイクロン本体２２からの空気を上下反転させて空気流路部２６に送り込む。空気流路部２６にはトナーをろ過するフィルタ２５が配置されており、空気に含まれる残りわずかなトナーも捕集され、空気は清浄化される。フィルタ２５は複数枚配置することでより清浄効果が増し好ましい。

サイクロンＣＹは、旋回流れによりトナーを遠心分離するため、旋回流れの回転軸方向にある程度の長さが必要であり、この縦長の形態にあわせてフィルタ２５もサイクロンＣＹと平行に設置され、縦長の形状を有している。サイクロン出口筒２３はＵ字形状となっており、空気はフィルタ面に平行に導入される。このように導入されることにより、フィルタ２５の上部と下部とにおけるフィルタ通過速度をほぼ均等にでき、フィルタ２５の全面を有効利用できる。

また、フィルタ２５の上部と下部とにおけるフィルタ通過速度をさらに均等にするために、サイクロン出口筒２３の内部に整流板２８を設けている。整流板２８は、サイクロン出口筒２３の後半部から空気流路部２６の上部まで伸びる板部材であり、サイクロン出口筒２３から流出する空気を２分割している。この整流板２８が無い場合、サイクロン出口筒２３から流出する空気の多くは、フィルタ２５の上部に向かうようになるが、整流板２８を設けることによりフィルタ２５の上部と下部とで同程度の空気量となり、従ってフィルタ通過速度も均等になる。

なお、フィルタ２５の下流の部分にスペースがある場合は、図２（ａ）で点線で示すように、整流板２８ａをフィルタ２５の下流に設けてもよい。

図２（ｂ）（ｃ）は、図２（ａ）の変形例を示す模式図であり、図２（ａ）と同様に上面図と側面図を図示している。図２（ｂ）の変形例は、空気流路部２６を奥側に拡張し、フィルタ２５を紙面と平行に配置して、そのさらに奥側の上部に設けた空気流出口２７から清浄化された空気を第２ダクト１４に送る構成である。

また、図２（ｃ）の変形例は、第２ダクト１４を、図２（ｂ）の拡張した空気流路部２６の奥側に配置した例である。そのため、空気流出口２７は、空気流路部２６の奥側側面に設けている。これらの変形例の何れを採用するかは、画像形成装置本体の他の部材の空き具合に応じて決めればよい。

図３、図４は、図２（ａ）に示す第１実施形態のさらに具体的な構成を示す図である。第１実施形態においては、共通ダクト１１とトナー捕集ユニット１２とは、それぞれ２分割構造で作製され、組み立てられる。すなわち、図１、図２の紙面と平行でサイクロンＣＹの中心軸を含む平面で分割する構造である。

図３は、共通ダクト１１とその中に収められたトナー捕集ユニット１２（点線で示す）の半分の詳細構成を示す平面図である。図３においては、共通ダクト１１とトナー捕集ユニット１２との２分割構造の一方のみ示しているが、両者とも前記切断平面に対してほぼ対称の形であり、図中丸で示すネジ部で接合されている。

共通ダクト１１は、図３の左側に吸引ダクト１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと接続される開口部１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋを有しており、トナーを含有する空気をこの開口部１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋを通ってトナー捕集ユニット１２の空気流入口２１から流入させる。なお、隔壁１１ｄ、１１ｅは、トナーを含有する空気を空気流入口２１のみから流入させ、トナー捕集ユニット１２外面にトナーを付着させないために設けられる隔壁である。

共通ダクト１１の底部１１ａは、トナー捕集ユニット１２の受け台であり、トナー捕集ユニット１２が送り込まれる方向の先端部にストッパ１１ｂが形成されている。また、上部には第２ダクト１４との接続開口１１ｃが形成されている。なお、隔壁１１とストッパ１１ｂは必ずしも設けなくてもよい。

図４は、図３に点線で示したトナー捕集ユニット１２を単独で示す図で、図４（ａ）がユニットの分割された半分であるユニット１２ａの平面図、図４（ｂ）が同じユニット１２ａを左斜め上方から見た斜視図、図４（ｃ）がトナー捕集ユニット１２の側面図、図４（ｄ）が同じトナー捕集ユニット１２の斜視図である。

図４において、トナー捕集ユニット１２は、図４（ｃ）のＥ−Ｅ線で２分割される構造で、図４（ａ）および図４（ｂ）では、画像形成装置奥側の半分のユニット１２ａを示している。ユニット１２ａは空気流入口２１を有するが、もう一方のユニットは空気流入口２１を有さない点が異なるのみで、他は同様である。

この２分割される２つのユニットは、プラスチック成型で作製されるものであり、画像形成装置からの着脱に際し、不注意で落としたりしても壊れて内部のトナーが飛び出すことがないように、堅牢な材料で作製される。材料としては、例えば、ポリプロピレンやポリカーボネ−トなどを用いることができる。ポリカーボネ−トは透明であるので、内部の汚染状況を外から目視できて好適である。なお、上述の共通ダクト１１も同様の材料で形成することができる。

共通ダクトをプラスチック成型で形成する際には、トナーとの摩擦帯電系列を考慮してトナーが付着しにくい材質を選定するとよい。あるいは、共通ダクト内面に帯電防止材を塗布することも有効である。一方で、着脱可能なトナー捕集ユニットをプラスチック成型で形成する際には、トナーが付着しやすい材質を選定すると良い。

図４に示すサイクロン本体１０２は、円筒をその中心軸に沿って半分に切った形状のくぼみとして形成される。一方、トナー回収容器１０４は、サイクロン本体１０２との接続部はサイクロン本体１０２の円筒形状に合わせた円状の開口を持つが、回収容器内部は、多くのトナーを収容できるようにほぼ方形状の空間に形成される。

サイクロン本体１０２の上部には、別途円筒形状に形成された出口筒１０３ａが嵌め込まれる。嵌め込みは、出口筒１０３ａの上部のつば部１０３ｃをサイクロン上部に形成した凹溝に入れることで行なわれる（図４（ｂ）参照）。出口筒１０３ａに続いて、トナー捕集ユニット１２の上部にＵ字状のパイプ１０３ｂが、半分に切った形状のくぼみとして形成され、空気を空気流路部２６に導くようになっている。このＵ字状のパイプ１０３ｂと出口筒１０３ａを合わせてサイクロン出口筒１０３とする。このパイプ１０３ｂから空気流路部２６の上部にわたって整流板２８が設けられている。

また、サイクロン本体１０２とトナー回収容器１０４の境界部分には、後述する渦芯受け板１１１が設けられている。この渦芯受け板１１１も出口筒１０３ａと同様に別途作製され、嵌め込まれる。

空気流路部２６には、複数のフィルタを嵌め込むスロットが形成されている。図４（ｂ）は、片方のトナー捕集ユニット１２ａのスロットにフィルタ２５を嵌め込んだ状態を示している。

また、空気流路部２６の引き出し方向外側に、トナー捕集ユニット１２を引き出すためのハンドル１０５が設けられており、ハンドル１０５の下に後述する透明窓１０６が形成される。なお、ハンドル１０５は、トナー捕集ユニット１２を引き出すために設けられるものであり、この機能を果たすならば、別の形態、例えば、手で掴みやすい形状のくぼみとした把持部などでもよい。

本実施形態のフィルタ２５としては、サイクロン側から２枚のトナー防塵フィルタ２５ａ、２５ｂ、１枚のオゾン触媒フィルタ２５ｃ、そして、最後に１枚のトナー防塵フィルタ２５ｄが並べられている。従来、オゾン触媒フィルタ２５ｃは、空気流の経路のもっとも下流に配置されるのが一般的であったが、本実施形態では、もっとも下流にはトナー防塵フィルタ２５ｄを配置している。これは、画像形成装置の側面ドアを開けたとき、トナー捕集ユニット１２に形成した透明窓１０６（図４（ｄ）参照）からトナー防塵フィルタ２５ｄの汚れ具合を目視し、トナー捕集ユニット１２の交換時期を判断するためである。

サイクロン方式は、トナー捕集効率が高いので、ほとんどのトナーはトナー回収容器１０４に収容され、残るわずかなトナーがトナー防塵フィルタに進む。複数枚のトナー防塵フィルタの最下流に位置するトナー防塵フィルタ２５ｄがトナーで汚染されたということは、トナー回収容器１０４がトナーで満杯になり、サイクロンの捕集効率が低下してフィルタまでトナーが侵入してきたということであり、最下流のトナー防塵フィルタ２５ｄの汚れ具合でトナー捕集ユニット１２の交換時期を判断できるのである。したがって、トナー捕集ユニット１２を取り外すことなく、交換時期の判断ができるので、いたずらにトナー汚染を起こさないという効果を奏する。

なお、透明窓１０６はトナー捕集ユニット１２の引き出す方向側の面に形成されるが、上記したポリカーボネ−トでトナー捕集ユニット１２を形成すれば、ユニット全体を透明とできるので、さらに目視がしやすくなる。

トナー防塵フィルタの汚れ具合を確認するための透明窓の構成は、本発明の実施形態に限らず、従来技術の、例えば、ダクトから直接フィルタ室にトナーを含む空気を導く技術、あるいは、本体に固定のサイクロンからトナーを含む空気をフィルタ室に導く技術にも適用することができる。このようなフィルタ室は、フィルタの汚れが一定以上になると、画像形成装置本体から取り外されて新しいものと交換されるが、その交換時期を判断するために、透明窓からフィルタの汚れを確認するのである。

図５は、トナー防塵フィルタの汚れ具合を確認するための透明窓を、ダクトから直接フィルタ室にトナーを含む空気を導く技術に適用した場合の構成を示す概略図である。図において、点線で示す第１ダクト２０１と、第２ダクト２０２は、画像形成装置本体に固定のダクトであり、第１ダクト２０１は現像装置からのトナーを含む空気を導くものであり、第２ダクト２０２は、図示しないファンを有し、空気を機外に排出するダクトである。第１ダクト２０１と第２ダクト２０２の間に、フィルタユニット２０３が手前方向に着脱可能に設けられている。

フィルタユニット２０３の内部には、第１ダクト２０１側から２枚のトナー防塵フィルタ２０４ａ、２０４ｂ、１枚のオゾン触媒フィルタ２０４ｃ、そして、最後に１枚のトナー防塵フィルタ２０４ｄが順次配置されている。そして、フィルタユニット２０３の側面のトナー防塵フィルタ２０４ｄの汚れ具合を目視できる位置に透明窓２０５が形成されている。このように構成すると、フィルタユニット２０３を取り外すことなく最下流の防塵フィルタ２０４ｄの汚れ具合を確認でき、フィルタ室２０３の交換時期を適切に判断できる。

上記第１の実施形態では、サイクロン本体とトナー回収容器とフィルタとを一体的に取り出す構成としたが、トナー捕集性能が９９．９９％以上というような高性能のサイクロンを用いる場合は、フィルタを設けずともよい。あるいは、フィルタは設けるが、画像形成装置に固定で交換不要のフィルタでもよい。この第２の実施形態は、サイクロンとトナー回収容器とをトナー捕集ユニット３００として一体的に取り出す構成であり、この構成を以下に図６、７、８を用いて説明する。

図６は、第２の実施形態のフィルタを本体固定とした例を示す模式図であり、点線で示す第１ダクト１３にサイクロン本体３０２の空気流入口３０１が接続され、空気流入口３０１から流入する空気は、サイクロン本体３０２内で旋回流れを発生させたのち、サイクロン本体３０２の上部に設けられるサイクロン出口筒３０３から送出される。旋回流れで遠心分離されたトナーは、トナー回収容器３０４に収容される。サイクロン本体３０２とトナー回収容器３０４の間には、渦芯受け板３０５が設けられている。

サイクロン出口筒３０３は、逆Ｊ字状のパイプとして形成され、出口筒入口からの上方に流れる空気流を、図で右方向に曲げ、空気流路部３０６に送出す。

空気流路部３０６は、サイクロン出口筒３０３との接続開口３０６ａを図の左方に、第２ダクトとの接続開口３０６ｂを図の上方に設けた方形の容器であり、内部に設けられる突起３０６ｃは、補強用の突起である。

そして、第２ダクト１４には、ファン３１０とフィルタ３１１が設けられている。この第２の実施形態は、サイクロンのトナー捕集効率を高く設定しているので、フィルタ３１１は、万一機外にトナーが流出しないように設置されるものであり、その設置位置はファン３１０の上流でも下流でもよい。

以上の第２の実施形態では、サイクロン本体３０２と空気流入口３０１とサイクロン出口筒３０３とトナー回収容器３０４と空気流路部３０６とがトナー捕集ユニット３００として一体的に構成され、図中白抜き矢印の方向に取り出される。

図７は、図６の形態をより詳細に説明する図であり、図７（ａ）が正面図、図７（ｂ）が側面図、図７（ｃ）が側面図のＥ−Ｅ線で切断した断面図、図７（ｄ）が斜視図である。

図７の形態では、サイクロン本体３０２は、サイクロン本体上部を塞ぐ上蓋３０２ａを有しており、この上蓋３０２ａの開口にサイクロン出口筒３０３が保持され、所定位置で固定される。このサイクロン出口筒３０３を組み付けられた上蓋３０２ａをサイクロン本体３０２の上部に取り付け、サイクロン本体３０２の下部に、渦芯受け板３０５、トナー回収容器３０４を順次組み付ける。これら部品の組み付けは、スナップフィットや圧入、接着などの方法で係止固定する。

一方、空気流路部３０６も複数の部品から組み立てられる。複数の部品とは、第１の実施形態のように中央で２分割するようにしてもよく、一方の面を開放した箱体とその一方の面を閉ざす蓋体とで構成しても良い。

空気流路部３０６のサイクロン出口筒３０３との接続は、空気流路部３０６のサイクロン出口筒３０３に面する部分を差込蓋構造、すなわち空気流路部３０６の両側の側板の上側端部に溝を形成し、この溝に沿って差込蓋３０６ｅを挿入する構造を用いている。差込蓋３０６ｅには、中央に開口が設けられ、一方、サイクロン出口筒３０３の端面は少しひらいたラッパ状になっている。

このサイクロン出口筒３０３を差込蓋３０６ｅの内側から挿入し、ラッパ状の端面部分で差込蓋３０６ｅから外れないように固定する。このように組み合わせたサイクロン出口筒３０３と差込蓋３０６ｅを空気流路部３０６の溝に差し込むのである。なお、サイクロン３０２とトナー回収容器３０４は、空気流路部３０６と図示しない部材で連結され、一体的に取り出せるようになっている。

もちろん、この第２の実施形態においても、第１の実施形態のように中央での２分割構造で、サイクロン本体やトナー回収容器や空気流路形成容器の部分をくぼみとする形で成型して構成することもできる。

図８は、第２の実施形態のフィルタを設けない変形例を示す模式図であり、サイクロン４０２からの空気はフィルタを介することなく第２ダクト１４に導かれ、機外に放出される。このような実施形態は、サイクロン４０１のトナー捕集効率が非常に高い場合に取ることができる。

トナー捕集ユニット４００は、サイクロン４０２と逆Ｊ字状のサイクロン出口筒４０３とトナー回収容器４０４と内部の渦芯受け板４０５とで構成される。サイクロン４０２の空気流入口４０１は、第１ダクト１３と接続され、一方、逆Ｊ字状のサイクロン出口筒４０３は、空気流路形成パイプ４０６を介して第２ダクト１４に接続される。

この実施の形態の場合、トナー捕集ユニット４００は、一旦上方に上げて手前に取り出す、一旦下方に下げて手前に取り出す、あるいは一旦手前に引き出して側方に取り出すなど空気流路形成パイプ４０６を避ける取り出し方にする。図中ハッチング付き矢印は取り出す方向を示している。どのような方向に取り出すかは、画像形成装置の内部の空間の空き具合に応じて決めればよい。なお、サイクロン出口筒４０３を直管形状としてその上部に第２ダクト１４を配置することも可能であり、この場合は、第１の実施形態と同様に装置側方に取り出すことができる。

次に、本発明におけるサイクロンの細部の構造・作用、サイクロン本体とトナー回収容器の間に設けられる渦芯受け板の構造・作用について、図９、図１０、図１１に示す実施形態例を用いて詳しく説明する。

従来、一般的なサイクロンＣＹは、上部が円筒で、下部が円錐の漏斗形状のものが多い。この場合、その開口が狭く、開口に接続されるトナー回収容器ＢＸにその容積一杯までトナーを収容できない。一方、本発明では、サイクロンＣＹを全体にわたって円筒形状としているため相対的に収容容積が大きくなる。

すなわち、図９（ａ）の下部漏斗状のサイクロンＣＹの場合、トナー回収容器ＢＸの開口までトナー（ドットスクリーンで示す）を収容し、さらにトナーを収容しようすると、過集積のトナー（ハッチングで示す）は漏斗形状の開口の上部に集積されるだけで、トナー回収容器ＢＸの図９（ａ）において右肩・左肩の部分にまではトナーが入り込まず、結果的にトナー回収容器ＢＸの全容積を有効活用できず不経済である。

そのため、本実施の形態では、図９（ｂ）に示すようにサイクロンＣＹの全体を円筒形状とし、サイクロンＣＹと略同一直径の開口を有するトナー回収容器ＢＸと接続した。これにより、トナー回収容器ＢＸの容積全体にトナーを収容できることになる。

しかし、このままでは、サイクロンＣＹ内での空気の旋回流れが不安定になりやすい上に、トナー回収容器ＢＸ内に捕集したトナーを再浮上させて出口筒へと輸送する恐れがある。このため、本実施の形態ではサイクロンＣＹ体とトナー回収容器ＢＸの間に渦芯受け板ＶＰを設けるものである。

図１０（ａ）は、一般的なサイクロンの渦芯の運動を模式的に示す模式図である。同図においてサイクロンＣＹは、空気流入口から空気が流れ込み、旋回流れを発生する。この旋回流れの回転中心を渦芯（ＶｏｒｔｅｘＣｏｒｅ）ＶＸという。流速がはやく不安定な場合には、渦芯ＶＸの底端はサイクロン内壁に接触しながらすりこぎ運動をすることもある。

旋回流れにより空気中に含まれるトナーが遠心分離され、下部のトナー回収容器ＢＸに集積されるわけであるが、上述したトナー回収容器ＢＸの集積容量を増やす目的で、サイクロンＣＹの形状を全体的に円筒とすると、図１０（ｂ）に示すように、渦芯ＶＸは、トナー回収容器ＢＸの中まで入り込む。これを防ぎ、また渦芯ＶＸのすりこぎ運動を安定した状態にするために渦芯受け板ＶＰを設ける。

図１０（ｃ）に渦芯受け板ＶＰを設けた構成を示す。このように渦芯受け板ＶＰを設けると、渦芯ＶＸは、渦芯受け板ＶＰの表面ですりこぎ運動を行うようになり、旋回流れが安定する。さらに、渦芯ＶＸの底端がトナー回収容器ＢＸまで入り込むことがないため、収容したトナーの再浮上を防ぐ。旋回流れ中のトナーは、遠心力を受けて外側に向かい、自重により下方に移動して、渦芯受け板ＶＰとトナー回収容器ＢＸの開口との間からトナー回収容器ＢＸ内に回収される。

なお、この渦芯受け板ＶＰは、図１０（ｄ）に示すように、下部が円錐状の一般的なサイクロンＣＹにも適用できることは言うまでもない。

図１１は、渦芯受け板ＶＰの形状を示す図であり、上側の図が上面図、下側の図が側方から見た断面図である。渦芯受け板ＶＰは、図１１に示すように、上方から見るといずれも円形であり、截頭円錐形状（図１１（ａ））や、丸みを持たせた円錐台の上面にくぼみを設けた形状（図１１（ｂ））、あるいは平べったい半楕円体の形状（図１１（ｃ））などとすることができる。

何れの形状においても、渦芯受け板ＶＰの周辺部は、重力方向の向きに下る斜面を持っている。別な言い方をすれば、斜面の法線ベクトルＮＶは、重力方向と成す角が鋭角で、重力方向と反対方向に伸びている。また、渦芯受け板ＶＰの上面から見た面積は、トナー回収容器ＢＸの開口部の面積より少し小さく形成されている。

これによって空気から分離されたトナーは、この斜面に堆積しづらくなり、渦芯受け板ＶＰとトナー回収容器ＢＸの開口との隙間からトナー回収容器ＢＸの中に落下して集積される。

また、渦芯受け板ＶＰの表面に開口ＶＨを設けてこの部分からトナーをトナー回収容器ＢＸ内に落下させることも有効である。この開口ＶＨについて図１２を用いて説明する。図１２は、渦芯受け板ＶＰの一部断面図を左側に、上面図を右側に示しており、中心軸と周辺の斜面との間に開口ＶＨが設けられている。

開口ＶＨは、表面側と裏面側が同じ開口面積でもよい（図１２（ａ）参照）が、図１２（ｂ）のように、すり鉢状の開口が好適である。このようにすり鉢状とすると、トナーはすり鉢の斜面には堆積しづらいので、渦芯を安定させる効果は損なわずに開口の面積を大きくできる。すり鉢の斜面の法線ベクトルＮＶは、重力方向と成す角が鋭角で反対方向に伸びる。

また、開口ＶＨの形状は、図１２（ａ）の平面図に示すように円形でもよいが、図１２（ｂ）の平面図に示すように、渦芯受け板ＶＰの中心軸を中心にした円弧状でもよく、その他の形状でもよい。さらに開口ＶＨの数は１個でもよいが、複数のほうがより高い効果が得られる。

上述した渦芯受け板ＶＰを設けると、渦芯ＶＸは渦芯受け板ＶＰの表面ですりこぎ運動を行なうようになり、渦芯ＶＸが安定するため、渦芯ＶＸの底端が、トナー回収容器ＢＸ内に入り込むことはない。本実施の形態では、トナー回収容器ＢＸからのトナーの再浮上を極力抑えるために，トナー回収容器ＢＸ内部の旋回流れを減衰させる旋回流抑止板ＳＳ（ＳｗｉｒｌＳｔｏｐ）を設けている。

図１３（ａ）は、旋回流抑止板ＳＳを設けた渦芯受け板ＶＰを模式的に示すサイクロンの透視斜視図であり、旋回流抑止板ＳＳは渦芯受け板ＶＰとトナー回収容器ＢＸの開口縁との間に設けられている。旋回流抑止板ＳＳは、基本的に板状であるが、図１３（ｂ）（ｃ）に示すように、中央部が膨らむ断面紡錘形状でもよい。

旋回流抑止板ＳＳの設置角度は、図１３（ｂ）のように渦流が当たる面が重力方向とほぼ一致するか、あるいは、図１３（ｃ）のように旋回流れに対向する面がわずかに上向きに傾くようにするとよい。図１３（ｂ）（ｃ）において矢印は、旋回流抑止板ＳＳ近傍の旋回流れのベクトルを示している。

このような旋回流抑止板ＳＳによりトナー回収容器ＢＸ内の流れを抑えることで、捕集したトナーの再浮上を防止する。なお、この旋回流抑止板ＳＳも、図１３（ｄ）に示すように、一般的な下部円錐形状のサイクロンに適用できる。

上述の渦芯受け板ＶＰの設置方法は、図１４に示すように、渦芯受け板ＶＰに、トナー回収容器ＢＸの底部まで延びる柱部ＶＰａとこの柱部ＶＰａから横方向に伸びる支持部ＶＰｂを設け、支持部ＶＰｂでトナー回収容器ＢＸの内壁に突き当てて支持する構成により、渦芯受け板ＶＰをトナー回収容器ＢＸ内で安定的に固定する方法を取ることができる。

先の説明では詳述を避けたが、図４（ｂ）はこの方法で固定した渦芯受け板を示しており、渦芯受け板ＶＰと柱部ＶＰａ、支持部ＶＰｂは一体的に形成され、トナー回収容器ＢＸの中に嵌め込まれる。渦芯受け板の他の固定方法として、旋回流抑止板ＳＳを渦芯受け板ＶＰとトナー回収容器ＢＸの開口縁を接続するように構成して、渦芯受け板ＶＰを旋回流抑止板ＳＳで支持固定するようにすることもできる。

次に、図１５は、トナー捕集ユニットを取り外す際に万一でもトナーがこぼれないように、サイクロンの空気流入口２１を塞ぐ密閉部材を設けた例を説明する。

図１５（ａ）に示す第１の例では、空気流入口２１の側部やサイクロン本体２２の周面に再剥離可能な密閉シート５０１を貼り付けておき、トナー捕集ユニットを取り外したとき、この密閉シートを剥がして空気流入口を塞ぐように貼り付ける。密閉シート５０１は、一方の面に弱粘着性の粘着材を設けておき、図１５（ａ）に一点鎖線で示すように空気流入口２１の側部などに仮貼り付けしておく。粘着材は、空気流入口２１の周辺部に貼り付けばよいので、密閉シート５０１の四周のみに設けてもよい。

図１５（ｂ）（ｃ）は、密閉シート５０２の第２の例を示す概略斜視図である。図１５（ｂ）は密閉シート５０２で空気流入口２１を塞ぐ前の状態で、図１５（ｃ）は塞いだ後の状態を示す。図の密閉シート５０２は、その１／４程度を空気流入口２１の側部に貼り付けられ、残りの３／４程度は折り曲げられて空気流入口２１の側部に粘着パッチ５０３などで固定されている。そして、トナー捕集ユニットを取り外す際は、粘着パッチ５０３を剥がし、密閉シートを空気流入口２１を塞ぐように空気流入口２１の反対側の側部まで広げ、剥がした粘着パッチ５０３で固定するのである。

このような密閉シート５０１、５０２を設けると、トナー捕集ユニットを回収する際に、トナーこぼれや飛散を防止できる。なお、空気流入口２１を密閉する密閉部材としては、上記の密閉シート以外に密閉用のキャップを用意しておくなど他の方法も可能であるが、上記の密閉シートは場所も取らず、簡便に密閉できる効果がある。

本発明は多くの態様を含むので、ここで整理して記載する。

第１の態様は、サイクロンと少なくともトナー回収容器を本体から取り外し可能とした構成である。すなわち、
・サイクロンとトナー回収容器とを一体的に本体から取り外す構成とする。
・サイクロンとトナー回収容器とフィルタ室とを一体的に本体から取り外す構成とする。

第２の態様は、渦芯受け板と旋回流抑止板の構成である。すなわち、
・サイクロン本体を円筒形状とし、サイクロン本体とトナー回収容器の境界部分に渦芯受け板を設け、渦芯受け板とトナー回収容器の開口部の隙間からトナーをトナー回収容器に回収する。
・渦芯受け板に開口部を設け、この開口部からもトナーをトナー回収容器に収納する。
・渦芯受け板とトナー回収容器の開口部外周との間に旋回流抑止板を設ける。

第３の態様は、トナー捕集ユニットを取り外す際の利便的構成である。すなわち、
・トナー捕集ユニットに取り外し用のハンドル、或いは把持部を設ける。
・サイクロンの空気流入口を取り外し時に密閉する密閉部材をユニットに設ける。

第４の態様は、フィルタ室の汚れ目視を可能とする構成である。すなわち、
・フィルタ室に設ける複数のフィルタのうち、最下流にトナー防塵フィルタを設け、このトナー防塵フィルタを目視できる位置に透明窓を設置する。

１ 画像形成装置
３Ｙ（３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ） 現像装置
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ 吸引ダクト
１１ 共通ダクト
１２、３００、４００ トナー捕集ユニット
１３ 第１ダクト
１４ 第２ダクト
１５、３１０ ファン
２１、１０１、３０１、４０１ 空気流入口
ＣＹ サイクロン
２２、１０２、３０２、４０２ サイクロン本体
２３、１０３、３０３、４０３ サイクロン出口筒
２３ａ、１０３ａ、３０３ａ 出口筒
２３ｂ、１０３ｂ パイプ
２４、１０４、３０４、４０４、ＢＸ トナー回収容器
２５、２０４、３１１ フィルタ
２５ａ、２５ｂ、２５ｄ、２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｄ トナー防塵フィルタ
２５ｃ、２０４ｃ オゾン触媒フィルタ
２６、３０６ 空気流路部
２７、３０６ｂ 空気流出口
２８ 整流板
１１１、３０５、４０５、ＶＰ 渦芯受け板
ＶＸ 渦芯
ＶＨ 開口
ＳＳ 旋回流抑止板
１０５ ハンドル
１０６、２０５ 透明窓
２０３ フィルタユニット
５０１、５０２ 密閉シート
５０３ 粘着パッチ

Claims (19)

1. 装置内部で発生した飛散トナーを含む空気を導く第１ダクトと、
   清浄化された空気を機外に排出するファンを有する第２ダクトと、
   前記第１ダクトと前記第２ダクトとの間に配置されたトナー捕集ユニットとを有する画像形成装置であって、
   前記トナー捕集ユニットは、
   サイクロン本体と、前記第１ダクトに接続され、前記サイクロン本体上部の内壁の接線方向にトナー含有空気を流入させる空気流入口と、前記サイクロン本体上部の中央からトナーを分離された空気を排出する出口筒とを有し、前記サイクロン本体内で発生させた旋回流れにより飛散トナー含有空気からトナーを遠心分離し、清浄化された空気を前記出口筒から排出するサイクロンと、
   前記サイクロン下部に設けられ、分離されたトナーを収容するトナー回収容器と、
   前記出口筒からの空気を前記第２ダクトに導く空気流路部と、
   を有し、
   前記トナー捕集ユニットを画像形成装置本体から着脱可能に構成したことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記空気流路部にフィルタを配置し、前記サイクロンと前記トナー回収容器と前記フィルタを一体的に画像形成装置本体から着脱するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記サイクロンと前記トナー回収容器を重力方向に並べて配置することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記サイクロン本体を、上部から前記トナー回収容器との接続部までにわたる円筒形状とし、前記サイクロン本体の下部、もしくは前記トナー回収容器入口部に、前記サイクロン本体内の旋回流れの渦芯底端を安定させる渦芯受け板を配置したことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記渦芯受け板は、上面形状が円形で、円の中心は前記サイクロン本体の円筒の中心軸と一致して配置されることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記渦芯受け板は、斜めに傾斜する周面を有することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記渦芯受け板は、截頭円錐形であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記渦芯受け板は、断面が半楕円状であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
9. 前記渦芯受け板は、重力方向に貫通する開口を１つ以上有することを特徴とする請求項５から８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記重力方向に貫通する開口内面の法線ベクトルは、重力方向と成す角が鋭角で重力方向と反対方向に伸びることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記渦芯受け板と前記トナー回収容器壁面の間に、前記トナー回収容器内での旋回流れを減衰する旋回流抑止板を設けたことを特徴とする請求項４から１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. 前記旋回流抑止板は、旋回流れに対向する面と重力方向の成す角が鋭角となるように設置されることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 前記渦芯受け板と、前記旋回流抑止板とが一体で構成されることを特徴とする請求項１１または１２に記載の画像形成装置。
14. 前記フィルタは、縦長形状を有し、前記空気流路部内で前記サイクロンの中心軸と平行に配置されることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
15. 前記出口筒は、逆Ｕ字状のパイプに接続され、空気流を前記空気流路部内の前記フィルタと平行に導入するよう構成されることを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。
16. 前記トナー捕集ユニットは、立方体形状をなし、引き出し方向手前側に引き出し用のハンドル、または把持部を有することを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
17. 前記トナー捕集ユニットは、引き出し時に前記空気流入口を塞ぐ密閉部材を有することを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
18. 前記密閉部材は、前記トナー捕集ユニットが装置本体に装着される時は前記空気流入口を塞がない位置に固定され、前記トナー捕集ユニットが装置本体から取り出された時、前記空気流入口を覆うように広げられる粘着材付の密閉シートであることを特徴とする請求項１７に記載の画像形成装置。
19. 前記フィルタは、トナー防塵フィルタとオゾン触媒フィルタを含む複数枚からなり、空気流の最下流側に前記トナー防塵フィルタを配置し、前記トナー捕集ユニットの壁面に最下流側に配置される前記トナー防塵フィルタを目視できる透明窓を形成したことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。

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