JP2015145984A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】飛散したトナーを確実に回収することのできる現像装置を備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】現像装置１１は、トナー担持体５６と、現像剤が担持されてトナー担持体５６との対向領域Ｒにおいてトナー担持体５６にトナーを供給するトナー供給体５５と、トナー供給体５５に担持される現像剤の量を規制するブレード５７と、ケーシング３０と、を備える。さらに、対向領域Ｒとブレード５７との間の空間においてケーシング３０の内部と外部とを貫通するように形成された貫通孔３３と、ケーシング３０の外部において貫通孔３３と一端が連通するダクト４０と、ダクト４０の他端に設けられた排気装置と、を有し、排気装置によってダクト４０の内部を負圧とすることによって対向領域Ｒとブレード５７との間の空間から貫通孔３３及びダクト４０を通って排気装置に向かう気流を形成する。【選択図】図３

Description

本発明は、像担持体に現像剤を供給する現像装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。

一般的に、電子写真方式の画像形成装置では、像担持体の表面に形成された静電潜像を、現像装置において現像剤担持体に担持されたトナーで現像することにより画像形成が行われている。

近年では、画像形成装置のカラー化や高速化に伴って、現像装置の構成が複雑になると共に現像装置内でのトナー撹拌部材の回転が高速化している。このため、現像装置の内部が大気圧よりも高い正圧雰囲気となり、現像装置におけるトナーの飛散が問題となっている。特に現像装置の内部においては、現像剤担持体に担持されたトナーの量を規制するブレードの周辺の壁面に飛散したトナーが堆積する場合がある。堆積したトナーが凝集して落下すると、黒点として画像に現れる画像不良が発生する。

飛散トナーの堆積を防止するために、特許文献１には、ブレードの上方にフィルムを設け、このフィルムを上下に可動させることにより壁面への飛散トナーの付着を防止した画像形成装置が提案されている。また、特許文献２には、ブレードの上方にトナー受け部材を設け、トナー受け部材を振動させることにより、トナー受け部材に落下したトナーを還流させる画像形成装置が提案されている。さらに、特許文献３には、現像装置の内部を横切るように空気流の経路を形成し、この経路に沿って飛散トナーを排出するように構成された画像形成装置が提案されている。

特開２０１１−１９７２８５号公報 特開２０１２−２０８４６９号公報 特開２０１１−１９７２９０号公報

上記特許文献１及び２に提案されている画像形成装置においては、飛散したトナーを回収して現像装置に戻し再度現像に寄与するように構成されている。しかし、飛散したトナーには帯電が安定しないトナーが多く含まれている。このような帯電が不安定なトナーは、現像装置に戻されたとしても再度飛散してしまう虞がある。また、特許文献２に提案されている画像形成装置では、排出されたトナーはフィルターで回収されるように構成されているので、フィルターの目詰まり等の問題が発生する虞がある。

そこで、本発明は上記事情を考慮し、飛散したトナーを確実に回収することのできる現像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。

上記目的を達成するため、本発明の現像装置は、静電潜像が形成される像担持体にトナーを供給するトナー担持体と、トナー及びキャリアからなる現像剤が担持されて前記トナー担持体との対向領域において前記トナー担持体にトナーを供給するトナー供給体と、該トナー供給体に担持される現像剤の量を規制するブレードと、前記トナー担持体と前記トナー供給体と前記ブレードとが収容されるケーシングと、を備える現像装置であって、前記対向領域と前記ブレードとの間の空間において前記ケーシングの内部と外部とを貫通するように形成された貫通孔と、前記ケーシングの外部において前記貫通孔と一端が連通するダクトと、該ダクトの他端に設けられた排気装置と、を有し、該排気装置によって前記ダクトの内部を負圧とすることによって前記対向領域と前記ブレードとの間の空間から前記貫通孔及び前記ダクトを通って前記排気装置に向かう気流を形成することを特徴とする。

このような構成を採用することにより、トナー担持体とトナー供給体との対向領域とブレードとの間の空間に存在する飛散トナーを、貫通孔及びダクトを介して確実に回収することができる。

本発明の現像装置において、前記貫通孔は、前記ブレードの上方において前記ケーシングに形成されていることを特徴としても良い。

このような構成を採用することにより、飛散したトナーがブレードやブレードの周囲に蓄積する前に貫通孔及びダクトを介して回収することができるので、ブレード及びブレードの周囲へのトナーの蓄積を防ぐことができる。

本発明の現像装置において、前記気流の流路には、前記排気装置の上流側に配置されて前記現像剤が通過不能なフィルターと、該フィルターの下方に配置された現像剤回収部と、が備えられていることを特徴としても良い。

このような構成を採用することにより、フィルターで飛散トナーを捕捉し、捕捉された飛散トナーは自由落下して現像剤回収部に回収される。現像剤回収部は現像装置に形成されているので、回収された飛散トナーは現像装置の交換時に現像装置と共に回収することができる。

本発明の現像装置において、前記排気装置がファンであることを特徴としても良い。

このような構成を採用することにより、排気装置のコストを低くできる。

本発明の現像装置において、前記排気装置が吸引ポンプであることを特徴としても良い。

このような構成を採用することにより、排気装置の設置スペースを狭くすることができる。

本発明の画像形成装置は、上記のいずれかに記載の現像装置を備えていることを特徴する。

本発明によれば、飛散トナーを確実に回収することのできる現像装置を備えた画像形成装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るカラープリンターの内部構造を模式的に示す正面図である。 本発明の一実施形態に係る現像装置の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る現像装置の正面断面図である。 本発明の一実施形態に係る現像装置の一部を拡大して示す正面断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る画像形成装置について説明する。

まず、図１を用いてカラープリンター１（画像形成装置）の全体の構成について説明する。図１はカラープリンターの全体の構成を模式的に示す正面図である。図１における手前側をカラープリンターの正面側（前側）とし、左右の向きは、カラープリンターを正面から見た方向を基準として説明する。

カラープリンター１は、箱型形状のプリンター本体２を備えており、プリンター本体２の下部には用紙（記録媒体）を収納した給紙カセット３が設けられ、プリンター本体２の上部には排紙トレイ４が設けられている。

プリンター本体２の内部の中央部には、中間転写ベルト５が複数のローラー間に架設されて配置されている。中間転写ベルト５の下方には、４個の画像形成部８がトナーの色（例えば、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの４色）ごとに設けられている。各画像形成部８には、感光体ドラム（像担持体）９が回転可能に設けられており、感光体ドラム９の周囲には、帯電器１０と、現像装置１１と、一次転写部１２と、クリーニング装置１３と、除電器１４とが、一次転写のプロセス順に配置されている。各画像形成部８の下方には、レーザー・スキャニング・ユニット（ＬＳＵ）で構成される露光装置２０が配置されている。中間転写ベルト５の上方には、各画像形成部８と対応するトナーコンテナ１６が、トナーの色ごとに左右方向に並んで収容されている。

プリンター本体２の内部の右側には、給紙カセット３から排紙トレイ４に向かって縦方向に延びる用紙の搬送経路１７が設けられている。搬送経路１７の上流端には給紙部１８が設けられ、搬送経路１７の中流部には中間転写ベルト５の一端（図面上右端）に二次転写部１９が設けられ、搬送経路１７の下流部には定着装置２０が設けられ、搬送経路１７の下流端には排紙口２１が設けられている。

次に、このような構成を備えたカラープリンター１の画像形成動作について説明する。カラープリンター１に電源が投入されると、各種パラメーターが初期化され、定着装置２４の温度設定等の初期設定が実行される。そして、カラープリンター１に接続されたコンピューター等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、以下のようにして画像形成動作が実行される。

まず、帯電器１０によって感光体ドラム９の表面が帯電された後、露光装置７からのレーザー光（矢印Ｐ参照）により感光体ドラム９の表面に静電潜像が形成される。次に、この静電潜像は、トナーコンテナ１６から供給されるトナーによって現像装置１１によって対応する色のトナー像に現像される。このトナー像は、一次転写部１２において中間転写５の表面に一次転写される。以上の動作を各画像形成部８が順次繰り返すことによって、中間転写ベルト５上にフルカラーのトナー像が形成される。なお、感光体ドラム９上に残留したトナー及び電荷は、クリーニング装置１３及び除電器１４によって除去される。

一方、給紙部１８によって給紙カセット３から取り出された用紙は、上記した画像形成動作とタイミングを合わせて二次転写部１９へ搬送され、二次転写部１９において、中間転写ベルト６上のフルカラーのトナー像が用紙に二次転写される。トナー像を二次転写された用紙は、搬送経路１７の下流側へ搬送されて定着装置２０に進入し、この定着装置２０において用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、排紙口２１から排紙トレイ４上に排出される。

次に、図２〜図４を参照して現像装置１１について説明する。図２は現像装置の斜視図、図３は現像装置の断面図、図４は現像装置のケーシングの一部を拡大して示す断面図である。現像装置１１は、トナー及びキャリアを含む二成分現像剤（以下、現像剤とする）が収容されるケーシング３０を有する。

ケーシング３０は、図２及び図３に示されるように、正面形状が略直角三角形状で、感光体ドラム９の長手方向に延びる箱状の形状であり、上壁部３０ａ及び底壁部３０ｂ、左壁部３０ｃ、右壁部３０ｄと、前後壁部（いずれも図示されず）で囲まれた中空部を形成している。右壁部３０ｄの上部には、開口部３１が形成されている。

図４に良く示されるように、開口部３１の下方において、右壁部３０ｄの内面には、左上方向に面した傾斜面３２が形成されている。傾斜面３２の下方には、右壁部３０ｄを貫通してケーシング３０の内部と外部とを連通する貫通孔３３が、上下方向に対向する上平面部３４と下平面部３５とによって形成されている。下平面部３５の上面は、左上方向に傾斜している。下平面部３５の下方には、正面形状が左右逆のコの字状の上凹部３６が形成されている。さらに、上凹部３６の下方において、右壁部３０ｄの外面には、正面形状が左右逆のＬ字状の樋状部３７が設けられており、右壁部３０ｄの外面と樋状部３７との間には、上面が開口した下凹部（現像剤回収部）３８が形成されている。

また、上平面部３４の外面と樋状部３７の外面の上端部との間には、ケーシング３０とは別部材の正面形状がコの字状のカバー板３９が固定されている。このカバー板３９によって、貫通孔３３から、下平面部３５と上凹部３６、下凹部３８とで囲まれる空間に連通するダクト４０が形成されている。

ダクト４０の内部において、上凹部３６の開口面には、フィルター４１が配設されている。フィルター４１は、トナーの通過を不能とする材料（例えば、目付４００ｇ／ｍ^２の不織布フィルター、メッシュ部材）等で形成されている。

上凹部３６とフィルター４１との間の空間は、ケーシング３０の前壁部に形成された開口（図示されず）に連通している。開口の外側には、ファン（排気装置）（図２参照）が設置されている。ファン４２は、上凹部３６とフィルター４１との間の空間を負圧とするように作動する。

さらに、右壁部３０ｄには、外面の上端部から開口部３１に延びるように、トナー飛散防止板４４が設けられている。トナー飛散防止板４４は、薄い平板状の平板プレート４５と、平板プレート４５の内面に張り付けられた、正面形状が上下逆のＬ字状のＬ字プレート４６と、を有する。トナー飛散防止板４４により、開口部３１の面積をできるだけ狭くして、開口部３１からの飛散トナーの拡散を防ぐようになっている。

また、右壁部３０ｄの傾斜面３２には、シート部材４７が貼りつけられている。シート部材４７は、表面平滑性が良好な材料（例えば、フッ素樹脂等）で形成されており、下端は、下平面部３５の内側の端部の上方まで延びている。

再び図３を参照すると、ケーシング３０の下部には、感光体ドラム９の長手方向に延びる仕切り壁４９が立設されており、仕切り壁４９によって左側の撹拌室５０と右側の搬送室５１と、に区切られている。

ケーシング３０の内部には、撹拌室５０内において現像剤を撹拌する撹拌スクリュー５３と、搬送室５１内において現像剤を撹拌する搬送スクリュー５４と、搬送スクリュー５４の上方において現像剤を担持する磁気ローラー（トナー供給体）５５と、磁気ローラー５５の斜め右上において磁気ローラー５５に対向してトナーを担持する現像ローラー（トナー担持体）５６と、磁気ローラー５５に近接して配置されて担持された現像剤の量を規制するブレード５７と、が収容されている。

撹拌スクリュー５３及び搬送スクリュー５４は、それぞれ回転軸部５３ａ、５４ａと、回転軸部５３ａ、５４ａの外周面に軸方向に沿って螺旋状に形成されたスクリュー羽根５３ｂ、５４ｂと、を有する。撹拌スクリュー５３は、撹拌室５０内において両端がケーシング３０に回転可能に軸支されている。搬送スクリュー５４は、搬送室５１内において両端がケーシング３０の回転可能に軸支されている。

磁気ローラー５５は、円管状のスリーブ５５ａと、スリーブ５５ａ内に挿入される磁極ローラー５５ｂと、を有する。スリーブ５５ａは、非磁性の金属材料で形成されており、外周面には、感光体ドラム９の長手方向に延びる浅い溝が全周に渡って形成されている。スリーブ５５ａには、直流電圧及び交流電圧が現像バイアスとして印加されるようになっている。磁極ローラー５５ｂは、円柱状の磁石であり、円周方向に沿って所定の極に着磁されている。

磁気ローラー５５は、搬送スクリュー５４の上方かつケーシング３０の右壁部３０ｄの貫通孔３３の左方において、スリーブ５５ａは図３の反時計方向に回転可能に、磁極ローラー５５ｂは所定の極が所定の位置に位置するように、それぞれケーシング３０に支持されている。

現像ローラー５６は、円管状のスリーブ５６ａと、スリーブ５６ａ内に挿入される軸部材５６ｂと、を有する。スリーブ５６ａは、非磁性の金属材料で形成されている。スリーブ５６ａには、直流電圧又は交流電圧が現像バイアスとして印加されるようになっている。軸部材５６ｂには、外周面の一部から径方向に突出するように磁極部材５６ｃが形成されている。磁極部材５６ｃは、対向する磁極ローラー５５ｂの極と異なる極性を有する。

現像ローラー５６は、磁気ローラー５５の右上にかつ右壁部３０ｄの傾斜面３２に対向して、スリーブ５６ａは図３の反時計方向に回転可能に、軸部材５６ｂは磁気ローラー５５の磁極ローラー５５ｂの所定の極に磁極部材５６ｃが対向するように、それぞれケーシング３０に支持されている。現像ローラー５６は、所定の間隔を開けて磁気ローラー５５と対向している。対向している領域を対向領域Ｒとする。また、現像ローラー５６は、右面部がケーシング３０の開口部３１から露出して感光体ドラム９に対向している。

ブレード５７は、感光体ドラム９の長手方向に細長い長尺の部材である。ブレード５７は、先端面が磁気ローラー５５に対向する姿勢で、右壁部３０ｄの貫通孔３３の下方において下平面部３５の上面に配置されて、保護板５８を介してピン５９で支持されている。ブレード５７の先端面は、磁気ローラー５５と現像ローラー５６との対向領域Ｒよりも磁気ローラー５５の回転方向上流側において、磁気ローラー５５の表面に対向している。ブレード５７の先端面と磁気ローラー５５の表面との間には、わずかな隙間が開けられており、磁気ローラー５５に担持された現像剤の量（高さ）は、ブレード５７を通過する際に、隙間の高さに規制されるようになっている。

上記構成を有する現像装置１１において、トナーコンテナ１６から供給されたトナーは、撹拌室５０及び搬送室５１内で、それぞれ撹拌スクリュー５３及び搬送スクリュー５４によってキャリアと混合される。そして、トナーとキャリアからなる現像剤は、撹拌スクリュー５３及び搬送スクリュー５４によって撹拌されながら各スクリュー５３、５４の軸方向に搬送され、仕切り壁４９の両端部に形成された現像剤通過路（図示されず）を介して撹拌室５０と搬送室５１とを循環する。撹拌されつつ循環することによってトナーはキャリアとの摩擦によって帯電する。

帯電したトナーを含む現像剤は、搬送スクリュー５４によって磁気ローラー５５に搬送され、磁気ローラー５５の表面に磁気ブラシを形成する。磁気ブラシ５５は、磁気ローラー５５のスリーブ５５ａの回転に伴ってブレード５７を通過する際に所定の厚さに規制された後、磁気ローラー５５と現像ローラー５６の対向領域Ｒに搬送される。そして、磁気ローラー５５のスリーブ５５ａに印加される電圧と現像ローラー５６のスリーブ５６ａに印加される電圧との差及び磁界によって、現像ローラー５６上にトナー薄層を形成する。すなわち、磁気ローラー５５は、担持した現像剤からトナーのみを現像ローラー５６に供給する。

現像ローラー５６上に形成されたトナー薄層は、現像ローラー５６のスリーブ５６ａの回転によって、開口部３１に搬送されて感光体ドラム９に対向する。現像ローラー５６のスリーブ５６ａには交流と直流の電圧が印加されているため、感光体ドラム９と現像ローラー５６との電位差によってトナーが飛翔し、感光体ドラム９の静電潜像がトナーで現像される。

現像されずに残ったトナーは、現像ローラー５６と磁気ローラー５５との対向領域Ｒに搬送され、磁気ローラー５５の表面に形成されている磁気ブラシに回収される。磁気ブラシは、磁極部材５６ｃと磁極ローラー５５ｂとが対向する同極部分で磁気ローラー５５から引き剥がされた後、搬送室内５１に落下する。

この現像作業の開始と同時にファン４２を稼働させると、ダクト４０の内部が負圧となり、ダクト４０内に、ケーシング３０の内部からファン４２に向かう気流Ｆが発生する。詳細には、磁気ローラー５５と現像ローラー５６との対向領域Ｒとブレード５７との間の空間Ｓから、貫通孔３３及びカバー板３９の内側の空間を通り、フィルター４１を通過して上凹部３６内に向かい、この上凹部３６内をファン４２に向かって前方向に流れる気流Ｆ（図２参照）が発生する。この気流Ｆの発生により、磁気ローラー５５と現像ローラー５６との対向領域Ｒとブレード５７との間の空間Ｓが負圧となる。

磁気ローラー５５と現像ローラー５６との対向領域Ｒとブレードとの間の空間Ｓには、帯電量が安定していないために感光体ドラム９に飛翔しなかったトナーや磁気ローラー５５の磁気ブラシから離脱したトナーが飛散している。これらの飛散トナーは、気流に乗ってダクト４０を通ってフィルター４１に達する。そして、フィルター４１を通過する際に、トナーはフィルター４１で捕捉され、空気のみが上凹部３６内の空間を通って外部に排気される。フィルター４１に捕捉されたトナーは、自重により下方の下凹部３８に落下して収容される。

なお、フィルター板４７に飛散トナーが落下した場合も、フィルター板４７上に堆積しないうちに気流に乗って回収される。

上記したように本発明の一実施形態に係る現像装置１１によれば、対向領域Ｒとブレード５７との間の空間Ｓに存在する飛散トナーを、貫通孔３３とダクト４０とを介して速やかに回収することができる。さらに、貫通孔３３はブレード５７の上方に形成されているので、飛散トナーがブレード５７やその周囲に蓄積する前に回収することができる。したがって、黒点の発生等の飛散トナーに伴って発生する画像不良を防止できる。さらに、対向領域Ｒとブレードとの間の空間Ｓが負圧となることによって、ケーシング３０の開口部３１から外へトナーを飛散しにくくできるので、現像装置１１の外部へのトナー飛散も防止でき、プリンター本体２の内部のトナー汚染を抑制できる。

また、現像作業に寄与できないような劣化したトナーは、ケーシング３０の内部に戻されずにケーシング３０に設けた下凹部３８に収容されるので、現像剤から劣化トナーを除去することができる。また、収容されたトナーは、現像装置１１の交換時に現像装置１１と共に回収されるので、収容されたトナーを別途回収する手間がかからない。

さらに、ダクト４０の内部を負圧とするためにファン４２を使用したので、飛散トナーの回収に要するコストを低下できる。なお、ファン４２の代わりに吸引ポンプを使用することができる。この場合は、設置スペースを狭くすることができる。

さらに、本発明の実施形態では、カラープリンター１に本発明の構成を適用した場合について説明したが、他の異なる実施形態では、複写機、ファクシミリ、複合機等のプリンター１以外の画像形成装置に本発明の構成を適用しても良い。

さらに、上記した本発明の実施形態の説明は、本発明に係る現像装置及び画像形成装置における好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記した本発明の実施の形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施の形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

１ カラープリンター（画像形成装置）
９ 感光体ドラム（像担持体）
１１ 現像装置
３０ ケーシング
３３ 貫通孔
３８ 下凹部（現像剤回収部）
４０ ダクト
４１ フィルター
４２ ファン（排気装置）
５５ 磁気ローラー（トナー供給体）
５６ 現像ローラー（トナー担持体）
５７ ブレード

Claims (6)

1. 静電潜像が形成される像担持体にトナーを供給するトナー担持体と、トナー及びキャリアからなる現像剤が担持されて前記トナー担持体との対向領域において前記トナー担持体にトナーを供給するトナー供給体と、該トナー供給体に担持される現像剤の量を規制するブレードと、前記トナー担持体と前記トナー供給体と前記ブレードとが収容されるケーシングと、を備える現像装置であって、
   前記対向領域と前記ブレードとの間の空間において前記ケーシングの内部と外部とを貫通するように形成された貫通孔と、前記ケーシングの外部において前記貫通孔と一端が連通するダクトと、該ダクトの他端に設けられた排気装置と、を有し、該排気装置によって前記ダクトの内部を負圧とすることによって前記対向領域と前記ブレードとの間の空間から前記貫通孔及び前記ダクトを通って前記排気装置に向かう気流を形成することを特徴とする現像装置。
2. 前記貫通孔は、前記ブレードの上方において前記ケーシングに形成さ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. 前記気流の流路には、前記排気装置の上流側に配置されて前記現像剤が通過不能なフィルターと、該フィルターの下方に配置された現像剤回収部と、が備えられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
4. 前記排気装置がファンであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置。
5. 前記排気装置が吸引ポンプであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像装置を備えていることを特徴する画像形成装置。

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