JP4358656B2 - 現像剤回収装置およびこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、飛散する現像剤（以下、「トナー」と言うことがある）を除去するための現像剤回収装置に係り、特に、飛散する現像剤を吸引により回収する現像剤回収装置およびこれを備えた画像形成装置に関する。

一般に、電子写真現像法のプリンターやファクシミリ、複写機などの画像形成装置には、原稿の画像データに基づく静電潜像が形成された感光体の表面にトナー像を形成するために、磁性トナーから成る一成分磁性現像剤や、磁性キャリアとトナーを混合して成る二成分磁性現像剤を収納する現像装置が設けられている。

又、一成分磁性現像剤を用いて現像する現像装置としては、磁性トナー粒子相互の摩擦、及び、現像剤担持体としての現像スリーブと磁性トナー粒子の摩擦により、潜像担持体上の静電像電荷と現像基準電位に対して逆極性の電荷を磁性トナーに与え、この磁性トナーを現像スリーブ上に極めて薄く塗布して、像担持体である感光体と現像スリーブとが対向した現像領域に当該磁性トナーを搬送し、現像領域において、感光体表面と、現像ローラと感光体の間に印加される現像バイアスとの電位差により、磁性トナーを感光体表面の静電潜像に飛翔、付着して現像し、静電潜像をトナー像として顕像化するものが一般的に知られている。

ここで、静電潜像を現像してトナー顕像を形成させる時に、現像ローラによって供給されるトナーは、その一部が現像のため感光体表面の静電潜像に付着されるとともに、残りのトナーの一部が再び現像装置に戻るように構成されているが、残りの他の一部は現像装置の下側や感光体の周辺に飛散して浮遊トナーを生じる場合がある。特に、近年、複写機などの画像形成装置においては、高画質化を目指しており、画像を形成する現像剤としてのトナーの粒径は５〜６μｍへと小径化が進んでいるため、当該小粒径を有するトナーは像担持体の移動に伴って生ずる感光体表面の近傍を流れる空気流に乗って現像部分から飛散し易い状態にあり、このような飛散トナーは画像形成装置本体内の各種装置に付着してトナー汚れを発生させたり、トナー画像の方へ落下して画質を低下させたりして悪影響を及ぼす。例えば、帯電装置や転写装置等に飛散トナーが付着することによって帯電ムラが生じたり、転写不良や分離不良、転写材の汚れ等の問題が発生しやすくなる。

そこで、画像形成装置本体内に飛散したトナーに対しては、例えば、ファンにより飛散トナーを吸引するエアー吸引法や、回収ローラにバイアス電圧を印加して感光体及び現像装置へ近接配置し、飛散トナーを回収する方式が提案されている。これらの方法のうち、エアー吸引法に関しては、例えば、現像装置の直下に飛散トナーを搬送、及び吸引するためのダクトを設けるとともに、ドラムカートリッジ内に飛散トナー回収部を設け、当該飛散トナー回収部の中央にエアーフィルタを配置し、ファンの吸引力を用いてエアーフィルタにより飛散トナーを捕集し、回収する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−５３６５号公報

しかし、上記従来のエアー吸引法においては、エアーフィルタにより飛散トナーを捕集し、回収するため、比較的短期間の使用であっても、飛散トナーによりエアーフィルタが徐々に汚れていき、エアーフィルタが目詰まりを引き起こすため、結果として、ファンの吸引力が弱まり、捕集トナーの回収効率が低下してしまうという問題があった。又、エアーフィルタが目詰まりを引き起こした場合は、当該エアーフィルタを交換する必要があるが、短期間の使用によりエアーフィルタが目詰まりを引き起こすため、当該エアーフィルタの寿命が短くなり、エアーフィルタの交換頻度が早まってしまうという問題もあった。

そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、エアーフィルタの目詰まりを回避するとともに、飛散トナーを長期にわたって安定して回収することができる現像剤回収装置およ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。

上記目的を達成するために、本発明の現像剤回収装置は、感光体の近傍に形成された吸引口と、吸引口からフィルタを介して感光体周辺の空気とともに磁性現像剤を吸引するための吸引手段とを備え、フィルタの現像剤吸引方向上流側に、吸引された現像剤を捕集するための捕集手段が設けられ、捕集手段は、窪みにより設けられるとともに、磁性現像剤を収納するための現像剤収納部と、この現像剤収納部の底部に配置された磁石体とによりなることを特徴とする。

ここで、吸引口に、現像剤を回収するための回収ローラと、回収ローラの表面を清掃するための清掃部材を設けるものとすることができる。

又、フィルタの現像剤吸引方向上流側に、吸引された現像剤を回収するための現像剤回収部を設け、現像剤収納部は現像剤回収部の下部であってフィルタの底部よりも低い位置に設けられるとともに、磁石体は現像剤収納部の底部に配置されるものとすることができる。

又、現像剤回収部より現像剤吸引方向上流側に設けられるとともに現像剤回収部と連結される吸引ダクトは、途中で折れ曲がる構造を有するものとすることができる。
更に、本発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の現像剤回収装置を備える画像形成装置とすることができる。

本発明によれば、現像剤は磁性現像剤であり、捕集手段は、吸引された現像剤を収納するための現像剤収納部と、現像剤収納部に設けられた磁石体によりなる構成としているため、吸引された飛散現像剤は、現像剤収納部に設けられた磁石体の磁力により、磁石体の方へ引き寄せられるとともに、現像剤収納部内に収納されることになり、又、現像剤収納部内に収納された飛散現像剤は磁性を有しているため、磁石体の磁力により拘束され、飛散現像剤の大部分を現像剤収納部と磁石体により捕集することが可能になる。従って、現像剤収納部と磁石体により捕集しきれなかったごく少量の現像剤のみがフィルタにより捕集されることになるため、画像形成装置を長期間使用した場合であっても、回収された現像剤によるフィルタの目詰まりを回避することができるとともに、吸引手段の吸引力の低下を防止することができるため、飛散現像剤を長期にわたって安定して回収することが可能になる。

又、フィルタの目詰まりを回避することができるため、フィルタの寿命を伸ばすことが可能になり、結果として、画像形成装置の寿命よりも早い時期にフィルタを交換する必要がなくなる。

又、本発明によれば、吸引口に、現像剤を回収する回収ローラと、回収ローラの表面を清掃するための清掃部材を設ける構成としているため、飛散する現像剤を、吸引口から吸引するとともに、回収ローラによって飛散現像剤を回収することが可能になり、上述の効果を得ることができるとともに、飛散現像剤の回収性能を向上させることが可能になる。

又、本発明によれば、フィルタの現像剤吸引方向上流側に、吸引された現像剤を回収するための現像剤回収部を設け、現像剤収納部は現像剤回収部の下部であってフィルタの底部よりも低い位置に設けられるとともに、磁石体は現像剤収納部の底部に配置される構成としているため、現像剤回収部内へと進入した飛散現像剤は、現像剤収納部の底部に設けられた磁石体の磁力により、磁石体の方へ引き寄せられるとともに、現像剤収納部内に収納されることになり、又、現像剤収納部はフィルタの底部よりも低い位置に設けられるとともに、現像剤収納部内に収納された飛散現像剤は、磁石体の磁力により拘束されるため、現像剤収納部の上方を通過する空気の流れによる影響を受けることなく、飛散現像剤の大部分を現像剤収納部と磁石体により捕集することが可能になる。従って、空気とともに吸引された飛散現像剤の大部分はフィルタの飛散現像剤吸引方向上流側において捕集され、現像剤収納部と磁石体により捕集しきれなかったごく少量の飛散トナーのみがエアーフィルタにより捕集されることになるため、画像形成装置を長期間使用した場合であっても、回収された現像剤によるフィルタの目詰まりを回避することができるとともに、吸引手段の吸引力の低下を防止することができるため、飛散現像剤を長期にわたって安定して回収することが可能になる。

又、本発明によれば、請求項１乃至請求項４に記載の現像剤回収装置を備える画像形成装置を構成しているため、上述の請求項１乃至請求項４に記載の現像剤回収装置と同じ効果を得ることが可能になる。

以下に、本発明の具体的な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。

図１に示す様に、この画像形成装置１は、画像形成装置本体１ａの下部に配設された給紙部２と、この給紙部２の側方及び上方に配設された用紙搬送部３と、この用紙搬送部３の上方に配設された画像形成部４と、この画像形成部４よりも排出側に配設された定着部５と、これらの画像形成部４、及び定着部５の上方に配設された画像読取部６を備えている。

給紙部２は、用紙９が収納された複数（本実施形態においては４つ）の給紙カセット７を備えており、給紙ローラ８の回転動作により、当該複数の給紙カセット７のうち選択された給紙カセット７から用紙９が用紙搬送部３側に送り出され、用紙９が１枚ずつ確実に用紙搬送部３に給紙されるように構成されている。尚、これら４つの給紙カセット７は、画像形成装置本体１に対し、着脱自在となるように構成されている。

用紙搬送部３に給紙された用紙９は、用紙供給経路１０を経由して画像形成部４に向けて搬送される。この画像形成部４は、電子写真プロセスによって、用紙９に所定のトナー像を形成するものであり、所定の方向（図中の矢印方向）に回転可能に軸支された像端持体である感光体１１と、この感光体１１の周囲にその回転方向に沿って、帯電装置１２、露光装置１３、現像装置１４、現像剤回収装置１５、転写装置１６、クリーニング装置１７、及び除電装置１８を備えている。

帯電装置１２は、高電圧が印加される帯電ワイヤを備えており、この帯電ワイヤからのコロナ放電によって感光体１１の表面に所定電位を与えることにより、感光体１１の表面が一様に帯電させられる。そして、露光装置１３により、画像読取部６によって読み取られた原稿の画像データに基づく光が、感光体１１に照射されることにより、感光体１１の表面電位が選択的に減衰されて、この感光体１１の表面に静電潜像が形成される。次いで、現像装置１４により、上記静電潜像にトナーが付着し、感光体１１の表面にトナー像が形成され、転写装置１６により、感光体１１の表面のトナー像が、感光体１１と転写装置１６との間に供給された用紙９に転写される。又、感光体１１の周辺や現像装置１４の下側に飛散したトナーは、現像装置１４の下側に配設された現像剤回収装置１５により回収される。

トナー像が転写された用紙９は、画像形成部４から定着部５に向けて搬送される。この定着部５は、画像形成部４の用紙搬送方向の下流側に配置されており、画像形成部４においてトナー像が転写された用紙９は、定着部５に設けられた加熱ローラ１９、及び当該加熱ローラ１９に押し付けられる加圧ローラ２０によって挟まれるとともに加熱され、用紙９上にトナー像が定着される。次いで、画像形成部４から定着装置５において画像形成がなされた用紙９は、排出トレイ２１上に排出される。一方、上記転写後、感光体１１の表面に残留しているトナーは、クリーニング装置１７により除去され、感光体１１の表面の残留電荷は、除電装置１８により除去される。そして、感光体１１は帯電装置１２によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われることになる。

図２は、本発明の実施形態に係る画像形成装置における現像装置、及び現像剤回収装置を説明するための断面図である。図２に示す様に、本実施形態に係る現像装置１４は、磁性現像剤（磁性トナー）を収納する現像容器２２、当該現像容器２２内に配設された一対のミキサ２３、２４、現像容器２２の開口側に配設され、複数の磁極を有する固定マグネットローラ２５と、当該固定マグネットローラ２５を内包するとともに、収納された磁性現像剤を感光体１１の表面上に導くために回転自在に軸支された非磁性の現像スリーブ２６からなる現像ローラ（又は、トナー担持ローラ）２７と、板状の磁性体により構成されており、現像ローラ２７上方より現像ローラ２７上面に向け垂下する磁性ブレード２８と、現像ローラ２７と感光体１１間に印加される現像バイアス（不図示）により構成されている。

ミキサ２３上方の現像容器２２の上面にはトナー補給孔Ｈが開口されており、不図示のトナーカートリッジによりトナーが投入可能となるように構成されている。投入されたトナーは、一対のミキサ２３、２４により十分攪拌されて現像スリーブ２６に導かれる。現像スリーブ２６に導かれた磁性トナーは、固定マグネットローラ２５の磁力を利用して現像スリーブ２６上に担持され、当該磁性トナーは、現像ローラ２７の上方に配設され、トナー層厚規制部材として作用する磁性ブレード２８により厚みが規制される。その後、現像スリーブ２６上に担持された磁性トナーは、現像ローラ２７により、現像位置、即ち、感光体１１の表面上に導かれる。

尚、現像スリーブ２６は所定の周速に設定するが、当該現像スリーブ２６は、感光体１１の回転方向に対して、ドラム−スリーブ間において同方向に回転するように設定されている（図２参照）。又、現像スリーブ２６は感光体１１と所定の距離を隔てて配置されている。現像バイアスは直流成分ＤＣと交流成分ＡＣが重畳された低電界現像バイアスが印加されており、画像濃度の調整はＡＣの発振周波数をコントロールすることで行なわれる。

現像装置１４の下方（即ち、現像装置１４に対して感光体１１の回転方向下流側）には、感光体１１の周辺や現像装置１４の下方に飛散したトナーを回収するための現像剤回収装置１５が配設されている。この現像剤回収装置１５は、図２に矢印で示した飛散トナーの吸引方向に沿って（即ち、飛散トナーの吸引方向上流側から）、現像容器２２の下部に設けられ、飛散トナーを搬送するための搬送ダクト２９と、搬送ダクト２９に連結された吸引ダクト３１と、吸引ダクト３１に連結され、吸引された飛散トナーを回収するための現像剤回収部３２と、現像剤回収部３２に連結され、吸引した飛散トナーが画像形成装置１の外部へ排出されるのを防止するエアーフィルタ３３と、エアーフィルタ３３に連結され、後述の吸引口２９ａからエアーフィルタ３３を介して、エアー及び飛散トナーを吸引する吸引手段である吸引ファン３４により構成されている。

次に、飛散トナーを回収する際の動作について説明する。飛散トナーを回収する際には、まず、吸引ファン３４の運転が開始される。この吸引ファン３４の運転は、現像装置１４が駆動されると開始される様に構成されている。吸引ファン３４が運転されると、搬送ダクト２９の感光体１１側端部であって、当該感光体１１の近傍に形成された吸引口２９ａから、当該吸引口２９ａ周辺のエアーが吸引され、吸引されたエアーは、搬送ダクト２９を経由して、吸引ダクト３１内に吸引され、次いで、現像剤回収部３２を通過するとともにエアーフィルタ３３を介して吸引ファン３４を通過し、外部に排気される。

そうすると、現像装置１４の下方や感光体１１の周辺に飛散した浮遊トナーは、吸引口２９ａ周辺のエアーの流れによって吸引口２９ａから吸引され、吸引ファン３４のエアー吸引力により、図中の矢印の方向に沿って、搬送ダクト２９、及び吸引ダクト３１を通過して、現像剤回収部３２へと吸引され、当該現像剤回収部３２内へと進入する。

ここで、上記従来技術のごとく、吸引ファン３４の吸引力を用いて、エアーフィルタ３３により飛散トナーを捕集し、回収してしまうと、エアーフィルタ３３が目詰まりを引き起こし、吸引ファン３４の吸引力が弱まり、捕集トナーの回収効率が低下してしまうという問題が生じてしまう。

そこで、本実施形態においては、上記不都合を回避し、現像剤回収部３２において、適切にトナーを回収するために、エアーフィルタ３３の飛散トナー吸引方向上流側に、吸引された飛散トナーを捕集するための捕集手段を設けた点に特徴がある。

即ち、図２に示す様に、エアーフィルタ３３の飛散トナー吸引方向上流側に設けられた現像剤回収部３２の下部に窪みを形成することにより現像剤収納部３０を設けるとともに、当該現像剤収納部３０の底部に磁石体３５を配置する構成としている。現像剤収納部３０は吸引された飛散トナーを収納するためのものであり、本実施形態においては、当該現像剤収納部３０と、現像剤収納部３０に設けられた磁石体３５により捕集手段を構成している。

以上の構成において、現像剤回収部３２内へと進入した飛散トナーは磁性を有しているため、現像剤収納部３０の底部に設けられた磁石体３５の磁力により、当該磁石体３５の方へ引き寄せられるとともに、現像剤収納部３０内に収納されることになる。この際、図２に示す様に、吸引ダクト３１が途中で折れ曲がる構造を有している（即ち、断面が略Ｌ字形状を有する折曲部３１ａを有している）ため、吸引ダクト３１内に吸引された飛散トナーが、折曲部３１ａの壁面に衝突して減速されて、磁石体３５の方へ引き寄せられやすくなるとともに、現像剤収納部３０に収納されやすくなる。又、現像剤収納部３０はエアーフィルタ３３の底部３３ａよりも低い位置に設けられており、又、現像剤収納部３０内に収納された飛散トナーは、磁石体３５の磁力により拘束されるため、現像剤収納部３０の上方を通過するエアーの流れによる影響を受けることなく、飛散トナーの大部分を現像剤収納部３０と磁石体３５により捕集することが可能になる。従って、エアーとともに吸引された飛散トナーは、搬送ダクト２９を経由して、吸引ダクト３１内に吸引され、次いで、現像剤回収部３２に進入するが、当該飛散トナーの大部分はエアーフィルタ３３の飛散トナー吸引方向上流側において捕集され、現像剤収納部３０と磁石体３５により捕集しきれなかったごく少量の飛散トナーのみがエアーフィルタ３３により捕集されることになる。

以上より、本実施形態においては、長期間使用した場合であっても、回収された飛散トナーによるエアーフィルタ３３の目詰まりを回避することができるとともに、ファン３４のエアー吸引力の低下を防止することができるため、飛散トナーを長期にわたって安定して回収することが可能になる。又、エアーフィルタ３３の目詰まりを回避することができるため、当該エアーフィルタ３３の寿命を伸ばすことが可能になり、結果として、画像形成装置の寿命よりも早い時期にエアーフィルタ３３を交換する必要がなくなる。

尚、上記実施形態は、単なる説明例であり、本発明の範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて各構成物品の形状、寸法、材料等を変更することが可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。

例えば、上記実施形態においては、飛散した浮遊トナーを、吸引口２９ａ周辺のエアーの流れのみを用いて吸引口２９ａから吸引し、回収する構成としたが、図３に示す様に、吸引口２９ａに飛散トナーを回収するための回収ローラ２９ｂと、回収ローラ３５の表面を清掃する清掃部材であるスクレーパ２９ｃを更に設ける構成としても良い。

この場合、例えば、現像剤として、正帯電磁性一成分現像剤を使用するとともに、感光体１１の表面電位を＋３００ｖ、現像バイアス２９の直流成分ＤＣを＋２００Ｖ、交流成分ＡＣを＋１．６ｋＶ、発振周波数を２．５ｋＨｚとし、又、回収ローラ２９ｂに所定の電圧を印加するための回収ローラバイアス（不図示）の直流成分ＤＣを＋１０００Ｖに設定することができ、現像スリーブ２６上に担持された正極性を有する磁性トナーは、現像ローラ２７により、現像位置、即ち、感光体１１の表面上に導かれるが、現像装置１４の下方や感光体１１の周辺に飛散した浮遊トナーは、吸引口２９ａ周辺のエアーの流れによって吸引口２９ａから吸引されるとともに、感光体１１と回収ローラ２９ｂの間に形成される電解作用により、回収ローラ２９ｂ側への静電気力を受けて、当該回収ローラ２９ｂの表面上に吸着されることになる。そして、回収ローラ２９ｂに吸着された飛散トナーは、スクレーパ２９ｃにより掻き取られ、ファン３４の吸引力により現像剤回収部３２の方へ吸引されることになる。

従って、以上の構成によれば、飛散した浮遊トナーを、吸引口２９ａ周辺のエアーの流れを用いて吸引口２９ａから吸引するとともに、回収ローラ２９ｂによって飛散トナーを回収することが可能になるため、上述の実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、飛散トナーの回収性能が向上することになる。

又、吸引される飛散トナーの量に対応させて、現像剤収納部３０の容積を更に大きくする形成する構成としても良い。この様な構成にすれば、吸引される飛散トナーの量が多い場合であっても、当該飛散トナーを現像剤収納部３０内に確実に溜めることが可能になる。

本発明の活用例としては、飛散する現像剤を除去するための現像剤回収装置であって、特に、飛散する現像剤を吸引により回収する現像剤回収装置およびこれを備えた画像形成装置が挙げられる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置における現像装置、及び現像剤回収装置を説明するための断面図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置における現像剤回収装置の変形例を説明するための断面図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 給紙部
３ 用紙搬送部
４ 画像形成部
５ 定着部
６ 画像読取部
１１ 感光体
１４ 現像装置
１５ 現像剤回収装置
２２ 現像容器
２５ 固定マグネットローラ
２６ 現像スリーブ
２７ 現像ローラ
２９ 搬送ダクト
２９ａ 吸引口
２９ｂ 回収ローラ
２９ｃ スクレーパ
３０ 現像剤収納部
３１ 吸引ダクト
３２ 現像剤回収部
３３ エアーフィルタ
３４ 吸引ファン
３５ 磁石体

Claims (5)

1. 感光体の近傍に形成された吸引口と、前記吸引口からフィルタを介して前記感光体周辺の空気とともに磁性現像剤を吸引するための吸引手段と、を備える現像剤回収装置において、
   前記フィルタの前記現像剤吸引方向上流側の下部には、吸引された前記現像剤を捕集するための捕集手段を設けられ、
   前記捕集手段は、窪みにより形成されるとともに、前記磁性現像剤を収納するための現像剤収納部と、この現像剤収納部の底部に配置された磁石体とによりなることを特徴とする現像剤回収装置。
2. 前記吸引口に、前記磁性現像剤を回収するための回収ローラと、前記回収ローラの表面を清掃するための清掃部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の現像剤回収装置。
3. 前記フィルタの前記現像剤吸引方向上流側には、吸引された前記磁性現像剤を回収するための現像剤回収部が設けられており、前記現像剤収納部は前記現像剤回収部の下部に設けられることを特徴とする請求項２に記載の現像剤回収装置。
4. 前記現像剤回収部より前記現像剤吸引方向上流側に設けられるとともに前記現像剤回収部と連結される吸引ダクトは、途中で折れ曲がる構造を有していることを特徴とする請求項３に記載の現像剤回収装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の現像剤回収装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
   
   
   
   
   

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