JP4396922B2 - 画像形成装置、及び、トナーボトル - Google Patents

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置と、そこに設置されるトナーボトルと、に関するものである。

従来から、プリンタ等の画像形成装置において、装置の高信頼化・高速化にともない、現像部におけるトナー飛散を低減するための技術が多く開示されている。

例えば、特許文献１では、現像部（現像ユニット）の周囲にダクト（トナー担持体被覆部材）を設けて、ダクト内の空気を吸引ファンで強制的に吸引する技術が開示されている。この技術によれば、現像部から飛散したトナーがダクト内を吸引ファン側に移動することになる。そして、飛散したトナーは、吸引ファンの近傍に設置されたトナーフィルタによって捕集される。

また、特許文献２では、複数の現像部（現像器）内の内圧を減ずるための排気ダクトを設けて、その排気ダクトに対してトナーフィルタを設けた廃棄現像剤容器を接続する技術が開示されている。この技術によれば、複数の現像部内には吸い込み気流が発生して、現像部内で浮遊するトナーは、現像部から飛散することなく、排気ダクト内を移動することになる。そして、排気ダクト内を移動するトナーは、廃棄現像剤容器内に設置されたトナーフィルタによって捕集される。
ここで、廃棄現像剤容器では、現像部内で使用されて寿命に達した２成分現像剤が自動交換にて回収された後に廃棄現像剤として収容される。そして、廃棄現像剤容器が新しいもの（空のもの）に交換されるのにともない、トナーフィルタも新品のものに交換される。

特開２００２−２７８２６８号公報 特開２００３−１５４２０号公報

上述した従来の画像形成装置は、トナー飛散を経時においても安定的に低減することが難しかった。特に、近年の画像形成装置においては、高画質化を目的としてトナーの粒径が小粒径化していて、トナー飛散に対して不利な構成になっているために、この問題の重要性は高い。

具体的に、上述の特許文献１の技術は、経時においてトナーフィルタがトナーで目詰まりした場合に、吸引ファンによる飛散トナーの吸引力が低下してしまう。したがって、定期的にトナーフィルタに対してメンテナンス（新品フィルタへの交換や目詰まりの除去清掃等である。）をおこなう必要がある。

しかし、特許文献１の技術において、トナーフィルタのメンテナンスをおこなう場合には、トナーフィルタが設置されたダクト（トナー担持体被覆部材）と現像部とが一体化されているために、これらを画像形成装置本体から取り外してメンテナンスする必要があって、メンテナンスの作業性が悪い。
また、複数の現像部を有するカラー画像形成装置においては、現像部の数だけトナーフィルタが設置されたダクトを設置することになる。そのため、トナーフィルタのメンテナンスをおこなう場合には、現像部の数だけ、メンテナンス作業者の負担が増えることになる。

これに対して、上述の特許文献２の技術は、トナーフィルタが、廃棄現像剤容器を新品のものに交換するメンテナンスサイクルで交換される。また、トナーフィルタを備えた廃棄現像剤容器は、複数の現像部に対して１つのみが別設されたものなので、メンテナンス作業者の負担も小さくて作業性が高い。

しかし、特許文献２の技術において、廃棄現像剤容器の交換サイクルは、現像剤の寿命に対応したもので、比較的長くなる。そのため、廃棄現像剤容器を交換する前にトナーフィルタが目詰まりして、現像部内を減圧できずにトナー飛散が発生する可能性がある。
特に、近年の画像形成装置においては、ランニングコストの低減を目的として、現像剤中のキャリアの寿命が長寿命化され、現像剤の交換サイクルが長くなっている。したがって、現像部のメンテナンス（現像剤の自動交換である。）のサイクルと、トナーフィルタの交換サイクルとを同期させた場合には、上述の問題がさらに大きくなってしまう。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、トナー飛散が経時においても安定的に低減されて、トナーを捕集するフィルタに対するメンテナンスの作業性が高い画像形成装置、及び、トナーボトルを提供することにある。

この発明の請求項１記載の発明にかかる画像形成装置は、像担持体上に形成された潜像を現像するとともに、所定のサイクルでメンテナンスされる現像部と、周方向に回転することで内部に収容したトナーを排出口から排出するとともに、前記現像部のメンテナンスサイクルよりも短いサイクルにて前記画像形成装置本体に交換設置される筒状のトナーボトルと、前記現像部と前記トナーボトルとの間を連通する気体搬送経路と、を備え、前記トナーボトルは、前記現像部に補給するためのトナーが収容されるとともに、前記排出口を具備したトナー収容部と、前記現像部内の気体が当該トナーボトルの端面であって当該トナーボトルの周方向の回転動作の回転中心に相当する位置に接続された前記気体搬送経路を介して流入されるとともに、内部の空間に流入された気体を外部に排出するための開口にトナーを捕集可能に形成されたフィルタが設置された気体流入部と、前記トナー収容部と前記気体流入部とを仕切る壁部と、を具備したものである。

また、請求項２記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１記載の発明において、前記気体搬送経路は、前記現像部内の気体を強制的に吸引する手段を具備しないものである。

また、請求項３記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記トナーボトルは、その内周面に螺旋状の突起が形成されたものである。

また、請求項４記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記現像部は、前記気体搬送経路に連通する開口部を備え、前記現像部が新品の状態であるときに、前記開口部を封止部材で封止するものである。

また、請求項５記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項４に記載の発明において、前記現像部は、当該現像部内に供給する２成分現像剤を収容する現像剤容器を備え、前記開口部は、前記現像剤容器に設けられたものである。

また、請求項６記載の発明にかかるトナーボトルは、周方向に回転することで内部に収容したトナーを排出口から排出するとともに、画像形成装置本体に対して交換自在に設置される筒状のトナーボトルであって、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部との間を連通する気体搬送経路と接続可能に構成され、前記現像部のメンテナンスサイクルよりも短いサイクルにて交換され、前記現像部に補給するためのトナーが収容されるとともに、前記排出口を具備したトナー収容部と、前記現像部内の気体が当該トナーボトルの端面であって当該トナーボトルの周方向の回転動作の回転中心に相当する位置に接続された前記気体搬送経路を介して流入されるとともに、内部の空間に流入された気体を外部に排出するための開口にトナーを捕集可能に形成されたフィルタが設置された気体流入部と、前記トナー収容部と前記気体流入部とを仕切る壁部と、を備えたものである。

また、請求項７記載の発明にかかるトナーボトルは、上記請求項６に記載の発明において、内周面に螺旋状の突起が形成されたものである。

本発明は、トナーの小粒径化や現像剤の長寿命化に係わらず、トナー飛散が経時においても安定的に低減されて、メンテナンスの作業性が高い画像形成装置、及び、トナーボトルを提供することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１〜図３にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としてのカラープリンタの装置本体、２は画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応したプロセスカートリッジ、２１は各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫにそれぞれ収納された像担持体としての感光体ドラム、２２は感光体ドラム２１上を帯電する帯電部、２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫは感光体ドラム２１上に形成される静電潜像を現像する現像部（現像装置）、２４は感光体ドラム２１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２７に転写する転写バイアスローラ、２５は感光体ドラム２１上の未転写トナーを回収するクリーニング部を示す。

また、２７は各色のトナー像が重ねて転写される像担持体としての中間転写ベルト、２８は中間転写ベルト２７上に形成されたトナー像を被転写材Ｐに転写する第２転写バイアスローラ、２９は中間転写ベルト２７上の未転写トナーを回収する中間転写ベルトクリーニング部、３０は４色のトナー像が重ねて転写された被転写材Ｐを搬送する転写ベルト、３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２ＢＫは各現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫに各色のトナーを補給するトナー補給部、６１は転写紙等の被転写材Ｐが収納される給紙部、６６は被転写材Ｐ上の未定着画像を定着する定着部、７０は回収トナーを廃トナー容器７５に導く搬送管、７１は気体搬送経路としてのチューブ、７５は回収トナーを廃トナーとして収容する交換ユニットとしての廃トナー容器、７６はトナーを捕集するように形成されたフィルタ（トナーフィルタ）、７７はチューブ７１による気体搬送経路中に設置されたエアポンプを示す。

ここで、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、それぞれ、感光体ドラム２１、帯電部２２、クリーニング部２５が、一体化されたものである。そして、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、構成部材の寿命等に基いて、装置本体１に対して所定のメンテナンスサイクル（交換サイクル）にて交換される。同様に、各現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫも、現像剤の寿命等に基いて、装置本体１に対して所定のメンテナンスサイクル（交換サイクル）にて交換される。
各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫにおける感光体ドラム２１上では、それぞれ、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の画像形成がおこなわれる。

以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
４つの感光体ドラム２１は、それぞれ、図１の反時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム２１の表面は、帯電部２２との対向位置で、一様に帯電される（帯電工程である。）。その後、帯電された感光体ドラム２１表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。

一方、書込み部２において、光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応して射出される。レーザ光は、ポリゴンミラー３に入射して反射した後に、レンズ４、５を透過する。レンズ４、５を透過した後のレーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。

イエロー成分に対応したレーザ光は、ミラー６〜８で反射された後に、紙面右側から１番目のプロセスカートリッジ２０Ｙの感光体ドラム２１表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラー３により、感光体ドラム２１の回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部２２にて帯電された後の感光体ドラム２１上には、イエロー成分の静電潜像が形成される。
同様に、マゼンタ成分のレーザ光は、ミラー９〜１１で反射された後に、紙面右から２番目のプロセスカートリッジ２０Ｍの感光体ドラム２１表面に照射されて、マゼンタ成分の静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、ミラー１２〜１４で反射された後に、紙面右から３番目のプロセスカートリッジ２０Ｃの感光体ドラム１２表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、ミラー１５で反射された後に、紙面右から４番目のプロセスカートリッジ２０ＢＫの感光体ドラム２１表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。

その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム２１表面は、さらに回転して、それぞれ、現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫとの対向位置に達する。そして、各現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫから感光体ドラム２１上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム２１上の潜像が現像される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の感光体ドラム２１表面は、それぞれ、中間転写ベルト２７との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト２７の内周面に当接するように転写バイアスローラ２４が設置されている。そして、転写バイアスローラ２４の位置で、中間転写ベルト２７上に、感光体ドラム２１上に形成された各色の画像が、順次転写される（第１転写工程である。）。

そして、第１転写工程後の感光体ドラム２１表面は、それぞれ、クリーニング部２５との対向位置に達する。そして、クリーニング部２５で、感光体ドラム２１上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程である。）。
なお、クリーニング部２５で回収された未転写トナーは、搬送スクリュを挿設した搬送管７０（図中の一点鎖線である。）を通過して、廃トナー容器７５へ搬送される。
その後、感光体ドラム２１表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム２１における一連の作像プロセスが終了する。

他方、感光体ドラム２１上の各色の画像が重ねて転写された中間転写ベルト２７表面は、図中の矢印方向に走行して、第２転写バイアスローラ２８の位置に達する。そして、第２転写バイアスローラ２８の位置で、被転写材Ｐ上に中間転写ベルト２７上のフルカラーの画像が２次転写される（２次転写工程である。）。
その後、中間転写ベルト２７表面は、中間転写ベルトクリーニング部２９の位置に達する。そして、中間転写ベルト２７上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部２９に回収されて、中間転写ベルト２７上の一連の転写プロセスが完了する。
なお、中間転写ベルトクリーニング部２９で回収された未転写トナーは、クリーニング部２５で回収されたトナーと同様に、搬送管７０を通過して廃トナー容器７５へ搬送される。

ここで、第２転写バイアスローラ２８位置の被転写材Ｐは、給紙部６１から搬送ガイド６３、レジストローラ６４等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、被転写材Ｐを収納する給紙部６１から、給紙ローラ６２により給送された転写紙Ｐが、搬送ガイド６３を通過した後に、レジストローラ６４に導かれる。レジストローラ６４に達した被転写材Ｐは、中間転写ベルト２７上のトナー像とタイミングを合わせて、第２転写バイアスローラ２８の位置に向けて搬送される。

その後、フルカラー画像が転写された被転写材Ｐは、転写ベルト３０により、定着部６６に導かれる。定着部６６では、加熱ローラ６７と加圧ローラ６８とのニップにて、カラー画像が被転写材Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の被転写材Ｐは、排紙ローラ６９によって、装置本体１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、本実施の形態１における特徴的な構成・動作について述べる。
図１に示すように、各現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫと廃トナー容器７５との間には、チューブ７１（図中の破線である。）が接続されている。さらに、チューブ７１による気体搬送経路中には、エアポンプ７７が接続されている。ここで、エアポンプ７７は、吸気側が現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫとなり、排気側が廃トナー容器７５となるように、設置される。

以上述べた構成により、各現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫ内の気体（空気）は、チューブ７１内を移動して、廃トナー容器７５に搬送される（矢印方向の移動である。）。これにより、各現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫ内には、吸い込み気流が発生して、現像部からのトナー飛散が抑止される。
すなわち、現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫは、感光体ドラム２１と対向する位置に、現像ローラの周面の一部が露呈する開口を有している。そして、現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫ内の気体がチューブ７１を介して吸い込まれることで、感光体ドラム２１と対向する開口から外気が吸い込まれることになる。これにより、現像部の開口から外部にトナーが飛散する気流の発生が制限される。

他方、現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫ内から廃トナー容器７５内に流入された気体は、フィルタ７６を介して、廃トナー容器７５外に流出される。ここで、トナーは粉体であるために、廃トナー容器７５に流入した気体中にはトナー粒子が混在しているが、気体中のトナーはフィルタ７６によって捕集される。これにより、廃トナー容器７５から排出される気体にはトナーが含まれずに、装置本体１内がトナーで汚染されることを抑止することができる。

なお、本実施の形態１では、廃トナー容器７５から排出される気体を、装置本体１内に排出したが、装置本体１外に排出することもできる。
また、廃トナー容器７５において、現像部からの気体が流入される空間と、廃トナーが収容される空間とを、壁部で仕切ることが好ましい。これにより、廃トナー容器７５内に収容された廃トナーが、流入された気体によって容器７５内を浮遊して、フィルタ７６の寿命を短くする不具合を防止することができる。

ここで、本実施の形態１において、交換ユニットとしての廃トナー容器７５は、装置本体１に対して着脱自在に設置されている。そして、所定の交換サイクルごとに、既設の廃トナー容器７５を装置本体１から取り出して、その替わりに新品の廃トナー容器７５が装置本体１に装着される。このとき、廃トナー容器７５の交換にともない、フィルタ７６も新品のものに交換されることになる。なお、廃トナー容器７５の着脱動作に連動して、チューブ７１及び搬送管７０との接離がされるように構成されている。

なお、廃トナー容器７５の交換サイクルは、複数の現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫのいずれの交換サイクル（メンテナンスサイクル）よりも、短く設定されている。
具体的には、本実施の形態１において、各現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫの交換サイクルは、現像剤の寿命に対応させて、１０万枚（Ａ４サイズの出力画像の出力枚数換算である。）に設定されている。これに対して、廃トナー容器７５の交換サイクルは、３〜５万枚に設定されている。したがって、現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫを装置本体１から取り外すことなく、フィルタ７６の交換が２〜３回おこなわれることになる。

このように、廃トナー容器７５に設置されたフィルタ７６が目詰まりを起こす前に、廃トナー容器７５がフィルタ７６とともに新品のものに交換される。したがって、現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫ内には、経時においても安定的に吸い込み気流が発生して、トナー飛散を抑止する効果が長期にわたり維持される。
なお、廃トナー容器７５が所定の交換サイクルを超えて交換されることがないように、出力画像の出力枚数に基いた制御をおこなうこともできる。例えば、廃トナー容器７５が交換されてから所定の出力枚数に達したときに、交換メンテナンスが完了するまで強制的に画像形成ができないように制御することもできる。

また、本実施の形態１においては、トナー飛散を抑止するためのフィルタ交換作業が、複数の現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫに対してそれぞれフィルタ交換をおこなうのではなく、１回の廃トナー容器７５の交換作業によって同時におこなわれるものである。したがって、上述の効果に加え、メンテナンス作業者の負担を軽減できるという効果もある。

次に、図２及び図３にて、画像形成装置の作像部について詳述する。図２は作像部を示す断面図であり、図３はその現像部を示すＡ−Ａ断面図である。
なお、装置本体１に設置される４つの作像部は、収納されるトナーＴの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、プロセスカートリッジ及び現像部及びトナー補給部における符号のアルファベット（Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫ）を除して図示する。

図２に示すように、プロセスカートリッジ２０には、主として、像担持体としての感光体ドラム２１と、帯電部２２と、クリーニング部２５とが、ケース２６に一体的に収納されている。クリーニング部２５には、感光体ドラム２１に当接するクリーニングブレード２５ａ及びクリーニングローラ２５ｂが設置されている。また、クリーニング部２５の開口２５ｃには、搬送管７０が接続される。

現像部（現像装置）２３は、主として、感光体ドラム２１に対向する現像ローラ２３ａと、現像ローラ２３ａに対向する第１搬送スクリュ２３ｂと、仕切部材２３ｅを介して第１搬送スクリュ２３ｂに対向する第２搬送スクリュ２３ｃと、現像ローラ２３ａに対向するドクターブレード２３ｄと、で構成される。現像部２３内には、キャリアＣとトナーＴとからなる２成分現像剤が収容されている。現像ローラ２３ａは、内部に固設されてローラ周面に磁界を形成するマグネットと、マグネットの周囲を回転するスリーブと、で構成される。
また、現像部２３の開口部２３ｇには、気体搬送経路としてのチューブ７１が接続される。さらに、現像部２３の補給口２３ｆには、トナー補給部３２が係合される。

先に述べた作像プロセスを、現像工程を中心にしてさらに詳しく説明する。
現像ローラ２３ａは、図２中の矢印方向に回転している。現像部２３内の現像剤Ｔ、Ｃは、図３に示すように、間に仕切部材２３ｅを介在するように配設された第１搬送スクリュ２３ｂ及び第２搬送スクリュ２３ｃの回転駆動によって、トナー補給部３２から補給口２３ｆを介して補給されたトナーＴとともに撹拌混合されながら長手方向に循環する（図３中の矢印方向の循環である。）。そして、摩擦帯電してキャリアＣに吸着したトナーＴが、第１搬送スクリュ２３ｂによってキャリアＣとともに現像ローラ２３ａに供給され、その現像剤Ｔ、Ｃが現像ローラ２３ａ上に担持される。

その後、現像ローラ２３ａに担持された現像剤Ｔ、Ｃは、ドクターブレード２３ｄの位置で適量化された後に、感光体ドラム２１との対向位置（現像領域である。）に達する。そして、その対向位置で、現像剤中のトナーＴが、感光体ドラム２１表面に形成された静電潜像に付着する。詳しくは、レーザ光Ｌが照射された画像部の潜像電位と、現像ローラ２３ａに印加された現像バイアスとの、電位差（現像ポテンシャル）によって形成される電界（現像電界）によって、トナーＴが潜像に付着する。
その後、感光体ドラム２１に付着したトナーＴは、そのほとんどが被転写材Ｐ上に転写される。そして、感光体ドラム２１上に残存したトナーＴが、感光体ドラム２１に当接するクリーニングブレード２５ａ及びクリーニングローラ２５ｂによってクリーニング部２５内に回収される。

ここで、装置本体に設けられたトナー補給部３２は、交換自在に構成されたトナーボトル３３と、トナーボトル３３を保持・回転駆動するとともに現像部２３にフレッシュトナーＴを補給するトナーホッパ部３４と、で構成されている。また、トナーボトル３３内には、トナーＴ（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれかである。）が収容されている。また、トナーボトル３３の内周面には、螺旋状の突起が形成されている。

なお、トナーボトル３３内のトナーＴは、現像部２３内のトナーＴの消費にともない、補給口２３ｆから現像部２３内に適宜に補給されるものである。現像部２３内のトナーＴの消費は、感光体ドラム２１に対向する反射型フォトセンサ２８によって間接的に検知される。また、補給口２３ｆは、第２搬送スクリュ２３ｃの長手方向（図３の上下方向である。）の一端であって、第２搬送スクリュ２３ｃの上方に設けられている。

また、図２及び図３を参照して、現像部２３の開口部２３ｇは、現像部２３の上方であって、現像剤Ｔ、Ｃに埋没しない位置に設けられている。そして、この開口部２３ｇに対して、気体が漏れないようにチューブ７１が接続される。そして、図１で説明したように、現像部２３内の気体がチューブ７１を介して吸引されて、現像部２３内からのトナー飛散が抑止される。

以上説明したように、本実施の形態１のように構成された画像形成装置においては、現像部２３のメンテナンスサイクルよりも短い交換サイクルにて交換される廃トナー容器７５に、トナーを捕集するフィルタ７６を設置している。これにより、トナーＴの小粒径化や現像剤Ｔ、Ｃの長寿命化に係わらず、トナー飛散が経時においても安定的に低減されるとともに、メンテナンスの作業性を高めることができる。

実施の形態２．
図４にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図４は、実施の形態２における画像形成装置の作像部を示す構成図であって、前記実施の形態１の図２に相当する図である。本実施の形態２は、フィルタが設置される交換ユニットとして廃トナー容器７５の替わりにプロセスカートリッジ２０が用いられている点と、気体搬送経路にエアポンプ７７の替わりに吸引ファン７８が設置されている点とが、前記実施の形態１と相違する。

図４に示すように、装置本体に設置される複数の現像部（現像装置）２３には、それぞれ、対応するプロセスカートリッジ２０との間に、気体搬送経路としてのチューブ７１が設置されている。
プロセスカートリッジ２０には、現像部２３から搬送された気体が流入される空間を、他の空間（感光体ドラム２１、帯電部２２、クリーニング部２５を保持する空間である。）と仕切るための壁部２６ａが設けられている。また、その空間に流入された気体をプロセスカートリッジ２０外に排出するための開口には、フィルタ７６が設置されている。
さらに、装置本体１におけるフィルタ７６近傍には、吸引ファン７８が設置されている。

以上述べた構成により、現像部２３内の気体は、チューブ７１内を移動して、プロセスカートリッジ２０内に搬送される（破線矢印方向の移動である。）。これにより、現像部２３内には、吸い込み気流が発生して、現像部２３からのトナー飛散が抑止される。
他方、現像部２３内からプロセスカートリッジ２０内に流入された気体は、フィルタ７６によって混入するトナーが捕集された後に、プロセスカートリッジ２０外に流出される。

ここで、本実施の形態２において、交換ユニットとしてのプロセスカートリッジ２０は、装置本体１に対して着脱自在に設置されている。そして、所定の交換サイクルごとに、既設のプロセスカートリッジ２０を装置本体１から取り出して、その替わりに新品のプロセスカートリッジ２０が装置本体１に装着される。このとき、プロセスカートリッジ２０の交換にともない、フィルタ７６も新品のものに交換されることになる。

なお、プロセスカートリッジ２０の交換サイクルは、現像部２３の交換サイクルよりも、短く設定されている。
具体的には、本実施の形態２において、現像部２３の交換サイクルは、現像剤の寿命に対応させて、１０万枚に設定されている。これに対して、プロセスカートリッジ２０の交換サイクルは、５〜７万枚に設定されている。

以上説明したように、本実施の形態２のように構成された画像形成装置においては、現像部２３のメンテナンスサイクルよりも短い交換サイクルにて交換されるプロセスカートリッジ２０に、トナーを捕集するフィルタ７６を設置している。これにより、トナー飛散が経時においても安定的に低減されるとともに、メンテナンスの作業性を高めることができる。

実施の形態３．
図５及び図６にて、この発明の実施の形態３について詳細に説明する。
図５は、実施の形態３における画像形成装置の作像部を示す構成図であって、前記実施の形態１の図２に相当する図である。図６は、図５のトナーボトルにおけるＢ−Ｂ断面図である。本実施の形態３は、フィルタが設置される交換ユニットとして廃トナー容器の替わりにトナーボトル３３が用いられている点と、気体搬送経路にエアポンプが設置されていない点とが、前記実施の形態１と相違する。

図５に示すように、装置本体に設置される複数の現像部２３には、それぞれ、対応するトナー容器としてのトナーボトル３３との間に、気体搬送経路としてのチューブ７１が設置されている。
図６を参照して、トナーボトル３３には、現像部２３から搬送された気体が流入される空間としての気体流入部３６を、現像部２３内に補給するためのトナーＴが収容されたトナー収容部３７から仕切るための壁部３３ｂが設けられている。また、気体流入部３６に流入された気体をトナーボトル３３外に排出するための開口には、フィルタ７６が設置されている。

ここで、前記各実施の形態では、トナーボトル３３自体が回転することで、不図示の排出口からボトル外にトナーを排出していた。
これに対して、本実施の形態３では、トナーボトル３３自体は回転することなく、ボトル内に設置された搬送コイル３８の回転駆動によって排出口からボトル外にトナーＴを排出する（図６中の実線矢印方向の移動である。）。これにより、トナーボトル３３の回転によるチューブ７１の巻き込みを防止することができる。なお、チューブ７１をトナーボトル３３の周面ではなく端面の中心に挿設する場合には、トナーボトル３３自体の回転駆動をおこなってもチューブ７１の巻き込みが発生しない。

以上述べた構成により、現像部２３内の気体は、チューブ７１内を移動して、流入口３３ａからトナーボトル３３の気体流入部３６内に流入される（破線矢印方向の移動である。）。これにより、現像部２３内には、吸い込み気流が発生して、現像部２３からのトナー飛散が抑止される。
ここで、本実施の形態３では、前記各実施の形態とは異なり、気体搬送経路中にエアポンプや吸引ファンが設置されていないために、現像部２３内の気体を強制的に吸引することはできない。この場合でも、現像部２３内の圧力が高まってトナー飛散が生じやすい状態になったときに、トナーボトル３３の気体流入部３６内の圧力とのバランスによって、現像部２３内の圧力が減圧される（平衡状態になる。）。これにより、現像部２３内には、吸い込み気流が発生することになる。

他方、現像部２３内からトナーボトル３３の気体流入部３６内に流入された気体は、フィルタ７６によって混入するトナーが捕集された状態で、トナーボトル３３外に流出される。

ここで、本実施の形態３において、交換ユニットとしてのトナーボトル３３は、装置本体１に対して着脱自在に設置されている。そして、トナー収容部３７内のトナーＴがすべて消費されて空状態になるごとに、既設のトナーボトル３３を装置本体１から取り出して、その替わりに新品のトナーボトル３３が装置本体１に装着される。このとき、トナーボトル３３の交換にともない、フィルタ７６も新品のものに交換されることになる。

なお、トナーボトル３３の交換サイクルは、現像部２３の交換サイクルよりも、短く設定されている。
具体的には、本実施の形態３において、現像部２３の交換サイクルは、現像剤の寿命に対応させて、１０万枚に設定されている。これに対して、トナーボトル３３の交換サイクルは、出力画像の画像比率等によってばらつくものの、ほぼ１〜２万枚に設定されている。

以上説明したように、本実施の形態３のように構成された画像形成装置においては、現像部２３のメンテナンスサイクルよりも短い交換サイクルにて交換されるトナーボトル３３に、トナーを捕集するフィルタ７６を設置している。これにより、トナー飛散が経時においても安定的に低減されるとともに、メンテナンスの作業性を高めることができる。

実施の形態４．
図７にて、この発明の実施の形態４について詳細に説明する。
図７は、実施の形態４における画像形成装置を示す構成図であって、前記実施の形態１の図１に相当する図である。本実施の形態４は、画像形成装置本体に設置される複数のトナーボトルのうちの１つがフィルタを備えた交換ユニットとして用いられている点が、前記実施の形態３と相違する。

図７に示すように、複数の現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫは、それぞれ、黒色トナーに対応したトナー補給部３２ＢＫに設置されるトナーボトル３３との間に、気体搬送経路としてのチューブ７１が設置されている。
ここで、本実施の形態４においては、黒色トナーが収納されたトナーボトル３３のみが、前記実施の形態３で説明したトナーボトル３３と同様の形態をとっている。すなわち、黒色トナー用のトナーボトル３３には、気体流入部３６とフィルタ７６とが設けられている。

以上述べた構成により、現像部２３内の気体は、チューブ７１内を移動して、黒色トナー用のトナー補給部３２ＢＫに設置されたトナーボトル３３内に流入される（破線矢印方向の移動である。）。これにより、現像部２３内には、吸い込み気流が発生して、現像部２３からのトナー飛散が抑止される。
他方、現像部２３内からトナーボトル３３内に流入された気体は、フィルタ７６によって混入するトナーが捕集された状態で、トナーボトル３３外に流出される。

なお、黒色トナー用のトナーボトル３３は、他のトナーボトル（他のトナー補給部３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃに設置されるトナーボトル３３である。）に比べて、その内容積が大きくなるように構成されている。これにより、トナーボトル３３に設置されるフィルタ７６として、比較的大きなものを用いることができるので、フィルタ７６の寿命を長くすることができる。さらには、フィルタ７６が設置される開口を大きくして、トナーボトル３３外への気体の流出量を大きくできるので、現像部２３内の減圧効果も高まることになる。

また、通常の画像形成装置において、黒色トナー用のトナーボトル３３は、他の色のトナーボトル３３に比べて、トナーの消費量が多いために、その交換サイクルも短くなる。したがって、その内容積の大きさに係わらず、フィルタ７６の交換サイクルを短くすることができる。

以上説明したように、本実施の形態４のように構成された画像形成装置においては、現像部２３のメンテナンスサイクルよりも短い交換サイクルにて交換されるトナーボトル３３に、トナーを捕集するフィルタ７６を設置している。これにより、トナー飛散が経時においても安定的に低減されるとともに、メンテナンスの作業性を高めることができる。

実施の形態５．
図８及び図９にて、この発明の実施の形態５について詳細に説明する。
図８は、実施の形態５における画像形成装置を示す構成図であって、前記実施の形態１の図２に相当する図である。図９は、図８の現像部におけるＣ−Ｃ断面図である。本実施の形態５は、現像部に連通するチューブ７１が現像剤容器８０に接続されている点が、前記各実施の形態のものと相違する。

図８及び図９に示すように、現像部２３の上方には、現像剤容器８０が設置されている。
ここで、新品の現像部（現像装置）２３において、現像剤容器８０の現像剤収容部８０ａには、予め現像剤Ｔ、Ｃが収容されている（プリセットされている。）。さらに、現像剤容器８０の底部には、シール材等の封止部材８１が貼着されている。

なお、図９を参照して、現像剤容器８０は、上述の現像剤収容部８０ａとは別に、現像剤を収容しない気体流出部８０ｂが、壁面８０ｃを隔てて形成されている。気体流出部８０ｂには開口部２３ｇが設けられている。上述の封止部材８１は、現像剤収容部８０ａの底部から、壁面８０ｃ及び気体流出部８０ｂの底部にかけて、貼着されている。すなわち、封止部材８１によって、現像剤収容部８０ａ内の現像剤Ｔ、Ｃが、開口部２３ｇから漏出しないように構成されている。

そして、新品の現像部２３を画像形成装置本体１に装着するときには、作業者によって封止部材８１が現像部２３から取り外される（図９中の破線矢印方向の操作である。）。これにより、現像部２３内には、現像剤Ｔ、Ｃが供給されるとともに、気体流出部８０ｂの開口部２３ｇが開放される。さらに、新品の現像部２３の開口部２３ｇにチューブ７１が接続されることで、開口部２３ｇから気体流出が可能になる。

なお、現像部２３の開口部２３ｇとチューブ７１との接続は、装置本体１へ現像部２３を装着する動作に連動しておこなわれるものである。すなわち、現像部２３は、図９の左側から右側に移動して装置本体１に装着される。そして、この現像部２３の移動によって、開口部２３ｇにチューブ７１が係合する。
また、封止部材８１を取り外した後の現像剤容器８０は、そのまま現像部２３のケースとして機能する。

なお、本実施の形態５では、封止部材８１によって、新品の現像部２３における開口部２３ｇを間接的に封止して、現像部２３の輸送時等における現像剤の漏出を防止した。これに対して、新品の現像部２３における開口部２３ｇに直接的に封止部材を貼着して、現像剤の漏出を防止することもできる。

以上述べた構成により、現像部２３内の気体は、現像剤容器８０における気体流出部８０ｂの開口部２３ｇからチューブ７１内を移動して、交換ユニット内に流入される。これにより、現像部２３内には、吸い込み気流が発生して、現像部２３からのトナー飛散が抑止される。

以上説明したように、本実施の形態５のように構成された画像形成装置においても、現像部２３のメンテナンスサイクルよりも短い交換サイクルにて交換される交換ユニットに、トナーを捕集するフィルタ７６を設置している。これにより、トナー飛散が経時においても安定的に低減されるとともに、メンテナンスの作業性を高めることができる。

なお、上記各実施の形態では、現像部２３を、プロセスカートリッジ２０とは別体の構成とした。これに対して、現像部２３をプロセスカートリッジ２０と一体化することもできる（但し、実施の形態２の場合は除かれる。）。さらには、現像部２３を、感光体ドラム２１と、帯電部２２と、転写部２４と、クリーニング部２５と、トナー補給部３２と、のうち少なくとも１つと一体化することもできる。

また、上記各実施の形態では、現像部２３にて使用される現像剤をトナーＴとキャリアＣとからなる２成分現像剤とした。これに対して、現像部２３にて使用する現像剤として、キャリアＣを有さない１成分現像剤を用いることもできる。その場合でも、現像部２３内の気体が気体搬送経路７１によって搬送されることでトナー飛散は軽減されるとともに、フィルタ７６を備えた交換ユニットの交換サイクルを現像部２３のメンテナンスサイクルよりも短く設定することでその効果を経時においても持続することができる。

また、上記各実施の形態では、フィルタ７６を備えた交換ユニットを、廃トナー容器７５や、プロセスカートリッジ２０や、トナーボトル３３とした。しかし、交換ユニットは、これに限定されることなく、現像部２３について定められた所定のメンテナンスサイクルよりも短いサイクルで交換されるものであればよい。

さらに、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態の中で示唆した以外にも、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

この発明の実施の形態１における画像形成装置を示す構成図である。 図１の画像形成装置における作像部を示す側面断面図である。 図２の作像部における現像部のＡ−Ａ断面を示す断面図である。 この発明の実施の形態２における画像形成装置の要部を示す構成図である。 この発明の実施の形態３における画像形成装置の要部を示す構成図である。 図５の画像形成装置におけるトナーボトルのＢ−Ｂ断面を示す断面図である。 この発明の実施の形態４における画像形成装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態５における画像形成装置の要部を示す構成図である。 図８の画像形成装置における現像部のＣ−Ｃ断面を示す断面図である。

符号の説明

１ 画像形成装置本体（装置本体）、 ２ 書込み部、
２０、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫ プロセスカートリッジ、
２１ 感光体ドラム（像担持体）、 ２２ 帯電部、
２３、２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫ 現像部（現像装置）、
２３ａ 現像ローラ、 ２３ｂ 第１搬送スクリュ、
２３ｃ 第２搬送スクリュ、 ２３ｄ ドクターブレード、
２３ｅ 仕切部材、 ２３ｆ 補給口、 ２３ｇ 開口部、
２４ 転写バイアスローラ、 ２５ クリーニング部、
２６ ケース、 ２６ａ 壁部、 ２７ 中間転写ベルト、
２９ 中間転写ベルトクリーニング部、
３２、３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２ＢＫ トナー補給部、
３３ トナーボトル（トナー容器）、 ３３ａ 流入口、 ３３ｂ 壁部、
３４ トナーホッパ部、 ３６ 気体流入部、 ３７ トナー収容部、
３８ 搬送コイル、 ７０ 搬送管（回収トナー搬送経路）、
７１ チューブ（気体搬送経路）、 ７５ 廃トナー容器、
７６ フィルタ、 ７７ エアポンプ、 ７８ 吸引ファン、
８０ 現像剤容器、 ８０ａ 現像剤収容部、 ８０ｂ 気体流出部、
８０ｃ 壁面、 ８１ 封止部材。

Claims (7)

1. 像担持体上に形成された潜像を現像するとともに、所定のサイクルでメンテナンスされる現像部と、
   周方向に回転することで内部に収容したトナーを排出口から排出するとともに、前記現像部のメンテナンスサイクルよりも短いサイクルにて前記画像形成装置本体に交換設置される筒状のトナーボトルと、
   前記現像部と前記トナーボトルとの間を連通する気体搬送経路と、
   を備え、
   前記トナーボトルは、
   前記現像部に補給するためのトナーが収容されるとともに、前記排出口を具備したトナー収容部と、
   前記現像部内の気体が当該トナーボトルの端面であって当該トナーボトルの周方向の回転動作の回転中心に相当する位置に接続された前記気体搬送経路を介して流入されるとともに、内部の空間に流入された気体を外部に排出するための開口にトナーを捕集可能に形成されたフィルタが設置された気体流入部と、
   前記トナー収容部と前記気体流入部とを仕切る壁部と、
   を具備したことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記気体搬送経路は、前記現像部内の気体を強制的に吸引する手段を具備しないことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記トナーボトルは、その内周面に螺旋状の突起が形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記現像部は、前記気体搬送経路に連通する開口部を備え、
   前記現像部が新品の状態であるときに、前記開口部を封止部材で封止することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記現像部は、当該現像部内に供給する２成分現像剤を収容する現像剤容器を備え、
   前記開口部は、前記現像剤容器に設けられたことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 周方向に回転することで内部に収容したトナーを排出口から排出するとともに、画像形成装置本体に対して交換自在に設置される筒状のトナーボトルであって、
   像担持体上に形成された潜像を現像する現像部との間を連通する気体搬送経路と接続可能に構成され、
   前記現像部のメンテナンスサイクルよりも短いサイクルにて交換され、
   前記現像部に補給するためのトナーが収容されるとともに、前記排出口を具備したトナー収容部と、
   前記現像部内の気体が当該トナーボトルの端面であって当該トナーボトルの周方向の回転動作の回転中心に相当する位置に接続された前記気体搬送経路を介して流入されるとともに、内部の空間に流入された気体を外部に排出するための開口にトナーを捕集可能に形成されたフィルタが設置された気体流入部と、
   前記トナー収容部と前記気体流入部とを仕切る壁部と、
   を備えたことを特徴とするトナーボトル。
7. 内周面に螺旋状の突起が形成されたことを特徴とする請求項６に記載のトナーボトル。

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