JP4646802B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

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本発明は、現像剤を収容する収容槽と該収容槽内の空気を排出する排出口とを備える現像装置において、特に現像剤の飛散を長期間抑制することができる現像装置及び該現像装置を備える画像形成装置に関する。
電子写真方式を採用する画像形成装置に備えられる現像装置は、像担持体である感光体の近傍に配置され、トナー及びキャリアからなる二成分の現像剤を収容する収容槽と、収容槽内に配置され、現像剤を感光体に付着させるべく感光体と平行な軸を中心として回転する現像ローラと、現像剤を攪拌して搬送する攪拌搬送ローラとを備える。
現像ローラは、その内部に周方向に沿って複数の磁石を設けてあり、磁石の磁力により現像ローラ表面にトナーを保持するようにしている。現像ローラの表面には、トナーの穂高を制御するためのドクターブレードが適宜の押圧を有して当接されている。
このような現像装置は、現像ローラの回転により現像ローラと収容槽との間隙から空気が収容槽内に流れ込み、収容槽内の圧力を増加させる。このため、収容槽内のトナーが現像ローラとドクターブレードとの間を通り抜けて現像装置の外部に飛散するという問題を有していた。
そこで、現像装置にフィルタを取り付けた排気口を設け、トナーが現像装置外部に飛散することを防止することができる現像装置が提案されている(特許文献1参照)。
特開昭62−108270号公報
しかしながら、特許文献1の現像装置にあっては、初期の使用状態においては、フィルタでトナーを捕獲して、トナーが飛散することを防止することができるものの、使用するにつれて、フィルタに付着したトナーがフィルタの目詰まりを発生させ、収容槽内の空気が排気口から外部へ排気されず、トナーが現像ローラとドクターブレードとの間から外部へ飛散するという問題があった。また、長期間使用した場合、フィルタの目詰まりが生じるため、フィルタ交換を行う必要があり、利用者にとってフィルタの交換時期を長期化して利便性を向上させることが望まれていた。
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、排出口より空気の流動方向の上流側に現像剤の通過を遮断するための導電性の遮断部材を設け、遮断部材は、空気の流動方向に沿って第1の遮断部及び第2の遮断部を備え、電源部で第1の遮断部及び第2の遮断部夫々に逆極性の電圧を印加して現像剤を遮断することにより、逆帯電現像剤が生じた場合でも、現像剤を遮断部材で遮断して現像剤(トナー)が外部に飛散することを防止することができる現像装置及び該現像装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、電源部は、現像剤の帯電電圧と逆極性の電圧を印加することにより、現像剤(トナー)の帯電電圧の極性に拘わらず、空気の流れとともに飛散する現像剤を遮断部材で反発させて、現像剤(トナー)が外部に飛散することを防止することができる現像装置及び該現像装置を備える画像形成装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、電源部は、正負両極性の交番電圧を印加することにより、現像剤(トナー)の帯電電圧の極性に拘わらず、現像剤を遮断部材で吸着させ、また、吸着した現像剤を遮断部材から離反させて、現像剤(トナー)が外部に飛散することを防止することができる現像装置及び該現像装置を備える画像形成装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、遮断部材は、現像剤の粒子径より大きい寸法の多孔を備えることにより、現像剤を機械的に遮断することなく、遮断部材の目詰まりを抑制することができる現像装置及び該現像装置を備える画像形成装置を提供することにある。
本発明に係る現像装置は、現像剤を収容する収容槽と該収容槽内の空気を排出する排出口とを備える現像装置において、前記排出口の開放端に設けられたフィルタと、該フィルタより空気の流動方向の上流側に前記排出口の開口部を密閉するように設けられ、現像剤の通過を遮断するための導電性の遮断部材と、該遮断部材に電圧を印加するための電源部とを備え、前記遮断部材は、空気の流動方向に沿って配置された第1の遮断部及び第2の遮断部を備え、前記電源部は、前記第1の遮断部及び第2の遮断部夫々に逆極性の電圧を印加するようにしてあり、前記遮断部材に印加された電圧により現像剤を遮断するように構成してあることを特徴とする。
本発明に係る現像装置は、前記電源部は、現像剤の帯電電圧と逆極性の電圧を印加するように構成してあることを特徴とする。
本発明に係る現像装置は、前記電源部は、正負両極性の交番電圧を印加するように構成してあることを特徴とする。
本発明に係る現像装置は、前記遮断部材は、現像剤の粒子径より大きい寸法の多孔を備えることを特徴とする。
本発明に係る画像形成装置は、現像剤を収容する収容槽と該収容槽内の空気を排出する排出口とを備える現像装置で感光体に形成された静電潜像を現像し、現像された静電潜像をシートに転写して画像を形成する画像形成装置において、前記現像装置は、前述の本発明のいずれか1つに係る現像装置であることを特徴とする。
本発明にあっては、排出口より上流側に設けられた導電性の遮断部材に所要の電圧を印加する。例えば、正に帯電した現像剤を用いる場合、前記遮断部材に正の電圧を印加することにより、正に帯電した現像剤を前記遮断部材で反発させて、前記排出口の開口端には到達させない。また、負に帯電した現像剤を用いる場合、前記遮断部材に正の電圧を印加することにより、負に帯電した現像剤を前記遮断部材で吸着させて、前記排出口の開口端には到達させない。これにより、空気を通過させるとともに、現像剤を通過させないフィルタを前記排出口の開口端に設けている場合であっても、フィルタに現像剤が付着することを抑制する。同様に、負に帯電した現像剤を用いる場合、前記遮断部材に負の電圧を印加することにより、負に帯電した現像剤を前記遮断部材で反発させて、前記排出口の開口端には到達させない。また、正に帯電した現像剤を用いる場合、前記遮断部材に負の電圧を印加することにより、正に帯電した現像剤を前記遮断部材で吸着させて、前記排出口の開口端には到達させない。
また、空気の流動方向に沿って配置された第1の遮断部及び第2の遮断部を備え、該第1の遮断部及び第2の遮断部夫々に逆極性の電圧を印加する。正(又は負)に帯電した現像剤を用いる場合において、現像剤の攪拌が十分でないとき、又は現像剤を長期間放置した後に使用するときなどには、現像剤に逆極性(すなわち、負(又は正))の帯電分布を有する逆帯電現像剤が生じる。このような場合であっても、前記第1の遮断部及び第2の遮断部夫々で帯電極性の異なる現像剤を吸着させて前記排出口の開口端には到達させない
本発明にあっては、遮断部材には、現像剤の帯電電圧と逆極性の電圧を印加する。例えば、正に帯電した現像剤を用いる場合、前記遮断部材に負の電圧を印加することにより、正に帯電した現像剤を前記遮断部材で吸着させて、前記排出口の開口端には到達させない。これにより、空気を通過させるとともに、現像剤を通過させないフィルタを前記排出口の開口端に設けている場合であっても、フィルタに現像剤が付着することを抑制する。同様に、負に帯電した現像剤を用いる場合、前記遮断部材に正の電圧を印加することにより、負に帯電した現像剤を前記遮断部材で吸着させて、前記排出口の開口端には到達させない。
本発明にあっては、遮断部材には、正負両極性の交番電圧を印加する。例えば、比較的低周波(10Hz程度)の周波数で所定の波高値の矩形波電圧を遮断部材に印加することにより、正負両極性の現像剤を遮断部材に吸着させて捕獲する。また、比較的高周波(500Hz〜2kHz程度)の周波数で所定の波高値の正弦波電圧を遮断部材に印加することにより、遮断部材に吸着した現像剤を遮断部材から離反させて遮断部材をクリーニングする。
本発明にあっては、前記遮断部材は、現像剤の粒子径より大きい寸法の多孔を備えることにより、現像剤が遮断部材の多孔に付着して多孔が目詰まりすることを防止する。
本発明にあっては、排出口より空気の流動方向の上流側に現像剤の通過を遮断するための導電性の遮断部材を設け、電源部で該遮断部材に印加された電圧により現像剤を遮断することにより、現像剤(トナー)の帯電電圧の極性に拘わらず、空気の流れとともに飛散する現像剤を前記遮断部材で反発又は吸着させて、現像剤が外部に飛散することを防止することができる。また、排出口にフィルタが設けられている場合、現像剤によるフィルタの目詰まりを抑制して、フィルタ交換までの期間を従来よりも一層長期化して、利用者の利便性を向上させることができる。
また、空気の流動方向に沿って配置された第1の遮断部及び第2の遮断部を備え、該第1の遮断部及び第2の遮断部夫々に逆極性の電圧を印加することにより、逆帯電現像剤が生じた場合でも、現像剤を遮断部材で遮断して現像剤(トナー)が外部に飛散することを防止することができる
本発明にあっては、電源部は、現像剤の帯電電圧と逆極性の電圧を印加することにより、現像剤(トナー)の帯電電圧の極性に拘わらず、空気の流れとともに飛散する現像剤を遮断部材で反発させて、現像剤が外部に飛散することを防止することができる。
本発明にあっては、電源部は、正負両極性の交番電圧を印加することにより、現像剤(トナー)の帯電電圧の極性に拘わらず、現像剤を遮断部材で吸着させ、また、吸着した現像剤を遮断部材から離反させて、現像剤が外部に飛散することを防止することができる。
本発明にあっては、遮断部材は、現像剤の粒子径より大きい寸法の多孔を備えることにより、現像剤を遮断部材で機械的に遮断させないため、遮断部材の多孔の目詰まりを抑制することができる。
実施の形態1
以下、本発明を実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図1は本発明に係る現像装置を備える画像形成装置の構成を示す模式図である。画像形成装置は、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンダ(M)、イエロー(Y)の各色のトナー像を形成するための4つの画像形成ユニットS1、S2、S3、S4を備え、各画像形成ユニットS1、S2、S3、S4は、後述する転写材搬送手段である転写搬送ベルト7の用紙10の搬送方向に沿って上流側(用紙搬送方向の上流側)から下流側に向かって並置してある。各画像形成ユニットS1、S2、S3、S4の構成は同様であるので、ブラックの画像形成ユニットS1について説明し、他の画像形成ユニットについての説明は省略する。
図において、1はドラム状の感光体である。感光体1は、図中矢印方向に回転し、その周囲には、回転方向に沿って、帯電用ロールブラシ2、現像装置4、クリーニング装置3を配置してある。帯電用ロールブラシ2は、感光体1の表面に単一極性の電荷を均一に帯電させる。
帯電用ロールブラシ2と現像装置4との間の感光体1の表面には、書き込み光学系(不図示)からのレーザ光L(原稿からの反射光)の照射による光導電作用によって静電潜像が形成される。現像装置4は、静電潜像を形成した感光体1の表面にトナーを供給し、静電潜像を現像剤画像に顕像化する。
転写搬送ベルト7は、各画像形成ユニットS1、S2、S3、S4の現像装置4と、クリーニング装置3との間で感光体1に当接させてあり、当接位置近傍には、現像剤画像を用紙10に転写させるための転写バイアスを印加する転写ブラシ6が、画像形成ユニット毎に配置してある。
トレイ11に収容された用紙10は、給紙コロ(不図示)によりトレイ11から送り出され、一対のレジストローラ8で一旦停止された後、感光体1への画像形成とタイミングを合わせて転写搬送ベルト7へ送られる。転写搬送ベルト7に保持された用紙10は、各感光体1との当接位置において、転写ブラシ6のコロナ放電により各色の現像剤画像(トナー像)が転写される。
各画像形成ユニットS1、S2、S3、S4で4色のトナー像が転写された用紙10は定着装置9へ搬送される。定着装置9は、搬送された用紙10を定着ローラで高温押圧してトナーを用紙10に定着する。トナーが定着された用紙10は、所定の排紙トレイ(不図示)に排出される。
図2は本発明に係る現像装置4の正面配置を示す模式図である。現像装置4は、水平方向に設けられた転写搬送ベルト7の搬送方向に沿って上流側から下流側に並置された各画像形成ユニットS1、S2、S3、S4内に設けられ、現像ローラ41が感光体1に当接するように配置してあり、現像ローラ41及び感光体1夫々は、例えば、図中矢印方向に示すようにカウンタ方向に回転する。
図において、40は筐体である。筐体40は、箱体状をなし、トナー及びキャリアからなる二成分の現像剤Tを収容する収容槽48を備えている。収容槽48には、感光体1の回転軸と平行に、円筒状の現像ローラ41、現像剤Tを撹拌及び搬送する撹拌搬送ローラ42a、42bなどが適長の離隔寸法を有して配置されている。現像ローラ41の表面と筐体40の端部40aとの間隙には、筐体40に固定され、現像ローラ41の表面上の現像剤Tの穂高を所定の寸法に制御するための薄板状のドクターブレード43を有する。ドクターブレード43は、所定の押圧を有して現像ローラ41表面に当接している。
収容槽48には、所定量の現像剤Tを収容してあり、現像剤Tに占有されていない槽内空間48aが存在する。現像ローラ41、撹拌搬送ローラ42a、42bには、各ローラを回転駆動させるためのモータ、ギアなどの駆動系(不図示)が設けられている。撹拌搬送ローラ42a、42bを回転させることにより、収容槽48内の現像剤Tを撹拌・搬送し、現像ローラ41の表面に保持された現像剤Tは、ドクターブレード43により所定の穂高に制御され感光体1へ供給される。また、現像ローラ41を回転させた場合、現像ローラ41と筐体40との間隙を通じて、現像装置4の外部から図中矢印方向に空気が流入する。例えば、現像ローラ41の表面に保持された現像剤Tを収容槽48に回収する際に、現像剤Tの穂立ちにより空気が一緒に収容槽48内に巻き込まれる。
収容槽48の撹拌搬送ローラ42a近傍の槽壁には、開口部47を設けてあり、開口部47を通じて、収容槽48を大気に連通する所定の寸法の排出口44を設けてある。排出口44の開放端には、空気を通過させるとともに、現像剤Tを通過させない程度の多孔性物質からなるフィルタ45を設けてある。
排出口44には、フィルタ45より空気の流動方向の上流側に導電性の遮断板46を、排出口44の開口部を密閉するように設けてある。遮断板46は、例えば、ステンレスの金網を補強材にステンレス微粉を塗布・焼結した構造とし、所定の厚さを有する。遮断板46は、例えば、現像剤Tの粒子径が10μm程度である場合、現像剤Tの粒子径より大きい50μm程度の多孔を有する。
遮断板46には、正極の直流電源を有する電源部12を接続してあり、遮断板46には、所定の正電圧が均一に印加される。これにより、現像剤Tが正電圧に帯電している場合、空気の流れに伴って飛散してくる現像剤Tを遮断板46で反発させ、フィルタ45には到達させない。また、現像剤Tが負電圧に帯電している場合、空気の流れに伴って飛散してくる現像剤Tを遮断板46で吸着させ、フィルタ45には到達させない。
次に現像装置4の動作について説明する。現像ローラ41が回転することにより、外部から空気が槽内空間48aに流れ込む。外部から流入した空気は、矢印に示すように槽内空間48a内を移動し、開口部47を通じて排出口44へ流れる。空気の流れとともに飛散した現像剤Tは、遮断板46で反発又は吸着され、フィルタ45には到達しない。
これにより、現像剤Tが付着することによるフィルタ45の目詰まりを抑制することができ、フィルタ45の交換までの期間を従来よりも一層長期化して、利用者の利便性を向上させることができる。また、フィルタ45が目詰まりすることによる空気の排出低下を抑制することができ、現像ローラ41の回転により現像装置4内に流れ込んだ空気が、現像ローラ41表面とドクターブレード43との間隙を通じて、現像装置4の外部へ流れることを防止し、空気の流れとともに、現像ローラ41表面とドクターブレード43との間隙から飛散する現像剤Tを抑制することができる。
また、遮断板46は、現像剤Tの粒子径より大きい多孔を有するため、現像剤Tが遮断板46に付着した場合(例えば、現像剤Tの粒子同士が重なって付着したような場合)であっても、目詰まりを生じることがなく、空気の流れを妨げることはない。
上述の実施の形態1では、正極の電圧を遮断板46に印加する構成であったが、これに限定されるものではなく、負極の電圧を印加する構成であってもよい。
実施の形態2
実施の形態1では、直流電圧を遮断板46に印加する構成であったが、これに限定されるものではなく、正負両極の交番電圧を印加することもできる。
図3は実施の形態2の現像装置4の正面配置を示す模式図である。実施の形態1との相違点は、直流電源を有する電源部12に代えて、交流電源を有する電源部13を用いる点であり、その他の箇所は同一であるので、同一符号を付して説明は省略する。
電源部13は、例えば、周波数が10Hz、波高値が±500Vの矩形波電圧を遮断板46へ印加する。これにより、現像剤Tの帯電電圧の極性が正負両極性である場合であっても、現像剤Tを遮断板46に吸着させて捕獲することができる。
上述の実施の形態2では、矩形波電圧を遮断板46に印加する構成であったが、これに限定されるものではなく、例えば、矩形波電圧に代えて、正弦波電圧を印加することもできる。正弦波電圧としては、例えば、周波数が500Hz〜2kHzと矩形波電圧の場合に比べて高い周波数であり、波高値が±500Vの正弦波電圧を遮断板46へ印加する。これにより、遮断板46に吸着した現像剤Tを離反させて遮断板46をクリーニングすることができる。
実施の形態3
実施の形態2では、矩形波電圧又は正弦波電圧のいずれかを用いる構成であったが、両者を備えて必要に応じて切り換えて用いることもできる。
図4は実施の形態3の現像装置4の正面配置を示す模式図である。実施の形態2との相違点は、1つの交番電源を有する電源部13に代えて、矩形波電圧及び正弦波電圧を印加する電源部14を用いるとともに、電源部14から印加される電圧を切り換える切換スイッチ15、切換スイッチ15を制御する制御部16などを備える点であり、その他の箇所は同一であるので、同一符号を付して説明は省略する。
電源部14は、例えば、周波数が500Hz〜2kHz、波高値が±500Vの正弦波電圧を遮断板46へ印加するための正弦波電源14a、及び周波数が10Hz、波高値が±500Vの矩形波電圧を遮断板46へ印加するための矩形波電源14bを備える。切換スイッチ15は、制御部16から出力される制御信号に基づいて、正弦波電源14a又は矩形波電源14bのいずれかを切り換え、切り換えた電源からの電圧を遮断板46へ印加する。
制御部16は、例えば、CPUにより構成され、画像形成プロセスを制御する。制御部16は、所要の頻度、現像装置4の使用状態などに応じて、正弦波電源14a又は矩形波電源14bのいずれかを切り換えための制御信号を切換スイッチ15へ出力する。例えば、画像形成時には、矩形波電源14bに切り換えるようにして、現像剤Tを遮断板46で捕獲するようにし、画像形成処理を行っていない場合に、正弦波電源14aに切り換えるようにして、遮断板46に付着した現像剤Tを離反して遮断板46をクリーニングすることができる。
実施の形態4
上述の実施の形態1〜3においては、遮断板46を1つ設ける構成であったが、これに限定されるものではなく、2つ以上設けることもできる。
図5は実施の形態4の現像装置4の正面配置を示す模式図である。実施の形態1〜3との相違点は、1つの遮断板46に代えて、2つの遮断板49a、49b、及び電源部17などを備える点であり、その他の箇所は同一であるので、同一符号を付して説明は省略する。なお、遮断板49a、49bは、空気の流動方向に沿って配置され、遮断板46と同様の構成、形状を有するが、厚みなどは適宜変更することもできる。
電源部17は、正極の直流電源17a及び負極の直流電源17bを有し、正極の直流電源17a及び負極の直流電源17b夫々は、遮断板49a、49bに接続されている。これにより、例えば、正に帯電した現像剤Tを用いる場合において、現像剤Tの攪拌が十分でないとき、又は現像剤Tを長期間放置した後に使用するときなどには、現像剤Tに逆極性(すなわち、負)の帯電分布を有する逆帯電現像剤が生じる。このような場合であっても、遮断板49a、49b夫々で帯電電圧が異なる現像剤Tを吸着させてフィルタ45には到達させない。
以上説明したように、本発明にあっては、現像剤T(トナー)の帯電電圧の極性に拘わらず、空気の流れとともに飛散する現像剤Tを遮断板46、49a、49bで反発又は吸着させて、現像剤Tが外部に飛散することを防止することができる。また、現像剤Tによるフィルタ45の目詰まりを抑制して、フィルタ45の交換までの期間を従来よりも一層長期化して、利用者の利便性を向上させることができる。また、現像剤Tを遮断板46、49a、49bで機械的に遮断させないため、遮断板46、49a、49bの多孔の目詰まりを抑制することができる。
上述の実施の形態においては、画像形成装置は、いわゆる多段型について説明したが、これに限定されるものではなく、単一型の画像形成装置であってもよい。また、現像剤は、2成分に限定されるものではなく、1成分のものにも本発明を適用することができる。
上述の実施の形態においては、遮断板46、49a、49bの構造は一例であって、これに限定されるものではない。例えば、現像装置の排出口の構造、形状などに応じて適宜所要の構成、形状とすることができる。
上述の実施の形態においては、遮断板46、49a、49bに印加する電圧の波高値、周波数、波形などは一例であって、これに限定されるものではない。例えば、使用される現像剤の材質、種類、現像装置の収容槽の大きさ、形状などに応じて、適宜変更することが可能である。
本発明に係る現像装置を備える画像形成装置の構成を示す模式図である。 本発明に係る現像装置の正面配置を示す模式図である。 実施の形態2の現像装置の正面配置を示す模式図である。 実施の形態3の現像装置の正面配置を示す模式図である。 実施の形態4の現像装置の正面配置を示す模式図である。
符号の説明
1 感光体
4 現像装置
12、13、14、17 電源部
14a 正弦波電源
14b 矩形波電源
15 切換スイッチ
16 制御部
17a 正極の直流電源
17b 負極の直流電源
40 筐体
40a 端部
41 現像ローラ
42a、42b 撹拌搬送ローラ
43 ドクターブレード
44 排出口
45 フィルタ
46、49a、49b 遮断板
47 開口部
48 収容槽
48a 槽内空間

Claims (5)

  1. 現像剤を収容する収容槽と該収容槽内の空気を排出する排出口とを備える現像装置において、
    前記排出口の開放端に設けられたフィルタと、
    該フィルタより空気の流動方向の上流側に前記排出口の開口部を密閉するように設けられ、現像剤の通過を遮断するための導電性の遮断部材と、
    該遮断部材に電圧を印加するための電源部と
    を備え、
    前記遮断部材は、
    空気の流動方向に沿って配置された第1の遮断部及び第2の遮断部を備え、
    前記電源部は、
    前記第1の遮断部及び第2の遮断部夫々に逆極性の電圧を印加するようにしてあり、
    前記遮断部材に印加された電圧により現像剤を遮断するように構成してあることを特徴とする現像装置。
  2. 前記電源部は、
    現像剤の帯電電圧と逆極性の電圧を印加するように構成してあることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
  3. 前記電源部は、
    正負両極性の交番電圧を印加するように構成してあることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
  4. 前記遮断部材は、
    現像剤の粒子径より大きい寸法の多孔を備えることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1つに記載の現像装置。
  5. 現像剤を収容する収容槽と該収容槽内の空気を排出する排出口とを備える現像装置で感光体に形成された静電潜像を現像し、現像された静電潜像をシートに転写して画像を形成する画像形成装置において、
    前記現像装置は、請求項1から請求項4までのいずれか1つに記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。
JP2005379822A 2005-12-28 2005-12-28 現像装置及び画像形成装置 Active JP4646802B2 (ja)

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