JP6809056B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成装置に関する。
従来、トナーに代表される粉体によって画像を形成する画像形成装置が知られている。
例えば特許文献1には、現像工程を高速化してもトナー飛散などを抑えるために、スリーブ11a表面及び、これに付着している現像剤層に沿って気流が流れるような気流路12を形成するとともに、吸引ファン13及びトナーフィルタ14を設ける技術が開示されている。
また、例えば特許文献2には、現像器からのトナークラウドの漏出を抑制するために、画像形成装置本体に着脱自在に構成された感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kと、内部の空気を排出する圧抜き孔41dが配設された現像器ユニット4Y,4M,4C,4Kとを有し、感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kは、内部に集塵フィルタ19を備えた通気ダクト18が配設され、現像器ユニット4Y,4M,4C,4Kの圧抜き孔41dから排出される空気を通気ダクト18を通して排気する技術が提案されている。
特開2002−278268号公報 特開2005−352076号公報
しかしながら、現像器内の圧力は、現像器に新たに粉体が供給される際に、上昇する懸念がある。
本発明は、供給器と同期して吸引器を動作させることをしない場合に比較して効率よく粉体供給時の現像器内の圧力上昇を抑制することを目的とする。
請求項1に係る画像形成装置は、
表面に画像が形成されてその画像を保持する像保持体と、
上記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成器と、
粉体を含んだ現像剤を内部に収容した収容室と、上記収容室から上記像保持体の表面へとその現像剤を搬送する搬送部材とを備え、その現像剤に含まれた粉体で上記潜像を現像する現像器と、
上記収容室に上記粉体を供給する供給器と、
上記供給器と同期して動作しその供給器による上記粉体の供給時に上記収容室から空気を吸い出す吸引器と、
を備え
上記供給器が、駆動力を受けて回転する第1回転部材によって前記粉体を上記上記収容室へと供給するものであり、
上記吸引器が、上記第1回転部材の回転軸と結合して共に回転する回転軸を有する第2回転部材によって空気を上記収容室から吸い出すものであることを特徴とする。
請求項2に係る画像形成装置は、請求項1の画像形成装置において、
上記吸引器が、上記供給器を駆動する駆動源によって該供給器と共に駆動されるものであることを特徴とする。
請求項3に係る画像形成装置は、請求項1又は2の画像形成装置において、
上記回転軸は、上記搬送部材に沿って延伸したものであり、
上記第1回転部材は、外部から供給器に供給された粉体を上記回転軸の一方の端部に配置された前記収容室への供出口に向かって搬送するものであり、
上記第2回転部材は、上記収容室から吸い出した空気を上記回転軸の他方の端部に向かって搬送するものであることを特徴とする。
請求項に係る画像形成装置は、請求項の画像形成装置において、
上記第1回転体および上記第2回転体は、それら第1回転体と第2回転体とで互いに逆巻き方向となっている螺旋状の羽根を上記回転軸の回りに備えたものであることを特徴とする。
請求項に係る画像形成装置は、請求項1からの画像形成装置において、
上記現像器が、更に、空気の流れを迂回させる迂回壁を迂回しながら上記収容室から上記吸引器へと繋がった迂回流路を備えたものであることを特徴とする。
請求項に係る画像形成装置は、請求項1からの画像形成装置において、
上記現像器が、更に、上記収容室から上記吸引器へと繋がった流路と、該流路を通る空気から上記粉体を濾過する濾過部材を備えたものであることを特徴とする。
請求項に係る画像形成装置は、請求項の画像形成装置において、
上記現像器が、更に、上記濾過部材に振動を与える加振器を備えたものであることを特徴とする。
請求項1に係る画像形成装置によれば、供給器と同期して吸引器を動作させることをしない場合に比較して効率よく粉体供給時の現像器内の圧力上昇を抑制することができる。
請求項2に係る画像形成装置によれば、吸引器が供給器に自ずと同期して動作する。
請求項に係る画像形成装置によれば、吸引器と供給器とを同軸に設けつつも、供給器により粉体を収容室の端部から供給することができる。
請求項に係る画像形成装置によれば、互いに逆巻き方向の螺旋状の羽根を有しない場合に較べ構造が簡素である。
請求項に係る画像形成装置によれば、迂回流路を備えていない場合に較べて粉体の流出が抑制される。
請求項に係る画像形成装置によれば、濾過部材を備えていない場合に較べて粉体の流出が抑制される。
請求項に係る画像形成装置によれば、加振器を備えていない場合に較べて濾過部材の目詰まりが抑制される。
本発明の画像形成装置の一実施形態を示す構成図である。 現像器の周辺構造を示す図である。 吸引器および供給器の構造を示す図である。 回転軸の構造を示す分解図である。 回転軸の構造を示す組み立て図である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明の画像形成装置の一実施形態を示す構成図である。
図1に示す画像形成装置1は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)および、ブラック(K)の各色の画像形成部10Y,10M,10C,10Kが並列的に配置されたタンデム型のカラープリンタであり、単色画像のプリントに対応しているとともに、4色のトナー像からなるフルカラー画像のプリントにも対応している。
画像形成装置1には、YMCK各色のトナーを収容するトナーカートリッジ18Y,18M,18C,18Kが備えられている。
4つの画像形成部10Y,10M,10C,10Kは、使用されるトナーを除くと同様の構成を有しているため、以下では、4つを区別しない説明に際しては色を表した添え字(Y,M,C,K)を省略して総称する。
画像形成部10は、感光体11、帯電器12、露光器13、現像器14、一次転写器15、および感光体クリーナ16を備えている。これらの要素のうち露光器13および一次転写器15を除いた要素は、いわゆるプロセスカートリッジを構成しており、各プロセスカートリッジは共通構造となっている。
感光体11は円筒状の表面に沿って広がる感光体の層を有しており、表面に形成される像を保持して円筒の軸周りである矢印A方向に回転する。帯電器12、露光器13、現像器14、一次転写器15、および感光体クリーナ16は、感光体11の周囲に順次配置されている。感光体11は、本発明にいう像保持体の一例に相当し、帯電器12と露光器13とを合わせたものは、本発明にいう潜像形成器の一例に相当する。
帯電器12は、感光体11の表面を帯電させる。本実施形態における帯電器12は、感光体11の表面に接触する帯電ロールであるが、帯電器12としては、帯電ロールの他に感光体11に非接触のコロナ放電器なども採用され得る。
露光器13は、画像形成装置1の外部から供給される画像信号に基づくレーザ光を発光する発光器と、レーザ光で感光体11を走査するための回転多面鏡とを有しており、感光体11にレーザ光を照射することで、感光体11の表面を露光して静電的な潜像を形成する。なお、露光器13としては、レーザ光を用いる方式の他に、走査方向に沿って多数のLEDが並んだLEDアレイなども採用され得る。さらに、潜像形成器としては、露光方式の他に、走査方向に沿って並んだ多数の電極で直接に潜像を形成する方式なども採用され得る。
現像器14は、本発明にいう現像剤の一例として、トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を用いて感光体11の表面を現像する。なお、現像剤としては、トナーを主成分とするものも採用され得る。
現像器14にはトナーカートリッジ18からトナーが供給され、トナーは現像器14内の磁性キャリアと混合される。現像器14は、磁性キャリアの粒子とトナーの粒子とが混合された現像剤を撹拌することでトナーおよび磁性キャリアを帯電し、帯電したトナーで感光体11表面を現像する。
一次転写器15は、中間転写ベルト30を挟んで感光体11に対向したロールである。一次転写器15は、表面に導電性の弾性層を有しており、電圧が印加されることで感光体11上のトナー像を中間転写ベルト30に静電吸引させる。感光体クリーナ16は、転写後に感光体11の表面を清掃する。
画像形成装置1には、中間転写ベルト30、定着装置60、用紙搬送部80、および、画像形成装置1の各部を制御する制御部1Aも備えられている。
中間転写ベルト30は、中間転写ベルト30は、ベルト支持ロール31〜35に架け渡された無端のベルトであり、画像形成部10Y,10M,10C,10K、および二次転写器50を経由する矢印Bに示す方向に循環移動する。中間転写ベルト30には、画像形成部10Y,10M,10C,10Kから各色のトナー像が転写される。中間転写ベルト30は、これら各色のトナー像を保持して移動する。
二次転写器50は、ベルト支持ロール31〜35の一つであるバックアップロール34との間に中間転写ベルト30および用紙を挟んで回転するロールである。二次転写器50は、表面に導電性の弾性層を有し、電圧が印加されることで中間転写ベルト30上のトナー像を用紙に静電吸引させる。
ベルトクリーナ70は、中間転写ベルト30上のトナーや紙粉などを清掃する。
定着装置60は、トナーを用紙に定着する。定着装置60は、加熱ロール61および加圧ロール62を備えており、加熱ロール61には加熱器が内蔵されている。加熱ロール61および加圧ロール62は、定着前のトナー像が形成された用紙を挟んで通過させることによりトナー像を用紙上に定着させる。
用紙搬送部80は、用紙収容器Tに収容された用紙を取り出す取出ロール81、取り出された用紙を捌く捌きロール82、用紙を搬送する搬送ロール83、用紙を二次転写器50に搬送するレジストレーションロール84、および、用紙を外部に排出する排出ロール86を備えている。用紙搬送部80は、二次転写器50および定着装置60を経由する用紙搬送路Rに沿って用紙を搬送する。
制御部1Aは、ハードウェアとしては、CPU等といった演算素子やROMやRAM等といった記憶素子を備えた情報処理装置の一種であり、画像形成装置1の各部に対する制御内容を表した各種のプログラムが組み込まれて実行されることにより、各種の制御を実行する。
図1に示す画像形成装置1の基本動作を説明すると、イエローの画像形成部10Yでは、感光体11Yが矢印A方向に回転駆動され、感光体11Yの表面に帯電器12Yによって電荷が付与される。露光器13Yは、外部から供給される画像信号のうちのイエローに対応する画像信号に基づく露光光を感光体11Yの表面に照射することで、感光体11Yの表面に静電潜像を形成する。現像器14Yは、静電潜像を現像剤で現像することで、トナー像を形成する。より詳しくは、現像器14Yは静電潜像に現像剤中のトナーを付着させて可視化することでトナー像を形成する。現像器14Yには、トナーカートリッジ18Yからイエローのトナーが随時供給されている。感光体11Yは、表面に形成されたイエローのトナー像を保持して回転する。感光体11Yの表面に形成されたトナー像は、一次転写器15Yによって中間転写ベルト30に転写される。転写後、感光体11Yに残留したトナーは、感光体クリーナ16Yによって回収・除去される。
イエロー以外の色に対応する画像形成部10M,10C,10Kは、イエローの画像形成部10Yと同様にしてそれぞれ画像形成部に対応する色のトナー像を形成し、中間転写ベルト30に、イエローの画像形成部10Yで転写されたトナー像に重ねて、それぞれの色のトナー像を転写していく。
用紙収容器Tからは、用紙Pが取出ロール81によって取り出される。用紙Pは、搬送ロール83およびレジストレーションロール84によって用紙搬送路Rを、二次転写器50に向かう矢印C方向に搬送される。レジストレーションロール84は、中間転写ベルト30上のトナー像と用紙Pが同タイミングで二次転写器50に到達するように用紙Pを二次転写器50に送り込み、二次転写器50は、中間転写ベルト30上のトナー像を用紙Pに転写する。トナー像が転写された用紙Pは二次転写器50から定着装置60に搬送され、用紙上に転写されたトナー像が定着される。このようにして、用紙上に画像が形成される。画像が形成された用紙は排出ロール86によって画像形成装置1の外部に排出される。二次転写器50による転写後、中間転写ベルト30に残留したトナーなどは、ベルトクリーナ70によって中間転写ベルト30上から除去される。
以下、現像器の周辺構造について更に詳細に説明する。
図2は、現像器の周辺構造を示す図である。
図2には、端部が切り取られて内部構造が露わになった状態で現像器が示されている。
現像器14は、現像剤容器140、現像ロール141、第1撹拌部材142、第2撹拌部材143、および連通路144を備えている。この現像器14は、上述したプロセスカートリッジの一部として画像形成装置1に対して着脱される。これに対し、プロセスカートリッジとは分離されて画像形成装置1の本体側に固定されていて、現像器14の画像形成装置1への装着に伴って現像器14に接続されるものとして、画像形成装置1には、供給器210と吸引器220が備えられている。
現像剤容器140は、トナーと磁性キャリアを含んだ現像剤を内部に収容している。この現像剤容器140が、本発明にいう収容室の一例に相当する。現像剤容器140の天井部分には、現像ロール141が延びる延伸方向(図の奥行き方向)に延びた圧抜きスリット1441が開いている。
第1撹拌部材142および第2撹拌部材143は、現像ロール141の延伸方向に延びていて、現像剤容器140内に配備されている。これら2つの撹拌部材142,143は現像ロール141に並行して延びる回転軸と、回転軸の周囲に設けられた螺旋状の螺旋羽根とを備えている。現像ロール141および2つの撹拌部材142,143は、図示しないモータの駆動を受けて回転する。
第1撹拌部材142と第2撹拌部材143は、回転することによって現像剤を撹拌するとともに互いに逆向きに搬送し、現像剤容器140内で現像剤を循環させる。より具体的には、第2撹拌部材143は、供給器210によって新たに現像剤容器140内に供給されたトナーと、現像剤容器140内の既存の現像剤とを攪拌しつつその下流まで搬送する。また、第1撹拌部材142は、現像剤を攪拌しつつ、第2撹拌部材143が現像剤を搬送する方向とは逆方向に現像ロール141に沿って搬送して現像ロール141に現像剤を供給する。
現像ロール141は内部に配備された磁石によって周面に現像剤を保持し、回転することで現像剤容器140から感光体11の表面に現像剤を搬送する。この現像ロール141が本発明にいう搬送部材の一例に相当する。現像ロール141によって搬送された現像剤は、感光体11の表面に形成された静電潜像の可視化(即ち現像)に用いられてトナーが減少し、現像ロール141に保持されて再び現像剤容器140内に戻る。現像剤容器140には、現像で消費されたトナーの量に応じた量の新たなトナーが供給器210によって供給される。この新たなトナーは、第2撹拌部材143によってより長い距離攪拌されるように、第2攪拌部材の上流側の端部に設けられた供出口212(図3参照)から供給される。供給器210には、トナーカートリッジ18(図1参照)に繋がった供給路230からトナーが送られてくる。この供給器210が、本発明にいう供給器の一例に相当する。
連通路144は、現像剤容器140内で第1攪拌部材142の上方に位置する圧抜きスリット1441から第2攪拌部材143の上方に位置する吸引器220との接続部分まで繋がっていて、複数の吸着リブ1442によって蛇行した構造を有する。この連通路144が、本発明にいう流路の一例に相当すると共に、本発明にいう迂回流路の一例にも相当する。また、吸着リブ1442が、本発明にいう迂回壁の一例に相当する。現像剤容器140内の空気は連通路144を介して吸引器220によって吸い出され、画像形成装置1内の空気と混ざって排気機構によって強制排気される。吸引器220による空気の吸い出しによって現像剤容器140内が負圧となり、いわゆるトナークラウドが抑制される。この吸引器220が、本発明にいう吸引器の一例に相当する。
本実施形態では連通路144が、吸着リブ1442を迂回する迂回構造となっているため、連通路144を通る空気も吸着リブ1442を迂回することになり、その迂回に際して空気中のトナーが吸着リブ1442に付着して空気から分離される。このため、吸引器220に到達した空気中のトナー量は少ない。
吸引器220は、以下説明する構造により、供給器210によるトナーの供給時に動作する。
図3は、吸引器220および供給器210の構造を示す図である。
吸引器220および供給器210は、現像器14の第2攪拌部材143の上方に位置するよう配備されている。また、吸引器220および供給器210は仕切り壁240を挟んで一体となっており、この仕切り壁240を貫通して吸引器220と供給器210の両方を通る回転軸250が備えられている。供給器210側では、回転軸250の回りに螺旋羽根211が設けられている。この螺旋羽根211が回転軸250の駆動によって回転することで、供給器210内のトナーが螺旋羽根211によって現像器14Yの一方の端部側(第2攪拌部材の上流側)へと搬送される。即ち、供給器210内のトナーは、現像器14Yの央部付近で供給器210に接続された供給路230から、現像器14Yの一方の端部に設けられた供出口212へと搬送される。回転軸250と螺旋羽根211とを併せたものが、本発明にいう第1回転部材の一例に相当する。
一方、吸引器220側では、回転軸250の回りに螺旋状の送風羽根221が設けられていて、送風羽根221が回転軸250の駆動によって回転することで、吸引器220内の空気が、現像器14Yの他方の端部側に設けられた排気口224から送り出される。回転軸250と送風羽根221とを併せたものが本発明にいう第2回転部材の一例に相当する。また、吸引器220はフィルタ222を介して連通路144と繋がっており、吸引器220内の空気が送り出されるのに伴って連通路144から空気が吸引される。フィルタ222は、吸着リブ1442で空気から分離できなかったトナーを空気中から濾過して取り除く。このフィルタ222が、本発明にいう濾過部材の一例に相当する。
ここで、螺旋羽根211および送風羽根221はともに回転軸250に設けられており、螺旋羽根211は供給器内のトナーを現像器14Yの一方の端部側、送風羽根221は吸引器220内の空気を現像器14Yの他方の端部側に送ることから、螺旋羽根211および送風羽根221は逆巻き方向となっている。
回転軸250のフィルタ222に対向した箇所には、例えば樹脂フィルムからなるはたき部材223が固定されていて、回転軸250の回転によってこのはたき部材223が回転してフィルタ222をはたき、フィルタ222に振動を与える。これによりフィルタ222に付着したトナーがはたき落とされてフィルタ222の目詰まりが防止される。回転軸250とはたき部材223とを合わせたものが、本発明にいう加振器の一例に相当する。
供給器210の螺旋羽根211と吸引器220の送風羽根221は、共通の回転軸250によって駆動されるので、供給器210によるトナー供給と吸引器220による空気の吸引が同期して実行されることになる。トナークラウドは、現像器に対してトナーが供給される際に発生しやすいので、吸引器220による吸引がトナーの供給時に実行されることでトナークラウドが効率よく抑制される。
ここで、回転軸250の構造について更に説明する。
図4及び図5は、回転軸250の構造を示す図である。
本実施形態の場合は、回転軸250は、螺旋羽根211が設けられている供給器部分250aと、送風羽根221が設けられている吸引器部分250bとが組み合わされた構造となっている。これら供給器部分250aと吸引器部分250bとの結合はいわゆるスナップフィットで実現される。即ち、供給器部分250aにはスナップフィットの雄部251aが設けられ、吸引器部分250bにはスナップフィットの雌部251bが設けられている。そして、これらの供給器部分250aと吸引器部分250bが、図5に示すように、仕切り壁240の貫通孔内でスナップフィットによって結合されることで一連なりの回転軸250となる。なお、図示は省略されているが、スナップフィットの雄部251aと雌部251bには回転止めの構造が形成されており、回転軸250の供給器部分250aと吸引器部分250bは滑り無く一体で回転する。
なお、以上説明した本実施形態に採用された、共通の回転軸250を有する構造は簡素で省スペースなので好適な構造であるが、本発明にいう供給器および吸引器は必ずしもこの構造に限定されない。本発明にいう吸引器は、例えば、供給器を駆動するモータとは別のモータで同期して駆動される吸引ファンなどであってもよい。このとき、制御部1Aにより、例えば現像剤容器14に設けられたセンサ(図示せず)の検知結果から現像剤容器14内の現像剤に対するトナーの濃度が低下していることが判断されたら、供給器用のモータが駆動され供給器によりトナーの供給が開始されるのと同時に、吸引ファン用のモータが駆動され吸引ファンにより現像器からの空気の吸引が開始される。
また、本発明にいう吸引器は、同一モータなどの駆動源から各々が駆動力を伝達する別々の駆動経路によって供給器と同時に駆動されてもよい。駆動源が同一であると自ずと動作が同期するので、別々の駆動源による駆動よりも好ましい。このとき、供給器と吸引器とは異なるギア列等で同一の駆動源から駆動が伝達されさえすれば同軸上に設ける必要はない。よって、供給器と吸引器のレイアウトの自由度は増す。
また、上記説明では、供給器210や吸引器220が現像器の着脱時に本体側に残るものとした例が示されているが、本発明にいう供給器および吸引器の一方あるいは両方は、現像器とともに着脱されるものであってもよい。
また、上記説明では、吸着リブ1442によって蛇行した連通路144とフィルタ222の双方が備えられた構造が好適な例として示されているが、本発明の現像器は、本発明にいう迂回流路と濾過部材との一方のみを有するものであってもよいし、双方とも有さないものであってもよい。
また、上記説明では、はたき部材223を備えた例が、好適な例として示されているが、本発明にいう加振器は必須の構成要素ではない。
また、上記説明では、本発明の画像形成装置の実施形態としてカラープリンタが例示されているが、本発明の画像形成装置は、モノクロ専用のプリンタであってもよいし、コピー機やファクシミリや複合機であってもよい。
1……画像形成装置、 10……画像形成部、 11……感光体、 12……帯電器、 13……露光器、 14……現像器、 15……一次転写器、 20……現像剤、 140……現像剤容器、 141……現像ロール、 144……連通路、 1441……圧抜きスリット、 1442……吸着リブ、 210……供給器、 220……吸引器、 240……仕切り壁、 250……回転軸、 211……螺旋羽根、 221……送風羽根

Claims (7)

  1. 表面に画像が形成されて該画像を保持する像保持体と、
    前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成器と、
    粉体を含んだ現像剤を内部に収容した収容室と、前記収容室から前記像保持体の表面へと該現像剤を搬送する搬送部材とを備え、該現像剤に含まれた粉体で前記潜像を現像する現像器と、
    前記収容室に前記粉体を供給する供給器と、
    前記供給器と同期して動作し該供給器による前記粉体の供給時に前記収容室から空気を吸い出す吸引器と、
    を備え
    前記供給器が、駆動力を受けて回転する第1回転部材によって前記粉体を前記収容室へと供給するものであり、
    前記吸引器が、前記第1回転部材の回転軸と結合して共に回転する回転軸を有する第2回転部材によって空気を前記収容室から吸い出すものであることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記吸引器が、前記供給器を駆動する駆動源によって該供給器と共に駆動されるものであることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記回転軸は、前記搬送部材に沿って延伸したものであり、
    前記第1回転部材は、外部から供給器に供給された粉体を前記回転軸の一方の端部に配置された前記収容室への供出口に向かって搬送するものであり、
    前記第2回転部材は、前記収容室から吸い出した空気を前記回転軸の他方の端部に向かって搬送するものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 前記第1回転体および前記第2回転体は、該第1回転体と該第2回転体とで互いに逆巻き方向となっている螺旋状の羽根を前記回転軸の回りに備えたものであることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
  5. 前記現像器が、更に、空気の流れを迂回させる迂回壁を迂回しながら前記収容室から前記吸引器へと繋がった迂回流路を備えたものであることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  6. 前記現像器が、更に、前記収容室から前記吸引器へと繋がった流路と、該流路を通る空気から前記粉体を濾過する濾過部材を備えたものであることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  7. 前記現像器が、更に、前記濾過部材に振動を与える加振器を備えたもの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。
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