JP2006003396A - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 部品の交換を行なうことなく、現像装置内部からのトナークラウドの漏出抑制効果を維持する。
【解決手段】 現像装置において、内部の空気を排出する圧抜き孔41dが形成されたハウジング41と、圧抜き孔41dに連結された排気ダクト70と、排気ダクト70の内部に配設された静電フィルタ80とが備えられている。
【選択図】 図2
【解決手段】 現像装置において、内部の空気を排出する圧抜き孔41dが形成されたハウジング41と、圧抜き孔41dに連結された排気ダクト70と、排気ダクト70の内部に配設された静電フィルタ80とが備えられている。
【選択図】 図2
Description
本発明は、現像装置等に関し、より詳しくは例えば電子写真方式を利用した画像形成装置において静電潜像を現像する現像装置等に関する。
電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置では、例えばドラム状に形成された感光体(感光体ドラム)を一様に帯電し、この感光体ドラムを画像情報に基づいて制御された光で露光して感光体ドラム上に静電潜像を形成する。そして、この静電潜像を現像装置によって可視像(トナー像)とし、さらにこのトナー像を記録紙に転写し、これを定着して画像形成を行っている。
かかる画像形成装置に用いられる現像装置では、磁性トナーを使用する一成分現像方式や、トナーと磁性キャリアとが混合された二成分現像剤を使用する二成分現像方式が用いられているが、特にカラー画像形成装置においては、鮮明なカラー画像を形成するためには磁性体粒子を含まないカラートナーを使用する必要があることから、二成分現像方式が主流となっている。この二成分現像方式を用いた現像装置(二成分現像装置)では、トナーと磁性キャリアとを混合した現像剤を現像剤担持体によって感光体ドラムまで搬送し、感光体ドラムに現像剤を接触させることで、帯電したトナーを静電潜像に付着させて現像を行なう。
かかる二成分現像装置においては、高品質な画像を形成するために、トナーを充分に帯電させ、かつトナー濃度(トナー/磁性キャリア)を所定の範囲に維持しておく必要がある。そのために、二成分現像装置では、現像剤担持体が1回転する間に、静電潜像の現像に供した後の現像剤は現像剤担持体から離脱させ、その後直ちに新たな現像剤が供給されるように構成して、現像剤の入れ替えを行なっている。そして、現像剤担持体から離脱させた現像剤は、機械的な攪拌手段によってトナーと磁性キャリアとが新たに攪拌混合されて、トナー濃度の適正化や、トナーへの充分な摩擦帯電が行なわれ、その後、再度現像剤担持体への供給が行なわれる。このような現像剤の循環サイクルによって、静電潜像の現像は、常に所定のトナー濃度および帯電量をもった現像剤により行なわれるように構成されている。その際、現像剤の循環サイクルに伴って、現像剤担持体に対する現像剤の離脱・供給や、トナーと磁性キャリアとの攪拌混合が行なわれるので、現像装置の内部では、トナー粒子が内部空間に浮遊して、トナークラウドが発生している。
一方、二成分現像装置では、現像剤担持体が回転することにより、二成分現像装置の内部へ流れる空気流が発生し、二成分現像装置の内部は外気圧よりも高い気圧状態が形成されている。そのため、二成分現像装置の内部から例えば現像剤担持体の周囲等にある現像装置の僅かな隙間を通って空気が漏出している。その際に、二成分現像装置内部に発生したトナークラウドも、この漏出する空気とともに漏れ出て、画像形成装置の内部を汚染したり、記録紙に汚れを生じさせる場合がある。
そこで、現像器内部からトナークラウドの漏出を防ぐための技術として、現像器とクリーニング装置の各々に圧抜き用開口を設け、この圧抜き用開口に同一材料で同一形状のエアフィルタを設ける技術が存在する(例えば、特許文献1参照)。かかる技術は、エアフィルタの共通化や、両エアフィルタのメンテナンス間隔の同一化を図り、メンテナンス在庫を少なくし、さらにはメンテナンス時期を同時期となるようにしてメンテナンスコストの低減化を可能とするものである。
また、トナークラウドの漏出を防ぐための他の技術として、現像器の現像ケーシングの上部に内外を連通する開口部を設け、この開口部において、現像ケーシング内に補給する現像剤を収容可能な現像剤収容容器が着脱できるように構成し、さらに現像剤収容容器には現像装置の内圧を低くする圧抜きフィルタを現像剤収容容器とは分離して交換可能に併設する技術が存在する(例えば、特許文献2参照)。かかる技術は、機内汚染や記録紙へのトナー汚れを防止するとともに、圧抜きフィルタのみの交換を可能として低コスト化およびユーザメンテナンス対応を可能とするものである。
ところで、上記した特許文献1および特許文献2に記載された技術は、現像器に開口を設けて現像器内部の気圧を調整するとともに、その開口部にエアフィルタを配設して、現像器内部から漏出する空気に含まれるトナークラウドをエアフィルタによって捕捉し、清浄な空気のみを排出しようとするものである。そのため、エアフィルタには集塵されたトナークラウドによって目詰まりが生じるので、所定の期間毎にフィルタの交換が必要となる。
しかしながら、フィルタの交換作業は、ユーザまたはサービスマンにとって面倒なものであり、またメンテナンスコストの上昇を招くこととなる。また、フィルタの交換作業では、フィルタには集塵されたトナーが付着していることから、トナーがこぼれ落ちて周辺環境を汚染したり、作業者の着衣や手を汚す等の不都合もある。
しかしながら、フィルタの交換作業は、ユーザまたはサービスマンにとって面倒なものであり、またメンテナンスコストの上昇を招くこととなる。また、フィルタの交換作業では、フィルタには集塵されたトナーが付着していることから、トナーがこぼれ落ちて周辺環境を汚染したり、作業者の着衣や手を汚す等の不都合もある。
そこで本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、部品の交換を行なうことなく、現像装置内部からのトナークラウドの漏出抑制効果を維持することにある。
かかる目的のもと、本発明の現像装置は、内部の空気を排出する圧抜き孔が形成されたハウジングと、圧抜き孔に連結された排気ダクトと、排気ダクトの内部に配設された静電フィルタとを備えたことを特徴としている。なお、ここでの静電フィルタとは、対向する電極間に印加した電圧で電界を発生させて、荷電粒子を捕集するフィルタをいう(以下、同様である)。
ここで、現像剤を担持する回転自在な現像剤担持体をさらに備え、ハウジングの圧抜き孔は、現像剤担持体の回転方向下流側であって、現像剤担持体と対向する領域に形成されたことを特徴とすることができる。また、静電フィルタは、対向して配置された少なくとも一対の電極で構成され、電極間に電極表面を清掃する清掃部材が配設された構成とすることもできる。さらに、現像剤を担持する現像剤担持体をさらに備え、静電フィルタは、現像剤担持体に電圧を印加する電源によって電圧が印加されることを特徴とすることもできる。
ここで、現像剤を担持する回転自在な現像剤担持体をさらに備え、ハウジングの圧抜き孔は、現像剤担持体の回転方向下流側であって、現像剤担持体と対向する領域に形成されたことを特徴とすることができる。また、静電フィルタは、対向して配置された少なくとも一対の電極で構成され、電極間に電極表面を清掃する清掃部材が配設された構成とすることもできる。さらに、現像剤を担持する現像剤担持体をさらに備え、静電フィルタは、現像剤担持体に電圧を印加する電源によって電圧が印加されることを特徴とすることもできる。
また、本発明の現像装置は、現像剤を保持するとともに、内部の空気を排出する圧抜き孔が形成されたハウジングと、圧抜き孔に連結された排気ダクトと、排気ダクトの内部に配設された静電フィルタとを備え、静電フィルタは、円筒状に構成された少なくとも一対の電極が同軸に対向配置されるとともに、少なくとも一の電極が回転自在に構成されたことを特徴としている。
ここで、静電フィルタは、回転自在な電極に当接してこの電極の表面を清掃する清掃部材が配設された構成とすることができる。また、静電フィルタの清掃部材は、電極表面からの清掃物を静電フィルタの一方の端部へ搬送するように構成することもできる。さらに、ハウジングに保持された現像剤を攪拌する攪拌部材をさらに備え、静電フィルタの回転自在な電極は、攪拌部材に連結されたことを特徴とすることもできる。
ここで、静電フィルタは、回転自在な電極に当接してこの電極の表面を清掃する清掃部材が配設された構成とすることができる。また、静電フィルタの清掃部材は、電極表面からの清掃物を静電フィルタの一方の端部へ搬送するように構成することもできる。さらに、ハウジングに保持された現像剤を攪拌する攪拌部材をさらに備え、静電フィルタの回転自在な電極は、攪拌部材に連結されたことを特徴とすることもできる。
また、本発明を画像形成装置と捉え、本発明の画像形成装置は、静電潜像が形成される像担持体と、像担持体に形成された静電潜像を現像する現像手段とを有し、現像手段は、現像剤を担持する回転自在な現像剤担持体と、現像剤担持体が配設される開口部を有するとともに、現像剤担持体の回転方向下流側であって、現像剤担持体と対向する領域に内部の空気を排出する圧抜き孔が形成されたハウジングと、圧抜き孔に連結された排気ダクトと、排気ダクトの内部に配設された少なくとも一対の電極で構成されるとともに、電極の表面を清掃する清掃部材が配設された静電フィルタとを備えたことを特徴としている。
ここで、現像手段は、ハウジングの現像剤担持体の回転方向下流側端部と像担持体との間隔が、現像剤担持体の回転方向下流側とハウジングとの間隙よりも小さく形成されたことを特徴とすることができる。
ここで、現像手段は、ハウジングの現像剤担持体の回転方向下流側端部と像担持体との間隔が、現像剤担持体の回転方向下流側とハウジングとの間隙よりも小さく形成されたことを特徴とすることができる。
本発明の効果として、ユーザまたはサービスマンによる面倒なフィルタの交換作業を行うことなく、現像装置内部からのトナークラウドの漏出抑制効果を維持することが可能となった。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
[実施の形態1]
図1は本実施の形態が適用される画像形成装置を示した概略構成図である。図1に示す画像形成装置は、一般にタンデム型と呼ばれる中間転写方式の画像形成装置であって、像担持体ユニットの一例として電子写真方式により各色成分のトナー像が形成される複数の感光体ユニット1Y,1M,1C,1K、各感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kに静電潜像を書込む露光ユニット3Y,3M,3C,3K、各感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kに形成された各色静電潜像を現像する現像装置(現像手段)としての現像器ユニット4Y,4M,4C,4K、各感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト15に順次転写(一次転写)させる一次転写部10、中間転写ベルト15上に転写された重畳トナー画像を記録材(記録紙)である用紙Pに一括転写(二次転写)させる二次転写部20、二次転写された画像を用紙P上に定着させる定着装置60を備えている。また、各装置(各部)の動作を制御する制御部40を有している。
[実施の形態1]
図1は本実施の形態が適用される画像形成装置を示した概略構成図である。図1に示す画像形成装置は、一般にタンデム型と呼ばれる中間転写方式の画像形成装置であって、像担持体ユニットの一例として電子写真方式により各色成分のトナー像が形成される複数の感光体ユニット1Y,1M,1C,1K、各感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kに静電潜像を書込む露光ユニット3Y,3M,3C,3K、各感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kに形成された各色静電潜像を現像する現像装置(現像手段)としての現像器ユニット4Y,4M,4C,4K、各感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト15に順次転写(一次転写)させる一次転写部10、中間転写ベルト15上に転写された重畳トナー画像を記録材(記録紙)である用紙Pに一括転写(二次転写)させる二次転写部20、二次転写された画像を用紙P上に定着させる定着装置60を備えている。また、各装置(各部)の動作を制御する制御部40を有している。
本実施の形態の画像形成装置において、各感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kには、矢印A方向に回転する感光体ドラム11の周囲に、これらの感光体ドラム11を帯電する帯電器の一例としての帯電ロール12、感光体ドラム11上の残留トナーを除去するクリーニング部材の一例としてのドラムクリーナ17が配設されている。これらの感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kは、中間転写ベルト15の上流側から、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の順に、略直線状に配置されている。そして、各感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kの感光体ドラム11上に形成された各色成分トナー像を一次転写部10において中間転写ベルト15に転写するように、感光体ドラム11が中間転写ベルト15を介して一次転写ロール16に当接するように配置されている。
本実施の形態の各感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kは、画像形成装置に対して着脱自在に構成され、それぞれの感光体ドラム11の寿命に合わせて、容易に交換することが可能なように構成されている。
本実施の形態の各感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kは、画像形成装置に対して着脱自在に構成され、それぞれの感光体ドラム11の寿命に合わせて、容易に交換することが可能なように構成されている。
また、各露光ユニット3Y,3M,3C,3Kには、LEDプリントヘッド(LPH)13が配設されている。そして、各露光ユニット3Y,3M,3C,3Kは、それぞれが各感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kに対応して配置され、LPH13から照射した光を感光体ドラム11表面に結像させ、感光体ドラム11表面上に静電潜像を形成する。
さらに、各現像器ユニット4Y,4M,4C,4Kも、同様にそれぞれが各感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kに対応して配置され、感光体ドラム11上に形成された静電潜像を、収容された各色トナーによって可視像化する。
さらに、各現像器ユニット4Y,4M,4C,4Kも、同様にそれぞれが各感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kに対応して配置され、感光体ドラム11上に形成された静電潜像を、収容された各色トナーによって可視像化する。
中間転写体である中間転写ベルト15は、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたフィルム状の無端ベルトで構成されている。そして、その体積抵抗率は106〜1014Ωcmとなるように形成されており、その厚みは例えば0.1mm程度に構成されている。中間転写ベルト15は、各種ロールによって図1に示すB方向に所定の速度で循環駆動(回動)されている。この各種ロールとして、定速性に優れたモータ(図示せず)により駆動されて中間転写ベルト15を回動させる駆動ロール31、各感光体ドラム11の配列方向に沿って略直線状に延びる中間転写ベルト15を支持する支持ロール32、中間転写ベルト15に対して一定の張力を与えるとともに中間転写ベルト15の蛇行を防止する補正ロールとして機能するテンションロール33、二次転写部20に設けられるバックアップロール25、中間転写ベルト15上の残留トナーを掻き取るクリーニング部に設けられるクリーニングバックアップロール34を有している。
一次転写部10は、中間転写ベルト15を挟んで感光体ドラム11に対向して配置される転写器の一例としての一次転写ロール16で構成されている。一次転写ロール16は、シャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層とで構成されている。シャフトは鉄、SUS等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層はカーボンブラック等の導電剤を配合したNBRとSBRとEPDMとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が107〜109Ωcmのスポンジ状の円筒ロールである。そして、一次転写ロール16は中間転写ベルト15を挟んで感光体ドラム11に圧接配置され、さらに一次転写ロール16にはトナーの帯電極性(マイナス極性とする。以下同様。)と逆極性の電圧(一次転写バイアス)が印加されるようになっている。これにより、各々の感光体ドラム11上のトナー像が中間転写ベルト15に順次、静電吸引され、中間転写ベルト15上において重畳されたトナー像が形成されるようになっている。
二次転写部20は、中間転写ベルト15のトナー像担持面側に配置される転写器の一例としての二次転写ロール22と、バックアップロール25とによって構成される。バックアップロール25は、表面がカーボンを分散したEPDMとNBRとのブレンドゴムのチューブ、内部がEPDMゴムで構成されている。そして、その表面抵抗率が107〜1010Ω/□となるように形成され、硬度は例えば70°(アスカーC)に設定される。このバックアップロール25は、中間転写ベルト15の裏面側に配置されて二次転写ロール22の対向電極をなし、二次転写バイアスが安定的に印加される金属製の給電ロール26が当接配置されている。
一方、二次転写ロール22は、シャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層とで構成されている。シャフトは鉄、SUS等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層はカーボンブラック等の導電剤を配合したNBRとSBRとEPDMとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が107〜109Ωcmのスポンジ状の円筒ロールである。そして、二次転写ロール22は中間転写ベルト15を挟んでバックアップロール25に圧接配置され、さらに二次転写ロール22は接地されてバックアップロール25との間に二次転写バイアスが形成され、二次転写部20に搬送される用紙P上にトナー像を二次転写する。
また、中間転写ベルト15の二次転写部20の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト15上の残留トナーや紙粉を除去し、中間転写ベルト15の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーナ35が接離自在に設けられている。一方、イエローの感光体ユニット1Yの上流側には、各感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kにおける画像形成タイミングをとるための基準となる基準信号を発生する基準センサ(ホームポジションセンサ)38が配設されている。基準センサ38は、中間転写ベルト15の裏側に設けられた所定のマークを認識して基準信号を発生しており、この基準信号の認識に基づく制御部40からの指示により、各感光体ユニット1Y,1M,1C,1K、各露光ユニット3Y,3M,3C,3K、および各現像器ユニット4Y,4M,4C,4Kは画像形成を開始するように構成されている。さらに、ブラックの感光体ユニット1Kの下流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ39が配設されている。
加えて、本実施の形態の画像形成装置では、用紙搬送系として、用紙Pを収容する用紙トレイ50、この用紙トレイ50に集積された用紙Pを所定のタイミングで取り出して搬送するピックアップロール51、ピックアップロール51により繰り出された用紙Pを搬送する搬送ロール52、搬送ロール52により搬送された用紙Pを二次転写部20へと送り込む搬送シュート53、二次転写ロール22により二次転写された後に搬送される用紙Pを内部に配設されたファンで吸引しながら定着装置60へと搬送する搬送ベルト55、用紙Pを定着装置60に導く定着入口ガイド56を備えている。
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。図1に示すような画像形成装置では、図示しない画像読取装置(IIT)や図示しないパーソナルコンピュータ(PC)等から出力される画像データは、図示しない画像処理装置(IPS)により所定の画像処理が施された後、感光体ユニット1Y,1M,1C,1K、露光ユニット3Y,3M,3C,3Kおよび現像器ユニット4Y,4M,4C,4Kによって作像作業が実行される。画像処理装置(IPS)では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度/色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、Y、M、C、Kの4色の色材階調データに変換され、露光ユニット3Y,3M,3C,3Kに出力される。
感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kの各感光体ドラム11では、帯電ロール12によって表面が一様に帯電されている。そして、各露光ユニット3Y,3M,3C,3Kでは、入力された色材階調データに応じて、LPH13から各々の感光体ドラム11に対して露光光を出射する。すなわち、LPH13は、LPH駆動部、発光ダイオードアレイ(LEDアレイ)、セルフォックレンズ(登録商標)アレイによって主要部が構成され、色材階調データに基づいて制御された信号をLPH駆動部からLEDアレイに出力し、LEDアレイはLPH駆動部からの信号に基づいた光を照射して、セルフォックレンズ(登録商標)アレイによって感光体ドラム11表面に結像している。
感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kの各感光体ドラム11では、このLPH13によって表面が露光されることで静電潜像が形成される。その後、形成された静電潜像は、各々の現像器ユニット4Y,4M,4C,4Kによって、Y、M、C、Kの各色トナーにより現像され、トナー像が形成される。
感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kの各感光体ドラム11では、このLPH13によって表面が露光されることで静電潜像が形成される。その後、形成された静電潜像は、各々の現像器ユニット4Y,4M,4C,4Kによって、Y、M、C、Kの各色トナーにより現像され、トナー像が形成される。
感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kの各感光体ドラム11上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム11と中間転写ベルト15とが当接する一次転写部10において、中間転写ベルト15上に転写される。より具体的には、一次転写部10において、一次転写ロール16により中間転写ベルト15の基材に対しトナーの帯電極性(マイナス極性)と逆極性の電圧(一次転写バイアス)が付加され、トナー像を中間転写ベルト15の表面に順次重ね合わせて一次転写が行われる。
トナー像が中間転写ベルト15の表面に順次一次転写された後、中間転写ベルト15は移動してトナー像が二次転写部20に搬送される。トナー像が二次転写部20に搬送されると、用紙搬送系では、トナー像が二次転写部20に搬送されるタイミングに合わせてピックアップロール51が回転し、用紙トレイ50から所定サイズの用紙Pが供給される。ピックアップロール51により供給された用紙Pは、搬送ロール52により搬送され、搬送シュート53を経て二次転写部20に到達する。この二次転写部20に到達する前に、用紙Pは一旦停止され、トナー像が担持された中間転写ベルト15の移動タイミングに合わせてレジストロール(図示せず)が回転することで、用紙Pの位置とトナー像の位置との位置合わせがなされる。
二次転写部20では、中間転写ベルト15を介して、二次転写ロール22がバックアップロール25に押圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送された用紙Pは、中間転写ベルト15と二次転写ロール22との間に挟み込まれる。その際に、給電ロール26からトナーの帯電極性(マイナス極性)と同極性の電圧(二次転写バイアス)が印加されると、二次転写ロール22とバックアップロール25との間に転写電界が形成される。そして、中間転写ベルト15上に担持された未定着トナー像は、二次転写ロール22とバックアップロール25とによって押圧される二次転写部20において、用紙P上に一括して静電転写される。
その後、トナー像が静電転写された用紙Pは、二次転写ロール22によって中間転写ベルト15から剥離された状態でそのまま搬送され、二次転写ロール22の用紙搬送方向下流側に設けられた搬送ベルト55へと搬送される。搬送ベルト55では、定着装置60における最適な搬送速度に合わせて、用紙Pを吸引しながら定着装置60まで搬送する。定着装置60に搬送された用紙P上の未定着トナー像は、定着装置60によって熱および圧力で定着処理を受けることで用紙P上に定着される。そして定着画像が形成された用紙Pは、画像形成装置の排出部に設けられた排紙載置部に搬送される。
一方、用紙Pへの転写が終了した後、中間転写ベルト15上に残った残留トナーは、中間転写ベルト15の回動に伴ってクリーニング部まで搬送され、クリーニングバックアップロール34および中間転写ベルトクリーナ35によって中間転写ベルト15上から除去される。
一方、用紙Pへの転写が終了した後、中間転写ベルト15上に残った残留トナーは、中間転写ベルト15の回動に伴ってクリーニング部まで搬送され、クリーニングバックアップロール34および中間転写ベルトクリーナ35によって中間転写ベルト15上から除去される。
次に、本実施の形態の画像形成装置に用いられる現像器ユニット4Y,4M,4C,4Kについて説明する。以下では、イエロー(Y)トナーを現像する現像器ユニット4Yを例に説明するが、現像器ユニット4M,4C,4Kも同様に構成され、それぞれマゼンタ(M)トナー、シアン(C)トナー、ブラック(K)トナーにより現像し、M、C、Kのトナー像を形成する。
図2および図3は、本実施の形態の現像器ユニット4Yの構成を説明する図であり、図2は現像器ユニット4Yの概略断面図、図3は上面から見た概略構成図である。図2および図3に示すように、現像器ユニット4Yは、現像剤を収容する現像剤保持容器および現像器ユニット4Yの筺体としてのハウジング41、現像剤担持体としての現像スリーブ42、現像剤を現像スリーブ42に吸着させる現像マグネット43、現像剤の層厚(塗布量)を規制するブレード44、現像剤を攪拌しながら現像器ユニット4Yの長手方向に循環移動させる現像剤供給オーガー45および現像剤攪拌オーガー46、トナーをハウジング41へ供給するトナー供給路47を備えている。
図2および図3は、本実施の形態の現像器ユニット4Yの構成を説明する図であり、図2は現像器ユニット4Yの概略断面図、図3は上面から見た概略構成図である。図2および図3に示すように、現像器ユニット4Yは、現像剤を収容する現像剤保持容器および現像器ユニット4Yの筺体としてのハウジング41、現像剤担持体としての現像スリーブ42、現像剤を現像スリーブ42に吸着させる現像マグネット43、現像剤の層厚(塗布量)を規制するブレード44、現像剤を攪拌しながら現像器ユニット4Yの長手方向に循環移動させる現像剤供給オーガー45および現像剤攪拌オーガー46、トナーをハウジング41へ供給するトナー供給路47を備えている。
ハウジング41は、感光体ドラム11側に向けて開口を有し、内部にはトナーと磁性粒子であるキャリアとを混合させた現像剤を収容する現像剤収容部が設けられている。現像剤収容部は、現像器ユニット4Yの長手方向に設けられた収容部壁41aによって第1現像剤収容部41bと第2現像剤収容部41cとに分けられている。
そして、第1現像剤収容部41bには現像剤供給オーガー45が配置され、第2現像剤収容部41cには現像剤攪拌オーガー46が配置されている。収容部壁41aは現像器ユニット4Yの長手方向の両端部には設けられておらず、第1現像剤収容部41bと第2現像剤収容部41cとはこの両端部で連結されて、現像剤が互いに流通するように構成されている。
そして、第1現像剤収容部41bには現像剤供給オーガー45が配置され、第2現像剤収容部41cには現像剤攪拌オーガー46が配置されている。収容部壁41aは現像器ユニット4Yの長手方向の両端部には設けられておらず、第1現像剤収容部41bと第2現像剤収容部41cとはこの両端部で連結されて、現像剤が互いに流通するように構成されている。
現像スリーブ42は、アルミニウム、SUS等の非磁性材料で構成され、図示しない駆動手段によって矢印C方向に回転する。現像スリーブ42には、現像電源49から例えば周波数6kHz、ピーク電圧1.2kVppの交流電圧に、−500Vの直流電圧が重畳された現像バイアスが印加され、感光体ドラム11との間に現像電界を形成している。
また、現像スリーブ42の内部には、現像マグネット43が内包されている。現像マグネット43には、感光体ドラム11と略対向して設けられた現像極N1、ブレード44と略対向して設けられ、現像剤の塗布量を規制するトリミング極S1、現像された現像剤をハウジング41内に搬送する搬送極S2、現像スリーブ42に担持された現像剤を離脱させるために反発磁界を形成するべく、現像スリーブ42の回転方向上流側から順に隣り合って配置された同極性の第1反発磁極N2と第2反発磁極N3とが円周方向に配置されている。
ブレード44は、非磁性材料または磁性材料で構成され、現像マグネット43のトリミング極S1とともに現像スリーブ42に担持される現像剤の層厚を一定量に規制する。これにより、感光体ドラム11へは現像スリーブ42の軸方向に亘って所定量の現像剤が均一に供給され、現像電界の作用の下で感光体ドラム11上に形成された静電潜像を現像する。
また、現像スリーブ42の内部には、現像マグネット43が内包されている。現像マグネット43には、感光体ドラム11と略対向して設けられた現像極N1、ブレード44と略対向して設けられ、現像剤の塗布量を規制するトリミング極S1、現像された現像剤をハウジング41内に搬送する搬送極S2、現像スリーブ42に担持された現像剤を離脱させるために反発磁界を形成するべく、現像スリーブ42の回転方向上流側から順に隣り合って配置された同極性の第1反発磁極N2と第2反発磁極N3とが円周方向に配置されている。
ブレード44は、非磁性材料または磁性材料で構成され、現像マグネット43のトリミング極S1とともに現像スリーブ42に担持される現像剤の層厚を一定量に規制する。これにより、感光体ドラム11へは現像スリーブ42の軸方向に亘って所定量の現像剤が均一に供給され、現像電界の作用の下で感光体ドラム11上に形成された静電潜像を現像する。
かかる現像マグネット43を内包した現像スリーブ42では、第2反発磁極N3によって第1現像剤収容部41bに保持されている現像剤を現像スリーブ42に吸着させた後、現像スリーブ42上の現像剤量(塗布量)をトリミング極S1とブレード44とによって所定量に規制する。そして、現像スリーブ42が回転することによって現像剤を感光体ドラム11に搬送し、現像電界の下、現像極N1によって現像剤を穂立ちさせて感光体ドラム11に接触させ、感光体ドラム11上の静電潜像を現像する。現像を終えた現像剤は、搬送極S2によってハウジング41内に搬送され、第1反発磁極N2および第2反発磁極N3の反発磁界によって現像スリーブ42から離脱される。さらに現像スリーブ42から離脱した現像剤は、第1現像剤収容部41bに回収される。
一方、第1現像剤収容部41bの現像剤供給オーガー45および第2現像剤収容部41cの現像剤攪拌オーガー46はそれぞれ軸の周囲にスクリューが設けられている。そして現像剤供給オーガー45と現像剤攪拌オーガー46とは、図示しない駆動手段によって互いに反対方向に回転して、トナーとキャリアとを攪拌しながら互いに反対方向に搬送する。第1現像剤収容部41bと第2現像剤収容部41cとは現像器ユニット4Yの両端部で連結されているために現像剤が互いに流れ込み、現像剤供給オーガー45と現像剤攪拌オーガー46とによって第1現像剤収容部41bと第2現像剤収容部41cとの間を循環するように構成されている。したがって、現像スリーブ42から離脱して第1現像剤収容部41bに回収された現像剤は、現像剤供給オーガー45と現像剤攪拌オーガー46とによって、第2現像剤収容部41cに搬送される。
また、ハウジング41には、第2現像剤収容部41cの長手方向端部の上部に、第2現像剤収容部41cへトナーを供給するトナー供給路47が形成されている。トナー供給路47は現像器ユニット4Yの上部に配置されたトナー容器5Y(図3では不図示)と連結されている。そしてトナー容器5Yにはイエロー(Y)トナーが貯蔵され、トナー容器5Yからトナー供給路47を通ってトナーを落下させることで、現像器ユニット4Yの第2現像剤収容部41cにトナーを供給している。なお、それぞれ現像器ユニット4M,4C,4Kには、マゼンタ(M)トナーが貯蔵されたトナー容器5M、シアン(C)トナーが貯蔵されたトナー容器5C、ブラック(K)トナーが貯蔵されたトナー容器5Kがトナー供給路47を介して連結され、各色トナーを第2現像剤収容部41cに供給している。
第2現像剤収容部41cにおいて現像剤に対しトナー容器5Yから新たにトナーが供給される際には、図示しないトナー濃度検知センサによってトナー濃度が所定の範囲に制御されるようにトナー供給量が調整される。そして、新たにトナーが供給された現像剤は、現像剤攪拌オーガー46によってトナーと磁性キャリアとが充分に攪拌混合され、現像剤供給オーガー45と現像剤攪拌オーガー46とによる第1現像剤収容部41bと第2現像剤収容部41cとの間の循環によって、第1現像剤収容部41bに再び搬送される。そして、第1現像剤収容部41bから、トナー濃度が所定の範囲に調整され、トナーに充分な帯電が付与された現像剤が現像スリーブ42に供給される。このようにして、現像剤の循環が行なわれている。
ここで、ハウジング41には、現像スリーブ42の回転方向下流側に位置する第1現像剤収容部41bの上部壁であって、現像スリーブ42と対向する領域の長手方向両端側に、ハウジング41内の空気圧が外気圧まで低減するように調整するための、例えば大きさ1mm×10mmの圧抜き孔41dが形成されている。さらには、圧抜き孔41dに連結して排気ダクト70が配設されている。排気ダクト70は、一端が圧抜き孔41dと連結されてハウジング41の上部壁に固設されており、排気ダクト70の端部側の側面であって、圧抜き孔41dとは離れた他端位置に、排気口72が設けられている。そして、圧抜き孔41dから排出されるハウジング41内の空気を、排気ダクト70を通して排気口72から外部に排出している。
現像器ユニット4Yにおいては、現像スリーブ42の回転(矢印C)によって現像ニップ(現像スリーブ42上の現像剤が感光体ドラム11と接触する領域)から第1現像剤収容部41b内に現像剤を収容する際に、同時に第1現像剤収容部41bには空気が流入する。それにより、ハウジング41内の空気圧が高まるために、現像器ユニット4Yの現像スリーブ42周り等の隙間からハウジング41内の空気が漏出するという現象が発生する。その際に、空気とともにハウジング41内に発生したトナークラウドも一緒に漏れ出て、それが用紙P上の画像を汚したり、機内汚染を引き起こす場合がある。そこで、ハウジング41に圧抜き孔41dを形成して、圧抜き孔41dから排気ダクト70を通ってハウジング41内の空気が外部に流れる通気経路を作り、ハウジング41内の空気を排気ダクト70から流出し易いように構成している。それによって、専ら圧力損失の小さな排気ダクト70を通じて空気が流れ出るようになり、現像スリーブ42周り等の隙間からの漏出が抑制される。
したがって、第1現像剤収容部41bに流入した空気を直ちに排気して、ハウジング41内の空気圧の高まりを極力小さくする観点から、圧抜き孔41dが形成される位置は、第1現像剤収容部41bに空気が流入する現像スリーブ42の回転方向下流側に位置し、現像スリーブ42と対向する領域の第1現像剤収容部41bの上部壁が適している。
したがって、第1現像剤収容部41bに流入した空気を直ちに排気して、ハウジング41内の空気圧の高まりを極力小さくする観点から、圧抜き孔41dが形成される位置は、第1現像剤収容部41bに空気が流入する現像スリーブ42の回転方向下流側に位置し、現像スリーブ42と対向する領域の第1現像剤収容部41bの上部壁が適している。
ところで、上述したように現像スリーブ42の回転によって現像ニップから第1現像剤収容部41b内に現像剤を収容する際に、第1現像剤収容部41bに空気が流入するが、その場合に、現像ニップの上流側のハウジング41と感光体ドラム11との間隙は、シール44aによって密封されているため、第1現像剤収容部41bに流入する空気は、現像ニップの下流側のハウジング41と感光体ドラム11との間隙g1を通って、現像スリーブ42とハウジング41の上部壁との間隙g2から第1現像剤収容部41bの内部に流入する。その際に、ハウジング41と感光体ドラム11との間隙g1が広いと、現像スリーブ42と、ハウジング41の上部壁と、感光体ドラム11とで囲まれた領域Xに存在するトナークラウドを含んだ空気の一部が逆流を起こし、間隙g1から外部に漏出する現象が生じる。これは、間隙g1がある程度広くなると、間隙g1における気圧が感光体ドラム11表面に近い領域ほど間隙g2の気圧に比べて低くなるとともに、感光体ドラム11表面近傍には感光体ドラム11の回転による気流も存在することから、領域X内において間隙g2から間隙g1に向かう渦流が生じることに起因するものと考えられる。そこで、間隙g1を間隙g2よりも狭く(g2>g1)構成している。このように構成することで、間隙g1での気圧を間隙g2よりも高くし、常に間隙g1から間隙g2へと向かう空気流を形成することができる。そのため、領域Xに存在するトナークラウドを含んだ空気が外部に漏出することを抑え、間隙g1→間隙g2→圧抜き孔41d→排気ダクト70という空気の流れを形成することができる。
また、その際に、特に空気が漏出し易い現像スリーブ42の両端部は、テフロン(登録商標)フェルトのような密封性に優れ、摩擦抵抗の低い部材を現像スリーブ42に接触させてシールすることで、現像器ユニット4Yの現像スリーブ42周り等の隙間からハウジング41内の空気が漏出することを抑制し、間隙g1→間隙g2→圧抜き孔41d→排気ダクト70という空気の流れを効果的に形成することが好ましい。ここで、シール部材としてラバーマグネットを用い、ラバーマグネットに現像剤を付着させてシールすることもできる。
次に、排気ダクト70の構成を詳細に説明する。図4は、排気ダクト70の構成を示した断面図である。図4に示すように、排気ダクト70には、圧抜き孔41dから排気口72に至る通気経路内に静電フィルタ80が配設されている。静電フィルタ80は、1対の平板状の電極80aと電極80bとから構成されている。そして、電極80aはハウジング41の上部壁に配置され、電極80bは排気ダクト70の上部内壁に配置されて、互いに所定の間隔を持って平行に配置されている。また、電極80aには現像電源49に接続され、電極80bは接地されることで、電極80aと電極80bとの間に電界が形成されている。このように、ここでの静電フィルタ80は、対向する電極間に印加した電圧で電界を発生させて、荷電粒子を捕集するフィルタをいう。
このように構成することで、ハウジング41内の空気圧が高まることによるハウジング41内の空気の空気の漏出は、専ら排気ダクト70を通じて行われ、その際に排気ダクト70を通過する空気流の中に含まれるトナークラウドは、静電フィルタ80によって静電的に捕集することができる。
このように構成することで、ハウジング41内の空気圧が高まることによるハウジング41内の空気の空気の漏出は、専ら排気ダクト70を通じて行われ、その際に排気ダクト70を通過する空気流の中に含まれるトナークラウドは、静電フィルタ80によって静電的に捕集することができる。
図5は、電極80aと電極80bとの間に、電極80bから電極80aに向かう電界が形成された場合のトナークラウドの状態を説明する図である。図5に示したように、電極80aには現像電源49から実効的にマイナスの電圧が印加され、接地されている電極80bとの間に、電極80bから電極80aに向かう(電極80bの電位が電極80aよりも高い)電界強度300V/mm以上の電界が形成される。トナークラウドに含まれるトナー粒子は、本実施の形態の現像器ユニット4Yに用いるトナーがマイナス帯電特性を有するように形成されているため、大部分がマイナス帯電している。そのため、電極80aと電極80bとの間の電界によって、トナークラウドに含まれるトナー粒子の殆どは、電極80bの表面に静電的に吸着されることとなる。一方、マイナス帯電特性を有するトナーであっても、僅かではあるがトナー同士の摩擦によりプラスに帯電しているものも含まれるが、このようなプラスに帯電したトナー粒子は、電極80a表面に静電的に吸着される。
さらに、排気ダクト70の静電フィルタ80には、図4に示したように、電極80aと電極80bの表面に静電的に吸着されたトナー粒子を剥ぎ取り、排気ダクト70の最下部に配設されたトナー溜め73まで運ぶ清掃部材の一例としてのクリーナ81が配設されている。
かかるクリーナ81は、横長のブレード状に形成されたウレタンゴム等の弾性体からなり、通気経路を確保するように、通常は静電フィルタ80が配置される領域外に設置されている。そしてクリーニング時に、静電フィルタ80の上部から下部までスライド移動するように構成されている。クリーナ81は、静電フィルタ80の上部から下部までスライド移動することによって、クリーナ81の上下エッジ部が電極80aと電極80bの表面を摺擦し、電極80aと電極80bの表面からトナー粒子を剥ぎ取ることができる。剥ぎ取られたトナー粒子はトナー溜め73まで運ばれて貯蔵される。
このように静電フィルタ80に捕集されたトナーをクリーナ81によって常時、または定期的に回収することで、電極80aと電極80bとの間の電界を常に効果的に作用させることができる。そのため、電極80aと電極80bとで構成される静電フィルタ80のトナークラウド捕集効果を常に高く維持することが可能となる。
かかるクリーナ81は、横長のブレード状に形成されたウレタンゴム等の弾性体からなり、通気経路を確保するように、通常は静電フィルタ80が配置される領域外に設置されている。そしてクリーニング時に、静電フィルタ80の上部から下部までスライド移動するように構成されている。クリーナ81は、静電フィルタ80の上部から下部までスライド移動することによって、クリーナ81の上下エッジ部が電極80aと電極80bの表面を摺擦し、電極80aと電極80bの表面からトナー粒子を剥ぎ取ることができる。剥ぎ取られたトナー粒子はトナー溜め73まで運ばれて貯蔵される。
このように静電フィルタ80に捕集されたトナーをクリーナ81によって常時、または定期的に回収することで、電極80aと電極80bとの間の電界を常に効果的に作用させることができる。そのため、電極80aと電極80bとで構成される静電フィルタ80のトナークラウド捕集効果を常に高く維持することが可能となる。
このように、ハウジング41内部の高くなった空気圧に起因してハウジング41内部から外部に流出する空気流は、排気ダクト70に集約され、空気流に含まれるトナークラウドは、排気ダクト70に配置された電極80aと電極80bとで構成される静電フィルタ80によって除去することができる。そのため、ハウジング41内部から流出する空気流の清浄化を図ることができ、用紙P上の画像汚れの発生や、機内汚染の発生を許容レベルに低下させることが可能となる。
また、クリーナ81によって静電フィルタ80に捕集されたトナーを回収することで、電極80aと電極80bとの間の電界を常に効果的に作用させることができるため、静電フィルタ80のトナークラウド捕集効果を高く維持することができる。また、静電フィルタ80を交換する必要はないので、フェルトで構成されたエアフィルタを用いる場合のように、定期的に交換作業を行なう必要はない。
また、クリーナ81によって静電フィルタ80に捕集されたトナーを回収することで、電極80aと電極80bとの間の電界を常に効果的に作用させることができるため、静電フィルタ80のトナークラウド捕集効果を高く維持することができる。また、静電フィルタ80を交換する必要はないので、フェルトで構成されたエアフィルタを用いる場合のように、定期的に交換作業を行なう必要はない。
次に、排気ダクト70に配置される静電フィルタ80の構成を変えて画像形成装置内部におけるトナークラウド濃度を比較した実験を行なった。その結果を図6に示す。本実験では、電極80aと電極80bとの間隔は1.0mmとし、電極80aと電極80bの通気経路に沿った長さ(電極の長さ)を異なるものとした静電フィルタ80に対し、両電極間に印加する電界強度を変化させてトナークラウド濃度を測定した。また、ハウジング41内部のトナークラウド濃度を高く設定するため、トナー濃度(トナー/磁性キャリア)を15重量%に高めた現像剤を用いた。そして、画像形成装置内部のトナークラウド濃度の測定は、粉塵メータであるダストトラック(カノマックス(株)製)を用いて測定した。
図6に示したように、トナークラウドの捕集効果に関しては、電極80aと電極80bの長さ(電極の長さ)についての依存性は大きくはなく、両電極間に印加する電界強度に対する依存性が大きいことが判明した。さらには、両電極間に印加する電界強度が300V/mm以上において、画像形成装置内部のトナークラウド濃度を0.05mg/m3以下と充分に抑えることが可能となることが確認できた。また、その場合においては、ビデオカメラによる観察でも、トナークラウドの漏出が充分に抑えらていることが確認できた。
図6に示したように、トナークラウドの捕集効果に関しては、電極80aと電極80bの長さ(電極の長さ)についての依存性は大きくはなく、両電極間に印加する電界強度に対する依存性が大きいことが判明した。さらには、両電極間に印加する電界強度が300V/mm以上において、画像形成装置内部のトナークラウド濃度を0.05mg/m3以下と充分に抑えることが可能となることが確認できた。また、その場合においては、ビデオカメラによる観察でも、トナークラウドの漏出が充分に抑えらていることが確認できた。
以上説明したように、本実施の形態の現像器ユニット4Y,4M,4C,4Kでは、ハウジング41内部から外部に流出する空気流は、排気ダクト70に集約され、空気流に含まれるトナークラウドは、排気ダクト70に配置された静電フィルタ80によって捕集することができる。そのため、現像器ユニット4Y,4M,4C,4K内部からのトナークラウドの漏出量も極めて少なく抑えることができ、用紙P上の画像汚れの発生や、機内汚染の発生を許容レベルに低下させることが可能となる。
また、クリーナ81によって、静電フィルタ80に捕集されたトナーを取り除くことができるので、電極80aと電極80bとの間の電界を常に効果的に作用させることができるため、静電フィルタ80のトナークラウド捕集効果を高く維持することができる。そのため、フェルトで構成されたエアフィルタを用いる場合のように、定期的なフィルタの交換作業を行なう必要はなくなり、ユーザやサービスマン等にとって面倒な作業が不要となり、またメンテナンスコストの低減を図ることが可能となる。さらには、トナーがこぼれ落ちて周辺環境を汚染したり、作業者の着衣や手を汚すのを抑制することもできる。
また、クリーナ81によって、静電フィルタ80に捕集されたトナーを取り除くことができるので、電極80aと電極80bとの間の電界を常に効果的に作用させることができるため、静電フィルタ80のトナークラウド捕集効果を高く維持することができる。そのため、フェルトで構成されたエアフィルタを用いる場合のように、定期的なフィルタの交換作業を行なう必要はなくなり、ユーザやサービスマン等にとって面倒な作業が不要となり、またメンテナンスコストの低減を図ることが可能となる。さらには、トナーがこぼれ落ちて周辺環境を汚染したり、作業者の着衣や手を汚すのを抑制することもできる。
[実施の形態2]
実施の形態1では、現像スリーブ42の回転方向下流側に位置する第1現像剤収容部41bの上部壁に圧抜き孔41dが形成され、圧抜き孔41dに連結してハウジング41内の空気を排出する排気ダクト70を設け、排気ダクト70内に配設した静電フィルタ80によって空気中のトナークラウドを集塵する構成の現像器ユニット4Y,4M,4C,4Kについて説明した。本実施の形態の現像器ユニット4Y,4M,4C,4Kでは、排気ダクト70に配設する静電フィルタ80において、静電フィルタ80の少なくとも一方の電極を回転させながら表面の清掃を行うことが可能な構成について説明する。尚、実施の形態1と同様な構成については同様な符号を用い、ここではその詳細な説明を省略する。
実施の形態1では、現像スリーブ42の回転方向下流側に位置する第1現像剤収容部41bの上部壁に圧抜き孔41dが形成され、圧抜き孔41dに連結してハウジング41内の空気を排出する排気ダクト70を設け、排気ダクト70内に配設した静電フィルタ80によって空気中のトナークラウドを集塵する構成の現像器ユニット4Y,4M,4C,4Kについて説明した。本実施の形態の現像器ユニット4Y,4M,4C,4Kでは、排気ダクト70に配設する静電フィルタ80において、静電フィルタ80の少なくとも一方の電極を回転させながら表面の清掃を行うことが可能な構成について説明する。尚、実施の形態1と同様な構成については同様な符号を用い、ここではその詳細な説明を省略する。
図7および図8は、本実施の形態の現像器ユニット4Yの構成を説明する図であり、図7は現像器ユニット4Yの概略断面図、図8は上面から見た概略構成図である。図7および図8に示すように、本実施の形態の現像器ユニット4Yでは、圧抜き孔41dが現像スリーブ42の長手方向の略全域に亘って形成されている。そして、この圧抜き孔41dを覆うようにハウジング41の上部壁に排気ダクト70が配設されている。さらに、排気ダクト70の一端には、集塵ダクト74が形成されている。したがって、本実施の形態の現像器ユニット4Yでは、現像スリーブ42の長手方向略全域から排出されるトナークラウドを含んだ空気を、排気ダクト70によって集塵ダクト74に集め、集塵ダクト74によって集塵した後、清浄な空気を外部に排出している。
ここで、集塵ダクト74の構成を説明する。図9は集塵ダクト74の概略構成図であり、図10は図9におけるAA断面図である。図9および図10に示すように、集塵ダクト74は、トナークラウドを集塵する静電フィルタ80、空気を外部に排出する排気口75、静電フィルタ80に付着したトナーを除去する清掃部材の一例としてのクリーナ82、クリーナ82によって剥ぎ取られたトナーを貯蔵する廃トナーボックス77で構成されている。
静電フィルタ80は、1対の円筒状の電極80cと電極80dとから構成されている。そして、集塵ダクト74には、第1現像剤収容部41bから現像剤供給オーガー45の回転軸45aが延びて配置され、電極80cはこの回転軸45aの周囲に固定配置されている。また、電極80dは集塵ダクト74の内壁に配置されて、電極80cとは同軸に、所定の間隔を持って設置されている。さらに、電極80dには現像電源49が接続され、電極80cは接地されることで、電極80cと電極80dとの間に電界が形成されている。この場合にも、電極80cと電極80dとの間で形成される電界は、300V/mm以上の電界強度であることが好ましい。
そして、排気ダクト70を通って集塵ダクト74に集められた空気流は、集塵ダクト74を通過する際に、空気流の中に含まれるトナークラウドが静電フィルタ80によって静電的に捕集される。
静電フィルタ80は、1対の円筒状の電極80cと電極80dとから構成されている。そして、集塵ダクト74には、第1現像剤収容部41bから現像剤供給オーガー45の回転軸45aが延びて配置され、電極80cはこの回転軸45aの周囲に固定配置されている。また、電極80dは集塵ダクト74の内壁に配置されて、電極80cとは同軸に、所定の間隔を持って設置されている。さらに、電極80dには現像電源49が接続され、電極80cは接地されることで、電極80cと電極80dとの間に電界が形成されている。この場合にも、電極80cと電極80dとの間で形成される電界は、300V/mm以上の電界強度であることが好ましい。
そして、排気ダクト70を通って集塵ダクト74に集められた空気流は、集塵ダクト74を通過する際に、空気流の中に含まれるトナークラウドが静電フィルタ80によって静電的に捕集される。
静電フィルタ80がトナークラウドを集塵する際には、現像剤供給オーガー45の回転軸45aに固定配置された電極80cは、現像剤供給オーガー45の回転に伴って回転する。また、トナークラウドに含まれるトナー粒子は、本実施の形態の現像器ユニット4Yに用いるトナーがマイナス帯電特性を有するように形成されているため、大部分がマイナス帯電している。そのため、電極80cと電極80dとの間の電界によって、トナークラウドに含まれるトナー粒子の殆どは、電極80cの表面に静電的に吸着される。そして、この電極80cの表面に当接するようにして、クリーナ82が集塵ダクト74の下部に配置されている。また、クリーナ82の上流側下部には廃トナーボックス77が配置されている。そのため、クリーナ82は、回転する電極80cの表面に付着したトナーを剥ぎ取り、剥ぎ取られたトナー粒子は廃トナーボックス77に集められるので、トナークラウドに含まれるトナー粒子の殆どは、廃トナーボックス77に回収することができる。
一方、マイナス帯電特性を有するトナーであっても、僅かではあるがトナー同士の摩擦によりプラスに帯電しているものも含まれ、このようなプラスに帯電したトナー粒子は、他方の電極80dの表面に静電的に吸着されることとなる。
そのため、本実施の形態の現像器ユニット4Yでは、所定のタイミングで、電極80d表面に付着したトナーを電極80c表面に静電的に転移させる逆電界を設定することができるように構成している。すなわち、電極80cに対しては、接地されている状態から電極80dの電圧よりも低いマイナスの電圧を印加する状態に切り替えることが可能であり、電極80dから電極80cに向かう電界強度300V/mm以上の電界(逆電界)を形成することができる。
そのため、本実施の形態の現像器ユニット4Yでは、所定のタイミングで、電極80d表面に付着したトナーを電極80c表面に静電的に転移させる逆電界を設定することができるように構成している。すなわち、電極80cに対しては、接地されている状態から電極80dの電圧よりも低いマイナスの電圧を印加する状態に切り替えることが可能であり、電極80dから電極80cに向かう電界強度300V/mm以上の電界(逆電界)を形成することができる。
電極80cと電極80dとの間に逆電界を形成することで、電極80d表面に付着したプラスに帯電しているトナー粒子は、電極80dから静電的な反発力を受けて離脱し、電極80c表面に転移する。そして、電極80c表面に転移したトナー粒子は、電極80cの回転に伴ってクリーナ82によって電極80c表面から剥ぎ取られる。さらに、剥ぎ取られたトナーは、廃トナーボックス77に回収することができる。
このようにして、静電フィルタ80に捕集されたトナーをクリーナ82によって常時回収することができるので、電極80cと電極80dとの間の電界を常に効果的に作用させることができるため、電極80cと電極80dとで構成される静電フィルタ80のトナークラウド捕集効果を高く維持することができる。
このようにして、静電フィルタ80に捕集されたトナーをクリーナ82によって常時回収することができるので、電極80cと電極80dとの間の電界を常に効果的に作用させることができるため、電極80cと電極80dとで構成される静電フィルタ80のトナークラウド捕集効果を高く維持することができる。
なお、集塵ダクト74に関しては、電極80dが接地され、電極80cが現像電源49に接続されるように構成し、トナークラウドに含まれるトナー粒子の大部分であるマイナス帯電しているトナー粒子を、電極80dの表面に静電的に吸着するように構成することもできる。その際には、図11に示したように、電極80cの周囲に空気の流れを妨げないような間隔を持った清掃部材の一例としての螺旋状のクリーナ83を配設することができる。
ここでクリーナ83は、ウレタンゴム等の弾性体で構成され、電極80cの表面に固定されている。そして、現像剤供給オーガー45の回転に伴って、電極80dの表面を摺擦しながら回転し、電極80dの表面に付着したトナーを剥ぎ取るとともに、剥ぎ取られたトナーは、螺旋状のクリーナ83の回転により端部に運ばれ、端部に設けられた排気口75から廃トナーボックス77に集めることができる。
この場合も、所定のタイミングで、電極80cから電極80dに向かう電界強度300V/mm以上の逆電界を形成することで、電極80cに付着したプラスに帯電したトナー粒子を電極80dに転移させ、同様に廃トナーボックス77に回収することもできる。
ここでクリーナ83は、ウレタンゴム等の弾性体で構成され、電極80cの表面に固定されている。そして、現像剤供給オーガー45の回転に伴って、電極80dの表面を摺擦しながら回転し、電極80dの表面に付着したトナーを剥ぎ取るとともに、剥ぎ取られたトナーは、螺旋状のクリーナ83の回転により端部に運ばれ、端部に設けられた排気口75から廃トナーボックス77に集めることができる。
この場合も、所定のタイミングで、電極80cから電極80dに向かう電界強度300V/mm以上の逆電界を形成することで、電極80cに付着したプラスに帯電したトナー粒子を電極80dに転移させ、同様に廃トナーボックス77に回収することもできる。
ところで、廃トナーボックス77に捕集されたトナーは、そのまま廃棄することもできるが、廃トナーボックス77からトナー供給路47ヘ通じる経路と、その経路内にスクリュー等の搬送部材を配設し、第2現像剤収容部41cの内部に回収するように構成することもできる。さらに、廃トナーボックス77を設けず、剥ぎ取られたトナーが、螺旋状のクリーナ83の回転により第1現像剤収容部41b内に直接回収する構成とすることもできる。
また、廃トナーボックス77の容量を現像器ユニット4Yの寿命まで使用し得る程度に設定し、現像器ユニット4Yの寿命時に、現像器ユニット4Yとともに廃トナーを廃棄するように構成することもできる。
なお、本実施の形態では、電極80cを現像剤供給オーガー45の回転に伴って回転させ、クリーナ82を電極80cの表面に当接するように構成したが、電極80dを回転させ、クリーナ82を電極80dの表面に当接するように構成することもできる。
また、廃トナーボックス77の容量を現像器ユニット4Yの寿命まで使用し得る程度に設定し、現像器ユニット4Yの寿命時に、現像器ユニット4Yとともに廃トナーを廃棄するように構成することもできる。
なお、本実施の形態では、電極80cを現像剤供給オーガー45の回転に伴って回転させ、クリーナ82を電極80cの表面に当接するように構成したが、電極80dを回転させ、クリーナ82を電極80dの表面に当接するように構成することもできる。
このように、本実施の形態の現像器ユニット4Y,4M,4C,4Kでも、ハウジング41内部から外部に流出する空気流は、排気ダクト70を通じて集塵ダクト74に集約され、空気流に含まれるトナークラウドは、集塵ダクト74に配置された静電フィルタ80によって捕集することができる。そのため、現像器ユニット4Y,4M,4C,4K内部からのトナークラウドの漏出量も極めて少なく抑えることができ、用紙P上の画像汚れの発生や、機内汚染の発生を許容レベルに低下させることが可能となる。
また、回転する電極80cに当接させたクリーナ82やクリーナ83によって、静電フィルタ80に捕集されたトナーを常時取り除くことで、電極80cと電極80dとの間の電界を常に効果的に作用させることができるため、静電フィルタ80のトナークラウド捕集効果を高く維持することができる。そのため、フェルトで構成されたエアフィルタを用いる場合のように、定期的なフィルタの交換作業を行なう必要はなくなり、ユーザやサービスマン等にとって面倒な作業が不要となり、またメンテナンスコストの低減を図ることが可能となる。さらには、トナーがこぼれ落ちて周辺環境を汚染したり、作業者の着衣や手を汚すのを抑制することもできる。
また、回転する電極80cに当接させたクリーナ82やクリーナ83によって、静電フィルタ80に捕集されたトナーを常時取り除くことで、電極80cと電極80dとの間の電界を常に効果的に作用させることができるため、静電フィルタ80のトナークラウド捕集効果を高く維持することができる。そのため、フェルトで構成されたエアフィルタを用いる場合のように、定期的なフィルタの交換作業を行なう必要はなくなり、ユーザやサービスマン等にとって面倒な作業が不要となり、またメンテナンスコストの低減を図ることが可能となる。さらには、トナーがこぼれ落ちて周辺環境を汚染したり、作業者の着衣や手を汚すのを抑制することもできる。
本発明の活用例として、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファックス等の画像形成装置への適用がある。
1Y,1M,1C,1K…感光体ユニット、3Y,3M,3C,3K…露光ユニット、4Y,4M,4C,4K…現像器ユニット、5Y,5M,5C,5K…トナー容器、11…感光体ドラム、12…帯電ロール、13…LEDプリントヘッド(LPH)、15…中間転写ベルト、16…一次転写ロール、17…ドラムクリーナ、20…二次転写部、41…ハウジング、41d…圧抜き孔、42…現像スリーブ、43…現像マグネット、44…ブレード、45…現像剤供給オーガー、46…現像剤攪拌オーガー、47…トナー供給路、49…現像電源、70…排気ダクト、72…排気口、73…トナー溜め、74…集塵ダクト、75…排気口、77…廃トナーボックス、80…静電フィルタ、80a,80b,80c,80d…電極、81,82,83…クリーナ
Claims (10)
- 内部の空気を排出する圧抜き孔が形成されたハウジングと、
前記圧抜き孔に連結された排気ダクトと、
前記排気ダクトの内部に配設された静電フィルタと
を備えたことを特徴とする現像装置。 - 現像剤を担持する回転自在な現像剤担持体をさらに備え、前記ハウジングの圧抜き孔は、当該現像剤担持体の回転方向下流側であって、当該現像剤担持体と対向する領域に形成されたことを特徴とする請求項1記載の現像装置。
- 前記静電フィルタは、対向して配置された少なくとも一対の電極で構成され、当該電極間に当該電極表面を清掃する清掃部材が配設されたことを特徴とする請求項1記載の現像装置。
- 現像剤を担持する現像剤担持体をさらに備え、前記静電フィルタは、前記現像剤担持体に電圧を印加する電源によって電圧が印加されることを特徴とする請求項1記載の現像装置。
- 現像剤を保持するとともに、内部の空気を排出する圧抜き孔が形成されたハウジングと、
前記圧抜き孔に連結された排気ダクトと、
前記排気ダクトの内部に配設された静電フィルタとを備え、
前記静電フィルタは、円筒状に構成された少なくとも一対の電極が同軸に対向配置されるとともに、少なくとも一の電極が回転自在に構成されたことを特徴とする現像装置。 - 前記静電フィルタは、回転自在な前記電極に当接して当該電極の表面を清掃する清掃部材が配設されたことを特徴とする請求項5記載の現像装置。
- 前記静電フィルタの前記清掃部材は、前記電極表面からの清掃物を当該静電フィルタの一方の端部へ搬送することを特徴とする請求項5記載の現像装置。
- 前記ハウジングに保持された現像剤を攪拌する攪拌部材をさらに備え、前記静電フィルタの回転自在な前記電極は、当該攪拌部材に連結されたことを特徴とする請求項5記載の現像装置。
- 静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体に形成された静電潜像を現像する現像手段とを有し、
前記現像手段は、
現像剤を担持する回転自在な現像剤担持体と、
前記現像剤担持体が配設される開口部を有するとともに、当該現像剤担持体の回転方向下流側であって、当該現像剤担持体と対向する領域に内部の空気を排出する圧抜き孔が形成されたハウジングと、
前記圧抜き孔に連結された排気ダクトと、
前記排気ダクトの内部に配設された少なくとも一対の電極で構成されるとともに、当該電極の表面を清掃する清掃部材が配設された静電フィルタと
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 前記現像手段は、前記ハウジングの前記現像剤担持体の回転方向下流側端部と前記像担持体との間隔が、当該現像剤担持体の回転方向下流側と当該ハウジングとの間隙よりも小さく形成されたことを特徴とする請求項9記載の画像形成装置。
Priority Applications (1)
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-
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- 2004-06-15 JP JP2004176782A patent/JP2006003396A/ja active Pending
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