JP6945789B2 - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、現像装置および画像形成装置に関する。
トナーを含む現像剤を収容する現像容器および回転によりその現像剤を運ぶ現像ロールを備えて像保持体上の静電潜像を現像する現像装置、およびその現像により形成されたトナー像由来の画像を用紙上に形成する画像形成装置が広く知られている。
ここで、現像ロールの回転により空気流が生じ現像装置内の空気圧が上昇するという現象が知られている。画像の生産性向上のためにプロセススピードを上げると、現像装置内の空気圧の上昇が顕著となる。すると、この空気圧の上昇により、現像容器と現像ロールとの隙間や現像容器を構成している部材どうしの僅かな隙間から空気が流出し、それとともにトナーが流出して周囲を汚すという問題が発生するおそれがある。
この問題の発生を抑えるために、現像容器内の空気を抜く圧抜き口を設けてトナーの流出を防ぐフィルタを備えることが提案されている。
例えば、特許文献1には、現像装置に圧抜きスリットを設け、その先にフィルタを備えた構成において、そのフィルタの交換作業の利便性向上の提案がなされている。
また、特許文献2には、現像装置ではなくトナー回収装置に関し、フィルタの目詰まり防止のためにフィルタを包持するフレームに振動を加えることが提案されている。
特開2005−352076号公報 特開2014−228825号公報
上掲の特許文献2に開示されたトナー回収装置では、フレームに振動を加えフィルタを振動させてトナーを振るい落とすことにより、フィルタの長寿命化を図っている。しかしながら、これを現像装置に適用すると、現像装置は静電潜像を現像するという役割を担っていることから、フレームを振動させるとその振動が画質の低下をもたらす原因となりかねず、したがって、現像を行なっているタイミング以外のタイミングでしか振動を発生させることができず、大きな制約となる。
本発明は、フレームを振動させる場合と比較し、振動による画質の低下につながるおそれが小さい方式でフィルタに付着しているトナーを掻き落とすことが可能な現像装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
請求項1は、
内側と外側との双方に開口した圧抜き通路が形成され、トナーを含む現像剤を収容する現像容器と、
静電潜像が形成されトナーで現像されてトナー像を保持する像保持体に隣接した位置に配置され、回転しながら前記現像容器内の現像剤を表面に保持して該像保持体に対面した現像領域に運び、該像保持体の静電潜像を該現像剤中のトナーで現像して該像保持体にトナー像を保持させる現像ロールと、
前記圧抜き通路の外側に開いた開口に対面した位置に配置されて該開口から流出する空気流中のトナーを表面に付着させる、ロール形状を有し予め定められた時期に回転するフィルタとを備え、
前記現像容器が、前記フィルタに接触し該フィルタの回転に伴って該フィルタに付着しているトナーを掻き落とす掻き落とし部を有し、
前記圧抜き通路の内側に開いた開口が水平よりも下向きに開いた開口であって、該内側に開いた開口から該圧抜き通路内に立設し、該内側に開いた開口から該圧抜き通路内に流入した空気を遠回りさせて下流側に通過させる壁部を有し、さらに
前記内向きに開いた開口から前記外側に開いた通路までの間に、前記圧抜き通路の下面から立設して空気を通過させる通路を該圧抜き通路内の上部に形成する複数の立設壁と、隣接する立設壁どうしの間に1つずつ設けられた、前記圧抜き通路の上面から垂下して空気を通過させる通路を該圧抜き通路内の下部に形成する複数の垂下壁とを有することを特徴とする現像装置である。
請求項2は、前記現像容器が、前記掻き落とし部によって前記フィルタから掻き落とされたトナーを収容する掻き落としトナー収容部を有することを特徴とする請求項1に記載の現像装置である。
請求項は、
静電潜像が形成されトナーで現像されてトナー像を保持する像保持体と、
前記像保持体上の静電潜像をトナーで現像して該像保持体にトナー像を保持させる現像装置とを備え、該像保持体上のトナー像に由来する画像を用紙上に形成する画像形成装置であって、
前記現像装置が、
内側と外側との双方に開口した圧抜き通路が形成され、トナーを含む現像剤を収容する現像容器と、
前記像保持体に隣接した位置に配置され、回転しながら前記現像容器内の現像剤を表面に保持して該像保持体に対面した現像領域に運び、該像保持体の静電潜像を該現像剤中のトナーで現像する現像ロールと、
前記圧抜き通路の外側に開いた開口に対面した位置に配置されて該開口から流出する空気流中のトナーを表面に付着させる、ロール形状を有し予め定められた時期に回転するフィルタとを備え、
前記現像容器が、前記フィルタに接触し該フィルタの回転に伴って該フィルタに付着しているトナーを掻き落とす掻き落とし部を有し、
前記圧抜き通路の内側に開いた開口が水平よりも下向きに開いた開口であって、該内側に開いた開口から該圧抜き通路内に立設し、該内側に開いた開口から該圧抜き通路内に流入した空気を遠回りさせて下流側に通過させる壁部を有し、さらに
前記内向きに開いた開口から前記外側に開いた通路までの間に、前記圧抜き通路の下面から立設して空気を通過させる通路を該圧抜き通路内の上部に形成する複数の立設壁と、隣接する立設壁どうしの間に1つずつ設けられた、前記圧抜き通路の上面から垂下して空気を通過させる通路を該圧抜き通路内の下部に形成する複数の垂下壁とを有することを特徴とする画像形成装置である。
請求項1の現像装置および請求項の画像形成装置によれば、フィルタを回転させてトナーを掻き落とす構造を有し、フレームを振動させる場合と比較し、振動による画質の低下につながるおそれが小さい方式でフィルタに付着しているトナーを掻き落とすことができる。
また、請求項1の現像装置および請求項の画像形成装置によれば、上記の立設壁と垂下壁を有することにより、フィルタにまで到着するトナー量が低減され、フィルタの長寿命化につながる。

請求項2の現像装置によれば、掻き落としトナー収容部が設けられているため、掻き落としたトナーを現像容器内の現像剤に再び戻す構造と比べ、その再び戻す経路を通って現像剤中のトナーがフィルタに付着するおそれが防止され、フィルタの長寿命化につながる。
請求項3の現像装置によれば、圧抜き通路の蛇行路により、フィルタにまで到着するトナー量が低減され、フィルタの長寿命化につながる。
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。 現像装置の内部構成を示した模式図である。
以下、本発明の実施の形態について説明する。
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)の各色に対応する像形成部10Y,10M,10C,10Kを並列的に配置してなるタンデム型のカラープリンタであり、単色の画像をプリントすることができるほか、4色のトナー像からなるフルカラーの画像をプリントすることができる。
画像形成装置1は、像形成部10Y,10M,10C,10Kのそれぞれに露光光を照射する露光器20と、各色の像形成部10Y,10M,10C,10Kからトナー像が転写される中間転写ベルト30と、中間転写ベルト30からトナー像を用紙に転写する2次転写器50と、トナーを用紙に定着する定着装置60と、中間転写ベルト30からトナーを回収するベルトクリーナ70と、用紙を搬送する用紙搬送装置80と、用紙Pを収容する用紙収容器Cとを備えている。また、画像形成装置1には、YMCK各色のトナーを収容するトナー収容器18Y,18M,18C,18Kと、トナー収容器18Y,18M,18C,18Kのトナーを像形成部10Y,10M,10C,10Kにそれぞれ供給するトナー供給装置19Y,19M,19C,19Kも備えられている。
4つの像形成部10Y,10M,10C,10Kは、ほぼ同様の構成を有しているため、ここではこれらを代表して、イエローに対応する像形成部10Yを取り上げて説明する。像形成部10Yは、感光体11Y、帯電器12Y、現像装置14Y、1次転写器15Y、および感光体クリーナ16Yを備えている。感光体11Yは円筒状の表面を有しており、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。この感光体11Yは、本発明にいう像保持体の一例に相当する。他の感光体11M,11C,11Kも同様である。また、現像装置14Yは、本発明の現像装置の一例、および、本発明の画像形成装置における現像装置の一例に相当する。他の現像装置14M,14C,14Kも同様である。
帯電器12Yは、感光体11Yに接触しながら回転する帯電ロールを有し、感光体11Yの表面を帯電させる。
現像装置14Y内には、トナーおよび磁性キャリアを含んだ現像剤が収容されている。現像装置14Yは、現像ロール142を備えており、現像ロール142は、現像剤を感光体11Yに搬送する。現像剤のトナーが感光体11Yに付着することで、感光体11Y上にトナー像が形成される。トナー収容器18Yおよびトナー供給装置19Yによって、現像装置14Yに新しいトナーが補充される。トナー供給装置19Y内には、制御部1Bの制御によって駆動されるトナー搬送機構が設けられている。
1次転写器15Yは、トナー像を中間転写ベルト30に転写する。感光体クリーナ16Yは転写後の感光体11Yの表面を清掃する。
露光器20は、外部から供給される画像信号に基づく露光光を発光し、発光した光で感光体11Y,11M,11C,11Kを露光する。
中間転写ベルト30は、ベルト支持ロール31,32,33,34によって支持された無端の帯状部材であり、像形成部10Y,10M,10C,10K、および、2次転写器50を経由する矢印bに示す方向に周回移動する。中間転写ベルト30は、像形成部10Y,10M,10C,10Kで形成された各色のトナー像を保持する。
2次転写器50は、ベルト支持ロール31〜34の1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。2次転写器50とバックアップロール34との間には、トナーを転写する電界を生じさせる電圧が供給され、中間転写ベルト30上のトナー像を用紙上に転写する。
ベルトクリーナ70は、中間転写ベルト30にブレードを接触させて、中間転写ベルト30上のトナーを除去する。
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、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。
用紙搬送装置80は、用紙Pを用紙収容器Cから取り出し、2次転写器50および定着装置60を経由する用紙搬送路rに沿って搬送する。用紙搬送装置80は、用紙収容器Cに収容された用紙Pを取り出すピックアップロール81、取り出された用紙Pを捌く捌きロール82、用紙Pを搬送する搬送ロール83、用紙Pを2次転写器50に搬送するレジストレーションロール84、用紙Pを外部に排出する排出ロール86、および、両面プリントの際に用紙Pを搬送する反転搬送ロール88,89を備えている。
図1に示す画像形成装置1の基本動作を説明する。イエローの像形成部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。このことは、イエロー以外の色に対応する像形成部10M,10C,10Kでも同様である。露光器20は、感光体11Y,11M,11C,11Kに、画像信号中の各色に対応するデータに応じた露光光をそれぞれ照射する。代表としてイエロー(Y)について説明する。露光器20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。現像装置14Yは、静電潜像をイエローのトナーで現像することで、トナー像を形成する。現像装置14Yには、トナー収容器18Yからトナー供給装置19Yによってトナーが供給される。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、感光体11Y表面と中間転写ベルト30との間に転写用の電位を与える1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。
中間転写ベルト30は、支持ロール31〜34によって支持されて矢印b方向に巡回移動しており、イエロー以外の色に対応する像形成部10M,10C,10Kは、像形成部10Yと同様にしてそれぞれの色に対応するトナー像を形成し、中間転写ベルト30に、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。一方、用紙収容器C内の用紙Pは、ピックアップロール81によって取り出され、捌きロール82、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2次転写器50に向かう矢印c方向に搬送される。用紙Pは、レジストレーションロール84によって、中間転写ベルト30上にトナー像が転写されていくタイミングに合わせて、2次転写器50に送り込まれる。2次転写器50は、中間転写ベルト30と用紙Pとの間に転写用のバイアス電位を与えることによって、中間転写ベルト30のトナー像を用紙Pに転写する。2次転写器50によって、トナー像が転写された用紙Pは定着装置60に搬送され、用紙P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P上に画像が形成される。画像が形成された用紙Pは排出ロール86によって画像形成装置1の上部に排出される。中間転写ベルト30に、2次転写器50による転写後残留したトナーは、ベルトクリーナ70によって除去される。
画像が形成された面のうら面にも画像を形成する両面プリントの場合には、排出ロール86が排出口から用紙Pを途中まで排出した後、逆向きに搬送する。逆向きに搬送された用紙Pは反転搬送ロール88,89によって反転搬送路r'を経由して搬送される。搬送された用紙Pは、レジストレーションロール84から、表裏反転した状態で2次転写器50に送り込まれ、裏面にも画像が形成される。
図2は、現像装置の内部構成を示した模式図である。
図1に示す画像形成装置1には、4台の現像装置14Y,14M,14C,14Kが備えられているが、それらはいずれもほぼ同一の構成を有する。そこで、図2以降の説明においては、トナーの色を表わすY,M,C,Kの符号を取り除いて単に現像装置14と称する。現像装置14の各構成要素についても同様である。また、図1を参照して説明するときの、現像装置14以外の構成要素についても同様である。
この現像装置14は、トナーを含む現像剤(不図示)を内部に収容した現像容器141と、その現像容器141から一部を露出させた現像ロール142を備えている。現像容器141内には、互いに平行に配置されて現像容器141の長手方向に延びる2本のオーガ143,144が配置されている。これらのオーガ143,144は、回転により、現像容器141内の現像剤を撹拌しながら、長手方向に往復搬送する部材である。
また、現像ロール142は、感光体11に隣接した位置に配置され、矢印e方向に回転しながら、現像容器141内の現像剤を表面に保持して、感光体11に対面した現像領域dに運び、感光体11上の静電潜像を現像剤中のトナーで現像する。この現像により、感光体11上にトナー像が形成される。その感光体11上に形成されたトナー像のその後の取扱いについては、図1を参照して説明した通りである。
また、この現像容器141には、その現像容器141の内側と外側とに開口した圧抜き通路145が形成されている。さらに、この現像装置13には、その圧抜き通路145の、外側に開いた開口145aに対面した位置に、フィルタ146が配置されている。このフィルタ146は、その開口145aから流出する空気流中のトナーを表面に吸着させるフィルタである。この圧抜き通路145は、現像容器141の長手方向に延びているスリット状の通路であり、フィルタ146も、その方向に延び、現像ロール142やオーガ143、44とともに回転する。なお、このフィルタ146は、常に回転していてもよいが、予め定められた時期にのみ回転するように、回転と停止を切り替える構造を備えていてもよい。
現像容器141内の気圧が高まると、圧抜き通路145の、現像容器141の内側に開いた開口145bからその圧抜き通路145内に空気が流入する。この空気には浮遊するトナーが含まれている。この圧抜き通路145内に流入した空気は、その外向きの開口145aに対面して配置されたフィルタ146によって捕捉される。
ここで、この現像容器141はさらに、圧抜き通路145に位置するクリーニングエッジ147を有する。このクリーニングエッジ147は、その長手方向に直線的に延び、フィルタ146に接触している。フィルタ146が回転すると、フィルタ146に捕捉されてそのフィルタ146に付着しているトナーは、このクリーニングエッジ147によりフィルタ146から掻き落とされる。これにより、フィルタ145が清掃され、フィルタ146の寿命が、本実施形態ではこの現像装置14の寿命が尽きるまで延びることとなる。このクリーニングエッジ147は、本発明にいう掻き落とし部の一例に相当する。
クリーニングエッジ147の下方には、現像容器141内の現像剤とは隔絶された掻き落としトナー収容部148が設けられている。フィルタ146から掻き落とされたトナーは現像装置14の寿命が尽きるまで、この掻き落としトナー収容部148内に収容される。
仮に、この掻き落としトナー収容部148の底が開いていて、フィルタ146から掻き落とされたトナーが落下して現像容器141内の現像剤に再び混入する通路が開いていると、その通路を通って上昇する空気流が生じ、その空気流に乗ってトナーがフィルタに付着するおそれがある。本実施形態では、底が塞がれた掻き落としトナー収容部148が設けられていることにより、その上昇する空気流の発生が防止され、この点からもフィルタ146の長寿命化が図られている。
また、この圧抜き通路145内には、床からの立と天井からの垂下を交互に繰り返す複数のリブ145cが設けられていて、これらのリブ145cにより、この圧抜き通路145内を蛇行しながら空気が流れる蛇行路が形成されている。圧抜き通路145内を流れる空気は、この蛇行により流れが弱められ、その空気流に交じって圧抜き通路145内に流入してきたトナーの多くはそれらのリブ145cに吸着され、フィルタ146にまで到達するトナーの量が低減する。したがって、本実施形態の場合、この点からもフィルタ146の長寿命化が図られている。
さらに、本実施形態の場合、この圧抜き通路145の、現像容器141の内側に開いた開口145bに隣接した位置には、その圧抜き通路145内に立設した壁部149が設けられている。この壁部149の存在により、その内側に開いた開口145bから圧抜き通路145内に流入した空気は、垂直方向に遠回りしてから下流側に流れることになる。このため、この圧抜き通路145内に流入した空気に混入しているトナーの多くがその壁部149で遮られて下流側には進まずに落下し、この壁部149の存在によっても、フィルタ146にまで到達するトナー量が低減する。
また、この図2に示すフィルタ146は、棒状の軸心の周りに細径のスポンジを螺旋状に巻回した形状を有する。このような螺旋形状を有すると表面積が大きくなり、空気流中のトナーの捕捉効率が向上する。このフィルタ146の、螺旋の太さやピッチ、また、圧抜き通路145の外向きの開口145aとフィルタ146との間の隙間の大きさ等は、そこを通過する空気流の通気性とフィルタ146によるトナーの回収性能とのバランスで決定される。
なお、このフィルタ146は、この図2に示すような螺旋形状を有するものである必要はない。例えば、このフィルタ146は、単純なロール形状の表面を持つスポンジであってもよい。単純なロール形状の表面を持つスポンジからなるフィルタの場合、螺旋形状のスポンジよりも製造コストを抑えることができる。単純なロール形状の表面を持つスポンジからなるフィルタであっても空気流中のトナー回収性能が十分の場合は、この単純な形状のフィルタを採用してもよい。この単純なロール形状のスポンジの場合も、その径や、開口145aとの間の隙間の大きさ等は、そこを通過する空気流の通気性とフィルタによるトナーの回収性能とのバランスで決定される。
また、このフィルタ146は、スポンジである必要もなく、例えば、長尺な軸心から多数の棒状の突起(ブラシの毛)が放射状に突き出た形状のブラシであってもよい。そのブラシの突起(ブラシの毛)の配列も、例えば軸心方向に直線的に配列されていてもよく、螺旋を描くように配列されていてもよい。このようなブラシも、フィルタ146として採用可能である。ブラシをフィルタとして採用したときは、クリーニングエッジ147は、長手方向に直線的に延びる部材ではなく、その長手方向に山波形状(ギザギザな形状)を有していてもよい。山波形状(ギザギザな形状)により、クリーニング性能を向上させることができる。
なお、ここでは、本発明を、図1に示す、いわゆるタンデム方式の画像形成装置1に組み込まれた現像装置14に適用した例について説明したが、本発明は、図1に示すタイプの画像形成装置に限られず、例えばモノクロプリンタ等であってもよく、様々なタイプの画像形成装置に適用することができる。
1 画像形成装置
10 像形成部
11 感光体
14 現像装置
141 現像容器
142 現像ロール
143,144 オーガ
145 圧抜き通路
145a 外側に開いた開口
145b 内側に開いた開口
145c リブ
146 フィルタ
147 クリーニングエッジ
148 掻き落としトナー収容部
149 壁部

Claims (3)

  1. 内側と外側との双方に開口した圧抜き通路が形成され、トナーを含む現像剤を収容する現像容器と、
    静電潜像が形成されトナーで現像されてトナー像を保持する像保持体に隣接した位置に配置され、回転しながら前記現像容器内の現像剤を表面に保持して該像保持体に対面した現像領域に運び、該像保持体の静電潜像を該現像剤中のトナーで現像して該像保持体にトナー像を保持させる現像ロールと、
    前記圧抜き通路の外側に開いた開口に対面した位置に配置されて該開口から流出する空気流中のトナーを表面に付着させる、ロール形状を有し予め定められた時期に回転するフィルタとを備え、
    前記現像容器が、前記フィルタに接触し該フィルタの回転に伴って該フィルタに付着しているトナーを掻き落とす掻き落とし部を有し、
    前記圧抜き通路の内側に開いた開口が水平よりも下向きに開いた開口であって、該内側に開いた開口から該圧抜き通路内に立設し、該内側に開いた開口から該圧抜き通路内に流入した空気を遠回りさせて下流側に通過させる壁部を有し、さらに
    前記内向きに開いた開口から前記外側に開いた通路までの間に、前記圧抜き通路の下面から立設して空気を通過させる通路を該圧抜き通路内の上部に形成する複数の立設壁と、隣接する立設壁どうしの間に1つずつ設けられた、前記圧抜き通路の上面から垂下して空気を通過させる通路を該圧抜き通路内の下部に形成する複数の垂下壁とを有することを特徴とする現像装置。
  2. 前記現像容器が、前記掻き落とし部によって前記フィルタから掻き落とされたトナーを収容する掻き落としトナー収容部を有することを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
  3. 静電潜像が形成されトナーで現像されてトナー像を保持する像保持体と、
    前記像保持体上の静電潜像をトナーで現像して該像保持体にトナー像を保持させる現像装置とを備え、該像保持体上のトナー像に由来する画像を用紙上に形成する画像形成装置であって、
    前記現像装置が、
    内側と外側との双方に開口した圧抜き通路が形成され、トナーを含む現像剤を収容する現像容器と、
    前記像保持体に隣接した位置に配置され、回転しながら前記現像容器内の現像剤を表面に保持して該像保持体に対面した現像領域に運び、該像保持体の静電潜像を該現像剤中のトナーで現像する現像ロールと、
    前記圧抜き通路の外側に開いた開口に対面した位置に配置されて該開口から流出する空気流中のトナーを表面に付着させる、ロール形状を有し予め定められた時期に回転するフィルタとを備え、
    前記現像容器が、前記フィルタに接触し該フィルタの回転に伴って該フィルタに付着しているトナーを掻き落とす掻き落とし部を有し、
    前記圧抜き通路の内側に開いた開口が水平よりも下向きに開いた開口であって、該内側に開いた開口から該圧抜き通路内に立設し、該内側に開いた開口から該圧抜き通路内に流入した空気を遠回りさせて下流側に通過させる壁部を有し、さらに
    前記内向きに開いた開口から前記外側に開いた通路までの間に、前記圧抜き通路の下面から立設して空気を通過させる通路を該圧抜き通路内の上部に形成する複数の立設壁と、隣接する立設壁どうしの間に1つずつ設けられた、前記圧抜き通路の上面から垂下して空気を通過させる通路を該圧抜き通路内の下部に形成する複数の垂下壁とを有することを特徴とする画像形成装置。
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