JP7703380B2 - Developing device - Google Patents
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Description
本発明は、トナーとキャリアを含む現像剤を用いた現像装置に関する。 The present invention relates to a developing device that uses a developer containing toner and carrier.
現像装置は、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、像担持体に形成された静電潜像を現像するために現像剤を担持搬送する現像回転体と、を備える。現像容器は、隔壁と、現像回転体に現像剤を供給する第1室(供給室)と、第1室と隔壁により区画され且つ第1室との間で現像剤が循環する第2室(撹拌室)と、を有する。第1室の開口部には、現像回転体が配置されている。 The developing device includes a developing container that contains a developer containing toner and a carrier, and a developing rotor that carries and transports the developer to develop an electrostatic latent image formed on an image carrier. The developing container has a partition wall, a first chamber (supply chamber) that supplies developer to the developing rotor, and a second chamber (mixing chamber) that is partitioned from the first chamber by the partition wall and in which developer circulates between the first chamber and the second chamber. The developing rotor is disposed at the opening of the first chamber.
現像装置では、第1室の開口部と現像回転体との隙間を介して、現像回転体の回転により現像容器内に気流が流入する。現像容器内に気流が流入して現像容器内の内圧が上昇した場合、第1室の開口部と現像回転体との隙間を介して、現像容器内の空気が現像容器外に排出されて、その際にトナーが飛散する虞がある。 In the developing device, air flows into the developing container through the gap between the opening of the first chamber and the developing rotor due to the rotation of the developing rotor. When air flows into the developing container and the internal pressure inside the developing container rises, the air inside the developing container is discharged outside the developing container through the gap between the opening of the first chamber and the developing rotor, which may cause toner to scatter.
特許文献1に記載の現像装置では、現像容器内の内圧を低減させるために空気が通過可能な開口部(以降、圧抜き用開口部と呼ぶ)が第1室の上方に設けられ、且つ、圧抜き用開口部にはフィルターが配設されている。
In the developing device described in
しかしながら、第1室(供給室)内の空気は、現像回転体から遊離したトナーを多く含んでいるためにトナー濃度が高くなっている。このため、特許文献1に記載の構成の場合、第1室の上方に設けられた圧抜き用開口部を介して現像容器内から現像容器外に排出される空気に含まれるトナーの量が多くなる傾向がある。そして、第1室の上方に設けられた圧抜き用開口部にフィルターを配設した場合、圧抜き用開口部に配設されたフィルターはトナーで目詰まりしやすくなるので、フィルターの寿命が短くなる虞がある。
However, the air in the first chamber (supply chamber) contains a large amount of toner that has been liberated from the developing rotor, resulting in a high toner concentration. For this reason, in the case of the configuration described in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、空気が通過可能な開口部を介して現像容器内から現像容器外に排出する空気に含まれるトナーの量を低減させることが可能な現像装置を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above problems. The object of the present invention is to provide a developing device that can reduce the amount of toner contained in the air discharged from inside the developing container to the outside of the developing container through an opening through which air can pass.
上記目的を達成するために本発明の一態様に係る現像装置は以下のような構成を備える。即ち、回転可能に設けられ、像担持体に形成された静電潜像を現像するためにトナーとキャリアを含む現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の内部に非回転に固定して配置されたマグネットであって、第一磁極と、前記現像剤担持体の回転方向に関して前記第一磁極よりも下流であって前記第一磁極と隣り合って配置され且つ前記第一磁極と同極である第二磁極と、を有するマグネットと、前記現像剤担持体に前記現像剤を供給する第一室と、前記第一室との間で前記現像剤が循環する第二室と、前記第一室と前記第二室とを区画する隔壁と、を有し、前記現像剤を収容する現像容器と、前記第一室と前記第二室とを連通する第一連通部であって、前記第二室から前記第一室に前記現像剤が移動することを許容する第一連通部と、前記第一室と前記第二室とを連通する第二連通部であって、前記第一室から前記第二室に前記現像剤が移動することを許容する第二連通部と、前記第一室に配置され、前記現像剤を前記第一連通部から前記第二連通部に向かう第一方向に搬送する第一搬送スクリューと、前記第二室に配置され、前記現像剤を前記第二連通部から前記第一連通部に向かう第二方向に搬送する第二搬送スクリューと、前記第一室と前記第二室とを連通する第三連通部であって、前記第一方向に関して前記第一連通部よりも下流且つ前記第二連通部よりも上流に設けられ、前記第一搬送スクリューの回転軸線よりも鉛直方向上方且つ前記第二搬送スクリューの回転軸線よりも鉛直方向上方に配置された第三連通部と、を備え、前記現像容器は、前記第二室よりも鉛直方向上方に配置された第三室を更に有し、前記第三室には、前記現像容器の内部の空気を前記現像容器の外部に排出するための開口部が設けられており、前記開口部は、前記第三連通部の最上端よりも鉛直方向上方に配置されており、前記現像剤担持体の法線方向における前記第二磁極の磁束密度のピーク位置は、前記現像剤担持体の法線方向における前記第一磁極の磁束密度のピーク位置よりも鉛直方向下方に在り、且つ、前記第三連通部の最上端は、前記現像剤担持体の法線方向における前記第一磁極の磁束密度のピーク位置よりも鉛直方向下方に在り、前記現像容器に封止部材が貼り付けられており、且つ、前記第二室と前記第三室が互いに連通していない封止状態において、前記現像容器に貼り付けられた前記封止部材によって初期現像剤が前記第三室に封止されており、且つ、前記現像容器の内部の空気が前記第三連通部を介して前記第一室と前記第二室の間を連通しており、且つ、前記現像容器の内部の空気が前記第二室と前記第三室の間を連通しておらず、前記現像容器に前記封止部材が貼り付けられておらず、且つ、前記第二室と前記第三室が互いに連通している未封止状態において、前記初期現像剤が前記第三室に封止されておらず、且つ、前記現像容器の内部の空気が前記第三連通部を介して前記第一室と前記第二室の間を連通しており、且つ、前記現像容器の内部の空気が前記第二室と前記第三室の間を連通しており、前記未封止状態において、前記第一室の内部の空気が前記第三連通部を介して前記第二室に移動することを許容し、且つ、前記第二室の内部の空気が前記第三室に移動することを許容し、且つ、前記第三室の内部の空気を前記開口部を介して前記現像容器の外部に排出することが可能であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a developing device according to one aspect of the present invention has the following configuration: That is, a developer carrier that is rotatably provided and carries and transports a developer containing toner and a carrier to develop an electrostatic latent image formed on an image carrier, a magnet that is fixedly arranged inside the developer carrier and non-rotatably, the magnet having a first magnetic pole and a second magnetic pole that is arranged downstream of the first magnetic pole in the rotation direction of the developer carrier and adjacent to the first magnetic pole and has the same polarity as the first magnetic pole, a developing container that contains the developer, the developing container having a first chamber that supplies the developer to the developer carrier, a second chamber in which the developer circulates between the first chamber and the second chamber, and a partition wall that partitions the first chamber and the second chamber, a first communication portion that communicates between the first chamber and the second chamber, the first communication portion that allows the developer to move from the second chamber to the first chamber, and a second communication portion that communicates between the first chamber and the second chamber. a second communication portion configured to allow the developer to move from the first chamber to the second chamber, a first conveying screw disposed in the first chamber and conveying the developer in a first direction from the first communication portion toward the second communication portion, a second conveying screw disposed in the second chamber and conveying the developer in a second direction from the second communication portion toward the first communication portion, and a third communication portion configured to communicate the first chamber and the second chamber, the third communication portion being provided downstream of the first communication portion and upstream of the second communication portion with respect to the first direction, and being disposed vertically above a rotation axis of the first conveying screw and vertically above a rotation axis of the second conveying screw, and the developing container further has a third chamber disposed vertically above the second chamber, and the third chamber is configured to include a developer conveying portion that conveys the developer from the first chamber to the second chamber. an opening is provided for discharging the air from the developing container to the outside, the opening is disposed vertically above an uppermost end of the third communicating portion, a peak position of the magnetic flux density of the second magnetic pole in a normal direction of the developer carrier is vertically below a peak position of the magnetic flux density of the first magnetic pole in the normal direction of the developer carrier, and an uppermost end of the third communicating portion is vertically below a peak position of the magnetic flux density of the first magnetic pole in the normal direction of the developer carrier, a sealing member is attached to the developing container, and in a sealed state in which the second chamber and the third chamber are not in communication with each other, an initial developer is sealed in the third chamber by the sealing member attached to the developing container, and air inside the developing container is discharged between the first chamber and the second chamber via the third communicating portion. and in an unsealed state in which the air inside the developing container does not communicate between the second chamber and the third chamber, the sealing member is not attached to the developing container, and the second chamber and the third chamber are in communication with each other, the initial developer is not sealed in the third chamber, and the air inside the developing container communicates between the first chamber and the second chamber via the third communication part, and the air inside the developing container communicates between the second chamber and the third chamber, and in the unsealed state, the air inside the first chamber is allowed to move to the second chamber via the third communication part, and the air inside the second chamber is allowed to move to the third chamber, and the air inside the third chamber can be discharged to the outside of the developing container through the opening.
本発明によれば、空気が通過可能な開口部を介して現像容器内から現像容器外に排出する空気に含まれるトナーの量を低減させることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the amount of toner contained in the air discharged from inside the developing container to the outside of the developing container through an opening through which air can pass.
実施形態について、図1ないし図11を用いて説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の概略構成について、図1及び図2を用いて説明する。 The embodiment will be described with reference to Figures 1 to 11. First, the schematic configuration of the image forming apparatus of the embodiment will be described with reference to Figures 1 and 2.
[画像形成装置]
本実施形態の画像形成装置100は、それぞれ像担持体としての感光ドラム1を有する4つの画像形成部PY、PM、PC、PKを備えた電子写真方式のタンデム型のフルカラープリンタである。画像形成装置100は、装置本体100Aに接続された原稿読み取り装置(図示せず)又は装置本体100Aに対し通信可能に接続されたパーソナルコンピュータなどのホスト機器からの画像信号に応じてトナー像(画像)を記録材に形成する。記録材としては、用紙、プラスチックフィルム、布などのシート材が挙げられる。また、画像形成部PY、PM、PC、PKは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成する。
[Image forming apparatus]
The
なお、画像形成装置100が備える4つの画像形成部PY、PM、PC、PKは、現像色が異なることを除いて実質的に同一の構成を有する。したがって、代表して画像形成部PYについて説明し、その他の画像形成部については説明を省略する。
The four image forming units PY, PM, PC, and PK of the
図2に示すように、画像形成部PYには、像担持体として円筒型の感光体、即ち、感光ドラム1が配設されている。感光ドラム1は、図中矢印方向に回転駆動される。感光ドラム1の周囲には帯電手段としての帯電ローラ2、現像装置4、転写手段としての一次転写ローラ52、クリーニング手段としてのクリーニング装置7が配置されている。感光ドラム1の図中下方には露光手段としての露光装置(本実施形態ではレーザースキャナ)3が配置されている。
As shown in FIG. 2, the image forming unit PY is provided with a cylindrical photosensitive member, i.e.,
各画像形成部の図1の上方には、転写装置5が配置されている。転写装置5は、中間転写体としての無端状の中間転写ベルト51が複数のローラに張設されて、矢印方向に周回移動(回転)するように構成されている。そして、中間転写ベルト51は、後述するように中間転写ベルト51に一次転写されたトナー像を担持して搬送する。中間転写ベルト51を張架するローラのうちの二次転写内ローラ53と中間転写ベルト51を挟んで対向する位置には、二次転写手段としての二次転写外ローラ54が配置されている。そして、中間転写ベルト51上のトナー像を記録材に転写する二次転写部T2を構成している。二次転写部T2の記録材搬送方向下流には定着装置6が配置される。
A
画像形成装置100の下部には、記録材Sが収容されたカセット9が配置されている。カセット9から給送された記録材Sは、搬送ローラ91によりレジストレーションローラ92に向けて搬送される。そして、停止状態のレジストレーションローラ92に記録材Sの先端が突き当たり、ループを形成することで記録材Sの斜行を補正する。その後、中間転写ベルト51上のトナー像と同期してレジストレーションローラ92を回転開始させ、記録材Sを二次転写部T2に搬送する。
At the bottom of the
上述のように構成される画像形成装置100により、例えば4色フルカラーの画像を形成するプロセスについて説明する。まず、画像形成動作が開始すると、回転する感光ドラム1の表面が帯電ローラ2によって一様に帯電される。次いで、感光ドラム1は、露光装置3から発せられる画像信号に対応したレーザー光により露光される。これにより、感光ドラム1上に画像信号に応じた静電潜像が形成される。感光ドラム1上の静電潜像は、現像装置4内に収容された現像剤としてのトナーによって顕像化され、可視像となる。
The process of forming, for example, a four-color full-color image using the
感光ドラム1上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト51を挟んで配置される一次転写ローラ52との間で構成される一次転写部T1(図2)にて、中間転写ベルト51に一次転写される。この際、一次転写ローラ52には一次転写バイアスが印加される。一次転写後に感光ドラム1の表面に残ったトナー(転写残トナー)は、クリーニング装置7によって除去される。
The toner image formed on the
このような動作をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各画像形成部で順次行い、中間転写ベルト51上で4色のトナー像を重ね合わせる。その後、トナー像の形成タイミングに合わせてカセット9に収容された記録材Sが二次転写部T2に搬送される。そして、二次転写外ローラ54に二次転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルト51上の4色のトナー像を、記録材S上に一括で二次転写する。二次転写部T2で転写しきれずに中間転写ベルト51に残留したトナーは、中間転写ベルトクリーナ55により除去される。
This operation is performed in sequence at each image forming section for yellow, magenta, cyan, and black, and the four color toner images are superimposed on the
次いで、記録材Sは定着手段としての定着装置6に搬送される。定着装置6は、内部にハロゲンヒータなどの熱源を有する定着ローラ61及び加圧ローラ62を備え、定着ローラ61と加圧ローラ62とで定着ニップ部を形成する。この定着装置6の定着ニップ部にトナー像が転写された記録材Sを通過させることで、記録材Sが加熱、加圧される。そして、記録材S上のトナーは溶融、混合されて、フルカラーの画像として記録材Sに定着される。その後、記録材Sは排出ローラ101により排出トレイ102に排出される。これにより、一連の画像形成プロセスが終了する。
The recording material S is then conveyed to the
なお、本実施形態の画像形成装置100は、例えばブラック単色の画像など、所望の単色または4色のうちいくつかの色用の画像形成部を用いて、単色またはマルチカラーの画像を形成することも可能である。
In addition, the
[現像装置]
次に、現像装置4の基本構成について、図3及び図4を用いて説明する。現像装置4は、非磁性トナーと磁性を有するキャリアを含む現像剤を収容する現像容器41と、現像容器内の現像剤を担持して回転する現像剤担持体としての現像スリーブ44とを有する。現像容器41内には、現像容器内の現像剤を攪拌・搬送しつつ現像容器内を循環させる第1搬送部材及び第2搬送部材としての第1搬送スクリュー43a及び第2搬送スクリュー43bが配置されている。また、現像スリーブ44の内部には、回転方向に並んだ複数の磁極を有する磁界発生手段としてのマグネットロール44aが非回転に配置されている。更に、現像スリーブ44の表面に現像剤の薄層を形成する規制部材としての現像ブレード42が配置されている。
[Developing device]
Next, the basic configuration of the developing
現像容器41は、現像剤が収容される現像枠体41jと、現像枠体41jの上方を覆う覆い部材としての上蓋41kとを有する。現像枠体41jと上蓋41kとは別体であり、現像枠体41jに上蓋41kを設けることで現像容器41が形成される。現像容器41の内部は、その略中央部が紙面に垂直方向に延在する隔壁41cによって現像室(第1室)41aと攪拌室(第2室)41bに水平方向の左右に区画されており、現像剤は現像室41a及び攪拌室41bに収容されている。即ち、現像容器41は、第1搬送スクリュー43a及び第2搬送スクリュー43bが配置され且つ現像剤を収容する為の第一枠体(現像枠体41j)と、第一枠体に取り付けられ現像スリーブ44の外周面の一部を覆う為の第二枠体(上蓋41k)から構成される。
The developing
現像室41a及び攪拌室41bには、第1搬送スクリュー43a、第2搬送スクリュー43bがそれぞれ配置されている。即ち、第1搬送スクリュー43a及び第2搬送スクリュー43bは現像枠体41j内に配置され、第1搬送スクリュー43a及び第2搬送スクリュー43bの上方を上蓋41kにより覆っている。隔壁41cの長手方向両端部(現像スリーブ44の回転軸線方向両端部、図4の左側及び右側)には、現像室41aと攪拌室41bとの間で現像剤が通過することを許容する第1連通部41d、第2連通部41eが設けられている。
A first conveying
第1搬送スクリュー43a及び第2搬送スクリュー43bは、それぞれ、軸(回転軸)の周りに、搬送部としての螺旋状の羽根を設けて形成されている。また、第2搬送スクリュー43bには、螺旋状の羽根に加えて、軸からその半径方向に突出し、現像剤の搬送方向に所定の幅を有する攪拌リブ43b1が設けられている。攪拌リブ43b1は、軸の回転に伴って現像剤を攪拌する。
The
第1搬送部材としての第1搬送スクリュー43aは、現像室41aの底部に現像スリーブ44の回転軸線方向に沿って配置されている。そして、不図示のモータによって回転軸を回すことで現像室41a内の現像剤を軸線方向に沿って、第1方向(図4の矢印α方向)に搬送しつつ、現像スリーブ44に現像剤を供給する。現像スリーブ44に担持され、現像工程でトナーが消費された現像剤は、現像室41aに回収される。
The
また、第2搬送部材としての第2搬送スクリュー43bは、攪拌室41b内の底部に現像スリーブ44の回転軸線方向に沿って配置されている。本実施形態では、第1搬送スクリュー43a及び第2搬送スクリュー43bは、互いに略平行に配置されている。第2搬送スクリュー43bは、攪拌室41b内の現像剤を第1方向とは反対の第2方向(図4の矢印β方向)に軸線方向に沿って搬送する。現像剤は、このようにして、第1搬送スクリュー43a及び第2搬送スクリュー43bによって搬送され、第1連通部41d及び第2連通部41eを介して現像容器41内を循環する。
The
攪拌室41bの第2搬送スクリュー43bの搬送方向、即ち、第2方向上流端部には、現像容器41内にトナーを含む現像剤を補給するための現像剤補給口46が設けられている。現像剤補給口46は、補給用の現像剤が収容された現像剤収容容器8(図1、トナーボトル)に接続されている。補給用の現像剤は、現像剤収容容器8から直接、或いは、現像剤収容容器8の現像剤を一旦貯めてから現像装置4に供給する現像剤補給装置を介して攪拌室41b内に供給される。
At the upstream end in the conveying direction of the second conveying
現像剤収容容器8からのトナー補給は、自動トナー補給制御(以下、「ATR:Automatic Toner Replenisher」制御という)によって行われる。具体的には、画像形成時の画像比率、インダクタンスセンサ45、パッチ画像濃度センサ103(図1)によるパッチ画像の濃度検知結果に応じて補給用の現像剤収容容器8の動作、或いは、現像剤補給装置を制御し現像剤を現像剤補給口46に補給する。
Toner replenishment from the
現像容器41には、図4に示すように、現像容器41内のトナー濃度を検知するトナー濃度センサとしてのインダクタンスセンサ45が設けられている。本実施形態では、インダクタンスセンサ45は、攪拌室41bの現像剤搬送方向下流側に設けられている。
As shown in FIG. 4, the developing
パッチ画像濃度センサ103は、図1に示すように、中間転写ベルト51の回転方向に関し、最下流の画像形成部PKの下流で、二次転写部T2の上流に、中間転写ベルト51の表面と対向して配置されている。パッチ画像濃度センサ103を用いる制御では、例えば、画像形成ジョブの開始時や所定枚数の画像形成毎などのタイミングで、制御用のトナー像(パッチ画像)を中間転写ベルト51上に転写する。そして、パッチ画像濃度センサ103によりパッチ画像の濃度を検知する。この検知結果に基づいて、現像剤収容容器8からの現像剤の補給制御を行う。
As shown in FIG. 1, the patch
なお、現像装置4に現像剤を補給する構成は、このような構成に限らず、従来から知られている構成を用いても良い。
The configuration for replenishing developer to the developing
第2搬送スクリュー43bは、現像剤補給口46から補給された現像剤と、既に攪拌室41b内にある現像剤とを攪拌しつつ搬送し、トナー濃度を均一化する。第1搬送スクリュー43a及び第2搬送スクリュー43bの搬送力により、現像工程でトナーが消費されてトナー濃度が低下した現像室41a内の現像剤が、一方の受渡し部である第1連通部41d(図4の左側)を介して攪拌室41b内へ移動する。そして、攪拌室41b内に移動した現像剤は、補給された現像剤と攪拌されつつ搬送され、他方の受渡し部である第2連通部41e(図4の右側)を介して現像室41aへ移動する。
The
現像容器41の現像室41aには、感光ドラム1に対向した対向領域(現像領域)Aに相当する位置に開口部41hが形成されており、この開口部41hにおいて現像スリーブ44が感光ドラム1方向に一部が露出するように回転自在に配設されている。一方、現像スリーブ44に内包されたマグネットロール44aは非回転に固定されている。このような現像スリーブ44は、不図示のモータにより回転させられて、現像剤を対向領域Aに搬送可能で、対向領域Aにおいて現像剤を感光ドラム1に供給する。即ち、対向領域(現像領域)Aとは、マグネットロール44aにより磁化された現像スリーブ44上のキャリアによって形成された磁気穂が、感光ドラム1に形成された静電潜像に接触する領域のことである。本実施形態では、現像スリーブ44は、非磁性材料として例えばアルミニウムやステンレスにより円筒状に形成されている。また、現像スリーブ44は、対向領域Aにおいて重力方向下方から上方に向かって、即ち、図3の反時計回り方向(矢印γ方向)に回転する。また、感光ドラム1は、対向領域Aにおいて現像スリーブ44と同方向(矢印δ方向)に回転する。
In the developing
開口部41hの現像スリーブ44の回転方向上流側には、現像スリーブ44に担持された現像剤の量(層厚)を規制する規制部材としての現像ブレード42が固定されている。本実施形態では、現像スリーブ44が対向領域Aにおいて重力方向下方から上方に向かって回転するため、現像ブレード42は、対向領域Aの重力方向下方に位置する。
A developing
マグネットロール44aは、図3に示すように、周方向に複数の磁極S1、S2、S3、N1、N2極の合計5極を有して、ローラ状に形成されている。このようなマグネットロール44aは、現像スリーブ44に現像剤を担持させる磁界を発生させると共に、後述する剥離領域で現像スリーブ44から現像剤を剥離させる磁界を発生させる。即ち、現像室41a内の現像剤は、現像室41aから現像スリーブ44に供給される。そして、現像スリーブ44に供給された現像剤は、マグネットロール44aの吸着用磁極S2が発生する磁界により、現像スリーブ44上(現像剤担持体上)に所定の量が担持され、現像剤溜まりを形成する。即ち、吸着用磁極S2が、現像容器内の現像剤を現像スリーブ44に担持させる第2磁極に相当する。
As shown in FIG. 3, the
現像スリーブ44上の現像剤は、現像スリーブ44が回転することによって現像剤溜まりを通過し、規制用磁極N1にて穂立ちして、規制用磁極N1と対向する現像ブレード42によって層厚が規制される。そして、層厚が規制された現像剤は、感光ドラム1と対向する対向領域Aへと搬送され、現像用磁極S1にて穂立ちして磁気穂を形成する。この磁気穂が、対向領域Aにおいて現像スリーブ44と同方向に回転する感光ドラム1に接触し、帯電したトナーによって静電潜像をトナー像として現像する。即ち、現像用磁極S1が、現像スリーブ44が感光ドラム1に最近接する位置に配置された第1磁極に相当する。
The developer on the developing
その後、トナーが消費されてトナー濃度が低下した現像スリーブ44上の現像剤は、搬送用磁極N2により、現像スリーブ44の表面に対する現像剤の吸着を維持されつつ、現像スリーブ44の回転により現像容器41内へと搬送される。そして、現像スリーブ44に担持された現像剤は、現像スリーブ44の回転方向に順に配置された同極の剥離用磁極S3と吸着用磁極S2により形成された剥離領域で、現像スリーブ44の表面から剥離される。剥離された現像剤は、現像容器41の現像室41aに回収される。即ち、剥離用磁極S3が、第2磁極としての吸着用磁極S2の現像スリーブ44の回転方向上流に隣接して配置された吸着用磁極S2と同極の第3磁極に相当する。
The developer on the developing
[現像剤の飛散]
ここで、現像装置から発生する現像剤の飛散について説明する。まず、画像形成装置では、出力画像の高速化や高画質化を求められると共にメンテナンスの簡略化が求められている。このメンテナンス簡略化の中の一つとして画像形成装置内部の現像剤による汚染の低減が挙げられる。画像形成装置内部が現像剤で汚染されると、出力画像の汚れなどの画像不良が発生したり、現像装置や感光ドラムユニットなどの交換時などに清掃作業が発生したりする。また、現像剤がギアなどの各駆動系に付着した場合、駆動系に滑りなどが発生する虞がある。
[Scattering of developer]
Here, the scattering of developer generated from the developing device will be described. First, in an image forming device, there is a demand for faster output images and higher image quality, as well as simplified maintenance. One of the ways to simplify maintenance is to reduce contamination caused by developer inside the image forming device. If the inside of the image forming device is contaminated by developer, image defects such as stains on the output image will occur, and cleaning work will be required when replacing the developing device, photosensitive drum unit, etc. Furthermore, if developer adheres to each driving system such as gears, there is a risk that slippage will occur in the driving system.
このような画像形成装置内部の現像剤による汚染の原因の一つとして、現像剤が現像装置内から飛散してしまうことが挙げられる。例えば、二成分現像剤の場合、通常、現像装置内部では、トナーとキャリアとが摩擦帯電しているため、トナーとキャリアは静電気力で付着している。しかし、何らかの衝撃でこの付着が解放され、キャリアから遊離したトナーが現像装置内部から気流と共に排出されてしまう現像剤の飛散が発生する虞がある。 One of the causes of developer contamination inside image forming devices is the scattering of developer from within the developing device. For example, in the case of two-component developers, the toner and carrier are usually charged by friction inside the developing device, so the toner and carrier adhere to each other due to electrostatic forces. However, there is a risk that this adhesion will be released due to some kind of impact, and the toner that has become detached from the carrier will be discharged from inside the developing device along with the air current, causing the developer to scatter.
現像装置内部からのトナー飛散の代表的な経路として、現像容器41の開口部41hと現像スリーブ44との間で、現像スリーブ44の回転により現像スリーブ44上の現像剤が現像容器41に取り込まれる取り込み口47が挙げられる(図3参照)。取り込み口47(流入路)は、現像スリーブ44の回転方向に関して、開口部41hの両端のうちの現像領域Aよりも下流の開口端41iと現像スリーブ44との間の隙間である。一方、取り込み口47と反対側(図3の下側)は、現像ブレード42が現像スリーブ44と近接して対向している。このため、この位置では、現像スリーブ44に担持された現像剤が現像ブレード42に層厚が規制されている状態であり、現像スリーブ44と現像ブレード42との隙間からは空気が流出しにくい。したがって、現像容器外部へのトナー飛散は、取り込み口47で主として発生する。
A typical route for toner scattering from inside the developing device is the
まず、取り込み口47からのトナー飛散の概要について、図3を参照しつつ図5及び図6を用いて説明する。ここでのトナー飛散とは、現像剤の攪拌・搬送やトナー補給によって現像容器41内に生じる遊離トナーが、取り込み口47を通って現像容器41外部に排出され、現像容器41に回収しきれないもののことを指す。
First, an overview of toner scattering from the
トナー遊離について説明する。現像容器41に収容されているトナー及びキャリアは、攪拌室41b及び現像室41aにおいて摩擦帯電され、摩擦帯電により生じる静電付着力及び分子間力などにより生じる非静電付着力によって、互いに付着している。このキャリアに付着しているトナーに対し衝撃やせん断力を加えられると、トナーが慣性力などによってキャリアから引き剥がされ、現像容器41内で遊離する。この時の衝撃やせん断力として、現像スリーブ44による現像剤搬送の際の現像剤挙動がある。
Now, let us explain toner liberation. The toner and carrier contained in the developing
図5に示すように、現像剤は、現像スリーブ44上で、内部の磁極の磁力線に沿ったチェーン状の構造である磁気穂を形成する。即ち、現像剤は現像スリーブ44の各磁極上でその点を通る磁束密度(磁束線)Bの角度Φに沿ったチェーン状の構造である磁気穂を形成する。磁束線の角度Φは磁束密度Bの法線成分の大きさBrと磁束密度Bの接線成分の大きさBθによって決まる。磁束密度(磁束線)の角度Φは、磁束密度が現像スリーブ44の接線となす角度である。
As shown in FIG. 5, the developer forms magnetic ears on the developing
したがって、磁極N2近傍の点Paでは、磁束密度の法線方向の大きさBraが大きく、接線方向の大きさBθaが小さいため、磁束密度(磁束線)Baの角度Φaが90度(法線方向)に近づく。一方、磁極N2から離れた点Pbでは、点Paに対して、磁束密度の法線方向の大きさBrbが小さくなり、接線方向の大きさBθbが大きくなるため、磁束密度(磁束線)Bbの現像スリーブ44の接線方向に対する角度Φbが小さくなる。したがって、図6に示すように、マグネットロール44aの磁極が作る磁束密度Bによって磁極通過前において磁気穂が立ち上がり、磁極上を通過すると磁気穂は倒れる。即ち、磁気穂は、現像スリーブ44の回転により、磁極直前に回転方向前方に立ち上がり、磁極上を通過すると回転方向前方に倒れる。このとき、磁気穂の回転方向は現像スリーブ44の回転方向と同一方向である。特に、この磁気穂が倒れるときの衝撃や慣性力によって、トナーがキャリアから引き剥がされることがトナー遊離の原因となっている。
Therefore, at point Pa near magnetic pole N2, the normal magnitude Bra of the magnetic flux density is large and the tangential magnitude Bθa is small, so the angle Φa of the magnetic flux density (magnetic flux line) Ba approaches 90 degrees (normal direction). On the other hand, at point Pb away from magnetic pole N2, the normal magnitude Brb of the magnetic flux density is small compared to point Pa, and the tangential magnitude Bθb is large, so the angle Φb of the magnetic flux density (magnetic flux line) Bb with respect to the tangential direction of the developing
また、現像スリーブ44による現像剤搬送の際にトナー遊離への寄与の大きい磁極は、吸着用磁極S2との間で反発磁界を生成する剥離用磁極(剥ぎ取り極)S3である。この剥離用磁極S3では、現像剤を現像スリーブ44から剥離するため、磁極によって現像スリーブ44の回転方向と逆方向の磁気力を加え、搬送される現像剤の速度を落とし、現像剤を滞留させる。このとき、現像スリーブ44の表面を搬送される現像剤流量は保存されるため、磁気穂の長さが磁束線に沿って長くなる。磁気穂が長くなると、磁気穂が倒れるときの衝撃や慣性力が大きくなり、トナー遊離量が増加する傾向がある。
The magnetic pole that contributes most to toner liberation when developer is transported by the developing
次に、現像装置4の内部及び近傍の気流について説明する。現像装置4の近傍において気流を生成するのは、現像スリーブ44及び感光ドラム1である。ここではそれぞれ説明する。まず、現像スリーブ44の回転及び磁極上の磁気穂挙動により、現像スリーブ44の回転方向と略同方向に気流が生成される。この現像スリーブ44の回転方向と略同方向に生成される気流は、現像容器41内部と現像容器41外部の連通口となる取り込み口47から現像容器41内部に空気を取り込む。
Next, the airflow inside and near the developing
現像容器41を略閉空間と仮定すると、空気は流体であるため連続の方程式が適用できる。空気の流速をv、密度をρとすると、次の式(1)が成り立つ。
更に、定常状態を考えると、内圧が大気圧より高い状態で一定で安定するため、現像容器41内の各領域において密度ρは時間変化がないとみなせ、式(1)は次の式(2)のように記述できる。
この式(2)から、空気の流量ρvは保存される。現像装置4近傍の長手方向(現像スリーブ44の回転軸線方向)の断面では流量ρvの収支は0となり、現像スリーブ44と補給によって流入する空気流量と同一の量を、現像装置4外に排出することになる。ここで、現像容器41の上蓋41kと現像スリーブ44とで構成される取り込み口47を通して現像スリーブ44の回転に伴い現像容器41内に流入する空気流量をIa(スリーブ流入)とする。また、取り込み口47から排出される空気流は、この取り込み口47から取り込まれる流れに対向するように上蓋41k側を通る。このように排出される空気流量をIb(スリーブ排出)とする。その他、隙間や端部など現像容器41から排出される空気流をIc(その他リーク)とすると、次の式(3)の関係が成り立つ。
Ia(スリーブ流入)=Ib(スリーブ排出)+Ic(その他リーク)・・(3)
From this formula (2), the air flow rate ρv is preserved. In the cross section in the longitudinal direction (the direction of the rotation axis of the developing sleeve 44) near the developing
Ia (sleeve inflow) = Ib (sleeve outflow) + Ic (other leaks) (3)
現像スリーブ44によって取り込まれ、現像スリーブ44に沿って流れる気流は、現像容器41内で折り返して排出される。この現像装置内で折り返す流れに上述の遊離トナーが巻き込まれ、現像装置外に持ち出されるのがトナー飛散である。特に、現像スリーブ44の回転により現像装置4内に取り込まれた空気流量と略同一の量を現像装置外に排出する際には、現像装置4内の空気が剥離用磁極S3近傍を通過する。このため、現像容器に内部の空気を十分に排出するための排出口がないと、現像スリーブ44と上蓋41kの間の取り込み口47から現像装置4内に取り込まれた空気流量と略同一の量が排出されることになる。即ち、現像装置4内から排出される気流が、剥離用磁極S3近傍の遊離トナー濃度が高い空気を巻き込み、現像スリーブ44と上蓋41kの間の取り込み口47から排出されることでトナー飛散が発生する。
The airflow taken in by the developing
[トナー飛散対策]
次に、本実施形態におけるトナー飛散対策について説明する。本実施形態では、トナー飛散を低減するために、剥離用磁極S3近傍を経由し、現像スリーブ44と上蓋41kの間の取り込み口47から抜ける空気流量Ibを低減させる。図7を用いて、空気流量Ibを低減させる現像装置4の構成について説明する。また、図8、図9、図10を用いて、本実施形態における現像装置4の構成の詳細について説明する。図8は、本実施形態に係る現像装置4の断面図である。図9は、本実施形態に係る現像装置4を斜め上方から見た斜視図である。図10は、本実施形態に係る現像装置4から初期現像剤封止シートを取り除く方法を示す図である。
[Measures to prevent toner scattering]
Next, a toner scattering countermeasure in this embodiment will be described. In this embodiment, in order to reduce toner scattering, the air flow rate Ib passing through the vicinity of the peeling magnetic pole S3 and escaping from the
現像容器41は、攪拌室41bと外部とを連通し、現像容器41内の空気を排出可能な排出口48が形成されている。排出口48は、後述する第3連通部1000よりも上方に、更には、現像スリーブ44よりも上方に形成されている。特に、本実施形態では、排出口48は、上蓋41k(攪拌室41bの上方)に形成されており、現像装置4の上方に開口している。排出口48には、空気を通過させると共にトナーを捕集する捕集部材としての不織布からなるエアフィルター49が設けられている。即ち、排出口48の開口部をエアフィルター49により覆っており、現像装置4外部との間で換気ができる構成となっている。
The developing
排出口48は、現像容器41の長手方向(現像スリーブ44の回転軸線方向)の略全域に亘って形成されており、且つ、現像容器41の長手方向の略全域に亘って現像容器41内の空気を排出可能である。
The
隔壁41cは、第1連通部41d及び第2連通部41e(図4)とは別に、現像室41aと攪拌室41bとを連通し且つ現像室41aと攪拌室41bとの間で現像容器41の内部の空気が移動することを許容する第3連通部1000が形成されている。第1連通部41d、第2連通部41e、第3連通部1000は、何れも現像室41aと攪拌室41bとを連通するように形成された開口部である。但し、第1連通部41d及び第2連通部41eが現像容器41内に収容された現像剤が通過できる位置に形成されているのに対し、第3連通部1000は、第1連通部41d及び第2連通部41eよりも上方に形成されている。また、第3連通部1000は、現像容器41の長手方向(現像スリーブ44の回転軸線方向)に亘って形成されており、且つ、現像室41aと攪拌室41bを長手方向の略全域で連通している。第3連通部1000が現像室41aと攪拌室41bを長手方向の略全域に亘って連通していることにより、部分的又は局所的に連通している場合と比べて、現像室41aと攪拌室41bとの間で現像容器41の内部の空気が移動する量を十分に確保する事ができる。
In addition to the first and
尚、本実施形態では、以下に説明するいずれかの条件を満たす場合に、第3連通部1000が、現像容器41の長手方向の略全域に亘って形成されているものとみなすこととする。例えば、第3連通部1000が、第2搬送スクリュー43bの搬送方向に関して第1連通部41dよりも下流且つ第2連通部41eよりも上流における領域のうちの90%以上の領域に亘って形成されている場合に、略全域に亘って形成されているものとみなす。また、例えば、第3連通部1000が、現像スリーブ44の現像剤搬送能力が在る領域(画像形成可能領域)のうちの90%以上の領域に亘って形成されている場合に、現像容器41の長手方向の略全域に亘って形成されているものとみなす。現像スリーブ44の現像剤搬送能力が在る領域とは、例えば、現像スリーブ44の外表面において、現像スリーブ44の回転軸線方向に沿って且つ現像スリーブ44の周方向に間隔を介して周期的に設けられた溝部が形成されている領域のことである。
In this embodiment, the third communicating
即ち、第3連通部1000の一部がフィルターで覆われても、フィルムやスポンジで塞がれてもよく、フィルターで覆われた状態又はフィルムやスポンジで塞がれた状態で第3連通部1000が前述した領域の90%以上の領域に亘って形成されていればよい。同様にして、前述した領域に局所的にリブが設けられることで、第3連通部1000が断続的に形成されていたとしても、前述した領域に局所的にリブが設けられた状態で第3連通部1000が前述した領域の90%以上の領域に亘って形成されていればよい。
That is, a portion of the
また、前述した領域に局所的にリブが設けられることで、排出口48が断続的に形成されていたとしても、前述した領域に局所的にリブが設けられた状態で排出口48が前述した領域の90%以上の領域に亘って形成されていればよい。
In addition, even if the
また、第3連通部1000は、現像スリーブ44の表面において剥離用磁極S3の磁界の大きさの現像スリーブ44の法線方向成分が極大となる位置よりも下方で、且つ、現像容器41に収容されている現像剤の剤面(現像装置4の定常状態における現像剤の剤面)よりも上方に開口している。尚、現像装置4の稼働が停止している状態から現像装置4を2分間空回転することにより、現像装置4の剤面の高さは定常状態となる。
The
現像スリーブ44の表面において剥離用磁極S3の磁界の大きさの現像スリーブ44の法線方向成分が極大となる位置を、以下、極大ピーク位置という。図7において、第3連通部1000は、鉛直方向に関し、剥離用磁極S3の極大ピーク位置の高さを示すAと、剤面の高さを示すDとの間に形成されている。なお、ここでいう剤面の高さとは、第1搬送スクリュー43a及び第2搬送スクリュー43bが画像形成時に回転している場合に、隔壁41cに接する現像剤の剤面の最大の高さである。また、第3連通部1000は、現像容器41の長手方向(現像スリーブ44の回転軸線方向)に沿って長い矩形状としている。
Hereinafter, the position where the component of the magnetic field of the peeling magnetic pole S3 on the surface of the developing
ここで、隔壁41cは、現像枠体41jに形成された第1壁部41c1と、上蓋41kに形成された第2壁部41c2とから構成されている。そして、第3連通部1000は、第1壁部41c1と第2壁部41c2との間に形成されている。即ち、第2壁部41c2は、上蓋41kの下方に突出するように形成され、第1搬送スクリュー43a及び第2搬送スクリュー43bの上方で、現像室41aと攪拌室41bとを区画している。一方、第1壁部41c1は、現像枠体41jのうち、第1搬送スクリュー43aと第2搬送スクリュー43bとの間に設けられ、現像室41aと攪拌室41bとを現像剤が存在する領域で区画している。また、第1壁部41c1には、第1連通部41d及び第2連通部41eが形成されている。そして、第1壁部41c1の先端と第2壁部41c2の先端との間を、第3連通部1000としている。
Here, the
また、本実施形態の場合、現像装置4の新品状態(現像装置4の出荷時)において、攪拌室41b内の第2搬送スクリュー43bの上方の空間(攪拌室41bの上部空間、初期現像剤収容室50)に初期現像剤を封入するようにしている。また、本実施形態の場合、初期現像剤収容室50は、現像剤が収容される現像枠体41jと、現像枠体41jの上方を覆う覆い部材としての上蓋41kのうちの、上蓋41k側に設けられている。
In the present embodiment, when the developing
初期現像剤を初期現像剤収容室50内に封止した状態で現像装置4を出荷することにより、現像装置4の使用開始までの間の物流期間において、現像剤が現像装置4の隙間から外部に漏れるなどして現像装置4自体を使用開始前から汚してしまうことを抑制できる。
By shipping the developing
初期現像剤の封入にあたっては、例えば、上蓋41kの第2壁部41c2と対向する側の端部を現像枠体41j側に延出し、この延出した部分(延出部41k2)と第2壁部41c2との間の空間(初期現像剤収容室50)に初期現像剤を封入する。このとき、上蓋41kの第2壁部41c2、及び、延出部41k2のそれぞれを、初期現像剤収容室に初期現像剤を封止するためのシート(初期現像剤封止シート60)の貼り付け部として用いる。本実施例では、初期現像剤封止シート60は厚さ0.5mmのPETシートが用いられているが、特にこの材質、形状に限定されるものではない。
When sealing the initial developer, for example, the end of the
また、この空間(初期現像剤収容室50)の現像枠体41j側の開口を初期現像剤封止シート60などにより封止した状態で、上蓋41kを現像枠体41jに組み付ける。これにより、第2搬送スクリュー43bの上方の空間(初期現像剤収容室50)に初期現像剤が封入された現像装置4が得られる。そして、この新品状態の現像装置4を画像形成装置100に設置して使用開始する前には、図10に示すように、初期現像剤封止シート60を現像装置4の背面方向にスライドさせる。そして、図10に示すように、初期現像剤封止シート60を引き抜くように取り除くことで、封入された初期現像剤を攪拌室41bの下部に落とす。その後、第1搬送スクリュー43a及び第2搬送スクリュー43bを駆動することで、現像剤を攪拌室41b及び現像室41aに行き渡らせる。
The
前述したように、初期現像剤収容室50の上部には図9に示すように、不織布からなるエアフィルター49が設置されて現像装置4外部との間で換気ができる構成となっている。図10で示したように、初期現像剤封止シート60を取り除いて初期現像剤を攪拌室41bに落下させた後は、攪拌室41bと初期現像剤収容室50は連通した状態となる。このため、攪拌室41b内の空気は空になった初期現像剤収容室50へと移動し、エアフィルター49を通じて現像装置4外へと流れていくことが可能な構成となっている。このような構成とすることで、現像装置4内の内圧上昇を抑制することができるため、現像装置4の隙間、例えば現像スリーブ44とその上部の現像容器41との間のギャップなどからトナーが飛散してしまうことを抑制することができる。
As described above, as shown in FIG. 9, an
また、図9に示すように、更に、エアフィルター49の上に重ねるように厚さ0.1mmのPETシートからなるフィルターカバー70が設置されている。フィルターカバー70には複数の穴(穴径:5mm)が開いており、現像装置4内からエアフィルター49を通して現像装置4の外部へ空気が流れるのを妨げないようになっている。また、エアフィルター49の鉛直方向上方には、エアフィルター49とオーバーラップするようにエアフィルター49を覆うためのフィルターカバー70が設置されている。これにより、仮に、作業者(サービスマン)がフィルターカバー70を手で触れたとしても、エアフィルター49が破損する虞がないようにした構成となっている。
As shown in FIG. 9, a
このように本実施形態では、攪拌室41bの上部(初期現像剤収容室50)に初期現像剤を封入しているため、第3連通部1000、更には、第1連通部41d及び第2連通部41eをシートなどにより封止しなくても、初期現像剤の封入が可能となる。なお、第1連通部41d及び第2連通部41e、第3連通部1000をシートにより封止して、第2搬送スクリュー43bが存在する空間を含む攪拌室41b内に初期現像剤を封入する構成であっても良い。
In this manner, in this embodiment, the initial developer is sealed in the upper part of the stirring
このような本実施形態の現像装置4の構成を、図7を用いてより具体的に説明する。まず、現像室41aと攪拌室41bを仕切る隔壁41cを長手方向全域で連通する第3連通部1000の鉛直方向の開口幅について説明する。剥離用磁極S3の極大ピーク位置の鉛直方向の高さをA、第3連通部1000の鉛直方向の上側開口端部の高さをB、第3連通部1000の鉛直方向の下側開口端部の高さをCとする。また、現像室41aおよび攪拌室41b内を循環する現像剤の剤面(現像装置4の定常状態における現像剤の剤面)と隔壁41cの接点のうち高い方の接点の高さをDとする。このとき、以下の式(4)の関係が成り立つように、第3連通部1000の鉛直方向の開口幅を構成する。
A>B>C>D ・・・(4)
The configuration of the developing
A>B>C>D...(4)
つまり、第3連通部1000の鉛直方向の開口幅は、剥離用磁極S3の極大ピーク位置Aより下方で、現像装置4の定常状態における現像剤の剤面高さDより上方となるようにする。第3連通部1000が剥離用磁極S3の極大ピーク位置よりも下方にあることで、剥離用磁極S3で発生する遊離トナーが混合したトナー濃度の高い気流Iaが、第3連通部1000を介して攪拌室41bに流れやすくなる。また、第3連通部1000が現像室41aおよび攪拌室41b内を循環する現像剤の剤面(現像装置4の定常状態における現像剤の剤面)よりも上方にあることで、第3連通部1000を介して、現像室41aと攪拌室41bの現像剤が連通して循環してしまうのを防止できる。
In other words, the vertical opening width of the third communicating
排出口48は、攪拌室41bの鉛直方向上方の上蓋41k(初期現像剤収容室50)に開口を設けることで形成されている。即ち、現像装置4の新品状態において、初期現像剤収容室50の現像枠体41j側の開口が初期現像剤封止シート60により封止されて、且つ、初期現像剤収容室50に初期現像剤が封入されている。そして、現像装置4の新品状態において、現像容器41内から現像容器41外に空気が通過可能な排出口48が攪拌室41bの上方に設けられている。また、排出口48には飛散トナーの捕集部材としてエアフィルター49を設けている。
The
そして、エアフィルター49により気流Idに乗って機外に排出されようとするトナーを捕集する。本実施形態におけるエアフィルター49は、厚み0.20mmの不織布であり、ガーレー試験機法において5Paの圧力差における透気抵抗度は0.94secである。
The
透気抵抗度が大きすぎると、トナーの捕集能力は高いが目詰まりしやすく、現像容器41の内圧が上昇してしまう。そして、本来は、排出口48から排出する気流Idで現像容器41内の内圧を低減させたいところが、取り込み口47から排出される気流Ib´方向に内圧を低減させてしまい、取り込み口47からトナー濃度の高い空気を現像装置4外に排出させてしまう。即ち、飛散トナーを十分に抑制できない。
If the air resistance is too high, the toner collection ability is high but the device is prone to clogging, causing the internal pressure of the developing
一方、透気抵抗度が小さすぎると、トナーを捕集量の力が低く、トナーが吹き出して記録材などを汚す可能性がある。本実施形態においては、エアフィルター49の透気抵抗度は、ガーレー試験機法において5Paの圧力差において、0.1~10sec(0.1sec以上10sec以下)の範囲が好ましい。但し、現像装置の構成やトナー粒径等の条件によって、現像容器41内のトナーが外部に飛散しないように、エアフィルター49の材質、目の粗さ、厚み、透気抵抗度などを考慮して適宜選択することが好ましく、これに限るものではない。また、エアフィルター49は、現像装置4の使用状況に応じて交換可能な構成にすることが好ましい。
On the other hand, if the air resistance is too small, the toner collection capacity is low, and there is a possibility that the toner may blow out and soil the recording material. In this embodiment, the air resistance of the
このように本実施形態では、現像室41aと攪拌室41bを仕切る隔壁41cを長手方向全域で連通する第3連通部1000を形成すると共に、現像容器41内の空気を外に排出させる排出口48を現像容器41(攪拌室41bの上方)に形成している。このため、現像スリーブ44の回転により取り込み口47から現像容器41内に空気が流入することで上昇する現像室41aの内圧と攪拌室41bの内圧差により、一部の空気は第3連通部1000を通じて現像室41aから攪拌室41bへ流入する(Ie)。これにより、攪拌室41bの内圧が上昇し、攪拌室41bの空気が攪拌室41bの上方に設けられた排出口48を通じて、現像装置4外に排出される。
In this embodiment, the third communicating
このとき、現像スリーブ44の回転によって取り込み口47から流入する空気の流量をIaとする。また、取り込み口47を通じて現像装置4外に排出される空気の流量をIb´、端部などからの気流のリーク量をIc、排出口48を通じて現像装置4外に排出される空気の流量をIdとする。すると、次の式(5)の関係が成り立つ。
Ia=Ib´+Ic+Id ・・・(5)
At this time, the flow rate of air flowing in from
Ia=Ib'+Ic+Id...(5)
つまり、上述の式(3)と式(5)より、空気流量Idの分、剥離用磁極S3近傍を経由し、現像スリーブ44と上蓋41kの間の取り込み口47から排出される空気流量を低減させることができる(Ib´<Ib)。
In other words, from the above formulas (3) and (5), the amount of air flow that passes through the vicinity of the stripping magnetic pole S3 and is exhausted from the
ここで、気流Ibと気流Idに含まれる遊離トナー量について説明する。気流Ibに含まれる遊離トナー量は、前述した理由で、剥離用磁極S3で発生した遊離トナーを多く含んでいるため、遊離トナー濃度が高い。一方で、気流Idは、遊離トナー濃度の低い攪拌室41bを経由するため、排出される空気の遊離トナー濃度が下げられる。また、第3連通部1000及び攪拌室41bを通り排出口48に排出される空気が排出口48の入口48aに達するまでに、遊離トナーが重力方向に力を受け、循環している現像剤に再び取り込まれる。このため、排出口48から排出される空気の遊離トナー濃度が下げられる。即ち、空気が通過可能な排出口48を介して現像容器41内から現像容器41外に排出する空気に含まれるトナーの量を低減させることができる。また、排出口48を介して現像容器41内から現像容器41外に排出する空気に含まれるトナーの量が低減することにより、排出口48の開口部を覆うエアフィルター49はトナーで目詰まりしにくくなるので、エアフィルター49の寿命が延ばすことができる。
Here, the amount of free toner contained in the airflow Ib and the airflow Id will be described. The amount of free toner contained in the airflow Ib is high because it contains a large amount of free toner generated at the peeling magnetic pole S3 for the reasons described above. On the other hand, the airflow Id passes through the stirring
また、本実施形態では、上述のように攪拌室41bの上部に初期現像剤を封入しているため、第3連通部1000の上方に広い空間が存在し、第3連通部1000から排出口48までの気流の経路が長くなる。このため、第3連通部1000及び攪拌室41bを通り排出口48に排出される空気が排出口48の入口48aに達するまでに、遊離トナーが重力方向に力を受ける時間が長くなり、この空気中に含まれる遊離トナーがより落下し易い。この結果、排出口48から排出される空気の遊離トナー濃度をより下げることができる。
In addition, in this embodiment, because the initial developer is sealed in the upper part of the stirring
以上より、現像室41aと攪拌室41bを長手方向全域で連通する第3連通部1000と、攪拌室41bに現像装置4外へ空気を排出させる排出口48を設けることで、取り込み口47から飛散するトナーを低減させることができる。この結果、本実施形態によれば、トナー飛散を抑制できる現像装置を提供することができる。
As described above, by providing the
なお、本実施形態では、初期現像剤収容室50に対して、できる限り多くの量の初期現像剤を封入するために、初期現像剤収容室50と攪拌室41bとが連通するための連通口が低い位置に在る。このため、本実施形態では、図8に示したように、第3連通部1000の最上端は、隔壁41c側に位置する初期現像剤封止シート60の貼り付け部よりも鉛直方向下方に配置されている。即ち、本実施形態では、図8に示したように、第3連通部1000の最上端は、上蓋41kの第2壁部41c2、及び、延出部41k2のうちの、上蓋41kの第2壁部41c2側の初期現像剤封止シート60の貼り付け部よりも鉛直方向下方に配置されている。
In this embodiment, in order to seal as much initial developer as possible in the initial
また、本実施形態では、図8に示したように、第3連通部1000の最下端が、第1搬送スクリュー43aの回転軸線よりも鉛直方向上方、且つ、第2搬送スクリュー43bの回転軸線よりも鉛直方向上方に配置されている。
In addition, in this embodiment, as shown in FIG. 8, the bottom end of the
[実験]
上述の本実施形態の効果を確認するために行った実験について説明する。実験では、図7に示したような本実施形態の構成(実施例)と、図7の構成から第3連通部1000、排出口48及びエアフィルター49を除いた構成(比較例)とを用意して、それぞれのトナー飛散量を調べた。
[experiment]
An experiment was conducted to confirm the effect of the present embodiment as described above, as follows: In the experiment, the amount of scattered toner was examined by preparing a configuration of the present embodiment as shown in Fig. 7 (Example) and a configuration in which the
現像装置4の飛散トナーは、主として取り込み口47を通過し外部へ飛散する。そこで、現像スリーブ44と垂直になるように気流の略中央に対してラインレーザーを照射した。ラインレーザーとは一定の線幅を持つライン状に照射され扇形の2次元平面の光路を形成するレーザーである。ラインレーザーの光路上を飛翔している飛散トナーは、レーザー光を散乱させる。そのため、ラインレーザーの照射方向と略垂直な方向からハイスピードカメラなどで観察することにより、レーザーを照射した範囲に存在する飛散トナーの個数や軌跡を計測することが可能である。
The scattered toner in the developing
ラインレーザーは、光源として日本レーザー社製のYAGレーザーを使用し、シリンドリカルレンズをライン幅が0.5mmとなるように調整し照射した。観察は、フォトロン社製のハイスピードカメラSA-3を使用し、ラインレーザー上の飛散トナーが観察できるようにハイスピードカメラの設定値(フレームレートや露光時間)や光学系(レンズなど)を選定した。 The line laser used a YAG laser manufactured by Nippon Laser Co., Ltd. as the light source, and was irradiated by adjusting the cylindrical lens so that the line width was 0.5 mm. A high-speed camera SA-3 manufactured by Photron was used for observation, and the settings of the high-speed camera (frame rate and exposure time) and the optical system (lens, etc.) were selected so that the scattered toner on the line laser could be observed.
以上の方法で現像スリーブ44の長手方向(回転軸線方向)中央からの飛散トナー数を測定し、ライン幅と観察時間からA4用紙1枚当たりに相当する飛散トナー数に換算した。比較例と実施例で飛散個数を測定した結果を図11に示す。図11から明らかなように、本実施形態の構成である実施例の構成にすることで、飛散個数を低減させられることがわかった。
Using the above method, the number of scattered toner particles from the center of the longitudinal direction (rotation axis direction) of the developing
<他の実施形態>
上述の各実施形態では、画像形成装置としてプリンタを用いた場合について説明したが、本発明は、プリンタ以外に、複写機、ファクシミリ、複合機などの画像形成装置にも適用可能である。
<Other embodiments>
In each of the above-described embodiments, a printer is used as the image forming apparatus. However, the present invention is also applicable to image forming apparatuses other than printers, such as copiers, facsimiles, and multifunction machines.
4 現像装置
41 現像容器
41a 現像室
41b 攪拌室
41c 隔壁
41d 第1連通部
41e 第2連通部
43a 第1搬送スクリュー
43b 第2搬送スクリュー
44 現像スリーブ
48 排出口
1000 第3連通部
4 Developing
Claims (8)
前記現像剤担持体の内部に非回転に固定して配置されたマグネットであって、第一磁極と、前記現像剤担持体の回転方向に関して前記第一磁極よりも下流であって前記第一磁極と隣り合って配置され且つ前記第一磁極と同極である第二磁極と、を有するマグネットと、
前記現像剤担持体に前記現像剤を供給する第一室と、前記第一室との間で前記現像剤が循環する第二室と、前記第一室と前記第二室とを区画する隔壁と、を有し、前記現像剤を収容する現像容器と、
前記第一室と前記第二室とを連通する第一連通部であって、前記第二室から前記第一室に前記現像剤が移動することを許容する第一連通部と、
前記第一室と前記第二室とを連通する第二連通部であって、前記第一室から前記第二室に前記現像剤が移動することを許容する第二連通部と、
前記第一室に配置され、前記現像剤を前記第一連通部から前記第二連通部に向かう第一方向に搬送する第一搬送スクリューと、
前記第二室に配置され、前記現像剤を前記第二連通部から前記第一連通部に向かう第二方向に搬送する第二搬送スクリューと、
前記第一室と前記第二室とを連通する第三連通部であって、前記第一方向に関して前記第一連通部よりも下流且つ前記第二連通部よりも上流に設けられ、前記第一搬送スクリューの回転軸線よりも鉛直方向上方且つ前記第二搬送スクリューの回転軸線よりも鉛直方向上方に配置された第三連通部と、
を備え、
前記現像容器は、前記第二室よりも鉛直方向上方に配置された第三室を更に有し、
前記第三室には、前記現像容器の内部の空気を前記現像容器の外部に排出するための開口部が設けられており、
前記開口部は、前記第三連通部の最上端よりも鉛直方向上方に配置されており、
前記現像剤担持体の法線方向における前記第二磁極の磁束密度のピーク位置は、前記現像剤担持体の法線方向における前記第一磁極の磁束密度のピーク位置よりも鉛直方向下方に在り、且つ、前記第三連通部の最上端は、前記現像剤担持体の法線方向における前記第一磁極の磁束密度のピーク位置よりも鉛直方向下方に在り、
前記現像容器に封止部材が貼り付けられており、且つ、前記第二室と前記第三室が互いに連通していない封止状態において、前記現像容器に貼り付けられた前記封止部材によって初期現像剤が前記第三室に封止されており、且つ、前記現像容器の内部の空気が前記第三連通部を介して前記第一室と前記第二室の間を連通しており、且つ、前記現像容器の内部の空気が前記第二室と前記第三室の間を連通しておらず、
前記現像容器に前記封止部材が貼り付けられておらず、且つ、前記第二室と前記第三室が互いに連通している未封止状態において、前記初期現像剤が前記第三室に封止されておらず、且つ、前記現像容器の内部の空気が前記第三連通部を介して前記第一室と前記第二室の間を連通しており、且つ、前記現像容器の内部の空気が前記第二室と前記第三室の間を連通しており、
前記未封止状態において、前記第一室の内部の空気が前記第三連通部を介して前記第二室に移動することを許容し、且つ、前記第二室の内部の空気が前記第三室に移動することを許容し、且つ、前記第三室の内部の空気を前記開口部を介して前記現像容器の外部に排出することが可能である
ことを特徴とする現像装置。 a developer carrier that is rotatably provided and carries and transports a developer containing toner and carrier for developing an electrostatic latent image formed on the image carrier;
a magnet disposed inside the developer carrier in a non-rotatable and fixed manner, the magnet having a first magnetic pole and a second magnetic pole disposed adjacent to the first magnetic pole downstream of the first magnetic pole in the rotational direction of the developer carrier, the second magnetic pole having the same polarity as the first magnetic pole;
a developing container including a first chamber for supplying the developer to the developer carrier, a second chamber in which the developer circulates between the first chamber and the second chamber, and a partition wall for separating the first chamber from the second chamber, and containing the developer;
a first communication portion that communicates the first chamber with the second chamber, the first communication portion allowing the developer to move from the second chamber to the first chamber;
a second communication portion that communicates the first chamber with the second chamber, the second communication portion allowing the developer to move from the first chamber to the second chamber;
a first conveying screw disposed in the first chamber and configured to convey the developer in a first direction from the first communicating portion toward the second communicating portion;
a second conveying screw disposed in the second chamber and configured to convey the developer in a second direction from the second communicating portion toward the first communicating portion;
a third communication portion that communicates the first chamber with the second chamber, the third communication portion being provided downstream of the first communication portion and upstream of the second communication portion in the first direction, and disposed vertically above the rotation axis of the first conveying screw and vertically above the rotation axis of the second conveying screw;
Equipped with
the developing container further includes a third chamber disposed vertically above the second chamber,
the third chamber is provided with an opening for discharging air inside the developing container to the outside of the developing container,
the opening is disposed vertically above an uppermost end of the third communication portion,
a peak position of the magnetic flux density of the second magnetic pole in the normal direction of the developer carrier is vertically lower than a peak position of the magnetic flux density of the first magnetic pole in the normal direction of the developer carrier, and an uppermost end of the third communicating portion is vertically lower than the peak position of the magnetic flux density of the first magnetic pole in the normal direction of the developer carrier,
a sealing member is attached to the developing container, and in a sealed state in which the second chamber and the third chamber are not in communication with each other, an initial developer is sealed in the third chamber by the sealing member attached to the developing container, air inside the developing container communicates between the first chamber and the second chamber via the third communication portion, and air inside the developing container does not communicate between the second chamber and the third chamber,
in an unsealed state in which the sealing member is not attached to the developing container and the second chamber and the third chamber are in communication with each other, the initial developer is not sealed in the third chamber, air inside the developing container communicates between the first chamber and the second chamber via the third communication portion, and air inside the developing container communicates between the second chamber and the third chamber,
a developing device characterized in that, in the unsealed state, air inside the first chamber is allowed to move to the second chamber via the third communication portion, and air inside the second chamber is allowed to move to the third chamber, and air inside the third chamber can be discharged to the outside of the developing container via the opening.
ことを特徴とする請求項1に記載の現像装置。 2 . The developing device according to claim 1 , wherein in the sealed state, air communicates between the third chamber and the outside of the developing container through the opening.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の現像装置。 3. The developing device according to claim 1, wherein in the sealed state, an uppermost end of the third communication portion is located vertically below an attachment portion located on the partition side for attaching the sealing member to the developing container.
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の現像装置。 4. The developing device according to claim 1, wherein the opening is disposed vertically above the developer carrier .
前記第三室は、前記第二枠体に設けられている
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の現像装置。 the developing container is composed of a first frame in which the first conveying screw and the second conveying screw are arranged and which accommodates the developer, and a second frame which is attached to the first frame and which covers a part of an outer circumferential surface of the developer carrier,
The developing device according to claim 1 , wherein the third chamber is provided in the second frame.
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の現像装置。 The developing device according to any one of claims 1 to 5, wherein the third communicating portion is formed over an area of 90% or more of an area from a downstream end of the first communicating portion to an upstream end of the second communicating portion in the first direction.
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の現像装置。 7. The developing device according to claim 1, further comprising a filter provided in the opening for collecting toner.
ことを特徴とする請求項7に記載の現像装置。 8. The developing device according to claim 7, further comprising a filter cover provided vertically above the filter and overlapping the filter to cover the filter.
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