(57)【要約】      （修正有）【課題】連続稼働時に、粉体に混入した異物によって粉体分離容器が損傷されるのを抑制する粉体分離装置の提供。【解決手段】トナーからなる粉体が混入された空気を旋回させて粉体を分離する粉体分離装置本体６１と、粉体分離装置本体６１内の空気を吸引するブロワ装置と、ブロワ装置を連続して稼働する際、風速を一時的に通常の速度より低速に切り替えるＣＰＵと、を備えることにより、連続稼働時に、粉体に混入した異物である磁性キャリアによって粉体分離装置本体６１が損傷されるのを抑制することができる粉体分離装置６０。【選択図】図４
2019058854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体が混入された空気を旋回させて粉体を分離する粉体分離容器と、
前記粉体分離容器内の空気を吸引する吸引手段と、
前記吸引手段を連続して稼働する際、風速を一時的に通常の速度より低速に切り替える切替手段と、
を備える粉体分離装置。
【請求項２】
前記吸引手段の連続した稼働時間に相当する稼働時間相当量を検知する第１の検知手段を備え、
前記切替手段は、前記第１の検知手段によって検知された稼働時間相当量が閾値を超えた場合に、前記吸引手段の風速を通常の速度より低速に切り替える請求項１に記載の粉体分離装置。
【請求項３】
前記第１の検知手段は、前記粉体分離装置が装着された画像形成装置の連続した画像形成枚数、像保持体の連続した回転数、前記吸引手段の連続した稼働時間のいずれか少なくとも１つを検知する請求項２に記載の粉体分離装置。
【請求項４】
前記粉体分離容器に至る回収経路に磁性体を検知する検知手段を備える請求項１に記載の粉体分離装置。
【請求項５】
前記切替手段は、前記検知手段が磁性体を検知した際に、前記吸引手段の風速を通常の速度より低速に切り替える請求項４に記載の粉体分離装置。
【請求項６】
前記切替手段は、前記吸引手段の風速を低速から通常の速度に切り替える際に、当該吸引手段の風速を通常の速度より速い速度に切り替えた後に通常の速度に戻す請求項１乃至５のいずれかに記載の粉体分離装置。
【請求項７】
前記粉体分離容器の下方に設置される回収容器と、
前記回収容器に設けられた磁性体と、
を備える請求項１乃至６のいずれかに記載の粉体分離装置。
【請求項８】
トナーを用いて画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段の周囲に存在するトナーが混入された空気を吸引して前記トナーを分離するトナー分離装置と、
を備え、
前記トナー分離装置として請求項１乃至７のいずれかに記載の粉体分離装置を用いた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粉体分離装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、粉体回収装置としては、特許文献１及び２等に開示されたものが既に種々提案されている。
【０００３】
特許文献１は、空気と共にトナーを旋回させるための風路と、前記風路内の空気を吸引する吸引手段と、前記風路内の空気を前記吸引手段へ導く搬送路と、を有し、前記吸引手段を駆動させて前記風路内の空気を吸引することで前記風路内に渦巻状の気流を発生させ、気流からトナーを分離して回収するトナー回収装置において、前記搬送路を遮断する遮断部材と、前記搬送路を遮断する第一の位置と前記搬送路を開通する第二の位置とに前記遮断部材を移動させる移動手段と、前記吸引手段が作動してから前記吸引手段の吸引力が所定以上となった後に、前記遮断部材を前記第二の位置に移動させるように前記遮断部材の位置を制御する制御手段と、を有するように構成したものである。
【０００４】
特許文献２は、気流入口管と気流排出管とを有するサイクロン捕集装置を複数個用い、前段のサイクロン捕集装置の気流排出管と後段のサイクロン捕集装置の気流入口管とを接続して直列に配設するとともに、各サイクロン捕集装置は前段から後段にしたがって気流入口管の気流速度が増加するように連結されているように構成したものである。
【０００５】
特許文献３は、トナー及びキャリアを含む現像剤からトナーを分離するトナー分離装置において、前記現像剤内のトナーとキャリアとを分離するサイクロン分離手段と、該サイクロン分離手段への前記現像剤の送出に先立ち、前記現像剤に電荷を付与することでトナーとキャリアとの静電吸着力を低減する静電吸着力低減手段と、を備えるように構成したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２１２５８７号公報
【特許文献２】特開２００６−２１２５８７号公報
【特許文献３】特開２００７−３２８０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明の目的は、連続稼働時に、粉体に混入した異物によって粉体分離容器が損傷されるのを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載された発明は、粉体が混入された空気を旋回させて粉体を分離する粉体分離容器と、
前記粉体分離容器内の空気を吸引する吸引手段と、
前記吸引手段を連続して稼働する際、風速を一時的に通常の速度より低速に切り替える切替手段と、
を備える粉体分離装置である。
【０００９】
請求項２に記載された発明は、前記吸引手段の連続した稼働時間に相当する稼働時間相当量を検知する第１の検知手段を備え、
前記切替手段は、前記第１の検知手段によって検知された稼働時間相当量が閾値を超えた場合に、前記吸引手段の風速を通常の速度より低速に切り替える請求項１に記載の粉体分離装置である。
【００１０】
請求項３に記載された発明は、前記第１の検知手段は、前記粉体分離装置が装着された画像形成装置の連続した画像形成枚数、像保持体の連続した回転数、前記吸引手段の連続した稼働時間のいずれか少なくとも１つを検知する請求項２に記載の粉体分離装置である。
【００１１】
請求項４に記載された発明は、前記粉体分離容器に至る回収経路に磁性体を検知する検知手段を備える請求項１に記載の粉体分離装置である。
【００１２】
請求項５に記載された発明は、前記切替手段は、前記検知手段が磁性体を検知した際に、前記吸引手段の風速を通常の速度より低速に切り替える請求項４に記載の粉体分離装置である。
【００１３】
請求項６に記載された発明は、前記切替手段は、前記吸引手段の風速を低速から通常の速度に切り替える際に、当該吸引手段の風速を通常の速度より速い速度に切り替えた後に通常の速度に戻す請求項１乃至５のいずれかに記載の粉体分離装置である。
【００１４】
請求項７に記載された発明は、前記粉体分離容器の下方に設置される回収容器と、
前記回収容器に設けられた磁性体と、
を備える請求項１乃至６のいずれかに記載の粉体分離装置である。
【００１５】
請求項８に記載された発明は、トナーを用いて画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段の周囲に存在するトナーが混入された空気を吸引して前記トナーを分離するトナー分離装置と、
を備え、
前記トナー分離装置として請求項１乃至７のいずれかに記載の粉体分離装置を用いた画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載された発明によれば、連続稼働時に、粉体に混入した異物によって粉体分離容器が損傷されるのを抑制することができる。
【００１７】
請求項２に記載された発明によれば、切替手段は、第１の検知手段によって検知された稼働時間相当量が閾値を超えた場合に、吸引手段の風速を通常の速度より低速に切り替えるように構成しない場合に比較して、粉体分離容器が損傷される虞れがない場合に、吸引手段の風速を低速に切り替える必要がなくなる。
【００１８】
請求項３に記載された発明によれば、第１の検知手段は、粉体分離装置が装着された画像形成装置の連続した画像形成枚数、像保持体の連続した回転数、吸引手段の連続した稼働時間のいずれか少なくとも１つを検知しない場合に比較して、粉体分離容器が損傷される虞れがある場合を確実に検知することができる。
【００１９】
請求項４に記載された発明によれば、粉体分離容器に至る回収経路に磁性体を検知する検知手段を備えない場合に比較して、回収経路に磁性体が混入したことを検知することができる。
【００２０】
請求項５に記載された発明によれば、切替手段は、検知手段が磁性体を検知した際に、吸引手段の風速を通常の速度より低速に切り替えるように構成しない場合に比較して、実際に磁性体が混入した場合に、吸引手段の風速を低速に切り替えることができる。
【００２１】
請求項６に記載された発明によれば、切替手段は、吸引手段の風速を低速から通常の速度に切り替える際に、吸引手段の風速を通常の速度より速い速度に切り替えた後に通常の速度に戻すように構成しない場合に比較して、回収経路に滞留した粉体を除去することができる。
【００２２】
請求項７に記載された発明によれば、回収容器に磁性体が設けられない場合に比較して、磁性体を確実に回収して除去することができる。
【００２３】
請求項８に記載された発明によれば、トナー分離装置として請求項１乃至７のいずれかに記載の粉体分離装置を用いない場合に比較して、連続稼働時に、粉体に混入した磁性体によって粉体分離容器が損傷されるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の実施の形態１に係る粉体分離装置を適用した画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る粉体分離装置を示す構成図である。
【図３】ブロワ装置を示す平面構成図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る粉体分離装置の動作を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る粉体分離装置を適用した画像形成装置の制御回路を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る粉体分離装置の動作を示すグラフである。
【図７】この発明の実施の形態２に係る粉体分離装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
[実施の形態１]
図１は、実施の形態１に係る粉体分離装置を適用した画像形成装置の全体の概要を示す構成図である。
【００２７】
＜画像形成装置の全体の構成＞
実施の形態１に係る画像形成装置１は、例えばモノクロプリンタとして構成されたものである。この画像形成装置１は、現像剤を構成するトナーで現像されるトナー像（画像）を形成する画像形成部２と、画像形成部２に記録媒体の一例としての記録用紙３を供給する給紙部４と、給紙部４から１枚ずつ供給される記録用紙３を画像形成部２等に搬送する搬送部５と、画像形成部２によってトナー像が形成された記録用紙３に定着処理を施す定着部６などを備える。
【００２８】
画像形成部２は、現像剤を用いた電子写真プロセスにより、記録用紙３の表面に画像を形成する。画像形成部２は、像保持体の一例としての感光体ドラム２１と、感光体ドラム２１の周面を帯電する帯電装置２２と、感光体ドラム２１を露光して静電潜像を形成する露光装置２３と、感光体ドラム２１の静電潜像に現像剤を供給して現像ロール２４１によって現像する現像装置２４と、感光体ドラム２１に形成されたトナー像を記録用紙３に転写する転写装置２５と、感光体ドラム２１の周面を清掃する清掃装置２６などを備える。現像装置２４では、現像剤として非磁性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤が使用される。転写装置２５は、感光体ドラム２１からトナー像を記録用紙３に直接転写するものではなく、中間転写ベルトなどの中間転写体を介して記録用紙３にトナー像を転写するものであってもよい。現像剤は、例えば黒色のトナーを含む。また、現像剤は、黒色以外に、イエロー、マゼンタ、シアンなどのカラートナーを含んでも良い。
【００２９】
画像形成部２は、感光体ドラム２１の周面に形成された静電潜像を、現像装置２４によって粉体の一例としてのトナーを用いて現像するとともに、当該感光体ドラム２１の周面に現像されたトナー像を転写装置２５によって記録用紙３上に転写し、感光体ドラム２１の周面を清掃装置２６によって清掃する。そのため、感光体ドラム２１の周囲には、トナーが飛散し易い。また、感光体ドラム２１の周囲には、飛散したトナーに混在して磁性キャリアや磁性キャリアの欠片などが存在する場合がある。
【００３０】
この実施の形態では、図１に示されるように、感光体ドラム２１の近傍に当該感光体ドラム２１の周囲の空気を吸引する吸気ダクト５１が設けられている。吸気ダクト５１は、感光体ドラム２１の外周において現像装置２４の上部から清掃装置２６にわたる領域を覆うように開口されている。吸気ダクト５１は、吸気管５２を介して装置本体１ａの内部に配置された粉体分離装置６０に接続されている。
【００３１】
給紙部４は、記録用紙３を収容する収容容器４１や、収容容器４１から記録用紙３を１枚ずつ給紙する給紙ロール４２などを備える。給紙部４は、収容容器４１を画像形成装置１の装置本体１ａに設置することで、収容容器４１内に収容された記録用紙３が供給可能となる。収容容器４１は、例えば、装置本体１ａの正面（使用者が操作時に向き合う側面）側、図示例では左側面側に引き出すことができるよう取り付けられる。
【００３２】
搬送部５は、給紙部４から給紙される記録用紙３を画像形成部２及び定着部６へと搬送し、画像が形成された記録用紙３を装置本体１ａの上部に設置された排出部７へと排出するように搬送する。また、搬送部５は、両面画像形成時、片面に画像が形成された記録用紙３を排出部７へ排出せず、その表裏を反転して画像形成部２へと再度搬送する。
【００３３】
定着部６は、画像形成部２により記録用紙３の表面に形成されたトナー像を熱及び圧力により溶融して記録用紙３に定着させる。 排出部７は、定着部６により画像が定着された記録用紙３を排出して積載した状態で収容する。
【００３４】
図１中、符号１００は画像形成装置１の動作を統括的に制御する制御装置を示している。
【００３５】
＜粉体分離装置の構成＞
粉体分離装置６０は、図２に示されるように、サイクロン方式を採用した粉体分離装置本体６１を備えている。粉体分離装置本体６１は、相対的に直径が大きい円筒形状に形成された上端部６２と、上端部６２の下方に連続して設けられ逆円錐形状に形成された中間部６３と、中間部６３の下方に連続して設けられ相対的に直径が小さい円筒形状に形成された下端部６４とを備えている。粉体分離装置本体６１の上端部６２には、吸気ダクト５２を介して回収トナーが導入される気流入口管６５が側方へ向けて接続されている。気流入口管６５は、図３に示されるように、粉体分離装置本体６１の上端部６２の外周面に接線方向に配置されている。その結果、気流入口管６５から供給される気流は、図３及び図４に示されるように、粉体分離装置本体６１の上端部６２内に接線方向に沿って流入し、上端部６２の内壁面に沿って下方へ向かって回転するように移動する。また、粉体分離装置本体６１の上端部中央には、粉体分離装置本体６１内の空気を吸引して排出する気流排出管６６が設けられている。気流排出管６６は、粉体分離装置本体６１の上部から粉体分離装置本体６１の上端部６２の内部まで達するように円筒形状に形成されている。
【００３６】
気流排出管６６は、図２に示されるように、排出管６７を介して吸引手段の一例としてのブロワ装置７０に接続されている。ブロワ装置７０は、吸引する空気の風速を複数段階に切替可能に構成されている。ブロワ装置７０は、通常の風速と、通常の風速よりも遅い速度である低速と、通常の風速よりも速い速度である高速との３段階に切替可能となっている。ブロワ装置７０の定常風速は、例えば、粉体分離装置本体６１の内部において２０〜３０ｍ／ｓ、低速時は５〜１０ｍ／ｓ、高速時は３０〜４０ｍ／ｓとなるように設定される。
【００３７】
ブロワ装置７０の吸気側或いは排気側には、気流中から浮遊トナーや超微粒子粉塵(ＵＦＰ：Ultrafine Particle )、あるいは揮発性有機化合物（ＶＯＣ：Volatile Organic Compounds）等の成分を除去する図示しないフィルタ部材が設けられている。
【００３８】
粉体分離装置本体６１の下端部には、回収されたトナーを収容する回収容器６８が設けられている。回収容器６８の内周壁及び底壁には、回収されたトナーに混入する磁性キャリアや磁性キャリアの欠片などを吸着して回収する永久磁石等の磁性体６９が設けられている。
【００３９】
＜画像形成装置の制御装置＞
図５はこの実施の形態１に係る画像形成装置の制御装置を示すブロック図である。
【００４０】
図５において、符号１００は、画像形成装置１の動作を制御する制御装置を示している。制御装置１００は、画像形成装置１の動作を統括的に制御するＣＰＵ１０１（Central Processing Unit）や、ＣＰＵ１０１で実行するプログラムを記憶した記憶手段の一例としてのＲＯＭ１０２（Read  Only  Memory）、制御パラメータなどを一時的に記憶するＲＡＭ１０３（Random  Access Memory）、あるいはこれらＣＰＵ１０１やＲＯＭ１０２等との間あるいは外部の装置との間を接続する図示しないバスやユーザーインターフェイス１０４などを備える。
【００４１】
ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に予め記憶されたプログラムに基づいて画像形成部２を制御することにより、画像形成装置１における画像形成動作を制御する。また、ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に予め記憶されたプログラムに基づいて粉体分離装置６０を制御する。
【００４２】
ＣＰＵ１０１は、ブロワ装置７０の連続した稼働時間に相当する稼働時間相当量を検知する第１の検知手段としての機能と、ブロワ装置７０を連続して稼働する際、風速を一時的に通常の速度より低速に切り替える切替手段としての機能を備えている。また、ＣＰＵ１０１は、第１の検知手段によって検知された稼働時間相当量が閾値を超えた場合に、ブロワ装置７０の風速を通常の速度より低速に切り替える動作を実行する。
【００４３】
また、第１の検知手段として機能するＣＰＵ１０１は、粉体分離装置６０が装着された画像形成装置１の連続した画像形成枚数、感光体ドラム２１の連続した回転数、ブロワ装置７０の連続した稼働時間のいずれか少なくとも１つを検知するように構成されている。
【００４４】
この実施の形態１では、ＣＰＵ１０１がブロワ装置７０の連続した稼働時間を検知する。ＣＰＵ１０１は、ブロワ装置７０の連続した稼働時間が稼働時間相当量の予め設定された閾値である３０分を超えたことを検知すると、図６に示されるように、駆動部１０７を介してブロワ装置７０の風速を一時的に低速に切り替える。その後、ＣＰＵ１０１は、ブロワ装置７０の風速を通常よりも高速に一時的に切り替えた後、定常の速度に戻すように制御する。この実施の形態では、ブロワ装置７０の風速を低速に切り替えた後、高速に一時的に切り替え、更に定常の速度に戻すまでの時間が３０秒程度に設定されている。なお、ブロワ装置７０は、画像形成装置１の画像形成動作に同期して駆動される。
【００４５】
＜画像形成装置の特徴部分の動作＞
画像形成装置１では、次のようにして、粉体分離装置６０の連続稼働時に、トナーに混入した磁性キャリア等の異物によって粉体分離装置本体６１が損傷されることが抑制される。
【００４６】
画像形成装置１では、多数枚の記録用紙３に連続して画像を形成する場合など、画像形成動作に連動して、粉体分離装置６０が連続して稼働される。粉体分離装置６０は、図１に示されるように、感光体ドラム２１の周囲から飛散したり遠心力によって放出されるトナーや磁性キャリア等の異物を吸気ダクト５１を介して吸引する。その際、粉体分離装置６０は、図２に示されるように、ブロワ装置７０が画像形成動作に同期して連続して駆動される。
【００４７】
ブロワ装置７０の吸引によって粉体分離装置本体６１の内部に吸引された感光体ドラム２１周囲の空気は、図３及び図４に示されるように、粉体分離装置本体６１の内部においてサイクロンを形成して移動し、粉体分離装置本体６１の逆三角錐形状に形成された中間部６２を下方へ向けて移動する間に回転半径の減少に伴って風速が上昇し、空気内に混合したトナーや磁性キャリア等の異物は、回転する風速の遠心力によって粉体分離装置本体６１の中間部６２の内壁に衝突した状態で下方へ移動して、回収容器６８に回収される。
【００４８】
その際、感光体ドラム２１周囲の空気に磁性キャリアが混合していると、磁性キャリアは、金属等の磁性体を含んで構成されているため、磁性キャリアが粉体分離装置本体６１の内壁を摺擦することとなる。そして、粉体分離装置６０が連続してある程度の時間以上駆動されると、粉体に混合した磁性キャリアが粉体分離装置本体６１の内壁を損傷し、極端な場合には、粉体分離装置本体６１の内壁が破損して、粉体分離装置６０が使用不能となる虞れを有していた。
【００４９】
そこで、この実施の形態１では、図５に示されるように、ＣＰＵ１０１によって粉体分離装置６０の連続した駆動時間が検知される。ＣＰＵ１０１は、粉体分離装置６０の連続した駆動時間が所要の閾値（例えば３０分）以上となったことを判別すると、駆動部１０７を介してブロア装置７０の風速を定常速度よりも遅い速度の低速に切り替える。
【００５０】
このように、この実施の形態１では、ブロア装置７０の風速を定常速度よりも遅い速度の低速に切り替えることで、図４に示されるように、粉体中に混入した磁性キャリアは、その質量がトナーに比較して大幅に大きいため、重力によって落下して回収容器６８の内部に回収される。回収容器６８の内部に回収された磁性キャリアは、磁性体６９によって捕捉されるため、ブロア装置７０を再度駆動した場合であっても、粉体分離装置本体６１の内部に飛散することが防止乃至抑制される。
【００５１】
その後、ＣＰＵ１０１は、図６に示されるように、ブロア装置７０の風速を定常速度よりも速い高速に一時的に切り替えた後、定常速度に復帰させる。
【００５２】
このように、上記実施の形態に係る画像形成装置１では、粉体分離装置６０を連続して稼働した場合であっても、トナーに混入した磁性キャリア等の異物によって粉体分離装置本体６１が損傷されることが抑制される。
【００５３】
[実施の形態２]
図７は、実施の形態２に係る画像形成装置１の粉体分離装置６０を示す構成図である。
【００５４】
この実施の形態２では、図７に示されるように、粉体分離装置本体６１に至る回収経路に磁性体を検知する第２の検知手段としてのキャリアセンサー８０を備えている。キャリアセンサー８０は、吸気配管５２を通過する空気中の異物の大きさや形状を光学的に検知する光学センサーが用いられる。磁性キャリアは、その粒径がトナーよりも大幅に大きく、又、磁性キャリアの破片においては、その形状が球形に近いトナーと大幅に異なる。そのため、キャリアセンサー８０は、空気中の異物の大きさや形状を光学的に検知することで、磁性キャリアを検知することが可能である。なお、キャリアセンサー８０は、磁性キャリアの磁性を利用して当該磁性キャリアを検知するものであっても良い。
【００５５】
ＣＰＵ１０１は、例えば、キャリアセンサー８０によって検知された磁性キャリアの数が予め定められた閾値以上となった場合には、ブロア装置７０の風速を一時的に低速となるように切り替える。
【００５６】
なお、前記実施の形態では、画像形成装置としてモノクロの画像を形成する画像形成装置について説明したが、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の４色のトナー像を形成するフルカラー画像形成装置についても同様に適用できることは勿論である。
【符号の説明】
【００５７】
１…画像形成装置
１ａ…画像形成装置本体
１１…感光体ドラム
１４…現像装置
６０…粉体分離装置
１０１…ＣＰＵ
【図１】
2019058854.tif 000003
【図２】
2019058854.tif 000004
【図３】
2019058854.tif 000005
【図４】
2019058854.tif 000006
【図５】
2019058854.tif 000007
【図６】
2019058854.tif 000008
【図７】
2019058854.tif 000009