JP2010139684A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置の排気効率を良好に維持しつつ、画像形成装置の外部に浮遊トナーが排出されることを確実に防止する。
【解決手段】トナーを用いて画像を形成する画像形成手段２０と、画像形成手段２０を収容するケース２２と、ケース２２の内部空間５０と外部空間５２とを連通するダクト６０と、ダクト６０を通して内部空間５０の気体を外部空間５２へ強制的に排出する排気手段２４と、ダクト６０内の気体中に含まれるトナーを電気的に吸着させるためにダクト６０の内部に設けられた導電部材５６と、導電部材５６に電圧を印加する電圧印加手段５８と、を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、現像装置から供給されるトナーにより静電潜像担持体上の静電潜像が現像され、これにより形成された静電潜像担持体上のトナー像が、直接または中間転写体を介して記録シートに転写されて、その後、定着装置によって記録シートにトナー像が定着される。トナー像の転写後に静電潜像担持体上や中間転写体上に残留した未転写トナーはクリーニング装置により掻き取られる。

このような電子写真方式の画像形成プロセスでは、トナーは所定の極性（例えば負極性）に帯電され、トナーの電気的な移動により現像や転写等が行われる。ところが、トナーの帯電量不足や電界強度の不足などの種々の原因により、現像領域、転写領域またはクリーニング領域等においてトナーが飛散し、画像形成装置内を浮遊することがある。

このような問題に鑑みて、画像形成装置内でトナーが浮遊することを防止するための種々の技術が提案されている。具体的には、例えば、特許文献１と特許文献２には、現像領域で飛散するトナーを、現像装置に設けられた導電部材に電気的に吸着させることで、トナーの浮遊を防止する技術が開示され、特許文献３には、クリーニング領域で飛散するトナーを、クリーニング装置に設けられた導電部材に電気的に吸着させることで、トナーの浮遊を防止する技術が開示されている。

ところで、画像形成動作中においては、画像形成装置内の種々の装置の動作に伴い熱が発生するため、画像形成装置内の雰囲気温度が上昇する。画像形成装置内の雰囲気温度が過度に上昇すると、各種電子部品の故障やトナーの融解などといった種々の不具合を招くことがある。

そのため、一般に、画像形成装置にはファン等の排気手段が設けられており、排気手段の作動により強制的な排気が行われることで、画像形成装置内の温度上昇が抑制されるようにしてある。

特開平８−１９４３７７号公報 特開２０００−１１２２３３号公報 特開２００７−１０１９８９号公報

上記の特許文献１〜３の技術は、画像形成装置内における浮遊トナー発生の抑制に貢献するものであるが、それらの技術を採用したところで、浮遊トナーの発生を完全に防止することは依然として困難である。

一方で、上述のように画像形成装置の強制排気を行う場合、強制排気に伴い画像形成装置内の浮遊トナーが外部に排出されてしまうと、画像形成装置周辺の壁や機器等が浮遊トナーの付着により汚染されてしまう恐れがある。よって、一般に、強制排気用の排気口にはフィルタが設けられており、フィルタにより画像形成装置内の浮遊トナーを回収することで、浮遊トナーが外部に排出されることを防止できるようにしてある。

しかし、浮遊トナーの流出防止をフィルタに依存すると、フィルタを設けることにより空気抵抗が大きくなるだけでなく、フィルタの目詰まりが進行するに連れて空気抵抗が一層増大するため、排気効率が低下する問題がある。そのため、ファン等の排気手段の大型化を強いられ、これに伴い、駆動音および消費電力の増大、並びに画像形成装置の大型化などといった種々の不具合が生じる。

そこで、本発明は、画像形成装置の排気効率を良好に維持しつつ、画像形成装置の外部に浮遊トナーが排出されることを確実に防止することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、
トナーを用いて画像を形成する画像形成手段と、
該画像形成手段を収容するケースと、
該ケースの内部空間と外部空間とを連通するダクトと、
該ダクトを通して前記内部空間の気体を前記外部空間へ強制的に排出する排気手段と、
前記ダクト内の気体中に含まれるトナーを電気的に吸着させるために前記ダクトの内部に設けられた導電部材と、
該導電部材に電圧を印加する電圧印加手段と、を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、画像形成装置内の気体がダクトを通して排出される際、ダクト内を通る気体中の浮遊トナーが、ダクト内に設けられた導電部材に電気的に吸着されるため、画像形成装置の排気に伴い浮遊トナーが外部に排出されることを確実に防止することができる。また、導電部材によりダクト内の浮遊トナーを回収することができるため、排気口にフィルタを設ける必要がなく、これにより、排気効率を良好に維持することができる。よって、ファン等の排気手段を大型化させる必要がないため、駆動音および消費電力の増大、並びに画像形成装置の大型化を回避することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。なお、以下の説明では、特定の方向を意味する用語（例えば、「上」、「下」、「左」、「右」、およびそれらを含む他の用語、「時計回り方向」、「反時計回り方向」）を使用するが、それらの使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明は限定的に解釈されるべきものでない。また、以下の説明において、同一又は類似の構成部分には同一の符号を用いている。

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置２の概略構成を示す。画像形成装置２は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又はそれらの機能を複合的に備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置である。現在、電子写真方式の画像形成装置として種々の形態のものが提案されているが、図示する画像形成装置は所謂タンデム方式のカラー画像形成装置である。ただし、本発明は、この種の画像形成装置にのみ適用されるものではなく、例えば、所謂４サイクル方式のカラー画像形成装置、又はモノクロ出力の画像形成装置に適用してもよい。

画像形成装置２は、トナーを用いて画像を形成する画像形成手段２０と、画像形成手段２０を収容するケース２２と、画像形成装置２の排気を行うための排気ユニット２４とを備えている。

〔１．画像形成手段〕
画像形成手段２０は、中間転写体として無端状の中間転写ベルト３０を有する。中間転写ベルト３０の下には、図中左側から右側に向かって順に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の現像剤をそれぞれ用いて対応する色のトナー像を作成する４つの作像部３（３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ）が、中間転写ベルト３０に沿って配置されている。

各作像部３は、静電潜像担持体として円筒状の感光体４を有する。感光体４の周囲には、その回転方向（図中時計回り方向）に沿って順に、感光体４の外周面を帯電させる帯電装置８、感光体４上に画像を投射して各色の静電潜像を形成するための露光装置６、各色のトナーを感光体４に供給して静電潜像を顕在化させる現像装置１８、感光体４と共に中間転写ベルト３０を挟圧する一次転写ローラ１４、および感光体４上のトナーを掻き取るための感光体クリーニング部材１６が配置されている。

中間転写ベルト３０の上には、図中左側から右側に向かって順に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナーを収容したトナーカートリッジ１０（１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ）が、中間転写ベルト３０に沿って配置されている。各トナーカートリッジ１０は、対応する色の現像装置１８に連結パイプ１１を介して連結されている。

各現像装置１８において、トナーは所定の極性（例えば負極性）に帯電される。一方、現像装置１８に設けられた現像ローラと、感光体４とのニップ部（現像領域）には所定の電界が形成される。これにより、現像ローラ上のトナーは、現像領域において感光体４上の静電潜像画像部へ電気的に移動し、感光体４上にトナー像が形成される。

各作像部３において、感光体４とベルト３０とのニップ部（一次転写領域）には所定の電界が形成され、これにより、感光体４上のトナーが、一次転写領域においてベルト３０の外周面へ電気的に移動して、感光体４からベルト３０へトナー像が転写（一次転写）される。一次転写の際、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像はベルト３０上に重ねられ、これによりフルカラーのトナー像が形成される。

図中右側に配置されているローラ３２に支持されているベルト部分の外側には、ベルト３０と共に記録シート３６を挟圧する二次転写ローラ４２が設けてある。二次転写ローラ４２とベルト３０とのニップ部（二次転写領域４１）には、給紙部４４から記録シート３６が搬送されるようにしてある。また、二次転写領域４１には所定の電界が形成され、これにより、ベルト３０上のトナーが二次転写領域４１において記録シート３６の表面へ電気的に移動し、ベルト３０から記録シート３６へトナー像が転写（二次転写）される。

二次転写後、記録シート３６は定着部４０に搬送され、定着部４０において、トナー像が記録シート３６に定着される。定着後、記録シート３６は、画像形成装置２の例えば上部に設けられた排紙部４６に搬送される。一方、二次転写後、ベルト３０上に残留した未転写トナーは、ベルト３０の回転によりベルト３０とクリーニング部材１２とのニップ部（クリーニング領域１３）に搬送され、クリーニング領域１３においてクリーニング部材１２により掻き取られる。

画像形成装置２の例えば左上部には、画像形成装置２の種々の動作を制御する制御部４８が設けられている。ただし、制御部４８は、画像形成装置２の任意の位置に設けることができる。

〔２．排気ユニット〕
排気ユニット２４は、画像形成装置２のケース２２の内部空間５０と外部空間５２とを連通するダクト６０と、ダクト６０を通して内部空間５０の気体を強制的に外部空間５２へ排出する排気手段としてのファン５４とを備えている。図１において、ダクト６０は、画像形成装置２左端のケース２２部分からイエローの作像部３Ｙ近傍まで延びるように設けられているが、ダクト６０の配置はこれに限定されるものではない。例えば、ダクト６０は、画像形成装置２左端のケース２２部分からブラックの作像部３Ｋ近傍まで延びるように設けてもよい。

［第１の実施形態］
図２の縦断面図を参照しながら、排気ユニット２４の第１の実施形態について説明する。

本実施形態において、ダクト６０は例えば角筒状である。ただし、ダクト６０の断面形状は特に限定されず、例えば、円筒状のダクト６０を使用することも可能である。ファン５４は、ダクト６０内の流路に設けられている。具体的には、例えばダクト６０の排気口６４の近傍部にファン５４が設けられている。ファン５４の動作は、上記の制御部４８により制御される。制御部４８は、所定の条件が成立したときにファン５４が作動するように制御する。ここで、所定の条件としては、例えば、画像形成装置２内の雰囲気温度が所定温度以上であること、又は、画像形成動作が行われていること等が挙げられる。

ダクト６０の内部には、ダクト６０内の気体中に含まれる浮遊トナーを電気的に吸着させるための導電部材５６が設けられている。導電部材５６としては、例えば薄板状の部材が使用される。導電部材５６には、導電性を有する任意の材料が用いられるが、例えば、金属または導電性樹脂が用いられる。

導電部材５６は、ダクト６０の内壁面に例えば接着等により取り付けられている。導電部材５６は、ダクト６０の底面７２に取り付けることが好ましく、これにより、導電部材５６に一旦吸着したトナーが導電部材５６から落下することを確実に防止できる。

導電部材５６は、導電部材５６に電圧を印加する電圧印加手段としての電源５８に電気的に接続されている。電源５８の動作は、上述の制御部４８により制御される。制御部４８は、トナーの帯電極性とは逆の極性の電圧が導電部材５６に印加されるように電源５８を制御する。例えば、トナーの正規帯電極性が負極性である場合、導電部材５６には正極性の電圧が印加される。これにより、強制排気によりダクト６０内を流れる気体中の浮遊トナーが、導電部材５６に電気的に吸着される。よって、浮遊トナーが強制排気に伴い画像形成装置２の外部に排出されることを防止でき、画像形成装置２の周辺の壁や機器等が浮遊トナーの付着により汚染されることを防止できる。また、ダクト６０内の浮遊トナーを導電部材５６により回収することができるため、浮遊トナーを回収するためのフィルタの設置を省略することができ、これによって排気効率を良好に維持することが可能となる。

ファン５４が停止しているとき、すなわち、強制排気が行われていないときは、導電部材５６により浮遊トナーを回収しなくても、画像形成装置２の外部に浮遊トナーが排出される可能性は極めて低い。そのため、ファン５４が停止しているときは導電部材５６に電圧を印加する必要はない。よって、電源５８は、ファン５４の動作に連動して導電部材５６に電圧を印加するように制御される。これにより、導電部材５６には、ファン５４が駆動されて画像形成装置２の強制排気が行われるときのみ電圧が印加されるため、消費電力を極力削減することができる。

ダクト６０の径方向に関して、導電部材５６の幅は任意に設定することができるが、導電部材５６の幅が大きいほど、ダクト６０の浮遊トナーを効率的に回収することができる。よって、ダクト底面７２の全幅に亘って導電部材５６を設けることが好ましい。

また、排気方向において、導電部材５６は、浮遊トナーを確実に付着させるために十分な長さを有する。導電部材５６の最低限必要な長さは、排気方向の位置が導電部材５６の上流側端部と同じであり且つダクト径方向の位置が導電部材５６から最も離れているダクト６０内の浮遊トナーが、導電部材５６に吸着されるまでに進む排気方向の距離Ｌに等しい。距離Ｌは、下記の数式（１）により求められる。よって、導電部材５６の長さは、ファン５４の排気量、使用するトナーの種類及び大きさ、並びに、導電部材５６に印加される電圧の大きさ等に応じて適宜決定される。

ただし、数式（１）において、ｖはダクト内の気流の速度、ｄは電位差距離（浮遊トナーと導電部材との距離）、ｍはトナーの質量、ｑはトナーの帯電量、Ｖは浮遊トナーと導電部材との間の電位差を示す。

なお、上記の数式（１）は、下記の数式（２）〜（５）に基づき導かれるものである。

ただし、数式（２）において、Ｆは導電部材が浮遊トナーを引き寄せる力、Ｅは導電部材により形成される電界の電界強度、ａは導電部材に引き寄せられる浮遊トナーの加速度を示す。

ただし、数式（４）において、Ｄｍａｘは、ダクトの径方向における導電部材と浮遊トナーとの最大距離、ｔは、導電部材の排気方向上流側端部からダクトの径方向に最も離れた浮遊トナーが導電部材に吸着されるまでに要する時間を示す。

［第２の実施形態］
図３の横断面図を参照しながら、排気ユニット２４の第２の実施形態について説明する。

第２の実施形態では、例えば排気方向におけるダクト６０の中間部に、ダクト６０内の気体の流速を一時的に低下させるための流速低下部６６が設けられ、流速低下部６６に導電部材５６（５６ａ，５６ｂ）が設けられている。

流速低下部６６は、ダクト６０の壁部をダクト径方向外側へ張り出させることで形成されている。すなわち、流速低下部６６は、ダクト６０内の気体の流路の断面積を増大させることによりダクト６０内の気体の流速を低下させるように構成されている。そのため、強制排気に伴いダクト６０内で移動する浮遊トナーの速度を流速低下部６６において一時的に低下させることができ、浮遊トナーを導電部材５６に引き寄せやすくすることができる。よって、ダクト６０内における浮遊トナーの回収効率を高めることができるため、導電部材５６の長さを小さくしたり、導電部材５６に印加する電圧を小さくしたりすることが可能となる。

第２の実施形態において、導電部材５６（５６ａ，５６ｂ）は、流速低下部６６の互いに対向する一対の内壁面６８，７０にそれぞれ設けられている。具体的には、流速低下部６６の互いに対向する一対の内側面６８，７０のうち、一方の内側面６８に第１の導電部材５６ａが取り付けられ、他方の内側面７０に第２の導電部材５６ｂが取り付けられている。

第１の導電部材５６ａには第１の電源５８ａが電気的に接続され、第１の導電部材５６ａには、第１の電源５８ａにより例えば正極性の電圧が印加されるようにしてある。よって、負極性に帯電した浮遊トナーを第１の導電部材５６ａに電気的に吸着させることができる。他方、第２の導電部材５６ｂには第２の電源５８ｂが電気的に接続され、第２の導電部材５６ｂには、第２の電源５８ｂにより例えば負極性の電圧が印加されるようにしてある。よって、正極性に帯電した浮遊トナーを第２の導電部材５６ｂに電気的に吸着させることができる。このように、第１の導電部材５６ａに印加される電圧と、第２の導電部材５６ｂに印加される電圧とが、互いに異なる極性の電圧であるため、正極性に帯電した浮遊トナーと負極性に帯電した浮遊トナーが混在する場合、いずれの極性に帯電した浮遊トナーもダクト６０内で確実に回収することができる。よって、画像形成装置２の外部に浮遊トナーが漏れることを一層確実に防止することができる。

なお、第２の実施形態において、流速低下部の構成は、ダクト６０内の気体の流速を一時的に低下させ得る構成であれば、上記構成に限定されない。例えば、流速低下部は、気体の流路の断面積の大きさを維持したまま蛇行する形状であってもよく、これによっても、流速低下部において気体の流速を一時的に低下させることができる。

また、第２の実施形態では、互いに異なる極性の電圧が印加される２つの導電部材５６ａ，５６ｂを設けるようにすれば、必ずしもダクト６０に流速低下部６６を設けなくてもよい。逆に、ダクト６０に流速低下部６６を設けるようにすれば、必ずしも導電部材５６を２つ設ける必要はない。

さらに、第２の実施形態では、図４に示すように、ダクト６０の底面７２に、導電部材５６に吸着された後に導電部材５６から落下するトナーを回収するための凹部７４（７４ａ，７４ｂ）を設けてもよい。凹部７４ａ，７４ｂは、導電部材５６ａ，５６ｂの直下、すなわちダクト６０の幅方向両端部において、導電部材５６ａ，５６ｂの長さ方向に沿って溝状に設けることが好ましい。これにより、自重等により導電部材５６から落下したトナーを凹部７４に収容することができる。導電部材５６から落下するトナーを確実に収容するため、凹部７４は、導電部材５６の直下において導電部材５６の全長に亘って設けることが好ましい。また、凹部７４の深さは、凹部７４に収容されたトナーが再び浮遊できないような十分な深さとすることで、画像形成装置２の外部に浮遊トナーが漏れることを、より一層確実に防止することができる。

以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 第１の実施形態に係る排気ユニットを示す縦断面図である。 第２の実施形態に係る排気ユニットを示す横断面図である。 図３に示す排気ユニットの変形例を示す斜視図である。

符号の説明

２：画像形成装置、２０：画像形成手段、２２：ケース、２４：排気ユニット、５０：内部空間、５２：外部空間、５４：ファン（排気手段）、５６：導電部材、５８：電源（電圧印加手段）、６０：ダクト、６６：ダクトの流速低下部、７４：ダクト底面の凹部。

Claims (7)

1. トナーを用いて画像を形成する画像形成手段と、
   該画像形成手段を収容するケースと、
   該ケースの内部空間と外部空間とを連通するダクトと、
   該ダクトを通して前記内部空間の気体を前記外部空間へ強制的に排出する排気手段と、
   前記ダクト内の気体中に含まれるトナーを電気的に吸着させるために前記ダクトの内部に設けられた導電部材と、
   該導電部材に電圧を印加する電圧印加手段と、を備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記電圧印加手段により前記導電部材に印加される電圧は、前記トナーの帯電極性とは逆の極性の電圧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. 前記ダクトの互いに対向する一対の内壁面のうち、
   一方の内壁面に第１の前記導電部材が取り付けられ、
   他方の内壁面に第２の前記導電部材が取り付けられ、
   第１の導電部材に印加される電圧と、第２の導電部材に印加される電圧とは、互いに異なる極性の電圧であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記ダクトは、該ダクト内の気体の流速を一時的に低下させるための流速低下部を備え、
   該流速低下部に前記導電部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記流速低下部は、前記ダクト内の気体の流路の断面積を増大させることにより前記流速を低下させるように構成されていることを特徴とする請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記電圧印加手段は、前記排気手段の動作に連動して前記導電部材に電圧を印加することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記ダクトの底面に、前記導電部材に吸着された後に前記導電部材から落下するトナーを回収するための凹部が設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の画像形成装置。

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