JP2013125148A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像装置からのトナーの漏洩を効果的に防止可能であり、且つ、現像容器内のトナーを吸引するダクト内へのトナーの堆積も抑制可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成時においては、ダクト４３の空気吸入口４６が閉鎖され、現像容器２０の空気流入路４５が開放された状態で排気ファン５１を作動させてダクト４３、集合ダクト４７内に第１の流速の空気流を発生させることにより、現像容器２０内に浮遊するトナーがダクト４３内に吸引される。非画像形成時には、空気吸入口４６が開放され、空気流入路４５が閉鎖された状態で排気ファン５１を作動させて、第１の流速よりも速い第２の流速の空気流をダクト４３、集合ダクト４７内に発生させることにより、ダクト４３、集合ダクト４７内に堆積したトナーを強制的に排出する強制排出モードを実行可能とする。
【選択図】図１０

Description

本発明は、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を用い、像担持体にトナーを供給する現像装置を備えた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は、原稿画像から読み取られた画像情報、或いはコンピューター等の外部機器から伝送等された画像情報に基づく光を、感光層が形成された像担持体（感光体ドラム）の周面に照射して静電潜像を形成し、この静電潜像に現像装置からトナーを供給してトナー像を形成させた後、当該トナー像を用紙に転写する。転写処理後の用紙は、トナー像の定着処理が施されたのち外部へ排出される。

ところで、近年、画像形成装置において、カラー印刷化や高速処理化の進行に伴い装置構成が複雑になると共に、高速処理化に対応するべく現像装置内でのトナー攪拌部材の高速回転が余儀なくされ、これにより現像装置の内圧が大気圧より高い正圧になり易くなっている。現像装置内が正圧になると、現像装置内のトナーが感光体ドラムへ供給されるに際し、トナーの一部が浮遊トナーとなって感光体ドラムに対向する現像装置の開口部（トナー供給口）から漏出し、画像形成装置の内部を汚染する。

特に、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を用い、現像剤を担持する磁気ローラー（現像剤担持体）と、トナーのみを担持する現像ローラー（トナー担持体）とを用いる現像方式では、現像ローラーと磁気ローラーとの対向部分において、磁気ローラー上に形成された磁気ブラシによって現像ローラーから現像に使用されなかったトナーが引き剥がされる。そのため、現像ローラーと磁気ローラーとの対向部分の近傍においてトナーの浮遊が発生し易くなり、浮遊したトナーが飛散トナーとなって漏出する。また、現像装置内部に堆積した浮遊トナーが塊となって現像ローラー上に落下し、現像ローラー上のトナー薄層が乱されることで、感光体ドラムの周面におけるトナーが付着されるべき部分にトナーが供給されない、いわゆるトナー落ち現象が発生する等の不具合が生じ易くなる。

上述したような不具合を解消するべく、特許文献１には、トナー担持体と、トナー担持体外周面の一部を覆う被覆部材との間隔内の空気を強制吸引することによって、現像工程を高速化してもトナー飛散や現像装置の発熱を抑える技術が開示されている。

しかし、特許文献１に記載の現像装置は、攪拌スクリューから現像ローラー上に供給された二成分現像剤中のトナーを感光体ドラムに供給しており、現像剤担持体とトナー担持体とを有する現像方式ではない。また、現像剤担持体の有無によって、現像装置内で正圧が発生する部分も、発生する正圧の大きさも異なる。

従って、特許文献１の方法では、現像剤担持体とトナー担持体とを有する現像方式に特有である、現像剤担持体とトナー担持体と現像容器内面とで囲まれた空間に発生する浮遊トナーを効果的に解消することはできなかった。また、特許文献１の方法では、浮遊トナーを含む空気流が穂切りブレード上を通過する構成のため、ブレード上に浮遊トナーが堆積してしまい、堆積したトナーが凝集してトナー担持体に付着した場合には、トナー落ちとなって画像不具合が発生するおそれもあった。

また、特許文献２には、現像容器のトナー担持体と対向する壁部に現像装置外側から空気を取り入れるための空気流入孔を設けることにより、現像容器外側から内側に流入する空気流が負圧となった穂切りブレード近傍に流れ込み、流れ込んだ空気流が穂切りブレード近傍の浮遊トナーを上方に向かう空気流に乗せることで、穂切りブレード上へのトナーの堆積を防止するようにした現像装置が開示されている。

特許文献２の方法によれば、現像容器のトナー担持体と対向する壁部に設けられた空気流入孔からの空気流の流れ込みにより、現像剤担持体及びトナー担持体の回転によって正圧となった部分の圧力を低下させて現像剤の漏出を抑制することが可能となる。また、流れ込んだ空気流を上方に向かう空気流と繋げることにより、穂切りブレード近傍の浮遊トナーを上方に向かう空気流に乗せて、穂切りブレード上へのトナーの堆積を防止することができる。

さらに特許文献３には、現像容器のトナー担持体と対向する壁部に現像装置外側から空気を取り入れるための貫通孔を設けるとともに、現像容器の上端部であってトナー担持体と現像剤担持体との境界の上方に、ダクトと連通する空気排出孔を設けた画像形成装置が開示されている。

特許文献３の方法によれば、現像容器のトナー担持体と対向する壁部に現像装置外側から空気を取り入れるための貫通孔を設けるとともに、現像容器の上端部であってトナー担持体と現像剤担持体との境界の上方に、ダクトと連通する空気排出孔を設けることで、トナー浮遊量が大きい場合であっても、現像剤担持体とトナー担持体と現像容器内面とで囲まれた空間に発生する浮遊トナーを効果的に排出することができる。

特開２００２−２７８２６８号公報 特開２０１０−２７６９５４号公報 特開２０１１−１９７２９０号公報

しかし、特許文献２の構成のように空気流入孔を設けた場合であっても、装置本体が高速化し、トナー浮遊量が大きい場合には、現像剤担持体及びトナー担持体の回転によって生じた空気流に浮遊トナーを十分に乗せることが困難となり、トナーの堆積を十分に防止することが困難であった。また、特許文献２の構成では、穂切りブレード近傍の浮遊トナーを解消することはできるが、現像剤担持体とトナー担持体と現像容器の上面とで囲まれた空間に発生する浮遊トナーの外部への漏出を効果的に防止することはできなかった。

また、特許文献３の方法では、現像装置内に発生した浮遊トナーを長期間に亘って空気排出孔からダクト内へ吸引すると、ダクト内にトナーが徐々に堆積するという問題点があった。ダクト内にトナーが堆積すると、ダクト内の空気流通路が狭くなって吸引効果が低下するため、現像装置内の浮遊トナーが現像装置の開口部から外部に漏出してしまい、画像形成装置内部のトナー汚染が発生するおそれがあった。また、ダクト内にトナーが堆積した場合、外部から堆積トナーを除去することは不可能であった。

本発明は、上記問題点に鑑み、現像装置からのトナーの漏出を効果的に防止可能であり、且つ、現像装置内のトナーを吸引するダクト内へのトナーの堆積も抑制可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、トナーを含む現像剤を収容する現像容器と、該現像容器の開口部から外周面の一部が露出することで像担持体に対向配置され、表面に担持されたトナーを前記像担持体に供給するトナー担持体と、該トナー担持体と対向する前記現像容器の上端部に形成され前記現像容器の内部と外部とを連通する空気流出路と、を備えた現像装置と、該現像装置の上方に設けられ前記空気流出路に連通するダクトと、該ダクト内に空気流を発生させるとともに、発生させる空気流の流速を第１の流速と該第１の流速よりも速い第２の流速とに切り替え可能な排気手段と、前記ダクトの空気流排出側に配置され、前記現像容器内の空気と共に前記ダクト内を通過したトナーを捕集するフィルターと、を備えた画像形成装置において、前記ダクトは、前記ダクト内を流れる空気流の方向に対し上流側の端部に形成され外部から空気を吸引する空気吸引口と、該空気吸引口を開閉する第１シャッターと、前記空気流出路を開閉する第２シャッターと、を有し、前記第１シャッターにより前記空気吸引口を閉鎖し、前記第２シャッターにより前記空気流出路を開放した状態で、前記排気手段により前記ダクト内に前記第１の流速の空気流を発生させて画像形成を行うとともに、非画像形成時に、前記第１シャッターにより前記空気吸引口を開放し、前記第２シャッターにより前記空気流出路を閉鎖した状態で、前記排気手段により前記ダクト内に前記第２の流速の空気流を発生させて前記ダクト内に堆積したトナーを強制的に排出する強制排出モードを実行可能としたことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記強制排出モードは、前回の強制排出モードの実行後の累積印字枚数が所定枚数に到達した時に自動的に実行されることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記現像容器は、前記トナー担持体と前記像担持体との対向領域と前記規制部材との間において前記トナー担持体の下方と対向する壁部を有しており、前記壁部に前記現像容器の内側と外側とを連通する空気流入路を設けたことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記現像装置は、前記現像容器内に磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤が収容され、前記トナー担持体は前記像担持体との対向面が上方向に移動するように回転しながら前記像担持体にトナーを供給するとともに、前記トナー担持体に対向配置され、前記トナー担持体との対向面が前記トナー担持体と逆方向に移動するように回転することで前記二成分現像剤により形成された磁気ブラシを用いて前記トナー担持体上にトナー層を形成する現像剤担持体と、該現像剤担持体に担持される現像剤量を規制する規制部材と、をさらに備え、 前記空気流出路は、前記トナー担持体の回転方向に対し前記トナー担持体と前記現像剤担持体との対向部分よりも上流側の前記トナー担持体の外周面と、前記現像剤担持体の回転方向に対し前記対向部分よりも下流側の前記現像剤担持体の外周面と、前記現像容器の内壁面と、で囲まれた空間に連通することを特徴としている。

本発明の第１の構成によれば、非画像形成時に、ダクトの空気吸引口を開放し、現像容器とダクトとを連通する空気流出路を閉鎖した状態で、ダクト内に画像形成時の第１の流速よりも速い第２の流速の空気流を発生させてダクト内に堆積したトナーを強制的に排出する強制排出モードを実行することにより、ダクト内でのトナーの堆積が抑制されるため、空気流出路からダクト内への空気の吸引力の低下による開口部からのトナー飛散を防止することができる。また、ダクトを含む吸引経路の耐用期間を延長することができる。

また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の画像形成装置において、強制排出モードは、前回の強制排出モードの実行後の累積印字枚数が所定枚数に到達した時に自動的に実行されることにより、ダクト内のトナーの堆積量に応じて強制排出モードが過不足なく実行されるため、強制排出モードの実行忘れや不必要な強制排出モードの実行を抑制することができる。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の画像形成装置において、現像装置を構成する現像容器が、トナー担持体と像担持体との対向領域と規制部材との間においてトナー担持体の下方と対向する壁部を有する構成とし、壁部に現像容器の内部と外部とを連通する空気流入路を設けることにより、現像装置内において空気流入路から空気流出路へと至る空気流の経路を形成することができる。これにより、トナー担持体の上方の空間に浮遊するトナーだけでなく、トナー担持体の下方の空間に浮遊するトナーも空気流出路を介して排出されるため、壁部及び規制部材の近傍へのトナーの堆積を抑制することができる。

また、本発明の第４の構成によれば、上記第１乃至第３のいずれかの構成の画像形成装置において、磁気ブラシを用いてトナー担持体にトナーを供給する現像剤担持体と、現像剤担持体上の現像剤量を規制する規制部材と、をさらに備えた二成分現像式の現像装置である場合、空気流出路を、トナー担持体の回転方向に対しトナー担持体と現像剤担持体との対向部分よりも上流側のトナー担持体の外周面と、現像剤担持体の回転方向に対し対向部分よりも下流側の現像剤担持体の外周面と、現像容器の内壁面と、で囲まれた空間に連通するように設けている。これにより、トナー担持体から引き剥がされ、現像剤担持体上の磁気ブラシに回収されずに現像容器内の内圧の高い空間に浮遊するトナーをダクト内に効率良く吸引することができる。

本発明の第１実施形態に係る画像形成装置１００の概略構成図 第１実施形態の現像装置３ａの側面断面図 第１実施形態の現像装置３ａを図２の左上方から見た外観斜視図 図３から現像装置３ａのダクトカバー４３ａを取り外した状態を示す外観斜視図 第１実施形態の現像装置３ａ〜３ｄから集塵部５０までの通気経路を示す斜視図 現像装置３ａから集塵部５０までの通気経路を示す側面断面図 図２における、現像ローラー３１周辺の部分拡大図 第１実施形態の現像装置３ａにおける、現像ローラー３１上方の空気流の方向を示すシミュレーション図。 画像形成時における現像装置３ａから集塵部５０までの通気経路を模式的に示す断面図 強制排出モード実行時における現像装置３ａから集塵部５０までの通気経路を模式的に示す断面図 本発明の第２実施形態に係る現像装置３ａの側面断面図

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置１００の概略断面図であり、ここではタンデム方式のカラープリンターについて示している。カラープリンター１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（マゼンタ、シアン、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。

これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、さらに駆動手段（図示せず）により図１において時計回りに回転する中間転写ベルト８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次一次転写されて重畳された後、二次転写ローラー９の作用によって記録媒体の一例としての転写紙Ｐ上に二次転写され、さらに、定着部１３において転写紙Ｐ上に定着された後、装置本体より排出される。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

トナー像が転写される転写紙Ｐは、装置下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａ及びレジストローラー対１２ｂを介して二次転写ローラー９と後述する中間転写ベルト８の駆動ローラー１１とのニップ部へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが主に用いられる。また、二次転写ローラー９の下流側には中間転写ベルト８表面に残存するトナー等を除去するためのブレード状のベルトクリーナー１９が配置されている。

次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する露光装置５と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像装置３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）等を除去するクリーニング装置７ａ、７ｂ、７ｃ及び７ｄが設けられている。

パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いで露光装置５によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄには、それぞれマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤が所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置３ａ〜３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ４ａ〜４ｄから各現像装置３ａ〜３ｄにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、現像装置３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光装置５からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、一次転写ローラー６ａ〜６ｄにより一次転写ローラー６ａ〜６ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナー等がクリーニング装置７ａ〜７ｄにより除去される。

中間転写ベルト８は、上流側の搬送ローラー１０と、下流側の駆動ローラー１１とに掛け渡されており、駆動モーター（図示せず）による駆動ローラー１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回りに回転を開始すると、転写紙Ｐがレジストローラー対１２ｂから所定のタイミングで駆動ローラー１１とこれに隣接して設けられた二次転写ローラー９とのニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送され、中間転写ベルト８上のフルカラー画像が転写紙Ｐ上に転写される。トナー像が転写された転写紙Ｐは定着部１３へと搬送される。

定着部１３に搬送された転写紙Ｐは、定着ローラー対１３ａにより加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられる。転写紙Ｐの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。

一方、転写紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着部１３を通過した転写紙Ｐは一旦排出ローラー対１５方向に搬送され、転写紙Ｐの後端が分岐部１４を通過した後に排出ローラー対１５を逆回転させるとともに分岐部１４の搬送方向を切り換えることで、転写紙Ｐの後端から反転搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ニップ部に再搬送される。そして、中間転写ベルト８上に形成された次の画像が二次転写ローラー９により転写紙Ｐの画像が形成されていない面に転写され、定着部１３に搬送されてトナー像が定着された後、排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。

図２は、第１実施形態の画像形成装置１００に搭載される現像装置３ａの側面断面図、図３は、現像装置３ａを図２の左上方から見た外観斜視図、図４は、図３の現像装置３ａからダクトカバーを取り外した状態を示す外観斜視図である。なお、図２は図１の背面側から見た状態を示しており、現像装置３ａ内の各部材の配置は図１と左右が逆になっている。また、ここでは図１の画像形成部Ｐａに配置される現像装置３ａについて説明するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄに配置される現像装置３ｂ〜３ｄの構成についても基本的に同様であるため説明を省略する。

図２に示すように、現像装置３ａは、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤（以下、単に現像剤と呼ぶ）が収納される現像容器２０を備えており、現像容器２０は仕切壁２０ａによって攪拌搬送室２１、供給搬送室２２に区画されている。攪拌搬送室２１及び供給搬送室２２には、トナーコンテナ４ａ（図１参照）から供給されるトナー（正帯電トナー）を磁性キャリアと混合して攪拌し、帯電させるための攪拌搬送スクリュー２５ａ及び供給搬送スクリュー２５ｂがそれぞれ回転可能に配設されている。

そして、攪拌搬送スクリュー２５ａ及び供給搬送スクリュー２５ｂによって現像剤が攪拌されつつ軸方向（図２の紙面と垂直な方向）に搬送され、仕切壁２０ａの両端部に形成された不図示の現像剤通過路を介して攪拌搬送室２１、供給搬送室２２間を循環する。即ち、攪拌搬送室２１、供給搬送室２２、現像剤通過路によって現像容器２０内に現像剤の循環経路が形成されている。

現像容器２０は図２の右斜め上方に延在しており、現像容器２０内において供給搬送スクリュー２５ｂの上方には磁気ローラー（現像剤担持体）３０が配置され、磁気ローラー３０の右斜め上方には現像ローラー（トナー担持体）３１が対向配置されている。そして、現像ローラー３１の外周面の一部が現像容器２０の開口部２０ｂから露出し、感光体ドラム１ａ（図１参照）に対向している。磁気ローラー３０、現像ローラー３１は、それぞれ図２において反時計回り方向に回転する。

攪拌搬送室２１には攪拌搬送スクリュー２５ａと対面して不図示のトナー濃度センサーが配置されており、トナー濃度センサーの検知結果に基づいてトナーコンテナ４ａから不図示のトナー補給口を介して攪拌搬送室２１にトナーが補給されるようになっている。トナー濃度センサーとしては、例えば、現像容器２０内におけるトナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤の透磁率を検出する透磁率センサーが用いられる。

磁気ローラー３０は、図２において反時計回り方向に回転する非磁性の回転スリーブと、回転スリーブに内包される複数の磁極を有する固定マグネット体で構成されている。

現像ローラー３１は、図２において反時計回り方向に回転する円筒状の現像スリーブと、現像スリーブ内に固定された現像ローラー側磁極で構成されており、磁気ローラー３０と現像ローラー３１とはその対向位置において所定のギャップをもって対向している。現像ローラー側磁極は、固定マグネット体の対向する磁極（主極）と異極性である。

また、現像容器２０には穂切りブレード３５が磁気ローラー３０の長手方向（図２の紙面と垂直方向）に沿って取り付けられており、穂切りブレード３５は、磁気ローラー３０の回転方向（図２の反時計回り方向）に対し、現像ローラー３１と磁気ローラー３０との対向位置よりも上流側に位置付けられている。そして、穂切りブレード３５の先端部と磁気ローラー３０表面との間には僅かな隙間（ギャップ）が形成されている。

現像ローラー３１には、直流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）という）及び交流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）という）が印加され、磁気ローラー３０には、直流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＤＣ）という）及び交流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＡＣ）という）が印加されている。これらの直流電圧及び交流電圧は、現像バイアス電源からバイアス制御回路（いずれも図示せず）を経由して現像ローラー３１及び磁気ローラー３０に印加される。

前述のように、攪拌搬送スクリュー２５ａ及び供給搬送スクリュー２５ｂによって、現像剤が攪拌されつつ現像容器２０内の攪拌搬送室２１及び供給搬送室２２を循環してトナーを帯電させ、供給搬送スクリュー２５ｂによって現像剤が磁気ローラー３０に搬送される。そして、磁気ローラー３０上に磁気ブラシ（図示せず）を形成し、磁気ローラー３０上の磁気ブラシは穂切りブレード３５によって層厚規制された後、磁気ローラー３０と現像ローラー３１との対向部分に搬送され、磁気ローラー３０に印加されるＶｍａｇ（ＤＣ）と現像ローラー３１に印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）との電位差ΔＶ、及び磁界によって現像ローラー３１上にトナー薄層を形成する。

現像ローラー３１上のトナー層厚は現像剤の抵抗や磁気ローラー３０と現像ローラー３１との回転速度差等によっても変化するが、ΔＶによって制御することができる。ΔＶを大きくすると現像ローラー３１上のトナー層は厚くなり、ΔＶを小さくすると薄くなる。現像時におけるΔＶの範囲は一般的に１００Ｖ〜３５０Ｖ程度が適切である。

磁気ブラシによって現像ローラー３１上に形成されたトナー薄層は、現像ローラー３１の回転によって感光体ドラム１ａと現像ローラー３１との対向部分（現像領域）に搬送される。現像ローラー３１にはＶｓｌｖ（ＤＣ）及びＶｓｌｖ（ＡＣ）が印加されているため、感光体ドラム１ａとの間の電位差によってトナーが飛翔し、感光体ドラム１ａ上の静電潜像が現像される。

現像に用いられずに残ったトナーは、現像ローラー３１の回転により再度現像ローラー３１と磁気ローラー３０との対向部分に搬送され、磁気ローラー３０上の磁気ブラシによって回収される。そして、磁気ブラシは固定マグネット体の同極部分で磁気ローラー３０から引き剥がされた後、供給搬送室２２内に落下する。

その後、トナー濃度センサー（不図示）の検知結果に基づいてトナー補給口（不図示）から所定量のトナーが補給され、供給搬送室２２及び攪拌搬送室２１を循環する間に再び適正なトナー濃度で均一に帯電された二成分現像剤となる。この現像剤が再び供給搬送スクリュー２５ｂにより磁気ローラー３０上に供給されて磁気ブラシを形成し、穂切りブレード３５へ搬送される。

また、現像容器２０の上方にはダクト４３が形成されている。ダクト４３は、現像容器２０の上端部２０ｄとダクトカバー４３ａとによって形成されている。図３及び図４に示すように、ダクトカバー４３ａの長手方向（図の奥側、手前側）の側端縁から下方に突設された係合孔４３ａａが、上端部２０ｄに形成された係合爪２０ｄａに係合することにより、ダクトカバー４３ａが上端部２０ｄに対して固定される。また、ダクトカバー４３ａの一端には連結部４３ａｂが形成されており、ダクト４３と集合ダクト４７（図５参照）とが連結部４３ａｂを介して連結される。

また、上端部２０ｄには、現像ローラー３１との対向面に開口する空気流出口４５ａからダクト４３内に連通する空気流出路４５が設けられている。空気流出路４５は、現像容器２０の長手方向に沿って、上端部２０ｄを貫通するように複数形成されており、現像容器２０内の空気が空気流出口４５ａから空気流出路４５を通ってダクト４３内に排出されるようになっている。

ダクト４３の上面の、連結部４３ａｂと反対側の端部には空気吸入口４６が形成されており、空気吸入口４６を開閉する第１シャッター５５が設けられている。また、ダクト４３内には、各空気流出路４５を同時に開閉する第２シャッター５７が設けられている。

図５は、第１実施形態の画像形成装置１００における現像装置３ａ〜３ｄから集塵部５０までの通気経路を示す斜視図であり、図６は、現像装置３ａから集塵部５０までの通気経路を示す側面断面図である。現像装置３ａ〜３ｄの各ダクト４３は、集合ダクト４７を介して集塵部５０に接続されている。集塵部５０には排気ファン５１が配設されており、排気ファン５１と集合ダクト４７の間にはフィルター５３が設けられている。排気ファン５１は、ダクト４３内に発生させる空気流の流速を２段階に切り替え可能となっている。

現像装置３ａ〜３ｄから空気流出路４５を通ってダクト４３に排出された空気は集合ダクト４７によって合流し、集塵部５０から画像形成装置１００の本体外側に排出される。また、現像装置３ａ〜３ｄ内の空気と共に集塵部５０内に吸引されたトナーはフィルター５３に捕集されるため、画像形成装置１００の外部を汚染するおそれはない。

図７は、図２の現像装置３ａにおける磁気ローラー３０と現像ローラー３１の対向部分の上方付近の部分拡大図である。図７に示すように、現像容器２０内では、現像ローラー３１と磁気ローラー３０との対向部分Ｒ１に対し、現像ローラー３１の回転方向上流側且つ磁気ローラー３０の回転方向下流側の空間Ｓにおいて内圧が高くなる。

また、空間Ｓでは、現像に用いられなかったトナーが磁気ローラー３０の磁気ブラシによって現像ローラー３１から引き剥がされるため、引き剥がされたトナーのうち磁気ローラー３０上に回収されなかったトナーが浮遊する。また、その浮遊量は、現像処理が高速化される程多くなる。そのため、空間Ｓに浮遊するトナーが内圧によって現像容器２０の開口部２０ｂから漏出するおそれがある。

そこで、現像ローラー３１と磁気ローラー３０との境界の上方に位置する現像容器２０の上端部２０ｄに、現像容器２０の内部とダクト４３とを連通する空気流出路４５を設けている。図８は、現像装置３ａ内における、現像ローラー３１上方の空気流の方向を示すシミュレーション図である。なお、図８において矢印の濃淡は空気流の速度差を示しており、濃度の濃い部分は薄い部分に比べて流速が速くなっている。

図８に示すように空気流出路４５を形成した場合、現像容器２０の開口部２０ｂ側（図８の右方向）から現像容器２０と現像ローラー３１の隙間を通過して空気流出路４５に向かう空気流Ａと、空間Ｓ方向（図８の左下方向）から現像容器２０と現像ローラー３１の隙間を通過して空気流出路４５に向かう空気流Ｂとが発生することがわかる。そのため、空間Ｓ内に浮遊するトナーも空気流Ｂと共に空気流出路４５に引き込まれ、ダクト４３内に吸引される。従って、空間Ｓ内に浮遊するトナーを、空気流出路４５を介してダクト４３内へ吸引するとともに、空間Ｓに浮遊するトナーの開口部２０ｂからの漏出を効果的に防止することができる。

ところで、現像容器２０内に浮遊するトナーを長期間に亘ってダクト４３内へ吸引すると、フィルター５３に到達しなかったトナーが徐々にダクト４３内に残留する。ダクト４３内に残留するトナー量が増加すると、ダクト４３の断面積が減少して空気流出路４５からダクト４３内への空気の吸引力が低下する。その結果、現像容器２０の内圧が高くなり、現像容器２０の開口部２０ｂからトナーが飛散してカラープリンター１００内を汚染するおそれがある。そこで、本発明のカラープリンター１００では、非画像形成時にダクト４３内に堆積したトナーを強制的に排出する強制排出モードを実行可能としている。

図９は、画像形成時における現像装置３ａから集塵部５０までの通気経路を模式的に示す断面図である。通常の画像形成時においては、第１シャッター５５によってダクト４３の空気吸入口４６が閉鎖され、第２シャッター５７（図７参照）によって空気流入路４５が開放されている。この状態で排気ファン５１を作動させてダクト４３、集合ダクト４７内に所定の流速（第１の流速）の空気流を発生させることにより、現像容器２０内に浮遊するトナーが空気流出路４５を介してダクト４３内に吸引される。ダクト４３内に吸引されたトナーは集合ダクト４７を通過してフィルター５３に捕集される。

図１０は、強制排出モード実行時における現像装置３ａから集塵部５０までの通気経路を模式的に示す断面図である。強制排出モード実行時においては、第１シャッター５５によってダクト４３の空気吸入口４６が開放され、第２シャッター５７（図７参照）によって空気流入路４５が閉鎖されている。この状態で排気ファン５１を作動させてダクト４３、集合ダクト４７内に第１の流速よりも速い流速（第２の流速）の空気流を発生させることにより、ダクト４３、集合ダクト４７内に堆積したトナーが集塵部５０に強制的に排出され、フィルター５３に捕集される。

この強制排出モードを所定のタイミングで実行することにより、ダクト４３内、集合ダクト４７内でのトナーの堆積が抑制されるため、空気流出路４５からダクト４３内への空気の吸引力の低下による開口部２０ｂからのトナー飛散を防止することができる。また、ダクト４３、集合ダクト４７を含む吸引経路の耐用期間を延長することができる。

強制排出モードは、ユーザーのマニュアル操作によって必要に応じて実行するようにしても良いが、例えば、画像形成装置を電源オフ状態やスリープ（省電力）モードからコピー開始状態まで立ち上げる際、或いは所定枚数の印字が行われた時に自動的に実行されるようにすれば、強制排出モードの実行忘れや、不必要な強制排出モードの実行を抑制することができる。

特に、累積印字枚数とダクト４３内、集合ダクト４７内のトナーの堆積量とは比例関係にあると考えられるため、前回の強制排出モードの実行後の累積印字枚数が所定枚数に到達した時に強制排出モードを自動的に実行するようにすれば、ダクト４３内、集合ダクト４７内のトナーの堆積量に応じて強制排出モードを過不足なく実行することができる。

図１１は、本発明の第２実施形態に係る現像装置３ａの側面断面図である。図２に示した第１実施形態と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、感光体ドラム１ａ（図１参照）と現像ローラー３１との対向領域から穂切りブレード３５に向かって下方に傾斜するように延在し、現像ローラー３１の下方に対向する壁部２０ｃに、現像容器２０内部と外部とを連通する空気流入路６０を設けている。

空気流入路６０は、現像容器２０の長手方向（図１１の紙面と垂直な方向）に沿ってスリット状に複数形成されている。これにより、現像容器２０の外部から空気流入路６０を通過して現像容器２０の内部に空気が流入する。流入した空気は、磁気ローラー３０と現像ローラー３１の回転によって発生した上方へ向かう空気流と合流するため、壁部２０ｃ近傍に浮遊するトナーを空気流に乗せて現像容器２０の上方へと送ることができる。

従って、空間Ｓに浮遊するトナーだけでなく壁部２０ｃ近傍に浮遊するトナーもダクト４３内に排出することができるため、現像容器２０の開口部２０ｂからのトナーの漏出を抑制するとともに、壁部２０ｃや穂切りブレード３５近傍へのトナーの堆積も防止することができる。

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態に示した空気流出路４５及び空気流入路６０の形状や大きさ、配置、或いは排気ファン５１の第１の流速及び第２の流速等は、特に限定されるものではなく、現像容器２０内でのトナーの浮遊量や空気流の経路の形成状況、現像容器２０からダクト４３へのトナーの排出量等に応じて適宜設定することができる。

また、本発明は、図２に示したような、二成分現像剤を担持する磁気ローラー３０とトナーのみを担持する現像ローラー３１とを備えた現像装置に限らず、トナー成分のみから成る一成分現像剤を用いる現像装置や、現像ローラー３１を設けずに磁気ローラー３０から感光体ドラム１ａ〜１ｄに直接トナーを供給する現像装置にも適用することができる。また、上記実施形態では、図１に示したタンデム型のカラープリンター１００を例に挙げて説明したが、これに限らず、例えばモノクロ及びカラー複写機、デジタル複合機やファクシミリ等の、他の画像形成装置にも適用できる。以下、実施例により本発明の効果を更に詳細に説明する。

図２に示す第１実施形態の現像装置３ａ〜３ｄを備えた図１に示すカラープリンター１００において、強制排出モードを実行した場合のダクト４３内、集合ダクト４７内へのトナーの堆積状態、及び現像装置３ａ〜３ｄの外部へのトナー飛散状態について調査した。なお、試験は感光体ドラム１ｄ及び現像装置３ｄを含むブラックの画像形成部Ｐｄにおいて行った。

試験方法としては、印字率５％のテスト画像を用紙の両面に２０，０００枚連続して印字し、５，０００枚印字毎に図１０に示した強制排出モードを実行する場合を本発明、強制排出モードを実行しない場合を比較例とし、印字終了後にダクト４３、及び集合ダクト４７内の残留物（ダクト内残留物）の重量を測定した。また、印字終了後のフィルター５３の重量を測定し、試験開始前のフィルター５３の重量を差し引いてフィルター５３での捕集物（フィルター捕集物）の重量を算出した。さらに、現像装置３ｄの外部へのトナー飛散状況を目視により観察した。

試験機の条件としては、印字速度７５枚／分、感光体ドラム１ｄの周速を４５８ｍｍ／ｓｅｃとした。また、現像ローラー３１の直径を２０ｍｍ、現像ローラー３１の周速を感光体に対し周速比１．６（対向面において順回転）、磁気ローラー３０の直径を２０ｍｍ、磁気ローラー３０の周速を現像ローラーに対し周速比１．０（対向面においてカウンター回転）とした。また、磁気ローラー３０−現像ローラー３１間のギャップを３００μｍとした。

また、現像ローラー３１へ印加するＶｓｌｖ（ＤＣ）＝７０Ｖ、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）のピークツーピーク値を１７００Ｖ、周波数を４．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ＝４３％とし、磁気ローラー３０へ印加するＶｍａｇ（ＤＣ）＝４５０Ｖ、Ｖｍａｇ（ＡＣ）のピークツーピーク値を２７００Ｖ、周波数を４．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ＝５７％とした。

現像剤としては、平均粒径６．８μｍ、比重１．２の正帯電トナーと、平均粒径３５μｍ、比重４．５の磁性キャリアとから成る二成分現像剤（キャリアに対するトナーの混合比率Ｔ／Ｃ＝１１重量％）を用いた。

排気ファン５１により発生する空気流の流速は、連結部４３ａｂ（図６参照）における連続印字時の流速（第１の流速）を２．６ｍ／ｓ、強制排出モード実行時の流速（第２の流速）を３．５ｍ／ｓとし、強制排出モード１回当たりの実行時間を３０秒とした。結果を表１に示す。

表１から明らかなように、強制排出モードを実行しなかった比較例では、ダクト内残留物の重量が７．６ｇ、フィルター捕集物の重量が２．９ｇ、吸引物の総重量は１０．５ｇであり、ダクト残留物の重量はフィルター捕集物の重量の２倍以上であった。また、現像装置３ｄの外部へのトナー飛散が確認された。

これに対し、５，０００枚印字毎に強制排出モードを実行した本発明では、ダクト内残留物の重量が３．２ｇ、フィルター捕集物の重量が８．６ｇ、吸引物の総重量は１１．８ｇであり、吸引物の総重量は比較例とほとんど変わらないが、ダクト内残留物の重量が１／２以下となり、フィルター捕集物の重量が２倍以上となった。また、現像装置３ｄの外部へのトナー飛散は確認されなかった。

以上の結果より、所定の印字枚数毎に強制排出モードを実行した本発明では、ダクト４３内、集合ダクト４７内でのトナーの堆積が抑制され、ダクト４３、集合ダクト４７の断面積の減少による吸引力の低下が抑制されるため、現像装置の外部へのトナーの飛散が効果的に抑制されることが確認された。従って、本発明の画像形成装置を用いた場合、装置内部のトナー汚染を長期間に亘って効果的に抑制するとともに、ダクト４３、集合ダクト４７を含む吸引経路の耐用期間を延長することができる。

本発明は、トナー担持体を用いて像担持体にトナーを供給する現像装置を備えた画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、現像装置からのトナーの漏洩及び現像装置内に浮遊するトナーを吸引するダクト内でのトナーの堆積を効果的に防止することができるため、画像形成装置内部のトナー汚染の発生を防止するとともに画像形成装置の耐用期間を延長することができる。

Ｐａ〜Ｐｄ 画像形成部
１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
３ａ〜３ｄ 現像装置
４ａ〜４ｄ トナーコンテナ
２０ 現像容器
２０ａ 仕切壁
２０ｂ 開口部
２０ｃ 壁部
２０ｄ 上端部
２０ｄａ 係合爪
３０ 磁気ローラー（現像剤担持体）
３１ 現像ローラー（トナー担持体）
３５ 穂切りブレード（規制部材）
４３ ダクト
４３ａ ダクトカバー
４３ａａ 係合孔
４３ａｂ 連結部
４５ 空気流出路
４５ａ 空気流出口
４６ 空気吸引口
４７ 集合ダクト
５０ 集塵部
５１ 排気ファン（排気手段）
５３ フィルター
５５ 第１シャッター
５７ 第２シャッター
６０ 空気流入路
１００ カラープリンター（画像形成装置）

Claims (4)

1. トナーを含む現像剤を収容する現像容器と、
   該現像容器の開口部から外周面の一部が露出することで像担持体に対向配置され、表面に担持されたトナーを前記像担持体に供給するトナー担持体と、
   該トナー担持体と対向する前記現像容器の上端部に形成され前記現像容器の内部と外部とを連通する空気流出路と、
   を備えた現像装置と、
   該現像装置の上方に設けられ前記空気流出路に連通するダクトと、
   該ダクト内に空気流を発生させる排気手段と、
   前記ダクトの空気流排出側に配置され、前記現像容器内の空気と共に前記ダクト内を通過したトナーを捕集するフィルターと、
   を備えた画像形成装置において、
   前記ダクトは、前記ダクト内を流れる空気流の方向に対し上流側の端部に形成され外部から空気を吸引する空気吸引口と、該空気吸引口を開閉する第１シャッターと、前記空気流出路を開閉する第２シャッターと、を有し、
   前記排気手段は、前記ダクト内に発生させる空気流の流速を第１の流速と該第１の流速よりも速い第２の流速とに切り替え可能であり、
   前記第１シャッターにより前記空気吸引口を閉鎖し、前記第２シャッターにより前記空気流出路を開放した状態で、前記排気手段により前記ダクト内に前記第１の流速の空気流を発生させて画像形成を行うとともに、非画像形成時に、前記第１シャッターにより前記空気吸引口を開放し、前記第２シャッターにより前記空気流出路を閉鎖した状態で、前記排気手段により前記ダクト内に前記第２の流速の空気流を発生させて前記ダクト内に堆積したトナーを強制的に排出する強制排出モードを実行可能としたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記強制排出モードは、前回の強制排出モードの実行後の累積印字枚数が所定枚数に到達した時に自動的に実行されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記現像容器は、前記トナー担持体と前記像担持体との対向領域と前記規制部材との間において前記トナー担持体の下方と対向する壁部を有しており、
   前記壁部に前記現像容器の内側と外側とを連通する空気流入路を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記現像装置は、前記現像容器内に磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤が収容され、前記トナー担持体は前記像担持体との対向面が上方向に移動するように回転しながら前記像担持体にトナーを供給するとともに、前記トナー担持体に対向配置され、前記トナー担持体との対向面が前記トナー担持体と逆方向に移動するように回転することで前記二成分現像剤により形成された磁気ブラシを用いて前記トナー担持体上にトナー層を形成する現像剤担持体と、該現像剤担持体に担持される現像剤量を規制する規制部材と、をさらに備え、
   前記空気流出路は、前記トナー担持体の回転方向に対し前記トナー担持体と前記現像剤担持体との対向部分よりも上流側の前記トナー担持体の外周面と、前記現像剤担持体の回転方向に対し前記対向部分よりも下流側の前記現像剤担持体の外周面と、前記現像容器の内壁面と、で囲まれた空間に連通することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。

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