JP2013195664A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】飛散粒子による画像形成装置内部の汚染を防止し、保守管理が容易である画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光ドラム１と、現像ケーシング３１の開口から一部露出した状態で感光体ドラム１に対向配置され、現像剤を表面上に担持して表面移動し感光体ドラム１と対向する現像ギャップＧｐで感光体１表面上の潜像に現像剤を供給する現像スリーブ３４とを備える画像形成装置において、現像ギャップＧｐに対向して吸引口４１ａを有し吸引口４１ａから現像ギャップＧｐ付近で飛散する粒子を吸引する粒子吸引装置４０と、粒子吸引装置４０と現像ケーシング３１との間の隙間を遮蔽可能なシャッター５０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、一成分現像方式、二成分現像方式、或いはフレア現像方式を用いた現像装置を備える、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ、或いはそれらの複合機等の画像形成装置に関するものである。

電子写真方式を用いた画像形成装置において、高品位な最終画像を得るためには感光体等の潜像担持体上の潜像にトナーを忠実に供給して現像する必要がある。ところが、二成分現像剤を用いる現像方式では、現像時にキャリアによる既現像トナーの掻き取りが発生するため、掻き取られたトナーやその近傍で現像されなかったトナーが舞い上がり、潜像担持体と現像担持体との間の現像領域以降で飛散トナーによる汚染が生じやすい。一成分現像剤を用いる現像方式においては、キャリアによる掻き取りはないが、現像剤担持体と潜像担持体とが接触して現像を行う場合には、潜像の存在しない部位を通った未現像トナーや弱帯電トナーが機械的な摺動によって舞い上がり、飛散トナーによる汚染が生じやすくなる。また、トナー供給部材に配置された電極の電圧位相を制御することでトナーをホッピングさせ、潜像担持体にトナーを供給するフレア現像方式では、未帯電トナーが舞い上がり、同様に飛散トナーによる汚染が生じやすくなる（例えば、特許文献１参照）。

このような飛散トナーによる現像器内や現像器周辺の汚染を防止する手段として、潜像担持体上の現像済みトナー像に影響しない気流を発生させ、これを利用して飛散トナーを回収するトナー回収手段が利用されている。例えば特許文献２には、現像担持体と潜像担持体とが対向する現像領域に対して開口部を有し該開口部を介して飛散トナーを吸引するトナー吸引装置を備えた画像形成装置が提案されている。このトナー吸引装置は、現像領域に対して開口部を有する円筒部材と、円筒部材の内部に配置され表面にスパイラル形状を有する回転部材とを備え、回転部材の回転によりスパイラル気流を発生させて飛散トナーを開口部から吸引する。

しかしながら、上記現像領域付近では、何らかの原因により現像器内から噴出するトナー、現像領域で現像に用いられなかった余剰トナー、及び帯電量不足により現像領域で印加された電界に依存せずに移動するトナー、及び二成分現像方式では現像剤担持体上から離脱したキャリアなどの様々な飛散粒子が存在する。これら飛散粒子は、特許文献２に記載されるトナー吸引装置によるスパイラル気流に対しても個々の性質に応じて異なる挙動を見せる。そのため、飛散粒子がトナー吸引装置に誘導されず、画像形成装置内部を汚染してしまうことがある。画像形成装置の内部が汚染されると、定期的な保守管理が必要となりコストもかかってしまう。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、飛散粒子による画像形成装置内部の汚染を防止し、保守管理が容易である画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、潜像担持体と、現像ケーシングの開口から一部露出した状態で該潜像担持体に対向配置され、現像剤を表面上に担持して表面移動し該潜像担持体と対向する現像領域で該潜像担持体表面上の潜像に現像剤を供給する現像剤担持体とを備える画像形成装置において、該現像領域に対向して開口部を有し該開口部から該現像領域付近で飛散する粒子を吸引する粒子吸引手段と、該粒子吸引手段と該現像ケーシングとの間の隙間を遮蔽可能な遮蔽手段とを備えることを特徴とするものである。
請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記粒子吸引手段は、スパイラル気流を発生させる気流発生機構を備えることを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項２の画像形成装置において、上記粒子吸引手段は、上記現像領域に対して開口部を有する円筒部材と、該円筒部材の内部に配置され表面にスパイラル形状を有する回転部材とから構成されることを特徴とするものである。
請求項４の発明は、請求項３の画像形成装置において、上記回転部材は磁性体であることを特徴とするものである。
請求項５の発明は、請求項１、２、３又は４の画像形成装置において、上記遮蔽手段は、磁性体と、該磁性体からの磁場によってキャリアが付着して形成されるキャリア壁とから構成されることを特徴とするものである。
請求項６の発明は、請求項１、２、３、４又は５の画像形成装置において、上記粒子吸引装置及び／又は上記遮蔽手段は、上記現像領域より潜像担持体移動方向上流側、又は潜像担持体移動方向下流側の少なくとも一方に設置されることを特徴とするものである。

本発明は、飛散粒子による画像形成装置内部の汚染を防止し、保守管理が容易である画像形成装置を提供することができるという優れた効果がある。

本実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す構成図。 同画像形成装置の粒子吸引装置付近の構成を示す斜視図 同粒子吸引装置の構成を示す部分拡大斜視図。 粒子吸引装置のシャフトの構成を示す斜視図。 別の実施形態に係る回転部材の構成を示す斜視図。 シャッターの構成を示す模式図。 粒子回収率の比較結果を示す特性図。 別の実施形態に係るカラー画像形成装置の構成を示す構成図。

以下、本発明を電子写真方式の画像形成装置に適用した実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す構成図である。図１に示すように、この画像形成装置は、ドラム状に形成され、図中矢印Ａ方向に回転する潜像担持体たる感光体１を備えている。この感光体１の周囲には、十一時の位置に帯電ローラ２、十時の位置に走査光Ｌｂによる露光位置、七時の位置に現像装置３、四時の位置に転写ローラ４、二時の位置にクリーニング装置の一部であるクリーニングブレード５、一時の位置に除電ランプ６が配置されている。除電ランプ６により除電された感光体１の周面は、帯電ローラ２により暗中にて一様に帯電され、走査光Ｌｂの走査を受けて、静電潜像が担持される。この静電潜像は、現像装置３を通過する間にトナーの付着により現像されてトナー画像となる。なお、本実施形態では、感光体１を露光する光を走査光Ｌｂとしたが、走査光に代えて、スリット露光光を用いてもよい。

そして、図示省略の給紙部には、被転写媒体としてのシート状媒体が収納されていている。このシート状媒体は、適時のタイミングで送給が開始され、図示しないレジストローラ部で一旦タイミングを調整され、感光体１上のトナー像とタイミングを合せて図中破線で示す搬送経路に沿って搬送される。感光体１と転写ローラ４との転写ニップ部を通過するシート状媒体には、感光体１上のトナー像が静電転写される。その後、トナー像が転写されたシート状媒体は、定着ローラ対７を通過する間にトナー像が定着されて、図示しない排紙トレイに送り出される。一方、転写後の感光体１はクリーニングブレード５を通過する間に残留トナーなどが除去、クリーニングされて次の画像形成に備えられる。

次に現像装置３について詳しく説明する。現像装置３は、図１に示すように、現像ケーシング３１内にトナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤を収容している。また、上記現像ケーシング３１内には収容する現像剤を攪拌させ摩擦帯電を生じさせるためのパドル３２及び補給されたトナーを搬送する搬送スクリュウ３３が配置されている。そして、この現像ケーシング３１は、感光体１に対向する位置に開口部を有し、該開口部から現像剤担持体である現像スリーブ３４の一部を露出させている。現像スリーブ３４は、感光体１の七時の位置で現像ギャップＧｐの間隔をおいて近接対向することになる。現像スリーブ３４の内側には図示しないが磁石が不動状に固定されており、この不動状の固定磁石の周りを現像スリーブ３４が図中時計回り方向に回転する。トナーと磁性キャリアとからなる現像剤は、現像スリーブ３４内の磁石の磁力により、該現像スリーブ３４の回転と共に、磁気ブラシが形成されて磁気ブラシの穂の部位にあるトナーが感光体１の静電潜像に転移して潜像が現像される。搬送スクリュウ３３により搬送されてきた現像剤は、パドル３２により攪拌及び掻き上げられて現像スリーブ３４に移動し、現像スリーブ３４のまわりに磁気ブラシを形成する。

現像スリーブ３４のまわりには、九時の位置に現像ケーシング３１と一体的に形成されるドクターブレード３５の先端部が近接配置される。このドクターブレード３５により現像剤の汲み上げ量が調整される。現像ケーシング３１の上部開口部は、このドクターブレード３５及びドクターブレード３５を支持する支持部材により塞がれている。また、ケーシング３１の上部には、現像ケーシング３１内の圧力を大気圧に調整するための開口部が開口している。この開口部は通気機能を有しトナーの外部飛散を防止するフィルター３７で塞がれている。上記現像ケーシング３１の底部には、現像に伴いトナーが消費されることによるトナー濃度の変化を検知するトナー濃度センサ３６が配置されている。そして、トナー濃度センサ３６による検知結果に基づき、搬送スクリュウ３３の延長上にあるトナー補給部からトナーが補給されるようになっている。これらの構成において、感光体１は紙面を貫く奥行き方向に長さを有し、この感光体１の長さを基準にして、各プロセス部材についても、紙面を貫く奥行き方向にその機能に応じた長さを有している。

ところで、本実施形態に係る画像形成装置では、現像ギャップＧｐ付近で飛散する粒子（主にトナー粒子）を吸引する粒子吸引装置４０が設置されている。この粒子吸引装置４０は、現像ギャップＧｐに対して開口部を有し、該開口部から飛散粒子を吸引する。本実施形態では、現像ギャップＧｐの感光体移動方向（ここでは、現像スリープの移動方向でもある）上流側と下流側にそれぞれ設置する。本実施形態では、現像ギャップＧｐの上流側及び下流側の２箇所に設置したが、画像形成速度、所謂コピースピードや現像方式等で粒子飛散の状態が異なるため、粒子の飛散状態によってはどちらか一箇所でもよい。

上記粒子吸引装置４０の基本的な構成・動作について説明する。図２は、粒子吸引装置付近の構成を示す斜視図である。図３は、粒子吸引装置の構成を示す部分拡大斜視図である。図４は、粒子吸引装置のシャフトの構成を示す斜視図である。図２に示すように、粒子吸引装置４０は現像装置３の長手方向及び感光体１の長手方向の各全長をカバーできる長さを有し、現像スリーブ３４或いは感光体１の軸方向と平行に配置されている。粒子吸引装置４０の長手方向の内側に、感光体１及び現像装置３の長手方向が含まれる関係にある。そして、図３に示すように、粒子吸引装置４０は、現像ギャップＧｐに対向する位置に長手方向に延びるスリット状の開口部たる吸引口４１ａが形成される長尺の円筒部材４１と、円筒部材４１内で軸４２と一体に回転する回転部材たるシャフト４３とを備えている。シャフト４３は、その外周部に長手方向の全長に亘って一方向にスパイラル状の溝４３ａが形成されている。また、円筒部材４１の長手方向端部には、図示しない排気口或いは排気装置が設けられている。

このように構成される粒子吸引装置４０では、シャフト４３が軸４２を介して回転することにより、円筒部材４１の吸引口４１ａから外気を引き込み、スパイラル気流を発生させる。これにより、粒子吸引装置４０では、現像ギャップＧｐ付近で飛散している粒子、主としてトナーやキャリアの微粉体が吸引されると同時に、進行するスパイラル気流によって長手方向端部などに設けられた排気口に運ばれ回収される。これにより、画像形成装置の内部がトナーやキャリアによって汚染されることを防止する。

ここで、上記粒子吸引装置４０のシャフト４３は、磁性体からなる材料で構成するとよい。シャフト４３が磁性体から構成されることにより、トナーの数倍重量があるキャリアがスパイラル気流によって誘導されづらい場合にも、磁力により円筒部材４１内に引き寄せられ、スパイラル気流に誘導することが可能となる。

また、図３及び図４に示す粒子吸引装置４０には、長手方向の全長に亘って一方向にスパイラル状の溝４３ａが形成されている回転部材４３が装着されているが、他の回転部材を装着することも可能である。図５は、別の実施形態に係る回転部材の構成を示す斜視図である。例えば、図５に示す回転部材たるシャフト４４には、長手方向での中央を境にして巻き方向が図中左右で反対向きとなる溝が形成されている。溝４４ａが左巻きのスパイラル溝とすれば、溝４４ｂを右巻きのスパイラル溝としている。このようなシャフト４４を備える粒子吸引装置４０では、シャフト４４の回転によって吸引口４１ａから吸入される気流が中央から両端部へ生じるようになる。現像装置３によっては、現像装置３での飛散トナーの発生が現像スリーブ３４の長手方向両端部で多い場合があり、その場合には、シャフト４４を使用することにより、長手方向の中央から両端へ向けて渦が流れ、トナー回収効率が高くなる。

なお、粒子吸引装置４０を構成する円筒部材４１の直径は画像形成装置の機種に応じて変えることが可能である。また、回転部材４３、４４のスパイラル状の溝４３ａ、４４ａ、４４ｂの深さやピッチは発生するスパイラル気流の大きさに関係し、またシャフト４３、４４の回転速度に依存するので、効果を確認しながら任意に決めることができる。また、粒子吸引装置４０の回転部材は、図４及び図５に示すシャフト４３、４４に限定されるものではなく、例えば、円筒部材４１内で回転するシャフトの外周に螺旋状の突起を形成したものでもよい。

また、本実施形態に係る画像形成装置では、図１に示すように、上記粒子吸引装置４０と現像ケーシング３１との間の隙間が、遮蔽手段たるシャッター５０によって遮蔽可能となっている。図６は、シャッターの構成を示す模式図である。図６に示すように、シャッター５０は、現像ケーシング３１に対向する位置に配置される磁石５０ａと、磁石５０ａの磁力により粒子吸引装置４０に対向する位置に形成されるキャリア壁５０ｂとから構成される。このように構成されるシャッター５０は、現像ケーシング３１と粒子吸引装置４０との隙間を塞ぐことになる。このため、現像ギャップＧｐ付近で飛散したトナーやキャリアがこの隙間から装置外に排出されにくくなる。また、シャッター５０が現像ギャップＧｐ付近の空間を仕切ることになるので、現像ギャップＧｐ付近で飛散するトナーやキャリアは、粒子吸引装置４０によるスパイラル気流に誘導されやすくなる。

また、このシャッター５０のキャリア壁５０ｂは、粉体の集合体となるため、粒子吸引装置４０の周囲の気流によって流動的に形状を変化させることができるので、粒子吸引装置により発生するスパイラル気流を妨害することがない。また、キャリア壁５０ｂは、磁性体からの磁力により現像ギャップＧｐ付近で飛散するキャリアを吸着し、キャリアが装置外に排出されることを防止する。さらに、キャリア壁５０ｂの自由端部は、常に粒子吸引装置周囲の気流によって粒子吸引装置４０から一定の距離を保った状態で離れた状態にあるため、粒子吸引装置４０を構成する部材が磨耗することを防ぎ、コストダウンにも繋がる。

次に、上述した本実施形態に係る画像形成装置において、シャッター５０の有無によるトナー回収量の比較実験を行った。まず、図１に示したように、実施例として、粒子吸引装置４０・シャッター５０を備えるものを用意した。比較例として、一成分現像方式で粒子吸引装置がシャッターを付帯しないもの（比較例１）や、二成分現像方式で粒子吸引装置がシャッターを付帯しないもの（比較例２）を用意した。これらの実施例及び比較例で粒子回収率Ｎｐを求めた。その結果を図７に示す。
なお、粒子回収率Ｎｐは、下記の（１）式により算出した。
Ｎｐ＝Ｎ’/Ｎ×１００ ・・・・（１）
（但し、Ｎは、粒子吸引装置もシャッターも具備しない場合の現像時の現像領域Ｇｐ周辺の空気を十秒間採取し、この空気中で確認されるトナー、キャリアの個数とする。Ｎ‘は、粒子吸引装置により回収したトナー、キャリアの個数とする。）
図７の結果から、粒子吸引装置にシャッターを付帯させることで、およそ３０〜５０％の回収効率アップが望めることがわかる。

なお、本実施形態では、図１に示すように、現像装置３を１つだけ設置する例について説明したが、本発明は、例えば、図８に示すように、感光体１に対して、色の異なる現像剤を収納した複数の現像装置３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを備えるカラー画像装置に採用してもよい。この場合には、図８に示すように、感光体１と現像スリーブ３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄとの間で形成される現像ギャップＧｐに対して感光体移動方向上流側及び下流側に、粉体吸引装置４０及びシャッター５０を設置するとよい。また、本実施形態では、現像剤としてトナーとキャリアを使用する二成分現像剤を用いる現像装置３について説明したが、これに限らず、トナーのみを使用する一成分現像方式や、フレア現像方式の現像装置を使用する場合でも本発明の適用は可能である。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
感光ドラム１などの潜像担持体と、現像ケーシング３１等の現像ケーシングの開口から一部露出した状態で該潜像担持体に対向配置され、現像剤を表面上に担持して表面移動し該潜像担持体と対向する現像領域で該潜像担持体表面上の潜像に現像剤を供給する現像スリーブ３４などの現像剤担持体とを備える画像形成装置において、該現像領域に対向して吸引口４１ａなどの開口部を有し該開口部から該現像領域付近で飛散する粒子を吸引する粒子吸引装置４０などの粒子吸引手段と、該粒子吸引手段と該現像ケーシングとの間の隙間を遮蔽可能なシャッター５０などの遮蔽手段とを備える。
これよれば、上記実施形態について説明したように、現像ケーシングと粒子吸引手段との隙間が遮蔽手段によって遮蔽されるので、現像領域の付近で飛散する粒子が粒子吸引装置によって吸引回収されない場合でも、隙間から装置外に排出されることがない。また、この遮蔽手段によって現像領域周辺の空間が仕切られることになるので、現像領域で飛散する粒子を粒子吸引手段の開口部へ誘導しやすくなる。これにより、飛散粒子によって画像形成装置内部が汚染されにくくなり、定期的な保守管理が容易となる。
（態様Ｂ）
（態様Ａ）において、上記粒子吸引手段は、回転部材４３、４４などのスパイラル気流を発生させる気流発生機構を備える。これによれば、上記実施形態について説明したように、スパイラル気流を利用しての粒子吸引は、適宜取り替えが必要な部材、例えばフィルターを必要とせず、低コスト化且つ高効率化を図ることができる。
（態様Ｃ）
（態様Ｂ）において、上記粒子吸引手段は、上記現像領域に対して吸引口４１ａなどの開口部を有する円筒部材４１などの円筒部材と、該円筒部材の内部に配置され表面にスパイラル形状を有する回転部材４３、４４などの回転部材とから構成される。これによれば、上記実施形態について説明したように、現像領域付近で飛散する粒子を、回転部材の回転によって生じるスパイラル気流によって吸引口を介して円筒部材内に吸引回収することができる。
（態様Ｄ）
（態様Ａ）において、上記回転部材は磁性体である。これによれば、上記実施形態について説明したように、回転部材がキャリアを引きつける性質をもつ磁性体から構成されるので、磁性体の磁力によりトナーよりも重量があるキャリアに対しても円筒部材内に吸引回収しやすくなる。
（態様Ｅ）
（態様Ａ）（態様Ｂ）（態様Ｃ）又は（態様Ｄ）において、上記遮蔽手段は、磁性体と、該磁性体からの磁場によってキャリアが付着して形成されるキャリア壁とから構成される。これによれば、上記実施形態について説明したように、キャリア壁は、粉体の集合体であるため、粒子吸引装置が発生する気流により流動的に形状を変化させ、粒子吸引装置が発生させる気流を妨害しない。また、磁性体の磁場によってキャリア壁が飛散するキャリアを吸着するので、キャリアの飛散が少なくなる。さらに、キャリア壁は、粒子吸引装置が発生する気流により、その先端が粒子吸引装置に接触しない状態で隙間を塞ぐことになる。そのため、粒子吸引装置の摩耗を抑制することができ、粒子吸引装置が取り替え不要となり、低コスト化且つ保守管理の高効率化を図ることができる。
（態様Ｆ）
（態様Ａ）（態様Ｂ）（態様Ｃ）（態様Ｄ）又は（態様Ｅ）において、上記粒子吸引装置及び／又は上記遮蔽手段は、上記現像領域より潜像担持体移動方向上流側、又は潜像担持体移動方向下流側の少なくとも一方に設置される。これによれば、上記実施形態について説明したように、粒子飛散箇所の多い場所に対応して、粉体吸引装置及び遮蔽手段を設置することができる。

１ 感光体
３ 現像装置
３４ 現像スリーブ
４０ 粒子吸引装置
４１ 円筒部材
４３ シャフト
５０ シャッター

特開２００７−１３３３７６号公報 特開２００４−１３８９０８号公報

Claims (6)

1. 潜像担持体と、現像ケーシングの開口から一部露出した状態で該潜像担持体に対向配置され、現像剤を表面上に担持して表面移動し該潜像担持体と対向する現像領域で該潜像担持体表面上の潜像に現像剤を供給する現像剤担持体とを備える画像形成装置において、
   該現像領域に対向して開口部を有し該開口部から該現像領域付近で飛散する粒子を吸引する粒子吸引手段と、
   該粒子吸引手段と該現像ケーシングとの間の隙間を遮蔽可能な遮蔽手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、
   上記粒子吸引手段は、スパイラル気流を発生させる気流発生機構を備えることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２の画像形成装置において、
   上記粒子吸引手段は、上記現像領域に対して開口部を有する円筒部材と、該円筒部材の内部に配置され表面にスパイラル形状を有する回転部材とから構成されることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３の画像形成装置において、
   上記回転部材は磁性体であることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１、２、３又は４の画像形成装置において、
   上記遮蔽手段は、磁性体と、該磁性体からの磁場によってキャリアが付着して形成されるキャリア壁とから構成されることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１、２、３、４又は５の画像形成装置において、
   上記粒子吸引装置及び／又は上記遮蔽手段は、上記現像領域より潜像担持体移動方向上流側、又は潜像担持体移動方向下流側の少なくとも一方に設置されることを特徴とする画像形成装置。

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