JP4333461B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真プロセスにより画像を形成する画像形成装置に関し、特に、現像装置の改良に関する。

磁気ブラシ現像装置等の乾式トナーを用いて静電潜像を現像する現像装置においては、トナーの飛散が問題となり、トナー飛散に対する対策が採られている。

図１により該トナー飛散について説明する。

感光体１に対して現像ローラ２が回転し、感光体１と現像ローラ２との間に磁気ブラシ３を形成して現像が行われるが、現像ローラ２の周囲には、その回転に伴って、矢印で示すような気流４が生ずる。この気流４は現像ローラ２の周囲に形成されている現像剤層により助長されて顕著な流れとなる。そして、磁気ブラシ３により、気流４がせき止められる結果、図１（ｂ）に示すように、現像ローラ中央部においては、平行な気流４ａであるが、両端部では、現像ローラ２の回転軸方向外方に向かう非平行な気流４ｂとなる。

気流４ａ、４ｂ中にはトナーが含まれるために、これら気流が現像装置のハウジング５の外に吹き出すと、トナー飛散となる。特に、気流４ｂは現像装置のハウジング５外に吹き出しやすく、トナー飛散の主たる原因となる。

このようなトナー飛散に対して、たとえば、特許文献１では、現像装置のハウジングと現像ローラと、その両端軸部の支持部材とのそれぞれの感光体ドラムに対向する対向面部にシール部材を設けている。

また、特許文献２では、現像装置と転写装置との間の空間をフィルムで塞ぐとともに、該フィルムに切欠を設けて、前記空間に空気を導入し、導入した空気を吸引することによりトナー飛散を防止している。
特開平１０−４８９４９号公報 特開２００１−１１７３６３号公報

特許文献１、２等で採られているトナー飛散対策は、現像装置から気流が流出することを前提として、流出する気流中に含まれるトナーをフィルタ等で除去することによりトナー飛散を防止するものであった。

このために、十分にトナー飛散を防止することが出来ないという問題がある。

たとえば、特許文献１では、シール部材が感光体に圧接しているために、経時劣化を受け、飛散防止性能が低下するという問題がある。

また、特許文献２では、現像装置からその下方に流れる気流中のトナーの飛散は防止できても、他の方向に流れる気流によるトナー飛散、たとえば、図１における矢印４ｂで示すような現像ローラの軸方向に流出する気流によるトナー飛散を防止できないという問題がある。

本発明は、従来のトナー飛散防止技術が不十分であった点を改良し、トナー飛散防止のための特別な部品を設ける必要がなく、十分にトナー飛散が防止された画像形成装置を提供することを目的とする。

前記の本発明の目的は下記の発明により達成される。
１．
感光体と、前記感光体を帯電する帯電手段と、帯電された前記感光体を像露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記露光手段の露光により前記感光体上に形成された静電潜像を現像しトナー像を形成する現像手段と、前記感光体上に形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段を有する画像形成装置において、
前記現像手段は、現像剤を担持し回転により現像剤を現像領域に搬送する現像ローラと、前記現像ローラに取り付けられた現像ローラ軸と、前記現像ローラ軸を両端部で保持する軸受けが設けられたハウジングとを有し、前記現像ローラの前記現像ローラ軸方向端部と前記ハウジングの前記軸受けが設けられた箇所との間に空間を設け、前記空間を前記現像ローラ軸方向に前記現像ローラの端部に接している第１の空間と前記軸受けと接している第２の空間とに仕切部材で仕切り、トナーを含有する前記現像ローラ軸方向の気流の向きを変えることによって、トナーを前記第１の空間に堆積させ、その後に気流が前記第２の空間に流入するようにしたことを特徴とする画像形成装置。
２．
前記第２の空間は、前記現像手段の外部への排気用の開口部を有することを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。
３．
前記現像ローラの両端部と前記仕切部材との距離ｄは前記現像ローラの外周の直径ｈの１／２〜３倍であることを特徴とする前記１又は前記２に記載の画像形成装置。
４．
前記第２の空間から空気を排気する排気手段が設けられたことを特徴とする前記１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
５．
前記第１の空間を、前記現像ローラの回転方向に関して、現像領域の下流側に設けたことを特徴とする前記１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
６．
前記第２の空間から前記ハウジングの外への排気用の第１の開口を設けたことを特徴とする前記１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
７．
前記第１の空間又は前記第２の空間から混合・攪拌室への排気用の第２の開口を設けたことを特徴とする前記１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
８．
前記仕切部材により向きを変えられた気流の進行方向であって、該気流の流れを阻害する位置に障害部材を設けたことを特徴とする前記１から７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
９．
前記第１の開口にフィルタを設けたことを特徴とする前記６に記載の画像形成装置。
１０．
前記第２の開口にフィルタを設けたことを特徴とする前記７に記載の画像形成装置。
１１．
前記排気手段は、前記現像ローラ軸に設けられたことを特徴とする前記４に記載の画像形成装置。

請求項１〜１１のいずれかの発明により、経時劣化により飛散防止性能が低下する等の問題がなく、現像領域に形成された磁気ブラシのせき止め効果によるトナー飛散がきわめて効果的に防止され、長期間に亘ってトナー飛散を良好に防止することができる。また、現像手段から、現像ローラの軸受け部にトナーが進入することが防止されるので、現像ローラ軸受けの軸受け性能が長期間に亘って高性能に維持され、安定した現像が行われる。

請求項６の発明により、現像ローラの端部からの空気の流出がないので、該端部からのトナー飛散がほぼ完全に防止される。

請求項７の発明により、トナー含む気流が現像剤収容部に導入されるので、現像ローラの端部から流出する気流からトナーの除去する除去手段を設ない構成で、トナー飛散を防止することが可能となる。

請求項１１の発明により、排気手段のための特別な駆動手段を設ける必要がなくなる。

図２は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体図である。

画像形成装置は、自動原稿搬送装置Ｍ１、画像読取部Ｍ２及び画像形成部Ｍ３からなっている。

自動原稿搬送装置Ｍ１は、原稿給紙トレイ１に載置された原稿を１枚づつ自動的に搬送し、画像読取位置に供給して、排紙トレイ２に排出する。

画像読取部Ｍ２は、原稿照明ランプ３で原稿を照明し、原稿からの反射光を３枚のミラー４及び結像レンズ５で撮像素子６上に入射させ、デジタル画像データを生成する。

画像形成部Ｍ３は電子写真方式により転写材としての記録材Ｐ上に画像を形成するものであり、帯電手段１１と露光手段１２とからなる潜像形成手段により、像形成体としてのドラム状の感光体１０上に静電潜像を形成し、形成した静電潜像を現像手段１３で現像することにより、感光体１０上にトナー像を形成する。

形成されたトナー像は転写手段１４により記録材Ｐに転写される。転写後の感光体１０はクリーニング手段１５によりクリーニングされる。

記録材Ｐは、記録材収納トレイ２０に収納されており、給紙ローラ２１で１枚づつ搬出され、レジストローラ２２によりタイミング調整されて、感光体１０と転写手段１４間に供給される。

転写手段１４によりトナー像が転写された記録材Ｐは定着手段１６で定着処理されて、排紙ローラ２４により搬送されて排紙トレイ２５に排出される。

本発明は、転写材としての中間転写体を用いた画像形成装置にも適用可能である。中間転写体を転写材として用いた画像形成装置は周知のように、電子写真プロセスにより感光体上に形成したトナー像を中間転写体に転写した後に、中間転写体から記録材にトナー像を転写することにより記録材に画像を形成するものである。

図３は本発明の実施の形態に係る現像手段から蓋部材を外したものの平面図、図４は該現像手段の図３における線Ｘ−Ｘに沿った縦断面図である。

現像手段１３では、筺状のハウジング１３０内に、現像ローラ１３１、回転搬送部材１３３、搬送・攪拌スクリュー１３４、１３５が図示のようにほぼ水平に並列されている。現像ローラ１３１の内側には、複数の磁極を有する磁石１３２が配置される。

感光体１０が矢印Ａ１で示す時計方向に回転し、現像ローラ１３１は矢印Ａ２で示すように反時計方向に回転して、現像領域Ｇにおいて感光体１０と現像ローラ１３１とが同方向に移動して静電潜像が現像されトナー像が感光体１０上に形成される。

現像ローラ１３１はハウジング１３０で支持された軸受け１４１Ａ、１４１Ｂで軸受けされて回転する。現像ローラ１３１には、バイアス電源ＥＣにより、現像バイアス電圧が印加される。現像バイアス電圧としては、トナーの帯電と同極性の直流電圧又は該直流電圧に交流電圧が重畳された電圧が印加され、反転現像を行うことが好ましく、直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアス電圧が特に好ましい。

現像ローラ１３１の回転により、現像剤が連続的に現像領域Ｇに供給され、磁石１３２により現像ブラシが形成されて現像が行われる。

現像方式としては、現像ブラシの穂が感光体１０に接触する接触方式又は接触しない非接触方式のいずれでもよい。

また、現像ローラ１３１と感光体１０は現像領域Ｇにおいて、互いに反対方向に移動してもよい。

回転搬送部材１３３は、その回転軸に平行な４枚のパドル状の羽を有する搬送部材であり、回転により現像剤を搬送し、現像ローラ１３１に供給する。なお、回転搬送部材１３３は、回転方向にのみ現像剤を搬送し、その回転軸方向には現像剤を搬送しない。

１３６は回転搬送部材１３３から現像ローラ１３１に供給される現像剤の量を規制する規制部材である。

搬送・攪拌スクリュー１３４、１３５は、その回転により、現像剤を回転方向に搬送するとともに、回転軸方向に現像剤を搬送して、現像剤を攪拌・搬送し、回転搬送部材１３３に供給する。現像剤の搬送・攪拌過程において、トナーはキャリアと摩擦して帯電される。負帯電性の感光体１０を用い、反転現像を行う本実施の形態では、トナーは負帯電される。

図３において、現像ローラ１３１の左端部には、第１の空間１５０Ａ及び第２の空間１５１Ａが設けられ、現像ローラ１３１の右端部には、第１の空間１５０Ｂ及び第２の空間１５１Ｂが設けられる。
これら空間１５０Ａ、１５０Ｂ、１５１Ａ、１５１Ｂは、現像ローラ１３１の長さに対してハウジング１３０の側壁部１３０Ａと１３０Ｂとの間の距離を長くとることにより形成される。第１の空間１５０Ａと第２の空間１５０Ｂは仕切部材１３７Ａで仕切られ、第１の空間１５０Ｂと第２の空間１５１Ｂは仕切部材１３７Ｂで仕切られる。

図４に示すように、現像ローラ１３１及び回転搬送部材１３３の上方は蓋部材１３０Ｃにより塞がれており、また、第１の空間１５０Ａ及び第２の空間１５１Ａの上方は、ペットフィルム等のシール部材１３９Ａでシールされ、第１の空間１５０Ｂ及び第２の空間１５１Ｂの上方はペットフィルム等のシール部材１３９Ｂでシールされている。

シール部材１３９Ａ、１３９Ｂには、それぞれ、第２の空間１５１Ａの上方に位置する部分に開口１５２Ａ、第２の空間１５１Ｂの上方に位置する開口１５２Ｂが設けられる。図示しないが、開口１５２Ａ、１５２Ｂには排気管が連結され、画像形成装置の外部に排気することが望ましい。外部への排気流路中には、たとえば、開口１５２Ａ、１５２Ｂにフィルタを設ける等、排気中からトナーを除去するトナー除去手段を設けることが望ましい。

以上説明した構造の現像手段は次にように作動して感光体１０上の静電潜像を現像してトナー像を形成する。

図４において感光体１０が矢印Ａ１で示す時計方向に回転するとともに、現像ローラ１３１が矢印Ａ２で示す反時計方向に回転して、現像が行われる。

現像ローラ１３１上の現像剤は回転搬送部材１３３から連続的に供給され、規制部材１３６により規制されて、常に一定した厚さの層を形成する。

回転搬送部材１３３には搬送・攪拌スクリュー１３４、１３５により連続的に現像剤が供給される。現像により、消費されたトナーは補給開口１４０から補給されて、現像剤中のトナー濃度は所定値に維持される。

図１を用いて前記に説明したように、現像ローラ１３１の回転により、現像ローラ１３１の両端部においてはその軸方向外方に向かう気流が発生する。

本実施の形態において、このような気流は、図３の矢印ＷＡ、ＷＢで示すように、第１の空間１５０Ａから第２の空間１５１Ａへと流れ、第１の空間１５０Ｂから第２の空間１５１Ｂへと流れる。

図３における現像ローラ１３１の右端部について、図５を用いて説明するが、現像ローラ１３１の左端部も同様な構造を有する。

第１の空間１５０Ｂと第２の空間１５１Ｂの上方は、ペットフィルム等からなるシール部材１３９Ｂによりシールされており、第２の空間１５１Ｂの上方に位置するシール部材１３９Ｂの部分には、開口１５２Ｂが設けられる。

第１の空間１５０Ｂは、現像ローラ１３１の回転軸方向の長さすなわち、現像ローラ１３１の端部と仕切部材１３７Ｂ間の距離（空間の現像ローラ軸方向の距離）ｄが、現像ローラ１３１の外周の直径ｈに対して、不等式、１／２ｈ≦ｄ≦３ｈを満足するように仕切部材１３７Ｂが設けられる。

第１の空間１５０Ｂは、ＷＢで示す気流により運ばれたトナーを堆積させる緩衝室であり、長さｄが１／２ｈよりも小さいと第１の空間１５０Ｂの容積が小さいために、その緩衝作用が低下して、隙間、特に、現像ローラ１３１の端部近傍における隙間からトナー飛散が起こる場合がある。また、長さｄが３ｈよりも大きいと、トナー飛散防止効果に寄与しない容積の増大により、装置が不必要に大きくなる。

このような第１の空間を設けることにより、現像ローラ１３１の端部から吹き出した気流中のトナーが、一旦、空間１５０Ａ、１５０Ｂに堆積して、現像手段の外に飛散することが防止される。

また、第１の空間１５０Ｂの外側に第２の空間１５１Ｂを設けているので、第１の空間１５０Ｂから流出したトナーは第２の空間１５１Ｂに堆積して、トナーの外部への飛散や漏れをより厳重に防止している。

シール部材１３９Ｂには開口１５２Ｂが設けられ、開口１５２Ｂから、排気管（図示せず）を経て外部に空気を排出するように構成されている。そして、開口１５２Ｂ又は排気管にはトナーを除去するフィルタを設けることが望ましい。

第１の空間１５０Ｂの外側に、第２の空間１５１Ｂを設けることにより、第２の空間１５１Ｂには僅かしかトナーが堆積しないので、トナー飛散の他の問題、たとえば、トナーが現像ローラ１３１の軸受け１４１Ｂに進入して、軸受機能を低下させるという問題が解決される。

なお、現像ローラ１３１の軸１３１Ｂの開口１５２Ｂに対向する部分に、図５（ｂ）に示すように、排気手段としてのクロスフローファン１４２Ｂを設けることにより、開口１５２Ｂからの排気が促進され、トナー飛散がより効果的に防止される。図３における現像ローラ１３１の左端部の軸１３１Ａにも図５（ｂ）に示すクロスフローファンが設けられることは勿論である。

図６、７は参考例として現像ローラ端部を示す。

ハウジング１３０は現像ローラ１３１の軸受け部において、２枚の板１３０Ｄ、１３０Ｅからなる二重構造に形成される。内側の板１３０Ｄには、開口１５４Ａが形成され現像ローラ１３１の端部において発生する気流ＷＣは開口１５４Ａから板１３０Ｄ、１３０Ｅ間の空間１５３Ａに流れる。従って、気流ＷＣ中に含まれるトナーは空間１５３Ａに堆積する。

気流ＷＣは現像領域Ｇに対して、現像ローラ１３１の下流側に生ずるので、空間１５３Ａは現像領域Ｇの下流側に設ければよい。したがって、本例では、図７に示すように、空間１５３Ａは現像ローラ１３１の下部に設けている。

前記に説明し、図６、７に示した構造は、従来の現像手段のハウジング１３０に開口１５４Ａを設け、開口１５４Ａの覆うように箱状に形成した板１３０Ｅを取り付けることによって構成することができる。

なお、現像ローラ１３１の図３における左端部について説明したが、右端部も同様な構造を有する。

図８は、本発明の実施の形態の更に他の例における現像ローラ端部を示す。

本例においては、図３に示す現像手段における第１の空間１５０Ａ、１５０Ｂに図８に示すように（図８では、第１の空間１５０Ａについてのみ示されているが、第１の空間１５０Ｂも同様である）現像ローラ１３１の端部の第１の空間１５０Ａに気流ＷＡに対する障害部材となる突出部１４３Ａが設けられる。

突出部１４３ＡはＷＡで示す気流中に含まれるトナーを第１空間１５０Ａに止めるものであり、突出部１４３Ａによりトナー飛散がより良好に防止される。

図９は、本発明の実施の形態の更に他の例における現像ローラ端部を示す。

本例は、仕切部材１３７Ａを高さを低くすることにより、これら仕切部材と蓋部材１３０Ｃとの間に間隙を形成し、該間隙から第１、第２の空間１５０Ａ、１５１Ａに流入した空気を搬送・攪拌スクリュー１３４、１３５が設けられて混合・攪拌室に排出するように構成される。そして、該間隙にフィルタ１４４Ａを設けることにより、攪拌室に戻されるトナー中に異物が混入することを防止している。

図９は仕切部材１３７Ａ及びフィルタ１４４Ａが設けられた現像ローラ１３１の図３における左端部が示されているが、現像ローラ１３１の右端部も同様な構成である。

現像手段における空気の流れを示す図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体図である。 本発明の実施の形態に係る現像手段の蓋部材をはずしたものの平面図である。 図３における線Ｘ−Ｘに沿った断面図である。 現像ローラ端部の拡大図及びクロスフローファンを示す図である。 本発明の実施の形態の更に他の例における現像ローラ端部を示す図である。 図６に示す実施の形態例における現像ローラ端部の側面図である。 本発明の実地の形態の更に他の例を示す図である。 本発明の実地の形態の更に他の例を示す図である。

符号の説明

１３ 現像手段
１３１ 現像ローラ
１３１Ａ、１３１Ｂ 軸
１４１Ａ、１４１Ｂ 軸受け
１５０Ａ、１５０Ｂ 第１の空間
１５１Ａ、１５１Ｂ 第２の空間

Claims (11)

1. 感光体と、前記感光体を帯電する帯電手段と、帯電された前記感光体を像露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記露光手段の露光により前記感光体上に形成された静電潜像を現像しトナー像を形成する現像手段と、前記感光体上に形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段を有する画像形成装置において、
   前記現像手段は、現像剤を担持し回転により現像剤を現像領域に搬送する現像ローラと、前記現像ローラに取り付けられた現像ローラ軸と、前記現像ローラ軸を両端部で保持する軸受けが設けられたハウジングとを有し、前記現像ローラの前記現像ローラ軸方向端部と前記ハウジングの前記軸受けが設けられた箇所との間に空間を設け、前記空間を前記現像ローラ軸方向に前記現像ローラの端部に接している第１の空間と前記軸受けと接している第２の空間とに仕切部材で仕切り、トナーを含有する前記現像ローラ軸方向の気流の向きを変えることによって、トナーを前記第１の空間に堆積させ、その後に気流が前記第２の空間に流入するようにしたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第２の空間は、前記現像手段の外部への排気用の開口部を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記現像ローラの両端部と前記仕切部材との距離ｄは前記現像ローラの外周の直径ｈの１／２〜３倍である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. 前記第２の空間から空気を排気する排気手段が設けられたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記第１の空間を、前記現像ローラの回転方向に関して、現像領域の下流側に設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記第２の空間から前記ハウジングの外への排気用の第１の開口を設けたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記第１の空間又は前記第２の空間から混合・攪拌室への排気用の第２の開口を設けたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記仕切部材により向きを変えられた気流の進行方向であって、該気流の流れを阻害する位置に障害部材を設けたことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記第１の開口にフィルタを設けたことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
10. 前記第２の開口にフィルタを設けたことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
11. 前記排気手段は、前記現像ローラ軸に設けられたことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。

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