JP4631318B2 - 画像形成装置および像担持体ユニット - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置等に関し、より詳しくは例えば電子写真方式を利用した画像形成装置等に関する。

電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置では、例えばドラム状に形成された感光体（感光体ドラム）を一様に帯電し、この感光体ドラムを画像情報に基づいて制御された光で露光して感光体ドラム上に静電潜像を形成する。そして、この静電潜像を現像器によって可視像（トナー像）とし、さらにこのトナー像を記録紙に転写し、これを定着して画像形成を行っている。

かかる画像形成装置に用いられる現像器では、磁性トナーを用いた一成分現像方式や、トナーと磁性キャリアとが混合された二成分現像剤を用いた二成分現像方式が用いられているが、特にカラー画像形成装置においては、鮮明なカラー画像を形成するためには磁性体粒子を含まないカラートナーを用いる必要があることから、二成分現像方式が主流となっている。この二成分現像方式を用いた現像器では、トナーと磁性キャリアとが混合した現像剤を現像剤担持体によって感光体ドラムまで搬送し、感光体ドラムに現像剤を接触させることで、帯電したトナーを静電潜像に付着させて現像する。その際に、二成分現像器では、高品質な画像を形成するためにトナーと磁性キャリアとを充分に摩擦帯電させる必要があり、その手段として現像剤を機械的な攪拌手段によって攪拌混合している。

ところが、二成分現像器では、現像剤担持体が回転することにより、二成分現像器の内部へ流れる空気流が発生し、二成分現像器の内部において外気圧よりも高い気圧状態が形成されている。それによって、二成分現像器の内部から現像剤担持体の周囲等にある現像器の僅かな隙間を通って空気が漏出している。一方、二成分現像器の内部では、トナーと磁性キャリアとが攪拌混合される際にトナー粒子が内部空間に浮遊して、トナークラウドが発生している。そのため、二成分現像器内部に発生したトナークラウドも、この漏出する空気とともに漏れ出て、画像形成装置の内部を汚染したり、記録紙に汚れを生じさせるおそれがあった。

そこで、現像器内部からトナークラウドの漏出を防ぐための技術として、現像器とクリーニング装置の各々に圧抜き用開口を設け、この圧抜き用開口に同一材料で同一形状のエアフィルタを設けたり、画像形成装置に対し着脱自在なプロセスカートリッジの中に像担持体と、エアフィルタが設けられた現像装置とを配設し、プロセスカートリッジごとフィルタをも交換する技術が存在する（例えば、特許文献１参照）。かかる技術では、エアフィルタの共通化や、両エアフィルタのメンテナンス間隔の同一化を図り、メンテナンス在庫を少なくし、さらにはメンテナンス時期を同時期となるようにしてメンテナンスコストの低減化を可能としている。

また、トナークラウドの漏出を防ぐための他の技術として、現像器の現像ケーシングの上部に内外を連通する開口部を設け、この開口部において、現像ケーシング内に補給する現像剤を収容可能な現像剤収容容器が着脱できるように構成し、さらに現像剤収容容器には現像装置の内圧を低くする圧抜きフィルタを現像剤収容容器とは分離して交換可能に併設する技術が存在する（例えば、特許文献２参照）。かかる技術では、機内汚染や記録紙へのトナー汚れを防止するとともに、圧抜きフィルタのみの交換を可能として低コスト化およびユーザメンテナンス対応を可能としている。

特開２００３−８４６３４号公報(第８-９頁) 特開平９−２３０６８６号公報(第３-４頁)

しかしながら、トナークラウドの漏出抑制効果を維持するために、所定の期間ごとにフィルタを交換する際に、上記した特許文献１および特許文献２に記載された技術のように、フィルタのみを交換する方法では、フィルタには集塵されたトナーが付着していることから、トナーがこぼれ落ちて周辺環境を汚染したり、作業者の着衣や手を汚す等の不都合があり、ユーザフレンドリー性に劣るものである。
また、特許文献１のように、プロセスカートリッジ全体をフィルタごと交換する場合には、像担持体の寿命および現像器の寿命、さらにはフィルタの寿命を同一に設定することは困難であることから、いずれかの部材が未だ使用可能な状態においてプロセスカートリッジ全体が交換される場合も生じ、経済的に非効率なものとなる恐れもある。

そこで本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、現像器からのトナークラウドの漏出を抑制して、画像形成装置の内部の汚染や、記録紙への汚れを抑えることにある。
また他の目的は、フィルタの交換作業の簡易化を図るとともに、フィルタの交換に際して経済的に無駄の少ない構成を実現することにある。

かかる目的のもと、本発明の画像形成装置は、像担持体に形成された静電潜像を現像剤で現像してトナー画像を形成する画像形成装置であって、像担持体を備え、画像形成装置本体に着脱自在に構成された像担持体ユニットと、内部の空気を排出する圧抜き孔が配設され、像担持体に担持された静電潜像を現像剤担持体に担持した現像剤によって現像する現像器ユニットとを有し、像担持体ユニットは、内部に集塵フィルタを備えた通気ダクトが配設され、現像器ユニットの圧抜き孔から排出される空気を通気ダクトを通して排気することを特徴としている。

ここで、像担持体ユニットは、通気ダクトが複数配設された構成とすることができる。また、現像器ユニットは、圧抜き孔に排気ダクトが配設され、像担持体ユニットは、通気ダクトが現像器ユニットの排気ダクトと連結して、像担持体と現像剤担持体とを所定の位置関係に設定することを特徴とすることもできる。
また、像担持体ユニットの集塵フィルタは、トナーを捕集することを特徴とすることもできる。さらに、像担持体ユニットの集塵フィルタは、電界を形成する少なくとも一対の電極で構成された静電フィルタであることを特徴とすることもできる。特に、現像器ユニットの現像剤担持体に電圧を印加する電源、像担持体を帯電する帯電器に電流を供給する電源、トナー像を中間転写体または記録紙に転写する転写器に電圧を供給する電源、像担持体上の残留トナーをクリーニングするクリーナに電圧を印加する電源のいずれかによって、静電フィルタを構成する電極に電圧を印加することを特徴とすることもできる。

また、本発明を像担持体ユニットと捉え、本発明の像担持体ユニットは、静電潜像が形成される像担持体と、像担持体に形成された静電潜像を現像する現像器ユニット内部から排出される空気を吸気して排出する通気ダクトと、通気ダクトの内部に配設された集塵フィルタとを有することを特徴としている。
ここで、通気ダクトは、開口部を開閉する開閉部材が配設されたことを特徴とすることができる。

本発明の効果として、現像器からのトナークラウドの漏洩を抑制して、画像形成装置の内部の汚染や、記録紙への汚れを抑えることが可能となった。また、フィルタの交換作業の簡易化、およびフィルタの交換に際して経済的に無駄の少ない構成を実現することも可能となった。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本実施の形態が適用される画像形成装置を示した概略構成図である。図１に示す画像形成装置は、一般にタンデム型と呼ばれる中間転写方式の画像形成装置であって、像担持体ユニットの一例として電子写真方式により各色成分のトナー像が形成される複数の感光体ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋ、各感光体ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋに静電潜像を書込む露光ユニット３Ｙ,３Ｍ,３Ｃ,３Ｋ、各感光体ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋに形成された各色静電潜像を現像する現像器ユニット４Ｙ,４Ｍ,４Ｃ,４Ｋ、各感光体ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト１５に順次転写（一次転写）させる一次転写部１０、中間転写ベルト１５上に転写された重畳トナー画像を記録材（記録紙）である用紙Ｐに一括転写（二次転写）させる二次転写部２０、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置６０を備えている。また、各装置（各部）の動作を制御する制御部４０を有している。

本実施の形態の画像形成装置において、各感光体ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋには、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１１の周囲に、これらの感光体ドラム１１を帯電する帯電器の一例としての帯電ロール１２、感光体ドラム１１上の残留トナーを除去するクリーナの一例としてのドラムクリーナ１７が配設されている。これらの感光体ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋは、中間転写ベルト１５の上流側から、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の順に、略直線状に配置されている。そして、各感光体ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋの感光体ドラム１１上に形成された各色成分トナー像を一次転写部１０において中間転写ベルト１５に転写するように、感光体ドラム１１が中間転写ベルト１５を介して一次転写ロール１６に当接するように配置されている。
本実施の形態の各感光体ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋは、画像形成装置に対して着脱自在に構成され、それぞれの感光体ドラム１１の寿命に合わせて、容易に交換することが可能なように構成されている。

また、各露光ユニット３Ｙ,３Ｍ,３Ｃ,３Ｋには、ＬＥＤプリントヘッド（ＬＰＨ）１３が配設されている。そして、各露光ユニット３Ｙ,３Ｍ,３Ｃ,３Ｋは、それぞれが各感光体ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋに対応して配置され、ＬＰＨ１３から照射した光を感光体ドラム１１表面に結像させ、感光体ドラム１１表面上に静電潜像を形成する。
さらに、各現像器ユニット４Ｙ,４Ｍ,４Ｃ,４Ｋも、同様にそれぞれが各感光体ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋに対応して配置され、感光体ドラム１１上に形成された静電潜像を、収容された各色トナーによって可視像化する。

中間転写体である中間転写ベルト１５は、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたフィルム状の無端ベルトで構成されている。そして、その体積抵抗率は１０⁶〜１０¹⁴Ωｃｍとなるように形成されており、その厚みは例えば０．１ｍｍ程度に構成されている。中間転写ベルト１５は、各種ロールによって図１に示すＢ方向に所定の速度で循環駆動（回動）されている。この各種ロールとして、定速性に優れたモータ（図示せず）により駆動されて中間転写ベルト１５を回動させる駆動ロール３１、各感光体ドラム１１の配列方向に沿って略直線状に延びる中間転写ベルト１５を支持する支持ロール３２、中間転写ベルト１５に対して一定の張力を与えると共に中間転写ベルト１５の蛇行を防止する補正ロールとして機能するテンションロール３３、二次転写部２０に設けられるバックアップロール２５、中間転写ベルト１５上の残留トナーを掻き取るクリーニング部に設けられるクリーニングバックアップロール３４を有している。

一次転写部１０は、中間転写ベルト１５を挟んで感光体ドラム１１に対向して配置される転写器の一例としての一次転写ロール１６で構成されている。一次転写ロール１６は、シャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層とで構成されている。シャフトは鉄、ＳＵＳ等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層はカーボンブラック等の導電剤を配合したＮＢＲとＳＢＲとＥＰＤＭとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が１０^７〜１０^９Ωｃｍのスポンジ状の円筒ロールである。そして、一次転写ロール１６は中間転写ベルト１５を挟んで感光体ドラム１１に圧接配置され、さらに一次転写ロール１６にはトナーの帯電極性（マイナス極性とする。以下同様。）と逆極性の電圧（一次転写バイアス）が印加されるようになっている。これにより、各々の感光体ドラム１１上のトナー像が中間転写ベルト１５に順次、静電吸引され、中間転写ベルト１５上において重畳されたトナー像が形成されるようになっている。

二次転写部２０は、中間転写ベルト１５のトナー像担持面側に配置される転写器の一例としての二次転写ロール２２と、バックアップロール２５とによって構成される。バックアップロール２５は、表面がカーボンを分散したＥＰＤＭとＮＢＲとのブレンドゴムのチューブ、内部がＥＰＤＭゴムで構成されている。そして、その表面抵抗率が１０^７〜１０^１０Ω／□となるように形成され、硬度は例えば７０°（アスカーＣ）に設定される。このバックアップロール２５は、中間転写ベルト１５の裏面側に配置されて二次転写ロール２２の対向電極をなし、二次転写バイアスが安定的に印加される金属製の給電ロール２６が当接配置されている。

一方、二次転写ロール２２は、シャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層とで構成されている。シャフトは鉄、ＳＵＳ等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層はカーボンブラック等の導電剤を配合したＮＢＲとＳＢＲとＥＰＤＭとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が１０^７〜１０^９Ωｃｍのスポンジ状の円筒ロールである。そして、二次転写ロール２２は中間転写ベルト１５を挟んでバックアップロール２５に圧接配置され、さらに二次転写ロール２２は接地されてバックアップロール２５との間に二次転写バイアスが形成され、二次転写部２０に搬送される用紙Ｐ上にトナー像を二次転写する。

また、中間転写ベルト１５の二次転写部２０の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト１５上の残留トナーや紙粉を除去し、中間転写ベルト１５の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーナ３５が接離自在に設けられている。一方、イエローの感光体ユニット１Ｙの上流側には、各感光体ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋにおける画像形成タイミングをとるための基準となる基準信号を発生する基準センサ（ホームポジションセンサ）３８が配設されている。基準センサ３８は、中間転写ベルト１５の裏側に設けられた所定のマークを認識して基準信号を発生しており、この基準信号の認識に基づく制御部４０からの指示により、各感光体ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋ、各露光ユニット３Ｙ,３Ｍ,３Ｃ,３Ｋ、および各現像器ユニット４Ｙ,４Ｍ,４Ｃ,４Ｋは画像形成を開始するように構成されている。さらに、ブラックの感光体ユニット１Ｋの下流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ３９が配設されている。

加えて、本実施の形態の画像形成装置では、用紙搬送系として、用紙Ｐを収容する用紙トレイ５０、この用紙トレイ５０に集積された用紙Ｐを所定のタイミングで取り出して搬送するピックアップロール５１、ピックアップロール５１により繰り出された用紙Ｐを搬送する搬送ロール５２、搬送ロール５２により搬送された用紙Ｐを二次転写部２０へと送り込む搬送シュート５３、二次転写ロール２２により二次転写された後に搬送される用紙Ｐを定着装置６０へと搬送する搬送ベルト５５、用紙Ｐを定着装置６０に導く定着入口ガイド５６を備えている。

次に、本実施の形態に係る画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。図１に示すような画像形成装置では、図示しない画像読取装置（ＩＩＴ）や図示しないパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等から出力される画像データは、図示しない画像処理装置（ＩＰＳ）により所定の画像処理が施された後、感光体ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋ、露光ユニット３Ｙ,３Ｍ,３Ｃ,３Ｋおよび現像器ユニット４Ｙ,４Ｍ,４Ｃ,４Ｋによって作像作業が実行される。画像処理装置（ＩＰＳ）では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色の色材階調データに変換され、露光ユニット３Ｙ,３Ｍ,３Ｃ,３Ｋに出力される。

感光体ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋの各感光体ドラム１１では、帯電ロール１２によって表面が一様に帯電されている。そして、各露光ユニット３Ｙ,３Ｍ,３Ｃ,３Ｋでは、入力された色材階調データに応じて、ＬＰＨ１３から各々の感光体ドラム１１に対して露光光を出射する。すなわち、ＬＰＨ１３は、ＬＰＨ駆動部、発光ダイオードアレイ（ＬＥＤアレイ）、セルフォックレンズ（登録商標）アレイによって主要部が構成され、色材階調データに基づいて制御された信号をＬＰＨ駆動部からＬＥＤアレイに出力し、ＬＥＤアレイはＬＰＨ駆動部からの信号に基づいた光を照射して、セルフォックレンズ（登録商標）アレイによって感光体ドラム１１表面に結像している。
感光体ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋの各感光体ドラム１１では、このＬＰＨ１３によって表面が露光されることで静電潜像が形成される。その後、形成された静電潜像は、各々の現像器ユニット４Ｙ,４Ｍ,４Ｃ,４Ｋによって、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色トナーにより現像され、トナー像が形成される。

感光体ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋの各感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム１１と中間転写ベルト１５とが当接する一次転写部１０において、中間転写ベルト１５上に転写される。より具体的には、一次転写部１０において、一次転写ロール１６により中間転写ベルト１５の基材に対しトナーの帯電極性（マイナス極性）と逆極性の電圧（一次転写バイアス）が付加され、トナー像を中間転写ベルト１５の表面に順次重ね合わせて一次転写が行われる。

トナー像が中間転写ベルト１５の表面に順次一次転写された後、中間転写ベルト１５は移動してトナー像が二次転写部２０に搬送される。トナー像が二次転写部２０に搬送されると、用紙搬送系では、トナー像が二次転写部２０に搬送されるタイミングに合わせてピックアップロール５１が回転し、用紙トレイ５０から所定サイズの用紙Ｐが供給される。ピックアップロール５１により供給された用紙Ｐは、搬送ロール５２により搬送され、搬送シュート５３を経て二次転写部２０に到達する。この二次転写部２０に到達する前に、用紙Ｐは一旦停止され、トナー像が担持された中間転写ベルト１５の移動タイミングに合わせてレジストロール（図示せず）が回転することで、用紙Ｐの位置とトナー像の位置との位置合わせがなされる。

二次転写部２０では、中間転写ベルト１５を介して、二次転写ロール２２がバックアップロール２５に押圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送された用紙Ｐは、中間転写ベルト１５と二次転写ロール２２との間に挟み込まれる。その際に、給電ロール２６からトナーの帯電極性（マイナス極性）と同極性の電圧（二次転写バイアス）が印加されると、二次転写ロール２２とバックアップロール２５との間に転写電界が形成される。そして、中間転写ベルト１５上に担持された未定着トナー像は、二次転写ロール２２とバックアップロール２５とによって押圧される二次転写部２０において、用紙Ｐ上に一括して静電転写される。

その後、トナー像が静電転写された用紙Ｐは、二次転写ロール２２によって中間転写ベルト１５から剥離された状態でそのまま搬送され、二次転写ロール２２の用紙搬送方向下流側に設けられた搬送ベルト５５へと搬送される。搬送ベルト５５では、定着装置６０における最適な搬送速度に合わせて、用紙Ｐを定着装置６０まで搬送する。定着装置６０に搬送された用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着装置６０によって熱および圧力で定着処理を受けることで用紙Ｐ上に定着される。そして定着画像が形成された用紙Ｐは、画像形成装置の排出部に設けられた排紙載置部に搬送される。
一方、用紙Ｐへの転写が終了した後、中間転写ベルト１５上に残った残留トナーは、中間転写ベルト１５の回動に伴ってクリーニング部まで搬送され、クリーニングバックアップロール３４および中間転写ベルトクリーナ３５によって中間転写ベルト１５上から除去される。

次に、本実施の形態の画像形成装置に用いられる現像器ユニット４Ｙ,４Ｍ,４Ｃ,４Ｋについて説明する。以下では、イエロー（Ｙ）トナーを現像する現像器ユニット４Ｙを例に説明するが、現像器ユニット４Ｍ,４Ｃ,４Ｋも同様に構成され、それぞれマゼンタ（Ｍ）トナー、シアン（Ｃ）トナー、ブラック（Ｋ）トナーにより現像し、Ｍ、Ｃ、Ｋのトナー像を形成する。
図２は、現像器ユニット４Ｙの概略断面図である。図２に示すように、現像器ユニット４Ｙは、現像剤を収容する現像剤保持容器および現像器ユニット４Ｙの筺体としての支持容器４１、現像剤担持体としての現像スリーブ４２、現像剤を現像スリーブ４２に吸着させる現像マグネット４３、現像剤の層厚を規制するブレード４４、現像剤を攪拌しながら現像器ユニット４Ｙの長手方向に循環移動させる現像剤供給オーガー４５および現像剤攪拌オーガー４６、トナーを支持容器４１へ供給するトナー供給路４７を備えている。

支持容器４１は、感光体ドラム１１側に向けて開口を有し、内部にはトナーと磁性粒子であるキャリアとを混合させた現像剤を収容する現像剤収容部が設けられている。現像剤収容部は、現像器ユニット４Ｙの長手方向に設けられた収容部壁４１ａによって第１現像剤収容部４１ｂと第２現像剤収容部４１ｃとに分けられている。
そして、第１現像剤収容部４１ｂには現像剤供給オーガー４５が配置され、第２現像剤収容部４１ｃには現像剤攪拌オーガー４６が配置されている。収容部壁４１ａは現像器ユニット４Ｙの長手方向の両端部には設けられておらず、第１現像剤収容部４１ｂと第２現像剤収容部４１ｃとはこの両端部で連結されて、現像剤が互いに流通するように構成されている。

現像スリーブ４２は、アルミニウム、ＳＵＳ等の非磁性材料で構成され、図示しない駆動手段によって矢印Ｃ方向に回転する。現像スリーブ４２には、図示しない電源から直流電圧からなる現像バイアス、または交流電圧に直流電圧が重畳された現像バイアスが印加され、感光体ドラム１１との間に現像電界を形成している。また現像スリーブ４２の内部には、現像マグネット４３が内包されている。現像マグネット４３には円周方向に複数の磁極が配置されており、現像剤を現像スリーブ４２に吸着させる。そして現像スリーブ４２が回転することによって第１現像剤収容部４１ｂに保持されている現像剤を感光体ドラム１１に搬送する。なお、その際に同時に現像マグネット４３を現像スリーブ４２とは逆方向に回転させても、現像マグネット４３のみを逆方向に回転させてもよい。
ブレード４４は、非磁性材料または磁性材料で構成され、現像スリーブ４２に担持される現像剤の層厚を一定量に規制する。これにより、感光体ドラム１１へは現像スリーブ４２の軸方向に亘って所定量の現像剤が均一に供給され、現像電界の作用の下で感光体ドラム１１上に形成された静電潜像を現像する。

現像剤供給オーガー４５および現像剤攪拌オーガー４６はそれぞれ軸の周囲にスクリューが設けられている。そして現像剤供給オーガー４５と現像剤攪拌オーガー４６とは、図示しない駆動手段によって互いに反対方向に回転して、トナーとキャリアとを攪拌しながら互いに反対方向に搬送する。第１現像剤収容部４１ｂと第２現像剤収容部４１ｃとは現像器ユニット４Ｙの両端部で連結されているために現像剤が互いに流れ込み、現像剤供給オーガー４５と現像剤攪拌オーガー４６とによって第１現像剤収容部４１ｂと第２現像剤収容部４１ｃとの間を循環するように構成されている。

また、支持容器４１には、第２現像剤収容部４１ｃの長手方向中央部の上部に、第２現像剤収容部４１ｃへトナーを供給するトナー供給路４７が形成されている。トナー供給路４７は現像器ユニット４Ｙの上部に配置されたトナー容器５Ｙと連結されている。そしてトナー容器５Ｙにはイエロー（Ｙ）トナーが貯蔵され、トナー容器５Ｙからトナー供給路４７を通ってトナーを落下させることで、現像器ユニット４Ｙの第２現像剤収容部４１ｃにトナーを供給している。なお、それぞれ現像器ユニット４Ｍ,４Ｃ,４Ｋには、マゼンタ（Ｍ）トナーが貯蔵されたトナー容器５Ｍ、シアン（Ｃ）トナーが貯蔵されたトナー容器５Ｃ、ブラック（Ｋ）トナーが貯蔵されたトナー容器５Ｋがトナー供給路４７を介して連結され、各色トナーを第２現像剤収容部４１ｃに供給している。

さらに、支持容器４１には、第１現像剤収容部４１ｂの長手方向両端部の上部に、支持容器４１内の空気圧が外気圧となるように調整する圧抜き孔４１ｄが形成されている。さらに、圧抜き孔４１ｄに連結して、排気ダクト４８が配設されている。
現像器ユニット４Ｙにおいては、現像スリーブ４２の回転（矢印Ｃ）によって現像ニップ（現像スリーブ４２上の現像剤が感光体ドラム１１と接触する領域）から第１現像剤収容部４１ｂ内に現像剤を収容する際に、同時に第１現像剤収容部４１ｂには空気が流入する。それにより、支持容器４１内の空気圧が高まるために、現像器ユニット４Ｙの現像スリーブ４２周り等の隙間から支持容器４１内の空気が漏出するという現象が発生する。その際に、空気とともに支持容器４１内に発生したトナークラウドも一緒に漏れ出て、それが用紙Ｐ上の画像を汚したり、機内汚染を引き起こす場合がある。そこで、支持容器４１に圧抜き孔４１ｄを形成して、圧抜き孔４１ｄから排気ダクト４８を通って支持容器４１内の空気が外部に流れる流通路を作り、支持容器４１内の空気を排気ダクト４８から流出し易いように構成している。それによって、専ら排気ダクト４８から空気が流れ出るようになり、支持容器４１内の空気圧が外気圧となるように調整されるので、現像スリーブ４２周り等の隙間から機内へのトナークラウドの漏出が生じるのを抑制している。

続いて、感光体ユニット１Ｙ、露光ユニット３Ｙおよび現像器ユニット４Ｙの配置構成について説明する。図３は、感光体ユニット１Ｙ、露光ユニット３Ｙおよび現像器ユニット４Ｙが画像形成装置に配置された状態を説明する図である。感光体ユニット１Ｙの内部には、上述したように、感光体ドラム１１と、感光体ドラム１１の周囲に帯電ロール１２とドラムクリーナ１７とが配設されている。また、感光体ユニット１Ｙの上側面の長手方向両端部には、通気ダクト１８が配設され、通気ダクト１８の内部には粉塵フィルタ１９が設けられている。
感光体ユニット１Ｙは、画像形成装置に設置される際には、感光体ユニット１Ｙの位置決め板７１が、画像形成装置に設置されている露光ユニット３Ｙの外側面に密着するように配置され、感光体ユニット１Ｙ内の感光体ドラム１１と露光ユニット３Ｙ内のＬＰＨ１３とが所定の位置関係を保つように設定される。

一方、現像器ユニット４Ｙにおいては、現像器ユニット４Ｙの支持容器４１の外側面であって、感光体ドラム１１側の下側コーナー部に、円柱状の支持軸４９が配設されている。そして現像器ユニット４Ｙは、この支持軸４９によって画像形成装置内において揺動自在に保持されている。また、現像器ユニット４Ｙの感光体ドラム１１側とは反対側の底面（第２現像剤収容部４１ｃの下部）には、現像器ユニット４Ｙを上方に押圧するバネ材で構成された押圧部材４９ａが配置されている（図２も参照）。したがって、感光体ユニット１Ｙが画像形成装置に設置されると、現像器ユニット４Ｙは支持軸４９を揺動中心として、感光体ユニット１Ｙ側に押圧される。
その際に、感光体ユニット１Ｙの上側面の両端部に配設された通気ダクト１８の吸入口１８ａと、現像器ユニット４Ｙの支持容器４１に配設された排気ダクト４８の排出口４８ａとが嵌合して、通気ダクト１８と排気ダクト４８とは連結される。また同時に、通気ダクト１８の吸入口１８ａと、排気ダクト４８の排出口４８ａとの嵌合により、感光体ユニット１Ｙと現像器ユニット４Ｙとが所定の位置関係を保つように設定される。すなわち、通気ダクト１８の吸入口１８ａと、排気ダクト４８の排出口４８ａとが嵌合することによって、感光体ユニット１Ｙ内の感光体ドラム１１と現像器ユニット４Ｙ内の現像スリーブ４２が所定の位置関係に設定される。その点において、通気ダクト１８と排気ダクト４８とは、位置基準部材としての機能も併有している。

このように、通気ダクト１８と排気ダクト４８とが連結されることにより、現像器ユニット４Ｙの支持容器４１内の空気は、その殆どが現像器ユニット４Ｙの排気ダクト４８から感光体ユニット１Ｙの通気ダクト１８を通って装置内に流れるので、現像スリーブ４２周り等の隙間からの空気の漏出を抑えながら、支持容器４１内の空気圧が外気圧になるように調整することができる。それと同時に、支持容器４１内から装置内へ排出される空気は、通気ダクト１８の内部に配置された粉塵フィルタ１９を通過する際に、トナークラウドが濾過されて清浄化され、用紙Ｐ上の画像汚れや機内汚染の発生を抑制することが可能となる。

ここで、通気ダクト１８の内部に配置する粉塵フィルタ１９としては、例えばポリオレフィン系、ポリエステル系の合成繊維またはガラス繊維等の不織布や紙等から形成されているものを用いることができる。その場合に、粉塵フィルタ１９では、計数法（ＤＯＰ法）による０．８μｍの微細な粉塵の捕集率が８０％以上、好ましくは９０％を実現することが可能なように構成することが望ましい。また粉塵フィルタ１９として、計数法（ＤＯＰ法）による０．３μｍの微細な粉塵の捕集率が９９％以上の高性能フィルタであるＨＥＰＡフィルタ（High Efficiency Particle Air Filter）を用いることもできる。
また、粉塵フィルタ１９として、静電フィルタを用いることもできる。図４は、静電フィルタを設置した感光体ユニット１Ｙの構成を説明する図である。静電フィルタは、図４に示したように、一対の電極（１９Ａ、１９Ｂ）で構成され、一方の電極１９Ａには電源が接続され、他方の電極１９Ｂは接地されて、両電極（１９Ａ、１９Ｂ）の間に電界強度０．５〜１ｋＶ／ｍｍの電圧が印加されている。そして、両電極間の電界によって帯電したトナークラウドが静電的に捕獲される。かかる静電フィルタでは、不織布や紙等を用いる場合に比較して、長期の使用に際しても圧力損失の発生が生じ難いという利点があることから、本実施の形態の感光体ユニット１Ｙに好適に用いることができる。ここで、静電フィルタは複数設置することもでき、さらには、静電フィルタは３枚以上の電極により構成することもできる。

なお、静電フィルタに使用する電源としては、例えば現像器ユニット４Ｙの現像スリーブ４２に現像バイアスを印加する電源、感光体ドラム１１を帯電する帯電ロール１２に電流を供給する電源、感光体ドラム１１上のトナー像を中間転写ベルト１５に転写する一次転写ロール１６に電圧を供給する電源、中間転写ベルト１５上のトナー像を用紙Ｐに転写する二次転写ロール２２とバックアップロール２５との間に電圧を供給する電源、感光体ドラム１１上の残留トナーをクリーニングするクリーナに電圧を印加する電源等の他の電源と併用することで、低コスト化を図ることもできる。

このように、現像器ユニット４Ｙに配設された排気ダクト４８が感光体ユニット１Ｙに配設された通気ダクト１８と連結されるように構成され、感光体ユニット１Ｙの通気ダクト１８側に粉塵フィルタ１９を配置することにより、粉塵フィルタ１９を容易に、かつ低コストで交換することが可能となる。
すなわち、上述したように、現像器ユニット４Ｙの排気ダクト４８から排出される空気中にはトナークラウドが含まれ、そのトナークラウドは粉塵フィルタ１９によって集塵されて、清浄な空気のみが装置内に排出されるが、その際に粉塵フィルタ１９には集塵されたトナーが蓄積される。そのため、長期の使用によって粉塵フィルタ１９の交換が必要となる。その場合、粉塵フィルタ１９を現像器ユニット４Ｙに配設した構成では、現像器ユニット４Ｙの寿命が３００ｋＰＶ（kilo Print Volume）と長期であるため、粉塵フィルタ１９の交換に合わせて現像器ユニット４Ｙを交換するのは、経済的に低効率なものとなる。他方、現像器ユニット４Ｙの寿命まで粉塵フィルタ１９を使用することも困難である。さらに、現像器ユニット４Ｙから粉塵フィルタ１９単体のみを交換することも、フィルタには集塵されたトナーが付着していることから、集塵されたトナーがこぼれ落ち周辺環境を汚染したり、ユーザやサービスマンの着衣や手を汚す等の作業上の不都合があるとともに、ユーザやサービスマンにとって面倒な作業でもある。さらには粉塵フィルタ１９単体のみを交換できるように、現像器ユニット４Ｙや画像形成装置を設計することも、装置の複雑化、部品点数の増加等を招くことから望ましくない。

その一方で、感光体ユニット１Ｙは、寿命が３０ｋＰＶであり、現像器ユニット４Ｙに比較して１／１０と短い。また、粉塵フィルタ１９も３０ｋＰＶ程度までの使用であれば、充分な集塵効果を維持するように構成することが可能である。そのため、感光体ユニット１Ｙと粉塵フィルタ１９の寿命とを略同じに設定することができるので、感光体ユニット１Ｙと同時に粉塵フィルタ１９を交換するように構成することで、経済的にも効率よく、トナークラウドの集塵も充分に効果的に行なうことも可能である。また、感光体ユニット１Ｙの交換によって粉塵フィルタ１９の交換が行なわれるので、周辺環境を汚染したり、ユーザやサービスマンの着衣や手を汚す等の作業上の不都合もなく、さらには、実質的に粉塵フィルタ１９単体だけの交換作業を伴わないので、ユーザやサービスマンにとって簡易な交換作業となり、ユーザフレンドリーな画像形成装置を提供することができる。

なお、感光体ユニット１Ｙの交換時において、粉塵フィルタ１９に蓄積したトナーが通気ダクト１８からこぼれ出て、装置内を汚したり、ユーザの着衣に付着したりする可能性もあるため、感光体ユニット１Ｙを画像形成装置から脱着する際に、通気ダクト１８の開口部を開閉する開閉部材としてのシャッタ等のこぼれ防止機構を設けることも可能である。

次に、画像形成装置の機内におけるトナークラウド濃度に関して、本実施の形態の画像形成装置と、粉塵フィルタ１９を用いない従来の画像形成装置とを比較した実験を行なった。その結果を図５に示す。本実験では、画像形成装置として富士ゼロックス（株）製ＤＣＣ４００を用い、機内のトナークラウド濃度をダストトラック エアロゾルモニター（ＭＯＤＥＬ ３４５１）（カノマックス（株）製）によって測定した。図５に示したように、本実施の形態の画像形成装置では、機内のトナークラウド濃度は、従来の画像形成装置に比べ減少し、３０ｋＰＶ毎の感光体ユニット１Ｙの交換により粉塵フィルタ１９を交換することで、機内のトナークラウド濃度を充分に抑えることが可能となることが確認できた。また、画像の目視テストでは、従来の画像形成装置においては約８０ｋＰＶにおいて画像汚れが発生したが、本実施の形態の画像形成装置では、画像汚れの発生は認められなかった。

以上説明したように、本実施の形態の画像形成装置では、各現像器ユニット４Ｙ,４Ｍ,４Ｃ,４Ｋに圧抜き孔４１ｄと、それに連結させて排気ダクト４８とを配設するとともに、各感光体ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋに粉塵フィルタ１９が配置された通気ダクト１８を配設して、現像器ユニット４Ｙ,４Ｍ,４Ｃ,４Ｋの排気ダクト４８と感光体ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋの通気ダクト１８とがそれぞれ連結されるように構成している。このような構成により、現像スリーブ４２周り等の隙間からの空気の漏出を抑えながら、現像器ユニット４Ｙ,４Ｍ,４Ｃ,４Ｋ内の空気圧が外気圧となるように調整することができる。その際に、現像器ユニット４Ｙ,４Ｍ,４Ｃ,４Ｋ内から装置内へ排出される空気は、通気ダクト１８の内部に配置された粉塵フィルタ１９を通過する際にトナークラウドが濾過されて清浄化されるので、用紙Ｐ上の画像汚れや機内汚染の発生を抑制することが可能となる。

また、感光体ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋと粉塵フィルタ１９の寿命とを略同じに設定することができるので、感光体ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋと同時に粉塵フィルタ１９を交換するように構成することで、経済的にも効率よく、またトナークラウドの集塵も充分に効果的に行なうことが可能である。また、感光体ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋの交換によって粉塵フィルタ１９の交換が行なわれるので、実質的な粉塵フィルタ１９だけの交換作業を伴わず、ユーザやサービスマンにとって簡易なものとなり、ユーザフレンドリーな画像形成装置を提供することができる。

本発明の活用例として、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファックス等の画像形成装置への適用がある。

本発明の画像形成装置を示した概略構成図である。 現像器ユニットの概略断面図である。 感光体ユニット、露光ユニットおよび現像器ユニットが画像形成装置に配置された状態を説明する図である。 静電フィルタを設置した感光体ユニットの構成を説明する図である。 本実施の形態の画像形成装置と、粉塵フィルタを用いない従来の画像形成装置との機内のトナークラウド濃度を比較した図である。

符号の説明

１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋ…感光体ユニット、３Ｙ,３Ｍ,３Ｃ,３Ｋ…露光ユニット、４Ｙ,４Ｍ,４Ｃ,４Ｋ…現像器ユニット、５Ｙ,５Ｍ,５Ｃ,５Ｋ…トナー容器、１１…感光体ドラム、１２…帯電ロール、１３…ＬＥＤプリントヘッド（ＬＰＨ）、１５…中間転写ベルト、１６…一次転写ロール、１７…ドラムクリーナ、１８…通気ダクト、１８ａ…吸入口、１９…粉塵フィルタ、１９Ａ,１９Ｂ…電極、２０…二次転写部、４１…支持容器、４１ｄ…圧抜き孔、４２…現像スリーブ、４３…現像マグネット、４４…ブレード、４５…現像剤供給オーガー、４６…現像剤攪拌オーガー、４７…トナー供給路、４８…排気ダクト、４８ａ…排出口、４９…支持軸、４９ａ…押圧部材

Claims (7)

1. 像担持体に形成された静電潜像を現像剤で現像してトナー画像を形成する画像形成装置であって、
   前記像担持体を備え、画像形成装置本体に着脱自在に構成された像担持体ユニットと、
   支持容器を有し、当該支持容器内の空気圧が外気圧となるように調整するための圧抜き孔が当該支持容器に配設されるとともに、当該圧抜き孔に排気ダクトが配設され、前記像担持体に担持された静電潜像を現像剤担持体に担持した現像剤によって現像する現像器ユニットとを有し、
   前記像担持体ユニットは、内部に集塵フィルタを備えた通気ダクトが配設され、前記現像器ユニットにて前記支持容器内の空気圧が外気圧となるように調整される際に当該現像器ユニットの前記圧抜き孔から排出される空気を当該通気ダクトを通して排気するとともに、当該通気ダクトが前記排気ダクトと連結して、前記像担持体と前記現像剤担持体とを所定の位置関係に設定することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記通気ダクトは、前記現像器ユニットよりも使用寿命の短い前記像担持体ユニットに配設されたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記像担持体ユニットの前記集塵フィルタは、トナーを捕集することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体ユニットの前記集塵フィルタは、電界を形成する少なくとも一対の電極で構成された静電フィルタであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記像担持体ユニットの前記集塵フィルタは、前記現像器ユニットの前記現像剤担持体に電圧を印加する電源、前記像担持体を帯電する帯電器に電流を供給する電源、トナー像を中間転写体または記録紙に転写する転写器に電圧を供給する電源、当該像担持体上の残留トナーをクリーニングするクリーナに電圧を印加する電源のいずれかによって、前記電極に電圧を印加することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 静電潜像が形成される像担持体と、
   前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤担持体に担持した現像剤によって現像する現像器ユニット内の空気圧が外気圧となるように調整される際に、当該現像器ユニット内部から排出される空気を吸気して排出する通気ダクトと、
   前記通気ダクトの内部に配設された集塵フィルタとを有し、
   前記通気ダクトは、前記現像器ユニット内の空気圧を外気圧となるように調整するための圧抜き孔に配設された排気ダクトと連結して、前記像担持体と前記現像剤担持体とを所定の位置関係に設定することを特徴とする像担持体ユニット。
7. 前記通気ダクトは、開口部を開閉する開閉部材が配設されたことを特徴とする請求項６記載の像担持体ユニット。

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