JP4633419B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、２成分現像剤、１成分現像剤、及びカラー現像剤を用いる現像装置を備えた、複写機、プリンタ、ファックス等の静電複写プロセスを用いる画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式、静電記録方式等を採用する画像形成装置に備えられる現像装置にあっては、例えば、現像剤収容部と、現像剤担持体たる現像スリーブと、現像剤搬送手段としての撹拌スクリューと、現像剤返し部材と、を備えており、潜像像担持体である感光ドラムと対向して配置された現像装置が知られている。
特に、上述の現像剤搬送手段としての撹拌スクリューが、現像ローラ近傍に配置される現像ローラ側スクリュウと、現像ローラより離間した側に配置されるトナー補給側スクリュウとから構成され、この２本のスクリュウにより現像剤を攪拌しながら循環搬送して、現像ローラに供給する構成の現像装置は、攪拌性に優れ、かつ省スペースであり、なおかつ横方向の搬送性にも優れている。
上記構成の現像装置は、例えば仕切り板等により現像剤収容部が現像ローラ側と現像ローラより離間した側とに大きく二分されており、それぞれに前記搬送スクリュウが配置された構成となっている。現像装置内の現像剤は、上記搬送スクリュウで搬送され、両端部に設けられた仕切り板の開口部をとおり、現像剤収容部内を循環する。
しかしながら、このような構成の現像装置においては、感光体に対向する現像装置開口部からの、トナー飛散が発生するという問題点がある。

上記トナー飛散について述べると、感光体への現像過程においては、感光体の現像領域に、現像極Ｎ１による現像剤の磁気ブラシの形成下に、バイアス電源から現像スリーブに現像バイアスとして、直流電圧又は直流電圧に交流電圧を重畳した交互電圧を印加して、磁気ブラシ中のトナーを感光ドラム上に転移させ、感光ドラム上の潜像にトナーを付着させて現像し、該潜像をトナー像として可視化するが、この際、現像に消費されなかった現像剤は、現像スリーブの回転により、感光体と現像スリーブとの接触部近傍の取り込み部において、現像剤収容部内に取り込み回収される。ここで、上記取り込み部においては、搬送される現像剤が空気と共に、現像スリーブと現像剤収容部との間隙である取り込み口から現像剤収容部内に入ろうとするが、このとき現像剤収容部の内圧が上昇し、これにより、取り込み口で、現像剤ともに搬送されようとした空気が現像剤収容部内に入らず、吹き出てしまう。吹き出る空気と共に、キャリアから遊離したトナーが飛散する。現像剤が現像剤収容部外に飛散すると、画像形成装置の機内を汚したり、光センサ等にも汚れを生じ、誤動作を起こす原因にもなる。
このような、上記取り込み部におけるトナー飛散を低減する方法として、現像剤収容部の取り込み部に電極部材を設け、トナーと同極性の電圧を印加することで、遊離している非磁性トナーを現像スリーブ３側に引き寄せ、そこで磁性キャリアに付着させて、現像剤収容部内に取り込まれせる方法が従来からとられている。
しかし、近年の画像形成スピードの高速化に伴い、現像スリーブの回転速度が速くなり、現像剤収容部内の内圧がより上昇しやすくなってきたため、上述したような方法では、十分にトナー飛散を抑えることができなくなってきた。
又、高精細画像を得るために、トナーの小粒径化が試みられているが、小粒径トナーの中には、キャリアヘの拘束力が小さいものが多く混在し、このようなトナーにおいては、更にトナー飛散を抑えるのが難しくなってきている。

そこで、更にトナー飛散を低減させるために、特許文献１では、現像容器の内圧を開放するため、現像容器の内部空間と外部空間とを連通させる開口部を現像容器に形成し、撹拌スクリューの搬送領域の位置を、現像容器の開口部近傍とし、現像容器の内部から外部への空気の通過を許容しつつ、現像剤の漏出を防止するフィルタを開口部に設けている。

特開２００３−０７６１４２号公報

しかしながら、現像装置を省スペースな構成とするためには、特許文献１の発明では、フィルタを現像剤表面との距離を十分に保った位置で配置することが難しく、このため、フィルタつまり等の不具合が起こり易いという問題点がある。
そこで本発明は上記事情に鑑み、省スペースな構成を実現しつつ、現像装置開口部におけるトナー飛散の発生を抑制することができる画像形成装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
１．本発明の画像形成装置は、潜像を担持する像担持体と、該像担持体表面に帯電を施す帯電装置と、帯電した該像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光装置と、該潜像担持体表面に形成された潜像をトナーにより可視像化する現像装置と、該現像装置へトナーを補給するためのトナー補給手段と、該トナー補給手段のトナー排出口と現像装置のトナー補給口とを結ぶトナー搬送部と、を備える画像形成装置において、前記現像装置は、現像剤を担持する現像剤担持体と、現像剤を収容する現像剤収容部と、を備え、該現像剤収容部は、現像剤を所定の方向に搬送しながら前記現像剤担持体に現像剤を供給する第１のスクリュウと、該第１のスクリュウの現像剤搬送方向とは反対方向に現像剤を搬送する第２のスクリュウと、前記第１のスクリュウと前記第２のスクリュウとの間に配置された、現像剤収容部を２分する仕切り板と、該仕切り板の両端部に設けられた開口部とを有し、前記トナー搬送部は、前記第２のスクリュウの上方であって、前記第２のスクリュウの現像剤搬送方向上流側に設けられた前記トナー補給口に接続され、圧抜き用開口部及びフィルタを備えるとともに、該圧抜き用開口部及びフィルタと前記トナー排出口との間の空間を分断するための部材を備えることを特徴とする。
２．また、本発明の画像形成装置は、１．に記載の発明において、前記圧抜き用フィルタ面は、前記現像剤収容部内の現像剤上面との距離が、５０ｍｍ以上であることを特徴とする。
３．また、本発明の画像形成装置は、１．又は２．に記載の発明において、前記圧抜き用開口部及びフィルタと前記トナー排出口との間の空間において、前記部材による前記空間の分断とは異なる分断をするように、前記部材の上方にリブが設けられ、該リブ及び前記部材により分断された前記空間が、少なくとも１回以上屈曲した分断面を有することを特徴とする。
４．また、本発明の画像形成装置は、３．に記載の発明において、前記リブは、波打ち上の表面を有することを特徴とする。
５．また、本発明の画像形成装置は、３．に記載の発明において、前記リブは、表面に起毛材を備えることを特徴とする。
６．また、本発明の画像形成装置は、１．ないし５．のいずれかに記載の発明において、前記現像剤収容部と、前記トナー搬送部及びトナー補給手段とが、分離可能な構成であることを特徴とする。

上記解決するための手段により、本発明の画像形成装置は、省スペースであり、かつ長期使用においても、現像容器の内圧上昇を防ぎ、トナー飛散を防止することができる。

以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の画像形成装置の主要部概略図である。なお、本発明の画像形成装置は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の、静電複写プロセスを用いた画像形成装置であり、以下の実施例は２成分モノクロ複写機について示したものであるが、本発明は、一成分現像の複写機、モノクロプリンタ、ＦＡＸ及び２成分現像もしくは、一成分現像のカラー複写機、カラープリンタにも適用可能である。
図中、像担持体としてのドラム状感光体１の周辺に、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写装置５、クリーニング装置６、除電装値７、トナー補給装置８が備えられている。感光体１は、図示しない駆動装置により回転駆動され、その表面が近接帯電方式の帯電装置２の帯電部材により、所定の極性に帯電される。帯電された感光体１の表面は、露光装置３によって露光され、画像情報に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置４から感光体１表面に供給される現像剤としてのトナーにより現像されて、トナー像として可視像化される。なお、現像装置４のトナーは、トナー補給装置８から供給されるものであるが、その機構については後で詳述する。
さらに、感光体１表面の可視像は、転写装置５により記録紙に転写され、転写後の感光体１表面は、クリーニング装置６により、クリーニングされる。

図２は、本発明の現像装置４の内部構成を示す斜視図である。
本実施例では、現像装置４は、トナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤を用いているが、本発明は、一成分現像剤も使用可能である。
現像装置４は、開口部Ｄを有する現像剤収容部枠体１０ａと、この開口部Ｄにおいて感光体１と対向するように配置されている、現像剤を担持するための現像剤担持体１１（以下、現像ローラと示す。）を備えている。現像ローラ１１は、内部に磁石が固定配置されたマグネットローラ（図示せず）を内包するスリーブである。
また、現像剤収容部枠体１０ａ内で現像剤を貯留する現像剤収容部１０は、現像剤収容部枠体１０ａの一部である仕切り板１０ｂにより大きく二分される。そして、その現像ローラ１１近傍側の空間には、第１のスクリュウとしての現像ローラ側スクリュウ１２が、また、現像ローラ１１より離間した側の空間には、第２のスクリュウとしてのトナー補給側スクリュウ１３が、像担持体１の軸方向と平行となるように、それぞれ配置されている。
また、仕切り板１０ｂの両端部には、開口部Ｅが対向して設けられている。搬送スクリュウによって運ばれた現像剤は、この開口部Ｅを介して、現像装置４内を矢印Ａで示す方向に循環する構成となっている。

次に、本発明のトナー補給手段であるトナー補給装置８について説明する。
図３は、本発明のトナー補給装置８を示す斜視図である。トナー補給装置８は、トナー収容部として着脱可能なトナーボトル２０と、トナーボトル２０から排出されたトナーを現像装置４に搬送するトナー搬送手段２１によって構成されている。トナーボトル２０着脱の際は、トナー搬送手段２１を矢印Ｂ方向にスライドさせることにより、その作業を行う。

本発明におけるトナー補給動作を、図１及び図３を参照して説明する。トナー補給装置８のトナーボトル２０から、トナー搬送手段２１に排出されたトナーは、トナー搬送部材２２の矢印Ｃ方向（図１参照）への回転運動により、トナー搬送手段２１の内壁を伝って、排出口２３より排出される。さらにこのトナーは、トナー補給装置８のトナー搬送手段２１と現像装置４とを結ぶ、トナー搬送部２４を通り、現像剤収容部１０のトナー補給側スクリュウ１３上部にある、トナー補給口１４から、現像装置４内部に投入される。

本発明の現像装置４は、現像ローラ１１近傍に配置される現像ローラ側スクリュウ１２と、現像ローラ１１より離間した側に配置されるトナー補給側スクリュウ１３とを備えており、現像剤は、この２本のスクリュウにより攪拌されながら、仕切り板１０ｂを介して循環搬送され、現像ローラ１１に供給される。このような方式の現像装置は、省スペースでありながら攪拌性にも優れ、かつ横方向の搬送性にも優れている。
しかしながら、こうした構成の現像装置においては、感光体１に対向する現像装置４の開口部Ｄより、トナー飛散が発生する。特に、開口部Ｄの中でも、現像ローラ側スクリュウ１２の現像剤搬送方向下流側の位置において、この現象が発生しやすい。
これは、現像剤が、現像ローラ側スクリュウ１２によってスクリュウ下流側の現像剤収容部枠体１０ａの壁面にぶつけられた際に、その押し付け力によって発生するものと考えられている。
このような問題を解決するために、スクリュウ下流側近傍に、現像剤収容部１０内の圧抜き用開口部及びフィルタを設けることが知られているが、この場合、フィルタに付着したトナーによるフィルタつまりが起こりやすく、その効果が低減してしまう。このような現象を回避するために、フィルタと現像剤表面との間に十分な距離を保つことが必要であるが、省スペースな構成の現像装置とするためには、そのような配置をとる事は難しい。
特に、本発明の現像装置４は、補給直後のトナーが現像剤収容部１０内の現像剤と十分に攪拌された状態で現像位置に到達するようにするために、現像装置４のトナー補給用開口部１４が、トナー補給側スクリュウ１３上流側に設けられている。これは、現像ローラ１１より離間した位置からトナー補給が行われるようにし、より攪拌された状態で現像位置に達する構成とするためである。しかし、このような構成とすることにより、上記トナー飛散を解決するための、現像装置４におけるフィルタの取り付け位置が、よりいっそう制限されてしまう。
そこで本発明は、前記現像ローラ側スクリュウ１２の搬送方向下流側近傍であり、トナー補給側スクリュウ１３搬送方向上流部の上部に設けられた、トナー補給口１４を圧抜き用開口部とすることとし、そのために、トナー搬送部２４に圧抜き用フィルタ２５を設けることで、圧抜き用開口部、及びフィルタの取り付け個所を最小限にとどめ、上記トナー飛散を防ぐ構成としたものである。

以下、実施例に基づいて、本発明の具体的構成を説明する。
（第１実施例）
図４は、第１実施例におけるトナー搬送部２４近傍の、断面概略図である。図中、トナー搬送部２４の２４ａの位置に、フィルタ２５を設置した。そして、帯電量の低下によりトナー飛散の発生しやすくなった、劣化した現像剤を用いて、加速条件において１０分間現像装置４を駆動させて、トナー飛散の有無を観察した。さらに、圧抜き用開口部及びフィルタ２５を設置せずに、同一条件にて現像装置４を駆動させた場合の、トナー飛散の有無を観察し、両者の比較を行った。
その結果、圧抜き用開口部及びフィルタ２５を設置しなかった場合は、感光体１に対向する現像装置４の開口部Ｄにおいて、現像ローラ側スクリュウ１２搬送方向下流側の位置の端部より、トナー飛散が発生した。
一方、図４に示す本実施例においては、開口部Ｄからのトナー飛散の発生は認められなかった。これにより、本実施例において設けられた圧抜き用開口部及びフィルタ２５が、現像剤収容部１０内の内圧上昇の抑制に効果があることが明らかである。
しかし、さらに継続して１０分間現像装置４を駆動させたところ、フィルタ２５に浮遊トナーが付着し、これによりフィルタ２５のつまりが起こり、トナー飛散が発生した。
本実施例においては、フィルタ２５が図４中２４ａの位置に設けられており、このため、現像剤収容部１０ａ内の現像剤表面と、フィルタ２５との間の距離が短かったために、浮遊トナーが付着しやすい状態であったと考えられる。

（第２実施例）
図５は、第２実施例におけるトナー搬送部２４近傍の、断面概略図である。
本実施例では、図５中、トナー搬送部２４の２４ｂの位置にフィルタ２５を設け、現像剤収容部１０ａ内の現像剤表面とフィルタ２５間との距離が、５０ｍｍとなるようにした。 そして、先ほどと同様の条件で、２０分間現像装置４を駆動させ、トナー飛散の有無を観察した。
その結果、本実施例ではトナー飛散の発生は認められず、またフィルタ２５のつまりを軽減することができた。
さらに、その後１時間、現像装置４の駆動を行ったが、トナー飛散の発生は認められなかった。これは、第１実施例の構成における、フィルタつまりの問題が改善され、圧抜き効果が向上したことによるものである。

（第３実施例）
図６は、第３実施例におけるトナー搬送部２４近傍の、断面概略図である。
図中、トナー搬送部２４内部は、部材ｘにより、圧抜き経路とトナー搬送用経路の２つの空間に分断されている。これにより、排出口２３からトナーが投入される際、浮遊トナーがフィルタ２５に付着するのを防止できる構成となっている。
これにより、第１実施例及び第２実施例で示した構成よりも、さらにフィルタ２５に浮遊トナーが付着するのを回避する事ができるため、フィルタつまりを低減させ、圧抜き効果をさらに持続させる事ができる。
これにより、トナー飛散防止の効果に対する寿命を、さらに延ばすことができる。

（第４実施例）
図７は、第４実施例におけるトナー搬送部２４近傍の、断面概略図である。
図７に示すように、第３実施例における圧抜き経路は、さらに途中に設けられたリブ２６により二つに分断され、圧抜き経路が屈曲することができる構成をとなっている。これにより、現像剤表面より吹き上がる浮遊トナーが直接フィルタ面に付着するのを、さらに防ぐことができる。
またリブ２６表面を、波打ち状にしたり、又は起毛材を貼り付けて浮遊トナーを吸着させる等、表面積を広くする構成とすることが好ましい。
これにより、浮遊トナーによるフィルタつまりをより低減し、トナー飛散防止効果の寿命をさらに延ばすことができる。

またさらに、図３に示すようにトナー補給装置８を構成するトナー搬送手段２１が、トナー交換の際前後にスライドする構成をとることにより、トナー搬送部２４に配置されたフィルタ２５の交換を容易に行うことができる。即ち、トナー搬送手段２１が、トナー搬送手段と一体となって前後にスライドすることにより、現像剤収容部枠体１０ａから分離され、トナー搬送部２４に配置されているフィルムを交換する事が容易となる。
また、トナーボトル２０にフィルタ２５を同梱すれば、トナーボトル２０交換の際に、フィルタ交換も同時に行うことできるため、フィルタ２５の交換を頻繁に行う事ができる。これにより、圧抜き効果を高い状態に維持する事ができるため、トナー飛散防止の効果を得るために、より好ましい。

本発明の画像形成装置の主要部概略図である。 本発明の現像装置４の内部構成を示す斜視図である。 本発明のトナー補給装置８を示す斜視図である。 第１実施例におけるトナー搬送部２４近傍の、断面概略図である。 第２実施例におけるトナー搬送部２４近傍の、断面概略図である。 第３実施例におけるトナー搬送部２４近傍の、断面概略図である。 第４実施例におけるトナー搬送部２４近傍の、断面概略図である。

符号の説明

１ 感光体
２ 帯電装置
３ 露光装置
４ 現像装置
１０ 現像剤収容部
１０ａ 現像剤収容部枠体
１０ｂ 仕切り板
１１ 現像ローラ（現像剤担持体）
１２ 現像ローラ側スクリュウ
１３ トナー補給側スクリュウ
１４ トナー補給口
５ 転写装置
６ クリーニング装置
７ 除電装値
８ トナー補給装置
２０ トナーボトル
２１ トナー搬送手段
２２ トナー搬送部材
２３ 排出口
２４ トナー搬送部
２５ フィルタ
２６ リブ
Ｄ 開口部
Ｅ 開口部
ｘ 部材

Claims (6)

1. 潜像を担持する像担持体と、
   該像担持体表面に帯電を施す帯電装置と、
   帯電した該像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光装置と、
   該潜像担持体表面に形成された潜像をトナーにより可視像化する現像装置と、
   該現像装置へトナーを補給するためのトナー補給手段と、
   該トナー補給手段のトナー排出口と現像装置のトナー補給口とを結ぶトナー搬送部と、を備える画像形成装置において、
   前記現像装置は、現像剤を担持する現像剤担持体と、現像剤を収容する現像剤収容部と、を備え、
   該現像剤収容部は、現像剤を所定の方向に搬送しながら前記現像剤担持体に現像剤を供給する第１のスクリュウと、該第１のスクリュウの現像剤搬送方向とは反対方向に現像剤を搬送する第２のスクリュウと、前記第１のスクリュウと前記第２のスクリュウとの間に配置された、現像剤収容部を２分する仕切り板と、該仕切り板の両端部に設けられた開口部とを有し、
   前記トナー搬送部は、前記第２のスクリュウの上方であって、前記第２のスクリュウの現像剤搬送方向上流側に設けられた前記トナー補給口に接続され、圧抜き用開口部及びフィルタを備えるとともに、該圧抜き用開口部及びフィルタと前記トナー排出口との間の空間を分断するための部材を備える
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記圧抜き用フィルタ面は、前記現像剤収容部内の現像剤上面との距離が、５０ｍｍ以上である
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
   前記圧抜き用開口部及びフィルタと前記トナー排出口との間の空間において、前記部材による前記空間の分断とは異なる分断をするように、前記部材の上方にリブが設けられ、該リブ及び前記部材により分断された前記空間が、少なくとも１回以上屈曲した分断面を有する
   ことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３に記載の画像形成装置において、
   前記リブは、波打ち上の表面を有する
   ことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項３に記載の画像形成装置において、
   前記リブは、表面に起毛材を備える
   ことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、前記現像剤収容部と、前記トナー搬送部及びトナー補給手段とが、分離可能な構成である
   ことを特徴とする画像形成装置。

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