JP5863187B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、像担持体にトナーを供給する現像ローラーと現像ローラーにトナーを供給する磁気ローラーとを有する現像装置を備えた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。

磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を用いた画像形成装置では、トナーコンテナ（補給部）から現像装置にトナーを補給し、補給したトナーを現像装置内の二成分現像剤と混合撹拌して帯電させる必要がある。しかしながら、補給したトナーの一部は、二成分現像剤と混ざらずに現像装置内で浮遊する。浮遊したトナーは、現像装置の外部に飛散し、画像形成装置内外を汚す要因となる。この浮遊トナーの飛散は、装置が高速化するほど発生しやすく、装置寿命が長くなるほど重要な問題になる。

この不都合を改善するために、現像装置内の浮遊トナーをダクトに吸引する方法が用いられている。この方法では、ダクトに吸引したトナーを収集するトナー収集容器が画像形成装置本体に設けられる。トナー収集容器はメンテナンス間または装置寿命までのトナー収集量よりも大きく形成される必要がある。このため、時間当たりのトナー吸引量が多い場合、トナー収集容器を大型化する必要があるので、装置全体を大型化する必要がある。

そこで、例えば特許文献１には、画像比率等を検知し、画像比率に基づいてダクト内の空気の風量を変更する画像形成装置が開示されている。この画像形成装置では、画像比率が大きい場合等（トナー浮遊が少ない場合）にはダクト内の空気の風量を抑えることが可能であるので、必要以上にトナーが吸引されるのを抑制することが可能である。このため、トナー収集容器が大型化するのを抑制することが可能である。

特開２００６−１１３３４１号公報

ところで、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を用いるとともに、現像剤を担持する磁気ローラーと、トナーのみを担持する現像ローラーとを用いる現像方式では、現像に使用されなかった現像ローラーのトナーは、トナー回収動作時に磁気ローラーに回収される。このトナー回収動作時には、現像ローラーと磁気ローラーとの間に現像動作時よりも小さいバイアス又は現像動作時とは逆方向のバイアスを印加して、現像ローラー上のトナーを磁気ローラーに飛び移らせて回収する。これにより、磁気ローラーと現像ローラーとを用いる現像方式では、トナー回収動作時に浮遊トナー量が大幅に増加する。

このため、上記特許文献１では、磁気ローラーと現像ローラーとを用いる現像方式を採用した場合、トナー回収動作時に大量に発生する浮遊トナーを十分に吸引することができないという問題点がある。

なお、本明細書および特許請求の範囲において、「トナー回収動作」とは、現像ローラーと磁気ローラーとの間に現像動作時よりも小さいバイアス又は現像動作時とは逆方向のバイアスを印加して現像ローラー上のトナーを磁気ローラーに回収する動作を意味しており、現像動作時における磁気ローラー上の磁気ブラシにより現像ローラーのトナーを回収する動作を含まない概念である。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、トナー収集容器が大型化するのを抑制するとともに、浮遊トナーを十分に吸引することが可能な画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、静電潜像が形成される像担持体と対向して配置され、像担持体との対向領域において像担持体にトナーを供給する現像ローラーと、現像ローラーと対向して配置され、現像ローラーとの対向領域において現像ローラーにトナーを供給する磁気ローラーと、現像ローラーおよび磁気ローラーを収容するケーシングと、を有する現像装置と、現像ローラーおよび磁気ローラーの対向領域周辺に設けられる吸引口に連通するダクトと、ダクト内に空気流を発生させて現像装置内の空気を吸引口およびダクトを通過させて画像形成装置本体の外部に排出するファンと、ダクトに吸引されたトナーを収集するトナー収集容器と、を備え、現像ローラーと磁気ローラーとの間に現像動作時よりも小さいバイアス又は現像動作時とは逆方向のバイアスを印加して現像ローラー上のトナーを磁気ローラーに回収するトナー回収動作時に、ファンの送風量を現像動作時に比べて増加させる。

本発明によれば、現像ローラーと磁気ローラーとの間に現像動作時よりも小さいバイアス又は現像動作時とは逆方向のバイアスを印加して現像ローラー上のトナーを磁気ローラーに回収するトナー回収動作時に、ファンの送風量を現像動作時に比べて増加させる。トナー回収動作時には、現像ローラー上のトナーを磁気ローラーに飛び移らせて回収するので浮遊トナー量が大幅に増加するが、ファンの送風量を増加させることにより、浮遊トナーを十分に吸引することができる。これにより、浮遊トナーが現像装置の外部に飛散するのを十分に抑制することができるので、画像形成装置内外が汚れるのを十分に抑制することができる。また、トナー回収動作時以外は、ファンの送風量を抑えることができるので、必要以上にトナーが吸引されるのを抑制することができる。これにより、トナー収集容器が大型化するのを抑制することができる。

本発明の一実施形態の画像形成装置の構造を概略的に示した断面図である。 本発明の一実施形態の現像装置の構造を示した側面断面図である。 本発明の一実施形態の現像装置およびダクトの構造を示した斜視図である。 本発明の一実施形態のトナー収集容器周辺の構造を示した斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態による画像形成装置１００の構造について説明する。図１に示すように、画像形成装置１００（ここではモノクロプリンター）の下部には、積載された用紙を収容する給紙カセット１が配置されている。この給紙カセット１の後方には、上方へ延びて装置本体の上面に形成された排紙部２に至る用紙搬送路３が形成されている。この用紙搬送路３に沿って上流側から順に、ピックアップローラー４、レジストローラー対５、画像形成部６、定着部７及び排出ローラー対８が配置されている。なお、図１では、右側を画像形成装置１００の前方側として図示している。

給紙カセット１には、給紙カセット１に対して回動自在に支持された用紙積載板９が設けられている。用紙積載板９上に積載された用紙がピックアップローラー４によって用紙搬送路３に向けて送出される。用紙搬送路３に送出された用紙は、レジストローラー対５へと搬送され、レジストローラー対５によってタイミングを調整されて画像形成部６へと供給される。

画像形成部６は、電子写真プロセスによって用紙に所定のトナー像を形成するものであり、図１において時計回りに回転可能に軸支された像担持体である感光体（像担持体）１０と、この感光体１０の周囲に配置される帯電装置１１、現像装置１２、クリーニング装置１３、用紙搬送路３を挟んで感光体１０に対向するように配置される転写ローラー１４及び感光体１０の前方に配置される光走査装置１５から構成されており、現像装置１２の上方には、現像装置１２へトナーを補給するトナーコンテナ１６が配置されている。

帯電装置１１には、図示しない電源が接続された導電性ゴムローラー１１ａが備えられており、この導電性ゴムローラー１１ａが感光体１０に当接するよう配置されている。そして、感光体１０が回転すると、導電性ゴムローラー１１ａが感光体１０の表面に接触して従動回転し、この時、導電性ゴムローラー１１ａに所定の電圧を印加することにより、感光体１０の表面が一様に帯電させられることになる。

次いで、光走査装置１５から射出されるビーム光により感光体１０上に入力された画像データに基づく静電潜像が形成され、現像装置１２により静電潜像にトナーが付着して感光体１０の表面にトナー像が形成される。そして、レジストローラー対５から感光体１０と転写ローラー１４とのニップ部（転写位置）に用紙が所定のタイミングで供給され、転写ローラー１４により用紙上に感光体１０の表面のトナー像が転写される。

トナー像が転写された用紙は、感光体１０から分離されて定着部７に向けて搬送される。この定着部７は、画像形成部６の用紙搬送方向の下流側に配置されており、画像形成部６においてトナー像が転写された用紙は、定着部７に備えられた加熱ローラー７ａ、及びこの加熱ローラー７ａに圧接される加圧ローラー７ｂによって加熱、加圧され、用紙に転写されたトナー像が定着される。

画像形成された用紙は、排出ローラー対８によって排紙部２に排出される。一方、転写後に感光体１０の表面に残留しているトナーはクリーニング装置１３により除去され、感光体１０は帯電装置１１によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われる。

図２に示すように、現像装置１２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（ケーシング）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。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１２の各部材の配置は図１と左右が逆になっている。攪拌搬送室２１及び供給搬送室２２には、トナーコンテナ１６（図１参照）から供給される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１０に対向している。磁気ローラー３０および現像ローラー３１は、それぞれ図２において時計回り方向に回転する。

磁気ローラー３０は、図２において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との対向領域Ｒ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、直流電圧及び交流電圧が印加され、磁気ローラー３０には、直流電圧及び交流電圧が印加されている。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の各スリーブに印加される。

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を循環してトナーが帯電し、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上に現像剤から磁気ブラシ（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との対向領域Ｒに搬送され、磁気ローラー３０に印加されるバイアスと現像ローラー３１に印加されるバイアスとの電位差、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、磁気ローラー３０と現像ローラー３１との間の電位差によって制御することができる。この電位差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、電位差を小さくするとトナー層は薄くなる。

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１０と現像ローラー３１との対向領域（現像領域）に搬送される。現像ローラー３１には所定のバイアスが印加されているため、感光体１０との間の電位差によって現像ローラー３１から感光体１０にトナーが飛翔し、感光体１０上の静電潜像が現像される。

現像に用いられずに現像ローラー３１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との対向領域Ｒ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、磁気ブラシは磁気ローラー３０の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。なお、磁気ブラシによる回収動作では、現像ローラー３１上のトナーは完全には回収されないので、所定のタイミングで後述するトナー回収動作が行われる。

また、現像容器２０の前記対向領域Ｒ周辺には、対向領域Ｒ周辺の空気および浮遊トナーを吸引するための吸引口４０が設けられている。この吸引口４０には、第１ダクト４２が繋がっている。図３に示すように、第１ダクト４２には、連結部４３を介して第２ダクト４４が連結されている。そして、第１ダクト４２、連結部４３及び第２ダクト４４によってダクト４１が構成されている。

吸引口４０（図２参照）および第１ダクト４２は、現像装置１２の長手方向に沿って延びるように形成されているとともに、現像容器２０により形成されている。なお、吸引口４０および第１ダクト４２は、現像容器２０とは別体で形成されていてもよい。連結部４３は、第１ダクト４２と第２ダクト４４とを接続しダクト４１内を連通させるものであり、第１ダクト４２と第２ダクト４４との屈曲部の近傍に配設される。

第２ダクト４４は、第１ダクト４２に対して垂直方向に延びるように配置されている。また、第２ダクト４４にはトナー収集容器４５が設けられている。トナー収集容器４５の下流側には図４に示すように、ダクト４１内に空気流を発生させるファン４６が配設されている。ファン４６によって、現像容器２０（図２参照）内の空気は吸引口４０から第１ダクト４２に吸引され、連結部４３、第２ダクト４４およびトナー収集容器４５を介して画像形成装置１００の外部に排出される。

トナー収集容器４５には、フィルター４７ａおよび４７ｂが設けられている。ファン４６により空気と共に吸引されたトナーは、フィルター４７ａおよび４７ｂによって捕集される。このトナー収集容器４５はメンテナンス時に新しいものに交換される。なお、トナー収集容器４５の大きさによっては、メンテナンス時にトナー収集容器４５が交換されず、画像形成装置１００の寿命まで１つのトナー収集容器４５が使用され続ける場合もある。また、トナー収集容器４５全体を交換せず、フィルター４７ａおよび４７ｂだけを交換することも可能である。

次に、ファン４６の動作について説明する。

現像動作時には、ファン４６は所定の回転数で回転される。これにより、現像装置１２内には図２に示すような気流Ｆが生じる。すなわち、開口部２０ｂから吸引口４０に流れる気流Ｆが生じる。このため、現像装置１２内の浮遊トナーは開口部２０ｂから外部に飛散しない。このとき、吸引口４０に吸引されるトナー量ができるだけ少なくなるように、ファン４６の送風量は必要最小限になっている。なお、現像動作時においては、上述したように、現像に用いられずに現像ローラー３１に残ったトナーは、磁気ローラー３０上の磁気ブラシによって回収されている。

一方、非現像動作時には、所定のタイミングで現像ローラー３１上のトナーは磁気ブラシの掻き取る力に加えて電気的な力によって磁気ローラー３０に回収される。具体的には、このトナー回収動作では、現像ローラー３１と磁気ローラー３０との間に現像動作時よりも小さいバイアス又は現像動作時とは逆方向のバイアスが印加され、現像ローラー３１上のトナーが磁気ローラー３０に飛び移って回収される。このため、トナー回収動作における現像装置１２内の浮遊トナー量は、現像動作時における浮遊トナー量に比べて大幅に増加する。そこで、本実施形態では、トナー回収動作時に、現像動作時よりも高い回転数でファン４６が回転され、ファン４６の送風量が増加する。

なお、ファン４６に対する入力電圧を変更することにより、ファン４６の回転数を変更することが可能である。ファン４６に対する入力電圧を高くすれば、ファン４６の回転数が高くなる。また、ファン４６に対する入力電圧は、連続的にまたは段階的に変更することが可能である。

また、現像動作時の磁気ローラー３０と現像ローラー３１との間の電位差に応じて、トナー回収動作時のファン４６の送風量が増加される。具体的には、現像動作時における磁気ローラー３０と現像ローラー３１との間の電位差が大きくなるほど、現像ローラー３１のトナー層の厚みが大きくなるとともに、トナー回収動作時の浮遊トナー量が増加する。そこで、現像動作時の磁気ローラー３０と現像ローラー３１との間の電位差が大きくなるほど、トナー回収動作時のファン４６の送風量が増加される。

また、トナー回収動作の開始前に、ファン４６の送風量が増加される。具体的には、ファン４６の送風量が増加されてから吸引口４０周辺の風量が増加するまでタイムラグが生じる。このため、そのタイムラグの分だけ、トナー回収動作の開始よりも所定時間前に、ファン４６の送風量の増加が開始される。

このトナー回収動作を行うタイミングとしては、現像動作の終了毎（１枚毎）に行ってもよいし、現像枚数が所定枚数に到達した時点で行うようにしてもよい。また、現像動作から待機動作に移行する際にトナー回収動作を行ってもよく、この場合、ファン４６の送風量を増加させる時間を長く設定してもよい。なお、ファン４６の上記動作は、制御回路が設けられた制御基板（図示せず）により制御される。

本実施形態では、上記のように、トナー回収動作時に、ファン４６の送風量を現像動作時に比べて増加させる。トナー回収動作時には、現像ローラー３１のトナーを磁気ローラー３０に飛び移らせて回収するので浮遊トナー量が大幅に増加するが、ファン４６の送風量を現像動作時に比べて増加させることにより、浮遊トナーを十分に吸引することができる。これにより、浮遊トナーが現像装置１２の外部に飛散するのを十分に抑制することができるので、画像形成装置１００内外が汚れるのを十分に抑制することができる。また、トナー回収動作時以外は、ファン４６の送風量を抑えることができるので、必要以上にトナーが吸引されるのを抑制することができる。これにより、トナー収集容器４５が大型化するのを抑制することができる。また、必要以上に空気が吸引されるのを抑制することができるので、画像形成装置１００内の温度の高い空気が現像装置１２内に吸引されるのを抑制することができる。これにより、熱により現像剤の劣化が進行したり、現像装置１２の近傍に定着部７が配置されている場合に定着部７の温度が低下して定着不良が発生するのを抑制することができる。

また、上記のように、現像動作時の現像ローラー３１と磁気ローラー３０との間の電位差が大きくなるにつれて、トナー回収動作時のファン４６の送風量が増加される。これにより、トナー回収動作時のファン４６の送風量を適切に設定することができる。

また、上記のように、トナー回収動作の開始よりも所定時間前に、ファン４６の送風量の増加が開始される。具体的には、ファン４６の送風量を増加してから吸引口４０周辺の風量が増加するまでのタイムラグの分だけ、トナー回収動作の開始よりも前に、ファン４６の送風量の増加を開始させる。これにより、トナー回収動作の開始と同時に吸引口４０周辺の風量を増加させることができるので、トナー回収動作時の浮遊トナーを効率良く吸引することができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、モノクロプリンターに本発明を適用した例について示したが、本発明はこれに限らない。言うまでもなく、カラープリンター、モノクロ複写機、デジタル複合機、ファクシミリ等の、現像ローラーと磁気ローラーとを有する現像装置を備えた種々の画像形成装置に本発明を適用できる。

１０ 感光体（像担持体）
１２ 現像装置
２０ 現像容器（ケーシング）
３０ 磁気ローラー
３１ 現像ローラー
４０ 吸引口
４１ ダクト
４５ トナー収集容器
４６ ファン
１００ 画像形成装置

Claims (5)

1. 静電潜像が形成される像担持体と対向して配置され、前記像担持体との対向領域において前記像担持体にトナーを供給する現像ローラーと、前記現像ローラーと対向して配置され、前記現像ローラーとの対向領域において前記現像ローラーにトナーを供給する磁気ローラーと、前記現像ローラーおよび前記磁気ローラーを収容するケーシングと、を有する現像装置と、
   前記現像ローラーおよび前記磁気ローラーの対向領域周辺に設けられる吸引口に連通するダクトと、
   前記ダクト内に空気流を発生させて前記現像装置内の空気を前記吸引口および前記ダクトを通過させて画像形成装置本体の外部に排出するファンと、
   前記ダクトに吸引されたトナーを収集するトナー収集容器と、
   を備え、
   前記現像ローラーと前記磁気ローラーとの間に現像動作時よりも小さいバイアス又は現像動作時とは逆方向のバイアスを印加して前記現像ローラー上のトナーを磁気ローラーに回収するトナー回収動作時に、前記ファンの送風量を前記現像動作時に比べて増加させ、
   前記トナー回収動作の開始よりも所定時間前に、前記ファンの送風量の増加を開始することを特徴とする画像形成装置。
2. 現像動作時の前記現像ローラーと前記磁気ローラーとの間の電位差が大きくなるにつれて、前記トナー回収動作時の前記ファンの送風量を増加させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記吸引口は、前記現像ローラーおよび前記磁気ローラーの対向領域に対して、前記磁気ローラーの回転方向下流側近傍に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記吸引口は、前記現像ローラーおよび前記磁気ローラーの対向領域に対して、前記磁気ローラーの回転方向下流側近傍であって、前記現像ローラーより下側に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
5. 前記吸引口は、前記現像ローラーに対向配置されていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。

Images