JP7451279B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複数の機能を有する複合機などの画像形成装置に関する。

画像形成装置は、感光ドラムなどの像担持体上に形成された静電潜像を現像剤により現像する現像装置を備える。このような現像装置は、現像容器に収容された現像剤を現像スリーブに担持させて感光ドラムと対向する領域に搬送することで画像を形成する。この際、現像スリーブなどから現像容器と感光ドラムとの間の空間内に飛散した現像剤が現像容器内から外部に漏れて、装置内部を汚す場合がある。このため、現像容器と感光ドラムとの間に、感光ドラムの軸方向に沿わせて延設され、延設方向に沿った気流を流通可能な流路を形成し、この流路を介して飛散した現像剤を吸引する構成が提案されている（特許文献１）。

特開２０１１－１９１５２２号公報

近年、画像形成装置の高速化が進んでおり、装置の高速化に伴い現像スリーブ（現像剤担持体）からの現像剤の飛散が生じ易くなっている。特許文献１に記載の構成の場合、外部から流路に流入する気流の経路が明確に記載されておらず、仮に、現像容器と感光ドラムとの僅かな隙間から流路内に気流を流入させる場合、流路内に十分な気流を発生させにくい。このため、現像剤担持体からの現像剤の飛散が多くなった場合に、飛散した現像剤をこの流路を介して十分に吸引することができない可能性がある。

本発明は、現像剤担持体から飛散した現像剤を十分に吸引可能な構成を提供することを目的とする。

本発明の画像形成装置は、回転する像担持体と、現像剤を収容可能な現像容器と、前記像担持体と対向して配置され、回転することで前記現像容器内の現像剤を担持して前記像担持体との対向領域に搬送し、前記像担持体上の静電潜像を現像する現像剤担持体と、を有する現像装置と、気流を発生させる気流発生手段と、を備え、前記現像容器は、前記現像剤担持体と前記像担持体との最近接位置よりも前記現像剤担持体の回転方向下流において、前記現像剤担持体の回転方向と交差する前記現像容器の長手方向に亙って配置され、且つ、前記像担持体との間に隙間を有するように前記像担持体に向かって突出するように形成された突出部と、前記現像容器の前記長手方向両端部に、少なくとも前記最近接位置から前記突出部に亙って配置され、且つ、前記像担持体との間に隙間を有するように前記像担持体に向かって突出するように形成された第１の端部突出部及び第２の端部突出部と、を有し、前記像担持体と、前記現像剤担持体と、前記突出部と、前記第１の端部突出部と、前記第２の端部突出部とで囲まれた空間を気流が流通可能な気流空間とした場合に、前記第１の端部突出部と前記第２の端部突出部との少なくとも前記第１の端部突出部には、前記現像剤担持体の回転方向に関し、前記現像容器のうちの前記最近接位置よりも下流において前記現像剤担持体と対向する部分の上流端よりも更に上流に、前記現像容器の外部から前記気流空間に気流が流入可能な第１の開口部が形成されており、前記第２の端部突出部には、前記気流発生手段が発生した気流により前記気流空間から気流を吸引可能な第２の開口部が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、現像剤担持体から飛散した現像剤を十分に吸引可能である。

第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成断面図。 第１の実施形態に係る現像装置の概略構成斜視図。 図２の破線Ａにおける断面図。 （ａ）図２の破線Ｃにおける断面図、（ｂ）図２の破線Ｄにおける断面図。 図２の破線Ｂにおける断面図。 図２の破線Ａにおける現像スリーブと感光ドラムの最近接位置周辺の断面図。 図２の破線Ｂにおける現像スリーブと感光ドラムの最近接位置周辺の断面図。 第１の実施形態に係る現像装置の内部の気流の流れを示す斜視図。 第２の実施形態に係る現像装置の、（ａ）図２の破線Ｃに相当する断面図、（ｂ）図２の破線Ｄに相当する断面図。 第３の実施形態に係る現像装置の、（ａ）図２の破線Ｃに相当する断面図、（ｂ）図２の破線Ｄに相当する断面図。

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態について、図１ないし図８を用いて説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の概略構成について、図１を用いて説明する。

［画像形成装置］
画像形成装置１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナー像を作像する画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋが中間転写ベルト６２の回転方向に沿って併設された、所謂タンデム方式の構成である。画像形成装置１００は、装置本体に接続された原稿読取装置（図示せず）又は装置本体に対し通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器からの画像信号に応じてトナー像（画像）を記録材に形成する。記録材としては、用紙、プラスチックフィルム、布などのシート材が挙げられる。

なお、画像形成装置１００が備える４つの画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、現像色が異なることを除いて実質的に同一の構成を有する。したがって、以下、代表して画像形成部Ｙについて説明し、他の画像形成部の説明を省略する。

画像形成部Ｙには、像担持体として円筒型の感光体、即ち、感光ドラム１Ａが配設されている。感光ドラム１Ａは、図中矢印方向に回転駆動される。感光ドラム１Ａの周囲には帯電ローラ２Ａ（帯電装置）、現像装置４Ａ、一次転写ローラ６１Ａ、クリーニング装置８Ａが配置されている。感光ドラム１Ａの図中上方にはレーザスキャナ（露光装置）３Ａが配置されている。

また、感光ドラム１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄと対向して、中間転写体としての中間転写ベルト６２が配置されている。中間転写ベルト６２は、複数の張架ローラにより張架され、複数の張架ローラのうちの駆動ローラの駆動により図中矢印方向に周回移動（回転）する。複数の張架ローラのうちの二次転写内ローラ６３と中間転写ベルト６２を挟んで対向する位置には、二次転写外ローラ６４が配置され、中間転写ベルト６２上のトナー像を記録材に転写する二次転写部Ｔ２を構成している。二次転写部Ｔ２の記録材搬送方向下流には定着装置７が配置される。

このように構成される画像形成装置１００における画像形成は、以下のようにして行われる。まず、感光ドラム１Ａの表面が帯電ローラ２Ａにより均一に帯電される。この帯電された表面をレーザスキャナ３Ａによって露光することで感光ドラム１Ａ上に静電潜像が形成される。このようにして得られた静電潜像に現像装置４Ａからトナーを付着させることにより、静電潜像がトナー像として現像される。このトナー像は一次転写ローラ６１Ａによって中間転写ベルト６２上に転写される。このような動作を画像形成部Ｍ、Ｃ、Ｋでも順次行い、中間転写ベルト６２上で４色のトナー像を重ね合わせる。

そして、４色のトナー像を中間転写ベルト６２上に重ねて転写した後に、給送カセット（不図示）から二次転写部Ｔ２に搬送された記録材に４色のトナー像を転写する。この記録材は、定着装置７により加熱、加圧されて定着された後、画像形成装置１００外に排出される。転写後に感光ドラム１Ａ上に残った残トナーは、クリーニング装置８Ａにより除去される。

［現像装置］
次に、本実施形態の現像装置４Ａについて、図２及び図３を用いて説明する。なお、他の現像装置４Ｂ、４Ｃ、４Ｄは、現像装置４Ａと同様の構成を有するため、説明及び図示を省略する。

現像装置４Ａは、現像容器４１と、現像剤担持体としての円筒状の現像スリーブ４４ａと、規制部材４２とを有する。現像容器４１は、非磁性のトナーと磁性を有するキャリアを含む現像剤を収容可能である。現像容器４１は、感光ドラム１Ａ（図１）に対向した部分が開口しており、この開口部に一部露出するようにして現像スリーブ４４が回転可能に配置されている。

現像スリーブ４４ａは、感光ドラム１Ａと対向して配置され、回転することで現像容器内の現像剤を担持して感光ドラム１Ａとの対向領域（現像領域）に搬送し、感光ドラム１Ａ上（像担持体上）の静電潜像を現像する。現像スリーブ４４ａは、回転軸線方向が感光ドラム１Ａの回転軸線方向と略平行となるように配置されている。また、不図示のモータにより図３の矢印α方向に回転駆動される。現像スリーブ４４ａの回転方向は、感光ドラム１Ａと対向する位置において感光ドラム１Ａの回転方向（図３の矢印β方向）と同方向（順方向）である。

現像スリーブ４４ａは、内部に磁界発生手段としてのマグネットロール４４ｂが非回転に設けられている。マグネットロール４４ｂは、現像スリーブ４４ａの回転方向に沿って複数の磁極を有し、非磁性の現像スリーブ４４ａの表面に現像剤を磁気的に吸着させる。規制部材４２は、現像スリーブ４４ａの所定の隙間を介して配置され、現像スリーブ４４ａ上に形成された現像剤の磁気穂の高さ（現像剤の層厚）を規制する。なお、磁気穂は、現像スリーブ４４ａ上に、トナーが付着したキャリアが穂のように連なった状態で担持されたものである。

更に、現像容器４１は、水平方向に延在する隔壁４３によって第１の現像剤搬送経路（第１室）４５ａと、第２の現像剤搬送経路（第２室）４５ｂとに区画されている。第１の現像剤搬送経路４５ａには、第１の搬送部材としての第１のスクリュー４６ａが、第２の現像剤搬送経路４５ｂには、第２の搬送部材としての第２のスクリュー４６ｂが、それぞれ配置されている。

第１のスクリュー４６ａは、トナー補給装置（不図示）から現像容器４１に補給されたトナーと、第１の現像剤搬送経路４５ａ中の現像剤を攪拌し且つ搬送してトナー濃度を均一化する。第２のスクリュー４６ｂは、第２の現像剤搬送経路４５ｂにある現像剤を攪拌し且つ搬送する。隔壁４３の幅方向（現像スリーブ４４ａの回転軸線方向）の両端部には、それぞれ第１の現像剤搬送経路４５ａと第２の現像剤搬送経路４５ｂとを連通する連通口が形成されている。これにより、第１の現像剤搬送経路４５ａと第２の現像剤搬送経路４５ｂとで現像剤が循環する循環経路を構成する。

本実施形態において現像容器４１内に収容される現像剤は、負帯電性の非磁性トナーと、磁性キャリアとが混合される二成分現像剤である。非磁性トナーは、ポリエステル、スチレン等の樹脂に着色料、ワックス成分などを内包し、粉砕あるいは重合によって粉体としたものである。本実施形態では、平均粒径が５μｍのものを用いた。磁性キャリアは、フェライト粒子や磁性粉を混錬した樹脂粒子からなるコアの表層に樹脂コートを施したものである。

現像領域における、感光ドラム１Ａへのトナーの現像過程について説明する。図１に示したように、感光ドラム１Ａは、帯電ローラ２Ａによって帯電電位Ｖｄ［Ｖ］に一様に帯電された後、感光ドラム１Ａ上の画像が形成される画像部は、レーザスキャナ３Ａによって露光され露光電位Ｖｌ［Ｖ］になる。現像スリーブ４４ａには直流電圧、または直流電圧に交流電圧を重畳させた電圧が印加される。現像スリーブ４４ａの直流成分の電圧をＶｄｃとしたとき、露光電位との差分の絶対値｜Ｖｄｃ－Ｖｌ｜をＶｃｏｎｔとよび、これがトナーを画像部へと運ぶ電界を作る。

また、直流電圧Ｖｄｃと帯電電位Ｖｄとの差分の絶対値｜Ｖｄｃ－Ｖｄ｜はＶｂａｃｋとよばれ、トナーに対しては感光ドラム１Ａから現像スリーブ４４ａ方向に引き戻す電界を作る。これは、トナーが非画像部へと付着する所謂かぶり現象を抑制するために設けられている。

現像スリーブ４４ａは、図３中の矢印α方向に回転し、内部のマグネットロール４４ｂの磁界により現像剤を吸着し、規制部材４２方向へ搬送する。穂立ちさせられた現像剤は規制部材４２によってその層厚が規制され、現像スリーブ４４ａと規制部材４２の間隙を通過すると現像スリーブ４４ａ上に所定の層厚の現像剤層を形成する。現像剤層は、その後、現像スリーブ４４ａの回転に伴い感光ドラム１Ａと対向する現像領域に担持搬送され、磁気穂を形成した状態で感光ドラム１Ａの表面に形成されている静電潜像を現像する。現像時、現像剤は感光ドラム１と接触し、その接触時に潜像を現像する。そのため、感光ドラム１と現像スリーブ４４ａの間は現像剤によって満たされている状態となる。現像に供された後の現像剤は、現像スリーブ４４ａの回転に伴い、剥離領域にて現像スリーブ４４ａから剥離され、現像容器４１内に戻る。

このような本実施形態の現像装置４Ａの場合、第２の現像剤搬送経路（第１室）４５ｂから現像スリーブ４４ａに現像剤を供給し、第１の現像剤搬送経路（第２室）４５ａにて現像スリーブ４４ａから現像剤を回収する。また、現像装置４Ａは、第２の現像剤搬送経路４５ｂが第１の現像剤搬送経路４５ａの上方に配置されている、所謂縦攪拌型の現像装置であり、現像スリーブ４４ａは、感光ドラム１Ａと対向する位置において、重力方向下方に向かうように回転する。

［現像容器の形状］
次に、図２及び図３を用いて、現像容器４１の形状について更に説明する。現像容器４１は、下端部から感光ドラム１Ａに向かって突出するように形成された突出部４８を有する。また、現像容器４１は、現像スリーブ４４ａの回転方向（矢印α方向）と交差する長手方向両端部に、それぞれ感光ドラム１Ａに向かって突出するように形成された端部リブ４９ａ、４９ｂを有する。

突出部４８は、現像スリーブ４４ａと感光ドラム１Ａとの最近接位置Ｐよりも現像スリーブ４４ａの回転方向下流に配置されている。本実施形態では、最近接位置Ｐよりも重力方向下方に設けられており、図示の例では、現像容器４１の下端部に設けられている。現像容器４１は、第１の現像剤搬送経路４５ａを形成する壁部４１ｂを有する。壁部４１ｂは、第１の現像剤搬送経路４５ａの感光ドラム１Ａ側に設けられ、且つ、上端部が現像スリーブ４４ａと対向する。突出部４８は、この壁部４１ｂの下端部から感光ドラム１Ａに向かって突出するように形成されている。

このような突出部４８は、現像スリーブ４４ａの回転方向と交差する現像容器４１の長手方向（現像スリーブ４４ａの回転軸線方向）に亙って配置され、且つ、感光ドラム１Ａとの間に隙間を有するように形成されている。本実施形態では、突出部４８は、端部リブ４９ａ、４９ｂの間に全域に亙って設けられている。また、突出部４８と感光ドラム１Ａとの隙間は、例えば２ｍｍとする。

また、突出部４８の先端には、現像スリーブ４４ａから落下したトナーを保持できるように、上方に折り曲げられた折り曲げ部４８ａが形成されている。折り曲げ部４８ａは、感光ドラム１Ａの表面の曲率に沿って湾曲又は傾斜している。そして、折り曲げ部４８ａを含む突出部４８の先端と感光ドラム１Ａとの隙間を、例えば２ｍｍとしている。なお、折り曲げ部４８ａは省略しても良い。

第１の端部突出部としての端部リブ４９ａは、現像容器４１の長手方向片端部に設けられている。本実施形態では、画像形成装置の前側、即ち、装置を操作する側の端部を長手方向片端部としている。一方、第２の端部突出部としての端部リブ４９ｂは、現像容器４１の長手方向他端部に設けられている。長手方向他端部は、画像形成装置の後側（奥側）の端部となる。

このような端部リブ４９ａ、４９ｂは、少なくとも最近接位置Ｐから突出部４８に亙って配置され、且つ、感光ドラム１Ａとの間に隙間を有するように形成されている。本実施形態では、後述する図７（ａ）、（ｂ）に示すように、端部リブ４９ａ、４９ｂは、最近接位置よりも重力方向上方の位置から現像容器４１の下端部までの範囲に設けられ、感光ドラム１Ａとの間に隙間を介して対向している。端部リブ４９ａ、４９ｂは、現像スリーブ４４ａの回転方向と交差する現像容器４１の長手方向から見た場合に、現像スリーブ４４ａ上に担持された現像剤が感光ドラム１Ａに接触する範囲及びこの範囲よりも重力方向下方の範囲と重なるように配置されることが好ましい。端部リブ４９ａ、４９ｂと感光ドラム１Ａとの隙間は、例えば２ｍｍとする。

［エアフロー空間］
本実施形態では、上述のように、現像容器４１に突出部４８及び端部リブ４９ａ、４９ｂを形成することでエアフロー空間（気流空間）５２を形成している。即ち、感光ドラム１Ａと、現像スリーブ４４ａと、突出部４８と、端部リブ４９、４９ｂとで囲まれた空間を気流が流通可能なエアフロー空間５２としている。エアフロー空間５２は、図３において、現像剤ｔを示す部分を除く梨地部分である。

ここで、図３は、現像装置４Ａの長手方向での中央部である図２の破線Ａ部分の位置における断面形状である。現像スリーブ４４ａには、梨地で示すように現像剤ｔが担持されており、現像スリーブ４４ａと感光ドラム１Ａとの隙間は、現像剤ｔで塞がれている。

上述したように、装置の高速化に伴い現像スリーブ４４ａから現像剤の飛散が生じ易くなる。本実施形態では、現像スリーブ４４ａから飛散した現像剤をエアフロー空間５２を通じて吸引し、現像装置４Ａの外部に現像剤が飛散することを抑制するようにしている。このために、図２及び図４（ａ）、（ｂ）に示すように、端部リブ４９ａ、４９ｂのうち、前側の端部リブ４９ａには気流流入部としての流入開口部５０が、奥側の端部リブ４９ｂには気流吸引部としての吸引開口部５１が開けられている。そして、この２つの気流の出入り口を用いてエアフロー空間５２内に気流を流通させる。図４（ａ）は、現像装置４Ａの長手方向片端部である図２の破線Ｃ部分の位置における断面形状であり、図４（ｂ）は、現像装置４Ａの長手方向他端部である図２の破線Ｄ部分の位置における断面形状である。

より具体的に説明する。第１の開口部としての流入開口部５０は、端部リブ４９ａを長手方向に貫通するように端部リブ４９ａに形成され、現像容器４１の外部からエアフロー空間５２に気流が流入可能な開口部である。また、第２の開口部としての吸引開口部５１は、端部リブ４９ｂを長手方向に貫通するように端部リブ４９ｂに形成され、エアフロー空間５２から気流を吸引可能な開口部である。

流入開口部５０は、現像スリーブ４４ａの回転方向に関し、現像容器４１のうちの最近接位置Ｐよりも下流において現像スリーブ４４ａと対向する部分の上流端４１ａ（図６、７）よりも更に上流に形成されている。また、流入開口部５０は、現像スリーブ４４ａの回転方向に関して、現像スリーブ４４ａに担持された現像剤が感光ドラム１Ａに接触する部分（現像ニップ部）よりも上流まで開口するように形成されている。

本実施形態では、流入開口部５０は、現像スリーブ４４ａの回転方向に関して最近接位置Ｐを含む範囲に形成されている。言い換えれば、流入開口部５０は、現像スリーブ４４ａに担持された現像剤が感光ドラム１Ａに接触する部分である現像ニップ部の上流を含む形で、上流端４１ａの上流に形成されている。

具体的には、後述する図７に示すように、現像容器４１の壁部４１ｂのうち、現像スリーブ４４ａと対向する部分で重力方向上端が、上述の上流端４１ａとなる。そして、この上流端４１ａを通る水平線Ｌよりも上側に、流入開口部５０が形成されている。即ち、流入開口部５０の重力方向下端は、上流端４１ａを通る水平線Ｌより上側となる。一方、流入開口部５０の重力方向上端は、現像スリーブ４４ａの重力方向上端よりも下方の位置とすることが好ましい。

また、流入開口部５０は、感光ドラム１Ａ側（像担持体側）に開口するように形成されている。これにより、現像スリーブ４４ａを現像容器４１に組み付ける際に、現像スリーブ４４ａの回転軸４４ｃが流入開口部５０を通過できるようにしている。流入開口部５０を通過した回転軸４４ｃは、不図示の回転支持部に回転自在に支持される。

流入開口部５０の感光ドラム１Ａと反対側の端部は、第１の現像剤搬送経路４５ａ及び第２の現像剤搬送経路４５ｂに入り込まないようにすることが好ましい。言い換えれば、流入開口部５０は、長手方向から見た場合に現像スリーブ４４ａと重なる範囲内に形成されることが好ましい。これは、仮に、流入開口部５０が第１の現像剤搬送経路４５ａ又は第２の現像剤搬送経路４５ｂにも開口している場合、現像剤搬送経路から開口部を通じて現像剤が外部に漏れ易くなるためである。

吸引開口部５１は、現像ニップ部に対して現像スリーブ４４ａの回転方向下流に形成されている。本実施形態では、吸引開口部５１は、長手方向から見た場合に、エアフロー空間５２の範囲内に開口するように形成されている。吸引開口部５１の開口形状は、エアフロー空間５２の長手方向に直交する断面形状と略相似形状としており、本実施形態では、略三角形状としている。

また、吸引開口部５１は、図２に示すように、ダクト５３を介して吸引ファン６０に接続されている。気流を発生させる気流発生手段としての吸引ファン６０は、例えば、画像形成装置の装置本体側に設置され、現像装置４Ａが装置本体に装着されたときに、ダクト５３と接続される。吸引開口部５１は、吸引ファン６０が発生した気流によりエアフロー空間５２から気流を吸引可能な開口部である。

ここで、現像スリーブ４４ａは、図２に示すように、長手方向（回転軸線方向）に関して、表面が現像剤を担持するように形成された第１領域Ｍと、現像剤を担持しないように形成された第２領域Ｎとを有する。第１領域Ｍは、現像スリーブ４４ａの長手方向中間部に形成され、感光ドラム１Ａ上（像担持体上）に画像を形成可能な最大画像領域に対応する領域である。即ち、感光ドラム１Ａの長手方向（回転軸線方向）に関し、静電潜像を形成可能な最大領域が最大画像領域であり、この静電潜像を現像可能に現像スリーブ４４ａが現像剤を担持する領域が第１領域である。

現像スリーブ４４ａの第１領域では、例えば表面に凹凸や溝が形成されて、現像剤を担持し易くしている。具体的には、表面にブラスト処理が施されたり、長手方向に沿った溝が周方向に複数形成されていたり、表面の複数個所に掘り込みといわれる凹部が形成されていたりする領域が第１領域である。

一方、第２領域は、現像スリーブ４４ａの長手方向に関して第１領域の両端部に存在する領域であり、最大画像領域から外れた領域に対応する領域である。現像スリーブ４４ａの第２領域では、第１領域のような凹凸などが形成されておらず、表面が平滑な円筒面としている。現像スリーブ４４ａ内に配置されたマグネットロール４４ｂは、少なくとも第１領域の長手方向全域に存在し、第１領域で現像剤を担持可能としている。なお、通常、マグネットロール４４ｂの端部が第２領域の一部に進入するように配置されているが、マグネットロール４４ｂの端部では磁束密度にリップルを有し、現像スリーブ４４ａ上に現像剤を担持するような磁界が形成されにくい。

このように現像スリーブ４４ａの両端部の第２領域では現像剤が担持されにくいため、図５に示すように、現像スリーブ４４ａの周囲を気流が通過し易い。図５は、現像装置４Ａの長手方向端部寄り部分である図２の破線Ｂ部分の位置における断面形状である。現像スリーブ４４ａの第２領域は、現像容器内の現像剤が供給されず、表面には現像剤がほぼ存在しない。このため、第２領域では現像スリーブ４４ａと感光ドラム１Ａとの隙間にも現像剤がいない。したがって、第２領域では、現像スリーブ４４ａの回転方向に関して最近接位置Ｐの上流と下流は気流が流通可能である。

これに対して現像スリーブ４４ａの第１領域では、図３に示したように、表面に現像剤が担持され、現像スリーブ４４ａと感光ドラム１Ａとの隙間が現像剤で塞がれている。したがって、第１領域では、現像スリーブ４４ａの回転方向に関して最近接位置Ｐの上流と下流は気流が流通しにくい。

以上より、現像スリーブ４４ａの長手方向片端部と対向するように開口した流入開口部５０から流入した気流は、第２領域の周囲を通ってエアフロー空間５２内に流れる。この際、現像スリーブ４４ａの回転により、流入開口部５０から流入した気流が、流入開口部５０よりも現像スリーブ４４ａの回転方向下流にあるエアフロー空間５２に運ばれ易くなる。

［トナーの飛散］
次に、現像装置４Ａと感光ドラム１Ａの駆動時における現像装置４Ａと感光ドラム１Ａとの間の気流及びトナー飛散の様子について、図６及び図７を用いて説明する。図６は、現像装置４Ａと感光ドラム１Ａとの間の長手方向中央部（図２の破線Ａ部分）の断面における気流及びトナーの流れを表したものである。実線の矢印はトナー飛散の方向を表している。

現像スリーブ４４ａ及び感光ドラム１Ａは、その駆動により表面に気流を発生させる。このとき、現像スリーブ４４ａの表面の気流をスリーブ流４１０、４２０、感光ドラム１Ａの表面の気流をドラム流１１０、１２０とする。現像容器４１内は、スリーブ流４２０が流入するため気圧が上がり、現像容器４１内から外へ向かう気流４３０が発生し、その気流４３０に乗って現像容器４１内の現像剤（ここではトナー）が現像容器４１外へ流出する。そして、流出したトナーが気流４４０をへてドラム流１２０に沿って飛散し、飛散トナーとなる。

また、上述したように、現像ニップ部の下流側には、現像容器４１、現像スリーブ４４ａ、感光ドラム１Ａ、突出部４８、端部リブ４９ａ、４９ｂにより閉じられたエアフロー空間５２が形成されている。このため、ドラム流の戻り流１３０が発生しており、飛散トナーの一部はこの戻り流１３０により現像スリーブ４４ａへと回収される。

飛散トナーは、殆どが、突出部４８により受け止められて、留まる。しかし、この飛散トナー量が多いと画像形成を続けるうちに突出部４８上に積もり、突出部４８の容量を超えると、外部に広がり、装置内の汚れや記録材を搬送するローラの汚れの原因となる。ローラにトナーが付着した場合には、ローラに搬送される記録材にもトナーが付着し、画像不良につながる。

なお、現像ニップ部の上流側でも、スリーブ流４５０及びドラム流１５０が発生しているが、第１領域における現像ニップ部に現像剤が存在するため、スリーブ流４５０やドラム流１５０は現像ニップ部の下流側に入ってこず、矢印のように戻り流となる。

次に、図７は、現像装置４Ａと感光ドラム１Ａとの間の長手方向端部の第２領域（図２の破線Ｂ部分）の断面における気流及びトナーの流れを表したものである。実線の矢印はトナー飛散の方向を表し、点線の矢印は各気流の合成気流を表している。図７では、上述の図６と異なり、現像スリーブ４４ａ上に現像剤がないため気流に含まれるトナー量は非常に少ない。一方で、現像ニップ部には現像剤がないため、気流が通過し、現像ニップ部の上流からの気流がそのまま下流に流れる。したがって、点線のような合成気流５００が発生しており、現像ニップ部の上流側は気圧低くなり、下流側は気圧が高くなっている。

以上から、現像容器４１の前側端部のように、現像ニップ部に対し現像スリーブ４４ａの回転方向上流の端部に流入開口部５０を設けることで、流入開口部５０から負圧となっている現像ニップ部の上流側の領域に空気が流れ込み易くなる。そして、流れ込んだ空気は合成気流５００に沿って、エアフロー空間５２内へ送り込まれる。

［飛散トナー吸引の気流］
次に、図８を用いて飛散トナー吸引の気流を具体的に説明する。現像装置４Ａの長手方向前側の端部で、上述のスリーブ流、ドラム流により、流入開口部５０から気流が流入し、エアフロー空間５２内に気流が押し込まれる。押込まれた気流は、エアフロー空間５２内を前側から奥側へ移動する。この際、上述の飛散トナーを巻き込み、回収する。
そして、奥側において飛散トナーを含んだ気流は吸引開口部５１に吸い込まれる。吸い込まれた気流は、吸引ファン６０（図２）に接続されたダクト５３に吸い込まれ、不図示のフィルターによりトナーを取り除かれた後、画像形成装置１００外へ排出される。

このように、本実施形態の場合、現像装置４Ａの長手方向端部にエアフロー空間５２に気流を流入させるための流入開口部５０を形成しているため、エアフロー空間５２内に十分な気流を発生させ易い。したがって、飛散トナーを十分に吸引できる。図７で説明したように、現像容器４１の長手方向端部では合成気流５００が発生しているため、現像容器４１の端部に流入開口部５０を形成することで、気流を現像容器４１内に流入させ易い。特に本実施形態では、流入開口部５０を現像ニップ部よりも上流でも開口するように形成しているため、合成気流５００により更に気流を流入させ易い。

また、本実施形態では、流入開口部５０を現像スリーブ４４ａの回転方向に関し、最近接位置Ｐよりも下流において壁部４１ｂの上流端４１ａよりも更に上流に形成している。図６、７で説明したように、現像容器４１内は、スリーブ流４２０が流入するため気圧が上がり、現像容器４１内から外へ向かう気流４３０が発生し、その気流４３０に乗って現像容器４１内のトナーが現像容器４１外へ流出する。このため、上流端４１ａよりも下流側まで流入開口部５０が開口していると、気流４３０に乗ったトナーが流入開口部５０から外部に飛散する虞がある。これに対して本実施形態では、流入開口部５０を上流端４１ａよりも上流に形成しているため、このようなトナー飛散が生じ難い。

［実施例１］
次に、本実施形態の効果を確認するため、以下のような実験をした。画像形成装置１００における現像装置４Ａ～４Ｄの装着位置に現像装置を４台入れ、画像比率５０％の画像をＡ４サイズの用紙に４００００枚形成した。実験は、比較例として、特許文献１に記載されているような本実施形態の流入開口部５０がない現像装置を装着した場合と、実施例１として、上述の本実施形態の現像装置を装着した場合とのそれぞれで行った。そして、比較例及び実施例１において、出力画像に飛散起因となる画像汚れであるローラ汚れが発生するか否かを確認した。ローラ汚れとは、飛散トナーが記録材を搬送するローラに付着することで記録材にローラ跡が残り、出力画像に汚れが生じる現象である。環境は温湿度３０度８０％の実験室内で行った。結果を以下の表１に示す。

表１から明らかなように、比較例ではローラ跡による画像汚れが確認されたが、実施例１ではほぼ確認されなかった。以上より、本実施形態の構成を用いることで、トナー飛散を抑制できることがわかった。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態について、図９（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。上述の第１の実施形態では、端部リブ４９ａ、４９ｂと感光ドラム１Ａとの間に隙間を設けた。これに対して本実施形態では、この隙間をなくすようにしている。その他の構成及び作用は、上述の第１の実施形態と同様であるため、同様の構成について同じ符号を付し、説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

本実施形態では、第１の端部突出部としての端部リブ４９ａと第２の端部突出部としての端部リブ４９ｂとに、それぞれ感光ドラム１Ａと弾性的に接触するように設けられた弾性部材５４ａ、５４ｂを設けている。弾性部材５４ａ、５４ｂは、感光ドラム１Ａの外周面に沿って湾曲するように形成されている。弾性部材５４ａ、５４ｂとしては、ウレタンなどで形成されたスポンジなどの多孔質体、不織布、シート状の部材などが挙げられる。シート状の部材としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シート、ウレタンシートなどが挙げられる。

図９（ａ）に示すように、弾性部材５４ａは、長手方向の前側の端部リブ４９ａの感光ドラム１Ａ側の側面に、感光ドラム１Ａの表面と弾性的に接触するように設けられている。弾性部材５４ａは、流入開口部５０よりも現像スリーブ４４ａの回転方向下流に設けられている。図示の例では、流入開口部５０の下端から端部リブ４９ａの下端までの範囲に弾性部材５４ａが設けられ、この範囲で弾性部材５４ａが感光ドラム１Ａの外周面に接触するようにしている。

図９（ｂ）に示すように、弾性部材５４ｂは、長手方向の奥側の端部リブ４９ｂの感光ドラム１Ａ側の側面に、感光ドラム１Ａの表面と弾性的に接触するように設けられている。端部リブ４９ｂには、流入開口部５０が形成されていないため、端部リブ４９ｂの感光ドラム１Ａと所定の隙間（例えば２ｍｍ）を介して対向する側面の全域に弾性部材５４ｂが設けられている。図示の例では、現像ニップ部の上流の位置から端部リブ４９ｂの下端までの範囲に弾性部材５４ｂが設けられ、この範囲で弾性部材５４ｂが感光ドラム１Ａの外周面に接触するようにしている。

このように本実施形態では、端部リブ４９ａ、４９ｂにそれぞれ弾性部材５４ａ、５４ｂを設けて、端部リブ４９ａ、４９ｂと感光ドラム１Ａとの間の隙間を実質的にゼロにしている。これにより、端部リブ４９ａ、４９ｂと感光ドラム１Ａとの間からトナーが飛散することを抑制でき、エアフロー空間５２を流れる気流によるトナーの回収効果を高め、飛散トナーをより抑制することができる。

［実施例２］
次に、本実施形態の効果を確認するために、実施例１と同様の実験をした。本実験では、上述の比較例及び実施例１に加えて、実施例２として、第２の実施形態の現像装置を用いてローラ汚れの発生の有無を確認した。結果を以下の表２に示す。

表２から明らかなように、実施例２では、実施例１よりもローラ汚れが更に軽微であった。以上より、感光ドラム１Ａと端部リブ４９ａ，４９ｂ間の隙間を実質的にゼロにすることで、トナー飛散をより抑制できることがわかった。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態について、図１０（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。上述の第１の実施形態では、端部リブ４９ａ側にのみ流入開口部５０を形成した。これに対して本実施形態では、端部リブ４９ｂにも流入開口部５０を形成している。その他の構成及び作用は、上述の第１の実施形態と同様であるため、同様の構成について同じ符号を付し、説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

本実施形態では、図１０（ａ）に示すように、長手方向前側の端部リブ４９ａに、第１の実施形態と同様の流入開口部５０を形成している。更に、図１０（ｂ）に示すように、長手方向奥側の端部リブ４９ｂにも、流入開口部５０を形成している。即ち、流入開口部５０が端部リブ４９ａ、４９ｂの両方にそれぞれ形成されている。端部リブ４９ｂに形成した流入開口部５０は、端部リブ４９ａに形成した流入開口部５０と、現像スリーブ４４ａの回転方向の位置や形状が同じである。即ち、第１の実施形態と同様の流入開口部５０を端部リブ４９ｂにも形成している。

両側の流入開口部５０は、それぞれ感光ドラム１Ａ側に開口している。このため、現像スリーブ４４ａを現像容器４１に組み付ける際に、現像スリーブ４４ａの回転軸４４ｃが流入開口部５０を通過できる。なお、端部リブ４９ｂには、第１の実施形態と同様に、吸引開口部５１が形成されている。

本実施形態の場合、端部リブ４９ｂがエアフロー空間５２への気流の流入部として働き、新たな気流が発生する。このため、本実施形態の構成においても、現像スリーブ４４ａから飛散したトナーを十分に吸引できる。

［実施例３］
次に、本実施形態の効果を確認するために、実施例１と同様の実験をした。本実験では、上述の比較例及び実施例１、２に加えて、実施例３として、第３の実施形態の現像装置を用いてローラ汚れの発生の有無を確認した。結果を以下の表３に示す。

表３から明らかなように、実施例３では、実施例１と同程度にローラ汚れが軽微であった。以上より、端部リブ４９ｂにも流入開口部５０を設けても、飛散トナーを抑制できることがわかった。

＜他の実施形態＞
上述の第３の実施形態において、第２の実施形態と同様に、端部リブ４９ａ、４９ｂに弾性部材を設け、弾性部材を感光ドラム１Ａに接触させるようにしてもよい。

上述の各実施形態では、現像装置として、第２の現像剤搬送経路（第１室）４５ｂから現像スリーブ（現像剤担持体）４４ａに現像剤を供給し、第１の現像剤搬送経路（第２室）４５ａにて現像スリーブ４４ａから現像剤を回収する構成について説明した。但し、第１室から現像剤担持体に現像剤を供給し、第１室にて現像剤担持体から現像剤を回収する構成であっても良い。また、現像装置は、第１室と第２室とが上下に配置される構成以外に、水平方向に隣接するように、又は、水平方向に傾斜した方向に隣接するように配置される構成であっても良い。

本発明の画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複数の機能を有する複合機などに適用可能である。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ・・・感光ドラム（像担持体）／４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、・・・現像装置／４１・・・現像容器／４１ａ・・・上流端／４４ａ・・・現像スリーブ（現像剤担持体）／４８・・・突出部／４９ａ・・・端部リブ（第１の端部突出部）／４９ｂ・・・端部リブ（第２の端部突出部）／５０・・・流入開口部（第１の開口部）／５１・・・吸引開口部（第２の開口部）／５３・・・ダクト／５４ａ、５４ｂ・・・弾性部材／６０・・・吸引ファン（気流発生手段）／１００・・・画像形成装置／Ｍ・・・第１領域／Ｎ・・・第２領域／Ｐ・・・最近接位置

Claims (10)

1. 回転する像担持体と、
   現像剤を収容可能な現像容器と、前記像担持体と対向して配置され、回転することで前記現像容器内の現像剤を担持して前記像担持体との対向領域に搬送し、前記像担持体上の静電潜像を現像する現像剤担持体と、を有する現像装置と、
   気流を発生させる気流発生手段と、を備え、
   前記現像容器は、
   前記現像剤担持体と前記像担持体との最近接位置よりも前記現像剤担持体の回転方向下流において、前記現像剤担持体の回転方向と交差する前記現像容器の長手方向に亙って配置され、且つ、前記像担持体との間に隙間を有するように前記像担持体に向かって突出するように形成された突出部と、
   前記現像容器の前記長手方向両端部に、少なくとも前記最近接位置から前記突出部に亙って配置され、且つ、前記像担持体との間に隙間を有するように前記像担持体に向かって突出するように形成された第１の端部突出部及び第２の端部突出部と、を有し、
   前記像担持体と、前記現像剤担持体と、前記突出部と、前記第１の端部突出部と、前記第２の端部突出部とで囲まれた空間を気流が流通可能な気流空間とした場合に、
   前記第１の端部突出部と前記第２の端部突出部との少なくとも前記第１の端部突出部には、前記現像剤担持体の回転方向に関し、前記現像容器のうちの前記最近接位置よりも下流において前記現像剤担持体と対向する部分の上流端よりも更に上流に、前記現像容器の外部から前記気流空間に気流が流入可能な第１の開口部が形成されており、
   前記第２の端部突出部には、前記気流発生手段が発生した気流により前記気流空間から気流を吸引可能な第２の開口部が形成されている、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像剤担持体は、前記長手方向に関して、前記像担持体上に画像を形成可能な最大画像領域に対応する第１領域と、前記第１領域の両端部に前記最大画像領域から外れた領域に対応する第２領域とを有する、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第１の開口部は、前記現像剤担持体の回転方向に関して、現像剤担持体に担持された現像剤が像担持体に接触する部分よりも上流まで開口するように形成されている、
   ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記第２の開口部は、前記長手方向から見た場合に、前記気流空間の範囲内に開口するように形成されている、
   ことを特徴とする、請求項１ないし３の何れか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記気流発生手段と前記第２の開口部とを接続するダクトを備えた、
   ことを特徴とする、請求項１ないし４の何れか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記第１の開口部は、前記像担持体側に開口するように形成されている、
   ことを特徴とする、請求項１ないし５の何れか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記第１の開口部は、前記第１の端部突出部と前記第２の端部突出部の両方にそれぞれ形成されている、
   ことを特徴とする、請求項１ないし６の何れか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記第１の端部突出部と前記第２の端部突出部とに、それぞれ前記像担持体と弾性的に接触するように設けられた弾性部材を備えた、
   ことを特徴とする、請求項１ないし７の何れか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記弾性部材は、前記第１の開口部よりも前記現像剤担持体の回転方向下流に設けられている、
   ことを特徴とする、請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記突出部は、前記最近接位置よりも重力方向下方に設けられている、
    ことを特徴とする、請求項１ないし９の何れか１項に記載の画像形成装置。

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