(57)【要約】【課題】現像装置からのトナー飛散を防止する。【解決手段】感光体上の潜像を可視像化する現像装置の現像剤を搬送もしくは撹拌する少なくとも１本以上の搬送手段を搭載し、該搬送手段の現像剤搬送方向の下流側から上流側に前記搬送手段の回転に伴って発生する空気の流れを流通させるバイパス循環路が設けられた現像装置を有する画像形成装置において、前記バイパス循環路の開口部のうち、前記下流側の開口部面積を前記上流側の開口部面積よりも小さくしたことを特徴とする画像形成装置。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体上の潜像を可視像化する現像装置の現像剤を搬送もしくは撹拌する少なくとも１本以上の搬送手段を搭載し、該搬送手段の現像剤搬送方向の下流側から上流側に前記搬送手段の回転に伴って発生する空気の流れを流通させるバイパス循環路が設けられた現像装置を有する画像形成装置において、前記バイパス循環路の開口部のうち、前記下流側の開口部面積を前記上流側の開口部面積よりも小さくしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
感光体上の潜像を可視像化する現像装置の現像剤を搬送もしくは撹拌する少なくとも１本以上の搬送手段を搭載し、当該搬送手段の現像剤搬送方向の下流側から上流側に前記搬送手段の回転に伴って発生する空気の流れを流通させるバイパス循環路が設けられた現像装置を有する画像形成装置において、前記バイパス循環路の開口部に現像剤堆積防止部材を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真方式により画像を形成する画像形成装置に関し、特に、現像装置におけるトナー飛散防止技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式により画像を形成する画像形成装置においては、一般に、トナーとキャリアを主成分とする二成分現像剤を用いた乾式現像により画像が形成される。
【０００３】
トナーは微粒子粉末であるので、現像、転写、クリーニング等においてはトナー飛散が発生しやすく、トナー飛散に対する対策が採られている。特に、現像装置においては現像装置内で現像剤を撹拌、搬送した時に発生する気流の影響により、トナー飛散が発生しやすく、現像装置と感光体等の像形成体との間隙からトナーが飛散するので、前記間隙を狭めるために、前記間隙に飛散防止部材を設けたり、現像剤の搬送手段の回転に伴って発生する気流を逃がすためのバイパス循環路を現像装置に設ける等の対策が採られている。
【０００４】
しかしながら、前記のトナー飛散対策により現像装置からのトナー飛散がほぼ防止できるが、未だ十分とは言えない。更には、トナー飛散防止のために現像装置の構造や機能が制約を受けるという問題がある。また、像形成体と現像装置との間隙を狭くするとかえってトナー飛散が多くなる場合があることが判明した。
【０００５】
即ち、前記間隙を狭くすることにより、現像装置内が閉空間に近くなって現像装置内の気圧が上昇し、現像装置内で発生した気流が狭い前記間隙に集中して、トナー飛散が多くなるという現象が起こることが判明した。
【０００６】
また、バイパス循環路を設けた対策では、現像剤の搬送方向の上流側と下流側に設けた空気流通の開口部の面積によっては現像装置内の空気圧が高まるためトナー飛散を回避できない場合があった。この様に、従来技術においては、バイパス循環路を設けても現像装置内で発生した気流によるトナー飛散の問題を十分に解決することはできなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、バイパス循環路を設けた現像装置で、前記開口部の空気流通を和らげることによってトナー飛散を防止し、高い画質の画像を形成することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記した本発明の目的は下記の発明により達成される。
【０００９】
（１）感光体上の潜像を可視像化する現像装置の現像剤を搬送もしくは撹拌する少なくとも１本以上の搬送手段を搭載し、該搬送手段の現像剤搬送方向の下流側から上流側に前記搬送手段の回転に伴って発生する空気の流れを流通させるバイパス循環路が設けられた現像装置を有する画像形成装置において、前記バイパス循環路の開口部のうち、前記下流側の開口部面積を前記上流側の開口部面積よりも小さくしたことを特徴とする画像形成装置（第１の発明）。
【００１０】
（２）感光体上の潜像を可視像化する現像装置の現像剤を搬送もしくは撹拌する少なくとも１本以上の搬送手段を搭載し、当該搬送手段の現像剤搬送方向の下流側から上流側に前記搬送手段の回転に伴って発生する空気の流れを流通させるバイパス循環路が設けられた現像装置を有する画像形成装置において、前記バイパス循環路の開口部に現像剤堆積防止部材を設けたことを特徴とする画像形成装置（第２の発明）。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（１）画像形成装置
図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示す図である。
【００１２】
矢印のように時計方向に回転する像形成体としてのドラム状の感光体１の周囲に、感光体１の回転方向上流から、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写装置５、分離装置６及びクリーニング装置８が配置される。
【００１３】
感光体１にはＯＰＣ、ａＳｉ等が用いられる。帯電装置２には、コロナ帯電装置、ローラ帯電装置、ブラシ帯電装置等が用いられる。露光装置３には、レーザ、発光ダイオード等のドット露光を行う露光装置が用いられる。
【００１４】
５は転写装置であり、コロナ放電により転写を行うコロナ転写装置、転写電圧が印加されたローラを用いるローラ転写装置等を用いることができる。６は分離装置、７は定着装置である。
【００１５】
８はクリーニング装置であり、ウレタンゴム等の弾性体からなるクリーニングブレード８１を用いてクリーニングを行う。
【００１６】
記録材Ｐは給紙部９から感光体１と転写装置５の間に給紙され、転写装置５により感光体１上のトナー像が記録材Ｐに転写される。転写されたトナー像は定着装置７により記録材Ｐに定着される。
【００１７】
次に、画像形成プロセスについて説明すると、画像形成（記録）のスタートにより不図示の駆動モータからの動力のもとで、感光体１の矢印で示す時計方向の回転に従って、帯電装置２の帯電及び露光装置３の露光により感光体１上に静電潜像が形成され、形成された静電潜像は現像装置４により現像されて、感光体１上にトナー像が形成される。このように、帯電装置２及び露光装置３は潜像形成手段を構成し、帯電装置２、露光装置３及び現像装置４は像形成手段を構成する。形成されたトナー像は転写装置５により記録材Ｐに転写される。
【００１８】
転写されたトナー像は定着装置７により定着される。転写後の感光体１はクリーニング装置８によりクリーニングされる。帯電からクリーニングまでを繰り返すことにより多数の画像形成が行われる。画像形成により消費された分のトナーはトナー補給部５１から現像装置４に補給される。
【００１９】
（２）現像装置
本実施の形態に係る画像形成装置の現像装置４はトナーとキャリアを含有する二成分現像剤を用いて現像を行う。
【００２０】
現像装置４は、現像装置枠体４０、現像ローラからなる現像剤担持体４１、磁極Ｎ１〜Ｎ４、Ｓ１〜Ｓ３を有する磁石体４２、穂切り板からなる規制手段４３、回転搬送手段としての撹拌・供給スクリュー４５、回転搬送手段としての撹拌・搬送スクリュー４６、搬送ローラ４７、剥ぎ取り板４８、回転搬送手段としての回収スクリュー４９等から構成されている。
【００２１】
ＤＥＣは現像剤担持体４１にＤＣバイアスを印加するＤＣバイアス電源、ＡＥＣは現像剤担持体４１にＡＣバイアスを印加するＡＣバイアス電源、ＣＲはＤＣバイアス電源ＤＥＣ及びＡＣバイアス電源ＡＥＣを制御する制御手段である。
【００２２】
なお、以下の説明において、上流部、下流部とは、前記回転搬送手段の回転により形成される現像剤の流れ、詳しくは、回転搬送手段の回転軸方向の現像剤の流れにおける上流部、下流部を言う。例えば、図２を用いて説明すると、回収ローラ４９が図中右側より左側に現像剤搬送を行っているが、上流部とは、図中右側の領域を言い、下流側とは図中左側の領域を言う。
【００２３】
現像剤担持体４１は、感光体１に対向して配置され、回転可能に支持されており、矢印で示すように回転して現像剤を現像領域ＤＲに搬送し、現像領域ＤＲにおいて現像剤を担持して現像に必要な現像剤の層を形成する。
【００２４】
撹拌・供給スクリュー４５は、撹拌・搬送スクリュー４６の下流部から搬送された現像剤をその回転軸方向に搬送しながら現像剤担持体４１に供給する。撹拌・搬送スクリュー４６は補給される新規トナーと回収スクリュー４９の下流部から還流された現像剤とを混合、攪拌してその回転軸方向に搬送する。
【００２５】
現像剤担持体４１の現像剤剥ぎ取り用の極Ｎ３の近傍には、搬送ローラ４７が配置されている。搬送ローラ４７は、回転可能な回転部材（スリーブ）４７Ａと、回転部材４７Ａ内に収容され現像装置枠体４０に固定され、磁極Ｎ１、Ｓ１及びＳ２を有する磁石体４７Ｂとから成る。
【００２６】
回収部４０３内に回転可能に配置された回転搬送手段としての回収スクリュー４９は、搬送ローラ４７と剥ぎ取り板４８とにより剥ぎ取られて落下する現像剤を受け回収して、撹拌・搬送スクリュー４６の搬送方向上流部であって、現像剤担持体４１の画像形成領域外に搬送する。なお、現像剤担持体４１に現像剤が戻らない位置であれば、回収現像剤を撹拌・供給スクリュー４５の搬送方向下流部であって、現像剤担持体４１の現像領域相当内に投入してもよい。或いは、回収スクリュー４９により回収された現像剤を、撹拌・搬送部４０２の上流部に還流させてもよい。
【００２７】
回転搬送手段としての撹拌・供給スクリュー４５、撹拌・搬送スクリュー４６及び回収スクリュー４９は、何れもスパイラルスクリューからなり、現像剤を攪拌しつつ回転軸方向に搬送するとともに、回転軸に対してほぼ直角方向に現像剤を放出する。
【００２８】
現像装置枠体４０は、現像剤担持体４１、搬送ローラ４７、撹拌・供給スクリュー４５及び撹拌・搬送スクリュー４６を支持する下枠体４０Ａと、剥ぎ取り板４８及び回収スクリュー４９を支持する中枠体４０Ｂと、中枠体４０Ｂの上方開口部を閉蓋する上蓋４０Ｃとから構成されている。
【００２９】
下枠体４０Ａは、撹拌・供給スクリュー４５を収容する供給部４０１と、撹拌・搬送スクリュー４６を収容する撹拌・搬送部４０２を形成する。供給部４０１と撹拌・搬送部４０２とは、下枠体４０Ａの底部から直立した第１隔壁４０４を挟んで両側に形成されている。
【００３０】
回収スクリュー４９を回転可能に支持する中枠体４０Ｂの底部に形成された第２隔壁４０５は供給部４０１と回収部４０３とを仕切る。また、中枠体４０Ｂの一部は、撹拌・搬送部４０２の上方開口部を閉蓋する。
【００３１】
回収部４０３の現像剤搬送下流部と、撹拌・搬送部４０２の現像剤搬送上流部とは、第２隔壁４０５の端部近傍に穿設された開口部（図示せず）により連通している。
【００３２】
供給部４０１の現像剤搬送下流部と撹拌・搬送部４０２の現像剤搬送上流部とは、第１隔壁４０４の一方の端部近傍に穿設された開口部（図示せず）により連通している。
【００３３】
現像剤は図の太い実線矢印で示すように現像装置４内を循環し、トナーは太い点線矢印で示すようにトナー補給部５１から現像装置４に補給される。黒い矢印はトナー像度が高く、現像領域ＤＲに供給される現像剤の流れを示し、白抜きの矢印はトナー濃度が低く、現像領域ＤＲから回収される現像剤を示す。また、隔壁を貫通する矢印は、隔壁に設けられた搬送開口を通過することを示す。
【００３４】
図２は図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。
図２に示すように上蓋４０Ｃの側部には、気流のバイパス循環路ＡＩＲを形成する枠部４０Ｄが取り付けられ、回収部４０３とバイパス循環路ＡＩＲの境界壁を形成する上蓋４０Ｃには、現像剤の上流部及び下流部に開口４１１、４１２が形成される。回収スクリュー４９の回転時に、現像剤の矢印Ｗ１で示す流れが生ずる。矢印Ｗ１は、また、空気の流れでありバイパス循環路ＡＩＲを設けない場合には、矢印Ｗ１の一方向の気流により現像装置４内に高圧部が発生して当該高圧部から現像装置４の外部へ空気が流出し、これに伴ったトナーの流出が起こってトナー飛散となる。
【００３５】
バイパス循環路ＡＩＲを設けることにより、矢印Ｗ１で示す気流を打ち消す矢印Ｗ２〜Ｗ４で示す気流で現像装置４から空気を流出させる圧力の発生を無くす。その結果、現像装置４からのトナー飛散の抑制に効果を有している。
【００３６】
なお、図示の例では回収スクリュー４９に対応してバイパス循環路ＡＩＲを設けているが、回転搬送手段である撹拌・供給スクリュー４５及び撹拌・搬送スクリュー４６の少なくとも一つに対応して気流の循環路を設ける構成とすることもできる。
【００３７】
現像装置枠体４０（図１参照）は、現像領域ＤＲ近傍において、感光体１との間に形成される狭い間隙を除いて外界から遮断された閉空間を形成している。回転軸の一方向に現像剤を搬送する回転搬送手段は、前記に説明したように現像剤の搬送に伴って一方向の気流を発生するので、例えば、撹拌・供給スクリュー４５、撹拌・搬送スクリュー４６及び回収スクリュー４９のように奇数本の回転搬送手段を設ける構成では、回転搬送手段の１本毎に搬送方向を違えて設定されるので、１本の回転搬送手段が発生する気流が原因してトナー飛散が発生しやすくなる。
【００３８】
従って、奇数本の回転搬送手段が設けられた現像装置においては、回転搬送手段の１本に対応して気流のバイパス循環路を設けることにより、トナー飛散の抑制に効果を有している。バイパス循環路を設ける回転搬送手段は、撹拌・供給スクリュー４５、撹拌・搬送スクリュー４６、回収スクリュー４９のいずれでもよい。
【００３９】
また、回転搬送手段の各々に対応して前記に説明した気流のバイパス循環路を設けることにより、トナー飛散は極めて良好に防止される。更には、回転搬送手段を偶数本設けた構成でもバイパス循環路を設けることにより、トナー飛散を更に少なくすることが可能であり有効である。
【００４０】
図１に示す現像装置４では、現像剤担持体４１が現像領域ＤＲにおいて、下から上に向かって移動し現像剤を搬送する。このような構造では、現像領域ＤＲの上方部、即ち、上蓋４０Ｃの端部と感光体１との間隙からトナー飛散が起こりやすい。このようなタイプ、即ち、現像領域ＤＲにおいて下から上に向かって現像剤を搬送する現像装置におけるトナー飛散を防止するために、バイパス循環路ＡＩＲが設け、回収部内で空気を循環させることで回収スクリューによって生じる現像剤搬送方向の空気の流れ（風力）を和らげ、現像装置外部へトナーが噴出することを抑制している。
【００４１】
しかしながら、現像装置外部へのトナー噴出は、単に、バイパス循環路ＡＩＲを設けただけでは完全ではなく、現像装置内部の気圧を高めないで回収部４０３とバイパス循環路ＡＩＲの経路内での空気循環が行われる必要がある。
【００４２】
以下、本発明について説明する。
図３は、図２におけるＢ−Ｂ線に沿ったバイパス循環路の断面図である。
【００４３】
図３は、枠部４０Ｄの矢印Ｂ−Ｂ断面から上流部の開口４１１、下流部の開口４１２を眺めた状態を示している。
【００４４】
図において、開口４１１の面積は開口４１２の面積よりも大きくなっている。即ち、「搬送方向下流部の開口面積＜搬送方向上流部の開口面積」になる様にすることで現像剤搬送方向の空気の流れ（風力）を更に効率よく和らげ、現像装置外部へのトナー噴出によるトナー飛散を防止する効果が得られることになる。なお、下流部の開口面積は上流部の１／５〜３／５程度が好ましい（第１の発明）。
【００４５】
なお、バイパス循環路の上流部と下流部の開口面積を変化させた場合のトナーの噴出状況を実験によって確認した。
【００４６】
表１は上記実験結果を示す表である。
【００４７】
【表１】
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【００４８】
実験では、実機にて連続１０，０００コピーの画像形成を行い、バイパス循環路の下流部と上流部の各開口面積に対応して、図１に示す現像剤担持体４１の上部で上蓋４０Ｃの外側に付着したトナー飛散量が観察された。
【００４９】
トナー飛散の評価で、×は感光体１上にトナーがこぼれ、画像汚れを引き起こす程度、△は画像汚れまでにはならないが、上蓋の外側にトナーが積層された程度、○は上蓋の内側にトナーの積層がなく問題ない程度を示している。
【００５０】
表１において、下流部面積が上流部面積より大きいとトナー飛散は大きく、画像汚れにつながる。上流部面積が下流部面積より大きくなるに従ってトナー飛散は少なくなって行くことが確認された。
【００５１】
図４はバイパス循環路の開口に設けられた現像剤堆積防止部材を示す図である。
【００５２】
現像装置４にバイパス循環路ＡＩＲを設けると、回収スクリュー４９によって搬送された現像剤が飛び跳ねて開口４１１、４１２からバイパス循環路ＡＩＲに入り込むことがある。現像剤が入り込み堆積するとバイパス循環路ＡＩＲ内の空気の循環が妨げられ、現像装置内部の気圧が高くなり、現像装置から外部にトナーが飛散することになる。
【００５３】
そこで、開口４１１、４１２にバイパス循環路ＡＩＲから回収スクリュー４９側に斜めに配置された現像剤堆積防止部材６１、６２を設ければ、回収スクリュー４９の回転によって入り込む現像剤を再び回収スクリュー４９側に落下させて戻し、バイパス循環路ＡＩＲ内に現像剤が堆積することを防止することによりトナー飛散を防止できる。なお、現像剤堆積防止部材はＰＥＴ（ポリエチレンフタレート）材、または、アルミ等の金属を使用し、水平に対し４５°〜７０°に傾斜を付けるのが好ましい（第２の発明）。
【００５４】
この現像剤堆積防止部材についての効果は実験によって確認されている。
実験では、Ａ４サイズの記録材で１００，０００コピーの実機テストを行った結果、トナー飛散による画像汚れ等の不具合は発生しないことが判明した。
【００５５】
【発明の効果】
請求項１、２に記載の発明により、現像装置からのトナー飛散が極めて効果的に防止される。従って、画像汚れ、機内汚れ、余分なトナー消費等が有効に防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示す図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】図２におけるＢ−Ｂ線に沿ったバイパス循環路の断面図である。
【図４】バイパス循環路の開口に設けられた現像剤堆積防止部材を示す図である。
【符号の説明】
１　感光体
２　帯電装置
３　露光装置
４　現像装置
５　転写装置
６　分離装置
７　定着装置
８　クリーニング装置
４１　現像剤担持体
４２、４７Ｂ　磁石体
４３　規制手段
４５　撹拌・供給スクリュー
４６　撹拌・搬送スクリュー
４７　搬送ローラ
４８　剥ぎ取り板
４９　回収スクリュー
４０Ｄ　枠部
ＡＩＲ　循環路
６１、６２　現像剤堆積防止部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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