(57)【要約】【課題】現像スリーブと感光ドラムとの間のＳ−Ｄギャップを保持するスペーサに飛散トナーが付着することに起因するトナー像の濃度ムラ等を防止する。【解決手段】感光ドラム１の回転方向（矢印Ａ方向）に沿っての上流側に固定現像手段６Ｂ（ブラックの現像器６Ｋ）を配置し、下流側に回転現像手段６Ａを配置する。現像器６Ｋは、リング状のスペーサ６ｇを感光ドラム１表面に当接させることで、Ｓ−Ｄギャップｇを所定の間隙に保持している。回転現像手段６Ａの回転体６ａ及びイエロー，マゼンタ，シアンの現像器６Ｙ，６Ｍ，６Ｃの現像スリーブ６ｈ，６ｉ，６ｊの回転によって飛散トナーが発生するが、エアフロー手段によって、スペーサ６ｇから回転現像手段６Ａに向かう矢印Ｆ方向の空気の流れを形成するので、飛散トナーがスペーサ６ｇに付着するのを防止できる。【選択図】　　　図３
2004101966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体の移動方向に沿っての上流側に配置された固定現像手段と、前記固定現像手段の下流側に配置された回転現像手段とを有する現像装置によって、像担持体上に形成された静電潜像を現像する画像形成装置において、
前記固定現像手段は、前記像担持体表面に対向するように配置された現像スリーブと、前記現像スリーブ表面と前記像担持体表面との間隙を保持すべく前記像担持体表面に当接されたスペーサと、を有し、
画像形成動作中に、前記スペーサ側から前記回転現像手段側に向けて空気の流れを形成するエアフロー手段を設けた、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記固定現像手段は、磁性トナーを有する一成分現像剤によって現像を行う現像器を有し、前記回転現像手段は、非磁性トナーと磁性キャリヤとを有する二成分現像剤によって現像を行う複数の現像器を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記エアフロー手段は、画像形成動作終了後においても、所定時間、前記スペーサ側から前記回転現像手段側に向けて空気の流れを形成する、
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。
【請求項４】
前記スペーサにおける前記像担持体との当接面に付着したトナーを除去する清掃部材を設けた、
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ，複写機，ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子写真方式のカラーの画像形成装置において、非磁性トナーと磁性キャリヤとを混合して現像剤として使用する、いわゆる二成分現像方式が広く利用されている。
【０００３】
二成分現像方式は現在提案されている他の現像方式に比較して、画質の安定性、現像装置の耐久性などの長所を備えている一方、長期の耐久による現像剤の劣化、特にキャリヤの劣化が不可避であるため現像剤の交換が必要である。一方、磁性トナーを用いた一成分ジャンピング現像方式は、キャリヤを使用しないため、現像剤中のトナー濃度制御が必要なく、またキャリヤの劣化という問題もないので現像剤の交換が必要なく、長期にわたって安定した画像を得ることができる。反面、磁性体を混合するため、カラートナーとしての使用が難しいという問題がある。
【０００４】
そのため、上述の２つの現像方式の利点を合わせもつものとして、ブラックは一成分ジャンピング現像方式、カラー（ブラック以外の色）は二成分現像方式を用いる画像形成装置が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の画像形成装置では以下に述べるような問題があった。
【０００６】
一般的に一成分現像方式と、二成分現像方式と併用する画像形成装置においては、磁性トナーを収容した固定式の現像装置は、感光ドラム（感光体）と現像スリーブとの間隔（Ｓ−Ｄギャップ）を、スペーサによって確保するようにしている。スペーサとしては、外径が現像スリーブの外径よりもわずかに大きいリング状のものが使用される。このスペーサを現像スリーブの軸の長手方向両端部に装着して、その外周面を感光ドラム表面に当接させ、これによって所定のＳ−Ｄギャップを確保している。
【０００７】
このため、スペーサの外周面に飛散トナーが付着すると、Ｓ−Ｄギャップが変化してしまい、一成分現像方式によるブラックのトナー像の濃度ムラやピッチムラが発生するという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、一成分現像方式と、二成分現像方式とを併用したカラーの画像形成装置において、簡単な構成で、トナー像の濃度ムラやピッチムラ等の発生を防止して画質の安定化を図ることのできる画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、像担持体の移動方向に沿っての上流側に配置された固定現像手段と、前記固定現像手段の下流側に配置された回転現像手段とを有する現像装置によって、像担持体上に形成された静電潜像を現像する画像形成装置において、前記固定現像手段は、前記像担持体表面に対向するように配置された現像スリーブと、前記現像スリーブ表面と前記像担持体表面との間隙を保持すべく前記像担持体表面に当接されたスペーサと、を有し、画像形成動作中に、前記スペーサ側から前記回転現像手段側に向けて空気の流れを形成するエアフロー手段を設けた、ことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記固定現像手段は、磁性トナーを有する一成分現像剤によって現像を行う現像器を有し、前記回転現像手段は、非磁性トナーと磁性キャリヤとを有する二成分現像剤によって現像を行う複数の現像器を有する、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記エアフロー手段は、画像形成動作終了後においても、所定時間、前記スペーサ側から前記回転現像手段側に向けて空気の流れを形成する、ことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記スペーサにおける前記像担持体との当接面に付着したトナーを除去する清掃部材を設けた、ことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において同一の符号を付したものは、同一の構成又は作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略した。
【００１４】
＜実施の形態１＞
図１、図２に、本発明に係る画像形成装置の一例を示す。これらの図に示す画像形成装置は、電子写真方式の４色フルカラーのプリンタであり、図１はその全体の概略構成を示す縦断面図、また図２は感光ドラム及び現像装置近傍の拡大図である。
【００１５】
図１に示すプリンタ（以下「画像形成装置」という。）は、画像形成装置本体７の内側に、像担持体としてドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という。）１を備えている。
【００１６】
感光ドラム１は、導電性を有するドラム基体の外周面を感光層で覆うことによって形成されている。本実施の形態では、外径５０ｍｍのアルミ製シリンダの外周面に、ＯＰＣ（有機光半導体）感光層を設けることによって形成されている。さらに、トナーの離型性を向上させ、感光層の削れ防止するために表面保護層を設けている。
【００１７】
上述構成の感光ドラム１は、駆動手段（不図示）によって矢印Ａ方向に所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動される。
【００１８】
上述の感光ドラム１は、帯電ローラ（帯電手段）２によりその表面が所定の極性・電位に一様に帯電される。
【００１９】
帯電後の感光ドラム１表面は、露光装置（露光手段）３からのレーザ光４の走査露光によって静電潜像が形成される。露光装置３は、画像読取装置やパーソナルコンピュータ等の画像信号発生装置等からプリントインターフェース（いずれも不図示）を介して入力された画像情報の画素信号に対応してレーザ光４を変調（オン／オフ変換）して発生させる。このレーザ光４は、反射ミラー５で反射されて、帯電後の感光ドラム１表面に照射される。これにより照射部分の電荷が除去されて静電潜像が形成される。
【００２０】
この静電潜像は、現像装置（現像手段）６によって現像される。現像装置６は、回転現像手段６Ａと固定現像手段６Ｂとに大別される。前者の回転現像手段６Ａは、矢印Ｂ方向に回転可能な回転体（移動手段）６ａと、これに搭載された３色のカラーの現像器、すなわちイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）の現像器６Ｙ，６Ｍ，６Ｃとを有している。一方、後者の固定現像手段６Ｂは、ブラック（Ｋ）の現像器６Ｋによって構成されている。本実施の形態においては、イエロー，マゼンタ，シアンの各カラーの現像器６Ｙ，６Ｍ，６Ｃには、現像剤として、非磁性トナー（−極性）と磁性キャリヤとを有する二成分現像剤が収納されている。二成分現像剤における混合比は、重量比でほぼ１：９となっている。画像形成枚数の増加に伴って、現像剤中のトナーが消費されると、補給経路（不図示）から消費された量と同量のトナーがそれぞれの現像器に供給されるようになっている。一方、ブラックの現像器６Ｋには、現像剤として一成分の現像剤、すなわち磁性トナー（−極性）が収納されている。
【００２１】
上述の回転現像手段６Ａの各現像器６Ｙ，６Ｍ，６Ｃは、それぞれ現像スリーブ６ｈ，６ｉ，６ｊを有している。回転体６ａの矢印Ｂ方向の回転によって、現像器６Ｙ，６Ｍ，６Ｃのうちの現像に供される現像器が順次に感光ドラム１に対向する現像位置に配置される。現像位置に配置された現像器の現像スリーブには、現像バイアス印加電源１６によって現像バイアスが印加され、これにより、現像スリーブ表面に担持された現像剤からトナーが感光ドラム１上の静電潜像に付着される。これにより、感光ドラム１上の静電潜像が現像される。なお、上述の各カラーの現像器６Ｙ，６Ｍ，６Ｃは、回転体６ａに対して着脱可能なカートリッジとして構成されている。
【００２２】
一方、固定現像手段６Ｂは消費量の多いブラックトナーを収納した現像器によって構成されている。この固定現像手段６Ｂは、上述の回転現像手段６Ａと同様にカートリッジとして構成され、画像形成装置本体７対して着脱可能に構成されている。この固定現像手段６Ｂは、画像形成装置本体７に装着された状態では、図２に示すように、回転可能な現像剤担持体である現像スリーブ６ｂが感光ドラム１と微少間隙（Ｓ−Ｄギャップ）ｇをもって保持され、現像スリーブ６ｂ表面に担持されているトナーを感光ドラム１に向けて供給するための現像領域が形成されている。上述のＳ−Ｄギャップｇは、本実施の形態では５０〜５００μｍとなるように構成されている。
【００２３】
図３に、現像スリーブ６ｂと感光ドラム１との間に形成されるＳ−Ｄギャップｇの保持方法を示す。なお、図３は、図２中の矢印Ｘ線矢視拡大図である。現像スリーブ６ｂの軸６ｋの長手方向の両端部近傍には、それぞれリング状のスペーサ６ｇ，６ｇが装着されている。これらスペーサ６ｇ，６ｇは、例えば、ある程度の剛性のある合成樹脂によって形成されたリング状の部材であり、ベアリング等の摺動部材を介して、軸６ｋに対して回転可能の装着されている。これらスペーサ６ｇ，６ｇは、その外周面が押圧手段（不図示）によって感光ドラム１表面の長手方向両端部の非画像形成領域に所定の加圧力で当接されている。このスペーサ６ｇは、外周面の半径が、現像スリーブの外周面の半径よりもわずかに大きく設定されており、その半径の差分がＳ−Ｄギャップとして維持されることになる。
【００２４】
さらに、図２にしめすように、トナー容器（現像剤容器）６ｃ内にはトナーを現像スリーブ６ｂ側へ送り出す送り手段６ｄ、攪拌部材（不図示）が設けられており、この送り手段６ｄによって送り出され、攪拌部材によって攪拌されたトナーを現像スリーブ６ｂに供給するための供給ローラ６ｅが収容されている。この供給ローラ６ｅは現像スリーブ６ｂへのトナーの安定供給、均一なトナー塗布を達成するために、ポリウレタン、シリコーン等のゴム発泡材質によって形成されたものが好ましく用いられる。さらには供給ローラ６ｅを現像スリーブ６ｂに当接させるとともに、周速差をもたせながら図２の矢印Ｃ方向へ回転させることが好ましい。また、現像スリーブ６ｂの上方には、現像スリーブ６ｂに担持されているトナーの層厚を規制する規制部材としての現像ブレード６ｆが設けられ、かつ現像スリーブ６ｂの下方にはトナー容器６ｃの下部から外部へのトナーの吹き出しを防止するための吹出防止シート６ｍが設けられている。
【００２５】
上述の現像装置６の構成において、感光ドラム１の表面が帯電ローラ２によって一様に帯電される（本実施の形態では約−６００Ｖ）。次に、第１色目（例えばイエロー）の画像データに応じてＯＮ／ＯＦＦ制御された露光手段３による露光走査がなされ、第１色目の静電潜像（本実施の形態にあっては約−１００Ｖ）が感光ドラム１上に形成される。この第１色目の静電潜像は第１色目のイエロートナー（−極性）を内包したイエローの現像器６Ｙによって現像（可視像化）される。そして、この可視像化された第１のトナー像は、感光ドラム１に所定の押圧力を持って圧接され、感光ドラム１の周速度と略等速度（本実施の形態にあっては１００ｍｍ／ｓ）をもって矢印Ｄ方向に回転駆動される中間転写ドラム８とのニップ部において、感光ドラム１表面から中間転写ドラム８表面に転写（一次転写）される。
【００２６】
なお、本実施の形態では、中間転写ドラム８としては、アルミ製シリンダ上に、ＮＢＲゴム等からなる導電弾性層を設け、この導電弾性層の表面にカーボン、フッ素樹脂等を分散させたウレタン樹脂からなる離型性を有する表層を形成して作製した。こうして作製された中間転写ドラム８は、抵抗値が約１０５〜１０１０Ω・ｃｍ、外径が１５３ｍｍである。
【００２７】
上述の感光ドラム１上のトナー像を中間転写ドラム８へ転写する際、中間転写ドラム８に対しては、トナーの帯電極性（−）とは逆極性で、あらかじめ設定された電圧（本実施の形態では＋１００Ｖ）が印加される。この転写の際に中間転写ドラム８に転写されずに感光ドラム１上に残ったトナーは、クリーニング装置９によって除去される。クリーニング装置９は、感光ドラム１に圧接されたクリーニングブレード９ａによって感光ドラム１上に残留したトナーを掻き落とし、廃トナー容器９ｂに回収する。
【００２８】
上述の帯電、露光、現像、一次転写を、イエロー以外の他の色（マゼンタ，シアン，ブラック）についても同様に繰り返し、これにより、中間転写ドラム８上で４色のトナー像が重ね合わされる。
【００２９】
また、図１中に示すように、中間転写ドラム８には、クリーナ１０が当接されている。クリーナ１０は、中間転写ドラム８から転写材Ｐに転写されずに残ったトナーを中間転写ドラム８から除去するためのものである。
【００３０】
中間転写ドラム８上の４色のトナー像が転写される転写材Ｐ（例えば、紙、透明フィルム）は、給紙カセット１１から供給される。転写材Ｐは、給紙カセット１１から給送ローラ１２ａ、搬送ローラ１２ｂ等によって１枚ずつ給送され、中間転写ドラム８と転写ローラ１３との間に形成された転写ニップ部に供給される。このとき、転写ローラ１３に対して、転写材Ｐの背面からトナーと逆極性の電圧（本実施の形態にあっては＋１０００Ｖ）を印加する。これにより、中間転写ドラム８上の４色のトナー像は、一括で転写材Ｐ上に転写（二次転写）される。
【００３１】
表面に４色のトナー像が転写された転写材Ｐは、中間転写ドラム８から分離されて定着装置１４へ導入され、加熱・加圧されて表面に４色のトナー像が定着（溶融固着）される。トナー像転写後の転写材Ｐは、排紙トレイ１５上に排出される。これにより４色フルカラーの画像形成が終了する。
【００３２】
次に図４を参照して、本実施の形態の特徴である、現像装置６と感光ドラム１との間の空気の流れについて説明する。なお、以下の説明では、感光ドラム１上には、イエロー，マゼンタ，シアン，ブラックの順に４色フルカラーのトナー像が形成されるものとし、また現像工程以外の工程については適宜省略するものとする。
【００３３】
感光ドラム１上に形成されたイエロー用の静電潜像に対して、回転現像手段６Ａの回転体６ａを矢印Ｂ方向に回転させてイエローの現像器６Ｙを感光ドラム１表面に対向する現像位置に配置する。そして、現像スリーブ６ｈを回転させるとともに、現像バイアス印加電源１６によって現像スリーブ６ｈに現像バイアスを印加する。これにより、現像スリーブ６ｈ表面に担持された現像剤からトナーが感光ドラム１上の静電潜像に付着されて、感光ドラム１上のイエローのトナー像が形成される。このイエローのトナー像は、中間転写ドラム８に転写される。
【００３４】
つづいて、感光ドラム１上にマゼンタ用の静電潜像が形成される。回転現像手段６Ａの回転体６ａが、矢印Ｂ方向に回転してマゼンタの現像器６Ｍが現像位置に配置される。現像器６Ｍの現像スリーブ６ｉは回転されるとともに、現像バイアスが印加されて感光ドラム１上の静電潜像を現像してマゼンタのトナー像を形成する。このマゼンタのトナー像は、中間転写ドラム８上に、イエローのトナー像に重ねるようにして転写される。
【００３５】
つづいて、感光ドラム１上にシアン用の静電潜像が形成される。回転現像手段６Ａの回転体６ａが、矢印Ｂ方向に回転してシアンの現像器６Ｃが現像位置に配置される。現像器６Ｃの現像スリーブ６ｊは回転されるとともに、現像バイアスが印加されて感光ドラム１上の静電潜像を現像してシアンのトナー像を形成する。このシアンのトナー像は、中間転写ドラム８上に、イエロー及びマゼンタのトナー像に重ねるようにして転写される。
【００３６】
上述のカラーの二成分の現像器６Ｙ，６Ｍ，６Ｃによる現像動作が終了した後、感光ドラム１上には、ブラック用の静電潜像が形成され、固定現像手段６Ｂであるブラックの現像器６Ｋによる現像を行うべく現像スリーブ６ｂが回転され、現像バイアスが印加されて、感光ドラム上のブラックとのトナー像が形成される。このブラックのトナー像は、中間転写ドラム８上に、イエロー，マゼンタ，及びシアンのトナー像に重ねるようにして転写される。
【００３７】
図４にしめすように、固定現像手段６Ｂであるブラックの現像器６Ｋは、感光ドラム１の回転方向（矢印Ａ方向）に沿っての回転現像手段６Ａのすぐ上流側に位置する。また、回転現像手段６Ａは、回転体６ａが回転し、さらに各現像器６Ｙ，６Ｍ，６Ｃの現像スリーブ６ｈ，６ｉ，６ｊも回転する。したがって、これらの回転に伴って、各現像器６Ｙ，６Ｍ，６Ｃに収納されているトナーが飛散しがちとなる。そして、このような飛散トナーが、前述したブラックの現像器６Ｋの現像スリーブ６ｂの軸６ｋ（図３参照）に装着したスペーサ６ｇに付着すると、前述のように、Ｓ−Ｄギャップｇが変化して、トナー像の濃度ムラやピッチムラが発生することになる。
【００３８】
そこで、本実施の形態では、回転現像手段６Ａからの飛散トナーがスペーサ６ｇに付着することを防止するために、スペーサｇ側（現像スリーブ６ｂ）側から回転現像手段６Ａ側に向かって図３中の矢印Ｆ方向に空気の流れを発生させるエアフロー手段（不図示）を設けた。エアフロー手段としては、例えば、一般的なファンを使用することができる。このファンの回転によって、矢印Ｆ方向の空気の流れを形成するようにすればよい。
【００３９】
少なくとも現像装置６の動作中を含む画像形成動作中は、上述のエアフロー手段によって空気の流れを矢印Ｆ方向に制御することにより、回転現像手段６Ａから飛散したトナーが、現像スリーブ６ｂに装着したスペーサ６ｇに付着することを有効に防止することができる。
【００４０】
＜実施の形態２＞
上述の実施の形態１では、画像形成動作中に、エアフロー手段によって、空気の流れを矢印Ｆ方向に制御した。これに対して本実施の形態では、画像形成動作中及び画像形成動作後の所定の時間も、空気の流れを矢印Ｆ方向、つまりスペーサ６ｇ側から回転現像手段６Ａ側に向けて制御するようにした。これによって、画像形成動作終了後に回転現像手段６Ａ近傍に浮遊している飛散トナーが、スペーサ６ｇに付着することを有効に防止することができる。
【００４１】
＜実施の形態３＞
上述の実施の形態１，２の構成においても、画像形成動作を行うとわずかながらスペーサ６ｇに飛散トナーが付着してしまう。そして、長期に渡って画像形成動作を行うと、付着トナーが徐々に増加してトナー像の濃度ムラやピッチムラを発生させることになる。
【００４２】
そこで、本実施の形態では、実施の形態１，２の構成に加えて、さらに、図５にしめすように、スペーサ６ｇの清掃部材６ｎを設けた。清掃部材６ｎとしては、例えば弾性を有する板状の部材によって形成することができる。この清掃部材６ｎの１つのエッジをスペーサ６ｇの外周面にカウンタ方向に当接させて、スペーサ６ｇ外周面に付着しているトナーを掻き落とす。
【００４３】
これにより、長期にわたって画像形成動作を行った場合でも、スペーサ６ｇに付着した飛散トナーに起因する、トナー像の濃度ムラやピッチムラといった画像不良を防止することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、画像形成動作中に、スペーサ側から回転現像手段側に向けて空気の流れを形成するエアフロー手段を設けたことにより、画像形成動作中に回転現像手段から飛散トナーがスペーサに到達することを防止することができるので、スペーサに飛散トナーが付着することに起因するトナー像の濃度ムラやピッチムラの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の画像形成装置の概略構成をしめす縦断面図である。
【図２】図１における現像装置近傍の拡大図である。
【図３】図２のＸ線矢視拡大図である。
【図４】スペーサ側から回転現像手段側に流れる空気の流れを説明する図である。
【図５】実施の形態３における、スペーサの清掃部材を示す図である。
【符号の説明】
１　　　　　像担持体（感光ドラム）
６　　　　　現像装置
６Ａ　　　　回転現像手段
６Ｂ　　　　固定現像手段
６ｂ　　　　固定現像手段の現像スリーブ
６ｇ　　　　スペーサ
６ｎ　　　　清掃部材
ｇ　　　　　現像スリーブ表面と像担持体表面との間隔（Ｓ−Ｄギャップ）
【図１】
2004101966.tif 000003
【図２】
2004101966.tif 000004
【図３】
2004101966.tif 000005
【図４】
2004101966.tif 000006
【図５】
2004101966.tif 000007