(57)【要約】【課題】電子写真方式の画像形成装置において、歯車にキャリアが付着するのを防止する。【解決手段】気流を発生するファン６１と、歯車２０２の歯底円と歯先円とで挟まれた環状領域の一部に対して、ファン６１により発生させられた気流を供給するダクト６４と、歯車２０２を挟んで気流の供給方向と対向する位置に設けられ、気流とともに移動させられてきたキャリアを捕らえるフィルタ７１とを有する。  ファン６１が気流を発生し、歯車の歯底円と歯先円とで挟まれた環状領域の一部に対して、ダクト６４によってこの気流が供給される。そして、気流とともに移動させられてきたキャリアがフィルタ７１によって捕らえられる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導電性を有する像担持体と、
画像データに従って前記像担持体の表面を露光することにより前記画像データに対応した静電潜像を前記像担持体の表面に形成する露光手段と、
トナーとキャリアとからなる現像剤を用いて、前記静電潜像を前記像担持体の表面において可視像化する現像手段と、
前記像担持体表面の可視像を記録媒体に転写する転写手段と、
歯車を用いて動力を伝達する回転駆動機構と、
気流を発生する気流発生手段と、
前記歯車の歯底円と歯先円とで挟まれた環状領域の一部に対して、前記気流発生手段により発生させられた気流を供給するダクトと、
前記歯車を挟んで前記気流の供給方向と対向する位置に設けられ、該気流とともに移動させられてきた前記キャリアを捕らえる捕獲手段と
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記捕獲手段は、前記気流の供給方向と対向する面を有するフィルタを有し、
前記面は、前記気流の供給方向から見て、前記ダクトの開口部の全部を含む
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】
前記捕獲手段は、前記面の周囲を取り囲むとともに前記面から前記ダクトに向かって起立する壁部を有することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記ダクトは、前記歯車の歯底円と歯先円とで挟まれた環状領域の一部と、前記歯車の軸から見て該一部よりも遠方の空間とに対して、前記気流発生手段により発生させられた気流を供給することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記ダクトは、前記開口部の先端における前記気流の供給方向の接線が前記壁部の先端に接することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記壁部は磁場を発生することを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた画像形成装置においては、画像は例えば以下に示す手順に従って形成される。まず、光導電性を有する感光体ドラム（潜像担持体）の表面を、帯電装置によって一様に帯電させる。続いて露光装置が、画像データに基づいて生成された露光用ビームを感光体ドラム表面に照射する。これによって感光体ドラム表面に静電潜像が形成される。次に、現像装置によって静電潜像にトナーを付着させ、感光体ドラム表面にトナー像を形成する。このトナー像が記録シート表面に静電的に転写される。最後に、転写されたトナー像を定着装置によって記録シート表面に定着させる。
【０００３】
上記の画像形成装置においては、回転駆動機構が多用されている。上述の感光体ドラムも回転駆動機構により回転駆動される。また、記録シートの搬送機構、トナー像を記録シートに転写する転写装置、トナー像を記録シートに定着させる定着装置などにおいても円柱状の回転体が用いられており、これらが回転駆動機構により回転駆動される。この回転駆動機構においては、モータを動力源とし、このモータが発生する動力を歯車を介して駆動対象へ伝達するのが一般的である。この場合、歯車としては、軽量で、振動が抑えられ、しかも低コストであるとの理由から、プラスチック製の歯車が用いられることが多い。
【０００４】
ところで、画像形成装置の内部では、異物が歯車と歯車との間に噛みこまれることがある。異物とは、例えば、２成分現像剤を用いた電子写真方式の画像形成装置において、２成分現像剤に含まれるキャリアである。キャリアは、鉄粉等の金属粉である。このキャリアが現像装置から飛び出し、歯車と歯車の間に噛みこまれることがある。この場合、歯の表面の損傷、磨耗等が発生し、これが原因となって異音、振動、回転速度の変動等の問題が発生する。
【０００５】
歯車の歯の表面の損傷や磨耗の問題を解決するための技術が提案されている。例えば、特許文献１に開示された技術は、鋼製歯車の材質を改変することによって適度な硬度を保ちつつ靭性を高めている。しかし、上述したプラスチック製歯車の場合、材質の改変によって金属粉による損傷を防ぐためには多大なコストを要する。
他に、歯車の側面に磁性体の側板を設け、側板にキャリアを付着させる方法が考えられる。しかし、磁力の作用する範囲が限定されるため、キャリアの噛み込みを完全に防止することはできない。
また、ブラシを歯の表面に接触させて回転させることにより歯の表面に付着したキャリアを除去する方法が考えられる。しかし、除去されたキャリアがブラシの毛と毛の間に残留し、残留したキャリアが再度、歯の表面に付着するという問題がある。
【特許文献１】特開平７−５４０４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述した背景の下になされたものであり、電子写真方式の画像形成装置において、歯車にキャリアが付着するのを防止することのできる技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を解決するために、本発明は、光導電性を有する像担持体と、画像データに従って前記像担持体の表面を露光することにより前記画像データに対応した静電潜像を前記像担持体の表面に形成する露光手段と、トナーとキャリアとからなる現像剤を用いて、前記静電潜像を前記像担持体の表面において可視像化する現像手段と、前記像担持体表面の可視像を記録媒体に転写する転写手段と、歯車を用いて動力を伝達する回転駆動機構と、気流を発生する気流発生手段と、前記歯車の歯底円と歯先円とで挟まれた環状領域の一部に対して、前記気流発生手段により発生させられた気流を供給するダクトと、前記歯車を挟んで前記気流の供給方向と対向する位置に設けられ、該気流とともに移動させられてきた前記キャリアを捕らえる捕獲手段とを有することを特徴とする画像形成装置を提供する。
上記の発明によれば、気流発生手段が気流を発生し、歯車の歯底円と歯先円とで挟まれた環状領域の一部に対して、ダクトによってこの気流が供給される。そして、気流とともに移動させられてきたキャリアが捕獲手段によって捕らえられる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、歯車に金属粉が付着するのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
＜実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。ここでは本発明に係る集塵装置を複写機に適用した例を用いて説明する。
図１は、実施形態における複写機１のハードウェア構成を示す図である。複写機１は、原稿を読み取って複製物を作成する複写機能を有している。
複写機１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４４、ＲＯＭ（Read Only Memory）４５、ＲＡＭ（Random Access Memory）４６等からなる制御部４を有し、ＲＯＭ４５に格納されているＯＳ（Operating System）プログラムをＣＰＵ４４が実行することによって複写機１各部の制御を行う。
【００１０】
記憶部５は、ハードディスク装置等の不揮発性メモリである。記憶部５には、原稿の読取、画像出力等の手順を記述したプログラムが記憶されている。
指示入力部４１は、スタート、ストップ、リセットの各キーとテンキー等からなるキーボード４０、液晶パネルからなるタッチパネル３９を備えており、複写機１に対する指示をユーザが入力することができる。
画像入力部１２は、原稿を光学的に読み取って画像データを生成するスキャナ装置である。プラテンガラス２上に載置された原稿に対して光源１３により光が照射され、この反射光が光学系３によって処理される。反射光は、ミラー１４、１５、１６を介して受光部１７で受光される。そして、画像処理部１８が反射光を電気信号に変換し、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色からなる画像データを生成する。
【００１１】
画像出力部６は、画像形成エンジン７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ、転写ベルト８等からなる。
画像形成エンジン７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋは、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像を形成する。各画像形成エンジンの構成は共通であるから、ここでは画像形成エンジン７Ｙについてのみ説明する。
画像形成エンジン７Ｙは、感光体ドラム２０Ｙの周囲に、帯電装置２１Ｙ、露光装置１９Ｙ、現像装置２２Ｙ、クリーナ２４Ｙ等を設けて構成されている。
【００１２】
帯電装置２１Ｙは、矢印Ａの方向に回転駆動される感光体ドラム２０Ｙの表面を所定の電位に帯電させる。
露光装置１９Ｙは、所定の電位に帯電した感光体ドラム２０Ｙに対して、画像データに基づいた露光用ビームＬＢを照射するＲＯＳ（Raster Output Scanner）である。露光装置１９Ｙは、図示しない半導体レーザーにより画像データに基づいてレーザー光を出射し、このレーザー光を偏向走査することにより感光体ドラム２０Ｙの表面に静電潜像を形成する。感光体ドラム２０Ｙの表面では、レーザー光が照射された部分の電位が、感光体ドラム２０Ｙの有する光導電性により所定のレベルまで減少する。このように、感光体ドラム２０Ｙの表面電位が変化することにより、感光体ドラム２０Ｙの表面には画像データに基づいた静電潜像が形成される。
【００１３】
現像装置２２Ｙは、感光体ドラム２０Ｙ表面に形成された静電潜像を顕像化する装置である。トナータンク２３Ｙにはイエローのトナー（帯電色材）が収容されており、所定量のトナーが現像装置２２Ｙに供給される。現像装置２２Ｙは、このトナーを感光体ドラム２０Ｙ表面に供給し、静電潜像に付着させることによってトナー像を形成する。
転写ベルト８は、ローラ２６、２７、２８、２９に張架されており、矢印Ｂの方向に循環駆動される。感光体ドラム２０Ｙの下方には、転写ベルト８を挟むように転写装置２５Ｙが設けられており、所定の電圧が印加されている。感光体ドラム２０Ｙ表面に形成されたトナー像は、転写装置２５Ｙに印加された電圧による電界の作用によって、転写ベルト８表面に転写される（１次転写）。
クリーナ２４Ｙは、感光体ドラム２０Ｙに残存したトナーを除去する装置である。
【００１４】
以上が画像形成エンジン７Ｙの構成である。画像形成エンジン７Ｍ、７Ｃ、７Ｋにおいても各色に対応したトナー像が形成され、転写ベルト８に重ねて転写される。なお、これ以降、画像形成エンジン７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋを区別する必要のない場合には、単に画像形成エンジン７と称する。他の構成要素についても同様に、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの別を区別する必要のない場合には、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの表記を省略するものとする。
【００１５】
給紙トレイ９には画像を形成するための記録シート１０が収容される。転写ベルト８表面にフルカラーのトナー像が形成されると、給紙ローラ３３が回転駆動され、給紙トレイ９から記録シート１０が１枚ずつ送り出される。給紙トレイ９から送り出された記録シート１０はローラ対３４、３５、３７によって搬送路３６に沿って搬送される。
転写ローラ３０には所定の電圧が印加されている。転写ベルト８は矢印Ｂの方向に循環駆動され、その表面に形成されたトナー像が転写ローラ８近傍に接近するのと同期して、転写ローラ３０が所定の圧接力にて転写ベルト８を介してローラ２９に圧接され、ニップを形成する。そして、このニップに記録シート１０が進入する。転写ベルト８表面に形成されたトナー像は、転写ローラ３０に印加された電圧による電界およびニップ圧接力の作用によって、記録シート１０表面に転写される（２次転写）。
【００１６】
トナー像が転写された記録シート１０は、ローラ対３１によって定着装置１１に導かれる。定着装置１１においては、記録シート１０に対して加圧および加熱が施され、トナー像が記録シート１０表面に定着される。このようにして画像形成が行われた記録シート１０は、排紙トレイ３２に排出される。
【００１７】
次に、複写機１に備えられた集塵装置について説明する。
現像装置２２から飛び出したキャリアが付着しやすいのは、現像装置２２の近辺に設けられた歯車である。よって、ここでは、感光体ドラム２０を駆動するための歯車の近傍に集塵装置を設けた例を用いて説明する。
【００１８】
図２は、感光体ドラム２０の回転軸である軸２０１の周辺部を示す斜視図である。軸２０１には歯車２０２が設けられている。モータ５１は、感光体ドラム２０を駆動するための動力源である。モータ５１の軸５２には歯車５３が設けられており、歯車２０２と歯車５３とが噛み合わされている。モータ５１の発生する駆動力が歯車５３を介して歯車２０２に伝達され、感光体ドラム２０が回転駆動される。
図３は、図２に示した部位を上方から見た図である。図４は、同部位を軸２０１に垂直に側方から見た図である。ファン６１は、モータ６２の軸６３に取り付けられている。ダクト６４は、円筒状に形成されており、その内面の直径はファン６１の直径よりもやや大きく、両端の開口部は軸６３方向に開口している。ステー６５の一端は、複写機１の筐体１０１の側壁内面に取り付けられており、モータ６２とダクト６４はステー６５の他端に取り付けられている。また、ダクト６４の歯車２０２側の開口部先端は、歯車２０２の側面との間で若干の間隙を有するように設けられている。
【００１９】
歯車２０２を挟んでファン６１に対向する位置には、フィルタ７１が設けられている。フィルタ７１は、例えば綿状の繊維、不織布などであり、フィルタ７１の目は、２成分現像剤を構成するキャリアの粒子の直径よりも小さくなっている。
フィルタ７１は、筐体１０１の側壁内面に設けられている。筐体１０１のフィルタ７１が設けられている部分には、筐体１０１外部に気流を排出するための開口部７２が設けられている。開口部７２は、例えば金網、樹脂製のルーバーなどである。フィルタ７１の周囲は、筐体１０１側壁内面からファン６１の方向へ向けて起立した壁部７３で囲まれている。すなわち、フィルタ７１と壁部７３とによって、フィルタ７１を底面とする凹部が形成されている。壁部７３の先端は、歯車２０２の側面との間に若干の間隙を有するように設けられている。壁部７３の材料は、磁場を発生する物質を含んでいる。
【００２０】
図５は、同部位を軸２０１方向から見た図である。同図に示されるように、ダクト６４は、ファン６１の発生する気流が歯車２０２の外周の一部に供給されるように設けられている。より詳細に説明すると、ダクト６４は、歯車２０２の歯底円（破線）と歯先円（実線）とで挟まれた環状領域の一部に対して、ファン６１により発生させられた気流を供給するように設けられている。
また、同図に示されるように、ダクト６４の内部空間の断面は、歯車２０２の軸２０１から見て歯先円よりも遠方の空間をも覆うようになっている。
また、フィルタ７１の寸法は、ダクト６４の内部空間の断面よりも大きくなっている。すなわち、ファン６１が発生する気流の大部分をフィルタ７１が受け止められるようになっている。
【００２１】
上記のように構成された集塵装置の作用は以下のとおりである。
複写機１に電源が投入されるとモータ６２が駆動され、ファン６１が回転する。複写機１に対して複写を行うことの指示が入力されると、上述の画像入力部１２、画像出力部６が動作する。
ここで、キャリアが現像装置２２から飛び出す原因について、一例を示す。
電子写真方式を用いた画像形成装置においては、２成分現像剤を用いるものが普及している。２成分現像剤は、トナー粒子と、磁性を有する微小な金属粉（例えば、鉄粉）であるキャリアからなる。現像装置２２にはトナーを収容したトナータンク２３が接続されており、トナーとキャリアの混合比が所定の混合比となるように、トナータンク２３から現像装置２２にトナーが供給される。磁気ブラシ現像法においては、現像装置２２には、磁場を発生する円柱状の現像ローラが設けられている。トナーの付着したキャリアが現像ローラの発生する磁場によって磁化され、磁力によって現像ローラ表面に付着し、磁気ブラシを形成する。そして、現像ローラと静電潜像との間に所定のバイアスを与えることによってトナーと静電潜像との間に静電引力を発生させ、トナーを静電潜像の表面に移動させる。このようにして、静電潜像にトナーを付着させ、トナー像を形成する。
【００２２】
この現像過程において、通常、キャリアは現像ローラに磁力によって付着しているので、トナーが静電潜像へ移動してもキャリアは現像装置２２内に残留する。ところが、このキャリアが現像装置２２外に飛び出してくることがある。例えば、複写機１に電源が投入された後、画像形成が行われないまま長時間放置された場合、キャリアの帯電量が異常に高まり、キャリアと静電潜像との間の静電引力がキャリアと現像ローラとの間の磁力を上回り、キャリアが現像装置外へ飛び出してしまう。
以上は一例であり、他の何らかの原因によってキャリアが現像器２２外に飛び出してくることもあり得る。
【００２３】
さて、画像出力部６の動作中に現像装置２２からキャリアが飛び出して歯車２０２の歯に付着したとする。歯に対してファン６１から気流が供給されるから、この気流によって、歯の表面に付着したキャリアがフィルタ７１の方向へ吹き飛ばされ、フィルタ７１に衝突する。また、ファン６１が発生する気流は、軸２０１から見て歯先よりも遠方の空間にも流されているから、歯車２０２に向けて落下してくるキャリアも、この気流によってフィルタ７１の方向へ吹き飛ばされ、フィルタ７１に衝突する。
【００２４】
フィルタ７１に衝突したキャリアは、フィルタ７１の繊維にからまった状態で拘束される。あるいは、衝突後、壁部７３の内面に落下し、壁部７３の発生する磁場によって磁化され、磁力によって壁部７３に吸着される。
さらに、ダクト６４先端と壁部７３先端との間の間隙は、ファン６１から供給される気流によって外部からの気流や物体の進入がある程度遮断される。すなわち、ファン６１から供給される気流は、エアカーテンとしても機能する。これによって、当該間隙の外部からのキャリアの進入が防止される。ここで、壁部７３の外部に落下してきたキャリアは、壁部７３が発生する磁場によって磁化され、壁部７３の外面に磁力によって吸着される。
【００２５】
上記の構成によれば、歯車を用いた動力伝達機構を有する画像形成装置において、歯車と歯車の間に金属粉が噛み込まれるのを防止することができる。従って、金属粉によって歯車の歯の表面が損傷、磨耗することを防止することができる。また、小径のファンおよびダクトを用いることにより、歯車の歯底円と歯先円とで挟まれた環状領域の一部に対して気流を供給するように構成されているから、少ないスペースで十分な効果が得られる。また、歯車に付着した金属粉だけでなく、歯車の周辺の空間においても金属粉を除去することができる。
【００２６】
＜変形例＞
以上説明した形態に限らず、本発明は種々の形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形した形態でも実施可能である。
＜変形例１＞
図６は、実施形態の変形例の一例を示す図である。同図は、集塵装置を歯車２０２の軸２０１に垂直に側方から見た図であり、ダクト６４及び壁部７３の断面（ファン６１の軸を含む断面）を示している。同図に示されるように、ダクト６４の歯車２０２から遠い側は、ダクト６４の開口部の先端（同図においては上端）が歯車２０２から見て遠方へ向かうように折り曲げられている。さらに、ダクト６４の内部空間には、板状の部材６５が設けられており、内部空間を歯車に近い側と遠い側の２つに分割している。そして、ダクト６４の上端が折り曲げられているのに対応して、フィルタ７１の寸法が上方に拡大されている。また、ダクト６４の開口部の歯車２０２から遠い側の先端における接線（図中の一点鎖線）が壁部７３の先端に接するようになっている。
同図のように構成された集塵装置によれば、上記の実施形態と比べて、歯車２０２からより離れた空間においてもキャリアを除去することができるようになる。
【００２７】
＜変形例２＞
図７は、実施形態の変形例の別の例を示す図である。同図は、集塵装置を歯車２０２の軸２０１に垂直に側方から見た図であり、ダクト６４、６６、及び壁部７３の断面を示している。同図に示されるように、歯車２０２から見てダクト６４よりも遠方にもう１つのダクト６６が設けられている。ダクト６６の内部には、ダクト６４と同様にファン６１等が設けられている。ダクト６６は、歯車２０２から見てダクト６４よりもやや遠方に気流を供給するように、開口部を歯車２０２から離れる方向に向けて設けられている。また、これに対応して、フィルタ７１の寸法が上方に拡大されている。また、ダクト６６の開口部の歯車２０２から遠い側の先端における接線（図中の一点鎖線）が壁部７３の先端に接するようになっている。
同図のように構成された集塵装置によれば、上記の実施形態と比べて、歯車２０２からより離れた空間においてもキャリアを除去することができるようになる。
【００２８】
＜変形例３＞
上記の実施形態及び変形例においては円筒状の断面を有するダクト６４を用いた例を示したが、ダクト６４の断面はどのような形状であってもよい。例えば、歯車２０２の円周方向に拡がりを持たせた形状とし、円周方向のより広い範囲に気流を供給するようにしてもよい。また、歯車２０２の円周方向にファン６１及びダクト６４の組み合わせを複数並べて設けてもよい。
【００２９】
＜変形例４＞
上記の実施形態及び変形例においては金属粉のキャリアを用いた画像形成装置の例を用いて説明したが、本発明は、歯車よりも高い硬度を有する異物が発生する装置であればいかなる装置に対しても適用可能であり、異物の噛み込みによる歯車の損傷や磨耗を防止するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】複写機１のハードウェア構成を示す図である。
【図２】軸２０１の周辺部を示す斜視図である。
【図３】図２に示した部位を上方から見た図である。
【図４】同部位を軸２０１に垂直に側方から見た図である。
【図５】同部位を軸２０１方向から見た図である。
【図６】変形例の一例を示す図である。
【図７】変形例の別の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…複写機、２…プラテンガラス、３…光学系、１３…光源、１４、１５、１６…ミラー、１７…受光部、１８…画像処理部、４…制御部、４４…ＣＰＵ、４５…ＲＯＭ、４６…ＲＡＭ、５…記憶部、４１…指示入力部、４０…キーボード、３９…タッチパネル、１２…画像入力部、６…画像出力部、７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ…画像形成エンジン、８…転写ベルト、２０Ｙ…感光体ドラム、２１Ｙ…帯電装置、１９Ｙ…露光装置、２２Ｙ…現像装置、２４Ｙ…クリーナ、９…給紙トレイ、１０…記録シート、３３…給紙ローラ、３６…搬送路、３０…転写ローラ、１１…定着装置、２０１…軸、２０２…歯車、５１…モータ、５２…軸、５３…歯車、６１…ファン、６２…モータ、６３…軸、６４…ダクト、６５…ステー、１０１…筐体、７１…フィルタ、７２…開口部、７３…壁部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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