(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像形成体、潜像形成手段及び現像装置を有する画像形成装置において、前記現像装置は少なくとも回転軸の回転軸方向に現像剤を搬送する回転搬送手段と、該回転搬送手段に設けられ、前記回転搬送手段の回転に伴って前記回転軸の回転軸方向に発生する気流を、現像剤の搬送方向とは逆方向に循環させる循環路とを有し、前記循環路は、前記回転軸と平行した空間を形成する枠部と、前記回転搬送手段と前記枠部とを分離する境界壁とを備え、前記枠部と前記境界壁とは、前記回転搬送手段の現像剤の搬送方向の上流部と下流部のそれぞれに、前記気流を循環させるための開口部を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像装置は、複数の奇数本の前記回転搬送手段を有し、前記循環路は、前記回転搬送手段の少なくとも１本に対応して設けられた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】
前記複数の前記回転搬送手段の各々に対応して前記循環路が設けられた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】
前記現像装置は、現像領域において現像剤を支持し搬送する現像剤担持体を有し、前記現像剤担持体は、前記現像領域において現像剤を下方から上方に搬送することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記現像装置は、質量平均粒径が４〜１０μｍの重合トナーと、質量平均粒径が２０〜６０μｍの磁性キャリアとを主成分とする二成分現像剤を用いて現像を行うことを特徴とする請求項１乃至４の何れか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が、現像装置においては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しやすく、前記間隙を狭める、前記間隙に飛散防止部材を設ける等の対策が採られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
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】
本発明は、このような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。
【０００７】
【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。
【０００８】
１．像形成体、潜像形成手段及び現像装置を有する画像形成装置において、前記現像装置は少なくとも回転軸の回転軸方向に現像剤を搬送する回転搬送手段と、該回転搬送手段に設けられ、前記回転搬送手段の回転に伴って前記回転軸の回転軸方向に発生する気流を、現像剤の搬送方向とは逆方向に循環させる循環路とを有し、前記循環路は、前記回転軸と平行した空間を形成する枠部と、前記回転搬送手段と前記枠部とを分離する境界壁とを備え、前記枠部と前記境界壁とは、前記回転搬送手段の現像剤の搬送方向の上流部と下流部のそれぞれに、前記気流を循環させるための開口部を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【０００９】
２．前記現像装置は、複数の奇数本の前記回転搬送手段を有し、前記循環路は、前記回転搬送手段の少なくとも１本に対応して設けられたことを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。
【００１０】
３．前記複数の前記回転搬送手段の各々に対応して前記循環路が設けられたことを特徴とする前記２に記載の画像形成装置。
【００１１】
４．前記現像装置は、現像領域において現像剤を支持し搬送する現像剤担持体を有し、前記現像剤担持体は、前記現像領域において現像剤を下方から上方に搬送することを特徴とする前記１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。
【００１２】
５．前記現像装置は、質量平均粒径が４〜１０μｍの重合トナーと、質量平均粒径が２０〜６０μｍの磁性キャリアとを主成分とする二成分現像剤を用いて現像を行うことを特徴とする前記１乃至４の何れか１項に記載の画像形成装置。
【００１３】
【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の例を示す。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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トナーはトナー補給部５１から補給される。
【００２１】
（２）現像装置
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。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。
【００２２】
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。
【００２３】
撹拌・供給スクリュー４５は、撹拌・搬送スクリュー４６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。なお、現像剤の一部は撹拌・供給スクリュー４５と撹拌・搬送スクリュー４６との間で循環する。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
回収部４０３の現像剤搬送下流部と、撹拌・搬送部４０２の現像剤搬送下流部とは、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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
図２は図１における線Ａ−Ａ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、気流の循環路ＡＩＲを形成する枠部４０Ｄが取り付けられ、回収部４０３と循環路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。
【００３４】
循環路ＡＩＲを設けることにより、矢印Ｗ１で示す気流をうち消す矢印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る。その結果、現像装置４からのトナー飛散が良好に防止される。
【００３５】
なお、図示の例では回収スクリュー４９に対応して循環路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。
【００３６】
現像装置枠体４０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。
【００３７】
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循環路を設けることにより、トナー飛散を防止することができる。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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。本発明によりこのようなタイプ、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が良好に防止される。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
トナーとしては、質量平均粒径が４〜１０μｍの重合トナーが好ましい。重合トナーを用いることにより高解像力であり、濃度が安定しかぶりの発生が極めて少ない画像形成が可能となる。
【００４３】
重合トナーは次のような製造方法により製造される。
トナー用バインダー樹脂の生成とトナー形状とがバインダー樹脂の原料モノマー又はプレポリマーの重合及びその後の化学的処理により形成されて得られる。より具体的には、懸濁重合又は乳化重合等の重合反応と必要によりその後に行われる粒子同士の融着工程を経て得られ、重合トナーでは、原料モノマー又はプレポリマーを水系で均一に分散した後に重合させトナーを製造することから、トナーの粒度分布及び形状の均一なトナーが得られる。
【００４４】
本実施の形態においては質量平均粒径が４〜１０μｍの非磁性トナーが用いられる。
【００４５】
質量平均粒径は、質量基準の平均粒径であって、湿式分散機を備えた「コールターカウンターＴＡ−II」又は「コールターマルチサイザー」（いずれもコールター社製）により測定した値である。
【００４６】
質量平均粒径が４μｍを下回ると、かぶりの発生やトナー飛散が起こりやすくなる。上限１０μｍは本実施の形態が目標とする高画質を形成することを可能する粒径の上限である。
【００４７】
キャリアとしては、質量平均粒径が２０〜６０μｍの磁性粒子からなるキャリアが好ましい。２０μｍよりも粒径の小さなキャリアではキャリア付着が生じやすくなり、６０μｍよりも粒径の大きなキャリアでは、均一な濃度の画像が形成されない場合が生じうる。また、７９×１０3Ａ／ｍの磁界における磁化量が２．５×１０-5〜８．８×１０-5ｗｂ・ｍ／ｋｇのキャリアが望ましい。
【００４８】
小粒径トナーを用いる現像装置では、トナー飛散が発生しやすくなるが、前記に説明した本発明に係る空気の循環路を設けることにより、トナー飛散が良好に防止される。
【００４９】
図２に示す循環路を設けた現像装置を用い、感光体を停止させた状態で現像装置を１時間作動させて、感光体上のトナー付着量を計測することにより、トナー飛散を調べた。その結果、循環路を設けない場合には、０．２０ｍｇ／ｃｍ2のトナー付着があったが、循環路を設けることにより０．０３ｍｇ／ｃｍ2の付着量となり、トナー飛散が大幅に改善された。
【００５０】
【発明の効果】
請求項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における線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【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
【図１】
0004140280.tif 000002
【図２】
0004140280.tif 000003