(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は、本実施の形態が適用される画像形成装置1の構成の一例を示した図である。同図に示す画像形成装置1は、単色プリンタであり、画像データに対応して画像形成を行う画像形成部10、ユーザからの指示を受け付けるとともにユーザに対するメッセージ等を表示するユーザインタフェース(UI)4、画像形成装置1全体の動作を制御する制御部5、例えばパーソナルコンピュータ(PC)2や画像読取装置3等といった外部装置に接続され、これらから受信された画像データに対して画像処理を施す画像処理部6を備えている。
また、画像形成装置1は、画像形成部10に対して記録材を供給する記録材供給部40、画像形成部10に対してトナーを供給するトナーカートリッジ45を備えている。
【0009】
図2は、本実施の形態が適用される画像形成部10の構成の一例を示した図である。
図2に示すように、画像形成部10は、回転可能に設けられ静電潜像を形成してトナー像を保持する像保持体の一例としての感光体ドラム12、感光体ドラム12の表面を帯電する帯電器13、帯電器13によって帯電された感光体ドラム12を画像データに基づいて露光する露光装置14(
図1参照)、感光体ドラム12上に形成された静電潜像を現像する現像器15、転写後の感光体ドラム12表面を清掃するクリーナ16を備えている。なお、本実施の形態における感光体ドラム12は、不図示の回転軸を備え、その軸方向が画像形成装置1のフロント側(図中手前側)からリア側(図中奥側)に向くように配置されている。
【0010】
また、画像形成部10は、感光体ドラム12との間に転写部を形成し、感光体ドラム12上に形成されたトナー像を記録材に転写する転写ロール20、転写されたトナー像を記録材上に定着させる定着器30を備えている。
さらに、画像形成部10は、転写ロール20によりトナー像が転写された記録材を感光体ドラム12の表面から剥離する剥離部材17を備えている。
さらにまた、画像形成部10は、転写部(転写ロール20)に向けて記録材を搬送する搬送ロール47、および搬送ロール47により搬送される記録材を転写部に搬送し案内する案内部材の一例としての搬送シュート60を備えている。
【0011】
本実施の形態の画像形成部10では、感光体ドラム12、帯電器13、現像器15、クリーナ16、剥離部材17および搬送シュート60は、一体化された画像形成モジュール100として構成されている。そして、画像形成モジュール100は、画像形成ユニットの一例であって、画像形成装置1(
図1参照)に対して着脱自在に構成され、感光体ドラム12の寿命などに応じて交換される。
【0012】
本実施の形態の帯電器13は、感光体ドラム12の表面に接触する帯電ロール13aを有しており、帯電ロール13aに電圧を印加して感光体ドラム12の表面を帯電する、接触帯電方式を採用している。本実施の形態の帯電器13では、帯電ロール13aにより、感光体ドラム12の表面を負極性に帯電している。
ここで、感光体ドラム12を帯電するための帯電部材に電圧を印加する方式としては、一般的に、直流電圧のみを印加する直流方式と、直流電圧に交流電圧を重畳して印加する交流重畳方式とが挙げられる。本実施の形態では、帯電ロール13aに対して直流電圧のみを印加する直流方式を採用している。
【0013】
また、露光装置14は、例えば、レーザ光を感光体ドラム12の表面に照射し、帯電器13により帯電された感光体ドラム12を露光する。具体的には、露光装置14は、帯電器により負極性に帯電された感光体ドラム12の表面を選択的に露光することで、感光体ドラム12の表面電位を選択的に低下させ、感光体ドラム12表面に静電潜像を形成する。
【0014】
続いて、本実施の形態の現像器15は、
図2に示すように、内部にトナーおよびキャリアを含む現像剤が収容される収容部材の一例としての現像ハウジング50、現像剤を保持し、感光体ドラム12上の静電潜像を現像剤により現像する現像部材の一例としての現像ロール53、現像ハウジング50内において感光体ドラム12の軸線方向と平行に配置され、現像ロール53に現像剤を搬送する一対のスクリューオーガ54、55を備えている。
【0015】
現像ハウジング50は、感光体ドラム12側に向けて開口を有する。また、現像ハウジング50には、例えば負極性に帯電されたトナーと磁性粒子であるキャリアとを含む現像剤を収容するとともに、スクリューオーガ54、55が配置される現像剤収容部52と、現像剤収容部52から感光体ドラム12側の開口に向けて延び、内側に現像ロール53が配置される延設部51とが形成されている。詳細については後述するが、現像ハウジング50の延設部51は、現像剤収容部52から鉛直方向上方に向かって延びている。そして、延設部51は、予め定められた間隙を介して感光体ドラム12の表面に対向する面と、予め定められた間隙を介して搬送シュート60に対向する面とを備えている。
【0016】
現像ロール53は、現像ハウジング50の開口を介して感光体ドラム12に対向するように設けられ、図示しない駆動手段によって矢印C方向に回転駆動される。本実施の形態では、現像ロール53は、現像ロール53の表面における線速度が感光体ドラム12の表面における線速度よりも速くなるように、駆動手段(不図示)によって回転駆動されている。
【0017】
また、現像ロール53は、図示しない電源により直流電圧からなる現像バイアス、または直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアスが印加され、感光体ドラム12との間に現像電界を形成する。これにより、感光体ドラム12表面に形成された静電潜像がトナーにより現像されることになる。
【0018】
続いて、搬送シュート60は、感光体ドラム12の回転軸方向に延びる面に沿い、且つ現像ハウジング50の延設部51と間隙を介して対向して設けられる。この例では、搬送シュート60は、鉛直方向に沿って配置されている。また、本実施の形態では、搬送シュート60は、現像ハウジング50と一体として形成されている。
本実施の形態の搬送シュート60には、現像ハウジング50に対向する側に、延設部51に向けて突出する凸部61が形成されている。なお、凸部61の機能等については、後段にて説明する。
【0019】
また、搬送シュート60は、搬送ロール47にて搬送される記録材を、現像ハウジング50の延設部51と対向する側とは反対側の面で、転写部に案内する。
なお、以下の説明において、搬送シュート60のうち現像ハウジング50の延設部51に対向する側の面を、搬送シュート60の内壁面60aと呼び、搬送シュート60のうち現像ハウジング50の延設部51に対向する側の面と反対側の面を、搬送シュート60の外壁面60bと呼ぶことがある。
【0020】
次に、本実施の形態の現像ハウジング50(特に延設部51)および搬送シュート60の構成や、現像ハウジング50、搬送シュート60および感光体ドラム12の位置関係等について詳細に説明する。
図3は、画像形成モジュール100における現像ハウジング50、搬送シュート60および感光体ドラム12の位置関係を示した図である。
【0021】
図3に示すように、現像ハウジング50の延設部51における上端部には、感光体ドラム12側に向かって鉛直方向上方に突出する突出部51aが形成されている。本実施の形態では、延設部51に形成された突出部51aは、感光体ドラム12と対向しており、突出部51aと感光体ドラム12の表面との間には間隙(第1間隙G1)が形成されている。第1間隙G1の幅(すなわち、突出部51aのうち感光体ドラム12に対向する面と感光体ドラム12の表面との最短距離)は、第1の長さd1となっている。
なお、本実施の形態では、現像ハウジング50の突出部51aが、収容部材の端部に対応する。
【0022】
また、搬送シュート60は、上述したように、鉛直方向に沿って設けられている。そして、搬送シュート60の内壁面60aは、
図3に示すように、間隙(第2間隙G2)を介して現像ハウジング50の延設部51の突出部51aに対向するとともに、鉛直方向上端部が間隙(第3間隙G3)を介して感光体ドラム12に対向している。
本実施の形態では、第2間隙G2の幅(搬送シュート60の内壁面60aと突出部51aのうち搬送シュート60に対向する側の面との最短距離)は第2の長さd2となっている。また、第3間隙G3の幅(搬送シュート60の上端部と感光体ドラム12の表面との最短距離)は、第3の長さd3となっている。
【0023】
ここで、第2の長さd2は、第1の長さd1および第3の長さd3と比較して長く設定されている(d2>d1、d2>d3)。この例では、d1=1mm、d2=3mm、d3=1.4mmに設定している。
これにより、本実施の形態では、第1間隙G1、第2間隙G2および第3間隙G3の、感光体ドラム12の回転軸方向に沿った単位長さ当たりの面積は、第2間隙G2>第1間隙G1、第2間隙G2>第3間隙G3の関係となっている。
【0024】
さらに、本実施の形態では、
図3に示すように、感光体ドラム12に対向する搬送シュート60の上端部が、現像ハウジング50の延設部51に形成された突出部51aと比較して鉛直方向上方に位置している。
また、第1間隙G1を介して現像ハウジング50の突出部51aに対向する領域での感光体ドラム12の接線を第1直線とし、突出部51aの上端を通り、且つ第1直線と平行な直線を第2直線とすると、本実施の形態では、第1直線と第2直線との間の領域に、搬送シュート60の上端部が位置している。
【0025】
また、上述したように、搬送シュート60の内壁面60aには、現像ハウジング50の延設部51に向けて突出する凸部61が形成されている。
図3に示すように、搬送シュート60に形成された凸部61は、第2間隙G2のうち感光体ドラム12と対向する部分の鉛直方向下方に位置している。すなわち、凸部61は、第2間隙G2を介して感光体ドラム12と対向するように設けられている。
【0026】
さらに、現像ハウジング50の延設部51と搬送シュート60の内壁面60aとの間に形成された第2間隙G2は、感光体ドラム12に対向する側から画像形成モジュール100(
図2参照)の外部に向かって貫通するように設けられている。これにより、例えば第2間隙G2に対して感光体ドラム12に対向する側から気流が進入した場合、気流は第2間隙G2を通過して反対側に抜けるようになっている。
言い換えると、本実施の形態では、現像ハウジング50の延設部51と搬送シュート60の内壁面60aとの間には、第2間隙G2によって気流が通過可能な流路が形成されている。
【0027】
ところで、本実施の形態の画像形成部10では、上述したように、感光体ドラム12の表面上に形成された静電潜像を現像する際等に、現像器15から浮遊したトナーであるクラウドトナー(トナークラウド)が発生する場合がある。
【0028】
すなわち、現像器15では、スクリューオーガ54、55によるトナーの攪拌や、現像器15内への新たなトナーの供給等により、現像器15の現像ハウジング50内でトナーが舞い上がり、現像ハウジング50内でクラウドトナーが発生する場合がある。
ここで、現像器15では、例えばスクリューオーガ54、55や現像ロール53が回転することにより、現像ハウジング50の内部へ流れる空気流が発生している。この結果、現像ハウジング50の内部が現像ハウジング50の外部と比較して高圧になっている。これにより、現像器15では、現像ハウジング50の内部から空気が漏出し、現像ハウジング50内で発生したクラウドトナーが、現像ハウジング50から漏れ出て、現像器15の周囲に漂うことがある。
【0029】
また、上述したように、本実施の形態では、現像ロール53表面の線速度が、感光体ドラム12表面の線速度と比較して速くなるように、現像ロール53および感光体ドラム12が回転駆動されている。このため、本実施の形態の現像器15の周囲では、現像ロール53表面と感光体ドラム12表面との速度差により、トナー粒子が飛散しやすく、クラウドトナーが発生しやすくなっている。
【0030】
さらに、本実施の形態では、感光体ドラム12表面の電位と現像剤のトナー電位とが共に負極性となっている。このため、本実施の形態の現像器15の周囲では、トナーが感光体ドラム12表面と反発することで、トナー粒子が飛散しやすく、クラウドトナーが発生しやすくなっている。
さらにまた、現像器15において、直流電圧に交流電圧を重畳して現像ロール53を帯電した場合には、直流電圧のみで現像ロール53を帯電した場合と比較して、トナー粒子が飛散しやすい傾向がある。
【0031】
クラウドトナーが現像器15の周囲に漏出し、さらに搬送シュート60を超えて記録材の搬送経路まで到達した場合には、トナーが記録材に付着し、記録材が汚れるおそれがある。
具体的には、搬送ロール47(
図1参照)にて搬送された記録材は、搬送シュート60の外壁面60bにより、転写ロール20(
図2参照)へ案内される。この際、記録材は、搬送シュート60の外壁面60bを擦りながら案内されるため、記録材との摩擦により搬送シュート60の外壁面60bが帯電し、トナーが付着しやすい状態となっている。
【0032】
そして、搬送シュート60の外壁面60bにトナーが付着し、堆積した場合、その後に搬送シュート60によって記録材が案内されることで、記録材が搬送シュート60の外壁面60bに堆積したトナーを擦り取り、記録材にトナーが付着する場合がある。この結果、記録材に汚れが生じる場合がある。
また、搬送シュート60の外壁面60bにトナーが付着した場合において、画像形成装置1(
図1参照)に対して画像形成モジュール100(
図2参照)の交換を行う場合には、搬送シュート60の外壁面60bに付着したトナーが画像形成装置1内に落下したり、画像形成モジュール100の交換を行う作業者の手等にトナーが付着したりするおそれがある。
【0033】
これに対し、本実施の形態では、上述したように現像ハウジング50、搬送シュート60および感光体ドラム12の位置関係を設定することで、クラウドトナーを含む気流が記録材の搬送経路に流れるのを抑制し、記録材や、搬送シュート60のうち記録材を案内する外壁面60b等にトナーが付着することを抑制している。
【0034】
続いて、感光体ドラム12の周囲における、クラウドトナーを含む気流の流れについて説明する。
図4は、本実施の形態の感光体ドラム12の周囲における気流の流れについて説明するための図である。
【0035】
画像形成部10(
図1参照)にて画像の形成を行う場合には、感光体ドラム12は、矢印A方向に回転する。また、現像器15では、現像ロール53が矢印C方向に回転する。
これに伴って、感光体ドラム12および現像ロール53の周囲には、感光体ドラム12および現像ロール53の回転に応じた気流が発生することになる。具体的には、感光体ドラム12および現像ロール53の周囲には、矢印E1で示すように、感光体ドラム12の表面に沿って感光体ドラム12の移動方向に向かう気流が生じる。
そして、現像器15の現像ハウジング50内で発生したクラウドトナーは、矢印E1で示す気流によって、第1間隙G1から現像ハウジング50の外部へ排出されることになる。
【0036】
なお、本実施の形態では、現像ハウジング50の延設部51における突出部51aと感光体ドラム12表面との間に形成された第1間隙G1の幅(第1の長さd1)を、第2間隙G2の幅(第2の長さd2)と比較して小さく設定している。これにより、現像ハウジング50内で発生したクラウドトナーが突出部51aに遮られることで、例えば第1の長さd1が第2の長さd2より大きい場合と比較して、第1間隙G1から現像ハウジング50の外部に排出されるクラウドトナーの量を少なくしている。
【0037】
続いて、第1間隙G1から排出されたクラウドトナーを含む気流は、感光体ドラム12の移動方向に沿って進行する。
本実施の形態では、第1間隙G1よりも感光体ドラム12の移動方向下流側において、現像ハウジング50の延設部51と搬送シュート60の内壁面60aとの間に、第2間隙G2が形成されている。また、第1間隙G1および第2間隙G2よりも感光体ドラム12の移動方向下流側には、搬送シュート60と感光体ドラム12表面との間に、第3間隙G3が形成されている。
このため、第1間隙G1から排出され感光体ドラム12の移動方向に沿って進行する気流は、通常、矢印E3で示すように第3間隙G3側へ向かうとともに、矢印E2で示すように第2間隙G2側へ向かって分岐する。
【0038】
本実施の形態では、上述したように、第2間隙G2の幅(第2の長さd2;
図3参照)が、第3間隙G3の幅(第3の長さd3;
図3参照)と比較して大きく設定されている。これにより、本実施の形態では、第2間隙G2の流路面積が第3間隙G3の流路面積と比較して大きくなっており、第2間隙G2へ気流が進行する場合の流路抵抗が、第3間隙G3へ気流が進行する場合の流路抵抗と比較して小さくなっている。
このため、第1間隙G1から排出された気流は、その多くが第2間隙G2へと進行することになり、第3間隙G3への進入が抑制される。
【0039】
これにより、本実施の形態では、現像器15から第1間隙G1を介して排出されたクラウドトナーは、矢印E2で示すように、第2間隙G2へ進行することになり、第3間隙G3を超えて搬送シュート60の外壁面60b側に位置する記録材の搬送経路へ進入することが抑制される。
この結果、搬送シュート60の外壁面60bにトナーが付着するのを抑制することが可能になる。そして、搬送シュート60により搬送される記録材にトナーが付着することが抑制され、記録材に汚れが生じるのを抑制することができる。
【0040】
ここで、本実施の形態では、上述したように、現像ハウジング50の延設部51に形成された突出部51aと比較して、搬送シュート60の上端部が、鉛直方向上方に位置している。これにより、例えば搬送シュート60の上端部が突出部51aの鉛直方向下方に位置する場合と比較して、第1間隙G1から排出されたクラウドトナーを含む気流が搬送シュート60の内壁面60aへ当たりやすくなる。
この結果、本構成を採用しない場合と比較して、クラウドトナーを含む気流が第2間隙G2側へ進行方向を変えやすくなり、記録材の搬送経路にクラウドトナーが漏出したり、搬送シュート60の外壁面60bにトナーが付着したりすることをより抑制できる。
【0041】
続いて、第2間隙G2へ進行した気流は、矢印E4で示すように、第2間隙G2を図中下方へ向かって進行する。
また、本実施の形態では、上述したように、搬送シュート60の内壁面に凸部61が形成されている。これにより、気流が第2間隙G2を通過することで、気流に含まれるトナーが凸部61の表面に付着し堆積することになる。
ここで、上述したように、凸部61は、第2間隙G2のうち感光体ドラム12と対向する部分(すなわち、クラウドトナーを含む気流が入り込む部分)の鉛直方向下方に位置するように設けられている。これにより、第2間隙G2に進入した気流に含まれるトナーが重力により落下した場合に、凸部61に付着しやすくなっている。
【0042】
また、凸部61に付着しなかった残りのトナーを含む気流は、第2間隙G2をさらに下方へ向かって進行する。ここで、上述したように、第2間隙G2は画像形成モジュール100を貫通して設けられるため、気流は、記録材の搬送経路から離れた位置にて画像形成モジュール100の外部に排出される。これにより、気流に含まれる残りのトナーについても、画像形成モジュール100の外部に排出されることになる。
【0043】
ところで、本実施の形態では、搬送シュート60は、現像ハウジング50と一体として形成され、現像ハウジング50とともに画像形成モジュール100の一部として構成されている。これにより、例えば画像形成モジュール100を交換するに際して画像形成モジュール100を画像形成装置1から外した場合には、搬送シュート60は現像ハウジング50とともに画像形成装置1から外されることになる。
これにより、画像形成モジュール100の交換とともに、搬送シュート60の凸部61や搬送シュート60の内壁面60a等に付着したトナーを画像形成装置1から取り除くことが可能になっている。
【0044】
特に、本実施の形態では、画像形成モジュール100において外側に露出する搬送シュート60の外壁面60bに、トナーが付着することを抑制している。これに対し、トナーが付着しやすい搬送シュート60の凸部61や搬送シュート60の内壁面60a等は、画像形成モジュール100において外側に露出しないようになっている。
これにより、画像形成モジュール100の交換作業を行うに際して、作業者の手等にトナーが付着したり、トナーが画像形成装置1内に落下したりすることを抑制できる。
【0045】
ここで、第2間隙G2では、図中上方から下方に向けて気流が流れるため、搬送シュート60の凸部61には、通常、図中上方側の面にトナーが付着しやすくなっている。本実施の形態では、画像形成モジュール100を画像形成装置1から外す際に、凸部61のうちトナーが付着しやすい面が下方に向かないように、凸部61が設けられている。これにより、凸部61に付着したトナーが画像形成装置1内に落下することを抑制している。
【0046】
なお、本実施の形態では、第2間隙G2に進入したクラウドトナーを付着させるために、搬送シュート60の内壁面に凸部61を設けた。しかし、例えば現像ハウジング50の延設部51のうち第2間隙G2に対向する部分に、搬送シュート60側に向けて突出する凸部を設けてもよく、また現像ハウジング50の延設部51と搬送シュート60との双方に凸部を設けてもよい。
【0047】
また、現像器15等で発生したクラウドトナーが記録材の搬送経路へ到達するのをより抑制するために、感光体ドラム12から第2間隙G2へ向かう気流が生じるように、吸気や送風を行うファン(風発生手段)を設けてもよい。これにより、クラウドトナーを含む気流が、第2間隙G2側へ進行しやすくなり、搬送シュート60の外壁面60b側へクラウドトナーが進入して記録材等にトナーが付着するのをより抑制することができる。
ここで、画像形成装置1では、例えば電源装置(不図示)や定着器30(
図1参照)等を冷却するために、冷却風を発生させるためのファン(不図示)等を設ける場合があるが、このファンを利用して、感光体ドラム12から第2間隙G2へ向かうような気流を発生させてもよい。