特開 2023-183620 画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023183620

(43)【公開日】2023-12-28

(54)【発明の名称】画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/09 20060101AFI20231221BHJP

   G03G 15/08 20060101ALI20231221BHJP

   G03G 21/00 20060101ALI20231221BHJP

【ＦＩ】

G03G15/09 A

G03G15/08 390B

G03G21/00 530

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022097224

(22)【出願日】2022-06-16

(71)【出願人】

【識別番号】000006150

【氏名又は名称】京セラドキュメントソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001933

【氏名又は名称】弁理士法人 佐野特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中川 純一

(72)【発明者】

【氏名】清水 保

(72)【発明者】

【氏名】山▲崎▼ 浩

(72)【発明者】

【氏名】玉置 賢一

(72)【発明者】

【氏名】渡部 卓児

【テーマコード（参考）】

2H031

2H077

2H270

【Ｆターム（参考）】

2H031AB02

2H031AC14

2H031AC18

2H031AC19

2H031AC20

2H031AC38

2H031BA05

2H077AB02

2H077AB14

2H077AC02

2H077AD06

2H077AD13

2H077AD35

2H077EA01

2H077GA02

2H270MA01

2H270MA14

2H270SA03

2H270SB03

2H270SB14

2H270SB17

2H270SB23

2H270SB24

2H270SC06

2H270ZC04

(57)【要約】

【課題】小型化が図られた構成により、装置内におけるトナー飛散を抑制することが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、非画像形成時に、第１フィルター６２１を振動させ、トナーが現像ローラー４４から感光体ドラム２１へ移動する方向の電位差が生じるように制御するとともに、現像ローラー４４を画像形成時とは逆方向に回転させ、且つ感光体ドラム２１を画像形成時と同方向に回転させることで、第１フィルター６２１から落下して現像ローラー４４の外周面に付着した飛散トナーを、感光体ドラム２１を介してドラムクリーニング部によって回収する。現像ローラー４４の固定磁石４４２は、現像スリーブ４４１の回転方向に対して第１フィルター６２１の中央部６２１ｃとの対向位置４４２ｃの垂直磁力勾配の絶対値が４．０ｍＴ／°以下である。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

外周面に静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体の外周面を帯電させる帯電部と、
前記像担持体の外周面をクリーニングするクリーニング部と、
前記像担持体に供給するトナーを含む現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器の搬送室内に回転可能に支持されて前記現像剤を攪拌しながら搬送して循環させる現像剤搬送部材と、前記像担持体と対向して前記現像容器に回転可能に支持されて前記搬送室内の前記トナーを前記像担持体に供給する現像剤担持体と、を有する現像装置と、
前記現像剤担持体に現像電圧を印加する電圧印加部と、
前記像担持体、前記帯電部、前記クリーニング部、前記現像装置及び前記電圧印加部を制御する制御部と、
前記現像装置は、
前記搬送室に接続され、前記搬送室内の空気が流通するダクトと、
前記ダクトと前記搬送室との接続部であって前記現像剤担持体の上方に配置され、前記搬送室から前記ダクト内に流入する前記トナーを捕集するフィルターと、
前記ダクトを介して前記搬送室内の空気を外部に流出させる排気ファンと、
前記フィルターを振動させる振動発生部と、
を有するトナー捕集機構を備え、
前記制御部は、非画像形成時に、前記振動発生部によって前記フィルターを振動させ、前記トナーが前記現像剤担持体から前記像担持体へ移動する方向の電位差が生じるように前記帯電部及び前記電圧印加部を制御するとともに、前記現像剤担持体を画像形成時とは逆方向に回転させ、且つ前記像担持体を画像形成時と同方向に回転させることで、前記フィルターから落下して前記現像剤担持体の外周面に付着した飛散トナーを、前記像担持体を介して前記クリーニング部によって回収する飛散トナー回収モードを実行可能であり、
前記現像剤担持体は、
外周面に前記現像剤を担持する回転可能な中空円筒状の現像スリーブと、
前記現像スリーブの内部に回転不能に固定され、前記現像スリーブの周方向に沿って複数の磁極が配列された固定磁石と、
を有し、
前記固定磁石は、前記現像スリーブの回転方向に対して前記フィルターの中央部との対向位置の垂直磁力勾配の絶対値が４．０ｍＴ／°以下であることを特徴とする画像形成装置。

【請求項2】

前記固定磁石は、前記現像スリーブの回転方向に対して前記フィルターの全域との対向位置の垂直磁力勾配の絶対値が４．０ｍＴ／°以下であ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】

前記制御部は、所定の印刷枚数ごとに、前記飛散トナー回収モードを実行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4】

前記現像剤は、磁性キャリアと前記トナーとを含む二成分現像剤であ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5】

前記像担持体は、外周面にアモルファスシリコン感光体で形成された感光層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6】

前記フィルターは、
前記搬送室の長手方向の全域にわたって開口し、前記搬送室内と前記ダクト内とを連通させる吸気口を覆う第１フィルターと、
前記第１フィルターよりも前記ダクト内の空気流通方向下流側に配置され、前記ダクト内の空気流通断面を覆う第２フィルターと、
を含むことを特徴とする請求項１から請求項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】

複写機やプリンター等の電子写真方式の画像形成装置では、感光体ドラム等の像担持体の外周面に形成した静電潜像にトナーを供給して現像することで、後に用紙に転写されるトナー像を形成する装置が広く利用されている。画像形成装置は、均一な画像を継続して形成するために、現像容器内に収容したトナーを含む現像剤を、現像容器内において攪拌しながら搬送している。

【0003】

従来画像形成装置では、現像容器の内部から外部にトナーが飛散し、装置内が飛散トナーによって汚染されることが懸念されている。このような不具合の解消を図った従来技術の一例が特許文献１に開示されている。

【0004】

特許文献１で開示された従来の画像形成装置は、像担持体上にトナー像を形成する現像器と、現像器から飛散したトナーを吸引する吸引ダクトと、吸引ダクト内に設けられた集塵フィルターと、吸引ダクトを振動させる振動装置と、を備える。そして、この画像形成装置は、現像器からの飛散トナー量に基づいて振動装置を制御する。これにより、トナー飛散を防止することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８－１４５８２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、従来の画像形成装置では、現像器の外部に吸引ダクトが設けられているため、装置が大型化してしまうことに課題があった。

【0007】

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、小型化が図られた構成により、装置内におけるトナー飛散を抑制することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の課題を解決するため、本発明の画像形成装置は、像担持体と、帯電部と、クリーニング部と、現像装置と、電圧印加部と、制御部と、を備える。前記像担持体は、外周面に静電潜像が形成される。前記帯電部は、前記像担持体の外周面を帯電させる。前記クリーニング部は、前記像担持体の外周面をクリーニングする。前記現像装置は、現像容器と、現像剤搬送部材と、現像剤担持体と、を有する。前記現像容器は、前記像担持体に供給するトナーを含む現像剤を収容する。前記現像剤搬送部材は、前記現像容器の搬送室内に回転可能に支持されて前記現像剤を攪拌しながら搬送して循環させる。前記現像剤担持体は、前記像担持体と対向して前記現像容器に回転可能に支持されて前記搬送室内の前記トナーを前記像担持体に供給する。前記電圧印加部は、前記現像剤担持体に現像電圧を印加する。前記制御部は、前記像担持体、前記帯電部、前記クリーニング部、前記現像装置及び前記電圧印加部を制御する。前記現像装置は、ダクトと、フィルターと、排気ファンと、振動発生部と、を有するトナー捕集機構を備える。前記ダクトは、前記搬送室に接続され、前記搬送室内の空気が流通する。前記フィルターは、前記ダクトと前記搬送室との接続部であって前記現像剤担持体の上方に配置され、前記搬送室から前記ダクト内に流入する前記トナーを捕集する。前記排気ファンは、前記ダクトを介して前記搬送室内の空気を外部に流出させる。前記振動発生部は、前記フィルターを振動させる。前記制御部は、非画像形成時に、前記振動発生部によって前記フィルターを振動させ、前記トナーが前記現像剤担持体から前記像担持体へ移動する方向の電位差が生じるように前記帯電部及び前記電圧印加部を制御するとともに、前記現像剤担持体を画像形成時とは逆方向に回転させ、且つ前記像担持体を画像形成時と同方向に回転させることで、前記フィルターから落下して前記現像剤担持体の外周面に付着した飛散トナーを、前記像担持体を介して前記クリーニング部によって回収する飛散トナー回収モードを実行可能である。前記現像剤担持体は、現像スリーブと、固定磁石と、を有する。前記現像スリーブは、外周面に前記現像剤を担持する回転可能な中空円筒状である。前記固定磁石は、前記現像スリーブの内部に回転不能に固定され、前記現像スリーブの周方向に沿って複数の磁極が配列される。前記固定磁石は、前記現像スリーブの回転方向に対して前記フィルターの中央部との対向位置の垂直磁力勾配の絶対値が４．０ｍＴ／°以下である。

【発明の効果】

【0009】

本発明の構成によれば、飛散トナーを吸引して捕集するためのトナー捕集機構が現像装置内に形成されるとともに、フィルターで捕集した飛散トナーを現像剤担持体及び像担持体を介してクリーニング部で回収することができる。さらに、現像剤担持体の固定磁石の上記構成によれば、飛散トナーを、像担持体を介して効率良く回収することができる。したがって、小型化が図られた構成により、画像形成装置内におけるトナー飛散を抑制することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態の画像形成装置の概略断面正面図である。

【図2】図１の画像形成装置の構成を示すブロック図である。

【図3】図１の画像形成装置の画像形成部周辺の概略断面正面図である。

【図4】図３の画像形成部の現像装置の垂直断面正面図である。

【図5】図３の画像形成部の現像装置の水平断面平面図である。

【図6】図３の画像形成部の現像装置の垂直断面側面図である。

【図7】図３の画像形成部周辺の部分拡大断面正面図であって、飛散トナー回収モードの説明図である。

【図8】図４の現像装置の現像ローラーの周方向における垂直磁力の分布及び垂直磁力勾配の変化を示すグラフである。

【図9】図８の現像ローラーの周方向における垂直磁力の分布及び垂直磁力勾配の変化を示すグラフの部分拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。なお、本発明は以下の内容に限定されるものではない。

【0012】

図１は、実施形態の画像形成装置１の概略断面正面図である。図２は、図１の画像形成装置１の構成を示すブロック図である。図３は、図１の画像形成装置１の画像形成部２０周辺の概略断面正面図である。本実施形態の画像形成装置１の一例としては、中間転写ベルト３１を用いてトナー像を用紙Ｓに転写するタンデム方式のカラープリンターである。画像形成装置１は、例えば印刷、スキャン（画像読取）、ファクシミリ送信等の機能を備えたいわゆる複合機であって良い。

【0013】

画像形成装置１は、図１、図２及び図３に示すように、その本体２に設けられた、給紙部３、用紙搬送部４、露光部５、画像形成部２０、転写部３０、定着部６、用紙排出部７及び制御部８を備える。

【0014】

給紙部３は、本体２の底部に配置される。給紙部３は、印刷前の複数枚の用紙Ｓを収容し、印刷時に用紙Ｓを１枚ずつ分離して送り出す。用紙搬送部４は、本体２の側壁に沿って上下方向に延びる。用紙搬送部４は、給紙部３から送り出された用紙Ｓを二次転写部３３及び定着部６へと搬送し、さらに定着後の用紙Ｓを用紙排出口４ａから用紙排出部７に排出する。露光部５は、給紙部３の上方に配置される。露光部５は、画像データに基づき制御されたレーザー光を画像形成部２０に向かって照射する。

【0015】

画像形成部２０は、露光部５の上方、且つ中間転写ベルト３１の下方に配置される。画像形成部２０は、イエロー用の画像形成部２０Ｙと、シアン用の画像形成部２０Ｃと、マゼンタ用の画像形成部２０Ｍと、ブラック用の画像形成部２０Ｂと、を含む。これらの４つの画像形成部２０は、基本的な構成が同じである。これにより、以下の説明において、特に限定する必要がある場合を除き、各色を表す「Ｙ」、「Ｃ」、「Ｍ」、「Ｂ」の識別記号は省略することがある。

【0016】

画像形成部２０は、所定の方向（図１及び図３における時計回り）に回転可能に支持された感光体ドラム（像担持体）２１を備える。画像形成部２０は、さらに感光体ドラム２１の周囲に、その回転方向に沿って配置された帯電部２２と、現像装置４０と、ドラムクリーニング部（クリーニング部）２３と、を備える。なお、現像装置４０とドラムクリーニング部２３との間に一次転写部３２が配置される。

【0017】

感光体ドラム２１は、水平方向に延びる円筒形状に形成され、外周面に例えばアモルファスシリコン感光体で形成された感光層を有する。帯電部２２は、感光体ドラム２１の表面（外周面）を所定電位に帯電させる。露光部５は、帯電部２２によって帯電された感光体ドラム２１の外周面を露光し、感光体ドラム２１の外周面に原稿画像の静電潜像を形成する。現像装置４０は、この静電潜像にトナーを供給して現像し、トナー像を形成する。４つの画像形成部２０それぞれは、異なる色のトナー像を形成する。ドラムクリーニング部２３は、トナー像が中間転写ベルト３１の外周面に一次転写された後に、感光体ドラム２１の外周面に残留するトナー等を除去してクリーニングする。このようにして、画像形成部２０は、後に用紙Ｓに転写される画像（トナー像）を形成する。

【0018】

転写部３０は、中間転写ベルト３１と、一次転写部３２Ｙ、３２Ｃ、３２Ｍ、３２Ｂと、二次転写部３３と、ベルトクリーニング部３４と、を備える。中間転写ベルト３１は、４つの画像形成部２０の上方に配置される。中間転写ベルト３１は、所定の方向（図１における反時計回り）に回転可能に支持され、４つの画像形成部２０それぞれで形成されたトナー像が順次重ねて一次転写される無端状の中間転写体である。４つの画像形成部２０は、中間転写ベルト３１の回転方向上流側から下流側に向けて一列に並んだいわゆるタンデム方式にして配置される。

【0019】

一次転写部３２Ｙ、３２Ｃ、３２Ｍ、３２Ｂは、中間転写ベルト３１を挟んで、各色の画像形成部２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂの上方に配置される。二次転写部３３は、用紙搬送部４の用紙搬送方向に対して定着部６よりも上流側であって、中間転写ベルト３１の回転方向に対して４つの画像形成部２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂよりも下流側に配置される。ベルトクリーニング部３４は、中間転写ベルト３１の回転方向に対して二次転写部３３よりも下流側に配置される。

【0020】

一次転写部３２は、感光体ドラム２１の外周面に形成されたトナー像を中間転写ベルト３１に転写する。言い換えれば、トナー像は、各色の一次転写部３２Ｙ、３２Ｃ、３２Ｍ、３２Ｂで中間転写ベルト３１の外周面に一次転写される。そして、中間転写ベルト３１の回転とともに所定のタイミングで４つの画像形成部２０のトナー像が連続して重ねて中間転写ベルト３１に転写されることにより、中間転写ベルト３１の外周面にはイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のトナー像が重ね合わされたカラートナー像が形成される。

【0021】

中間転写ベルト３１の外周面のカラートナー像は、用紙搬送部４によって同期をとって送られてきた用紙Ｓに、二次転写部３３に形成される二次転写ニップ部で転写される。ベルトクリーニング部３４は、二次転写後に中間転写ベルト３１の外周面に残留するトナー等の付着物を除去してクリーニングする。このようにして、転写部３０は、感光体ドラム２１の外周面に形成されたトナー像を用紙Ｓに転写（記録）する。

【0022】

定着部６は、二次転写部３３の上方に配置される。定着部６は、トナー像が転写された用紙Ｓを加熱、加圧してトナー像を用紙Ｓに定着させる。

【0023】

用紙排出部７は、転写部３０の上方に配置される。トナー像が定着されて印刷が完了した用紙Ｓは、用紙排出部７に搬送される。用紙排出部７は、上方から印刷後の用紙（印刷物）が取り出される。

【0024】

制御部８は、ＣＰＵ、画像処理部、記憶部、並びにその他の電子回路及び電子部品を含む（いずれも不図示）。ＣＰＵは、記憶部に記憶された制御用のプログラムやデータに基づき、画像形成装置１に設けられた各構成要素の動作を制御して画像形成装置１の機能に係る処理を行う。給紙部３、用紙搬送部４、露光部５、画像形成部２０、転写部３０及び定着部６のそれぞれは、制御部８から個別に指令を受け、連動して用紙Ｓへの印刷を行う。記憶部は、例えばプログラムＲＯＭ（Read Only Memory）、データＲＯＭなどといった不揮発性の記憶装置と、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性の記憶装置との組み合わせで構成される。

【0025】

また、画像形成装置１は、図２に示すように、電圧印加部１２と、電流検知部１３と、をさらに備える。

【0026】

電圧印加部１２は、例えば電源部及び制御回路を含む（いずれも不図示）。電圧印加部１２は、現像装置４０の後述する現像ローラー（現像剤担持体）４４と電気的に接続される。電圧印加部１２は、現像ローラー４４に現像電圧を印加する。制御部８は、電圧印加部１２を介し、現像ローラー４４への現像電圧の印加タイミング、電圧値、極性、印加時間等を制御する。

【0027】

電流検知部１３は、現像ローラー４４に対する現像電圧の印加時に、感光体ドラム２１と現像ローラー４４との間で流れる電流を検知する。制御部８は、電流検知部１３が検知した電流に係る情報を、電流検知部１３から受信する。

【0028】

続いて、現像装置４０の構成について、図２及び図３に加えて図４、図５及び図６を用いて説明する。図４、図５及び図６は、図３の画像形成部２０の現像装置４０の垂直断面正面図、水平断面平面図及び垂直断面側面図である。なお、各色の現像装置４０は基本的な構成が同じであるので、構成要素について各色を表す識別記号の記載と、説明とを省略する。また、この説明において「軸線方向」は、互いに平行に延びる感光体ドラム２１、第１搬送部材４２、第２搬送部材４３及び現像ローラー４４それぞれの回転の軸線方向（図３及び図４の紙面奥行き方向、図５及び図６の左右横方向）を表す。

【0029】

現像装置４０は、感光体ドラム２１の外周面にトナーを供給する。現像装置４０は、例えば画像形成装置１の本体２に対して着脱可能である。現像装置４０は、現像容器５０と、第１搬送部材（現像剤搬送部材）４２と、第２搬送部材（現像剤搬送部材）４３と、現像ローラー（現像剤担持体）４４と、規制部材４５と、を備える。

【0030】

現像容器５０は、感光体ドラム２１の軸線方向に沿って延びる細長い形状であって、その長手方向を水平にして配置される。すなわち、現像容器５０の長手方向は、感光体ドラム２１の軸線方向と平行である。現像容器５０は、感光体ドラム２１に供給するトナーを含む現像剤として、例えばトナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤を収容する。現像剤は、例えば磁性トナーを含む磁性一成分現像剤や、非磁性一成分現像剤であって良い。

【0031】

現像容器５０は、仕切り部５１と、第１搬送室５２と、第２搬送室５３と、第１連通部５４と、第２連通部５５と、を有する。

【0032】

仕切り部５１は、現像容器５０の内部の下部に設けられる。仕切り部５１は、現像容器５０の長手方向と交差する方向（図４の左右横方向、図５の上下方向）の略中央部に配置される。仕切り部５１は、現像容器５０の長手方向及び上下方向に延びる略板形状で形成される。仕切り部５１は、現像容器５０の内部を、長手方向と交差する方向において区分する。

【0033】

第１搬送室５２及び第２搬送室５３は、現像容器５０の内部に設けられる。第１搬送室５２及び第２搬送室５３は、現像容器５０の内部が仕切り部５１によって区分されることで形成される。第１搬送室５２及び第２搬送室５３は、互いにほぼ同じ高さに並列配置される。

【0034】

第２搬送室５３は、現像容器５０内の、現像ローラー４４の配置領域に下方に隣接して配置される。第１搬送室５２は、現像容器５０内の、第２搬送室５３よりも現像ローラー４４から離隔した領域に配置される。第１搬送室５２は、現像剤補給管（不図示）が接続され、現像剤補給管を介して現像剤が補給される。第１搬送室５２は、第１搬送部材４２によって、現像剤が第１方向ｆ１に搬送される。第２搬送室５３は、第２搬送部材４３によって、現像剤が第１方向ｆ１と反対の第２方向ｆ２に搬送される。

【0035】

第１連通部５４及び第２連通部５５は、仕切り部５１の長手方向の両端部の外側それぞれに配置される。第１連通部５４及び第２連通部５５は、仕切り部５１の長手方向と交差する方向（図４の左右横方向、図５の上下方向）、すなわち略板形状である仕切り部５１の厚み方向において、第１搬送室５２と第２搬送室５３とを連通させる。言い換えれば、第１連通部５４及び第２連通部５５は、第１搬送室５２及び第２搬送室５３の長手方向の両端部側で互いを連通させる。

【0036】

第１連通部５４は、第１搬送室５２の第１方向ｆ１下流端と第２搬送室５３の第２方向ｆ２上流端とを連通させる。第１連通部５４は、現像剤が第１搬送室５２側から第２搬送室５３側に向かって搬送される。第２連通部５５は、第２搬送室５３の第２方向ｆ２下流端と第１搬送室５２の第１方向ｆ１上流端とを連通させる。第２連通部５５は、現像剤が第２搬送室５３側から第１搬送室５２側に向かって搬送される。

【0037】

第１搬送部材４２は、第１搬送室５２内に配置される。第２搬送部材４３は、第２搬送室５３内に配置される。第２搬送部材４３は、現像ローラー４４に近接して平行に延びる。第１搬送部材４２及び第２搬送部材４３は、現像ローラー４４と平行に水平方向に延びる軸線回りに回転可能に現像容器５０に支持される。第１搬送部材４２及び第２搬送部材４３の基本的な構成は同じであり、現像容器５０の長手方向に沿って延びる回転軸の外周部に螺旋状の羽根が設けられた形態である。

【0038】

第１搬送部材４２は、第１搬送室５２内において、回転の軸線方向に沿って第２連通部５５側から第１連通部５４側に向かう第１方向ｆ１に現像剤を攪拌しながら搬送する。第２搬送部材４３は、第２搬送室５３内において、回転の軸線方向に沿って第１連通部５４側から第２連通部５５側に向かう第２方向ｆ２に現像剤を攪拌しながら搬送する。すなわち、第１搬送部材４２及び第２搬送部材は、互いに反対方向に現像剤を攪拌しながら搬送し、所定の循環方向に循環させる。

【0039】

現像ローラー４４は、現像容器５０内の、第２搬送部材４３の上方に位置し、感光体ドラム２１と対向配置される。現像ローラー４４は、感光体ドラム２１の軸線と平行に延びる軸線回りに回転可能に現像容器５０に支持される。現像ローラー４４は、例えば図３及び図４において反時計回りに回転する円筒形状の現像スリーブ４４１と、現像スリーブ内に回転不能に固定された固定磁石４４２とを有する（図４参照）。

【0040】

現像ローラー４４は、その外周面の一部が現像容器５０から露出し、感光体ドラム２１と対向し、近接する。現像ローラー４４は、感光体ドラム２１との対向領域において感光体ドラム２１の外周面に供給するトナーを、その外周面に担持する。現像ローラー４４は、現像容器５０の第２搬送室５３内のトナーを担持して感光体ドラム２１に供給する。言い換えれば、現像ローラー４４は、第２搬送室５３内のトナーを感光体ドラム２１の外周面の静電潜像に付着させ、トナー像を形成する。

【0041】

規制部材４５は、現像ローラー４４と感光体ドラム２１との対向領域の、現像ローラー４４の回転方向上流側に配置される。規制部材４５は、現像ローラー４４に近接して対向し、その先端と現像ローラー４４の外周面との間に所定の間隔を設けて配置される。規制部材４５は、現像ローラー４４の軸線方向の全域にわたって延びる。規制部材４５は、規制部材４５の先端と現像ローラー４４の外周面との間の隙間を通過する、現像ローラー４４の外周面に担持された現像剤（トナー）の層厚を規制する。

【0042】

現像容器５０内の現像剤は、第１搬送部材４２及び第２搬送部材４３の回転により、第１連通部５４及び第２連通部５５を通って第１搬送室５２と第２搬送室５３との間を所定の循環方向に循環する。このとき、現像容器５０内のトナーは、攪拌されて帯電され、現像ローラー４４の外周面に担持される。現像ローラー４４の外周面に担持されたトナーは、規制部材４５によって層厚が規制された後、現像ローラー４４の回転によって現像ローラー４４と感光体ドラム２１との対向領域に搬送される。現像ローラー４４に所定の現像電圧が印加されると、感光体ドラム２１の表面（外周面）の電位との間の電位差により、現像ローラー４４の外周面に担持されたトナーが対向領域において感光体ドラム２１の外周面に移動する。これにより、感光体ドラム２１の外周面の静電潜像は、トナーによって現像される。

【0043】

続いて、現像装置４０のより詳細な構成について、図４、図５及び図６を用いて説明する。なお、図４及び図６には、ダクト６１内の空気流通方向ｆｄを表す矢線を記した。

【0044】

現像装置４０は、トナー捕集機構６０を備える。トナー捕集機構６０は、ダクト６１と、フィルター６２と、排気ファン６３と、振動発生部６４と、を有する。フィルター６２は、第１フィルター６２１と、第２フィルター６２２と、を含む。

【0045】

ダクト６１は、第２搬送室５３に隣接して配置される。ダクト６１は、現像容器５０の長手方向と交差する方向（図４の左右横方向、図６の紙面奥行き方向）において、現像容器５０内の現像ローラー４４の配置領域を隔てて感光体ドラム２１と対向する。ダクト６１は、空気流通方向の上流端において、第２搬送室５３に接続される。ダクト６１は、第２搬送室５３内の空気が流通する。ダクト６１は、吸気口６１１と、排気口６１２と、を有する。

【0046】

吸気口６１１は、ダクト６１の第２搬送室５３との接続部であって、現像ローラー４４の上方に配置される。すなわち、吸気口６１１は、ダクト６１の空気流通方向の上流端に位置する。吸気口６１１は、第２搬送室５３の長手方向の全域にわたって開口する。吸気口６１１は、例えば第２搬送室５３の長手方向に延びる矩形状に形成され、現像ローラー４４と対向する。吸気口６１１は、第２搬送室５３内とダクト６１内とを連通させる。第２搬送室５３内の空気は、吸気口６１１を通ってダクト６１内に流入する。

【0047】

排気口６１２は、例えば現像容器５０の背部に配置される。排気口６１２は、ダクト６１の空気流通方向の下流端に位置する。第２搬送室５３内の空気は、排気口６１２を通ってダクト６１内から排出される。なお、ダクト６１は、排気口６１２において、本体２内のファンを備えた他の排気経路と接続されていても良い。

【0048】

排気ファン６３は、排気口６１２に接続される。排気ファン６３を駆動すると、第２搬送室５３内の空気は、強制的にダクト６１を通って外部に排出される。言い換えれば、排気ファン６３は、ダクト６１を介して第２搬送室５３内の空気を外部に流出させる。

【0049】

第１フィルター６２１は、ダクト６１と第２搬送室５３との接続部である吸気口６１１の箇所に配置される。第１フィルター６２１は、吸気口６１１と同じ形状であって、例えば第２搬送室５３の長手方向に延びる矩形状に形成される。第１フィルター６２１は、吸気口６１１を覆う。すなわち、第１フィルター６２１は、現像ローラー４４と対向する。第１フィルター６２１は、例えば不織布で構成され、第２搬送室５３からダクト６１内に流入する空気に含まれるトナーを捕集する。

【0050】

第２フィルター６２２は、第１フィルター６２１よりもダクト６１内の空気流通方向下流側に配置される。第２フィルター６２２は、ダクト６１内の空気流通方向と交差する方向における断面と同じ形状であって、例えば第２搬送室５３の長手方向に延びる矩形状に形成される。第２フィルター６２２は、ダクト６１内の空気流通断面を覆う。第２フィルター６２２は、例えば不織布で構成され、第１フィルター６２１を通過してダクト６１内を流通する空気に含まれるトナーを捕集する。

【0051】

【表1】

【0052】

表１に、第１フィルター６２１及び第２フィルター６２２の性能の一例を示す。上流側静圧及び下流側静圧を１０ｃｍ／ｓの空気流量で測定したときの圧力損失が、第１フィルター６２１は０．４２ｍｍＡｑであり、第２フィルター６２２は４．５０ｍｍＡｑである。そして、例えば０．３μｍ捕集率、８μｍ捕集率ともに、第１フィルター６２１よりも第２フィルター６２２のほうが高い。

【0053】

上記のフィルター６２の構成によれば、第１フィルター６２１は、第２搬送室５３内のトナーを大量に捕集することがない、目詰まりし難い構成とすることができる。さらに、第２フィルター６２２によって、現像容器５０の外部にトナーが漏洩することを防止することが可能である。

【0054】

振動発生部６４は、例えば現像容器５０の背面に隣接して配置される。振動発生部６４は、例えば振動モーター、制御基板、並びにその他の電子回路及び電子部品を含む（いずれも不図示）。振動モーターの出力軸には、重心位置が出力軸の回転軸線から偏心した加振用ウェイトが取り付けられる。

【0055】

振動発生部６４は、第１フィルター６２１に接続されている。振動モーターを駆動させると、振動発生部６４は、第１フィルター６２１を振動させる。振動発生部６４によって第１フィルター６２１を振動させることで、第１フィルター６２１で捕集され、第１フィルター６２１に付着したトナーを落下させることができる。したがって、第１フィルター６２１の性能を回復することができ、画像形成装置１内におけるトナー飛散を継続的に抑制することが可能になる。

【0056】

そして、画像形成装置１の制御部８は、第１フィルター６２１で捕集したトナーをドラムクリーニング部２３によって回収する飛散トナー回収モードを実行可能である。図７は、図３の画像形成部２０周辺の部分拡大断面正面図であって、飛散トナー回収モードの説明図である。

【0057】

なお、図７には、感光体ドラム２１の画像形成時の回転方向Ｒ１１と、現像ローラー４４の画像形成時の回転方向Ｒ２１と、現像ローラー４４の飛散トナー回収モード時の回転方向Ｒ２２と、を矢線にて描画した。現像ローラー４４の回転方向Ｒ２１と、回転方向Ｒ２２とは、互いに逆方向である。また、説明の便宜上、図７の第１フィルター６２１の下方、現像ローラー４４の外周面及び感光体ドラム２１の外周面には、第１フィルター６２１から落下したトナー（黒丸形状）を描画したが、実際のトナーは、図７に描画されたトナー（黒丸形状）よりも遥かに小さい。

【0058】

飛散トナー回収モードでは、制御部８は、非画像形成時に、振動発生部６４によって第１フィルター６２１を振動させる。さらに、制御部８は、トナーが現像ローラー４４から感光体ドラム２１へ移動する方向の電位差が生じるように帯電部２２及び電圧印加部１２を制御するとともに、現像ローラー４４を画像形成時とは逆方向（図７のＲ２２方向）に回転させ、且つ感光体ドラム２１を画像形成時と同方向（図７のＲ１１方向）に回転させる。これにより、第１フィルター６２１から落下して現像ローラー４４の外周面に付着した飛散トナーを、飛散トナー回収モードでは、感光体ドラム２１を介してドラムクリーニング部２３によって回収する。なお、飛散トナー回収モードでは、一次転写部３２において転写バイアスを印加せず、感光体ドラム２１の外周面に付着したトナーが感光体ドラム２１から中間転写ベルト３１へ移動しないようにする。

【0059】

また、図７に示すように、現像ローラー４４は、現像スリーブ４４１と、固定磁石４４２と、を有する。

【0060】

現像スリーブ４４１は、現像ローラー４４の軸線方向に沿って延びる中空円筒状であり、現像容器５０に回転可能に支持される。現像スリーブ４４１は、外周面に現像剤を担持する。

【0061】

固定磁石４４２は、現像ローラー４４の軸線方向に沿って延びる円柱状であり、現像スリーブ４４１の内部に回転不能に固定される。固定磁石４４２は、軸線方向に沿って現像スリーブ４４１の全域にわたって延びる。

【0062】

固定磁石４４２は、現像スリーブ４４１の周方向に沿って複数の磁極が配列される。固定磁石４４２は、複数の磁極として、例えば汲上極、規制極、現像極、搬送極、及び剥離極を有する（いずれも不図示）。

【0063】

汲上極は、第２搬送室５３（図４参照）との対向領域に配置される。汲上極は、第２搬送室５３内を搬送される現像剤を現像スリーブ４４１の外周面上へと汲み上げる。汲上極は、規制極と共通の磁極で構成される場合もある。

【0064】

規制極は、現像スリーブ４４１の画像形成時の回転方向Ｒ２１に対し、汲上極よりも下流側であって規制部材４５との対向位置に配置される。規制極は、規制部材４５との対向位置でピーク磁力を生じさせる。規制極の磁力及び規制部材４５により、現像スリーブ４４１の外周面に担持された現像剤の層厚の規制がされる。

【0065】

現像極は、現像スリーブ４４１の画像形成時の回転方向Ｒ２１に対し、規制極よりも下流側であって感光体ドラム２１との対向領域に配置される。例えば、現像極は、現像ローラー４４と感光体ドラム２１とが最も接近する領域においてピーク磁力を生じさせる。現像極は、現像電圧が印加されることでトナーのみを感光体ドラム２１に飛翔させ、感光体ドラム２１の外周面上の静電潜像を現像する。

【0066】

搬送極は、現像スリーブ４４１の画像形成時の回転方向Ｒ２１に対し、現像極よりも下流側に配置される。現像剤は、搬送極の磁力によって現像スリーブ４４１の外周面に担持され、現像スリーブ４４１の回転とともに当該回転の方向に搬送される。

【0067】

剥離極は、現像スリーブ４４１の画像形成時の回転方向Ｒ２１に対し、搬送極より下流側であって、汲上極よりも上流側に配置される。剥離極との対向領域に到達した現像剤は、現像スリーブ４１１の外周面上から剥離し、第２搬送室５３内に落下する。

【0068】

図８は、図４の現像装置４０の現像ローラー４４の周方向における垂直磁力の分布及び垂直磁力勾配の変化を示すグラフである。図９は、図８の現像ローラー４４の周方向における垂直磁力の分布及び垂直磁力勾配の変化を示すグラフの部分拡大図である。

【0069】

図８及び図９の横軸は、現像ローラー４４上の周方向の位置を、中心角を用いて直線的に表している。角度０°の位置は、概ね現像極であって、現像ローラー４４と感光体ドラム２１との対向領域である。図８及び図９の横軸の角度は、現像極から、現像スリーブ４４１の画像形成時の回転方向Ｒ２１に沿って数値が大きくなる。図９は、図８の４０°から１２０°までの角度範囲の拡大図である。

【0070】

図８及び図９の左縦軸は、垂直磁力［ｍＴ］であり、図中の実線のデータ線に対応している。垂直磁力は、現像ローラー４４の外周面の表面に対する法線方向の磁力であって、例えば磁力測定装置を用いて測定することができる。図８及び図９の右縦軸は、垂直磁力勾配［ｍＴ／°］であり、図中の破線のデータ線に対応している。

【0071】

本実施形態では、磁力測定装置（ＧＡＵＳＳ ＭＥＴＥＲ Ｍｏｄｅｌ ＧＸ－１００、日本電磁測器株式会社製）を用い、現像ローラー４４を角度調整用治具に装着して一定角度ずつ回転させながら、垂直磁力を測定した。測定精度が非常に高い場合、垂直磁力勾配は、異なる角度で測定された垂直磁力の差分を測定角度差で除算することで求めることができる。しかしながら、測定精度が低い場合、垂直磁力勾配は、精度良く求めることができない。そこで、本実施形態では、測定角度を０．０２°ずつ変化させて垂直磁力を測定し、（０．０８°差での垂直磁力差／０．０８°）を、その０．０８°内の中間点での「勾配１」として算出した。そして、「勾配１」の２°の角度範囲のデータ（２°／０．０２°＝１００個）の平均勾配を、垂直磁力勾配として算出した。垂直磁力勾配の算出例を、表２に示す。

【0072】

【表2】

【0073】

表２は、図８における角度１０．００°から１０．１６°までの範囲のデータを、一例として示している。表２において、例えば角度１０．０８°での勾配１（－５．００ｍＴ／°）は、角度１０．０４°での垂直磁力７３．３ｍＴと、角度１０．１２°での垂直磁力７２．９ｍＴとの差分（－０．４０ｍＴ）を０．０８°で除算したものである。また、例えば角度１０．０８°での平均勾配（－４．７０ｍＴ／°）は、角度９．０８°から１１．０８°までの２°の角度範囲の勾配１のデータ（１００個）の平均値であり、「垂直磁力勾配」である。

【0074】

そして、固定磁石４４２は、現像スリーブ４４１の回転方向に対し、第１フィルター６２１の中央部６２１ｃとの対向位置４４２ｃ（図４及び図７参照）の垂直磁力勾配の絶対値が４．０ｍＴ／°以下である。言い換えれば、固定磁石４４２は、現像スリーブ４４１の回転方向に対し、第１フィルター６２１の中央部６２１ｃの鉛直下方の位置４４２ｃにおける垂直磁力勾配が、－４．０ｍＴ／°以上、＋４．０ｍＴ／°以下の範囲にある。

【実施例0075】

続いて、画像形成装置１内におけるトナー飛散の評価について説明する。この評価において、用紙Ｓに対して印字率２０％に相当する画像を１００，０００枚印刷し、画像形成装置１内へのトナー飛散を確認した。なお、本評価は、１枚目から７０，０００枚目まで常温常湿環境（２４℃／４０％）で印刷し、７０，００１枚目から１００，０００枚目まで高温高湿環境（２８．５℃／８０％）で印刷した。

【0076】

また、本評価において、飛散トナー回収モードを、印刷４０００枚毎に実行した。詳細に言えば、印刷４０００枚毎に、振動発生部６４を動作させて現像ローラー４４を逆回転させ、このときの現像電圧を１５０Ｖ、感光体ドラム２１の表面電位を２０Ｖとした。

【0077】

固定磁石４４２の磁極配置を表３に示す。表３に示すように、本評価において、固定磁石４４２の磁極配置が互いに異なる本発明の実施例の画像形成装置１と、比較例１及び２の画像形成装置とを用意した。

【0078】

【表3】

【0079】

ここで、図９において、固定磁石４４２の垂直磁力勾配は、角度５２．１４°から６８．３２°までの範囲Ａにおいて＋４．０ｍＴ／°より大きく、角度６８．３４°から９１．３４°までの範囲Ｂにおいて－４．０ｍＴ／°以上、＋４．０ｍＴ／°以下であり、角度９１．３６°から１００．５６°までの範囲Ｃにおいて－４．０ｍＴ／°未満である。

【0080】

そして、表３に関し、実施例の画像形成装置１は、固定磁石４４２の、第１フィルター６２１の中央部６２１ｃとの対向位置４４２ｃの垂直磁力勾配が、－４．０ｍＴ／°以上、＋４．０ｍＴ／°以下である（図９の範囲Ｂ）。比較例１の画像形成装置は、固定磁石４４２の、第１フィルター６２１の中央部６２１ｃとの対向位置４４２ｃの垂直磁力勾配が、＋４．０ｍＴ／°より大きい（図９の範囲Ａ）。比較例２の画像形成装置は、固定磁石４４２の、第１フィルター６２１の中央部６２１ｃとの対向位置４４２ｃの垂直磁力勾配が、－４．０ｍＴ／°未満である（図９の範囲Ｃ）。評価結果を表４に示す。

【0081】

【表4】

【0082】

表４に関し、トナー飛散確認について、目視にて画像形成装置内のトナー飛散の状況の確認を行った。「トナー飛散確認」の判断基準は、トナー飛散が確認されず、装置内が清潔に保たれている場合を「○」、トナー飛散が確認され、装置内が飛散トナーによって汚染されている場合を「×」とした。

【0083】

表４によれば、比較例１及び２の画像形成装置では、高温高湿環境において、装置内でトナー飛散が発生していることが分かる。これに対し、本発明の実施例の画像形成装置１では、常温常湿環境及び高温高湿環境のそれぞれにおいて、装置内でトナー飛散が発生していないことが分かる。

【0084】

このようにして、実施形態の構成によれば、飛散トナーを吸引して捕集するためのトナー捕集機構６０が現像装置４０内に形成されるとともに、フィルター６２で捕集した飛散トナーを現像ローラー４４及び感光体ドラム２１を介してドラムクリーニング部２３で回収することができる。

【0085】

ここで、高温高湿環境では、トナー帯電量が下がり易く、トナーの飛散量が多くなる傾向にある。また、固定磁石４４２の、第１フィルター６２１の中央部６２１ｃとの対向位置４４２ｃの垂直磁力勾配が、＋４．０ｍＴ／°より大きい場合（図９の範囲Ａ）、及び－４．０ｍＴ／°未満である場合（図９の範囲Ｃ）、第１フィルター６２１と対向する現像ローラー４４の外周面上に形成された現像剤の磁気ブラシは、例えば現像ローラー４４の周方向等に倒れた状態となる。倒れた状態の磁気ブラシ間には、隙間が無い。

【0086】

比較例１及び２の画像形成装置では、第１フィルター６２１から落下して現像ローラー４４の外周面上に付着したトナーが、倒れた状態の磁気ブラシ上に落下することになる。これにより、トナーを磁気ブラシ間の隙間に取り込むことができず、多くのトナーが飛散し、装置内が飛散トナーによって汚染されたと考えられる。

【0087】

そこで、実施形態の構成によれば、固定磁石４４２は、第１フィルター６２１の中央部６２１ｃとの対向位置４４２ｃの垂直磁力勾配の絶対値が４．０ｍＴ／°以下（－４．０ｍＴ／°以上、＋４．０ｍＴ／°以下）である（図９の範囲Ｂ）。この場合、第１フィルター６２１と対向する現像ローラー４４の外周面上に形成された現像剤の磁気ブラシは、現像ローラー４４の外周面の表面に対して法線方向に起立した状態となる。起立した状態の磁気ブラシ間には、隙間が生じる。

【0088】

実施形態の画像形成装置１では、第１フィルター６２１から落下して現像ローラー４４の外周面上に付着した飛散トナーが、起立した状態の磁気ブラシ上に落下することになる。これにより、飛散トナーを磁気ブラシ間の隙間に取り込むことができ、トナーの飛散を抑制できる。すなわち、実施形態の画像形成装置１は、第１フィルター６２１から落下した多くの飛散トナーを、現像ローラー４４の外周面上に付着させることが可能であり、感光体ドラム２１を介して効率良く回収することができる。したがって、小型化が図られた構成により、画像形成装置１内におけるトナー飛散を抑制することが可能になる。

【0089】

なお、固定磁石４２２は、現像スリーブ４４１の回転方向に対し、第１フィルター６２１の全域との対向位置の垂直磁力勾配の絶対値が４．０ｍＴ／°以下であることが好ましい。この構成によれば、現像ローラー４４の外周面上の、第１フィルター６２１との対向領域の広範囲にわたって、現像剤の磁気ブラシを起立した状態にすることができる。これにより、第１フィルター６２１から落下した飛散トナーを、磁気ブラシ間の隙間に取り込む作用を高めることが可能である。したがって、飛散トナーを効率良く回収することができる。

【0090】

そして、制御部８は、所定の印刷枚数ごとに、飛散トナー回収モードを実行する。例えば、上記実施例の画像形成装置１において、制御部８は、印刷４０００枚毎に飛散トナー回収モードを実行した。この構成によれば、定期的に、フィルター６２で捕集した飛散トナーを、現像ローラー４４及び感光体ドラム２１を介してドラムクリーニング部２３で回収することができる。したがって、画像形成装置１内におけるトナー飛散の抑制効果を向上させることが可能になる。

【0091】

また、トナー像の形成に用いられる現像剤は、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤である。二成分現像剤の場合、現像容器５０からのトナー飛散が発生し易いことが知られている。したがって、二成分現像剤を用いる画像形成装置１において上記飛散トナー回収モードを実行することで、より一層効果的に、画像形成装置１内におけるトナー飛散を抑制することが可能になる。

【0092】

また、感光体ドラム２１は、外周面にアモルファスシリコン感光体で形成された感光層を有する。アモルファスシリコン感光体で形成された感光層は、誘電率が高く、トナー帯電量が低いことが知られている。トナー帯電量が低いと、現像容器５０からのトナー飛散が発生し易い。したがって、アモルファスシリコン感光体を有する感光体ドラム２１を用いる画像形成装置１において上記飛散トナー回収モードを実行することで、より一層効果的に、画像形成装置１内におけるトナー飛散を抑制することが可能になる。

【0093】

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

【0094】

例えば、上記実施形態では、画像形成装置１は、複数色の画像を順次重ねて形成するいわゆるタンデム型のカラー印刷用の画像形成装置であることとしたが、このような機種に限定されるわけではない。画像形成装置は、タンデム型ではないカラー印刷用の画像形成装置やモノクロ印刷用の画像形成装置であって良い。

【産業上の利用可能性】

【0095】

本発明は、現像装置及び画像形成装置において利用可能である。

【符号の説明】

【0096】

１ 画像形成装置
８ 制御部
１２ 電圧印加部
１３ 電流検知部
２０ 画像形成部
２１ 感光体ドラム（像担持体）
２２ 帯電部
２３ ドラムクリーニング部（クリーニング部）
３０ 転写部
３１ 中間転写ベルト
４０ 現像装置
４２ 第１搬送部材（現像剤搬送部材）
４３ 第２搬送部材（現像剤搬送部材）
４４ 現像ローラー（現像剤担持体）
４５ 規制部材
５０ 現像容器
６０ トナー捕集機構
６１ ダクト
６２ フィルター
６３ 排気ファン
６４ 振動発生部
４４１ 現像スリーブ
４４２ 固定磁石
４４２ｃ 対向位置
６１１ 吸気口
６１２ 排気口
６２１ 第１フィルター
６２１ｃ 中央部
６２２ 第２フィルター

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】