JP4608930B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、静電潜像担持体に形成された静電潜像を粉体現像剤で現像すると共に現像して得られた現像剤像を被転写体(紙などのシート類又は中間転写体)に転写する画像形成装置に関する。
粉体現像剤を用いて静電潜像を可視像化する画像形成装置では、粉体現像剤が静電潜像に接触する領域(一般に「現像領域」という。)で現像剤の噴煙が発生する。そして、この現像剤の噴煙が画像形成装置内の気流に乗って周囲に飛散すると、画像形成装置の内部が汚染されるという問題がある。
そこで、現像領域の近傍に現像剤飛散防止ローラを配置し、この現像剤飛散防止ローラの回転によってその周囲に形成される気流を利用し、現像領域で発生した噴煙現像剤を再び現像装置に送り返す技術が特許文献1に開示されている。
特開平9−311546号公報
本発明は、特許文献1に記載の技術と異なる技術によって噴煙現像剤を捕獲し、画像形成装置内部の汚染を防止することを目的とするものである。
この目的を達成するため、本発明は、静電潜像担持体と、上記静電潜像担持体と転写領域を介して対向する無端状の転写ベルトを備えており、上記静電潜像担持体上に形成された現像剤像を上記転写領域で上記転写ベルトに又は上記転写ベルトと共に上記転写領域を通過するシートに転写する画像形成装置において、
一端、他端、上記一端と他端との間にある折曲部を有し、上記一端が上記静電潜像担持体の外周面に第1の隙間を介して対向し、上記一端から上記折曲部までの一端側部分は、上記転写ベルトとの間の距離が上記一端から上記折曲部に向かうにしたがって小さくなるように配置されており、上記他端から上記折曲部までの他端側部分は、上記転写ベルトとの間に第2の隙間を介して上記転写ベルトに沿って伸びており、上記一端側部分が、上記転写領域を同一方向に移動する上記静電潜像担持体の外周面部分と上記転写ベルトの外周面部分と協働して上記転写領域の上流側に所定の大きさの空間を形成する整流部と、
上記整流部と上記転写ベルトとの間に電位差を設け、上記整流部から上記転写ベルトに向けて現像剤を電気的に吸引する電界を形成する電界形成手段を備えていることを特徴とする。
本発明の他の形態は、複数の静電潜像担持体と、上記複数の静電潜像担持体に対応した複数の転写領域をそれぞれ介して対向する無端状の転写ベルトを備えており、上記複数の静電潜像担持体上にそれぞれ形成された現像剤像を上記複数の転写領域でそれぞれ上記転写ベルトに又は上記転写ベルトと共に上記複数の転写領域を通過するシートに転写する画像形成装置において、
一端、他端、上記一端と他端との間にある折曲部を有し、上記一端が上記静電潜像担持体の外周面に第1の隙間を介して対向し、上記一端から上記折曲部までの一端側部分は、上記転写ベルトとの間の距離が上記一端から上記折曲部に向かうにしたがって小さくなるように配置されており、上記他端から上記折曲部までの他端側部分は、上記転写ベルトとの間に第2の隙間を介して上記転写ベルトに沿って伸びており、上記一端側部分が、上記複数の転写領域をそれぞれ同一方向に移動する上記静電潜像担持体の外周面部分と上記転写ベルトの外周面部分と協働して上記複数の転写領域のそれぞれの上流側に所定の大きさの空間を形成する複数の整流部と、
上記複数の整流部と上記転写ベルトとの間に電位差を設け、上記整流部から上記転写ベルトに向けて現像剤を電気的に吸引する電界を形成する電界形成手段を備えていることを特徴とする。
これらの画像形成装置において、上記整流部は導電性金属からなり、電気的に絶縁されて浮いて状態に設定してもよい。また、上記整流部は、上記転写材又は上記現像装置若しくはそれらの両方と対向する表面部分に絶縁層を有することが好ましい。さらに、上記整流部は導電性金属からなり、上記電界形成手段は、上記電界を形成するための電圧を上記整流部に印加する電源を備えていることが好ましい。
上記整流部は、上記転写材搬送経路と所定の間隔をあけて平行に伸びると部分を備えていることが好ましい。また、上記整流部と転写材との電位差は500ボルト〜2500ボルト、上記整流部と転写材との間隔は0.5mm〜2.0mm、上記整流部と静電潜像担持体表面との間隔は2mm〜7mmであることが好ましい。
このように構成された画像形成装置によれば、現像領域で発生した噴煙トナーは、静電潜像担持体表面部分と転写材表面部分と整流部によって形成される空間に回収され、そこで転写材表面又は静電潜像担持体表面若しくはそれらの両方に付着して回収される。したがって、噴煙トナーが周囲に飛散して周辺機器を汚染することがない。しかも、簡単な構成によって、汚染防止効果を得ることができる。
図1は、画像形成装置10の一つの具体的形態であるフルカラープリンタの内部構造を示す。以下、このフルカラープリンタについて説明するが、本発明は他の形態の画像形成装置、例えば、複写機、複合機、ファクシミリのほか、多色又は単色の画像形成装置に同様に適用できるものである。
画像形成装置10の構成についてまず説明すると、画像形成装置10は以下に説明する種々の画像形成要素を収容するための筐体12を有する。筐体12の内部には、被転写体であるシート(例えば、用紙)を供給するシート供給部14と、シート供給部14から供給されたシートに画像を形成する画像形成部16が配置されている。また、筐体12の上部には、画像形成部16で画像が形成されたシートを排出するシート排出部18が設けてある。
画像形成部16は、シート供給部14から供給されたシートをシート排出部18に向かって上方に搬送するシート搬送部20を有し、このシート搬送部20によって搬送されるシートの搬送経路上に、シートに粉体現像剤像を転写する転写部22と、転写された現像剤像をシートに定着する定着部24が配置されている。
転写部22でシートに転写される現像剤像を形成する作像部26は、シートに転写される現像剤を保持する無端状の中間転写ベルト(転写材)28を有する。中間転写ベルト28は、転写部22の近傍に配置された第1のローラ30と、第1のローラ30と水平方向に所定の間隔をあけて平行に配置された第2のローラ32と、これら2つのローラ30,32の間に所定の間隔をあけて配置された複数のローラ(転写ローラ)34によって支持され、図示しないモータの駆動に基づいて、矢印で示す方向(反時計回方向)に回転するようにしてある。
作像部26はまた、中間転写ベルト28の外周面に現像剤像を形成する複数のイメージングユニット36を有する。実施の形態において、フルカラーの画像を形成するために、作像部26は4台のイメージングユニット36を備えており、例えば図面の左から順番にそれぞれのイメージングユニット36にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの現像剤が収容されている。実施の形態では、4台のイメージングユニット36に対応して、第3のローラ(転写ローラ)34は4つ設けてある。そして、4台のイメージングユニット36は、第2のローラ32から第1のローラ30に向かってほぼ水平に移動する下部中間転写ベルト部分に、転写ローラ34と対向するように配置されている。
図2に示すように、各イメージングユニット36は、円筒体からなる静電潜像担持体(感光体)38を備えており、この静電潜像担持体38は矢印で示す方向(時計回り方向)に回転するようにしてある。実施の形態では円筒体からなる静電潜像担持体38を用いているが、無端ベルトからなる静電潜像担持体を用いてもよい。
図1に戻り、静電潜像担持体38の周囲には、静電潜像担持体38の外周面を清掃するクリーニング装置40と、清掃された静電潜像担持体38の外周面を所定極性の所定電位に帯電する帯電装置42と、帯電された静電潜像担持体38の外周面に露光される画像(画像光)が通過するための露光部44と、画像露光によって静電潜像担持体38の外周面に形成された静電潜像を所定の色の現像剤で可視像化する現像装置46を有する。図2に示すように、実施の形態において、現像装置46は静電潜像担持体38に対向する現像ローラ48を備えており、これら静電潜像担持体38と現像ローラ48が対向する領域(現像領域50)で、この現像ローラ48の外周面に保持されている粉体現像剤を静電潜像担持体38に保持されている静電潜像に供給する。一般に、粉体現像剤には一成分現像剤現像剤と二成分現像剤があるが、いずれの現像剤も使用できるし、接触形式と非接触形式の現像方式があるが、いずれの形式であってもよい。また、図1に戻り、露光部44を通じて静電潜像担持体38の外周面に画像を露光する画像投射部52は、イメージングユニット36の下方に配置されており、フルカラー画像を作成するイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色に対応した画像光を対応する露光部44を通じて静電潜像担持体38に投射するように構成されている。
再び図2を参照すると、静電潜像担持体38は時計回り方向に回転し、現像ローラ48は反時計回り方向に回転するようにしてある。したがって、現像領域50で、静電潜像担持体38と現像ローラ48は同一方向に移動し、そこで現像ローラ48の外周面に保持されている現像剤が静電潜像担持体38の外周面に保持されている静電潜像に供給されて可視像化される。実施の形態では、静電潜像担持体38の外周面は帯電装置42によって負極性の所定電位に一様に帯電され、露光部44で画像光が露光された部分(静電潜像画像部)の電位が低下する。この場合、現像装置46は、静電潜像画像部に電気的に付着する現像剤として負極性に帯電するトナーが使用されており、現像装置46の内部で負極性に荷電されたトナーが現像領域50で静電潜像画像部に付着し、静電潜像画像部を可視像化する。
静電潜像担持体38の外周面に形成されたトナー像(現像剤像)は、該静電潜像担持体38の回転に基づいて転写領域(一次転写領域)54に搬送され、ここで中間転写ベルト28の外周面に転写される。静電潜像担持体38から中間転写ベルト28へのトナーの転写は、電気的吸引力に基づいて行われる。具体的に、転写ローラ34は電源56に接続され、トナーの帯電極性(負極性)とは逆の極性の電位(正極性の電位)が転写ローラ34に印加されており、これにより、静電潜像担持体38の外周面に保持されている負極性トナーは転写ローラ34に電気的に吸引され、中間転写ベルト28の外周面に保持される。
このようにして複数のイメージングユニット36から複数のトナー像(現像剤像)が中間転写ベルト28の外周面に転写される。また、転写される複数のトナー像は中間転写ベルト28の上で重ねられ、一つのカラートナー像が合成される。次に、中間転写ベルト28の外周で合成されたトナー像は、中間転写ベルト28の回転と共に転写部22に搬送され、ここでシートに転写される。
図1に示すように、転写部22は、中間転写ベルト28に対向する転写ローラ58を備えており、これら中間転写ベルト28と転写ローラ58の対向部に転写領域(二次転写領域)60が形成されている。また、転写ローラ58には、図示しない電源からトナーの帯電極性(負極性)とは逆の極性の電圧が印加されている。したがって、中間転写ベルト28に保持されているトナーは、転写領域60を通過するシートの背後にある転写ローラ58に電気的に吸引されてシートに転写される。
トナーが転写されたシートは、定着部24に搬送され、そこでトナーが加熱溶融されてシートに定着される。そして、トナーが定着されたシートは、上部のシート排出部18に排出される。
図2を参照すると、上述のように、現像ローラ48に保持されている現像剤は現像領域50で静電潜像担持体38の外周面に接触する。このとき、静電潜像担持体38との物理的接触により現像剤にストレスが加わり、現像剤を構成している一部のトナーが噴煙となって現像ローラ48から分離する。そして、現像ローラ48から分離したトナーを放置しておくと周囲に飛散し、現像装置46のハウジング62や、その他の機器を汚染するという問題がある。
そこで、本発明の画像形成装置10は、図2及び図3に示すように、中間転写ベルト28と、その下方に配置された現像装置46のハウジング62の間に整流板(整流部)64が配置されている。実施の形態において、整流板64は導電性の金属からなる板で形成されており、中間転写ベルト28と現像装置ハウジング62のそれぞれと所定の大きさの隙間66,68をあけて配置されている。また、静電潜像担持体38に対向する一端側(図面の右側)は、中間転写ベルト28と静電潜像担持体38と現像装置ハウジング62で囲まれた空間内に進出し、その先端(一端)は静電潜像担持体38との間に所定の大きさの隙間70を形成している。実施の形態において、整流板64は、中間転写ベルト28と現像装置ハウジング62との間から進出した位置(折曲部)72で、中間転写ベルト28から離れる方向(斜め下方)に折り曲げられ、この折り曲げ位置72から先端側の部分(一端側部分)74が中間転写ベルト(転写材表面部分)28および静電潜像担持体(静電潜像担持体表面部分)38とともに、転写領域54の上流側に、所定の大きさと形の噴煙回収空間76を形成している。実施の形態では、噴煙回収空間76は三角形に形成されているが、その形は限定的なものではない。また、整流板64は電源(電界形成手段)78(図1参照)に接続されており、この電源78からトナーの帯電極性(負極性)と同一の極性の電圧が印加され、整流板64から中間転写ベルト28に向かう電界が形成されている。
このような構成において、現像領域50で発生した噴煙トナーは、静電潜像担持体38の回転により該静電潜像担持体38の表面上に形成される気流に乗り、整流板64の先端と静電潜像担持体38との隙間70を抜け、噴煙回収空間76に進入する。一方、中間転写ベルト28の回転により該中間転写ベルト28の表面上にも気流が形成され、この気流は中間転写ベルト28と整流板64との隙間66から噴煙回収空間76に進入する。その結果、噴煙回収空間76に進入した噴煙トナーは、噴煙回収空間76に閉じ込められる。
ところで、噴煙トナーには、本来の極性(負極性)に帯電しているがその帯電量が少ない弱荷電トナーと、逆の極性(正極性)に帯電している逆荷電トナーが存在する。このうち、弱荷電トナーは、転写ローラ34から電荷を受けて正極性に帯電している中間転写ベルト28と負極性の電圧が印加されている整流板64との間に形成される電界によって中間転写ベルト28に吸引されて付着する。この中間転写ベルト28に付着した弱荷電トナーは、その一部がトナー像と共に転写部22でシートに転写される。また、中間転写ベルト28の外側にトナー回収用のクリーニング装置80(図1参照)を設けている場合、このクリーニング装置80でトナーが回収される。なお、クリーニング装置80には種々の形態のものが提案されており、例えば、ブレード方式、回転ブラシ式などがあるが、いずれの形式のものであってもよい。一方、逆荷電トナーは、静電潜像担持体38の外周面、特に負極性の電荷が付与されている静電潜像非画像部に電気的に吸引されて付着する。この静電潜像担持体38の非画像部に付着した逆荷電トナーは、静電潜像担持体38の回転に基づいてクリーニング装置40に搬送され、そこで該クリーニング装置40に回収される。
中間転写ベルト28と整流板64との隙間66、整流板64と現像装置ハウジング62との隙間68、および整流板64と静電潜像担持体38との隙間70は、噴煙トナーの回収効率を適正に保つように設計される。具体的に、中間転写ベルト28と整流板64の隙間66は、中間転写ベルト28の外周に形成される気流を整流板64が遮ることなく、また噴煙回収空間76に閉じ込められた噴煙トナーが隙間66を通じて外部に流出しないように、例えば、0.5mm〜2.0mmの範囲に設定することが好ましい。整流板64と現像装置ハウジング62との隙間68は、中間転写ベルト28と現像装置ハウジング62と静電潜像担持体38で囲まれた領域の空気が適正な速度をもって外部に流れるように、例えば、0.5mm〜2.0mmの範囲に設定することが好ましい。整流板64と静電潜像担持体38との隙間70は、静電潜像担持体38の外周に形成される気流に乗って運ばれる噴煙トナーの流れを整流板64が遮ることがないように、例えば2.0mm〜7.0mmの範囲に設定することが好ましい。また、電源78から整流板64に印加する電圧は、整流板64と中間転写ベルト28との電位差が約500ボルト〜2500ボルトになるように設定するのが好ましい。実際、中間転写ベルト28の移動速度を152mm/秒の条件では、中間転写ベルト28と整流板64との隙間66を1.0〜1.5mm、整流板64と現像装置ハウジング62との隙間68を0.5〜1.0mm、整流板64と静電潜像担持体38との隙間70を5.0〜7.0mmに設定したとき、トナー汚染防止に関して良好な結果が得られた。
このように、中間転写ベルト28と現像装置ハウジング62との間に整流板64を設けた画像形成装置10によれば、現像領域50で発生した噴煙トナーが中間転写ベルト28や静電潜像担持体38に回収されるため、この噴煙トナーが周囲に飛散して現像装置46やその他の構成を汚すことがない。
上述した画像形成装置10は本発明の一つの実施形態であって、この画像形成装置10は種々改変することが可能である。例えば、上述の実施形態では整流板64に、トナーの帯電極性と同一極性の電圧を印加することによって整流板64から中間転写ベルト28の外周面に向かう電界を形成したが、図4に示すように、金属製の整流板64は電気的に絶縁して浮いているフロート状態(電界形成手段)とすることができる。この場合、中間転写ベルト28に残留する電荷(正極性の電荷)によって弱荷電トナーは中間転写ベルト28に吸引されて回収される。この実施形態の場合、整流板64の表面、例えば中間転写ベルト28との対向面又は現像装置ハウジングとの対向面若しくはそれらの両方を電気的に絶縁性の材料で部分的に又は全体的に被覆して絶縁層82を形成し、その被覆部分を誘電防止することにより該被覆部分を電気的にゼロボルトに維持することが好ましい。なお、絶縁層82は、絶縁性のフィルムを貼り付けて形成してもよいし、絶縁性材料を塗布して形成してもよい。
上述の実施の形態では、図3に示すように、中間転写ベルト28と現像装置ハウジング62との間に配置されている整流板部分84(すなわち、整流板64の他端から折曲部72までの他端側部分)は、中間転写ベルト28の外周面とほぼ平行に配置されているが、必ずしも平行又はほぼ平行である必要はなく、例えば、中間転写ベルト28の移動方向と逆の方向に向かって次第に隙間66が狭くなるように配置してもよい。
上述の実施の形態では、いったん中間転写ベルト28の表面に現像剤像を転写(一次転写)し、次に中間転写ベルト28からシートに現像剤像を転写(二次転写)する形態の画像形成装置について説明したが、静電潜像担持体から直接シートに転写する形態の画像形成装置にも本発明は適用可能である。この場合、中間転写ベルト28に代わるシート搬送ベルトにシート(転写材)は保持され、中間転写ベルト28とほぼ同一の経路に沿って搬送される。このとき、噴煙回収空間76の逆荷電トナーは、シートとの物理的接触によって該シートに保持されて回収される。
上述の実施の形態では、複数のイメージングユニットを有する画像形成装置について説明したが、一つのイメージングユニットだけを有する画像形成装置にも本発明は適用可能である。この場合、中間転写ベルトに残留する電荷(トナーの電荷とは逆極性の電荷)により、またはシートとの物理的付着に基づき、噴煙回収空間76の弱荷電トナーは中間転写ベルト又はシートに回収される。
上述の実施の形態では、静電潜像担持体38の外周面に保持された逆荷電トナーは該静電潜像担持体38の近傍に配置されたクリーニング装置40で回収するものとしたが、このようなクリーニング装置を具備せず、例えば現像装置で静電潜像担持体からトナーを回収するようにしたクリーナレス画像形成装置に本発明は適用可能である。
上述の実施の形態では、水平方向に移動する中間転写ベルト部分の下に静電潜像担持体と現像装置を配置した構成を例にとって本発明を説明したが、それらの上下左右の配置関係は、その実施の形態に限るものでない。
本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図。 図1の画像形成装置を構成する静電潜像担持体、現像装置、中間転写ベルトの一部を表示する断面図。 静電潜像担持体、現像装置、中間転写ベルトで囲まれた領域における噴煙トナーの動きを説明する断面図。 本発明の他の形態に係る画像形成の一部を示す断面図。
符号の説明
10:画像形成装置
12:筐体
14:シート供給部
16:画像形成部
18:シート排出部
20:シート搬送部
22:転写部
24:定着部
26:作像部
28:中間転写ベルト
30:第1のローラ
32:第2のローラ
34:転写ローラ
36:イメージングユニット
38:静電潜像担持体
40:クリーニング装置
42:帯電装置
44:露光部
46:現像装置
48:現像ローラ
50:現像領域
52:画像投射部
54:転写領域(一次転写領域)
56:電源
58:転写ローラ
60:転写領域(二次転写領域)
62:現像装置ハウジング
64:整流板
66:隙間
68:隙間
70:隙間
72:位置
76:噴煙回収空間
78:電源
80:クリーニング装置
82:絶縁層

Claims (7)

  1. 静電潜像担持体と、上記静電潜像担持体と転写領域を介して対向する無端状の転写ベルトを備えており、上記静電潜像担持体上に形成された現像剤像を上記転写領域で上記転写ベルトに又は上記転写ベルトと共に上記転写領域を通過するシートに転写する画像形成装置において、
    一端、他端、上記一端と他端との間にある折曲部を有し、上記一端が上記静電潜像担持体の外周面に第1の隙間を介して対向し、上記一端から上記折曲部までの一端側部分は、上記転写ベルトとの間の距離が上記一端から上記折曲部に向かうにしたがって小さくなるように配置されており、上記他端から上記折曲部までの他端側部分は、上記転写ベルトとの間に第2の隙間を介して上記転写ベルトに沿って伸びており、上記一端側部分が、上記転写領域を同一方向に移動する上記静電潜像担持体の外周面部分と上記転写ベルトの外周面部分と協働して上記転写領域の上流側に所定の大きさの空間を形成する整流部と、
    上記整流部と上記転写ベルトとの間に電位差を設け、上記整流部から上記転写ベルトに向けて現像剤を電気的に吸引する電界を形成する電界形成手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
  2. 上記整流部は導電性金属からなり、電気的に絶縁されて浮いていることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 上記整流部は、上記転写ベルトに対向する表面部分に絶縁層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。
  4. 上記整流部は導電性金属からなり、
    上記電界形成手段は、上記電界を形成するための電圧を上記整流部に印加する電源を備えていることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  5. 上記整流部の他端側部分は、上記転写材ベルトと上記第2の隙間をあけて平行に伸びていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一に記載の画像形成装置。
  6. 上記第2の隙間が0.5mm〜2.0mm、上記第1の隙間が2mm〜7mmであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一に記載の画像形成装置。
  7. 複数の静電潜像担持体と、上記複数の静電潜像担持体に対応した複数の転写領域をそれぞれ介して対向する無端状の転写ベルトを備えており、上記複数の静電潜像担持体上にそれぞれ形成された現像剤像を上記複数の転写領域でそれぞれ上記転写ベルトに又は上記転写ベルトと共に上記複数の転写領域を通過するシートに転写する画像形成装置において、
    一端、他端、上記一端と他端との間にある折曲部を有し、上記一端が上記静電潜像担持体の外周面に第1の隙間を介して対向し、上記一端から上記折曲部までの一端側部分は、上記転写ベルトとの間の距離が上記一端から上記折曲部に向かうにしたがって小さくなるように配置されており、上記他端から上記折曲部までの他端側部分は、上記転写ベルトとの間に第2の隙間を介して上記転写ベルトに沿って伸びており、上記一端側部分が、上記複数の転写領域をそれぞれ同一方向に移動する上記静電潜像担持体の外周面部分と上記転写ベルトの外周面部分と協働して上記複数の転写領域のそれぞれの上流側に所定の大きさの空間を形成する複数の整流部と、
    上記複数の整流部と上記転写ベルトとの間に電位差を設け、上記整流部から上記転写ベルトに向けて現像剤を電気的に吸引する電界を形成する電界形成手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
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