JP5513447B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真式の画像形成装置に関する。

電子写真式の画像形成装置では、帯電器によって帯電されている感光体ドラムの円筒状の表面に、出力画像のレーザ光を照射して静電潜像を形成する。現像器は、静電潜像に、トナーを付着させてトナー像を形成する。トナー像は、感光体ドラムに対向して設けられている転写ローラによって用紙または中間転写体に転写される。前記転写ローラには、トナーと逆極性の電圧が印加される。例えば、感光体ドラムが複数あるカラー画像形成装置の場合、前記トナー像の形成と転写とは、感光体ドラムの数だけ繰り返し行なわれる。転写後、感光面に残留するトナーは、クリーナの備えるクリーニングブレードによって除去される。

従来、クリーニングブレードによって除去されたトナー飛散防止技術が考えられている。

下記特許文献１には、クリーニングブレードからの現像剤（トナー）の飛散を低減するため、クリーニングブレードの幅を、感光面の帯電幅よりも長くした画像形成装置が記載されている。

特開平６−１８６８９８号公報

装置の小型化を図るため、感光面に残留したトナーを除去するクリーニングブレードを、転写ローラ上付近に感光面に向き合う位置に設ける場合がある。この場合、クリーニングブレードによって除去されたトナーが、前記転写ローラのシャフト上に落下し、シャフトに環状に付着することがある。トナーは良導電性であるため、この場合、付着部分から、感光面への望まない放電が発生しやすくなる。

前記特許文献１には、前記のような位置にクリーニングブレードがある場合について、何ら記載も示唆もされていない。また、クリーニングブレードは、感光ドラムよりも幅が狭く設定されているものしか記載されていない。故に、仮に、前記位置関係にクリーニングブレードを設けても、クリーニングブレードから感光ドラムのシャフトへトナーの落下が生じる構成の画像形成装置しか構成することができない。

本発明は、必要最小限の部品で、前記放電を有効に防ぐ手段を備える画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の画像形成装置は、円筒状の感光面を有している感光体ドラムと、該感光体ドラムに向き合う位置に設けられている転写ローラと、感光体ドラム表面のトナーを除去するクリーニングブレードと、を備えている電子写真式の画像形成装置であって、前記転写ローラは、導電性シャフトと、該シャフトの両端以外の部分を覆う円筒状転写部材と、で構成されており、前記クリーニングブレードの下側に設けられており、前記感光体ドラム表面の幅、クリーニングブレードの幅、転写部材の幅の順に長く設定されており、この結果、前記クリーニングブレードから落ちてくるトナーがシャフトに付着しないようになっている、ことを特徴とする。

請求項２記載の画像形成装置は、請求項１記載の画像形成装置であって、前記感光体ドラム表面と導電性シャフトとの間に介在する前記転写部材が、肉厚３．５ｍｍ以下で、かつ、１．５ｍｍ以上のイオン導電性ゴムである、ことを特徴とする。

請求項３記載の画像形成装置は、請求項１又は２に記載の画像形成装置であって、前記感光体ドラム表面がアモルファスシリコン(A-Si)である、ことを特徴とする。

請求項１記載の画像形成装置では、転写部材の幅を上に位置しているクリーニングブレードの幅よりも長く設定したことによって、クリーニングブレードから落ちてくるトナーが転写ローラのシャフトに付着することを防ぐことができる。当該構成によって、極めて簡単な構成で、シャフトから感光体ドラム表面への放電を減少することができる。

請求項２記載の画像形成装置では、請求項１記載の画像形成装置であって、前記感光体ドラム表面と導電性シャフトとの間に介在する前記転写部材が、肉厚３．５ｍｍ以下で、かつ、１．５ｍｍ以上の薄いイオン導電性ゴムであるものにおいて、シャフトと感光体ドラム表面とが接近しているにもかかわらず、シャフトから感光体ドラム表面への放電を有効に防止できる。

請求項３記載の画像形成装置では、請求項１又は２に記載の画像形成装置であって、感光体ドラム表面をアモルファスシリコン（Ａ−Ｓｉ）としたものにおいて、シャフトから感光体ドラム表面への放電を有効に防止できる。

画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 クリーニングブレードと、感光体ローラの感光面と、転写ローラの転写部材と、の幅の関係を示す図である。 （ａ）低温低湿環境において転写ローラ６に流れる転写電流と転写電圧の関係を示すグラフである。（ｂ）転写部材の肉厚とリーク発生電圧の関係を示すグラフである。 シャフト部にトナーが付着した場合の電界強度の変化をシュミレーションした結果を示したものである。

本発明の画像形成装置は、感光面を有している感光体ドラムと、該感光体ドラムに向き合う位置に設けられている転写ローラと、転写ローラより上の位置にあり、感光体ドラム表面上のトナーを除去するために設けられているクリーニングブレードと、を備えている電子写真式の画像形成装置において、転写ローラの転写部材の幅を、クリーニングブレードの幅よりも長くしたことを特徴とする。該構成を採用することで、クリーニングブレードから落ちてきたトナーが転写ローラのシャフトに付着するのを防ぎ、シャフトから感光体ドラム表面への放電を有効に防止する。
以下、画像形成装置の第１実施形態について説明する。

（１）第１実施形態
図１は、第１実施形態に係る電子写真式の画像形成装置１の断面図である。装置１は、外部から入力される画像データに基づいて、感光体ドラム２の感光面２ａに、トナー像を形成し、形成されたトナー像を、感光面２ａに向き合う位置に設けられている転写ローラ３の転写部材３ｂとの間に搬送されてくる用紙４に転写する。

帯電・露光・現像器５は、感光体ドラム２の感光面２ａを帯電し、出力画像のレーザ光を照射して静電潜像を形成し、静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成するという一連の処理を実行する。感光体ドラム２に向き合う位置に設けられている転写ローラ３は、トナーと逆極性の電圧が印加されている転写部材３ｂの作用によって、トナー像を用紙４に転写する。用紙は、搬送路に設けられる加熱定着装置７で定着処理された後に、排紙トレイ８に排出される。帯電・露光・現像器５には、トナーコンテナ９から、トナーが補充される。

感光面２ａ上に残留しているトナーは、用紙に転写後、クリーナ６のクリーニングブレード６ａによって除去される。

１つの実施例では、感光体ローラ２は、直径３０ｍｍで、アモルファスシリコン（Ａ−Ｓｉ）の感光面２ａを有している。帯電・露光・現像器５は、感光面２ａを帯電する、直径１２ｍｍ、長さ３１２．５ｍｍの帯電器５ａと、直径２０ｍｍ、長さ３０３ｍｍ（画像印字可能領域＝ブラスト幅）の現像器５ｂと、を備えている。クリーニングブレード６ａは、長さ３１８ｍｍのウレタンブレードである。クリーナ６は、他に長さ３１２ｍｍの摩擦ローラ６ｂも備えている。転写ローラ３は、いわゆるイオン導電性のローラ（例えばヤマウチ株式会社の製品）であり、直径６ｍｍの導電性シャフト３ａと、該シャフトの両側以外を覆う厚み１．５ｍｍの円筒状のゴム製の転写部材３ｂと、で構成されており、転写部材３ｂの長さは、３２２ｍｍである。なお、ゴム製の転写部材３ｂの厚みは、一般には、３．５ｍｍである。

図２は、クリーナ６のクリーニングブレード６ａの幅Ｗ３と、感光体ローラ２の感光面２ａの幅Ｗ１と、その画像形成幅Ｗ２と、転写ローラ３の転写部材３ｂの幅Ｗ４と、の関係を示す図である。図示するように、各幅は、装置の実働状況下で、クリーニングブレード６ａから落ちてくるトナーがシャフト３ａに付着しないように、画像形成幅Ｗ２、感光面２ａの幅Ｗ１、ウレタンブレード６ａの幅Ｗ３、転写部材３ｂの幅Ｗ４、の順に長くなっている。

図３（ａ）は、低温低湿環境において転写ローラ６に流れる転写電流と転写電圧の関係を示すグラフである。本発明の転写ローラ６は、φ６のＳＵＳ製のシャフトに外形がφ１２．３で抵抗値が１０ｌｏｇ７Ωのイオン導電部材（ＥＣＯ＋ＮＢＲ）の転写部材が形成されている。転写部材の長さは３０６ｍｍである。イオン導電部材は低湿低温環境では常温環境よりも抵抗が高くなるとともに、転写ローラを使用するのにともなって低下していく。低温低湿環境においては、転写ローラに３０μＡの転写電流を流す。このとき、初期の転写ローラでは約６ｋＶの電圧が発生する。３０万枚の印刷に使用した後の転写ローラでは約２．５ｋＶの電圧が発生する。
図３（ｂ）は、図３（ａ）と同じ転写ローラにおいて転写部材の肉厚とリーク発生電圧の関係を示すグラフである。肉厚が２ｍｍの場合は４．５ｋＶ以上ではリークが発生し、肉厚が３ｍｍの場合は７．２ｋＶ以上になるとリークが発生することが分かる。

図４は、転写ローラの転写部材の外側のシャフト部にトナーが付着した場合の電界強度の変化をシュミレーションした結果を示したものである。設定条件は、転写ローラの抵抗値が１０ｌｏｇ８Ωであり、転写ローラのシャフトに３０μAの定電流を流す場合である。転写ローラの転写部材の厚みを３ｍｍとした場合の低温低湿環境における放電が発生し始める放電限界の電界強度は６．２ＭＶ／ｍである。シュミレーション結果から、シャフトにトナーが付着していない場合（図中の白丸）は、放電限界よりも遥かに低い電界強度しか発生しない。しかし、トナーの付着による突起が形成されると、シャフト表面と感光体ドラム表面の距離が近い場合には、電界強度が放電限界付近まで急激に上昇することがわかる。

そこで図２に示す各部材の長さ関係において、Ｎ／Ｎ環境（室温２３度、湿度５０％）で転写電流６５μＡ、Ｌ／Ｌ環境（室温１０度、湿度５０％）で転写電流３０μＡ、を供給して、京セラミタ株式会社製ＭＦＰ（ＦＳ−６０３０）においてＡ４サイズの用紙に約３万枚の画像形成を行った。この場合、ウレタンブレード６ａから落ちてきたトナーの付着が原因で生じる放電は、全く観察されなかった。

このことは、画像形成装置１において、前記長さ関係が満たされ、ウレタンブレード６ａから落ちてくるトナーが、転写ローラ３のシャフト３ａに全く付着しない、又は、実質付着しない、ことを意味している。

なお、感光面２ａをアルマイト処理することによって、前記放電をより有効に防ぐことができる。

上記構成を採用したことによって、転写ローラ３のシャフト３ａから感光面２ａへの放電を有効に防ぐことができた。

本発明は、図１に示した形式に限らず、転写ローラの上側にクリーニングブレードが設けられるという位置関係を満たす、種々の形式の電子写真式の画像形成装置に用いることができる。

１ 画像形成装置
２ 感光体ローラ
２ａ 感光面
３ 転写ローラ
３ａ シャフト
３ｂ 転写部材
４ 用紙
５ 帯電・露光・現像器
６ クリーナ
６ａ ウレタンブレード

Claims (3)

1. 円筒状の感光面を有している感光体ドラムと、該感光体ドラムに向き合う位置に設けられている転写ローラと、感光体ドラム表面のトナーを除去するクリーニングブレードと、を備えている電子写真式の画像形成装置であって、
   前記転写ローラは、導電性シャフトと、該シャフトの両端以外の部分を覆う円筒状転写部材と、で構成されており、前記クリーニングブレードの下側に設けられており、
   前記感光体ドラム表面の幅、クリーニングブレードの幅、転写部材の幅の順に長く設定されており、この結果、前記クリーニングブレードから落ちてくるトナーがシャフトに付着しないようになっている、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記感光体ドラム表面と導電性シャフトとの間に介在する前記転写部材が、肉厚３．５ｍｍ以下で、かつ、１．５ｍｍ以上のイオン導電性ゴムである、
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記感光体ドラム表面がアモルファスシリコンである、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。

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