JP2004240006A - プロセスユニットおよび画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】比較的簡易な構成で飛散トナーによる汚染を抑制できるプロセスユニットを提供する。
【解決手段】プロセスユニットは、感光体ドラム14上の潜像に対し現像手段からトナーを供給してトナー画像を形成し、該画像を転写領域32に搬送される中間転写ベルト4に転写する画像形成装置に着脱可能に構成されている。ユニットは、現像部およびドラムを収容したハウジング26を有する。ハウジングは、ベルト移動方向Aに関して転写領域上流側においてベルトと間隔をあけて配置された隔壁58を有する。隔壁は、上壁56とともに、転写領域上流側近傍に開口部60aを有する貫通路60を形成する。ベルトとドラムの移動により生じるエアーフロー66,70は、転写領域上流側近傍で合流し、貫通路を開口部60aから開口部60bに向かうエアーフロー72となる。飛散トナーは、フロー72に伴って貫通路内に導かれ、貫通路内で自重落下し、上壁上に堆積する。
【選択図】 図2
【解決手段】プロセスユニットは、感光体ドラム14上の潜像に対し現像手段からトナーを供給してトナー画像を形成し、該画像を転写領域32に搬送される中間転写ベルト4に転写する画像形成装置に着脱可能に構成されている。ユニットは、現像部およびドラムを収容したハウジング26を有する。ハウジングは、ベルト移動方向Aに関して転写領域上流側においてベルトと間隔をあけて配置された隔壁58を有する。隔壁は、上壁56とともに、転写領域上流側近傍に開口部60aを有する貫通路60を形成する。ベルトとドラムの移動により生じるエアーフロー66,70は、転写領域上流側近傍で合流し、貫通路を開口部60aから開口部60bに向かうエアーフロー72となる。飛散トナーは、フロー72に伴って貫通路内に導かれ、貫通路内で自重落下し、上壁上に堆積する。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタあるいはこれらの複合機などの画像形成装置、および該装置に対し着脱可能なプロセスユニットに関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真方式による画像形成装置は、一般に、像担持体の表面電位を一様に帯電させ、選択的に露光を行うことで像担持体上に静電潜像を形成し、さらに現像部からトナーを供給することで静電潜像を現像し、トナー画像を記録媒体に転写することにより画像形成を行う。
【0003】
このような画像形成装置において、現像部からトナーが飛散し装置内を汚染する問題が知られている。特に、現像部を組み込んだプロセスユニットを着脱可能にした形態の画像形成装置においては、プロセスユニットの外側までトナーが飛散し、画像形成装置本体側がトナー粉塵で汚染される可能性がある。
【0004】
このような問題を解決するために、従来では、現像部のハウジングの底壁を構成するあご部と、転写前ガイド板とでダクト空間を形成し、該空間を介して飛散トナーを吸引する汚染防止方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。また、あご部自体にダクトを形成し、該ダクトを介して飛散トナーを吸引する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−117363号公報
【特許文献2】
実開平1−77669号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の構成では、粉塵トナーを吸引するファン等の吸引装置が必要であり、また、ダクトの排気経路の設計が必要となるため、装置の大型化・複雑化・コスト高を招く。
【0007】
そこで、本発明では、比較的簡易な構成により飛散トナーによる汚染を抑制・防止できるプロセスユニットおよび画像形成装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係るプロセスユニットは、
所定の軸周りに回転可能な像担持体上の潜像に対し現像手段からトナーを供給してトナー画像を形成し、続いて、トナー画像を転写領域に搬送される被転写体に転写する画像形成装置に対し着脱可能なプロセスユニットにおいて、
転写領域において、被転写体の移動方向と像担持体の移動方向が同一であり、
前記プロセスユニットは、現像手段、像担持体の少なくとも一つを収容したハウジングを有し、
ハウジングは、被転写体の移動方向に関して転写領域の上流側において被転写体と間隔をあけて配置された隔壁を有するとともに、被転写体の移動方向(像担持体の回転方向)に関して転写領域の上流側近傍に開口部を有する貫通路を有することを特徴とする。
【0009】
ここで、被転写体は、記録媒体や中間転写体(例えば中間転写ベルト)などを表す。
【0010】
本発明に係る画像形成装置は、
所定の軸周りに回転可能な像担持体上の潜像に対し現像手段からトナーを供給してトナー画像を形成し、続いて、トナー画像を転写領域に搬送される被転写体に転写する画像形成装置において、
画像形成装置には、現像手段、像担持体の少なくとも一つを収容したハウジングを有するプロセスユニットが着脱可能に装着されており、
転写領域において、被転写体の移動方向と像担持体の移動方向が同一であり、
被転写体の移動方向に関して転写領域の上流側において被転写体と間隔をあけた配置された隔壁を有するとともに、被転写体の移動方向(像担持体の回転方向)に関して転写領域の上流側近傍に開口部を有する貫通路を有することを特徴とする。
【0011】
好適な実施形態では、隔壁および貫通路は、画像形成装置本体側に設けられる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明に係る実施の形態を説明する。なお、本願明細書では、方向を表す用語(例えば、「上」、「下」、「右」、「左」、およびこれらの用語を含む別の用語)を適宜用いるが、説明に用いる図面中の方向を示すだけのものであって、これらの用語によって本発明が限定的に解釈されるべきでない。また、同一または類似の構成部材は、複数の図面にわたって、同一の符号または同一の符号に適当な添字を付して表す。
【0013】
図1は、本発明に係る一実施形態であるカラー画像形成装置2の全体構成図である。画像形成装置2は、その内部のほぼ中央部に中間転写ベルト4を備えている。中間転写ベルト4は、3つのローラ6、8、10の外周部に支持されて矢印A方向に回転駆動されるようになっている。ローラ6は中間転写ベルト4に張力を与えるテンションローラである。ローラ10は図示しない駆動モータに連結され、このローラ10の回転に伴い、ローラ6、8が従動回転するようになっている。
【0014】
中間転写ベルト4の下部水平部の下には、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色にそれぞれ対応する4つのプロセスユニット12Y,12M,12C,12Kが中間転写ベルト4に沿って並んで配置されている。各プロセスユニット12(12Y,12M,12C,12K)は、画像形成装置2に着脱可能に装着されている。
【0015】
プロセスユニット12Y,12M,12C,12Kは、像担持体として、装置2に組み込んだ状態で上部となる位置に、図示しないモータにより軸(図示せず)周りに回転駆動される感光体ドラム14Y,14M,14C,14Kをそれぞれ有している。各感光体ドラム14(14Y,14M,14C,14K)の周囲には、その回転方向B(時計回り方向)に沿って順に、帯電器16と、プリントヘッド部18と、現像部20と、中間転写ベルト4を挟んで感光体ドラム14Y,14M,14C,14Kとそれぞれ対向する一次転写ローラ22(22Y,22M,22C,22K)と、クリーナ24とがそれぞれ配置されている。一次転写ローラ22を除く各部材14,16,18,20,24は、各プロセスユニット12のハウジング26内に配置されている。
【0016】
各現像部20は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)またはブラック(K)のトナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤を収容する収容部28と、該収容部28の右壁上部に形成した開口部に配置された現像スリーブ30とを備える。現像スリーブ30は、図示しないモータにより反時計回り方向に回転駆動可能となっている。現像スリーブ30内部には、周方向に複数の磁極が配置されたマグネットロール(図示せず)が固定されている。現像部20はまた、現像スリーブ30の回転方向に関して現像スリーブ30と感光体ドラム14の対向領域(現像領域)の上流側に、現像スリーブ30の表面に当接するようにドクターブレード(図示せず)が設けてあり、現像領域に搬送される現像剤量を規制するようになっている。
【0017】
一次転写ローラ22は、中間転写ベルト4を介して感光体ドラム14に圧接しており、一次転写ローラ22と中間転写ベルト4とのニップ部が、一次転写領域32になっている。
【0018】
中間転写ベルト4のローラ10で支持された部分には、二次転写ローラ34が圧接されており、二次転写ローラ34と中間転写ベルト4とのニップ部が、二次転写領域36になっている。
【0019】
中間転写ベルト4のローラ8で支持された部分には、二次転写後に中間転写ベルト4上に残留するトナーを掻き取って廃トナーボックス38内に回収するためのベルトクリーナ40が圧接されている。
【0020】
画像形成装置2の下部には、給紙カセット42が着脱可能に配置されている。給紙カセット42内に積載収容された記録媒体Sは、給紙ローラ44の回転によって最上部のものから1枚ずつ搬送路46に送り出されることになる。
【0021】
搬送路46は、給紙カセット42から、タイミングローラ対48のニップ部、二次転写領域36、定着ローラ対50のニップ部および排紙ローラ対52のニップ部を通って排紙トレイ54まで延びている。
【0022】
次に、画像形成装置2の概略動作について説明する。
【0023】
外部装置(例えばパソコン)からプリンタ2の画像信号処理部(図示せず)に画像信号が入力されると、画像信号処理部ではこの画像信号をイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックに色変換したデジタル画像信号を作成し、この信号をプリントヘッド用LEDドライブ回路に伝達する。このドライブ回路は、入力されたデジタル信号に基づいて、各プロセスユニット12Y,12M,12C,12Kのプリントヘッド部18を発光させて露光を行う。これにより、各感光体ドラム14Y,14M,14C,14Kの表面には、各色用の静電潜像がそれぞれ形成される。
【0024】
各感光体ドラム14Y,14M,14C,14K上に形成された静電潜像は、各現像部20によりそれぞれ現像されて各色のトナー画像となる。そして、各色のトナー画像は、各一次転写ローラ22Y,22M,22C,22Kの作用により、矢印A方向に移動する中間転写ベルト4上に順次重ね合わせて一次転写される。
【0025】
このようにして中間転写ベルト4上に形成された重ね合わせトナー画像は、中間転写ベルト4の移動にしたがって二次転写領域36に達する。この二次転写領域36において、重ね合わされた各色トナー画像は、二次転写ローラ34の作用により、給紙カセット42から搬送路46に送り出されてタイミングローラ対48により供給された記録媒体Sに一括して二次転写される。なお、二次転写後に中間転写ベルト4上に残留するトナーは、ベルトクリーナ40により回収される。
【0026】
トナー画像が二次転写された記録媒体Sは、搬送路46を通って定着ローラ対50に送られ、そこでトナー画像が記録媒体Sに定着される。そして、記録媒体Sは排紙ローラ対52を介して排紙トレイ54に排出される。
【0027】
次に、主に図2を用いて、トナー飛散による装置2の汚染を防止するための機構を説明する。
【0028】
各プロセスユニット12のハウジング26は、中間転写ベルト4の下部水平部と所定の間隔をあけて対向するように水平方向に伸びた上壁56を有する。図の例では、上壁56は、感光体ドラム14の左側において、現像部20の収容部28の上壁を構成する。現像スリーブ30の上側に位置する収容部28の右壁57は、感光体ドラム14と所定の間隔をあけて凹状に形成されている。
【0029】
ハウジング26の上壁56は、感光体ドラム14の回転方向Bに関して一次転写領域32の上流側近傍まで突出している。また、ハウジング26は、一次転写領域32の上流側において、ハウジング上壁56の水平上面56aと中間転写ベルト4の下部水平部の間に、これらと所定の間隔をあけて水平方向に伸びた隔壁58を有する。この隔壁58は、上壁56との間で、一端(右端)60aが一次転写領域32の上流側近傍に位置する水平方向に伸びた貫通路60を形成する。
【0030】
貫通路60は、上壁56の長手方向[図2(a)の紙面表裏方向]全域にわたって形成されている(貫通路60の開口部60aは、感光体ドラム14の長手方向略全域に対向して形成されている。)。貫通路60は、上壁56の長手方向[図2(b)の左右方向]に適当な間隔で配置され貫通路60の一端60aから他端60bまで伸びた複数のリブ62により、複数の通路60cに分割されている。リブ62は、上壁56と隔壁58を連結する部材としても機能する。貫通路60両端のリブ62a,62bは特に、図2(a)左側(後述するように、貫通路60に生じるエアーフローの流れ方向に関し下流側)の端部がさらに図2(a)の紙面表裏方向に伸びて、全体としてL字状になっている。図2(b)では、リブ62は透視して図示してある。
【0031】
このような汚染防止機構において、画像形成時、中間転写ベルト4をA方向に、感光体ドラム14をB方向に回転させる(したがって、一次転写領域32において、中間転写ベルト4と感光体ドラム14の移動方向は同一である。)。中間転写ベルト4のA方向の回転により、中間転写ベルト4と隔壁58の間の空間64には、図2(a)の左側から右側に向けてエアーフロー66が発生する。また、感光体ドラム14のB方向の回転により、ハウジング右壁57と感光体ドラム14の間の空間68には、下側から上側に向けてエアーフロー70が発生する。このエアーフロー70により現像スリーブ30からトナーが飛翔する。トナーが飛翔する原因の一つとしては、装置2の使用時間が長くなるとトナーの帯電特性が劣化するため、現像領域で感光体ドラム14に供給されないトナーが、磁性キャリアとの静電気力以上の遠心力を現像スリーブ30の回転により受けることが挙げられる。特に、現像スリーブ30表面の軸方向両端から飛翔するトナーの量が多い。この理由は、現像スリーブ30表面の両端では内部にマグネットローラが対向せず、したがって、現像スリーブ30の回転に伴って、現像スリーブ30に担持された現像剤がドクターブレードにより規制されると、余剰の現像剤の一部がマグネットローラに対向しない前記表面両端まで移動し、ドクターブレードを通過する場合があるためである。マグネットローラが対向していない領域に担持されたトナーは、現像スリーブ30の回転に伴う遠心力を受けて飛翔易い。
【0032】
エアーフロー66,70は、感光体ドラム14の回転方向Bに関し一次転写領域32の上流側近傍で合流するが、隔壁58と上壁56の間に貫通路60が形成されているため、貫通路60を右側開口部60aから左側開口部60bに向かうエアーフロー72となる。中間転写ベルト4と隔壁58の間の空間64および右壁57と感光体ドラム14の間の空間68は、エアーフロー66,70が支配的に流れているため、一次転写領域32の上流側近傍で合流したエアーの前記空間64,68への逆流はあまり生じない。飛散トナーは、エアーフロー72に伴って貫通路60内に導かれ、貫通路60内で自重落下し、上壁56上に堆積する(図中、堆積トナーをTで表す。)。
【0033】
比較例として、図3に示すように、中間転写ベルト4と対向するハウジング上面に貫通路を形成しない場合、中間転写ベルト4のA方向の移動により中間転写ベルト4とハウジング上壁56の間の空間74の主として上層側に左側から右側に向かってエアーフロー76が発生する。このエアーフロー76と、ハウジング右壁57と感光体ドラム14の間の空間68に下側から上側に向けて発生するエアーフロー78は、一次転写領域32の上流側近傍で合流し、空間74の主として下層側を右側から左側に向かうエアーフロー80が発生する。しかしながら、エアーフロー76,80は、隔壁58により上下に流れが分けられている本実施形態と異なり、互いに物理的に分けられていないため、空間74に乱流が発生する。この結果、飛散トナーは、本実施形態と異なりハウジング上面にあまり堆積せず、堆積しても乱流により再度飛散し、場合によってはハウジング26外面や画像形成装置本体側の構成部材、あるいはハウジング26内の他の構成部材を汚染する。
【0034】
ところで、貫通路60内のエアーフロー72は、エアーフロー66,70が一次転写領域32の上流側近傍で衝突して発生するため、エアーフロー72は、上壁56の長手方向の中心付近から両端に向かう成分を有する(図4参照)。このため、上壁56の中心付近と比べて両端付近にトナーTが堆積しやすい。トナーが両端に一定以上堆積すると、エアーフロー72により貫通路60の開口部60bから再度飛散する可能性がある。本実施形態では、貫通路60内を図2(a)の左右方向に伸びた複数のリブ62を設けることで、エアーフロー72の流れを実質的に右側から左側に向かうように制御でき、その結果、両端にトナーが過度に堆積するのを防止できる。
【0035】
前述したように、現像スリーブ30表面の軸方向両端から飛翔するトナーの量が多いため、貫通路60に流入するトナーも、貫通路両端側が多くなる。本実施形態では、両端に位置するリブ62をL字状にすることで、両端にトナーが多量に堆積しても貫通路60の開口部60bからトナーが飛散するのが防止される。なお、貫通路60を通過したエアーフローが両端のリブ62a,62bの外側に回り込むのを防止する効果もある。特に、ハウジング26が、両端に位置するリブ62a,62bの外側空間がハウジング26内で他の構成部材の位置する空間と連通するような構成の場合に、堆積トナーTからトナーが飛翔して該構成部材まで到達するのを防止できる。
【0036】
貫通路60内にフィルタを設けてトナーを集塵するようにしてもよい。
【0037】
ハウジング26から突出する感光体ドラム14部分を小さくしプロセスユニット12の小型化を図るために、中間転写ベルト4とハウジング上壁56の間隔は小さく、例えば2〜3mmに設定される。この場合、例えば、隔壁58の厚みを0.1〜0.25mmとし、リブ62の高さを0.5〜1.5mmに設定する。隔壁58と上壁56との間隔が広い方がエアーフロー72の流れがよくなるので、中間転写ベルト4と隔壁58との間隔に比べて、隔壁58と上壁56との間隔を広くするのが好ましい。
【0038】
図1を参照して、隣接するプロセスユニット12同士のハウジング26が近接している場合、感光体ドラム14の右側に位置するハウジング上壁56部分(図の例では、感光体ドラム14を回転可能に支持する支持部材の上壁を構成する。)の上方にも、隔壁58’を設けて貫通路60’を形成してもよい。この貫通路60’は、隣り合うプロセスユニット12の貫通路60を流れるエアーが貫通路60’内に流入してトナーが堆積できるように、貫通路60に対向して形成される。なお、最も右側に位置するプロセスユニット12Kにおいても、貫通路60’が形成されている。この図の例では、該貫通路60’にトナーが堆積することはないが、プロセスユニット12Kの使用環境によっては、隣接するプロセスユニットの貫通路60に対向して貫通路60’が配置される場合があることを想定したものである。
【0039】
以上の説明は、本発明の一実施形態にかかるもので、本発明はこれに限らず種々改変可能である。例えば、前記実施形態では、中間転写ベルト4上にトナー画像を一次転写し、このトナー画像を記録媒体Sに二次転写するカラー画像形成装置を例にして本発明を説明したが、本発明はこれに限らず、中間転写ベルトと同様の構成を有する記録媒体搬送ベルト上を搬送される記録媒体に直接トナー画像を転写するタイプのカラー画像形成装置や、像担持体(例えば感光体ドラム)と転写部(例えば転写ローラ)との間に記録媒体を通過させることでトナー画像を記録媒体に転写するモノクロ画像形成装置であって、転写領域での記録媒体搬送方向と像担持体の移動方向が同一のものにも適用できる。
【0040】
また、本発明は、前記実施形態のように二成分現像剤に限らず、トナーのみからなる一成分現像剤の場合にも適用可能である。
【0041】
さらに、プロセスユニットに内蔵される構成部材は、前記実施形態に限らず、本発明は、少なくとも像担持体または現像手段の少なくとも一つを内蔵するプロセスユニットに対し適用可能である。
【0042】
加えて、前記実施形態では、貫通路60は、上壁56の長手方向全域にわたって形成されているが、貫通路60の一部の領域(両端部を除く)に関して、装置の構成上該領域にトナーが堆積するのを避ける必要があるなどの理由により、該領域を閉鎖してエアーが通らないようにしてもよい。
【0043】
さらにまた、前記実施形態では、貫通路60は、水平方向に伸びた直線的な形状を有しているが、例えばプロセスユニット12の外形に沿って湾曲していてもよく、その形状は本発明を限定しない。
【0044】
また、前記実施形態では、上壁56の上面56aが、トナーが自重により落下し堆積する面を構成しているが、貫通路(トナー堆積面)の位置は、装置の構成に応じて適宜設定される。例えば、図5に示す構成では、中間転写ベルト4”の上部水平部の上に、4つのプロセスユニット12Y”,12M”,12C”,12K”が中間転写ベルト4”に沿って並んで配置されている。各プロセスユニット12のハウジング26”は、中間転写ベルト4”と対向する側に下壁56”を有し、貫通路60”は、下壁56”と、下壁58”と中間転写ベルト4”との間に配置された隔壁58”により形成され、隔壁58”がトナー堆積面として機能する。
【0045】
図6に示す構成は、中間転写ベルト4’’’が鉛直上方向に搬送される例で、感光体ドラム14’’’と現像部20’’’が一体となったプロセスユニット12’’’は、そのハウジング26’’’の鉛直方向下壁56’’’に対向して隔壁58’’’を有し、下壁56’’’と隔壁58’’’から形成された貫通路60’’’が、感光体ドラム14’’’の回転方向(時計回り方向)に関し転写領域32’’’の上流側近傍に開口部60a’’’を有するようになっている。図中、符号90,92はトナー94を撹拌するローラ対(このローラ対の代わりに、トナー94を供給および撹拌するシュクリュを用いてもよい。)、96はドクターブレード、98はプロセスユニット12’’’を把持するためのハンドルを表す。
【0046】
さらに、貫通路をプロセスユニット側に設けず、画像形成装置本体側に設けてもよい。具体的には、中間転写ベルトや記録媒体搬送路などに対向して2つの隔壁を中間転写ベルト等と直交する方向に互いに間隔をあけて設けることで、貫通路を構成する。この場合、プロセスユニットを本体に装着した状態で、プロセスユニットのハウジングと中間転写ベルト等から離れた側の隔壁とが全面にわたって接触する。画像形成装置本体側に中間転写ベルトと対向するように隔壁を設け、プロセスユニットを装着した状態で、隔壁とプロセスユニットのハウジング外面とで貫通路を形成する構成は、ハウジング外面に付着したトナーのためにプロセスユニットの取外し時にユニットを慎重に取り扱う必要が生じるが、本発明の範囲内に含まれる。
【0047】
【発明の効果】
本発明によれば、比較的簡易な構成で装置内でのトナー拡散を抑制・防止でき、したがって取り扱い時にユーザの手が汚れることのないプロセスユニットを提供できる。また、プロセスユニット内外の構成部材が飛散トナーにより汚染されるのを抑制・防止できるため、良好な画像を長期間安定して形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図。
【図2】(a)図1のプロセスユニットの上面付近を示す拡大断面図。(b)図1のプロセスユニットの上面に形成された貫通路を示す斜視図。
【図3】(a)プロセスユニットに貫通路を形成しない場合のエアーフローを示す、図2(a)に類似した図。
【図4】貫通路にリブを設けない場合のエアーフローを示す、図2(b)に類似した図。
【図5】本発明に係る画像形成装置の別の実施形態を示す概略部分構成図。
【図6】本発明に係る画像形成装置のさらに別の実施形態を示す概略部分構成図。
【符号の説明】
2:画像形成装置、4:中間転写ベルト、12:プロセスユニット、14:感光体ドラム(像担持体)、20:現像部(現像手段)、26:ハウジング、32:一次転写領域、58:隔壁、60:貫通路、60a:開口部、62:リブ、A:中間転写ベルト移動方向、B:感光体ドラム回転方向、T:トナー。
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタあるいはこれらの複合機などの画像形成装置、および該装置に対し着脱可能なプロセスユニットに関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真方式による画像形成装置は、一般に、像担持体の表面電位を一様に帯電させ、選択的に露光を行うことで像担持体上に静電潜像を形成し、さらに現像部からトナーを供給することで静電潜像を現像し、トナー画像を記録媒体に転写することにより画像形成を行う。
【0003】
このような画像形成装置において、現像部からトナーが飛散し装置内を汚染する問題が知られている。特に、現像部を組み込んだプロセスユニットを着脱可能にした形態の画像形成装置においては、プロセスユニットの外側までトナーが飛散し、画像形成装置本体側がトナー粉塵で汚染される可能性がある。
【0004】
このような問題を解決するために、従来では、現像部のハウジングの底壁を構成するあご部と、転写前ガイド板とでダクト空間を形成し、該空間を介して飛散トナーを吸引する汚染防止方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。また、あご部自体にダクトを形成し、該ダクトを介して飛散トナーを吸引する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−117363号公報
【特許文献2】
実開平1−77669号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の構成では、粉塵トナーを吸引するファン等の吸引装置が必要であり、また、ダクトの排気経路の設計が必要となるため、装置の大型化・複雑化・コスト高を招く。
【0007】
そこで、本発明では、比較的簡易な構成により飛散トナーによる汚染を抑制・防止できるプロセスユニットおよび画像形成装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係るプロセスユニットは、
所定の軸周りに回転可能な像担持体上の潜像に対し現像手段からトナーを供給してトナー画像を形成し、続いて、トナー画像を転写領域に搬送される被転写体に転写する画像形成装置に対し着脱可能なプロセスユニットにおいて、
転写領域において、被転写体の移動方向と像担持体の移動方向が同一であり、
前記プロセスユニットは、現像手段、像担持体の少なくとも一つを収容したハウジングを有し、
ハウジングは、被転写体の移動方向に関して転写領域の上流側において被転写体と間隔をあけて配置された隔壁を有するとともに、被転写体の移動方向(像担持体の回転方向)に関して転写領域の上流側近傍に開口部を有する貫通路を有することを特徴とする。
【0009】
ここで、被転写体は、記録媒体や中間転写体(例えば中間転写ベルト)などを表す。
【0010】
本発明に係る画像形成装置は、
所定の軸周りに回転可能な像担持体上の潜像に対し現像手段からトナーを供給してトナー画像を形成し、続いて、トナー画像を転写領域に搬送される被転写体に転写する画像形成装置において、
画像形成装置には、現像手段、像担持体の少なくとも一つを収容したハウジングを有するプロセスユニットが着脱可能に装着されており、
転写領域において、被転写体の移動方向と像担持体の移動方向が同一であり、
被転写体の移動方向に関して転写領域の上流側において被転写体と間隔をあけた配置された隔壁を有するとともに、被転写体の移動方向(像担持体の回転方向)に関して転写領域の上流側近傍に開口部を有する貫通路を有することを特徴とする。
【0011】
好適な実施形態では、隔壁および貫通路は、画像形成装置本体側に設けられる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明に係る実施の形態を説明する。なお、本願明細書では、方向を表す用語(例えば、「上」、「下」、「右」、「左」、およびこれらの用語を含む別の用語)を適宜用いるが、説明に用いる図面中の方向を示すだけのものであって、これらの用語によって本発明が限定的に解釈されるべきでない。また、同一または類似の構成部材は、複数の図面にわたって、同一の符号または同一の符号に適当な添字を付して表す。
【0013】
図1は、本発明に係る一実施形態であるカラー画像形成装置2の全体構成図である。画像形成装置2は、その内部のほぼ中央部に中間転写ベルト4を備えている。中間転写ベルト4は、3つのローラ6、8、10の外周部に支持されて矢印A方向に回転駆動されるようになっている。ローラ6は中間転写ベルト4に張力を与えるテンションローラである。ローラ10は図示しない駆動モータに連結され、このローラ10の回転に伴い、ローラ6、8が従動回転するようになっている。
【0014】
中間転写ベルト4の下部水平部の下には、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色にそれぞれ対応する4つのプロセスユニット12Y,12M,12C,12Kが中間転写ベルト4に沿って並んで配置されている。各プロセスユニット12(12Y,12M,12C,12K)は、画像形成装置2に着脱可能に装着されている。
【0015】
プロセスユニット12Y,12M,12C,12Kは、像担持体として、装置2に組み込んだ状態で上部となる位置に、図示しないモータにより軸(図示せず)周りに回転駆動される感光体ドラム14Y,14M,14C,14Kをそれぞれ有している。各感光体ドラム14(14Y,14M,14C,14K)の周囲には、その回転方向B(時計回り方向)に沿って順に、帯電器16と、プリントヘッド部18と、現像部20と、中間転写ベルト4を挟んで感光体ドラム14Y,14M,14C,14Kとそれぞれ対向する一次転写ローラ22(22Y,22M,22C,22K)と、クリーナ24とがそれぞれ配置されている。一次転写ローラ22を除く各部材14,16,18,20,24は、各プロセスユニット12のハウジング26内に配置されている。
【0016】
各現像部20は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)またはブラック(K)のトナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤を収容する収容部28と、該収容部28の右壁上部に形成した開口部に配置された現像スリーブ30とを備える。現像スリーブ30は、図示しないモータにより反時計回り方向に回転駆動可能となっている。現像スリーブ30内部には、周方向に複数の磁極が配置されたマグネットロール(図示せず)が固定されている。現像部20はまた、現像スリーブ30の回転方向に関して現像スリーブ30と感光体ドラム14の対向領域(現像領域)の上流側に、現像スリーブ30の表面に当接するようにドクターブレード(図示せず)が設けてあり、現像領域に搬送される現像剤量を規制するようになっている。
【0017】
一次転写ローラ22は、中間転写ベルト4を介して感光体ドラム14に圧接しており、一次転写ローラ22と中間転写ベルト4とのニップ部が、一次転写領域32になっている。
【0018】
中間転写ベルト4のローラ10で支持された部分には、二次転写ローラ34が圧接されており、二次転写ローラ34と中間転写ベルト4とのニップ部が、二次転写領域36になっている。
【0019】
中間転写ベルト4のローラ8で支持された部分には、二次転写後に中間転写ベルト4上に残留するトナーを掻き取って廃トナーボックス38内に回収するためのベルトクリーナ40が圧接されている。
【0020】
画像形成装置2の下部には、給紙カセット42が着脱可能に配置されている。給紙カセット42内に積載収容された記録媒体Sは、給紙ローラ44の回転によって最上部のものから1枚ずつ搬送路46に送り出されることになる。
【0021】
搬送路46は、給紙カセット42から、タイミングローラ対48のニップ部、二次転写領域36、定着ローラ対50のニップ部および排紙ローラ対52のニップ部を通って排紙トレイ54まで延びている。
【0022】
次に、画像形成装置2の概略動作について説明する。
【0023】
外部装置(例えばパソコン)からプリンタ2の画像信号処理部(図示せず)に画像信号が入力されると、画像信号処理部ではこの画像信号をイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックに色変換したデジタル画像信号を作成し、この信号をプリントヘッド用LEDドライブ回路に伝達する。このドライブ回路は、入力されたデジタル信号に基づいて、各プロセスユニット12Y,12M,12C,12Kのプリントヘッド部18を発光させて露光を行う。これにより、各感光体ドラム14Y,14M,14C,14Kの表面には、各色用の静電潜像がそれぞれ形成される。
【0024】
各感光体ドラム14Y,14M,14C,14K上に形成された静電潜像は、各現像部20によりそれぞれ現像されて各色のトナー画像となる。そして、各色のトナー画像は、各一次転写ローラ22Y,22M,22C,22Kの作用により、矢印A方向に移動する中間転写ベルト4上に順次重ね合わせて一次転写される。
【0025】
このようにして中間転写ベルト4上に形成された重ね合わせトナー画像は、中間転写ベルト4の移動にしたがって二次転写領域36に達する。この二次転写領域36において、重ね合わされた各色トナー画像は、二次転写ローラ34の作用により、給紙カセット42から搬送路46に送り出されてタイミングローラ対48により供給された記録媒体Sに一括して二次転写される。なお、二次転写後に中間転写ベルト4上に残留するトナーは、ベルトクリーナ40により回収される。
【0026】
トナー画像が二次転写された記録媒体Sは、搬送路46を通って定着ローラ対50に送られ、そこでトナー画像が記録媒体Sに定着される。そして、記録媒体Sは排紙ローラ対52を介して排紙トレイ54に排出される。
【0027】
次に、主に図2を用いて、トナー飛散による装置2の汚染を防止するための機構を説明する。
【0028】
各プロセスユニット12のハウジング26は、中間転写ベルト4の下部水平部と所定の間隔をあけて対向するように水平方向に伸びた上壁56を有する。図の例では、上壁56は、感光体ドラム14の左側において、現像部20の収容部28の上壁を構成する。現像スリーブ30の上側に位置する収容部28の右壁57は、感光体ドラム14と所定の間隔をあけて凹状に形成されている。
【0029】
ハウジング26の上壁56は、感光体ドラム14の回転方向Bに関して一次転写領域32の上流側近傍まで突出している。また、ハウジング26は、一次転写領域32の上流側において、ハウジング上壁56の水平上面56aと中間転写ベルト4の下部水平部の間に、これらと所定の間隔をあけて水平方向に伸びた隔壁58を有する。この隔壁58は、上壁56との間で、一端(右端)60aが一次転写領域32の上流側近傍に位置する水平方向に伸びた貫通路60を形成する。
【0030】
貫通路60は、上壁56の長手方向[図2(a)の紙面表裏方向]全域にわたって形成されている(貫通路60の開口部60aは、感光体ドラム14の長手方向略全域に対向して形成されている。)。貫通路60は、上壁56の長手方向[図2(b)の左右方向]に適当な間隔で配置され貫通路60の一端60aから他端60bまで伸びた複数のリブ62により、複数の通路60cに分割されている。リブ62は、上壁56と隔壁58を連結する部材としても機能する。貫通路60両端のリブ62a,62bは特に、図2(a)左側(後述するように、貫通路60に生じるエアーフローの流れ方向に関し下流側)の端部がさらに図2(a)の紙面表裏方向に伸びて、全体としてL字状になっている。図2(b)では、リブ62は透視して図示してある。
【0031】
このような汚染防止機構において、画像形成時、中間転写ベルト4をA方向に、感光体ドラム14をB方向に回転させる(したがって、一次転写領域32において、中間転写ベルト4と感光体ドラム14の移動方向は同一である。)。中間転写ベルト4のA方向の回転により、中間転写ベルト4と隔壁58の間の空間64には、図2(a)の左側から右側に向けてエアーフロー66が発生する。また、感光体ドラム14のB方向の回転により、ハウジング右壁57と感光体ドラム14の間の空間68には、下側から上側に向けてエアーフロー70が発生する。このエアーフロー70により現像スリーブ30からトナーが飛翔する。トナーが飛翔する原因の一つとしては、装置2の使用時間が長くなるとトナーの帯電特性が劣化するため、現像領域で感光体ドラム14に供給されないトナーが、磁性キャリアとの静電気力以上の遠心力を現像スリーブ30の回転により受けることが挙げられる。特に、現像スリーブ30表面の軸方向両端から飛翔するトナーの量が多い。この理由は、現像スリーブ30表面の両端では内部にマグネットローラが対向せず、したがって、現像スリーブ30の回転に伴って、現像スリーブ30に担持された現像剤がドクターブレードにより規制されると、余剰の現像剤の一部がマグネットローラに対向しない前記表面両端まで移動し、ドクターブレードを通過する場合があるためである。マグネットローラが対向していない領域に担持されたトナーは、現像スリーブ30の回転に伴う遠心力を受けて飛翔易い。
【0032】
エアーフロー66,70は、感光体ドラム14の回転方向Bに関し一次転写領域32の上流側近傍で合流するが、隔壁58と上壁56の間に貫通路60が形成されているため、貫通路60を右側開口部60aから左側開口部60bに向かうエアーフロー72となる。中間転写ベルト4と隔壁58の間の空間64および右壁57と感光体ドラム14の間の空間68は、エアーフロー66,70が支配的に流れているため、一次転写領域32の上流側近傍で合流したエアーの前記空間64,68への逆流はあまり生じない。飛散トナーは、エアーフロー72に伴って貫通路60内に導かれ、貫通路60内で自重落下し、上壁56上に堆積する(図中、堆積トナーをTで表す。)。
【0033】
比較例として、図3に示すように、中間転写ベルト4と対向するハウジング上面に貫通路を形成しない場合、中間転写ベルト4のA方向の移動により中間転写ベルト4とハウジング上壁56の間の空間74の主として上層側に左側から右側に向かってエアーフロー76が発生する。このエアーフロー76と、ハウジング右壁57と感光体ドラム14の間の空間68に下側から上側に向けて発生するエアーフロー78は、一次転写領域32の上流側近傍で合流し、空間74の主として下層側を右側から左側に向かうエアーフロー80が発生する。しかしながら、エアーフロー76,80は、隔壁58により上下に流れが分けられている本実施形態と異なり、互いに物理的に分けられていないため、空間74に乱流が発生する。この結果、飛散トナーは、本実施形態と異なりハウジング上面にあまり堆積せず、堆積しても乱流により再度飛散し、場合によってはハウジング26外面や画像形成装置本体側の構成部材、あるいはハウジング26内の他の構成部材を汚染する。
【0034】
ところで、貫通路60内のエアーフロー72は、エアーフロー66,70が一次転写領域32の上流側近傍で衝突して発生するため、エアーフロー72は、上壁56の長手方向の中心付近から両端に向かう成分を有する(図4参照)。このため、上壁56の中心付近と比べて両端付近にトナーTが堆積しやすい。トナーが両端に一定以上堆積すると、エアーフロー72により貫通路60の開口部60bから再度飛散する可能性がある。本実施形態では、貫通路60内を図2(a)の左右方向に伸びた複数のリブ62を設けることで、エアーフロー72の流れを実質的に右側から左側に向かうように制御でき、その結果、両端にトナーが過度に堆積するのを防止できる。
【0035】
前述したように、現像スリーブ30表面の軸方向両端から飛翔するトナーの量が多いため、貫通路60に流入するトナーも、貫通路両端側が多くなる。本実施形態では、両端に位置するリブ62をL字状にすることで、両端にトナーが多量に堆積しても貫通路60の開口部60bからトナーが飛散するのが防止される。なお、貫通路60を通過したエアーフローが両端のリブ62a,62bの外側に回り込むのを防止する効果もある。特に、ハウジング26が、両端に位置するリブ62a,62bの外側空間がハウジング26内で他の構成部材の位置する空間と連通するような構成の場合に、堆積トナーTからトナーが飛翔して該構成部材まで到達するのを防止できる。
【0036】
貫通路60内にフィルタを設けてトナーを集塵するようにしてもよい。
【0037】
ハウジング26から突出する感光体ドラム14部分を小さくしプロセスユニット12の小型化を図るために、中間転写ベルト4とハウジング上壁56の間隔は小さく、例えば2〜3mmに設定される。この場合、例えば、隔壁58の厚みを0.1〜0.25mmとし、リブ62の高さを0.5〜1.5mmに設定する。隔壁58と上壁56との間隔が広い方がエアーフロー72の流れがよくなるので、中間転写ベルト4と隔壁58との間隔に比べて、隔壁58と上壁56との間隔を広くするのが好ましい。
【0038】
図1を参照して、隣接するプロセスユニット12同士のハウジング26が近接している場合、感光体ドラム14の右側に位置するハウジング上壁56部分(図の例では、感光体ドラム14を回転可能に支持する支持部材の上壁を構成する。)の上方にも、隔壁58’を設けて貫通路60’を形成してもよい。この貫通路60’は、隣り合うプロセスユニット12の貫通路60を流れるエアーが貫通路60’内に流入してトナーが堆積できるように、貫通路60に対向して形成される。なお、最も右側に位置するプロセスユニット12Kにおいても、貫通路60’が形成されている。この図の例では、該貫通路60’にトナーが堆積することはないが、プロセスユニット12Kの使用環境によっては、隣接するプロセスユニットの貫通路60に対向して貫通路60’が配置される場合があることを想定したものである。
【0039】
以上の説明は、本発明の一実施形態にかかるもので、本発明はこれに限らず種々改変可能である。例えば、前記実施形態では、中間転写ベルト4上にトナー画像を一次転写し、このトナー画像を記録媒体Sに二次転写するカラー画像形成装置を例にして本発明を説明したが、本発明はこれに限らず、中間転写ベルトと同様の構成を有する記録媒体搬送ベルト上を搬送される記録媒体に直接トナー画像を転写するタイプのカラー画像形成装置や、像担持体(例えば感光体ドラム)と転写部(例えば転写ローラ)との間に記録媒体を通過させることでトナー画像を記録媒体に転写するモノクロ画像形成装置であって、転写領域での記録媒体搬送方向と像担持体の移動方向が同一のものにも適用できる。
【0040】
また、本発明は、前記実施形態のように二成分現像剤に限らず、トナーのみからなる一成分現像剤の場合にも適用可能である。
【0041】
さらに、プロセスユニットに内蔵される構成部材は、前記実施形態に限らず、本発明は、少なくとも像担持体または現像手段の少なくとも一つを内蔵するプロセスユニットに対し適用可能である。
【0042】
加えて、前記実施形態では、貫通路60は、上壁56の長手方向全域にわたって形成されているが、貫通路60の一部の領域(両端部を除く)に関して、装置の構成上該領域にトナーが堆積するのを避ける必要があるなどの理由により、該領域を閉鎖してエアーが通らないようにしてもよい。
【0043】
さらにまた、前記実施形態では、貫通路60は、水平方向に伸びた直線的な形状を有しているが、例えばプロセスユニット12の外形に沿って湾曲していてもよく、その形状は本発明を限定しない。
【0044】
また、前記実施形態では、上壁56の上面56aが、トナーが自重により落下し堆積する面を構成しているが、貫通路(トナー堆積面)の位置は、装置の構成に応じて適宜設定される。例えば、図5に示す構成では、中間転写ベルト4”の上部水平部の上に、4つのプロセスユニット12Y”,12M”,12C”,12K”が中間転写ベルト4”に沿って並んで配置されている。各プロセスユニット12のハウジング26”は、中間転写ベルト4”と対向する側に下壁56”を有し、貫通路60”は、下壁56”と、下壁58”と中間転写ベルト4”との間に配置された隔壁58”により形成され、隔壁58”がトナー堆積面として機能する。
【0045】
図6に示す構成は、中間転写ベルト4’’’が鉛直上方向に搬送される例で、感光体ドラム14’’’と現像部20’’’が一体となったプロセスユニット12’’’は、そのハウジング26’’’の鉛直方向下壁56’’’に対向して隔壁58’’’を有し、下壁56’’’と隔壁58’’’から形成された貫通路60’’’が、感光体ドラム14’’’の回転方向(時計回り方向)に関し転写領域32’’’の上流側近傍に開口部60a’’’を有するようになっている。図中、符号90,92はトナー94を撹拌するローラ対(このローラ対の代わりに、トナー94を供給および撹拌するシュクリュを用いてもよい。)、96はドクターブレード、98はプロセスユニット12’’’を把持するためのハンドルを表す。
【0046】
さらに、貫通路をプロセスユニット側に設けず、画像形成装置本体側に設けてもよい。具体的には、中間転写ベルトや記録媒体搬送路などに対向して2つの隔壁を中間転写ベルト等と直交する方向に互いに間隔をあけて設けることで、貫通路を構成する。この場合、プロセスユニットを本体に装着した状態で、プロセスユニットのハウジングと中間転写ベルト等から離れた側の隔壁とが全面にわたって接触する。画像形成装置本体側に中間転写ベルトと対向するように隔壁を設け、プロセスユニットを装着した状態で、隔壁とプロセスユニットのハウジング外面とで貫通路を形成する構成は、ハウジング外面に付着したトナーのためにプロセスユニットの取外し時にユニットを慎重に取り扱う必要が生じるが、本発明の範囲内に含まれる。
【0047】
【発明の効果】
本発明によれば、比較的簡易な構成で装置内でのトナー拡散を抑制・防止でき、したがって取り扱い時にユーザの手が汚れることのないプロセスユニットを提供できる。また、プロセスユニット内外の構成部材が飛散トナーにより汚染されるのを抑制・防止できるため、良好な画像を長期間安定して形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図。
【図2】(a)図1のプロセスユニットの上面付近を示す拡大断面図。(b)図1のプロセスユニットの上面に形成された貫通路を示す斜視図。
【図3】(a)プロセスユニットに貫通路を形成しない場合のエアーフローを示す、図2(a)に類似した図。
【図4】貫通路にリブを設けない場合のエアーフローを示す、図2(b)に類似した図。
【図5】本発明に係る画像形成装置の別の実施形態を示す概略部分構成図。
【図6】本発明に係る画像形成装置のさらに別の実施形態を示す概略部分構成図。
【符号の説明】
2:画像形成装置、4:中間転写ベルト、12:プロセスユニット、14:感光体ドラム(像担持体)、20:現像部(現像手段)、26:ハウジング、32:一次転写領域、58:隔壁、60:貫通路、60a:開口部、62:リブ、A:中間転写ベルト移動方向、B:感光体ドラム回転方向、T:トナー。
Claims (5)
- 所定の軸周りに回転可能な像担持体上の潜像に対し現像手段からトナーを供給してトナー画像を形成し、続いて、トナー画像を転写領域に搬送される被転写体に転写する画像形成装置に対し着脱可能なプロセスユニットにおいて、
転写領域において、被転写体の移動方向と像担持体の移動方向が同一であり、
前記プロセスユニットは、現像手段、像担持体の少なくとも一つを収容したハウジングを有し、
前記ハウジングは、被転写体の移動方向に関して転写領域の上流側において被転写体と間隔をあけて配置された隔壁を有するとともに、被転写体の移動方向に関して転写領域の上流側近傍に開口部を有する貫通路を有することを特徴とするプロセスユニット。 - 前記隔壁は、前記貫通路を囲む外壁の一部を構成することを特徴とする請求項1のプロセスユニット。
- 前記貫通路の開口部は、像担持体の軸方向の略全域に対向して形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のプロセスユニット。
- 前記貫通路の内部には、像担持体の軸方向と略直交する方向に伸びたリブが、像担持体の軸方向に略平行な方向に間隔をあけて複数配置され、これにより、貫通路内部の空間が複数領域に分割されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載のプロセスユニット。
- 所定の軸周りに回転可能な像担持体上の潜像に対し現像手段からトナーを供給してトナー画像を形成し、続いて、トナー画像を転写領域に搬送される被転写体に転写する画像形成装置において、
画像形成装置には、現像手段、像担持体の少なくとも一つを収容したハウジングを有するプロセスユニットが着脱可能に装着されており、
転写領域において、被転写体の移動方向と像担持体の移動方向が同一であり、
被転写体の移動方向に関して転写領域の上流側において被転写体と間隔をあけた配置された隔壁を有するとともに、被転写体の移動方向に関して転写領域の上流側近傍に開口部を有する貫通路を有することを特徴とする画像形成装置。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2017009648A (ja) * | 2015-06-17 | 2017-01-12 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | 現像装置、画像形成装置 |
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-
2003
- 2003-02-04 JP JP2003026757A patent/JP2004240006A/ja active Pending
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