JP2005301184A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 噴煙トナーの飛散を防止する。
【解決手段】 画像形成装置１０は、静電潜像担持体３８と転写材（中間転写ベルト２８）に所定の隙間６６、７０をあけて対向するとともに、転写領域５４を同一方向に移動する静電潜像担持体表面部分と転写材表面部分と協働して転写領域の上流側に所定の大きさの空間（噴煙回収空間７６）を形成する整流部６４と、整流部と転写材との間に電位差を設け、整流部から転写材に向けて現像剤を電気的に吸引する電界を形成する電源７８を有する。
【選択図】図３

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、静電潜像担持体と現像装置を備え、上記静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像領域において上記現像装置で現像剤像として可視像化し、この可視像化された現像剤像を転写領域において転写材に転写する画像形成装置に、上記静電潜像担持体と上記転写材に所定の隙間をあけて対向するとともに、上記転写領域を同一方向に移動する静電潜像担持体表面部分と上記転写材表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、上記整流部と転写材との間に電位差を設け、上記整流部から転写材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設けたものである。

本発明の他の形態は、静電潜像担持体とこれに対応する現像装置を備えた複数の作像ユニットを備え、各作像ユニットでは静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を対応する現像装置で現像剤像として可視像化し、複数の作像ユニットで形成された現像剤像をそれぞれに対応する複数の転写領域で転写材に転写する画像形成装置において、上記複数の作像ユニットはそれぞれ、上記静電潜像担持体と上記転写材に所定の隙間をあけて対向するとともに、上記転写領域を同一方向に移動する静電潜像担持体表面部分と上記転写材表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、上記整流部と転写材との間に電位差を設け、上記整流部から転写材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. 静電潜像担持体と現像装置を備え、上記静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像領域において上記現像装置で現像剤像として可視像化し、この可視像化された現像剤像を転写領域において転写材に転写する画像形成装置であって、
   上記静電潜像担持体と上記転写材に所定の隙間をあけて対向するとともに、上記転写領域を同一方向に移動する静電潜像担持体表面部分と上記転写材表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、
   上記整流部と転写材との間に電位差を設け、上記整流部から転写材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. 上記整流部と転写材との電位差が５００ボルト〜２５００ボルト、上記整流部と転写材との間隔が０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ、上記整流部と静電潜像担持体表面との間隔が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. 静電潜像担持体とこれに対応する現像装置を備えた複数の作像ユニットを備え、各作像ユニットでは静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を対応する現像装置で現像剤像として可視像化し、複数の作像ユニットで形成された現像剤像をそれぞれに対応する複数の転写領域で転写材に転写する画像形成装置において、
   上記複数の作像ユニットはそれぞれ、
   上記静電潜像担持体と上記転写材に所定の隙間をあけて対向するとともに、上記転写領域を同一方向に移動する静電潜像担持体表面部分と上記転写材表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、
   上記整流部と転写材との間に電位差を設け、上記整流部から転写材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。
   

Images