JP2005331591A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジを用いる装置において、転写材の感光体への侵入角度を規制する転写上ガイドを感光体表面へ近づけることができ、転写材の感光体への侵入を安定させることで、画像品位を保った画像形成装置を提供することである。
【解決手段】 画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジを用いる装置であって、プロセスカートリッジが画像形成装置に装着された状態における感光体の軸線方向に垂直な断面において、プロセスカートリッジに転写上ガイドと感光体表面の間を遮蔽する遮蔽部材を備えるように構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レーザービームプリンター（ＬＢＰ）やファックス、複写機等の画像形成装置に関するものである。

従来、画像形成装置において、感光体や中間転写体上に形成されたトナー像を転写材である紙に転写するために、紙を感光体上のトナー像に同期させて搬送し、感光体への侵入角度が適切なものとなるように紙を転写前ガイド部材により規制することが行われている。

転写前ガイド部材は、一般に、紙の画像面側に配置される転写上ガイドと、非画像面側に配置される転写下ガイドから構成されているものがある（例えば特許文献１）。

また、感光体上にトナー像を形成するために必要な、感光体、帯電器、現像器、クリーニング部、といったプロセス部品を一体構造にまとめて、カートリッジ化することにより、ユーザーが画像形成装置本体に装着して、寿命に達した感光体等の部品を交換可能とし、メンテナンスを容易にしたプロセスカートリッジが実用化されている。
特開平８−３２８３９７号公報

転写ガイドのように、像担持体である感光体や中間転写体へ転写材の搬送をガイドする部材は、対象物である像担持体と近接して配置されている。像担持体と転写材の接触位置精度を向上させるためである。位置精度の向上は、ジャムの発生を防止したり、画像品質の向上に繋がるからである。

しかし、像担持体の近くに配置すると、像担持体が担持していたトナーの一部が像担持体から離れた場合に、その飛翔したトナーが付着して、ガイド汚れが発生してしまう。そして、ガイド汚れのトナーは、転写材がガイドの近傍を通過する際に、転写材を汚すことになる。

上記目的を達成するため、本出願に係わる発明は、トナー像を担持する像担持体と、転写材の搬送をガイドするガイド部材と、を有し、前記ガイド部材が前記像担持体と対向し、かつ転写材と接触しない面である非接触面を有する画像形成装置において、前記像担持体と前記ガイド部材の間において、前記非接触面と交差する前記像担持体表面のほぼ全ての法線上に遮蔽する手段を有することを特徴とする。また、トナー像を担持する像担持体と、転写材の搬送をガイドするガイド部材と、を有し、前記ガイド部材が前記像担持体と対向し、かつ転写材と接触しない面である非接触面を有する画像形成装置において、前記像担持体と前記ガイド部材の間において、前記非接触面の前記像担持体との略最近接領域と交差する前記像担持体表面の法線上に遮蔽部を有することを特徴とするものである。

以上説明したように、本発明によれば、紙搬送ガイドである転写上ガイドを像担持体である感光体や中間転写体等と近い位置に配置しても、像担持体から離れる等の原因により、像担持体の表面付近を浮遊しているトナーが転写材のガイドに付着することを防止できる。そして、転写材のガイドが汚れることによる転写材の汚れを防止できるものである。

（実施例１）
以下に本発明の実施形態についてプロセスカートリッジを装着可能な画像形成装置について、図を用いて説明する。

図８はＡ４縦サイズまで通紙可能な、ネガトナーを使用し、反転現像を行うレーザービームプリンターの概略構成図である。図中１は、画像情報に応じて発信されるレーザー光を、照射及び走査する光学手段と走査手段を有したスキャナユニットである。１０は、主な画像形成手段を内蔵したプロセスカートリッジであって、トナー像を担持する像担持体である感光ドラム３、半導電性のゴムからなるローラ帯電器４、トナー６で感光ドラム３上の静電潜像を現像する現像装置５、廃トナーを感光ドラム３上から除去するクリーナ８等から構成されている。プロセスカートリッジ１０は画像形成装置に対して交換可能である。プロセスカートリッジ１０を上記のように構成して、更に、交換可能としているのは、感光ドラム３等が画像形成装置本体よりも先にその使用寿命に到達した場合に、一部のユニットであるプロセスカートリッジ１０のみを交換すれば、更に画像形成動作が可能となるからである。なお、後に詳述するが、本実施例において、プロセスカートリッジ１０内の現像容器２１ｃが「遮蔽部」または「遮蔽する手段」を構成する。このことにより、現像容器２１ｃの部分にトナーが付着しても、プロセスカートリッジ１０の交換時にその付着したトナーも画像形成装置から除去されることとなるので、画像形成装置のトナー付着を画像形成装置本体の寿命の間に何回か清掃させることとなる。このプロセスカートリッジ１０内の感光ドラム３は、矢印の方向に回転駆動されており、ローラ帯電器４により、その表面を一様に帯電された後、スキャナユニット１で発信されたレーザー光を、ミラー２を介して照射することにより、その表面上に静電潜像が形成されるようになっている。そして、この静電潜像は、現像装置５のトナー６で現像され、トナー像として可視像化される。

一方、給紙カセット１２内の転写材１４は、給紙ローラ１３及び給紙ローラに対向して設けられた分離パッド（図示せず）により、一枚ずつ分離されて給送される。給送された転写材１４は、上下一対のガイド１３ａに沿って、一対のレジストローラ１５に搬送される。レジストローラ１５は、転写材１４が来るまで停止しており、これに転写材１４の先端が突き当たることにより、駆動を開始して転写材１４の斜行を補正する。

次いで、レジストローラ１５は、感光ドラム３上に形成された画像の先端と同期するように、転写材１４を転写部へと搬送する。

以上のようにして転写部に搬送された転写材１４は、転写ローラ７からトナーと逆極性の電荷を転写材１４の裏側から与えられ、上記感光ドラム３上に形成されたトナー像が転写材１４に転写される。このトナー像を転写された転写材１４は、搬送ローラ１６ａ及び搬送ガイド１６ｂにより加熱定着装置１７へ搬送される。加熱定着装置１７は、転写材１４上のトナー像を熱及び圧力で、転写材１４上に溶解、固着させることにより記録画像とする。

そして、画像定着後の転写材１４はフラッパ（図示せず）により選択された各搬送ローラを経て排紙トレイ１８に排出される。一方、転写ローラ７の位置を通過した感光ドラム３の表面は、クリーナ８によって残留トナー等が除去されて次の画像形成に移行する。

さらに、レーザービームプリンターにはプリンターを制御するプリンター制御部（不図示）があり、不図示のインターフェースを介してパーソナルコンピュータ等の外部装置に接続されている。

ここで、プロセスカートリッジは、次のようにして画像形成装置本体へ装着される。装着方法について、図７をもって説明する。これらの装着構成により、プロセスカートリッジ１０は画像形成装置の位置が精度良く決定される。

画像形成装置の軸１９を中心にして開閉部材Ｄを開くと、図７（ａ）に示すように、この開閉部材の左右内側面には、カートリッジ装着ガイド部材Ｇ１が取り付けてある。このカートリッジ装着ガイド部材Ｇ１にはプロセスカートリッジ１０を挿入するためのガイド部Ｇ２が対向して設けてある。先ず、このガイド部Ｇ２に沿ってプロセスカートリッジ１０を挿入（図７（ｂ））する。この行程により、プロセスカートリッジは、ガイド部Ｇ１に沿って挿入し、その先に突き当てて、挿入を完了する。これにより、図８の断面図における画像形成装置の水平方向位置が決定されることとなる。次に、開閉部材Ｄを閉じることによってプロセスカートリッジ１０を画像形成装置に装着する。開閉部材Ｄは画像形成装置に対して、閉じた時に所定の位置に固定されることとなるので、開閉部材Ｄを閉じる行為により、プロセスカートリッジ１０は図８の断面図における画像形成装置の垂直方向に対する位置が決定されることとなるのである。即ち、プロセスカートリッジ１０は、その装着によって、後に説明する転写ガイド２０等との位置が精度良く決定することとなる。また、プロセスカートリッジ１０には、画像形成装置本体に適切に取り付けた際にプロセスカートリッジ１０の情報を画像形成装置本体に伝達するためのメモリータグ（不図示）が備わっており、画像形成装置がこのメモリータグと適切に情報交換できない場合には、画像形成装置は、画像形成動作を行えない構成となっている。すなわち、もし、プロセスカートリッジ１０の装着不備があっても、画像形成を行わない制御をする。このことは、後に説明する転写上ガイド２０ｂと感光ドラム３と現像容器２１ｃの位置関係が所定の位置に配置されなければ、画像形成動作を禁止することとなり、本発明における遮蔽する手段もしくは遮蔽部の機能が適切に発揮される場合にのみ画像形成を行えるものとして、転写ガイド２０ｂの汚れが発生することを未然に防止するものである。

次に、本発明における転写部近傍について、さらに詳しく説明する。

図１は、レーザービームプリンターにプロセスカートリッジ１０が装着された状態における転写部を拡大した断面図である。

図１において、３は感光体、７は転写手段であるところの転写ローラである。転写ローラ７には転写材１４の搬送タイミングに合わせてトナーと逆極性のバイアスを印加する転写バイアス電源３０が接続されており、転写中に所定の電流が流れるように不図示の制御手段によって転写バイアスがコントロールされる。

２２は、感光体３に非接触状態で対向配置された現像ローラであり、現像容器２１内に収容されたトナーを現像ローラ２２に接触するドクターブレード２５により規制、かつトナー帯電を行って現像ローラ表面に均一なトナーコート層を形成する。この現像ローラ２２に所定のバイアスを印加することで、現像ローラ２２と感光体３の間（現像領域）でトナー飛翔をおこない、感光体上の静電潜像が可視化される。また、２３は、現像容器２１に一端を接着固定され、現像容器２１と現像ローラ２２の間を塞ぎ、トナー漏れを防止する噴き出し防止シートである。

２０ａは、板金を加工して形成された転写下ガイド（ガイド部材）であり、転写ニップ部で搬送される紙の挙動が安定するように紙を裏面から支持している。転写下ガイド２０ａには、バリスタなどの定電圧素子３１が接地との間で接続されており、高湿環境下において転写バイアスが紙を介してリークするのを防止する役割がある。

２０ｂは、転写下ガイド同様に導電性部材である板金を加工して形成された転写上ガイド（ガイド部材）であり、レジストローラ（不図示）から搬送されてきた転写材１４の感光体３への侵入角度を規制する。なお、転写上ガイド２０ｂは、接地されている。導電性部材で構成しているのは、後に説明するトナー付着について、ガイド部全体が電気的に同条件になるようにしたためである。すなわち、転写上ガイド２０ｂ全体の電位を同電位にするとともに、転写材１４が転写上ガイド２０ｂと摺擦した際に一部分だけ極端に帯電し、局部的にトナーを静電的に引き寄せることを防止するためである。また、接地は、転写上ガイド２０ｂの電位を固定し、感光ドラム３との電位差を過度に大きすることを防止する為に行っている。転写材１４は転写上ガイド２０ｂに沿って搬送され、感光体３へ衝突するように搬送される。感光体側から転写材１４を転写ニップ部へ侵入させることで、転写材先端のトナー像飛び散りを防止できるからである。

転写材１４の感光体３への侵入角度（転写上ガイド２０ｂに沿って転写材が搬送される方向と、転写材先端が感光体表面に接触する位置における接線とのなす角）は、およそ４０°以内となるように設定されており、転写材１４が感光体３へ衝突した場合でも大きなブレの発生を防ぐことができる。

従来、転写上ガイドによる転写材の搬送方向を規制する効果を高めるために、転写上ガイド先端をできるだけ感光体に近づけると、転写上ガイドにトナーが著しく蓄積し（ガイド汚れ）、転写材１４先端エッジが汚れたり、あるいは印字面にトナーが落下し印字品位を低下させる原因となっていた。

これは、感光体上の現像領域から感光体の回転方向下流側に渡って浮遊するトナーが感光ドラム３に対向している転写上ガイドに電気的に引き付けられるためと考えている。本発明は、転写上ガイドの前述の効果を逆に利用し、感光体表面を漂うトナーを遮蔽部によって捕獲するようにしたことを特徴とするものである。すなわち、電気的に引き付けるその仮想経路上に遮蔽部を配置するものである。

本実施例は、遮蔽部として図１に示すごとくプロセスカートリッジ１０の構成要素の一つである現像容器の一端（以下、Ｄ容器端と呼ぶ）を用いている。

以下に、実際に転写上ガイド２０ｂに堆積するトナー量を従来例と比較した結果について説明する。

まず、「ガイド汚れ」が発生しやすい条件について説明し、その後、本実施例の効果を比較例と合わせて説明する。

「ガイド汚れ」は、画像形成装置の使用環境や印字パターンに大きく左右される。
使用環境は、低湿環境であるほど、トナーが帯電しやすく、接地された転写上ガイドへ付着しやすい。

また、印字パターンは、ハーフトーン画像でレベルが悪く、ベタ黒や白画像ではほとんどみられない。ハーフトーン画像の中でも、縦線は良好であり、２ドット〜４ドットのライン画像と２ドット〜４ドットの白画像を繰り返す横線画像（解像度６００ｄｐｉ）で特に悪い傾向がある。横線画像で「ガイド汚れ」が発生しやすい理由は、感光体３上において２ドット〜４ドットのライン画像はトナー高さが高くなり、浮遊しやすくなることに加え、画像部、非画像部が繰り返されるため電界が干渉し、現像領域において遊離トナーが生じやすいためと思われる。

次に、図２に示すように、感光体表面と転写上ガイド２０ｂ先端の最近接距離をＹ（ｍｍ）、感光体中心と転写上ガイド２０ｂ先端を結んだ線分ＡとＤ容器端の位置関係をＸ（ｍｍ）とし、Ｄ容器端を線分Ａに降ろした垂線にそって、Ｄ容器端が図面上、右斜め上方向に位置するときをプラス、左斜め下に位置するときをマイナスとしてＸの値を振って、転写上ガイド２０ｂに堆積するトナー量の差を比較した。

印字パターンを「ガイド汚れ」が発生しやすい横線（２ドット／２スペース）とし、転写材を連続５０枚印字した後に転写上ガイド２０ｂに堆積したトナーをテープで剥ぎ取って比較をおこなった。結果を表１に示す。

なお、実験環境は２３℃／６０％ＲＨであり、遮蔽部と感光体表面までの距離は３ｍｍである。また、転写下ガイド側は、感光ドラム３と対向する面は、印字中、転写材で覆われるとともに、仮に僅かに堆積しても、僅かづつ転写材が接触・除去するため、ほとんどトナーは堆積しなかった。転写上ガイド２０ｂの上面は、転写材との非接触面にあたり、この転写下ガイドが得られる機能を有しない。

表１を見てわかるように、遮蔽部であるＤ容器端の位置が感光体中心と転写上ガイド２０ｂ先端を結んだ線分Ａ上（Ｘ＝０ｍｍ）に達すると、転写上ガイド２０ｂに堆積するトナーを確実に防止できることがわかる。

これは、現像領域下流側から発生した浮遊トナーが転写上ガイド２０ｂ近傍では感光体表面と転写上ガイド２０ｂで形成される電界Ｅの向きに飛散しているためであり、感光体中心と転写上ガイド２０ｂ先端を結んだ線分Ａ上に浮遊トナーを遮る遮蔽部を配置すればよいことがわかる。このことは、感光ドラム３の表面から垂直方向すなわち、感光ドラム表面の法線方向に遮蔽部があれば、その延長上ではトナー付着（堆積）が防止できるというものである。

従って、図１に示すように、転写上ガイド２０ｂを感光体表面へ近づけても、「ガイド汚れ」を防止でき、かつ、転写材の搬送を安定に保つことが可能となる。

遮蔽部であるＤ容器端の配置は、転写上ガイド２０ｂの搬送面を延長した線分Ｂを超えると、転写材の安定した搬送を阻害することになるので、図１に示した、線分Ａ、線分Ｂ、および感光体表面で囲まれる領域Ｃの範囲内であることが好ましい。また、感光体表面の顕像化されたトナー像を乱さないように感光体表面とは非接触状態にするべきである。

また、本実施例で遮蔽部として用いた現像容器は、感光体３を含めたプロセスカートリッジ１０の一部であるので、プロセスカートリッジとともに遮蔽部も交換される。すると遮蔽部がトナーで汚れても、プロセスカートリッジ１０を交換することで、遮蔽部に付着したトナーも同時に除去される。すなわち、ユーザーに専門的なメンテナンスを強いることなく、「ガイド汚れ」を防止する効果を長期に渡って維持できるものである。

なお、転写上ガイド２０ｂに付着したトナーが転写材の先端エッジに付着しないこととするには、転写上ガイド２０ｂの感光ドラム３との最近接領域が遮蔽されていれば、先ずは足りる。ただし、長期に及び、紙コバを防止することを目的とした場合には、やはり転写上ガイド２０ｂ全域が遮蔽されている方が望ましい。即ち、感光ドラム３表面の法線上に位置する（法線と交差する）転写上ガイド２０ｂの領域がほぼ全てなんらかの遮蔽する手段によって遮蔽されている方が望ましい。また、ジャム発生時等を考慮すると、転写上ガイド２０ｂ近傍までユーザーがアクセスする可能性があるので、転写上ガイド２０ｂ全域においてトナー付着を防止することは、その側面からも利点がある。ただし、これらが全て一体成型されている必要もない。例えば、現像容器の顎部分と現像器ステー等の両方があってはじめて全域が遮蔽されていても良い。いずれにしても、転写上ガイド２０ｂの全域が遮蔽されていれば良いからである。

（実施例２）
次に、本発明の第二の実施例を、図３及び図４を用いて説明する。なお、実施例１で説明した同一機能を有する部材には同一符号を付し、説明を省略する。

本実施例は、Ｄ容器端に可撓性部材を設け、プロセスカートリッジ１０を画像形成装置に装着した状態において、可撓性部材を感光体中心と転写上ガイド先端を結んだ線分上に配置し、遮蔽部材を兼ねるようにした例である。

可撓性部材の一例として、現像容器に噴き出し防止シートとして貼り付けてあるＰＥＴ製のシートが遮蔽部材を兼ねるようにした例を図３に示す。

図３において、２４は厚み５０μｍのＰＥＴ製の噴き出し防止シートであり、現像容器に対し断面方向の略中央部を両面テープによって接着固定されている。その一端は、現像ローラに接触し、現像容器内に封入されたトナーが溢れだすのを防止し、一方、他端は、感光体３中心と転写上ガイドで結ばれる線分Ａを超えて領域Ｃ内に達し、転写上ガイドを遮蔽する。

実施例１では、現像容器自体を遮蔽部材としていたため、プロセスカートリッジを画像形成装置に着脱した際に、転写上ガイドと干渉しないように、配置に対して自由度が少なかったが、ＰＥＴシートを用いると遮蔽部材を薄くできるので、実施例１よりも配置に対して自由度がある。その結果、実施例１よりもさらに転写上ガイド先端を感光体側へ近づけることができる。

また、転写材の搬送に影響しない図３中の線分Ｂ近傍まで延ばすことができるので、転写下ガイドに対しても浮遊トナーに対する遮蔽をおこなうことができるというメリットがある。

また、可撓性部材として、発泡スポンジ、ゴム、エラストマー等をシールド状に形成して図４に示すようにＤ容器端に貼付したものでもよい。

（実施例３）
次に、転写上ガイドにトナーと逆極性（転写バイアスと同極性）のバイアスを印加して、より積極的に感光体表面の浮遊トナーを捕捉できるようにした例を示す。

なお、実施例１で説明した同一機能を有する部材には同一符号を付し、説明を省略する。

図５において、３２は転写上ガイドに接続されたバイアス印加手段であるバイアス電源であり、画像形成タイミングに同期して＋１００Ｖ〜＋６００Ｖの直流バイアスを印加する。感光体上の電位は、ハーフトーン画像を形成した場合、画像パターンにもよるが−２００Ｖ〜−３００Ｖ程度であり、実施例１よりも感光体表面と転写上ガイドの電位差が大きくなるため、感光体上の浮遊トナーをより効果的に遮蔽部材であるＤ容器端に捕捉できる。従って、実施例１や実施例２より転写上ガイドを感光体表面に近づけられるので、転写材の感光体および感光体と転写ローラで形成される転写ニップ部への搬送を格段に安定させることができる。

転写上ガイドにトナーと逆極性のバイアスを印加する方法としては、その他、転写バイアスを分圧して印加する方法、転写上ガイドに定電圧素子であるバリスタ、ツエナーダイオード等を接続し、転写材である紙を介して流れる転写電流を利用して昇圧する方法があるが、そのいずれでも同様な効果が得られる。

以上の実施例では、プロセスカートリッジ１０の現像容器に遮蔽部材を備える構成について説明したが、特にこれに限定されるものではない。例えば、プロセスカートリッジ１０の感光体を外光や異物から保護するカートリッジシャッターを同様に遮蔽部材として用いても良い。

なお、本発明は、上記実施例に拘束されるものではなく、同じ技術思想を有するものであれば、応用がきくことは言うまでもない。たとえば、トナー像を担持する中間転写体から転写材に転写する二次転写部分にも、本発明は適用可能である。

本発明の第一の実施例に係わる転写部の構成を拡大した断面図 本発明の第一の実施例の効果を検証した転写部の構成を拡大した断面図 本発明の第二の実施例に係わる転写部の構成を拡大した断面図 本発明の第二の実施例の変形例に係わる転写部の構成を拡大した断面図 本発明の第二の実施例に係わる転写部の構成を拡大した断面図 従来の板金を転写上ガイドとして用いた転写部の構成を拡大した断面図 プロセスカートリッジの画像形成装置への着脱動作を説明した図 本発明の画像形成装置の概要を説明した断面図

符号の説明

１４ 転写材
３ 感光体
７ 転写ローラ
２０ａ 転写下ガイド
２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ 転写上ガイド
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ 現像容器
２２ 現像ローラ
２３、２４ 噴き出し防止シート

Claims (9)

1. トナー像を担持する像担持体と、転写材の搬送をガイドするガイド部材と、を有し、前記ガイド部材が前記像担持体と対向し、かつ転写材と接触しない面である非接触面を有する画像形成装置において、
   前記像担持体と前記ガイド部材の間において、前記非接触面と交差する前記像担持体表面のほぼ全ての法線上に遮蔽する手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 交換可能な部材を有し、
   前記交換可能な部材が前記遮蔽する手段を構成することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記遮蔽する手段が、可撓性の部材から構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. トナー像を担持する像担持体と、転写材の搬送をガイドするガイド部材と、を有し、前記ガイド部材が前記像担持体と対向し、かつ転写材と接触しない面である非接触面を有する画像形成装置において、
   前記像担持体と前記ガイド部材の間において、前記非接触面の前記像担持体との略最近接領域と交差する前記像担持体表面の法線上に遮蔽部を有することを特徴とする画像形成装置。
5. 交換可能な部材を有し、前記交換可能な部材が前記遮蔽部を構成することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記遮蔽部が、可撓性の部材から構成されていることを特徴とする請求項４または５に記載の画像形成装置。
7. 前記交換可能な部材が画像形成装置中の所定位置に配置されていることを認識する認識手段を有し、
   前記認識手段により前記交換可能な部材が所定位置に配置されていることが認識されないと画像形成動作を禁止する機能を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記ガイド部材は導電性部材から形成されており、前記ガイド部材は接地されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. バイアスを印加可能なバイアス印加手段を有し、
   前記ガイド部材は、導電性部材から形成されており、前記ガイド部材と前記バイアス印加手段が接続されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
   

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