JP2007199359A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像ユニットの回転を利用して、廃トナー容器等に振動を与えるようにした画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体１４と、感光体１４表面に形成された静電潜像を４色のトナーで現像可能な現像ユニット１２と、感光体１４上に残留するトナーを回収するクリーニングブレード５２と、クリーニングブレード５２によって回収されたトナーを収容する廃トナー容器５４とを備えた画像形成装置１０であって、現像ユニット１２は、回転方向に沿って配列された４つの現像カートリッジ３８Ｙ，３８Ｍ，３８Ｃ，３８Ｋを含んで回転駆動可能であって、外周部に少なくとも１つの突起４６を有し、感光体１４、クリーニングブレード５２および廃トナー容器５４は一体になった感光体ユニット１６を構成し、感光体ユニット１６は、回転する現像ユニット１２の突起４６が衝突した後に乗り越えていく衝突部４８を有することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば４サイクル型のカラー画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置において、トナー像が感光体から中間転写体または記録媒体に転写された後に、感光体表面に残留するトナー（および紙紛等の異物）を回収するクリーニングブレードと、前記クリーニングブレードによって回収されて落下したナーを収容する廃トナー容器とからなる廃トナー回収装置が設けられている。

廃トナー容器に落下したトナーが降り積もって形成される表面が斜めになることで、廃トナー容器内にトナーを効率良く収容できないという問題がある。そこで、廃トナー容器内に収容されたトナー表面がほぼ水平になるように、均し部材を設けたり、外部より廃トナー容器に振動を与えたり、あるいは、感光体に設けた突起によって振動を与えたりする技術が提案されている。
特開２００２−２２９４０２号公報 特開平５−２１６２２９号公報

しかしながら、廃トナー容器に均し部材を設けたり、振動を付与する専用の駆動機構を設けると、そのためのコストアップやスペース確保が必然的に発生する。また、感光体に設けた突起によって振動を与えるようにすると、感光体自体も振動することによって画像ムラが発生する原因になる。

そこで、本発明は、例えば４サイクル型の画像形成装置において４色のトナーに対応した４つの現像カートリッジを保持している現像ユニットの回転を利用して、廃トナー容器等に振動を与えるようにした画像形成装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明は、表面に静電潜像が形成される感光体と、前記感光体表面に形成された静電潜像を複数色のトナーで現像可能な現像ユニットと、前記感光体上で現像されて形成されたトナー像が転写された後に前記感光体上に残留するトナーを回収するクリーニング部材と、前記クリーニング部材によって回収されたトナーを収容する廃トナー容器とを備えた画像形成装置であって、
前記現像ユニットは、回転方向に沿って配列された複数の現像カートリッジを含んで回転駆動可能であって、外周部に少なくとも１つの突起を有し、
前記感光体、前記クリーニング部材および前記廃トナー容器は一体になった感光体ユニットを構成し、前記感光体ユニットは回転する前記現像ユニットの突起が衝突した後に乗り越えていく衝突部を有することを特徴とするものである。

本発明の画像形成装置において、前記感光体ユニットは、前記感光体の表面を一様に帯電させる帯電装置をさらに含んでもよい。

また、本発明の画像形成装置において、前記突起は、前記現像ユニットの回転方向において各現像カートリッジの現像ローラ間にそれぞれ設けられていてもよい。

また、本発明の画像形成装置において、前記突起は、前記衝突部と当接する部分に湾曲面または傾斜面を有してもよい。

また、本発明の画像形成装置において、前記突起の形状や材質によって、前記突起と前記衝突部との衝突時の衝撃を調整するようにしてもよい。

さらに、本発明の画像形成装置において、前記突起は、前記現像ユニットの回転方向に関し、次に前記感光体の対向位置にくる前記現像カートリッジの現像ローラから下流側に所定距離以上離れていることが好ましい。

本発明の画像形成装置によれば、回転する現像ユニットに設けられた突起が、感光体ユニットに設けた衝突部に衝突することによって、感光体ユニットに振動が与えられる。この振動によって、感光体ユニットと一体化されている廃トナー容器内のトナー表面がほぼ水平状態になるように均されて無駄なく（または効率良く）廃トナーを収容することができ、また、クリーニング部材に付着したトナーや異物等からなる付着物も前記振動によって落下して除去することができクリーニング性能を維持することができる。

このように本発明によれば、廃トナー容器内のトナーを均すための部材や、廃トナー容器等を振動させるための専用の駆動機構を設ける必要がなく、低コスト化および省スペース化を図れる。

また、本発明の画像形成装置において、感光体ユニットが帯電装置を含む場合には、感光体ユニットに与えられた振動によって、帯電装置の電極やメッシュ（またはグリッド）に付着した付着物を落下させて除去することができ、帯電性能を維持することができる。

また、本発明の画像形成装置において、現像ユニットの突起が、現像ユニットの回転方向に関し、次に感光体の対向位置に来る現像カートリッジの現像ローラから下流側に所定距離以上離れていることで、次の現像カートリッジが現像位置に来たときには、直前に感光体ユニットに付与された振動が収まっているため、静電潜像をトナーで現像するときに画像ムラが発生することがなく、安定した画像形成が可能である。

さらに、現像ユニットの突起と感光体ユニットの衝突部とが衝突することによって、現像ユニットにも振動が発生する。この振動によって、現像カートリッジ内でのトナーの固まり（いわゆるパッキング）が解消されるとともに、現像カートリッジの現像ローラ近傍にあるトナーが締まることで安定した粉圧確保を行うことができ、これによっても安定した画像形成に寄与することができる。

以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態である４サイクル型のフルカラー画像形成装置１０の要部概略構成を示す。

この画像形成装置１０は、略円柱状の形状をなし、矢印Ａ方向に回転駆動可能な現像ユニット１２と、現像ユニット１２に隣接して配置された例えばドラム状をなす感光体１４を含む感光体ユニット１６と、感光体１４の表面に一部が接触した状態で矢印Ｂ方向に回転駆動可能な中間転写ベルト１８と、画像データにしたがって感光体１４の表面にレーザ光２０を照射して静電潜像を形成する露光装置２２とを備えている。

中間転写ベルト１８は、エンドレスシート状をなし、駆動ローラ２４と従動ローラ２６とテンションローラ２８と一次転写ローラ３０と押さえローラ３２に、所定のテンションを付与された状態で掛け渡されている。中間転写ベルト１８は、一次転写ローラ３０および押さえローラ３２によって支持された部分が感光体１４の表面に接触している。また、中間転写ベルト１８の駆動ローラ２４で支持されている部分には、二次転写ローラ３４が圧接されており、中間転写ベルト１８と二次転写ローラ３４との間が用紙Ｐが通過する転写部３６となっている。

現像ユニット１２は、図２に示すように、回転方向（矢印Ａ方向）に沿って均等に配列された例えば４つの現像カートリッジ３８Ｙ，３８Ｍ，３８Ｃ，３８Ｋを現像ラック４０で保持して構成されている。各現像カートリッジ３８Ｙ，３８Ｍ，３８Ｃ，３８Ｋは、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーにそれぞれ対応している。

各現像カートリッジ３８Ｙ，３８Ｍ，３８Ｃ，３８Ｋは、一部が現像ユニット１２の外側に突出して配置されている現像ローラ４２をそれぞれ有している。現像ローラ４２の両端部には、現像ローラ４２よりも僅かに大径のコロ４４が同心状に設けられており、コロ４４が感光体１４の外周面と接触することによって、現像位置に来た現像カートリッジの現像ローラ４２と感光体１４とが微小距離だけ離れた非接触状態に保たれるようになっている。

現像ラック４０の両端部の外周部には、突起４６がそれぞれ設けられている。突起４６は、現像ユニット１２の回転方向に関して、各現像カートリッジ３８Ｙ，３８Ｍ，３８Ｃ，３８Ｋの現像ローラ４２間にそれぞれ１つ配設されている。なお、本実施形態においては、現像ユニット１２の外周部に４つの突起４６を均等に設けたが、これに限定されるものではなく、図３（ａ）に示すように少なくとも１つの突起４６が設けてあればよく、また、図３（ｂ）に示すように、現像ローラ４２間に複数の突起４６が配設されてもよいし、配設位置も現像ユニット１２の回転方向に関して不均等であってもよい。さらに、突起４６は、現像ラック４０ではなく、現像カートリッジのケーシングの外面に突設されてもよい。

前記突起４６は、現像ユニット１２が矢印Ａ方向に回転することによって、後述するように感光体ユニット１６に設けた衝突部４８と衝突した後にこれを乗り越えていくようになっている。突起４６が衝突部４８と衝突した後にこれを乗り越えていくのを容易にするために、突起４６は、図４（ａ）に示すように、衝突部４８と衝突する部分に湾曲面を有する例えば半球状に形成されている。ただし、同様の機能を果たす限りにおいて突起４６の形状は半球状に限定されるものではなく、例えば図４（ｂ）に示すように、衝突部４８と衝突する部分に傾斜面４７を有する形状であってもよい。

また、突起４６の形状や材質によって、突起４６と衝突部４８との衝突時の衝撃を調整することが可能である。突起４６の硬い材質の例としては、ＰＰＳ、ガラス繊維混合樹脂、金属等が挙げられる。突起４６の柔らかい材質の例としては、ＡＢＳ、ポリプロピレン、ナイロン等が挙げられる。なお、突起４６と衝突部４８との衝突時の衝撃を調整するために、突起４６ではなく衝突部４８の形状や材質を調整してもよいし、突起４６と併せて衝突部４８の形状や材質を調整してもよい。

図１および図２に示すように、感光体ユニット１６は、感光体１４に加えて、感光体１４の表面を一様に帯電させる帯電装置５０、トナー像が感光体１４から中間転写ベルト１８に転写された後に残留するトナーや紙紛等の異物を回収除去するために先端が感光体１４表面に当接されたクリーニングブレード（クリーニング部材）５２、クリーニングブレード５２によって回収されたトナー等が落下して収容される廃トナー容器５４、および、感光体ユニット１６の上部に固定され、感光体１４の両端面から離れて現像ユニット１２側に延伸するアーム部５６を一体に含んで構成されている。アーム部５６の先端が、上述した衝突部４８になっている。また、帯電装置５０は、例えば針状またはワイヤ状の電極５８と、この電極５８を覆って感光体１４側に配置されたメッシュ（またはグリッド）６０とを含んでいる。

なお、本実施形態では、感光体ユニット１６に設けたアーム部５６の先端を衝突部４８としたが、同様の機能を果たすものであれば衝突部の構成はどのように変更されてもよい。また、クリーニング部材は、ブレード状のものに限らず、他の形状のもの（例えばブラシ）であってもよい。

続いて、前記構成からなる画像形成装置１０の動作について説明する。
外部からプリント信号と共に画像データが入力されると、画像形成動作が開始される。まず、感光体１４および中間転写ベルト１８がそれぞれ回転駆動され、感光体１４の表面が帯電装置５０によって一様に帯電される。

続いて、一様に帯電した感光体１４の表面に、画像データに応じて露光装置２２からレーザ光が照射されてイエロー用静電潜像が形成される。静電潜像は感光体１４の回転にしたがって現像位置に移動する。このとき、現像ユニット１２が回転することによって、現像カートリッジ３８Ｙが現像位置に来ていて、それの現像ローラ４２が感光体１４に対向している。これにより、現像ローラ４２の外周面に保持されたイエロートナーが感光体１４表面の静電潜像に付着して現像が行われ、イエロートナー像が形成される。その後、イエロートナー像は、一次転写ローラ３０の作用によって、中間転写ベルト１８上に一次転写される。転写後に感光体１４表面に残留するイエロートナーはクリーニングブレード５２によって回収されて廃トナー容器５４に収容される。

次に、感光体１４の表面が一様に帯電され、露光装置２２によってマゼンタ用静電潜像が形成される。このとき、現像ユニット１２が回転することによって、現像カートリッジ３８Ｍが現像位置に来ていて、それの現像ローラ４２が感光体１４に対向している。これにより、現像ローラ４２の外周面に保持されたマゼンタトナーが感光体１４表面の静電潜像に付着して現像が行われ、マゼンタトナー像が形成される。その後、マゼンタトナー像は、一次転写ローラ３０の作用によって、１周回転してきた中間転写ベルト１８上のイエロートナー像の上に重ねて一次転写される。転写後に感光体１４表面に残留するマゼンタトナーはクリーニングブレード５２によって回収されて廃トナー容器５４に収容される。

以後、同様のプロセスによって、シアントナー像およびブラックトナー像が感光体１４上において順次に形成されて、中間転写ベルト１８上に順次に重ねて一次転写される。

中間転写ベルト１８上において重ねて一次転写された４色トナー像は、中間転写ベルト１８の回転にしたがって転写部３６に移動し、そこで二次転写ローラ３４の作用によって、転写部３６に下方から送り込まれてきた用紙Ｐに一括して二次転写される。

その後、４色トナー像が転写された用紙は、定着装置を通過する際にトナー像が加熱定着されてから、画像形成装置１０から排出される。これにより、１枚のカラー画像のプリント動作が完了する。

なお、モノクロ画像の場合は、現像カートリッジの切り替えが行われることなく１つの現像カートリッジを用いて単色トナー像が形成され、一次転写、二次転写、定着および排出を経て、１枚のモノクロ画像のプリント動作が完了する。

図５に示すように、現像カートリッジを切り替えるために現像ユニット１２が矢印Ａ方向に回転するとき、現像ユニット１２の突起４６の先端が感光体ユニット１６のアーム部５６の先端部である衝突部４８に衝突した後に、これを乗り越えていく。この衝突時に、感光体ユニット１６に振動が与えられる。この振動によって、感光体ユニット１６と一体化されている廃トナー容器５６内のトナー表面Ｔがほぼ水平状態になるように均されて無駄なく（または効率良く）廃トナーを収容することができる。また、クリーニングブレード５２の先端に付着したトナーや異物等からなる付着物も前記振動によって落下して除去することができ、クリーニング性能を維持することができる。

このように本実施形態の画像形成装置１０によれば、廃トナー容器５６内のトナーを均すための部材や、廃トナー容器５６等を振動させるための専用の駆動機構を設ける必要がなく、低コスト化および省スペース化を図れる。

また、感光体ユニット１６に与えられた振動によって、帯電装置５０の電極５８やメッシュ（またはグリッド）６０に付着した付着物を落下させて除去することができ、これにより帯電性能を維持することができる。

さらに、現像ユニット１２の突起４６と感光体ユニット１６の衝突部４８とが衝突することによって、現像ユニット１２にも振動が発生する。この振動によって、次の現像に用いられる現像カートリッジ３８では、現像ローラ４２の近傍であって、その回転により現像ローラ４２にトナーを供給するトナー供給ローラ４３の下方にあるトナーが前記振動によって締まることで安定した粉圧確保を行うことができ、一方、現像ユニット１２の上側に位置する現像カートリッジ３８（例えば、図２における現像カートリッジ３８Ｃ）ではトナー供給ローラ４３の近傍に固まったトナーがケーシング内で落下していわゆるパッキングが解消され、これにより安定した画像形成が可能になる。

ここで、感光体ユニット１６の振動が収まっていない状態でトナーによる現像が開始されると画像ムラが発生することになる。そこで、本実施形態の画像形成装置１０では、図６に示すように、現像ユニット１２の突起４６が、現像ユニット１２の回転方向（矢印Ａ方向）に関し、次に感光体１４の対向位置に来る現像カートリッジ３８の現像ローラ４２から下流側に所定距離ｄ以上離れて設けられている。これにより、次の現像カートリッジ３８が現像位置に来たときには、直前に感光体ユニット１６に付与された振動が収まっているため、静電潜像をトナーで現像するときに画像ムラが発生することがなく、安定した画像形成が可能になる。

図７は、画像形成装置１０を具現化した実機を用いて調べた前記距離ｄの例を示す表である。この表において、時間[秒]は突起４６と衝突部４８との衝突から現像開始時までの時間を示し、突起位置[ｍｍ]は現像ローラ中心から突起中心までの前記距離ｄを示し、画像ムラが発生した場合を×で、画像ムラが発生しなかった場合を○で示している。この実験では、前記距離ｄが２５ｍｍ以上で時間が０．０５秒以上とすることで、画像ムラが発生しなくなることが確認できた。
ただし、これらの好適な距離ｄおよび時間の数値は、突起４６と衝突部４８との衝突によって受ける感光体ユニット１６の衝撃度合や現像ユニット１２の回転速度等によって当然に変化するものである。

本発明の一実施形態の画像形成装置の要部概略構成図。 現像ユニットと感光体ユニットを示す図。 突起の配置の変形例を示す図。 突起の形状の例を示す図。 突起と衝突部が衝突した状態にある現像ユニットおよび感光体ユニットを示す図。 次に現像位置に来る現像カートリッジの現像ローラと突起との間の距離ｄを示す図。 図６に示す距離ｄの好適値の例を示す表。

符号の説明

１０…画像形成装置
１２…現像ユニット
１４…感光体
１６…感光体ユニット
１８…中間転写ベルト
２２…露光装置
３８Ｙ，３８Ｍ，３８Ｃ，３８Ｋ…現像カートリッジ
４２…現像ローラ
４６…突起
４８…衝突部
５０…帯電装置
５２…クリーニングブレード（クリーニング部材）
５４…廃トナー容器
５８…電極
６０…メッシュまたはグリッド

Claims (6)

1. 表面に静電潜像が形成される感光体と、前記感光体表面に形成された静電潜像を複数色のトナーで現像可能な現像ユニットと、前記感光体上で現像されて形成されたトナー像が転写された後に前記感光体上に残留するトナーを回収するクリーニング部材と、前記クリーニング部材によって回収されたトナーを収容する廃トナー容器とを備えた画像形成装置であって、
   前記現像ユニットは、回転方向に沿って配列された複数の現像カートリッジを含んで回転駆動可能であって、外周部に少なくとも１つの突起を有し、
   前記感光体、前記クリーニング部材および前記廃トナー容器は一体になった感光体ユニットを構成し、前記感光体ユニットは、回転する前記現像ユニットの突起が衝突した後に乗り越えていく衝突部を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記感光体ユニットは、前記感光体の表面を一様に帯電させる帯電装置をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記突起は、前記現像ユニットの回転方向において各現像カートリッジの現像ローラ間にそれぞれ設けられ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。
4. 前記突起は、前記衝突部と当接する部分に湾曲面または傾斜面を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記突起の形状や材質によって、前記突起と前記衝突部との衝突時の衝撃を調整することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記突起は、前記現像ユニットの回転方向に関し、次に前記感光体の対向位置にくる前記現像カートリッジの現像ローラから下流側に所定距離以上離れ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。

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