JP4022772B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真技術を適用した複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置に関し、特に、現像装置に外部から与えられる振動によって生じる画像劣化を防止するのに好適な画像形成装置に関する。

電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置は、設置スペースの確保を容易にするため小形化する傾向が強くなってきている。このような小形化の傾向により、画像形成装置内で記録紙を搬送させるための搬送経路の形状が複雑になることが多くなっている。

例えば、図６の従来装置では、像担持体としての感光体ドラム１と転写ロール２との当接部つまりニップ部ＮT の直前の搬送路３は、部品数の低減と小形化の要請により、その一方のガイド面が現像装置４（現像ロール４３を含む）のハウジング４１の外壁面４２で兼用されている。つまり、搬送路３は前記外壁面４２と、該外壁面４２に対向して配置された案内板５とによって形成されている。

さらに、前記搬送路３の上流に設けられたレジロール６，６のニップ部ＮR におけるレジロール６の接線と、前記ニップ部ＮT における転写ロール２の接線とは一直線ではなく一定の角度を有している。そのために、搬送路３は湾曲し、前記案内板５も山形に形成されている。つまり記録紙Ｐはニップ部ＮR を通過した後、急に進行方向を転換してニップ部ＮT に進入する。このような搬送路の形状を設定するのは、レジロール６，６より上流にある図示しない構成部品等の配置の都合によることが多い。

このように湾曲した搬送路により、次の不具合が生じる。図７は前記搬送路３を通過する記録紙の態様を示す図である。同図において、記録紙Ｐはレジロール６，６によって搬送路３に給送され、案内板５の頂部近傍を通過した後、現像装置４の外壁面４２に沿って搬送され、ニップ部ＮT に案内される。現像装置４の現像ロール４３で現像された画像はニップ部ＮT で記録紙Ｐに転写される。搬送された記録紙Ｐの後端がニップ部ＮR を通過した後、記録紙Ｐはニップ部ＮT における転写ロール２の接線に沿うように、矢印Ｒ方向に跳ね返る。そして、跳ね返った記録紙の後端近傍はハウジング４１の外壁面４２に打ちつけられる。

特に、レジロール６，６による送り速度が転写ロール２と感光体ドラム１とによる送り速度より大きい場合は、記録紙Ｐは鎖線で示すように湾曲しているので、記録紙Ｐの後端がニップ部ＮR を通過したときに、該記録紙Ｐははじき出されるようになるため、前記跳ね返りの速度が大きくなり、記録紙Ｐの後端が外壁面４２に打ちつけられるときの衝撃はより大きい。

このように、記録紙Ｐの後端がハウジング４１に強く打ちつけられると、記録紙Ｐ上に形成される画像濃度に変化が生じ、記録紙Ｐの搬送方向と直交する方向に白筋つまり線状の画像抜けが発生する。これは、前記記録紙Ｐが打ちつけられたときに、その衝撃により現像ロール４３と感光体ドラム１との間隙が瞬間的に変化して、トナーの移行状態に変化が生じるためと考えられる。

また、前記衝撃により現像ロール４３の駆動ギヤのバックラッシュ分の噛み合いのずれにより現像ロール４３の回転ムラが生じ、その部分で現像性が変化して画像劣化を生ずる場合もある。このような画像劣化は、ハーフトーン画像において特に顕著であり、また、ＯＨＰシート等のプラスチックシート、葉書、封筒等の厚紙が記録媒体として使用される場合に顕著である。

特開平６−２４２６８７号公報には、記録紙がレジストロールを抜けたときに記録紙後端が跳ね上がるのを防止するため、記録紙の跳ね上がり方向にストッパとしての回転体を設けた記録装置が提案されている。
特開平６−２４２６８７号公報

上記公報に開示されている記録装置の回転体や案内板を前記ハウシングの外壁前面に配置することによって記録紙Ｐの後端が前記ハウジングに直接打ちつけられることはなくなる。しかし、前記回転体や案内板をハウジングの前面に配置しようとすると、その設置スペースを必要とするため、装置が大型化するし、部品数も増大することになる。また、搬送路に回転体のような部品を配置すると、紙詰まりを起こしやすくなるし、詰まった記録紙の除去操作も煩雑になるという問題点がある。

本発明は、上述の問題点を解決し、新たな部品を追加することなく、前記記録紙の跳ね返りによる画像劣化を防止することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記問題点を解決するための本発明は、像担持体と、該像担持体上に形成された静電潜像の現像装置と、前記像担持体に対向配置された転写ロールと、前記転写ロールに対して記録媒体の搬送方向上流に設けられたレジロール対とを有する画像形成装置において、前記現像装置が、前記レジロール対から送り出された記録媒体が当接して進行方向を転換して前記像担持体方向に案内されるように配置された壁面を有するハウジングを備え、前記レジロール対による記録媒体の給送速度が前記転写ロールおよび前記像担持体による記録媒体の給送速度より大きく設定されているとともに、前記壁面が、前記記録媒体の搬送中に該記録媒体が当接する前面部分と、該前面部分よりも搬送方向上流側にあって該前面部分から後退した後方部分とから構成されている点に特徴がある。

上記特徴によれば、レジロール対から送り出された記録媒体は、現像装置のハウジングに形成された壁面の前面部分に当接される。そして、レジロール対は転写ロールおよび像担持体による給送速度より大きい速度で記録媒体を送り出すので、記録媒体は、転写位置とレジロール対との間で湾曲された形状を維持し、記録媒体は湾曲状態の頂部が前記前面部分に押し付けられながら転写位置に案内される。

そして、記録媒体が前記レジロール対を通過したあと、その端部は前記ハウジング側に跳ね返り、前記前面部分に沿う位置まで直線状に形状が復元する。その後、さらに残余のエネルギつまり惰性で記録媒体はさらにハウジング寄りに変位して前記ハウジング壁面の後方部分に当接する。しかし、記録媒体が前面部分に沿う位置まで直線状に形状が復元した時点で、跳ね返りのエネルギは低減している。したがって、記録媒体の後端が前記前面部分より後退した後方部分に当接した場合にも、この後方部分に記録媒体が強く打ちつけられるという衝突状態は回避される。

以上のように、本発明によれば、現像装置の壁面を利用して記録媒体を搬送している場合において、該搬送路の上流側に配置されているロール対を通過した記録媒体の後端が現像装置に強く打ちつけられることがなくなる。その結果、現像装置が受ける振動による画像劣化を防止することができるという効果を奏する。また、この効果は、従来品に新たな構成部品を追加することなく、簡易に実現することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の断面図である。同図において、像担持体としての感光体ドラム（以下、単に「感光体」という）１の周辺には帯電装置７、露光装置８、現像装置４、転写ロール２、および廃トナー回収装置９が配置されていて画像形成部１０を形成している。なお、この画像形成部１０は、転写ロール２および露光装置８を除く構成部品は一体として組立体（プロセスカートリッジ）を構成し、メンテナンス担当者や操作者がメンテナンス時に画像形成装置本体に対して該プロセスカートリッジを脱着自在になっているのが好ましい。

前記画像形成部１０の上流側（記録紙が搬送されてくる側）にはレジロール６，６が配置され、さらにその上流側には給紙装置１１が設けられている。給紙装置１１は給紙トレイ１１１とその上方に設けられたフィードロール１１２とからなる。画像形成部１０の下流側には除電装置１２が設けられ、さらにその下流側には定着装置１３が設けられている。

画像形成部１０の上方には排出トレイを兼ねたカバー１４が設けられている。前記画像形成部１０と定着装置１３との間の搬送路１５には案内板１５１が設けられ、前記画像形成部１０とレジロール６，６との間の搬送路３は案内板５およびハウジング４１の外壁面４２で形成されている。なお、画像形成部１０と画像形成装置本体のハウジング１６との間のスペースには、例えば、両面印刷のための記録紙反転搬送路が形成される。

動作時には、図示しない制御装置から入力されたビデオ信号に従って露光装置８が駆動され、帯電装置７で一様に帯電された感光体１の表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置４の現像ロール４３によってトナー現像されて可視化される。

一方、前記トナー現像された画像が転写される記録紙は給紙トレイ１１１からフィードロール１１２によって引き出され、レジロール６，６のニップ部ＮR で待機している。そして、記録紙は、感光体１上での画像形成の進行に応じ、予め設定されたタイミングで搬送路３に送り出され、転写ロール２と感光体１とのニップ部ＮT に至る。このニップ部ＮT で画像が転写された記録紙は除電装置１２で転写バイアスと逆極性にバイアスされて除電された後、定着装置１３に搬送される。定着装置１３では記録紙に画像が熱定着され、画像が定着された記録紙は排出トレイ１４上に排出される。感光体１の表面に残存しているトナーは廃トナー回収装置９のブレードで掻き取られて回収される。

次に、レジロール６，６を通過した記録紙の後端が現像装置４のハウジング４１に打ちつけられないための対策を説明する。図１は画像形成部１０の要部拡大図である。同図において、レジロール６，６から送り出された記録紙Ｐは現像装置４のハウジング４１の外壁面４２に当接した後、該外壁面４２に案内されてニップ部ＮT に送り込まれる。ここで、レジロール６，６による記録紙Ｐの給送速度の方が転写ロール２と感光体１による記録紙Ｐの給送速度より大きいので、記録紙Ｐは湾曲している。この記録紙Ｐの湾曲部の頂点Ｐｋは、ニップ部ＮT における転写ロール２の接線ＴＬ１とニップ部ＮR におけるレジロール６の接線ＴＬ２との交点を通過する線分γの延長線上にある。但し、線分γおよび接線ＴＬ１がなす角度α１と線分γおよび接線ＴＬ２がなす角度α２とは等しい。すなわち、記録紙Ｐは前記Ｐｋが外壁面４２に当接しながら搬送されている。

外壁面４２は互いに段差を有する面４２Ｆ，４２Ｂを有していて、面４２Ｆと面４２Ｂとの境界が、記録紙の搬送方向において前記頂点Ｐｋよりも上流側に位置するように面４２Ｆの幅つまり搬送方向サイズは決定されている。したがって、記録紙Ｐの湾曲部ピークは面４２Ｆに当接して転写位置方向に案内される。前記面４２Ｆは前方つまり搬送路３側に出ていて、外壁面４２の前方部分を構成し、前記面４２Ｂは前記面４２Ｆよりも後方に下がっていて、外壁面４２の後方部分を構成している。

このように外壁面４２に段差を設けることにより、記録紙Ｐは次のような挙動を示す。すなわち、レジロール６，６を通過した記録紙Ｐの後端は前記頂点Ｐｋを中心として図中反時計方向に反転する。このときの反転速度は記録紙Ｐが面４２Ｆの延長線上に達した位置、つまり記録紙Ｐが面４２Ｆにある程度の幅を有して当接する位置で減速される。したがって、その面４２Ｆよりも後退している面４２Ｂに記録紙Ｐの後端近傍が当接するときには、当接による衝撃力は緩和されている。この衝撃力の緩和により、現像装置４に振動が加わらなくなり、現像ロール４３と感光体１との間隙の変動等による画像劣化が生じないという効果がある。

前記外壁面４２に段差を設けたことによる効果を検証するための実験結果を説明する。図３は画像形成を２０枚連続して行ったときの、線状の白抜けの発生の程度を試験した結果を示す図、図４は対比のため試験に供したサンプル（供試現像装置）の要部形状を示す図である。図４において、現像装置４の外壁面４２の段差は面４２Ｆよりも面４２Ｂの方を前面つまり前記搬送路３側に出ている。つまり段差の付け方が図１のハウジング４１とは逆になっている。

図３において、サンプルＡは従来品つまり外壁面４２に段差がないもの、サンプルＢは面４２Ｆを面４２Ｂより前面に出したのもの（図１参照）、サンプルＣは面４２Ｂを面４２Ｆより前面に出したもの（図４参照）である。なお、面４２Ｆと４２Ｂとの段差の大きさは０．５ｍｍであり、ハウジング４１の肉厚をわずかに変化させただけの簡便な加工で足りる。

図３のように、サンプルＢによれば顕著な画像欠陥は全く発生していない。一方、サンプルＡ，Ｃでは顕著な画像欠陥が発生しており、特に面４２Ｂの方を搬送路側に出したサンプルＣでは欠陥が多い。このことから、面４２Ｆを面４２Ｂよりも前に出すように外壁面４２を形成することによる効果が確認された。

さらに、前記段差はどの程度が適当であるかをサンプルＢを用いて実験により確認した。図５は前記段差つまり面４２Ｆと面４２Ｂとの段差を変化させたときの画像欠陥の発生レベルを示した図である。同図に示すように、段差を０から０．５０ｍｍまで変化させたところ、段差が０．３５ｍｍ以上の場合に画像欠陥が顕著に発生している出力画像はなかった。なお、欠陥が顕著に発生しなかった場合とは、２０枚の連続出力において、線状の白抜けが全くなかった場合を示す。

面４２Ｂを極端に大きく後退させれば、記録紙Ｐの後端が跳ね返ってハウジング４１に衝撃を与えるということがないのはもちろんである。しかし、外壁面４２の下端を大きく後退させることによって現像装置４のハウジング４１を極端に小さくしてしまうと、例えばトナーを撹拌するための部材等のスペースが縮小するし、現像ロール４３下部に必要なトナー溜まりのためのスペースも確保しにくくなる等の不利益をもたらす。このような観点から、段差はできるだけ小さい方が好ましく、上記実験のように０．３５ｍｍあれば十分である。但し、この値は下限であり、０．３５ｍｍ以上あってもよいのはもちろんである。

上記実施形態では、面４２Ｆと面４２Ｂとの間に段差を設けることにより、面４２Ｆに対して面４２Ｂを後退させた。しかし、本発明はこのような面４２Ｆ，４２Ｂの構成に限らず次のように変形することができる。

図８は本実施形態の変形例に係る画像形成部１０の要部拡大図であり、図１と同符号は同一または同等部分を示す。図８において、外壁面４２に形成された２つの面４２Ｆ，４２Ｂのうち、面４２Ｂは面４２Ｆに対して後退角βを有する。面４２Ｆと面４２Ｂとの境界つまり屈曲位置は、記録紙Ｐの湾曲部ピークが面４２Ｆに当接することができるように記録紙の搬送方向において前記頂点Ｐｋよりも上流側に位置している。このように、前記面４２Ｂは前記面４２Ｆに対して後退角βを有して外壁面４２の後方部分を構成している。

このように面４２Ｂを後退させることにより、図１の実施形態と同様の効果を奏する。すなわち、レジロール６，６を通過した記録紙Ｐの後端が前記頂点Ｐｋを中心として図中反時計方向に反転するときの反転速度は記録紙Ｐが面４２Ｆの延長線上に達した位置で減速される。したがって、その面４２Ｆよりも後退している面４２Ｂに記録紙Ｐの後端近傍が当接するときには、当接による衝撃力は緩和され、現像装置４に振動が加わらなくなり、現像ロール４３と感光体１との間隙の変動等による画像劣化が抑制される。

前記外壁面４２に後方部分つまり面４２Ｂを設けたことによる効果を検証するための実験結果を説明する。図９は画像形成を２０枚連続して行ったときの、線状の白抜けの発生の程度を試験した結果を示す図である。

図９において、現像装置は後退角度βがついていないもの（β：０°）、後退角度βがついているもの（β：１０°）、後退角度βがマイナスのもの、つまり面４２Ｂが後退せず逆に搬送路側に角度がついているもの（β：−１０°）をサンプルとした。

図９のように、後退角度βがついているサンプルによれば顕著な画像欠陥は全く発生していない。一方、後退角度βがついていないサンプルでは顕著な画像欠陥が発生しており、特に後退角度βがマイナスのサンプルでは欠陥が多い。このことから、面４２Ｂに対して後退角βを有した面４２Ｂを有する外壁面４２を形成することによる効果が確認された。

さらに、外壁面４２は段差面や後退角度βを有した面４２Ｂを有するものに代えて、次のように形成してもよい。図１０は、外壁面４２のさらなる変形例に係る画像形成部１０の要部拡大図であり、図８と同符号は同一または同等部分を示す。同図において、面４２Ｆは平面であって、面４２Ｂは該面４２Ｆから連続する曲面である。面４２Ｆと面４２Ｂとの境界は、記録紙Ｐの湾曲部ピークが面４２Ｆに当接することができるように記録紙の搬送方向において前記頂点Ｐｋよりも上流側に位置しているのは上述の実施形態と同様である。このように、前記面４２Ｂは前記面４２Ｆに対して曲線的に後退した面を構成している。面４２Ｂを曲線的に後退させることによる効果は、図８の例と同様であるが、さらに、面４２Ｂを曲面とすることにより、レジロール６，６を通過した記録紙の先端は円滑な摺動性をもって転写位置に案内される。

本実施形態は、プロセスカートリッジを形成した画像形成装置において、特に大きい効果を奏することができる。すなわち、プロセスカートリッジは、露光装置からの入射光の位置、感光体転写ロールとの接触位置、レジロール位置等に対して所定の位置に取り付けられていなければならない。この取付位置が所定位置からずれていると、入射光が感光体上に届かなかったり、転写ロールと感光体との軸のずれによる記録紙の斜行が生じたり、感光体に対する記録紙の突入姿勢が適当でなくて突入による衝撃や転写位置のずれによる画像の乱れが生じたりすることがある。

したがって、プロセスカートリッジを画像形成装置本体に強固に固定することが好ましいが、ユーザによるプロセスカートリッジの交換の利便性を考慮すると、ねじ等で強固に固定することができないこともある。そこで、ピンや引掛け部材、あるいはスプリング等を併用して、ねじを止めるための工具等を使用せず、簡略化した固定手段でプロセスカートリッジを画像形成装置に固定できるようにすることが多い。

この簡易的な固定手段では、記録紙が搬送路壁面つまり現像装置の壁面に衝突した場合の振動を押さえることが容易ではなかった。これに対して本実施形態では、記録紙が衝突する搬送路壁面の形状を工夫することによって、プロセスカートリッジを採用した画像形成装置において記録紙が衝突する際の振動を抑制することができる。その結果、画像の乱れを解消できるという顕著な効果を奏することができる。

なお、本実施形態では、転写装置として転写ロールを用いた場合を示したが、転写装置はこれに限らず、コロトロン装置であってもよい。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の要部拡大図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置による出力画像の画質調査結果を示す図である。 性能試験に対比のために使用した画像形成装置の要部拡大図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置による出力画像の画質調査結果を示す図（その２）である。 従来の画像形成装置の要部拡大図である。 従来の画像形成装置による記録紙の搬送状態を示す図である。 本発明の一実施形態を変形した画像形成装置の要部拡大図である。 図８の変形例に係る画像形成装置による出力画像の画質調査結果を示す図である。 本発明の一実施形態をさらに変形した画像形成装置の要部拡大図である。

符号の説明

１…感光体、 ２…転写ロール、 ３…搬送路、 ４…現像装置、 ５…案内板、 ６…レジロール、 ４１…ハウジング、 ４２…外壁面、 ４２Ｂ…後方部分、 ４２Ｆ…前面部分、 ４３…現像ロール

Claims (4)

1. 像担持体と、該像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置と、前記像担持体に対向配置された転写ロールと、前記転写ロールに対して記録媒体の搬送方向上流に設けられたレジロール対と、前記レジロール対から上向きに送り出された記録媒体を上方の壁面に突き当てて方向転換させた後、前記像担持体および前記転写ロールのニップ部へ案内する搬送路とを有する画像形成装置において、
   前記搬送路の壁面が、前記現像装置のハウジングの壁面であり、
   前記レジロール対による記録媒体の給送速度が前記転写ロールおよび前記像担持体による記録媒体の給送速度より大きく設定されているとともに、
   前記壁面が、前記記録媒体の搬送中に該記録媒体が当接する前面部分と、該前面部分よりも搬送方向上流側にあって該前面部分から後退した後方部分とから構成され、
   前記後方部分が、前記前面部分に対して段差を有して後退していることを特徴とする画像形成装置。
2. 像担持体と、該像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置と、前記像担持体に対向配置された転写ロールと、前記転写ロールに対して記録媒体の搬送方向上流に設けられたレジロール対と、前記レジロール対から上向きに送り出された記録媒体を上方の壁面に突き当てて方向転換させた後、前記像担持体および前記転写ロールのニップ部へ案内する搬送路とを有する画像形成装置において、
   前記搬送路の壁面が、前記現像装置のハウジングの壁面であり、
   前記レジロール対による記録媒体の給送速度が前記転写ロールおよび前記像担持体による記録媒体の給送速度より大きく設定されているとともに、
   前記壁面が、前記記録媒体の搬送中に該記録媒体が当接する前面部分と、該前面部分よりも搬送方向上流側にあって該前面部分から後退した後方部分とから構成され、
   前記後方部分は前記前面部分に対する後退角を有して形成されていることを特徴とする画像形成装置。
3. 少なくとも前記像担持体および現像装置を含むプロセスカートリッジを形成し、該プロセスカートリッジが、画像形成装置本体に対して一体で着脱自在に構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 前記前面部分が、前記レジロール対のニップ部での接線と前記像担持体および前記転写ロールのニップ部での接線との交点に対向する位置よりも搬送方向上流側に延長されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。

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