JP4044057B2 - 画像形成装置およびこれに用いる作像ユニット - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置及びこれに用いる作像ユニットに関し、さらに詳しくは、転写画像の汚染を防止するための機構に関する。

レーザプリンタやデジタル複写機などの画像形成装置には、像担持体である感光体上に形成された静電潜像が可視像処理されると、その可視像が記録紙などに転写される。

転写に際しては、可視像処理された感光体上の可視像を構成するトナーと逆極性の転写バイアスを記録紙側から印加してトナーを記録紙側に静電吸着されるようになっている。しかし、記録紙が搬送される過程で搬送部材と摩擦接触することにより摩擦帯電していると、感光体上のトナーが記録紙側に静電吸引されやすくなる。このため、いわゆるトナーが飛び散る現象（以下、これをトナー散りという）が発生しやすくなり、記録紙の非画像部に付着した場合には地肌汚れを起こし、画像品質を損ねてしまう。

従来、このような転写時でのトナー散りの発生を防止するための構成として、転写部に向け移動する記録紙に対し、その移動方向において転写部の上流側に接地したり、あるいは定電圧素子（バリスタ）を用いた構成あるいは転写バイアスと逆極性の直流電流を印加する構成の除電部材を記録紙に当接させて記録紙を除電する構成（例えば、特許文献１）。

記録紙へのトナー散りを誘発する装置として、可視像処理に用いられる現像装置がある。現像装置でのトナー散りを防止するための構成として、本発明実施例の説明に用いる作像ユニットの構成を流用して説明すると、図４に示す構成がある。但し、図４においては本発明実施例で用いる符号と異ならせてある。

図４に示す構成は、感光体１の移動方向において現像装置２に装備されている現像ローラ２Ａとの対向位置よりも下流側に、シート状に形成された導電性部材、いわゆる、導電性シート部材Ｐが設けてある。

導電性シート部材Ｐには、図５に示すように、現像装置２に装備されている現像ローラ２Ａの回転軸端部に介装された板バネ状の導電性端子部材３を介して現像バイアスと同極性のバイアス電圧が印加されている。

この構成においては、導電性シート部材Ｐが現像装置２から転写部に向けて飛散するトナーを遮断すると共に、バイアス電圧の印加によって導電性シート部材Ｐへのトナーの付着を防止するようになっている。

特開平６−１１８８０３号公報（特許請求の範囲）

現像装置により可視像とされたトナー像は、現像装置の近傍に配置されている転写部において記録紙に対して静電転写されるが、上記現像装置に導電性シート部材を設けた構成の場合、次のような理由によりトナー散りが発生することがある。

導電性シート部材Ｐは、図４において符号Ｔで示す転写ローラが感光体１と対向当接する転写部に向けてトナーが飛散するのを防止するために設置されている関係上、転写部に給送される記録紙Ｓの搬送路に近接していることが多い。このため、導電性シート部材Ｐに印加されているトナーと同極性のバイアス電圧により導電性シート部材Ｐに記録紙Ｓが接触すると帯電されてしまう。従って、記録紙Ｓは不均一な帯電状態が得られたり、トナーと反撥しやすくなることにより転写時に転写ムラが生じ、あるいはトナーの飛び散りが起きやすくなることにより異常画像が発生しやすくなる。

上記現像バイアスの印加形式には、直流成分に加えて交流成分を重畳する場合もあり、この場合には交流成分が５００〜３０００Ｖ程度に設定されることが多いが、この高電圧を印加した場合に上記異常画像の発生が顕著となる。

本発明者は、図４に示した構成において以下の条件により記録紙Ｓに対して画像を形成したところ、記録紙Ｓの移動方向に平行した濃度ムラが発生するのを確認した。

作像条件は、感光体１上の帯電電位（白部電位）＝−７５０（Ｖ）であり、露光部電位（黒部電位）＝−１００（Ｖ）であり、現像バイアス（ＡＣ成分）＝−１．８（ＫＶ_Ｐ−Ｐ）であり、現像バイアス（ＤＣ成分）＝−６００（Ｖ）の重畳バイアスであり、そして、転写電流＝＋１２（μＡ）である。

上記条件の下で、図４において符号Ｊで示す除電針に流れる電流を測定したところ、−３〜＋５（μＡ）の範囲で電流が流れた。この結果から、通常、記録紙が帯電していない場合、除電針Ｊから流れる電流値は転写に用いられた＋極性のみのはずであるが、実際には、現像バイアスの影響が記録紙Ｓに及んでいるといえ、これが記録紙Ｓでの帯電状態が不安定となる原因ということになる。

導電性シート部材Ｐを用いた場合にその表面にトナーが付着すると、転写紙にそのトナーが付着する虞があるので、トナーの付着を防止する必要がある。このため、トナーの付着に影響する導電性シート部材Ｐの体積抵抗は１０^６（Ωｃｍ）であるが、１０^１〜１０^９（Ωｃｍ）の範囲であればトナーの付着が防止される。つまり、導電性シート部材Ｐにトナーが付着すると、上述したように記録紙Ｓとの接触により記録紙Ｓ側にトナーが付着して汚損することがあるため、導電性シート部材Ｐに対して上述したようにバイアス電圧を印加して導電性シート部材Ｐへのトナーの付着を防止し、これに伴って記録紙Ｓの汚れを防止できるようになる。しかし、このような導電性シート部材Ｐを用いるとトナーの付着が防止できる反面、記録紙Ｓと接触した場合には上述した不具合が発生する。

本発明の目的は、上記従来の画像形成装置、特に転写工程時での異常画像の発生を防止することができる構成を備えた画像形成装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、転写時に転写ムラやトナーの飛び散りを防止できる構成を備えた作像ユニットを提供することにある。

請求項１記載の発明は、回転駆動する感光体と、トナーを収容した現像槽と、感光体へのトナー供給手段である現像ローラと、前記感光体の周面の一部を露出させる開口とを備えた筐体で構成された作像ユニットを備えると共に、上記作像ユニットには、前記現像ローラと、前記開口から露出した感光体上の画像が転写される記録紙の搬送経路との間に前記現像ローラとは非接触の状態で導電性部材が設けられ、該導電性部材にトナーと同極性の電圧が印加されており、該導電性部材と上記記録紙搬送経路との間に非導電性部材を設けたことを特徴としている。
請求項２記載の発明は、回転駆動する感光体と、トナーを収容した現像槽と、感光体へのトナー供給手段である現像ローラと、前記感光体の周面の一部を露出させる開口とを備えた筐体で構成された作像ユニットを備えると共に、上記作像ユニットには、前記現像ローラと、前記開口から露出した感光体上の画像が転写される記録紙の搬送経路との間に上記現像ローラとは非接触の状態で導電性部材が設けられ、該導電性部材に現像バイアスと同極性の電圧が印加されており、該導電性部材と上記記録紙搬送経路との間に非導電性部材を設けたことを特徴としている。
請求項３記載の発明は、回転駆動する感光体と、トナーを収容した現像槽と、感光体へのトナー供給手段である現像ローラと、前記感光体の周面の一部を露出させる開口とを備えた筐体で構成された作像ユニットを備えると共に、上記作像ユニットには、前記現像ローラと、前記開口から露出した感光体上の画像が転写される記録紙の搬送経路との間に上記現像ローラとは非接触の状態で導電性部材が設けられ、該導電性部材に現像バイアスと同一の電圧が印加されており、該導電性部材と上記記録紙搬送経路との間に非導電性部材を設けたことを特徴としている。

請求項４記載の発明は、回転駆動する感光体と、トナーを収容した現像槽と、感光体へのトナー供給手段である現像ローラと、前記感光体の周面の一部を露出させる開口とを備えた筐体で構成された作像ユニットを備えると共に、上記作像ユニットには、前記現像ローラと、前記開口から露出した感光体上の画像が転写される記録紙の搬送経路との間に上記現像ローラとは非接触の状態で現像ローラ側の導電部と、搬送経路側の非導電部とが一体化されたシート部材が設けられ、該導電部に現像バイアスと同極性の電圧が印加されていることを特徴としている。 請求項５記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置において、上記導電性部材と上記非導電性部材とはシート状に形成されており、上記記録紙の搬送経路で該記録紙を転写部に案内するガイド部に沿って、上記現像ローラ側に上記シート状の導電性部材を設け、該導電性部材に重ねて記録紙搬送経路側に上記シート状の非導電性部材をそれぞれ設けたことを特徴としている。
請求項６記載の発明は、請求項５記載の画像形成装置において、上記非導電性シート部材は、上記記録紙の移動方向に沿った長さを上記導電性シート部材よりも長くされていることを特徴としている。

請求項７記載の発明は、回転駆動する感光体と、一成分系トナーを収容した現像槽と、感光体へのトナー供給手段である現像ローラと、前記感光体が周面の一部を露出させる開口と、を備えた筐体で構成された作像ユニットにおいて、
前記感光体と前記現像ローラとの対向位置よりも前記感光体の移動方向下流側に、前記現像ローラとは非接触の状態で前記現像ローラ側の導電部と前記導電部とは反対側の非導電部とが一体化されているシート部材を設け、前記導電部には現像バイアスと同極性の電圧が印加されていると共に、前記シート部材を前記感光体側に突出させたことを特徴としている。

請求項８記載の発明は、請求項１乃至６のうちの一つに記載の画像形成装置において、上記現像ローラには、直流成分と交流成分とが重畳されたバイアス電圧が印加されることを特徴としている。
請求項９記載の発明は、請求項７記載の作像ユニットにおいて、上記現像ローラには、直流成分と交流成分とが重畳されたバイアス電圧が印加されることを特徴としている。

請求項１乃至７記載の発明によれば、 導電性部材における記録紙と対面する側に非導電性部材を設けたので、導電性部材に印加されるバイアス電圧の影響を非導電性部材によって遮断することができる。これにより、記録紙には転写バイアス以外の極性の電荷が発生することがなくなり、トナーの飛び散りを解消することが可能になる。しかも、作像ユニットにおける導電性部材は、トナーの付着を防止するためのバイアス電圧が印加されており、その電荷が記録紙に対して作用しようとするが、導電性部材と記録紙との間には非導電性部材が配置されているので、記録紙がこれに対面している非導電性部材に接触することはあっても導電性部材には接触しない。このため、導電性部材に記録紙が接触した場合に発生する電荷の転移は起こらない。従って、トナーによる記録紙の汚損、導電性部材がトナーの付着を防止するバイアスが印加されていることで現像装置からのトナーの飛散が抑制されることになる。

請求項８および９記載の発明によれば、潜像担持体と現像装置とが含まれることにより、小型化が可能となると共に、これら各部材の寿命を同一化して部品交換の頻度を均一化することができるので、交換に要する手間夜景咲き的な負担を低減し、さらにはユニットに纏めることで画像形成装置内での各部材間の位置精度を確保することが可能となる。

以下、実施例により本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、本発明実施例による画像形成装置の要部構成をなす作像ユニットの構成を説明するための模式図である。

図１において画像形成装置は、電子写真複写プロセスを用いる複写機やプリンタあるいはファクシミリ装置であり、内部には、作像ユニット１００が配置されている。

作像ユニット１００は一部に開口が形成されて画像形成装置本体に対して着脱可能な筐体で構成され、ドラム状の感光体（以下、感光体ドラム１１という）を配置した感光体ブロック１００Ａと、一成分系トナーを収容した現像槽１６およびトナー供給手段である現像ローラ１７を有する現像ブロック１００Ｂとを備えている。

感光体ブロック１００Ａには、図示しない駆動伝達部材により図示矢印方向に回転可能な感光体ドラム１１が作像ユニット１００の開口から周面の一部を露出させた状態で設けられている。

感光体ドラム１１の周囲には、回転方向に沿って帯電ローラ１２、書き込み光の光路（図中、一点鎖線で示す）、現像ブロック１００Ｂの現像ローラ１７、転写ローラ１３およびクリーニングブレード１４がそれぞれ配置されている。

感光体ブロック１００Ａにおいて感光体ドラム１１の一部が露出している開口近傍には、開口を開閉可能なシャッター部材１５が設けられており、このシャッター部材１５は、感光体ブロック１００Ａの側壁に支軸１５Ａが支持されて開閉可能な方向に揺動するようになっている。シャッター部材１５は、作像ユニット１００が画像形成装置１から取り外された際に開口を覆って感光体ドラム１１を保護することができる。

現像ブロック１００Ｂは、感光体ブロック１００Ａに対して上壁部を介して遮蔽された空間を有し、その空間の一部において感光体ドラム１１から離れた位置の空間には磁性体を内蔵した一成分系のトナーを収容可能な現像槽１６が形成され、その現像槽１６における感光体ドラム１１と対向する位置にはトナーによる磁気ブラシ現像を実行するための現像ローラ１７が配置されている。

現像ローラ１７には、直流成分と交流成分とを重畳した現像バイアス電圧が印加されている。現像ブレード１８は、現像ローラ１７と接触することで現像ローラ１７との間に位置するトナーを摺擦して摩擦帯電させる。

現像槽１６内のトナーは、その内部に配置されているアジテータ１９によって現像ローラ１７に向けて移送される。摩擦帯電されたトナーは、現像ローラ１７内に有する磁石によってローラ表面で磁気ブラシ状に担持され、感光体ドラム１１上に形成された静電潜像からの静電吸引力により吸着されて可視像化する。

転写ローラ１３は、感光体ドラム１１に当接して転写バイアスを付与されながら図示矢印方向に回転するローラであり、給紙装置（図示されず）から給送された記録紙Ｓがレジストローラ２０によって給紙タイミングを設定されて繰り出されると、その記録紙Ｓに対して感光体ドラム１１上の可視像を静電転写する。

作像ユニット１００におけるレジストローラ２０の近傍に位置する壁面１００Ｃは、感光体ドラム１１と転写ローラ１３との当接位置に向け記録紙Ｓを案内可能な形状のガイド面（以下、この面をガイド面１００Ｃという）として形成されており、そのガイド面１００Ｃの近傍には導電性シート部材２１および非導電性シート部材２２が作像ユニット１００側にて固定されて設けられている。

導電性シート部材２１は、図５に示した導電性シート部材Ｐと同様な働きを持つものである。導電性シート部材２１に対して非導電性シート部材２２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の絶縁性部材であり、導電性シート部材２１に対して接着などの手法によって貼り付けられて一体化されている。

非導電性シート部材２２は、導電性シート部材２１の面のうちでレジストローラ２０からガイド面１００Ｃに向け移動する記録紙Ｓと対面する側の面に貼り付けられており、記録紙Ｓに対向して設けられている。図１中、符号２３は転写後の記録紙Ｓに当接する除電針を、また、符号２４は現像槽１６内のトナー残量を検知するトナーエンド検知センサを示している。

本実施例は以上のような構成であるから、画像形成装置に対して作像ユニット１００が装着されると記録紙Ｓに対しての画像形成が可能となる。この場合、作像ユニット１００が装着されるのに応じてシャッター部材１５が開放され、感光体ドラム１１が作像ユニット１００の開口から露出することで転写ローラ１３と対峙する位置に位置決めされる。

感光体ドラム１１に対して光り書き込み（図１中、一点差線で示す）によって形成された静電潜像は現像ローラ１７に担持されているトナーによって可視像処理される。

現像ローラ１７には、直流成分と交流成分とを重畳した現像バイアス電圧が印加されており、現像ローラ１７に担持されたトナーが感光体ドラム１１上の静電潜像からの静電吸引力と相俟ってトナーを静電潜像に転移させて可視像化する。

作像ユニット１００におけるガイド面１００Ｃの近傍に位置する導電性シート部材２１は、図５に示した場合と同様に、トナーの付着を防止するためのバイアス電圧が印加されており、その電荷が記録紙Ｓに対して作用しようとするが、導電性シート部材２１と記録紙Ｓとの間には非導電性シート部材２２が配置されているので、記録紙Ｓがこれに対面している非導電性シート２２に接触することはあっても導電性シート部材２１には接触しない。このため、導電性シート部材２１に記録紙Ｓが接触した場合に発生する電荷の転移は起こらない。

本発明者は、図５に示した場合と同様な条件下において除電針２３に流れる電流を観測したところ、＋３．５〜＋６（μＶ）の範囲の電流が得られるだけで、現像バイアスと同極性の電流は得られず、記録紙Ｓ表面での不均一な帯電状態を見出すことはできなかった。しかも、従来構造において生じていた画像の濃度ムラも発見されず、いわゆる、トナー散り現象が抑制された結果を得た。

感光体ドラム１１上に担持された可視像であるトナー像は、給紙装置から繰り出された記録紙Ｓに対し、転写ローラ１３を用いて静電転写される。

上記実施例によれば、作像ユニット１００内に感光体ドラム１１を有する感光体ブロック１００Ａと現像ローラ１７を有する現像ブロック１００Ｂとを含んだ構成としているので、各ブロックに用いられる部材およびこのブロック以外の箇所に用いられるクリーニングブレード１４や帯電ローラ１２の寿命を同じにすることにより、個々の部材の交換を行うことなく作像ユニット１００を交換対象の単位として交換作業を行うことができ、交換作業を含む部品の寿命管理や手間を簡略化することができる。従って、作像に係わる部材の取り扱いが容易となる。しかも、導電性シート部材２１および非導電性シート部材２２と対向する現像ローラ１７あるいは現像ローラ１７と対向する感光体ドラム１１との間の位置精度を作像ユニット１００内で調整するようにすれば画像形成装置内で一々調整するのに比べてきわめて簡単に位置決め精度が確保できると共に維持することが容易となる。

次に上記導電性シート部材と非導電性シート部材の構成に関する変形例について説明する。

図３には上記導電性シート部材２１と非導電性シート部材（便宜上、符号２２’とする）との関係として、非導電性シート部材２２’を導電性シート部材２１よりも長く形成したことを特徴としている。

図３において、導電性シート部材２１における記録紙Ｓと対面する側に貼り付けられている非導電性シート部材２２’は、感光体ドラム１１と転写ローラ１３との対向位置で得られる移動方向に平行する記録紙Ｓの移動方向に沿った長さ（Ｌ）が導電性シート部材２１の長さ（Ｌ’）よりも長くなるように形成されている。この場合の長さの基点は各シート部材２１、２２’の下端が相当している。このため、非導電性シート部材２２’の上端位置が導電性シート部材２１の上端よりも上方に突出している。

本実施例は以上のような構成であるから、記録紙Ｓの移動方向に沿って導電性シート部材２１の長さ領域が非導電性シート部材２２’によって覆われると共に、その端縁部から非導電性シート部材２２’がはみ出ることにより記録紙Ｓと導電性シート部材２１との接触が全く起こらない状態を維持することができる。これにより、導電性シート部材２１から記録紙Ｓに向けた電荷の転移が全く起こらないばかりでなく、導電性シート部材２１の端縁部から非導電性シート部材２２’越しに電荷が回り込んで記録紙Ｓに達するような現象もなくされるので、記録紙Ｓに不均一な帯電状態が発生するのを完全に防止することができる。しかも、導電性シート部材２１と非導電性シート部材２２’とを貼り付ける際に用いられる接着剤の一部が導電性シート部材２１の端縁からはみ出た場合でもその接着剤の一部が記録紙Ｓに接触しないので、記録紙Ｓが汚染されるのを完全に防止することができる。

本発明の実施例による画像形成装置の主要部である作像ユニットの構成を説明するための模式図である。 図１に示した作像ユニットに用いられる導電性シート部材および非導電性シート部材の構成を説明するための部分的な模式図である。 図２に示した導電性シート部材と非導電性シート部材に関する構成の変形例を説明するための模式図である。 画像形成装置に用いられる作像部の構成に関する従来例を説明するための模式図である。 図４に示した作像部に用いられる現像バイアス構造を説明するための斜視図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１１ 感光体ドラム
１３ 転写ローラ
１７ 現像ローラ
２１ 導電性シート部材
２２、２２’ 非導電性シート部材
１００ 作像ユニット
１００Ａ 感光体ブロック
１００Ｂ 現像ブロック
１００Ｃ 記録紙のガイド面
Ｓ 記録紙

Claims (9)

1. 回転駆動する感光体と、トナーを収容した現像槽と、感光体へのトナー供給手段である現像ローラと、前記感光体の周面の一部を露出させる開口とを備えた筐体で構成された作像ユニットを備えると共に、上記作像ユニットには、前記現像ローラと、前記開口から露出した感光体上の画像が転写される記録紙の搬送経路との間に前記現像ローラとは非接触の状態で導電性部材が設けられ、該導電性部材にトナーと同極性の電圧が印加されており、
   該導電性部材と上記記録紙搬送経路との間に非導電性部材を設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 回転駆動する感光体と、トナーを収容した現像槽と、感光体へのトナー供給手段である現像ローラと、前記感光体の周面の一部を露出させる開口とを備えた筐体で構成された作像ユニットを備えると共に、上記作像ユニットには、前記現像ローラと、前記開口から露出した感光体上の画像が転写される記録紙の搬送経路との間に上記現像ローラとは非接触の状態で導電性部材が設けられ、該導電性部材に現像バイアスと同極性の電圧が印加されており、
   該導電性部材と上記記録紙搬送経路との間に非導電性部材を設けたことを特徴とする画像形成装置。
3. 回転駆動する感光体と、トナーを収容した現像槽と、感光体へのトナー供給手段である現像ローラと、前記感光体の周面の一部を露出させる開口とを備えた筐体で構成された作像ユニットを備えると共に、上記作像ユニットには、前記現像ローラと、前記開口から露出した感光体上の画像が転写される記録紙の搬送経路との間に上記現像ローラとは非接触の状態で導電性部材が設けられ、該導電性部材に現像バイアスと同一の電圧が印加されており、
   該導電性部材と上記記録紙搬送経路との間に非導電性部材を設けたことを特徴とする画像形成装置。
4. 回転駆動する感光体と、トナーを収容した現像槽と、感光体へのトナー供給手段である現像ローラと、前記感光体の周面の一部を露出させる開口とを備えた筐体で構成された作像ユニットを備えると共に、
   上記作像ユニットには、前記現像ローラと、前記開口から露出した感光体上の画像が転写される記録紙の搬送経路との間に上記現像ローラとは非接触の状態で現像ローラ側の導電部と、搬送経路側の非導電部とが一体化されたシート部材が設けられ、
   該導電部に現像バイアスと同極性の電圧が印加されていることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置において、
   上記導電性部材と上記非導電性部材とはシート状に形成されており、上記記録紙の搬送経路で該記録紙を転写部に案内するガイド部に沿って、上記現像ローラ側に上記シート状の導電性部材を設け、該導電性部材に重ねて記録紙搬送経路側に上記シート状の非導電性部材をそれぞれ設けたことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５記載の画像形成装置において、
   上記非導電性シート部材は、上記記録紙の移動方向に沿った長さを上記導電性シート部材よりも長くされていることを特徴とする画像形成装置。
7. 回転駆動する感光体と、一成分系トナーを収容した現像槽と、感光体へのトナー供給手段である現像ローラと、前記感光体が周面の一部を露出させる開口と、を備えた筐体で構成された作像ユニットにおいて、
   前記感光体と前記現像ローラとの対向位置よりも前記感光体の移動方向下流側に、前記現像ローラとは非接触の状態で前記現像ローラ側の導電部と前記導電部とは反対側の非導電部とが一体化されているシート部材を設け、前記導電部には現像バイアスと同極性の電圧が印加されていると共に、前記シート部材を前記感光体側に突出させたことを特徴とする作像ユニット。
8. 請求項１乃至６のうちの一つに記載の画像形成装置において、
   上記現像ローラには、直流成分と交流成分とが重畳されたバイアス電圧が印加されることを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項７記載の作像ユニットにおいて、
   上記現像ローラには、直流成分と交流成分とが重畳されたバイアス電圧が印加されることを特徴とする作像ユニット。

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