JP4858576B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関し、より特定的には、印刷媒体にトナー画像を転写する画像形成装置に関する。

従来の画像形成装置として、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載の画像形成装置が知られている。特許文献１及び特許文献２に記載の画像形成装置は、現像装置からトナーが飛散することによって、印刷媒体が汚れることを抑制することを目的としている。以下に、特許文献１及び特許文献２に記載の画像形成装置について簡単に説明する。

特許文献１に記載の画像形成装置は、現像装置内を負圧に保つ構成を有している。また、特許文献２に記載の画像形成装置は、現像装置外に流れる気流の発生を抑制する構成を有している。以上のような画像形成装置によれば、現像装置外にトナーが飛散することが抑制される。

ところで、特許文献１及び特許文献２に記載の画像形成装置は、前記の通り、現像装置外にトナーが飛散することを抑制している。そのため、特許文献１及び特許文献２では、現像装置外に飛散したトナーによって印刷媒体が汚れることを抑制することについては言及されていない。

特開２００５−２５８２７５号公報 特開２００４−２７２１４４号公報

そこで、本発明の目的は、現像装置から漏れたトナーによって印刷媒体が汚れることを抑制できる画像形成装置を提供することである。

本発明の一形態に係る画像形成装置は、所定方向に回転させられる感光体と、前記感光体の周面にトナー画像を形成する現像装置と、前記感光体との間を通過する印刷媒体に対して該感光体から前記トナー画像を転写する転写部材と、前記所定方向において前記現像装置の下流側であってかつ前記転写部材の上流側に前記感光体と対向するように設けられている第１のガイドであって、前記転写部材と前記感光体との間に前記印刷媒体を導く第１のガイドと、前記所定方向において前記現像装置の下流側であってかつ前記第１のガイドの上流側に設けられ、該第１のガイドと共に前記印刷媒体が通過する通過経路を構成している第２のガイドと、前記感光体が回転させられることにより該感光体の周面に沿って発生する第１の気流が通過する位置とは異なる位置を通過する第２の気流を発生させる気流発生手段と、前記流路が前記第２の気流に面している部分の面積を変更する変更手段と、を備えており、前記所定方向において前記通過経路よりも上流側であってかつ前記現像装置よりも下流側に、該通過経路とは別に、前記第１の気流の一部を前記第２の気流に導くための流路が設けられ、前記流路が前記第２の気流に面している部分の面積は、前記第２のガイドと前記感光体とに挟まれた領域の前記所定方向に垂直な断面積よりも大きいこと、を特徴とする。

本発明によれば、現像装置から漏れたトナーによって印刷媒体が汚れることを抑制できる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成図である。 図１の画像形成装置の作像ユニットの拡大図である。 比較例に係る画像形成装置の作像ユニットのモデルを示した図である。 本実施形態に係る画像形成装置の作像ユニットの各部の寸法を示した図である。 第１のモデルの解析結果を示した図である。 第２のモデルの解析結果を示した図である。

以下、本発明の実施形態に係る画像形成装置について、添付図面を参照して説明する。

（画像形成装置の概略構成）
まず、本発明の一実施形態に係る画像形成装置について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１０の構成図である。図２は、画像形成装置１０の作像ユニット１４の拡大図である。以下では、用紙の表面とは、画像が印刷される面を示し、用紙の裏面とは、画像が印刷されない面を示す。

画像形成装置１０は、電子写真方式による複写機やプリンタ等であり、図１に示すように、給紙ユニット１２、作像ユニット１４、定着ユニット１６、排紙ローラ対１８、排紙トレイ２０及びファン２２を備えている。給紙ユニット１２は、複数枚の用紙（印刷媒体）を積載状態で格納しており、給紙ローラにより１枚ずつ用紙を作像ユニット１４に供給する。

作像ユニット１４は、用紙に対してトナー画像を形成し、タイミングローラ対２４、ガイド２５ａ，２５ｂ、感光体ドラム２６、クリーナー２７、帯電器２８、光走査装置３０、現像装置３２及び転写ローラ３４を備えている。作像ユニット１４の詳細については後述する。

定着ユニット１６は、定着ローラ対を含んでおり、該定着ローラ対間を通過する用紙に対して加熱処理及び加圧処理を施すことにより、用紙にトナー画像を定着させる。排紙ローラ対１８は、定着ユニット１６から搬送されてきた用紙を排紙トレイ２０に排出する。これにより、画像が印刷された用紙が、排紙トレイ２０上に積載される。

ファン（気流発生手段）２２は、画像形成装置１０内の空気を画像形成装置１０外に排出することにより、画像形成装置１０内を冷却する。ファン２２は、図１に示すように、用紙の搬送方向において、作像ユニット１４よりも下流側に設けられている。ファン２２が動作することにより、画像形成装置１０内には、後述する気流が発生している。

次に、作像ユニット１４の構成の詳細について、図１及び図２を参照しながら説明する。感光体ドラム２６は、円柱形状をなしており、トナー画像を担持する像担持体として機能する。感光体ドラム２６は、図示しないモーター等により、図２に示すように、矢印Ａの方向（反時計回り）に回転させられる。

帯電器２８は、図１に示すように、感光体ドラム２６の周面に対向するように設けられ、感光体ドラム２６の周面を帯電させる。光走査装置３０は、図１に示すように、帯電器２８よりも矢印Ａの方向の下流側において感光体ドラム２６と対向するように設けられている。光走査装置３０は、画像読み取り装置（スキャナ）又はコンピュータから出力されてくる画像データに基づく制御部（図示せず）の制御により、感光体ドラム２６の周面にビームＢを照射する。これにより、感光体ドラム２６の周面には、静電潜像が形成される。

現像装置３２は、図１に示すように、光走査装置３０よりも矢印Ａの方向の下流側において感光体ドラム２６と対向するように設けられ、感光体ドラム２６の周面にトナー画像を形成する。現像装置３２は、図２に示すように、ケース４０及び現像ローラ４２を含んでいる。ケース４０は、トナーを収容しており、図２に示すように、感光体ドラム２６と接触しないように、感光体ドラム２６と僅かな隙間ＳＰ１を介して対向している。

現像ローラ４２は、図２に示すように、ケース４０内に設けられ、円筒形状をなしている。現像ローラ４２は、ケース４０から一部が露出することにより、感光体ドラム２６の周面と対向している。そして、現像ローラ４２は、図示しないモーター等により矢印Ｃの方向（時計回り）に回転させられることにより、感光体ドラム２６との対向部分にトナーを搬送し、該感光体ドラム２６に対してトナーを付与する。これにより、感光体ドラム２６の周面には、静電潜像に従ったトナー画像が形成される。なお、現像装置３２は、この他に、供給ローラ等も含んでいるが、これらの構成については説明を省略する。

転写ローラ３４は、図２に示すように、現像装置３２よりも矢印Ａの方向の下流側において感光体ドラム２６と対向するように設けられ、該感光体ドラム２６との間を通過する用紙に対して感光体ドラム２６からトナー画像を転写する。転写ローラ３４は、図示しないモーター等により、図２に示すように、矢印Ｄの方向（時計回り）に回転させられる。

クリーナー２７は、図１に示すように、転写ローラ３４よりも矢印Ａの方向の下流側において感光体ドラム２６と対向するように設けられ、感光体ドラム２６の周面に残存したトナーを回収する。

タイミングローラ対２４は、図２に示すように、給紙ユニット１２から供給された用紙を、感光体ドラム２６及び転写ローラ３４へと搬送する。ガイド２５ａ，２５ｂは、現像装置３２よりも矢印Ａの方向の下流側であってかつ転写ローラ３４の上流側に設けられ、タイミングローラ対２４により搬送されている用紙を、感光体ドラム２６と転写ローラ３４との間に導く。具体的には、用紙は、給紙ユニット１２と排紙ローラ対１８とを繋ぐ通紙経路Ｒ１上を搬送される。ガイド２５ａは、ガイド壁５２を有している。ガイド壁５２とガイド２５ｂとは、図２に示すように、互いに対向することにより、通紙経路Ｒ１の一部を構成している。ガイド２５ａ（ガイド壁５２）は、通紙経路Ｒ１上を搬送される用紙の裏面側に設けられ、ガイド２５ｂは、通紙経路Ｒ１上を搬送される用紙の表面側に設けられている。すなわち、ガイド２５ｂは、矢印Ａの方向において現像装置３２の下流側であってかつガイド２５ａ（ガイド壁５２）の上流側に設けられている。

更に、ガイド２５ａは、図２に示すように、用紙の搬送方向の下流側の端部５０において、感光体ドラム２６と僅かな隙間ＳＰ３を介して対向している。これにより、ガイド２５ａ（端部５０）と感光体ドラム２６とにより、通紙経路Ｒ１の一部が構成されている。そして、通紙経路Ｒ１は、隙間ＳＰ３を通過した後、感光体ドラム２６と転写ローラ３４との間を通過している。また、ガイド２５ｂは、感光体ドラム２６と接触しないように、用紙の搬送方向の下流側の端部において、感光体ドラム２６と僅かな隙間ＳＰ２を介して対向している。

ここで、画像形成装置１０の印刷動作の際には、感光体ドラム２６が矢印Ａの方向に回転する。この際、図２に示すように、感光体ドラム２６の周面に沿って気流Ｆ１が発生する。現像ローラ４２は、隙間ＳＰ１を介して、現像装置３２外に露出している。よって、現像ローラ４２の周面に付着しているトナーは、気流Ｆ１によって、現像装置３２外へと飛散してしまう。

図２に示すように、気流Ｆ１は、隙間ＳＰ１〜ＳＰ３を通過することができる。そのため、トナーは、隙間ＳＰ１〜ＳＰ３を通過する際に、ガイド２５ａ，２５ｂ等に付着してしまう。特に、通紙経路Ｒ１は、比較的狭い隙間ＳＰ３を通過しているので、ガイド２５ａの端部５０にトナーが付着すると、用紙の裏面がトナーにより汚れてしまうおそれがある。よって、画像形成装置１０では、以下に説明するように、ガイド２５ａの端部５０にトナーが付着することを抑制するための構成を有している。

より詳細には、画像形成装置１０では、図２に示すように、ガイド２５ｂとケース４０との間には、通紙経路Ｒ１に添って延在する隙間が存在している。更に、用紙の搬送方向においてガイド２５ｂの上流側の端部は、隙間ＳＰ４を介してケース４０に対向している。これにより、矢印Ａの方向において通紙経路Ｒ１よりも上流側であってかつ現像装置３２よりも下流側に、流路Ｒ２が、ガイド２５ｂ及びケース４０により形成されている。該流路Ｒ２は、感光体ドラム２６の周面近傍とガイド２５ａ，２５ｂよりも用紙の搬送方向の上流側の空間とを繋いでいる。

また、ファン２２が動作することにより、気流Ｆ１が通過する位置とは異なる位置を通過する気流Ｆ２が発生する。具体的には、気流Ｆ２は、用紙の搬送方向においてガイド２５ａ，２５ｂよりも上流側の空間を通過している。このような気流Ｆ２が発生することにより、ガイド２５ａ，２５ｂよりも上流側の空間における気圧は、その他の空間（例えば、流路Ｒ２）に比べて低くなっている。したがって、流路Ｒ２内の空気は、隙間ＳＰ４を介して流路Ｒ２外へと流出し、図２に示す気流Ｆ３が流路Ｒ２内に発生する。これにより、気流Ｆ１の一部は、流路Ｒ２によって、気流Ｆ２に導かれるようになる。以上の構成により、隙間ＳＰ３を通過する気流Ｆ１の流量が減少し、ガイド２５ａの端部５０にトナーが付着することが抑制される。

また、気流Ｆ１は、隙間ＳＰ３を通過した後、ガイド２５ａと転写ローラ３４との間を通過し、気流Ｆ２に合流する。そして、ファン２２により、気流Ｆ１，Ｆ２は、画像形成装置１０外へと排気される。この際、フィルタなどにより、排気からトナーが取り除かれる。

（解析結果）
本願発明者は、画像形成装置１０が奏する効果をより明確にするために、以下に説明するコンピュータシミュレーションを行った。図３は、比較例に係る画像形成装置の作像ユニット１１４のモデルを示した図である。図４は、本実施形態に係る画像形成装置１０の作像ユニット１４の各部の寸法を示した図である。

より詳細には、本実施形態に係る画像形成装置１０として、図２に示すモデル（以下、第１のモデルと称す）を作製した。また、比較例に係る画像形成装置１００として、図３に示すモデル（以下、第２のモデルと称す）を作製した。第１のモデルと第２のモデルとの相違点は、隙間ＳＰ４の有無のみである。第１のモデル及び第２のモデルにおいて、感光体ドラム２６と現像ローラ４２との最近接位置にトナー粒子を２９個配置し、トナー粒子の軌跡を計算した。以下に、解析条件について図４を参照しながら記載する。

＜使用したソフトウエア＞
ＦＬＵＥＮＴ（フルーエント）：ＡＮＳＹＳ Ｊａｐａｎ（株）製
＜トナー粒子の条件＞
粒径：５．０μｍ
密度：１５００ｇ／ｍ³

＜各構成の動作速度＞
感光体ドラム２６の周面の速度：９３ｍｍ／ｓ
転写ローラ３４の周面の速度：９３ｍｍ／ｓ
現像ローラ４２の周面の速度：１６５ｍｍ／ｓ
タイミングローラ対の周面の速度：９３ｍｍ／ｓ
ファン風量：０．４ｍ／ｓ

＜各構成のサイズ＞
隙間ＳＰ１の幅（感光体ドラム２６とケース４０との最近接距離）ｄ１：１．０ｍｍ
隙間ＳＰ２の幅（ガイド２５ｂと感光体ドラム２６との最近接距離）ｄ２：０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ
隙間ＳＰ３の幅（端部５０と感光体ドラム２６との最近接距離）ｄ３：０．９ｍｍ
隙間ＳＰ４の幅（ガイド２５ｂとケース４０との最近接距離）ｄ４：２．０ｍｍ
搬送方向におけるガイド壁５２の下流端とガイド２５ｂの下流端との間隔ｄ５：１．５ｍｍ
搬送方向におけるガイド壁５２の中間点とガイド２５ｂとの間隔ｄ６：３．５ｍｍ
搬送方向におけるガイド壁５２の上流端とガイド２５ｂの上流端との間隔ｄ７：８．５ｍｍ
ガイド２５ａと転写ローラ３４との最近接距離ｄ８：１．２ｍｍ
搬送方向におけるガイド２５ａの上流端から折り返された部分と転写ローラ３４との最近接距離ｄ９：５．０ｍｍ
搬送方向におけるガイド壁５２の下流側の部分とガイド２５ｂとがなす角度θ１：１４．３°
搬送方向におけるガイド壁５２の上流側の部分とガイド２５ｂとがなす角度θ２：４３°

以上のような条件下で、第１のモデル及び第２のモデルを動作させたところ、以下に説明する結果が得られた。図５は、第１のモデルの解析結果を示した図である。図６は、第２のモデルの解析結果を示した図である。

まず、図５及び図６に示す各点における流量は以下に示すものとなった。

Ｐ１：０．００９ｍ³／ｍｉｎ Ｐ２：０．００５ｍ³／ｍｉｎ Ｐ３：０．００６ｍ³／ｍｉｎ Ｐ４：０．００１ｍ³／ｍｉｎ Ｐ５：０．０２５ｍ³／ｍｉｎ Ｐ６：０．０２９ｍ³／ｍｉｎ Ｐ７：０．０２３ｍ³／ｍｉｎ Ｐ８：０．０５８ｍ³／ｍｉｎ Ｐ９：０．００４ｍ³／ｍｉｎ

Ｐ１１：０．００８ｍ³／ｍｉｎ Ｐ１２：０．００６ｍ³／ｍｉｎ Ｐ１３：０．００２ｍ³／ｍｉｎ Ｐ１４：０．０２６ｍ³／ｍｉｎ Ｐ１５：０．０２８ｍ³／ｍｉｎ Ｐ１６：０．０２４ｍ³／ｍｉｎ Ｐ１７：０．０５９ｍ³／ｍｉｎ

図６に示す第２のモデルでは、隙間ＳＰ４が存在しないので、気流Ｆ１は、流路Ｒ２には流れ込んでおらず、隙間ＳＰ２，ＳＰ３に流れ込んでいることが分かる。また、図６に示す第２のモデルでは、隙間ＳＰ２は比較的狭いため、気流Ｆ１の一部は、ガイド２５ａ，２５ｂ間の通紙経路Ｒ１に漏れ出している。よって、図６に示す第２のモデルでは、ガイド壁５２及び端部５０に多量のトナーが付着するおそれがある。

一方、図５では、隙間ＳＰ４が存在するので、気流Ｆ１の一部（すなわち、気流Ｆ３）は、流路Ｒ２を通過した後に、気流Ｆ２に合流している。そのため、図５の第１のモデルでは、図６の第２のモデルに比べて、隙間ＳＰ２，ＳＰ３へと流れ込む気流Ｆ１が少なくなる。その結果、端部５０に多量のトナーが付着することが抑制される。更に、隙間ＳＰ３に流れ込む気流Ｆ１が少なくなるので、ガイド２５ａ，２５ｂ間の通紙経路Ｒ１に漏れ出す気流Ｆ１が殆ど存在しなくなる。その結果、第１のモデルでは、ガイド壁５２にトナーが付着することが抑制されるようになる。

以上のように、第１のモデルにおいて、隙間ＳＰ４が設けられることにより、ガイド壁５２及び端部５０にトナーが付着することを抑制できる。これにより、以下に説明するように、用紙の裏面が汚れることを抑制できる。具体的には、第２のモデルにおいて、ガイド壁５２及び端部５０において、使用頻度が高いサイズの用紙（例えば、Ａ４サイズの用紙）が通過する部分では、用紙によってトナーが頻繁に拭き取られる。よって、用紙の裏面に付着するトナーの量も僅かであり、用紙の裏面の汚れも殆どない。

しかしながら、ガイド壁５２及び端部５０において、使用頻度が高いサイズの用紙よりも外側の部分では、該用紙が通過しないため、トナーが拭き取られることなく蓄積してしまう。そのため、使用頻度が高いサイズの用紙よりも大きなサイズの用紙（例えば、Ａ３サイズの用紙）に印刷が行われる際に、蓄積したトナーが該用紙の裏面に付着してしまう。その結果、第２のモデルでは、使用頻度が高いサイズの用紙よりも大きなサイズの用紙に印刷が行われる際に、該用紙の裏面が汚れ易い。

一方、第１のモデルでは、隙間ＳＰ４が設けられているので、隙間ＳＰ２，ＳＰ３へと流れ込む気流Ｆ１が少なくなると共に、ガイド２５ａ，２５ｂ間の通紙経路Ｒ１に漏れ出す気流Ｆ１が殆ど存在しなくなる。そのため、第１のモデルでは、ガイド壁５２及び端部５０にトナーが蓄積することが抑制されるようになる。その結果、第１のモデルでは、第２のモデルに比べて、用紙の裏面が汚れにくい。

（その他の実施形態）
本発明に係る画像形成装置１０は、前記実施形態に示したものに限らず、その要旨の範囲内において変更可能である。

画像形成装置１０において、流路Ｒ２が気流Ｆ２に面している部分の面積（すなわち、隙間ＳＰ４の面積）は、ガイド２５ｂと感光体ドラム２６とに挟まれた領域の矢印Ａの方向に垂直な断面積（すなわち、隙間ＳＰ１の面積）よりも大きいことが望ましい。これにより、気流Ｆ１の一部は、流路Ｒ２により、より効果的に気流Ｆ２に導かれるようになる。その結果、ガイド２５ｂ及び端部５０にトナーが付着することがより効果的に抑制されるようになる。

また、流路Ｒ２が気流Ｆ２に面している部分の面積を変更する変更手段が設けられていてもよい。この変更手段は、用紙サイズに応じて動作すること望ましい。

なお、現像装置３２は、１成分現像装置である。しかしながら、該現像装置３２は、２成分現像装置であってもよい。

本発明は、画像形成装置に有用であり、特に、現像装置から漏れたトナーによって印刷媒体が汚れることを抑制できる点において優れている。

Ｆ１〜Ｆ３ 気流
Ｒ１ 通紙経路
Ｒ２ 流路
ＳＰ１〜ＳＰ４ 隙間
１０ 画像形成装置
１４ 作像ユニット
２２ ファン
２５ａ，２５ｂ ガイド
２６ 感光体ドラム
３２ 現像装置
３４ 転写ローラ
４０ ケース
４２ 現像ローラ
５０ 端部
５２ ガイド壁

Claims (4)

1. 所定方向に回転させられる感光体と、
   前記感光体の周面にトナー画像を形成する現像装置と、
   前記感光体との間を通過する印刷媒体に対して該感光体から前記トナー画像を転写する転写部材と、
   前記所定方向において前記現像装置の下流側であってかつ前記転写部材の上流側に前記感光体と対向するように設けられている第１のガイドであって、前記転写部材と前記感光体との間に前記印刷媒体を導く第１のガイドと、
   前記所定方向において前記現像装置の下流側であってかつ前記第１のガイドの上流側に設けられ、該第１のガイドと共に前記印刷媒体が通過する通過経路を構成している第２のガイドと、
   前記感光体が回転させられることにより該感光体の周面に沿って発生する第１の気流が通過する位置とは異なる位置を通過する第２の気流を発生させる気流発生手段と、
   前記流路が前記第２の気流に面している部分の面積を変更する変更手段と、
   を備えており、
   前記所定方向において前記通過経路よりも上流側であってかつ前記現像装置よりも下流側に、該通過経路とは別に、前記第１の気流の一部を前記第２の気流に導くための流路が設けられ、
   前記流路が前記第２の気流に面している部分の面積は、前記第２のガイドと前記感光体とに挟まれた領域の前記所定方向に垂直な断面積よりも大きいこと、
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記流路は、前記第２のガイド及び前記現像装置のケースにより構成されていること、
   を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第２の気流は、前記印刷媒体の搬送方向において前記第１のガイド及び前記第２のガイドよりも上流側を通過していること、
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記第１の気流は、前記第１のガイドと前記感光体との隙間を通過した後、前記第２の気流に合流すること、
   を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。

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