JPH05119595A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、機内へのトナーの飛散をも防止す
ることが可能な画像形成装置を提供する。 【構成】 本発明は、潜像形成有効領域において静電潜
像を担持する像担持体と、トナー粒子及びキャリア粒子
からなる現像剤を収容し、トナー粒子を像担持体の略全
域に供給してこの像担持体により担持される静電潜像を
現像したトナー像を形成する現像装置１７と、像担持体
の潜像形成有効領域の外側に制御用トナー像を形成する
とともにこの制御用トナー像のトナー濃度を検出して像
担持体に供給するトナーの濃度を制御するトナー濃度管
理手段とを有し、サイズが異なる２種以上の被転写材に
対する画像形成が可能な画像形成装置１において、現像
装置１７による現像位置の下流側に現像に関与しない飛
散トナーを回収する飛散トナー回収手段を設けた。この
構成により、機内へのトナーの飛散をも防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機，プリンタ，フ
ァクシミリ等電子写真方式で像担持体上の静電潜像を現
像剤を用いて可視化する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、有効現像領域に満たない用紙も印
刷できる画像形成装置において、例えば電子写真方式を
利用したＡ３サイズまで印刷可能なレーザープリンタで
あれば、Ａ３サイズはもちろん、通常Ｂ４，Ａ４タテ，
Ｂ５，葉書，封筒等のように各種サイズの有効現像領域
に満たない用紙等に対しても印刷し得るようになってい
る。

【０００３】ところで、このような有効現像領域に満た
ない用紙を用紙カセット等に収容し、連続的、又は長期
的にプリントする際に、高速で回転する現像ローラから
遊離したトナーが現像ケースと感光体ドラムとの隙間を
通って飛散する。

【０００４】この場合、用紙の通過しない感光体ドラム
両端部に対向している機内の所定部分に付着，堆積しや
すいという問題があった。

【０００５】他方、Ａ３もしくはＡ４ヨコの場合は、有
効現像領域の幅いっぱいに用紙が通過するので、飛散ト
ナーが多少存在していても目立たない程度の“かぶり”
として記録紙に付着し機外に搬送してしまうので上述し
た問題は生じない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、トナー濃度
制御装置の一つとして、感光体またはその周辺部上の像
濃度を光学的に測定して濃度信号を求め、この濃度信号
によりトナー補給を行う方法が、米国特許第3348522
号，同第3778146 号等において提案されている。

【０００７】このような光学的な手段を用いてトナー濃
度制御を行う場合、一般に感光体ドラムの転写所要領域
からはずれた側端部にトナー濃度制御用の標準トナー像
を形成するための光学センサのような検知部を設けてい
るのでとりわけ不具合を生じてしまう。即ち、光学セン
サの発光面または受光面のどちらかに付着しても、発光
量不足または受光量不足として正常な反射濃度を検知で
きなくなり、トナー補給に過不足が生じてトナー濃度制
御の設定基準を狂わせてしまう虞れがある。

【０００８】また、飛散トナーが帯電，転写ワイヤに付
着して帯電不良や転写不良を起こして画質を著しく低下
させたり、飛散トナーにより用紙搬送路が汚染され、記
録紙が通過する際に所定外のトナーの印字面または非印
字面に付着して不快な画像を提供してしまうという問題
もあった。

【０００９】そこで、本発明は、トナー濃度の適切な管
理が可能であり、かつ、機内へのトナーの飛散をも防止
することが可能な画像形成装置を提供することを目的と
するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
静電潜像を担持する像担持体と、トナー粒子及びキャリ
ア粒子からなる現像剤を収容するとともにトナー粒子を
前記像担持体の略全域に供給してこの像担持体により担
持される静電潜像を現像したトナー像を形成する現像装
置と、前記像担持体の潜像形成有効領域の外側に制御用
トナー像を形成するとともにこの制御用トナー像のトナ
ー濃度を検出して前記像担持体に供給するトナーの濃度
を制御するトナー濃度管理手段とを有し、少なくとも、
像担持体の長手方向に沿うサイズが異なる２種以上の被
転写材に対する画像形成が可能な画像形成装置におい
て、前記現像装置による現像位置の下流側に現像に関与
しない飛散トナーを回収する飛散トナー回収手段を設け
たものである。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明における前記飛散トナー回収手段を、像担持体の潜像
形成有効領域の範囲においてこの像担持体に沿って所定
の間隔で対向配置した構成としている。

【００１２】

【作用】以下に、上述した構成の各発明の作用を説明す
る。

【００１３】請求項１記載の発明によれば、前記現像装
置による現像位置の下流側に現像に関与しない飛散トナ
ーを回収する飛散トナー回収手段を設けたので、現像に
関与しない飛散トナーが現像装置外に噴出することが無
くなり、機内の周辺装置へのトナー付着を防止でき、良
好な画像形成行うことが可能となる。

【００１４】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明と同様な作用を発揮するとともに、前記飛散ト
ナー回収手段を、像担持体の潜像形成有効領域の範囲に
おいてこの像担持体に沿って所定の間隔で対向配置した
ものであるから、トナーの濃度を制御するトナー濃度管
理手段からのトナーの回収は無く、これにより、トナー
の濃度管理を支障なく行うことができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳述
する。

【００１６】図１はレーザープリンタとして用いられる
画像形成装置１を示すものである。この画像形成装置１
は、箱型状の装置本体１ａを具備している。

【００１７】装置本体１ａの下部に収容された用紙カセ
ット２の近傍には、この用紙カセット２に収容された被
転写材である用紙Ｐを最上のものから順番に取り出し、
第１の用紙搬送路Ｗ１へ供給するための給紙ローラ３を
設けている。

【００１８】前記第１の用紙搬送路Ｗ１は、用紙搬送ガ
イド４，５と、１組の用紙搬送ローラ対６とを具備して
いる。

【００１９】また、この第１の用紙搬送路Ｗ１の下流側
には、用紙Ｐを画像転写位置に向けて搬送するための第
２の用紙搬送路Ｗ２を設けている。この第２の用紙搬送
路Ｗ２は、用紙搬送ガイド７，８，９と、一対のアライ
ニングローラ１０とから構成されている。

【００２０】尚、アライニングローラ１０上流側には、
用紙Ｐの通過を検出するためのアライニングスイッチ１
１を設けている。

【００２１】また、アライニングローラ１０の下流側に
は、用紙Ｐを最終的に画像転写位置に導くための第３の
用紙搬送路Ｗ３が形成されている。この第３の用紙搬送
路Ｗ３には、転写ガイド１２と、転写ガイドローラ１３
とを臨ませている。

【００２２】前記第３の用紙搬送路Ｗ３の下側には、電
子写真プロセスユニット１４を設けている。

【００２３】図２にこの電子写真プロセスユニット１４
を拡大して示す。

【００２４】図１、図２に示すように、電子写真プロセ
スユニット１４は、像担持体としての感光体ドラム１５
の矢印ａで示す回転方向に沿って、感光体ドラム１５の
表面を均一に帯電するためのスコロトロンからなる帯電
装置１６、感光体ドラム１５の表面に形成された静電潜
像をトナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いて
現像する現像装置１７、転写後に感光体ドラム１５の表
面に残存するトナーを除去する現像剤除去手段としての
ドラムクリーナ装置１８を順に配置することにより構成
している。

【００２５】前記現像装置１７は、図２に示すように、
現像ユニット１９を構成する現像ケース１９ａ，１９ｂ
内に、内部に磁石を持ち矢印ｂ方向に回転する現像ロー
ラ２０と、２つの平行配置の撹拌ローラ２１，２２と、
現像剤の穂立ち量を規制するドクターブレード２３とを
具備している。

【００２６】さらに、現像ケース１９ａ，１９ｂが形成
する開口部領域において、一方の現像ケース１９ａの感
光体ドラム１５と対峙する壁部１９ｃには、感光体ドラ
ム１５に対し間隔Ｇをもって飛散トナー回収手段を構成
する回収電極２４を配置している。この飛散トナー回収
手段については、後にさらに詳述する。

【００２７】前記現像装置１７には、消費されたトナー
を補給するための図示していないトナー補給装置が紙面
垂直方向より取り付けられている。

【００２８】また、上記したドラムクリーナ装置１８
は、図２に示すようにクリーナケース２５と、感光体ド
ラム１５の表面と接触してその表面に付着した残留トナ
ーをクリーナケース２５内に掻き落とす弾性ブレード２
６と、掻き落とされたトナーを紙面垂直方向の図示して
いないトナー収容部に搬送するトナー搬送ローラ２７と
を具備している。

【００２９】図１中、２８は除電ランプ、２９はレーザ
露光ユニットである。このレーザ露光ユニット２９は、
レーザダイオードを収容したケース３０と、レーザダイ
オートからのレーザ光を集光する集光レンズ３１と、集
光レンズ３１からのレーザ光を偏向する偏向部３２と、
Ｆθレンズ３３と、反射ミラー３４と、防塵ガラス３５
とを具備している。

【００３０】また、図１中、３６乃至３８は、前述の感
光体ドラム１５と転写装置５１との間の画像転写位置を
通過した用紙Ｐを定着装置３９に導く第４の用紙搬送路
Ｗ４を構成する用紙搬送ガイドである。

【００３１】定着装置３９は、ヒートローラ４０と、こ
のヒートローラ４０に圧接される加圧ローラ４１とを具
備している。これらヒートローラ４０及び加圧ローラ４
１は、それぞれ上部ケーシング４２及び下部ケーシング
４３により囲まれている。

【００３２】これにより、用紙Ｐへのトナー像の定着に
必要な温度雰囲気を確保するようにしている。さらにヒ
ートローラ４０の周囲には、ヒートローラ４０の表面温
度を検出するためのサーミスタ４４、溶融定着を終えた
用紙Ｐの先端を確実に剥離するための用紙剥離ガイド４
５がそれぞれ配置されている。

【００３３】また、この定着装置３９の下流側には、用
紙排出ガイド４６，４７、排紙ローラ対４８が順に配設
されており、用紙Ｐの排出先である排紙部４９へ搬送す
る機能を発揮するようになっている。

【００３４】前記電子写真プロセスユニット１４は一体
となって装置本体１ａ内より着脱可能となっている。ま
た、装置本体１ａの上面には開閉可能なトップカバー５
０が設けられ、このトップカバー５０の内面にはさらに
転写装置５１が固定されたセカンドカバーが設けられて
いる。これらトップカバー５０、セカンドカバー５２
は、その一端部を支点としてに上方に最大６０°程度ま
で回動し得るようになっている。

【００３５】また、前記電子写真プロセスユニット１４
に組み込まれた感光体ドラム１５には、図３に示すよう
に、潜像形成有効領域及び転写所要領域からはずれた側
端部に形成される標準トナー像（点々を付して示す）の
トナー濃度を検出するトナー濃度検知手段としての円筒
状プローブ５３を付設している。そして、装置本体１ａ
側には、発光素子５５と受光素子５６からなる光学セン
サ５４が、電子写真プロセスユニット１４を装置本体１
ａに装着した際に円筒状プローブ５３の上方から所定の
間隔で対向するような位置に固設されている。

【００３６】前記光学センサ５４と、円筒状プローブ５
３とによりトナー濃度管理手段を構成している。

【００３７】次に、上述した画像形成装置１の作用を、
図４乃至図８をも参照して説明する。

【００３８】まず帯電装置１６の動作で感光体ドラム１
５の表面電位は約６００ｖとなる。この後、画像情報に
基づきレーザ露光ユニット２９からのレーザ光が感光体
ドラム１５の表面に選択的に照射され、この結果、レー
ザ光が照射された感光体ドラム１５の表面電位が約１０
０ｖとなって静電潜像が形成される。

【００３９】一方、現像装置１７内の現像ローラ２０に
は、図８に示す回路構成から明らかなように約−４００
ｖのバイアス電圧が印加され、静電潜像を担持した感光
体ドラム１５が現像ローラ２０と接触すると、感光体ド
ラム１５と現像ローラ２０との間の約３００ｖの電位差
により、現像ローラ２０上に磁力で付着しているトナー
は感光体ドラム１５表面のレーザ照射部分に付着する。
この結果、感光体ドラム１５表面の静電潜像がトナー像
となって可視化される。

【００４０】この後、感光体ドラム１５表面上のトナー
像は、転写装置５１との間に搬送されてきた用紙Ｐ上に
転写され、さらにトナー像の転写を受けた用紙Ｐは定着
装置３９に送り込まれてトナー像の定着処理が行われ
る。

【００４１】一方、用紙Ｐ上に転移することなく感光体
ドラム１５上に残留したトナーは、ドラムクリーナ装置
１８の弾性ブレード２５により掻き落とされて図示して
いないトナー収容部に回収される。

【００４２】この後、感光体ドラム１５の表面電位は、
除電ランプ２８からのタングステン光で均一化されて次
の画像形成サイクルに供される。

【００４３】次に、本実施例の具体的な動作についてさ
らに説明する。

【００４４】図２において、回収電極２４を配設しない
従来の構成であると、図４に示すように現像ケース１９
内で高速で回転する現像ローラ２０から遊離，飛散し、
舞い上げられたトナー粒子が感光体ドラム１５と現像ケ
ース１９ａの隙間Ｇを通過して、上方にある転写装置５
１及び用紙Ｐを画像転写位置に導くための第３の用紙搬
送路Ｗ３を構成している転写ガイド１２及び転写ガイド
ローラ１３へ付着してしまう。

【００４５】また、図５に示すように、感光体ドラム１
５の転写所要領域からはずれた側端部に付設した円筒状
プローブ５３と対向する光学センサ５４にも飛散したト
ナー粒子の一部が付着する。

【００４６】そこで、種々の検討を施した結果、図６に
示すような飛散トナー回収電極２４を感光体ドラム１５
に対向する現像ケース１９ａの壁部１９ｃに配置し、図
８に示すように、感光体ドラム１５とトナー回収電極２
４間に、現像電界と逆方向の弱電界Ｅを発生させること
で、飛散トナーが現像装置１７の外部へ噴出することを
未然に防ぐことができることを確認した。

【００４７】尚、図８に示す各バイアス電位は以下のと
うりである。

【００４８】転写装置１６のバイアス電源Ｖｏ＝−６０
０Ｖ、現像ローラ２０のバイアス電源ＶB ＝−４００
Ｖ、転写ガイドローラ１３及び回収電極のバイアス電源
Ｖ1 ＝＋５００Ｖ、転写装置５１のバイアス電源Ｖ＝＋
５ＫＶ、感光体ドラム１５の表面電位（露光時）ＶL ＝
−１００Ｖ。

【００４９】以下に、実験方法を記す。

【００５０】（実験方法）図１に示した画像形成装置１
を用いて、Ａ４タテサイズの用紙Ｐにプリントを間欠で
５０００枚行った後、転写装置５１及び用紙Ｐを現像転
写位置に導くための第３の用紙搬送路Ｗ３を構成してい
る転写ガイド１２及び転写ガイドローラ１３周辺部の機
内飛散状況をテープ剥離により確認した。

【００５１】その後、Ａ３サイズの用紙Ｐのプリントを
数枚行い、用紙両端部への飛散トナーによる裏汚れ具合
を目視により確認した（排紙機構がフェイスダウンのた
め非印字面側が汚れる）。

【００５２】尚、感光体ドラム１５の帯電時の表面電位
（Ｖｏ）は−６００ｖ、露光時の表面電位は−１００
ｖ、現像ローラ２０にかかる現像バイアス電位は−４０
０ｖに設定した。

【００５３】（実施例１）前記回収電極２４を感光体ド
ラム１５に対向する現像ケース１９ａの壁部１９ｃに図
７に示すように前記潜像形成有効領域に相当する幅で配
設し、トナー回収バイアス電位を０乃至＋５００ｖ、感
光体ドラム１５との間隔Ｇを０．２ｍｍ以上２．０ｍｍ
未満としたところ、転写装置５１及び第３の用紙搬送路
Ｗ３（転写ガイド１２及び転写ガイドローラ１３）周辺
部へのトナー飛散は無視できるほど微量で、Ａ３用紙Ｐ
への裏汚れも全く見られなかった。

【００５４】（実施例２）前記回収電極２４を感光体ド
ラム１５に対向する現像ケース１９ａの壁部１９ｃに前
記潜像形成有効領域に相当する幅で配設し、トナー回収
バイアス電位を０乃至＋５００ｖ、感光体ドラム１５と
の間隔Ｇを２．０ｍｍ以上３．０ｍｍ未満としたこと
ろ、転写装置５１及び用紙搬送路Ｗ３（転写ガイド１２
及び転写ガイドローラ１３）周辺部へのトナー飛散がや
や見られたが実用上は問題ないレベルで、Ａ３用紙Ｐへ
の裏汚れは最初の数枚にわずかに見られた程度であり、
目視できるほど微量で、裏汚れも全く見られなかった。

【００５５】（比較例１）前記回収電極２４を感光体ド
ラム１５に対向する現像ケース１９ａの壁部１９ｃに前
記潜像形成有効領域に相当する幅で配設し、トナー回収
バイアス電位を＋５００ｖ、感光体ドラム１５との間隔
Ｇを３．０ｍｍ以上としたところ、転写装置５１及び用
紙搬送路Ｗ３（転写ガイド１２及び転写ガイドローラ１
３）周辺部へのトナー飛散及びＡ３用紙Ｐへの裏汚れ
は、回収電極２４を配設しない場合と同じレベルまで悪
化した。

【００５６】（比較例２）前記回収電極２４を感光体ド
ラム１５に対向する現像ケース１９ａの壁部１９ｃに前
記潜像形成有効領域に相当する幅で配設し、トナー回収
バイアス電位を＋５００ｖ、感光体ドラム１５との間隔
Ｇを０．２ｍｍ未満としたところ、転写装置５１及び用
紙搬送路Ｗ３（転写ガイド１２及び転写ガイドローラ１
３）周辺部へのトナー飛散はまったく見られず、Ａ３用
紙Ｐへの裏汚れも問題なかった。しかし一方で、感光体
ドラム１５上のトナー像の一部を回収することによる画
像濃度の低下、キャリア粒子が介在しリーク電流が発生
することによる画像の汚れ、現像ケース１９装着時の感
光体ドラム１５の感光面の損傷などの不具合が見られ
た。

【００５７】（比較例３）前記回収電極２４を感光体ド
ラム１５に対向する現像ケース１９ａの壁部１９ｃに前
記潜像形成有効領域に相当する幅で配設し、トナー回収
バイアス電位を０乃至−５００ｖ、感光体ドラム１５と
の間隔Ｇを０．３ｍｍとしたところ、転写装置５１及び
用紙搬送路Ｗ３（転写ガイド１２及び転写ガイドローラ
１３）周辺部へのトナー飛散及びＡ３用紙Ｐへの裏汚れ
は、飛散トナー回収電極２４を配設しない場合と同じレ
ベルまで悪化した。

【００５８】（比較例４）前記回収電極２４を感光体ド
ラム１５に対向する現像ケース１９ａの壁部１９ｃに前
記現像剤搬送領域に相当する幅で配設し、トナー回収バ
イアス電位を＋５００ｖ、感光体ドラムとの間隔Ｇを
０．５ｍｍとしたところ、転写装置５１及び用紙搬送路
Ｗ３（転写ガイド１２及び転写ガイドローラ１３）周辺
部へのトナー飛散は無視できるほど微量で、Ａ３用紙Ｐ
への裏汚れもまったく見られなかったが、しかし一方で
感光体ドラム１５側端部に付設した円筒状プローブ５３
に付着したトナーの一部まで回収してしまい、実際の光
学濃度よりも“うすい”と判断してしまった結果、過剰
のトナーが補給され、設定基準のトナー濃度よりも高め
に推移してしまった。

【００５９】以上の結果から、本実施例においては、前
記回収電極２４を潜像形成有効領域に相当する幅で感光
体ドラム１５の側端部に配設し、トナー回収バイアス電
位を＋５００ｖ、感光体ドラムとの間隔Ｇを０．２乃至
２．０ｍｍ好ましくは０．５ｍｍ程度にすることが好ま
しい。

【００６０】このような構成とすることにより、現像ロ
ーラ２０等から遊離したトナーが、現像ケース１９と感
光体ドラム１５との間隔Ｇを通って機内に飛散すること
なく、光学センサ５４，転写装置５１，第３の用紙搬送
路Ｗ３，用紙Ｐなどに付着して画像品質を劣化すること
なく良好な画像形成を行う事が可能となる。

【００６１】尚、本実施例では、前記回収電極２４に印
加するバイアス電位を転写前ガイド１２と同電位の＋５
００ｖ程度としたが、感光体ドラム１５に近接している
ことと、新たに高圧バイアスを取りエネルギーコストを
増大することを考慮した結果であり、装置や用途により
種々の設定変更が可能であることはいうまでもない、

【００６２】

【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、上述した
構成としたので、以下の効果を奏する。

【００６３】請求項１記載の発明によれば、現像に関与
しない飛散トナーが現像装置外に噴出することが無くな
り、機内の周辺装置へのトナー付着を防止でき、良好な
画像形成行うことが可能な画像形成装置を提供すること
ができる。

【００６４】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明と同様な効果を奏するとともに、前記飛散トナ
ー回収手段を、像担持体の潜像形成有効領域の範囲にお
いてこの像担持体に沿って所定の間隔で対向配置したも
のであるから、トナーの濃度を制御するトナー濃度管理
手段からのトナーの回収は無く、これにより、トナーの
濃度管理を支障なく行うことが可能な画像形成装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である画像形成装置の部分断面
図

【図２】本実施例装置の電子写真プロセスユニットの拡
大断面図

【図３】本実施例の円筒状プローブと光学センサとの位
置対応図

【図４】本実施例の転写装置及び第３の用紙搬送路周辺
へのトナー飛散状況の説明図

【図５】回収電極を設けない場合の光学センサ周辺部へ
のトナー飛散状況の説明図

【図６】本実施例装置の電子写真プロセスユニットの拡
大断面図

【図７】本実施例装置における感光体ドラム、現像ロー
ラ及び回収電極の配置図

【図８】本実施例装置の電子写真プロセスユニットの電
位、電界分布状態を示す説明図

【符号の説明】

１ 画像形成装置 １５ 感光体ドラム １７ 現像装置 ２４ 回収電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静電潜像を担持する像担持体と、トナー
   粒子及びキャリア粒子からなる現像剤を収容するととも
   にトナー粒子を前記像担持体の略全域に供給してこの像
   担持体により担持される静電潜像を現像したトナー像を
   形成する現像装置と、前記像担持体の潜像形成有効領域
   の外側に制御用トナー像を形成するとともにこの制御用
   トナー像のトナー濃度を検出して前記像担持体に供給す
   るトナーの濃度を制御するトナー濃度管理手段とを有
   し、少なくとも、像担持体の長手方向に沿うサイズが異
   なる２種以上の被転写材に対する画像形成が可能な画像
   形成装置において、前記現像装置による現像位置の下流
   側に現像に関与しない飛散トナーを回収する飛散トナー
   回収手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】前記飛散トナー回収手段は、像担持体の潜
   像形成有効領域の範囲においてこの像担持体に沿って所
   定の間隔で対向配置したものである請求項１記載の画像
   形成装置。