JP2005070419A - 電子写真式画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 感光体としてアモルファスシリコンを使用し、優れた画像を比較的寿命に渡って保つことができ、構造が簡単且つコストが低減された電子写真式画像形成装置を得る。
【解決手段】 感光体５１にアモルファスシリコンを、露光光源にＬＥＤアレイ光源を使用した電子写真式画像形成装置を構成するに、非画像形成時に前記ＬＥＤアレイ光源を点灯させて、前記感光体５１の温度を所定温度域に維持する感光体温度維持手段７１を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、感光体にアモルファスシリコンを、露光光源にＬＥＤアレイ光源を使用した電子写真式画像形成装置に関する。

電子写真式画像形成装置に採用される感光体としては、アモルファスシリコンを採用したものが知られている。この種の感光体は、トナーや転写、クリーニング等の影響で摩擦を起こし、表面層が一定以下になると所定の特性を維持できなくなり寿命となる。感光体の磨耗量は表面層の膜厚み、硬度、材質、周長に依存するが、この点、アモルファスシリコンは硬度が高いため、有機光導電体（以降ＯＰＣと称する）に比べて、寿命が長く、好ましい。また、この感光体はドットの再現性がよく、高画質なコピーが得られるという利点がある。

この感光体に関し、その画像品質向上のために、感光体表面近傍の温度を３０〜４０℃に維持して帯電、露光、現像及び転写といった画像形成工程を行うことにより、画像流れ（高湿流れ）を防止する技術が開示されている（特許文献１参照）。この画像流れは、感光体表面での水分の吸着による表面抵抗の低下に伴って発生すると考えられており、アモルファスシリコンを感光体として使用する場合は、感光体内部（感光体ドラムの内部）に保温ヒータを内蔵し、この保温ヒータを適宜、作動させて感光体を所定の温度域（３０〜４０℃）に維持することとしていたのである。

一方、感光体としてＯＰＣも使用されるが、これは、無機系のアモルファスシリコンに比べて、一般的に耐久性に乏しい。

さらに、電子写真式画像形成装置の光源としてはＬＥＤプリントヘッドと呼ばれ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）アレイとドライバーＩＣとが実装された配線基板と、セルフォックレンズアレイとが一体化されたものが、近来、タンデム型カラープリンタの書込光源として採用されつつある。

特開昭６０−９５５５１号公報（特許請求の範囲）

上述のアモルファスシリコンを感光体に用いる場合は、感光体ドラム内に保温ヒータを設ける必要があるためコスト高となる。さらに、この種、感光体ドラムは、適宜交換が必要となることを考えると、できるだけ構造が簡単で、余分な部品を装着しないことが好ましい。

このような事情から、本発明の一つの目的は、感光体としてアモルファスシリコンを使用し、優れた画像を比較的長期に渡って保つことができ、構造が簡単且つコストが低減された電子写真式画像形成装置を得ることにある。

さらに、電子写真式画像形成装置として、カラー対応のタンデム型の装置を考えると、黒色と他の色とでは使用頻度が異なり、求められる寿命も異なってくる。しかしながら、感光体ドラムの寿命等の観点からは、各色に対する感光体ドラムの実質的な寿命が揃い、且つ、比較的長い寿命を保つことが好ましく、黒色とそれ以外の色との間で、寿命的なバランスが取れていることが好ましい。

そこで、更なる本願の目的は、タンデム型の装置構成を採用しカラー画像形成を実行可能なものでありながら、各色毎に要求される所定の寿命を満足し、且つ、安価で安定した画像が得られる電子写真式画像形成装置を得ることにある。

上記目的を達成するための本発明に係る感光体にアモルファスシリコンを、露光光源にＬＥＤアレイ光源を使用した電子写真式画像形成装置の第１特徴構成は、非画像形成時に前記ＬＥＤアレイ光源を点灯させて、前記感光体の温度を所定温度域に維持する感光体温度維持手段を備えた点にある。

電子写真式画像形成装置において露光光源としてのＬＥＤアレイは、感光体上に静電潜像を形成するのに使用される。このような静電潜像を形成する場合、ＬＥＤアレイの比較的限定されたＬＥＤのみが駆動され、点灯される。
一方、ＬＥＤアレイにおいて比較的多くのＬＥＤあるいはその全体を点灯する場合、それ自体が発熱源となる。しかも、このＬＥＤアレイは感光体の近傍に位置することが可能であるため、点灯により発生する熱をアモルファスシリコン感光体の温度維持の用に供することが可能となる。
そこで、本願にあっては、感光体温度維持手段を設け、本来、露光光源が使用されない非画像形成時に、ＬＥＤアレイを点灯し発生する熱により、感光体の温度を必要とされる温度状態に維持する。結果、アモルファスシリコンを採用するものにあっても、画像流れ等の問題の発生を避けることが可能となるとともに、感光体ドラム内に保温ヒータを設ける必要が無くなり、安価で安定した画像を形成することが可能となる。

本発明に係る第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、前記非画像形成時に前記感光体温度維持手段により前記ＬＥＤアレイ光源を点灯するに際して、前記感光体を回転駆動する点にある。
上記第２特徴構成によれば、非画像形成時にＬＥＤアレイ光源を点灯したとしても、照射光が感光体の一部に集中して照射されることはなく、感光体の温度維持を目的として点灯される場合にも、感光体側に光による部分劣化等が発生することを避けることができる。

本発明に係る第３特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記ＬＥＤアレイ光源と前記感光体との間に、前記ＬＥＤアレイ光源から照射される光を遮断可能なシャッタを設け、
前記非画像形成時に前記感光体温度維持手段により前記ＬＥＤアレイ光源を点灯するに際して、前記シャッタにより照射光が遮断され、
画像形成時に前記シャッタが退避されて、前記ＬＥＤアレイ光源からの光が前記感光体に照射される点にある。
上記第３特徴構成によれば、非画像形成時にＬＥＤアレイ光源を点灯したとしても、照射光がシャッタにより遮断されることにより感光体に照射されることはなく、感光体の温度維持を目的として点灯される場合にも、感光体側で光による劣化等が発生することはない。

本発明に係る第４特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記非画像形成時に前記ＬＥＤアレイ光源より前記感光体へ照射される照射光の単位面積あたりのエネルギー量が、前記画像形成時の照射光のエネルギー量より小さく選択されている点にある。

上記第４特徴構成によれば、非画像形成時にＬＥＤアレイから光が照射された場合にあっても、単位面積当たりのエネルギー量が、画像形成時のそれより少ないため、感光体への影響を極力低減できる。

本発明に係る第５特徴構成は、上記第１〜４のいずれかの特徴構成に加えて、
前記感光体の温度を検出する温度検出手段を備え、前記温度検出手段により検出される感光体温度に従って、前記感光体温度維持手段が前記非画像形成時に、前記ＬＥＤアレイ光源を点灯することにある。
上記第５特徴構成によれば、感光体の温度を温度検出手段により直接捕らえて、非画像形成時のＬＥＤアレイ光源の動作状態を制御することが可能となり、アモルファスシリコンからなる感光体の温度に関して、良好な状態を確実に維持できる。

本発明に係る第６特徴構成は、上記第１〜５のいずれかの特徴構成に加えて、
前記感光体の下側に、前記ＬＥＤアレイ光源が配設されていることにある。
本願にあっては、ＬＥＤアレイ光源により発生される熱を感光体の温度維持用の熱とするが、熱は通常鉛直方向上側に対流等により伝熱されるため、感光体とＬＥＤアレイ光源との位置関係を、前者が後者の上側に位置するものとすることで、ＬＥＤアレイ光源により発生する熱の利用を効果的に得ることができる。

本発明に係る第７特徴構成は、上記第１〜６のいずれかの特徴構成に加えて、
黒色用画像形成ユニットに、前記アモルファスシリコンからなる感光体と、前記感光体温度維持手段により動作制御される前記ＬＥＤアレイ光源を備えるとともに、
黒色以外の画像形成ユニットに、有機光導電体からなる感光体を備えたことにある。
上記第６特徴構成によれば、黒色側に関してはアモルファスシリコンよりなる感光体を使用することで、使用頻度の高い、この色に関しても適当な寿命を得ることができる。
一方、黒色以外の色にあっては使用頻度が低いため、黒色の場合と同程度の寿命を得ることができる。

本発明を採用するタンデム型カラー画像形成装置を図１に基づいて説明する。
このタンデムカラー画像形成装置は、給紙手段１、垂直搬送路２、レジストローラ対３、ベルト搬送手段４、第１の画像形成ユニット５、第２の画像形成ユニット６、第３の画像形成ユニット７、第４の画像形成ユニット８、定着手段９、排出搬送路１０、排出トレイ１０ｔなどから構成される。

本発明のタンデム型カラー画像形成装置は、各色の画像形成ユニットで現像したトナーを順次重ねあわせていく方式を採用しており、搬送ベルト上に載置された用紙に各色毎に転写して重ねあわせていく構成が採用されている。
同図に示す様に、本願にあっては、ベルト搬送手段４に対して、各画像形成ユニット５、６、７、８が、搬送経路の鉛直下側に位置されている関係上、各画像形成ユニット５、６、７、８の感光体５１に対して、対応するＬＰＨ６０（ＬＥＤプリントヘッド）が鉛直方向下側に配設されていることに特徴がある。さらに、これら感光体５１に関し、黒色用の感光体としてはアモルファスシリコンが採用されており、黒色以外の感光体には、前述のＯＰＣが採用されている。この構成を採用することにより、使用頻度の高い黒色側の磨耗が抑えられ、複数の色に対応する感光体がほぼ同時期に寿命に達するため、資源を無駄にすることがない。この場合、感光体を交換して使用を継続する場合においても、一度でメンテナンスできるため、効率的である。

以下、各機器に関して説明する。
前記給紙手段１は、給紙カセット１１、用紙積載手段１２、給紙ローラ１３などから構成され、給紙信号に応じて、この用紙積載手段１２に積載された複数の用紙から、その最上部の用紙を単位枚ずつ給紙する。

前記ベルト搬送手段４は、駆動ローラ４１と、テンションローラ４２と、この２つのローラに渡って掛け渡された搬送ベルト４３とからなり、用紙を図中矢印で示す搬送方向に吸着状態で搬送する。用紙を搬送ベルト４３の表面に吸着させるために、このベルト搬送手段４には、図示していないベルト帯電手段が備えられている。搬送ベルト４３は、駆動ローラ４１とテンションローラ４２との間にかけ渡され、適度なテンションを保ちながら用紙の搬送速度とほぼ同じ速度で回転移動される。

前記第１〜第４の画像形成ユニット５〜８は、全てほぼ同一構成であり、この実施の例においては用紙搬送方向の上流側から順に、黒、イエロー、シアン、マゼンタの順に配列されている。ただし、この順番は特に限定されるものでない。
ここでは画像形成ユニット５〜８に関して、代表として第１の画像形成ユニット５を用いて、図１、２にて説明する。

第１の画像形成ユニット５は、感光体５１、主帯電装置５２、ＬＰＨ（ＬＥＤプリントヘッド）６０、現像装置５４、転写手段５５、除電ランプ５７、クリーニング装置５６から構成されている。これら機器は、樹脂でできた筐体５８に組み付けることにより１つのユニットとして、装置本体５９に取り付けられる。

前記主帯電装置５２は感光体５１に向かって開口したシールドケース内に５０〜１００μｍの細いタングステン線５２ａをドラムに対して長手方向に張り、これに高圧を印加することにより前記第１の感光体５１を正極性に帯電させる。この様にして帯電した感光体５１の表面に前記ＬＰＨ６０が画像情報に応じた光を照射することにで、感光体５１の表面に静電潜像を形成することができる。

前記ＬＰＨ６０は、図３に示す様に、ＬＥＤアレイ６１とドライバＩＣ６２が実装された配線基板６３とセルフォックレンズアレイ６４とを主要部材とし、これらをアルミ製のホルダー６５内に備えて構成されている。前記配線基板６３はホルダー６５内にハウジング６６を使用して板バネ６７により固定構成されるようになっている。
ＬＰＨ６０は、ドライバＩＣ６２によりＬＥＤアレイ６１が駆動操作され、点灯光がセルフォックレンズ６４により制御されて感光体ドラム５１上に結像される。

本願にあっては、このＬＰＨ６０（ＬＥＤアレイ６１）は、電子写真式画像形成装置に備えられる制御装置７０により動作制御される。この制御装置７０は、画像形成時にあっては、所望の画像を形成するために必要となるＬＥＤアレイ６１の所定箇所のみ動作するように制御し、随伴して必要となる前記給紙手段１、レジストローラ対３、ベルト搬送手段４、第１〜第４の画像形成ユニット５、６、７、８、定着手段９等を、公知の手法で動作制御する。

一方、画像形成を実行しない非画像形成時（この時期としては、画像形成装置のメインスイッチ（図外）がオン操作されており画像形成指令を待っている待機時期が当然含まれるとともに、画像形成装置のメインスイッチがオフ操作されいる時期も含む）には、前記制御装置７０は、感光体を所定の温度に維持することが必要な時間だけ、全てのＬＥＤアレイ６１を点灯操作する。本願にあっては、前述のように非画像形成時にＬＥＤアレイ６１を点灯させて、前記感光体５１の温度を所定温度域に維持する手段を感光体温度維持手段７１と称する。

この目的を達成するために、この制御装置７０には感光体５１の温度を検出するための温度検出器７２が接続されており、非画像形成時に感光体温度が低下し、所定の温度以下となった場合には、ＬＥＤアレイ６１を点灯して、この光源が発生する熱により、感光体５１の温度を所定温度（例えば３０〜４０℃）に保つ構成が採用されている。

但し、非画像形成時にＬＥＤアレイ６１より感光体５１へ照射される照射光の単位面積あたりのエネルギー量は、画像形成時の照射光のエネルギー量より小さく選択されており、照射光による影響が過度とならないように配慮されている。

また、この様な非画像形成時の光照射に際しては、感光体５１の一部のみに光が当たり、その部位のみが劣化するのを避けるため、ＬＥＤアレイ６１の点灯中は感光体が制御装置７０により回転駆動される構成が採用されている。

前記現像装置５４に関して説明すると、ここでは正帯電するトナーとキャリアからなる現像剤を用い、感光体５１の光が照射された部分の静電潜像に適用することにより感光体５１上にトナー像を形成する。
上記のようにして形成された静電潜像が現像されたトナー像は、前記転写手段５５により搬送ベルト４３により搬送されてくる用紙に転写される。この転写手段５５としては、本実施形態では転写ローラ５５ａを用いており、前記感光体５１の表面電位とは逆極性の電圧が−１０００〜−２５００Ｖの範囲に設定され、印加されている。

ついで、表面の残留電位を下げて均一にすべく除電ランプ５７により除電され、さらに、感光体５１上の転写されなかったトナーは次のプロセスのクリーニング装置５６のゴムブレードにより掻き落とされて、その後は次の一連のプロセスに備える。

カラー画像形成装置は、上記第１の画像形成ユニット５と同様の方法で、第２〜第４の画像形成ユニット６〜８、イエロー、シアン、マゼンタに対応する画像を感光体５１ｂ上に現像し、送られてくる用紙上に順次繰り返し、ずれなく転写することでフルカラー画像の形成を行う。

再び図１の戻り転写後の画像形成に関し説明する。
前記定着手段９は、第１の定着ローラ９１、第２の定着ローラ９２からなっている。これらローラ９１、９２は、それぞれヒータを内蔵することにより、定着に必要な所定の温度に制御される。

以上が本願の電子写真式画像形成装置の実施の形態であるが、以下本願の別実施の形態に関して説明する。
（１） 上記の実施の形態においては、タンデム型のカラー画像形成用の電子写真式画像形成装置に、本願の特徴構成を採用するものとしたが、ＬＥＤアレイ光源の照射に伴って発生する熱を用いて、アモルファスシリコンからなる感光体の温度を適温に保つ動作を実行することが本願の趣旨であるため、本願構成は、単一の感光体ドラムのみを備える電子写真式画像形成装置、単色の電子写真式画像形成装置等、任意の装置に適応できる。
（２） 上記の実施の形態にあっては、非画像形成時の点灯動作に伴って感光体を回転駆動して、感光体の一部が光劣化するのを避けるものとしたが、回転駆動の代わりにシャッタを設けて、ＬＥＤアレイ光源の点灯時に、このシャッタにより光を遮断するものとしてもよい。この構成例を図４に示した。
図４において、非画像形成時においてＬＥＤアレイ光源が点灯し、シャッタ１４が閉じている状態を実線で、画像形成時にＬＥＤアレイ光源が点灯し、感光体表面に潜像が形成されている状態を二点鎖線で示した。図示するようにシャッタ１４はバネ１４ａにより閉じ側に常時付勢されており、制御装置７０からの指令に従って電磁式の揺動駆動機構１４ｂが働き、シャッタ１４が、非画像形成時のＬＥＤアレイ光源点灯時に、開操作されるようになっている。

本発明を採用するタンデムカラープリンターの概略図 本発明を採用するタンデムカラープリンターに於ける画像形成ユニットの構成を示す図 ＬＰＨの断面構成を示す図 ＬＰＨに対してシャッタを備えた別構成例を示す図

符号の説明

１： 給紙手段
５： 第１の画像形成ユニット
６： 第２の画像形成ユニット
７： 第３の画像形成ユニット
８： 第４の画像形成ユニット
５１： 感光体
６０： ＬＰＨ
６１： ＬＥＤアレイ
６４： セルフォックスレンズ
７０： 制御装置
７１： 感光体温度維持手段
７２： 温度検出器

Claims (7)

1. 感光体にアモルファスシリコンを、露光光源にＬＥＤアレイ光源を使用した電子写真式画像形成装置であって、
   非画像形成時に前記ＬＥＤアレイ光源を点灯させて、前記感光体の温度を所定温度域に維持する感光体温度維持手段を備えた電子写真式画像形成装置。
2. 前記非画像形成時に前記感光体温度維持手段により前記ＬＥＤアレイ光源を点灯するに際して、前記感光体を回転駆動する請求項１記載の電子写真式画像形成装置。
3. 前記ＬＥＤアレイ光源と前記感光体との間に、前記ＬＥＤアレイ光源から照射される光を遮断可能なシャッタを設け、
   前記非画像形成時に前記感光体温度維持手段により前記ＬＥＤアレイ光源を点灯するに際して、前記シャッタにより照射光が遮断され、
   画像形成時に前記シャッタが退避されて、前記ＬＥＤアレイ光源からの光が前記感光体に照射される請求項１記載の電子写真式画像形成装置。
4. 前記非画像形成時に前記ＬＥＤアレイ光源より前記感光体へ照射される照射光の単位面積あたりのエネルギー量が、前記画像形成時の照射光のエネルギー量より小さく選択されている請求項１記載の電子写真式画像形成装置。
5. 前記感光体の温度を検出する温度検出手段を備え、前記温度検出手段により検出される感光体温度に従って、前記感光体温度維持手段が前記非画像形成時に、前記ＬＥＤアレイ光源を点灯する請求項１〜４のいずれか１項記載の電子写真式画像形成装置。
6. 前記感光体の下側に、前記ＬＥＤアレイ光源が配設されている請求項１〜５のいずれか１項記載の電子写真式画像形成装置。
7. 黒色用画像形成ユニットに、前記アモルファスシリコンからなる感光体と、前記感光体温度維持手段により動作制御される前記ＬＥＤアレイ光源を備えるとともに、
   黒色以外の画像形成ユニットに、有機光導電体からなる感光体を備えた請求項１〜６のいずれか１項記載の電子写真式画像形成装置。

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