JP2006163027A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転部材から像担持体へ放出されるトナーが、露光手段のレンズ面へ落下して付着するのを防止できる画像形成装置の提供を課題とする。
【解決手段】 像担持体１３と、像担持体１３を帯電する帯電手段３６と、帯電手段３６によって帯電された像担持体１３の帯電面１３Ａをレンズ面４２Ａから照射された光によって露光して静電潜像を形成する露光手段４０と、静電潜像をトナーで現像する現像手段３８と、像担持体１３に圧接されてトナーを転写される転写媒体１４と、転写媒体１４と帯電手段３６との間に配設され、像担持体１３に付着したトナーを回収して一時的に保持し、非画像形成時にそのトナーを像担持体１３へ放出する回転部材３４と、を有する画像形成装置１０において、非画像形成時に、露光手段４０のレンズ面４２Ａを像担持体１３の帯電面１３Ａから離間させる揺動機構５０を備える。
【選択図】 図６

Description

本発明は、回転部材が、転写媒体と帯電手段との間で像担持体に付着したトナーを回収して一時的に保持し、非画像形成時に、その回収したトナーを像担持体に放出することで、現像手段等により、そのトナーを回収できるようにして、像担持体から不要なトナーを除去するようにした画像形成装置に関する。

従来から、クリーニングブレードを用いない、所謂クリーナーレスシステムの画像形成装置が考案されている（例えば、特許文献１参照）。そして、このようなクリーナーレスシステムの画像形成装置におけるクリーニングシステムが種々考案されている。

例えば、転写ベルト（転写媒体）と帯電ローラー（帯電手段）との間に配設されたブラシローラー（回転部材）に、転写ベルトに転写されずに残留した転写残留トナーや、転写ベルトから感光体（像担持体）にオフセットされたリトランスファートナー（リトラトナー）を一時的に蓄積させ、非画像形成時に、ブラシローラーに逆バイアスの電圧を印加して、そのブラシローラーから感光体へトナーを放出させ、転写ベルト上のトナーを回収するクリーニング装置や、現像器（現像手段）によってトナーを回収させるというシステムが考案されている。

しかしながら、多数枚の連続プリントを行ったときなど、クリーニングサイクルが長い場合や、ジャムによりトナー像が転写ベルトに転写されずに感光体に残った場合などでは、ブラシローラーに蓄積するトナーの量が多くなり、ブラシローラーから感光体に放出されるトナーの密度が高くなる（約２ｇ／ｍ²）という問題がある。

すなわち、ブラシローラーから感光体へ放出されるトナーの密度が高くなると、ブラシローラーの下流側に配設された露光手段としてのＬＥＤアレイヘッドのセルフォックレンズの表面（以下「レンズ面」という）に、そのトナーが落下して付着することがあり、プリントされた画像に白すじが発生してしまうという不具合があった。
特開２００１−２５５７４４号公報

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、回転部材から像担持体へ放出されるトナーが、露光手段のレンズ面へ落下して付着するのを防止できる画像形成装置を得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電手段と、前記帯電手段によって帯電された前記像担持体の帯電面をレンズ面から照射された光によって露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーで現像する現像手段と、前記像担持体に圧接されてトナーを転写される転写媒体と、前記転写媒体と前記帯電手段との間に配設され、前記像担持体に付着したトナーを回収して一時的に保持し、非画像形成時に該トナーを前記像担持体へ放出する回転部材と、を有する画像形成装置であって、前記非画像形成時に、前記露光手段のレンズ面を前記像担持体の帯電面から離間させる揺動機構を備えたことを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、まず、像担持体が帯電手段によって帯電され、帯電面が露光手段のレンズ面から照射された光によって露光されて静電潜像が形成される。そして、現像手段によって静電潜像がトナーで現像され、このトナーが、像担持体に圧接された転写媒体に転写される。また、転写媒体と帯電手段との間では、未転写残留トナーなど、像担持体に付着したトナーが、回転部材に回収されて一時的に保持される。

この回収されたトナーは、非画像形成時に、像担持体へ放出され、現像手段等によって回収される。そして、このとき、露光手段のレンズ面は、揺動機構により、像担持体の帯電面から離間させられている。したがって、露光手段のレンズ面に、像担持体から落下したトナーが付着するような不具合は起きず、これによって、白すじの発生が防止される。

また、本発明に係る請求項２に記載の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電手段と、前記帯電手段によって帯電された前記像担持体の帯電面をレンズ面から照射された光によって露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーで現像する現像手段と、前記像担持体に圧接されてトナーを転写される転写媒体と、前記転写媒体と前記帯電手段との間に配設され、前記像担持体に付着したトナーを回収して一時的に保持し、非画像形成時に該トナーを前記像担持体へ放出する回転部材と、を有する画像形成装置であって、前記非画像形成時に、前記像担持体の帯電面と前記露光手段のレンズ面との間に介在させるフィルム状部材を進退可能に備えたことを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、まず、像担持体が帯電手段によって帯電され、帯電面が露光手段のレンズ面から照射された光によって露光されて静電潜像が形成される。そして、現像手段によって静電潜像がトナーで現像され、このトナーが、像担持体に圧接された転写媒体に転写される。また、転写媒体と帯電手段との間では、未転写残留トナーなど、像担持体に付着したトナーが、回転部材に回収されて一時的に保持される。

この回収されたトナーは、非画像形成時に、像担持体へ放出され、現像手段等によって回収される。そして、このとき、像担持体の帯電面と露光手段のレンズ面との間には、フィルム状部材が介在している。したがって、像担持体から落下したトナーはフィルム状部材で受け止められ、露光手段のレンズ面に、そのトナーが付着するような不具合は起きない。よって、白すじの発生が防止される。

以上のように、本発明によれば、回転部材から像担持体へ放出されるトナーが、露光手段のレンズ面へ落下して付着するのを防止できる画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明の最良な実施の形態について、図面に示す実施例を基に詳細に説明する。図１で示すように、本発明に係る画像形成装置としてのカラーレーザープリンター（以下「プリンター」という）１０は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色の現像ユニット１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ、１２Ｋと感光体１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋが、中間転写ベルト１４に面して並列配置され、中間転写ベルト１４が１周する間に４色のトナー像を重ね合わせる、所謂タンデム式のフルカラーレーザープリンターである。

このプリンター１０は、底部に給紙トレイ１６を備えている。この給紙トレイ１６にセットされた用紙Ｐの搬送方向先端部には、給紙ローラー１８が当接しており、この給紙ローラー１８と図示しない用紙捌き手段によって、用紙Ｐが１枚ずつ給紙トレイ１６から搬送方向下流側へ給紙される。そして、給紙ローラー１８の搬送方向下流側には、２組の搬送ローラー２０が配置されており、用紙Ｐは、この搬送ローラー２０からの搬送力で上方の転写部２２へ搬送される。

この転写部２２には、中間転写ベルト１４が巻き掛けられたベルト搬送ローラー２４Ａと、このベルト搬送ローラー２４Ａに圧接された転写ローラー２６が配設されている。ベルト搬送ローラー２４Ａと転写ローラー２６とのニップ部には、中間転写ベルト１４が挟み込まれており、用紙Ｐは、このニップ部を通過する際に、中間転写ベルト１４からトナー像を転写される。

そして、転写部２２の上方で、かつ搬送方向下流側には、定着ユニット２８が配設されている。この定着ユニット２８には、高温になるヒートローラー２８Ａと、このヒートローラー２８Ａに圧接されたバックアップローラー２８Ｂが配設されており、用紙Ｐが、ヒートローラー２８Ａとバックアップローラー２８Ｂとのニップ部を通過する際に、トナーが溶融、凝固して用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは、定着ユニット２８の搬送方向下流側に配置された排紙ローラー２９によって排紙される。

次に、感光体１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋが、中間転写ベルト１４にトナー像を重ね合わせるプリント部３０について説明する。なお、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色を区別する際には、符号の後にＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋを付加して説明するが、各色を区別する必要がない場合は、符号の後のＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋは省略する。

図２で示すように、中間転写ベルト１４は、上述したベルト搬送ローラー２４Ａと、ベルト搬送ローラー２４Ａの下方に配設されたベルト搬送ローラー２４Ｂと、ベルト搬送ローラー２４Ｂの斜め上方で、かつ用紙搬送路の反対側に配設されたベルト搬送ローラー２４Ｃに巻き掛けられている。

中間転写ベルト１４において、ベルト搬送ローラー２４Ｂとベルト搬送ローラー２４Ｃの間の斜め下方を向いた面が、感光体１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋからトナー像を転写される転写面１４Ａとされている。この転写面１４Ａに面して、現像ユニット１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ、１２Ｋと、感光体１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋが並列して配置されており、感光体１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋが転写面１４Ａに当接している。

また、転写ローラー３２Ｃ、３２Ｍ、３２Ｙ、３２Ｋが、転写面１４Ａを介して感光体１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋに圧接されている。なお、転写面１４Ａの感光体１３Ｋより下流側には、中間転写ベルト１４に転写されたトナーの濃度検出等を行うセンサー１５が配設されている。

図３で示すように、感光体１３の感光面１３Ａには、回転方向に順に、中間転写ベルト１４、ブラシローラー３４、帯電ローラー３６、現像ローラー３８が当接している。現像ローラー３８は、感光体１３の回転方向と同じ方向に回転している。すなわち、現像ローラー３８は、ニップ部においては感光体１３に対して逆回転している。これによって、現像ローラー３８から感光体１３への転写効率が高められている。

また、帯電ローラー３６と現像ローラー３８との間には、先端に設けられたセルフォックレンズ４２のレンズ面４２Ａから光ビームを照射して、感光体１３の感光面１３Ａをライン露光するＬＥＤアレイヘッド４０が配設されている。

次に、トナー像を中間転写ベルト１４に転写するまでの工程を説明する。感光体１３が図３の矢印で示すように、反時計回りに回転すると、まず、感光面１３Ａが、帯電ローラー３６によって均一に所定の極性電位にＡＣ帯電される。そして、更に感光体１３が回転すると、感光面１３Ａの帯電面が、ＬＥＤアレイヘッド４０によって露光され、帯電面の露光された部分の電位が低下して、静電潜像が形成される。

その後、感光体１３の帯電極性と同極性に帯電している現像トナーＴ１を、現像ローラー３８によって、帯電面の電位低下部に電気的に付着させることで、静電潜像を現像する。そして、このトナーと逆極性の転写電圧が印加された転写ローラー３２に、トナーが電気的に引き寄せられる。これによって、トナー像が、感光体１３から中間転写ベルト１４へ転写される。

ここで、感光体１３から中間転写ベルト１４へトナー像が転写される際に、中間転写ベルト１４に転写されずに感光体１３に残留する転写残留トナーＴ２が発生する。また、中間転写ベルト１４に上流側で転写されたトナーが、下流側の感光体１３にオフセットするリトランスファートナー（以下「リトラトナー」という）Ｔ３が発生する。

このため、この転写残留トナーＴ２とリトラトナーＴ３を感光体１３から除去する必要がある。そこで、次に、転写残留トナーＴ２とリトラトナーＴ３のクリーニング方法について説明する。初めに、プリント時について説明する。図４（Ａ）で示すように、まず、現像ローラー３８から感光体１３へ現像トナーＴ１が移動する。その後、転写部で転写残留トナーＴ２が感光体１３に残留し、リトラトナーＴ３が中間転写ベルト１４から感光体１３にオフセットする。

そして、図４（Ｂ）で示すように、ブラシローラー３４にリトラトナーＴ３の極性（例えばプラス（＋））と逆極性の電圧（例えば−５００Ｖ）を印加して、リトラトナーＴ３をブラシローラー３４に電気的に吸着させる。また、転写残留トナーＴ２は、感光体１３に付着させたまま帯電ローラー３６による帯電領域、及びＬＥＤアレイヘッド４０による露光領域を通過させる。すなわち、転写残留トナーＴ２が感光体１３に付着したままの状態でＡＣ帯電、露光を行う。

そして、図５（Ａ）で示すように、露光されていない非画像部（例えば−５００Ｖ）に付着した転写残留トナーＴ２は、例えば−２００Ｖの電圧を印加された現像ローラー３８に電気的に回収され、現像ユニット１２内で現像ローラー３８に摺接するブレード３９によって、現像ローラー３８からトナー収容部３７へ掻き落される。また、これと同時に、現像ローラー３８は現像トナーＴ１を感光面１３Ａの電位低下部へ移動させる。これによって、転写残留トナーＴ２を感光体１３から除去しながら、トナー像の形成を行うことができる。

次に、ブラシローラー３４に一時的に保持されているリトラトナーＴ３を、クリーニングモード時やジョブエンドにクリーニングする工程について説明する。図５（Ｂ）で示すように、まず、ブラシローラー３４の印加電圧の極性をマイナス（−）からプラス（＋）へ反転させ、ブラシローラー３４から感光体１３へプラス（＋）に帯電されたリトラトナーＴ３を放出させる。

そして、現像ローラー３８に印加したマイナス（−）の電圧をオフにすることで、リトラトナーＴ３を現像ローラー３８では通過させる。そして、転写ローラー３２の電圧極性をマイナス（−）からプラス（＋）へ反転させ、中間転写ベルト１４へ転写させる。その後、リトラトナーＴ３は、中間転写ベルト１４でクリーナー２５（図２参照）によって回収される。

ところで、感光体１３に付着されたままの転写残留トナーＴ２や、ブラシローラー３４から感光体１３へ放出されたリトラトナーＴ３の密度が高くなると、ＬＥＤアレイヘッド４０上を通過する際に、そのＬＥＤアレイヘッド４０のセルフォックレンズ４２のレンズ面４２Ａ上に、転写残留トナーＴ２やリトラトナーＴ３が落下して付着してしまうおそれがある。セルフォックレンズ４２のレンズ面４２Ａにトナーが付着すると、プリントされた画像に白すじが発生してしまうなどの不具合が起こる。

そこで、本発明では、規定枚数以上のプリント終了後（ジョブエンド）やクリーニングモード時に、ＬＥＤアレイヘッド４０におけるセルフォックレンズ４２のレンズ面４２Ａを感光体１３の感光面１３Ａから離間させるようにしている。すなわち、図６で示すように、ＬＥＤアレイヘッド４０を揺動機構５０によって感光体１３から離間する方向へ揺動可能に構成している。なお、図６では帯電ローラー３６が省略されて示されている。

揺動機構５０としては、例えば、ＬＥＤアレイヘッド４０の筐体４４を感光体１３の軸方向に回動軸４６によって軸支し、その回動軸４６の一方の端部にアーム４８の一端部を固着し、そのアーム４８の他端部にシリンダーやソレノイド５４等のピストンロッド５２を枢支連結して、そのソレノイド５４等によって揺動させる機構等が考えられる。

つまり、例えば図７、図８で示すように、ピストンロッド５２が伸長していないときに、ＬＥＤアレイヘッド４０のセルフォックレンズ４２のレンズ面４２Ａが感光体１３の感光面１３Ａに対向する（近接する）ように組み付ければ、ピストンロッド５２を伸長したときには、回動軸４６を中心にＬＥＤアレイヘッド４０のセルフォックレンズ４２を現像ローラー３８側（感光体１３の回転方向下流側）へ回動（揺動）させることができるので、セルフォックレンズ４２のレンズ面４２Ａを、その感光面１３Ａに対向する（近接する）位置から対向しない位置へ離間（待避）させることができる。

したがって、感光体１３から落下して来た転写残留トナーＴ２やリトラトナーＴ３がＬＥＤアレイヘッド４０のセルフォックレンズ４２のレンズ面４２Ａに付着する量を極めて低減することができる。なお、ＬＥＤアレイヘッド４０を回動（揺動）させる方向は、図示とは逆の方向でもよいことは言うまでもない。

また、このようにして、感光体１３の感光面１３ＡからＬＥＤアレイヘッド４０のセルフォックレンズ４２（レンズ面４２Ａ）が離間（待避）すると、その感光面１３Ａとセルフォックレンズ４２（レンズ面４２Ａ）との間でエアフローが変化するので、その付近において、トナークラウドの発生が抑止される。したがって、更にセルフォックレンズ４２のレンズ面４２Ａへの転写残留トナーＴ２やリトラトナーＴ３の付着が防止される。

次に、図９で示すグラフについて説明する。このグラフは、Ａ４の用紙Ｐのプリント枚数と、セルフォックレンズ４２の１個のレンズ面４２Ａに対して付着したトナーの個数との関係を示しており、ＬＥＤアレイヘッド４０を揺動させないとき（菱形で示す）と、連続プリント１００枚毎に揺動させたとき（正方形で示す）とを比較している。一般に、１レンズ当たり１００個のトナーが付着すると、白すじが発生することが判っており、１００個付着すると、レンズ面４２Ａのクリーニングが必要となる。

このグラフから判るように、ＬＥＤアレイヘッド４０を揺動させないときには、１０００枚当たり約４個のトナーが付着するため、１００個のトナーが付着したときには、約２５０００枚のプリント枚数となる。同様に、ＬＥＤアレイヘッド４０を連続プリント１００枚毎に揺動させたときには、１０００枚当たり約１．３３個のトナーが付着するため、１００個のトナーが付着したときには、約７５０００枚のプリント枚数となる。

つまり、ＬＥＤアレイヘッド４０を揺動させないときには、約２５０００枚で、レンズ面４２Ａのクリーニングが必要となるが、ＬＥＤアレイヘッド４０を１００枚プリントする毎に揺動させると、３倍の約７５０００枚まで、レンズ面４２Ａのクリーニングが不要となる。このように、ＬＥＤアレイヘッド４０を揺動させると、レンズ面４２Ａに付着するトナー量を極めて低減することができるので、レンズ面４２Ａを頻繁にクリーニングしなくても良好な画像が得られるようになる。

また、図１０で示すように、感光体１３の感光面１３ＡとＬＥＤアレイヘッド４０のセルフォックレンズ４２（レンズ面４２Ａ）との間に、感光体１３の感光面１３Ａから落下して来る転写残留トナーＴ２やリトラトナーＴ３を受け止めるフィルム状部材５６を進退可能に介在させる構成としてもよい。

このフィルム状部材５６は、例えば感光体１３の回転中心に回動可能に支持され、感光体１３の感光面１３Ａより若干突出した一対の支持板５８の先端間に張設され、その支持板５８の回転中心側に固着された回動軸６２に取り付けられたモーター６０を正逆方向に回転させることによって、感光体１３の感光面１３ＡとＬＥＤアレイヘッド４０のセルフォックレンズ４２（レンズ面４２Ａ）との間に、進退可能となるように構成される。

このようなフィルム状部材５６を設けても、ＬＥＤアレイヘッド４０のセルフォックレンズ４２のレンズ面４２Ａに、転写残留トナーＴ２やリトラトナーＴ３が付着するのを防止することができるので、プリントされた画像に白すじが発生するのを防止することができる。なお、図示するように、揺動機構５０とフィルム状部材５６の両方を設ける構成としてもよく、その方がより効果的である。

また、このフィルム状部材５６は、当然ながら、ＬＥＤアレイヘッド４０の上流側に配設されている帯電ローラー３６と、下流側に配設されている現像ローラー３８に干渉しない位置に配設される。つまり、このフィルム状部材５６は、帯電ローラー３６と現像ローラー３８に干渉しない位置に進退可能に設けられれば、どのように設けてもよく、図示の取付方や形状等に限定されるものではない。

画像形成装置の概略構成図 プリント部の概略構成図 プリント部の一部拡大概略構成図 プリント時における転写残留トナーのクリーニング方法を示す説明図 （Ａ）プリント時における転写残留トナーのクリーニング方法を示す説明図、（Ｂ）クリーニングモード時におけるリトラトナーのクリーニング方法を示す説明図 揺動機構が設けられた露光手段の構成を示す概略斜視図 揺動前の露光手段を示す概略構成図 揺動後の露光手段を示す概略構成図 プリント枚数と１個のレンズ面に付着するトナー個数との関係を示すグラフ フィルム状部材が設けられたプリント部の構成を示す概略斜視図

符号の説明

１０ プリンター（画像形成装置）
１２ 現像ユニット
１３ 感光体（像担持体）
１３Ａ 感光面（帯電面）
１４ 中間転写ベルト（転写媒体）
２２ 転写部
２８ 定着ユニット
３０ プリント部
３４ ブラシローラー（回転部材）
３６ 帯電ローラー（帯電手段）
３８ 現像ローラー（現像手段）
４０ ＬＥＤアレイヘッド（露光手段）
４２ セルフォックレンズ
４２Ａ レンズ面
５０ 揺動機構
５６ フィルム状部材

Claims (2)

1. 像担持体と、
   前記像担持体を帯電する帯電手段と、
   前記帯電手段によって帯電された前記像担持体の帯電面をレンズ面から照射された光によって露光して静電潜像を形成する露光手段と、
   前記静電潜像をトナーで現像する現像手段と、
   前記像担持体に圧接されてトナーを転写される転写媒体と、
   前記転写媒体と前記帯電手段との間に配設され、前記像担持体に付着したトナーを回収して一時的に保持し、非画像形成時に該トナーを前記像担持体へ放出する回転部材と、
   を有する画像形成装置であって、
   前記非画像形成時に、前記露光手段のレンズ面を前記像担持体の帯電面から離間させる揺動機構を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 像担持体と、
   前記像担持体を帯電する帯電手段と、
   前記帯電手段によって帯電された前記像担持体の帯電面をレンズ面から照射された光によって露光して静電潜像を形成する露光手段と、
   前記静電潜像をトナーで現像する現像手段と、
   前記像担持体に圧接されてトナーを転写される転写媒体と、
   前記転写媒体と前記帯電手段との間に配設され、前記像担持体に付着したトナーを回収して一時的に保持し、非画像形成時に該トナーを前記像担持体へ放出する回転部材と、
   を有する画像形成装置であって、
   前記非画像形成時に、前記像担持体の帯電面と前記露光手段のレンズ面との間に介在させるフィルム状部材を進退可能に備えたことを特徴とする画像形成装置。

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