JP2006239919A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 飛散トナーによる露光装置の汚れを低コストで効果的に防止することのできる画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 感光体１２に照射する露光光１０ｂの光源であるＬＥＤプリントヘッド１０ａと、ＬＥＤプリントヘッド１０ａからの露光光１０ｂを集光させるレンズ１０ｃと、ＬＥＤプリントヘッド１０ａからの、感光体１２に到達する前の露光光１０ｂが通過する透明部材１０ｄと、ＬＥＤプリントヘッド１０ａからの露光光１０ｂの光路を避けた位置に配備され、透明部材１０ｄ表面にＡＣ電界を形成する一対の電極１０ｅと、一対の電極１０ｅに接続されたＡＣ電源１０ｆとを備えた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電子写真プロセスを利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ等における露光装置を改良した画像形成装置に関する。

電子写真プロセスを利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置では、原稿反射光等の光学的な画像情報で変調された露光光を、一様に帯電した感光体からなる感光体上に照射することにより感光体上に静電潜像を形成し、その静電潜像をトナーで現像して可視化することによりトナー像を形成し、そのトナー像を記録媒体上に転写し定着することにより定着トナー像からなる画像を形成している。この画像形成装置には、感光体上の静電潜像を現像する現像装置や転写後の感光体上に残留したトナーを除去するクリーナなどが配備されている。

ところで、最近は各種電子機器に対する小型化の要請が高まる傾向にあり、この要請に応えるために感光体への露光装置として、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）が多数配列されてなるＬＥＤアレイを備えたＬＥＤプリントヘッドが注目されるようになり、画像形成装置にも広く用いられている。

一方、画像形成装置の小型化に伴い各構成部品間の間隔は狭くなり、近接する構成部品が互いに干渉しあうことによる新たな問題が生じるようになってきている。例えば、現像装置やクリーナとＬＥＤプリントヘッドとは近接して配置されるため、現像装置やクリーナから飛散したトナーがＬＥＤプリントヘッドのレンズ表面に付着して露光量にムラが生じ異常画像発生の原因になるという問題がある。

そこで、ＬＥＤプリントヘッドを露光装置として用いた画像形成装置において、ＬＥＤプリントヘッドに隣接した帯電器をその長手方向に沿って手前側に引き出し自在に構成するとともに、該帯電器の奥にＬＥＤプリントヘッドの光出射面に摺接可能な清掃部材を該ＬＥＤプリントヘッドに向けて突出させ、該帯電器の引出し及び収納時に該清掃部材によって該光出射面を清掃するＬＥＤアレイの清掃装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、露光装置の光出射面と感光体との間に、光出射面に対して傾斜した電気力線を形成するトナー汚れ防止電極を配置することにより、感光体上に残留したトナーの飛翔方向を光出射面からそらすようにした画像形成装置が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平５−２８６２０６号公報（第１−２頁、図２） 特開２０００−４７４６２号公報（第１−２頁、図２）

しかし、上記特許文献１に開示されたＬＥＤプリントヘッドの清掃装置では、可動部分が多く構造が複雑となりコストが嵩む上、故障が起きやすいという問題がある。

また、特許文献２に開示された画像形成装置は、帯電しているトナー粒子に対しては有効であるが、帯電していないトナー粒子には効果がないという問題がある。すなわち、画像形成装置には通常、プラスまたはマイナスに帯電したトナーが使用されるが、それら帯電トナーの場合にもすべてのトナー粒子が帯電されているわけではなく、帯電していないトナー粒子も含まれているため、上記の画像形成装置では、トナー粒子による露光装置の汚れを低コストで効果的に防止することはできないという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑み、飛散トナーによる露光装置の汚れを低コストで効果的に防止することのできる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の画像形成装置は、
トナー像が形成される感光体を帯電させ、帯電した感光体に露光光を照射することで静電潜像を得、該静電潜像をトナーにより現像して該感光体にトナー像を形成し、該トナー像を最終的に記録媒体上に転写および定着して該記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
上記感光体に照射する露光光の光源と、
上記光源からの、上記感光体に到達する前の露光光が通過する透明部材と、
上記光源からの露光光の光路を避けた位置に配備され、上記透明部材表面にＡＣ電界を形成する一対の電極とを備えたものであることを特徴とする。

本発明の画像形成装置によれば、露光光の光路に飛散してくるトナー粒子はＡＣ電界により振動し飛翔するので、ＬＥＤプリントヘッドなどの露光装置表面のトナーによる汚れを低コストで効果的に防止することができる。

また、トナー中に帯電量の少ないトナー粒子が含まれているトナーを用いた場合にも、ＡＣ電界により帯電量の少ないトナー粒子を帯電させて飛翔させることができるので、優れたトナー汚れ防止効果を得ることができる。

ここで、上記透明部材が、上記光源からの露光光を集光させるレンズであってもよい。

本発明の画像形成装置を上記のように構成した場合は、画像形成装置の構成を簡素化することができる。

また、本発明の画像形成装置が、上記光源からの露光光を集光させるレンズを備え、上記透明部材が、上記レンズとは別部材である平坦な板状のものであってもよい。

本発明の画像形成装置を上記のように構成した場合は、画像形成装置の設計上の自由度を向上させ、また、組立時、補修時の取扱いを容易にすることができる。

また、上記一対の電極が、上記透明部材表面に、最大電界強度１．５ｋＶ／ｍｍ以上のＡＣ電界を形成するものであってもよい。

本発明の画像形成装置において、最大電界強度を１．５ｋＶ／ｍｍ以上とすることによりトナー粒子、特に帯電量の少ないトナー粒子をも効果的に飛翔させることができる。

さらに、上記一対の電極は、矩形波の交番電圧が印加されるものであってもよい。

本発明の画像形成装置において、矩形波の交番電圧が印加した場合は、正弦波の交番電圧が印加した場合に比較して、同一最大電界強度でも透明部材に付与される総エネルギ量は多くなるので、効率よくトナー粒子を飛翔させることができる。

以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、露光光の光路に飛散してくるトナー粒子をＡＣ電界により振動させて飛翔させることができるので、飛散トナーによる露光装置の汚れを低コストで効果的に防止することのできる画像形成装置を実現することができる。

また、露光装置が感光体の下方に配置された画像形成装置において、感光体上の残留トナーをブラシなどで一旦捕獲し、その後捕獲トナーを感光体上に吐き出させて回収するいわゆるクリーナレス方式が採用されている場合に、感光体から一度に多量のトナーが落下する、いわゆる“ボタ落ち”現象が起きたとしても、本発明の画像形成装置によれば効果的に露光装置の汚れを防止することが可能である。

以下図面を参照して本発明の画像形成装置の実施の形態を説明する。

図１は、本実施形態の画像形成装置の概略構成図である。

この画像形成装置はトナー像が形成される感光体を帯電させ、帯電した感光体に露光光を照射することで静電潜像を得、該静電潜像をトナーにより現像して該感光体にトナー像を形成し、該トナー像を最終的に記録媒体上に転写および定着して該記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置である。

すなわち、図１に示すように、この画像形成装置は、矢印Ａ方向に回転する感光体１２と、感光体１２の表面を帯電する帯電器１６と、ＬＥＤプリントヘッド１０ａから発せられた露光光を感光体１２上に走査して静電潜像を形成する露光装置１０と、感光体１２上に形成された静電潜像をトナーで現像して感光体１２上にトナー像を形成する、現像剤担持体１３ａおよび現像バイアス電源１３ｂからなる現像器１３と、感光体１２上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐ上に転写する転写器１４と、記録媒体Ｐ上に転写されたトナー像を定着する定着器１５と、転写終了後の感光体１２の表面をクリーニングするクリーナ１８とを備えている。

そして、上記露光装置１０には、感光体１２に照射する露光光の光源であるＬＥＤプリントヘッド１０ａと、ＬＥＤプリントヘッド１０ａからの、感光体１２に到達する前の露光光が通過する透明部材１０ｄと、ＬＥＤプリントヘッド１０ａからの露光光の光路を避けた位置に配備され、上記透明部材表面にＡＣ電界を形成する一対の電極（図示せず）とが備えられている。上記の透明部材および一対の電極の詳細については後述する。

なお、本実施形態におけるＬＥＤプリントヘッド１０ａは、本発明にいう光源に相当するものである。本発明にいう光源はこのＬＥＤプリントヘッドの限られるものではなく、画像形成装置に通常広く用いられる光源であればいずれのタイプのものでもよい。

次に、図１を参照しながらこの画像形成装置の画像形成動作について説明する。

先ず、画像読取部（図示せず）で原稿から読み取られた原画像信号、あるいは外部のコンピュータ（図示せず）などで作成された原画像信号が画像処理部（図示せず）に入力され画像処理が行われる。こうして得られた入力画像信号が露光装置１０に入力され入力画像信号の変調が行われる。入力画像信号によって変調された露光光は、帯電器１６により一様帯電された感光体１２表面に照射される。感光体１２表面に露光光が照射されると、感光体１２上には入力画像信号に対応した静電潜像が形成される。

感光体１２上に形成された静電潜像は現像器１３によりトナーで現像され、感光体１２上にトナー像が形成される。感光体１２上に形成されたトナー像は感光体１２の矢印Ａ方向への回転に伴われて、感光体１２に対向して配置された転写器１４に向かって搬送される。

一方、用紙トレイ１７に収納されていた記録媒体Ｐが感光体１２と転写器１４との間のニップ部に向かって供給され、転写器１４により、感光体１２上のトナー像は記録媒体Ｐ上に転写される。記録媒体Ｐ上に転写されたトナー像は、定着器１５によって定着され所望の定着トナー画像が得られる。

記録媒体Ｐ上へのトナー像の転写が終了した後の感光体１２の表面に付着した残留トナーなどの付着物はクリーナ１８によりクリーニングされ、さらに、感光体１２の表面の残留電荷が除電器１９により除去され、１回の画像形成動作が終了する。

図２は、本発明の第１の実施形態における露光装置の概略構成図である。

図２に示すように、この画像形成装置の露光装置には、感光体１２に照射する露光光１０ｂの光源であるＬＥＤプリントヘッド１０ａと、ＬＥＤプリントヘッド１０ａからの露光光１０ｂを集光させるレンズ１０ｃと、ＬＥＤプリントヘッド１０ａからの、感光体１２に到達する前の露光光１０ｂが通過する透明部材１０ｄと、ＬＥＤプリントヘッド１０ａからの露光光１０ｂの光路を避けた位置に配備され、透明部材１０ｄ表面にＡＣ電界を形成する一対の電極１０ｅと、一対の電極１０ｅに接続されたＡＣ電源１０ｆとが備えられている。

この第１の実施形態の画像形成装置では、一対の電極１０ｅは透明部材１０ｄ内部に配備されており、ＡＣ電源１０ｆから供給される交流電圧により透明部材１０ｄ表面の露光光１０ｂの通過部分にＡＣ電界が形成される。このＡＣ電界によって透明部材１０ｄ表面付近に近づいてきたトナー粒子は振動し飛翔するので、透明部材１０ｄ表面へのトナー付着が防止される。

図２に示した本実施形態の画像形成装置におけるＬＥＤプリントヘッド１０ａからの露光光１０ｂの幅Ｗは１ｍｍ、電極１０ｅの厚みｔは１００μｍ、感光体１２と透明部材１０ｄとの距離Ｄ１は２ｍｍ、透明部材１０ｄの感光体１２に対向する面と電極１０ｅとの距離Ｄ２は２５μｍ、電極１０ｅと透明部材１０ｄのＬＥＤプリントヘッド１０ａに対向する面との距離Ｄ３は５００μｍ、透明部材１０ｄの電極１０ｅに対向する面とＬＥＤプリントヘッド１０ａとの距離Ｄ４は２．５ｍｍである。

なお、この第１の実施形態の画像形成装置では、透明部材１０ｄが、レンズ１０ｃとは別部材の平坦な板状の部材で構成されており、両者の間には空間が形成されている。この空間にトナーが入り込む恐れがあるので、それを防止するために、図２に一点鎖線で示したような遮蔽部材１０ｇが設けられている。

図３は、第１の実施形態の画像形成装置によるトナー飛翔テストの結果を示す表である。

図３に示すように、この画像形成装置によるトナーの飛翔には、ＡＣ電界強度およびトナー帯電量が大きな影響を及ぼしていることがわかる。すなわち、トナー帯電量が＋２０μＣ／ｇおよび−２０μＣ／ｇの場合には、ＡＣ電界強度０．６ＫＶ／ｍｍではトナーは飛翔しないが、ＡＣ電界強度１ＫＶ／ｍｍ以上ではトナーは飛翔する。

また、帯電していないトナー（帯電量０μＣ／ｇ）の場合には、ＡＣ電界強度１．４ＫＶ／ｍｍではトナーは飛翔しないが、ＡＣ電界強度１．８ＫＶ／ｍｍ以上ではトナーは飛翔する。

このように、最大電界強度が１．５ｋＶ／ｍｍ未満の場合にはトナー粒子、特に帯電量の少ないトナー粒子は十分に飛翔しないが、最大電界強度が１．５ｋＶ／ｍｍ以上の場合には帯電量０のトナー粒子も電極間の放電によって帯電するので飛翔しやすくなる。以上のテスト結果から、一対の電極が、透明部材表面に、最大電界強度１．５ｋＶ／ｍｍ以上のＡＣ電界を形成するものであることが好ましい。

なお、最大電界強度が高過ぎる場合にはＬＥＤプリントヘッドにノイズが発生したり、透明部材の絶縁破壊が起きたりする恐れがあるので、最大電界強度は約１０ｋＶ／ｍｍ程度以下であることが好ましい。

図４は、第１の実施形態の画像形成装置による効果確認テストの結果を示す表である。

図４に示すように、本発明による対策なしの場合には、記録媒体の走行枚数が１５ＫＰＶ程度でＬＥＤプリントヘッド表面へのトナー付着面積率は１０％に達するが、本実施形態の場合には、記録媒体の走行枚数が３０ＫＰＶに達してもＬＥＤアレイ表面へのトナー付着面積率は５％未満にとどまっている。

次に、本発明の画像形成装置の他の実施形態について説明する。

図５は、本発明の第２の実施形態における露光装置の概略構成図である。

図５に示すように、この第２の実施形態では、第１の実施形態と同様、感光体１２に照射する露光光１０ｂの光源であるＬＥＤプリントヘッド１０ａと、ＬＥＤプリントヘッド１０ａからの露光光１０ｂを集光させるレンズ１０ｃと、ＬＥＤプリントヘッド１０ａからの、感光体１２に到達する前の露光光１０ｂが通過する透明部材１０ｄと、ＬＥＤプリントヘッド１０ａからの露光光１０ｂの光路を避けた位置に配備され、透明部材１０ｄ表面にＡＣ電界を形成する一対の電極１０ｅと、一対の電極１０ｅに接続されたＡＣ電源１０ｆとが備えられている。

しかし、この第２の実施形態では、透明部材１０ｄとレンズ１０ｃとは互いに隣接して配備されている。従って、第２の実施形態では透明部材１０ｄとレンズ１０ｃとの間には、トナーが入り込む恐れのある空間がないので、第１の実施形態における遮蔽部材１０ｇを設けらる必要がない。また、透明部材１０ｄおよびレンズ１０ｃを一つの部材として構成することができるので製造コスト上からも有利である。

図６は、本発明の第３の実施形態における露光装置の概略構成図である。

図６に示すように、この画像形成装置の露光装置には、感光体１２に照射する露光光１０ｂの光源であるＬＥＤプリントヘッド１０ａと、ＬＥＤプリントヘッド１０ａからの露光光１０ｂを集光させるレンズであるとともに、ＬＥＤプリントヘッド１０ａからの、感光体１２に到達する前の露光光１０ｂが通過する透明部材１０ｄと、ＬＥＤプリントヘッド１０ａからの露光光１０ｂの光路を避けた位置に配備され、透明部材１０ｄ表面にＡＣ電界を形成する一対の電極１０ｅと、一対の電極１０ｅに接続されたＡＣ電源１０ｆとが備えられている。

このように、第３の実施形態では、透明部材１０ｄが第１、２の実施形態におけるレンズ１０ｃの機能を兼ね備えているので、製造コストをさらに低減させることができる。

本実施形態の画像形成装置の概略構成図である。 本発明の第１の実施形態における露光装置の概略構成図である。 第１の実施形態の画像形成装置によるトナー飛翔テストの結果を示す表である。 第１の実施形態の画像形成装置による効果確認テストの結果を示す表である。 本発明の第２の実施形態における露光装置の概略構成図である。 本発明の第３の実施形態における露光装置の概略構成図である。

符号の説明

１０ａ ＬＥＤプリントヘッド
１０ｂ 露光光
１０ｃ レンズ
１０ｄ 透明部材
１０ｅ 電極
１０ｆ ＡＣ電源
１２ 感光体

Claims (5)

1. トナー像が形成される感光体を帯電させ、帯電した感光体に露光光を照射することで静電潜像を得、該静電潜像をトナーにより現像して該感光体にトナー像を形成し、該トナー像を最終的に記録媒体上に転写および定着して該記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
   前記感光体に照射する露光光の光源と、
   前記光源からの、前記感光体に到達する前の露光光が通過する透明部材と、
   前記光源からの露光光の光路を避けた位置に配備され、前記透明部材表面にＡＣ電界を形成する一対の電極とを備えたものであることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記透明部材が、前記光源からの露光光を集光させるレンズであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記光源からの露光光を集光させるレンズを備え、
   前記透明部材が、前記レンズとは別部材である平坦な板状のものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記一対の電極が、前記透明部材表面に、最大電界強度１．５ｋＶ／ｍｍ以上のＡＣ電界を形成するものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記一対の電極は、矩形波の交番電圧が印加されるものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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