JP2008122830A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カラーレーザビームプリンタなどの画像形成装置において、光学走査装置のビーム照射口に塵芥やトナーが落下してシールガラス面に付着する不具合を解消し、また装置本体の小型化と低コスト化を実現する。
【解決手段】現像器１３の外側にシャッタ部材６０が設けられ、光路遮蔽位置Ｆと光路開放位置Ｅとの間を回動する。画像形成作動に連動して、すなわち現像器１３の作動に連動してシャッタ部材６０は光路遮蔽位置Ｆから光路開放位置Ｅに移動して待避する。非画像形成時はシャッタ部材６０が光路開放位置Ｅから光路遮蔽位置Ｆに移動してレーザビームＡ光路を遮蔽する。したがって、プリンタ稼動停止中など、画像形成が行われていないときにカートリッジ交換やメンテナンス作業をする際、その振動や衝撃によって落下した塵芥やトナーなどの粉体をシャッタ部材６０で受けて阻止する。それにより、落下した粉体が光学走査装置４０のビーム照射口４２を塞ぐシールガラス４４面に付着してビーム透過性能などを低下させ、画質不良が発生するのを防ぐ。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、ファクシミリ装置、プリンタおよび複合機などの電子写真画像形成装置（以下、単に「画像形成装置」という）に関するものである。

カラー画像やモノクロ画像を形成するレーザビームプリンタなどにおいては、像担持体であるたとえば感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像剤（以下、「トナー」という）を用いて顕像化する。トナー像は記録紙などのシートに転写され、画像情報に応じた画像を形成する。トナー像を形成する作像ユニットには光学走査装置が装備され、レーザビームを射出するレーザ光源を有し、レーザビームを感光体ドラムの回転軸線方向である主走査方向に沿って走査するポリゴンミラーが備わっている。高速回転するポリゴンミラーで走査されたレーザビームはレンズやミラーで屈折し、反射されてスキャナ筐体に設けたスリット形状のビーム照射口を通され、感光体ドラムに達してドラム表面を照射する。また一般には、スキャナ内に塵芥やトナーなどの粉体が侵入するのを防ぐために、上記ビーム照射口をシールガラスで塞ぎ、ガラスを通してレーザビームを感光体ドラムに照射させる。

近年、レーザビームプリンタを含む画像形成装置全般の小型化が進んでいる。小型化によって光学走査装置を作像ユニットの下方にレイアウトせざるを得ないような場合、シールガラスは感光体ドラムや現像装置の直下に位置することになる。そうした場合に、塵芥やトナーがシールガラス面に付着してしまうと、主走査方向に走査されているレーザビームがガラス面に付着した汚れのために遮られることになる。その結果、感光体ドラムの回転方向である副走査方向に沿ってシート上に形成された画像が欠損し、濃い筋条となって発生する不具合がある。

塵芥やトナーなどの粉体がシールガラス面上に落下する原因の１つに、装置小型化やメンテナンス向上のために感光体ドラムなどで構成される作像ユニットをカートリッジ化し、レーザビームプリンタなどへの取り付け取り外し作業による振動や衝撃が考えられる。この問題解消にむけて、必要時以外はビーム照射口をシャッタで塞いでシールガラスを保護し、露光時にビーム照射するときだけシャッタを開いてビーム照射口のシールガラスを開放するように構成した装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開平４−３６６８６８号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、現像器から落下したトナーがビーム照射口にトナーが降り注ぐことを抑制することができたとしても、現像器から遠い位置にあるため落下したトナーやキャリアが機内に散乱してしまう。

以上から、本発明の目的は、現像器から落下したトナーが機内に飛散することを低減可能な構成にすることで、光学走査装置のビーム照射口にトナーが落下することを抑制可能な画像形成装置を提供することにある。

本発明の画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体の重力方向下方に配置され、前記像担持体に静電潜像を形成するためのレーザを射出する光学走査装置と、前記静電潜像をトナーにて現像する現像装置と、前記現像装置に移動可能に設けられ、前記レーザの光路を遮蔽するシャッタ部材と、前記シャッタ部材を前記光路を遮蔽する第１の位置と、前記光路を開放する第２の位置と、に移動する移動手段と、を有することを特徴とするものである。

本発明の画像形成装置によれば、現像器から落下したトナーが機内に飛散することを低減可能な構成にすることで、光学走査装置のビーム照射口にトナーが落下することを抑制可能な画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明による画像形成装置の好適な実施形態としてカラーレーザビームプリンタについて図を参照して詳記する。

図１に示すように、プリンタ本体にはたとえばＹ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）各色成分のトナー像を形成する４基の作像ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ（以下、符号「１０」で代表させて表記する）が装備されている。各作像ユニット１０には像担持体として感光体ドラム５０が備わり、この感光体ドラム５０の表面に帯電バイアス電圧を印加して一様に電位にまで帯電させる帯電ローラ１２を備えている。また、各作像ユニット１０は、感光体ドラム５０上に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像器１３を有し、感光体ドラム５０上に各色の画像情報に応じたトナー像を形成し得るように構成されている。現像器１３としては、現像剤であるトナーとキャリアが混合された二成分現像剤を用いるタイプのものが示され、経時劣化によるトナーの詰め替えなどメンテナンス作業を軽減している。そのため、補給カートリッジ（図示略）からトナーとキャリアとが混合された現像剤を補給し、劣化したトナーを自動的に排出する現像方式が採用されている。

また、各作像ユニット１０で形成されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色成分のトナー像が一旦転写される中間転写体としての無端状ベルト２０が設けられている。この中間転写体ベルト２０に一次転写されたトナー像は記録紙などのシートＰに一括して二次転写され、フルカラー画像を形成するようになっている。中間転写体ベルト２０は一対の搬送ローラ２１， ２２に捲回され、矢印Ｈ方向に回動走行して循環移動しながらＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色に対応の作像ユニット１０で形成されたトナー像が順次一次転写される。すなわち、各作像ユニット１０の感光体ドラム５０に対向する位置で中間転写体ベルト２０を挟むようにして一次転写ローラ１５が配置され、これら転写ローラ１５に所定の転写バイアス電圧を印加して感光体ドラム５０との間に電界を形成する。それによって感光体ドラム５０上で電荷を帯びているトナー像がクーロン力で中間転写体ベルト２０に転写される。さらに、中間転写体ベルト２０をベルト内外面から挟んで一方の搬送ローラ２１との対向位置に二次転写ローラ３０が配置されている。シートＰは互いに圧接する転写ローラ３０と中間転写体ベルト２０との間の転写ニップ部に送られ、中間転写体ベルト２０によってトナー像が二次転写される。転写ニップ部に最も近い位置には、一般には使用頻度が最多のブラック（Ｋ）色に対応する作像ユニット１０Ｋが配置されている。

シートＰは、プリンタ筐体１の下部に収納された給紙カセット２からプリンタ本体の内部へ、中間転写体ベルト２０と二次転写ローラ３０とが接する転写ニップ部（二次転写位置）に供給される。給紙カセット２はプリンタ筐体の側面からプリンタ筐体１の下部に押し込んでセットされる。セットされた給紙カセット２の上部には該カセット２内に収容されたシートＰを引き出すためのピックアップローラ２４と給紙ローラ２５が配置されている。また、給紙ローラ２５との対向位置にはシートＰの重送を防止するリタードローラ２６が配置されている。

プリンタ本体内でのシート搬送路２７はプリンタ筐体１の右側面に沿って重力方向の上下に延びて設けられている。したがって、給紙カセット２から引き出されたシートＰはシート搬送路２７を上昇し、二次転写位置に対してシートＰの突入タイミングを制御するレジストレーションローラ２９へと送られる。その後、次転写位置においてトナー像が転写された後、二次転写位置の直上に設けた定着器３へと送られる。定着器３において加熱し加圧されてトナー像が永久定着されると、シートＰは排出ローラ２８によってプリンタ筐体１の上部に設けた排紙トレイ１ａに排出される。

（第１の実施形態）
一方、作像ユニット１０の下方には、各作像ユニット１０に備わる感光体ドラム５０を画像情報に応じて露光する光学走査装置４０が配置され、射出されたレーザビームＡを感光体ドラム５０に照射する光路を遮蔽・開放するシャッタ機構が設けられている。

光学走査装置４０は、この１基でもってＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ色に対応する４つの作像エンジン１０すべてに共用される。光学走査装置４０は、各色の画像情報に応じて変調されたレーザビームＡを発光射出する４基の半導体レーザ（図示略）と、高速回転してこれら４光路のレーザビームＡを感光体ドラム５０の軸方向に沿って走査する１基のポリゴンミラー４１を備えている。但し、ポリゴンミラー４１は１基だけに限定されるものではなく、それ以上でも可能である。ポリゴンミラー４１によって走査された各レーザビームＡはミラーＭによって反射されながら所定の経路を進んだ後、光学走査装置４０の上部に設けたビーム照射口４２を通して各作像ユニット１０の感光体ドラム５０に照射して露光を行う。

図２は、代表的にブラック（Ｋ）色成分のトナー像を形成する作像ユニット１０Ｋと光学走査装置４０との関係について中間転写体ベルト２０などは省略して示す図である。現像器１３の容器を利用してシャッタ機構が設けられ、主要部のシャッタ部材６０が現像器１３の外側に回動可能に軸支されている。このシャッタ部材６０を回動させて開けた状態にすると、光学走査装置４０からのレーザビームＡの光路が開放されてビーム通光を妨げず、感光体ドラム５０への照射が可能になる。

また、光学走査装置４０のスキャナ筐体上部にはフロント側からリヤ側（感光体ドラム回転軸方向）に細長く延びるスリット形状のビーム照射口４２が形成され、そのビーム照射口４２を通してレーザビームＡが作像ユニット１０の感光体ドラム５０に照射される。ビーム照射口４２はシールガラス４４で塞がれており、レーザビームＡはそのシールガラス４４を透過して感光体ドラム５０に達することで、ドラム表面を照射する。

そこで、現像器１３の外側に軸支されたシャッタ部材６０の開閉動は、制御手段による制御でもって現像時すなわち画像形成の作動に連動するよう設定されている。

感光体ドラム５０へのレーザビーム光路において、図２に示すように、画像形成が行われていないときはシャッタ部材６０が光路を遮る図中実線で示す光路遮蔽位置（第１の位置）Ｆに止まって閉じた状態になっている。また、画像形成時は現像器１３の作動に同期してシャッタ部材６０がその光路遮蔽位置Ｆから回動して図中破線で示すレーザビームＡの通光が可能な光路開放位置（第２の位置）Ｅへと待避し、レーザビーム光路をそれまでの遮蔽状態から開放する。

したがって、画像形成時に感光体ドラム５０などの作像プロセス手段とともに現像器１３が作動し、画像データに基づいて光学走査装置４０からは感光体ドラム５０に向けてレーザビームＡが照射される。それに備えて、現像器１３の作動に同期してシャッタ部材６０が光路遮蔽位置Ｆから光路開放位置Ｅへと回動して待避している。プリンタ本体の稼動停止中のように画像形成が行われていないときは、現像器１３も作動停止するのでそれに連動してシャッタ部材６０は再びレーザビーム光路を遮る図２中実線位置の光路遮蔽位置Ｆに閉じた状態になる。

シャッタ部材６０を光路開放位置Ｅから光路遮蔽位置Ｆへ、またはその逆方向に回動させる開閉駆動力は、図３に示すように、現像器１３に備わる現像スリーブ５１と撹拌ローラ５２を回転駆動するギア列Gに噛合するギア９０から得ている。ギア列Ｇはトルクリミッタ機能を有し、シャッタ部材６０が現像器１３の一部に突き当たった位置を光路開放位置Eとしてその姿勢を維持させる。但し、ギア列Ｇから開閉駆動力を得る構造に代えて、図４に示すように、往復動ロッド８２を有する電磁ソレノイド８１でシャッタ６０を開閉動させる構成、あるいはクラッチのような切替手段を設けた構成も可能である。

プリンタ本体の稼動停止中を利用して、シャッタ部材６０が光路遮蔽位置Ｆにて閉じている状態でカートリッジ交換など各種メンテナンス作業が行われる。

その際、カートリッジ入れ替え作業の振動や衝撃で塵芥やトナーなどの粉体が現像器１３から零れて落下することがある。その場合でも落下した粉体はシャッタ部材６０に受け止められ、シールガラス４４面に付着することから防護される。

加えて、図２〜図４に示すように、シャッタ部材６０は、現像器１３の現像スリーブ５１と感光体ドラム５０との最近接位置Ｂ（以下、「現像極」という）のほぼ直下に配置されている。トナーのように非常に微細な粉体は、落下する距離が長ければ長いほど落下時の空気抵抗とかプリンタ本体の気流によって広範囲に舞い散ることが知られている。また、メンテナンス作業時やプリンタ起動時の振動や衝撃でトナーやキャリアが現像極Ｂの近傍から多く落下することも知られている。それに対応してシャッタ部材６０を現像器１３の外側に設けることで落下粉体を有効に防ぎとめることができる。なお、現像スリーブ５１は磁力でトナーやキャリアを保持する部材である。

ここで、図５の機能ブロック図に示すように、プリンタ本体内に装備された上記各機器や部材の制御を統括して制御する制御系が構成されている。

プリンタ本体は、通常コントローラと呼ばれる画像データ生成装置７０を有し、ここから出力される指示信号およびデータ転送信号によって装置全体の制御を統括して画像形成を行う。画像形成制御部７１は高圧電源部７２を制御して高圧電源部７２から帯電手段の帯電ローラ１２と、現像装置１３と、転写手段の転写ローラ１５，３０などへの帯電バイアス、現像バイアス、転写バイアス電圧などを制御する。駆動制御部７３は画像形成制御部７１の制御信号を受けて、それに応じた駆動シーケンス制御を行う。モータ７４は駆動制御部７３によって制御されて現像器１３の現像スリーブ５１、撹拌ローラ５２およびシャッタ６０を駆動させる。また、画像書き込み制御部８０はコントローラ７０から受け取った画像データに基づいた書き込み制御シーケンスを実行して書き込み手段であるレーザデバイス８１、そして偏光装置であるポリゴンモータ４１を動作させる。

以上の構成から、本実施形態のカラーレーザビームプリンタにおいてはつぎのようにフルカラー画像を形成する。

まず、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色の画像情報に応じて光学走査装置４０が各作像ユニット１０の感光体ドラム５０を所定のタイミングで露光し、これによって各感光体ドラム５０上には画像情報に応じたトナー像が形成される。このトナー像は回動走行して循環移動する中間転写体ベルト２０に順次転写され、中間転写体ベルト２０上には各色トナー像が重なり合った多重トナー像が形成される。

そのタイミングに合わせてシートＰが給紙カセット２から送り出され、中間転写体ベルト２０上に一次転写されたトナー像が二次転写位置に達するタイミングを見計らって、二次転写ローラ３０と中間転写体ベルト２０との間に送り込まれる。そのようにして中間転写体ベルト２０上の多重トナー像が記録シートＰに二次転写される。二次転写後のシートＰは定着器３にてトナー像の永久定着がなされ、シートＰ上にフルカラー画像の形成が終了する。

つぎに、画像形成動作および光学走査装置４の動作が図６のフローチャートに示すように、画像形成時、プリンタ本体では画像データ生成装置７０からの制御信号によってステップＳ１からステップＳ７までの過程が実行される。光路開放位置Eへと向かうときのシャッタ６０の回動方向は、シャッタ６０上のトナーおよびキャリアがその下方へ落下しない方向となっている。シャッタ部材６０の開閉動作は、画像書き込みを行うレーザ点灯を行う前のタイミングで現像器１３を作動オンさせ、それに連動してシャッタ部材６０を光路開放位置Ｅへと開動作させて待避させる。そのようにシャッタ部材６０を開閉タイミング制御することで、光学走査装置４０から感光体ドラム５０にレーザ光照射時だけつまり画像形成時だけシャッタ部材４０を開けてレーザビーム光路を開放し、画像形成以外は閉じておくことでシールガラス４４上に塵芥やトナーなどが落下して付着するのを防ぐ。

以上から、この第１の実施形態によれば、シャッタ部材６０を開閉動させる駆動力は、図３で示されたように、現像器１３内の現像ローラ５１などを回転させるギア列Ｇからギア９０で得る。したがって、シャッタ部材６０の開閉駆動力は単にギア９０を新規に設けるだけであるので、機構は至ってシンプルであり、製造コストを格段に低く抑えられる効果がある。

加えて、感光体ドラム５０と現像ローラ５１との最近接位置Ｂの直下にシャッタ部材６０を配置したことで、トナーやキャリアが長距離落下して飛散する前にその落下を阻止できる。結果、プリンタ本体機内へと飛散してシールガラス４４に付着して汚す不具合が解消され、レーザビームＡの透過を妨げることなく高画質画像の形成が可能となる。

（第２の実施形態）
図７に示すように、この第２の実施形態ではあたかもラックギアのように形成されたシャッタ部材９０が光路遮蔽位置Fにて現像器１３に保持され、駆動源モータから回転動力が伝達されるギア９１に噛合して水平動し、光路開放位置Eへと待避する構造である。すなわち、ギア９１から回転動力を受けてシャッタ部材９０が水平方向に進退往復動し、その往復動をガイドレール９２で案内している。

以上から、第２の実施形態によれば、シャッタ部材９０が往復動作するために必要なスペースが最小限で済み、小型機種のプリンタに無理なく採用することができる。なお、この場合もシャッタ部材９０の往復動の駆動源を上記ギア９１に代えて、第１の実施形態で示されたように小型の電磁ソレノイドなどを採用することも可能である。

（第３の実施形態）
図８に示すように、この第３の実施形態においては、現像器１３に設けたシャッタ部材６０によって、現像極Ｂ（図２参照）付近とか感光体ドラム５０のドラム表面から落下したトナーやキャリアがシールガラス４４面上に付着するのを防止する構造である。加えて、シャッタ部材６０が光路開放位置Ｅに待避回動した際、シャッタ部材６０の表面を図中の矢印Ｊ方向に滑落するトナーを回収して保持する回収部（回収容器）９３を設けている。

この第３の実施形態によれば、現像極Ｂ付近や感光体ドラム５０の表面から落下するトナーやキャリアが仮に大量であったとしても、シャッタ部材６０をそれを溢れることなく回収することができる。また、シャッタ部材６０が光路遮蔽位置Ｆで保持された状態において、図中符号Ｋのように現像器１３に隣接する帯電ローラ１２などからなる帯電装置の外壁などで作像領域の下方を完全に覆っているので、より有効性が増す。

以上説明したように、本発明について第１〜第３の実施形態が示されたが、本発明の主旨を逸脱しない範囲内でそれら各実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、応用例、変形例およびそれらの組み合わせも可能である。

本発明による画像形成装置の実施形態であるカラーレーザビームプリンタを示す図。 第１の実施形態におけるシャッタ機構を示す図。 同シャッタ機構の要部を示す図。 同シャッタ機構の応用例を示す図。 プリンタ制御装置の構成を示す機能ブロック図。 同装置の動作を示すフローチャート。 第２の実施形態におけるシャッタ機構を示す図。 第３の実施形態におけるシャッタ機構を示す図。

符号の説明

１０ 作像ユニット
１２ 帯電ローラ
１３ 現像器
２０ 中間転写体ベルト
４０ 光学走査装置
４１ ポリゴンミラー
４２ ビーム照射口
４４ シールガラス
５０ 感光体ドラム（像担持体）
６０ シャッタ部材
９１ シャッタ駆動用ギア
９２ シャッタガイドレール
A レーザビーム
E 光路遮蔽位置（第１の位置）
F 光路開放位置（第２の位置）
G ギア列

Claims (5)

1. トナー像を担持する像担持体と、
   前記像担持体の重力方向下方に配置され、前記像担持体に静電潜像を形成するためのレーザを射出する光学走査装置と、
   前記静電潜像をトナーにて現像する現像装置と、
   前記現像装置に移動可能に設けられ、前記レーザの光路を遮蔽するシャッタ部材と、
   前記光路を遮蔽する第１の位置および前記光路を開放する第２の位置に前記シャッタ部材を移動する移動手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記シャッタ部材が前記像担持体と前記現像装置との最近接部の下方に配置されてなっ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. 前記移動手段は前記現像装置を駆動する駆動源と同一駆動であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記移動手段は、非画像形成時には前記シャッタ部材を前記第１の位置へ移動させ、画像形成開始動作に伴って前記シャッタ部材を前記第２の位置に移動させることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
5. 前記シャッタ部材に落下したトナーを回収する回収部を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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