JP4329115B2

JP4329115B2 - 画像形成装置及び露光装置

Info

Publication number: JP4329115B2
Application number: JP2002203541A
Authority: JP
Inventors: 繁稲葉; 靖晃渡辺; 信一郎藤森
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2022-07-12
Also published as: JP2004045795A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置、及び露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の静電潜像を形成するための露光装置としては、レーザ光を回転するポリゴンミラーで感光体への軸方向の走査を繰り返す「レーザ方式」があり多くの画像形成装置に使用されている。一方可動部を持たない露光装置として「ＬＥＤアレイ方式」を用いた画像形成装置も製品化され始めている。前者は可動部を持ち光路長が長いことから装置は大きくなるが、現像装置から離れた位置から感光体を露光できるためトナークラウドによる汚れの付着が少なく露光むらが発生しにくい利点がある。一方後者は小型であるが感光体と近接して配置しなければならず、現像装置からのトナークラウドを多く受けセルフォックレンズの光射出面が汚れやすい。セルフォックレンズ表面が汚れると露光量に減衰が発生し、感光体上の静電潜像の電位が変動する。露光部を現像する反転現像方式では画像濃度が薄くなり、非露光部を現像する正規現像では背景部にかぶりが生じる。いずれも汚れはＬＥＤ長手方向に濃淡をもっており、その濃淡に対応した画像ムラが出やすい欠点を有している。
【０００３】
ＬＥＤの汚れを解決する手段としては、清掃部材による定期的な清掃、強制的なエアフローが提案されている。この方式の場合メンテナンス性とエアフローを生成するための装置が必要になるなどの問題を有する。また低コストな方法として現像装置との間を遮蔽も提案されているが効果が小さく十分ではなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、露光装置や光検出装置等が回転体に近接して配置された場合における、トナークラウド等による汚れを簡単な構成で確実に防止することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の特徴とするところは、一様帯電された感光体上に露光装置によって静電潜像を形成し、現像装置により供給される着色粉体によって可視化する電子写真方式の画像形成装置において、前記露光装置は、前記感光体に光を射出する光射出面を有し、この光射出面と前記感光体との間に、前記感光体の回転による空気流を利用して周囲より高圧にする高圧保持部を設け、前記露光装置は、ＬＥＤアレイから構成され、前記高圧保持部は、上流側遮蔽部と、前記感光体の回転方向で前記上流側遮蔽部よりも下流側に配置された下流側遮蔽部と、前記上流側遮蔽部と前記下流側遮蔽部との間の領域の少なくとも一側面を遮蔽する側面遮蔽部とを有する画像形成装置にある。高圧保持部は、感光体の回転を利用して高圧保持されるので、感光体と光射出面との間へトナークラウドが進入しようとするのを阻止することができる。
【０００６】
ここで、感光体と光射出面との間隙をＤｓ、感光体と上流側遮蔽部との間隙をＤｕ、感光体と下流側遮蔽部との間隙をＤｌとした場合、Ｄｓ≧Ｄｕ＞Ｄｌとすることが好ましい。
【０００７】
また、現像装置が重力方向に対して露光装置の上側に配置されてなる画像形成装置に適用するのが好ましい。現像装置が露光装置に上側にある場合は、トナークラウドが自重により下方向へ流れようとするので、露光装置に高圧保持部を設けることによって効果的にトナークラウドの進入を阻止することができる。また、現像装置に交流バイアスを印加する場合には、トナークラウドが発生しやすく、露光装置に高圧保持部を設けることによって同様にトナークラウドの進入を阻止することができる。
【０００８】
また、本発明の第２の特徴とするところは、感光体に光を射出する光射出面と、ＬＥＤアレイとを有し、前記光射出面と前記感光体との間が周囲よりも高圧となるように配置される露光装置であって、前記感光体の回転による空気流を利用して周囲より高圧にする高圧保持部を有し、
前記高圧保持部は、上流側遮蔽部と、前記感光体の回転方向で前記上流側遮蔽部よりも下流側に配置された下流側遮蔽部と、前記上流側遮蔽部と前記下流側遮蔽部との間の領域の少なくとも一側面を遮蔽する側面遮蔽部とを有することを特徴とする露光装置にある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１乃至図４において、本発明の適用される実施形態が示されている。画像形成装置１０は例えばカラー用で、画像形成装置本体１２の下部には給紙装置１４が配置されていると共に、画像形成装置本体１２の上部には、排紙トレイ１６が形成されている。給紙通路１８は、画像形成装置本体１２内にあって画像形成装置本体１２の側面近傍で側面に沿って設けられており、給紙装置１４の用紙は、給紙ロール２０，２２、二次転写ロール２４及び定着装置２６を介して排紙トレイ１６に排出される。
【００１０】
感光体２８は、例えば直径２０ｍｍの有機感光体であり、縦方向に３５ｍｍ間隔で４つ配置されており、図１の反時計方向に例えば周速度１００ｍｍ／秒で回転されるようになっている。これら感光体２８には、該感光体２８の左側で中間転写ベルト３０を介して一次転写ロール３２が対向して配置されている。中間転写ベルト３０は、縦方向に長く形成され、上下及び左側に配置された３つの搬送ロール３４,３６,３８により図１の時計方向に回転する。左側に配置された搬送ロール３８には、中間転写ベルト３０を介して前述した二次転写ロール２４が対向している。
【００１１】
また、それぞれの感光体２８の周囲には、感光体用クリーニング装置４０、帯電装置４２、露光装置４４、現像装置４６及び一次転写ロール３２が配置されている。感光体用クリーニング装置４０は、例えばロールから構成されて感光体２８に接触し、感光体２８のほぼ垂直方向下部に配置され、中間転写ベルト３０に転写されなかったトナーをクリーニングする。帯電装置４２は、例えばロールから構成されて感光体２８に接触し、感光体２８のほぼ５時の位置に配置され、感光体２８を一様に、例えば−４００Ｖに帯電する。露光装置４４は、例えば１２００ＤＰＩの解像度を有するＬＥＤアレイから構成されており、一様に帯電された感光体２８上に画像データに対応した静電潜像を形成する。現像装置４６は、感光体２８の右側に配置されており、着色粉体（トナー）により感光体２８に形成された静電潜像を可視化する。露光装置４４は、帯電装置４２と現像装置４６との間に配置されており、したがって、現像装置４６は、重力方向で露光装置４４に上側に配置されている。
【００１２】
前述した中間転写ベルト３０の上部には、中間転写ベルト用クリーニング装置４８が設けられている。この中間転写ベルト用クリーニング装置４８は、例えばブレード５０を有し、このブレード５０が上部の搬送ロール３４に中間転写ベルト３０を挟んで押し付けられ、二次転写ロール２４により用紙に転写されなかったトナーを次の画像形成に差し支えない量まで中間転写ベルト３０から除去する。
【００１３】
また、中間転写ベルト３０の下部には、色ずれを検出するための光検出装置５２が設けられている。この光検出装置５２は、発光部と受光部を有し、中間転写ベルト３０に形成された各色のトナーパッチを発光部と受光部とにより読み取り、色ずれ量を検出するようになっている。
【００１４】
トナーボトル５４は、図１に示すように、画像形成装置本体１２内にあって排紙トレイ１６の下面に沿い、且つ図２に示すように、側面方向に４つのトナーボトル５４が並設されている。これらトナーボトル５４は、最も上部にある現像装置４６よりも後端が上方に位置し、先端である排出口が現像装置４６に向けられている。そして、トナーボトル５４の排出口と各現像装置４６とは、トナー供給路５６を介して接続されている。レーザ書込み装置を有する画像形成装置の場合と異なり、現像装置４６の背部には光路が無いので、トナーボトル５４は現像装置４６の長手方向に略等間隔で配置してある。
【００１５】
前述した露光装置４４について詳しく説明すると、露光装置４４は、例えば幅が約８ｍｍ、長さが約２４ｍｍの短辺側を露光面とした長方形型が用いられている。この露光装置４４の下流側に配置された現像装置４６の距離は約１ｍｍ、帯電装置４２との距離は約３ｍｍであり、それぞれ近接配置されている。この露光装置４４は、例えばアルミダイカストで形成された露光装置本体５８を有し、この露光装置本体５８の後部がヒートシンクとなっている。この露光装置本体５８には、感光体２８に向けて開口する光路形成孔６０が形成されている。この光路形成孔６０の奥端には、ＬＥＤからなる発光素子６２が配置されている。また、光路形成孔５８の先端には、例えばセルホックレンズからなるレンズ部６４が設けられており、このレンズ部６４の先端部分が光射出面６６を形成している。
【００１６】
高圧保持部６８は、露光装置４４の先端で、感光体２８と光射出面６６との間に設けられている。この高圧保持部６８は、例えば２つの遮蔽部７０,７２から構成されている。感光体２８の回転方向上流側に配置された遮蔽部を上流側遮蔽部７０とし、感光体２８の回転方向下流側に配置された遮蔽部を下流側遮蔽部７２とする。これら遮蔽部７０,７２は、この実施形態においては、厚さが薄い、例えば厚さが０．１ｍｍの例えばＰＥＴ（polyethylene terephthalate）フィルムから構成され、後端部分が前述したレンズ部６４の前面と後面に両面接着テープ等を介して固定され、先端部分が感光体２８に向かうようにしてあり、この遮蔽部７０,７２により閉空間が構成されている。
【００１７】
ここで、感光体２８と光射出面６６との間隙をＤｓ、感光体２８と上流側遮蔽部７０との間隙をＤｕ、感光体２８と下流側遮蔽部７２との間隙をＤｌとした場合、Ｄｓ≧Ｄｕ＞Ｄｌの関係にある。この実施形態においては、Ｄｓ＝２．４ｍｍ、Ｄｕ＝２．０ｍｍ、Ｄｌ＝１．０ｍｍに設定してある。ここで、感光体２８と下流側遮蔽部７２との間隙Ｄｌは、０．１ｍｍから３ｍｍの範囲にあることが好ましく、感光体２８と上流側遮蔽部７０との間隙Ｄｕは間隙Ｄｌよりも０．５〜２ｍｍ広くした方が好ましく、さらに感光体２８と光射出面６６との間隙Ｄｓは、間隙Ｄｕよりも０．１ｍｍ以上広くした方が好ましい。感光体２８の回転により感光体表面近傍に形成される空気流を下流側遮蔽部７２に当て、上流側遮蔽部７０により下流側遮蔽部７２との間の領域から流出しようとする空気の流出を阻止することで、高圧保持部６８内を周囲よりも高圧に保持することができる。
【００１８】
なお、この実施形態においては、遮蔽部７０,７２としてＰＥＴフィルムを使用したが、これに限定されるものではなく、感光体２８の空気流に対抗できる剛性があれば他の材料であってもよい。また、この実施形態においては、遮蔽部７０,７２の先端が直線状である板状部材から構成しているが、これに限定されるものではなく、曲線状としてもよいし、段部を形成する等、様々な形状とすることができる。さらに、遮蔽部７０,７２の両側の位置が用紙幅よりも外側にあれば、感光体２８への傷が発生しても画像としては現われないので、ウレタンフォーム等の弾性部材を用いて感光体２８へ接触させてもよい。
【００１９】
前述した現像装置４６について詳しく説明すると、現像装置４６は、現像装置本体７４内に２つのトナー供給ロール７６,７８と、例えば直径１４ｍｍのマグネットロール８０とを有し、このマグネットロール８０が感光体２８に現像領域において接触している。この現像装置本体７４内には、磁性トナーと磁性キャリアを含んだ２成分現像剤が収納されている。例えばトナーは径６．５μｍ、キャリアは４５μｍで共に球形である。マグネットロール８０上には、このキャリアとトナーとからなる現像剤層が形成されて現像領域に搬送される。マグネットロール８０は、図４の時計方向に回転し、現像剤を感光体２８の移動方向と同じ方向に搬送する。マグネットロール８０には、現像バイアスとして直流電圧Ｖｐｐが例えば１．５ｋＶで、例えばｆ＝９ｋＨｚの短形波からなる交流電圧を重畳したバイアスが印加される。このように、交流電圧を印加することで現像性は向上するが、同時にトナークラウドが発生しやすくなる。
【００２０】
なお、前述した光検出装置５２に対しても、同様に高圧保持部６８を設けることができる。この場合は、光を射出する光射出面及び光を受光する受光面のすくなくとも一方と、回転体又は被検出体である中間転写ベルト３０との間に高圧保持部６８を設け、中間転写ベルト３０の表面近傍に形成される空気流を利用して高圧保持部６８を高圧に保つようにする。
【００２１】
次に上述した画像形成装置１０の作用について説明する。
それぞれの感光体２８は、図１の反時計方向に例えば周速度１００ｍｍ／秒で回転しており、この感光体２８が帯電装置４２により一様に例えば−４００Ｖに帯電される。このように一様帯電された感光体２８には、露光装置４４により画像データに応じた静電潜像が形成される。現像装置４６との現像領域においては、マグネットロール８０には交流電圧を重畳した現像バイアスが印加されているので、トナーは感光体２８との間で振動しながら感光体２８の静電潜像に対応して感光体２８に付着し、現像される。このように現像されたトナー像は、一次転写ロール３２により中間転写ベルト３０に転写される。この一次転写されたトナー像は、二次転写ロール２４の位置まで搬送され、給紙装置１４から給紙通路１８に搬送された用紙に一括して二次転写されることになる。このようにトナー像が転写された用紙は、定着装置２６により定着され、排紙トレイ１６に排出されるものである。
【００２２】
上記露光装置４４においては、回転する感光体２８の表面近傍に生成された空気流が下流側遮蔽部７２に当って高圧保持部６８内の閉空間に導かれる。この閉空間に導かれた空気流は、上流側遮蔽部７０によって閉空間から流出するのを阻止される。したがって、この高圧保持部６８内は、閉じ込められた空気流によって周囲よりも高圧に保持されるので、トナークラウドの進入を防止することができる。
【００２３】
上記実施形態に係る画像形成装置１０について、経時的な画像むらの確認を行った。画像むらは、露光むらによる画像むらが視認しやすい印字率３０％のハーフトーンの出力で判断した。また、テスト終了後のレンズ部６４の光射出面６６を透明テープにて汚れを転写し、汚れ量を確認した。
【００２４】
上記テストの結果、５００００枚のプリントを行っても画像むらは見られなかった。また透明テープの汚れ状態は、レンズ部６４の側面側両端部で若干視認出来るレベルの汚れがついている程度であった。
【００２５】
一方、図５に示す比較例についても同様なテストを行った。図５に示す比較例は、露光装置４４に高圧保持部を省いたものであり、他の構成は上記実施形態と同様である。この比較例においては、用紙搬送方向と平行な濃度むらが１００００枚程度から発生しはじめた。この結果から上記実施形態の効果を確認することができた。
【００２６】
図６において、上記本発明の適用される実施形態の露光装置４４に関する第１の変形例が示されている。この第１の変形例は、上流側遮蔽部を省略して下流側遮蔽部７２のみにて高圧保持部６８を構成したものである。この第１の変形例においては、Ｄｓ＝Ｄｕとなっており、上流側で空気流の漏れを遮蔽する効果はないが、下流側遮蔽部７２で空気流を当てることで周囲よりも若干高圧にすることができる。ただし、前述した実施形態におけるように、現像装置４６が露光装置４４の上方に配置されていたり、現像装置４６に交流バイアスが印加されるような環境においては、上流側遮蔽部７０と下流側遮蔽部７２の双方を設けることが好ましい。
【００２７】
図７において、上記本発明の適用される実施形態の露光装置４４に関する第２の変形例が示されている。この第２の変形例は、高圧保持部６８を構成する上流側遮蔽部７０と下流側遮蔽部７２とを露光装置本体５８と一体に形成したものである。この変形例においても、Ｄｓ≧Ｄｕ＞Ｄｌとすることが好ましい。
【００２８】
図８において、上記本発明の適用される実施形態の露光装置４４に関する第３の変形例であって、本発明の実施形態に係る露光装置４４が示されている。この露光装置４４は、前述した上流側遮蔽部７０と下流側遮蔽部７２に加え、側面遮蔽部８２を設けたものである。側面遮蔽部８２は、ＬＥＤアレイの整列方向（感光体２８の軸方向と平行な方向）端部に設けられ、下流側遮蔽部７２と略同じ高さを有し、同じく厚さ０．１ｍｍのＰＥＴフィルムから構成され、その先端が感光体２８に合わせて円弧状に形成され、感光体２８との間隙が０．１ｍｍであるようになされている。この側面遮蔽部８２を設けることによって、高圧保持部６８内をより高圧に保つことができる。この側面遮蔽部８２は、高圧保持部６８の両側に設けることが好ましいが、一方の端部にのみ設けることもできる。側面遮蔽部８２を両側に設け、前述したのと同様な画像むら実験を行った結果、同様に画像むらは見られなかった。また、テープ転写によりレンズ部６４上のトナー汚れを確認したが、視認できる汚れは端部においても無かった。これは、側面遮蔽部８２を設けることにより、高圧保持部６８端部での気圧低下を防止することができたためと考えられる。
【００２９】
図９及び図１０において、本発明の適用される画像形成装置に関する変形例が示されている。図９に示す第１の変形例は、中間転写ベルト３０を横方向に長く配置し、感光体２８を中間転写ベルト３０の上部に配置し、さらに感光体２８の上部に露光装置４４と現像装置４６を配置したものである。図１０に示す第２の変形例は、中間転写ベルト３０を横方向に長く配置し、感光体２８を中間転写ベルト３０の下部に配置し、さらに感光体２８の下部に露光装置４４と現像装置４６を配置したものである。
なお、前述した実施形態と同一部分については、図面に同一番号を付して説明を省略する。
【００３０】
なお、上記実施形態においては、画像形成装置として中間転写ベルトを用いたカラー画像形成装置について説明したが、これに限定されるものではなく、中間転写ドラムを用いたり、一つの感光体上に順次画像を形成してカラー画像を得る４サイクル型カラー画像形成装置としたり、さらに白黒用画像形成装置にする等、種々の画像形成装置に本発明を適用することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、回転体の回転による空気流を利用して周囲より高圧にする高圧保持部を設けるようにしたので、露光装置が感光体等の回転体に近接して配置された場合における、トナークラウド等による汚れを簡単な構成で確実に防止することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の適用される第１の実施形態に係る画像形成装置の側面部分を示す断面図である。
【図２】本発明の適用される第１の実施形態に係る画像形成装置の背面部分を示す断面図である。
【図３】本発明の適用される第１の実施形態に係る画像形成装置の主要部分を示す側面図である。
【図４】本発明の適用される第１の実施形態に係る画像形成装置における露光装置及びその近傍を示す断面図である。
【図５】比較例における露光装置及びその近傍を示す断面図である。
【図６】本発明の適用される第１の実施形態に係る画像形成装置において、露光装置に関する第１の変形例及びその近傍を示す断面図である。
【図７】本発明の適用される第１の実施形態に係る画像形成装置において、露光装置に関する第２の変形例及びその近傍を示す断面図である。
【図８】本発明の適用される第１の実施形態に係る画像形成装置において、露光装置に関する第３の変形例であって、本発明の実施形態に係る露光装置及びその近傍を示す断面図である。
【図９】本発明の適用される第２の実施形態に係る画像形成装置の側面部分を示す断面図である。
【図１０】本発明の適用される第３の実施形態に係る画像形成装置の側面部分を示す断面図である。

Claims

一様帯電された感光体上に露光装置によって静電潜像を形成し、現像装置により供給される着色粉体によって可視化する電子写真方式の画像形成装置において、前記露光装置は、前記感光体に光を射出する光射出面を有し、この光射出面と前記感光体との間に、前記感光体の回転による空気流を利用して周囲より高圧にする高圧保持部を設け、
前記露光装置は、ＬＥＤアレイから構成され、
前記高圧保持部は、上流側遮蔽部と、前記感光体の回転方向で前記上流側遮蔽部よりも下流側に配置された下流側遮蔽部と、前記上流側遮蔽部と前記下流側遮蔽部との間の領域の少なくとも一側面を遮蔽する側面遮蔽部とを有することを特徴とする画像形成装置。
前記感光体と前記光射出面との間隙をＤｓ、前記感光体と前記上流側遮蔽部との間隙をＤｕ、前記感光体と前記下流側遮蔽部との間隙をＤｌとした場合、Ｄｓ≧Ｄｕ＞Ｄｌの関係にあることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記現像装置は、重力方向に対して前記露光装置の上側に配置されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
前記現像装置は、交流バイアスが印加されていることを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の画像形成装置。
感光体に光を射出する光射出面と、ＬＥＤアレイとを有し、前記光射出面と前記感光体との間が周囲よりも高圧となるように配置される露光装置であって、前記感光体の回転による空気流を利用して周囲より高圧にする高圧保持部を有し、
前記高圧保持部は、上流側遮蔽部と、前記感光体の回転方向で前記上流側遮蔽部よりも下流側に配置された下流側遮蔽部と、前記上流側遮蔽部と前記下流側遮蔽部との間の領域の少なくとも一側面を遮蔽する側面遮蔽部とを有することを特徴とする露光装置。