JP4572705B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、特に、露光装置のレンズ部へのトナー付着を防止した画像形成装置に関する。

特許第３１８２４８５号公報 特開昭６２−１３９５７２号公報 特開平０８−２４４２７７号公報 特開２０００−２５８９６８号公報 特開２００２−２０５４２２号公報 特開２００３−０８４６３２号公報

従来、電子写真方式を適用したカラー複写機やカラープリンター等のカラー画像形成装置としては、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）等の各色に対応した複数の画像形成ユニットを備え、各画像形成ユニットの感光ドラム上に順次形成される各色のトナー像を一旦中間転写体上に多重に一次転写した後、当該中間転写体上に多重に転写された各色のトナー像を、記録シート上に一括して二次転写し、その後、これらのトナー像を加熱加圧して記録シート上に定着することによりカラー画像を形成するように構成した、いわゆるタンデム型の画像形成装置がある。そして、このような中間転写体を用いたタンデム型の画像形成装置においては、各画形成ユニットの間隔を狭くすることが、装置全体の小型化ひいてはコストダウンにつながる。

そこで、近年の複写機、プリンタ等の画像形成装置の小型化・コストダウン化の要請に基づき、構成機器を集約的に配置し、各画像形成ユニットの間隔を狭めたタンデム型の画像形成装置が実現されている。

こうした画像形成装置においては、構成機器である露光装置に関しても、より小型化が可能な発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた露光装置、いわゆるＬＰＨ（ＬＥＤ Ｐｒｉｎｔ Ｈｅａｄ）露光装置（以下、ＬＥＤプリントヘッドともいう）が用いられている。

そして、このようなＬＰＨ露光装置には、その先端にＬＥＤアレイからの発光を収束させるレンズ（セルフォックレンズ）が装着されており、装置の小型化に伴って集約配置された感光体や、現像装置等の周辺機器との干渉や、汚れの付着等が問題となる。特に、感光体上の転写残トナーが流動し、ＬＰＨ露光装置のレンズ表面に付着した場合には、白筋等の画像不良が発生するといった問題が生じていた。

そこで、このようなＬＰＨ露光装置を用いた画像形成装置において、ヘッドに防塵処理を施す技術が種々提案されている（例えば、特許文献１〜６参照）。

ここで、特許文献１では、ＬＥＤを覆うヘッドカバーを設け、さらに、このヘッドカバー及びレンズを覆う防塵カバーを設けたＬＥＤプリントヘッドが提案されている。

また、特許文献２，３では、レンズ近傍に電極を設け、電界によりトナー付着を防止するＬＥＤプリントヘッドが提案されている。

さらに、特許文献４〜６では、空気流によりトナー付着を防止するＬＥＤプリントヘッドが提案されている。

ところで、近年の画像形成装置に対する、より一層の小型化といったさらなる要請に基づき、感光体のクリーナーを省略し、感光体の転写残トナーを現像装置で回収する、いわゆるクリーナーレスの画像形成装置が採用されている。

そして、このような構成の画像形成装置においては、低帯電の転写残トナーが感光体から剥がれて浮遊し易く、例えば、ＬＥＤプリントヘッドを感光体の下方に配置した装置構成においては、感光体上の転写残トナーが、ＬＥＤプリントヘッドの上部を通過してから現像装置に回収されるため、この浮遊トナーが気流と機器配置との関係で、ＬＥＤプリントヘッドのレンズ面に付着して白筋が発生するといった問題が生じていた。

特に、帯電装置として、感光体接触型の帯電ロール（ＢＣＲ：Ｂｉａｓ Ｃｈａｒｇｅ Ｒｏｌｌ）を用いた場合には、感光体と帯電ロールとのニップ通過後に、感光体及び帯電装置の双方から上述の浮遊トナーが生じ易く、このような場合には、ＬＥＤプリントヘッドに浮遊トナーが容易に付着して、画像欠陥が生じてしまうという問題を生じていた。

そして、このような装置構成、すなわち、クリーナーレスで、ＬＥＤプリントヘッドが感光体の下方に配置され、特に、感光体接触型の帯電ロールを用いた装置構成においては、上述の特許文献に開示されたいずれの先行技術においても、ＬＥＤプリントヘッドのレンズ面へのトナー付着を十分に防止することができないという問題を生じていた。

そこで、本発明は、上述のような従来技術の問題点に鑑みて、ＬＥＤプリントヘッドが感光体の下方に配設されたクリーナーレスの画像形成装置において、ＬＥＤプリントヘッドのレンズ面へのトナー付着を良好に防止することができる画像形成装置を簡易な構成で安価に提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、表面に静電潜像が形成される感光体と、この感光体を所定の電位に帯電する帯電ロールを有する帯電装置と、該感光体に静電潜像を形成するＬＥＤプリントヘッドと、感光体上に形成された静電潜像にトナーを転移させて可視像化する現像装置とを備えるクリーナーレスの画像形成装置において、前記ＬＥＤプリントヘッドは、前記感光体の下方に配設されていると共に、前記帯電ロールは、前記感光体表面と接触しており、かつ、前記帯電ロールと前記ＬＥＤプリントヘッドとの間には、両者間における感光体近傍の気流を遮断する気流遮断手段が配設されていることを特徴とするものである。

ここで、クリーナーレスの画像形成装置とは、感光体上の転写残トナーをクリーニングするクリーニング部材を備えずに、該転写残トナーを感光体と現像装置との間で発生させる電界によって、現像装置内に回収するように構成した画像形成装置をいうものとする。

このように構成した本発明の画像形成装置は、感光体と、帯電ロールを有する帯電装置と、ＬＥＤプリントヘッドと、現像装置とを備えるクリーナーレスの画像形成装置において、ＬＥＤプリントヘッドは、感光体の下方に配設されていると共に、帯電ロールは、感光体表面と接触しており、かつ、帯電ロールとＬＥＤプリントヘッドとの間には、両者間における感光体近傍の気流を遮断する気流遮断手段が配設されているので、帯電装置と感光体とのニップ通過後に、感光体近傍に飛散して浮遊したトナーがＬＥＤプリントヘッド側に流れることを確実に防止して、ＬＥＤプリントヘッドのレンズ面への浮遊トナーの付着を防止することができる画像形成装置を提供することができる。

ここで、前記気流遮断手段は、前記帯電装置のケーシングに取り付けられたシート状弾性体から形成され、該シート状弾性体の先端は、前記感光体に接触していてもよい。

このように構成した場合には、気流遮断手段が、帯電装置のケーシングに取り付けられたシート状弾性体から形成され、該シート状弾性体の先端は、感光体に接触しているので、帯電装置側からＬＥＤプリントヘッドへと向かう浮遊トナーを遮断して、感光体の下方に配置されたＬＥＤプリントヘッドへのトナーの付着を防止することができる気流遮断手段を簡易な構成で安価に実現することができる。

本発明によれば、ＬＥＤプリントヘッドが感光体の下方に配設されたクリーナーレスの画像形成装置において、ＬＥＤプリントヘッドのレンズ面へのトナー付着を良好に防止することができる画像形成装置を簡易な構成で安価に実現することができる。

＜第一の実施形態＞
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
〔画像形成装置〕

まず、本発明に係る画像形成装置の概要について、図１を参照して説明する。図１は本発明に係わるタンデム型カラー画像形成装置１の概略構成図である。

この画像形成装置１においては、不図示の画像読取装置やパーソナルコンピュータ若しくは画像データ入力装置等より送られてくるカラー画像情報等が入力され、入力された画像情報に対して画像処理が行われる。そして、タンデム型画像形成装置１は、図１に示されるように、その内部にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナー画像を形成する電子写真画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋと、この画像形成ユニット１０Ｙ〜１０Ｋの下方に配設された給紙ユニット３０と、画像形成ユニット１０Ｙ〜１０Ｋの上方に配設された中間転写ベルト２０、排出トレイ６０等を備えている。

ここで、本実施の形態に係る画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、複数の張架ロールにより張架され、略三角形状の軌道を描く無端状の中間転写ベルト２０の進行方向に沿って１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの順で各ユニットが、図中右上から左下に向かって配設されている。

また、本実施の形態で用いられる各画像形成ユニット１０Ｙ〜１０Ｋは、例えば電子写真方式を採用したものであって、各色成分トナー像を形成担持する感光ドラム１２Ｙ〜１２Ｋをそれぞれ備え、この各感光ドラム１２Ｙ〜１２Ｋ上の各色成分トナー像を中間転写ベルト２０に順次一次転写させるものである。また、中間転写ベルト２０は、複数の張架ロール（本例では、バックアップロール２４ａ、バックアップロール２４ａの下方に配置された張架ロール２２、張架ロール２２の斜め上方であって、画像形成ユニット１０の最上流側に配置された張架ロール２１）に巻き付けられて回転支持されていると共に、各感光ドラム１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋと、この感光ドラム１２Ｙ〜１２Ｋのそれぞれに対向して配設される転写手段１９Ｙ，１９Ｍ，１９Ｃ，１９Ｋとの間に挿通されている。

そして、中間転写ベルト２０上に形成された多重色成分トナー像は、中間転写ベルト２０を張架するバックアップロール２４ａと、このバックアップロール２４ａと対向配置された転写ロール２４ｂとで構成された二次転写装置２４により、記録シートＰに二次転写され、その後、この記録シートＰは、定着装置５０に導かれて、画像の定着処理が施されるようになっている。

ここで、中間転写ベルトの傾斜面（張架ロール２１，２２間のベルト面）に沿って、このベルト面と当接するように配設された各感光ドラム１２Ｙ〜１２Ｋの周囲には、この感光ドラム１２Ｙ〜１２Ｋを帯電する帯電装置１４Ｙ〜１４Ｋ、感光ドラム１２Ｙ〜１２Ｋ上に静電潜像を書き込む露光装置であるＬＥＤプリントヘッド１６Ｙ〜１６Ｋ、各色成分トナーが収容されて感光ドラム１２Ｙ〜１２Ｋ上の静電潜像を可視像化する現像装置１８Ｙ〜１８Ｋ、感光ドラム１２Ｙ〜１２Ｋ上の各色成分トナー像を中間転写ベルト２０上に転写せしめる、例えば転写ロールから構成される一次転写装置１９Ｙ〜１９Ｋなどの電子写真用デバイスがそれぞれ配設されている。すなわち、本実施の形態における画像形成装置においては、ＬＥＤプリントヘッド１６Ｙ〜１６Ｋが、対応する各感光ドラム１２Ｙ〜１２Ｋの下方に配設された装置構成となっている。

このように、本実施の形態における画像形成ユニット１０Ｙ〜１０Ｋは、中間転写ベルト２０の傾斜面に沿って順次配置されているので、画像形成装置１の幅方向（図中、左右方向）のサイズを縮小することができる。また、露光装置として、ＬＥＤプリントヘッド１６Ｙ〜１６Ｋを採用しているので、従来のレーザー方式の露光装置に比し、画像形成装置１の高さ方向のサイズを縮小することができ、これらにより、画像形成装置全体の小型化に寄与することができる。

さらに、画像形成ユニット１０Ｙ〜１０Ｋを、中間転写ベルト２０の下方に配置することにより、中間転写ベルト２０上に形成された多重色成分トナー像が、二次転写位置に到達するまでの距離を短くすることができ、プリント時間の短縮を図ることができる。

また、本実施の形態における画像形成装置は、装置全体の一層の小型化を図るために、感光ドラム１２Ｙ〜１２Ｋ上の転写残トナーをクリーニングする、例えば、クリーニングブレード等のクリーニング部材を省略し、該転写残トナーの回収は、感光ドラム１２Ｙ〜１２Ｋと対応する現像装置１８Ｙ〜１８Ｋとの間で所定の電界を発生させ、これにより現像装置１８Ｙ〜１８Ｋ内に回収する、いわゆるクリーナーレスのシステムとなっている。

このように構成された画像形成装置１における画像形成動作について、イエロートナー画像を形成する電子写真画像形成ユニット１０Ｙを代表例として説明する。

まず、感光ドラム１２Ｙは、一様帯電器１４Ｙによりその表面を一様に帯電される。次に、ＬＥＤプリントヘッド１６Ｙによりイエロー画像に対応する像露光がなされ、感光ドラム１２Ｙの表面にはイエロー画像に対応する静電潜像が形成される。

このイエロー画像に対応する静電潜像は現像装置１８Ｙによってイエロートナー像となり、一次転写手段の一部を構成する一次転写ロール１９Ｙの圧接力及び静電吸引力によって中間転写ベルト２０上に転写される。転写後の感光ドラム１２Ｙ上に残留したイエロートナーは、帯電装置１４Ｙ、ＬＥＤプリントヘッド１６Ｙの上方を経由して、現像装置１８Ｙと感光ドラム１２Ｙとの間に発生させた所定の電界により、現像装置１８Ｙ内に回収される。

多色のカラー画像形成を行う本実施の形態に係る画像形成装置１では、各電子写真画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの相対的な位置の違いを考慮したタイミングで、上記と同様の画像形成工程が電子写真画像形成ユニット１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋにおいても行われ、中間転写ベルト２０上にフルカラートナー像が形成される。

中間転写ベルト２０上に形成されたフルカラートナー像は、所定のタイミングで二次転写装置２４へと搬送される記録シートＰ上に、中間転写ベルト２０を支持するバックアップロール２４ａと、バックアップロール２４ａに圧接する二次転写ロール２４ｂの圧接力及び静電吸引力によって転写される。

一方、記録シートＰは、画像形成装置１内の下部に配置された記録シート収容部としての給紙ユニット３０から、所定のサイズのものが給紙ロール３０ａによって給紙される。給紙された記録シートＰは、図中矢印で示される略垂直（略Ｓ字状）の用紙搬送方向に沿って、複数の搬送ロール４０により、所定のタイミングで中間転写ベルト２０の二次転写位置まで搬送される。そして、記録シートＰには、前述したように、二次転写手段を構成するバックアップロール２４ａと二次転写ロール２４ｂとによって、中間転写ベルト２０上に形成されたフルカラートナー像が一括して転写される。

また、中間転写ベルト２０上からフルカラートナー像が転写された記録シートＰは、中間転写ベルト２０から分離された後、二次転写手段の下流側に配設された定着装置５０へと搬送され、この定着装置５０を構成する加熱ロール５１及び対向するバックアップロール５２による熱及び圧力でトナー像が記録シートＰ上に定着されるようになっている。そして、トナー像が定着された記録シートＰは、定着装置５０の下流側に配置された排紙ロール４１によって、排出トレイ６０に排紙される。

また、二次転写手段２４により記録シートＰ上に転写できなかった中間転写ベルト２０上の残トナーは、そのまま中間転写ベルト２０上に付着した状態で中間転写体クリーニング装置２５まで搬送され、クリーニング手段２５により、中間転写ベルト２０上から除去され次の画像形成に備える。

次に、本発明に係る画像形成ユニット１０Ｙ〜１０Ｋの構成について、図２及び図３を参照してさらに説明する。なお、簡単のため、画像形成ユニット１０Ｙ〜１０Ｋを画像形成ユニット１０と総称して表記し、これらの各構成部材についても、同様に総称表記する。ここで、図２は、従来構成の画像形成ユニットを示す概略構成図であり、図３は、本発明に係る画像形成ユニットを示す概略構成図である。

まず、本発明に係る画像形成装置と対比するために、従来の画像形成ユニット１０ｃの概略構成及び転写残トナーの流れについて図２を参照して説明する。

図２に示されるように、従来のクリーナーレスの画像形成ユニット１０ｃにおいては、図中矢印方向に回転する感光ドラム１２の周囲に、帯電装置１４、ＬＥＤプリントヘッド１６、現像装置１８等が順次配設されており、本例では、感光ドラム１２の左下方に帯電装置１４が、感光ドラム１２の下方にＬＥＤプリントヘッド１６が、感光ドラム１２の右側方に現像装置１８がそれぞれ配設されている。そして、帯電装置１４は、そのケーシング１４ｂの内部に帯電ロール１４ａを備え、この帯電ロール１４ａが、感光ドラム１２の表面と接触するように構成された、いわゆる接触型の帯電装置となっている。

このように構成された従来の画像形成ユニットでは、感光ドラム１２の上方に配設された不図示の転写ローラとの間で形成される転写ニップ部を通過した転写残トナーは、感光ドラム１２の回転方向に沿って搬送され、帯電ロール１４ａと感光ドラム１２との間に形成されたニップ部Ｎｒを通過した後、ＬＥＤプリントヘッド１６の上方を経由して、現像装置１８と感光ドラム１２との対向領域にて、感光ドラム１２と現像装置１８の現像ローラ１８ａとの間に印加されたバイアス電圧によって生じる電界によって、現像装置１８内に回収されるようになっている。

ところで、本発明者らが、上述のように構成された従来の画像形成ユニットにおける転写残トナーの流れを観測したところ、転写残トナーが、帯電ロール１４ａと感光ドラム１２との間で形成されたニップ部Ｎｒを通過する際に、感光ドラム１２及び帯電ロール１４ａの双方から、該転写残トナーが剥離して浮遊トナーＴが生じ易いことが分かった。そして、この浮遊トナーＴが、感光ドラム１２の回転に伴って生じる気流により、感光ドラム１２の下方に配設されたＬＥＤプリントヘッド１６の先端のレンズ部１６ａに容易に付着して、白筋等の画像欠陥を引き起こしていたことが分かった。

そこで、本発明に係る画像形成ユニット１０は、図３に示されるように、帯電装置１４とＬＥＤプリントヘッド１６との間の領域に、気流遮断手段１５を設けたものであり、この気流遮断手段１５により、帯電装置１４からＬＥＤプリントヘッド１６へと向かう感光ドラム１２近傍の気流を確実に遮断し、浮遊トナーＴがＬＥＤプリントヘッド１６の先端のレンズ部１６ａに付着することを防止したものである。

具体的には、図３に示されるように、本発明に係る気流遮断手段は、帯電装置１４の断面が略コ字状に形成されたケーシング１４ｂのＬＥＤプリントヘッド１６側の先端部１４ｔに、シート状の弾性部材１５を取り付けて、その先端１５ｔを感光ドラム１２と接触するように構成したものである。

このように構成した本発明に係る気流遮断手段では、その先端１５ｔが感光ドラム１２と接触するようにケーシング１４ｂに取り付けられたシート状弾性部材１５により、感光ドラム１２近傍に生じる気流を、帯電装置１４とＬＥＤプリントヘッド１６との間の領域で確実に遮断することができる。これにより、転写残トナーが帯電ロール１４ａと感光ドラム１２との間で形成されるニップ部Ｎｒを通過する際に生じる浮遊トナーＴが、ＬＥＤプリントヘッド１６の上方に侵入することを確実に防止して、該浮遊トナーＴのＬＥＤプリントヘッド１６のレンズ部１６ａへの付着を簡易な構成で安価に防止することができる。

なお、本実施の形態では、気流遮断手段であるシート状弾性部材１５を帯電装置１４のケーシング１４ｂに取り付けて構成したが、取り付け位置は、このような位置に限定されるものではなく、帯電装置１４とＬＥＤプリントヘッド１６との間の領域であって、両者の間の感光ドラム１２近傍の気流を遮断するように構成すれば、取り付け位置は任意に選定してよい。また、シート状部材の材質についても、感光ドラム１２上に形成された所定の電位を損なわず、かつ、感光ドラム１２表面を傷つけないような、絶縁性の弾性部材であれば、適宜選定してよい。

次に、本実施の形態に係る画像形成装置を用いて、ＬＥＤプリントヘッド１６への浮遊トナーＴの付着防止効果を検証評価した結果を実施例１として以下に示す。

まず、検証内容としては、（１）従来構成の画像形成装置と、（２）本実施の形態に係る気流遮断手段１５を備える画像形成装置とについて、プリント枚数とレンズ面のトナー付着個数との関係を比較評価した。

上述のような設定の下、ＬＥＤプリントヘッド１６のレンズ面におけるトナー付着量を観測した結果、１レンズ当りトナー粒が１００個付着すると、形成画像に白筋が発生した。連続プリント枚数を１００枚（Ａ４）で実施した検証結果を図４に示す。

図４に示されるように、（１）従来構成の画像形成装置においては、約８０ｋＰＶで、白筋が発生するトナー付着量１００個に達していることが理解される。

これに対して、（２）本実施の形態に係る画像形成装置においては、約８０ｋＰＶでのトナー付着量が約２０個であり、簡易な構成で、従来に比べて大幅にレンズ面の汚れ（トナー付着量）を防止できることが理解される。

以上により、本実施の形態に係る画像形成装置によれば、クリーナーレスの装置構成であっても、ＬＥＤプリントヘッド１６のレンズ面のクリーニングをほとんど実施しなくても良好な画像が得られることが検証できた。

本発明に係る画像形成装置を示す概略構成図である。 従来の画像形成ユニットの構成及び浮遊トナーの発生を説明するための模式図である。 本発明に係る画像形成ユニット及び気流遮断手段の構成を説明するための模式図である。 プリント枚数とトナー付着個数に関して、従来例と本発明とを比較測定した結果を示す図である。

符号の説明

１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ：画像形成ユニット、１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ：感光ドラム、１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋ：帯電装置、１４ａ：帯電ロール、１４ｂ：ケーシング、１５：気流遮断手段、１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋ：ＬＥＤプリントヘッド、１６ａ：レンズ部、１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋ：現像装置、１９Ｙ，１９Ｍ，１９Ｃ，１９Ｋ：一次転写ロール、２０：中間転写ベルト、２４：二次転写装置、３０：給紙ユニット、５０：定着装置、Ｎｒ：ニップ部、Ｐ：記録シート、Ｔ：浮遊トナー

Claims (2)

1. 表面に静電潜像が形成される感光体と、この感光体を所定の電位に帯電する帯電ロールを有する帯電装置と、該感光体に静電潜像を形成するＬＥＤプリントヘッドと、感光体上に形成された静電潜像にトナーを転移させて可視像化する現像装置とを備えるクリーナーレスの画像形成装置において、
   前記ＬＥＤプリントヘッドは、前記感光体の下方に配設されていると共に、
   前記帯電ロールは、前記感光体表面と接触しており、かつ、前記帯電ロールと前記ＬＥＤプリントヘッドとの間には、両者間における感光体近傍の気流を遮断する気流遮断手段が配設されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記気流遮断手段は、前記帯電装置のケーシングに取り付けられたシート状弾性体から形成され、該シート状弾性体の先端は、前記感光体に接触し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。

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