JP4663296B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は像担持体に形成した潜像を現像手段により現像剤（以下「トナー」という）で現像して画像を形成する複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

フルカラー電子写真画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナーを用いて、トナーを重ね合わせることによりフルカラーの画像を形成するものである。このような画像形成装置としては、いわゆるタンデム方式のものがある。これは感光体ドラムとこれに対応した現像装置を有する作像部を４個有し、それぞれの作像部に対応する露光装置を有する。そして、それぞれの感光体ドラム上に形成された画像をシート上で重ね合わせてフルカラー画像を形成するものである。

上記タンデム方式では、画像形成装置が持つ部品点数が多く装置が大型化してしまう問題点がある。そのため、装置を小型化すべく感光体ドラムの下側に書き込み装置を配置して、感光体ドラムの下側で露光する下面露光方式のフルカラー電子写真画像形成装置がある。

このような下面露光方式では感光体ドラムを露光する露光装置にトナーが付着し易いため、露光装置の光照射窓にガラス板等の防塵部材を設けたものがある。しかし、ガラス板を設けても現像装置やトナー補給装置からトナーが落下した場合、露光装置上にトナーが落下し、ガラス面上を汚しレーザ照射が妨げられて画像不良の原因となってしまう。

そこで、図８に示すように、露光装置100から感光体ドラム101への光照射を斜め上方へ行うように光照射角度を寝かし、且つガラス面102を垂直にすることによりガラス面102上付近へ飛するトナーを減少させるとともに、ガラス面102に付着したトナーは自重で滑り落ちるようにしてトナーを堆積することを防止する構成が提案されている（特許文献１）。

また、図９に示すように、トナーカートリッジ103よりトナーの供給を受け、作像を行う感光体ドラムを含むプロセスカートリッジ104を有する下面露光方式の電子写真画像形成装置において、トナー補給口105からのトナー飛散やトナー落下による露光装置100の書き込み走査領域106のトナー汚れを防止するために、プロセスカートリッジ104と露光装置100を分離する分離壁107を設けることが考えられるが。しかし、その場合はプロセスカートリッジ104の感光体ドラムに照射されるレーザの光路を確保するために、プロセスカートリッジ104と露光装置100の間に光路用スリット108を設ける必要があり、完全分離は不可能である。そこで、露光時以外において前記書き込み走査領域106を保護するために防塵シャッタ部材109を設けることが考えられる。

また、プロセスカートリッジ104の寿命は、感光体ドラムやトナーの寿命により決定されており、画像形成装置本体の寿命より短く設計される。そのため、プロセスカートリッジ104は交換可能に構成されているのが一般的であり、画像形成装置本体から容易に着脱可能となっている。

そして、前記プロセスカートリッジ104は前後、若しくは左右の側板110に挟まれる形で画像形成装置本体に設置されているため、トナーカートリッジ103からのトナー補給口105は側板110の内側にならざるを得ない。そこで、露光装置100の書き込み走査領域106にトナーが落下しないように分離壁111を設けることが考えられる。このとき、側板110の内側に分離壁111を設置しても、プロセスカートリッジ104の着脱経路を確保するために、スリット112が必要となる。

特開２００２−３１１６９４号公報

このように上記の構成は、レーザ光が照射されるスリット間にトナーが落下することを防止するものであった。ところが、装置の小型化に伴い、複数ドラムを露光するレーザ照射部間の間隔（露光の副走査方向）が狭まることにより、防塵部材を設けても、スリットに付着する可能性が高くなる。また、シャッターを設けても、シャッターに付着したトナーがレーザ照射部のガラス等に付着する可能性があり、万全ではない。

本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の像担持体を有し、それぞれの像担持体にレーザを照射する照射口間の間隔が狭くても、トナー落下による汚れを防止できる画像形成装置を提供するものである。

上記課題を解決するための本発明における代表的な手段は、回転可能な像担持体と、前記像担持体の下方に配置され、光走査によりレーザが通過する通過部を有し、前記レーザによって前記像担持体に静電潜像を形成するための露光手段と、前記露光手段よりも上方に配置され、前記静電潜像を現像剤によって現像する現像手段と、前記像担持体の回転軸線方向において前記通過部から外れた領域の上方に現像剤補給口を備え、前記現像剤補給口から前記現像手段へ前記現像剤を補給する現像剤補給手段と、前記露光手段の前記通過部側から前記現像剤補給手段の前記現像剤補給口側に向かう空気流を発生させる空気流発生手段と、を有することを特徴とする。

本発明はトナー補給口から現像手段へのトナー補給を露光ユニットの領域内であって像担持体の回転軸線方向において透過部から外れた領域で行うようにすることで、複雑な機構を用いることなく、トナー補給口から落下したトナーによる光走査領域の汚れを防止することができる。

次に本発明の一実施形態に係る画像形成装置について具体的に説明する。

〔第１実施形態〕
｛画像形成装置の全体構成｝
まず、画像形成装置の全体構成について、図１を参照して説明する。図１に示す画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成する像担持体である感光体ドラム１（１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ）が４個配置されている。各感光体ドラム１の周囲には、それぞれ帯電手段、現像手段、クリーニング手段が配置され、それらがプロセスカートリッジ２（２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ）としてユニット化されている。これらプロセスカートリッジ２の上部に、各感光体ドラム１と接触するようにして、中間転写体であるベルト体の例としての中間転写ベルト３が配置されている。

また、前記プロセスカートリッジ２の鉛直方向下方には感光体ドラム１へ画信号に応じたレーザ光照射して選択的な露光を行う露光手段４が設けられている。この露光手段４は画信号に応じてレーザ光を発光する発光部材やそのレーザ光を感光体ドラムの長手方向（主走査方向）に走査するポリゴンミラー４ａ、各種レンズや各感光体ドラム１に照射するための反射するミラー４ｂ等によって構成され、これらが筐体４ｃに収納され、筐体４ｃに形成されたスリットかを介して各感光体ドラム１へ光照射する。

各感光体ドラム１はそれぞれ帯電手段により帯電し、色分解したイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の光像を露光手段４により露光して、感光体ドラム１にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの潜像を形成する。そして、それぞれの潜像は現像手段によりトナー現像して、感光体ドラム１上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成する。

感光体ドラム１の回転に伴い、トナー像は感光体ドラム１と中間転写ベルト３とが当接する一次転写部位に至る。このトナー像は、各感光体ドラム１に対向して配設された一次転写ローラ５（５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ）によって、中間転写ベルト３へ順次転写される。

上記画像形成と同期して装置本体６の下部に装填された給送カセット７に収納されているシートが、給送ローラ８により１枚ずつ送り出され、レジストローラ９でタイミングを合わされた後、シートを二次転写部に搬送する。二次転写部には二次転写手段を構成する二次転写ローラ10が中間転写ベルト３に当接して従動回転している。この二次転写部へシートが搬送されると二次転写ローラ10へバイアス印加することで中間転写ベルト３上のトナー像が一括してシートに二次転写される。

その後、トナー像が転写されたシートは、加熱ローラ11ａと加圧ローラ11ｂで構成された定着手段11に搬送され、そこで熱および圧力を受けてトナー像が定着される。これにより各色のトナーが溶融混色してシートに固定されたフルカラーのプリント画像とされた後、定着手段11の下流に設けられた排出ローラ対12によってシート排出部である排出トレイ13に排出される。

上記構成の本実施形態に係る画像形成装置は、装置本体６の下方より上方へ、給送カセット７、露光手段４、プロセスカートリッジ２、中間転写ベルト３、排出トレイ13の順に配設されている。そして、シートは下方から上方へ向かって搬送されるように、シート搬送経路が形成されている。

また、それぞれのプロセスカートリッジ２は装置本体６に対して着脱可能に装填されており、感光体ドラム１等の寿命に応じて交換されるようになっている。

｛トナー補給構成｝
本実施形態の画像形成装置はプロセスカートリッジ２の現像手段に対し、トナー補給手段であるトナーホッパからトナーが補給可能に構成されている。ここで、トナー補給構成について説明する。

図２及び図３に示すように、プロセスカートリッジ２の側方にはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナーが充填されたトナーカートリッジ14（14Ｙ，14Ｍ，14Ｃ，14Ｋ）が配設されており、このトナーカートリッジ14内のトナーがホッパー15によってプロセスカートリッジ内の現像手段へ補給されるように構成されている。

そして、図４(a)に示すように、前記ホッパー15にはプロセスカートリッジ２へトナー補給するトナー補給口16が設けられている。また、図４(b)に示すように、プロセスカートリッジ２には前記トナー補給口16からのトナーを受け入れるトナー受入口17が設けられている。プロセスカートリッジ２は装置本体６に対して着脱自在であるが、画像形成に際して現像手段がホッパー15からトナー補給口16及びトナー受入口17を介してトナー補給を受けて画像形成するものである。

そして、トナー補給口16やトナー受入口17からトナーが漏れて画像形成装置内部がトナー汚染されることを防止するために、トナー補給口16、トナー受入口17には、それぞれ図４の矢印Ｅ方向と矢印Ｆ方向へ開閉自在のトナー補給口シャッタ18とトナー受入口シャッタ19が設けられている。プロセスカートリッジ２を装置本体６から取り外す場合は、それぞれのシャッタ18，19がトナー補給口16とトナー受入口17をそれぞれ閉じる方向へ移動してトナー封止を行う。

なお、本実施形態にあっては前記シャッタ18，19とトナー補給口16、トナー受入口17の間には、例えばモルトプレンのような弾性部材20を挟むことでトナーのシール性を向上させている。

前記シャッタ18，19の開閉動作は、プロセスカートリッジ２の着脱時にユーザが手動で開閉を行う構成であっても、あるいはモータなどの駆動装置に連動させて自動開閉とする構成にしてもよい。

また、本実施形態では、図３に示すように、プロセスカートリッジ２の手前側にホッパー15を配置し、正面（図１の手前側）から見た断面積を小サイズとし、結果として画像形成装置の小型化を達成している。そして、プロセスカートリッジ２の着脱は図３の矢印Ａ方向である斜め上方に挿脱するように構成している。

尚、プロセスカートリッジ２の上部にホッパー15を配置し、プロセスカートリッジ２を装置正面側から抜き差しするように構成することも可能であるが、装置正面側からみた断面積を小さくする、という点では本実施形態の構成が効果的である。

（トナー補給口と露光開口部の関係）
上記のようにシャッタ開閉によりトナー補給口16からトナーが落下することは防止しているものの、トナー落下を画像形成装置の寿命を通して完全に無くすのは現実的に困難である。そして、落下したトナーが露光手段４のミラー等へ付着すると画像品位を低下させてしまう。

本実施形態では前述したように露光手段４のポリゴンミラー等を筐体４ｃ内に収容し、且つ、該筐体４ｃには感光体ドラムへの光走査領域21にスリットを形成し（図２参照）、該スリットから感光体ドラムへ光照射している。このようにミラー等を筐体４ｃに収容することでトナーが極力付着しないようにしている。

ここで、本実施形態にあっては、図５に示すように、プロセスカートリッジ２を装置本体から取り出すときに、図中の矢印Ａ方向である斜め上方向へ引き抜くように構成している。そして、この引き抜きに連動して前述したトナー補給口シャッタ及びトナー受入口シャッタが閉じられる。

しかし、プロセスカートリッジ２の着脱時等にトナー補給口からトナーが前記光走査領域21に落下してしまうおそれがある。特に事故が発生した場合などはプロセスカートリッジ２のトナー受入口17付近がトナーで汚れていることがあり、プロセスカートリッジ２を抜く動作時に、図５中の矢印Ｂのように露光手段４の上面にトナーを落下させてしまう可能性がある。

そこで、図２に示すように、本実施形態では露光手段４の光走査領域21に対して、トナー補給口16（及びトナー受入口17）がその光走査方向の外側（露光の主走査方向で露光開口部よりも外側）に位置するように構成している。このように、トナー補給口16から現像手段へのトナー補給がが露光手段４による光走査領域21の外で行われるよう構成することで、プロセスカートリッジ２を引き抜く時にも光走査領域21をトナーで汚すことなくなる。

なお、前述のように本実施形態ではプロセスカートリッジを装置斜め上方に抜き差しすることで着脱するようにしているが、プロセスカートリッジの着脱方向が図１の手前方向に抜き差しする構成、あるいは図１左右方向に抜き差しする構成であっても、トナー補給口16とトナー受入口17の位置を露光手段４の光走査方向において光走査領域21の外側に配置にすれば該領域21へのトナー落下の可能性を減少することができる。

本実施例では、トナー受入口を露光開口部の主走査方向の外側に設ける構成であったが、トナー受入口と像担持体との位置関係は、露光方向の副走査方向に並んでいる位置関係となっているため、トナー受入口からトナーが洩れた場合でも像担持体に影響を与えることはない。

｛空気流発生手段｝
また、本実施形態の画像形成装置は装置本体内に空気流発生手段としてのファン22が設けられている。このファン22は装置内を冷却する作用を有するとともに、前述したトナー補給口16から落下したトナーが露光手段４の光走査領域21を汚すことがないような空気流を発生する作用を有する。

すなわち、図６に示すように、矢印Ｃ方向へ空気流を発生させるように駆動しており、装置本体内部の冷却のために機内の空気を外へ出す機能を有し、それと同時にプロセスカートリッジ２の近傍での空気流は図中の矢印Ｄ方向へ流れるようになっている。これにより、ファン22は露光手段４による光走査領域21側から前記トナー補給口16側へ空気流を生じさせている。

このため、図７に示すように、トナー補給口16やプロセスカートリッジ２の抜き取り時にトナー受入口17から露光手段４上にトナー23が落下したとしても、そのトナー23は光走査領域21の外であり、且つ前記空気流によって矢印Ｄ方向である光走査領域21と反対側へ流される。従って、光走査領域21側である画像形成部方向へトナー23が舞い上がっていき、露光手段４の光走査領域21や感光体ドラムといった画像形成に関わる重要部品をトナーで汚すことなく画像形成装置の寿命まで使用でき、画像形成装置内部のトナー飛散による画像不良を無くすことが可能となる。

なお、装置内に前述のような空気流を効果的に生じさせるために、風路を形成するためにダクトや壁を装置内に配置してもよいが、特別な部品を設けなくてもトナーを除去は可能である。

上記の様に、トナー補給口16の配置構成とエアフローの構成により、配置構成に大きな制約をもたらす様なレーザ照射角にすることなく、安価で小型であり、且つ、画像形成装置内部のトナー飛散やトナー落下による画像不良を無くすことが可能な画像形成装置を提供できる。

〔他の実施形態〕
前述した実施形態では露光手段４の筐体４ｃにスリットを形成し、該スリットを介して光照射するようにしているが、前記スリットに透明ガラス板等の防塵部材を設ければトナー汚れに対してより効果的である。また、スリットを開閉する防塵シャッタを設けるようにしてもよい。

また、前述した実施形態ではプロセスカートリッジを４個装着するフルカラー画像形成装置を例示したが、モノクロ画像形成装置のように１つのプロセスカートリッジ、もしくは５個以上のプロセスカートリッジを用いる画像形成装置であってもトナー補給口と露光手段による光走査領域との位置関係にすることはトナー汚れに対して効果的である。

また、前述した実施形態では感光体ドラムと現像手段が一体化しているプロセスカートリッジを例示したが、感光体ドラムは画像形成装置本体に据え付けておき、現像手段のみを交換する画像形成装置においても、同様に適用可能である。

また、前述した実施形態において、空気流発生手段としてはファンを用いることがコスト的にも有効であるが、ファンに限定する必要はなく、エアフローを発生させる装置であればよい。

画像形成装置の断面説明図である。 トナー補給口と露光手段による光走査領域の関係説明図である。 露光手段とプロセスカートリッジ、トナーホッパーを示す斜視説明図である。 トナー補給口及びトナー受入口のシャッタを示す説明図である。 プロセスカートリッジを引き抜くときのトナー落下の説明図である。 装置内の空気流の説明図である。 トナー補給口からトナーが落下した状態の説明図である。 従来の画像形成装置を示す模式説明図である。 従来の画像形成装置を示す模式説明図である。

符号の説明

１ …感光体ドラム
２ …プロセスカートリッジ
３ …中間転写ベルト
４ …露光手段
４ａ …ポリゴンミラー
４ｂ …ミラー
４ｃ …筐体
４ｄ …スリット
５ …一次転写ローラ
６ …装置本体
７ …給送カセット
８ …給送ローラ
９ …レジストローラ
10 …二次転写ローラ
11 …定着手段
11ａ …加熱ローラ
11ｂ …加圧ローラ
12 …排出ローラ対
13 …排出トレイ
14 …トナーカートリッジ
15 …ホッパー
16 …トナー補給口
17 …トナー受入口
18，19 …シャッタ
20 …弾性部材
21 …光走査領域
22 …ファン
23 …トナー

Claims (3)

1. 回転可能な像担持体と、
   前記像担持体の下方に配置され、光走査によりレーザが通過する通過部を有し、前記レーザによって前記像担持体に静電潜像を形成するための露光手段と、
   前記露光手段よりも上方に配置され、前記静電潜像を現像剤によって現像する現像手段と、
   前記像担持体の回転軸線方向において前記通過部から外れた領域の上方に現像剤補給口を備え、前記現像剤補給口から前記現像手段へ前記現像剤を補給する現像剤補給手段と、
   前記露光手段の前記通過部側から前記現像剤補給手段の前記現像剤補給口側に向かう空気流を発生させる空気流発生手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 少なくとも前記現像手段は前記画像形成装置本体に対して着脱可能であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記空気流発生手段はファンであることを特徴する請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。

Images