JP4844996B2 - 露光装置および露光装置を備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、均一に帯電された像担持体表面に像露光して静電潜像を形成させる露光装置および露光装置を備えた画像形成装置に関し、特には、像担持体の近傍に設けたＬＥＤヘッドの先端に位置するレンズアレイがトナーで汚染されてしまうのを防止する露光装置および露光装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機、プリンタ等の画像形成装置において像担持体上に像露光を行って静電潜像を形成するためにレーザーあるいはＬＥＤヘッドを用いた露光装置および露光装置を備えた画像形成装置が知られる。中でもＬＥＤヘッドを用いた露光装置の場合、光源としてのＬＥＤヘッド内部に設けたＬＥＤアレイから照射される光像を像担持体表面に結像するために、セルフォックレンズなどのレンズアレイがＬＥＤヘッドの先端に設けられている。このため、ＬＥＤヘッドのレンズアレイの先端と像担持体表面との距離は、数ミリメートル以下ときわめて近接している。
【０００３】
画像形成装置内において像担持体の周辺には機械的あるいは電気的に像担持体の表面から遊離されてしまったトナーが存在し、このトナーがＬＥＤヘッドの先端のレンズアレイに付着してしまった場合、ＬＥＤアレイからの光照射が所定の光量で像担持体表面に届かなくなり、露光不足となってしまい良好な画像を得ることができなくなる。特に、転写後に像担持体上に残留したトナーをクリーニングするクリーニング手段を持たないクリーナレスの画像形成装置にあっては、像担持体上に残留したトナーをクリーニングせずに、除電、帯電、露光の工程を行い、現像工程で像担持体に対して所定のニップ幅で押圧した現像ローラでクリーニングしつつ次の画像を形成している（例えば特許第２８１５８８８号）。このため、像担持体上に残留したトナーは、像露光される場所においても存在しており、クリーニング装置を有する画像形成装置の場合と比較して残留するトナー量は多くなっている。
【０００４】
像担持体は、帯電装置によって所定の表面電位となるように均一に帯電され、その後の露光装置によって光照射された像担持体の表面電位は０Ｖ付近となる。これによって残留したトナーの像担持体への電気的な吸着力が弱まり、像担持体から離れて飛散してしまう。いわゆる光飛散が生じてしまう。このとき、像担持体は移動しているので飛散したトナーは像担持体の移動方向の下流側に流される。このため、飛散したトナーはレンズアレイの表面に付着していしまい、画像形成に影響を及ぼしてしまう。
【０００５】
一方、ＬＥＤヘッドは、レンズアレイや定着装置や現像装置から発生する熱を受けて昇温する。この熱によりＬＥＤヘッド全体が膨張して、レンズアレイがゆがんだり、ＬＥＤヘッドの取り付け位置のずれたり、ＬＥＤアレイの光量変化などを生じさせ、出力画像に悪影響を及ぼしてしまう。このため、ＬＥＤヘッドに冷却ファンを設け、この冷却ファンに送風機からの風を吹き付けてＬＥＤヘッドを冷却している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように光露光によって生じる光飛散したトナーがＬＥＤヘッドのレンズアレイの表面に付着してしまうのを簡単な構成で長時間にわたって防止することができる露光装置および露光装置を備えた画像形成装置を提供することを課題とし、更に、ＬＥＤヘッドの冷却ファンの送風を利用して更にレンズアレイの表面にトナーを付着させない露光装置および露光装置を備えた画像形成装置を提供することを課題とする。
【０００７】
上記問題を解決するために、本発明は、移動する像担持体の軸線方向に沿って配置され、帯電された像担持体上に光照射して静電潜像を形成するＬＥＤヘッドを有する露光装置において、ＬＥＤヘッドは、ＬＥＤヘッドの下部が露出するように、支点を中心に枢動可能に設けられ、像担持体に近くに位置するＬＥＤヘッドの先端から像担持体の移動方向の上流側に延在するカバーを設け、カバーはＬＥＤヘッドの先端に向かうに従って像担持体に近づくように傾斜し、さらに、
ＬＥＤヘッドの先端側に位置するカバーの先端は、像担持体の表面からＬＥＤヘッドの先端までの距離より短くなるように設け、ＬＥＤヘッドの下部が露出した状態からＬＥＤヘッドの下部を閉じた時に、ＬＥＤヘッドをカバーの先端に押し当ててＥＬＤヘッドの位置決めを行うことを特徴とする
【０００８】
また、カバーは絶縁体であって、像担持体の移動方向上流側に位置するカバーの他端が像担持体を帯電する帯電装置に設けられていることを特徴とする。
【０００９】
更に、前記カバーの先端と前記ＬＥＤヘッドとの間にシール部材が設けられていることを特徴とし、前記ＬＥＤヘッドは、該ＬＥＤヘッド内に設けられ画像信号に従って発光する前記像担持体の軸線方向に配置した複数の発光素子を有するＬＥＤアレイと、前記ＬＥＤヘッドの先端に設けられ前記ＬＥＤアレイの光を受けて前記像担持体上にピントの合った光像を形成するレンズアレイとを有し、前記ＬＥＤヘッドの先端が前記レンズアレイの先端であることを特徴とする。
【００１０】
また、移動する像担持体の軸線方向に沿って配置され、帯電された像担持体上に光照射して静電潜像を形成するＬＥＤヘッドと、このＬＥＤヘッドに送風して冷却する冷却手段とを有する露光装置を備えた画像形成装置において、ＬＥＤヘッドは、ＬＥＤヘッドの下部が露出するように、支点を中心に枢動可能に設けられ、像担持体に近くに位置するＬＥＤヘッドの先端から像担持体の移動方向の上流側に延在するカバーと、送風をカバーの上面に導くガイド部材とを有し、ＬＥＤヘッドの下部が露出した状態からＬＥＤヘッドの下部を閉じた時に、ＬＥＤヘッドをカバーの先端に押し当ててＥＬＤヘッドの位置決めを行い、さらに、ガイドの外側に面する空間を与圧させカバーと像担持体との間に生じる空気の流れを増速させることを特徴とする。
【００１１】
このような構成により、像担持体表面に残留したトナーは、像露光によって像担持体への吸引力が電気的に弱められて像担持体表面から分離して飛散する。飛散したトナーは、像担持体の近傍に配置したカバーと移動している像担持体との作用により像担持体の移動方向に沿って乱れのない空気の流れが発生し、レンズアレイにトナーが付着してしまう前に浮遊しているトナーを像担持体の移動方向に対して下流側に導く。
【００１２】
また、ＬＥＤヘッドを冷却する冷却ファンの空気を前記ＬＥＤヘッドの上流側に送り込んでガイドの外側に面するカバー付近の空間を与圧する。これにより像担持体とカバーとの間において像担持体の移動方向に発生する空気の流れを増速させ更にレンズアレイにトナーが付着しないように作用する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
この発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に本発明による露光装置５を備えた画像形成装置１の概略側断面図を示す。
図において、像担持体２を中心に、像担持体２の表面に均一な帯電を行う帯電装置３と、像露光を行う露光装置５としてのＬＥＤヘッド４と、ＬＥＤヘッド４によって形成された静電潜像をトナーにより可視像化する現像装置６と、像担持体２上に形成したトナー像をシート材に転写する転写装置７と、転写後の像担持体２表面を除電するイレーサランプ８とを有する。
【００１４】
図示例は非磁性一成分現像方法を用いた画像形成装置であり、クリーニング装置を有していない。現像装置６は、絶縁性非磁性一成分トナーからなる現像剤が収容された現像容器９と、弾性体からなる現像ローラ１０などを備えており、現像ローラ１０に形成した薄層を像担持体２に押しつけるようにして像担持体２表面に形成された静電潜像を現像する。
【００１５】
転写装置７は、不図示の搬送路から搬送される転写材の裏面からコロナ放電を印加して像担持体２の現像像を転写材に転写する転写コロナ放電器１１と、像担持体２から転写材を分離させるＡＣ分離コロナ放電器１２とを有する。
【００１６】
図３に露光装置の要部の拡大概略図に示す。ＬＥＤヘッド４は、その内部に設けたＬＥＤアレイ１３と、ＬＥＤアレイ１３から画像信号に従って照射される光を像担持体２上で焦点を合わせるためのセルフォックレンズなどのレンズアレイ１４と、ＬＥＤヘッド４の側面に設けられ、像担持体２の移動方向（矢印Ｃ方向）に対して上流側に像担持体２を覆うように設けたカバー１５とを有する。
カバー１５は、レンズアレイ１４の先端の位置から像担持体２の移動方向上流側に向かって像担持体２に対して所定の距離を隔てて延び、カバー１５はレンズアレイ１４の先端に向かうに従って像担持体２に近づくように傾斜して設けられている。レンズアレイ１４が位置するカバー１５の先端１６は像担持体２からレンズアレイ１４までの高さより低くなるように設けられていることが望ましい。カバーと像担持体との間には、像担持体２の移動によって矢印方向に空気の流れが発生する。カバー１５と像担持体２との間が漸次狭くなることにより空気の流れが増速され、露光によって吸着力を失って像担持体から離れたトナーを巻き込むと共に、レンズアレイ１４にトナーを付着させることなく像担持体２の移動方向の下流側に導かれる。実施例において、空気の流れはレンズアレイ１４を通過したときに開放された空間に達するため、この空間で空気の流れが遅くなり部分Ａに付着しやすくなる。この部分Ａに付着したトナーは画像形成には何ら影響するものではなく、例えばメンテナンスのときに部分Ａに付着したトナーを清掃すれば良い。
【００１７】
また、カバー１５はプラスチック、フィルムなどの絶縁性の合成樹脂製の板が好適に使用される。カバー１５の他端１７を帯電装置３のコロナハウス２６の側壁に設けることにより、帯電位置から露光位置までの間において空気の流れを安定させることができる。カバー１５の他端１７は、両面テープなどによりコロナハウス２６の側壁に固定している。コロナハウス２６にはコロナ放電による電流が流れるため絶縁性の合成樹脂とすることによりＬＥＤヘッド４または像担持体２に対して電気的な作用を受けることがない。
【００１８】
更に、カバー１５の先端１６とＬＥＤヘッド４との間にはシール部材１８が設けられいる。ＬＥＤヘッド４による像露光は焦点深度が浅いため、わずかな振動によっても像が乱れてしまう原因となってしまう。このためカバー１５とＬＥＤヘッド４とスポンジなどの弾性体のシール部材１８を設けてカバー１５の振動を伝達させないようにしている。
符号４０はＬＥＤヘッド４と上壁２７との間に設けられ、隙間などから冷却手段２１の風の漏洩を防止するスポンジなどよりなるシール体を示す。
【００１９】
実施例においては、内部を露出させてメンテナンスを行うために上部蓋体１９にＬＥＤヘッド４が固定されており、支点２０を中心に枢動可能に設けられている。上部蓋体を矢印方向に枢動させて開放することによりＬＥＤヘッド４を露出させ、更にＬＥＤヘッド４の下部に配置される像担持体２などを露出させている。カバー１５は帯電装置３に固定されており、上部蓋体１９を枢動させて装置本体に対して閉じる動作を行うときにＬＥＤヘッド４が所定の位置に位置決めされる。この位置決めがなされると共にカバー１５に設けたシール部材１８がＬＥＤヘッド４の一部に押し当たって空気の漏洩がないようにしている。
【００２０】
ＬＥＤアレイ１３は、像担持体２の軸線方向に発光素子が解像度に対応するように軸線方向に複数個並べられており、その一つ一つが画像信号に応じて点滅して光照射を行っている。
実施例おいては、レンズアレイ１４はセルフォックレンズを用いており、円筒形状のレンズを密となるように２列に交互に並べており、その隙間を樹脂で固定している。レンズアレイ１４の先端部は平面となっており、像担持体２から数ミリメートル以下の距離を保っている。
【００２１】
また、ＬＥＤアレイ１３による光照射により熱が発生してＬＥＤヘッド４を昇温させる。あるいは現像装置、定着装置などの熱によって機内温度が上昇してＬＥＤヘッドを昇温させてしまう。
【００２２】
画像形成装置はＬＥＤヘッド４に蓄熱した熱を冷却する冷却手段２１を有する。図２はＬＥＤヘッド４が延在している状態を示す図１の矢印Ｂ方向から見た概略正面図である。ＬＥＤヘッド４には冷却し易いように冷却フィン２２が略Ｕ字の形状で設けられており、この凹んだ部分に冷却手段２１による送風を吹き付けてＬＥＤヘッド４を冷却している。冷却手段２１は、シロッコファンあるいは軸流ファンなどの送風機が使用され、ＬＥＤヘッド４が延在する両端側から斜め下方に中央へ矢印方向に向かって送風してＬＥＤヘッド４を冷却している。
【００２３】
そしてＬＥＤヘッド４中央付近でぶつかり合った風は、一方の冷却フィン２２と上壁２７との間にスポンジなどの弾性体を介在させることにより現像装置側への空気の流れを遮断させ、更に上壁２７からカバー１５に向かって延びるガイド２３の内側４５の面とＬＥＤヘッドの一側面とにより下方に案内される。ガイド２３の先端部分は開放されており、送風は像担持体２の移動方向の上流側に進み、ガイド２３の外側４６に面する空間を与圧させる。この空間は、カバー２３が設けられている空間であり、露光装置３、転写装置７、定着装置２５などの機器によってほぼ密閉された状態となっている。このように冷却ファンの送風に基づいた与圧により移動する像担持体２と、カバー１５との間に生じる空気の流れの速度が更に速められてレンズアレイ１４にトナーが付着しないように作用する。
ガイド２３を設けることにより、冷却手段からの送風の乱れを最小限のものとしてカバー１５付近の空間を与圧している。
実施例において冷却フィン２２の数は２つでＵ字の形状をしたものを使用したが、多数の冷却フィンを設けた構成であっても良い。
【００２４】
尚、実施例において非磁性１成分のクリーナレス現像方式を例示したが、この方法に限定するものではなく、転写後の像担持体２上のトナーを除去するクリーニングブレードやクリーニングブラシなどのクリーニング装置を設けた１成分現像方式や２成分現像方式であっても同じ効果を有する。
また、ＬＥＤアレイ１４を一列に並べたＬＥＤヘッドを例示したが、所定の画素数のＬＥＤヘッドを一つのブロックとして分割して千鳥状に交互に並べて使用した場合であっても良い。
定着装置２５は、カバー３０内に加熱ヒータ２８を介在させて送風機２９からの送風を熱空気に変え、この熱空気をシート材に吹き当てて定着する例を示したが、加熱ローラと加圧ローラよりなるローラタイプの加熱定着装置であっても良い。
【００２５】
このような構成に基づき動作について説明する。
周知の画像形成により像担持体２上に現像像を形成した後、シート材が転写装置７を通過し、転写コロナ放電器１１によりトナー画像をシート材上に担持させ、分離コロナ放電器１２により転写材を像担持体２から分離させる。分離したシート材は搬送装置２４を通って定着装置２５により永久画像として装置外部に排出される。
【００２６】
一方、転写されずに残留したトナーを担持した像担持体２はその状態で帯電装置３により均一に帯電され、続いて画像信号に従ってＬＥＤアレイ１３が発光し、レンズアレイ１４を通して像担持体上に像露光が行われる。光照射された像担持体２の部分は表面電位が減衰し、この電位の低下により像担持体２上に電気的に吸着していたトナーの吸引力が弱まり像担持体２ら離れて飛散する。
【００２７】
飛散したトナーは、カバー１５と矢印Ｃ方向に移動する像担持体２との間に発生する空気の流れによりＬＥＤヘッド４から下流側に強制的に流される。この空気の流れは、カバー１５がレンズアレイ１４に向かって漸次カバーと像担持体表面との幅が狭くなるように傾斜しており、且つカバーの先端がレンズアレイ１４の高さより像担持体側から低い位置に設けられているため、レンズアレイ１４に直接当たることなく下側を通過する。こうして飛散したトナーがＬＥＤヘッド４の先端に付着してしまうのを最小限に防止することができる。特にレンズアレイ１４へのトナーの付着はほとんどなく、多数枚の連続した画像形成においてもレンズアレイ１４の表面はきれいな面を保持している。
【００２８】
更に、冷却手段２１としてのシロッコファンがＬＥＤヘッド４本体に設けた冷却フィン２２に向かうようにＬＥＤヘッド４の長手方向の両端側から送風して冷却し、ＬＥＤヘッド４を冷却した空気をＬＥＤヘッド４の位置から像担持体２の移動方向の上流側にガイド２３で導き、カバー１５が設けられている空間を与圧させ、カバー１５と像担持体２との間に発生する空気の流れを増速させる。
【００２９】
【発明の効果】
レンズアレイの先端とほぼ同じ位置から前記像担持体の移動方向上流側に向かって像担持体に対して所定の距離を隔てて延びるカバーを設け、カバーはレンズアレイの先端に向かうに従って像担持体に近づくように傾斜して設けたことにより、カバーと像担持体との距離が除々に狭くなるに従って空気の流れが速くなり、光露光された後に浮遊したトナーをレンズアレイから素早く遠ざけてレンズアレイにトナーが付着するのを防止することができる。
【００３０】
また、カバーの先端が像担持体から前記レンズアレイまでの高さより低くなるように設けることにより空気の流れがレンズアレイに直接吹き付けられないため更にレンズアレイの表面にトナーが付着しにくくなる。
そしてカバーが絶縁体よりなり、カバーの他端が、像担持体を帯電する帯電装置のコロナハウスの側壁に設けることにより、カバーの取り付けが容易となり、帯電装置から露光装置までの広い領域をカバーして空気の流れを安定させることができる。
【００３１】
冷却手段によってＬＥＤヘッドを冷却した空気をＬＥＤヘッドの位置から像担持体の移動方向の上流側にガイド部材によって導くことにより、カバーが設けられている空間が与圧され、カバーと像担持体との間に発生する空気の流れを増速させ、更にレンズアレイの表面にトナーが付着するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による露光装置を備えた画像形成装置の概略側断面図。
【図２】 図１の矢印Ｂ方向から見た露光装置の概略正面図。
【図３】 露光装置の要部を示す拡大概略図。
【符号の説明】
２ 像担持体
４ ＬＥＤヘッド
１３ ＬＥＤアレイ
１４ レンズアレイ
１５ カバー
１８ シール部材
２３ ガイド

Claims (6)

1. 移動する像担持体の軸線方向に沿って配置され、帯電された像担持体上に光照射して静電潜像を形成するＬＥＤヘッドを有する露光装置において、
   前記ＬＥＤヘッドは、前記ＬＥＤヘッドの下部が露出するように、支点を中心に枢動可能に設けられ、
   前記像担持体に近くに位置する前記ＬＥＤヘッドの先端から前記像担持体の移動方向の上流側に延在するカバーを設け、
   前記カバーは前記ＬＥＤヘッドの先端に向かうに従って前記像担持体に近づくように傾斜し、さらに、
   前記ＬＥＤヘッドの先端側に位置するカバーの先端は、前記像担持体の表面から前記ＬＥＤヘッドの先端までの距離より短くなるように設け、
   前記ＬＥＤヘッドの下部が露出した状態から前記ＬＥＤヘッドの下部を閉じた時に、前記ＬＥＤヘッドを前記カバーの先端に押し当てて前記ＥＬＤヘッドの位置決めを行うことを特徴とする露光装置。
2. 前記カバーは絶縁体であって、前記像担持体の移動方向上流側に位置するカバーの他端が前記像担持体を帯電する帯電装置に設けられていることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. 前記カバーの先端と前記ＬＥＤヘッドとの間にシール部材が設けられていることを特徴とする請求項１または２いずれか記載の露光装置。
4. 前記ＬＥＤヘッドは、該ＬＥＤヘッド内に設けられ画像信号に従って発光する前記像担持体の軸線方向に配置した複数の発光素子を有するＬＥＤアレイと、前記ＬＥＤヘッドの先端に設けられ前記ＬＥＤアレイの光を受けて前記像担持体上にピントの合った光像を形成するレンズアレイとを有し、
   前記ＬＥＤヘッドの先端が前記レンズアレイの先端であることを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の露光装置。
5. 移動する像担持体の軸線方向に沿って配置され、帯電された像担持体上に光照射して静電潜像を形成するＬＥＤヘッドと、このＬＥＤヘッドに送風して冷却する冷却手段とを有する露光装置を備えた画像形成装置において、
   前記ＬＥＤヘッドは、前記ＬＥＤヘッドの下部が露出するように、支点を中心に枢動可能に設けられ、
   前記像担持体に近くに位置する前記ＬＥＤヘッドの先端から前記像担持体の移動方向の上流側に延在するカバーと、前記送風を前記カバーの上面に導くガイド部材とを有し、
   前記ＬＥＤヘッドの下部が露出した状態から前記ＬＥＤヘッドの下部を閉じた時に、前記ＬＥＤヘッドを前記カバーの先端に押し当てて前記ＥＬＤヘッドの位置決めを行い、さらに、前記ガイドの外側に面する空間を与圧させ前記カバーと前記像担持体との間に生じる空気の流れを増速させることを特徴とする露光装置を備えた画像形成装置。
6. 前記カバーは絶縁体であって、前記像担持体の移動方向上流側に位置するカバーの他端が前記像担持体を帯電する帯電装置に設けられていることを特徴とする請求項５記載の露光装置を備えた画像形成装置。

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