JP3638512B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を利用した画像形成装置に関するものであり、更に具体的には、感光ドラム上のトナーがＬＥＤヘッドのレンズの下を通過するときに、トナーが飛散してレンズ面に付着することを防止する構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１３は、ＬＥＤヘッド５による光学系を利用した従来の電子写真方式の画像形成装置を示す。感光体ドラム１の周囲には、帯電ローラ４９、現像ローラ７１、転写ローラ７３、クリーニングローラ７４が配置されている。ＬＥＤヘッド５により静電潜像を感光体ドラム１の表面に形成し、現像ローラ７１によりトナー像に現像し、転写ロ―ラ７３により用紙にトナー像を転写する。転写後の感光体ドラム１の表面を、クリーニングローラ７４によりクリーニングする。ＬＥＤヘッド５のレンズ８は、レンズ面から焦点までの距離Ｌを有し、焦点が感光体ドラム１の表面に位置するように配置される。
【０００３】
また、画像形成部の上方フレームには、シールド用電極１２と１３が相互間にわずかな間隙を設けて配置され、電極１２と１３の間の間隙を通って、レンズ８３から出るＬＥＤヘッドの光が感光体ドラム１の表面に当たる。この電極１２と１３に帯電トナーと同じ極性の高電圧を印加する。この高電圧は、帯電ローラ４９や現像ローラ７１の高圧端子から図示しない板ばね等の弾性導電部材を経由して印加される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
小型化を図るためにレンズ面から焦点までの距離を短くすると、電極１２と１３とレンズ８との距離が短くなり、機械的な形状や寸法は、従来よりも高い精度を要求され、装置がコスト高になる。また、充分な寸法精度が得られないと、レンズ８の一部が電極を強く押し、これにより大きな反力が発生する。この反力のために、ＬＥＤヘッド５が押し返され、したがってレンズ８が正確に感光体ドラム１の表面に像を結ばなくなる。
【０００５】
また、電極１２と１３は、ＬＥＤヘッド５のレンズ８から出る光の通路を塞がないように、相互間には、隙間を設けて配置しなければならない。したがって、この隙間を通して帯電トナーがレンズ８へ付着するのを完全には防げない。レンズ８への付着を防ごうとして、電極１２と１３に更に高圧の負電圧を印加すると、電源１２と１３が高価になったり、電極１２と１３と近傍の部材との間や、電極１２と１３と感光体ドラム１との間で放電してしまうという問題がある。また、電極自体がゴミを吸い寄せやすくなる。
【０００６】
そこで、本発明は、感光ドラム１とＬＥＤヘッド５のレンズ８との間に設けたシールド用の電極にレンズ８が強く圧接してレンズ８に機械的な歪みを生じさせ、感光体ドラムの表面に正確な像を結ばなくなることを防止する機構を提供することである。更に別の目的は、感光ドラムの表面に接近したＬＥＤヘッド５のレンズ８に、トナーが付着するのを防ぐ構造とクリーニングシーケンスとを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像形成装置は電子写真プロセスを利用したものであり、
クリーニングしたトナーを再利用するリサイクル方式の画像形成装置において、
クリーニングローラと、
感光面を帯電されるとともに、回転軸を中心にして回転する感光ドラムと、
帯電された前記感光面に光を照射して、静電潜像を書き込む光書き込みヘッドとを含み、
前記感光ドラムは回転しながら、前記静電潜像をトナー像に現像する現像装置を通過した後、前記トナー像を印刷媒体に転写し、その後、前記クリーニングローラから残留トナーを受け取り、現像装置へ運び、
前記光書き込みヘッドは、前記クリーニングローラから前記感光ドラムに移動した前記残留トナーが、前記感光ドラムに運ばれて前記現像装置へゆく途中で、前記残留トナーを乗せた前記感光ドラムの表面に光を照射して、前記感光面の電荷を減少させることにより、前記書込ヘッドと前記感光面との間の電界強度を低下させることを特徴とする。
【０００８】
前記画像形成装置は、前記感光ドラムの回転方向に対して、前記書き込みヘッドの上流且つ前記クリーニングローラの下流に位置する帯電ローラを更に含み、前記クリーニングローラから前記感光ドラムに移動した前記残留トナーが前記感光ドラムに運ばれて前記現像装置へゆく途中で、前記帯電ローラの印加電圧を下げることを特徴とする。
【０００９】
前記画像形成装置は、前記感光ドラムの回転方向に対して、前記書き込みヘッドの上流且つ前記クリーニングローラの下流に位置する帯電ローラを更に含み、前記クリーニングローラから前記感光ドラムに移動した前記残留トナーが前記感光ドラムに運ばれて前記現像装置へゆく途中で、前記帯電ローラの印加電圧を０Ｖにすることを特徴とする。
【００１０】
前記光書き込みヘッドから出射される書込光の通路の外に設けられた電極を更に有し、この電極に所定の電圧を印加して、前記残留トナーをシールド又は捕捉することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係わる画像形成方法は電子写真プロセスを利用したものであり、クリーニングにより回収したトナーを再利用するリサイクル方式の画像形成方法において、
感光ドラムを回転させながら、前記感光ドラムに接触して回転するクリーニングローラから残留トナーを前記感光ドラムの側へ写すステップと、
前記残留トナーが、前記感光ドラムに移された後、前記残留トナーを乗せた前記感光ドラムの表面に光を照射するステップとを含むことを特徴とする。
【００１２】
【本発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１
図１は、本発明の実施の形態１における画像形成装置の全体を示す概略構成図である。給紙カセット２２は、装置本体２１の下部に設けられ、装置本体２１から引き出すことができるようになっている。給紙カセット２２には、複数枚の用紙２３が収容されている。用紙２３は、適宜な力で、給紙ローラ２４に押圧されている。給紙カセット２２と一体に分離片２５が設けられ、分離片２５に給紙ローラ２４が押圧されている。給紙ローラ２４が回転すると、分離片２５と給紙ローラ２４とが協働して、給紙カセット２２から、用紙２３を一枚ずつ反転ガイド２６へ繰り出す。用紙２３は、反転ガイド２６を経由して、用紙の斜行を矯正するためのレジストローラ３６へ搬送される。ここで、斜行を矯正された後、用紙２３は、感光ドラム１と転写ローラ７３の間の転写位置を通過してトナー像を転写される。トナー像を載せた用紙が定着器２８を通過する際に、トナー像が用紙２３に定着される。更に、定着後の用紙２３は、反転ガイド３２を通過して、排出ローラ３０と３１により装置の外へ排出される。
【００１３】
蓋３５は、軸３４を中心にして矢印Ａの方向に回転可能に軸支される。この蓋３５には、ＬＥＤヘッド５を保持するホルダ１６が一体的に設けられている。蓋３５を装置本体２１に対して完全に閉じると、ＬＥＤヘッド５がばね６（７）に付勢されて側板１７と１８（図４）に当接する。これにより、ＬＥＤヘッド５が感光ドラム１に対して所定の距離を保って位置決めされる。画像形成部１０は、感光ドラム１、帯電ローラ４９、転写ローラ７３、現像ユニットで構成させる。画像形成部１０をプリンタ本体に対して、装着したり取り外したりする際や、用紙のジャムを取り除く際には、蓋３５を矢印Ａ方向に回転させた後、画像形成部１０を装置本体から退避させるようになっている。
【００１４】
図２は、電極ホルダ４５と４６の詳細を示す斜視図である。図３は、感光ドラム１と、電極ホルダー４５と４６と、レンズ８との位置関係を示す。図２において、感光ドラム１の回転シャフトは、互いに平行に配置された側板１７と１８との間に、回転可能に支持される。側板１７には、突起シャフト４８と４７が設けられ、側板１８には、突起シャフト４１と４３とが設けられている。突起シャフト４３と４８には、電極ホルダ４６が回転可能に支持されており、突起シャフト４１と４７には、電極ホルダ４５が回転可能に支持されている。電極ホルダ４５と４６は、感光ドラム１の回転軸に対して平行に延出するとともに、電極ホルダ４５と４６との間に所定の間隔Ｄを保つように配置されている。
【００１５】
電極ホルダ４５と４６には、感光ドラム１の回転軸と平行に延びる電極１２と１３が、それぞれ固定される。電極１２と１３は例えばリン青銅からできている。電極１２と１３の間には、所定の間隔Ｅを空けてあり、ＬＥＤヘッド５のレンズ８を出た光は、電極１２と１３の間を通過して、感光ドラム１の表面に当たる。電極ホルダ４５と４６には、導電性のトーションばね４２と４４とを設け、このトーションばね４２と４４により、向き合った電極１２と１３の先端がＬＥＤヘッド５側へ向けて回転するように付勢される。しかし、図３に示すように、フレーム１１の開口端部１１ａと１１ｂとが、電極ホルダ４５と４６に当接して、電極ホルダ４５と４６がそれ以上回転するのを防止している。トーションばね４２は、その一端４２ａを電極１２に係止し、他端４２ｂを帯電ローラ４９の電極に当接する。また、トーションばね４４は、その一端４４ａを電極１３に係止し、他端４４ｂを図示せぬ現像ローラの電極に当接する。これにより、電極１２には、−１３５０Ｖの高圧負電圧を、また電極１３には−３００Ｖの高圧負電圧が供給される。
【００１６】
図４は、図１のＩＶ−ＩＶ線に沿ってみた断面図である。レンズ８のレンズ面から焦点までの距離は、製造する装置毎に、僅かな製造誤差を有する。したがって、図４に示すように、側板１７とＬＥＤヘッド５の下部との間に調節部材５０、また、側板１８とＬＥＤヘッド５の下部との間に調節部材５１を挿入して、レンズ８と感光ドラム１間の距離を調節し、レンズ８を出た光が、感光ドラム１の表面上に正確に焦点を結ぶようにする。図３に示すように、レンズ８は、電極１２と１３とに当接している。製造時の寸法のばらつきにより、レンズ８が電極１２と１３に強く圧接することがある。しかし、電極ホルダ４５と４６は、それぞれ、突起シャフト４１と４７及び４３と４８を中心にして回転可能に組み立てられているので、レンズ８は、トーションばね４２と４４の付勢力に抗して、電極１２と１３とを押し返す。トーションばね４２と４４による回転モーメントがレンズ８を押し返す力は、ＬＥＤヘッド５の自重とばね６と７の弾性力との和よりも充分小さくなるように選択する。
【００１７】
図５は、トナーの移動と電極１２と１３との関係を示す。図５に示すように、印刷動作中に、負に帯電したトナーは、感光ドラムの表面から、電位の最も高い場所に移動しようとする。電極１２と１３に帯電ローラ用電圧（−１３５０Ｖ）と現像ローラ用電圧（−３００Ｖ）をそれぞれ印加し、それにより、レンズ８の表面に向けて飛散しようとする電荷量の異なるトナーをシールドしたり捕捉したりして、レンズ８の表面に付着しないようにする。したがって、トナーは、電極１３に付着し、レンズ８の表面には付着しにくい。
【００１８】
レンズ８は、絶縁物からできているので、電極１２と１３が接触しても、大きな漏洩電流が流れたりしない。この実施例では電極１２と１３は露出している。しかし、高圧電源に接続する個所のみを残し他の部分に絶縁コーティングを施せば、電極が感光ドラム１に接近した場合に、電極１２と１３から感光ドラム１へ放電するのを防止できる。このように絶縁コーティングを施した場合でも、トナーが飛散するのを防止する効果は変わらない。
【００１９】
図６は、電極ホルダの改変例を示す。トーションばね４２と４４の代わりに、例えば、図６に示すように、導電性の板ばね６１と６２を使用してもよい。各板ばねの６１ａと６２ａのばね性により、トーションばねの場合と同様の方向に、電極ホルダー４５と４６とを付勢する。実施の形態１では、レンズ８と電極が当接する場合を述べたが、ＬＥＤヘッド５の別の部分を電極１２と１３に当接させてもよい。
【００２０】
実施の形態２
実施の形態２は、クリーニングシーケンス中の各ローラ電圧を制御するものであり、この制御により、感光ドラム１の表面に乗って運ばれる残留トナーがＬＥＤヘッドのレンズ８の下を通過する際に、レンズ８に付着しないようにする。
【００２１】
図７は、実施の形態２の制御ブロック図である。図８は、トナーリサイクル方式を採用した電子写真プロセスの動作を示す。図７において、制御部６０は、印刷中及びクリーニングシーケンス中の各駆動モータ６１及びＬＥＤヘッド５を制御する。また、スイッチング信号Ｓ１及びＳ２をそれぞれスイッチＳＷ１及びＳＷ２へ送出し、印刷中及びクリーニングシーケンス中のクリーニングローラ電源６３及び現像ローラ電源６４の電圧と極性を切り換える。
【００２２】
まず、印刷シーケンスについて説明する。図９は、印刷時の各ローラの電位とＬＥＤヘッドとの関係を示す。図８において、感光ドラム１には、帯電ローラ４９、現像ローラ７１、転写ローラ７３、クリーニングラローラ７４が接触して、所定の周速度で回転する。帯電ローラ４９により、感光ドラム１の表面が一様に負に帯電される。トナー像を形成するトナー８０は、転写ローラ７３と感光ドラム１間を通過する際に、用紙９０に転写されてトナー像８１となる。転写されずに感光ドラム上に残ってしまった残留トナー８２は、図９に示すように、感光ドラム１の表面に付着したまま運ばれて、正に帯電したトナー（逆帯電トナー）はクリーニングローラ７４へ、また、負に帯電したトナーは現像ローラへ移動する。
【００２３】
次にクリーニングシーケンスについて説明する。図１０は、クリーニング動作中の各ローラの電位とＬＥＤヘッドの位置関係を示する。図１１は、クリーニングシーケンスの動作を示すフローチャートである。図１２は、クリーニング動作中のクリーニングローラ７４、ＬＥＤヘッド５及び現像ローラ７１の印加電圧を示すタイミングチャートである。
【００２４】
図８、図１０、図１１及び図１２を参照しながらクリーニングシーケンスを説明する。クリーニングシーケンスが起動されると、制御部６０は駆動モータ６１をＯＮする（ステップＳ１）。次に、時刻ｔ１において、クリーニングローラ７４に負電圧を印加する（本実施の形態ではトナーの電荷の極性と同じ）ことにより（ステップＳ２）、クリーニングローラ７４上のトナー８３が感光ドラム１の表面上のＡ点に移動する。クリーニングローラ７４から感光ドラムに戻されたトナーは、トナー８４となる。帯電ローラ４９がトナー８４と同じ負極性であるため、残留トナー８４は、感光ドラム１の表面に付着したまま帯電ローラ４９を通過する。
【００２５】
トナー８４は帯電ローラ４９によって約−８００Ｖに帯電した感光ドラム１上にある。ＬＥＤヘッド５の一部がアースされているので、レンズ８と感光ドラム１間に電界が形成される。トナー８４がこの電界中を通過すると、電界の静電気力により、レンズ８側へ移動しやすい。これを防止するために、トナー８４が付着している感光ドラムの表面上のＡ点が（図８）、レンズ８の焦点の位置を通過する直前の時刻ｔ２において、ＬＥＤヘッド５の全ドットを発光させて感光ドラム１の表面全体に光を照射する（ステップＳ３）。これにより、感光ドラム１上の電位が約−１００Ｖとなり（図１０）、トナー８４をレンズ８側へ移動させようとする電界が弱まる。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間Ｔ１は、Ｔ１≒Ｌ１／Ｖであり、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間Ｔ２は、Ｔ２≒Ｌ２／Ｖであり、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間Ｔ３は、Ｔ３≒Ｌ３／Ｖである。Ｖは、感光ドラムの周速度である。
【００２６】
また、電極１２と１３が電界に対してシールド効果を奏するので、トナー８４がＬＥＤ側に移動せず、したがって、飛散しない。このトナー８４は、トナー８６となって現像ローラ７１に向かう。感光ドラム１の表面上のＡ点（図８）が、現像ローラ７１を通過する直前の時刻ｔ３において、現像ローラ７１を逆極性（正）にすることで（ステップＳ４）、トナー８６が現像ローラ７１に回収され、再び現像トナー８０として再使用される。補助ローラ７５は帯電ローラ４９と接触しながら回転して、帯電ローラ４９に付着している逆帯電トナー（残留トナーとは逆の極性）８５の極性を反転させて、残留トナーと同じ極性にし、感光ドラム１へ戻し、トナー８６と共に現像ローラ７１に回収される。
【００２７】
クリーニングローラ７４から感光ドラム１に戻されたトナーが帯電ローラ４９に付着しないようにするためには、クリーニングローラ７４に接触していた感光ドラムの面が、帯電ローラを通過するまでの所要時間を過ぎるまで、すなわち、時刻ｔ５まで、帯電ローラ４９の電圧を負に維持する。時間長Ｔ４は、クリーニングローラ７４に接触していた感光ドラムの面が、帯電ローラ４９を通過するまで所要時間である。帯電ローラ４９に残留する少量の逆帯電トナー８５は、トナー８４が回収された後、時刻ｔ５において、帯電ローラ４９の電圧を０Ｖとすることで感光ドラム１上にはじき出され、ＬＥＤヘッド５の下を通過する。時刻ｔ５において、帯電ローラ４９の電圧が０Ｖであるので、感光ドラム１の表面電位も０Ｖ近傍に帯電される。したがって、ＬＥＤヘッド５と感光ドラム１間には強い電界が発生せず、トナーがＬＥＤヘッド５に向けて飛散しない。
【００２８】
図９において、通常の印刷では、ほとんどの残留トナーはクリーニングローラ７４に付着しており、残りも帯電ローラ４９に付着するので、実際にＬＥＤヘッド５の下を通過するトナーは少ない。また、電極に印加した負電圧によるシールド作用があるので、感光ドラム１の表面上のＡ点がＬＥＤヘッド５の下を通過するときは、ＬＥＤヘッド５側へトナーが飛散するチャンスはほとんどない。
【００２９】
上述のごとく、実施の形態２によれば、クリーニングシーケンスでクリーニングニローラ７４から大量に吐出されるトナーがＬＥＤヘッド５の下を通過するとき、ＬＥＤヘッド５の全ドットを発光させて、感光ドラム１の表面に光を照射して、感光体ドラム１の表面電位を下げるようにしたので、トナーがＬＥＤヘッド５のレンズ８側に飛散するのを防ぐことができる。また、上記各ローラに供給する電圧の切換は、従来のクリーニングシーケンスの時間内で実現できる。このために特別な構成を必要とせず、印刷時のスループットを低下させずに、クリーニングシーケンスの改良が安価に実現できる。本実施の形態では、光書き込み手段としてＬＥＤヘッドを用いて説明したが、これに限らず、レーザ方式や液晶方式などの書き込みヘッドを用いてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
２つの電極を感光ドラムと前記ＬＥＤヘッドとの間に配置し、これら２つの電極が、感光ドラムの回転軸方向に平行に延出するとともにＬＥＤヘッドからの書き込み光が通過する隙間を空けて配置される。更に、寸法誤差などの原因で、ＬＥＤヘッドが電極に当接する場合は、電極がＬＥＤヘッドに対して付勢されながらも感光ドラム側へ後退するように構成したので、感光ドラムとＬＥＤヘッドのレンズ８との間に設けたシールド用の電極にレンズ８が強く圧接してレンズ８に機械的な歪みを生じたり、正確に感光体ドラムの表面に像を結ばなくなることを防げる。
【００３１】
クリーニングローラから感光ドラムに移動したトナーが、感光体に運ばれて現像装置へゆく途中で、前記トナーを乗せた前記感光体の表面に光を照射したり、感光ドラム１の回転方向に対して上流に位置する帯電ローラ４９の印加電圧を下げたり、帯電ローラ４９の印加電圧を０Ｖにしたりして、トナーがレンズ８に付着するのを防止したので、レンズ８表面にトナーが付着するのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における画像形成装置の全体を示す概略構成図である。
【図２】電極ホルダ４５と４６の詳細を示す斜視図である。
【図３】感光ドラム１と、電極ホルダー４５と４６、感光ドラム１と、レンズ８との位置関係を示す。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿ってみた断面図である。
【図５】トナーの移動と電極１２と１３との関係を示す。
【図６】電極ホルダの改変例を示す。
【図７】実施の形態２の制御ブロック図である。
【図８】トナーリサイクル方式を使用した電子写真プロセスの動作を示す。
【図９】印刷時の各ローラの電位とＬＥＤヘッドとの関係を示す。
【図１０】クリーニング動作中の各ローラの電位とＬＥＤヘッドの位置関係を示し、クリーニング動作中のクリーニングローラ７４、ＬＥＤヘッド５及び現像ローラ７１の印加電圧を示している。
【図１１】クリーニングシーケンスの動作を示すフローチャートである。
【図１２】クリーニングシーケンスの動作を示すタイミングチャートである。
【図１３】ＬＥＤヘッド５による光学系を利用した従来の電子写真方式の画像形成装置を示す。
【符号の説明】
１０ カバー、
２０ 可撓壁、
３０ フレーム、
３１ 排出口、
４０ ばね組立体、
４１ ばね、
４２、４４ 可撓片、
４３ 組み合わせ孔、
４５ ばね、
４６、４９ 可撓片、
５０ 固定壁

Claims (5)

1. クリーニングしたトナーを再利用するリサイクル方式の画像形成装置において、
   クリーニングローラと、
   感光面を帯電されるとともに、回転軸を中心にして回転する感光ドラムと、
   帯電された前記感光面に光を照射して、静電潜像を書き込む光書き込みヘッドとを含み、
   前記感光ドラムは回転しながら、静電潜像をトナー像に現像する現像装置を通過した後、前記トナー像を印刷媒体に転写し、その後、前記クリーニングローラから残留トナーを受け取り、現像装置へ運び、
   前記光書き込みヘッドは、前記クリーニングローラから前記感光ドラムの感光面に移動した前記残留トナーが前記感光ドラムに運ばれて前記現像装置へゆく途中で、前記光書き込みヘッドを通過する前記感光面の全面にわたって光を照射して、前記感光面の電荷を減少させることにより、前記光書き込みヘッドと前記感光面との間の電界強度を低下させることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像形成装置は、前記感光ドラムの回転方向に対して、前記書き込みヘッドの上流且つ前記クリーニングローラの下流に位置する帯電ローラを更に含み、前記クリーニングローラから前記感光ドラムに移動した前記残留トナーが前記感光ドラムに運ばれて前記現像装置へゆく途中で、前記帯電ローラの印加電圧を下げることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記画像形成装置は、前記感光ドラムの回転方向に対して、前記書き込みヘッドの上流且つ前記クリーニングローラの下流に位置する帯電ローラを更に含み、前記クリーニングローラから前記感光ドラムに移動した前記残留トナーが前記感光ドラムに運ばれて前記現像装置へゆく途中で、前記帯電ローラの印加電圧を０Ｖにすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記光書き込みヘッドから出射される書込光の通路の外に設けられた電極を更に有し、この電極に所定の電圧を印加して、前記残留トナーをシールド又は捕捉することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. クリーニングにより回収したトナーを再利用するリサイクル方式の画像形成方法において、
   感光ドラムを回転させながら、前記感光ドラムに接触して回転するクリーニングローラから残留トナーを前記感光ドラムの側へ写すステップと、
   前記残留トナーが、前記感光ドラムに移された後、前記残留トナーを乗せた前記感光ドラムの表面に光を照射するステップとを含むことを特徴とする画像形成方法。

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