JP3785818B2 - 画像記録装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ローラ状のブラシ帯電器を備えた電子写真方式の画像記録装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、電子写真式の画像記録装置においては、感光体ドラムに対する帯電手段として、一般にはコロナ放電を行う帯電コロナを用いている。そして、帯電コロナの放電により感光体ドラムの表面電位を一定の値に設定してから、画像に応じた光を照射して静電潜像を作成し、その静電潜像に対してトナーを供給することにより、トナー画像としての可視像を作成する。トナー画像は、画像転写位置で、転写コロナ等を用いて用紙に転写し、そのトナー画像を担持する用紙を定着装置を通して定着し、記録紙として排出させる。ところが、コロナを使用する画像記録装置においては、コロナからの高圧放電によりオゾンが発生するという問題がある。このため、排気ファン等の排気手段にオゾンフィルタを設ける必要があり、装置が大型化する。
【0003】
そこで、小型の画像記録装置に対して、感光体ドラムに帯電させるための帯電器と、トナー画像を用紙に転写するための転写部材とを、ブラシ状ローラにより作成したもの(ブラシ帯電器)またはスポンジで形成したロール状の部材で構成することが行われている。そして、例えばブラシ帯電器を使用することにより、画像形成装置の構成を簡素化できるとともに、放電電圧を比較的低い電圧とし、オゾンの発生をなくすることによって、排気手段の構成ひいては装置全体の構成を簡素化できるという特徴を発揮することが可能になる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の画像記録装置では、ブラシ帯電器は導電性の繊維で構成されているため、ブラシ状ローラの軸心直交方向の断面形状は真円となっておらず、周面は微妙な凹凸となっている。そのため、ローラ状ブラシの毛先を感光体ドラムの周面に接触させた状態で常時回転させると、感光体ドラムに接触するブラシの毛先の長さや圧接力等が一定せず、感光体ドラムの帯電にむらができ、印字品質が低下するといった問題があった。さらに、一定しないブラシの長さや圧接力のために、回転駆動系に負荷変動が加わり、感光体ドラムの帯電むらが悪化し、印字画質が一層低下するといった問題があった。しかし、ローラ状ブラシを常時停止させていると、ブラシの毛の間にトナーや紙粉が入り込んで付着し易く、ブラシの汚れが発生する。そして、ブラシが汚れた場合には感光体ドラムに対する帯電性能が低下するとともに、環境条件(湿度の変化)による影響を受けた場合には、その抵抗値が変化し感光体ドラムの表面を一様に帯電させることができないという問題が発生する。
【0005】
特に、感光体ドラムから用紙にトナー画像を転写した後で、残留するトナーをクリーニング装置に回収せずに、現像器に戻して再使用する方式(クリーナレス方式)の画像形成装置においては、感光体ドラムに残留するトナー等を帯電前に除去しないので、クリーニング装置を用いたシステムに比べてブラシ帯電器が汚れやすく、このブラシ帯電器の汚れが、感光体ドラムの帯電性能に与える影響は大きいものである。
【0006】
本発明の目的は、従来のこのような欠点を解消するため、感光体ドラムに接触するブラシの圧接力等を安定させるとともに回転駆動の負荷変動を防止し、感光体ドラムの帯電を安定させ、印字品質を向上できる画像記録装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、感光体表面に対して帯電器を配置し、感光体に静電潜像を形成する前に一様な帯電を行う画像記録装置であって、帯電器をローラ状のブラシ帯電器で構成すると共に、感光体が停止から回転に変わる前にブラシ帯電器が回転を始め、感光体が回転を始めたときにブラシ帯電器は回転を停止する。また、請求項2の発明は、感光体が回転から停止に変わった後にブラシ帯電器が回転を始め、所定時間だけ回転する。さらに、請求項3の発明は、上記ローラ状ブラシ帯電器の間欠回転の回転角度が、360°の整数倍とならない角度である。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の画像記録装置を図面を参照しつつ述べる。図1は、本発明の実施の形態の画像記録装置を示す正面図である。図2は、図1の装置に組み込んで使用する走査装置の構成を示す断面図である。図3は、図1の本体フレームに配置するプロセス装置部の断面図である。図4は、図3のプロセス装置の構成を示す説明図である。図5は、図3のプロセス装置の感光体ユニットの構成を示す説明図である。図6は、図5の感光体ユニットにおける駆動動作を示すタイミングチャートである。
【0009】
図示される例にしたがって、本発明の画像記録装置の構成を説明する。図1に示される例は、ファクシミリ装置と複写機とを複合した装置として構成する場合を示しているもので、画像記録装置1は、下部に2つの給紙カセット3、3aを配置し、その上部に電子写真方式の記録部を備えた本体フレーム2と、本体フレーム2の一側部に設けた支点21を介して揺動可能に設けた走査部フレーム20とを組み合わせて構成している。走査部フレーム20には、フレームの上面にプラテンを配置し、そのプラテンにセットしたブックものの原稿を走査するFBS(フラットベッドスキャナ)としての走査装置と、プラテンカバーの上面を原稿排出トレイ28として用い、原稿トレイ27から挿入する原稿を、自動原稿搬送装置としての原稿搬送部40内で移動させながら走査し、自動原稿搬送装置(ADF)としての動作を行う移動原稿走査部とを設けている。画像記録装置1においては、図1の破線で示されるように、本体フレームに対して走査部フレーム20を開閉可能に構成しているものであり、走査部フレーム20を支点21を介して開いた状態では、本体フレーム2の上面が開放される状態となる。
【0010】
各構成部材と、フレームの開閉機構を配置することにより、本発明の画像記録装置においては、給紙カセットに対する用紙の補給と装置の制御の動作をフロント側から行い得るとともに、手差しトレイを用いた用紙の供給と、コピーの取り出しの動作を両側部から行うことができる。また、走査部フレーム20を開閉することにより本体フレームの上部を開放して、画像記録部のプロセス装置に対するメンテナンスを行い得るようにする。さらに、プラテンにブックものの原稿をセットする動作を、走査部フレーム20の上の上部開閉フレーム25を開閉して行うことができ、プラテンに対してセットした原稿の走査を行いながら、画像情報の送信の動作を容易に行うことができる。
【0011】
本体フレーム2の下部に収容する給紙カセット3、3aは、任意のサイズの用紙を収容可能で、装置のフロント側に引き出し可能に設けられている。また、本体フレームの他方の側部には、図3にも示されるように、手差し挿入口5を配置して、手差しトレイ6を装着可能に構成し、特殊なサイズの用紙や、給紙カセットに収容しない少数枚の用紙を用いてコピーを作成可能にしており、手差しトレイを装着しない状態では、本体フレームの側面には突出するものがないように構成される。さらに、図1に示されるように、本体フレーム2の一側部には、コピーを収容する排出トレイ7を配置し、大サイズの用紙に対応させて補助トレイ8を引き出し可能に設けている。排出トレイ7は、補助トレイ8を引き出さない状態では、走査部フレーム20の端部よりも側部に突出しないので、用紙が若干トレイから突出する状態で収容される。
【0012】
画像記録装置1において、本体フレーム2の上部に配置する走査部フレーム20には、図2に示すように構成した走査装置30を設けている。走査装置30は、一般の複写機や画像記録装置の読取り装置に用いられているものと同様に、ランプ32と1つのミラーm1を設けたフルレートキャリッジ31と、2つの対向するミラーm2、m3を配置するハーフレートキャリッジ33とを組み合わせて設け、原稿の走査情報をレンズ装置37を介してCCD38に伝達し、光信号を電気信号に変換して、本体フレームに配置する画像情報処理部に伝達する。フルレートキャリッジ31とハーフレートキャリッジ33とを駆動するために、本実施の形態においては、径が2:1に設定された駆動プーリ35、35aを同軸に配置し、各々の駆動プーリに巻き掛けたベルト36、36aを介して、2つのキャリッジを各々連動させて移動させる機構を設けている。
【0013】
走査部フレーム20の上端には、ブックものの原稿を載置し、FBSとしての動作に対応させるプラテン23と、ADFとしての動作に対応させて、原稿搬送部40の下部に配置するプラテン24とを設けている。プラテン23に対しては、上部開閉フレーム25を開いて原稿をセットし、上部開閉フレームを閉じることにより、プラテンカバー26がプラテンの上面に原稿の画像面を押圧させて、固定位置にセットした原稿の走査を行う。そして、プラテン23にセットした原稿に対しては、図示を省略したセンサの検出情報に応じて、走査装置30のフルレートキャリッジ31が原稿の走査方向の長さだけ往復移動し、ハーフレートキャリッジ33がフルレートキャリッジ31の半分の速度で移動しながら画像情報の読取りを行い、CCD38を介して画像信号を出力する。また、原稿トレイ27を用いてシートものの原稿の走査を行う際には、ADF(自動原稿搬送装置)としての原稿搬送部40に設けたU型搬送路44を通して原稿を搬送し、プラテン24の部分に走査装置を固定する状態で画像の読取りの動作を行う。
【0014】
原稿搬送部40に設けるU型搬送部44には、原稿前挿入部のピックアップローラ42と、用紙さばき装置43および、U型搬送路の内部で原稿の搬送を行う搬送ローラ装置45を設けている。搬送ローラ装置45には、原稿のターン部の内面の案内面を形成する大径の駆動ローラ46と、2つのピンチローラ47、47aとを配置し、ピンチローラ47aの下流部にプラテン24を位置させている。また、U型搬送路44の終端部には排出ローラ装置48を配置して、走査が終了した原稿を排出トレイ28に向けて排出させる。
【0015】
原稿搬送部40には、U型搬送路44の外側の用紙ガイドを一体に設けた開閉フレーム41を支軸40aを介して開閉可能に設けており、開閉フレーム41にはピックアップローラ42と用紙さばき装置43のローラ、およびピンチローラ47、47aを配置している。そして、開閉フレーム41を開くことにより、U型搬送路44を開放してジャム紙の処理を行い得るようにする。また、図示を省略しているが、U型搬送路44の内側のガイド板と駆動ローラ46、および排出ローラ装置48の1つのローラを含むフレームを、原稿搬送部の下部フレームに対して開閉可能に設ける場合には、プラテン24に対する清掃等のメンテナンスを容易に行うことが可能になる。
【0016】
原稿搬送部40を用いて、原稿トレイ27にセットした原稿の走査を行う際には、原稿を原稿トレイにセットしたことを、図示を省略した検知手段の検知信号により制御装置を作動させることや、コントロールパネルに原稿搬送部を用いて、画像読取りの指令を入力することによって行う。そして、信号に応じて、走査装置30のフルレートキャリッジ31をプラテン24に対応する位置に停止させ、ハーフレートキャリッジ33を走査部フレーム30の左側の端部にまで移動させ、原稿トレイ27から原稿を1枚ずつU型搬送路44内で搬送し、プラテン24の部分で原稿の画像の読取りを行う。したがって、走査部フレーム20に配置する走査装置においては、2つのプラテン23、24に対応させて走査装置をセットし、任意の原稿に対する読取りの動作を行うことができ、画像記録装置の送信機能を利用して、画像情報を送信することができる。
【0017】
原稿搬送部40の下部に配置している本体フレーム2には、図3及び図4に示されるような電子写真方式を用いたプロセス装置50と、給紙カセットから排出トレイに至る用紙搬送機構とを設けている。プロセス装置50は現像器ユニット51と感光体ユニット60とを組み合わせており、感光体ユニット60に設けた感光体ドラム62に対して、現像器ユニット50の現像ローラ55を配置し、感光体ドラム62の下部には、用紙の通路を挟むようにして転写ローラ17を設けている。プロセス装置50を構成する2つのユニット51、60は、後述するように、一体に組み合わせたままで本体フレームの上部から着脱可能に設られ、中間蓋10を閉じた状態で動作位置に固定保持される。63は、感光体ドラム62のドラム軸である。なお、この実施の形態では、感光体として感光体ドラムを用いているが、感光体ベルトを用いることもできる。
【0018】
本体フレームのプロセス装置の下部に配置される給紙カセット3においては、用紙送り出し側に配置する給紙ローラ13により用紙を1枚ずつ送り出し、用紙搬送路14内を搬送して画像転写部を介して、定着装置18に送り込み、排出ローラ装置19を介して排出トレイに向けて排出させる。用紙搬送路14には、搬送ローラ装置15、16を設けており、用紙の先端部が搬送ローラ装置15にニップされると、給紙ローラ13による送り作用が中断され、搬送ローラ装置15により用紙が送られる。その後、感光体ドラム62に形成されるトナー画像のタイミングに応じて、搬送ローラ装置16が駆動されて用紙を搬送するとともに、転写ローラ17からの電圧の印加により感光体ドラム62上の、トナー画像を用紙に転写する。そして、トナー画像が転写された用紙は、感光体ドラム62による用紙の送り作用により定着装置18に案内され、定着装置18の熱ローラと加圧ローラの間を通って定着され、コピーを排出ローラ装置19により排出トレイに排出させる。
【0019】
図1に示す装置では、給紙部に2つの給紙カセットを配置しているが、給紙カセット3の下部の給紙カセット3aからは、図3に示す用紙搬送路14aを介して用紙搬送路に送られる。また、図1に示す手差し挿入口5に設けた手差しトレイを介して供給される用紙は、図3に示す手差し用ローラ装置5aを介して搬送ローラ装置16に送られ、画像の転写が行われる。本体フレームの縦の用紙搬送路14aには、側板4を開いた状態で用紙搬送路を開放する手段を設けており、図の仮想線で示された状態よりもさらに大きく開くことにより、縦の用紙搬送路内での用紙の処理を行うことができる。側板4に対しては、本体フレームにロック機構と検知手段とを設けておき、側板を閉じた状態でのみ、用紙の搬送を行い得るようにする。
【0020】
図3に示すように、用紙搬送路14の水平部の上部に配置されるプロセス装置50において、感光体ユニット60の感光体ドラム62の上部には書き込み装置70を配置し、書き込み装置70は中間蓋10を閉じた状態で感光体ドラム62に対して位置決めされるように設けられている。プロセス装置50は、クリーナレス方式の装置として構成されているもので、クリーニング装置を感光体ドラム62に配置して、トナー画像を用紙に転写した後で、感光体ドラム62に付着して残留するトナーを回収する従来のものとは異なる構成を有している。プロセス装置を構成する現像器ユニット51と感光体ユニット60との2つのユニットは、本体フレームの保持部に対して、2つのユニットを組み合わせたままで着脱可能に装着される。
【0021】
図4に示されるように、現像器ユニット51の非磁性一成分卜ナーを収容する容器部52には、トナーを攪拌しながら給紙ローラ54に供給するための攪拌部材53を配置している。容器部52からのトナー排出部には供給ローラ54と、感光体ドラム62に接する現像ローラ55、および現像ローラ55に接する層厚規制部材56とを設けている。攪拌部材53はトナーを攪拌しながら供給ローラ54に向けて供給するもので、任意の羽根部材を設けたものまたは棒状の部材として構成可能である。また、供給ローラ54は軸にスポンジ状の導電性を有する弾性体、または導電牲の繊維を有する植毛体を、所定の厚さで設けた弾性体ローラとして構成することができる。そして、供給ローラ54の軸には、図示を省略した給電部材から、−400〜−600V、望ましくは−500V前後の値のバイアス電圧が印加される。
【0022】
現像ローラ55はステンレス等の金属製のローラ軸に、導電牲のゴム(シリコンゴム、ウレタンゴム、NBR)を所定の厚さで被覆したもので構成されているもので、そのローラ表面を平滑なものとして構成する。現像ローラ55に対しては、−200〜−400V、望ましくは−300V前後の値のバイアス電圧が印加される。また、現像ローラ55に対して配置する層厚規制部材56は、現像ローラ55の表面に形成するトナーの薄層を均一な厚さに設定するためのものであり、ウレタン樹脂シートまたはステンレス製の板部材からなるバネ性を有するものとして構成する。そして、層厚規制部材56に対しては、−300V〜−500Vの範囲、望ましくは−400V前後の値のバイアス電圧が印加される。
【0023】
供給ローラ54と現像ローラ55との軸芯間距離は、2つのローラの半径の合計よりも若干小さく設定されており、両ローラを同一方向(矢印X方向)に回転させることにより、両ローラの接触部では圧接されながら反対方向に摺動される状態となる。そして、両ローラの摩擦作用と各々のローラに印加されている電圧の差により、両ローラ間でトナーが帯電されるとともに、現像ローラ55の表面にトナ−が付着される。さらに、現像ローラ55の表面に付着されたトナーを層厚規制部材56により均一な厚さに形成し、感光体ドラム62に向けて露出させ、感光体ドラム62に形成された潜像にトナーを移転させて、トナー画像を形成する。
【0024】
また、図4および図5に示すように、現像器ユニット51に組み合わせて配置する感光体ユニット60には、ユニットフレーム61に支持される感光体ドラム62と、表面が植毛部材等により帯電されるブラシローラのようなブラシ帯電器65とを設けている。そして、感光体ドラム62に対して書き込みユニット70を配置して画像の書き込みを行うとともに、感光体ドラム62に形成したトナー画像を転写ローラ17の放電により用紙に転写する。また、書き込み装置70はLEDヘッドアレイにより構成されるもので、画像情報出力装置からの情報にもとづいて、LEDを発光させて感光体ドラム62に光を照射する。感光体ドラム62の表面はアースされた光導電体よりなるもので、ブラシ帯電器65により−780Vの帯電が行われ、書き込み装置70より光が照射された部位、すなわち画像情報の黒に対する部分の電位が−80V程度となり、光の照射部位と非照射部位(画像情報の白に対応する部分)とで電位差が生じ、画像情報に対応する静電潜像が形成される。
【0025】
感光体ドラム62に形成される静電潜像に対して、現像ローラ55の表面に付着している負に帯電しているトナーが接すると、トナーは感光体ドラム62の表面の光照射部位に吸引され、感光体ドラム62の表面にはトナー画像が形成される(反転現像)。トナー画像の転写位置では、用紙の裏面から転写ローラ17により600V〜3.5kVのバイアス電圧が印加されることによって、用紙にトナー画像が転写される。トナー画像が転写された用紙は、感光体ドラム62の回転により定着器18に向けて送られる。
【0026】
また、トナ一画像を用紙に転写した後で、感光体ドラム62の表面に残留するトナーは、転写ローラ17の下流側にドラム表面に接するよう配置されたメモリ除去ブラシ66により掻き乱されて、感光体ドラム62の表面に分散される。このメモリ除去ブラシ66にはドラム表面でのトナーの掻き乱しを有効に行わせるために所定の電圧(望ましくは+300V)が印加される。そして、感光体ドラム62が現像ローラ55に接する位置で、両者の間の電位差によりトナーは現像ローラ55側に移転され、容器部から新たに供給されるトナーに混合されて再使用されるようにして、クリーナレス方式の装置として構成している。
【0027】
感光体ドラム62とブラシ帯電器65は、感光体ドラム62にトナー画像を形成して用紙に転写する印字の動作を行う場合に、図の矢印X1方向に、各々、独立に駆動される状態で(例えば別個のモータによりそれぞれ駆動される)、ブラシ帯電器65に加えられる電位により感光体ドラム62の表面を帯電させる作用が行われる。
【0028】
次に、上述の感光体ユニット60の動作について、図6に示すタイミングチャートを参照しつつ述べる。図6に示すように、印字動作のON及びOFFと、感光体ドラム62の回転及び停止と、帯電器電位のONとOFFは、同じタイミングで行われる。しかし、ブラシ帯電器は、印字動作と帯電器電位がOFFからONに変わる、又は、感光体ドラムが停止から回転に変わるts秒前にブラシ帯電器は回転を始め、時間tsだけ回転する。そして印字動作等がOFFからONになると、ブラシ帯電器は停止する。次に、印字動作がONからOFFに変わるとブラシ帯電器は回転を始め、時間tだけ回転する。上述のように、印字動作時は、ブラシ帯電器が回転していないので、感光体ドラムに帯電むら等が起こることがない。さらに、印字動作の前後に所定時間ブラシ帯電器を回転させるので、ブラシ帯電器のブラシの待機癖が起こることがない。このように、ブラシ帯電器を間欠回転させるため、良好な印字品質が維持される。
【0029】
上記時間tsの間に、ブラシ帯電器は360°の整数倍とならない角度θs回転するように制御される。また、時間tの間にもブラシ帯電器は360°の整数倍とならない角度θ回転する。角度θsとθとは同じであってもよいし、異なっていてもよいが、θs+θもまた360°の整数倍とならないことが望ましい。このように制御することにより、ブラシ帯電器が感光体に接触する部分が毎回異なり、待機癖によるブラシの変形を防止することができる。
【0030】
尚、上記実施の形態の画像記録装置では、印字動作時の前後にブラシ帯電器を回転させている場合を説明したが、印字動作時の前後のどちらか一方だけを回転させることも可能である。
【0031】
【発明の効果】
上述のように、請求項1の発明により、ブラシ帯電器のブラシが真円形状となっていなくても、常時回転させないので、感光体ドラムの帯電にむらができず、印字品質が低下するといった問題がない。そして、回転駆動系に負荷変動も起こらず、感光体の帯電がさらに安定し、印字画質が向上する。また、ブラシ帯電器を常時停止させることもないので、ブラシの毛の間にトナーや紙粉が入り込んで付着し、ブラシの汚れが発生し、帯電性能が低下するとともに感光体の表面を一様に帯電させるとができないという問題が発生することも防止できる。そして、上述のようなユニットをクリーナレス方式の装置に組み込むことにより、画像記録装置の特徴を有効に生かすことができ、感光体ドラムに帯電させる作用を良好な条件の下で行い得て、印字の画質を良好に維持できる。
【0032】
また、請求項2の発明により、印字動作時におけるブラシの圧接力等が一定となり、感光体の帯電にむらがなく、印字品質が向上する。また、印字動作外にブラシ帯電器の回転を行うため、使用者に違和感を与えることがない。
【0033】
さらに、請求項3の発明により、間欠回転の停止時における感光体とブラシ帯電器が感光体に接する部分が、同じ位置とならないので待機癖によるブラシの変形が緩和される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の画像記録装置を示す正面図である。
【図2】図1の装置に組み込んで使用する走査装置の構成を示す断面図である。
【図3】図1の本体フレームに配置するプロセス装置部の断面図である。
【図4】図3のプロセス装置の構成を示す説明図である。
【図5】図3のプロセス装置の感光体ユニットの構成を示す説明図である。
【図6】図5の感光体ユニットにおける駆動動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
1 画像記録装直
50 プロセス装置
60 感光体ユニット
62 感光体ドラム
65 ブラシ帯電器
X1 回転方向
ts 時間
t 時間
Claims (3)
- 感光体表面に対して帯電器を配置し、感光体に静電潜像を形成する前に一様な帯電を行う画像記録装置であって、帯電器をローラ状のブラシ帯電器で構成すると共に、感光体が停止から回転に変わる前にブラシ帯電器が回転を始め、感光体が回転を始めたときにブラシ帯電器は回転を停止することを特徴とする画像記録装置。
- 感光体が回転から停止に変わった後にブラシ帯電器が回転を始め、所定時間だけ回転することを特徴とする請求項1に記載の画像記録装置。
- 上記ローラ状ブラシ帯電器の間欠回転の回転角度が、360°の整数倍とならない角度であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像記録装置。
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