JPH096197A - 電子写真記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光学系における光学素子に浮遊トナーが付着
するのを防止する。 【構成】 光学系のレーザビーム出射窓に設置したシリ
ンドリカルレンズ２１を浮遊トナー２２と同極性に帯電
して静電排斥力によってトナー付着を防止し、感光ドラ
ム７とシリンドリカルレンズ２１の間に設置した捕集ロ
ーラ２３を浮遊トナー２２と反対極性に帯電して浮遊ト
ナー２２を静電吸引力によって捕捉する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、感光性の記録中間媒体
に光を照射して潜像を形成し、該潜像を現像剤で現像し
てトナー像に変換し、該トナー像を被記録媒体に転写し
て該被記録媒体に定着することにより記録物を得るよう
にした電子写真記録装置に係り、特に、前記記録中間媒
体に潜像を形成するために光を照射する光学系に浮遊ト
ナーが付着してその性能を低下させるのを防止するため
のトナー付着防止に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真記録装置の１つであるレーザプ
リンタは、光源から出射されたレーザビームを変調及び
偏向して感光ドラムの表面に照射することにより光パタ
ーンを形成するための図３に詳述するような走査光学系
と、この走査光学系で感光ドラム上に形成した光パター
ンを電子写真プロセスによって可視像（トナー像）に変
換した後に被記録体に転写して定着することにより記録
物を得るための図４に詳述するような画像形成系によっ
て構成される。

【０００３】図３に示した走査光学系は、ガスレーザや
半導体レーザを使用した光源１から出射された発散ビー
ムをコリメータレンズで平行ビームに変換したレーザビ
ームの径を後述する音響光学（Ａ／Ｏ）素子による変調
速度を高くとるためにビームコンプレッサ２で絞り込
み、Ａ／Ｏ素子を利用したＡ／Ｏ変調器３を通過させて
強度変調する。このＡ／Ｏ変調器３は、Ａ／Ｏ素子内に
超音波を通過させることにより生じた屈折率の同期的変
化により、入射したレーザビーム（光）を回折させて強
度変調するものである。ビームエキスパンダ４は、変調
されたレーザビームにより感光ドラムの表面に小さな結
像スポットを得るために該レーザビームを拡張する。回
転多面鏡（ポリゴンミラー）を使用した偏向器５は、前
記レーザビームを偏向する。Ｆθレンズを使用した結像
レンズ６は、偏向されたレーザビームを前記感光ドラム
７の表面に結像させて該表面を走査する小さなスポット
を形成する。偏向器５は、回転多面鏡の代りにホログラ
ムを用いる場合もある。

【０００４】偏向器５の回転多面鏡は定速度で回転して
いるために、反射されるレーザビームは等角速度で偏向
される。結像レンズ６は、偏向されたレーザビームを感
光ドラム上の一平面内に結像する機能と共に等角速度の
入射ビームに光学的ディストーションを与えて等速度で
感光ドラム表面上を走査するように変換する機能（ｆθ
特性）を備える。

【０００５】図４に示した画像形成系は、前記感光ドラ
ム７を中心にして構成される。感光ドラム７は、導電性
支持体の表面に光導電体層と絶縁層を形成した多層構造
である。感光ドラム７は暗所において一定速度で回転さ
れ、その表面はコロナ帯電器８による放電等によって均
一に帯電される。均一に帯電された感光ドラム７を変調
されたレーザビームで走査露光すると、光の当った部分
の光導電層の抵抗値が低下して該部に帯電していた電荷
がアースに放出され、感光ドラム７の表面には電荷の放
出部分と残留部分が発生し、これが静電潜像となる。

【０００６】変調され且つ偏向されるレーザビームによ
る実際の露光は、感光ドラム７の表面を交流コロナ放電
器９によって除電しながらレーザビームを照射して行な
う。この露光によって、レーザビームが照射された明部
は、光導電層の抵抗値が低下して導電性になることによ
って絶縁層表面及び裏面の電荷が速やかに減衰する。レ
ーザビームが照射されない暗部は、絶縁層表面の電位が
交流コロナ放電に曝されて略ゼロ電位となるが、均一帯
電によって絶縁層と光導電層の界面に形成された電荷は
保持される。

【０００７】次に、全面露光器１０によって感光ドラム
７の表面を一様に露光することにより暗部の表面電位を
増大させる。このようにして感光ドラム７の表面に形成
された静電潜像は現像器１１内の現像剤により現像さ
れ、マイナス（またはプラス）に帯電されたトナーが付
着してトナー像が形成される。

【０００８】現像によって感光ドラム７の表面に形成さ
れたトナー像は、給紙カセット１２から給紙ローラ１３
によって送り出される被記録媒体である普通紙１４に静
電力で転写され、定着器１５による定着工程によってこ
の普通紙１４に定着されて安定した永久像となる。そし
てトナー像が定着された普通紙１４は、スタッカ１６に
送り込まれて記録物となる。

【０００９】転写工程後に感光ドラム７の表面に残った
残留トナーはクリーニングブラシ１７及びクリーニング
ブレード１８によるクリーニング工程によって除去さ
れ、再び潜像形成プロセスに備える。なお、この種のレ
ーザプリンタについては、例えば、北村、平山：『レー
ザビームプリンタ』(写真工業）１９７６年２月、pp.８
９〜９２に記載されている。

【００１０】この種の電子写真記録装置は、最近は、装
置の低コスト化や軽量化のために走査光学系を構成して
いるレンズや光透過窓にプラスチック部品を用いるよう
になってきた（例えば、特開昭５９−２０４００１号公
報参照）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種のレ
ーザプリンタにおける走査光学系は、その構造上、感光
ドラム７の近くに設置されていることから、該感光ドラ
ム７，現像器１１，クリーニングブラシ１７及びクリー
ニングブレード１８などから飛散して浮遊する浮遊トナ
ーに触れ易い環境にある。この走査光学系に設けられた
レンズなどの光学素子は、浮遊トナーがその表面に付着
すると、光学系の集光特性の低下や光透過率の低下など
の光学特性の劣化を引き起こす。特に光学素子にプラス
チックレンズを用いた場合、プラスチックは非常に帯電
しやすい材料であり、更にこれらの近くを浮遊するトナ
ーも帯電（一般にはマイナス極性）していることから、
プラスチックレンズが周囲の影響を受けてプラス極性に
帯電すると浮遊トナーが付着して汚れ易く、付着したト
ナーは静電吸引力が作用して剥がれにくい状態になる。
従って、プラスチックレンズなどの光学素子を搭載した
レーザプリンタは、前記光学素子に付着したトナーが蓄
積し、装置の使用時間の増加に伴って光学特性の劣化が
進行する。

【００１２】従って、特に走査光学系にプラスチックレ
ンズなどの光学素子を用いたレーザプリンタは、浮遊ト
ナーが光学系の光学素子に付着しないようにすることが
必要である。

【００１３】本発明の１つの目的は、浮遊トナーが静電
力によって光学系における光学素子に付着するのを防止
するトナー付着防止手段を提供することにある。

【００１４】本発明の他の目的は、光学系の近傍を浮遊
する浮遊トナーを捕捉して排除することにより該浮遊ト
ナーが光学素子に付着するのを防止するトナー付着防止
手段を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の１つの特徴は、
光源から出射された光を光学系を介して記録中間媒体上
に照射して潜像を形成し、該記録中間媒体に現像剤を作
用させて前記潜像を現像してトナー像に変換し、該記録
中間媒体表面に被記録体を接触させて前記トナー像を該
被記録体に転写して該被記録体に定着する電子写真記録
装置において、前記光学系における光学素子を浮遊トナ
ーと同極性に帯電させる浮遊トナー排斥手段を設けたこ
とにある。

【００１６】そして、具体的には、帯電される前記光学
素子は、プラスチック材料で形成されたレンズまたは光
透過性の平板または光透過窓に設置されたシリンドリカ
ルレンズであることを特徴とする。

【００１７】本発明の他の特徴は、光源から出射された
光を光学系を介して記録中間媒体上に照射して潜像を形
成し、該記録中間媒体に現像剤を作用させて前記潜像を
現像してトナー像に変換し、該記録中間媒体表面に被記
録体を接触させて前記トナー像を該被記録体に転写して
該被記録体に定着する電子写真記録装置において、前記
光学系における光学素子と記録中間媒体の間に浮遊トナ
ーと反対極性に帯電するトナー捕集部材を備えた浮遊ト
ナー捕捉手段を設けたことにある。

【００１８】そして、具体的には、前記トナー捕集部材
は、帯電性の回転ローラで構成し、その表面に付着トナ
ーを解放するブレードを摺動させるように設けたことを
特徴とする。

【００１９】また、前記トナー捕集部材を浮遊トナーと
反対極性または同極性に選択的に帯電する帯電手段を設
けたことを特徴とする。

【００２０】また、前記浮遊トナー捕捉装置は、トナー
捕集部材で捕集した浮遊トナーを回収するタンクを備え
たことを特徴とする。

【００２１】本発明の更に他の特徴は、光源から出射さ
れた光を光学系を介して記録中間媒体上に照射して潜像
を形成し、該記録中間媒体に現像剤を作用させて前記潜
像を現像してトナー像に変換し、該記録中間媒体表面に
被記録体を接触させて前記トナー像を該被記録体に転写
して該被記録体に定着する電子写真記録装置において、
前記光学系における光学素子を浮遊トナーと同極性に帯
電させる浮遊トナー排斥手段と、前記光学系における光
学素子と前記記録中間媒体の間に浮遊トナーと反対極性
に帯電するトナー捕集部材を備えた浮遊トナー捕捉手段
とを設けたことにある。

【００２２】そして、具体的には、前記光学素子は、レ
ーザビーム出射窓に設置されたプラスチック製のシリン
ドリカルレンズであることを特徴とする。

【００２３】

【作用】浮遊トナー排斥手段は、光学素子と浮遊トナー
の間に静電排斥力を作用させて該浮遊トナーが光学素子
に付着するの防止する。また、浮遊トナー捕捉手段は、
浮遊トナーを静電吸引力で吸着して該浮遊トナーを捕捉
する。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。

【００２５】図１は、本発明になるレーザプリンタにお
けるトナー付着防止手段を備えた走査光学系の第１の実
施例を示す斜視図である。画像形成系については、従来
装置と同一であるので、図示説明を省略する。

【００２６】光学ボックス（図示省略）内で光源１から
出射されて回転多面鏡５で偏向され、結像レンズ６で絞
られたレーザビームは、該光学ボックスに設けられたレ
ーザビーム出射窓を通して感光ドラム７に照射されて該
感光ドラム７の表面に結像スポットを形成する。レーザ
ビーム出射窓にはプラスチック製のシリンドリカルレン
ズ２１が設置され、偏向されたレーザビームが回転多面
鏡５の面倒れによって該偏向方向に対して直角方向にず
れるのを補正する。レーザビーム出射窓の外側には感光
体，現像器，クリーニングブラシ及びクリーニングブレ
ードなどから飛散したトナー２２が浮遊している。

【００２７】本発明になるトナー付着防止手段は、この
ような浮遊トナー２２がシリンドリカルレンズ２１に付
着するのを防止するために設けられる。

【００２８】感光ドラム７とシリンドリカルレンズ２１
の間には、レーザビームの偏向走査幅よりも幅広（長
い）の浮遊トナー捕捉装置が設置される。この浮遊トナ
ー捕捉装置は、回転可能な捕集ローラ２３と該捕集ロー
ラ２３の表面を帯電する帯電器２４と該捕集ローラ２３
の表面に付着したトナーを掻き落すブレード２５と掻き
落したトナー２２を受け入れて一時的に溜めておく着脱
自在な回収タンク２６を備える。

【００２９】前記捕集ローラ２３は、金属材料からなる
芯２３ａのまわりを帯電性の大きな材料のトナー捕集層
で覆って構成される。この実施例では、芯２３ａにアル
ミニウムを用い、トナー捕集層にはエポキシ系の樹脂を
用いた。また、帯電器２４にはコロトロンを用いた。浮
遊トナー２２がマイナス極性に帯電している場合には、
捕集ローラ２３の表面をプラス極性に帯電するように帯
電器２４を制御する。

【００３０】浮遊トナー捕捉装置で捕捉されずに光学ボ
ックスのレーザビーム出射窓まで到達した浮遊トナー２
２がプラスチック製のシリンドリカルレンズ２１の表面
に付着するのを防止するために、浮遊トナー排斥装置が
設置される。この浮遊トナー排斥装置は、シリンドリカ
ルレンズ２１を浮遊トナー２２と同極性に帯電させるこ
とにより、静電排斥力を利用してトナーの付着を防止す
るものである。

【００３１】この浮遊トナー排斥装置は、シリンドリカ
ルレンズ２１を保持してレーザビーム出射窓に設置する
導電性の支持部材２７と該シリンドリカルレンズ２１を
帯電する帯電器２８を備える。帯電器２８は、特定のも
のである必要はないが、この実施例ではコロトロンを用
いた。この帯電器２８は、シリンドリカルレンズ２１を
浮遊トナー２２と同極性のマイナス極性に帯電する。

【００３２】以上の構成において、レーザプリンタの運
転状態において、走査光学系は、回転多面鏡５が回転し
てレーザビームを偏向することにより感光ドラム７の表
面を露光して静電潜像を形成し、画像形成系は該静電潜
像を現像して記録物を作成する。

【００３３】そして、浮遊トナー捕捉装置は、捕集ロー
ラ２３を回転させながらその表面を帯電器２４によって
プラス極性に帯電する。そして、画像形成系から飛散し
たマイナス極性の浮遊トナー２２がレーザビーム出射窓
に向かって浮遊して浮遊トナー捕捉装置の捕集ローラ２
３の近くを通過しようとすると、該浮遊トナー２２は捕
集ローラ２３のプラス極性の電荷（電界）に吸引されて
該捕集ローラ２３の表面に付着することにより捕捉され
る。捕集ローラ２３が回転して付着トナー２２がブレー
ド２５の摺動位置まで移動すると、該浮遊トナー２２は
該ブレード２５によって掻き落されて回収タンク２６に
回収される。回収タンク２６は、回収したトナーを蓄積
して廃棄または現像器１１に戻す。

【００３４】また、捕捉した浮遊トナー２２は、回収タ
ンク２６に回収せずに、トナー搬送手段によって感光ド
ラム７や現像器１１に還流するようにして処理すること
もできる。

【００３５】この浮遊トナー捕捉装置に捕捉されずに通
過した浮遊トナー２２は、レーザビーム出射窓に設置さ
れたシリンドリカルレンズ２１に近づくと、該浮遊トナ
ー２２にはシリンドリカルレンズ２１との間に静電排斥
力が働くので該浮遊トナー２２が該シリンドリカルレン
ズ２１に付着することがない。そして、この静電排斥力
によって弾かれた浮遊トナー２２は、レーザビーム出射
窓の近くに位置する前記浮遊トナー捕捉装置によって捕
捉されるようになる。

【００３６】図２は、本発明になるレーザプリンタにお
けるトナー付着防止手段を備えた走査光学系の第２の実
施例を示す斜視図である。画像形成系については、従来
装置と同一であるので、図示説明を省略する。また、浮
遊トナー排斥装置は、前述した第１の実施例と同一であ
るので、重複する説明は省略する。

【００３７】この実施例における浮遊トナー捕捉装置
は、第１の実施例における捕集ローラ２３の代わりに帯
電性の大きなプラスチック製のトナー捕集平板３１を用
いている。このトナー捕集平板３１はレーザビームの偏
向幅よりも広く（長く）形成され、アルミニウム製のホ
ルダ３２で保持して設置される。コロトロンを用いた帯
電器３３は、前記トナー捕集平板３１を浮遊トナー２２
と反対極性または同極性に選択的に帯電する。

【００３８】帯電器３３によってトナー捕集平板３１の
表面を浮遊トナー２２の極性と反対極性に帯電すると、
該トナー捕集平板３１に近づいた浮遊トナー２２は静電
吸引力によって該トナー捕集平板３１に吸着することに
より捕捉される。トナー捕集平板３１の表面に付着した
トナーが蓄積して該トナー捕集平板３１の帯電性が低下
するとトナー吸引能力が損なわれるので、該トナー捕集
平板３１の表面に付着したトナーを除去する必要があ
る。そこで、帯電器３３は、トナー捕捉時とは逆の極性
に帯電特性を切り換えてトナー捕集平板３１を付着トナ
ー２２と同極性に帯電することにより、該トナー捕集平
板３１と付着トナー２２との間に静電排斥力を発生させ
て該付着トナー２２を解放することにより落下させ、回
収タンク２６で回収する。

【００３９】なお、レーザビーム出射窓の下側に感光ド
ラム７が位置している場合には、解放されたトナー２２
は該感光ドラム７に向かって自然落下して該感光ドラム
７に付着して回収されるので、回収タンク２６は不要に
なる。

【００４０】また、前述した各実施例におけるレーザビ
ーム出射窓に設置したシリンドリカルレンズ２１は、ｆ
θ特性をもった棒状の結像レンズ６を併合したり、結像
レンズ６に置換したり、光屈折作用をもたない透明なプ
ラスチック平板で置き換えて実施することもできる。

【００４１】また、感光ドラム７は、感光ベルトなどの
形態のものに変えて実施することもできる。

【００４２】更に、前記浮遊トナー捕捉装置と浮遊トナ
ー排斥装置は、その一方のみを設置してもトナー付着防
止効果が得られる。

【００４３】

【発明の効果】以上のように本発明は、レーザプリンタ
などの電子写真記録装置の光学系を浮遊トナーによる汚
染から保護することができる。特に、帯電し易いプラス
チック製のレンズなどの光学素子を用いた光学系は、帯
電した浮遊トナーが付着して汚染し易いが、本発明は、
帯電した浮遊トナーを静電吸引力を利用して捕捉した
り、静電排斥力を利用して光学素子への付着を防止する
ことができるので、付着トナーによる光学系の性能劣化
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になるレーザプリンタにおけるトナー付
着防止手段を備えた走査光学系の第１の実施例を示す斜
視図である。

【図２】本発明になるレーザプリンタにおけるトナー付
着防止手段を備えた走査光学系の第２の実施例を示す斜
視図である。

【図３】従来のレーザビームプリンタの走査光学系の斜
視図である。

【図４】従来のレーザビームプリンタの画像形成系の側
面図である。

【符号の説明】

１ 光源 ６ 結像レンズ ７ 感光ドラム ２１ シリンドリカルレンズ ２２ 浮遊トナー ２３ 捕集ローラ ２４ 帯電器 ２６ 回収タンク ２８ 帯電器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有本 昭 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源から出射された光を光学系を介して
   記録中間媒体上に照射して潜像を形成し、該記録中間媒
   体に現像剤を作用させて前記潜像を現像してトナー像に
   変換し、該記録中間媒体表面に被記録体を接触させて前
   記トナー像を該被記録体に転写して該被記録体に定着す
   る電子写真記録装置において、 前記光学系における光学素子を浮遊トナーと同極性に帯
   電させる浮遊トナー排斥手段を設けたことを特徴とする
   電子写真記録装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、帯電される前記光学
   素子は、プラスチック材料で形成されたレンズまたは光
   透過性の平板であることを特徴とする電子写真記録装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１において、帯電される前記光学
   素子は、プラスチック材料で形成されて光透過窓に設置
   されたシリンドリカルレンズであることを特徴とする電
   子写真記録装置。
4. 【請求項４】 光源から出射された光を光学系を介して
   記録中間媒体上に照射して潜像を形成し、該記録中間媒
   体に現像剤を作用させて前記潜像を現像してトナー像に
   変換し、該記録中間媒体表面に被記録体を接触させて前
   記トナー像を該被記録体に転写して該被記録体に定着す
   る電子写真記録装置において、 前記光学系における光学素子と記録中間媒体の間に浮遊
   トナーと反対極性に帯電するトナー捕集部材を備えた浮
   遊トナー捕捉手段を設けたことを特徴とする電子写真記
   録装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記トナー捕集部材
   は、帯電性の回転ローラで構成したことを特徴とする電
   子写真記録装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、前記回転ローラの表
   面に付着トナーを解放するブレードを摺動させるように
   設けたことを特徴とする電子写真記録装置。
7. 【請求項７】 請求項４において、前記トナー捕集部材
   を浮遊トナーと反対極性または同極性に選択的に帯電す
   る帯電手段を設けたことを特徴とする電子写真記録装
   置。
8. 【請求項８】 請求項４〜７の１項において、前記浮遊
   トナー捕捉装置は、トナー捕集部材で捕集した浮遊トナ
   ーを回収するタンクを備えたことを特徴とする電子写真
   記録装置。
9. 【請求項９】 光源から出射された光を光学系を介して
   記録中間媒体上に照射して潜像を形成し、該記録中間媒
   体に現像剤を作用させて前記潜像を現像してトナー像に
   変換し、該記録中間媒体表面に被記録体を接触させて前
   記トナー像を該被記録体に転写して該被記録体に定着す
   る電子写真記録装置において、 前記光学系における光学素子を浮遊トナーと同極性に帯
   電させる浮遊トナー排斥手段と、前記光学系における光
   学素子と前記記録中間媒体の間に浮遊トナーと反対極性
   に帯電するトナー捕集部材を備えた浮遊トナー捕捉手段
   とを設けたことを特徴とする電子写真記録装置。
10. 【請求項１０】 請求項９において、前記光学素子は、
    レーザビーム出射窓に設置されたプラスチック部材であ
    ることを特徴とする電子写真記録装置。
11. 【請求項１１】 請求項９において、前記光学素子は、
    レーザビーム出射窓に設置されたプラスチック製のシリ
    ンドリカルレンズであることを特徴とする電子写真記録
    装置。