JP2010008973A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】除電光の照射効率の向上、又は除電光量のバラツキを低減することが可能な画像形成装置を提供すること。
【解決手段】表面にトナー画像が形成される感光体ドラム１０１と、トナー画像を紙に転写するための転写ユニットと、光の照射する点光源２、及び点光源２からの光を感光体ドラム１０１の表面に導く導光板３を有し、感光体ドラム１０１の表面の残留電荷を除電する除電ユニット１とを備え、導光板３は、互いに対向する２つの主面３４、点光源２からの光が入射される入射面３２、及び入射面３２と対向し、感光体ドラム１０１に向けて光が出射される出射面３１を有し、感光体ドラム１０１からトナーを転写する場所の付近であって、主面３４が、転写ユニットの中間転写ベルト１７０に対向するように配置されている、複写機１００である
【選択図】図２

Description

本発明は、プリンタ、複写機、及びファクシミリなどの画像形成装置に関する。

電子写真方式による画像形成装置では、感光体ドラムの周辺に帯電ユニット、露光ユニット、現像ユニット、転写ユニット、クリーニングユニット、除電ユニット等が設けられている。この帯電ユニットによって感光体ドラムの表面が一様に帯電された後、露光ユニットによって露光が行われて感光体ドラムの表面に静電潜像が形成され、現像ユニットによって現像される。その後、現像されたトナー画像は転写ユニットによって記録媒体上に転写され、定着装置によって定着された後、装置外へと排出される。一方、転写の際に、感光体ドラムに残留したトナーは、クリーニングユニットによって除去される。

このような画像形成装置では、感光体ドラム上のトナー画像の転写直後、若しくはクリーニングの後に感光体ドラム上の残留電荷が除電され、感光体ドラムは再び帯電ユニットによって帯電される。この帯電前の残留電化の除去によって、その後の感光体ドラム表面の均一な帯電を実現することが出来る。

残留電化の除去（以下、除電という）には、光による除電又はＡＣチャージ等の電気的な除電などが用いられるが、コストや安全性の点より光除電が主流となっており、光源としては安価なＬＥＤが複数配列されたものが一般的に用いられている。

図１０は、ＬＥＤを光源として用いた構成の画像形成装置の感光体ドラム周辺の部分構成図である。図１０に示すように、感光体ドラム１００１の周囲に、感光体ドラム１００１の表面を帯電するための帯電ユニット１００２と、感光体ドラム１００１の表面にトナーを供給する現像ユニット１００３と、中間転写ベルト１００４を感光体ドラム１００１に押圧する転写バックアップローラ１００５と、除電ユニット１００６と、クリーニングユニット１００７が順に設けられている。

図１０に示す構成では、中間転写ベルト１００４と、クリーニングユニット１００７の間に除電ユニット１００６が配置されており、除電ユニット１００６の点光源１００９からの除電光が中間転写ベルト１００４の方向にも照射される。中間転写ベルト１００４の方向に照射された光は、中間転写ベルト１００４の表面１００４ａ上で反射し、感光体ドラム１００１へと照射される。

一方、除電ユニット１００６は、感光体ドラム１００１と中間転写ベルト１００４とのニップ部Ｎの出口付近に設けられているため、点光源１００９からの光が反射される中間転写ベルト１００４上の位置には、転写されたトナー画像が存在することがあり、転写像によって反射光が変化し、除電光にバラツキが生じる場合がある。

尚、このような課題は、中間転写ベルト１００４のかわりに、感光体ドラム１００１のトナー画像が紙に直接転写される構成であっても、紙の表面に転写されたトナー画像によって反射光が変化する場合があるため、同様に生じる。

このため、除電ユニット１００６からの遮光を目的とした遮蔽物が必要であり、特にタンデム型の画像形成装置では除電ユニット１００６と中間転写ベルト１００４の間のスペースの確保が困難であることから、光幅確保のため厚みの薄い黒色ルミラー等の薄膜シートが用いられることが多い（例えば、特許文献１参照。）。

図１１は、図１０の除電ユニット１００６に黒色ルミラー等の薄膜シート１００８を設けた状態の構成図である。図１１に示すように、薄膜シート１００８を設けることによって中間転写ベルト１００４に光が照射されることを防ぐことが出来る。図１２は、除電ユニット１００６を感光体ドラム１００１側から見た図である。除電ユニット１００６は、長手方向に複数のＬＥＤからなる点光源１００９が設けられており、その上方に薄膜シート１００８が配置されている。この薄膜シート１００８を保持するためにリブ等の支持具１０１０が設けられており、支持具１０１０は、除電光を遮らないようにするために、点光源１００９の外側（光路１０１１の外側）に配置されている。
特開２００６−２３４８８２号公報

しかしながら、従来の画像形成装置では、図１２に示すように、光路の外側を支持具１０１０で支持するしかなく、薄膜シート１００８の先端１００８ａが長手方向（図１２における左右方向）において撓む場合がある。

このように先端１００８ａが長手方向において水平に保持されていないと、除電照射面積にバラツキが生じ、感光体ドラム１００１の軸方向の除電光量にもバラツキが発生する。そのため、感光体ドラム１００１の表面電位にバラツキが発生することになり、グレー画像の濃度ムラが発生する場合があった。

このように、中間転写ベルト１００４方向への光の照射による除電光のバラツキを抑制するために薄膜シート１００８を設けたとしても、薄膜シート１００８の先端位置の保持が困難なため、依然、除電光量のバラツキは発生する。

又、点光源１００９を用いていることによる輝点ムラを回避するため、点光源１００９から感光体ドラム１００１の表面まで所定の距離を設ける必要がある。薄膜シート１００８を用いた場合、図１２に示すように光路幅１０１１ｗが狭いため光路１０１１の上下面での光吸収が多く発生し、感光体ドラム１００１への照射効率が小さくなり、点光源１００９の数の増加または光量の大きい効果なＬＥＤを採用する必要があった。

本発明は、上記従来の画像形成装置の課題を考慮して、除電光の照射効率の向上、又は除電光量のバラツキを低減することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１の本発明は、
表面に現像剤画像が形成される、少なくとも１つの像担持体と、
前記現像剤画像を記録媒体に転写するための転写ユニットと、
光の照射する光源、及び前記光源からの光を前記像担持体の表面に導く板状の導光部材を有し、前記像担持体の表面の残留電荷を除電する除電ユニットとを備え、
前記導光部材は、互いに対向する２つの主面、前記光源からの光が入射される入射面、及び前記入射面と対向し、前記像担持体に向けて光が出射される出射面を有し、
前記像担持体から現像剤を転写する場所の付近であって、前記主面が、搬送される前記記録媒体又は前記転写ユニットの中間転写部材に対向するように配置されている、画像形成装置である。

又、第２の本発明は、
前記導光部材の前記主面に対する前記出射面の角度、及び前記導光部材の屈折率は、前記導光部材から前記像担持体に出射される光のうち少なくとも一部の光が、前記像担持体の中心軸に向かうように設定されている、第１の本発明の画像形成装置である。

又、第３の本発明は、
前記出射面は、前記像担持体の表面において出射光が集光されるように湾曲して形成されている、第１の本発明の画像形成装置である。

又、第４の本発明は、
前記光源は、複数の点光源を有し
前記導光部材は、前記入射面に複数の凹部を有しており、
前記点光源は、前記凹部内に配置されている、第１の本発明の画像形成装置である。

本発明によれば、除電光の照射効率の向上、又は除電光量のバラツキを低減することが可能な画像形成装置を提供することが出来る。

以下に、本発明にかかる画像形成装置の一例としての複写機について図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
はじめに、本実施の形態１の複写機の全体構成について説明する。

図１は、本発明にかかる実施の形態１における複写機１００の正面図である。図１に示すように、本実施の形態の複写機１００は、その底部に画像形成される用紙を収納するための２つの給紙カセット１１０を備えている。又、複写機１００は、その上部に露光ランプ、レンズ、ミラー等により原稿の画像を読み取る原稿読み取りユニット１２０を備えている。

また、本実施の形態における複写機１００は、タンデム方式を用いたカラー複写機であり、ブラック画像形成ユニット１３０、イエロー画像形成ユニット１４０、シアン画像形成ユニット１５０、及びマゼンダ画像形成ユニット１６０を備えている。これら画像形成ユニット１３０、１４０、１５０、１６０によって形成された各画像を、用紙に転写する前に重ね合わせる中間転写ベルト１７０が配置されている。

さらに、４つの画像形成ユニット１３０、１４０、１５０、１６０の、各々の帯電器によって帯電された各々の感光体ドラムの表面を光走査することによって静電潜像を形成するレーザースキャナーユニット（以下、ＬＳＵと呼ぶ）２００が、４つの画像形成ユニット１３０、１４０、１５０、１６０の下方に配置されている。

この中間転写ベルト１７０上に形成されたトナー画像を、給紙カセット１１０から給紙された用紙に転写するための転写ローラ１８０が設けられている。この転写ローラ１８０は、中間転写ベルト１７０を介して、中間転写ベルト１７０の内側に設けられた駆動ローラ１７１を押圧している。更に、用紙に転写されたトナー画像を定着するための定着ユニット１９０が設けられている。又、上記定着ユニット１９０によって、トナー画像が定着された用紙が排出される排出トレイ２１０が設けられている。

次に、画像形成ユニットについて説明するが、４つの画像形成ユニット１３０、１４０、１５０、１６０の基本的構成は同じであるため、マゼンダ画像形成ユニット１６０を例に挙げて説明する。図２は、マゼンダ画像形成ユニット１６０の模式図である。マゼンダ画像形成ユニット１６０は、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）系の感光体ドラム１０１と、感光体ドラム１０１を帯電させるための帯電ユニット１０２と、感光体ドラム１０１上のＬＳＵ２００によって形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー画像を形成するための現像ユニット１０３と、トナー画像を中間転写ベルト１７０に転写するための転写バックアップローラ１０４と、感光体ドラム１０１の表面の残留電荷を除電するための除電ユニット１と、感光体ドラム１０１の表面を研磨するためのクリーニングユニット１０５を備えている。尚、帯電ユニット１０２、現像ユニット１０３、クリーニングユニット１０５では、感光体ドラム１０１周囲のローラのみ図示しており、例えば、クリーニングユニット１０５における回収ローラ、スクレーパなどの他の構成は省略している。又、図２中において、感光体ドラム１０１の上方に転写バックアップローラ１０４及び中間転写ベルト１７０が配置されており、感光体ドラム１０１の表面に形成されたトナー画像は、ニップ部Ｎを通過した中間転写ベルト１７０の下側の面１７０ａに転写されることになる。尚、本発明の像担持体の一例は、本実施の形態の感光体ドラム１０１に相当し、本発明の転写ユニットの一例は、本実施の形態では、中間転写ベルト１７０と、中間転写ベルト１７０を介して各色の感光体ドラムを押圧している４つの転写バックアップローラ１０４と、駆動ローラ１７１と、転写ローラ１８０等に相当する。又、本発明の中間転写部材の一例は、本実施の携帯の中間転写ベルト１７０に相当する。又、本発明の像担持体から現像剤を転写する位置の一例は、本実施の形態のニップ部Ｎに相当する。

次に、本発明の除電ユニットの一例に相当する、本実施の形態の除電ユニット１について説明する。

本実施の形態の除電ユニット１は、クリーニングユニット１０５と、中間転写ベルト１７０の間であって、感光体ドラム１０１と中間転写ベルト１７０とのニップ部Ｎの出口付近に配置されている。

図３は、除電ユニット１と感光体ドラム１０１の斜視構成図である。図２及び図３に示すように、本実施の形態の除電ユニット１は、感光体ドラム１０１の軸１０１ａ方向に沿って設けられている複数の点光源２と、点光源２からの光を感光体ドラム１０１へと導く導光板３と、複数の点光源２及び導光板３が取り付けられているフレーム４とを備えている。点光源２は、ＬＥＤであり、本実施の形態では、図２に示すように横面発光タイプのものが用いられているが、上面発光タイプのものを用いても良い。

又、導光板３は、図２及び図３において上下に主面３４ａ、３４ｂが向き、その１つの端面である入射面３２が複数の点光源２に対向し、入射面３２に対向する出射面３１が感光体ドラム１０１に対向するように配置されている。又、導光板３の主面３４ａは上方を向いているため、中間転写ベルト１７０と対向している。尚、上述のように除電ユニット１は、ニップ部Ｎの出口付近に配置されているため、画像形成時には、導光板３の主面３４ａが対向している位置に、トナー画像が転写された中間転写ベルト１７０の部分が通過することになる。

本実施の形態では、導光板３の主面３４ａが中間転写ベルト１７０と対向しており、点光源２からの照射光は図２、３に示すように主面３４ａ、３４ｂで全反射するため、中間転写ベルト１７０上のトナー画像への光の照射を抑制でき、その反射光による除電光のバラツキも低減することが出来る。

又、本実施の形態の複写機１００では、点光源２と中間転写ベルト１７０の間に、従来の薄膜シートに代えて導光板３が設けられており、導光板３は薄膜シートと異なり、ほとんど撓まないため、軸１０１ａ方向において出射面３１の幅３１ｗは均一となり、感光体ドラム１０１の表面を除電する際に、軸方向の除電光量のバラツキを抑制することが可能となる。

又、導光板３では、光は主面３４等で反射し、従来の薄膜シートを用いた際のような光吸収が少ないため、照射効率を向上することが出来る。

尚、本発明の導光部材の一例は、本実施の携帯の導光板３に相当し、導光板３の出射面３１は、鉛直方向に配置されているが、図４に示す除電ユニット１１のように、出射面５１が上方に向くように斜めに形成されている導光板５を用いても良い。尚、この導光板５は、出射面以外は、導光板３と同様の構成である。

図５（ａ）は、本実施の形態の導光板３と感光体ドラム１０１の位置関係を示す拡大図である。図５（ａ）に示すように、導光板３から出射された矢印Ａで示す光は、感光体ドラム１０１上の位置１０１ｂと軸１０１ａを含む平面９０との間でなす角αが入射角となっている。入射角が大きいと、点光源２から照射される光の、感光体ドラム１０１の表面における反射率が大きくなり、反射した光は、感光体ドラム１０１の表面の除電に寄与しない。尚、位置１０１ｂにおける接平面が９１で示されている、接平面９１と平面９０は垂直に交わる。尚、位置１０１ｂの周囲においても点光源２から光が照射され、入射角はそれぞれの位置で少しずつ異なるが、ＬＥＤである点光源２では、水平方向の光量が最も多いため、角αに近い入射角で感光体ドラム１０１の表面に照射される光が多くなる。

一方、図４の除電ユニット１１に示すように、出射面５１を上方に傾斜させる構成とすることによって、導光板を形成する材料（例えば、アクリル樹脂）と空気の屈折率の関係から、水平に照射されてきた光は、出射面５１で下方へと曲がる。図５（ｂ）に導光板５と感光体ドラム１０１の表面の拡大図を示す。図５（ｂ）中、出射面５１への入射角がβ、出射面５１からの出射角がγで示されており、β＜γとなる。

そのため、感光体ドラム１０１の表面の位置１０１ｃにおける接平面９２に対して垂直に近い角度で入射する。すなわち、矢印Ｂで示す光は、位置１０１ｃ及び軸１０１ａを含む平面９３との間における感光体ドラム１０１への入射角は０°に近くなる。

このように、図４に示す導光板５では、０°に近い入射角度で感光体ドラム１０１に入射される光が多くなり、表面での反射率を低減することが出来るため、感光体ドラム１０１への除電光の吸収効率をより向上させることが可能となる。尚、本発明の主面に対する出射面の角度の一例は、図５（ｂ）中、角度δに相当する。

この角度δは導光板の屈折率によっても異なり、除電ユニットと感光体ドラムの位置関係によっても異なるが、要するに、点光源２からの光のうち少なくとも一部が、中心軸１０１ａの方向を向かうように、これらの角度δ及び屈折率が設定されておりさえすればよい。

また、導光板３の代わりに、図６の除電ユニット１２に示すように、感光体ドラム１０１側で下方に折れ曲がっている導光板６が用いられてもよい。この導光板６では、感光体ドラム１０１側に折れ曲がり部６５が形成されており、出射面６１が下方に向いている。このように、出射面６１をできるだけ、感光体ドラム１０１の表面に近づけることによって出射面６１から出射されてからの拡散を減らすことが出来る。更に、感光体ドラム１０１の表面に垂直照射でき反射逸散が少ないため、除電効率が向上する。尚、この導光板６は折れ曲がり部６５が形成されている以外は、導光板３と同様の構成である。

また、図７の除電ユニット１３に示すように、出射面が湾曲している構成の導光板７が用いられても良い。尚、導光板７は、出射面７１以外の構成は導光板３と同様である。この導光板７は出射面７１が、感光体ドラム１０１側に突出するように湾曲している。このように出射面７１を湾曲することによって、感光体ドラム１０１の表面に集光することが出来、拡散を減らすことが出来るため、照射効率を向上させることが可能となる。尚、例えば、導光板６の出射面６１を図７に示すような湾曲面としてもよい。

又、本実施の形態の除電ユニット１では、導光板３の入射面３２は平面であったが、図８の除電ユニット１４の平面図に示すように、導光板８の入射面８２に複数の凹部８５が形成されており、その各々の凹部８５内に点光源２が配置される構成であってもよい。尚、この導光板８は、入射面の形状以外は導光板３と同様の構成である。

このような導光板８の構成により、点光源２からの光の損失を減らし、導光板に入射する光量を増加することが出来る。

又、本実施の形態では、本発明の光源の一例として、複数の点光源２（ＬＥＤ）が用いられていたが、点光源で無くてもよく、冷陰極管等を用いてもよい。

又、本発明の画像形成装置として、本実施の形態では、中間転写ベルト１７０を用いたタンデム型のカラー複写機１００を用いて説明したが、中間転写ベルト１７０を用いず、
ブラック画像形成ユニット１３０、イエロー画像形成ユニット１４０、シアン画像形成ユニット１５０、及びマゼンダ画像形成ユニット１６０の各感光体ドラムに形成されたトナー画像が紙に直接転写される構成の画像形成装置であってもよい。このような複写機３００の部分構成図が図９（ａ）に示されている。尚、複写機１００と同じ構成については同一符号を付している。図９（ａ）に示す複写機３００は、複写機１００と同様にタンデム型のカラー複写機であるが、紙Ｐの搬送路３１０に沿って順にマゼンダ画像形成ユニット１６０´、シアン画像形成ユニット１５０´、イエロー画像形成ユニット１４０´、及びブラック画像形成ユニット１４０´が設けられている。また、本発明の記録媒体の一例である紙Ｐは転写ベルト３２０によって搬送されて各画像形成ユニットを通過し、感光体ドラムに形成されたトナー画像が転写される。転写後、紙は、定着ユニット１９０へと搬送されて、トナー画像が定着される。図９（ｂ）は、（ａ）の除電ユニット１´近傍の拡大図である。尚、図９（ａ）、（ｂ）に示すようなタンデム方式の装置では、一般的に除電ユニット１´と転写ベルト３２０の間のスペースが小さいので、点光源２及び導光板３を下方から支持するようにフレームを配置する場所の確保が困難であり、点光源２及び導光板３は長手方向両端でフレームによって支持されている。

複写機３００では、転写バックアップローラ１０４が感光体ドラム１０１の下側に配置されており、感光体ドラム１０１と転写ベルト３２０とのニップ部Ｎの出口付近に除電ユニット１´が設けられており、除電ユニット１´の導光板３は、その主面３４ｂがニップ部Ｎから排出された紙Ｐに対向するように設けられている。

複写機３００では、転写ベルト３２０側に照射された光の多くが導光板３の主面３４ｂによって全反射するため、ニップ部Ｎを通過した紙に点光源２からの光が照射されることを抑制することが出来る。そのため、トナー画像が形成された紙の表面で反射して、反射光が変化することによって生じる除電光のバラツキを抑制することが出来る。

尚、本発明の画像形成装置として、カラー複写機に限らず、モノクロの複写機であってもよいし、ファクシミリやプリンタであってもよい。

本発明の画像形成装置は、除電光の照射効率の向上、又は除電光量のバラツキを低減することが可能な効果を有し、プリンタ、複写機、及びファクシミリ等として有用である。

本発明にかかる実施の形態１における複写機１００を模式的に示した正面構成図 本発明にかかる実施の形態１におけるマゼンダ画像形成ユニット６０の正面構成図 本発明にかかる実施の形態１における除電ユニット１と感光体ドラム１０１の斜視構成図 本発明にかかる実施の形態１の変形例の除電ユニット１１と感光体ドラム１０１の正面構成図 （ａ）本発明にかかる実施の形態１の除電ユニット１と感光体ドラム１０１の拡大構成図、（ｂ）本発明にかかる実施の形態１の変形例の除電ユニット１１と感光体ドラム１０１の拡大構成図 本発明にかかる実施の形態１の変形例の除電ユニット１２と感光体ドラム１０１の正面構成図 本発明にかかる実施の形態１の変形例の除電ユニット１３と感光体ドラム１０１の正面構成図 本発明にかかる実施の形態１の変形例の除電ユニット１４と感光体ドラム１０１の平面構成図 本発明にかかる実施の形態１の変形例の複写機３００の部分構成図 図９（ａ）の部分拡大図 従来の画像形成ユニットの正面構成図 従来の画像形成ユニットの正面構成図 感光体ドラム側から見た従来の除電ユニットの平面図

符号の説明

１、１１、１２、１３、１４ 除電ユニット
２ 点光源
３、５、６、７、８ 導光板
４ フレーム
３１、５１、６１、７１ 出射面
３２、５２、８２ 入射面
１００ 複写機
１０１ 感光体ドラム
１０２ 帯電ユニット
１０３ 現像ユニット
１０４ 転写バックアップローラ
１０５ クリーニングユニット
１１０ 給紙カセット
１２０ 原稿読み取りユニット
１３０ ブラック画像形成ユニット
１４０ イエロー画像形成ユニット
１５０ シアン画像形成ユニット
１６０ マゼンダ画像形成ユニット
１７０ 中間転写ベルト
１８０ 転写ローラ
１９０ 定着ユニット
２００ ＬＳＵ

Claims (4)

1. 表面に現像剤画像が形成される、少なくとも１つの像担持体と、
   前記現像剤画像を記録媒体に転写するための転写ユニットと、
   光の照射する光源、及び前記光源からの光を前記像担持体の表面に導く板状の導光部材を有し、前記像担持体の表面の残留電荷を除電するための除電ユニットとを備え、
   前記導光部材は、互いに対向する２つの主面、前記光源からの光が入射される入射面、及び前記入射面と対向し、前記像担持体に向けて光が出射される出射面を有し、
   前記像担持体から現像剤を転写する場所の付近であって、前記主面が、搬送される前記記録媒体又は前記転写ユニットの中間転写部材に対向するように配置されている、画像形成装置。
2. 前記導光部材の前記主面に対する前記出射面の角度、及び前記導光部材の屈折率は、前記導光部材から前記像担持体に出射される光のうち少なくとも一部の光が、前記像担持体の中心軸に向かうように設定されている、請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記出射面は、前記像担持体の表面において出射光が集光されるように湾曲して形成されている、請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記光源は、複数の点光源を有し
   前記導光部材は、前記入射面に複数の凹部を有しており、
   前記点光源は、前記凹部内に配置されている、請求項１記載の画像形成装置。