JP2010271408A

JP2010271408A - カートリッジ及び画像形成装置

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Publication number: JP2010271408A
Application number: JP2009121179A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Sasae; 一吉笹江
Original assignee: Canon Inc
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Priority date: 2009-05-19
Filing date: 2009-05-19
Publication date: 2010-12-02
Anticipated expiration: 2029-05-19
Also published as: JP5419544B2

Abstract

【課題】画像形成装置の小型化のために感光ドラム３を小径にし、且つ、クリーニング装置よりも感光ドラム３の回転方向上流側に導いても、ＬＥＤ基板３１の導体部分と中間転写ベルト９との間で異常放電が発生することを防止する。
【解決手段】クリーニング装置５の感光ドラム３と反対側に、保持手段３３を介してＬＥＤ基板３１を固定する。ＬＥＤ基板３１の光は、クリーニング装置５と中間転写ベルト９との間を通るライトガイド３２により、感光ドラム３の所定位置に導く。これにより、ＬＥＤ基板３１を転写部から離すことができ、ＬＥＤ基板３１の導体部分と中間転写ベルト９との間で異常放電が生じることを防止できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式によって可視画像を形成する複写機、プリンタなどの画像形成装置に使用され、メンテナンスや消耗品の交換のために画像形成装置の本体に着脱自在なカートリッジ、及び、このようなカートリッジを備えた画像形成装置に関する。

画像形成装置は、電子写真方式により記録材に画像を形成するものであり、装置の例としては、電子写真複写機、電子写真プリンタ（レーザービームプリンタおよびＬＥＤプリンタなど）、ファクシミリ装置、およびワードプロセッサなどがある。また、このような画像形成装置のうち、感光体とその周辺部品を一体として、メンテナンスや消耗品の交換のために、画像形成装置の本体に着脱自在としたカートリッジを備えた構造がある。このようなカートリッジは、帯電手段、現像手段、クリーニング手段、回収トナー搬送手段と感光体との全て、又は一部をハウジングで保持し、本体に着脱できるユニット状態となっている。

画像形成装置では、例えば、帯電手段によって一様に帯電された感光体に選択的な露光を行い、感光体表面に潜像を形成する。そして、現像手段から供給された現像剤（トナー）によって潜像を顕像化した後に中間転写ベルトに一次転写する。中間転写ベルトに転写されたトナー像は、記録材に二次転写され、更に熱や圧力などで記録材上に定着させる。なお、感光体表面に形成したトナー像を記録材搬送ベルトにより搬送される記録材に直接転写する構造もある。また、転写後に感光体上に残留したトナーは、クリーニングブレード等のクリーニング手段で除去され、回収トナー搬送手段により廃トナーボックスなどのクリーニング容器内に除去トナーとして収容される。これにより、感光体表面にトナーが残留しない状態で次の現像を行うことができる。

上述の様な画像形成工程で、特に低温低湿環境下においては、感光体上の帯電電位の差によって生じるドラムゴーストと呼ばれる画像弊害が発生し、問題となることがある。このようなドラムゴーストを防止するには、帯電工程前に、感光ドラムに光を照射して残留電位を除電する除電露光手段を設けることが効果的であることが知られている（特許文献１ないし５）。

特開昭６２−１９８８８３号公報特開昭６２−１９８８８９号公報特開２００１−１４２３６５号公報特開２００３−６６７９７号公報特開２００３−２９５７１７号公報

近年、画像形成装置の小型化のために、感光体を小さくすることが行われている。また、カラー画像形成装置の高速化のために、複数の感光体を転写ベルトの回転方向に沿って並べて配置するタンデム型の構造も広く使用されている。このように装置の小型化と高速化とを満たすためには、小径の感光体を用いたり、複数の感光体同士のピッチを小さくしたりする必要がある。しかし、カートリッジ形式の構造の場合、感光体の周囲に現像手段、帯電手段、クリーニング装置等の多くの部品を近接して配置する必要があり、設計の自由度が低い。特に、上述のドラムゴーストを防止するためには、このような各部品に加えて除電露光手段も感光体の周囲に配置する必要があり、上述のような装置の小型化や高速化を満たすためには、これら各部品を感光体の周囲に適切に配置する必要がある。

上述のように感光体の周囲に配置される各部品は、画像形成工程の順番によってそれぞれの配置位置が決まるが、除電露光手段は、除電した後の感光体の電位が落ち着く時間を確保するために、帯電手段とできるだけ離す必要がある。具体的には、印刷時の感光ドラムの回転方向に関し、除電露光手段、クリーニング装置、帯電手段、露光部分、現像手段、転写部の順番で配置することが考えられる。このように配置すれば、除電露光手段の光を、感光体の表面のうち、クリーニング装置よりも印刷時の感光体の回転方向上流部分に照射でき、除電露光手段と帯電手段との距離を離すことができる。

しかしながら、装置の小型化のために感光体を小径にした場合、クリーニング装置と中間転写ベルトとの間隔が小さくなるため、除電露光手段を上述のように配置しにくい。例えば、比較例を示す図１０は、除電露光手段の光源として、基板上にＬＥＤ（発光ダイオード）を複数並べたＬＥＤ基板（光源部）３１ａを使用し、このＬＥＤ基板３１ａをクリーニング装置５の底面に配置している。この場合、図からも明らかなように、ＬＥＤ基板３１ａが転写部に近い位置で、中間転写ベルト９と近接対向する。

このように、転写部に近い位置でＬＥＤ基板３１ａと中間転写ベルト９とを近接対向させると、ＬＥＤ基板３１ａの金属の突起部分などの導体部分と、転写の際に転写バイアスが印加され帯電した中間転写ベルト９との間で異常放電が発生する可能性がある。即ち、転写バイアスにより帯電する中間転写ベルト９は、転写部から離れるほど帯電量が減衰していくが、転写部に近い位置では帯電量が多く、この位置に上述のような導体部分が存在すると、この導体部分との間で放電が生じ易い。このような異常放電が発生した場合には、中間転写ベルト上のトナーが飛んでしまうなどの画像不良が発生する。

そこで、装置の小型化のために感光体を小径にし、且つ、除電の光をクリーニング装置よりも感光体の回転方向上流部分に導いても、光源の導体部分と中間転写ベルトなどとの間で異常放電の発生を防止できるカートリッジ及び画像形成装置を提供する。

本発明は、その表面に形成されたトナー像を転写バイアスを印加することにより中間転写ベルトに転写する感光体の周囲に配置され、該感光体の表面に残留したトナーを除去するクリーニング装置と、トナー像を前記中間転写ベルトに転写した後の、前記感光体の表面に光を当てて除電する除電露光手段とを備えたカートリッジにおいて、前記除電露光手段は、前記クリーニング装置の前記感光体と反対側に配置される光源と、絶縁材料で形成され、前記光源の光を該クリーニング装置と前記中間転写ベルトとの間を通して前記感光体に導くように配置されたライトガイドとを備えることを特徴とするものである。

本発明によれば、光源を転写部から離すことができるため、装置の小型化のために感光体を小径にしても、光源の導体部分と、転写バイアスにより帯電した中間転写ベルトとの間で、異常放電の発生を防止できる。また、ライトガイドは絶縁材製であるため、ライトガイドが転写部の近くに存在しても、ライトガイドと中間転写ベルトとの間で異常放電が発生することはない。

本実施の形態に係る画像形成装置の概略図。感光ドラムの周辺部分を抜き出して示す概略断面図。カートリッジの一部を切断して示す斜視図。ドラムゴースト電位と除電光量との関係を示す図。除電光量を測定した装置を示す概略図。カートリッジを装置本体に着脱するために前扉を開いた状態を示す斜視図。カートリッジの装置本体への取り付け部を拡大して示す概略図。４色のカートリッジを配置し、前扉を開いた状態を示す装置本体の正面概略図。（Ａ）は光源をライトガイドの端面に配置した構造を、（Ｂ）は複数の光源を感光ドラムの長手方向に沿って対向させて配置した構造を、それぞれ示す模式図。本発明の比較例を示す、図２と同様の図。

図１ないし図８を用いて本発明の実施の形態について説明する。まず、図１ないし図３を用いて画像形成装置の全体概略を説明する。本実施の形態は、タンデム型のカラー画像形成装置に本発明を適用したものである。図１に示すように、画像形成装置本体（以下、装置本体）１内の上部には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の計４色のカートリッジ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋが配置されている。図２は、これら各カートリッジのうちの何れか１個のカートリッジ２部分を抜き出して示している。カートリッジ２は、それぞれ、感光体である感光ドラム３の周囲に、帯電手段である帯電ローラ４、クリーニング装置５、後述する除電露光手段６を配置してなる。なお、本実施の形態の場合、感光ドラム３、帯電ローラ４、クリーニング装置５、除電露光手段６をカートリッジ２として一体化（ドラムカートリッジと）し、このようなドラムカートリッジと寿命が異なる現像手段７を別体（トナーカートリッジ）としている。但し、カートリッジ２は、このような現像手段７と分割・結合可能とするなどして一体化し、所謂プロセスカートリッジとすることもできる。何れにしても、感光ドラム３の周囲に、印刷時の感光ドラムの回転方向（図２の矢印方向）に関し、帯電ローラ４、レーザ光などで露光する部分、現像手段７、転写部Ａ、除電露光手段６、クリーニング装置５の順番で配置される。

カートリッジ２を構成する感光ドラム３は、例えば、直径約３０ｍｍの円筒状に形成され、帯電ローラ４によって均一に帯電された後、表面にレーザ光（図２の破線）を照射され、静電潜像が形成される。帯電ローラ４は、例えば、外径１４ｍｍのローラ形状をしたもので、帯電ローラ４を構成する芯金の両端に総圧１ｋｇの荷重で感光ドラム３に向けて加圧すると共に、−３００Ｖ〜−１０００ＶのＤＣ電圧及び２７００ＶのＡＣ電圧を印加する。そして、感光ドラム３を均一に帯電させる。現像手段７は、図示しない補給手段により現像容器１８内に充填されたトナーを、現像スリーブ８により静電潜像を形成した感光ドラム３上に供給してトナー像を形成する。補給手段は、現像容器１８内の各色のトナー量が規定量を下回らないように、トナー消費量に応じてトナーを補給する。

除電露光手段６は、トナー像を後述する中間転写ベルト９に転写した後に、感光ドラム３の表面のうち、クリーニング装置５よりも印刷時の感光ドラム３の回転方向上流部分に光を当てて除電する。除電露光手段６の詳しい構造については後述する。クリーニング装置５は、感光ドラム３上のトナー像を中間転写ベルト９に一次転写した後、感光ドラム３の表面に残留したトナーを除去するためのクリーニングブレード１０を有する。また、クリーニング装置５は、クリーニングブレード１０により回収されたトナーを装置本体１内の回収トナーボックスなどに搬送する回収トナー搬送手段である搬送スクリュー１１も備える。

本実施の形態の場合、感光ドラム３とクリーニング装置５とは、カートリッジハウジングであるハウジング３０により保持し、除電露光手段６は、後述するように、ハウジング３０に着脱自在に固定して、カートリッジ２を構成している。このようなカートリッジ２は、装置本体１内の所定部に対して、後述する所定の要領で挿入装着され、また反対に装置本体１から抜き外しできるようになっている。このようにカートリッジ２を装置本体１に着脱自在とすることにより、メンテナンスや消耗品の交換を行い易くして、製品の性能の維持を図っている。即ち、画像形成装置を長時間使用していると、各種部品が消耗して印字品質を低下させてしまうが、サービスマンやユーザーがカートリッジ２を取り外してメンテナンスをしたり交換することで、規定の性能を維持できる。

また、装置本体１内の各カートリッジ２の図１、２の下側には、中間転写ベルト９を回転自在に張架している。即ち、中間転写ベルト９は、ポリイミドなどの合成樹脂製のベルトを無端状に形成したもので、図１に示すように、駆動ローラ１２と、テンションローラ１３と、二次転写内ローラ１４とにより張架されている。駆動ローラ１２は図示しないモータにより駆動され中間転写ベルト９を回転させる。テンションローラ１３は、図示しない付勢手段により中間転写ベルト９に所定のテンションを付与して中間転写ベルト９の張力を調整し、負荷変動などによる中間転写ベルト９の撓みなどを防止する。二次転写内ローラ１４は、二次転写外ローラ１５と対向して配置され、中間転写ベルト９に形成されたトナー像を記録材に転写する。また、中間転写ベルト９内の各感光ドラム３と対向する位置には、それぞれ一次転写ローラ１６を配置し、各感光ドラム３に形成されたトナー像を中間転写ベルト９にそれぞれ転写する転写部Ａを構成する。

原稿を印刷する場合には、原稿読取装置１７で読み取った画像を画像データに変換し、この画像データに基づいて、帯電された感光ドラム３上にレーザを発光し、感光ドラム３上に静電潜像を描く。次に、現像手段７により静電潜像を形成した感光ドラム３上にトナーを供給してトナー像を形成する。そして、このトナー像を、一次転写ローラ１６により中間転写ベルト９に一次転写する。この際、所定の転写バイアスを一次転写部に印加することにより、感光ドラム３上のトナー像を中間転写ベルト９上に転写する。具体的には、マイナスに帯電したトナーを移動させるため、転写バイアスとしてプラスの電圧を印加し、中間転写ベルト９をプラスに帯電させる。中間転写ベルト９に一次転写されたトナー像は、二次転写内、外ローラ１４、１５により構成される二次転写部で、次述するような記録材搬送手段により搬送された記録材Ｓに二次転写される。二次転写部で転写されずに残留したトナーは、転写ベルトクリーナ１９によって回収される。

記録材搬送手段は、給紙カセット２０から記録材Ｓを二次転写部まで搬送する。即ち、給紙カセット２０からピックアップした記録材Ｓを、給紙部２１から搬送パス２２を通じて搬送方向下流に搬送し、レジストローラ対２３により、最終的な記録材Ｓの斜行補正と、画像形成部での画像書き込みと記録材搬送のタイミング合わせを行う。そして、所定のタイミングで二次転写部に記録材Ｓを搬送する。記録材Ｓに転写されたトナー像は、定着器２４により永久画像として記録材Ｓに定着される。定着器２４の通過後、記録材Ｓは、排紙トレイ（フェイスダウン）２５に排出する排紙パス２６と、排紙トレイ（フェイスアップ）２７に排出する排紙パス２８との何れかに搬送される。排紙パス２６と２８との分岐点では、切替手段２９により２つの搬送路が切り換えられ、排紙トレイ２５または２７に印刷された記録材Ｓが排出される。

次に、図２、３を用いて、カートリッジ２に組み込まれる除電露光手段６について説明する。除電露光手段６は、光源部であるＬＥＤ基板３１と、ライトガイド３２とを備える。このうちのＬＥＤ基板３１は、基板上に複数の光源であるＬＥＤを、例えば、４ｍｍピッチで、７７個並べて配置したもので、保持手段３３に保持されている。なお、ＬＥＤ基板に代えて複数のヒューズランプを並べたものを使用しても良い。このようなＬＥＤ基板３１は、ハウジング３０のクリーニング装置５を設置している部分の、感光ドラム３と反対側の側面で、クリーニング装置５の中間転写ベルト９と対向する面（ハウジング３０の底面）よりも中間転写ベルト９から離れた位置に配置される。また、ＬＥＤ基板３１は、この位置に保持手段３３を介して、ビス５５により着脱自在に固定される。なお、ハウジング３０に着脱自在に固定できれば、ビス５５以外の着脱自在な固定手段を採用できる。

即ち、保持手段３３は、絶縁材料である合成樹脂製で、ＬＥＤ基板３１を保持する本体部３４と、本体部３０のＬＥＤ基板３１を保持する側と反対側に延出された取付板部３５と、本体部３０の感光ドラム３と反対側から突出するガイド部４３とからなる。そして、取付板部３５をハウジング３０にビス５５により着脱自在に固定する。この結果、固定手段を中間転写ベルト９から離すことができ、金属製のビス５５を使用しても、ビス５５と中間転写ベルトとの間で異常放電が発生することはない。また、ガイド部４３は、ライトガイド３２よりも感光ドラム３と反対側に突出する位置に存在し、後述するように、装置本体１への挿入の際に、カートリッジ２を適正な状態で挿入を行うためのものである。

また、保持手段３３を介してハウジング３０に固定された状態でＬＥＤ基板３１は、感光ドラム３の長手方向と平行に複数のＬＥＤが並ぶように配置される。また、ＬＥＤ基板３１は、カートリッジ２を画像形成装置本体１に取り付けた状態で、中間転写ベルト９と対向する位置に配置され、光を中間転写ベルト９側に向かって照射する。上述のようにハウジング３０に着脱自在に固定されるＬＥＤ基板３１は、例えば、その寿命が、カートリッジ２内の感光ドラム３やクリーニング装置５の寿命である１５万枚印字分に対し、６００万枚の印字分と遥かに長い。このため、ＬＥＤ基板３１を保持手段３３と共に、使用後のカートリッジ２から取り外した後、新しいカートリッジに装着し、再度使用可能としている。このように高価なＬＥＤ基板３１の再利用を図ることにより、カートリッジの交換のコストを抑えられる。

ライトガイド３２は、光の透過率が高く絶縁材料であるポリカーボネートにより形成され、ＬＥＤ基板３１の光を、クリーニング装置５と中間転写ベルト９との間を通して、感光ドラム３に導くように配置される。また、ライトガイド３２は、ＬＥＤ基板３１の全てのＬＥＤの光を、感光ドラム３の表面のうちの回転方向所定位置の長手方向全面に共通に導く１個の部材からなる。また、ライトガイド３２は、中間転写ベルト９からの異常放電を防ぐ為に、表面に鋭い凸形状がない。また、ライトガイド３２は、略Ｌ字型の光透過部３６と、光透過部３６の感光ドラム３側の先端からハウジング３０に沿って延出した延出部３７とを備える。このうちの光透過部３６は、ＬＥＤ基板３１と対向する受光部３８と、入射した光を全反射させて感光ドラム３の表面に導く反射面３９と、感光ドラム３の表面に対向する発光部４０とから構成される。

ここで、受光部３８は、入射光を反射面３９に集め、ライトガイド３２から光が漏れて光量が低下するのを防ぐため、レンズ形状となっている。また、反射面３９は、入射した光が感光ドラム３の方向に向きを変えるため、入射光に対し４５°の角度をなす。また、発光部４０は、反射面３９により向きを変えられた光を、感光ドラム３の表面のうち、クリーニング装置５よりも印刷時の感光ドラム３の回転方向上流部分に照射する。なお、光透過部３６のうち、ハウジング３０の底面を覆う部分は、厚さが２ｍｍ程度である。

また、延出部３７は、ハウジング３０の形状に沿って形成し、ライトガイド３２をハウジング３０に対しがたつきなく位置決めする効果を有する。また、後述するスクイシートステイ５３が金属などの導体により形成されている場合に、延出部３７によりスクイシートステイ５３の感光ドラム３側の先端部の中間転写ベルト９に対向する面を覆って、この部分で異常放電が発生するのを防止する。但し、ライトガイド３２の位置決めを他の手段で図れたり、スクイシートステイ５３が絶縁材製であれば、延出部３７を省略しても良い。

また、ライトガイド３２の材質としてポリカーボネートを使用した理由は、ポリカーボネートは帯電系列がプラス傾向にあり、プラスの電荷がかかる中間転写ベルト９からの異常放電を避ける点で有利だからである。なお、ここで言う帯電系列がプラスとは、空気の流れとの摩擦によりプラスに帯電すると言う意味である。したがって、ライトガイド３２の材質として、ポリカーボネートの他に光透過性を有し帯電系列がプラスとなる材料が、好ましく使用できる。また、中間転写ベルト９に印加する転写バイアスがマイナスである場合には、ライトガイド３２として帯電系列がマイナスとなる材料を使用する。要するに、ライトガイド３２の材質は、転写バイアスにより中間転写ベルト９が帯電する電荷と同極の帯電系列を有する材料とすることが好ましい。

上述のように構成されるライトガイド３２は、接着などによりハウジング３０の中間転写ベルト９と対向する底面に固定する。具体的には、ライトガイド３２を、クリーニングブレード１０により除去したトナーをすくい取るスクイシート５２を取り付けたスクイシートステイ５３の底面に接着などにより固定する。スクイシートステイ５３は、ハウジング３０と一体に固定され、ハウジング３０の一部を構成している。なお、ライトガイド３２を、ＬＥＤ基板３１を保持する保持手段３３と共にハウジング３０に着脱自在としても良いし、スクイシートステイ５３と共にハウジング３０に着脱自在としても良い。何れにしても、ライトガイド３２をハウジング３０に固定した状態で、ライトガイド３２によりＬＥＤ基板３１及びハウジング３０の中間転写ベルト９に対向する面を覆う。このように、ライトガイド３２とＬＥＤ基板３１とを同じハウジング３０に固定することにより、ＬＥＤ基板３１とライトガイド３２との位置精度を高くして、効率良く光を感光ドラム３に照射できる。

即ち、ライトガイド３２をハウジング３０に固定した状態で、受光部３８をＬＥＤ基板３１のＬＥＤに対し所定の間隔をあけて配置する。ここで、ＬＥＤと受光部３８との距離が変わると、レンズ形状とした受光部３８に集まる光の量と、感光ドラム３表面までの光路長が変わるため、ドラム表面での光量が変化する。例えば、ライトガイド３２の受光部３８とＬＥＤとの距離が１ｍｍから３ｍｍの領域では、ＬＥＤが受光部３８から１ｍｍ離れると、約１０％光量がダウンする。本実施の形態では、受光部３８とＬＥＤとの距離は２ｍｍとなるように設定している。このために、ＬＥＤ基板３１とライトガイド３２とを同じハウジング３０に固定して、両者の位置精度を高くしている。また、ライトガイド３２の受光部３８に隣接した位置に設けられ、所定量突出した位置決め突部４１を、保持手段３３のＬＥＤ基板３１を保持する部分から外れた平滑面である底面に当接させている。位置決め突部４１の突出量を適切に規制すれば、受光部３８とＬＥＤとの距離を容易に、上述のように規制できる。

これに対して、例えば、ＬＥＤ基板３１を装置本体１に固定し、ライトガイド２をカートリッジ２側に固定した場合、両者の位置精度を確保しにくいだけではなく、複雑な機構が必要になる。即ち、カートリッジ２のライトガイド３２と、装置本体１のＬＥＤ基板３１とを高精度に近接させて配置する事と、カートリッジ２の着脱を円滑に行うこととを両立させるためには、カートリッジ２の着脱時にＬＥＤ基板３１を退避させる必要がある。このようにＬＥＤ基板３１を退避させるためには、例えば、装置本体１のカートリッジ２に隣接する部分に、ＬＥＤ基板３１を保持しつつカートリッジ２に対し退避可能な複雑な機構を設ける必要がある。したがって、本実施の形態のように、ＬＥＤ基板３１とライトガイド３２とを同じカートリッジ２のハウジング３０に配置すると、上述のような複雑な機構が不要になり、スペース効率が高められると共に、装置の低コスト化も図れる。

上述のように、ＬＥＤ基板３１とライトガイド３２と、所定の位置関係でカートリッジ２のハウジング３０に固定することにより、ＬＥＤ基板３１から照射される光が、図２の破線Ｌで示す光路により照射される。そして、この光が、この感光ドラム３の表面に除電光として、感光ドラム３の長手方向に所定の幅をもって照射され、感光ドラム３の除電を行い、ドラムゴーストを防止する。

次に、このドラムゴースト防止のため、除電に使用する除電露光手段６の必要設定光量範囲について説明する。図４は、感光ドラム３の表面に照射される除電光量とドラムゴースト電位との関係を示した図である。ここで、ドラムゴースト電位は、ベタ画像を形成したドラム１周（画像形成工程を一巡させた）後にハーフトーン潜像を形成したときのそのハーフトーン電位と、白地部のドラム１周後にハーフトーン潜像を形成したときのハーフトーン電位との差分と定義する。このように定義した理由は、ゴースト画像は、例えばパッチ画像のドラム１周後のハーフトーン画像に、そのパッチ部分が濃くなって現れる現象であり、パッチ部とパッチ周囲の電位の差が生じることによるものだからである。

図４から明らかなように、２０μＷ以上の光量がなければドラムゴーストが発生することになる。したがって、カートリッジ２の使用末期においても、ドラム面照射光量を２０μＷ以上維持する必要がある。一方、光量設定の上限については、耐久使用による感光ドラム３の暗減衰やＬＥＤの性能により制約されるが、その制約の中で、ライトガイド３２の発光部４０の汚れを考慮して、最大の光量設定にしておけばよい。このため、本実施の形態では、初期の除電光量（発光部４０から照射される光量）を６０μＷに設定した。なお、この場合、ＬＥＤ基板３１を、ライトガイド３２を用いずに感光ドラム３に対し直線的に、且つ、上述のようにライトガイド３２を用いた場合と同じ光学距離となる位置に配置した場合の光量は、１００μＷであった。また、このような照射光量は、図５に示す様に、株式会社エーディーシー製８２３０Ｅの光パワーメータ４２を、感光ドラム３が受光する部分に相当する位置に配置して、測定したものである。

次に、カートリッジ２を装置本体１に着脱する部分の構造及び着脱方法について、図６及び図７により説明する。まず、カートリッジ２を装置本体１から取り外す場合には、図６に示すように、装置本体１の前扉４４を開く。すると、カートリッジ２を装着する部分が露出する。カートリッジ２は、装置本体１内に設けられたガイドレール４５に抱えられるように、感光ドラム３の長手方向に移動自在に保持されている。このために、カートリッジ２のハウジング３０の現像手段７と反対側部分に、感光ドラム３の長手方向に亙って突出した突部４６を設け、この突部４６をガイドレール４５の図７の右側の折り返し部分により支持している。一方、ガイドレール４５の図７の左側の折り返し部分は、現像手段７に設けた突部４７を支持している。カートリッジ２（ドラムカートリッジ）と現像手段７（トナーカートリッジ）とは、分離可能に結合、或は、所定の位置関係となるように互いに位置決めされているため、上述の構成により、ガイドレール４５に保持される。

上述のように、カートリッジ２はガイドレール４５に感光ドラム３の長手方向に移動自在に保持されているため、使用後のカートリッジ２を取り外す際には、このカートリッジ２の一部を掴み、ガイドレール４５に沿って図６の手前側に引き出す。この際、前扉４４の内側面（開いた場合には上面）に設けた位置決め部である前扉ガイドレール４８に、前述した保持手段３３のガイド部４３が載置される。ガイド部４３は、ライトガイド３２よりも感光ドラム３と反対側に突出した位置に存在するため、カートリッジ２を装置本体１から引き出す際に、カートリッジ２の下面に設けたライトガイド３２の光透過部３６が前扉４４と擦れて損傷することを防止できる。これにより、ライトガイド３２を再利用する場合には、光透過部３６に損傷がない状態で、次のカートリッジに取り付けられる。一方、現像手段７も同時に引き出す場合には、現像手段７の下面が前扉ガイドレール４８に載置される。何れにしてもこの状態で、カートリッジ２を更に引き出すと、装置本体１からカートリッジ２を完全に取り出すことができる。

なお、本実施の形態の場合、このような引き出し作業を行う前に、中間転写ベルト９を装置本体１の図７の下側に退避させ、中間転写ベルト９が引き出し作業の邪魔になることを防止している。後述するカートリッジ２の取り付け作業後には、中間転写ベルト９を所定の位置に復帰させる。

上述のように装置本体１から取り出した使用後のカートリッジ２に固定されたＬＥＤ基板３１は、再利用するためにこのカートリッジ２から取り外す。この取り外しは、ＬＥＤ基板３１を保持する保持手段３３と共に行う。この点について、図３も参照して説明する。まず、ＬＥＤ基板３１から伸びているコネクタ４９を、カートリッジ２の中継コネクタ５０から外す。次に、保持手段３３をカートリッジ２のハウジング３０に固定しているビス５５を外すことで、保持手段３３と共にＬＥＤ基板３１をカートリッジ２から外す。このように取り外したＬＥＤ基板３１は、新しいカートリッジ２に取り付ける。この際、保持手段３３の取付板部３５をこのカートリッジ２のハウジング３０にビス５５により固定する。そして、ＬＥＤ基板３１のコネクタ４９を新しいカートリッジ２の中継コネクタ５０に差し込むことで、ＬＥＤ基板３１の移し変えが完了する。

このように、新しいカートリッジ２にＬＥＤ基板３１を移し変えたならば、現像手段７と結合してから、或は、単独で、装置本体１に新しいカートリッジ２を取り付ける。カートリッジ２の装置本体１への挿入の際には、装置本体１側の前扉ガイドレール４８に、保持手段３３に形成したガイド部４３を載置する。ここで、ガイド部４３を載置した状態で、ライトガイド３２の側面が前扉ガイドレール４８の側面に当接或は近接して、図７の左右方向の位置決めを行う。そして、ガイド部４３を前扉ガイドレール４８に沿わせるように、カートリッジ２を装置本体１内に挿入する。これに対して、ＬＥＤ基板３１を保持する保持手段３３を新しいカートリッジ２に付け忘れると、前扉ガイドレール４８からカートリッジ２が脱落するため、装置本体１に取り付けにくくなる。このように、保持手段３３にガイド部４３を設けることにより、カートリッジ２の装置本体１への取り付け時に、このカートリッジ２を取り付け易い適正な状態で挿入できると共に、ＬＥＤ基板３１の付け忘れを防止できる。なお、現像手段７は、カートリッジ２と反対側に位置する角部を、前扉ガイドレール４８に設けた切り欠き５４内に載置することにより、図７の左右方向の位置決めを図りつつ、装置本体１への取り付けを案内される。

上述のように構成される本実施の形態によれば、ＬＥＤ基板３１を一次転写部及び中間転写ベルト９から離すことができる。このため、画像形成装置の小型化のために感光ドラム３を小径にしても、ＬＥＤ基板３１の導体部分と中間転写ベルト９との間で異常放電が発生することを防止できる。また、ライトガイド３２は、感光ドラム３の表面に近接した位置まで延出され、導いた光を照射するため、先端部が転写部に近い位置に存在するが、絶縁材製であるため、やはり、異常放電が生じることはない。

特に、本実施の形態のように、クリーニング装置５が回収トナー搬送手段である搬送スクリュー１１を備えている場合、感光ドラム３を小径にするとクリーニング装置５と中間転写ベルト９との間隔が小さくなる。本実施の形態の場合、ＬＥＤ基板３１を、クリーニング装置５の感光ドラム３と反対側に配置し、ＬＥＤ基板３１の光をクリーニング装置５と中間転写ベルト９との間を通るライトガイド３２により導いている。このため、クリーニング装置５と中間転写ベルト９との間には、絶縁材製のライトガイド３２のみが存在し、クリーニング装置５と中間転写ベルト９との間隔が小さくても、異常放電が生じることはない。

また、ＬＥＤ基板３１の中間転写ベルト９と対向する面は、ライトガイド３２で覆われているため、転写時に印加される転写バイアスにより帯電する中間転写ベルト９との間で異常放電が発生することを、より確実に防止できる。このように異常放電を防止できれば、中間転写ベルト９上のトナーが飛んでしまうなどの画像不良が発生することを防止できる。また、本実施の形態の場合、ＬＥＤ基板３１とライトガイド３２とを上述したような位置関係に配置して、異常放電を防止しつつ感光ドラム３を小径にできる。このため、図８に示すように、各カートリッジ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ同士の間隔を小さくでき、画像形成装置の小型化に寄与できる。

また、本実施の形態の場合、除電露光手段の光源部として、感光ドラム３の長手方向と平行に複数の光源を有するＬＥＤ基板３１を使用し、ライトガイド３２を介して除電光を照射している。このため、除電の光量を多くでき、ドラムゴーストが生じることをより確実に防止できる。即ち、画像形成装置の高速化を図ると、感光ドラム３の回転速度が速くなるため、確実にドラムゴーストを防止するためには、除電光量を多くする必要がある。例えば、図９（Ａ）に示すように、ライトガイド３２ａの端面に光源５１を設け、感光ドラム３に照射する構造があるが、この場合、感光ドラム３の長手方向に亙って感光ドラム３に照射する光量を多くしにくい。光量を確保するためには、図９（Ｂ）に示すように、複数の光源５１を感光ドラム３の長手方向に沿って対向させて配置すれば良い。

このような観点から、本発明者が本発明を導き出す過程で考案した構造を、比較例として図１０に示す。この比較例の場合、複数のＬＥＤを感光ドラム３の長手方向と平行に配置したＬＥＤ基板３１ａを、カートリッジ２の下面に固定している。そして、ＬＥＤ基板３１ａと感光ドラム３との距離を小さくしている。これにより、ドラムゴーストを防止するための光量は確保し易くなったが、ＬＥＤ基板３１ａと中間転写ベルト９との距離が転写部に近い位置で短くなるため、異常放電が生じやすくなった。特に、装置の小型化のために感光ドラム３を小径とした場合、カートリッジ２と中間転写ベルト９との距離が近くなることが避けられないため、比較例のように、異常放電がより生じやすくなった。これに対して本実施の形態の場合には、ＬＥＤ基板３１とライトガイド３２とを、前述した位置関係に配置することにより、ＬＥＤ基板３１からの除電光量を確保しつつ、異常放電を防止できる。

また、本実施の形態のように、ＬＥＤ基板３１とライトガイド３２とをカートリッジ２のハウジング３０に所定の位置関係で固定すれば、装置本体１に複雑な機構を設けたりする必要がなく、低コスト化を図れ、装置本体１の設計の自由度を損なうことがない。また、ハーフトーン画像などで発生する横スジ、ドラムゴーストなどの画像弊害を防止し、良好な画像が得られる。この点に関し、本実施の形態により除電を行った場合と、除電を行わなかった場合とで画像の比較を行った。この結果、除電を行わなかった場合、印刷初期よりハーフトーン画像上に横スジ及び感光ドラムゴーストが発生し、印字枚数が増すに連れてドラムゴーストのレベルも悪化した。これに対し、本実施の形態により除電を行った場合、上述のような画像弊害は発生せず、印刷初期より良好な画像が得ることができた。

なお、本実施の形態の場合、中間転写ベルトを供えた画像形成装置、及び、このような画像形成装置に着脱するカートリッジに本発明を適用した場合について説明したが、本発明は、記録材搬送ベルトを備えた構造にも適用可能である。

また、本実施の形態では、カラー画像形成装置について説明したが、カートリッジが１個である単色の画像形成装置にも、勿論、適用可能である。

１・・・画像形成装置本体、２・・・カートリッジ、３・・・感光ドラム、４・・・帯電ローラ、５・・・クリーニング装置、６・・・除電露光手段、７・・・現像手段、９・・・中間転写ベルト、３１，３１ａ・・・ＬＥＤ基板、３２，３２ａ・・・ライトガイド、３３・・・保持手段、３６・・・光透過部、３９・・・反射面、４３・・・ガイド部、４８・・・前扉ガイドレール

Claims

その表面に形成されたトナー像を転写バイアスを印加することにより中間転写ベルトに転写する感光体の周囲に配置され、該感光体の表面に残留したトナーを除去するクリーニング装置と、トナー像を前記中間転写ベルトに転写した後の、前記感光体の表面に光を当てて除電する除電露光手段とを備えたカートリッジにおいて、
前記除電露光手段は、前記クリーニング装置の前記感光体と反対側に配置される光源と、絶縁材料で形成され、前記光源の光を該クリーニング装置と前記中間転写ベルトとの間を通して前記感光体に導くように配置されたライトガイドとを備えることを特徴とするカートリッジ。
前記ライトガイドは、前記光源の前記中間転写ベルトに対向する面を覆うように配置されることを特徴とする、請求項１に記載のカートリッジ。
前記除電露光手段は、前記感光体の長手方向と平行に複数の光源を配置した光源部と、前記クリーニング装置の前記中間転写ベルトに対向する面を覆うように配置され、前記各光源の光を共通に導く１個のライトガイドとを備えたことを特徴とする、請求項１又は２に記載のカートリッジ。
前記クリーニング装置は、除去したトナーを回収して搬送する回収トナー搬送手段を備えたことを特徴とする、請求項１ないし３のうちの何れか１項に記載のカートリッジ。
前記光源を保持する保持手段を備え、前記光源は、該保持手段を介して前記クリーニング装置を保持するカートリッジハウジングの一部に着脱自在に固定されていることを特徴とする、請求項１ないし４のうちの何れか１項に記載のカートリッジ。
前記保持手段は、前記ライトガイドよりも前記感光体と反対側に突出する位置に、画像形成装置本体に設けた位置決め部に載置されるガイド部を備えることを特徴とする、請求項５に記載のカートリッジ。
前記中間転写ベルトに対向して配置される、請求項１ないし６のうちの何れか１項のカートリッジを備えることを特徴とする画像形成装置。