JP2017058433A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、端部での不具合を抑制できるクリーナレスシステムの画像形成装置を提供する。
【解決手段】 感光ドラム１の回転軸方向における、現像装置３の現像剤担持部Ｄの長さをＬ_ＤＥＶ、転写ローラ５の長さをＬ_ＴＲとすると、Ｌ_ＤＥＶ≧Ｌ_ＴＲであり、感光ドラム１の回転軸方向において、転写ローラ５による転写工程後で且つ帯電ローラ２による帯電工程前に感光ドラム１の表面電位を除電するために光を感光ドラム１の表面に照射する除電装置８による感光ドラム１の表面上の受光量は、現像剤担持部Ｄの端部が中央部よりも少ないことを特徴とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真装置や静電記録装置等の画像形成装置において、特許文献１に示すように、装置構成の簡略化や廃棄物を無くすという観点からクリーナレスシステム（トナーリサイクルシステム）が提案されている。このクリーナレスシステムにおいては、転写方式の画像形成装置において感光体の転写工程後の表面清掃手段である専用のドラムクリーナーを廃した構成となっている。そして、転写工程後の感光体上の転写残トナーを現像装置によって現像と同時にクリーニングを行なって（以下、「現像同時クリーニング」という）感光体上から除去し、現像装置に回収して再利用する。

現像同時クリーニングとは、転写工程後に感光体上に残留したトナーを次工程以降の現像時にかぶり取りバイアス（現像装置に印加する直流電圧と感光体の表面電位間の電位差であるかぶり取り電位差Ｖｂａｃｋ）によって回収する方法である。この方法によれば、転写残トナーは現像装置に回収されて次工程以後に再利用されるため廃トナーをなくし、メンテナンスに手を煩わせることも少なくすることができる。また、クリーナレスであることにより、スペース面での利点も大きく、画像形成装置を大幅に小型化できるようになる。

一方、感光体上に残留電荷がある場合、感光体の表面電位が乱れるため特に低湿環境下において、感光体上の帯電電位の差に起因して感光体の回転周期で「ドラムポジゴースト」と呼ばれる画像弊害が生じることがある。この「ドラムポジゴースト」をなくすために特許文献２に示すように、転写工程後で帯電工程前に光を感光体表面に照射して感光体の表面電位を所定の残留電位レベルまで除電する、いわゆる除電手段を設けることが有効であることが知られている。

特開２００６−３０１１０８号公報 特開２００１−１４２３６５号公報

しかしながら、上記の除電手段をクリーナレスシステムの画像形成装置に搭載した場合、本発明者の検討により、以下に示す課題が発生することがあることが分かった。

具体的には、感光体の回転軸方向において、除電手段の光照射幅と転写部材幅の関係が不適切な場合、端部で不具合が発生することがあった。

本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、端部での不具合を抑制できるクリーナレスシステムの画像形成装置を提供するものである。

前記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、像担持体と、前記像担持体と接触し、前記像担持体を帯電させる帯電装置と、現像剤を担持して前記像担持体に現像剤を供給し、前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤で現像するとともに、前記像担持体上の現像剤を被転写材に転写した際に、前記像担持体上に残留した現像剤を現像器内に回収する現像装置と、前記像担持体上の現像剤像を被転写材に転写させる転写部材と、前記転写部材による転写工程後で且つ前記帯電装置による帯電工程前に前記像担持体の表面電位を除電するために光を前記像担持体の表面に照射する除電装置と、を有する画像形成装置において、前記像担持体の回転軸方向における、前記現像装置の現像剤担持部の長さをＬ_ＤＥＶ、前記転写部材の長さをＬ_ＴＲとすると、Ｌ_ＤＥＶ≧Ｌ_ＴＲであり、前記像担持体の回転軸方向において、前記除電装置による前記像担持体上の受光量は、前記現像剤担持部の端部が中央部よりも少ないことを特徴とする。

本発明によれば、端部での不具合を抑制できるクリーナレスシステムの画像形成装置を提供できる。

本発明に係る画像形成装置の第１実施形態の構成を示す断面説明図である。 第１実施形態の除電装置の構成を示す断面説明図である。 第１実施形態の除電装置のレンズの構成を示す斜視説明図である。 本発明に係る画像形成装置の第１実施形態の現像剤担持部と、転写ローラと、除電装置の光照射開口と、帯電ローラと、感光ドラムとの長手方向の配置を示す図である。 比較例の現像剤担持部と、転写ローラと、除電装置の光照射開口と、帯電ローラと、感光ドラムとの長手方向の配置を示す図である。 第１実施形態と比較例とで感光ドラムの表面上の長手方向における受光量の分布を比較した図である。 第１実施形態と比較例とで感光ドラムの表面上の長手方向における端部領域Ａの帯電ローラ通過前後におけるトナーの帯電量の分布を比較した図である。 第１実施形態と比較例との検証結果を示す図である。 （ａ）は本発明に係る画像形成装置の第２実施形態の現像剤担持部と、転写ローラと、除電装置の光照射開口と、帯電ローラと、感光ドラムとの長手方向の配置を示す図である。（ｂ）は第２実施形態の除電装置のレンズの構成を示す斜視説明図である。 第２実施形態と比較例とで感光ドラムの表面上の長手方向における受光量の分布を比較した図である。

図により本発明に係る画像形成装置の一実施形態を具体的に説明する。尚、以下の各実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、発明が適用される装置構成や各種条件により適宜変更されるものであるため特に特定的な記載が無い限りは、発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

先ず、図１〜図８を用いて本発明に係る画像形成装置の第１実施形態の構成について説明する。

＜画像形成装置＞
先ず、図１を用いて本発明に係る画像形成装置の構成について説明する。図１は、本発明に係る画像形成装置の構成を示す断面説明図である。本実施形態では、画像形成装置の一例として、転写式の電子写真プロセスを利用するモノクロレーザプリンタについて説明する。

図１に示す画像形成装置７は、像担持体となる感光ドラム１を有する。更に、感光ドラム１の表面に接触し、該感光ドラム１の表面を一様に帯電させる帯電装置となる帯電ローラ２を有する。

更に、現像装置３を有する。現像装置３は、現像剤となるトナーを現像剤担持体となる現像スリーブ３１の表面に担持して感光ドラム１の表面にトナーを供給する。これにより該感光ドラム１の表面に形成された静電潜像をトナー像として現像する。

更に、現像装置３は、該感光ドラム１の表面上（像担持体上）のトナーを被転写材となる記録材Ｐに転写した際に、該感光ドラム１の表面上に残留したトナーを現像剤容器３ａ内（現像器内）に回収する。

更に、露光手段となるレーザスキャナ４を有する。更に、感光ドラム１の表面上に形成されたトナー像（現像剤像）を記録材Ｐに転写させる転写部材となる転写ローラ５を有する。更に、定着手段となる定着装置６を備えている。

また、画像形成装置７は、感光ドラム１、帯電ローラ２、現像装置３等を一体的にカートリッジ化したプロセスカートリッジ９を着脱可能に備える構成である。

本実施形態の感光ドラム１は、外径直径が２４ｍｍの負極性のＯＰＣ（Organic Photo Conductor；有機光半導体）感光体である。この感光ドラム１は、図１の矢印Ｒ１方向に１００ｍｍ／ｓｅｃの周速度（プロセススピード、印字速度）で回転可能に設けられる。以下、感光ドラム１の回転軸方向を該感光ドラム１の長手方向という。

帯電ローラ２は、感光ドラム１の表面を一様に帯電する。帯電ローラ２は、導電性の弾性ローラからなり、芯金２ａと、該芯金２ａの外周を覆う導電性を有する弾性層２ｂとを有する。

帯電ローラ２は、感光ドラム１の表面に対して所定の押圧力で圧接されている。感光ドラム１の表面のうち帯電ローラ２に圧接される部分を帯電部ｃとする。また、帯電ローラ２は、感光ドラム１の回転に伴なって回転する。

画像形成装置７は、帯電ローラ２に帯電バイアスを印加する帯電電源を有している。帯電電源は、帯電ローラ２の芯金２ａに直流電圧を印加する。この直流電圧は、感光ドラム１の表面電位と帯電ローラ２の電位との電位差が放電開始電圧以上となるような値に設定されている。具体的には、帯電バイアスとして−１３００Ｖの直流電圧が帯電電源から帯電ローラ２に印加される。このとき、感光ドラム１の表面電位（暗部電位）は−７００Ｖに一様に帯電される。

レーザスキャナ４は、レーザダイオード、ポリゴンミラー等を有している。このレーザスキャナ４は、目的の画像情報の時系列電気ディジタル画素信号に対応して強度変調されたレーザ光Ｆを出力する。帯電ローラ２により一様に帯電された感光ドラム１の表面にレーザ光Ｆを照射して走査露光する。

レーザ光Ｆによって感光ドラム１の表面を全面露光した場合、感光ドラム１の表面電位（露光部電位Ｖ_Ｌ）が−１５０Ｖとなるようにレーザスキャナ４のレーザ出力が調整されている。

現像装置３は、第１枠体３Ａによって構成される現像室３０１と、第２枠体３Ｂによって構成されるトナー収容室３００と、を有している。現像室３０１とトナー収容室３００とを連通する供給開口Ｑが形成されている。

現像室３０１には、現像剤担持体となる現像スリーブ３１と、規制部材となる規制ブレード３３と、が設けられている。トナー収容室３００には現像剤となる磁性トナーｔが収容されている。

磁性トナーｔは、現像スリーブ３１に内包された磁界発生手段であるマグネットローラ３２の磁力によって現像スリーブ３１の表面に引き付けられる。

磁性トナーｔが現像スリーブ３１の表面にコートされた領域を現像剤担持部Ｄという。磁性トナーｔは一定の摩擦帯電を帯びており、負極性に帯電している。そして、磁性トナーｔは、現像バイアス印加電源により現像スリーブ３１と感光ドラム１との間に印加された現像バイアスにより現像部ａにおいて感光ドラム１の表面上の静電潜像に供給されてトナー像として現像されて顕像化する。

本実施形態の現像バイアスは、−３５０Ｖに設定している。尚、現像部ａとは、感光ドラム１の表面のうち現像スリーブ３１に対向する領域であって、該現像スリーブ３１によって現像剤が供給される領域である。

接触式の転写部材として中抵抗の転写ローラ５が感光ドラム１の表面に圧接されている。感光ドラム１の表面のうち転写ローラ５に圧接される部分を転写部ｂとする。本実施形態の転写ローラ５は、導電性を有する芯金５ａと、該芯金５ａの外周を覆う中抵抗の発泡層５ｂとにより構成されている。

転写ローラ５の電気抵抗値は、５×１０^８Ωのものを用いた。そして、＋２．０ｋＶの転写バイアス電圧を芯金５ａに印加し、感光ドラム１の表面上に形成されたトナー像を被転写材となる記録材Ｐに転写する。

定着装置６は、転写部ｂを通過してトナー像が転写された記録材Ｐを加熱及び加圧することによりトナー像を記録材Ｐに定着する。その後、トナー像が定着された記録材Ｐは、画像形成装置７の外に設けられた排出トレイ１０上に排出される。

＜画像形成動作＞
次に、図１を用いて画像形成装置７の画像形成動作について説明する。先ず、プリント信号が画像形成装置７本体の制御手段となるコントローラに入力される。すると、画像形成装置７は画像形成動作を開始する。

そして、所定のタイミングで各駆動部が動き出し、各電圧が印加される。図１の矢印Ｒ１方向に回転駆動された感光ドラム１の表面は、帯電ローラ２によって一様に帯電される。一様に帯電された感光ドラム１は、レーザスキャナ４から出射される画像情報に応じたレーザ光Ｆにより露光され、その表面に静電潜像が形成される。その後、この静電潜像は、現像スリーブ３１によって磁性トナーｔ（現像剤）が供給されて、トナー像（現像剤像）として可視化される。

一方、記録材Ｐは、給送カセット７０から給送ローラ７１により繰り出され、図示しない分離手段との協働により一枚ずつ分離給送される。感光ドラム１の表面へのトナー像の画像形成タイミングとの同期をとりながら記録材Ｐを転写部ｂへと送り出す。

感光ドラム１の表面上に可視化されたトナー像は、転写ローラ５の作用によって記録材Ｐに転写される。トナー像が転写された記録材Ｐは、定着装置６に搬送される。定着装置６に設けられた定着ローラと加圧ローラとにより挟持搬送される間に記録材Ｐ上の未定着のトナー像は、加熱及び加圧されて記録材Ｐに永久定着される。その後、記録材Ｐは、排出ローラ１１等により挟持搬送されて機外に排出される。

＜クリーナレスシステム＞
次に、本実施形態のクリーナレスシステムについて説明する。本実施形態では、転写部ｂで転写されずに感光ドラム１の表面上に残留した転写残トナーは以下の通りである。該転写残トナーが帯電ローラ２によって帯電される帯電位置に到達する前に該感光ドラム１の表面上から除去するクリーニング部材を設けない、いわゆるクリーナレスシステムを採用している。ここでいうクリーニング部材とは、感光ドラム１の表面に当接し、該感光ドラム１の表面上のトナーを掻き取るクリーニングブレード等である。

転写工程後に感光ドラム１の表面上に残った転写残トナーは、図１の矢印Ｒ１方向に回転駆動される感光ドラム１の回転方向において帯電部ｃよりも上流側の空隙部における放電によって感光ドラム１の表面と同様に負極性に帯電される。

このとき、感光ドラム１の表面は、−７００Ｖに帯電される。負極性に帯電した転写残トナーは、帯電部ｃにおいて感光ドラム１の表面電位が−７００Ｖで、帯電ローラ２の電位が−１３００Ｖの電位差の関係により帯電ローラ２の表面には付着せずに該帯電ローラ２を通過する。

帯電部ｃを通過した転写残トナーは、感光ドラム１の表面のうちレーザ光Ｆが照射されるレーザ照射位置ｄに到達する。転写残トナーは、レーザ光Ｆを遮蔽するほどは多くない。このため感光ドラム１の表面上の静電潜像を作像する工程に影響しない。

レーザ照射位置ｄを通過した転写残トナーのうち非露光部（レーザ光Ｆの照射を受けていない感光ドラム１の表面）の転写残トナーは、現像部ａにおいて、静電力によって現像スリーブ３１に回収される。

一方、レーザ照射位置ｄを通過した転写残トナーのうち露光部（レーザ光Ｆの照射を受けた感光ドラム１の表面）の転写残トナーは、静電力的には回収されずにそのまま感光ドラム１の表面上に存在し続ける。

しかし、一部の転写残トナーは、現像スリーブ３１の周速度と、感光ドラム１の周速度との周速度差による物理的な力で回収される場合もある。このように記録材Ｐに転写されずに感光ドラム１の表面上に残った転写残トナーは、概ね現像装置３に回収される。そして、現像装置３に回収された転写残トナーは、現像装置３内に残っているトナーと混合されて再度使用される。

本実施形態では、転写残トナーの帯電極性を負極性にし、帯電部ｃを通過させるために、帯電ローラ２を感光ドラム１の周速度に対して所定の周速度差を設けて駆動回転している。

帯電ローラ２と感光ドラム１とを所定の周速度差を設けて駆動回転することで、感光ドラム１の表面と帯電ローラ２の表面との間の摺擦によって、転写残トナーを負極性に帯電させることが可能となる。これにより帯電ローラ２へのトナーの付着を抑制する。

本実施形態では、帯電ローラ２の芯金２ａに帯電ローラギアが設けられている。この帯電ローラギアは、感光ドラム１の端部に設けられたドラムギアと噛合している。これにより感光ドラム１が回転駆動するのに伴って帯電ローラ２も回転駆動する。本実施形態の帯電ローラ２の表面の周速度は、感光ドラム１の表面の周速度に対して１１５％になるように設定されている。

＜除電装置＞
次に、図２及び図３を用いて本実施形態の除電手段となる除電装置８の構成について説明する。図２は、本実施形態の除電装置８の構成を示す断面説明図である。図３は、本実施形態の除電装置８のレンズ８１の構成を示す斜視説明図である。

除電装置８は、図２及び図３に示すように、光源となるＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）ランプ９０と、ライトガイド８０とを有して構成される。感光ドラム１の表面のうち除電装置８により除電される部分を除電部Ｌとする。

除電装置８は、転写ローラ５による転写工程後で、且つ、帯電ローラ２による帯電工程前に感光ドラム１の表面電位を除電するために該感光ドラム１の表面に対して図２及び図３の矢印Ｗ方向に除電光８ａ（光）を照射する。これにより感光ドラム１の表面電位を所定の電位まで除電する。

除電装置８により感光ドラム１の表面に除電光８ａを照射して除電された該感光ドラム１の表面電位は、露光部電位Ｖ_Ｌ以下であることが望ましい。

これにより感光ドラム１の表面上のドラムポジゴーストを解消することができる。本実施形態では、除電装置８によって帯電ローラ２による帯電工程前の感光ドラム１の表面電位を所望の領域で露光部電位Ｖ_Ｌ程度（−１５０Ｖ程度）に設定している。

図３に示すＬＥＤランプ９０は、画像形成装置７本体側に設けられている。一方、図２に示すライトガイド８０は、プロセスカートリッジ９側に設けられている。

ライトガイド８０は、図１に示す転写部ｂよりも感光ドラム１の回転方向（図１の矢印Ｒ１方向）下流側で、且つ、帯電部ｃよりも感光ドラム１の回転方向（図１の矢印Ｒ１方向）上流側に配置される。

ライトガイド８０は、プロセスカートリッジ９の枠体５１に両面テープ等の固定手段を用いて取り付けられている。

また、ライトガイド８０の軸線方向は、感光ドラム１の軸線方向と略平行に配置される。ライトガイド８０に設けられた導光体となるレンズ８１の少なくとも一方の軸端面には、ＬＥＤランプ９０から照射された光９０ａを受光する光入射部８１ｂが設けられている。

画像形成装置７本体側で、ライトガイド８０に設けられたレンズ８１の光入射部８１ｂに対向する位置には、図示しない支持手段によりＬＥＤランプ９０が支持されている。ＬＥＤランプ９０は、図示しない制御手段となる制御部により所定のタイミングで点灯がＯＮ／ＯＦＦされる。

＜ライトガイド＞
次に、図２及び図３を用いてライトガイド８０の構成について説明する。

ライトガイド８０は、図２及び図３に示すように、ＬＥＤランプ９０から受光した光９０ａを透光及び反射して感光ドラム１の表面に導く導光体となる略円柱形状のレンズ８１を有する。更に、該レンズ８１の反射効率を高めるために内周面８２ｂを白色にした外装ケース８２（ハウジング）とを有する。

レンズ８１の軸方向の端面である光入射部８１ｂにＬＥＤランプ９０からの光９０ａを入射させる。

感光ドラム１の表面と対向する位置には、図２に示すように、外装ケース８２に除電が必要な幅に応じた光照射開口８２ａ（開口）が設けられている。

導光体となるレンズ８１は、光源となるＬＥＤランプ９０から照射された光９０ａを感光ドラム１の表面に導く。

これによりＬＥＤランプ９０から出射された光９０ａは、レンズ８１の軸方向の端面である光入射部８１ｂからレンズ８１内に入射される。その後、外装ケース８２の白色の内周面８２ｂで反射して光照射開口８２ａから感光ドラム１の表面上の除電部Ｌに除電光８ａとして照射される。

外装ケース８２は、ＬＥＤランプ９０から出射された光９０ａが光照射開口８２ａ以外に照射されないように遮光部材として構成される。本実施形態では、除電装置８から出射される除電光８ａの露光幅は、光照射開口８２ａの除電装置８の軸方向の幅がＬ_ＰＥである。

本実施形態では、ライトガイド８０の光照射開口８２ａが設けられた側の端面８０ａから感光ドラム１の表面までの距離は略４ｍｍに設定した。

レンズ８１の外周面のうち光照射開口８２ａの図２の矢印Ｗ方向で示す光照射方向側と反対の位置には、図３に示すように、反射部となる複数の断面がＶ字型の溝８１ａが設けられている。

反射部となる複数の断面がＶ字型の溝８１ａは、レンズ８１の外周面の軸線方向の略全域に亘って該軸線方向と直交する方向に沿って複数平行に並べて設けられている。断面がＶ字型の溝８１ａは、三角形状断面を呈する凹凸部により構成される。

この溝８１ａは、光入射部８１ｂから導入された光９０ａを図３の矢印Ｗ方向で示す感光ドラム１の表面側に反射する反射部として機能する。

即ち、導光体となるレンズ８１は、感光ドラム１の回転軸方向において、その外周面に複数の反射部となる断面がＶ字型の溝８１ａが設けられている。

＜端部回収不良＞
本発明者の検討により明らかになった感光ドラム１の軸方向端部における転写残トナーの回収不良について説明する。

感光ドラム１の表面のうち転写ローラ５と当接していない該感光ドラム１の軸方向端部の領域に除電装置８から出射された除電光８ａを照射する。

すると、現像装置３により感光ドラム１の軸方向端部における感光ドラム１の表面上の転写残トナーを回収することができなくなる。これにより感光ドラム１の表面上に転写残トナーが残ってしまう回収不良が発生してしまう。この感光ドラム１の軸方向端部における感光ドラム１の表面上に転写残トナーが残ってしまうことを以下、「端部回収不良」という。

先ず、図５に示す比較例を用いて端部回収不良の発生メカニズムについて説明する。図５は、比較例の現像剤担持部Ｄと、転写ローラ５と、除電装置８の光照射開口８２ａと、帯電ローラ２と、感光ドラム１との長手方向における位置関係を示す。

図５に示すように、現像剤担持部Ｄと、転写ローラ５と、除電装置８の光照射開口８２ａと、帯電ローラ２と、感光ドラム１とは、それぞれの長手方向の中心が同一線上にある。

感光ドラム１の表面のうち現像スリーブ３１の表面上のトナーコート領域である現像剤担持部Ｄと対向する領域Ｂでは、該感光ドラム１の表面上に電荷を持てない（電荷が略ゼロ）トナー（カブリトナー）が存在する。

図５に示す領域Ｂ内で転写ローラ５が感光ドラム１と当接している領域では、転写部ｂで放電を受けている。このため感光ドラム１の表面上のカブリトナーは正極化される。

一方、図５に示す領域Ｂ内で転写ローラ５が感光ドラム１と当接していない端部領域Ａでは、転写部ｂで放電を受けていない。このため感光ドラム１の表面上のカブリトナーの電荷は略ゼロである。

そして、図１に示す矢印Ｒ１方向に感光ドラム１が回転して転写部ｂを通過した後、該感光ドラム１の表面に除電装置８から除電光８ａが照射されて該感光ドラム１の表面電位が除電される。すると、図５に示す領域Ｂ内の感光ドラム１の表面上のカブリトナーは、図１に示す帯電部ｃを通過する際の強い放電により負極化される。

図５に示す領域Ｂ内で転写ローラ５が感光ドラム１の表面に当接している領域では、該感光ドラム１の表面上のカブリトナーは、図１に示す帯電部ｃを通過する前に転写部ｂで正極化されている。

このため図１に示す帯電部ｃを通過する際の強い放電により適正な帯電量のネガトナーになる。その結果、現像装置３によりネガトナーを回収することができる。

一方、図５に示す領域Ｂ内で転写ローラ５が感光ドラム１の表面に当接していない端部領域Ａでは、該感光ドラム１の表面上のカブリトナーは、図１に示す帯電部ｃを通過する前の電荷が略ゼロである。

このため図１に示す帯電部ｃを通過する際の強い放電により帯電量が高すぎる強ネガトナーになってしまう。

その結果、図５に示す端部領域Ａでは、感光体とトナーとの鏡映力が強くなり、現像装置３により回収することができなくなる。これにより図５の斜線部で示す位置で感光ドラム１の表面上に転写残トナーが残ってしまい、端部回収不良が発生する。

特に、現像剤担持部Ｄの長手方向端部では、トナーコート状態が不安定である。このため現像装置３による回収が安定せず、端部回収不良が生じ易い。

端部回収不良により感光ドラム１の表面上に残った転写残トナーは、感光ドラム１の表面上に徐々に蓄積される。これにより感光ドラム１の表面上にリング状のトナー凝集体が形成される。

この感光ドラム１の表面の長手方向端部に形成されたリング状のトナー凝集体を以下、「端部トナーリング」という。このように感光ドラム１の表面の長手方向端部に端部トナーリングが形成されると、感光ドラム１の表面の長手方向端部で当接不良による濃度ムラやトナー飛散から生じるコバ汚れ（記録材Ｐの端部の汚れ）等の画像不良が発生することがある。

＜端部回収不良防止＞
次に、図４を用いて本実施形態の特徴である端部回収不良を防止する構成について説明する。図４は、本実施形態の現像剤担持部Ｄと、転写ローラ５と、除電装置８の光照射開口８２ａと、帯電ローラ２と、感光ドラム１とのそれぞれの長手方向における位置関係を示す。

感光ドラム１の表面に接触して帯電処理が可能な帯電ローラ２の塗工部の長手方向の長さは、２５０ｍｍに設定した。また、帯電ローラ２が感光ドラム１の表面に圧接している圧接部の長手方向の長さは２３０ｍｍに設定した。

図４に示す現像剤担持部Ｄ（トナーコート領域）の長手方向の長さは、２２２ｍｍに設定した。転写ローラ５の圧接部の長手方向の長さは、２１５ｍｍに設定した。

光照射開口８２ａの長手方向の長さは、２１２ｍｍに設定した。図４に示すように、現像剤担持部Ｄと、転写ローラ５と、除電装置８の光照射開口８２ａと、帯電ローラ２と、感光ドラム１とは、それぞれの長手方向の中心が同一線上にある。

端部回収不良の発生メカニズムを考慮すると、除電装置８の光照射開口８２ａは、現像剤担持部Ｄよりも内側に位置する必要がある。好ましくは、除電装置８の光照射開口８２ａは、転写ローラ５よりも内側に位置する必要がある。

即ち、感光ドラム１の回転軸方向（図４の左右方向）における、現像装置３の現像スリーブ３１の表面上のトナーが担持される領域である現像剤担持部Ｄの長さをＬ_ＤＥＶとする。更に、転写ローラ５の長手方向（図４の左右方向）の長さをＬ_ＴＲとする。更に、除電装置８の光照射開口８２ａの長手方向（図４の左右方向）の長さをＬ_ＰＥとする。

すると、図４に示すように、長さＬ_ＤＥＶと、長さＬ_ＴＲと、長さＬ_ＰＥとの関係が以下の数１式を満たすように設定する。

［数１］
Ｌ_ＰＥ＜Ｌ_ＴＲ≦Ｌ_ＤＥＶ

ここで、感光ドラム１の回転軸方向（図４の左右方向）において、図４に示す除電装置８の光照射開口８２ａの長手方向の長さ（露光幅）Ｌ_ＰＥは、現像剤担持部Ｄの長さＬ_ＤＥＶよりも短い。

また、図４に示す除電装置８の光照射開口８２ａの長手方向の長さ（露光幅）Ｌ_ＰＥは、感光ドラム１の表面上の画像形成領域の該感光ドラム１の長手方向（図４の左右方向）の長さＬ_Ｇを概ね含んでいる。

＜比較例＞
次に、図４に示す本実施形態の効果を検証するために、図５に示す比較例の構成について説明する。図５は、比較例の現像剤担持部Ｄと、転写ローラ５と、除電装置８の光照射開口８２ａと、帯電ローラ２と、感光ドラム１とのそれぞれの長手方向における位置関係を示す。

図５に示す比較例では、現像剤担持部Ｄの長手方向（図５の左右方向）の長さＬ_ＤＥＶを考慮する。更に、転写ローラ５の長手方向（図５の左右方向）の長さＬ_ＴＲを考慮する。更に、除電装置８の光照射開口８２ａの長手方向（図５の左右方向）の長さＬ_ＰＥを考慮する。そして、これらの関係が以下の数２式を満たすように設定されている。

［数２］
Ｌ_ＰＥ≧Ｌ_ＤＥＶ＞Ｌ_ＴＲ

図５に示す比較例の光照射開口８２ａの長手方向の長さＬ_ＰＥは、２２５ｍｍに設定した。

＜本実施形態と比較例との受光量分布＞
図６は、図４に示す本実施形態と、図５に示す比較例との感光ドラム１の表面上の受光量の長手方向における分布を示す。

図６の実線で示す分布曲線ｅは、図４に示す本実施形態の感光ドラム１の表面上の受光量の長手方向における分布を示す。図６の破線で示す分布曲線ｇは、図５に示す比較例の感光ドラム１の表面上の受光量の長手方向における分布を示す。

図４に示す本実施形態では、除電装置８の光照射開口８２ａの長手方向の長さＬ_ＰＥ（露光幅）は、転写ローラ５の長手方向の長さＬ_ＴＲ（転写部材の幅）よりも短い。

感光ドラム１の回転軸方向（図４の左右方向）において、除電装置８の露光幅は、該感光ドラム１の表面と対向しているライトガイド８０の光照射開口８２ａの幅（光照射開口幅）である。

このため図６に示す領域Ｂ内で転写ローラ５が感光ドラム１の表面に当接していない端部領域Ａに除電装置８から出射される除電光８ａの照射が抑えられる。

これにより図６の分布曲線ｅで示すように、感光ドラム１の回転軸方向（図４の左右方向）において、除電装置８による感光ドラム１の表面上の端部領域Ａでの除電光８ａの受光量を長手方向の中央部よりも少なく（弱く）することができる。

一方、図５に示す比較例では、除電装置８の光照射開口８２ａの長手方向の長さＬ_ＰＥは、転写ローラ５の長手方向の長さＬ_ＴＲよりも長い。

このため図６に示す領域Ｂ内で転写ローラ５が感光ドラム１の表面に当接していない端部領域Ａに除電装置８から出射される除電光８ａが照射される。

これにより図６の分布曲線ｇで示すように、該端部領域Ａでの感光ドラム１の表面上の受光量は長手方向の中央部と略同等であり該端部領域Ａでは図６の分布曲線ｅよりも強くなる。

＜端部回収不良の防止構成の効果検証＞
図７は、図４に示す本実施形態と、図５に示す比較例とについて、図４及び図５の端部領域Ａの帯電ローラ２の通過前後における感光ドラム１の表面上に残留した転写残トナーの帯電量分布を示す。図７の縦軸は、ホソカワミクロン株式会社製の「Ｅ−ＳＰＡＲＴ Ａｎａｌｙｚｅｒ（商品名）」で測定した粒子全体の個数を１００％としたときの各帯電量の個数を比率で算出した値を示す。

図７の破線で示す分布曲線ｈは、図４に示す本実施形態の端部領域Ａの帯電ローラ２の通過前における感光ドラム１の表面上に残留した転写残トナーの帯電量分布を示す。

図７の実線で示す分布曲線ｉは、図４に示す本実施形態の端部領域Ａの帯電ローラ２の通過後における感光ドラム１の表面上に残留した転写残トナーの帯電量分布を示す。

図７の一点鎖線で示す分布曲線ｊは、図５に示す比較例の端部領域Ａの帯電ローラ２の通過前における感光ドラム１の表面上に残留した転写残トナーの帯電量分布を示す。

図７の実線で示す分布曲線ｋは、図５に示す比較例の端部領域Ａの帯電ローラ２の通過後における感光ドラム１の表面上に残留した転写残トナーの帯電量分布を示す。

感光ドラム１の端部領域Ａのトナーの帯電量の分布測定には、ホソカワミクロン株式会社製の「Ｅ−ＳＰＡＲＴ Ａｎａｌｙｚｅｒ（商品名）」を用いた。

図７の分布曲線ｊ，ｈで示すように、帯電ローラ２の通過前における感光ドラム１の表面上の端部領域Ａに残留した転写残トナーの帯電量は、図４に示す本実施形態と、図５に示す比較例とは、共に略ゼロ「０」の近傍であった。

図４に示す本実施形態では、感光ドラム１の表面上の端部領域Ａに除電装置８から出射される除電光８ａが照射されることを抑えている。

このため帯電ローラ２の通過後においても該帯電ローラ２を通過する際の図１に示す帯電部ｃでの放電が抑制される。

これにより図７の分布曲線ｉで示すように、感光ドラム１の表面上の端部領域Ａでのトナーの強負極化が抑えられ、適正な帯電量のネガトナーになる。

一方、図５に示す比較例では、感光ドラム１の表面上の端部領域Ａに除電装置８から出射される除電光８ａが照射されている。

このため帯電ローラ２の通過後において該帯電ローラ２を通過する際に図１に示す帯電部ｃでの放電により図７の分布曲線ｋで示すように、トナーが強負極化される。

更に、図８に、図４に示す本実施形態と、図５に示す比較例との検証結果を示す。検証方法として、本実施形態と比較例とで、実際に記録材Ｐに印刷を行なうテストを実施した。

評価環境は、温度が２３℃で、湿度が６０％ＲＨ（Relative Humidity；相対湿度）環境で、レターサイズ（letter size）の紙製の記録材Ｐを用いてテスト画像を２枚間欠の条件で、３０００枚の耐久試験を行った。尚、２枚間欠の条件とは、記録材Ｐを２枚連続で印刷し、感光ドラム１が停止した後、再び、記録材Ｐを２枚連続で印刷することを繰り返す印刷条件である。

図８に示すように、図４に示す本実施形態では、端部回収不良が発生せず、端部トナーリングが形成されず、端部コバ汚れが発生しなかった。

一方、図５に示す比較例では、５０枚の記録材Ｐを通紙すると端部回収不良が発生した。また、１００枚の記録材Ｐを通紙すると端部トナーリングが形成された。また、２００枚の記録材Ｐを通紙すると端部コバ汚れが発生した。

このように、図４に示す本実施形態では、図４の左右方向で示す長手方向において、除電装置８の光照射開口８２ａの長手方向の長さＬ_ＰＥ（開口幅）を以下の通り設定する。転写ローラ５の長手方向の長さＬ_ＴＲ（幅）よりも短く設定する。

これにより図４に示す領域Ｂ内で転写ローラ５が感光ドラム１と当接していない端部領域Ａに除電装置８から出射される除電光８ａが照射されることを抑えることができる。

その結果、感光ドラム１の表面上の端部領域Ａにおいて、図１に示す帯電部ｃでの放電を抑制し、転写残トナーの強負極化が抑えられ、該端部領域Ａでの転写残トナーの回収不良を抑制することができる。

これにより図４に示す本実施形態では、感光ドラム１の表面上の端部領域Ａでの転写残トナーの回収不良を抑えることができる。

これにより感光ドラム１の表面上の端部領域Ａでの不具合を抑制できるクリーナレスシステムの画像形成装置７を提供できる。

尚、本実施形態では、除電装置８は、図２及び図３に示すように、画像形成装置７本体側に支持されたＬＥＤランプ９０と、プロセスカートリッジ９側に支持されたライトガイド８０とから成る構成であった。

他に、除電装置８として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）を複数個並べたようなチップアレイを感光ドラム１の表面に対向させる構成としても良い。

また、本実施形態では、図２に示す現像装置３は、現像スリーブ３１にトナーを供給する現像剤供給ローラを有さない構成であった。

他に、現像装置３として、現像スリーブ３１にトナーを供給する現像剤供給ローラを有する構成でも良い。

また、本実施形態では、図２に示すライトガイド８０の外装ケース８２の内周面８２ｂが白色の遮光部材で構成された一例である。他に、外装ケース８２と、遮光部材とを別部材で構成しても良い。

尚、本実施形態では、ライトガイド８０の外装ケース８２の内周面８２ｂが白色の遮光部材で構成された一例である。

他に、ライトガイド８０の外装ケース８２とは別に感光ドラム１の表面の近傍に遮光部材を配置しても良い。

例えば、除電装置８から感光ドラム１の表面に照射する除電光８ａ（光）の照射方向（図２及び図３の矢印Ｗ方向）において、感光ドラム１と除電装置８との間に図示しない遮光部材を配置しても良い。

次に、図９及び図10を用いて本発明に係る画像形成装置の第２実施形態の構成について説明する。尚、前記第１実施形態と同様に構成したものは同一の符号、或いは符号が異なっても同一の部材名を付して説明を省略する。

図４に示す第１実施形態では、転写ローラ５が感光ドラム１の表面に当接していない端部領域Ａに除電装置８から出射される除電光８ａが照射されることを抑える。

このために図４の左右方向で示す長手方向において、除電装置８の光照射開口８２ａの長手方向の長さＬ_ＰＥ（開口幅）を、転写ローラ５の長手方向の長さＬ_ＴＲ（幅）よりも短く設定した。

一方、図４に示す第１実施形態では、図３の矢印Ｗ方向で示す除電光８ａの照射方向とは反対側に配置されるレンズ８１の外周面上に軸線方向の略全域に亘って三角形状断面を有する断面がＶ字型の溝８１ａが設けられている。

本実施形態では、図９（ｂ）の矢印Ｗ方向で示す除電光８ａの照射方向とは反対側に配置されるレンズ８１の外周面上に軸線方向に沿って設けられる三角形状断面を有する断面がＶ字型の溝８１ａ（反射部）は以下の通りである。感光ドラム１の表面上の端部領域Ａにおいて設けていない。他の構成は、第１実施形態と同様に構成される。

図９（ａ）は、本実施形態の現像剤担持部Ｄと、転写ローラ５と、除電装置８の光照射開口８２ａと、帯電ローラ２と、感光ドラム１とのそれぞれの長手方向における位置関係を示す。

図９（ｂ）は、本実施形態の除電装置８のレンズ８１の構成を示す斜視説明図である。

図９（ａ）に示すレンズ８１の外周面上に軸線方向に沿って設けられる三角形状断面を有する断面がＶ字型の溝８１ａが形成されている長手方向（図９（ａ）の左右方向）の長さをＬ_Ｆとする。

本実施形態では、溝８１ａの長手方向（図９（ａ）の左右方向）の長さＬ_Ｆを２１５ｍｍに設定した。

本実施形態では、図９（ａ）に示す領域Ｂ内で転写ローラ５が感光ドラム１の表面と当接していない端部領域Ａにおいて、レンズ８１の外周面上の断面がＶ字型の溝８１ａを設けていない。

これにより図９（ｂ）に示すように、画像形成装置７側に支持されたＬＥＤランプ９０から出射された光９０ａをレンズ８１の長手方向の端部に設けられた光入射部８１ｂから導入する。

その後、感光ドラム１の表面上の端部領域Ａにおいては、該光９０ａを感光ドラム１の表面側（図９（ｂ）の矢印Ｗ方向）に反射させない構成とした。

即ち、本実施形態では、除電装置８の長手方向（図９（ａ）の左右方向）の露光幅は以下の通りである。図９（ａ）に示すように、導光体となるレンズ８１の外周面上に軸線方向に沿って設けられる反射部となる断面がＶ字型の溝８１ａが形成されている幅（長手方向の長さＬ_Ｆ）である。

図10は、図９（ａ）に示す本実施形態と、図５に示す比較例との感光ドラム１の表面上の長手方向における受光量の分布を示す。

図９（ａ）に示す本実施形態では、感光ドラム１の表面上の端部領域Ａにおいてレンズ８１の外周面上に断面がＶ字型の溝８１ａを設けていない。このため図10の実線で示す分布曲線ｍで示すように、領域Ｂ内で、且つ、転写ローラ５の長手方向における該転写ローラ５の端部よりも外側で、感光ドラム１の表面上の受光量が急峻に低下する。

その結果、感光ドラム１の表面上の端部領域Ａにおける該感光ドラム１の表面上の受光量は、図10の分布曲線ｇで示す比較例と比べて大幅に低下する。

これにより感光ドラム１の表面上の端部領域Ａにおいて、図１に示す帯電部ｃでの放電を抑制し、転写残トナーの強負極化を抑えることができる。これにより感光ドラム１の表面上の端部領域Ａでの転写残トナーの回収不良を抑制することができる。他の構成は前記第１実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来る。

Ｄ…現像剤担持部
Ｌ_ＤＥＶ…現像剤担持部Ｄの長手方向の長さ（現像剤担持部の長さ）
Ｌ_ＴＲ…転写ローラ５の長手方向の長さ（転写部材の長さ）
１…感光ドラム（像担持体）
２…帯電ローラ（帯電装置）
３…現像装置
５…転写ローラ（転写部材）
８…除電装置

Claims (8)

1. 像担持体と、
   前記像担持体と接触し、前記像担持体を帯電させる帯電装置と、
   現像剤を担持して前記像担持体に現像剤を供給し、前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤で現像するとともに、前記像担持体上の現像剤を被転写材に転写した際に、前記像担持体上に残留した現像剤を現像器内に回収する現像装置と、
   前記像担持体上の現像剤像を被転写材に転写させる転写部材と、
   前記転写部材による転写工程後で且つ前記帯電装置による帯電工程前に前記像担持体の表面電位を除電するために光を前記像担持体の表面に照射する除電装置と、
   を有する画像形成装置において、
   前記像担持体の回転軸方向における、前記現像装置の現像剤担持部の長さをＬ_ＤＥＶ、前記転写部材の長さをＬ_ＴＲとすると、
   Ｌ_ＤＥＶ≧Ｌ_ＴＲ
   であり、
   前記像担持体の回転軸方向において、前記除電装置による前記像担持体上の受光量は、前記現像剤担持部の端部が中央部よりも少ないことを特徴とする画像形成装置。
2. 像担持体と、
   前記像担持体と接触し、前記像担持体を帯電させる帯電装置と、
   現像剤を担持して前記像担持体に現像剤を供給し、前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤で現像するとともに、前記像担持体上の現像剤を被転写材に転写した際に、前記像担持体上に残留した現像剤を現像器内に回収する現像装置と、
   前記像担持体上の現像剤像を被転写材に転写させる転写部材と、
   前記転写部材による転写工程後で且つ前記帯電装置による帯電工程前に前記像担持体の表面電位を除電するために光を前記像担持体の表面に照射する除電装置と、
   を有する画像形成装置において、
   前記像担持体の回転軸方向における、前記現像装置の現像剤担持部の長さをＬ_ＤＥＶ、前記転写部材の長さをＬ_ＴＲとすると、
   Ｌ_ＤＥＶ≧Ｌ_ＴＲ
   であり、
   前記像担持体の回転軸方向において、前記除電装置の露光幅は、前記Ｌ_ＤＥＶよりも短いことを特徴とする画像形成装置。
3. 前記像担持体の回転軸方向において、前記除電装置の露光幅は、前記転写部材の幅よりも短いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記除電装置から前記像担持体の表面に照射する光の照射方向において、前記像担持体と前記除電装置との間に遮光部材を設けることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記除電装置は、光源と、ライトガイドとを有して構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記ライトガイドは、前記光源から照射された光を前記像担持体の表面に導く導光体と、前記像担持体と対向する位置に開口を有するハウジングとを有して構成されていることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記像担持体の回転軸方向において、前記除電装置の露光幅は、前記像担持体と対向している前記ライトガイドの光照射開口幅であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記導光体は、前記像担持体の回転軸方向において、その周面に複数の反射部を有し、前記除電装置の露光幅は、前記導光体に前記反射部が形成されている幅であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。

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