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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。
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、回転可能な像担持体と、前記像担持体と接触して前記像担持体と共に帯電部を形成し、前記帯電部において前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、前記像担持体と接触して前記像担持体と共に現像部を形成し、現像剤を担持して前記像担持体の前記表面に現像剤を供給する現像部材と、前記像担持体と共に転写部を形成し、前記転写部において前記像担持体の前記表面に形成された現像剤像を被転写材に転写する転写部材と、前記像担持体の回転方向において、前記転写部よりも下流側、且つ、前記帯電部よりも上流側の前記像担持体の前記表面を除電する除電手段と、を有し、前記転写部材により前記現像剤像を被転写材に転写した後、前記現像部において前記像担持体の前記表面に残留した現像剤を前記現像部材により回収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、前記現像部材の長さをLDEV、前記転写部材の長さをLTR 、前記除電手段の長さをL PE とすると、LDEV≧LTR >L PE であることを特徴とする。
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。
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。
[第1実施形態]
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。
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。
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VL)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、5×108Ω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。
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。
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。
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VL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VL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。
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LPE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。
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。
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LDEV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LTR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LPEとする。
すると、図4に示すように、長さLDEVと、長さLTRと、長さLPEとの関係が以下の数1式を満たすように設定する。
[数1]
LPE<LTR≦LDEV
LPE<LTR≦LDEV
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)LPEは、現像剤担持部Dの長さLDEV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)LPE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LG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。
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LDEV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LTR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LPE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]
LPE≧LDEV>LTR
LPE≧LDEV>LTR
図5に示す比較例の光照射開口82aの長手方向の長さLPE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LPE(露光幅)は、転写ローラ5の長手方向の長さLTR(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LPEは、転写ローラ5の長手方向の長さLTR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LPE(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LTR(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。
[参考例]
次に、図9及び図10を用いて画像形成装置の参考例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。
次に、図9及び図10を用いて画像形成装置の参考例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LPE(開口幅)を、転写ローラ5の長手方向の長さLTR(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。
本参考例では、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、本参考例の現像剤担持部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9(b)は、本参考例の除電装置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LFとする。
本参考例では、溝81aの長手方向(図9(a)の左右方向)の長さLFを215mmに設定した。
本参考例では、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、本参考例では、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LF)である。
図10は、図9(a)に示す本参考例と、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)に示す本参考例では、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
LDEV…現像剤担持部Dの長手方向の長さ(現像剤担持部の長さ)
LTR…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
LDEV…現像剤担持部Dの長手方向の長さ(現像剤担持部の長さ)
LTR…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 (11)
- 回転可能な像担持体と、
前記像担持体と接触して前記像担持体と共に帯電部を形成し、前記帯電部において前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、
前記像担持体と接触して前記像担持体と共に現像部を形成し、現像剤を担持して前記像担持体の前記表面に現像剤を供給する現像部材と、
前記像担持体と共に転写部を形成し、前記転写部において前記像担持体の前記表面に形成された現像剤像を被転写材に転写する転写部材と、
前記像担持体の回転方向において、前記転写部よりも下流側、且つ、前記帯電部よりも上流側の前記像担持体の前記表面を除電する除電手段と、
を有し、
前記転写部材により前記現像剤像を被転写材に転写した後、前記現像部において前記像担持体の前記表面に残留した現像剤を前記現像部材により回収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、前記現像部材の長さをLDEV、前記転写部材の長さをLTR 、前記除電手段の長さをL PE とすると、
LDEV≧LTR >L PE
であることを特徴とする画像形成装置。 - 前記像担持体の前記回転軸方向と垂直な方向から見た場合において、前記像担持体の前記回転軸方向における前記転写部材の一端部は前記除電手段とオーバーラップしない領域を有し、前記転写部材の他端部は前記除電手段とオーバーラップしない領域を有することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記除電手段は前記像担持体の前記表面を露光する露光手段であって、前記除電手段の前記長さは、前記露光手段の露光開口の長さであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記露光手段から前記像担持体の前記表面に照射する前記露光の照射方向において、前記像担持体と前記露光手段との間に遮光部材を設けることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
- 前記露光手段は、光源と、反射部とを有し、
前記光源からの前記露光を前記反射部で反射させて前記像担持体の前記表面に照射し、
前記像担持体の前記回転軸方向における前記反射部の長さは前記転写部材の前記長さよりも短いことを特徴とする請求項3または請求項4に記載の画像形成装置。 - 前記露光手段は、前記光源からの前記露光が入射するライトガイドを有し、前記ライトガイドには前記反射部が設けら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。
- 前記像担持体の前記回転軸方向において、前記露光手段の前記露光開口の前記長さは、前記像担持体と対向している前記ライトガイドの露光開口の長さ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。
- 前記露光手段を制御する制御部を有し、
前記制御部は、前記像担持体の前記回転軸方向において、前記転写部を形成しない領域における最大の露光量を、前記転写部を形成する領域における最大の前記露光量よりも小さくなるように制御することを特徴とする請求項3〜7のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 回転可能な像担持体と、
前記像担持体と接触して前記像担持体と共に帯電部を形成し、前記帯電部において前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、
前記像担持体と接触して前記像担持体と共に現像部を形成し、現像剤を担持して前記像担持体の前記表面に現像剤を供給する現像部材と、
前記像担持体と共に転写部を形成し、前記転写部において前記像担持体の前記表面に形成された現像剤像を被転写材に転写する転写部材と、
前記像担持体の回転方向において、前記転写部よりも下流側、且つ、前記帯電部よりも上流側の前記像担持体の前記表面を除電する除電手段と、
を有し、
前記転写部材により前記現像剤像を被転写材に転写した後、前記現像部において前記像担持体の前記表面に残留した現像剤を前記現像部材により回収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、前記現像部材の長さをLDEV、前記転写部材の長さをLTR 、前記除電手段の長さをL PE とすると、
LDEV≧LTR >L PE
であることを特徴とする画像形成装置。 - 前記像担持体の前記回転軸方向と垂直な方向から見た場合において、前記像担持体の前記回転軸方向における前記転写部材の一端部は前記除電手段とオーバーラップしない領域を有し、前記転写部材の他端部は前記除電手段とオーバーラップしない領域を有することを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
- 前記除電手段は前記像担持体の前記表面を露光する露光手段であって、前記除電手段の前記長さは、前記露光手段の露光開口の長さであることを特徴とする請求項9または請求項10に記載の画像形成装置。
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