JP2017211449A - 除電装置およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】除電ムラによる画像の劣化を抑制し、導光部材を形成する金型の構造が複雑になることを抑制するとともに、導光部材の大型化を抑制することが可能な除電装置およびそれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】この除電装置３０は、光源３１と、光源３１からの光が入射される一端面３２ａを有し、一端面３２ａに入射した光を導光しながら感光体ドラム１４に向けて出射する棒状の導光部材３２と、を備える。導光部材３２は、光を反射する反射部３２ｅと、光を感光体ドラム１４に向かって出射する光出射面３２ｃと、を有する。一端面３２ａには、反射部３２ｅから感光体ドラム１４に向かう光出射方向に沿った矢印Ａ方向において円弧状の凹曲面３２ｆを有する凹部３２ｇが形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、除電装置およびそれを備えた画像形成装置に関し、特に、光源と光源からの光を導光し、像担持体に向けて出射する導光部材とを含む除電装置およびそれを備えた画像形成装置に関するものである。

画像形成装置では、像担持体の周辺に帯電部、露光部、現像部、転写部、クリーニング部、及び除電装置等が設けられている。帯電部によって像担持体の表面が一様に帯電された後、露光部によって露光が行われて像担持体の表面に静電潜像が形成され、さらに静電潜像が現像部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部によって記録媒体上に転写され、記録媒体は定着部へと搬送されて定着された後、装置外へと排出される。転写の際に像担持体上に残留したトナーはクリーニング部によって除去される。また、転写後に除電装置によって像担持体上の残留電荷が除去され、像担持体は再び帯電部によって帯電される。帯電前に残留電荷を除去することで、その後の像担持体の表面を均一に帯電させることができる。残留電荷の除電には、光による除電等が用いられる。

例えば、特許文献１には、ＬＥＤランプ（光源）と、ＬＥＤランプからの光が入射される光入射部を有し、感光体ドラムの軸方向に沿って延びる棒状の導光体（導光部材）と、を備えた除電装置が開示されている。導光体の感光体ドラムとは反対側の部分には、ＬＥＤランプからの光を反射する反射部が形成されている。導光体に入射した光は拡散しながら導光体内を進行し、反射部によって感光体ドラム側に反射され、感光体ドラムに向かって出射する。

ところで、上記特許文献１の除電装置では、導光体のＬＥＤランプ側の端面（以下、一端面という）付近から出射する光は、導光体の他の部分から出射する光に比べて多くなる。このため、感光体ドラムのうちのＬＥＤランプ側の端部が局所的に必要以上に除電されるので、感光体ドラムの表面に除電ムラが発生して画像が劣化するという不都合がある。なお、導光体の一端面付近から出射する光が導光体の他の部分から出射する光に比べて多くなるのは、以下の理由によるものと考えられる。すなわち、ＬＥＤランプから出射した強度および指向性の高い光が、導光体の表面等で散乱（拡散）せず反射部に到達し、反射部で感光体ドラム側に反射された場合、強度および指向性の比較的高い光が感光体ドラムに到達してしまうためである。

この不都合を改善するために、導光体の一端面に多数の微小プリズムを形成することで、一端面から入射する光を拡散させる構造が知られている。

特開２００３−２９５７１７号公報

しかしながら、導光体の一端面に多数の微小プリズムを形成する場合、導光体を形成する金型の構造が複雑になるという問題点がある。

なお、上記特許文献１の不都合（導光体の一端面付近から出射する光が多くなることに起因して画像が劣化するという不都合）を解決するために、導光体の一端面側を延ばすことにより、一端面に入射した強度および指向性の比較的高い光が感光体ドラムに到達することを防止する対策が考えられるが、この場合、導光体が大型化するという問題点がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、除電ムラによる画像の劣化を抑制し、導光部材を形成する金型の構造が複雑になることを抑制するとともに、導光部材の大型化を抑制することが可能な除電装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の第１の局面に係る除電装置は、像担持体を除電する除電装置であって、光を出射する光源と、光源からの光が入射される一端面を有し、像担持体の軸方向に沿って延びるとともに、一端面に入射した光を像担持体の軸方向に沿って導光し、像担持体に向けて出射する棒状の導光部材と、を備える。導光部材は、像担持体とは反対側の表面に軸方向に延びるように設けられ、一端面に入射した光を反射する反射部と、像担持体側に設けられ、反射部で反射した光を像担持体に向かって出射する光出射面と、を有する。一端面には、反射部から像担持体に向かう光出射方向に沿った第１方向において円弧状の凹曲面を有する凹部が形成されている。

本発明の第１の局面に係る除電装置によれば、導光部材の一端面には、反射部から像担持体に向かう光出射方向に沿った第１方向において円弧状の凹曲面を有する凹部が形成されている。これにより、光源から出射した強度および指向性の高い光を、導光部材の一端面に入射する際に凹曲面によって散乱（拡散）することができるので、強度および指向性の比較的高い光が像担持体に到達することを抑制することができる。このため、像担持体のうちの光源側の端部が局所的に必要以上に除電されることを抑制することができるので、画像が劣化することを抑制することができる。

また、従来構造のように導光部材の一端面に微小プリズムを多数形成する必要がなく、１つの凹曲面によって光を散乱（拡散）することができる。このため、導光部材を形成する金型の構造が複雑になることを抑制することができる。

また、強度および指向性の比較的高い光が像担持体に到達することを抑制するために導光部材の一端面側を延ばす必要がないので、導光部材および除電装置の大型化を抑制することができる。

本発明の一実施形態の除電装置を備えた画像形成装置の構造を示した断面図である。 図１における画像形成部の部分拡大図である。 本発明の一実施形態の除電装置および感光体ドラムの構造を示した図である。 本発明の一実施形態の除電装置の構造を光出射面側から示した斜視図である。 本発明の一実施形態の除電装置の構造を背面側から示した斜視図である。 本発明の一実施形態の除電装置の導光部材の光入射面周辺の構造を示した断面図である。 本発明の一実施形態の除電装置の導光部材の光入射面の構造を示した図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１〜図７を参照して、本発明の一実施形態の除電装置３０を備えた画像形成装置１００について説明する。図１に示すように、画像形成装置１００（ここではモノクロプリンター）は、装置本体１の下部に積載された用紙（記録媒体）を収容する給紙カセット２が備えられている。なお、図１では右側を画像形成装置１００の前方側として図示している。給紙カセット２の上方には、装置本体１の前方から後方へ略水平に延び、更に上方へ延びて装置本体１の上面に形成された排紙部３に至る用紙搬送路４が形成されており、この用紙搬送路４に沿って上流側から順に、ピックアップローラー５、フィードローラー６、中間搬送ローラー７、レジストローラー対８、画像形成部９、定着装置１０及び排出ローラー対１１が配置されている。更に、画像形成装置１００内には、上記の各ローラー、画像形成部９、定着装置１０等の動作を制御する制御部９０が配置されている。

給紙カセット２には、用紙搬送方向後端部に設けられた回動支点１２ａによって、給紙カセット２に対して回動可能に支持された用紙積載板１２が備えられており、用紙積載板１２上に積載された用紙がピックアップローラー５に押圧されるようになっている。また、給紙カセット２の前方側には、フィードローラー６に圧接するようにリタードローラー１３が配設されており、ピックアップローラー５によって複数枚の用紙が同時に給送された場合には、これらフィードローラー６とリタードローラー１３とによって用紙が捌かれ、最上位の１枚のみが搬送されるよう構成されている。

そして、フィードローラー６とリタードローラー１３とによって捌かれた用紙は、中間搬送ローラー７によって搬送方向を装置後方へと変えられてレジストローラー対８へと搬送され、レジストローラー対８によってタイミングを調整されて画像形成部９へと供給される。

画像形成部９は、電子写真プロセスによって用紙に所定のトナー像を形成するものであり、図１において時計回り方向に回転可能に軸支された像担持体である感光体ドラム１４と、この感光体ドラム１４の周囲に配置される帯電装置１５、現像装置１６、クリーニング装置１７、用紙搬送路４を挟んで感光体ドラム１４に対向するように配置される転写ローラー（転写部材）１８、感光体ドラム１４の上方に配置される露光装置（ＬＳＵ）１９、及び除電装置３０（図２参照）から構成されている。現像装置１６の上方には、現像装置１６へトナーを補給するトナーコンテナ２０が配置されている。

感光体ドラム１４はアルミニウム等の導電性基板（筒体）の外周面にアモルファスシリコンからなる感光層１４ａが積層されることにより形成されている。新品の感光体ドラム１４では図３に示すように、感光層１４ａのうちの後述する光源３１側の所定領域Ｒの厚み（例えば３１〜３２μｍ）は、感光層１４ａのうちの他の領域の厚み（例えば３０μｍ）に比べて約１〜２μｍ大きい。なお、所定領域Ｒは、感光層１４ａの光源３１側の端部から内側に向かって例えば５０ｍｍまでの領域である。

帯電装置１５は図２に示すように、帯電ハウジング内に、感光体ドラム１４に接触してドラム表面に帯電バイアスを印加する帯電ローラー４１と、帯電ローラー４１をクリーニングするための帯電ローラークリーニングブラシ４３とを有している。帯電ローラー４１は導電性ゴムで形成されており、感光体ドラム１４に当接するよう配置されている。

そして、感光体ドラム１４が図２の時計回り方向に回転すると、感光体ドラム１４の表面に接触する帯電ローラー４１が図２の反時計回り方向に従動回転する。このとき、帯電ローラー４１に所定の電圧を印加することにより、感光体ドラム１４の表面が一様に帯電されることとなる。また、帯電ローラー４１の回転に伴い、帯電ローラー４１に接触する帯電クリーニングローラー４３が図２の時計回り方向に従動回転して帯電ローラー４１の表面に付着した異物を除去する。

現像装置１６は、現像ローラー１６ａによって感光体ドラム１４上に形成された静電潜像にトナーを供給する。現像装置１６へのトナーの供給はトナーコンテナ２０（図１参照）から中間ホッパー（図示せず）を介して行われる。

転写ローラー１８は、感光体ドラム１４の回転方向に対し現像装置１６の下流側において感光体ドラム１４に接触するように配置されて転写ニップ部Ｎを形成しており、感光体ドラム１４表面に形成されたトナー像は、用紙搬送路４を搬送されてくる用紙Ｐが転写ニップ部Ｎを通過する際に用紙Ｐ上に転写される。

クリーニング装置１７は、摺擦ローラー４５、クリーニングブレード４７、及びトナー回収ローラー５０を有している。摺擦ローラー４５は、感光体ドラム１４に所定の圧力で圧接されており、ドラムクリーニングモーター（図示せず）により感光体ドラム１４との当接面において同一方向に回転駆動されることで、感光体ドラム１４表面の残留トナーを除去するとともに残留トナーを用いて感光体ドラム１４表面の感光層を摺擦して研磨する。また、現像装置１６から供給されるトナーは研磨材を含むトナー（研磨トナー）である。この研磨トナーは、感光体ドラム１４上の静電潜像に付着してトナー像を形成するだけでなく、転写ローラー１８で転写されなかった残留トナーを利用して感光体ドラム１４の表面を研磨するために用いられる。

感光体ドラム１４表面の、摺擦ローラー４５との当接面よりも回転方向下流側には、クリーニングブレード４７が感光体ドラム１４に当接した状態で固定されている。トナー回収ローラー５０は、摺擦ローラー４５の表面に接触しながら摺擦ローラー４５と逆回転することにより、摺擦ローラー４５に付着したトナー等を回収する。

除電装置３０は、感光体ドラム１４の回転方向に対しクリーニング装置１７の下流側、且つ帯電装置１５の上流側に配置されている。除電装置３０は、感光体ドラム１４に除電光を照射して感光体ドラム１４表面の残留電荷を所定電位以下まで除去する。なお、除電装置３０の詳細な構造については後述する。

パーソナルコンピューター等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電装置１５によって感光体ドラム１４の表面を一様に帯電させる。次いで、露光装置（ＬＳＵ）１９からのレーザービームにより感光体ドラム１４上に入力された画像データに基づく静電潜像が形成される。さらに、現像装置１６により静電潜像にトナーが付着されて感光体ドラム１４の表面にトナー像が形成される。

感光体ドラム１４の表面に形成されたトナー像は、転写ローラー１８により感光体ドラム１４と転写ローラー１８とのニップ部（転写ニップ部Ｎ）に供給された用紙Ｐへと転写される。トナー像が転写された用紙Ｐは、感光体ドラム１４から分離されて定着装置１０に向けて搬送される。この定着装置１０は、用紙搬送方向に対し画像形成部９の下流側に配置されており、画像形成部９においてトナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置１０に備えられた加熱ローラー２２、及びこの加熱ローラー２２に圧接される加圧ローラー２３によって加熱、加圧され、用紙Ｐに転写されたトナー像が定着される。そして、画像形成部９及び定着装置１０において画像形成がなされた用紙Ｐは、排出ローラー対１１によって排紙部３に排出される。

次に、除電装置３０の詳細な構造について説明する。除電装置３０は図３に示すように、除電光を出射する光源３１と、感光体ドラム１４の軸方向に沿って延びる棒状の導光部材３２と、によって構成されている。

光源３１は、除電光を出射する発光ダイオード（ＬＥＤ）等により構成されているとともに、図示しない光源基板に実装されている。

導光部材３２は図４および図５に示すように、略半円形状の断面を有する細長形状に形成されているとともに、金型を用いて透光性を有する樹脂を射出成形することによって形成されている。導光部材３２は、光源３１からの光を導光部材３２の延びる方向（感光体ドラム１４の軸方向）に沿って導光しながら、感光体ドラム１４に向けて出射する。

導光部材３２は、光源３１に対向配置され光源３１からの光が入射される光入射面である一端面３２ａと、光源３１とは反対側に配置される他端面３２ｂと、一端面３２ａおよび他端面３２ｂの間に配置されるとともに感光体ドラム１４に向かって配置される断面円弧状の光出射面３２ｃと、一端面３２ａおよび他端面３２ｂの間に配置されるとともに感光体ドラム１４とは反対側に配置される背面３２ｄと、を有する。

背面３２ｄの縁部を除く領域には、導光部材３２に入射した光を感光体ドラム１４側（光出射面３２ｃ側）に反射する反射部３２ｅが感光体ドラム１４の軸方向に延びるように形成されている。反射部３２ｅには、感光体ドラム１４の軸方向と交差する方向（図３の紙面に対して垂直方向）に延びるＶ溝などからなるプリズム（図示せず）が複数形成されている。

光源３１を出射し導光部材３２の一端面３２ａに入射した光は、拡散しながら導光部材３２内を進行し、反射部３２ｅによって光出射面３２ｃ側に反射され、光出射面３２ｃから感光体ドラム１４に向かって出射する。

ここで、本実施形態では、一端面３２ａには、凹曲面３２ｆを有する凹部３２ｇが光源３１に対向するように形成されている。反射部３２ｅから感光体ドラム１４に向かう光出射方向に沿った方向を矢印Ａ方向（第１方向）とし、感光体ドラム１４の軸方向および矢印Ａ方向に直交する方向を矢印Ｂ方向（第２方向）とすると、凹曲面３２ｆは、矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向において円弧状に形成されており、例えば半球面状に形成されている。また、図３に示すように、凹曲面３２ｆの矢印Ａ方向の長さは、光源３１の矢印Ａ方向の長さよりも大きい。

凹曲面３２ｆは、導光部材３２の材質と凹曲面３２ｆの形状とから決定される焦点Ｆ（図３参照）を有しており、光源３１は、焦点Ｆよりも凹曲面３２ｆから遠い位置に配置されている。

図６に示すように、光源３１の指向角（光の強度がピーク値の５０％になる角度）αは、一端面３２ａの矢印Ａ方向の両端部（端部３２ｈおよび３２ｉ（図７も参照））と光源３１とを結んだ２本の直線Ｌ１およびＬ２がなす角度以下である。そして、光源３１は、光源３１の光軸Ｍを中心とした指向角範囲内から出射する光の全てが一端面３２ａに到達する位置に配置されている。

好ましくは、光源３１の指向角αは、凹曲面３２ｆの矢印Ａ方向の両端部（端部３２ｊおよび３２ｋ（図７も参照））と光源３１とを結んだ２本の直線Ｌ３およびＬ４がなす角度以下である。そして、光源３１は、光源３１の光軸Ｍを中心とした指向角範囲内から出射する光の全てが凹曲面３２ｆに到達する位置に配置されている。

本実施形態では、上記のように、導光部材３２の一端面３２ａには、反射部３２ｅから感光体ドラム１４に向かう光出射方向に沿った矢印Ａ方向において円弧状の凹曲面３２ｆを有する凹部３２ｇが形成されている。これにより、光源３１から出射した強度および指向性の高い光を、導光部材３２の一端面３２ａに入射する際に凹曲面３２ｆによって散乱（拡散）することができるので、強度および指向性の比較的高い光が感光体ドラム１４に到達することを抑制することができる。このため、感光体ドラム１４のうちの光源３１側の端部（所定領域Ｒ）が局所的に必要以上に除電されることを抑制することができるので、画像が劣化することを抑制することができる。

また、従来構造のように導光部材の一端面にプリズムを形成する場合と異なり、微小プリズムを多数形成する必要がなく、１つの凹曲面３２ｆによって光を散乱（拡散）することができる。このため、導光部材３２を形成する金型の構造が複雑になることを抑制することができる。

また、強度および指向性の比較的高い光が感光体ドラム１４に到達することを抑制するために導光部材３２の一端面３２ａ側を延ばす必要がないので、導光部材３２および除電装置３０が大型化することを抑制することができる。

また、上記のように、光源３１は、焦点Ｆよりも凹曲面３２ｆから遠い位置に配置されている。これにより、光源３１から出射して凹曲面３２ｆに入射する光をより散乱（拡散）することができる。

また、上記のように、光源３１の指向角αは、一端面３２ａの矢印Ａ方向の両端部（端部３２ｈおよび３２ｉ）と光源３１とを結んだ２本の直線Ｌ１およびＬ２がなす角度以下である。これにより、光源３１の光軸Ｍを中心とした指向角範囲内から出射する光の全てを一端面３２ａに到達させることができるので、光の利用効率が低下することを容易に抑制することができる。

また、上記のように、光源３１の指向角αは、凹曲面３２ｆの矢印Ａ方向の両端部（端部３２ｊおよび３２ｋ）と光源３１とを結んだ２本の直線Ｌ３およびＬ４がなす角度以下である。これにより、光源３１の光軸Ｍを中心とした指向角範囲内から出射する光の全てを凹曲面３２ｆに到達させることができるので、より多くの光を散乱（拡散）することができる。このため、強度および指向性の比較的高い光が感光体ドラム１４に到達することを効果的に抑制することができる。

また、上記のように、凹曲面３２ｆは、矢印Ｂ方向においても円弧状に形成されている。これにより、光源３１から出射した強度および指向性の高い光を、凹曲面３２ｆによって矢印Ｂ方向にも散乱（拡散）することができるので、強度および指向性の比較的高い光が感光体ドラム１４に到達することをより効果的に抑制することができる。

また、上記のように、凹曲面３２ｆの矢印Ａ方向の長さは、光源３１の矢印Ａ方向の長さよりも大きい。これにより、光源３１から出射した多くの光を容易に凹曲面３２ｆによって散乱（拡散）することができるので、強度および指向性の比較的高い光が感光体ドラム１４に到達することを容易に抑制することができる。

また、上記のように、感光層１４ａのうちの光源３１側の所定領域Ｒの厚みは、感光層１４ａのうちの他の領域の厚みに比べて大きい。導光部材３２の一端面３２ａに凹曲面３２ｆを形成した場合であっても、感光体ドラム１４に到達する光は完全に均一にはならない。このため、感光体ドラム１４の光源３１側の所定領域Ｒは、他の領域に比べて除電光量が比較的多くなり、除電したときの電位が低くなりやすく感光層削れが起きやすくなる。そのため、長期間使用すると、所定領域Ｒだけ他の領域に比べて厚みが小さくなり（膜厚差が大きくなり）、画質が変わってしまう。そこで、新品の感光体ドラム１４において、感光層１４ａの所定領域Ｒの厚みを、感光層１４ａの他の領域の厚みに比べて大きくしておくことによって、感光層１４ａの膜厚差が大きくなる時期を遅らせることができる。すなわち、画質の良好な期間を延ばすことができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、モノクロプリンターに本発明を適用した例について示したが、本発明はこれに限らない。言うまでもなく、カラープリンター、モノクロ複写機、デジタル複合機、ファクシミリ等の他の画像形成装置であってもよい。

また、上記実施形態では、導光部材３２を略半円形状の断面を有するように形成した例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば、導光部材３２を略円形状や矩形状の断面を有するように形成してもよい。

また、上記実施形態では、凹曲面３２ｆを、矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向において円弧状である半球面状に形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、凹曲面３２ｆを、矢印Ａ方向のみにおいて円弧状であるシリンドリカル状に形成してもよい。

また、上記実施形態では、感光体ドラム１４の感光層１４ａがアモルファスシリコンからなる例について示したが、感光層１４ａは有機感光体（ＯＰＣ感光体）により形成されていてもよい。

１４ 感光体ドラム（像担持体）
１４ａ 感光層
３０ 除電装置
３１ 光源
３２ 導光部材
３２ａ 一端面
３２ｃ 光出射面
３２ｅ 反射部
３２ｆ 凹曲面
３２ｇ 凹部
３２ｈ、３２ｉ、３２ｊ、３２ｋ 端部（両端部）
１００ 画像形成装置
Ｆ 焦点
Ｌ１〜Ｌ４ 直線
Ｍ 光軸
Ｒ 所定領域
α 指向角

Claims (8)

1. 像担持体を除電する除電装置であって、
   光を出射する光源と、
   前記光源からの光が入射される一端面を有し、前記像担持体の軸方向に沿って延びるとともに、前記一端面に入射した光を前記像担持体の軸方向に沿って導光し、前記像担持体に向けて出射する棒状の導光部材と、
   を備え、
   前記導光部材は、前記像担持体とは反対側の表面に前記軸方向に延びるように設けられ、前記一端面に入射した光を反射する反射部と、前記像担持体側に設けられ、前記反射部で反射した光を前記像担持体に向かって出射する光出射面と、を有し、
   前記一端面には、前記反射部から前記像担持体に向かう光出射方向に沿った第１方向において円弧状の凹曲面を有する凹部が形成されていることを特徴とする除電装置。
2. 前記凹曲面は、焦点を有するように形成されており、
   前記光源は、前記焦点よりも前記凹曲面から遠い位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の除電装置。
3. 前記光源の指向角は、前記一端面の前記第１方向の両端部と前記光源とを結んだ２本の直線がなす角度以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の除電装置。
4. 前記光源の指向角は、前記凹曲面の前記第１方向の両端部と前記光源とを結んだ２本の直線がなす角度以下であることを特徴とする請求項３に記載の除電装置。
5. 前記凹曲面は、前記軸方向および前記第１方向の両方向と直交する第２方向においても円弧状に形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項に記載の除電装置。
6. 前記凹曲面の前記第１方向の長さは、前記光源の前記第１方向の長さよりも大きいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の除電装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の除電装置と、
   前記除電装置により表面が除電される前記像担持体を備えることを特徴とする画像形成装置。
8. 前記像担持体の表面には、感光層が設けられており、
   前記感光層のうちの前記光源側の所定領域の厚みは、前記感光層のうちの他の領域の厚みに比べて小さいことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。

Images