JP5377022B2 - カートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真プロセスにより記録媒体に画像を形成し、露光光を発する除電手段が設けられた画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジ及び画像形成装置に関する。

電子写真画像形成プロセスでは、電子写真感光体である感光体ドラムを帯電させ、これに選択的な露光を行うことで静電潜像を形成し、これをトナー現像してトナー画像を形成する。このとき、感光体ドラムを帯電させる方法として、近年では感光体ドラムに帯電ローラを当接させてＤＣ電圧を印加するＤＣ帯電方式がよく用いられている。

しかし、このＤＣ帯電を行った場合には、特に低温低湿環境下において、主に帯電工程前の感光体ドラム上の電位の乱れに起因する「ハーフトーン画像などで発生する横スジ」が生ずる場合がある。また、主に感光体ドラム上の帯電電位差によって生じる「ドラムポジゴースト」と呼ばれる画像上の問題が発生する場合がある。

このような画像上の問題（ハーフトーン画像などで発生する横スジ、ドラムポジゴースト）を防止するには、帯電工程前に、感光体ドラムに光を照射して帯電前の残留電位を除電する、いわゆる除電手段を設けることが効果的であることが知られている。

そして、感光体ドラム上の帯電前電位を除電するための除電手段として、ＬＥＤランプを感光体ドラムの長手方向に並べたＬＥＤアレイを用いるものがある。これは、帯電前の感光体ドラム表面を均一に露光するようにＬＥＤランプを複数個用いて構成されている。

また、近年では、ＬＥＤの数を減らすことができ、省スペース化が可能な構成が提案されている（特許文献１）。その構成は、画像形成装置の感光体ドラム長手方向の両側若しくは片側にＬＥＤランプを配置し、プロセスカートリッジの感光体ドラム表面に近接して長手全域にわたるようにライトガイドを設ける。このライトガイドは本体のＬＥＤランプからの光を効果的に集め、感光体ドラムの長手方向全域に除電光を照射し、帯電前電位を除電するものである。

特開２００１−１４２３６５

しかしながら、近年では画像形成装置の小型化を目的として、プロセスカートリッジの感光体ドラム径の小径化が進んでいる。そのため、従来のように感光体ドラムとの周囲にライトガイドをつけるスペースを確保することが非常に困難となっている。従って、ライトガイドがない構成において、感光体ドラムの除電を行うことが望まれている。

具体的には、画像形成装置本体に設置された除電手段により、感光体ドラムの長手両側若しくは片側から除電光を直接照射することによって、感光体ドラムの帯電前電位の除電を行う構成が考えられる。この構成は従来の除電装置がプロセスカートリッジにライトガイドを装着し、プロセスカートリッジの寿命と共に交換することになっていたので、エコロジー及び低コスト化の観点からも望ましいものである。

ライトガイドがない構成で画像形成装置本体に設置された除電手段により、感光体ドラムの長手方向の両側若しくは片側からの除電光を直接照射する場合、感光体ドラムと除電手段との位置が精度よく設定されていなければならない。

しかし、カートリッジの装着位置精度や組み立て精度等により、感光体ドラムと除電光の光軸の相対位置がずれる場合がある。このように相対位置がずれてしまった場合には感光体ドラムの長手全域を照射することができないこととなり、感光体ドラムの帯電前電位が十分に除電されない。そのため、横スジやドラムポジゴーストといった画像不良が発生することになる。

本発明は上記点に鑑みてなされたものである。そこで、本発明の目的は、画像形成装置本体へのカートリッジの装着位置や除電手段の取り付け位置にばらつきが生じた場合においても、電子写真感光体の長手方向全域に対して除電手段により確実に除電できるカートリッジ及び画像形成装置を提供するものである。

上記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、記録媒体に画像を形成し、露光光を発する除電手段がカートリッジの長手方向と交差する方向に移動可能に設けられた画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジにおいて、電子写真感光体と、前記カートリッジが前記装置本体に装着された際に、前記電子写真感光体の表面に前記除電手段から発せられる露光光を照射するために、前記カートリッジの長手方向の端部において前記除電手段の前記長手方向と交差する方向の位置決めを行う位置決め部と、を有し、前記カートリッジには前記除電手段から発せられる露光光を集光する集光手段が設けられておらず、前記位置決め部は、Ｖ字形状をしており、前記カートリッジが前記装置本体に装着された際に、前記除電手段と係合することによって前記除電手段の位置決めを行うことを特徴とする。

また、本発明の他の構成は、カートリッジが着脱可能な画像形成装置において、上記構成のカートリッジと、前記カートリッジを取り外し可能に装着すための装着手段と、前記カートリッジの長手方向と交差する方向に移動可能に設けられた、露光光を発する除電手段と、を有し、前記除電手段は、前記カートリッジが前記装置本体に装着された際に、前記カートリッジが有する位置決め部と係合することによって前記長手方向と交差する方向の位置決めがなされることを特徴とする。

本発明にあっては、カートリッジに除電手段の位置決め部が設けられている。このため、カートリッジを画像形成装置本体に装着したときに、カートリッジの装着位置や除電手段の取り付け位置にばらつきがあったとしても、装置本体に設けられている除電手段とカートリッジの電子写真感光体とが精度よく位置決めされる。このため、電子写真感光体の長手方向両側もしくは片側からでも除電手段により電子写真感光体を精度よく露光光を照射して除電することが可能となる。よって、横スジやドラムポジゴーストの発生がない画像を省スペースでかつ簡易に得ることのできる。

第１参考例に係る画像形成装置の概略断面図である。 第１参考例に係るＬＥＤランプの概略図である。 第１参考例に係るＬＥＤランプの取り付け概略図である。 第１参考例に係るプロセスカートリッジの概略図である。 第１参考例に係る位置決めプロセスの概略図である。 第１実施形態に係るプロセスカートリッジの概略図である。 第１実施形態に係る位置決めプロセスの概略図である。 第１実施形態に係るプロセスカートリッジ装着時の概略図である。

次に第１参考例及び本発明の実施形態に係るカートリッジ及びこれを用いる画像形成装置について、図面を参照して説明する。

〔第１参考例〕
図１乃至図５は第１参考例に係るカートリッジ及び画像形成装置を示すものである。

［カートリッジ及び画像形成装置の全体構成］
まず、図１を参照して第１参考例におけるプロセスカートリッジ（以下、カートリッジという。）201を用いた画像形成装置Mの全体構成について説明する。なお、図１は第１参考例の画像形成装置Mの概略図である。

画像形成装置Mは電子写真感光体としての感光体ドラム１を有する。この感光体ドラム１の周りに電子写真プロセスを実行するプロセス手段が配置されている。このプロセス手段としては、感光体ドラム１を一様に帯電する帯電手段としての帯電ローラ２、感光体ドラム１に現像剤としてのトナー９を供給するための現像装置４が配置されている。さらに、プロセス手段として、感光体ドラム１上のトナー像を記録媒体Ｐに転写するための転写ローラ５、転写後に感光体ドラム１上の残留トナーを除去するためのクリーニング装置６が配置されている。

前記感光体ドラム１、帯電ローラ２、現像装置４、クリーニング装置６はプロセスカートリッジとしてカートリッジ化され、画像形成装置本体200に対して着脱可能に構成されている。このカートリッジ201は装置本体200の装着手段である装着部203に対して取り外し可能に装着可能となっている。また、転写ローラ５は装置本体の前ドア202に取り付けられており、前ドア202を開くことにより、カートリッジ201を装着部203に対して着脱できる構成となっている。

また、画像形成装置Mには、感光体ドラム１の回転方向（図１の矢印Ａ方向）において、転写ローラ５の下流側で、クリーニング装置６の上流側に、帯電前の除電手段が設けられている。この除電手段は、位置決め部54により帯電される前の感光体ドラム１に対し、露光光を照射して感光体ドラム１を除電するものであり、ＬＥＤランプ51を取り付けて構成されている。

画像形成プロセスは、感光体ドラム１（ＣＴ層15μm）は帯電ローラ２によって均一に帯電される。帯電された感光体ドラム１に対してスキャナユニット19により静電潜像を形成する。この静電潜像は現像装置４によりトナー像として可視像化される。この画像形成動作に同期して、記録媒体Ｐが給送カセット21から給送ローラ22、搬送ローラ23によって転写部へ搬送される。そして、転写ローラ５への転写バイアスの印加により、感光体ドラム１上のトナー像が記録媒体Ｐに転写され、この記録媒体Ｐが定着装置７に搬送されてトナー像が定着された後、装置本体200より排出される。また、転写ローラ５を通過後に感光体ドラム１に残留した転写残トナーはクリーニング装置６によりクリーニングされる。

［除電手段］
次に除電手段について図２及び図３を参照して説明する。

除電手段を構成するＬＥＤランプ51は、感光体ドラム１の画像領域外の片側から露光光を照射し、感光体ドラム１の長手全域を除電する。そのため、ＬＥＤランプ51の特性としては、感光体ドラム１の感光波長域内にピーク波長があり、指向角が絞られており、光度も大きいものが望ましい。

図２に示すように、ＬＥＤランプ51はＬＥＤ発光素子56と樹脂レンズ57とで構成されている。この樹脂レンズ57の形状は筒状の形をしており、この形状により指向角及び光度等が決まる。また、ＬＥＤ発光素子56によりピーク波長及び光度等が決まる。

ここでは、東芝製のＴＬＲＥ20ＴＰ型を用いた。このＬＥＤランプ51は樹脂レンズ57の径Φ５ｍｍ、ピーク波長が630ｎｍで、指向角が７°と非常に狭く、光度は7000ｍｃｄという非常に高いものである。そのため、ライトガイドなどの特別な集光手段を設けることなく、照射反対側の感光体ドラム１上の帯電前電位を除電することが可能である。

ここで、図３にＬＥＤランプ51の取り付けの概略図を示す。図３に示すように、ＬＥＤランプ51は基板58上に垂直、即ち、感光体ドラム１の長手方向（回転軸線方向）と光軸Ｌが平行となるように取り付けられている。また、基板58は装置本体200に固定されているわけでなく、光軸Ｌが感光体ドラム１と平行状態を維持したまま、図中のＸＹＺ方向（カートリッジの長手方向及び前記長手方向と交差する方向）に移動可能な状態で装置本体200に取り付けられている。

［除電手段の位置決め部］
カートリッジ201には、該カートリッジ201を装置本体200に装着したときに、感光体ドラム１に対して装置本体に設けられたＬＥＤランプ51を位置決めする位置決め部が設けられている。この位置決め部は、ＬＥＤランプ51をカートリッジ201の長手方向と交差する方向（図３のＸＹ方向）で位置決めするものである。

次に除電手段の位置決め部の構成について、図４、図５に基づいて説明する。なお、図４はカートリッジ201の位置決め部を示す斜視図である。そして、図５はカートリッジ201の画像形成装置への着脱動作時の概略図である。

図４に示すように、第１参考例における除電光位置決め部54は感光体ドラム１を支持するカートリッジ201の枠体204と一体化となった構成となっている。そして、位置決め部54は、その内側にＬＥＤランプ51を収めることができるようにカートリッジの長手方向に延びる筒型形状となっている。そして、除電光位置決め部54は、これに位置決めされたＬＥＤランプ51により、感光体ドラム１の回転方向において転写ローラ５の上流側で、且つ、クリーニング装置６の下流側の感光体ドラム１上を除電光が直接照射し得るように配置されている。

また、ＬＥＤランプ51が取り付けられている基板58は、カートリッジ201の装着動作に連動し、図５の矢印Ｚ方向に移動するように構成されている。これにより、ＬＥＤランプ51は、カートリッジ201を装置本体200に着脱する動作に応じて位置決め部54に位置決めされるようになっている。

図５（ａ）はカートリッジ201が画像形成装置に装着されていない状態を示す。カートリッジ201が装着部203に装着されていない状態では、装置本体200側に取り付けられたＬＥＤランプ51はカートリッジ201の装着を阻害することのない位置となっている。

そして、図５（ｂ）に示すように、カートリッジ201を装置本体200に設けられた装着部203に装着する（矢印Ｙ方向）ことと連動して、ＬＥＤランプ51が取り付けられた基板58は矢印Ｚ方向に水平移動する。その結果、このＬＥＤランプ51がカートリッジ201に備えられた位置決め部54に嵌合する。このとき、基板58はカートリッジの長手方向と交差する方向（矢印ＸＹ方向）に移動可能であるため、ＬＥＤランプ51の位置が正規位置から多少ずれていても位置決め部54の開口に嵌合することが可能となる。この結果、ＬＥＤランプ51の光軸Ｌが感光体ドラム１に対して略平行に設定される。

なお、上記除電光は感光体ドラム１上の画像域の長手全域を照射する必要がある。そこで、ここでは前記したようにＬＥＤランプ51の指向角が７°であることから、光軸Ｌが感光体ドラム1の表面から約4.5mmとなるようにし、樹脂レンズ57の先端から感光体ドラム1の長手照射側端部までの距離を約40mmとして設定している。さらに、光軸Ｌは感光体ドラム１に対して略平行となるように位置決め部54を設定している。

上記のような設定とすることにより、感光体ドラム1の長手画像領域全体を十分に照射することができる。ただし、理想的に最も感光体ドラム１への照射光量が大きくなるのは、光軸Ｌが除電光照射側（ＬＥＤランプ51が配置されている側）に対して感光体ドラム１の長手方向反対側（ＬＥＤランプ51が配置されていない側）端部にあたる状態である。また、この除電光位置決め部54の開口部には、ＬＥＤランプ51が挿入されやすいように面取り加工が施してある。

上記のように構成することで、カートリッジ201の装着位置や、ＬＥＤランプ51の取り付け精度を高精度にしなくても、常に感光体ドラム１に対してＬＥＤランプ51が所定の位置となる。このため、横スジやドラムポジゴーストといった画像不良の発生がない画像形成を省スペースかつ簡易に得ることができる。

なお、ここでは、カートリッジ201の装着と連動してＬＥＤランプ51が移動する構成としている。しかし、ＬＥＤランプ51が画像形成装置の前ドア202の開閉に連動して矢印Ｚ方向へ移動するように構成してもよく、あるいは転写ローラ５が感光体ドラム１に当接、離間する動作に連動して矢印Ｚ方向へ移動するようにしてもよい。

〔第１実施形態〕
次に第１実施形態に係る装置について図６乃至図８を参照して説明する。なお、本実施形態では第１参考例と位置決め部の構成、及び位置決め動作が異なっているだけであり、その他の構成は同様である。そのため、第１参考例と重複する説明は省略し、また、前述した第１参考例と同一機能を有する部材には同一符号を付す。

本実施形態での除電光としては第１参考例と同じく、ＬＥＤランプ61は基板68上取り付けられている。ただし、第１参考例の基板58はカートリッジ301の長手方向及び該長手方向と交差する方向（図３の矢印ＸＹＺの方向）に移動可能であった。しかし、本実施形態の基板68はカートリッジ301の長手方向と交差する方向（図３の矢印ＸＹ方向）のみに微小範囲で移動可能に取り付けられている。

図６は本実施形態のプロセスカートリッジ（以下、カートリッジという。）301の概略図である。図６に示すように、本実施形態のカートリッジ301にはＶ字形状の位置決め部64が設けられている。この位置決め部64はカートリッジ301の枠体304と一体となっている把手305に取り付けられている。

一方、図７（ａ）に示すように、ＬＥＤランプ61は装置本体に取り付けられたバネ等の付勢部材65により、カートリッジ301の装着方向に対して逆方向へ付勢されている。なお、図７は、図６の矢印Ｗ方向から見たＬＥＤランプ61の位置決め部の概略動作図である。

本実施形態にあっては、ＬＥＤランプ61が取り付けられた基板68が移動可能であるとともに、付勢部材65により付勢されている。このために、カートリッジ301を装着するとき、図７（ｂ）に示すように、ＬＥＤランプ61がＶ字形状の溝部に係合することによって保持される。これにより、ＬＥＤランプ61の光軸Ｌは位置決め部64が設定する位置になる。その結果、図８に示すように、感光体ドラム１に対して略平行に設定される。なお、本実施形態の感光体ドラム１に対するＬＥＤランプ61の相対位置は第１参考例と同様に設定している。

上記のように構成することにより、第１参考例と同様の効果を得ることができ、さらには位置決めに際してＬＥＤランプ61をカートリッジの長手方向（図３のＺ方向）に移動させなくてもよいため、構成をより簡単にすることができる。

Ｌ …光軸
１ …感光体ドラム
51，61 …ＬＥＤランプ
54，64 …位置決め部
56 …ＬＥＤ発光素子
57 …樹脂レンズ
58，68 …基板
65 …付勢部材
200 …装置本体
201，301 …プロセスカートリッジ
203 …装着部
204，304 …枠体

Claims (7)

1. 記録媒体に画像を形成し、露光光を発する除電手段がカートリッジの長手方向と交差する方向に移動可能に設けられた画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジにおいて、
   電子写真感光体と、
   前記カートリッジが前記装置本体に装着された際に、前記電子写真感光体の表面に前記除電手段から発せられる露光光を照射するために、前記カートリッジの長手方向の端部において前記除電手段の前記長手方向と交差する方向の位置決めを行う位置決め部と、
   を有し、
   前記カートリッジには前記除電手段から発せられる露光光を集光する集光手段が設けられておらず、
   前記位置決め部は、Ｖ字形状をしており、前記カートリッジが前記装置本体に装着された際に、前記除電手段と係合することによって前記除電手段の位置決めを行うことを特徴とするカートリッジ。
2. 前記位置決め部は、除電手段であるＬＥＤ発光素子を位置決めすることを特徴とする請求項１に記載のカートリッジ。
3. 前記位置決め部は、前記電子写真感光体を支持する枠体に設けられたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のカートリッジ。
4. 前記電子写真感光体は感光体ドラムであって、前記長手方向は前記感光体ドラムの軸線方向であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のカートリッジ。
5. 前記除電手段は、前記電子写真感光体の長手方向の一方端側に設けられており、前記位置決め部は、前記除電手段の光軸が前記電子写真感光体の長手方向の他端側に照射されるように、前記除電手段を位置決めすることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のカートリッジ。
6. カートリッジが着脱可能な画像形成装置において、
   請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のカートリッジと、
   前記カートリッジを取り外し可能に装着するための装着手段と、
   前記カートリッジの長手方向と交差する方向に移動可能に設けられた、露光光を発する除電手段と、
   を有し、
   前記除電手段は、前記カートリッジが前記装置本体に装着された際に、前記カートリッジが有する位置決め部と係合することによって前記長手方向と交差する方向の位置決めがなされることを特徴とする画像形成装置。
7. 前記除電手段は、ＬＥＤ発光素子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。

Images