JP5948284B2

JP5948284B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5948284B2
Application number: JP2013148309A
Authority: JP
Inventors: 林　賢一; 賢一林
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2013-07-17
Filing date: 2013-07-17
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2033-07-17
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Description

本発明は、感光体ドラムの表面に残留した電荷を除電する除電装置及びトナー転写後の記録紙を感光体ドラムから剥離する剥離爪を備えた画像形成装置に関する。

一般的な画像形成方法においては、感光体ドラムは帯電装置で表面が所定の電位に帯電され、露光によって画像データに応じた静電潜像が形成される。静電潜像は現像装置によりトナーで現像された後、転写装置で記録紙に転写される。感光体ドラムの表面に残留したトナーはクリーニング装置によって除去され、感光体ドラムに残留した電荷は除電装置によって除電される。感光体ドラムにおいては、画像形成時にこのような帯電、露光、除電のサイクルが繰り返し行われる。

転写装置では、記録紙のトナーが転写された面の反対側の面にトナーと逆の極性の電圧を印加し、トナーを感光体ドラムから記録紙に転写する。この際、記録紙が帯電し、感光体ドラムに静電吸着されることがある。この傾向は特に薄い記録紙で顕著である。このため、特許文献１には、感光体ドラムの回転方向に対してカウンター方向から当接する剥離爪を設けた画像形成装置が提案されている。この剥離爪で記録紙の先端を感光体ドラムから強制的に剥離する。

さらに、剥離爪の記録紙の搬送方向における下流に、搬送補助部材が備えられている場合もある。搬送補助部材は、記録紙記録紙を剥離爪で剥離した後で、記録紙が浮き上がって未定着のトナーが記録紙の搬送経路の周囲の部品等に接触しないように記録紙をガイドするものである。記録紙の搬送経路においては、記録紙のトナー転写面の上方にある程度の高さの空間を開けておく必要がある。

一方で、省スペース化に伴う感光体ドラムの小径化と画像形成装置の高速化が進むと、感光体ドラムが除電されてから次のサイクルで帯電されるまでの時間が短くなるため、感光体ドラムの露光メモリを考慮する必要が生じてくる。露光メモリとは、除電後の感光体ドラムの表面電位が露光部と非露光部とで異なり、次のサイクルの帯電時に、感光体ドラムの表面が均一に帯電されない現象である。この現象により、ゴーストと呼ばれる画像不良が生じることがある。露光メモリの問題は、アモルファスシリコン感光体で特に懸念されている。この対策として、除電装置と帯電装置との間隔をできるだけ開けて、次のサイクルの帯電までに、感光体ドラムの表面電位を十分に減衰させる時間を確保することが必要になる。そのためには、除電装置を、感光体ドラムの回転方向において、クリーニング装置の上流に配置する必要がある。

特開２００８−１７６２４６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されている剥離爪や搬送補助部材は、感光体ドラムの回転方向におけるクリーニング装置の上流に配置せざるを得ない。したがって、露光メモリを解消する目的で除電装置と帯電装置との間隔を開けた上で、剥離爪と搬送補助部材とを設けようとすると、除電装置と剥離爪及び搬送補助部材とを、転写装置とクリーニング装置との間に配置する必要がある。さらに、転写装置とクリーニング装置との間には、記録紙のトナー転写面を保護するための空間も設ける必要がある。感光体ドラムが小径化されると、転写装置とクリーニング装置との間の空間はより狭くなる。

そこで、本発明は上記事情を考慮し、感光体ドラムの小径化に伴って転写装置とクリーニング装置との間が狭くなった場合でも、転写装置とクリーニング装置との間に除電装置及び剥離爪を配置することのできる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、静電潜像が形成される像担持体と、前記静電潜像をトナーで現像して可視化する現像手段と、前記像担持体上のトナーを記録紙に転写する転写手段と、前記像担持体に光を照射して残留電荷を除電する除電手段と、前記像担持体に残留したトナーを除去するクリーニング手段と、を備える画像形成装置であって、前記除電手段と前記像担持体との間に、前記除電手段から発せられる光を集光して前記像担持体に照射する集光部材が配置され、該集光部材に前記記録紙を前記像担持体から剥離する剥離爪が支持されていることを特徴とする。

このような構成を採用することにより、従来、除電光の光路として確保されていた除電装置と像担持体との間の空間を、除電光の光路の機能を保ったまま剥離爪を支持するために利用できる。したがって、従来のプリンターにおいて剥離爪を支持する部材を配置していた空間を省くことができ、感光体ドラムが小径化されても、除電装置及び剥離爪を、クリーニング装置と転写装置との間に配置することができる。したがって、感光体ドラムの露光メモリの影響を軽減できるとともに、プリンターの省スペース化を図ることができる。

本発明の画像形成装置において、前記記録紙上のトナーを該記録紙の搬送経路の周囲の部品に接触させないように前記記録紙をガイドする搬送補助部材をさらに備え、該搬送補助部材が、前記集光部材に支持されていることを特徴としてもよい。

このような構成を採用することにより、搬送補助部材を備えた場合でも、省スペース化を図ることができる。

本発明の画像形成装置において、前記集光部材が、前記除電光の波長に対して高い光透過性を有する樹脂で形成されていることを特徴としてもよい。

このような構成を採用することにより、除電装置の除電光の光量を大きく損失させずに感光体ドラムの表面に照射できる。また、集光部材を汎用性のある材料で形成できるとともに、剥離爪や搬送補助部材を取り付けやすくなる。

本発明の画像形成装置において、前記集光部材は、前記除電手段から発せられる光の入射面と出射面を有し、前記入射面は、側面視にて前記除電手段に向かって凸レンズ状の形状を有し、前記出射面は平面状であり、該出射面の面積は、前記入射面の上下の縁辺を含む断面積よりも小さくなっていることを特徴としてもよい。

このような構成を採用することにより、除電手段から拡散して出射される除電光を入射面で集光して、出射面から感光体ドラムの表面に均一の照度で照射できる。したがって、除電光の光路に集光部材を配置しても、除電装置の除電性能を大きく低下させる虞がない。

本発明によれば、従来、除電光の光路として確保されていた除電装置と感光体ドラムとの間の空間を利用して剥離爪及び搬送補助部材を支持したので、省スペース化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係るプリンターの構成の概略を示す模式図である。本発明の一実施形態に係るプリンターの感光体ドラム周りの構成の概略を示模式図である。本発明の一実施形態に係るプリンターの除電装置、剥離爪、搬送補助部材、集光部材を示す側面図である。本発明の一実施形態に係るプリンターにおいて、除電装置と集光部材の入射面を拡大して示す側面図である本発明の一実施形態に係るプリンターの除電装置、剥離爪、搬送補助部材、集光部材を示す下面図である。

まず、図１及び図２を用いて、画像形成装置としての電子写真方式のプリンター１の全体の主な構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るプリンターの概略を示す模式図である。図２は、本発明の一実施例に係るプリンターの感光体ドラムの周辺の構造を示す模式図である。以下、図１における紙面左側を、プリンター１の正面側（前側）とし、左右の向きは、プリンター１の正面から見た方向を基準として説明する。

図１に示すように、プリンター１は、箱型形状のプリンター本体２を備えており、プリンター本体２の下部には記録紙（図示せず）を収納する給紙カセット３が収容され、プリンター本体２の上面には排紙トレイ４が設けられている。プリンター本体２の上面には、排紙トレイ４の前方に上カバー５が開閉可能に取り付けられ、上カバー５の下方には、トナーを収容するトナー容器としてのトナーコンテナ６が収納されている。

プリンター本体２の上部には、排紙トレイ４の下方にレーザー・スキャニング・ユニット（ＬＳＵ）で構成される露光装置７が配置され、露光装置７の下方には、画像形成部８が設けられている。画像形成部８には、像担持体である感光体ドラム１０が回転可能に設けられている。感光体ドラム１０として、アモルファスシリコンドラムを使用できる。感光体ドラム１０の径は３０ｍｍ、感光体ドラム１０の通常印字時の周速は４０６ｍｍ／ｓｅｃである。感光体ドラム１０の周囲には、帯電装置１１と、装着部材としての現像装置１２と、転写ローラー１３と、除電装置１４と、クリーニング装置１５とが、感光体ドラム１０の回転方向（図１の矢印Ｘ参照）に沿って順に配置されている。除電装置１４については後述する。

プリンター本体２の内部には、記録紙の搬送経路１６が設けられている。搬送経路１６の上流端には給紙部１７が設けられ、搬送経路１６の中流部には、感光体ドラム１０と転写ローラー１３によって構成される転写部１８が設けられ、搬送経路１６の下流部には定着装置１９が設けられ、搬送経路１６の下流端には排紙部２０が設けられている。搬送経路１６の下方には、両面印刷用の反転経路２１が形成されている。

図２に示すように、転写ローラー１３と除電装置１４との間には、剥離爪３１と搬送補助部材３５とが、集光部材６０に支持されて配置されている。なお、剥離爪３１、搬送補助部材３５、集光部材６０については後述する。

次に、このような構成を備えたプリンター１の画像形成動作について、図１を参照して説明する。

プリンター１に電源が投入されると、各種パラメーターが初期化され、定着装置１９の温度設定等の初期設定が実行される。そして、プリンター１に接続されたコンピューター等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、以下のようにして画像形成動作が実行される。

まず、帯電装置１１によって感光体ドラム１０の表面が帯電された後、露光装置７からのレーザー光（図１の二点鎖線ｐ参照）により感光体ドラム１０に対して画像データに対応した露光が行われ、感光体ドラム１０の表面に静電潜像が形成される。次に、この静電潜像を、現像装置１２がトナーによりトナー像に現像する。

一方、給紙部１７によって給紙カセット３から取り出された記録紙は、上記した画像形成動作とタイミングを合わせて転写部１８へと搬送され、転写部１８において感光体ドラム１０上のトナー像が記録紙に転写される。トナー像を転写された記録紙は、剥離爪３１（図２参照）によって、感光体ドラム１０の表面から剥がされた後、搬送補助部材３５（図２参照）によって、浮き上がらないように押さえられ、搬送経路１６を下流側へ搬送される。そして、定着装置１９に進入し、この定着装置１９において記録紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された記録紙は、排紙部２０から排紙トレイ４に排出される。なお、感光体ドラム１０上に残留した電位は、除電装置１４によって除電される。また、感光体ドラム１０上に残留したトナーは、クリーニング装置１５によって回収される。

次に、図３及び図４を参照して、除電装置１４、剥離爪３１、搬送補助部材３５、集光部材６０について説明する。図３は、除電装置、剥離爪、搬送補助部材、集光部材を示す側面図である。図４は、除電装置と集光部材の入射面を拡大して示す側面図である。

除電装置１４は、長尺状の基板４１上に、光源として複数のＬＥＤ（発光ダイオード）チップ４２を軸方向に一列に配列したものである。基板４１の長さは、感光体ドラム１０の軸方向長さとほぼ同じである。ＬＥＤチップ４２としては、波長が６５０ｎｍ、光量が４．０μＪ／ｃｍ^２、最大照射角度が６０°のものを使用できる。

除電装置１４は、クリーニング装置１５に形成された取り付け部５１に支持されている。取り付け部５１は、クリーニング装置１５より感光体ドラム１０の回転方向における上流側の外面に、感光体ドラム１０の軸方向に延びるように形成されている。取り付け部５１の断面形状はＬ字状で、クリーニング装置１５の下面から下方に延びる基部５１ａと、基部５１ａの先端から感光体ドラム１０の方向に延びる先部５１ｂとを有する。除電装置１４は、ＬＥＤチップ４２の中心軸Ａが感光体ドラム１０の表面に対してほぼ垂直となるように、やや上向きに傾斜した姿勢をとっている。

剥離爪３１は、断面形状が方形の棒状の部材である。剥離爪３１の先端部３１ａは、側面視及び平面視にて先細りの爪状に形成されている。剥離爪３１の基端側の左右側面には、それぞれ左右方向に延びる回転軸３１ｂが形成されている。

搬送補助部材３５は、円板状の部材であり、円板部３５ａと、円板部３５ａの中心から左右方向に延びる回転軸３５ｂと、を有する。円板部３５ａの外周面には、尖鋭な頂点を有する複数の凸部３５ｃが、放射状に形成されている。

集光部材６０は、除電光を集光する集光体６１と、剥離爪３１及び搬送補助部材３５を支持する支持部材６５とを有する。集光体６１は、平面形状が長方形のプレート状の部材であり、除電装置１４と感光体ドラム１０との間に配置されて、クリーニング装置１５に取り付けられている。集光体６１の左右方向における長さは、感光体ドラム１０の軸方向における長さと同等であり、前後方向における長さは、除電装置１４と感光体ドラム１０との間隔より小さい。集光体６１は、ＬＥＤチップ４２の波長（６５０ｎｍ）の光に対して高い透過性を有する材料で形成される。このような材料として、ポリカーボネート、アクリル等の樹脂を使用できる。ポリカーボネート樹脂の波長６５０ｎｍの光に対する透過率は８５％程度であり、アクリル樹脂の波長６５０ｎｍの光に対する透過率は９０％程度である。集光体６１の除電光の波長に対する透過率は８０％以上とすることが望ましい。

集光体６１の除電装置１４側の面６１ａは、除電装置１４から発する除電光の入射面である。入射面６１ａは、側面視にてＬＥＤチップ４２に向かって凸レンズ状に形成されている。図４にも示されるように、集光体６１の光軸ＯＡは、ＬＥＤチップ４２の中心軸Ａに一致し、入射面６１ａの中心を通る接線とＬＥＤチップ４２の表面４２ａとは平行である。また、入射面６１ａの中心とＬＥＤチップ４２の表面４２ａとの間の距離Ｄと、入射面６１ａの曲率は、ＬＥＤチップ４２の表面４２ａから最大照射角度６０°で発せられた光が、入射面６１ａで全反射したり入射面６１ａから外側へ回り込むことなく、入射面６１ａに入射するように設計されている。

集光体６１の感光体ドラム１０側の面６１ｂは、集光された除電光が感光体ドラム１０に向かう出射面である。出射面６１ｂは、集光体６１の光軸ＯＡに垂直な平面に形成されている。また、出射面６１ｂの面積は、入射面６１ａの上下の縁辺を含む断面積（図３の符号Ｃの面における断面積）よりも小さくなっている。

集光体６１の上面６１ｃは、平面状に形成されている。集光体６１の下面６１ｄは、やや下方向に凸の湾曲状に形成されている。このように、集光体６１は、側面視で、入射面６１ａから出射面６１ｂに向かって（除電装置１４から感光体ドラム１０に向かって）先細りの、中心角度の小さい略扇型状の形状となっている。

集光体６１は、入射面６１ａ側の端部が、クリーニング装置１５の下面と取り付け部５１の先部５１ｂに挟まれて、上面６１ｃは、クリーニング装置１５の下面に接触している。集光体６１がこのような姿勢で支持されていることにより、集光体６１の光軸ＯＡは除電装置１４から感光体ドラム１０に向かってやや上方に傾斜している。

図５を参照して、支持部材６５を説明する。図５は、除電装置、剥離爪、搬送補助部材、集光部材の下面図である。
支持部材６５は、集光体６１の下面６１ｄの前後方向における後寄りの位置に、下方に突き出るように形成されている。支持部材６５は、左右方向に所定の間隔を開けて複数個所に配置されている。支持部材６５は、同じ形状の左右一対のホルダ６６Ｌ、６６Ｒを有する。左右ホルダ６６Ｌ、６６Ｒは、左右方向に剥離爪３１及び搬送補助部材３５の円板部３５ａを挟むことのできる程度の間隔を開けて配置されている。左右ホルダ６６Ｌ、６６Ｒは、集光体６１と同じ材料で形成することができ、ビス止め、溶着、接着等の手段により、集光体６１に取り付けることができる。左右ホルダ６６Ｌ、６６Ｒは、平面視にて前後方向に長い長方形状の上面を有し、左右ホルダ６６Ｌ、６６Ｒの上面には、前後の対応する位置に、前溝６６ａと後溝６６ｂとが形成されている。前溝６６ａと後溝６６ｂは、側面視にてＵ字状に形成されている。

左右ホルダ６６Ｌ、６６Ｒの各前溝６６ａには、剥離爪３１の回転軸３１ｂが支持されて、剥離爪３１は回転軸３１ｂを中心に揺動可能となっている。剥離爪３１は、先端部３１ａが、感光体ドラム１０の回転方向に対してカウンター方向から感光体ドラム１０の表面に当接する姿勢となるように、ねじりコイルばね（図示されず）によって付勢されている。ねじりコイルばねの付勢力は、剥離爪３１の先端部３１ａが感光体ドラム１０の表面を傷付けない程度のごく小さい力に設定されている。

左右ホルダ６６Ｌ、６６Ｒの各後溝６６ｂには、搬送補助部材３５の回転軸３５ｂが支持されて、搬送補助部材３５は回転軸３５ｂを中心に回転可能となっている。搬送補助部材３５の円板部３５ａの回転軸３５ｂから下方の部分は、左右ホルダ６６Ｌ、６６Ｒから下方に突き出ている。

次に、上記構成を備えた除電装置１４、剥離爪３１、搬送補助部材３５、集光部材６０の作用を説明する。
トナーが転写された記録紙は、まず、先端が剥離爪３１で感光体ドラム１０の表面から剥がされた後、搬送補助部材３５が記録紙に接触する。搬送補助部材３５は、記録紙の搬送に従って回転軸３５ｂを中心に回転しながら、凸部３５ｃの尖鋭な頂点で記録紙を浮き上がらないように押さえる。この際、凸部３５ｃの尖鋭な頂点が記録紙に点で接触するので、記録紙上の未定着トナーを乱すことはない。

除電装置１４では、ＬＥＤチップ４２から発せられた光が、集光体６１の入射面６１ａに入射して集光され、出射面６１ｂから感光体ドラム１０の表面に照射されて、感光体ドラム１０に残留している電位を除電する。

上記したように本発明の一実施例に係るプリンター１においては、従来除電光の光路として確保されていた除電装置１４と感光体ドラム１０との間の空間に、光路としての機能を有する集光部材６０を配置し、この集光部材６０で、剥離爪３１と搬送補助部材３５とを支持するようにした。このため、従来のプリンターにおいて剥離爪３１と搬送補助部材３５とを支持する部材を配置していた空間を省くことができる。また、集光部材６０自身も、厚さが薄いプレート状の部材であるので、除電光の光路である狭い空間に取り付けることができる。したがって、感光体ドラム１０が小径化されても、除電装置１４、剥離爪３１及び搬送補助部材３５を、クリーニング装置１５と転写装置１８との間に配置することができる。さらに、記録紙のトナーが転写された面の上方に、未定着トナーが接触しないようにある程度の高さの空間を確保することもできる。これらのことから、感光体ドラム１０の露光メモリの影響を軽減できるとともに、プリンター１の省スペース化を図ることができる。

本発明のプリンター１においては、集光体６１の入射面６１ａを凸レンズ状に形成したので、除電装置１４から拡散して発せられた除電光は、入射面６１ａで全反射したり、入射面６１ａの外側に回り込んだりすることなく集光される。また、出射面６１ｂを平面とし、出射面６１ｂの面積を、入射面６１ａの上下の縁辺を含む断面積よりも小さくしたので、集光された除電光を均一な照度で感光体ドラム１０に照射できる。

さらに、集光体６１はＬＥＤチップ４２の光の波長に対して高い透過性を有する材料で形成されているので、ＬＥＤチップ４２の光量を大きく減衰させずに感光体ドラム１０に照射することができる。したがって、除電光の光路に集光部材６０を配置しても、除電装置１４の除電性能を大きく低下させる虞はない。

さらに、集光部材６０の材料として樹脂を使用したので、集光部材６０を汎用性のある安価な材料で形成できる。さらに、支持部材６５を、ビス止め、接着、溶着等の容易な手段で集光体６１に取り付けることができる。

本実施形態では、除電装置１４が複数のＬＥＤチップ４２を配列したものの場合について説明したが、ＬＥＤ等を用いたライトガイド等であってもよい。

本実施形態では、剥離爪３１と搬送補助部材３５を両方が備えられているプリンターを説明したが、搬送補助部材３５は必ずしも必要ではない。

本実施形態では、集光体６１の材料として高い光透過性を有する樹脂を挙げたが、ガラス等の高い光透過性を有する他の材料を使用することもできる。また、支持部材６５を、集光体６１と異なる材料で形成してもよい。

本実施形態では、剥離爪３１と搬送補助部材３５とが１個ずつ支持部材６５に支持されている形態について説明したが、複数個の剥離爪３１と搬送補助部材３５とが、各々左右方向に長い回転軸に、所定の間隔を開けて形成されるように構成してもよい。この場合、支持部材６５の左右ホルダ６６Ｌ、６６Ｒは、集光体６１の下面の左右端付近に１か所ずつ配置され、前溝６６ａが剥離爪３１の回転軸を支持し、後溝６６ｂが搬送補助部材３５の回転軸を支持する。

さらに、本発明の実施形態では、プリンター１に本発明の構成を適用した場合について説明したが、他の異なる実施形態では、複写機、ファクシミリ、複合機等のプリンター１以外の画像形成装置に本発明の構成を適用しても良い。

さらに、上記した本発明の実施形態の説明は、本発明に係る除電装置、剥離爪及び画像形成装置における好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記した本発明の実施の形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施の形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

１プリンター
１０感光体ドラム（像担持体）
１２現像装置（現像手段）
１４除電装置（除電手段）
１５クリーニング装置（クリーニング手段）
１８転写装置（転写手段）
３１剥離爪
３５搬送補助部材
６０集光部材
６１集光体
６１ａ入射面
６１ｂ出射面

Claims

静電潜像が形成される像担持体と、前記静電潜像をトナーで現像して可視化する現像手段と、前記像担持体上のトナーを記録紙に転写する転写手段と、前記像担持体に光を照射して残留電荷を除電する除電手段と、前記像担持体に残留したトナーを除去するクリーニング手段と、を備える画像形成装置であって、
前記クリーニング手段の下方に形成され、前記除電手段の中心軸が前記像担持体の表面に対して垂直となるように上向きに傾斜した姿勢で該除電手段を支持する取り付け部と、
前記除電手段と前記像担持体との間に配置され、前記除電手段から発せられる光を集光して前記像担持体に照射する集光体と、
該集光体の下部に形成され、前記記録紙を前記像担持体から剥離する剥離爪を支持する支持部材と、
を備え、
前記集光体は、前記除電手段側の入射面から前記像担持体側の出射面に向かって光軸が前記像担持体の表面に対して垂直となるように上方に傾斜するように先細りのプレート形状を有することを特徴とする画像形成装置。
前記記録紙上のトナーを該記録紙の搬送経路の周囲の部品に接触させないように前記記録紙をガイドする搬送補助部材をさらに備え、該搬送補助部材が、前記支持部材に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記集光体及び前記支持部材が、前記除電光の波長に対して高い光透過性を有する樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
前記集光体は、前記除電手段から発せられる光の入射面と出射面を有し、前記入射面は、側面視にて前記除電手段に向かって凸レンズ状の形状を有し、前記出射面は平面状であり、該出射面の面積は、前記入射面の上下の縁辺を含む断面積よりも小さくなってい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。