JP5993826B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に関し、特に、感光体ドラムに付着したイオン生成物が大気中の水分を取り込むことで発生する画像流れを抑制する方法に関するものである。

近年、電子写真プロセスを用いた画像形成装置の像担持体として、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体ドラムが広く用いられている。ａ−Ｓｉ感光体ドラムは、高硬度で優れた耐久性を有しており、長期間使用後も感光体としての特性がほとんど劣化せず高画質が保持できる。そのため、ランニングコストも低く取り扱いも容易であるとともに、環境に対する安全性も高い優れた像担持体である。

このようなａ−Ｓｉ感光体ドラムを用いた画像形成装置においては、その特性から画像流れが発生しやすいことが知られている。帯電装置を用いて感光体ドラム表面の帯電を行うと、感光体ドラム表面に窒素酸化物（ＮＯｘ）が付着する。これにより、感光体ドラム表面に形成された静電潜像のエッジ部で画像流れを生じることがある。

このような画像流れの発生を抑制する方法は、従来種々提案されており、例えば、感光体ドラム内部に発熱体（ヒーター）を設けて、機内の温湿度センサーで検知した温度、湿度により発熱体を加熱し、感光体ドラム表面に付着している水分を蒸発させて、画像流れの発生を防止する方法が知られている。

しかし、感光体ドラムの内部にヒーターを配置する方法では、ヒーターと電源との接続には摺動電極を用いる必要がある。そのため、ヒーターと電源とを接続する摺動部が存在することで、感光体ドラムの総回転時間が長くなってくると、摺動部で接点不良を起こすという問題があった。

そこで、特許文献１には、基板の一方面に取り付けられた発光素子を発光させて感光体ドラムに光を照射することにより感光体ドラムを除電する除電部を備え、基板の他方面に感光体ドラムを加熱する発熱体を設けることにより、感光体ドラムを外部から加熱する画像形成装置が開示されている。

特開２００７−２６４１６７号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、発熱体と発光素子が並列に接続されており、発熱体に通電すると発光素子にも同時に通電されて感光体に光を照射する構成である。そのため、感光体を停止させた状態で長時間加熱し続けると、感光体の同じ部位に長時間光が照射されてしまい、感光体の感度が部分的に低下するおそれがあった。

また、除電部がクリーニング部に近接して配置されるため、除電部を構成する発光素子と同一基板上に実装される発熱体もクリーニング部に近接して配置されることとなる。そのため、クリーニング部の内部に溜まった廃トナーの沈殿や凝集が発生するおそれがあった。また、一方面に発光素子が取り付けられた基板の他方面に発熱体を配置する構成のため、発熱体から放出される熱が基板を介して発光素子に伝達され、発光素子の発光効率が低下する可能性がある。その結果、感光体ドラムの除電性能が低下してしまい、画像メモリ等の不具合が生じるおそれがあった。

本発明は、上記問題点に鑑み、像担持体表面の残留電荷を除去する発光素子と、像担持体を外部から加熱する発熱体とが同一基板上に実装され、像担持体を停止させた状態で長時間加熱する場合にも像担持体の感光層の劣化を起こすことなく、像担持体表面を効率良く加熱して画像流れの発生を効果的に抑制できる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、像担持体と、帯電装置と、露光装置と、現像装置と、転写手段と、記録媒体搬送路と、クリーニング装置と、発光素子と、発熱体と、を備える。像担持体は、表面に感光層が形成される。帯電装置は、像担持体の表面に帯電バイアスを印加することにより像担持体表面を帯電させる。露光装置は、帯電装置により均一に帯電された像担持体表面を露光走査して像担持体上に静電潜像を形成する。現像装置は、像担持体の回転方向に対し帯電装置の下流側に配置され、露光装置により像担持体上に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する。転写手段は、像担持体の回転方向に対し前記現像装置の下流側に配置され、現像装置により像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する。記録媒体搬送路は、転写手段と像担持体との間に設けられ、記録媒体を搬送する。クリーニング装置は、像担持体の回転方向に対し転写手段の下流側、且つ帯電装置の上流側に配置され、像担持体表面の残留トナーを除去する。発光素子は、記録媒体搬送路とクリーニング装置との間に配置された基板上に複数実装されており、像担持体表面に光照射することにより像担持体表面の残留電荷を除去する。発熱体は、基板の発光素子の実装面と反対側に複数実装されており、像担持体を加熱する。発光素子及び発熱体への通電は、それぞれ独立してオンまたはオフ可能である。

本発明の第１の構成によれば、像担持体を加熱する発熱体を像担持体の外部に配置することにより、発熱体と電源との接続に摺動電極を用いる必要がなく、接点不良が発生するおそれがなくなる。また、発光素子及び発熱体への通電を、それぞれ独立してオンまたはオフ可能であるため、像担持体を停止させた状態で長時間継続して加熱する場合に、発熱体と発光素子とが並列に接続された回路構成のように発光素子の光が像担持体の同一箇所に連続的に照射されることがなくなり、像担持体の感光層の感度が部分的に低下して画像が形成できなくなる現象を防止することができる。

本発明の第１実施形態に係る画像形成装置１００の全体構成を示す概略図 図１における画像形成部９の部分拡大図 第１実施形態の画像形成装置１００で使用される基板５１を発熱体５３側から見た平面図 第１実施形態の画像形成装置１００で使用される基板５１を発光素子５５側から見た平面図 本発明の第２実施形態に係る画像形成装置１００における画像形成部９周辺の部分拡大図 本発明の第３実施形態に係る画像形成装置１００における画像形成部９の部分拡大図 第３実施形態の画像形成装置１００で使用される基板５１を発熱体５３側から見た部分平面図 本発明の第４実施形態に係る画像形成装置１００における画像形成部９の部分拡大図 第４実施形態の画像形成装置１００で使用される基板５１を発熱体５３側から見た部分平面図 本発明の第５実施形態の画像形成装置１００で使用される基板５１を発熱体５３側から見た部分平面図

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置１００の全体構成を示す概略図であり、右側を画像形成装置１００の前方側として図示している。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を収容する給紙カセット２が備えられている。この給紙カセット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（ＣＰＵ）３０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が上方に回動することで用紙積載板１２上に積載された用紙（記録媒体）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（用紙搬送方向下流側）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、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本体１の後方側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において反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１８及び感光体ドラム１４の上方に配置される露光装置（ＬＳＵ）１９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。

本実施形態では、感光体ドラム１４はアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体であり、アルミニウム等の導電性基板（筒体）上に、感光層としてａ−Ｓｉ系の光導電層を形成し、その上面にａ−Ｓｉ系のＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＯ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣＮなどの無機絶縁体または無機半導体から成る表面保護層が積層されている。

パソコン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（転写位置）に供給された用紙へと転写される。

トナー像が転写された用紙は、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は、定着装置１０に備えられた加熱ローラー２２、及び加熱ローラー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は、排出ローラー対１１によって排紙部３に排出される。

転写後に感光体ドラム１４表面の残留トナーはクリーニング装置１７により除去され、感光体ドラム１４表面の残留電荷は発光素子５５（図２参照）からの光照射により除電される。そして、感光体ドラム１４は帯電装置１５によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われる。

図２は、図１における画像形成部９周辺の部分拡大図である。帯電装置１５は、帯電ハウジング１５ａ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の反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の反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。なお、ここでは磁性を有するトナー成分のみから構成される一成分現像剤（以下、単にトナーともいう）が現像装置１６内に収容されている。

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、及びトナー回収スクリュー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。

摺擦ローラー４５の線速は感光体ドラム１４の線速よりも速く（ここでは１．２倍）制御されている。摺擦ローラー４５としては、例えば金属シャフトの周囲にローラー体としてＥＰＤＭゴム製でアスカーＣ硬度が５５°の発泡体層を形成した構造が挙げられる。

ローラー体の材質としてはＥＰＤＭゴムに限定されず、他の材質のゴムや発泡ゴム体であっても良く、アスカーＣ硬度が１０〜９０°の範囲のものが好適に使用される。なお、アスカーＣとは、日本ゴム協会標準規格に規定されたデュロメータ（スプリング式硬度計）の一つで、硬さを測定するための測定器のことである。アスカーＣ硬度とは、上記の測定器で測定された硬度を指し、数値が大きいほど硬い材料であることを示す。

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。クリーニングブレード４７としては、例えばＪＩＳ硬度が７８°のポリウレタンゴム製のブレードが用いられ、その当接点において感光体接線方向に対し所定の角度で取り付けられている。クリーニングブレード４７の材質及び硬度、寸法、感光体ドラム１４への食い込み量及び圧接力等は、感光体ドラム１ａの仕様に応じて適宜設定される。なお、ＪＩＳ硬度とは、日本工業規格（ＪＩＳ；Japanese Industrial Standards ）で規定された硬度を指す。

摺擦ローラー４５の表面に付着したトナー等はスクレーパー（図示せず）によって掻き落とされる。クリーニングブレード４７及び摺擦ローラー４５によって感光体ドラム１４表面から除去された残留トナー、及び摺擦ローラー４５の表面から掻き落とされた廃トナーは、トナー回収スクリュー５０によりクリーニング装置１７の外部に排出されて廃トナー回収容器（図示せず）に貯留される。

転写ローラー１８は、感光体ドラム１４表面に形成されたトナー像を乱さずに用紙搬送路４を搬送されてくる用紙Ｐに転写する。転写ローラー１８には、トナーと逆極性の転写バイアスを印加するための転写バイアス電源及びバイアス制御回路（いずれも図示せず）が接続されている。

また、クリーニング装置１７の下方には、基板５１が用紙搬送方向（図２の左から右方向）に対し略水平に配置されており、基板５１のクリーニング装置１７と反対側の面（図２の下面）には、感光体ドラム１４を加熱するための発熱体５３が実装されている。発熱体５３としては、通電により発熱するチップ抵抗が用いられる。基板５１のクリーニング装置１７と対向する面（図２の上面）には、感光体ドラム１４に光を照射して感光体ドラム１４表面の残留電荷を除去する発光素子５５が実装されている。発光素子５５としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられる。

このように、感光体ドラム１４を加熱する発熱体５３を感光体ドラム１４の外部に配置することにより、発熱体５３と電源との接続に摺動電極を用いる必要がなく、接点不良が発生するおそれがなくなる。また、発熱体５３は感光体ドラム１４を挟んで現像装置１６と反対側に配置されるため、発熱体５３から発生する熱が現像装置１６に伝わり難くなり、現像装置１６内のトナーのケーキングやブロッキングを防止することができる。

図３、図４は、それぞれ第１実施形態の画像形成装置１００で使用される基板５１を発熱体５３側、及び発光素子５５側から見た平面図である。図３及び図４に示すように、発熱体５３は、感光体ドラム１４の軸方向（図２の紙面と垂直な方向）に長い基板５１の下面側に、発光素子５５は、基板５１の上面側に、それぞれ基板５１の長手方向に沿って複数個配置されている。

発熱体５３を構成するチップ抵抗の温度は合成樹脂の耐熱温度近くまで上昇することがあるので、基板５１を形成する素材はガラスエポキシ樹脂等の熱伝導性の低い部材（例えば、三菱ガス化学社製 CCL-EL190T等）を使用することが望ましい。

発熱体５３には、オン／オフが可能な第１スイッチ６０ａが設けられた第１電源回路６０が接続されている。発光素子５５には、オン／オフが可能な第２スイッチ６１ａが設けられた第２電源回路６１が接続されている。第１スイッチ６０ａは、画像形成時や画像形成装置１００のウォームアップ時等、定着装置１０の加熱ローラー２２（図１参照）の加熱（通電）が行われる場合には、発熱体５３への通電をオフにし、加熱ローラー２２の加熱（通電）が行われない場合には、発熱体５３への通電をオンにする。このように制御することで、加熱ローラー２２の発熱と、発熱体５３の発熱が同時に起こらないようにして、画像形成装置１００内部の過度な昇温を防ぐとともに、消費電力を削減することができる。また、第２スイッチ６１ａは、感光体ドラム１４表面の残留電荷を除去する場合には、発光素子５５への通電をオンにし、残留電荷の除去が行われない場合には、発光素子５５への通電をオフにする。

ところで、感光体ドラム１４の画像流れを防止するためには、感光体ドラム１４の表面近傍の相対湿度を６０％以下に抑えることが必要であることが実験から得られている。例えば、外気温度が１０〜４０℃で相対湿度が８０％の場合、感光体ドラム１４表面近傍の相対湿度を６０％に抑えるには、感光体ドラム１４の表面温度を、雰囲気温度に対して６℃上昇させる必要がある。一方、本実施形態のように感光体ドラム１４を外部から加熱する場合、感光体ドラム１４の表面温度が目標温度（外気温より５〜１０℃高い）に達するまでに数時間が必要である。

そのため、印字動作の直前に発熱体５３に通電しても、感光体ドラム１４の表面温度が十分に上昇せず、画像流れの発生を効果的に防止することはできない。また、感光体の画像流れが発生し易い低温高湿環境において感光体ドラム１４の温度が下がると、すぐに画像流れが再発する。これらの不具合を防止するためには、感光体ドラム１４を長時間に亘って加熱し続ける必要がある。

そこで、本実施形態では、発熱体５３への通電をオン／オフ可能な第１スイッチ６０ａが設けられた第１電源回路６０と、発光素子５５への通電をオン／オフ可能な第２スイッチ６１ａが設けられた第２電源回路６１とを別個に備えている。この回路構成を採用することで、停止させた状態の感光体ドラム１４を長時間加熱する場合において、発熱体５３と発光素子５５とが並列に接続された回路構成のように発光素子５５の光が感光体ドラム１４の同一箇所に連続的に照射されることがなくなり、感光体ドラム１４の感光層の感度が部分的に低下して画像が形成できなくなる現象（光劣化）を防止することができる。

また、発熱体５３は、基板５１のクリーニング装置１７と反対側の面に配置されている。これにより、発熱体５３とクリーニング装置１７との間に基板５１が介在するため、クリーニング装置１７の温度上昇が抑制され、クリーニング装置１７内の廃トナーの凝集を抑制することができる。

ところで、発光素子５５として用いるＬＥＤは熱に弱い半導体素子であり、発熱体５３と発光素子５５とに同時に長時間通電した場合、発光素子５５自体の発熱と、基板５１を介して伝導される発熱体５３からの放熱とによって発光素子５５や周囲の封止部が熱劣化し、発光不良を起こすおそれがある。そこで、感光体ドラム１４表面の残留電荷を除去するために発光素子５５に通電が行われる画像形成時には発熱体５３への通電をオフにし、発光素子５５への通電が行われない待機時や紙間等の非画像形成時には発熱体５３への通電をオンにする。このように、発熱体５３及び発光素子５５のオン／オフ制御を反転制御とすることで、発光素子５５の熱劣化を抑制することができる。

また、前述したように、画像形成装置１００の電源投入時は発熱体５３には通電されていない状態であり、電源投入と同時に発熱体５３の通電をオンにしても、出力が小さく、ドラムの表面温度が６℃上昇するまでには３〜４時間を要する。そのため、画像形成装置１００内部の相対湿度は６０％以上になっており、電源投入直後に画像形成を行うと画像流れが発生する可能性がある。従って、これを防止するために、電源投入直後にはドラムリフレッシュを実施するような制御を入れておくことが望ましい。

ドラムリフレッシュの具体的な方法としては、現像装置１６内の現像ローラー１６ａ上のトナーを感光体ドラム１４側に吐出する。そして、吐出されたトナーを介在させた状態で感光体ドラム１４と摺擦ローラー４５とを所定時間回転させることにより、感光体ドラム１４表面の感光層を摺擦して研磨する。

図５は、本発明の第２実施形態に係る画像形成装置１００における画像形成部９周辺の部分拡大図である。本実施形態では、用紙搬送方向（図５の左から右方向）に対して基板５１が垂直となるように配置し、基板５１の発光素子５５側を感光体ドラム１４に対峙させている。基板５１上の発熱体５３、発光素子５５の構成及び配置、第１電源回路６０、第２電源回路６１については第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

本実施形態の構成によれば、発光素子５５が感光体ドラム１４に対峙するため、第１実施形態に比べて発光素子５５による感光体ドラム１４表面の残留電荷の除去効果を高めることができる。また、クリーニング装置１７には基板５１の側端縁のみが近接するため、第１実施形態に比べて発熱体５３とクリーニング装置１７とを離間させることができる。従って、クリーニング装置１７内の温度上昇による廃トナーの凝集をさらに抑制することができる。但し、発熱体５３と感光体ドラム１４とが離間するため、感光体ドラム１４の加熱効果は第１実施形態に比べてやや低下する。

なお、図５に示すように、発熱体５３がトナー回収スクリュー５０の直下よりも外側（図４の右側）に突出する位置に基板５１を配置すれば、発熱体５３とクリーニング装置１７とがより離間するため、クリーニング装置１７内の温度上昇による廃トナーの凝集を一層効果的に抑制することができる。

図６は、本発明の第３実施形態に係る画像形成装置１００における画像形成部９周辺の部分拡大図であり、図７は、第３実施形態の画像形成装置１００で使用される基板５１を発熱体５３側から見た部分平面図である。なお、図６では帯電装置１５、現像装置１６、転写ローラー１８の記載を省略している。図６に示すように、本実施形態においては、第１実施形態と同様に、クリーニング装置１７の下方には基板５１が用紙搬送方向（図６の左から右方向）に対し略水平に配置されており、基板５１のクリーニング装置１７と反対側の面（図６の下面）には発熱体５３が配置され、基板５１のクリーニング装置１７と対向する面（図６の上面）には発光素子５５が配置されている。基板５１、発熱体５３、発光素子５５の構成、第１電源回路６０、第２電源回路６１については第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

本実施形態では、発熱体５３と発光素子５５は、基板５１の表裏面方向において互いに重ならない位置に実装されている。具体的には、基板５１の長手方向（図７の左右方向）に沿って配置される複数の発熱体５３は、基板５１上の感光体ドラム１４に近接する側（図６の左端側、図７の上端側）に実装されている。また、基板５１の長手方向に沿って発熱体５３と並列に配置される複数の発光素子５５は、基板５１上の感光体ドラム１４から遠い側（図６の右端側、図７の下端側）に実装されている。

この構成によれば、発熱体５３からの放熱が基板５１を介して発光素子５５に伝導されにくくなるため、発光素子５５の熱劣化をより効果的に抑制することができる。また、発熱体５３が感光体ドラム１４に近接する位置に実装されるため、感光体ドラム１４を効率的に加熱することができる。

図８は、本発明の第４実施形態に係る画像形成装置１００における画像形成部９周辺の部分拡大図であり、図９は、第４実施形態の画像形成装置１００で使用される基板５１を発熱体５３側から見た部分平面図である。なお、図８では帯電装置１５、現像装置１６、転写ローラー１８の記載を省略している。図８に示すように、本実施形態においては、第２実施形態と同様に、用紙搬送方向（図８の左から右方向）に対して基板５１が垂直となるように配置し、基板５１の発光素子５５側を感光体ドラム１４に対峙させている。基板５１、発熱体５３、発光素子５５の構成、第１電源回路６０、第２電源回路６１については第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

本実施形態では、第３実施形態と同様に、発熱体５３と発光素子５５は、基板５１の表裏面方向において互いに重ならない位置に実装されている。具体的には、基板５１の長手方向（図９の左右方向）に沿って配置される複数の発熱体５３は、基板５１上のクリーニング装置１７から遠い側の端縁（図８、図９の下端側）近傍に実装されている。また、基板５１の長手方向に沿って発熱体５３と並列に配置される複数の発光素子５５は、基板５１上のクリーニング装置１７に近接する側の端縁（図８、図９の上端側）近傍に実装されている。

この構成によれば、第３実施形態と同様に、発熱体５３からの放熱が基板５１を介して発光素子５５に伝導されにくくなるため、発光素子５５の熱劣化をより効果的に抑制することができる。また、発熱体５３がクリーニング装置１７から遠い位置に実装されるため、クリーニング装置１７内の温度上昇による廃トナーの凝集をより効果的に抑制することができる。

図１０は、本発明の第５実施形態の画像形成装置１００で使用される基板５１を発熱体５３側から見た部分平面図である。画像形成部９の構成については図８に示した第４実施形態と同様であるため説明を省略する。

本実施形態では、基板５１の長手方向（図１０の左右方向）に沿って配置される複数の発熱体５３は、基板５１上のクリーニング装置１７から遠い側の端縁（図１０の下端側）近傍に実装されている。また、基板５１の長手方向に沿って発熱体５３と並列に配置される複数の発光素子５５は、基板５１上のクリーニング装置１７に近接する側の端縁（図１０の上端側）近傍に実装されている。さらに、発熱体５３と発光素子５５は、基板５１の長手方向（図１０の左右方向）にも重ならない位置に千鳥状に実装されている。

この構成によれば、基板５１の表面側及び裏面側に実装される発熱体５３と発光素子５５とをより離間させて配置することができるため、第３実施形態に比べて発熱体５３からの放熱が基板５１を介して発光素子５５に伝導されにくくなり、発光素子５５の熱劣化を一層効果的に抑制することができる。

その他本発明は、上記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、図１０に示した基板５１への発熱体５３、発光素子５５の実装方法は、基板５１を用紙搬送方向に対し略平行に配置する第３実施形態に適用することも可能である。即ち、図１０に示した基板５１を、発熱体５３の実装面（図１０の紙面表側）をクリーニング装置１７と反対側に向け、発光素子５５の実装面（図１０の紙面裏側）をクリーニング装置１７に対向するように配置するとともに、基板５１の長手方向の端縁のうち発熱体５３が実装された側（図１０の下端側）が感光体ドラム１４に近接し、発光素子５５が実装された側（図１０の上端側）が感光体ドラム１４から遠くなるように配置することで、感光体ドラム１４の加熱効率を高めるとともに、発光素子５５の熱劣化を一層効果的に抑制することができる。

また、図２に示したような帯電ローラー４１を用いた接触帯電方式の帯電装置１５に代えて、コロナワイヤーとグリッドとを備えたコロナ帯電方式の帯電装置を用いることもできる。また、一成分現像式の現像装置１６に代えて、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を用いる二成分現像式の現像装置とすることもできる。

さらに、本発明の画像形成装置としては、図１に示したようなモノクロプリンターに限らず、モノクロ及びカラー複写機、デジタル複合機、カラープリンター、ファクシミリ等の他の画像形成装置であっても良い。以下、実施例により本発明の効果について更に具体的に説明する。
［試験例１］

図３及び図４に示したように発熱体５３及び発光素子５５が実装された基板５１を、発熱体５３の実装面をクリーニング装置１７側に向けて、用紙搬送方向に対し略水平に配置した画像形成装置１００（実施例１）、図２に示したように、発光素子５５の実装面をクリーニング装置１７側に向けて、基板５１を用紙搬送方向に対し略水平に配置した第１実施形態の画像形成装置１００（実施例２）、及び、図５に示したように、用紙搬送方向に対して基板５１が垂直となるように配置し、基板５１の発光素子５５側を感光体ドラム１４に対峙させた第２実施形態の画像形成装置１００（実施例３）を、２５℃の環境下にそれぞれ設置し、発熱体５３及び発光素子５５に８時間連続して通電したときのクリーニング装置１７の内部温度を測定した。

発熱体５３としては、抵抗値１０Ωのチップ抵抗（ＥＲＪ１２ＹＪ１００Ｕ、パナソニック社製）を用いた。発光素子５５としては、ＬＥＤ（１２−２１／Ｒ８Ｃ−ＡＰ２Ｑ２Ｂ／２Ｃ、ＥＶＥＲＬＩＧＨＴ社製）を用いた。これらのチップ抵抗及びＬＥＤを、それぞれ紙フェノール（住友ベークライト社製）で形成された基板５１の異なる面に３２個ずつ実装した。チップ抵抗３２個のトータル抵抗値は３２０Ωであり、２４Ｖの電源を接続したときの出力は１．８Ｗである。結果を表１に示す。

表１から明らかなように、発光素子５５の実装面をクリーニング装置１７側に向けて用紙搬送方向に対し基板５１を略水平に配置した実施例２の画像形成装置１００、発光素子５５の実装面を感光体ドラム１４に対峙させて用紙搬送方向に対し基板５１を垂直に配置した実施例３の画像形成装置１００では、８時間通電後のクリーニング１７の内部温度はそれぞれ４６．３℃、４１．４℃であった。これに対し、発熱体５３の実装面をクリーニング装置１７側に向けて基板５１を略水平に配置した実施例１の画像形成装置１００では、８時間通電後のクリーニング１７の内部温度は５３．６℃であった。

この結果より、実施例２、実施例３の画像形成装置１００では、実施例１の画像形成装置１００に比べてクリーニング１７の内部温度を低く抑えることができ、クリーニング装置１７内の温度上昇による廃トナーの凝集を効果的に抑制できることが確認された。また、実施例２と実施例３の比較では、基板５１を垂直に配置した実施例３の方がクリーニング１７の内部温度の上昇を抑制する効果が高かった。
［試験例２］

図５に示したように、用紙搬送方向に対して基板５１が垂直となるように配置し、基板５１の発光素子５５側を感光体ドラム１４に対峙させた第２実施形態の画像形成装置１００（実施例３）、図８に示したように、発熱体５３が基板５１上のクリーニング装置１７から遠い側に実装され、発光素子５５が基板５１上のクリーニング装置１７に近接する側に実装されている第４実施形態の画像形成装置１００（実施例４）、第４実施形態の構成に加えて、発熱体５３と発光素子５５が基板５１の長手方向（図１０の左右方向）においても重ならない位置に実装されている第５実施形態の画像形成装置１００（実施例５）を、２５℃の環境下にそれぞれ設置し、発光素子５５（ＬＥＤ）を点灯させた状態、または発光素子５５（ＬＥＤ）を消灯させた状態で、発熱体５３に８時間連続して通電したときの発光素子５５（ＬＥＤ）の表面温度を測定した。発熱体５３に用いるチップ抵抗、発光素子５５に用いるＬＥＤ、基板５１に用いる紙フェノール樹脂の仕様、並びにチップ抵抗及びＬＥＤの実装個数は試験例１と同様とした。結果を表２に示す。

表２から明らかなように、基板５１の表裏面方向において発熱体５３と発光素子５５とが互いに重ならない位置に実装された実施例４、５の画像形成装置１００では、点灯時のＬＥＤ表面温度がそれぞれ９５．２℃、８４．２℃、消灯時のＬＥＤ表面温度がそれぞれ５３．２℃、４２．２℃であった。これに対し、基板５１の表裏面方向において発熱体５３と発光素子５５とが互いに重なる位置に実装された実施例３の画像形成装置１００では、点灯時のＬＥＤ表面温度が１０６．７℃、消灯時のＬＥＤ表面温度が６４．７℃であった。

この結果より、実施例４、実施例５の画像形成装置１００では、実施例３の画像形成装置１００に比べてＬＥＤの表面温度を低く抑えることができ、ＬＥＤの熱劣化を効果的に抑制できることが確認された。また、実施例４と実施例５の比較では、発熱体５３及び発光素子５５を千鳥状に実装した実施例５の方がクリーニング１７のＬＥＤの表面温度の上昇を抑制する効果が高かった。

本発明は、感光体ドラム等の像担持体と、像担持体表面の残留電荷を除去する発光素子と、像担持体を外部から加熱する発熱体と、を備えた画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、像担持体を停止させた状態で長時間加熱する場合にも像担持体の感光層の劣化を起こすことなく、像担持体表面を効率良く加熱して画像流れの発生を効果的に抑制できる画像形成装置となる。

４ 用紙搬送路（記録媒体搬送路）
９ 画像形成部
１０ 定着装置
１４ 感光体ドラム（像担持体）
１５ 帯電装置
１６ 現像装置
１６ａ 現像ローラー（現像剤担持体）
１７ クリーニング装置
１８ 転写ローラー（転写手段）
２２ 加熱ローラー（加熱部材）
２３ 加圧ローラー
４１ 帯電ローラー
４３ 帯電ローラークリーニングブラシ
４５ 摺擦ローラー（研磨部材）
４７ クリーニングブレード
５０ トナー回収スクリュー
５１ 基板
５３ 発熱体
５５ 発光素子
６０ 第１電源回路
６０ａ 第１スイッチ
６１ 第２電源回路
６１ａ 第２スイッチ
１００ 画像形成装置

Claims (11)

1. 表面に感光層が形成された像担持体と、
   該像担持体の表面に帯電バイアスを印加することにより前記像担持体表面を帯電させる帯電装置と、
   該帯電装置により均一に帯電された前記像担持体表面を露光走査して前記像担持体上に静電潜像を形成する露光装置と、
   前記像担持体の回転方向に対し前記帯電装置の下流側に配置され、前記露光装置により前記像担持体上に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像装置と、
   前記像担持体の回転方向に対し前記現像装置の下流側に配置され、前記現像装置により前記像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
   該転写手段と前記像担持体との間に設けられ、記録媒体を搬送する記録媒体搬送路と、
   前記像担持体の回転方向に対し前記転写手段の下流側、且つ前記帯電装置の上流側に配置され、前記像担持体表面の残留トナーを除去するクリーニング装置と、
   前記像担持体表面に光照射することにより前記像担持体表面の残留電荷を除去する発光素子と、
   を備えた画像形成装置において、
   前記発光素子は、前記記録媒体搬送路と前記クリーニング装置との間に配置された基板上に複数実装されており、
   前記基板には、前記像担持体を加熱する複数の発熱体が、前記発光素子の実装面と反対側に実装されており、前記発光素子及び前記発熱体への通電を、それぞれ独立してオンまたはオフ可能であり、
   前記基板は、前記発光素子の実装面が前記クリーニング装置に対向するように記録媒体搬送方向に対し略平行に配置されることを特徴とする画像形成装置。
2. 表面に感光層が形成された像担持体と、
   該像担持体の表面に帯電バイアスを印加することにより前記像担持体表面を帯電させる帯電装置と、
   該帯電装置により均一に帯電された前記像担持体表面を露光走査して前記像担持体上に静電潜像を形成する露光装置と、
   前記像担持体の回転方向に対し前記帯電装置の下流側に配置され、前記露光装置により前記像担持体上に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像装置と、
   前記像担持体の回転方向に対し前記現像装置の下流側に配置され、前記現像装置により前記像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
   該転写手段と前記像担持体との間に設けられ、記録媒体を搬送する記録媒体搬送路と、
   前記像担持体の回転方向に対し前記転写手段の下流側、且つ前記帯電装置の上流側に配置され、前記像担持体表面の残留トナーを除去するクリーニング装置と、
   前記像担持体表面に光照射することにより前記像担持体表面の残留電荷を除去する発光素子と、
   を備えた画像形成装置において、
   前記発光素子は、前記記録媒体搬送路と前記クリーニング装置との間に配置された基板上に複数実装されており、
   前記基板には、前記像担持体を加熱する複数の発熱体が、前記発光素子の実装面と反対側に実装されており、前記発光素子及び前記発熱体への通電を、それぞれ独立してオンまたはオフ可能であり、
   前記基板は、記録媒体搬送方向に対して略垂直であって、前記発光素子の実装面が前記像担持体に対峙し、且つ、前記発熱体が前記クリーニング装置内のトナー回収スクリューの直下よりも外側に突出する位置に配置されることを特徴とする画像形成装置。
3. 前記発光素子及び前記発熱体は、前記基板の表裏面方向において互いに重ならない位置に実装されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 表面に感光層が形成された像担持体と、
   該像担持体の表面に帯電バイアスを印加することにより前記像担持体表面を帯電させる帯電装置と、
   該帯電装置により均一に帯電された前記像担持体表面を露光走査して前記像担持体上に静電潜像を形成する露光装置と、
   前記像担持体の回転方向に対し前記帯電装置の下流側に配置され、前記露光装置により前記像担持体上に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像装置と、
   前記像担持体の回転方向に対し前記現像装置の下流側に配置され、前記現像装置により前記像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
   該転写手段と前記像担持体との間に設けられ、記録媒体を搬送する記録媒体搬送路と、
   前記像担持体の回転方向に対し前記転写手段の下流側、且つ前記帯電装置の上流側に配置され、前記像担持体表面の残留トナーを除去するクリーニング装置と、
   前記像担持体表面に光照射することにより前記像担持体表面の残留電荷を除去する発光素子と、
   を備えた画像形成装置において、
   前記発光素子は、前記記録媒体搬送路と前記クリーニング装置との間に配置された基板上に複数実装されており、
   前記基板には、前記像担持体を加熱する複数の発熱体が、前記発光素子の実装面と反対側に実装されており、前記発光素子及び前記発熱体への通電を、それぞれ独立してオンまたはオフ可能であり、
   前記発光素子及び前記発熱体は、前記基板の表裏面方向において互いに重ならず、且つ、前記基板の長手方向及び長手方向と直交する方向の両方に重ならない位置に実装されていることを特徴とする画像形成装置。
5. 前記発光素子及び前記発熱体は、前記基板の表裏面方向において互いに重ならない位置に実装されており、前記発熱体は前記基板上の前記像担持体に近接する側に実装され、前記発光素子は前記基板上の前記像担持体から遠い側に実装されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記発光素子及び前記発熱体は、前記基板の表裏面方向において互いに重ならない位置に実装されており、前記発光素子は前記基板上の前記クリーニング装置に近接する側に実装され、前記発熱体は前記基板上の前記クリーニング装置から遠い側に実装されることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
7. 前記発光素子に通電が行われる場合には前記発熱体への通電をオフにし、前記発光素子への通電が行われない場合には前記発熱体への通電をオンにすることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 通電により加熱される加熱部材と、該加熱部材に所定の圧力で圧接される加圧部材とのニップ部に記録媒体を挿通させて、前記転写手段により記録媒体上に転写されたトナー像の定着処理を行う定着装置を備え、
   前記加熱部材への通電が行われる場合には前記発熱体への通電をオフにし、前記加熱部材への通電が行われない場合には、前記発熱体への通電をオンにすることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記クリーニング装置は、前記像担持体表面に所定の圧力で圧接されるとともに前記像担持体表面を研磨する研磨部材を備えており、
   画像形成装置本体の電源投入直後に、前記現像装置から前記像担持体側へ現像剤を供給するとともに、前記研磨部材を用いて前記像担持体表面を研磨するリフレッシュ動作を実行することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記発光素子は発光ダイオードであり、前記発熱体はチップ抵抗であることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の画像形成装置。
11. 前記感光層はアモルファスシリコン感光層であることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の画像形成装置。