JP6558299B2

JP6558299B2 - 除電装置及び画像形成装置

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Publication number: JP6558299B2
Application number: JP2016088973A
Authority: JP
Inventors: 宏信大井; 輝彦永島
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2016-04-27
Filing date: 2016-04-27
Publication date: 2019-08-14
Anticipated expiration: 2036-04-27
Also published as: JP2017198820A

Description

本発明は、感光体ドラムを除電する除電装置及びこの除電装置を備える画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、転写ベルトに沿って複数の感光体ドラムを備えたものがある。各感光体ドラムの表面を帯電させて画像データに応じて露光することにより静電潜像を形成し、更に、静電潜像に各色のトナーを付着させて現像することで各色のトナー像を形成する。各感光体ドラムに形成された各色のトナー像を転写ベルトに一次転写してフルカラーのトナー像を形成し、更に、フルカラーのトナー像を用紙に二次転写している。

画像形成装置では、帯電工程前の感光体ドラムに表面電位差（例えば、露光領域と非露光領域との表面電位差）が生じることがあり、この表面電位差に起因して、所謂ドラムゴースト等の画像不具合が発生する問題がある。このような画像不具合を抑制するために、画像形成装置には、帯電工程前に感光体ドラムの表面に除電光を照射して感光体ドラムの表面電位を所定の残留電位レベルまで除電する除電装置を備えたものがある。除電装置には、光源からの光を導光体によって線状の光に変換して感光体ドラムを露光するように構成されたものがある。

例えば、特許文献１に記載の画像形成装置では、除電装置は、感光体ドラムを備えるプロセスカートリッジ側のライトガイドと装置本体側の光源とからなる。ライトガイドはレンズと外装ケースとからなり、レンズにはＶ字型の複数の溝（プリズム）が設けられている。溝はレンズの径方向に対して５度〜１５度の角度を有して設けられている。

特開２００３−２９５７１７号公報

上記のような除電装置の導光体は、感光体ドラムが設けられるドラムユニット等に対して取り付けるための取り付け形状を備える必要がある。しかしながら、導光体において、この取り付け形状を構成した箇所からは光が漏れるので、取り付け形状を構成する位置によっては、導光体軸方向（感光体ドラム軸方向）において光漏れに起因した光量ムラが生じてしまう。

また、取り付け形状は、ドラムユニット等に対する導光体の位置決めとしても機能する場合がある。しかしながら、その形状や位置決めの手法によっては、光源と導光体との距離の変動に起因して除電光量が変化してしまう。また、導光体の熱膨張や熱収縮による湾曲等の熱変形に起因して、導光体軸方向（感光体ドラム軸方向）において光量ムラが生じてしまう。

そこで、本発明は上記事情を考慮し、光量ムラや光量変動を生じさせることのない導光体の取付構造を実現することを目的とする。

本発明の除電装置は、棒状の導光体と、前記導光体の長手方向一端側に配置された光源と、を備え、前記導光体は、前記長手方向一端から所定距離を空けた開始位置よりも他端側の範囲で前記長手方向に並設された複数の反射部と、前記長手方向一端と前記開始位置との間に配置され、前記長手方向における熱変形の起点となる取付部と、を有することを特徴とする。

このような構成を採用することで、除電装置において、光源から導光体に入射した光が取付部から漏れる場合でも、導光体の取付部よりも長手方向他端側では局所的な光漏れが生じない。このため、導光体の取付部よりも長手方向他端側に配置される複数の反射部では、長手方向において光量ムラの発生を抑制することができる。また、導光体を長手方向に位置決めする取付部を、光源から近い取付位置に配置することで、導光体の熱膨張や熱収縮等に起因する熱変形の起点がこの取付位置になる。そのため、光源と導光体の一端面との距離の変動が小さくなり、その結果、複数の反射部を介して得られる除電光の光量の変動を抑制することができる。このように、光量ムラや光量変動を生じさせることのない導光体の取付構造を実現することが可能となる。

前記導光体は、前記長手方向一端から１０ｍｍ以上離した位置に前記取付部を設ける。

このような構成を採用することで、取付部が導光体の一端面から１０ｍｍ以上という適切な距離を離して配置されるので、導光体からの光の漏れを大幅に軽減することができる。そのため、光源から出力される光を効率的に除電光として活用できるだけでなく、フレア光による画質劣化などの不具合を防止することができる。

本発明の画像形成装置は、上記した除電装置を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、光量ムラや光量変動を生じさせることのない導光体の取付構造を実現することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るカラープリンターを示す断面図である。本発明の一実施形態に係るカラープリンターにおける画像形成部を示す断面図である。本発明の一実施形態に係るカラープリンターにおけるドラムユニットを示す断面図である。本発明の一実施形態に係るカラープリンターにおけるドラムユニットを左方から示す斜視図である。本発明の一実施形態に係るカラープリンターにおけるドラムユニットを右方から示す斜視図である。本発明の一実施形態に係るカラープリンターにおけるドラムユニットのドラムフレームの前部を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係るカラープリンターにおけるドラムユニットのドラムフレームの後部を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係るカラープリンターにおける除電装置の導光体を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係るカラープリンターにおける除電装置の導光体を左方から示す側面図である。本発明の一実施形態に係るカラープリンターにおける除電装置の導光体を右方から示す側面図である。本発明の一実施形態に係るカラープリンターの除電装置において出射面と反射面とから除電光を出力する状態を模式的に示す断面図である。本発明の一実施形態に係るカラープリンターにおける除電装置の導光体の前部を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係るカラープリンターにおける除電装置の導光体の後部を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係るカラープリンターにおける遮光部材を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係るカラープリンターにおける遮光部材の前部を前方から示す斜視図である。本発明の一実施形態に係るカラープリンターにおける遮光部材の後部を後方から示す斜視図である。本発明の一実施形態に係るカラープリンターにおいて、除電装置の導光体が取り付けられた遮光部材を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係るカラープリンターにおいて、遮光部材及び除電装置の導光体が取り付けられたドラムユニットのドラムフレームを示す斜視図である。本発明の一実施形態に係るカラープリンターにおける除電装置の前部を示す側面図である。本発明の一実施形態に係るカラープリンターにおけるドラムユニットを示す平面図である。本発明の一実施形態に係るカラープリンターにおけるドラムユニットの前部を示す平面図である。本発明の一実施形態に係るカラープリンターにおけるドラムユニットの後部を示す平面図である。本発明の一実施形態に係るカラープリンターにおけるドラムユニットの前部を示す側面図である。本発明の一実施形態に係るカラープリンターにおけるドラムユニットの後部を示す側面図である。

先ず、本発明の一実施形態に係るカラープリンター１（画像形成装置）の全体の構成について図１を参照しながら説明する。以下、説明の便宜上、図１における紙面手前側をカラープリンター１の前側とする。

カラープリンター１は、略箱型状のプリンター本体２を備え、プリンター本体２の下部には用紙（記録媒体）を収納した給紙カセット３が設けられ、プリンター本体２の上部には排紙トレイ４が設けられる。

プリンター本体２の中央部には、所定方向に回転する環状の中間転写ベルト５（転写ベルト）が複数のローラー間に架設され、中間転写ベルト５の下方には、レーザー・スキャニング・ユニット（ＬＳＵ）で構成される露光ユニット６が配置される。中間転写ベルト５の下側には、４つの画像形成部７がトナーの色（例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色）毎に設けられる。中間転写ベルト５の右端には、二次転写部８が設けられ、中間転写ベルト５の左端には、中間転写ベルト５を清掃するためのクリーニングユニット１０が設けられる。二次転写部８は、中間転写ベルト５の右端側の一部と二次転写ローラー８ａとで構成される。

各画像形成部７には、感光体ドラム１１が回転可能に設けられる。感光体ドラム１１は、例えば、前後方向に長い円柱状に形成され、前後方向が感光体ドラム１１の軸方向である。感光体ドラム１１の周囲には、帯電装置１２と、現像装置１３（現像ユニット）と、一次転写部１４と、除電装置１５（除電部）と、クリーニング装置１６（クリーニング部）とが、一次転写のプロセス順に配置されている。感光体ドラム１１は、ドラムユニット１７に取り付けられ、ドラムユニット１７には、帯電装置１２、除電装置１５及びクリーニング装置１６も取り付けられる。現像装置１３の上方には、各画像形成部７と対応するトナーコンテナ１８が、トナーの色（例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色）毎に設けられている。一次転写部１４は、中間転写ベルト５の一部と一次転写ローラー１４ａとで構成され、一次転写ローラー１４ａは、中間転写ベルト５を挟んで感光体ドラム１１の上側表面と対向して配置される。除電装置１５は、導光体２５と光源２６とから構成され、導光体２５は遮光部材２７によって覆われている。

プリンター本体２の一側（図面上右側）には、用紙の搬送経路２０が上下方向に設けられている。搬送経路２０の上流端には給紙部２１が設けられ、搬送経路２０の中流部には上記の二次転写部８が設けられ、搬送経路２０の下流部には定着装置２２が設けられ、搬送経路２０の下流端には排紙口２３が設けられる。

次に、このような構成を備えたカラープリンター１の画像形成動作について説明する。カラープリンター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２２の温度設定等の初期設定が実行される。そして、カラープリンター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。

先ず、帯電装置１２によって感光体ドラム１１の表面が帯電された後、露光ユニット６からのレーザー光（矢印Ｌ参照）により感光体ドラム１１の表面に静電潜像が形成される。次に、この静電潜像を、トナーコンテナ１８から供給されるトナーによって現像装置１３が対応する色のトナー像に現像する。このトナー像は、一次転写部１４によって中間転写ベルト５の表面に一次転写される。以上の動作を各画像形成部７が順次繰り返すことによって、中間転写ベルト５上にフルカラーのトナー像が形成される。なお、感光体ドラム１１上に残留した電荷及びトナーは、除電装置１５及びクリーニング装置１６によって除去される。

一方、給紙部２１によって給紙カセット３又は手指しトレイ（図示せず）から取り出された用紙は、上記した画像形成動作とタイミングを合わせて二次転写部８へと搬送され、二次転写部８において、中間転写ベルト５上のフルカラーのトナー像が用紙に二次転写される。トナー像を二次転写された用紙は、搬送経路２０を下流側へと搬送されて定着装置２２に進入し、この定着装置２２において用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、排紙口２３から排紙トレイ４上に排出される。

次に、本実施形態のドラムユニット１７の構成について図２〜図７を参照しながら説明する。

ドラムユニット１７は、前板部３１と後板部３２とを少なくとも有するドラムフレーム３０を備え、ドラムフレーム３０は、前板部３１と後板部３２との間で感光体ドラム１１を回転可能に支持する。ドラムフレーム３０の下側には、感光体ドラム１１の下側表面を前後方向に渡って帯電する帯電装置１２が固定され、ドラムフレーム３０の右側には感光体ドラム１１の右側表面を前後方向に渡って帯電するクリーニング装置１６が固定される。また、ドラムフレーム３０には、クリーニング装置１６の取付位置よりも右上側に、除電装置１５の導光体２５及び遮光部材２７が取り付けられる。例えば、ドラムフレーム３０の前板部３１には、図６に示すように、導光体２５の前部を位置決めする第１前側位置決め孔３３と、遮光部材２７の前端を位置決めする第２前側位置決め孔３４とが設けられる。ドラムフレーム３０の後板部３２には、図７に示すように、導光体２５の後部を位置決めする第１後側位置決め孔３５と、遮光部材２７の後端を位置決めする第２後側位置決め孔３６、３７とが設けられる。

次に、本実施形態の除電装置１５の構成について図２〜図５や図８〜図１３、図１７〜図２４を参照しながら説明する。４つの画像形成部７のそれぞれの除電装置１５は、同じ構成を有するため、以下では、１つの除電装置１５について説明する。

除電装置１５は、当該除電装置１５を備える画像形成部７において、一次転写部１４による一次転写後に、感光体ドラム１１の表面の電位を除電（転写後除電）する。更に、除電装置１５は、当該除電装置１５を備える画像形成部７よりも中間転写ベルト５の回転方向において下流側の画像形成部７において、一次転写部１４による一次転写前に、感光体ドラム１１（下流側の感光体ドラム１１）の表面の電位を除電（転写前除電）する。

除電装置１５の導光体２５は、前後方向に長い棒状に形成され、その長さは感光体ドラム１１の長さや、ドラムフレーム３０の前板部３１と後板部３２との間の距離よりも長い。導光体２５は、図２や図３に示すように、感光体ドラム１１に対向して配置され、以下では、感光体ドラム１１と対向する導光体２５の面を出射面４０と称し、出射面４０とは反対側の導光体２５の面を反射面４１と称する。本実施形態では、導光体２５は、クリーニング装置１６を避けて感光体ドラム１１の右上側表面と対向するように、出射面４０を左側且つやや上側を向くように配置されている。また、導光体２５は、例えば、出射面４０側が湾曲した凸型の断面形状を有し、反射面４１は平面状に形成される。

導光体２５の反射面４１側には、図８等に示すように、複数の反射部４２が導光体２５の前後方向に渡って等間隔に並設される。各反射部４２は、例えば、図１１に示すように、前後方向との交差方向に長く、断面Ｖ字状の溝で形成され、導光体２５の前端から入射された光を出射面４０側と反射面４１側とに反射するプリズムとして作用する。複数の反射部４２は、図１９に示すように、導光体２５の長手方向前端（一端）から所定距離を開けた開始位置Ａよりも後方（他端側）の範囲に設けられる。導光体２５の反射部４２によって反射面４１側に反射された光は、転写前除電光として、中間転写ベルト５の回転方向において導光体２５よりも下流側の感光体ドラム１１（当該除電装置１５に対応する感光体ドラム１１よりも下流側の感光体ドラム１１）に照射される。導光体２５の反射部４２によって出射面４０側に反射された光は、転写後除電光として、中間転写ベルト５の回転方向において導光体２５よりも上流側の感光体ドラム１１（当該除電装置１５に対応する感光体ドラム１１）に照射される。

また、導光体２５の前部には、図１２等に示すように、前後方向において導光体２５を位置決めするための第１前側位置決め部４３（取付部）が形成され、導光体２５の後端には、図１３等に示すように、前後方向以外の方向において導光体２５を位置決めするための第１後側位置決め部４４が形成される。

第１前側位置決め部４３は、図１９に示すように、導光体２５の前端（長手方向一端）と複数の反射部４２の開始位置Ａとの間の取付位置Ｂに配置され、感光体ドラム１１の軸方向（導光体２５の長手方向）における熱膨張や熱収縮等に起因した熱変形の起点となる。即ち、導光体２５は、取り付けられた状態で熱膨張や熱収縮等が生じるとき、第１前側位置決め部４３を基準にして前後方向（長手方向一端側及び他端側）に伸長、収縮したり、湾曲したりすることとなる。第１前側位置決め部４３の取付位置Ｂは、好ましくは、導光体２５の前端（長手方向一端）から１０ｍｍ以上離した位置に設定される。第１前側位置決め部４３は、例えば、２つの突起から構成され、ドラムフレーム３０の前板部３１の第１前側位置決め孔３３の縁部を挟み込むことで、導光体２５が前後方向において位置決めされる。第１後側位置決め部４４は、例えば、断面矩形状に形成され、ドラムフレーム３０の後板部３２の第１後側位置決め孔３５に嵌合することで、導光体２５が前後方向以外の方向において位置決めされる。

除電装置１５の光源２６は、導光体２５の前側に設けられ、導光体２５の前端に除電光を入射するＬＥＤ等で構成される。

遮光部材２７は、図２〜図５や図１４〜図２４に示すように、前後方向に長い形状を有し、その長さは導光体２５の長さよりも短く、ドラムフレーム３０の前板部３１と後板部３２との間の距離に略等しい。また、遮光部材２７は、図１４〜図１６等に示すように、前後方向に亘って導光体２５の反射面４１を右側から覆う第１遮光部５０と出射面４０を左側から覆う第２遮光部５１とを備え、例えば、導光体２５を下方から覆う略Ｕ字状の断面形状を有し、あるいは、導光体２５を嵌合可能に形成されてもよい。なお、遮光部材２７は、第１遮光部５０と第２遮光部５１との何れか一方を備えていてもよい。

第１遮光部５０は、中間転写ベルト５の回転方向において導光体２５よりも下流側の感光体ドラム１１と当該導光体２５との間に設けられ、導光体２５から下流側の感光体ドラム１１への転写前除電光量を調整する。第２遮光部５１は、中間転写ベルト５の回転方向において導光体２５よりも上流側の感光体ドラム１１と当該導光体２５との間に設けられ、導光体２５から上流側の感光体ドラム１１への転写後除電光量を調整する。第１遮光部５０及び第２遮光部５１は、例えば、所定の透過率を有する遮光フィルター（遮光領域）を備えて導光体２５からの除電光をこの遮光フィルターに通すことによって除電光量を調整してもよく、又は、所定の高さを有する遮光壁を備えて導光体２５から感光体ドラム１１への除電光をこの遮光壁で遮ることによって除電光量を調整してもよい。

また、第１遮光部５０及び／又は第２遮光部５１は、除電装置１５から感光体ドラム１１への除電光量が感光体ドラム１１の軸方向に均一となるように、感光体ドラム１１の軸方向の位置に応じて異なる遮光量を有して構成されるとよい。そして、第１遮光部５０及び／又は第２遮光部５１は、遮光量の変化によって除電光量を変化させることができる。例えば、第１遮光部５０及び／又は第２遮光部５１は、感光体ドラム１１の軸方向の位置に応じて透過率の異なる遮光フィルター（遮光領域）を有して構成され、透過率の変化によって遮光量を変化させることができる。又は、第１遮光部５０及び／又は第２遮光部５１は、感光体ドラム１１の軸方向に異なる高さの遮光壁を有して構成され、遮光壁の高さの変化によって遮光量を変化させることができる。あるいは、第１遮光部５０及び／又は第２遮光部５１は、所定の透過率を有する遮光フィルター（遮光領域）であって感光体ドラム１１の軸方向の位置に応じて異なる幅の遮光領域を有して構成され、遮光領域の幅の変化によって遮光量を変化させることができる。

遮光部材２７の前端には、図１５に示すように、遮光部材２７を位置決めするための第２前側位置決め部５２が形成され、遮光部材２７の後端には、図１６に示すように、遮光部材２７を位置決めするための第２後側位置決め部５３、５４が形成される。第２前側位置決め部５２は、例えば、前方に突出した形状を有し、ドラムフレーム３０の前板部３１の第２前側位置決め孔３４に嵌合することで、遮光部材２７の前部が位置決めされる。第２後側位置決め部５３、５４は、例えば、後方に突出した形状を有し、ドラムフレーム３０の後板部３２の第２後側位置決め孔３６、３７に嵌合することで、遮光部材２７の後部が位置決めされる。

本実施形態によれば、上述のように、カラープリンター１（画像形成装置）の除電装置１５は、棒状の導光体２５と、導光体２５の前端側（長手方向一端側）に配置された光源２６と、を備える。導光体２５は、前端（長手方向一端）から所定距離を空けた開始位置Ａよりも後方（長手方向他端側）の範囲で、前後方向（長手方向）に並設された複数の反射部４２と、前端（長手方向一端）と複数の反射部４２の開始位置Ａとの間に配置され、前後方向（長手方向）における熱変形の起点となる第１前側位置決め部４３（取付部）と、を有する。

このような構成とすることにより、除電装置１５において、光源２６から導光体２５に入射した光が第１前側位置決め部４３から漏れる場合でも、導光体２５の第１前側位置決め部４３よりも後方では局所的な光漏れが生じない。このため、導光体２５の第１前側位置決め部４３よりも後方に配置される複数の反射部４２では、長手方向（感光体ドラム１１の軸方向）において光量ムラの発生を抑制することができる。また、導光体２５を長手方向に位置決めする第１前側位置決め部４３を、光源２６から近い取付位置Ｂに配置することで、導光体２５の熱膨張や熱収縮等に起因する熱変形の起点がこの取付位置Ｂになる。そのため、光源２６と導光体２５の前端面（一端面）との距離の変動が小さくなり、その結果、複数の反射部４２を介して得られる除電光の光量の変動を抑制することができる。このように、光量ムラや光量変動を生じさせることのない導光体２５の取付構造を実現することが可能となる。

また、本実施形態によれば、除電装置１５の導光体２５は、前端（長手方向一端）から１０ｍｍ以上離した取付位置Ｂに第１前側位置決め部４３（取付部）を設ける。

これにより、第１前側位置決め部４３が導光体２５の前端面（一端面）から１０ｍｍ以上という適切な距離を離して配置されるので、導光体２５からの光の漏れを大幅に軽減することができる。そのため、光源２６から出力される光を効率的に除電光として活用できるだけでなく、フレア光による画質劣化などの不具合を防止することができる。

なお、カラープリンター１では、中間転写ベルト５の回転方向において複数の感光体ドラム１１よりも最上流側にクリーニングユニット１０が設けられる。従って、複数の感光体ドラム１１の内、最上流側の感光体ドラム１１にはクリーニングされた中間転写ベルト５が到達して中間転写ベルト５上には残存トナーがない状態となっている。そのため、この最上流側の感光体ドラム１１の一次転写効率が高く、転写前除電光源を必要としないので、除電装置１５や遮光部材２７を備えなくてもよい。

本実施形態では、カラープリンター１に本発明の構成を適用する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、複数の感光体ドラムを備える他の画像形成装置に本発明の構成を適用することも可能である。

１カラープリンター（画像形成装置）
５中間転写ベルト（転写ベルト）
１１感光体ドラム
１２帯電装置
１３現像装置
１４一次転写部
１５除電装置
１６クリーニング装置
１７ドラムユニット
２５導光体
２６光源
２７遮光部材
３０ドラムフレーム
３１前板部
３２後板部
３３第１前側位置決め孔
３５第１後側位置決め孔
４０出射面
４１反射面
４２反射部
４３第１前側位置決め部（取付部）
４４第１後側位置決め部
Ａ開始位置
Ｂ取付位置

Claims

ドラムフレームに取り付けられる棒状の導光体と、
前記導光体の長手方向一端側に配置された光源と、を備え、
前記導光体は、前記長手方向一端から所定距離を空けた開始位置よりも他端側の範囲で前記長手方向に並設された複数の反射部と、
前記長手方向一端と前記開始位置との間に配置され、前記長手方向における熱変形の起点となる取付部と、を有し、
前記取付部は、２つの突起から構成され、前記長手方向一端側で前記ドラムフレームに設けられた位置決め孔の縁部を、前記２つの突起が挟み込むことを特徴とする除電装置。
前記導光体は、前記長手方向一端から１０ｍｍ以上離した位置に前記取付部を設けることを特徴とする請求項１に記載の除電装置。
前記導光体は、断面矩形状の位置決め部を前記長手方向他端側に有し、
前記位置決め部は、前記長手方向他端側で前記ドラムフレームに設けられた位置決め孔に嵌合することを特徴とする請求項１又は２に記載の除電装置。
請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の除電装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。