JP5312391B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、感光体ドラムの像担持体を除電する除電光源を備えたタンデム型の画像形成装置に関し、より詳細には、１つの除電光源が、感光体ドラム上に形成されたトナー像の転写後の除電と転写前の除電を行うことができる画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、像担持体である感光体ドラムを用いて、その表面を帯電させて露光することにより静電潜像を形成し、次いで静電潜像にトナーを付着させて中間転写ベルトに転写した後、用紙に二次転写する方式のものが広く採用されている。

例えば、タンデム型の画像形成装置は、中間転写ベルトが駆動ローラ及び従動ローラに張架されている。張架された中間転写ベルトの表面にトナー像を形成するために、各色（マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂｋ））の感光体ドラムが、中間転写ベルトを挟んで１次転写ローラと対向して配設されている。この画像形成装置の画像形成方法は、先ず露光装置により各感光体ドラムの周面に静電潜像を形成し、現像装置によりこの静電潜像を現像し、得られた各トナー像を中間転写ベルトに多重転写し、さらに中間転写ベルト上のトナー像を、搬送されてくる用紙に転写することにより画像が形成される。

このような画像形成装置の場合、転写メモリ画像や露光メモリ画像の発生が問題となるが、特許文献１の開示技術では、除電する除電手段が、転写位置よりも下流側であってクリーニング装置よりも上流側に像担持体を配置し、転写メモリ画像や露光メモリ画像が発生しないようにしている。

しかし、このようなシステムでは、転写性能が不十分であると、像担持体表面にトナー像が残り、トナーが残った部分は除電不足となり、露光メモリが発生する問題がある。逆に、転写電流を高く設定すると、転写性能を上げることができるが、転写電流の像担持体への流れ込みに差が生じ、像担持体上の帯電特性に影響を及ぼし、転写メモリが発生するという問題があった。

これに対して、特許文献２に記載の画像形成装置は、像担持体の転写位置を通過する前の像担持体の表面に除電光を照射するとともに、光学系を介して、転写位置を通過する印刷用紙と感光体とが離れる剥離位置に、その除電光の一部を照射して用紙の剥離を容易としている。

しかしながら、用紙剥離の除電を目的としているこの構成では光学系のレイアウトが制約を受けやすく、また省スペース化も難しい。さらに、用紙の裏側から除電光を照射するため、用紙の種類やトナーの有無により像担持体表面に照射される光量が変化し、除電性能が安定せず均一な除電を行うことができないという問題があった。

特許文献３に記載の画像形成装置は、像担持体の転写位置とクリーニング部との間に、転写後の残留電位を除電する第１の除電光源を設けるとともに、クリーニング部と帯電部の間に第１の除電光源よりも低光量で除電する第２の除電光源を設け、第１の除電光源で十分に除去できなかった残留電位を、クリーニング部の下流側の第２の除電光源により除電されるようにして、残留電位による次画像への悪影響を回避している。

しかしながら、タンデム方式の画像形成装置において、像担持体である感光体ドラムは、現像装置と転写ベルトに近接しており、転写前除電光源を設置することが困難であること、及び第２の除電光源に対する駆動回路の増加によるコストが上昇するという問題があった。

特開２００１−２５５６７８号公報 特開２００３−００５５３５号公報 特開２００７−１９９３７０号公報

従って、本発明は上記問題を解決するために、一次転写位置とクリーニング装置の間に配される除電光源以外に新たに除電光源を設けることなく、さらに、転写電流を高く設定することなく、像担持体上の残留電位を十分に除電可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明は以下の構成からなる。
請求項１に係る発明は、像担持体を均一に帯電する帯電部と、露光手段により形成された静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像ユニットと、前記像担持体上の残トナーをクリーニングするクリーニング部と、前記像担持体を除電する除電光源とからなる各色の画像形成ユニットを備えるタンデム型カラー画像形成装置であって、前記除電光源は、一次転写位置とクリーニング部の間に配されるとともに、二次転写ベルト回転方向に隣接する画像形成ユニットの転写前除電光源を兼ねており、前記除電光源が、光反射部材を備え、前記光反射部材は、前記除電光源の除電光出射側であって前記除電光源と前記除電光出射側の画像形成ユニットの感光体の間にあり、前記除電光源の光の一部を二次転写ベルト回転方向下流側に隣接する画像形成ユニットの方向に反射させ、前記除電光源に対して前記光反射部材とは反対側にある前記隣接する画像形成ユニットの感光体の転写前除電位置に照射して転写前除電を行うことを特徴とする画像形成装置に関する。

請求項２に係る発明は、中間転写ベルト回転方向において、最上流の画像形成ユニットには、転写前除電光源がないことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置に関する。

請求項１に係る発明によれば、像担持体を均一に帯電する帯電部と、露光手段により形成された静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像ユニットと、前記像担持体上の残トナーをクリーニングするクリーニング部と、前記像担持体を除電する除電光源とからなる各色の画像形成ユニットを備えるタンデム型カラー画像形成装置であって、前記除電光源は、一次転写位置とクリーニング部の間に配されるとともに、二次転写ベルト回転方向に隣接する画像形成ユニットの転写前除電光源を兼ねることから、一次転写位置とクリーニング装置の間に配される除電光源以外に新たに除電光源を設けることなく、さらに、転写電流を高く設定することもなく、像担持体上の残留電位を十分に除電可能である。従って、転写メモリ画像や露光メモリ画像の発生を確実に抑制することができる。また、複数の除電光源を設ける必要がないことから、コストの上昇を抑制することができ、更に、転写電流を高く設定する必要がないので省電力化することができる。

請求項１に係る発明によれば、前記除電光源が、光反射部材を備え、前記光反射部材は、前記除電光源の光を二次転写ベルト回転方向下流側に隣接する画像形成ユニットの方向に反射させ、前記隣接する画像形成ユニットの転写前除電を行うことから、除電光源の光を確実に届けることができる。また、光反射部材を用いることから、光反射の条件設定を容易に変更することができる。

請求項２に係る発明によれば、中間転写ベルト回転方向において、最上流の画像形成ユニットには、転写前除電光源がないことから、製造コストを下げることができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の縦断面図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の画像形成部を説明する縦断面図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の画像形成部を説明する拡大縦断面図である。 本発明に係る画像形成装置の除電光源の一参考形態を示した概略断面図である。 本発明に係る画像形成装置の除電光源の基板に光を通すための開口を設けた一参考形態を示す概略断面図である。 本発明に係る画像形成装置の除電光源の基板に横方向に長い開口を設けた一参考形態を示す図である。 本発明に係る画像形成装置の光反射部材を備える除電光源の一実施形態を示した拡大縦断面図である。

本発明に係る画像形成装置について、図面に基づき詳述する。
図１は本発明の実施形態に係るタンデム型画像形成装置の縦断面図である。ここで図の説明の便宜上、Ａ及びＢを上側及び下側とし、Ｃ及びＤを左側及び右側とする。

図１に示すように、画像形成装置（１）の装置本体（２）の内部下方には、給紙カセット（３）が配置されている。給紙カセット（３）の右側には、用紙搬送部（４）が備えられている。用紙搬送部（４）は、給紙カセット（３）から送り出された用紙を受け取り、本体（２）の右側面に沿って垂直上方に搬送する。

給紙カセット（３）の上方であって、用紙搬送部（４）が形設された装置本体（２）の右側面の箇所には、手差し給紙部（５）が備えられている。手差し給紙部（５）には、給紙カセット（３）に入っていないサイズの用紙や厚紙、ＯＨＰシートのように１枚ずつ送り込みたいものが載置される。

画像形成装置（１）は、外部コンピュータ（図示せず）から原稿画像データを受信する。この画像データの情報は、給紙カセット（３）の上方に配置された露光手段であるレーザ照射部（６）に送られる。レーザ照射部（６）により、画像データに基づいて制御されたレーザ光（Ｌ）が、画像形成部（２０）の各画像形成ユニット（２１）の感光体ドラム（２２）上に向かって照射される。

図１に示すように、画像形成部（２０）は、レーザ照射部（６）の上方に配される計４台の画像形成ユニット（２１）と、更にそれら各画像形成ユニット（２１）の上方に配される中間転写体を無端ベルトの形で用いた中間転写ベルト（７）とを備えている。中間転写ベルト（７）は、複数のローラに巻き掛けられて支持され、駆動装置（図示せず）により反時計方向に回転する。

４台の画像形成ユニット（２１）は、図１に示すように、中間転写ベルト（６）の回転方向に沿って、回転方向上流側（左側）から下流側（右側）に向けて一列にして配置された所謂タンデム方式である。４台の画像形成ユニット（２１）とは、上流側から順に、イエロー用の画像形成ユニット（２１Ｙ）、シアン用の画像形成ユニット（２１Ｃ）、マゼンダ用の画像形成ユニット（２１Ｍ）、及びブラック用の画像形成ユニット（２１Ｋ）である。
なお、以下の説明において、特に限定する必要がある場合を除き、「Ｍ」「Ｃ」「Ｙ」「Ｋ」の識別記号は、省略するものとする。

各画像形成ユニット（２１）は、露光手段であるレーザ照射部（６）によって照射されたレーザ光（Ｌ）により原稿画像の静電潜像が感光体ドラム（２２）に形成され、この静電潜像からトナー像が現像される。トナー像は、各画像形成部（２０）の上方に備えられた中間転写ベルト（７）表面に一次転写される。そして、中間転写ベルト（７）の回転とともに、所定のタイミングで各画像形成ユニット（２１）のトナー像が中間転写ベルト（７）に転写されることにより、中間転写ベルト（７）表面にはイエロー、シアン、マゼンダ、ブラックの４色のトナー像が重ね合わされてカラートナー像が形成される。

中間転写ベルト（７）が用紙搬送路に懸かる箇所には、二次転写ローラ（８）が配置されている。中間転写ベルト（７）表面に一旦担持されたカラートナー像は、用紙搬送部（４）によって同期をとって送られてきた用紙に、中間転写ベルト（７）と二次転写ローラ（８）とが圧接して形成される二次転写ニップ部にて転写される。

二次転写ローラ（８）の上方には、定着部（９）が備えられている。二次転写ローラ（８）にて未定着トナー像を担持した用紙は、定着部（９）へと送られ、熱ローラと加圧ローラとによりトナー像が加熱、加圧されて定着され、排出トレイ（１０）に排出される。

本発明に係る画像形成装置の画像形成ユニットについて、図面に基づき詳述する。
図２は本発明の実施形態に係る画像形成装置の画像形成部を説明する縦断面図であり、図３は本発明の実施形態に係る画像形成装置の画像形成部を説明する拡大縦断面図である。
ここで図の説明の便宜上、Ａ及びＢを上側及び下側とし、Ｃ及びＤを左側及び右側とする。

画像形成ユニット（２１）は、中間転写ベルト（７）の下側に設置されている。画像形成ユニット（２１）は、上流側である左側から右側に向けて、イエロー用画像形成ユニット（２１Ｙ）、シアン用画像形成ユニット（２１Ｃ）、マゼンダ用画像形成ユニット（２１Ｍ）、及びブラック用画像形成ユニット（２１Ｋ）を備え、中間転写ベルト上に各色のトナー像を重ね、フルカラーのトナー像を形成するものである。

各画像形成ユニット（２１）には、像担持体である感光体ドラム（２２）と、トナー像を形成する各色の現像ユニット（２３）と、感光体ドラム表面を帯電させる帯電部（２４）と、感光体ドラム（２２）の表面に残存するトナーを除去するクリーニング部（２５）と、中間転写ベルト（７）への転写後の残留電荷を除電する除電光源（４０）とを備えている。

各色の感光体ドラム（２２）の表面に形成されるトナー像は、対応する一次転写ローラ（２６）により各感光体ドラム（２２）の表面から中間転写ベルト（７）に順に重ねて転写され、中間転写ベルト（７）の表面にフルカラートナー像が形成される。

各画像形成ユニット（２１）は、中間転写ベルト（７）への転写後、各感光体ドラム（２２）の周面に存在する電荷を除去して電位を「略０」にするための除電光源（４０）を中間転写ベルト（７）進行方向右側上に備えている。各感光体ドラム（２２）の周面は、除電光源を通過することにより、電位が「略０」となり、帯電部（２４）による安定した帯電処理を可能としている。

各除電光源の直下には、各感光体ドラム（２２）の周面に残存する残存トナーを除去するクリーニング部（２５）が配されている。クリーニング部（２５）によってクリーニングされた感光体ドラム（２２）の周面は、クリーニング部（２５）の下側であって感光体ドラム（２２）の右側に配される帯電部（２４）により新たに帯電させられる。

帯電部（２４）により帯電された感光体ドラム（２２）の周面は、レーザ照射部（６）からの画像データに基づいて制御されるレーザ光（Ｌ）により静電潜像が形成される。
現像ユニット（２３）は、感光体ドラム（２２）の左側に配されており、各色のトナーは、中間転写ベルト（７）の上方に配される夫々のトナーカートリッジ（２７）から現像ユニット（２３）に供給される。現像ユニット（２３）は、感光体ドラム（２２）上に形成された静電潜像にトナーを供給し、感光体ドラム（２２）上にトナー像を形成する。

本発明に係る画像形成装置の除電光源（４０）は、基板上に複数の赤色ＬＥＤを備え、これら赤色ＬＥＤは電源ケーブルからの電力供給を受けて発光するように構成されている。
図３に示されるように、除電光源（４０）は、感光体ドラム（２２）の一次転写位置とクリーニング部（２５）との間で光を照射可能なようにクリーニング部の上方に取付けられている。これにより、除電光源（４０）は、トナー像の中間転写ベルト（７）への転写後、感光体ドラム（２２）上に残存する残留電荷を除電することができる。

この除電光源（４０）は、更に中間転写ベルト（７）の回動方向右側に隣接する画像形成ユニット（２１）の感光体ドラム（２２）にも光照射可能なように構成されており、トナー像の形成後、トナー像の転写前に感光体ドラム（２２）の表面電荷を一様にするように除電する。

つまり、除電光源（４０）は、中間転写ベルト（７）へのトナー像の転写後、感光体ドラム（２２）上に残存する残留電荷を除電する第１の除電と、中間転写ベルト（７）の回動方向に隣接する画像形成ユニット（２１）の感光体ドラム（２２）上の周面全体の電位を下げるために除電する第２の除電を同時に行うことができる。これにより、新たに除電光源を設けることなく、更には、転写電流を高く設定することなしに、像担持体上の残留電荷を十分に除電することができる。従って、転写メモリ画像や露光メモリ画像の発生を確実に抑制することができる。

第１の除電は、帯電部（２４）による安定した帯電処理を可能とするために、各感光体ドラム（２２）の周面に存在する電荷を除去して各感光体ドラム（２２）の周面の電位を「略０」にし、次の帯電が均一になるようにしている。
第２の除電は、現像後、感光体ドラム（２２）のトナーの乗っていない非画像部の電位を下げることができるため、非画像部への転写電流の流れこみを抑えることができる。これにより、一次転写における転写電圧を低く設定することができ、引いては転写メモリを軽減することができる。

中間転写ベルト（７）の回転方向の最上流の画像形成ユニット（２１）には、除電光源（４０）が備えられていない。
本発明に係る画像形成装置（１）は、中間転写ベルト（７）の回転方向最上流にクリーニング装置（１１）を備える構成となっている。従って、中間転写ベルト（７）は、クリーニングされ、中間転写ベルト（７）上には残存トナーがない状態となっており、最上流の画像形成ユニット（２１）の一次転写効率が高く、転写前除電光源を必要としない。

以下、本発明に係る画像形成装置の除電光源（４０）の好ましい実施形態及び参考形態について図面を参照しながら説明する。
図４は、本発明に係る画像形成装置の除電光源（４０）の一参考形態を示した概略断面図である。ここで図の説明の便宜上、Ａ及びＢを上側及び下側とし、Ｃ及びＤを左側及び右側とする。

除電光源（４０）の第１の参考形態は、クリーニング部（２５）の上方に取付けられ、基板（４１）の両面（左右面）にＬＥＤチップ（４２）が設けられている。
第１のＬＥＤチップ（４２ａ）は、中間転写ベルト（７）の進行方向と逆方向である左方向に、中間転写ベルト（７）に対して略平行となるように光が照射できるように配され、中間転写ベルト（７）への転写後の感光体ドラム（２２）の周面に残留する残留電荷を除電している。
第２のＬＥＤチップ（４２ｂ）は、中間転写ベルト（７）の進行方向と同じ方向である右方向に、中間転写ベルト（７）に対して略平行となるように光が照射できるように配され、隣接する画像形成ユニット（２１）の感光体ドラム（２２）周面全体の電荷を下げている。この場合において、第２のＬＥＤチップは、第１のＬＥＤチップに比べて低光量に設定され、感光体ドラム（２２）周面全体を除電する。

図５は本発明に係る画像形成装置の除電光源の基板に光を通すための開口を設けた一参考形態を示す概略断面図であり、図６は本発明に係る画像形成装置の除電光源の基板に横方向に長い開口を設けた一参考形態を示す図である。ここで、図の説明の便宜上、図５で示されるＬＥＤチップが設けられている基板の面を正面とし、ＬＥＤチップが設けられていない基板の面を背面とし、図６で示される左右方向を横方向とし、上下方向を縦方向とする。

除電光源（４０）の第２の参考形態は、図３及び図５に示されるように、クリーニング部（２５）の上方に取付けられ、ＬＥＤチップ（４２）が設けられている箇所の基板（４１）に開口（４３）が備えられ、基板（４１）の背面側に光が導かれるように構成されている。図５に示されるように、基板（４１）の開口（４３）の形状は、ＬＥＤチップ（４２）の光が拡散するように、基板（４１）背面側の開口部が正面側の開口部よりも広くなるように構成してもよい。これにより、ＬＥＤチップ（４２）の光を基板（４１）の背面方向に拡散させることができる。

除電光源（４０）の基板（４１）には、ＬＥＤチップ（４２）が配置されている場所に開口（４３）が設けられているが、好ましくは、開口（４３）の形状を、図６に示されるように、横長に構成することが好ましい。これにより、基板（４１）の背面方向であって感光体ドラム（２２）の軸方向の広い範囲にＬＥＤチップ（４２）の光を導くことができる。

この場合において、ＬＥＤチップ（４２）は、基板（４１）に対して縦方向（上下方向）に配され、開口（４３）を横方向に拡げることができる。これにより、ＬＥＤチップ（４２）の光を基板（４１）の背面方向であって横方向、言い換えると、中間転写ベルト（７）の回動方向に隣接する画像形成ユニット（２１）の感光体ドラム（２２）の軸方向に拡散させることができる。従って、感光体ドラム（２２）の軸方向におけるＬＥＤチップ（４２）の光照射の軸ムラを防止することができ、感光体ドラム（２２）の周面全体の電位を一様に下げることができる。

除電光源（４０）の第３の参考形態は、クリーニング部（２５）の上方に取付けられ、除電光源（４０）の基板（４１）を光透過性基板とする。これにより、除電光源（４０）は、ＬＥＤチップ（４２）の光を基板（４１）の背面方向に拡散させることができ、中間転写ベルト（７）の回動方向に隣接する画像形成ユニット（２１）の感光体ドラム（２２）の周面全体の電位を一様に下げることができる。
光透過性基板の材料としては、ガラス基板や紙フェノール、エポキシ樹脂等により作成された基板が好適に用いられる。

図７は、本発明に係る画像形成装置の光反射部材を備える除電光源の一実施形態を示した拡大縦断面図である。ここで図の説明の便宜上、Ａ及びＢを上側及び下側とし、Ｃ及びＤを左側及び右側とする。矢印は光の移動方向を示している。

除電光源（４０）の実施形態は、図７に示されるように、クリーニング部（２５）の上方に取付けられ、除電光源（４０）には、更に、光反射部材（４４）が設けられている。
除電光源（４０）の光反射部材（４４）は、ＬＥＤチップ（４２）と対向するように配されている。ＬＥＤチップ（４２）の光は、中間転写ベルト（７）と感光体ドラム（２２）のニップ部分近傍に直接光が届くように構成されており、その光の一部は、光反射部材（４４）で反射され、基板に設けられた光通過スリット（４５）を通って、基板（４１）の背面側に光が導かれるように構成されている。基板（４１）背面側に到達した光は、中間転写ベルト（７）の回動方向右側に隣接する画像形成ユニット（２１）の感光体ドラム（２２）を照射し、トナー像形成後であってトナー像の転写前の感光体ドラム（２２）における、感光体ドラム（２２）の周面上の除電を行えるようになっている。

本発明に係る画像形成装置の除電光源は、様々なコピー機、プリンター、ＦＡＸに好適に利用することができる。

１・・・画像形成装置
２・・・装置本体
２０・・画像形成部
２１・・画像形成ユニット
２２・・感光体ドラム
４０・・除電光源
４１・・基板
４２・・ＬＥＤチップ
４３・・開口
４４・・光反射部材
４５・・光通過スリット

Claims (2)

1. 像担持体を均一に帯電する帯電部と、露光手段により形成された静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像ユニットと、前記像担持体上の残トナーをクリーニングするクリーニング部と、前記像担持体を除電する除電光源とからなる各色の画像形成ユニットを備えるタンデム型カラー画像形成装置であって、
   前記除電光源は、一次転写位置とクリーニング部の間に配されるとともに、二次転写ベルト回転方向に隣接する画像形成ユニットの転写前除電光源を兼ねており、
   前記除電光源が、光反射部材を備え、
   前記光反射部材は、前記除電光源の除電光出射側であって前記除電光源と前記除電光出射側の画像形成ユニットの感光体の間にあり、前記除電光源の光の一部を二次転写ベルト回転方向下流側に隣接する画像形成ユニットの方向に反射させ、前記除電光源に対して前記光反射部材とは反対側にある前記隣接する画像形成ユニットの感光体の転写前除電位置に照射して転写前除電を行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 中間転写ベルト回転方向において、最上流の画像形成ユニットには、転写前除電光源がないことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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